KR20220118706A - 식각액 조성물 - Google Patents

식각액 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20220118706A
KR20220118706A KR1020210022456A KR20210022456A KR20220118706A KR 20220118706 A KR20220118706 A KR 20220118706A KR 1020210022456 A KR1020210022456 A KR 1020210022456A KR 20210022456 A KR20210022456 A KR 20210022456A KR 20220118706 A KR20220118706 A KR 20220118706A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
acid
organic
etchant composition
silver
weight
Prior art date
Application number
KR1020210022456A
Other languages
English (en)
Inventor
은희천
이보연
박상승
김익준
정석일
정민경
김양령
김세훈
Original Assignee
주식회사 이엔에프테크놀로지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 이엔에프테크놀로지 filed Critical 주식회사 이엔에프테크놀로지
Priority to KR1020210022456A priority Critical patent/KR20220118706A/ko
Priority to CN202210149713.9A priority patent/CN114959708A/zh
Publication of KR20220118706A publication Critical patent/KR20220118706A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10—Etching compositions
    • C23F1/14—Aqueous compositions
    • C23F1/16—Acidic compositions
    • C23F1/30—Acidic compositions for etching other metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K13/00—Etching, surface-brightening or pickling compositions
    • C09K13/04—Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Abstract

본 발명은 은(Ag) 또는 은을 함유하는 막의 식각을 위한 식각액 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 식각액 조성물에 따르면, 은 또는 은을 포함하는 금속막의 식각 공정에 있어서, 하부막의 손상 없이 잔사를 개선하고, 석출물의 발생을 방지하고, 미세 배선 형성 시 바이어스의 불량을 최소화함에 따라 식각 특성을 개선할 수 있다.

Description

식각액 조성물{ETCHANT COMPOSITION}
본 발명은 은(Ag) 또는 은을 함유하는 막의 식각을 위한 식각액 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 표시 패널은 화소를 구동하기 위한 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터가 형성된 표시 기판을 포함한다. 상기 표시 기판은 다수의 금속 패턴들을 포함하고, 상기 금속 패턴들은 주로 포토리소그래피(photolithography) 방식을 통해 형성된다. 상기 포토리소그래피 방식은 기판에 형성된 식각 대상이 되는 금속막 상에 포토레지스트막을 형성하고, 상기 포토레지스트막을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 방지막으로 이용하고 식각액으로 상기 금속막을 식각함으로써 상기 금속막을 패터닝할 수 있는 공정이다.
상기 금속막의 패터닝을 위한 식각 공정에서 포토레시트 패턴에 의해 노출되는 영역은 식각액에 의해 제거되고, 제거된 금속막의 하부막이 노출된다. 이때, 상기 노출된 하부막이 상기 식각액과의 접촉에 의해 손상될 수 있다.
상기 식각의 대상이 되는 금속막이 표시장치(display)의 반사판 또는 배선으로 사용되는 은(Ag) 또는 은합금 함유 금속막인 경우, 이를 식각하기 위해 인산, 질산 및 초산을 기반으로 하는 습식 식각액이 주로 사용되어 왔다.
그러나, 상기 습식 식각액은 사용시간의 경과에 따라 점도가 상승되고 다른 성분의 농도가 증가하여 과식각을 유발하고 일부 배선에서 단락이 발생할 수 있다. 또한, 은 또는 은합금 함유 금속막의 식각 처리매수를 증가시켜 식각 편차가 커지는 불량이 발생할 수 있다.
한편, 모바일 기기의 해상도 증가를 휘해서는 미세 배선 형성이 필요한데, 은(Ag) 또는 은합금 함유 금속막의 식각에 의한 미세 패턴 형성을 위해 식각 공정 시간을 감소시키거나, 산화제 및 식각제의 함량을 감소시키는 방법이 있다. 이 경우, 식각액의 식각 성능 감소로 인해 잔사 발생이 증가하거나 용해된 금속의 안정성이 부족해져 사용시간 경과에 따라 금속막에 잔사 또는 석출물이 발생되기도 한다.
따라서, 은 또는 은합금을 함유하는 막 또는 배선의 식각 공정에 사용되는 식각액의 개선이 필요하다.
본 발명의 목적은 은(Ag) 또는 은을 함유하는 막을 식각하는 공정에 있어서, 우수한 식각 특성을 나타낼 수 있는 식각액 조성물을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
질산;
무기 인산 또는 이의 염;
유기 인산 또는 이의 염;
황 화합물; 및
유기산을 포함하는, 식각액 조성물을 제공한다.
일 구현예에 따르면, 상기 무기 인산은 인산(phosphoric acid, H3PO4), 제1 인산나트륨(NaH2PO4), 제2 인산나트륨(Na2HPO4), 제3 인산나트륨(Na3PO4), 제1 인산칼륨(KH2PO4), 제2 인산칼륨(K2HPO4), 제1 인산암모늄((NH4)H2PO4), 제2 인산암모늄((NH4)2HPO4) 및 제3 인산암모늄((NH4)3PO4)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 유기 인산은 화학식 1의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
화학식 1에서,
A는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 또는 아릴렌이거나, 탄소수 1 내지 10의 알킬렌아민 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌폴리아민이거나, N, O 또는 Si이고,
R은 각각 독립적으로 H, OH, NH2, Cl, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 H2PO3이며, 상기 n은 1 내지 10의 정수이고,
Y는 H, K 또는 Na이고,
X는 단일결합이거나, 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 또는 아릴렌이고,
m은 1 내지 10의 정수이다.
일 구현예에 따르면, 상기 유기 인산은 유기 폴리포스폰산, 유기 포스폰산 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
예를 들면, 유기 폴리포스폰산은 디포스폰산, 트리포스폰산 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
또한, 구체적으로 예를 들면, 상기 유기 폴리포스폰산은 1-하이드록시에탄-1,1-디포스폰산, 메틸렌디포스폰산, 에틸렌디포스폰산, 프로필렌디포스폰산, 1,4-페닐렌비스포스폰산, 에틸렌디아민테트라(메틸렌포스폰산), 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산), 니트릴로트리메틸포스폰산 및 이들의 염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 예를 들면 상기 유기 포스폰산은 포스포노아세트산, 메틸포스폰산, 에틸포스폰산, 프로필포스폰산, 아미노메틸포스폰산, 3-아미노프로필포스폰산, 페닐포스폰산 및 이들의 염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 무기 인산과 상기 유기 인산의 중량비는 1:30 내지 30:1일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 황 화합물은 설폰산, 폴리설폰산, 설폰산염, 황산, 황산암모늄, 황산나트륨, 황산칼륨, 황산수소칼륨, 황산수소나트륨, 황산수소암모늄, 황산마그네슘, 메탄설폰산, 에탄설폰산, 벤젠 설폰산, 톨루엔 설폰산, 히드록시 메탄 설폰산, 히드록시 에탄 설폰산, 히드록시 프로판 설폰산, 과황산칼륨, 과황산나트륨, 과황산암모늄, 디플루오로 메탄 설폰산, 트리플루오로 메탄설폰산, 클로로메탄 설폰산, 트리클로로메탄 설폰산 및 브로모 메탄 설폰산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 구체적으로 예를 들면, 메탄설폰산, 황산수소나트륨 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 유기산은 아세트산, 시트르산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 말산, 타르타르산, 락트산, 프로피온산, 카프로산, 카프릴산, 페닐아세트산, 벤조산, 벤젠모노카르복실산, 니트로벤조산, 히드록시벤조산, 히드록시벤젠, 아미노벤조산, 디아세트산, 피루빈산, 글루콘산, 글리콜산, 이미노디아세트산, 니트릴로트리아세트산, 에틸렌디아민테트라아세트산, 에틸렌트리니트릴펜타아세트산, 알라닌, 글루탐산, 아미노부티르산, 글리신이미노디숙신산, 폴리이미노디숙신산 및 이들의 염으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한 구체적으로 예를 들면, 아세트산, 시트르산 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 조성물은
은;
은 합금의 단일막;
은 및 산화인듐막으로 구성되는 다층막;
은 포함 단일막과 산화인듐막으로 구성되는 다층막 중 어느 하나 이상을 식각하기 위한 용도로 사용될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 조성물은 잔사 억제용 또는 석출물 방지용일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면,
질산 3 내지 20중량%;
무기 인산 0.1 내지 30중량%;
유기 인산 0.1 내지 30중량%;
황 화합물 3 내지 40중량%;
유기산 10 내지 60중량%; 및
조성물의 전체 중량이 100 중량부가 되도록 잔량의 물을 혼합하는 단계를 포함하는, 식각액 조성물의 제조방법을 제공한다.
기타 본 발명에 따른 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 식각액 조성물은 은 또는 은을 포함하는 금속막의 식각 공정에 있어서, 하부막의 손상 없이 잔사를 개선하고, 석출물의 발생을 방지하여 미세 배선 형성 시 바이어스의 불량을 최소화함에 따라 식각 특성을 개선할 수 있다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대하여 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 명세서 내에서 특별한 언급이 없는 한, "내지"라는 표현은 해당 수치를 포함하는 표현으로 사용된다. 구체적으로 예를 들면, "1 내지 2"라는 표현은 1 및 2를 포함할 뿐만 아니라 1과 2 사이의 수치를 모두 포함하는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 식각액 조성물은 표시장치의 반사판 또는 TFT 금속 배선으로 사용되는 은(Ag) 또는 은 함유 금속막을 식각하기 위한 것으로, 상기 금속막은 단일막 또는 다층막일 수 있으며, 은 합금을 포함할 수 있다. 상기 다층막은 은 또는 은합금의 단일막을 포함하는 것으로, 예를 들면 산화인듐막/은 또는 은합금 단일막/산화인듐막의 구조일 수 있다.
상기 은합금은 은을 주성분으로 하여, Nd, Cu, Pb, Nb, Ni, Mo, Ni, Cr, Mg, W, Pa 내지 Ti 등 다른 금속을 포함하는 합금 형태와 은의 질화물, 규화물, 탄화물, 산화물 형태 등의 다양한 형태를 포함할 수 있다.
상기 산화인듐막은 예를 들면, 인듐아연산화물(IZO), 인듐주석산화물(ITO) 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있고, 화상표시장치용 기판의 전극으로 사용될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 식각액 조성물에 대하여 상세히 설명한다.
구체적으로, 본 발명은,
질산;
무기 인산;
유기 인산;
황 화합물; 및
유기산을 포함하는, 식각액 조성물을 제공한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시형태에 따른 식각액 조성물의 구성성분들에 대해 보다 상세히 설명한다.
질산
본 발명에 따른 식각액 조성물은 은(Ag) 또는 은합금 함유 금속막을 산화시키기 위한 산화제의 성분으로 질산을 포함한다.
질산은 은(Ag) 및 산화인듐 등을 빠르게 산화하여 식각할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 질산은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 3 내지 20중량% 포함할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 5중량% 이상, 6중량% 이상, 또한, 20중량% 이하, 15중량% 이하 포함할 수 있다.
상기 범위를 만족할 때 은 및 산화인듐 등의 과침식을 방지하여 식각 속도를 조절할 수 있다.
질산은 후술하는 유기산 및 황 화합물과 배합하여 은 및 산화인듐 등의 과침식을 방지하고 식각 속도를 조절할 수 있다.
무기 인산
본 발명에 따른 식각액 조성물은 인 화합물을 포함한다. 구체적으로는 무기 인산과 유기 인산을 구분하여 모두 포함한다.
무기 인산은 산화된 은을 킬레이터 역할을 함으로써 산화된 은의 식각 및 은의 용해도를 증가시킬 수 있다.
무기 인산의 종류는 구체적으로 예를 들면, 인산(phosphoric acid, H3PO4), 아인산(phosphorous acid, H3PO3, PA), 제1 인산나트륨(NaH2PO4), 제2 인산나트륨(Na2HPO4), 제3 인산나트륨(Na3PO4), 제1 인산칼륨(KH2PO4), 제2 인산칼륨(K2HPO4), 제1 인산암모늄((NH4)H2PO4), 제2 인산암모늄((NH4)2HPO4) 및 제3 인산암모늄((NH4)3PO4)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 무기 인산은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 30중량%, 예를 들면 1중량% 이상, 2중량% 이상, 또한, 30중량% 이하, 20중량% 이하, 15중량% 이하 포함할 수 있다.
무기 인산의 함량이 지나치게 낮을 경우 은 식각이 충분하지 않아 잔사가 발생할 수 있고, 반대로 지나치게 과할 경우 은의 과식각으로 패턴 유실이 발생하거나, 알루미늄의 부식으로 인한 은의 환원 입자가 발생할 수 있다.
유기 인산
본 발명에 따른 식각액 조성물은 인 화합물을 포함한다. 구체적으로는 무기 인산과 유기 인산을 구분하여 모두 포함한다.
유기 인산은 산화인듐막을 식각함으로써 은(Ag) 및 산화인듐막의 표면에 잔사가 발생하는 것을 방지할 수 있고, 식각 공정 중의 석출물 생성을 방지할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 본 발명의 유기 인산은 화학식 1의 구조를 가질 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00002
화학식 1에서,
A는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 또는 아릴렌이거나, 탄소수 1 내지 10의 알킬렌아민 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌폴리아민이거나, N, O 또는 Si이고,
Rn에서 상기 R은각각 독립적으로 H, OH, NH2, Cl, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 H2PO3이며, 상기 n은 1 내지 10의 정수이고,
Y는 H, K 또는 Na이고,
X는 단일결합이거나, 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 또는 아릴렌이고,
m은 1 내지 10의 정수이다.
구체적으로 예를 들면, 화학식 1에서, A는 탄소수 3 내지 6의 아릴렌, 예를 들면 페닐렌이거나, 탄소수 1 내지 2의 알킬렌이고, Rn에서 n은 1 내지 2이며, R은 각각 독립적으로 H, 탄소수 1 내지 2의 알킬기 또는 OH이고, Y는 H이고, X는 단일결합이고, m은 1 내지 3, 예를 들면 1 내지 2의 정수이다.
