KR101702129B1 - 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, (a)기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계; (b)상기 게이트 전극을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계; (c)상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계; (d)상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및 (e)상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 TFT 어레이 기판의 제조방법에 있어서; 상기 (a), (d) 및 (e)단계 중 하나 이상의 단계가 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막을 형성하고, 상기 금속막을 식각액 조성물로 식각하여 각각의 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.

Description

액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF AN ARRAY SUBSTRATE FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법; 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막의 식각액 조성물; 및 상기 식각액 조성물을 사용하는 금속막의 식각방법에 관한 것이다.
평판디스플레이의 화상 구현을 위해서는 TFT(Thin Film Transistor) 어레이에 투명 화소전극, 게이트전극, 소스전극 및 드레인 전극이 사용된다. 통상, 화소전극으로는 인듐을 주성분으로 하는 투명전도막 및 몰리브텐-티타늄 합금막이 사용되고 있다. 또한, 게이트 전극, 소스전극 및 드레인 전극으로는 Cr, Cu, Mo, Ti, Al 등을 주성분으로 단일막 또는 다중막이 사용되고 있으나, TFT-LCD의 대형화에 필수적으로 요구되는 RC 신호지연의 감소를 실현하기 위해서, 저저항 금속막으로서 구리막, 구리 몰리브덴막, 구리-질화물/몰리브덴-티타늄 합금막 등의 구리계 금속막이 많이 사용되고 있다.
최근에는 생산공정을 단순화하여 생산량을 증가시키기 위하여 TFT-LCD에 사용되는 상기와 같은 다양한 금속막질을 일괄식각할 수 있는 식각액에 대한 관심이 증대되고 있다. 특히, 구리-질화물/몰리브덴-티타늄 합금막, 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐계 산화막을 통합적으로 일괄식각할 수 있는 식각액 조성물은 TFT-LCD의 생산성 향상에 크게 기여할 것으로 기대되고 있다.
그러나, 현재 사용되고 있는 식각액 조성물은 구리-질화물/몰리브덴-티타늄 합금막, 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐계 산화막을 일괄식각할 수는 있으나, 구리-질화물/몰리브덴-티타늄의 식각 프로파일이 불량한 문제를 야기하므로 기대에 못 미치고 있다.
그러므로, 구리-질화물/몰리브덴-티타늄 합금막에 대하여 적절한 부식속도와 양호한 식각 프로파일을 제공하면서도, 몰리브덴-티타늄 합금막 및 인듐계 산화막도 효과적으로 식각할 수 있는 식각액 조성물의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은, 액정표시장치용 어레이 기판의 전극으로 병행하여 사용되고 있는, 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막, 즉 단일막 또는 다층막을 효과적으로 일괄식각 할 수 있는 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막의 각각의 막질에 대한 식각특성이 우수하여 박막트랜지스터-액정표시소자(TFT-LCD)의 구동 특성을 향상 시키며, 기판의 크기가 커도 식각 균일성이 유지되는 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 식각액 조성물을 사용하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 조성물 총 중량에 대하여,
A)과산화수소(H2O2) 5 내지 30중량%,
B)함불소화합물 0.01 내지 5중량%,
C)수용성 시클릭아민 화합물 0.05 내지 8중량%,
D)한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물 0.05 내지 8중량%,
E)함염소 화합물 0.01 내지 8중량%, 및
F)잔량의 물을 포함하는 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막의 식각액 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은,
a)기판 상에 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막을 형성하는 단계;
b)상기 a)단계에서 형성된 금속막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
c)본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기 b)단계에서 처리된 금속막을 식각하는 단계를 포함하는 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막의 식각방법을 제공한다.
또한, 본 발명은
(a)기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계; (b)상기 게이트 전극을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계; (c)상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계; (d)상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및 (e)상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 TFT 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
상기 (a), (d) 및 (e)단계 중 하나 이상의 단계가 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막을 형성하고, 상기 금속막을 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 각각의 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 식각된 게이트 전극, 소스 및 드레인 전극, 및 화소전극 중 하나 이상을 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판을 제공한다.
본 발명의 식각액 조성물은 액정표시장치용 어레이 기판에 사용되고 있는 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막의 식각 공정시, 이들을 효과적으로 일괄식각할 수 있기 때문에 식각공정의 효율성 및 생산성을 크게 향상시킨다. ,
또한, 본 발명의 식각액 조성물은 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막의 각각의 막질에 대한 식각특성이 우수하여, 박막트랜지스터-액정표시소자(TFT-LCD)의 구동 특성을 향상 시키며, 기판의 크기가 커도 식각 균일성을 유지하므로 박막트랜지스터-액정표시소자(TFT-LCD)의 품질향상 및 생산성 향상에 크게 기여한다.
