KR102343674B1 - 은 함유 박막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 화상표시장치용 어레이 기판의 제조방법 - Google Patents

은 함유 박막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 화상표시장치용 어레이 기판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 은 및 은 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 단일막 또는 다층막을 식각하기 위한 식각액 조성물에 있어서, 상기 식각액 조성물 전체 100중량%에 대하여, 과산화수소 3 내지 30중량%, 무기산 1 내지 10중량%, 유기산 0.5 내지 10중량%, 아졸계 화합물 0.05 내지 3중량% 및 잔량의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물 및 이를 이용한 화상표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.

Description

은 함유 박막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 화상표시장치용 어레이 기판의 제조방법{ETCHING SOLUTION COMPOSITION FOR SILVER-CONTAINING LAYER AND MANUFACTURING METHOD OF AN ARRAY SUBSTRATE FOR DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 은 함유 박막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 화상표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치(Flat Panel Display) 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.
액정 표시 장치 중에서도, 현재, 주로 사용되는 것은 전계 생성 전극이 두개의 기판에 각각 구비되어 있는 형태이다. 이 중에서도, 하나의 기판에는 복수의 화소 전극이 매트릭스 형태로 배열되어 있고, 다른 기판에는 하나의 공통전극이 기판 전면을 덮고 있다. 이러한 액정 표시 장치에서 화상의 표시는 각 화소 전극에 별도의 전압을 인가함으로써 이루어진다. 이를 위해서 화소 전극에 인가되는 전압을 스위칭하기 위한 삼단자소자인 박막 트랜지스터를 각 화소 전극에 연결하고 이 박막 트랜지스터를 제어하기 위한 신호를 전달하는 게이트선(gate line)과 화소 전극에 인가될 전압을 전달하는 데이터선(data line)을 기판 상에 형성한다.
한편, 액정 표시 장치의 표시 면적이 점점 대형화됨에 따라, 상기 박막 트랜지스터와 연결되는 게이트선 및 데이터선 또한 길어지고 그에 따라 배선의 저항 또한 증가한다. 이와 같은 이유로 인하여, 종래에 주로 사용되었던 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al) 및 이들의 합금을 박막 트랜지스터 (Thin Film Transistor, TFT)에 사용되는 게이트 및 데이터 배선 등으로 계속 이용하는 것은 평판표시장치의 대형화 및 고해상도 실현을 어렵게 만드는 원인으로 작용하고 있다. 따라서, 이러한 저항 증가에 의한 신호 지연 등의 문제를 해결하기 위해서는, 상기 게이트선 및 데이터선을 최대한 낮은 비저항을 가지는 재료로 형성할 필요가 있다.
산화주석인듐(Indium Tin Oxide, ITO)과 산화아연인듐(Indium Zinc Oxide, IZO)과 같은 도전성 금속은 빛에 대한 투과율이 비교적 뛰어나고, 도전성을 가지므로 평판표시장치에 사용되는 칼라필터의 전극으로 널리 쓰이고 있다. 그러나 이들 금속들 또한 높은 저항을 가져 응답속도의 개선을 통한 평판표시장치의 대형화 및 고해상도 실현에 장애가 되고 있다. 또한, 반사판의 경우 과거 Al 반사판을 주로 제품에 이용해왔으나, 휘도 향상을 통한 저전력 소비실현을 위해서는 반사율이 더 높은 금속으로의 재료변경을 모색하고 있는 상태이다.
이를 위해 평판 표시 장치에 적용되고 있는 금속들에 비해 낮은 비저항과 높은 휘도를 가지고 있는 은(Ag: 비저항 약 1.59μΩ㎝)막, 은합금막 또는 은막이나 은합금막을 포함한 다중막을 칼라필터의 전극, LCD 배선 및 반사판에 적용하여 평판표시장치의 대형화와 고해상도 및 저전력 소비 등을 실현하기 위한 노력이 경주되고 있으며, 그러한 노력의 일환으로 이러한 재료에 적용하기 위한 식각액이 개발되고 있다.
