KR101406402B1 - Manufacturing method of array substrate for liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
본 발명은 조성물 총 중량에 대하여, 황산 5 내지 15 중량%, 초산 3 내지 20 중량%, 염산 1 내지 5 중량%, 아졸계 화합물 0.1 내지 3 중량% 및 물 57 내지 90.9 중량%를 포함하는 인듐산화막의 식각액 조성물 및 이를 사용하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an indium oxide film containing 5 to 15 wt% of sulfuric acid, 3 to 20 wt% of acetic acid, 1 to 5 wt% of hydrochloric acid, 0.1 to 3 wt% of an azole compound and 57 to 90.9 wt% And an array substrate for a liquid crystal display device using the same.
인듐산화막, 식각액 조성물 Indium oxide film, etchant composition
Description
본 발명은 평판표시장치(FPD, Flat Panel Display)의 제조공정의 화소 전극으로 사용되는 인듐산화막의 식각공정 시, 식각 특성이 뛰어남과 동시에 하부 금속막에 대한 어택(attack)을 최소화함으로써, 평판표시장치의 구동 특성을 향상 시킬 수 있는 식각액 조성물 및 이를 사용하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a flat panel display (FPD), which is excellent in etching properties and at the same time minimizes an attack to a lower metal film during an etching process of an indium oxide film used as a pixel electrode in a manufacturing process of a flat panel display To an etching liquid composition capable of improving driving characteristics of the device and a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display using the same.
평판표시장치에 사용되는 투명 화소 전극은, 일반적으로 스퍼터링 등의 방법을 통해 유리 기판 등의 위에 인듐산화막을 적층시키고, 그 위에 포토레지스트를 코팅하고 노광 및 현상 공정을 통하여 패턴을 형성한 후, 인듐산화막을 식각함으로써 형성하게 된다.The transparent pixel electrode used in the flat panel display is generally formed by laminating an indium oxide film on a glass substrate or the like through a method such as sputtering, coating a photoresist thereon, forming a pattern through an exposure and development process, And the oxide film is etched.
인듐산화막은 내화학성이 우수하여 화학반응으로 식각이 용이하지 않은 물질이다. 인듐산화막을 식각하기 위하여 종래에 사용되어온 식각액의 예로는 한국공개특허공보 제1996-2903호에 기재된 왕수계 (HCl+HNO3) 식각액; 한국공개특허공보 제 1997-65685호에 기재된 염산과, 약산 및 알코올 중에서 선택된 하나의 물질로 이루어진 식각액; 미국특허 제5456795호에 기재된 염화철계(FeCl3+HCl) 식각액; 한국공개특허공보 제2000-0017470호에 기재된 옥살산, 및 그의 염 또는 알루미늄 염화물을 주성분으로 하는 식각액; 및 미국특허 제5340491호에 기재된 요오드화수소(HI)와 염화철(FeCl3)을 함유하는 식각액 등이 알려져있다.The indium oxide film is a material that is not easy to etch due to its chemical resistance. Examples of the etchant conventionally used for etching the indium oxide film include an etchant (HCl + HNO 3 ) solution described in Korean Patent Publication No. 1996-2903; An etchant consisting of hydrochloric acid described in Korean Patent Laid-Open No. 1997-65685 and one substance selected from weak acids and alcohols; Iron chloride based (FeCl 3 + HCl) etchant described in U.S. Patent No. 5456795; An etchant mainly comprising oxalic acid, its salt or aluminum chloride described in Korean Patent Publication No. 2000-0017470; And an etching solution containing hydrogen iodide (HI) and iron chloride (FeCl 3 ) described in U.S. Patent No. 5,340,491.
그러나, 왕수계 식각액의 경우, 식각액의 가격은 저렴하나 패턴 측면의 식각이 크고, 식각액을 조성한 후 염산이나 질산이 휘발하기 때문에 식각액 조성물의 변동이 심하고, 인듐산화막으로 형성된 화소 전극 하부에 금속으로 형성된 데이터 배선에 어택(attack)을 가한다는 단점이 있다.However, in the case of the WCMT etchant, the etchant solution is inexpensive, but the etchant has a large etch, and the etchant is volatilized after hydrochloric acid or nitric acid volatilizes after the etchant is formed. There is a disadvantage that an attack is applied to the data wiring.
염화철계 식각액의 경우에도, 염산이 주성분인 식각액인 관계로 왕수계와 동일하게 성분의 변동이 나타난다는 문제점이 있다.Even in the case of the ferric chloride-based etching solution, since the etching solution is the main component of hydrochloric acid, there is a problem in that the variation of the components is the same as in the case of the wastewater.
옥살산으로 이루어진 식각액은, 식각이 용이할지라도 저온에서 용해도가 낮아 석출물이 생기고, 식각 속도가 느리기 때문에 공정 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다.The etching solution composed of oxalic acid has a disadvantage in that it takes a long time to process because of low solubility at a low temperature to form precipitates and a slow etching rate even though etching is easy.
이외에 요오드화수소로 이루어진 식각액의 경우, 식각 속도가 크고 측면 식각이 적지만, 가격이 비싸고 독성과 부식성이 크고 투명 화소전극 하부에 위치한 데이터 배선에 어택을 발생시킴에 따라 실제 공정에 사용하기에는 한계가 있다.In addition, the etching solution made of hydrogen iodide has a high etch rate and little side etching, but it is expensive, toxic and corrosive, and generates attack on the data wiring located below the transparent pixel electrode, .
