KR102293674B1 - Etching solution composition for copper-based metal layer and method for etching copper-based metal layer using the same - Google Patents

Etching solution composition for copper-based metal layer and method for etching copper-based metal layer using the same Download PDF

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Abstract

본 발명은 조성물 총 중량에 대하여, (a) 과산화수소 10 내지 25 중량%, (b) 구연산 1 내지 10 중량%, (c) 아졸 화합물 0.05 내지 2 중량%, (d) 유기산 화합물 0.1 내지 5 중량%, (e) 술폰산 화합물 0.1 내지 2 중량%, (f) 다가알코올 계면활성제 1 내지 5 중량%, 및 잔량의 물을 포함하는 구리계 금속막 식각액 조성물, 이를 이용한 식각방법 및 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다. Based on the total weight of the composition, (a) hydrogen peroxide 10 to 25% by weight, (b) citric acid 1 to 10% by weight, (c) azole compound 0.05 to 2% by weight, (d) organic acid compound 0.1 to 5% by weight , (e) 0.1 to 2% by weight of a sulfonic acid compound, (f) 1 to 5% by weight of a polyalcohol surfactant, and a residual amount of water, a copper-based metal film etchant composition comprising the same, an etching method using the same, and an array substrate for a liquid crystal display device It relates to a manufacturing method of

Description

구리계 금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법{Etching solution composition for copper-based metal layer and method for etching copper-based metal layer using the same}A copper-based metal film etchant composition and a method for manufacturing an array substrate for a liquid crystal display using the same

본 발명은 구리계 금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 과산화수소, 구연산, 아졸 화합물, 유기산 화합물, 술폰산 화합물, 다가알코올 계면활성제, 및 물을 포함하는 구리계 금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a copper-based metal film etchant composition and a method for manufacturing an array substrate for a liquid crystal display using the same, and more particularly, hydrogen peroxide, citric acid, an azole compound, an organic acid compound, a sulfonic acid compound, a polyalcohol surfactant, and water. It relates to a copper-based metal film etchant composition and a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display using the same.

반도체 장치에서 기판 위에 금속 배선을 형성하는 과정은 통상적으로 스퍼터링 등에 의한 금속막 형성공정, 포토레지스트 도포, 노광 및 현상에 의한 선택적인 영역에서의 포토레지스트 형성공정 및 식각공정에 의한 단계로 구성되고, 개별적인 단위 공정 전후의 세정 공정 등을 포함한다. 이러한 식각공정은 포토레지스트를 마스크로 하여 선택적인 영역에 금속막을 남기는 공정을 의미하며, 통상적으로 플라즈마 등을 이용한 건식식각 또는 식각액 조성물을 이용하는 습식식각이 사용된다.The process of forming a metal wiring on a substrate in a semiconductor device is usually composed of a metal film forming process by sputtering, etc., a photoresist forming process in a selective area by photoresist application, exposure and development, and an etching process, It includes a cleaning process before and after each unit process, and the like. Such an etching process refers to a process of leaving a metal film in a selective region using a photoresist as a mask, and typically dry etching using plasma or wet etching using an etchant composition is used.

이러한 반도체 장치에서, 최근 금속배선의 저항이 주요한 관심사로 떠오르고 있다. 왜냐하면 저항이 RC 신호지연을 유발하는 주요한 인자이므로, 특히 TFT-LCD(thin film transistor-liquid crystal display)의 경우 패널 크기 증가와 고해상도 실현이 기술개발에 관건이 되고 있기 때문이다. 따라서, TFT-LCD의 대형화에 필수적으로 요구되는 RC 신호지연의 감소를 실현하기 위해서는, 저저항의 물질개발이 필수적이다. 따라서, 저저항 금속막으로서 구리막 및 구리 몰리브덴막 등의 구리계 금속막과 그에 대한 식각액 조성물이 많이 사용되고 있다. 그런데, 현재까지 알려진 구리계 식각액 조성물들은 사용자가 요구하는 성능을 충족시키지 못하고 있다. 예컨대, 기존의 과산화수소를 사용한 구리막 식각액의 경우, 금속층 식각 시 용해되는 금속 이온 특히 구리이온에 의해 과산화수소의 분해속도가 빨라짐에 따른 과열현상으로 식각액의 안정성이 크게 저하되는 문제점이 있다. 또한, 다층 금속막의 경우 용해되는 금속이온 농도가 증가할수록 과산화수소에 의한 구리층의 식각 속도와 함불 소화합물에 의한 몰리브덴 합금층의 식각 속도 차이 및 전기효과의 영향으로 두 금속층이 접합되어 있는 계면에 대한 변형이 발생하여 식각특성이 양호하지 못하다는 문제점이 있다.In such a semiconductor device, the resistance of metal wiring has recently emerged as a major concern. This is because resistance is a major factor that causes RC signal delay, and in particular, in the case of TFT-LCD (thin film transistor-liquid crystal display), increasing the panel size and realizing high resolution are key to technology development. Therefore, in order to realize the reduction of the RC signal delay, which is essential for the enlargement of the TFT-LCD, it is essential to develop a low-resistance material. Accordingly, as a low-resistance metal film, a copper-based metal film such as a copper film and a copper molybdenum film and an etchant composition therefor are widely used. However, copper-based etchant compositions known to date do not satisfy the performance required by users. For example, in the case of a copper film etchant using hydrogen peroxide, the stability of the etchant is greatly reduced due to overheating due to an increase in the decomposition rate of hydrogen peroxide by metal ions, particularly copper ions, dissolved during metal layer etching. In addition, in the case of a multilayer metal film, as the concentration of dissolved metal ions increases, the difference between the etching rate of the copper layer by hydrogen peroxide and the etching rate of the molybdenum alloy layer by the fluorine-containing compound and the influence of the electrical effect on the interface where the two metal layers are bonded There is a problem in that the etching characteristics are not good due to deformation.

대한민국 공개특허 제10-2010-0090538호는 A)과산화수소(H2O2), B)유기산, C)인산염 화합물, D)수용성 시클릭 아민 화합물, E)한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물, F)함불소 화합물, G)다가알콜형 계면활성제, 및 H)물 을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막의 식각액 조성물을 개시하고 있다. Korean Patent Publication No. 10-2010-0090538 discloses A) hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), B) organic acid, C) phosphate compound, D) water-soluble cyclic amine compound, E) water-soluble having a nitrogen atom and a carboxyl group in one molecule A compound, F) a fluorine-containing compound, G) a polyalcohol-type surfactant, and H) water is disclosed.

