KR20160114889A - 식각액 조성물 및 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.
몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 사용한 화소전극은, 일반적으로 스퍼터링 등의 방법을 통해 유리기판 등의 위에 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 적층시키고, 그 위에 포토레지스트를 코팅하고 노광 및 현상 공정을 통하여 패턴을 형성한 후, 식각함으로써 화소 전극을 형성하게 된다.
몰리브덴-티타늄 합금막은 내화학성이 우수하여 화학반응으로 식각이 용이하지 않은 물질이며, 종래에는 화소전극으로서 사용되지 않던 물질이다. 따라서, 몰리브덴-티타늄 합금막을 식각하기 위하여 사용되는 기술은 보고된 바 없으며, 다만, 데이터 배선으로 사용되는 몰리브덴 단일막을 식각하기 위한 식각액으로서 한국 공개특허공보 제2001-0100226호에 과수계 (H2O2+NH4COOH) 식각액이 개시되어 있다.
그러나, 상기 식각액을 몰리브덴-티타늄 합금막에 적용할 경우, 몰리브덴-티타늄 합금막의 내식각성이 강하여 식각이 불가능 하며, 하부 금속막으로 사용되는 구리 배선에 어텍을 가하기 때문에 데이터 배선으로 구리 배선을 사용하는 경우에는 사용이 불가능 하다는 문제점이 있다. 또한 상기 식각액은 화소전극으로 몰리브덴-티타늄 합금막과 병행하여 사용되는 인듐 산화막에 대해 식각이 불가능하다는 단점이 있다.
인듐 산화막의 식각액으로는 옥살산 계열의 식각액 및 염산 계열의 식각액이 쓰이고 있다. 그러나, 옥살산 계열의 식각액은 0℃ 이하에서의 옥살산의 결정화 현상이 발생하고, 염산 계열의 식각액은 하부 금속막을 어텍하는 문제점을 갖고 있는 것으로 알려져 있다.
한편, 종래의 몰리브덴-티타늄 합금막용 식각액 조성물은 유리기판 및 절연막층(Passivation) 손상(damage)이 발생하여 TFT 소자 구동 특성 및 재작동(Rework)에 문제가 발생 하였다.
이에 본 발명은 하부막인 유리기판 및 절연막층(Passivation) 손상(damage)을 감소시키는 몰리브덴-티타늄 금속막 및 인듐 산화막 식각액 조성물을 제공한다. 즉, 본 발명은 기존 식각액 조성물(Etchant)보다 처리매수 변화량이 향상된 몰리브덴-티타늄 금속막 및 인듐 산화막 식각이 가능한 식각액 조성물 및 식각방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 게이트 전극 및 게이트 배선, 소스/드레인 전극 및 데이터 배선의 일괄 식각이 가능한 몰리브덴-티타늄 금속막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 상기 식각액 조성물을 사용하는 몰리브덴-티타늄 금속막 및 인듐 산화막의 식각방법과 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 조성물 총 중량백분율에 대하여 과산화수소(H2O2) 15 내지 25.0 중량%, 함불소 화합물 0.1 내지 2.0 중량%, 아졸화합물 0.1 내지 1.0중량%, 퀴놀린(Quinoline)을 포함하는 화합물 0.01 내지 1.0중량% 및 잔량의 물을 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 퀴놀린(Quinoline)을 포함하는 화합물은 8-하이드록시퀴놀린(8-Hydroxyquinoline), 2-하이드록시-4-메틸퀴놀린(2-Hydroxy-4-methylquinoline), 퀴놀린 설페이트(Quinoline sulfate), 3-퀴놀린카르복실산(3-Quinolinecarboxylic acid) 및 8-하이드록시퀴놀린-5-설폭산(8-hydroxyquinoline-5-sulfonic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 태양은 본 발명의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물을 사용하여 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막을 식각하는 방법을 제공한다. 그리고 본 발명의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물을 사용하여 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막을 식각하는 공정을 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법도 제공한다. 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 액정표시장치용 어레이 기판이 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판일 수 있다.
본 발명은 액정표시장치용 어레이 기판의 화소전극으로 병행하여 사용되고 있는 몰리브덴-티타늄 합금막과 인듐 산화막의 식각공정 시, 몰리브덴-티타늄 합금막과 인듐 산화막을 모두 효과적으로 식각 할 수 있어서 식각 공정의 효율성을 극대화 시킬 수 있다.
