KR20210151519A

KR20210151519A - 은 함유 막 식각액 조성물, 이를 이용한 금속 패턴 방법, 표시장치용 어레이 기판의 제조 방법

Info

Publication number: KR20210151519A
Application number: KR1020200068433A
Authority: KR
Inventors: 서종현; 배진원
Original assignee: 한국항공대학교산학협력단
Priority date: 2020-06-05
Filing date: 2020-06-05
Publication date: 2021-12-14
Also published as: KR102478164B1

Abstract

은 함유 막 식각액 조성물이 개시되며, 상기 은 함유 막 식각액 조성물은, 35 중량% 이상 55 중량% 이하의 인산; 3 중량% 이상 8 중량% 이하의 질산; 15 중량% 이상 45 중량% 이하의 아세트산; 및 잔량의 물을 포함한다.

Description

은 함유 막 식각액 조성물, 이를 이용한 금속 패턴 방법, 표시장치용 어레이 기판의 제조 방법{ETCHANT COMPOSITION FOR SILVER CONTAINNING LAYER, METHOD OF PATTERNING METAL USING THE SAME AND MANUFACTURING METHOD OF ARRAY SUBSTRATE FOR DISAPLAY DEVICE}

본원은 은 함유 막 식각액 조성물, 이를 이용한 금속 패턴 방법, 표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 관한 것이다.

유기발광다이오드(OLED, Organic Light Emitting Diode)는 두 개의 반대 전극과 그 사이에 존재하는 다층의 반도체적 성질을 갖는 유기물의 박막들로 구성되어 있다. 이와 같은 구성의 유기 발광 소자는 유기 물질을 이용하여 전기 에너지를 빛 에너지로 전환시켜주는 현상, 즉 유기 발광 현상을 이용한다.

구체적으로, 유기발광다이오드는 유기물(단분자/저분자 또는 고분자) 박막에 양극과 음극을 통하여 주입된 전자와 정공이 재결합(Recombination)하여 여기자(Excition)를 형성하고, 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발생하는 형상을 이용한 자체 발광형 디스플레이 소자이다.

유기발광다이오드를 활용한 디스플레이 및 조명기구에서 후면발광이 아닌 전면발광을 이용할 경우, 반사막이 필수적이다. 현재 반사도가 가장 우수하며 전기전도도도 우수한 은(silver)이 가장 널리 사용되고 있으며, 유기발광소자의 양극으로 사용될 경우 유기물반도체와의 전기적 접합특성을 만족시키기 위해서 은 단일막보다는 은의 상하부에 인듐산화물주석(Indium tin oxide, ITO) 등의 TCO(transparent conductive oxide)층을 넣은 삼층막 구조를 활용하고 있다.

그러나 이러한 삼층막 구조는 전기적, 광학적 특성은 우수하나, 단일 에천트로 식각할 경우, 은과 인듐산화물주석 층의 상이한 식각속도 차이로 측면 에칭이 과도하게 일어나 은 층이 파고드는 언더컷(undercut)이 발생하거나, 에칭 후에도 은이 주변 배선 및 절연층에 석출되는 은 잔사현상이 발생한다. 이는 은 식각액의 수명을 짧게 만드는 주된 원인이 되고 있다.

유기발광소자를 활용한 디스플레이 및 조명 등에서 은(Ag: 비저항 약 1.59μΩ/㎝)막, 은 합금막 또는 은막이나 은 합금막을 포함한 다층막은 활용도가 점점 확대되고 있다.

따라서, 이러한 은 식각액의 불균일한 에칭 특성을 개선하고 은박막 에칭 후 에칭잔사를 향상시키기 위해서 이에 필요한 개선된 은 및 은 다층막 식각액이 개발될 필요가 있다.

본원의 배경이 되는 기술은 한국공개특허 제10-2019-0111596호에 개시되어 있다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 은(Ag), 은 합금으로 이루어진 단일막, 은(Ag) 또는 은 합금의 단일막과 인듐산화물막으로 구성된 다층막 등을 식각함에 있어서 사이드 에칭 양이 적고, 하부 데이터 배선의 손상 및 잔사의 발생 없이 균일한 식각 특성을 나타내며, 장기 보관성을 향상시킬 수 있는 은 함유 막 식각액 조성물, 이를 이용한 금속 패턴 방법 및 표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들도 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 측면에 따른 은 함유 막 식각액 조성물은, 35 중량% 이상 55 중량% 이하의 인산; 3 중량% 이상 8 중량% 이하의 질산; 15 중량% 이상 45 중량% 이하의 아세트산; 및 잔량의 물을 포함할 수 있다.