이와 같이, 종래의 식각액의 경우 대부분이 강한 화학적 활성을 지니고 있어, 식각 중에 내화학성이 적은 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등의 인접 금속에 영향을 줌에 따라, 다층막을 사용하는 전자부품(예를 들면, TFT-LCD)의 경우 금속막을 형성하는 재질의 선정에 많은 제약이 따르게 된다는 문제점이 있다.As described above, most of the conventional etching solutions have strong chemical activities, and influence the adjacent metals such as molybdenum (Mo), copper (Cu), and aluminum (Al), which have low chemical resistance during etching, There is a problem that the selection of a material for forming a metal film is restricted in the case of an electronic part (for example, TFT-LCD) to be used.
따라서, 본 발명의 목적은 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 화소 전극의 형성을 위해 인듐산화막의 식각 시, 하부 금속에 대한 어택(attack)을 최소화함으로써 평판표시장치의 구동 특성을 향상 시킴과 동시에, 식각공정 시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 식각액 조성물을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device which improves the driving characteristics of a flat panel display by minimizing an attack on a lower metal during etching of the indium oxide film And at the same time, it is possible to shorten the etching process time and improve the productivity.
또한, 본 발명은 상기 식각액 조성물을 이용한 인듐산화막의 식각방법을 제공하고자 한다.The present invention also provides a method for etching an indium oxide film using the etchant composition.
또한, 본 발명은 상기 식각액 조성물의 사용을 포함하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention also provides a method for manufacturing an array substrate for a liquid crystal display, which comprises using the etchant composition.
상기 목적의 달성을 위하여 본 발명은, 조성물 총 중량에 대하여,In order to achieve the above objects,
A) 황산 5~15 중량%, A) 5 to 15% by weight of sulfuric acid,
B) 초산 3~20 중량%, B) 3 to 20% by weight of acetic acid,
C) 염산 1~5 중량%, C) 1 to 5% by weight of hydrochloric acid,
D) 아졸계 화합물 0.1~3 중량%, 및D) 0.1 to 3% by weight of an azole-based compound, and
E) 물 57~90.9 중량%E) water 57 to 90.9 wt%
을 포함하는 인듐산화막의 식각액 조성물을 제공한다.An etchant composition for an indium oxide film.
또한, 본 발명은,Further, according to the present invention,
Ⅰ) 기판 상에 인듐산화막을 형성하는 단계;I) forming an indium oxide film on a substrate;
Ⅱ) 상기 인듐산화막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및II) selectively leaving a photoreactive material on the indium oxide film; And
Ⅲ) 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기 인듐산화막을 식각하는 단계III) etching the indium oxide film using the etching solution composition of the present invention
를 포함하는 인듐산화막의 식각방법을 제공한다.The present invention also provides a method of etching an indium oxide film.
또한, 본 발명은, Further, according to the present invention,
a) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;a) forming a gate wiring on the substrate;
b) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;b) forming a gate insulating layer on the substrate including the gate wiring;
c) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;c) forming a semiconductor layer on the gate insulating layer;
d) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및d) forming source and drain electrodes on the semiconductor layer; And
e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성하는 단계e) forming a pixel electrode connected to the drain electrode
를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 (e) 단계에서는 인듐산화막을 형성한 후, 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 화소 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공한다.Wherein the step (e) comprises forming an indium oxide film, and then etching the substrate with the etchant composition of the present invention to form a pixel electrode. The liquid crystal display device according to claim 1, A method of manufacturing a substrate is provided.
본 발명에서 인듐산화막은 인듐아연산화막(IZO) 또는 인듐주석산화막(ITO) 등을 포함한다.In the present invention, the indium oxide film includes indium zinc oxide (IZO) or indium tin oxide (ITO).
이하에서는 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 조성물 총 중량에 대하여, 황산 5~15 중량%, 초산 3~20 중량%, 염산 1~5 중량%, 아졸계 화합물 0.1~3 중량%, 및 물 57~90.9 중량%를 포함하는 인듐 산화막의 식각액 조성물을 제공한다.The present invention relates to a process for the production of indium oxide, which comprises, based on the total weight of the composition, from 5 to 15% by weight of sulfuric acid, from 3 to 20% by weight of acetic acid, from 1 to 5% by weight of hydrochloric acid, from 0.1 to 3% Thereby providing an oxide film etchant composition.
본 발명의 식각액 조성물 중에서, 황산은 인듐산화막을 식각하는 주 산화제로서 사용되며, 인듐산화막의 하부에 있는 다른 금속에 대한 어택(attack)이 적다.Among the etching solution compositions of the present invention, sulfuric acid is used as a main oxidizing agent for etching an indium oxide film and has less attack against other metals underlying the indium oxide film.
상기 황산은 본 발명의 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 15 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 황산이 5 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 식각력이 부족하여 충분한 식각이 이루어지지 않을 수 있으며, 15 중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 인듐산화막 상의 포토레지스트와 인듐산화막의 하측에 위치하는 하부 금속막에 어택을 가하게 된다.The sulfuric acid is preferably contained in an amount of 5 to 15% by weight based on the total weight of the composition of the present invention. If sulfuric acid is contained in an amount of less than 5% by weight, etching may not be performed due to insufficient etching force, and if it is contained in an amount exceeding 15% by weight, the photoresist on the indium oxide film and the bottom metal Attacks the membrane.
본 발명의 식각액 조성물 중에서, 초산은 식각 균일성을 제공하고 식각 속도를 빠르게 하는 것으로, 조성물 총 중량에 대하여 3 내지 20 중량% 포함되는 것이 바람직하다. 초산이 3 중량% 미만인 경우에는 식각 균일성이 떨어지고, 식각 속도가 느려지게 되며, 20 중량%를 초과하는 경우에는 인듐산화막의 하부 금속막에 어택을 가할 수 있다.Among the etchant compositions of the present invention, the acetic acid provides etch uniformity and accelerates the etching rate, and it is preferably contained in an amount of 3 to 20% by weight based on the total weight of the composition. If the content of acetic acid is less than 3% by weight, the etching uniformity is lowered and the etching rate is slowed. If the content of acetic acid is more than 20% by weight, attack to the underlying metal film of the indium oxide film can be performed.
본 발명의 식각액 조성물 중에서, 염산은 식각 속도를 빠르게 함과 동시에 식각에 의한 인듐산화막의 잔사를 제거해 주는 역할을 한다. In the etchant composition of the present invention, hydrochloric acid accelerates the etching rate and removes the residue of the indium oxide film by etching.
염산은 조성물 총 중량에 대하여 1 내지 5 중량% 포함되는 것이 바람직하며, 1 중량% 미만인 경우 식각 속도가 느려지게 되며 식각에 의한 인듐산화막의 잔사 제거능력이 저하되고, 5 중량%를 초과하는 경우 인듐산화막의 잔사 제거 능력은 우 수하나 하부 금속막에 대한 어택을 가속화 시킬 수 있다.It is preferable that hydrochloric acid is contained in an amount of 1 to 5% by weight based on the total weight of the composition. When the amount is less than 1% by weight, the etching rate is slowed down and the ability to remove indium oxide film by the etching is deteriorated. The oxide removal ability of the oxide film can accelerate the attack on the underlying metal film.
본 발명의 식각액 조성물 중에서, 아졸계 화합물은 하부 금속막에 대한 어택을 방지하는 역할을 한다. In the etchant composition of the present invention, the azole compound serves to prevent attack on the underlying metal film.
아졸계 화합물은 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 3 중량% 포함되는 것이 바람직하며, 0.1 중량% 미만인 경우 하부 금속막에 어택이 발생하게 되고, 3 중량%를 초과하는 경우 하부 금속막에 대한 어택 방지 효과는 우수하나 인듐산화막의 식각 잔사가 발생될 수 있다.The azole-based compound is preferably contained in an amount of 0.1 to 3 wt% based on the total weight of the composition. If the amount is less than 0.1 wt%, attack occurs in the lower metal film. If the amount is more than 3 wt% But an etch residue of the indium oxide film may be generated.
상기 아졸계 화합물은 아미노테트라졸(aminotetrazole), 이미다졸(imidazole), 인돌(indole), 피라졸(pyrazole), 피리딘(pyridine), 피롤(pyrrole), 벤조트리아졸 및 그 외 수용성 사이클릭 아민 화합물 (cyclic amine compound)을 포함하는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물, 바람직하게는 벤조트리아졸인 것이 바람직하다.The azole compound may be an aminotetrazole, an imidazole, an indole, a pyrazole, a pyridine, a pyrrole, a benzotriazole and other water-soluble cyclic amine compounds and a cyclic amine compound, preferably benzotriazole.
본 발명에 따른 식각액 조성물 중에서, 상기 물은 특별히 한정되는 것은 아니나, 탈이온수가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 물 속에 이온이 제거된 정도를 보여주는 물의 비저항 값이 18 ㏁/㎝ 이상인 탈이온수를 사용할 수 있다.In the etchant composition according to the present invention, the water is not particularly limited, but deionized water is preferable. More preferably, deionized water having a resistivity value of 18 M OMEGA / cm or more can be used to show the degree of removal of ions in the water.
상기한 황산, 초산, 염산, 아졸계 화합물은 통상적으로 공지된 방법에 의해서 제조 가능하고, 반도체 공정용의 순도를 가지는 것이 바람직하다. The above sulfuric acid, acetic acid, hydrochloric acid, and azole-based compounds can be prepared by a generally known method and preferably have purity for semiconductor processing.