이뿐만 아니라, 유리기판 및 절연막층(Passivation)의 손상(damage)을 최소화함으로써, 기판의 크기가 커도 식각 균일성이 유지되는 특성을 갖는 몰리브덴-티타늄 합금막 및 금속산화막 식각액 조성물을 제공한다. 또한, 이를 이용하는 식각방법, 및 이를 이용하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 보다 자세히 설명한다.
종래의 식각액 조성물의 경우, 유리기판 및 절연막층(Passivation)의 손상(damage)(Glass & Passi Damage)이 발생하여 TFT 소자 구동 특성 및 재작동(Rework)에 문제가 발생 하였다.
이를 해결하기 위하여 본 발명자들은 식각액 조성물에 퀴놀린(Quinoline)을 포함하는 화합물을 포함함으로써, 상기의 문제점을 해결할 수 있다는 것을 발견하고 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은 조성물 총 중량백분율에 대하여 과산화수소(H2O2) 15 내지 25.0 중량%, 함불소 화합물 0.1 내지 2.0 중량%, 아졸화합물 0.1 내지 1.0중량%, 퀴놀린(Quinoline)을 포함하는 화합물 0.01 내지 1.0중량% 및 잔량의 물을 포함하는 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물을 제공한다.
본 발명에서 몰리브덴-티타늄 합금막은 티타늄(Ti) 금속과 몰리브덴의 합금으로 이루어진 층을 의미하고, 금속 산화물막은 통상 AxByCzO(A, B, C = Zn, Cd, Ga, In, Sn, Hf, Zr, Ta; x, y, z≥0)의 조합으로 이루어진 삼성분계 또는 사성분계 산화물을 함유하여 구성된 막으로서, 화소전극으로 사용될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 인듐 산화막은 인듐 주석 산화물(indium tin oxide: ITO) 및 인듐 아연 산화물(indium zinc oxide: IZO)중 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 식각액 조성물의 구성을 상세히 설명한다.
과산화수소(
H
2
O
2
)
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 과산화수소(H2O2)는 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각속도에 영향을 주는 주산화제이다.
상기 과산화수소(H2O2)는 조성물 총 중량백분율에 대하여, 15 내지 25.0 중량%, 바람직하게는 18.0 내지 23.0 중량%로 포함된다. 상술한 범위 미만으로 포함되면, 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각속도가 느려 충분한 식각이 이루어지지 않을 수 있다. 그리고 25.0 중량%를 초과하여 포함될 경우, 과산화수소(H2O2) 농도가 너무 높아짐에 따라 식각액의 안정성이 감소된다.
함불소
화합물
본 발명의 상기 함불소 화합물은 물에 해리되어 플루오르(F)이온을 낼 수 있는 화합물을 의미한다. 상기 함불소화합물은 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각 속도에 영향을 주는 해리제이며, 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각 속도를 조절한다.
상기 함불소화합물은 조성물 총 중량백분율에 대하여, 0.1 내지 2.0 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 1.5중량%로 포함된다. 상술한 범위 미만으로 포함되면, 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각 속도가 느려진다. 상술한 범위를 초과하여 포함되면, 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각 성능은 향상되나, 하부층인 유리기판과 전체구조에서 중간부분에 위치해 있는 절연층(Passivation)의 식각 손상(Damage)이 크게 나타난다. 상기 함불소화합물은 당업계에서 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않는다. 하지만, 상기 함불소화합물은 HF, NaF, NH4F, NH4BF4, NH4FHF, KF, KHF2, AlF3, ABF 및 HBF4로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 그 중에서도 실리카(SiO2)막인 유리기판 손상(Damage) 측면에서는 HF기가 없는 NH4F가 바람직하다.
아졸화합물
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 아졸화합물은 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막과 접촉하게 되는 구리 배선(Data 배선)의 식각속도를 조절한다. 상기 구리막은 전체 구조를 상부 중부 하부로 나뉘었을 때 하부 또는/및 중부에 위치 할 수 있다.
상기 아졸화합물은 조성물 총 중량백분율에 대하여, 0.1 내지 1.0중량%으로 포함되고, 바람직하게는 0.2 내지 0.8중량%로 포함된다. 상술한 범위 미만으로 포함되면, 구리배선 식각속도가 증가하여 어택방지 효과가 떨어지게 된다. 상술한 범위를 초과하여 포함되면, 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막의 식각속도가 감소하게 되므로 공정시간 손실이 있을 수 있다.
상기 아졸화합물로는 예컨대, 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 및 이소디아졸(isothiazole)계로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 이 중에서 바람직하게는 피롤계의 피롤, 피라졸계의 피라졸, 이미다졸계의 이미다졸, 트리아졸계로서 벤조트리아졸, 펜타졸계의 1H-펜타졸(pentazole), 옥사졸계의 옥사졸, 이소옥사졸계의 이소옥사졸, 디아졸계의 1,3-디아졸(thiazol)-2-일(yl), 이소디아졸계의 5-아미노(Amino)-3-메틸(methyl)-이소티아졸 하이드로클로라이드(isothiazole Hydrochloride) 및 테트라졸계로서 5-아미노테트라졸, 3-아미노테트라졸, 5-메틸테트라졸 및 5-아미노테트라졸에서 선택되는 1종 이상을 들 수 있다. 이중 가장 바람직하게는 벤조트리아졸을 들 수 있다.
퀴놀린(
Quinoline
)을 포함하는 화합물
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 퀴놀린(Quinoline)을 포함하는 화합물은 유리기판 및 절연막층(Passivation)의 부식 방지제 역할을 한다.
종래의 식각액 조성물을 사용할 경우에, 유리기판 및 절연막층(Passivation) 손상(damage)가 발생하여 TFT 소자 구동 특성 및 재작동(Rework)에 문제가 발생하엿다.
그러나 본 발명에서는 퀴놀린(Quinoline)을 포함하는 화합물을 사용함으로써, 유리기판 및 절연막층(Passivation) 손상(damage)을 최소화하였다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 퀴놀린(Quinoline)을 포함하는 화합물로는 8-하이드록시퀴놀린(8-Hydroxyquinoline), 2-하이드록시-4-메틸퀴놀린(2-Hydroxy-4-methylquinoline), 퀴놀린 설페이트(Quinoline sulfate), 3-퀴놀린카르복실산(3-Quinolinecarboxylic acid) 및 8-하이드록시퀴놀린-5-설폭산(8-hydroxyquinoline-5-sulfonic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
그리고 상기 퀴놀린(Quinoline)을 포함하는 화합물은 조성물 총 중량백분율에 대하여, 0.01 내지 1.0중량%로 포함되고, 바람직하게는 0.05 내지 0.5중량%로 포함된다. 상술한 범위 미만으로 포함되면, 유리 및 파지 손상(Glass & Passi Damage)감소에 영향이 없다. 그리고 상술한 범위를 초과하여 포함되면, 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각속도가 느려져 미식각(unetch)현상이 발생한다. 여기에서의 미식각(unetch)현상은 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막이 식각(etch)되지 않아 패턴(Pattern) 형성이 되지 않음을 말한다.
본 발명의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물에 포함되는 물은 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량 포함된다. 본 발명의 식각액 조성물 중 물은 식각액 조성물을 희석시키는 역할을 한다. 상기 물은 특별히 한정하지 않으나, 탈이온수를 이용하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 물은 물속에 이온이 제거된 정도를 보여주는 물의 비저항값이 18㏁·㎝ 이상인 탈이온수를 이용하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 과산화수소(H2O2), 함불소 화합물, 아졸화합물, 퀴놀린(Quinoline)을 포함하는 화합물 및 잔량의 물은 반도체 공정용으로 사용가능 한 순도의 것을 사용하는 것이 바람직하며, 시판되는 것을 사용하거나, 공업용 등급을 당업계에 통상적으로 공지된 방법에 따라 정제하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 식각액 조성물에는 전술한 성분 이외에 통상의 첨가제를 더 첨가할 수 있다. 즉, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물은 계면 활성제, 금속 이온 봉쇄제 및 부식 방지제 중 선택되는 어느 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
계면 활성제는 표면장력을 저하시켜 식각의 균일성을 증가시키는 역할을 한다. 이러한 계면 활성제로는 식각액에 견딜 수 있고 상용성이 있는 형태의 계면 활성제가 바람직하다. 그 예로는 임의의 음이온성, 양이온성, 양쪽 이온성 또는 비이온성 계면 활성제 등을 들 수 있다. 또한, 계면 활성제로서 불소계 계면 활성제를 사용할 수 있다.
