KR102279498B1 - 금속 배선 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 배선 형성 방법 - Google Patents

금속 배선 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 배선 형성 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102279498B1
KR102279498B1 KR1020130124655A KR20130124655A KR102279498B1 KR 102279498 B1 KR102279498 B1 KR 102279498B1 KR 1020130124655 A KR1020130124655 A KR 1020130124655A KR 20130124655 A KR20130124655 A KR 20130124655A KR 102279498 B1 KR102279498 B1 KR 102279498B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
film
etchant composition
metal wiring
metal
Prior art date
Application number
KR1020130124655A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150045220A (ko
Inventor
서원국
신현철
김규포
조삼영
이기범
Original Assignee
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 주식회사 동진쎄미켐 filed Critical 주식회사 동진쎄미켐
Priority to KR1020130124655A priority Critical patent/KR102279498B1/ko
Priority to CN201410543417.2A priority patent/CN104562009A/zh
Priority to CN202110309236.3A priority patent/CN113061891A/zh
Publication of KR20150045220A publication Critical patent/KR20150045220A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102279498B1 publication Critical patent/KR102279498B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C23F1/26—Acidic compositions for etching refractory metals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Weting (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

금속막을 식각하여, 반도체 회로를 구성하는 박막트랜지스터의 게이트 및 소스-드레인 영역을 형성하는 금속 배선 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 배선의 형성 방법이 개시된다. 상기 금속 배선 식각액 조성물은, 15 내지 25 중량%의 과산화수소, 0.1 내지 1 중량%의 불소 화합물, 0.5 내지 3 중량%의 카르복시기를 포함한 아민류, 0.1 내지 1 중량%의 아졸계 화합물, 0.01 내지 2 중량%의 인산계 화합물 또는 그의 염, 0.1 내지 3 중량%의 황산염 및 나머지 물을 포함한다.

Description

금속 배선 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 배선 형성 방법{Etchant composition for metal wire and method for preparing metal wire using the same}
본 발명은 금속 배선 식각액 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 금속막을 식각하여, 반도체 회로를 구성하는 박막트랜지스터의 게이트 및 소스-드레인 영역을 형성하는 금속 배선 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 배선의 형성 방법에 관한 것이다.
액정표시장치(LCD) 등 평판 디스플레이 패널의 고품질화, 고화질화 및 대면적화에 따라, 디스플레이 패널의 응답 속도를 증가시킬 필요가 있다. 이를 위하여, 디스플레이 패널의 반도체 회로를 구성하는 박막 트랜지스터(Thin film Transistor: TFT)의 게이트(Gate) 및 소스-드레인(Source Drain, S/D) 영역을, 종래의 크롬, 알루미늄 및 이들의 합금이 아닌, 저항이 낮은 구리 금속으로 형성함으로써, 게이트 전극 작동 시, 소스-드레인 사이의 채널 형성 속도를 증가시키는 방법이 사용되고 있다. 