KR20160027598A - 식각 조성물, 이를 이용한 투명 전극의 형성 방법 및 표시 기판의 제조 방법 - Google Patents
식각 조성물, 이를 이용한 투명 전극의 형성 방법 및 표시 기판의 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
식각 조성물은, 질산 3 중량% 이상 10 중량% 미만, 염화 화합물 0.01 중량% 이상 5 중량% 이하, 암모늄 화합물 0.1 중량% 이상 5 중량% 이하, 고리형 아민 화합물 0.1 중량% 이상 5 중량% 이하 및 여분의 물을 포함한다. 이에 따라, 금속 산화물층을 선택적으로 식각하여 구리, 티타늄, 몰리브덴 또는 알루미늄을 포함하는 금속층의 식각을 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 식각 조성물, 이를 이용한 투명 전극의 형성 방법 및 표시 기판의 제조 방법에 관한 것으로, 금속 산화물층을 식각할 수 있는 식각 조성물, 이를 이용한 투명 전극 및 표시 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 표시 장치에 이용되는 표시 기판은 각 화소 영역을 구동하기 위한 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터, 상기 박막 트랜지스터와 연결된 신호 배선 및 화소 전극을 포함한다. 상기 신호 배선은 게이트 구동 신호를 전달하는 게이트 배선과, 상기 게이트 배선과 교차하면서 데이터 구동 신호를 전달하는 데이터 배선을 포함한다.
상기 화소 전극은 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물 등과 같은 금속 산화물을 포함하며, 상기 화소 전극을 형성하기 위하여, 식각 조성물이 사용된다. 상기 금속 산화물을 식각하기 위한 종래의 식각 조성물은 황산을 포함한다. 황산을 포함하는 식각 조성물은 유해 물질을 발생시켜 환경 오염 문제를 발생시킬 수 있다. 또한, 구리, 알루미늄, 몰리브덴 또는 티타늄과 같은 금속을 포함하는 다른 금속막이 손상될 수 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 식각 조성물에 황산의 조성을 제거하고 질산의 함량을 증가시키는 경우, 총 질소량이 증가하여 폐수처리량이 증가한다.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 환경 유해 물질의 발생을 줄이고, 금속 산화물층을 선택적으로 식각하여 타 금속층의 손상을 방지하는 식각 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 식각 조성물을 이용한 투명 전극의 형성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 식각 조성물을 이용한 표시 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 식각 조성물은, 질산 3 중량% 이상 10 중량% 미만, 염화 화합물 0.01 중량% 이상 5 중량% 이하, 암모늄 화합물 0.1 중량% 이상 5 중량% 이하, 고리형 아민 화합물 0.1 중량% 이상 5 중량% 이하 및 여분의 물을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 질산은 질산 또는 아질산을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 염화 화합물은 염화나트륨, 염화칼륨 또는 염화암모늄을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 암모늄 화합물은 황산 암모늄 또는 황화 암모늄을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 고리형 아민 화합물은 피롤(pyrrole), 피라졸(pyrazol), 이미다졸(imidazole), 트리아졸(triazole), 테트라졸(tetrazole), 펜타졸(pentazole), 옥사졸(oxazole), 이소옥사졸(isoxazole), 디아졸(thiazole) 또는 이소디아졸(isothiazole)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 고리형 아민 화합물은 벤조트리아졸, 5-아미노테트라졸, 3-아미노테트라졸, 5-메틸테트라졸 또는 5-아미노테트라졸을 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 투명 전극의 형성 방법에 따르면, 베이스 기판 위에 금속 산화물을 포함하는 투명 전극층을 형성한다. 상기 투명 전극층 위에 포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여, 상기 금속산화물을 포함하는 투명 전극층에, 질산 3 중량% 이상 10 중량% 미만, 염화 화합물 0.01 중량% 이상 5 중량% 이하, 암모늄 화합물 0.1 중량% 이상 5 중량% 이하, 고리형 아민 화합물 0.1 중량% 이상 5 중량% 이하 및 여분의 물을 포함하는 식각 조성물을 제공하여, 상기 투명전극층을 식각한다.
