KR20210000301A - 은 박막 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각 방법 및 금속 패턴의 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, (A) 질산, (B-1) 알킬술폰산, (B-2) 알킬술폰산 외 유기산, (C) 금속 또는 금속염, (D) 황산염 및 (E) 물을 포함하는 은 박막 식각액 조성물 및 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 가전 분야뿐만 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 식각이 되게 되는데 이때 식각 속도가 빨라 상하부 간 식각 속도의 차이가 발생하지 않아 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 재흡착에 의한 잔사 문제, 즉, 이물질에 의한 공정 결함이 야기될 수 있다는 점에서 문제가 있다.
이와 관련하여, 대한민국 공개특허 제10-2008-0110435호 등, 주 산화제로써 인산이 필수적으로 사용되는 인산계 은 식각액 조성물이 주로 개발되어 왔으나, 인산에 의한 하부막 손상 등 인산계 식각액 조성물의 문제점 발생하고 있다. 따라서, 인산이 포함되지 않으면서도 은 식각 특성이 우수한 식각액 조성물의 개발이 필요하며, 특히, 당해 기술분야의 주요한 문제점인 잔사 및 은 재흡착 문제 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 현저히 개선된 것을 특징으로 하는 은 박막 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 단일막 및 상기 다층막을 동시에 식각할 수 있는 은 박막 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 etch stop 현상을 통해 상기 단일막 및 상기 다층막에 대한 과식각이 방지되어, side etch가 작은 배선을 형성할 수 있으므로, 미세 패턴 형성이 용이한 박막 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 처리매수가 증가하여도 식각 성능이 유지되는 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) 질산, (B-1) 알킬술폰산, (B-2) 알킬술폰산 외 유기산, (C) 금속 또는 금속염, (D) 황산염 및 (E) 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(Ag) 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 현저히 개선된 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 은 박막 식각액 조성물은 상기 단일막 및 상기 다층막을 동시에 식각하여, 식각 효율을 향상시키는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 은 박막 식각액 조성물은 etch stop 현상을 발생시켜, 식각 속도를 제어하고, side etch를 조절할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 은 박막 식각액 조성물은 처리매수가 증가하여도 식각 성능이 유지되어, 식각액 조성물의 수명이 증가되는 효과를 제공한다.
본 발명은, (A) 질산, (B-1) 알킬술폰산, (B-2) 알킬술폰산 외 유기산, (C) 금속 또는 금속염, (D) 황산염 및 (E) 물을 포함하는 은 박막 식각액 조성물 및 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, 금속 또는 금속염을 포함함에 따라 잔사(예를 들어, 은 잔사 및/또는 투명전도막 잔사 등) 및 은 재흡착 문제가 현저히 개선된 것을 특징으로 한다. 상기 재흡착은 기판 내 노출된 S/D(소스/드레인) 부의 금속막에 식각된 은 입자가 다시 흡착되는 현상을 의미하는 것일 수 있으며, 특히 Ti/Al/Ti 삼중막의 상부 Ti에의 은의 재흡착 일 수 있다.
본 발명의 은 박막 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각 방법 및 금속 패턴의 형성 방법은 상기 단일막 및 상기 다층막의 동시 식각에 사용될 수 있다.
본 발명의 은 박막 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각 방법 및 금속 패턴의 형성 방법은 etch stop 현상을 발생시켜, 식각 속도를 제어하고, side etch를 조절할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
본 발명의 은 박막 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각 방법 및 금속 패턴의 형성 방법은 처리매수가 증가하여도 식각 성능이 유지되어, 식각액 조성물의 수명이 증가되는 효과를 제공할 수 있다.
상기 은 합금은 은을 주성분으로 하여 Nd, Cu, Pd, Nb, Ni, Mo, Ni, Cr, Mg, W, Pa 및 Ti 등의 다른 금속을 포함하는 합금 형태와; 은의 질화물, 규화물, 탄화물, 산화물 등을 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 투명전도막은 산화인듐(Indium Oxide), 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 및 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 은 박막 식각액 조성물은, (A) 질산, (B-1) 알킬술폰산, (B-2) 알킬술폰산 외 유기산, (C) 금속 또는 금속염 및 (D) 황산염을 포함하며, 용제로써 (E)물을 포함할 수 있다.
(A) 질산
본 발명의 은 박막 식각액 조성물에 포함되는 상기 질산은 산화제로서, 상기 은 박막과 상기 투명전도막을 산화시키는 데 사용될 수 있다.
상기 질산의 함량은 조성물 총 중량에 대하여, 7 내지 15 중량%로 포함되며, 8 내지 12 중량%가 바람직하다. 상기 질산이 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 식각 속도의 제어가 용이하여, 상기 은 박막과 상기 투명전도막을 균일하게 식각할 수 있다.
(B) 유기산
본 발명의 은 박막 식각액 조성물에 포함되는 상기 유기산은 상기 은 박막에 대한 식각제로서, 상기 질산에 의해 산화된 상기 은 박막을 식각하는 데 사용될 수 있다.
상기 유기산은 (B-1) 알킬술폰산 및 (B-2) 알킬술폰산 외 유기산을 포함할 수 있다.
(B-1) 알킬술폰산
본 발명의 알킬술폰산은 탄소수 1 내지 3인 것이 바람직하다. 상기 탄소수 1 내지 3의 알킬술폰산은, 예를 들어, 메탄술폰산, 에탄술폰산 또는 프로판술폰산일 수 있으며, 바람직하게는 메탄술폰산일 수 있다.
상기 알킬술폰산의 함량은 조성물 총 중량에 대하여, 3 내지 8 중량%로 포함될 수 있다. 상기 탄소수 1 내지 3의 알킬술폰산이 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 상기 은 박막의 식각 속도의 제어가 용이하여, 은 잔사 및 은 재흡착 발생에 따른 불량을 방지할 수 있다.
(B-2) 알킬술폰산 외 유기산
상기 알킬술폰산 외 유기산은, 예를 들어, 아세트산, 구연산, 글리콜산, 말론산, 락트산, 타르타르산, 부탄산, 포름산, 글루콘산, 옥살산, 펜탄산, 설포벤조산, 설포석신산, 설포프탈산, 살리실산, 설포살리실산, 벤조산, 글리세르산, 석신산, 말산, 이소시트르산, 프로펜산, 이미노디아세트산 및 에틸렌디아민테트라아세트산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 일 구체예로는, 상기 알킬술폰산 외 유기산은 아세트산, 구연산, 글리콜산, 말론산, 락트산 및 타르타르산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하고, 가장 바람직하게는 아세트산 또는 구연산 중 1종 이상을 포함할 수 있다
상기 알킬술폰산 외 유기산의 함량은 조성물 총 중량에 대하여, 25 내지 50 중량%로 포함되며, 30 내지 45 중량%가 바람직하다. 상기 알킬술폰산 외 유기산이 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 상기 은 박막의 식각 속도의 제어가 용이하여, 은 잔사 및 은 재흡착 발생에 따른 불량을 방지할 수 있다.
(C) 금속 또는 금속염
본 발명의 은 박막 식각액 조성물에 포함되는 상기 금속 또는 금속염은 상기 은 박막에 대한 은 잔사 및 은 재흡착 방지제로서, 상기 질산 및 상기 유기산에 의해 상기 은 박막이 산화 및 식각된 후, 은 잔사 및 은 재흡착 발생에 따른 불량을 방지하는 데 사용될 수 있다.
상기 금속 또는 금속염은 Fe, Cu 등의 금속; 또는 Fe, Cu, In, Al 등의 금속염;으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하고, 바람직하게는, Fe 및 Fe의 금속염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 금속 또는 금속염은 질산제이철(ferric nitrate), 구리, 황산 구리, 인듐, 염화인듐 중 선택되는 하나 이상일 수 있다.
상기 금속 또는 금속염의 함량은 조성물 총 중량에 대하여, 0.01 내지 3 중량%로 포함되며, 0.01 내지 1 중량%가 바람직하다. 상기 금속 또는 금속염이 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 은 잔사 및 은 재흡착 발생에 따른 불량을 방지할 수 있다.
(D) 황산염
본 발명의 은 박막 식각액 조성물에 포함되는 상기 황산염은, 상기 투명전도막에 대한 식각제로서 상기 투명전도막을 식각하는 데 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 은 박막 식각액 조성물에 포함되는 상기 황산염은, 상기 은 박막의 etch stop 현상을 발생시키고, 따라서 식각 공정 상에서 식각 시간(etching time)이 증가하더라도 side etch가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
다시 말하면, 본 발명의 은 박막 식각액 조성물은 상기 황산염을 포함함으로써, etch stop 현상의 발생을 제어하고, 이에 따라 식각 속도가 제어되어, side etch가 조절될 수 있다.
상기 황산염의 함량은 조성물 총 중량에 대하여, 5 내지 25 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 7 내지 20 중량%가 더욱 바람직하다. 상기 황산염이 상기 함량 범위 내로 포함되는 경우, 식각 속도의 제어, 즉, 식각 공정 상에서 식각 시간의 제어가 용이하며, etch stop 현상이 규칙적으로 발현되어, 상기 은 박막과 상기 투명전도막을 균일하게 식각할 수 있다.
상기 황산염은 중황산칼륨, 중황산나트륨, 중황산암모늄 및 황산마그네슘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다
(E) 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 100 중량%가 되도록 하는 잔량을 의미한다.
구체적으로, 본 발명은 조성물의 총 중량 대비 30 내지 60 중량%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 비교예에 따른 은 박막 식각액 조성물의 제조
하기 [표 1]을 참조하여, 실시예 및 비교예에 따른 은 박막 식각액 조성물을 제조하였다.
| (A) 질산 | (B) 유기산 | (C) 금속 또는 금속염 | (D) 황산염 | (E) 탈이온수 | |||||||
| (B-1) 메탄술폰산 | (B-2) 구연산 | (B-2) 아세트산 |
FN | Cu | Cu Sulfate | In | In- Chloride |
중황산 나트륨 |
|||
| 비교예 1 | 9.5 | 4.5 | 32 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 잔량 |
| 실시예 1 | 9.5 | 4.5 | 32 | 0 | 0.02 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 잔량 |
| 실시예 2 | 9.5 | 4.5 | 32 | 0 | 0 | 0.05 | 0 | 0 | 0 | 10 | 잔량 |
| 실시예 3 | 9.5 | 4.5 | 32 | 0 | 0 | 0 | 1.0 | 0 | 0 | 10 | 잔량 |
| 실시예 4 | 9.5 | 4.5 | 32 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0.05 | 0 | 10 | 잔량 |
| 실시예 5 | 9.5 | 4.5 | 32 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1.0 | 10 | 잔량 |
| 실시예 6 | 9.5 | 4.5 | 30 | 8 | 0.02 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 | 잔량 |
FN: ferric nitrate
상기 실시예 및 비교예에 따른 은 박막 식각액 조성물에 대하여, 각각 은(Ag)을 첨가하지 않은 경우, 및 식각 공정이 수행되어 은 박막 식각액 조성물 내에 Ag가 용해되어 있는 상태를 상정하여 Ag 농도가 1,000ppm가 되도록 한 경우로 나누어, 각각 하기의 실험예의 평가를 수행하였다.
시험예 1: Side Etch 측정
기판 상에 산화인듐/은/산화인듐 삼중막을 형성한 뒤, 상기 삼중막 상에 포토레지스트를 패터닝하였다. 상기 기판을 실시예 및 비교예에 따른 은 박막 식각액 조성물을 이용하여 식각 공정을 수행하였다.
상기 삼중막의 전체 영역 중, 상기 포토레지스트가 패터닝되지 않은 영역의 식각이 종료된 시점을 기준으로, Over Etch(O/E)를 50%, 100%로 수행하였다. 상기 포토레지스트의 끝단으로부터 상기 삼중막 중 은 박막까지의 거리를 전자주사현미경(SEM; 모델명: SU-8010, HITACHI)을 이용하여 측정하고, 하기 [표 2]에 나타내었다.
시험예 2: 은(Ag) 잔사 측정
기판 상에 산화인듐/은/산화인듐 삼중막을 형성한 뒤, 상기 삼중막 상에 포토레지스트를 패터닝하였다.
분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: ETCHER(TFT), SEMES사) 내에 실시예 및 비교예에 따른 은 박막 식각액 조성물을 각각 넣고, 온도를 40℃로 설정하여 가온한 후, 온도가 40±0.1℃에 도달하였을 때, 120초 동안 상기 기판의 식각 공정을 수행하였다.
식각 공정이 종료된 후, 탈이온수로 세정하고, 열풍건조장치를 이용하여 건조한 뒤, 포토레지스트 박리기(PR stripper)를 이용하여 포토레지스트를 제거하였다. 세정 및 건조 후 전자주사현미경(SEM; 모델명: SU-8010, HITACHI사 제조)을 이용하여, 상기 삼중막의 전체 영역 중, 상기 포토레지스트가 패터닝되지 않은 영역에 은이 식각 되지 않고 남아 있는 현상인 은 잔사를 Array 부 및 Pad 부에 대하여 각각 측정하고, 하기 기준으로 평가하여, 하기 [표 2]에 나타내었다.
상기 Array 부는 포토레지스트가 도포되어 식각 공정 후, 금속 배선이 형성되는 영역을 의미하며, 상기 Pad 부는 포토레지스트가 도포되지 않으며, 상기 금속 배선에 전기적 신호를 전달하는 영역을 의미하는 것으로 이해할 수 있다.
<잔사 측정 평가 기준>
◎: 매우 양호
○: 양호
X: 불량
시험예 3: 은(Ag) 재흡착 측정
기판 상에 산화인듐/은/산화인듐 삼중막을 형성한 뒤, 상기 삼중막 상에 포토레지스트를 패터닝하였다.
분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: ETCHER(TFT), SEMES사) 내에 실시예 및 비교예에 따른 은 박막 식각액 조성물을 각각 넣고, 온도를 40℃로 설정하여 가온한 후, 온도가 40±0.1℃에 도달하였을 때, 120초 동안 상기 기판의 식각 공정을 수행하였다.
식각 공정이 종료된 후, 탈이온수로 세정하고, 열풍건조장치를 이용하여 건조한 뒤, 포토레지스트 박리기(PR stripper)를 이용하여 포토레지스트를 제거하였다. 세정 및 건조 후 상기 기판을 절단하고, 그 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, 하기 [표 2]에 나타내었다.
<은 재흡착 평가 기준>
◎: 매우 양호
○: 양호
X: 불량
시험예 4: Etch 특성 평가
기판 상에 산화인듐/은/산화인듐 삼중막을 형성한 뒤, 상기 삼중막 상에 포토레지스트를 패터닝하였다.
분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: ETCHER(TFT), SEMES사) 내에 실시예 및 비교예에 따른 은 박막 식각액 조성물을 각각 넣고, 온도를 40℃로 설정하여 가온한 후, 온도가 40±0.1℃에 도달하였을 때, 120초 동안 상기 기판의 식각 공정을 수행하였다.
식각 공정이 종료된 후, 탈이온수로 세정하고, 열풍건조장치를 이용하여 건조한 뒤, 포토레지스트 박리기(PR stripper)를 이용하여 포토레지스트를 제거하였다. 세정 및 건조 후 금속 배선의 직진성, 상부막 및 하부막에 대한 침식 등을 하기의 기준으로 평가하여, 하기 [표 2]에 나타내었다.
<평가 기준>
○: 매우 양호
△: 양호
X: 불량
| Ag 0ppm | Ag 1,000ppm | |||||||||||
| Side Etch(㎛) | 잔 사 | 재 흡착 |
Etch 특성 | Side Etch(㎛) | 잔 사 | 재 흡착 |
Etch 특성 | |||||
| O/E 50% | O/E 100% | Array 부 | Pad 부 | O/E 50% | O/E 100% | Array 부 | Pad 부 | |||||
| 비교예 1 | 0.25 | 0.27 | X | X | ○ | ○ | 0.24 | 0.26 | X | X | ○ | ○ |
| 실시예 1 | 0.23 | 0.24 | ◎ | ◎ | ◎ | ○ | 0.25 | 0.27 | ◎ | ◎ | ◎ | ○ |
| 실시예 2 | 0.23 | 0.24 | ◎ | ◎ | ◎ | ○ | 0.26 | 0.29 | ◎ | ◎ | ◎ | ○ |
| 실시예 3 | 0.25 | 0.28 | ○ | ○ | ○ | ○ | 0.22 | 0.27 | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 실시예 4 | 0.32 | 0.36 | ○ | ○ | ○ | ○ | 0.30 | 0.35 | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 실시예 5 | 0.29 | 0.35 | ○ | ○ | ○ | ○ | 0.31 | 0.40 | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 실시예 6 | 0.25 | 0.26 | ◎ | ◎ | ◎ | ○ | 0.25 | 0.25 | ◎ | ◎ | ◎ | ○ |
상기 표 2에서, Ag 농도가 0ppm인 경우는 은 박막 식각액 조성물의 제조 직후 상태에 해당하며, Ag 농도가 1,000ppm인 경우는 식각 공정이 수행되어 은 박막 식각액 조성물 내에 Ag가 용해되어 있는 상태에 해당한다.
실시예에 따른 은 박막 식각액 조성물을 사용하여 식각 공정을 수행하는 경우, over etch 수행 시, 50 내지 100% 전체 범위에서 side etch가 0.2~0.5μm 내외로 측정되어, 본 발명에서 목적하는 수준의 side etch가 유지되며, 은 잔사 및 은 재흡착 문제가 발생하지 않는 것을 알 수 있다. 또한 조성물 제조 직후(Ag 0ppm)와 비교하여, 처리매수가 증가되어 조성물 내 은의 농도가 증가된 후(Ag 1,000ppm)에도, side etch가 유지되고, 은 잔사 및 재흡착 문제가 발생하지 않으며, Etch 특성이 우수한 것을 알 수 있다.
반면, 비교예에 따른 은 박막 식각액 조성물을 사용하여 식각 공정을 수행하는 경우, 은 잔사 문제가 발생하는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 은 박막 식각액 조성물을 사용하여 식각 공정을 수행하는 경우, side etch 조절이 용이하고, 은 잔사 및 은 재흡착 문제가 발생하지 않으며, 처리매수가 증가하여도 우수한 식각 성능이 제공된다는 것을 알 수 있다.
Claims (11)
- (A) 질산, (B-1) 알킬술폰산, (B-2) 알킬술폰산 외 유기산, (C) 금속 또는 금속염, (D) 황산염 및 (E) 물을 포함하는 은 박막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
조성물 총 중량에 대하여,
(A) 질산 7 내지 15 중량%;
(B-1) 알킬술폰산 3 내지 8 중량%;
(B-2) 알킬술폰산 외 유기산 25 내지 50 중량%;
(C) 금속 또는 금속염 0.01 내지 3 중량%;
(D) 황산염 5 내지 25 중량%; 및
(E) 물 잔량을 포함하는 은 박막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
상기 (B-1) 알킬술폰산은 메탄술폰산인 것을 특징으로 하는 은 박막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
상기 (B-2) 알킬술폰산 외 유기산은, 아세트산, 구연산, 말론산, 부탄산, 포름산, 글루콘산, 글리콜산, 옥살산, 펜탄산, 설포벤조산, 설포석신산, 설포프탈산, 살리실산, 설포살리실산, 벤조산, 락트산, 글리세르산, 석신산, 말산, 타르타르산, 이소시트르산, 프로펜산, 이미노디아세트산 및 에틸렌디아민테트라아세트산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 은 박막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
상기 (C) 금속 또는 금속염은 Fe 및 Cu를 포함하는 금속; 또는 Fe, Cu, In 및 Al의 금속염;으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 은 박막 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
상기 (D) 황산염은 중황산칼륨, 중황산나트륨, 중황산암모늄 및 황산마그네슘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 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 7에 있어서,
상기 투명전도막은 산화인듐(Indium Oxide), 산화주석인듐(ITO), 산화아연인듐(IZO), 산화주석아연인듐(ITZO) 및 산화갈륨아연인듐(IGZO)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 은 박막 식각액 조성물.
- 청구항 7에 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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