KR20180098781A - 식각액 조성물 및 이를 이용한 디스플레이 장치용 어레이 기판의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 질산철, 질산, 아졸계 화합물 및 물을 포함하는 식각액 조성물, 상기 식각액 조성물로 식각된 배선, 디스플레이 장치용 어레이 기판의 제조방법 및 디스플레이 장치용 어레이 기판에 관한 것이다.
Description
본 발명은 식각액 조성물 및 이로부터 제조된 배선, 이를 이용한 디스플레이 장치용 어레이 기판의 제조방법 및 디스플레이 장치용 어레이 기판에 관한 것이다.
본격적인 정보화 시대로 접어들게 됨에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이 분야가 급속도로 발전해 왔으며, 이에 부응하여 다양한 평판 디스플레이가 개발되어 각광받고 있다.
이러한 평판 디스플레이 장치의 예로는 액정디스플레이장치(Liquid Criystal Display device: LCD), 플라즈마디스플레이패널(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출디스플레이장치(Field Emission Display device: FED), 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diodes: OLED) 등을 들 수 있으며, 일례로서 초박막 액정표시장치(TFT-LCD)의 경우는 대화면화 되면서, 박막트랜지스터와 연결되는 게이트 배선 및 데이터 배선 또한 길어지게 되어 배선의 저항이 함께 증가한다. 이러한 이유로 종래에 주로 사용되었던 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al) 및 이들의 합금을 박막 트랜지스터 (Thin Film Transistor, TFT)에 사용되는 게이트 및 데이터 배선 등으로 이용하는 것은 평판표시장치의 대형화 및 고해상도 실현을 어렵게 만드는 원인으로 작용하고 있다.
저항 증가에 의한 신호 지연 등의 문제를 해결하기 위해서는, 상기 게이트 및 데이터 배선을 최대한 낮은 비저항을 가지는 재료로 형성할 필요가 있고, 그러한 노력의 일환으로 다른 금속들에 비해 낮은 비저항과 높은 휘도, 전도도를 가지고 있는 은(Ag: 비저항 약 1.59μΩ㎝)막, 은합금막 또는 은막이나 은합금막을 포함한 다층막을 컬러필터의 전극, 배선 및 반사판에 적용하여 평판 디스플레이장치의 대형화와 고해상도 및 저전력 소비 등을 실현하기 위한 노력이 경주되고 있으며, 이러한 재료에 적용하기 위한 식각액이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-0579421호에 제시된 은 식각액은 인산, 질산, 초산에 첨가제로서 보조 산화물 용해제와 함불소형 탄소계 계면활성제를 사용하였다. 그러나 보조 산화물 용해제로 사용된 SO4 화합물은 은(Ag)과 반응을 하여 황화은(Ag2S)의 형태로 기판 내에 잔사로 남게 되는 단점이 있고, ClO4 화합물은 현재 환경 규제 물질로 규정되어 사용함에 어려움이 있다. 또한 함불소형 탄소계 계면활성제의 경우 은의 하부막이 유기절연막인 경우 기판의 테두리 부분에 있는 유기절연막이 식각액에 의해 쉽게 손상을 받아 벗겨짐(Peeling) 현상이 유발되는 문제점이 있다.
그러나, 은 또는 은합금을 식각하는 식각액 조성물에 있어 상기 인산, 질산 및 초산을 포함하지 않는 식각액 조성물은 식각 공정시 은 석출물을 발생시키는 문제점이 있어, 상기 문제점을 해결하기 위한 연구가 여전히 필요한 상황이다.
본 발명은 식각량(CD skew)이 우수하고, 잔사 또는 재흡착이 발생하지 않으며, 식각 공정시 석출물이 발생하지 않는 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 식각액 조성물로 식각된 배선을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 식각액 조성물을 사용하는 디스플레이 장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 질산철, 질산, 하기 화학식 1 또는 2의 아졸계 화합물 및 물을 포함하는 식각액 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
[화학식 2]
상기 R1 내지 R4은 각각 같거나 상이하게, 할로겐 원자, 시아노기(-CN), 히드록시기(-OH) 또는 아민기(-NH2) 중 어느 하나의 치환기를 가지는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 12의 지방족 탄화수소, R6-O-R7, -NO2, -COOR8 또는 탄소수 6 내지 12의 방향족 탄화수소이고,
상기 R5는 할로겐 원자, 시아노기(-CN), 히드록시기(-OH) 또는 아민기(-NH2) 중 어느 하나의 치환기를 가지는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 12의 지방족 탄화수소, R6-O-R7, -NO2, -COOR8, 탄소수 6 내지 12의 방향족 탄화수소 또는 수소이고,
상기 R6은 (CH2)n이고, n은 0 내지 6의 정수인 알킬렌기이고,
상기 R7은 탄소수 1 내지 6의 지방족 탄화수소이고,
상기 R8은 탄소수 1 내지 6의 지방족 탄화수소이다.
또한, 본 발명은 상기 본 발명의 식각액 조성물로 식각된 배선을 제공한다.
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 화소전극 또는 반사막을 형성하는 단계; 를 포함하는 디스플레이 장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
상기 (a) 단계, (d) 단계 및 (e) 단계 중 어느 한 단계 이상이, 상기 본발명의 식각액 조성물로 식각하여 각각의 게이트 배선, 소스 및 드레인 전극, 화소 전극 또는 반사막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 본 발명의 제조방법으로 제조된 디스플레이 장치용 어레이 기판을 제공한다.
본 발명의 식각액 조성물은 식각량(CD skew)이 우수한 효과를 지니고 있다.
또한, 본 발명의 식각액 조성물은 잔사 또는 재흡착이 발생하지 않으며, 식각 공정시 석출물이 발생하지 않는 효과를 지니고 있다.
도 1은 식각액으로 식각한 후, 은(Ag)의 잔사가 발생하지 않은 SEM 사진이다.
도 2는 식각액으로 식각한 후, 은(Ag)의 잔사가 발생한 SEM 사진이다.
도 2는 식각액으로 식각한 후, 은(Ag)의 잔사가 발생한 SEM 사진이다.
이하, 본 발명을 보다 자세히 설명한다.
본 발명은 질산철, 질산, 하기 화학식 1 또는 2의 아졸계 화합물 및 물을 포함하는 식각액 조성물에 관한 것이다.
[화학식 1]
[화학식 2]
상기 R1 내지 R4은 각각 같거나 상이하게, 할로겐 원자, 시아노기(-CN), 히드록시기(-OH) 또는 아민기(-NH2) 중 어느 하나의 치환기를 가지는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 12의 지방족 탄화수소, R6-O-R7, -NO2, -COOR8 또는 탄소수 6 내지 12의 방향족 탄화수소이고,
상기 R5는 할로겐 원자, 시아노기(-CN), 히드록시기(-OH) 또는 아민기(-NH2) 중 어느 하나의 치환기를 가지는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 12의 지방족 탄화수소, R6-O-R7, -NO2, -COOR8, 탄소수 6 내지 12의 방향족 탄화수소 또는 수소이고,
상기 R6은 (CH2)n이고, n은 0 내지 6의 정수인 알킬렌기이고,
상기 R7은 탄소수 1 내지 6의 지방족 탄화수소이고,
상기 R8은 탄소수 1 내지 6의 지방족 탄화수소이다.
본 발명의 식각액 조성물은 식각량이 우수하고, 잔사 또는 재흡착이 발생하지 않으며, 식각 공정시 석출물이 발생하지 않는 장점을 지니고 있다.
