KR20210100923A - A metal layer etchant composition and a pattern formation method using the same - Google Patents

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KR20210100923A
KR20210100923A KR1020200014896A KR20200014896A KR20210100923A KR 20210100923 A KR20210100923 A KR 20210100923A KR 1020200014896 A KR1020200014896 A KR 1020200014896A KR 20200014896 A KR20200014896 A KR 20200014896A KR 20210100923 A KR20210100923 A KR 20210100923A
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백종욱
김민정
윤효중
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a metal film etchant composition and a pattern forming method using the same, wherein the metal film etchant composition includes a fluorine compound that does not contain hydrogen fluoride (HF); periodic acid derivatives; an insulating film corrosion inhibitor; and water, and the insulating film corrosion inhibitor includes a compound including at least one of a sulfonate salt and a sulfate salt. The etchant composition of the present invention is capable of not only realizing high etching performance when etching a metal film but also preventing damage to an insulating film.

Description

금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 {A METAL LAYER ETCHANT COMPOSITION AND A PATTERN FORMATION METHOD USING THE SAME}Metal film etchant composition and pattern formation method using the same

본 발명은 금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a metal film etchant composition and a pattern formation method using the same.

티탄계 금속인 질화티타늄(TiN)은 반도체 디바이스, 액정 디스플레이, 미세전자제어기술(Micro Electro Mechanical Systems, MEMS) 디바이스, 프린트 배선기판 등에 귀금속이나 알루미늄(Al), 구리(Cu) 배선이 하지층 또는 캡층으로서 이용된다. 또한, 반도체 디바이스에서는 배리어 메탈, 게이트 메탈로서 사용되는 경우도 있다.Titanium nitride (TiN), a titanium-based metal, is a precious metal or aluminum (Al), copper (Cu) wire used as a base layer or used as a cap layer. Moreover, in a semiconductor device, it may be used as a barrier metal and a gate metal.

현재까지는 액정 디스플레이와 반도체 디바이스에 구비된 박막 트랜지스터의 게이트 전극, 배선, 배리어층이나 콘택트홀, 비어홀의 매립 등을 형성하기 해서, 질화티타늄과 함께 텡스텐 또는 텅스턴계 금속이 주로 사용되어 왔다. 하지만, 최근에는 텅스턴계 막에 대한 저항 문제 등이 제기됨에 따라, 텅스턴계 막을 몰리브덴계막이나 루테늄계막으로 대체하여 사용하고 있는 추세이다. Tungsten or tungsten-based metals have been mainly used together with titanium nitride to form gate electrodes, wirings, barrier layers, contact holes, and via holes of thin film transistors provided in liquid crystal displays and semiconductor devices until now. However, in recent years, as the problem of resistance to the tungsten-based film has been raised, the tungsten-based film has been replaced with a molybdenum-based film or a ruthenium-based film.

예컨데, 반도체 장치, 액정 디스플레이 등의 제조에 있어서, 기판 상에 질화티타늄막 및 몰리브덴막이 적층될 수 있다. 이러한 반도체 장치, 액정 디스플레이 등에 포함되는 다양한 패턴 형성의 필요에 따라 질화티타늄 및 몰리브덴막에 대한 식각 공정이 수행 될 수 있다. 반도체 장치, 액정 디스플레이 등의 제조 공정은 초미세/초정밀 공정으로, 해당 공정에 적합한 각 막질에 대한 식각 비율이 충족되지 않는 경우, 패턴 붕괴로 인한 회로 성능이 저하되는 문제를 초래한다. 이에, 상기 금속 다층막의 식각 공정에서, 각 식각 공정에서 요구되는 특정의 식각 비율에 맞게 각각의 막이 식각되는 것이 중요하다.For example, in the manufacture of a semiconductor device, a liquid crystal display, etc., a titanium nitride film and a molybdenum film may be laminated|stacked on a board|substrate. An etching process for the titanium nitride and molybdenum layers may be performed according to the necessity of forming various patterns included in such semiconductor devices, liquid crystal displays, and the like. The manufacturing process of a semiconductor device, a liquid crystal display, etc. is an ultra-fine/ultra-precision process, and when an etch rate for each film quality suitable for the process is not satisfied, circuit performance is deteriorated due to pattern collapse. Accordingly, in the etching process of the metal multilayer film, it is important that each layer is etched according to a specific etch rate required in each etching process.

한편, 종래에는 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0014714호와 같이 질화질화티타늄의 선택적인 에칭을 위한 조성물 및 방법에 관한 기술이 개시되어 있기는 하나, 질화티타늄막과 함께 몰리브덴막을 식각하기 위해 사용되는 식각액은 잘 알려져 있지 않다. 또한, 상기 특허문헌에서 개시하는 조성물의 경우에는 질화티타늄막을 식각하는 과정에서 SiOx, SiNx 등의 절연막을 손상시키는 문제점이 발생할 수 있다.On the other hand, in the related art, as disclosed in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2016-0014714, a composition and method for selective etching of titanium nitride have been disclosed, but used to etch a molybdenum film together with a titanium nitride film. The etchant used is not well known. In addition, in the case of the composition disclosed in the above patent document, a problem of damaging an insulating film such as SiOx or SiNx may occur in the process of etching the titanium nitride film.

대한민국 공개특허공보 제10-2016-0014714호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0014714

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 질화티타늄막 및 몰리브데늄막과 같은 금속막 식각시 고식각성능을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, SiOx, SiNx 등의 절연막에 대한 손상을 방지할 수 있는 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is intended to improve the problems of the prior art, and it is possible to realize high etching performance when etching a metal film such as a titanium nitride film and a molybdenum film, as well as prevent damage to an insulating film such as SiOx, SiNx, etc. An object of the present invention is to provide an etchant composition that can

또한, 본 발명은 전술한 식각액 조성물을 사용하는 패턴 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a pattern forming method using the above-described etchant composition.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 불화수소(HF)를 포함하지 않는 불소화합물; 과요오드산 유도체; 절연막 부식방지제, 및 물을 포함하며, 상기 절연막 부식방지제는 절연막 부식방지제는 설포네이트 염 및 설페이트 염 중 하나 이상을 포함하는 화합물을 포함하는, 금속막 식각액 조성물을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is a fluorine compound that does not contain hydrogen fluoride (HF); periodic acid derivatives; It provides an insulating film corrosion inhibitor, and water, wherein the insulating film corrosion inhibitor comprises a compound comprising at least one of a sulfonate salt and a sulfate salt, wherein the insulating film corrosion inhibitor provides a metal film etchant composition.

또한, 기판 상에 질화 티타늄막 및 몰리브데늄막을 형성하는 단계; 및 상술한 식각액 조성물을 사용하여 상기 질화 티타늄막 및 몰리브데늄막을 식각하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법을 제공한다.In addition, forming a titanium nitride film and a molybdenum film on the substrate; and etching the titanium nitride layer and the molybdenum layer using the above-described etching solution composition.

본 발명의 식각액 조성물은 질화티타늄막 및 몰리브데늄막의 금속막 식각시 고식각성능을 구현할 수 있다. 예컨데, 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기 금속막을 식각하면, 질화티타늄막 및 몰리브데늄막에 대한 우수한 식각속도를 나타낼 수 있으며, 특히 몰리브데늄막을 특정한 두께로 균일하게 제거하여 우수한 표면조도를 갖게 하는 효과를 제공할 수 있다. The etchant composition of the present invention can implement high etching performance when etching the metal film of the titanium nitride film and the molybdenum film. For example, when the metal film is etched using the etchant composition of the present invention, excellent etching rates for the titanium nitride film and the molybdenum film can be exhibited. It can provide the effect of having

또한, 본 발명의 식각액 조성물은 보호막질인 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등의 절연막에 대한 손상을 최소화하면서 경시에 따른 보관 안정성의 효과를 제공할 수 있다.In addition, the etchant composition of the present invention can provide the effect of storage stability over time while minimizing damage to the insulating film such as silicon oxide, silicon nitride, etc., which are protective films.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물로 금속막 식각시 절연막 손상이 방지되는 것을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining that the insulating film is prevented from being damaged when the metal film is etched with the etchant composition according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 불화수소(HF)를 포함하지 않는 불소화합물; 과요오드산 유도체; 절연막 부식방지제; 및 물을 포함하고, 상기 절연막 부식방지제는 설포네이트 염 및 설페이트 염 중 하나 이상을 포함하는 화합물을 포함하는 것인 금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fluorine compound that does not contain hydrogen fluoride (HF); periodic acid derivatives; insulating film corrosion inhibitor; and water, and the insulating film corrosion inhibitor relates to a metal film etchant composition comprising a compound including at least one of a sulfonate salt and a sulfate salt, and a pattern forming method using the same.

