KR102282956B1 - 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법 - Google Patents

식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 구리계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막과 티타늄계 금속막을 포함하는 다층막 식각용 식각액 조성물, 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법 및 상기 제조 방법으로 제조된 액정 표시 장치용 어레이 기판에 관한 것이다.

Description

식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법{Etching solution composition and manufacturing method of an array substrate for Liquid crystal display using the same}
본 발명은 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 구리계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막과 티타늄계 금속막을 포함하는 다층막 식각용 식각액 조성물, 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법 및 상기 제조 방법으로 제조된 액정 표시 장치용 어레이 기판에 관한 것이다.
일반적으로 박막 트랜지스터 표시판(Thin Film Transistor)은 액정표시 장치나 유기 EL(Electro Luminescence) 표시 장치 등에서 각 화소를 독립적으로 구동하기 위한 회로 기판으로써 사용된다. 박막 트랜지스터 표시판은 주사 신호를 전달하는 게이트 배선과, 화상 신호를 전달하는 데이터 배선이 형성되어 있고, 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극 등으로 이루어져 있다.
박막 트랜지스터는 게이트 배선의 일부인 게이트 전극과 채널을 형성하는 반도체층, 데이터 배선의 일부인 소스 전극 및 드레인 전극으로 이루어진다. 박막 트랜지스터는 게이트 배선을 통하여 전달되는 게이트 신호에 따라 데이터 배선을 통하여 전달되는 데이터 전압을 화소 전극에 전달 또는 차단하는 스위칭 소자이다.
박막 트랜지스터 제조 시 먼저 기판 위에 게이트 또는 소스/드레인 전극용 배선 재료로 금속층을 적층시키고, 이들 금속층을 부식성을 가지는 기체나 용액으로 깎아내어 원하는 전기 회로의 선로를 구현하는 식각 과정이 그 뒤를 따르게 된다. 한편, 대한민국 공개특허 10-2014-0013310호에는 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 배선과 박막 트랜지스터 표시판 제조 방법이 게재되어 있고 구체적으로 구리계, 몰리브덴계 또는 티타늄계 금속막에 대한 식각액 조성물을 개시하고 있으나, 발열억제제로 환경문제를 야기할 수 있는 술폰산을 식각액 성분으로 포함하는 문제점이 있었다.
따라서, 구리계, 몰리브덴계 또는 티타늄계 금속막에 대한 식각액 조성물에서 발열억제제 역할을 하는 술폰산을 대체할 수 있는 새로운 식각액 조성물에 대한 개발이 필요한 상황이다.
대한민국 공개특허 10-2014-0013310호
본 발명은 금속에 대한 식각률이 높고 경시성이 개선되어 누적 매수량을 증가시킬 수 있는 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 단선과 같은 배선 불량이 감소된 금속 배선을 형성하는 방법을 제공하기 위해서 금속 식각 이외에 Glass 및 PR Lifting 현상을 최소화 하는 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 환경규제 물질의 발생 가능성을 원천적으로 차단하기 위해 발열억제제로 이인산염을 사용함으로써 폐액 처리시 발열 온도 상승으로 인한 추가 공정을 부가하는 것으로 인한 시간적, 비용적, 환경적 제한을 최소화 할 수 있는 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 식각액 조성물 총 중량에 대하여,
과황산염 0.5 내지 20 중량%,
함불소 화합물 0.01 내지 2 중량%,
무기산 1 내지 10 중량%,
고리형 아민 화합물 0.5 내지 5 중량%,
이인산염 0.1 내지 15 중량%,
유기산 또는 유기산염 0.1 내지 12 중량% 및
식각액 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하는 구리계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막과 티타늄계 금속막을 포함하는 다층막 식각용 식각액 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은
(1) 구리 및/또는 티타늄을 포함하는 금속막을 적층하는 단계;
(2) 상기 금속막 상에 감광막 패턴을 형성하고, 상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 상기 금속막의 일부를 식각하는 단계; 및
(3) 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계를 포함하고,
상기 금속막은 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 식각되는 것을 특징으로 하는, 금속 배선 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은
(1) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
(2) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
(3) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;
(4) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
(5) 상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
상기 (1) 단계는 기판 상에 구리 및/또는 티타늄을 포함하는 금속막을 형성하고, 상기 금속막을 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 (4) 단계는 구리 및/또는 티타늄을 포함하는 금속막을 형성하고, 상기 금속막을 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 본 발명의 제조방법으로 제조된 액정 표시 장치용 어레이 기판을 제공한다.