본원의 일 측면에 따른 금속 패턴 방법은, 본원의 일 측면에 따른 은 함유 막 식각액 조성물을 이용할 수 있다.

본원의 일 측면에 따른 표시장치용 어레이 기판의 제조 방법은, 본원의 일 측면에 따른 금속 패턴 방법을 이용하여 전극, 배선 및 반사판 중 적어도 하나를 패터닝하는 단계를 포함할 수 있다.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 은 단일막, 은 합금의 단일막, 은 단일막 또는 은 합금의 단일막과 인듐산화물막을 포함하는 다층막 등을 식각할 때, 사이드 에칭 양이 적고, 하부 데이터 배선막의 손상 및 잔사의 발생 없이 균일한 식각 특성을 나타 낼 수 있어, 유기발광디스플레이 장치의 고행상도, 대형화 및 저전력 소비를 달성하는데 중요한 역할을 할 수 있는 은 함유 막 식각액 조성물, 이를 이용한 금속 패턴 방법, 표시장치용 어레이 기판의 제조 방법이 구현될 수 있다.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 은 함유 막 식각액 조성물의 효과를 설명하기 위한 실시예 1 내지 7 각각의 조성물의 함량 및 실시예 1 내지 7 각각의 조성물 각각을 이용한 실험의 결과를 도시한 표이다.
도 2는 도 1을 그래프화하여 도시한 그래프이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 은 함유 막 식각액 조성물의 효과를 설명하기 위한 실시예 8 내지 12 각각의 조성물의 함량 및 실시예 8 내지 12 각각의 조성물 각각을 이용한 실험의 결과를 도시한 표이다.
도 4는 도 3을 그래프화하여 도시한 그래프이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 은 함유 막 식각액 조성물의 효과를 설명하기 위한 실시예 13 내지 18 각각의 조성물의 함량 및 실시예 13 내지 18 각각의 조성물 각각을 이용한 실험의 결과를 도시한 표이다.
도 6은 도 5를 그래프화하여 도시한 그래프이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 은 함유 막 식각액 조성물의 효과를 설명하기 위한 실시예 19 내지 23 각각의 조성물의 함량 및 실시예 13 내지 18 각각의 조성물 각각을 이용한 실험의 결과를 도시한 표이다.
도 8은 도 7을 그래프화하여 도시한 그래프이다.
도 9는 본원의 일 실시예에 따른 은 함유 막 식각액 조성물의 효과를 설명하기 위한 실시예 24 내지 30 각각의 조성물의 함량 및 실시예 24 내지 30 각각의 조성물 각각을 이용한 실험의 결과를 도시한 표이다.
도 10은 도 9를 그래프화하여 도시한 그래프이다.
도 11은 본원의 일 실시예에 따른 은 함유 막 식각액 조성물의 효과를 설명하기 위한 실시예 31 내지 35 각각의 조성물의 함량 및 실시예 31 내지 35 각각의 조성물 각각을 이용한 실험의 결과를 도시한 표이다.
도 12는 도 11을 그래프화하여 도시한 그래프이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되거나 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

먼저, 본원의 일 실시예에 따른 은 함유 막 식각액 조성물(이하 '본 조성물'이라 함)에 대해 설명한다.

본 조성물은 은(Ag), 은 합금의 단일막, 은 또는 은 합금을 포함하는 단일막과 인듐산화물 계열 막(인듐산화물막)으로 구성되는 다층막 중 하나 이상을 식각하기 위한 식각액 조성물일 수 있다. 또한, 다층막은 상기 단일막과 투명전도막을 포함할 수 있다. 투명전도막은 인듐아연산화물(IZO), 비정질 인듐주석산화물(비정질 ITO), 인듐주석아연산화물 (ITZO), 갈륨아연산화물(GZO) 및 인듐갈륨아연산화물 (IGZO)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.

