KR102368028B1 - 이종 금속 다층막 식각액 조성물 및 이를 이용한 배선 형성 방법 - Google Patents

이종 금속 다층막 식각액 조성물 및 이를 이용한 배선 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예들은 인산, 아세트산, 전위차 조절제, 및 여분의 물을 포함하며, 이종의 금속막들에 대한 산화환원 전위차가 0.3 내지 0.6V 범위로 조절된 식각액 조성물을 제공한다. 전위차 조절을 통해 원하는 테이퍼 각의 배선을 형성할 수 있다.

Description

이종 금속 다층막 식각액 조성물 및 이를 이용한 배선 형성 방법 {ETCHANT COMPOSITION FOR ETCHING MULTI-LAYERED STRUCTURE OF DIFFERENT METALS AND METHOD OF FORMING WIRING USING THE SAME}
본 발명은 이종 금속 다층막 식각액 조성물 및 이를 이용한 배선 형성 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 산 성분을 포함하는 이종 금속 다층막 식각액 조성물 및 이를 이용한 배선 형성 방법에 관한 것이다.
예를 들면, 반도체 장치 및 디스플레이 장치의 구동 회로 중의 일부로서 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)가 활용되고 있다. TFT는 예를 들면, 유기 발광 디스플레이(OLED) 장치 또는 액정 표시 장치(LCD)의 기판 상에 각 화소마다 배열되며, 소스 전극, 드레인 전극, 데이터 라인, 전원 라인 등의 배선 들이 상기 TFT와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 배선을 형성하기 위해, 금속막을 디스플레이 기판 상에 형성하고, 상기 금속막 상에 포토레지스를 형성한 후, 식각액 조성물을 사용하여 상기 금속막을 부분적으로 제거할 수 있다.
배선 저항을 감소시켜 신호 전달 지연을 방지하고, 배선의 내화학성, 안정성을 확보하기 위해 상기 금속막은 서로 다른 화학적 특성을 갖는 이종 금속을 포함하는 다층막으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 저저항 특성 구현을 위해 알루미늄(Al) 막을 형성하고, 내화학성 및 안정성 향상을 위해 상기 알루미늄 막 상에 몰리브덴(Mo) 막을 형성한 후, 2층 구조의 금속막을 식각하여 배선을 형성할 수 있다.
그러나, 서로 다른 화학적 특성을 갖는 이종의 금속막들을 일괄적으로 식각하는 경우, 식각율의 차이에 따른 불균일한 식각 프로파일, 과식각(over-etch), 오버행(over-hang) 등의 불량을 야기할 수 있다.
예를 들면, 한국공개특허공보 제2002-0091485호는 알루미늄과 ITO를 동시에 식각하기 위한 식각액 조성물을 개시하고 있다. 그러나, 알루미늄, 및 알루미늄과 다른 금속을 포함하는 다층 구조를 불량 없이 식각할 수 있는 식각액 또는 식각 방법에 대해서는 개시하고 있지 않다.
한국공개특허공보 10-2002-0091485(2002.12.06.)
본 발명의 일 과제는 향상된 식각 조절능을 갖는 이종 금속 다층막 식각액 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 상기 이종 금속 다층막 식각액 조성물을 사용한 배선 형성 방법을 제공하는 것이다.
1. 인산; 아세트산; 전위차 조절제; 및 여분의 물을 포함하며,
이종의 금속막들에 대한 산화환원 전위차가 0.3 내지 0.6V 범위로 조절된, 이종 금속 다층막 식각액 조성물.
2. 위 1에 있어서, 상기 전위차 조절제는 인산 보다 강산을 포함하는, 이종 금속 다층막 식각액 조성물.
3. 위 1에 있어서, 조성물의 총 중량 중 상기 전위차 조절제는 5 내지 15중량%로 포함되는, 이종 금속 다층막 식각액 조성물.
