KR20110047983A - 식각액 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 조성물 총 중량에 대하여, 인산 45 내지 70 중량%; 질산 2 내지 10 중량%; 초산 5 내지 25 중량%; 함불소 화합물 0.01 내지 3 중량%; 인산염 0.1 내지 5 중량%; 및 물 잔량을 포함하는 것을 특징으로 하는 In, Al 및 Mo를 포함하는 삼중막용 식각액 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 평판표시장치의 구성 성분 중 인듐을 포함하는 화소전극, 알루미늄을 포함하는 소스/드레인 전극, 및 몰리브데늄을 포함하는 완충막을 일괄 식각할 수 있는 In, Al 및 Mo를 포함하는 삼중막용 식각액 조성물, 상기 식각액 조성물을 사용하는 평판표시장치용 어레이 기판의 제조방법 및 그에 의해 제조되는 평판표시장치용 어레이 기판에 관한 것이다.
평판표시장치에서 기판 상에 금속 배선을 형성하는 과정은 통상적으로 스퍼터링에 의해 금속막을 형성하는 공정, 금속막 상에 포토레지스트를 도포하고 노광하고 현상하여 선택적인 영역에 포토레지스트를 형성하는 공정 및 금속막을 식각하는 공정으로 구성된다. 또한, 개별적인 단위 공정 전후의 세정공정 등을 포함한다. 이러한 식각공정은 포토레지스트를 마스크로 사용하여 선택적인 영역에 금속막을 남기는 공정을 의미한다. 식각공정으로는 통상적으로 플라즈마 등을 이용한 건식 식각 또는 식각액을 이용하는 습식 식각이 사용된다.
한편, 평판표시장치에서 화소전극으로 인듐을 주성분으로 하는 투명전도막이 주로 사용된다. 또한, 소스/드레인 전극으로 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막, 특히 Al-La-X (X= Mg, Zn, In, Ca, Te, Sr, Cr, Co, Mo, Nb, Ta, W, Ni, Nd, Sn, Fe, Si, Mo, Pt 및 C로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상임) 형태의 알루미늄 합금막이 주로 사용된다. 또한, 소스/드레인 전극 상/하부에는 완충작용을 하는 완충막으로 몰리브데늄막 또는 몰리브데늄을 주성분으로 하는 합금막이 주로 사용된다.
종래에는 평판표시장치의 화소전극, 소스/드레인 전극 및 완충막을 식각하기 위해서 각 전극마다 다른 식각액 조성물을 사용해야만 했다. 예를 들면, 대한민국등록특허 제10-0502796호에는 화소전극인 인듐틴옥사이드용 식각액이 개시되어 있다. 또한, 대한민국공개특허 제10-2006-0066349호에는 소스/드레인 전극인 알루미늄, 니켈, 첨가금속으로 구성된 단일금속 합금막용 식각액 조성물이 개시되어 있다.
하지만, 화소전극, 소스/드레인 전극 및 완충막을 각각 식각하기 위하여 서로 다른 식각액 조성물을 사용하면 식각공정이 복잡해지고, 비경제적인 단점이 있다.
본 발명의 목적은 화소전극, 소스/드레인 전극, 완충막을 포함하는 삼중막을 일괄 습식 식각할 수 있는 In, Al 및 Mo를 포함하는 삼중막용 식각액 조성물을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 균일한 식각 특성을 갖는 In, Al 및 Mo를 포함하는 삼중막용 식각액 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기 식각액 조성물을 사용하는 평판표시장치용 어레이 기판의 제조방법 및 그에 의해 제조되는 평판표시장치용 어레이 기판을 제공하는 것이다.
본 발명은 조성물 총 중량에 대하여, 인산 45 내지 70 중량%; 질산 2 내지 10 중량%; 초산 5 내지 25 중량%; 함불소 화합물 0.01 내지 3 중량%; 인산염 0.1 내지 5 중량%; 및 물 잔량을 포함하는 것을 특징으로 하는 ITO, Al 및 Mo를 포함하는 삼중막용 식각액 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 식각액 조성물을 사용하여 ITO, Al 및 Mo를 포함하는 삼중막을 식각하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 식각액 조성물을 사용하여 형성된 화소전극, 소스/드레인 전극, 및 완충막을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치용 어레이 기판을 제공한다.
상기에서 평판표시장치용 어레이 기판은 박막트랜지스터(TFT) 어레이기판일 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물은 화소전극으로서 인듐을 주성분으로 하는 투명전도막, 소스/드레인 전극으로 사용되는 알루미늄 또는 알루미늄 합금막, 특히 Al-La-X (X= Mg, Zn, In, Ca, Te, Sr, Cr, Co, Mo, Nb, Ta, W, Ni, Nd, Sn, Fe, Si, Mo, Pt 및 C로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상임) 형태의 알루미늄 합금막, 완충작용을 하는 몰리브데늄막 또는 몰리브데늄을 주성분으로 하는 합금막으로 이루어진 삼중막을 일괄식각할 수 있다. 또한, 본 발명의 식각액 조성물은 금속막 상부의 말림현상을 원천적으로 해결하여 균일한 식각 특성을 나타낸다.
도 1은 실시예2의 식각액 조성물로 식각한 ITO/Al-La-Ni/Mo 삼중막의 식각프로파일을 나타낸 사진이다.
도 2는 실시예2의 식각액 조성물로 식각한 ITO/Al-La-Ni/Mo 삼중막의 잔사여부를 나타낸 사진이다.
도 3은 비교예1의 식각액 조성물로 식각한 ITO/Al-La-Ni/Mo 삼중막의 하부 Mo의 식각 프로파일을 나타낸 사진이다.
도 4는 도3의 스트립 이후 사진이다.
도 5는 비교예2의 식각액 조성물로 식각한 ITO/Al-La-Ni/Mo 삼중막의 상부 ITO의 식각 프로파일을 나타낸 사진이다.
도 6은 비교예2의 식각액 조성물로 식각한 ITO/Al-La-Ni/Mo 삼중막의 하부 Mo의 식각 프로파일을 나타낸 사진이다.
도 2는 실시예2의 식각액 조성물로 식각한 ITO/Al-La-Ni/Mo 삼중막의 잔사여부를 나타낸 사진이다.
도 3은 비교예1의 식각액 조성물로 식각한 ITO/Al-La-Ni/Mo 삼중막의 하부 Mo의 식각 프로파일을 나타낸 사진이다.
도 4는 도3의 스트립 이후 사진이다.
도 5는 비교예2의 식각액 조성물로 식각한 ITO/Al-La-Ni/Mo 삼중막의 상부 ITO의 식각 프로파일을 나타낸 사진이다.
도 6은 비교예2의 식각액 조성물로 식각한 ITO/Al-La-Ni/Mo 삼중막의 하부 Mo의 식각 프로파일을 나타낸 사진이다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 ITO, Al 및 Mo를 포함하는 삼중막용 식각액 조성물은 인산, 질산, 초산, 함불소 화합물, 인산염 및 물 잔량을 포함한다.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 인산은 주산화제로서, 조성물 총 중량에 대하여, 45 내지 70 중량%로 포함될 수 있으며, 50 내지 60 중량%로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 몰리브데늄을 포함하는 금속막과 알루미늄을 포함하는 금속막을 식각하는 것이 가능하며, 식각속도를 조절하기 용이하고, 균일한 식각 특성을 구현할 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 질산은 보조산화제로서, 조성물 총 중량에 대하여, 2 내지 10 중량%로 포함될 수 있으며, 3 내지 9 중량%로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 상기 인산과 더불어 몰리브데늄을 포함하는 금속막과 알루미늄을 포함하는 금속막을 식각하는 것이 가능하며, 식각속도, 사이드 에치 및 테이퍼 각의 조절이 용이해진다.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 초산은 반응속도를 조절하는 완충제로서, 조성물 총 중량에 대하여, 5 내지 25 중량%로 포함되며, 10 내지 20 중량%로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 반응속도를 적절히 조절하여 식각속도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 함불소 화합물은 조성물 총 중량에 대하여, 0.01 내지 3 중량%로 포함될 수 있으며, 0.05 내지 1 중량%로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 상술한 범위로 포함되면, 산화된 알루미늄을 포함하는 금속막, 몰리브데늄을 포함하는 금속막, In을 포함하는 금속막을 식각하는 것이 가능하다.
상기 함불소 화합물은 불소 이온 또는 다원자 불소이온으로 해리될 수 있는 화합물이다. 상기 함불소 화합물은 불화암모늄, 불화나트륨, 불화인산, 중불화암모늄, 중불화나트륨, 및 중불화인산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 인산염은 몰리브데늄을 포함하는 금속막 및 알루미늄을 포함하는 금속막의 식각 속도 조절제로서, 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%로 포함될 수 있으며, 0.5 내지 3 중량%로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 상술한 범위로 포함되면, 몰리브데늄을 포함하는 금속막 및 알루미늄을 포함하는 금속막의 식각속도를 조절하기 용이하고, 균일한 식각 특성을 구현할 수 있다.
상기 인산염은 인산에 포함된 수소 1~3개가 일가 또는 이가 양이온으로 치환된 염이다. 상기 일가 또는 이가 양이온으로는 암모늄, 알칼리금속 이온, 알칼리토금속 이온 등을 들 수 있다. 상기 인산염의 구체적인 예로는 인산암모늄(Ammonium hydrogen phosphate), 인산이수소칼륨(potassium dihydrogen phosphate) 등을 들 수 있으며, 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 물은 탈이온수를 의미하며 반도체 공정용을 사용하며, 바람직하게는 18㏁/㎝ 이상의 물을 사용한다. 상기 물은 본 발명의 식각액 조성물의 총 중량이 100중량%가 되도록 잔량으로 포함된다.
본 발명의 식각액 조성물은 상기에 언급된 성분들 외에 식각조절제, 계면활성제, 금속 이온 봉쇄제 및 부식 방지제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 더 함유할 수 있다.
본 발명에서 상기 ITO, Al 및 Mo를 포함하는 삼중막으로는 ITO막, 알루미늄을 포함하는 금속막 및 몰리브데늄을 포함하는 금속막으로 이루어진 삼중막을 들 수 있다. 상기 알루미늄을 포함하는 금속막은 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막인 것이 바람직하다. 상기 알루미늄 합금막은 Al-La-X으로 표시되고, X는 Mg, Zn, In, Ca, Te, Sr, Cr, Co, Mo, Nb, Ta, W, Ni, Nd, Sn, Fe, Si, Mo, Pt 및 C으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하다.
본 발명은 화소전극으로서 인듐을 주성분으로 하는 투명전도막 즉, ITO, 소스/드레인 전극으로 사용되는 알루미늄 또는 알루미늄 합금막, 특히 Al-La-X (X= Mg, Zn, In, Ca, Te, Sr, Cr, Co, Mo, Nb, Ta, W, Ni, Nd, Sn, Fe, Si, Mo, Pt 및 C로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상임) 형태의 알루미늄 합금막, 완충작용을 하는 몰리브데늄막 또는 몰리브데늄을 주성분으로 하는 합금막으로 이루어진 삼중막에 보다 효과적이다.
이하에서, 실시예 및 시험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기의 실시예 및 시험예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예1 내지 실시예5, 비교예1 내지 비교예3: 식각액 조성물의 제조
하기 표 1에 기재된 성분 및 조성비에 따라 식각액 조성물이 180kg이 되도록 제조하였다.
| 인산 (중량%) |
질산 (중량%) |
초산 (중량%) |
중불화암모늄 (중량%) |
인산암모늄 (중량%) |
물 | |
| 실시예1 | 55 | 5 | 12 | 0.2 | 2 | 잔량 |
| 실시예2 | 55 | 7 | 15 | 0.3 | 3 | 잔량 |
| 실시예3 | 60 | 7 | 12 | 0.1 | 1 | 잔량 |
| 실시예4 | 60 | 5 | 17 | 0.3 | 1 | 잔량 |
| 실시예5 | 55 | 9 | 15 | 0.1 | 2 | 잔량 |
| 비교예1 | 50 | 12 | 10 | 0 | 1 | 잔량 |
| 비교예2 | 60 | 9 | 12 | 0.05 | 0 | 잔량 |
| 비교예3 | 60 | 10 | 15 | 4 | 3 | 잔량 |
시험예: 식각액 조성물의 특성 평가
<식각특성평가>
글래스 위에 ITO/Al-La-Ni/Mo 삼중막이 증착되어 있고 일정한 형태의 모양으로 포토레지스트가 패터닝된 기판을 사용하였다. 분사식 식각 방식의 실험장비 (SEMES사 제조, 모델명: ETCHER(TFT)) 내에 상기 실시예1 내지 5, 비교예1 내지 3의 식각액 조성물을 넣고 온도를 40℃로 세팅하여 가온하였다. 그 후, 온도가 40±0.1℃에 도달한 후, 식각 공정을 수행하였다. 총 에칭 시간을 EPD를 기준으로 하여 60%를 주어 실시하였다. 시편을 넣고 분사를 시작하여 식각이 다 되면 꺼내어 탈이온수로 세정한 후, 열풍(熱風) 건조장치를 이용하여 건조하고, 포토레지스트(PR) 박리기(stripper)를 이용하여 포토레지스트를 제거하였다. 세정 및 건조 후 전자주사현미경(SEM; HITACHI사 제조, 모델명: S-4700)을 이용하여 식각 프로파일의 경사각, 사이드 에치(CD(criMocal dimension) 손실, 식각 잔류물 및 하부막 손상을 평가하여, 그 결과를 표 2 및 도 1 내지 6에 나타내었다.
| 박막의 종류 | 식각프로파일 | 하부막손상 | 잔사 | |
| 실시예1 | ITO/Al-La-Ni/Mo | ◎ | 없음 | 없음 |
| 실시예2 | ◎ | 없음 | 없음 | |
| 실시예3 | ◎ | 없음 | 없음 | |
| 실시예4 | ◎ | 없음 | 없음 | |
| 실시예5 | ○ | 없음 | 없음 | |
| 비교예1 | 하부 Mo unetch | |||
| 비교예2 | × | 없음 | 없음 | |
| 비교예3 | × | 있음 | 없음 |
[식각 프로파일의 평가 기준]
◎: 매우 우수(CD Skew: ≤1㎛, Taper Angle: 45°내지 80°)
○: 우수(CD Skew: ≤1.5㎛, Taper Angle: 45°내지 80°)
△: 양호(CD Skew: ≤2㎛, Taper Angle: 45°내지 80°)
×: 불량 (금속막 소실 및 잔사)
표 2를 참조하면, 실시예1 내지 실시예6의 식각액 조성물로 식각한 금속막은 식각 프로파일이 우수하며 하부막 손상 및 잔사가 없는 식각 특성을 나타내었다. 그러나, 비교예1 내지 3의 식각액 조성물로 식각할 경우, 식각 프로파일이 좋지 않으며 몰리브데늄막의 언에치, 잔사 및 하부막 손상이 있는 좋지 않은 결과를 얻었다.
도 1은 실시예2의 식각액 조성물로 식각한 금속막의 식각프로파일을 나타낸 사진이다. 도 2는 실시예2의 식각액 조성물로 식각한 금속막의 잔사여부를 나타낸 사진이다. 도 3은 비교예1의 식각액 조성물로 식각한 금속막의 하부 Mo의 식각프로파일을 나타낸 사진이다. 도 4는 비교예1의 식각액 조성물로 식각한 금속막의 스트립 이후를 나타낸 사진이다. 도 5는 비교예2의 식각액 조성물로 식각한 금속막의 상부 ITO의 식각프로파일을 나타낸 사진이다. 도 6은 비교예2의 식각액 조성물로 식각한 금속막의 하부 Mo를 나타낸 사진이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 실시예2의 식각액 조성물로 금속막을 식각하면, 식각프로파일이 우수하고, 잔사가 없는 것을 알 수 있다. 반면에, 비교예1의 식각액 조성물로 금속막을 식각하면, 하부의 몰리브데늄막이 식각되지 않음을 알 수 있다. 또한, 비교예2의 식각액 조성물로 금속막을 식각하면, 상부막인 ITO에는 팁(tip)이 발생하고, 하부막이 몰리브데늄에는 언더컷이 발생함을 알 수 있다.
Claims (10)
- 조성물 총 중량에 대하여, 인산 45 내지 70 중량%; 질산 2 내지 10 중량%; 초산 5 내지 25 중량%; 함불소 화합물 0.01 내지 3 중량%; 인산염 0.1 내지 5 중량%; 및 물 잔량을 포함하는 것을 특징으로 하는 ITO, Al 및 Mo를 포함하는 삼중막용 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 함불소 화합물은 불화암모늄, 불화나트륨, 불화인산, 중불화암모늄, 중불화나트륨, 및 중불화인산으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 ITO, Al 및 Mo를 포함하는 삼중막용 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 인산염은 인산암모늄 및 인산이수소칼륨으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 ITO, Al 및 Mo를 포함하는 삼중막용 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 ITO, Al 및 Mo를 포함하는 삼중막은 ITO막, 알루미늄을 포함하는 금속막 및 몰리브데늄을 포함하는 금속막으로 이루어진 삼중막인 것을 특징으로 하는 ITO, Al 및 Mo를 포함하는 삼중막용 식각액 조성물.
- 청구항 4에 있어서, 상기 알루미늄을 포함하는 금속막은 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막인 것을 특징으로 하는 ITO, Al 및 Mo를 포함하는 삼중막용 식각액 조성물.
- 청구항 5에 있어서, 상기 알루미늄 합금막은 Al-La-X으로 표시되고, X는 Mg, Zn, In, Ca, Te, Sr, Cr, Co, Mo, Nb, Ta, W, Ni, Nd, Sn, Fe, Si, Mo, Pt 및 C로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 ITO, Al 및 Mo를 포함하는 삼중막용 식각액 조성물.
- 청구항1의 식각액 조성물을 사용하여 ITO, Al 및 Mo를 포함하는 삼중막을 식각하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치용 어레이 기판의 제조방법.
- 청구항7에 있어서, 상기 평판표시장치용 어레이 기판은 박막트랜지스터 어레이 기판인 것을 특징으로 하는 평판표시장치용 어레이 기판의 제조방법.
- 청구항1의 식각액 조성물을 사용하여 형성된 화소전극, 소스/드레인 전극, 및 완충막을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시장치용 어레이 기판.
- 청구항9에 있어서, 상기 평판표시장치용 어레이 기판은 박막트랜지스터 어레이 기판인 것을 특징으로 하는 평판표시장치용 어레이 기판.
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