또한, 상기 구리 금속막과 하부의 유리 기판 또는 실리콘 절연막과의 접착력을 향상시키고, 실리콘 막으로의 구리의 확산을 억제하기 위하여, 상기 구리 금속막의 하부에, 몰리브데늄(Mo), 몰리브데늄 합금(Mo-alloy) 등의 중간 금속막을 혼용하고 있는데, 상기 몰리브데늄 및 몰리브데늄 합금의 잔사를 제거하여, 후속 모듈 공정 시 배선의 합선으로 인한 구동 불량 등을 차단할 수 있어야 한다. 상기 금속막을 식각하여 금속 배선을 형성하는 식각액 조성물은, 식각 속도가 빨라야 하며, 식각된 금속 배선의 식각 프로파일이 우수하고, 기판의 처리 매수가 많아야 하는데, 이러한 조건을 충족하며 상온에서의 안정적인 보관이 가능한 조성물이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 안정성이 우수한 금속 배선 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 배선 형성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 식각 속도가 빠르고, 식각 프로파일이 우수한, 금속 배선 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 배선 형성 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 15 내지 25 중량%의 과산화수소; 0.1 내지 1 중량%의 불소 화합물; 0.5 내지 3 중량%의 카르복시기를 포함한 아민류; 0.1 내지 1 중량%의 아졸계 화합물; 0.01 내지 2 중량%의 인산계 화합물 또는 그의 염; 0.1 내지 3 중량%의 황산염 및 나머지 물을 포함하는 금속 배선 식각액 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은, 기판 위에 금속막을 형성하는 단계; 상기 금속막의 위에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 사용하여, 상기 금속막에 식각액 조성물을 접촉시켜, 상기 금속막을 식각하는 단계를 포함하며, 상기 식각액 조성물은 15 내지 25 중량%의 과산화수소, 0.1 내지 1 중량%의 불소 화합물, 0.5 내지 3 중량%의 카르복시기를 포함한 아민류, 0.1 내지 1 중량%의 아졸계 화합물, 0.01 내지 2 중량%의 인산계 화합물 또는 그의 염, 0.1 내지 3 중량%의 황산염 및 나머지 물을 포함하는 것인, 금속 배선 형성 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 금속 배선 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 배선 형성 방법은, 구리/몰리브데늄 및 구리/몰리브데늄 합금의 이중막을 일괄 식각하여야 하는 금속막의 배선 형성에 있어서, 높은 안정성 및 그에 따른 식각액의 성능을 더욱 장시간 유지할 수 있는 과산화수소를 주성분으로 하는 식각액 조성물을 사용함에 따라, 빠른 식각, 우수한 테이퍼 각 및 식각 프로파일을 얻을 수 있다. 또한, 하부막인 몰리브데늄 또는 몰리브데늄 합금의 잔사를 제거하여, 후속 모듈 공정 시 배선의 합선으로 인한 구동 불량 등을 차단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예 및 비교예에 따른 식각 특성을 나타낸 전자주사현미경 사진.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액 조성물의 보관일수에 따른 식각 특성을 나타낸 전자주사현미경 사진.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액 조성물의 처리매수에 대한 식각 성능을 나타낸 전자주사현미경 사진.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 금속 배선 식각액 조성물은, 구리(Cu), 몰리브데늄(Mo) 및 몰리브데늄 합금(Mo-alloy) 등의 금속막을 식각하여, 반도체 회로의 금속 배선, 예를 들면, 박막 트랜지스터의 게이트 전극 및 소스-드레인 전극을 형성하는 조성물로서, 15 내지 25 중량%의 과산화수소, 0.1 내지 1 중량%의 불소 화합물, 0.5 내지 3 중량%의 카르복시기를 포함한 아민류, 0.1 내지 1 중량%의 아졸계 화합물, 0.01 내지 2 중량%의 인산계 화합물 또는 그의 염, 0.1 내지 3 중량%의 황산염 및 나머지 수성매질(본 명세서에 있어서, 필요에 따라, 단순히 "물"이라 한다)을 포함한다.
본 발명의 식각액 조성물에 사용되는 상기 과산화수소는, 금속막의 산화제로서, 예를 들면, 하기 반응식 1에 따라 구리(Cu)를 포함하는 금속막을 산화 및 식각하며, 상기 과산화수소의 함량은, 전체 식각액 조성물에 대하여, 15 내지 25 중량%, 바람직하게는 17 내지 24 중량%, 더욱 바람직하게는 19 내지 23 중량%이다. 상기 과산화수소의 함량이 너무 적으면, 금속막의 식각이 불충분하게 될 우려가 있고, 너무 많으면, 보호막으로 사용되는 포토레지스트막과 금속막의 계면에서 침식이 발생하여, 테이퍼 각(Taper Angle)이 너무 작아질 우려가 있을 뿐만 아니라, 구리 금속막이 과도하게 식각될 우려가 있다.
