KR20170089315A - 표시장치용 어레이 기판의 제조방법 - Google Patents

표시장치용 어레이 기판의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170089315A
KR20170089315A KR1020160009588A KR20160009588A KR20170089315A KR 20170089315 A KR20170089315 A KR 20170089315A KR 1020160009588 A KR1020160009588 A KR 1020160009588A KR 20160009588 A KR20160009588 A KR 20160009588A KR 20170089315 A KR20170089315 A KR 20170089315A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
copper
film
weight
etching
forming
Prior art date
Application number
KR1020160009588A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102412268B1 (ko
Inventor
양규형
권오병
김련탁
Original Assignee
동우 화인켐 주식회사
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 동우 화인켐 주식회사 filed Critical 동우 화인켐 주식회사
Priority to KR1020160009588A priority Critical patent/KR102412268B1/ko
Priority to CN201611020850.3A priority patent/CN106997844A/zh
Publication of KR20170089315A publication Critical patent/KR20170089315A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102412268B1 publication Critical patent/KR102412268B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02697—Forming conducting materials on a substrate
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/136286—Wiring, e.g. gate line, drain line
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Weting (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

본 발명은 표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 식각액 조성물로 식각 시, 구리계 금속 박막 및 후막을 일괄 식각할 수 있으며, 처리매수 증가에 따른 편측식각 및 테이퍼 앵글 변화량이 적은 것이 특징이다.

Description

표시장치용 어레이 기판의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF AN ARRAY SUBSTRATE FOR CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.
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.
종래에는 게이트와 소스/드레인 전극용 배선 재료로 알루미늄 또는 이의 합금과 다른 금속이 적층된 금속막이 사용되었다. 알루미늄은 가격이 저렴하고 저항이 낮은 반면, 내화학성이 좋지 못하고 후 공정에서 힐락(hillock)과 같은 불량에 의해 다른 전도층과 쇼트(short) 현상을 일으키거나 산화물층과의 접촉에 의한 절연층을 형성시키는 등 액정패널의 동작 불량을 유발시킨다.
이러한 점을 고려하여, 게이트와 소스/드레인 전극용 배선 재료로 구리계 금속막과 몰리브덴막, 구리막과 몰리브덴 합금막, 구리합금막과 몰리브덴 합금막 등의 구리계 금속막의 다층막이 제안되었다 (대한민국 공개특허 10-2007-0055259호). 그러나, 이러한 구리계 금속막의 다층막을 식각하기 위해서는 각 금속막을 식각하기 위한 서로 다른 2종의 식각액을 이용해야 하는 단점이 있다.
또한, 종래의 식각액의 경우 식각공정이 진행됨에 따라 테이퍼 앵글 및 편측식각 변화가 커져 후 공정에서의 문제점을 야기시키며, 식각액 내 구리이온의 급격한 증가로 인해 새로운 식각액으로 자주 교체해주어야 하는 경제적인 문제점도 있다.
대한민국 공개특허 10-2007-0055259호
상기 종래 기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 표시장치용 어레이 기판의 제조방법, 상기 제조방법으로 제조된 표시장치용 어레이 기판 및 구리계 금속막용 식각액 조성물을 제공한다.
본 발명은, a) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
b) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
c) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;
d) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계; 를 포함하는 표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
상기 a) 단계는 기판상에 구리계 금속막을 형성하고, 상기 구리계 금속막을 구리계 금속막용 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 d) 단계는 반도체층 상에 구리계 금속막을 형성하고, 상기 구리계 금속막을 금속막용 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 구리계 금속막용 식각액 조성물은 (A) 과산화수소, (B) 불소화합물, (C) 아졸화합물, (D) 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물, (E) 메타인산염(metaphosphate), (F) 다가알코올형 계면활성제 및 (G) 탈이온수를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.
일 구현예는 구리계 금속막용 식각액 조성물이 조성물 총 중량을 기준으로 (A) 과산화수소 15 내지 25중량%, (B) 불소화합물 0.01 내지 3중량%, (C) 아졸화합물 0.1 내지 2중량%, (D) 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물 0.5 내지 5중량%, (E) 메타인산염(metaphosphate) 0.1 내지 5중량%, (F) 다가알코올형 계면활성제 1.0 내지 5중량% 및 (G) 탈이온수 잔량을 포함하는 것일 수 있다.
