WO2015046794A1 - 식각액 조성물, 및 이를 이용한 금속 배선과 박막 트랜지스터 기판 형성 방법 - Google Patents

식각액 조성물, 및 이를 이용한 금속 배선과 박막 트랜지스터 기판 형성 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2015046794A1
WO2015046794A1 PCT/KR2014/008593 KR2014008593W WO2015046794A1 WO 2015046794 A1 WO2015046794 A1 WO 2015046794A1 KR 2014008593 W KR2014008593 W KR 2014008593W WO 2015046794 A1 WO2015046794 A1 WO 2015046794A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
copper
metal film
acid
potassium
ammonium
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/008593
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김인배
정종현
문영민
박홍식
김규포
서원국
신현철
이기범
조삼영
한승연
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
주식회사 동진쎄미켐
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 삼성디스플레이 주식회사, 주식회사 동진쎄미켐 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
Priority to CN201480052773.2A priority Critical patent/CN105579618B/zh
Publication of WO2015046794A1 publication Critical patent/WO2015046794A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30604—Chemical etching
    • 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
    • C23F1/02—Local etching
    • 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
    • C23F1/18—Acidic compositions for etching copper or alloys thereof
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32134—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by liquid etching only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • H01L27/124—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition, shape or layout of the wiring layers specially adapted to the circuit arrangement, e.g. scanning lines in LCD pixel circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/45—Ohmic electrodes

Definitions

  • the present invention relates to an etchant composition and a method for forming a metal wiring and a thin film transistor substrate using the same.
  • a display device such as a liquid crystal display device, a plasma display device, an electrophoretic display device, and an organic electroluminescent device has been widely used.
  • the display device includes a substrate and a plurality of pixels on the substrate.
  • Each pixel includes a thin film transistor connected to a gate line and a data line provided on the substrate.
  • the thin film transistor receives a gate-on voltage through the gate line and an image signal through the data line.
  • the gate line and the data line may be made of metal, and are patterned by a photolithography process.
  • An object of the present invention is to provide an etching solution composition having a high etching rate for the metal and improved over time.
  • Another object of the present invention is to provide a method for forming a metal wiring with reduced wiring defects such as disconnection.
  • Etching liquid composition is 0.5% to 20% by weight persulfate, 0.01% to 1% by weight fluorine compound, 1% to about 10% by weight inorganic acid, based on the total weight of the etching liquid composition, 0.01 wt% to 2 wt% azole compound, 0.1 wt% to 5 wt% chlorine compound, 0.05 wt% to 3 wt% copper salt, 0.01 wt% to 5 wt% antioxidant, or salt of the antioxidant And water such that the total weight of the total composition is 100% by weight.
  • the antioxidant or salts thereof may be ascorbic acid (Ascorbic acid), glutathione (Glutathione), lipoic acid (Lipoic acid), uric acid (Uric acid), or salts thereof.
  • the persulfate is potassium persulfate (K 2 S 2 O 8 ), sodium persulfate (Na 2 S 2 O 8 ) and ammonium persulfate ((NH 4 ) 2 S 2 O 8 At least one selected from the group consisting of).
  • the fluorine compound is hydrofluoric acid (HF), sodium fluoride (NaF), sodium fluoride (NaHF 2 ), ammonium fluoride, NH 4 F), ammonium bifluoride (NH 4 HF 2 ), ammonium fluoroborate (NH 4 BF 4 ), potassium fluoride (KF), potassium difluoride (KHF 2 ), fluoride Aluminum fluoride (AlF 3 ), hydrofluoroboric acid (HBF 4 ), lithium fluoride (LiF), potassium fluoroborate (KBF 4 ), calcium fluoride (CaF 2 ) and silicate fluoride (hexafluorosilicic acid, H 2 SiF 6 ) It may be one or more selected from the group consisting of.
  • the azole compound is benzotriazole, aminotetrazole, aminotetrazole potassium salt, imidazole and pyrazole. It may be one or more selected from the group consisting of.
  • the chlorine compound is hydrochloric acid (HCl), ammonium chloride (ammonium chloride, NH4Cl), potassium chloride (potassium chloride, KCl), iron chloride (iron chloride, FeCl 3 ), sodium chloride (sodium chloride, NaCl), ammonium perchlorate (NH 4 ClO 4 ), potassium perchlorate (K 4 ClO 4 ), sodium perchlorate (Na 4 ClO 4 ), and zinc chloride (ZnCl) It may be at least one selected from the group consisting of 2 ).
  • the copper salt may be at least one member selected from the group consisting of copper nitrate (Cu (NO 3 ) 2 ), copper sulfate (CuSO 4 ) and copper ammonium phosphate (NH 4 CuPO 4 ). .
  • the etchant composition is for etching the metal film containing the etching liquid composition
  • the metal film is made of a multi-layer, titanium on the first metal film and the first metal film It may include a second metal film formed on and containing copper.
  • the etchant composition is used to form a metal wiring by etching a metal film containing copper.
  • a metal line including a copper layer is stacked, a photoresist pattern is formed on the metal layer, and a portion of the metal layer is etched using the photoresist pattern as a mask, followed by the photoresist pattern. It may include the step of removing.
  • the metal film is etched with an etchant composition according to an embodiment of the present invention.
  • a thin film transistor substrate includes a gate line and a gate electrode connected to the gate line on the substrate, the data line crossing the gate line to be insulated from the gate line, the source electrode connected to the data line, and After forming a drain electrode spaced apart from the source electrode, a pixel electrode connected to the drain electrode is formed to manufacture.
  • the gate line, the gate electrode, the data line, the source electrode, and the drain electrode may be formed by a method of forming the metal wire.
  • an etching solution composition having a high etching rate and improved aging even though there is less disconnection of the wiring.
  • a metal wiring with reduced wiring defects such as disconnection is provided.
  • the thin film transistor substrate using the metal wiring manufacturing method provides a high quality display device.
  • FIGS. 1A through 1E are cross-sectional views sequentially illustrating a method of forming metal wirings using an etchant composition according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view illustrating a structure of a display device that may be manufactured using an etchant composition according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 2.
  • 4A to 4C are plan views sequentially illustrating a process of manufacturing a thin film transistor substrate in a method of manufacturing a display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 5A to 5D are cross-sectional views taken along the line II-II 'of FIGS. 4A to 4C.
  • 6a to 6d are photographs of poorly soluble extracts generated as a result of etching copper with the etchant composition of Comparative Example 6.
  • 9A and 9B illustrate reference etching using the etching solution compositions of Comparative Examples 6 and 1, and when the etching test was performed by adding 1,000 ppm of copper powder, CD skew according to the amount of copper was used. And a graph of the taper angle, respectively.
  • 10A to 10C are graphs illustrating Cu EPD, CD-skew, and taper angles according to storage periods in the etching liquid composition according to Example 1, respectively.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
  • the terms “comprise” or “have” are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
  • a part such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” another part, this includes not only when the other part is “right on” but also another part in the middle.
  • a part such as a layer, film, region, plate, etc. is “below” another part, this includes not only the other part “below” but also another part in the middle.
  • An etchant composition according to an embodiment of the present invention is for use in forming a metal wiring by etching a metal film laminated on a substrate, specifically, a metal film including copper.
  • the metal film may be at least one of a copper film and a copper alloy film.
  • the metal film may be provided as a single film, but is not limited thereto, and may be provided as a multilayer.
  • the metal film may further include a thin film made of copper and another metal.
  • the metal film may include a first metal film including titanium and a second metal film formed on the first metal film and including copper.
  • the etchant composition according to an embodiment of the present invention includes a persulfate, a fluorine compound, an inorganic acid, an azole compound, a chlorine compound, a copper salt, and an antioxidant or a salt thereof.
  • the persulfate etches a metal film containing copper or copper as the main oxidant.
  • the persulfate may be contained in about 0.5% to about 20% by weight relative to the total weight of the etchant composition. If the content of the persulfate is lower than about 0.5% by weight, the etching rate may be reduced and sufficient etching may not be performed. When the c amount of the persulfate is higher than about 20% by weight, the etching rate is too fast to control the degree of etching, and thus the metal film including the copper may be overetched.
  • the persulfate may include, for example, potassium persulfate (K 2 S 2 O 8 ), sodium persulfate (Na 2 S 2 O 8 ), or ammonium persulfate ((NH 4 ) 2 S 2 O 8 ) Or two or more of these.
  • K 2 S 2 O 8 potassium persulfate
  • Na 2 S 2 O 8 sodium persulfate
  • ammonium persulfate (NH 4 ) 2 S 2 O 8 ) Or two or more of these.
  • the fluorine compound etches the titanium film of the metal that may be provided in addition to copper and removes residues that may be caused by the etching.
  • the fluorine compound is a compound containing fluorine (F), and is a main component for etching the titanium film when the metal film includes the titanium film.
  • the fluorine compound may be contained in about 0.01% to about 1.0% by weight based on the total weight of the etchant composition.
  • the content of the fluorine compound is lower than about 0.01% by weight, it is difficult to etch titanium, and when the content of the fluorine compound is higher than about 1.0% by weight, the occurrence of residues due to titanium etching increases.
  • the content of the fluorine compound is higher than about 1.0% by weight, not only the titanium but also the glass substrate on which the titanium is laminated may be etched.
  • the fluorine compound for example, hydrofluoric acid (HF), sodium fluoride (NaF), sodium bifluoride (NaHF 2 ), ammonium fluoride (ammonium fluoride, NH 4 F), futon Ammonium bifluoride (NH 4 HF 2 ), ammonium fluoroborate (NH 4 BF 4 ), potassium fluoride (KF), potassium bifluoride (KHF 2 ), aluminum fluoride , AlF 3 ), hydrofluoroboric acid (HBF 4 ), lithium fluoride (LiF), potassium fluoroborate (KBF 4 ), calcium fluoride (CaF 2 ) or fluorofluorosilicic acid, H 2 SiF 6 ).
  • the fluorine compound may include a mixture of two or more thereof.
  • the inorganic acid is an auxiliary oxidant.
  • the etching rate may be controlled according to the content in the etchant composition of the inorganic acid.
  • the inorganic acid may react with copper ions in the etchant composition, thereby preventing the increase of the copper ions to prevent the etching rate from decreasing.
  • the inorganic acid may be contained in about 1% by weight to about 10% by weight based on the total weight of the etchant composition.
  • the etching rate is reduced to reach a sufficient etching rate, and when the content of the inorganic acid is higher than about 10% by weight, cracks may be generated or the photoresist may be peeled off. Can be.
  • the titanium film or the copper film under the photoresist may be excessively etched.
  • the inorganic acid may include nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, or perchloric acid, or may include a mixture of two or more thereof.
  • the azole compound includes at least one nitrogen atom as a 5-membered heterocyclic compound.
  • the azole compound controls the etching of copper in the metal film.
  • an etching rate between the copper film and the titanium film may be controlled by adjusting the content of the azole compound.
  • the azole compound may reduce cut dimension loss (CD loss) of the metal wiring.
  • Specific examples of the azole compound may include benzotriazole, aminotetrazole, aminotetrazole potassium salt, imidazole, or pyrazole. .
  • the azole compound may include a mixture of two or more of them.
  • the azole compound may be contained in about 0.01% to about 2.0% by weight relative to the total weight of the etchant composition.
  • the content of the azole compound is less than about 0.01% by weight based on the total weight of the etchant composition, it is difficult to control the etching rate of the copper film, and if the titanium film is added, it is difficult to control the etching rate between the copper film and the titanium film.
  • the content of the azole compound is greater than about 2% by weight, the etching ability of the etchant composition is rather inhibited by the azole compound.
  • the chlorine compound is used as an auxiliary oxidant for etching the metal film containing copper, and can adjust the angle of the taper of the metal film according to the content.
  • the chlorine compound may induce erosion of the metal phenomenon to induce even erosion of the metal film.
  • the chlorine compound may be contained in about 0.1% to about 5.0% by weight relative to the total weight of the etchant composition.
  • the content of the chlorine compound is less than 0.1% by weight, the etching rate of the metal film containing copper is lowered, so that the etching profile is poor.
  • the content of the chlorine compound is more than 5% by weight, overetching occurs and the metal wiring is lost. Can be.
  • the chlorine compound may be a compound capable of dissociating into chlorine ions, for example, at least among hydrochloric acid (HCl), sodium chloride (NaCl), potassium chloride (KCl), iron chloride (FeCl 3 ), ammonium chloride (NH 4 Cl) One material can be used.
  • HCl hydrochloric acid
  • NaCl sodium chloride
  • KCl potassium chloride
  • FeCl 3 iron chloride
  • NH 4 Cl ammonium chloride
  • chloride-based compound examples include hydrochloric acid (HCl), ammonium chloride (ammonium chloride, NH 4 Cl), potassium chloride (potassium chloride, KCl), iron chloride (FeCl 3 ), sodium chloride , NaCl), ammonium perchlorate (NH 4 ClO 4 ), potassium perchlorate (K 4 ClO 4 ), sodium perchlorate (Na 4 ClO 4 ), or zinc chloride (ZnCl 2 ), etc. Can be mentioned. These can be used individually or in combination of 2 or more, respectively.
  • the copper salt serves to control the CD skew, it is preferable that the etching solution is contained in 0.05 to 3% by weight relative to the total content.
  • the copper salt content is less than 0.05% by weight, the variation of CD skew by the number of treatments is severely shown.
  • the copper salt content is more than 3% by weight, the number of treatments is reduced by reducing the oxidizing power of the main oxidant. .
  • the copper salt examples include copper nitrate (Cu (NO 3 ) 2 ), copper sulfate (CuSO 4 ), and copper ammonium phosphate (NH 4 CuPO 4 ), and the like, which may be used alone or in combination of two or more. have.
  • the antioxidants or salts thereof inhibit the generation of poorly soluble precipitates.
  • the insoluble precipitate is CuCl 2 which is the chlorine compounds react with the Cu 2 + ions present at the time of etching the copper film may be caused to act as a source.
  • the poorly soluble precipitate may be generated by the reaction of the azole compound with Cu 2+ ions present during etching. That is, the insoluble precipitates may occur by the Cu 2 + ions and the azole-based compound that may occur during the etching process the copper salt and the copper layer forms a complex.
  • ATZ represents an azole-based compound, is used as a chelating agent to form a Cu 2 + ions and complexes.
  • the antioxidant of claim or their salts are reduced to Cu + 2 ions to Cu + ions, it inhibits the complex reaction.
  • the antioxidants or antioxidant salts prevent additional chelating reactions with other metal ions that may occur during etching, thereby increasing the number of treatments.
  • the antioxidants or salts thereof are ascorbic acid. (Ascorbic acid), glutathione (Glutathione), lipoic acid (Lipoic acid), uric acid (Uric acid), or salts thereof.
  • the antioxidant or salts thereof may be ascorbic acid or ascorbate.
  • the antioxidant or a salt thereof may be contained in about 0.01% to about 5% by weight based on the total weight of the etchant composition.
  • the amount of the antioxidant or salt of the antioxidant is less than 0.01% by weight, the ability to inhibit the generation of poorly soluble precipitates is reduced, so that poorly soluble precipitates are generated.
  • the amount of the antioxidant is more than 5% by weight, the etching rate of copper is lowered and the etching process is performed. This can take a long time, which can be a problem for productivity.
  • the etchant composition may further include an additional etching control agent, a surfactant, and a pH adjusting agent in addition to the above components.
  • the etchant composition may include a residual amount of water such that the total weight of the etchant composition is 100% by weight.
  • the water may be deionized water.
  • the etchant composition is used in a process of manufacturing an electronic device, and in detail, is used to etch a metal film laminated on a substrate during a process of manufacturing the electronic device.
  • the etchant composition according to the exemplary embodiment of the present invention is particularly used to form a data line by etching a metal film made of copper during a manufacturing process of a display device.
  • the use of the etchant composition is not limited thereto, and of course, it can be used when forming wirings other than data wirings, for example, gate wirings.
  • the etchant composition hardly generates poorly soluble precipitates and has little change over time.
  • the generation of poorly soluble precipitates during etching is reduced or prevented, not only the number of replacements of the filter in the facility for filtering the poorly soluble precipitates is reduced, but also the defects caused by the precipitates acting as foreign substances are reduced.
  • FIGS. 1A through 1E are cross-sectional views sequentially illustrating a method of forming metal wires, particularly metal wires including copper, using an etchant composition according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the etching liquid composition for etching the metal film including the first metal film including titanium and the second metal film including copper will be described as an example.
  • a metal film is stacked on an insulating substrate INS.
  • the metal film may be a double film in which a first metal film CL1 made of a first metal and a second metal film CL2 made of a second metal different from the first metal are sequentially stacked.
  • the first metal may be titanium
  • the second metal may be copper.
  • the metal film is disclosed as an example of a double film, but is not limited thereto.
  • the photoresist film PR is exposed through the mask MSK.
  • the mask MSK includes a first region R1 that blocks all of the irradiated light and a second region R2 that transmits a part of the light and blocks a portion of the light.
  • An upper surface of the insulating substrate INS is divided into regions corresponding to the first region R1 and the second region R2.
  • each corresponding region of the insulating substrate INS is also a first region R1.
  • a photoresist pattern having a predetermined thickness may be formed in a region where all light is blocked through the first region R1.
  • the PRT remains and the photoresist is completely removed in the second region R2 through which light is transmitted, thereby exposing the surface of the insulating substrate INS.
  • a positive photoresist is used to remove the photosensitive film of the exposed portion as described above, but the present invention is not limited thereto.
  • the photosensitive film of the unexposed portion is removed. Negative photoresist may also be used.
  • the first metal film CL1 and the second metal film CL2 formed under the photosensitive film pattern PRT are etched.
  • the first metal film CL1 and the second metal film CL2 are etched, the first metal film CL1 and the second metal film CL2 are etched using the etchant composition according to the embodiment of the present invention.
  • a metal wiring MW in which the first metal wiring ML1 made of the first metal and the second metal wiring ML2 made of the second metal are stacked is formed. Thereafter, as shown in FIG. 1E, the final metal wiring MW is formed by removing the remaining photoresist pattern PRT.
  • a metal wire made of the first metal and the second metal that is, a titanium / copper metal wire is manufactured.
  • a method of forming a metal wiring formed of a plurality of layers has been disclosed, but is not limited thereto.
  • the metal wiring formed of a single layer including copper may also be manufactured in substantially the same method.
  • a display device may be manufactured using the above metal wire manufacturing method. First, a structure of the display device will be described, and a method of manufacturing the display device will be described with reference to the display device. .
  • FIG. 2 is a plan view illustrating a structure of a display device that may be manufactured using an etchant composition according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 3 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 2.
  • the display device has a plurality of pixels and displays an image.
  • the display device is not particularly limited, and for example, a liquid crystal display panel, an organic light emitting display panel, an electrophoretic display panel, and an electrowetting display.
  • Various display panels such as an electrowetting display panel and a microelectromechanical system display panel, may be included.
  • the liquid crystal display of the display device is illustrated as an example.
  • each pixel has the same structure, for convenience of explanation, one pixel is shown together with the gate lines and the data lines adjacent to one of the pixels.
  • the display device includes a first substrate SUB1 having a plurality of pixels PXL, a second substrate SUB2 facing the first substrate SUB1, and the second substrate.
  • the liquid crystal layer LC is formed between the first substrate SUB1 and the second substrate SUB2.
  • the first substrate SUB1 includes a first insulating substrate INS1, a plurality of gate lines GL and a plurality of data lines DL provided on the first insulating substrate INS1.
  • the gate lines GL extend in a first direction on the first insulating substrate INS1.
  • the data lines DL are formed on the gate insulating layer GI and extend in a second direction crossing the first direction.
  • Each pixel PXL is connected to a corresponding one of the gate lines GL and a corresponding one of the data lines DL.
  • Each pixel PXL includes a thin film transistor and a pixel electrode PE connected to the thin film transistor.
  • the thin film transistor includes a gate electrode GE, a semiconductor layer SM, a source electrode SE, and a drain electrode DE.
  • the gate electrode GE is provided to protrude from the gate line GL.
  • the semiconductor layer SM is provided on the gate electrode GE with the gate insulating layer GI interposed therebetween.
  • the semiconductor layer SM includes an active layer ACT provided on the gate insulating layer GI and an ohmic contact layer HOM provided on the active layer ACT.
  • the active layer ACT is provided in a region corresponding to a region where the source electrode SE and the drain electrode DE are formed on a plane, and a region between the source electrode SE and the drain electrode DE.
  • the ohmic contact layer OHM is provided between the active layer ACT and the source electrode SE and between the active layer ACT and the drain electrode DE.
  • the source electrode SE is branched from the data line DL, and at least a portion of the source electrode SE overlaps with the gate electrode GE in plan view.
  • the drain electrode DE is formed to be spaced apart from the source electrode SE, and in plan view, at least a portion of the drain electrode DE overlaps the gate electrode GE.
  • the pixel electrode PE is connected to the drain electrode DE with a passivation layer interposed therebetween.
  • the passivation layer has a contact hole exposing a part of the drain electrode DE, and the pixel electrode PE is connected to the drain electrode DE through the contact hole.
  • the second substrate SUB2 is provided to face the first substrate SUB1, and is provided on the second insulating substrate INS2 and the second insulating substrate INS2 to display colors, And a black matrix BM disposed around the color filter CF to block light, and a common electrode CE to form an electric field with the pixel electrode PE.
  • 4A to 4C are plan views sequentially illustrating a process of manufacturing a thin film transistor substrate in a method of manufacturing a display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 5A to 5D are cross-sectional views taken along the line II-II 'of FIGS. 4A to 4C.
  • FIGS. 4A to 4C and 5A to 5C a method of manufacturing a display device according to an exemplary embodiment will be described with reference to FIGS. 4A to 4C and 5A to 5C.
  • a first wiring part is formed on a first insulating substrate INS1 using a first photolithography process.
  • the first wiring part includes a gate line GL extending in a first direction and a gate electrode GE connected to the gate line GL.
  • the first wiring part sequentially stacks a first metal and a second metal on the first insulating substrate INS1 to form a first conductive layer, and then uses the first mask (not shown) to form the first conductive layer. It is formed by etching the layer.
  • the first metal may be made of titanium, and the second metal may be made of copper.
  • the first metal and the second metal may be etched with the etchant composition according to the embodiment of the present invention described above. Accordingly, the gate line GL and the gate electrode GE may have a double layer structure in which the first metal and the second metal are sequentially stacked.
  • a gate insulating film GI is formed on the first insulating substrate INS1 on which the first wiring part is formed, and the gate insulating film GI is formed using a second photolithography process.
  • the semiconductor pattern and the second wiring portion are formed on the first insulating substrate INS1.
  • the second wiring portion may be spaced apart from the data line DL extending in the second direction crossing the first direction, the source electrode SE extending from the data line DL, and the source electrode SE.
  • the drain electrode DE is included.
  • the gate insulating layer GI is formed by stacking a first insulating material on the first insulating substrate INS1 on which the first wiring part is formed.
  • the semiconductor pattern and the second wiring part sequentially form a first semiconductor material, a second semiconductor material, and first and second metals on the first insulating substrate INS1, and form a second mask (not shown). And selectively etch the first semiconductor material, the second semiconductor material, and the first and second metal, respectively.
  • the first metal may be made of titanium, and the second metal may be made of copper.
  • the first metal and the second metal may be etched with the etchant composition according to the embodiment of the present invention described above. Accordingly, the data line DL, the source electrode SE, and the drain electrode DE may have a double layer structure in which the first metal and the second metal are sequentially stacked.
  • the second mask may be a slit mask or a diffraction mask.
  • the pixel electrode PE is formed on the first insulating substrate INS1 on which the second wiring part is formed by using third and fourth photolithography processes.
  • a passivation layer PSV having a contact hole CH exposing a part of the drain electrode DE is formed on the first insulating substrate INS1 on which the second wiring part is formed.
  • the passivation layer PSV is formed by stacking a second insulating material layer (not shown) and a photoresist film (not shown) on the first insulating substrate INS1 on which the second wiring part is formed. After exposure and development to form a photoresist pattern (not shown), it may be formed by removing a portion of the second insulating material layer using the photoresist pattern as a mask.
  • a pixel electrode PE is formed on the passivation layer PSV and connected to the drain electrode DE through the contact hole CH using a fourth photolithography process.
  • the pixel electrode PE sequentially laminates a transparent conductive material layer (not shown) and a photoresist film (not shown) on the first insulating substrate INS1 on which the passivation layer PSV is formed, and exposes and develops the photoresist film.
  • the transparent conductive material layer is patterned using the photoresist pattern as a mask.
  • the thin film transistor substrate manufactured by the above method that is, the first substrate SUB1 is bonded to face the second substrate SUB2 on which the color filter layer is formed.
  • the liquid crystal layer LC is formed between the first substrate SUB1 and the second substrate SUB2.
  • the present embodiment can fabricate a thin film transistor substrate through a photolithography process.
  • metal wirings may be formed using the etchant composition according to the embodiment of the present invention.
  • the forming of the metal wires using the etchant composition is not limited thereto, and only when the second wiring part is formed using the second mask, the etchant composition may be used or the first mask may be formed using the first mask. Only when forming one wiring part, the said etching liquid composition can be used. Alternatively, the etchant composition may be used when forming wirings other than the first and second wiring units.
  • the etchant compositions according to Examples 1 to 3 and the other etchant compositions of Comparative Examples 1 to 6 were prepared as shown in Table 1 below.
  • the unit which shows content of each component in Table 1 represents the weight% which makes 100% of the total weight of an etching liquid composition.
  • Example 1 Persulfate (wt%) Inorganic acid (wt%) Fluorine compound (wt%) Azole compound (wt%) Ascorbic acid (wt%) Chlorine Compound (wt%) Copper salt (wt%) Acetic acid (wt%) water
  • Example 1 10 3 0.5 1.2 0.5 1.5 0.19 0 Remaining amount
  • Example 2 10 3 0.5 1.2 One 1.5 0.19 0 Remaining amount
  • Example 3 10 3 0.5 1.2 5 1.5 0.19 0 Remaining amount Comparative Example 1 10 3 0.5 1.2 0 1.5 0.19 0 Remaining amount Comparative Example 2 10 3 0.5 1.2 0 0 0.19 0 Remaining amount Comparative Example 3 10 3 0.5 1.2 0 1.5 0.19 0 Remaining amount Comparative Example 4 10 3 0.5 0 0 1.5 0.19 0 Remaining amount Comparative Example 5 10 3 0.5 1.5 0.5 1.5 0.19 3 Remaining amount Comparative Example 6 10 3 0.5 1.5 0 1.5 0.19 3 Remaining amount
  • samples including a titanium film, a copper film and a photoresist pattern sequentially stacked on a glass substrate were prepared.
  • Each sample was sprayed with the etchant compositions of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 6 to measure the etch rate for each sample, and the CD skew and taper angles were measured using scanning electron micrographs.
  • the etching liquid compositions of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 6 of Table 1 were prepared, and the amount of precipitates generated per weight of the etching solution after storage at about 2 ° C. for a period of time was measured.
  • Table 2 shows the evaluation of the etch ratio (E / R), CD skew, taper angle, and amount of precipitates of the etchant compositions of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 6.
  • the copper etching rate is 200 ⁇ / sec or more and 300 ⁇ / sec or less
  • CD Skew (one side) was 1.5 micrometers or more and 1.7 micrometers or less
  • the taper angle showed very excellent 60-70 degrees.
  • the etching rate of copper was 200 mW / sec or more and 300 mW / sec or less
  • CD skew (one side) was 1.8 ⁇ m
  • the taper angle was excellently in the range of 30 ° to 60 °. appear.
  • the etchant according to Example 3 and Comparative Examples 3 and 4 the etching characteristics were poor.
  • Comparative Examples 2, 3, and 4 did not contain antioxidants or antioxidant salts, but did not contain copper salts, chlorine compounds, or azole compounds that caused poorly soluble precipitates. There was no occurrence.
  • Comparative Example 5 in which acetic acid, a kind of organic acid, was included in the same composition as in Example 1, poorly soluble precipitates were generated due to deterioration of antioxidant performance by acetic acid.
  • Table 3 measures the amount of precipitation of poorly soluble precipitate when the concentration of ascorbic acid was added to the etching solution composition of Comparative Example 6 as an antioxidant.
  • the precipitation amount of the poorly soluble precipitate was measured by the following method. First, the copper was etched for 5 minutes by attaching a paper filter to one side of the etching chamber and mixing 4000 ppm of copper per 3 kg of the etchant composition of Comparative Example 6 with the etchant composition to form an etching condition by copper. Then, the paper filter was collected, dried for 24 hours, washed with deionized water, naturally dried for 24 hours, and weighed to subtract the weight of the initial paper filter.
  • the amount of mixed copper of copper per 3kg of the etchant composition was changed to 0ppm, 2000ppm, 4000ppm, and 6000ppm and added at a constant time at 2 ° C. Stored.
  • 6A to 6D and 7A to 7D are photographs of poorly soluble extracts generated in the etchant compositions of Comparative Example 6 and Example 1, respectively.
  • the amount of poorly soluble precipitates generated according to the amount of copper is summarized in Table 4 below.
  • Table 7 shows a reference test result by performing a reference etch using the etchant composition of Example 1 and adding an etching test by adding 1,000 ppm of copper powder.
  • Cu EPD represents an end point detect (second) when etching is completed to a predetermined degree when patterning copper with the etchant composition in a photolithography process.
  • Example 1 there is no sparingly soluble precipitate even if the storage period is increased.
  • Comparative Example 6 it can be seen that the amount of poorly soluble precipitate continuously increases as the storage day increases.
  • 9A and 9B illustrate a CD skew according to copper content when a reference etch was performed using the etchant compositions of Comparative Examples 6 and 1 and the etching test was performed by adding 1,000 ppm of copper powder.
  • Example 1 of the present invention After the etching solution composition of Example 1 of the present invention was stored at about 10 ° C. for a period of time, the etching solution composition was subjected to an etching test again under the same conditions every day, and compared with the reference test results, and the results are shown in Table 9 below. In summary.
  • 10A to 10C are graphs showing Cu EPD, CD-skew, and taper angles according to storage periods in the etching liquid composition according to Example 1, respectively.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Weting (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 식각액 조성물은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.5중량% 내지 20중량%의 과황산염, 0.01중량% 내지 1중량%의 불소 화합물, 1중량% 내지 약 10중량%의 무기산, 0.01중량% 내지 2중량%의 아졸계 화합물, 0.1중량% 내지 5중량%의 염소 화합물, 0.05중량% 내지 3중량%의 구리염, 0.01중량% 내지 5중량%의 항산화제 또는 상기 항산화제의 염, 및 전체 조성물의 총 중량이 100중량%가 되도록 하는 물을 포함한다. 식각액 조성물은 구리를 포함하는 금속막을 식각하여 금속 배선을 형성하거나 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 제조시에 사용될 수 있다.

Description

식각액 조성물, 및 이를 이용한 금속 배선과 박막 트랜지스터 기판 형성 방법
본 발명은 식각액 조성물, 및 이를 이용한 금속 배선과 박막 트랜지스터 기판 형성 방법에 관한 것이다.
최근 액정 표시 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, 전기영동 표시 장치 및 유기 전계 발광 장치와 같은 표시 장치가 많이 사용되고 있다.
상기 표시 장치는 기판과, 상기 기판 상에 구비된 복수의 화소들을 포함한다. 각 화소들은 상기 기판 상에 제공된 게이트 라인과 데이터 라인에 연결된 박막 트랜지스터를 포함한다. 상기 박막 트랜지스터에는 상기 게이트 라인을 통해 게이트 온 전압이 입력되고 상기 데이터 라인을 통해 영상 신호가 입력된다.
상기 게이트 라인과 상기 데이터 라인은 금속으로 이루어질 수 있으며, 포토리소그래피 공정으로 패터닝된다.
본 발명의 목적은 금속에 대한 식각률이 높고 경시성이 개선된 식각액 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 단선과 같은 배선 불량이 감소된 금속 배선을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 제조 시간과 비용이 감소되며 단선과 같은 배선 불량이 감소된 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각액 조성물은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.5중량% 내지 20중량%의 과황산염, 0.01중량% 내지 1중량%의 불소 화합물, 1중량% 내지 약 10중량%의 무기산, 0.01중량% 내지 2중량%의 아졸계 화합물, 0.1중량% 내지 5중량%의 염소 화합물, 0.05중량% 내지 3중량%의 구리염, 0.01중량% 내지 5중량%의 항산화제 또는 상기 항산화제의 염, 및 전체 조성물의 총 중량이 100중량%가 되도록 하는 물을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 항산화제 또는 이들의 염은 아스코르브산(Ascorbic acid), 글루타티온(Glutathione), 리포산(Lipoic acid), 요산(Uric acid), 또는 이들의 염일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 과황산염은 과황산포타슘(K2S2O8), 과황산소듐(Na2S2O8) 및 과황산암모늄((NH4)2S2O8)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 한 종 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 불소 화합물은 불화수소산(hydrofluoric acid, HF), 불화소듐(sodium fluoride, NaF), 이불화소듐(sodium bifluoride, NaHF2), 불화암모늄(ammonium fluoride, NH4F), 이불화암모늄 (ammonium bifluoride, NH4HF2), 붕불화암모늄(ammonium fluoroborate, NH4BF4), 불화포타슘(potassium fluoride, KF), 이불화포타슘(potassium bifluoride, KHF2), 불화알루미늄(aluminium fluoride, AlF3), 붕불산(hydrofluoroboric acid, HBF4), 불화리튬(lithium fluoride, LiF), 불화붕산 포타슘(potassium fluoroborate, KBF4), 불화칼슘(calcium fluoride, CaF2) 및 불화규산(hexafluorosilicic acid, H2SiF6)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 아졸계화합물은 벤조트리아졸(benzotriazole), 아미노테트라졸(aminotetrazole), 아미노테트라졸 포타슘염(aminotetrazole potassium salt), 이미다졸(imidazole) 및 피라졸(pyrazole)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 염소 화합물은 염산(hydrochloric acid, HCl), 염화암모늄(ammonium chloride, NH4Cl), 염화포타슘(potassium chloride, KCl), 염화철(iron chloride, FeCl3), 염화소듐(sodium chloride, NaCl), 과염소산암모늄(ammonium perchlorate, NH4ClO4), 과염소산포타슘(potassium perchlorate, K4ClO4), 과염소산소듐(sodium perchlorate, Na4ClO4) 및 염화 아연(zinc chloride, ZnCl2)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 구리염은 질산구리(Cu(NO3)2), 황산구리(CuSO4) 및 인산구리암모늄(NH4CuPO4)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 식각액 조성물은 상기 식각액 조성물은 구리를 포함하는 금속막을 식각하기 위한 것으로서, 상기 금속막은 다중막으로 이루어지며, 티타늄을 제1 금속막 및 상기 제1 금속막 상에 형성되며 구리를 포함하는 제2 금속막을 포함할 수 있다.
상기 식각액 조성물은 구리를 포함하는 금속막을 식각하여 금속 배선을 형성하는 데 사용된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 배선은 구리를 포함하는 금속막을 적층하고, 상기 금속막 상에 감광막 패턴을 형성하고, 상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 상기 금속막의 일부를 식각한 후, 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 금속막은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액 조성물로 식각된다.
상기 금속 배선을 형성하는 방법은 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 제조시에 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 기판 상에 게이트 라인 및 상기 게이트 라인에 연결된 게이트 전극을 형성하고, 상기 게이트 라인과 절연되게 교차하는 데이터 라인과, 상기 데이터 라인에 연결된 소스 전극, 상기 소스 전극으로부터 이격된 드레인 전극을 형성한 후, 상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성하여 제조한다. 여기서, 상기 게이트 라인, 상기 게이트 전극, 상기 데이터 라인, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극은 상기 금속 배선을 형성하는 방법으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 배선의 단선 불량이 적으면서도 식각률이 높고 경시성이 개선된 식각액 조성물이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 단선과 같은 배선 불량이 감소된 금속 배선을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 금속 배선 제조 방법을 이용하여 박막 트랜지스터 기판의 제조함으로써 고품질의 표시 장치를 제공한다.
도 1a 내지 도 1e은 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물을 이용하여 금속 배선을 형성하는 방법을 순차적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물을 이용하여 제조할 수 있는 표시 장치의 구조를 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2의 I-I'에 따른 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법에 있어서 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정을 순차적으로 나타내는 평면도이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 4a 내지 도 4c의 II-II'선에 따른 단면도이다.
도 6a 내지 도 6d는 비교예 6의 식각액 조성물로 구리를 식각한 결과 발생하는 난용성 추출물을 촬영한 사진이다.
도 7a 내지 도 7d는 실시예 1의 식각액 조성물로 구리를 식각한 결과 발생하는 난용성 추출물을 촬영한 사진이다.
도 8a 및 도 8b는 각각 비교예 6 및 실시예 1의 EDS 스펙트럼이다.
도 9a 및 도 9b는 비교예 6 및 실시예 1의 식각액 조성물을 이용하여 레퍼런스 식각(reference etch)을 진행하고 구리 파우더를 1,000ppm씩 첨가하여 식각 테스트를 진행하였을 때, 구리의 함량에 따른 CD 스큐와 테이퍼 각도를 각각 도시한 그래프이다.
도 10a 내지 도 10c는 실시예 1에 따른 식각액 조성물에 있어서, 보관 기간에 따른 Cu EPD, CD-스큐, 및 테이퍼 각도를 각각 도시한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물은 기판 상에 적층된 금속막, 구체적으로는 구리를 포함하는 금속막을 식각하여 금속 배선을 형성하는 데 사용하기 위한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속막은 구리막 및 구리 합금막 중 적어도 하나일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속막은 단일막으로 제공될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다중막으로 제공될 수 있다. 상기 금속막이 다중막으로 제공되는 경우, 상기 금속막은 상기 구리와 다른 금속으로 이루어진 박막을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 금속막은 티타늄을 포함하는 제1 금속막과, 상기 제1 금속막 상에 형성되며 구리를 포함하는 제2 금속막으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물은 과황산염, 불소 화합물, 무기산, 아졸계 화합물, 염소 화합물, 구리염, 및 항산화제 또는 이들의 염을 포함한다.
상기 과황산염은 주요 산화제로서 구리 또는 구리를 포함하는 금속막을 식각한다. 상기 과황산염은 상기 식각액 조성물 총 중량에 대하여 약 0.5중량% 내지 약 20중량%으로 함유될 수 있다. 상기 과황산염의 함량이 약 0.5중량%보다 낮으면 식각률이 감소하여 충분한 식각이 이루어지지 않을 수 있다. 상기 과황산염의 c량이 약 20중량%보다 높으면 식각률이 지나치게 빠르기 때문에 식각 정도를 제어하기 힘들며, 이에 따라 상기 구리를 포함하는 금속막이 과식각(overetching)될 수 있다.
상기 과황산염은 예를 들어, 과황산포타슘(K2S2O8), 과황산소듐(Na2S2O8), 또는 과황산암모늄((NH4)2S2O8)을 포함할 수 있으며, 또는 이들 중 두 종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 불소 화합물은 구리 이외에 제공될 수 있는 금속 중 티타늄막을 식각하며 상기 식각에 의해 발생할 수 있는 잔사를 제거한다. 상기 불소 화합물은 불소(fluorine, F)을 포함하는 화합물로서, 상기 금속막이 상기 티타늄막을 포함하는 경우 상기 티타늄막을 식각하는 주성분이다.
상기 불소 화합물은 상기 식각액 조성물 총 중량에 대하여 약 0.01중량% 내지 약 1.0중량%으로 함유될 수 있다. 상기 불소 화합물의 함량이 약 0.01중량%보다 낮으면 티타늄의 식각이 어려우며, 약 1.0중량%보다 높으면 티타늄 식각에 따른 잔사의 발생이 증가한다. 또한, 상기 불소 화합물의 함량이 약 1.0중량%보다 높으면 상기 티타늄뿐만 아니라 상기 티타늄이 적층된 유리 기판이 식각될 수 있다.
상기 불소 화합물은, 예를 들어, 불화수소산(hydrofluoric acid, HF), 불화소듐(sodium fluoride, NaF), 이불화소듐(sodium bifluoride, NaHF2), 불화암모늄(ammonium fluoride, NH4F), 이불화암모늄 (ammonium bifluoride, NH4HF2), 붕불화암모늄(ammonium fluoroborate, NH4BF4), 불화포타슘(potassium fluoride, KF), 이불화포타슘(potassium bifluoride, KHF2), 불화알루미늄(aluminium fluoride, AlF3), 붕불산(hydrofluoroboric acid, HBF4), 불화리튬(lithium fluoride, LiF), 불화붕산 포타슘(potassium fluoroborate, KBF4), 불화칼슘(calcium fluoride, CaF2) 또는 불화규산(hexafluorosilicic acid, H2SiF6)을 포함할 수 있다. 또한 상기 불소 화합물은 이들 중 두 종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 무기산은 보조 산화제이다. 상기 무기산의 상기 식각액 조성물 내의 함량에 따라 식각 속도가 제어될 수 있다. 상기 무기산은 상기 식각액 조성물 내의 구리 이온과 반응할 수 있으며, 이에 따라 상기 구리 이온의 증가를 막아 식각률이 감소하는 것을 방지한다. 상기 무기산은 상기 식각액 조성물 총 중량에 대하여 약 1중량% 내지 약 10중량%로 함유될 수 있다. 상기 무기산의 함량이 약 1중량%보다 낮으면 식각률이 감소하여 충분한 식각 속도에 도달하지 못하고, 약 10중량%보다 높으면 금속막 식각시 사용되는 감광막에 균열(crack)이 생기거나 상기 감광막이 벗겨질 수 있다. 상기 감광막에 상기 균열이 생기거나 상기 감광막이 벗겨지는 경우에는 상기 감광막의 하부에 위치한 상기 티타늄막이나 상기 구리막이 과도하게 식각될 수 있다.
상기 무기산은 질산, 황산, 인산, 또는 과염소산을 포함할 수 있으며, 또는 이들 중 두 종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 아졸계 화합물은 5원 헤테로 고리 화합물로서 질소 원자를 적어도 하나 포함한다. 상기 아졸계 화합물은 상기 금속막에서 구리의 식각을 제어한다. 만약, 상기 금속막에 있어서, 구리막의 상부 및/또는 하부에 티타늄막이 구비된 경우, 상기 아졸계 화합물의 함량을 조절함으로써 상기 구리막과 상기 티타늄막 사이의 식각 속도를 조절할 수 있다. 상기 아졸계 화합물은 금속 배선의 컷 디멘션 손실(cut dimension loss, CD loss)을 줄일 수 있다. 상기 아졸계 화합물의 구체적인 예로서는, 벤조트리아졸(benzotriazole), 아미노테트라졸(aminotetrazole), 아미노테트라졸 포타슘염(aminotetrazole potassium salt), 이미다졸(imidazole), 또는 피라졸(pyrazole)을 포함할 수 있다. 또한 상기 아졸계 화합물은 이들 중 두 종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 아졸계 화합물은 상기 식각액 조성물 총 중량에 대하여 약 0.01중량% 내지 약 2.0중량%으로 함유될 수 있다. 상기 아졸계 화합물의 함량이 상기 식각액 조성물 전체 중량에 대해서 약 0.01 중량％ 미만인 경우, 상기 구리막의 식각 속도를 제어하기 어려우며, 만약 티타늄막이 추가된 경우 구리막과 티타늄막 사이의 식각 속도를 제어하기 어렵다. 상기 아졸계 화합물의 함량이 약 2 중량％ 초과인 경우, 상기 아졸계 화합물에 의해서 오히려 상기 식각액 조성물의 식각 능력이 저해된다.
상기 염소 화합물은 구리를 포함하는 금속막을 식각하는 보조 산화제로 사용되며, 함량에 따라 금속막의 테이퍼의 각도를 조절할 수 있다. 또한, 상기 염소 화합물은 상기 금속 현상의 침식 현상을 방지하여 상기 금속막의 고른 침식을 유도할 수 있다.
상기 염소 화합물은 상기 식각액 조성물 총 중량에 대하여 약 0.1중량% 내지 약 5.0중량%으로 함유될 수 있다. 상기 염소 화합물의 함량이 0.1중량% 미만으로 함유 되는 경우에는 구리를 포함하는 금속막의 식각 속도가 저하되어 식각 프로파일이 불량하게 되며, 5 중량%를 초과하게 되면 과식각이 발생하여 금속 배선이 소실될 수 있다.
상기 염소 화합물은 염소 이온으로 해리될 수 있는 화합물일 수 있으며, 예를 들어, 염산(HCl), 염화소듐(NaCl), 염화포타슘(KCl), 염화철(FeCl3), 염화암모늄(NH4Cl) 중에서 적어도 하나의 물질이 사용될 수 있다.
상기 염화물계 화합물의 구체적인 예로서는, 염산(hydrochloric acid, HCl), 염화암모늄(ammonium chloride, NH4Cl), 염화포타슘(potassium chloride, KCl), 염화철(iron chloride, FeCl3), 염화소듐(sodium chloride, NaCl), 과염소산암모늄(ammonium perchlorate, NH4ClO4), 과염소산포타슘(potassium perchlorate, K4ClO4), 과염소산소듐(sodium perchlorate, Na4ClO4) 또는 염화 아연(zinc chloride, ZnCl2) 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2이상을 조합하여 이용할 수 있다.
상기 구리염은 씨디스큐(CD skew)를 조절하는 역할을 하며, 식각액이 총 함량에 대하여 0.05 내지 3 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 구리염의 함량이 0.05 중량% 미만으로 함유되는 경우에는 처리 매수별 씨디스큐의 변화의 편차가 심하게 나타나며, 3 중량%를 초과하게 되면 주 산화제의 산화력을 감소 시켜 처리 매수가 감소시키게 되는 요인이 된다.
상기 구리염의 구체적인 예로서는, 질산구리(Cu(NO3)2), 황산구리(CuSO4) 및 인산구리암모늄(NH4CuPO4) 등을 들 수 있으며, 이들은 각각 단독으로 또는 2이상을 조합하여 이용할 수 있다.
상기 항산화제 또는 이들의 염은 난용성 석출물의 발생을 억제한다. 상기 난용성 석출물은 구리막 식각시에 존재하는 Cu2 + 이온과 상기 염소 화합물이 반응한 CuCl2가 소스로 작용하여 발생할 수 있다. 상기 난용성 석출물은 식각시에 존재하는 Cu2+ 이온과 상기 아졸계 화합물이 반응하여 발생할 수 있다. 즉, 상기 난용성 석출물은 상기 구리염 및 구리막 식각 공정 중에 발생하는 Cu2 + 이온과 상기 아졸계 화합물이 착물을 형성함으로써 발생할 수 있다.
상기 난용성 석출물이 발생하는 메커니즘은 다음의 화학식 1과 같다. 여기서, ATZ는 아졸계 화합물을 나타내며, 킬레이트로 사용되어 Cu2 + 이온과 착물을 형성한다.
[화학식 1]
Cu2 + ( aq ) + 2NaCl( aq ) → Cu2 + ( aq ) + 2Cl- ( aq ) + 2Na+ ( aq )
Cu2 + ( aq ) + 2Cl- ( aq ) + 4ATZ → Cu(ATZ)4Cl2↓
상기 항산화제 또는 이들의 염은 Cu2 + 이온을 Cu+ 이온으로 환원시킴으로써, 상기 착물 반응을 억제한다. 상기 항산화제 또는 항산화제 염류는 식각시 발생할 수 있는 다른 금속 이온과의 킬레이팅 반응이 추가적으로 일어나는 것을 방지함으로써, 결과적으로 처리매수를 증가시켜주는 역할을 한다.상기 항산화제 또는 이들의 염은 아스코르브산(Ascorbic acid), 글루타티온(Glutathione), 리포산(Lipoic acid), 요산(Uric acid), 또는 이들의 염을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 항산화제 또는 이들의 염은 아스코르브산 또는 아스코르브산염일 수 있다.
상기 아스코르브산은 하기 화학식 2의 반응을 통해 Cu2 + 이온을 Cu+ 이온으로 환원시킨다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2014008593-appb-I000001
상기 항산화제 또는 이들의 염은 상기 식각액 조성물 총 중량에 대하여 약 0.01중량% 내지 약 5중량%로 함유될 수 있다. 상기 항산화제 또는 항산화제의 염의 함량이 0.01중량% 미만인 경우에는 난용성 석출물의 발생 억제능력이 저하되어 난용성 석출물이 발생되며, 5중량%를 초과하게 되면 구리의 식각 속도가 저하되어 공정상에서 식각 시간이 길어질 수 있어 생산성에 문제가 될 수 있다.
상기 식각액 조성물에는 상기한 구성 요소 이외에 추가 식각 조절제, 계면 활성제, pH 조절제가 더 포함될 수 있다.
상기 식각액 조성물에는 상기 식각액 조성물 전체의 중량이 100중량%가 되도록 하는 잔량의 물이 포함될 수 있다. 상기 물은 탈이온수(deionized water)일 수 있다.
상기한 식각액 조성물은 전자 기기를 제조하는 공정에 사용되며, 상세하게는 상기 전자 기기의 제조 공정 중 기판 상에 적층된 금속막을 식각하는 데 이용된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액 조성물은 특히, 표시 장치의 제조 공정 중 구리로 이루어진 금속막을 식각하여 데이터 배선을 형성할 때 이용된다. 그러나, 상기 식각액 조성물의 용도는 이에 한정되는 것은 아니며 데이터 배선 이외의 배선, 예를 들어 게이트 배선을 형성할 때도 이용할 수 있음은 물론이다.
상기 식각액 조성물은 난용성 석출물이 거의 발생하지 않으며 경시 변화가 적다. 특히, 식각시 난용성 석출물의 발생이 감소 또는 방지되므로, 난용성 석출물을 거르는 설비 내 필터의 교환 회수가 감소할 뿐만 아니라, 상기 석출물이 이물로서 작용하여 발생하는 불량이 감소된다.
도 1a 내지 도 1e은 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물을 이용하여 금속 배선, 특히, 구리를 포함하는 금속 배선을 형성하는 방법을 순차적으로 도시한 단면도이다. 이하, 설명에서는 티타늄을 포함하는 제1 금속막과 구리를 포함하는 제2 금속막으로 이루어진 금속막을 식각하는 식각액 조성물을 일 예로 설명한다.
도 1a를 참조하면, 절연 기판(INS) 상에 금속막이 적층된다. 상기 금속막은 제1 금속으로 이루어진 제1 금속막(CL1)과 상기 제1 금속과 다른 제2 금속으로 이루어진 제2 금속막(CL2)이 순차적으로 적층된 이중막일 수 있다. 여기서 상기 제1 금속은 티타늄일 수 있으며, 상기 제2 금속은 구리일 수 있다. 여기서, 상기 금속막은 이중막을 일 예로서 개시하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 금속과 상기 제2 금속을 포함하는 합금으로 이루어진 단일막이나, 상기 제1 금속막(CL1)과 상기 제2 금속막(CL2)이 교번하여 적층된 3중막 이상의 다중막일 수도 있다.
다음으로, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 절연 기판(INS) 전면에 감광막(PR)을 형성한 후, 마스크(MSK)를 통해 상기 감광막(PR)을 노광한다.
상기 마스크(MSK)는 조사된 광을 모두 차단시키는 제1 영역(R1)과 광의 일부만 투과시키고 일부는 차단하는 제2 영역(R2)으로 이루어진다. 상기 절연 기판(INS)의 상면은 상기 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)에 대응하는 영역들로 나누어지며, 이하 상기 절연 기판(INS)의 각 대응 영역도 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)으로 칭한다.
이어서, 상기 마스크(MSK)를 통해 노광된 감광막(PR)을 현상하고 나면, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 제1 영역(R1)을 통해 광이 모두 차단된 영역에는 소정 두께의 감광막 패턴(PRT)이 남아있게 되고, 광이 전부 투과된 상기 제2 영역(R2)에는 상기 감광막이 완전히 제거되어 상기 절연 기판(INS)의 표면이 노출된다.
여기서, 본 발명의 제1 실시예에서는 상기한 바와 같이 노광된 부분의 감광막이 제거되도록 포지티브 포토레지스트를 사용하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 다른 실시예에서는 노광되지 않은 부분의 감광막이 제거되도록 하는 네거티브 포토레지스트를 사용할 수도 있다.
다음으로, 도 1d에 도시된 바와 같이, 상기 감광막 패턴(PRT)을 마스크로 하여, 그 하부에 형성된 상기 제1 금속막(CL1)과 상기 제2 금속막(CL2)을 식각한다. 상기 제1 금속막(CL1)과 상기 제2 금속막(CL2)을 식각할 때는 상술한 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물을 이용하여 식각한다.
그 결과, 상기 제1 금속으로 이루어진 제1 금속 배선(ML1)과 상기 제2 금속으로 이루어진 제2 금속 배선(ML2)이 적층된 금속 배선(MW)이 형성된다. 이후, 도 1e에 도시된 바와 같이, 상기 남아있는 감광막 패턴(PRT)을 제거함으로써 최종적인 금속 배선(MW)이 형성한다.
상기한 과정을 거쳐, 상기 제1 금속과 상기 제2 금속으로 이루어진 금속 배선, 즉, 티타늄/구리 금속 배선이 제조된다. 본 설명에서는 복층으로 형성된 금속 배선을 형성하는 방법을 개시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 구리를 포함하는 단일층으로 형성된 금속 배선도 실질적으로 동일한 방법으로 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기한 금속 배선 제조 방법을 이용하여 표시 장치를 제조할 수 있는 바, 먼저 표시 장치의 구조를 설명하고, 상기 표시 장치를 참조하여 상기 표시 장치의 제조 방법을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물을 이용하여 제조할 수 있는 표시 장치의 구조를 도시한 평면도이다. 도 3은 도 2의 I-I'에 따른 단면도이다.
본 발명의 실시예들에 따르면 상기 표시 장치는 복수의 화소들을 가지며 영상을 표시한다. 상기 표시 장치는 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 액정 표시 패널(liquid crystal display panel), 유기 전계 발광 표시 패널(organic light emitting display panel), 전기영동 표시 패널(electrophoretic display panel), 일렉트로웨팅 표시 패널(electrowetting display panel), MEMS 표시 패널(microelectromechanical system display panel) 등의 다양한 표시 패널을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 표시 장치 중 액정 표시 장치를 일 예로서 도시하였다. 여기서, 각 화소는 동일한 구조로 이루어지므로 설명의 편의상 하나의 화소가 상기 화소들 중 하나의 화소에 인접한 상기 게이트 라인들 및 상기 데이터 라인들과 함께 도시되었다.
도 2 및 도 3를 참조하면, 상기 표시 장치는 복수의 화소들(PXL)이 구비된 제1 기판(SUB1), 상기 제1 기판(SUB1)에 대향하는 제2 기판(SUB2), 및 상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2) 사이에 형성된 액정층(LC)을 포함한다.
상기 제1 기판(SUB1)은 제1 절연 기판(INS1), 상기 제1 절연 기판(INS1) 상에 구비된 복수의 게이트 라인들(GL)과 복수의 데이터 라인들(DL)을 포함한다. 상기 게이트 라인들(GL)은 상기 제1 절연 기판(INS1) 상에 제1 방향으로 연장되어 형성된다. 상기 데이터 라인들(DL)은 상기 게이트 절연막(GI) 상에 형성되며, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된다.
각 화소(PXL)는 상기 게이트 라인들(GL) 중 대응하는 하나와 상기 데이터 라인들(DL) 중 대응하는 하나에 연결된다. 상기 각 화소(PXL)는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소 전극(PE)을 포함한다.
상기 박막 트랜지스터는 게이트 전극(GE), 반도체층(SM), 소스 전극(SE), 드레인 전극(DE)을 포함한다.
상기 게이트 전극(GE)은 상기 게이트 라인(GL)으로부터 돌출되어 제공된다.
상기 반도체층(SM)은 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 상기 게이트 전극(GE) 상에 제공된다. 상기 반도체층(SM)은 상기 게이트 절연막(GI) 상에 제공된 활성층(ACT)과 상기 활성층(ACT) 상에 제공된 오믹 콘택층(OHM)을 포함한다. 상기 활성층(ACT)은 평면 상에서 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE)이 형성된 영역 및 상기 소스 전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 사이의 영역에 대응하는 영역에 제공된다. 상기 오믹 콘택층(OHM)은 상기 활성층(ACT)과 상기 소스 전극(SE) 사이 및 상기 활성층(ACT)과 상기 드레인 전극(DE) 사이에 제공된다.
상기 소스 전극(SE)은 상기 데이터 라인(DL)에서 분지되어 형성되며, 평면상에서 볼 때 상기 게이트 전극(GE)과 적어도 일부가 중첩한다. 상기 드레인 전극(DE)은 상기 소스 전극(SE)로부터 이격되어 형성되며, 평면 상에서 볼 때, 상기 게이트 전극(GE)과 적어도 일부가 중첩한다.
상기 화소 전극(PE)은 패시베이션층을 사이에 두고 상기 드레인 전극(DE)과 연결된다. 상기 패시베이션층은 상기 드레인 전극(DE)의 일부를 노출시키는 콘택홀을 가지며, 상기 화소 전극(PE)은 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극(DE)과 연결된다.
상기 제2 기판(SUB2)은 상기 제1 기판(SUB1)에 대향하여 구비되며, 제2 절연 기판(INS2), 상기 제2 절연 기판(INS2) 상에 구비되어 색을 나타내는 컬러 필터(CF), 상기 컬러 필터(CF)의 둘레에 구비되어 광을 차단하는 블랙 매트릭스(BM), 및 상기 화소 전극(PE)과 전계를 형성하는 공통 전극(CE)을 포함한다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법에 있어서 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정을 순차적으로 나타내는 평면도이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 4a 내지 도 4c의 II-II'선에 따른 단면도이다.
이하, 도 4a 내지 도 4c 및 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 설명한다.
도 4a 및 도 5a를 참조하면, 제1 포토리소그래피 공정을 이용하여 제1 절연 기판(INS1) 상에 제1 배선부가 형성된다. 상기 제1 배선부는 제1 방향으로 연장된 게이트 라인(GL)과, 상기 게이트 라인(GL)에 연결된 게이트 전극(GE)을 포함한다.
상기 제1 배선부는 상기 제1 절연 기판(INS1) 상에 제1 금속 및 제2 금속을 순차적으로 적층하여 제1 도전층을 형성한 다음, 제1 마스크(미도시)를 이용하여 상기 제2 도전층을 식각하여 형성된다. 상기 제1 금속은 티타늄으로 이루어질 수 있으며, 상기 제2 금속은 구리로 이루어질 수 있다. 상기 제1 금속 및 제2 금속은 상술한 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물로 식각될 수 있다. 이에 따라, 상기 게이트 라인(GL)과 상기 게이트 전극(GE)은 상기 제1 금속과 제2 금속이 순차적으로 적층된 이중막 구조로 형성될 수 있다.
도 4b와 도 5b를 참조하면, 상기 제1 배선부가 형성된 제1 절연 기판(INS1) 상에 게이트 절연막(GI)이 형성되고, 제2 포토리소그래피 공정을 이용하여 상기 게이트 절연막(GI)이 형성된 제1 절연 기판(INS1) 상에 반도체 패턴과 제2 배선부가 형성된다. 상기 제2 배선부는 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 연장된 데이터 라인(DL)과, 상기 데이터 라인(DL)으로부터 연장된 소스 전극(SE), 및 상기 소스 전극(SE)으로부터 이격된 드레인 전극(DE)을 포함한다.
상기 게이트 절연막(GI)은 상기 제1 배선부가 형성된 제1 절연 기판(INS1) 상에 제1 절연 물질을 적층하여 형성된다.
상기 반도체 패턴과 상기 제2 배선부는 제1 반도체 물질, 제2 반도체 물질, 및 제1 및 제2 금속을 상기 제1 절연 기판(INS1) 상에 순차적으로 형성하고, 제2 마스크(미도시)를 이용하여 각각 제1 반도체 물질, 제2 반도체 물질, 및 제1 및 제2 금속을 선택적으로 식각하여 형성된다. 상기 제1 금속은 티타늄으로 이루어질 수 있으며, 상기 제2 금속은 구리로 이루어질 수 있다. 상기 제1 금속 및 제2 금속은 상술한 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물로 식각될 수 있다. 이에 따라, 상기 데이터 라인(DL), 상기 소스 전극(SE) 및 상기 드레인 전극(DE)은 상기 제1 금속과 제2 금속이 순차적으로 적층된 이중막 구조로 형성될 수 있다.
상기 제2 마스크는 슬릿 마스크나 회절 마스크일 수 있다.
도 4c와 도 5c를 참조하면, 제3 및 제4 포토리소그래피 공정을 이용하여 상기 제2 배선부가 형성된 제1 절연 기판(INS1) 상에 화소 전극(PE)이 형성된다.
도 5c를 참조하면, 상기 제2 배선부가 형성된 제1 절연 기판(INS1) 상에 상기 드레인 전극(DE)의 일부를 노출하는 콘택홀(CH)을 가지는 패시베이션층(PSV)이 형성된다. 상기 패시베이션층(PSV)은 상기 제2 배선부가 형성된 상기 제1 절연 기판(INS1) 상에 제2 절연 물질로 제2 절연 물질층(미도시)과 감광막(미도시)을 적층하고, 상기 감광막을 노광 및 현상하여 감광막 패턴(미도시)을 형성한 후, 상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 상기 제2 절연 물질층의 일부를 제거하여 형성될 수 있다.
다시 도 5c를 참조하면, 제4 포토리소그래피 공정을 이용하여 상기 패시베이션층(PSV) 상에 제공되고 상기 콘택홀(CH)을 통해 상기 드레인 전극(DE)과 연결된 화소 전극(PE)을 형성한다. 상기 화소 전극(PE)은 상기 패시베이션층(PSV)이 형성된 상기 제1 절연 기판(INS1) 상에 투명 도전 물질층(미도시)과 감광막(미도시)을 차례로 적층하고, 상기 감광막을 노광 및 현상하여 감광막 패턴(미도시)을 형성한 후, 상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 상기 투명 도전 물질층을 패터닝하여 형성된다.
상기한 방법으로 제조된 상기 박막 트랜지스터 기판, 즉 제1 기판(SUB1)은 상기 컬러 필터층이 형성된 상기 제2 기판(SUB2)과 대향하여 합착된다. 상기 제1 기판(SUB1)과 상기 제2 기판(SUB2) 사이에는 액정층(LC)이 형성된다.
이와 같이 본 실시예는 포토리소그래피 공정을 통해 박막 트랜지스터 기판을 제작할 수 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정에서 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물로 금속 배선을 형성할 수 있다. 그러나, 상기 식각액 조성물을 이용하여 금속 배선을 형성하는 것은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제2 마스크를 이용하여 제2 배선부를 형성하는 경우만 상기 식각액 조성물을 사용하거나, 상기 제1 마스크를 이용하여 제1 배선부를 형성하는 경우만 상기 식각액 조성물을 사용할 수 있다. 또는 상기 제1 및 제2 배선부 이외의 배선을 형성할 때 상기 식각액 조성물이 사용될 수 있음은 물론이다.
이하에서는, 본 발명에 따른 식각액 조성물에 대해서 실시예들과 비교예들과 함께 구체적으로 설명하기로 한다.
식각액 조성물의 준비
본 발명의 실시예 1 내지 3에 따른 식각액 조성물들과 비교예 1 내지 6에 다른 식각액 조성물들을 아래 표 1과 같이 제조하였다. 표 1에서 각 성분의 함량을 나타내는 단위는 식각액 조성물 전체 중량을 100％로 하는 중량％를 나타낸다.
표 1
과황산염(wt%) 무기산(wt%) 불소계 화합물(wt%) 아졸계 화합물(wt%) 아스코르브산(wt%) 염소계 화합물(wt%) 구리염(wt%) 초산(wt%) 물
실시예1 10 3 0.5 1.2 0.5 1.5 0.19 0 잔량
실시예2 10 3 0.5 1.2 1 1.5 0.19 0 잔량
실시예3 10 3 0.5 1.2 5 1.5 0.19 0 잔량
비교예1 10 3 0.5 1.2 0 1.5 0.19 0 잔량
비교예2 10 3 0.5 1.2 0 0 0.19 0 잔량
비교예3 10 3 0.5 1.2 0 1.5 0 0 잔량
비교예4 10 3 0.5 0 0 1.5 0.19 0 잔량
비교예 5 10 3 0.5 1.5 0.5 1.5 0.19 3 잔량
비교예 6 10 3 0.5 1.5 0 1.5 0.19 3 잔량
표 1에 있어서, 과황산염으로는 과황산소듐, 무기산으로는 질산, 불소계 화합물로 이불화암모늄, 아졸계화합물로 아미노테트라졸, 염소계 화합물로 염화소듐, 및 구리염으로 황산구리가 사용되었다.
식각액 조성물의 특성 평가 1
상기 실시예 및 비교예에 따른 식각액 조성물의 특성을 평가하기 위해, 유리 기판 상에 순차적으로 적층된 티타늄막, 구리막 및 포토레지스트 패턴을 포함하는 샘플들을 준비하였다. 각 샘플에 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 6의 식각액 조성물들을 분사하여, 각 샘플들에 대한 식각 속도를 측정하고, CD 스큐 및 테이퍼 각도를 주사전자현미경 사진을 이용하여 측정하였다. 또한 상기 표 1의 실시예1 내지 3 및 비교예 1 내지 6의 식각액 조성물을 제조하여, 약 2℃에서 일정기간 보관 후 식각액 무게당 발생되는 석출물의 양을 측정하였다.
표 2는 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 6의 식각액 조성물들의 식각비(E/R), CD 스큐, 테이퍼 각도, 및 석출물의 양에 대한 평가를 나타낸 것이다.
표 2
식각특성 석출물
Cu E/R CD-Skew(편측) 테이퍼 각도 비고
실시예1 250 1.666 65 매우 우수 매우 우수
실시예2 227 1.534 65 매우 우수 매우 우수
실시예3 139 0.758 72 불량 매우 우수
비교예1 277 1.734 57 우수 매우 불량
비교예2 250 1.664 61 매우 우수 매우 우수
비교예3 200 1.901 22 불량 매우 우수
비교예4 263 1.09 70 불량 매우 우수
비교예 5 250 1.664 60 매우 우수 매우 불량
비교예 6 252 1.651 65 매우 우수 매우 불량
상기 표 2를 참고하면, 본 발명의 실시예 1, 2 및 비교예 2, 5, 6에 따른 식각액의 경우 식각 특성을 살펴보면, 구리 식각 속도가 200 Å/sec 이상 300 Å/sec 이하이고, CD 스큐(편측)는 1.5㎛ 이상 1.7㎛ 이하이며, 테이퍼 각도는 60° 내지 70°로 매우 우수하게 나타났다. 비교예 1에 따른 식각액의 경우 식각 특성을 살펴보면, 구리 식각 속도가 200 Å/sec 이상 300 Å/sec 이하이고, CD 스큐(편측)는 1.8㎛이며, 테이퍼 각도는 30° 내지 60°로 우수하게 나타났다. 실시예 3 및 비교예 3, 4에 따른 식각액의 경우, 식각 특성이 불량으로 나타났다.
난용성 석출물의 경우 항산화제 또는 항산화제 염류를 포함 한 실시예 1, 2 및 3의 경우 매우 우수하게 나타났다. 항산화제 또는 항산화제염류가 포함되어 있지 않은 비교예 1 및 6의 경우 난용성 석출물이 다량 발생하였다.
비교예 2, 3 및 4의 경우에는 항산화제 또는 항산화제 염류가 포함되어있지 않음에도 불구하고, 난용성 석출물을 유발시키는 구리염, 염소 화합물, 아졸계 화합물이 포함되어 있지 않기 때문에 난용성 석출물의 발생이 없었다.
실시예 1과 동일한 조성에 유기산의 일종인 초산이 포함된 비교예 5의 경우초산에 의한 항산화제의 성능 저하로 인한 난용성 석출물이 발생하였다.
식각액 조성물의 특성 평가 2
표 3는 비교예 6의 식각액 조성물에 항산화제로서 아스코르브산의 농도를 달리하여 첨가하였을 때의 난용성 석출물의 석출량을 측정한 것이다.
표 3에 있어서 난용성 석출물의 석출량은 다음과 같은 방법으로 측정하였다. 먼저 식각 챔버의 일측에 종이 필터를 장착하고 구리에 의한 식각 조건을 형성하기 위해 비교예 6의 식각액 조성물 3kg당 4000ppm의 구리를 식각액 조성물과 혼합하는 방식으로 상기 구리를 5분간 식각하였다. 그 다음 상기 종이 필터를 수거하여 24시간 동안 건조한 다음, 탈이온수로 세정하고 24시간 동안 자연 건조시킨 후 무게를 측정하여 초기 종이 필터의 무게를 차감하였다.
표 3
조건 비교예 6 비교예 6 + 아스코르브산 0.3wt% 비교예 6 + 아스코르브산 0.5wt% 비교예 6 + 아스코르브산 0.7wt% 비교예 6 + 아스코르브산 1.0wt%
석출량 0.03g 0.0289g -0.0037g 0.0031g 0.0003g
표 3에 따르면, 아스코르브산이 함유되지 않은 비교예 6의 경우 난용성 석출물의 석출량이 0.03g에 달하였으나, 아스코르브산이 함량이 0.3중량%에서 0.5중량%로 커질수록 난용성 석출물의 석출량이 줄어들었다. 특히, 아스코르브산의 함량이 0.5중량% 이상인 경우 실질적으로 난용성 석출물이 발생하지 않았다.
식각액 조성물의 특성 평가 3
본 발명의 비교예 6 및 실시예 1의 식각액 조성물을 3kg 제조한 후, 상기 식각액 조성물 3kg당 구리의 혼합되는 구리의 양을 0ppm, 2000ppm, 4000ppm, 및 6000ppm으로 변경하여 투입하고 2℃에서 일정 기간 보관하였다.
도 6a 내지 도 6d 및 도 7a 내지 도 7d는 각각 비교예 6 및 실시예 1의 식각액 조성물에서 발생한 난용성 추출물을 촬영한 사진이다. 상기 구리의 양에 따라 발생되는 난용성 석출물의 양은 하기 표 4에 정리하였다.
표 4
　식각된 구리양 비교예 6 실시예 1
0ppm 1.2451 g 0.0000 g
2000ppm 15.6915 g 0.0000 g
4000ppm 9.0322 g 0.0000 g
6000ppm 2.2486 g 0.0000 g
도 6a 내지 도 6d, 도 7a 내지 도 7d, 및 표 4을 참조하면, 비교에 6의 경우 난용성 석출물이 발생하였으나 실시예 1의 난용성 석출물이 발생하지 않은 것을 확인할 수 있다.
식각액 조성물의 특성 평가 4
본 발명의 실시예 1 및 비교예 6의 식각액 조성물을 3kg 제조하여 상술한 식각액 조성물의 특성 평가 2의 방법으로 평가한 후, 종이 필터 위에 걸러진 석출물을 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy)로 검사하였다. 도 8a 및 도 8b는 각각 비교예 6 및 실시예 1의 EDS 스펙트럼이며, 표 5 및 표 6는 검출된 원소의 함량을 나타낸 것이다.
표 5
원소 원소 함량(wt%) 원소 함량(at%)
C 05.59 10.97
N 14.92 25.11
O 16.06 23.66
Na 10.25 10.51
S 12.86 09.45
Cl 18.22 12.11
Cu 22.09 08.19
표 6
원소 원소 함량(wt%) 원소 함량(at%)
C 33.91 45.76
O 45.89 46.50
Na 05.25 03.70
Pt 08.33 00.69
S 06.61 03.34
도 8a, 도 8b, 표 5, 및 표 6를 참조하면, 비교예 6의 석출물에서는 난용성 석출물을 구성하는 구리 및 염소가 검출되었으나, 실시예 1의 석출물에서는 구리 및 염소가 검출되지 않았다.
식각액 조성물의 특성 평가 5
표 7은 실시예 1의 식각액 조성물을 이용하여 레퍼런스 식각(reference etch)을 진행하고 구리 파우더를 1,000ppm씩 첨가하여 식각테스트를 진행 하여 레퍼런스 테스트 결과이다.
하기 표 7에 있어서, "Cu EPD"는 포토리소그래피 공정에서 상기 식각액 조성물로 구리를 패터닝할 때 선 설정된 정도로 식각이 완료된 시점(end point detect, 초(s))을 나타낸 것이다.
표 7
Ref 1000ppm 2000ppm 3000ppm 4000ppm
Cu EPD ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
CD-Skew(편측) ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
테이퍼 각도 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
◎: 매우 우수 (레퍼런스 대비 변화량 10% 이내)
x: 불량 (레퍼런스 대비 변화량 10% 초과)
상기 표 7를 참조하면 상기 식각액 조성물 내에서 구리 이온 농도가 증가하더라도, 식각 속도, CD 스큐 및 테이퍼 각도의 변화가 크지 않음을 확인할 수 있으며, 따라서 상기 식각액 조성물은 재사용에 대한 신뢰성을 가짐을 알 수 있다.
식각액 조성물의 특성 평가 6
본 발명의 비교예 6 및 실시예 1의 식각액 조성물을 3kg 제조하여 약 2℃에서 일정 기간 보관 후, 발생 되는 난용성 석출물의 양을 비교하여 하기 표 8에 정리하였다.
표 8
2일 4일 6일 8일 10일
비교예 6 0.3140g 1.2836g 1.9855g 3.2648g 3.4412g
실시예 1 0g 0g 0g 0g 0g
상기 표 8을 참조하면, 실시예 1의 경우 보관 기간이 증가하더라도 난용성 석출물 발생이 없는 것을 확인할 수 있다. 비교예 6의 경우, 보관일이 증가 할수록 난용성 석출물의 양이 지속적으로 증가는 것을 확인할 수 있다.
식각액 조성물의 특성 평가 7
도 9a 및 도 9b는 비교예 6 및 실시예 1의 식각액 조성물을 이용하여 레퍼런스 식각(reference etch)을 진행하고 구리 파우더를 1,000ppm씩 첨가하여 식각 테스트를 진행하였을 때 구리의 함량에 따른 CD 스큐와 테이퍼 각도를 도시한 그래프이다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 비교예 6 및 실시예 1의 CD 스큐와 테이퍼 각도는 동등한 수준으로 확인되었다.
식각액 조성물의 특성 평가 8
본 발명의 실시예 1의 식각액 조성물을 약 10 ℃에서 일정 기간 보관한 후, 상기 식각액 조성물을 1일마다 동일한 조건으로 다시 식각 테스트를 진행하여 레퍼런스 테스트 결과와 비교하여 그 결과를 아래의 표 9에 정리하였다.
표 9
실시예1 Ref 1일 2일 3일
Cu EPD ◎ ◎ ◎ ◎
CD-Skew(편측) ◎ ◎ ◎ ◎
테이퍼 각도 ◎ ◎ ◎ ◎
◎: 매우 우수 (레퍼런스 대비 변화량 10% 이내)
x: 불량 (레퍼런스 대비 변화량 10% 초과)
도 10a 내지 도 10c는 각각 실시예 1에 따른 식각액 조성물에 있어서, 보관 기간에 따른 Cu EPD, CD-스큐, 및 테이퍼 각도를 도시한 그래프이다.
표 9을 참조하면, 상기 식각액 조성물의 보관 기간이 증가하더라도, 식각 속도, CD 스큐 및 테이퍼 각도의 변화가 크지 않았다. 따라서, 상기 식각액 조성물은 우수한 보관 안정성을 가짐을 알 수 있다.
식각액 조성물의 특성 평가 9
동일 두께의 구리막을 형성하고, 비교예 6의 식각액 조성물과 실시예 1의 식각액 조성물을 이용하여 구리 EPD를 기준으로 400% 증가된 시간 동안 식각을 실시한 후, 배선 오픈 결함이 발생된 개수를 측정하였다. 각 식각액 조성물 당 160개의 화소를 측정하였을 때, 비교예 6의 식각액 조성물에 대해서는 4개의 결함이 측정되었으며, 실시예 1의 식각액 조성물에 대해서는 3개의 결함이 측정되었다. 여기서, 비교예 6과 실시예 1의 배선 오픈 결함 정도는 동등 수준인 것을 확인할 수 있었다.

Claims (20)

  1. 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.5중량% 내지 20중량%의 과황산염, 0.01중량% 내지 1중량%의 불소 화합물, 1중량% 내지 약 10중량%의 무기산, 0.01중량% 내지 2중량%의 아졸계 화합물, 0.1중량% 내지 5중량%의 염소 화합물, 0.05중량% 내지 3중량%의 구리염, 0.01중량% 내지 5중량%의 항산화제 또는 그의 염, 및 전체 조성물의 총 중량이 100중량%가 되도록 하는 물을 포함하는 식각액 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 항산화제 또는 그의 염은 아스코르브산(Ascorbic acid), 글루타티온(Glutathione), 리포산(Lipoic acid), 요산(Uric acid), 또는 이들의 염인 식각액 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 과황산염은 과황산포타슘(K2S2O8), 과황산소듐(Na2S2O8) 및 과황산암모늄((NH4)2S2O8)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 한 종 이상인 식각액 조성물.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 불소 화합물은 불화수소산(hydrofluoric acid, HF), 불화소듐(sodium fluoride, NaF), 이불화소듐(sodium bifluoride, NaHF2), 불화암모늄(ammonium fluoride, NH4F), 이불화암모늄 (ammonium bifluoride, NH4HF2), 붕불화암모늄(ammonium fluoroborate, NH4BF4), 불화포타슘(potassium fluoride, KF), 이불화포타슘(potassium bifluoride, KHF2), 불화알루미늄(aluminium fluoride, AlF3), 붕불산(hydrofluoroboric acid, HBF4), 불화리튬(lithium fluoride, LiF), 불화붕산 포타슘(potassium fluoroborate, KBF4), 불화칼슘(calcium fluoride, CaF2) 및 불화규산(hexafluorosilicic acid, H2SiF6)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 식각액 조성물.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 아졸계화합물은 벤조트리아졸(benzotriazole), 아미노테트라졸(aminotetrazole), 아미노테트라졸 포타슘염(aminotetrazole potassium salt), 이미다졸(imidazole) 및 피라졸(pyrazole)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 식각액 조성물.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 염소 화합물은 염산(hydrochloric acid, HCl), 염화암모늄(ammonium chloride,
    NH4Cl), 염화포타슘(potassium chloride, KCl), 염화철(iron chloride, FeCl3), 염화소듐(sodium chloride, NaCl), 과염소산암모늄(ammonium perchlorate, NH4ClO4), 과염소산포타슘(potassium perchlorate, K4ClO4), 과염소산소듐(sodium perchlorate, Na4ClO4) 및 염화 아연(zinc chloride, ZnCl2)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 식각액 조성물.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 구리염은 질산구리(Cu(NO3)2), 황산구리(CuSO4) 및 인산구리암모늄(NH4CuPO4)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 식각액 조성물.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 식각액 조성물은 구리를 포함하는 금속막을 식각하는 식각액 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 금속막은 다중막으로 이루어지며, 티타늄을 제1 금속막 및 상기 제1 금속막 상에 형성되며 구리를 포함하는 제2 금속막을 포함하는 식각액 조성물.
  10. 구리를 포함하는 금속막을 적층하는 단계;
    상기 금속막 상에 감광막 패턴을 형성하고, 상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 식각액 조성물로 상기 금속막의 일부를 식각하는 단계; 및
    상기 감광막 패턴을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 식각액 조성물은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.5중량% 내지 20중량%의 과황산염, 0.01중량% 내지 1중량%의 불소 화합물, 0.01중량% 내지 2중량%의 아졸계 화합물, 0.1중량% 내지 5중량%의 염소 화합물, 0.05중량% 내지 3중량%의 구리염, 0.01중량% 내지 5중량%의 항산화제 또는 그의 염, 및 전체 조성물의 총 중량이 100중량%가 되도록 하는 물을 포함하는 금속 배선 형성 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 항산화제 또는 그의 염은 아스코르브산(Ascorbic acid), 글루타티온(Glutathione), 리포산(Lipoic acid), 요산(Uric acid), 또는 이들의 염인 금속 배선 형성 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 금속막은 티타늄을 포함하는 제1 금속막과 상기 제1 금속막 상에 구비되며 상기 구리를 포함하는 제2 금속막을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 배선 형성 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 과황산염은 과황산포타슘(K2S2O8), 과황산소듐(Na2S2O8) 및 과황산암모늄((NH4)2S2O8)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 한 종 이상인 금속 배선 형성 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 불소 화합물은 불화수소산(hydrofluoric acid, HF), 불화소듐(sodium fluoride, NaF), 이불화소듐(sodium bifluoride, NaHF2), 불화암모늄(ammonium fluoride, NH4F), 이불화암모늄 (ammonium bifluoride, NH4HF2), 붕불화암모늄(ammonium fluoroborate, NH4BF4), 불화포타슘(potassium fluoride, KF), 이불화포타슘(potassium bifluoride, KHF2), 불화알루미늄(aluminium fluoride, AlF3), 붕불산(hydrofluoroboric acid, HBF4), 불화리튬(lithium fluoride, LiF), 불화붕산 포타슘(potassium fluoroborate, KBF4), 불화칼슘(calcium fluoride, CaF2) 및 불화규산(hexafluorosilicic acid, H2SiF6)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 금속 배선 형성 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 아졸계화합물은 벤조트리아졸(benzotriazole), 아미노테트라졸(aminotetrazole), 아미노테트라졸 포타슘염(aminotetrazole potassium salt), 이미다졸(imidazole) 및 피라졸(pyrazole)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 금속 배선 형성 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 염소 화합물은 염산(hydrochloric acid, HCl), 염화암모늄(ammonium chloride,
    NH4Cl), 염화포타슘(potassium chloride, KCl), 염화철(iron chloride, FeCl3), 염화소듐(sodium chloride, NaCl), 과염소산암모늄(ammonium perchlorate, NH4ClO4), 과염소산포타슘(potassium perchlorate, K4ClO4), 과염소산소듐(sodium perchlorate, Na4ClO4) 및 염화 아연(zinc chloride, ZnCl2)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 금속 배선 형성 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 구리염은 질산구리(Cu(NO3)2), 황산구리(CuSO4) 및 인산구리암모늄(NH4CuPO4)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 금속 배선 형성 방법.
  18. 기판 상에 게이트 라인 및 상기 게이트 라인에 연결된 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 라인과 절연되게 교차하는 데이터 라인과, 상기 데이터 라인에 연결된 소스 전극, 상기 소스 전극으로부터 이격된 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 데이터 라인, 상기 소스 전극, 및 상기 드레인 전극을 형성하는 단계는,
    구리를 포함하는 금속막을 적층하는 단계;
    상기 금속막 상에 감광막 패턴을 형성하고, 상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 식각액 조성물로 상기 금속막의 일부를 식각하는 단계; 및
    상기 감광막 패턴을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 식각액 조성물은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.5중량% 내지 20중량%의 과황산염, 0.01중량% 내지 1중량%의 불소 화합물, 0.01중량% 내지 2중량%의 아졸계 화합물, 0.1중량% 내지 5중량%의 염소 화합물, 0.05중량% 내지 3중량%의 구리염, 0.01중량% 내지 5중량%의 항산화제 또는 그의 염, 및 전체 조성물의 총 중량이 100중량%가 되도록 하는 물을 포함하는 박막 트랜지스터 기판 형성 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 항산화제 또는 이들의 염은 아스코르브산(Ascorbic acid), 글루타티온(Glutathione), 리포산(Lipoic acid), 요산(Uric acid), 또는 이들의 염염인 박막 트랜지스터 기판 형성 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 금속막은 티타늄을 포함하는 제1 금속막과 상기 제1 금속막 상에 구비되며 상기 구리를 포함하는 제2 금속막을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판 형성 방법.
PCT/KR2014/008593 2013-09-24 2014-09-16 식각액 조성물, 및 이를 이용한 금속 배선과 박막 트랜지스터 기판 형성 방법 WO2015046794A1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201480052773.2A CN105579618B (zh) 2013-09-24 2014-09-16 蚀刻剂组合物及使用其形成金属布线和薄膜晶体管基底的方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2013-0113420 2013-09-24
KR1020130113420A KR102175313B1 (ko) 2013-09-24 2013-09-24 식각액 조성물, 및 이를 이용한 금속 배선과 박막 트랜지스터 기판 형성 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015046794A1 true WO2015046794A1 (ko) 2015-04-02

Family

ID=52691311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2014/008593 WO2015046794A1 (ko) 2013-09-24 2014-09-16 식각액 조성물, 및 이를 이용한 금속 배선과 박막 트랜지스터 기판 형성 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9136137B2 (ko)
KR (1) KR102175313B1 (ko)
CN (1) CN105579618B (ko)
WO (1) WO2015046794A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10332784B2 (en) * 2015-03-31 2019-06-25 Versum Materials Us, Llc Selectively removing titanium nitride hard mask and etch residue removal
KR101963179B1 (ko) 2015-07-30 2019-03-29 삼성디스플레이 주식회사 식각액 조성물 및 이를 이용한 박막 트랜지스터 기판의 제조방법
KR102571627B1 (ko) * 2017-02-13 2023-08-30 주식회사 동진쎄미켐 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 배선의 형성 방법
CN108456885B (zh) * 2017-02-13 2022-08-23 东进世美肯株式会社 蚀刻液组合物以及利用其的金属布线形成方法
KR102648664B1 (ko) * 2018-12-04 2024-03-19 삼성디스플레이 주식회사 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 패턴과 어레이 기판의 제조 방법
US20220205110A1 (en) * 2020-12-30 2022-06-30 Samsung Display Co., Ltd. Etchant composition, and method for manufacturing metal pattern and thin film transistor substrate using the same
CN114231289A (zh) * 2021-12-23 2022-03-25 Tcl华星光电技术有限公司 薄膜蚀刻液、蚀刻方法及其应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070017762A (ko) * 2005-08-08 2007-02-13 엘지.필립스 엘시디 주식회사 식각액 조성물, 이를 이용한 도전막의 패터닝 방법 및평판표시장치의 제조 방법
KR20100123131A (ko) * 2009-05-14 2010-11-24 삼성전자주식회사 식각액 조성물 및 이를 이용한 어레이 기판의 제조방법
KR20120111636A (ko) * 2011-04-01 2012-10-10 삼성디스플레이 주식회사 식각액, 이를 이용한 표시 장치의 제조 방법
KR20130015943A (ko) * 2011-08-05 2013-02-14 삼성디스플레이 주식회사 식각액 조성물, 이를 이용한 금속 패턴의 형성 방법 및 표시 기판의 제조 방법
KR20130051239A (ko) * 2011-11-09 2013-05-20 삼성디스플레이 주식회사 식각액 조성물, 금속 패턴의 형성 방법 및 표시 기판의 제조 방법

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2781954B2 (ja) * 1994-03-04 1998-07-30 メック株式会社 銅および銅合金の表面処理剤
US20100018550A1 (en) 2008-07-25 2010-01-28 Surface Chemistry Discoveries, Inc. Cleaning compositions with very low dielectric etch rates
US20100252530A1 (en) 2009-04-03 2010-10-07 E. I. Du Pont De Nemours And Company Etchant composition and method
KR20110085254A (ko) 2010-01-19 2011-07-27 삼성전자주식회사 금속 배선용 식각액조성물 및 상기 식각액을 사용한 박막트랜지스터 표시판의 제조 방법
KR101608873B1 (ko) 2010-03-18 2016-04-05 삼성디스플레이 주식회사 금속 배선 식각액 및 이를 이용한 금속 배선 형성 방법
KR20110120422A (ko) * 2010-04-29 2011-11-04 동우 화인켐 주식회사 구리와 티타늄을 포함하는 금속막용 식각액 조성물
CN102834548A (zh) * 2010-04-29 2012-12-19 东友Fine-Chem股份有限公司 用于含铜和钛的金属层的蚀刻液组合物
KR20110123025A (ko) 2010-05-06 2011-11-14 삼성전자주식회사 금속 배선 식각액 및 이를 이용한 금속 배선 형성 방법
KR102009250B1 (ko) 2011-09-09 2019-08-12 동우 화인켐 주식회사 표시장치의 제조방법 및 이에 이용되는 구리계 금속막/금속 산화물막의 식각액 조성물

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070017762A (ko) * 2005-08-08 2007-02-13 엘지.필립스 엘시디 주식회사 식각액 조성물, 이를 이용한 도전막의 패터닝 방법 및평판표시장치의 제조 방법
KR20100123131A (ko) * 2009-05-14 2010-11-24 삼성전자주식회사 식각액 조성물 및 이를 이용한 어레이 기판의 제조방법
KR20120111636A (ko) * 2011-04-01 2012-10-10 삼성디스플레이 주식회사 식각액, 이를 이용한 표시 장치의 제조 방법
KR20130015943A (ko) * 2011-08-05 2013-02-14 삼성디스플레이 주식회사 식각액 조성물, 이를 이용한 금속 패턴의 형성 방법 및 표시 기판의 제조 방법
KR20130051239A (ko) * 2011-11-09 2013-05-20 삼성디스플레이 주식회사 식각액 조성물, 금속 패턴의 형성 방법 및 표시 기판의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN105579618B (zh) 2018-08-24
US20150087148A1 (en) 2015-03-26
CN105579618A (zh) 2016-05-11
KR102175313B1 (ko) 2020-11-09
US9136137B2 (en) 2015-09-15
KR20150033821A (ko) 2015-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015046794A1 (ko) 식각액 조성물, 및 이를 이용한 금속 배선과 박막 트랜지스터 기판 형성 방법
WO2012057467A2 (ko) 구리 함유 금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각 방법
WO2014098392A1 (ko) 금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각 방법
KR102166450B1 (ko) 식각액 조성물 및 이를 이용한 박막 트랜지스터 기판 형성 방법
WO2012177017A2 (ko) 금속 배선 식각액 및 이를 이용한 액정 표시 장치의 제조 방법
WO2012015089A1 (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
WO2011021860A9 (en) Method of fabricating array substrate for liquid crystal display
WO2013025003A2 (ko) 식각액의 식각 용량이 증대된 구리/몰리브데늄 합금막의 식각 방법
WO2016056835A1 (ko) 에칭액 조성물, 다층막의 에칭 방법 및 표시장치 제조 방법
WO2018070837A1 (ko) 식각액 조성물
WO2011136594A2 (ko) 구리와 티타늄을 포함하는 금속막용 식각액 조성물
KR20120138290A (ko) 식각액 조성물, 및 이를 이용한 금속 배선과 박막 트랜지스터 기판 형성 방법
WO2011136597A2 (ko) 구리와 티타늄을 포함하는 금속막용 식각액 조성물
WO2011010879A2 (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
WO2011019222A9 (ko) 구리 배선의 형성을 위한 식각액 조성물
KR20190027019A (ko) 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 패턴과 박막 트랜지스터 기판 제조 방법
KR20120015488A (ko) 구리와 티타늄을 포함하는 금속막용 식각액 조성물
WO2011019209A2 (ko) 금속 배선 형성을 위한 식각액 조성물
WO2012015088A1 (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102435551B1 (ko) 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 패턴과 박막 트랜지스터 기판 제조 방법
WO2011059281A2 (ko) 몰리브덴 단일막용 식각액 조성물
WO2013032047A1 (ko) 구리와 티타늄을 포함하는 금속막용 식각액 조성물
KR20120015487A (ko) 구리와 티타늄을 포함하는 금속막용 식각액 조성물
KR20220051612A (ko) 식각액 조성물 및 이를 이용한 표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102260189B1 (ko) 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201480052773.2

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14848273

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 15.09.2016)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14848273

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1