[반응식 1]
Cu + H2O2 → CuO + H2O
상기 불소 화합물은, 이중막에서 하부막인 몰리브데늄 금속막 및 몰리브데늄 합금막을 포함하는 금속막의 식각 시 발생할 수 있는 잔사의 제거 및 식각 속도 조절제로 사용된다. 상기 불소 화합물의 구체적인 예로는, HF(불산), NaF, NaHF2, NH4F(불화암모늄), NH4HF2, NH4BF4, KF, KHF2, AlF3, HBF4, LiF4, KBF4, CaF2 및 이들의 혼합물 등이 있다. 상기 불소 화합물의 함량은, 전체 식각액 조성물에 대하여, 0.1 내지 1 중량%, 바람직하게는 0.11 내지 0.8 중량%, 더욱 바람직하게는 0.12 내지 0.5 중량%이다. 상기 불소 화합물의 함량이 0.1 중량% 미만이면, 금속막의 식각 속도가 느려져 잔사가 발생할 우려가 있고, 1 중량%를 초과하면, 금속 배선이 형성되는 유리 등의 기판 및 금속 배선과 함께 형성되는 실리콘을 포함하는 절연막에 손상을 일으킬 수 있다.
상기 카르복시기를 포함한 아민류는, 구리 금속의 식각 시 일차구리이온과 리간드 결합을 함으로써, 식각액의 처리 매수를 증가시키는 역할을 한다. 상기 카르복시기를 포함한 아민류의 구체적인 예로는, 알라닌(alanine), 아미노부티르산(aminobutyric acid), 글루탐산(glutamic acid), 이미노디아세트산(iminodiacetic acid), 니트릴로트리아세트산(nitrilotriacetic acid) 및 이들의 혼합물 등이 있다. 상기 카르복시기를 포함한 아민류의 함량은, 전체 식각액 조성물에 대하여, 0.5 내지 3 중량%, 바람직하게는 1 내지 2.5 중량%, 더욱 바람직하게는 1.3 내지 2.0 중량%이다. 상기 카르복시기를 포함한 아민류의 함량이 0.5 중량% 미만이면, 기판의 처리 매수가 감소될 우려가 있으며, 3 중량%를 초과하면, 몰리브데늄 및 몰리브데늄 합금의 식각 속도를 느리게 하여 잔사가 발생할 우려가 있다.
상기 아졸계 화합물(고리형 아민 화합물)은, 구리막을 포함하는 이중 또는 다중 금속막(예를 들면, 구리막 및 몰리브데늄막의 이중막)의 식각에 있어서, 구리막의 식각을 억제하여, 상부의 구리막과 하부의 다른 금속막의 식각 속도를 조절한다. 또한, 상기 아졸계 화합물은, 식각에 의해 형성되는 금속 배선의 컷 디멘션 손실(cut dimension loss, CD loss)을 줄임으로써, 형성된 금속 배선이 게이트 및 데이터 배선으로 유용하게 사용될 수 있도록 한다. 상기 아졸계 화합물은 질소 원자를 포함하는 5원 헤테로고리(5-membered heterocyclic ring) 화합물로서, 예를 들면, 벤조트리아졸(benzotriazole), 아미노테트라졸(aminotetrazole, CH3N5), 아미노테트라졸 포타슘 염(aminotetrazole of potassium salt), 이미다졸(imidazole), 피라졸(pyrazole) 및 이들의 혼합물 등이 있으며, 더욱 바람직하게는, 아미노테트라졸이다. 상기 아졸계 화합물의 함량은, 전체 식각액 조성물에 대하여, 0.1 내지 1 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 0.8 중량%, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 0.6 중량%이다. 상기 아졸계 화합물의 함량이, 상기 0.1 내지 1 중량% 내에 포함되면, 적절한 식각 속도 및 우수한 배선의 직진성을 얻을 수 있고, 식각액에 첨가되지 않거나 0.1 중량% 미만이면, 구리의 식각 속도를 조절할 수 없어 과도한 식각이 일어나거나, CD 손실이 커지거나, 배선의 직진성이 저하되어 양산 공정 적용 시 심각한 문제를 일으키거나, 형성된 금속 배선의 식각 프로파일이 불량해질 우려가 있고, 1 중량%를 초과하면, 식각 속도가 느려져 식각 공정의 시간이 길어질 수 있다.