그러나, 상기 식각액 조성물은 저함량의 과산화수소를 포함하는 경우 처리매수가 부족해지고, 식각액의 경시 안정성이 부족한 단점을 갖는다.However, when the etchant composition contains a low content of hydrogen peroxide, the number of treatment sheets is insufficient, and the etchant has insufficient stability over time.

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

본 발명은 게이트 전극 및 게이트 배선, 소스/드레인 전극 및 데이터 배선의 일괄 식각이 가능한 구리계 금속막 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a copper-based metal film etchant composition capable of collectively etching a gate electrode and a gate wiring, a source/drain electrode, and a data wiring.

또한, 본 발명은 구리계 금속막 식각시, 산화물 반도체(IGZOx)층의 손상을 방지할 수 있는 구리계 금속막 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a copper-based metal film etchant composition capable of preventing damage to an oxide semiconductor (IGZOx) layer when the copper-based metal film is etched.

본 발명은 조성물 총 중량에 대하여, (a) 과산화수소 10 내지 25 중량%, (b) 구연산 1 내지 10 중량%, (c) 아졸 화합물 0.05 내지 2 중량%, (d) 유기산 화합물 0.1 내지 5 중량%, (e) 술폰산 화합물 0.1 내지 2 중량%, (f) 다가알코올 계면활성제 1 내지 5 중량%, 및 잔량의 물을 포함하는 구리계 금속막 식각액 조성물을 제공한다.Based on the total weight of the composition, (a) hydrogen peroxide 10 to 25% by weight, (b) citric acid 1 to 10% by weight, (c) azole compound 0.05 to 2% by weight, (d) organic acid compound 0.1 to 5% by weight , (e) 0.1 to 2% by weight of a sulfonic acid compound, (f) 1 to 5% by weight of a polyhydric alcohol surfactant, and provides a copper-based metal film etchant composition comprising the remaining amount of water.

또한, 본 발명은 Also, the present invention

(1)기판 상에 구리계 금속막을 형성하는 단계;(1) forming a copper-based metal film on a substrate;

(2)상기 구리계 금속막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및(2) selectively leaving a photoreactive material on the copper-based metal layer; and

(3)상기 본 발명의 구리계 금속막 식각액 조성물을 사용하여 상기 구리계 금속막을 식각하는 단계를 포함하는 구리계 금속막의 식각방법을 제공한다.(3) It provides a copper-based metal film etching method comprising the step of etching the copper-based metal film using the copper-based metal film etchant composition of the present invention.

또한, 본 발명은 Also, the present invention

(1)기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;(1) forming a gate wiring on a substrate;

(2)상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;(2) forming a gate insulating layer on the substrate including the gate wiring;

(3)상기 게이트 절연층 상에 산화물 반도체층을 형성하는 단계;(3) forming an oxide semiconductor layer on the gate insulating layer;

(4)상기 산화물 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및(4) forming source and drain electrodes on the oxide semiconductor layer; and

(5)상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,(5) In the method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device comprising the step of forming a pixel electrode connected to the drain electrode,

상기 (1)단계는 기판 상에 구리계 금속막을 형성하고, 상기 구리계 금속막을 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하고,The step (1) includes forming a copper-based metal film on a substrate, and etching the copper-based metal film with an etchant composition to form a gate wiring,

상기 (4)단계는 산화물 반도체층 상에 구리계 금속막을 형성하고, 상기 구리계 금속막을 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하며,The step (4) includes forming a copper-based metal film on the oxide semiconductor layer, and etching the copper-based metal film with an etchant composition to form source and drain electrodes,

상기 식각액 조성물은 상기 본 발명의 구리계 금속막 식각액 조성물인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.The etchant composition provides a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display, characterized in that the copper-based metal film etchant composition of the present invention.

또한, 본 발명은 상기 본 발명의 구리계 금속막 식각액 조성물을 사용하여 식각된 게이트 배선, 소스 전극 및 드레인 전극 중에서 하나 이상을 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판을 제공한다.In addition, the present invention provides an array substrate for a liquid crystal display including at least one of a gate wiring, a source electrode, and a drain electrode etched using the copper-based metal film etchant composition of the present invention.

본 발명의 구리계 금속막 식각액 조성물은 게이트 전극 및 게이트 배선, 소스/드레인 전극 및 데이터 배선의 일괄 식각이 가능하다.The copper-based metal film etchant composition of the present invention can perform batch etching of the gate electrode, the gate wiring, the source/drain electrode, and the data wiring.

또한, 본 발명의 구리계 금속막 식각액 조성물로 구리계 금속막을 식각할 때, 하부의 산화물 반도체(IGZOx)층에는 손상을 가하지 않는 장점을 제공한다.In addition, when the copper-based metal film is etched with the copper-based metal film etchant composition of the present invention, it provides an advantage of not damaging the underlying oxide semiconductor (IGZOx) layer.

도 1 및 2는 본 발명의 실시예 3의 식각액으로 Mo-Ti/Cu/Mo-Ti 삼중막을 식각한 후 촬영한 SEM 이미지로서, 도 1은 식각프로파일을 나타내며, 도 2는 식각직진성을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예 3의 식각액으로 식각한 후 촬영한 IGZOx 베리어층의 SEM 이미지이다.
1 and 2 are SEM images taken after etching the Mo-Ti/Cu/Mo-Ti triple layer with the etchant of Example 3 of the present invention. FIG. 1 shows the etch profile, and FIG. 2 shows the etch straightness.
3 is a SEM image of the IGZOx barrier layer taken after etching with the etchant of Example 3 of the present invention.

