KR20020086896A - 습식에칭제 조성물 - Google Patents

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Abstract

옥살산과, 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 황산염 및/또는 폴리옥시에틸렌 알킬페닐에테르 황산염을 함유하는 수용액인 투명전도막용 습식에칭제 조성물이다. 비정질 ITO을 옥살산 수용액을 사용한 습식에칭시 에칭 잔류물을 전혀 발생하지 않고 또한 온화한 조건하에 에칭을 행할 수 있는 습식에칭제를 제공할 수 있다.

Description

습식에칭제 조성물{WET ETCHING AGENT COMPOSITION}
ITO 막을 비롯한 투명도전막은 대전방지막, 열반사막, 광전변환소자 혹은 각종 플랫 패널 디스플레이의 투명전극 등의 전자장치 분야에 광범위하게 사용되어 왔다. 특히 최근에는 노트북PC, 소형TV, 휴대용 정보단말기 등의 보급과 함께 액정 디스플레이(LCD)에서의 수요가 증가하고 있다. ITO 막 등의 투명전도막은 플랫 패널 디스플레이 분야에 있어서는 화소의 표시전극으로서 사용되고 포토리소그래피의 에칭에 의해 제작된다.
그러나, 액정 디스플레이(LCD), 특히 TFT-LCD 분야에 있어서는 종래 다결정 ITO가 사용되어 왔으나 기판 크기가 대형화할수록 다결정 ITO는 균일화가 어렵게 되고 있다. 또한, 상기 표시전극은 투명도전막 상에 포토레지스트를 도포하고 노광, 현상 후 포토레지스트를 마스크로 하여 에칭제를 사용하고, 에칭후 잔존하는 포토레지스트를 박리하는 방법에 의하여 형성된다.
종래에서, 상기 다결정 ITO막 등의 투명전도막의 에칭제로서 염화제2철/염산수용액, 오드산 수용액, 인산수용액, 염산/질산수용액 (왕수) 등이 사용되어 왔다.상기 ITO 등의 습식에칭제는 패턴 형성시 알루미늄(Al) 등의 부식이 일어나고 또한 입자경계로부터 선택적 에칭이 진행되기 때문에, 가공정밀도가 우수한 패턴형성도 곤란하다.
이상의 이유에 의해, 기판 크기의 대형화, TFT 패널의 대형화, 고정밀화, 알루미늄제 배선 등에 수반하여, 화소 표시전극으로서 가공정밀도가 양호하고 에칭가능한 에칭제에 대한 요구가 높아지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 최근 비정질 ITO를 사용하고, 약산, 특히 옥살산수용액으로 비정질 ITO를 습식에칭하는 방법이 제안되고 있다.
그러나, 옥살산 수용액을 사용하여 비정질 ITO를 습식에칭했을 때에, 에칭 잔류물이 발생하는 문제가 있어서 이러한 에칭잔류물을 발생하지 않는 에칭제가 요망된다.
본 발명은 액정 디스플레이 등에 화소전극으로서 사용되는 ITO(산화인듐 주석) 등의 투명도전막의 습식에칭에 사용되는 습식에칭제 조성물에 관한 것이다.
도 1은 유리기판 상에, 절연막인 SiN을 형성하고, 다시 그 위에 비정질 ITO를 형성하고, 비정질 ITO 위에 레지스트를 도포하고 현상한 후의 기판의 단면도; 및
도 2은 도 1의 기판을 비교예 1에 기재된 에칭제로 에칭한 후, 다시 염기성레지스트 박리액으로 레지스트를 박리한 후의 상태도이다.
본 발명의 목적은 종래 기술에 있어서의 상기와 같은, 비정질 ITO를 옥살산 수용액을 이용한 습식에칭시에 에칭잔류물이 전혀 발생하지 않고 또한 온화한 조건하에 에칭을 행할 수 있는 습식에칭제를 제공하는 것이다.
본 발명자 등은 상기의 문제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 옥살산과 계면활성제인 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 황산염 및/또는 폴리옥시에틸렌 알킬페닐에테르 황산염을 함유하는 수용액이 비정질 ITO 에칭시 온화한 조건하에서 에칭할 수 있고, 또한 잔류물이 전혀 발생하지 않는 사실을 발견하고, 이러한 발견에 의거하여 본 발명을 완성하기에 이른 것이다.
즉, 본 발명은 옥살산과 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 황산염 및/또는 폴리옥시에틸렌 알킬페닐에테르 황산염을 함유한 수용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명전도막용 습식에칭제 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서 사용되는 옥살산의 농도는 0.01-10중량% 이며 0.01중량% 이하에서는 에칭속도가 늦고 또한 10중량% 이상에서는 에칭속도가 향상되지 않으므로 좋지 않다.
또, 본 발명에 사용되는 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 황산염은 다음의 일반식[I] 으로 표시되고,
화학식 [I]
(단, R은 탄소수 6-22의 알킬기, n은 1-500의 정수, M은 암모니아, 유기아민, 제4급 암모늄 또는 알칼리금속을 나타낸다)
구체적으로는 상품명으로서 에멀 20C (카오사제), 하이테놀325D (제일공업제약사제), 알스코프 AP-30, 알스코프 LE-240(동방화학사제), 선놀 605N (라이온사제) 등이 바람직하게 사용된다.
또한, 본 발명에 사용되는 폴리옥시에틸렌 알킬페닐에테르 황산염은 다음의 일반식[II] 으로 표시되고,
화학식 [II]
(단, R은 탄소수 4-20의 알킬기, n은 1-500의 정수, M은 암모니아, 유기아민, 제4급 암모늄 또는 알칼리금속을 나타낸다)
구체적으로는 상품명으로서 하이테놀 N-08, 하이테놀 N-12 (제일공업제약사제), 에멀 NC-35 (카오사제) 등이 바람직하게 사용된다.
상기 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 황산염, 폴리옥시에틸렌 알킬페닐에테르 황산염은 단독으로도 혹은 2종 이상의 조합물로서 사용해도 좋으며 바람직한 농도는 0.0001-5중량% 이다.
상기 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 황산염, 폴리옥시에틸렌 알킬페닐에테르 황산염의 농도가 0.0001중량% 이하이면 에칭시 잔류물이 발생하고 5중량% 이상이면 ITO 등의 투명전도막의 에칭속도가 저하되어 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 습식에칭제 조성물의 사용농도는 상온에서 90℃ 까지이고 사용시간은 1-30분 정도이다. 또한, 본 발명은 비정질 ITO 이외에 IZO (인듐-아연산화물) 등의 습식에칭에도 바람직하게 사용된다.
다음에, 본 발명을 실시예에 의거하여 구체적으로 설명하나, 이러한 실시예에 의해 하등 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
도 1은 유리기판(1) 위에 절연막인 SiN(2)을 형성하고, 그 위에 다시 비정질 ITO(3)을 형성하고, 비정질 ITO 위에 레지스트를 도포하고, 현상을 행한 후의 기판의 단면도이다. 도 1에 도시된 기판을 사용하고, 3.4중량%의 옥살산과 0.01중량%의 폴리옥시에틸렌 알킬페닐에테르 황산염(상품명: 하이테놀 N-08, 제일공업제약사제)를 함유하는 수용액인 에칭제를 사용하고, 40℃ 에서 2분간 에칭을 행하여 수세한 후 다시 염기성 레지스트 박리액으로 레지스트(4)를 박리한 후 수세하고, 건조하였다. SEM (전자현미경)으로 표면을 관찰한 결과 비정질 ITO는 양호하게 에칭되고 잔류물은 전혀 관찰되지 않았다.
비교예 1
실시예 1에서 사용한 기판을 3.4중량%의 옥살산을 함유하는 수용액인 에칭제를 사용하고, 40℃ 에서 2분간 에칭을 행하여 수세한 후, 건조하였다. 다시 염기성 레지스트 박리액으로 레지스트를 박리한 후 수세하였다. SEM 관찰 결과, 비정질 ITO는 에칭되었으나 도 2에서 보는 바와 같이 다수의 잔류물(5)이 관찰되었다.
비교예 2
1중량%의 폴리옥시에틸렌 알킬페닐에테르 황산염 (상품명: 하이테놀 N-08, 제일공업제약사제)를 함유하는 수용액인 에칭제를 사용하여 실시예 1에서 사용한 기판을 40℃ 에서 2분간 에칭을 행하고, 수세한 후 다시 염기성 박리액으로 레지스트를 박리한 후 수세하고 건조하였다. SEM 관찰결과, 비정질 ITO는 거의 에칭되지 않았다.
실시예 2
옥살산 3.4중량%, 0.1중량%의 폴리옥시에틸렌 알킬페닐에테르 황산염 (상품명: 하이테놀 N-12: 제일공업제약사제)를 함유하는 수용액인 에칭제를 사용하여 실시예 1에서 사용한 기판을 40℃에서 2분간 에칭을 행하고 수세한 후 다시 염기성 레지스트 박리액으로 레지스트를 박리한 후 수세하고 건조했다. SEM 관찰결과, 비정질 ITO는 양호하게 에칭되었고 잔류물도 전혀 관찰되지 않았다.
실시예 3
옥살산 3.4중량%, 0.1중량%의 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 황산염 (상품명: 하이테놀 325D: 제일공업제약사제)를 함유하는 수용액인 에칭제를 사용하여 실시예 1에서 사용한 기판을 40℃에서 2분간 에칭을 행하고 수세한 후 다시 염기성 레지스트 박리액으로 레지스트를 박리한 후 수세하고 건조했다. SEM 관찰결과, 비정질 ITO는 양호하게 에칭되었고 잔류물도 전혀 관찰되지 않았다.
실시예 4
옥살산 1.0중량%, 0.1중량%의 폴리옥시에틸렌 알킬페닐에테르 황산염 (상품명: 하이테놀 N-12: 제일공업제약사제)를 함유하는 수용액인 에칭제를 사용하여 실시예 1에서 사용한 기판을 40℃에서 2분간 에칭을 행하고 수세한 후 다시 염기성 레지스트 박리액으로 레지스트를 박리한 후 수세하고 건조했다. SEM 관찰결과, 비정질 ITO는 양호하게 에칭되었고 잔류물도 전혀 관찰되지 않았다.
실시예 5
옥살산 5.5중량%, 0.1중량%의 폴리옥시에틸렌 알킬페닐에테르 황산염 (상품명: 하이테놀 N-12: 제일공업제약사제)를 함유하는 수용액인 에칭제를 사용하여 실시예 1에서 사용한 기판을 40℃에서 2분간 에칭을 행하고 수세한 후 다시 염기성 레지스트 박리액으로 레지스트를 박리한 후 수세하고 건조했다. SEM 관찰결과, 비정질 ITO는 양호하게 에칭되었고 잔류물도 전혀 관찰되지 않았다.
비교예 3
아세트산 5.5중량%, 0.1중량%의 폴리옥시에틸렌 알킬페닐에테르 황산염 (상품명: 하이테놀 N-12: 제일공업제약사제)를 함유하는 수용액인 에칭제를 사용하여 실시예 1에서 사용한 기판을 40℃에서 2분간 에칭을 행하고 수세한 후 다시 염기성 레지스트 박리액으로 레지스트를 박리한 후 수세하고 건조했다. SEM 관찰결과, 비정질 ITO는 거의 에칭되어 있지 않았다.
본 발명에 따른 습식에칭제 조성물을 사용하면 비정질 ITO 에칭시 온화한 조건하에서 에칭을 할 수 있고 또한 잔류물이 전혀 발생하지 않는다.

Claims (2)

  1. 옥살산과, 폴리옥시에틸렌 알킬에테르 황산염 및/또는 폴리옥시에틸렌 알킬페닐에테르 황산염을 함유하는 수용액인 것을 특징으로 하는 투명전도막용 습식에칭제 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    투명도전막이 산화인듐주석인 것을 특징으로 하는 습식에칭제 조성물.
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