KR102013397B1 - Etching composition, method of forming a metal pattern and method of manufacturing a display substrate - Google Patents

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Abstract

식각액 조성물, 금속 패턴의 형성 방법 및 표시 기판의 제조 방법에서, 구리계 금속막의 식각액 조성물은 과산화이황산 암모늄 0.1 중량% 내지 30 중량%, 황산염 0.1 중량% 내지 10 중량%, 아세트산염 0.01 중량% 내지 5 중량% 및 물 55 중량% 내지 99.79 중량%를 포함한다. 이에 따라, 식각액 조성물의 보관 안정성 및 기판의 처리 능력을 향상시킬 수 있다.In the etching solution composition, the method of forming the metal pattern and the manufacturing method of the display substrate, the etching solution composition of the copper-based metal film is 0.1% to 30% by weight of ammonium persulfate, 0.1% to 10% by weight of sulfate, 0.01% to 5% of acetate Weight percent and 55 weight percent to 99.79 weight percent water. Accordingly, the storage stability of the etchant composition and the processing ability of the substrate can be improved.

Description

식각액 조성물, 금속 패턴의 형성 방법 및 표시 기판의 제조 방법{ETCHING COMPOSITION, METHOD OF FORMING A METAL PATTERN AND METHOD OF MANUFACTURING A DISPLAY SUBSTRATE}Etching liquid composition, method of forming a metal pattern, and method of manufacturing a display substrate {ETCHING COMPOSITION, METHOD OF FORMING A METAL PATTERN AND METHOD OF MANUFACTURING A DISPLAY SUBSTRATE}

본 발명은 식각액 조성물, 금속 패턴의 형성 방법 및 표시 기판의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구리를 포함하는 금속막을 식각하는 식각액 조성물, 금속 패턴의 형성 방법 및 표시 기판의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an etching solution composition, a method of forming a metal pattern and a method of manufacturing a display substrate, and more particularly, to an etching solution composition of etching a metal film containing copper, a method of forming a metal pattern and a method of manufacturing a display substrate. .

표시 장치가 대형화되고 소비자들의 고해상도 요구가 커짐에 따라, 게이트 배선이나 데이터 배선이 길어지고 가늘어져 저항이 점점 증가한다. 이에 따라, RC 지연의 문제가 발생하는데, 이를 해결하기 위해서 주로 상기 게이트 배선이나 상기 데이터 배선을 저저항 금속으로 형성하려고 하고 있다.As display devices become larger and consumers demand higher resolutions, the gate wiring or data wiring becomes longer and thinner, and the resistance gradually increases. Accordingly, a problem of RC delay occurs. To solve this problem, the gate line and the data line are mainly formed of a low resistance metal.

상기 게이트 배선이나 상기 데이터 배선을 형성하는 저저항 금속으로는, 구리가 전기 전도도가 탁월하고 부존량이 풍부하며 알루미늄이나 크롬에 비해서 저항이 매우 낮은 장점이 있다. 반면에, 산화제에 대한 저항성은 구리가 알루미늄이나 크롬에 비해서 큰 편이므로 구리막의 식각을 위해서는 강력한 산화제의 사용이 요구된다.As a low resistance metal for forming the gate wiring and the data wiring, copper has advantages of excellent electrical conductivity, rich amount of residual material, and very low resistance compared to aluminum or chromium. On the other hand, since the resistance to oxidant is larger than that of aluminum or chromium, a strong oxidant is required for etching the copper film.

대한민국 공개특허 제2000-79355호가 구리막에 대한 식각액으로서 과산화수소(H2O2)와, 무기산 또는 중성염의 혼합물을 개시하고 있고, 대한민국 공개특허 제2005-00682호에서는 과산화수소, 구리 반응 억제제, 과수 안정화제 및 플루오르화 이온을 포함하는 식각액을 개시하고 있다. 또한, 대한민국 공개특허 제2006-64881호는 과산화수소에 불소 화합물, 유기 분자 등을 포함하는 5 가지 첨가제들을 부가한 식각액을 개시하고 있고, 대한민국 공개특허 제2000-32999호가 염화철(III) 6수화물과 불산(HF)의 혼합물을 개시하고 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2000-79355 discloses a mixture of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and an inorganic acid or a neutral salt as an etchant for a copper film, and Korean Patent Laid-Open Publication No. 2005-00682 discloses hydrogen peroxide, a copper reaction inhibitor, and a stable fruit water. An etchant comprising an agent and a fluoride ion is disclosed. In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2006-64881 discloses an etching solution in which five additives including fluorine compounds, organic molecules, and the like are added to hydrogen peroxide, and Korean Patent Laid-Open Publication No. 2000-32999 discloses iron (III) chloride hexahydrate and hydrofluoric acid. A mixture of (HF) is disclosed.

그러나 종래에 알려진 상기와 같은 식각액들은 구리막 및 다른 금속막에 대한 식각 속도가 지나치게 빠르거나, 식각된 금속 패턴의 테이퍼 각이 약 90°를 초과, 즉 역테이퍼 형상을 갖는 문제점이 있다. 또한, 과산화수소는 구리 이온과 철 이온의 존재 하에서 불균등화 반응(disproportionation)을 일으켜 물과 산화로 분해되기 때문에 열이 발생하고 급격한 조성 변화가 일어남으로써 공정 마진과 보관 안정성이 낮다. 이를 해결하기 위해서, 식각액에 과산화수소와 함께 과산화수소의 안정제를 부가하기도 하지만, 상기 안정제의 가격이 비싸기 때문에, 생산 원가의 상승의 원인이 된다.However, such etching solutions known in the art have a problem that the etching rate with respect to the copper film and the other metal film is too fast, or the taper angle of the etched metal pattern exceeds about 90 °, that is, has an inverse taper shape. In addition, since hydrogen peroxide decomposes into water and oxidation due to disproportionation in the presence of copper ions and iron ions, heat is generated and rapid compositional changes result in low process margins and storage stability. In order to solve this problem, a hydrogen peroxide stabilizer is added to the etching solution together with hydrogen peroxide. However, since the price of the stabilizer is expensive, it causes a rise in production cost.

특히, 구리 합금막을 종래에 알려진 상기와 같은 식각액들을 이용하여 식각하는 경우, 구리 및 구리와 함께 상기 구리 합금막에 포함된 다른 금속 각각에 대한 상기 식각액들의 식각력이 상이하여, 특히 상기 구리 합금막에 대한 식각력이 상기 구리막에 대한 식각력보다 과도하게 크기 때문에 오히려 테이퍼 각이 약 20°보다 낮아 실질적으로 불량한 식각 공정이 수행되는 문제점이 있다. 또한, 상기 테이퍼 각이 지나치게 낮아지는 경우, 실질적으로는 배선의 폭이 감소하는 결과가 되므로 배선 저항이 증가하는 문제도 있다.In particular, when the copper alloy film is etched using such etching solutions known in the art, the etching power of the etchant for each of the other metals included in the copper alloy film together with copper and copper is different, in particular, the copper alloy film Since the etch force for is excessively larger than the etch force for the copper film, the taper angle is lower than about 20 °, thereby causing a problem of performing a substantially poor etching process. In addition, when the taper angle becomes too low, there is a problem that the wiring resistance increases because the width of the wiring is substantially reduced.

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 보관 안정성 및 공정 마진이 향상된 식각액 조성물을 제공하는 것이다.Accordingly, the technical problem of the present invention was conceived in this respect, and an object of the present invention is to provide an etching solution composition with improved storage stability and process margin.

본 발명의 다른 목적은 상기 식각액 조성물을 이용하여 안정적인 테이퍼 형상의 프로파일을 갖는 금속 패턴을 제조하는 방법에 관한 것이다.Another object of the present invention relates to a method of manufacturing a metal pattern having a stable tapered profile using the etchant composition.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 식각액 조성물을 이용한 표시 기판의 제조 방법에 관한 것이다.Another object of the present invention relates to a method of manufacturing a display substrate using the etchant composition.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 구리계 금속막의 식각액 조성물은, 과산화이황산 암모늄 0.1 중량% 내지 30 중량%, 황산염 0.1 중량% 내지 10 중량%, 아세트산염 0.01 중량% 내지 5 중량% 및 물 55 중량% 내지 99.79 중량%를 포함한다.The etching liquid composition of the copper-based metal film according to the embodiment for achieving the above object of the present invention, 0.1% to 30% by weight of ammonium persulfate, 0.1% to 10% by weight of sulfate, 0.01% to 5% by weight of acetate % And 55% to 99.79% by weight of water.

일 실시예에서, 상기 황산염의 예로서는, 황산칼슘, 황산바륨, 황산마그네슘, 황산암모늄, 황산알루미늄, 황산철, 황산아연, 황산구리, 황산나트륨 등을 들 수 있다.In one embodiment, examples of the sulfate include calcium sulfate, barium sulfate, magnesium sulfate, ammonium sulfate, aluminum sulfate, iron sulfate, zinc sulfate, copper sulfate, sodium sulfate, and the like.

일 실시예에서, 상기 아세트산염의 예로서는, 아세트산암모늄, 아세트산나트륨, 아세트산칼륨, 아세트산칼슘, 아세트산알루미늄, 아세트산아연, 아세트산주석, 아세트산마그네슘 등을 들 수 있다.In one embodiment, examples of the acetate salt include ammonium acetate, sodium acetate, potassium acetate, calcium acetate, aluminum acetate, zinc acetate, tin acetate, magnesium acetate, and the like.

일 실시예에서, 상기 구리계 금속막은 구리막 및/또는 구리-망간 합금막을 포함할 수 있다.In one embodiment, the copper-based metal film may include a copper film and / or a copper-manganese alloy film.

일 실시예에서, 상기 식각액 조성물은 과산화이황산 암모늄이 5 중량% 내지 15 중량%이고, 상기 황산염이 0.5 중량% 내지 5 중량%이며, 상기 아세트산염이 0.1 중량% 내지 3 중량%이고, 77 중량% 내지 94.4 중량%가 물일 수 있다.In one embodiment, the etchant composition is 5% to 15% by weight of ammonium persulfate, 0.5% to 5% by weight of the sulfate, 0.1% to 3% by weight of the acetate, 77% by weight To 94.4 weight percent may be water.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 금속 패턴의 제조 방법이 제공된다. 상기 제조 방법에서, 기판 상에 구리-망간 합금막을 포함하는 금속층을 형성한다. 상기 금속층 상에 포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 과산화이황산 암모늄 0.1 중량% 내지 30 중량%, 황산염 0.1 중량% 내지 10 중량%, 아세트산염 0.01 중량% 내지 5 중량% 및 물 55 중량% 내지 99.79 중량%를 포함하는 식각액 조성물로 상기 금속층을 패터닝함으로써 금속 패턴을 형성한다.A method of manufacturing a metal pattern according to an embodiment for realizing the object of the present invention described above is provided. In the above production method, a metal layer including a copper-manganese alloy film is formed on the substrate. A photoresist pattern is formed on the metal layer. By using the photoresist pattern as an etch stop layer, 0.1 wt% to 30 wt% of ammonium persulfate, 0.1 wt% to 10 wt% of sulfate, 0.01 wt% to 5 wt% of acetate, and 55 wt% to 99.79 wt% of water The metal pattern is formed by patterning the metal layer with an etchant composition.