유기 인산으로는 유기 폴리포스폰산, 유기 포스폰산 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 유기 폴리포스폰산으로는 예를 들면, 디포스폰산, 트리포스폰산 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 1-하이드록시에탄-1,1-디포스폰산(1-Hydroxyethane 1,1-diphosphonic acid;, HEDP), 메틸렌디포스폰산(Methylene-diphosphonic acid, MDP), 에틸렌디포스폰산(1,2-Ethylene-diphosphonic acid, EDP), 프로필렌디포스폰산(1,3propylene-diphosphonic acid, PDP), 1,4-페닐렌비스포스폰산(1,4-Phenylenebis(phosphonic acid), 에틸렌디아민테트라(메틸렌포스폰산)(ethylenediamine tetra(methylene phosphonic acid)), 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산)(diethylenetriamine penta(methylene phosphonic acid)), 니트릴로트리(메틸포스폰산)(nitrilotri(methylphosphonic acid)) 및 이들의 염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 구체적으로 예를 들면, 유기 포스폰산으로 포스포노아세트산(phosphonoacetic acid), 메틸포스폰산(methyl phosphonic acid), 에틸포스폰산(ethylphoponic acid), 프로필포스폰산(propyl phosphonic acid), 아미노메틸포스폰산(aminomethyl phosphonic acid), 3-아미노프로필포스폰산(3-aminopropylphosphonic acid), 페닐포스폰산(phenyl phosphonic acid, PPA) 및 이들의 염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 유기 인산은 화학식 2의 디포스폰산 구조를 가질 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00003
화학식 2에서,
A는 탄소수 1 내지 20, 예를 들면 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 또는 아릴렌이고,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 H, OH, NH2, Cl 또는 CH3 또는 H2PO3이다.
또한, 유기 인산의 종류로는 구체적으로 예를 들면, HEDP, PPA 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 유기 인산을 사용하는 경우 알루미늄의 표면에 빠르게 흡착되어 부식을 방지할 수 있고, 특히 유기 인산의 알킬기로 인하여 물에 쉽게 용해되지 않는 특성을 가지므로 알루미늄을 보호할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 유기 인산은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 30중량%, 예를 들면 1중량% 이상, 2중량% 이상, 3중량% 이상, 또한, 30중량% 이하, 20중량% 이하, 15중량% 이하 포함할 수 있다.
유기 인산의 함량이 지나치게 낮을 경우 산화인듐막의 미식각이 발생하여 잔사가 발생할 수 있고, 반대로 지나치게 과할 경우 과식각에 의한 배선 유실 및 식각 편차가 증가할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 본 발명의 조성물이 포함하는 인 화합물은 유기 인산 및 무기 인산을 구분하여 포함하며, 무기 인산과 유기 인산의 중량비는 1:30 내지 30:1, 예를 들면 1:15 내지 15:1일 수 있다. 무기 인산의 함량이 유기 인산에 비하여 지나치게 많은 경우 알루미늄의 부식이 발생하여 은 입자의 석출이 발생할 수 있고, 반대로 지나치게 적은 경우 은의 식각속도가 저하되어 공정시간이 증가할 수 있다.
황 화합물
본 발명에 따른 식각액 조성물은 황 화합물을 포함한다.
황 화합물의 술포네이트 작용기가 질산에 의해 산화된 은 이온(Ag+)과 결합하여 안정된 식각에 기여할 수 있도록 한다. 구체적으로, 산화된 은의 재흡착을 방지하여 잔사 형성을 감소시키며, 하부막에 대한 침투력을 약화시킬 수 있다. 이러한 작용은 막과 막 사이의 식각액 침투를 억제하여 미세 배선 형성 시 바이어스(bias, 또는 skew 라고도 함)의 불량을 줄일 수 있으며, 이로부터 배선의 직진성을 개선할 수 있다.
황 화합물은 예를 들면, 설폰산(sulfonic acid), 폴리설폰산(polysulfonic acid), 설폰산염(sulfonate), 황산(sulfuric acid), 황산암모늄(ammonium sulfate), 황산나트륨(sodium sulfate), 황산칼륨(potassium sulfate), 황산수소칼륨(potassium hydrogensulfate), 황산수소나트륨(sodium hydrogensulfate), 황산수소암모늄(ammonium sulfate), 황산마그네슘(magnesium sulfate), 메탄설폰산(methanesulfonic acid), 에탄설폰산(ethanesulfonic acid), 벤젠 설폰산(benzenesulfonic acid), 톨루엔 설폰산(toluene sulfonic acid), 히드록시 메탄 설폰산(hydroxymethanesulphonic acid), 히드록시 에탄 설폰산(hydroxyethanesulphonic acid), 히드록시 프로판 설폰산(hydroxypropanesulfonic acid), 과황산칼륨(potassium persulfate), 과황산나트륨(sodium persulfate), 과황산암모늄(ammonium persulfate), 디플루오로 메탄 설폰산(difluoromethanesulphonic acid), 트리플루오로 메탄설폰산(trifluoromethanesulphonic acid), 클로로메탄 설폰산(chloromethane sulfonic acid), 트리클로로메탄 설폰산(trichloromethanesulfonic acid) 및 브로모 메탄 설폰산(bromoethanesulfonic acid)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 구체적으로 예를 들면, 메탄설폰산, 황산수소나트륨 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 메탄설폰산 및 황산수소나트륨을 포함하는 경우, 함량비는 예를 들면, 1:1 내지 1:10, 예를 들면 1:1 내지 1:5일 수 있다.
일구현예에 따르면, 황 화합물은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 3 내지 40중량%, 예를 들면 3중량% 이상, 5중량% 이상, 또한, 40중량% 이하, 30중량% 이하, 25중량% 이하 포함할 수 있다. 황 화합물의 함량이 지나치게 높을 경우 하부막의 손상을 초래할 수 있고, 지나치게 낮을 경우 예를 들면 인듐 산화막의 식각속도가 감소하여 공정 시간이 증가할 수 있다.
유기산
본 발명에 따른 식각액 조성물은 킬레이트화제 또는 버퍼로 카르복실기를 1개 이상 함유하는 유기산을 포함하며, 염의 형태로도 사용될 수 있다.
유기산의 카르복실기는 식각 공정에서 금속이온을 킬레이트화하여 식각용액 내에 녹아 들어갈 수 있도록 안정화하는 역할을 할 수 있고, 이에 따라 금속이온이 기판에 환원되어 재흡착되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
유기산의 예로는 아세트산(acetic acid), 시트르산(citric acid), 숙신산(succinic acid), 글루타르산(glutaric acid), 아디프산(adipic acid), 피멜산(pimelic acid), 수베르산(suberic acid), 말산(malic acid), 타르타르산(tartaric acid), 락트산(lactic acid), 프로피온산(propionic acid), 카프로산(caproic acid), 카프릴산(caprylic acid), 페닐아세트산(phenylacetic acid), 벤조산(benzoic acid), 벤젠모노카르복실산(benzene monocarboxylic acid), 니트로벤조산(nitrobenzoic acid), 히드록시벤조산(hydroxybenzoic acid), 히드록시벤젠(hydroxybenzene), 아미노벤조산(aminobenzoic acid), 디아세트산(diacetic acid), 피루빈산(pyruvic acid), 글루콘산(gluconic acid), 글리콜산(glycolic acid), 이미노디아세트산(iminodiacetic acid), 니트릴로트리아세트산(nitrilotriacetic acid), 에틸렌디아민테트라아세트산(ethylenediamine tetra acetic acid) 에틸렌트리니트릴펜타아세트산(ethylene trinitrilpenta acetic acid), 알라닌(alanine), 글루탐산(glutamic acid), 아미노부티르산(aminobutyric acid), 글리신(glycine), 이미노디숙신산(Imidodisuccinic acid), 폴리이미노디숙신산(polymidodisuccinic acid) 또는 이들의 염이 포함될 수 있다. 이들 산은 단독으로 또는 2 이상의 혼합물의 형태로 사용될 수 있다.
또한, 구체적으로 예를 들면 아세트산, 시트르산 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 아세트산 및 시트르산을 포함하는 경우, 중량비는 예를 들면 1:0.5 내지 1:10, 예를 들면 1:0.5 내지 1:8, 예를 들면 1:0.7 내지 6일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 유기산은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 10 내지 60중량%, 예를 들면 10중량% 이상, 15중량% 이상, 20중량% 이상, 또한 60중량% 이하, 50중량% 이하, 40중량%일 수 있다. 상기 범위를 만족할 때 은의 식각을 저해하지 않으면서 충분한 킬레이트 효과를 발휘할 수 있다.
물
본 발명의 일 실시형태에 따른 식각액 조성물은 조성물의 전체 중량이 100중량%가 되도록 잔량의 물을 포함할 수 있다. 본 발명에서, 물은 특별히 한정하지 않으나, 탈이온수가 바람직하고, 물 속에 이온이 제거된 정도를 보여주는 물의 비저항 값이 18㏁·cm 이상인 탈이온수가 보다 바람직하다.
기타 첨가제
본 발명의 일 실시형태에 따른 식각액 조성물은 상기한 성분들 이외에도, 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 부식방지제, 계면활성제, 식각안정제 등의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 추가의 첨가제는 예를 들면, 조성물 총 중량에 대하여 0.001 내지 10중량%, 예를 들면 0.01 내지 5중량%로 첨가될 수 있고, 그 함량은 본 발명에 따른 조성물의 효과가 영향을 받지 않는 범위 내에서 적절하게 조절될 수 있다.