도1은 본 발명의 실시예1의 식각액 조성물로 식각한 구리-질화물/몰리브덴-티타늄 합금막의 표면에 대한 SEM 사진이다.
도2는 본 발명의 실시예1의 식각액 조성물로 식각한 몰리브덴-티타늄 합금막의 표면에 대한 SEM 사진이다.
도3은 본 발명의 실시예1의 식각액 조성물로 식각한 인듐주석산화막(ITO)의 표면에 대한 SEM 사진이다.
도4는 본 발명의 비교예1의 식각액 조성물로 식각한 구리-질화물/몰리브덴-티타늄 합금막의 표면에 대한 SEM 사진이다.
도5는 본 발명의 비교예1의 식각액 조성물로 식각한 몰리브덴-티타늄 합금막의 표면에 대한 SEM 사진이다.
도6은 본 발명의 비교예1의 식각액 조성물로 식각한 인듐주석산화막(ITO)의 표면에 대한 SEM 사진이다.
도7은 본 발명의 비교예2의 식각액 조성물로 식각한 구리-질화물/몰리브덴-티타늄 합금막의 식각 프로파일을 촬영한 SEM 사진이다.
도8은 본 발명의 비교예3의 식각액 조성물로 식각한 인듐주석산화막(ITO)의 표면에 대한 SEM 사진이다.
본 발명은 조성물 총 중량에 대하여, A)과산화수소(H2O2) 5 내지 30중량%, B)함불소화합물 0.01 내지 5중량%, C)수용성 시클릭아민 화합물 0.05 내지 8중량%, D)한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물 0.05 내지 8 중량%, E)함염소 화합물 0.01 내지 8 중량% 및 F)잔량의 물을 포함하는 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막의 식각액 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 식각액 조성물은, 박막트랜지스터-액정표시소자(TFT-LCD)에 사용되는 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막, 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막, 즉 단일막 또는 다층막을 효율적으로 일괄식각할 수 있는 특징을 갖는다. 예컨대, 본 발명의 식각액 조성물은 구리-질화물/몰리브덴-티타늄 합금막, 몰리브덴-티타늄 합금막 인듐계 산화막 등을 효율적으로 일괄식각할 수 있다.
특히, 종래에 인듐계 산화막 식각액으로 사용되고 있는 옥살산 계열의 식각액에 비해, 인듐계 산화막의 식각 속도가 빠르며 인듐계 산화막의 잔사도 발생시키지 않으므로, 인듐계 산화막의 식각액으로서도 병행 사용이 가능하므로 공정 단순화를 극대화 시킬 수 있다. 또한, 옥살산 계열의 인듐계 산화막 식각액의 문제점인 0℃ 이하에서의 옥살산의 결정화에 대한 염려가 없으며, 염산 계열의 식각액에서 나타나는 하부 금속막에 대한 영향도 없으므로, TFT-LCD의 제조공정에서 효과적으로 생산성을 높이는데 기여할 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물에서 구리계 금속막은 구리를 주성분으로 하는 금속막으로서, 순수 구리막 및, 구리 산화막, 구리 질화막 등을 포함하는 구리합금막을 포함한다.
몰리브덴계 금속막은 몰리브데늄을 주성분으로 하는 금속막으로서, 순수 몰리브데늄막 및 몰리브데늄 합금막을 포함하며, 상기 몰리브데늄 합금막은 예컨대, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디늄(Nd), 및 인듐(In) 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과 몰리브데늄의 합금막을 의미한다.
인듐계 산화막 인듐을 주성분으로 하는 금속막으로서, 인듐아연산화막(IZO), 인듐주석산화막(ITO), 비정질 인듐주석산화막(a-ITO) 등을 포함한다.
본 발명에서 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막은 그러한 금속막을 포함하는 단일막 또는 다층막을 포함한다. 상기 단일막의 대표적인 예로는 인듐계 산화막, 몰리브덴-티타늄 합금막 등을 들 수 있으며, 다층막의 대표적인 예로는 구리-질화물/몰리브덴-티타늄 합금막의 2중막 등을 들 수 있다.
본 발명에서 사용되는 H2O2, 함불소 화합물, 수용성 시클릭아민 화합물, 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물 및 함염소 화합물은 통상적으로 공지된 방법에 따라 제조가능하며, 특히 반도체 공정용 순도를 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 식각액 조성물에서 A)H2O2는 구리계 금속막 및 질화물, 몰리브덴계 금속막을 포함하는 금속막을 식각하는 주 산화제로 된다.
상기 H2O2는 조성물의 총 중량에 대하여 5 내지 30중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 10 내지 25중량%가 더욱 바람직하다. 5중량% 미만으로 포함될 경우, 식각력이 부족하여 충분한 식각이 이루어지지 않을 수 있으며, 30중량%를 초과할 경우, 식각속도가 전체적으로 빨라지기 때문에 공정 컨트롤이 어렵다.
본 발명의 식각액 조성물에서 B)함불소 화합물은 해리되어 F 이온을 낼 수 있는 화합물을 의미하며, 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막의 식각 속도에 영향을 주는 성분으로서 식각 속도를 빠르게 함과 동시에 식각 잔사를 제거하는 역할을 한다. 함불소 화합물의 구체적인 예로는, HF, NaF, NH4F, NH4BF4, NH4FHF, KF, KHF2, AlF3, 및 HBF4 등을 들 수 있으며, 이들은 1종 또는 2종 이상을 함께 사용될 수 있다. 이들 중에서 NH4FHF가 바람직하게 사용된다.
상기 함불소 화합물은 조성물의 총 중량에 대하여 0.01 내지 5중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 0.1 내지 2중량%가 더욱 바람직하다. 0.01중량% 미만으로 포함되면 식각 속도가 느려지게 되고 식각 잔사가 남을 수 있으며, 5중량%를 초과하여 포함되는 경우, Etch 성능의 향상 효과는 없으면서 하부 패시베이션(Passivation)층 및 하부막 금속배선의 손상이 크게 발생할 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물에서 C)수용성 시클릭아민 화합물은 구리계 금속막의 에칭 속도를 조절해 준다. 구체적인 예로는, 벤조트리아졸, 아미노테트라졸(aminotetrazole)계 화합물, 이미다졸(imidazole), 인돌(indole), 푸린(purine), 피라졸(pyrazole), 피리딘(pyridine), 피리미딘(pyrimidine), 피롤(pyrrole), 피롤리딘(pyrrolidine), 피롤린(pyrroline) 등을 들 수 있으며, 이들은 1종 또는 2종 이상이 함께 사용될 수 있다. 특히, 아미노테트라졸계 화합물이 바람직하게 사용될 수 있으며, 아미노테트라졸계 화합물의 구체적인 예로는, 아미노테트라졸, 5-아미노-1-페닐테트라졸, 5-아미노-1-(1-나프틸)테트라졸, 1-메틸-5-아미노테트라졸, 1,5-디아미노테트라졸 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 아미노테트라졸이 더욱 바람직하다.
상기 수용성 시클릭아민 화합물은 조성물의 총 중량에 대하여 0.05 내지 8중량% 포함되는 것이 바람직하며, 0.1 내지 5중량%가 더욱 바람직하다. 0.05중량% 미만으로 포함되는 경우, 구리계 금속막의 에칭 속도가 빨라져서 제어가 어렵고, 8중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 다층막에 대한 에칭 속도가 느려져서 CD bias를 제어하기는 용이하지만 몰리브덴-티타늄 합금막에 대한 식각 속도가 저하되어 몰리브덴-티타늄 합금 잔사가 발생할 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 D)한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물은 식각액 조성물의 보관 시 발생할 수 있는 과산화수소수의 자체 분해 반응을 막아주고 많은 수의 기판을 식각할 시에 식각 특성이 변하는 것을 방지한다. 일반적으로 과산화수소수를 사용하는 식각액 조성물의 경우 보관시 과산화수소수가 자체 분해하여 그 보관기간이 길지가 못하고 용기가 폭발할 수 있는 위험요소까지 갖추고 있다. 그러나 상기 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물이 포함될 경우 과산화수소수의 분해 속도가 10배 가까이 줄어들어 보관기간 및 안정성 확보에 유리하다. 특히 구리층의 경우 식각액 조성물 내에 구리 이온이 다량 잔존할 경우에 패시베이션(passivation) 막을 형성하여 까맣게 산화된 후 더 이상 식각되지 않는 경우가 많이 발생할 수 있으나 이 화합물을 첨가하였을 경우 이런 현상을 막을 수 있다.
상기 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물로는 알라닌(alanine), 아미노부티르산(aminobutyric acid), 글루탐산(glutamic acid), 글리신(glycine), 이미노디아세트산(iminodiacetic acid), 니트릴로트리아세트산(nitrilotriacetic acid) 및 사르코신(sarcosine)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 것이 사용될 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물에서 한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물은 조성물 총 중량에 대하여 0.05내지 8 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 0.1 내지 5중량%가 더욱 바람직하다. 0.05중량% 미만으로 포함되는 경우, 과산화수소의 자체 분해의 억제효과가 미미하며, pH의 조절 능력도 부족해져서 pH를, 구리계 금속막이 식각되기 쉬운 환경인, 0.5 내지 4.5정도로 유지하기도 어려워진다. 또한, 8중량%를 초과할 경우, 구리계 금속막의 식각속도가 빨라지고 몰리브덴 또는 몰리브덴합금의 식각속도가 느려짐에 따라 구리계 금속막의 씨디로스(CD Loss)가 커지게 되고 몰리브덴 또는 몰리브덴합금의 잔사가 발생할 가능성이 커지게 된다.
본 발명의 식각액 조성물에서 E)함염소 화합물은 해리되어 염소 이온을 낼 수 있는 화합물을 의미하며, 구리계 금속막을 식각하는 보조 산화제 역할을 한다. 함염소 화합물로는 HCl, NaCl, KCl, NH4Cl 등을 들 수 있으며, 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상이 함께 사용될 수 있다.
상기 함염소 화합물은 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 8 중량%가 바람직하며, 0.01 내지 5중량%가 더욱 바람직하다. 0.01중량% 미만으로 포함되는 경우에는 구리계 금속막의 식각속도가 저하되어 식각 프로파일이 불량하게 되며, 8중량%를 초과하게 되면 과식각이 발생하여 배선이 소실 될 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물에서 물은 특별히 한정되는 것은 아니나, 탈이온수를 사용하는 것이 바람직하며, 물속에 이온이 제거된 정도를 보여주는 물의 비저항 값이 18㏁/㎝ 이상인 탈이온수를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 식각액 조성물은 또한, 식각 성능을 향상시키기 위하여 이 분야에 공지되어 있는 임의의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는 조성물의 총 중량에 대해 0.0001 내지 0.01중량%로 포함될 수 있다.
상기 첨가제로는 계면 활성제, 금속이온 봉쇄제, 및 부식 방지제 등을 사용할 수 있다. 계면 활성제는 표면장력을 저하시켜 식각의 균일성을 증가시키는 역할을 한다. 이러한 계면활성제로는 식각액에 견딜 수 있고 상용성이 있는 형태의 것이 바람직하며, 예컨대, 임의의 음이온성, 양이온성, 양쪽 이온성 또는 비이온성 계면 활성제 등을 들 수 있다. 또한, 계면활성제로서 불소계 계면활성제를 사용할 수도 있다.
또한, 본 발명은,
a)기판 상에 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막을 형성하는 단계;
b)상기 a)단계에서 형성된 금속막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
c)본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기 b)단계에서 처리된 금속막을 식각하는 단계를 포함하는 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막의 식각방법에 관한 것이다.
상기 (a)단계는, (a1)기판을 제조하는 단계 및 (a2)상기 기판 상에 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 물론 기판 상에 통상적인 세정공정을 수행하고, 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막을 증착할 수도 있다.
상기 (a1)단계에서 기판은 유리기판 또는 석영기판일 수 있으며, 유리기판이 바람직하다.
상기 (a2)단계에서 기판 상에 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막을 형성하는 방법으로는 이 분야에서 공지된 다양한 방법을 사용할 수 있으며, 구체적인 예로는 스퍼터링법에 의해 금속막을 기판 상에 증착하는 방법을 들 수 있다. 막의 두께는 대략 200~500Å이 되도록 증착시킬 수 있다.
상기 (a)단계는 상기 기판과 상기 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막 사이에 액정표시장치용 구조물을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
상기에서 액정표시장치용 구조물은 화학기상증착 등의 방법에 의한 유기 절연막, 스퍼터링 등의 방법에 의한 도전성 물질, 및 비정질 또는 다결정성의 실리콘막과 같은 반도체막 등을 의미하며, 포토공정, 식각공정 등으로 제조한 구조물일 수도 있다.
