KR20040011041A - 구리 몰리브덴막의 식각속도를 개선한 식각용액 및 그식각방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 장치에서 금속막의 습식 식각에 사용되는 식각용액 및 그 식각방법에 관한 것이다.

본 발명은 전체 조성물 총중량에 대하여 5 내지 15 중량% 의 과산화수소, 1 내지 5 중량% 의 유기산, 0.5 내지 5 중량% 의 황산염, 0.2 내지 5 중량% 의 고리형 아민 화합물, 및 전체 조성물 총중량이 100 중량% 가 되도록 하는 탈이온수를 함유하는 구리 몰리브덴막의 식각용액 및 그 식각방법을 제공한다.

본 발명에 따른 식각용액과 그 식각방법에 의하면, 저저항 금속배선을 구현함과 더불어, 식각 속도의 조절이 쉽고, 테이퍼 프로파일(taper profile)이 양호하며, 패턴의 직선성이 우수하고, 구리막과 몰리브덴막의 식각속도가 비슷하므로 몰리브덴 막이 두꺼워도 좋은 식각 특성을 보여 공정상에서 큰 마진을 갖는 반도체 장치를 제작할 수 있으며, 또한 저저항 구리배선을 이용하여 대화면, 고휘도의 회로를 구현함과 더불어 환경친화적인 반도체 장치를 제작할 수 있다.

Description

구리 몰리브덴막의 식각속도를 개선한 식각용액 및 그 식각방법 {ETCHING SOLUTION TO IMPROVE ETCH RATE FOR COPPER MOLYBDENUM MULTILAYERS AND ETCHING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 반도체 장치에서 금속막의 습식 식각에 사용되는 식각용액 및 그 식각방법에 관한 것으로, 특히 반도체 장치에서 구리 몰리브덴 금속막을 식각하는 식각용액 및 그 식각방법에 관한 것이다.

반도체 장치에서 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 식각용액을 이용하는 습식식각이 사용된다.

이러한 반도체 장치에서, 최근 금속배선의 저항이 주요한 관심사로 떠오르고 있다. 저항은 RC 신호지연을 유발하는 주요한 인자이므로, 특히 TFT LCD(thin film transistor liquid crystal display)의 경우 패널 크기 증가와 고해상도 실현에 관건이 되고 있기 때문이다.

따라서, TFT LCD 의 대형화에 필수적으로 요구되는 RC 신호지연의 감소를 실현하기 위해서는, 저저항의 물질개발이 필수적이며 종래에 주로 사용되었던 크롬(Cr, 비저항: 12.7 ×10-8 Ωm), 몰리브덴(Mo, 비저항: 5 ×10-8 Ωm), 알루미늄(Al, 비저항: 2.65 ×10-8 Ωm) 및 이들의 합금은 대형 TFT LCD 에 사용되는 게이트 및 데이터 배선 등으로 이용하기 어려운 실정이다.

이와 같은 배경 하에서, 새로운 저저항 금속막 중 하나인 구리막에 대한 관심이 높다. 구리막은 알루미늄막이나 크롬막 보다 저항이 현저하게 낮고 환경적으로도 큰 문제가 없는 장점이 있는 것으로 알려지고 있기 때문이다. 그러나, 구리막은 포토레지스트를 도포하고 패터닝하는 공정에서 어려운 점들이 많이 발견되었고, 실리콘 절연막과의 접착력이 나빠지는 문제점이 발견되었다.

한편, 저저항 구리 단일막의 단점을 보완하는 다중 금속막에 대한 연구가 진행되고 있으며, 그 중에서 특히 각광받은 물질이 구리 티타늄막이다. 이 구리 티타늄 이중막에 대해서는 종래에 알려진 식각용액이 존재하고 새롭게 많은 식각용액이 발표되고 있으나, 티타늄 막의 특수한 화학적 성질로 인하여 불소 이온이 존재하지 않으면 식각이 되지 않는 단점을 가지고 있다. 식각용액 내에 불소 이온이 포함되어 있으면, 유리 기판 및 각종 실리콘 층 (반도체 층과 실리콘 질화막으로 이루어진 패시베이션 층)도 함께 식각되어 공정상에서 불량이 날 수 있는 요소가 많이 존재한다. 이에 티타늄 보다 상대적으로 약한 몰리브덴 막에 대한 연구가 확산되고 있다. 구리 몰리브덴 막은 구리 및 몰리브덴의 막 두께를 잘 조절하면 구리 티타늄막과 비슷하거나 더 좋은 성질을 가지는 막을 만들 수 있으며 식각 시 사용되는 식각용액도 불소 이온이 포함될 필요가 없기 때문에 이 부분의 공정이 용이하게 진행될 수 있다.

공개 특허 제 1999-17836 호에 따르면 구리가 포함된 다중막의 식각용액으로 인산, 질산, 초산이 혼합된 물질인 것을 개시하고 있으며 공개 특허 제 2000-32999 호에 따르면 구리 막에 대한 식각용액으로 염화철(Ⅲ) 육수화물과 불소산의 혼합된물질인 것을 개시하고 있다.

그러나, 이들 식각용액을 이용하여 구리 몰리브덴막을 식각할 경우 식각 속도가 너무 빨라 공정 마진에 문제가 발생하며, 테이퍼 프로파일 (taper profile) 중 테이퍼각(taper angle)이 90도 또는 이보다 큰 값을 가지게 되어 후속 공정이 어려워지게 되며, 패턴의 직선성 또한 좋지 못하다. 또한, 불소산을 사용하게 되면 유리 기판이나 실리콘 층이 식각되는 구리 티타늄 막에서의 문제점이 그대로 유지된다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 예의노력한 결과, 과산화수소, 유기산, 황산염 및 고리형 아민 화합물을 특정 함량으로 함유하는 식각용액을 사용할 경우, 구리와 몰리브덴막을 동시에 식각하면서 식각 속도 제어가 쉽고, 테이퍼 프로파일이 양호하여 테이퍼각이 30~60도 정도가 나타나며, 패턴의 직선성이 좋고, CD (critical dimension) 손실이 적게 나타남을 발견하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

일반적으로, 구리 몰리브덴 막을 배선에 적용하고자 할 때 적절한 전기적 특성을 가지게 하기 위해 구리막과 몰리브덴막의 두께를 여러가지 임의적 조합으로 구성할 수 있는데, 그 특성을 좋게 하기 위해 몰리브덴막이 두꺼워질 수 있다. 이 경우, 구리막과 몰리브덴 막을 동시에 식각하면, 몰리브덴막이 구리막보다 상대적으로 낮은 식각 속도를 가지며, 몰리브덴막이 두꺼워지는 만큼 식각에 걸리는 시간이 길어지고, 이에 따라 구리막이 과하게 식각되어 몰리브덴막과 심한 계단형 테이퍼 프로파일을 형성하게 되는데, 본 발명에 의한 식각용액은 이런 문제점도 해결할 수 있다.

본 발명에 의한 식각용액과 그 식각방법에 따르면, 크롬 등의 경우처럼 환경유해 물질로 규정된 물질을 구리로 대체하여 사용함으로써, 저저항 금속배선을 구현함과 더불어 환경친화적인 반도체 장치를 제작할 수 있다.

결국, 본 발명의 첫번째 목적은 반도체 장치에 사용되는 금속막, 특히 구리 몰리브덴막의 식각 속도를 개선한 식각용액을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 두번째 목적은 상기 식각용액을 사용한 식각방법을 제공하는 것이다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 식각공정을 나타낸 도면이다.

도 2 는 본 발명에 따른 일실시예인 구리 몰리브덴 이중막의 식각 프로파일의 일예를 나타내는 사진이다.

도 3 은 종래 기술에 의한 구리 몰리브덴막의 식각 프로파일의 일예를 나타내는 사진이다.

도 4 는 본 발명에 따른 식각용액에서 황산염을 첨가하지 않고 식각한 식각 프로파일의 일예를 나타내는 사진이다.

도 5 는 본 발명에 따른 식각용액에서 고리형 아민 화합물을 첨가하지 않고 식각한 식각 프로파일의 일예를 나타내는 사진이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 설명

10 : 유리 기판 12 : 몰리브덴막

14 : 구리막 16 : 포토레지스트

본 발명의 첫 번째 목적을 실현하기 위한 수단으로서, 과산화수소, 유기산, 황산염, 고리형 아민 화합물 및 탈이온수를 함유하는 구리 몰리브덴막의 식각용액을 제공한다. 더욱 구체적으로는, 본 발명은 전체 조성물 총중량에 대하여 5 내지 15 중량% 의 과산화수소, 1 내지 5 중량% 의 유기산, 0.5 내지 5 중량% 의 황산염, 0.2 내지 5 중량%의 고리형 아민 화합물, 및 전체 조성물 총중량이 100 중량% 가 되도록 하는 탈이온수를 함유하는 구리 몰리브덴막의 식각용액을 제공한다.

이러한 조성비의 한정에 대해서는 후술할 실시예를 통해서 더욱 잘 이해되며, 예를 들어, 상술한 식각용액은 5 중량% 의 과산화수소, 1 중량% 의 유기산, 0.5 중량% 의 황산염, 0.2 중량%의 고리형 아민 화합물을 함유하고, 잔여량은 탈이온수로 희석된다.

본 발명에서 구리 몰리브덴막이란 구리막을 하부막으로 하고 몰리브덴막을 상부막으로 하는 "몰리브덴/구리막", 몰리브덴막을 하부막으로 하고 구리막을 상부막으로 하는 "구리/몰리브덴막" 의 이중막을 포함하며, 또한, 예들 들어 몰리브덴막, 구리막, 몰리브덴막을 교대로 적층하는 3 중 금속막 이상의 다중 금속막의 경우도 포함한다. 따라서, 구리 몰리브덴막은 구리막과 몰리브덴막을 교대로 배치한 복수개 이상의 다중막을 의미한다. 이러한 구리 몰리브덴막은 구리 몰리브덴막의 하부에 배치되는 막이나 상부에 배치되는 막의 물질 또는 접합성(adhesion) 등을 복합적으로 고려하여 다중막의 구조를 결정할 수 있다. 또한, 구리막과 몰리브덴막은 각각 서로의 두께가 한정되지 않고, 다양한 조합이 가능하다. 예를 들어, 구리막의 두께가 몰리브덴막의 두께보다 크게 형성될 수도 있고, 작게 형성될 수도 있으며, 더욱 특별하게는 구리막으로만 형성된 경우도 포함할 수 있다.

본 발명의 식각용액에 사용되는 과산화수소, 유기산, 황산염 및 고리형 아민 화합물은 통상적으로 공지된 방법에 의해서 제조가능하고, 반도체 공정용의 순도를 가지는 것이 바람직하며, 탈이온수는 반도체 공정용을 사용하고, 바람직하게는 18 MΩ/cm 이상의 물을 사용한다. 또한, 식각용액에는 통상적으로 들어가는 다른 첨가제를 사용할 수 있다.

본 발명의 식각용액에 사용되는 과산화수소 및 유기산은 구리막과 몰리브덴막을 식각하는 주성분이 되는 성분으로서, 바람직하게는 반도체 공정용의 순도를가져 금속 불순물이 ppb 수준 이하인 것이 사용가능하며, 유기산은 특별히 한정되지 않고 다양한 종류가 가능하며, 바람직하게는 아세트산 (acetic acid), 부탄산 (butanoic acid), 시트르산 (citric acid), 포름산 (formic acid), 글리콜산 (glycolic acid), 말론산 (malonic acid), 옥살산 (oxalic acid), 펜탄산 (pentanoic acid), 프로피온산 (propionic acid), 타르타르산 (tartaric acid) 및 그 외 수용성 유기산은 대부분 적용 가능하다. 이 유기산의 역할은 식각용액의 pH를 적당히 맞추어 구리 및 몰리브덴 막이 식각될 수 있도록 환경을 만들어 주는 것이다. 만약 유기산이 포함되지 않고 과산화수소만 존재할 경우, 구리막은 식각되지 않는다. 유기산을 첨가할 시 적당한 pH 는 약 0.5~4.5 이다.

본 발명의 식각용액에 사용되는 황산염은 몰리브덴막의 식각속도를 높여주는 성분으로서 특별히 한정되지 않고 다양한 종류가 가능하며, 바람직하게는 황산암모늄, 과황산암모늄, 황산나트륨, 과황산나트륨, 황산칼륨 및 과황산칼륨과 같이 황산에서의 수소가 암모늄이나 알칼리 금속 혹은 알칼리 토금속으로 치환된 염은 모두 적용 가능하다. 이 황산염의 역할은 몰리브덴막의 식각속도를 높여주어 몰리브덴막이 식각되는 동안 구리막이 과하게 식각되어 계단형 테이퍼 프로파일을 만드는 현상을 막아준다. 만약 이 황산염이 존재하지 않으면 상부 구리막의 CD 손실이 심하여서 선폭이 좁아지므로 전기적 저항이 커지게 되어 저저항 금속의 이점이 사라지게 된다. 도 4 는 본 발명 식각용액에서 황산염이 없을 경우의 식각 프로파일을 나타낸다.

본 발명의 식각용액에 사용되는 고리형 아민 화합물은 구리 몰리브덴막의 식각 속도를 조절하며 패턴의 CD 손실을 줄여주어 공정상의 마진을 높이는 역할을 한다. 고리형 아민 화합물은 특별히 한정되지 않고 다양한 종류가 가능하며, 바람직하게는 아미노테트라졸 (aminotetrazole), 이미다졸 (imidazole), 인돌 (indole), 푸린 (purine), 피라졸 (pyrazole), 피리딘 (pyridine), 피리미딘 (pyrimidine), 피롤 (pyrrole), 피롤리딘 (pyrrolidine), 피롤린 (pyrroline) 및 그 외 수용성 헤테로시클릭 아민 화합물 (heterocyclic amine compound) 계열이면 적용 가능하다. 이 성분의 역할은 매우 중요하여 만약 식각용액에 첨가되지 않으면, 식각 속도의 조절도 어려울 뿐만 아니라 원하는 패턴의 폭을 얻을 수 없어 불량이 발생할 확률이 크고 공정 마진이 적어 양산시 문제점이 생길 수 있다. 도 5 는 본 발명 식각용액에서 고리형 아민 화합물이 없을 때의 식각 프로파일을 나타낸다.

본 발명의 두 번째 목적을 실현하기 위한 수단으로서, 기판 상에 구리 몰리브덴막을 증착하는 제 1 단계, 구리 몰리브덴막 상에 선택적으로 포토레지스트를 남기는 제 2 단계, 및 상술한 조성범위의 식각용액을 사용하여 구리 몰리브덴 막을 식각하는 제 3 단계를 포함하는 구리 몰리브덴막의 식각방법을 제공한다.

바람직하게는, 기판과 구리막 사이, 또는 기판과 몰리브덴막 사이에 반도체 구조물이 형성된다. 이와 같은 반도체 구조물은 LCD, PDP 등의 표시장치용 반도체 구조물을 포함하는 것으로 화학기상증착 등의 방법에 의한 유전막, 스퍼터링 등의 방법에 의한 도전성물질, 비정질 또는 다결정등의 실리콘막 등의 반도체막 등에서 하나 이상의 막을 포함하여 포토공정, 식각공정등으로 제조한 구조물을 의미한다.

바람직하게는, 상술한 구리 몰리브덴막은 TFT-LCD 의 게이트 배선 및 데이터라인을 구성하는 소오스/드레인 배선을 형성할 수 있다. TFT-LCD 의 소오스/드레인 배선은 특히 그 저항이 문제되는 배선이므로 구리 몰리브덴막을 사용하고 본 발명에 따른 식각용액으로 용이하게 식각하여 TFT LCD의 대형화를 가능하게 할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인하여 한정되는 식으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 막두께 등은 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되어진 것이다. 또한 어떤 막이 다른 막 또는 기판 "상" 에 있다고 기재된 경우, 상기 어떤 막은 상기 다른 막 또는 기판상에 직접 접촉하여 존재 할 수 있고, 또는 그 사이에 제 3 막이 게재 될 수도 있다.

실시예 1

과산화수소/유기산/황산염/고리형 아민 화합물 = 15/2/1.5/1

도 1 을 참조하여, 본 발명에 따른 식각 공정의 실시예를 설명한다. 상술한 기판은 유리 기판 (10) 상에 통상 당업자에게 알려진 화학기상증착에 의해 몰리브덴막 (12) 및 구리막 (14) 을 연속 증착하며, 두께는 몰리브덴막 (12) 이 대략 50~500 Å, 구리막 (14) 이 대략 1500~2000 Å 로 이루어진다 (도 1(a)).유리 기판 (10) 과 몰리브덴막 (12) 사이에는 표시장치용 구조물(미도시) 이 부가될 수 있다. 표시장치용 구조물은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 등의 각종 산화막 또는 비정질 실리콘, 폴리실리콘 등의 반도체막 또는 도핑된 비정질 도핑된 폴리실리콘, 각종 금속막 등의 도전층에 패턴을 형성하여 상술한 층들이 1 개 이상 중첩적으로 형성된 구조를 의미하는 것이다. 또한, 기판 (10) 상, 구리막 (14) 상, 몰리브덴막 (12) 상 등에는 당업자에게 알려진 바와 같은 통상적인 세정공정을 수행한다.

다음, 구리 몰리브덴 이중막을 선택적인 부위에 형성하기 위하여, 포토레지스트 (16) 를 도포하고 (도 1(b)), 마스크를 이용하여 선택적으로 노광하며 현상액에 의해 부분적으로 포토레지스트 (16) 를 제거한다 (도 1(c)). 이 경우, 포토레지스트 (16) 는 음극형 또는 양극형 반응물질일 수 있으며, 양극형 포토레지스트의 경우는 노광된 부분이 현상되고, 음극형 포토레지스트는 노광되지 않은 부분이 현상되는 점에서 차이가 있다. 또한, 이와 같은 공정에는 애싱 (ashing), 열처리 등 통상적으로 진행되는 공정도 첨가될 수 있다.

그 후, 과산화수소 15 중량%, 유기산 2 중량%, 황산염 1.5 중량% 및 고리형 아민 화합물 1 중량% 및 탈이온수 80.5 중량%로 구성되는 식각용액을 이용하여 구리 몰리브덴 이중막 식각공정을 수행한다. 도 1(d) 는 먼저 구리막 (12) 이 식각된 상황을 도시한다. 계속해서, 동일한 식각용액에 의해 몰리브덴막 (14) 이 식각된다(도 1(e)). 도 1(e) 는 막 두께 등을 실제보다 과장하여 도시한 도면이다. 이러한 구리 몰리브덴 이중막의 식각공정은 당업계 주지의 방법에 따라수행될 수 있으며, 침지, 스프레이 등을 예시할 수 있고 바람직하게는 스프레이 방식을 이용한다. 식각 공정 시 식각용액의 온도는 약 30 ℃ 내외이며, 적정온도는 다른 공정조건과 기타요인으로 필요에 따라 변경할 수 있다. 식각 시간은 식각 온도에 따라서 다를 수 있으나, 통상 약 30 초 내지 180 초 동안 진행한다. 마지막으로, 포토레지스트를 전면에서 제거하여 도 1(f) 에 도시한 형상이 만들어진다. 도면 상에서는 이해의 편의를 위해서 소정의 테이퍼각을 갖는 도면으로 나타내었다.

이러한 공정에 의하여 식각된 구리 몰리브덴 이중막의 프로파일을 단면 SEM (Hitachi사 제품, 모델명 S-4200)을 사용하여 검사하였다. 측정된 식각 속도는 구리막 약 70 Å/sec, 몰리브덴막은 약 30Å/sec, 이며 도 2 는 상술한 구리 몰리브덴 이중막의 식각 프로파일을 나타내고 있다. 도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명에 의한 구리 몰리브덴 이중막은 우수한 테이퍼 프로파일과 패턴의 직선성, 적당한 식각 속도를 나타내고 있다.

비교를 위하여, 종래 기술에 의한 구리 몰리브덴 이중막의 식각사진을 도 3 에 나타내었다. 여러 가지 공정 상의 조건들이 달라질 수 있기 때문에 실시예 1 의 경우와 직접적으로 비교하는 것은 무리가 있으나, 간접적인 비교를 행할 수 있다. 도 2 및 도 3 의 비교를 통해 알 수 있듯이, 상대적으로 실시예 1 에 의한 식각 프로파일이 현저히 우수한 특성을 나타냄을 확인할 수 있다.

또한, 이와 같은 결과로부터, 상술한 식각용액을 구리 단일막에 적용하는 경우에도 소정의 효과를 거둘 수 있음을 알 수 있다.

실시예 2 내지 13

식각용액의 조성비를 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 세정 공정을 수행한다. 표 1 은 실시예 1 내지 13 의 조성비와 이에 따른 식각속도를 나타낸다.

실시예번호	조성 (중량%)(H2O2/유기산/황산염/고리형 아민 화합물)	식각 속도 (Å/sec)
		Cu 단일막	Cu/Mo 이중막
			Cu	Mo
1	15/2/1.5/1	60 ~ 90	60 ~ 90	15 ~ 40
2	12/2/0.5/1	50 ~ 80	50 ~ 80	5 ~ 25
3	12/2/2/1	60 ~ 90	60 ~ 90	30 ~ 50
4	12/2/2/2	40 ~ 80	40 ~ 80	30 ~ 50
5	12/2/5/2	50 ~ 80	50 ~ 80	40 ~ 60
6	10/1/1/1	40 ~ 70	40 ~ 70	20 ~ 40
7	10/2/1/0.5	45 ~ 75	45 ~ 75	20 ~ 40
8	10/5/1/1	50 ~ 90	50 ~ 90	15 ~ 35
9	8/3/2/2	40 ~ 70	40 ~ 70	20 ~ 40
10	8/2/3/1	40 ~ 60	40 ~ 60	30 ~ 40
11	8/3/3/2	30 ~ 50	30 ~ 50	30 ~ 50
12	5/2/1/1	30 ~ 50	30 ~ 50	10 ~ 30
13	5/1/0.5/0.2	50 ~ 80	50 ~ 80	5 ~ 20

표 1 에 나타낸 바와 같이, 과산화수소(H2O2) 및 고리형 아민 화합물의 양에 따라 구리막의 식각속도가 결정되며, 과산화수소 및 황산염의 양에 따라 몰리브덴막의 식각속도가 결정됨을 알 수 있다.

예컨대, 실시예 3 및 실시예 4 를 비교해 보면, 고리형 아민 화합물만이 각각 1 중량% 와 2 중량% 로 차이를 보이나, 이에 따라 구리막의 식각속도가 달라짐을 알 수 있다. 또한, 실시예 2 및 실시예 3 을 비교해 보면, 황산염의 함량이 각각 0.5 중량% 및 2 중량% 로 차이가 나는 것을 제외하고 다른 성분의 함량은 동일하지만, 황산염의 함량이 적은 실시예 2 의 경우, 몰리브덴막의 식각속도는 실시예 3 의 절반 수준에 지나지 않으며, 구리막과 몰리브덴막 모두 과산화수소의 양이 많아질수록 그 식각속도가 빨라짐을 알 수 있다.

이하, 상술한 실시예 1 내지 13 의 바람직한 조성범위 이외에서 제조된 구리 몰리브덴 이중막 식각용액에 대해 설명한다.

첫째로, 과산화수소가 5 중량% 미만일 경우에는 식각 속도가 너무 느려 공정 시간이 길어지며 과산화수소가 15 중량% 초과일 경우에 식각 속도가 빨라지는데, 특히 구리막의 식각 속도가 상대적으로 빨라져 황산염의 첨가에 의한 몰르브덴막 식각 속도 증가 정도가 구리막의 식각 속도를 따라가지 못하게 되어 심한 계단 형태를 나타나게 되고 패턴의 전기적인 성질 및 후속 공정에 문제가 생길 수 있다. 따라서, 과산화수소의 조성범위는 5 내지 15 중량% 가 바람직하다.

둘째로, 유기산은 pH를 적당히 맞추어 주어 (pH 0.5~4.5) 식각용액의 환경을 구리 및 몰리브덴이 식각될 수 있도록 한다. 1 중량% 미만일 경우 pH를 조절하는 영향력이 부족하여 0.5 내지 4.5 정도의 pH 유지가 어려우며 5 중량% 초과일 경우 유기산의 함량을 더 이상 증가시켜도 영향을 미치지 못하는 함량의 임계점 (critical point) 에 이르게 되므로, 유기산의 조성 범위는 1 내지 5 중량%가 바람직하다.

세째로, 황산염은 몰리브덴막의 식각속도를 증가시켜 주어 몰리브덴막이 식각되는 동안 구리막이 과하게 식각되어 계단형 테이퍼 프로파일을 형성하는 현상을 막아주는 역할을 한다. 따라서 그 양이 적어지면 계단형 테이퍼 프로파일 현상이 발생하게 된다. 황산염이 0.5 중량% 미만일 경우 심한 계단형 테이퍼 프로파일 현상이 발생하고 5 중량% 정도에서 계단형 테이퍼 프로파일 현상을 막아주는 영향력이 충분히 발휘되므로 그 이상 첨가하여도 더 이상 개선의 효과가 나타나지 않는다(임계점). 따라서, 황산염의 조성 범위는 0.5 내지 5 중량%가 바람직하다.

네째로, 고리형 아민 화합물은 식각 속도를 조절하고 패턴의 CD 손실을 줄여 주는 역할을 하는데, CD 손실은 공정상에서 마진을 결정함과 동시에, 패턴의 전기 신호를 일정하게 유지시켜 주는 중요한 요소이다. 특히 구리막을 이용한 배선을 사용하는 TFT-LCD의 경우 대부분 대화면, 고휘도를 목적으로 만들어지기 때문에 전기적인 신호를 일정하게 유지시켜주는 것이 매우 중요한 공정 중 하나이다. 또한, CD 손실이 커지게 되면 패턴의 직선성이 떨어질 확률이 크고 후속 공정을 진행시킴에 있어서 불량이 나타나기 쉽다. 고리형 아민 화합물이 0.2 중량% 미만에서는 CD 손실이 패턴의 5% 이상이 발생하므로 너무 크게 되고 5 중량% 초과에서는 식각 속도가 너무 느려 공정 시간이 길어지고, 테이퍼 프로파일이 불량하게 나타나는 경향이 있다. 따라서, 고리형 아민 화합물의 조성 범위는 0.2 내지 5 중량%가 바람직하다.

본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상술한 실시예 1 내지 13 의 표시장치용 구조물은 TFT LCD 용 게이트 배선, 절연막, 반도체층 등을 포함하는 구조물이고, 구리 몰리브덴막은 소오스/드레인 배선이다.

유리 기판 상에 투명한 절연물질로 이루어진 버퍼층을 형성하거나, 또는 이러한 버퍼층을 형성하지 않고 세정공정을 실시한 후, 게이트 전극 및 배선에 해당하는 제 1 도전층을 형성하고, 그 후, 게이트 절연막, 필요에 따라서는 축적 커패시터를 형성하는 절연막을 형성한다.

이 절연막 상에 활성영역이 되는 비정질 실리콘 (a-Si) 또는 폴리 실리콘 (poly-Si) 등의 반도체층을 형성하여 소정영역을 패턴닝하여 트랜지스터 소자의 채널영역을 만든다. 이러한 채널영역을 형성하는 반도체층과 전기적으로 접속되는 소오스/드레인 전극 및 데이터 배선을 형성하는 제 2 도전층이 있다. 그리고, 통상적으로 제 2 도전층 상에 절연층을 형성한다.

이와 같은 구조에서, 통상적으로 더욱 저저항이 요구되는 제 2 도전층으로 구리 몰리브덴 이중막을 이용한다. 또한, 이러한 구리 몰리브덴 다중막의 패터닝을 위해 상술한 식각용액 및 그 식각방법이 적용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 반드시

이에 한정되지 않고, 상술한 제 1 도전층(게이트배선)에 이용될 수 있음은 자명하다.

또한, 본 실시예에서는 구리 몰리브덴 이중막에 대해서만 주로 언급하였으나, 구리와 몰리브덴으로 이루어지는 3 중막 이상의 경우에도 상술한 식각용액으로 식각 공정을 수행할 수 있으며, 구리막 또는 몰리브덴막은 화학기상증착 등에 의해서 당업계에서 통상적으로 제조가능하다.

또한, 특별하게는 구리 몰리브덴막 중에서 몰리브덴막이 없는 구리막의 경우에도 이와 같은 식각용액 및 식각방법에 의해 소정의 효과를 거둘 수 있다.

상기에서 본 발명의 특정한 실시예들이 설명 및 도시되었지만 본 발명이당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

따라서, 본 발명의 청구범위의 사상이나 범위를 일탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 실시예들과 균등물 등이 가능하므로, 이와 같은 것들은 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 식각용액과 그 식각방법을 사용하여 식각 속도의 조절이 자유로우며, 테이퍼 프로파일이 양호하여 테이퍼각이 30 내지 60 도 정도로 유지되고, 패턴의 직선성이 우수하며, 구리막의 식각속도와 몰리브덴막의 식각속도를 비슷한 정도까지 조절할 수 있으므로 각각의 막의 두께에 따른 제한성이 없어 더 많은 활용범위를 가질 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 본 식각용액을 이용할 경우 저항이 낮은 구리배선을 이용하여 대화면, 고휘도의 회로를 구현함과 더불어 환경친화적인 반도체 장치를 제작할 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

1. 전체 조성물 총중량에 대하여 5 내지 15 중량% 의 과산화수소, 1 내지 5 중량% 의 유기산, 0.5 내지 5 중량% 의 황산염, 0.2 내지 5 중량% 의 고리형 아민 화합물, 및 전체 조성물 총중량이 100 중량% 가 되도록 하는 탈이온수를 함유하는 것을 특징으로 하는 구리몰리브덴막의 식각용액.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 유기산은 아세트산, 부탄산, 시트르산, 포름산, 글리콜산, 말론산, 옥살산, 펜탄산, 프로피온산 및 타르타르산과 같은 수용성 유기산 중에 선택되는 것을 특징으로 하는 구리 몰리브덴막의 식각용액.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 황산염은 황산암모늄, 과황산암모늄, 황산나트륨, 과황산나트륨, 황산칼륨 및 과황산칼륨과 같이 황산에서의 수소가 암모늄이나 알속 혹은 알칼리 토금속으로 치환된 염에서 선택되는 것을 특징으로 하는 구리 몰리브덴막의 식각용액.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 고리형 아민 화합물은 아미노테트라졸, 이미다졸, 인돌, 푸린, 피라졸, 피리딘, 피리미딘, 피롤, 피롤리딘 및 피롤린과 같은 수용성 헤테로시클릭 아민 화합물 계열 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 구리 몰리브덴 막의 식각용액.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 구리 몰리브덴막은 몰리브덴막 상에 구리막을 형성한 이중막인 것을 특징으로 하는 구리 몰리브덴막 식각용액.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 구리막의 두께가 몰리브덴막에 비해 같거나 두꺼운 형태로 형성된 이중막인 것을 특징으로 하는 구리 몰리브덴막 식각용액.
7. 하기를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 몰리브덴막의 식각방법:

   - 기판 상에 구리 몰리브덴막을 증착하는 제 1 단계;

   - 상기 구리 몰리브덴막 상에 선택적으로 포토레지스트를 남기는 제 2 단계; 및,

   - 제 1 항에 따른 식각용액을 사용하여 상기 구리 몰리브덴막을 식각하는 제 3 단계.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 구리 몰리브덴막은 몰리브덴막 상에 구리막을 형성한 이중막인 것을 특징으로 하는 구리 몰리브덴막의 식각방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 구리막의 두께가 몰리브덴막에 비해 같거나 두꺼운 형태로 형성된 이중막인 것을 특징으로 하는 구리 몰리브덴막의 식각방법.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 기판은 TFT LCD 용 유리 기판인 것을 특징으로 하는 구리 몰리브덴막의 식각방법.
11. 제 7 항에 있어서, 상기 구리막은 소오스/드레인 배선인 것을 특징으로 하는 구리 몰리브덴막의 식각방법.