KR102457168B1 - 금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 도전 패턴 형성 방법 - Google Patents

금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 도전 패턴 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예들은 조성물 총 중량 중 인산 50 내지 65중량%, 질산 6 내지 9중량%, 인산염 0.1 내지 3중량%, 초산염 0.1 내지 3중량% 및 여분의 물을 포함하는 금속막 식각액 조성물을 제공한다. 금속막 식각액 조성물을 사용하여 식각 편차, 식각 불량이 감소된 도전 패턴을 형성할 수 있다.

Description

금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 도전 패턴 형성 방법{ETCHANT COMPOSITION FOR ETCHING METAL LAYER AND METHOD OF FORMING CONDUCTIVE PATTERN USING THE SAME}
본 발명은 금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 도전 패턴 형성 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 산 성분을 포함하는 금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 도전 패턴 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, 화소 전극, 대향 전극, 소스 전극, 드레인 전극, 데이터 라인, 전원 라인 등의 배선 들이 상기 TFT와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 전극 또는 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 금속, 또는 이종의 도전 물질을 포함하는 다층막으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 저저항 특성 구현을 위해 은(Ag) 함유막을 형성하고, 내화학성, 안정성 및 투과도 향상을 위해 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide: ITO)과 같은 투명 도전성 산화물 막이 추가로 형성될 수 있다.
상기 식각액 조성물은 일반적으로 다량의 산 성분들을 포함한다. 상기 산 성분들의 종류에 따라 식각 특성이 변화할 수 있으며, 과식각 또는 미식각, 식각 잔류물 발생 등의 불량이 야기될 수 있다.
또한, 상기 산 성분들 중 증기압력 또는 휘발성이 강한 산 용액이 다량 함유될 경우, 식각 공정이 장시간 진행될 경우 조성물 함량 비율이 변화하여 균일한 식각 특성이 확보되지 않을 수 있다.
최근, 표시 기판 혹은 디스플레이 화면이 대형화 되면서, 식각액 조성물의 경시 변화에 대한 안정성이 확보되지 않는 경우, 원하는 임계 치수의 도전 패턴이 형성되기 곤란하다.
예를 들면, 한국등록특허 제10-0579421호는 은 식각액 조성물이 개시되어 있으나, 다량의 휘발성 성분을 포함함에 따라 상술한 경시변화에 취약할 수 있다.
한국등록특허공보 10-0579421 호(2006.05.08.)
본 발명의 일 과제는 향상된 식각 균일성, 고해상도를 갖는 금속막 식각액 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 상기 금속막 식각액 조성물을 사용한 도전 패턴 형성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 상기 금속막 식각액 조성물을 사용한 디스플레이 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
1. 조성물 총 중량 중, 인산 50 내지 65중량%; 질산 6 내지 9중량%; 인산염 0.1 내지 3중량%; 초산염 0.1 내지 3중량%; 및 여분의 물을 포함하는, 금속막 식각액 조성물.
2. 위 1에 있어서, 상기 인산염은 제1 인산나트륨, 제2 인산나트륨, 제3 인산나트륨, 제1 인산칼륨, 제2 인산칼륨, 제1 인산암모늄, 제2 인산암모늄 및 제3 인산암모늄으로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 금속막 식각액 조성물.
3. 위 1에 있어서, 상기 초산염은 초산암모늄, 초산나트륨 및 초산칼륨으로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 금속막 식각액 조성물.
4. 위 1에 있어서, 상기 금속막은 은 함유막 및 투명 도전성 산화막을 포함하는 금속막 식각액 조성물.
5. 위 1에 있어서, 초산이 결여된 금속막 식각액 조성물.
6. 위 5에 있어서, 인산, 질산, 상기 인산염, 상기 초산염 및 상기 여분의 물로 구성된, 금속막 식각액 조성물.
7. 기판 상에 금속막을 형성하는 단계; 및
상기 금속막을 위 1 내지 6 중 어느 한 항의 금속막 식각액 조성물을 사용하여 식각하는 단계를 포함하는, 도전 패턴 형성 방법.
8. 위 7에 있어서, 상기 금속막을 형성하는 단계는 은 함유막 및 적어도 1층의 투명 도전성 산화막을 적층하는 단계를 포함하는, 도전 패턴 형성 방법.
9. 위 8에 있어서, 상기 투명 도전성 산화막은 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 인듐 주석아연 산화물(ITZO), 갈륨 아연 산화물(GZO) 및 인듐 갈륨아연 산화물(IGZO)로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 도전 패턴 형성 방법
10. 위 7에 있어서, 상기 금속막이 형성된 상기 기판을 틸팅시키는 단계를 더 포함하는, 도전 패턴 형성 방법.
11. 위 7에 있어서,
상기 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;
상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계; 및
상기 화소 전극 상에 표시층을 형성하는 단계를 더 포함하며,
상기 금속막은 상기 표시층 상에 형성되는, 도전 패턴 형성 방법.
12. 위 11에 있어서, 상기 도전 패턴은 화상 표시 장치의 공통 전극, 반사 전극 또는 배선으로 제공되는, 도전 패턴 형성 방법.
13. 위 7에 있어서, 상기 도전 패턴은 터치 센서의 트레이스 또는 센싱 전극으로 제공되는, 도전 패턴 형성 방법.
전술한 본 발명의 실시예들에 따르는 금속막 식각액 조성물은 인산, 질산, 인산염, 초산염 및 물을 포함하며, 실질적으로 초산이 배제될 수 있다. 따라서, 휘발성이 강한 초산이 제거됨에 따라 장기간, 대면적 식각 공정에서도 균일한 식각 특성이 확보될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 인산염 및 초산염이 함께 사용됨에 따라 투명 도전성 산화물 및 은 함유막의 식각 미세 억제 효과가 함께 구현되어 식각 프로파일이 향상될 수 있다.
상기 식각액 조성물을 사용하여 예를 들면, 디스플레이 장치의 반사 전극과 같은 전극 또는 배선, 터치 센서의 센싱 전극, 트레이스 또는 패드 등을 원하는 종횡비 및 프로파일을 갖도록 형성할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 예시적인 실시예들에 따른 도전 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 예시적인 실시예들에 따라 제조된 터치 센서를 나타내는 개략적인 평면도이다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 인산, 질산, 인산염, 초산염 및 물을 포함하는 금속막 식각액 조성물(이하, "식각액 조성물"로 약칭한다)이 제공된다. 또한, 상기 금속막 식각액 조성물을 활용한 도전 패턴 형성방법, 디스플레이 기판의 제조 방법이 제공된다.
본 출원에 사용되는 용어 "금속막"은 금속 단일막, 및 상기 금속 단일막 및 투명 도전성 산화막의 적층 구조를 포괄하는 용어로 사용된다. 또한, 상기 금속막은 이종의 금속으로 형성된 복수의 금속 단일막들을 포함할 수도 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 금속막은 은 함유막을 포함할 수 있다. 상기 은 함유막은 은 또는 은 합금을 포함하는 막을 지칭할 수 있다. 또한, 상기 은 함유막은 2층 이상의 다층 구조를 포함할 수도 있다.
예를 들면, 상기 은 합금은 네오디늄(Nd), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 니오븀(Nb), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg), 텅스텐(W), 프로트악티늄(Pa), 티타늄(Ti) 또는 이들의 2 이상의 조합, 및 은(Ag)의 합금; 질소(N), 규소(Si), 탄소(C) 등의 도펀트 원소들이 함유된 은 화합물; 또는 이들의 2 이상의 조합을 포함할 수 있다.
상기 투명 도전성 산화막은 투명 금속 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 투명 금속 산화물은 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 인듐 주석아연 산화물(ITZO), 갈륨 아연 산화물(GZO), 인듐 갈륨아연 산화물(IGZO) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하며, 상기 금속막이 은 함유막 및 투명 도전성 산화막을 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 조성물에 있어서, 인산(H3PO4)은 상기 은 함유막 및/또는 상기 투명 도전성 산화막에 대한 주산화제로 기능할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 인산은 조성물 총 중량 중 약 50 내지 65중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 인산의 함량이 약 50중량% 미만인 경우, 상기 은 함유막에 대한 식각 속도가 지나치게 저해되어 실질적으로 미식각이 야기될 수 있다. 인산의 함량이 약 65중량%를 초과하는 경우 상기 투명 도전성 산화막 대비 상기 은 함유막에 대한 식각 속도가 지나치게 상승하여 팁(tip) 현상이 야기될 수 있다. 또한, 조성물의 점도가 지나치게 증가하여 상부 및 하부 도전 패턴에서 식각 편차가 심화될 수 있다.
질산(HNO3)은 상기 은 함유막 및/또는 투명 도전성 산화막에 대한 보조 산화제로서 포함될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 질산은 조성물 총 중량 중 약 6 내지 9중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 질산의 함량이 약 6중량% 미만인 경우, 상기 은 함유막 및 투명 도전성 산화막에 대한 식각 속도가 지나치게 저해되어 예를 들면, 은 잔사, ITO 잔사 등이 야기되고, 식각 프로파일의 균일성이 저해될 수 있다. 질산의 함량이 약 9중량%를 초과하는 경우 상기 은 함유막 대비 상기 투명 도전성 산화막에 대한 식각 속도가 지나치게 상승하여 은 패턴의 돌출 현상이 야기될 수 있다.
상술한 바와 같이, 인산 및 질산의 함량을 조절함으로써, 상기 은 함유막 및 상기 투명 도전성 산화막의 식각 속도의 균형이 유지되어 원하는 식각 프로파일을 갖는 도전 패턴이 수득될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 식각액 조성물은 인산염 및 초산염을 함께 포함할 수 있다. 상기 인산염 및 초산염이 함께 사용됨으로써 상기 은 함유막 및 상기 투명 도전성 산화막에 대한 식각 속도의 미세 억제 및 패시베이션 기능이 함께 구현될 수 있다. 또한, 상기 도전 패턴의 임계 치수 바이어스(CD Bias)특성을 향상시킬 수 있다.
예를 들면, 상기 초산염은 상기 투명 도전성 산화막의 식각 속도의 지나친 상승을 억제하여 상기 은 함유막의 상면이 노출되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 인산염은 상기 은 함유막의 측벽을 패시베이션 하여 상기 은 함유막의 상기 측벽을 통해 과식각이 진행되는 것을 방지할 수 있다.
상기 인산염은 예를 들면, 제1 인산나트륨(NaH2PO4), 제2 인산나트륨(Na2HPO4), 제3 인산나트륨(Na3PO4), 제1 인산칼륨(KH2PO4), 제2 인산칼륨(K2HPO4), 제1 인산암모늄((NH4)H2PO4), 제2 인산암모늄((NH4)2HPO4), 제3 인산암모늄((NH4)3PO4) 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 인산염은 조성물 총 중량 중 약 0.1 내지 3중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 인산염의 함량이 약 0.1중량% 미만인 경우, 식각 균일성이 저해되고, 은 잔사 등이 초래될 수 있다. 상기 인산염의 함량이 약 3중량%를 초과하는 경우, 오히려 인산 및/또는 질산의 작용이 저해되어 식각 속도가 지나치게 저해될 수 있다.
상기 초산염은 예를 들면, 초산암모늄, 초산나트륨, 초산칼륨 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 초산염은 조성물 총 중량 중 약 0.1 내지 3중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 초산염의 함량이 약 0.1중량% 미만인 경우, 식각 균일성이 저해되고, 은 잔사 등이 초래될 수 있다. 상기 초산염의 함량이 약 3중량%를 초과하는 경우, 오히려 인산 및/또는 질산의 작용이 저해되어 식각 속도가 지나치게 저해될 수 있다.
상기 식각액 조성물은 상술한 성분을 제외한 여분 또는 잔량의 물을 포함할 수 있으며, 예를 들면 탈이온수를 포함할 수 있다. 상기 탈이온수의 경우, 예를 들면 18 ㏁/㎝ 이상의 비저항 값을 가질 수 있다.
본 출원에 사용된 용어 "여분 또는 잔량"은 기타 첨가제가 포함되는 경우, 상술한 성분 및 상기 첨가제를 제외한 양을 포함하는 가변적인 양을 의미한다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 첨가제는 상술한 성분들의 작용을 저해하지 않는 범위 내에서 식각 효율성 또는 식각 균일성을 향상시키기 위해 포함될 수 있다. 예를 들면, 상기 첨가제는 당해 기술분야에서 널리 사용되는 부식 방지, 식각 부산물 흡착 방지, 식각 패턴의 테이퍼각 조절 등을 위한 제제 등을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 식각액 조성물은 상술한 인산, 질산, 인산염, 초산염 및 물로 실질적으로 구성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 식각액 조성물은 초산을 포함하지 않을 수 있다. 초산의 경우, 높은 증기압력 또는 휘발성을 가지므로 식각 공정이 장시간 지속될 경우, 초산 함유 조성물의 경시 안정성이 열화될 수 있다. 예를 들면, 식각 공정 중 초산이 증발, 제거되어 균일한 식각 속도가 유지되기 곤란하다. 또한, 대면적 기판 상에서 식각 공정이 수행되는 경우 영역별로 조성물 함량이 변화하여 균일한 치수 분포의 도전 패턴 형성이 곤란할 수 있다.
그러나, 상술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따른 식각액 조성물은 초산이 배제될 수 있다. 예를 들면, 초산이 배제된 함량 부분을 물 및/또는 초산염이 대체하여 조성물 전체적으로 휘발성이 감소되고, 점도가 감소할 수 있다.
그러므로, 식각액 조성물의 경시 변화 안정성이 향상되고, 흐름성이 증진되어 국부적 패턴 소실, 패턴 불량을 효과적으로 억제할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 상기 식각액 조성물은 염산 및 황산을 포함하지 않을 수 있다. 이에 따라, 환경 오염 문제 및 은 석출 문제가 감소된 식각 공정이 구현될 수 있다.
<도전 패턴 형성 방법>
도 1 내지 도 3은 예시적인 실시예들에 따른 도전 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 1 내지 도 3은 예시적인 실시예들에 따른 도전 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 1을 참조하면, 기판(100) 상에 하부 도전 패턴(115) 및 하부 절연막(110)을 형성할 수 있다.
기판(100)은 글래스 기판, 고분자 수지 또는 플라스틱 기판, 무기 절연 기판 등을 포함할 수 있다.
하부 도전 패턴(115)은 예를 들면, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), ITO와 같은 투명 도전성 산화물 등을 포함하도록 형성될 수 있다. 하부 절연막(110)은 아크릴계 수지, 폴리실록산 등과 같은 유기 절연 물질, 및/또는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등과 같은 무기 절연 물질을 포함하도록 형성될 수 있다.
하부 도전 패턴(115)은 예를 들면, 도전 비아 또는 도전 콘택으로 제공될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 하부 절연막(110) 및 하부 도전 패턴(115) 상에 순차적으로 적층된 제1 투명 도전성 산화막(121), 은 함유막(123) 및 제2 투명 도전성 산화막(125)을 포함하는 금속막(120)을 형성할 수 있다.
제1 및 제2 투명 도전성 산화막들(121, 125)은 ITO, IZO, GZO, IGZO 등과 같은 투명 금속 산화물을 포함하도록 형성될 수 있다. 은 함유막(123)은 상술한 바와 같이 은 및/또는 은 합금을 포함하도록 형성될 수 있다. 제1 투명 도전성 산화막(121), 은 함유막(123) 및 제2 투명 도전성 산화막(125)은 예를 들면, 스퍼터링(sputtering) 공정과 같은 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.
금속막(120) 상에는 마스크 패턴(130)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 제2 투명 도전성 산화막(125) 상에 포토레지스트 막을 형성한 후, 노광 및 현상 공정을 통해 상기 포토레지스트 막을 부분적으로 제거하여 마스크 패턴(130)을 형성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 전술한 예시적인 실시예들에 따른 금속막 식각액 조성물을 사용하여 금속막(120)을 식각하여 도전 패턴(120a)을 형성할 수 있다. 도전 패턴(120a)은 예를 들면, 하부 절연막(110) 상에 순차적으로 적층된 제1 투명 도전성 산화막 패턴(122), 은 함유 패턴(124) 및 제1 투명 도전성 산화막 패턴(126)을 포함할 수 있다.
도전 패턴(120a)은 예를 들면, 화상 표시 장치의 패드, 전극 또는 배선으로 활용될 수 있다. 저저항, 신호 전달 특성이 우수한 상대적으로 은 함유 패턴(124)을 내부식성이 우수한 제1 및 제2 투명 도전성 산화막 패턴들(122, 126) 사이에 형성함에 따라, 저저항 및 기계적, 화학적 신뢰성이 향상된 도전 패턴이 구현될 수 있다.
도 3을 참조하면, 기판(100)의 면적이 대형화되는 경우 습식 식각 공정의 용이성을 위해 기판(100)의 일단을 상방으로 틸팅(tilting) 하여 경사를 부여한 후, 식각액 분사기기(50)를 통해 식각액 조성물을 분사하여 기판(100) 상에 형성된 금속막(120)의 식각을 수행할 수 있다.
이 경우, 식각액 조성물이 기판(100)의 경사 방향에 따라 흐르게 되므로 기판(100)의 상부 및 하부 사이에서 식각 속도 차이가 발생할 수 있다. 예를 들면 기판(100) 하부로 지나치게 식각액 조성물이 밀집되거나, 고이는 경우 기판(100)의 하부에 형성된 금속막(120) 부분이 과도하게 식각되어 하부 배선 유실 문제가 발생할 수 있다. 조성물의 함량 변화에 따른 경시 안정성이 저하되는 경우, 상술한 식각 편차는 더욱 심화될 수 있다.
그러나, 상술한 바와 같이 예시적인 실시예들에 따른 식각액 조성물은 초산이 배제되어 상승된 경시 변화 안정성을 가지며, 상대적으로 저점도 조성을 가지므로, 장시간 식각 공정 시에도 기판(100)의 상부 및 하부에서 원하는 균일한 도전 패턴이 형성될 수 있다. 또한, 인산염 및 초산염의 상호 작용에 의해 은 함유막 및 투명 도전성 산화막 중 어느 하나의 미식각 또는 과식각이 차단될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 은 함유막(123) 또는 은 함유 패턴(124)의 두께는 약 800 Å 이상, 일 실시예에 있어서 약 1000 Å 이상일 수 있다. 제1 및 제2 투명 도전성 산화막 패턴들(122, 126)의 두께는 약 50 내지 100 Å 일 수 있다.
저저항 구현을 위해 은 함유 패턴(124)의 두께가 증가하고, 도전 패턴(120a)의 종횡비가 증가함에 따라, 은 잔사, 과식각에 따른 식각 불량이 초래될 수 있다. 그러나, 예시적인 실시예들에 따른 식각액 조성물을 사용하여 상기 식각 불량이 억제된 습식 식각 공정이 구현될 수 있다.
도 4는 예시적인 실시예들에 따른 디스플레이 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 예를 들면, 도 4는 상술한 도전 패턴 형성 방법에 의해 형성된 배선, 전극 구조물을 포함하는 디스플레이 기판을 도시하고 있다.
도 4를 참조하면, 기판(200) 상에 박막 트랜지스터(TFT)를 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 TFT는 액티브 층(210), 게이트 절연막(220) 및 게이트 전극(225)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 기판(200) 상에 액티브 층(210)을 형성한 후, 액티브 층(210)을 덮는 게이트 절연막(220)을 형성할 수 있다.
액티브 층(210)은 폴리실리콘 또는 예를 들면, 인듐 갈륨 아연 산화물(IGZO)과 같은 산화물 반도체를 포함하도록 형성될 수 있다. 게이트 절연막(220)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 및/또는 실리콘 산질화물을 포함하도록 형성될 수 있다.
게이트 절연막(220) 상에는 액티브 층(210)과 중첩되도록 게이트 전극(225)을 형성할 수 있다. 게이트 전극(225)은 Al, Ti, Cu, W, Ta, Ag 등과 같은 금속을 포함하도록 형성될 수 있다.
게이트 절연막(220) 상에 게이트 전극(225)을 덮는 층간 절연막(230)을 형성한 후, 층간 절연막(230) 및 게이트 절연막(220)을 관통하여 액티브 층(210)과 접촉하는 소스 전극(233) 및 드레인 전극(237)을 형성할 수 있다. 소스 전극(233) 및 드레인 전극(237)은 Al, Ti, Cu, W, Ta, Ag 등과 같은 금속을 포함하도록 형성될 수 있다.
층간 절연막(230) 상에는 소스 전극(233) 및 드레인 전극(237)을 덮는 비아(via) 절연막(240)을 형성할 수 있다. 비아 절연막(240)은 아크릴계, 실록산계 수지 등과 같은 유기 절연 물질을 사용하여 형성될 수 있다.
비아 절연막(240) 상에는 드레인 전극(237)과 전기적으로 연결되는 화소 전극(245)이 형성될 수 있다. 화소 전극(245)은 비아 절연막(240)을 관통하여 드레인 전극(237)과 접촉하는 비아부(via portion)을 포함할 수 있다. 화소 전극(245)은 Al, Ti, Cu, W, Ta, Ag 등과 같은 금속 및/또는 투명 도전성 산화물을 포함하도록 형성될 수 있다.
비아 절연막(240) 상에는 화소 정의막(250)을 형성하고, 화소 정의막(250)에 의해 노출된 화소 정의막(250) 상면 상에 표시층(255)을 형성할 수 있다. 표시층(255)은 예를 들면, OLED 장치에 포함되는 유기 발광층(EML) 또는 LCD 장치에 포함되는 액정층으로 형성될 수 있다.
화소 정의막(250) 및 표시층(255) 상에는 대향 전극(260)이 형성될 수 있다. 대향 전극(260)은 화상 표시 장치의 공통 전극, 반사 전극 또는 음극(cathode)으로 제공될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 대향 전극(260)은 제1 투명 도전성 산화막, 은 함유막 및 제2 투명 도전성 산화막을 순차적으로 적층한 후, 전술한 식각액 조성물을 사용한 습식 식각 공정을 통해 패터닝하여 형성될 수 있다.
이에 따라, 대향 전극(260)은 화소 정의막(250) 및 표시층(255) 상에 순차적으로 적층된 제1 투명 도전성 산화막 패턴(262), 은 함유 패턴(124) 및 제2 투명 도전성 산화막 패턴(266)을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 화상 표시 장치는 표시 영역(I) 및 비표시 영역(II)을 포함할 수 있다. 상술한 TFT, 화소 전극(245), 표시층(255) 및 대향 전극(260)은 표시 영역(I) 상에 형성될 수 있다. 비표시 영역(II) 상에는 배선(270)이 형성될 수 있다. 배선(270)은 상기 TFT 또는 대향 전극(260)과 전기적으로 연결될 수 있다.
배선(270) 역시 예를 들면, 비아 절연막(240) 상에 순차적으로 적층된 제1 투명 도전성 산화막 패턴(272), 은 함유 패턴(274) 및 제2 투명 도전성 산화막 패턴(276)을 포함하며, 예시적인 실시예들에 따른 식각액 조성물을 사용하여 패터닝될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 배선(270)은 표시 영역(I) 상의 대향 전극(260)과 실질적으로 동일한 습식 식각 공정을 통해 함께 형성될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 화상 표시 장치의 대향 전극(260) 및/또는 배선(270)을 제1 투명 도전성 산화막 패턴-은 함유 패턴-제2 투명 도전성 산화막 패턴을 포함하는 적층 구조로 형성함에 따라, 저저항 특성을 구현하면서, 기계적/화학적 안정성 및 광학 특성을 함께 향상시킬 수 있다. 또한, 상술한 식각액 조성물이 사용됨에 따라, 대면적 디스플레이에서의 상하부 식각 편차가 없는 전극 또는 배선이 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상술한 식각액 조성물 또는 도전패턴 형성 방법을 활용하여 게이트 전극(225), 소스 전극(233), 드레인 전극(237), 화소 전극(245)의 패터닝을 수행할 수도 있다.
도 5는 일부 예시적인 실시예들에 따라 형성된 터치 센서를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 5를 참조하면, 터치 센서는 기재(300) 상에 형성된 센싱 전극(310), 트레이스(320) 및 패드(330)를 포함할 수 있다.
상기 터치 센서는 센싱 영역(A) 및 주변 영역(B)을 포함할 수 있다. 센싱 전극(310)의 센싱 영역(A)의 기재(300) 상에 형성되며, 트레이스(320) 및 패드(330)는 주변 영역(B)의 기재(300) 상에 형성될 수 있다.
센싱 전극(310)은 예를 들면, 기재(300)의 상면에 평행하며 서로 수직하게 교차는 제1 방향 및 제2 방향을 따라 배열된 제1 센싱 전극(310a) 및 제2 센싱 전극(310b)을 포함할 수 있다.
제1 센싱 전극(310a)은 상기 제1 방향으로 연장하며, 상기 제2 방향을 따라 복수의 제1 센싱 전극들(310a)이 형성될 수 있다. 제2 센싱 전극(310b)은 상기 제2 방향으로 연장하며 상기 제1 방향을 따라 복수의 제2 센싱 전극들(310b)이 형성될 수 있다.
제1 및 제2 센싱 전극들(310a, 310b)은 각각 예를 들면, 다각형 형상의 단위 패턴들을 포함하며, 이웃하는 단위 패턴들을 서로 연결하는 연결부를 포함할 수 있다. 상기 단위 패턴의 내부는 메쉬(mesh) 타입으로 패터닝된 도전 패턴을 포함할 수 있다.
트레이스(320)는 각 센싱 전극들(310a, 310b)으로부터 분기되며 트레이스(320)의 말단부는 패드(330)와 연결될 수 있다. 터치 센서(300)는 패드(330)를 통해, 예를 들면 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board: FPCB)과 같은 외부 회로와 연결될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 트레이스(320)는 상술한 식각액 조성물을 사용한 습식 식각 공정을 통해 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 트레이스(320)는 제1 투명 도전성 산화막 패턴-은 함유 패턴-제2 투명 도전성 산화막 패턴의 적층 구조로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 센싱 전극(310) 및/또는 패드(330) 역시 상기 식각액 조성물을 사용한 습식 식각 공정을 통해 형성될 수 있다. 예를 들면, 센싱 전극(310) 및/또는 패드(330)는 트레이스(320)와 실질적으로 동일한 습식 식각 공정을 통해 함께 형성될 수 있다. 이 경우, 센싱 전극(310) 및/또는 패드(330) 역시 제1 투명 도전성 산화막 패턴-은 함유 패턴-제2 투명 도전성 산화막 패턴의 적층 구조로 형성될 수 있다.
터치 센서의 도전성 패턴들이 상술한 은 함유 패턴 및 투명 도전성 산화막 패턴의 적층 구조를 포함함에 따라, 센싱 감도와 같은 전기적 특성 및 내크랙성과 같은 기계적 안정성이 함께 향상될 수 있다.
상술한 바와 같이, 예시적인 실시예들에 따른 금속막 식각액 조성물을 사용하여 화상 표시 장치, 터치 센서 등에 포함되며 향상된 전기적, 기계적, 화학적 특성을 갖는 각종 도전 패턴들을 형성할 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 금속막 식각액 조성물을 제조하였다.
인산 질산 초산 인산염
(제1 인산나트륨)		 초산염
(초산 암모늄)		 물
실시예 1 50.0 6.0 - 0.1 0.1 잔량
실시예 2 65.0 6.0 - 0.1 0.1 잔량
실시예 3 50.0 9.0 - 0.1 0.1 잔량
실시예 4 65.0 9.0 - 0.1 0.1 잔량
실시예 5 50.0 6.0 - 3.0 3.0 잔량
실시예 6 50.0 9.0 - 3.0 3.0 잔량
실시예 7 65.0 6.0 - 3.0 3.0 잔량
실시예 8 65.0 9.0 - 3.0 3.0 잔량
비교예 1 45.0 9.0 0.0 3.0 3.0 잔량
비교예 2 67.0 9.0 0.0 3.0 3.0 잔량
비교예 3 50.0 5.0 0.0 3.0 3.0 잔량
비교예 4 50.0 10.0 0.0 3.0 3.0 잔량
비교예 5 50.0 6.0 0.0 0.0 0.0 잔량
비교예 6 50.0 6.0 0.0 4.0 4.0 잔량
비교예 7 50.0 6.0 5.0 3.0 3.0 잔량
비교예 8 50.0 6.0 10.0 3.0 3.0 잔량
비교예 9 50.0 6.0 15.0 3.0 3.0 잔량
비교예 10 50 6.0 0.0 3.0 - 잔량
비교예 11 50 6.0 0.0 - 3.0 잔량
실험예
유리 기판 상에 ITO(100 Å)/Ag(1000 Å)/ITO(100Å) 삼중막을 형성하고, 다이아몬드 칼을 사용하여 10cmX10cm 크기로 절단한 샘플을 제조하였다.
분사식 식각 장비(ETCHER, K.C.Tech 사 제조)에 실시예 및 비교예의 금속막 식각액 조성물을 주입하였다. 금속막 식각액 조성물의 온도를 40℃로 설정한 후 온도가 40±0.1℃에 도달하였을 때 상기 샘플에 금속막 식각액 조성물을 분사하여 식각 공정을 85초 동안 수행하였다.
식각 공정이 종료된 후, 상기 샘플을 탈이온수로 세정하고, 열풍건조장치를 이용하여 건조하고, 포토레지스트 박리기(PR stripper)를 이용하여 포토레지스트를 제거하였다.
(1) 배선 유실 평가/점도 측정
식각된 샘플을 전자주사현미경(SU-8010, HITACHI 사 제조)를 이용하여 형성된 도전 패턴의 배선 유실 여부를 사이드 에치를 통해 평가하였다. 구체적으로, 최초 식각 공정 시 및 조성물 제조 24시간 후 식각 공정 시, 유리기판의 최상부 및 최하부에서 각각 배선 유실 여부 및 조성물 점도를 평가하였다(유리기판 틸팅각도 10o).
배선유실(사이드 에치(S/E))은 하기 수학식 1로 계산되어, 아래와 같이 평가하였다.
[수학식 1]
사이드 에치(S/E) = ((포토레지스트 양끝 부분의 너비) - (식각된 배선의 너비의 차))/2
◎: 우수(0.5㎛ 이하)
○: 양호(0.5㎛ 초과 및 1.0㎛ 이하)
X: 불량 (1.0㎛ 초과)
(2) 임계치수 바이어스(CD bias) 측정
식각 완료 후, 탈이온수로 세정한 후, 열풍건조장치를 이용하여 건조하였다. 세정 및 건조 후 기판을 절단하고 단면을 전자주사현미경(SEM; 모델명: SU-8010, HITACHI사 제조)을 이용하여 측정하였다. 임계치수 바이어스 평가는 식각 완료 후, 포토레지스트 패턴과 접하는 배선의 상부 너비를 측정하여 평가하였다. 평가 기준은 아래와 같다.
◎: 포토레지스트와 접하는 배선의 너비가 31㎛ 초과 내지 34㎛ 이하
○: 포토레지스트와 접하는 배선의 너비가 23㎛ 초과 내지 31㎛ 이하
△: 포토레지스트와 접하는 배선의 너비가 9㎛ 초과 내지 23㎛ 이하
X: 에칭되지 않거나, 포토레지스트와 접하는 배선의 너비가 9㎛ 이하
상술한 실험예의 평가 결과는 아래 표 2에 함께 기재하였다.
구분 사용 초기 24시간 이후 CD-Bias
배선 유실 점도
(cp)		 배선 유실 점도
(cp)
기판 상부 기판 하부 기판 상부 기판 하부
실시예 1 ◎ ◎ 4.12 ◎ ◎ 5.92 ◎
실시예 2 ◎ ◎ 5.02 ◎ ◎ 6.78 ◎
실시예 3 ◎ ◎ 4.21 ◎ ◎ 5.99 ◎
실시예 4 ◎ ◎ 5.28 ◎ ◎ 6.89 ◎
실시예 5 ◎ ◎ 4.19 ◎ ◎ 6.02 ◎
실시예 6 ◎ ◎ 4.29 ◎ ◎ 6.10 ◎
실시예 7 ◎ ◎ 5.11 ◎ ◎ 6.90 ◎
실시예 8 ◎ ◎ 5.24 ◎ ◎ 6.92 ◎
비교예 1 미식각 미식각 3.68 미식각 미식각 5.30 미식각
비교예 2 ◎ ◎ 5.30 X X 7.60 △
비교예 3 미식각 미식각 4.02 미식각 미식각 5.88 미식각
비교예 4 ◎ ◎ 4.23 ○ X 6.01 ○
비교예 5 ○ ○ 4.11 ○ X 5.82 X
비교예 6 미식각 미식각 4.25 미식각 미식각 5.99 미식각
비교예 7 ○ ○ 5.52 ○ X 7.84 X
비교예 8 ○ ○ 6.12 ○ X 8.34 X
비교예 9 ○ ○ 6.40 ○ X 8.95 X
비교예 10 ○ ○ 4.08 ○ ○ 5.01 △
비교예 11 ○ ○ 4.05 ○ ○ 5.03 △
표 2를 참조하면, 실시예들에 따른 식각액 조성물은 24시간 이후에도 안정적인 식각 성능을 유지하여 패턴 소실, 식각 편차를 발생하지 않았다.
그러나, 본 발명의 실시예들에 따른 함량 범위를 벗어나거나 초산이 포함된 비교예들의 경우, 미식각이 발생하거나, 24시간 이후의 배선 유실이 심화되었다.
한편, 인산염 또는 초산염 중 어느 하나가 결여된 비교예 10 및 11의 경우, 실시예들에 비해 CD-바이어스 특성이 열화되며, 경시 변화 안정성도 다소 감소하였다.
100, 200: 기판 110: 하부 절연막
115: 하부 도전 패턴 120: 금속막
120a: 도전 패턴 121: 제1 투명 도전성 산화막
122, 262, 272: 제1 투명 도전성 산화막 패턴
123: 은 함유막 124, 264, 274: 은 함유 패턴
125: 제2 투명 도전성 산화막
126, 266, 276: 제2 투명 도전성 산화막 패턴
210: 액티브 층 210: 게이트 전극
233: 소스 전극 237: 드레인 전극
245: 화소 전극 260: 대향 전극
270: 배선 300: 기재
310: 센싱 전극 320: 트레이스
330: 패드

Claims (13)

  1. 은 함유막을 포함하는 금속막 식각용 조성물로서,
    조성물 총 중량 중,
    인산 50 내지 65중량%;
    질산 6 내지 9중량%;
    인산염 0.1 내지 3중량%;
    초산염 0.1 내지 3중량%; 및
    여분의 물을 포함하며,
    초산이 결여된, 금속막 식각액 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 인산염은 제1 인산나트륨, 제2 인산나트륨, 제3 인산나트륨, 제1 인산칼륨, 제2 인산칼륨, 제1 인산암모늄, 제2 인산암모늄 및 제3 인산암모늄으로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 금속막 식각액 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 초산염은 초산암모늄, 초산나트륨 및 초산칼륨으로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 금속막 식각액 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 금속막은 상기 은 함유막 및 투명 도전성 산화막을 포함하는 금속막 식각액 조성물.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 인산, 질산, 상기 인산염, 상기 초산염 및 상기 잔량의 물로 구성된, 금속막 식각액 조성물.
  7. 기판 상에 은 함유막을 포함하는 금속막을 형성하는 단계; 및
    상기 금속막을 청구항 1 내지 4 및 6 중 어느 한 항의 금속막 식각액 조성물을 사용하여 식각하는 단계를 포함하는, 도전 패턴 형성 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 금속막을 형성하는 단계는 상기 은 함유막 및 적어도 1층의 투명 도전성 산화막을 적층하는 단계를 포함하는, 도전 패턴 형성 방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 투명 도전성 산화막은 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 인듐 주석아연 산화물(ITZO), 갈륨 아연 산화물(GZO) 및 인듐 갈륨아연 산화물(IGZO)로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 도전 패턴 형성 방법
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 금속막이 형성된 상기 기판을 틸팅시키는 단계를 더 포함하는, 도전 패턴 형성 방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 기판 상에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;
    상기 박막 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 화소 전극 상에 표시층을 형성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 금속막은 상기 표시층 상에 형성되는, 도전 패턴 형성 방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 도전 패턴은 화상 표시 장치의 공통 전극, 반사 전극 또는 배선으로 제공되는, 도전 패턴 형성 방법.
  13. 청구항 7에 있어서, 상기 도전 패턴은 터치 센서의 트레이스 또는 센싱 전극으로 제공되는, 도전 패턴 형성 방법.
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