상기 첨가제는 이에만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 효과를 더욱 양호하게 하기 위하여, 당업계에 공지되어 있는 여러 다른 첨가제들을 선택하여 첨가할 수 있다.
본 발명의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물은, 액정표시소자(LCD)에 사용되는 몰리브덴-티타늄 합금막에 대한 우수한 식각 성능을 가진다. 구체적으로, 기존의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물에 비해, 유리기판 및 절연막층(Passivation) 손상(damage)을 최소화시키고, 인듐 산화막의 식각액으로서도 병행 사용이 가능하여 공정 단순화를 극대화 시킬 수 있다.
이뿐만 아니라, 식각 공정 시 구리막 및/또는 실리카막에 대한 어택을 최소화 시키는 장점을 갖는다. 따라서, LCD를 제조하는 공정에 있어서 생산성을 높일 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 또 하나의 태양은 본 발명의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물을 사용하는 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막의 식각방법을 제공한다.
구체적으로 (a) 기판 상에 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 형성하는 단계; (b) 상기에서 형성된 막 상에 선택적으로 광반응물질을 남기는 단계; 및 (c) 본 발명의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물을 사용하여 상기에서 형성된 막을 식각하는 단계를 포함한다.
상기 (a) 단계는, (a1) 기판을 제조하는 단계, 및 (a2) 상기 기판 상에 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 물론 기판 상에 통상적인 세정공정을 수행하고, 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 증착할 수도 있다. 상기 (a1) 단계에서 기판은 유리기판 또는 석영기판일 수 있으며, 유리기판이 바람직하다. 상기 (a2) 단계에서 기판 상에 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 형성하는 방법으로는 당업자에게 알려진 다양한 방법을 사용할 수 있으며, 구체적인 예로는 스퍼터링법에 의해 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 기판 상에 증착하는 방법을 들 수 있다. 막의 두께는 대략 200~500Å되도록 증착시킬 수 있다.
상기 (a) 단계는 상기 기판과 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막 사이에 액정표시장치용 구조물을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기에서 액정표시장치용 구조물은 화학기상증착 등의 방법에 의한 유기 절연막, 스퍼터링 등의 방법에 의한 도전성 물질, 및 비정질 또는 다결정성의 실리콘막과 같은 반도체막 등을 의미하며, 포토공정, 식각공정 등으로 제조한 구조물일 수 있다.
상기 (b) 단계는, (b1) 형성된 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막 상에 광반응물질을 도포하여 광반응물질 코팅층을 형성하는 단계; (b2) 포토마스크를 통해 상기 광반응물질 코팅층을 선택적으로 노광하는 단계; 및 (b3) 상기 광반응물질 코팅층의 전체영역 중 일정 영역이 형성된 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막상에 남도록, 현상액을 이용하여 상기 광반응물질 코팅층을 현상하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (b1) 단계에서는, 스핀코터(spin coater)를 이용하여 상기 형성된 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막에 광반응물질을 도포할 수 있으며, 그 두께는 1㎛내외인 것이 바람직하다. 여기서, 스핀코터 이외에도 슬릿코터를 이용할 수도 있으며, 또한 스핀코터와 슬릿코터를 혼용하여 사용할 수 있다. 본 도포공정에서는 에싱(ashing), 열처리 등 통상적으로 진행되는 과정를 더 포함할 수 있다. 상기 (b1) 단계에서는 광반응물질로 포토레지스트를 사용할 수 있다. 포토레지스트는 특정 파장대의 빛을 받으면(노광:photo exposure) 반응하는 일종의 감광성 고분자 화합물(photosensitive polymer)로서, 이때 반응이라함은 포토레지스트의 일정 부분이 노광 되었을 때 노광된 부분의 폴리머(polymer) 사슬이 끊어지거나 혹은 더 강하게 결합하는 것을 의미한다. 이에 노광된 부분의 폴리머(polymer) 결합사슬이 끊어지는 양극형(positive)포토레지스트와 그 반대의 음극형(negative) 포토레지스트 중 선택하여 사용할 수 있다. 상기 (b2) 단계에서는 포토마스크(photo mask)를 사용하여 광반응물질 코팅층에 선택적으로 자외선 영역의 빛을 조사한다. 상기 (b3) 단계에서는 노광공정(b2)을 통해 상대적으로 결합이 약해져 있는 부분의 광반응물질 코팅층을 현상액을 사용하여 녹여낸다. 따라서 기판에 형성된 몰리브덴-티타늄 금속막 또는 인듐 산화막 상에 선택적으로 광반응물질을 남길 수 있게 된다.
상기 (c) 단계에서는, 본 발명의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물을 사용하여 상기에서 형성된 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 식각할 수 있다. 이러한, 식각공정은 당업계 주지의 방법에 따라 수행될 수 있으며, 침지시키는 방법, 분사(spray)하는 방법 등을 예로 들 수 있다. 식각공정 시 식각용액의 온도는 30~50℃일 수 있으며, 적정 온도는 다른 공정과 기타 요인을 고려하여 필요에 따라 변경할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 하나의 태양은 본 발명의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물을 사용하여 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 식각하는 공정을 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.
구체적으로 설명하면, (a) 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계; (b) 상기 게이트 전극을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계; (c) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층(n+a-Si:H 및 a-Si:G)을 형성하는 단계; (d) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인전극을 형성하는 단계; 및 (e) 상기 드레인전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 (e) 단계는 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 형성하고, 본 발명의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물을 사용하여 상기에서 형성된 막을 식각하는 공정을 포함한다.
상기 (a) 단계는 (a1) 기상증착법이나 스퍼터링(sputtering)법을 이용하여 기판 상에 금속막을 증착시키는 단계; 및 (a2) 상기 금속막을 패터닝하여 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함한다. 여기서, 금속막은 알루미늄, 알루미늄합금, 몰리브덴 및 몰리브덴합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상으로 구성되는 단일막 또는 다층막으로 준비될 수 있다. 금속막을 기판 상에 형성하는 방법과 금속막의 재료는 상기에 예시된 범위로 한정되는 것은 아니다.
(b) 단계에서는 기판 상에 형성된 게이트전극 상부에 질화실리콘(SiNX)을 증착하여 게이트 절연층을 형성한다. 여기서, 게이트 절연층을 질화실리콘(SiNX)으로 형성한다고 설명하였으나 이에 한정되는 것이 아니라 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 각종 무기절연물질 중에서 선택되는 물질을 사용하여 게이트 절연층을 형성할 수 있다(n+a-Si:H 및 a-Si:G).
(c) 단계에서는 게이트 절연층 상에 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 반도체층을 형성한다. 즉, 순차적으로 엑티브층 (active layer)과 옴익콘텍층 (ohmic contact layer)을 형성한 후, 건식식각을 통해 패턴닝한다. 여기서, 엑티브층은 일반적으로 순수한 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 형성하고, 오믹컨텍층은 불순물이 포함된 비정질 실리콘(a-Si:G)으로 형성한다. 이러한 엑티브층과 오믹컨텍층을 형성할 때 화학기상증착법(CVD)을 이용한다고 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 (d) 단계는, (d1) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인전극을 형성하는 단계, 및 (d2) 상기 소스 및 드레인 전극 상에 절연층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 (d1) 단계에서는 오믹컨텍층 위에 스퍼터링법을 통해 금속막을 증착하고 식각하여 소스전극과 드레인전극을 형성한다. 여기서 소스전극과 드레인전극은 구리 및 몰리브덴합금 이중막으로 마련되는 것이 바람직하다. 금속막을 형성하는 방법과 금속막의 재료는 상기에서 예시된 것에 한정되는 것은 아니다. 상기 (d2) 단계에서는 소스 전극과 드레인 전극 상에 질화 실리콘(SiNX)과 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연그룹 또는 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함한 유기절연물질 그룹 중 선택하여 단층 또는 이중층으로 절연층을 형성한다. 절연층의 재료는 상기에 예시된 것에 한정되는 것은 아니다.
상기 (e) 단계에서는 상기 드레인전극에 연결된 화소전극을 형성한다. 예컨대, 스퍼터링법을 통해 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막 을 증착하고, 본 발명의 식각액 조성물로식각하여, 화소전극을 형성한다. 상기의 막을 증착하는 방법은 스퍼터링법에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은, 액정표시장치용 어레이 기판 제조방법에 있어서, 본 발명의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물을 사용하여 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 식각하는 경우 기판의 크기가 커도 식각균일성을 유지할 수 있다. 또한, 액정표시장치용 어레이 기판 제조방법에 있어서, 본 발명의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물을 사용하는 식각공정 시, 식각 속도가 빠르면서도 화소 전극 하측에 구리 및/또는 실리카로 이루어진 드레인 전극을 포함한 데이터 라인에 대한 어택을 최소화시킬 수 있기 때문에, LCD의 구동 특성을 향상시킬 수 있는 우수한 액정표시장치용 어레이 기판을 제조할 수 있고, 액정표시장치용 어레이 기판의 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 액정표시장치용 어레이 기판은 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판일 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱 상세하게 설명하지만, 하기에 개시되는 본 발명의 실시 형태는 어디까지 예시로써, 본 발명의 범위는 이들의 실시 형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 표시되었고, 더욱이 특허 청구범위 기록과 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 함유하고 있다. 또한, 이하의 실시예, 비교예에서 함유량을 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 중량백분율 기준이다.
실시예
1 내지 3 및
비교예
1 내지 3:
식각액
조성물의 제조
하기 표 1에 나타낸 조성에 따라 실시예 1 내지 3 비교예 1 내지 3 식각액 조성물 6㎏을 제조하였다.
| 중량% | H2O2 | ABF | Benzotriazole | 8-Hydroxyquinoline | 물 |
| 실시예1 | 20 | 0.14 | 0.2 | 0.05 | 잔량 |
| 실시예2 | 20 | 0.14 | 0.2 | 0.10 | 잔량 |
| 실시예3 | 20 | 0.14 | 0.2 | 0.50 | 잔량 |
| 비교예1 | 20 | 0.14 | 0.2 | 0.005 | 잔량 |
| 비교예2 | 20 | 0.14 | 0.2 | 1.1 | 잔량 |
| 비교예3 | 20 | 0.14 | 0.2 | - | 잔량 |
실험예
:
식각
특성 시험
스퍼터링법에 의해 2장의 유리 기판 상에 각각 약 300Å 두께로 몰리브덴-티타늄 합금막(시험편 1)과 비정질 인듐주석산화막(a-ITO, 시험편 2)을 증착하고, 그 위에 약 1㎛내외의 포토레지스트를 코팅한 후, 선택적으로 패턴을 형성하여 시험편 1 및 2를 제조하였다. 그리고 유리 기판(Glass) 위에 약 1㎛내외의 포토레지스트를 코팅한 시험편 3을 제조하였고, 마지막으로 스퍼터링법에 의해 또 다른 유리 기판상에 약 500Å 두께로 passivation(passi)절연층을 증착하고, 그 위에 약 1㎛내외의 포토레지스트를 코팅하여 시험편 4을 제조하였다.
그리고 실시예 1 내지 3, 비교예 1 내지 3의 식각액 조성물을 각각 사용하여 식각 공정을 실시하였다. 분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: ETCHER(TFT), SEMES사)를 이용하였고, 식각 공정시 식각액 조성물의 온도는 약 35℃ 내외로 하였다. 식각 시간은 식각 온도에 따라서 다를 수 있으나, 몰리브덴-티타늄 합금막(시험편 1) 및 비정질 인듐-주석 산화물(a-ITO, 시험편 2)은 LCD 에칭(Etching)공정에서 통상 80 내지 100초 정도로 진행하였고, Glass(시험편 3) 및 Passi(시험편 4) 손상(Damage)는 300sec로 진행하였다. 상기 식각 공정에서 식각된 몰리브덴-티타늄 합금속의 사이드 엣치(Side Etch)의 단면, Glass 및 Passi Damage 단면 측정은 SEM(Hitachi사 제품, 모델명 S-4700)을 사용하여 검사하였고, 결과를 하기 표 2에 기재하였다. 식각공정에 사용된 몰리브덴-티타늄 합금막은 Mo-Ti 300Å 박막 기판을 사용하였다.
양산에서 사용할 수 있는 Mo-Ti S/E(Side Etch)및 a-ITO S/E(㎛)는 적어도 0.07㎛이상이며, TFT 소자 구동 특성 및 재작동(Rework)에 문제가 발생 할 수 있기 때문에 Glass & Passi Damage는 최소화 하는 방향으로 실험이 진행되었다.
| 구 분 | Mo-Ti S/E(㎛) (시험편 1) |
a-ITO S/E(㎛) (시험편 2) |
Glass Damage (Å/sec) (시험편 3) |
Passi Damage (Å/sec) (시험편 4) |
| 실시예1 | 0.09 | 0.18 | 1.1 | 0.5 |
| 실시예2 | 0.10 | 0.22 | 0.5 | 0.2 |
| 실시예3 | 0.09 | 0.19 | 0.0 | 0.0 |
| 비교예1 | 0.10 | 0.20 | 5.1 | 2.9 |
| 비교예2 | 0.02 | 0.05 | 0.0 | 0.0 |
| 비교예3 | 0.07 | 0.14 | 5.0 | 3.1 |
표 2에서 알 수 있듯이 실시예 1 내지 3의 식각액 조성물은 Mo-Ti & a-ITO S/E는 기존 양산품 대비 양호한 식각 특성을 나타내었고, Glass 및 Passi Damage의 경우 양산품 대비 특성이 좋음을 알 수 있었다. 반면 비교예 1의 경우 퀴놀린(Quinoline)을 포함하는 화합물의 함량이 상술 범위 미만으로 포함될 경우 Glass & Passi Damage의 감소 효과가 좋지 않음을 알 수 있었다. 그리고, 퀴놀린(Quinoline)을 포함하는 화합물의 함량이 상술 범위 초과로 포함된 비교예 2의 경우 Glass 및 Passi Damage 감소 효과에는 효과가 좋았지만, 반면 Mo-Ti S/E는 양산품 대비 크게 감소함을 알 수 있었다. 비교예 3은 퀴놀린(Quinoline)을 포함하는 화합물 포함하지 않음으로써, 양산에 적용될 수 있는 수준의 Mo-Ti S/E, Glass 및 Passi Damage의 결과값을 수치로 표현한 것이다.
Claims (11)
- 조성물 총 중량백분율에 대하여 과산화수소(H2O2) 15 내지 25.0 중량%, 함불소 화합물 0.1 내지 2.0 중량%, 아졸화합물 0.1 내지 1.0중량%, 퀴놀린(Quinoline)을 포함하는 화합물 0.01 내지 1.0중량% 및 잔량의 물을 포함하는 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
상기 함불소 화합물이 HF, NaF, NH4F, NH4BF4, NH4FHF, KF, KHF2, AlF3, ABF 및 HBF4로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물. - 청구항 1에 있어서,
상기 아졸화합물은 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 및 이소디아졸(isothiazole)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물. - 청구항 1에 있어서,
상기 퀴놀린(Quinoline)을 포함하는 화합물은 8-하이드록시퀴놀린(8-Hydroxyquinoline), 2-하이드록시-4-메틸퀴놀린(2-Hydroxy-4-methylquinoline), 퀴놀린 설페이트(Quinoline sulfate), 3-퀴놀린카르복실산(3-Quinolinecarboxylic acid) 및 8-하이드록시퀴놀린-5-설폭산(8-hydroxyquinoline-5-sulfonic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물. - 청구항 1에 있어서,
상기 물이 탈이온수인 것을 특징으로 하는 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물. - 청구항 1에 있어서,
상기 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물은 계면 활성제, 금속 이온 봉쇄제 및 부식 방지제 중 선택되는 어느 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물. - 청구항 1의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물을 사용하는 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막의 식각방법.
- 청구항 7에 있어서,
(a) 기판 상에 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 형성하는 단계;
(b) 상기에서 형성된 막 상에 선택적으로 광반응물질을 남기는 단계; 및
(c) 청구항 1의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물을 사용하여 상기에서 형성된 막을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막의 식각방법. - 청구항 1의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물을 사용하여 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 식각하는 공정을 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법.
- 청구항 9에 있어서,
(a) 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계;
(b) 상기 게이트 전극을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
(c) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층(n+a-Si:H 및 a-Si:G)을 형성하는 단계;
(d) 상기 반도체층상에 소스 및 드레인전극을 형성하는 단계; 및
(e) 상기 드레인전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 (e) 단계는 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐 산화막을 형성하고, 청구항 1의 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐 산화막 식각액 조성물을 사용하여 상기에서 형성된 막을 식각하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법. - 청구항 9에 있어서,
상기 액정표시장치용 어레이 기판은 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법.
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