KR20070000850A - 알루미늄, 몰리브덴, 인듐-틴-옥사이드를 식각하기 위한식각액 - Google Patents

알루미늄, 몰리브덴, 인듐-틴-옥사이드를 식각하기 위한식각액 Download PDF

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Abstract

본 발명은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al) 및 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 식각하기 위한 식각액에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 종래 각 마스크 공정에서 각기 다른 식각액을 사용했던 것과 달리, 각 마스크 공정에서 단일의 식각액을 사용함으로써 생산성 향상 및 장비 구성의 비용을 절감하는 것이다.
본 발명의 식각액의 구성은 40~70 wt%의 인산, 3~15 wt%의 질산, 5~35 wt%의 초산, 0.05~5 wt%의 염소계 화합물, 0.01~5 wt%의 염소안정제, 0.01~5 wt%의 pH 안정제 및 잔량의 물로 구성된다.
본 발명의 효과는 단일의 식각액으로 식각함으로써 같은 장비와 단순한 공정조건이 사용되어 생산성 향상 및 비용의 절감이 이루어진다.
몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 인듐-틴-옥사이드(ITO), 식각액

Description

알루미늄, 몰리브덴, 인듐-틴-옥사이드를 식각하기 위한 식각액 {Etchant for etching Al, Mo and ITO}
도 1은 일반적인 액정표시장치용 어레이 기판의 단면도
도 2a 내지 2c는 본 발명의 실시예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 전극, 소스/드레인 전극 및 화소 전극재인 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중막, 몰리브덴(Mo) 단일막 및 인듐-틴-옥사이드(ITO)막의 단면을 주사 전자현미경으로 관찰한 사진
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 단면도
도 4a와 4b는 제 1 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 전극과 소스/드레인 전극재인 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중막과 몰리브덴(Mo) 단일막의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진
도 5a와 5b는 제 2 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 전극과 소스/드레인 전극재인 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중막과 몰리브덴(Mo) 단일막의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진
도 6은 제 3 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 전극재인 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중막의 단면을 주사전자현미경으로 관찰 한 사진
도 7은 제 4 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 전극재인 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중막의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진
도 8은 제 5 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 화소 전극재인 인듐-틴-옥사이드(ITO)막의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진
도 9는 제 6 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 전극재인 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중막의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진
본 발명은 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 식각하기 위한 식각액에 관한 것이며, 특히 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 단일용액으로 이루어진 식각액으로 식각하기 위한 것이다.
액정표시장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두개의 상,하 기판과 그 사이에 게재되어 있는 액정층으로 이루어져 있으며, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열 시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시장치이다.
도 1은 일반적인 액정표시장치용 어레이 기판의 단면도로서, 4 마스크 공정 순서에 따라 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 투명한 어레이 기판(12)위에 제 1 금속층을 형성한 후 제 1 마스크 공정에 의해 게이트 전극(14)을 형성한다. 여기서 제 1 금속층은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr)과 같은 도전성 금속을 사용할 수 있다. 특히, 저 저항인 알루미늄 합금(AlNd)을 사용할 경우에는, 도시한 바와 같이, 몰리브덴(Mo)을 사용하여 이중층으로 구성한다. 또한 제 1 마스크 공정에서는, 도시하지 않았으나, 제 1 금속층 상부로 포토레지스트(photo-resist: 이하 PR이라 약칭한다.)를 도포하여 PR층을 형성한다. 이 PR층은 빛을 받은 부분이 노광되어 현상되는 포지티브 형(positive type)을 예로 든다. 이 PR층 위에 투과 영역과 차단 영역으로 구성된 마스크를 위치시킨 후, 상기 마스크 상부에서 빛을 조사하는 노광(exposing)공정과 노광된 부분을 제거하는 현상(developing)공정을 진행한다. 이와 같은 공정으로 PR패턴이 형성되며, 노출된 제 1 금속층을 습식 식각(wet etching)하여 제거하면 게이트 전극(14)의 금속패턴이 형성된다. 여기서 게이트 전극(14)을 형성하기 위한 식각액으로는 인산, 질산, 초산으로 이루어진 식각액을 사용한다. 그리고 상기 PR패턴은 애싱(ashing)공정에 의해 제거된다.