상기 (b)단계는, (b1) a)단계에서 형성된 금속막상에 광반응물질을 도포하여 광반응물질 코팅층을 형성하는 단계; (b2)포토마스크를 통해 상기 광반응물질 코팅층을 선택적으로 노광하는 단계; 및 (b3)상기 광반응물질 코팅층의 전체영역 중 일정 영역이 a)단계에서 형성된 금속막 상에 남도록, 현상액을 이용하여 상기 광반응물질 코팅층을 현상하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (b1)단계에서는, 스핀코터(spin coater)를 이용하여 a)단계에서 형성된 금속막에 광반응물질을 도포할 수 있으며, 그 두께는 1㎛ 내외인 것이 바람직하다. 여기서, 스핀코터 이외에도 슬릿코터를 이용할 수도 있으며, 또한 스핀코터와 슬릿코터를 혼용하여 사용할 수도 있다. 상기 도포공정은 에싱(ashing), 열처리 등 통상적으로 진행되는 과정를 더 포함할 수 있다.
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. 따라서, 노광된 부분의 폴리머(polymer) 결합사슬이 끊어지는 양극형(positive) 포토레지스트와 그 반대의 음극형(negative) 포토레지스트 중에서 선택하여 사용할 수 있다.
상기 (b2)단계에서는 포토마스크(photo mask)를 사용하여 광반응물질 코팅층에 선택적으로 자외선 영역의 빛을 조사한다.
상기 (b3)단계에서는 노광공정(b2)을 통해 상대적으로 결합이 약해져 있는 부분의 광반응물질 코팅층을 현상액을 사용하여 녹여낸다. 따라서 기판에 형성된 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남길 수 있게 된다.
상기(c)단계에서의 식각공정은 이 분야에서 공지된 방법에 따라 수행될 수 있으며, 침지시키는 방법, 분사(spray)하는 방법 등을 예로 들 수 있다. 식각 공정시 식각용액의 온도는 30~50℃일 수 있으며, 적정 온도는 다른 공정과 기타 요인을 고려하여 필요에 따라 변경할 수 있다.
또한, 본 발명은
(a)기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계; (b)상기 게이트 전극을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계; (c)상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계; (d)상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및 (e)상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 TFT 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
상기 (a), (d) 및 (e)단계 중 하나 이상의 단계가 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막을 형성하고, 상기 금속막을 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 각각의 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.
상기 액정표시장치용 어레이 기판은 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판일 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
실시예 1-20: 식각액 조성물의 제조 및 식각특성의 평가
조성 막질에 따른 잔사의 발생여부
실
시
예		 H2O2/NH4FHF/아미노테트라졸/
이미노디아세틱엑시드/함염소 화합물/탈이온수(단위: 중량%)		 구리-질화물/
몰리브덴-티타늄 합금막		 몰리브덴-티타늄 합금막 인듐계 산화막
1 10/0.1/0.1/0.1/0.1/89.6 X X X
2 10/0.2/1.0/0.5/0.5/87.8 X X X
3 10/0.5/2.0/1.0/1.0/85.5 X X X
4 10/1.5/3.0/3.0/2.0/80.5 X X X
5 10/2.0/5.0/5.0/5.0/73.0 X X X
6 15/0.1/0.1/0.1/0.1/84.6 X X X
7 15/0.2/1.0/0.5/0.5/82.8 X X X
8 15/0.5/2.0/1.0/1.0/80.5 X X X
9 15/1.5/3.0/3.0/2.0/75.5 X X X
10 15/2.0/5.0/5.0/5.0/68.0 X X X
11 20/0.1/0.1/0.1/0.1/79.6 X X X
12 20/0.2/1.0/0.5/0.5/77.8 X X X
13 20/0.5/2.0/1.0/1.0/75.5 X X X
14 20/1.5/3.0/3.0/2.0/70.5 X X X
15 20/2.0/5.0/5.0/5.0/63.0 X X X
16 25/0.1/0.1/0.1/0.1/74.6 X X X
17 25/0.2/1.0/0.5/0.5/72.8 X X X
18 25/0.5/2.0/1.0/1.0/70.5 X X X
19 25/1.5/3.0/3.0/2.0/65.5 X X X
20 25/2.0/5.0/5.0/5.0/58.0 X X X
(1) 식각액 조성물의 제조
반도체 공정용 등급인 H2O2, NH4FHF, 아미노테트라졸, 이미노디아세트산 및 함염소 화합물을 상기 표 1에 기재된 조성비로 혼합하고, 상기 표 1에 기재된 조성비로 탈이온수를 첨가하여 실시예1-20의 식각액 조성물을 각각 6 kg씩 제조하였다.
(2) 식각특성 평가
상기에서 제조된 실시예1 내지 20의 식각액 조성물을 사용하여 스퍼터링법으로 유리 기판 상에 증착한 구리-질화물/몰리브덴-티타늄 합금막, 몰리브덴-티타늄 합금막, 및 인듐계 산화막으로서 비정질 인듐주석산화막을 각각 식각하였다.
분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: ETCHER(TFT), SEMES사) 내에 제조된 식각액을 넣고 온도를 30℃로 설정하여 가온한 후, 온도가 30±0.1℃에 도달하였을 때 식각 공정을 수행하였다. 기판을 넣고 분사를 시작하여 식각이 다 되면 꺼내어 탈이온수로 세정한 후, 열풍건조장치를 이용하여 건조하고, 포토레지스트 박리기(PR stripper)를 이용하여 포토레지스트를 제거하였다. 세정 및 건조 후 전자주사현미경(SEM; 모델명: S-4700, HITACHI사 제조)을 이용하여 식각 특성을 평가하여 상기 표1에 나타내었다.
상기 표1 및, 실시예1의 식각액 조성물로 식각한 시험편의 전자주사현미경 사진인 도1-3에서 확인 되는 바와 같이, 본 발명의 실시예 의 식각액 조성물은 구리-질화물/몰리브덴-티타늄 합금막(도1), 몰리브덴-티타늄 합금막(도2), 및 인듐계 산화막(도3)에 대하여 양호한 식각 특성과 잔사 특성을 나타냈다.
즉, 도1의 사진에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1의 식각액 조성물은 구리-질화물/몰리브덴-티타늄 합금막에 대하여 우수한 식각 특성을 나타냈으며, 구리-질화물/몰리브덴-티타늄 합금막의 잔사도 남기지 않았다.
또한, 도2의 사진에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예1의 식각액 조성물은 몰리브덴-티타늄 합금막에 대하여 우수한 식각 특성을 나타내었으며, 몰리브덴-티타늄 합금막의 잔사도 남기지 않았다.
또한, 도3의 사진에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예1의 식각액 조성물은 인듐주석산화막(ITO)에 대하여 우수한 식각 특성을 나타냈으며, 인듐주석산화막(ITO)의 잔사도 남기지 않았다.
비교예 1-3: 식각액 조성물의 제조 및 식각특성의 평가
비교예1-3 막질에 따른 식각특성
조성 구리-질화물/
몰리브덴-티타늄 합금막		 몰리브덴-티타늄 합금막 인듐계 산화막
1 H2O2/NH4COOH/탈이온수
(15/1/84)		 식각 불가 식각 불가 식각 불가
2 H2O2/NH4FHF/아미노테트라졸/
탈이온수
(15/0.2/0.5/84.3)		 식각가능
(프로파일불량)		 식각 가능 식각 가능
3 H2O2/NH4FHF /아미노테트라졸/
인산염/탈이온수
(15/0.2/0.5/1/83.3)		 식각 가능 식각 가능 식각 불가
구리-질화물/몰리브덴-티타늄 합금막, 몰리브덴-티타늄 합금막 또는 인듐계 산화막의 식각에 사용되는 기존의 식각액 조성으로서 표2에 기재된 조성에 따라 비교예1 내지 3의 식각액 조성물을 제조하고, 상기 실시예1 내지 20의 식각액 조성물과 동일한 방법으로 식각 특성을 테스트 하였다.
상기 표2 및 도4-8에서 확인되는 바와 같이,
상기 비교예1의 식각액 조성물로 식각한 경우, 구리-질화물/몰리브덴-티타늄 합금막(도4), 몰리브덴-티타늄 합금막(도5), 및 인듐계 산화막(도6)의 통합적인 식각이 불가능 하였다.
또한, 비교예2의 식각 조성물로 식각하는 경우, 구리-질화물/몰리브덴-티타늄 합금막, 몰리브덴-티타늄 합금막, 또는 인듐계 산화막의 통합적인 식각은 가능하였으나, 구리-질화물/몰리브덴-티타늄의 식각 프로파일이 불량하였다(도7).
또한, 비교예3의 식각액 조성물로 식각하는 경우, 인듐계 산화막의 식각이 불가능(도8)하여 통합적인 식각이 불가능 하였다.

Claims (13)

  1. (a)기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계; (b)상기 게이트 전극을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계; (c)상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계; (d)상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및 (e)상기 드레인 전극에 연결된 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 TFT 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
    상기 (a), (d) 및 (e)단계 중 하나 이상의 단계가 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막을 형성하고, 상기 금속막을 식각액 조성물로 식각하여 각각의 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 식각액 조성물은, 조성물 총 중량에 대하여, A)과산화수소(H2O2) 5 내지 30중량%, B)함불소화합물 0.01 내지 5중량%, C)수용성 시클릭아민 화합물 0.05 내지 8 중량%, D)한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물 0.05 내지 8 중량%, E)함염소 화합물 0.01 내지 8 중량% 및 F)잔량의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 액정표시장치용 어레이 기판이 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법.
  3. 조성물 총 중량에 대하여,
    A)과산화수소(H2O2) 5 내지 30중량%,
    B)함불소화합물 0.01 내지 5중량%,
    C)수용성 시클릭아민 화합물 0.05 내지 8 중량%,
    D)한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물 0.05 내지 8 중량%,
    E)함염소 화합물 0.01 내지 8 중량%, 및
    F)잔량의 물을 포함하는 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막의 식각액 조성물.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 B)함불소 화합물이 HF, NaF, NH4F, NH4BF4, NH4FHF, KF, KHF2, AlF3, 및 HBF4로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 것임을 특징으로 하는 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막의 식각액 조성물.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 C)수용성 시클릭아민 화합물이 벤조트리아졸, 아미노테트라졸(aminotetrazole)계 화합물, 이미다졸(imidazole), 인돌(indole), 푸린(purine), 피라졸(pyrazole), 피리딘(pyridine), 피리미딘(pyrimidine), 피롤(pyrrole), 피롤리딘(pyrrolidine), 및 피롤린(pyrroline)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 것임을 특징으로 하는 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막의 식각액 조성물.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 아미노테트라졸계 화합물이 아미노테트라졸, 5-아미노-1-페닐테트라졸, 5-아미노-1-(1-나프틸)테트라졸, 1-메틸-5-아미노테트라졸, 및 1,5-디아미노테트라졸로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 것임을 특징으로 하는 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막의 식각액 조성물.
  7. 청구항 3에 있어서, 상기 D)한 분자 내에 질소원자와 카르복실기를 갖는 수용성 화합물이 알라닌(alanine), 아미노부티르산(aminobutyric acid), 글루탐산(glutamic acid), 글리신(glycine), 이미노디아세트산(iminodiacetic acid), 니트릴로트리아세트산(nitrilotriacetic acid), 및 사르코신(sarcosine)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 것임을 특징으로 하는 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막의 식각액 조성물.
  8. 청구항 3에 있어서, 상기 E)함염소 화합물은 HCl, NaCl, KCl 및 NH4Cl로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 것임을 특징으로 하는 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막의 식각액 조성물.
  9. 청구항 3에 있어서, 상기 물이 탈이온수인 것을 특징으로 하는 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막의 식각액 조성물.
  10. 청구항 3에 있어서, 상기 식각액 조성물이 계면활성제, 금속이온 봉쇄제, 및 부식방지제 중에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막의 식각액 조성물.
  11. 청구항 3 내지 청구항 10 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 구리계 금속막은 순수 구리막 및 구리합금막을 포함하며,
    상기 몰리브덴계 금속막은 순수 몰리브데늄막 및 몰리브데늄 합금막을 포함하며, 상기 몰리브데늄 합금막은 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디늄(Nd), 및 인듐(In)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과 몰리브데늄의 합금막이며,
    상기 인듐계 산화막은 인듐아연산화막(IZO), 인듐주석산화막(ITO) 및 비정질 인듐주석산화막(a-ITO)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막의 식각액 조성물.
  12. a)기판 상에 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막을 형성하는 단계;
    b)상기 a)단계에서 형성된 금속막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
    c)청구항3의 식각액 조성물을 사용하여 상기 b)단계에서 처리된 금속막을 식각하는 단계를 포함하는 구리계 금속막, 몰리브덴계 금속막 및 인듐계 산화막 중에서 선택되는 1종 이상의 막을 포함하는 금속막의 식각방법.
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