또한, 본 발명에 따른 식각액 조성물은 식각 성능을 향상시키기 위하여 당 업계에서 통상적으로 사용하는 임의의 첨가제, 예를 들어, 계면활성제, 금속 이온 봉쇄제 또는 부식 방지제 등을 더 포함할 수 있다. 계면 활성제는 표면장력을 저하시켜 식각의 균일성을 증가시키는 역할을 한다. 이러한 계면 활성제로는 식각액에 견딜 수 있고 상용성이 있는 형태의 계면 활성제가 바람직하다. 그 예로는 임의의 음이온성, 양이온성, 양쪽 이온성 또는 비이온성 계면 활성제 등을 들 수 있다. 또한, 계면 활성제로서 불소계 계면 활성제를 사용할 수 있다. 상기 첨가제는 이에만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 효과를 더욱 양호하게 하기 위하여, 당 업계에 공지되어 있는 여러 다른 첨가제들을 선택하여 첨가할 수 있다. 첨가제는 조성물의 총 중량에 대해 0.0001 내지 0.01 중량% 포함되는 것이 바람직하다. In addition, the etchant composition according to the present invention may further include any additives conventionally used in the art to improve the etching performance, for example, a surfactant, a sequestering agent or a corrosion inhibitor. Surfactants decrease the surface tension and increase the uniformity of etching. As such a surfactant, a surfactant which is resistant to an etching solution and has compatibility with the surfactant is preferable. Examples thereof include any of anionic, cationic, amphoteric or nonionic surfactants and the like. Further, a fluorine-based surfactant can be used as a surfactant. The additive is not limited thereto, and various other additives known in the art can be selected and added for better effect of the present invention. The additive is preferably contained in an amount of 0.0001 to 0.01% by weight based on the total weight of the composition.
본 발명에 따른 식각액 조성물로 인듐아연산화막(IZO), 인듐주석산화막(ITO)과 같은 인듐산화막을 식각할 수 있다.The etchant composition according to the present invention can etch indium oxide films such as indium zinc oxide (IZO) and indium tin oxide (ITO).
본 발명에 의한 식각액 조성물은, 액정 표시 장치용 어레이 기판 제조에 사용되는 인듐산화막에 대하여 우수한 식각 성능을 가지며, 식각 공정 시 하부 금속막에 대한 어택을 감소시키고, 기존의 옥살산 계열의 식각액과 비교하여 식각 속도가 빠르며, 인듐산화막의 잔사가 발생되지 않으므로, 인듐산화막의 잔사 발생에 의한 불량을 최소화시키는 우수한 특성을 가지고 있다.The etchant composition according to the present invention has an excellent etching performance for an indium oxide film used for manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device and reduces the attack on the underlying metal film during the etching process and compared with the conventional oxalic acid- Since the etching rate is fast and the residue of the indium oxide film is not generated, it has an excellent characteristic of minimizing the defect caused by the residue of the indium oxide film.
또한, 본 발명에 의한 식각액 조성물은, 종래의 옥살산 계열의 식각액의 문 제점으로 알려져 있는 0℃ 이하에서의 옥살산의 결정화 현상도 없고, 염산 계열의 식각액에서 나타나는 하부 금속막에 대한 영향도 없다. 따라서, 액정 표시 장치를 제조하는 공정에 있어서 생산성을 높일 수 있는 장점이 있다.In addition, the etching solution composition of the present invention has no crystallization of oxalic acid at a temperature lower than 0 캜, which is known as a problem of the conventional oxalic acid based etching solution, and has no effect on the underlying metal film in the hydrochloric acid based etching solution. Therefore, there is an advantage that productivity can be improved in the process of manufacturing the liquid crystal display device.
또한, 본 발명은,Further, according to the present invention,
Ⅰ) 기판 상에 인듐산화막을 형성하는 단계;I) forming an indium oxide film on a substrate;
Ⅱ) 상기 인듐산화막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및II) selectively leaving a photoreactive material on the indium oxide film; And
Ⅲ) 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기 인듐산화막을 식각하는 단계를 포함하는 인듐산화막의 식각방법을 제공한다.III) etching the indium oxide film using the etching solution composition of the present invention.
본 발명에 따른 식각 방법에 있어서, 상기 (a) 단계는 (a1) 기판을 제조하는 단계; 및 (a2) 상기 기판 상에 인듐산화막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 물론 기판 상에 통상적인 세정공정을 수행하고, 인듐산화막을 증착할 수도 있다. In the etching method according to the present invention, the step (a) may include: (a1) manufacturing a substrate; And (a2) forming an indium oxide film on the substrate. Of course, a conventional cleaning process may be performed on the substrate, and an indium oxide film may be deposited.
상기 (a1) 단계에서 기판은 유리기판 또는 석영기판일 수 있으며, 유리기판이 바람직하다.In the step (a1), the substrate may be a glass substrate or a quartz substrate, and preferably a glass substrate.
상기 (a2) 단계는 기판 상에 인듐산화막을 형성하는 방법으로 당업자에게 알려진 다양한 방법을 사용할 수 있으며, 한 예로 스퍼터링법에 의해 인듐산화막을 기판 상에 증착할 수 있다. 인듐산화막의 두께가 대략 500~200Å이 되도록 증착시킬 수 있다.In the step (a2), various methods known to those skilled in the art can be used for forming the indium oxide film on the substrate. For example, the indium oxide film can be deposited on the substrate by the sputtering method. The indium oxide film may be deposited to a thickness of about 500 to 200 ANGSTROM.
상기 (a) 단계는 상기 기판과 상기 인듐산화막 사이에 액정표시장치용 구조물을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step (a) may further include forming a structure for a liquid crystal display device between the substrate and the indium oxide film.
