KR102639571B1 - 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, a)기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계; b)상기 게이트 전극을 포함하는 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계; c)상기 게이트 절연층 상에 산화물반도체층(IGZO)을 형성하는 단계; d)상기 산화물반도체층 상에 소스/드레인 전극을 형성하는 단계; 및 e)상기 소스/드레인 전극에 연결되는 화소전극을 형성하는 단계;를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 d)단계는 상기 산화물반도체층 상에 구리계 금속막을 형성하고, 과산화수소; 함불소 화합물; 아졸 화합물; 유기산; 구연산염; 황산염 및 인산염 중 1종 이상; 다가알코올형 계면활성제; 및 물을 포함하는 식각액 조성물로 상기 구리계 금속막을 식각하여, 상기 소스/드레인 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.

Description

액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법{A MANUFACTURING METHOD OF AN ARRAY SUBSTRATE FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 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 평판표시 장치의 예로는 액정표시장치(Liquid crystal display device: LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display device: ELD), 유기발광표시(Organic Light Emitting Diodes: OLED) 등을 들 수 있으며, 이러한 평판표시 장치는 텔레비전이나 비디오 등의 가전 분야뿐만 아니라 노트북과 같은 컴퓨터 및 핸드폰 등에 다양한 용도로 사용되고 있다. 이들 평판표시 장치는 박형화, 경량화, 및 저소비전력화 등의 우수한 성능으로 인하여 기존에 사용되었던 브라운관(Cathode Ray Tube: NIT)을 빠르게 대체하고 있는 실정이다.
액정표시장치에서 기판 위에 금속 배선을 형성하는 과정은 통상적으로 스퍼터링 등에 의한 금속막 형성공정, 포토레지스트 도포, 노광 및 현상에 의한 선택적인 영역에서의 포토레지스트 형성공정, 및 식각공정에 의한 단계로 구성되고, 개별적인 단위 공정 전후의 세정 공정 등을 포함한다. 이러한 식각공정은 포토레지스트를 마스크로 하여 선택적인 영역에 금속막을 남기는 공정을 의미하며, 통상적으로 플라즈마 등을 이용한 건식식각 또는 식각액 조성물을 이용하는 습식식각이 사용된다.
이러한 액정표시장치에서, 최근 금속배선의 저항이 주요한 관심사로 떠오르고 있다. 왜냐하면 TFT-LCD(thin film transistor-liquid crystal display)에 있어서 RC 신호지연 문제를 해결하는 것이 패널크기 증가와 고해상도 실현에 관건이 되고 있는데, 이는 저항이 RC 신호지연을 유발하는 주요한 인자이기 때문이다. 따라서, TFT-LCD의 대형화에 필수적으로 요구되는 RC 신호지연의 감소를 실현하기 위해서는, 저저항의 물질을 개발하는 것이 필수적이다.
종래에 주로 사용되었던 크롬(Cr, 비저항: 12.7Х10-8Ωm), 몰리브덴(Mo, 비저항: 5Х10-8Ωm), 알루미늄(Al, 비저항: 2.65 Х10-8Ωm) 및 이들의 합금은 저항이 크기 때문에 대형 TFT LCD에 사용되는 게이트 및 데이터 배선 등으로 이용하기 어렵다. 따라서, 저저항 금속막으로서 구리막 및 구리 몰리브덴막 등의 구리계 금속막과 그에 대한 식각액 조성물이 주목을 받고 있다. 그런데, 현재까지 알려진 구리계 금속막 식각액 조성물들은 사용자가 요구하는 성능을 충족시키지 못하고 있기 때문에 성능 향상을 위한 연구개발이 요구되고 있다.
