KR20190106475A - 구리계 금속막용 식각액 조성물, 이를 이용한 디스플레이용 어레이 기판의 제조방법, 및 디스플레이용 어레이 기판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (A) 과산화수소, (B) 아졸화합물, (C) 함불소화합물, (D) 식각억제제, (E) 구연산 및 물을 포함하는 구리계 금속막의 식각액 조성물 및 이를 사용하는 디스플레이용 어레이 기판의 제조방법 및 디스플레이용 어레이 기판을 제공한다.

Description

구리계 금속막용 식각액 조성물, 이를 이용한 디스플레이용 어레이 기판의 제조방법, 및 디스플레이용 어레이 기판{ETCHANT FOR CUPPER-BASED METAT LAYER, MANUFACTURING METHOD OF AN ARRAY SUBSTRATE FOR DISPLAY USING THE SAME AND AN ARRAY SUBSTRATE FOR DISPLAY}
본 발명은 식각액 조성물, 이를 이용한 디스플레이용 어레이 기판의 제조방법 및 디스플레이용 어레이 기판에 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.
이러한 반도체 장치에서 최근 금속배선의 저항이 주요한 관심사로 떠오르고 있다. 왜냐하면 저항이 RC 신호지연을 유발하는 주요한 인자이므로, 특히 TFT-LCD(thin film transistor-liquid crystal display)의 경우 패널크기 증가와 고해상도 실현이 기술 개발에 관건이 되고 있기 때문이다. 따라서, TFT-LCD의 대형화에 필수적으로 요구되는 RC 신호지연의 감소를 실현하기 위해서는, 저-저항의 물질개발이 필수적이다. 따라서, 종래에 주로 사용되었던 크롬(Cr, 비저항: 12.7 ×10-8Ωm), 몰리브데늄(Mo, 비저항: 5×10-8Ωm), 알루미늄(Al, 비저항: 2.65×10-8Ωm) 및 이들의 합금은 대형 TFT LCD에 사용되는 게이트 및 데이터 배선 등으로 이용하기 어려운 실정이다.
이와 같은 배경 하에서, 대형 디스플레이의 게이트 및 데이터 금속 배선으로 종래의 알루미늄 및 크롬 배선에 비해 저항이 낮고 환경적으로 문제가 없는 구리 배선이 사용되고 있다. 그러나 구리는 유리기판 및 실리콘 절연막과 접착력이 낮고 실리콘 막으로 확산되는 문제점이 있어 티타늄, 몰리브덴 등을 하부 배리어 금속으로 사용하고 있다.
그런데, 현재까지 알려진 구리계 식각액 조성물들은 사용자가 요구하는 성능을 충족시키지 못하고 있다. 예컨대, 티타늄을 포함하는 구리계 금속막은 티타늄 막의 특수한 화학적 성질로 인하여 플루오르 이온이 존재하지 않으면 식각되지 않는 단점을 가지고 있다. 반면 식각액 조성물 중에 플루오르 이온이 포함되어 있으면, 유리기판 및 실리콘계 하부층(반도체층과 실리콘 질화막으로 이루어진 Active층 등)도 함께 식각되어 공정상에서 불량이 발생할 수 있는 요소가 많이 존재한다.
이와 관련하여 대한민국 공개특허 제 10-2012-0124919호는 플루오르 이온을 포함하지 않는 식각액 조성물을 게시하고 있으며, 유리기판 및 실리콘계 하부층에 대한 식각 없이 구리계 금속막을 일괄 식각할 수 있으나, 플루오르 이온을 포함하지 않음에 따라 금속막 식각시 잔사가 발생되어 소자 특성에 영향을 미칠 수 있는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제10-2012-0124919호
본 발명은 종래 기술의 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
본 발명은 구리계 금속막에 대한 식각 특성이 우수하고, 특히 금속 잔사의 발생을 방지하기 위해 플루오르 이온을 포함하면서도 유리기판 및 실리콘계 하부층에 대한 식각 손상(Damage)이 없는 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 식각액 조성물을 사용하는 박막 트렌지스터 어레이 기판의 제조방법 및 디스플레이용 어레이 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 (A) 과산화수소, (B) 아졸화합물, (C) 함불소화합물, (D) 식각억제제, (E) 구연산 및 물을 포함하는 구리계 금속막의 식각액 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 (1) 기판 상에 구리계 금속막을 형성하는 단계;
(2) 상기 구리계 금속막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
(3) 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 식각액 조성물을 사용하여 상기 구리계 금속막을 식각하는 단계를 포함하는 구리계 금속막의 식각방법을 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 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 디스플레이용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
상기 a)단계 또는 d)단계 중 적어도 하나는 상기 기판 상에 구리계 금속막을 적층하는 단계, 및 식각액 조성물을 사용하여 식각하는 단계를 포함하며,
상기 식각액 조성물은 (A) 과산화수소, (B) 아졸화합물, (C) 함불소화합물, (D) 식각억제제, (E) 구연산 및 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 식각된 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극 중에서 하나 이상을 포함하는 디스플레이용 어레이 기판을 제공한다.
본 발명의 식각액 조성물은 게이트 전극 및 게이트 배선, 소스/드레인 전극 및 데이터 배선의 일괄 식각이 가능하며, 구리계 금속막에 대한 식각 특성 즉, 식각 프로파일 및 식각 직진성이 우수한 효과를 지닌다.
특히 본 발명의 식각액 조성물은 플루오르 이온과 함께 식각억제제를 포함함에 따라, 유리기판 및 실리콘계 하부층 등의 하부막에 대한 손상(Damage) 없으며, 동시에 금속 잔사 발생을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 자세히 설명한다.
본 발명은 (A) 과산화수소, (B) 아졸화합물, (C) 함불소화합물, (D) 식각억제제, (E) 구연산 및 물을 포함하는 구리계 금속막의 식각액 조성물에 관한 것으로, 식각억제제를 플루오르 이온과 함께 사용하는 경우 유리 기판 및 Active 층 등의 하부막에 대한 손상 없이 구리계 금속막에 대하여 우수한 식각 특성을 나타낼 수 있음을 실험적으로 확인하여 본 발명을 완성하였다.
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, 몰리브덴 합금막, 티타늄막 및 티타늄 합금막으로부터 선택되는 하나 이상의 막을 포함하는 다층막을 포함하는 개념이며, 상기 합금막은 질화막 또는 산화막을 포함하는 개념이다.
상기 단일막으로서 구리계 금속막은 구리(Cu)막 또는 구리를 주성분으로 하며 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 티타늄(Ti), 은(Ag), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 팔라듐(Pd), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta) 및 텅스텐(W) 등으로부터 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 몰리브덴/구리/몰리브덴 삼중막, 몰리브덴 합금/구리/몰리브덴 합금 삼중막, 몰리브덴 합금/구리 합금/몰리브덴 합금 삼중막 등을 들 수 있다. 상기 구리/몰리브덴 합금막은 몰리브덴 합금층과 상기 몰리브덴 합금층 상에 형성된 구리층을 포함하는 것을 의미하고, 구리 합금/몰리브덴 합금막은 몰리브덴 합금층과 상기 몰리브덴 합금층 상에 형성된 구리 합금층을 포함하는 것을 의미하며, 상기 구리/티타늄막은 티타늄층과 상기 티타늄층 상에 형성된 구리층을 포함하는 것을 의미한다. 특히, 본 발명의 식각액 조성물은 상기 예시된 다층막에 바람직하게 사용될 수 있으며, 구체적으로 구리 또는 구리 합금막과 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금막으로 이루어진 다층막에 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.
또한, 상기 몰리브덴(Mo) 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.
이하, 본 발명의 식각액 조성물의 각 성분을 설명하기로 한다.
(A) 과산화수소(H2O2)
상기 과산화수소(H2O2)는 구리계 금속막 및 몰리브데늄계 금속막의 식각 속도에 영향을 주는 주산화제이다.
상기 과산화수소는 식각액 조성물 총 중량에 대하여 15 내지 30 중량%, 바람직하게는 18 내지 25 중량%로 포함된다. 상술한 범위 미만으로 포함되면, 구리계 금속막 및 몰리브덴계 금속막에 대한 식각 속도가 느려 충분한 식각이 이루어지기 어려우며, 상술한 범위를 초과하여 포함될 경우, 식각 속도가 전체적으로 상승되어 공정 컨트롤이 어려워지는 문제가 있다.
(B) 아졸 화합물
상기 아졸 화합물은 구리계 금속막의 식각 속도를 조절하며 패턴의 시디로스(CD Loss)를 줄여주어 공정상의 마진을 높이는 역할을 한다.
상기 아졸 화합물은 아미노테트라졸(aminotetrazole), 벤조트리아졸 (benzotriazole), 톨릴트리아졸(tolyltriazole), 피라졸(pyrazole), 피롤(pyrrole), 이미다졸(imidazole), 2-메틸이미다졸(2-methylimidazole), 2-에틸이미다졸(2-ethylimidazole), 2-프로필이미다졸(2-propylimidazole), 2-아미노이미다졸(2-aminoimidazole), 4-메틸이미다졸(4-methylimidazole), 4-에틸이미다졸(4-ethylimidazole), 메틸트리아졸(methyltriazole), 메틸테트라졸(methyltetrazole) 및 4-프로필이미다졸(4-propylimidazole)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.
상기 아졸 화합물은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 1.0 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 0.8 중량%로 포함된다. 상술한 범위 미만으로 포함되면, 구리계 금속막에 대한 식각 속도가 증가하여 과도한 시디로스가 발생될 수 있다. 상술한 범위를 초과하여 포함되면, 구리계 금속막의 식각 속도가 저하되어 식각 잔사가 발생될 수 있다.
(C) 함불소 화합물
상기 함불소 화합물은 물에 해리되어 플루오르 이온을 낼 수 있는 화합물을 의미하며, 구리계 금속막을 식각하는 주성분이다. 또한, 몰리브덴 및 몰리브덴 합금막으로부터 발생되는 잔사를 제거하는 역할을 한다.
상기 불소화합물은 당업계에서 사용되는 것으로서, 용액 내에서 플루오르 이온으로 해리될 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 불화암모늄(ammonium fluoride: NH4F), 불화나트륨(sodium fluoride: NaF), 불화칼륨(potassium fluoride: KF), 중불화암모늄(ammonium bifluoride: NH4F·HF), 중불화나트륨(sodium bifluoride: NaF·HF) 및 중불화칼륨(potassium bifluoride: KF·HF)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.
상기 불소화합물은 조성물 총 중량에 대하여, 0.01 내지 1.0 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 0.2 중량%로 포함된다. 상술한 범위 미만으로 포함되면, 몰리브덴 및 몰리브덴 합금막의 식각 속도가 느려져 식각 잔사가 발생될 수 있으며, 상술한 범위를 초과하여 포함될 경우, 유리기판 및 실리콘계 하부층의 손상(Damage)이 크게 나타나는 문제점이 있다.
(D) 식각억제제
상기 식각억제제는 구리계 금속막의 식각 공정에서 플루오르 이온에 의한 유리기판 및 실리콘계 하부층의 식각을 억제하여 손상(Damage)을 최소화하는 역할을 한다.
상기 식각억제제는 알라닌(alanine), 제1인산암모늄(ammonium phosphate monobasic), 제2인산암모늄(ammonium phosphate dibasic) 및 점액산(mucic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.
상기 식각억제제는 조성물 총 중량에 대하여, 0.01 내지 10.0 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 5.0 중량%로 포함된다. 또한, 더욱 바람직하게는 식각억제제로 알라닌을 사용하는 경우 조성물 총 중량에 대하여, 0.1 내지 2.5 중량%, 제1인산암모늄 또는 제2인산암모늄을 사용하는 경우 조성물 총 중량에 대하여, 0.1 내지 3.0 중량%, 점액산을 사용하는 경우 조성물 총 중량에 대하여, 0.1 내지 2.0 중량로 포함된다.
상기 식각억제제가 상술한 범위 미만으로 포함되면, 유리기판 및 실리콘계 하부층에 대한 손상(Damage)이 발생할 수 있다. 상술한 범위를 초과하여 포함될 경우, 식각 프로파일에 영향을 미치는 문제점이 있다.