일 실시예에서, 상기 투명전극층은 인듐-아연 산화물 또는 인듐-주석 산화물을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 질산은 질산 또는 아질산을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 염화 화합물은 염화나트륨, 염화칼륨 또는 염화암모늄을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 암모늄 화합물은 황산 암모늄 또는 황화 암모늄을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 고리형 아민 화합물은 피롤(pyrrole), 피라졸(pyrazol), 이미다졸(imidazole), 트리아졸(triazole), 테트라졸(tetrazole), 펜타졸(pentazole), 옥사졸(oxazole), 이소옥사졸(isoxazole), 디아졸(thiazole) 또는 이소디아졸(isothiazole)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 고리형 아민 화합물은 벤조트리아졸, 5-아미노테트라졸, 3-아미노테트라졸, 5-메틸테트라졸 또는 5-아미노테트라졸을 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 표시 기판의 제조 방법에 따르면, 베이스 기판 위에, 게이트 전극, 상기 게이트 전극과 중첩하는 반도체층, 상기 반도체층과 접촉하는 소스 전극, 및 상기 반도체층과 접촉하며 상기 소스 전극와 이격되는 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 형성한다. 상기 박막 트랜지스터를 커버하는 보호막을 형성한다. 상기 보호막을 패터닝하여 상기 드레인 전극을 노출한다. 상기 보호막 위에 금속 산화물층을 형성한다. 식각 조성물을 이용하여 상기 금속 산화물층을 식각하여 상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성한다. 상기 식각 조성물은, 질산 3 중량% 이상 10 중량% 미만, 염화 화합물 0.01 중량% 이상 5 중량% 이하, 암모늄 화합물 0.1 중량% 이상 5 중량% 이하, 고리형 아민 화합물 0.1 중량% 이상 5 중량% 이하 및 여분의 물을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 화소 전극은 인듐-아연 산화물 또는 인듐-주석 산화물을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 질산은 질산 또는 아질산을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 염화 화합물은 염화나트륨, 염화칼륨 또는 염화암모늄을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 암모늄 화합물은 황산 암모늄 또는 황화 암모늄을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 고리형 아민 화합물은 피롤(pyrrole), 피라졸(pyrazol), 이미다졸(imidazole), 트리아졸(triazole), 테트라졸(tetrazole), 펜타졸(pentazole), 옥사졸(oxazole), 이소옥사졸(isoxazole), 디아졸(thiazole) 또는 이소디아졸(isothiazole)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 고리형 아민 화합물은 벤조트리아졸, 5-아미노테트라졸, 3-아미노테트라졸, 5-메틸테트라졸 또는 5-아미노테트라졸을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 식각 조성물은 금속 산화물층을 선택적으로 식각하여 구리, 티타늄, 몰리브덴 또는 알루미늄을 포함하는 금속층의 식각을 방지할 수 있다.
또한, 식각액에 황산이 포함되어 있지 않아 황산에 의한 유해 물질의 발생을 방지하여 환경 오염을 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 6은 표시 기판의 제조 방법을 도시한 단면도들이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물에 대해서 먼저 설명하고, 상기 식각 조성물을 이용하는 투명 전극의 형성 방법 및 표시 기판의 제조 방법을 첨부한 도면들을 참조하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.
식각 조성물
본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 질산, 염화 화합물, 암모늄(NH3)화합물, 고리형 아민 화합물 및 여분의 물을 포함한다. 상기 식각 조성물은 금속 산화물층을 선택적으로 식각하는데 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 식각 조성물은, 인듐 주석 산화물(indium tin oxide: ITO), 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide: IZO) 또는 아연 산화물(zinc oxide: ZNO) 등과 같은, 투명 도전성 산화물의 식각에 사용될 수 있다. 상기 인듐 주석 산화물 또는 인듐 아연 산화물은, 결정질 또는 비결정질일 수 있다. 상기 식각 조성물은, 구리, 알루미늄, 몰리브덴 또는 티타늄을 포함하는 금속막에 대한 손상을 방지 또는 최소화할 수 있다. 이하에서는, 각 성분에 대해서 구체적으로 설명한다.
질산
상기 식각 조성물에 포함된 질산은 금속 산화물층을 식각할 수 있다. 예를 들어, 질산은 질산(HNO3)또는 아질산(HNO2)을 포함한다.
질산의 함량이 상기 식각 조성물 전체 중량에 대해서 약 3 중량% 미만인 경우, 상기 식각 조성물의 상기 금속산화물층의 식각 속도를 저하시키고 상기 금속산화물층이 불균일하게 식각되는 문제가 있다. 상기 금속산화물층이 불균일 하게 식각되는 경우, 외부에서 얼룩으로 시인될 수 있다. 반대로, 질산의 함량이 약 10 중량% 초과인 경우, 식각 속도가 지나치게 증가하여, 식각 공정의 조절이 어렵다. 또한, 총 질소량이 증가하여 폐수처리량이 증가한다. 따라서, 질산의 함량은 상기 식각 조성물의 전체 중량에 대해서 약 3 중량% 이상 약 10 중량% 미만인 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 약 5 중량% 이상 약 8 중량% 이하이다.