이하, 본 발명을 보다 자세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 조성물 총 중량에 대하여, (a) 과산화수소 10 내지 25 중량%, (b) 구연산 1 내지 10 중량%, (c) 아졸 화합물 0.05 내지 2 중량%, (d) 유기산 화합물 0.1 내지 5 중량%, (e) 술폰산 화합물 0.1 내지 2 중량%, (f) 다가알코올 계면활성제 1 내지 5 중량%, 및 잔량의 물을 포함하는 구리계 금속막 식각액 조성물에 관한 것이다.
Based on the total weight of the composition, (a) hydrogen peroxide 10 to 25% by weight, (b) citric acid 1 to 10% by weight, (c) azole compound 0.05 to 2% by weight, (d) organic acid compound 0.1 to 5% by weight , (e) 0.1 to 2% by weight of a sulfonic acid compound, (f) 1 to 5% by weight of a polyhydric alcohol surfactant, and the remainder of the copper-based metal film etchant composition comprising water.

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

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 합금막의 다층막 등이 포함된다.A copper/molybdenum film comprising a molybdenum layer and a copper layer formed on the molybdenum layer, a copper/molybdenum alloy film comprising a molybdenum alloy layer and a copper layer formed on the molybdenum alloy layer, between the upper molybdenum layer and the lower molybdenum layer a molybdenum/copper/molybdenum film including a copper layer formed thereon, or a multilayer film of a molybdenum alloy/copper/molybdenum alloy film including a copper layer formed between an upper molybdenum alloy layer and a lower molybdenum alloy layer, and the like.

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/몰리브덴 또는 몰리브덴 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/molybdenum or molybdenum alloy film.

본 발명의 구리계 금속막 식각액 조성물은 산화물 반도체(IGZOx)층을 손상시키지 않는 것을 특징으로 한다. 예컨대, 하부 베리어층으로 산화물반도체층(IGZOx)이 사용되는 경우, 상부 게이트 전극 및 게이트 배선, 소스/드레인 전극 및 데이터 배선 등의 구리계 금속막을 식각할 때, 하부 베리어층인 산화물반도체층(IGZOx)의 손상을 발생시키지 않는 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 구리계 금속막 식각액 조성물의 특징은 함불소화합물을 포함하지 않는 경우에 제공될 수 있다.
The copper-based metal film etchant composition of the present invention is characterized in that it does not damage the oxide semiconductor (IGZOx) layer. For example, when an oxide semiconductor layer (IGZO x ) is used as the lower barrier layer, when etching a copper-based metal film such as an upper gate electrode and gate wiring, source/drain electrode and data wiring, an oxide semiconductor layer ( IGZO x ) It is characterized in that it does not cause damage. The characteristics of the copper-based metal film etchant composition as described above may be provided when the fluorine-containing compound is not included.

본 발명의 구리계 금속막 식각액 조성물에 포함되는 (a) 과산화수소(H2O2)는 구리계 금속막을 식각하는 주성분이다. (a) hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) included in the copper-based metal film etchant composition of the present invention is a main component for etching the copper-based metal film.

상기 과산화수소는 구리계 금속막 식각액 조성물 총 중량에 대하여 10 내지 25 중량%로 포함되며, 바람직하게는 15 내지 23 중량%로 포함된다. 상기 과산화수소가 10 중량% 미만으로 포함되면 구리계 금속막의 단일막, 또는 구리/몰리브덴 합금막의 다층막의 식각력이 부족하여 충분한 식각이 이루어지지 않을 수 있으며, 25 중량%를 초과하면 구리 이온 증가에 따른 발열 안정성이 크게 감소하는 문제가 발생할 수 있다.
The hydrogen peroxide is included in an amount of 10 to 25 wt%, preferably 15 to 23 wt%, based on the total weight of the copper-based metal film etchant composition. When the hydrogen peroxide is included in less than 10 wt%, sufficient etching may not be achieved due to insufficient etching power of a single film of a copper-based metal film or a multilayer film of a copper/molybdenum alloy film. A problem in which thermal stability is greatly reduced may occur.

본 발명의 구리계 금속막 식각액 조성물에 포함되는 (b) 구연산(citric acid)은 구리계 금속막을 식각할 때, 식각액에 용해되는 구리 이온을 킬레이팅하여 구리 이온의 활동도를 억제함으로써 과산화수소의 분해 반응을 억제시킨다. 상기와 같이 구리 이온의 활동도를 억제시키면 구리계 금속막 식각액 조성물을 사용하는 동안 안정적으로 공정을 진행할 수 있는 장점이 있다.(b) citric acid included in the copper-based metal film etchant composition of the present invention chelates copper ions dissolved in the etchant when etching the copper-based metal film to suppress the activity of copper ions, thereby decomposing hydrogen peroxide inhibit the reaction. When the activity of copper ions is suppressed as described above, there is an advantage in that the process can be stably performed while the copper-based metal film etchant composition is used.

상기 구연산은 구리계 금속막 식각액 조성물 총 중량에 대하여 1 내지 10 중량%로 포함되며, 바람직하게는 3 내지 7 중량%로 포함된다. 상기 구연산이 1 중량% 미만으로 포함되면 처리매수의 감소, 과산화수소 분해 속도 가속화 등의 문제가 발생할 수 있으며, 10 중량%를 초과하면 구리계 금속막 식각액 조성물의 pH가 매우 낮아져 식각 속도가 지나치게 빨라지는 문제가 발생할 수 있다.
The citric acid is included in an amount of 1 to 10 wt%, preferably 3 to 7 wt%, based on the total weight of the copper-based metal film etchant composition. When the citric acid is included in less than 1% by weight, problems such as a decrease in the number of treatment sheets and acceleration of the hydrogen peroxide decomposition rate may occur. Problems can arise.

본 발명의 구리계 금속막 식각액 조성물에 포함되는 (c) 아졸 화합물은 식각 속도 및 처리매수에 따른 식각 프로파일 변동을 감소시켜주어 공정상의 마진을 높여주는 역할을 한다. 상기 아졸 화합물은 구리계 금속막 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.05 내지 2 중량%로 포함되며, 바람직하게는 0.1 내지 1 중량%로 포함된다. 상기 아졸 화합물이 0.05 중량% 미만으로 포함되면 과식각 및 처리매수에 따른 식각 프로파일 변동이 크게 나타날 수 있으며, 2 중량%를 초과하면 구리의 식각 속도가 너무 느려져 공정시간에 손실이 따를 수 있다.The (c) azole compound included in the copper-based metal film etchant composition of the present invention serves to increase the process margin by reducing the etch profile variation according to the etch rate and the number of treatments. The azole compound is included in an amount of 0.05 to 2 wt%, preferably 0.1 to 1 wt%, based on the total weight of the copper-based metal film etchant composition. When the azole compound is included in an amount of less than 0.05 wt %, the etching profile may vary greatly depending on over-etching and the number of treatment sheets, and if it exceeds 2 wt %, the etching rate of copper becomes too slow, resulting in loss in process time.

상기 아졸 화합물은 피롤(pyrrole)계, 피라졸(pyrazol)계, 이미다졸(imidazole)계, 트리아졸(triazole)계, 테트라졸(tetrazole)계, 펜타졸(pentazole)계, 옥사졸(oxazole)계, 이소옥사졸(isoxazole)계, 디아졸(thiazole)계 및 이소디아졸(isothiazole)계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기에서 바람직하게는 테트라졸(tetrazole)계 화합물, 더욱 바람직하게는 5-메틸테트라졸이 사용될 수 있다.
The azole compound is a pyrrole-based, pyrazole-based, imidazole-based, triazole-based, tetrazole-based, pentaazole-based, oxazole-based It may include at least one selected from the group consisting of compound, isoxazole, diazole, and isothiazole. In the above, preferably a tetrazole-based compound, more preferably 5-methyltetrazole may be used.

본 발명의 구리계 금속막 식각액 조성물에 포함되는 (d) 유기산 화합물은 식각 프로파일을 양호하게 만들어주는 역할을 한다. 상기 유기산 화합물은 구리계 금속막 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%로 포함되고, 바람직하게는 0.5 내지 3 중량%로 포함된다. 상기 유기산 화합물이 0.1 중량% 미만으로 포함되면 식각 균일성이 불량할 수 있으며, 5 중량%를 초과하면 부분적 과침식 현상이 일어나 식각 프로파일이 불량해질 수 있다.The organic acid compound (d) included in the copper-based metal film etchant composition of the present invention serves to make an etch profile good. The organic acid compound is included in an amount of 0.1 to 5 wt%, preferably 0.5 to 3 wt%, based on the total weight of the copper-based metal film etchant composition. When the organic acid compound is included in an amount of less than 0.1 wt %, etching uniformity may be poor, and when the organic acid compound is included in an amount of more than 5 wt %, a partial over-erosion phenomenon may occur and an etching profile may be deteriorated.

상기 유기산 화합물은 아세트산(Acetic acid), 젖산(Lactic acid), 부탄산(Butanoic acid), 포름산(Formic acid), 글루콘산(Gluconic acid), 글리콜산(Glycolic acid), 말론산(Malonic acid), 말산(Malic acid), 요산(Uric acid) 및 펜탄산(Pentanoic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기에서 바람직하게는 젖산(Lactic acid)이 사용될 수 있다.
The organic acid compound is acetic acid, lactic acid, butanoic acid, formic acid, gluconic acid, glycolic acid, malonic acid, It may include one or more selected from the group consisting of malic acid, uric acid, and pentanoic acid. In the above, preferably lactic acid may be used.

본 발명의 구리계 금속막 식각액 조성물에 포함되는 (e) 술폰산 화합물은 구리계 금속막 식각액 조성물의 pH를 0.5 내지 4.5로 맞추어 주어 구리계 금속막의 식각을 용이하게 해주는 역할을 한다. 상기 술폰산 화합물은 구리계 금속막 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 2 중량%로 포함되며, 바람직하게는 0.3 내지 1 중량%로 포함된다. 상기 술폰산 화합물이 0.1 중량% 미만이면 공정에 적합한 pH를 조절하는 능력이 부족해져 pH 0.5 내지 4.5를 유지하기 어려워지며, 2 중량%를 초과하면 패턴이 유실되는 부분적 과침식 현상이 발생할 수 있다.The (e) sulfonic acid compound included in the copper-based metal film etchant composition of the present invention serves to facilitate the etching of the copper-based metal film by adjusting the pH of the copper-based metal film etchant composition to 0.5 to 4.5. The sulfonic acid compound is included in an amount of 0.1 to 2 wt%, preferably 0.3 to 1 wt%, based on the total weight of the copper-based metal film etchant composition. If the sulfonic acid compound is less than 0.1% by weight, the ability to adjust the pH suitable for the process is insufficient, making it difficult to maintain a pH of 0.5 to 4.5, and if it exceeds 2% by weight, a partial over-erosion phenomenon in which a pattern is lost may occur.

상기 술폰산 화합물은 술폰산기(-SO3H)를 포함하는 화합물을 총칭하는 것으로서, 지방족 술폰산, 방향족 술폰산, 클로로 술폰산 및 술파민산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기에서 바람직하게는 방향족 술폰산, 보다 바람직하게는 파라톨루엔술폰산(p-toluenesulfonic acid)이 사용될 수 있다.
The sulfonic acid compound is a generic term for compounds including a sulfonic acid group (-SO 3 H), and may include at least one selected from the group consisting of aliphatic sulfonic acid, aromatic sulfonic acid, chlorosulfonic acid, and sulfamic acid. Preferably, aromatic sulfonic acid, more preferably para-toluenesulfonic acid (p-toluenesulfonic acid) may be used.

본 발명의 구리계 금속막 식각액 조성물에 포함되는 (f) 다가알코올 계면활성제는 표면장력을 저하시켜 식각의 균일성을 증가시키는 역할을 한다. 또한, 상기 다가알코올 계면활성제는 구리막을 식각한 후 식각액에 녹아져 나오는 구리 이온을 둘러 쌈으로서 구리이온의 활동도를 억제하여 과산화수소의 분해 반응을 억제하게 된다. 이렇게 구리 이온의 활동도를 낮추게 되면 식각액을 사용하는 동안 안정적으로 공정을 진행 할 수 있게 된다. (f) polyalcohol surfactant included in the copper-based metal film etchant composition of the present invention serves to increase the uniformity of the etching by reducing the surface tension. In addition, the polyalcohol surfactant suppresses the activity of copper ions by surrounding copper ions dissolved in the etchant after etching the copper film, thereby suppressing the decomposition reaction of hydrogen peroxide. If the activity of copper ions is lowered in this way, the process can be performed stably while using the etchant.

상기 다가알코올 계면활성제는 조성물 총 중량에 대하여 1.0 내지 5.0 중량%로 포함되고, 1.5 내지 3.0 중량%로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 다가알코올 계면활성제의 함량이 상술한 범위 미만인 경우, 식각 균일성이 저하되고 과산화수소의 분해가 가속화 되는 문제점이 생길 수 있으며, 상술한 범위를 초과하면 거품이 많이 발생되는 단점이 있다.The polyalcohol surfactant is included in an amount of 1.0 to 5.0% by weight, more preferably 1.5 to 3.0% by weight, based on the total weight of the composition. If the content of the polyalcohol surfactant is less than the above range, there may be problems in that the etching uniformity is lowered and the decomposition of hydrogen peroxide is accelerated.

상기 다가알코올 계면활성제는 글리세롤(glycerol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 트리에틸렌글리콜(triethylene glycol), 테트라에틸렌글리콜(tetraethylene glycol) 및 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기에서 트리에틸렌글리콜(triethylene glycol)이 바람직하게 사용될 수 있다.
The polyhydric alcohol surfactant is at least one selected from the group consisting of glycerol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol and polyethylene glycol. may include. In the above, triethylene glycol may be preferably used.

본 발명의 구리계 금속막 식각액 조성물에 포함되는 (g) 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 비저항 값이 18㏁·㎝ 이상인 탈이온수를 이용하는 것이 바람직하다.
(g) water included in the copper-based metal film etchant composition of the present invention is included in the remaining amount so that the total weight of the composition is 100% by weight. The water is not particularly limited, but it is preferable to use deionized water. In addition, it is preferable to use deionized water having a specific resistance value of water of 18 MΩ cm or more, which shows the degree of removal of ions in the water.

또한, 본 발명의 구리계 금속막 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.In addition, the copper-based metal film etchant composition of the present invention may further include at least one selected from the group consisting of a metal ion sequestrant and a corrosion inhibitor. In addition, the additive is not limited thereto, and in order to further improve the effect of the present invention, various other additives known in the art may be selected and added.

본 발명의 구리계 금속막 식각액 조성물의 성분들은 통상적으로 공지된 방법에 의하여 제조 가능하며, 반도체 공정용의 순도로 사용하는 것이 바람직하다.
Components of the copper-based metal film etchant composition of the present invention can be prepared by a conventionally known method, and it is preferable to use the copper-based metal film etchant composition with purity for semiconductor processing.

본 발명에 따른 구리계 금속막 식각액 조성물은 구리계 금속으로 이루어진 액정표시장치의 게이트 전극 및 게이트 배선, 소스/드레인 전극 및 데이터 배선을 일괄 식각할 수 있다.
The copper-based metal film etchant composition according to the present invention can collectively etch the gate electrode and the gate wiring, the source/drain electrode, and the data wiring of the liquid crystal display made of the copper-based metal.

또한, 본 발명은 Also, the present invention

(1)기판 상에 구리계 금속막을 형성하는 단계;(1) forming a copper-based metal film on a substrate;

(2)상기 구리계 금속막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및(2) selectively leaving a photoreactive material on the copper-based metal layer; and

(3)상기 본 발명의 구리계 금속막 식각액 조성물을 사용하여 상기 구리계 금속막을 식각하는 단계를 포함하는 구리계 금속막의 식각방법에 관한 것이다.(3) It relates to a copper-based metal film etching method comprising the step of etching the copper-based metal film using the copper-based metal film etchant composition of the present invention.

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.

또한, 본 발명은Also, the present invention

(1)기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;(1) forming a gate wiring on a substrate;

(2)상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;(2) forming a gate insulating layer on the substrate including the gate wiring;

(3)상기 게이트 절연층 상에 산화물 반도체층을 형성하는 단계;(3) forming an oxide semiconductor layer on the gate insulating layer;

(4)상기 산화물 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및(4) forming source and drain electrodes on the oxide semiconductor layer; and

(5)상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,(5) In the method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device comprising the step of forming a pixel electrode connected to the drain electrode,

상기 (1)단계는 기판 상에 구리계 금속막을 형성하고, 상기 구리계 금속막을 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하고,The step (1) includes forming a copper-based metal film on a substrate, and etching the copper-based metal film with an etchant composition to form a gate wiring,

상기 (4)단계는 산화물 반도체층 상에 구리계 금속막을 형성하고, 상기 구리계 금속막을 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하며,The step (4) includes forming a copper-based metal film on the oxide semiconductor layer, and etching the copper-based metal film with an etchant composition to form source and drain electrodes,

상기 식각액 조성물은 본 발명의 구리계 금속막 식각액 조성물인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.
The etchant composition relates to a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display, characterized in that the copper-based metal film etchant composition of the present invention.

종래의 불소화합물을 포함하는 식각액 조성물은 상기 (4)단계에서 구리계 금속막을 식각할 때, 하부의 산화물 반도체(IGZOx)층을 손상시키는 문제가 있었다. 그러나, 불소화합물을 포함하지 않는 본 발명의 구리계 금속막 식각액 조성물로 구리계 금속막을 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하면, 하부의 산화물 반도체(IGZOx)층에 손상을 가하지 않고도 식각이 가능하다.The conventional etchant composition containing a fluorine compound has a problem of damaging the underlying oxide semiconductor (IGZOx) layer when the copper-based metal film is etched in step (4). However, if the copper-based metal film is etched with the copper-based metal film etchant composition of the present invention that does not contain a fluorine compound to form the source and drain electrodes, the etching can be performed without damaging the underlying oxide semiconductor (IGZOx) layer.

상기 (1)단계 및 (4)단계의 구리계 금속막은 구리막 또는 구리 합금막의 단일막; 또는 The copper-based metal film of steps (1) and (4) is a single film of a copper film or a copper alloy film; or

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 합금막의 다층막 등이 포함된다.A copper/molybdenum film comprising a molybdenum layer and a copper layer formed on the molybdenum layer, a copper/molybdenum alloy film comprising a molybdenum alloy layer and a copper layer formed on the molybdenum alloy layer, between the upper molybdenum layer and the lower molybdenum layer a molybdenum/copper/molybdenum film including a copper layer formed thereon, or a multilayer film of a molybdenum alloy/copper/molybdenum alloy film including a copper layer formed between an upper molybdenum alloy layer and a lower molybdenum alloy layer, and the like.

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.

또한, 상기 (1)단계 및 (4)단계의 구리계 금속막은 바람직하게는 구리/몰리브덴 합금막 또는 몰리브덴 합금/구리/몰리브덴 합금막의 다층막인 것이 바람직하다.In addition, the copper-based metal film in steps (1) and (4) is preferably a copper/molybdenum alloy film or a multilayer film of a molybdenum alloy/copper/molybdenum alloy film.

상기 액정표시장치용 어레이 기판은 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판일 수 있다.
The array substrate for the liquid crystal display may be a thin film transistor (TFT) array substrate.

또한, 본 발명은Also, the present invention

상기 본 발명의 구리계 금속막 식각액 조성물을 사용하여 식각된 게이트 배선, 소스 전극 및 드레인 전극 중에서 하나 이상을 포함하는 액정 표시 장치용 어레이 기판에 관한 것이다.
It relates to an array substrate for a liquid crystal display including at least one of a gate wiring, a source electrode, and a drain electrode etched using the copper-based metal film etchant composition of the present invention.

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.

실시에 1 내지 4 및 Examples 1 to 4 and 비교예comparative example 1 내지 3: 구리계 1 to 3: copper-based 금속막metal film 식각액etchant 조성물 제조 composition preparation

하기 표 1에 나타낸 조성에 따라 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3의 구리계 금속막 식각액 조성물을 제조하였으며, 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하였다.Copper-based metal film etchant compositions of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 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.

구 분division H2O2 H 2 O 2 구연산citric acid 5-MTZ5-MTZ LALA p-TSAp-TSA TEGTEG 실시예1Example 1 15.015.0 3.03.0 0.10.1 3.03.0 1.01.0 1.51.5 실시예2Example 2 18.018.0 4.54.5 0.30.3 2.02.0 0.70.7 2.02.0 실시예3Example 3 21.021.0 5.55.5 0.60.6 1.01.0 0.50.5 2.52.5 실시예4Example 4 23.023.0 7.07.0 1.01.0 0.50.5 0.30.3 3.03.0 비교예1Comparative Example 1 21.021.0 5.55.5 0.60.6 1.01.0 0.50.5 -- 비교예2Comparative Example 2 21.021.0 5.55.5 0.60.6 1.01.0 0.50.5 0.10.1 비교예3Comparative Example 3 21.021.0 5.55.5 0.60.6 1.01.0 0.50.5 6.06.0

(단위: 중량%)(Unit: % by weight)

주)main)

5-MTZ: 5-methyltetrazole 5-MTZ: 5-methyltetrazole

LA: lactic acid LA: lactic acid

p-TSA: p-toluenesulfonic acidp-TSA: p-toluenesulfonic acid

TEG: triethylene glycol
TEG: triethylene glycol

실험예Experimental example 1. 구리계 1. Copper 금속막metal film 식각액etchant 조성물의 특성 평가 Evaluation of the properties of the composition

상기 실시예 1 내지 4, 비교예 1 내지 3의 식각액 조성물을 각각 사용하여 식각 공정을 실시하였다. 분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: ETCHER(TFT), SEMES사)를 이용하였고, 식각 공정시 식각액 조성물의 온도는 약 32℃ 내외로 하였다. 식각 시간은 식각 온도에 따라서 다를 수 있으나, LCD Etching 공정에서 통상 60 내지 120초 정도로 진행하였다. 상기 식각 공정에서 식각된 구리계 금속막의 프로파일을 단면 SEM(Hitachi사 제품, 모델명 S-4700)을 사용하여 검사하였고, 결과를 하기 표2에 기재하였다. 식각공정에 사용된 구리계 금속막의 경우 Mo-Ti/Cu/Mo-Ti 100/3000/300Å 3중막 박막 기판을 사용하였으며, 하부 베리어층은 산화물반도체층(IGZOx)이었다.The etching process was performed using the etching solution compositions of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3, respectively. Experimental equipment (model name: ETCHER (TFT), SEMES Co., Ltd.) of the spray-type etching method was used, and the temperature of the etchant composition during the etching process was about 32°C. The etching time may vary depending on the etching temperature, but in the LCD etching process, it was usually performed for about 60 to 120 seconds. The profile of the copper-based metal film etched in the etching process was inspected using a cross-sectional SEM (manufactured by Hitachi, model name S-4700), and the results are shown in Table 2 below. For the copper-based metal film used in the etching process, a Mo-Ti/Cu/Mo-Ti 100/3000/300 Å triple-layer thin film substrate was used, and the lower barrier layer was an oxide semiconductor layer (IGZO x ).

Cu 농도에 따른 Side Etch 변화량 및 발열온도를 측정하였다. Side Etch는 식각 후에 측정된 포토레지스트 끝단과 하부 금속 끝단 사이의 거리를 말한다. Side etch 량이 변화 하면, TFT 구동시 신호 전달 속도가 변화하게 되어 얼룩이 발생 될 수 있기 때문에, Side Etch 변화량은 최소화 되는 것이 바람직하다. 또한 처리매수(Capa) 개선을 위해서는 Cu 농도가 높아지더라도 과열반응 현상이 억제되어야 한다. 따라서 본 평가에서는 Side Etch 변화량이 ±0.1 ㎛ 인 조건이 충족되는 경우와 Cu 5,000ppm 투입 조건에서도 발열안정성이 확보되는 식각액 조성물을 식각 공정에 계속 사용할 수 있는 것으로 정하고 실험을 실시하였다. 상기 실험결과는 하기 표 2 및 도 1 내지 3에 나타내었다.Side Etch change amount and exothermic temperature according to Cu concentration were measured. Side Etch refers to the distance between the end of the photoresist and the end of the lower metal measured after etching. If the amount of side etch changes, the signal transfer speed changes when driving the TFT, which can cause stains, so it is desirable to minimize the amount of side etch change. In addition, in order to improve the processing capacity (Capa), the overheating reaction phenomenon should be suppressed even if the Cu concentration is increased. Therefore, in this evaluation, an etchant composition that ensures exothermic stability even when the condition of side etch change of ±0.1 μm is satisfied and when Cu 5,000ppm is added was determined to be usable continuously in the etching process, and an experiment was conducted. The experimental results are shown in Table 2 and FIGS. 1 to 3 below.

구 분division 식각 ProfileEtching Profile 식각 직진성etch straightness 처리매수 변화량(㎛)
(Cu ~5,000ppm)
Change in number of treated sheets (㎛)
(Cu ~5,000ppm)
Cu 5,000ppm에서의
발열온도(℃)
Cu at 5000ppm
Exothermic temperature (℃)
실시예1Example 1 0.050.05 33.133.1 실시예2Example 2 0.040.04 33.533.5 실시예3Example 3 0.100.10 33.233.2 실시예4Example 4 0.070.07 32.432.4 비교예1Comparative Example 1 과열반응overheating 과열반응overheating 측정불가not measurable 98.898.8 비교예2Comparative Example 2 과열반응overheating 과열반응overheating 측정불가not measurable 85.185.1 비교예3Comparative Example 3 △ (거품과다발생)△ (Excessive foaming) △ (거품과다발생)△ (Excessive foaming) 0.230.23 32.332.3

<평가기준><Evaluation criteria>

○: 좋음, △: 보통, Х: 나쁨, Unetch: 식각불가, ND: 검출불가(Not detect)○: Good, △: Normal, Х: Bad, Unetch: Not etched, ND: Not detectable

상기 표 2의 결과로부터 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 4의 식각액 조성물은 모두 양호한 식각 특성을 나타내었다. 세부적으로 도 1 내지 3에서 확인되는 바와 같이, 실시예 3의 식각액 조성물을 이용하여 구리계 박막 금속막을 식각할 경우 식각 프로파일 및 직진성이 우수하였으며, Side Etch 변화량 ±0.1 ㎛인 조건을 충족하였다.As can be seen from the results of Table 2, the etchant compositions of Examples 1 to 4 of the present invention all exhibited good etching properties. In detail, as confirmed in FIGS. 1 to 3, when the copper-based thin metal film was etched using the etchant composition of Example 3, the etching profile and straightness were excellent, and the condition of side etch variation ±0.1 μm was satisfied.

반면, 다가알코올 계면활성제가 포함되지 않는 비교예1의 경우 Cu 5,000ppm 투입시 Cu가 전체 용해되지 않았고, 과열현상(Max 98.8℃)이 나타나 에칭평가가 불가능하였다. 다가알코올 계면활성제가 적정 조성물 범위 미만으로 포함된 비교예 2의 경우에도 마찬가지로 최대 85.1℃까지 온도가 상승하여 에칭평가가 불가능하였다. 반면, 다가알코올 계면활성제가 적정 범위를 초과하여 포함된 비교예 3의 경우 과열현상이 없이 안정성을 유지하였으나, 너무 많은 거품이 발생하여 불균일 에칭으로 인해 식각 프로파일 및 직진성이 보통 수준으로 나타났으며, 처리매수 변화량도 크게 나타났다.
On the other hand, in Comparative Example 1 in which the polyalcohol surfactant was not included, when 5,000 ppm of Cu was added, Cu was not completely dissolved, and overheating (Max 98.8° C.) appeared, making it impossible to evaluate etching. In the case of Comparative Example 2, in which the polyhydric alcohol surfactant was included in less than the appropriate composition range, the temperature was also increased to a maximum of 85.1° C., so that the etching evaluation was impossible. On the other hand, in the case of Comparative Example 3, in which the polyalcohol surfactant was included in excess of the appropriate range, stability was maintained without overheating, but too many bubbles were generated and the etch profile and straightness were average due to non-uniform etching, The amount of change in the number of treated sheets was also significant.

Claims (13)