액정표시장치용 구조물은 화학기상증착 등의 방법에 의한 유기 절연막, 스퍼터링 등의 방법에 의한 도전성 물질, 및 비정질 또는 다결정성의 실리콘막과 같은 반도체막 중에서 하나 이상을 포함하며, 포토공정, 식각공정 등으로 제조한 구조물일 수 있다. The structure for a liquid crystal display includes at least one of an organic insulating film by chemical vapor deposition or the like, a conductive material by a method such as sputtering, and a semiconductor film such as an amorphous or polycrystalline silicon film. Or the like.
본 발명에 따른 식각 방법에 있어서, 상기 (b) 단계는 (b1) 상기 인듐산화막 상에 광반응물질을 도포하여 광반응물질 코팅층을 형성하는 단계; (b2) 포토마스크를 통해 상기 광반응물질 코팅층을 선택적으로 노광하는 단계; 및 (b3) 상기 광반응물질 코팅층의 전체 영역 중 일정 영역이 상기 인듐산화막 상에 남도록, 현상액을 이용하여 상기 광반응물질 코팅층을 현상하는 단계를 포함할 수 있다.In the etching method according to the present invention, the step (b) may include: (b1) forming a photoreactive material coating layer by coating a photoreactive material on the indium oxide film; (b2) selectively exposing the photoreactive material coating layer through a photomask; And (b3) developing the photoreactive material coating layer using a developer so that a certain region of the entire region of the photoreactive material coating layer remains on the indium oxide film.
상기 (b1) 단계에서는 스핀코터(spin coater)를 이용하여 상기 인듐산화막 상에 광반응물질을 도포할 수 있으며, 그 두께는 1 ㎛내외인 것이 바람직하다. 여기서는, 스핀코터 이외에도 슬릿코터를 이용할 수도 있으며, 또한 스핀코터와 슬릿코터를 혼용하여 사용할 수 있다. 본 도포공정에서는 에싱(ashing), 열처리 등 통상적으로 진행되는 과정를 더 포함할 수 있다. In the step (b1), a photoreactive material may be coated on the indium oxide film by using a spin coater. The thickness of the photoreactive material is preferably about 1 μm or less. Here, in addition to the spin coater, a slit coater may be used, or a spin coater and a slit coater may be used in combination. The coating process may further include a process such as ashing or heat treatment.
상기 (b1) 단계에서는 광반응물질로 포토레지스트를 사용할 수 있다. 포토레지스트는 특정 파장대의 빛을 받으면(노광:photo exposure) 반응하는 일종의 감광성 고분자 화합물(photosensitive polymer)로서, 이때 반응이라 함은 포토레지스트의 일정 부분이 노광 되었을 때 노광된 부분의 폴리머(polymer) 사슬이 끊어지거나 혹은 더 강하게 결합하는 것을 의미한다. 이에 노광된 부분의 폴리머(polymer) 결합사슬이 끊어지는 양극형(positive) 포토레지스트와 그 반대의 음극 형(negative) 포토레지스트 중 선택하여 사용할 수 있다.In the step (b1), a photoresist may be used as the photoreactive material. A photoresist is a kind of photosensitive polymer that reacts when exposed to light of a specific wavelength (exposure), in which case a reaction occurs when a certain portion of the photoresist is exposed, Or more strongly coupled. A positive photoresist in which a polymer bonding chain of an exposed part is broken and a negative photoresist in the opposite direction can be selectively used.
상기 (b2) 단계에서는 포토마스크(photo mask)를 사용하여 광반응물질 코팅층에 선택적으로 자외선 영역의 빛을 조사한다. In the step (b2), a photo-reactive material coating layer is selectively irradiated with ultraviolet light using a photo mask.
상기 (b3) 단계에서는 노광공정(b2)을 통해 상대적으로 결합이 약해져 있는 부분의 광반응물질 코팅층을 현상액을 사용하여 녹여낸다. 이에 상기 인듐산화막 상에 선택적으로 광반응물질을 남길 수 있게 된다.In the step (b3), a portion of the photoreactive material coating layer relatively weakly bonded through the exposure step (b2) is melted using a developing solution. Accordingly, the photoreactive material can be selectively left on the indium oxide film.
본 발명에 따른 식각 방법에 있어서, 상기 (c) 단계에서는 본 발명에 따른 인듐산화막의 식각액 조성물을 사용하여 상기 인듐산화막을 식각할 수 있다.In the etching method according to the present invention, in the step (c), the indium oxide film may be etched using the etching solution composition of the indium oxide film according to the present invention.
이러한, 식각공정은 당업계 주지의 방법에 따라 수행될 수 있으며, 침지시키는 방법, 분사(spray)하는 방법 등을 예로 들 수 있다. 식각공정 시 식각용액의 온도는 20~50℃일 수 있으며, 적정 온도는 다른 공정과 기타 요인을 고려하여 필요에 따라 변경할 수 있다.Such an etching process can be performed according to a method well known in the art, and examples thereof include a method of dipping, a method of spraying, and the like. The temperature of the etching solution during the etching process may be 20 to 50 ° C, and the optimum temperature may be changed as necessary in consideration of other processes and other factors.