어레이 기판의 제조공정 중 식각액을 이용한 식각 과정을 위해서는 식각액을 기판에 흘려보내는 작업이 필요한데, 한 방법으로서 기판을 지면과 일정 각을 이루도록 기울이고 상기 기판 상으로 식각액을 흘려보내는 방법이 주로 사용되고 있다. 하지만 종래에 개발된 식각액 조성물들은 주로 인산, 질산, 황산 등의 무기산을 주 구성성분으로 포함하기 때문에 식각액 조성물의 점도가 증가하는 특징을 보이는데, 상기와 같이 높은 점도의 식각액 조성물을 기판 상으로 흘려보낼 경우 식각액 조성물이 기판상에서 잘 흐르지 않는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 기울어진 기판의 상/하부에서 식각액 조성물이 잔류하는 시간에 차이가 생기게 되고, 이로 인해 기판 상/하부의 편측 식각(Side etch)량의 차이가 생겨 균일한 식각 특성을 나타내지 못하는 문제 있어, 편측 식각량의 차이를 줄이고 균일한 식각 특성을 나타내는 식각액의 개발이 필요한 실정이다.
이와 관련하여 대한민국 공개특허 특2003-0079322호에는 과산화수소, pH 조절제, 킬레이트화제 및 물을 포함하는 고 선택성 은 식각용액에 대하여 기재되어 있다. 이는 은을 함유하는 단일막을 포함하는 다층막 예를 들면, 산화인듐막/은 단일막/산화인듐막 등의 구조를 이루는 다층막에 적용 시, 은 단일막만을 선택적으로 식각하고, 그 외의 도막 예를 들면 산화인듐막 등의 식각은 불가능한 문제가 있다.
대한민국 공개특허 특2003-0079322호(2003.10.10.)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 은(Ag) 또는 은 합금으로 이루어진 단일막, 또는 상기 단일막을 포함하는 다층막을 식각함에 있어서, 은의 재흡착의 발생을 억제하고 편측 식각(Side etch)량을 감소시켜 미세패턴을 형성할 수 있고 또한, 식각 속도를 조절하여 공정 상 컨트롤을 용이하게 할 수 있으며, 기판 상/하부간의 편측 식각량의 차이를 줄이는 것이 가능한 식각액 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 전술한 식각액 조성물을 이용하여 제조되는 화상표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 식각액 조성물은 은(Ag) 및 은 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 단일막 또는 다층막을 식각하기 위한 식각액 조성물로서, 상기 식각액 조성물 전체 100중량%에 대하여, 과산화수소 3 내지 30중량%, 무기산 1 내지 10중량%, 유기산 0.5 내지 10중량%, 아졸계 화합물 0.05 내지 3중량% 및 잔량의 물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 화상표시장치용 어레이 기판의 제조방법은 전술한 식각액 조성물을 이용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 화상표시장치용 어레이 기판은 전술한 화상표시장치용 어레이 기판의 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 식각액 조성물은 은(Ag) 또는 은 합금으로 이루어진 단일막, 또는 상기 단일막을 포함하는 다층막을 식각함에 있어서, 은의 재흡착의 발생을 억제하고 편측 식각(Side etch)량을 감소시켜 미세패턴을 형성할 수 있고 또한, 식각 속도를 조절하여 공정 상 컨트롤을 용이하게 할 수 있으며, 기판 상/하부간의 편측 식각량의 차이를 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 화상표시장치용 어레이 기판의 제조방법은 전술한 식각액 조성물을 사용함으로써 상기와 동일한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 화상표시장치용 어레이 기판은 전술한 제조방법을 통해 제조됨으로써, 상기와 동일한 효과가 있다.
본 발명에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 발명에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
< 식각액 조성물>
본 발명의 한 양태는 은(Ag) 및 은 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 단일막 또는 다층막을 식각하기 위한 식각액 조성물에 관한 것으로서, 상기 식각액 조성물 전체 100중량%에 대하여 과산화수소 3 내지 30중량%, 무기산 1 내지 10중량%, 유기산 0.5 내지 10중량%, 아졸계 화합물 0.05 내지 3중량% 및 잔량의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 한 양태에 따른 식각액 조성물은 전술한 성분들을 포함함으로써, 은의 재흡착의 발생을 억제하고 편측 식각(Side etch)량을 감소시켜 미세패턴을 형성할 수 있으며 또한, 식각 속도를 조절하여 공정 상 컨트롤을 용이하게 할 수 있고, 기판의 상/하부간의 편측 식각량의 차이를 줄이는 것이 가능한 이점이 있다.