4. 위 1에 있어서, 조성물 총 중량 중 상기 전위차 조절제는 7 내지 10중량%로 포함되며, 상기 산화환원 전위차는 0.35 내지 0.55V 범위로 조절된, 이종 금속 다층막 식각액 조성물.
5. 위 1에 있어서, 보조 전위차 조절제를 더 포함하는, 이종 금속 다층막 식각액 조성물.
6. 위 5에 있어서, 상기 보조 전위차 조절제는 상기 전위차 조절제의 무기염을 포함하는, 이종 금속 다층막 식각액 조성물.
7. 위 6에 있어서, 상기 무기염은 암모늄 염 또는 칼륨 염 중 적어도 하나를 포함하는, 이종 금속 다층막 식각액 조성물,
8. 위 6에 있어서, 조성물 총 중량 중 상기 보조 전위차 조절제는 3 내지 5중량%로 포함되는, 식각액 조성물.
9. 위 1에 있어서, 상기 이종의 금속막들은 알루미늄계 막 및 몰리브덴계 막을 포함하는, 이종 금속 다층막 식각액 조성물,
10. 기판 상에 제1 금속막 및 상기 제1 금속막 보다 이온화 경향이 작은 제2 금속막을 순차적으로 적층하는 단계; 및
상기 제1 금속막 및 상기 제2 금속막의 산화환원 전위차가 0.3 내지 0.6V 범위에서 상기 제1 금속막 및 상기 제2 금속막을 식각하는 단계를 포함하는, 배선 형성 방법.
11. 위 10에 있어서, 상기 제1 금속막은 알루미늄계 막을 포함하며, 상기 제2 금속막은 몰리브덴계 막을 포함하는, 배선 형성 방법.
12. 위 10에 있어서, 상기 제1 금속막 및 상기 제2 금속막을 식각하는 단계는 인산, 아세트산, 전위차 조절제 및 여분을 물을 포함하는 식각액 조성물을 사용한 습식 식각 공정을 포함하는, 배선 형성 방법.
13. 위 10에 있어서, 상기 제1 금속막 및 상기 제2 금속막으로부터 각각 형성된 제1 금속막 패턴 및 제2 금속막 패턴을 포함하는 배선이 형성되며, 배선의 테이퍼 각은 30 내지 50도(o) 범위인, 배선 형성 방법.
14. 위 13에 있어서, 상기 산화환원 전위차는 0.35 내지 0.55V 범위로 조절되며, 상기 배선의 테이퍼 각은 33 내지 40도인, 배선 형성 방법.
전술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 이종의 금속막들 사이의 전위차를 소정의 범위로 조절하여 어느 하나의 금속막의 과식각, 오버행 등의 불량을 방지할 수 있다. 따라서, 원하는 테이퍼 각을 갖는 배선을 형성할 수 있으며, 상기 배선을 덮는 절연막의 찢김, 박리, 크랙 등의 손상을 방지할 수 있다.
상기 이종의 금속막은 서로 다른 이온화 경향을 갖는 금속막들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 저저항 특성을 가지며 상대적으로 큰 이온화 경향을 갖는 알루미늄 함유막 상에 향상된 내화학성을 가지며 상대적으로 작은 이온화 경향을 갖는 몰리브덴 함유막을 형성할 수 있다. 상기 금속막들 사이의 식각액 조성물 내에서의 전위차를 소정의 범위로 조절함으로써, 전기적 특성, 기계적 신뢰성이 함께 향상된 배선을 원하는 프로파일로 형성할 수 있다.
도 1 및 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 배선 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
도 3 및 도 4는 비교예에 따라 형성된 배선 형상을 나타내는 단면도들이다.
본 발명의 실시예들에 따른 식각액 조성물은 예를 들면, 서로 다른 화학적 특성을 갖는 이종 금속 다층막을 원하는 형상으로 식각하기 위해 활용될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 이종 금속 다층막은 서로 다른 이온화 경향을 갖는 제1 금속막 및 제2 금속막을 포함하며, 상기 식각액 조성물을 사용하여 어느 한 금속막의 과에칭 또는 오버행 없이 원하는 테이퍼 각의 배선으로 패터닝될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하며, 상기 제1 금속막 및 상기 제2 금속막이 각각 알루미늄(Al) 및 몰리브덴(Mo)을 포함하는 경우를 예로 들어 설명한다. 그러나 이는 바람직한 예시들에 해당되며, 본 발명의 사상 및 범위가 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
<식각액 조성물>
본 발명의 실시예들에 따른 식각액 조성물은 인산, 아세트산, 전위차 조절제 및 물을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 식각액 조성물은 상기 전위차 조절제의 작용을 촉진하는 보조 전위차 조절제를 포함할 수도 있다.
상기 식각액 조성물은 서로 다른 이온화 경향을 갖는 제1 금속막 및 제2 금속막을 포함하는 이종 금속 다층막의 식각을 위해 활용될 수 있다.
상기 제1 금속막은 알루미늄계 막일 수 있으며, 상기 제2 금속막은 몰리브덴계 막일 수 있다. 본 출원에서 사용되는 용어 "알루미늄계 막"은 알루미늄 막 또는 알루미늄 합금막을 포괄하는 의미로 사용된다. 예를 들면, 상기 알루미늄 합금막은 알루미늄을 주원소로 포함하며, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 네오디늄(Nd), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 인듐(In), 구리(Cu), 망간(Mn), 마그네슘(Mg), 니오븀(Nb) 등을 포함하는 금속들 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
본 출원에서 사용되는 용어 "몰리브덴계 막"은 몰리브덴 막 또는 몰리브덴 합금막을 포괄하는 의미로 사용된다. 예를 들면, 상기 몰리브덴 합금막은 몰리브덴을 주원소로 포함하며, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 네오디늄(Nd), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 인듐(In), 구리(Cu), 망간(Mn), 마그네슘(Mg), 니오븀(Nb) 등을 포함하는 금속들 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
인산은 금속막 식각을 위한 주산화제로 포함될 수 있다. 인산에 의해 상기 알루미늄계 막 및 몰리브덴계 막의 초기 식각이 개시될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 인산은 상기 식각액 조성물 총 중량 중 약 50 내지 75중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 인산의 함량이 약 50중량% 미만인 경우, 상기 다층막에 대한 전체적인 식각 속도가 저하될 수 있다. 인산의 함량이 약 75중량%를 초과하는 경우, 상기 알루미늄계 막의 과식각이 발생할 수 있다.
바람직하게는, 상기 다층막의 초기 식각 속도를 확보하면서 상기 알루미늄계 막의 과식각을 억제하는 측면에서 인산의 함량은 약 60 내지 70중량%일 수 있다.
아세트산은 예를 들면, 배선의 과식각 또는 배선이 형성되는 하부 대상체의 손상을 방지하기 위한 완충제 또는 식각 억제제로 포함될 수 있다. 또한, 아세트산은 국부적 식각 불균일을 방지하며, 식각 직진성 향상을 위한 제제로 포함될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 아세트산은 후술하는 전위차 조절제에 의한 식각 속도의 지나친 상승을 막기 위한 완충제로 작용할 수도 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 아세트산은 상기 식각액 조성물 총 중량 중 약 5 내지 15중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 아세트산의 함량이 약 5중량% 미만인 경우, 형성된 배선의 표면 불균일이 초래될 수 있다. 아세트산의 함량이 약 15중량%를 초과하는 경우, 오히려 상기 전위차 조절제의 작용을 방해하며, 상기 다층막에 대한 식각 속도가 지나치게 감소할 수 있다.
전위차 조절제는 상기 알루미늄계 막 및 상기 몰리브덴계 막 사이의 산화환원 전위 차이를 소정의 범위로 유지시키도록 포함될 수 있다.
