KR20130079462A - 박막트랜지스터 액정표시장치의 식각액 조성물 - Google Patents

박막트랜지스터 액정표시장치의 식각액 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20130079462A
KR20130079462A KR1020130061115A KR20130061115A KR20130079462A KR 20130079462 A KR20130079462 A KR 20130079462A KR 1020130061115 A KR1020130061115 A KR 1020130061115A KR 20130061115 A KR20130061115 A KR 20130061115A KR 20130079462 A KR20130079462 A KR 20130079462A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
compound
acid
etchant
weight
ammonium
Prior art date
Application number
KR1020130061115A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101369946B1 (ko
Inventor
정종현
박홍식
김봉균
이병진
이지선
홍선영
구병수
박귀홍
서원국
신현철
이기범
조삼영
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
주식회사 동진쎄미켐
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사, 주식회사 동진쎄미켐 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
Priority to KR1020130061115A priority Critical patent/KR101369946B1/ko
Publication of KR20130079462A publication Critical patent/KR20130079462A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101369946B1 publication Critical patent/KR101369946B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10—Etching compositions
    • C23F1/14—Aqueous compositions
    • C23F1/16—Acidic compositions
    • C23F1/18—Acidic compositions for etching copper or alloys thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K13/00—Etching, surface-brightening or pickling compositions
    • C09K13/04—Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K13/00—Etching, surface-brightening or pickling compositions
    • C09K13/04—Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid
    • C09K13/06—Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid with organic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K13/00—Etching, surface-brightening or pickling compositions
    • C09K13/04—Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid
    • C09K13/08—Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid containing a fluorine compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10—Etching compositions
    • C23F1/14—Aqueous compositions
    • C23F1/16—Acidic compositions

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Weting (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Abstract

본 발명은 액정표시 장치의 회로 패턴에 사용되는 구리 배선을 식각하는 식각액 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 식각액 조성물은 과산화이황산암모늄과 아졸계 화합물을 포함한다. 본 발명의 식각액 조성물은 과산화수소를 함유하지 않으므로 안정성과 공정상 마진을 확보할 수 있으며, 우수한 테이퍼 식각 프로파일을 얻을 수 있는 특징을 지닌다.

Description

박막트랜지스터 액정표시장치의 식각액 조성물{ETCHANT FOR THIN FILM TRANSISTOR-LIQUID CRYSTAL DISPLAYS}
본 발명은 박막트랜지스터 액정표시장치의 식각액 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 박막트랜지스터 액정표시장치(thin film transistor-liquid crystal display device, TFT-LCD device) 의 제조공정에 이용되는 식각액 조성물에 관한 것이다.
액정 표시 소자(liquid crystal display device, LCD device)는 뛰어난 해상도에 따른 선명한 영상을 제공하며 전기를 적게 소모하고 디스플레이 화면을 얇게 만들 수 있게 하여 준다는 특성 때문에 평판 디스플레이 장치 중 가장 각광을 받고 있다. 오늘날 이러한 액정 표시 소자를 구동하는 전자 회로로서 대표적인 것은 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT) 회로이다. TFT-LCD의 제조 시, 먼저 유리 기판 위에 게이트와 소스/드레인(source/drain) 전극용 배선재료로 금속층이 적층(積層)시키고 이들 금속층을 부식성을 가지는 기체나 용액으로 깎아내어 원하는 전기회로의 선로를 구현하는 식각 (蝕刻, etching) 과정이 그 뒤를 따르게 된다.
TFT 기판 위로는 많은 박막, 박층이 놓이게 되므로 이들 사이에서 원치않는 전기적 단락이 일어나는 것을 방지하기 위해서는 식각한 기판의 절단 측면, 즉 식각 프로파일(profile)이 고르게 물매지면서 하방이 상방보다 더 넓은, 완만한 테이퍼(taper) 형상인 것이 바람직하다. 식각 프로파일이 완만한 테이퍼 형상이 되면 형성된 여러 박막층 사이의 단차가 줄어들기 때문이다. 게이트 금속의 식각 패턴이 균일하고 정밀하지 않을 경우 TFT-LCD 영상의 해상도가 떨어지고 색상이 정확하지 않은 문제를 안게 된다. 식각 방법에는 기체를 이용한 건식 식각과 식각액을 이용한 습식 식각이 있는데, 습식 식각이 가지는 단점에도 불구하고 공정을 위한 설비 투자비용이 낮고 식각 환경을 고진공 상태로 유지할 필요가 없으며 마스크와 기판에 대하여 공히 식각 선택성이 뛰어나다는 장점 때문에 습식 식각액에 대한 수요는 꾸준히 존재하여 왔다.