본 명세서에서 기판의 상/하부란 식각액 조성물을 흘려보내기 위해 은 및 은 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 단일막 또는 다층막 즉, 식각의 대상이 되는 기판을 지면으로부터 어느 한 각도로 기울였을 때, 지면으로부터 멀리 떨어진 높은 곳을 기판의 상부, 지면과 가까운 높이가 낮은 곳을 기판의 하부라 한다.
또한, 상기 다층막은 은 및 은 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 함유하는 단일막을 포함하는 것을 특징으로 하며, 예를 들면 산화인듐막/단일막/산화인듐막의 구조를 의미할 수 있다. 본 발명의 한 양태에 따른 식각액 조성물은 상기 다층막의 산화인듐막 및 단일막을 동시에 식각할 수 있는 이점이 있다.
상기 은 합금은 은을 주성분으로 하여 Nd, Cu, Pb, Nb, Ni, Mo, Ni, Cr, Mg, W, Pa 내지 Ti 등의 다른 금속을 포함하는 합금 형태와 은의 질화물, 규화물, 탄화물, 산화물 형태 등의 다양한 형태를 의미할 수 있다.
상기 산화인듐막은 구체적으로, 산화주석인듐(ITO), 산화주석아연인듐(ITZO) 및 산화갈륨아연인듐(IGZO)로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 이들은 도전성을 띄고 있어, 화상표시장치용 기판의 전극으로 바람직하게 사용될 수 있다.
과산화수소( H 2 O 2 )
본 발명의 한 양태에 따른 식각액 조성물은 과산화수소를 포함한다.
상기 과산화수소는 주산화제로 사용되는 성분으로, 은 및 산화인듐 등을 산화시켜 습식 식각하는 역할을 한다.
본 발명의 한 양태에 따른 과산화수소는 이를 포함하는 식각액 조성물 전체 100중량%에 대하여, 3 내지 30중량%로 포함되는 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 5 내지 25중량%로 포함될 수 있다. 상기 과산화수소의 함량이 상기 범위 내로 포함될 경우 은 및 산화인듐 등의 과식각을 방지함으로써 은의 과식각으로 인한 재흡착을 방지할 수 있고, 식각 속도를 조절할 수 있는 이점이 있다.
무기산
본 발명의 한 양태에 따른 식각액 조성물은 무기산을 포함한다.
상기 무기산은 보조 산화제로 사용되는 성분으로, 과산화수소와 함께 은 및 산화인듐 등을 산화시켜 습식 식각하는 역할을 한다.
본 발명에서 무기산의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 질산, 황산, 인산, 염산, 과염소산 등을 들 수 있고, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 한 양태에 따른 무기산은 이를 포함하는 식각액 조성물 전체 100중량%에 대하여, 1 내지 10중량%로 포함되는 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 2 내지 9중량%로 포함될 수 있다. 상기 무기산의 함량이 본 발명의 함량 범위 내로 포함될 경우 기판의 식각 속도를 적절히 조절할 수 있으므로 기판의 저식각 내지 과식각을 방지할 수 있어 우수한 식각 균일성(Uniformity)을 보이는 이점이 있으며, 과식각으로 인한 패턴의 유실 또한 방지할 수 있는 이점이 있다.
유기산
본 발명의 한 양태에 따른 식각액 조성물은 유기산을 포함한다.
상기 유기산은 과식각 현상 방지제로 사용되는 성분으로, 은 및 은 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 함유하는 단일막 내지 산화인듐막이 식각되는 정도의 밸런스를 맞추는 역할을 한다.
본 발명에서 유기산의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 아세트산, 부탄산, 시트르산, 포름산, 글루콘산, 글리콘산, 글리콜산, 말론산, 옥살산, 펜탄산, 설포벤조산, 설포석신산, 설포프탈산, 살리실산, 설포살리실산, 벤조산, 락트산, 글리세르산, 석신산, 말산, 타르타르산, 이소시트르산, 프로펜산, 이미노디아세트산, 에틸렌디아민테트라아세트산 등을 들 수 있고, 이들은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 한 양태에 따른 유기산은 이를 포함하는 식각액 조성물 전체 100중량%에 대하여, 0.5 내지 10중량%로 포함되는 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 1 내지 9중량%로 포함될 수 있다. 상기 유기산의 함량이 본 발명의 함량 범위 내로 포함될 경우 잔사나 얼룩 등이 발생하지 않고, 과식각을 방지함으로써 패턴의 유실이 발생하지 않는 이점이 있다.