특히, 상기 부식방지제는 분자내 산소, 황 및 질소 중에서 선택되는 1종 이상의 헤테로 원자를 포함하는 단환식의 헤테로고리 화합물이거나, 또는 상기 단환식의 헤테로고리와 벤젠고리의 축합구조를 갖는 복소고리 화합물일 수 있다. 상기 단환식의 헤테로고리 화합물은 탄소수 1 내지 10의 단환식 구조를 갖는 헤테로고리 방향족 화합물 또는 헤테로고리 지방족 화합물일 수 있으며, 구제적인 예로는 퓨란(furane), 티오펜(thiophene), 피롤(pyrrole), 옥사졸(oxazole), 이미다졸(imidazole), 피라졸(pyrazole), 트리아졸(triazole), 테트라졸(tetrazole), 5-아미노테트라졸(5-aminotetrazole), 메틸테트라졸(methyltetrazole), 피페라진(piperazine), 메틸피페라진(methylpiperazine), 히드록실에틸피페라진(hydroxyethylpiperazine), 피롤리딘(pyrrolidine), 알록산(alloxan), 벤조퓨란(benzofurane), 벤조티오펜(benzothiophene), 인돌(indole), 벤즈이미다졸(benzimidazole), 벤즈피라졸(benzpyrazole), 톨루트리아졸(tolutriazole), 히드로톨루트리아졸(hydrotolutriazole), 히드록시톨루트리아졸(hydroxytolutriazole) 또는 이들 중 둘 이상의 혼합물이 포함될 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 기타 첨가제로는 아졸류, 폴리설포네이트류, 음이온 계면활성제 등을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 본 발명에 따른 조성물은,
은;
은 합금의 단일막;
은 및 산화인듐막으로 구성되는 다층막;
은 포함 단일막과 산화인듐막으로 구성되는 다층막 중 어느 하나 이상을 식각할 수 있다.
또한, 잔사 억제용 또는 석출물 방지용으로 사용될 수 있다.
이하, 실시예, 비교예 및 실험예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예, 비교예 및 실험예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.
실시예 및 비교예: 식각액 조성물 제조
표 1에 따른 조성으로 식각액 조성물을 제조하였다. 함량의 단위는 중량%이다.
　 　 조성(중량%)
질산 유기산 술폰산 황산염 무기인산 유기 인산 첨가제 물
AA CA MSA SHS PA 인산 HEDP PPA
실시예 1 8 15 20 8 10 5 　 7 　 　 잔량
2 7 10 25 3 15 7 　 3 　 　 잔량
3 6 30 　 9 10 6 　 5 　 　 잔량
4 9 5 30 6 　 13 　 6 　 　 잔량
5 12 　 25 　 18 15 　 2 　 　 잔량
6 8 10 10 5 17 7 　 　 12 　 잔량
7 8 10 10 　 23 2 　 15 　 　 잔량
8 8 10 20 5 7 13 　 3 2 　 잔량
9 8 20 15 4 12 6 　 5 7 　 잔량
10 8 20 15 7 12 5 　 2 　 2 잔량
비교예 1 8 15 15 5 15 10 　 　 　 　 잔량
2 　 15 15 5 15 9 　 5 　 　 잔량
3 8 　 　 5 25 18 　 3 10 　 잔량
4 8 15 15 　 15 7 　 8 　 　 잔량
5 8 15 15 5 15 　 8 3 　 　 잔량
6 8 15 15 5 15 　 　 15 　 　 잔량
7 8 15 15 5 15 　 　 　 12 　 잔량
PA: 인산(phosphoric acid)
HEDP: 에티드론산(etidronic acid); 1-Hydroxyethane 1,1-diphosphonic acid
PPA: 페닐포스폰산(phenyl phosphonic acid)
MSA: 메탄설폰산(methane sulfonic acid)
AA: 아세트산(acetic acid)
CA: 시트르산(citric acid)
SHS: 황산 수소 나트륨(sodium hydrogen sulfate)
첨가제: 이미다졸(imidazole)
실험예 1: 바이어스 평가
식각 바이어스(bias)를 평가하기 위하여 유리 위에 ITO/Ag/ITO 3중막으로 증착된 시편을 사용하였다.
실시예 및 비교예의 식각액 조성물 각각 10kg을 습식 식각장비(wet etcher)에 채운 후, 온도를 40℃로 설정하여 상기 평가 시편을 100초 동안 식각 처리하였다. 식각한 시편은 초순수를 이용하여 약 60초 동안 린스 처리한 후 3.0kgf/cm2 압력으로 질소 건조를 실시하였다.
평가 시편의 포토레지스트 끝단으로부터 삼중막 중 은 박막까지의 거리를 전자주사현미경(SEM; 모델명: SU-8010, HITACHI)을 이용하여 측정하였다.
실험예 2: 잔사 평가
실시예 및 비교예의 식각액 조성물에 따른 식각 후 잔사 정도를 평가하기 위하여, 실험예 1의 결과에 따른 각각의 시편을 주사전자 현미경(SEM; 모델명: SU-8010, HITACHI)으로 관찰하여 ITO/Ag/ITO 배선 사이 영역의 잔류 금속막의 면적으로 잔사 형성 여부를 판단하였다.
<잔사 평가 기준>
○: 잔시 미발생
X: 잔사 발생
실험예 3: 알루미늄 손상 평가
실시예 및 비교예의 식각액 조성물에 따른 식각 공정 중의 석출물 형성 정도를 평가하기 위하여, 실험예 1의 결과에 따른 각각의 시편을 주사전자 현미경으로 관찰하여 알루미늄 손상(aluminum damage) 정도를 평가하였다. Ti/Al/Ti 배선에서 Ti 끝단으로부터 상기 삼중막 중 Al 까지의 거리를 전자주사현미경(SEM; 모델명: SU-8010, HITACHI)을 이용하여 측정하였다.
실험예 1 내지 3에 따른 평가 결과를 표 2에 나타내었다.
식각 특성 결과
Side Etch(㎛) 은 잔사 Al etch(um)
실시예 1 0.21 X 0.1
2 0.23 X 0.3
3 0.16 X 0.2
4 0.18 X 0.0
5 0.21 X 0.2
6 0.18 X 0.4
7 0.02 X 0.0
8 0.26 X 0.3
9 0.39 X 0.1
10 0.12 X 0.1
비교예 1 0.23 ○ 1.4
2 unetch X 0.1
3 0.67 X 0.2
4 unetch ○ 0.4
5 0.62 X 0.0
6 0.55 X 0.0
7 0.08 ○ 0.2
표 2에 나타난 바와 같이, 실시예의 식각액 조성물에 따르면 알루미늄 하부막의 식각이 최소화되었고, 은 잔사가 발생하지 않았으며, 사이드 식각(side etch)의 발생이 적절한 것을 확인하였다.
반면, 비교예의 조성물에 따르면 식각이 수행되지 않거나, 은이 석출되므로 은 식각액으로서 적절하지 않음을 확인하였다. 특히, 유기 인산을 포함하지 않는 비교예 1의 경우 알루미늄의 식각 정도가 큰 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 식각액 조성물은 표시장치의 반사판 또는 배선으로 사용되는 은(Ag) 또는 은 함유 금속막에 대해서 알루미늄 하부막의 손상을 억제하고, 미세 배선의 형성 시에 사이드 식각, 은의 잔사 또는 은 석출물의 발생을 최소화하여 우수한 식각 특성을 나타낼 수 있다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술한 바, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아님은 명백하다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허청구범위와 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (15)

  1. 질산;
    무기 인산 또는 이의 염;
    유기 인산 또는 이의 염;
    황 화합물; 및
    유기산을 포함하는, 식각액 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무기 인산이 인산, 제1 인산나트륨, 제2 인산나트륨, 제3 인산나트륨, 제1 인산칼륨, 제2 인산칼륨, 제1 인산암모늄, 제2 인산암모늄 및 제3 인산암모늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 식각액 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유기 인산이 화학식 1의 구조인 것인, 식각액 조성물:
    [화학식 1]
    Figure pat00004

    화학식 1에서,
    A는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 또는 아릴렌이거나, 탄소수 1 내지 10의 알킬렌아민 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬렌폴리아민이거나, N, O 또는 Si이고,
    Rn에서 상기 R은 각각 독립적으로 H, OH, NH2, Cl, 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 H2PO3이며, 상기 n은 1 내지 10의 정수이고,
    Y는 H, K 또는 Na이고,
    X는 단일결합이거나, 탄소수 1 내지 10의 알킬렌 또는 아릴렌이고,
    m은 1 내지 10의 정수이다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유기 인산이 유기 폴리포스폰산, 유기 포스폰산 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 식각액 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유기 폴리포스폰산이 디포스폰산, 트리포스폰산 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 식각액 조성물.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 유기 폴리포스폰산이 1-하이드록시에탄-1,1-디포스폰산, 메틸렌디포스폰산, 에틸렌디포스폰산, 프로필렌디포스폰산, 1,4-페닐렌비스포스폰산, 에틸렌디아민테트라(메틸렌포스폰산), 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산), 니트릴로트리메틸포스폰산 및 이들의 염 중 하나 이상을 포함하는 것인, 식각액 조성물.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 유기 포스폰산이 포스포노아세트산, 메틸포스폰산, 에틸포스폰산, 프로필포스폰산, 아미노메틸포스폰산, 3-아미노프로필포스폰산, 페닐포스폰산 이들의 염 중 하나 이상을 포함하는 것인, 식각액 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 무기 인산과 상기 유기 인산의 중량비가 1:30 내지 30:1인 것인, 식각액 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 황 화합물이 설폰산, 폴리설폰산, 설폰산염, 황산, 황산암모늄, 황산나트륨, 황산칼륨, 황산수소칼륨, 황산수소나트륨, 황산수소암모늄, 황산마그네슘, 메탄설폰산, 에탄설폰산, 벤젠 설폰산, 톨루엔 설폰산, 히드록시 메탄 설폰산, 히드록시 에탄 설폰산, 히드록시 프로판 설폰산, 과황산칼륨, 과황산나트륨, 과황산암모늄, 디플루오로 메탄 설폰산, 트리플루오로 메탄설폰산, 클로로메탄 설폰산, 트리클로로메탄 설폰산 및 브로모 메탄 설폰산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 식각액 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 황 화합물이 메탄설폰산, 황산수소나트륨 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 식각액 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 유기산이 아세트산, 시트르산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 말산, 타르타르산, 락트산, 프로피온산, 카프로산, 카프릴산, 페닐아세트산, 벤조산, 벤젠모노카르복실산, 니트로벤조산, 히드록시벤조산, 히드록시벤젠, 아미노벤조산, 디아세트산, 피루빈산, 글루콘산, 글리콜산, 이미노디아세트산, 니트릴로트리아세트산, 에틸렌디아민테트라아세트산, 에틸렌트리니트릴펜타아세트산, 알라닌, 글루탐산, 아미노부티르산, 글리신이미노디숙신산, 폴리이미노디숙신산 및 이들의 염으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 식각액 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 유기산이 아세트산, 시트르산 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 식각액 조성물.
  13. 제1항에 있어서 상기 조성물이,
    은;
    은 합금의 단일막;
    은 및 산화인듐막으로 구성되는 다층막;
    은 포함 단일막과 산화인듐막으로 구성되는 다층막 중 어느 하나 이상을 식각하기 위한 것인, 식각액 조성물.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 조성물이 잔사 억제용 또는 석출물 방지용인 것인, 식각액 조성물.
  15. 질산 3 내지 20중량%;
    무기 인산 0.1 내지 30중량%;
    유기 인산 0.1 내지 30중량%;
    황 화합물 3 내지 40중량%;
    유기산 10 내지 60중량%; 및
    조성물의 전체 중량이 100 중량부가 되도록 잔량의 물을 혼합하는 단계를 포함하는, 식각액 조성물의 제조방법.
KR1020210022456A 2021-02-19 2021-02-19 식각액 조성물 KR20220118706A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210022456A KR20220118706A (ko) 2021-02-19 2021-02-19 식각액 조성물
CN202210149713.9A CN114959708A (zh) 2021-02-19 2022-02-18 蚀刻液组合物

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210022456A KR20220118706A (ko) 2021-02-19 2021-02-19 식각액 조성물

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220118706A true KR20220118706A (ko) 2022-08-26

Family

ID=82976494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210022456A KR20220118706A (ko) 2021-02-19 2021-02-19 식각액 조성물

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20220118706A (ko)
CN (1) CN114959708A (ko)

Also Published As

Publication number Publication date
CN114959708A (zh) 2022-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5827336B2 (ja) 金属膜エッチング用組成物
KR102058679B1 (ko) 구리막, 몰리브덴막 및 구리-몰리브덴 합금막의 식각액 조성물
TWI726995B (zh) 蝕刻液組合物
KR101517013B1 (ko) 구리 및 몰리브덴 함유 막의 식각액 조성물
KR101400953B1 (ko) 구리와 몰리브덴 합금막의 식각액 조성물
KR20150043569A (ko) 구리 및 몰리브덴 함유 막의 식각액 조성물
US10920326B2 (en) Etchant composition for etching titanium layer or titanium-containing layer, and etching method
KR101942344B1 (ko) 구리 및 몰리브덴 함유 막의 식각액 조성물
KR101561518B1 (ko) 구리/몰리브덴막 또는 구리/몰리브덴 합금막의 식각액 조성물
CN108291314B (zh) 铜蚀刻用组合物及过氧化氢类金属蚀刻用组合物
KR20130057656A (ko) 구리와 몰리브덴 합금막의 식각액 조성물
KR20190031698A (ko) 식각액 조성물
KR102450357B1 (ko) 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각 방법
KR102091847B1 (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR20220090174A (ko) 식각액 조성물
TWI819063B (zh) 蝕刻液組合物
KR20220118706A (ko) 식각액 조성물
KR101966442B1 (ko) 액정 표시장치용 어레이 기판 제조방법
JP2019176128A (ja) エッチング液
TWI836032B (zh) 含銀金屬膜用蝕刻液組合物
CN113073327B (zh) 蚀刻液组合物
JP6458913B1 (ja) エッチング液
KR20220011326A (ko) 은-함유 금속막용 식각액 조성물
TWI842939B (zh) 蝕刻液組合物
KR102371073B1 (ko) 구리계 금속막용 식각 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal