KR20050065708A - Etching composition - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막트랜지스터 액정표시장치의 게이트 및 소스/드레인 전극용 금속막의 에칭 조성물에 관한 것으로, 특히 인산, 질산, 초산, 염산, 음이온 계면활성제, 및 물을 포함하는 에칭 조성물에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to etching compositions for metal films for gate and source / drain electrodes in thin film transistor liquid crystal displays, and more particularly to etching compositions comprising phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, hydrochloric acid, anionic surfactants, and water.
본 발명의 에칭 조성물은 동일한 조성물을 사용하여 박막트랜지스터 액정표시장치의 TFT(thin film transistor)을 구성하는 게이트(gate) 배선재료인 Mo/Al-Nd 이중막을 단일공정으로 하부막인 Al-Nd의 언더컷(undercut) 현상이 없이 에칭하여 우수한 테이퍼를 수득할 수 있으며, 동시에 소스/드레인(source/drain) 배선재료인 Mo 단일막에서도 우수한 프로파일(profile)을 형성할 수 있는 효과가 있다.The etching composition of the present invention uses the same composition of Al-Nd as a lower layer of a Mo / Al-Nd double layer, which is a gate wiring material, constituting a thin film transistor (TFT) of a thin film transistor liquid crystal display. It is possible to obtain excellent taper by etching without undercut phenomenon, and at the same time, there is an effect of forming an excellent profile even in a single layer of Mo, which is a source / drain interconnect material.
Description
본 발명은 박막트랜지스터 액정표시장치의 게이트 및 소스/드레인 전극용 금속막의 에칭 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동일한 조성물을 사용하여 박막트랜지스터 액정표시장치의 TFT(thin film transistor)을 구성하는 게이트(gate) 배선재료인 Mo/Al-Nd 이중막을 단일공정으로 하부막인 Al-Nd의 언더컷(undercut) 현상이 없이 습식 에칭하여 우수한 테이퍼를 수득할 수 있으며, 동시에 소스/드레인(source/drain) 배선재료인 Mo 단일막에서도 우수한 프로파일(profile)을 형성할 수 있는 에칭 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an etching composition of a metal film for a gate and a source / drain electrode of a thin film transistor liquid crystal display device, and more particularly, to form a thin film transistor (TFT) of a thin film transistor liquid crystal display device using the same composition. Gate / Wiring material Mo / Al-Nd double layer can be wet-etched without undercut phenomenon of Al-Nd, which is a lower layer, in a single process to obtain excellent taper, and at the same time source / drain wiring The present invention relates to an etching composition capable of forming an excellent profile even in a single Mo film as a material.
에칭 공정은 궁극적으로 기판 상에 미세회로를 형성하는 과정으로서 현상 공정을 통해 형성된 포토레지스트 패턴과 동일한 금속 패턴을 만든다. The etching process ultimately forms a microcircuit on the substrate to produce the same metal pattern as the photoresist pattern formed through the development process.
에칭 공정은 그 방식에 따라 크게 습식 에칭과 건식 에칭으로 구분하는데, 습식 에칭은 금속 등과 반응하여 부식시키는 산(acid) 계열의 화학 약품을 이용하여 포토레지스트 패턴이 없는 부분을 녹여 내는 것이며, 건식 에칭은 이온(ion)을 가속시켜 노출 부위의 금속을 제거함으로써 패턴을 형성하는 것이다.The etching process is divided into wet etching and dry etching according to the method. The wet etching is an acid-based chemical that reacts with a metal to corrode to melt a portion without a photoresist pattern. The pattern is formed by accelerating silver ions to remove metal at exposed sites.
건식 에칭은 습식 에칭에 비하여 이방성 프로파일을 가지며 에칭 제어력이 우수하다는 장점이 있다. 그러나, 장비가 고가이며 대면적화의 어려움이 있고, 에칭 속도가 느리기 때문에 생산성(throughput)이 저하된다는 문제점이 있다.Dry etching has the advantage of having an anisotropic profile and superior etching control compared to wet etching. However, there is a problem that the equipment is expensive, there is a difficulty in large area, and the throughput is lowered because the etching speed is slow.
반면, 습식 에칭은 건식 에칭에 비하여 대량 및 대형처리가 가능하고 에칭 속도가 빠르므로 생산성이 높으며, 장비가 저렴하다는 장점이 있다. 그러나, 에천트(ethcant) 및 순수 사용량이 많고, 폐액양이 많다는 문제점이 있다.On the other hand, wet etching has the advantages of high productivity and low cost because of the large and large-scale processing and fast etching speed compared to dry etching. However, there is a problem in that the amount of ethcant and pure water is used, and the amount of waste liquid is large.
일반적으로 건식 에칭을 하는 경우 표면의 일부 경화된 포토레지스트(photoresist)를 제거하기 위하여 플라즈마 애싱(plasma ashing) 공정이 추가됨으로써 장비 가격, 공정 시간 손실 등의 생산성 저하 및 제품 경쟁력 약화의 요인으로 작용되기 때문에, 실제 현장에서는 습식 에칭을 주로 사용하고 있는 실정이다.In general, dry etching adds a plasma ashing process to remove partially cured photoresist on the surface, which may cause productivity degradation and product competitiveness, such as equipment cost and process time loss, and weakening product competitiveness. Therefore, in practice, wet etching is mainly used in the field.