조성물 총 중량에 대하여,
(a) 과산화수소 10 내지 25 중량%,
(b) 구연산 1 내지 10 중량%,
(c) 아졸 화합물 0.05 내지 2 중량%,
(d) 유기산 화합물 0.1 내지 5 중량%,
(e) 술폰산 화합물 0.1 내지 2 중량%,
(f) 다가알코올 계면활성제 1 내지 5 중량%, 및
잔량의 물을 포함하는 구리계 금속막 식각액 조성물로서,
상기 (c) 아졸 화합물은 5-메틸테트라졸이고,
상기 구리계 금속막 식각액 조성물은 함불소 화합물을 포함하지 않은 것이며,
상기 식각액 조성물은, 산화물 반도체층 상에 형성된 구리계 금속막을 식각하는 것으로서, 상기 구리계 금속막 식각 시 상기 산화물 반도체층의 손상은 방지하며,
상기 산화물 반도체층은 IGZOx인 것을 특징으로 하는 구리계 금속막 식각액 조성물.
with respect to the total weight of the composition,
(a) 10 to 25% by weight of hydrogen peroxide;
(b) 1 to 10% by weight of citric acid;
(c) 0.05 to 2% by weight of an azole compound;
(d) 0.1 to 5% by weight of an organic acid compound,
(e) 0.1 to 2% by weight of a sulfonic acid compound,
(f) 1 to 5% by weight of a polyhydric alcohol surfactant, and
As a copper-based metal film etchant composition comprising the remaining amount of water,
(c) the azole compound is 5-methyltetrazole,
The copper-based metal film etchant composition does not contain a fluorine-containing compound,
The etchant composition etches the copper-based metal film formed on the oxide semiconductor layer, and prevents damage to the oxide semiconductor layer when the copper-based metal film is etched,
The oxide semiconductor layer is a copper-based metal film etchant composition, characterized in that IGZO x.
삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 (d) 유기산 화합물은 아세트산, 젖산, 부탄산, 포름산, 글루콘산, 말론산, 말산, 요산 및 펜탄산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막 식각액 조성물.The copper according to claim 1, wherein the (d) organic acid compound comprises at least one selected from the group consisting of acetic acid, lactic acid, butanoic acid, formic acid, gluconic acid, malonic acid, malic acid, uric acid and pentanoic acid. A metal film etchant composition. 청구항 1에 있어서, 상기 (e) 술폰산 화합물은 지방족 술폰산, 방향족 술폰산, 클로로 술폰산 및 술파민산으로 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 (e) sulfonic acid compound comprises at least one selected from the group consisting of aliphatic sulfonic acid, aromatic sulfonic acid, chlorosulfonic acid, and sulfamic acid. 청구항 1에 있어서, 상기 (f) 다가알코올 계면활성제는 글리세롤(glycerol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 트리에틸렌글리콜(triethylene glycol), 테트라에틸렌글리콜(tetraethylene glycol) 및 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막 식각액 조성물.The method according to claim 1, wherein (f) the polyhydric alcohol surfactant is glycerol (glycerol), diethylene glycol (diethylene glycol), triethylene glycol (triethylene glycol), tetraethylene glycol (tetraethylene glycol) and polyethylene glycol (polyethylene glycol) A copper-based metal film etchant composition comprising at least one selected from the group consisting of. 청구항 1에 있어서, 상기 구리계 금속막 식각액 조성물은 추가로 금속 이온 봉쇄제 및 부식 방지제로 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 copper-based metal film etchant composition further comprises at least one selected from the group consisting of a metal ion sequestrant and a corrosion inhibitor. 청구항 1에 있어서, 상기 구리계 금속막은 구리막 또는 구리 합금막의 단일막; 또는
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 합금막의 다층막;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/molybdenum film comprising a molybdenum layer and a copper layer formed on the molybdenum layer, a copper/molybdenum alloy film comprising a molybdenum alloy layer and a copper layer formed on the molybdenum alloy layer, between the upper molybdenum layer and the lower molybdenum layer A copper-based metal film characterized in that it is a molybdenum/copper/molybdenum film including a copper layer formed, or a molybdenum alloy/copper/molybdenum alloy film including a copper layer formed between the upper molybdenum alloy layer and the lower molybdenum alloy layer; etchant composition.
(1)기판 상에 구리계 금속막을 형성하는 단계;
(2)상기 구리계 금속막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
(3)청구항 1 및 3 내지 7 중 어느 한 항의 구리계 금속막 식각액 조성물을 사용하여 상기 구리계 금속막을 식각하는 단계를 포함하는 구리계 금속막의 식각방법.
(1) forming a copper-based metal film on a substrate;
(2) selectively leaving a photoreactive material on the copper-based metal layer; and
(3) An etching method of a copper-based metal film comprising the step of etching the copper-based metal film using the copper-based metal film etchant composition of any one of claims 1 and 3 to 7.
청구항 8에 있어서,
상기 광반응 물질은 포토레지스트 물질로, 노광 및 현상 공정에 의해 선택적으로 남겨지는 것임을 특징으로 하는 구리계 금속막의 식각방법.
9. The method of claim 8,
The photoreactive material is a photoresist material, and the method of etching a copper-based metal film, characterized in that it is selectively left by an exposure and development process.
(1)기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
(2)상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
(3)상기 게이트 절연층 상에 산화물 반도체층을 형성하는 단계;
(4)상기 산화물 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 구리계 금속막을 형성하고, 상기 구리계 금속막을 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 (4)단계는 산화물 반도체층 상에 구리계 금속막을 형성하고, 상기 구리계 금속막을 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 구리계 금속막 식각 시 상기 산화물 반도체층의 손상이 방지되고,
상기 산화물 반도체층은 IGZOx이며,
상기 식각액 조성물은 청구항 1 및 3 내지 7 중 어느 한 항의 구리계금속막 식각액 조성물인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법.
(1) forming a gate wiring on a substrate;
(2) forming a gate insulating layer on the substrate including the gate wiring;
(3) forming an oxide semiconductor layer on the gate insulating layer;
(4) forming source and drain electrodes on the oxide semiconductor layer; and
(5) In the method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device comprising the step of forming a pixel electrode connected to the drain electrode,
The step (1) includes forming a copper-based metal film on a substrate, and etching the copper-based metal film with an etchant composition to form a gate wiring,
The step (4) includes forming a copper-based metal film on the oxide semiconductor layer, and etching the copper-based metal film with an etchant composition to form source and drain electrodes,
When the copper-based metal film is etched, damage to the oxide semiconductor layer is prevented,
The oxide semiconductor layer is IGZO x ,
The etchant composition is a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device, characterized in that the copper-based metal film etchant composition according to any one of claims 1 and 3 to 7.
청구항 10에 있어서, 상기 구리계 금속막은 구리막 또는 구리 합금막의 단일막; 또는
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 합금막의 다층막;인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법.
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/molybdenum film comprising a molybdenum layer and a copper layer formed on the molybdenum layer, a copper/molybdenum alloy film comprising a molybdenum alloy layer and a copper layer formed on the molybdenum alloy layer, between the upper molybdenum layer and the lower molybdenum layer A multilayer film of a molybdenum/copper/molybdenum film including a copper layer formed thereon, or a molybdenum alloy/copper/molybdenum alloy film including a copper layer formed between the upper molybdenum alloy layer and the lower molybdenum alloy layer; A method of manufacturing an array substrate.
청구항 10에 있어서, 상기 액정표시장치용 어레이 기판이 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법.The method of claim 10, wherein the array substrate for a liquid crystal display is a thin film transistor (TFT) array substrate. 청구항 1 및 3 내지 7 중 어느 한 항의 구리계 금속막 식각액 조성물을 사용하여 산화물 반도체층인 IGZOx 상에 형성된 구리계 금속막이 식각되어 형성된 게이트 배선, 소스 전극 및 드레인 전극 중에서 하나 이상을 포함하며,
상기 구리계 금속막 식각 시 상기 산화물 반도체층은 손상되지 않는 것인, 액정 표시 장치용 어레이 기판.
Using the copper-based metal film etchant composition of any one of claims 1 and 3 to 7 , the copper-based metal film formed on the IGZO x, which is an oxide semiconductor layer, is etched and formed by etching one or more of a gate wiring, a source electrode, and a drain electrode,
When the copper-based metal layer is etched, the oxide semiconductor layer is not damaged.
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KR102450288B1 (en) * 2017-09-22 2022-10-04 솔브레인 주식회사 Fluorine-free etching composition for multylayer metal film and method for etching of multylayer metal film using the composition
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