아졸계 화합물
본 발명의 한 양태에 따른 식각액 조성물은 아졸계 화합물을 포함한다.
본 발명에서 아졸계 화합물은 식각 속도를 조절하는 역할을 하며, 습식 식각 시 박막의 편측 식각량을 감소시키고, 식각 공정 시 발생하는 기판 상/하부간의 편측 식각량의 차이를 줄임으로써 식각 균일성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 아졸계 화합물은 그 종류가 특별히 한정되지는 않으며, 예를 들면, 피라졸(pyrazole)계, 이미다졸(imidazole)계, 트리아졸(triazole)계, 테트라졸(tetrazole)계, 펜타졸(pentazole)계, 옥사졸(oxazole)계, 이소옥사졸(isoxazole)계, 티아졸(thiazole)계, 이소티아졸(isothiazole)계 등을 들 수 있고, 이들은 각각 단독으로 혹은 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 한 양태에 따른 아졸계 화합물은 이를 포함하는 식각액 조성물 전체 100중량%에 대하여, 0.05 내지 3중량%로 포함되는 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 0.1 내지 2 중량%로 포함될 수 있다. 상기 아졸계 화합물의 함량이 본 발명의 함량 범위 내로 포함되는 경우 기판 상/하부간의 편측 식각량의 차이가 감소하여 식각 균일성이 향상되는 이점이 있으며, 식각 속도를 적절히 조절함으로써 패턴의 유실이나, 잔사를 방지할 수 있는 이점이 있다.
물
본 발명의 한 양태에 따른 식각액 조성물은 물을 포함한다.
본 발명에서 물은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면 순수, 초순수, 탈이온수, 증류수 등을 들 수 있으며, 이 중에서도 탈이온수를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 물의 비저항 값(즉, 물속에 이온이 제거된 정도)이 18MΩ/cm 이상인 탈이온수를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 물의 함량은 식각액 조성물 전체 100중량%에 대하여, 전술한 성분들의 잔량으로 포함되는 것을 특징으로 한다.
전술한 식각액 조성물은 그 필요에 따라, 계면활성제, 금속 이온 봉쇄제, 부식 방지제 및 pH 조절제 등을 더 포함할 수 있다.
<금속 패턴의 제조 방법>
전술한 식각액 조성물을 이용하여 하기와 같은 방법으로 금속 패턴을 형성할 수 있다.
ⅰ) 기판 상에 은 및 은 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 단일막; 내지 상기 단일막과 산화인듐막으로 구성되는 다층막; 중에서 어느 하나 또는 다수개를 형성하는 단계 및
ⅱ) 상기 ⅰ) 단계에서 형성된 하나 또는 다수개의 막을 본 발명의 식각액 조성물로 식각하는 단계
상기 금속 패턴의 형성방법에 있어서, 상기 ⅰ)단계는 기판을 제공하는 단계 및 상기 기판 상에 은 및 은 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 단일막; 내지 상기 단일막과 산화인듐막으로 구성되는 다층막; 중에서 선택되는 어느 하나 또는 다수개를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 기판은 통상적인 세정이 가능한 것으로서, 웨이퍼, 유리기판, 스테인레스스틸 기판, 플라스틱 기판 또는 석영기판 등을 이용할 수 있다. 상기 기판 상에 은 및 은 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 단일막; 내지 상기 단일막과 산화인듐막으로 구성되는 다층막;을 형성하는 방법으로는 당 업자에게 알려진 다양한 방법을 사용할 수 있으며, 진공증착법 또는 스퍼터링법을 이용하는 것이 바람직하다.