또한 습식 에칭에 사용되는 에천트는 보다 정밀한 미세회로가 요구됨에 따라 에칭하고자 하는 금속의 종류에 특정되게 적용되고 있다.In addition, the etchant used for the wet etching has been applied to a specific type of metal to be etched as a more precise microcircuit is required.
일 예로 Al 단일막을 에칭하는 에천트로 대한민국 특허출원 제10-2000-0047933호, 및 미국특허 제4,895,617호가 있으며, 이들은 인산, 질산, 초산, 계면활성제 및 물로 구성되는 에천트를 개시하고 있다. As an example, etchant for etching Al single layer includes Korean Patent Application No. 10-2000-0047933 and US Patent No. 4,895,617, which disclose an etchant consisting of phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, surfactant, and water.
또한 대한민국 특허출원 제2000-0047933호는 Al-Nd 막을 식각하기 위하여 인산, 질산, 초산, 물, 및 플루오르 카본계 계면활성제를 포함하는 식각액 조성물에 대하여 개시하고 있으며, 대한민국 특허출원 제2001-0030192호는 알루미늄 및 ITO(indium-tin oxide)를 식각하기 위하여 옥살산 및 조성물의 pH를 3∼4.5로 조절해줄 수 있는 산과 염산, 인산, 질산을 포함하는 식각액 조성물에 대하여 개시하고 있으며, 대한민국 특허출원 제2001-0065327호는 은 또는 은합금을 식각하기 위하여 인산, 질산, 초산, 및 포타슘옥시설페이트를 포함하는 배선용 식각액에 대하여 개시하고 있으며, 대한민국 특허출원 제2002-0010284호는 IZO(indium-zinc oxide)를 식각하기 위하여 염산, 초산, 저해제, 및 물을 포함하는 식각액 조성물에 대하여 개시하고 있다. In addition, Korean Patent Application No. 2000-0047933 discloses an etching liquid composition containing phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, water, and a fluorocarbon surfactant for etching an Al-Nd film, and Korean Patent Application No. 2001-0030192 Discloses an etching liquid composition comprising acid, hydrochloric acid, phosphoric acid and nitric acid, which can adjust the pH of oxalic acid and the composition to 3 to 4.5 for etching aluminum and indium-tin oxide (ITO), and Korean Patent Application No. 2001 -0065327 discloses an etching solution for wiring containing phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, and potassium oxalate for etching silver or silver alloy, and Korean Patent Application No. 2002-0010284 discloses indium-zinc oxide (IZO). An etching solution composition including hydrochloric acid, acetic acid, an inhibitor, and water for etching is disclosed.
또한, 대한민국 특허출원 제2001-0018354호는 소스 및 드레인 전극용 Mo 또는 Mo-W(몰리브덴과 텅스텐의 합금)을 식각하기 위하여 인산, 질산, 초산, 산화조정제, 및 물을 포함하는 식각액 조성물에 대하여 개시하고 있다.In addition, Korean Patent Application No. 2001-0018354 discloses an etching liquid composition containing phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, an oxidation regulator, and water for etching Mo or Mo-W (alloy of molybdenum and tungsten) for source and drain electrodes. It is starting.
그러나 상기 종래의 에천트들은 하나의 금속막만을 식각하기 위한 용도로 적용되기 때문에 장비와 공정의 효율성 측면에서 떨어져 동시에 여러 금속막을 식각하기 위한 조성물들이 연구되고 있다.However, since the conventional etchant is used for etching only one metal film, compositions for etching several metal films at the same time apart from the efficiency of equipment and processes have been studied.
일 예로 대한민국 특허출원 제2000-0002886호 및 대한민국 특허출원 제2001-0072758호는 Mo/Al 또는 Mo/Al-Nd, Mo-W/Al-Nd의 이중막을 식각하기 위하여 인산, 질산, 초산, 및 산화조정제를 포함하는 식각액에 대하여 개시하고 있으며, 대한민국 특허출원 제2000-0013867호는 Mo/Al(Al-Nd)/Mo 막을 식각하기 위하여 인산, 질산, 초산, 및 산화조정제를 포함하는 식각액에 대하여 개시하고 있다. As an example, Korean Patent Application No. 2000-0002886 and Korean Patent Application No. 2001-0072758 are phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, and phosphate for etching a double layer of Mo / Al or Mo / Al-Nd, Mo-W / Al-Nd. An etchant containing an oxidizing agent is disclosed, and Korean Patent Application No. 2000-0013867 discloses an etchant containing phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, and an oxidizing agent to etch Mo / Al (Al-Nd) / Mo membranes. It is starting.
또한 대한민국 특허출원 제2002-0017093호는 Mo/Al-Nd, Mo-W/Al-Nd, Mo/Al-Nd/Mo, Mo-W/Al-Nd/Mo-W, Mo 단일막 및 Mo-W 단일막에 모두 적용 가능한 식각액으로 인산, 질산, 초산, 몰리브덴식각억제제(암모늄염), 및 물을 포함하는 식각액에 대하여 개시하고 있다.In addition, Korean Patent Application No. 2002-0017093 discloses Mo / Al-Nd, Mo-W / Al-Nd, Mo / Al-Nd / Mo, Mo-W / Al-Nd / Mo-W, Mo single layer and Mo- Disclosed is an etchant including phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, molybdenum etchant (ammonium salt), and water as an etchant applicable to all W monolayers.
그러나 상기 종래의 에칭 또는 식각액 조성물로 박막트랜지스터 액정표시장치의 TFT를 구성하는 게이트 전극용 금속막인 Mo/Al-Nd 이중막을 에칭하면 도 7과 같이 상부 Mo막의 돌출 현상과 하부 Al-Nd막의 언더컷 현상이 발생된다는 문제점이 있으며, 이 상부막의 돌출 현상은 추가의 공정을 실시하여 제거해야 하며, 하부막의 언더컷 현상은 경사면에서 상부막의 단선 또는 상하부 금속이 단락되는 문제점이 있다.However, when the Mo / Al-Nd double layer, which is the metal film for the gate electrode, which constitutes the TFT of the thin film transistor liquid crystal display device is etched using the conventional etching or etching liquid composition, as shown in FIG. 7, the protrusion of the upper Mo layer and the undercut of the lower Al-Nd layer are There is a problem that the phenomenon occurs, the protrusion of the upper film must be removed by performing an additional process, the undercut phenomenon of the lower film has a problem that the disconnection of the upper film or the upper and lower metals in the inclined surface is short-circuited.
뿐만 아니라, 상기 종래의 에칭 조성물은 박막트랜지스터 액정표시장치를 구성하는 소스/드레인 전극용 금속막인 Mo막을 에칭할 경우에는 프로파일이 도 8과 같이 테이퍼(taper) 불량을 야기시켜 후속 공정에서 적층되는 상부막들의 스텝 커버리지(step coverage)에 불량을 발생시킬 수 있다는 문제점이 있다.In addition, when etching the Mo film, which is a metal film for the source / drain electrodes constituting the thin film transistor liquid crystal display, the conventional etching composition causes a taper defect as shown in FIG. 8 to be laminated in a subsequent process. There is a problem that a defect may occur in the step coverage of the upper layers.
따라서, 종래 박막트랜지스터 액정표시장치의 TFT를 구성하는 게이트 및 소스/드레인 전극용 금속막을 다중층 구조로 할 경우에는 습식 공정과 건식 공정을 함께 적용함으로써 바람직한 프로파일을 수득하는 것이 일반적이었다. 그러나, 이러한 습식 에칭 및 건식 에칭을 함께 사용하는 것은 공정의 번거로움으로 인한 생산성의 저하 및 비용의 증가 측면에서 불리하다는 문제점이 있다.Therefore, when the gate and source / drain electrode metal films forming the TFT of the conventional thin film transistor liquid crystal display have a multilayer structure, it is common to obtain a desirable profile by applying a wet process and a dry process together. However, the use of such wet etching and dry etching together is disadvantageous in terms of productivity and cost increase due to the cumbersome process.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 동일한 조성물을 사용하여 습식 공정만으로 박막트랜지스터 액정표시장치의 TFT(thin film transistor)을 구성하는 게이트(gate) 배선재료인 Mo/Al-Nd 이중막에서 하부막인 Al-Nd의 언더컷(undercut) 현상이 없이 우수한 테이퍼를 수득할 수 있으며, 동시에 소스/드레인(source/drain) 배선재료인 Mo 단일막에서도 우수한 프로파일(profile)을 형성할 수 있는 에칭 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention provides a Mo / Al-Nd double that is a gate wiring material constituting a thin film transistor (TFT) of a thin film transistor liquid crystal display using only a wet process using the same composition. It is possible to obtain an excellent taper without undercut of Al-Nd, which is a lower layer in the film, and at the same time, an excellent profile can be formed even in a single layer of Mo, a source / drain wiring material. It is an object to provide an etching composition.
본 발명의 다른 목적은 동일한 에칭 조성물을 사용하여 박막트랜지스터 액정표시장치의 TFT(thin film transistor)을 구성하는 게이트(gate) 배선재료인 Mo/Al-Nd 이중막과 소스/드레인(source/drain) 배선재료인 Mo 단일막에 적용하여 우수한 에칭 효과를 나타냄으로써 장비의 효율성 증대 및 원가 절감이 가능한 에칭 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is a Mo / Al-Nd double layer and a source / drain, which is a gate wiring material constituting a thin film transistor (TFT) of a thin film transistor liquid crystal display using the same etching composition. It is to provide an etching composition that can increase the efficiency of the equipment and reduce the cost by showing an excellent etching effect by applying to the Mo single layer of the wiring material.
본 발명의 또다른 목적은 습식 에칭 후 추가의 건식 에칭을 실시하지 않고도 습식 에칭만으로 게이트(gate) 배선재료인 Mo/Al-Nd 이중막과 소스/드레인(source/drain) 배선재료인 Mo 단일막에 적용하여 우수한 에칭 효과를 나타냄으로써 공정을 단순화할 수 있고, 원가 절감 및 생산성 향상에 효과적인 에칭 조성물을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a Mo / Al-Nd double layer as a gate wiring material and a Mo single layer as a source / drain wiring material by wet etching only without performing additional dry etching after wet etching. It is possible to simplify the process by applying to the excellent etching effect, to provide an etching composition effective in reducing the cost and productivity.
본 발명의 또다른 목적은 에칭 조성물의 표면장력을 낮추어 에칭 조성물이 잘 퍼지게 함으로써 대형기판에서 에칭 균일성(unifomity)을 향상시킬 수 있는 에칭 조성물을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide an etching composition capable of improving the etching uniformity on a large substrate by lowering the surface tension of the etching composition to spread the etching composition well.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 In order to achieve the above object, the present invention
a) 인산 40 내지 80 중량%;a) 40 to 80% by weight phosphoric acid;
b) 질산 5 내지 15 중량%;b) 5 to 15% by weight nitric acid;
c) 초산 5 내지 20 중량%;c) 5-20 wt% acetic acid;
d) 염산 0.01 내지 1 중량%; d) 0.01 to 1% by weight of hydrochloric acid;
e) 음이온 계면활성제 0.01 내지 1 중량%; 및e) 0.01 to 1 weight percent of anionic surfactant; And
f) 잔량의 물f) remaining water
을 포함하는 박막트랜지스터 액정표시장치의 에칭 조성물을 제공한다. It provides an etching composition of a thin film transistor liquid crystal display device comprising a.
또한 본 발명은 상기 에칭 조성물로 에칭하는 단계를 포함하는 박막트랜지스터 액정표시장치의 제조방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method of manufacturing a thin film transistor liquid crystal display device comprising the step of etching with the etching composition.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 박막트랜지스터 액정표시장치의 에칭 조성물은 a) 인산 40 내지 80 중량%, b) 질산 5 내지 15 중량%, c) 초산 5 내지 20 중량%, d) 염산 0.01 내지 1 중량%, e) 음이온 계면활성제 0.01 내지 1 중량%, 및 f) 잔량의 물을 포함하는 하는 것을 특징으로 한다. The etching composition of the thin film transistor liquid crystal display of the present invention is a) 40 to 80% by weight phosphoric acid, b) 5 to 15% by weight nitric acid, c) 5 to 20% by weight acetic acid, d) 0.01 to 1% by weight hydrochloric acid, e) 0.01 to 1% by weight of anionic surfactant, and f) a residual amount of water.
본 발명에 사용되는 인산, 질산, 초산, 염산, 및 물은 반도체 공정용으로 사용가능한 순도의 것을 사용하는 것이 좋으며, 시판되는 것을 사용하거나 공업용 등급을 당업계에 통상적으로 공지된 방법에 따라 정제하여 사용할 수도 있다. Phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, hydrochloric acid, and water used in the present invention is preferably used in the purity available for the semiconductor process, using commercially available or by purifying industrial grade according to methods commonly known in the art. Can also be used.
본 발명에 사용되는 상기 a)의 인산은 알루미늄 옥사이드를 분해하는 작용을 한다.Phosphoric acid of a) used in the present invention serves to decompose aluminum oxide.
상기 인산은 에칭 조성물에 40 내지 80 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 50 내지 75 중량%로 포함되는 것이다. 그 함량이 상기 범위내일 경우에는 질산과 알루미늄과 반응하여 형성된 알루미늄 옥사이드가 적절히 분해되어 에칭 속도가 빨라져 생산성이 향상되는 효과가 있다.The phosphoric acid is preferably included in the etching composition 40 to 80% by weight, more preferably 50 to 75% by weight. When the content is in the above range, the aluminum oxide formed by reacting with nitric acid and aluminum is appropriately decomposed to increase the etching rate, thereby improving productivity.
본 발명에 사용되는 상기 b)의 질산은 알루미늄과 반응하여 알루미늄 옥사이드를 형성시킨다.The nitric acid of b) used in the present invention reacts with aluminum to form aluminum oxide.
상기 질산은 에칭 조성물에 5 내지 15 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 6 내지 10 중량%로 포함되는 것이다. 그 함량이 상기 범위내일 경우에는 상부막인 Mo막 및 하부막인 Al-Nd막으로 구성된 게이트 금속막과 다른 층들 사이의 선택비를 효과적으로 조절할 수 있다는 효과가 있으며, 특히 상기 질산이 5 중량% 미만일 경우에는 Mo/Al-Nd 이중막에서 언더컷 현상이 발생된다는 문제점이 있다.The nitric acid is preferably included in the etching composition 5 to 15% by weight, more preferably 6 to 10% by weight. When the content is in the above range, there is an effect that the selectivity between the gate metal film composed of the upper film Mo film and the lower film Al-Nd film and other layers can be effectively controlled, in particular the nitric acid is less than 5% by weight In this case, an undercut phenomenon occurs in the Mo / Al-Nd double layer.
본 발명에 사용되는 상기 c)의 초산은 반응 속도를 조절하는 완충제의 작용을 한다.The acetic acid of c) used in the present invention acts as a buffer to control the reaction rate.
상기 초산은 에칭 조성물에 5 내지 20 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 8 내지 15 중량%로 포함되는 것이다. 그 함량이 상기 범위내일 경우에는 반응 속도를 적절히 조절하여 에칭 속도를 향상시키고, 이에 따라 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The acetic acid is preferably included in 5 to 20% by weight, more preferably 8 to 15% by weight in the etching composition. When the content is in the above range, the reaction rate is appropriately adjusted to improve the etching rate, thereby improving the productivity.
본 발명에 사용되는 상기 d)의 염산은 Mo 단일막에 우수한 프로파일을 형성시키는 작용을 한다. 특히, 상기 염산은 에칭 조성물에 사용됨으로써 동일한 에칭 조성물을 사용하여 Mo/Al-Nd 이중막 뿐만 아니라, 소스/드레인 Mo 단일막에서 우수한 에칭 효과를 나타내는 작용을 한다.The hydrochloric acid of d) used in the present invention functions to form an excellent profile in the Mo single layer. In particular, the hydrochloric acid is used in the etching composition to serve to show excellent etching effect in the Mo / Al-Nd double film as well as the source / drain Mo single film using the same etching composition.
상기 염산은 에칭 조성물에 0.01 내지 1 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.5 중량%로 포함되는 것이다. 그 함량이 상기 범위일 경우에는 Mo/Al-Nd 이중막에서 하부막인 Al-Nd의 언더컷 현상을 발생시키지 않을 뿐만 아니라, 동시에 Mo 단일막에서도 우수한 프로파일을 형성시킬 수 있는 효과가 있다.The hydrochloric acid is preferably included in the etching composition in an amount of 0.01 to 1% by weight, more preferably 0.01 to 0.5% by weight. If the content is in the above range, not only does the undercut phenomenon of Al-Nd, which is a lower layer, in the Mo / Al-Nd double layer, but also has an effect of forming an excellent profile in the Mo single layer.
본 발명에 사용되는 상기 e)의 음이온 계면활성제는 산(acid)에 사용가능하여 에칭 조성물이 Al-Nd막에 대한 접촉각을 낮춤으로써 에칭 조성물의 젖음성을 개선시켜 에칭 조성물의 점도를 저하시키고 에칭 균일성을 증가시키는 작용을 한다.The anionic surfactant of e) used in the present invention can be used in an acid to improve the wettability of the etching composition by lowering the contact angle of the etching composition to the Al-Nd film, thereby lowering the viscosity of the etching composition and etching uniformity. It works to increase sex.
상기 음이온 계면활성제는 암모늄 플루오로알킬설폰이미드(ammonium fluoroalkylsulfonimide) 또는 암모늄 퍼플루오로옥탄-1-설포네이트(C8F17SO 3NH4)를 사용하는 것이 바람직하다.As the anionic surfactant, ammonium fluoroalkylsulfonimide or ammonium perfluorooctane-1-sulfonate (C 8 F 17 SO 3 NH 4 ) is preferably used.
상기 음이온 계면활성제는 에칭 조성물에 0.01 내지 1 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 상기 범위내일 경우에는 Mo/Al-Nd 이중막의 언더컷 현상 및 Mo 단일막의 프로파일 형성에 영향을 주지 않으면서 에칭 조성물의 표면장력을 낮추어 에칭 조성물이 잘 퍼지게 함으로써 대형기판에서 에칭 균일성(unifomity)을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.The anionic surfactant is preferably included in the etching composition in an amount of 0.01 to 1% by weight, and if the content is within the above range, the etching is performed without affecting the undercut phenomenon of the Mo / Al-Nd double layer and the profile formation of the Mo single layer. By lowering the surface tension of the composition to spread the etching composition well, there is an effect that can increase the etching uniformity (unifomity) on a large substrate.
본 발명에 사용되는 상기 f)의 물은 에칭 조성물에 잔량으로 포함되어 질산과 알루미늄이 반응하여 생성된 알루미늄 옥사이드를 분해하고, 에칭 조성물을 희석하는 작용을 한다.The water of f) used in the present invention is contained in the etching composition as a residual amount to decompose aluminum oxide generated by the reaction of nitric acid and aluminum, and to dilute the etching composition.
상기 물은 잔량의 이온교환수지를 통하여 여과한 순수를 사용하는 것이 바람직하며, 특히 비저항이 18 메가오옴(㏁) 이상인 초순수를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.It is preferable to use pure water filtered through the residual amount of ion-exchange resin, and more preferably, ultrapure water having a specific resistance of 18 megohms or more.
또한 본 발명은 상기와 같은 성분으로 이루어지는 에칭 조성물로 에칭하는 단계를 포함하는 박막트랜지스터 액정표시장치의 제조방법을 제공한다. 상기와 같은 에칭 전후의 박막트랜지스터 액정표시장치의 제조방법에 적용되는 통상적인 공정들이 적용될 수 있음은 물론이다.In another aspect, the present invention provides a method of manufacturing a thin film transistor liquid crystal display device comprising the step of etching with an etching composition consisting of the above components. As a matter of course, conventional processes applied to the method of manufacturing the thin film transistor liquid crystal display device before and after the etching may be applied.
본 발명의 박막트랜지스터 액정표시장치의 제조방법은 상기와 같은 성분을 포함하는 본 발명의 에칭 조성물을 사용하여 습식 에칭 후 추가의 건식 에칭을 실시하지 않고도 동일한 조성물을 사용하여 습식 공정만으로 박막트랜지스터 액정표시장치의 TFT(thin film transistor)을 구성하는 게이트(gate) 배선재료인 Mo/Al-Nd 이중막을 하부막인 Al-Nd의 언더컷(undercut) 현상이 없이 우수한 테이퍼를 수득함으로써 후속공정시 경사면에서 단선되는 불량을 방지할 수 있으며, 동시에 소스/드레인(source/drain) 배선재료인 Mo 단일막에서도 역테이퍼 현상을 막아 상/하층이 단락되는 불량을 방지할 수 있으며, 도 1에 나타낸 바와 같이 각도가 50∼70 °인 우수한 프로파일(profile)을 형성할 수 있는 장점이 있다. 또한, 동일한 에칭 조성물을 사용하여 게이트(gate) 배선재료인 Mo/Al-Nd 이중막과 소스/드레인(source/drain) 배선재료인 Mo 단일막에 적용함으로써 공정의 단순화, 장비의 효율성 증대 및 원가 절감이 가능할 뿐만 아니라, 에칭 조성물의 표면장력을 낮추어 에칭 조성물이 잘 퍼지게 함으로써 대형기판에서 에칭 균일성(unifomity)을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.In the method of manufacturing the thin film transistor liquid crystal display device of the present invention, the thin film transistor liquid crystal display using only the wet process using the same composition without performing additional dry etching after wet etching using the etching composition of the present invention comprising the above components. By disconnecting the Mo / Al-Nd double layer, which is a gate wiring material constituting the TFT (thin film transistor) of the device, to obtain an excellent taper without undercut of Al-Nd, which is a lower layer, disconnection at the inclined surface during the subsequent process In addition, it is possible to prevent the defects, and at the same time to prevent the reverse taper phenomenon even in the Mo single film source / drain wiring material to prevent the short circuit of the upper and lower layers, as shown in Figure 1 There is an advantage that can form an excellent profile (50 ~ 70 °). In addition, the same etching composition is applied to the Mo / Al-Nd double layer as the gate wiring material and the Mo single layer as the source / drain wiring material to simplify the process, increase the efficiency of the equipment, and reduce the cost. In addition to savings, the surface tension of the etching composition may be lowered to allow the etching composition to spread well, thereby increasing the etching uniformity on the large substrate.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred examples are provided to help understanding of the present invention, but the following examples are merely to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
[실시예]EXAMPLE
실시예 1Example 1
인산 70 중량%, 질산 6 중량%, 초산 10 중량%, 염산 0.2 중량%, 음이온 계면활성제로 암모늄 퍼플루오로옥탄-1-설포네이트(C8F17SO3NH4 ) 0.05 중량%, 및 잔량의 물을 균일하게 혼합하여 에칭 조성물을 제조하였다.70 wt% phosphoric acid, 6 wt% nitric acid, 10 wt% acetic acid, 0.2 wt% hydrochloric acid, 0.05 wt% ammonium perfluorooctane-1-sulfonate (C 8 F 17 SO 3 NH 4 ) as anionic surfactant, and the balance Of water was uniformly mixed to prepare an etching composition.
상기 에칭 조성물을 Mo 단일막에 적용한 결과 도 1에 나타낸 바와 같이 프로파일의 각도가 50∼70 °로 우수하게 나타남을 확인할 수 있었다.As a result of applying the etching composition to the Mo single film, as shown in FIG. 1, it was confirmed that the angle of the profile was excellent at 50 to 70 °.
실시예 2∼8, 및 비교예 1∼5Examples 2-8 and Comparative Examples 1-5
상기 실시예 1에서 하기 표 1에 나타낸 성분과 조성비로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 에칭 조성물을 제조하였다. 이때, 하기 표 1의 단위는 중량%이다.An etching composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that Example 1 was used as a component and a composition ratio shown in Table 1 below. At this time, the unit of Table 1 is weight%.
상기 실시예 1 내지 8, 및 비교예 2 내지 5에서 제조한 에칭 조성물의 성능은 하기와 같이 통상적인 방법에 따라 실시하고, 그 결과를 도 2 내지 8, 및 하기 표 2에 나타내었다.The performance of the etching compositions prepared in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 2 to 5 were carried out according to a conventional method as follows, and the results are shown in FIGS. 2 to 8 and Table 2 below.
먼저, 유리 기판상에 Mo/Al-Nd 이중막 및 Mo 단일막을 스퍼터링을 통하여 형성시킨 후, 포토레지스트를 코팅하고 현상을 통하여 패턴을 형성시킨 시편에 상기 실시예 1 내지 8, 및 비교예 2 내지 5에서 제조한 에칭 조성물을 스프레이하여 에칭 처리하였다. 그 다음, 에칭 후 단면을 주사전자현미경(SEM, S-4100, 히다찌사)으로 관찰하여 에칭 조성물 성능을 평가하였다. First, a Mo / Al-Nd double layer and a Mo single layer are formed on a glass substrate through sputtering, and then, the specimens are coated with a photoresist and a pattern is formed through development. The etching composition prepared in 5 was sprayed and etched. Then, the cross-section after etching was observed with a scanning electron microscope (SEM, S-4100, Hitachi, Inc.) to evaluate the etching composition performance.
상기 표 2를 통하여, 본 발명에 따라 제조한 실시예 2 내지 8의 에칭 조성물이 비교예 2 내지 5와 비교하여 Mo/Al-Nd 이중막 및 Mo 단일막에서 모두 우수한 에칭 효과를 나타냄을 확인할 수 있었다.Through Table 2, it can be seen that the etching compositions of Examples 2 to 8 prepared according to the present invention showed excellent etching effects in both Mo / Al-Nd bi-layer and Mo single-layer compared to Comparative Examples 2 to 5 there was.
본 발명에 따라 제조한 상기 실시예 2의 에칭 조성물은 도 2에 나타낸 바와 같이 Mo/Al-Nd 이중막에서 언더컷 현상이 발생하지 않았으며, 동시에 Mo 단일막에서도 우수한 프로파일을 형성하였음을 확인할 수 있었다. 반면, 염산을 사용하지 않은 비교예 2 및 질산을 5 중량% 미만으로 포함하는 비교예 3의 경우에는 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 Mo/Al-Nd 이중막에서 언더컷 현상이 발생하였으며, Mo 단일막에서도 프로파일 형성이 불량함을 확인할 수 있었다. As shown in FIG. 2, the etching composition of Example 2 prepared according to the present invention did not exhibit an undercut phenomenon in the Mo / Al-Nd double layer, and at the same time, an excellent profile was also formed in the Mo single layer. . On the other hand, in Comparative Example 2 without hydrochloric acid and Comparative Example 3 containing less than 5% by weight of nitric acid, the undercut phenomenon occurred in the Mo / Al-Nd double layer as shown in Figure 3 and 4, Mo It was confirmed that profile formation was poor even in a single layer.
또한, 초산을 사용하지 않은 비교예 5의 경우에는, 게이트 배선자료인 Mo/Al-Nd 이중막에서 Mo의 에칭 속도가 빨라져 얼룩이 발생하였으며, 소스/드레인 배선재료인 Mo 단일막에서도 에칭 속도가 매우 빨라져 CD loss 변화가 크게 되어 공정 관리가 어려웠다. 뿐만 아니라, Mo 단일막에서는 역테이퍼가 형성되어 상/하층이 단락되는 불량이 발생함을 확인할 수 있었다.In the case of Comparative Example 5 without using acetic acid, the etching rate of Mo was increased in Mo / Al-Nd double layer as the gate wiring material, and the etching rate was very high even in the Mo single layer as the source / drain wiring material. The faster the CD loss change, the more difficult the process management. In addition, it was confirmed that a defect in which the upper and lower layers were short-circuited due to the inverse taper was formed in the Mo single layer.
또한, 상기 실시예 2의 에칭 조성물은 Mo/Al-Nd 이중막에서 상부막인 Mo막의 돌출 현상과 하부막인 Al-Nd막의 언더컷 현상이 발생된 비교예 3(도 4)와 비교하여 도 5에 나타낸 바와 같이 하부막인 Al-Nd의 언더컷 없이 우수한 테이퍼를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었으며, Mo 단일막에서도 테이퍼(taper) 불량을 야기시켜 후속 공정에서 적층되는 상부막들의 스텝 커버리지(step coverage)에 문제를 발생시킨 비교예 2(도 8)와 비교하여 도 6에 나타낸 바와 같이 우수한 테이퍼를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다. 뿐만 아니라, 실시예 4 내지 8의 에칭 조성물도 실시예 2와 대등한 정도의 성능을 나타내었으며, 이로부터 본 발명에 따른 에칭 조성물로 Mo/Al-Nd 이중막 및 Mo 단일막에서 적절한 단차 기울기 및 양호한 프로파일이 가능함을 알 수 있었다.In addition, the etching composition of Example 2 is compared with Comparative Example 3 (FIG. 4) in which the protrusion of the Mo film as the upper film and the undercut phenomenon of the Al-Nd film as the lower film are generated in the Mo / Al-Nd double layer. As shown in Fig. 1, it was confirmed that excellent taper can be obtained without undercut of Al-Nd, which is a lower layer, and even a single layer of Mo causes taper defects, resulting in step coverage of the upper layers stacked in a subsequent process. In comparison with Comparative Example 2 (FIG. 8) which caused a problem, it was confirmed that an excellent taper can be obtained as shown in FIG. 6. In addition, the etching compositions of Examples 4 to 8 exhibited comparable performances as in Example 2, from which the etching composition according to the present invention exhibited appropriate step gradients in Mo / Al-Nd bilayers and Mo monolayers. It was found that a good profile is possible.
상기와 같은 결과를 통하여, 본 발명에 따른 에칭 조성물은 종래 에칭 조성물에 의한 에칭보다 우수한 스텝 커버리지를 형성하였음을 알 수 있었다.Through the above results, it can be seen that the etching composition according to the present invention formed better step coverage than the etching by the conventional etching composition.
상기 실시예 1 내지 8, 및 비교예 1 내지 5에서 제조한 에칭 조성물을 이용하여 음이온 계면활성제의 사용여부에 따른 표면장력을 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 또한 상기 실시예 1에서 제조한 에칭 조성물에 음이온 계면활성제를 0.01 중량%, 0.03 중량%, 0.05 중량%, 0.07 중량%로 각각 달리 첨가하여 계면활성제 농도에 따른 표면장력을 측정하고, 그 결과를 도 9에 나타내었다.Using the etching composition prepared in Examples 1 to 8, and Comparative Examples 1 to 5 was measured the surface tension according to the use of the anionic surfactant and the results are shown in Table 3 below. In addition, the anionic surfactant was added to the etching composition prepared in Example 1 at 0.01 wt%, 0.03 wt%, 0.05 wt%, and 0.07 wt%, respectively, to measure the surface tension according to the surfactant concentration, and the results are illustrated. 9 is shown.
상기 표 3을 통하여, 본 발명에 따라 음이온 계면활성제를 함유하는 실시예 1 내지 8의 에칭 조성물은 40 이하의 표면장력을 나타내는데 반하여, 비교예 1 내지 5는 50 이상의 표면장력을 나타냄을 확인할 수 있었다. 또한, 도 9를 통하여 음이온 계면활성제의 농도를 각각 달리하였을 경우 음이온 계면활성제의 농도에 따라 표면장력이 저하됨을 확인할 수 있었다.Through Table 3, the etching compositions of Examples 1 to 8 containing the anionic surfactant according to the present invention showed a surface tension of 40 or less, whereas Comparative Examples 1 to 5 showed a surface tension of 50 or more. . In addition, it can be seen that when the concentration of the anionic surfactant was changed through FIG. 9, the surface tension was lowered according to the concentration of the anionic surfactant.
상기의 결과를 통하여, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 8의 에칭 조성물은 표면장력을 낮추어 에칭 조성물이 잘 퍼지게 함으로써 대형기판에서 에칭 균일성(unifomity)을 증가시킬 수 있음을 알 수 있었다.Through the above results, it can be seen that the etching compositions of Examples 1 to 8 according to the present invention can increase the etching uniformity on the large substrate by lowering the surface tension to allow the etching composition to spread well.
본 발명에 다른 에칭 조성물은 습식 에칭 후 추가의 건식 에칭을 실시하지 않고도 동일한 조성물을 사용하여 습식 공정만으로 박막트랜지스터 액정표시장치의 TFT(thin film transistor)을 구성하는 게이트(gate) 배선재료인 Mo/Al-Nd 이중막을 하부막인 Al-Nd의 언더컷(undercut) 현상이 없이 우수한 테이퍼를 수득할 수 있으며, 동시에 소스/드레인(source/drain) 배선재료인 Mo 단일막에서도 우수한 프로파일(profile)을 형성할 수 있는 장점이 있다. 또한, 동일한 에칭 조성물을 사용하여 게이트(gate) 배선재료인 Mo/Al-Nd 이중막과 소스/드레인(source/drain) 배선재료인 Mo 단일막에 적용함으로써 공정의 단순화, 장비의 효율성 증대 및 원가 절감이 가능할 뿐만 아니라, 에칭 조성물의 표면장력을 낮추어 에칭 조성물이 잘 퍼지게 함으로써 대형기판에서 에칭 균일성(unifomity)을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.Another etching composition according to the present invention is Mo / which is a gate wiring material for forming a thin film transistor (TFT) of a thin film transistor liquid crystal display using only a wet process using the same composition without performing additional dry etching after wet etching. A good taper can be obtained without the undercut phenomenon of Al-Nd, which is an Al-Nd double layer, and at the same time, an excellent profile is also formed in Mo single layer, a source / drain interconnect material. There is an advantage to this. In addition, the same etching composition is applied to the Mo / Al-Nd double layer as the gate wiring material and the Mo single layer as the source / drain wiring material to simplify the process, increase the efficiency of the equipment, and reduce the cost. In addition to savings, the surface tension of the etching composition may be lowered to allow the etching composition to spread well, thereby increasing the etching uniformity on the large substrate.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 에칭 조성물을 Mo 단일막에 사용하여 형성된 프로파일을 나타낸 사진이다.1 is a photograph showing a profile formed by using an etching composition according to an embodiment of the present invention in a single Mo film.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 에칭 조성물을 Mo/Al-Nd 이중막 및 Mo 단일막에 적용한 결과를 나타낸 사진이다.2 is a photograph showing the results of applying the etching composition according to an embodiment of the present invention to the Mo / Al-Nd double film and Mo single film.
도 3은 염산을 사용하지 않은 종래 에칭 조성물을 Mo/Al-Nd 이중막 및 Mo 단일막에 적용한 결과를 나타낸 사진이다.Figure 3 is a photograph showing the results of applying the conventional etching composition without the use of hydrochloric acid to Mo / Al-Nd double film and Mo single film.
도 4는 질산의 함량을 적게 사용하여 제조한 에칭 조성물을 Mo/Al-Nd 이중막 및 Mo 단일막에 적용한 결과를 나타낸 사진이다.Figure 4 is a photograph showing the results of applying the etching composition prepared using a small amount of nitric acid to Mo / Al-Nd double film and Mo single film.
도 5는 Mo/Al-Nd 이중막에 본 발명의 일실시예에 따른 에칭 조성물을 사용한 결과 하부막인 Al-Nd의 언더컷 없이 수득한 우수한 테이퍼를 나타낸 사진이다.5 is a photograph showing an excellent taper obtained without the undercut of Al-Nd, which is a lower layer, as a result of using the etching composition according to an embodiment of the present invention in a Mo / Al-Nd double layer.
도 6은 Mo 단일막에 본 발명의 일실시예에 따른 에칭 조성물을 사용한 결과 수득한 우수한 테이퍼를 나타낸 사진이다.Figure 6 is a photograph showing the excellent taper obtained as a result of using the etching composition according to an embodiment of the present invention for Mo single film.
도 7은 Mo/Al-Nd 이중막에 종래 에칭 조성물을 사용한 결과 상부막인 Mo막의 돌출 현상과 하부막인 Al-Nd막의 언더컷 현상이 발생된 것을 나타낸 사진이다.7 is a photograph showing that the protrusion of the Mo film as the upper film and the undercut phenomenon of the Al-Nd film as the lower film occurred as a result of using the conventional etching composition for the Mo / Al-Nd double film.
도 8은 Mo 단일막에 종래 에칭 조성물을 사용한 결과 테이퍼(taper) 불량을 야기된 것을 나타낸 사진이다. 8 is a photograph showing that a taper defect is caused as a result of using a conventional etching composition on a Mo single film.
도 9는 본 발명의 일실시에에 따른 에칭 조성물의 음이온 계면활성제 농도에 따른 표면장력을 나타낸 그래프이다.9 is a graph showing the surface tension according to the anionic surfactant concentration of the etching composition according to an embodiment of the present invention.
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|---|---|---|---|---|
| CN109706455A (en) * | 2019-02-18 | 2019-05-03 | 湖北兴福电子材料有限公司 | A kind of aluminium etching solution and preparation method thereof of high etch rates and selection ratio |
-
2003
- 2003-12-23 KR KR1020030095520A patent/KR20050065708A/en not_active Application Discontinuation
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