인산에 의해 상기 다층막에 대한 식각이 개시되면, 이온화 경향이 상대적으로 높은 알루미늄으로부터 이온화 경향이 상대적으로 낮은 몰리브덴으로 전자가 이동할 수 있다. 이 경우, 상기 알루미늄계 막이 양극(anode), 상기 몰리브덴계 막이 음극(cathode)로 작용하여 상기 식각액 조성물과 함께 전해 셀이 형성되며, 상기 알루미늄계 막이 갈바닉 효과(Galvanic Effect)에 의해 빠르게 부식 또는 침식될 수 있다,
이에 따라, 상기 몰리브덴계 막이 식각된 알루미늄계 막을 덮는 오버행이 발생하거나, 형성된 배선의 테이퍼 각(Tapered Angle)이 증가할 수 있다. 상기 테이퍼 각이 지나치게 증가하면 식각된 몰리브덴계 막에 의해 배선 상부의 절연막이 손상되는 팁(tip) 현상이 발생할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 전위차 조절제에 의해 상기 알루미늄계 막 및 상기 몰리브덴계 막의 산화환원 전위 차이가 서로 근접하도록 조절될 수 있다. 따라서, 전자 이동에 의한 갈바닉 침식을 방지하며, 상기 알루미늄계 막 및 상기 몰리브덴계 막에 대한 균일한 식각 속도를 확보할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 전위차 조절제에 의해 상기 알루미늄계 막 및 상기 몰리브덴계 막 사이의 산화환원 전위차는 약 0.3 내지 0.6V 범위로 조절될 수 있다. 상기 산화환원 전위차가 약 0.3V 미만인 경우, 상기 알루미늄계 막 상에 형성된 상기 몰리브덴계 막이 먼저 과식각되어 배선의 테이퍼각이 지나치게 감소할 수 있다. 따라서, 상기 몰리브덴계 막에 의한 배선의 내화학성이 충분히 구현되지 않을 수 있다.
상기 산화환원 전위차가 약 0.6V를 초과하는 경우, 상술한 갈바닉 부식 방지 효과가 구현되지 않을 수 있으며, 배선의 테이퍼 각이 바람직한 범위를 벗어나 상부 절연막의 손상을 초래할 수 있다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 산화환원 전위차는 약 0.35 내지 0.55V 범위로 조절될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 전위차 조절제는 인산 보다 강산을 포함할 수 있다. 강산에 의해 몰리브덴으로부터 산화환원 가능한 전위가 생성되어 인산과 상호작용에 의해 전위차가 감소할 수 있다.
예를 들면, 상기 전위차 조절제로 사용가능한 강산의 예로서 질산 또는 불산을 들 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 불산에 의한 글래스 기판 등의 손상을 방지하기 위해 불산은 질산에 대한 보조 성분으로 포함될 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 전위차 조절제는 상기 식각액 조성물 총 중량 중 약 5 내지 15중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 전위차 조절제의 함량이 약 5중량% 미만인 경우, 전위차 감소에 의한 갈바닉 부식 방지가 구현되지 않을 수 있다. 상기 전위차 조절제의 함량이 약 15중량%를 초과하는 경우, 오히려 상기 몰리브덴계 막의 과식각이 발생할 수 있으며, 패턴-아웃(pattern-out)이 초래될 수 있다.
갈바닉 부식 방지 및 과식각 방지를 함께 고려하여, 바람직하게는 상기 전위차 조절제는 약 7중량%이상이 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 약 7 내지 10중량%의 함량으로 포함될 수 있다.
상술한 바와 같이, 일 구현예에 있어서 상기 전위차 조절제로서 질산이 사용되며, 불산이 보조 성분으로 더 포함되는 경우 상기 불산의 약 0.3중량% 이하의 함량으로 포함될 수 있다. 불산의 함량이 약 0.3중량%를 초과하는 경우, 글래스 기판과 같은 하부 기판 또는 하부 패널이 손상될 수 있다.
