KR20040048374A

KR20040048374A - 에칭액 조성물

Info

Publication number: KR20040048374A
Application number: KR10-2003-7007605A
Authority: KR
Inventors: 사이토유타카; 호리우치요시아키
Original assignee: 나가세케무텍쿠스가부시키가이샤
Priority date: 2001-10-09
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2004-06-09
Also published as: WO2003031688A1; JPWO2003031688A1; CN1476489A

Abstract

본 발명은 다가 카복실산, 인산, 질산 및 물을 함유하는 은 또는 은 합금용 에칭액 조성물에 관한 것이다. 이러한 다가 카복실산은, 바람직하게는 옥살산, 말론산, 석신산, 글루타르산, 아코니트산, 케토글루타르산, 말레산, 시트라콘산, 말산, 타르타르산 및 시트르산으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상이다.

Description

에칭액 조성물{Etchant composition}

세라믹, 유리 등의 기판 위에는 전극 또는 배선재로서, 여러 가지 도전성 물질, 예를 들면, 금, 은, 동, 알루미늄 또는 이들의 합금 등의 금속으로 이루어진 부재가 배치되어 있다. 특히, 은 및 은 합금은 반사율이 높고, 전기 저항이 작은 등의 특성이 있기 때문에, 반사 재료, 배선 재료 등으로서 주로 사용된다. 집적 회로 기판, 플랫-패널 디스플레이 등의 제조에 있어서는, 우선 기판 위에 이러한 금속 박막을 형성시키고, 당해 박막 위에 소정의 패턴을 갖는 내식막을 형성시키며, 이것을 마스크로 하여 금속 박막을 에칭한다. 에칭에는 각각의 금속 특성에 따른 에칭액이 사용되고 있다. 예를 들면, 일본 공개특허공보 제(평)10-130870호 및 일본 공개특허공보 제2000-100778호에는 알루미늄 및 알루미늄 합금 박막의 에칭액 조성물이 기재되어 있다.

은 또는 은 합금의 에칭에는 현재, 인산, 질산, 아세트산 및 물로 이루어진 에칭액이 사용되고 있다. 그러나, 이러한 에칭액을 사용하여 다수의 동일한 내식막 패턴을 형성하는 기판을 에칭하는 경우, 은 또는 은 합금의 패턴 치수는 기판 위의 장소에 따라 불균일하며, 패턴 변환차도 크다. 또한, 이러한 에칭액은 아세트산을 고농도로 함유하기 때문에, 아세트산 냄새가 강하며, 작업 환경이 악화되는 등의 문제점이 있다.

따라서, 기판 표면에 균일한 패턴을 형성할 수 있으며, 또한 패턴 변환차가 작으며, 또한 작업 환경에도 나쁜 영향을 미치지 않는 은 또는 은 합금용 에칭액 조성물이 요구되고 있다.

발명의 개시

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 실시된다.

본 발명의 은 또는 은 합금용 에칭액 조성물은 다가 카복실산, 인산, 질산 및 물을 함유한다.

적합한 실시 양태에서, 상기 다가 카복실산은 옥살산, 말론산, 석신산, 글루타르산, 아코니트산, 케토글루타르산, 말레산, 시트라콘산, 말산, 타르타르산 및 시트르산으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상이다.

적합한 실시 양태에서, 상기 조성물 중에서 다가 카복실산은 0.5 내지 10중량%, 인산은 32 내지 83중량%, 그리고 질소는 0.4 내지 19중량%의 비율로 함유된다.

본 발명은 은 또는 은 합금용 에칭액 조성물에 관한 것이다.

도 1은 은 박막을 갖는 기판 위의 내식막 패턴이 형성된 영역을 나타내는 모식도이다.

도 2는 기판 위의 스트라이프형의 내식막 패턴을 나타내는 부분 확대도이다.

도 3은 도 2의 X-X선에서의 단면을 나타내는 모식도이다.

도 4는 에칭에 의해 기판 위에 형성된 은의 스트라이프 패턴을 나타내는 단면 모식도이다.

본 발명의 은 또는 은 합금용 에칭액 조성물(이하, 본 발명의 조성물이라고 한다)은 다가 카복실산, 인산, 질산 및 물을 함유한다.

본 발명에 사용되는 다가 카복실산으로서는, 2가 이상의 카복실산이면 특별히 제한되지 않으며, 하이드록실 그룹을 갖는 다가 카복실산도 바람직하게 사용된다.