본 발명의 식각액 조성물은 은(Ag) 또는 은(Ag) 합금으로 이루어진 단일막, 또는 상기 단일막과 투명전도막으로 구성되는 다층막을 식각할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 은 합금은 특별히 한정하지 않으나 구체적인 예로서, 은을 주성분으로 하며 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 망간(Mn), 크롬(Cr), 주석(Sn), 팔라듐(Pd), 네오디늄(Nd), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 마그네슘(Mg), 텅스텐(W), 프로트악티늄(Pa), 알루미늄(Al) 및 티타늄(Ti) 등으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 은 합금막일 수 있으며, 보다 바람직하게는 팔라듐(Pd) 또는 구리(Cu)를 포함하는 은 합금막일 수 있다.
상기 투명전도막의 구체적인 예로서, 산화주석인듐(ITO), 산화아연인듐(IZO), 산화주석아연인듐(ITZO) 또는 산화갈륨아연인듐(IGZO) 등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 다층막의 보다 구체적인 예로서, 투명전도막/은(Ag) 또는 투명전도막/은 합금(silver alloy) 등의 이중막,
투명전도막/은(Ag)/투명전도막 또는 투명전도막/은 합금/투명전도막 등의 삼중막 등을 들 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 식각액 조성물을 구성하는 성분에 대하여 설명한다.
(A)
질산철
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 질산철은 주식각제로, 바람직하게는 은 또는 은 합금 박막을 식각하는 주식각제이다. 상기 질산철은 은 또는 은 합금과 산화환원 반응을 일으키고, 투명전도막을 해리시켜 습식 식각하는 역할을 수행한다.
종래에는 상기 질산철 외에 염화철, 황산철 또는 인산철을 포함하는 식각액 조성물을 사용하였다. 그러나, 염화철과 황산철을 포함하는 식각액 조성물을 은 또는 은 합금 배선의 식각에 사용할 경우 염화은(AgCl) 또는 황화은(AgS)이라는 난용성 석출물이 발생될 수 있고, 이로 인해 공정상 배관 막힘, 석출물의 배선 충격에 의한 단락 등의 문제를 야기할 수 있어 바람직하지 않다. 인산철의 경우는 용해도가 매우 낮아 식각액 조성물로 구성되기 어렵다는 한계가 있으므로 바람직하지 않다.
상기 질산철은 질산제1철 및 질산제2철로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
또한, 상기 질산철은 본 발명의 식각액 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 20 중량%로 포함되고, 바람직하게는 10 내지 20 중량%로 포함된다.
상기 질산철이 5 중량% 미만으로 포함되면 식각 능력이 부족하여 충분한 식각이 이루어지지 않을 수 있으며, 식각 공정이 진행됨에 따라 일정량 이상의 은이 식각액 조성물에 용해되어 들어갈 수 있어 은 재흡착 또는 은 석출물이 발생하여 후속 공정에서 전기적 쇼트를 발생시킬 수 있다. 상기 질산철이 20 중량%를 초과하여 포함되면 은 또는 은 합금의 식각 속도가 지나치게 빨라져 배선의 역할을 수행할 수 없을 만큼의 과식각이 발생할 수 있다. 또한, 투명전도막이 적층되어 있는 다층막에서 은 또는 은 합금과 투명전도막의 식각 속도가 현저하게 차이날 수 있으며, 그로 인하여 투명 전도막에 팁(tip)이 발생하여 후속 공정에 문제를 발생시킬 수 있다.
(B)질산
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 질산은 보조 식각제의 역할을 한다. 특히, 은 또는 은 합금 박막 식각시, 상기 은 또는 은 합금을 산화시켜 상기 (A)질산철이 산화된 은 또는 산화된 은 합금을 보다 빠른 속도로 식각시킬 수 있는 역할을 한다. 또한, 질산의 치환 과정을 통하여 투명전도막이 식각될 수 있다.
또한, 상기 질산은 본 발명의 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%로 포함되며, 바람직하게는 2 내지 7 중량%로 포함된다.
