TWI675939B - 含銀薄膜用的蝕刻液組合物及利用其的顯示裝置用陣列基板的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供蝕刻液組合物及使用其的顯示裝置用陣列基板的製造方法，所述蝕刻液組合物是含銀薄膜的蝕刻液組合物，其包含磷酸5.0~48.0重量%、硝酸2.0~9.0重量%、乙酸5.0~15.0重量%、硝酸鐵0.1~5.0重量%和餘量的水。
Description
本發明涉及含銀薄膜的蝕刻液組合物及利用其的顯示裝置用陣列基板的製造方法。
隨著正式步入資訊化時代，處理並顯示大量資訊的顯示裝置領域急速發展，應對於此，開發了多種多樣的平板顯示器並受到關注。作為這樣的平板顯示裝置的例子，可以舉出液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display device：LCD)、電漿顯示裝置(Plasma Display Panel device：PDP)、場發射顯示裝置(Field Emission Display device：FED)、有機發光元件(Organic Light Emitting Diodes：OLED)等。
例如，OLED由於元件本身發光且在低電壓下也能夠被驅動，因此已被快速地應用在可攜式裝置等小型顯示裝置市場，而且隨著顯示裝置的大畫面化的趨勢，當前狀況是在大型TV等中商用化。當顯示裝置大畫面化時，配線等會變長而配線電阻增大，因此要求能夠降低電阻而實現顯示裝置的大型化和高解析度的方法。
為了解決由電阻增大引起的信號延遲等問題，需要用使上述配線具有最小電阻率的材料來形成。作為這樣的努力中的一環，致力於將與其他金屬相比具有低電阻率和高亮度、高導電率的銀(Ag：電阻率約1.59μΩ．cm)膜、銀合金膜或包含銀膜或銀合金膜的多層膜，用於濾色器的電極、配線和反射膜等中來實現平板顯示裝置的大型化和高解析度及低耗電等，並且需求用於這樣的材料的蝕刻液。
在利用含銀(Ag)薄膜的情況下，雖然在低解析度顯示裝置中銀的再吸附的發生沒有成為問題，但是在高解析度顯示裝置技術中，實際情況是銀的再吸附突顯問題。此外，以往包含磷酸、乙酸、硝酸的蝕刻液組合物(韓國專利公開公報第10-0579421號)的情況下，發生了黏度等問題。因此，在利用以往所使用的傾斜的蝕刻設備進行蝕刻步驟的情況下，發生了產生上端部分與下端部分的側蝕差異、即歪斜差異的問題。因而，實際情況的需求為：開發能夠改善這樣的問題的蝕刻液。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1：韓國專利公開公報第10-0579421號
本發明是為了解決上述以往技術問題而提出的，其目的在於，提供一種在蝕刻包含銀的金屬膜時側蝕(Side Etch；S/E)優異，不損傷下部資料配線的含銀薄膜的蝕刻液組合物。此外，其目的在於，提供在維持蝕刻均勻性的同時能夠進行微細蝕刻，改善銀殘渣和再吸附問題，改 善在利用蝕刻設備(Etcher)進行蝕刻步驟時上端部分與下端部分發生歪斜(skew)差異的問題的含銀薄膜的蝕刻液組合物。
此外，本發明的目的在於，提供使用上述蝕刻液組合物的顯示裝置的製造方法。
本發明提供一種含銀薄膜的蝕刻液組合物，其包含磷酸5.0~48.0重量%、硝酸2.0~9.0重量%、乙酸5.0~15.0重量%、硝酸鐵0.1~5.0重量%和餘量的水。
此外，本發明的目的在於，提供使用上述蝕刻液組合物的顯示裝置用陣列基板的製造方法。
本發明作為為了解決上述以往技術問題而提出的發明，提供如下含銀薄膜的蝕刻液組合物：在蝕刻包含銀的金屬膜時側蝕(Side Etch；S/E)優異，不損傷下部資料配線，且在維持蝕刻均勻性的同時能夠進行微細蝕刻，改善銀殘渣和再吸附問題和在利用蝕刻設備進行蝕刻步驟時上端部分與下端部分發生歪斜差異的問題。
此外，本發明提供使用上述蝕刻液組合物的顯示裝置用陣列基板的製造方法。
圖1是表示用實施例1的蝕刻液組合物蝕刻含銀薄膜的實驗結果的照片。圖1(A)是表示用實施例1的銀蝕刻液組合物蝕刻含銀薄膜後銀的再 吸附程度的掃描電子顯微鏡(SEM)照片，圖1(B)是表示用實施例1的銀蝕刻液組合物蝕刻含銀薄膜後側蝕(S/E)程度的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。
圖2是表示用比較例7的蝕刻液組合物蝕刻含銀薄膜的實驗結果的照片。圖2(A)是表示用比較例7的組合物蝕刻含銀薄膜後銀的再吸附程度的掃描電子顯微鏡(SEM)照片，圖2(B)是表示用比較例7的組合物蝕刻含銀薄膜後側蝕(Side Etch；S/E)程度的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。
本發明提供一種含銀薄膜的蝕刻液組合物，其包含磷酸5.0~48.0重量%、硝酸2.0~9.0重量%、乙酸5.0~15.0重量%、硝酸鐵0.1~5.0重量%和餘量的水。
本發明中，含銀薄膜可以包含銀或銀合金的單層膜、或由上述單層膜和透明導電膜構成的多層膜，但不限於此。
本發明中，透明導電膜可以為選自由氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦錫鋅(ITZO)和/或氧化銦鎵鋅(IGZO)等組成的群組中的至少一者，但不限於此。
本發明中，銀合金可以包含銀(Ag)、以及選自鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、錳(Mn)、鉻(Cr)、錫(Sn)、鈀(Pd)、釹(Nd)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、鎂(Mg)、鎢(W)、鏷(Pa)、鋁(Al)和鈦(Ti)中的至少一者，但不限於此。
本發明中，由單層膜和透明導電膜構成的多層膜可以為透明導電膜/銀膜、透明導電膜/銀合金膜、透明導電膜/銀膜/透明導電膜、 或透明導電膜/銀合金膜/透明導電膜，但不限於此。上述透明導電膜/銀膜/透明導電膜可以為a-ITO/AgX/a-ITO，但不限於此。
本發明中，所謂歪斜(skew)差的意思是上端部分與下端部分的側蝕(Side Etch；S/E)差異，上端部分是指為了蝕刻而以傾斜的狀態投入至蝕刻裝置中的基板的上部，所謂下端部分是指形成傾斜的金屬膜的末端部分。
本發明中，餘量的水是以整體組合物總重量成為100重量%的方式而包含。
本發明的透明導電膜的特徵在於，為氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦錫鋅(ITZO)和氧化銦鎵鋅(IGZO)。
本發明的蝕刻液所包含的磷酸(H3PO4)是用作主離解劑的成分，發揮使銀(Ag)和透明導電膜氧化而進行濕式蝕刻的作用。其含量相對於蝕刻液組合物總重量可以為5~48重量%。在磷酸的含量低於上述範圍的情況下，可能導致銀的蝕刻速度降低和蝕刻輪廓的不良，發生使Ag再吸附增加的問題。在超過上述範圍的情況下，存在如下缺點：透明導電膜的蝕刻速度降低，銀的蝕刻速度變得過快，使上下部透明導電膜產生尖端(Tip)而在後續步驟中成為問題。
本發明的蝕刻液所包含的硝酸(HNO3)是用作氧化劑的成分，發揮使銀(Ag)和透明導電膜氧化而進行濕式蝕刻的作用。其含量相對於蝕刻液組合物總重量可以為2~9重量%。在硝酸的含量低於上述範圍的情況下，發生銀(Ag)和透明導電膜(比如，ITO等)的蝕刻速度降低，因此基板內的蝕刻均勻性(Uniformity)變得不良而可能產生斑紋。在硝酸 超過上述範圍的情況下，存在如下缺點：上下部透明導電膜的蝕刻速度加快，上下部透明導電膜發生底切(under cut)而在後續步驟中成為問題。
本發明的蝕刻液所包含的乙酸(CH3COOH)是用作助氧化劑的成分，發揮使銀(Ag)氧化而進行濕式蝕刻的作用。其含量相對於蝕刻液組合物總重量可以為5~15重量%。在乙酸的含量低於上述範圍的情況下，可能存在因基板內的蝕刻速度不均勻而產生斑紋的問題。在超過上述範圍的情況下，會導致產生氣泡，如果基板記憶體在這樣的氣泡，則可能無法實現完全的蝕刻而在後續步驟中引發問題，且可能發生Ag再吸附。
本發明的蝕刻液中的硝酸鐵(Fe(NO3)3)是助氧化劑和用作Ag配體的成分，由於在濕式蝕刻時具有使對於薄膜的Ag再吸附減少的效果，因此發揮作為銀再吸附改善劑的作用。此外，硝酸鐵存在於銀蝕刻液組合物，能夠將金屬膜的上端部分與下端部分的側蝕差異，即上端部分與下端部分的歪斜差異最小化，以金屬膜被均勻蝕刻的方式調節蝕刻速度。其含量相對於蝕刻液組合物總重量可以為0.1~5.0重量%。在硝酸鐵的含量低於上述範圍的情況下，基板內的蝕刻均勻性(Uniformity)可能降低，而且基板內可能局部地產生銀殘渣。在超過上述範圍的情況下，蝕刻速度可能降低而無法達到期望的蝕刻速度，上部氧化銦膜產生尖端而在製程中成為問題。
本發明的蝕刻液不僅可蝕刻銀或銀合金的單層膜，對於透明導電膜/銀、透明導電膜/銀合金的雙層膜、由透明導電膜/銀/透明導電膜構成的三層膜也能夠一起蝕刻，並且可以進行如下二步驟蝕刻：用其他蝕刻液將上部透明導電膜蝕刻後，用本蝕刻液對銀(銀合金)和下部透 明導電膜進行蝕刻。此外，可以用於如下製程：三步驟蝕刻，即用其他蝕刻液將上部透明導電膜蝕刻後，用本蝕刻液進行銀(銀合金)蝕刻，然後用其他蝕刻液對下部透明導電膜進行蝕刻。
在製造顯示裝置時，對於用作配線和反射膜的由銀(Ag)或銀合金形成的單層膜及由上述單層膜和透明導電膜構成的多層膜使用本發明的蝕刻液組合物的情況下，能夠顯示出對於圖案部的配線和反射膜的微細蝕刻均勻性，也能夠改善因平板(Pad)部的資料(Data)配線的損傷而發生的Ag再吸附問題。
本發明提供一種顯示裝置用陣列基板的製造方法，其包括下列步驟：(a)在基板上形成柵極配線的步驟；(b)在包含上述柵極配線的基板上形成柵極絕緣層的步驟；(c)在上述柵極絕緣層上形成氧化物半導體層的步驟；(d)在上述氧化物半導體層上形成源電極和汲電極的步驟；及(e)形成與上述汲電極連接的畫素電極或反射膜的步驟，上述步驟(e)包括在基板上形成含銀(Ag)薄膜，且用上述本發明的含銀薄膜的蝕刻液組合物進行蝕刻而形成畫素電極或反射膜。
本發明中，經由上述製造方法製造的顯示裝置用陣列基板可以用於有機發光元件(OLED)或液晶顯示裝置(LCD)，但不限於此。
以下，利用實施例和比較例來更詳細地說明本發明。但是，下述實施例僅用於例示本發明，本發明並不受下述實施例的限定，可以進行多種多樣的修改和變更。本發明的範圍根據後述的申請專利範圍來定義。
<實施例及比較例>銀蝕刻液組合物製造
根據下述表1所示的組成和含量來製造各實施例1~實施例9及比較 例1~比較例8的蝕刻液組合物10kg，並且以蝕刻液組合物總重量成為100重量%的方式包含餘量的水。
<實驗例>
在基板上將銀奈米線與外覆物質一起塗覆，在其上藉由曝光、顯影步驟將光阻圖案化，利用金剛石刀將該基板切割成500 X 600mm而準備試片。
使用上述實施例1~9及比較例1~11的蝕刻液組合物進行如下形成測試。
實驗例1：Ag蝕刻量評價
在噴射式蝕刻方式的實驗設備(型號：5.5 ETCHER，Prowet公司)中分別放入上述實施例1~9及比較例1~11的銀蝕刻液組合物，將溫度設定為40℃而加熱，然後當溫度到達40±0.1℃時，進行上述試片的蝕刻步驟。關於總蝕刻時間，實施100秒。如果放入基板且開始噴射而達到100秒的蝕刻時間，則取出且用去離子水清洗，然後利用熱風乾燥裝置進行乾燥，利用光阻剝離劑(PR stripper)將光阻去除。清洗及乾燥後，利用掃描電子顯微鏡(SEM；型號：SU-8010，日立公司製造)進行蝕刻完成後的分析，並通過下述基準進行評價，將結果示於下述表2中。
[Ag蝕刻量評價基準]
◎：非常優秀(側蝕(S/E)：
0.4μm)
○：優秀(側蝕(S/E)：
0.5μm，>0.4μm)
△：良好(側蝕(S/E)：
0.6μm，>0.5μm)
X：不良(側蝕(S/E)：>0.6μm)
實驗例2：Ag再吸附評價(平板部分析)
在噴射式蝕刻方式的實驗設備(型號：5.5 ETCHER，Prowet公司)中分別放入上述實施例1~9及比較例1~11的銀蝕刻液組合物，將溫度設定為40℃而加熱，然後當溫度到達40±0.1℃時，進行上述試片的蝕刻步驟。關於總蝕刻時間，實施100秒。如果放入基板且開始噴射而達到100秒的蝕刻時間，則取出且用去離子水清洗，然後利用熱風乾燥裝置進行乾燥，利用光阻剝離機(PR stripper)將光阻去除。清洗及乾燥後，利用掃描電子顯微鏡(SEM；型號：SU-8010，日立公司製造)，對於蝕刻完成後、主要在資料配線等裸露異種金屬的部分或者因彎曲現象而可能發生摩擦的特定部 位吸附有蝕刻後的銀(Ag)的現象，經由整面觀察進行分析，並藉由下述基準進行評價，將其結果示於下述表2中。
[Ag再吸附評價基準]
◎：非常優秀(50個以下)
○：優秀(80個以下)
△：良好(100個以下)
X：不良(超過100個)
實驗例3：歪斜差異評價，以及與實驗例2相同進行平板部分析(以相同方式評價而進行平板部分析)
測定基板的上端部分與下端部分的側蝕(S/E)差異(即，歪斜差)，除此以外，使用與上述實驗例2相同的方式進行實驗，並藉由下述基準進行評價，將結果示於下述表2中。
[上端部分與下端部分的側蝕差異(即，歪斜差)]
側蝕(S/E)差異(
0.1μm)：非常優秀
側蝕(S/E)差異(
0.15μm，>0.1μm)：優秀
側蝕(S/E)差異(
0.2μm，>0.15μm)：良好
側蝕(S/E)差異(>0.2μm)：不良
利用具有實施例1~9及比較例1~11的組成比的蝕刻液組合物對含銀a-ITO/AgX/a-ITO薄膜進行蝕刻。其結果，實施例1~9的蝕刻液組合物在Ag蝕刻量、Ag再吸附、側蝕(S/E)差異(歪斜差)方面均顯 示出優異的結果。特別是在實施例1的情況下，上端部分與下端部分的側蝕(S/E)差異(歪斜差)為0.01μm，非常優異，且完全沒有發生Ag再吸附(參照圖1)。另一方面，在比較例1~8的蝕刻液組合物的情況下，確認到在Ag蝕刻量、Ag再吸附、上端部分與下端部分的側蝕(S/E)差異(即，歪斜差)方面與實施例相比效果均顯著降低。特別是在未包含硝酸鐵的比較例7的情況下，上端部分與下端部分的側蝕(S/E)差異(即，歪斜差)為0.45μm，是不良的，Ag再吸附量為300個，發生了再吸附問題(參照圖2)。此外，沒有使用硝酸鐵而是使用其他硝酸鹽的比較例9及比較例10的上端部分與下端部分的側蝕(S/E)差異(即，歪斜差)為0.29及0.27μm，是不良的，而且再吸附為300個以上，發生了再吸附問題。此外，在過量添加磷酸的比較例11的情況下，雖然使用了硝酸鐵，也發生了再吸附問題，下端部分與上端部分的Ag蝕刻量均為0.6μm以上，是不良的。
Claims (7)
- 一種含銀薄膜的蝕刻液組合物，其包含磷酸5.0~48.0重量%、硝酸2.0~9.0重量%、乙酸5.0~15.0重量%、硝酸鐵0.1~5.0重量%和餘量的水，且不包含氯化合物，且不包含硝酸鉀及硝酸鈉；其中所述含銀薄膜包含多層膜，所述多層膜係由銀或銀合金的單層膜和透明導電膜的單層膜構成。
- 一種蝕刻液組合物用於蝕刻含銀薄膜的用途，其中所述蝕刻液組合物包含：磷酸5.0~48.0重量%、硝酸2.0~9.0重量%、乙酸5.0~15.0重量%、硝酸鐵0.1~5.0重量%和餘量的水，且不包含氯化合物，且不包含硝酸鉀及硝酸鈉；以及其中所述含銀薄膜包含多層膜，所述多層膜係由銀或銀合金的單層膜和透明導電膜的單層膜構成。
- 根據請求項2所述的用途，其中，所述透明導電膜為選自氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦錫鋅(ITZO)和氧化銦錄鋅(IGZO)中的至少一者。
- 根據請求項2所述的用途，其中，所述銀合金包含銀、以及選自由鎳、銅、鋅、錳、鉻、錫、鈀、釹、鈮、鉬、鎂、鎢、鏷、鋁和鈦組成的群組中的至少一者。
- 根據請求項2所述的用途，其中，由所述單層膜和透明導電膜構成的多層膜為透明導電膜/銀膜、透明導電膜/銀合金膜、透明導電膜/銀膜/透明導電膜、或透明導電膜/銀合金膜/透明導電膜。
- 一種顯示裝置用陣列基板的製造方法，其包括下列步驟：(a)在基板上形成柵極配線的步驟；(b)在包含所述柵極配線的基板上形成柵極絕緣層的步驟；(c)在所述柵極絕緣層上形成氧化物半導體層的步驟；(d)在所述氧化物半導體層上形成源電極和汲電極的步驟；及(e)形成與所述汲電極連接的畫素電極的步驟，所述步驟(e)包括在基板上形成含銀薄膜，且利用請求項1所述的含銀薄膜的蝕刻液組合物進行蝕刻而形成畫素電極或反射膜。
- 根據請求項6所述的顯示裝置用陣列基板的製造方法，其中，所述顯示裝置用陣列基板用於液晶顯示裝置或有機發光元件。
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