KR102323849B1 - 다층막 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 인산, 질산, 초산, 칼륨계 화합물, 염소계 화합물 및 물을 포함하는 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 다층막 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 인산, 질산, 초산, 칼륨계 화합물, 염소계 화합물 및 물을 포함하는 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.
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.
이러한 반도체 장치에서, TFT-LCD의 배선재료로서 일반적으로 사용되는 금속은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로서, 순수한 알루미늄은 화학물질에 대한 내성이 약하고 후속 공정에서 배선 결합 문제를 야기할 수 있으므로 알루미늄 합금 형태로 사용되거나, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 층 위에 또 다른 금속 층, 예컨대 몰리브덴, 크롬, 텅스텐, 주석 등의 금속층을 갖는 다층의 적층 구조가 적용될 수 있다.
예컨대, Mo/Al/Mo 삼중막의 경우 통상 인산이 주성분인 알루미늄 식각액으로 식각할 수 있으나, 두 층간의 식각 속도 차이로 인하여 몰리브덴 오버행(overhang)이 발생하므로 후속공정으로 이러한 오버행을 건식 식각하는 것으로 알려져 있다.
이와 같이, TFT-LCD 등의 반도체 장치의 배선을 형성하기 위한 금속막을 다층 구조로 할 경우에는 습식 공정과 건식 공정을 함께 적용함으로써 서로의 단점을 보완하는 것이 일반적이다.
Mo/Al/Mo 삼중막을 종래 기술에 의한 알루미늄 식각액으로 습식 식각할 경우, 상부 몰리브덴 층의 식각 속도가 알루미늄 합금 층의 식각 속도보다 작기 때문에 상부 몰리브덴 층이 하부 Al-Nd 합금 층의 외부로 돌출되는 단면을 갖게 되는 불량한 프로파일을 나타낸다. 이러한 불량한 프로파일로 인해 후속 공정에서 단차 커버리지(coverage)가 불량하게 되고, 상부 층이 경사면에서 단선 또는 상하부 금속이 단락될 확률이 커지게 된다. 이러한 경우, 1 차로 알루미늄 식각 용액으로 습식 식각하고, 2 차로 식각 속도의 차이로 인해 미처 식각 되지 못하고 하부 층 바깥으로 돌출된 상부 층을 다시 건식 식각하는 2 단계 공정을 적용하는 것이 일반적이나, 공정이 복잡하여 생산성 및 비용적인 측면에서 불리하며, 제품 손상 등의 문제점이 존재한다.
대한민국 공개특허 제10-2013-0068579호에는 인산, 질산, 초산, 칼륨계 화합물 및 물을 포함하는 식각액 조성물에 관하여 게재되어 있으며, 상기 식각액 조성물은 IZO 투명전도막, 알루미늄계 금속막 및 몰리브덴계 금속막으로 이루어진 다층막을 식각할 수 있다. 그러나, 최근 금속막이 후막화되는 추세에서, 상기 식각액 조성물은 두께가 두꺼운 금속막을 식각하기 어려우며, 미세한 패턴을 구현하는데도 어려움이 따른다.
본 발명은 금속 다층막을 식각할 수 있는 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 두께가 두꺼운 금속 다층막에 대한 우수한 식각 특성을 가져, 상기 금속 다층막에 형성된 미세한 패턴을 식각하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 식각액 조성물 총 중량에 대하여,
인산 60 내지 75 중량%,
질산 3 내지 7 중량%,
초산 0.5 내지 10 중량%,
K3PO4, K2HPO4, KH2PO4, CH3CO2K 및 KNO3로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 칼륨계 화합물 0.1 내지 4 중량%,
염소계 화합물 0.05 내지 1 중량%, 및
식각액 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하는 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각액 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 (1)기판 상에 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막을 형성하는 단계;
(2)상기 다층막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
(3)본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기 다층막을 식각하는 단계를 포함하는 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각방법을 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 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 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막을 형성하고, 상기 다층막을 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 (4)단계는 산화물 반도체층 상에 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막을 형성하고, 상기 다층막을 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 식각액 조성물은 본 발명의 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각액 조성물인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 본 발명의 제조방법으로 제조된 액정 표시 장치용 어레이 기판을 제공한다.
