KR102255577B1 - 식각액 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 식각액 조성물을 개시한다. 개시된 본 발명의 식각액 조성물은, 과산화수소, 식각억제제, 킬레이트제, 식각첨가제, 산화물 반도체 보호제 pH 조절제 및 물을 포함한다. 이와 같이, 본 발명에 따른 식각액 조성물은 불소계 화합물을 포함하지 않고 pH가 높게 형성됨으로써, 구리와 몰리브덴 합금 식각 공정 중 산화물 반도체가 식각되지 않는 것이 특징이다. 이를 통해, 본 발명에 따른 식각액 조성물은 식각공정에서 발생할 수 있는 불량을 최소할 수 있는 효과가 있다.

Description

식각액 조성물{Etching composition}
본 발명은 식각액 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 OLED 또는 TFT-LCD 등 표시장치의 전극으로 사용되는 구리와 몰리브덴 합금의 식각액 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 TFT-LCD는 박막 트랜지스터 기판과 컬러필터 기판, 그리고 두 기판 사이에 주입되어 있는 액정층으로 이루어진 액정패널을 포함한다. 액정층은 두 기판의 가장자리 둘레에 인쇄되어 있으며 액정층을 가두는 봉인제로 결합되어 있다. 액정패널은 비발광소자이기 때문에 박막트랜지스터 기판의 후면에는 백라이트 유닛이 위치하고 있다.
또한, 유기전계발광 표시장치는 크게 박막 트랜지스터 기판과 유기전계발광 소자를 포함한다. 유기전계발광 소자는 박막 트랜지스터와 연결된 제 1 전극과 유기발광층 및 제 2 전극으로 이루어진다.
TFT-LCD 및 유기전계발광 표시장치의 박막트랜지스터 기판에는 액정층 및 유기전계발광 소자에 신호를 전달하기 위해 배선이 형성되어 있다. 박막트랜지스터 기판의 배선은 게이트 배선과 데이터 배선을 포함한다.
여기서, 게이트 배선은 게이트 신호가 인가되는 게이트 라인과 박막트랜지스터의 게이트 전극을 포함하며, 데이터배선은 게이트 배선과 절연되어 데이터신호를 인가하는 데이터라인과 박막트랜지스터의 데이터전극을 구성하는 드레인전극과 소스전극을 포함한다.
이러한 배선은 금속 단일층 또는 합금 단일층으로 이루어질 수도 있으나, 각 금속 또는 합금의 단점을 보완하고 원하는 물성을 얻기 위하여 다중층으로 형성하는 경우가 많다. 특히, 낮은 저항 값을 가지는 금속으로는 구리(Cu)를 이용함이 바람직하다. 또한, 구리 막 하부에 확산 방지막으로서 몰리브덴(Mo) 합금막을 형성하여 금속 배선을 형성할 수 있다.
이러한 금속 배선은 식각 공정을 통하여 배선으로 패터닝된다. 금속 배선의 식각 공정은 주로 생산성이 높은 습식식각으로 형성된다. 현재 구리와 몰리브덴 합금층을 식각하기 위해 사용되는 식각액 조성물은 불소계 화합물을 포함하는 것이 특징이다. 또한, 이와 같은 식각액 조성물은 pH가 2 내지 3으로 낮은 pH를 갖는다.
상기 식각액 조성물으로 구리와 몰리브덴 합금으로 형성되는 소스전극 및 드레인전극을 식각하는 경우, 불소계 화합물 및 낮은 pH로 인해 상기 소스전극 및 드레인전극 뿐만 아니라, 상기 소스전극 및 드레인전극 하부에 형성되는 산화물 반도체(InGaZnO)가 식각되는 문제점이 있다.