상기 인산계 화합물 또는 그의 염은, 구리와 몰리브데늄 및 구리와 몰리브데늄 합금의 식각 속도를 조절하거나, 구리의 테이퍼 각을 낮추어 주는 역할을 한다. 상기 인산계 화합물 또는 그의 염의 구체적인 예로는, H3PO2, H3PO3, H3PO4 및 상기 H3PO2, H3PO3, H3PO4에서 수소 원자(H)가 제거되고 나트륨(Na), 칼륨(K), 리튬(Li), 암모늄(NH4)과 결합을 한 염 및 이들의 혼합물 등이 있으며, 바람직하게는 아인산염을 사용할 수 있다. 상기 인산계 화합물 또는 그의 염의 함량은, 전체 식각액 조성물에 대하여, 0.01 내지 2 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 1.5 중량%, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 1 중량%이다. 상기 인산계 화합물 또는 그의 염의 함량이 0.01 중량% 미만이면, 구리의 식각 속도 저하를 일으키거나, 하부막인 몰리브데늄 및 몰리브데늄 합금의 식각 속도가 상승되어, 언더컷(하부막(또는 기판)이 과도하게 움푹 파이는 현상)이 발생할 우려가 있고, 2 중량%를 초과하면, 구리의 식각 속도가 과도하게 상승하여 공정상의 조절이 어려워지며, 하부막인 상기 몰리브데늄 및 몰리브데늄 합금의 식각 속도가 저하되어 잔사를 유발할 수 있다.
상기 황산염은, 구리의 식각 속도 조절 및 테이퍼 각을 낮추는 역할을 하는 것으로서, 상기 황산염의 구체적인 예로는, H2SO4 또는 SO4와 암모늄(NH4)의 결합에 의한 화합물 및 SO4와 Al, Fe, Sb, Ba, Be, Cd, Cs, Ca, Ce, Cr, Co, Cu, Ni, K, Ag, Na, Sr, Sn, Zn, Zr의 금속 결합에 의한 화합물 및 이들의 혼합물 등이 있다. 상기 황산염의 함량은, 전체 식각액 조성물에 대하여, 0.1 내지 3 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 3 중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 2.5 중량%이다. 상기 황산염의 함량이 0.1 중량% 미만이면, 테이퍼 각이 높아지며, 3 중량%를 초과하면, 테이퍼 각이 너무 낮아져 공정상에 문제를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물에 있어서, 나머지 성분은 물로서, 바람직하게는 탈이온수(deionized water, DI), 증류수 등이다. 본 발명에 따른 식각액 조성물은, 발명의 목적 및 효과를 달성하는 한도 내에서, 필요에 따라, pH 조절제, 부식 방지제 등의 통상의 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 식각액 조성물은, 공지된 임의의 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 불소 화합물, 카르복시기를 포함한 아민류, 아졸계 화합물, 인산계 화합물 또는 그의 염 및 황산염 등을 탈이온수, 증류수 등의 수성매질에 필요한 농도로 첨가한 후, 상기 과산화수소를 원하는 농도 만큼 첨가하여, 본 발명의 조성물을 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 식각액 조성물은, 금속막을 식각하여 반도체 회로의 금속 배선을 형성하는데 사용된다. 본 발명의 조성물에 의하여 식각되는 금속막으로는, 구리(Cu)를 포함하는 단일 금속막, 구리 합금막을 포함하는 합금막 및 상부막인 구리막을 포함하며 하부막으로는 적어도 하나 이상의 몰리브데늄막 및 몰리브데늄 합금막 등을 포함하는 다중막 등을 예시할 수 있다. 또한, 상기 다중막을 식각할 시에는, 상기 상부막 및 상기 하부막을 일괄 식각하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 금속 배선 형성 방법은, 반도체 등의 집적회로의 제조에 있어서, 기판 위에 상기 구리 단일막 또는 구리/몰리브데늄 및 구리/몰리브데늄 합금으로 이루어진 다중막 등의 금속막을 형성하고, 상기 금속막의 위에 포토레지스트 패턴을 형성한다. 다음으로, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 사용하여, 상기 금속막에 본 발명의 식각액 조성물을 접촉시켜 상기 금속막을 식각함으로써, 금속 배선, 예를 들면, 게이트 전극 또는 소스-드레인 전극을 형성할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1~5, 비교예 1~5] 식각액 조성물의 제조
식각액 조성물의 식각 성능을 평가하기 위하여, 하기 표 1에 나타낸 화합물 및 나머지 물(deionized water)을 포함하는 식각액 조성물(실시예 1~5, 비교예 1~5)을 제조하였다.