다른 일 구현예는 표시장치용 어레이 기판이 박막 트랜지스터(TFT) 어레이 기판인 것일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 표시장치용 어레이 기판을 제공한다.
또한, 본 발명은 (A) 과산화수소, (B) 불소화합물, (C) 아졸화합물, (D) 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물, (E) 메타인산염(metaphosphate), (F) 다가알코올형 계면활성제 및 (G) 탈이온수를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막용 식각액 조성물을 제공한다.
일 구현예는 구리계 금속막용 식각액 조성물이, 조성물 총 중량을 기준으로 (A) 과산화수소 15 내지 25중량%, (B) 불소화합물 0.01 내지 3중량%, (C) 아졸화합물 0.1 내지 2중량%, (D) 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물 0.5 내지 5중량%, (E) 메타인산염(metaphosphate) 0.1 내지 5중량%, (F) 다가알코올형 계면활성제 1.0 내지 5중량% 및 (G) 탈이온수 잔량을 포함하는 것일 수 있다.
다른 일 구현예는 구리계 금속막이 구리 또는 구리 합금의 단일막; 또는 구리막 및 구리 합금막으로부터 선택되는 하나 이상의 막과, 몰리브덴 막 및 몰리브덴 합금막으로부터 선택되는 하나 이상의 막을 포함하는 다층막인 것일 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물로 식각 시, 구리계 금속 박막 및 후막을 일괄 식각할 수 있으며, 처리매수 증가에 따른 편측식각 및 테이퍼 앵글 변화량이 적은 것이 특징이다.
본 발명은 표시장치용 어레이 기판의 제조방법, 상기 제조방법으로 제조된 어레이 기판 및 구리계 금속막용 식각액 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 메타인산염(metaphosphate)을 포함함으로써, 식각 공정이 진행됨에 따라 약액 내 구리이온의 농도가 증가하여도 테이퍼 앵글의 상승 정도가 크지 않고, 편측식각 변화도 적은 것이 특징이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
(A) 과산화수소, (B) 불소화합물, (C) 아졸화합물, (D) 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물, (E) 메타인산염(metaphosphate), (F) 다가알코올형 계면활성제 및 (G) 탈이온수를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막용 식각액 조성물을 제공한다.
상기 구리계 금속막은 막의 구성 성분 중에 구리(Cu)를 포함하는 것으로, 단일막 및 이중막 이상의 다층막을 포함하는 개념이다. 보다 상세하게 상기 구리계 금속막은 구리 또는 구리 합금(Cu alloy)의 단일막; 또는 상기 구리막 및 구리 합금막으로부터 선택되는 하나 이상의 막과 몰리브덴막 및 몰리브덴 합금막으로부터 선택되는 하나 이상의 막을 포함하는 다층막을 포함하는 개념이다.
상기 구리계 금속막은 특별히 한정하지 않으나 상기 단일막의 구체적인 예로서, 구리(Cu)막 또는 구리를 주성분으로 하며 네오디늄(Nd), 탄탈륨(Ta), 인듐(In), 팔라듐(Pd), 니오븀(Nb), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 마그네슘(Mg), 텅스텐(W), 프로트악티늄(Pa) 및 티타늄(Ti)으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 구리 합금막 등을 들 수 있다.
또한 다층막의 예로는, 구리/몰리브덴막, 구리/몰리브덴 합금막, 구리 합금/몰리브덴막, 구리 합금/몰리브덴 합금막 등의 2중막, 또는 구리/몰리브덴/구리막 3중막을 들 수 있다.
또한, 상기 몰리브덴 합금막은 예컨대, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디늄(Nd), 및 인듐(In)으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과 몰리브덴의 합금으로 이루어진 층을 의미한다.
여기서, 합금막이라 함은 질화막 또는 금속 산화물막도 포함하는 개념이다.
특히, 본 발명의 식각액 조성물은 구리 또는 구리 합금막과 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금막으로 이루어진 다층막에 바람직하게 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 식각액 조성물을 구성하는 각 성분을 설명한다.
(A) 과산화수소(H2O2)
과산화수소는 구리계 금속막의 식각속도에 영향을 주는 주산화제이다 (구리계 금속막에 포함되는 합금막의 식각속도에도 영향을 준다).