본 발명의 식각액 조성물은 금속 배선의 미세 패턴화로 인하여 두께가 두꺼워지고 있는 금속 다층막에 대한 우수한 식각특성을 지니고 있어, 상기 금속 다층막을 효과적으로 식각할 수 있다.
도 1은 사이드 에치 및 경사각 실험 결과가 우수한 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴 다층막을 관찰한 SEM 사진이다.
도 2는 사이드 에치 및 경사각 실험 결과가 불량한 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴 다층막을 관찰한 SEM 사진이다.
도 3은 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴 다층막에 잔사가 발생하지 않은 것을 관찰한 SEM 사진이다.
도 4는 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴 다층막에 잔사가 발생한 것을 관찰한 SEM 사진이다.
도 2는 사이드 에치 및 경사각 실험 결과가 불량한 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴 다층막을 관찰한 SEM 사진이다.
도 3은 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴 다층막에 잔사가 발생하지 않은 것을 관찰한 SEM 사진이다.
도 4는 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴 다층막에 잔사가 발생한 것을 관찰한 SEM 사진이다.
이하, 본 발명을 보다 자세히 설명한다.
본 발명은 식각액 조성물 총 중량에 대하여,
인산 60 내지 75 중량%,
질산 3 내지 7 중량%,
초산 0.5 내지 10 중량%,
K3PO4, K2HPO4, KH2PO4, CH3CO2K 및 KNO3로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 칼륨계 화합물 0.1 내지 4 중량%,
염소계 화합물 0.05 내지 1 중량%, 및
식각액 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하는 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각액 조성물에 관한 것이다.
최근에는, 미세한 패턴의 금속 배선을 구현하기 위하여, 금속막의 두께가 후막화 되는 추세이다. 따라서, 이러한 두께가 두꺼운 금속막이 미세한 패턴의 금속 배선으로 형성될 수 있게 하여주는 우수한 식각특성을 갖는 식각액 조성물이 필요하며, 본 발명의 식각액 조성물은 상기의 필요 조건을 만족하는 식각액 조성물이다.
따라서, 본 발명의 식각액 조성물로 두께가 두꺼운 금속막을 식각할 수 있으며, 우수한 식각특성으로 인하여 상기 금속막의 미세 패턴을 형성할 수 있다.
보다 자세하게는, 상기 금속막은 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막이며, 본 발명의 식각액 조성물은 상기 다층막을 식각할 수 있는 식각액 조성물이다.
상기 몰리브덴계 금속막은 몰리브덴막 또는 몰리브덴 합금막이며, 상기 몰리브덴 합금막은 질화막 또는 산화막도 포함하는 개념이며, 예컨대, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디늄(Nd), 텅스텐(W) 및 인듐(In)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과 몰리브덴으로 이루어진 합금을 의미한다.
또한, 상기 알루미늄계 금속막은 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막이며, 상기 알루미늄 합금막은 질화막 또는 산화막도 포함하는 개념이며, 예컨대, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디늄(Nd), 텅스텐(W) 및 인듐(In)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과 알루미늄으로 이루어진 합금을 의미한다.
상기 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막은 바람직하게는 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴의 삼중막일 수 있다.
상기 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막의 두께는 3000 내지 18000Å이며, 바람직하게는 6000 내지 14000Å이다.
이하, 본 발명의 식각액 조성물의 각 성분을 설명하기로 한다.
본 발명의 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각액 조성물에 포함되는 인산(H3PO4)은 주해리제의 성분으로, 알루미늄계 금속막 및 몰리브덴계 금속막을 해리시키는 역할을 한다.
상기 인산은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 60 내지 75 중량%로 포함된다.
