KR102410115B1 - 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액의 조성물에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 탄소수 3 이상의 카르복실산 화합물로서 탄소수, 카르복시기의 수 및 카르복시기를 제외한 기능기의 수가 일정 조건을 만족하는 화합물을 식각 속도조절제로 함유함으로써 은 또는 은합금 함유 금속막 식각 공정시 식각 특성을 향상시켜 식각액의 교체와 소모에 사용되는 양을 감소시킬 수 있으며 또한 불균일한 식각에 의한 불량을 방지할 수 있다.

Description

은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물{Etchant composition for metal layer containing silver or silver alloy}
본 발명은 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물에 관한 것으로, 상세하게는 은 또는 은합금 함유 금속막의 식각 특성을 향상시킬 수 있는 식각 조절제를 함유하는 식각액 조성물에 관한 것이다.
디스플레이 반사판은 후면 빛을 전면으로 반사시켜 빛 손실을 줄이는 역할을 한다. 은을 포함하는 얇은 막은 후면 빛을 전면으로 반사시키는 효율이 백색도료 처리 반사판 및 알루미늄 반사판보다 높아 조명도를 2배 가까이 높일 수 있다. 이에 따라 빛 손실이 적은 은 또는 은합금 함유 금속막이 반사판에 사용되고 있다.
한편, 디스플레이 장치의 고해상도 및 대형화에 따라 박막트랜지스터 기판의 배선에 있어서 일반적으로 사용되는 알루미늄 및 구리보다 높은 전도성을 가지는 은을 함유하는 배선이 사용되고 있다.
반사판이나 배선으로 사용되는 은 또는 은합금 함유 금속막을 식각하기 위한 식각액 조성물로는 인산, 질산 및 초산을 기반으로 하는 조성물이 대한민국특허 공개 제2008-0009866호에 개시되어 있다. 그러나 상기 조성물은 초산으로 인해 휘발성이 강하여 처리 시간이 증가함에 따라 식각 특성이 변하게 되며, 그 결과 일부 배선의 식각 편차 증가의 우려가 있다.
한편, 대한민국특허공개 제2014-0087757호에는 초산 대신 황산을 첨가하여, 인산, 질산 및 황산을 포함하는 은 또는 은합금막 식각액이 개시되어 있고, 대한민국 특허공개 제2014-0063284호에는 질산 및 황산을 함유하는 식각액이 개시되어 있다. 그러나 이와 같이 황산을 함유하는 경우에는 과식각이 발행하여 일부 배선 단락이 발생할 수 있을 뿐 아니라, 또한 은 또는 은합금 함유 금속막의 식각 처리매수가 증가함에 따라 식각 편차가 증가하는 불량이 발생할 수 있다.
따라서 은 또는 은합금을 함유하는 막 또는 배선의 식각 공정에 사용되는 식각액의 개선이 필요하다.
본 발명의 과제는 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액을 제공하는 것으로 더욱 상세하게는 초산의 함량을 감소한 것인 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액을 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 인산, 질산, 식각속도 조절제 및 물을 포함하는 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물로서,
상기 식각속도 조절제는 카르복시기를 포함하는 탄소수 3 이상의 카르복실산 화합물로서 탄소수(x), 카르복시기의 수(y) 및 카르복시기를 제외한 기능기의 수(z) 가 하기 관계식을 만족하는 것인 조성물을 제공한다:
x가 3 또는 4 인 경우: y ≤ x-2 및 y+z ≥ 2
x가 5 이상인 경우: y < x-2 및 2 ≤ y+z ≤ 5
단, 상기 관계식에서 x 및 y는 0이 될 수 없고, z는 0이 될 수 있다.
또한, 상기 카르복시기를 제외한 기능기는 케톤기 또는 하이드록시기를 지칭하는 것 일 수 있다.