본 발명에 따른 식각 조성물은 인산, 염산 또는 황산을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 식각 조성물이 인산, 염산 또는 황산을 포함할 경우, 조성물의 pH가 낮아, 금속 산화물층의 식각 시, 구리, 티타늄, 몰리브덴 또는 알루미늄과 같은 금속층을 손상시킬 수 있다.
염화 화합물
상기 식각 조성물에 포함된 염화 화합물은 인산, 염산 또는 황산과 같은 유기산을 포함하는 대신에 금속 산화물층을 식각하는 특성을 향상시키기 위한 역할을 한다.
상기 염화 화합물의 함량이 상기 식각 조성물 전체 중량에 대해서 약 0.1 중량% 미만인 경우, 질산의 제한적인 사용량에 의해 금속산화물층의 식각 속도가 저하된다. 반대로, 상기 염화 화합물의 함량이 5 중량% 초과하는 경우, 금속 산화물층을 선택적으로 식각하기 어려워 구리, 티타늄, 몰리브덴 또는 알루미늄을 포함하는 금속층이 손상될 수 있다. 따라서, 상기 염화 화합물의 함량은 약 0.1 중량% 이상 약 5 중량% 이하인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 약 2 중량% 이상 약 3 중량% 이하 이다.
상기 염화 화합물은 할로겐 이온을 갖는 화합물이 사용될 수 있다. 구체적으로, 염화나트륨, 염화칼륨, 염화암모늄 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게 염화 나트륨이 사용될 수 있다.
고리형 아민 화합물
상기 식각 조성물에 포함된 고리형 아민 화합물은 금속을 포함하는 금속층의 부식을 방지하는 역할을 한다.
상기 고리형 아민 화합물의 함량이 상기 식각 조성물 전체 중량에 대해서 약 0.01 중량% 미만인 경우, 금속 산화물을 포함하는 투명 전극을 선택적으로 식각하기 어려워 구리, 알루미늄, 몰리브덴 또는 티타늄을 포함하는 금속층이 손상될 수 있다. 또한, 금속산화물과 염화 화합물과의 반응을 어렵게 하여 식각 이후의 잔사를 발생시킨다. 반대로, 상기 고리형 아민 화합물의 함량이 약 1 중량%를 초과하는 경우, 구리의 식각이 어렵다. 따라서, 상기 고리형 아민 화합물의 함량은 약 0.01 중량% 이상 약 1 중량% 이하인 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 약 0.1 중량% 이상 약 0.7 중량%이하 이다.
상기 고리형 아민 화합물은 질소를 함유하고 적어도 하나 이상의 비탄소 원자를 고리 속에 포함하는 5원 헤테로 고리를 갖는 아졸계 화합물이 사용될 수 있다. 구체적으로, 피롤(pyrrole)계, 피라졸(pyrazol)계, 이미다졸(imidazole)계, 트리아졸(triazole)계, 테트라졸(tetrazole)계, 펜타졸(pentazole)계, 옥사졸(oxazole)계, 이소옥사졸(isoxazole)계, 디아졸(thiazole)계, 이소디아졸(isothiazole)계 화합물 등이 사용될 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
예를 들어, 상기 아졸계 화합물은 벤조트리아졸(benzotriazole), 5-아미노테트라졸(aminotetrazole), 3-아미노테트라졸(aminotetrazole) 또는 5-메틸테트라졸(methyltetrazole)과 같은 트리아졸계가 바람직하며, 보다 바람직하게는 벤조트리아졸(benzotriazole)이 사용된다.
물
물은 탈이온수(deionized water)를 포함한다. 예를 들어, 물은 반도체 공정용으로서 약 18 ㏁/㎝ 이상의 비저항을 가질 수 있다. 물은 상기 식각 조성물에서, 질산, 염화 화합물, 암모늄 화합물 및 고리형 아민 화합물의 함량을 제외한 나머지를 차지한다.
본 발명의 실시예에 따른 식각 조성물은 금속 산화물층을 선택적으로 식각하여 구리, 티타늄, 몰리브덴 또는 알루미늄을 포함하는 금속층의 식각을 방지할 수 있다.