본 발명은 구리와 몰리브덴 합금을 습식식각하는 공정에서 산화물 반도체가 식각되는 것을 방지함으로써, 식각공정에서 발생할 수 있는 불량을 최소할 수 있는 식각액 조성물을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 따른 식각액 조성물은 과산화수소, 식각억제제, 킬레이트제, 식각첨가제, 산화물 반도체 보호제 pH 조절제 및 물을 포함한다. 이와 같이, 본 발명에 따른 식각액 조성물은 불소계 화합물을 포함하지 않고 pH가 높게 형성됨으로써, 구리와 몰리브덴 합금 식각 공정 중 산화물 반도체가 식각되지 않는 것이 특징이다.
본 발명에 따른 식각액 조성물은, 구리와 몰리브덴 합금을 습식식각하는 공정에서 산화물 반도체가 식각되는 것을 방지함으로써, 식각공정에서 발생할 수 있는 불량을 최소할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 따른 표시장치를 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 식각액 조성물을 사용하여 구리와 몰리브덴 합금막을 식각한 경우, 노출된 산화물 반도체의 두께 변화를 확인하기 위해 시편의 측면을 관찰한 주사전자현미경 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 식각액 조성물을 사용하여 구리와 몰리브덴 합금막을 식각한 경우, 노출된 산화물 반도체의 두께 변화를 확인하기 위해 시편의 평면을 관찰한 주사전자현미경 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 식각액 조성물에 따른 산화물 반도체 기판의 식각 성능을 테스트한 결과를 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 비교예에 따른 식각액 조성물을 이용하여 산화물 반도체 기판의 식각 성능을 테스트한 결과를 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 식각액 조성물은 과산화수소, 식각억제제, 식각첨가제, 산화물 반도체 보호제 및 pH 조절제를 포함할 수 있다. 또한, 상기 본 발명의 식각액 조성물은 전체 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 물을 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 본 발명의 식각액 조성물은 표시장치의 제조공정에서 사용될 수 있다.
이러한 본 발명의 식각액 조성물은 구리와 몰리브덴 합금을 동시에 식각할 수 있다. 자세하게는, 상기 식각액 조성물은 구리와 몰리브덴 합금으로 형성된 2 중층의 금속층을 식각할 수 있다.
상기 몰리브덴 합금은 몰리브덴과 다양한 금속의 합금으로, 티타늄, 탄탈륨, 크롬, 네오디늄, 니켈, 인듐 또는 주석과의 합금일 수 있다. 바람직하게는 상기 몰리브덴 합금은 몰리브덴과 티타늄의 합금일 수 있다. 상기 몰리브덴과 티타늄 합금은 구리와 상기 구리 하부에 형성되는 산화물 반도체와의 접착력을 높이는 역할을 할 수 있다.상기 과산화수소는 구리와 몰리브덴 합금의 주 산화제로 작용할 수 있다. 과산화수소는 조성물의 총 중량에 대하여 5 내지 40 중량%가 포함되는 것이 바람직하다.
상기 과산화수소의 중량이 5 중량% 미만일 경우, 구리와 몰리브덴 합금의 산화력이 충분하지 않아 상기 구리와 몰리브덴 합금의 식각이 이루어지지 않을 수 있다. 또한, 상기 과산화수소의 중량이 40 중량%를 초과할 경우, 식각 속도가 너무 빨라 공정을 제어하는 데 어려울 수 있다.
상기 식각억제제는 구리와 몰리브덴 합금의 식각 속도를 조절하여 적절한 테이퍼 앵글을 갖는 식각 프로파일이 되도록 할 수 있다. 상기 식각억제제는 조성물의 총 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%가 포함되는 것이 바람직하다.
상기 식각억제제의 중량이 0.1 중량% 미만일 경우, 상기 식각조성물의 테이퍼 앵글을 조절하는 능력이 저하될 수 있다. 또한, 상기 식각억제제의 중량이 5 중량%를 초과할 경우, 상기 구리와 몰리브덴 합금의 식각 속도가 매우 느려질 수 있다.
