KR20200056285A - 은 박막 식각액 조성물, 이를 이용한 식각 방법 및 금속 패턴의 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 은 박막 식각액 조성물에 관한 것으로, (A) 은식각촉진제; (B) 무기산; (C) 중황산염; (D) 아졸 화합물; (E) 한 분자 내에 질소원자 및 카르복실기를 갖는 수용성 화합물; 및 (F) 물을 포함하는 은 박막 식각액 조성물, 이를 이용한 식각 방법 및 금속 패턴의 형성 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 은 박막 식각액 조성물, 이를 이용한 식각 방법 및 금속 패턴의 형성 방법에 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 평판디스플레이 장치의 예로는 액정디스플레이장치(Liquid crystal display device: LCD), 플라즈마디스플레이장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출디스플레이장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광디스플레이장치(Electroluminescence Display device: ELD), 유기발광디스플레이(Organic Light Emitting Diodes: OLED) 등을 들 수 있으며, 이러한 평판디스플레이 장치는 텔레비전이나 비디오 등의 가전분야뿐만 아니라 노트북과 같은 컴퓨터 및 핸드폰 등에 다양한 용도로 사용되고 있다. 이들 평판디스플레이 장치는 박형화, 경량화, 및 저소비전력화 등의 우수한 성능으로 인하여 기존에 사용되었던 브라운관(Cathode Ray Tube: CRT)을 빠르게 대체하고 있는 실정이다.
특히 OLED는 소자 자체적으로 빛을 발광하며 저전압에서도 구동될 수 있기 때문에 최근 휴대기기 등의 소형 디스플레이 시장에 빠르게 적용되고 있다. 또한 OLED는 소형 디스플레이를 넘어서 대형 TV의 상용화를 목전에 둔 상태이다.
한편, 반사판의 경우 과거 알루미늄(Al) 반사판을 주로 제품에 이용해왔으나, 휘도 향상을 통한 저전력 소비실현을 위해서는 반사율이 더 높은 금속으로의 재료변경을 모색하고 있는 상태이다. 이를 위해 평판디스플레이장치에 적용되고 있는 금속들에 비해 낮은 비저항과 높은 휘도를 가지고 있는 은(Ag: 비저항 약 1.59μΩ㎝)막, 은합금 또는 이를 포함한 다층막을 칼라필터의 전극, LCD 또는 OLED 배선 및 반사판에 적용, 평판표시장치의 대형화와 고 해상도 및 저전력 소비 등을 실현하고자 하여, 이 재료의 적용을 위한 식각액의 개발이 요구되었다.
그러나, 은(Ag)은 유리 등의 절연 기판 또는 진성 비정질 규소나 도핑된 비정질 규소 등으로 이루어진 반도체 기판 등의 하부 기판에 대해 접착성(adhesion)이 극히 불량하여 증착이 용이하지 않고, 배선의 들뜸(lifting) 또는 벗겨짐(Peeling)이 쉽게 유발된다. 또한, 은(Ag)도전층이 기판에 증착된 경우에도 이를 패터닝하기 위해 식각액을 사용하게 된다. 이러한 식각액으로서 종래의 식각액을 사용하는 경우 은(Ag)이 과도하게 식각되거나, 불균일하게 식각되어 배선의 들뜸 또는 벗겨짐 현상이 발생하고, 배선의 측면 프로파일이 불량하게 된다.
또한 고해상도 구현을 위한 낮은 스큐(LOW Skew)구현이 공정을 하는데 있어 어려움이 있다. 특히, 은(Ag)은 쉽게 환원이 되는 금속으로 식각 속도가 빨라야 잔사 유발 없이 식각될 수 있으며, 식각 후 테이퍼 각(taper angle) 형성이 어렵고 식각 패턴의 직진성 확보에 어려움이 있어서, 배선 및 패턴 형성 시 많은 한계점을 가지고 있다. 또한, 은 식각액 조성물을 사용하여 은 박막 식각시, 기판 내 노출된 S/D 부의 금속막에 식각된 은 입자가 다시 흡착되는 문제가 발생하며, 이 경우 후속 공정에서 전기적 쇼트가 발생할 수 있어 불량 발생의 원인이 될 수 있다 점에서 문제가 있다.
이와 관련하여, 대한민국 공개특허 제10-2008-0009866호 등, 주 산화제로써 인산이 필수적으로 사용되는 인산계 은 식각액 조성물이 주로 개발되어 왔으나, 인산계 은 식각액 조성물을 이용하여 은 박막을 식각하는 경우 은 입자(particle)가 기판에 재흡착되는 등 인산계 식각액 조성물의 문제점 발생하고 있다. 따라서, 인산이 포함되지 않으면서도 은 식각 특성이 우수한 식각액 조성물의 개발이 필요하며, 특히, 당해 기술분야의 주요한 문제점인 사이드 에치(Side etch) 증가, 잔사, 은 재흡착 및 처리매수 증가에 따른 식각액 조성물의 성능 저하 문제를 완전히 해결할 수 있는 비인산계 은 식각액 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 은(Ag) 또는 은 합금으로 이루어진 단일막 및 상기 단일막과 투명전도막으로 구성되는 다층막의 식각에 사용되며, 잔사(예를 들어, 은 잔사 및/또는 투명전도막 잔사 등) 및 은 재흡착 문제가 발생하지 않으며, 과식각을 방지하여 사이드 에치가 양호한 것을 특징으로 하는 은 박막 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 은 박막의 처리매수가 증가하더라도 잔사 및 재흡착 문제가 발생하지 않으며, 사이드 에치의 변동량이 적은 은 박막 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 하부막의 손상 없이 식각 균일성을 나타내는 습식 식각에 유용하게 사용될 수 있는 은 박막 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 은 박막 식각액 조성물을 이용하는 식각 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 은 박막 식각액 조성물을 이용하는 금속 패턴의 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, (A) 은식각촉진제; (B) 무기산; (C) 중황산염; (D) 아졸 화합물; (E) 한 분자 내에 질소원자 및 카르복실기를 갖는 수용성 화합물; 및 (F) 물을 포함하는 은 박막 식각액 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 은 박막 식각액 조성물을 사용하는 식각 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 은 박막 식각액 조성물을 사용하는 금속 패턴의 형성 방법을 제공한다.
본 발명의 은 박막 식각액 조성물은 은 또는 은 합금으로 이루어진 단일막 및 상기 단일막과 투명전도막으로 구성되는 다층막의 식각에 사용되어, 잔사(예를 들어, 은 잔사 및/또는 투명전도막 잔사 등) 및 은 재흡착 문제가 발생하지 않으며, 과식각을 방지하여 사이드 에치가 양호한 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 은 박막 식각액 조성물은 은 박막의 처리매수가 증가하더라도 잔사 및 재흡착 문제가 발생하지 않으며, 사이드 에치의 변동량이 적은 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 은 박막 식각액 조성물은 하부막의 손상 없이 식각 균일성을 나타내는 습식 식각에 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명은 (A) 은식각촉진제; (B) 무기산; (C) 중황산염; (D) 아졸 화합물; (E) 한 분자 내에 질소원자 및 카르복실기를 갖는 수용성 화합물; 및 (F) 물을 포함하는 은 박막 식각액 조성물, 이를 이용한 식각 방법 및 금속 패턴의 형성 방법에 대한 것이다.
본 발명의 은 박막 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각 방법 및 금속 패턴의 형성 방법은 은(Ag) 또는 은 합금으로 이루어진 단일막 및 상기 단일막과 투명전도막으로 구성되는 다층막의 식각에 사용될 수 있으며, 특히 중황산염, 아졸 화합물 및 한 분자 내에 질소원자 및 카르복실기를 갖는 수용성 화합물을 함께 포함하여, 잔사(예를 들어, 은 잔사 및/또는 투명전도막 잔사 등) 및 은 재흡착 문제가 발생하지 않으며, 과식각을 방지하여 사이드 에치가 양호한 것을 특징으로 한다. 상기 은 재흡착은 기판 내 노출된 S/D(소스/드레인) 부의 금속막에, 식각된 은 입자가 부착되는 현상을 의미하는 것일 수 있으며, 상기 기판 내 노출된 S/D 부의 금속막은 Mo, Cu, Ti, Al 및 이들의 합금을 포함하는 막일 수 있고, 특히 Ti/Al/Ti의 삼중막의 상부 Ti에의 은의 재흡착일 수 있다.
또한, 본 발명의 은 박막 식각액 조성물은 은 박막의 처리매수가 증가하더라도 잔사 및 재흡착 문제가 발생하지 않으며, 사이드 에치의 변동량이 적은 은 박막 식각액 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명의 은 박막 식각액 조성물은 하부막의 손상 없이 식각 균일성을 나타내는 습식 식각에 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명의 은 박막 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각 방법 및 금속 패턴의 형성 방법은 상기 단일막 및 상기 다층막을 동시에 식각할 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 은 합금은 은을 주성분으로 하여 Nd, Cu, Pd, Nb, Ni, Mo, Ni, Cr, Mg, W, Pa, In, Zn, Sn, Al 및 Ti 등의 다른 금속을 포함하는 합금 형태와; 은의 질화물, 규화물, 탄화물, 산화물 등을 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 투명전도막은 산화주석인듐(ITO), 산화아연인듐(IZO), 산화주석아연인듐(ITZO) 및 산화갈륨아연인듐(IGZO)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 다층막은 투명전도막/은, 투명전도막/은 합금, 투명전도막/은/투명전도막 또는 투명전도막/은 합금/투명전도막으로 형성되는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 은 박막 식각액 조성물, 이를 이용한 식각 방법 및 금속 패턴의 형성 방법은 반사막용 OLED TFT 어레이 기판, 터치스크린 패널용 trace 배선 또는 나노와이어(nanowire) 배선의 형성에 사용될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 상기 단일막 및 상기 다층막을 포함하는 전자 부품 소재에 사용될 수 있다.
<은 박막 식각액 조성물>
본 발명의 식각액 조성물은, (A) 은식각촉진제, (B) 무기산, (C) 중황산염, (D) 아졸 화합물 및 (E) 한 분자 내에 질소원자 및 카르복실기를 갖는 수용성 화합물을 포함하며, 용제로써 (F) 물을 포함할 수 있다.
(A) 은식각촉진제
본 발명의 은 박막 식각액 조성물에 포함되는 은식각촉진제는 은 박막 및/또는 투명전도막을 산화시키는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 은식각촉진제는 과산화수소 및 철염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 철염은 질산철, 질산제이철, 황산철 및 황산제이철 등을 들 수 있고, 질산제이철이 가장 바람직하다.
다만, 상기 철염이 염화제이철(FeCl3)과 같이 염소화합물(즉, 염소이온)을 포함하는 경우, 은 박막 식각시 은 석출이 발생하는 문제점을 야기 시킨다. 따라서, 본 발명에서 철염은 FeCl3 등의 염소화합물을 포함하지 않는 것이 바람직하다.
상기 은식각촉진제의 함량은 조성물 총 중량에 대하여, 0.01 내지 20 중량%로 포함되며, 5 내지 15 중량%가 바람직하다. 상기 함량범위 내로 포함되는 경우, 식각 속도의 제어가 용이하여 은 박막과 투명전도막을 균일하게 식각할 수 있으며, 은 잔사 발생 방지 효과가 우수하다.
(B) 무기산
본 발명의 무기산은 상기 은 박막에 대한 식각제로서, 상기 은식각촉진제에 의해 산화된 상기 은 박막을 식각하는 데 사용될 수 있다.
상기 무기산은 보다 구체적으로, 질산 및 황산 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 무기산의 함량은 조성물 총 중량에 대하여, 1 내지 20 중량%로 포함되며, 3 내지 10 중량%가 바람직하다. 무기산이 상기 함량범위 내로 포함되는 경우, 상기 은 박막의 식각 속도의 제어가 용이하여 은 잔사 및 은 재흡착 발생에 따른 불량을 방지할 수 있다.
(C) 중황산염
본 발명에서 중황산염은, 상기 투명전도막에 대한 식각제로서 상기 투명전도막을 식각하는 데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 은 박막 식각액 조성물에 포함되는 상기 중황산염은, 상기 은 박막의 처리매수 증가에 따른 S/E(사이드 에치) 감소 현상을 억제시켜서 식각 공정 상에서 처리매수가 증가하더라도 사이드 에치 변동량이 커지는 것을 방지할 수 있다.
다시 말하면, 본 발명의 은 박막 식각액 조성물은 상기 황산염을 포함함으로써, 처리매수 성능을 증가 시키며, 은 박막 식각액 조성물에 대한 보존효과를 우수하게 개선할 수 있다.
상기 중황산염은 중황산칼륨, 중황산나트륨 및 중황산암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 중황산칼륨을 포함할 수 있다.
상기 중황산염의 함량은 조성물 총 중량에 대하여, 0.1 내지 30 중량%로 포함되며, 5 내지 15 중량%가 바람직하다. 중황산염이 상기 함량범위 내로 포함되는 경우, Ag+ 이온을 킬레이팅(Chelating)하는 효과가 우수하고, 은 박막 식각 속도 증가에 의한 과식각을 방지할 수 있다.
(D) 아졸 화합물
본 발명에서 아졸 화합물은 은합금의 식각속도를 조절한다. 상기 아졸 화합물은 예를 들어, 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 사용될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 피롤계 화합물 피롤-2-카르복실산, 피롤-3-카르복실산, 1-(2-아미노페닐)피롤, 1H-피롤-1-프로피온산 등을 들 수 있다. 상기 피라졸계 화합물은 3-페닐-1H-피라졸, 3-(아미노메틸)피라졸, 5-(2-씨에닐)피라졸, 1-(2-하이드로에틸)-피라졸, 3-(2-씨에닐)피라졸, 5-메틸-1H-피라졸, 5-메틸-1H-피라졸, 4-니트로-1H-피라졸, 1H-피라졸-5-붕소산 등을 들 수 있다. 상기 이미다졸계 화합물은 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-프로필이미다졸, 2-아미노이미다졸, 4-메틸이미다졸, 4-에틸이미다졸, 4-프로필이미다졸 등을 들 수 있다. 상기 트리아졸계 화합물은 1,2,3-벤조트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 1,2,3-트리아졸, 5-메틸벤조트리아졸, 벤조트리아졸, 1-(2,2-디히드록시에틸)벤조트리아졸, 1-히드록시벤조트리아졸, 1-메톡시벤조트리아졸, 1-(1,2-디히드록시프로필)벤조트리아졸, 1-(2,3-디히드록시프로필)벤조트리아졸, N,N-비스-(2-에틸헥실)-아릴메틸-1H-벤조트리아졸-1-메탄아민, 2,2'-{[(4-메틸-1H-벤조트리아졸-1-일)메틸]이미노}비스에탄올, 2,2'-{[(5-메틸-1H-벤조트리아졸-1-일)메틸]이미노}비스에탄올, 5-카르복시벤조트리아졸부틸에스테르, 5-카르복시벤조트리아졸옥틸에스테르, 5-카르복시벤조트리아졸 도데실 에스테르 등을 들 수 있다. 상기 테트라졸계 화합물은 아미노테트라졸, 5-아미노테트라졸, 5-아미노-1-페닐테트라졸, 5-아미노-1(1-나프틸)테트라졸, 1-메틸-5-아미노테트라졸, 1,5-디아미노테트라졸, 5-메틸 테트라졸, 5-에틸 테트라졸 및 5-프로필 테트라졸 등을 들 수 있다. 본 발명은 상술한 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
상기 아졸 화합물은 조성물 총 중량에 대하여, 0.05 내지 5.0중량%으로 포함되고, 바람직하게는 0.1 내지 3.0중량%로 포함된다. 아졸 화합물이 상기 함량범위 내로 포함되는 경우, 은 또는 은 합금에 대한 식각속도 제어가 용이하고, S/E 증가를 억제하여 미세패턴을 구현할 수 있으며, 잔사 발생을 방지할 수 있다.
(E) 한 분자 내에 질소원자 및 카르복실기를 갖는 수용성 화합물
본 발명에서 한 분자 내에 질소원자 및 카르복실기를 갖는 수용성 화합물은 은 또는 은 합금의 식각속도를 조절한다.
상기 한 분자 내에 질소원자 및 카르복실기를 갖는 수용성 화합물은 알라닌(alanine), 아미노부티르산 (aminobutyric acid), 글루탐산(glutamic acid), 글리신(glycine), 이미노디아세트산(iminodiacetic acid), 에틸렌디아민사아세트산(ethylenediaminetetraacetic acid), 니트릴로트리아세트산(nitrilotriacetic acid) 및 사르코신(sarcosine)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 에틸렌디아민사아세트산(ethylenediaminetetraacetic acid)일 수 있다.
상기 한 분자 내에 질소원자 및 카르복실기를 갖는 수용성 화합물의 함량은 조성물 총 중량에 대하여, 0.1 내지 20중량%으로 포함되고, 0.5 내지 15중량%가 바람직하다. 한 분자 내에 질소원자 및 카르복실기를 갖는 수용성 화합물이 상기 함량범위 내로 포함되는 경우, 은 또는 은 합금에 대한 식각속도 제어가 용이하고, S/E 증가를 억제하여 미세패턴을 구현할 수 있으며, 잔사 발생을 방지할 수 있다.
(F) 물
본 발명의 은 박막 식각액 조성물에 포함되는 상기 물은 반도체 공정용 탈이온수일 수 있으며, 바람직하게는 18㏁/㎝ 이상의 상기 탈이온수를 사용할 수 있다.
본 발명에서 물은 잔량으로 포함될 수 있으며, 상기 잔량은, 본 발명의 필수 성분 및 그 외 다른 성분들을 더 포함한 총 조성물의 중량이 100중량%가 되도록 하는 잔량을 의미한다.
구체적으로, 물의 함량은 조성물의 총 중량대비 20 내지 99중량%, 바람직하게는 20 내지 50중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물은 인산을 포함하지 않는 것이 바람직하다.
<은 박막 식각액 조성물을 이용한 식각 방법>
또한, 본 발명은, 본 발명에 따른 은 박막 식각액 조성물을 이용하는 식각 방법을 제공한다. 본 발명의 식각 방법은, 본 발명의 상기 은 박막 식각액 조성물을 사용하는 점을 제외하고는, 공지의 금속 식각 방법에 따라 패턴을 형성 할 수 있다.
일 예로, 상기 식각 방법은, i) 기판 상에, 은 또는 은 합금으로 이루어진 단일막, 또는 상기 단일막과 투명전도막으로 구성되는 다층막을 형성하는 단계; ii) 상기 단일막 또는 상기 다층막 위에 선택적으로 광 반응 물질을 남기는 단계; 및 iii) 본 발명에 따른 은 박막 식각액 조성물을 사용하여, 상기 단일막 또는 상기 다층막을 식각하는 단계를 포함한다.
<
은 박막 식각액 조성물을 이용한 금속 패턴의 형성 방법>
또한, 본 발명은, 본 발명에 따른 은 박막 식각액 조성물을 이용하는 금속 패턴의 형성 방법을 제공한다. 본 발명의 금속 패턴의 형성 방법은, 본 발명의 상기 은 박막 식각액 조성물을 사용하는 점을 제외하고는, 공지의 금속 패턴 형성 방법에 따라 패턴을 형성 할 수 있다.
일 예로, 상기 금속 패턴의 형성 방법은, i) 기판 상에, 은 또는 은 합금으로 이루어진 단일막, 또는 상기 단일막과 투명전도막으로 구성되는 다층막을 형성하는 단계; 및 ii) 본 발명에 따른 은 박막 식각액 조성물을 사용하여, 상기 단일막 또는 상기 다층막을 식각하는 단계를 포함한다.
이하, 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. 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 질량 기준이다.
실시예 및 비교예: 은 박막 식각액 조성물의 제조
하기 표 1에 나타난 조성에 따라 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 6의 은 박막 식각액 조성물을 제조하였으며, 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하였다.
| (단위: 중량%) | (A)은식각촉진제 | (B)무기산 | (C)중황산염 | (D)아졸 화합물 |
(E)수용성 화합물 |
(F) 물 | |
| 질산제이철 | 염화제이철 | 질산 | PBS | MTZ | EDTA | ||
| 실시예1 | 10 | - | 5 | 5 | 0.1 | 3 | 잔량 |
| 실시예2 | 12 | - | 5 | 7 | 0.5 | 5 | 잔량 |
| 실시예3 | 12 | - | 7 | 7 | 1 | 7 | 잔량 |
| 실시예4 | 15 | - | 5 | 3 | 1.5 | 5 | 잔량 |
| 실시예5 | 10 | - | 5 | 5 | 2 | 1 | 잔량 |
| 실시예6 | 10 | - | 7 | 5 | 3 | 10 | 잔량 |
| 비교예1 | - | - | 7 | 7 | 1 | 7 | 잔량 |
| 비교예2 | 12 | - | - | 7 | 1 | 7 | 잔량 |
| 비교예3 | 12 | - | 7 | - | 1 | 7 | 잔량 |
| 비교예4 | 12 | - | 7 | 7 | - | 7 | 잔량 |
| 비교예5 | 12 | - | 7 | 7 | 1 | - | 잔량 |
| 비교예6 | - | 10 | 5 | 5 | 0.1 | 3 | 잔량 |
| - PBS: Potassium bisulfate - MTZ: 5-Methyltetrazole - EDTA: Ethylenediaminetetraacetic acid |
|||||||
시험예
1. 처리매수 평가
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 6의 은 박막 식각액 조성물이 제조 직후의 상태를 신액이라 하고, 상기 실시예들 및 비교예들의 식각액이 장시간 식각공정을 했다는 가정으로 인위적으로 은 파우더 1000ppm 을 녹여준 상태(처리매수 평가)를 구액이라 하였다.
각각의 신액 및 구액을 사용하여 아래의 방법으로 사이드 에치(Side Etch), 은 잔사 및 은 재흡착을 평가하였다.
2. Side Etch 측정
기판 상에 ITO(산화주석인듐)/은/ITO 삼중막을 형성한 뒤, 상기 삼중막 상에 포토레지스트를 패터닝하였다. 상기 기판을 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 6의 은 박막 식각액 조성물을 이용하여 식각 공정을 수행하였다.
포토레지스트가 덮여 있지 않은 부분의 투명전도막/은/투명전도막 삼중막의 에치가 끝난 시점으로부터 추가적으로 Over Etch를 100% 진행하여 패터닝 된 포토레지스트 끝단으로부터 식각된 은(Ag)막까지의 거리를 전자주사현미경 (SEM; 모델명: SU-8010, HITACHI)을 이용하여 측정하였으며, 하기의 기준으로 평가하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
<편측식각 거리 측정 평가기준>
양호: 편측식각(S/E) ≤ 0.25㎛
보통: 0.25㎛ < 편측식각(S/E) ≤ 0.50㎛
불량: 0.50㎛ < 편측식각(S/E)
3. 은 잔사 측정
분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: ETCHER(TFT), SEMES사) 내에 상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 6의 은 박막 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 85초로 실시하였다. 기판을 넣고 분사를 시작하여 85초의 식각 시간이 다 되면 꺼내어 탈이온수로 세정한 후, 열풍건조장치를 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 표 2 에 나타내었다.
<잔사 측정 평가 기준>
양호: 잔사 미발생
불량: 잔사 발생
4. 은 재흡착 평가
분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: ETCHER(TFT), SEMES사) 내에 상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 6의 은 박막 식각액 조성물을 각각 넣고, 온도를 40℃로 설정하여 승온한 후, 온도가 40±0.1℃에 도달하였을 때 상기 시편의 식각 공정을 수행하였다. 총 식각 시간은 85초로 실시하였다. 기판을 넣고 분사를 시작하여 85초의 식각 시간이 다 되면 꺼내어 탈이온수로 세정한 후, 열풍건조장치를 이용하여 건조하였다. 세정 및 건조 후 기판을 절단하고 단면을 전자주사현미경(SEM; 모델명: SU-8010, HITACHI사 제조)을 이용하여 측정하였다. 상기 식각 공정으로 인해, 상기 기판 내 노출된 S/D 부의 Ti/Al/Ti 삼중막의 상부 Ti에 흡착된 은 입자의 개수를 측정하고, 하기의 기준으로 평가하여, 결과를 표 2 에 나타내었다.
<은 재흡착 평가 기준>
양호: 5개 미만
보통: 5개 이상 50개 미만
불량: 50개 이상
| 신액 | 구액 (처리매수 평가 후 식각액) | |||||||
| S/E (㎛) O/E 100% |
Ag 잔사 | Ag 재흡착 | S/E (㎛) O/E 100% |
Ag 잔사 | Ag 재흡착 | |||
| 실시예1 | 0.18 | 양호 | 양호 | 양호 | 0.20 | 양호 | 양호 | 보통 |
| 실시예2 | 0.17 | 양호 | 양호 | 양호 | 0.19 | 양호 | 양호 | 보통 |
| 실시예3 | 0.20 | 양호 | 양호 | 양호 | 0.21 | 양호 | 양호 | 보통 |
| 실시예4 | 0.19 | 양호 | 양호 | 양호 | 0.21 | 양호 | 양호 | 보통 |
| 실시예5 | 0.19 | 양호 | 양호 | 양호 | 0.21 | 양호 | 양호 | 보통 |
| 실시예6 | 0.18 | 양호 | 양호 | 양호 | 0.20 | 양호 | 양호 | 보통 |
| 비교예1 | unetch | - | - | - | - | - | - | - |
| 비교예2 | 0.15 | 양호 | 불량 | 불량 | unetch | - | - | - |
| 비교예3 | 0.41 | 보통 | 불량 | 불량 | 0.82 | 불량 | 불량 | 불량 |
| 비교예4 | 0.45 | 보통 | 불량 | 불량 | 0.92 | 불량 | 불량 | 불량 |
| 비교예5 | 0.25 | 양호 | 양호 | 불량 | 0.73 | 불량 | 양호 | 불량 |
| 비교예6 | 0.18 | 양호 | 불량 | 불량 | 0.54 | 불량 | 불량 | 불량 |
상기 표 2를 참조하면, 본원발명의 식각액 조성물의 구성을 전부 포함하는 실시예 1 내지 6의 경우 신액 및 구액 모두 은 잔사 및 은 재흡착 특성이 모두 우수하며, 신액의 사이드 에치 특성이 우수함은 물론 구액의 경우에도 사이드 에치의 변동량이 크지 않음을 확인할 수 있다.
이에 반하여, 은식각촉진제인 질산제이철을 포함하지 않는 비교예 1 의 경우 식각자체가 불가능 하였으며, 본원발명의 식각액 조성물의 구성 중 무기산, 중황산염, 아졸화합물 및 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물 중 어느 하나를 포함하지 않는 비교예 2 내지 5의 경우, 신액과 구액 모두 사이드 에치, 은 잔사 및 은 재흡착 특성이 불량한 것을 확인할 수 있다.
또한, 은식각촉진제로서 염화제이철을 포함하는 비교예 6의 경우, 염화제이철에 포함된 Cl과 Ag의 반응으로 인한 현상으로 은 잔사 및 은 재흡착 특성이 불량하였으며, 신액과 구액에서의 사이드 에치 변동량이 큰 것을 확인할 수 있다.
Claims (14)
- (A) 은식각촉진제;
(B) 무기산;
(C) 중황산염;
(D) 아졸 화합물;
(E) 한 분자 내에 질소원자 및 카르복실기를 갖는 수용성 화합물; 및
(F) 물을 포함하는 은 박막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
상기 (A) 은식각촉진제는 과산화수소 및 철염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인, 은 박막 식각액 조성물.
- 청구항 2에 있어서,
상기 철염은 염소화합물을 포함하지 않는 것인, 은 박막 식각액 조성물.
- 청구항 2 또는 3에 있어서,
상기 철염은 질산철, 질산제이철, 황산철 및 황산제이철로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인, 은 박막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
상기 (B) 무기산은 질산 및 황산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인, 은 박막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
상기 (C) 중황산염은 중황산칼륨, 중황산나트륨 및 중황산암모늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것인, 은 박막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
상기 (D) 아졸 화합물은 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 군으로부터 선택되는 1종이상을 포함하는 것인, 은 박막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
상기 (E) 한 분자 내에 질소원자 및 카르복실기를 갖는 수용성 화합물 은 알라닌(alanine), 아미노부티르산 (aminobutyric acid), 글루탐산(glutamic acid), 글리신(glycine), 이미노디아세트산(iminodiacetic acid), 에틸렌디아민사아세트산(ethylenediaminetetraacetic acid), 니트릴로트리아세트산(nitrilotriacetic acid) 및 사르코신(sarcosine)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 것인, 은 박막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
조성물 총 중량에 대하여,
(A) 은식각촉진제 0.01 내지 20 중량%;
(B) 무기산 1 내지 20 중량%;
(C) 중황산염 0.1 내지 30 중량%;
(D) 아졸 화합물 0.1 내지 3.0 중량%;
(E) 한 분자 내에 질소원자 및 카르복실기를 갖는 수용성 화합물 0.1 내지 20 중량%; 및
(F) 상기 조성물 총 중량이 100중량%가 되도록 하는 잔량의 물을 포함하는 은 박막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
상기 은 박막 식각액 조성물은 은 또는 은 합금으로 이루어진 단일막, 또는 상기 단일막과 투명전도막으로 구성되는 다층막을 동시에 식각할 수 있는 것을 특징으로 하는 은 박막 식각액 조성물.
- 청구항 10에 있어서,
상기 투명전도막은 산화주석인듐(ITO), 산화아연인듐(IZO), 산화주석아연인듐(ITZO) 및 산화갈륨아연인듐(IGZO)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 은 박막 식각액 조성물.
- 청구항 10에 있어서,
상기 다층막은 투명전도막/은, 투명전도막/은 합금, 투명전도막/은/투명전도막 또는 투명전도막/은 합금/투명전도막으로 형성되는 것을 포함하는 은 박막 식각액 조성물.
- 기판 상에, 은 또는 은 합금으로 이루어진 단일막, 또는 상기 단일막과 투명전도막으로 구성되는 다층막을 형성하는 단계;
상기 단일막 또는 상기 다층막 위에 선택적으로 광 반응 물질을 남기는 단계; 및
청구항 1의 조성물을 사용하여, 상기 단일막 또는 상기 다층막을 식각하는 단계를 포함하는 식각 방법.
- 기판 상에, 은 또는 은 합금으로 이루어진 단일막, 또는 상기 단일막과 투명전도막으로 구성되는 다층막을 형성하는 단계; 및
청구항 1의 조성물을 사용하여, 상기 단일막 또는 상기 다층막을 식각하는 단계를 포함하는 금속 패턴의 형성 방법.
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