KR20080109373A - 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 조성물의 총 중량에 대해 a) Fe(NO3)3 1 내지 10 중량%, b) 함불소 화합물 0.1 내지 2 중량%, c) HNO3 2 내지 20 중량%, d) 테트라졸계 화합물 0.1 내지 5 중량%, 및 e) 물 68 내지 96 중량%를 포함하는 몰리브덴/알루미늄 이중막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.
몰리브덴/알루미늄, 인듐 산화막, 식각액
Description
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 식각액 조성물로 몰리브덴/알루미늄 이중막을 식각한 후, 전체적인 표면을 관찰한 전자주사현미경 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 식각액 조성물로 인듐 산화막을 식각한 후, 전체적인 표면을 관찰한 전자주사현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 비교예 1에 따른 식각액 조성물로 인듐 산화막을 식각한 후, 전체적인 표면을 관찰한 전자주사현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1의 조성으로 몰리브덴/알루미늄 이중막을 1,000매 식각한 후, 전체적인 표면을 관찰한 전자주사현미경 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1의 조성으로 인듐산화막을 1,000매 식각한 후, 전체적인 표면을 관찰한 전자주사현미경 사진이다.
도 6은 본 발명의 비교예 2에 따른 식각액 조성물로 몰리브덴/알루미늄 이중막을 1매 식각한 후, 전체적인 표면을 관찰한 전자주사현미경 사진이다.
도 7은 본 발명의 비교예 2에 따른 식각액 조성물로 몰리브덴/알루미늄 이중막을 400매 식각한 후, 전체적인 표면을 관찰한 전자주사현미경 사진이다.
도 8은 본 발명의 비교예 2에 따른 식각액 조성물로 인듐 산화막을 식각한 후, 전체적인 표면을 관찰한 전자주사현미경 사진이다.
본 발명은 평판 디스플레이의 박막트랜지스터(TFT)를 구성하는 게이트 전극 및 화소 전극으로 사용되는 몰리브덴/알루미늄의 이중막 및 인듐 산화막을 일괄 식각하는 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.
반도체 장치에서 기판 위에 금속 배선을 형성하는 과정은 통상적으로 스퍼터링에 의한 금속막 형성 공정, 포토레지스트 도포 공정, 노광 및 현상에 의해 선택적인 영역에서 포토레지스트 패턴을 형성하는 공정, 및 식각 공정으로 구성되고, 개별적인 단위 공정 전후의 세정 공정 등을 포함한다. 상기 공정들 중 식각 공정은 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 선택적인 영역에 금속막을 남기는 공정을 의미하며, 통상적으로 플라즈마 등을 이용한 건식 식각 또는 식각 용액을 사용하는 습식 식각이 사용된다.
반도체 장치에서, TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)의 배선재료로 일반적으로 사용되는 금속은 알루미늄 또는 알루미늄 합금이며, 순수한 알루미늄은 화학물질에 대한 내성이 약하고 후속 공정에서 배선 결합 문제를 야기 할 수 있으므로 알루미늄 합금 형태로 사용되거나, 알루미늄 또는 알루미늄 합금층 위에 또 다른 금속층, 예컨대 몰리브덴, 크롬, 텅스텐, 주석 등의 금속층을 갖는 다층의 적층 구조가 사용될 수 있다.
그런데, 예컨대 Mo/Al 이중막의 경우에 있어서, 통상 인산을 주성분으로 한 종래의 알루미늄 식각액으로 습식 식각하는 경우에는, 상부 Mo층의 식각 속도가 알루미늄 합금층의 식각 속도보다 작기 때문에 상부 Mo층이 하부 Al층의 외부로 돌출되는 단면을 갖게 되는 불량한 프로파일을 나타낸다. 이러한 불량한 프로파일로 인해 후속 공정에서 단차 커버리지(coverage)가 불량하게 되고, 상부층이 경사면에서 단선되든가 또는 상하부 금속이 단락될 확률이 커지게 된다.
최근 들어 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 한국 등록 특허 제10-0579511호에서는 Fe(NO3)3, HNO3, NH4F, 및 HClO4로 이루어진 식각액을 이용하여 몰리브덴/알루미늄 이중막을 일괄 식각할 수 있는 방법을 제시하였다. 그러나, 상기 식각액으로 몰리브덴/알루미늄 이중막 기판을 식각할 경우에는, 식각할 수 있는 기판 양이 약 350매 정도로 작은 단점이 있다. 일반적으로 식각액으로 기판을 식각하게 되면 식각된 금속이 식각액 안으로 계속 누적되어 식각액의 식각 능력이 감소되어 식각이 불가능하게 된다. 또한, 상기 식각액으로 인듐 산화막을 식각하게 되면 인듐 산화막 잔사가 남는 단점이 있다.
당 기술분야에서는 비용 절감을 위해 보다 많은 양의 기판을 식각할 수 있는 식각액이 요구되며, 액정표시장치용 어레이 기판의 제조에 있어서, 공정 단순화를 위해 한가지 식각액으로 게이트 배선으로 사용되는 몰리브덴/알루미늄 이중막 및 화소 전극으로 사용되는 인듐 산화막을 일괄 식각할 수 있는 식각액의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 게이트 배선으로 사용되는 몰리브덴/알루미늄 이중막 및 화소 전극으로 사용되는 인듐 산화막을 일괄 식각할 수 있으며, 식각 특성이 우수할 뿐만 아니라, 다량의 기판을 식각하는 것이 가능하여 경제성이 뛰어난 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 식각액 조성물을 이용한 인듐 산화막의 식각방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 인듐 산화막의 식각방법을 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 조성물의 총 중량에 대해
a) Fe(NO3)3 1 내지 10 중량%;
b) 함불소 화합물 0.1 내지 2 중량%;
c) HNO3 2 내지 20 중량%;
d) 테트라졸계 화합물 0.1 내지 5 중량%; 및
e) 물 68 내지 96 중량%
를 포함하는 몰리브덴/알루미늄 이중막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은
a) 기판 상에 인듐 산화막을 형성하는 단계;
b) 상기 인듐 산화막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
c) 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기 인듐 산화막을 식각하는 단계를 포함하는 인듐 산화막의 식각방법을 제공한다.
또한, 본 발명은
a) 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계;
b) 상기 게이트 전극을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
c) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;
d) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성하는 단계
를 포함하며, 상기 e) 단계는 인듐 산화막을 형성하고, 본 발명의 식각액 조성물로 상기 인듐 산화막을 식각하여 화소 전극을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.
본 발명에서 몰리브덴/알루미늄 이중막은 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금/알루미늄 또는 알루미늄 합금 이중막을 포함하는 개념이며, 인듐 산화막은 인듐아연산화막(IZO), 인듐주석산화막(ITO) 등을 포함하는 개념이다.
이하에서는 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은 조성물의 총 중량에 대해
a) Fe(NO3)3 1 내지 10 중량%, b) 함불소 화합물 0.1 내지 2 중량%, c) HNO3 2 내지 20 중량%, d) 테트라졸계 화합물 0.1 내지 5 중량%, 및 e) 물 68 내지 96 중량%를 포함하는 몰리브덴/알루미늄 이중막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 식각액 조성물에서, 상기 a) Fe(NO3)3는 게이트 배선으로 사용되는 몰리브덴/알루미늄 이중막을 식각하는 주 산화제로서 사용되며, 화소 전극으로 사용되는 인듐 산화막을 식각하는 산화제로서 사용된다.
Fe(NO3)3는 조성물의 총 중량에 대해 1 내지 10 중량% 포함되는 것이 바람직하다. Fe(NO3)3가 1 중량% 미만인 경우에는 식각력이 부족하여 충분한 식각이 이루어지지 않을 수 있으며, 10 중량%를 초과하는 경우에는 몰리브덴에 대한 식각속도는 빠르게 되고, 알루미늄 식각속도는 느려지게 되어 몰리브덴/알루미늄 이중막을 식각할 때에 상부 몰리브덴이 과식각되어 식각 불균일성이 발생될 수 있다.
Fe(NO3)3은 통상적으로 공지된 방법에 따라 제조가능하고, 특히 반도체 공정용 순도를 가지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 식각액 조성물에서, 상기 b) 함불소 화합물은 몰리브덴/알루미늄 이중막 및 인듐 산화막을 식각할 시에 알루미늄 및 인듐 산화막의 식각 속도를 빠르게 하며, 식각 잔사를 제거하는 역할을 수행한다.
본 발명에서 함불소 화합물로는 NH4FHF, KFHF, NaFHF, KF, NaF 등에서 선택되는 1종 또는 2종 이상이 바람직하게 사용되고, NH4FHF가 더욱 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 함불소 화합물은 조성물의 총 중량에 대해 0.1 내지 2 중량% 포함되는 것이 바람직하다. 함불소 화합물이 0.1 중량% 미만인 경우에는 몰리브덴/알루미늄 이중막의 식각 속도가 느려지게 될 뿐 아니라 인듐 산화막 식각 속도도 느려지게 되며, 2 중량%를 초과하는 경우에는 알루미늄 식각 속도가 너무 빠르게 되어 몰리브덴/알루미늄 이중막을 식각할 시에 상부 몰리브덴 오버행이 발생 될 수 있으며, 인듐 산화막을 식각할 시에 인듐 산화막의 하부 절연막에 어택을 가할 수 있다.
본 발명에 따른 식각액 조성물에서, 상기 c) HNO3은 몰리브덴/알루미늄 이중막을 식각할 시에 몰리브덴/알루미늄 이중막 식각 속도를 빠르게한다.
HNO3는 조성물의 총 중량에 대해 2 내지 20 중량% 포함되는 것이 바람직 하다. HNO3가 2중량% 미만인 경우에는 몰리브덴/알루미늄 이중막 식각 속도가 느려질 뿐 아니라, 몰리브덴/이중막 잔사가 발생할 수 있으며, 20 중량%를 초과하는 경우에는 몰리브덴/알루미늄 이중막 식각 속도가 너무 빠르게 되어 공정 시간을 조절하기가 어렵다.
본 발명에 따른 식각액 조성물에서, 상기 d) 테트라졸계 화합물은 게이트 배선으로 사용되는 몰리브덴/알루미늄 이중막 기판을 식각함에 있어서 식각 양을 크게 늘리는 작용을 한다. 몰리브덴/이중막을 테이퍼 식각하는 것은 갈바닉 효과(Galvanic effect)를 조절하여 두 금속이 하나의 금속과 같이 식각되게 하는 것인데, 식각 양이 늘어 나게 되면, 식각액에 의한 몰리브덴, 알루미늄이 식각액으로 누적되게 되어 갈바닉 효과(Galvanic effect)를 변화시키는 요인이 된다. 본 발명에 따른 식각액 조성물에서 테트라졸계 화합물은 식각액으로 누적되는 금속에 의한 갈바닉 효과(Galvanic effect)의 변화를 최소화 함으로써, 초기 식각할 때의 성능을 유지시켜준다. 또한, 테트라졸계 화합물은 몰리브덴/알루미늄 이중막 기판을 식각 할 시에 몰리브덴을 킬레이팅해 줌으로써 잔막이 남을 가능성을 최소화 시켜준다.
상기 테트라졸계 화합물은 테트라졸 고리를 가진 어느 화합물이건 가능하다, 5-아미노테트라졸(5-aminotetrazole), 1-알킬-5-아미노테트라졸(1-alkyl-5- aminotetrazole), 5-히드록시-테트라졸(5-hydroxy-tetrazole), 1-알킬-5-히드록시-테트라졸(1-alkyl-5-hydroxy-tetrazole), 테트라졸-5-티올(tetrazole-5-thiol), 1-알킬-테트라졸-5-티올(1-alkyl-tetrazole-5-thiol)로부터 선택되는 화합물 또는 그 혼합물이 바람직하며, 상기 알킬치환 테트라졸의 알킬은 C1 내지 C7의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기가 바람직하며, 특히 5-아미노테트라졸(이하 “ATZ"라고 함), 이 더욱 바람직하다.
상기 테트라졸계 화합물은 조성물의 총 중량에 대해 0.1 내지 5 중량% 포함되는 것이 바람직하다. 테트라졸계 화합물이 0.1 중량% 미만인 경우에는 몰리브덴/알루미늄 이중막 기판의 식각 양이 늘어나게 됨에 따라 갈바닉 효과(Galvanic effect)를 제어하지 못하여, 식각 속도가 느려지거나 식각이 불가능하게 되고, 몰리브덴 잔막이 남을수 있으며, 5 중량%를 초과하는 경우에는 몰리브덴/알루미늄 식각 속도가 너무 빠르게 되어 제어하기 어렵다.
본 발명에 따른 식각액 조성물에서, 상기 e) 물은 특별히 한정되는 것은 아니나, 탈이온수가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 물 속에 이온이 제거된 정도를 보여주는 물의 비저항 값이 18 ㏁/㎝ 이상인 탈이온수를 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 식각액 조성물은 식각 성능을 향상시키기 위하여 당 업계에 통상적으로 사용되는 임의의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제는 조성물의 총 중량에 대해 0.0001 내지 0.01 중량% 포함되는 것이 바람직하다.
상기 첨가제로는 계면 활성제, 금속 이온 봉쇄제, 및 부식 방지제 등을 사용할 수 있다.
계면 활성제는 표면장력을 저하시켜 식각의 균일성을 증가시키는 역할을 한다. 이러한 계면 활성제로는 식각액에 견딜 수 있고 상용성이 있는 형태의 계면 활성제가 바람직하다. 그 예로는 임의의 음이온성, 양이온성, 양쪽 이온성 또는 비이온성 계면 활성제 등을 들 수 있다. 또한, 계면 활성제로서 불소계 계면 활성제를 사용할 수 있다.
상기 첨가제는 이에만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 효과를 더욱 양호하게 하기 위하여, 당 업계에 공지되어 있는 여러 다른 첨가제들을 포함하는 개념이다.
본 발명에 의한 식각액 조성물은, 액정표시장치용 어레이 기판 제조에 있어서, 게이트 배선으로 사용되는 몰리브덴/알루미늄 이중막에 대한 식각 특성이 우수하고, 처리 기판양이 많아 공정 비용을 절감하고, 인듐 산화막에 대해서도 기존의 옥살산 계열의 식각액에 비해 식각 속도가 빠르며, 인듐 산화막의 잔사가 발생되지 않으므로, 인듐 산화막의 잔사 발생에 의한 불량을 최소화시키는 우수한 특성을 가지고 있다.
또한, 본 발명은
a) 기판 상에 인듐 산화막을 형성하는 단계;
b) 상기 인듐 산화막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
c) 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기 인듐 산화막을 식각하는 단계를 포함하는 인듐 산화막의 식각방법을 제공한다.
또한, 본 발명은
a) 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계;
b) 상기 게이트 전극을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
c) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;
d) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성하는 단계
를 포함하며, 상기 (a) 단계는 몰리브덴/알루미늄 이중막을 형성하고 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항의 식각액 조성물로 식각하여 게이트 전극을 형성하는 공정을 포함하며, (e) 단계는 인듐 산화막을 형성하고, 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 화소 전극을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 a) 단계의 몰리브덴/알루미늄 이중막은 기상증착법이나 스퍼터링(sputtering)법을 이용한다.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 b) 단계에서는 기판 상에 형성된 게이트 전극 상부에 질화실리콘(SiNX)을 증착하여 게이트 절연층을 형성한다. 여기서, 게이트 절연층의 형성시 사용되는 물질은 질화실리콘(SiNx)에만 한정되는 것은 아니고, 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 각종 무기 절연물질 중에서 선택된 물질을 사용하여 게이트 절연층을 형성할 수도 있다.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 c) 단계에서는 게이트 절연층 상에 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 반도체층을 형성한다. 즉, 순차적으로 엑티브층(active layer)과 옴익콘텍층(ohmic contact layer)을 형성한 후, 건식 식각을 통해 패터닝한다.
여기서, 엑티브층은 일반적으로 순수한 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 형성하고, 옴익콘텍층은 불순물이 포함된 비정질 실리콘(n+a-Si:H)으로 형성한다. 이러한 엑티브층과 옴익콘텍층을 형성할 때 화학기상증착법(CVD)을 이용할 수 있지만, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 d) 단계는 d1) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및 d2) 상기 소스 및 드레인 전극 상에 절연층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 d1) 단계에서는 옴익콘텍층 위에 스퍼터링법을 통해 금속막을 증착하고 식각하여 소스 전극과 드레인 전극을 형성한다. 여기서, 금속막은 알루미늄, 알루미늄 합금, 몰리브덴 및 몰리브덴 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이 상으로 마련되는 단일막 또는 다층막으로 마련되는 것이 바람직하다. 금속막을 기판 상에 형성하는 방법과 금속막의 재료는 상기 예시된 것으로만 한정되는 것은 아니다.
상기 d2) 단계에서는 소스 전극과 드레인 전극 상에 질화 실리콘(SiNx)과 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연그룹 또는 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함한 유기절연물질 그룹 중 선택하여 단층 또는 이중층으로 절연층을 형성한다. 절연층의 재료는 상기 예시된 것으로만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 e) 단계에서는 상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성한다.
예컨대, 스퍼터링법을 통해 인듐산화막[ITO(indium tin oxide) 또는IZO(indium zinc oxide)]과 같은 투명한 도전물질을 증착하고, 본 발명에 따른 식각액 조성물로 식각하여, 화소 전극을 형성한다. 상기 인듐 산화막을 증착하는 방법은 스퍼터링법으로만 한정되는 것은 아니다.
이와 같은, 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 본 발명에 의한 식각액 조성물을 사용하여 상기 게이트 전극을 형성하는 a) 단계를 진행하게 되면, 다량의 게이트 기판을 식각할 수 있어 공정 비용이 크게 절감되며, 식각액 교체 회수를 줄여 공정을 단순화 할 수 있다.
또한, 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 본 발명에 의한 식각액 조성물을 사용한 e) 단계 식각공정시, 식각 속도가 빠르면서도 화소 전극 하측에 위치하는 드레인 전극을 포함한 데이터 라인에 대한 어택을 최소화 시킬 수 있기 때문에, TFT-LCD의 구동 특성을 향상시킬 수 있는 우수한 액정표시장치용 어레이 기판을 제조할 수 있고, 액정표시장치용 어레이 기판의 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다. 이러한 실시예들은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해 제공되는 것이고, 이들로 인하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1~20: 식각액 조성물의 제조
반도체 공정용 등급인 Fe(NO3)3, NH4FHF, HNO3, 및 5-아미노테트라졸을 하기 표 1에 기재된 바와 같이 혼합하고, 총 100 중량%가 되도록 탈이온수를 첨가하여 식각액을 제조하였다.
| 식각액 조성물(중량%) | |||||
| Fe(NO3)3 | NH4FHF | HNO3 | 5-아미노테트라졸 | 탈이온수 | |
| 실시예 1 | 2.0 | 0.3 | 10 | 0.5 | 87.2 |
| 실시예 2 | 2.0 | 0.4 | 10 | 0.5 | 87.1 |
| 실시예 3 | 2.5 | 0.3 | 10 | 0.2 | 87.0 |
| 실시예 4 | 3.0 | 0.3 | 10 | 0.5 | 86.2 |
| 실시예 5 | 3.0 | 0.4 | 10 | 0.5 | 86.1 |
| 실시예 6 | 3.0 | 0.5 | 10 | 0.5 | 86.0 |
| 실시예 7 | 3.0 | 0.5 | 10 | 0.1 | 86.4 |
| 실시예 8 | 3.0 | 0.5 | 10 | 0.2 | 86.3 |
| 실시예 9 | 3.0 | 0.5 | 10 | 1.0 | 85.5 |
| 실시예 10 | 3.0 | 0.5 | 10 | 3.0 | 83.5 |
| 실시예 11 | 3.0 | 0.5 | 10 | 5.0 | 81.5 |
| 실시예 12 | 3.0 | 0.5 | 15 | 0.5 | 81.0 |
| 실시예 13 | 3.0 | 0.5 | 20 | 0.5 | 76.0 |
| 실시예 14 | 3.5 | 0.5 | 10 | 0.5 | 85.5 |
| 실시예 15 | 4.0 | 0.6 | 10 | 0.2 | 85.2 |
| 실시예 16 | 4.0 | 0.7 | 10 | 0.5 | 84.8 |
| 실시예 17 | 5.0 | 0.9 | 10 | 0.5 | 83.6 |
| 실시예 18 | 5.0 | 0.8 | 20 | 0.5 | 73.7 |
| 실시예 19 | 7.0 | 1.2 | 10 | 0.5 | 81.3 |
| 실시예 20 | 9.0 | 1.5 | 5 | 0.5 | 84.0 |
비교예 1: 식각액 조성물의 제조
옥살산 5 중량% 및 탈이온수 95 중량%를 포함하는 식각액 조성물을 제조하였다.
비교예 2: 식각액 조성물의 제조
FeNO3 3 중량%, NH4F 0.4 중량%, HNO3 10 중량%, HClO4 3 중량% 및 총 100 중량%가 되도록 탈이온수를 첨가한 식각액 조성물을 제조하였다.
시험예 1: 몰리브덴/알루미늄 이중막 및 인듐 산화막의 식각 특성 평가
스퍼터링법에 의해 유리 기판상에 약 몰리브덴/알루미늄 이중막을 순차적으로 증착하고, 인듐 산화막도 상기와 같은 방법으로 증착하였으며, 그 위에 약 1㎛ 내외의 포토레지스트를 코팅한 후, 선택적으로 패턴을 형성하여 시험편을 제조하였다. 상기 시험편을 실시예 1~20 및 비교예 1~2에서 제조된 식각액으로 스프레이 방식을 사용하여 식각하였다.
전자주사현미경(SEM ; Hitach, S-4700)을 이용하여 상기의 실시예 1~20 및 비교예 1~2에서 제조된 각각의 시험편을 검사한 결과를 하기 표 2 및 도 1 내지 3에 나타내었다.
몰리브덴/알루미늄 이중막 및 인듐 산화막의 식각 특성 평가의 기준은 아래와 같다.
- 몰리브덴/알루미늄 이중막의 식각 특성
○ : 식각 특성 우수
△ : 보통
× : 식각 특성 불량
상기 식각 특성 불량은 상부 몰리브덴 돌출 현상이 발생함을 의미한다.
- 인듐 산화막의 식각 특성
○ : 잔사 발생하지 않음,
× : 잔사 발생.
| 몰리브덴/알루미늄 이중막의 식각 특성 | 인듐 산화막의 식각 특성 | |
| 실시예 1 | ○ | ○ |
| 실시예 2 | ○ | ○ |
| 실시예 3 | ○ | ○ |
| 실시예 4 | ○ | ○ |
| 실시예 5 | ○ | ○ |
| 실시예 6 | ○ | ○ |
| 실시예 7 | ○ | ○ |
| 실시예 8 | ○ | ○ |
| 실시예 9 | ○ | ○ |
| 실시예 10 | ○ | ○ |
| 실시예 11 | ○ | ○ |
| 실시예 12 | ○ | ○ |
| 실시예 13 | ○ | ○ |
| 실시예 14 | ○ | ○ |
| 실시예 15 | ○ | ○ |
| 실시예 16 | ○ | ○ |
| 실시예 17 | ○ | ○ |
| 실시예 18 | ○ | ○ |
| 실시예 19 | ○ | ○ |
| 실시예 20 | ○ | ○ |
| 비교예 1 | × | × |
| 비교예 2 | △ | × |
도 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따른 식각액 조성물은 몰리브덴/알루미늄 이중막의 식각에서 우수한 식각 특성을 나타내었으며, 또한, 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 동일한 식각액 조성물에 의해 식각된 인듐 산화막 표면에서도 식각 후에 식각 잔사가 발생되지 않아 본 발명 식각액 조성물의 우수한 식각 특성을 나타내었다.
또한, 상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1~20의 식각액 조성물들은 우수한 식각 특성을 나타내었다.
반면, 상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 비교예 1 및 2의 식각액 조성물은 몰리브덴/알루미늄 이중막의 식각 특성 및 인듐 산화막의 식각 특성 모두 좋지 않은 것으로 확인되었다. 비교예 1의 식각액 조성물은 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 식각 후에 인듐 산화막의 잔사가 발생되었다.
시험예 2: 처리매수에 대한 비교실험
실시예 1의 식각액 조성물과 비교예 2의 식각액 조성물을 이용하여 처리매수에 대한 시험을 진행하였다. 몰리브덴/알루미늄 이중막을 갖는 기판 및 인듐산화막을 갖는 기판을 이용하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 식각 및 평가하였다. 평가는 1매 처리시, 100매 처리시, 200매 처리시 등, 100매 별로 그 결과를 평가하여 처리매수에 대한 평가를 실시하였다. 시험결과는 하기 표 3에 나타내었다.
평가 기준은 몰리브덴/알루미늄 이중막 및 인듐 산화막의 식각 특성 평가의 기준과 동일하다.
| 처리매수(매) | 실시예 1 | 비교예 2 | ||
| Mo/Al 이중막 | 인듐 산화막 | Mo/Al 이중막 | 인듐 산화막 | |
| 1 | ○ | ○ | ○ | × |
| 100 | ○ | ○ | ○ | × |
| 200 | ○ | ○ | ○ | × |
| 300 | ○ | ○ | ○ | × |
| 400 | ○ | ○ | × | × |
| 500 | ○ | ○ | × | × |
| 600 | ○ | ○ | × | × |
| 700 | ○ | ○ | × | × |
| 800 | ○ | ○ | × | × |
| 900 | ○ | ○ | × | × |
| 1,000 | ○ | ○ | × | × |
실시예 1의 식각액에 의해 식각된 몰리브덴/알루미늄 표면을 보면, 도 4에나타낸 바와 같이 1,000매를 처리해도 식각 특성이 변하지 않고 우수하게 나타났고, 도 5에 나타낸 바와 같이 인듐 산화막에 대해서도 1매 처리시 대비 1,000매 처리시에도 인듐 산화막에 대해 잔사가 발생하지 않았다.
반면에, 비교예 2의 식각액 조성물은 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 최초 식각 특성은 평범한 수준으로 나타났으나, 400매 처리시부터는 도 7에서 보는 바와 같이 상부 몰리브덴의 오버행이 발생하였고, 처리 매수가 증가할수록 그 정도가 심하게 나타났다. 또한, 인듐 산화막의 경우에도 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이 최초 식각 시부터 잔사가 발생됨을 확인하였다.
몰리브덴/알루미늄 이중막의 경우 상부 몰리브덴 돌출 현상이 발생하면 스텝커버리지 불량을 발생시키며, 인듐 산화막의 잔사가 남을 경우 TFT 구동시 숏티지 및 균일성(uniformity) 저하로 인해 TFT-LCD의 화면이 불균일하게 보일 수 있다.
액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 게이트 배선으로 사용되는 몰리브덴/알루미늄 이중막 및 화소 전극으로 사용되는 인듐 산화막의 식각 공정 시, 본 발명의 식각액 조성물은 몰리브덴/알루미늄 이중막 기판의 경우 많은 양의 기판 양을 식각하여도 최소화된 갈바닉 효과(galvanic effect)로 인해 초기 식각 특성을 유지하며, 동일한 식각액으로 인듐 산화막을 식각하여도 식각 잔사가 남지 않는 우수한 식각 특성을 나타낸다.
따라서, 본 발명의 식각액 조성물에 의하면 액정 표시 소자의 구동 특성이 향상된 우수한 액정표시장치용 어레이 기판을 경제적인 가격으로 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 기판의 크기가 커도 식각 균일성을 유지할 수 있기 때문에 공정 효율이 극대화 된다.
Claims (12)
- 조성물의 총 중량에 대해a) Fe(NO3)3 1 내지 10 중량%;b) 함불소 화합물 0.1 내지 2 중량%;c) HNO3 2 내지 20 중량%;d) 테트라졸계 화합물 0.1 내지 5 중량%; 및e) 물 68 내지 96 중량%를 포함하는 몰리브덴/알루미늄 이중막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 b) 함불소 화합물은 NH4FHF, KFHF, NaFHF, KF, 및 NaF 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 몰리브덴/알루미늄 이중막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물.
- 청구항 2에 있어서, 상기 b) 함불소 화합물이 NH4HF인 것을 특징으로 하는 몰리브덴/알루미늄 이중막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, d) 테트라졸계 화합물은 5-아미노테트라졸, 1-알킬-5-아미노테트라졸, 5-히드록시-테트라졸, 1-알킬-5-히드록시-테트라졸, 테트라졸-5-티 올, 1-알킬-테트라졸-5-티올로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 몰리브덴/알루미늄 이중막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물.
- 청구항 4에 있어서, d) 테트라졸계 화합물은 5-아미노테트라졸인 것을 특징으로 하는 몰리브덴/알루미늄 이중막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 e) 물은 탈이온수인 것을 특징으로 하는 몰리브덴/알루미늄 이중막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 조성물의 총 중량에 대해 0.0001 내지 0.01 중량%의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 몰리브덴/알루미늄 이중막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물.
- 청구항 7에 있어서, 상기 첨가제는 계면 활성제, 금속 이온 봉쇄제 및 부식 방지제 중에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 몰리브덴/알루미늄 이중막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물.
- 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인듐 산화막은 인듐아연산화막(IZO) 또는 인듐주석산화막(ITO)인 것을 특징으로 하는 몰리브덴/알루미 늄 이중막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물.
- a) 기판 상에 인듐 산화막을 형성하는 단계;b) 상기 인듐 산화막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및c) 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항의 식각액 조성물을 사용하여 상기 인듐 산화막을 식각하는 단계를 포함하는 인듐 산화막의 식각방법.
- a) 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계;b) 상기 게이트 전극을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;c) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;d) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 (a) 단계는 몰리브덴/알루미늄 이중막을 형성하고 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항의 식각액 조성물로 식각하여 게이트 전극을 형성하는 공정을 포함하며, (e) 단계는 인듐 산화막을 형성하고, 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항의 식각액 조성물로 식각하여 화소 전극을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법.
- 청구항 11에 있어서, 상기 액정표시장치용 어레이 기판은 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방 법.
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