여기서, 상기 식각억제제는 산소, 황 또는 질소 중에서 선택되는 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하는 탄소수 1 내지 10의 헤테로고리 화합물일 수 있다. 구체적으로, 퓨란, 티오펜, 피롤, 옥사졸, 이미다졸, 피라졸, 트리아졸, 테트라졸, 벤조퓨란, 벤조티오펜, 인돌, 벤즈이미다졸, 벤즈피라졸, 아미노테트라졸, 메틸테트라졸, 톨루트리아졸, 하이드로 톨루트리아졸 및 하이드록시 톨루트리아졸 등의 헤테로고리 방향족 화합물과 피페라진, 메틸피페라진, 하이드록실에틸피페라진, 피롤리딘 및 알록산 등의 헤테로고리 지방족 화합물을 들 수 있다. 이들은 1종 또는 2종 이상을 함께 사용할 수 있다.
상기 킬레이트제는 구리와 몰리브덴 합금의 식각이 진행되는 동안 발생하는 이온들과 킬레이트를 형성하여 비활성화 시킴으로써, 상기 식각액 조성물에 포함되는 과산화수소와의 분해 반응을 억제할 수 있다. 여기서, 상기 이온은 구리 이온, 몰리브덴 합금 이온 또는 두 가지 모두 일 수 있다. 이를 통해, 식각 공정 중 상기 이온들이 비활성화 되지 못함으로써, 과산화수소의 분해 반응을 촉진시켜 발열 및 폭발 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상기 킬레이트제는 조성물의 총 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%가 포함되는 것이 바람직하다. 상기 킬레이트제의 중량이 0.1 중량% 미만일 경우, 비활성화 시킬 수 있는 금속 이온량이 매우 적기 때문에, 과산화수소 분해 반응을 제어하는 능력이 저하될 수 있다. 또한, 상기 킬레이트제의 중량이 5 중량%를 초과할 경우, 추가적인 킬레이트 형성으로 금속을 비활성화 시키는 작용을 기대할 수 없어 비효율적일 수 있다.
여기서, 상기 킬레이트제는 아미노기와 카르복실산기를 동시에 갖는 화합물일 수 있다. 구체적으로는, 이미노다이아세트산, 니트릴로트리아세트산, 에틸렌디아민테트라아세트산, 디에틸렌트리니트릴펜타아세트산, 아미노트리(메틸렌포스폰산), 1-하이드록시에탄(1,1-디일비스프로폰산), 에틸렌디아민테트라(메틸렌프로폰산), 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산), 사르코산, 알라닌, 글루탐산, 아미노부티르산, 및 글리신일 수 있다.
상기 식각첨가제는 구리와 몰리브덴합금의 식각 속도를 조절할 수 있다. 상기 식각첨가제는 조성물의 총 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%가 포함되는 것이 바람직하다.
상기 식각첨가제의 중량이 0.1 중량% 미만일 경우, 구리와 몰리브덴 합금의 식각 속도가 매우 느려질 수 있다. 또한, 상기 식각첨가제의 중량이 5 중량%를 초과할 경우, 구리와 몰리브덴 합금의 식각 속도가 빨라짐으로써, 공정을 제어하는데 한계가 따를 수 있다.
상기 식각첨가제는 유기산, 무기산, 또는 이들의 염, 질소 및 황을 동시에 포함하는 화합물일 수 있다. 구체적으로, 상기 유기산은 아세트산, 포름산, 부탄산, 시트르산, 글리콜산, 옥살산, 말론산, 펜탄산, 프로피온산, 타르타르산, 글루콘산, 글리코산, 숙신산 등 수용성 유기산을 들 수 있다. 이들은 1종 또는 2종 이상을 함께 사용할 수 있다. 또한, 상기 무기산은 질산, 황산, 인산, 염산, 차염소산, 과망간산 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 산화물 반도체 보호제는 구리와 몰리브덴 합금을 식각하는 공정에서, 노출된 산화물 반도체가 동시에 식각되는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 상기 산화물 반도체는 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), IGO(Indium Gallium Oxide), In2O3 또는 이들의 조합으로부터 형성되는 물질일 수 있다.