상기 질산이 0.1 중량% 미만으로 포함되면 은 또는 은 합금 박막 및 투명전도막의 식각 속도 저하가 발생할 수 있으며, 은 잔사로 인하여 후속 공정 진행에 따라 전기적 쇼트 및 잔사가 남아 있는 영역이 어둡게 보이는 현상인 암점이 발생할 수 있다. 또한, 상기 질산이 10 중량%를 초과하여 포함되면 식각 속도가 지나치게 빨라져 공정상 조절이 어려우며, 과식각이 발생하여 배선의 역할을 수행할 수 없는 문제가 발생한다.
(C)
아졸계
화합물
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 아졸계 화합물은 특히, 은 또는 은 합금 박막 식각시 식각 속도를 늦춰주는 역할을 하며, 공정상에 적용 가능한 식각 시간을 조절할 수 있다. 또한, 은의 과식각을 방지하여 편측 식각량(side etch, S/E)이 적은 배선을 형성할 수 있어 미세패턴용 배선을 형성할 수 있다.
또한, 종래에는 은 또는 은 합금의 단일막 식각시, 과식각으로 인하여 상부 및 하부 막에 베리어(barrier)막을 적용하여 공정상 비용이 증가하였으나, 상기 아졸계 화합물을 사용함으로써 베리어막 사용 없이도 과식각을 방지할 수 있어 공정 시간 감소 및 원재료 절감을 통한 생산비를 절감할 수 있다.
본 발명의 아졸계 화합물은 하기 화학식 1 또는 2의 아졸계 화합물이다.
[화학식 1]
[화학식 2]
상기 R1 내지 R4은 각각 같거나 상이하게, 할로겐 원자, 시아노기(-CN), 히드록시기(-OH) 또는 아민기(-NH2) 중 어느 하나의 치환기를 가지는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 12의 지방족 탄화수소, R6-O-R7, -NO2, -COOR8 또는 탄소수 6 내지 12의 방향족 탄화수소이고,
상기 R5는 할로겐 원자, 시아노기(-CN), 히드록시기(-OH) 또는 아민기(-NH2) 중 어느 하나의 치환기를 가지는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 12의 지방족 탄화수소, R6-O-R7, -NO2, -COOR8, 탄소수 6 내지 12의 방향족 탄화수소 또는 수소이고,
상기 R6은 (CH2)n이고, n은 0 내지 6의 정수인 알킬렌기이고,
상기 R7은 탄소수 1 내지 6의 지방족 탄화수소이고,
상기 R8은 탄소수 1 내지 6의 지방족 탄화수소이다.
상기 화학식 1 또는 2의 아졸계 화합물은 상기 R1 내지 R5의 위치에 치환기를 포함함으로써, 화합물의 구조가 벌키(bulky)해짐에 따라 상기 아졸계 화합물은 입체장애를 가진다.
일반적으로, 은 또는 은 합금 박막의 은과 아졸계 화합물은 축합반응이 일어나, 식각 공정시 석출물이 발생한다.
그러나, 본 발명에서는 상기 화학식 1 또는 2의 아졸계 화합물을 사용함으로써, 입체장애로 인하여 은 또는 은 합금 박막의 은과 아졸계 화합물의 축합반응을 억제하여 식각 공정시 석출물 발생을 방지할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 화학식 1 또는 2의 아졸계 화합물은 2개 이상의작용기가 치환된 아졸계 화합물이며, 상기 화학식 1의 아졸계 화합물은 1번 위치에 R1의 작용기를 가지며, 1번과 인접한 5번 위치에 R2의 작용기를 가짐으로써 입체장애를 가질 수 있다.
또한, 상기 화학식 2의 아졸계 화합물은 1번 위치에 R3의 작용기를 가지며, 1번과 인접한 5번 위치에 R4의 작용기를 가짐으로써 입체장애를 가질 수 있으며, 더불어 3번 위치에도 R5의 작용기를 가질 수 있어 입체장애를 가질 수 있다.
따라서, 상기 화학식 1 또는 2의 아졸계 화합물의 입체장애로 인하여 은 또는 은 합금 박막의 은과 아졸계 화합물의 축합반응을 억제하여 식각 공정시 석출물 발생을 방지할 수 있다.
상기 화학식 1 또는 2의 아졸계 화합물은 그 종류를 특별히 한정하는 것은 아니나, 1-메틸-5-아미노테트라졸, 1-아미노-5-메틸테트라졸, 1-하이드록시-5-메틸테트라졸, 1-에틸-5-아미노테트라졸, N,N,1-트리메틸-1H-테트라졸-5-아민, 1-아미노-5-메틸테트라졸, , 
, 
, 
, 
, 
, 
, 
및 
로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 
를 포함할 수 있다.
상기 화학식 1 또는 2의 아졸계 화합물은 본 발명의 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 5 중량%로 포함되며, 바람직하게는 0.1 내지 3 중량%로 포함된다.
상기 화학식 1 또는 2의 아졸계 화합물을 0.01 중량% 미만으로 포함하면 식각 속도를 늦추는 역할을 제대로 수행할 수 없어 미세패턴용 배선 형성 시 과식각에 의한 배선 소실의 불량이 발생할 수 있다. 또한, 5 중량%를 초과하여 포함하면 은 또는 은 합금 박막의 식각 속도가 현저하게 감소하여 불필요한 부분이 완전히 식각되지 않아 전기적 쇼트를 발생시켜 불량의 원인이 될 수 있다. 또한, 식각 속도 저하로 인하여 잔류물이 남아 후속 공정 진행 후 제품 생산시 암점이 발생할 수 있다.
(D)물
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 물은 특별히 한정하지 않으나, 탈이온수를 이용하는 것이 바람직하며, 상기 탈이온수는 반도체 공정용으로 비저항값이 18 ㏁/㎝ 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 식각액 조성물은 상기에 언급한 성분들 외에 식각 조절제, 계면활성제, 금속 이온 봉쇄제, 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.
본 발명의 식각액 조성물을 구성하는 성분들은 반도체 공정용의 순도를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 본 발명의 식각액 조성물로 식각된 배선에 관한 것이다.
보다 상세하게, 상기 배선은 터치스크린 패널(Touch Screen Panel, TSP)에서 주로 X, Y 좌표에 센싱된 신호를 읽어들이는 트레이스(Trace) 배선 또는 플렉서블용 나노와이어 배선일 수 있다.
상기 배선은 은(Ag) 또는 은 합금으로 이루어진 단일막, 또는 상기 단일막과 투명전도막으로 구성된 다층막일 수 있다. 상기 은 합금의 단일막, 상기 단일막과 투명전도막으로 구성된 다층막에 대한 내용은 은(Ag) 함유 박막에 대해 상술한 내용이 동일하게 적용될 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 화소전극 또는 반사막을 형성하는 단계; 를 포함하는 디스플레이 장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
상기 (a) 단계, (d) 단계 및 (e) 단계 중 어느 한 단계 이상이, 상기 본발명의 식각액 조성물로 식각하여 각각의 게이트 배선, 소스 및 드레인 전극, 화소 전극 또는 반사막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.
바람직하게는 상기 게이트 배선, 소스 및 드레인 전극, 화소 전극 또는 반사막은 은(Ag) 또는 은 합금으로 이루어진 단일막, 또는 상기 단일막과 투명전도막으로 구성된 다층막일 수 있으며, 상기 박막을 상기 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선, 소스 및 드레인 전극, 화소 전극 또는 반사막을 제조할 수 있다.
상기 은 합금의 단일막, 상기 단일막과 투명전도막으로 구성된 다층막에 대한 내용은 은(Ag) 함유 박막에 대해 상술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
상기 디스플레이 장치용 어레이 기판은 박막트랜지스터 기판일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 본 발명의 제조방법으로 제조된 디스플레이 장치용 어레이 기판에 관한 것이다.
상기 디스플레이 장치는 유기발광다이오드(OLED), 액정 표시장치(LCD) 또는 터치스크린패널(TSP) 등 다양하게 적용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 이용하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되지 않으며, 다양하게 수정 및 변경될 수 있다. 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해질 것이다.
실시예
1 내지 13 및
비교예
1 내지 5.
식각액
조성물 제조
하기 표 1에 나타낸 조성 및 함량으로 실시예 1 내지 13 및 비교예 1 내지 5의 식각액 조성물을 제조하였으며, 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 탈이온수를 포함하였다.
| 구분 | Fe(NO3)3 | 질산 |
아졸계 화합물 | ||||||||
| C-1 | C-2 | C-3 | C-4 | C-5 | C-6 | C-7 | C-8 | C-9 | |||
| 실시예 1 | 10 | 5 | 1 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 실시예 2 | 6 | 5 | 1 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 실시예 3 | 18 | 5 | 1 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 실시예 4 | 10 | 0.5 | 1 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 실시예 5 | 10 | 9.5 | 1 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 실시예 6 | 10 | 5 | 0.05 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 실시예 7 | 10 | 5 | 4.5 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 실시예 8 | 10 | 5 | - | 1 | - | - | - | - | - | - | - |
| 실시예 9 | 10 | 5 | - | - | 1 | - | - | - | - | - | - |
| 실시예 10 | 10 | 5 | - | - | - | 1 | - | - | - | - | - |
| 실시예 11 | 10 | 5 | - | - | - | - | 1 | - | - | - | - |
| 실시예 12 | 10 | 5 | - | - | - | - | - | 1 | - | - | - |
| 실시예 13 | 10 | 5 | - | - | - | - | - | - | 1 | - | - |
| 비교예 1 | - | 5 | 1 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 비교예 2 | 10 | - | 1 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 비교예 3 | 10 | 5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| 비교예 4 | 10 | 5 | - | - | - | - | - | - | - | 1 | - |
| 비교예 5 | 10 | 5 | - | - | - | - | - | - | - | - | 1 |
C-1 : 1-메틸-5-아미노테트라졸
C-2 : 1-아미노-5-메틸테트라졸
C-3 : 1-하이드록시-5-메틸테트라졸
C-4 : 1-에틸-5-아미노테트라졸
C-5 : 1-아미노-5-메틸트라이졸
C-6 : 
C-7 : N.N.1-트리메틸-5-아미노테트라졸
C-8 : 5-아미노테트라졸
C-9 : 5-아미노트리아졸
실험예
1.
식각액
조성물의 성능 평가
기판 상에 유기 절연막을 증착하고, 그 위에 ITO/Ag/ITO 삼중막을 증착한 것을 다이아몬드 칼을 이용하여 500 X 600mm로 절단하여 시편을 준비하였다.
상기 실시예 1 내지 13 및 비교예 1 내지 5의 식각액 조성물을 사용하여 하기와 같이 성능 테스트를 진행하였다.
1-1. CD skew (CD skew = PR CD - Pattern CD) 평가
분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: ETCHER(TFT), K.C.Tech사) 내에 상기 실시예 1 내지 13 및 비교예 1 내지 5의 식각액 조성물을 각각 넣고, 온도를 30℃로 설정하여 가온한 후, 온도가 30±0.1℃에 도달하였을 때 상기 시편의 식각 공정을 수행하였다. 총 식각 시간은 60초로 실시하였다.
기판을 넣고 분사를 시작하여 60초의 식각 시간이 다 되면 꺼내어 탈이온수로 세정한 후, 공기 분사 건조장치를 이용하여 건조하였다. 세정 및 건조 후 기판을 절단하고 패터닝 된 포토레지스트 너비와 포토레지스트를 스트립 공정을 통해 제거(박리) 한 후 식각 후 남아 있는 은나노와이어의 너비를 전자주사현미경(SEM; 모델명: SU-8010, HITACHI사 제조)을 이용하여 측정하였다.
CD skew는 [포토레지스트 너비(PR CD) - 은나노와이어의 너비(Pattern CD)]의 값을 하기의 기준으로 평가하여, 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
<CD skew 평가 기준>
◎우수: 1㎛ 이하
○양호: 1 초과 2㎛ 이하
X 불량: 2㎛ 초과
1-2.
잔사
측정
분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: ETCHER(TFT), K.C.Tech사) 내에 상기 실시예 1 내지 13 및 비교예 1 내지 5의 식각액 조성물을 각각 넣고, 온도를 40℃로 설정하여 가온한 후, 온도가 40±0.1℃에 도달하였을 때 상기 시편의 식각 공정을 수행하였다. 총 식각 시간은 60초로 실시하였다.
기판을 넣고 분사를 시작하여 60초의 식각 시간이 다 되면 꺼내어 탈이온수로 세정한 후, 공기 분사 건조장치를 이용하여 건조하고, 포토레지스트 박리기(PR stripper)를 이용하여 포토레지스트를 제거하였다. 세정 및 건조 후 전자주사현미경(SEM; 모델명: SU-8010, HITACHI사 제조)을 이용하여 포토레지스트가 덮여 있지 않은 부분에 은(Ag)이 식각 되지 않고 남아 있는 현상인 잔사를 측정하였으며, 하기의 기준으로 평가하여, 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
1-3.
석출물
발생 평가
상기 실시예 1 내지 13 및 비교예 1 내지 5의 식각액 조성물에 은 분말 100ppm 을 각각 넣고, 3시간 교반을 통해 용해시킨 후 거름종이를 통해 석출물 발생을 확인하였고, 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
| CD skew | 잔사 (또는 재흡착) |
식각 시 석출물 발생 유무 | |
| 실시예 1 | ◎ | 미발생 | 미발생 |
| 실시예 2 | ◎ | 미발생 | 미발생 |
| 실시예 3 | ○ | 미발생 | 미발생 |
| 실시예 4 | ◎ | 미발생 | 미발생 |
| 실시예 5 | ○ | 미발생 | 미발생 |
| 실시예 6 | ○ | 미발생 | 미발생 |
| 실시예 7 | ◎ | 미발생 | 미발생 |
| 실시예 8 | ◎ | 미발생 | 미발생 |
| 실시예 9 | ◎ | 미발생 | 미발생 |
| 실시예 10 | ◎ | 미발생 | 미발생 |
| 실시예 11 | ◎ | 미발생 | 미발생 |
| 실시예 12 | ◎ | 미발생 | 미발생 |
| 실시예 13 | ◎ | 미발생 | 미발생 |
| 비교예 1 | 식각 안됨 | ||
| 비교예 2 | 식각 안됨 | ||
| 비교예 3 | X | 미발생 | 미발생 |
| 비교예 4 | ◎ | 미발생 | 발생 |
| 비교예 5 | ○ | 미발생 | 발생 |
상기 표 2의 결과에서, 본 발명의 식각액 조성물인 실시예 1 내지 13은 식각량인 CD skew가 우수하였으며, 잔사 및 석출물이 발생하지 않았다.
반면, 질산철을 포함하지 않는 비교예 1 및 질산을 포함하지 않는 비교예 2의 식각액 조성물은 식각이 되지 않았으며, 아졸을 포함하지 않는 비교예 3의 식각액 조성물은 CD skew가 불량한 결과를 보였다. 또한, 아졸계 화합물이 본 발명의 화학식 1 또는 2에 해당하지 않는 비교예 4 및 5의 식각액 조성물은 식각 시 석출물이 발생하는 결과를 보였다.
따라서, 본 발명의 식각액 조성물은 식각량이 우수하며, 잔사 및 석출물이 발생하지 않는 효과를 지니고 있다.
Claims (14)
- 질산철, 질산, 하기 화학식 1 또는 2의 아졸계 화합물 및 물을 포함하는 식각액 조성물.
[화학식 1]
[화학식 2]
상기 R1 내지 R4은 각각 같거나 상이하게, 할로겐 원자, 시아노기(-CN), 히드록시기(-OH) 또는 아민기(-NH2) 중 어느 하나의 치환기를 가지는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 12의 지방족 탄화수소, R6-O-R7, -NO2, -COOR8 또는 탄소수 6 내지 12의 방향족 탄화수소이고,
상기 R5는 할로겐 원자, 시아노기(-CN), 히드록시기(-OH) 또는 아민기(-NH2) 중 어느 하나의 치환기를 가지는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 12의 지방족 탄화수소, R6-O-R7, -NO2, -COOR8, 탄소수 6 내지 12의 방향족 탄화수소 또는 수소이고,
상기 R6은 (CH2)n이고, n은 0 내지 6의 정수인 알킬렌기이고,
상기 R7은 탄소수 1 내지 6의 지방족 탄화수소이고,
상기 R8은 탄소수 1 내지 6의 지방족 탄화수소이다. - 청구항 1에 있어서, 상기 질산철은 질산제1철 및 질산제2철로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1 또는 2의 아졸계 화합물은 1-메틸-5-아미노테트라졸, 1-아미노-5-메틸테트라졸, 1-하이드록시-5-메틸테트라졸, 1-에틸-5-아미노테트라졸, N,N,1-트리메틸-1H-테트라졸-5-아민, 1-아미노-5-메틸테트라졸, ,,
,
,
,
,
,
및
로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
- 청구항 3에 있어서, 상기 화학식 1의 아졸계 화합물은을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
- 청구항 3에 있어서, 상기 화학식 1 또는 2의 아졸계 화합물은 1-메틸-5-아미노테트라졸, 1-아미노-5-메틸테트라졸, 1-하이드록시-5-메틸테트라졸, 1-에틸-5-아미노테트라졸 및 1-아미노-5-메틸테트라졸로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 조성물 총 중량에 대하여,
질산철 5 내지 20 중량%, 질산 0.1 내지 10 중량%, 상기 화학식 1 또는 2의 아졸계 화합물 0.01 내지 5 중량% 및 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물. - 청구항 1에 있어서, 상기 식각액 조성물은 은 또는 은 합금으로 이루어진 단일막, 또는 상기 단일막과 투명전도막으로 구성되는 다층막을 식각하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
- 청구항 7에 있어서, 상기 투명전도막은 산화주석인듐(ITO), 산화아연인듐(IZO), 산화주석아연인듐(ITZO) 및 산화갈륨아연인듐(IGZO)으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
- 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항의 식각액 조성물로 식각된 배선.
- 청구항 9에 있어서, 상기 배선은 은 또는 은 합금으로 이루어진 단일막, 또는 상기 단일막과 투명전도막으로 구성되는 다층막인 것을 특징으로 하는 배선.
- 청구항 9에 있어서, 상기 배선은 터치스크린패널용 트레이스 배선 또는 플렉서블용 은 나노와이어인 것을 특징으로 하는 배선.
- (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 화소전극 또는 반사막을 형성하는 단계; 를 포함하는 디스플레이 장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
상기 (a) 단계, (d) 단계 및 (e) 단계 중 어느 한 단계 이상이, 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항의 식각액 조성물로 식각하여 각각의 게이트 배선, 소스 및 드레인 전극, 화소 전극 또는 반사막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 어레이 기판의 제조방법. - 청구항 12에 있어서, 상기 디스플레이 장치용 어레이 기판은 박막트랜지스터 기판인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치용 어레이 기판의 제조방법.
- 청구항 12 또는 13 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 디스플레이 장치용 어레이 기판.
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