이와 관련하여, 대한민국 공개특허 제10-2015-0004971호는 다가알코올계면활성제, 구연산, 과수, 함불소화합물 및 아졸화합물을 포함하는 구리계 금속막 식각액 조성물을 개시하고 있으나, 상기 식각액 조성물의 경우 산화물반도체를 반도체층으로 사용하는 경우, 공정 진행 시 배기에 의해 식각액 조성물이 농축되어 산화물반도체의 손상 정도가 변화하여, 공정 제어가 어렵고, 이에 액정표시장치의 성능을 유지시키기 어렵다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제10-2015-0004971호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 산화물반도체층에 손상 없이 구리계 금속막을 일괄 식각할 수 있는 식각액 조성물을 사용하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, a)기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계; b)상기 게이트 전극을 포함하는 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계; c)상기 게이트 절연층 상에 산화물반도체층(IGZO)을 형성하는 단계; d)상기 산화물반도체층 상에 소스/드레인 전극을 형성하는 단계; 및 e)상기 소스/드레인 전극에 연결되는 화소전극을 형성하는 단계;를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 d)단계는 상기 산화물반도체층 상에 구리계 금속막을 형성하고, 과산화수소; 함불소 화합물; 아졸 화합물; 유기산; 구연산염; 황산염 및 인산염 중 1종 이상; 다가알코올형 계면활성제; 및 물을 포함하는 식각액 조성물로 상기 구리계 금속막을 식각하여, 상기 소스/드레인 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 조성물 총 중량에 대하여, (A) 과산화수소 10.0 내지 30.0 중량%; (B) 함불소 화합물 0.01 내지 1.0 중량%; (C) 아졸 화합물 0.01 내지 1.0 중량%; (D) 유기산 1.0 내지 10.0 중량%; (E) 구연산염 0.1 내지 5 중량%; (F) 황산염 및 인산염 중 1종 이상 0.01 내지 5중량%; (G) 다가알코올형 계면활성제 0.001 내지 5.0 중량%; 및 (G) 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 잔량의 물을 포함하는 구리계 금속막 식각액 조성물을 제공한다.
본 발명의 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법은, 산화물반도체층에 손상 없이 구리계 금속막을 일괄 식각할 수 있으며, 식각 프로파일 및 식각 직진성이 우수한 식각액 조성물을 사용하여, 장비를 사용하여 식각하는 과정에서 배기에 따른 산화물반도체층의 Damage Rate 변화율이 낮아, 공정의 제어가 용이한 효과를 제공한다.
본 발명은 과산화수소; 함불소 화합물; 아졸 화합물; 유기산; 구연산염; 황산염 및 인산염 중 1종 이상; 다가알코올형 계면활성제; 및 물을 포함하는 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 대한 것으로, 산화물반도체층에 손상 없이 구리계 금속막을 일괄 식각할 수 있으며, 식각 프로파일 및 식각 직진성이 우수하고, 장비를 사용하여 식각하는 과정에서 배기에 따른 산화물반도체층의 Damage Rate 변화율이 낮아, 공정의 제어가 용이한 효과를 제공한다.
이하, 본 발명의 구성을 구체적으로 설명한다.
< 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법 >
본 발명은, a)기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계; b)상기 게이트 전극을 포함하는 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계; c)상기 게이트 절연층 상에 산화물반도체층(IGZO)을 형성하는 단계; d)상기 산화물반도체층 상에 소스/드레인 전극을 형성하는 단계; 및 e)상기 소스/드레인 전극에 연결되는 화소전극을 형성하는 단계;를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 d)단계는 상기 산화물반도체층 상에 구리계 금속막을 형성하고, 과산화수소; 함불소 화합물; 아졸 화합물; 유기산; 구연산염; 황산염 및 인산염 중 1종 이상; 다가알코올형 계면활성제; 및 물을 포함하는 식각액 조성물로 상기 구리계 금속막을 식각하여, 상기 소스/드레인 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.
상기 구리계 금속막은 막의 구성 성분 중에 구리가 포함되는 것으로서, 구체적으로, 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 단일막, 또는 상기 단일막과 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금으로 이루어진 막을 포함하는 이중막 및 삼중막 등의 다층막을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 구리계 금속막은 단일막으로서 구리막, 구리 합금막, 이중막으로서 구리막-몰리브덴막, 구리막-몰리브덴 합금막, 구리 합금막-몰리브덴막, 구리 합금막-몰리브덴 합금막, 삼중막으로서 몰리브덴막-구리막-몰리브덴막, 몰리브덴 합금막-구리막-몰리브덴 합금막, 몰리브덴막-구리 합금막-몰리브덴막, 몰리브덴 합금막-구리 합금막-몰리브덴 합금막, 몰리브덴막-구리막-몰리브덴 합금막, 몰리브덴 합금막-구리막-몰리브덴막, 몰리브덴막-구리 합금막-몰리브덴 합금막, 몰리브덴 합금막-구리 합금막-몰리브덴막 등을 포함할 수 있다.
상기 합금막은 구리 또는 몰리브덴과, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 네오디늄(Nd) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 합금막일 수 있으며, 구리 또는 몰리브덴의 질화막 또는 산화막일 수도 있다.
본 발명의 식각액 조성물을 이용하여 상기 구리계 금속막을 식각하는 경우, 상기 산화물반도체층에 손상(damgage) 없이 상기 구리계 금속막을 일괄 식각할 수 있다.
이하, 본 발명의 식각액 조성물에 대하여 상세히 설명한다.
< 구리계 금속막 식각액 조성물 >
본 발명의 구리계 금속막 식각액 조성물은 과산화수소; 함불소 화합물; 아졸 화합물; 유기산; 구연산염; 황산염 및 인산염 중 1종 이상; 다가알코올형 계면활성제; 및 물을 포함할 수 있다.
(A) 과산화수소
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 상기 과산화수소(H2O2)는 상기 구리계 금속막에 대한 주산화제로 사용될 수 있다.
상기 과산화수소는 조성물 총 중량에 대하여, 5.0 내지 30.0 중량%, 바람직하게는 8.0 내지 25.0 중량%로 포함될 수 있다. 상기 과산화수소가 5.0 중량% 미만으로 포함될 경우, 상기 구리계 금속막이 식각되지 않거나 식각 속도가 아주 느려질 수 있으며, 30.0 중량% 초과로 포함될 경우, 식각 속도가 전체적으로 빨라지기 때문에 공정 컨트롤이 어렵다.
(B) 함불소 화합물
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 상기 함불소 화합물은 물에 해리되어 플루오르 이온을 낼 수 있는 화합물을 의미한다. 상기 함불소 화합물은 상기 구리계 금속막을 식각하는 주성분으로, 몰리브덴막 또는 몰리브덴 합금막에서 필연적으로 발생하는 잔사를 제거해 주는 역할을 한다.
상기 함불소 화합물은 이 분야에서 사용되는 물질로서 용액 내에서 플루오르 이온 혹은 다원자 플루오르 이온으로 해리될 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 불화암모늄(ammonium fluoride: NH4F), 불화나트륨(sodium fluoride: NaF), 불화칼륨(potassium fluoride: KF), 중불화암모늄(ammonium bifluoride: NH4F·HF), 중불화나트륨(sodium bifluoride: NaF·HF) 및 중불화칼륨(potassium bifluoride: KF·HF)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하며, 중불화암모늄 및 불화암모늄으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 더욱 바람직하다.
상기 함불소 화합물은 조성물 총 중량에 대하여, 0.01 내지 1.0 중량%, 바람직하게는 0.02 내지 0.20 중량%로 포함될 수 있다. 상기 함불소 화합물이 0.01 중량% 미만으로 포함될 경우, 몰리브덴막 또는 몰리브덴 합금막의 식각 속도가 느려져 식각 잔사가 발생될 수 있으며, 1.0 중량% 초과로 포함될 경우, 상기 구리계 금속막 하부의 산화물반도체층에 대한 식각율이 커지는 문제가 있다.
(C) 아졸 화합물
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 상기 아졸 화합물은 식각 속도 조절 및 처리매수에 따른 Etch 프로파일 변동을 감소시켜주어 공정상의 마진을 높이는 역할을 한다.
일 실시예를 들어, 상기 아졸 화합물은 아미노테트라졸(aminotetrazole), 벤조트리아졸 (benzotriazole), 톨릴트리아졸(tolyltriazole), 피라졸(pyrazole), 피롤(pyrrole), 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-프로필이미다졸, 2-아미노이미다졸, 4-메틸이미다졸, 4-에틸이미다졸, 메틸트리아졸, 메틸테트라아졸 및 4-프로필이미다졸로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 아미노테트라졸 및 메틸테트라아졸로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 아졸 화합물은 조성물 총 중량에 대하여, 0.01 내지 1.0 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 0.8 중량%로 포함될 수 있다. 상기 아졸 화합물이 0.01 중량% 미만으로 포함될 경우, 식각 속도가 빠르게 되어 시디로스가 너무 크게 발생될 수 있으며, 1.0 중량% 초과로 포함될 경우, 상기 구리계 금속막의 식각 속도가 너무 느려지게 되어 식각 잔사가 발생될 수 있다.
(D) 유기산
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 상기 유기산은 처리매수 향상제로, 구리 이온을 킬레이팅하여 상기 구리계 금속막의 처리매수를 높이는 역할을 할 수 있다.
일 실시예를 들어, 상기 유기산은 아세트산, 이미노디아세트산, 에틸렌디아민테트라아세트산, 부탄산, 시트르산, 이소시트르산, 포름산, 글루콘산, 글리콜산, 말론산, 옥살산, 펜탄산, 술포벤조산, 석신산, 술포석신산, 살리실산, 술포살리실산, 벤조산, 락트산, 글리세르산, 말산, 타르타르산 및 프로펜산으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 구연산, 글루콘산 및 이미노디아세트산으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 유기산은 조성물 총 중량에 대하여, 1.0 내지 10.0 중량%, 바람직하게는 2.0 내지 7.0 중량%로 포함될 수 있다. 상기 유기산이 1.0 중량% 미만으로 포함될 경우, 처리매수 증가에 따라 상기 구리계 금속막의 식각속도가 느려져 식각 잔사가 발생될 수 있으며, 10.0 중량% 초과로 포함될 경우, 상기 구리계 금속막의 과 에칭을 초래할 수 있다.
(E) 구연산염
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 상기 구연산염은 상기 유기산의 구리 이온을 킬레이팅 역할을 보조하여 상기 과산화수소의 분해 반응 억제한다. 또한, 상기 구연산염은, 장비를 이용하여 상기 구리계 금속막을 식각할 때, 배기로 인해 식각액 조성물이 농축되어, 식각액 조성물의 에칭 특성에 변화가 발생되는 것을 최소화시켜 주는 역할을 할 수 있다. 만일 식각액 조성물이 상기 구연산염을 포함하지 못하는 경우, 배기 시간 증가에 따라 Etch Rate의 변화가 크게 발생하여 Side Etch 변화율이 커지게 될 수 있다.
일 실시예를 들면, 상기 구연산염은 구연산의 염의 형태로 Monosodium Citrate, Disodium Citrate 및 Trisodium Citrate로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 Trisodium Citrate일 수 있다.
상기 구연산염은 조성물 총 중량에 대하여, 0.1 내지 5 중량%, 바람직하게는, 0.5 내지 3 중량%로 포함될 수 있다. 상기 구연산염이 0.1 중량% 미만으로 포함될 경우, 배기 시간이 길어질수록 산화물반도체층의 Damage Rate이 증가하여 소자의 특성을 저하시킬 수 있으며, 5 중량% 초과로 포함될 경우, pH 상승으로 구리막의 식각 속도가 감소되어 공정에 어려움이 발생한다.
상기 구연산염을 상술한 범위 내로 사용할 경우, 배기 시간이 증가하여도 산화물반도체층의 Damage Rate을 일정하게 유지시켜 공정을 진행하여도 소자의 특성 저하가 발생하지 않아 공정의 제어가 용이하다.
(F) 황산염 및 인산염 중 1종 이상
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 상기 황산염과 상기 인산염은 몰리브덴막 또는 몰리브덴 합금막의 식각 속도를 높여주는 성분으로, 식각 속도를 조절하여 미세패턴을 구현할 수 있게 한다. 특히, 상기 구리계 금속막이 다층막으로 구성되어 있는 경우에 다층막의 상하부 금속막의 식각 속도를 맞추어 미세패턴을 구현할 수 있게 한다.