(E) 구연산
상기 구연산은 처리매수 향상제로서 구리계 금속막의 처리매수를 높이는 역할을 한다. 기존에 사용되고 있는 유기산 중 IDA(iminodiacetic acid)류의 경우 구리계 금속막의 식각시 처리매수 향상을 위해 필수 요소였지만, 자체 분해 경시가 있어 시간이 지날수록 처리매수가 저하되는 현상이 발생한다. 또한, 기존의 구리계 금속막의 식각에 사용된 유기산의 사용예는 많지만 모든 유기산이 처리매수 향상에 기여하지는 못하고, 구연산만이 구리계 금속막의 식각에 있어서 처리매수를 증가시켜주는 역할을 한다.
상기 구연산은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 1.0 내지 10.0 중량%, 바람직하게는 2.0 내지 7.0 중량%로 포함된다. 상술한 범위 미만으로 포함될 경우, 구리계 금속막의 식각 속도가 저하되어 식각 잔사가 발생될 수 있으며, 상술한 범위를 초과하여 포함될 경우, 구리계 금속막이 과에칭되는 문제를 초래할 수 있다.
(F) 다가 알코올형 계면활성제
상기 다가알코올형 계면활성제는 표면장력을 저하시켜 식각의 균일성을 증가시키는 역할을 한다. 또한, 상기 다가알코올형 계면활성제는 구리막을 식각한 후 식각액에 녹아져 나오는 구리 이온을 둘러 쌈으로서 구리이온의 활동도를 억제하여 과산화수소의 분해 반응을 억제하게 된다. 이렇게 구리 이온의 활동도를 낮추게 되면 식각액을 사용하는 동안 안정적으로 공정을 진행 할 수 있게 된다. 특히, 상기와 같은 메커니즘에 의해 식각액의 발열을 방지하는 기능을 수행한다.
상기 다가올코올형 계면활성제로는 글리세롤(glycerol), 트리에틸렌 글리콜(triethylene glycol) 및 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있고, 바람직하게는 트리에틸렌글리콜을 사용할 수 있다.
상기 다가알코올형 계면활성제는 조성물 총 중량에 대하여 0.001 내지 5.0 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 3.0 중량%로 포함된다. 상술한 범위 미만으로 포함되면, 식각 균일성이 저하되고 과산화수소의 분해가 가속화 되는 문제점이 생길 수 있다. 상술한 범위를 초과하여 포함되면, 거품이 많이 발생되는 문제점이 있다.
(G) 물
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 물은 특별히 한정하지 않으나, 탈이온수를 이용하는 것이 바람직하며, 상기 탈이온수는 반도체 공정용으로 비저항값이 18 ㏁/㎝ 이상인 것을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 물은 식각액 조성물의 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량 포함된다.
또한, 전술한 성분 이외에 통상의 첨가제를 더 첨가할 수 있으며, 첨가제로는 금속 이온 봉쇄제, 및 부식 방지제 등을 들 수 있다.
본 발명에서 사용되는 각 구성성분은 통상적으로 공지된 방법에 의해서 제조가 가능하며, 본 발명의 식각액 조성물은 반도체 공정용의 순도를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 식각액 조성물을 이용한 구리계 금속막의 식각방법을 제공한다. 구체적으로, 본 발명의 식각액 조성물을 이용한 구리계 금속막의 식각방법은
(1) 기판 상에 구리계 금속막을 형성하는 단계;
(2) 상기 구리계 금속막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
(3) 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 식각액 조성물을 사용하여 상기 구리계 금속막을 식각하는 단계를 포함한다.
상기 광반응 물질은 통상적인 포토레지스트 물질인 것이 바람직하며, 통상적인 노광 및 현상 공정에 의해 선택적으로 남겨질 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 식각액 조성물을 이용한 디스플레이용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다. 구체적으로, 본 발명의 식각액 조성물을 이용한 디스플레이용 어레이 기판의 제조방법은
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 단계를 포함하는 디스플레이용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
상기 a)단계 또는 d)단계 중 적어도 하나는 상기 기판 상에 구리계 금속막을 적층하는 단계, 및 식각액 조성물을 사용하여 식각하는 단계를 포함하며,
상기 식각액 조성물은 (A) 과산화수소, (B) 아졸화합물, (C) 함불소화합물, (D) 식각억제제, (E) 구연산 및 물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 디스플레이용 어레이 기판은 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 식각액 조성물을 사용하여 식각된 게이트 배선, 소스 전극 및 드레인 전극 중에서 하나 이상을 포함하는 디스플레이용 어레이 기판을 제공한다.
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.
<식각액 조성물 제조>
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 7
하기 표 1에 나타낸 조성 및 함량으로 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 7의 식각액 조성물을 180kg을 제조하였으며, 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 탈이온수를 포함하였다.
[표 1]
(단위: 중량%)
Figure pat00001
MTZ: methyl tetrazole,
AF: ammonium fluoride,
APM: ammonium phosphate monobasic,
TEG: triethylene glycol,
PN: potassium nitrate
AN: ammonium nitrate
GA: glycolic acid
AS: ammonium sulfate
SA: sulfamic acid
FA: formic aicd
실험예 1. 식각액 조성물의 특성 평가
유리기판(100㎜Ⅹ?100㎜) 및 IGZO Active층 상에 Mo-Ti를 증착시키고, 상기 Mo-Ti상에 구리막을 증착시킨 뒤 뒤 포토리소그래피(photolithography) 공정을 통하여 기판 상에 소정의 패턴을 가진 포토레지스트가 형성되도록 하였다. 그 후, 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 7의 식각액 조성물을 각각 사용하여 Cu/Mo-Ti에 대하여 식각 공정을 실시하였다.
분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: ETCHER(TFT), SEMES사)를 이용하였고, 식각 공정시 식각액 조성물의 온도는 약 30℃? 내외로 하였다. 식각 시간은 100~300초 정도로 진행하였다. 상기 식각 공정에서 식각된 구리계 금속막의 프로파일을 단면 SEM(Hitachi사 제품, 모델명 S-4700)을 사용하여 검사하였고, 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
[표 2]
Figure pat00002
<식각 프로파일 평가 기준>
○: 테이퍼 각이 35° 이상 내지 60° 미만,
△: 테이퍼 각이 30°이상 내지 35°미만 또는 60°이상 내지 65°이하,
Ｘ: 테이퍼 각이 30°이하 또는 65°초과,
Unetch: 식각 안 됨
<식각 직진성 평가 기준>
○: 패턴이 직선으로 형성됨,
△: 패턴에 곡선 형태가 20% 이하임,
Ｘ: 패턴에 곡선형태가 20% 초과임,
Unetch: 식각 안 됨
상기 표 2의 결과로부터, 식각억제제를 포함하는 실시예 1 내지 4에 따른 식각액 조성물은 구리계 금속막에 대해 우수한 식각 특성을 나타냄과 동시에 유리기판 및 Active층에 대한 손상이 발생되지 않음을 확인할 수 있다. 반면, 식각억제제를 포함하지 않는 비교예 1 및 본원의 식각억제제 외의 다른 종류의 화합물을 포함하는 비교예 2 내지 7의 식각액 조성물의 경우, 구리계 금속막에 대한 식각 특성은 양호하나, 유리기판 및 Active층을 식각하여 손상을 유발하는 점을 확인할 수 있었다.

Claims (11)

  1. (A) 과산화수소, (B) 아졸화합물, (C) 함불소화합물, (D) 식각억제제, (E) 구연산 및 물을 포함하는 구리계 금속막의 식각액 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 아졸화합물은 아미노테트라졸(aminotetrazole), 벤조트리아졸 (benzotriazole), 톨릴트리아졸(tolyltriazole), 피라졸(pyrazole), 피롤(pyrrole), 이미다졸(imidazole), 2-메틸이미다졸(2-methylimidazole), 2-에틸이미다졸(2-ethylimidazole), 2-프로필이미다졸(2-propylimidazole), 2-아미노이미다졸(2-aminoimidazole), 4-메틸이미다졸(4-methylimidazole), 4-에틸이미다졸(4-ethylimidazole), 메틸트리아졸(methyltriazole), 메틸테트라졸(methyltetrazole) 및 4-프로필이미다졸(4-propylimidazole)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막의 식각액 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 함불소화합물은 불화암모늄(ammonium fluoride: NH4F), 불화나트륨(sodium fluoride: NaF), 불화칼륨(potassium fluoride: KF), 중불화암모늄(ammonium bifluoride: NH4F·HF), 중불화나트륨(sodium bifluoride: NaF·HF) 및 중불화칼륨(potassium bifluoride: KF·HF)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막의 식각액 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 식각억제제는 알라닌(alanine), 제1인산암모늄(ammonium phosphate monobasic), 제2인산암모늄(ammonium phosphate dibasic) 및 점액산(mucic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막의 식각액 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 구리계 금속막의 식각액 조성물은 (F) 다가알코올형 계면활성제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막의 식각액 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    식각액 조성물 총 중량에 대하여, (A) 과산화수소 15 내지 30 중량%, (B) 아졸 화합물 0.1 내지 1.0 중량%, (C) 함불소 화합물 0.01 내지 1.0 중량%, (D) 식각억제제 0.01 내지 10.0 중량%, (E) 구연산 1.0 내지 10.0 중량% 및 잔량의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막의 식각액 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 구리계 금속막은 구리 또는 구리 합금의 단일막; 또는 구리막 및 구리 합금막 중에서 선택되는 하나 이상의 막과, 몰리브덴막, 몰리브덴 합금막, 티타늄막 및 티타늄 합금막으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 막을 포함하는 다층막인 것을 특징으로 하는 구리계 금속막의 식각액 조성물.
  8. (1) 기판 상에 구리계 금속막을 형성하는 단계;
    (2) 상기 구리계 금속막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
    (3) 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 식각액 조성물을 사용하여 상기 구리계 금속막을 식각하는 단계를 포함하는 구리계 금속막의 식각방법.
  9. 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 단계를 포함하는 디스플레이용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
    상기 a)단계 또는 d)단계 중 적어도 하나는 상기 기판 상에 구리계 금속막을 적층하는 단계, 및 식각액 조성물을 사용하여 식각하는 단계를 포함하며,
    상기 식각액 조성물은 (A) 과산화수소, (B) 아졸화합물, (C) 함불소화합물, (D) 식각억제제, (E) 구연산 및 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이용 어레이 기판의 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 디스플레이용 어레이 기판은 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판인 것을 특징으로 하는 디스플레이용 어레이 기판의 제조방법.
  11. 제1항 내지 제7항의 식각액 조성물을 사용하여 식각된 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극 중에서 하나 이상을 포함하는 디스플레이용 어레이 기판.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210130433A (ko) 2020-04-22 2021-11-01 삼영순화(주) 구리 함유 시드층의 식각액 조성물

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110025378A (ko) * 2009-09-04 2011-03-10 오씨아이 주식회사 금속막 식각용 조성물
KR20120124919A (ko) 2011-05-06 2012-11-14 솔브레인 주식회사 유리 손상이 없는 구리 / 몰리브데늄막 또는 몰리브데늄 / 구리 / 몰리브데늄 3중 막의 식각 조성물
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
KR20150004972A (ko) * 2013-07-03 2015-01-14 동우 화인켐 주식회사 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR20150004971A (ko) * 2013-07-03 2015-01-14 동우 화인켐 주식회사 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR20150039526A (ko) * 2013-10-02 2015-04-10 주식회사 이엔에프테크놀로지 구리 및 몰리브덴 함유 막의 식각액 조성물

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110025378A (ko) * 2009-09-04 2011-03-10 오씨아이 주식회사 금속막 식각용 조성물
KR20120124919A (ko) 2011-05-06 2012-11-14 솔브레인 주식회사 유리 손상이 없는 구리 / 몰리브데늄막 또는 몰리브데늄 / 구리 / 몰리브데늄 3중 막의 식각 조성물
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
KR20150004972A (ko) * 2013-07-03 2015-01-14 동우 화인켐 주식회사 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR20150004971A (ko) * 2013-07-03 2015-01-14 동우 화인켐 주식회사 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR20150039526A (ko) * 2013-10-02 2015-04-10 주식회사 이엔에프테크놀로지 구리 및 몰리브덴 함유 막의 식각액 조성물

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210130433A (ko) 2020-04-22 2021-11-01 삼영순화(주) 구리 함유 시드층의 식각액 조성물

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