KR20160097755A - Etching solution composition for molybdenum-based metal layer or aluminum-based metal layer and manufacturing method of an array substrate for Liquid crystal display using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 과황산나트륨, 질산, 아세트산, 첨가제 및 물을 포함하는 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a molybdenum-based metal film or an aluminum-based metal film etchant composition and a method for producing an array substrate for a liquid crystal display device using the same, and more particularly to a molybdenum- Or an aluminum-based metal film etchant composition and a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device using the same.
반도체 장치에서 기판 위에 금속 배선을 형성하는 과정은 통상적으로 스퍼터링 등에 의한 금속막 형성공정, 포토레지스트 도포, 노광 및 현상에 의한 선택적인 영역에서의 포토레지스트 형성공정 및 식각공정에 의한 단계로 구성되고, 개별적인 단위 공정 전후의 세정 공정 등을 포함한다. 이러한 식각공정은 포토레지스트를 마스크로 하여 선택적인 영역에 금속막을 남기는 공정을 의미하며, 통상적으로 플라즈마 등을 이용한 건식식각 또는 식각액 조성물을 이용하는 습식식각이 사용된다.The process of forming a metal wiring on a substrate in a semiconductor device is usually composed of a metal film forming process by sputtering or the like, a photoresist coating process, a photoresist forming process in an optional region by exposure and development, and an etching process, And a cleaning process before and after the individual unit process. This etching process refers to a process of leaving a metal film in a selective region using a photoresist as a mask. Typically, dry etching using plasma or wet etching using an etching composition is used.
이러한 반도체 장치에서, TFT-LCD의 배선재료로서 일반적으로 사용되는 금속은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로서, 순수한 알루미늄은 화학물질에 대한 내성이 약하고 후속 공정에서 배선 결합 문제를 야기할 수 있으므로 알루미늄 합금 형태로 사용되거나, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 층 위에 또 다른 금속 층, 예컨대 몰리브덴, 크롬, 텅스텐, 주석 등의 금속층을 갖는 다층의 적층 구조가 적용될 수 있다.In such a semiconductor device, a metal generally used as a wiring material of a TFT-LCD is aluminum or an aluminum alloy. Pure aluminum is resistant to a chemical substance and may cause wire bonding problems in a subsequent process. Or a multilayer laminated structure having another metal layer such as molybdenum, chromium, tungsten, tin or the like on the aluminum or aluminum alloy layer may be applied.
예컨대, Mo/Al-Nd 이중막의 경우 통상 인산이 주성분인 알루미늄 식각액으로 식각할 수 있으나, 두 층간의 식각 속도 차이로 인하여 몰리브덴 오버행(overhang)이 발생하므로 후속공정으로 이러한 오버행을 건식 식각하는 것으로 알려져 있다.For example, in the case of Mo / Al-Nd double layer, it is possible to etch with an aluminum etchant mainly composed of phosphoric acid. However, molybdenum overhang occurs due to the difference in etch rate between the two layers, have.
이와 같이, TFT-LCD 등의 반도체 장치의 배선을 형성하기 위한 금속막을 다층 구조로 할 경우에는 습식 공정과 건식 공정을 함께 적용함으로써 서로의 단점을 보완하는 것이 일반적이다.Thus, when a metal film for forming wirings of a semiconductor device such as a TFT-LCD is formed into a multilayer structure, it is general to compensate for the disadvantages by applying a wet process and a dry process together.
Mo/Al-Nd 이중막을 종래 기술에 의한 알루미늄 식각액으로 습식 식각할 경우, 상부 몰리브덴 층의 식각 속도가 알루미늄 합금 층의 식각 속도보다 작기 때문에 상부 몰리브덴 층이 하부 Al-Nd 합금 층의 외부로 돌출되는 단면을 갖게 되는 불량한 프로파일을 나타낸다. 이러한 불량한 프로파일로 인해 후속 공정에서 단차 커버리지(coverage)가 불량하게 되고, 상부 층이 경사면에서 단선 또는 상하부 금속이 단락될 확률이 커지게 된다. 이러한 경우, 1 차로 알루미늄 식각 용액으로 습식 식각하고, 2 차로 식각 속도의 차이로 인해 미처 식각 되지 못하고 하부 층 바깥으로 돌출된 상부 층을 다시 건식 식각하는 2 단계 공정을 적용하는 것이 일반적이나, 공정이 복잡하여 생산성 및 비용적인 측면에서 불리하며, 제품 손상 등의 문제점이 존재한다.When the Mo / Al-Nd double layer is wet-etched with the aluminum etchant according to the prior art, the upper molybdenum layer protrudes outside the lower Al-Nd alloy layer because the etching rate of the upper molybdenum layer is smaller than the etching rate of the aluminum alloy layer Shows a poor profile having a cross section. This poor profile results in poor step coverage in the subsequent process and increases the probability that the upper layer will be shorted at the slope or shorted to the top and bottom metals. In this case, it is common to apply a two-step process of wet-etching firstly an aluminum etching solution and dry-etching the upper layer which is not etched due to a difference in etching rate in the second order and protruded outward from the lower layer, Which is disadvantageous in terms of productivity and cost, and there is a problem such as product damage.
