KR20130009257A - 구리를 포함하는 금속막의 식각액, 이를 이용한 표시 기판의 제조 방법 및 표시 기판 - Google Patents

구리를 포함하는 금속막의 식각액, 이를 이용한 표시 기판의 제조 방법 및 표시 기판 Download PDF

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Abstract

구리를 포함하는 금속막의 식각액은 50 중량% 내지 70 중량%의 인산, 1 중량% 내지 5 중량%의 질산, 10 중량% 내지 20 중량%의 초산, 0 중량% 내지 2 중량%의 아졸계 화합물을 포함하는 부식 방지제 및 여분의 물을 포함한다. 따라서, 동일한 식각액을 이용하여 서로 다른 두께를 갖는 구리를 포함하는 금속막을 식각함으로써, 제조 비용을 감소시킬 수 있다.

Description

구리를 포함하는 금속막의 식각액, 이를 이용한 표시 기판의 제조 방법 및 표시 기판{ETCHANT OF METAL FILM HAVING COPPER, METHOD OF MANUFACTURING A DISPLAY SUBSTRATE USING THE SAME AND DISPLAY SUBSTRATE}
본 발명은 구리를 포함하는 금속막의 식각액, 이를 이용한 표시 기판의 제조 방법 및 표시 기판에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 표시 기판을 형성하는 공정에서 구리를 포함하는 금속막의 식각액, 이를 이용한 표시 기판의 제조 방법 및 표시 기판에 관한 것이다.
일반적으로, 표시 패널은 화소를 구동하기 위한 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터가 형성된 표시 기판을 포함한다. 상기 표시 기판은 다수의 금속 패턴들을 포함하고, 상기 금속 패턴들은 주로 포토리소그래피(photolithography) 방식을 통해 형성된다. 상기 포토리소그래피 방식은, 기판에 형성된 식각 대상이 되는 박막 상에 포토레지스트막을 형성하고, 상기 포토레지스트막을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 방지막으로 이용하고 식각액으로 상기 박막을 식각함으로써 상기 박막을 패터닝할 수 있는 공정이다.
상기 식각 대상이 되는 박막이 구리(Cu)인 경우에 이용되는 식각액으로서, 과수 식각액과 상기 과수 식각액을 제외한 비과수 식각액을 들 수 있다. 상기 과수 식각액의 경우, 상기 구리를 식각하면서 화학적 반응에 의한 폭발의 위험이 있다. 한편, 종래의 비과수 식각액의 경우, 누적 처리 매수가 적고 상온에서의 보관이 어려우며, 금속막의 두께에 따라 다른 조성을 갖는 식각액을 이용해야 한다.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 미세 패턴을 형성할 수 있는 구리를 포함하는 금속막의 식각액을 제공한다.
본 발명의 다른 목적은 상기 구리를 포함하는 금속막의 식각액을 이용한 표시 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 식각액에 의해 식각된 상기 구리를 포함하는 금속막을 포함하는 표시 기판을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 구리를 포함하는 금속막의 식각액은 50 중량% 내지 70 중량%의 인산, 1 중량% 내지 5 중량%의 질산, 10 중량% 내지 20 중량%의 초산, 0 중량% 내지 2 중량%의 아졸계 화합물을 포함하는 부식 방지제 및 여분의 물을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 부식 방지제는 벤조트리아졸(Benzotriazole: BTA)일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 0.2 중량% 내지 2 중량%의 함불화 화합물을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 구리를 포함하는 금속막은 구리의 단일막, 몰리브덴(Mo)층과 상기 몰리브덴층 상에 형성된 구리층을 포함하는 구리 몰리브덴막, 티타늄(Ti)층과 상기 티타늄층 상에 형성된 구리층을 포함하는 구리 티타늄막, 몰리브덴 합금층과 상기 몰리브덴 합금층 상에 형성된 구리층을 포함하는 구리 몰리브덴 합금막 또는 티타늄 합금층과 상기 티타늄 합금층 상에 형성된 구리층을 포함하는 구리 티타늄 합금막일 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 다른 실시예에 따른 표시 기판의 제조 방법을 제공한다. 상기 표시 기판의 제조 방법에서, 기판 상에 구리를 포함하는 금속막이 형성된다. 상기 금속막이 50 중량% 내지 70 중량%의 인산, 1 중량% 내지 5 중량%의 질산, 10 중량% 내지 20 중량%의 초산, 0 중량% 내지 2 중량%의 아졸계 화합물을 포함하는 부식 방지제 및 여분의 물을 포함하는 식각액을 이용하여 패터닝되어 금속 패턴이 형성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 금속 패턴을 형성할 때, 상기 식각액을 이용하여 상기 금속 패턴의 식각면 상에 상기 구리와 결합된 벤조트리아졸을 포함하는 보호막이 형성될 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 다른 실시예에 따른 표시 기판은 스위칭 소자 및 보호막을 포함한다. 상기 스위칭 소자는 구리를 포함하는 제1 금속층를 포함하는 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극을 포함한다. 상기 보호막은 상기 제1 내지 제3 전극 중 적어도 하나의 식각면 상에 형성되고, 구리와 결합된 벤조트리아졸을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제3 전극들 중 적어도 하나는 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 몰리브덴 합금 또는 티타늄 합금을 포함하는 제2 금속층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 금속층은 상기 제2 금속층 상에 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 아졸계 화합물은 벤조트리아졸일 수 있다.
이와 같은 구리를 포함하는 금속막의 식각액 및 이를 이용한 표시 기판의 제조 방법에 따르면, 구리를 포함하는 금속막을 두께에 관계없이 동일한 식각액을 이용하여 식각할 수 있다.
또한, 구리를 포함하는 금속막을 짧은 스큐 길이를 갖도록 식각하여 저저항을 갖는 미세 패턴을 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 누적 처리 매수를 증가시켜, 표시 기판의 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 표시 기판의 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I'라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3e는 도 2에 도시된 표시 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 표시 기판의 단면도이다.
도 5a 내지 도 5e는 도 4에 도시된 표시 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액을 이용하여 본 발명의 시료 1 내지 3에 따른 구리를 포함하는 금속막을 식각한 경우의 식각 시간에 따른 스큐 길이를 나타낸 그래프들이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액으로 시료 1 내지 3에 따른 구리를 포함하는 금속막을 식각한 상태를 나타낸 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액을 이용하여 시료 3에 따른 구리를 포함하는 금속막을 식각한 경우의 누적 매수에 따른 금속막의 스큐 길이, 테이퍼 각도 및 EDP를 나타낸 그래프들이다.
이하에서는, 먼저 본 발명의 식각액에 대해서 설명한 후, 이를 이용한 표시 기판의 제조 방법과, 이를 이용한 실험 결과를 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각액은 인산, 질산, 초산, 부식방지제 및 물을 포함한다.
상기 식각액에 이용되는 인산, 질산 및 초산은 구리(Cu)를 포함하는 금속막을 식각하는 주성분이다. 인산은 구리를 산화시키는 주요 산화제로서 작용하여 구리를 식각하고, 질산은 상기 구리를 산화하는 보조 산화제로서 작용하여 구리를 식각하며, 상기 인산과 함께 식각 속도, 사이드 에칭 및 테이퍼 각을 조절하며, 초산은 식각 속도 등을 조절하기 위한 완충제로서 작용하여 질산의 분해 속도를 조절한다. 인산, 질산 및 초산 각각은 통상적으로 공지된 방법에 따라 제조될 수 있다. 인산, 질산 및 초산 각각의 함량은 식각액 전체의 안정성을 해하지 않는 범위에 포함되는 것이 바람직하다.
인산의 함량이 상기 식각액 전체 중량에 대해서 약 50 중량% 미만인 경우에는 식각 속도가 낮아 상기 구리를 포함하는 금속막을 충분히 식각할 수 없다. 반면, 인산의 함량이 상기 식각액 전체 중량에 대해서 약 70 중량% 초과인 경우에는 구리를 포함하는 금속막을 과도하게 식각하여 원하는 프로파일을 얻기 어렵다. 이에 따라, 상기 식각액에서, 인산의 함량은 상기 식각액 전체 중량에 대해서 약 50% 내지 약 70%인 것이 바람직하다.
질산의 함량이 상기 식각액 전체 중량에 대해서 약 1 중량% 미만인 경우에는 구리를 포함하는 금속막이 식각되지 않거나 충분한 식각 속도를 발휘하기 어렵다. 반면, 상기 식각액 전체 중량에 대해서 약 5 중량% 초과인 경우에는 포토레지스트의 과도한 리프팅 현상에 의해 필링 오프(peeling off) 현상이 발생되어 후속 공정에서 상기 구리를 포함하는 금속막을 패터닝한 전극이 단락되거나 상기 전극의 면적의 감소되어, 상기 전극으로의 역할을 수행하기 어려울 수 있다. 이에 따라, 상기 식각액에서, 질산의 함량은 상기 식각액 전체 중량에 대해서 약 1% 내지 약 5%인 것이 바람직하다.
초산의 함량이 상기 식각액 전체 중량에 대해서 약 10 중량% 미만인 경우에는 기판의 균일성이 저하되고, 초산의 함량이 상기 식각액 전체 중량에 대해서 약 20 중량% 초과인 경우에는 거품이 많이 발생하여 식각이 불균일하게 되거나, 상기 거품이 인접하는 미세 패턴들 사이 영역에 정체되어 상기 인접하는 미세 패턴들 사이 영역이 본 발명의 식각액에 의해 식각되지 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 식각액에서, 초산의 함량은 상기 식각액 전체 중량에 대해서 약 10% 내지 약 20%인 것이 바람직하다.
상기 부식 방지제는 상기 인산, 질산 및 초산이 상기 금속막이 빠르게 식각되는 것을 억제할 수 있다.
상기 부식 방지제는 아졸(Azole)계 화합물을 포함한다. 상기 부식 방지제의 구체적인 예로서는, 아미노테트라졸(aminotetrazole), 벤조트리아졸(Benzotriazole: BTA), 톨리트리아졸(tolytriazole), 피라졸(pyrazole), 피롤(pyrrole), 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-프로필이미다졸, 2-아미노이미다졸, 4-메탈이미다졸, 4-에틸이미다졸, 4-프로필이미다졸 등을 포함할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 조합하여 이용될 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 부식 방지제는 벤조트리아졸(Benzotriazole: BTA)을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 부식 방지제의 함량이 상기 식각액 전체 중량에 대해서 약 0.1 중량％ 미만인 경우에는 실질적으로 인산, 질산 및 초산에 의한 구리의 부식을 억제할 수 없어서 CD 로스(critical dimension loss)가 크고, 약 5 중량％ 초과인 경우에는 상기 금속막이 식각되지 않거나 식각 속도를 저하시킬 수 있다. 따라서, 상기 부식 방지제의 함량은 상기 식각액 전체 중량에 대해서 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량%인 것이 바람직하다.
상기 식각액은 인산, 질산, 초산 및 상기 부식 방지제 외에 물을 포함한다. 상기 식각액에 이용되는 물은 특별히 한정되지 않으나, 바람직하게, 상기 식각액에 이용되는 물은 탈이온수일 수 있다. 보다 바람직하게, 상기 식각액에 이용되는 물은 비저항값(즉, 물속에 이온이 제거된 정도)이 약 18㏁/㎝ 이상인 탈이온수일 수 있다. 상기 식각액에 이용되는 물의 함량은 인산, 질산, 초산 및 상기 부식 방지제의 전체 함량에 의해서 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 식각액 전체 함량에 대해서, 인산, 질산, 초산 및 상기 부식 방지제의 전체 함량을 제외한 함량이 물의 함량일 수 있다.
이와 달리, 상기 식각액은 인산, 질산, 초산, 상기 부식 방지제 및 물 외에 함불화 화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 함불화 화합물은 구리를 포함하는 구리층을 포함하는 금속막이 상기 구리층 이외에 티타늄(Ti)층, 몰리브덴(Mo)층, 티타늄 합금층 또는 몰리브덴 합금층을 더 포함할 경우, 티타늄층, 몰리브덴층, 티타늄 합금층 또는 몰리브덴 합금층을 식각한다. 보다 바람직하게는, 상기 함불화 화합물은 구리를 포함하는 구리층을 포함하는 금속막이 상기 구리층 이외에 티타늄층을 더 포함할 경우, 티타늄층을 식각한다.
상기 함불화 화합물은 용액 내에 불소 이온 또는 다원자 불소 이온으로 해리될 수 있는 것이라면 특별히 한정되지는 않는다. 상기 함불화 화합물의 구체적인 예로서는, 불산(HF), 불화암모늄(NH4F), 불화나트륨(NaF), 불화칼륨(KF), 이불화암모늄(NH4FHF), 이불화나트륨(NaFHF), 이불화칼륨(KFHF) 등을 포함할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 조합하여 이용될 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 함불화 화합물은 불화암모늄(NH4F), 불화칼륨(KF) 또는 이불화암모늄(NH4FHF)을 포함할 수 있다.
상기 함불화 화합물의 함량이 상기 식각액 전체 중량에 대해서 약 0.2 중량％ 미만인 경우에는 식각 잔사가 발생될 수 있고, 상기 함불화 화합물의 함량이 상기 식각액 전체 중량에 대해서 약 2 중량% 초과인 경우에는 유리 기판 식각율을 증가할 수 있다. 이에 따라, 상기 함불화 화합물의 함량이 상기 식각액 전체 중량에 대해서 약 0.2 중량% 내지 약 2 중량%인 것이 바람직하다.
이와 달리, 상기 식각액은 인산, 질산, 초산, 상기 부식 방지제 및 물 외에 이들의 역할을 보조하고 제어할 수 있는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 예를 들어, 계면 활성제, 금속 이온 봉쇄제 등을 포함할 수 있다. 상기 계면 활성제는 표면장력을 저하시켜 식각의 균일성을 증가시킬 수 있다. 상기 첨가제의 함량은 상기 식각액 전체 중량에 대해서 약 0.0001 중량％ 미만인 경우에는 기능을 발휘할 수 없고, 약 0.01 중량％ 초과인 경우에는 상기 식각액의 화학적 안정도에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 상기 첨가제의 함량은 상기 식각액 전체 중량에 대해서 약 0.0001 중량％ 내지 약 0.01 중량％인 것이 바람직하다. 상기 식각액이 상기 첨가제를 더 포함하는 경우, 상기 식각액에 이용되는 물의 함량은 인산, 질산, 초산, 상기 부식 방지제 및 상기 첨가제 전체 함량을 상기 식각액 전체 함량에서 뺀 값과 실질적으로 동일할 수 있다.
이하에서는, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 표시 기판의 평면도이다. 도 2는 도 1의 I-I'라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 표시 기판(100)은 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL), 스위칭 소자(SW) 및 화소 전극(PE)을 포함한다. 상기 표시 기판(100)은 게이트 패드 전극(GPE) 및 데이터 패드 전극(DPE)을 더 포함할 수 있다.
상기 게이트 라인(GL)은 상기 표시 기판(100)의 제1 방향(D1)을 따라 연장하고, 상기 데이터 라인(DL)은 상기 제1 방향(D1)과 다른 제2 방향(D2)을 따라 연장할 수 있다. 이와 다르게, 상기 게이트 라인(GL)은 상기 제1 방향(D1)을 따라 연장하되, 복수의 V자 패턴들을 연속적으로 연결한 형상을 갖고, 상기 데이터 라인(DL)은 상기 제2 방향(D2)을 따라 연장할 수 있다. 이와 다르게, 상기 게이트 라인(GL)은 상기 제1 방향(D1)을 따라 연장하고, 상기 데이터 라인(DL)은 상기 제2 방향(D1)을 따라 연장하되, 복수의 V자 패턴들을 연속적으로 연결한 형상을 가질 수 있다.
상기 스위칭 소자(SW)는 상기 게이트 라인(GL), 상기 데이터 라인(DL) 및 상기 화소 전극(PE)에 전기적으로 연결된다. 상기 스위칭 소자(SW)는 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE), 액티브 패턴(AP) 및 드레인 전극(DE)을 포함한다. 상기 게이트 전극(GE)은 상기 게이트 라인(GL)에 연결되고, 상기 소스 전극(SE)은 상기 데이터 라인(DL)에 연결된다. 상기 드레인 전극(DE)은 상기 소스 전극(DE)과 이격된다. 상기 액티브 패턴(AP)은 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE)의 하부에 배치되고, 상기 소스 및 드레인 전극들(SE, DE) 간의 이격 영역을 통해서 부분적으로 노출될 수 있다. 상기 액티브 패턴(AP)은 반도체층(132) 및 오믹 콘택층(134)을 포함할 수 있다. 상기 드레인 전극(DE)은 컨택홀을 통해 상기 화소 전극(PE)과 직접적으로 컨택한다. 이에 따라, 상기 스위칭 소자(SW)는 상기 화소 전극(PE)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 게이트 라인(GL), 상기 게이트 전극(GE) 및 상기 게이트 패드 전극(GPE)은 서로 동일한 게이트 금속막으로 형성될 수 있다. 상기 게이트 금속막은 단일 금속층을 포함한다. 상기 금속층은 구리(Cu)를 포함할 수 있다.
상기 데이터 라인(DL), 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE) 및 상기 데이터 패드 전극(DPE)은 서로 동일한 데이터 금속막으로 형성될 수 있다. 상기 데이터 금속막은 단일 금속층을 포함한다. 상기 금속층은 구리(Cu)를 포함할 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액은 상기 게이트 라인(GL), 상기 게이트 전극(GE) 및 상기 게이트 패드 전극(GPE)을 포함하는 게이트 패턴 및 상기 데이터 라인(DL), 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE) 및 상기 데이터 패드 전극(DPE)을 포함하는 데이터 패턴을 형성하는 공정에서 이용될 수 있다.
상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE)의 하부에는 상기 액티브 패턴(AP)이 형성된다. 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE)의 식각면들은 상기 액티브 패턴(AP)의 식각면은 동일한 평면 상에 배치될 수 있다.
상기 표시 기판(100)은 제1 절연층(120) 및 제2 절연층(150)을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 절연층(120)은 상기 게이트 라인(GL), 상기 게이트 전극(GE) 및 상기 게이트 패드 전극(GPE)이 형성된 베이스 기판(110) 상에 형성될 수 있다. 상기 제1 절연층(120) 상에 상기 데이터 라인(DL), 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE) 및 상기 데이터 패드 전극(DPE)이 형성되고, 상기 제2 절연층(150)이 상기 데이터 라인(DL), 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE) 및 상기 데이터 패드 전극(DPE)이 형성된 베이스 기판(110) 상에 형성된다.
상기 제1 및 제2 절연층들(120, 150)은 상기 게이트 패드 전극(GPE)을 부분적으로 노출하는 제1 패드 홀(PDH1)을 포함하고, 상기 제1 패드 홀(PDH1)은 상기 제1 및 제2 절연층들(120, 150)을 관통할 수 있다. 상기 제2 절연층(150)은 상기 데이터 패드 전극(DPE)을 부분적으로 노출하는 제2 패드 홀(PDH2) 및 상기 드레인 전극(DE)을 부분적으로 노출하는 컨택홀(CTH)을 포함할 수 있다. 상기 제2 패드 홀(PDH2) 및 상기 컨택홀(CTH)은 상기 제2 절연층(150)을 관통할 수 있다.
상기 화소 전극(PE)은 상기 컨택홀(CTH)을 갖는 상기 제2 절연층(150) 상에 매트릭스 형상으로 형성된다. 상기 화소 전극(PE)은 상기 게이트 라인(GL) 또는 상기 데이터 라인(DL)과 부분적으로 중첩될 수 있다. 상기 화소 전극(PE)은 상기 콘택홀(PCT)을 통해서 상기 드레인 전극(DE)과 직접적으로 콘택할 수 있다.
상기 화소 전극(PE)은 인듐 산화막을 포함한다. 상기 인듐 산화막의 구체적인 예로서는, 인듐 틴 옥사이드(ITO) 및 인듐 징크 옥사이드(IZO) 등을 들 수 있다.
상기 게이트 패드 전극(GPE)에 대응하는 상기 제2 절연층(150) 상에 게이트 컨택 전극(GCE)이 형성되고, 상기 게이트 컨택 전극(GCE)은 상기 제1 패드 홀(CT1)을 통해서 상기 게이트 패드 전극(GPE)과 컨택한다. 상기 데이터 패드 전극(DPE)에 대응하는 상기 제2 절연층(150) 상에 데이터 콘택 전극(DCE)이 형성되고, 상기 데이터 콘택 전극(DCE)은 상기 제2 패드 홀(CT2)을 통해서 상기 데이터 패드 전극(DPE)과 콘택한다.
이하에서는, 도 3a 내지 도 3e를 참조하여 본 발명의 식각액을 이용하여 도 2에 도시된 표시 기판의 제조 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3a 내지 도 3e는 도 2에 도시된 표시 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 베이스 기판(110) 상에 상기 게이트 금속막(111)을 형성하고, 상기 게이트 금속막(111) 상에 제1 포토레지스트 패턴(112)을 형성한다. 상기 게이트 금속막(111)은 단일 금속층으로서 구리(Cu)를 포함한다.
상기 제1 포토레지스트 패턴(112)을 식각 방지막으로 이용하여 상기 게이트 금속막(111)을 식각액으로 식각하여 상기 게이트 라인(GL), 상기 게이트 전극(GE) 및 상기 게이트 패드 전극(GPE)을 형성한다. 상기 게이트 금속막(111)을 식각하는 식각액은 인산, 질산, 초산, 부식방지제 및 물을 포함한다. 상기 게이트 금속막(111)을 식각하는 식각액은 상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액과 실질적으로 동일하므로 중복되는 구체적인 설명은 생략한다.
상기 식각액은 상기 게이트 금속막(111)의 두께가 크거나, 식각 시간이 길어지더라도 스큐 길이가 길어지지 않는다.
구체적으로, 상기 식각액이 상기 게이트 금속막(111)에 스프레이될 경우, 상기 식각액의 부식 방지제(예를 들면, 벤조트리아졸)가 상기 게이트 금속막(111)의 노출된 측면(또는, 식각면)에 흡착된다. 이때, 상기 제1 포토레지스트 패턴(112)이 형성되지 않은 상기 게이트 금속막(111)은 약 0.1Mpa보다 큰 스프레이에 의한 압력에 의해 물리적으로 식각되는 반면, 상기 제1 포토레지스트 패턴(112)이 형성된 상기 게이트 금속막(111)은 상기 제1 포토레지스트 패턴(112)이 형성되지 않은 상기 게이트 금속막(111)보다 상대적으로 작은 스프레이에 의한 압력에 의해 식각된다. 즉, 아래의 반응식 1과 같이, 벤조트리아졸이 게이트 금속막(111)의 구리와 결합하면서 상기 제1 포토레지스트 패턴(112) 하부의 게이트 금속막(111)의 노출된 측면에 흡착되어 상기 게이트 라인(GL), 상기 게이트 전극(GE) 및 상기 게이트 패드 전극(GPE)의 노출된 측면들 상에 보호막(PV)을 형성한다.
반응식 1
Cu(s) + BTA(aq) = Cu:BTA(ads) + H + (aq)
Cu:BTA(ads) = Cu(l)BTA(s) + H + (aq) + e
이때, 상기 제1 포토레지스트 패턴(112)의 끝단의 하부에서는 식각된 상기 게이트 금속막(111)에 가해지는 스프레이에 의한 압력이 상기 보호막(PV)을 형성할 만큼 작은 것은 아니므로, 상기 제1 포토레지스트 패턴(112)의 끝단의 하부의 상기 게이트 금속막(111)은 일부가 식각될 수 있다.
이에 따라, 상기 식각액을 이용하여 상기 제1 포토레지스트 패턴(112) 하부의 상기 게이트 금속막(111)의 식각 시간을 증가하더라도, 상기 게이트 금속막(111)의 노출된 측면은 상기 보호막(PV)에 의해 보호되어, 과식각되지 않을 수 있다. 따라서, 상기 게이트 금속막(111)은 두께와 식각 시간이 증가하더라도, 상기 보호막(PV)에 의해 측면 과식각 없이 상기 식각액에 의해 식각되어 스큐의 길이가 증가하는 것을 방지할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 식각액을 이용할 경우, 상기 제1 포토레지스트 패턴들(112) 간의 피치의 마진을 충분히 확보하고, 두꺼운 두께와 미세한 폭을 갖는 상기 게이트 라인(GL), 상기 게이트 전극(GE) 및 상기 게이트 패드 전극(GPE)을 형성하여 저저항을 갖는 미세 패턴을 구현할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 상기 게이트 라인(GL), 상기 게이트 전극(GE) 및 상기 게이트 패드 전극(GPE)이 형성된 상기 베이스 기판(110) 상에 상기 제1 절연층(120)을 형성하고, 상기 제1 절연층(120) 상에 마스크를 이용하여 상기 반도체층(132) 및 상기 오믹 콘택층(134)을 포함하는 상기 액티브 패턴(AP)을 형성한다.
도 3d를 참조하면, 상기 액티브 패턴(AP)이 형성된 상기 제1 절연층(120) 상에 상기 데이터 금속막(113)을 형성하고, 상기 데이터 금속막(113) 상에 제2 포토레지스트 패턴(114)을 형성한다. 상기 데이터 금속막(113)은 단일 금속층으로서 구리(Cu)를 포함한다.
상기 제2 포토레지스트 패턴(114)을 식각 방지막으로 이용하여 상기 데이터 금속막(113)을 식각액으로 식각하여 상기 데이터 라인(DL), 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE) 및 상기 데이터 패드 전극(DPE)을 형성한다. 상기 데이터 금속막(113)을 식각하는 식각액은 인산, 질산, 초산, 부식방지제 및 물을 포함한다. 상기 데이터 금속막(111)을 식각하는 식각액은 상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액과 실질적으로 동일하므로 중복되는 구체적인 설명은 생략한다. 또한, 상기 데이터 라인(DL), 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE) 및 상기 데이터 패드 전극(DPE)을 상기 식각액을 이용하여 식각하는 방법은 상기에서 설명한 게이트 라인(GL), 게이트 전극(GE) 및 게이트 패드 전극(GPE)을 식각하는 방법과 실질적으로 동일하므로 중복되는 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 식각액을 이용할 경우, 상기 제2 포토레지스트 패턴들(114) 간의 피치의 마진을 충분히 확보하고, 두꺼운 두께와 미세한 폭을 갖는 상기 데이터 라인(DL), 소스 전극(SE), 드레인 전극(DE) 및 데이터 패드 전극(DPE)을 형성하여 저저항을 갖는 미세 패턴을 구현할 수 있다.
도 3e를 참조하면, 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE), 상기 데이터 라인(DL) 및 상기 데이터 패드 전극(DPE)이 형성된 상기 베이스 기판(110) 상에 제2 절연층(150)을 형성한다. 마스크를 이용하여 상기 제1 및 제2 패드 홀(PDH1, PDH2)과 상기 컨택홀(CTH)을 형성한다. 상기 제1 패드 홀(PDH1)은 상기 제1 및 제2 절연층들(120, 150)을 관통하여 상기 게이트 패드 전극(GPE)을 부분적으로 노출하고, 상기 제2 패드홀(PDH2)은 상기 제2 절연층(150)을 관통하여 상기 데이터 패드 전극(DPE)을 부분적으로 노출하며, 상기 컨택홀(CTH)은 상기 제2 절연층(150)을 관통하여 상기 드레인 전극(DE)을 부분적으로 노출한다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 제1 및 제2 패드 홀(PDH1, PDH2)과 상기 컨택홀(CTH)을 갖는 상기 제2 절연층(150) 상에 투명 전극층(115)을 형성하고, 상기 투명 전극층(115)을 패터닝하여 상기 화소 전극(PE), 상기 게이트 컨택 전극(GCE) 및 상기 데이터 컨택 전극(DCE)을 형성한다. 구체적으로, 마스크를 이용하여 제3 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성하고, 상기 제3 포토레지스트 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 상기 투명 전극층(115)을 식각한다. 상기 투명 전극층(115)은 인듐 징크 옥사이드(IZO) 또는 인듐 틴 옥사이드(ITO)를 포함할 수 있다.
상기 화소 전극(PE)은 상기 컨택홀(CTH)을 통해 상기 드레인 전극(DE)과 직접 컨택하고, 상기 게이트 컨택 전극(GCE)은 상기 제1 패드 홀(PDH1)을 통해 상기 게이트 패드 전극(GPE)과 직접 컨택하며, 상기 데이터 컨택 전극(DCE)은 상기 제2 패드 홀(PDH2)을 통해 상기 데이터 패드 전극(DPE)과 직접 컨택한다.
이에 따라, 도 1 및 도 2에 도시된 표시 기판(100)을 제조할 수 있다.
상기에서 설명한 바에 따르면, 게이트 라인(GL), 게이트 전극(GE) 및 게이트 패드 전극(GPE)을 포함하는 게이트 패턴을 형성하는 공정에서, 구리를 포함하는 게이트 금속막(111)을 두께에 관계없이 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액을 이용하여 식각하여 상기 제1 포토레지스트 패턴(112)의 끝단과 상기 게이트 라인(GL), 게이트 전극(GE) 및 게이트 패드 전극(GPE)의 식각면들 사이의 스큐 길이를 목표 범위 내로 짧게 형성할 수 있다. 따라서, 고해상도 표시 장치 및 3차원 영상 표시 장치에 저저항의 미세 패턴을 갖는 게이트 패턴을 구현할 수 있다. 또한, 데이터 라인(DL), 소스 전극(SE), 드레인 전극(DE) 및 데이터 패드 전극(DPE)을 포함하는 데이터 패턴도 상기 게이트 패턴과 마찬가지로 고해상도 표시 장치 및 3차원 영상 표시 장치에 저저항의 미세 패턴으로 구현될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 표시 기판의 단면도이다.
본 실시예에 도시된 표시 기판은 게이트 패턴과 데이터 패턴을 제외하고 도 1 내지 도 3e에 도시된 실시예에 따른 표시 기판과 실질적으로 동일하므로, 도 1 내지 도 3e에 도시된 실시예에 따른 표시 기판과 동일한 구성요소는 동일한 도면 번호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 표시 기판(200)은 게이트 라인(GL1), 데이터 라인(DL1), 스위칭 소자(SW1) 및 화소 전극(PE)을 포함한다. 상기 표시 기판(200)은 게이트 패드 전극(GPE1) 및 데이터 패드 전극(DPE1)을 더 포함할 수 있다.
상기 게이트 라인(GL), 상기 게이트 전극(GE) 및 상기 게이트 패드 전극(GPE)은 서로 동일한 게이트 금속막으로 형성될 수 있다. 상기 게이트 금속막은 베이스 기판(110) 상에 형성된 제1 금속층(141) 및 상기 제1 금속층(141) 상에 적층된 제2 금속층(142)을 포함할 수 있다. 상기 제1 금속층(141)은 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 티타늄 합금 및 몰리브덴 합금 중 하나를 포함할 수 있다. 특히, 상기 제1 금속층(141)은 티타늄을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제2 금속층(142)은 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 상기 제1 금속층(141)은 상기 제2 금속층(142)과 상기 베이스 기판(110) 사이의 접착력과 상기 스위칭 소자(SW)의 특성을 향상시킬 수 있다. 이와 다르게, 상기 게이트 금속막은 세 개 이상의 금속층들이 적층될 수 있다.
상기 데이터 라인(DL), 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE) 및 상기 데이터 패드 전극(DPE)은 서로 동일한 데이터 금속막으로 형성될 수 있다. 상기 데이터 금속막은 상기 오믹 콘택층(134) 상에 형성된 제3 금속층(143) 및 상기 제3 금속층(143) 상에 형성된 제4 금속층(144)을 포함할 수 있다. 상기 제3 금속층(143)은 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 티타늄 합금 및 몰리브덴 합금 중 하나를 포함할 수 있다. 특히, 상기 제3 금속층(143)은 티타늄을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제4 금속층(144)은 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 상기 제3 금속층(143)은 상기 제4 금속층(144)과 상기 오믹 컨택층(134) 사이의 접착력과 상기 스위칭 소자(SW)의 특성을 향상시킬 수 있다. 이와 다르게, 상기 게이트 금속막은 세 개 이상의 금속층들이 적층될 수 있다.
이하에서는, 도 5a 내지 도 5e를 참조하여 본 발명의 식각액을 이용하여 도 4에 도시된 표시 기판의 제조 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5a 내지 도 5e는 도 4에 도시된 표시 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 베이스 기판(110) 상에 제1 금속막(211)을 형성하고, 상기 제1 금속막(211) 상에 제2 금속막(212)을 형성하여 상기 게이트 금속막을 형성하고, 상기 게이트 금속막 상에 제1 포토레지스트 패턴(213)을 형성한다. 상기 제1 금속막(211)은 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 티타늄 합금 및 몰리브덴 합금 중 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 금속막(212)은 구리(Cu)를 포함한다.
상기 제1 포토레지스트 패턴(213)을 식각 방지막으로 이용하여 상기 제1 및 제2 금속막들(211, 212)을 식각액으로 동시에 식각하여 상기 게이트 라인(GL1), 상기 게이트 전극(GE1) 및 상기 게이트 패드 전극(GPE1)을 형성한다. 상기 제1 및 제2 금속막들(211, 212)을 식각하는 식각액은 인산, 질산, 초산, 부식방지제 및 물을 포함한다. 상기 제1 및 제2 금속막들(211, 212)을 식각하는 식각액은 상기에서 설명한 본 발명의 식각액과 실질적으로 동일하므로 중복되는 구체적인 설명은 생략한다.
상기 식각액은 상기 게이트 금속막의 두께가 크거나, 식각 시간이 길어지더라도 스큐 길이가 길어지지 않는다.
구체적으로, 상기 식각액이 상기 게이트 금속막에 스프레이될 경우, 상기 식각액의 부식 방지제(예를 들면, 벤조트리아졸)가 상기 게이트 금속막의 노출된 측면(또는, 식각면)에 흡착된다. 이때, 상기 제1 포토레지스트 패턴(213)이 형성되지 않은 상기 게이트 금속막은 약 0.1Mpa보다 큰 스프레이에 의한 압력에 의해 물리적으로 식각되는 반면, 상기 제1 포토레지스트 패턴(213)이 형성된 상기 게이트 금속막은 상기 제1 포토레지스트 패턴(213)이 형성되지 않은 상기 게이트 금속막보다 상대적으로 작은 스프레이에 의한 압력에 의해 식각된다. 즉, 아래의 반응식 1과 같이, 벤조트리아졸이 제2 금속막(212)의 구리와 결합하면서 상기 제2 금속막(212)이 식각된 상기 제1 포토레지스트 패턴(213) 하부의 제2 금속층(142)의 노출된 측면에 흡착되어 보호막(PV)을 형성한다.
반응식 1
Cu(s) + BTA(aq) = Cu:BTA(ads) + H + (aq)
Cu:BTA(ads) = Cu(l)BTA(s) + H + (aq) + e
또한, 상기 제1 금속막(121)이 식각된 상기 제1 금속층(141)은 상기 식각액에 의한 식각 중에 일시적으로 산화되어 식각이 방지될 수 있다. 한편, 서로 다른 제1 금속층(141)과 제2 금속층(142)이 상기 식각액에 의해 식각되면서 상기 제1 금속층(141)과 상기 제2 금속층(142) 간의 전위차가 발생하고, 양극성의 상기 제2 금속층(142)으로부터 음극성의 상기 제1 금속층(141)으로 전자가 이동되어 상기 제2 금속층(142)의 식각 속도가 증가하여야 하지만, 상기 제1 금속층(141)이 일시적으로 산화됨으로써, 상기 제2 금속층(142)으로부터 상기 제1 금속층(141)으로의 전자의 이동이 감소되어 상기 제2 금속층(142)의 식각이 방지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 식각액을 이용할 경우, 상기 제1 포토레지스트 패턴들(213) 간의 피치의 마진을 충분히 확보하고, 두꺼운 두께와 미세한 폭을 갖는 이중층의 상기 게이트 라인(GL1), 상기 게이트 전극(GE1) 및 상기 게이트 패드 전극(GPE1)을 형성하여 저저항을 갖는 미세 패턴을 구현할 수 있다.
도 5c를 참조하면, 상기 게이트 라인(GL1), 상기 게이트 전극(GE1) 및 상기 게이트 패드 전극(GPE1)이 형성된 상기 베이스 기판(110) 상에 상기 제1 절연층(120)을 형성하고, 상기 제1 절연층(120) 상에 마스크를 이용하여 상기 반도체층(132) 및 상기 오믹 콘택층(134)을 포함하는 상기 액티브 패턴(AP)을 형성한다.
도 5d를 참조하면, 상기 액티브 패턴(AP)이 형성된 상기 제1 절연층(120) 상에 제3 금속막(214)을 형성하고, 상기 제3 금속막(214) 상에 제4 금속막(215)을 형성하여 상기 데이터 금속막을 형성하고, 상기 데이터 금속막 상에 제2 포토레지스트 패턴(216)을 형성한다. 상기 제3 금속막(214)은 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 티타늄 합금 및 몰리브덴 합금 중 하나를 포함할 수 있다. 특히, 상기 제3 금속막(214)은 티타늄을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제2 금속막(215)은 구리(Cu)를 포함한다.
상기 제2 포토레지스트 패턴(216)을 식각 방지막으로 이용하여 상기 데이터 금속막을 식각액으로 식각하여 상기 데이터 라인(DL1), 상기 소스 전극(SE1), 상기 드레인 전극(DE1) 및 상기 데이터 패드 전극(DPE1)을 형성한다. 상기 데이터 금속막을 식각하는 식각액은 인산, 질산, 초산, 부식방지제 및 물을 포함한다. 상기 데이터 금속막을 식각하는 식각액은 상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액과 실질적으로 동일하므로 중복되는 구체적인 설명은 생략한다. 또한, 상기 데이터 라인(DL1), 소스 전극(SE1), 상기 드레인 전극(DE1) 및 상기 데이터 패드 전극(DPE1)을 상기 식각액을 이용하여 식각하는 방법은 상기에서 설명한 게이트 라인(GL1), 게이트 전극(GE1) 및 게이트 패드 전극(GPE1)을 식각하는 방법과 실질적으로 동일하므로 중복되는 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 식각액을 이용할 경우, 상기 제2 포토레지스트 패턴들(216) 간의 피치의 마진을 충분히 확보하고, 두꺼운 두께와 미세한 폭을 갖는 이중층의 상기 데이터 라인(DL1), 소스 전극(SE1), 드레인 전극(DE1) 및 데이터 패드 전극(DPE1)을 형성하여 저저항을 갖는 미세 패턴을 구현할 수 있다.
도 5e를 참조하면, 상기 소스 전극(SE1), 상기 드레인 전극(DE1), 상기 데이터 라인(DL1) 및 상기 데이터 패드 전극(DPE1)이 형성된 상기 베이스 기판(110) 상에 제2 절연층(150)을 형성한다. 마스크를 이용하여 상기 제1 및 제2 절연층들(120, 150)을 관통하고 상기 게이트 패드 전극(GPE1)을 부분적으로 노출하는 상기 제1 패드 홀(PDH1), 상기 제2 절연층(150)을 관통하고 상기 데이터 패드 전극(DPE1)을 부분적으로 노출하는 제2 패드 홀(PDH2) 및 상기 제2 절연층(150)을 관통하고 상기 드레인 전극(DE)을 부분적으로 노출하는 상기 컨택홀(CTH)을 형성한다.
다시 도 4를 참조하면, 상기 제1 및 제2 패드 홀(PDH1, PDH2)과 상기 컨택홀(CTH)을 갖는 상기 제2 절연층(150) 상에 투명 전극층(115)을 형성하고, 상기 투명 전극층(115)을 패터닝하여 상기 화소 전극(PE), 상기 게이트 컨택 전극(GCE) 및 상기 데이터 컨택 전극(DCE)을 형성한다.
이에 따라, 도 4에 도시된 표시 기판(200)을 제조할 수 있다.
상기에서 설명한 바에 따르면, 게이트 라인(GL1), 게이트 전극(GE1) 및 게이트 패드 전극(GPE1)을 포함하는 게이트 패턴을 형성하는 공정에서, 몰리브덴, 티타늄, 몰리브덴 합금 또는 티타늄 합금을 포함하는 제1 금속막(211) 및 상기 제1 금속막(211) 상에 형성된 구리를 포함하는 제2 금속막(212)을 포함하는 게이트 금속막을 두께에 관계없이 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액을 이용하여 식각하여 상기 제1 포토레지스트 패턴(213)의 끝단과 상기 게이트 라인(GL1), 게이트 전극(GE1) 및 게이트 패드 전극(GPE1)의 식각면들 사이의 스큐 길이를 목표 범위 내로 짧게 형성할 수 있다. 따라서, 고해상도 표시 장치 및 3차원 영상 표시 장치에 저저항의 미세 패턴을 갖는 게이트 패턴을 구현할 수 있다. 또한, 데이터 라인(DL1), 소스 전극(SE1), 드레인 전극(DE1) 및 데이터 패드 전극(DPE1)을 포함하는 데이터 패턴도 상기 게이트 패턴과 마찬가지로 고해상도 표시 장치 및 3차원 영상 표시 장치에 저저항의 미세 패턴으로 구현될 수 있다.
식각액의 실시예
하기 표 1에 나타낸 조성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액 조성물을 제조하였다.
[표 1]
Figure pat00001

스큐 길이 평가 실험 - 1
시료 1에 따른 0.3㎛의 두께를 갖는 구리를 포함하는 금속막이 형성된 기판에 대해서, 상기 금속막 상에 포토 패턴을 형성하고 상기 포토 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 본 발명의 식각액으로 상기 금속막을 식각한 후, 상기 포토 패턴의 끝단과 패터닝된 금속막의 식각면 사이의 스큐 길이를 측정하였다. 그 결과를 도 6의 그래프A로 나타낸다.
또한, 시료 2에 따른 0.7㎛의 두께를 갖는 구리를 포함하는 금속막이 형성된 기판에 대해서, 상기 금속막 상에 포토 패턴을 형성하고 상기 포토 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 본 발명의 식각액으로 상기 금속막을 식각한 후, 상기 포토 패턴의 끝단과 패터닝된 금속막의 식각면 사이의 스큐 길이를 측정하였다. 그 결과를 도 6의 그래프B로 나타낸다.
또한, 시료 3에 따른 2.0㎛의 두께를 갖는 구리를 포함하는 금속막이 형성된 기판에 대해서, 상기 금속막 상에 포토 패턴을 형성하고 상기 포토 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 본 발명의 식각액으로 상기 금속막을 식각한 후, 상기 포토 패턴의 끝단과 패터닝된 금속막의 식각면 사이의 스큐 길이를 측정하였다. 그 결과를 도 6의 그래프C로 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액을 이용하여 시료 1 내지 3에 따른 구리를 포함하는 금속막을 식각한 경우의 식각 시간에 따른 스큐 길이를 나타낸 그래프들이다. 도 6에서, x축은 식각 시간(단위: 초)을 나타내고, y축은 스큐 길이(단위: ㎛)를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 그래프 A는 금속막의 식각이 완료되는 시점을 종점 검출기(End Point Detector: EPD)에 의해 검출한 시간을 기준으로하여, 식각 시간이 약 10%, 약 30%, 약 50%, 약 70% 및 약 100% 경과함에 따라 스큐 길이가 약 0.42㎛, 약 0.4㎛, 약 0.58㎛, 약 0.41㎛ 및 약 0.43㎛임을 나타낸다. 즉, 시료 1에 따르면, 식각 시간이 경과할수록 스큐 길이가 거의 일정한 것을 알 수 있다. 다시 말하면, 시료 1에 따른 스큐 길이는 종래의 비과수 식각액을 이용하였을 때보다 훨씬 짧고, 식각 시간이 경과하더라도 거의 일정한 것을 알 수 있다. 즉, 상기 금속막은 식각 시간이 경과하더라도 과식각되지 않는 것을 알 수 있다.
그래프 B는 식각 시간이 금속막의 식각이 완료되는 시점을 EPD에 의해 검출한 시간을 기준으로하여, 식각 시간이 약 10%, 약 30%, 약 50%, 약 70% 및 약 100% 경과함에 따라 스큐 길이가 약 0.21㎛, 약 0.19㎛, 약 0.2㎛, 약 0.2㎛ 및 약 0.38㎛임을 나타낸다. 즉, 시료 2에 따른 스큐 길이는 시료 1의 스큐 길이보다 짧고, 식각 시간이 경과하더라도 거의 일정한 것을 알 수 있다.
그래프 C는 식각 시간이 금속막의 식각이 완료되는 시점을 EPD 에 의해 검출한 시간을 기준으로하여, 식각 시간이 약 10%, 약 30%, 약 50%, 약 70% 및 약 100% 경과함에 따라 스큐 길이가 모두 약 0㎛임을 나타낸다. 즉, 시료 3에 따른 스큐 길이는 시료 1 및 2의 스큐 길이보다 짧고, 식각 시간이 경과하더라도 거의 일정한 것을 알 수 있다.
그래프 A 내지 C는 식각 시간이 경과하더라도, 스큐 길이가 거의 일정할 수 있다. 또한, 그래프 A 내지 C는 스큐 길이가 약간씩 다르지만, 공정 환경을 고려할 때, 그래프 A 내지 C의 스큐 길이의 범위는 실질적으로 동등한 효과 범위에 있다고 할 수 있다. 즉, 서로 다른 두께를 갖는 구리를 포함하는 금속막들을 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액에 의해 식각하더라도, 서로 다른 두께를 갖는 구리를 포함하는 금속막들 각각의 스큐 길이의 범위는 실질적으로 동등한 효과 범위에 있다고 할 수 있다. 따라서, 서로 다른 두께를 갖는 구리를 포함하는 금속막들 각각을 서로 다른 식각액을 이용하여 식각하지 않고 동일한 식각액을 이용하여 식각할 수 있다.
스큐 길이 평가 실험 - 2
시료 1 내지 3에 따른 구리를 포함하는 금속막이 형성된 기판에 대해서, 상기 금속막 상에 포토 패턴을 형성하고 상기 포토 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액에 의해 상기 금속막을 식각하여 금속 패턴을 형성하였다. 상기 포토 패턴과 상기 금속 패턴을 전자주사현미경(SEM)으로 촬영하고, 상기 포토 패턴의 말단과 상기 금속 패턴의 말단 간의 스큐 길이 및 테이퍼 각도를 측정하였다. 그 결과를 도 7a 내지 도 7c에 나타낸다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액으로 시료 1 내지 3에 따른 구리를 포함하는 금속막을 식각한 상태를 나타낸 사진이다.
도 7a은 시료 1에 따른 구리를 포함하는 금속막에 대한 사진이고, 상기 포토 패턴의 말단과 상기 금속 패턴의 말단 간의 거리인 스큐 길이가 약 0.16㎛이고, 상기 금속 패턴의 식각면의 테이퍼 각도가 약 50도이다.
도 7b는 시료 2에 따른 구리를 포함하는 금속막에 대한 사진이고, 상기 포토 패턴의 말단과 상기 금속 패턴의 말단 간의 거리인 스큐 길이가 약 0.11㎛이고, 상기 금속 패턴의 식각면의 테이퍼 각도가 약 50도이다.
도 7c는 시료 3에 따른 구리를 포함하는 금속막에 대한 사진이고, 상기 금속 패턴이 상기 포토 패턴으로부터 우측으로 시프트되었지만, 상기 포토 패턴의 폭과 상기 금속 패턴의 폭을 비교하였을 때, 상기 포토 패턴의 말단과 상기 금속 패턴의 말단 간의 거리인 스큐 길이가 약 0㎛이고, 상기 금속 패턴의 식각면의 테이퍼 각도가 약 50도이다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 각각의 스큐 길이가 목표 범위인 약 2.0㎛ 범위 내에 있는 것을 알 수 있다.
누적 매수 평가 실험
시료 3에 따른 구리를 포함하는 금속막이 형성된 기판에 대해서, 상기 금속막 상에 포토 패턴을 형성하고 상기 포토 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액에 의해 상기 금속막을 식각한 후, EPD에 의해 검출한 시간을 기준으로 하여 식각 시간이 약 80% 경과했을 때, 처리 매수에 따른 상기 금속막의 스큐 길이 및 상기 금속막의 식각면의 기울기인 테이퍼 각도(T/A)를 측정하였다. 그 결과를 도 8의 그래프 D 및 E로 나타낸다.
또한, 시료 3에 따른 구리를 포함하는 금속막이 형성된 기판에 대해서, 상기 금속막 상에 포토 패턴을 형성하고 상기 포토 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액으로 상기 금속막을 식각한 후, EPD에 의해 검출한 시간을 기준으로 하여 식각 시간이 약 120% 경과했을 때, 처리 매수에 따른 상기 금속막의 스큐 길이 및 상기 금속막의 식각면의 기울기인 테이퍼 각도(T/A)를 측정하였다. 그 결과를 도 8의 그래프 F 및 G로 나타낸다.
또한, 시료 3에 따른 구리를 포함하는 금속막이 형성된 기판에 대해서, 상기 금속막 상에 포토 패턴을 형성하고 상기 포토 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액으로 상기 금속막을 식각한 후, 처리 매수에 따른 EPD를 측정하였다. 그 결과를 도 8의 그래프 H로 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액을 이용하여 시료 3에 따른 구리를 포함하는 금속막을 식각한 경우의 누적 매수에 따른 금속막의 스큐 길이, 테이퍼 각도 및 EDP를 나타낸 그래프들이다. 도 7에서, x축은 누적 매수(단위: ppm)를 나타내고, y축은 스큐 길이(단위: ㎛), 테이퍼 각도(단위: 도) 및 EPD(단위: 초)를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 그래프 D는 EDP에 의해 검출한 시간을 기준으로하여 식각 시간이 약 80% 경과했을 때, 누적 매수가 약 0, 약 2000ppm, 약 4000ppm, 약 6000ppm, 약 8000ppm, 약 10000ppm 및 약 12000ppm으로 증가함에 따라, 스큐 길이가 약 0㎛, 약 0㎛, 약 0㎛, 약 0.13㎛, 약 0.1㎛, 약 0.13㎛ 및 약 0㎛임을 나타낸다. 즉, 누적 매수가 약 8000ppm과 약 10000ppm 사이일 때, 스큐 길이가 약간 증가하는 것을 알 수 있다.
그래프 E는 EDP에 의해 검출한 시간을 기준으로하여 식각 시간이 약 80% 경과했을 때, 누적 매수가 약 0, 약 2000ppm, 약 4000ppm, 약 6000ppm, 약 8000ppm, 약 10000ppm 및 약 12000ppm으로 증가함에 따라, 테이퍼 각도가 약 55도, 약 56㎛, 약 57㎛, 약 59㎛, 약 59㎛, 약 60㎛ 및 약 58㎛임을 나타낸다. 누적 매수가 증가하더라도, 테이퍼 각도는 크게 변화가 없는 것을 알 수 있다.
그래프 F는 EDP에 의해 검출한 시간을 기준으로하여 식각 시간이 약 120% 경과했을 때, 누적 매수가 약 0, 약 2000ppm, 약 4000ppm, 약 6000ppm, 약 8000ppm, 약 10000ppm 및 약 12000ppm으로 증가함에 따라, 스큐 길이가 약 0㎛, 약 0㎛, 약 0㎛, 약 0.13㎛, 약 0.25㎛, 약 0.26㎛ 및 약 0㎛임을 나타낸다. 즉, 누적 매수가 약 8000ppm과 약 10000ppm 사이일 때, 스큐 길이가 약간 증가하는 것을 알 수 있다.
그래프 G는 EDP에 의해 검출한 시간을 기준으로하여 식각 시간이 약 120% 경과했을 때, 누적 매수가 약 0, 약 2000ppm, 약 4000ppm, 약 6000ppm, 약 8000ppm, 약 10000ppm 및 약 12000ppm으로 증가함에 따라, 테이퍼 각도가 약 55도, 약 56㎛, 약 57㎛, 약 59㎛, 약 60㎛, 약 60㎛ 및 약 51㎛임을 나타낸다. 즉, 누적 매수가 약 10000ppm일 때, 테이퍼 각도가 약간 작아지는 것을 알 수 있다.
그래프 H는 누적 매수가 약 0, 약 2000ppm, 약 4000ppm, 약 6000ppm, 약 8000ppm, 약 10000ppm 및 약 12000ppm으로 증가함에 따라, EPD가 약 28초, 약 28초, 약 28초, 약 29초, 약 29초, 약 30초 및 약 43초임을 나타낸다. 즉, 누적 매수가 약 10000ppm일 때 이후로, EPD가 급격하게 증가하는 것을 알 수 있다.
도 8을 참조하면, 처리 매수가 약 10000ppm 이상에서 스큐 길이와 테이퍼 각도는 처리 매수가 약 10000ppm 미만일때와 거의 유사한 수준임을 알 수 있지만, EPD는 약 10000ppm 미만일때보다 급격히 증가하는 것을 알 수 있다. 즉, 처리 매수가 10000ppm 이상일 때, 식각 레이트가 감소하여 EPD가 증가하여, 상기 금속막의 식각 특성이 나빠짐을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액은 처리 매수가 약 10000ppm으로 제조 비용을 감소할 수 있다.
본 발명에 따르면, 구리를 포함하는 금속막을 두께에 관계없이 동일한 식각액을 이용하여 식각할 수 있다.
또한, 구리를 포함하는 금속막을 짧은 스큐 길이를 갖도록 식각하여 저저항을 갖는 미세 패턴을 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 누적 처리 매수를 증가시켜, 비용을 절감할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100, 200: 표시 기판 GE, GE1: 게이트 전극
SE, SE1: 소스 전극 DE, DE1: 드레인 전극
141: 제1 금속층 142: 제2 금속층
143: 제3 금속층 144: 제4 금속층
PV: 보호막 PE: 화소 전극
GPE, GPE1: 게이트 패드 전극
DPE, DPE1: 데이터 패드 전극
CTH: 컨택홀 PDH1: 제1 패드홀
PDH2: 제2 패드홀

Claims (18)

  1. 50 중량% 내지 70 중량%의 인산, 1 중량% 내지 5 중량%의 질산, 10 중량% 내지 20 중량%의 초산, 0 중량% 내지 2 중량%의 아졸계 화합물을 포함하는 부식 방지제 및 여분의 물을 포함하는 구리를 포함하는 금속막의 식각액.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부식 방지제는,
    아미노테트라졸(aminotetrazole), 벤조트리아졸(Benzotriazole: BTA), 톨리트리아졸(tolytriazole), 피라졸(pyrazole), 피롤(pyrrole), 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-프로필이미다졸, 2-아미노이미다졸, 4-메탈이미다졸, 4-에틸이미다졸, 4-프로필이미다졸으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리를 포함하는 금속막의 식각액.
  3. 제1항에 있어서, 상기 부식 방지제는 벤조트리아졸(Benzotriazole: BTA)인 것을 특징으로 하는 구리를 포함하는 금속막의 식각액.
  4. 제1항에 있어서, 0.2 중량% 내지 2 중량%의 함불화 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구리를 포함하는 금속막의 식각액.
  5. 제1항에 있어서, 상기 구리를 포함하는 금속막은,
    구리의 단일막, 몰리브덴(Mo)층과 상기 몰리브덴층 상에 형성된 구리층을 포함하는 구리 몰리브덴막, 티타늄(Ti)층과 상기 티타늄층 상에 형성된 구리층을 포함하는 구리 티타늄막, 몰리브덴 합금층과 상기 몰리브덴 합금층 상에 형성된 구리층을 포함하는 구리 몰리브덴 합금막 또는 티타늄 합금층과 상기 티타늄 합금층 상에 형성된 구리층을 포함하는 구리 티타늄 합금막인 것을 특징으로 하는 구리를 포함하는 금속막의 식각액.
  6. 기판 상에 구리를 포함하는 금속막을 형성하는 단계; 및
    상기 금속막을 50 중량% 내지 70 중량%의 인산, 1 중량% 내지 5 중량%의 질산, 10 중량% 내지 20 중량%의 초산, 0 중량% 내지 2 중량%의 아졸계 화합물을 포함하는 부식 방지제 및 여분의 물을 포함하는 식각액을 이용하여 패터닝하여 금속 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 표시 기판의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 부식 방지제는,
    아미노테트라졸(aminotetrazole), 벤조트리아졸(Benzotriazole: BTA), 톨리트리아졸(tolytriazole), 피라졸(pyrazole), 피롤(pyrrole), 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-프로필이미다졸, 2-아미노이미다졸, 4-메탈이미다졸, 4-에틸이미다졸, 4-프로필이미다졸으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 부식 방지제는 벤조트리아졸(Benzotriazole: BTA)인 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 식각액은 0.2 중량% 내지 2 중량%의 함불화 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 금속막은,
    구리의 단일막, 몰리브덴(Mo)층과 상기 몰리브덴층 상에 형성된 구리층을 포함하는 구리 몰리브덴막, 티타늄(Ti)층과 상기 티타늄층 상에 형성된 구리층을 포함하는 구리 티타늄막, 몰리브덴 합금층과 상기 몰리브덴 합금층 상에 형성된 구리층을 포함하는 구리 몰리브덴 합금막 또는 티타늄 합금층과 상기 티타늄 합금층 상에 형성된 구리층을 포함하는 구리 티타늄 합금막인 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  11. 제6항에 있어서, 상기 금속 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 식각액을 이용하여 상기 금속 패턴의 식각면 상에 상기 구리와 결합된 벤조트리아졸을 포함하는 보호막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  12. 제6항에 있어서, 상기 금속막을 형성하는 단계는,
    상기 기판 상에 게이트 금속막을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 금속 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 게이트 금속막을 상기 식각액을 이용하여 패터닝하여 게이트 라인 및 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  13. 제7항에 있어서, 상기 금속막을 형성하는 단계는,
    상기 기판 상에 데이터 금속막을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 금속 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 데이터 금속막을 상기 식각액을 이용하여 패터닝하여 데이터 라인, 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
  14. 구리를 포함하는 제1 금속층를 포함하는 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극을 포함하는 스위칭 소자; 및
    상기 제1 내지 제3 전극 중 적어도 하나의 식각면 상에 형성되고, 상기 구리와 결합된 아졸계 화합물을 포함하는 보호막을 포함하는 표시 기판.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 전극들 중 적어도 하나는,
    몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 몰리브덴 합금 또는 티타늄 합금을 포함하는 제2 금속층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 금속층은 상기 제2 금속층 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 기판.
  17. 제14항에 있어서, 상기 아졸계 화합물은 벤조트리아졸인 것을 특징으로 하는 표시 기판.
  18. 제14항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 전극들은 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극인 것을 특징으로 하는 표시 기판.
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