KR102459693B1 - 은 박막 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각 방법 및 금속 패턴의 형성 방법 - Google Patents

은 박막 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각 방법 및 금속 패턴의 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, (A) 질산, (B) 탄소수 1 내지 3의 알킬술폰산, (C) 탄소수 1 내지 3의 알킬술폰산 외 유기산, (D) 황산염, (E) 철을 포함한 3중 금속염, 및 (F) 물을 포함하는, 은 박막 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각 방법 및 금속 패턴의 형성 방법에 관한 것이다.

Description

은 박막 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각 방법 및 금속 패턴의 형성 방법{ETCHANT COMPOSITION FOR SILVER THIN LAYER AND ETCHING METHOD AND METHOD FOR FABRICATION METAL PATTERN USING THE SAME}
본 발명은 은 박막 식각액 조성물, 이를 이용한 식각 방법 및 금속 패턴의 형성 방법에 관한 것이다.
평판디스플레이 장치는, 예를 들어 액정디스플레이장치(Liquid crystal display device: LCD), 플라즈마디스플레이장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출디스플레이장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광디스플레이장치(Electroluminescence Display device: ELD), 유기발광디스플레이(Organic Light Emitting Diodes: OLED) 등을 포함한다.
이러한 평판디스플레이 장치는 텔레비전이나 비디오 등의 가전 분야뿐만 아니라 노트북과 같은 컴퓨터 및 핸드폰 등에 다양한 용도로 사용되고 있다. 이들 평판디스플레이 장치는 박형화, 경량화, 및 저소비전력화 등의 우수한 성능으로 인하여 기존에 사용되었던 브라운관(Cathode Ray Tube: CRT)을 빠르게 대체하고 있는 실정이다.
일 예로써, OLED는 소자 자체적으로 빛을 발광하며 저전압에서도 구동될 수 있기 때문에 최근 휴대기기 등의 소형 디스플레이 시장에 빠르게 적용되고 있으며, TV와 같은 대형 디스플레이에도 적용되고 있는 추세이다.
한편, OLED 또는 LCD의 배선 및 반사판, 컬러필터의 전극 등에는 알루미늄(Al)을 포함하는 금속 박막이 이용되었으나, 최근에는 알루미늄과 같은 금속들에 비해 낮은 비저항과 높은 휘도를 가지고 있는 은(Ag: 비저항 약 1.59μΩ㎝)막, 은합금 또는 이를 포함한 다층막이 이용되고 있다.
예를 들면, 배선 및/또는 패턴은 은막, 은합금 또는 이를 포함한 다층막의 은 박막을 식각액 조성물을 통해 식각함으로써 형성된다.
하지만, 종래의 식각액을 사용하여 은 박막을 식각하는 경우 은(Ag)이 과도하게 식각되거나, 불균일하게 식각되어 배선의 들뜸 또는 벗겨짐 현상이 발생하고, 배선의 측면 프로파일이 불량하게 된다. 또한, 은 식각액 조성물을 사용하여 은 박막 식각시, 기판 내 노출된 S/D 부의 금속막에 식각된 은 입자가 다시 흡착되는 문제가 발생하며, 이 경우 재흡착에 의한 잔사 문제, 즉, 이물질에 의한 공정 결함이 야기될 수 있다는 점에서 문제가 있다.
관련하여, 대한민국 등록특허공보 제10-1391603호는, 주산화제인 설페이트계 화합물과, 질산, 옥살산, 아세트산 및 아졸계 화합물을 포함하며, 은 또는 은을 포함하는 합금막을 선택적으로 식각할 수 있는 은함유 패턴의 식각액에 관한 기술을 개시하고 있다. 그러나, 이 특허문헌에서 개시하는 식각액은 에치 스탑(Etch Stop)현상이 없어 식각 시각(Etching Time)이 길어질수록 편측 식각(Side Ethc)이 계속 증가되고 배선 뜯김 현상이 발생할 뿐만 아니라, 처리매수 평가 진행시 성능이 저하되어 은 재흡착이 대량 발생하는 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1391603호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 은(Ag) 또는 은 합금으로 이루어진 단일막 및 상기 단일막과 투명전도막으로 구성되는 다층막의 식각시 우수한 식각 특성 및 식각 균일성을 나타내는 은 박막 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 은 박막 식각액 조성물을 이용하는 식각 방법 및 금속 패턴의 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, (A) 질산; (B) 탄소수 1 내지 3의 알킬술폰산; (C) 탄소수 1 내지 3의 알킬술폰산 외 유기산; (D) 황산염; (E) 철을 포함한 3중 금속염; 및 (F) 물을 포함하는, 은 박막 식각액 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 은 박막 식각액 조성물을 사용하는 식각 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 은 박막 식각액 조성물을 사용하는 금속 패턴의 형성 방법을 제공한다.
본 발명의 은 박막 식각액 조성물 이용하면, 은 박막 식각시 에치 스탑(etch stop) 현상을 통해 은 박막의 과식각을 막아 편측 식각(side etch)량을 감소시킬 수 있어 미세 패턴 형성에 용이하게 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 마우스 바이트 현상과 같은 일부 배선의 부분 과식각 현상 발생 없이 은잔사 및 은 재흡착 문제가 현저히 개선된 효과를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 은 박막 식각액 조성물은, 은(Ag) 또는 은 합금으로 이루어진 단일막 및 상기 단일막과 투명전도막으로 구성되는 다층막의 식각막을 동시에 식각하여, 식각 효율을 향상시키는 효과를 제공한다. 또한, 본 발명의 은 박막 식각액 조성물은 처리매수가 증가하여도 식각 성능이 유지되어, 우수한 식각 균일성을 제공할 수 있다.
본 발명은 질산, 탄소수 1 내지 3의 알킬술폰산, 탄소수 1 내지 3의 알킬술폰산 외 유기산, 황산염, 철을 포함한 3중 금속염 및 물을 포함하는, 은 박막 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각 방법 및 금속 패턴의 형성 방법에 관한 것이다.
본 발명의 은 박막 식각액 조성물은 철을 포함한 3 중 금속염을 일 성분으로 포함함으로써, 은 박막 식각시 에치 스탑(etch stop) 현상을 통해 은 박막의 과식각을 막아 비교적 작은 사이드 에치(side etch)를 형성하므로 미세 패턴 형성에 용이하게 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 마우스 바이트 현상과 같은 일부 배선의 부분 과식각 현상 발생 없이 은잔사 및 은 재흡착 문제가 현저히 개선된 효과를 제공할 수 있다. 또한, 장시간 식각공정을 진행하여 처리매수 높은 시점에도 잔사가 발생하지 않으며 은 재흡착 방지 효과가 우수하게 유지시킬 수 있어 우수한 식각 균일성을 제공할 수 있다.
본 발명에서, 은 박막은 은(Ag) 또는 은 합금으로 이루어진 단일막 및 상기 단일막과 투명전도막으로 구성되는 다층막을 포함하며, 본 발명의 은 박막 식각액 조성물은 은(Ag) 또는 은 합금으로 이루어진 단일막, 및 상기 단일막과 투명전도막으로 구성되는 다층막을 동시에 식각할 수 있다.
상기 은 합금은 은을 주성분으로 하여 Nd, Cu, Pd, Nb, Ni, Mo, Ni, Cr, Mg, W, Pa 및 Ti 등의 다른 금속을 포함하는 합금 형태와; 은의 질화물, 규화물, 탄화물, 산화물 등을 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 투명전도막은 산화인듐(Indium Oxide), 산화주석인듐(ITO), 산화아연인듐(IZO), 산화주석아연인듐(ITZO) 및 산화갈륨아연인듐(IGZO)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 다층막은 투명전도막/은, 투명전도막/은 합금, 투명전도막/은/투명전도막 또는 투명전도막/은 합금/투명전도막으로 형성되는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 은 박막 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각 방법 및 금속 패턴의형성 방법은 반사막용 OLED TFT 어레이 기판, 터치스크린 패널용 trace 배선 또는 나노와이어(nanowire) 배선의 형성에 사용될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 상기 단일막 및 상기 다층막을 포함하는 전자 부품 소재에 사용될 수 있다.
이하에서, 본 발명의 은 박막 식각액 조성물에 포함되는 구성성분들에 대하여 설명한다.
<은 박막 식각액 조성물>
본 발명의 은 박막 식각액 조성물은, (A) 질산, (B) 탄소수 1 내지 3의 알킬술폰산, (C) 탄소수 1 내지 3의 알킬술폰산 외 유기산, (D) 황산염 및 (E) 철을 포함한 3중 금속염을 포함하며, 용제로써 (F) 물을 포함할 수 있다.
(A) 질산
본 발명의 은 박막 식각액 조성물에 포함되는 상기 질산은 산화제로서, 상기 은 박막과 상기 투명전도막을 산화시키는 데 사용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 질산의 함량은 조성물 총 중량에 대하여, 8 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 본 발명의 은 박막 식각액 조성물에 질산이 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 식각 속도의 제어가 용이하여, 상기 은 박막과 상기 투명전도막을 균일하게 식각할 수 있다.
(B) 탄소수 1 내지 3의 알킬술폰산
본 발명의 은 박막 식각액 조성물에 포함되는 상기 알킬술폰산은, 질산으로 산화된 상기 은 박막과 투명전도막을 식각하는데 사용 될 수 있다.
본 발명에서, 알킬술폰산은 탄소수 1 내지 3인 것이 바람직하다. 상기 탄소수 1 내지 3의 알킬술폰산은 예를 들어, 메탄술폰산, 에탄술폰산 또는 프로판술폰산일 수 있으며, 바람직하게는 메탄술폰산일 수 있다.
상기 알킬술폰산의 함량은 조성물 총 중량에 대하여, 3 내지 8 중량%로 포함될 수 있다. 본 발명의 은 박막 식각액 조성물에 탄소수 1 내지 3의 알킬술폰산이 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 상기 은 박막의 식각 속도 및 투명전도막 식각 속도의 제어가 용이하며, 은 잔사 및 은 재흡착 발생에 따른 불량을 방지할 수 있다.
(C) 탄소수 1 내지 3의 알킬술폰산 외 유기산
본 발명의 은 박막 식각액 조성물에 포함되는 탄소수 1 내지 3의 알킬술폰산 외 유기산은 상기 은 박막에 대한 식각제로서, 상기 질산에 의해 산화된 상기 은 박막을 식각하는 데 사용될 수 있다.
상기 유기산은, 예를 들어 아세트산, 구연산, 글리콜산, 말론산, 락트산 및 타르타르산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상, 바람직하게는 2종 이상을 포함할 수 있다. 가장 바람직하게는, 아세트산 및 구연산을 포함할 수 있다.
상기 탄소수 1 내지 3의 알킬술폰산 외 유기산의 함량은 조성물 총 중량에 대하여, 30 내지 55 중량%로 포함되며, 바람직하게는 40 내지 50 중량%로 포함될 수 있다. 본 발명의 은 박막 식각액 조성물에 상기 유기산이 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 상기 은 박막의 식각 속도의 제어가 용이하여, 은 잔사 및 은 재흡착 발생에 따른 불량을 방지할 수 있다.
(D) 황산염
본 발명의 은 박막 식각액 조성물에 포함되는 상기 황산염은, 상기 투명전도막에 대한 식각제로서 상기 투명전도막을 식각하는 데 사용될 수 있다.
또한, 상기 황산염은 은 박막의 etch stop 현상을 발생시키는 역할을 할 수 있으며, 이에 따라 식각 공정 상에서 식각 시간(etching time)이 증가하더라도 편측 식각(side etch)이 증가하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 은 박막 식각액 조성물은 상기 황산염을 포함함으로써, etch stop 현상의 발생을 제어하고, 이에 따라 식각 속도가 제어되어, side etch가 조절될 수 있다.
상기 황산염의 함량은 조성물 총 중량에 대하여, 10 내지 25 중량%로 포함될 수 있다.
상기 황산염은 중황산칼륨, 중황산나트륨 및 중황산암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 은 박막 식각액 조성물에 황산염이 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 식각 속도의 제어, 즉, 식각 공정 상에서 식각 시간의 제어가 용이하며, etch stop 현상이 규칙적으로 발현되어, 상기 은 박막과 상기 투명전도막을 균일하게 식각할 수 있다.
(E) 철을 포함한 3중 금속염
본 발명에서, 철을 포함한 3중 금속염은 서로 다른 3종의 이온을 포함하는 화합물을 의미한다.
예를 들면, 철을 포함한 3중 금속염은 양이온-철(Fe3+)-음이온의 형태로 존재 가능한 화합물이며, C-Fe-A (Cation-Fe-Anion) 으로 표현 될 수 있다. 이때, 상기 양이온은 Fe3+의 금속이온을 제외한 나머지 양이온 중 어느 하나 일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 본 발명의 철을 포함한 3중 금속염은 Fe3+의 금속이온 및 2종의 서로 다른 이온(양이온 및 음이온)을 포함한다.
본 발명의 은 박막 식각액 조성물에 포함되는 상기 철을 포함한 3중 금속염은 상기 은 박막에 대한 산화제로서, 상기 질산의 보조산화제 역할로 은 잔사 및 은 재흡착 발생에 따른 불량을 방지하는데 사용 될 수 있다.
또한, 구리 등의 금속 및 질산제이철 등의 금속염과 같은 은 박막의 산화제가 포함된 식각액 조성물을 사용에 따라 발생하는 문제를 해결할 수 있다.
예를 들면, 상기 종래의 식각액 조성물을 사용하는 경우에는, 상부 인듐산화막의 불균일 성막 및 먼지 같은 불순물로 인해 존재하는 핀 홀 (Pin Hole)로 식각액이 스며들어 부분적으로 과 식각을 일으켜, 식각액 조성물로 패턴닝 후 배선 모양이 마치 쥐가 파먹은 듯한 형상을 나타내는 마우스 바이트 현상이 발생하였으나, 본 발명에 따른 은 박막 식각액 조성물은 구리, 질산제이철 등의 금속/금속염 대신 철을 포함한 3중 금속염을 사용함에 따라, 은 박막을 식각액으로 패터닝 하는 과정에서 발생하는 부분 과식각 현상의 일종인 마우스 바이트(Mouse Bite) 현상이 발생하는 것을 억제하는데 효과적이다.
구체적으로, 상기 철을 포함한 3중 금속염은 기존 철 및 철을 포함한 2중 금속염에 비해 추가로 붙어있는 양이온에 의하여 금속/금속염과 은 박막의 부분 과식각 속도를 완화시켜주거나 또는 식각액이 상부 인듐산화막 핀홀로 침투 속도를 늦춰주는 역할을 하여, 마우스 바이트 발생을 방지 할 수 있다. 이로써, 결과적으로 제품 결함(Defect)으로 작용할 수 있는 마우스 바이트 없이 균일한 패턴 형성이 가능한 이점이 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 철을 포함한 3중 금속염의 양이온은 암모늄, 나트륨 및 칼륨 중 1종을 포함할 수 있고, 바람직하게는 암모늄 이온을 포함할 수 있다. 또한, 상기 철을 포함한 3중 금속염의 음이온은 설페이트, 시트레이트, 에탄디오에이트, 에틸렌다이아민테트라아세테이트 및 옥살레이트 중 1종을 포함할 수 있고, 바람직하게는 설페이트 이온을 포함할 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 은 박막 식각액 조성물에 포함되는 철을 포함한 3중 금속염으로는, 황산철암모늄, 구연산철암모늄, 옥살산철암모늄, 옥살산철칼륨, 옥살산철나트륨 등을 들 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 철을 포함한 3중 금속염은 상기 예시한 화합물 중 적어도 1종을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 황산철암모늄 및 구연산철암모늄 중 적어도 1종을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 본 발명의 은 박막 식각액 조성물에 포함되는 상기 철을 포함한 3중 금속염의 함량은 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 0.1 중량%로 포함될 수 있다. 상기 철을 포함한 3중 금속염이 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 금속염 사용에 따른 일부 배선의 부분 과식각현상 (마우스바이트 현상) 발생 없이 은 잔사 및 은 재흡착 발생에 따른 불량을 방지할 수 있다.
(F) 물
본 발명의 은 박막 식각액 조성물에 포함되는 상기 물은 반도체 공정용 탈이온수일 수 있으며, 바람직하게는 18㏁/㎝ 이상의 상기 탈이온수를 사용할 수 있다.
본 발명에서 물은 잔량으로 포함될 수 있으며, 상기 잔량은, 본 발명의 필수 성분 및 그 외 다른 성분들을 더 포함한 총 조성물의 중량이 100중량%가 되도록 하는 잔량을 의미한다.
예를 들면, 본 발명은 조성물의 총 중량 대비 20 내지 38 중량 %로 포함될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 본 발명의 은 박막 식각액 조성물은 은 잔사 및 은 재흡착을 유발시키는 인산을 포함하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 시각은(Ag) 또는 은합금으로 이루어진 단일막 및 상기 단일막과 투명전도막으로 구성된 다층막 식각시에 우수한 식각특성 및 식각 균일성을 나타낼 수 있다.
<은 박막 식각액 조성물을 이용한 식각 방법>
또한, 본 발명은, 본 발명에 따른 은 박막 식각액 조성물을 이용하는 식각 방법을 제공한다. 본 발명의 식각 방법은, 본 발명의 상기 은 박막 식각액 조성물을 사용하는 점을 제외하고는, 공지의 금속 식각 방법에 따라 패턴을 형성 할 수 있다.
일 예로, 상기 식각 방법은, i) 기판 상에, 은 또는 은 합금으로 이루어진 단일막, 또는 상기 단일막과 투명전도막으로 구성되는 다층막을 형성하는 단계; ii) 상기 단일막 또는 상기 다층막 위에 선택적으로 광 반응 물질을 남기는 단계; 및 iii) 본 발명에 따른 은 박막 식각액 조성물을 사용하여, 상기 단일막 또는 상기 다층막을 식각하는 단계를 포함한다.
< 은 박막 식각액 조성물을 이용한 금속 패턴의 형성 방법>
또한, 본 발명은, 본 발명에 따른 은 박막 식각액 조성물을 이용하는 금속 패턴의 형성 방법을 제공한다. 본 발명의 금속 패턴의 형성 방법은, 본 발명의 상기 은 박막 식각액 조성물을 사용하는 점을 제외하고는, 공지의 금속 패턴 형성 방법에 따라 패턴을 형성 할 수 있다.
일 예로, 상기 금속 패턴의 형성 방법은, i) 기판 상에, 은 또는 은 합금으로 이루어진 단일막, 또는 상기 단일막과 투명전도막으로 구성되는 다층막을 형성하는 단계; 및 ii) 본 발명에 따른 은 박막 식각액 조성물을 사용하여, 상기 단일막 또는 상기 다층막을 식각하는 단계를 포함한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 표시되었고, 더욱이 특허 청구범위 기록과 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 함유하고 있다. 또한, 이하의 실시예, 비교예에서 함유량을 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 중량 기준이다.
실시예 및 비교예: 은 박막 식각액 조성물의 제조
하기 표 1에 나타난 조성에 따라 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4의 은 박막 식각액 조성물을 제조하였으며, 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하였다 (단위: 중량%).
단위 (중량%)　 (A) 질산　 (B)알킬술폰산 (C)유기산 (D) 황산염 (E) 철을 포함한 3중 금속염(C-Fe-A) 기타 금속염 (F)물　
B1 C1 C2 D1 D2 E1 E2 E'1 E'2
실시예 1 9.5 5.5 15 32 - 14 0.04 - - - 잔량
실시예 2 9.5 5 20 30 11 - -　 0.03 - - 잔량
실시예 3 10 5 17 31 - 12 0.01 - - - 잔량
비교예 1 9.8 4.6 16 33 - 12 - - - - 잔량
비교예 2 9.8 4.5 17 33 - 13 - - 0.01 - 잔량
비교예 3 9.5 5 16 32 - 13 - - 0.04 - 잔량
비교예 4 9.7 4.3 16 31 11 - - - - 0.03 잔량
B1: 메탄 술폰산
C1: 아세트산
C2: 구연산
D1: 중황산나트륨
D2: 중황산암모늄
E1: 암모늄-Fe-설페이트(황산철암모늄)
E2: 암모늄-Fe-시트레이트(구연산철암모늄)
E'1: Fe-나이트레이트 (질산제2철)
E'2: Copper (구리)
시험예
1. 신 식각액 및 구 식각액
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4의 은 박막 식각액 조성물을 제조한 직후의 상태를 신 식각액이라 하며, 상기 실시예들 및 비교예들의 식각액이 장시간 식각공정을 했다는 가정으로 인위적으로 은 파우더 1000ppm 을 녹여준 상태(처리매수 평가)를 구 식각액이라 하였다.
각각의 신 식각액 및 구 식각액을 사용하여 아래의 2 내지 5의 방법으로 식각 특성을을 평가하였다.
2.Side Etch 측정
기판 상에 ITO/은/ITO 삼중막을 형성한 뒤, 상기 삼중막 상에 포토 레지스트를 패터닝하였다.
분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: ETCHER(TFT), SEMES사) 내에 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4의 은 박막 식각액 조성물을 각각 넣고, 온도를 40℃로 설정하여 승온한 후, 온도가 40±0.1℃에 도달하였을 때 상기 시편의 식각 공정을 수행하였다. ITO/은/ITO 삼중막의 에치가 끝난 시점으로부터 추가적으로 Over Etch를 50%, 100% 진행하여 패터닝 된 포토레지스트 끝단으로부터 식각 된 은(Ag)막까지의 거리를 전자주사현미경 (SEM; 모델명: SU-8010, HITACHI)을 이용하여 측정하였다. (현 고객사 만족 Side 수준은 0.3㎛ 이하이며, 0.3㎛ 초과시 Spec. Out으로 간주한다.)
3. 은/ITO 잔사 측정
기판 상에 ITO/은/ITO 삼중막을 형성한 뒤, 상기 삼중막 상에 포토 레지스트를 패터닝하였다. 분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: ETCHER(TFT), SEMES사) 내에 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4의 은 박막 식각액 조성물을 각각 넣고, 온도를 40℃로 설정하여 승온한 후, 온도가 40±0.1℃에 도달하였을 때 상기 시편의 식각 공정을 수행하였다. 총 식각 시간은 85초로 실시하였다. 기판을 넣고 분사를 시작하여 85초의 식각 시간이 다 되면 꺼내어 탈이온수로 세정한 후, 열풍건조장치를 이용하여 건조하고, 포토레지스트 박리기(PR stripper)를 이용하여 포토레지스트를 제거하였다. 세정 및 건조 후 전자주사현미경(SEM; 모델명: SU-8010, HITACHI사 제조)을 이용하여 포토레지스트가 덮여 있지 않은 부분에 은(Ag)및 ITO가 식각 되지 않고 남아 있는 현상인 잔사를 측정하였으며, 하기의 기준으로 평가하여, 결과를 표 2 에 나타내었다.
<잔사 측정 평가 기준>
양호: [Ag and ITO 잔사 미발생]
불량: [Ag or ITO 잔사 발생]
4. 은 재흡착
기판 상에 ITO/은/ITO 삼중막을 형성한 뒤, 상기 삼중막 상에 포토 레지스트를 패터닝하였다.
분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: ETCHER(TFT), SEMES사) 내에 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4의 은 박막 식각액 조성물을 각각 넣고, 온도를 40℃로 설정하여 승온한 후, 온도가 40±0.1℃에 도달하였을 때 상기 시편의 식각 공정을 수행하였다. 총 식각 시간은 85초로 실시하였다. 기판을 넣고 분사를 시작하여 85초의 식각 시간이 다 되면 꺼내어 탈이온수로 세정한 후, 열풍건조장치를 이용하여 건조하였다. 세정 및 건조 후 기판을 절단하고 전자주사현미경(SEM; 모델명: SU-8010, HITACHI사 제조)을 이용하여 측정하였다. 상기 식각 공정으로 인해, 상기 기판 내 노출된 Source/Drain 부의 Ti/Al/Ti 삼중막의 상부 Ti에 흡착된 은 입자의 개수를 측정하고, 하기의 기준으로 평가하여, 결과를 표 2에 나타내었다.
<은 재흡착 평가 기준>
양호: [은 재흡착 개수 10개 이하]
불량: [은 재흡착 개수 10개 초과]
5. Mouse Bite 현상 (배선 부분 과식각)
분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: 5.5 ETCHER, 프로웨트 사) 내에 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4의 은 박막 식각액 조성물을 각각 넣고, 온도를 40℃로 설정하여 가온 한 후, 온도가 40±0.1℃에 도달하였을 때 상기 시편의 식각 공정을 수행하였다. 총 식각 시간은 100초로 실시하였다. 기판을 넣고 분사를 시작하여 100초의 식각 시간이 다 되면 꺼내어 탈이온수로 세정한 후, 열풍건조장치를 이용하여 건조하고, 포토레지스트 박리기(PR stripper)를 이용하여 포토레지스트를 제거하였다. 세정 및 건조 후 전자주사현미경(SEM; 모델명: SU-8010, HITACHI사 제조)을 이용하여 식각이 된 후 분석을 진행하는 방법으로 실험을 실시하고, 하기의 기준으로 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[부분 과식각(Mouse Bite) 평가기준]
○: 우수 (부분적으로 배선 폭이 1.5㎛ 이하 수준으로 감소하는 구간이 존재하지 않음)
Ⅹ: 불량 (부분적으로 배선 폭이 1.5㎛ 이하 수준으로 감소하는 구간이 존재함)
조성 신 식각액 (Ag 0 ppm) 구 식각액 (Ag 1,000 ppm)
Side Etch (㎛) Ag 잔사/ITO 잔사
(양호/불량)		 Ag 재흡착
(양호/불량)		 Mouse Bite 현상 발생
(O/X)		 Side Etch (㎛) Ag 잔사/ITO 잔사
(양호/불량)		 Ag 재흡착
(양호/불량)		 Mouse Bite 현상 발생
(O/X)
O/E 50% O/E 100% O/E 50% O/E 100%
실시예1 0.16 0.16 양호 양호 X 0.17 0.17 양호 양호 X
실시예2 0.17 0.19 양호 양호 X 0.19 0.21 양호 양호 X
실시예3 0.15 0.15 양호 양호 X 0.16 0.16 양호 양호 X
비교예1 0.04 0.05 불량 양호 X 0.06 0.07 불량 불량 X
비교예2 0.15 0.17 불량 양호 X 0.16 0.18 불량 양호 X
비교예3 0.16 0.17 양호 양호 O 0.18 0.19 양호 양호 O
비교예4 0.20 0.21 양호 양호 O 0.24 0.25 양호 불량 O
표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 3의 은 박막 식각액 조성물은 신 식각액 및 구 식각액 모두 Side Etch, 은 잔사/ITO 잔사 및 은 재흡착 효과가 우수하며, 배선이 부분적으로 과식각된 Mouse Bite 현상이 발생하지 않는 것을 확인하였다.