회로의 소형화, 집적화는 전자업계의 일관된 흐름이며, TFT에서도 예외가 아닌데, 회로가 소형화·집적화될수록 회선이 가늘어져 전기 저항의 상대적 증가가 큰 문제점이 된다. 저항은 RC 신호지연을 유발하는 주요한 인자이기 때문이다. 특히 TFT의 경우 업계의 추세가 패널크기를 갈수록 증가시키고 해상도를 높이는 방향으로 가고 있는데 저항을 낮은 값으로 유지할 수 있느냐는 패널 크기 증가와 고해상도 실현의 관건이 된다. 따라서, TFT-LCD의 대형화에 필수적으로 요구되는 RC 신호지연의 감소를 실현하기 위해서는, 낮은 저항을 가지는 물질을 개발하는 것이 필수적인데, 과거에 회선 재료로 주로 사용되었던 크롬, 몰리브덴, 알루미늄 및 이들의 합금은 그 저항값이 비교적 커서 미래의 대형 TFT-LCD 전극 배선으로 쓰이기에는 부적절하다.
한편 구리는 전기 전도도가 탁월하고 부존량이 풍부한 금속으로서 구리막을 TFT 배선에 사용할 경우 그 저항이 알루미늄막이나 크롬막보다 현저하게 낮고 환경적으로도 더 친화적이라는 장점이 있다. 그러나 구리는 산화제에 대한 저항성이 알루미늄이나 크롬보다 더 높으므로 좀 더 가혹한 산화제를 포함한 식각액을 사용하지 않으면 안 되었다. 이러한 산화제로서 널리 사용된 것이 과산화수소(H2O2)와 제2철 Fe(III) 등이다.
구체적으로 과산화수소의 경우, 대한민국 공개특허 제2000-079355호가 구리막에 대한 식각 용액으로 과산화수소와 무기산 또는 중성염의 혼합물을 개시하고 있고, 제2005-000682호는 과산화수소, 구리 반응 억제제, 과수 안정화제, 플루오르화 이온의 조성물을, 제2006-064881호는 과산화수소에 불소 화합물, 유기 분자 등을 포함하는 5가지의 첨가제를 부가한 구성을 개시하고 있다.
제2철 산화제의 경우 대한민국 공개특허 제2000-032999호가 염화철(III) 6수화물과 플루오르화수소산의 혼합물을 개시하고 있다. 한편, 구리가 포함된 다층막의 식각 용액으로 인산, 질산, 아세트산의 범용 식각액을 사용하는 구성의 공개특허 1999-017836호도 있다.
그러나 이들 식각액에는 구리막과 다른 금속층을 적층한 반도체 기판의 식각 속도가 너무 빠르다거나, 식각된 금속막의 테이퍼 프로파일이 90도가 넘는다거나 등의 불량한 식각이 일어나는 문제점이 있다. 특히 가장 널리 사용되는 과산화수소의 경우 특히 구리와 철 이온 존재 하에서 불균등화 반응(disproportionation)을 일으켜 물과 산소로 분해되기 때문(미국 등록 특허 제4140772 참조)에 발열과 급격한 조성 변화가 따를 수 있어 공정 마진과 안정성에 문제가 많았다. 과산화수소의 이 같은 문제점을 해결하기 위하여 과수 안정화제를 부가하는 방법을 사용하였으나 높은 가격 때문에 비용 상승의 원인이 되어 왔다.
본 발명은 높은 안정성과 공정 마진을 보장하고, 구리를 포함하는 금속층을 고르게 테이퍼 식각할 수 있는 우수한 식각액을 제공하는 데 그 목적이 있다. 본 발명은 과산화수소를 사용하지 않는 식각액을 제공함으로써, 공정 마진과 안정성, 과수 안정화제 부가와 같은 문제점을 해결하고, 선택적으로 부가되는 무기염류 산화 조절제를 통하여 우수한 식각 프로파일을 확보한다.
본 발명에 따른 식각액 조성물은 과산화이황산암모늄((NH4)2S2O8, ammonium persulfate)과 아졸(azole)계 화합물을 포함한다.
상기 과산화이황산암모늄은 식각액의 중량 대비 0.1% 내지 50%를 포함한다. 상기 아졸계 화합물은 식각액의 중량 대비 0.01% 내지 5%를 포함한다.
상기 식각액 조성물은 불화물계 화합물을 더 포함할 수 있다.
상기 식각액 조성물은 질산 또는 질산염을 포함하는 제1 화합물, 황산 또는 황산염을 포함하는 제2 화합물, 인산 또는 인산염을 포함하는 제3 화합물 및 아세트산 또는 아세트산염을 포함하는 제4 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 하나 더 포함할 수 있다.
상기 식각액 조성물은 술폰산계 화합물을 더 포함할 수 있다.
상기 식각액 조성물은 킬레이트제를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 식각액 조성물에 따르면, 과산화수소를 사용하지 않으므로 발열 현상이나 식각액의 안정성 저하, 고가의 안정화제 첨가와 같은 문제점이 없이 구리를 양호한 속도로 테이퍼 식각할 수 있는 장점이 있다. 본 발명의 식각액 조성물로 구리 배선을 형성할 경우 식각액의 안정성을 확보하여 식각액의 성능을 더 오래 유지할 수 있고 식각 공정상 마진을 충분히 보장하여 비용을 낮출 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 식각액 조성물로 구리 단일막을 식각한 30% 과잉식각 실험에서 식각된 구리층의 측면을 나타낸 현미경 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2의 식각액 조성물로 구리 단일막을 식각한 30% 과잉식각 실험에서 식각된 구리층의 측면을 나타낸 현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3의 식각액 조성물로 구리 단일막을 식각한 30% 과잉식각 실험에서 식각된 구리층의 측면을 나타낸 현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예 4의 식각액 조성물로 구리 단일막을 식각한 30% 과잉식각 실험에서 식각된 구리층의 측면을 나타낸 현미경 사진이다.
본 출원 발명은 과산화이황산암모늄((NH4)2S2O8, ammonium persulfate)과 아졸(azole)계 화합물과 잔부(殘部)에 해당하는 물로 이루어지는 식각액을 제공한다.
본 발명에서 물은 명시적인 언급이 없더라도 모든 식각액에서 물을 제외한 기타 성분의 중량 %의 합의 100%에 대한 잔부를 차지한다. 본 발명의 식각액에 사용되는 물로는 반도체용 등급의 물 또는 초순수(ultrapure water)를 사용하는 것이 바람직하다.
식각액 조성물
본 발명의 과산화이황산암모늄은 산화제로서, 구리를 포함하는 금속층을 식각하는 주성분이다. 과산화이황산암모늄은 바람직하게는 반도체 공정용의 순도를 가지는 것을 사용할 수 있다. 본 발명의 식각액에서 과산화이황산암모늄은 식각액의 중량 대비 0.1% 내지 50 %를 차지한다.
본 발명에서 아졸계 화합물이란 질소를 원소로 함유하고 적어도 하나 이상의 비탄소 원자를 고리 속에 갖추고 있는 5원 헤테로고리를 일컫는다. 특별히 한정되지는 않지만, 본 발명의 아졸계 화합물의 예로는 벤조트리아졸(benzotriazole), 아미노테트라졸(aminotetrazole), 이미다졸(imidazole), 피라졸(pyrazole) 등을 들 수 있다. 본 발명의 식각액에서 아졸계 화합물은 전체 식각액에서 중량비로 0.01% 내지 5 %를 차지한다. 아졸계 화합물은 상기 구리를 포함하는 금속층에서 구리의 식각을 억제하여 상기 구리를 포함하는 금속층의 상부 및/또는 하부에 구리와 다른 금속층이 형성된 다층막에서 상기 구리와 다른 금속 사이의 식각 속도를 조절해 주는 역할을 한다. 상기 구리와 다른 금속층은 예를 들어, 티타늄을 포함할 수 있다. 상기 아졸계 화합물은 금속 배선의 컷 디멘션 손실(cut dimension loss, CD loss)을 줄임으로써 금속 배선을 게이트 및 데이터 배선으로 사용하게 하여 준다. 아졸계 화합물이 본 발명의 식각 용액에 첨가되지 않을 경우, 구리에 대한 식각 속도를 조절할 수 없을 뿐 아니라 CD 손실이 커지게 되고 배선의 직진성 역시 저하되어 양산공정 적용시 심각한 문제를 야기할 수 있다.
상기 식각액은 불소를 포함하는 불화물계 화합물을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 식각액에서 상기 불화물계 화합물은 전체 식각액에서 중량비로 0.01% 내지 10%를 차지한다. 상기 불화물계 화합물은 상기 식각액의 산화 보조제로서, 상기 구리를 포함하는 금속층의 식각 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 불화물계 화합물은 상기 티타늄을 포함하는 금속층을 식각할 수 있다. 상기 불화물계 화합물은 예를 들어, 불산(Hydrofluoric acid), 암모늄플로라이드(Ammonium fluoride), 암모늄바이플로라이드(Ammonium Bifluoride), 포타슘플로라이드(Potassium fluoride), 소듐플로라이드(Sodium fluoride) 등을 포함할 수 있다.
본 발명은, 아울러 상기 과산화이황산암모늄과 아졸계 화합물에 4가지 유형의 산화 조절제를 더 포함할 수 있다. 이들 4가지 유형의 산화 조절제는 전혀 사용되지 않거나, 모두 사용되는 경우를 포함한 모든 가능한 조합으로 사용될 수 있다. 이들 4가지 유형의 산화 조절제는 각각 질산 또는 질산염을 포함하는 제1 화합물, 황산 또는 황산염을 포함하는 제2 화합물, 인산 또는 인산염을 포함하는 제3 화합물 그리고 아세트산 또는 아세트산염을 포함하는 제4 화합물이다.
본 발명에서 상기 제1 화합물은 식각액 내에서 질산 이온(NO3 -)을 방출하는 물질이다. 본 발명의 식각액에서 선택적 구성 성분인 상기 제1 화합물은 중량비로 0% 내지 10%를 차지한다. 상기 제1 화합물은 예를 들어, 질산, 질산철(III)(Fe(NO3)3), 질산칼륨, 질산암모늄, 질산리튬 등을 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 제2 화합물은 식각액 내에서 황산 이온(SO4 2-) 또는 황산수소 이온(HSO4 2-)을 방출하는 화합물이다. 본 발명의 선택적 구성 성분인, 상기 제2 화합물은 전체 식각액에서 중량비로 0% 내지 10%를 차지한다. 본 발명에 따른 금속배선 식각용액에서, 상기 제2 화합물은 구리를 포함하는 금속층의 식각 중, 적절한 테이퍼각(30°내지 60°)을 형성시켜 후 공정시 막의 덮힘(step coverage)을 양호하게 하여 수율 향상에 기여하는 한편, 구리의 식각속도를 높여 식각공정의 생산성 향상에 이바지한다. 본 발명에 따른 식각용액에서, 상기 제2 화합물이 배제된 경우라도 구리를 식각할 수 있지만, 상기 제2 화합물을 사용하면 테이퍼각을 적절한 수준으로 유지하여 후속막의 덮힘성이 저하되는 현상을 방지하여 불량 발생을 예방한다. 상기 제2 화합물은 예를 들어, 황산, 황산수소암모늄(NH4HSO4), 황산수소칼륨(KHSO4), 황산칼륨(K2SO4) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 제3 화합물은 식각액 속에서 인산 이온(PO4 3-), 인산일수소 이온(HPO4 2-) 또는 인산이수소 이온(H2PO4-)을 방출하는 화합물이다, 본 발명의 선택적 구성 성분인, 상기 제3 화합물은 전체 식각액에서 중량비로 0% 내지 10%를 차지한다. 상기 제3 화합물은 예를 들어, 인산, 인산암모늄((NH4)3PO4), 인산일수소암모늄((NH4)2HPO4), 인산이수소암모늄(NH4H2PO4), 인산칼륨(K3PO4), 인산일수소칼륨(K2HPO4), 인산이수소칼륨(KH2PO4), 인산나트륨(Na3PO4), 인산일수소나트륨(Na2HPO4) 과 인산이수소나트륨(NaH2PO4) 등을 포함할 수 있다. 적절한 상기 제3 화합물을 포함하는 식각액은 구리를 포함하는 금속층을 고르게 테이퍼 식각할 수 있게 한다.
본 발명에서 상기 제4 화합물은 식각액 내에서 아세트산 이온(CH3COO-)을 방출하는 물질이다. 본 발명의 식각액에서 선택적 구성 성분인, 상기 제4 화합물은 중량비로 0% 내지 10%를 차지한다. 상기 제4 화합물은 예를 들어, 아세트산, 아세트산암모늄, 아세트산칼륨, 아세트산나트륨, 이미노디아세트산(HN(CH2COOH)2 iminodiacetic acid, IDA)등을 포함할 수 있다. 상기 제4 화합물은 식각액의 안정성을 높여 주고 식각 능력을 유지하도록 한다.
상기 식각액은 술폰산을 포함하는 술폰산 화합물을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 식각액에서 상기 불화물계 화합물은 전체 식각액에서 중량비로 0.001% 내지 10 %를 차지한다. 상기 술폰산 화합물은 상기 구리를 포함하는 금속층을 식각하는 주성분인 상기 과산화이황산암모늄의 분해를 억제시킴으로써 상기 식각액의 안정성을 보장할 수 있다. 상기 술폰산 화합물은 예를 들어, 벤젠술폰산(Benzenesulfonic acid), p-톨루엔술폰산(para-Toluenesulfonic), 메탄술폰산화합물(Methanesulfonic acid), 아미도술폰산(Amidosulnic acid) 등을 포함할 수 있다.
상기 식각액은 킬레이트제를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 식각액에서 상기 킬레이트제는 전체 식각액에서 중량비로 0.0001% 내지 5 %를 차지한다. 상기 킬레이트제는 상기 식각액이 상기 구리를 포함하는 금속층을 식각하는 동안 발생되는 구리이온과 결합하여, 상기 구리이온이 상기 식각액의 식각 속도에 영향을 주지 않도록 한다. 상기 킬레이트제는 예를 들어, 포스포닉 계열(Phosphonic series), 설포닉 계열(Sulfonic series), 아세테이트 계열(Acetate series) 등의 물질일 수 있다.
본 발명에서 개시하는 식각액 또는 식각액 조성물의 범위에는 상기 나타낸 중량비의 범위 내에 포함된 식각액은 물론, 비록 조성이 그 중량비 범위의 수치 밖에 있거나, 앞에서 예시로서 보인 일부 성분의 치환이 있더라도 그 변화된 구성이 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 상기 식각액 조성과 실질적으로 균등한 것이 자명하다면 그러한 구성까지도 포함된다.
이하 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 아래 실시예들에 나타낸 구성은 어디까지나 발명의 이해를 돕기 위함이며 어떠한 경우에도 본 발명의 기술적 범위를 실시예에서 제시한 실시 태양으로 제한하려는 것이 아님을 밝혀 둔다.
식각액 조성물의 실시예
본 발명의 식각액 조성물에 따른 실시예 1 내지 4의 식각액을 아래 표 1과 같이 제조하였다. 실시예 1 내지 4의 조성은 표 1에 나타내었고 모든 %값은 중량비이다.
식각액 조성 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
과산화이황산암모늄 2% 3% 3% 3%
아졸계 화합물 0.7% 0.1% 0.1% -
제1 화합물 1% - - -
제2 화합물 - 0.5% - -
제3 화합물 - - 0.5% -
제4화합물 - - - 0.5%
물 100 중량%까지
표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 식각액은 2중량%의 과산화이황산암모늄, 0.7중량%의 아졸계 화합물 및 1중량%의 제1 화합물을 포함한다.
본 발명의 실시예 2에 따른 식각액은 3중량%의 과산화이황산암모늄, 0.1중량%의 아졸계 화합물 및 0.5중량%의 제2 화합물을 포함한다.
본 발명의 실시예 3에 따른 식각액은 3중량%의 과산화이황산암모늄, 0.1중량%의 아졸계 화합물 및 0.5중량%의 제3 화합물을 포함한다.
본 발명의 실시예 4에 따른 식각액은 3중량%의 과산화이황산암모늄 및 0.5중량%의 제1 화합물을 포함한다.
본 발명의 식각액 조성물에 따른 실시예 5 내지 13의 식각액을 아래 표 2와 같이 제조하였다. 실시예 5 내지 13의 조성은 표 2에 나타내었고 모든 %값은 중량 비이다.
식각액 조성 실시예 5 실시예6 실시예7 실시예8 실시예9 실시예10 실시예11 실시예12 실시예13
과산화이황산암모늄 5% 5% 5% 5% 5% 5% 5% 5% 5%
아졸계 화합물 0.5% 0.5% 0.5% 0.5% 0.5% 0.5% 0.5% 0.5% 0.5%
불화물계 화합물 0.2% 0.5% 0.7% 0.2% 0.2% 0.2% 0.2% 0.2% 0.2%
제1 화합물 1% 1% 1% 1% 1% 1% - - -
제2 화합물 1%
제3 화합물 1%
제4화합물 1%
술폰산계 화합물 0.2% 0.2% 0.2% 0.2% 0.5% 0.2% 0.2% 0.2% 0.2%
킬레이트제 0.001% 0.001% 0.001% 0.01% 0.001% 0.001% 0.001% 0.001% 0.001%
물 100 중량%까지
표 2를 참조하면, 본 발명의 실시예 5에 따른 식각액은 5중량%의 과산화이황산암모늄, 0.5중량%의 아졸계 화합물, 0.2중량%의 불화물계 화합물, 1중량%의 제1 화합물, 1중량%의 제4 화합물, 0.2중량%의 술폰산계 화합물 및 0.001중량%의 킬레이트제를 포함한다.
본 발명의 실시예 6에 따른 식각액은 5중량%의 과산화이황산암모늄, 0.5중량%의 아졸계 화합물, 0.5중량%의 불화물계 화합물, 1중량%의 제1 화합물, 1중량%의 제4 화합물, 0.2중량%의 술폰산계 화합물 및 0.001중량%의 킬레이트제를 포함한다.
본 발명의 실시예 7에 따른 식각액은 5중량%의 과산화이황산암모늄, 0.5중량%의 아졸계 화합물, 0.7중량%의 불화물계 화합물, 1중량%의 제1 화합물, 1중량%의 제4 화합물, 0.2중량%의 술폰산계 화합물 및 0.001중량%의 킬레이트제를 포함한다.
본 발명의 실시예 8에 따른 식각액은 5중량%의 과산화이황산암모늄, 0.5중량%의 아졸계 화합물, 0.2중량%의 불화물계 화합물, 1중량%의 제1 화합물, 1중량%의 제4 화합물, 0.2중량%의 술폰산계 화합물 및 0.01중량%의 킬레이트제를 포함한다.
본 발명의 실시예 9에 따른 식각액은 5중량%의 과산화이황산암모늄, 0.5중량%의 아졸계 화합물, 0.2중량%의 불화물계 화합물, 1중량%의 제1 화합물, 0.5중량%의 술폰산계 화합물 및 0.001중량%의 킬레이트제를 포함한다.
본 발명의 실시예 10에 따른 식각액은 5중량%의 과산화이황산암모늄, 0.5중량%의 아졸계 화합물, 0.2중량%의 불화물계 화합물, 1중량%의 제1 화합물, 0.2중량%의 술폰산계 화합물 및 0.001중량%의 킬레이트제를 포함한다.
본 발명의 실시예 11에 따른 식각액은 5중량%의 과산화이황산암모늄, 0.5중량%의 아졸계 화합물, 0.2중량%의 불화물계 화합물, 0.2중량%의 술폰산계 화합물 및 0.001중량%의 킬레이트제를 포함한다.
본 발명의 실시예 12에 다른 식각액은 5중량%의 과산화이황산암모늄, 0.5중량%의 아졸계 화합물, 0.2중량%의 불화물계 화합물, 1중량%의 제3 화합물, 0.2중량%의 술폰산계 화합물 및 0.001중량%의 킬레이트제를 포함한다.
본 발명의 실시예 13에 따른 식각액은 5중량%의 과산화이황산암모늄, 0.5중량%의 아졸계 화합물, 0.2중량%의 불화물계 화합물, 1중량%의 제4 화합물, 0.2중량%의 술폰산계 화합물 및 0.001중량%의 킬레이트제를 포함한다.
식각액 조성물의 실험예-식각액 조성물의 식각 능력 평가
구체적으로 구리 단일막을 시간 기준으로 30% 초과하여 식각한 과잉식각(overetching) 실험을 통하여, 실시예 1 내지 4의 식각액의 식각 속도, CD Skew와 테이퍼 각을 평가하였다. 또 현미경 사진으로 식각된 구리층의 측단면을 관찰하였다. 그 결과를 표 3과 도 1부터 도 4에 나타내었다.
식각 종말점 (초) CD Skew (㎛) 테이퍼 각 (°)
실시예 1 25 0.2 47
실시예 2 35 0.2 42
실시예 3 40 0.2 40
실시예 4 45 0.3 50
식각 종말점은 식각액에 의한 구리 단일막의 식각이 완료되어 유리 기판의 유리가 노출된 상태를 일컫는다. 식각 종말점의 값이 적을수록 왕성한 식각 능력을 가리킨다. CD skew(Cut dimension skew)는 포토레지스트 말단과 구리 말단 사이의 거리를 가리키는데 단차가 나지 않고 고른 테이퍼 식각이 있으려면 이 거리는 적절한 범위에 있어야 한다. 테이퍼 각은 식각된 금속막의 측면에서 본 경사로서 45°내지 60°정도가 적절한 값이다. 표 3을 참조하면, 본 발명의 식각액 조성물은 우수한 식각 속도와 CD skew를 나타내며 테이퍼 프로파일을 30°내지 70°로 조절할 수 있게 해 준다는 것을 알 수 있다. 도 1 내지 4에서 보이는 바와 같이 패턴의 직진성이 우수하고 안정성이 좋아, 많은 수의 구리 금속막을 식각하여도 초기와 같은 성능을 유지할 수 있는 장점이 있다.
구리막 및 상기 구리막과 접촉하여 형성된 티타늄막을 포함하는 다층막을 시간 기준으로 30% 초과하여 식각한 과잉식각(overetching) 실험을 통하여, 실시예 5 내지 13에 따른 식각액의 식각 속도, CD Skew와 테이퍼 각을 평가하였다. 그 결과를 표 4에 나타내었다.
식각 종말점 (초) CD Skew (㎛) 테이퍼 각 (°)
실시예 5 35 0.2 47
실시예 6 40 0.2 42
실시예 7 45 0.2 40
실시예 8 60 0.3 50
실시예 9 28 0.3 45
실시예 10 25 0.2 40
실시예 11 30 0.2 38
실시예 12 40 0.3 60
실시예 13 50 0.2 50
표 4를 참조하면, 본 발명의 식각액 조성물은 우수한 식각 속도와 CD skew를 나타내며 테이퍼 프로파일을 30°내지 70°로 조절할 수 있게 해 준다는 것을 알 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.

Claims (16)

  1. 구리를 포함하는 금속막의 식각액 조성물로서,
    상기 식각액 조성물은 과산화수소를 포함하지 않으며,
    과산화이황산암모늄((NH4)2S2O8, ammonium persulfate) 0.1 중량 % 내지 50 중량 %; 및
    아졸(azole)계 화합물 0.01 중량 % 내지 5 중량 %를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 아졸계 화합물은
    벤조트리아졸(benzotriazole), 아미노테트라졸(aminotetrazole), 이미다졸(imidazole) 및 피라졸(pyrazole)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 불소를 포함하는 불화물계 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 불화물계 화합물은 0.01 중량 % 내지 10 중량 %를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 불화물계 화합물은
    불산(Hydrofluoric acid), 암모늄플로라이드(Ammonium fluoride), 암모늄바이플로라이드(Ammonium Bifluoride), 포타슘플로라이드(Potassium fluoride), 소듐플로라이드(Sodium fluoride)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  6. 제3항에 있어서, 0 중량 % 초과 10 중량 % 이하의 질산 또는 질산염을 포함하는 제1 화합물;
    0 중량 % 초과 10 중량 % 이하의 황산 또는 황산염을 포함하는 제2 화합물;
    0 중량 % 초과 10 중량 % 이하의 인산 또는 인산염을 포함하는 제3 화합물; 및
    0 중량 % 초과 10 중량 % 이하의 아세트산 또는 아세트산염을 포함하는 제4 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 적어도 하나 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 화합물은
    질산, 질산철(III)(Fe(NO3)3), 질산칼륨, 질산암모늄 및 질산리튬으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제2 화합물은
    황산, 황산수소암모늄(NH4HSO4), 황산수소칼륨(KHSO4) 및 황산칼륨(K2SO4)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제3 화합물은
    인산, 인산암모늄((NH4)3PO4), 인산일수소암모늄((NH4)2HPO4), 인산이수소암모늄(NH4H2PO4), 인산칼륨(K3PO4), 인산일수소칼륨(K2HPO4), 인산이수소칼륨(KH2PO4), 인산나트륨(Na3PO4), 인산일수소나트륨(Na2HPO4) 및 인산이수소나트륨(NaH2PO4)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  10. 제6항에 있어서, 상기 제4 화합물은
    아세트산, 아세트산암모늄, 아세트산칼륨, 아세트산나트륨 및 이미노디아세트산(HN(CH2COOH)2 iminodiacetic acid, IDA)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  11. 제5항에 있어서, 술폰산을 포함하는 술폰산계 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 상기 술폰산계 화합물은 0.001 중량 % 내지 10 중량 %를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  13. 제12항에 있어서, 상기 술폰산계 화합물은
    벤젠술폰산(Benzenesulfonic acid), p-톨루엔술폰산(para-Toluenesulfonic acid), 메탄술폰산화합물(Methanesulfonic acid), 아미도술폰산(Amidosulnic acid)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  14. 제11항에 있어서, 킬레이트제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  15. 제14항에 있어서, 상기 킬레이트제는 0.0001 중량 % 내지 5 중량 %를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  16. 제15항에 있어서, 상기 킬레이트제는
    포스포닉 계열(Phosphonic series), 설포닉 계열(Sulfonic series) 및 아세테이트 계열(Acetate series)로 이루어지는 군에서 선택되는 화합물을 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
KR1020130061115A 2013-05-29 2013-05-29 박막트랜지스터 액정표시장치의 식각액 조성물 KR101369946B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130061115A KR101369946B1 (ko) 2013-05-29 2013-05-29 박막트랜지스터 액정표시장치의 식각액 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130061115A KR101369946B1 (ko) 2013-05-29 2013-05-29 박막트랜지스터 액정표시장치의 식각액 조성물

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070104166A Division KR101310310B1 (ko) 2007-03-15 2007-10-16 박막트랜지스터 액정표시장치의 식각액 조성물

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130079462A true KR20130079462A (ko) 2013-07-10
KR101369946B1 KR101369946B1 (ko) 2014-03-06

Family

ID=48992000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130061115A KR101369946B1 (ko) 2013-05-29 2013-05-29 박막트랜지스터 액정표시장치의 식각액 조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101369946B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150100295A (ko) * 2014-02-25 2015-09-02 동우 화인켐 주식회사 유기 발광 표시 장치의 제조 방법
KR20160005639A (ko) * 2014-07-07 2016-01-15 솔브레인 주식회사 실리콘 산화물 제거용 에천트
CN111270236A (zh) * 2018-12-04 2020-06-12 三星显示有限公司 蚀刻剂组合物以及使用蚀刻剂组合物制造金属图案和阵列衬底的方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100248113B1 (ko) * 1997-01-21 2000-03-15 이기원 전자 표시 장치 및 기판용 세정 및 식각 조성물
KR20030079740A (ko) * 2002-04-02 2003-10-10 동우 화인켐 주식회사 알루미늄(또는 알루미늄 합금)층을 함유한 다층막 및단일막 식각액 조성물
KR101174767B1 (ko) * 2005-03-10 2012-08-17 솔브레인 주식회사 금속배선 식각용액을 이용한 액정표시장치의 제조방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150100295A (ko) * 2014-02-25 2015-09-02 동우 화인켐 주식회사 유기 발광 표시 장치의 제조 방법
KR20160005639A (ko) * 2014-07-07 2016-01-15 솔브레인 주식회사 실리콘 산화물 제거용 에천트
CN111270236A (zh) * 2018-12-04 2020-06-12 三星显示有限公司 蚀刻剂组合物以及使用蚀刻剂组合物制造金属图案和阵列衬底的方法
US11441071B2 (en) * 2018-12-04 2022-09-13 Samsung Display Co., Ltd. Etchant composition and methods for manufacturing metal pattern and array substrate using the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR101369946B1 (ko) 2014-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101310310B1 (ko) 박막트랜지스터 액정표시장치의 식각액 조성물
JP5559956B2 (ja) 薄膜トランジスタ液晶表示装置のエッチング液組成物
KR101619380B1 (ko) 식각액 조성물 및 이를 이용한 어레이 기판의 제조방법
JP5735553B2 (ja) エッチング液及びこれを用いた金属配線の形成方法
KR101299131B1 (ko) 박막트랜지스터 액정표시장치의 식각 조성물
JP5713485B2 (ja) 金属配線用エッチング液組成物
KR20140078924A (ko) 금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각 방법
KR20230037016A (ko) 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 패턴과 박막 트랜지스터 기판 제조 방법
KR101149003B1 (ko) 티탄, 알루미늄 금속 적층막 에칭액 조성물
KR20140045121A (ko) 구리계 금속막의 식각액 조성물
KR20110123025A (ko) 금속 배선 식각액 및 이를 이용한 금속 배선 형성 방법
KR102012426B1 (ko) 표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR101369946B1 (ko) 박막트랜지스터 액정표시장치의 식각액 조성물
KR20150045331A (ko) 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 패턴 제조방법
CN111755461B (zh) 液晶显示装置用阵列基板的制造方法及用于其的铜系金属膜蚀刻液组合物
KR20140028446A (ko) 금속 배선 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 배선 형성 방법
CN107653451B (zh) 蚀刻液组合物及利用到该组合物的金属图案制造方法
KR101461180B1 (ko) 비과산화수소형 구리 에칭제
KR20160112471A (ko) 식각액 조성물 및 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102260189B1 (ko) 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법
KR20220051612A (ko) 식각액 조성물 및 이를 이용한 표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR101614879B1 (ko) 식각액 조성물, 및 다중금속막 식각 방법
KR20160112473A (ko) 식각액 조성물 및 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102169690B1 (ko) 구리막 및 티타늄막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102245661B1 (ko) 몰리브덴-티타늄막 또는 인듐산화막 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180201

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190129

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200203

Year of fee payment: 7