본 발명에서, 상기 금속막은 질화티타늄막 및 몰리브데늄막의 다중금속막을 의미한다. 상술한 성분을 포함하는 본 발명의 금속막 식각액 조성물로 질화티타늄막 및 몰리브데늄막의 금속막을 식각하는 경우, 질화티타늄막 및 몰리브데늄막에 대한 우수한 식각속도를 나타낼 수 있으며, 특히 몰리브데늄막을 특정한 두께로 균일하게 제거하여 우수한 표면조도를 갖게 하는 효과를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 식각액 조성물은 보호막질인 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등의 절연막에 대한 손상을 최소화하면서 경시에 따른 보관 안정성의 효과를 제공할 수 있다.In the present invention, the metal film means a multi-metal film of a titanium nitride film and a molybdenum film. When the metal film of the titanium nitride film and the molybdenum film is etched with the metal film etchant composition of the present invention including the above-described components, excellent etching rates for the titanium nitride film and the molybdenum film can be exhibited, and in particular, molybdenum It is possible to provide the effect of having excellent surface roughness by uniformly removing the film to a specific thickness. In addition, the etchant composition of the present invention can provide the effect of storage stability over time while minimizing damage to the insulating film such as silicon oxide, silicon nitride, etc., which are protective films.

한편, 본 발명의 식각액 조성물의 경우, 전체 조성물에 대한 pH 범위가 6 미만인 것이 바람직하며, 4 미만인 것이 더욱 바람직하며 2 미만이 가장 바람직하다. On the other hand, in the case of the etchant composition of the present invention, the pH range for the entire composition is preferably less than 6, more preferably less than 4, and most preferably less than 2.

pH 6이상의 영역에서는 산화제의 산화환원전위 감소로 인한 질화티타늄막의 산화력이 낮아져 식각속도가 현저히 감소함에 따라 공정시간이 늘어나거나 소자에 원치 않는 영향을 줄 수 있다. 반면, 본 발명의 범위에서는 산화제의 산화력 증가로 인해 질화티타늄막의 식각 성능이 증가한다. In the region of pH 6 or higher, the oxidizing power of the titanium nitride film is lowered due to the reduction of the oxidation-reduction potential of the oxidizing agent, and the etching rate is significantly reduced, which may increase the processing time or have an unwanted effect on the device. On the other hand, in the scope of the present invention, the etching performance of the titanium nitride film increases due to the increase in the oxidizing power of the oxidizing agent.

또한, 몰리브데늄과 같은 금속막 식각량은 산화제의 함량에만 의존하기 때문에, pH에 따라 식각량의 변화가 없어 높은 선택비를 구현할 수 있다. 하지만 보호막질인 SiOx 및 SiNx의 식각량도 증가하는 문제점이 발생할 수 있다. In addition, since the etching amount of the metal film such as molybdenum depends only on the content of the oxidizing agent, there is no change in the etching amount depending on the pH, thereby realizing a high selectivity. However, there may be a problem in that the etching amount of SiOx and SiNx, which are protective film materials, also increases.

이하, 본 발명의 식각액 조성물의 구성을 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration of the etchant composition of the present invention will be described in detail.

<식각액 조성물 ><Etchant composition>

본 발명의 식각액 조성물은 금속막을 식각하기 위한 성분으로서 불화수소(HF)를 포함하지 않는 불소화합물, 과요오드산 유도체, 절연막 부식방지제를 포함하며, 용제로써 물을 포함할 수 있다. 필요에 따라, pH조절제를 더 포함할 수 있다.The etchant composition of the present invention includes a fluorine compound not containing hydrogen fluoride (HF) as a component for etching a metal film, a periodic acid derivative, and an insulating film corrosion inhibitor, and may include water as a solvent. If necessary, it may further include a pH adjusting agent.

불소화합물fluorine compounds

본 발명의 식각액 조성물은 금속막 식각시 후술할 과요오드산 유도체에 의해 산화된 TiOX의 형태를 TiF4 형태로 식각하기 위한 성분으로서 불소화합물을 포함한다.The etchant composition of the present invention includes a fluorine compound as a component for etching the form of TiO X oxidized by a periodic acid derivative to TiF 4 form when the metal film is etched.

본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 불소화합물로는, 예를 들면, 지르코불화수소산(H2ZrF6), 불화티탄산(H2TiF6), 헥사플루오로인산(HPF6), 암모늄 플루오라이드, 테트라플루오로붕산, 테트라플루오로보레이트(TBA-BF4), 테트라알킬암모늄 플루오라이드(NR1R2R3R4F), 헥사플루오로규소산(H2SiF6), 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 종을 포함할 수 있다. 이때 상기 테트라알킬암모늄 플루오라이드의 NR1R2R3R4F에서, R1, R2, R3 및 R4는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 직쇄 및 분지된 C1-C6 알킬기로 이루어진 그룹 중에서 선택된다.As a fluorine compound included in the etchant composition of the present invention, for example, zirco hydrofluoric acid (H 2 ZrF 6 ), titanic acid fluoride (H 2 TiF 6 ), hexafluorophosphoric acid (HPF 6 ), ammonium fluoride, tetrafluoroboric acid, tetrafluoroborate (TBA-BF 4 ), tetraalkylammonium fluoride (NR 1 R 2 R 3 R 4 F), hexafluorosilicic acid (H 2 SiF 6 ), and combinations thereof It may include one or more species selected from the group consisting of. In this case, in NR 1 R 2 R 3 R 4 F of the tetraalkylammonium fluoride, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 may be the same as or different from each other, and a group consisting of a straight-chain and branched C1-C6 alkyl group. is selected from

한편, 대표적인 불소화합물로 알려진 불화수소(HF)의 경우, 금속막 중 몰리브데늄의 표면 거칠기를 증가 시켜 소자의 결함을 야기할 수 있다. 따라서, 본 발명의 불소화합물은 불화수소(HF)를 포함하지 않는 것이 바람직하다.On the other hand, in the case of hydrogen fluoride (HF), which is known as a representative fluorine compound, it may increase the surface roughness of molybdenum in the metal film, thereby causing device defects. Therefore, it is preferable that the fluorine compound of the present invention does not contain hydrogen fluoride (HF).

바람직하게는, 본 발명의 불소화합물로서 보호대상막질인 실리콘 산화물(SiOx) 실리콘 질화물(SiNx)에 대한 식각 성능을 2Å/min 미만으로 조절하기 위한 측면에서, 헥사플루오로규소산(H2SiF6), 보레이트계 불소화합물을 선택하여 사용할 수 있다. 예컨데, 상기 보레이트계 불소화합물로는 테트라플오르붕산, 테트로플루오로보레이트(TBA-BF4) 등을 들 수 있다.Preferably, in terms of controlling the etching performance of silicon oxide (SiOx) silicon nitride (SiNx), which is a film material to be protected, to less than 2 Å/min as the fluorine compound of the present invention, hexafluorosilicic acid (H 2 SiF 6 ) ), borate-based fluorine compounds can be selected and used. For example, the borate-based fluorine compound may include tetrafluoroboric acid, tetrafluoroborate (TBA-BF 4 ), and the like.

본 발명의 식각액 조성물에서, 불소화합물의 함량은 총 중량에 대하여 0.01 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 바람직하게는 0.05 내지 1 중량%로 포함될 수 있다. 상기 불소화합물이 본 발명의 식각액 조성물에 상기 함량범위 미만으로 포함되는 경우 질화 티타늄막의 식각속도가 느려질 수 있으며, 상기 함량범위를 초과하여 포함되는 경우 높은 질화 티타늄막의 식각속도로 인해 공정상 식각량 조절이 용이하지 않고, 보호 대상인 실리콘 질화물(SiNx)의 식각속도가 높아져 상기 실리콘 질화물(SiNx)에 손상이 가해지는 문제가 발생할 수 있다.In the etchant composition of the present invention, the content of the fluorine compound may be included in an amount of 0.01 to 5% by weight based on the total weight. Preferably, it may be included in an amount of 0.05 to 1% by weight. When the fluorine compound is included in the etchant composition of the present invention in less than the content range, the etching rate of the titanium nitride film may be slowed. This is not easy, and the etching rate of the silicon nitride (SiNx), which is a protection target, is increased, so that damage to the silicon nitride (SiNx) may occur.

