KR20060004877A - 박막트랜지스터 형성용 모든 전극을 위한 통합 식각액조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막트랜지스터 액정표시장치를 포함한 평판디스플레이의 TFT (Thin Film Transistor)를 구성하는 게이트 전극과 소스 및 드레인 전극용 금속배선재인 알루미늄, 몰리브덴, 또는 그들의 합금막으로 된 단일막 또는 다층막에 대한 원하는 제조건을 만족하는 패턴형성용 일괄식각액 조성물임과 동시에 투명도전막용으로 사용되는 비정질 ITO막 또는 IZO막에 대한 식각액 조성물인 것을 특징으로 하는 것으로 TFT를 구성하는 모든 전극인 게이트 및 소스/드레인 금속전극막과 투명전극막의 모든 전극막에 대하여 적용이 가능한 통합식각액 조성물인 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 통합 식각액의 조성비는 2 내지 15중량%의 질산제2세륨암모늄과 5내지 30중량%의 산화제와 0.1 내지 1.5중량%의 불소화합물과 0.1 내지 5중량%의 보론계 산화물과 0.5내지 5중량%의 아졸계 화합물 및 나머지가 물로 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 따른 통합식각액 조성물은 종래의 식각액 조성물과 달리 TFT를 구성하는 모든 전극인 게이트 전극, 소스/드레인 전극, 투명전극을 모두 본 발명의 통합식각액 조성물로서 원하는 제조건을 만족시키는 일괄패턴 식각이 가능하여 식각액의 단일화를 이룰 수 있어 설비투자비의 절감과 공정 단순화 등의 큰 잇점을 가져올 수 있으므로, 제조원가 절감과 생산성 제고를 이룩하는데 크게 기여할 수 있는 장점이 있다.
Description
도1은 본 발명의 통합식각액 조성물에 의한 습식식각 공정후의 포토레지스트와 게이트 전극인 Mo/Al-Nd 이중막의 단면을 전자현미경으로 관찰한 사진.
도2는 본 발명의 통합식각액 조성물에 의한 습식식각 공정후의 포토레지스트와 소스/드레인 전극인 Mo 단일막의 단면을 전자현미경으로 관찰한 사진.
도3은 본 발명의 통합식각액 조성물에 의한 습식식각 공정후의 포토레지스트와 투명전극인 비정질 ITO 투명도전막의 단면을 전자현미경으로 관찰한 사진.
본 발명은 박막트랜지스터 액정표시장치를 포함한 평판디스플레이의 TFT (Thin Film Transistor)를 구성하는 금속전극인 게이트전극, 소스 및 드레인전극과 투명도전막으로 된 투명전극을 형성하기 위하여 수행되는 모든 식각공정에 사용될 수 있는 통합 습식식각액 조성물에 관한 것이다.
종래에는 혼합가스를 이용한 건식식각방법을 적용하거나 또는 습식식각과 건식식각을 병행하거나, 게이트전극용 식각액 조성물과 소스 및 드레인 전극용 식각액 조성물과 투명전극용 식각액 조성물을 각각 별도의 3가지 식각액 조성물을 사용하거나, 게이트전극과 소스 및 드레인 전극용 식각액 조성물과 투명전극용 식각액 조성물을 각각 별도의 2가지 식각액 조성물을 사용하였다.
이러한 상기의 각종 전극 형성용 식각액으로는 인산계 혼합수용액, Ferric계 혼합수용액, 과산화수소계 혼합수용액, 염산계 혼합수용액, 황산계 혼합수용액, 옥살산계 수용액 등이 있다.
그러나, 종래의 식각방법은, 건식식각의 경우는 고가의 진공장비를 사용하여야 하는 단점이 있고, 별도의 개별적 식각액 조성물을 사용하는 경우에는 이중설비 투자비가 소요될 뿐 아니라 생산성도 저하되는 단점을 가지고 있어, TFT를 구성하고 있는 모든 구성요소에 적용이 가능한 단일 식각액의 필요성이 대두되었다. 그러나, 종래 식각액 조성물로서는 TFT 식각공정의 제반 식각규격인 패턴형태, 테이퍼 각도, CD loss, 식각속도 등을 만족시켜야 하는 습식식각 공정에서, TFT를 구성하는 모든 전극막에 하나의 식각조성물에 의해 적용하는 것은 어려운 실정이었다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래와 달리 여러종류의 식각액을 사용하는 대신에 한가지의 식각액을 사용하여 TFT를 구성하고 있는 모든 금속막 및 산화물막에 대하여 적용이 가능한 단일의 유니버셜 식각조성물을 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명은 상기의 모든 제반 식각규격에서 TFT를 구성하는 게이트, 소스 및 드레인, Pixel막의 모든 막에 대하여 습식식각액으로 사용이 가능한 통합 식각액 조성물을 제공하여, 식각액 종류의 일원화를 통한 공정단순화를 이룩함으로써 제조원가 절감과 생산성 향상에 크게 기여할 수 있는 식각조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 평판디스플레이용 TFT를 구성하는 모든 전극인 게이트 전극, 소스 및 드레인 전극, 투명도전막으로 된 투명전극의 모두에 적용이 가능하여 식각액의 단일화를 가능하게 하는 식각액 조성물을 개발함으로써 별도의 고가의 건식식각방법이나, TFT각 구성별로 별도의 식각액으로 식각해야하는 불편을 없앤, TFT의 모든 전극막인 금속막 및 산화물막에 적용 가능한 유니버셜 식각액 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 식각액 조성물은 종래의 기술대비 동등이상의 식각특성을 유지하면서 식각공정을 단순화 시킬 수 있는 새로운 개념의 신기술을 제공하는 것이다.
본 발명은 TFT-LCD를 포함한 평판디스플레이용 표시장치의 게이트, 소스 및 드레인 전극막인 알루미늄, 몰리브덴, 또는 그들의 합금으로 된 단일막 또는 다층막과, 투명전극인 비정질 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)막의 패턴닝을 위한 모든 식각공정에 적용이 가능한 통합 식각액 조성물로서, 본 발명에 따른 통합 식각액은 질산제2세륨암모늄 [Ceric ammonium nitrate ; (NH4)2Ce(NO3
)6]를 주성분으로 하고, 식각속도를 조정하기 위하여 질산, 과염소산, 과산화수소, 과망간산칼륨, 질산제2철, 염화제2철 등의 산화제와 M이 NH4 또는 알카리금속인 MF, MHF2, HF 등의 불소화합물을 기본 조성으로 사용하는 것을 특징으로 하고 있다. 상기에서 알카리 금속으로는 K 또는 Na를 사용하는 것이 더욱 좋다. 상기의 기본 조성에 추가로 유리기판의 식각현상을 억제시켜주는 목적으로 M가 NH4 또는 Na, K 등의 알카리 금속일 때, H3BO3, MH2BO3, M2HBO3
, M3BO3, 또는 이들의 혼합물 등의 보론계 산화물을 사용하는 것이 좋으며, 또한 식각공정에서 CD loss를 감소시켜 주기 위하여 5-아미노테트라졸, 벤조트리아졸, 헥사메틸테트라졸, 이미다졸, 5-히드록시테트라졸, 테트라졸, 1,2,3-트리아졸, 피라졸, 또는 이들의 혼합물 등의 아졸계 화합물을 추가로 사용하는 것이 좋다.
본 발명에 따른 평판디스플레이용 표시장치의 TFT 전극용 통합식각액 조성물은 질산제2세륨암모늄 2 내지 15중량%와 질산, 과염소산, 과산화수소, 과망간산칼륨, 질산제2철, 염화제2철, 또는 그 혼합물로부터 선택되는 산화제 5내지 30중량%와 상기의 불소화합물 0.1 내지 1.5중량%와 상기의 보론계 산화물 0.1 내지 5중량%와 상기의 아졸계 화합물 0.5 내지 5중량% 및 나머지가 물로 구성되는 것을 특징으로 한다.
질산제2세륨암모늄은 식각조건에 따라 2 내지 15중량%의 범위 내에서 조절이 가능하지만 2 내지 10중량%가 식각공정의 생산성 및 식각 특성면에서 더욱 바람직하다.
한편, 산화제는 5 내지 30중량%의 범위이면 적절한 성능을 발휘하나, 10 내지 20중량%의 범위일 때 식각특성 및 생산성 면에서 더욱 바람직하다.
또한 불소화합물은 0.1 내지 1.5중량%의 범위이면 적절한 성능을 발휘할 수 있으나, 0.2 내지 0.7중량%의 범위일 때 식각선택성이 양호해진다. 또한 보론계 산화물은 0.1 내지 5중량%의 범위이면 적절한 성능을 발휘할 수 있으나, 1 내지 3중량%의 범위일때 유리기판 식각억제 특성을 위해 더욱 바람직하다.
또한 아졸계 화합물은 0.5 내지 5중량%의 범위이면 적절한 성능을 발휘할 수 있으나, 1 내지 3중량%의 범위일때 CD loss 감소특성이 양호해 진다.
본 발명은 하기의 실시예로 더 잘 이해할 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것으로 첨부된 특허청구 범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
[실시예1]
질산제2세륨암모늄 3중량%와 질산 15중량%와 불화암모늄 0.5중량% 그리고 물 81.5중량%의 조성으로 통합식각액을 제조하였다.
제조된 식각액을 사용하여 포토레지스트로 패턴을 형성한 Mo/Al-Nd(50/ 2500Å)의 게이트용 이중막과 Mo(2600Å)의 소스 및 드레인 단일막과 비정질 ITO(500Å) 단일막과 IZO(800Å) 단일막을 각각 35℃에서 1분간 스프레이하여 식각을 한 후에 약 1분간 초순수에 의해 수세를 행한 후 질소를 사용하여 건조시켰다. 이와 같이 식각공정을 완료 후 기판표면을 전자현미경에 의해 관찰하여 본 결과 상기의 모든 막에서는 원하는 제반 식각규격을 만족하는 식각특성을 유지하고 있는 것을 확인할 수 있었다.
첨부의 도1은 게이트 전극의 Mo/Al-Nd 이중막으로서, 약 40도의 양호한 테이퍼 각도를 유지하고 있고, 특히 게이트 전극의 이중막에서 요구되는 미려한 경사패턴을 유지하고 있을 뿐 아니라 CD loss 측면에서도 양호한 특성을 유지하고 있는 것을 확인할 수 있었다.
또한 첨부의 도2와 도3은 소스 및 드레인 전극의 Mo 단일막과 투명전극의 비정질 ITO 단일막으로서, 각각 약 85도와 45도의 테이퍼 각도를 유지하고 있고, 패턴 형태와 CD loss 측면에서도 제규격 내에 포함되고 있는 것을 확인할 수 있었다.
[실시예2]
질산제2세륨암모늄 5중량%와 질산 15중량%와 불화암모늄 0.7중량% 그리고 물 81.3중량%의 조성으로 통합식각액을 제조하였다.
제조된 식각액을 사용하여 포토레지스트로 패턴을 형성한 Mo/Al-Nd(50/ 2500Å)의 게이트용 이중막과 Mo(2600Å)의 소스 및 드레인 단일막과 비정질 ITO(500Å) 단일막과 IZO(800Å) 단일막을 각각 35℃에서 1분간 스프레이하여 식각을 한 후에 약 1분간 초순수에 의해 수세를 행한 후 질소를 사용하여 건조시켰다. 이와 같이 식각공정을 완료 후 기판표면을 전자현미경에 의해 관찰하여 본 결과 불화물 첨가농도가 증가함에도 불구하고 유리기판에 대한 식각현상이 없이 선택적으로 식각된 것을 확인할 수 있었으며, 또한 식각속도가 약간 빨라짐에도 불구하고 CD loss 측면에서 실시예 1의 식각결과와 거의 유의차가 없이 제식각 규격 내에 포함되어 있는 만족스런 식각특성을 보이고 있음을 확인할 수 있었다.
[실시예3]
질산제2세륨암모늄 5중량%와 과염소산 13중량%와 KF 1중량% 그리고 물 81중량%의 조성으로 통합식각액을 제조하였다.
제조된 식각액을 사용하여 포토레지스트로 패턴을 형성한 Mo/Al-Nd(50/ 2500Å)의 게이트용 이중막과 Mo(2600Å)의 소스 및 드레인 단일막과 비정질 ITO(500Å) 단일막과 IZO(800Å) 단일막을 각각 35℃에서 1분간 스프레이하여 식각을 한 후에 약 1분간 초순수에 의해 수세를 행한 후 질소를 사용하여 건조시켰다. 이와 같이 식각공정을 완료 후 기판표면을 전자현미경에 의해 관찰하여 본 결과 실시예 1, 2와 다른 산화제와 불화물을 사용함에도 불구하고 식각패턴형태, 테이퍼 각도, 식각속도 및 CD loss 등의 제반 식각규격에서 실시예 1, 2의 경우와 유사한 결과를 보였으며, 또한 불화물 첨가농도를 증가함에도 불구하고 유리기판에 대한 식각현상이 없는 선택적 식각이 상기의 모든 전극막에서 만족스럽게 이루어진 것을 확인할 수 있었다.
[실시예4]
질산제2세륨암모늄 3중량%와 질산 15중량%와 불화암모늄 0.5중량%와 5-아미노테트라졸과 헥사메틸테트라졸의 동량 혼합물 2.5중량%와 H3BO3 3중량% 그리고 물 76중량%의 조성으로 통합식각액을 제조하였다.
제조된 식각액을 사용하여 포토레지스트로 패턴을 형성한 Mo/Al-Nd(50/ 2500Å)의 게이트용 이중막과 Mo(2600Å)의 소스 및 드레인 단일막과 비정질 ITO(500Å) 단일막과 IZO(800Å) 단일막을 각각 35℃에서 1분간 스프레이하여 식각을 한 후에 약 1분간 초순수에 의해 수세를 행한 후 질소를 사용하여 건조시켰다. 이와 같이 식각공정을 완료 후 기판표면을 전자현미경에 의해 관찰하여 본 결과 상기의 모든 막에서는 원하는 제반 식각규격을 만족하는 식각특성을 유지할 뿐 아니라 전술된 실시예의 조성의 통합식각액과의 비교시 유리기판의 식각현상이 극도로 감소되었으며, CD loss 또한 상대적으로 매우 감소된 우수한 식각특성을 보여주는 것을 확인할 수 있었다.
종래의 식각액은 박막트랜지스터의 게이트 전극 형성용 식각액, 소스 및 드레인 전극형성용 식각액, 투명전극 형성용 식각액 등과 같이 별개의 전극형성용 식각액들을 사용함으로써 공정설비 투자비의 증가를 초래할 뿐 아니라 생산성에 개선점을 내재하고 있었다.
본 발명의 TFT 전극막용 통합식각액은 식각액의 종류를 한가지로 단일화 시 킴으로서 공정설비 및 공장부지에 대한 투자비의 절감이 가능할 뿐 아니라 공정단순화를 가능하게 할 수 있었다. 또한, TFT 제조공정에서 단일 식각액 조성물을 사용함으로써 여러종류의 식각액 조성물을 적용할 때 발생하기 쉬운 식각액의 상호 혼입에 따른 식각불량 현상을 제거할 수 있으며, 식각 제규격을 충분히 만족시키는 우수한 식각특성을 유지하고 있어서 상당한 수율향상을 기대할 수 있다.
따라서, 본 발명은 제조원가 절감과 동시에 수율과 생산성을 향상시키는 여러 가지 장점을 가지고 있다.
Claims (12)
- 질산제2세륨암모늄 2 내지 15중량%와 질산, 과염소산, 과산화수소, 과망간산칼륨, 질산제2철, 염화제2철, 또는 그 혼합물로부터 선택되는 산화제 5 내지 30중량%와 불소화합물 0.1 내지 1.5중량% 및 나머지가 물로 구성되는 것을 특징으로 하는 평판디스플레이용 표시장치의 TFT 전극용 통합식각액 조성물.
- 제 1항에 있어서,질산제2세륨암모늄이 2 내지 10중량%인 것을 특징으로 하는 평판디스플레이용 표시장치의 TFT 전극용 통합식각액 조성물.
- 제 1항에 있어서,상기 산화제는 10 내지 20중량%인 것을 특징으로 하는 평판디스플레이용 표시장치의 TFT 전극용 통합식각액 조성물.
- 제 1항에 있어서,불소화합물은 0.2 내지 0.7중량%인 것을 특징으로 하는 평판디스플레이용 표 시장치의 TFT 전극용 통합식각액 조성물.
- 제 3항에 있어서,상기 산화제는 HNO3, HClO4, 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 평판디스플레이용 표시장치의 TFT 전극용 통합식각액 조성물.
- 제 4항에 있어서,불소화합물은 MF, MHF2, HF 로부터 선택되는 하나 이상의 것이고, 상기의 M은 NH4 또는 알카리금속인 것을 특징으로 하는 평판디스플레이용 표시장치의 TFT 전극용 통합식각액 조성물.
- 제 6항에 있어서,상기 알카리금속은 K 또는 Na인 것을 특징으로 하는 평판디스플레이용 표시장치의 TFT 전극용 통합식각액 조성물.
- 제 6항에 있어서,상기 불소화합물은 NH4F, KF, HF로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 평판디스플레이용 표시장치의 TFT 전극용 통합식각액 조성물.
- 제 1항 내지 제 8항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,H3BO3, MH2BO3, M2HBO3, M3BO 3, 또는 그 혼합물로부터 선택되는 보론계 산화물 0.1 내지 5중량%를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 평판디스플레이용 표시장치의 TFT 전극용 통합식각액 조성물.
- 제 9항에 있어서,보론계 산화물을 1 내지 3중량% 사용하는 것을 특징으로 하는 평판디스플레이용 표시장치의 TFT 전극용 통합식각액 조성물.
- 제 9항에 있어서,5-아미노테트라졸, 벤조트리아졸, 헥사메틸레트라졸, 이미다졸, 5-히드록시테트라졸, 테트라졸, 1,2,3-트리아졸, 피라졸, 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 아졸계 화합물 0.5 내지 5중량%를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 평판디스플레이용 표시장치의 TFT 전극용 통합식각액 조성물.
- 제 11항에 있어서,상기 아졸계 화합물이 1 내지 3중량% 사용하는 것을 특징으로 하는 평판디스플레이용 표시장치의 TFT 전극용 통합식각액 조성물.
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