이러한 본 조성물은 표시장치의 어레이 기판의 배선막 제조시 사용될 수 있는데, 이를 테면, 배선막은 전술한 은(Ag)(은 단일막), 은 합금의 단일막, 은 또는 은 합금을 포함하는 단일막과 인듐산화물 계열 막(인듐산화물막)으로 구성되는 다층막 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

즉, 본 조성물은 (Ag) 또는 은 합금의 단일막, 또는 은(Ag) 또는 은합금의 단일막과 인듐산화물막으로 구성되는 다층막의 식각액 조성물에 관한 것일 수 있고, 본 조성물은 은(Ag), 은 합금의 단일막, 은(Ag) 또는 은 합금의 단일막과 인듐산화물막으로 구성되는 다층막 중 하나 이상을 동시에 식각할 수 있다.

참고로, 본원에 있어서, 은(Ag) 또는 은합금의 단일막과 인듐산화물막으로 구성되는 다층막은 예컨대, 인듐산화물막/은막의 이중막 또는 인듐산화물 막/은 막/인듐산화물 막의 삼중막 등을 의미하며, 인듐산화물은 인듐주석산화물(ITO), 비정질 인듐주석산화물(비정질 ITO) 등을 의미할 수 있다.

본 조성물은 35 중량% 이상 55 중량% 이하의 인산(H₃PO₄)을 포함한다. 인산은 주식각제로서, 단일막 또는 다층막 식각시 은(Ag) 또는 은 합금과 산화환원 반응을 일으키고, 투명전도막을 해리시켜 습식 식각하는 역할을 수행할 수 있다. 참고로, 본원에서 기술하는 함량은 본 조성물의 총 중량에 대한 함량을 설명하기 위한 것일 수 있다. 이를 테면, 은이 35 중량% 이상 55 중량% 이하로 포함된다는 것은, 본 조성물의 총 중량에 대해 35 중량% 이상 55 중량% 이하로 포함되는 것을 의미할 수 있다.

인산이 35 중량% 미만으로 포함되면, 식각능력이 부족하여 충분한 식각이 이루어지지 않을 수 있다. 또한, 인산이 35 중량% 미만으로 포함되면, 공정이 진행되어 일정량 이상의 은(Ag)이 은 식각액 조성물에 용해되어 들어가게 되면 은(Ag) 재흡착 또는 은(Ag) 석출물이 발생하여 후속 공정에서 전기적 쇼트가 발생할 수 있어 불량 발생의 원인이 될 수 있다.

또한, 인산이 55 중량%를 초과하는 경우에는 투명전도막의 식각 속도는 저하되고, 은 또는 은 합금의 식각 속도는 너무 빨라져 과식각이 발생할 수 있으며, 이로 인하여 배선의 역할을 수행할 수 없을 만큼의 식각량이 발생할 수 있다. 또한, 은 또는 은 합금에 투명전도막이 적층된 다층막일 경우 은 또는 은 합금과 투명전도막의 식각 속도 차에 의한 팁(Tip)이 발생하게 되어 후속공정에 문제가 발생할 수 있다.

또한, 본 조성물은 3 중량% 이상 8 중량% 이하의 질산(HNO₃)을 포함한다. 질산은 보조 식각제의 역할을 하는 성분으로, 단일막 또는 다층막 식각시 은(Ag) 또는 은 합금과 투명전도막을 산화시켜 습식 식각하는 역할을 수행할 수 있다.

질산의 함량이 3 중량% 미만인 경우에는 은 또는 은 합금과 투명전도막의 식각 속도 저하가 발생하며, 은 잔사로 인하여 후속 공정 진행에 따라 전기적 쇼트 및 잔사가 남아 있는 영역이 어둡게 보이는 현상인 암점 불량이 발생 할 수 있다. 또한, 질산의 함량이 8 중량%를 초과하는 경우에는 과도한 식각 속도로 인해 공정상식각 조절이 어렵고, 과식각이 발생하여 배선으로서의 역할을 수행할 수 없게 될 수 있다.