대한민국 등록특허 제10-0955200호에는 인산, 질산 및 아세트산을 포함하는 식각액 조성물이 게재되어 있으나, 상기 식각액 조성물은 점도가 높아 미세한 패턴을 식각하는데 어려움이 따르며, 테어퍼 각의 균일성을 제어하지 못하는 문제점 등이 있다.Korean Patent No. 10-0955200 discloses an etchant composition containing phosphoric acid, nitric acid, and acetic acid. However, since the etchant composition has a high viscosity, it is difficult to etch fine patterns and the uniformity of the taper angle can not be controlled Problems.
본 발명은 점도가 높은 인산 대신 점도가 낮은 과황산나트륨을 사용하여식각액 조성물의 점도를 낮춰줌으로써, 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막에 형성된 미세 패턴을 에칭하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to etch a fine pattern formed on a molybdenum-based metal film or an aluminum-based metal film by lowering the viscosity of an etchant composition by using sodium persulfate having a low viscosity instead of phosphoric acid having a high viscosity.
또한, 본 발명은 테이퍼 앵글을 균일하게 제어할 수 있으며, 양호한 식각 특성을 갖는 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is still another object of the present invention to provide a molybdenum-based metal film or an aluminum-based metal film etchant composition capable of uniformly controlling a taper angle and having good etching characteristics.
상기 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object,
본 발명은 식각액 조성물 총 중량에 대하여, 과황산나트륨 15 내지 50 중량%, 질산 3 내지 7 중량%, 아세트산 7 내지 10 중량%, 첨가제 0.1 내지 5 중량% 및 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하는 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 식각액 조성물을 제공한다.The present invention relates to a method for producing an etchant composition, comprising the steps of: (a) preparing a resin composition comprising 15 to 50% by weight of sodium persulfate, 3 to 7% by weight of nitric acid, 7 to 10% by weight of acetic acid, 0.1 to 5% A molybdenum-based metal film or an aluminum-based metal film etching liquid composition containing water.
또한, 본 발명은 (1)기판 상에 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막을 형성하는 단계;(1) forming a molybdenum-based metal film or an aluminum-based metal film on a substrate;
(2)상기 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및(2) selectively leaving a photoreactive material on the molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film; And
(3)본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막을 식각하는 단계를 포함하는 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 식각방법을 제공한다.(3) A method for etching a molybdenum-based metal film or an aluminum-based metal film, which comprises etching the molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film using the etching liquid composition of the present invention.
또한, 본 발명은 (1)기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;The present invention also provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (1) forming a gate wiring on a substrate;
(2)상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;(2) forming a gate insulating layer on the substrate including the gate wiring;
(3)상기 게이트 절연층 상에 산화물 반도체층을 형성하는 단계;(3) forming an oxide semiconductor layer on the gate insulating layer;
(4)상기 산화물 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및(4) forming source and drain electrodes on the oxide semiconductor layer; And
(5)상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,(5) forming a pixel electrode connected to the drain electrode, the method comprising the steps of:
상기 (1)단계는 기판 상에 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막을 형성하고, 상기 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막을 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하고,In the step (1), a molybdenum-based metal film or an aluminum-based metal film is formed on the substrate, and the gate wiring is formed by etching the molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film with the etchant composition,
상기 (4)단계는 산화물 반도체층 상에 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막을 형성하고, 상기 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막을 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하며,In the step (4), a molybdenum-based metal film or an aluminum-based metal film is formed on the oxide semiconductor layer, and the source and drain electrodes are formed by etching the molybdenum-based metal film or the aluminum-
상기 식각액 조성물은 본 발명의 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 식각액 조성물인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.Wherein the etchant composition is a molybdenum-based metal film or an aluminum-based metal film etchant composition of the present invention.
또한, 본 발명은 본 발명의 제조방법으로 제조된 액정 표시 장치용 어레이 기판을 제공한다.The present invention also provides an array substrate for a liquid crystal display manufactured by the manufacturing method of the present invention.
본 발명의 식각액 조성물은 점도가 높은 인산 대신 점도가 낮은 과황산나트륨을 사용하여 식각액 조성물의 점도를 낮춰주어 식각액 조성물을 제어할 수 있어, 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막에 형성된 미세한 패턴을 식각할 수 있다.The etchant composition of the present invention can control the etchant composition by lowering the viscosity of the etchant composition by using sodium persulfate having a low viscosity instead of phosphoric acid having a high viscosity to etch the fine pattern formed on the molybdenum- .
또한, 본 발명의 식각액 조성물은 식각 특성이 양호하여, 패널의 크기가 커지면서 발생하는 식각 시간 차이에 의한 식각 균일성 저하, 표면 얼룩, 경사각 불량 및 상부 및 하부 금속의 식각 불량 문제를 해결할 수 있다.In addition, the etching composition of the present invention has good etching properties and can solve problems such as lowering of etching uniformity, surface irregularity, defective inclination angle, and etching failure of upper and lower metals due to an increase in the size of the panel.
이하, 본 발명을 보다 자세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 식각액 조성물 총 중량에 대하여, 과황산나트륨 15 내지 50 중량%, 질산 3 내지 7 중량%, 아세트산 7 내지 10 중량%, 첨가제 0.1 내지 5 중량% 및 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하는 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 식각액 조성물에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing an etchant composition, comprising the steps of: (a) preparing a resin composition comprising 15 to 50% by weight of sodium persulfate, 3 to 7% by weight of nitric acid, 7 to 10% by weight of acetic acid, 0.1 to 5% A water-containing molybdenum-based metal film or an aluminum-based metal film etchant composition.
본 발명의 식각액 조성물은 몰리브덴계 금속막, 알루미늄계 금속막 또는 상기 몰리브덴계 금속막과 알루미늄계 금속막으로 이루어진 다층막을 식각할 수 있는 식각액 조성물이다.The etchant composition of the present invention is an etchant composition capable of etching a multilayer film of a molybdenum-based metal film, an aluminum-based metal film, or the molybdenum-based metal film and the aluminum-based metal film.
상기 몰리브덴계 금속막은 몰리브덴막 또는 몰리브덴 합금막이며, 상기 몰리브덴 합금막은 질화막 또는 산화막도 포함하는 개념이며, 예컨대, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디늄(Nd), 텅스텐(W) 및 인듐(In)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과 몰리브덴으로 이루어진 합금을 의미한다.The molybdenum-based metal film is a molybdenum film or a molybdenum alloy film, and the molybdenum alloy film is a concept including a nitride film or an oxide film. Examples of the molybdenum alloy film include titanium (Ti), tantalum (Ta), chromium (Cr) (Nd), tungsten (W) and indium (In), and an alloy of molybdenum.
또한, 상기 알루미늄계 금속막은 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막이며, 상기 알루미늄 합금막은 질화막 또는 산화막도 포함하는 개념이며, 예컨대, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디늄(Nd), 텅스텐(W) 및 인듐(In)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과 알루미늄으로 이루어진 합금을 의미한다.The aluminum-based metal film is an aluminum film or an aluminum alloy film, and the aluminum alloy film includes a nitride film or an oxide film. Examples of the aluminum alloy film include titanium (Ti), tantalum (Ta), chromium (Cr) Refers to an alloy of at least one metal selected from the group consisting of neodymium (Nd), tungsten (W), and indium (In) and aluminum.
상기 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막은 단일막으로는 바람직하게는 알루미늄막, 알루미늄-네오디늄 합금막, 몰리브덴막 또는 몰리브덴-텅스텐 합금막 등이 사용될 수 있으며, 다층막으로는 몰리브덴/알루미늄-네오디늄막, 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴막, 몰리브덴/알루미늄-네오디늄/몰리브덴 등이 사용될 수 있다.
The molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film may be an aluminum film, an aluminum-neodymium alloy film, a molybdenum film, or a molybdenum-tungsten alloy film, Molybdenum / aluminum / molybdenum film, molybdenum / aluminum-neodymium / molybdenum, and the like can be used.
본 발명의 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 식각액 조성물에 포함되는 과황산나트륨(Na2O8S2)은 알루미늄계 금속막을 산화 시켜 습식 식각하는 역할을 한다. The sodium persulfate (Na 2 O 8 S 2 ) contained in the molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film etchant composition of the present invention functions to wet-etch the aluminum-based metal film.
종래에는 인산을 포함하는 식각액 조성물을 사용하였지만, 인산은 점도가 높아 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막에 형성된 미세한 패턴을 식각하는데 어려움이 따랐다. 또한, 패널의 크기가 커지면서 식각액 조성물의 식각 시간 차이에 의한 식각 균일성이 저하되며, 고점도로 인한 얼룩 발생, 상부 및 하부 금속의 식각 불량, 경사각 불량 문제 등이 발생하였다.Conventionally, an etchant composition containing phosphoric acid is used, but phosphoric acid has a high viscosity, which makes it difficult to etch a fine pattern formed on a molybdenum-based metal film or an aluminum-based metal film. Also, as the size of the panel increases, etching uniformity due to the difference in etching time of the etching composition is lowered, smearing due to high viscosity, etching failure of upper and lower metals, and defective inclination angle occur.
그러나, 본 발명에서는 인산 대신 점도가 낮은 과황산나트륨을 사용함으로써, 상기와 같은 문제점을 모두 해결할 수 있는 효과가 있다.However, in the present invention, by using sodium persulfate having a low viscosity instead of phosphoric acid, the above problems can be solved.
따라서, 본 발명의 식각액 조성물은 미세한 패턴을 식각할 수 있으며, 식각 특성이 양호하여 테이퍼 각(taper angle)을 균일하게 유지할 수 있으며, 얼룩 및 상부 및 하부막의 식각 불량 문제를 예방할 수 있다.Accordingly, the etching solution composition of the present invention can etch a fine pattern, has a good etching property, can maintain a uniform taper angle, and can prevent stains and etching problems of upper and lower films.
상기 과황산나트륨은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 15 내지 50 중량%로 포함되며, 바람직하게는 20 내지 40 중량%로 포함된다. The sodium persulfate is contained in an amount of 15 to 50% by weight, and preferably 20 to 40% by weight based on the total weight of the etchant composition.
상기 과황산나트륨이 15 중량% 미만으로 포함되면, 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 식각시 불량이 발생하여 배선으로서의 역할을 할 수 없고, 50 중량%를 초과하여 포함되면 과식각이 발생하여 배선이 끊기거나 저항이 커져 불량이 발생하게 된다.
If the sodium persulfate is contained in an amount less than 15% by weight, defects may occur during etching of the molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film, Or the resistance is increased to cause defects.
본 발명의 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 식각액 조성물에 포함되는 질산(HNO3)은 보조 식각제의 역할을 하는 성분으로, 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막을 산화시켜 습식 식각하는 역할을 수행한다. The nitric acid (HNO 3 ) contained in the molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film etchant composition of the present invention functions as an auxiliary etchant and functions to wet-etch the molybdenum-based metal film or the aluminum- do.
상기 질산은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 3 내지 7 중량%로 포함되며, 바람직하게는 4 내지 6 중량%로 포함된다. The nitric acid is contained in an amount of 3 to 7% by weight, and preferably 4 to 6% by weight based on the total weight of the etching composition.
상기 질산의 함량이 3 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막의 식각 속도 저하가 발생하며, 10 중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 과도한 식각 속도로 인해 공정상 식각 조절이 어렵고, 과식각이 발생하여 배선으로서의 역할을 수행할 수 없는 문제가 발생한다.
When the content of nitric acid is less than 3% by weight, the etching rate of the molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film is lowered. When the content of nitric acid is more than 10% by weight, It is difficult to obtain a sufficient overcorrection angle to cause a problem that it can not function as a wiring.
본 발명의 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 식각액 조성물에 포함되는 아세트산(CH3COOH)은 반응 속도 등을 조절하기 위한 완충제로 작용하여 질산의 분해속도를 조절하며, 일반적으로 질산의 분해 속도를 감소시키는 역할을 한다. Acetic acid (CH 3 COOH) contained in the molybdenum-based metal film or aluminum-based metal film etchant composition of the present invention acts as a buffer to control the reaction rate and the like, thereby controlling the decomposition rate of nitric acid, .
상기 아세트산은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 7 내지 10 중량%로 포함되며, 바람직하게는 7.5 내지 9 중량%로 포함된다. The acetic acid is contained in an amount of 7 to 10% by weight, and preferably 7.5 to 9% by weight based on the total weight of the etching composition.
상기 아세트산의 함량이 7 중량% 미만으로 포함되면 표시 기판, 보다 자세하게는 TFT 어레이 기판의 배선 식각 균일성이 저하되어 배선의 직진성 저하로 배선 저항이 커지거나 후속 공정에 불량을 유발할 수 있으며, 기판 내의 식각 속도가 불균일해져 기판 상에 얼룩이 발생하는 문제점이 발생한다. If the content of acetic acid is less than 7% by weight, the uniformity of the wiring substrate on the display substrate, more specifically, the TFT array substrate, may deteriorate and the wiring resistance may increase due to the lowering of the straightness of the wiring, The etching speed becomes uneven and a problem arises that the substrate is stained.
또한, 상기 아세트산의 함량이 20 중량%를 초과하여 포함되면, 식각 속도가 현저하게 저하되며, 거품이 발생하여 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막이 불필요한 부분이 완전히 식각 되지 않아 전기적 쇼트를 발생시켜 불량을 발생시킬 수 있다.
If the content of acetic acid is more than 20% by weight, the etch rate is remarkably lowered and bubbles are generated, so that the molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film is not completely etched, Can be generated.
본 발명의 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 식각액 조성물에 포함되는 첨가제는 알루미늄계 금속막 및 몰리브덴계 금속막의 보호제 역할 및 테이퍼 각도를 조절하여 후속 공정에 불량이 발생하지 않는 역할을 한다. The additives included in the molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film etchant composition of the present invention serve to protect the aluminum-based metal film and the molybdenum-based metal film from being defective in subsequent processes by controlling the protective agent and taper angle.
상기 첨가제는 칼륨계 화합물 및 나트륨계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하며, 그 종류가 특별히 한정되는 것은 아니다.The additive includes at least one member selected from the group consisting of a potassium-based compound and a sodium-based compound, and the kind thereof is not particularly limited.
상기 칼륨계 화합물은 KC2H3O2, KClO3, KCl, KHSO4, KNO3, K2C2O4, KClO4, K2O8S2, KH2PO4, K2HPO4, K3PO4 및 K2SO4로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하며, KC2H3O2 또는 KNO3를 포함하는 것이 보다 바람직하다.The potassium-based compound is selected from the group consisting of KC 2 H 3 O 2 , KClO 3 , KCl, KHSO 4 , KNO 3 , K 2 C 2 O 4 , KClO 4 , K 2 O 8 S 2 , KH 2 PO 4 , K 2 HPO 4 , K 3 PO 4 and K 2 SO 4 , and more preferably at least one selected from the group consisting of KC 2 H 3 O 2 or KNO 3 .
상기 나트륨계 화합물은 NaC2H3O2, NaClO3, NaCl, NaHSO4, NaNO3, Na2C2O4, NaClO4, Na2O8S2, NaH2PO4, Na2HPO4, Na3PO4 및 Na2SO4로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하며, NaC2H3O2 -를 포함하는 것이 보다 바람직하다.Wherein the sodium based compound is selected from the group consisting of NaC 2 H 3 O 2 , NaClO 3 , NaCl, NaHSO 4 , NaNO 3 , Na 2 C 2 O 4 , NaClO 4 , Na 2 O 8 S 2 , NaH 2 PO 4 , Na 2 HPO 4 , Na 3 PO 4 and Na 2 SO 4 , and more preferably at least one selected from the group consisting of NaC 2 H 3 O 2 - .
또한, 상기 첨가제는 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%로 포함되며, 바람직하게는 0.5 내지 3 중량%로 포함된다. The additive is included in an amount of 0.1 to 5% by weight, preferably 0.5 to 3% by weight based on the total weight of the etchant composition.
상기 첨가제가 0.1 중량% 미만으로 포함되면, 알루미늄계 금속막의 보호제 역할이 미비하여 불량이 발생하게 되며, 5 중량%를 초과하여 포함되면 식각 속도가 늦어지게 되어 식각불량이 발생하게 된다.
If the additive is contained in an amount of less than 0.1 wt%, the protective function of the aluminum-based metal film is insufficient and defects occur. If the additive is contained in an amount exceeding 5 wt%, the etching rate becomes slow and etching failure occurs.
본 발명의 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 식각액 조성물에 포함되는 물은 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량으로 포함된다. 상기 물은 특별히 한정되지 않으나, 탈이온수를 이용하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 물은 물속에 이온이 제거된 정도를 보여주는 물의 비저항값이 18㏁·㎝ 이상인 탈이온수를 이용하는 것이 바람직하다.
The water contained in the molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film etchant composition of the present invention is contained in a residual amount such that the total weight of the composition is 100% by weight. The water is not particularly limited, but it is preferable to use deionized water. The water is preferably deionized water having a resistivity value of 18 M OMEGA. Or more to show the degree of removal of ions in the water.
또한, 본 발명의 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 식각액 조성물은 추가로 금속 이온 봉쇄제 및 부식 방지제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 첨가제는 이에만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 효과를 더욱 양호하게 하기 위하여, 당 업계에 공지되어 있는 여러 다른 첨가제들을 선택하여 첨가할 수도 있다.In addition, the molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film etchant composition of the present invention may further include at least one selected from the group consisting of a sequestering agent and a corrosion inhibitor. In addition, the additives are not limited thereto, and various other additives known in the art may be selected and added for better effect of the present invention.
본 발명의 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 식각액 조성물의 성분들은 통상적으로 공지된 방법에 의하여 제조 가능하며, 반도체 공정용의 순도로 사용하는 것이 바람직하다.
The components of the molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film etchant composition of the present invention can be manufactured by a conventionally known method and are preferably used for purity for semiconductor processing.
또한, 본 발명은 (1)기판 상에 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막을 형성하는 단계;(1) forming a molybdenum-based metal film or an aluminum-based metal film on a substrate;
(2)상기 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및(2) selectively leaving a photoreactive material on the molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film; And
(3)본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막을 식각하는 단계를 포함하는 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 식각방법에 관한 것이다.(3) A method for etching a molybdenum-based metal film or an aluminum-based metal film, which comprises etching the molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film using the etching liquid composition of the present invention.
본 발명의 식각방법에서, 상기 광반응 물질은 통상적인 포토레지스트 물질인 것이 바람직하며, 통상적인 노광 및 현상 공정에 의해 선택적으로 남겨질 수 있다.In the etching method of the present invention, the photoreactive material is preferably a conventional photoresist material, and may be selectively left by conventional exposure and development processes.
또한, 상기 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막은 단일막이거나, 상기 몰리브덴계 금속막과 알루미늄계 금속막의 다층막일 수 있다.The molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film may be a single film, or may be a multilayer film of the molybdenum-based metal film and the aluminum-based metal film.
상기 몰리브덴계 금속막은 몰리브덴막 또는 몰리브덴 합금막이며, 상기 몰리브덴 합금막은 질화막 또는 산화막도 포함하는 개념이며, 예컨대, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디늄(Nd), 텅스텐(W) 및 인듐(In)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과 몰리브덴으로 이루어진 합금을 의미한다.The molybdenum-based metal film is a molybdenum film or a molybdenum alloy film, and the molybdenum alloy film is a concept including a nitride film or an oxide film. Examples of the molybdenum alloy film include titanium (Ti), tantalum (Ta), chromium (Cr) (Nd), tungsten (W) and indium (In), and an alloy of molybdenum.
또한, 상기 알루미늄계 금속막은 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막이며, 상기 알루미늄 합금막은 질화막 또는 산화막도 포함하는 개념이며, 예컨대, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디늄(Nd), 텅스텐(W) 및 인듐(In)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과 알루미늄으로 이루어진 합금을 의미한다.The aluminum-based metal film is an aluminum film or an aluminum alloy film, and the aluminum alloy film includes a nitride film or an oxide film. Examples of the aluminum alloy film include titanium (Ti), tantalum (Ta), chromium (Cr) Refers to an alloy of at least one metal selected from the group consisting of neodymium (Nd), tungsten (W), and indium (In) and aluminum.
상기 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막은 단일막으로는 바람직하게는 알루미늄막, 알루미늄-네오디늄 합금막, 몰리브덴막 또는 몰리브덴-텅스텐 합금막 등이 사용될 수 있으며, 다층막으로는 몰리브덴/알루미늄-네오디늄막, 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴막, 몰리브덴/알루미늄-네오디늄/몰리브덴 등이 사용될 수 있다.
The molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film may be an aluminum film, an aluminum-neodymium alloy film, a molybdenum film, or a molybdenum-tungsten alloy film, Molybdenum / aluminum / molybdenum film, molybdenum / aluminum-neodymium / molybdenum, and the like can be used.
또한, 본 발명은In addition,
(1)기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;(1) forming a gate wiring on a substrate;
(2)상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;(2) forming a gate insulating layer on the substrate including the gate wiring;
(3)상기 게이트 절연층 상에 산화물 반도체층을 형성하는 단계;(3) forming an oxide semiconductor layer on the gate insulating layer;
(4)상기 산화물 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및(4) forming source and drain electrodes on the oxide semiconductor layer; And
(5)상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,(5) forming a pixel electrode connected to the drain electrode, the method comprising the steps of:
상기 (1)단계는 기판 상에 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막을 형성하고, 상기 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막을 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하고,In the step (1), a molybdenum-based metal film or an aluminum-based metal film is formed on the substrate, and the gate wiring is formed by etching the molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film with the etchant composition,
상기 (4)단계는 산화물 반도체층 상에 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막을 형성하고, 상기 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막을 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하며,In the step (4), a molybdenum-based metal film or an aluminum-based metal film is formed on the oxide semiconductor layer, and the source and drain electrodes are formed by etching the molybdenum-based metal film or the aluminum-
상기 식각액 조성물은 본 발명의 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 식각액 조성물인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.Wherein the etchant composition is a molybdenum-based metal film or an aluminum-based metal film etchant composition of the present invention.
상기 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막은 단일막이거나, 상기 몰리브덴계 금속막과 알루미늄계 금속막의 다층막일 수 있다.The molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film may be a single film or a multilayer film of the molybdenum-based metal film and the aluminum-based metal film.
또한, 상기 몰리브덴계 금속막은 몰리브덴막 또는 몰리브덴 합금막이며, 상기 몰리브덴 합금막은 질화막 또는 산화막도 포함하는 개념이며, 예컨대, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디늄(Nd), 텅스텐(W) 및 인듐(In)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과 몰리브덴으로 이루어진 합금을 의미한다.The molybdenum-based metal film may be a molybdenum film or a molybdenum alloy film. The molybdenum alloy film may include a nitride film or an oxide film. Examples of the molybdenum film include titanium (Ti), tantalum (Ta), chromium (Cr) Refers to an alloy of at least one metal selected from the group consisting of neodymium (Nd), tungsten (W), and indium (In) and molybdenum.
또한, 상기 알루미늄계 금속막은 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막이며, 상기 알루미늄 합금막은 질화막 또는 산화막도 포함하는 개념이며, 예컨대, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디늄(Nd), 텅스텐(W) 및 인듐(In)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과 알루미늄으로 이루어진 합금을 의미한다.The aluminum-based metal film is an aluminum film or an aluminum alloy film, and the aluminum alloy film includes a nitride film or an oxide film. Examples of the aluminum alloy film include titanium (Ti), tantalum (Ta), chromium (Cr) Refers to an alloy of at least one metal selected from the group consisting of neodymium (Nd), tungsten (W), and indium (In) and aluminum.
상기 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막은 단일막으로는 바람직하게는 알루미늄막, 알루미늄-네오디늄 합금막, 몰리브덴막 또는 몰리브덴-텅스텐 합금막 등이 사용될 수 있으며, 다층막으로는 몰리브덴/알루미늄-네오디늄막, 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴막, 몰리브덴/알루미늄-네오디늄/몰리브덴 등이 사용될 수 있다.The molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film may be an aluminum film, an aluminum-neodymium alloy film, a molybdenum film, or a molybdenum-tungsten alloy film, Molybdenum / aluminum / molybdenum film, molybdenum / aluminum-neodymium / molybdenum, and the like can be used.
본 발명의 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 식각액 조성물로 상기 (1)단계 및 (4)단계에서 형성된 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막을 식각하여, 게이트 배선 및 소스 및 드레인 전극을 형성할 수 있다.The molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film formed in the steps (1) and (4) may be etched with the molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film etchant composition of the present invention to form the gate wiring and the source and drain electrodes have.
보다 자세하게는 본 발명의 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 식각액 조성물은 점도가 낮아 미세한 패턴 및 균일한 경사각을 갖는 게이트 배선 및 소스 및 드레인 전극을 형성할 수 있다. More specifically, the molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film etchant composition of the present invention has a low viscosity and can form a gate wiring and a source and drain electrode having a fine pattern and a uniform inclination angle.
또한, 상기 상기 액정표시장치용 어레이 기판은 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판일 수 있다.
In addition, the array substrate for a liquid crystal display may be a thin film transistor (TFT) array substrate.
또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 액정 표시 장치용 어레이 기판에 관한 것이다.The present invention also relates to an array substrate for a liquid crystal display manufactured by the above manufacturing method.
상기 액정 표시 장치용 어레이 기판은 본 발명의 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 식각액 조성물을 사용하여 식각된 게이트 배선 및 소스 및 드레인 전극으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다.
The array substrate for a liquid crystal display includes at least one selected from the group consisting of gate wirings etched using the molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film etchant composition of the present invention, and source and drain electrodes.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the following examples are intended to further illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the following examples. The following examples can be appropriately modified and changed by those skilled in the art within the scope of the present invention.
<몰리브덴계 <Molybdenum series 금속막Metal film 또는 알루미늄계 Or aluminum 금속막Metal film 식각액Etchant 조성물 제조> Composition Preparation>
실시예Example 1 내지 18 및 1 to 18 and 비교예Comparative Example 1 내지 5. 1 to 5.
하기 표 1에 나타낸 조성에 따라 실시예 1 내지 18 및 비교예 1 내지 5의 식각액 조성물을 제조하였으며, 식각액 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하였다.The etchant compositions of Examples 1 to 18 and Comparative Examples 1 to 5 were prepared according to the compositions shown in Table 1 below, and the remaining amount of water was included so that the total weight of the etchant composition was 100% by weight.
실험예Experimental Example 1. One. 식각액Etchant 조성물의 특성 평가 Evaluation of composition characteristics
유리 기판(100mmⅩ100mm)상에 Mo/Al/Mo(1000/6000/700Å)막을 증착시킨 뒤, 포토리소그래피(photolithography) 공정을 통하여 기판 상에 소정의 패턴을 가진 포토레지스트가 형성되도록 한 후, 실시예 1 내지 18 및 비교예 1 내지 5의 식각액 조성물을 각각 사용하여 Mo/Al/Mo 막에 대하여 식각공정을 실시하였다. After a Mo / Al / Mo (1000/6000 / 700A) film was deposited on a glass substrate (100 mm x 100 mm), a photoresist having a predetermined pattern was formed on the substrate through a photolithography process, The Mo / Al / Mo films were etched using the etchant compositions of Examples 1 to 18 and Comparative Examples 1 to 5, respectively.
분사식 식각 방식의 실험장비(모델명 : ETCHER(TFT), SEMES사)를 이용하였고, 식각공정시 식각액 조성물의 온도는 약 35℃ 내외로 하였으나, 적정온도는 다른 공정조건과 기타 요인에 의해 필요에 따라 변경될 수 있다. 식각시간은 식각 온도에 따라서 다를 수 있으나, 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막은 LCD 에칭 공정에서 통상 80 내지 100초 정도로 진행하였다. 상기 식각공정에서 식각된 Mo/Al/Mo의 경사각(taper angle) 및 사이드 에치(side etch)의 단면은 SEM(Hitachi사 제품, 모델명 S-4700)을 사용하여 검사하였다.The temperature of the etchant composition was set at about 35 ° C. during the etching process, but the optimum temperature was determined according to other process conditions and other factors as needed. can be changed. The etching time may be varied depending on the etching temperature, but the molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film is typically used in the LCD etching process for about 80 to 100 seconds. The taper angle of the Mo / Al / Mo etched in the etching process and the cross-section of the side etch were examined using an SEM (Model S-4700, Hitachi, Ltd.).
또한, 경사각 및 사이드 에치의 평가 기준은 하기와 같으며, 평가 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
In addition, evaluation criteria of the inclination angle and the side impact value are as follows, and the evaluation results are shown in Table 2 below.
<경사각 평가 기준>≪ Evaluation criteria of inclination angle &
○ : 45 이상 50° 미만○: 45 or more and less than 50 °
△ : 50 이상 60° 미만?: 50 or more and less than 60 占
× : 60 이상 90° 미만
X: 60 or more and less than 90 占
<사이드 에치 평가 기준><Side Etch Evaluation Criteria>
○ : 0.9μm 이상 1.1μm 미만?: 0.9 占 퐉 or more and less than 1.1 占 퐉
△ : 1.1μm 이상 1.5μm 미만?: 1.1 μm or more and less than 1.5 μm
× : 1.5μm 이상 2.0μm 미만
X: 1.5 占 퐉 or more and less than 2.0 占 퐉
상기 표 2의 결과에서, 본 발명의 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 식각액 조성물인 실시예 1 내지 18은 경사각 및 사이드 에치 모두 우수한 결과를 보여 양호한 식각 특성을 보였다.From the results of Table 2, Examples 1 to 18, which are the molybdenum-based metal film or aluminum-based metal film etching solution composition of the present invention, exhibited excellent etching characteristics and excellent etching characteristics.
반면, 과황산나트륨을 포함하지 않은 비교예 1, 과황산나트륨을 식각액 조성물 총 중량에 대하여 15 중량% 미만으로 포함한 비교예 2 및 과황산나트륨을 식각액 조성물 총 중량에 대하여 50 중량% 초과하여 포함한 비교예 3 내지 4의 식각액 조성물은 경사각 및 사이드 에치 모두 불량한 결과를 보였다.Comparative Example 1, which did not contain sodium persulfate, Comparative Example 2, which contained sodium persulfate in an amount less than 15% by weight based on the total weight of the etchant composition, and Comparative Example 3, which contained sodium persulfate in excess of 50% 4 showed poor results in both inclination angle and side etch.
또한, 과황산나트륨은 포함하지만 첨가제를 포함하지 않은 비교예 5의 식각액 조성물 역시 경사각 및 사이드 에치 모두 불량한 결과를 보였다.
In addition, the etching composition of Comparative Example 5 containing sodium persulfate but containing no additive also showed poor results in both inclination angle and side etch.
따라서, 본 발명의 식각액 조성물은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 과황산 나트륨을 15 내지 50 중량%로 포함하여 점도를 낮춰줌으로써, 양호한 식각 특성을 나타낼 수 있다.Therefore, the etchant composition of the present invention can exhibit good etching characteristics by lowering the viscosity by including 15 to 50% by weight of sodium persulfate based on the total weight of the etchant composition.
즉, 경사각 및 사이드 에치가 우수한 식각액 조성물을 얻을 수 있으며, 이로 인하여 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막에 형성된 미세한 패턴을 식각할 수 있다.That is, it is possible to obtain an etchant composition having an excellent inclination angle and side-edge value, thereby etching a fine pattern formed on a molybdenum-based metal film or an aluminum-based metal film.
Claims (22)
(2)상기 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
(3)청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항의 식각액 조성물을 사용하여 상기 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막을 식각하는 단계를 포함하는 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 식각방법.(1) forming a molybdenum-based metal film or an aluminum-based metal film on a substrate;
(2) selectively leaving a photoreactive material on the molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film; And
(3) A method of etching a molybdenum-based metal film or an aluminum-based metal film using the etching liquid composition according to any one of claims 1 to 9.
(2)상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
(3)상기 게이트 절연층 상에 산화물 반도체층을 형성하는 단계;
(4)상기 산화물 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
(5)상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
상기 (1)단계는 기판 상에 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막을 형성하고, 상기 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막을 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 (4)단계는 산화물 반도체층 상에 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막을 형성하고, 상기 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막을 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 식각액 조성물은 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항의 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 식각액 조성물인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법.(1) forming a gate wiring on a substrate;
(2) forming a gate insulating layer on the substrate including the gate wiring;
(3) forming an oxide semiconductor layer on the gate insulating layer;
(4) forming source and drain electrodes on the oxide semiconductor layer; And
(5) forming a pixel electrode connected to the drain electrode, the method comprising the steps of:
In the step (1), a molybdenum-based metal film or an aluminum-based metal film is formed on the substrate, and the gate wiring is formed by etching the molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film with the etchant composition,
In the step (4), a molybdenum-based metal film or an aluminum-based metal film is formed on the oxide semiconductor layer, and the source and drain electrodes are formed by etching the molybdenum-based metal film or the aluminum-
Wherein the etchant composition is the molybdenum-based metal film or the aluminum-based metal film etchant composition according to any one of claims 1 to 9. A method for manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device,
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