KR20230078292A - Composition for etching indium metal oxide layer and method of forming pattern using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예들에 따르면 인듐 금속 산화막 식각액 조성물은 조성물 총 중량 중, 질산계 산화제 6 중량% 내지 12 중량%, 바이설페이트계 화합물 1.5 중량% 내지 7 중량%, 고리형 아민 0.1 중량% 내지 9 중량%, 및 잔량의 물을 포함하는 포함한다. 식각액 조성물을 사용하여 금속층 또는 ITO층의 손상 없이 인듐 금속 산화막 패턴을 형성할 수 있다.According to embodiments of the present invention, the indium metal oxide film etchant composition includes 6% to 12% by weight of a nitric acid-based oxidizing agent, 1.5% to 7% by weight of a bisulfate-based compound, and 0.1% to 9% by weight of a cyclic amine, based on the total weight of the composition. % by weight, and the remainder including water. An indium metal oxide layer pattern may be formed using the etchant composition without damaging the metal layer or the ITO layer.
Description
본 발명은 인듐 금속 산화막 식각액 조성물 및 이를 사용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 산화성 식각 제제 및 추가 제제를 포함하는 인듐 금속 산화막 식각액 조성물 및 이를 사용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an indium metal oxide film etchant composition and a pattern forming method using the same. More specifically, it relates to an indium metal oxide film etchant composition including an oxidative etching agent and an additional agent, and a pattern forming method using the same.
예를 들면, 화상 표시 장치의 박막 트랜지스터(TFT) 어레이 기판에는 화소 전극, 공통 전극, 데이터 라인, 스캔 라인, 전원 라인 등과 같은 각종 전극 및 배선과 같은 도전 패턴들이 포함된다.For example, a thin film transistor (TFT) array substrate of an image display device includes various electrodes such as pixel electrodes, common electrodes, data lines, scan lines, and power lines, and conductive patterns such as wires.
상기 도전 패턴들은 구리, 텅스텐, 몰리브덴, 알루미늄 등과 같은 저저항 금속층으로 형성될 수 있으며, 이에 따라 화상 표시 장치에서의 구동 특성 및 응답 속도를 향상시킬 수 있다.The conductive patterns may be formed of a low-resistance metal layer such as copper, tungsten, molybdenum, aluminum, and the like, thereby improving driving characteristics and response speed of an image display device.
상기 도전 패턴들은 화상 표시 장치에서의 투명성 및 금속층의 보호를 위해 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(ITO), 인듐 갈륨 아연 산화물(IGZO) 등을 포함하는 인듐 금속 산화막을 포함할 수도 있다.The conductive patterns may include an indium metal oxide layer including indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (ITO), indium gallium zinc oxide (IGZO), or the like for transparency and protection of a metal layer in an image display device.
이에 따라, 상기 도전 패턴 형성을 위해 상기 인듐 금속 산화막에 대해 식각 특성을 갖는 식각액 조성물이 사용된다.Accordingly, an etchant composition having etching characteristics for the indium metal oxide layer is used to form the conductive pattern.
또한, 인듐 금속 산화막의 용도에 따라, 금속층은 손상시키지 않으면서 상기 인듐 금속 산화막에만 선택성을 갖는 식각 공정이 적용될 수도 있다. Also, depending on the use of the indium metal oxide layer, an etching process having selectivity only for the indium metal oxide layer may be applied without damaging the metal layer.
또한, 인듐 금속 산화막이 서로 다른 물질을 포함하는 복수의 층들을 포함하는 경우, 특정 물질을 포함하는 층만 선택성을 갖는 식각 공정이 적용될 수도 있다.Also, when the indium metal oxide layer includes a plurality of layers including different materials, an etching process in which only a layer including a specific material has selectivity may be applied.
상술한 바와 같이, 상기 인듐 금속 산화막이 적용되는 용도, 위치에 따라 상기 식각 공정의 선택성을 구현할 수 있는 식각액 조성물이 필요하다.As described above, there is a need for an etchant composition capable of realizing selectivity of the etching process depending on the use and position to which the indium metal oxide film is applied.
예를 들면, 한국 공개특허공보 제10-2019-0027019는 TFT어레이 기판의 도전 패턴 형성용 식각액 조성물을 개시하고 있다. 그러나, 인듐 금속 산화막에 대한 선택성을 갖는 식각액 조성물을 개시하고 있지 않다.For example, Korean Patent Publication No. 10-2019-0027019 discloses an etchant composition for forming a conductive pattern of a TFT array substrate. However, an etchant composition having selectivity for an indium metal oxide film is not disclosed.
본 발명의 일 과제는 향상된 식각 선택성 및 식각 효율을 갖는 인듐 금속 산화막 식각액 조성물을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide an indium metal oxide film etchant composition having improved etching selectivity and etching efficiency.
본 발명의 일 과제는 상기 식각액 조성물을 사용한 인듐 금속 산화물을 포함하는 패턴 형성 방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a method of forming a pattern including indium metal oxide using the etchant composition.
1. 조성물 총 중량 중, 질산계 산화제 6 중량% 내지 12 중량%; 바이설페이트계 화합물 1.5 중량% 내지 7 중량%; 고리형 아민 0.1 중량% 내지 9 중량%; 및 잔량의 물을 포함하는, 인듐 금속 산화막 식각액 조성물.1. Based on the total weight of the composition, 6% to 12% by weight of a nitric acid-based oxidizing agent; 1.5% to 7% by weight of a bisulfate-based compound; 0.1% to 9% by weight of a cyclic amine; And an indium metal oxide film etchant composition comprising a residual amount of water.
2. 위 1에 있어서, 상기 바이설페이트계 화합물은 암모늄 바이설페이트를 포함하는, 인듐 금속 산화막 식각액 조성물.2. The indium metal oxide film etchant composition according to 1 above, wherein the bisulfate-based compound includes ammonium bisulfate.
3. 위 1에 있어서, 상기 고리형 아민은 피롤(pyrrole)계 화합물, 피라졸(pyrazol)계 화합물, 이미다졸(imidazole)계 화합물, 트리아졸(triazole)계 화합물, 테트라졸(tetrazole)계 화합물, 펜타졸(pentazole)계 화합물, 옥사졸(oxazole)계 화합물, 이소옥사졸(isoxazole)계 화합물, 디아졸(thiazole)계 화합물 및 이소디아졸(isothiazole)계 화합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 인듐 금속 산화막 식각액 조성물.3. The method of 1 above, wherein the cyclic amine is a pyrrole-based compound, a pyrazole-based compound, an imidazole-based compound, a triazole-based compound, or a tetrazole-based compound At least one selected from the group consisting of pentazole-based compounds, oxazole-based compounds, isoxazole-based compounds, diazole-based compounds and isothiazole-based compounds Containing, indium metal oxide film etchant composition.
4. 위 3에 있어서, 상기 고리형 아민은 벤조 트리아졸을 포함하는, 인듐 금속 산화막 식각액 조성물.4. The indium metal oxide film etchant composition according to 3 above, wherein the cyclic amine includes benzotriazole.
5. 위 1에 있어서, 상기 조성물 총 중량 중, 상기 질산계 산화제의 함량은 7 중량% 내지 10 중량%인, 인듐 금속 산화막 식각액 조성물.5. The indium metal oxide film etchant composition according to 1 above, wherein the content of the nitric acid-based oxidizing agent is 7% to 10% by weight of the total weight of the composition.
6. 위 1에 있어서, 상기 조성물 총 중량 중, 상기 바이설페이트계 화합물의 함량은 2 중량% 내지 6 중량%인, 인듐 금속 산화막 식각액 조성물.6. The indium metal oxide film etchant composition according to 1 above, wherein the content of the bisulfate-based compound is 2% to 6% by weight of the total weight of the composition.
7. 위 1에 있어서, 상기 조성물 총 중량 중, 상기 고리형 아민의 함량은 0.1 중량% 내지 5 중량%인, 인듐 금속 산화막 식각액 조성물.7. The indium metal oxide film etchant composition according to 1 above, wherein the content of the cyclic amine is 0.1% to 5% by weight of the total weight of the composition.
8. 위 1에 있어서, 황산 및 할로겐 함유 화합물을 포함하지 않는, 인듐 금속 산화막 식각액 조성물.8. The indium metal oxide film etchant composition according to 1 above, which does not contain sulfuric acid and halogen-containing compounds.
9. 위 1에 있어서, 인듐 아연 산화물(IZO) 또는 비정질 인듐 주석 산화물(a-ITO)의 선택적 식각에 사용되는, 인듐 금속 산화막 식각액 조성물.9. The indium metal oxide etchant composition according to 1 above, which is used for selective etching of indium zinc oxide (IZO) or amorphous indium tin oxide (a-ITO).
10. 기판 상에 인듐 금속 산화막을 형성하는 단계; 및 상술한 실시예들의 인듐 금속 산화막 식각액 조성물을 사용하여 상기 인듐 금속 산화막을 부분적으로 식각하는 단계를 포함하는, 패턴 형성 방법.10. Forming an indium metal oxide film on the substrate; and partially etching the indium metal oxide film using the indium metal oxide etchant composition of the above-described embodiments.
11. 위 10에 있어서, 상기 인듐 금속 산화막을 형성하는 단계 전에 상기 기판 상에 금속 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 인듐 금속 산화막은 인듐 아연 산화물(IZO), 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 인듐 갈륨 아연 산화물(IGZO)를 포함하고, 상기 인듐 금속 산화막을 부분적으로 식각하는 단계는 상기 금속 패턴에 대해 상기 인듐 금속 산화막 만을 선택적으로 식각하는 것을 포함하는, 패턴 형성 방법.11. The method of 10 above, further comprising forming a metal pattern on the substrate before forming the indium metal oxide film, wherein the indium metal oxide film is made of indium zinc oxide (IZO), indium tin oxide (ITO) or A method of forming a pattern comprising indium gallium zinc oxide (IGZO), wherein the partially etching the indium metal oxide layer comprises selectively etching only the indium metal oxide layer with respect to the metal pattern.
12. 위 10에 있어서, 상기 인듐 금속 산화막을 형성하는 단계 전에 상기 기판 상에 ITO 층을 포함하는 전극을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 인듐 금속 산화막은 IZO를 사용하여 상기 전극을 덮도록 형성되며, 상기 인듐 금속 산화막을 부분적으로 식각하는 단계는 상기 ITO층에 대해 상기 인듐 금속 산화막 만을 선택적으로 식각하는 것을 포함하는, 패턴 형성 방법.12. The method of 10 above, further comprising forming an electrode including an ITO layer on the substrate before forming the indium metal oxide film, wherein the indium metal oxide film is formed to cover the electrode using IZO wherein the partially etching the indium metal oxide layer comprises selectively etching only the indium metal oxide layer with respect to the ITO layer.
13. 위 12에 있어서, 상기 전극은 제1 ITO층, 금속층 및 제2 ITO층의 순차 적층구조를 갖도록 형성되고, 상기 인듐 금속 산화막을 부분적으로 식각하는 단계는 상기 제2 ITO층의 상면을 노출시키는 개구부를 형성하는 것을 포함하는, 패턴 형성 방법.13. In the above 12, the electrode is formed to have a sequentially stacked structure of a first ITO layer, a metal layer, and a second ITO layer, and the partially etching the indium metal oxide film exposes the upper surface of the second ITO layer A method of forming a pattern, comprising forming an opening to do so.
본 발명의 실시예들에 따르는 인듐 금속 산화막 식각액 조성물은 질산, 바이설페이트 화합물 및 고리형 아민 화합물을 포함하며, 금속층 대비 인듐 금속 산화막에 대해 향상된 식각 선택성을 가질 수 있다.An indium metal oxide film etchant composition according to embodiments of the present invention includes nitric acid, a bisulfate compound, and a cyclic amine compound, and may have improved etching selectivity for an indium metal oxide film compared to a metal layer.
따라서, 화상 표시 장치의 박막 트랜지스터(TFT) 어레이 기판에 포함된 금속 배선, 금속 전극의 손상 없이 인듐 금속 산화막을 선택적으로 식각할 수 있다.Accordingly, the indium metal oxide film can be selectively etched without damaging metal wires and metal electrodes included in the thin film transistor (TFT) array substrate of the image display device.
일부 실시예들에 있어서, 상기 식각액 조성물은 인듐 아연 산화물(IZO) 또는 비정질 인듐 주석 산화물(a-ITO)에 대해 향상된 식각 선택성을 가질 수 있다. 따라서, 상이한 물질을 포함하는 복수 종의 인듐 금속 산화막이 존재하는 경우, IZO 및/또는 a-ITO를 포함하는 층에 선택적인 식각 공정이 구현될 수 있다.In some embodiments, the etchant composition may have improved etch selectivity to indium zinc oxide (IZO) or amorphous indium tin oxide (a-ITO). Accordingly, when a plurality of types of indium metal oxide films including different materials are present, a selective etching process may be implemented on a layer including IZO and/or a-ITO.
도 1 및 도 2는 일부 예시적인 실시예들에 따른 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
도 3 및 도 4는 일부 예시적인 실시예들에 따른 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
도 5a는 실시예 1의 식각액 조성물을 사용하여 식각된 IZO층의 이미지이다.
도 5b는 실시예 1의 식각액 조성물을 사용한 식각 공정 수행 후 ITO층 상면의 이미지이다.
도 6은 비교예 7의 식각액 조성물을 사용하여 식각 공정이 수행된 IZO층의 이미지이다,
도 7a 및 도 7b는 각각 비교예 2 및 비교예 5에서의 ITO층 상면의 손상을 나타내는 이미지이다.1 and 2 are schematic cross-sectional views for explaining a pattern forming method according to some exemplary embodiments.
3 and 4 are schematic cross-sectional views for explaining a pattern forming method according to some exemplary embodiments.
5A is an image of an IZO layer etched using the etchant composition of Example 1.
Figure 5b is an image of the upper surface of the ITO layer after performing an etching process using the etchant composition of Example 1.
6 is an image of an IZO layer subjected to an etching process using the etchant composition of Comparative Example 7;
7a and 7b are images showing damage to the upper surface of the ITO layer in Comparative Examples 2 and 5, respectively.
본 발명의 실시예들은 질산계 산화제 및 추가 제제를 포함하며 향상된 식각 선택성을 갖는 인듐 금속 산화물 식각액 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명의 실시예들은 상기 인듐 금속 산화물 식각액 조성물을 사용하며 기계적 신뢰성이 향상된 패턴 형성 방법을 제공한다.Embodiments of the present invention provide an indium metal oxide etchant composition comprising a nitric acid-based oxidizing agent and an additional agent and having improved etch selectivity. In addition, embodiments of the present invention provide a pattern forming method with improved mechanical reliability using the indium metal oxide etchant composition.
예를 들면, 상기 인듐 금속 산화물 식각액 조성물은 화상 표시 장치 화소 구조 또는 화소 어레이 형성을 위한 식각 공정에 적용될 수 있다.For example, the indium metal oxide etchant composition may be applied to an etching process for forming a pixel structure or a pixel array of an image display device.
이하에서, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
<인듐 금속 산화물 식각액 조성물><Indium metal oxide etchant composition>
예시적인 실시예들에 따른 인듐 금속 산화물 식각액 조성물(이하에서는, 식각액 조성물로 약칭될 수 있다)은 질산계 산화제, 바이설페이트계 화합물 및 고리형 아민을 포함할 수 있다.An indium metal oxide etchant composition (hereinafter, may be abbreviated as an etchant composition) according to example embodiments may include a nitric acid-based oxidizing agent, a bisulfate-based compound, and a cyclic amine.
상기 질산계 산화제는 인듐 금속 산화물에 치환 반응을 유도하여 인듐 금속 산화막의 식각을 개시하는 주 식각 제제로서 사용될 수 있다. 상기 질산계 산화제로서 질산 및/또는 아질산이 사용될 수 있다. The nitric acid-based oxidizing agent may be used as a main etching agent that initiates etching of the indium metal oxide layer by inducing a substitution reaction in the indium metal oxide layer. Nitric acid and/or nitrous acid may be used as the nitric acid-based oxidizing agent.
상기 질산계 산화제의 함량은 식각액 조성물 총 중량 중 6 중량% 내지 12 중량%일 수 있다. 상기 질산계 산화제의 양이 6 중량% 미만인 경우, 인듐 금속 산화막에 대한 실질적인 식각 특성이 구현되지 않을 수 있다. The content of the nitric acid-based oxidizing agent may be 6% to 12% by weight of the total weight of the etchant composition. When the amount of the nitric acid-based oxidizing agent is less than 6% by weight, substantial etching characteristics for the indium metal oxide film may not be implemented.
상기 질산계 산화제의 양이 12 중량%를 초과하는 경우 식각 속도가 지나치게 증가하면서 식각 공정이 실질적으로 컨트롤되지 않을 수 있다. 또한, 조성물 내 질소 성분의 함량 증가로 환경 오염 이슈를 초래할 수 있다.When the amount of the nitric acid-based oxidizing agent exceeds 12% by weight, the etching rate may be excessively increased and the etching process may not be substantially controlled. In addition, an increase in the content of nitrogen components in the composition may cause environmental pollution issues.
바람직하게는, 상기 질산계 산화제의 함량은 7 중량% 내지 10 중량%, 보다 바람직하게는 8 중량% 내지 10 중량%, 또는 8 중량% 내지 9.5 중량%일 수 있다.Preferably, the content of the nitric acid-based oxidizing agent may be 7 wt% to 10 wt%, more preferably 8 wt% to 10 wt%, or 8 wt% to 9.5 wt%.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 바이설페이트계 화합물은 황산을 대체하는 보조 식각제제로서 작용할 수 있다. 이에 따라, 황산에 의한 환경 오염 및 금속층 부식을 회피하며 충분한 식각 속도를 제공할 수 있다.According to exemplary embodiments, the bisulfate-based compound may act as an auxiliary etching agent replacing sulfuric acid. Accordingly, it is possible to provide a sufficient etching rate while avoiding environmental pollution and metal layer corrosion caused by sulfuric acid.
또한, 상기 바이설페이트계 화합물은 적절 함량 범위에서 사용되는 경우, 인듐 주석 산화물(ITO)에 대한 식각 조절제로서 작용할 수 있다. 이에 따라 상기 식각액 조성물은 IZO 혹은 a-ITO에 대한 향상된 식각 선택비를 가질 수 있다.In addition, when the bisulfate-based compound is used in an appropriate amount, it may act as an etch control agent for indium tin oxide (ITO). Accordingly, the etchant composition may have an improved etch selectivity to IZO or a-ITO.
상기 바이설페이트계 화합물은 예를 들면, 설페이트계 화합물에 비해 큰 분자크기 및 분자량을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 바이설페이트계 화합물은 상기 질산계 산화제에 의해 유도되는 치환 반응의 속도를 입체 장애를 통해 조절할 수 있다.The bisulfate-based compound may have a larger molecular size and molecular weight than, for example, a sulfate-based compound. Accordingly, the bisulfate-based compound may control the rate of the substitution reaction induced by the nitric acid-based oxidizing agent through steric hindrance.
일부 실시예들에 있어서, 상기 바이설페이트계 화합물은 암모늄바이설페이트를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 바이설페이트계 화합물을 통한 부식 방지 효과가 증진될 수 있다.In some embodiments, the bisulfate-based compound may include ammonium bisulfate. In this case, the anti-corrosion effect through the bisulfate-based compound may be enhanced.
상기 바이설페이트계 화합물의 함량은 조성물 총 중량 중 1.5 중량% 내지 7 중량%일 수 있다. 상기 바이설페이트계 화합물의 양이 1.5 중량% 미만인 경우, 전체적인 식각 속도도 저하될 수 있다. 상기 바이설페이트계 화합물의 양이 7 중량%를 초과하는 경우 ITO의 식각 속도가 증가하여 IZO의 식각 선택비가 저하될 수 있다.The content of the bisulfate-based compound may be 1.5 wt % to 7 wt % based on the total weight of the composition. When the amount of the bisulfate-based compound is less than 1.5% by weight, the overall etching rate may also decrease. When the amount of the bisulfate-based compound exceeds 7% by weight, the etching rate of ITO increases and the etching selectivity of IZO may decrease.
바람직하게는, 상기 바이설페이트계 화합물의 함량은 2 중량% 내지 6중량%, 보다 바람직하게는 3중량 내지 6중량%일 수 있다.Preferably, the content of the bisulfate-based compound may be 2% to 6% by weight, more preferably 3% to 6% by weight.
상기 고리형 아민은 금속층의 부식 방지제 또는 식각 억제제로서 작용할 수 있다. 상기 고리형 아민은 피롤(pyrrole)계 화합물, 피라졸(pyrazol)계 화합물, 이미다졸(imidazole)계 화합물, 트리아졸(triazole)계 화합물, 테트라졸(tetrazole)계 화합물, 펜타졸(pentazole)계 화합물, 옥사졸(oxazole)계 화합물, 이소옥사졸(isoxazole)계 화합물, 디아졸(thiazole)계 화합물, 이소디아졸(isothiazole)계 화합물 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.The cyclic amine may act as a corrosion inhibitor or an etch inhibitor for a metal layer. The cyclic amine is a pyrrole-based compound, a pyrazole-based compound, an imidazole-based compound, a triazole-based compound, a tetrazole-based compound, or a pentazole-based compound. compound, an oxazole-based compound, an isoxazole-based compound, a diazole-based compound, an isothiazole-based compound, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
일 실시예에 있어서, 상기 트리아졸계 화합물로서 벤조트리아졸이 사용될 수 있다. 상기 테트라졸계 화합물로서 5-아미노테트라졸, 3-아미노테트라졸, 5-메틸테트라졸 및/또는 5-아미노테트라졸이 사용될 수 있다.In one embodiment, benzotriazole may be used as the triazole-based compound. As the tetrazole-based compound, 5-aminotetrazole, 3-aminotetrazole, 5-methyltetrazole and/or 5-aminotetrazole may be used.
바람직한 일 실시에에 있어서, 상기 고리형 아민 화합물로서 벤조트리아졸이 사용될 수 있다.In a preferred embodiment, benzotriazole may be used as the cyclic amine compound.
상기 고리형 아민 화합물의 함량은 조성물 총 중량 중 0.1 중량% 내지 9 중량%일 수 있다. 상기 고리형 아민 화합물의 양이 0.1 중량% 미만인 경우, 금속층의 부식 및 식각 손상이 초래될 수 있다. 상기 고리형 아민 화합물의 양이 9 중량%를 초과하는 경우 IZO 또는 a-ITO에 대한 식각 속도가 저하될 수 있다.The content of the cyclic amine compound may be 0.1% to 9% by weight of the total weight of the composition. If the amount of the cyclic amine compound is less than 0.1% by weight, corrosion and etching damage of the metal layer may be caused. When the amount of the cyclic amine compound exceeds 9% by weight, the etching rate of IZO or a-ITO may decrease.
바람직하게는, 상기 고리형 아민 화합물의 함량은 0.1 중량% 내지 5 중량%, 보다 바람직하게는 0.1 중량% 내지 2 중량%, 또는 0.1 중량% 내지 1 중량%일 수 있다.Preferably, the content of the cyclic amine compound may be 0.1 wt% to 5 wt%, more preferably 0.1 wt% to 2 wt%, or 0.1 wt% to 1 wt%.
상기 식각액 조성물은 물(예를 들면, 탈이온수(DIW))을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 물은 조성물의 나머지 성분을 제외한 잔량 또는 여분으로 포함될 수 있다.The etchant composition may further include water (eg, deionized water (DIW)). For example, water may be included in an amount or in excess of the remaining components of the composition.
본 출원에서 사용된 용어 "여분" 혹은 "잔량"은 성분 또는 제제의 추가에 따라 변화하는 가변적인 양을 지칭할 수 있다.As used in this application, the terms "surplus" or "remaining amount" can refer to a variable amount that changes with the addition of ingredients or agents.
상술한 바와 같이, 상기 식각액 조성물은 황산 대신 바이설페이트 화합물을 사용하여 식각 속도를 증진하면서, 인듐 금속 산화물(예를 들면, IZO 또는 a-ITO)에 대한 향상된 식각 선택비를 가질 수 있다.As described above, the etchant composition may have an improved etching selectivity to indium metal oxide (eg, IZO or a-ITO) while increasing an etching rate by using a bisulfate compound instead of sulfuric acid.
이에 따라, 상기 식각액 조성물은 황산은 포함하지 않을 수 있다.Accordingly, the etchant composition may not include sulfuric acid.
일부 실시예들에 있어서, 상기 식각액 조성물은 산 성분으로서 상기 질산계 산화제만을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 식각액 조성물은 과수, 염산, 황산, 불산, 유기산 등은 포함하지 않을 수 있다. In some embodiments, the etchant composition may use only the nitric acid-based oxidizing agent as an acid component. For example, the etchant composition may not include fruit water, hydrochloric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, or organic acid.
이에 따라, 인듐 금속 산화물에 대한 식각 속도/식각 선택비를 확보하면서 금속층에 대한 부식, 환경 오염을 억제할 수 있다.Accordingly, corrosion of the metal layer and environmental pollution may be suppressed while securing an etching rate/etch selectivity for indium metal oxide.
일부 실시예들에 있어서, 상기 식각액 조성물은 할로겐 함유 화합물은 포함하지 않을 수 있다. 이에 따라, 상기 할로겐 성분에 의한 금속층의 식각 손상은 방지하면서 인듐 금속 산화물에 대한 식각 선택비를 보다 향상시킬 수 있다.In some embodiments, the etchant composition may not include a halogen-containing compound. Accordingly, etching selectivity to indium metal oxide can be further improved while preventing etching damage to the metal layer by the halogen component.
상술한 바와 같이, 상기 식각액 조성물은 인듐 금속 산화막에 대한 선택적인 식각 공정에 사용될 수 있다.As described above, the etchant composition may be used in a selective etching process for an indium metal oxide layer.
일 실시예에 있어서, 상기 인듐 금속 산화막이 ITO, IZO 또는 IGZO를 포함하는 단일층인 경우, Ag, Cu, Al, Mo, Ti, W 등을 포함하는 금속층의 손상은 억제하면서 상기 인듐 금속 산화막을 상기 식각액 조성물을 사용하여 선택적으로 식각할 수 있다.In one embodiment, when the indium metal oxide film is a single layer including ITO, IZO, or IGZO, the indium metal oxide film is formed while suppressing damage to the metal layer including Ag, Cu, Al, Mo, Ti, W, and the like. It can be selectively etched using the etchant composition.
일 실시예에 있어서, 상기 식각액 조성물은 상술한 바와 같이, 인듐 금속 산화물 중에서 IZO 또는 a-ITO에 대해 강한 식각 특성을 가질 수 있다. 이에 따라, 인듐 금속 산화막이 IZO, ITO(결정질(poly)-ITO), IGZO 등의 서로 상이한 재질의 복수의 층들을 포함하는 경우, IZO층을 선택적으로 식각하기 위해 상기 식각액 조성물이 사용될 수 있다.In one embodiment, as described above, the etchant composition may have strong etching characteristics for IZO or a-ITO among indium metal oxides. Accordingly, when the indium metal oxide film includes a plurality of layers of different materials such as IZO, ITO (poly-ITO), and IGZO, the etchant composition may be used to selectively etch the IZO layer.
<패턴 형성 방법><Pattern formation method>
도 1 및 도 2는 일부 예시적인 실시예들에 따른 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.1 and 2 are schematic cross-sectional views for explaining a pattern forming method according to some exemplary embodiments.
도 1을 참조하면, 기판(100) 상에 버퍼층(110)을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a
기판(100)은 글래스 기판 혹은 폴리이미드와 같은 유연성 수지 기판을 포함할 수 있다. 기판(100)은 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판을 포함할 수도 있다.The
버퍼층(110)은 예를 들면, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물을 포함할 수 있다. 하부 절연층(110)은 예를 들면, 화학 기상 증착(CVD) 공정, 물리 기상 증착(PVD) 공정 등과 같은 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.The
이후, 버퍼층(110) 상에 금속층을 형성한 후, 상기 금속층을 식각하여 금속 패턴(120)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 금속 패턴(120)은 화상 표시 장치에 포함된 TFT 어레이 기판의 각종 전극 또는 배선을 포함할 수 있다.Thereafter, after forming a metal layer on the
버퍼층(110) 상에 인듐 금속 산화막(130)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 인듐 금속 산화막(130)은 금속 패턴(120)을 덮도록 형성될 수 있다.An indium
일부 실시예들에 있어서, 인듐 금속 산화막(130)은 ITO, IZO 또는 IGZO를 포함하는 단일층으로 형성될 수 있다.In some embodiments, the indium
도 2를 참조하면, 인듐 금속 산화막(130)을 상술한 예시적인 실시예들에 따른 식각액 조성물을 사용하여 부분적으로 식각할 수 있다. 이에 따라, 인듐 금속 산화막 패턴(135)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the indium
상술한 바와 같이, 상기 식각액 조성물은 인듐 금속 산화물에 향상된 식각 선택비를 가지며, 금속 패턴(120)의 식각 손상을 억제할 수 있다.As described above, the etchant composition has an improved etching selectivity to indium metal oxide and can suppress etching damage of the
도 3 및 도 4는 일부 예시적인 실시예들에 따른 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.3 and 4 are schematic cross-sectional views for explaining a pattern forming method according to some exemplary embodiments.
도 3을 참조하면, 기판(100) 상에 버퍼층(110)을 형성하고, 버퍼층(110) 상에 전극(140)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 3 , a
전극(140)은 인듐 금속 산화물층 및 금속층을 포함하는 복층 전극일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 전극(140)은 제1 ITO층(142), 금속층(145) 및 제2 ITO층(144)이 순차적으로 적층된 복층 구조를 가질 수 있다.The
예를 들면, 전극(140)은 TFT 어레이 기판의 화소 전극일 수 있다. 예를 들면, 전극(140)은 TFT의 드레인 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.For example, the
이후, 버퍼층(110) 상에 전극(140)을 덮는 인듐 금속 산화막(150)이 형성될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 인듐 금속 산화막(150)은 IZO를 사용하여 형성될 수 있다.After that, an indium
도 4를 참조하면, 상술한 예시적인 실시예들에 따른 식각액 조성물을 사용하여 인듐 금속 산화막(150)을 부분적으로 식각할 수 있다. 이에 따라, 전극(140)의 상면(제2 ITO층(144)의 상면)을 노출시키는 개구부(160)를 포함하는 인듐 금속 산화막 패턴(155)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4 , the indium
상술한 바와 같이, 상기 식각액 조성물은 ITO 대비 IZO에 대해 향상된 식각 선택성을 가질 수 있다. 이에 따라, 제2 ITO층(144)의 상면을 손상시키지 않고, 선택적으로 IZO를 포함하는 인듐 금속 산화막(150) 만을 식각할 수 있다.As described above, the etchant composition may have improved etch selectivity for IZO versus ITO. Accordingly, only the indium
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실시예 및 비교예들을 포함하는 실험예를 제시하나, 이는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.Hereinafter, experimental examples including specific examples and comparative examples are presented to aid understanding of the present invention, but these are only illustrative of the present invention and do not limit the scope of the appended claims, and the scope and technical spirit of the present invention It is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications to the embodiments are possible within the scope, and it is natural that these changes and modifications fall within the scope of the appended claims.
실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples
하기의 표 1에 기재된 바와 같이 성분들을 해당 함량(중량%)로 잔량의 물에 혼합하여 실시예들 및 비교예들의 식각액 조성물을 제조하였다.As shown in Table 1 below, the components were mixed in the remaining amount of water in the corresponding content (wt%) to prepare the etchant compositions of Examples and Comparative Examples.
바이설페이트ammonium
bisulfate
설페이트ammonium
sulfate
실험예Experimental example
(1) 인듐 금속 산화막 식각 특성 평가(1) Evaluation of indium metal oxide film etching characteristics
글래스 기판 상에 100Å 두께의 IZO 막 및 a-ITO 막을 각각 형성하고, IZO 막 및 a-ITO 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성한 샘플을 제조하였다. 포토레지스트 패턴을 마스크로 사용하여 실시예 및 비교예의 식각 조성물로 IZO 막을 식각하였다. Samples were prepared in which an IZO film and an a-ITO film each having a thickness of 100 Å were formed on a glass substrate, and photoresist patterns were formed on the IZO film and the a-ITO film. The IZO film was etched with the etching compositions of Examples and Comparative Examples using the photoresist pattern as a mask.
구체적으로, 식각액 조성물 10kg을 습식 식각 장비에 채운 후, 40℃ 온도에서 로 맞춰 상기 준비된 샘플을 80초간 식각하였다.Specifically, after filling 10 kg of the etchant composition into a wet etching equipment, the prepared sample was etched for 80 seconds by adjusting to a temperature of 40 ° C.
(2) ITO 손상 평가(2) ITO damage evaluation
유리 기판 상에 ITO/은(Ag)/ITO 적층 구조(100Å/1000Å/100Å)를 갖는 전극을 형성하였다. 기판 상에 상기 전극을 덮는 100Å 두께의 IZO 막을 형성하고, (1)과 동일하게 전극의 상부 ITO 층이 노출되도록 IZO막에 대한 식각 공정을 수행하였다.An electrode having an ITO/silver (Ag)/ITO stack structure (100 Å/1000 Å/100 Å) was formed on a glass substrate. A 100 Å-thick IZO film covering the electrode was formed on the substrate, and an etching process was performed on the IZO film to expose the upper ITO layer of the electrode in the same manner as in (1).
(3) 금속층 손상 평가(3) Metal layer damage evaluation
글래스 기판 상에 100Å 두께의 Cu막, Ag막 및 Al 막을 각각 형성하고, 상기 금속막 상에 100Å 두께의 IZO 막을 형성하고, (1)과 동일하게 IZO막에 대한 식각 공정을 수행하였다.A Cu film, an Ag film, and an Al film each having a thickness of 100 Å were formed on a glass substrate, an IZO film having a thickness of 100 Å was formed on the metal film, and an etching process for the IZO film was performed in the same manner as in (1).
위 (2) 및 (3)에서의 식각 공정 후, ITO층, Cu막, Ag막 및 Al 막 표면의 손상을 관찰하고 아래와 같이 평가하였다.After the etching process in (2) and (3) above, damage to the surface of the ITO layer, Cu film, Ag film and Al film was observed and evaluated as follows.
○: 식각 손상 없음○: No etching damage
△: 부분적 표면 손상 관찰△: observed partial surface damage
×: 표면 전면적으로 손상 관찰×: observed damage across the entire surface
평가결과는 하기의 표 2에 나타낸다.The evaluation results are shown in Table 2 below.
손상ITO
damaged
표 2를 참조하면, 질산, 암모늄바이설페이트 및 벤조 트리아졸을 각각 소정의 함량으로 포함한 실시예들에서 IZO 및 a-ITO에 대한 향상된 식각 속도를 확보하면서 ITO 및 금속층에 대한 손상이 방지되었다.Referring to Table 2, in the embodiments including nitric acid, ammonium bisulfate, and benzotriazole in predetermined amounts, respectively, damage to ITO and the metal layer was prevented while securing improved etching rates for IZO and a-ITO.
도 5a를 참조하면, 실시예 1의 식각액 조성물을 통해 포토레지스트 패턴 아래에서 IZO층의 적절한 사이드 에치가 수행되었음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5A , it can be confirmed that the IZO layer was properly side-etched under the photoresist pattern using the etchant composition of Example 1.
도 5b를 참조하면, 실시예 1의 식각액 조성물을 통해 ITO층 표면의 손상 없이 IZO층이 제거된 개구부가 형성되었다.Referring to Figure 5b, through the etchant composition of Example 1, the IZO layer was removed without damaging the surface of the ITO layer through the opening was formed.
유기산이 추가된 실시예 8의 경우, 금속층의 부분적 손상이 관찰되었다.In the case of Example 8 in which the organic acid was added, partial damage of the metal layer was observed.
비교예 1, 비교예 3, 비교예 7 및 비교예 8에서와 같이, 질산 또는 암모늄바이설페이트가 포함되지 않거나 적절한 함량 범위를 만족하지 않는 경우 IZO 및 a-ITO에 대한 식각 성능이 구현되지 않았다.As in Comparative Example 1, Comparative Example 3, Comparative Example 7, and Comparative Example 8, when nitric acid or ammonium bisulfate was not included or did not satisfy an appropriate content range, etching performance for IZO and a-ITO was not implemented.
예를 들면, 도 6을 참조하면, 비교예 7의 식각액 조성물이 사용된 경우 IZO 층의 식각이 실질적으로 구현되지 않았다.For example, referring to FIG. 6, when the etchant composition of Comparative Example 7 was used, the IZO layer was not substantially etched.
비교예 2 및 비교예 5를 참조하면, 질산 또는 암모늄 바이설페이트가 과다하게 포함되는 경우, 각각 도 7a 및 도 7b에 나타난 바와 같이, ITO층 상면의 표면 손상이 관찰되었다.Referring to Comparative Examples 2 and 5, when nitric acid or ammonium bisulfate was excessively included, surface damage was observed on the top surface of the ITO layer, as shown in FIGS. 7A and 7B , respectively.
비교예 9에서와 같이 벤조 트리아졸이 포함되지 않는 경우, 금속층의 손상이 관찰되었으며, 비교예 6에서와 같이 벤조 트리아졸이 과다 함유된 경우 식각 속도가 저하되었다.When benzotriazole was not included as in Comparative Example 9, damage to the metal layer was observed, and when benzotriazole was excessively contained as in Comparative Example 6, the etching rate was reduced.
비교예 10에서는, 암모늄 바이설페이트 대신 암모늄 설페이트가 사용되어 ITO 및 금속층에 대한 보호 효과가 구현되지 않았으며, 부가적으로 조성물의 석출이 관찰되었다.In Comparative Example 10, since ammonium sulfate was used instead of ammonium bisulfate, the protective effect on ITO and the metal layer was not implemented, and precipitation of the composition was additionally observed.
100: 기판
110: 버퍼층
120: 금속 패턴
130, 150: 인듐 금속 산화막
135, 155: 인듐 금속 산화막 패턴
140: 전극
142: 제1 ITO층
144: 제2 ITO층
145: 금속층100: substrate 110: buffer layer
120:
135, 155: indium metal oxide film pattern
140: electrode 142: first ITO layer
144: second ITO layer 145: metal layer
Claims (13)
질산계 산화제 6 중량% 내지 12 중량%;
바이설페이트계 화합물 1.5 중량% 내지 7 중량%;
고리형 아민 0.1 중량% 내지 9 중량%; 및
잔량의 물을 포함하는 포함하는, 인듐 금속 산화막 식각액 조성물.
Of the total weight of the composition,
6% to 12% by weight of a nitric acid-based oxidizing agent;
1.5% to 7% by weight of a bisulfate-based compound;
0.1% to 9% by weight of a cyclic amine; and
An indium metal oxide film etchant composition comprising a residual amount of water.
The indium metal oxide etchant composition of claim 1, wherein the bisulfate-based compound includes ammonium bisulfate.
The method according to claim 1, wherein the cyclic amine is a pyrrole-based compound, a pyrazole-based compound, an imidazole-based compound, a triazole-based compound, a tetrazole-based compound, or a pentachloride compound. Containing at least one selected from the group consisting of pentazole-based compounds, oxazole-based compounds, isoxazole-based compounds, diazole-based compounds and isothiazole-based compounds , Indium metal oxide film etchant composition.
The indium metal oxide etchant composition of claim 3, wherein the cyclic amine includes benzotriazole.
The method according to claim 1, Of the total weight of the composition, the content of the nitric acid-based oxidizing agent is 7% by weight to 10% by weight, the indium metal oxide film etchant composition.
The indium metal oxide etchant composition of claim 1, wherein the content of the bisulfate-based compound is 2% to 6% by weight, based on the total weight of the composition.
The method according to claim 1, Of the total weight of the composition, the content of the cyclic amine is 0.1% to 5% by weight, the indium metal oxide film etchant composition.
The indium metal oxide film etchant composition according to claim 1, which does not contain sulfuric acid and halogen-containing compounds.
The indium metal oxide etchant composition according to claim 1, which is used for selective etching of indium zinc oxide (IZO) or amorphous indium tin oxide (a-ITO).
청구항 1의 인듐 금속 산화막 식각액 조성물을 사용하여 상기 인듐 금속 산화막을 부분적으로 식각하는 단계를 포함하는, 패턴 형성 방법.
Forming an indium metal oxide film on the substrate; and
A pattern forming method comprising the step of partially etching the indium metal oxide film using the indium metal oxide film etchant composition of claim 1.
상기 인듐 금속 산화막은 인듐 아연 산화물(IZO), 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 인듐 갈륨 아연 산화물(IGZO)를 포함하고,
상기 인듐 금속 산화막을 부분적으로 식각하는 단계는 상기 금속 패턴에 대해 상기 인듐 금속 산화막 만을 선택적으로 식각하는 것을 포함하는, 패턴 형성 방법.
The method according to claim 10, further comprising forming a metal pattern on the substrate before forming the indium metal oxide film,
The indium metal oxide film includes indium zinc oxide (IZO), indium tin oxide (ITO) or indium gallium zinc oxide (IGZO),
Wherein the partially etching the indium metal oxide layer comprises selectively etching only the indium metal oxide layer with respect to the metal pattern.
상기 인듐 금속 산화막은 IZO를 사용하여 상기 전극을 덮도록 형성되며,
상기 인듐 금속 산화막을 부분적으로 식각하는 단계는 상기 ITO층에 대해 상기 인듐 금속 산화막 만을 선택적으로 식각하는 것을 포함하는, 패턴 형성 방법.
The method according to claim 10, further comprising forming an electrode including an ITO layer on the substrate before forming the indium metal oxide film,
The indium metal oxide film is formed to cover the electrode using IZO,
Wherein the partially etching the indium metal oxide film comprises selectively etching only the indium metal oxide film with respect to the ITO layer.
상기 인듐 금속 산화막을 부분적으로 식각하는 단계는 상기 제2 ITO층의 상면을 노출시키는 개구부를 형성하는 것을 포함하는, 패턴 형성 방법.The method according to claim 12, wherein the electrode is formed to have a sequential stacking structure of a first ITO layer, a metal layer and a second ITO layer,
The partially etching the indium metal oxide layer includes forming an opening exposing an upper surface of the second ITO layer.
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