또한, 식각액에 황산이 포함되어 있지 않아 황산에 의한 유해 물질의 발생을 방지하여 환경 오염을 방지할 수 있다.
투명 전극의 형성 방법 및 표시 기판의 제조 방법
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극의 형성 방법 및 표시 기판의 제조 방법을 구체적으로 설명하기로 한다. 상기 투명 전극의 형성 방법은 상기 표시 기판의 제조 방법에서, 화소 전극을 형성하는 단계를 참조하여 설명된다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
상기 표시 기판은 표시 장치에 사용되는 어레이 기판일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 전극은 표시 장치의 화소 전극 또는 공통 전극으로 사용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 베이스 기판(110) 위에 게이트 라인(GL) 및 게이트 전극(GE)을 형성한다. 구체적으로, 상기 베이스 기판(100) 위에 게이트 금속층을 형성한 후, 이를 패터닝하여, 상기 게이트 라인(GL) 및 상기 게이트 전극(GE)을 형성한다. 상기 베이스 기판(100)으로는 유리 기판, 쿼츠 기판, 실리콘 기판, 플라스틱 기판 등이 사용될 수 있다.
상기 게이트 금속층은 구리, 은, 크롬, 몰리브덴, 알루미늄, 티타늄, 망간, 알루미늄 또는 이들의 합금을 포함할 수 있으며, 단일층 구조 또는 서로 다른 물질을 포함하는 복수의 금속층을 포함하는 다층구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 게이트 금속층은, 구리층 및 상기 구리층의 상부 및/또는 하부에 형성된 티타늄층을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 게이트 전극(GE) 상에는 상기 게이트 절연층(120)이 형성된다. 상기 게이트 절연층(120)은 상기 베이스 기판(110) 및 상기 게이트 전극(GE)을 커버한다. 상기 게이트 절연층(120)은 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 게이트 절연층(120)은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 게이트 절연층(120)은 실리콘 산화물(SiOx)을 포함하고, 500Å의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 게이트 절연층(120)은 서로 다른 물질을 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 게이트 절연층(120) 상에 반도체층 및 데이터 금속층을 형성하고 패터닝하여 액티브 패턴(AP) 및 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함하는 데이터 라인을 형성한다.
상기 데이터 금속층의 식각은 식각액을 이용한 습식 식각을 통해 이루어진다. 상기 식각액은 상기 액티브 패턴(AP)을 실질적으로 식각하지 않는다.
상기 액티브 패턴(AP), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 상기 게이트 전극(GE)이 형성된 영역의 상기 게이트 절연층(120) 상에 형성된다. 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE)은 상기 액티브 패턴(AP) 위에 서로 이격되어 배치된다.
상기 액티브 패턴(AP)은 상기 게이트 전극(GE)과 중첩되고, 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE) 각각과 부분적으로 중첩된다. 상기 액티브 패턴(AP)은 상기 게이트 전극(GE)과 상기 소스 전극(SE) 사이에 개재되고, 상기 게이트 전극(GE)과 상기 드레인 전극(DE) 사이에 개재될 수 있다.
상기 표시 기판은 상기 액티브 패턴(AP) 상에 형성된 오믹 콘택층(OC)을 포함할 수 있다. 상기 액티브 패턴(AP)은 실리콘 반도체 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어, 비정질 실리콘을 들 수 있다. 상기 오믹 콘택층(OC)은 상기 액티브 패턴(AP)과 상기 소스 전극(SE) 사이에 개재되고, 상기 액티브 패턴(AP)과 상기 드레인 전극(DE) 사이에 개재된다. 상기 오믹 콘택층(OC)은 n형 불순물이 고농도로 도핑된 비정질 실리콘을 포함할 수 있다.
상기 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 구리(Cu), 은(Ag), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 망간(Mn), 알루미늄 또는 이들의 합금을 포함하는 단일층 구조 또는 서로 다른 물질을 포함하는 복수의 금속층을 포함하는 다층구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)은 구리(Cu)층 및 상기 구리(Cu)층의 상부 및/또는 하부에 형성된 티타늄(Ti)층을 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE) 상에는 패시베이션층(140)이 형성된다. 상기 패시베이션층(140)은 실리콘 산화물(SiOx) 및 실리콘 질화물(SiNx)을 포함할 수 있다.