바람직한 다가 카복실산으로서는, 옥살산, 말론산, 석신산, 글루타르산, 아코니트산, 케토글루타르산, 말레산, 시트라콘산, 말산, 타르타르산, 시트르산 등을 들 수 있다. 보다 바람직한 다가 카복실산은 옥살산, 석신산, 글루타르산, 아코니트산, 케토글루타르산, 말레산, 시트라콘산, 말산 및 타르타르산이고, 더욱 바람직하게는 옥살산 및 말레산이다. 이러한 다가 카복실산은 단독으로 또는 조합하여 사용된다.

다가 카복실산은 본 발명의 조성물 중에 0.5 내지 10중량%의 비율로 함유되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1 내지 7중량%, 더욱 바람직하게는 2 내지 4중량%의 비율로 함유된다. 다가 카복실산의 농도가 지나치게 높아지면, 다가 카복실산이 석출될 염려가 있으므로, 주의를 요한다.

인산은 본 발명의 조성물 중에 32 내지 83중량%의 비율로 함유되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 32 내지 68중량%, 더욱 바람직하게는 39 내지 61중량%, 가장 바람직하게는, 42 내지 58중량%의 비율로 함유된다.

질산은 본 발명의 조성물 중에 0.4 내지 19중량%의 비율로 함유되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 5 내지 19중량%, 더욱 바람직하게는 7 내지 17중량%, 가장 바람직하게는 9 내지 15중량%의 비율로 함유된다.

물은 본 발명의 조성물 중에 6 내지 59중량%의 비율로 함유되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 19 내지 59중량%, 더욱 바람직하게는 29 내지 49중량%, 가장 바람직하게는 34 내지 41중량%의 비율로 함유된다. 또한, 물은 다가 카복실산, 인산, 질산의 각 수용액을 사용함으로써 충족될 수 있다.

본 발명의 조성물에는 통상적으로 에칭 조성물에 첨가되는 계면활성제, 소포제 등이 함유될 수 있다.

상기 조성물의 각 성분인 다가 카복실산, 인산, 질산, 물 및, 필요에 따라, 계면활성제, 소포제 등을 혼합함으로써 에칭액이 수득된다. 또한, 미리 다가 카복실산, 인산, 질산 등의 각각의 수용액을 준비하여, 소정의 농도가 되도록 이들을 혼합할 수 있다. 혼합 순서는 상관없다.

이렇게 수득된 에칭액을 사용하여, 기판 위에 형성된 은 또는 은 합금막을에칭할 수 있다. 예를 들면, 기판 위의 은막 표면에 내식막으로 소정의 패턴을 형성하며, 이것을 마스크로 하여 에칭을 실시한 다음, 내식막 제거액으로 당해 내식막을 제거함으로써, 상기 소정의 패턴을 갖는 은막의 패턴이 기판 위에 형성된다. 은 또는 은 합금막의 에칭 처리는 종래 사용되고 있는 인산, 질산, 아세트산 및 물로 이루어진 에칭액을 사용하는 경우와 동일한 조건이 사용된다. 이러한 에칭액은 아세트산을 함유하지 않기 때문에, 작업 환경에도 나쁜 영향을 미치지 않는다. 동일한 내식막 패턴을 다수개 형성한 기판을 에칭하는 경우, 수득되는 은 또는 은 합금막의 패턴은 그 치수가 기판 위의 장소에 따라 달라지지 않으며, 기판 표면에서 균일하며, 또한 패턴 변환차도 작다. 따라서, 본 발명의 에칭액 조성물은 집적 회로 기판, 플랫-패널 디스플레이 등의 제조에 가장 적합하게 사용된다.

실시예

이하, 실시예를 들어 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않는다.

실시예 1

시판중인 85%(중량%)의 인산 수용액(비중 1.69) 64용량부 및 시판중인 70%(중량%)의 질산 수용액(비중 1.42) 0.5용량부를 혼합하고, 여기에 35중량%의 말레산 수용액 (비중 1.12) 5용량부를 혼합하여 에칭액을 수득한다. 이와는 별도로, 유리 기판 위에 막 두께 0.2㎛의 은막(은 100%로 이루어짐)을 갖는 기판을 준비한다.이 기판을 상기 에칭액에 침지시키고, 35℃에서 박막이 소실될 때까지의 시간을 측정하여 에칭 속도를 산출한다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

실시예 2 내지 4

말레산 수용액의 양을 실시예 2에서는 10용량부, 실시예 3에는 15용량부, 그리고 실시예 4에서는 20용량부로 한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여, 에칭 속도를 구한다. 그 결과를 표 1에 더불어 나타낸다.

실시예	85% 인산	70% 질산	35% 말레산	에칭 속도
실시예	용량부	용량부	용량부	Å/min
1	64	0.5	5	6154
2	64	0.5	10	5879
3	64	0.5	15	4627
4	64	0.5	20	4202

실시예 1 내지 4의 에칭액 모두가 은을 에칭할 수 있다. 실시예 4의 말레산을 많이 함유하는 에칭액은 말레산의 석출이 약간 확인되며, 에칭 속도가 약간 저하된다.

실시예 5

인산 48.5중량%, 질산 11.5중량%, 옥살산 1중량% 및 물 39중량%을 함유하는 에칭액을 제조한다. 이와는 별도로, 표면에 막 두께 0.2㎛의 은막을 갖는 유리 기판(10cm ×10cm)을 준비한다. 당해 기판의 은막 위에 내식막(노볼락 수지) 막을형성시키고, 노출·현상에 의해 스트라이프형 패턴을 형성한다. 이러한 스트라이프형 패턴의 내식막은 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 중앙부의 9cm ×9cm의 영역(도 1에 L로 표시된 영역)의 은막(11) 위에 형성되어 있다. 이러한 스트라이프형 패턴은 도 2에 도시된 바와 같이, 단변이 90㎛이고, 장변이 300㎛인 장방형 패턴이며, 각 패턴은 종횡 각 7㎛의 거리를 두고 은막 표면에 형성되어 있다. 도 3은 도 2의 X-X 단면을 도시하는 모식도이며, 기판(1) 위에 은막(11)이 형성되며, 또한 이의 표면에 스트라이프형의 내식막 패턴(12)이 형성되어 있다. 이어서, 상기 패턴이 형성된 기판을 상기의 에칭액에 40℃에서 104초 동안 침지시켜 에칭을 실시한다. 당해 기판을 수세·건조시킨 후, 아세톤에 의해 내식막을 제거한다. 이에 의해, 도 4에 도시된 바와 같이, 유리 기판(1) 위에 은막의 스트라이프 패턴(111)이 형성된다. 도 1에 도시된 기판 위의 A, B, C, D 및 E의 영역에서 은막 스트라이프 패턴의 인접하는 장변간의 거리(a)(㎛)를 측정한다. 구체적으로는, A, B, C 및 D의 각 영역에 관해서는 도 1에 도시된 정방형 L의 정점에 가장 가까운 스트라이프 패턴과 이것과 인접하는 스트라이프 패턴과의 장변간의 거리(a)(㎛)를 측정하며, E의 영역에 관해서는 도 1에 도시된 정방형 L의 중심 부분에 존재하는 스트라이프 패턴과 이것과 인접하는 스트라이프 패턴과의 장변간의 거리(a)(㎛)를 측정한다. 또한, 측정치 a(㎛)는 각 영역 1개소를 3회 측정한 평균치이다. 원래 내식막간의 거리 7㎛과의 차를 2로 나눈 값, (a-7)/2을「한 쪽 사이드 에칭량」이라 규정한다. 상기 A 내지 E의 영역에서의 한 쪽 사이드 에칭량을 산출한다. 그 값을 표 2에 나타낸다. 이러한 값의 표준 편차를 산출하고, 더불어 표 2에 나타낸다.

실시예 6

인산 83중량%, 질산 6.5중량%, 시트르산 3.4중량%, 말론산 1중량% 및 물 6.1중량%을 함유하는 에칭액을 제조한다. 이것을 사용하여, 실시예 5와 동일하게 조작하여 에칭을 실시하여, 한 쪽 사이드 에칭량 및 이들 값의 표준 편차를 산출한다. 결과를 표 2에 더불어 나타낸다.

비교예 1

인산 57.4중량%, 질산 0.74중량%, 아세트산 31.4중량% 및 물 10.46중량%을 함유하는 에칭액을 제조한다. 이것을 사용하여, 실시예 5와 동일하게 조작하여 에칭을 실시하여, 한 쪽 사이드 에칭량 및 이들 값의 표준 편차를 산출한다. 결과를 표 2에 더불어 나타낸다.

측정 영역	한 쪽 사이드 에칭량(㎛)
측정 영역	실시예 5	실시예 6	비교예 1
A	0.16	1.7	3.8
B	1.10	1.5	4.9
C	0.24	2.1	1.6
D	0.85	2.2	2.2
E	0.49	0.6	0.8
표준 편차	0.38	0.64	1.7

표 2의 결과에서, 실시예 5 및 6의 에칭액을 사용하는 경우는, 비교예 1의 에칭액을 사용하는 경우에 비해, 기판 위의 은의 패턴에서의 치수의 격차가 작다는 것을 알 수 있다.

또한, 당연한 것이지만, 아세트산을 사용하지 않음으로써, 실시예에서 아세트산 냄새는 발생되지 않으며, 작업 환경은 현저하게 개선된다.

실시예 7

시판중인 85%의 인산 수용액(비중 1.69) 64용량부 및 35중량%의 말레산 수용액 (비중 1.42) 10용량부를 혼합한 용액에, 시판중인 70%의 질산 수용액(비중 1.12) 0.65용량부를 첨가하여 에칭액을 제조한다. 이와는 별도로, 표면에 막 두께 0.2㎛의 은막을 갖는 유리 기판(10cm ×10cm)을 준비하며, 기판의 은막 위에 실시예 5와 동일한 스트라이프형 내식막 패턴을 형성한다. 이러한 내식막 패턴이 형성된 기판을 상기 에칭액에 용액 온도 35℃에서 침지시켜 에칭한다. 에칭 시간은 각각 순수 에칭 시간 및 순수 에칭 시간의 2배 및 4배의 시간으로 한다. 또한, 순수 에칭 시간이란, 유리 기판 위에 형성된 두께 0.2㎛의 은막이 상기 에칭액을 사용하여 35℃에서 에칭했을 때 소실되는 시간을 의미한다. 에칭후, 기판을 수세·건조시키고, 다시 아세톤에 의해 내식막을 제거한다.

수득된 기판은 은막 스트라이프 패턴의 인접하는 장변간의 거리(a)(㎛)를 측정한다. 원래 내식막 패턴간의 거리 7㎛와의 차이값(a-7)을「패턴 변환차」라 규정하고, 이것을 산출한다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.

비교예 2

시판중인 85%의 인산 수용액 64용량부 및 빙초산 48용량부를 혼합한 용액에,시판중인 70%의 질산 수용액을 1.25용량부 첨가하여, 에칭액을 제조한다. 이것을 사용하여 실시예 7과 동일하게 조작하여 에칭을 실시하여, 패턴 변환차를 산출한다. 결과를 표 3에 더불어 나타낸다.

에칭 시간	패턴 변환차(㎛)
에칭 시간	실시예 7	비교예 2
순수 에칭 시간	1.7	5.0
순수 에칭 시간의 2배	3.4	10.0
순수 에칭 시간의 4배	6.7	16.0

표 3의 결과는 본 발명에 의한 에칭액을 사용한 패턴 변환차가 작다는 것을 나타내고 있다.

본 발명에 의하면, 이와 같이, 다가 카복실산, 인산, 질산 및 물을 함유하는 에칭액 조성물이 제공된다. 당해 에칭액 조성물을 사용하면, 기판 표면에 균일한 금속 박막, 특히 은 또는 은 합금막의 패턴을 형성할 수 있다. 즉, 동일한 내식막 패턴을 다수개 형성한 기판을 에칭한 경우, 수득된 금속 박막의 패턴은 그 치수가 기판 위의 장소에 따라 상이하지 않으며, 기판 표면에서 균일하며, 또한 패턴 변환차도 작다. 또한, 아세트산 등의 자극적인 냄새를 갖는 화합물을 함유하지 않기 때문에, 작업 환경에도 나쁜 영향을 미치지 않는다. 따라서, 본 발명의 은 또는 은 합금용 에칭액 조성물은 집적 회로 기판의 제조, 플랫-패널 디스플레이의 제조 등 광범위한 분야에 유용하다.

Claims

다가 카복실산, 인산, 질산 및 물을 함유하는 은 또는 은 합금용 에칭액 조성물.
제1항에 있어서, 다가 카복실산이 옥살산, 말론산, 석신산, 글루타르산, 아코니트산, 케토글루타르산, 말레산, 시트라콘산, 말산, 타르타르산 및 시트르산으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상인 은 또는 은 합금용 에칭액 조성물.
제1항에 있어서, 다가 카복실산이 0.5 내지 10중량%, 인산이 32 내지 83중량%, 그리고 질산이 0.4 내지 19중량%의 비율로 함유되어 있는 은 또는 은 합금용 에칭액 조성물.