상기 게이트 전극(14)이 형성된 투명한 어레이 기판(12)위에 게이트 절연막(16)을 적층하는데, 상기 게이트 절연막(16)은 질화 실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiO2)과 같은 무기절연물질 중 선택된 하나를 사용한다.
상기 게이트 절연막(16) 위에 순수 비정질 실리콘층(18) 및 불순물 비정질 실리콘층(20)과 제 2 금속층을 적층하고, 제 2 마스크 공정에 의해 액티브층(18)과 오믹콘택층(20)과 소스/드레인 전극(22a,22b)을 형성한다. 여기서 제 2 금속층은 도전성 금속물질 중 몰리브덴(Mo)을 사용한다. 제 2 마스크 공정은 제 2 금속층 상부로 PR층을 형성한 후 마스크를 위치시켜 노광(exposing)공정과 현상(developing)공정을 진행시킴으로써 PR패턴이 형성되며, 노출된 제 2 금속층을 습식 식각(wet etching)하여 제거하고, 하부의 순수 비정질 실리콘층(18)과 불순물 비정질 실리콘층(20)을 건식 식각하여, 순수 비정질 실리콘층인 액티브층(18)과 불순물 비정질 실리콘층인 오믹콘택층(20)과 소스/드레인 전극(22a.22b)을 형성한다. 여기서 소스/드레인 전극(22a,22b)을 형성하기 위한 식각액으로는 인산, 질산, 초산으로 이루어진 식각액 또는 과수계 식각액을 사용한다. 그리고 상기 PR패턴은 애싱(ashing)공정에 의해 제거된다.
상기 액티브층(18)과 오믹콘택층(20)과 소스/드레인 전극(22a,22b)이 형성된 투명한 어레이 기판(12)위에 보호막(24)을 증착한다. 상기 보호막(24)은 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)등의 투명한 유기절연물질 중 선택된 하나를 도포하거나, 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)등의 무기절연물질 중 선택된 하나를 증착하여 형성한다.
상기 보호막(24)을 제 3 마스크 공정으로 패턴하여, 상기 드레인 전극(22b)의 일부를 노출하는 콘택홀(26)을 형성한다.
상기 보호막(24) 상부로 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 포함하는 투명 도전성 금 속물질을 증착하고 제 4 마스크 공정에 의해 드레인 전극(22b)과 접촉하는 투명한 화소 전극(28)을 형성한다. 제 4 마스크 공정은 제 1, 2 마스크 공정과 유사한 방법으로 습식 식각(wet etching )공정을 포함하며, 제 4 마스크 공정에서 화소 전극(28)을 형성하기 위한 식각액으로는 왕수계 식각액 또는 옥살산계 식각액을 사용한다.
이와 같이 TFT 액정표시장치의 어레이 기판은 현재 생산에 범용적으로 적용하는 4 마스크 공정으로 제조될 수 있으나, 4 마스크 공정은 어레이 기판의 제조 방법 중의 일례일 뿐, 마스크 공정은 어떤 것이든 무방하다. 한편, 상기 각 마스크 공정에서 각 금속층을 식각하는데 각기 다른 식각액을 사용하였는 바, 식각액의 관리가 이원화되어 설비 구성이 각각 독립적으로 이루어지게 됨으로써 생산성이 떨어지고 설비 투자 비용의 부담이 증가하게 된다.
본 발명은 전술한 각각의 식각액을 공통된 단일 용액으로 구성되게 함으로써, 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 하나의 식각장비에서 모두 식각할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 식각액은 40~70 wt%의 인산과; 3~15 wt%의 질산과; 5~35 wt%의 초산과; 0.05~5 wt%의 염소계 화합물과; 0.01~5 wt%의 염소 안정제와; 0.01~5 wt%의 pH 안정제와; 잔량의 물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 염소계 화합물은 Cl-1로 해리될 수 있는 화합물로 이루어지며, 상기 염소 안정제는 Zn 계열 화합물과, Cd 계열 화합물과, Pb 계열 화합물과, Ba 계열 화합물과, 올레인산으로 이루어지며, 상기 pH안정제는 OH-로 해리될 수 있는 염기성계 화합물로 이루어지며, 상기 물은 이온교환수지를 통하여 여과한 순수를 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법은, 식각용 조성물을 이용하여 기판 상부의 제 1 금속층을 식각하여 게이트 전극을 형성하는 단계와;상기 게이트 전극 위로 절연막을 형성하는 단계와; 상기 절연막 위로 반도체 층과 제 2 금속층을 형성하는 단계와; 상기 식각용 조성물을 이용하여 상기 제 2 금속층을 식각하여 소스/드레인 전극을 형성하는 단계와; 상기 소스/드레인 전극 위로 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 갖는 보호층을 형성하는 단계와; 상기 보호층 위로 제 3금속층을 형성하는 단계와; 상기 식각용 조성물을 이용하여 상기 제 3 금속층을 식각하여 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 식각용 조성물은, 40~70 wt%의 인산, 3~15 wt%의 질산, 5~35 wt%의 초산, 0.05~5 wt%의 염소계 화합물, 0.01~5 wt%의 염소안정제, 0.01~5 wt%의 pH 안정제 및 잔량의 물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 금속층은 알루미늄 합금(AlNd)과 몰리브덴(Mo)의 이중막으 로 이루어지며, 상기 제 2 금속층은 몰리브덴(Mo)으로 이루어지며, 상기 제 3 금속층은 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 식각액 중 상기 염소계 화합물은 Cl-1로 해리될 수 있는 화합물로 이루어지며, 상기 식각액 중 상기 염소 안정제는 Zn 계열 화합물과, Cd 계열 화합물과, Pb 계열 화합물과, Ba 계열 화합물과, 올레인산으로 이루어지며, 상기 식각액 중 상기 pH안정제는 OH-로 해리될 수 있는 염기성계 화합물로 이루어지며, 상기 식각액 중 상기 물은 이온교환수지를 통하여 여과한 순수를 사용하는 것을 포함하는 식각액을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물을 첨부한 도면과 함께 설명하고자 한다.
< 제 1 실시예 >
본 발명에 따른 액정표시장치는 알루미늄 합금(AlNd)으로 이루어진 하부막과 몰리브덴(Mo)으로 이루어진 상부막의 이중막으로 형성된 게이트 전극과 몰리브덴(Mo)으로 형성된 소스/드레인 전극과 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 형성된 화소전극을 포함한다.
본 발명은 상기 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 식각하기 위한 단일 식각액에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 식각액은 40~70 wt%의 인산, 3~15 wt%의 질산, 5~35 wt%의 초산을 주 성분으로 하여 0.05~5 wt%의 염소계 화합물, 0.01~5 wt%의 염소안정제, 0.01~5 wt%의 pH 안정제의 첨가제 및 잔량의 물로 이루어진다.
질산은 알루미늄과 반응하여 알루미늄 옥사이드 (Al2O3)를 형성하며, 질산의 함량이 상기 범위 (3~15wt%) 내일 경우에는 상부막인 몰리브덴(Mo)과 하부막인 알루미늄 합금(AlNd) 사이의 선택비를 효과적으로 조절한다. 그러나 질산이 3wt% 미만일 경우에는 몰리브덴(Mo)과 알루미늄 합금(AlNd)의 이중막에서 하부막인 알루미늄 합금(AlNd)이 과잉 식각되는 언더컷 (undercut) 현상이 발생한다. 이러한 언더컷 (undercut) 현상이 발생하는 원인은, 수용액 중에서 두가지 금속이 접촉되어 있을 때, 전기화학적으로 전위전극(Electrode Potential)이 비(base)한 금속인 Al(E=-1.66V)이 양극이 되어 용해가 촉진되고, 귀(noble)한 금속인 Mo(E=-0.20V)이 음극이 되어 보호되어 상대적으로 용해(전기화학적 식각)가 지연되는 국부전지(Local Cell 또는 Galvanic Cell)에 의한 국부 침식(Galvanic Corrosion)때문인 것으로 해석된다. 이러한 국부 침식 현상으로 인하여 게이트 전극의 패턴이 균일하게 형성되지 않으면 액정표시장치의 영상의 고해상도 및 선명한 색상구현이 어려워지는 문제점이 발생한다.
인산은 알루미늄 옥사이드 (Al2O3)를 분해시키는 역할을 하는 바, 인산의 함량이 상기 범위 (40~70 wt%) 내일 경우에는 질산과 알루미늄과 반응하여 형성된 알루미늄 옥사이드 (Al2O3)가 적절히 분해되어 게이트 전극의 하부막인 알루미늄 합금(AlNd)의 금속층을 빠르게 식각할 수 있게 되며, 이처럼 식각속도가 빨라져 생산성 이 향상된다.
초산은 반응 속도를 조절하는 완충제로서, 초산의 함량이 상기 범위(5~35wt%)내일 경우에는 반응 속도를 적절히 조절하여 식각 속도를 향상시키고, 이로써 생산성이 향상된다. 그러나 초산이 5wt% 미만일 경우에는 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중막에서 언더컷 (undercut) 현상이 발생한다.
염소계 화합물은 Cl-1로 해리될 수 있는 화합물로서, KCl, HCl, LiCl, NH4Cl, CuCl2, FeCl3, FeCl2, CaCl2, CoCl2, NiCl2, ZnCl2, AlCl3, BaCl2, BeCl2, BiCl3, CdCl2, CeCl2, CsCl2, H2PtCl6, CrCl3등이 있다. 염소계 화합물의 함량이 상기 범위(0.05~5wt%)내일 경우에는 인듐-틴-옥사이드(ITO), 몰리브덴(Mo) 및 몰리브덴(Mo) /알루미늄 합금(AlNd) 이중막의 식각 속도를 조절하며, 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd)의 이중막에서 하부막인 알루미늄 합금(AlNd)의 언더컷 (unercut) 현상을 발생시키지 않을 뿐만 아니라, 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 몰리브덴(Mo)에서도 우수한 프로파일(profile)을 형성한다.
염소 안정제는 Zn 계열 화합물, Cd 계열 화합물, Pb 계열 화합물, Ba 계열 화합물 및 올레인산으로 이루어지며, ZnCl2, Zn(NO3)2, Zn(CH3COO)2, Zn(C17H35COO)2, C2H2O4Zn, Zn3(PO4)2, ZnCO3, Cd(CH3COO)2, CdCl2, CdI2, Cd(NO3)2, CdCO3, Pb(CH3COO)2, C12H10O14Pb3, PbI4, Pb(NO3)2, Pb(C17H35COO)2, Ba(CH3COO)2, BaCO3, BaCl2, BaI2, Ba(NO3)2, Ba(H2PO4)2등이 있다. 염소 안정제의 함량이 상기 범위(0.01~5wt%) 내일 경우에는 인듐-틴-옥사이드(ITO)의 식각 속도를 조절하여 경사각이 60°이하인 양호한 프로파일(profile)을 나타내며, 식각액의 수명을 길게 하여 공정상의 마진을 높인다.
pH 안정제는 OH-로 해리될 수 있는 염기성계 화합물로서, NaOH, KOH, LiOH, Ca(OH2), Al(OH)3, Mg(OH)2, Ba(OH)2, Co(OH)2, Cu(OH)2, Ni(OH)2, Zr(OH)2, Zn(OH)2등이 있다. pH 안정제의 함량이 상기 범위(0.01~5 wt%)일 경우에는 몰리브덴(Mo)과 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중막의 식각 속도를 조절하며, 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중막에서 하부막인 알루미늄 합금(AlNd)의 언더컷 (undercut) 현상을 발생시키지 않을 뿐만 아니라, 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 몰리브덴(Mo)에서도 우수한 프로파일(profile)을 형성한다.
잔량의 물은 질산과 알루미늄이 반응하여 생성된 알루미늄 옥사이드 (Al2O3)를 분해하고, 식각 조성물을 희석시킨다. 그리고 이온교환수지를 통하여 여과한 순수를 사용하는 것이 바람직하며, 특히 비저항이 18㏁·㎝ 이상인 초순수를 사용하는 것이 바람직하다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물 범위 내의 일례를 나타낸 본 발명의 제 1 실시예에 관한 도면을 나타내었다. 상기 본 발명의 제 1 실시예에 따른 식각액은, 인산 60 wt%, 질산 8 wt%, 초산 16 wt%, 염소계 화합물 1 wt%, 염소 안정제 1 wt%, pH 안정제 1 wt% 및 물 13 wt%으로 이루어진다.
도 2a 내지 2c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 전극, 소스/드레인 전극 및 화소 전극재인 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중막, 몰리브덴(Mo) 단일막 및 인듐-틴-옥사이드(ITO)막의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진을 나타낸다. 즉, 애싱(ashing)공정에 의한 PR 패턴이 제거되기 전이므로, 사진의 윗 부분은 남아있는 PR패턴을 가리킨다.
도 2a에서 도시한 바와 같이, 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중막은 언더컷 (undercut) 현상이 없는 우수한 프로파일(profile)을 형성하게 되며, 도 2b에서 도시한 바와 같이, 몰리브덴(Mo)은 45~70°의 테이퍼(taper)를 갖는 우수한 프로파일(profile)을 형성하며, 도 3a에서 도시한 바와 같이, 인듐-틴-옥사이드(ITO)는 30~60°의 테이퍼(taper)를 갖는 우수한 프로파일(profile)을 형성하게 된다. 즉, 각각의 게이트 전극과 소스/드레인 전극과 화소 전극의 형성에서, 식각 후의 전극 양측의 모양이 40~70°의 경사를 이루는 우수한 프로파일을 형성하므로 불량 없는 어레이 기판을 제조할 수 있게 된다.
본 발명의 제 1 실시예는 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위 내의 일례일 뿐이므로 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위 내에서는 도 2a 내지 2c에서 도시한 바와 같은 효과를 내는 것으로 이해될 수 있다.
이하, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 식각액을 이용하여 액정표시장치용 어레이 기판을 제조하는 방법에 대해 도면과 함께 간략히 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 단면도로서, 4 마스크 공정 순서에 따라 설명한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 투명한 어레이 기판(112)위에 제 1 금속층을 형성한 후 제 1 마스크 공정에 의해 게이트 전극(114)을 형성한다. 여기서 제 1 금속층은 알루미늄 합금(AlNd)과 몰리브덴(Mo)을 사용하여 이중층으로 구성한다. 제 1 마스크 공정에서는, 도시하지 않았으나 제 1 금속층 상부로 포토레지스트(photo-resist: 이하 PR이라 약칭한다.)를 도포하여 PR층을 형성하고 투과 영역과 차단 영역으로 구성된 마스크를 위치시킨 후, 상기 마스크 상부에서 빛을 조사하는 노광(exposing)공정과 노광된 부분을 제거하는 현상(developing)공정을 진행한다. 이와 같은 공정으로 PR패턴이 형성되며, 노출된 제 1 금속층을 본 발명의 실시예에 따른 식각액, 즉, 40~70 wt%의 인산, 3~15 wt%의 질산, 5~35 wt%의 초산을 주 성분으로 하여 0.05~5 wt%의 염소계 화합물, 0.01~5 wt%의 염소안정제, 0.01~5 wt%의 pH 안정제의 첨가제 및 잔량의 물로 이루어진 식각액을 사용하여 습식 식각(wet etching)하여 제거하면 게이트 전극(114)이 형성된다. 그리고 상기 PR패턴은 애싱(ashing)공정에 의해 제거된다.
상기 게이트 전극(114)이 형성된 투명한 어레이 기판(112)위에 게이트 절연막(116)을 적층하고 상기 게이트 절연막(116)은 질화 실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiO2)과 같은 무기절연물질 중 선택된 하나를 사용한다.
상기 게이트 절연막(116) 위에 순수 비정질 실리콘층(118) 및 불순물 비정질 실리콘층(120)과 제 2 금속층을 적층하고, 제 2 마스크 공정에 의해 액티브층(118)과 오믹콘택층(120)과 소스/드레인 전극(122a,122b)을 형성한다. 여기서 제 2 금속층은 도전성 금속물질 중 몰리브덴(Mo)을 사용한다. 제 2 마스크 공정은 제 2 금속 층 상부로 PR층을 형성한 후 마스크를 위치시켜 노광(exposing)공정과 현상(developing)공정을 진행시킴으로써 PR패턴이 형성되며, 노출된 제 2 금속층을 본 발명의 실시예에 따른 식각액으로 습식 식각(wet etching)하여 제거하고, 하부의 순수 비정질 실리콘층(118)과 불순물 비정질 실리콘층(120)을 건식 식각하여, 소스/드레인 전극(122a,122b)을 형성한다. 이때, 채널영역의 불순물 비정질 실리콘층을 제거하기 위하여, PR층을 두가지 두께로 형성하는 공정이 적용될 수 있으며, 이는 하프톤(Half-tone)마스크나 회절 노광 마스크를 이용함으로써 가능하다. 그리고 상기 PR패턴은 애싱(ashing)공정에 의해 제거된다.
상기 액티브층(118)과 오믹콘택층(120)과 소스/드레인 전극(122a,122b)이 형성된 투명한 어레이 기판(112)위에 보호막(124)을 증착한다. 상기 보호막(124)은 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)등의 투명한 유기절연물질 중 선택된 하나를 도포하거나, 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)등의 무기절연물질 중 선택된 하나를 증착하여 형성한다.
상기 보호막(124)을 제 3 마스크 공정으로 패턴하여, 상기 드레인 전극(122b)의 일부를 노출하는 콘택홀(126)을 형성한다.
상기 보호막(124) 상부로 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 포함하는 투명 도전성 금속물질을 증착하고 제 4 마스크 공정에 의해 드레인 전극(122b)과 접촉하는 투명한 화소 전극(128)을 형성한다. 제 4 마스크 공정은 제 1, 2 마스크 공정과 유사한 방법으로 본 발명의 실시예에 따른 식각액으로 습식 식각(wet etching )한 후, 남은 PR패턴은 애싱(ashing)공정에 의해 제거된다.
이와 같이 액정표시장치용 어레이 기판의 제조에 있어서, 각 마스크 공정에 사용되는 식각액을 단일 용액으로 처리함으로써 식각액 관리가 용이해지며, 하나의 설비로 구성하여 제조비용이 절감되며, 생산성이 향상된다.
한편, 액정표시장치용 어레이 기판은 현재 생산에 범용적으로 적용하는 4 마스크 공정으로 제조될 수 있으나, 4 마스크 공정은 어레이 기판의 제조 방법 중의 일례일 뿐, 마스크 공정은 어떤 것이든 무방하다.
이하 본 발명의 실시예를 더욱 뒷받침하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어난 식각액 조성물을 비교예로써 나타내어 첨부한 도면과 함께 설명하고자 한다.
< 제 1 비교예>
본 발명의 제 1 비교예에 따른 식각액은 인산 38 wt%, 질산 8 wt%, 초산 16 wt%, 염소계 화합물 1 wt%, 염소 안정제 1 wt%, pH 조정제 1 wt% 및 물 35 wt%로 이루어진다. 즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위 중 인산이 그 범위를 달리 하는 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는 것이다.
도 4a와 4b는 본 발명의 제 1 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 전극과 소스/드레인 전극재인 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중막과 몰리브덴(Mo) 단일막의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진을 나타낸다.
도 4a에서 도시한 바와 같이, 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중막은 하부막인 알루미늄 합금(AlNd)이 과잉 식각됨으로써 언더컷 (undercut) 현상이 발생하며, 도 4b에서 도시한 바와 같이, 몰리브덴(Mo) 단일막은 40~70°의 테이퍼(taper)를 갖지 않고 급경사(steep)진 모양의 불량한 프로파일 (profile)을 형성한다. 이렇게 되면, 소스/드레인 전극의 형성 후 보호막의 형성시, 균일하게 적층되지 못하여 끊기는 경우가 발생할 수 있다.
이는, 인산의 함량이 38 wt% 일때의 결과를 보여주고 있지만, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는, 즉 인산의 함량이 40 wt% 미만일 때 나타나는 효과와 같은 것으로 이해될 수 있다.
< 제 2 비교예 >
본 발명의 제 2 비교예에 따른 식각액은 인산 60 wt%, 질산 2 wt%, 초산 16 wt%, 염소계 화합물 1 wt%, 염소 안정제 1 wt%, pH 조정제 1 wt% 및 물 19 wt%으로 이루어진다. 즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위 중 질산이 그 범위를 달리 하는 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는 것이다.
도 5a와 5b는 본 발명의 제 2 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 전극과 소스/드레인 전극재인 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중막과 몰리브덴(Mo) 단일막의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진을 나타낸다.
도 5a에서 도시한 바와 같이, 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중막은 언더컷 (undercut) 현상이 발생하며, 도 5b에서 도시한 바와 같이, 몰리브덴(Mo) 단일막은 급경사(steep)진 모양의 불량한 프로파일 (profile)을 형성한다.
이는, 질산의 함량이 2 wt% 일때의 결과를 보여주고 있지만, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는, 즉 질산의 함량이 3 wt% 미만일 때 나타나는 효과와 같은 것으로 이해될 수 있다.
< 제 3 비교예 >
본 발명의 제 3 비교예에 따른 식각액은 인산 60 wt%, 질산 8 wt%, 초산 4 wt%, 염소계 화합물 1 wt%, 염소 안정제 1 wt%, pH 조정제 1 wt% 및 물 25 wt%으로 이루어진다. 즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위 중 초산이 그 범위를 달리 하는 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는 것이다.
도 6은 본 발명의 제 3 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 전극재인 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중막의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진을 나타낸다.
도 6에서 도시한 바와 같이, 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중막은 하부막인 알루미늄 합금(AlNd)이 과잉 식각되는 언더컷 (undercut) 현상이 발생한다.
이는, 초산의 함량이 4 wt% 일때의 결과를 보여주고 있지만, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는, 즉 초산의 함량이 5 wt% 미만일 때 나타나는 효과와 같은 것으로 이해될 수 있다.
< 제 4 비교예>
본 발명의 제 4 비교예에 따른 식각액은 인산 60 wt%, 질산 8 wt%, 초산 16 wt%, 염소계 화합물 7 wt%, 염소 안정제 1 wt%, pH 조정제 1 wt% 및 물 7 wt%으로 이루어진다. 즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위 중 염소계 화합물이 그 범위를 달리 하는 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는 것이다.
도 7은 본 발명의 제 4 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 전극재인 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중막의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진을 나타낸다.
도 7에서 도시한 바와 같이, 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중막은 언더컷 (undercut) 현상이 발생하며, 이는 그 후의 공정에서 형성되는 패턴의 불량이 발생할 수 있다.
이는, 염소계 화합물의 함량이 7 wt% 일때의 결과를 보여주고 있지만, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는, 즉 염소계 화합물의 함량이 5 wt% 초과일 때, 즉 과량 사용했을때 나타나는 효과와 같은 것으로 이해될 수 있다.
< 제 5 비교예 >
본 발명의 제 5 비교예에 따른 식각액은 인산 60 wt%, 질산 8 wt%, 초산 16 wt%, 염소계 화합물 1 wt%, 염소 안정제 7 wt%, pH 조정제 1 wt% 및 물 7 wt%으로 이루어진다. 즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위 중 염소 안정제의 범위를 달리 하는 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는 것이다.
도 8은 본 발명의 제 5 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 화소 전극재인 인듐-틴-옥사이드(ITO)막의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진을 나타낸다.
도 8에서 도시한 바와 같이, 인듐-틴-옥사이드(ITO)의 식각 속도가 감소하고, 식각시에 완전한 모양으로 식각되지 못하고 남아있는 인듐-틴-옥사이드(ITO)막의 잔사가 발생한다.
이는, 염소 안정제의 함량이 7 wt% 일때의 결과를 보여주고 있지만, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는, 즉 염소 안정제의 함량이 5 wt% 초과일 때, 즉 과량 사용했을때 나타나는 효과와 같은 것으로 이해될 수 있다.
< 제 6 비교예 >
본 발명의 제 6 비교예에 따른 식각액은 인산 60 wt%, 질산 8 wt%, 초산 16 wt%, 염소계 화합물 1 wt%, 염소 안정제 1 wt%, pH 조정제 7 wt% 및 물 7 wt%으로 이루어진다. 즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위 중 pH 조정제의 범위를 달리 하는 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는 것이다.
도 9는 본 발명의 제 6 비교예에 따른 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 게이트 전극재인 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중막의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진을 나타낸다.
도 9에서 도시한 바와 같이, 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd) 이중막은 언더컷 (undercut) 현상이 발생한다.
이는, pH 조정제의 함량이 7 wt% 일때의 결과를 보여주고 있지만, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물의 범위를 벗어나는, 즉 pH 조정제의 함량이 5 wt% 초과일 때, 즉 과량 사용했을때 나타나는 효과와 같은 것으로 이해될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단일 용액의 식각액을 사용함으로써, 각 마스크 공정에서 각기 다른 식각액을 사용할 때 보다, 독립적인 장비 구성이 필요하지 않으므로 공정이 간단해지며, 제조 비용이 저렴해지며, 생산성이 향상된다.

Claims (13)

  1. 40~70 wt%의 인산과;
    3~15 wt%의 질산과;
    5~35 wt%의 초산과;
    0.05~5 wt%의 염소계 화합물과;
    0.01~5 wt%의 염소 안정제와;
    0.01~5 wt%의 pH 안정제와;
    잔량의 물을 포함하는 식각액.
  2. 제 1항에서,
    상기 염소계 화합물은 Cl-1로 해리될 수 있는 화합물로 이루어진 식각액.
  3. 제 1항에서,
    상기 염소 안정제는 Zn 계열 화합물과, Cd 계열 화합물과, Pb 계열 화합물과, Ba 계열 화합물과, 올레인산으로 이루어진 식각액.
  4. 제 1항에서,
    상기 pH안정제는 OH-로 해리될 수 있는 염기성계 화합물로 이루어진 식각액.
  5. 제 1항에서,
    상기 물은 이온교환수지를 통하여 여과한 순수를 사용하는 것을 포함하는 식각액.
  6. 식각용 조성물을 이용하여 기판 상부의 제 1 금속층을 식각하여 게이트 전극을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 전극 위로 절연막을 형성하는 단계와;
    상기 절연막 위로 반도체 층과 제 2 금속층을 적층하는 단계와;
    상기 식각용 조성물을 이용하여 상기 제 2 금속층을 식각하여 소스/드레인 전극을 형성하는 단계와;
    상기 소스/드레인 전극 위로 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 갖는 보호층을 형성하는 단계와;
    상기 보호층 위로 제 3금속층을 형성하는 단계와;
    상기 식각용 조성물을 이용하여 상기 제 3 금속층을 식각하여 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 식각용 조성물은, 40~70 wt%의 인산, 3~15 wt%의 질산, 5~35 wt%의 초산, 0.05~5 wt%의 염소계 화합물, 0.01~5 wt%의 염소안정제, 0.01~5 wt%의 pH 안정제 및 잔량의 물로 이루어지는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 금속층은 알루미늄 합금(AlNd)과 몰리브덴(Mo)의 이중막으로 이루어진 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 금속층은 몰리브덴(Mo)으로 이루어진 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 3 금속층은 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어진 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 식각액 중 상기 염소계 화합물은 Cl-1로 해리될 수 있는 화합물로 이루어진 식각액을 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 식각액 중 상기 염소 안정제는 Zn 계열 화합물과, Cd 계열 화합물과, Pb 계열 화합물과, Ba 계열 화합물과, 올레인산으로 이루어진 식각액을 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 식각액 중 상기 pH안정제는 OH-로 해리될 수 있는 염기성계 화합물로 이루어진 식각액을 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 식각액 중 상기 물은 이온교환수지를 통하여 여과한 순수를 사용하는 것을 포함하는 식각액을 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
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