KR102412260B1 - 몰리브덴 함유 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시 장치용 어레이 기판의 제조방법 - Google Patents

몰리브덴 함유 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시 장치용 어레이 기판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 몰리브덴 함유 금속막의 식각액 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 과산화수소, 불소 화합물, 아졸계 화합물, pKa 1.1 내지 6.0의 술폰산계 화합물, 및 물을 포함하는 몰리브덴(Mo) 함유 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.

Description

몰리브덴 함유 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시 장치용 어레이 기판의 제조방법 {ETCHING SOLUTION COMPOSITION FOR MOLYBDENUM-CONTAINING LAYER AND MANUFACTURING METHOD OF AN ARRAY SUBSTRATE FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY USING THE SAME}
본 발명은 몰리브덴(Mo) 함유 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.
본격적인 정보화 시대로 접어들게 됨에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이 분야가 급속도로 발전해 왔으며, 이에 부응하여 다양한 평판 디스플레이가 개발되어 각광받고 있다.
이러한 평판 디스플레이 장치의 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 플라즈마 디스플레이 장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출 디스플레이 장치(Field Emission Display device: FED), 유기발광소자(Organic Light Emitting Diodes: OLED) 등을 들 수 있다. 특히 액정표시장치는 뛰어난 해상도에 따른 선명한 영상을 제공하며, 전기를 적게 소모하고, 디스플레이 화면을 얇게 만들 수 있는 특성 때문에 각광을 받고 있다.
TFT-LCD 등의 액정표시장치의 화소전극에는 몰리브덴 합금막 및 금속 산화막의 단일막 또는 몰리브덴 합금막과 금속 산화막의 다층막 등이 사용된다. 상기 화소전극은 일반적으로 스퍼터링 등의 방법을 통해 기판상에 적층시키고, 그 위에 포토레지스트를 균일하게 도포한다. 이후 패턴이 새겨진 마스크를 통하여 빛을 조사하고, 현상을 통하여 원하는 패턴의 포토레지스트를 형성시킨다. 이어, 건식 또는 습식 식각으로 포토레지스트 하부에 있는 금속막에 패턴을 전사한 후, 필요 없는 포토레지스트를 박리 공정에 의해 제거하는, 일련의 리소그래피(lithography) 공정을 거쳐 완성된다.
상기 몰리브덴 합금막 및 금속 산화막의 식각을 동일한 식각액으로 실시하는 경우, 제조 공정을 간소화시킬 수 있으나, 일반적으로 몰리브덴 합금막은 내화학성이 우수하여 습식 식각이 용이하지 않다는 문제점이 있다. 또한, 처리매수에 따른 식각 성능 차이가 크고, TFT 소자 구동 특성 및 리워크(rework)에 문제를 발생시킬 수도 있는 유리(glass) 및 패시베이션(passivaition)의 손상 발생을 방지하지 못한다는 문제가 있다.
본 발명은, 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴 합금의 단일막, 또는 상기 단일막 및 금속 산화물막을 포함하는 다층막을 식각함에 있어서, 처리 매수에 따른 편측 식각(side etch) 변화량이 적어 식각 프로파일(etch profile)이 우수하며, 금속(metal)의 용해도가 우수한 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 식각액 조성물을 사용하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은,
(A) 과산화수소, (B) 불소 화합물, (C) 아졸계 화합물, (D) pKa 1.1 내지 6.0의 술폰산계 화합물, 및 (E) 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 몰리브덴(Mo) 함유 금속막의 식각액 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은
a) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
b) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
c) 상기 게이트 절연층 상에 산화물 반도체층을 형성하는 단계;
d) 상기 산화물 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계; 를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
상기 e) 단계는 기판 상에 몰리브덴(Mo) 함유 금속막을 형성하고, 본 발명의 몰리브덴 함유 금속막의 식각액 조성물로 식각하여 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 몰리브덴(Mo) 함유 금속막의 식각액 조성물은, (A) 과산화수소, (B) 불소 화합물, (C) 아졸계 화합물, (D) pKa 1.1 내지 6.0의 술폰산계 화합물, 및 (E) 물을 함유함으로써, 몰리브덴(Mo) 함유 금속막을 식각함에 있어서 처리 매수에 따른 편측 식각(side etch) 변화량이 적고, 금속의 용해도가 우수한 특성을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 식각액 조성물을 사용하여 액정표시장치용 어레이 기판을 제조하는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명자들은 몰리브덴(Mo) 함유 금속막을 식각함에 있어서, 처리 매수에 따른 편측 식각(side etch) 변화량이 적고, 과식각이 발생하지 않는 등 우수한 식각 특성을 가지며, 금속(metal) 용해도가 우수한 식각액 조성물을 제공하기 위해 예의 노력한 바, 과산화수소, 불소 화합물, 아졸계 화합물, pKa 1.1 내지 6.0의 술폰산계 화합물 등을 포함하는 식각액 조성물로서 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명은
(A) 과산화수소, (B) 불소 화합물, (C) 아졸계 화합물, (D) pKa 1.1 내지 6.0의 술폰산계 화합물, 및 (E) 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 몰리브덴(Mo) 함유 금속막의 식각액 조성물에 관한 것이다.