상기 식각액 조성물은 보조 전위차 조절제를 더 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 보조 전위차 조절제는 상기 전위차 조절제의 작용 효율을 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 보조 전위차 조절제에 의해 상기 알루미늄계 막의 산화가 지연 또는 억제되면서 상기 알루미늄계 막 및 상기 몰리브덴계 막 사이의 전위차가 보다 근접해질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 보조 전위차 조절제로서 무기염을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 보조 전위차 조절제는 상기 전위차 조절제에서 사용된 강산의 무기염을 포함할 수 있다. 상기 보조 전위차 조절제가 상기 전위차 조절제와 동일한 종의 산으로부터 유도된 무기염을 포함함에 따라, 상기 전위차 조절제 및 보조 전위차 조절제의 양립성, 상호작용 특성이 향상될 수 있다.
상기 무기염의 예로서 암모늄 염 또는 칼륨 염을 들 수 있다. 일 구현예에 있어서, 상기 전위차 조절제로서 질산을 사용하는 경우 상기 무기염은 질산 암모늄(NH4NO3) 또는 질산 칼륨(KNO3)을 포함할 수 있다,
일부 실시예들에 있어서, 상기 보조 전위차 조절제는 상기 식각액 조성물 총 중량 중 약 1 내지 10중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 보조 전위차 조절제의 함량이 10중량%를 초과하는 경우 오히려 상기 전위차 조절제와 경쟁하여 배선의 테이퍼 각이 증가될 수 있다. 바람직하게는, 상기 보조 전위차 조절제가 포함되는 경우, 약 3 내지 5중량%의 함량으로 포함될 수 있다.
상기 식각액 조성물에 있어서, 물은 다른 성분들을 제외한 여분의 양으로 포함될 수 있다. 본 출원에서 사용된 용어 "여분"은 추가적인 성분이 포함되는 경우 변화될 수 있는 가변적인 양을 의미한다.
상기 식각액 조성물은 상기 전위차 조절제의 작용을 저해하지 않는 범위 내에서 첨가제를 더 포함할 수도 있다. 예를 들면, 식각 보조제로서 퍼설페이트 계열 화합물이 첨가될 수 있다. 또한, 금속 부식 방지, 테이퍼 조절, pH 조절 등을 위한 첨가제들이 더 추가될 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 과산화수소와 같은 퍼옥사이드 계열, 염소산 계열(HClO2, HClO4, HClO3 등), 요오드산 계열(HIO4 등)과 같은 지나치게 강한 산화제들은 본 발명의 실시예들에 따른 식각액 조성물로부터 배제될 수 있다. 상술한 강 산화제들이 포함되는 경우, 산화환원 전위차가 지나치게 감소하여 몰리브덴계 막의 과식각이 발생할 수 있다.
<배선 형성 방법>
본 발명의 실시예들은 상술한 식각액 조성물을 사용한 배선 형성 방법을 제공한다.
도 1 및 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 배선 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
도 1을 참조하면, 기판(100) 상에 순차적으로 적층된 제1 금속막(110) 및 제2 금속막(120)을 포함하는 이종 금속 다층막을 형성할 수 있다.
기판(100)은 예를 들면, OLED 장치 또는 LCD 장치 등과 같은 디스플레이 장치의 기판일 수 있다. 예를 들면, 기판(100)은 글래스 기판을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 기판(100) 상에 TFT를 포함하는 화소 회로가 형성되고, 상기 화소 회로를 덮는 절연막이 형성될 수 있다. 상기 절연막 상에 제1 금속막(110) 및 제2 금속막(120)이 형성될 수도 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제1 금속막(110)은 제2 금속막(120)보다 이온화 경향이 큰 금속을 포함하도록 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 금속막(110)은 알루미늄계 막으로 형성되며, 제2 금속막(120)은 몰리브덴계 막으로 형성될 수 있다.
제2 금속막(120) 상에는 마스크 패턴(130)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 마스크 패턴(130)은 포토레지스트 막을 형성한 후, 노광 및 현상 공정을 통해 상기 포토레지스트 막을 부분적으로 제거하여 형성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 마스크 패턴(130)을 식각 마스크로 사용한 식각 공정을 통해 제2 금속막(120) 및 제1 금속막(110)을 부분적으로 식각할 수 있다. 이에 따라, 기판(100) 상에 순차적으로 적층된 제1 금속막 패턴(110) 및 제2 금속막 패턴(125)을 포함하는 배선이 형성될 수 있다.
상기 식각 공정은 예시적인 실시예들에 따른 식각액 조성물을 사용하는 습식 식각 공정을 포함할 수 있다.
상기 습식 식각 공정에 있어서, 제1 금속막(110) 및 제2 금속막(120) 사이의 산화환원 전위차를 소정의 범위로 조절할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 산화환원 전위차는 약 0.3 내지 0.6V 범위로 조절할 수 있으며, 바람직하게는 약 0.35 내지 0.55V 범위로 조절할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상술한 전위차 조절제를 포함하는 식각액 조성물을 통해 산화환원 전위차가 상기 범위 내로 조절될 수 있다. 또한, 보조 전위차 조절제를 함께 포함시킴으로서 보다 미세한 전위차 제어가 구현될 수 있다.
상기 산화환원 전위차 범위 내에서 배선의 테이퍼 각(도 2에서, θ로 표시)은 약 30 내지 50도(o) 범위로 조절될 수 있다. 상기 테이퍼 각이 약 50도를 초과하는 경우, 제2 금속막 패턴(125)의 오버 행 또는 팁 현상이 초래될 수 있으며, 상부 절연막의 찢김 등의 불량이 발생할 수 있다.
상기 테이퍼 각이 약 30도 미만으로 감소되는 경우, 제2 금속막 패턴(125)이 과식각 또는 소실될 수 있으며, 이에 따라 상기 배선의 내화학성, 안정성이 확보되지 않을 수 있다.
바람직하게는, 상기 테이퍼 각은 약 30 내지 40도, 보다 바람직하게는 약 33 내지 40도 범위로 조절될 수 있다. 상기 범위 내에서 배선의 측벽이 실질적으로 연속된 균일한 프로파일로 형성될 수 있다.
상기 배선 형성 후, 마스크 패턴(130)은 스트립(strip) 공정 및/또는 애싱(ashing) 공정을 통해 제거될 수 있다. 추가적으로, 식각 잔류물 제거를 위한 세정 공정이 더 수행될 수도 있다.
도 3 및 도 4는 비교예에 따라 형성된 배선 형상을 나타내는 단면도들이다.
도 3을 참조하면, 제1 금속막 패턴(115a) 및 제2 금속막 패턴(125a)의 전위차가 증가하여 예를 들면, 0.6V를 초과하는 경우, 배선의 테이퍼 각이 지나치게 증가할 수 있다(예를 들면, 50도 초과). 이에 따라, 제2 금속막 패턴(125a)의 오버행 또는 팁(tip)(점선 원으로 표시됨)이 생성되어 상부 절연막의 손상을 야기할 수 있다. 전위차 및 테이퍼 각이 더욱 증가하는 경우, 제2 금속막 패턴(125a)의 상부에서도 팁이 발생할 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1 금속막 패턴(115b) 및 제2 금속막 패턴(125b)의 전위차가 지나치게 감소하여 예를 들면, 0.3V 미만이 되는 경우, 배선의 테이퍼 각이 지나치게 감소할 수 있다(예를 들면, 30도 미만).
이 경우, 제2 금속막 패턴(125b)의 과침식이 발생하여 실질적으로 소실되거나 패턴 아웃 현상이 발생할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실시예들 및 비교예들을 포함하는 실험예를 제시하나, 이는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 및 비교예
하기 표 1에 기재된 성분 및 함량(중량%)으로 실시예들 및 비교예들에 따른 식각액 조성물을 제조하였다. 구체적으로, 실시예 1 내지 9, 및 비교예 2 내지 4에서는 전위차 조절제로서 질산이 사용되었고, 실시예 10 및 실시예 11에서는 전위차 조절제로서 질산 및 불산의 혼합액이 사용되었다. 실시예 8 및 실시예 9에서 보조 전위차 조절제로서 질산 암모늄이 사용되었다.
구분 조성물
인산 아세트산 전위차
조절제
보조 전위차
조절제
DI
실시예 1 65 10 5 - 잔량
실시예 2 65 10 7 - 잔량
실시예 3 65 10 8 - 잔량
실시예 4 65 10 9 - 잔량
실시예 5 65 10 10 - 잔량
실시예 6 65 10 11 - 잔량
실시예 7 65 10 15 - 잔량
실시예 8 65 10 5 3 잔량
실시예 9 65 10 5 6 잔량
실시예 10 65 10 질산: 8
불산: 0.2
- 잔량
실시예 11 65 10 질산: 7
불산: 0.3
- 잔량
비교예 1 65 10 - - 잔량
비교예 2 65 10 2 - 잔량
비교예 3 65 10 4 - 잔량
비교예 4 65 10 16 - 잔량
실험예
유리 위에 실리콘층이 증착되어 있고, 실리콘층 위에 알루미늄막과 몰리브덴막이 순서대로 적층되며, 몰리브덴 막 상에 사다리꼴 모양으로 포토레지스트가 패터닝된 기판을 다이아몬드 칼을 이용하여 550㎜×650㎜ 크기로 잘라 시편을 제작하였다
실시예들 및 비교예들의 조성물 내에서 알루미늄막 및 몰리브덴막에 대한 산화환원 전위(V)를 각각 측정한 후, 전위차(△P)를 계산하였다. 산화환원전위는 백금 전극을 기준 전극으로 사용하는 개회로 전압(open circuit potential) 방법으로 측정하였다.
분사식 식각 방식의 실험장비(ETCHER(TFT), SEMES사) 내에 실시예 및 비교예에 따라 제조된 식각액 조성물을 넣고 온도를 40℃로 세팅하고, 100초간 상기 시편들에 대해 식각 공정을 수행하였다. 식각 완료 후, 탈이온수로 세정한 후, 열풍 건조장치를 이용하여 건조하고, 포토레지스트 박리기(stripper)를 이용하여 포토레지스트를 제거하였다. 이후, 전자주사현미경(SEM)(S-4700, HITACHI사)을 이용하여 테이퍼 각도를 측정하였다.
측정된 갈바닉 전위 및 테이퍼 각을 아래 표 2에 함께 기재하였다.
구분 갈바닉 전위 테이퍼 각
(o)
Mo Al △P
실시예 1 -0.332 -0.932 0.600 50.0
실시예 2 -0.227 -0.767 0.540 37.0
실시예 3 -0.222 -0.714 0.492 36.2
실시예 4 -0.217 -0.655 0.438 34.5
실시예 5 -0.198 -0.570 0.372 33.2
실시예 6 -0.187 -0.529 0.342 32.2
실시예 7 -0.183 -0.490 0.307 30.0
실시예 8 -0.225 -0.727 0.502 35.9
실시예 9 -0.233 -0.785 0.552 38.2
실시예 10 -0.258 -0.583 0.325 30.2
실시예 11 -0.268 -0.575 0.307 30.5
비교예 1 -0.390 -1.102 0.712 75.3
비교예 2 -0.385 -0.997 0.612 70.9
비교예 3 -0.351 -0.955 0.604 63.5
비교예 4 -0.180 -0.471 0.291 27.5
표 2를 참조하면, 실시예들의 경우 전위차 값이 약 0.3 내지 0.6V 범위 내로 조절되어 테이퍼 각이 약 30 내지 50도 범위 내에 형성되었다. 특히, 실시예 2 내지 실시예 5에서 형성된 식각 패턴(배선)의 측벽이 침식부 없이 연속된 균일한 프로파일을 갖도록 형성되었다.
보조 전위차 조절제가 첨가된 실시예 8의 경우, 실시예 1과 비교하여 전위차 및 테이퍼 각이 감소하였으나, 실시예 9의 경우 보조 전위차 조절제의 함량이 증가함에 따라 실시예 8에 비해 전위차 및 테이퍼 각이 다시 증가하였다.
질산과 함께 불산이 첨가된 실시예 10 및 실시예 11의 경우, 각각 동일한 전위차 조절제 함량이 사용된 실시예 3 및 실시예 2보다 전위차 및 테이퍼 각이 추가적으로 감소하였다. 그러나, 실시예 11의 경우 불산 함량 증가로 인해 하부 실리콘층의 일부 침식이 관찰되었다.
비교예 1 내지 3의 경우 전위차가 0.6V를 초과하면서, 테이퍼 각이 60도를 초과하였다. 이에 따라, 몰리브덴 막 패턴의 오버행 또는 팁(tip) 이 관찰되었다(도 3 참조).
비교예 4의 경우, 전위차 조절제가 과량으로 포함되면서, 테이퍼 각이 지나치게 감소하였다. 이에 따라, 몰리브덴 막 패턴의 과식각에 따른 소실이 관찰되었다(도 4 참조).
100: 기판 110: 제1 금속막
115: 제1 금속막 패턴 120: 제2 금속막
125: 제2 금속막 패턴 130: 마스크 패턴

Claims (14)

  1. 60 내지 70중량%의 인산; 5 내지 15중량%의 아세트산; 5 내지 15중량%의 전위차 조절제; 암모늄 염 또는 칼륨 염 중 적어도 하나를 포함하는 보조 전위차 조절제; 및 여분의 물을 포함하며,
    이종의 금속막들에 대한 산화환원 전위차가 0.3 내지 0.6V 범위로 조절된, 이종 금속 다층막 식각액 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 전위차 조절제는 인산보다 강산을 포함하는, 이종 금속 다층막 식각액 조성물.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 조성물 총 중량 중 상기 전위차 조절제는 7 내지 10중량%로 포함되며, 상기 산화환원 전위차는 0.35 내지 0.55V 범위로 조절된, 이종 금속 다층막 식각액 조성물.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서, 조성물 총 중량 중 상기 보조 전위차 조절제는 3 내지 5중량%로 포함되는, 이종 금속 다층막 식각액 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 이종의 금속막들은 알루미늄계 막 및 몰리브덴계 막을 포함하는, 이종 금속 다층막 식각액 조성물,
  10. 기판 상에 제1 금속막 및 상기 제1 금속막 보다 이온화 경향이 작은 제2 금속 막을 순차적으로 적층하는 단계; 및
    상기 제1 금속막 및 상기 제2 금속막의 산화환원 전위차가 0.3 내지 0.6V 범위에서 상기 제1 금속막 및 상기 제2 금속막을 청구항 1에 따른 이종 금속 다층막 식각액 조성물로 식각하는 단계를 포함하는, 배선 형성 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 제1 금속막은 알루미늄계 막을 포함하며, 상기 제2 금속막은 몰리브덴계 막을 포함하는, 배선 형성 방법.
  12. 삭제
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 제1 금속막 및 상기 제2 금속막으로부터 각각 형성된 제1 금속막 패턴 및 제2 금속막 패턴을 포함하는 배선이 형성되며, 배선의 테이퍼 각은 30 내지 50도(o) 범위인, 배선 형성 방법.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 산화환원 전위차는 0.35 내지 0.55V 범위로 조절되며, 상기 배선의 테이퍼 각은 33 내지 40도인, 배선 형성 방법.
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