상기 산화물 반도체 보호제는 조성물의 총 중량에 대하여 0.1 내지 3 중량%가 포함되는 것이 바람직하다. 상기 산화물 반도체 보호제의 중량이 0.1 중량% 미만일 경우, 산화물 반도체가 식각액 조성물에 의해 식각될 수 있다. 또한, 상기 산화물 반도체 보호제의 중량이 3 중량%를 초과할 경우, 구리와 몰리브덴 합금의 식각 속도가 느려질 수 있다. 여기서, 상기 산화물 반도체 보호제는 아민기를 포함하는 화합물일 수 있다. 자세하게는, 상기 산화물 반도체 보호제는 아민기를 포함하고, 알코올 또는 카르복실산 등을 포함하는 화합물일 수 있다. 예를 들면, 모노에탄올아민(Monoethanolamine) 또는 헥사메틸렌테트라민(Hexamethylenetetramine)일 수 있다.
상기 pH 조절제는 상기 식각액 조성물의 pH를 3.5 내지 6으로 조절할 수 있다. 상기 식각액 조성물의 pH가 3.5 미만일 때, 산화물 반도체가 식각되는 문제가 있다. 또한, 상기 식각액 조성물으리 pH가 6 이상일 때, 구리와 몰리브덴 합금이 식각되지 않을 수 있다. 여기서, 상기 pH 조절제는 조성물의 총 중량에 대하여 0.1 내지 3 중량%가 포함되는 것이 바람직하다.
상기 pH 조절제의 중량이 0.1 중량% 미만인 경우, 상기 식각액 조성물에 포함되는 과산화수소의 식각 작용 활성화가 부족할 수 있다. 또한, 상기 pH 조절제의 중량이 3 중량%를 초과할 경우, 상기 식각액 조성물의 pH가 급격히 증가함으로써, 과산화수소의 활성을 떨어뜨려 구리와 몰리브덴 합금의 식각 속도 및 식각 균일성을 저하시킬 수 있다. 상기 pH 조절제는 무기알칼리일 수 있다. 구체적으로는, 탄산나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨 또는 암모니아를 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 식각액 조성물에 포함되는 물은 특별히 한정되는 것은 아니나, 탈이온수를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 물속에 이온이 제거된 정도인 비저항 값이 18㏁/㎝ 이상인 탈이온수를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 식각액 조성물에 탈이온수를 포함함으로써, 식각공정에서 발생하는 불순물의 양을 줄일 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 식각액 조성물은 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 40 중량%의 과산화수소, 0.1 내지 5 중량%의 식각억제제, 0.1 내지 5 중량%의 식각첨가제, 0.1 내지 3 중량%의 산화물 반도체 보호제, 0.1 내지 3 중량%의 pH 조절제 및 전체 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 물을 포함할 수 있다.또한, 상기 식각액 조성물은 전술한 성부 이외에 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 식각액 조성물은 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 상기 계면활성제는 당업계에서 사용되는 것이라면 무방하다. 여기서, 상기 첨가제는 식각액 조성물의 식각 성능을 향상 시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 식각액 조성물은 액정표시장치 또는 유기전계발광 표시장치 등의 전극으로 사용되는 구리와 몰리브덴 합금을 식각함으로써, 하부막의 식각을 최소화하여 소자의 불량을 방지할 수 있다. 구체적으로, 상기 하부막은 산화물 반도체일 수 있다.
이어서, 본 발명에 따른 식각액 조성물을 이용한 표시장치의 제조 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 따른 표시장치를 도시한 평면도이다. 도 1을 참조하면, 기판(100)이 제공된다. 상기 기판(100) 상에는 박막 트랜지스터가 형성된다. 상기 박막 트랜지스터는 게이트전극(101), 게이트 절연막(102), 반도체층(103), 소스전극(104) 및 드레인전극(105)을 포함한다.
자세하게는, 상기 기판(100) 상에 게이트 전극(101)을 형성한다. 상기 게이트 전극(101)을 형성하기 위해 상기 기판(100) 상에 금속 물질을 형성한다. 이 때, 상기 금속 물질은 다양한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, Cu, Ag, Al, Cr, Ti, Ta 또는 이들의 조합으로부터 형성되는 합금 일 수 있다.
이 후, 상기 금속 물질 상에 포토레지스트를 형성한다. 그리고 투과부와 차단부로 이루어진 마스크를 이용하여 노광 및 현상 공정을 진행하여 포토레지스트 패턴을 형성하고, 이를 마스크로 하여 금속 물질을 식각함으로써, 게이트 전극(101)을 형성한다.
상기 게이트 전극(101)을 포함하는 기판(100) 상에 게이트 절연막(102)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(102)은 상기 게이트 전극(101)을 보호하는 역할을 한다.
또한, 상기 반도체층(103)은 상기 게이트 절연막(102) 상에 형성된다. 상기 반도체층(103)은 산화물 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 반도체층(103)은 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), IGO(Indium Gallium Oxide), In2O3 또는 이들의 조합으로부터 형성되는 물질일 수 있다.
상기 산화물 반도체는 비정질 실리콘(a-Si) TFT에 비해 이동도 (mobility)가 높고, 다결정 실리콘(poly-Si) TFT에 비해서는 제조 공정이 간단하고 제작 비용이 낮은 효과가 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 산화물 반도체의 전기적 특성을 유기하기 위해 상기 산화물 반도체 상에 절연성 보호층이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 절연성 보호층은 에칭 스토퍼일 수 있다.
상기 반도체층(103) 상에는 소스전극(104) 및 드레인전극(105)이 형성된다. 자세하게는, 상기 반도체층(103)을 포함하는 기판(100) 상에 전극층 물질을 형성한다. 이 때, 상기 전극층은 금속 물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 전극층은 2중층으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 반도체층(103) 상에 제 1 전극층 물질이 형성되고 상기 제 1 전극층 물질 상에 제 2 전극층 물질이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제 1 전극층 물질은 몰리브덴 합금이고, 상기 제 2 전극층 물질은 구리일 수 있다. 여기서, 상기 구리는 저항이 매우 낮다는 장점이 있다. 그리고 상기 몰리브덴 합금은 상기 구리의 확산을 방지하고, 구리의 접착력을 높이는 효과가 있다.
이 후, 포토레지스트 공정으로 상기 제 1 전극층 물질 및 제 2 전극층 물질이 식각되어 소스전극(104) 및 드레인전극(105)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 소스전극(104) 및 드레인전극(105)을 식각하기 위해, 식각액 조성물이 사용될 수 있다.
상기 소스전극 및 드레인전극을 패터닝하기 위해 불소계 화합물을 포함하는 식각액 조성물을 사용하는 경우, 상기 식각액 조성물은 pH가 2 내지 3으로 낮은 pH를 갖는다. 이로 인해, 상기 불소계 화합물을 포함하는 식각액 조성물을 이용하여 구리와 몰리브덴 합금으로 형성되는 소스전극 및 드레인전극을 식각하는 경우, 불소계 화합물 및 낮은 pH로 인해 상기 소스전극 및 드레인전극 뿐만 아니라, 상기 소스전극 및 드레인전극 하부에 형성되는 산화물 반도체까지 식각된다.
따라서, 본 발명에 따른 식각액 조성물은 불소계 화합물을 포함하지 않고, pH가 3.5 내지 6인 식각액 조성물이다. 본 발명에 따른 식각액 조성물을 사용함으로써, 구리와 몰리브덴 합금으로 형성되는 소스전극(104) 및 드레인전극(105)을 식각할 수 있다. 이때, 본 발명의 식각액 조성물은 반도체층(103)을 식각하지 않으면서, 구리와 몰리브덴 합금으로 형성된 소스전극(104) 및 드레인전극(105)만 식각할 수 있다.
또한, 본 발명의 식각액 조성물은 산화물 반도체로 이루어진 반도체층(103)을 식각하지 않음으로써, 상기 소스전극(104) 및 드레인전극(105)을 식각하기 위해 사용되는 식각용액으로부터 반도체층(103)를 보호하는 절연성 보호층 공정을 생략할 수 있다. 따라서, 상기 식각액 조성물을 통해 표시장치의 공정을 단순화 할 수 있다.
상기 식각액 조성물은 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 40 중량%의 과산화수소, 0.1 내지 5 중량%의 식각억제제, 0.1 내지 5 중량%의 식각첨가제, 0.1 내지 3 중량%의 산화물 반도체 보호제, 0.1 내지 3 중량%의 pH 조절제 및 전체 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 식각액 조성물로 식각된 소스전극(104) 및 드레인전극(105) 상에 보호막(106)이 형성된다. 상기 보호막(106)은 소스전극(104) 및 드레인전극(105)을 보호하는 역할을 할 수 있다.
본 발명에 따른 식각액 조성물은 불소계 화합물을 포함하지 않는 pH가 3.5 내지 6인 식각액 조성물로써, 상기 식각액 조성물을 사용하여 구리와 몰리브덴 합금으로 형성된 소스전극(104) 및 드레인전극(105)을 식각할 때, 소스전극(104) 및 드레인전극(105) 하부에 형성된 반도체층(103)이 식각되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 반도체층(103) 상에 형성되는 절연성 보호층의 형성 공정을 생략할 수 있으므로, 공정을 단순화 할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예 및 비교예를 이용하여 더욱 상세하게 설명한다.
그러나 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로써, 본 발명은 하기 실시예 및 비교예에 한정되지 않으며, 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.
<실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3>
하기 표 1에 기재된 성분 함량으로 각 성분을 혼합하여 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3의 조성물을 제조하였다.
실시예
및
비교예		 과산화
수소
[중량%]		 식각
억제제
[중량%]		 킬레이트제
[중량%]		 식각첨가제
[중량%]		 산화물반도체 보호제
[중량%]		 pH 조절제
[중량%]		 불소계화합물
[중량%]		 물
[중량%]
실시예1 20 ATZ 1.0 IDA 2.0 SHS 1.0 MEA 1.0 NaOH 1.0 - - 75.0
실시예2 20 ATZ 1.0 IDA 2.0 SHS 1.0 MEA 1.0 NaOH 2.0 - - 74.0
실시예3 20 ATZ 1.0 IDA 2.0 SHS 1.0 HMTA 1.0 NaOH 1.0 - - 75.0
실시예4 20 ATZ 1.0 IDA 2.0 SHS 1.0 HMTA 1.0 NaOH 2.0 - - 74.0
비교예1 20 ATZ 1.0 IDA 2.0 SHS 1.0 - - - - - - 77.0
비교예2 20 ATZ 1.0 IDA 2.0 SHS 1.0 - - NaOH 1.0 - - 76.0
비교예3 20 ATZ 1.0 IDA 2.0 SHS 1.0 - - - - ABF 0.1 75.9
ATZ: 5-아미노테트라졸(5-aminotetrazole)
IDA: 이미노다이아세트산(iminodiacetic acid)
SHS: 황산수소나트륨(Sodium hydrogen sulfate)
MEA: 모노에탄올아민(Monoethanolamine)
HMTA: 헥사메틸렌테트라민(Hexamethylentetramine)
ABF: 중불화암모늄(ammonium bifluoride)
<식각 성능 테스트>
본 발명에 따른 식각액의 효과를 평가하기 위하여, 유리기판 상에 몰리브덴 합금막을 300 Å 두께로 증착하고, 상기 몰리브덴 합금막 상에 구리막을 2500 Å 두께로 증착하였다. 이 후, 포토리소그래피 공정을 진행하여 패턴을 형성시켜 시편을 제조하였다.
실시예 1 내지 4의 식각액 조성물 및 비교예 1 내지 3 식각액 조성물을 이용하여 스프레이가 가능한 장비(Mini-etcher ME-001)에서 식각을 진행하였다. 식각 후 구리와 몰리브덴 합금막의 식각 특성을 주사전자 현미경(SEM; Hitachi사 제조, S-4800)을 이용하여 관찰하였다.