반면, 비교예 1 내지 4의 경우, 은 잔사 및 은 재흡착 효과가 불량할 뿐만 아니라 구액의 식각액 조성물 효과 또한 불량함을 확인하였다. 특히, 본 발명의 철을 포함한 3중 금속염 대신 철을 포함한 2중 금속염을 사용한 비교예 2 내지 3 및 금속을 사용한 비교예 3의 경우, Mouse Bite 현상이 발생하거나, 은 잔사/ITO 잔사 불량이 발생함을 확인하였다.
이로부터, 본 발명의 따른 은 박막 식각액 조성물을 사용하면, 철을 포함한 3중 금속염을 포함함으로써, 은 박막의 부분 과식각 발생을 저하시키는데 효과가 있고, Ag 잔사/ITO 잔사 발생을 방지하는데 더욱 효과적임을 확인할 수 있었다.

Claims (11)

  1. 조성물 총 중량에 대하여,
    (A) 8 내지 15 중량%의 질산;
    (B) 3 내지 8 중량%의 탄소수 1 내지 3의 알킬술폰산;
    (C) 30 내지 55 중량%의 탄소수 1 내지 3의 알킬술폰산 외 유기산;
    (D) 10 내지 25 중량%의 황산염;
    (E) 0.01 내지 0.1 중량%의 철을 포함한 3중 금속염; 및
    (F) 잔량의 물을 포함하며,
    상기 (E) 철을 포함한 3중 금속염은 양이온-철(Fe3+)-음이온의 형태로 존재 가능한 화합물로, 상기 양이온은 암모늄, 나트륨 및 칼륨 중 1종을 포함하고, 상기 음이온은 설페이트, 시트레이트, 에탄디오에이트, 에틸렌다이아민테트라아세테이트 및 옥살레이트 중 1종을 포함하는 것이며,
    상기 (C) 탄소수 1 내지 3의 알킬술폰산 외 유기산은 아세트산 및 구연산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인, 은 박막 식각액 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 (B) 탄소수 1 내지 3의 알킬술폰산은 메탄술폰산인, 은 박막 식각액 조성물.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 (D) 황산염은 중황산칼륨, 중황산나트륨 및 중황산암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는, 은 박막 식각액 조성물.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 (E) 철을 포함한 3중 금속염은 황산철암모늄, 구연산철암모늄, 옥살산철암모늄, 옥살산철칼륨 및 옥살산철나트륨 중 1 종 이상을 포함하는, 은 박막 식각액 조성물.
  9. 삭제
  10. 기판 상에, 은 또는 은 합금으로 이루어진 단일막, 또는 상기 단일막과 투명전도막으로 구성되는 다층막을 형성하는 단계;
    상기 단일막 또는 상기 다층막 위에 선택적으로 광 반응 물질을 남기는 단계; 및
    청구항 1의 조성물을 사용하여, 상기 단일막 또는 상기 다층막을 식각하는 단계를 포함하는 식각 방법.
  11. 기판 상에, 은 또는 은 합금으로 이루어진 단일막, 또는 상기 단일막과 투명전도막으로 구성되는 다층막을 형성하는 단계; 및
    청구항 1의 조성물을 사용하여, 상기 단일막 또는 상기 다층막을 식각하는 단계를 포함하는 금속 패턴의 형성 방법.
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