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KR102303076B1 - 인듐 산화막 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법 - Google Patents

인듐 산화막 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법 Download PDF

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KR102303076B1
KR102303076B1 KR1020150032204A KR20150032204A KR102303076B1 KR 102303076 B1 KR102303076 B1 KR 102303076B1 KR 1020150032204 A KR1020150032204 A KR 1020150032204A KR 20150032204 A KR20150032204 A KR 20150032204A KR 102303076 B1 KR102303076 B1 KR 102303076B1
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국인설
남기용
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 인듐 산화막 식각액 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 질산 및/또는 아질산, 염소화합물, 고리형 아민화합물 및 물을 포함하는 인듐 산화막 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.

Description

인듐 산화막 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법 {ETCHING SOLUTION COMPOSITION FOR INDIUM OXIDE LAYER AND MANUFACTURING METHOD OF AN ARRAY SUBSTRATE FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY USING THE SAME}
본 발명은 인듐 산화막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 박막 트랜지스터 표시판(Thin Film Transistor, TFT)은 액정 표시 장치나 유기 EL(Electro Luminescence) 표시 장치 등에서 각 화소를 독립적으로 구동하기 위한 회로 기판으로서 사용된다. 박막 트랜지스터 표시판은 주사 신호를 전달하는 주사 신호 배선 또는 게이트 배선과, 화상 신호를 전달하는 화상 신호선 또는 데이터 배선이 형성되어 있고, 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극 등으로 이루어져 있다.
이러한 박막 트랜지스터 표시판의 제조 시에, 기판 위에 게이트 배선 및 데이터 배선용 금속층을 적층시키고, 상기 금속층을 식각하여 다수의 금속 패턴들을 형성하는 과정을 포함한다. 상기 금속층은 배선 저항을 감소시키고 실리콘 절연막과의 부착성 등을 증가시키기 위하여 구리 또는 구리 합금으로 된 단일막, 나아가서는, 구리 또는 구리 합금/타 금속, 타금속간 합금 또는 금속산화물의 2층 이상 다중막의 채택이 널리 검토되고 있다. 예를 들면, 구리/몰리브덴막, 구리/티타늄막 또는 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴막은 TFT-LCD의 게이트 배선 및 데이터 라인을 구성하는 소스/드레인 배선을 형성할 수 있으며 이를 통하여 디스플레이의 대화면화에 일조할 수 있다.
상기 금속 패턴 형성 후 박막 트랜지스터와 연결된 화소 전극층이 적층되며, 포토레지스트를 도포하고 패터닝하는 공정이 진행된다. 상기 화소 전극층은 주로 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide, ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide, IZO)를 사용하며, 상기 패터닝 공정은 상기 포토레지스트를 식각 방지막으로 이용하여 식각액으로 식각을 진행함으로써 패터닝하는 과정을 포함한다. 이러한 식각 공정에서 화소전극층과 접촉하거나 노출되어있는 게이트 배선이나 소스 또는 드레인 전극이 화소 전극 패터닝 공정에서 손상되거나 변형이 될 수 있다.
이러한 점을 개선하기 위해 화소 전극층과 게이트 및 소스/드레인 전극의 재질은 차이가 있어야 하며, 식각을 통해 화소 전극을 형성할 때 사용하는 식각액 조성물은 식각 대상막에 대해서는 우수한 식각력 및 잔사 방지성을 가져야 하며, 이와 동시에 상술한 바와 같이 구리/몰리브덴막, 구리/티타늄막 또는 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴막 등과 같이 하부막으로 사용되는 금속막에 대해서는 손상을 주지 않는 특성이 요구된다.
대한민국 공개특허 제 10-2006-0050581호는 황산, 질산 또는 과염소산을 포함하는 식각액 조성물에 관해 개시하고 있으나, 하부 박막이 구리를 포함할 경우 화소 전극 패터닝 과정에서 하부 박막 표면에 손상이 발생되는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제 10-2012-0093499호는 질산, 황산, 암모늄 화합물, 고리형 아민 화합물, 및 물을 포함하는 비할로겐성 식각액 조성물에 관해 개시하고 있다. 그러나 상기한 조성의 식각액 조성물은 황산 등의 환경 유해 물질을 포함함으로써 폐수 처리에 과부하를 초래하는 등 환경적으로도 불리한 측면이 있어 적절하지 못하다는 문제점이 있다.
이에, 화소 전극으로 사용되는 인듐 산화막 등의 식각 대상막에 대해서는 우수한 식각 특성을 나타내면서도, 하부막으로 사용될 수 있는 금속막에 대해서는 손상을 야기하지 않을 뿐만 아니라, 황산 등의 환경 유해물질의 사용을 제한함으로써 환경적으로 유리한 식각액 조성물이 요구된다.
대한민국 공개특허 제 10-2006-0050581호 대한민국 공개특허 제 10-2012-0093499호
본 발명은, 상기와 같은 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서,
우수한 인듐 산화막 식각 속도 및 낮은 금속 어택(attck)성을 가지며, 사이드 에치(side etch) 변화량이 작아서 일정한 식각 프로파일을 유지하며, 무기산의 양과 종류를 제한함으로써 환경적으로 유리한 특성을 갖는 인듐 산화막 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은,
조성물 총 중량에 대하여,
질산 및 아질산에서 선택되는 1종 이상의 산(A) 3 내지 10 중량%;
염소 화합물(B) 0.01 내지 1 중량%;
고리형 아민 화합물(C); 및
물(D)을 포함하는 것을 특징으로 하는 인듐 산화막 식각액 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은
a) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
b) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
c) 상기 게이트 절연층 상에 산화물 반도체층을 형성하는 단계;
d) 상기 산화물 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성하는 단계; 를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
상기 e) 단계가 기판상에 인듐 산화막을 형성하고 본 발명의 인듐 산화막 식각액 조성물로 식각하여 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 인듐 산화막 식각액 조성물은 제한된 양의 무기산을 포함하여 환경적으로 유리한 장점을 제공하며, 인듐 산화막의 우수한 식각 속도 및 금속막에 대한 낮은 손상(damage)성의 장점을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 식각액 조성물을 사용하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법은 우수한 식각 프로파일을 갖는 화소 전극을 액정표시장치용 어레이 기판에 형성함으로써, 우수한 구동 특성을 갖는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조를 가능하게 할 수 있다.
도 1의 (a1)~(f1)은 ITO막, (a2)~(f2)는 IZO막을 실시예 1~6의 식각액 조성물을 이용하여 식각한 후 적정범위 수준의 편측 식각(side etch)을 갖는 TFT 배선의 SEM 사진이다.
도 2의 (a1)~(f1)은 Ti/Cu, (a2)~(f2)는 Mo/Al/Mo 막에 대하여 실시예 1~6의 식각액 조성물을 이용하여 Metal damage 발생을 평가한 SEM 사진이다.
본 발명자들은 식각액의 폐기물 처리 문제를 해결하고, 식각 대상막의 식각 속도 향상 및 하부 금속막의 보호성 향상을 위하여 예의 노력한 바, 제한된 양의 무기산을 포함하고, 염소화합물 등을 포함하는 식각액 조성물로서 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명은,
식각액 조성물 총 중량에 대하여,
질산 및 아질산에서 선택되는 1종 이상의 산(A) 3 내지 10 중량%; 염소 화합물(B) 0.01 내지 1 중량%; 고리형 아민 화합물(C); 및 물(D)을 포함하는 것을 특징으로 하는 인듐 산화막 식각액 조성물에 관한 것이다.
상기 고리형 아민 화합물(C)은 상기 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 1 중량%로 포함될 수 있으며, 상기 물(D)은 잔량으로 포함될 수 있다.
상기 인듐 산화막은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide, ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide, IZO)일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 인듐 산화막 식각액 조성물을 구성하는 각 성분을 설명한다. 그러나 본 발명이 이들 성분에 한정되는 것은 아니다.
(A) 질산 및 아질산에서 선택되는 1종 이상의 산
본 발명의 인듐 산화막 식각액 조성물에 포함되는 질산(HNO3) 및/또는 아질산(HNO2)은 인듐 산화막을 식각하는 주성분이면서, 상기 인듐 산화막의 식각 방지막으로 이용되는 포토레지스트 패턴을 손상시키는 것을 방지하고, 잔사 발생을 최소화하는 역할을 한다.
상기 질산 및 아질산에서 선택되는 1종 이상의 산(A)은 본 발명의 식각액 조성물 총 중량에 대하여 3 내지 10 중량%, 바람직하게는 5 내지 8 중량%로 함유되는 것이 좋다. 상기 기준에 대하여 3 중량% 미만으로 포함되면, 인듐 산화막의 식각 속도가 저하되고, 식각이 어려워질 수 있다. 반면, 10 중량%를 초과할 경우 식각 속도는 빨라지지만 공정을 컨트롤하는 것이 어려워 과식각이 발생할 수 있으며, 총 질소(Total N) 발생량의 증가로 처리해야 할 폐수량의 증가를 초래할 수 있어 바람직하지 않다.
상기 질산 및/또는 아질산의 함량은 식각 대상막의 종류 및 특성에 따라 적절하게 조절될 수 있다.
(B) 염소화합물
본 발명의 인듐 산화막 식각액 조성물에 포함되는 염소 화합물(B)은 식각 잔사를 제거하는 역할을 하며, 상술한 질산 및/또는 아질산과 함께 식각 대상막의 식각 속도를 조절하는 기능을 한다. 종래의 식각액 조성물은 일반적으로 황산을 포함함으로써 식각 대상막에 대한 우수한 식각 속도를 가질 수 있었으나, 강산을 사용함으로써 환경적으로 불리한 문제점이 있었다. 본 발명의 인듐 산화막 식각액 조성물은 황산의 사용을 배제하고, 질산 및/또는 아질산의 함량을 제한하면서도 상기 염소화합물을 포함함으로써 식각 성능을 유지함과 동시에 환경적인 문제를 해결할 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 상기 염소화합물은 특별히 한정하지 않으나, 구체예로서 염산(HCl), 염화나트륨(NaCl), 염화칼륨(KCl), 염화암모늄(NH4Cl), 염화 은(AgCl), 염화 철(FeCl2), 염화 구리(CuCl2) 등으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 염소 화합물은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 1 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 0.5 중량%로 함유되는 것이 좋다. 염소 화합물의 함량이 0.01 중량% 미만이면 인듐 산화막에 대한 우수한 식각 속도 성능을 발휘하기 어렵고, 인듐 산화막 잔사가 발생할 수 있다. 또한 상기 염소화합물의 함량이 1 중량% 초과할 경우에는 하부막으로 사용될 수 있는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 또는 티타늄(Ti) 등의 금속막의 손상(damage)을 야기하기 때문에 적절하지 않으며, 염소 화합물의 제한적인 사용이 중요하게 요구된다.
즉, 상기 염소 화합물의 함량이 상술한 범위를 만족하면, 식각 잔사를 방지하면서도 유리 기판이나 하부 금속막의 손상(damage)을 야기하지 않기 때문에 바람직하다.
(C) 고리형 아민 화합물
본 발명의 인듐 산화막 식각액 조성물에 포함되는 고리형 아민 화합물(C)은 구리, 알루미늄, 몰리브덴 등의 하부 금속막의 손상(damage)을 방지하는 역할을 한다. 즉, 상기 질산 및/또는 아질산, 또는 염소화합물이 인듐 산화막 하부의 막을 손상시키는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 고리형 아민화합물(C)의 종류는 특별히 한정하는 것은 아니며, 구체예로서 바람직하게는 피롤(pyrrole)계, 피라졸(pyrazole)계, 이미다졸(imidazole)계, 트리아졸(triazole)계, 테트라졸(tetrazole)계, 펜타졸(pentazole)계, 옥사졸(oxazole)계, 이소옥사졸(isoxazole)계, 디아졸(thiazole)계 및 이소디아졸(isothiazole)계 화합물 등을 들 수 있고, 이로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는, 트리아졸계 화합물로서 벤조트리아졸; 테트라졸계 화합물로서 5-아미노테트라졸, 3-아미노테트라졸, 5-메틸테트라졸 및 5-아미노테트라졸; 로부터 선택되는 1종 이상을 들 수 있다. 이 중 더욱 바람직하게는 벤조트리아졸을 들 수 있다.
상기 고리형 아민화합물(C)은 본 발명의 식각액 조성물 총 중량에 대하여, 0.01 내지 1 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 0.05 내지 0.5 중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상기 고리형 아민 화합물이 0.01 중량% 미만으로 포함될 경우, 하부막으로 사용될 수 있는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 등의 금속막의 손상(damage)을 감소시키는 효과를 기대하기 어려워 바람직하지 않다. 이 경우, 금속막의 손상을 방지하기 위해 염소 화합물의 사용량을 낮추는 방법이 있으나, 이는 인듐 산화막의 식각 후 잔사 발생률을 증가시킬 수 있어 적절하지 않다. 반면, 상기 고리형 아민화합물이 1 중량%를 초과하여 포함될 경우 식각액을 이용한 인듐 산화막의 식각 속도를 저하시켜 공정 시간이 길어질 우려가 있다.
(D) 물
본 발명의 인듐 산화막 식각액 조성물은 질산 및/또는 아질산, 염소화합물, 고리형 아민화합물 외에 물(D)을 포함한다. 상기 물은 특별히 한정하지 않으나 반도체 공정용으로서 탈이온수를 이용하는 것이 바람직하며, 비저항값이 18 ㏁/㎝ 이상인 것이 보다 바람직할 수 있다.
상기 물은 식각액 조성물 총 100 중량%에 대하여 잔량으로 포함될 수 있다.
본 발명의 인듐 산화막 식각액 조성물은 상기에 언급한 성분들 외에 식각 조절제, 계면활성제, 금속 이온 봉쇄제, 부식 방지제, pH 조절제 및 이에 국한되지 않는 다른 첨가제로부터 선택되는 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다. 상기 첨가제는, 본 발명의 범위 내에서 본 발명의 효과를 더욱 양호하게 하기 위하여, 당해 분야에서 통상적으로 사용하는 첨가제들로부터 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명의 인듐 산화막 식각액 조성물을 구성하는 성분들은 반도체 공정용의 순도를 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 인듐 산화막 식각액 조성물에 의해서 식각되는 상기 인듐 산화막의 구체예로서 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide, ITO), 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide, IZO) 등을 들 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 인듐 산화막은 결정질 상태 또는 비정질(amorphous) 상태의 박막일 수 있다.
상기 인듐 산화막이 비정질일 경우 이를 열처리하여 결정화하여 사용할 수 있다.
본 발명의 인듐 산화막 식각액 조성물은, 식각 과정에서 인듐 산화막의 하부막에 손상을 야기하지 않는 것을 장점으로 갖는다. 상기 하부막의 종류는 특별히 한정하는 것은 아니나, 구체예로서 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막, 알루미늄계 금속막, 티타늄계 금속막 또는 이들로 이루어진 다층막을 포함하는 하부막을 들 수 있으며, 이에 적용하여 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 구리계 금속막은 구리막 또는 구리 합금막을 의미하며, 상기 몰리브덴계 금속막은 몰리브덴막 또는 몰리브덴 합금막을 의미하며, 상기 알루미늄계 금속막은 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막을 의미하며, 상기 티타늄계 금속막은 티타늄막 또는 티타늄 합금막을 의미한다.
상기 다층막은, 예컨대, 구리계 금속막을 하부막으로 하고 몰리브덴계 금속막을 상부막으로 하는 몰리브덴계 금속막/구리계 금속막의 이중막; 몰리브덴계 금속막을 하부막으로 하고 구리계 금속막을 상부막으로 하는 구리계 금속막/몰리브덴계 금속막의 이중막, 구리계 금속막/몰리브덴-티타늄계 금속막의 이중막 및 몰리브덴계 금속막/구리계 금속막/몰리브덴계 금속막, 또는 구리계 금속막/몰리브덴계 금속막/구리계 금속막처럼 구리계 금속과 몰리브덴계 금속막이 교대로 적층된 3 중막 이상의 다중막을 포함한다.
또한, 상기 다층막은 예컨대, 구리계 금속막을 하부막으로 하고 티타늄계 금속막을 상부막으로 하는 티타늄계 금속막/구리계 금속막의 이중막, 티타늄계 금속막을 하부막으로 하고 구리계 금속막을 상부막으로 하는 구리계 금속막/티타늄계 금속막의 이중막, 및 티타늄계 금속막/구리계 금속막/티타늄계 금속막 또는 구리계 금속막/티타늄계 금속막/구리계 금속막처럼 구리계 금속과 티타늄계 금속막이 교대로 적층된 3 중막 이상의 다중막을 포함한다.
또한, 상기 다층막은 예컨대, 알루미늄계 금속막을 하부막으로 하고 몰리브덴계 금속막을 상부막으로 하는 몰리브덴계 금속막/알루미늄계 금속막의 이중막, 몰리브덴계 금속막을 하부막으로 하고 알루미늄계 금속막을 상부막으로 하는 알루미늄계 금속막/몰리브덴계 금속막의 이중막, 및 티타늄계 금속막/알루미늄계 금속막/티타늄계 금속막 또는 알루미늄계 금속막/티타늄계 금속막/알루미늄계 금속막이 교대로 적층된 3중막 이상의 다중막을 포함한다.
상기 다층막은 다층막의 상부에 배치되는 막이나 하부에 배치되는 막을 구성하는 물질 또는 상기 막들과의 접합성(adhesion) 등을 복합적으로 고려하여 층간 결합 구조가 결정될 수 있다.
상기에서 구리, 몰리브덴, 알루미늄 또는 티타늄 합금막이란 막의 특성에 따라 구리, 몰리브덴, 알루미늄 또는 티타늄을 주성분으로 하고 다른 금속을 사용하여 합금으로 제조되는 금속막을 의미한다. 예컨대, 몰리브덴 합금막은 몰리브덴을 주성분으로 하고, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디늄(Nd) 및 인듐(In) 중 선택되는 하나 이상을 포함하여 형성되는 합금으로 이루어지는 막을 의미한다.
본 발명의 인듐 산화막 식각액 조성물은 특히, 구리계 금속막, 구리계 금속막/몰리브덴계 금속막, 티타늄계 금속막/구리계 금속막 또는 몰리브덴계 금속막/알루미늄계 금속막/몰리브덴계 금속막을 하부막으로 갖는 인듐 산화막의 식각에 바람직하게 사용될 수 있다. 그러나, 상기 인듐 산화막 식각액 조성물의 사용이 상기 금속막으로 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은
(1) 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극이 형성된 기판 상에 인듐 산화막을 형성하는 단계;
(2) 상기 인듐 산화막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
(3) 상기 본 발명의 인듐 산화막 식각액 조성물을 사용하여 상기 인듐 산화막을 식각하여 패터닝하는 단계를 포함하는 인듐 산화막의 식각방법을 제공한다.
본 발명의 식각방법에서, 상기 광반응 물질은 통상적인 포토레지스트 물질인 것이 바람직하며, 통상적인 노광 및 현상 공정에 의해 선택적으로 남겨질 수 있다.
또한, 상기 인듐 산화막은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide, ITO) 및 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide, IZO) 등을 들 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
또한, 본 발명은
a) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
b) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
c) 상기 게이트 절연층 상에 산화물 반도체 층을 형성하는 단계;
d) 상기 산화물 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성하는 단계; 를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
상기 e) 단계가 기판상에 인듐 산화막을 형성하고 본 발명의 인듐 산화막 식각액 조성물로 식각하여 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.
상기 a) 단계는 기판 상에 금속막을 형성하고, 상기 금속막을 식각하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며,
상기 d) 단계는 산화물 반도체층 상에 금속막을 형성하고, 상기 금속막을 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있고,
상기 a) 또는 d) 단계의 금속막의 식각은 본 발명의 인듐 산화막 식각액 조성물 외에 적절한 금속막 식각액 조성물을 이용하여 실시하는 것이 가능하다.
상기 액정표시장치용 어레이 기판은 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판일 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 a) 단계는
1) 기판 위에 하부 게이트 금속막 및 상부 게이트 금속막을 포함하는 게이트 금속막을 형성하는 단계; 및 2) 식각액을 사용하여 게이트 금속막을 식각하여 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 c) 단계는,
1) 게이트 절연층 상에 제 1 비정질 규소층, 제 2 비정질 규소층, 하부 데이터 금속막 및 상부 데이터 금속막을 순차적으로 형성하는 단계; 및
2) 상기 제 1 비정질 규소층, 제2 비정질 규소층, 하부 데이터 금속막 및 상부 데이터 금속막을 식각하여 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 형성된 소스 전극 및 드레인 전극 상에 보호막을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법으로서,
기판 상에 게이트 배선, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 스위칭 소자를 형성하고, 상기 스위칭 소자가 형성된 기판 상에 상기 기판을 커버하도록 인듐 산화막을 형성할 수 있다. 상기 인듐 산화막을 본 발명의 인듐 산화막 식각액 조성물로 식각하여 패터닝함으로써 상기 드레인 전극과 접촉하는 제 1 화소 전극을 형성한다. 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 각각은 구리막을 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법은 상기 제 1 화소 전극이 형성된 기판 상에 절연층을 형성하는 단계와, 상기 절연층이 형성된 기판 상에 상기 제 1 화소 전극과 중첩되고 슬릿 패턴을 갖는 제 2 화소 전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 절연층을 식각하여 상기 스위칭 소자와 연결된 신호 배선의 단부 상에 패드 홀을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일실시예에서, 상기 제 2 화소 전극을 형성할 때, 상기 패드 홀을 통해서 상기 신호 배선의 단부와 콘택하는 콘택 전극을 형성할 수 있다.
일실시예에서, 상기 제 1 화소 전극을 형성할 때, 상기 스위칭 소자와 연결된 신호 배선의 단부 위에 버퍼 전극을 더 형성할 수 있다. 또한, 상기 제 2 화소 전극을 형성할 때, 상기 패드 홀을 통해서 상기 버퍼 전극과 접촉하는 콘택 전극을 형성할 수 있다.
일실시예에서, 상기 스위칭 소자가 형성된 기판을 커버하도록 절연층을 형성한 후, 상기 절연층을 패터닝하여 상기 드레인 전극을 부분적으로 노출시키는 콘택홀을 형성할 수 있다. 이때, 상기 콘택홀이 형성된 기판을 커버하도록 인듐 산화막이 형성되고, 상기 제 1 화소 전극은 상기 콘택홀을 통해서 상기 드레인 전극과 접촉할 수 있다.
일실시예에서, 상기 인듐 산화막이 비정질 상태를 가질 때, 상기 제 1 화소 전극을 형성하는 단계는 상기 비정질의 인듐 산화막을 열처리하여 결정화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일실시예에 따른 표시 기판의 제조 방법에서, 기판 상에 게이트 배선, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 스위칭 소자를 형성하고, 상기 드레인 전극과 직접 콘택하며, 인듐 산화물을 포함하는 제 1 화소 전극을 형성한다. 상기 제 1 화소 전극을 본 발명의 식각액 조성물을 이용하여 제거한다. 이어서, 상기 제 1 화소 전극이 제거된 기판 상에 상기 드레인 전극과 직접적으로 콘택하는 제 2차 화소 전극을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 인듐 산화막 식각액 조성물을 사용함으로써, 인듐을 포함하는 금속 산화막을 효과적으로 식각할 수 있다. 또한, 본 발명의 인듐 산화막 식각액 조성물은 액정표시장치와 같은 평판 디스플레이의 제조뿐만 아니라, 메모리 반도체 표시판 등의 제조에도 사용될 수 있다. 또한, 인듐을 포함하는 금속 산화막이 형성되어 있는 단일막으로 이루어진 금속 산화막 배선을 포함하는 다른 전자 장치의 제조에도 사용될 수 있다.
이하에서, 실시예를 이용하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다. 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해질 것이다.
< 실시예 및 비교예 > 식각액 조성물의 제조
하기 표 1에 나타낸 조성 및 함량으로 실시예 1~14 및 비교예 1~10의 식각액 조성물 10kg을 제조하였다.
항목 식각액 조성물 (중량%)
질산 염소화합물 고리형 아민화합물 탈이온수
염화
나트륨		 염화
칼륨		 벤조
트리아졸		 5-아미노
테트라졸
실시예 1 7.5 0.1 - 0.01 - 잔량
실시예 2 7.5 0.2 - 0.1 -
실시예 3 7.5 0.3 - 0.3 -
실시예 4 7.5 0.4 - 0.5 -
실시예 5 7.5 0.5 - 0.7 -
실시예 6 7.5 0.8 - 0.9 -
실시예 7 7.0 1.0 - 1.0 -
실시예 8 6.5 1.0 - 0.9 -
실시예 9 6.0 1.0 - 0.8 -
실시예 10 7.5 - 0.1 0.01 -
실시예 11 7.5 0.1 - - 0.01
실시예 12 7.5 - 0.1 - 0.01
실시예 13 10 0.01 - 0.2 -
실시예 14 3 1.0 - 0.2 -
비교예 1 3 - - - -
비교예 2 10 - - - -
비교예 3 10 - - 0.1 -
비교예 4 3 0.1 - - -
비교예 5 3 1.5 - 0.9 -
비교예 6 5 0.1 - - -
비교예 7 10 0.1 - - -
비교예 8 10 1.5 - 0.9 -
비교예 9 7.5 1.5 - - -
비교예 10 7.5 1.5 - 0.9 -
< 실험예 >
실험예 1. 식각액 조성물의 편측 식각 (Side etch) 평가
유리기판(100mmⅩ100mm)상에 ITO막 또는 IZO막을 증착시켰다. 이후, 포토리소그래피(photolithography) 공정을 통하여 소정의 패턴을 가진 포토레지스트가 형성된 샘플을 제작하였다.
상기 실시예 1~14 및 비교예 1~10의 식각액 조성물 각각을 사용하여 상기 샘플에 대하여 식각공정을 실시하였다. 분사식 식각 방식의 실험장비 (모델명: ETCHER(TFT), SEMES사)를 이용하였고, 식각공정시 식각액 조성물의 온도는 약 33℃로 하고, ITO막(280초 동안)과 IZO막(110초 동안)의 식각을 진행하였다. Side etch 길이를 확인하여 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
실험예 2. 식각액 조성물의 metal damage 평가
유리기판(100mmⅩ100mm)상에 티타늄 금속막/구리 금속막(Ti/Cu)의 이중막 또는 몰리브덴 금속막/알루미늄 금속막/몰리브덴 금속막(Mo/Al/Mo)의 삼중막을 증착시키고 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 실시하되 10 분 동안 식각을 진행하였다. 상기 이중막 및 삼중막 금속의 손상 정도를 평가하기 위해, 주사전자현미경(SEM, Hitachi사 제품, 모델명 S-7400)을 사용하여 검사하고 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
[금속 손상(metal damage) 평가 기준]
X: damage 발생 없음.
△: 20% 미만 damage 발생.
○: 20% 이상 damage 발생.
항목 인듐금속산화막
Side Etch (㎛)		 Metal damage 발생 정도
a-ITO IZO Cu Al Mo Ti
실시예 1 0.17 0.29 X X X X
실시예 2 0.17 0.29 X X X X
실시예 3 0.16 0.29 X X X X
실시예 4 0.17 0.28 X X X X
실시예 5 0.16 0.28 X X X X
실시예 6 0.16 0.28 △ △ X X
실시예 7 0.15 0.27 △ △ X X
실시예 8 0.15 0.27 △ △ X X
실시예 9 0.15 0.27 △ △ X X
실시예 10 0.17 0.29 X X X X
실시예 11 0.17 0.29 X X X X
실시예 12 0.17 0.29 X X X X
실시예 13 0.15 0.27 X X X X
실시예 14 0.15 0.27 X X X X
비교예 1 0.04 0.10 X X X X
비교예 2 0.14 0.25 X X X X
비교예 3 0.13 0.24 X X X X
비교예 4 0.10 0.15 X X X X
비교예 5 0.11 0.16 △ △ X X
비교예 6 0.14 0.23 X X X X
비교예 7 0.22 0.44 △ △ X X
비교예 8 0.23 0.46 ○ ○ X X
비교예 9 0.29 0.40 ○ ○ X X
비교예 10 0.21 0.36 ○ ○ X X
상기 실시예 1~14 및 비교예 1~10의 식각액 조성물의 식각 특성 및 금속 손상 (Metal damage) 평가를 진행하였다. 상기 표 1에 기재된 실시예 1~14를 통해 확인할 수 있듯이, 질산 또는 염소화합물 함량이 줄어들면 인듐산화막의 식각 속도(etch rate)가 다소 저하되는 것을 확인할 수 있었다. 편측 식각(Side etch) 평가에서는 ITO의 경우 편측 식각(side etch) 길이가 0.15 내지 0.18㎛, IZO의 경우에는 0.27 내지 0.30㎛의 범위 내에 포함되어, 양산에 적합한 우수한 수준임을 확인하였다.
실시예 1~14의 결과와 비교하였을 때, 비교예 1~10의 편측 식각(side etch) 평가 결과는 양산에 적합한 범위를 벗어나 불량한 수준임을 확인하였으며, 적절한 수준의 식각 프로파일(etch profile)을 구현하지 못하는 것을 확인하였다. Metal damage 발생 정도의 평가 결과에서도, Cu 또는 Al에서 20% 이상으로 특히 심각한 손상(damage)이 발생하는 경우를 확인하였다.

Claims (9)

  1. 조성물 총 중량에 대하여,
    질산 및 아질산에서 선택되는 1종 이상의 산(A) 3 내지 10 중량%;
    염소 화합물(B) 0.01 내지 1 중량%;
    고리형 아민 화합물(C); 및
    물(D)을 포함하며,
    상기 산(A)을 제외한 무기산을 포함하지 않고,
    상기 염소 화합물(B)은 염화나트륨(NaCl), 염화칼륨(KCl), 염화 은(AgCl), 염화 철(FeCl2) 및 염화 구리(CuCl2)로부터 선택되는 1종 이상이며,
    구리 및 티타늄의 금속막의 손상을 방지하기 위한 것을 특징으로 하는 인듐 산화막 식각액 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    조성물 총 중량에 대하여,
    고리형 아민 화합물(C) 0.01 내지 1 중량%; 및
    물(D) 잔량을 포함하는 것을 특징으로 하는 인듐 산화막 식각액 조성물.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 고리형 아민 화합물(C)은 피롤(pyrrole)계, 피라졸(pyrazole)계, 이미다졸(imidazole)계, 트리아졸(triazole)계, 테트라졸(tetrazole)계, 펜타졸(pentazole)계, 옥사졸(oxazole)계, 이소옥사졸(isoxazole)계, 디아졸(thiazole)계, 및 이소디아졸(isothiazole)계 화합물로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 인듐 산화막 식각액 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 인듐 산화막은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide, ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide, IZO)인 것을 특징으로 하는 인듐 산화막 식각액 조성물.
  6. (1) 게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극이 형성된 기판 상에 인듐 산화막을 형성하는 단계;
    (2) 상기 인듐 산화막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
    (3) 청구항 1의 인듐 산화막 식각액 조성물을 사용하여 상기 인듐 산화막을 식각하여 패터닝하는 단계를 포함하며, 상기 인듐 산화막을 식각하여 패터닝하는 단계에서 구리 및 티타늄의 금속막의 손상을 방지하는 것인, 인듐 산화막의 식각방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 광반응 물질은 포토레지스트 물질로, 노광 및 현상 공정에 의해 선택적으로 남겨지는 것임을 특징으로 하는 인듐 산화막의 식각방법.
  8. a) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
    b) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
    c) 상기 게이트 절연층 상에 산화물 반도체 층을 형성하는 단계;
    d) 상기 산화물 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
    e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성하는 단계; 를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
    상기 e) 단계가 기판상에 인듐 산화막을 형성하고 청구항 1의 인듐 산화막 식각액 조성물로 식각하여 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 화소 전극형성시 구리 및 티타늄의 금속막의 손상을 방지하는 것을 특징으로 하는, 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 액정표시장치용 어레이 기판이 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법.
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