또한, 본 발명은, Further, according to the present invention,
a) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;a) forming a gate wiring on the substrate;
b) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;b) forming a gate insulating layer on the substrate including the gate wiring;
c) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;c) forming a semiconductor layer on the gate insulating layer;
d) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및d) forming source and drain electrodes on the semiconductor layer; And
e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성하는 단계e) forming a pixel electrode connected to the drain electrode
를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 (e) 단계에 서는 인듐산화막을 형성한 후, 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 화소 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공한다.Wherein the step (e) comprises forming an indium oxide film and then etching the substrate with the etchant composition of the present invention to form a pixel electrode. The liquid crystal display device according to claim 1, A method of manufacturing an array substrate is provided.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 a) 단계는 a1) 기상증착법이나 스퍼터링(sputtering)법을 이용하여 기판 상에 금속막을 증착시키는 단계; 및 a2) 상기 금속을 패터닝하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함한다. 여기서, 금속막을 기판 상에 형성하는 방법과 금속막의 재료는 한정되는 것은 아니다. In the method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display according to the present invention, the step a) may include: a1) depositing a metal film on a substrate using a vapor deposition method or a sputtering method; And a2) patterning the metal to form a gate wiring. Here, the method of forming the metal film on the substrate and the material of the metal film are not limited.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 b) 단계에서는 기판 상에 형성된 게이트 배선 상부에 질화실리콘(SiNX)을 증착하여 게이트 절연층을 형성한다. 여기서, 게이트 절연층의 형성시 사용되는 물질은 질화실리콘(SiNx)에만 한정되는 것은 아니고, 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 각종 무기 절연물질 중에서 선택된 물질을 사용하여 게이트 절연층을 형성할 수도 있다.In the method for manufacturing an array substrate for a liquid crystal display according to the present invention, in step (b), silicon nitride (SiN x ) is deposited on a gate wiring formed on a substrate to form a gate insulating layer. Here, the material used in the formation of the gate insulating layer is not limited to silicon nitride (SiN x ), but a material selected from various inorganic insulating materials including silicon oxide (SiO 2 ) may be used to form the gate insulating layer have.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 c) 단계에서는 게이트 절연층 상에 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 반도체층을 형성한다. 즉, 순차적으로 엑티브층(active layer)과 오믹콘택층(ohmic contact layer)을 형성한 후, 건식 식각을 통해 패터닝한다. 여기서, 엑티브층은 일반적으로 순수한 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 형성하고, 오믹콘텍층은 불순물이 포함된 비정질 실리콘(n+a-Si:H)으로 형성한다. 이러한 엑티브층과 오믹콘텍층을 형성할 때 화학기상 증착법(CVD)을 이용할 수 있지만, 이에만 한정되는 것은 아니다.In the method for manufacturing an array substrate for a liquid crystal display according to the present invention, in the step c), a semiconductor layer is formed on the gate insulating layer by a chemical vapor deposition method (CVD). That is, an active layer and an ohmic contact layer are sequentially formed, and patterned through dry etching. Here, the active layer is generally formed of pure amorphous silicon (a-Si: H), and the ohmic surface layer is formed of amorphous silicon (n + a-Si: H) containing impurities. Chemical vapor deposition (CVD) may be used to form the active layer and the ohmic contact layer, but the present invention is not limited thereto.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 d) 단계는 d1) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및 d2) 상기 소스 및 드레인 전극 상에 절연층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 d1) 단계에서는 오믹콘텍층 위에 스퍼터링법을 통해 금속막을 증착하고 식각하여 소스 전극과 드레인 전극을 형성한다. 여기서, 상기 금속막을 기판 상에 형성하는 방법은 상기 예시된 것으로만 한정되는 것은 아니다. 상기 d2) 단계에서는 소스 전극과 드레인 전극 상에 질화 실리콘(SiNx)과 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연그룹 또는 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함한 유기절연물질 그룹 중 선택하여 단층 또는 이중층으로 절연층을 형성한다. 절연층의 재료는 상기 예시된 것으로만 한정되는 것은 아니다. In the method for manufacturing an array substrate for a liquid crystal display according to the present invention, the step d) includes the steps of: d1) forming source and drain electrodes on the semiconductor layer; And d2) forming an insulating layer on the source and drain electrodes. In step d1), a metal film is deposited on the ohmic surface layer by sputtering and etched to form a source electrode and a drain electrode. Here, the method of forming the metal film on the substrate is not limited to the above-described example. Wherein d2) step, including the inorganic insulating group, or benzocyclobutene (BCB) and acrylic (acryl) resins (resin) containing silicon nitride (SiN x) and silicon oxide (SiO 2) on the source and drain electrodes The organic insulating material is selected from the group of organic insulating materials to form an insulating layer as a single layer or a double layer. The material of the insulating layer is not limited to those illustrated above.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 e) 단계에서는 상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성한다. 예컨대, 스퍼터링법을 통해 인듐산화막[ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)]과 같은 투명한 도전물질을 증착하고, 본 발명에 따른 식각액 조성물로 식각하여, 화소 전극을 형성한다. 상기 인듐산화막을 증착하는 방법은 스퍼터링법으로만 한정되는 것은 아니다.In the method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display according to the present invention, the pixel electrode connected to the drain electrode is formed in step e). For example, a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO) is deposited by sputtering and etched using the etchant composition according to the present invention to form a pixel electrode. The method of depositing the indium oxide film is not limited to the sputtering method.
액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 본 발명에 의한 식각액 조성물을 사용한 e) 단계 식각공정시, 식각 속도가 빠르면서도 화소 전극 하측에 위치하는 드레인 전극을 포함하는 데이터 라인에 대한 어택을 최소화할 수 있음에 따라, TFT-LCD의 구동 특성을 향상시킬 수 있는 우수한 액정표시장치용 어레이 기판을 제조할 수 있고, 액정표시장치용 어레이 기판의 생산성을 향상시킬 수 있게 된다. In the method for manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device, in the etching step e) using the etching liquid composition according to the present invention, the attack to the data line including the drain electrode located at the lower side of the pixel electrode It is possible to manufacture an array substrate for a liquid crystal display device which can improve the driving characteristics of the TFT-LCD and improve the productivity of the array substrate for a liquid crystal display device.
액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 인듐산화막의 식각 공정시 본 발명에 따른 식각액 조성물을 이용하는 경우, 하부 금속에 대한 어택(attack)을 최소화할 수 있음에 따라, 액정표시소자의 구동 특성을 향상 시킬 수 있는 우수한 액정표시장치용 어레이 기판을 제조할 수 있다. 또한, 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 시, 식각공정 시간을 단축시켜 액정표시장치용 어레이 기판의 생산성을 향상시킬 수 있으며, 기판의 크기가 커도 식각균일성을 유지할 수 있다.In the method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device, when an etchant composition according to the present invention is used in an etching process of an indium oxide film, an attack against a lower metal can be minimized, It is possible to manufacture an excellent array substrate for a liquid crystal display device. In addition, in manufacturing an array substrate for a liquid crystal display, the productivity of the array substrate for a liquid crystal display can be improved by shortening the etching process time, and the etching uniformity can be maintained even when the substrate size is large.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 이용하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명은 하기 실시예 및 비교예에 의해 한정되지 않고 다양하게 수정 및 변경될 수 있다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the following examples and comparative examples are provided for illustrating the present invention, and the present invention is not limited by the following examples and comparative examples, and various modifications and changes may be made.
실시예Example 1~26: 1 to 26: 식각액Etchant 조성물의 제조 및 The preparation of the composition and 식각특성평가Evaluation of etching characteristics
반도체 공정용 등급인 황산, 초산, 염산 및 벤조트리아졸을 하기 표 1에 기재된 바와 같이 혼합하고, 조성물의 총 중량이 100 중량%가 되도록 탈이온수를 첨가하여 실시예 1 내지 26의 식각액을 제조하였다.The etching solutions of Examples 1 to 26 were prepared by mixing sulfuric acid, acetic acid, hydrochloric acid, and benzotriazole grades for semiconductor processing as described in Table 1 below and adding deionized water to make the total weight of the composition 100 wt% .
시험편은, 스퍼터링법에 의해 유리 기판상에 약 500 Å 두께로 인듐주석산화막을 증착하고, 그 위에 약 1㎛ 내외의 포토레지스트를 코팅한 후, 선택적으로 패턴을 형성하여 제조하였다. 상기 시험편을 실시예 1 내지 26의 식각액으로, 80초간 40 ℃의 조건으로 스프레이 방식을 사용하여 식각하였다. 상기의 실시예 1 내지 26으로 식각된 각각의 시험편을 전자주사현미경(SEM; Hitach, S-4700)을 이용하여 검사하였으며, 그 결과를 하기 표 1 및 도 1 내지 3에 나타내었다.The test piece was prepared by depositing an indium tin oxide film about 500 Å thick on a glass substrate by a sputtering method, coating a photoresist of about 1 μm or so on it, and then selectively forming a pattern. The test piece was etched using the etching solution of Examples 1 to 26 at a temperature of 40 DEG C for 80 seconds using a spraying method. Each of the test pieces etched in Examples 1 to 26 was examined using a scanning electron microscope (SEM; Hitach, S-4700), and the results are shown in Table 1 and Figs.
[식각특성 평가 기준][Evaluation Criteria of Etch Characteristics]
X : 잔사발생, 하부 금속막 어택 없음.X: Residual occurrence, no under metal film attack.
O : 잔사발생, 하부 금속막 어택 있음.O: Residual occurrence, lower metal film attack.
(황산/초산/염산/벤조트리아졸/탈이온수)Composition (% by weight)
(Sulfuric acid / acetic acid / hydrochloric acid / benzotriazole / deionized water)
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 식각액 조성물인 실시예 1 내지 26은 잔사 발생 및 하부 금속막 어택이 없는 양호한 식각 특성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한, 도 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1의 식각액에 의해 식각된 인듐산화막의 표면 상에는 잔사가 남지 않아 식각 특성이 우수함을 알 수 있었다. 또한, 본 발명에 따른 인듐산화막의 식각액 조성물이 인듐산화막의 하부 금속막에 영향을 주지 않음을 보여주기 위해, 그 일례로써 구리 금속막과 포토레지스트가 형성되어 있는 기판에 본 발명의 실시예 1로 식각하기 전(도 2 참조)과 식각한 후(도 3)를 비교한 바, 본 발명의 실시예 1의 식각액을 사용한 후에도 하부 금속막에 대한 어택이 전혀 없고, 포토레지스트에도 영향을 주지 않았음을 확인할 수 있었다. As shown in Table 1, Examples 1 to 26, which are the etching solution compositions of the present invention, showed good etching characteristics without residue formation and lower metal film attack. Further, as shown in FIG. 1, no residue remained on the surface of the indium oxide film etched by the etching solution of Example 1, and it was found that the etching characteristics were excellent. In order to show that the etchant composition of the indium oxide film according to the present invention does not affect the underlying metal film of the indium oxide film, it is preferable that the substrate, on which the copper metal film and the photoresist are formed, 2) and etching (FIG. 3) were compared before and after the etching, it was found that there was no attack to the underlying metal film even after using the etching solution of Example 1 of the present invention, and it did not affect the photoresist .