과요오드산 유도체Periodic acid derivatives

본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 과요오드산 유도체는 주산화제로서, 질화티타늄(TiN)막 및 몰리브데늄(Mo)막을 산화하여 식각하는 역할을 수행한다.The periodic acid derivative contained in the etchant composition of the present invention serves as a main oxidizing agent to oxidize and etch a titanium nitride (TiN) film and a molybdenum (Mo) film.

본 발명에서 과요오드산 유도체는 과요오드산과, 상기 과요오드산에 특정 작용기의 도입, 산화, 환원, 원자의 치환 등을 통해 상기 과요오드산으로부터 생성될 수 있는 화합물을 포괄하는 것일 수 있다.In the present invention, the periodic acid derivative may include periodic acid and a compound that can be generated from periodic acid through introduction of a specific functional group to the periodic acid, oxidation, reduction, substitution of atoms, and the like.

본 발명의 조성물에 포함되는 과요오드산 유도체로는, 예를 들면, 퍼요오드산, 암모늄 퍼요오데이트, 포타슘 퍼요오데이트, 소듐퍼요오데이트, 등을 들 수 있다. 상기 예시한 과요오드산 유도체 화합물은 본 발명의 식각액 조성물에 단독 또는 2종 이상이 포함될 수 있다.Periodic acid derivatives contained in the composition of the present invention include, for example, periodic acid, ammonium periodate, potassium periodate, sodium periodate, and the like. The periodic acid derivative compounds exemplified above may be included alone or in two or more types in the etchant composition of the present invention.

한편, 본 발명의 식각액 조성물은 산화제로서 질산, 황산, 암모늄아이오데이트, 과산화수소 등의 산화제를 사용하는 것도 가능하다. 그러나, 질산 및/또는 황산은 제조시의 발열로 인한 위험성이 있으며, 암모늄아이오데이트와 같은 산화제는 보관기간에 따라 성분 및 함량에 변화가 생겨 제품의 신뢰성을 저하시킬 수 있다. 또한, 과산화수소의 경우 보호막질인 질화 실리콘에 손상을 가하거나 몰리브데늄의 식각이 빠르게 되어 식각속도를 조절하기 어려우며 표면이 거칠어지는 문제가 발생할 수 있다.Meanwhile, in the etchant composition of the present invention, it is also possible to use an oxidizing agent such as nitric acid, sulfuric acid, ammonium iodate, or hydrogen peroxide as an oxidizing agent. However, nitric acid and/or sulfuric acid has a risk due to heat generation during manufacture, and oxidizing agents such as ammonium iodate may have changes in components and contents depending on the storage period, thereby reducing product reliability. In addition, in the case of hydrogen peroxide, it is difficult to control the etching rate because the silicon nitride, which is a protective film, is damaged or the molybdenum is etched quickly, and a problem of roughening the surface may occur.

따라서, 본 발명의 식각액 조성물은 상술한 과요오드산 유도체를 산화제로 사용하는 것이 가장 바람직하다. Therefore, in the etchant composition of the present invention, it is most preferable to use the above-described periodic acid derivative as an oxidizing agent.

본 발명에서, 과요오드산 유도체(산화제)는 상술한 불소화합물과 아래와 같은 반응식으로 질화 티타늄 및 몰리브데늄을 식각할 수 있다.In the present invention, the periodic acid derivative (oxidizing agent) can etch titanium nitride and molybdenum nitride by the above-described fluorine compound and the following reaction formula.

질화 티타늄 식각 반응식:Titanium nitride etching scheme:

1st step: TiN + oxidant → TiOx + NOx + others1 st step: TiN + oxidant → TiO x + NO x + others

2nd step: TiOx + 4HF → TiF4 + 2H2O 2 nd step: TiO x + 4HF → TiF 4 + 2H 2 O

몰리브데늄 식각 반응식:Molybdenum etching scheme:

Mo + 2H2O2 ↔ H2MoO4(or MoOH2O) + H2Mo + 2H 2 O 2 ↔ H 2 MoO 4 (or MoO 3 H 2 O) + H 2

본 발명에 따른 식각액 조성물에 포함되는 과요오드산 유도체는, 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.0001 내지 0.5 중량% 이하로 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.0005 내지 0.1 중량% 이하로 포함될 수 있다. The periodic acid derivative contained in the etchant composition according to the present invention may be included in an amount of 0.0001 to 0.5% by weight or less, preferably 0.0005 to 0.1% by weight or less, based on the total weight of the etchant composition.

상기 과요오드산 유도체가 상기 함량범위 미만으로 포함되는 경우 질화 티타늄막의 식각속도가 현저히 느려질 수 있다. 상기 함량범위를 초과하여 포함되는 경우 질화 티타늄막의 식각속도가 지나치게 높아져 공정상 식각량 조절이 용이하지 않아 공정 적용성이 저하될 수 있으며, 아래와 같은 반응식으로 식각되는 질화 실리콘의 식각 속도가 증가할 수 있다.When the periodic acid derivative is included below the content range, the etching rate of the titanium nitride layer may be significantly slowed. When included in excess of the above content range, the etching rate of the titanium nitride film is too high, so it is not easy to control the etching amount in the process, so the process applicability may decrease, and the etching rate of silicon nitride etched by the following reaction formula may increase. have.

질화 실리콘 식각 반응식:Silicon Nitride Etching Scheme:

1st step: SiNH2 + H+ ↔ SiNH3 + 1 st step: SiNH 2 + H + ↔ SiNH 3 +

2nd step: SiNH3 + + F- → SiF + NH3 2 nd step: SiNH 3 + + F - → SiF + NH 3

절연막 부식방지제Insulation film corrosion inhibitor

본 발명의 식각액 조성물은 금속막 식각시에 SiOx, SiNx 등의 절연막의 부식, 즉 절연막의 손상을 방지하기 위한 성분으로 절연막 부식방지제를 포함한다. The etchant composition of the present invention includes an insulating film corrosion inhibitor as a component for preventing corrosion of an insulating film such as SiOx or SiNx, that is, damage to the insulating film when the metal film is etched.

본 발명에 따른 식각액 조성물은 절연막 부식방지제로서 설포네이트 염 (Sulfonate; -SO3 -) 및/또는 설페이트(sulfate;-SO4 -) 염이 포함된 화합물을 사용한다. 이로써, 본 발명의 식각액 조성물로 금속막 식각시 하부의 절연막이 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.The etchant composition according to the present invention uses a compound containing a sulfonate salt (Sulfonate; -SO 3 - ) and/or a sulfate (-SO 4 -) salt as an insulating film corrosion inhibitor. Accordingly, it is possible to effectively prevent the lower insulating film from being damaged when the metal film is etched with the etchant composition of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 절연막 부식방지제로 상기 절연막의 손상을 줄 수 있는 카르복실레이트염, 포스페이트염 또는 벤조에이트염을 포함하는 화합물을 사용하지 않는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, it is preferable not to use a compound containing a carboxylate salt, a phosphate salt or a benzoate salt that may damage the insulating film as the insulating film corrosion inhibitor.

본 발명의 절연막 부식방지제는 설포네이트 염 및/또는 설페이트 염이 포함된 음이온성 계면활성제일 수 있다. The insulating film corrosion inhibitor of the present invention may be an anionic surfactant containing a sulfonate salt and/or a sulfate salt.

또한, 본 발명의 절연막 부식방지제에 포함된 상기 설포네이트 염 및/또는 설페이트 염을 포함하는 화합물은 수화물의 형태로 존재하는 것을 포함한다. In addition, the compound containing the sulfonate salt and/or sulfate salt contained in the insulating film corrosion inhibitor of the present invention includes those present in the form of a hydrate.

상기 설포네이트 염 및/또는 설페이트 염을 포함하는 절연막 부식방지제의 양이온으로는 소듐이온(Na+), 포타슘이온(K+), 암모늄이온(NH4 +) 등이 있으나 바람직하게 반도체분야에서 암모늄이온(NH4 +)을 사용한다.The cation of the insulating film corrosion inhibitor containing the sulfonate salt and/or sulfate salt includes sodium ion (Na + ), potassium ion (K + ), ammonium ion (NH 4 + ), etc., but preferably ammonium ion in the semiconductor field. (NH 4 + ) is used.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물로 금속막 식각시 절연막 손상이 방지되는 것을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining that the insulating film is prevented from being damaged when the metal film is etched with the etchant composition according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 설포네이트 염 및/또는 설페이트 염이 포함된 본 발명의 절연막 부식방지제는 '+' 전하를 띄고 있는 절연막의 표면에 설포네이트 염 및/또는 설페이트염이 결합하여 절연막 부식을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the insulating film corrosion inhibitor of the present invention containing a sulfonate salt and/or a sulfate salt prevents corrosion of the insulating film by binding the sulfonate salt and/or sulfate salt to the surface of the insulating film having a '+' charge. can do.

일 실시예에 있어서, 본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 절연막 부식방지제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.In one embodiment, the insulating film corrosion inhibitor included in the etchant composition of the present invention may include at least one selected from a compound represented by the following formula (1) and a compound represented by the following formula (2).

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1에서, R1은 수소, 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 또는 -(CH2)nCH3 이고, In Formula 1, R1 is hydrogen, a linear or branched chain alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or -(CH 2 ) n CH 3 and

A는 -SO3Na, -SO3K, -SO3NH4, -SO4Na, -SO4K 또는 -SO4NH4 이다.A is -SO 3 Na, -SO 3 K, -SO 3 NH 4 , -SO 4 Na, -SO 4 K or -SO 4 NH 4 .

본 발명의 상기 절연막 부식방지제에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 고분자의 형태로 존재하는 것을 포함하며, 이 경우, 200,000g/mol이하일 수 있으며, 바람직하게는 100,000g/mol이하인 것이 좋다. 분자량이 200,000g/mol을 초과할 경우 공정상 필터 막힘, 장비 및 기판에 흡착을 일으킬 수 있다.In the insulating film corrosion inhibitor of the present invention, the compound of Formula 1 includes those present in the form of a polymer, and in this case, may be 200,000 g/mol or less, and preferably 100,000 g/mol or less. If the molecular weight exceeds 200,000 g/mol, it may cause filter clogging and adsorption on equipment and substrates in the process.

예컨데, 상기 화학식 1의 화합물이 고분자 형태로 존재하는 경우, 하기 화학식 1-1로 표시될 수 있다.For example, when the compound of Formula 1 exists in the form of a polymer, it may be represented by Formula 1-1 below.

[화학식 1-1][Formula 1-1]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 1-1에서, n은 2 내지 1000일 수 있으며, A는 -SO3Na, -SO3K, -SO3NH4, -SO4Na, -SO4K 또는 -SO4NH4 일 수 있다.In Formula 1-1, n may be 2 to 1000, A is -SO 3 Na, -SO 3 K, -SO 3 NH 4 , -SO 4 Na, -SO 4 K or -SO 4 NH 4 may be.

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 화학식 2에서, R2는 수소, 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 또는 탄소수 3 내지 20의 에스테르기를 하나 이상 포함하는 1가의 치환기이며,In Formula 2, R2 is hydrogen, a linear or branched chain alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or a monovalent substituent containing at least one ester group having 3 to 20 carbon atoms is,

A는 -SO3Na, -SO3K, -SO3NH4, -SO4Na, -SO4K 또는 -SO4NH4 이다.A is -SO 3 Na, -SO 3 K, -SO 3 NH 4 , -SO 4 Na, -SO 4 K or -SO 4 NH 4 .

본 발명에서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 화학식 2로 표시되는 화합물의 절연막 부식방지제로는, 예를 들면 도데실설페이트암모늄솔트, 다이헥실설포석시네이트소듐솔트, 4-스티렌설포닉산소듐솔트하이트레이트, 폴리스티렌-4-설포닉산암모늄솔트(분자량 200,000 g/mol 이하), 암모늄파라톨루엔설포네이트, 소듐파라톨루엔설포네이트, 암모늄벤조설페이트, 암모늄 4-비닐벤젠설포네이트 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, as the insulating film corrosion inhibitor of the compound represented by Formula 1 or Formula 2, for example, dodecyl ammonium salt, dihexyl sulfosuccinate sodium salt, 4-styrene sulfonic acid sodium salt Hytrate, polystyrene-4-sulfonic acid ammonium salt (molecular weight 200,000 g/mol or less), ammonium para-toluene sulfonate, sodium para-toluene sulfonate, ammonium benzo sulfate, ammonium 4-vinylbenzene sulfonate, etc. It is not limited.

상기 절연막 부식방지제는 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.001 내지 1 중량%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.005 내지 0.5 중량%로 포함될 수 있다. 상기 절연막 부식방지제가 상기 함량범위 미만으로 포함되는 경우 부식 방지의 효과가 미미하며, 상기 함량범위를 초과하여 포함될 경우 질화 티타늄막의 식각속도에 영향을 줄 수 있다.The insulating film corrosion inhibitor may be included in an amount of 0.001 to 1% by weight, preferably 0.005 to 0.5% by weight based on the total weight of the etchant composition. When the amount of the insulating film corrosion inhibitor is less than the content range, the effect of corrosion prevention is insignificant, and when the content exceeds the content range, the etching rate of the titanium nitride film may be affected.

pH 조절제pH adjuster

본 발명의 식각액 조성물은 필요에 따라 pH 조절제를 더 포함할 수 있다.The etchant composition of the present invention may further include a pH adjuster, if necessary.

상기 pH 조절제는 금속막과 절연막의 식각에 영향을 미치지 않으며 pH만을 조절하는 역할을 할 수 있다. The pH adjusting agent does not affect the etching of the metal film and the insulating film, and may serve to adjust only the pH.

상기 pH 조절제로는, 예를 들면 수산화암모늄(Ammonium hydroxide), 암모늄 아세테이트(Ammonium acetate), 메탄술폰산(Methane sulfonic acid) 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The pH adjusting agent may include, for example, ammonium hydroxide, ammonium acetate, methane sulfonic acid, and the like, but is not limited thereto.

본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 pH 조절제의 함량은 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 25 중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 20 중량%로 포함될 수 있다. The content of the pH adjuster included in the etchant composition of the present invention may be included in an amount of 0.01 to 25% by weight, preferably 0.5 to 20% by weight, based on the total weight of the composition.

pH 조절제가 상기 함량범위 내로 포함되는 경우, 식각액 조성물의 pH를 용이하게 조절할 수 있다.When the pH adjusting agent is included within the above content range, the pH of the etchant composition can be easily adjusted.

water

본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 물은 반도체 공정용 탈이온수일 수 있으며, 바람직하게는 18㏁/㎝ 이상의 상기 탈이온수를 사용할 수 있다.The water included in the etchant composition of the present invention may be deionized water for a semiconductor process, and preferably 18 MΩ/cm or more of the deionized water may be used.

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. In the present invention, water may be included as a residual amount, and the residual amount means a residual amount such that the weight of the total composition further including the essential components and other components of the present invention is 100% by weight.

예를 들면, 본 발명의 식각액 조성물은 상기 불소화합물, 과요오드산 유도체, 절연막 부식방지제를 포함하는 경우에, 조성물의 총 중량 대비 94 내지 99중량%의 함량으로 물을 포함할 수 있다.For example, when the etchant composition of the present invention includes the fluorine compound, the periodic acid derivative, and the insulating layer corrosion inhibitor, water may be included in an amount of 94 to 99% by weight based on the total weight of the composition.

< 패턴 형성 방법 >< Pattern formation method >

본 발명은 상술한 식각액 조성물을 이용한 패턴 형성 방법을 제공한다. 본 발명의 패턴 형성 방법은, 본 발명에 따른 식각액 조성물을 사용하는 점을 제외하고는, 공지의 패턴 형성 방법에 따라 패턴을 형성 할 수 있다. The present invention provides a pattern forming method using the above-described etchant composition. The pattern forming method of the present invention may form a pattern according to a known pattern forming method, except that the etchant composition according to the present invention is used.

일 예로, 상기 패턴 형성 방법은, 기판 상에 질화 티타늄막 및 몰리브데늄막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 질화 티타늄막 및 몰리브데늄 금속막을 식각하여 패턴을 형성할 수 있다. 이 때 상기 식각 공정은 상술한 식각액 조성물을 사용하여 수행될 수 있다.For example, the pattern forming method may include forming a titanium nitride film and a molybdenum film on a substrate. In addition, the titanium nitride layer and the molybdenum metal layer may be etched to form a pattern. In this case, the etching process may be performed using the above-described etching solution composition.

일 실시예에 있어서, 기판 상에 질화 티타늄막 및 몰리브데늄막을 순차적으로 형성할 수 있다.In an embodiment, a titanium nitride film and a molybdenum film may be sequentially formed on the substrate.

기판은 예를 들면, 실리콘 기판, 게르마늄 기판 또는 실리콘-게르마늄 기판과 같은 반도체 기판을 포함할 수 있다. 실리콘-온-인슐레이터(Silicon-On-Insulator: SOI) 기판 또는 게르마늄-온-인슐레이터(Germanium-On-Insulator: GOI) 기판이 기판으로 사용될 수도 있다. 기판은 InP, GaP, GaAs, GaSb 등과 같은 III-V족 화합물을 포함할 수도 있다.The substrate may include, for example, a semiconductor substrate such as a silicon substrate, a germanium substrate, or a silicon-germanium substrate. A silicon-on-insulator (SOI) substrate or a germanium-on-insulator (GOI) substrate may be used as the substrate. The substrate may include a group III-V compound such as InP, GaP, GaAs, GaSb, or the like.

본 발명은 상술한 식각액 조성물을 사용하여 질화티타늄막 및 몰리브데늄막의 금속막을 식각하여 게이트 전극, 소스/드레인 전극, 화소 전극과 같은 반도체 전극을 형성할 수 있다. According to the present invention, a semiconductor electrode such as a gate electrode, a source/drain electrode, and a pixel electrode may be formed by etching the metal layer of the titanium nitride layer and the molybdenum layer using the above-described etching solution composition.

또한, 본 발명에서, 상술한 식각액 조성물을 사용하여 형성 가능한 패턴은, 도전 패턴일 수 있고, 예를 들면, 화상 표시 장치의 패드, 전극 또는 배선으로 활용될 수 있다. In addition, in the present invention, a pattern that can be formed using the above-described etchant composition may be a conductive pattern, for example, may be utilized as a pad, electrode, or wiring of an image display device.

보다 상세하게는, 질화티타늄막은 반도체 소자 제조 시 소정 패턴으로 식각되어 배리어층이 될 수 있고, 몰리브데늄 금속막은 소정 패턴으로 식각되어 게이트 전극이 될 수 있다. 질화 티타늄막 및 몰리브데늄막은 전체적으로 식각 대상막일 수 있거나, 부분적으로 식각되는 막일 수 있다.In more detail, the titanium nitride layer may be etched in a predetermined pattern to become a barrier layer, and the molybdenum metal layer may be etched in a predetermined pattern to become a gate electrode. The titanium nitride film and the molybdenum film may be an etch target film as a whole, or may be partially etched films.

상기 질화티타늄막 및 몰리브데늄막의 형성 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition: CVD) 공정, 플라즈마 강화 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition: PECVD) 공정, 스퍼터링(sputtering) 공정, 물리 기상 증착(PVD) 공정, 원자층 증착(Atomic Layer Deposition: ALD) 공정 등을 통해 형성될 수 있다.The formation method of the titanium nitride film and the molybdenum film is not particularly limited, and for example, a chemical vapor deposition (CVD) process, a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) process, and sputtering. ) process, a physical vapor deposition (PVD) process, an atomic layer deposition (ALD) process, and the like.

일 실시예에 있어서, 패턴 형성 방법은 기판과, 질화티타늄 및 몰리브데늄막 사이에 절연막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 절연막은 보호 대상막으로, 실리콘산화막(SiOx), 질화실리콘막(SiZx) 등을 포함할 수 있다.In an embodiment, the pattern forming method may further include forming an insulating film between the substrate and the titanium nitride and molybdenum films. The insulating layer is a layer to be protected, and may include a silicon oxide layer (SiOx), a silicon nitride layer (SiZx), or the like.

본 발명에 따르면, 상술한 식각액 조성물을 통해 상기 실리콘산화막 및 질화실리콘막은 실질적으로 식각 또는 손상되지 않게 하고, 질화티타늄막 및 몰리브데늄막에 대해서만 우수한 식각 특성을 확보할 수 있다. 특히, 몰리브데늄막은 본 발명의 식각액 조성물을 통해 특정한 두께로 균일하게 식각됨으로써, 우수한 표면조도를 가질 수 있어 식각의 정확성을 향상시킬 수 있으며 전극형성에 적합하게 사용될 수 있다. According to the present invention, the silicon oxide film and the silicon nitride film are not substantially etched or damaged through the above-described etching solution composition, and excellent etching properties can be secured only for the titanium nitride film and the molybdenum film. In particular, the molybdenum film can be uniformly etched to a specific thickness through the etchant composition of the present invention, so that it can have excellent surface roughness, thereby improving the accuracy of etching, and can be suitably used for electrode formation.

본 발명의 패턴 형성 방법은 전술한 식각액 조성물을 사용하여 정밀하게반도체 가공된 반도체 소자의 제조에 이용될 수 있으며, 예컨데, 반도체 장치, 액정 디스플레이, MEMS 장치, 프린트 배선 기판 등에 매우 유용하게 적용될 수 있다. The pattern forming method of the present invention can be used for manufacturing a semiconductor device precisely processed by using the etchant composition described above, for example, it can be very usefully applied to a semiconductor device, a liquid crystal display, a MEMS device, a printed wiring board, etc. .

이하에서, 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. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다. 또한, 이하에서 함유량을 나타내는 "%" 및 "부"는 특별히 언급하지 않는 한 중량 기준이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, the following examples are provided to illustrate the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited by the following examples. The following examples can be appropriately modified and changed by those skilled in the art within the scope of the present invention. In addition, "%" and "part" indicating the content hereinafter are based on weight unless otherwise specified.

실시예 및 비교예: 식각액 조성물의 제조Examples and Comparative Examples: Preparation of etchant composition

하기 표 1에 기재된 조성 및 함량(중량%)으로 실시예 1 내지 25 및 비교예 1 내지 21의 식각액 조성물을 제조하였다.The etchant compositions of Examples 1 to 25 and Comparative Examples 1 to 21 were prepared with the composition and content (wt%) shown in Table 1 below.

  조성Furtherance 불소화합물fluorine compounds 산화제oxidizer 절연막 부식방지제Insulation film corrosion inhibitor pH 조절제pH adjuster water 실시예1Example 1 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SO-4 0.1wt%SO-4 0.1wt% -- 잔량remaining amount 실시예2Example 2 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SO-6 0.0001wt%SO-6 0.0001wt% -- 잔량remaining amount 실시예3Example 3 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SO-6 0.001wt%SO-6 0.001 wt% -- 잔량remaining amount 실시예4Example 4 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SO-6 0.05wt%SO-6 0.05wt% -- 잔량remaining amount 실시예5Example 5 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SO-6 0.1wt%SO-6 0.1wt% -- 잔량remaining amount 실시예6Example 6 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SO-6 1wt%SO-6 1wt% -- 잔량remaining amount 실시예7Example 7 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SO-6 3wt%SO-6 3wt% -- 잔량remaining amount 실시예8Example 8 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SO-8 0.005wt%SO-8 0.005 wt% -- 잔량remaining amount 실시예9Example 9 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SO-8 0.1wt%SO-8 0.1wt% -- 잔량remaining amount 실시예10Example 10 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SA-11 0.1wt%SA-11 0.1wt% -- 잔량remaining amount 실시예11Example 11 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SO-9 0.1wt%SO-9 0.1wt% -- 잔량remaining amount 실시예12Example 12 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SA-12 0.1wt%SA-12 0.1wt% -- 잔량remaining amount 실시예13Example 13 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SA-10 0.1wt%SA-10 0.1wt% -- 잔량remaining amount 실시예14Example 14 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SO-14 0.01wt%SO-14 0.01wt% -- 잔량remaining amount 실시예15Example 15 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SO-15 0.01wt%SO-15 0.01wt% -- 잔량remaining amount 실시예16Example 16 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SO-16 0.01wt%SO-16 0.01wt% -- 잔량remaining amount 실시예17Example 17 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.0001wt%O-2 0.0001wt% SO-16 0.01wt%SO-16 0.01wt% -- 잔량remaining amount 실시예18Example 18 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.5wt%O-2 0.5wt% SO-16 0.01wt%SO-16 0.01wt% -- 잔량remaining amount 실시예19Example 19 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 1wt%O-2 1wt% SO-16 0.01wt%SO-16 0.01wt% -- 잔량remaining amount 실시예20Example 20 C-2 0.001wt%C-2 0.001 wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SO-16 0.01wt%SO-16 0.01wt% -- 잔량remaining amount 실시예21Example 21 C-2 7wt%C-2 7wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SO-16 0.01wt%SO-16 0.01wt% -- 잔량remaining amount 실시예22Example 22 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SO-6 0.1wt%SO-6 0.1wt% P-1 10%P-1 10% 잔량remaining amount 실시예23Example 23 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SO-3 0.1wt%SO-3 0.1wt% -- 잔량remaining amount 실시예24Example 24 C-3 0.1wt%C-3 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SO-6 0.05wt%SO-6 0.05wt% -- 잔량remaining amount 실시예25Example 25 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SA-1 0.01wt%SA-1 0.01wt% -- 잔량remaining amount 비교예1Comparative Example 1 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-3 0.001wt%O-3 0.001 wt% SO-6 0.1wt%SO-6 0.1wt% -- 잔량remaining amount 비교예2Comparative Example 2 C-1 0.1wt%C-1 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SO-6 0.1wt%SO-6 0.1wt% -- 잔량remaining amount 비교예3Comparative Example 3 C-1 0.05wt%C-1 0.05wt% O-1 0.001wt%O-1 0.001 wt% -- -- 잔량remaining amount 비교예4Comparative Example 4 C-1 1wt%C-1 1wt% O-1 0.001wt%O-1 0.001 wt% -- -- 잔량remaining amount 비교예5Comparative Example 5 C-2 0.05wt%C-2 0.05wt% O-1 0.001wt%O-1 0.001 wt% -- -- 잔량remaining amount 비교예6Comparative Example 6 C-2 1wt%C-2 1wt% O-1 0.001wt%O-1 0.001 wt% -- -- 잔량remaining amount 비교예7Comparative Example 7 C-1 0.05wt%C-1 0.05wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% -- -- 잔량remaining amount 비교예8Comparative Example 8 C-1 1wt%C-1 1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% -- -- 잔량remaining amount 비교예9Comparative Example 9 C-2 0.05wt%C-2 0.05wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% -- -- 잔량remaining amount 비교예10Comparative Example 10 C-2 1wt%C-2 1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% -- -- 잔량remaining amount 비교예11Comparative Example 11 C-1 0.05wt%C-1 0.05wt% O-2 0.1wt%O-2 0.1wt% -- -- 잔량remaining amount 비교예12Comparative Example 12 C-1 1wt%C-1 1wt% O-2 0.1wt%O-2 0.1wt% -- -- 잔량remaining amount 비교예13Comparative Example 13 C-2 0.05wt%C-2 0.05wt% O-2 0.1wt%O-2 0.1wt% -- -- 잔량remaining amount 비교예14Comparative Example 14 C-2 1wt%C-2 1wt% O-2 0.1wt%O-2 0.1wt% -- -- 잔량remaining amount 비교예15Comparative Example 15 C-2 1wt%C-2 1wt% -- SO-6 0.05wt%-SO-6 0.05wt%- -- 잔량remaining amount 비교예16Comparative Example 16 -- O-2 0.1wt%O-2 0.1wt% SO-6 0.05wt%-SO-6 0.05wt%- -- 잔량remaining amount 비교예17Comparative Example 17 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% -- SO-16 0.01wt%SO-16 0.01wt% -- 잔량remaining amount 비교예18Comparative Example 18 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SP-13 0.1wt%SP-13 0.1wt% -- 잔량remaining amount 비교예19Comparative Example 19 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SC-7 0.1wt%SC-7 0.1wt% -- 잔량remaining amount 비교예20Comparative Example 20 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SC-2 0.1wt%SC-2 0.1wt% -- 잔량remaining amount 비교예21Comparative Example 21 C-2 0.1wt%C-2 0.1wt% O-2 0.001wt%O-2 0.001 wt% SC-5 0.1wt%SC-5 0.1wt% -- 잔량remaining amount

주) main)

불소화합물:Fluorine compounds:

C-1: Hydrogen fluoride (HF)C-1: Hydrogen fluoride (HF)

C-2: Fluoroboric acid (FBA)C-2: Fluoroboric acid (FBA)

C-3: Fluosilicic acidC-3: Fluosililic acid

산화제:Oxidizer:

O-1: Hydrogen peroxide (H2O2)O-1: Hydrogen peroxide (H 2 O 2 )

O-2: Periodic acid (PIA)O-2: Periodic acid (PIA)

O-3: Ammonium iodateO-3: Ammonium iodate

절연막 부식방지제:Insulation film corrosion inhibitor:

SA-1: Dodecyl sulfate ammonium salt SA-1: Dodecyl sulfate ammonium salt

SC-2: Ammonium benzoateSC-2: Ammonium benzoate

SO-3: Anthraquinone-2-sulfonic acid sodium saltSO-3: Anthraquinone-2-sulfonic acid sodium salt

SO-4: Dihexyl sulfosuccinate sodium saltSO-4: Dihexyl sulfosuccinate sodium salt

SC-5: Ethylenediaminetetraacetic acid disodium saltSC-5: Ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt

SO-6: 4-styrenesulfonic acid sodium salt hydrateSO-6: 4-styrenesulfonic acid sodium salt hydrate

SC-7: L-Glutamic acid monosodium salt hydrateSC-7: L-Glutamic acid monosodium salt hydrate

SO-8: Poly styrene-4-sulfonic acid ammonium salt (Mw: 200,000)SO-8: Poly styrene-4-sulfonic acid ammonium salt (Mw: 200,000)

SO-9: Ammonium p-toluene sulfonateSO-9: Ammonium p-toluene sulfonate

SA-10: Sodium p-toluene sulfonateSA-10: Sodium p-toluene sulfonate

SA-11: Ammonium benzenesulfateSA-11: Ammonium benzenesulfate

SA-12: Ammonium 4-vinylbenzenesulfonateSA-12: Ammonium 4-vinylbenzenesulfonate

SP-13: Polyoxyethylene aryl ether phosphate SP-13: Polyoxyethylene aryl ether phosphate

SO-14: Poly styrene-4-sulfonic acid ammonium salt (Mw: 2,500)SO-14: Poly styrene-4-sulfonic acid ammonium salt (Mw: 2,500)

SO-15: Poly styrene-4-sulfonic acid ammonium salt (Mw: 10,000)SO-15: Poly styrene-4-sulfonic acid ammonium salt (Mw: 10,000)

SO-16: Poly styrene-4-sulfonic acid ammonium salt (Mw: 20,000)SO-16: Poly styrene-4-sulfonic acid ammonium salt (Mw: 20,000)

pH 조절제:pH adjusters:

P-1: Ammonium hydroxideP-1: Ammonium hydroxide

실험예Experimental example

(1) 질화티타늄막 및 몰리브데늄막에 대한 식각 특성 평가: 식각속도 평가(1) Evaluation of etching characteristics for titanium nitride film and molybdenum film: etching rate evaluation

질화티타늄(TiN) 및 몰리브데늄막(Mo)이 각각 증착된 실리콘 웨이퍼를 2 X 2 cm2 크기로 절단하여 시편을 준비하였다. 상기 시편을 상기 실시예 및 비교예의 식각액 조성물에 50℃ 항온조에서 1분간 침지시켰다. 이어서, 시편을 꺼내 물 및 IPA(Isopropyl Alcohol)로 세정한 후 N2 가스를 이용하여 건조시켰다. 티타늄질화막은 엘립소미터(Ellipsometer)를 사용하고, 몰리브데늄막은 XRF를 사용하여 식각 후 막의 두께를 측정한 뒤 최초 막 두께 대비 변화값으로 식각 속도를 계산하였다. 평가 기준은 아래와 같다. 평가결과는 하기의 표 2 에 나타내었다.A specimen was prepared by cutting a silicon wafer on which titanium nitride (TiN) and molybdenum film (Mo) were respectively deposited to a size of 2 X 2 cm 2 . The specimen was immersed in the etchant composition of Examples and Comparative Examples in a 50°C thermostat for 1 minute. Then, the specimen was taken out, washed with water and IPA (Isopropyl Alcohol), and then dried using N 2 gas. For the titanium nitride film, an ellipsometer was used, and for the molybdenum film, the thickness of the film was measured after etching using XRF. The evaluation criteria are as follows. The evaluation results are shown in Table 2 below.

<평가 기준><Evaluation criteria>

티타늄질화막(TiN)Titanium nitride film (TiN)

◎: 식각 속도 30 Å/min 이상◎: Etching rate 30 Å/min or more

○: 식각 속도 20 Å/min 이상 ~ 30 Å/min 미만○: Etching rate 20 Å/min or more and less than 30 Å/min

△: 식각 속도 10 Å/min 이상 ~ 20 Å/min 미만△: Etching rate 10 Å/min or more and less than 20 Å/min

×: 식각 속도 10 Å/min 미만×: etching rate less than 10 Å/min

몰리브데늄(Mo)막Molybdenum (Mo) film

◎: 식각 속도 10 Å/min 미만◎: Etching rate less than 10 Å/min

○: 식각 속도 10 Å/min 이상 20 Å/min 미만○: Etching rate 10 Å/min or more and less than 20 Å/min

△: 식각 속도 20 Å/min 이상 30 Å/min 미만△: Etching rate 20 Å/min or more and less than 30 Å/min

×: 식각 속도 30 Å/min 이상×: Etching rate 30 Å/min or more

(2) 몰리브데늄 표면 거칠기 특성 평가(2) Molybdenum surface roughness characteristics evaluation

몰리브데늄막(Mo)이 증착된 실리콘 웨이퍼를 2 X 2 cm2 크기로 절단하여 시편을 준비하였다. 상기 시편을 상기 실시예 및 비교예의 식각액 조성물에 평가 온도(50℃)로 설정된 항온조에서 적절 평가 시간 동안 침지시켰다. 이어서, 시편을 꺼내 물 및 IPA(Isopropyl Alcohol)로 세정한 후 N2 가스를 이용하여 건조시켰다. AFM(Atomic Force Microscopy)으로 표면 거칠기를 측정하여 도출된 수치(RMS:Root Mean Square)를 비교한다.A specimen was prepared by cutting a silicon wafer on which a molybdenum film (Mo) was deposited to a size of 2 X 2 cm 2 . The specimen was immersed in the etchant composition of Examples and Comparative Examples in a thermostat set at an evaluation temperature (50° C.) for an appropriate evaluation time. Then, the specimen was taken out, washed with water and IPA (Isopropyl Alcohol), and then dried using N 2 gas. A numerical value (RMS: Root Mean Square) derived by measuring the surface roughness by AFM (Atomic Force Microscopy) is compared.

<평가 기준><Evaluation criteria>

몰리브데늄 표면 거칠기(RMS:Root Mean Square)Molybdenum Surface Roughness (RMS: Root Mean Square)

◎: 0.5 nm 미만◎: less than 0.5 nm

○: 0.5 이상 1.0 nm 미만○: 0.5 or more and less than 1.0 nm

△: 1.0 이상 5.0 nm 미만 △: 1.0 or more and less than 5.0 nm

X: 5nm 이상X: 5 nm or more

(3) SiNx 식각 평가(3) SiNx etching evaluation

질화실리콘(SiNx)이 증착된 실리콘 웨이퍼를 2 X 2 cm2 크기로 절단하여 시편을 준비하였다. 상기 시편을 실시예 및 비교예의 식각액 조성물에 50℃ 항온조에서 1분간 침지시켰다. 이어서, 시편을 꺼내 물 및 IPA(Isopropyl Alcohol)로 세정한 후 N2 가스를 이용하여 건조시켰다. 엘립소미터(Ellipsometer)를 사용하여 식각 후 막의 두께를 측정한 뒤 최초 막 두께 대비 변화값으로 식각 속도를 계산하였다. 평가 기준은 아래와 같고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.A specimen was prepared by cutting a silicon wafer on which silicon nitride (SiNx) was deposited into a size of 2 X 2 cm 2 . The specimens were immersed in the etchant compositions of Examples and Comparative Examples in a 50°C thermostat for 1 minute. Then, the specimen was taken out, washed with water and IPA (Isopropyl Alcohol), and then dried using N 2 gas. After measuring the thickness of the film after etching using an ellipsometer, the etch rate was calculated as a change value compared to the initial film thickness. The evaluation criteria are as follows, and the results are shown in Table 2 below.

<평가 기준><Evaluation criteria>

질화실리콘(SiN) 식각속도Silicon Nitride (SiN) Etching Rate

◎: 식각 속도 1 Å/min 미만◎: Etching rate less than 1 Å/min

○: 식각 속도 1 이상 2 Å/min 미만○: Etching rate 1 or more and less than 2 Å/min

△: 식각 속도 2 이상 3 Å/min 미만△: Etching rate 2 or more and less than 3 Å/min

X: 식각 속도 4 Å/min 이상X: Etching rate 4 Å/min or more

(4) 조성물의 pH 특성 평가(4) evaluation of the pH properties of the composition

상기 실시예 및 비교예의 식각액 조성물을 상온에서 제조하여 10분간 교반 후 pH 측정 기기의 센서를 침지시켜 1~3분 동안 안정화 되었을 때의 pH 수치를 읽어 기록한다.The etchant compositions of Examples and Comparative Examples were prepared at room temperature, stirred for 10 minutes, immersed in a sensor of a pH measuring device, and the pH value when stabilized for 1 to 3 minutes was read and recorded.

<평가 기준> < Evaluation Criteria>

조성물의 pHpH of the composition

◎: 2.0 미만◎: less than 2.0

○: 2.0 이상 4.0 미만○: 2.0 or more and less than 4.0

△: 4.0 이상 6.0 미만 △: 4.0 or more and less than 6.0

X: 6.0 이상X: 6.0 or higher

(5) 조성물의 보관 안정성 평가(5) Evaluation of storage stability of the composition

조성의 제품화를 위해서는 최소 3달 이상 성분 변화가 없어야 한다. 보관 안정성 평가는 제조 직후 및 3개월 경과 시에 조성물의 구성성분 함량 변화율을 평가한다(보관온도는 23℃). 평가기준은 아래와 같고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.In order to commercialize the composition, there should be no change in the composition for at least 3 months. Storage stability evaluation evaluates the rate of change in the component content of the composition immediately after manufacturing and after 3 months (storage temperature is 23°C). The evaluation criteria are as follows, and the results are shown in Table 2 below.

<보관 안정성 평가기준(3개월 경과 기준)><Stability evaluation criteria for storage (based on 3 months elapsed)>

◎: 조성물의 구성성분 함량 변화율 0 %◎: 0% change in component content of the composition

○: 조성물의 구성성분 함량 변화율 2 % 미만○: Less than 2% change in component content of the composition

△: 조성물의 구성성분 함량 변화율 2 이상 5 % 미만 △: change rate of component content of composition 2 or more and less than 5%

X: 조성물의 구성성분 함량 변화율 5 % 이상X: 5% or more of change in component content of the composition

  식각 속도etch rate 표면 거칠기surface roughness pHpH 보관
안정성
keep
stability
질화 티타늄titanium nitride 몰리브데늄molybdenum 질화 실리콘silicon nitride 몰리브데늄molybdenum 실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 실시예4Example 4 실시예5Example 5 실시예6Example 6 실시예7Example 7 실시예8Example 8 실시예9Example 9 실시예10Example 10 실시예11Example 11 실시예12Example 12 실시예13Example 13 실시예14Example 14 실시예15Example 15 실시예16Example 16 실시예17Example 17 실시예18Example 18 실시예19Example 19 실시예20Example 20 실시예21Example 21 실시예 22Example 22 실시예23Example 23 실시예24Example 24 실시예25Example 25 비교예1Comparative Example 1 XX 비교예2Comparative Example 2 XX 비교예3Comparative Example 3 XX 비교예4Comparative Example 4 XX XX 비교예5Comparative Example 5 XX 비교예6Comparative Example 6 XX XX 비교예7Comparative Example 7 XX 비교예8Comparative Example 8 XX XX 비교예9Comparative Example 9 XX 비교예10Comparative Example 10 XX 비교예11Comparative Example 11 XX 비교예12Comparative Example 12 XX XX 비교예13Comparative Example 13 XX 비교예14Comparative Example 14 XX 비교예15Comparative Example 15 XX 비교예16Comparative Example 16 XX 비교예17Comparative Example 17 XX 비교예18Comparative Example 18 XX 비교예19Comparative Example 19 XX 비교예20Comparative Example 20 XX 비교예21Comparative Example 21 XX

상기 표 2를 참조하면, 본원 실시예 1 내지 25에 따른 식각액 조성물을 사용하는 경우, 몰리브데늄막 및 질화티타늄막 식각시 양호한 수준 또는 그 이상의 식각속도를 나타낼 수 있으며, 특히 몰리브데늄막을 특정한 두께로 균일하게 제거하여 우수한 표면조도를 갖게 할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물은 질화실리콘막과 같은 절역막 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 보관안정성을 나타낼 수 있음을 확인할 수 있었다.Referring to Table 2, when the etching solution composition according to Examples 1 to 25 of the present application is used, a good level or higher etching rate may be exhibited when etching the molybdenum film and the titanium nitride film, and in particular, the molybdenum film It can be uniformly removed to have excellent surface roughness. In addition, it was confirmed that the etchant composition according to an embodiment of the present invention can not only prevent damage to the cut film, such as a silicon nitride film, but also exhibit excellent storage stability.

이와 비교하여, 비교예 1 내지 21에 따른 식각액 조성물을 사용하면, 몰리브데늄막 및/또는 질화티타늄막에 대한 식각이 충분히 이루어지지 않거나, 몰리브데늄막의 표면이 거칠어지고, 또한 질화실리콘과 같은 절연막에 대한 손상에 있어서도 실시예에 따른 식각액 조성물 대비 현저히 저하된 효과를 나타내었다.In comparison, when the etching solution composition according to Comparative Examples 1 to 21 is used, the etching of the molybdenum film and/or the titanium nitride film is not sufficiently performed, or the surface of the molybdenum film is rough, and In the case of damage to the insulating film, the effect was significantly reduced compared to the etchant composition according to the embodiment.

Claims (9)

불화수소(HF)를 포함하지 않는 불소화합물;
과요오드산 유도체;
절연막 부식방지제; 및
물을 포함하며,
상기 절연막 부식방지제는 설포네이트 염 및 설페이트 염 중 하나 이상을 포함하는 화합물을 포함하는 것인, 금속막 식각액 조성물.
fluorine compounds that do not contain hydrogen fluoride (HF);
periodic acid derivatives;
insulating film corrosion inhibitor; and
contains water,
The insulating film corrosion inhibitor is a metal film etchant composition comprising a compound comprising at least one of a sulfonate salt and a sulfate salt.
청구항 1에 있어서, 상기 불화수소(HF)를 포함하지 않는 불소화합물은 지르코불화수소산(H2ZrF6), 불화티탄산(H2TiF6), 헥사플루오로인산(HPF6), 암모늄 플루오라이드, 테트라플루오로붕산, 테트라플루오로보레이트(TBA-BF4), 테트라알킬암모늄 플루오라이드, 및 헥사플루오로규소산(H2SiF6)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것인, 금속막 식각액 조성물.The method according to claim 1, wherein the fluorine compound that does not contain hydrogen fluoride (HF) is zircohydrofluoric acid (H 2 ZrF 6 ), titanic acid fluoride (H 2 TiF 6 ), hexafluorophosphoric acid (HPF 6 ), ammonium fluoride , tetrafluoroboric acid, tetrafluoroborate (TBA-BF 4 ), tetraalkylammonium fluoride, and hexafluorosilicic acid (H 2 SiF 6 ) At least one selected from the group consisting of, the metal film etching solution composition. 청구항 1에 있어서, 상기 과요오드산 유도체는 퍼요오드산, 암모늄 퍼요오데이트, 포타슘 퍼요오데이트 및 소듐퍼요오데이트에서 선택되는 1종 이상인 것인, 금속막 식각액 조성물.The metal film etchant composition of claim 1, wherein the periodic acid derivative is at least one selected from periodic acid, ammonium periodate, potassium periodate, and sodium periodate. 청구항 1에 있어서, 상기 절연막 부식방지제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인, 금속막 식각액 조성물.
[화학식 1]
Figure pat00004

(상기 화학식 1에서, R1은 수소, 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐기, 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기이며,
A는 -SO3Na, -SO3K, -SO3NH4, -SO4Na, -SO4K 또는 -SO4NH4 이다.)
[화학식 2]
Figure pat00005

(상기 화학식 2에서, R2은 수소, 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기, 탄소수 2 내지 6의 알케닐기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 또는 탄소수 3 내지 20의 에스테르기를 하나 이상 포함하는 1가의 치환기이며,
A는 -SO3Na, -SO3K, -SO3NH4, -SO4Na, -SO4K 또는 -SO4NH4 이다.)
The method according to claim 1, The insulating film corrosion inhibitor comprising at least one selected from a compound represented by the following formula (1) and a compound represented by the following formula (2), metal film etchant composition.
[Formula 1]
Figure pat00004

(In Formula 1, R1 is hydrogen, a linear or branched chain alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms,
A is -SO 3 Na, -SO 3 K, -SO 3 NH 4 , -SO 4 Na, -SO 4 K or -SO 4 NH 4 )
[Formula 2]
Figure pat00005

(In Formula 2, R2 is hydrogen, a linear or branched chain alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, or a monovalent ester group containing at least one ester group having 3 to 20 carbon atoms. is a substituent,
A is -SO 3 Na, -SO 3 K, -SO 3 NH 4 , -SO 4 Na, -SO 4 K or -SO 4 NH 4 )
청구항 4에 있어서, 상기 절연막 부식방지제는 분자량인 200,000g/mol이하의 고분자 화합물인, 금속막 식각액 조성물.The method according to claim 4, The insulating film corrosion inhibitor is a molecular weight of 200,000 g / mol or less of a polymer compound, the metal film etchant composition. 청구항 4에 있어서, 상기 절연막 부식방지제는 도데실설페이트암모늄솔트, 다이헥실설포석시네이트소듐솔트, 4-스티렌설포닉산소듐솔트하이트레이트, 폴리스티렌-4-설포닉산암모늄솔트, 암모늄파라톨루엔설포네이트, 소듐파라톨루엔설포네이트, 암모늄벤조설페이트 및 암모늄 4-비닐벤젠설포네이트로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것인, 금속막 식각액 조성물.The method according to claim 4, wherein the insulating film corrosion inhibitor is dodecyl sulfate ammonium salt, dihexyl sulfosuccinate sodium salt, 4-styrene sulfonic acid sodium salt hydrate, polystyrene-4-sulfonic acid ammonium salt, ammonium paratoluene sulfonate, A metal film etchant composition comprising at least one selected from the group consisting of sodium paratoluenesulfonate, ammonium benzosulfate, and ammonium 4-vinylbenzenesulfonate. 청구항 1에 있어서, 실리콘 산화물(SiOx) 및 실리콘 질화물(SiNx)를 보호하기 위한 것인, 식각액 조성물.The method according to claim 1, For protecting silicon oxide (SiOx) and silicon nitride (SiNx), the etchant composition. 청구항 1에 있어서,
조성물 총 중량에 대하여,
불화수소(HF)를 포함하지 않는 불소화합물 0.01 내지 5 중량%;
과요오드산 유도체 0.0001 내지 0.5 중량%;
절연막 부식방지제 0.001 내지 1 중량%; 및
잔량의 물을 포함하는, 식각액 조성물.
The method according to claim 1,
with respect to the total weight of the composition,
0.01 to 5 wt% of a fluorine compound not containing hydrogen fluoride (HF);
0.0001 to 0.5 wt% of a periodic acid derivative;
0.001 to 1% by weight of an insulating film corrosion inhibitor; and
An etchant composition comprising the remaining amount of water.
기판 상에 질화금속막 및 몰리브데늄계 금속막을 형성하는 단계; 및
청구항 1 내지 8 중 어느 한 항의 식각액 조성물을 사용하여 상기 질화금속막 및 몰리브데늄계 금속막을 식각하는 단계;를 포함하는 패턴 형성 방법.
forming a metal nitride film and a molybdenum-based metal film on a substrate; and
A method of forming a pattern comprising a; etching the metal nitride layer and the molybdenum-based metal layer using the etchant composition of any one of claims 1 to 8.
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