KR102281189B1 - Etching solution composition for copper-based metal layer and etching method using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조성물 총 중량에 대하여, (a) 과황산염 0.5 내지 20 중량%, (b) 불소화합물 0.01 내지 2 중량%, (c) 무기산 1 내지 10 중량%, (d) 고리형 아민 화합물 0.5 내지 3 중량%, (e) 황화카르복실산 화합물 0.05 내지 5 중량%, (f) 구리화합물 0.01 내지 3 중량%, (g) 유기산 또는 유기산염 0.1 내지 10 중량%, 및 (h) 잔량의 물을 포함하는 구리계 금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각방법에 관한 것이다.Based on the total weight of the composition, (a) persulfate 0.5 to 20% by weight, (b) 0.01 to 2% by weight of fluorine compound, (c) 1 to 10% by weight of inorganic acid, (d) 0.5 to cyclic amine compound 3% by weight, (e) 0.05 to 5% by weight of a sulfurized carboxylic acid compound, (f) 0.01 to 3% by weight of a copper compound, (g) 0.1 to 10% by weight of an organic acid or an organic acid salt, and (h) the balance of water It relates to a copper-based metal film etchant composition comprising the same and an etching method using the same.

Description

구리계 금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각방법{Etching solution composition for copper-based metal layer and etching method using the same}Copper-based metal layer etchant composition and etching method using the same {Etching solution composition for copper-based metal layer and etching method using the same}

본 발명은 구리계 금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각방법에 관한 것이다.The present invention relates to a copper-based metal film etchant composition and an etching method using the same.

일반적으로 박막 트랜지스터 표시판(Thin Film Transistor, TFT)은 액정 표시 장치나 유기 EL(Electro Luminescence) 표시 장치 등에서 각 화소를 독립적으로 구동하기 위한 회로 기판으로 사용된다. 박막 트랜지스터 표시판은 주사 신호를 전달하는 주사 신호 배선 또는 게이트 배선과, 화상 신호를 전달하는 화상 신호선 또는 데이터 배선이 형성되어 있고, 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극 등으로 이루어져 있다. 이러한 박막 트랜지스터 표시판의 제조 시에 기판 위에 게이트 배선 및 데이터 배선용 금속 층을 적층시키고, 이들 금속 층을 식각하는 과정이 그 뒤를 따르게 된다. 게이트 배선 및 데이터 배선은 전기 전도도가 좋고, 저항이 낮은 구리를 사용하는데, 구리의 경우, 포토레지스트를 도포하고, 패터닝하는 공정 상 어려운 점이 있으므로, 게이트 배선 및 데이터 배선은 구리 단일막을 적용하지 않고, 다중 금속막을 적용한다. 다중 금속막 중에서 일반적으로 널리 사용되는 것이 티타늄/구리의 이중막이다. 이러한 티타늄/구리의 이중막을 동시에 식각하는 경우, 식각 프로파일이 불량하고, 후속 공정에 어려움이 있다.In general, a thin film transistor (TFT) is used as a circuit board for independently driving each pixel in a liquid crystal display device or an organic EL (Electro Luminescence) display device. The thin film transistor array panel includes a scan signal line or gate line transmitting a scan signal, an image signal line or data line transmitting an image signal, and a thin film transistor connected to the gate line and the data line, and a thin film transistor connected to the thin film transistor. It consists of a pixel electrode and the like. When the thin film transistor array panel is manufactured, metal layers for gate wiring and data wiring are stacked on the substrate, and a process of etching these metal layers follows. The gate wiring and the data wiring use copper with good electrical conductivity and low resistance, but in the case of copper, there is a difficulty in the process of applying and patterning a photoresist, so the gate wiring and the data wiring do not apply a single copper film, Apply a multi-metal film. Among the multi-metal films, a titanium/copper double film is generally widely used. When the titanium/copper double layer is simultaneously etched, the etch profile is poor, and there is a difficulty in the subsequent process.

대한민국 공개특허 10-2012-0111636호는 티타늄/구리의 이중막의 식각을 위한 식각액으로서 과황산염 0.5 내지 20 중량%, 불소화합물 0.01 내지 2 중량%, 무기산 1 내지 10 중량%, 고리형 아민 화합물 0.5 내지 5 중량%, 염소 화합물 0.1 내지 5 중량%, 구리염 0.05 내지 3 중량%, 유기산 또는 유기산염 0.1 내지 10 중량%, 그리고 물을 포함하는 것을 개시하고 있다. Korean Patent Laid-Open Patent No. 10-2012-0111636 discloses an etchant for etching a double layer of titanium/copper, persulfate 0.5 to 20% by weight, fluorine compound 0.01 to 2% by weight, inorganic acid 1 to 10% by weight, cyclic amine compound 0.5 to 5% by weight, 0.1 to 5% by weight of a chlorine compound, 0.05 to 3% by weight of a copper salt, 0.1 to 10% by weight of an organic acid or an organic acid salt, and water.

그러나, 상기 식각액은 식각 성능을 유지하는 기간이 과수계에 비해 현저히 짧으며, 글래스 및 포토레지스트의 손상 발생으로 인한 배선 오픈률이 크며, 식각반응 생성물의 석출 문제로 식각액 관리가 어렵다는 단점을 갖는다.However, the etchant has a disadvantage in that the period for maintaining the etch performance is significantly shorter than that of the water-based system, the wiring open rate due to damage to the glass and photoresist is large, and the etchant management is difficult due to the precipitation of the etch reaction product.

대한민국 공개특허 제10-2010-0090538호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2010-0090538

본 발명은 종래기술의 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 구리계 금속막에 대한 전반적인 식각특성이 우수하며, 특히 난용성 구리이온 석출물의 발생을 방지함으로써 석출에 의한 배선불량 발생 및 공정비용을 크게 개선시키며, 폐액처리시 난용성 석출물에 의한 비용증가를 방지하며; 글래스, 절연막, 포토레지스트의 손상으로 인한 배선오픈률을 개선시키는 구리계 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been devised to solve the above problems of the prior art, and has excellent overall etching characteristics for a copper-based metal film, and in particular, prevents generation of poorly soluble copper ion precipitates, thereby causing wiring defects due to precipitation and process greatly improve cost, and prevent cost increase due to poorly soluble precipitates during waste liquid treatment; An object of the present invention is to provide a copper-based etchant composition that improves the wiring open rate due to damage to glass, insulating film, and photoresist.

또한, 본 발명은 상기 식각액을 사용하는 구리계 금속막의 식각방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a method for etching a copper-based metal film using the etching solution.

본 발명은 (a) 과황산염 0.5 내지 20 중량%, (b) 불소화합물 0.01 내지 2 중량%, (c) 무기산 1 내지 10 중량%, (d) 고리형 아민 화합물 0.5 내지 3 중량%, (e) 황화카르복실산 화합물 0.05 내지 5 중량%, (f) 구리화합물 0.01 내지 3 중량%, (g) 유기산 또는 유기산염 0.1 내지 10 중량%, 및 (h) 잔량의 물을 포함하는 구리계 금속막 식각액 조성물을 제공한다.
The present invention relates to (a) 0.5 to 20% by weight of a persulfate, (b) 0.01 to 2% by weight of a fluorine compound, (c) 1 to 10% by weight of an inorganic acid, (d) 0.5 to 3% by weight of a cyclic amine compound, (e) ) A copper-based metal film comprising 0.05 to 5% by weight of a sulfurized carboxylic acid compound, (f) 0.01 to 3% by weight of a copper compound, (g) 0.1 to 10% by weight of an organic acid or an organic acid salt, and (h) the remainder of water An etchant composition is provided.

또한, 본 발명은 Also, the present invention

(a) 기판 상에 구리계 금속막을 형성하는 단계;(a) forming a copper-based metal film on a substrate;

(b) 상기 구리계 금속막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및(b) selectively leaving a photoreactive material on the copper-based metal layer; and

(c) 상기 본 발명의 조성물을 사용하여 상기 구리계 금속막을 식각하는 단계;를 포함하는 식각방법을 제공한다.(c) etching the copper-based metal layer using the composition of the present invention; provides an etching method comprising a.

본 발명의 식각액 조성물은 난용성 구리이온 석출물의 발생을 방지함으로써 전반적인 식각특성과 더불어 석출에 의한 배선불량 및 식각장비의 세정에 따르는 공정비용을 크게 개선시키며, 폐액처리시 난용성 석출물에 의한 비용증가를 방지하며; 글래스, 절연막, 포토레지스트의 손상으로 인한 배선오픈률을 개선시키는 효과를 제공한다. The etchant composition of the present invention prevents the generation of poorly soluble copper ion precipitates, thereby greatly improving the overall etching characteristics, as well as wiring defects due to precipitation and process costs due to cleaning of etching equipment, and cost increase due to poorly soluble precipitates during waste liquid treatment prevent; It provides the effect of improving the wiring open rate due to damage to glass, insulating film, and photoresist.

또한, 상기 식각액을 사용하는 구리계 금속막의 식각방법은 게이트 전극 및 게이트 배선, 소스/드레인 전극 및 데이터 배선을 효율적으로 식각하는 방법을 제공한다. In addition, the etching method of the copper-based metal layer using the etchant provides a method of efficiently etching a gate electrode, a gate wiring, a source/drain electrode, and a data wiring.

도 1은 본 발명의 실시예 1 및 비교예 2의 식각액 조성물을 사용하여 석출실험을 실시한 결과를 촬영한 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1 및 비교예 2의 식각액 조성물을 사용하여 식각을 실시한 결과를 촬영한 SEM 이미지이다.
1 is a photograph taken of the results of a precipitation experiment using the etchant composition of Example 1 and Comparative Example 2 of the present invention.
2 is an SEM image of the result of etching using the etchant composition of Example 1 and Comparative Example 2 of the present invention.

본 발명은 조성물 총 중량에 대하여, (a) 과황산염 0.5 내지 20 중량%, (b) 불소화합물 0.01 내지 2 중량%, (c) 무기산 1 내지 10 중량%, (d) 고리형 아민 화합물 0.5 내지 3 중량%, (e) 황화카르복실산 화합물 0.05 내지 5 중량%, (f) 구리화합물 0.01 내지 3 중량%, (g) 유기산 또는 유기산염 0.1 내지 10 중량%, 및 (h) 잔량의 물을 포함하는 구리계 금속막 식각액 조성물에 관한 것이다.
Based on the total weight of the composition, (a) persulfate 0.5 to 20% by weight, (b) 0.01 to 2% by weight of fluorine compound, (c) 1 to 10% by weight of inorganic acid, (d) 0.5 to cyclic amine compound 3% by weight, (e) 0.05 to 5% by weight of a sulfurized carboxylic acid compound, (f) 0.01 to 3% by weight of a copper compound, (g) 0.1 to 10% by weight of an organic acid or an organic acid salt, and (h) the balance of water It relates to a copper-based metal film etchant composition comprising.

본 발명에서 구리계 금속막은 막의 구성성분 중에 구리가 포함되는 것으로서, 단일막 및 이중막 등의 다층막을 포함하는 개념이다. In the present invention, the copper-based metal film includes copper as a component of the film, and is a concept including a single film and a multilayer film such as a double film.

예컨대, 구리막 또는 구리 합금막의 단일막; 또는 For example, a single film of a copper film or a copper alloy film; or

티타늄층과 상기 티타늄층 상에 형성된 구리층을 포함하는 구리/티타늄막, 티탄늄 합금층과 상기 티타늄 합금층 상에 형성된 구리층을 포함하는 구리/티타늄 합금막;a copper/titanium film including a titanium layer and a copper layer formed on the titanium layer, a copper/titanium alloy film including a titanium alloy layer and a copper layer formed on the titanium alloy layer;

몰리브덴층과 상기 몰리브덴층 상에 형성된 구리층을 포함하는 구리/몰리브덴막, 몰리브덴 합금층과 상기 몰리브덴 합금층 상에 형성된 구리층을 포함하는 구리/몰리브덴 합금막; a copper/molybdenum film including a molybdenum layer and a copper layer formed on the molybdenum layer, a copper/molybdenum alloy film including a molybdenum alloy layer and a copper layer formed on the molybdenum alloy layer;

상부 몰리브덴 층과 하부 몰리브덴층 사이에 형성된 구리층을 포함하는 몰리브덴/구리/몰리브덴막, 또는 상부 몰리브덴 합금층과 하부 몰리브덴 합금층 사이에 형성된 구리층을 포함하는 몰리브덴 합금/구리/몰리브덴 합금막의 다층막 등이 포함된다.A molybdenum/copper/molybdenum film including a copper layer formed between the upper molybdenum layer and the lower molybdenum layer, or a multilayer film of a molybdenum alloy/copper/molybdenum alloy film including a copper layer formed between the upper molybdenum alloy layer and the lower molybdenum alloy layer, etc. This is included.

상기 합금막은 질화막 또는 산화막도 포함하는 개념이며, 상기 몰리브덴 합금층은 예컨대, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 네오디늄(Nd) 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상과 몰리브덴의 합금을 의미한다.The alloy film is a concept including a nitride film or an oxide film, and the molybdenum alloy layer is selected from the group consisting of, for example, titanium (Ti), tantalum (Ta), chromium (Cr), nickel (Ni) and neodymium (Nd). means an alloy of molybdenum with one or more being.

특히, 본 발명의 구리계 금속막 식각액 조성물은 바람직하게는 구리 또는 구리 합금막/티타늄 또는 티타늄 합금막으로 이루어진 다층막에 적용될 수 있다.In particular, the copper-based metal film etchant composition of the present invention may be preferably applied to a multilayer film made of a copper or copper alloy film/titanium or titanium alloy film.

본 발명의 시각액은 또한, 몰리브덴계 금속막 또는 티타늄계 금속막에도 사용될 수 있다. 상기 몰리브덴계 금속막 또는 티타늄계 금속막은 막의 구성성분 중에 몰리브덴 또는 티타늄이 포함되는 것으로서, 단일막 및 이중막 등의 다층막을 포함하는 개념이다.
The visual solution of the present invention may also be used for a molybdenum-based metal film or a titanium-based metal film. The molybdenum-based metal film or the titanium-based metal film includes molybdenum or titanium as a component of the film, and is a concept including a single film and a multilayer film such as a double film.

본 발명의 식각액 조성물은 난용성 구리이온 석출물 발생을 야기하는 염소화합물을 포함하지 않는 것을 특징으로 한다. 상기 염소화합물은 고리형 아민 화합물, 구리이온 등과 결합하여 난용성 석출물을 발생시킨다.
The etchant composition of the present invention is characterized in that it does not contain a chlorine compound that causes poorly soluble copper ion precipitates. The chlorine compound is combined with a cyclic amine compound, a copper ion, and the like to generate a poorly soluble precipitate.

상기 (a) 과황산염은 구리계 금속막을 식각하는 주성분으로서, 조성물 총 중량에 대하여에 대하여 5 내지 20중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 과황산염이 0.5 중량% 미만으로 포함되는 경우 구리계 금속막의 식각이 안되거나 식각속도가 아주 느려지며, 20 중량%를 초과하는 경우에는 식각 속도가 전체적으로 빨라지기 때문에 공정을 컨트롤하는 것이 어려워진다.The persulfate (a) is a main component for etching the copper-based metal film, and is preferably included in an amount of 5 to 20 wt% based on the total weight of the composition. When the persulfate content is less than 0.5 wt%, the copper-based metal film cannot be etched or the etching rate is very slow, and when it exceeds 20 wt%, it becomes difficult to control the process because the etching rate is overall faster.

상기 과황산염으로는 과황산칼륨(K2S2O8), 과황산나트륨(Na2S2O8), 및 과황산암모늄((NH4)2S2O8)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
As the persulfate, potassium persulfate (K 2 S 2 O 8 ), sodium persulfate (Na 2 S 2 O 8 ), and ammonium persulfate ((NH 4 ) 2 S 2 O 8 ) 1 selected from the group consisting of More than one species may be used.

상기 (b) 불소화합물은 티타늄계 금속막을 식각하는 주성분으로서, 식각 시 발생할 수 있는 잔사를 제거하여 주는 역할을 한다.The (b) fluorine compound is a main component for etching the titanium-based metal film, and serves to remove residues that may be generated during etching.

상기 불소화합물은 조성물 총 중량에 대하여에 대하여 0.01 내지 2 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 불소화합물이 0.01 중량% 미만으로 포함되는 경우 티타늄계 금속막의 식각속도가 저하되어 잔사가 발생 할 수 있으며, 2.0 중량%를 초과하는 경우에는 금속배선이 형성되는 유리 등의 기판과 금속배선과 함께 형성되는 실리콘을 포함하는 절연막에 손상을 일으킬 수 있다. The fluorine compound is preferably included in an amount of 0.01 to 2% by weight based on the total weight of the composition. When the fluorine compound is contained in an amount of less than 0.01 wt %, the etching rate of the titanium-based metal film may be lowered and residues may be generated, and if it exceeds 2.0 wt %, it is formed together with a substrate such as glass on which metal wiring is formed and metal wiring. It may cause damage to the insulating film containing silicon.

상기 불소화합물로는 용액 내에서 불소 이온 또는 다원자 불소이온이 해리되는 화합물을 사용할 수 있고, 불화암모늄(ammonium fluoride), 불화나트륨(sodium fluoride), 불화칼륨(potassium fluoride), 중불화암모늄(ammoniumbifluoride), 중불화나트륨(sodium bifluoride) 및 중불화칼륨(potassium bifluoride)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
As the fluorine compound, a compound in which fluorine ions or polyatomic fluorine ions are dissociated in a solution may be used, and ammonium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride, and ammonium bifluoride may be used. ), sodium bifluoride (sodium bifluoride), and potassium bifluoride (potassium bifluoride) at least one selected from the group consisting of may be used.

상기 (c) 무기산은 구리계 금속막 및 티타늄계 금속막의 식각을 위한 보조 산화제로서 사용된다. The (c) inorganic acid is used as an auxiliary oxidizing agent for etching the copper-based metal film and the titanium-based metal film.

상기 무기산은 조성물 총 중량에 대하여에 대하여 1 내지 10 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 1 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 구리계 금속막 및 티타늄계 금속막의 식각속도가 저하되어 식각 프로파일 불량 및 잔사가 발생 할 수 있으며, 10 중량%를 초과하여 포하되는 경우 과식각 및 포토레지스트 크랙(Crack)이 발생하여 약액 침투에 의하여 배선이 단락 될 수 있다.The inorganic acid is preferably included in an amount of 1 to 10% by weight based on the total weight of the composition, and when it is included in an amount of less than 1% by weight, the etching rate of the copper-based metal film and the titanium-based metal film is lowered, resulting in poor etching profile and residue. may occur, and when the content exceeds 10% by weight, over-etching and photoresist cracks may occur, and wiring may be short-circuited due to penetration of the chemical.

상기 무기산으로는 질산, 황산, 인산 및 과염소산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
At least one selected from the group consisting of nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid and perchloric acid may be used as the inorganic acid.

상기 (d) 고리형 아민 화합물은 구리계 금속막의 식각 속도를 조절하는 역할을 한다. The (d) cyclic amine compound serves to control the etching rate of the copper-based metal layer.

상기 고리형 아민 화합물은 조성물 총 중량에 대하여 0.5 내지 3 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 고리형 아민 화합물이 0.5 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 구리의 식각 속도 조절을 할 수 가 없어 과식각이 일어 날 수 있으며, 3 중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 구리의 식각 속도가 저하되어 공정상에서 식각 시간이 길어져서 생산성이 저하될 수 있다.The cyclic amine compound is preferably included in an amount of 0.5 to 3% by weight based on the total weight of the composition. When the cyclic amine compound is included in less than 0.5 wt%, it is impossible to control the etching rate of copper, so overetching may occur, and when it is included in excess of 3 wt%, the etching rate of copper is lowered and the process As the etching time increases, productivity may decrease.

상기 고리형 아민 화합물로는 5-아미노테트라졸(aminotetrazole), 이미다졸(imidazole), 인돌(indole), 푸린(purine), 피라졸(pyrazole), 피리딘(pyridine), 피리미딘(pyrimidine), 피롤(pyrrole), 피롤리딘(pyrrolidine), 및 피롤린(pyrroline)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
Examples of the cyclic amine compound include 5-aminotetrazole, imidazole, indole, purine, pyrazole, pyridine, pyrimidine, and pyrrole. (pyrrole), pyrrolidine (pyrrolidine), and at least one selected from the group consisting of pyrroline (pyrroline) may be used.

상기 (e) 황화카르복실산 화합물은 구리계 금속막을 식각하는 보조 산화제, 테이퍼의 각도를 조절제, 및 수율을 떨어뜨리는 배선의 오픈현상 억제제의 역할을 수행한다. The (e) sulfurized carboxylic acid compound serves as an auxiliary oxidizing agent for etching the copper-based metal film, as an agent for adjusting the angle of taper, and as an inhibitor for wiring opening that reduces yield.

상기 황화카르복실산 화합물은 조성물 총 중량에 대하여 0.05 내지 5 중량%로 포함될수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 내지 3 중량%로 포함될 수 있다. 황화카르복실산 화합물이 0.05 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 구리계 금속막의 식각속도가 저하되어 식각 프로파일이 불량하게 되며, 5 중량%를 초과하여 포함되는 경우 과식각이 발생하여 금속 배선이 소실 될 수 있다.The sulfurized carboxylic acid compound may be included in an amount of 0.05 to 5 wt%, more preferably 1 to 3 wt%, based on the total weight of the composition. When the sulfurized carboxylic acid compound is contained in an amount of less than 0.05 wt%, the etching rate of the copper-based metal film is lowered and the etching profile is poor. can

상기 황화카르복실산 화합물은 머캅토 프로피온산(Mercapto propionic acid), 시스테인 3,3'-티오 프로피온산(Cysteine, 3,3'-thio propionic acid), 및 디티오 디프로피온산(dithio dipropionic acid) 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
The sulfurized carboxylic acid compound is composed of mercapto propionic acid, cysteine 3,3'-thio propionic acid, and dithio dipropionic acid. One or more selected from the group may be used.