일 실시예에서, 상기 황산염의 예로서는, 황산칼슘, 황산바륨, 황산마그네슘, 황산암모늄, 황산알루미늄, 황산철, 황산아연, 황산구리, 황산나트륨 등을 들 수 있다.In one embodiment, examples of the sulfate include calcium sulfate, barium sulfate, magnesium sulfate, ammonium sulfate, aluminum sulfate, iron sulfate, zinc sulfate, copper sulfate, sodium sulfate, and the like.

일 실시예에서, 상기 아세트산염의 예로서는, 아세트산암모늄, 아세트산나트륨, 아세트산칼륨, 아세트산칼슘, 아세트산알루미늄, 아세트산아연, 아세트산주석, 아세트산마그네슘 등을 들 수 있다.In one embodiment, examples of the acetate salt include ammonium acetate, sodium acetate, potassium acetate, calcium acetate, aluminum acetate, zinc acetate, tin acetate, magnesium acetate, and the like.

일 실시예에서, 상기 금속층은 상기 구리-망간 합금막의 하부에 형성된 구리막을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the metal layer may further include a copper film formed under the copper-manganese alloy film.

일 실시예에서, 상기 금속층은 상기 구리막의 하부에 형성된 티타늄막을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 티타늄막은 상기 식각액 조성물과 다른 티타늄 금속 식각액을 이용하여 패터닝할 수 있다.In one embodiment, the metal layer may further include a titanium film formed under the copper film. In this case, the titanium film may be patterned by using a titanium metal etchant different from the etchant composition.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 표시 기판의 제조 방법이 제공된다. 상기 제조 방법에서, 기판 상에 제1 금속층을 형성한다. 상기 제1 금속층 상에 형성된 포토레지스트 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 과산화이황산 암모늄 0.1 중량% 내지 30 중량%, 황산염 0.1 중량% 내지 10 중량%, 아세트산염 0.01 중량% 내지 5 중량% 및 물 55 중량% 내지 99.79 중량%를 포함하는 식각액 조성물로 상기 제1 금속층을 패터닝하여 제1 신호 배선 및 상기 제1 신호 배선과 연결된 소스 전극 및 상기 소스 전극과 이격된 드레인 전극을 형성한다. 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소 전극을 형성함으로써 표시 기판을 제조한다.A method of manufacturing a display substrate according to an embodiment for realizing another object of the present invention described above is provided. In the above manufacturing method, a first metal layer is formed on the substrate. 0.1 wt% to 30 wt% ammonium persulfate, 0.1 wt% to 10 wt% sulfate, 0.01 wt% to 5 wt% acetate, and 55 wt% water using the photoresist pattern formed on the first metal layer as an etch stop layer The first metal layer is patterned with an etchant composition containing from 99.79 wt% to form a first electrode connected to the first signal line and the first signal line and a drain electrode spaced apart from the source electrode. A display substrate is manufactured by forming a pixel electrode in contact with the drain electrode.

일 실시예에서, 상기 황산염의 예로서는, 황산칼슘, 황산바륨, 황산마그네슘, 황산암모늄, 황산알루미늄, 황산철, 황산아연, 황산구리, 황산나트륨 등을 들 수 있다.In one embodiment, examples of the sulfate include calcium sulfate, barium sulfate, magnesium sulfate, ammonium sulfate, aluminum sulfate, iron sulfate, zinc sulfate, copper sulfate, sodium sulfate, and the like.

일 실시예에서, 상기 아세트산염의 예로서는, 아세트산암모늄, 아세트산나트륨, 아세트산칼륨, 아세트산칼슘, 아세트산알루미늄, 아세트산아연, 아세트산주석, 아세트산마그네슘 등을 들 수 있다.In one embodiment, examples of the acetate salt include ammonium acetate, sodium acetate, potassium acetate, calcium acetate, aluminum acetate, zinc acetate, tin acetate, magnesium acetate, and the like.

일 실시예에서, 상기 제1 금속층은 구리-망간 합금막을 포함할 수 있다. 이때, 상기 드레인 전극이 형성된 상기 베이스 기판 상에 상기 제1 신호 배선, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 커버하며 산화 실리콘을 포함하는 보호층이 형성될 수 있다.In one embodiment, the first metal layer may include a copper-manganese alloy film. In this case, a protective layer may be formed on the base substrate on which the drain electrode is formed to cover the first signal line, the source electrode, and the drain electrode and include silicon oxide.

일 실시예에서, 상기 제1 금속층은 상기 구리-망간 합금막의 하부에 형성된 구리막을 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the first metal layer may further include a copper film formed under the copper-manganese alloy film.

일 실시예에서, 상기 제1 금속층은 상기 구리막의 하부에 형성된 티타늄막을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 금속층은 상기 식각액 조성물을 이용하여 상기 구리막 및 상기 구리-망간 합금막을 식각한 후 티타늄 금속 식각액을 이용하여 상기 티타늄막을 식각함으로써 패터닝할 수 있다. 이때, 상기 티타늄막 하부에 산화 실리콘을 포함하는 보호층이 더 형성될 수 있다.In an embodiment, the first metal layer may further include a titanium film formed under the copper film. In this case, the first metal layer may be patterned by etching the copper layer and the copper-manganese alloy layer using the etchant composition and then etching the titanium layer using a titanium metal etchant. In this case, a protective layer including silicon oxide may be further formed under the titanium film.

일 실시예에서, 상기 제1 금속층 하부에 반도체층이 형성될 수 있다. 이때, 상기 포토레지스트 패턴은 제1 두께부 및 상기 제1 두께부보다 얇은 제2 두께부를 포함할 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴 및 상기 식각액 조성물을 이용하여 상기 제1 신호 배선 및 상기 제1 신호 배선과 연결된 전극 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴 및 상기 전극 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 상기 반도체층을 패터닝하여 액티브 패턴을 형성할 수 있다. 이어서, 상기 제2 두께부가 제거된 잔류 포토 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 상기 전극 패턴을 패터닝하여 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 사이의 상기 액티브 패턴을 노출시킬 수 있다.In an embodiment, a semiconductor layer may be formed under the first metal layer. In this case, the photoresist pattern may include a first thickness portion and a second thickness portion thinner than the first thickness portion. Forming an electrode pattern connected to the first signal line and the first signal line using the photoresist pattern and the etchant composition, and patterning the semiconductor layer using the photoresist pattern and the electrode pattern as an etch stop layer An active pattern can be formed. Subsequently, the electrode pattern may be patterned using the residual photo pattern from which the second thickness portion is removed as an etch stop layer to expose the active pattern between the source electrode and the drain electrode.

일 실시예에서, 상기 반도체층은 금속 산화물을 포함하고, 상기 드레인 전극이 형성된 상기 베이스 기판 상에 상기 제1 신호 배선, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 커버하며 산화 실리콘을 포함하는 보호층이 더 형성될 수 있다.In an embodiment, the semiconductor layer may include a metal oxide, and a protective layer covering the first signal line, the source electrode, and the drain electrode and including silicon oxide may be further formed on the base substrate on which the drain electrode is formed. Can be formed.

일 실시예에서, 구리막을 포함하는 제2 금속층을 상기 식각액 조성물을 이용하여 패터닝하여, 상기 제1 신호 배선과 교차하는 제2 신호 배선 및 상기 제2 신호 배선과 연결된 게이트 전극이 형성될 수 있다.In example embodiments, the second metal layer including the copper layer may be patterned using the etchant composition to form a second signal line crossing the first signal line and a gate electrode connected to the second signal line.

이와 같은 식각액 조성물, 금속 패턴의 제조 방법 및 표시 기판의 제조 방법에 따르면, 보관 안정성 및 공정 마진이 향상된 비과수계 식각액 조성물을 이용하여 안정적인 테이퍼 형상의 프로파일을 갖는 금속 패턴을 형성할 수 있다. 특히, 상기 금속 패턴이 구리-망간 합금막을 포함하더라도 상기 금속 패턴은 우수한 프로파일을 가질 수 있다. 상기 식각액 조성물은 식각력의 저하 없이 장시간동안 보관 안정성을 유지할 수 있다. 이에 따라, 상기 금속 패턴 및 이를 포함하는 표시 기판의 제조 신뢰성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.According to such an etching liquid composition, a method of manufacturing a metal pattern, and a method of manufacturing a display substrate, a metal pattern having a stable tapered profile can be formed by using a non-aqueous etchant composition having improved storage stability and process margin. In particular, even if the metal pattern includes a copper-manganese alloy film, the metal pattern may have an excellent profile. The etchant composition may maintain storage stability for a long time without deteriorating the etching power. Accordingly, manufacturing reliability and productivity of the metal pattern and the display substrate including the same may be improved.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 패턴의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1 내지 8에 따른 식각액 조성물 및 비교예 1 내지비교예 4에 따른 식각액 조성물로 식각한 구리막 및 구리-망간 합금막을 포함하는 금속 패턴 및 포토레지스트 패턴의 전자주사현미경(Scanning electron microscope) 사진들을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 식각액 조성물의 보관 안정성 평가 실험 결과의 사진들을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 식각액 조성물의 오염 정도에 따른 식각 성능 평가 실험 결과의 사진들을 나타낸 도면이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
1 to 4 are cross-sectional views illustrating a method of forming a metal pattern according to an embodiment of the present invention.
5 is an electron scanning microscope of a metal pattern and a photoresist pattern including a copper film and a copper-manganese alloy film etched with the etching solution composition according to Examples 1 to 8 and the Comparative Example 1 to Comparative Example 4 of the present invention (Scanning electron microscope) The figure which showed the photographs.
6 is a view showing photographs of the storage stability evaluation test results of the etchant composition according to Example 1 of the present invention.
7 is a view showing photographs of the etching performance evaluation test results according to the contamination level of the etchant composition according to Example 1 of the present invention.
8 through 10 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a display substrate according to another exemplary embodiment of the present invention.

이하에서는, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail preferred embodiments of the present invention.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 패턴의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1 to 4 are cross-sectional views illustrating a method of forming a metal pattern according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 베이스 기판(110) 상에 구리막(124) 및 구리-망간 합금막(126)을 포함하는 금속층(ML)을 형성한다. 상기 베이스 기판(110)은 산화 실리콘(SiOx)을 포함하는 유리 기판일 수 있다. 상기 구리막(124) 및 상기 구리-망간 합금막(126) 각각은 화학 기상 증착법을 이용하여 상기 베이스 기판(110) 상에 연속적으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 1, a metal layer ML including a copper film 124 and a copper-manganese alloy film 126 is formed on a base substrate 110. The base substrate 110 may be a glass substrate including silicon oxide (SiOx). Each of the copper film 124 and the copper-manganese alloy film 126 may be continuously formed on the base substrate 110 using chemical vapor deposition.

상기 금속층(ML)은 상기 구리막(124)과 상기 베이스 기판(110) 사이에 형성된 티타늄막(122)을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 티타늄막(122)도 화학 기상 증착법을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 티타늄막(122)은 상기 구리막(124)의 구리가 상기 구리막(124)과 접촉하는 패턴, 특히, 금속 산화물 반도체로 확산되어 상기 패턴을 손상시키는 것을 방지하는 버퍼층으로서, 약 100Å 내지 약 300Å의 두께로 형성될 수 있다. 또는, 상기 티타늄막(122)과 상기 베이스 기판(110) 사이에 산화 실리콘을 포함하는 패턴이나 박막이 형성되는 경우, 상기 티타늄막(122)은 상기 패턴이나 박막과 상기 구리막(124) 사이의 화학적인 반응을 억제시킬 수 있다. 도면으로 도시하지 않았으나, 상기 티타늄막(122)의 하부에는 다수의 패턴들이 형성될 수 있다.The metal layer ML may further include a titanium film 122 formed between the copper film 124 and the base substrate 110. In this case, the titanium film 122 may also be formed using chemical vapor deposition. The titanium film 122 is a buffer layer that prevents the copper of the copper film 124 from contacting the copper film 124 and, in particular, diffuses into the metal oxide semiconductor and damages the pattern. It may be formed to a thickness of 300Å. Alternatively, when a pattern or a thin film containing silicon oxide is formed between the titanium film 122 and the base substrate 110, the titanium film 122 may be formed between the pattern or thin film and the copper film 124. It can suppress chemical reactions. Although not shown in the drawings, a plurality of patterns may be formed under the titanium film 122.

상기 구리막(124)은 상기 티타늄막(122) 상에 형성되고, 약 1,000Å 내지 약 5,000Å의 두께로 형성될 수 있다. 상기 금속층(ML)을 패터닝하여 형성하는 금속 패턴(MP, 도 4 참조)이 신호를 인가할 때, 상기 구리막(124)이 실질적으로 상기 신호를 인가하는 주배선층(main line layer)이 될 수 있다. 상기 구리막(124)은 불순물의 함량이 구리의 함량보다 상대적으로 매우 적은, 실질적으로 순수 구리막일 수 있다.The copper film 124 is formed on the titanium film 122 and may be formed to a thickness of about 1,000 kPa to about 5,000 kPa. When the metal pattern MP (see FIG. 4) formed by patterning the metal layer ML applies a signal, the copper layer 124 may be a main line layer substantially applying the signal. have. The copper film 124 may be a substantially pure copper film, in which an amount of impurities is relatively less than that of copper.

상기 구리-망간 합금막(126)은 상기 구리막(124) 상에 형성되고, 약 100Å 내지 약 300Å의 두께로 형성될 수 있다. 상기 구리-망간 합금막(126)은 구리 및 망간을 포함하는 금속막이다. 상기 구리-망간 합금막(126)은 예를 들어 구리와 망간의 원자 비율이 약 1:1일 수 있다. 상기 구리-망간 합금막(126)은 상기 구리막(124)이 산화 실리콘을 포함하는 패턴과 직접적으로 접촉하는 경우, 상기 구리막(124)의 구리가 산화 실리콘과 화학적인 반응에 의해서 상기 구리막(124)이 변질되는 것을 방지할 수 있다.The copper-manganese alloy film 126 is formed on the copper film 124 and may be formed to a thickness of about 100 kPa to about 300 kPa. The copper-manganese alloy film 126 is a metal film containing copper and manganese. For example, the copper-manganese alloy layer 126 may have an atomic ratio of about 1: 1 between copper and manganese. In the copper-manganese alloy film 126, when the copper film 124 is in direct contact with a pattern including silicon oxide, the copper of the copper film 124 may be chemically reacted with silicon oxide. 124 can be prevented from being altered.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 금속층(ML) 상에 포토레지스트 패턴(130)을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴(130)을 식각 방지막으로 이용하여 상기 금속층(ML)을 식각한다. 상기 금속층(ML) 중의 상기 구리-망간 합금막(126) 및 상기 구리막(124)은 과산화이황산 암모늄 0.1 중량% 내지 30 중량%, 황산염 0.1 중량% 내지 10 중량%, 아세트산염 0.01 중량% 내지 5 중량% 및 물 55 중량% 내지 99.79 중량%를 포함하는 식각액 조성물을 이용하여 식각한다. 상기 식각액 조성물에 의해서, 시간에 따라 상기 구리-망간 합금막(126) 및 상기 구리막(124)이 식각될 수 있다. 상기 식각액 조성물은 순수 구리막 또는 구리 합금막을 포함하는 구리계 금속막을 식각하는 조성물이다. 따라서, 상기 금속층(ML)이 상기 티타늄막(122)을 포함하는 경우라도, 상기 티타늄막(122)은 별도의 티타늄 금속 식각액을 이용하여 제거한다.2 to 4, the photoresist pattern 130 is formed on the metal layer ML, and the metal layer ML is etched using the photoresist pattern 130 as an etch stop layer. The copper-manganese alloy film 126 and the copper film 124 in the metal layer ML are 0.1% to 30% by weight of ammonium disulphate, 0.1% to 10% by weight of sulfate, and 0.01% to 5% of acetate. It is etched using an etchant composition comprising wt% and 55 wt% to 99.79 wt% of water. By the etchant composition, the copper-manganese alloy film 126 and the copper film 124 may be etched over time. The etchant composition is a composition for etching a copper-based metal film including a pure copper film or a copper alloy film. Therefore, even when the metal layer ML includes the titanium film 122, the titanium film 122 is removed using a separate titanium metal etchant.

이어서, 상기 구리-망간 합금막(126) 및 상기 구리막(124)이 식각된 후에 노출되는 상기 티타늄막(122)이 식각되어 도 4에 도시된 금속 패턴(MP)을 형성할 수 있다.Subsequently, the titanium film 122 exposed after the copper-manganese alloy film 126 and the copper film 124 are etched may be etched to form the metal pattern MP illustrated in FIG. 4.

상기 포토레지스트 패턴(130)은 포지티브형 포토레지스트 조성물을 이용하여 형성할 수 있다. 이와 달리, 상기 포토레지스트 패턴(130)은 네가티브형 포토레지스트 조성물을 이용하여 형성할 수 있다.The photoresist pattern 130 may be formed using a positive photoresist composition. Alternatively, the photoresist pattern 130 may be formed using a negative photoresist composition.

상기 금속층(ML)의 식각은 당업계의 공지의 방법에 따라 수행될 수 있고, 예를 들어, 침지법, 스프레이법 등으로 상기 금속층(ML)에 상기 식각액 조성물 및 상기 티타늄 금속 식각액을 제공하여 상기 금속층(ML)을 식각할 수 있다. 일례로, 상기 금속층(ML)의 식각 공정은 약 30 ℃ 내지 약 33 ℃에서 수행될 수 있고, 약 50 초 내지 약 150 초 동안 진행될 수 있다.Etching of the metal layer ML may be performed according to a method known in the art, for example, by providing the etchant composition and the titanium metal etchant to the metal layer ML by an immersion method or a spray method. The metal layer ML may be etched. For example, the etching process of the metal layer ML may be performed at about 30 ° C. to about 33 ° C., and may be performed for about 50 seconds to about 150 seconds.

상기 식각액 조성물에서, 과산화이황산 암모늄((NH4)2S2O8, ammonium persulfate)은 상기 구리막(124) 및 상기 구리-망간 합금막(126)을 식각하는 식각 주성분인 산화제이다. 과산화이황산 암모늄은 반도체 공정용의 순도를 가질 수 있다. 과산화이황산 암모늄은 하기 반응식 1과 같은 반응에 의해서 상기 구리-망간 합금막(126)과 상기 구리막(124)을 식각하여 안정한 화합물을 형성한다.In the etchant composition, ammonium persulfate ((NH 4 ) 2 S 2 O 8 , ammonium persulfate) is an oxidant which is an etching main component for etching the copper film 124 and the copper-manganese alloy film 126. Ammonium persulfate may have purity for semiconductor processing. Ammonium persulfate etches the copper-manganese alloy film 126 and the copper film 124 by a reaction as in Scheme 1 below to form a stable compound.

<반응식 1><Scheme 1>

S2O8 2- +Cu + Mn → CuSO4 + MnSO4 S 2 O 8 2- + Cu + Mn → CuSO 4 + MnSO 4

상기 식각액 조성물의 전체 중량에 대해서, 과산화이황산 암모늄의 함량이 약 0.1 중량% 미만인 경우, 상기 구리-망간 합금막(126) 및 상기 구리막(124)을 식각할 수 없다. 또한, 과산화이황산 암모늄의 함량이 약 30 중량% 초과인 경우, 상기 구리-망간 합금막(126) 및 상기 구리막(124)의 식각 속도가 지나치게 빠르기 때문에 식각 공정을 제어하기 어렵다. 따라서, 과산화이황산 암모늄의 함량은 상기 전체 중량에 대하여 약 0.1 중량% 내지 약 30 중량%인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 과산화이황산 암모늄의 함량은 상기 전체 중량에 대해서 약 5 중량% 내지 약 15 중량%에서 상기 구리-망간 합금막(126) 및 상기 구리막(124)을 안정적으로 식각할 수 있다.With respect to the total weight of the etchant composition, when the content of ammonium persulfate is less than about 0.1 wt%, the copper-manganese alloy film 126 and the copper film 124 may not be etched. In addition, when the content of ammonium persulfate is more than about 30% by weight, the etching process of the copper-manganese alloy film 126 and the copper film 124 is too fast to control the etching process. Therefore, the content of ammonium persulfate is preferably from about 0.1% to about 30% by weight based on the total weight. More preferably, the content of ammonium persulfate can stably etch the copper-manganese alloy film 126 and the copper film 124 at about 5% to about 15% by weight based on the total weight.

상기 황산염은 상기 구리-망간 합금막(126) 및 상기 구리막(124)을 식각하는 보조 산화제로서, 상기 식각액 조성물의 식각 속도를 조절하는 역할을 한다. 상기 황산염은 황산이온(SO4 2-)을 생성함으로써 구리 및/또는 망간과 화학식 1의 반응에 참여할 수 있다. 상기 황산염은 반도체 공정용의 순도를 가지는 것을 사용할 수 있다.The sulfate is an auxiliary oxidant for etching the copper-manganese alloy film 126 and the copper film 124, and serves to control the etching rate of the etchant composition. The sulphate may participate in the reaction of copper and / or manganese with formula 1 by generating sulfate ions (SO 4 2- ). The sulfate may be used having a purity for the semiconductor process.

상기 황산염의 구체적인 예로서는, 황산암모늄, 황산나트륨, 황산칼륨, 황산칼슘, 황산구리, 황산마그네슘, 황산아연 및 황산철 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 혼합되어 이용될 수 있다. 특히, 상기 보조 산화제로서 황산암모늄, 황산칼륨 또는 황산나트륨이 이용되는 것이 바람직하다.Specific examples of the sulfate include ammonium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, calcium sulfate, copper sulfate, magnesium sulfate, zinc sulfate, iron sulfate, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. In particular, ammonium sulfate, potassium sulfate or sodium sulfate is preferably used as the auxiliary oxidant.

상기 황산염의 함량이 상기 전체 중량에 대해서 약 0.1 중량% 미만인 경우, 상기 식각 속도를 조절할 수 없다. 상기 황산염의 함량이 약 10 중량% 초과인 경우, 상기 구리-망간 합금막(126)의 식각이 과도하게 빨라져 상기 구리-망간 합금막(126)의 식각면과 상기 베이스 기판(110)의 표면이 이루는 각이 약 10° 내지 약 15°로 과도하게 작아지거나 패턴이 단락되는 불량이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 황산염의 함량은 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 상기 황산염의 함량은 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%일 수 있다.When the content of the sulfate is less than about 0.1% by weight based on the total weight, the etching rate may not be adjusted. When the content of the sulfate is greater than about 10% by weight, the etching of the copper-manganese alloy film 126 is excessively accelerated so that the etching surface of the copper-manganese alloy film 126 and the surface of the base substrate 110 are The resulting angle may be excessively small (about 10 ° to about 15 °) or a pattern short may occur. Therefore, the content of the sulfate is preferably about 0.1% to about 10% by weight. More preferably, the amount of sulfate may be about 0.5% to about 5% by weight.

상기 아세트산염은 상기 구리-망간 합금막(126) 및 상기 구리막(124)을 식각하는 보조 산화제로서, 상기 식각액 조성물의 식각 속도를 조절하여 상기 금속 패턴(MP)의 테이퍼 각(θ)의 감소를 방지할 수 있다. 상기 금속 패턴(MP)의 테이퍼 각(θ)은 상기 베이스 기판(110)의 표면과 상기 금속 패턴(MP)의 측면이 이루는 예각으로 정의될 수 있다. 상기 아세트산염은 과산화이황산 암모늄 및 상기 황산염과 함께 상기 테이퍼 각(θ)을 약 45° 내지 약 75°로 조절할 수 있다.The acetate salt is an auxiliary oxidant for etching the copper-manganese alloy film 126 and the copper film 124, and reduces the taper angle θ of the metal pattern MP by controlling the etching rate of the etchant composition. Can be prevented. The taper angle θ of the metal pattern MP may be defined as an acute angle formed between the surface of the base substrate 110 and the side surface of the metal pattern MP. The acetate may adjust the taper angle θ to about 45 ° to about 75 ° together with ammonium persulfate and the sulfate.

상기 아세트산염은 아세트산 이온(CH3COO-)으로 해리될 수 있는 화합물이다. 상기 아세트산염은 반도체 공정용의 순도를 가지는 것을 이용할 수 있다. 상기 아세트산염의 구체적인 예로서, 아세트산암모늄, 아세트산나트륨, 아세트산칼륨, 아세트산칼슘, 아세트산알루미늄 등을 들 수 있다. 바람직하게, 상기 아세트산염으로서, 아세트산암모늄, 아세트산나트륨 또는 아세트산칼륨을 이용할 수 있다.The acetate salt is a compound that can be dissociated into acetate ions (CH 3 COO ). As the acetate salt, those having a purity for a semiconductor process can be used. Specific examples of the acetate salts include ammonium acetate, sodium acetate, potassium acetate, calcium acetate, aluminum acetate and the like. Preferably, as the acetate salt, ammonium acetate, sodium acetate or potassium acetate can be used.

상기 아세트산염의 함량이 상기 전체 중량에 대해서 약 0.01중량% 미만인 경우, 상기 식각 속도를 제어할 수 없어 상기 식각 속도가 지나치게 빨라진다. 이에 따라, 상기 테이퍼 각(θ)이 약 15° 미만이 될 수 있다. 반면, 상기 아세트산염의 함량이 상기 전체 중량에 대해서 약 5 중량% 초과인 경우, 상기 구리-망간 합금막(126) 및 상기 구리막(124)의 식각이 불균일하거나 오히려 이들을 식각할 수 없다. 따라서, 상기 아세트산염의 함량은 상기 전체 중량에 대해서 약 0.01중량% 내지 약 5 중량%인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 상기 아세트산염의 함량은 약 0.01 중량% 내지 약 3 중량%일 수 있다.When the content of the acetate salt is less than about 0.01% by weight based on the total weight, the etching rate cannot be controlled and the etching rate becomes too fast. Accordingly, the taper angle θ may be less than about 15 °. On the other hand, when the content of the acetate is more than about 5% by weight based on the total weight, the etching of the copper-manganese alloy film 126 and the copper film 124 is uneven or rather can not be etched. Thus, the content of acetate is preferably about 0.01% to about 5% by weight based on the total weight. More preferably, the content of acetate may be about 0.01% to about 3% by weight.

물은 과산화이황산 암모늄, 상기 황산염 및 상기 아세트산염에 추가되어 상기 식각액 조성물의 상기 전체 중량을 약 100%로 정의할 수 있다. 즉, 본 발명에서 여분의 물은 약 55 중량% 내지 약 99.79 중량%이다. 본 발명에서 이용되는 물로서는, 반도체용 등급의 물 또는 초순수(ultrapure water) 등을 이용할 수 있다.Water may be added to ammonium disulphate peroxide, the sulfate and the acetate to define the total weight of the etchant composition as about 100%. That is, the excess water in the present invention is about 55% to about 99.79% by weight. As water used in the present invention, water for semiconductors, ultrapure water, or the like can be used.

다시 도 2를 참조하면, 상기 식각액 조성물을 이용하여 상기 금속층(ML)을 식각하면, 상기 금속층(ML) 중에서 상부에 배치된 상기 구리-망간 합금막(126)이 가장 먼저 식각된다. 상기 구리-망간 합금막(126) 중에서, 상기 포토레지스트 패턴(130)이 형성된 부분이 상기 식각액 조성물에 노출되지 않으므로 상기 식각액 조성물에 의해 식각되지 않고 상기 베이스 기판(110) 상에 잔류한다.Referring back to FIG. 2, when the metal layer ML is etched using the etchant composition, the copper-manganese alloy layer 126 disposed above the metal layer ML is etched first. Since the portion of the copper-manganese alloy layer 126 on which the photoresist pattern 130 is formed is not exposed to the etchant composition, the portion of the copper-manganese alloy layer 126 is not etched by the etchant composition and remains on the base substrate 110.

도 3을 참조하면, 상기 금속층(ML)이 상기 식각액 조성물에 노출된 시간이 경과함에 따라 상기 구리-망간 합금막(126)의 제거에 의해 노출되는 상기 구리막(124)이 식각된다. 이때, 상기 식각액 조성물을 이용하는 습식 식각의 특성 상, 상기 구리막(124)이 식각되는 동안, 상기 구리-망간 합금막(126)이 부분적으로 더 식각될 수도 있다.Referring to FIG. 3, as the metal layer ML is exposed to the etchant composition, the copper layer 124 exposed by the removal of the copper-manganese alloy layer 126 is etched. In this case, the copper-manganese alloy layer 126 may be partially etched while the copper layer 124 is etched due to the wet etching using the etchant composition.

도 4를 참조하면, 상기 구리-망간 합금막(126) 및 상기 구리막(124)의 식각에 의해 노출된 상기 티타늄막(122)이 상기 티타늄 금속 식각액에 의해서 식각됨으로써 상기 금속 패턴(MP)을 형성한다. 상기 식각액 조성물을 이용하여 상기 금속 패턴(MP)을 형성함으로써 상기 금속 패턴(MP)의 테이퍼 각(θ)이 약 45° 내지 약 75°가 될 수 있다. 상기 금속 패턴(MP)을 상기 구리막(124) 및 상기 구리-망간 합금막(126)을 포함하는 제1 패턴과, 상기 제1 패턴에 하부에 형성된 상기 티타늄막(122)을 포함하는 제2 패턴으로 구분할 때, 상기 금속 패턴(MP)의 테이퍼 각(θ)은 상기 베이스 기판(110)의 표면을 기준으로 상기 제1 패턴의 식각면의 제1 기울기와 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 상기 금속 패턴(MP)의 테이퍼 각(θ)은 상기 제2 패턴의 식각면의 제2 기울기와 실질적으로 동일할 수 있다. 이하에서는, 상기 제1 기울기를 상기 금속 패턴(MP)의 테이퍼 각(θ)으로 지칭하여 설명하기로 한다.Referring to FIG. 4, the titanium pattern 122 exposed by etching of the copper-manganese alloy layer 126 and the copper layer 124 is etched by the titanium metal etchant to form the metal pattern MP. Form. By forming the metal pattern MP using the etchant composition, the taper angle θ of the metal pattern MP may be about 45 ° to about 75 °. The metal pattern MP may include a first pattern including the copper layer 124 and the copper-manganese alloy layer 126, and a second layer including the titanium layer 122 formed below the first pattern. When dividing into patterns, the taper angle θ of the metal pattern MP may be substantially the same as the first slope of the etching surface of the first pattern with respect to the surface of the base substrate 110. In addition, the taper angle θ of the metal pattern MP may be substantially the same as the second slope of the etching surface of the second pattern. Hereinafter, the first slope will be described as a taper angle θ of the metal pattern MP.

한편, 상기 포토레지스트 패턴(130)이 형성된 영역 외의 상기 베이스 기판(110) 상의 상기 금속층(ML)을 완전히 제거하기 위해서, 상기 금속층(ML)은 식각 종말점(etching end point)보다 오랜 시간 동안 과잉 식각될 수 있다. 상기 식각 종말점이 상기 금속층(ML)이 제거되어 상기 베이스 기판(110)의 표면이 노출되는 때의 시간으로 정의될 수 있다. 상기 금속층(ML)을 과잉 식각함으로써 상기 금속 패턴(MP)의 측부와 상기 포토레지스트 패턴(130)의 측부 사이의 거리인 스큐 길이(skew length, Xs)가 약 0 ㎛ 초과가 될 수 있다.Meanwhile, in order to completely remove the metal layer ML on the base substrate 110 outside the region where the photoresist pattern 130 is formed, the metal layer ML is excessively etched for a longer time than the etching end point. Can be. The etching endpoint may be defined as a time when the metal layer ML is removed to expose the surface of the base substrate 110. By over-etching the metal layer ML, a skew length Xs, which is a distance between a side of the metal pattern MP and a side of the photoresist pattern 130 may be greater than about 0 μm.

이하에서는, 실시예 1 내지 8에 따른 식각액 조성물 및 비교예 1에 따른 식각액 조성물을 통해서 본 발명에 따른 식각액 조성물에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the etching solution composition according to the present invention will be described in more detail through the etching solution composition according to Examples 1 to 8 and the etching solution composition according to Comparative Example 1.

실시예 1 내지 8 및 비교예 1의 준비Preparation of Examples 1 to 8 and Comparative Example 1

본 발명의 실시예 1 내지 8에 따른 식각액 조성물들과 비교예 1에 따른 식각액 조성물은 아래 표 1과 같이 제조하였다. 표 1에서, 각 성분의 함량을 나타내는 단위는 식각액 조성물 전체 중량을 100%로 한 "중량%"를 나타내고, "APS"는 과산화이황산 암모늄을 나타낸다.The etchant compositions according to Examples 1 to 8 of the present invention and the etchant composition according to Comparative Example 1 were prepared as shown in Table 1 below. In Table 1, the unit indicating the content of each component represents "wt%" in which the total weight of the etching liquid composition is 100%, and "APS" represents ammonium persulfate.

<표 1>TABLE 1

Figure 112018009342191-pat00001
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샘플 1 내지 8 및 비교 샘플 1 내지 4의 제조Preparation of Samples 1-8 and Comparative Samples 1-4

유리 기판 상에 화학기상 증착법을 통해 티타늄막, 구리막 및 구리-망간 합금막을 순차적으로 형성하였다. 상기 구리-망간 합금막에서, 구리와 망간의 원자 비율은 50:50이었다. 상기 티타늄막의 두께는 약 100Å 내지 약 300Å이고, 상기 구리막의 두께는 약 1,000Å 내지 약 5,000Å이며, 상기 구리-망간 합금막의 두께는 약 100Å 내지 약 300Å이었다. 이어서, 상기 구리-망간 합금막 상에 포토레지스트층을 형성하고, 상기 포토레지스트층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하였다. 상기 포토레지스트 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 약 30℃에서 본 발명의 실시예 1에 따른 식각액 조성물을 이용하여 상기 구리-망간 합금막 및 상기 구리막을 스프레이 방식으로 식각하여 금속 패턴을 포함하는 샘플 1을 제조하였다. 이때, 상기 구리-망간 합금막 및 상기 구리막은 본 발명의 실시예 1에 따른 식각액 조성물로 식각 종말점(etching end point)을 기준으로 약 60% 과잉 식각하여 상기 금속 패턴을 제조하였다. 약 60%의 과잉 식각은 상기 식각 종말점을 정의하는 시간의 약 1.6배인 약 130초 동안 수행되었다.A titanium film, a copper film, and a copper-manganese alloy film were sequentially formed on the glass substrate through chemical vapor deposition. In the copper-manganese alloy film, the atomic ratio of copper to manganese was 50:50. The thickness of the titanium film was about 100 kPa to about 300 kPa, the thickness of the copper film was about 1,000 kPa to about 5,000 kPa, and the thickness of the copper-manganese alloy film was about 100 kPa to about 300 kPa. Subsequently, a photoresist layer was formed on the copper-manganese alloy film, and the photoresist layer was exposed and developed to form a photoresist pattern. Sample 1 including the metal pattern by etching the copper-manganese alloy film and the copper film using a etching liquid composition according to Example 1 of the present invention at about 30 ° C using the photoresist pattern as an etch stop layer in a spray method Prepared. In this case, the copper-manganese alloy film and the copper film was etched by about 60% excess with respect to the etching end point (etching end point) in the etching liquid composition according to Example 1 of the present invention to prepare the metal pattern. Excess etch of about 60% was performed for about 130 seconds, about 1.6 times the time defining the etch endpoint.

상기 샘플 1과 실질적으로 동일한 공정을 통해서, 본 발명의 실시예 2 내지 8에 따른 식각액 조성물들을 이용하여 샘플 2 내지 8을 제조하였고, 비교예 1 내지 비교예 4에 따른 식각액 조성물을 이용하여 비교 샘플 1 내지 4를 제조하였다.Samples 2 to 8 were prepared using the etchant compositions according to Examples 2 to 8 of the present invention through substantially the same process as Sample 1, and comparative samples using the etchant compositions according to Comparative Examples 1 to 4 1 to 4 were prepared.

식각 특성 평가Etch Characteristic Evaluation

본 발명의 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 4에 따른 식각액 조성물들 각각을 이용하여 제조된 샘플 1 내지 8 및 비교 샘플 1 내지 4의 금속 패턴 및 포토레지스트 패턴의 프로 파일을 히타치사(Hitachi사, 회사명, 일본)의 전자 주사 현미경(scanning electron microscope, SEM)인 S-4200(모델명)을 이용하여 촬영하였다. 그 결과를 도 5 및 표 2에 나타낸다.Profiles of the metal patterns and photoresist patterns of Samples 1 to 8 and Comparative Samples 1 to 4 prepared by using the etchant compositions according to Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4 of the present invention were manufactured by Hitachi. It photographed using S-4200 (model name) which is a scanning electron microscope (SEM) of the company, a company name, Japan. The results are shown in Figure 5 and Table 2.

<표 2>TABLE 2

Figure 112018009342191-pat00002
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표 2의 스큐 길이는 금속 패턴의 단부와 포토레지스트 패턴의 단부 사이의 거리를 의미한다. 표 2의 스큐 길이에서, "◎"는 스큐 길이가 약 0.45㎛ 이상 약 0.75㎛ 미만의 범위를 나타내고, "○"는 스큐 길이가 약 0.15㎛ 이상 약 0.45㎛ 미만의 범위를 나타내며, "x"는 스큐 길이가 약 0.75㎛ 이상을 나타낸다.The skew length in Table 2 means the distance between the end of the metal pattern and the end of the photoresist pattern. In the skew length of Table 2, "◎" represents a range of skew length of about 0.45 µm or more and less than about 0.75 µm, and "o" represents a range of skew length of about 0.15 µm or more and less than about 0.45 µm, Represents a skew length of at least about 0.75 μm.

또한, 표 2의 테이퍼 각에서, "◎"는 테이퍼 각이 약 50° 이상 약 60° 미만의 범위를 나타내고, "○"는 테이퍼 각이 약 40° 이상 약 50° 미만의 범위를 나타내며, "x"는 테이퍼 각이 약 40° 미만을 나타낸다.In addition, in the taper angle of Table 2, "(circle)" represents the range of a taper angle of about 50 degrees or more and less than about 60 degrees, and "(circle)" represents the range of a taper angle of about 40 degrees or more and less than about 50 degrees, " x "indicates the taper angle is less than about 40 °.

도 5는 본 발명의 실시예 1 내지 8에 따른 식각액 조성물 및 비교예 1 내지 비교예 4에 따른 식각액 조성물로 식각한 구리막 및 구리-망간 합금막을 포함하는 금속 패턴 및 포토레지스트 패턴의 전자주사현미경(SEM) 사진들을 나타낸 도면이다.5 is an electron scanning microscope of a metal pattern and a photoresist pattern including an etching solution composition according to Examples 1 to 8 of the present invention and a copper film and a copper-manganese alloy layer etched with the etching solution composition according to Comparative Examples 1 to 4 (SEM) The figure which shows the photographs.

도 5 및 표 2를 참조하면, 샘플 1 내지 샘플 8 각각에서의 금속 패턴의 식각면은 유리 기판의 표면을 기준으로, 상기 식각면과 상기 표면이 이루는 예각, 즉 테이퍼 각이 약 40° 내지 약 60° 정도임을 알 수 있다.5 and Table 2, the etching surface of the metal pattern in each of Samples 1 to 8 is based on the surface of the glass substrate, the acute angle formed by the etching surface and the surface, that is, the taper angle is about 40 ° to about It can be seen that it is about 60 °.

반면, 비교 샘플 1에서 금속 패턴의 식각면은 유리 기판의 표면을 기준으로 테이퍼 각이 약 30° 정도임을 알 수 있다. 비교 샘플 2의 경우에는 샘플 1 내지 샘플 8과 비교하여 스큐 길이와 테이퍼 각이 우수한 것을 알 수 있다. 그러나, 상기 비교 샘플 2의 경우에는 상기 구리막 및 상기 구리-망간 합금막의 식각 속도가 약 100 초 이상으로 현저하게 느려짐으로써 전체 공정 시간이 증가하는 문제가 있다. 또한, 비교 샘플 3의 경우에는 스큐 길이는 양호한데 반해 테이퍼 각이 현저하게 낮은 문제점이 있음을 알 수 있다. 비교 샘플 4의 경우에는 스큐 길이와 테이퍼 각이 모두 불량임을 알 수 있다.On the other hand, in Comparative Sample 1, the etching surface of the metal pattern may have a taper angle of about 30 ° based on the surface of the glass substrate. In the case of the comparative sample 2, it can be seen that the skew length and the taper angle are excellent compared to the samples 1 to 8. However, in the case of Comparative Sample 2, the etching rate of the copper film and the copper-manganese alloy film is significantly slowed to about 100 seconds or more, thereby increasing the overall process time. In the case of Comparative Sample 3, the skew length is good while the taper angle is remarkably low. In the case of Comparative Sample 4, both the skew length and the taper angle are poor.

따라서, 샘플 1 내지 샘플 8 및 비교 샘플 1 내지 비교 샘플 4를 통해서, 과산화이황산 암모늄 0.1 중량% 내지 30 중량%, 황산염 0.1 중량% 내지 10 중량%, 아세트산염 0.01 중량% 내지 5 중량% 및 물 55 중량% 내지 99.79 중량%를 포함하는 식각액 조성물을 이용한 경우, 상기 구리막 및 상기 구리-망간 합금막을 포함하는 금속 패턴의 테이퍼 각을 약 40° 내지 약 60°로 형성할 수 있음을 알 수 있다. 상기 이중 구조의 금속 패턴 및 상기 포토 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 상기 티타늄막을 패터닝하더라도 상기 이중 구조의 금속 패턴에 의해서 상기 티타늄막을 포함하는 금속 패턴의 전체 테이퍼 각이 약 40° 내지 약 60°로 형성될 수 있다.Thus, through Samples 1 through 8 and Comparative Samples 1 through 4, ammonium persulfate 0.1% to 30%, sulfates 0.1% to 10%, acetates 0.01% to 5%, and water 55 When the etching liquid composition including the wt% to 99.79 wt% is used, it can be seen that the taper angle of the metal pattern including the copper film and the copper-manganese alloy film may be formed at about 40 ° to about 60 °. Even when the titanium film is patterned by using the dual structure metal pattern and the photo pattern as an etch stop layer, the total taper angle of the metal pattern including the titanium layer is formed to be about 40 ° to about 60 ° by the double structure metal pattern. Can be.

한편, 표 2를 참조하면, 샘플 1 내지 샘플 8의 스큐 길이가 비교 샘플 1의 스큐 길이에 비해서 적정 수준을 갖는 것을 알 수 있다.On the other hand, referring to Table 2, it can be seen that the skew length of Samples 1 to 8 has an appropriate level compared to the skew length of Comparative Sample 1.

보관 안정성 평가Storage stability assessment

상온 약 25℃에서 보관된 본 발명의 실시예 1에 따른 식각액 조성물을 이용하여 샘플 1을 제조하는 공정과 실질적으로 동일한 공정을 통해서 샘플 9를 제조하였다. 샘플 9에 대한 식각 종말점, 스큐 길이 및 테이퍼 각을 측정하였고, SEM 사진을 얻었다. 그 결과를 표 3 및 도 6에 나타낸다.Sample 9 was prepared through a process substantially the same as the process of preparing sample 1 using the etchant composition according to Example 1 of the present invention stored at about 25 ° C. The etch endpoint, skew length and taper angle for Sample 9 were measured and SEM pictures were obtained. The results are shown in Table 3 and FIG. 6.

상온 약 25℃에서 약 3일 동안 보관된 본 발명의 실시예 1에 따른 식각액 조성물, 약 6일, 약 9일, 약 12일 및 약 15일 동안 보관된 본 발명의 실시예 1에 따른 식각액 조성물 각각을 이용하여 샘플 9를 제조하는 공정과 실질적으로 동일한 공정을 통해서 샘플 10 내지 샘플 14를 제조하였다. 샘플 10 내지 샘플 14 각각에 대한 식각 종말점, 스큐 길이 및 테이퍼 각을 측정하였고, SEM 사진을 얻었다. 그 결과를 표 3 및 도 6에 나타낸다.Etch solution composition according to Example 1 of the present invention stored for about 3 days at room temperature about 25 ℃, etchant composition according to Example 1 of the present invention stored for about 6 days, about 9 days, about 12 days and about 15 days Samples 10 to 14 were prepared through substantially the same processes as those for preparing Sample 9 using each. The etch endpoint, skew length and taper angle for each of Samples 10-14 were measured and SEM pictures were obtained. The results are shown in Table 3 and FIG. 6.

<표 3>TABLE 3

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표 3에서, 식각 종말점은 식각액 조성물이 3중막 중에서 상기 구리-망간 합금막에 접촉한 시점을 기준으로 상기 포토레지스트 패턴으로 커버하지 않는 상기 구리-망간 합금막과 상기 구리막이 모두 식각되는 것을 육안으로 확인한 시점까지의 시간으로 정의한다.In Table 3, the etching endpoint is visually observed that both the copper-manganese alloy film and the copper film, which are not covered by the photoresist pattern, are etched based on the point at which the etching liquid composition contacts the copper-manganese alloy film in the triple layer. It is defined as the time until the confirmed point.

도 6은 본 발명의 실시예 1에 따른 식각액 조성물의 보관 안정성 평가 실험 결과의 사진들을 나타낸 도면이다.6 is a view showing photographs of the storage stability evaluation test results of the etchant composition according to Example 1 of the present invention.

도 6 및 표 3을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 식각액 조성물은 상온 보관 약 12일까지는 식각 특성의 변화가 거의 없음을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 식각액 조성물은 상온에서 보관되더라도 초기 식각 성능을 유지할 수 있음을 알 수 있다.Referring to Figure 6 and Table 3, the etchant composition according to Example 1 of the present invention can be seen that almost no change in the etching characteristics until about 12 days of room temperature storage. That is, it can be seen that the etching solution composition according to the present invention can maintain the initial etching performance even if stored at room temperature.

기판 처리 능력의 평가Evaluation of substrate processing capacity

본 발명의 실시예 1에 따른 식각액 조성물에 구리 파우더를 약 100 ppm 첨가한 후, 약 3시간동안 상기 구리 파우더를 용해시켰다. 상기 구리 파우더가 용해된 식각액 조성물을 사용하여 약 100Å 내지 약 300Å의 티타늄막, 약 1,000Å 내지 약 5,000Å의 구리막 및 약 100Å 내지 약 300Å의 구리-망간 합금막을 포토레지스트 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 식각한 후, 형성된 패턴의 프로 파일을 FE-SEM (field emission scanning electron microscope)를 이용하여 분석하였다.After adding about 100 ppm of copper powder to the etchant composition according to Example 1 of the present invention, the copper powder was dissolved for about 3 hours. Using the etching solution composition in which the copper powder is dissolved, a titanium film of about 100 kPa to about 300 kPa, a copper film of about 1,000 kPa to about 5,000 kPa, and a copper-manganese alloy film of about 100 kPa to about 300 kPa are used as a photoresist pattern as an etch stop layer After etching, the profile of the formed pattern was analyzed using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM).

이어서, 상기 구리 파우더가 약 100 ppm 용해된 식각액 조성물에 추가적으로 약 100 ppm을 용해시키고, 상기 과정을 상기 구리 파우더 전체 첨가량이 약 400 ppm이 될 때까지 반복하여 수행하였다. 그 결과를 표 4 및 도 7에 나타낸다.Subsequently, about 100 ppm was further dissolved in the etching liquid composition in which the copper powder was dissolved at about 100 ppm, and the process was repeatedly performed until the total amount of the copper powder was about 400 ppm. The results are shown in Table 4 and FIG.

<표 4>TABLE 4

Figure 112018009342191-pat00004
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도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 식각액 조성물의 오염 정도에 따른 식각 성능 평가 실험 결과의 사진들을 나타낸 도면이다.7 is a view showing photographs of the etching performance evaluation test results according to the contamination level of the etchant composition according to Example 1 of the present invention.

표 4 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 식각액 조성물은 구리 이온의 농도가 약 300 ppm이 될 때까지 식각 특성의 변화가 없음을 알 수 있다. 이를 통해서, 상기 티타늄막, 상기 구리막 및 상기 구리-망간 합금막이 형성된 다수의 기판들에 대해서 식각 공정을 수행하더라도, 상기 식각액 조성물의 초기 식각 특성을 유지할 수 있음을 알 수 있다. 즉, 기판의 처리 능력이 좋음을 알 수 있다.Referring to Table 4 and Figure 7, it can be seen that the etching liquid composition according to Example 1 of the present invention does not change the etching characteristics until the concentration of copper ions is about 300 ppm. Through this, even if the etching process is performed on a plurality of substrates on which the titanium film, the copper film and the copper-manganese alloy film are formed, it can be seen that the initial etching characteristics of the etchant composition can be maintained. In other words, it can be seen that the substrate has good processing capability.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표시 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.8 through 10 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a display substrate according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 베이스 기판(210) 상에 게이트 전극(GE)을 형성하고, 상기 게이트 전극(GE)이 형성된 상기 베이스 기판(210) 상에 절연층(230), 반도체층(240) 및 데이터 금속층(250)을 순차적으로 형성한다.Referring to FIG. 8, a gate electrode GE is formed on a base substrate 210, and an insulating layer 230, a semiconductor layer 240, and a gate electrode GE are formed on the base substrate 210 on which the gate electrode GE is formed. The data metal layer 250 is sequentially formed.

상기 게이트 전극(GE)은 단일 금속막 또는 2이상의 금속막들을 포함하는 다중 금속막 구조를 가질 수 있다. 상기 게이트 전극(GE)은 상기 베이스 기판(210)의 일 방향을 따라 연장된 신호 배선인 게이트 라인과 연결된다.The gate electrode GE may have a single metal film or a multiple metal film structure including two or more metal films. The gate electrode GE is connected to a gate line, which is a signal line extending along one direction of the base substrate 210.

상기 절연층(230)은 상기 게이트 라인 및 상기 게이트 전극(GE)이 형성된 상기 베이스 기판(210)을 커버한다. 상기 절연층(230)은 상기 반도체층(240)의 변질을 방지하기 위해 산화 실리콘으로 형성될 수 있다.The insulating layer 230 covers the base substrate 210 on which the gate line and the gate electrode GE are formed. The insulating layer 230 may be formed of silicon oxide to prevent deterioration of the semiconductor layer 240.

상기 반도체층(240)은 상기 절연층(230)이 형성된 상기 베이스 기판(110) 상에 형성되고, 비정질 실리콘에 비해 전자 이동도가 높은 금속 산화물을 포함한다. 상기 금속 산화물은 산화물 반도체로서, 단일 금속을 포함하는 일원계 산화물이거나 2 이상의 서로 다른 금속들을 포함하는 다원계 산화물일 수 있다.The semiconductor layer 240 is formed on the base substrate 110 on which the insulating layer 230 is formed, and includes a metal oxide having a higher electron mobility than amorphous silicon. The metal oxide is an oxide semiconductor, and may be a mono-type oxide including a single metal or a multi-element oxide including two or more different metals.

상기 데이터 금속층(250)은 상기 반도체층(240) 상에 순차적으로 형성된 티타늄막(252), 구리막(254) 및 구리-망간 합금막(256)을 포함한다. 상기 티타늄막(252)은 약 100Å 내지 약 300Å의 두께를 가질 수 있다. 상기 구리막(254)의 두께는 약 1,000Å 내지 약 5,000Å일 수 있으며, 상기 구리-망간 합금막(256)의 두께는 약 100Å 내지 약 300Å일 수 있다.The data metal layer 250 includes a titanium film 252, a copper film 254, and a copper-manganese alloy film 256 sequentially formed on the semiconductor layer 240. The titanium film 252 may have a thickness of about 100 kPa to about 300 kPa. The copper film 254 may have a thickness of about 1,000 kPa to about 5,000 kPa, and the copper-manganese alloy film 256 may have a thickness of about 100 kPa to about 300 kPa.

상기 데이터 금속층(250) 상에 포토레지스트 패턴(300)을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴(300)은 포지티브형 또는 네가티브형 포토레지스트 조성물을 코팅, 노광 및 현상하여 형성할 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴(300)은 제1 두께를 갖는 제1 두께부(310)와, 상기 제1 두께보다 얇은 제2 두께를 갖는 제2 두께부(320)를 포함한다. 상기 데이터 금속층(250)이 잔류하는 영역에 상기 제1 두께부(310)가 형성되고, 상기 데이터 금속층(250)이 제거되는 영역에는 상기 포토레지스트 패턴(300)이 형성되지 않는다. 이때, 상기 데이터 금속층(250)이 제거되는 영역 중에서 박막 트랜지스터(SW, 도 9 참조)의 채널부를 형성하는 영역 상에 상기 제2 두께부(320)가 형성된다.A photoresist pattern 300 is formed on the data metal layer 250. The photoresist pattern 300 may be formed by coating, exposing and developing a positive or negative photoresist composition. The photoresist pattern 300 may include a first thickness portion 310 having a first thickness and a second thickness portion 320 having a second thickness that is thinner than the first thickness. The first thickness part 310 is formed in an area where the data metal layer 250 remains, and the photoresist pattern 300 is not formed in an area where the data metal layer 250 is removed. In this case, the second thickness part 320 is formed on an area of the region in which the data metal layer 250 is removed to form a channel part of the thin film transistor SW (see FIG. 9).

상기 포토레지스트 패턴(300)을 식각 방지막으로 이용하여 제1 식각액 조성물로 상기 데이터 금속층(250)을 1차적으로 식각함으로써 상기 포토레지스트 패턴(300)의 하부에 잔류하는 전극 패턴 및 상기 전극 패턴과 연결된 신호 배선으로서 상기 게이트 라인과 교차하는 데이터 라인이 형성된다. 상기 제1 식각액 조성물은 과산화수소를 포함하는 과수계 식각액이거나, 과산화이황산 암모늄을 주산화제로 포함하는 비과수계 식각액일 수 있다. 1차적으로 식각하는 공정에서 상기 구리막(254) 및 상기 구리-망간 합금막(256)을 구리계 금속 식각액을 이용하여 식각한 후에 상기 티타늄막(252)은 상기 구리계 금속 식각액과 다른 티타늄 금속 식각액을 이용하여 식각할 수 있다. 이와 달리, 상기 티타늄막(252), 상기 구리막(254) 및 상기 구리-망간 합금막(256)은 통합 식각액 조성물을 이용하여 일괄 식각될 수 있다.By using the photoresist pattern 300 as an etch stop layer, the data metal layer 250 is first etched with the first etchant composition to be connected to the electrode pattern remaining under the photoresist pattern 300 and the electrode pattern. As a signal wiring, a data line crossing the gate line is formed. The first etchant composition may be a per water-based etchant including hydrogen peroxide, or a non-water-based etchant including ammonium persulfate as a main oxidizing agent. In the first etching process, the copper film 254 and the copper-manganese alloy film 256 are etched using a copper-based metal etchant, and the titanium film 252 is a titanium metal different from the copper-based metal etchant. It can be etched using an etchant. Alternatively, the titanium film 252, the copper film 254, and the copper-manganese alloy film 256 may be collectively etched using an integrated etchant composition.

상기 포토레지스트 패턴(330) 및 상기 전극 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 상기 반도체층(240)을 식각함으로써 액티브 패턴(AP)을 형성한다. 상기 데이터 라인의 하부에도 상기 반도체층(240)이 패터닝된 더미 패턴이 형성될 수 있다.An active pattern AP is formed by etching the semiconductor layer 240 using the photoresist pattern 330 and the electrode pattern as an etch stop layer. A dummy pattern in which the semiconductor layer 240 is patterned may also be formed under the data line.

도 9를 참조하면, 상기 데이터 라인 및 상기 전극 패턴이 형성된 상기 베이스 기판(210)에서, 상기 제2 두께부(320)를 제거하여 잔류 포토 패턴(330)을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴(300)의 전체 두께가 상기 제2 두께부(320)의 상기 제2 두께만큼 제거됨으로써 상기 잔류 포토 패턴(330)이 형성될 수 있다. 상기 잔류 포토 패턴(330)에 의해서 상기 전극 패턴이 부분적으로 노출된다.Referring to FIG. 9, the second thickness part 320 is removed from the base substrate 210 on which the data line and the electrode pattern are formed to form a residual photo pattern 330. The remaining photo pattern 330 may be formed by removing the entire thickness of the photoresist pattern 300 by the second thickness of the second thickness part 320. The electrode pattern is partially exposed by the residual photo pattern 330.

이어서, 상기 잔류 포토 패턴(330)을 식각 방지막으로 이용하고 제2 식각액 조성물로 상기 전극 패턴을 식각하여 상기 박막 트랜지스터(SW)의 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)이 형성된다. 상기 소스 전극(SE)이 상기 데이터 라인과 연결되고, 상기 전극 패턴의 일부가 제거됨으로써 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE)이 이격된다. 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE) 사이로 상기 액티브 패턴(AP)이 부분적으로 노출된다. 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 사이의 노출된 상기 액티브 패턴(AP)이 상기 박막 트랜지스터(SW)의 채널(CH)이 된다.Subsequently, the source photo SE and the drain electrode DE of the thin film transistor SW are formed by using the residual photo pattern 330 as an etch stop layer and etching the electrode pattern with a second etchant composition. The source electrode SE is connected to the data line, and a portion of the electrode pattern is removed to separate the source electrode SE from the drain electrode DE. The active pattern AP is partially exposed between the source electrode SE and the drain electrode DE. The exposed active pattern AP between the source electrode SE and the drain electrode DE becomes the channel CH of the thin film transistor SW.

상기 제2 식각액 조성물은 과산화이황산 암모늄 0.1 중량% 내지 30 중량%, 황산염 0.1 중량% 내지 10 중량%, 아세트산염 0.01 중량% 내지 5 중량% 및 물 55 중량% 내지 99.79 중량%를 포함한다. 바람직하게는, 상기 식각액 조성물은 약 5 중량% 내지 약 15 중량%의 과산화이황산 암모늄, 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%의 상기 황산염, 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%의 상기 아세트산염 및 물 55 중량% 내지 99.79 중량%를 포함할 수 있다. 상기 제2 식각액 조성물은 본 발명의 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 패턴의 형성 방법에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 중복되는 구체적인 설명은 생략한다. 상기 제1 식각액 조성물도, 상기 제2 식각액 조성물과 실질적으로 동일한 것을 이용할 수 있다. 상기 제2 식각액 조성물이 상기 구리-망간 합금막(256) 및 상기 구리막(254)을 안정적으로 제거할 수 있다.The second etchant composition comprises 0.1% to 30% by weight of ammonium persulfate, 0.1% to 10% by weight of sulfate, 0.01% to 5% by weight of acetate, and 55% to 99.79% by weight of water. Preferably, the etchant composition comprises about 5% to about 15% by weight of ammonium persulfate, about 0.5% to about 5% by weight of the sulfate, about 0.5% to about 5% by weight of the acetate and water 55 weight percent to 99.79 weight percent. Since the second etchant composition is substantially the same as that described in the etchant composition of the present invention and the method of forming the metal pattern using the same, detailed descriptions thereof will be omitted. The first etchant composition may also be substantially the same as the second etchant composition. The second etchant composition may stably remove the copper-manganese alloy film 256 and the copper film 254.

한편, 상기 제2 식각액 조성물이 상기 잔류 포토 패턴(330)이 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에 잔류하는 상기 데이터 금속층(250)을 최소화하기 위해서 상기 데이터 금속층(250)은 식각 종말점의 시간보다 더 오래 과잉 식각할 수 있다. 상기 제2 식각액 조성물을 이용함으로써, 상기 전극 패턴이 과잉 식각되더라도 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE) 각각의 테이퍼 각(θ)이 약 40° 내지 약 60°의 안정적인 범위 내에 포함될 수 있다.Meanwhile, in order to minimize the data metal layer 250 remaining in the second etching liquid composition except the region where the residual photo pattern 330 is formed, the data metal layer 250 is excessively longer than the time of the etching end point. It can be etched. By using the second etchant composition, even if the electrode pattern is excessively etched, the taper angle θ of each of the source electrode SE and the drain electrode DE may be included within a stable range of about 40 ° to about 60 °. have.

이어서, 상기 티타늄 금속 식각액을 이용하여 상기 전극 패턴의 상기 티타늄막(252)을 제거함으로써 상기 채널(CH)을 형성한 후에, 상기 잔류 포토 패턴(330)을 제거한다.Subsequently, after the channel CH is formed by removing the titanium film 252 of the electrode pattern using the titanium metal etchant, the residual photo pattern 330 is removed.

도 10을 참조하면, 상기 데이터 라인, 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE)이 형성된 상기 베이스 기판(110) 상에 보호층(260)을 형성한다. 상기 보호층(260)은 산화 실리콘을 포함한다. 상기 보호층(260)과 상기 구리막(254)의 접촉에 의해 상기 구리막(254)이 변질되는 것을 상기 구리-망간 합금막(256)이 방지할 수 있다. 또한, 상기 보호층(260)이 산화 실리콘을 포함함으로써 상기 액티브 패턴(AP)과 접촉하는 부분에서 상기 보호층(260)에 의한 상기 반도체층(240)의 변질을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 10, a protective layer 260 is formed on the base substrate 110 on which the data line, the source electrode SE, and the drain electrode DE are formed. The protective layer 260 includes silicon oxide. The copper-manganese alloy film 256 may prevent the copper film 254 from being deteriorated by the contact between the protective layer 260 and the copper film 254. In addition, since the protective layer 260 includes silicon oxide, it is possible to prevent the semiconductor layer 240 from being deteriorated by the protective layer 260 in a portion in contact with the active pattern AP.

이어서, 상기 보호층(260)에 상기 드레인 전극(DE)을 노출시키는 홀을 형성하고, 상기 홀이 형성된 상기 보호층(260) 상에 화소 전극(PE)을 형성한다. 상기 화소 전극(PE)이 상기 드레인 전극(DE)과 접촉함으로써 상기 박막 트랜지스터(SW)와 연결된다.Subsequently, a hole exposing the drain electrode DE is formed in the passivation layer 260, and a pixel electrode PE is formed on the passivation layer 260 in which the hole is formed. The pixel electrode PE is connected to the thin film transistor SW by contacting the drain electrode DE.

이에 따라, 산화물 반도체 박막 트랜지스터(SW)를 포함하는 표시 기판(200)이 제조될 수 있다.Accordingly, the display substrate 200 including the oxide semiconductor thin film transistor SW may be manufactured.

도면으로 도시하지 않았으나, 상기 반도체층(240) 상에는 상기 반도체층(240)과 상기 소스 및 드레인 전극들(SE, DE) 사이의 접촉 저항을 감소시키기 위한 오믹 콘택층이 더 형성될 수 있다. 상기 데이터 금속층(250)의 상기 티타늄막(252)이나 상기 티타늄막(252)의 하부에 더 형성된 추가 금속막이 상기 액티브 패턴(AP)과 상기 소스 및 드레인 전극(SE, DE) 사이의 접촉 저항을 감소시키는 오믹 코택 패턴의 역할을 할 수 있다.Although not illustrated, an ohmic contact layer may be further formed on the semiconductor layer 240 to reduce contact resistance between the semiconductor layer 240 and the source and drain electrodes SE and DE. An additional metal layer further formed below the titanium layer 252 or the titanium layer 252 of the data metal layer 250 may provide a contact resistance between the active pattern AP and the source and drain electrodes SE and DE. It can act as a reducing ohmic contact pattern.

한편, 상기 게이트 전극(GE)을 형성하는 게이트 금속층이 구리막 및 상기 구리막 상에 형성된 구리-망간 합금막을 포함하는 다중층 구조를 갖는 경우, 상기 데이터 금속층(250)을 식각하는 상기 제2 식각액 조성물을 이용하여 상기 게이트 금속층을 식각할 수 있다. 상기 게이트 금속층을 상기 제2 식각액 조성물을 이용하여 과잉 식각하더라도, 상기 게이트 전극(GE)의 테이퍼 각도가 안정적인 범위 내에 포함될 수 있다.Meanwhile, when the gate metal layer forming the gate electrode GE has a multilayer structure including a copper film and a copper-manganese alloy film formed on the copper film, the second etchant for etching the data metal layer 250. The gate metal layer may be etched using the composition. Even if the gate metal layer is overetched using the second etchant composition, the taper angle of the gate electrode GE may be included in a stable range.

상기에서 설명한 바에 따르면, 상기 데이터 금속층(250)을 식각하는 공정에서 상기 식각액 조성물을 이용함으로써 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE) 및 상기 데이터 라인의 프로 파일을 안정적으로 형성할 수 있다. 특히, 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE) 및 상기 데이터 라인 각각의 테이퍼 각을 약 40° 내지 약 60°를 가지도록 형성할 수 있으므로, 이들에 의한 단차에 의해서 이후에 형성된 상기 보호층(260) 및 상기 화소 전극(PE)이 단락되는 것을 방지할 수 있어 상기 표시 기판(200)의 제조 신뢰성을 향상시킬 수 있다.As described above, a profile of the source electrode SE, the drain electrode DE, and the data line may be stably formed by using the etchant composition in the process of etching the data metal layer 250. . In particular, since the taper angle of each of the source electrode SE, the drain electrode DE, and the data line may be formed to have about 40 ° to about 60 °, the protection formed thereafter by the step difference therebetween. The short circuit of the layer 260 and the pixel electrode PE may be prevented, thereby improving manufacturing reliability of the display substrate 200.