상기 ⅱ)단계에서는 상기 ⅰ)단계에서 형성된 하나 또는 다수개의 막 상에 포토레지스트를 형성하고, 마스크를 이용하여 상기 포토레지스트를 선택적으로 노광, 상기 노광된 포토레지스트를 포스트베이크하여 상기 포스트베이크된 포토레지스트를 현상함으로써 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴이 형성된 하나 또는 다수개의 막을 본 발명의 식각액 조성물을 이용하여 식각함으로써 금속 패턴을 형성할 수 있다.
<어레이 기판의 제조방법>
본 발명의 다른 양태는 전술한 식각액 조성물을 이용하는 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양태에 따른 어레이 기판의 제조방법은
a) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
b) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
c) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;
d) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극 또는 반사막을 형성하는 단계;를 포함하는 화상표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 있어서,
상기 a)단계, d)단계, 및 e)단계 중 어느 한 단계 이상이 전술한 식각액 조성물로 식각하여 각각의 게이트 배선, 소스 및 드레인 전극, 화소 전극 또는 반사막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 e)단계에서 화소 전극 또는 반사막을 형성하기 위한 식각 단계에서 본 발명의 식각액 조성물이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 a)단계는 a1) 기상증착법이나 스퍼터링법을 이용하여 기판 상에 은 및 은 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 단일막; 내지 상기 단일막과 산화인듐막으로 구성된 다층막; 중에서 선택되는 어느 하나 또는 다수개를 증착시키는 단계 및 a2) 상기 a1)단계에서 형성된 하나 또는 다수개의 막을 본 발명의 식각액으로 패터닝하여 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기의 하나 또는 다수개의 막을 기판 상에 형성하는 방법은 상기 예시된 것으로만 한정되는 것은 아니다.
상기 b) 단계에서는 기판 상에 형성된 게이트 전극 상부에 질화실리콘(SiNx)을 증착하여 게이트 절연층을 형성할 수 있다. 여기서, 게이트 절연층의 형성 시 사용되는 물질은 질화 실리콘에만 한정되는 것은 아니며, 산화 질리콘을 포함하는 각종 무기 절연물질 중에서 선택된 물질을 사용하여 게이트 절연층을 형성할 수 있다.
상기 c)단계에서는 게이트 절연층 상에 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 반도체층을 형성한다. 즉, 순차적으로 엑티브층(active layer)과 오믹콘택층(ohmic contact layer)을 형성한 후, 건식 식각을 통해 패터닝한다. 여기서, 엑티브층은 일반적으로 순수한 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 형성할 수 있고, 오믹콘택층은 불순물이 포함된 비정질 실리콘(n+a-Si:H)으로 형성할 수 있다. 이러한 엑티브층과 오믹콘택층을 형성할 때 화학기상증착법을 이용할 수 있지만, 이 방법으로만 한정되는 것은 아니다.
상기 d)단계는 d1) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및 d2) 상기 소스 및 드레인 전극 상에 절연층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다. 상기 d1) 단계에서는 오믹콘택층 위에 스퍼터링법을 통해 은 및 은 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 단일막; 내지 상기 단일막과 산화인듐막으로 구성된 다층막; 중에서 선택되는 어느 하나 또는 다수개를 증착하고 전술한 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 소스 전극과 드레인 전극을 형성할 수 있다. 여기서, 상기 하나 또는 다수개의 막을 기판 상에 형성하는 방법은 상기 예시된 것으로만 한정되는 것은 아니다. 상기 d2)단계에서는 소스 전극과 드레인 전극 상에 질화 실리콘과 산화실리콘을 포함하는 무기절연그룹 또는 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴계 수지를 포함한 유기절연물질 그룹 중에서 선택하여 단층 또는 다중층으로 절연층을 형성할 수 있으나, 상기 절연층의 재료는 이에 예시된 것으로만 한정되는 것은 아니다.
상기 e)단계에서는 상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극 또는 반사막을 형성한다. 예컨대, 스퍼터링법을 통해 은 및 은 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 단일막; 내지 상기 단일막과 산화인듐막으로 구성된 다층막; 중에서 선택되는 어느 하나 또는 다수개를 증착하고, 전술한 본 발명의 식각액 조성물로 식각함으로써 화소 전극 또는 반사막을 형성할 수 있다. 이 때, 하나 또는 다수개의 막을 증착하는 방법은 이에 예시된 것으로만 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당 업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다. 이하의 실시예 및 비교예에서 함량을 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 중량 기준이다.