CD loss(critical dimension loss)를 측정하기 위해서 측정 된 식각 시간의 30% over etch를 진행하였다. 여기서, 상기 CD loss는 원래의 설계대로 식각되지 않고 식각 오차의 한계를 벗어나 식각이 발생된 경우의 손실을 의미한다.
산화물 반도체의 식각 여부를 확인하기 위해서 산화물 반도체를 증착한 다음, 포토리소그래피 공정을 진행하여 패턴을 형성시켜 시편을 제조하였다. 동일한 스프레이가 가능한 장비에서 식각을 진행한 후 주사전자현미경을 이용하여 관찰하였다. 실험결과를 표 2에 나타내었다.
실시예
및
비교예		 Cu/MoTi
etch bias
(㎛,50% O/E)		 Cu/MoTi
Taper angle
(°,50% O/E))		 MoTi
Tail length
(㎛,50%O/E)		 몰리브덴 합금
잔사		 InGaZnO 식각
(Å,300s etch)
실시예 1 0.91 46.5 0.05 없음 없음
실시예 2 0.82 49.5 0.06 없음 없음
실시예 3 0.71 47.8 0.07 없음 없음
실시예 4 0.86 48.6 0.05 없음 없음
실시예 5 0.76 48.5 0.06 없음 없음
비교예 1 0.70 48.2 0.07 없음 452
비교예 2 0.95 48.7 0.05 없음 384
비교예 3 0.89 51.2 0.04 없음 897
표 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 5의 조성물들은 에치 바이어스, 테이퍼 앵글, 테일랭스 등이 우수하며, 몰리브덴 합금의 잔사가 없고, 산화물 반도체(InGaZnO)가 식각되지 않는 것을 확인할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 식각액 조성물을 사용하여 구리와 몰리브덴 합금막을 식각한 경우, 노출된 산화물 반도체(InGaZnO)의 두께 변화를 확인하기 위해 시편의 측면 및 평면을 관찰한 주사전자현미경 사진이다. 본 발명에 따른 식각액 조성물을 사용하였을 때, 구리와 몰리브덴 합금막은 완전히 제거되고 산화물 반도체는 거의 식각되지 않는 것을 확인 할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 식각액 조성물과 비교예에 따른 식각액 조성물을 이용하여 산화물 반도체 기판의 식각 성능을 테스트한 결과를 보여주는 주사전자현미경 사진이다. 비교예에 따른 산화물 반도체의 식각이 본 발명의 실시예에 따른 산화물 반도체의 식각보다 심한 것을 확인 할 수 있다.
상기 결과는 표시장치의 전극으로 사용되는 구리와 몰리브덴 또는 구리와 몰리브덴 합금을 식각할 때 본 발명의 식각액 조성물을 사용하는 경우, 하부막인 산화물 반도체의 식각을 최소화하여 상기 산화물 반도체의 불량을 최소화할 수 있음을 보여준다.
100: 기판 101: 게이트전극
102: 게이트 절연막 103: 반도체층
104: 소스전극 105: 드레인전극
106: 보호막

Claims (8)

  1. 5 내지 40 중량%의 과산화수소;
    0.1 내지 5 중량%의 식각억제제;
    0.1 내지 5 중량%의 킬레이트제;
    0.1 내지 5 중량%의 식각첨가제;
    0.1 내지 3 중량%의 산화물 반도체 보호제;
    0.1 내지 3 중량%의 pH 조절제; 및
    전체 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 물;을 포함하고,
    상기 산화물 반도체 보호제는 헥사메틸렌테트라민(Hexamethylenetetramine)이고, 불소계 화합물을 포함하지 않고 pH가 3.5 내지 6인 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 식각억제제는,
    산소, 황 또는 질소 중에서 선택되는 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하는 탄소수 1 내지 10의 헤테로고리 화합물인 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 킬레이트제는 아미노기와 카르복실산기를 동시에 갖는 화합물인 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 식각첨가제는 유기산, 무기산 또는 이들의 염, 질소 및 황을 동시에 포함하는 화합물인 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 pH 조절제는 탄산나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨 또는 암모니아를 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  7. 삭제
  8. 삭제
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