비교예Comparative Example 1: One: 식각액Etchant 조성물의 제조 및 The preparation of the composition and 식각특성평가Evaluation of etching characteristics
조성물 총 중량에 대해, 염산 18 중량%, 질산 4 중량% 및 탈이온수 78 중량%를 포함하는 식각액을 사용하였으며, 하부금속막으로서 몰리브덴막과 포토레지스트가 형성되어 있는 시편을 사용하고, 동일한 식각 조건 하에서 식각하여 인듐산화막 식각 특성을 평가하여 표 2 및 도 4에 나타내었다.An etchant containing 18 wt% hydrochloric acid, 4 wt% nitric acid, and 78 wt% deionized water was used for the total weight of the composition, and a specimen having a molybdenum film and a photoresist formed thereon was used as the lower metal film. To evaluate the etching characteristics of the indium oxide film, and the results are shown in Table 2 and FIG.
표 2에 나타난 바와 같이, 비교예 1의 식각액을 사용한 경우 식각 잔사는 발생하지 않았지만, 하부 금속막의 어택이 발생하였다. 또한, 도 4에 나타난 바와 같이, 식각 전(도 2 참조)과 비교하여 하부 금속막에 대한 어택이 심한 것을 알 수 있었다.As shown in Table 2, when the etching solution of Comparative Example 1 was used, etching residue did not occur but attack of the lower metal film occurred. Further, as shown in Fig. 4, it was found that the attack to the lower metal film was severe compared with before etching (see Fig. 2).
비교예Comparative Example 2: 2: 식각액Etchant 조성물의 제조 및 The preparation of the composition and 식각특성평가Evaluation of etching characteristics
조성물 총 중량에 대해, 옥살산 5 중량% 및 탈이온수 95 중량%를 포함하는 식각액을 사용하였으며, 상기 비교예 1과 동일한 시편을 사용하고, 동일한 식각 조건 하에서 식각하여 인듐산화막 식각 특성을 평가하여 표 2 및 도 5에 나타내었다.An etching solution containing 5% by weight of oxalic acid and 95% by weight of deionized water was used for the total weight of the composition, and the same test piece as that of Comparative Example 1 was used and etched under the same etching conditions to evaluate the etching characteristics of indium oxide, And Fig. 5.
표 2 및 도 5에 나타난 바와 같이, 비교예 2의 식각액을 사용한 경우 식각 잔사가 발생함을 알 수 있었다.As shown in Table 2 and FIG. 5, when the etchant of Comparative Example 2 was used, etching residues were found to occur.
따라서, 본 발명의 식각액은 하부 금속막에 대한 어택을 방지함과 동시에 인듐산화막에 대하여 우수한 식각 특성을 내는 것을 알 수 있었다.Thus, it can be seen that the etching solution of the present invention prevents attack to the lower metal film, and at the same time, has an excellent etching property with respect to the indium oxide film.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 식각액 조성물을 이용하여 인듐산화막을 식각한 후, 전체적인 표면을 관찰한 주사전자현미경 사진이고,1 is a scanning electron microscope (SEM) image of an entire surface after etching an indium oxide film using the etching solution composition according to Example 1 of the present invention,
도 2는 하부 금속막(구리막)과 포토레지스트가 형성된 기판을 식각 이전에 촬영한 전자주사현미경 사진이고,2 is a scanning electron micrograph of a substrate on which a lower metal film (copper film) and a photoresist are formed,
도 3은 하부 금속막(구리막)과 포토레지스트가 형성된 기판에 본 발명의 실시예 1에 따른 식각액 조성물을 이용하여 인듐산화막을 식각한 후의 전자주사현미경 사진이고,3 is an electron micrograph of the indium oxide film etched using the etching solution composition according to Example 1 of the present invention on a substrate having a lower metal film (copper film) and a photoresist formed thereon,
도 4는 하부 금속막(몰리브덴막)과 포토레지스트가 형성된 기판에 본 발명의 비교예 1에 따른 식각액 조성물을 이용하여 인듐산화막을 식각한 후의 전자주사현미경 사진이고,4 is an electron micrograph of the indium oxide film etched by using the etchant composition according to Comparative Example 1 of the present invention on a substrate on which a lower metal film (molybdenum film) and a photoresist are formed,
도 5는 하부 금속막(몰리브덴막)과 포토레지스트가 형성된 기판에 본 발명의 비교예 2에 따른 식각액 조성물을 이용하여 인듐산화막을 식각한 후의 전자주사현미경 사진이다.5 is an electron micrograph of the indium oxide film etched by using the etchant composition according to Comparative Example 2 of the present invention on a substrate having a lower metal film (molybdenum film) and a photoresist formed thereon.
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