과산화수소
(wt%)		 불소 화합물(wt%) 카르복시기를 포함한 아민류(wt%) 아졸계 화합물(wt%) 인산염(wt%) 황산염(wt%)
실시예 1 21 0.1 1.5 0.4 0.4 (아인산염) 1
실시예 2 21 0.1 1.5 0.4 1 (하이포아인산염) 1
실시예 3 21 0.1 1.5 0.4 0.4 (하이포아인산염) 1
실시예 4 21 0.1 1.5 0.4 0.4 (아인산염) 3
실시예 5 21 0.2 3 0.4 0.4 (아인산염) 1
비교예 1 11 0.1 1.5 0.15 0.4 (아인산염) 1
비교예 2 21 0.1 4 0.4 0.4 (아인산염) 1
비교예 3 21 0.1 1.5 0.4 0 1
비교예 4 21 0.1 1.5 0.7 2.5 (아인산염) 1
비교예 5 21 0.1 1.5 0.4 0.4 (아인산염) 0
[실시예 1~5, 비교예 1~5] 식각액 조성물의 평가
구리/몰리브데늄 및 구리/몰리브데늄 합금 이중막 위에 포토레지스트 패턴을 형성하고, 실시예 1~5 및 비교예 1~5의 식각액 조성물로 60% 초과(시간 기준)하여 금속막을 과잉 식각(overetching)하였다. 식각된 금속막의 단면을 주사전자현미경으로 관찰하여, 식각 속도, CD bias(cut dimension bias), 테이퍼 각 및 몰리브데늄과 몰리브데늄 합금의 잔사를 하기 표 2에 나타내었다. CD bias는 포토레지스트 패턴 말단과 구리막 말단 사이의 거리를 의미하며, 단차가 적고 균일한 테이퍼 식각을 위하여, 0.5 내지 0.7 ㎛가 되어야 하며, 적절한 식각 속도는 구리막 기준 약 75 내지 85 Å/sec의 속도를 가져야 한다. 또한, 테이퍼 각은 식각된 금속막의 측면에서 본 경사로서, 45 내지 50°가 되어야 하며, 몰리브데늄(Mo) 또는 몰리브데늄 합금(Mo-alloy)의 잔사는 없어야 한다.
구리막의 식각 속도 CD bias 테이퍼 각 몰리브데늄(Mo) 또는 몰리브데늄 합금(Mo-alloy)의 잔사
실시예 1 매우 우수 매우 우수 매우 우수 매우 우수
실시예 2 매우 우수 매우 우수 매우 우수 매우 우수
실시예 3 매우 우수 매우 우수 매우 우수 매우 우수
실시예 4 매우 우수 매우 우수 매우 우수 매우 우수
실시예 5 매우 우수 매우 우수 매우 우수 매우 우수
비교예 1 불량 우수 불량 불량
비교예 2 매우 우수 매우 우수 매우 우수 불량
비교예 3 불량 불량 불량 매우 우수
비교예 4 불량 불량 매우 우수 불량
비교예 5 불량 우수 우수 매우 우수
- 매우 우수: (식각 속도: 75 내지 85 Å/sec, CD bias: 0.5 내지 0.79 ㎛, 테이퍼 각: 45 내지 50°, Mo 또는 Mo-Alloy의 잔사: X)
- 우수: (식각 속도: 65 내지 74 Å/sec, CD bias: 0.8 내지 0.99 ㎛, 테이퍼 각: 51 내지 55°)
- 불량: (식각 속도: 64 Å/sec 이하 또는 86 Å/sec 이상, CD bias: 1.0 ㎛ 이상, 테이퍼 각: 56°이상, Mo 또는 Mo-Alloy 의 잔사: O)
도 1은 본 발명의 일 실시예 및 비교예에 따른 식각 특성을 나타낸 전자주사현미경 사진이다. 상기 표 2 및 도 1을 참조하면, 실시예 1 및 2에서는 모든 식각 특성이 매우 우수하게 나타났으며, 하이포아인산염을 사용한 실시예 3의 경우, 동일 함량의 아인산염 대비 식각 속도가 느렸으며, 황산염을 증가시킨 실시에 4에서는 구리막의 CD-bias가 증가하였다. 실시예 5의 경우, 카르복시기를 포함한 아민류의 함량을 증가시킴으로써 발생할 수 있는 몰리브데늄(Mo) 또는 몰리브데늄 합금(Mo-alloy)의 잔사를, 불소 함량을 증가하여 방지하였다. 하지만 식각 조성비 범위를 벗어난 비교예 1과 같이, 과산화수소 및 아졸계 화합물의 함량을 줄일 시에는, 식각 속도가 현저히 느려지고, 테이퍼 각이 낮아지며, 몰리브데늄(Mo) 또는 몰리브데늄 합금(Mo-alloy)의 잔사가 발생하였으며, 카르복시기를 포함한 아민류의 함량을 증가시킨 비교예 2에서는 몰리브데늄(Mo) 또는 몰리브데늄 합금(Mo-alloy)의 잔사가 대량 발생하였다. 비교예 3 및 4와 같이, 아인산염을 첨가하지 않거나 2% 이상의 인산염을 사용하였을 경우에는, 상부의 구리막 및 하부의 몰리브데늄(Mo) 또는 몰리브데늄 합금(Mo-alloy)의 식각 속도를 적절히 조절하지 못하여 하부에 언더컷(under-cut)이 발생 하거나, 구리막의 과식각 및 몰리브데늄(Mo) 또는 몰리브데늄 합금(Mo-alloy)의 잔사가 발생하였다. 또한, 황산염을 사용하지 않은 비교예 5에서는, 테이퍼 각이 상승하여 적절치 못한 테이퍼 각을 가지는 문제점이 발생하였다.
식각액 조성물의 보관 안정성 평가
실시예 1의 조성물을 제조하여, 보관 안정성 및 처리매수에 대한 식각 성능을 평가하기 위하여, 18 ℃(저온 보관)에서 30일간, 27 ℃(상온 보관)에서 15일간 각각 진행하였으며, 하기 표 3에 그 결과를 나타내었다.
보관온도 18℃
보관일수 0일 5일 10일 15일 20일 25일 30일
Cu/Mo-alloy
식각속도(sec)		 35 / 25 35 / 25 35 / 25 35 / 25 35 / 25 35 / 25 35 / 25
CD-bias(㎛) 0.722 0.740 0.704 0.725 0.721 0.716 0.718
테이퍼 각(˚) 46 47 46 47 46 46 46
보관온도 27℃
보관일수 0일 3일 6일 9일 12일 15일
Cu/Mo-alloy
식각속도(sec)		 35 / 25 35 / 25 35 / 25 35 / 25 35 / 25 35 / 25
CD-bias(㎛) 0.722 0.747 0.724 0.714 0.727 0.725
테이퍼 각(˚) 46 46 46 45 46 46
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액 조성물의 보관일수에 따른 식각 특성을 나타낸 전자주사현미경 사진이다. 상기 표 3 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 식각액 조성물을 이용하여, 저온 보관(18 ℃)에서 30일간, 상온 보관(27 ℃)에서 15일간 각각 식각 특성의 변화 없이 초기와 유사한 성능을 유지하였으며, 석출물 또한 발생하지 않았다.
식각액 조성물의 처리매수에 대한 식각 성능 평가
실시예 1의 조성물을 제조하여, 처리매수에 대한 식각 성능을 평가하기 위하여, 시간당 구리이온을 1000 ppm씩 오염하여 5시간 동안 진행하였으며, 하기 표 4에 그 결과를 나타내었다.