본 발명의 식각액 조성물은 발열억제제로 환경 문제를 야기할 수 있는 술폰산을 이인산염으로 대체하여 식각 시 발열을 억제함으로써 폐액 처리 중 발열 온도 상승으로 인한 추가 공정을 부가하는 것으로 인한 시간적, 비용적, 환경적 제한을 최소화 할 수 있는 효과를 갖는다.
또한 본 발명의 식각액 조성물로 사용되는 이인산염은 Ti 막이 Cu 막 하부로 심하게 파고들어가는 언더컷(Undercut)현상을 방지하고 테이퍼 각도(Taper angle: θ)를 좋게 하는 효과를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 게이트 단선 불량이나 게이트 패턴 불량이 적으면서도 식각률이 높고 경시성이 개선되어 누적매수량이 증가된 식각액 조성물이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 단선과 같은 배선 불량 감소를 위해서 금속 식각 이외의 유기 기판 손상, 포토레지스트 리프팅 현상을 줄여주는 식각액 조성물이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 환경 규제물질인 비소(As)를 원천적으로 차단하기 위해 불화암모늄(Ammonium Fluoride)을 사용하는 식각액 조성물이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 단선과 같은 배선 불량이 감소된 금속 배선을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 금속 배선 제조 방법을 이용하여 박막 트랜지스터 표시판을 제조함으로써 고품질의 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 도 1은 이인산염 첨가에 따른 언더컷(Undercut)현상이 개선됨을 나타내는 SEM 사진이다.
본 발명의 도 2는 이인산염의 포함량에 따른 시간별 온도의 변화를 통해 발열량 비교한 그래프이다.
이하, 본 발명을 보다 자세히 설명한다.
본 발명은 식각액 조성물 총 중량에 대하여,
과황산염 0.5 내지 20 중량%,
함불소 화합물 0.01 내지 2 중량%,
무기산 1 내지 10 중량%,
고리형 아민 화합물 0.5 내지 5 중량%,
이인산염 0.1 내지 15 중량%,
유기산 또는 유기산염 0.1 내지 12 중량% 및
식각액 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하는 구리계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막과 티타늄계 금속막을 포함하는 다층막 식각용 식각액 조성물에 관한 것이다.
일반적으로, 소스/드레인 전극을 형성하는 금속막은 구리계 금속막 또는 티타늄계 금속막의 단일막; 또는 상기 단일막으로 이루어진 다층막이다.
상기 구리계 금속막은 구리막 또는 구리합금막이며, 상기 티타늄 금속막은 티타늄막 또는 티타늄 합금막이다. 또한, 상기 합금막은 질화막 또는 산화막도 포함하는 개념이다.
상기 소스/드레인 전극을 형성하는 금속막은 바람직하게는 구리/티타늄 다층막이다.
이하, 본 발명의 식각액 조성물의 각 성분을 설명하기로 한다.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 과황산염은 구리계 금속막을 식각하는 주성분으로서, 상기 과황산염은 과황산칼륨(K2S2O8), 과황산나트륨(Na2S2O8) 및 과황산암모늄((NH4)2S2O8)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다.
상기 과황산염은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.5 내지 20 중량%로 포함되며, 바람직하게는 5 내지 15 중량%로 포함된다. 상기 과황산염이 0.5 중량% 미만으로 포함되면, 구리계 금속막의 식각이 되지 않거나 매우 느린 식각속도를 보이고, 20 중량%를 초과하여 포함되면, 식각 속도가 전체적으로 빨라져 공정을 컨트롤하는 것이 어려워진다.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 함불소 화합물은 티타늄계 금속막을 식각하는 주성분으로서, 식각 시 발생할 수 있는 잔사를 제거하여 주는 역할을 한다. 또한, N-타입 도핑된 산화물 반도체층을 식각하는 역할을 한다.
상기 함불소 화합물은 용액 내에서 불소 이온 또는 다원자 불소이온이 해리되는 화합물을 사용하며, 바람직하게는 불화암모늄(ammonium fluoride), 불화나트륨(sodium fluoride), 불화칼륨(potassium fluoride), 중불화암모늄(ammonium bifluoride), 중불화나트륨(sodium bifluoride) 및 중불화칼륨(potassium bifluoride)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다.
또한, 상기 함불소 화합물은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 2 중량%로 포함되며, 바람직하게는 0.3 내지 1 중량%로 포함된다. 상기 함불소 화합물의 함량이 0.01 중량% 미만으로 포함되면, 티타늄계 금속막의 식각속도가 저하되어 잔사가 발생할 수 있으며, 2 중량%를 초과하여 포함되면, 금속막 식각으로 형성되는 금속 배선이 위치한 유리 등의 기판에 손상이 발생할 수 있으며, 상기 금속 배선 하부의 산화물 반도체층에 손상을 일으킬 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 무기산은 구리계 금속막 및 티타늄계 금속막의 식각을 위한 보조 산화제의 역할을 한다.
상기 무기산은 질산, 황산, 인산 및 과염소산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 무기산은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 1 내지 10 중량%로 포함되며, 바람직하게는 2 내지 7 중량%로 포함된다. 상기 무기산의 함량이 1 중량% 미만으로 포함되면, 구리계 금속막 및 티타늄계 금속막의 식각속도가 저하되어 식각 프로파일 불량 및 잔사가 발생할 수 있으며, 10 중량%를 초과하여 포함되면, 과식각 및 포토레지스트 균열이 발생하여 약액 침투에 의하여 배선이 단락될 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 고리형 아민 화합물은 구리계 금속막의 식각 속도를 조절하는 역할을 한다.
상기 고리형 아민 화합물은 트리아졸(triazole)계, 테트라졸(tetrazole)계, 이미다졸(imidazole)계, 인돌(indole)계, 푸린(purine)계, 피라졸(pyrazole)계, 피리딘(pyridine)계, 피리미딘(pyrimidine)계, 피롤(pyrrole)계, 피롤리딘(pyrrolidine)계 및 피롤린(pyrroline)계로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하며, 그 중에서도 테트라졸계를 포함하는 것이 바람직하며, 테트라졸계 중에서 5-메틸테트라졸(5-methyl tetrazole)을 포함하는 것이 가장 바람직하다. 상기 5-메틸테트라졸을 사용함으로써, 석출물이 발생했던 종래의 고리형 아민 화합물의 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 상기 고리형 아민 화합물은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.5 내지 5 중량%로 포함되며, 바람직하게는 1 내지 3 중량%로 포함된다. 상기 고리형 아민 화합물의 함량이 0.5 중량% 미만으로 포함되면, 구리의 식각 속도를 조절할 수 없어 과식각이 일어날 수 있으며, 5 중량%를 초과하여 포함되면, 구리의 식각 속도가 저하되어 공정상에서 식각 시간이 길어질 수 있어 생산 효율이 감소할 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 이인산염은 기존에 알려진 Ti 막이 Cu 막 하부로 심하게 파고들어가는 언더컷(Undercut)현상을 방지하고 테이퍼 각도(Taper angle: θ)를 좋게 하는 역할 뿐만 아니라, 기존에 알려지지 않은 환경규제물질인 술폰산을 대체하여 식각 시 발생되는 발열을 제어하는 역할을 함으로써 환경문제를 야기시킬 수 있는 술폰산의 대체제로 사용될 수 있는 새로운 효과를 갖는다.
상기 이인산염은 피로인산나트륨(Sodium pyrophosphate), 피로인산칼슘(Calcium pyrophosphate), 피로인산칼륨(Potassium pyrophosphate), 피로인산마그네슘(Magnesium pyrophosphate), 피로인산알루미늄(Aluminium pyrophosphate) 및 피로인산망간암모늄(Manganese Ammonium Pyrophosphate)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하고, 특히 피로인산나트륨(Sodium pyrophosphate)을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 이인산염은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 15 중량%로 포함되며, 바람직하게는 0.1 내지 10 중량%로 포함되며, 가장 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 이인산염의 함량이 상기 범위 내에 포함될 경우, 폐액의 급격한 발열을 완화하여 식각 시 발생되는 발열을 제어하는 역할을 효과적으로 할 수 있어 처리 비용 상승 등의 문제를 최소화 할 수 있다. 한편 상기 이인산염이 0.1 중량% 미만으로 포함되면, 폐액의 발열 온도가 높아 공정상에 추가 공정을 부가함으로 인해 시간적, 비용적, 환경적 제한이 발생될 수 있고, 15 중량%를 초과하여 포함하면, 발열 억제 효과는 더 이상 증대되지 않으며, 과식각이 일어날 수 있다. 또한 발열 온도는 낮지만 식각 특성이 좋지 않아서 금속 식각액으로 사용하기에는 부적합하다.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 유기산 또는 유기산염은 식각된 금속 이온과의 킬레이팅 작용에 의해 식각액 조성물에 영향을 주는 것을 방지해 줌으로써 결과적으로 금속막의 식각 처리매수를 증가시켜주는 역할을 한다.
상기 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 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 유기산염은 상기 유기산의 나트륨염, 칼륨염 및 암모늄염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유기산 또는 유기산염은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 12 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 0.1 내지 10 중량%로 포함되는 것이 더욱 바람직하고, 1 내지 8 중량%로 포함되는 것이 가장 바람직하다. 상기 유기산 또는 유기산염의 함량이 0.1 중량% 미만으로 포함되면, 처리매수 증가 효과가 없고, 12 중량%를 초과하여 포함되면, 과식각이 되어 배선의 단락이 발생할 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 물은 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량으로 포함된다. 상기 물은 특별히 한정되지 않으나, 탈이온수를 이용하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 물은 물속에 이온이 제거된 정도를 보여주는 물의 비저항값이 18㏁·㎝ 이상인 탈이온수를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 식각액 조성물은 추가로 금속 이온 봉쇄제 및 부식 방지제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 첨가제는 이에만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 효과를 더욱 양호하게 하기 위하여, 당 업계에 공지되어 있는 여러 다른 첨가제들을 선택하여 첨가할 수도 있다.
본 발명의 식각액 조성물의 성분들은 통상적으로 공지된 방법에 의하여 제조 가능하며, 반도체 공정용의 순도로 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 식각액 조성물은 구리와 티타늄으로 이루어진 다중막을 식각하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명은
(1) 구리 및/또는 티타늄을 포함하는 금속막을 적층하는 단계;
(2) 상기 금속막 상에 감광막 패턴을 형성하고, 상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 상기 금속막의 일부를 식각하는 단계; 및
(3) 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계를 포함하고,
상기 금속막은 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 식각되는 것을 특징으로 하는, 금속 배선 제조 방법에 관한 것이다.
상기 금속막은 티타늄으로 이루어진 제1 금속막과 상기 제1 금속막 상에 구비되며 구리로 이루어진 제2 금속막을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 금속막은 구리계 금속막 또는 티타늄계 금속막의 단일막; 또는 상기 단일막으로 이루어진 다층막일 수 있다.
상기 구리계 금속막은 구리막 또는 구리합금막이며, 상기 티타늄 금속막은 티타늄막 또는 티타늄 합금막이다. 또한, 상기 합금막은 질화막 또는 산화막도 포함하는 개념이다.
또한, 바람직하게는 상기 금속막은 구리/티타늄 다층막이다.
또한, 본 발명은
(1) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
(2) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
(3) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;
(4) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
(5) 상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
상기 (1) 단계는 기판 상에 구리 및/또는 티타늄을 포함하는 금속막을 형성하고, 상기 금속막을 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 (4) 단계는 구리 및/또는 티타늄을 포함하는 금속막을 형성하고, 상기 금속막을 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
상기 금속막은 티타늄으로 이루어진 제1 금속막과 상기 제1 금속막 상에 구비되며 구리로 이루어진 제2 금속막을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 금속막은 구리계 금속막 또는 티타늄계 금속막의 단일막; 또는 상기 단일막으로 이루어진 다층막일 수 있다.
상기 구리계 금속막은 구리막 또는 구리합금막이며 상기 티타늄 금속막은 티타늄막 또는 티타늄 합금막이다. 또한, 상기 합금막은 질화막 또는 산화막도 포함하는 개념이다.
또한, 바람직하게는 상기 금속막은 구리/티타늄 다층막이다.
또한, 상기 액정표시장치용 어레이 기판은 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 액정 표시 장치용 어레이 기판에 관한 것이다.
상기 액정 표시 장치용 어레이 기판은 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 식각된 소스 및 드레인 전극을 포함할 수 있다.
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.
< 식각액 조성물 제조>
비교예 1 내지 4 및 실시예 1 내지 8
하기 표 1에 나타낸 조성에 따라 비교예 1 내지 4 및 실시예 1 내지 8의 식각액 조성물을 제조하였으며, 식각액 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하였다.
APS AF HNO3 ATZ AcOH A.A pTSA 일인산염
(SP)		 이인산염
(SPP)		 이인산염
(PPP)		 발열온도(℃)
비교예 1 15 0.7 3 1.2 8 2.5 - - - - 106
비교예 2 15 0.7 3 1.2 8 2.5 3 - - - 83
비교예 3 15 0.7 3 1.2 8 2.5 - 3 - - 99
비교예 4 15 0.7 3 1.2 8 2.5 - - 0.05 - 105
실시예 1 15 0.7 3 1.2 8 2.5 - - 1 - 94
실시예 2 15 0.7 3 1.2 8 2.5 - - 3 - 88
실시예 3 15 0.7 3 1.2 8 2.5 - - 5 - 81
실시예 4 15 0.7 3 1.2 8 2.5 - - 10 - 80
실시예 5 15 0.7 3 1.2 8 2.5 - - - 1 95
실시예 6 15 0.7 3 1.2 8 2.5 - - - 3 89
실시예 7 15 0.7 3 1.2 8 2.5 - - - 5 82
실시예 8 15 0.7 3 1.2 8 2.5 - - - 10 81
(단위: 중량%)
APS: Ammonium persulfate
AF: Ammonium fluoride
ATZ: 5-aminotetrazole
AcOH: Acetic acid
A.A: Ammonium Acetate
pTSA: para toluene sulfonic acid
SP: Sodium phosphate
SPP: Sodium pyrophosphate
PPP: Potassiume pyrophosphate
실험예 1. 식각액 조성물의 식각 특성 평가
상기의 결과로부터 본 발명의 식각액 성분인 이인산염을 포함하지 않는 비교예 1 및 비교예 3과 이인산염을 소량 포함하는 비교예 4는 식각 시 발열온도가 상대적으로 고온으로, 냉각을 위한 추가 공정을 부가함으로 인해 시간적, 비용적, 환경적 제한이 발생하게 되는 것을 확인 할 수 있었다. 또한, 발열억제제로 기존의 술폰산을 사용한 비교예 2는 발열온도를 낮추는 효과가 있었지만 환경 문제를 야기할 수 있는 문제점이 있다.
그러나 본 발명의 이인산염을 포함하는 실시예 1 내지 8의 식각액을 사용하는 경우에는, 비교예 1, 3 및 4와 비교하여 식각 시 발열 온도가 낮아졌고 따라서 폐액의 급격한 발열을 완화시킬 수 있었다. 본 발명의 도 2는 이인산염의 포함량에 따른 시간별 온도의 변화를 통해 발열량 비교한 그래프로, 이인산염의 함량이 10 중량%에 가까워질수록 발열 온도가 현저하게 감소됨을 확인할 수 있었다. 또한, 피로인산나트륨을 사용하는 경우에 발열온도를 더 효과적으로 낮출 수 있음을 상기의 결과로부터 확인 할 수 있었다.
또한, 본 발명의 식각액 조성물은 도 1의 식각 실험의 SEM 사진에서 나타내는 바와 같이 Ti 막이 Cu 막 하부로 심하게 파고들어가는 언더컷(Undercut)현상이 개선됨을 나타내었다. 따라서, 본 발명의 식각액 조성물을 사용할 경우, 언더컷(Undercut)현상을 방지하고 테이퍼각도(Taper angle: θ)를 좋게 하는 역할 뿐만 아니라, 기존에 알려지지 않은 환경규제물질인 술폰산을 대체하여 식각 시 발생되는 발열을 제어하는 역할을 함으로써 환경문제를 야기시킬 수 있는 술폰산의 대체제로 사용될 수 있다는 것을 상기의 결과로부터 확인 할 수 있었다.

Claims (15)

  1. 식각액 조성물 총 중량에 대하여,
    과황산염 0.5 내지 20 중량%,
    함불소 화합물 0.01 내지 2 중량%,
    무기산 1 내지 10 중량%,
    고리형 아민 화합물 0.5 내지 5 중량%,
    이인산염 0.1 내지 15 중량%,
    유기산 또는 유기산염 0.1 내지 12 중량% 및
    식각액 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하며,
    상기 이인산염은 피로인산나트륨, 피로인산칼슘, 피로인산칼륨, 피로인산마그네슘, 피로인산알루미늄 및 피로인산망간암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인,
    구리계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막과 티타늄계 금속막을 포함하는 다층막 식각용 식각액 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 과황산염은 과황산칼륨, 과황산나트륨 및 과황산암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막과 티타늄계 금속막을 포함하는 다층막 식각용 식각액 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 함불소 화합물은 불화암모늄, 불화나트륨 불화칼륨, 중불화암모늄, 중불화나트륨 및 중불화칼륨로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막과 티타늄계 금속막을 포함하는 다층막 식각용 식각액 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 무기산은 질산, 황산, 인산 및 과염소산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막과 티타늄계 금속막을 포함하는 다층막 식각용 식각액 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 고리형 아민 화합물은 트리아졸계, 테트라졸계, 이미다졸계, 인돌계, 푸린계, 피라졸계, 피리딘계, 피리미딘계, 피롤계, 피롤리딘계 및 피롤린계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막과 티타늄계 금속막을 포함하는 다층막 식각용 식각액 조성물.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 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 이상이며,
    상기 유기산염은 상기 유기산의 칼륨염, 나트륨염 및 암모늄염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 구리계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막과 티타늄계 금속막을 포함하는 다층막 식각용 식각액 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 식각액 조성물은 추가로 금속 이온 봉쇄제 및 부식 방지제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막과 티타늄계 금속막을 포함하는 다층막 식각용 식각액 조성물.
  9. 청구항 제1항 내지 제5항, 제7항 및 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 식각액 조성물은 구리와 티타늄으로 이루어진 다중막을 식각하는 것을 특징으로 하는, 구리계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막과 티타늄계 금속막을 포함하는 다층막 식각용 식각액 조성물.
  10. (1) 구리 및/또는 티타늄을 포함하는 금속막을 적층하는 단계;
    (2) 상기 금속막 상에 감광막 패턴을 형성하고, 상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 상기 금속막의 일부를 식각하는 단계; 및
    (3) 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 금속막은 제1항 내지 제5항, 제7항 및 제 8항 중 어느 한 항의 식각액 조성물을 사용하여 식각되는 것을 특징으로 하는, 금속 배선 제조 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 금속막은 티타늄으로 이루어진 제1 금속막과 상기 제1 금속막 상에 구비되며 구리로 이루어진 제2 금속막을 포함하는 금속 배선 제조 방법.
  12. (1) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
    (2) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
    (3) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;
    (4) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
    (5) 상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
    상기 (1) 단계는 기판 상에 구리 및/또는 티타늄을 포함하는 금속막을 형성하고, 상기 금속막을 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 (4) 단계는 구리 및/또는 티타늄을 포함하는 금속막을 형성하고, 상기 금속막을 청구항 제1항 내지 제5항, 제7항 및 제 8항 중 어느 한 항의 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 금속막은 티타늄으로 이루어진 제1 금속막과 상기 제1 금속막 상에 구비되며 구리로 이루어진 제2 금속막을 포함하는 것을 특징으로 하는, 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 액정 표시 장치용 어레이 기판은 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판인 것을 특징으로 하는, 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법.
  15. 청구항 12의 제조 방법으로 제조된 액정 표시 장치용 어레이 기판.
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