상기 몰리브덴(Mo) 함유 금속막은 막의 구성 성분 중에 몰리브덴(Mo)이 포함되는 것으로서, 단일막 및 이중막 이상의 다층막을 포함하는 개념이다. 상기 몰리브덴(Mo) 함유 금속막은 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴 합금(Mo alloy)의 단일막, 또는 상기 단일막과 금속 산화물막으로 이루어진 다층막 등을 들 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 몰리브덴(Mo) 함유 금속막의 식각액 조성물을 구성하는 각 성분을 설명한다.
(A) 과산화수소
본 발명의 몰리브덴(Mo) 함유 금속막의 식각액 조성물에 포함되는 과산화수소(H2O2)는 주산화제로 사용되는 성분으로서, 몰리브덴 함유 금속막의 식각 속도에 영향을 준다.
상기 과산화수소(H2O2)는 몰리브덴(Mo) 함유 금속막의 식각액 조성물 총 중량에 대하여 10 내지 25 중량%, 보다 바람직하게는 15 내지 23 중량%로 포함되는 것이 좋다. 상기 과산화수소가 10 중량% 미만으로 포함되면 몰리브덴 함유 금속막의 식각 속도 저하를 야기할 수 있으며, 이로 인해 충분한 식각이 이루어지지 않을 수 있다. 반면, 25 중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 과산화수소(H2O2)의 농도가 지나치게 높아짐에 따라 몰리브덴막, 몰리브덴 합금막 또는 금속 산화물막 등에 과식각 현상이 발생할 수 있으며, 식각액의 안정성이 저하 우려가 있다. 여기에서 과식각 현상은 식각 속도(etch rate)가 너무 높아 식각 시 금속막 또는 금속 산화물막이 유실되는 현상을 의미하는 것으로 이해할 수 있다.
(B) 불소 화합물
본 발명의 몰리브덴(Mo) 함유 금속막의 식각액 조성물에 포함되는 불소 화합물은 물 등에 해리되어 플루오라이드 이온(F-)을 제공할 수 있는 화합물을 의미한다. 상기 불소 화합물은 몰리브덴 함유 금속막의 식각 속도에 영향을 주는 해리제로서, 몰리브덴 함유 금속막의 식각 속도를 조절하는 역할을 한다.
상기 불소 화합물은 당업계에서 사용되는 것이면 특별히 한정하지 않으나, 구체적인 예로서 불화수소(HF), 불화나트륨(NaF), 불화암모늄(NH4F), 플루오르화붕산염(NH4BF4), 플루오르화수소암모늄(NH4FHF), 플루오르화칼륨(KF), 플루오르화수소칼륨(KHF2), 불화알루미늄(AlF3) 및 테트라플루오로붕산(HBF4) 으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 하부 막질로 사용될 수 있는 SiO2의 손상(damage) 감소 측면에서, 보다 바람직하게는 불화암모늄(NH4F)을 사용할 수 있다.
상기 불소 화합물은 본 발명의 몰리브덴(Mo) 함유 금속막의 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 2 중량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1.5 중량%로 포함되는 것이 좋다. 상기 불소 화합물의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우, 몰리브덴 함유 금속막의 식각 속도가 저하되며, 2 중량%를 초과하면 몰리브덴 함유 금속막에 대한 식각 성능은 향상되나, Si 계열 하부막에 대한 손상(damage)이 크게 나타나 바람직하지 않다.