또한, 상기 식각속도 조절제가 탄소수 3 내지 30이며, 카르복실기 수가 1 내지 10인 카르복실산 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 일 구현예에 따르면, 상기 식각속조 조절제가 카르복실기를 3개 이상 갖는 화합물인 경우 분자 내에 질소원자를 갖는 화합물일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 탄소수 3 이상의 카르복실산 화합물이 직쇄 또는 분지쇄형 화합물일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 식각속도 조절제가 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 디아세트산, 말산, 타르타르산, 이미노디아세트산, 에틸렌디아민테트라아세트산, 디에틸렌트리아민펜타아세트산 중 어느 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 조성물은 인산 20 내지 80 중량부; 질산 1 내지 20 중량부; 및 식각속도 조절제 0.05 내지 30 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
또한, 일 구현예에 따르면, 상기 조성물은 초산을 50 중량부 이하 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 조성물이 식각하는 은 또는 은합금 함유 금속막은 단일 또는 다층막일 수 있다.
본 발명에 따른 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물에 의하면 은 또는 은합금 함유 금속막의 식각 공정시 처리 시간이 지남에 따른 식각 특성의 변화를 줄일 수 있다. 따라서 식각 처리 매수를 증가시키면서도 식각편차를 유지할 수 있으며 식각 불균일 현상을 개선할 수 있다.
도 1은 실시예 1에 따른 식각액 조성물로 식각 공정 시 은 파우더를 1,000ppm 첨가한 후의 은 또는 은합금 함유 금속막 식각 프로파일에 대한 주사전자 현미경 사진이다.
도 2는 실시예 1에 따른 식각액 조성물로 식각 공정 시 은 파우더를 5,000ppm 첨가한 후의 은 또는 은합금 함유 금속막 식각 프로파일에 대한 주사전자 현미경 사진이다.
도 3은 비교예 1에 따른 식각액 조성물로 식각 공정 시 은 파우더를 1,000ppm 첨가한 후의 은 또는 은합금 함유 금속막 식각 프로파일에 대한 주사전자 현미경 사진이다.
도 4는 비교예 1에 따른 식각액 조성물로 식각 공정 시 은 파우더를 5,000ppm 첨가한 후의 은 또는 은합금 함유 금속막 식각 프로파일에 대한 주사전자 현미경 사진이다.
도 5는 비교예 1에 따른 식각액 조성물로 식각 공정 시 은 또는 은합금 함유 금속막의 배선 단락을 나타내는 주사전자 현미경 사진이다.
도 6은 실시예 9에 따른 식각액 조성물로 식각 공정 시 은 파우더를 1,000ppm 첨가한 후의 은 또는 은합금 함유 금속막 식각 프로파일에 대한 주사전자 현미경 사진이다.
도 7은 실시예 9에 따른 식각액 조성물로 식각 공정 시 은 파우더를 5,000ppm 첨가한 후의 은 또는 은합금 함유 금속막 식각 프로파일에 대한 주사전자 현미경 사진이다.
도 8은 비교예 3에 따른 식각액 조성물로 식각 공정 시 은 파우더를 1,000ppm 첨가한 후의 은 또는 은합금 함유 금속막 식각 프로파일에 대한 주사전자 현미경 사진이다.
도 9는 비교예 3에 따른 식각액 조성물로 식각 공정 시 은 파우더를 5,000ppm 첨가한 후의 은 또는 은합금 함유 금속막 식각 프로파일에 대한 주사전자 현미경 사진이다.
도 10은 비교예 3에 따른 식각액 조성물로 식각 공정 시 은 또는 은합금 함유 금속막의 배선 단락을 나타내는 주사전자 현미경 사진이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따른 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물은,
인산, 질산, 식각속도 조절제 및 물을 포함하며,
상기 식각속도 조절제는 카르복시기를 포함하는 탄소수 3 이상의 카르복실산 화합물로서 탄소수(x), 카르복시기의 수(y) 및 카르복시기를 제외한 기능기의 수(z) 가 하기 관계식을 만족하는 것이다:
x가 3 또는 4 인 경우: y ≤ x-2 및 y+z ≥ 2
x가 5 이상인 경우: y < x-2 및 2 ≤ y+z ≤ 5
단, 상기 관계식에서 x 및 y는 0이 될 수 없고, z는 0이 될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 카르복시기를 제외한 기능기는 케톤기 또는 하이드록시기를 지칭하는 것일 수 있다.
상기 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물에 있어서, 상기 식각속도 조절제는 탄소수 3 이상이면서, 카르복실기를 1개 이상 함유하는 유기산으로부터 선택될 수 있다. 상기 유기산의 카르복실기는 식각 공정에서 금속이온을 킬레이트화하여 식각용액 내에 녹아 들어갈 수 있도록 안정화시키는 역할을 할 수 있으며, 이에 따라 금속이온이 기판에 환원되어 재흡착되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
상기 카르복실기를 함유하는 유기산은 카르복실산 화합물이라 하며, 카르복실산 화합물 중 카르복실기를 1개 포함하는 화합물로는 예를 들어, 프로피온산, 카프로산, 카프릴산, 페닐아세트산, 벤조산, 벤젠모노카르복실산, 니트로벤조산, 히드록시벤조산, 히드록시벤젠, 아미노벤조산, 디아세트산, 락트산, 피루빈산 등을 들 수 있다.
또한 상기 카르복실산 화합물 중 카르복실기를 2개 포함하는 화합물로는 예를 들어 숙신산, 글루타르산, 프탈산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 디아세트산, 이미노디아세트산, 말산, 타르타르산 등을 들 수 있다.
또한, 상기 카르복실산 화합물 중 카르복실기를 3개 이상 포함하는 경우에는 분자 내에 질소원자를 갖는 것이 바람직하다. 카르복실기가 3개 이상인 경우 분자 내에 질소원자를 포함하지 않으면 카르복실기를 2개 갖는 분자와 비교할 때 금속과의 결합력은 유사하나 분자 크기가 커져 금속과의 결합이 원활하지 않을 수 있다.
카르복실기를 4개 포함하는 화합물로는 에틸렌디아민테트라아세트산을, 카르복실기를 5개 포함하는 화합물로는 디에틸렌트리아민펜타아세트산 등을 예로 들 수 있다.
본 발명자들의 연구에 따르면, 상기 열거된 탄소수 3 이상의 카르복실산 화합물들 중에서도 탄소수(x), 카르복시기의 수(y) 및 카르복시기를 제외한 기능기의 수(z) 가 하기 관계식을 만족하는 것이 바람직하다:
x가 3 또는 4 인 경우: y ≤ x-2 및 y+z ≥ 2
x가 5 이상인 경우: y < x-2 및 2 ≤ y+z ≤ 5
단, 상기 관계식에서 x 및 y는 0이 될 수 없고, z는 0이 될 수 있다.
상기 카르복실산 화합물은 탄소수가 증가할수록 사슬 길이가 연장됨으로 인하여 물에 용해되기 어려울 수 있고, 카르복실기나, 하이드록시, 케톤기와 같은 기능기의 수가 증가할수록 점성이 높아질 수 있기 때문이다.
본 발명자들의 연구에 의하면, 2개의 카르복실기를 갖지만 탄소수가 3이 안되는 옥살산(탄소수 2)은 금속과 결합하면 침전물을 형성하는 문제점이 있다.
상기 탄소수 및 카르복실기의 수는 구체적으로, 탄소수가 3 내지 30이면서 카르복실기 수가 1 내지 10 의 범위에서 선택될 수 있다. 예를 들어 탄소수 3 내지 15이면서 동시에 카르복실기의 수가 1 내지 5 의 범위에서 상기 관계식을 만족하도록 선택하는 것이 은 또는 은합금 함유 금속막 식각 공정에 있어서 바람직한 역할을 수행할 수 있다.
탄소수가 3이면서 카르복실기의 수가 2인 말론산의 경우에는 전술한 관계식(y ≤ x-2)을 만족하지 못하며, 낮은 pH에서 분해된다는 문제가 있다.
또한, 탄소수가 5이면서 3개의 카르복실기를 갖는 시트르산의 경우에는 전술한 관계식(y < x-2)을 만족하지 못할 뿐 아니라 분자 내에 질소원자를 갖지 못하므로, 금속과의 결합이 원활하지 않다는 문제점이 있다.
상기 식각속도 조절제에 포함되는 카르복실산 화합물은 직쇄 또는 분지쇄형 화합물일 수 있으며, 카르복실산 외에 질소원자 함유기를 포함할 수도 있다. 특히 카르복실기를 3개 이상 포함하는 화합물인 경우에는 분자 내에 질소원자를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면 아미노폴리카르복실산일 수 있다.
바람직한 구현예에 따르면, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 디아세트산, 이미노디아세트산, 말산, 타르타르산, 에틸렌디아민테트라아세트산, 디에틸렌트리아민펜타아세트산 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 조성물 총 중량 100중량부를 기준으로, 인산 20 내지 80 중량부; 질산 1 내지 20 중량부; 탄소수 3 이상의 카르복실산 화합물을 포함하는 식각속도 조절제 0.05 내지 30 중량부; 및 잔량의 탈이온수;를 포함할 수 있다.
상기 카르복실산 화합물의 첨가 함량이 적을 경우 과식각으로 인한 배선 단락이 발생할 수 있으며, 함량이 과할 경우 금속막의 산화작용을 방해하여 식각 균일성을 저해할 수 있다. 따라서 상기 식각속도 조절제의 함량은 상기 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물 총 중량 100중량부를 기준으로 0.05 내지 30중량부일 수 있으며, 예를 들어 0.1 내지 10 중량부를 첨가하여 은 또는 은합금 함유 금속막을 식각하는 역할을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물은 인산을 포함하며, 상기 인산의 사용 함량은 상기 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물 총 중량 100중량부를 기준으로 20 내지 80중량부의 양으로 첨가할 수 있으며, 예를 들어 40 내지 70중량부의 함량으로 첨가할 수 있다.
상기 인산을 사용함에 있어서, 인산 이온은 식각액 조성물 내에서 용해되어 수소를 내어놓고 자신은 음전하를 띄게 된다. 상기와 같이 음전하를 띄는 인산 이온은 산화된 은 이온과 결합하여 킬레이트화 반응으로 인해 안정한 착화합물을 형성하므로 은의 물에 대한 용해성을 증가시켜 은 이온 안정제의 역할을 할 수 있으며, 이에 따라 은 또는 은합금 함유 금속막의 식각 공정에서 발생될 수 있는, 은 이온이 기판의 표면에 재흡착되어 잔상이 남는 현상을 방지할 수 있다.
또한 상기 인산은 은 또는 은합금 함유 금속막 식각에 있어서, pH 범위를 조절함에 따라 식각 속도를 원활하게 하여 은 또는 은합금 함유 금속막의 잔사 형성을 방지할 수 있으며, 은 또는 은합금 함유 금속막의 식각 면적을 조절하고 식각 공정을 제어하는 역할을 수행할 수 있다.
은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물은 질산을 포함하는데, 질산은 보조 산화제로 사용될 수 있으며 은 또는 은합금 함유 금속막을 산화시켜 식각하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 질산의 함량은 상기 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물 총 중량 100중량부를 기준으로 1 내지 20 중량부를 포함할 수 있으며 예를 들어, 2 내지 10중량부를 사용하여 상기 은 또는 은합금 함유 금속막의 식각 역할을 수행할 수 있다. 상기 질산은 식각액 내에서 해리되는 질산 이온이 은 또는 은합금 함유 금속막 표면의 전자를 빠른 속도로 환원시키므로 상기 범위 내의 함량 조절에 따라 식각속도를 조절하여 식각 균일성을 향상시킬 수 있고, 포토레지스트 아래의 기재 부분이 식각되는 언더컷 현상을 제어할 수 있다. 언더컷 현상이 커지는 경우 은 또는 은합금 함유 금속막의 일부가 손실되어 반사판 또는 박막트랜지스터 기판 등으로 사용하여 역할을 수행하는 데 어려움이 있을 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물은 초산을 더 포함할 수 있으며, 주산화제에 의해 개시되는 식각반응을 조절하는 역할을 할 수 있고, 측면식각량 조절로 인한 식각프로파일을 제어할 수 있다. 상기 초산은 상기 식각액 조성물 총 중량 100중량부를 기준으로 50 중량부 이하, 예를 들어 1 내지 50중량부 또는 5 내지 30중량부를 첨가하여 은 또는 은합금 함유 금속막을 식각하는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 물은 특별히 한정되는 것은 아니나, 탈이온수를 사용할 수 있다. 예를 들어, 물의 비저항 값, 즉, 물 속에 이온이 제거된 정도가 18㏁/㎝ 이상인 탈이온수를 사용할 수 있다.
본 발명의 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물은 부식방지제 및 계면활성제 등과 같은 첨가제를 추가적으로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 부식방지제는 은의 식각량 조절과 식각률의 제어를 위해 사용되는 성분으로서, 무기방식제, 유기방식제 또는 기화성 방식제 등을 사용할 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다.
상기 부식방지제의 함량은 식각액 조성물 총중량에 대하여 0.01 내지 10중량부일 수 있고. 예를 들어 0.01 내지 3중량부를 첨가할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물은 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 상기 계면활성제는 적용 표면에 대해 젖음성(wetting property)을 향상시켜 상기 식각액이 골고루 작용할 수 있도록 하고, 첨가제의 거품 특성 개선 및 기타 유기 첨가제에 대한 용해성을 높이기 위해 추가적으로 첨가할 수 있다.
상기 계면활성제는 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 및 양쪽성 계면활성제로 이루어지는 군 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 비이온성 계면활성제는 수용액 상태에서 이온을 생성하지 않는 이유로 다른 유형의 계면 활성제와 혼합 첨가하여 사용할 수 있다. 비이온성 계면활성제는 예를 들어, 에톡시레이티드 선형 알코올, 에톡시레이티드 알킬 페놀, 지방산 에스테르, 아민 및 아마이드 유도체, 알킬폴리글리코사이드, 산화에틸렌-산화프로필렌 혼성 중합체, 폴리알콜 및 에톡시레이티드 폴리알콜, 싸이올 및 메르캅탄 파생 화합물을 포함할 수 있다.
상기 음이온성 계면활성제는 황산염, 술폰산염, 유기인산계열, 사르코사이드, 알킬 아미노산, 라우릴 사르코시네이트를 포함할 수 있으며 예를 들어 알킬 에스테르 황산염, 알킬 에톡시 에테르 황산염, 도데실 벤젠 술폰산염, 알킬 벤젠 술폰산염, 알파-올레핀 술폰산염, 리그노 술폰산염, 술포-카르복실 화합물을 포함할 수 있다.
상기 양이온성 계면활성제는 음전하 기질에 흡착이 가능하며 이로 인해 정전기 방지 및 유연제의 역할을 할 수 있다. 또한 고형 입자의 분산제, 부유집진제, 소수성제, 부식방지제의 역할을 할 수 있다. 양이온성 계면활성제는 예를 들어 패티 아민, 4급 알킬-암모늄, 선형 디아민, n-도데실 피리디늄 클로라이드, 이미다졸 및 몰포린 화합물을 포함할 수 있다.
상기 양쪽성 계면활성제는 동일 분자 중에 음이온성과 양이온성의 해리를 가지고 일정한 등전점을 가지며, 예를 들어 암포카복실레이트, 알킬 베타인, 아미도알킬 베타인, 아미도알킬 설타인, 암포포스페이트, 포스포베타인, 피로포스포베타인, 카르복시알킬 알킬 폴리아민을 포함할 수 있다.
상기 계면활성제로서는 예를 들어 아세틸렌디올, 알킬아민, 알킬카르복실산 및 플루로닉 계열 중합체로 중 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 플루로닉 계열 중합체는 예를 들어, 에틸렌옥사이드와 프로필렌옥사이드의 블록 공중합체 등을 포함할 수 있다.
상기 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물에 포할할 수 있는 계면활성제는 당업계에 일반적으로 사용되는 것일 수 있으며, 상기 기재된 계면활성제에 제한되지는 않는다.
상기 계면활성제는 그 함량이 적절하지 못할 경우 상기 식각액의 젖음성 향상, 첨가제의 거품 특성 개선 및 기타 유기 첨가제에 대한 용해성을 높이는 효과를 기대할 수 없거나 또는, 용해도의 문제로 인해 계면활성제 석출 문제가 발생할 수도 있다. 따라서 상기 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물 총 100중량부를 기준으로 0.0005 내지 5중량부의 함량으로 첨가할 수 있으며, 예를 들어 비이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제 또는 이들의 혼합물을 0.001 내지 2 중량부 첨가할 수 있다.
이와 같은 첨가제를 배합하는 경우, 그 배합량은 각 첨가제의 사용 목적 등에 따라 적절하게 선택할 수 있지만, 본 발명의 효과를 손상시키지 않도록 하는 관점에서, 본 발명의 식각액 조성물 100 질량부에 대해 전체 첨가제는 합계 10 질량부 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다.
상기 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물은 단일막 또는 다층막으로 구성되는 은 또는 은합금 함유 금속막 그리고 은 또는 은합금 함유 금속배선에 사용하여 식각 공정을 수행할 수 있다. 예를 들어 상기 은 또는 은합금막에 포함되는 다층막으로는 은-알루미늄, 산화인듐-은 및 은-알루미늄-몰리브덴, 인듐틴옥사이드-은-인듐틴옥사이드 등이 사용될 수 있다. 또한 상기 은 또는 은합금 함유 금속막의 형태는 은을 주성분으로 하여 네오디늄, 구리, 납, 니오븀, 니켈, 몰리브덴, 크롬, 망간, 텅스텐, 티타늄, 팔라듐 등의 다른 금속을 포함하는 합금 형태 또는 은의 질화물, 규화물, 탄화물 산화물 형태 등으로 다양할 수 있다.
일 구현예에 따르면 상기 은 또는 은합금 함유 금속막은 단일 또는 다층막일 수 있으며, 또한 디스플레이용 반사판 또는 TFT 금속배선 등으로 사용되는 은 또는 은합금 함유 금속막에 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물에 의하면, 은 또는 은합금 함유 금속막 식각면의 단락과 불균일한 잔사를 방지할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물을 사용하여 디스플레이 반사판 등의 기판으로 사용되는 은 또는 은합금 함유 금속막을 식각하는 경우 식각 후 식각면의 형태, 즉 식각 프로파일을 고르게 비탈지면서 하방이 상방보다 더 넓은 완만한 테이퍼 형태로 형성할 수 있으므로 전해부식 또는 부분적으로 얇은 곳에 전류가 집중하여 단선되는 단차현상을 방지할 수 있다. 이와 같이 식각면을 잔사 돌기 등이 없이 균일하고 정밀하게 형성할 경우 다층막 사이의 단차 또한 줄일 수 있으며 해상도와 색상을 향상시킬 수 있다.
이하 구체적인 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 실시예를 실시할 수 있는 바, 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 의도되지 않는다.
실시예 1 내지 15 및 비교예 1 내지 8
하기 표 1에 기재된 성분 함량으로 각 성분을 혼합하여 실시예 1 내지 15 및 비교예 1 내지 8로부터 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물을 제조하였다.
실시예
및
비교예		 인산
[중량부]		 질산
[중량부]`		 초산
[중량부]		 유기산
[중량부]		 물
[중량부]
실시예1 60 6 0 IDA 5 29
실시예2 60 6 0 DA 5 29
실시예3 60 6 0 EDTA 5 29
실시예4 60 6 0 DTPA 5 29
실시예5 60 6 0 McA 5 29
실시예6 60 6 0 SA 5 29
실시예7 60 6 0 TA 5 29
실시예8 60 6 0 LA 5 29
실시예9 55 5 11 IDA 3 26
실시예10 55 5 11 EDTA 3 26
실시예11 55 5 11 DTPA 3 26
실시예12 55 5 11 McA 3 26
실시예13 55 5 11 SA 3 26
실시예14 55 5 11 TA 3 26
실시예15 55 5 11 GA 3 26
비교예1 60 6 0 - 0 34
비교예2 55 5 11 황산 3 26
비교예3 55 5 14 - 0 26
비교예4 60 6 5 - 0 29
비교예5 60 6 0 황산 5 29
비교예 6 60 6 0 CA 5 29
비교예 7 60 6 0 MA 5 29
비교예 8 60 6 0 Oz 5 29
상기 표에서 사용된 약어는 다음을 의미한다.
IDA : 이미노디아세트산, DA : 디아세트산, EDTA : 에틸렌디아민테트라아세트산, DTPA : 디에틸렌트리아민펜타아세트산, McA : 말산, SA : 숙신산, TA : 타르타르산, LA : 락트산, GA : 글루타르산, CA : 시트르산, MA : 말론산, Oz : 옥살산.
유리 기판 상에 인듐틴옥사이드- 은 또는 은 합금막 -인듐틴옥사이드의 삼중막 으로서 두께 70Å과 1000Å과 70Å을 증착한 다음, 포토리소그래피 공정을 진행하여 패턴을 형성시킴으로써 시편을 제조하였다. 상기 은 합금막은 은-구리-팔라듐 합금막을 의미한다. 상기 삼중막 시편은 이하 ITO-Ag-ITO라 한다.
실험예 1 : 처리 매수 증가에 따른 식각 특성 평가
은 파우더 첨가에 따른 식각편차(CD bias)를 측정하였다. 상기 식각편차는 기판 상에 형성된 포토레지스트 패턴 크기가 마스크 패턴 크기보다 작은 정도를 의미한다.
상기 실험예 1의 평가를 수행하기 위해 상기 실시예 1 내지 15 및 비교예 1 내지 8 에 따른 식각액 조성물을 사용하여 스프레이가 가능한 장비(Mini-etcher ME-001)에서 40℃의 온도의 조건으로 120초 동안 식각을 진행하였다.
실험예 2 : 배선 단락 발생 시간 평가
식각 처리 시간에 따른 배선단락 발생 시간을 측정하였다. 상기 평가는 스프레이가 가능한 장비(Mini-etcher ME-001)에서 스프레이 시간에 따른 식각 특성 변화를 측정함으로써 수행하였다.
상기 실험예 2의 평가를 수행하기 위해 상기 실시예 1 내지 15 및 비교예 1 내지 8 에 따른 식각액 조성물을 사용하여 스프레이가 가능한 장비(Mini-etcher ME-001)에서 40℃의 온도의 조건으로 12시간 동안 식각을 진행하였다.
실험예 1 및 2의 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예
및
비교예		 120sec etch CD bias
(㎛)
배선단락 발생
스프레이 시간
은 파우더 1,000ppm
첨가		 은 파우더 5,000ppm
첨가
실시예1 0.26㎛ 0.29㎛ 12
실시예2 0.21㎛ 0.29㎛ 12
실시예3 0.21㎛ 0.25㎛ 10
실시예4 0.31㎛ 0.35㎛ 10
실시예5 0.30㎛ 0.35㎛ 11
실시예6 0.25㎛ 0.29㎛ 12
실시예7 0.30㎛ 0.37㎛ 9
실시예8 0.26㎛ 0.31㎛ 10
실시예9 0.26㎛ 0.30㎛ 12
실시예10 0.24㎛ 0.32㎛ 11
실시예11 0.26㎛ 0.31㎛ 10
실시예12 0.24㎛ 0.31㎛ 11
실시예13 0.21㎛ 0.29㎛ 10
실시예14 0.27㎛ 0.33㎛ 10
실시예15 0.26㎛ 0.31㎛ 10
비교예1 0.31㎛ 0.70㎛ 3
비교예2 0.54㎛ 1.17㎛ 4
비교예3 0.24㎛ 0.57㎛ 3
비교예4 0.31㎛ 0.62㎛ 3
비교예5 0.61㎛ 1.25㎛ 4
비교예6 0.29㎛ 0.59㎛ 4
비교예7 0.26㎛ 0.61㎛ 4
비교예8 0.25㎛ 0.57㎛ 4
상기 표 2에 나타난 실험예 1의 결과와 같이 본 발명에 따른 식각액 조성물을 포함하는 실시예 1 내지 15의 경우, ITO-Ag-ITO의 식각 공정시 은 파우더 첨가 함량이 1000ppm인 경우 식각편차는 0.21㎛ 내지 0.31㎛이며, 함량이 5000ppm인 경우 0.25㎛ 내지 0.37㎛인 것을 알 수 있다. 비교예 1 내지 8의 경우, 은 파우더 함량을 1000ppm 첨가할 경우 식각편차는 0.24㎛ 내지 0.61㎛, 5000ppm 첨가할 경우 0.57㎛ 내지 1.25㎛로 본 발명에 따른 식각액 조성물을 포함하는 실시예 1 내지 15와 비교하여 현저한 차이가 나는 것을 알 수 있다.
또한 상기 표 2에 나타난 실험예 2의 결과와 같이 실시예 1 내지 15의 경우, ITO-Ag-ITO의 식각 공정시 배선의 단락이 발생하는 데 걸리는 시간이 9시간 이상이며, 비교예 1 내지 8의 경우에는 4시간으로 2배 이상의 차이가 나는 것을 알 수 있다.
실험예 3: 주사전자현미경 사진에 의한 식각특성 평가
도 1 내지 도 10에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 및 9와 비교예 1 및 3의 식각액 조성물을 사용하여 ITO-Ag-ITO를 식각한 후의 식각 특성을 주사전자 현미경(히다치사 제조, S-4800)을 이용하여 관찰하였다.
도 1 내지 10의 주사전자현미경 사진을 살펴보면 본 발명에 따른 실시예 1 및 9의 식각액 조성물의 경우, 비교예 1 및 3의 식각 프로파일보다 식각 표면이 더 양호한 것을 알 수 있다. 또한 도 5 및 10에서 확인할 수 있는 바와 같이, 비교예 1 및 3의 경우 식각 공정이 진행됨에 따라 은 또는 은합금 함유 금속막 배선의 단선이 발생하는 것을 확인할 수 있다.
이상 살펴본 바와 같이, 인산, 질산과 함께 탄소수 3 이상이면서 탄소수, 카르복시기의 수 및 카르복시기를 제외한 기능기의 수가 일정 조건을 만족하는 카르복실산 화합물을 포함하는 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물을 사용하는 경우 식각 처리 매수가 증가하여도 식각편차가 유지되며 식각 정밀도가 향상됨을 알 수 있다. 또한 초산만을 사용하는 경우에 비해 본 발명에 따른 식각액 조성물은 식각 처리 시간을 증가시킬 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물에 의하면 한 뱃치의 식각액으로 장시간 식각이 가능해져 단위 시간당 처리량을 증가시킬 수 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (9)

  1. 조성물 100중량부에 대하여,
    인산 20 내지 80 중량부;
    질산 1 내지 20 중량부;
    식각속도 조절제 0.05 내지 30 중량부;
    초산 1 내지 50중량부; 및
    잔량의 물을 포함하고,
    상기 식각속도 조절제가 이미노디아세트산, 에틸렌디아민테트라아세트산 및 디에틸렌트리아민펜타아세트산 중 하나 이상을 포함하는, 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 식각속도 조절제가 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 디아세트산, 말산 및 타르타르산 중 어느 하나 이상을 더 포함하는 것인 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 은 또는 은합금 함유 금속막이 단일 또는 다층막인 것인 은 또는 은합금 함유 금속막 식각액 조성물.
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