상기 패시베이션층(140) 위에 유기 절연층(160)이 형성된다. 상기 유기 절연층(160)은 유기 물질을 포함한다. 상기 유기 절연층(160)은 상기 표시 기판의 표면을 평탄화하며, 포토레지스트 조성물을 상기 패시베이션층(140) 위에 스핀 코팅하여 형성될 수 있다. 상기 표시 기판이 컬러 필터를 포함하는 경우, 상기 유기 절연층(160) 대신에 컬러 필터가 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 패시베이션층(140)상에 금속 산화물층을 형성한다. 상기 금속 산화물은 투명 도전 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 인듐 주석 산화물(indium tin oxide: ITO) 또는 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide: IZO)를 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 금속 산화물층을 식각하여 화소 전극(PE)이 형성된다. 상기 금속 산화물층의 위에 포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 식각 조성물을 이용하여 습식 식각한다. 상기 식각 조성물은 질산, 염화 화합물, 암모늄 화합물, 고리형 아민 화합물 및 여분의 물을 포함한다. 상기 식각 조성물은 기설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물과 실질적으로 동일하므로 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
상기 식각 조성물은 분사법, 침지법 등에 의해 제공될 수 있다. 상기 식각 조성물은 질산, 염화 화합물, 암모늄 화합물, 고리형 아민 화합물 및 여분의 물을 포함할 수 있다.
상기 화소 전극(PE)은 상기 패시베이션층(140) 및 상기 유기 절연층(160)을 패터닝하여 형성된 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극(DE)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 금속 산화물층을 형성한 후에, 또는 상기 금속 산화물층을 식각한 후에, 상기 화소 전극(PE)이 형성된 표시 기판은 브러쉬, 물 또는 유기용매에 의해 세정될 수 있다.
도시되지는 않았으나, 상기 화소 전극(PE) 위에는 액정을 배향하기 위한 배향막이 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 표시 기판은 상기 화소 전극(PE)과 전계를 형성하는 공통 전극을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에서 설명된 표시 기판의 박막 트랜지스터는 게이트 전극이 액티브 패턴 아래에 배치되는 바텀 게이트 구조를 가지나, 다른 실시예에서는 게이트 전극이 액티브 패턴 위에 배치되는 탑 게이트 구조를 가질 수도 있다.
이하에서는, 구체적인 실시예 및 비교예에 대한 실험 결과를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 식각 조성물의 효과를 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속 산화물층을 선택적으로 식각하여 구리, 티타늄, 몰리브덴 또는 알루미늄을 포함하는 금속층의 식각을 방지할 수 있다.
또한, 식각액에 황산이 포함되어 있지 않아 황산에 의한 유해 물질의 발생을 방지하여 환경 오염을 방지할 수 있다.
이하에서는, 구체적인 실시예 및 비교예에 대한 실험 결과를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 식각 조성물의 효과를 설명하기로 한다.
식각 조성물의 준비
아래의 표 1에 따라 질산(HNO3), 염화 화합물로서 염화나트륨(NaCl), 암모늄 화합물로서 황산 암모늄((NH4)2SO4), 고리형 아민 화합물로서 벤조 트리아졸 및 여분의 물을 포함하는 식각 조성물을 10kg가 되도록 준비하였다.
| 질산 (중량%) |
염화 나트륨 (중량%) |
벤조 트리아졸 (중량%) |
황산 (중량%) |
황산 암모늄(중량%) | |
| 실시예 1 | 7.5 | 2.0 | 0.1 | - | 0.5 |
| 실시예 2 | 7.5 | 2.1 | 0.3 | - | 0.5 |
| 실시예 3 | 7.5 | 2.2 | 0.5 | - | 0.5 |
| 실시예 4 | 7.5 | 2.5 | 0.5 | - | 0.9 |
| 실시예 5 | 7.5 | 2.6 | 0.6 | - | 1.0 |
| 실시예 6 | 7.5 | 2.7 | 0.7 | - | 1.1 |
| 비교예 1 | 3 | 0.1 | 0 | - | 0 |
| 비교예 2 | 10 | 1.0 | 0 | - | 0 |
| 비교예 3 | 10 | 1.0 | 0.5 | - | 0.5 |
| 비교예 4 | 0 | 2.6 | 0.5 | - | 1.0 |
| 비교예 5 | 7.5 | 0 | 0.5 | - | 1.0 |
| 비교예 6 | 7.5 | 2.6 | 0 | - | 1.0 |
| 비교예 7 | 7.5 | 2.6 | 0.5 | - | 0 |
| 비교예 8 | 7 | - | 0.5 | 5.0 | 1.0 |
식각 조성물의 식각 특성 평가 실험 1
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 8의 식각 조성물을 유리 기판 상에 적층된 약 550Å 의 인듐-아연 산화물막 및 포토레지스트 패턴을 포함하는 샘플 및 약 550Å의 비정질 인듐-주석 산화물(a-ITO)막 및 포토레지스트 패턴을 포함하는 샘플에 각각 분사하여, 식각 종말점까지 소요된 시간을 기준으로 상기 금속산화물층을 90% 과식각하였다. 각 샘플들에 대한 CD 스큐를 주사전자현미경 사진을 이용하여 측정한 후, 그 결과를 아래의 표 2에 나타내었다. 이하에서, CD 스큐는 포토레지스트 패턴 말단과 금속 산화물막 사이의 거리로 정의된다.