상기 황산염은 황산에서 수소가, 암모늄, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속으로 하나 또는 두 개 치환된 염에서 선택되는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 황산암모늄, 과황산암모늄, 황산나트륨, 과황산나트륨, 황산칼륨 및 과황산칼륨으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 황산나트륨일 수 있다.
상기 인산염은 예를 들면, 제1 인산암모늄 및 제2 인산암모늄으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 황산염 및 인산염 중 1종 이상의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 1.0 중량%로 포함될 수 있다. 상기 황산염 및 인산염 중 1종 이상의 함량이 상기 범위 내로 포함되는 경우, 상기 구리계 금속막의 식각 속도를 조절하여 미세패턴을 구현할 수 있게 한다. 특히, 몰리브덴막 또는 몰리브덴 합금막의 식각 속도를 높여주어 몰리브덴막 또는 몰리브덴 합금막이 식각되는 동안 구리막 또는 구리 합금막이 과하게 식각되어 계단형 테이퍼 프로파일을 만드는 현상을 막아줄 수 있다. 만일 상기 황산염 및 인산염 중 1종 이상의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우, 상부 구리막 또는 구리 합금막의 시디로스 손실이 심하여 선폭이 좁아지므로 전기적 저항이 커지게 되어 저저항 금속의 이점이 사라진다.
(G) 다가알코올형 계면활성제
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 상기 다가알코올형 계면활성제는 표면장력을 저하시켜 식각의 균일성을 증가시키는 역할을 한다. 또한, 상기 다가알코올형 계면활성제는 구리계 금속막을 식각한 후 식각액 조성물 내에 용해된 구리 이온을 둘러 쌈으로서 구리 이온의 활동도를 억제하여 상기 과산화수소의 분해 반응을 억제할 수 있다. 구리 이온의 활동도가 저하되면, 식각액 조성물을 사용하는 동안 안정적으로 공정을 진행 할 수 있게 된다.
일 실시예를 들어, 상기 다가알코올형 계면활성제는 글리세롤(glycerol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 트리에틸렌글리콜(triethylene glycol), 테트라에틸렌글리콜(tetraethylene glycol) 및 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 트리에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 및 테트라에틸렌글리콜로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 더욱 바람직하다.
상기 다가알코올형 계면활성제는 조성물 총 중량에 대하여, 0.001 내지 5.0 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 3.0 중량%로 포함될 수 있다. 상기 다가알코올형 계면활성제가 0.001 중량% 미만으로 포함될 경우, 식각 균일성이 저하되고 상기 과산화수소의 분해가 가속화될 수 있으며, 5.0 중량% 초과로 포함될 경우, 거품이 많이 발생되는 단점이 있다.
(H) 물
본 발명의 구리계 금속막 식각액 조성물에 포함되는 상기 물은 반도체 공정용 탈이온수일 수 있으며, 바람직하게는 18㏁·㎝ 이상의 상기 탈이온수를 사용할 수 있다.
상기 물의 함량은 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 잔량으로 포함될 수 있다. 상기 물의 함량은 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 잔량으로 포함될 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서 "잔량"은 본 발명의 필수 성분 및 그 외 추가 성분들을 더 포함한 조성물의 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 잔량을 의미하며, 상기 "잔량"의 의미로 인해 본 발명의 조성물에 추가 성분이 포함되지 않는 것으로 한정되지 않는다.
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 질량 기준이다.
실시예 및 비교예에 따른 구리계 금속막 식각액 조성물의 제조
하기 [표 1]을 참조하여, 실시예 및 비교예에 따른 구리계 금속막 식각액 조성물을 제조하였다.
(단위: 중량%)
실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5
(A) 20 20 19.5 10 10 10 20 18.2 21.3 18.2 10
(B) 0.05 0.05 0.04 0.04 0.04 0.04 0.05 0.04 0.06 0.03 0.04
(C) 0.15 0.17 0.20 0.17 0.15 0.15 0.15 0.15 0.17 0.15 0.15
(D1) 3.0 2.8 1.0
(D2) 2.5 3.0 3.0 3.0 1.0 2.9 3.0
(D3) 2.3 2.3 2.0 　
(E1) 1.0 1.0 0.8 0.8 　 　
(E2) 　 　 　 　 0.8 　 　 　 　 　 　
(E3) 　 　 　 　 　 0.8 　 　 　 　 　
초산암모늄 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 1.0
(F1) 0.05 0.05 0.06 　 　 　 0.05 0.09 0.05 0.05 　
(F2) 　 　 　 0.01 0.01 0.01 　 　 　 　 0.01
(G) 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 1.5 1.5 1.5 2.0
(H) 물 잔량
(A): 과산화수소
(B): 불화암모늄
(C): 메틸테트라아졸
(D1): 글리콜산
(D2): 구연산
(D3): 이미노디아세트산
(E1): Trisodium Citrate
(E2) : Monosodium Citrate
(E3) : Disodium Citrate
(F1): 황산나트륨
(F2): 제1 인산암모늄
(G): 트리에틸렌글리콜
시험예 1: 식각 프로파일 및 식각 직진성 평가
유리 기판(100㎜Ⅹ100㎜) 상의 IGZO Active layer 상에 Mo-Ti막을 증착시키고, 상기 Mo-Ti막 상에 구리막을 증착시킨 뒤, 포토리소그래피(photolithography) 공정을 통하여 기판 상에 소정의 패턴을 가진 포토레지스트가 형성되도록 하였다. 그 후, 실시예 및 비교예에 따른 식각액 조성물을 각각 사용하여 Cu/Mo-Ti 이중막에 대하여 식각 공정을 실시하였다.
식각 공정에는 분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: ETCHER(TFT), SEMES사)를 이용하였고, 식각 공정 시 식각액 조성물의 온도는 약 32℃로, 식각 시간은 150초로 진행하였다. 상기 식각 공정을 통해 식각된 구리계 금속막의 단면을 SEM(Hitachi사 제품, 모델명 S-4700)을 사용하여 촬영한 뒤, 아래의 평가 기준으로 평가하여, 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
<식각 프로파일 평가 기준>
○: 테이퍼 각이 30° 이상 내지 65° 미만
△: 테이퍼 각이 25°이상 내지 30°미만 또는 65°이상 내지 70°이하
X: 테이퍼 각이 25°이하 또는 70°초과
Unetch: 식각 안 됨
<식각 직진성 평가 기준>
○: 패턴이 직선으로 형성됨
△: 패턴에 곡선 형태가 20% 이하임
X: 패턴에 곡선형태가 20% 초과임
Unetch: 식각 안 됨
시험예 2: 배기 시간에 따른 산화물반도체층(IGZO)의 Damage Rate 변화율 측정
상기 시험예 1과 동일한 식각 공정을 통해 구리계 금속막을 식각하되, 식각액 조성물 제조 직후 대비, 72시간 후에 산화물반도체층(IGZO)의 Damage Rate 변화율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
식각 프로파일 식각 직진성 배기 시간에 따른 IGZO Damage Rate 변화율
실시예1 O O 0.01ÅA/sec
실시예2 O O 0.02ÅA/sec
실시예3 O O 0.01ÅA/sec
실시예4 O O 0.01ÅA/sec
실시예5 O O 0.05ÅA/sec
실시예6 O O 0.09ÅA/sec
비교예 1 △ X 0.85ÅA/sec
비교예 2 △ X 0.72ÅA/sec
비교예 3 △ X 0.78ÅA/sec
비교예 4 △ X 0.59ÅA/sec
비교예 5 △ X 0.68ÅA/sec
실시예에 따른 구리계 금속막 식각액 조성물을 사용하여 식각 공정을 수행하는 경우, 식각 프로파일, 식각 직진성 및 배기 시간에 따른 IGZO의 Damage Rate 변화율 특성이 모두 우수한 것을 확인할 수 잇다.
반면, 비교예에 따른 구리계 금속막 식각액 조성물을 사용하여 식각 공정을 수행하는 경우, 식각 프로파일 및 식각 직진성이 불량하고, 배기 시간에 따른 IGZO의 Damage Rate 변화율 높아, 공정의 제어가 어려움을 확인할 수 있다.

Claims (12)

  1. a)기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계;
    b)상기 게이트 전극을 포함하는 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
    c)상기 게이트 절연층 상에 산화물반도체층(IGZO)을 형성하는 단계;
    d)상기 산화물반도체층 상에 소스/드레인 전극을 형성하는 단계; 및
    e)상기 소스/드레인 전극에 연결되는 화소전극을 형성하는 단계;를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
    상기 d)단계는 상기 산화물반도체층 상에 구리계 금속막을 형성하고, 과산화수소; 함불소 화합물; 아졸 화합물; 유기산; Monosodium Citrate, Disodium Citrate 및 Trisodium Citrate로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 구연산염; 황산염 및 인산염 중 1종 이상; 다가알코올형 계면활성제; 및 물을 포함하는 식각액 조성물로 상기 구리계 금속막을 식각하여, 상기 소스/드레인 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 구리계 금속막은 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 단일막, 또는 상기 단일막과 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금으로 이루어진 막을 포함하는 다층막인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 액정표시장치용 어레이 기판은 박막 트랜지스터(TFT) 어레이 기판인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법.
  4. 조성물 총 중량에 대하여,
    (A) 과산화수소 5.0 내지 30.0 중량%;
    (B) 함불소 화합물 0.01 내지 1.0 중량%;
    (C) 아졸 화합물 0.01 내지 1.0 중량%;
    (D) 유기산 1.0 내지 10.0 중량%;
    (E) Monosodium Citrate, Disodium Citrate 및 Trisodium Citrate로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 구연산염 0.1 내지 5 중량%;
    (F) 황산염 및 인산염 중 1종 이상 0.01 내지 5 중량%;
    (G) 다가알코올형 계면활성제 0.001 내지 5.0 중량%; 및
    (H) 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 잔량의 물을 포함하는 구리계 금속막 식각액 조성물.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 구리계 금속막은 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 단일막, 또는 상기 단일막과 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금으로 이루어진 몰리브덴계 단일막을 포함하는 다층막인 것을 특징으로 하는 구리계 금속막 식각액 조성물.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 함불소 화합물 불화암모늄(ammonium fluoride: NH4F), 불화나트륨(sodium fluoride: NaF), 불화칼륨(potassium fluoride: KF), 중불화암모늄(ammonium bifluoride: NH4F·HF), 중불화나트륨(sodium bifluoride: NaF·HF) 및 중불화칼륨(potassium bifluoride: KF·HF)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 포함하는 구리계 금속막 식각액 조성물.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 아졸 화합물은 아미노테트라졸(aminotetrazole), 벤조트리아졸 (benzotriazole), 톨릴트리아졸(tolyltriazole), 피라졸(pyrazole), 피롤(pyrrole), 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-프로필이미다졸, 2-아미노이미다졸, 4-메틸이미다졸, 4-에틸이미다졸, 메틸트리아졸, 메틸테트라아졸 및 4-프로필이미다졸로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 포함하는 구리계 금속막 식각액 조성물.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 유기산은 아세트산, 이미노디아세트산, 에틸렌디아민테트라아세트산, 부탄산, 시트르산, 이소시트르산, 포름산, 글루콘산, 글리콜산, 말론산, 옥살산, 펜탄산, 술포벤조산, 석신산, 술포석신산, 살리실산, 술포살리실산, 벤조산, 락트산, 글리세르산, 말산, 타르타르산 및 프로펜산으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 구리계 금속막 식각액 조성물.
  9. 삭제
  10. 청구항 4에 있어서,
    상기 황산염은 황산암모늄, 과황산암모늄, 황산나트륨, 과황산나트륨, 황산칼륨 및 과황산칼륨으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 포함하는 구리계 금속막 식각액 조성물.
  11. 청구항 4에 있어서,
    상기 인산염은 제1 인산암모늄 및 제2 인산암모늄으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 포함하는 구리계 금속막 식각액 조성물.
  12. 청구항 4에 있어서,
    상기 다가알코올형 계면활성제는 글리세롤(glycerol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 트리에틸렌글리콜(triethylene glycol), 테트라에틸렌글리콜(tetraethylene glycol) 및 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 포함하는 구리계 금속막 식각액 조성물.
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