상기 (f) 구리화합물은 씨디스큐(CD skew)를 조절하는 역할을 한다. 구리화합물은 조성물 총 중량에대하여 0.01 내지 3 중량%로 포함될 수 있다. 구리화합물의 함유량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 초기 식각이 균일하지 않게 되고, 3 중량%를 초과할 경우에는 식각 성능의 하락을 일으킨다.The (f) copper compound serves to control CD skew. The copper compound may be included in an amount of 0.01 to 3% by weight based on the total weight of the composition. When the content of the copper compound is less than 0.01% by weight, the initial etching becomes non-uniform, and when it exceeds 3% by weight, the etching performance is deteriorated.

상기 구리화합물은 질산구리(Cu(NO3)2), 황산구리(CuSO4) 및 인산구리암모늄(NH4CuPO4)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
The copper compound may be at least one selected from the group consisting of copper nitrate (Cu(NO 3 ) 2 ), copper sulfate (CuSO 4 ), and copper ammonium phosphate (NH 4 CuPO 4 ).

상기 (g) 유기산 또는 유기산염은 식각된 금속이온과의 킬레이팅을 형성하여 식각된 금속이온이 식각액에 영향을 주는 것을 방지하며, 결과적으로 기판의 처리매수를 증가시키는 역할을 한다. The (g) organic acid or organic acid salt forms chelation with the etched metal ions to prevent the etched metal ions from affecting the etchant, and consequently serves to increase the number of substrates to be treated.

상기 유기산 또는 유기산염은 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 유기산 또는 유기산염이 1 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 처리매수 증가 효과를 기대할 수 없고, 10 중량%를 초과하더라도 더 이상 처리매수 증가의 효과가 증가하지 않는다.The organic acid or organic acid salt is preferably included in an amount of 0.1 to 10% by weight based on the total weight of the composition. When the organic acid or organic acid salt is contained in an amount of less than 1% by weight, the effect of increasing the number of treatments cannot be expected, and even if it exceeds 10% by weight, the effect of increasing the number of treatments is no longer increased.

상기 유기산 또는 유기산염으로는 아세트산, 부탄산, 시트르산, 포름산, 글루콘산, 글리콜산, 말론산, 옥살산, 펜탄산, 설포벤조산, 설포석신산, 설포프탈산, 살리실산, 설포살리실산, 벤조산, 락트산, 글리세르산, 석신산, 말산, 타르타르산, 이소시트르산, 프로펜산, 이미노디아세트산 및 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA)과 이들의 나트륨염, 칼륨염 및 암모늄염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있다.
Examples of the organic acid or organic acid salt include acetic acid, butanoic acid, citric acid, formic acid, gluconic acid, glycolic acid, malonic acid, oxalic acid, pentanoic acid, sulfobenzoic acid, sulfosuccinic acid, sulfophthalic acid, salicylic acid, sulfosalicylic acid, benzoic acid, lactic acid, and glycolic acid. At least one selected from the group consisting of seric acid, succinic acid, malic acid, tartaric acid, isocitric acid, propenoic acid, iminodiacetic acid and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and their sodium, potassium, and ammonium salts may be used. .

(h) 상기 물은 탈이온수를 의미하며 반도체 공정용을 사용하며, 바람직하게는 18㏁/㎝ 이상의 물을 사용한다. 상기 물은 조성물 총 중량에 대하여 100 중량%가 되도록 잔량으로 포함된다.
(h) The water refers to deionized water and is used for semiconductor processing, and preferably 18㏁/cm or more water is used. The water is included in the remaining amount so as to be 100% by weight based on the total weight of the composition.

또한, 본 발명의 식각액 조성물에는 상기 성분들 외에 금속 이온 봉쇄제 및 부식 방지제 등의 첨가제가 더 포함될 수 있다. 또한, 본 발명의 효과를 더욱 양호하게 하기 위하여, 당 업계에 공지되어 있는 여러 다른 첨가제들이 선택적으로 첨가될 수도 있다.
In addition, the etchant composition of the present invention may further include additives such as a metal ion sequestrant and a corrosion inhibitor in addition to the above components. In addition, in order to further improve the effect of the present invention, various other additives known in the art may be optionally added.

본 발명의 식각액 조성물의 성분들은 통상적으로 공지된 방법에 의하여 제조 가능하며, 반도체 공정용의 순도로 사용하는 것이 바람직하다.
The components of the etchant composition of the present invention can be prepared by conventionally known methods, and it is preferable to use them in a purity for a semiconductor process.

또한, 본 발명의 식각액 조성물은 액정 표시 장치와 같은 평판 디스플레이의 제조뿐만 아니라, 메모리 반도체 표시판 등의 제조에도 사용될 수 있다.
In addition, the etchant composition of the present invention may be used not only for manufacturing a flat panel display such as a liquid crystal display, but also for manufacturing a memory semiconductor panel.

본 발명에 따른 식각액 조성물은 구리계 금속막으로 형성되는 액정표시장치의 소스/드레인 전극 및 데이터 배선을 효율적으로 식각할 수 있다.
The etchant composition according to the present invention can efficiently etch the source/drain electrodes and data lines of the liquid crystal display formed of the copper-based metal film.

또한, 본 발명은 Also, the present invention

(a) 기판 상에 구리계 금속막을 형성하는 단계;(a) forming a copper-based metal film on a substrate;

(b) 상기 구리계 금속막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및(b) selectively leaving a photoreactive material on the copper-based metal layer; and

(c) 상기 본 발명 식각액 조성물을 사용하여 상기 구리계 금속막을 식각하는 단계;를 포함하는 식각방법에 관한 것이다.(c) etching the copper-based metal layer using the etchant composition of the present invention; relates to an etching method comprising a.

본 발명의 식각방법에서, 상기 광반응 물질은 통상적인 포토레지스트 물질인 것이 바람직하며, 통상적인 노광 및 현상 공정에 의해 선택적으로 남겨질 수 있다.In the etching method of the present invention, the photoreactive material is preferably a conventional photoresist material, and may be selectively left by a conventional exposure and development process.

상기에서 구리계 금속막에 대한 정의는 위에서 상술된 내용이 동일하게적용된다.
In the above definition of the copper-based metal film, the above description is applied in the same way.

이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, the following examples are provided to illustrate the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited by the following examples. The following examples can be appropriately modified and changed by those skilled in the art within the scope of the present invention.

실시예Example 1 내지 4 및 1 to 4 and 비교예comparative example 1 내지 4: 구리계 1 to 4: copper-based 식각액etchant 조성물 제조 및 특성 평가 Composition preparation and characterization

(1) 구리계 (1) copper-based 금속막metal film 식각액etchant 조성물의 제조 Preparation of the composition

하기 표 1에 나타낸 조성에 따라 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 식각액 조성물을 제조하였으며, 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하였다.
The etchant compositions of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 were prepared according to the compositions shown in Table 1, and the remaining amount of water was included so as to be 100% by weight.

(2) (2) 식각액etchant 조성물의 특성 평가 Evaluation of the properties of the composition

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 식각액 조성물을 사용하여 아래와 같이 식각특성 평가를 진행하였다.Etching properties were evaluated using the etchant compositions of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 as follows.

글래스 위에 SiNx층을 증착하고, 상기 SiNx층 위에 티타늄막을 적층하고,상기 티타늄막 상에 구리막을 적층하였다. 상기 구리막 상에는 일정한 형태의 모양으로 포토레지스트를 패터닝하였다. 상기 글래스 기판을 다이아몬드 칼을 이용하여 550×650㎜로 잘라 시편을 제조하였다.A SiNx layer was deposited on the glass, a titanium film was laminated on the SiNx layer, and a copper film was laminated on the titanium film. A photoresist was patterned in a predetermined shape on the copper film. The glass substrate was cut to 550×650 mm using a diamond knife to prepare a specimen.

분사식 식각 방식의 실험장비 내에 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 식각액을 넣고 온도를 25℃로 가온하였다. 그 후, 온도가 30±0.1℃에 도달한 후, 식각 공정을 수행하였다. 시편을 넣고 식각액 분사를 시작하여 식각이 다 되면 꺼내어 탈이온수로 세정한 후, 열풍(熱風) 건조장치를 이용하여 건조하고 전자주사현미경을 이용하여 식각 특성을 평가하였다. The etchants of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 were put into the experimental equipment of the spray-type etching method, and the temperature was heated to 25°C. Then, after the temperature reached 30±0.1° C., an etching process was performed. After inserting the specimen, spraying the etchant, and cleaning the specimen with deionized water when the etching was completed, the specimen was dried using a hot air drying device, and the etching characteristics were evaluated using an electron scanning microscope.

석출물의 생성유무 확인은 보관 및 공정상의 가혹조건으로 수행 하였다. 즉, 식각액에 구리가루 3000ppm을 섞고, -8℃로 보관하면서 난용성 석출물의 생성유무를 확인하였다.The presence or absence of formation of precipitates was checked under harsh conditions for storage and processing. That is, 3000 ppm of copper powder was mixed in the etchant, and the presence or absence of poorly soluble precipitates was checked while stored at -8 °C.

상기 평가 결과는 하기 표 1, 도 1 및 도 2에 나타내었다.The evaluation results are shown in Table 1 and FIGS. 1 and 2 below.

SPSSPS ABFABF HNO3 HNO 3 ATZATZ NaClNaCl Mercapto
propionic acid
Mercapto
propionic acid
CuSO4 CuSO 4 AcOHAcOH 석출 발생 유무Precipitation Occurrence Cu/Ti막 Open
유무
Cu/Ti film open
existence and nonexistence
Cu/Ti
식각
정도
Cu/Ti
etching
Degree
실시예 1Example 1 1010 0.50.5 33 1.51.5 -- 0.10.1 0.20.2 33 석출 미발생No precipitation 미발생non-occurring 이상없음clear 실시예 2Example 2 1010 0.50.5 33 1.51.5 -- 1One 0.20.2 33 석출 미발생No precipitation 미발생non-occurring 이상없음clear 실시예 3Example 3 1010 0.50.5 33 1.51.5 -- 33 0.20.2 33 석출 미발생No precipitation 미발생non-occurring 이상없음clear 실시예 4Example 4 1010 0.50.5 33 1.51.5 -- 55 0.20.2 33 석출 미발생No precipitation 미발생non-occurring 이상없음clear 비교예 1Comparative Example 1 1010 0.50.5 33 1.51.5 00 00 0.20.2 33 석출 미발생No precipitation Open 발생Open occurs 식각속도 느림Etching rate is slow 비교예 2Comparative Example 2 1010 0.50.5 33 1.51.5 1.51.5 00 0.20.2 33 1일차 석출발생1st day of precipitation 미발생non-occurring 이상없음clear 비교예 3Comparative Example 3 1010 0.50.5 33 1.51.5 1.51.5 1.51.5 0.20.2 33 1일차 석출발생1st day of precipitation 미발생non-occurring 이상없음clear 비교예 4Comparative Example 4 1010 0.50.5 33 1.51.5 00 77 0.20.2 33 석출 미발생No precipitation 미발생non-occurring 과식각over-etched

(단위: 중량%)(Unit: % by weight)

주)main)

SPS: Sodium persulfateSPS: Sodium persulfate

ABF: Ammonium bifluorideABF: Ammonium bifluoride

ATZ: 5-aminotetrazoleATZ: 5-aminotetrazole

AcOH: Acetic acidAcOH: Acetic acid

CuSO4: Copper SulfateCuSO 4 : Copper Sulfate

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 황화카르복실산 화합물을 포함하고, 염소화합물을 포함하지 않는 본 발명의 실시예 1 내지 4의 식각액 조성물에서는 도 1에서 확인되는 바와 같이 식각액에서 문제가 되는 석출물이 발생하지 않았으며, 도 2에서 확인되는 바와 같이 식각성능도 우수한 것으로 확인되었다. As shown in Table 1, in the etchant compositions of Examples 1 to 4 of the present invention that contain a sulfurized carboxylic acid compound and do not contain a chlorine compound, a problematic precipitate is generated in the etchant as shown in FIG. 1 . and, as shown in FIG. 2 , it was confirmed that the etching performance was also excellent.

반면, 염소화합물을 포함한 비교예 2 및 비교예 3의 식각액 조성물에서는 도 1에 나타낸 바와 같이 석출물이 발생하였다. 비교예 1의 식각액 조성물의 경우는 황화카르복실산 화합물과 염소화합물을 모두 포함하지 않았기 때문에 구리막의 오픈이 발생하였다. 비교예 4의 식각액 조성물의 경우는 황화카르복실산 화합물을 과량으로 포함함으로써 석출물은 발생하지 않았지만, 과식각이 발생하였다. On the other hand, in the etchant compositions of Comparative Examples 2 and 3 including the chlorine compound, precipitates were generated as shown in FIG. 1 . In the case of the etchant composition of Comparative Example 1, the copper film was opened because neither the sulfurized carboxylic acid compound nor the chlorine compound was included. In the case of the etchant composition of Comparative Example 4, no precipitate was generated by including an excess of the sulfurized carboxylic acid compound, but overetching occurred.

Claims (12)

조성물 총 중량에 대하여, (a) 과황산염 0.5 내지 20 중량%, (b) 불소화합물 0.01 내지 2 중량%, (c) 무기산 1 내지 10 중량%, (d) 고리형 아민 화합물 0.5 내지 3 중량%, (e) 황화카르복실산 화합물 0.05 내지 5 중량%, (f) 구리화합물 0.01 내지 3 중량%, (g) 유기산 또는 유기산염 0.1 내지 10 중량%, 및 (h) 잔량의 물을 포함하며,
상기 (e) 황화카르복실산 화합물은 머캅토 프로피온산(Mercapto propionic acid), 시스테인 3,3'-티오 프로피온산(Cysteine, 3,3'-thio propionic acid), 및 디티오 디프로피온산(dithio dipropionic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하고,
염소화합물을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막 식각액 조성물.
Based on the total weight of the composition, (a) persulfate 0.5 to 20% by weight, (b) 0.01 to 2% by weight of a fluorine compound, (c) 1 to 10% by weight of an inorganic acid, (d) 0.5 to 3% by weight of a cyclic amine compound , (e) 0.05 to 5% by weight of a sulfurized carboxylic acid compound, (f) 0.01 to 3% by weight of a copper compound, (g) 0.1 to 10% by weight of an organic acid or an organic acid salt, and (h) the balance of water;
The (e) sulfurized carboxylic acid compound is mercapto propionic acid, cysteine 3,3'-thio propionic acid, and dithio dipropionic acid. Including at least one selected from the group consisting of,
Copper-based metal film etchant composition, characterized in that it does not contain a chlorine compound.
청구항 1에 있어서, 상기 (a) 과황산염은 과황산칼륨, 과황산나트륨 및 과황산암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막 식각액 조성물.The copper-based metal film etchant composition according to claim 1, wherein the (a) persulfate comprises at least one selected from the group consisting of potassium persulfate, sodium persulfate and ammonium persulfate. 청구항 1에 있어서, 상기 (b) 불소화합물은 불화암모늄, 불화나트륨, 불화칼륨, 중불화암모늄, 중불화나트륨 및 중불화칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막 식각액 조성물.The method according to claim 1, wherein the fluorine compound is ammonium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride, ammonium bifluoride, sodium bifluoride, and copper-based characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of potassium bifluoride. A metal film etchant composition. 청구항 1에 있어서, 상기 (c) 무기산은 질산, 황산, 인산 및 과염소산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막 식각액 조성물.The copper-based metal film etchant composition according to claim 1, wherein (c) the inorganic acid comprises at least one selected from the group consisting of nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid and perchloric acid. 청구항 1에 있어서, 상기 (d) 고리형 아민 화합물은 5-아미노테트라졸(aminotetrazole), 이미다졸(imidazole), 인돌(indole), 푸린(purine), 피라졸(pyrazole), 피리딘(pyridine), 피리미딘(pyrimidine), 피롤(pyrrole), 피롤리딘(pyrrolidine), 및 피롤린(pyrroline)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막 식각액 조성물.The method according to claim 1, wherein (d) the cyclic amine compound is 5-aminotetrazole, imidazole, indole, purine, pyrazole, pyridine, A copper-based metal film etchant composition comprising at least one selected from the group consisting of pyrimidine, pyrrole, pyrrolidine, and pyrroline. 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 (f) 구리화합물은 질산구리(Cu(NO3)2), 황산구리(CuSO4) 및 인산구리암모늄(NH4CuPO4)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막 식각액 조성물.The method according to claim 1, wherein the (f) copper compound is copper nitrate (Cu(NO 3 ) 2 ), copper sulfate (CuSO 4 ), and copper ammonium phosphate (NH 4 CuPO 4 ) comprising at least one selected from the group consisting of Copper-based metal film etchant composition, characterized in that. 청구항 1에 있어서, 상기 (g) 유기산은 아세트산, 부탄산, 시트르산, 포름산, 글루콘산, 글리콜산, 말론산, 옥살산, 펜탄산, 설포벤조산, 설포석신산, 설포프탈산, 살리실산, 설포살리실산, 벤조산, 락트산, 글리세르산, 석신산, 말산, 타르타르산, 이소시트르산, 프로펜산, 이미노디아세트산, 및 에틸렌디아민테트라아세트산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하며;
상기 유기산염은 상기 유기산의 칼륨염, 나트륨염 및 암모늄염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막 식각액 조성물.
The method according to claim 1, wherein (g) the organic acid is acetic acid, butanoic acid, citric acid, formic acid, gluconic acid, glycolic acid, malonic acid, oxalic acid, pentanoic acid, sulfobenzoic acid, sulfosuccinic acid, sulfophthalic acid, salicylic acid, sulfosalicylic acid, benzoic acid , lactic acid, glyceric acid, succinic acid, malic acid, tartaric acid, isocitric acid, propenoic acid, iminodiacetic acid, and at least one selected from the group consisting of ethylenediaminetetraacetic acid;
The organic acid salt is a copper-based metal film etchant composition comprising at least one selected from the group consisting of potassium salt, sodium salt and ammonium salt of the organic acid.
청구항 1에 있어서, 상기 구리계 금속막은 구리막 또는 구리 합금막의 단일막; 또는
티타늄층과 상기 티타늄층 상에 형성된 구리층을 포함하는 구리/티타늄막, 티타늄 합금층과 상기 티타늄 합금층 상에 형성된 구리층을 포함하는 구리/티타늄 합금막;
몰리브덴층과 상기 몰리브덴층 상에 형성된 구리층을 포함하는 구리/몰리브덴막, 몰리브덴 합금층과 상기 몰리브덴 합금층 상에 형성된 구리층을 포함하는 구리/몰리브덴 합금막;
상부 몰리브덴 층과 하부 몰리브덴층 사이에 형성된 구리층을 포함하는 몰리브덴/구리/몰리브덴막, 또는 상부 몰리브덴 합금층과 하부 몰리브덴 합금층 사이에 형성된 구리층을 포함하는 몰리브덴 합금/구리/몰리브덴 합금막;인 것을 특징으로 하는 구리계 금속막 식각액 조성물.
The method according to claim 1, wherein the copper-based metal film is a single film of a copper film or a copper alloy film; or
a copper/titanium film including a titanium layer and a copper layer formed on the titanium layer, a copper/titanium alloy film including a titanium alloy layer and a copper layer formed on the titanium alloy layer;
a copper/molybdenum film including a molybdenum layer and a copper layer formed on the molybdenum layer, a copper/molybdenum alloy film including a molybdenum alloy layer and a copper layer formed on the molybdenum alloy layer;
A molybdenum/copper/molybdenum alloy film including a molybdenum/copper/molybdenum film comprising a copper layer formed between the upper molybdenum layer and the lower molybdenum layer, or a copper layer formed between the upper molybdenum alloy layer and the lower molybdenum alloy layer; phosphorus; Copper-based metal film etchant composition, characterized in that.
(a) 기판 상에 구리계 금속막을 형성하는 단계;
(b) 상기 구리계 금속막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
(c) 청구항 1 내지 청구항 5 및 청구항 7 내지 청구항 9 중의 어느 한 항의 조성물을 사용하여 상기 구리계 금속막을 식각하는 단계;를 포함하는 식각방법.
(a) forming a copper-based metal film on a substrate;
(b) selectively leaving a photoreactive material on the copper-based metal layer; and
(c) etching the copper-based metal film using the composition of any one of claims 1 to 5 and 7 to 9; an etching method comprising a.
청구항 10에 있어서, 상기 구리계 금속막은 구리막 또는 구리 합금막의 단일막; 또는
티타늄층과 상기 티타늄층 상에 형성된 구리층을 포함하는 구리/티타늄막, 티타늄 합금층과 상기 티타늄 합금층 상에 형성된 구리층을 포함하는 구리/티타늄 합금막;
몰리브덴층과 상기 몰리브덴층 상에 형성된 구리층을 포함하는 구리/몰리브덴막, 몰리브덴 합금층과 상기 몰리브덴 합금층 상에 형성된 구리층을 포함하는 구리/몰리브덴 합금막;
상부 몰리브덴 층과 하부 몰리브덴층 사이에 형성된 구리층을 포함하는 몰리브덴/구리/몰리브덴막, 또는 상부 몰리브덴 합금층과 하부 몰리브덴 합금층 사이에 형성된 구리층을 포함하는 몰리브덴 합금/구리/몰리브덴 합금막;인 것을 특징으로 하는 구리계 금속막의 식각방법.
The method according to claim 10, wherein the copper-based metal film is a single film of a copper film or a copper alloy film; or
a copper/titanium film including a titanium layer and a copper layer formed on the titanium layer, a copper/titanium alloy film including a titanium alloy layer and a copper layer formed on the titanium alloy layer;
a copper/molybdenum film including a molybdenum layer and a copper layer formed on the molybdenum layer, a copper/molybdenum alloy film including a molybdenum alloy layer and a copper layer formed on the molybdenum alloy layer;
A molybdenum/copper/molybdenum alloy film including a molybdenum/copper/molybdenum film comprising a copper layer formed between the upper molybdenum layer and the lower molybdenum layer, or a copper layer formed between the upper molybdenum alloy layer and the lower molybdenum alloy layer; phosphorus; An etching method of a copper-based metal film, characterized in that.
청구항 10에 있어서, 상기 광반응 물질은 포토레지스트 물질로, 노광 및 현상 공정에 의해 선택적으로 남겨지는 것임을 특징으로 하는 구리계 금속막의 식각방법.The method of claim 10 , wherein the photoreactive material is a photoresist material and is selectively left by an exposure and development process.
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