| 인듐-아연 산화물막의 CD 스큐 (㎛) |
인듐-주석 산화물막의 CD 스큐 (㎛) |
|
| 실시예 1 | 0.24 | 0.10 |
| 실시예 2 | 0.24 | 0.10 |
| 실시예 3 | 0.24 | 0.10 |
| 실시예 4 | 0.24 | 0.10 |
| 실시예 5 | 0.24 | 0.10 |
| 실시예 6 | 0.24 | 0.10 |
| 비교예 1 | 0.10 | 0.02 |
| 비교예 2 | 0.30 | 0.16 |
| 비교예 3 | 0.26 | 0.13 |
| 비교예 4 | 0 | 0 |
| 비교예 5 | 0.08 | 0.02 |
| 비교예 6 | 0.29 | 0.14 |
| 비교예 7 | 0.32 | 0.14 |
| 비교예 8 | 0.24 | 0.10 |
유리 기판 상에 적층된 약 550Å 의 인듐-아연 산화물막 및 포토레지스트 패턴을 포함하는 샘플 또는 인듐-주석 산화물막 및 포토레지스트 패턴을 포함하는 샘플을 준비하였다. 각 샘플에 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 8의 식각 조성물들을 분사하여, 식각 종말점(end point detection, EPD)까지 소요된 시간을 기준으로 상기 구리층을 90% 과식각하였다. 인듐-아연 산화물막 및 포토레지스트 패턴을 포함하는 샘플의 식각 종말점은 130초, 인듐-주석 산화물막 및 포토레지스트 패턴을 포함하는 샘플의 식각 종말점은 280초였다. 상기 식각 조성물들의 온도는 33℃ 였다.
표 2를 참조하면, 황산을 포함하지 않는 실시예 1 내지 6을 이용하여 식각한 인듐-아연 산화물막의 CD 스큐의 값은 0.24㎛, 인듐-주석 산화물막의 CD 스큐의 값은 0.1㎛인 것으로 측정되었다.
염화 나트륨 2.6 중량%, 벤조 트리아졸 0.5 중량% 및 황산 암모늄 1.0 중량%을 포함하는 비교예 4를 이용하여 식각한 인듐-아연 산화물막의 CD 스큐의 값과 인듐-주석 산화물막의 CD 스큐의 값은 0㎛인 것으로 측정되었다.
질산 7.5 중량%, 벤조 트리아졸 0.5 중량% 및 황산 암모늄 1.0 중량%을 포함하는 비교예 5을 이용하여 식각한 인듐-아연 산화물막의 CD 스큐의 값은 0.08㎛, 인듐-주석 산화물막의 CD 스큐의 값은 0.02㎛인 것으로 측정되었다.
질산 7.5 중량%, 염화 나트륨 2.6 중량%, 및 황산 암모늄 1.0 중량%을 포함하는 비교예6을 이용하여 식각한 인듐-아연 산화물막의 CD 스큐의 값은 0.29㎛, 인듐-주석 산화물막의 CD 스큐의 값은 0.14㎛인 것으로 측정되었다.
질산 7.5 중량%, 염화 나트륨 2.6 중량% 및 벤조 트리아졸 0.5 중량%을 포함하는 비교예7을 이용하여 식각한 인듐-아연 산화물막의 CD 스큐의 값은 0.32㎛, 인듐-주석 산화물막의 CD 스큐의 값은 0.14㎛인 것으로 측정되었다.
따라서, 비교예 4 내지 7의 식각 조성물의 조성에 의해 실시예 1 내지 6의 식각 조성물과 동일한 식각 특성을 나타내지 못한다.
질산 7 중량%, 벤조 트리아졸 0.5 중량%, 황산 5 중량% 및 황산 암모늄 1 중량%을 포함하는 비교예 8을 이용하여 식각한 인듐-아연 산화물막의 CD 스큐의 값은 0.24㎛ 이고, 인듐-주석 산화물막의 CD 스큐의 값은 0.1㎛인 것으로 측정되었다.
따라서, 황산을 포함하지 않는 실시예 1 내지 6의 식각 특성이 황산을 포함하는 비교예 8의 식각 특성과 동일한 것을 확인할 수 있다.
식각 조성물의 식각 특성 평가 실험 2
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 8의 식각 조성물을 유리 기판 상에 적층된 약 200Å의 티타늄층 및 약 10,000Å의 구리층을 포함하는 금속층 및 두 개의 약 700Å의 몰리브덴층들 사이에 배치된 약 10,000Å의 알루미늄층을 포함하는 금속층에 분사하여, 각 금속층에 대한 프로파일을 주사전자현미경 사진을 이용하여 측정한 후, 식각 전 상태의 금속층과 함께 비교하여 그 결과를 아래의 표 3에 나타내었다. 상기 금속층들은 10분 동안 식각 되었으며, 상기 식각 조성물들의 온도는 33℃ 였다.
표 3의 "○"는 상기 금속층들이 전체적으로 손상되었음을 나타내며, "△"는 상기 금속층들이 부분적으로 손상되었음을 나타내며, "X" 는 실질적으로 손상되지 않았음을 나타낸다.
표 3을 참조하면, 비교예 6 또는 비교예 7을 이용하여 식각한 구리를 포함하는 금속층의 손상은 식각 전의 금속층의 상태에 비해 큰 반면, 황산을 포함하지 않는 실시예 1 내지 6을 이용하여 식각한 구리를 포함하는 금속층의 손상이 식각 전의 금속층의 상태에 비해 적다. 본 발명의 실시예 1 내지 6을 이용하여 식각한 구리를 포함하는 금속층의 손상 정도와 질산 7 중량%, 벤조 트리아졸 0.5 중량%, 황산 5 중량% 및 황산 암모늄 1 중량%을 포함하는 비교예 8을 이용하여 식각한 구리를 포함하는 금속층의 손상 정도가 동일한 것을 확인할 수 있다.
또한, 비교예 6 또는 비교예 7을 이용하여 식각한 알루미늄을 포함하는 금속층의 손상 정도가 식각 전의 금속층의 상태에 비해 큰 반면, 황산을 포함하지 않는 실시예 1 내지 6을 이용하여 식각한 알루미늄을 포함하는 금속층의 손상 정도가 식각 전의 금속층의 상태에 비해 적다. 본 발명의 실시예 1 내지 6을 이용하여 식각한 알루미늄을 포함하는 금속층의 손상 정도와 질산 7 중량%, 벤조 트리아졸 0.5 중량%, 황산 5 중량% 및 황산 암모늄 1 중량%을 포함하는 비교예 8을 이용하여 식각한 알루미늄을 포함하는 금속층의 손상 정도가 동일한 것을 확인할 수 있다.
따라서, 황산을 포함하지 않는 실시예 1 내지 6의 조성이 금속 산화물층을 선택적으로 식각하여 구리, 티타늄, 몰리브덴 또는 알루미늄을 포함하는 금속층의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 실시예 1 내지 6의 조성에 황산이 포함되어 있지 않아 황산에 의한 유해 물질의 발생을 방지하여 환경 오염을 방지할 수 있다.
이상 실시예들을 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.
GL: 게이트 라인
GE: 게이트 전극
SE: 소스 전극 DE: 드레인 전극
AP: 액티브 패턴 OC: 오믹 콘택층
PE: 화소 전극 110: 베이스 기판
120: 게이트 절연층 140: 패시베이션층
160: 유기 절연층
SE: 소스 전극 DE: 드레인 전극
AP: 액티브 패턴 OC: 오믹 콘택층
PE: 화소 전극 110: 베이스 기판
120: 게이트 절연층 140: 패시베이션층
160: 유기 절연층
Claims (20)
- 질산 3 중량% 이상 10 중량% 미만;
염화 화합물 0.01 중량% 이상 5 중량% 이하;
암모늄 화합물 0.1 중량% 이상 5 중량% 이하;
고리형 아민 화합물 0.1 중량% 이상 5 중량% 이하; 및
여분의 물을 포함하는 식각 조성물. - 제1항에 있어서, 상기 질산은 질산 및 아질산으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 염화 화합물은 염화나트륨, 염화칼륨 및 염화암모늄으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 암모늄 화합물은 황산 암모늄 및 황화 암모늄으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 고리형 아민 화합물은 피롤(pyrrole), 피라졸(pyrazol), 이미다졸(imidazole), 트리아졸(triazole), 테트라졸(tetrazole), 펜타졸(pentazole), 옥사졸(oxazole), 이소옥사졸(isoxazole), 디아졸(thiazole) 및 이소디아졸(isothiazole)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각 조성물.
- 제5항에 있어서, 상기 고리형 아민 화합물은 벤조트리아졸, 5-아미노테트라졸, 3-아미노테트라졸, 5-메틸테트라졸 및 5-아미노테트라졸로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 식각 조성물.
- 베이스 기판 위에 금속 산화물을 포함하는 투명 전극층을 형성하는 단계;
상기 투명 전극층 위에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여, 상기 금속산화물을 포함하는 투명 전극층에, 질산 3 중량% 이상 10 중량% 미만, 염화 화합물 0.01 중량% 이상 5 중량% 이하, 암모늄 화합물 0.1 중량% 이상 5 중량% 이하, 고리형 아민 화합물 0.1 중량% 이상 5 중량%이하 및 여분의 물을 포함하는 식각 조성물을 제공하여, 상기 투명전극층을 식각하는 단계를 포함하는 투명 전극의 형성 방법. - 제7항에 있어서, 상기 투명전극층은 인듐-아연 산화물 또는 인듐-주석 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 전극의 형성 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 질산은 질산 및 아질산으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 전극의 형성 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 염화 화합물은 염화나트륨, 염화칼륨 및 염화암모늄으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 전극의 형성 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 암모늄 화합물은 황산 암모늄 및 황화 암모늄으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 전극의 형성 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 고리형 아민 화합물은 피롤(pyrrole), 피라졸(pyrazol), 이미다졸(imidazole), 트리아졸(triazole), 테트라졸(tetrazole), 펜타졸(pentazole), 옥사졸(oxazole), 이소옥사졸(isoxazole), 디아졸(thiazole) 및 이소디아졸(isothiazole)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 전극의 형성 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 고리형 아민 화합물은 벤조트리아졸, 5-아미노테트라졸, 3-아미노테트라졸, 5-메틸테트라졸 및 5-아미노테트라졸로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 전극의 형성 방법.
- 베이스 기판 위에, 게이트 전극, 상기 게이트 전극과 중첩하는 반도체층, 상기 반도체층과 접촉하는 소스 전극, 및 상기 반도체층과 접촉하며 상기 소스 전극와 이격되는 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 형성하는 단계;
상기 박막 트랜지스터를 커버하는 보호막을 형성하는 단계;
상기 보호막을 패터닝하여 상기 드레인 전극을 노출하는 단계;
상기 보호막 위에 금속 산화물층을 형성하는 단계; 및
식각 조성물을 이용하여 상기 금속 산화물층을 식각하여 상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 식각 조성물은, 질산 3 중량% 이상 10 중량% 미만, 염화 화합물 0.01 중량% 이상 5 중량% 이하, 암모늄 화합물 0.1 중량% 이상 5 중량% 이하, 고리형 아민 화합물 0.1 중량% 이상 5 중량% 이하 및 여분의 물을 포함하는 표시 기판의 제조 방법. - 제14항에 있어서, 상기 화소 전극은 인듐-아연 산화물 또는 인듐-주석 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 질산은 질산 및 아질산으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 염화 화합물은 염화나트륨, 염화칼륨 및 염화암모늄으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 암모늄 화합물은 황산 암모늄 및 황화 암모늄으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 고리형 아민 화합물은 피롤(pyrrole), 피라졸(pyrazol), 이미다졸(imidazole), 트리아졸(triazole), 테트라졸(tetrazole), 펜타졸(pentazole), 옥사졸(oxazole), 이소옥사졸(isoxazole), 디아졸(thiazole) 및 이소디아졸(isothiazole)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 고리형 아민 화합물은 벤조트리아졸, 5-아미노테트라졸, 3-아미노테트라졸, 5-메틸테트라졸 및 5-아미노테트라졸로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법.
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