또한, 본 조성물은 15 중량% 이상 45 중량% 이하의 아세트산(CH₃COOH)을 포함한다. 아세트산은 반응속도 등을 조절하기 위해 완충제로 작용할 뿐만 아니라, 은(Ag) 단일 또는 합금이 테이퍼 각(taper angle)을 형성하는데 매우 중요한 역할을 할 수 있다.

아세트산의 함량이 15 중량% 미만이면 배선의 식각 사면에 Taper angle이 형성되지 않는 문제점이 있을 수 있다. 반면, 아세트산의 함량이 45 중량%를 초과하게 되면 휘발성이 매우 강한 조성물이 되어 공정 적용 시 조성물 휘발에 의해 조성물의 함량 변화가 발생하므로, 시간이 지남에 따라 식각 속도가 달라지는 문제점이 발생하게 될 수 있다.

또한, 본 조성물은 잔량의 물을 포함한다. 물은 반도체 공정용일 수 있다. 또한, 물은 탈이온수일 수 있다. 또한, 물은 바람직하게는 비저항이 18㏁/㎝ 이상인 물일 수 있다.

또한, 본 조성물에 있어서, 보다 바람직하게, 인산은 40 중량% 이상 50 중량% 이하 포함되고, 질산은 4 중량% 이상 6 중량% 이하 포함되며, 아세트산은 20 중량% 이상 40 중량% 이하 포함될 수 있다.

이하에서는, 전술한 내용을 실험을 통해 보다 구체적으로 설명한다.

실험은 실시예 1 내지 18각각에 따른 조성물을 사용하여 wet 에칭방식으로 에칭하여 전자주사현미경으로 은 배선 분석하는 방법으로 금속 패턴 형성 여부에 대한 실험을 수행하였다.

구체적으로, 실험은, 기판 상에 비정질 ITO/은/비정질 ITO 삼중막을 형성한 뒤, 상기 삼중막 상에 포토레지스트를 패터닝하였다. 또한, 상기 기판을 실시예 1 내지 18 각각에 따른 조성물을 이용하여 식각 공정을 수행하였다. 상기 삼중막의 전체 영역 중, 상기 포토레지스트가 패터닝되지 않은 영역의 식각이 종료된 시점을 기준으로, Over Etch(O/E)를 100%로 수행하였다. 상기 포토레지스트의 끝단으로부터 상기 삼중막 중 은 박막까지의 거리를 전자주사현미경(SEM; 모델명: JSM-7100F, JEOL)을 이용하여 측정하였고, 실시예 1 내지 7 각각의 조성물의 함량 및 실시예 1 내지 7 각각의 조성물 각각을 이용한 실험의 결과는 도 1 및 도 2에 도시되었으며, 실시예 8 내지 12 각각의 조성물의 함량 및 실시예 8 내지 12 각각의 조성물을 이용한 실험의 결과는 도 3 및 도 4에 도시되었고, 실시예 13 내지 18 각각의 조성물의 함량 및 실시예 13 내지 18 각각의 조성물을 이용한 실험의 결과는 도 5 및 도 6에 도시되었다. 참고로, 실시예 1 내지 18 각각에 따른 조성물 각각은 도1, 도 3 및 도 5 각각에는 도시되지 않았지만 잔량으로 탈이온수를 포함할 수 있다. 또한, Side Etch의 단위는 μm일 수 있다. 또한, 도 1, 도 3 및 도 5 각각에서 평가 란의 'O', 'X'의 기준은, 실시예 각각에 따른 조성물을 사용한 에칭후 편측 skew값으로서, 실시예 각각에 따른 조성물을 사용하여 식각 공정을 수행한 후의 편측 skew가 1μm 미만이면 평가를 'O'로 표기하였고, 편측 skew가 1μm 이상이면 평가를 'X'로 표기하였다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예 2 내지 6 각각에 따른 조성물을 사용하여 식각 공정을 수행하는 경우, 100% over etch 수행 시 side etch가 1μm 내외로 측정됨을 알 수 있다. 반면, 실시예 1 및 7 각각에 따른 조성물을 사용하여 식각 공정을 수행하는 경우, 너무 많이 식각되어 side etch 조절이 용이하지 않아 패턴 형성이 어려움을 알 수 있다.

이에 따라, 식각 공정 수행시 side etch가 1μm 내외로 측정됨이 바람직하고, 이 값이 만족되도록, 인산은 35 중량% 이상 55 중량% 이하로 포함될 수 있다. 다만, 보다 바람직하게는, 낮은 side etch 값이 확보되도록 인산은 40 중량% 이상 50 중량% 이하로 포함됨이 바람직하다.

또한, 도 3 및 도 4를 참조하면, 실시예 8 내지 11 각각에 따른 조성물을 사용하여 식각 공정을 수행하는 경우, 100% over etch 수행 시 side etch가 1μm 내외로 측정됨을 알 수 있다. 반면, 실시예 8 및 12 각각에 따른 조성물을 사용하여 식각 공정을 수행하는 경우, 너무 많이 식각되어 side etch 조절이 용이하지 않아 패턴 형성이 어려움을 알 수 있다.

이에 따라, 식각 공정 수행시 side etch가 1μm 내외로 측정됨이 바람직하고, 이 값이 만족되도록, 질산은 3 중량% 이상 8 중량% 이하로 포함될 수 있다. 다만, 보다 바람직하게는, 낮은 side etch 값이 확보되도록 질산은 4 중량% 이상 6 중량% 이하로 포함됨이 바람직하다.

또한, 도 5 및 도 6을 참조하면, 실시예 14 내지 17 각각에 따른 조성물을 사용하여 식각 공정을 수행하는 경우, 100% over etch 수행 시 side etch가 1μm 내외로 측정됨을 알 수 있다. 반면, 실시예 13 및 18 각각에 따른 조성물을 사용하여 식각 공정을 수행하는 경우, 너무 많이 식각되어 side etch 조절이 용이하지 않아 패턴 형성이 어려움을 알 수 있다.

이에 따라, 식각 공정 수행시 side etch가 1μm 내외로 측정됨이 바람직하고, 이 값이 만족되도록, 아세트산(초산)은 15 중량% 이상 45 중량% 이하로 포함될 수 있다. 다만, 보다 바람직하게는, 낮은 side etch 값이 확보되도록 아세트산은 20 중량% 이상 40 중량% 이하로 포함됨이 바람직하다.

또한, 도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 조성물이 인산 40 중량% 이상 45 중량% 이하, 질산 5 중량%, 아세트산 35 중량%로 포함할 때, side etch가 0이 될 수 있다. 또한, side etch가 0이 되는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, side etch가 0이 되는 것이 바람직하다면, 본 조성물은 인산은 40 중량% 이상 45 중량% 이하, 질산은 5 중량%, 아세트산은 35 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 본 조성물은 암모늄 화합물을 포함할 수 있다. 암모늄 화합물은 식각속도 조절제로 사용되는 성분으로, 산화물과 은(Ag) 금속에 대한 식각속도를 조절할 뿐만 아니라 잔사를 개선하는 중요한 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 암모늄 화합물은 제1인산암모늄, 제2인산암모늄, 과황산암모늄, 염화암모늄, 질산암모늄, 황산암모늄으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있으며, 특히 염화암모늄인 것이 보다 바람직하다.

또한, 본 조성물은 암모늄 화학물을 0.05 중량% 이상 0.25 중량% 이하 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 본 조성물은 암모늄 화학물을 0.10 중량% 이상 0.20 중량% 이하 포함할 수 있다.

또한, 본 조성물은 아졸계 화합물을 포함할 수 있다. 아졸계 화합물은 은(Ag) 또는 은 합금의 식각 속도를 늦춰주는 역할을 하는 부식 방지제 역할을 하는 성분으로서, 다층막 식각시 상대적으로 투명전도막의 식각 속도는 늦추지 않아 투명전도막의 팁(Tip) 발생을 제어하고, 공정상 식각 시간을 조절할수 있다. 즉, 본 조성물은 부식억제제로 아졸계 화합물을 포함할 수 있다. 또한, 아졸계 화합물은 은(Ag)의 과식각을 막아 좁은 화소 전극(Pixel)의 배선을 형성할 수 있어 패턴이 미세한 배선을 형성하는 식각액 조성물 등에 첨가제로 사용할 수 있다.

아졸계 화합물은 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 3-아미노-1,2,4-트리아졸, 4-아미노-4H-1,2,4-트리아졸, 5-아미노-1H-테트라졸, 벤조트리아졸, 1-히드록시벤조트리아졸, 1-메틸벤조트리아졸, 2-메틸벤조트리아졸, 5-메틸벤조트리아졸, 톨릴트리아졸, 벤조트리아졸-5-카르본산, 니트로벤조트리아졸 및 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4,6-디-ｔ-부틸페놀로부터 선택되는 하나 이상일 수 있으며, 특히 5-아미노-1H-테트라졸인 것이 바람직하다.

본 조성물은 아졸계 화합물을 0.05 중량% 이상 0.15 중량% 이하 포함할 수 있다. 아졸계 화합물의 함량이 0.05 중량% 미만이면 식각 속도를 늦추는 역할을 제대로 수행할 수 없어 미세한 패턴을 갖기 위한 배선형성 시 과식각에 의한 배선 소실의 불량이 발생할 수 있다. 또한, 아졸계 화합물의 함량이 0.10 중량%를 초과하게 되면 은 또는 은 합금의 식각 속도가 현저하게 감소하여 불필요한 부분이 완전히 식각되지 않아 전기적 쇼트가 발생할 수 있어 불량발생의 원인이 될 수 있다.

또한, 본 조성물은 계면활성제를 포함할 수 있다. 계면활성제는 은(Ag) 또는 은 합금의 식각 속도를 조절하고 리간드 형성으로 은 잔사를 개선하는 역할을 할 수 있다.

계면활성제는 아미노 카르복시산, 1-하이드로시에탄 1,1-디포스폰산[1-hydroxyethane 1,1-diphosphonic acid(HEDP)], 아미노 트리스 (메틸렌 포스 폰산) [amino tris(methylenephosphonic acid)(ATMP)], 에틸렌 디아민 테트라 (메틸렌 포스 폰산) [ethylenediamine tetra(methylene phosphonicacid)(EDTMP)], 테트라 메틸렌 디아민 테트라 (메틸렌 포스 폰산) [tetramethylenediamine tetra(methylenephosphonic acid)(TDTMP)], 헥사메틸렌디아민 테트라 (메틸렌 포스 폰산)[hexamethylenediamine tetra(methylene phosphonic acid)(HDTMP)], 디 에틸렌 트리 아민 펜타 (메틸렌 포스폰산) [diethylenetriamine penta(methylene phosphonic acid)(DTPMP)]으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있으며, 특히 1-하이드로시에탄 1,1-디포스폰산[1-hydroxyethane 1,1-diphosphonic acid(HEDP)]인 것이 바람직하다.

본 조성물은 계면활성제를 0.5 중량% 이상 3.0 중량% 이하 포함할 수 있다.

이와 같이, 본 조성물은 암모늄 화합물은 0.05 중량% 이상 0.25 중량% 이하를 포함하고, 아졸계 화합물은 0.05 중량% 이상 0.15 중량% 이하를 포함하고, 계면활성제는 0.5 중량% 이상 3.0 중량% 이하를 포함하고, 본 조성물이 전체 100 중량%가 되도록 하는 잔량의 물을 포함할 수 있다.

실험은, 기판 상에 비정질 ITO/은/비정질 ITO 삼중막을 형성한 뒤, 상기 삼중막 상에 포토레지스트를 패터닝하였다. 또한, 실시예 19 내지 35 각각에 따른 조성물을 각각 넣고, 온도를 40℃로 설정하여, 가온한 후 온도가 40±0.1℃에 도달하였을 때, 상기 기판의 식각 공정을 수행하였다.

또한, 식각 공정이 종료된 후, 탈이온수로 세정하고, 질소건조장치를 이용하여 건조한 뒤, 포토레지스트 박리기(PR stripper)를 이용하여 포토레지스트를 제거하였다. 세정 및 건조 후 전자주사현미경(SEM; 모델명: JSM-7100F, JEOL)을 이용하여, 상기 삼중막의 전체 영역 중, 상기 포토레지스트가 패터닝되지 않은 영역에 은이 식각 되지 않고 남아 있는 현상인 은 잔사를 EDS 조성 분석하여 측정하고, 평가하였다.

실시예 19 내지 23 각각의 조성물의 함량 및 실시예 19 내지 23 각각의 조성물을 이용한 실험 결과는 도 7 및 도 8에 도시되었고, 실시예 24 내지 30 각각의 조성물의 함량 및 실시예 24 내지 30 각각의 조성물을 이용한 실험 결과는 도 9 및 도 10에 도시되었으며, 실시예 31 내지 35 각각의 조성물의 함량 및 실시예 31 내지 35 각각의 조성물을 이용한 실험 결과는 도 11 및 도 12에 도시되었다. 참고로, 실시예 19 내지 23 각각에 따른 조성물 각각은 도7 내지 도 12 각각에는 도시되지 않았지만 잔량으로 탈이온수를 포함할 수 있다(다시 말해, 각각의 조성물은 전체가 100 중량%가 되도록 하는 잔량으로 물을 포함할 수 있다). 또한, Side Etch의 단위는 μm일 수 있다. 참고로, 도 8에서, 인산, 질산, 초산, 염화암모늄, HEDP는 도 7에 기재된 바와 같이 함량이 고정될 수 있고, 도 10에서 인산, 질산, 초산, 5-ATZ, HEDP 는 도 9에 기재된 바와 같이 함량이 고정될 수 있으며, 도 12에서 인산, 질산, 초산, 5-ATZ, 염화암모늄은 도 11에 기재된 바와 같이 함량이 고정될 수 있다.

또한, 참고로, 도 7, 도 9 및 도 11에서, Ag 잔사의 평가 기준과 관련하여, O는 양호(잔사 미발생, Ag 0.1wt% 미만), X는 불량(잔사 발생, Ag 0.1wt% 이상)을 의미할 수 있다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 실시예 20 내지 22 각각에 따른 조성물을 사용하여 식각 공정을 수행하는 경우, 100% over etch 수행 시 side etch가 0.05μm 내외로 측정되며 은 잔사가 발생하지 않음을 알 수 있다. 반면, 실시예 19 및 23 각각에 따른 조성물을 사용하여 식각 공정을 수행하는 경우, 너무 많이 식각되어 side etch 조절이 용이하지 않거나(실시예 23), 또는, 은 잔사 문제가 발생(실시예 19)하는 것을 알 수 있다.

이에 따라, 식각 공정 수행시 side etch 값이 낮아지고, 은 잔사와 은 재흡착 문제가 발생하지 않도록, 아졸계 화합물은 0.05 중량% 이상 0.15 중량% 이하 포함됨이 바람직하며, 보다 바람직하게는, 낮은 side etch 값이 확보되도록 아졸계 화합물은 0.05 중량% 이상 0.10 중량% 이하 포함됨이 바람직하다.

또한, 도 9 및 도 10을 참조하면, 실시예 25 내지 29 각각에 따른 조성물을 사용하여 식각 공정을 수행하는 경우, 100% over etch 수행 시 side etch가 1μm 이하로 측정되며 은 잔사가 발생하지 않음을 알 수 있다. 반면, 실시예 24 및 30 각각에 따른 조성물을 사용하여 식각 공정을 수행하는 경우, 너무 많이 식각되어 side etch 조절이 용이하지 않거나, 또는, 은 잔사 문제가 발생하는 것을 알 수 있다.

이에 따라, 식각 공정 수행시 side etch 값이 낮아지고, 은 잔사와 은 재흡착 문제가 발생하지 않도록, 암모늄 화합물은 0.05 중량% 이상 0.25 중량% 이하 포함됨이 바람직하며, 보다 바람직하게는, 낮은 side etch 값이 확보되도록 암모늄 화합물은 0.1 중량% 포함됨이 바람직하다.

또한, 도 11 및 도 12를 참조하면, 실시예 32 내지 34 각각에 따른 조성물을 사용하여 식각 공정을 수행하는 경우, 100% over etch 수행 시 side etch가 1μm 이하로 측정되며 은 잔사가 발생하지 않음을 알 수 있다. 반면, 실시예 31 및 35 각각에 따른 조성물을 사용하여 식각 공정을 수행하는 경우, 너무 많이 식각되어 side etch 조절이 용이하지 않거나, 또는, 은 잔사 문제가 발생하는 것을 알 수 있다.

이에 따라, 식각 공정 수행시 side etch 값이 낮아지고, 은 잔사와 은 재흡착 문제가 발생하지 않도록, 계면활성제는 0.5 중량% 이상 3.0 중량% 이하 포함됨이 바람직하며, 보다 바람직하게는, 낮은 side etch 값이 확보되도록 계면활성제는 3.0 중량% 포함됨이 바람직하다.

정리하면, 본 조성물의 바람직한 조성은, 식각 공정 수행에 따른 side etch가 1μm 미만이 되도록, 인산 35 wt% 이상 55 wt% 이하, 질산 3 wt% 이상 8 wt% 이하, 초산 15 wt% 이상 45 wt% 이하, 5-ATZ 0.05 wt% 이상 0.15 wt% 이하, 염화암모늄 0.05 wt% 이상 0.25 wt% 이하, HEDP 1 wt% 이상 3 wt% 이하의 조성을 가질 수 있다.

전술한 바에 따르면, 본 조성물은, 은 단일막, 은 합금의 단일막, 은 단일막 또는 은 합금의 단일막과 인듐산화물막을 포함하는 다층막 등을 식각할 때, 사이드 에칭 양이 적고, 하부 데이터 배선막의 손상 및 잔사의 발생 없이 균일한 식각 특성을 나타 낼 수 있어, 식각 후 잔사 없이 금속 패턴이 형성이 가능하게 할 수 있다.

또한, 본원은 본원의 일 실시예에 따른 금속 패턴 방법을 제공한다. 본원의 일 실시예에 따른 금속 패턴 방법은 전술한 본원의 일 실시예에 따른 은 함유 막 식각액 조성물을 이용한다. 본원의 일 실시예에 따른 금속 패턴 방법은 본원의 일 실시예에 따른 은 함유 막 식각액 조성물을 이용해 금속을 에칭함으로써 패터닝할 수 있다. 금속은 은 단일막, 은 합금의 단일막, 은 단일막 또는 은 합금의 단일막과 인듐산화물막을 포함하는 다층막 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 본원은 본원의 일 실시예에 따른 표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공한다. 본원의 일 실시예에 따른 표시장치용 어레이 기판의 제조 방법은 전술한 본원의 일 실시예에 따른 금속 패턴 방법을 이용하여 전극, 배선 및 반사판 중 적어도 하나를 패터닝한다. 표시장치는 유기발광디스플레이일 수 있다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

은을 포함하는 막을 식각하기 위한 식각액 조성물에 있어서,
35 중량% 이상 55 중량% 이하의 인산;
3 중량% 이상 8 중량% 이하의 질산;
15 중량% 이상 45 중량% 이하의 아세트산; 및
잔량의 물을 포함하는, 은 함유 막 식각액 조성물.
제1항에 있어서,
상기 인산은 40 중량% 이상 50 중량% 이하를 포함하고,
상기 질산은 4 중량% 이상 6 중량% 이하를 포함하고,
상기 아세트산은 20 중량% 이상 40 중량% 이하를 포함하는 것인, 은 함유 막 식각액 조성물.
제1항에 있어서,
암모늄 화합물, 아졸계 화합물 및 계면활성제를 더 포함하는, 은 함유 막 식각액 조성물.
제3항에 있어서,
상기 암모늄 화합물은 0.05 중량% 이상 0.25 중량% 이하를 포함하는, 은 함유 막 식각액 조성물.
제3항에 있어서,
상기 아졸계 화합물은 0.05 중량% 이상 0.15 중량% 이하를 포함하는, 은 함유 막 식각액 조성물.
제3항에 있어서,
상기 계면활성제는 0.5 중량% 이상 3.0 중량% 이하를 포함하는, 은 함유 막 식각액 조성물.
제1항에 있어서,
상기 물은 18㏁/㎝ 이상인 탈이온수인 것인, 은 함유 막 식각액 조성물.
제1항에 따른 은 함유 막 식각액 조성물을 이용한 금속 패턴 방법.
제8항에 따른 금속 패턴 방법을 이용하여 전극, 배선 및 반사판 중 적어도 하나를 패터닝하는 단계를 포함하는, 표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
제9항에 있어서,
상기 표시장치는 유기발광디스플레이인 것인, 표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.