(C) 아졸계 화합물
본 발명의 몰리브덴(Mo) 함유 금속막의 식각액 조성물에 포함되는 아졸계 화합물은 몰리브덴 함유 금속막 및 금속 산화물막과 접촉하게 되는 구리 등의 데이터 배선의 식각 속도를 조절하는 역할을 한다.
상기 아졸계 화합물은 당업계에서 사용되는 것이면 특별히 한정하지 않으나, 구체적인 예로서 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 화합물 등을 들 수 있으며, 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상이 함께 사용될 수 있다. 이 중 트리아졸(triazole)계 화합물이 바람직하며, 트리아졸계 화합물의 구체적인 예로서 벤조트리아졸(benzotriazole)이 보다 바람직할 수 있다.
상기 아졸계 화합물은 본 발명의 몰리브덴(Mo) 함유 금속막의 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 1 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.2 내지 0.8 중량%로 포함되는 것이 좋다. 아졸계 화합물이 0.1 중량% 미만으로 포함될 경우 구리 등의 배선에 대한 식각 속도가 증가하여 어택(attack) 방지 효과가 떨어지게 되며, 1 중량%를 초과하여 포함되는 경우 몰리브덴(Mo) 함유 금속막, 금속 산화물막에 대한 식각 속도가 감소하여 공정 시간이 길어지는 등의 손실이 있을 수 있다.
(D) pK a 1.1 내지 6.0의 술폰산계 화합물
본 발명의 몰리브덴(Mo) 함유 금속막의 식각액 조성물에 포함되는 pKa 1.1 내지 6.0의 술폰산계 화합물은 식각액의 pH를 조절하여 상술한 과산화수소의 활동도를 높여줌으로써, 몰리브덴계 금속막 및 금속 산화물막의 식각을 적절하게 조절하는 역할을 한다. 또한, 처리매수에 따른 편측 식각(Side etch) 변화율을 감소시키는 역할을 한다.
상기 pKa 1.1 내지 6.0의 술폰산계 화합물은 그 종류를 특별히 한정하지 않으며, 상기한 pKa 범위 이내이면 술폰산기(-SO3H) 외에 추가로 다른 작용기 또는 치환기를 포함하는 술폰산계 화합물, 보다 바람직하게는 유기 술폰산계 화합물을 사용할 수 있다. 구체적인 예로서 설파닐산(Sulfanilic acid) 및 3-아미노벤젠설포닉산(3-Aminobenzenesulfonic acid)으로부터 선택되는 1종 이상을 들 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
술폰산계 화합물의 pKa가 1.1 미만의 경우에는 SiO2 Damage 가 크게 증가하며, 6.0을 초과하는 경우 처리매수에 따른 편측 식각 변화율이 증가하고 에천트(Etchant)에 대한 용해도가 떨어질 우려가 있다.
상기 pKa 1.1 내지 6.0의 술폰산계 화합물은 본 발명의 몰리브덴(Mo) 함유 금속막의 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.3 내지 5.0 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.5 내지 3.0 중량%로 포함되는 것이 좋다. 상기 술폰산계 화합물이 0.3 중량% 미만으로 포함될 경우 식각 속도가 저하되고, 처리매수 따른 편측 식각(side etch) 변화율 감소에 효과적으로 작용하기 어렵다. 반면 5.0 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 식각 속도가 지나치게 빨라져 패턴 유실 현상이 발생할 우려가 있다.
(E) 물
본 발명의 몰리브덴(Mo) 함유 금속막의 식각액 조성물에 포함되는 물은 특별히 한정하지 않으나, 반도체 공정용으로서 탈이온수를 이용하는 것이 바람직하며, 물속에 이온이 제거된 정도를 보여주는 비저항값이 18 ㏁/㎝ 이상인 탈이온수를 이용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 물은 본 발명의 몰리브덴(Mo) 함유 금속막의 식각액 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량으로 포함될 수 있다.
본 발명의 몰리브덴(Mo) 함유 금속막의 식각액 조성물은 상기에 언급한 성분들 외에 식각 조절제, 계면활성제, 금속 이온 봉쇄제, 부식 방지제, pH 조절제 및 이에 국한되지 않는 다른 첨가제로부터 선택되는 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다. 상기 첨가제는, 본 발명의 범위 내에서 본 발명의 효과를 더욱 양호하게 하기 위하여, 당해 분야에서 통상적으로 사용하는 첨가제들로부터 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명의 몰리브덴(Mo) 함유 금속막의 식각액 조성물은 반도체 공정용의 순도를 가지는 것이 바람직하며, 각 구성 성분들은 통상적으로 공지된 방법에 의해서 제조가 가능하다.
본 발명의 몰리브덴(Mo) 함유 금속막의 식각액 조성물이 적용되는 몰리브덴(Mo) 함유 금속막은, 막의 구성 성분 중에 몰리브덴(Mo)이 포함되는 것으로서, 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴 합금의 단일막, 또는 상기 단일막과 금속 산화물막으로 구성된 다층막 등을 들 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 몰리브덴 함유 금속막은 특별히 한정하지 않으나 구체적인 예로서, 몰리브덴(Mo)막, 몰리브덴을 주성분으로 하며 네오디늄(Nd), 탄탈륨(Ta), 인듐(In), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 니오븀(Nb), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg), 텅스텐(W), 프로트악티늄(Pa) 및 티타늄(Ti) 등으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 몰리브덴 합금막 등의 단일막; 상기 단일막과 금속 산화물막으로 구성된 다층막; 등을 들 수 있다. 상기 금속 산화물막은 통상 AxByCzO (A, B, C = Zn, Cd, Ga, In, Sn, Hf, Zr, Ta; x, y, z≥0)의 조합으로 이루어진 삼성분계 또는 사성분계 산화물을 함유하여 구성된 막으로서, 화소 전극으로 사용될 수 있다. 상기 금속 산화물막의 구체예로서 산화주석인듐(ITO), 산화아연인듐(IZO), 산화주석아연인듐(ITZO) 또는 산화갈륨아연인듐(IGZO) 등을 들 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 다층막의 보다 구체적인 예로서, 인듐산화막/몰리브덴(Mo) 또는 인듐산화막/몰리브덴 합금(Molybdenum alloy) 등의 이중막, 인듐산화막/몰리브덴(Mo)/인듐산화막 또는 인듐산화막/몰리브덴 합금/인듐산화막 등의 삼중막 등을 들 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
또한, 본 발명은
a) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
b) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
c) 상기 게이트 절연층 상에 산화물 반도체층을 형성하는 단계;
d) 상기 산화물 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계; 를 포함하는 액정 표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
상기 e) 단계는 기판 상에 몰리브덴(Mo) 함유 금속막을 형성하고, 본 발명의 몰리브덴 함유 금속막의 식각액 조성물로 식각하여 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.
상기 액정표시장치용 어레이 기판은 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판일 수 있다.
상기 몰리브덴 함유 금속막은, 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴 합금의 단일막, 또는 상기 단일막과 금속 산화물막으로 구성된 다층막일 수 있으며, 상기 몰리브덴 합금은 몰리브덴(Mo)을 주성분으로 하며, 네오디늄(Nd), 탄탈륨(Ta), 인듐(In), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 니오븀(Nb), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg), 텅스텐(W), 프로트악티늄(Pa) 및 티타늄(Ti) 등으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 합금 형태 등일 수 있다.
상기 금속 산화물막의 구체예로서, 산화주석인듐(ITO), 산화아연인듐(IZO), 산화주석아연인듐(ITZO) 또는 산화갈륨아연인듐(IGZO) 등을 들 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
이하, 본 발명을 실시예를 이용하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되지 않으며, 다양하게 수정 및 변경될 수 있다. 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해질 것이다.
< 실시예 및 비교예 > 식각액 조성물의 제조
하기 표 1에 나타낸 조성 및 함량에, 잔량의 물을 포함하는 실시예 1~7 및 비교예 1~10의 식각액 조성물 6kg을 각각 제조하였다.
(중량%)
구분 H2O2 AF ABF Benzo
triazole		 Sulfanilic acid 3-ABSA H2SO4 MSA Sulfamic acid 2-NSA
실시예 1 10 0.5 - 0.5 1.5 - - - - -
실시예 2 20 0.5 - 0.5 1.5 - - - - -
실시예 3 10 0.5 - 0.5 - 3.0 - - - -
실시예 4 20 0.5 - 0.5 - 3.0 - - - -
실시예 5 20 0.5 - 0.5 0.5 - - - - -
실시예 6 20 0.5 - 0.5 5 - - - - -
실시예 7 20 0.5 - 0.5 - 0.3 - - - -
비교예 1 20 0.5 - 0.5 - - - - 1 -
비교예 2 20 0.5 - 0.5 - - 0.2 - - -
비교예 3 20 0.5 - 0.5 - - 0.6 - - -
비교예 4 20 0.5 - 0.5 - - - 0.4 - -
비교예 5 20 0.5 - 0.5 - - - 0.7 - -
비교예 6 20 0.5 - 0.5 - - - - 0.8 -
비교예 7 20 0.5 - 0.5 - - - - 1.3 -
비교예 8 20 0.5 -　 0.5 - - - - - 0.5
비교예 9 20 0.5 -　 0.5 - - - - - 2.0
비교예 10 20 - 0.2 0.5 - - - - - -
주)
AF: 불화암모늄(Ammonium fluoride)
ABF: 플루오르화수소암모늄
3-ABSA: 3-Aminobenzenesulfonic acid
MSA: Methanesulfonic acid
2-NSA: 2-Naphthalenesulfonic acid
< 실험예 > 식각액 조성물의 성능 테스트
상기 실시예 1~7 및 비교예 1~10의 식각액 조성물의 성능 테스트에는 유리(SiO2)기판 상에 몰리브덴계 금속막 및 금속 산화물막 Mo-Ti/a-ITO 100/400Å 이 증착된 박막 기판을 시편으로 사용하였다. 상기 실시예 1~7 및 비교예 1~10의 식각액 조성물을 사용하여 하기와 같이 성능 테스트를 진행하였다.
실험예 1. 처리 매수에 따른 편측 식각 (Side etch) 변화 테스트
분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: ETCHER(TFT), SEMES사) 내에 상기 실시예 1~7 및 비교예 1~10의 식각액 조성물을 각각 넣고, 식각액 조성물의 온도를 약 35℃ 내외로 설정하여 가온하였다. 총 식각 시간은 식각 온도에 따라 다를 수 있으나, 몰리브덴계 금속막 및 금속 산화물막은 LCD Etching 공정에서 통상 80 내지 100초 정도로 진행하였다.
처리매수에 따른 식각 테스트의 경우 막질에 포함된 Mo-Ti 및 ITO 파우더를 투입하여 진행하였고 1000 ppm의 경우 Mo-Ti powder 500 ppm, ITO Power 500 ppm, 500 ppm의 경우 Mo-Ti powder 250 ppm, ITO Power 250 ppm을 투입하여 실험을 진행하였다. 현재 양산품의 경우 에천트(etchant)를 한 번 충전 시 500매의 기판을 식각할 수 있고, SiO2 Damage가 크므로, rework 공정은 1~2회 미만으로 실시하고 있다.
식각 공정에서 식각된 몰리브덴계 금속막 및 금속 산화물막의 처리 매수별 편측 식각(Side Etch) 단면은 SEM(Hitachi사 제품, 모델명 S-4700)을 사용하여 검사하였다.
실험예 2. SiO 2 Damage 테스트
상기 실시예 1~7 및 비교예 1~10의 식각액 조성물의 SiO2 Damage테스트를 통하여, 식각액 조성물의 하부 SiO2 에 damage 정도를 평가하였다.
분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: ETCHER(TFT), SEMES사) 내에 상기 실시예 1~7 및 비교예 1~10의 식각액 조성물을 각각 넣고, 식각액 조성물의 온도를 약 35℃ 내외로 설정하여 가온하였다. 총 식각 시간은 식각 온도에 따라 다를 수 있으며, SiO2 상부에 포토레지스트(photo resist) 패터닝 된 SiO2 기판을 이용하여 100sec 식각 후 SiO2의 식각된 양을 SEM(주사현미경)을 이용하여 측정하였다.
식각 공정에서 하부 SiO2의 식각 속도를 측정하였으며, 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
실험예 3. 금속(metal) 용해도 테스트
상기 실시예 2, 4 및 비교예 6~7의 식각액 조성물을 이용하여 금속 용해도 테스트를 실시하였다.
실시예 2, 4 및 비교예 6~7의 식각액 6kg을 각각 제조하여 몰리브데늄 및 티타늄 파우더 또는 a-ITO(amorphous-ITO) 파우더를 각 10000 ppm을 용해하여 용해도를 특정하였다.
하기 표 2에 기재된 바와 같이, Mo-Ti 및 ITO의 용해도는 실시예 2 및 4가, 비교예 6~7에 비해 약 2배 좋은 것을 확인하였으며, 본 발명의 식각액 조성물은 식각 잔사, 잔막 등의 석출물 발생을 효과적으로 방지할 수 있음을 확인하였다.
처리매수에 따른 편측 식각(side etch)
변화 테스트		 SiO2
damage 테스트		 용해도 테스트
0ppm
(Mo-Ti 0 +ITO 0)		 500ppm
(Mo-Ti 250
+ITO 250)		 1000ppm
(Mo-Ti 500
+ITO 500)		 Δ㎛ 0ppm
(Mo-Ti 0 +ITO 0)		 Mo-Ti
용해도		 ITO
용해도
실시예 1 0.30㎛ 0.28㎛ 0.28㎛ 0.02 2.5Å/sec - -
실시예 2 0.37㎛ 0.36㎛ 0.35㎛ 0.02 3.0Å/sec 7103ppm 6235ppm
실시예 3 0.31㎛ 0.31㎛ 0.30㎛ 0.01 2.6Å/sec - -
실시예 4 0.41㎛ 0.39㎛ 0.38㎛ 0.03 3.2Å/sec 7058ppm 6315ppm
실시예 5 0.33㎛ 0.30㎛ 0.28㎛ 0.05 2.0Å/sec - -
실시예 6 0.53㎛ 0.53㎛ 0.52㎛ 0.01 4.1Å/sec - -
실시예 7 0.32㎛ 0.30㎛ 0.28㎛ 0.04 2.0Å/sec - -
비교예 1 0.71㎛ 0.63㎛ 0.51㎛ 0.20 5.8Å/sec - -
비교예 2 0.52㎛ 0.40㎛ 0.25㎛ 0.27 6.5Å/sec - -
비교예 3 0.81㎛ 0.73㎛ 0.63㎛ 0.18 13.0Å/sec - -
비교예 4 0.50㎛ 0.37㎛ 0.23㎛ 0.27 8.7Å/sec - -
비교예 5 0.60㎛ 0.51㎛ 0.41㎛ 0.19 9.2Å/sec - -
비교예 6 0.53㎛ 0.45㎛ 0.32㎛ 0.21 5.1Å/sec 3320ppm 3011ppm
비교예 7 0.65㎛ 0.52㎛ 0.48㎛ 0.17 7.5Å/sec 3651ppm 3215ppm
비교예 8 0.35㎛ 0.25㎛ 0.14㎛ 0.21 3.1Å/sec - -
비교예 9 0.48㎛ 0.37㎛ 0.28㎛ 0.20 4.8Å/sec - -
비교예 10 0.35㎛ 0.21㎛ 0.10㎛ 0.25 4.1Å/sec - -
상기 표 2를 통해 알 수 있듯이, pKa 1.1 내지 6.0의 술폰산계 화합물을 포함하는 식각액 조성물(실시예 1~7)은 처리 매수별 편측 식각(Side etch) 변화량이 적고, SiO2 Damage 또한 양호한 식각 특성을 나타내었다. 세부적으로 실시예 1~7의 식각액 조성물을 이용하여 Mo-Ti/a-ITO 금속막을 식각할 경우, 처리매수 0ppm 내지 1000ppm에서 진행 시 편측 식각(Side Etch) 변화량이 0.05㎛ 이하로 기존 에천트(etchant)인 비교예 1~10의 0.17 내지 0.27㎛에 비해 현저하게 우수함을 알 수 있었다.
본 발명의 식각액 조성물인 실시예 1~7의 경우, 처리매수 시 편측 식각(side etch) 변화량이 양호하여 에천트(etchant)의 사용량을 기존에 비해 줄일 수 있고, SiO2 Damage도 양호하여 리워크(rework) 공정을 횟수를 증가시켜 공정의 효율성을 높일 수 있었다.
반면, pKa -3.0의 황산을 포함하는 식각액 조성물(비교예 2~3)의 경우, 표 2에서와 같이 처리매수 0ppm 내지 1000ppm 진행 시 편측 식각(Side Etch) 변화량이 0.27 ㎛로 특성이 좋지 않았고(비교예 2), 비교예 3은 0.18㎛로 이에 비해 양호한 특성을 나타내지만, SiO2 Damage가 13.0 Å/sec 으로 불량해짐을 확인하였다. pKa -1.9의 값을 가지는 MSA를 포함하는 비교예 4의 경우도, 상기 표 2의 결과와 같이 처리매수 0ppm 내지 1000ppm 진행 시 편측 식각(Side Etch) 변화량이 0.27㎛으로 특성이 좋지 않았으며, 비교예 5의 경우 0.19㎛로 이에 비해 양호한 특성을 나타내지만, SiO2 Damage가 9.2Å/sec으로 그 특성이 좋지 않음을 알 수 있었다.

Claims (11)

  1. 조성물 총 중량에 대하여,
    A) 과산화수소(H2O2) 10 내지 25 중량 %;
    B) 불소 화합물 0.1 내지 2.0 중량%;
    C) 아졸계 화합물 0.1 내지 1.0 중량%;
    D) pKa 1.1 내지 6.0의 술폰산계 화합물 0.3 내지 5.0 중량%; 및
    조성물의 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 E)물 잔량;을 포함하는,
    금속막 식각액 조성물로,
    상기 pKa 1.1 내지 6.0의 술폰산계 화합물은 설파닐산(Sulfanilic acid) 및 3-아미노벤젠설포닉산(3-Aminobenzenesulfonic acid)으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 몰리브덴 함유 금속막의 식각액 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    몰리브덴 함유 금속막의 식각액 조성물은 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금으로 이루어진 단일막, 또는 상기 단일막과 금속 산화물막으로 구성되는 다층막을 식각할 수 있는 것을 특징으로 하는 몰리브덴 함유 금속막의 식각액 조성물.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 금속 산화물막은 산화주석인듐(ITO), 산화아연인듐(IZO), 산화주석아연인듐(ITZO) 및 산화갈륨아연인듐(IGZO)으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 몰리브덴 함유 금속막의 식각액 조성물.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 단일막과 금속 산화물막으로 구성되는 다층막은 인듐산화막/몰리브덴, 인듐산화막/몰리브덴 합금, 인듐산화막/몰리브덴/인듐산화막 또는 인듐산화막/몰리브덴 합금/인듐산화막인 것을 특징으로 하는 몰리브덴 함유 금속막의 식각액 조성물.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 몰리브덴 합금은 몰리브덴(Mo) 및, 네오디늄(Nd), 탄탈륨(Ta), 인듐(In), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 니오븀(Nb), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg), 텅스텐(W), 프로트악티늄(Pa) 및 티타늄(Ti)으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 몰리브덴 함유 금속막의 식각액 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 불소 화합물은 불화수소(HF), 불화나트륨(NaF), 불화암모늄(NH4F), 플루오르화붕산염(NH4BF4), 플루오르화수소암모늄(NH4FHF), 플루오르화칼륨(KF), 플루오르화수소칼륨(KHF2), 불화알루미늄(AlF3) 및 테트라플루오로붕산(HBF4)으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 몰리브덴 함유 금속막의 식각액 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 아졸계 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 화합물로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 몰리브덴 함유 금속막의 식각액 조성물.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. a) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
    b) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
    c) 상기 게이트 절연층 상에 산화물 반도체층을 형성하는 단계;
    d) 상기 산화물 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
    e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계; 를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
    상기 e) 단계는 기판 상에 몰리브덴 함유 금속막을 형성하고, 청구항 1의 몰리브덴 함유 금속막의 식각액 조성물로 식각하여 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법.
  11. 청구항 10의 제조방법으로 제조된 액정 표시 장치용 어레이 기판.
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