구리오염(ppm) 0 1000 2000 3000 4000 5000
Cu/Mo-alloy 식각속도(sec) 35 / 25 35 / 15 35 / 15 35 / 15 34 / 14 32 / 12
CD-bias(㎛) 0.722 0.721 0.722 0.730 0.732 0.759
테이퍼 각(˚) 46 48 52 53 53 55
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각액 조성물의 처리매수에 대한 식각 성능을 나타낸 전자주사현미경 사진이다. 상기 표 4 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 식각액 조성물을 이용하여 구리/몰리브데늄 합금 이중막 기판을 과잉식각한 결과, 구리 이온의 농도가 5000 ppm에 이르기까지 식각 특성의 변화가 없는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 식각액 조성물은, 다수의 구리/몰리브데늄 합금 이중막을 일괄 식각하더라도, 초기와 같은 성능을 유지할 수 있다.

Claims (9)

15 내지 25 중량%의 과산화수소;
0.1 내지 1 중량%의 불소 화합물;
0.5 내지 3 중량%의 카르복시기를 포함한 아민류;
0.1 내지 1 중량%의 아졸계 화합물;
0.01 내지 2 중량%의 H3PO2, H3PO3 및 상기 H3PO2, H3PO3에서 수소 원자가 제거되고 나트륨, 칼륨, 리튬, 암모늄과 결합을 한 염 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 인산계 화합물 또는 그의 염;
0.1 내지 3 중량%의 황산염; 및
나머지 물을 포함하는 금속 배선 식각액 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 불소 화합물은, HF(불산), NaF, NaHF2, NH4F(불화암모늄), NH4HF2, NH4BF4, KF, KHF2, AlF3, HBF4, LiF4, KBF4, CaF2 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 금속 배선 식각액 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 카르복시기를 포함한 아민류는, 알라닌, 아미노부티르산, 글루탐산, 이미노디아세트산, 니트릴로트리아세트산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 금속 배선 식각액 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 아졸계 화합물은, 벤조트리아졸, 아미노테트라졸, 아미노테트라졸 포타슘 염, 이미다졸, 피라졸 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 금속 배선 식각액 조성물.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 인산계 화합물 또는 그의 염은, 아인산염인 것인, 금속 배선 식각액 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 황산염은, H2SO4 또는 SO4와 암모늄의 결합에 의한 화합물 및 SO4와 Al, Fe, Sb, Ba, Be, Cd, Cs, Ca, Ce, Cr, Co, Cu, Ni, K, Ag, Na, Sr, Sn, Zn, Zr의 금속 결합에 의한 화합물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 금속 배선 식각액 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 금속 배선은, 구리를 포함하는 단일 금속막, 구리 합금막을 포함하는 합금막 및 상부막인 구리막을 포함하며 하부막으로는 몰리브데늄막 및 몰리브데늄 합금막을 포함하는 다중막으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 금속 배선 식각액 조성물.
기판 위에 금속막을 형성하는 단계;
상기 금속막의 위에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 사용하여, 상기 금속막에 식각액 조성물을 접촉시켜, 금속막을 식각하는 단계를 포함하며,
상기 식각액 조성물은 15 내지 25 중량%의 과산화수소, 0.1 내지 1 중량%의 불소 화합물, 0.5 내지 3 중량%의 카르복시기를 포함한 아민류, 0.1 내지 1 중량%의 아졸계 화합물, 0.01 내지 2 중량%의 H3PO2, H3PO3 및 상기 H3PO2, H3PO3에서 수소 원자가 제거되고 나트륨, 칼륨, 리튬, 암모늄과 결합을 한 염 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 인산계 화합물 또는 그의 염, 0.1 내지 3 중량%의 황산염 및 나머지 물을 포함하는 것인, 금속 배선 형성 방법.
KR1020130124655A 2013-10-18 2013-10-18 금속 배선 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 배선 형성 방법 KR102279498B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130124655A KR102279498B1 (ko) 2013-10-18 2013-10-18 금속 배선 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 배선 형성 방법
CN201410543417.2A CN104562009A (zh) 2013-10-18 2014-10-15 金属配线蚀刻液组合物及利用其的金属配线形成方法
CN202110309236.3A CN113061891A (zh) 2013-10-18 2014-10-15 金属配线蚀刻液组合物及利用其的金属配线形成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130124655A KR102279498B1 (ko) 2013-10-18 2013-10-18 금속 배선 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 배선 형성 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150045220A KR20150045220A (ko) 2015-04-28
KR102279498B1 true KR102279498B1 (ko) 2021-07-21

Family

ID=53037257

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130124655A KR102279498B1 (ko) 2013-10-18 2013-10-18 금속 배선 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 배선 형성 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102279498B1 (ko)
CN (2) CN113061891A (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102367814B1 (ko) * 2016-03-30 2022-02-25 동우 화인켐 주식회사 몰리브덴 함유 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시 장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102384594B1 (ko) * 2016-06-08 2022-04-08 동우 화인켐 주식회사 표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102400343B1 (ko) * 2016-07-19 2022-05-23 동우 화인켐 주식회사 금속막 식각액 조성물 및 이를 사용한 표시장치용 어레이 기판의 제조방법
CN107653451B (zh) * 2016-07-26 2020-09-15 三星显示有限公司 蚀刻液组合物及利用到该组合物的金属图案制造方法
KR102608367B1 (ko) * 2016-12-14 2023-12-01 솔브레인 주식회사 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각 방법
KR20210057683A (ko) * 2019-11-12 2021-05-21 주식회사 동진쎄미켐 인산을 함유하지 않은 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 배선의 형성방법
KR20220051612A (ko) * 2020-10-19 2022-04-26 동우 화인켐 주식회사 식각액 조성물 및 이를 이용한 표시장치용 어레이 기판의 제조방법
CN112410789A (zh) * 2020-11-04 2021-02-26 Tcl华星光电技术有限公司 金属配线蚀刻液组合物及其应用
CN112981404B (zh) * 2021-02-05 2022-10-28 四川和晟达电子科技有限公司 一种钛合金蚀刻液组合物及其使用方法
CN116497355B (zh) * 2023-04-10 2024-03-22 珠海市裕洲环保科技有限公司 一种酸性铜蚀刻液及其应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012080128A (ja) * 2007-12-21 2012-04-19 Wako Pure Chem Ind Ltd エッチング剤、エッチング方法及びエッチング剤調製液

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3805588B2 (ja) * 1999-12-27 2006-08-02 株式会社日立製作所 半導体装置の製造方法
KR101174767B1 (ko) * 2005-03-10 2012-08-17 솔브레인 주식회사 금속배선 식각용액을 이용한 액정표시장치의 제조방법
KR101495683B1 (ko) * 2008-09-26 2015-02-26 솔브레인 주식회사 액정표시장치의 구리 및 구리/몰리브데늄 또는 구리/몰리브데늄합금 전극용 식각조성물
JP5406556B2 (ja) * 2009-02-23 2014-02-05 関東化学株式会社 金属積層膜用エッチング液組成物
US9365770B2 (en) * 2011-07-26 2016-06-14 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Etching solution for copper/molybdenum-based multilayer thin film

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012080128A (ja) * 2007-12-21 2012-04-19 Wako Pure Chem Ind Ltd エッチング剤、エッチング方法及びエッチング剤調製液

Also Published As

Publication number Publication date
CN113061891A (zh) 2021-07-02
CN104562009A (zh) 2015-04-29
KR20150045220A (ko) 2015-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102279498B1 (ko) 금속 배선 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 배선 형성 방법
KR102160286B1 (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102209423B1 (ko) 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102517903B1 (ko) 식각액 조성물, 및 식각액 조성물을 이용한 식각 방법
KR102218669B1 (ko) 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102131394B1 (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR20150024764A (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102092350B1 (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR20140028446A (ko) 금속 배선 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 배선 형성 방법
KR102204210B1 (ko) 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR101934863B1 (ko) 금속막 및 인듐산화막의 이중막 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각 방법
KR102142419B1 (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102260189B1 (ko) 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102218353B1 (ko) 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR101866615B1 (ko) 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법
KR102204219B1 (ko) 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102204361B1 (ko) 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102169571B1 (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102204042B1 (ko) 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102209788B1 (ko) 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102204209B1 (ko) 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102092927B1 (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102142420B1 (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR102362554B1 (ko) 구리계 금속막용 식각 조성물
KR102218556B1 (ko) 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant