KR20130084717A - 식각 조성물 및 이를 이용한 표시 기판의 제조 방법 - Google Patents

식각 조성물 및 이를 이용한 표시 기판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

개시된 식각조성물은 할로겐 함유 화합물 0.05 중량％ 내지 15 중량％, 질산 화합물 0.1 중량％ 내지 20 중량％, 아세트산 화합물 0.1 중량％ 내지 10 중량％, 고리형 아민 화합물 0.1 중량％ 내지 10 중량％, 다가 알코올 0 내지 50 중량％ 및 여분의 물을 포함한다.

Description

식각 조성물 및 이를 이용한 표시 기판의 제조 방법{ETCHANT COMPOSITION AND METHOD OF MANUFACTURING A DISPLAY SUBSTRATE USING THE ETCHANT COMPOSITION}
본 발명은 식각 조성물 및 이를 이용한 표시 기판의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표시 기판을 형성하는 공정에서 투명 도전막용 식각 조성물 및 이를 이용한 표시 기판의 제조 방법에 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 에천트(식각액 또는 식각 가스)로 상기 박막을 식각함으로써 상기 박막을 패터닝할 수 있는 공정이다.
상기 식각 대상이 되는 박막이 ITO 등을 포함하는 투명 도전막인 경우에 이용되는 에천트로서, 왕수계 식각액, 염화철계 식각액, 옥살산 식각액 등을 들 수 있다.
그러나, 상기 왕수계 식각액은 염산이나 질산이 휘발하기 때문에 식각용액 조성물의 성분량의 변동이 크고, 그로 인하여 흄(fume) 발생이 심하여 작업 환경을 오염 시키며, 박막 트랜지스터 액정표시장치의 박막트랜지스터 제조공정에서 전극재료로 주로 사용되고 있는 구리 또는 구리 합금을 침해하는 단점이 있다. 또한, 염화철계 식각액은 상대적으로 측면 식각량이 크고 철의 오염을 유발시킬 수 있으며, 옥살산 식각액은 식각시 잔사가 발생하기 쉬우며, 식각액을 사용한 후 장치 내벽에 잔류물(옥살산 결정)이 발생하는 단점을 가지고 있다.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 구리막 또는 구리 합금막의 손상을 최소화시킬 수 있는 식각 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 식각 조성물을 이용한 표시 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 식각조성물은 할로겐 함유 화합물 0.05 중량％ 내지 15 중량％, 질산 화합물 0.1 중량％ 내지 20 중량％, 아세트산 화합물 0.1 중량％ 내지 10 중량％, 고리형 아민 화합물 0.1 중량％ 내지 10 중량％, 다가 알코올 0 내지 50 중량％ 및 여분의 물을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 할로겐 함유 화합물은 염화수소, 염화알루미늄, 불화암모늄, 요오드화칼륨, 염화칼륨 또는 염화암모늄 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 질산 화합물은 질산암모늄, 질산칼륨, 질산, 질산구리 또는 질산나트륨 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 아세트산 화합물은 아세트산, 포타슘아세테이트, 암모늄아세테이트, 나트륨아세테이트, 마그네슘아세테이트, 망간아세테이트 또는 아연아세테이트를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 고리형 아민 화합물은 아미노테트라졸, 이미다졸, 인돌, 푸린, 피라졸, 피리딘, 피리미딘, 피롤, 피롤리딘 또는 피롤린을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 다가 알코올은 에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 또는 폴리테트라메틸렌글리콜 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 할로겐 함유 화합물은 염화암모늄을 포함하고, 상기 질산 화합물은 질산을 포함하고, 상기 아세트산 화합물은 포타슘 아세테이트를 포함하고, 상기 고리형 아민 화합물은 아미노 테트라졸을 포함하고, 상기 다가 알코올은 에틸렌 글리콜을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 할로겐 함유 화합물의 함량은 0.05 중량％ 내지 10 중량％이고, 상기 질산 화합물의 함량은 5 중량％ 내지 15 중량％이고, 상기 아세트산 화합물의 함량은 0.1 중량％ 내지 10 중량％이고, 상기 고리형 아민 화합물의 함량은 0.1 중량％ 내지 5 중량％이고, 상기 다가 알코올의 함량은 0 내지 30 중량％일 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 표시 기판의 제조 방법에서, 기판 상에 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 스위칭 소자를 형성하고, 상기 스위칭 소자가 형성된 기판 상에 투명 도전막을 형성한다. 상기 투명 도전막을 할로겐 함유 화합물 0.05 중량％ 내지 15 중량％, 질산 화합물 0.1 중량％ 내지 20 중량％, 아세트산 화합물 0.1 중량％ 내지 10 중량％, 고리형 아민 화합물 0.1 중량％ 내지 10 중량％, 다가 알코올 0 내지 50 중량％ 및 여분의 물을 포함하는 식각 조성물을 이용하여 패터닝함으로써 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소 전극을 형성한다.
일 실시예에서, 상기 투명 도전막은 인듐 산화물을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 게이트 전극, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 중 적어도 하나는 구리막 또는 구리 합금막을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 게이트 전극, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 중 적어도 하나는 티타늄막 및 티타늄막 위에 형성된 구리막을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 표시 기판은, 상기 게이트 전극과 동일한 층으로부터 형성되는 게이트 패드 전극, 상기 소스 전극 및 드레인 전극과 동일한 층으로부터 형성되는 데이터 패드 전극, 상기 게이트 패드 전극에 접촉하며, 상기 화소 전극과 동일한 층으로부터 형성되는 게이트 콘택 전극 및 상기 데이터 패드 전극에 접촉하며, 상기 화소 전극과 동일한 층으로부터 형성되는 데이터 콘택 전극을 더 포함할 수 있다.
이와 같은 식각액 및 표시 기판의 제조 방법에 따르면, 종래의 투명 도전막용 식각액들에 의해 발생하는, 저온에서의 결정화, 과도한 측면 식각, 잔사의 발생 등을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 특히, 상기 인듐 산화막을 식각하는 공정에서 상기 인듐 산화막 외의 다른 금속막, 예를 들어, 데이터 금속 패턴 또는 게이트 금속 패턴에 포함되는 구리막 또는 구리 합금막이 부식되어 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 표시 기판의 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I' 라인 및 II-II' 라인을 따라 절단된 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 도 1에 도시된 표시 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예 1 내지 3의 식각 조성물을 이용하여 식각된 시편의 프로파일을 나타내는 전자현미경(SEM) 사진이다.
이하에서는, 먼저 본 발명의 식각 조성물에 대해서 설명한 후, 이를 이용하여 표시 기판의 제조 방법과, 식각 조성물을 이용한 실험 결과를 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 식각 조성물은 할로겐 함유 화합물 0.05 중량％ 내지 15 중량％, 질산 화합물 0.1 중량％ 내지 20 중량％, 아세트산 화합물 0.1 중량％ 내지 10 중량％, 고리형 아민 화합물 0.1 중량％ 내지 10 중량％, 다가 알코올 0 내지 50 중량％ 및 여분의 물을 포함한다.
상기 식각액에 의해서 식각되는 대상이 되는 막은.인듐 산화막일 수 있다. 상기 인듐 산화막은 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide, IZO), 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO) 등을 포함할 수 있다. 상기 인듐 산화막은 결정질 상태가 아닌 비정질 상태의 박막일 수 있다. 또한, 상기 투명 도전막은 산화아연 등을 포함할 수 있다.
상기 할로겐 함유 화합물은 투명 도전막을 식각하는 주성분일 수 있다. 상기 할로겐 함유 화합물은 용액 내에서 할로겐 이온 또는 다원자 할로겐 이온으로 해리될 수 있는 화합물이면 모두 사용가능하며, 특정 화합물로 특별히 한정되지 을 수 있다. 예를 들어, 상기 할로겐 함유 화합물은 아래의 화학식 1로 나타낼 수 있다.
<화학식 1>
AXn
상기 화학식 1에서, A는 양이온, X는 할로겐 원소를 나타내며, n은 1 내지 3의 정수로서, A의 산화수에 대응된다. 예를 들어, 상기 A는 수소 이온, 암모늄이온, 알킬금속이온, 철 이온, 알루미늄 이온 등을 예로 들 수 있으며, X는 불소이온, 염소이온, 요오드 이온, 브롬 이온 등을 예로 들 수 있다.
구체적으로, 상기 할로겐 함유 화합물은 할로겐화 수소, 암모늄할라이드, 할로겐화철 또는 알카리할라이드 등을 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로, 염화수소(HCl), 염화알루미늄(AlCl3), 불화암모늄(NH4F), 요오드화칼륨(KI), 염화칼륨(KCl), 염화암모늄(NH4Cl) 등을 포함할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 할로겐 함유 화합물의 함량이 지나치게 높아지면, 투명 도전막 외에 다른 금속막, 예를 들어, 구리막, 구리 합금막, 등을 손상시킬 수 있으며, 함량이 지나치게 낮아지면 투명 도전막의 식각 속도가 느려질 수 있다. 따라서, 상기 할로겐 함유 화합물의 함량은 식각 조성물 전체 중량에 대하여 0.05 중량％ 내지 15 중량％인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게 0.05 중량％ 내지 10 중량％일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 상기 할로겐 함유 화합물의 함량을 조절함으로써, 식각 대상인 투명 도전막의 식각 속도를 안정적으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 범위 내에서, 할로겐 함유 화합물의 함량을 증가시키면, 경사각, 잔사 길이의 변화 없이 식각 속도를 증가시킬 수 있으며, 할로겐 함유 화합물의 함량을 감소시키면, 경사각, 잔사 길이의 변화 없이 식각 속도를 감소시킬 수 있다.
상기 질산 화합물은 투명 도전막의 식각을 보조하는 기능을 할 수 있다. 상기 질산 화합물은 용액 내에서 질산 이온(NO3 -)으로 해리될 수 있는 화합물은 모두 사용 가능하며, 예를 들어, 질산암모늄(NH4NO3), 질산칼륨(KNO3), 질산(HNO3), 질산구리(CuNO3), 질산나트륨(NaNO3) 등을 포함할 수 있다. 상기 질산 화합물의 함량이 지나치게 높아지면, 구리막 또는 구리 합금막이 손상될 수 있으며, 함량이 지나치게 낮아지면 투명 도전막의 식각 속도를 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 질산 화합물의 함량은 식각 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 중량％ 내지 20 중량％인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게, 5 중량％ 내지 15 중량％일 수 있다.
상기 아세트산 화합물은 식각액의 젖음성을 향상시켜 투명 도전막의 원활한 식각을 도와 잔사를 억제하는 역할을 한다. 예를 들어, 상기 아세트산 화합물은 아래의 화학식 2로 나타낼 수 있다.
<화학식 2>
B(CH3COO)n
상기 화학식 2에서, B는 양이온을 나타내며, n은 1 내지 3의 정수로서, B의 산화수에 대응된다. 예를 들어, 상기 A는 수소 이온, 암모늄이온, 알킬금속이온, 철 이온, 알루미늄 이온 등을 예로 들 수 있다.
구체적으로, 상기 아세트산 화합물은, 아세트산(acetic acid), 포타슘아세테이트(potassium acetate), 암모늄아세테이트(ammonium acetate), 나트륨아세테이트(sodium acetate), 마그네슘아세테이트(magnesium acetate), 망간아세테이트(manganese acetate), 또는 아연아세테이트(zinc acetate)를 포함할 수 있다. 이들은 각각 단독으로, 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 아세트산 화합물의 함량은 식각 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 중량％ 내지 10 중량％인 것이 바람직할 수 있다.
상기 고리형 아민 화합물은 상기 식각 조성물이 구리막 또는 구리 합금막을 손상시키기는 것을 억제할 수 있다.
상기 고리형 아민 화합물은 수용성 헤테로 사이클릭 아민 화합물을 포함할 수 있다. 상기 고리형 아민 화합물의 구체적인 예로서는, 아미노테트라졸(aminotetrazole), 이미다졸(imidazole), 인돌(indole), 푸린(purine), 피라졸(pyrazole), 피리딘(pyridine), 피리미딘(pyrimidine), 피롤(pyrrole), 피롤리딘(pyrrolidine) 및 피롤린(pyrroline) 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 조합하여 이용될 수 있다.
바람직하게는, 아미노테트라졸계 화합물이 사용될 수 있으며, 상기에서 아미노테트라졸계 화합물의 구체적인 예로는, 아미노테트라졸, 5-아미노-1-페닐테트라졸, 5-아미노-1-(1-나프틸)테트라졸, 1-메틸-5-아미노테트라졸, 1,5-디아미노테트라졸 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 조합하여 이용될 수 있다.
상기 고리형 아민 화합물의 함량이 지나치게 적은 경우, 구리막 또는 구리 합금막의 손상을 억제하기 어렵고, 지나치게 많은 경우, 상기 투명 도전막에 대한 식각 속도를 저하시킬 수 있다. 따라서, 상기 고리형 아민 화합물의 함량은 상기 투명 도전막용 식각 조성물 전체 중량에 대해서 0.1 중량％ 내지 10 중량％인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게, 0.1 중량％ 내지 5 중량％일 수 있다.
상기 다가 알코올은 상기 식각 조성물의 증발량을 감소시켜 식각용액 조성물의 함량의 변동이 감소되고, 그로 인하여 흄(fume) 발생량이 줄어들 수 있다. 상기 다가 알코올의 함량이 지나치게 높아지면, 투명 도전막의 식각 속도를 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 다가 알코올의 함량은 식각 조성물 전체 중량에 대하여 50 중량％를 넘지 않는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게, 0 내지 30 중량％일 수 있다.
예를 들어, 상기 다가 알코올은 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 테트라에틸렌글리콜(tetraethylene glycol), 프로필렌글리콜(propylene glycol), 부틸렌글리콜 (butylene glycol), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol), 폴리프로필렌글리콜(polypropylene glycol), 폴리테트라메틸렌글리콜(polytetramethylene glycol) 등을 예로 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로, 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 식각액은 상기 할로겐 함유 화합물, 상기 질산 화합물, 상기 아세트산 화합물, 상기 고리형 아민 화합물 및 상기 다가 알코올 외에 물을 포함할 수 있다.
상기 식각액에 이용되는 물은 특별히 한정되지 않으나, 바람직하게, 탈이온수일 수 있다. 보다 바람직하게, 상기 식각액에 이용되는 물은 비저항값이 약 18㏁/㎝인 탈이온수일 수 있다. 상기 물의 함량은 상기 할로겐 함유 화합물, 상기 질산 화합물, 상기 아세트산 화합물, 상기 고리형 아민 화합물 및 상기 다가 알코올의 함량에 따라 결정될 수 있으며, 예를 들어, 상기 식각액 전체 중량에서, 상기 할로겐 함유 화합물, 상기 질산 화합물, 상기 아세트산 화합물, 상기 고리형 아민 화합물 및 상기 다가 알코올의 중량을 제외한 나머지가 물의 함량일 수 있다. 예를 들어, 상기 물의 함량은, 상기 투명 도전막용 식각 조성물 전체 중량에 대해서 20 중량％ 내지 90 중량％일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 용액 내에서 황산이온(SO4 2-)으로 해리될 수 있는 황산 화합물을 포함하지 않는 것이 바람직할 수 있다. 상기 황산 이온은 투명 도전막 외의 다른 금속막 및 장치를 손상시킬 수 있으며, 특히 구리와 쉽게 결합함으로써, 구리막 또는 구리 합금막에 대한 손상을 증가시킬 수 있다. 상기 황산 화합물의 예로는 황산, 황산암모늄, 황산나트륨, 황산칼륨, 과황산암모늄, 과황산나트륨, 과황산칼륨 등을 예로 들 수 있다.
본 발명에 따른 식각 조성물은, 종래의 투명 도전막용 식각액들에 의해 발생하는, 저온에서의 결정화, 과도한 측면 식각, 잔사의 발생 등을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 특히, 상기 투명 도전막을 식각하는 공정에서 상기 인듐 산화막 외의 다른 금속막, 예를 들어, 구리막 또는 구리 합금막이 부식되어 손상되는 것을 방지할 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' 라인 및 II-II' 라인을 따라 절단된 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 상기 게이트 라인(GL)의 끝단에 연결되어 게이트 구동부로부터 게이트 신호를 인가받는 게이트 패드 전극(GPE) 및 상기 데이터 라인(DL)의 끝단에 연결되어 데이터 구동부로부터 데이터 신호를 인가받는 데이터 패드 전극(DPE)을 더 포함할 수 있다.
상기 게이트 라인(GL)은 제1 방향(D1)을 따라 연장되고, 상기 제1 방향(D1)으로 뻗은 직선형을 가질 수 있다. 상기 데이터 라인(DL)은 상기 제1 방향(D1)과 다른 제2 방향(D2)을 따라 연장되고, 상기 제2 방향(D2)으로 뻗은 직선형을 가질 수 있다.
상기 스위칭 소자(SW)는 상기 게이트 라인(GL) 및 상기 데이터 라인(DL)과 전기적으로 연결된다. 상기 스위칭 소자(SW)는 게이트 전극(GE), 액티브 패턴(AP), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함한다. 상기 드레인 전극(DE)은 상기 화소 전극(PE)과 직접적으로 콘택하고 이에 따라 상기 스위칭 소자(SW)과 상기 화소 전극(PE)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 게이트 라인(GL), 상기 게이트 전극(GE) 및 상기 게이트 패드 전극(GPE)은 동일한 게이트 금속층으로부터 형성될 수 있으며, 상기 데이터 라인(DL), 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE) 및 상기 데이터 패드 전극(DPE)은 동일한 데이터 금속층으로부터 형성될 수 있다.
상기 게이트 라인(GL), 상기 게이트 전극(GE) 및 상기 게이트 패드 전극(GPE)은 단일의 금속막, 단일의 금속 합금막, 또는 이들이 적층되어 형성된 다층 금속막으로 형성될 수 있으며, 본 실시예에서, 상기 게이트 라인(GL), 상기 게이트 전극(GE) 및 상기 게이트 패드 전극(GPE)은 단일의 구리막으로 형성될 수 있다.
상기 데이터 라인(DL)과 연결된 상기 소스 전극(SE), 상기 소스 전극(SE)과 이격된 상기 드레인 전극(DE) 및 상기 데이터 패드 전극(DPE) 각각은, 단일의 금속막, 단일의 금속 합금막, 또는 이들이 적층되어 형성된 다층 금속막으로 형성될 수 있으며, 본 실시예에서, 제1 금속층(142) 및 제2 금속층(144)을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제1 금속층(142)은 티타늄막을 포함할 수 있고, 상기 제2 금속층(144)은 구리막을 포함할 수 있다.
상기 게이트 전극(GE)과 상기 액티브 패턴(AP) 사이에 제1 절연층(120)이 형성될 수 있다. 상기 제1 절연층(120)은 상기 게이트 라인(GL) 및 상기 데이터 라인(DL)을 절연시킬 수 있다. 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE) 및 상기 데이터 패드 전극(DPE) 상에 제2 절연층(150)이 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 절연층들(120, 150)을 관통하는 제1 패드 홀(CT1)을 통해서 상기 게이트 패드 전극(GPE)이 부분적으로 노출되고, 상기 제2 절연층(150)을 관통하는 제2 패드 홀(CT2)을 통해서 상기 데이터 패드 전극(DPE)이 부분적으로 노출될 수 있다. 또한, 상기 제2 절연층(150)은 상기 드레인 전극(DE)을 부분적으로 노출시키는 콘택홀(PCT)을 더 포함될 수 있다.
상기 화소 전극(PE)은 상기 제2 절연층(150) 상에 형성되고, 상기 화소 전극(PE)은 상기 콘택홀(PCT)을 통해서 상기 드레인 전극(DE)과 직접적으로 콘택할 수 있다. 상기 게이트 패드 전극(GPE) 상에 게이트 콘택 전극(GCE)이 형성되고, 상기 게이트 콘택 전극(GCE)은 상기 제1 패드 홀(CT1)을 통해서 상기 게이트 패드 전극(GPE)과 콘택할 수 있다. 상기 데이터 패드 전극(DPE) 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 콘택할 수 있다. 상기 데이터 패드 전극(DPE)은 도 2에 도시된 버퍼 패턴 없이 상기 제1 절연층(120) 상에 직접적으로 형성될 수 있다.
도 3 내지 도 5는 도 1에 도시된 표시 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3을 참조하면, 제1 마스크(미도시)를 이용하여 상기 게이트 전극(GE) 및 상기 게이트 패드 전극(GPE)을 형성할 수 있다. 상기 게이트 전극(GE) 및 상기 게이트 패드 전극(GPE)이 형성된 기판(110) 상에 상기 제1 절연층(120)을 형성하고, 상기 제1 절연층(120) 상에 제2 마스크(미도시)를 이용하여 반도체층(132) 및 오믹 콘택층(134)을 포함하는 상기 액티브 패턴(AP)을 형성할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 액티브 패턴(AP)이 형성된 기판(110) 상에 제3 마스크(미도시)를 이용하여 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE) 및 상기 데이터 패드 전극(DPE)을 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 액티브 패턴(AP)이 형성된 기판(110) 상에 상기 제1 및 제2 금속층들(142, 144)을 순차적으로 형성하고, 상기 제2 금속층(144) 상에 상기 제3 마스크를 이용하여 제1 포토 패턴을 형성할 수 있다. 상기 제1 포토 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 상기 제1 및 제2 금속층들(142, 144)을 식각할 수 있다.
이어서, 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE) 및 상기 데이터 패드 전극(DPE)이 형성된 기판(110) 상에 상기 제2 절연층(150)을 형성할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 제2 절연층(150) 상에 제4 마스크(미도시)를 이용하여 제2 포토 패턴을 형성하고, 상기 제2 포토 패턴을 이용하여 상기 제1 및 제2 패드 홀들(CT1, CT2) 및 상기 콘택홀(PCT)을 형성할 수 있다.
이어서, 상기 콘택홀(PCT)이 형성된 기판(110) 상에 인듐 산화막(INL)을 형성하고 제5 마스크(미도시)를 이용하여 제3 포토 패턴(300)을 형성할 수 있다. 상기 제3 포토 패턴(300)은 상기 기판(110)의 화소 영역, 상기 게이트 패드 전극(GPE) 및 상기 데이터 패드 전극(DPE)이 형성된 영역들 각각에 배치될 수 있다. 상기 제3 포토 패턴(300)을 식각 방지막으로 이용하여 상기 인듐 산화막(INL)을 패터닝하여 상기 화소 전극(PE)을 형성할 수 있다.
상기 인듐 산화막은 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide, IZO), 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO) 등을 포함할 수 있다. 상기 인듐 산화막은 결정질 상태가 아닌 비정질 상태의 박막일 수 있다. 상기 인듐 산화막(INL)이 비정질 상태인 경우, 상기 인듐 산화막(INL)을 상기 투명 도전막용 식각액을 이용하여 패터닝한 후 열처리한다. 상기 열처리를 통해서 비정질 상태의 인듐 산화물이 다결정화될 수 있다.
상기 인듐 산화막(INL)은 식각액을 이용하여 식각할 수 있다. 상기 식각액은 할로겐 함유 화합물 0.05 중량％ 내지 15 중량％, 질산 화합물 0.1 중량％ 내지 20 중량％, 아세트산 화합물 0.1 중량％ 내지 10 중량％, 고리형 아민 화합물 0.1 중량％ 내지 10 중량％, 다가 알코올 0 내지 50 중량％ 및 여분의 물을 포함할 수 있다. 상기 식각액은 상기에서 설명한 본 발명의 인듐 산화막의 식각액과 실질적으로 동일하므로 중복되는 구체적인 설명은 생략한다.
상기 식각액을 이용함에 따라, 상기 인듐 산화막(INL)을 식각하는 공정에서 다른 금속막, 예를 들어, 상기 제2 금속층(144), 상기 데이터 패드 전극(DPE), 상기 게이트 패드 전극(GPE) 등이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 액티브 패턴(AP)을 형성하는 마스크와 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE) 및 상기 데이터 패드 전극(DPE)을 형성하는 마스크를 서로 독립적으로 사용하는 경우를 일례로 설명하였으나, 상기 제2 마스크와 상기 제3 마스크 대신 하나의 단일 마스크를 이용하여 기 액티브 패턴(AP)을 상기 소스 전극(SE), 상기 드레인 전극(DE) 및 상기 데이터 패드 전극(DPE)을 형성하는 공정에서 동시에 형성할 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 데이터 라인(DL)과 연결된 상기 소스 전극(SE), 상기 소스 전극(SE)과 이격된 상기 드레인 전극(DE) 및 상기 데이터 패드 전극(DPE)의 제1 금속층(142)이 티타늄막을 포함하고 상기 제2 금속층(144)이 구리막을 포함하는 경우를 일례로 들어 설명하였으나, 상기 게이트 라인(GL) 및 게이트 전극(GE) 역시 이와 유사한 구리막과 티타늄막의 이중층 구조일 수도 있다. 또한, 상기 제1 금속층(142)은 티타늄막 외의 다른 금속막, 예를 들어, 알루미늄막, 몰리브덴막, 또는 이들의 합금막을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 기판의 제조방법에 따르면, 종래의 투명 도전막용 식각액들에 의해 발생하는, 저온에서의 결정화, 과도한 측면 식각, 잔사의 발생 등을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 특히, 상기 인듐 산화막을 식각하는 공정에서 상기 인듐 산화막 외의 다른 금속막, 예를 들어, 데이터 금속 패턴 또는 게이트 금속 패턴에 포함되는 구리막 또는 구리 합금막이 부식되어 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 구체적인 실시예 및 비교예들을 이용한 식각 특성 평가를 통하여 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
실시예 1
할로겐 함유 화합물로서 NH4Cl 약 1 중량％, 질산 화합물로서 질산 약 12 중량％, 아세트산 화합물로서 포타슘 아세테이트 약 1 중량％, 고리 아민 화합물로서 아미노테트라졸 약 1 중량％, 다가 알코올로서 에틸렌글리콜 약 10 중량％ 및 여분의 물을 포함하는 식각 조성물을 준비하였다.
실시예 2
NH4Cl 약 5 중량％, 질산 약 12 중량％, 포타슘 아세테이트 약 1 중량％, 아미노테트라졸 약 1 중량％, 에틸렌글리콜 약 10 중량％ 및 여분의 물을 포함하는 식각 조성물을 준비하였다.
실시예 3
NH4Cl 약 10 중량％, 질산 약 12 중량％, 포타슘 아세테이트 약 1 중량％, 아미노테트라졸 약 1 중량％, 에틸렌글리콜 약 10 중량％ 및 여분의 물을 포함하는 식각 조성물을 준비하였다.
비교예 1
NH4Cl 약 20 중량％, 질산 약 12 중량％, 포타슘 아세테이트 약 1 중량％, 아미노테트라졸 약 1 중량％, 에틸렌글리콜 약 10 중량％ 및 여분의 물을 포함하는 식각 조성물을 준비하였다.
비교예 2
NH4Cl 약 5 중량％, 질산 약 30 중량％, 포타슘 아세테이트 약 1 중량％, 아미노테트라졸 약 1 중량％, 에틸렌글리콜 약 10 중량％ 및 여분의 물을 포함하는 식각 조성물을 준비하였다.
비교예 3
NH4Cl 약 10 중량％, 질산 약 12 중량％, 포타슘 아세테이트 약 20 중량％, 아미노테트라졸 약 1 중량％, 에틸렌글리콜 약 10 중량％ 및 여분의 물을 포함하는 식각 조성물을 준비하였다.
비교예 4
NH4Cl 약 10 중량％, 질산 약 12 중량％, 포타슘 아세테이트 약 1 중량％, 아미노테트라졸 약 15 중량％, 에틸렌글리콜 약 10 중량％ 및 여분의 물을 포함하는 식각 조성물을 준비하였다.
비교예 5
NH4Cl 약 1 중량％, 질산 약 12 중량％, 포타슘 아세테이트 약 1 중량, 에틸렌글리콜 약 10 중량％ 및 여분의 물을 포함하는 식각 조성물을 준비하였다.
비교예 6
구리 손상 정도를 비교하기 위하여, 구리막에 대한 손상이 비교적 적은 것으로 알려진 옥살산 5％ 수용액을 준비하였다.
비교예 7
NH4Cl 약 1 중량％, 아미노테트라졸 약 4 중량％, 질산 약 9 중량％, 황산 약 0.1 중량％, 에틸렌글리콜 약 15 중량％ 및 여분의 물을 포함하는 식각 조성물을 준비하였다.
실험예 식각 특성 및 구리 손상
크기가 100mm X 100mm 인 유리 기판에 두께가 약 450 인 인듐 주석 산화물층을 형성하고, 포토리소그라피 공정을 이용하여, 상기 인듐 주석 산화물층 위에 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 6의 식각액들을 이용하여 스프레이 방식으로 상기 인듐 주석 산화물층을 식각 하였다. 상기 식각액들의 온도는 약 46 ℃로 유지되었으며, 식각 시간은 약 130초이었다.
또한, 구리에 대한 손상 정도를 평가하기 위하여, 구리막이 형성된 유리 기판을 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 7의 식각액들에 2시간 동한 침지한 후, ICP-MS(inductively coupled plasma mass spectroscopy)를 이용하여 식각액 내의 구리 용출량을 측정하였다. 상기 식각액들의 온도는 약 46 ℃로 유지되었다.
상기를 통해 얻어진 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.
<표 1>
Figure pat00001
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예 1 내지 3의 식각 조성물을 이용하여 식각된 시편의 프로파일을 나타내는 전자현미경(SEM) 사진이다.
표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 3의 식각 조성물을 이용할 경우, 구리 손상이 비교적 적은 옥살산 수용액에 근접하나, 비교예 1, 2, 3, 5의 식각 조성물을 이용할 경우, 구리 용출량이 상대적으로 컸으며, 황산을 포함하는 비교예 7의 식각 조성물 역시 구리 용출량이 컸다. 따라서, 구리막에 대한 손상이 증가할 수 있을 알 수 있다. 또한, 비교예 1 및 비교예 2의 식각 조성물의 경우, 과도한 측면 식각으로, 역테이퍼 형상의 패턴을 형성하였으며, 따라서, 패턴의 안정성을 저하할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 비교예 3, 4의 경우, 식각이 완전히 이루어지지 않았다. 따라서, 동일한 성분을 포함하는 식각 조성물을 이용하더라도, 그 함량에 따라 식각 성능 및 특성이 크게 달라짐을 알 수 있다.
또한, 상기 표 1 및 도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 본 발명의 식각 조성물에 따르면, 할로겐 함유 화합물의 함량을 변화시켰을 때, 경사각(프로파일)의 변화 없이, 식각 속도를 조절할 수 있어, 양산 공정에 적용이 용이함을 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.
100: 표시 기판 110: 베이스 기판
120, 150: 제1, 제2 절연층 PE: 화소 전극
SE: 소스 전극 DE: 드레인 전극
142, 144: 제1 및 제2 금속층 GPE: 게이트 패드 전극
DPE: 데이터 패드 전극

Claims (20)

  1. 할로겐 함유 화합물 0.05 중량％ 내지 15 중량％;
    질산 화합물 0.1 중량％ 내지 20 중량％;
    아세트산 화합물 0.1 중량％ 내지 10 중량％;
    고리형 아민 화합물 0.1 중량％ 내지 10 중량％;
    다가 알코올 0 내지 50 중량％ 및
    여분의 물을 포함하는 식각 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 할로겐 함유 화합물은 염화수소, 염화알루미늄, 불화암모늄, 요오드화칼륨, 염화칼륨 및 염화암모늄으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 질산 화합물은 질산암모늄, 질산칼륨, 질산, 질산구리 및 질산나트륨으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 아세트산 화합물은 아세트산, 포타슘아세테이트, 암모늄아세테이트, 나트륨아세테이트, 마그네슘아세테이트, 망간아세테이트 및 아연아세테이트로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 고리형 아민 화합물은 아미노테트라졸, 이미다졸, 인돌, 푸린, 피라졸, 피리딘, 피리미딘, 피롤, 피롤리딘 및 피롤린으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 다가 알코올은 에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 및 폴리테트라메틸렌글리콜로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 할로겐 함유 화합물은 염화암모늄을 포함하고, 상기 질산 화합물은 질산을 포함하고, 상기 아세트산 화합물은 포타슘 아세테이트를 포함하고, 상기 고리형 아민 화합물은 아미노 테트라졸을 포함하고, 상기 다가 알코올은 에틸렌 글리콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 할로겐 함유 화합물의 함량은 0.05 중량％ 내지 10 중량％이고, 상기 질산 화합물의 함량은 5 중량％ 내지 15 중량％이고, 상기 아세트산 화합물의 함량은 0.1 중량％ 내지 10 중량％이고, 상기 고리형 아민 화합물의 함량은 0.1 중량％ 내지 5 중량％이고, 상기 다가 알코올의 함량은 0 내지 30 중량％인 것을 특징으로 하는 식각 조성물.
  9. 기판 상에 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 스위칭 소자를 형성하는 단계;
    상기 스위칭 소자가 형성된 기판 상에 투명 도전막을 형성하는 단계; 및
    상기 투명 도전막을 할로겐 함유 화합물 0.05 중량％ 내지 15 중량％, 질산 화합물 0.1 중량％ 내지 20 중량％, 아세트산 화합물 0.1 중량％ 내지 10 중량％, 고리형 아민 화합물 0.1 중량％ 내지 10 중량％, 다가 알코올 0 내지 50 중량％ 및 여분의 물을 포함하는 식각 조성물로 패터닝하여 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 표시 기판의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 투명 도전막은 인듐 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 게이트 전극, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 중 적어도 하나는 구리막 또는 구리 합금막을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 게이트 전극, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 중 적어도 하나는 티타늄막 및 티타늄막 위에 형성된 구리막을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 할로겐 함유 화합물은 염화수소, 염화알루미늄, 불화암모늄, 요오드화칼륨, 염화칼륨 및 염화암모늄으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 질산 화합물은 질산암모늄, 질산칼륨, 질산, 질산구리 및 질산나트륨으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 아세트산 화합물은 아세트산, 포타슘아세테이트, 암모늄아세테이트, 나트륨아세테이트, 마그네슘아세테이트, 망간아세테이트 및 아연아세테이트로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 고리형 아민 화합물은 아미노테트라졸, 이미다졸, 인돌, 푸린, 피라졸, 피리딘, 피리미딘, 피롤, 피롤리딘 및 피롤린으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조방법.
  17. 제10항에 있어서, 상기 다가 알코올은 에틸렌글리콜, 테트라에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 및 폴리테트라메틸렌글리콜로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조방법.
  18. 제10항에 있어서, 상기 할로겐 함유 화합물은 염화암모늄을 포함하고, 상기 질산 화합물은 질산을 포함하고, 상기 아세트산 화합물은 포타슘 아세테이트를 포함하고, 상기 고리형 아민 화합물은 아미노 테트라졸을 포함하고, 상기 다가 알코올은 에틸렌 글리콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조방법.
  19. 제10항에 있어서, 상기 표시 기판은
    상기 게이트 전극과 동일한 층으로부터 형성되는 게이트 패드 전극;
    상기 소스 전극 및 드레인 전극과 동일한 층으로부터 형성되는 데이터 패드 전극;
    상기 게이트 패드 전극에 접촉하며, 상기 화소 전극과 동일한 층으로부터 형성되는 게이트 콘택 전극; 및
    상기 데이터 패드 전극에 접촉하며, 상기 화소 전극과 동일한 층으로부터 형성되는 데이터 콘택 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조방법.
  20. 제9항에 있어서, 상기 할로겐 함유 화합물의 함량은 0.05 중량％ 내지 10 중량％이고, 상기 질산 화합물의 함량은 5 중량％ 내지 15 중량％이고, 상기 아세트산 화합물의 함량은 0.1 중량％ 내지 10 중량％이고, 상기 고리형 아민 화합물의 함량은 0.1 중량％ 내지 5 중량％이고, 상기 다가 알코올의 함량은 0 내지 30 중량％인 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조방법.
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