상기 과산화수소는 조성물 총 중량을 기준으로 15 내지 25중량%으로 함유될 수 있다. 상기 기준으로 과산화수소의 함량이 15중량% 미만이면 구리계 금속막의 식각속도가 느려 충분한 식각이 이루어지지 않을 수 있으며, 25중량% 초과이면 과산화수소의 농도가 너무 높아져 식각액의 안정성이 감소될 수 있다. 바람직하게는 18 내지 23중량%의 과산화수소가 포함될 수 있다.
(B) 불소화합물
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 불소화합물은 물 등에 해리되어 플루오르 이온(F-)을 제공할 수 있는 화합물을 의미한다. 상기 불소화합물은 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금을 포함하는 구리계 금속막의 식각시, 몰리브덴계 막의 식각 속도에 영향을 주는 보조산화제이며, 상기 몰리브덴계 막은 바람직하게는 몰리브덴 합금막일 수 있다.
상기 불소화합물은 당업계에서 통상적으로 사용되는 것을 사용하며, 용액 내에서 플루오르 이온 또는 다원자 플루오르 이온으로 해리될 수 있는 화합물이면 그 종류를 특별히 한정하지 않는다.
구체적인 예로서 불화수소(HF), 불화나트륨(NaF), 불화암모늄(NH4F), 중불화암모늄(NH4F2), 플루오르화붕산염(NH4BF4), 플루오르화수소암모늄(NH4FHF), 플루오르화칼륨(KF), 플루오르화수소칼륨(KHF2), 불화알루미늄(AlF3) 및 테트라플루오로붕산(HBF4) 으로부터 선택되는 1종 이상을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 보다 바람직하게는 중불화암모늄(NH4F2)을 사용할 수 있다.
상기 불소화합물은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 3 중량%로 포함되며, 0.05 내지 1 중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상기 불소화합물의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우 몰리브덴 합금막의 식각 속도가 느려지고 잔사가 발생할 수 있다. 반면 3 중량%를 초과할 경우 몰리브덴 합금막의 식각 성능은 향상되지만 식각 속도가 지나치게 빨라지기 때문에 언더컷 현상이나 하부층(n+ a-Si:H, a-Si:G)의 식각 손상이 발생할 수 있다
(C) 아졸화합물
아졸화합물은 구리계 금속막과 접촉하게 되는 구리 배선(Data 배선)의 식각 속도를 조절한다.
상기 아졸화합물은 식각액 조성물 총 중량을 기준으로 0.1 내지 2중량%로 함유될 수 있다. 상기 기준으로 아졸화합물의 함량이 0.1중량% 미만이면 구리배선 식각속도가 증가하여 어택방지 효과가 떨어지며, 2중량% 초과하면 구리계 금속막의 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, 이소디아졸(isothiazole)계 등을 들 수 있으며, 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상이 함께 사용될수 있다. 이 중 트리아졸(triazole)계 화합물이 바람직하며, 벤조트리아졸(benzotriazole)이 적합하다.
(D) 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물
한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물은 식각액 조성물의 보관 시 발생할 수 있는 과산화수소수의 자체 분해 반응을 막아주고 많은 수의 기판을 식각할 시에 식각 특성이 변하는 것을 방지한다.
일반적으로 과산화수소수를 사용하는 식각액 조성물의 경우 보관 시 과산화수소수가 자체 분해하여 그 보관기간이 길지가 못하고 용기가 폭발할 수 있는 위험요소까지 갖추고 있다. 그러나 상기 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물이 포함될 경우 과산화수소수의 분해 속도가 10배 가까이 줄어들어 보관기간 및 안정성 확보에 유리하다. 특히 구리층의 경우 식각액 조성물 내에 구리 이온이 다량 잔존할 경우에 패시베이션(passivation) 막을 형성하여 까맣게 산화된 후 더 이상 식각되지 않는 현상이 많이 발생할 수 있으나, 상기 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물 화합물을 첨가하였을 경우 상기 현상을 막을 수 있다.
상기 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물은 식각액 조성물 총 중량을 기준으로 0.5 내지 5.0중량%로 함유될 수 있다. 상기 기준으로 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물의 함량이 0.5중량% 미만이면 다량의 기판(약 500매)의 식각 후에는 패시베이션 막이 형성되어 충분한 공정 마진을 얻기가 어려우며, 5.0중량% 초과이면 구리계 금속막의 식각속도가 느려지므로 잔사 발생 문제가 발생할 수 있다.
