KR20100045244A - 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 있어서, 드레인전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계가 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 형성한 후, 식각액 조성물로 상기 막을 식각하여 화소전극을 형성하는 공정을 포함하며, 상기 식각액 조성물은 조성물의 총 중량에 대하여, 10 내지 25중량%의 H2O2, 0.1 내지 2중량%의 함불소 화합물, 0.1 내지 5중량%의 헤테로 사이클릭 아민 화합물, 0.1 내지 5중량%이 질산 및 잔량의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법; 상기 식각액 조성물; 및 상기 식각액을 사용하는 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막의 식각방법에 관한 것이다.
몰리브덴-티타늄 합금막, 인듐 산화막, 식각액, 과산화수소수

Description

액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF AN ARRAY SUBSTRATE FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법, 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막의 식각액 조성물, 및 상기 식각액 조성물을 사용하는 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막의 식각방법에 관한 것이다.
몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 사용한 투명 화소전극은, 일반적으로 스퍼터링 등의 방법을 통해 유리 기판 등의 위에 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 적층시키고, 그 위에 포토레지스트를 코팅하고 노광 및 현상 공정을 통하여 패턴을 형성한 후, 식각함으로써, 화소 전극을 형성하게 된다.
몰리브덴-티타늄 합금막은 내화학성이 우수하여 화학반응으로 식각이 용이하지 않은 물질이며, 종래에는 화소전극으로서 사용되지 않던 물질이다. 따라서, 몰리브덴-티타늄 합금막을 식각하기 위하여 사용되는 기술은 보고 된 바 없으며, 다만, 데이터 배선으로 사용되는 몰리브덴 단일막을 식각하기 위한 식각액으로서 한국 공개특허공보 제2001-0100226호에 과수계(H2O2+NH4COOH) 식각액이 개시되어 있 다.
그러나, 상기 식각액을 몰리브덴-티타늄 합금막에 적용할 경우, 몰리브덴-티타늄 합금막의 내식성이 강하여 식각이 불가능 하며, 하부 금속막으로 사용되는 구리 배선에 어텍을 가하기 때문에 데이터 배선으로 구리 배선을 사용하는 경우에는 사용이 불가능 하다는 문제점이 있다. 또한 상기 식각액은 화소전극으로 몰리브덴-티타늄 합금막과 병행하여 사용되는 인듐 산화막에 대해서도 식각이 불가능 하다는 단점이 있다.
인듐 산화막의 식각액으로는 옥살산 계열의 식각액 및 염산 계열의 식각액이 쓰이고 있다. 그러나, 옥살산 계열의 식각액은 0℃ 이하에서의 옥살산의 결정화 현상이 발생하고, 염산 계열의 식각액은 하부 금속막을 어텍하는 문제점을 갖고 있는 것으로 알려져 있다.
몰리브덴-티타늄 합금막과 인듐 산화막은 액정표시장치용 TFT 어레이 기판의 화소전극으로 병행하여 사용되고 있다. 따라서, 화소전극의 형성을 위한 식각공정에서 몰리브덴-티타늄 합금막과 인듐 산화막을 모두 효과적으로 식각할 수 있는 식각액 조성물을 제조하는 기술은 식각공정의 효율성을 극대화하기 위하여 반드시 필요한 기술이라고 할 수 있다.
따라서, 본 발명은, 액정표시장치용 TFT 어레이 기판의 화소전극으로 병행하 여 사용되고 있는 몰리브덴-티타늄 합금막과 인듐 산화막의 식각공정 시, 몰리브덴-티타늄 합금막과 인듐 산화막을 모두 효과적으로 식각 할 수 있어서 식각공정의 효율성을 극대화 시킬 뿐만 아니라, 하부 금속(구리)에 대한 어택(attack)을 최소화함으로써, 박막트랜지스터-액정표시소자(TFT-LCD)의 구동 특성을 향상 시키는 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물, 이를 이용하는 식각방법, 및 이를 이용하는 액정표시장치용 TFT 어레이 기판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 조성물의 총 중량에 대하여 10 내지 25중량%의 H2O2, 0.1 내지 2중량%의 함불소 화합물, 0.1 내지 5중량%의 헤테로 사이클릭 아민 화합물, 0.1 내지 5 중량%의 질산 및 잔량의 물을 포함하는 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은
(a) 기판 상에 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 형성하는 단계;
(b) 상기에서 형성된 막 상에 선택적으로 광반응물질을 남기는 단계; 및
(c) 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기에서 형성된 막을 식각하는 단계를 포함하는 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 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 드레인전극을 형성하는 단계; 및
(e) 상기 드레인전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 있어서,
상기 (e) 단계는 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 형성하고 식각액 조성물로 식각하여 화소전극을 형성하는 공정을 포함하며,
상기 식각액 조성물은, 조성물의 총 중량에 대하여, 10 내지 25중량%의 H2O2, 0.1 내지 2중량%의 함불소 화합물, 0.1 내지 5중량%의 헤테로 사이클릭 아민 화합물, 0.1 내지 5 중량%의 질산 및 잔량의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 본 발명의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물을 사용하여 식각된 화소전극을 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판을 제공한다.
본 발명은의 식각액 조성물은 액정표시장치용 TFT 어레이 기판의 화소전극으로 병행하여 사용되고 있는 몰리브덴-티타늄 합금막과 인듐 산화막의 식각공정 시, 몰리브덴-티타늄 합금막과 인듐 산화막을 모두 효과적으로 식각 할 수 있어서 식각공정의 효율성을 극대화 시킬 뿐만 아니라, 하부 금속(구리)에 대한 어택(attack)을 최소화함으로써, 박막트랜지스터-액정표시소자(TFT-LCD)의 구동 특성을 향상 시키며, 기판의 크기가 커도 식각 균일성이 유지되는 뛰어난 효과를 제공한다.
따라서, 본 발명의 식각액 조성물을 사용하면, 뛰어난 성능의 액정표시장치용 TFT 어레이 기판을 제조할 수 있다.
본 발명은, 조성물의 총 중량에 대하여, 10 내지 25중량%의 H2O2, 0.1 내지 2중량%의 함불소 화합물, 0.1 내지 5중량%의 헤테로 사이클릭 아민 화합물, 0.1 내지 5중량%의 질산 및 잔량의 물을 포함하는 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물을 제공한다
본 발명의 식각액 조성물은 몰리브덴-티타늄 합금막의 식각과 병행하여 인듐 산화막을 식각 할 수 있다.
상기에서 인듐 산화막의 구체적인 예로는 인듐아연산화막(IZO), 인듐주석산화막(ITO), 또는 이들로 구성되는 2중막 이상의 막을 들 수 있다.
본 발명에서 사용되는 H2O2, 함불소 화합물, 및 헤테로 사이클릭 아민 화합물은 통상적으로 공지된 방법에 따라 제조가능하며, 특히 반도체 공정용 순도를 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 식각액 조성물에서 H2O2는, 몰리브덴-티타늄 합금막을 식각하는 주 산화제로 사용되며, 몰리브덴-티타늄 합금막의 하부에 있는 다른 금속에 대한 어택(attack)이 적은 특성을 갖는다.
H2O2는 조성물의 총 중량에 대하여 10 내지 25중량% 포함되는 것이 바람직하며, 10중량% 미만으로 포함될 경우, 식각력이 부족하여 충분한 식각이 이루어지지 않을 수 있으며, 25중량%를 초과하여 포함될 경우, 몰리브덴-티타늄 합금막 상의 포토레지스트와 몰리브덴-티타늄 합금막의 하측에 위치하는 하부 금속막에 어택을 가하게 된다.
본 발명의 식각액 조성물에서 함불소 화합물은, 식각 속도를 빠르게 함과 동시에 식각 잔사를 제거하는 성분으로서, 물에 해리되어 F 이온을 낼 수 있는 화합물을 의미한다. 구체적인 예로는, HF, NaF, NH4F, NH4BF4, NH4FHF, KF, KHF2, AlF3, 및 HBF4 등을 들 수 있으며, 이들은 1종 또는 2종 이상을 함께 사용할 수 있다. 이들 중 NH4FHF가 바람직하게 사용된다.
본 발명의 식각액 조성물에서 함불소 화합물은 조성물의 총 중량에 대하여 0.1 내지 2중량% 포함되는 것이 바람직하며, 0.1중량% 미만으로 포함되면 식각 속도가 느려지게 되고, 식각 잔사가 남을 수 있으며, 2중량%를 초과하여 포함되는 경우, 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막의 하부 금속막으로 사용되는 구리에 어택을 가할 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물에서 헤테로 사이클릭 아민 화합물은 화소 전극으로 사용되는 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막과 접촉하게 되는 구리 배선에 어택을 최소화 하는 역할을 한다. 구체적인 예로는, 벤조트리아졸계 화합물, 아미노테트라졸(aminotetrazole), 이미다졸(imidazole), 인돌(indole), 푸린(purine), 피라졸(pyrazole), 피리딘(pyridine), 피리미딘(pyrimidine), 피롤(pyrrole), 피롤리딘(pyrrolidine), 피롤린(pyrroline) 등을 들 수 있으며, 이들은 1종 또는 2종 이상을 함께 사용할 수 있으며, 특히, 아미노테트라졸이 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물에서 헤테로 사이클릭 아민 화합물은 조성물의 총 중량에 대하여 0.1 내지 5중량% 포함되는 것이 바람직하며, 0.1중량% 미만으로 포함되는 경우, 식각속도가 느려지게 되며, 5중량%를 초과하여 포함되는 경우, 구리막에 대한 어택 방지효과는 우수하나 몰리브덴-티타늄 합금막에 대한 식각 속도가 떨어 질 수 있다.
본 발명에 따른 식각액 조성물에서 질산(HNO3)은 몰리브덴-티타늄 합금막을 식각할 시에 몰리브덴-티타늄 합금막의 식각 속도를 빠르게 하며, 몰리브덴-티타늄 합금막의 잔사 발생을 억제하는 역할을 한다.
본 발명의 식각액 조성물에서 질산(HNO3)은 조성물의 총 중량에 대하여 0.1 내지 5중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 0.1중량% 미만으로 포함되는 경우, 몰리브덴-티타늄 합금막에 대한 식각 속도가 느려질 뿐만 아니라, 몰리브덴-티타늄 합금막의 잔사가 발생할 수 있다. 5중량%를 초과하여 포함되는 경우, 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막의 하부 금속막으로 사용되는 구리에 어택을 가할 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물에서 물은 특별히 한정되는 것은 아니나, 탈이온수를 사용하는 것이 바람직하며, 물속에 이온이 제거된 정도를 보여주는 물의 비저항 값이 18㏁/㎝이상인 탈이온수를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 몰리브덴-티타늄 합금막의 식각액 조성물은 식각 성능을 향상시키기 위하여 당업계에 공지되어 있는 임의의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제는, 조성물의 총 중량에 대해 0.0001 내지 0.01중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
첨가제로는 계면 활성제, 금속이온 봉쇄제, 및 부식 방지제 등을 사용할 수 있다.
계면 활성제는 표면장력을 저하시켜 식각의 균일성을 증가시키는 역할을 한다. 이러한 계면활성제로는 식각액에 견딜 수 있고 상용성이 있는 형태의 계면활성제가 바람직하며, 예를 들면, 임의의 음이온성, 양이온성, 양쪽 이온성 또는 비이온성 계면 활성제 등을 들 수 있다. 또한, 계면활성제로서 불소계 계면활성제를 사용할 수도 있다.
본 발명의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물은, 박막트랜지스터-액정표시소자(TFT-LCD)에 사용되는 몰리브덴-티타늄 합금막에 대한 우수한 식각 성능을 가지며, 기존의 인듐 산화막 식각액으로서 사용되는 옥살산 계열의 식각액에 비해, 인듐 산화막의 식각 속도가 빠르며 인듐 산화막의 잔사도 발생시키지 않으므로, 인듐 산화막의 식각액으로서도 병행 사용이 가능하여 공정 단순화를 극대화 시킬 수 있으며, 식각 공정 시 하부 금속막(구리)에 대한 어택을 최소화 시키는 장점을 갖는다.
또한, 본 발명의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물은, 종래의 옥살산 계열의 인듐 산화막 식각액의 문제점으로 알려져 있는 0℃ 이하에서의 옥살산의 결정화 현상도 없고, 염산 계열의 식각액에서 나타나는 하부 금속막에 대한 영향도 없다. 따라서, TFT-LCD를 제조하는 공정에 있어서 생산성을 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 (a) 기판 상에 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 형성하는 단계; (b) 상기에서 형성된 막 상에 선택적으로 광반응물질을 남기는 단계; 및 (c) 본 발명의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물을 사용하여 상기에서 형성된 막을 식각하는 단계를 포함하는 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각 방법에 관한 것이다.
상기 (a) 단계는 (a1) 기판을 제조하는 단계 및 (a2) 상기 기판 상에 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 물론 기판 상에 통상적인 세정공정을 수행하고, 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 증착할 수도 있다.
상기 (a1) 단계에서 기판은 유리기판 또는 석영기판일 수 있으며, 유리기판이 바람직하다.
상기 (a2) 단계에서 기판 상에 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 형성하는 방법으로는 당업자에게 알려진 다양한 방법을 사용할 수 있으며, 구체적인 예로는 스퍼터링법에 의해 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 기판 상에 증착하는 방법을 들 수 있다. 막의 두께는 대략 200~500Å이 되도록 증착시킬 수 있다.
상기 (a) 단계는 상기 기판과 상기 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화 막 사이에 액정표시장치용 구조물을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기에서 액정표시장치용 구조물은 화학기상증착 등의 방법에 의한 유기 절연막, 스퍼터링 등의 방법에 의한 도전성 물질, 및 비정질 또는 다결정성의 실리콘막과 같은 반도체막 등을 의미하며, 포토공정, 식각공정 등으로 제조한 구조물일 수 있다.
상기 (b) 단계는 (b1) 형성된 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막 상에 광반응물질을 도포하여 광반응물질 코팅층을 형성하는 단계; (b2) 포토마스크를 통해 상기 광반응물질 코팅층을 선택적으로 노광하는 단계; 및 (b3) 상기 광반응물질이 코팅층의 전체영역 중 일정 영역에 형성된 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막 상에 남도록, 현상액을 이용하여 상기 광반응물질 코팅층을 현상하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (b1) 단계에서는, 스핀코터(spin coater)를 이용하여 상기 형성된 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막에 광반응물질을 도포할 수 있으며, 그 두께는 1㎛ 내외인 것이 바람직하다.
여기서, 스핀코터 이외에도 슬릿코터를 이용할 수도 있으며, 또한 스핀코터와 슬릿코터를 혼용하여 사용할 수 있다. 본 도포공정에서는 에싱(ashing), 열처리 등 통상적으로 진행되는 과정를 더 포함할 수 있다.
상기 (b1) 단계에서는 광반응물질로 포토레지스트를 사용할 수 있다. 포토레 지스트는 특정 파장대의 빛을 받으면(노광: photo exposure) 반응하는 일종의 감광성 고분자 화합물(photosensitive polymer)로서, 이때 반응이라 함은 포토레지스트의 일정 부분이 노광되었을 때 노광된 부분의 폴리머(polymer) 사슬이 끊어지거나 혹은 더 강하게 결합하는 것을 의미한다. 이에 노광된 부분의 폴리머(polymer) 결합사슬이 끊어지는 양극형(positive) 포토레지스트와 그 반대의 음극형(negative) 포토레지스트 중 선택하여 사용할 수 있다.
상기 (b2) 단계에서는 포토마스크(photo mask)를 사용하여 광반응물질 코팅층에 선택적으로 자외선 영역의 빛을 조사한다.
상기 (b3) 단계에서는 노광공정(b2)을 통해 상대적으로 결합이 약해져 있는 부분의 광반응물질 코팅층을 현상액을 사용하여 녹여낸다. 따라서 기판에 형성된 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막 상에 선택적으로 광반응물질을 남길 수 있게 된다.
상기 (c) 단계에서는, 본 발명의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물을 사용하여 상기에서 형성된 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 식각할 수 있다.
이러한, 식각공정은 당업계 주지의 방법에 따라 수행될 수 있으며, 침지시키는 방법, 분사(spray)하는 방법 등을 예로 들 수 있다. 식각공정 시 식각용액의 온도는 30~50℃일 수 있으며, 적정 온도는 다른 공정과 기타 요인을 고려하여 필요에 따라 변경할 수 있다.
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 드레인전극을 형성하는 단계; 및 (e) 상기 드레인전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 있어서,
상기 (e) 단계는 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 형성하고, 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기에서 형성된 막을 식각하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 TFT 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.
상기 (a) 단계는 (a1) 기상증착법이나 스퍼터링(sputtering)법을 이용하여 기판 상에 금속막을 증착시키는 단계 및 (a2) 상기 금속막을 패터닝하여 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
여기서, 금속막은 알루미늄, 알루미늄합금, 몰리브덴 및 몰리브덴합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상으로 구성되는 단일막 또는 다층막으로 준비될 수 있다. 금속막을 기판 상에 형성하는 방법과 금속막의 재료는 상기에 예시된 범위로 한정되는 것은 아니다.
(b) 단계에서는 기판 상에 형성된 게이트전극 상부에 질화실리콘(SiNX)을 증착하여 게이트 절연층을 형성한다. 여기서, 게이트 절연층을 질화실리콘(SiNx)으로 형성한다고 설명하였으나 이에 한정되는 것이 아니라 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 각종 무기절연물질 중에서 선택되는 물질을 사용하여 게이트 절연층을 형성할 수 있다.
(c) 단계에서는 게이트 절연층 상에 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 반도체층을 형성한다. 즉, 순차적으로 엑티브층(active layer)과 옴익콘텍층(ohmic contact layer)을 형성한 후, 건식식각을 통해 패턴닝한다.
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 이용한다고 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기(d) 단계는 (d1) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인전극을 형성하는 단계 및 (d2) 상기 소스 및 드레인전극 상에 절연층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 (d1) 단계에서는 옴익콘텍층 위에 스퍼터링법을 통해 금속막을 증착하고 식각하여 소스전극과 드레인전극을 형성한다.
여기서 소스전극과 드레인전극은 구리/몰리브덴합금 이중막으로 마련되는 것이 바람직하다. 그러나, 금속막을 형성하는 방법과 금속막의 재료는 상기에서 예시된 것에 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 상기에 예시된 것에 한정되는 것은 아니다.
상기(e) 단계에서는 상기 드레인전극에 연결된 화소전극을 형성한다.
예컨대, 스퍼터링법을 통해 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 증착하고, 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여, 화소전극을 형성한다. 상기의 막을 증착하는 방법은 스퍼터링법에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은, 액정표시장치용 TFT 어레이 기판 제조방법에 있어서, 본 발명의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물을 사용하여 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 식각하는 경우 기판의 크기가 커도 식각균일성을 유지할 수 있다.
또한, 액정표시장치용 TFT 어레이 기판 제조방법에 있어서, 본 발명의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물을 사용하는 경우, 식각 속도가 빠르면서도 화소 전극 하측에 구리로 이루어진 드레인 전극을 포함한 데이터 라인에 대한 어택을 최소화시킬 수 있기 때문에, TFT-LCD의 구동 특성을 향상시킬 수 있는 우수한 액정표시장치용 TFT 어레이 기판을 제조할 수 있고, 액정표시장치용 TFT 어레이 기판의 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
이하에서, 본 발명을 실시예 등을 통하여 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예 등은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해 제공되는 것이며, 이들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1.
(1) 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물의 제조
반도체 공정용 등급인 H2O2, NH4FHF, 아미노테트라졸, 및 질산을 표 1에 기재된 조성비로 혼합하고, 표 1에 기재된 조성비로 탈이온수를 첨가하여 식각액 조성물을 제조하였다.
(2) 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물의 성능 테스트
1) 테스트 방법
스퍼터링법에 의해 2장의 유리 기판 상에 각각 약 500Å 두께로 몰리브덴-티타늄 합금막(시험편 1)과 인듐주석산화막(ITO, 시험편 2)을 증착하고, 그 위에 약 1㎛ 내외의 포토레지스트를 코팅한 후, 선택적으로 패턴을 형성하여 시험편 1 및 2를 제조하고, 스퍼터링법에 의해 유리 기판상에 약 500Å 두께로 구리막을 증착하 고, 그 위에 약 1㎛ 내외의 포토레지스트를 코팅하여 시험편 3을 제조하였다.
상기 시험편 1 및 2를 상기 (1)에서 제조된 식각액으로 스프레이 방식을 사용하여 70초 동안, 약 33℃에서 식각하였다. 시험편 3은 식각액을 적용하기 전에 전자주사현미경(SEM; Hitach, S-4700)으로 촬영하고(도 3a), 상기 (1)에서 제조된 식각액으로 스프레이 방식을 사용하여 10분 동안 처리하였다.
전자주사현미경으로 시험편 1, 2 및 3을 검사하였다.
2) 테스트 결과
하기의 표 1 및 시험편 1 및 2의 전자주사현미경 사진인 도 1 및 2에서 확인 되는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1의 식각액 조성물은 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막에 대하여 양호한 식각 특성과 잔사 특성을 나타내었다.
즉, 실시예 1의 식각액에 의해 식각된 몰리브덴-티타늄 합금막의 표면을 나타낸 도 1의 사진에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1의 식각액 조성물은 몰리브덴-티타늄 합금막에 대한 식각 특성이 우수하였으며, 몰리브덴-티타늄 합금막의 잔사를 남기지 않았다. 또한, 도 2의 사진에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1의 식각액 조성물은 인듐주석산화막(ITO)에 대한 식각 특성이 우수하였으며, 인듐주석산화막(ITO)의 잔사를 남기지 않았다.
또한, 시험편 3을 사용한 테스트에서는, 실시예 1에 따른 식각액 조성물을 사용하기 전의 사진(도 3a)과 사용한 후의 사진(도 3b)으로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1의 식각액 조성물로 시험편 3을 10분 동안 처리한 후 에도, 하부 금속막에는 식각액에 의한 어택이 전혀 없었으며, 포토레지스트에도 영향을 주지 않았음을 확인하였다. 이러한 결과는 본 발명의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐주석 산화막 식각액 조성물이 포토레지스트와 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막의 하부에 위치하는 데이터 배선에는 영향을 주지 않음을 나타내는 것이다.
실시예 2 내지 20.
(1) 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물의 제조
반도체 공정용 등급인 H2O2, NH4FHF, 아미노테트라졸, 및 질산을 표 1에 기재된 조성비로 혼합하고, 표 1에 기재된 조성비로 탈이온수를 첨가하여 식각액 조성물을 제조하였다.
(2) 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물의 성능 테스트
상기 (1)에서 제조된 식각액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 시험하였다.
표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물들(실시예 2~20)은, 포토레지스트에 영향을 주지 않고, 하부 구리막을 어택하지 않으며, 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막의 잔사도 남기지 않는 양호한 결과를 나타내었다.
<테스트 결과 표시 기준>
X : 잔사발생 없음, 하부 금속막 어택 없음.
O : 잔사발생 있음, 하부 금속막 어택 있음.
실시예 조성(중량%) H2O2/NH4FHF/아미노테트라졸/질산/물 몰리브덴-티타늄 합금막 잔사 발생 인듐산화막 잔사 발생 구리막 어택(10분 처리시)
1 10/0.2/5/0.1/잔량 X X X
2 10/0.5/5/0.5/잔량 X X X
3 10/0.8/5/1/잔량 X X X
4 10/1.5/5/3/잔량 X X X
5 10/2/5/5/잔량 X X X
6 15/0.5/2/0.3/잔량 X X X
7 15/0.8/2/0.7/잔량 X X X
8 15/1/2/2/잔량 X X X
9 15/1.5/2/1/잔량 X X X
10 15/1/1.5/2/잔량 X X X
11 15/1/1/5/잔량 X X X
12 20/0.5/0.5/0.1/잔량 X X X
13 20/0.8/0.5/1/잔량 X X X
14 20/1/0.5/3/잔량 X X X
15 20/1.5/1/2/잔량 X X X
16 20/1.5/1.5/5/잔량 X X X
17 20/1.5/2/1/잔량 X X X
18 25/0.8/2/0.2/잔량 X X X
19 25/1/2/0.5/잔량 X X X
20 25/1.5/2/1/잔량 X X X
비교예 1.
몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막에 대하여, 기존에 알려진 H2O2 및 NH4COOH를 하기의 표 2에 기재된 조성비로 포함하는 식각액 조성물을 제조하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 상기 식각액 조성물의 식각 특성을 테스트 하였다. 상기 식각액을 사용한 경우의 테스트 결과는 표 2 및 도4 에 나타내었으며, 그로부터 상기의 식각 조성물로는 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막의 식각이 불가능함을 확인하였다.
비교예 조성(중량%) H2O2/NH4COOH/물 몰리브덴-티타늄 합금막에 대한 식각 특성 인듐 산화막에대한 식각 특성 구리막 어택(10분 처리시)
1 10/1/잔량 식각 불가 식각 불가 어택 발생
도 1은 본 발명의 실시예 1의 식각액 조성물로 몰리브덴-티타늄 합금막을 식각한 후, 전자주사현미경으로 촬영한 기판 표면의 전체 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1의 식각액 조성물로 인듐주석산화막(ITO)을 식각한 후, 전자주사현미경으로 촬영한 기판 표면의 전체 사진이다.
도 3a와 3b는 하부 금속막(구리)과 포토레지스트가 형성된 기판에, 본 발명의 실시예 1의 식각액 조성물을 적용하기 전(도 3a)과 후(도 3b)에 촬영한 전자주사현미경 사진이다.
도 4는 비교예 1의 식각액 조성물로 몰리브덴-티타늄 합금막을 식각한 후, 전자주사현미경으로 촬영한 기판 표면의 전체 사진이다.

Claims (8)

  1. (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 드레인전극을 형성하는 단계; 및
    (e) 상기 드레인전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 있어서,
    상기 (e) 단계는 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 형성하고 식각액 조성물로 식각하여 화소전극을 형성하는 공정을 포함하며,
    상기 식각액 조성물은, 조성물의 총 중량에 대하여, 10 내지 25중량%의 H2O2, 0.1 내지 2중량%의 함불소 화합물, 0.1 내지 5중량%의 헤테로 사이클릭 아민 화합물, 0.1 내지 5 중량%의 질산 및 잔량의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 액정표시장치용 어레이 기판이 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  3. 조성물의 총 중량에 대하여, 10 내지 25중량%의 H2O2, 0.1 내지 2중량%의 함불소 화합물, 0.1 내지 5중량%의 헤테로 사이클릭 아민 화합물, 0.1 내지 5 중량%의 질산 및 잔량의 물을 포함하는 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 함불소 화합물이 HF, NaF, NH4F, NH4BF4, NH4FHF, KF, KHF2, AlF3, 및 HBF4로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서, 헤테로 사이클릭 아민 화합물이 벤조트리아졸계 화합물, 아미노테트라졸(aminotetrazole), 이미다졸(imidazole), 인돌(indole), 푸린(purine), 피라졸(pyrazole), 피리딘(pyridine), 피리미딘(pyrimidine), 피롤(pyrrole), 피롤리딘(pyrrolidine), 및 피롤린(pyrroline)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물.
  6. 청구항 3에 있어서, 인듐 산화막이 인듐아연산화막(IZO), 인듐주석산화막(ITO), 또는 이들로 구성되는 2중막 이상의 막인 것을 특징으로 하는 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물.
  7. (a) 기판 상에 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 형성하는 단계;
    (b) 상기에서 형성된 막 상에 선택적으로 광반응물질을 남기는 단계; 및
    (c) 청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물을 사용하여 상기에서 형성된 막을 식각하는 단계를 포함하는 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막의 식각방법.
  8. 청구항 3의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물을 사용하여 식각된 화소전극을 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판.
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