상기 인산이 60 중량% 미만으로 포함되면, 알루미늄계 금속막 및 몰리브덴계 금속막으로 이루어진 다층막의 식각 속도가 저하될 수 있으며, 잔사가 발생하여 불량을 야기할 수 있다. 또한, 상기 인산이 75 중량%를 초과하여 포함되면, 알루미늄계 금속막 및 몰리브덴계 금속막으로 이루어진 다층막의 식각 속도가 지나치게 빨라져 상기 다층막 상부에 적층된 산화인듐막에 팁(tip)이 발생할 수 있으며, 과식각으로 인하여 후속 공정에 문제를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각액 조성물에 포함되는 질산(HNO3)은 주산화제로 사용되는 성분으로, 알루미늄계 금속막 및 몰리브덴계 금속막을 산화시켜 습식식각할 수 있는 역할을 한다.
상기 질산은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 3 내지 7 중량%로 포함된다.
상기 질산이 3 중량% 미만으로 포함되면, 알루미늄계 금속막 및 몰리브덴계 금속막으로 이루어진 다층막의 식각 속도가 저하되며, 그로 인하여 기판 내의 식각 균일성이 불량해져 기판에 얼룩이 발생할 수 있다. 또한, 상기 질산이 7 중량%를 초과하여 포함되면, 상기 다층막 상부에 포토레지스트에 크랙이 발생하여 식각액이 침투할 수 있으며, 그로 인하여 후속 공정에 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각액 조성물에 포함되는 초산(CH-3COOH)은 보조 산화제로 사용되는 성분으로, 알루미늄계 금속막 및 몰리브덴계 금속막을 산화시켜 습식식각할 수 있는 역할을 한다.
상기 초산은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 2 내지 10 중량%로 포함된다.
상기 초산이 2 중량% 미만으로 포함되면, 식각 속도가 불균일해져 잔사가 발생할 수 있으며, 10 중량%를 초과하여 포함되면, 과식각이 발생하여 금속 배선이 단락될 수 있다.
본 발명의 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각액 조성물에 포함되는 칼륨계 화합물은 산화된 몰리브덴계 금속막의 식각 속도를 조절하는 역할을 한다.
상기 칼륨계 화합물은 K3PO4, K2HPO4, KH2PO4, CH3CO2K 및 KNO3로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다.
또한, 상기 칼륨계 화합물은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 4 중량%로 포함된다.
상기 칼륨계 화합물이 0.1 중량% 미만으로 포함되면, 몰리브덴계 금속막의 식각 속도가 상대적으로 빨라져, 데이터 배선에서 투명 전도막의 팁(tip)이 매우 크게 나타날 수 있으며, 식각 프로파일 불량 문제가 나타날 수 있다. 또한, 상기 칼륨계 화합물이 4 중량%를 초과하여 포함되면, 몰리브덴계 금속막의 식각 속도가 매우 느려져 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴 다층막의 식각시, 상부 몰리브덴막에 tip이 발생하며, 하부 몰리브덴막에 테일링(tailing)현상이 발생하여, 이로 인하여 얼룩이 형성되며, 식각 프로파일이 불량해질 수 있다.
본 발명의 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각액 조성물에 포함되는 염소계 화합물은 산화된 알루미늄계 금속막의 식각 속도를 조절하는 역할을 한다.
상기 염소계 화합물은 HCl, LiCl, KCl, NH4Cl 및 NaCl로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다.
또한, 상기 염소계 화합물은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.05 내지 1 중량%로 포함된다.
상기 염소계 화합물이 0.05 중량% 미만으로 포함되면, 알루미늄계 금속막의 식각 속도 조절이 어려워져 식각 균일성 불량이 발생하며, 그로 인하여 얼룩이 발생할 수 있다. 또한, 상기 염소계 화합물이 1 중량%를 초과하여 포함되면, 알루미늄계 금속막의 식각 속도가 지나치게 빨라져 과식각 현상이 발생하며, 금속 배선이 단락되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 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 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 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 발명은
(1)기판 상에 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막을 형성하는 단계;
(2)상기 다층막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
(3)상기 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기 다층막을 식각하는 단계를 포함하는 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각방법에 관한 것이다.
본 발명의 식각방법에서, 상기 광반응 물질은 통상적인 포토레지스트 물질인 것이 바람직하며, 통상적인 노광 및 현상 공정에 의해 선택적으로 남겨질 수 있다.
상기 몰리브덴계 금속막은 몰리브덴막 또는 몰리브덴 합금막이며, 상기 몰리브덴 합금막은 질화막 또는 산화막도 포함하는 개념이며, 예컨대, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디늄(Nd), 텅스텐(W) 및 인듐(In)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과 몰리브덴으로 이루어진 합금을 의미한다.
또한, 상기 알루미늄계 금속막은 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막이며, 상기 알루미늄 합금막은 질화막 또는 산화막도 포함하는 개념이며, 예컨대, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디늄(Nd), 텅스텐(W) 및 인듐(In)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과 알루미늄으로 이루어진 합금을 의미한다.
상기 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막은 바람직하게는 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴의 삼중막일 수 있다.
상기 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막의 두께는 3000 내지 18000Å이며, 바람직하게는 6000 내지 14000Å이다.
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 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 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막을 형성하고, 상기 다층막을 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 (4)단계는 산화물 반도체층 상에 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막을 형성하고, 상기 다층막을 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 식각액 조성물은 상기 본 발명의 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각액 조성물인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.
상기 몰리브덴계 금속막은 몰리브덴막 또는 몰리브덴 합금막이며, 상기 몰리브덴 합금막은 질화막 또는 산화막도 포함하는 개념이며, 예컨대, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디늄(Nd), 텅스텐(W) 및 인듐(In)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과 몰리브덴으로 이루어진 합금을 의미한다.
또한, 상기 알루미늄계 금속막은 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막이며, 상기 알루미늄 합금막은 질화막 또는 산화막도 포함하는 개념이며, 예컨대, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디늄(Nd), 텅스텐(W) 및 인듐(In)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과 알루미늄으로 이루어진 합금을 의미한다.
상기 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막은 바람직하게는 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴의 삼중막일 수 있다.
상기 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막의 두께는 3000 내지 18000Å이며, 바람직하게는 6000 내지 14000Å이다.
본 발명의 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각액 조성물로 상기 (1)단계 및 (4)단계에서 형성된 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막을 식각하여, 게이트 배선 및 소스 및 드레인 전극을 형성할 수 있다.
보다 자세하게는 본 발명의 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각액 조성물로, 3000 내지 18000Å 두께의 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴 삼중막을 식각하여 미세한 패턴을 갖는 게이트 배선 및 소스 및 드레인 전극을 형성할 수 있다.
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 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각액 조성물을 사용하여 식각된 게이트 배선 및 소스 및 드레인 전극으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다.
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.
<
다층막
식각액
조성물 제조>
실시예
1 내지 6 및
비교예
1 내지 5.
하기 표 1에 나타낸 조성에 따라 실시예 1 내지 18 및 비교예 1 내지 5의 식각액 조성물을 제조하였으며, 식각액 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하였다.
| 구분 | 인산 | 질산 | 초산 | 질산칼륨 | 초산칼륨 | 염소계 화합물 |
|
| NaCl | HCl | ||||||
| 실시예 1 | 60 | 5 | 10 | 2 | 2 | 0.1 | - |
| 실시예 2 | 65 | 5 | 8 | 2 | 2 | 0.7 | - |
| 실시예 3 | 68 | 5 | 7 | 2 | 2 | 1 | - |
| 실시예 4 | 70 | 4 | 6 | 2 | 2 | 1 | - |
| 실시예 5 | 75 | 4 | 2 | 1 | 1 | 1 | - |
| 실시예 6 | 70 | 4 | 6 | 2 | 2 | - | 0.5 |
| 비교예 1 | 55 | 7 | 10 | 2 | 2 | 0.01 | - |
| 비교예 2 | 60 | 2 | 10 | 2 | 2 | - | - |
| 비교예 3 | 60 | 5 | 12 | 2 | 2 | 1.2 | - |
| 비교예 4 | 65 | 5 | 10 | - | - | 1.2 | - |
| 비교예 5 | 65 | 7 | 10 | 1 | 1 | 2 | - |
실험예
1.
식각액
조성물의 특성 평가
유리 기판(2200mmⅩ2500mm)상에 Mo/Al/Mo/ITO막(700/14000/700/300Å)을 증착시킨 뒤, 포토리소그래피(photolithography) 공정을 통하여 기판 상에 소정의 패턴을 가진 포토레지스트가 형성되도록 한 후, 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 5의 식각액 조성물을 각각 사용하여 Mo/Al/Mo 막에 대하여 식각공정을 실시하였다. Mo/Al/Mo 막에 대한 식각 공정 전후로 Mo/Al/Mo 막 상부에 존재하는 ITO 막을 ITO 식각액 조성물을 사용하여 식각하였다.
분사식 식각 방식의 실험장비(모델명 : ETCHER(TFT), SEMES사)를 이용하였고, 식각공정시 식각액 조성물의 온도는 약 40℃ 내외로 하였으나, 적정온도는 다른 공정조건과 기타 요인에 의해 필요에 따라 변경될 수 있다. 식각시간은 식각 온도에 따라서 다를 수 있으나, 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 LCD 에칭 공정에서 통상 100 내지 300초 정도로 진행하였다. 상기 식각공정에서 식각된 Mo/Al/Mo의 경사각(taper angle), 사이드 에치(side etch) 및 잔사 발생은 SEM(Hitachi사 제품, 모델명 S-4700)을 사용하여 검사하였다.
또한, 경사각 및 사이드 에치의 평가 기준은 하기와 같으며, 평가 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
<경사각 평가 기준>
○ : 55° 미만
△ : 55 이상 65° 미만
× : 65 이상
<사이드 에치 평가 기준>
○ : 1.0μm 미만
△ : 1.0μm 이상 2.0μm 미만
× : 2.0μm 이상
| 사이드 에치 (㎛) |
경사각 | 잔사 | 식각 프로파일 평가 | |
| 실시예 1 | △ | ○ | 발생 | △ |
| 실시예 2 | △ | ○ | 미발생 | ○ |
| 실시예 3 | △ | ○ | 미발생 | ○ |
| 실시예 4 | ○ | ○ | 미발생 | ○ |
| 실시예 5 | ○ | △ | 미발생 | ○ |
| 실시예 6 | ○ | △ | 미발생 | ○ |
| 비교예 1 | × | × | 발생 | × |
| 비교예 2 | × | × | 발생 | × |
| 비교예 3 | × | × | 미발생 | × |
| 비교예 4 | × | × | 미발생 | × |
| 비교예 5 | × | × | 미발생 | × |
상기 표 2의 결과에서, 본 발명의 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각액 조성물인 실시예 1 내지 6은 경사각 및 사이드 에치에서 우수 또는 양호한 결과를 보였으며, 실시예 1을 제외하고는 모두 잔사가 발생하지 않았다. 또한, 그 중에서도 실시예 4의 결과가 가장 우수하게 관찰되었다.
반면, 인산 및 염소계 화합물이 본 발명의 중량 범위 미만으로 포함된 비교예 1, 염소계 화합물을 포함하지 않으며, 질산이 본 발명의 중량 범위 미만으로 포함된 비교예 2의 식각액 조성물은 사이드 에치 및 경사각의 결과가 모두 불량하였으며, 잔사까지 발생한 것을 확인할 수 있었다.
또한, 초산 및 염소계 화합물이 본 발명의 중량 범위 초과로 포함된 비교예 3, 칼륨계 화합물을 포함하지 않으며, 염소계 화합물이 본 발명의 중량 범위를 초과하여 포함된 비교예 4 및 염소계 화합물이 본 발명의 중량 범위를 초과하여 포함된 비교예 5의 식각액 조성물은 잔사는 발생하지 않았으나, 사이드 에치 및 경사각의 결과가 모두 불량으로 나타났다.
따라서, 염소계 화합물을 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.05 내지 1 중량%로 포함하는 본 발명의 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각액 조성물은 두께가 두꺼운 다층막에 대하여 우수한 식각 특성을 갖는다는 것을 확인할 수 있었다.
Claims (20)
- 식각액 조성물 총 중량에 대하여,
인산 60 내지 75 중량%,
질산 3 내지 7 중량%,
초산 0.5 내지 8 중량%,
CH3CO2K 및 KNO3로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 칼륨계 화합물 0.1 내지 4 중량%,
NaCl 및 HCl로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 염소계 화합물 0.05 내지 1 중량%, 및
식각액 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하며, 잔사 발생 방지를 위한, 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각액 조성물. - 삭제
- 청구항 1에 있어서, 상기 몰리브덴계 금속막은 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금막이며, 상기 몰리브덴 합금막은 티타늄, 탄탈륨, 크롬, 니켈, 네오디늄, 텅스텐 및 인듐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과 몰리브덴의 합금인 것을 특징으로 하는 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 알루미늄계 금속막은 알루미늄 또는 알루미늄 합금막이며, 상기 알루미늄 합금막은 티타늄, 탄탈륨, 크롬, 니켈, 네오디늄, 텅스텐 및 인듐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과 알루미늄의 합금인 것을 특징으로 하는 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 다층막은 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴 삼중막인 것을 특징으로 하는 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 다층막은 3000 내지 18000Å의 두께인 것을 특징으로 하는 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 식각액 조성물은 추가로 금속 이온 봉쇄제 및 부식 방지제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각액 조성물.
- (1)기판 상에 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진다층막을 형성하는 단계;
(2)상기 다층막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
(3)청구항 1 및 청구항 3 내지 청구항 7 중 어느 한 항의 식각액 조성물을 사용하여 상기 다층막을 식각하는 단계를 포함하는 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각방법. - 청구항 8에 있어서, 상기 광반응 물질은 포토레지스트 물질로, 노광 및 현상 공정에 의해 선택적으로 남겨지는 것임을 특징으로 하는 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각방법.
- 청구항 8에 있어서, 상기 몰리브덴계 금속막은 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금막이며, 상기 몰리브덴 합금막은 티타늄, 탄탈륨, 크롬, 니켈, 네오디늄, 텅스텐 및 인듐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과 몰리브덴의 합금인 것을 특징으로 하는 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각방법.
- 청구항 8에 있어서, 상기 알루미늄계 금속막은 알루미늄 또는 알루미늄 합금막이며, 상기 알루미늄 합금막은 티타늄, 탄탈륨, 크롬, 니켈, 네오디늄, 텅스텐 및 인듐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과 알루미늄의 합금인 것을 특징으로 하는 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각방법.
- 청구항 8에 있어서, 상기 다층막은 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴 삼중막인 것을 특징으로 하는 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각방법.
- 청구항 8에 있어서, 상기 다층막은 3000 내지 18000Å의 두께인 것을 특징으로 하는 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각방법.
- (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 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막을 형성하고, 상기 다층막을 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 (4)단계는 산화물 반도체층 상에 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막을 형성하고, 상기 다층막을 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 식각액 조성물은 청구항 1 및 청구항 3 내지 청구항 7 중 어느 한 항의 몰리브덴계 금속막 및 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막 식각액 조성물인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법. - 청구항 14에 있어서, 상기 몰리브덴계 금속막은 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금막이며, 상기 몰리브덴 합금막은 티타늄, 탄탈륨, 크롬, 니켈, 네오디늄, 텅스텐 및 인듐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과 몰리브덴의 합금인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법.
- 청구항 14에 있어서, 상기 알루미늄계 금속막은 알루미늄 또는 알루미늄 합금막이며, 상기 알루미늄 합금막은 티타늄, 탄탈륨, 크롬, 니켈, 네오디늄, 텅스텐 및 인듐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과 알루미늄의 합금인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법.
- 청구항 14에 있어서, 상기 다층막은 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴 삼중막인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법.
- 청구항 14에 있어서, 상기 다층막은 3000 내지 18000Å의 두께인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법.
- 청구항 14에 있어서, 상기 액정 표시 장치용 어레이 기판은 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법.
- 청구항 14의 제조방법으로 제조된 액정 표시 장치용 어레이 기판.
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Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020150031004A KR102323849B1 (ko) | 2015-03-05 | 2015-03-05 | 다층막 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법 |
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-
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