실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 5
하기 표 1에 기재된 성분 및 함량으로 식각액 조성물을 제조하였다.
(단위: 중량%) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5
과산화수소 3 10 15 20 30 15 20 - 10 15 30 2
무기산1 ) 10 5 3 3 1 5 1 10 - 3 1 0.5
유기산2 ) 10 0.5 1 0.5 1 5 3 10 0.5 - 1 0.1
아졸계 화합물3) 0.05 0.05 0.1 0.5 3 2 1 0.05 0.05 0.1 - 0.01
물4 ) 76.95 84.45 80.9 76 65 73 75 79.95 89.45 81.9 68 97.39
1) 질산
2) 아세트산
3) 메틸테트라졸(MTZ)
4) 탈이온수
실험예 1 내지 4. 식각액 조성물의 성능 평가
기판 상에 SiO2 유기 절연막을 증착하고, 그 위에 ITO/Ag/ITO=75/1000/50Å인 삼중막을 증착하였다. 상기 삼중막 상에 패턴 형성을 위해 포토레지스트를 스핀코팅법으로 도포한 다음, 가열판 위에 놓고 100℃의 온도에서 3분간 유지시켜 박막을 형성시켰다. 이어서 상기 박막 위에 투과율을 1 내지 100%의 범위에서 계단상으로 변화시키는 패턴과 4 × 4cm 노광부 패턴을 갖는 시험 포토마스크를 올려놓고 시험 포토마스크와의 간격을 100㎛로 하여 자외선을 조사하였다. 이 때, 자외선 광원은 g, h, i선을 모두 함유하는 1kW의 고압 수은등을 사용하여 100mJ/cm2의 조도로 조사하였으며, 특별한 광학 필터는 사용하지 않았다. 상기 자외선이 조사된 박막을 pH 10.5의 KOH 수용액 현상 용액에 2분 동안 담궈 현상하였다. 상기 패터닝된 기판을 다이아몬드 칼을 이용하여 500 × 600mm로 절단하여 시편을 준비하였다.
실험예 1: 편측 식각(Side etch)량 확인 실험
분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: ETCHER(TFT), K.C.Tech사) 내에 상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 5의 식각액 조성물을 각각 넣고, 온도를 30℃로 설정하여 가온한 후, 온도가 30℃±0.1에 도달하였을 때 상기 시편의 식각 공정을 수행하였다. 총 식각 시간은 100초로 실시하였다.
상기 시편을 넣고 분사를 시작하여 100초의 식각 시간이 다 되면 꺼내어 탈이온수로 세정한 후, 공기 분사 건조장치를 이용하여 건조하였다. 세정 및 건조 후 기판을 절단하고 포토레지스트를 스트립 공정을 통해 제거(박리) 한 후 ITO/Ag/ITO 삼중막이 식각된 정도를 전자주사현미경(SEM; 모델명: SU-8010, HITACHI사 제조)을 이용하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
실험예 2: 기판 상 /하부의 편측 식각(Side etch)량 차이 확인 실험
분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: ETCHER(TFT), K.C.Tech사) 내에 상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 5의 식각액 조성물을 각각 넣고, 온도를 30℃로 설정하여 가온한 후, 온도가 30℃±0.1에 도달하였을 때 상기 시편의 식각 공정을 수행하였다.
상기 시편을 넣고 분사를 시작하여 100초의 식각 시간이 다 되면 꺼내어 탈이온수로 세정한 후, 공기 분사 건조장치를 이용하여 건조하였다. 세정 및 건조 후 기판을 절단하고 패터닝 된 포토레지스트를 스트립 공정을 통해 제거(박리) 한 후 기판의 상/하부에서 ITO/Ag/ITO 삼중막이 식각된 정도의 차이를 전자주사현미경(SEM; 모델명: SU-8010, HITACHI사 제조)을 이용하여 측정하였다. 이때, 상기 시편의 상부와 하부에 위치한 시료를 각각 S/E(㎛)분석하여, 그 차이를 하기 표 2에 기재하였다.
실험예 3: 은( Ag )의 재흡착 실험
분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: ETCHER(TFT), K.C.Tech사) 내에 상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 5의 식각액 조성물을 각각 넣고, 온도를 30℃로 설정하여 가온한 후, 온도가 30℃±0.1에 도달하였을 때 상기 시편의 식각 공정을 수행하였다. 총 식각 시간은 100초로 실시하였다.
상기 시편을 넣고 분사를 시작하여 100초의 식각 시간이 다 되면 꺼내어 탈이온수로 세정한 후, 공기 분사 건조장치를 이용하여 건조하였다. 세정 및 건조 후 기판을 절단하고 포토레지스트를 스트립 공정을 통해 제거(박리) 하여, 식각 후 패터닝된 부분의 Ag 흡착 정도를 전자주사현미경(SEM; 모델명: SU-8010, HITACHI사 제조)을 이용하여 측정하였다.
실험예 4: 식각 속도 측정 실험
분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: ETCHER(TFT), K.C.Tech사) 내에 상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 5의 식각액 조성물을 각각 넣고, 온도를 30℃로 설정하여 가온한 후, 온도가 30℃±0.1에 도달하였을 때 상기 시편의 식각 공정을 시작하였으며, 육안으로 장비 내 ITO/Ag/ITO 삼중막이 완전히 식각되는 시간을 타이머를 이용하여 측정하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5
편측 식각량(㎛) 0.27 0.25 0.15 0.17 0.25 0.15 0.22 ITO막 식각되지 않음 0.02 패턴유실 0.57 은 함유 막 및 ITO 막 식각되지 않음
기판 상/하부간의 편측 식각량 차이(㎛) 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 패턴 유실 0.35
은 재흡착(ea) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
식각 속도(sec) 60 53 47 38 35 45 55 90 27 21
상기 표 2를 참고하면, 본 발명의 구성 및 함량 범위를 만족하는 실시예 1 내지 7의 경우, 본 발명에서 제시하는 모든 구성을 제대로 포함하지 않을 경우(비교예 1 내지 4) 및 본 발명에서 제시하는 모든 구성을 만족하였으나, 그 함량 범위를 만족하지 못한 경우(비교예 5)보다 편측 식각(Side etch)량이 감소되고, 기판 상/하부 간의 편측 식각량의 차이가 감속된 것을 확인할 수 있으며, 식각 속도 향상 된 것을 확인할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 각 구성에 대한 바람직한 함량 범위를 만족하는 실시예 3 및 실시예 6의 경우, 편측 식각량이 보다 감소되는 이점이 있는 것을 확인할 수 있다.

Claims (11)

  1. 은 및 은 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 다층막을 식각하기 위한 식각액 조성물에 있어서,
    상기 다층막은 하나 이상의 산화인듐막을 포함하는 것이며,
    상기 식각액 조성물 전체 100중량%에 대하여,
    과산화수소 3 내지 30중량%, 무기산 1 내지 10중량%, 유기산 0.5 내지 10중량%, 아졸계 화합물 0.05 내지 3중량% 및 잔량의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 과산화수소는 이를 포함하는 식각액 조성물 전체 100중량%에 대하여, 5 내지 25중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무기산은 이를 포함하는 식각액 조성물 전체 100중량%에 대하여, 2 내지 9중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유기산은 이를 포함하는 식각액 조성물 전체 100중량%에 대하여, 1 내지 9중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 아졸계 화합물은 이를 포함하는 식각액 조성물 전체 100중량%에 대하여, 0.1 내지 2중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 식각액 조성물은 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  8. 제1항 내지 제5항 및 제7항 중 어느 한 항의 식각액 조성물로 은 및 은 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 단일막 또는 다층막을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 패턴의 형성방법.
  9. a) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
    b) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
    c) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;
    d) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
    e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소전극 또는 반사막을 형성하는 단계;를 포함하는 화상표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
    상기 a)단계, d)단계, 및 e)단계 중 어느 한 단계 이상이 제1항 내지 제5항 및 제7항 중 어느 한 항의 식각액 조성물로 식각하여 각각의 게이트 배선, 소스 및 드레인 전극, 화소 전극 또는 반사막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치용 어레이 기판의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 화상표시장치용 어레이 기판은 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판인 것을 특징으로 하는 화상표시장치용 어레이 기판의 제조방법.
  11. 제9항의 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 화상표시장치용 어레이 기판.
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