다른 실시예에서, 산화물 반도체 패턴, 소스 전극 및 드레인 전극 상에 게이트 전극이 형성되는 탑-게이트 구조의 박막 트랜지스터를 포함하는 표시 기판의 경우, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 형성하는 공정에서 상기 식각액 조성물을 이용하여 데이터 금속층을 식각함으로써 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극의 단차에 의해서 상기 게이트 전극이나 화소 전극이 단락되는 것을 방지할 수 있다. 상기 탑-게이트 구조의 박막 트랜지스터는, 유리 기판 상에 형성되고 산화물 반도체 패턴, 상기 산화물 반도체 패턴 상에 형성된 소스 및 드레인 전극들과, 상기 소스 및 드레인 전극들 각각과 중첩하는 게이트 전극을 포함할 수 있다. 이때, 상기 산화물 반도체 패턴과 상기 소스 및 드레인 전극들은 도 9에서 설명한 것과 유사하게 하나의 포토레지스트 패턴으로 상기 제2 식각액 조성물을 이용하여 형성할 수 있다.In another embodiment, in the case of a display substrate including a thin film transistor having a top-gate structure in which a gate electrode is formed on an oxide semiconductor pattern, a source electrode, and a drain electrode, the etching solution in the process of forming the source electrode and the drain electrode. By etching the data metal layer using the composition, it is possible to prevent the gate electrode and the pixel electrode from being short-circuited by the step difference between the source electrode and the drain electrode. The top-gate thin film transistor may include an oxide semiconductor pattern formed on a glass substrate, source and drain electrodes formed on the oxide semiconductor pattern, and a gate electrode overlapping each of the source and drain electrodes. have. In this case, the oxide semiconductor pattern and the source and drain electrodes may be formed using the second etchant composition as one photoresist pattern similar to that described with reference to FIG. 9.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 보관 안정성 및 공정 마진이 향상된 비과수계 식각액 조성물을 이용하여 안정적인 테이퍼 형상의 프로파일을 갖는 금속 패턴을 형성할 수 있다. 특히, 상기 금속 패턴이 구리-망간 합금막을 포함하더라도 상기 금속 패턴은 우수한 프로파일을 가질 수 있다. 상기 식각액 조성물은 식각력의 저하 없이 장시간동안 보관 안정성을 유지할 수 있다. 이에 따라, 상기 금속 패턴 및 이를 포함하는 표시 기판의 제조 신뢰성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.As described above in detail, a metal pattern having a stable tapered profile may be formed by using the non-fruited etchant composition having improved storage stability and process margin. In particular, even if the metal pattern includes a copper-manganese alloy film, the metal pattern may have an excellent profile. The etchant composition may maintain storage stability for a long time without deteriorating the etching power. Accordingly, manufacturing reliability and productivity of the metal pattern and the display substrate including the same may be improved.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the embodiments above, those skilled in the art will understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. Could be.

110, 210: 베이스 기판 122, 252: 티타늄막
124, 254: 구리막 126, 256: 구리-망간 합금막
130, 300: 포토레지스트 패턴 310, 320: 제1, 제2 두께부
330: 잔류 포토 패턴 AP: 액티브 패턴
230: 절연층 260: 보호층
110 and 210: base substrates 122 and 252: titanium film
124 and 254 copper films 126 and 256 copper-manganese alloy films
130 and 300 photoresist patterns 310 and 320: first and second thickness portions
330: residual photo pattern AP: active pattern
230: insulating layer 260: protective layer

Claims (14)

과산화이황산 암모늄 5 중량% 내지 15 중량%;
황산염 0.7 중량% 내지 5 중량%;
아세트산염 0.1 중량% 내지 3 중량%; 및
여분의 물로 이루어지는 구리계 금속막의 식각액 조성물.
5 wt% to 15 wt% ammonium persulfate;
Sulfate from 0.7% to 5% by weight;
0.1 wt% to 3 wt% acetate; And
The etching liquid composition of the copper-type metal film which consists of excess water.
제1항에 있어서, 상기 황산염은
황산칼슘, 황산바륨, 황산마그네슘, 황산암모늄, 황산알루미늄, 황산철, 황산아연, 황산구리 및 황산나트륨으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
The method of claim 1, wherein the sulfate
An etching solution composition comprising at least one selected from the group consisting of calcium sulfate, barium sulfate, magnesium sulfate, ammonium sulfate, aluminum sulfate, iron sulfate, zinc sulfate, copper sulfate and sodium sulfate.
제1항에 있어서, 상기 아세트산염은
아세트산암모늄, 아세트산나트륨, 아세트산칼륨, 아세트산칼슘, 아세트산알루미늄, 아세트산아연, 아세트산주석 및 아세트산마그네슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
The method of claim 1, wherein the acetate salt
An etchant composition comprising at least one selected from the group consisting of ammonium acetate, sodium acetate, potassium acetate, calcium acetate, aluminum acetate, zinc acetate, tin acetate, and magnesium acetate.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구리계 금속막은 구리-망간 합금막을 포함하고, 상기 구리-망간 합금막에서 구리와 망간의 원자 비율은 50:50인 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.The etchant according to any one of claims 1 to 3, wherein the copper-based metal film includes a copper-manganese alloy film, and the atomic ratio of copper and manganese in the copper-manganese alloy film is 50:50. Composition. 기판 상에 구리-망간 합금막을 포함하는 금속층을 형성하는 단계;
상기 금속층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 포토레지스트 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 과산화이황산 암모늄 5 중량% 내지 15 중량%, 황산염 0.7 중량% 내지 5 중량%, 아세트산염 0.1 중량% 내지 3 중량% 및 여분의 물로 이루어지는 식각액 조성물로 상기 금속층을 패터닝하는 단계를 포함하는 금속 패턴의 형성 방법.
Forming a metal layer comprising a copper-manganese alloy film on the substrate;
Forming a photoresist pattern on the metal layer; And
Using the photoresist pattern as an etch stop layer, the metal layer is formed of an etchant composition including 5 wt% to 15 wt% of ammonium persulfate, 0.7 wt% to 5 wt% of sulfate, 0.1 wt% to 3 wt% of acetate, and excess water. A method of forming a metal pattern comprising patterning.
제5항에 있어서, 상기 황산염은
황산칼슘, 황산바륨, 황산마그네슘, 황산암모늄, 황산알루미늄, 황산철, 황산아연, 황산구리 및 황산나트륨으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 패턴의 형성 방법.
The method of claim 5, wherein the sulfate
A method of forming a metal pattern comprising at least one selected from the group consisting of calcium sulfate, barium sulfate, magnesium sulfate, ammonium sulfate, aluminum sulfate, iron sulfate, zinc sulfate, copper sulfate and sodium sulfate.
제5항에 있어서, 상기 아세트산염은
아세트산암모늄, 아세트산나트륨, 아세트산칼륨, 아세트산칼슘, 아세트산알루미늄, 아세트산아연, 아세트산주석 및 아세트산마그네슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 패턴의 형성 방법.
The method of claim 5, wherein the acetate salt
A method of forming a metal pattern comprising at least one selected from the group consisting of ammonium acetate, sodium acetate, potassium acetate, calcium acetate, aluminum acetate, zinc acetate, tin acetate and magnesium acetate.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구리-망간 합금막에서 구리와 망간의 원자 비율은 50:50인 것을 특징으로 하는 금속 패턴의 형성 방법.The method of claim 5, wherein the atomic ratio of copper to manganese in the copper-manganese alloy film is 50:50. 기판 상에 구리-망간 합금막을 포함하는 제1 금속층을 형성하는 단계;
상기 제1 금속층 상에 형성된 포토레지스트 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 과산화이황산 암모늄 5 중량% 내지 15 중량%, 황산염 0.7 중량% 내지 5 중량%, 아세트산염 0.1 중량% 내지 3 중량% 및 여분의 물로 이루어지는 식각액 조성물로 상기 제1 금속층을 패터닝하여 제1 신호 배선 및 상기 제1 신호 배선과 연결된 소스 전극 및 상기 소스 전극과 이격된 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
상기 드레인 전극과 접촉하는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 표시 기판의 제조 방법.
Forming a first metal layer comprising a copper-manganese alloy film on the substrate;
By using the photoresist pattern formed on the first metal layer as an etch stopper film, it is composed of 5% to 15% by weight of ammonium persulfate, 0.7% to 5% by weight of sulfate, 0.1% to 3% by weight of acetate and excess water Patterning the first metal layer with an etchant composition to form a source electrode connected to the first signal line and the first signal line and a drain electrode spaced apart from the source electrode; And
Forming a pixel electrode in contact with the drain electrode.
제9항에 있어서, 상기 황산염은
황산칼슘, 황산바륨, 황산마그네슘, 황산암모늄, 황산알루미늄, 황산철, 황산아연, 황산구리 및 황산나트륨으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
The method of claim 9, wherein the sulfate
A method for producing a display substrate, comprising at least one selected from the group consisting of calcium sulfate, barium sulfate, magnesium sulfate, ammonium sulfate, aluminum sulfate, iron sulfate, zinc sulfate, copper sulfate, and sodium sulfate.
제9항에 있어서, 상기 아세트산염은
아세트산암모늄, 아세트산나트륨, 아세트산칼륨, 아세트산칼슘, 아세트산알루미늄, 아세트산아연, 아세트산주석 및 아세트산마그네슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
The method of claim 9, wherein the acetate salt
A method of manufacturing a display substrate comprising at least one selected from the group consisting of ammonium acetate, sodium acetate, potassium acetate, calcium acetate, aluminum acetate, zinc acetate, tin acetate and magnesium acetate.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구리-망간 합금막에서 구리와 망간의 원자 비율은 50:50인 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.The method of claim 9, wherein the atomic ratio of copper to manganese in the copper-manganese alloy film is 50:50. 제9항에 있어서, 상기 제1 금속층은 상기 구리-망간 합금막의 하부에 형성된 구리막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.The method of claim 9, wherein the first metal layer further comprises a copper film formed under the copper-manganese alloy film. 제13항에 있어서, 상기 제1 금속층은 상기 구리막의 하부에 형성된 티타늄막을 더 포함하고,
상기 드레인 전극을 형성하는 단계는
상기 식각액 조성물로 상기 구리막 및 상기 구리-망간 합금막을 식각하는 단계; 및
상기 티타늄막을 티타늄 금속 식각액을 이용하여 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
The method of claim 13, wherein the first metal layer further comprises a titanium film formed under the copper film,
Forming the drain electrode
Etching the copper film and the copper-manganese alloy film with the etchant composition; And
And etching the titanium film using a titanium metal etchant.
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