바람직하게는 1.0 내지 3.0중량%의 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물이 포함될 수 있다.
상기 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물은 알라닌(alanine), 아미노부티르산(aminobutyric acid), 글루탐산(glutamic acid), 글리신(glycine), 이미노디아세트산(iminodiacetic acid), 니트릴로트리아세트산(nitrilotriacetic acid) 및 사르코신(sarcosine)을 들 수 있다. 그리고 이들 중에서 이미노디아세트산(iminodiacetic acid)이 가장 바람직하다.
(E) 메타인산염(metaphosphate)
메타인산염은 구리 식각 속도와 구리 농도 증가에 따른 편측식각 및 테이퍼 앵글 변화량을 줄어주는 기능을 한다. 상기 메타인산염이 식각액 내에 존재하지 않으면 구리 식각 속도가 느려지거나 구리 농도 증가에 따른 편측식각 및 테이퍼 앵글 변화량이 크게 증가할 수 있다.
상기 메타인산염의 함량은 조성물 총 중량을 기준으로 0.1 내지 5중량%일 수 있다. 상기 기준으로 메타인산염의 함량이 0.1중량% 미만이면 구리 식각속도가 느리고 구리 농도 증가에 따른 편측식각 및 테이퍼 앵글 변화량이 증가하고, 상기 기준으로 5중량% 초과이면 구리 식각 속도가 너무 빨라서 조절이 어렵고 구리 농도 증가에 따라 편측식각 및 테이퍼 앵글 변화량이 오히려 증가할 수 있다.
바람직하게는 0.1 내지 3.0중량%의 메타인산염이 포함될 수 있다.
상기 메타인산염은 삼메타인산나트륨(Sodium Trimetaphosphate), 사메타인산나트륨(Sodium Tetrametaphosphate), 헥사메타인산나트륨(Sodium hexametaphosphate) 등을 들 수 있다.
(F) 다가알코올형 계면활성제
다가알코올형 계면활성제는 표면장력을 저하시켜 식각의 균일성을 증가시키는 역할을 한다. 또한, 상기 다가알코올형 계면활성제는 구리막을 식각한 후 식각액에 녹아져 나오는 구리 이온을 둘러 쌈으로써 구리이온의 활동도를 억제하여 과산화수소의 분해 반응을 억제하게 된다. 이렇게 구리 이온의 활동도를 낮추게 되면 식각액을 사용하는 동안 안정적으로 공정을 진행 할 수 있게 된다.
상기 다가알코올형 계면활성제의 함량은 조성물 총 중량을 기준으로 1.0 내지 5.0 중량%일 수 있다. 상기 기준으로 다가알코올형 계면활성제의 함량이 1.0중량% 미만인 경우 식각 균일성이 저하되고 과산화수소의 분해가 가속화 되는 문제점이 생길 수 있으며, 다가알코올형 계면활성제의 함량이 5.0 중량% 초과이면 거품이 많이 발생되는 단점이 있다.
상기 다가알코올형 계면활성제는 글리세롤(glycerol), 트리에틸렌글리콜(triethylene glycol) 및 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol) 등을 들 수 있다. 그리고 이들 중에서 트리에틸렌글리콜(triethylene glycol)이 바람직하다.
(G) 물
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 물은 특별히 한정하지 않으나, 반도체 공정용으로서 탈이온수를 이용하는 것이 바람직하며, 물속에 이온이 제거된 정도를 보여주는 비저항값이 18 ㏁/㎝ 이상인 탈이온수를 이용하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 구리계 금속막용 식각액 조성물은 상기에 언급한 성분들 외에 식각 조절제, 금속 이온 봉쇄제, 부식 방지제, pH 조절제 및 이에 국한되지 않는 다른 첨가제로부터 선택되는 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다. 상기 첨가제는, 본 발명의 범위 내에서 본 발명의 효과를 더욱 양호하게 하기 위하여, 당해 분야에서 통상적으로 사용하는 첨가제들로부터 선택하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 a) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
b) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
c) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;
d) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계; 를 포함하는 표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
상기 a) 단계는 기판상에 구리계 금속막을 형성하고, 상기 구리계 금속막을 구리계 금속막용 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 d) 단계는 반도체층 상에 구리계 금속막을 형성하고, 상기 구리계 금속막을 금속막용 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 구리계 금속막용 식각액 조성물은 (A) 과산화수소, (B) 불소화합물, (C) 아졸화합물, (D) 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물, (E) 메타인산염(metaphosphate), (F) 다가알코올형 계면활성제 및 (G) 탈이온수를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.
상기 구리계 금속막에 대해서는 앞서 설명한 바와 같다.
상기 표시장치용 어레이 기판은 박막트랜지스토(TFT) 어레이 기판일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제조 방법으로 제조된 표시장치용 어레이 기판을 제공한다.
이하, 본 발명을 실시예, 비교예 및 실험예를 이용하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예, 비교예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명은 하기 실시예, 비교예 및 실험예에 의해 한정되지 않고 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.
실시예 1~6 및 비교예 1~4. 식각액 조성물의 제조
하기 표 1의 성분 및 함량(단위: 중량%)에 따라 식각액 조성물 6kg을 제조하였다.
구분 H2O2 ABF 5-MTZ IDA STMP SHMP NHP TEG 탈이온수
실시예 1 18 0.1 0.12 2.0 - 0.1 - 1.0 잔량
실시예 2 18 0.1 0.12 2.0 - 0.3 - 1.0 잔량
실시예 3 20 0.1 0.15 2.5 - 1.0 - 2.0 잔량
실시예 4 23 0.1 0.15 2.5 - 3.0 - 2.0 잔량
실시예 5 18 0.1 0.12 2.0 0.3 - - 1.0 잔량
실시예 6 20 0.1 0.15 2.5 1.0 - - 2.0 잔량
비교예 1 18 0.1 0.12 2.0 0.3 - 1.0 1.0 잔량
비교예 2 18 0.1 0.12 2.0 1.0 0.01 - 1.0 잔량
비교예 3 20 0.1 0.15 2.5 - 7.0 - 2.0 잔량
비교예 4 23 0.1 0.15 2.5 - - - 2.0 잔량
ABF: 불화암모늄(ammonium bifluoride)
5-MTZ: 5-메틸테트라졸(5-methyltetrazole)
IDA: 이미노디아세트산(iminodiacetic acid)
STMP: 삼메타인산나트륨(sodium Trimetaphosphate)
SHMP: 헥사메타인산나트륨(sodium hexametaphosphate)
NHP: 인산나트륨(sodium phosphates)
TEG: 트리에틸렌글리콜(triethyleneglycol)
실험예 . 식각 특성 평가
실시예 1~6 및 비교예 1~4의 식각액 조성물을 각각 사용하여 식각 공정을 실시하였다.
구체적으로, 분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: ETCHER(TFT), SEMES사)를 이용하였고, 식각 공정 시 식각액 조성물의 온도는 약 33℃ 내외로 하였다. 식각 시간은 식각 온도에 따라서 다를 수 있으나, LCD 식각 공정에서 통상 50 내지 80초 정도로 진행하였다. 상기 식각 공정에서 식각된 구리계 금속막의 프로파일을 단면 SEM(Hitachi사 제품, 모델명 S-4700)을 사용하여 검사하였고, 결과를 하기 표 2에 기재하였다. 식각공정에 사용된 구리계 금속막의 경우 Cu/Mo-Ti 5000/100Å 박막 기판을 사용하였다.
Cu 농도(300 ~ 7000ppm) 변화에 따른 편측식각(㎛) 및 테이퍼 앵글(°) 변화량을 측정하였다.
편측식각은 식각 후에 측정된 편측 포토레지스트 끝단과 하부 금속 끝단 사이의 거리를 의미한다. 편측식각량이 변하면, TFT 구동 시 신호 전달 속도가 변화하게 되어 얼룩이 발생할 수 있기 때문에, 편측식각 변화량은 최소화하는 것이 바람직하다.
테이퍼 앵글은 구리(Cu) 사면의 기울기를 말하는 것으로, 테이퍼 앵글이 너무 높으면 후속막 증착시 스텝 커버리지(step coverage) 불량에 의한 크랙(crack) 현상이 발생하게 되므로 적정 테이퍼 앵글 유지가 중요하다. 통상적으로 초기 테이퍼 앵글 대비 일정 정도 증가하게 되면 다음 공정에서 불량률이 증가할 수 있어 사용되던 식각액 조성물을 새로운 식각액 조성물로 교체한다.
본 평가에서는 편측식각 변화량이 ±0.1 ㎛ 인 조건과 테이퍼 앵글의 변화량이 ±10°가 충족되는 경우에 식각액 조성물을 식각 공정에 계속 사용할 수 있는 것으로 정하고 실험을 실시하였다.
<식각 프로파일 평가 기준>
○: 좋음
△: 보통
Х: 나쁨
구 분 식각 프로파일 편측식각 변화량(㎛) 테이퍼 앵글 변화량(°)
실시예 1 ○ 0.10 11
실시예 2 ○ 0.10 8
실시예 3 ○ 0.08 7
실시예 4 ○ 0.09 10
실시예 5 ○ 0.08 9
실시예 6 ○ 0.09 10
비교예 1 △ 0.22 20
비교예 2 ○ 0.30 20
비교예 3 ○ 0.27 23
비교예 4 Х 0.80 31
표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 6의 식각액 조성물 모두 양호한 식각 특성을 나타내었다. 특히, 실시예 3의 식각액 조성물로 식각 시, 식각 프로파일 및 직진성이 우수하였으며, Mo, Ti 잔사 또한 발생하지 않았다. 비교예 1 내지 4와 비교하여, 실시예 1 내지 4는 편측식각 및 테이퍼 앵글 변화량면에서도 우수한 결과를 나타내었다.

Claims (6)

  1. a) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
    b) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
    c) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;
    d) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
    e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계; 를 포함하는 표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
    상기 a) 단계는 기판상에 구리계 금속막을 형성하고, 상기 구리계 금속막을 구리계 금속막용 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 d) 단계는 반도체층 상에 구리계 금속막을 형성하고, 상기 구리계 금속막을 금속막용 식각액 조성물로 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 구리계 금속막용 식각액 조성물은 (A) 과산화수소, (B) 불소화합물, (C) 아졸화합물, (D) 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물, (E) 메타인산염(metaphosphate), (F) 다가알코올형 계면활성제 및 (G) 탈이온수를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치용 어레이 기판의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 구리계 금속막용 식각액 조성물은, 조성물 총 중량을 기준으로 (A) 과산화수소 15 내지 25중량%, (B) 불소화합물 0.01 내지 3중량%, (C) 아졸화합물 0.1 내지 2중량%, (D) 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물 0.5 내지 5중량%, (E) 메타인산염(metaphosphate) 0.1 내지 5중량%, (F) 다가알코올형 계면활성제 1.0 내지 5중량% 및 (G) 탈이온수 잔량을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치용 어레이 기판의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 표시장치용 어레이 기판은 박막 트랜지스터(TFT) 어레이 기판인 것을 특징으로 하는 표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  4. (A) 과산화수소, (B) 불소화합물, (C) 아졸화합물, (D) 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물, (E) 메타인산염(metaphosphate), (F) 다가알코올형 계면활성제 및 (G) 탈이온수 를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막용 식각액 조성물.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 구리계 금속막용 식각액 조성물은, 조성물 총 중량을 기준으로 (A) 과산화수소 15 내지 25중량%, (B) 불소화합물 0.01 내지 3중량%, (C) 아졸화합물 0.1 내지 2중량%, (D) 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물 0.5 내지 5중량%, (E) 메타인산염(metaphosphate) 0.1 내지 5중량%, (F) 다가알코올형 계면활성제 1.0 내지 5중량% 및 (F) 탈이온수 잔량을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 구리계 금속막은 구리 또는 구리 합금의 단일막; 또는
    구리막 및 구리 합금막으로부터 선택되는 하나 이상의 막과, 몰리브덴 막 및 몰리브덴 합금막으로부터 선택되는 하나 이상의 막을 포함하는 다층막인 것을 특징으로 하는 구리계 금속막용 식각액 조성물.
KR1020160009588A 2016-01-26 2016-01-26 표시장치용 어레이 기판의 제조방법 KR102412268B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160009588A KR102412268B1 (ko) 2016-01-26 2016-01-26 표시장치용 어레이 기판의 제조방법
CN201611020850.3A CN106997844A (zh) 2016-01-26 2016-11-15 显示装置用阵列基板的制造方法和金属膜用蚀刻液组合物

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160009588A KR102412268B1 (ko) 2016-01-26 2016-01-26 표시장치용 어레이 기판의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170089315A true KR20170089315A (ko) 2017-08-03
KR102412268B1 KR102412268B1 (ko) 2022-06-23

Family

ID=59431323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160009588A KR102412268B1 (ko) 2016-01-26 2016-01-26 표시장치용 어레이 기판의 제조방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102412268B1 (ko)
CN (1) CN106997844A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111755461A (zh) * 2019-03-29 2020-10-09 东友精细化工有限公司 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

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114075669B (zh) * 2020-08-10 2024-06-21 东友精细化工有限公司 蚀刻剂组合物、布线形成方法及用于液晶显示装置的阵列基板的制造方法
CN113046747B (zh) * 2021-03-04 2022-11-25 四川和晟达电子科技有限公司 一种叠层金属和金属氧化物蚀刻液组合物及其使用方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002170790A (ja) * 2000-11-30 2002-06-14 Showa Denko Kk 半導体基板研磨用組成物、半導体配線基板およびその製造方法
KR20070055259A (ko) 2005-11-25 2007-05-30 동우 화인켐 주식회사 구리 몰리브덴합금막의 식각용액 및 그 식각방법
KR20140108795A (ko) * 2013-02-28 2014-09-15 동우 화인켐 주식회사 구리계 금속막 및 구리계 금속막과 금속산화물막의 적층막 식각액 조성물 및 이를 이용한 배선 형성 방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI362415B (en) * 2003-10-27 2012-04-21 Wako Pure Chem Ind Ltd Novel detergent and method for cleaning
WO2007072727A1 (ja) * 2005-12-20 2007-06-28 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. 配線基板の残渣除去用組成物および洗浄方法
WO2012015089A1 (ko) * 2010-07-30 2012-02-02 동우 화인켐 주식회사 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR101933528B1 (ko) * 2012-12-28 2019-03-15 동우 화인켐 주식회사 구리계 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
CN104419930B (zh) * 2013-08-27 2018-03-27 东友精细化工有限公司 蚀刻液组合物及液晶显示装置用阵列基板的制造方法
CN104513982B (zh) * 2013-09-27 2019-01-22 东友精细化工有限公司 用于液晶显示器的阵列基板的制造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002170790A (ja) * 2000-11-30 2002-06-14 Showa Denko Kk 半導体基板研磨用組成物、半導体配線基板およびその製造方法
KR20070055259A (ko) 2005-11-25 2007-05-30 동우 화인켐 주식회사 구리 몰리브덴합금막의 식각용액 및 그 식각방법
KR20140108795A (ko) * 2013-02-28 2014-09-15 동우 화인켐 주식회사 구리계 금속막 및 구리계 금속막과 금속산화물막의 적층막 식각액 조성물 및 이를 이용한 배선 형성 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111755461A (zh) * 2019-03-29 2020-10-09 东友精细化工有限公司 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

Also Published As

Publication number Publication date
KR102412268B1 (ko) 2022-06-23
CN106997844A (zh) 2017-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102160286B1 (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102137013B1 (ko) 표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102269327B1 (ko) 식각액 조성물 및 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102412268B1 (ko) 표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102142421B1 (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102603630B1 (ko) 표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR20150035624A (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102092350B1 (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102323941B1 (ko) 구리계 금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법
KR20170042933A (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102505196B1 (ko) 구리계 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102310093B1 (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102459685B1 (ko) 구리계 금속막용 식각액 조성물, 이를 이용한 디스플레이용 어레이 기판의 제조방법, 및 디스플레이용 어레이 기판
KR20160112471A (ko) 식각액 조성물 및 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102310094B1 (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102269325B1 (ko) 몰리브덴 함유 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시 장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102142425B1 (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102058168B1 (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102265898B1 (ko) 구리계 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102368356B1 (ko) 식각액 조성물 및 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102310097B1 (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102310096B1 (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR101608088B1 (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR20160112472A (ko) 식각액 조성물 및 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102639571B1 (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant