KR20060043710A - 에칭 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 박막트랜지스터 액정표시장치의 투명도전막(ITO막)의 선택적인 에칭을 위해 사용되는 에칭 조성물에 관한 것으로, 특히 염산, 초산, 첨가제, 및 초순수를 포함하여 경시변화가 적고 다른 금속배선에 영향을 최소로하여 안정적으로 식각할 수 있으며, 빠른 에칭속도를 갖고 사이드 에칭을 줄일 수 있는 박막트랜지스터 액정표시장치의 에칭 조성물에 관한 것이다.
에칭, 액정표시장치

Description

에칭 조성물 {ETCHING COMPOSITION}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 제조한 에칭 조성물의 계면활성제 농도에 따른 표면장력을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 제조한 에칭 조성물로 처리한 투명도전막(ITO막)의 단면을 나타낸 사진이다.
도 3은 첨가제를 사용하지 않은 종래의 에칭 조성물로 처리한 투명도전막(ITO막)의 단면을 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 제조한 에칭 조성물로 처리한 투명도전막(ITO막)의 단면을 나타낸 사진이다.
본 발명은 박막트랜지스터 액정표시장치의 투명도전막(ITO막)의 선택적인 에칭을 위해 사용되는 에칭 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 경시변화가 적고 다른 금속배선에 영향을 최소로하여 안정적으로 식각할 수 있으며, 빠른 에칭속도를 갖고 사이드 에칭을 줄일 수 있는 박막트랜지스터 액정표시장치의 에칭 조성물에 관한 것이다.
투명도전막은 LCD와 PDP 등과 같은 평판 디스플레이용 표시장치에 널리 사용된다. 일반적으로 표시장치는 전기적인 신호를 시각 영상으로 변환시켜 인간이 직접 정보를 인식할 수 있도록 하는데 사용되는 전기광학적인 장치이다.
이러한 표시장치 중 액정표시장치는 전계를 인가하여 액정분자의 배열을 변화시켜 액정의 광학적 성질을 이용하는 표시장치이다. 이때 전계를 인가하기 위해서는 전극이 필요하며, 이러한 전극은 도전성 및 투명성이 요구된다. 이에 적합한 물질로서는 투명도전막(ITO막)이 주로 사용되고 있다.
액정표시장치의 박막트랜지스터 기판은 금속으로 이루어진 배선을 형성하고, 배선을 덮는 보호막을 형성하고, 투명도전막(ITO막)을 적층하고 패터닝하여 투명전극을 형성하는 순서로 제조된다. 이때, 투명도전막(ITO막)을 형성하기 위해 원하는 미세패턴을 형성시키는 에칭공정이 필요하며, 여기서 기판상에 ITO막을 형성하고 포토레지스트를 이용하여 미세패턴을 그린 후 에칭한다.
그러나, 투명도전막(ITO막)의 화학적 내성 때문에 투명도전막(ITO막)을 화학적으로 에칭하는 것은 상당히 어려운 작업으로 알려져 있으며, 지금까지 상기 에칭은 염산+초산 수용액, 염산+질산+초산 수용액, 옥살산 수용액, 염화제이철 수용액 등의 에칭액이 사용되어 왔다.
상기 염산+초산 수용액은 다른 금속배선에 영향을 주지 않으나, 경시변화가 크고 식각속도가 느리다는 문제점이 있으며, 염산+질산+초산 수용액은 다른 금속배선 중 특히 Mo계열에 영향을 준다는 문제점이 있다. 또한, 상기 염화제이철 수용액은 식각속도는 빠르지만 불안정하고 염산으로 분해되기 쉽다는 문제점이 있었다.
따라서, 다른 금속배선에 영향을 주지 않으며 적절한 식각능력을 가지는 에칭 조성물에 대한 연구가 더욱 필요한 실정이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 경시변화가 적고 다른 금속배선에 영향을 최소로하여 안정적으로 식각할 수 있으며, 빠른 에칭속도를 갖고 사이드 에칭을 줄일 수 있는 에칭 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 다른 금속배선에 영향을 주지 않으면서 동시에 식각면이 정렬되고 잔사제거효율이 우수한 에칭 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
a) 염산 12 내지 30 중량%;
b) 초산 1 내지 15 중량%;
c) AgNO3, Al(NO3)3, Ba(NO3)2, Ca(NO3)2, Cd(NO3)2, Cd(NO3)3, Ce(NO3)3, Co(NO3)2, Cr(NO3)3, Cu(NO3)2, Eu(NO3)3, Fe(NO3)3, HgNO3, KNO3, La(NO3)3, Mg(NO3)2, NH4NO3, NaNO3, Ni(NO3)2, Pb(NO3)2, PtNO3, Tb(NO3)3, 및 Zn(NO3)2로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 첨가제 0.1 내지 5 중량%; 및
d) 잔량의 초순수
를 포함하는 박막트랜지스터 액정표시장치의 에칭 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 에칭 조성물로 에칭하는 단계를 포함하는 박막트랜지스 터 액정표시장치의 제조방법을 제공한다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 박막트랜지스터 액정표시장치의 에칭 조성물은 a) 염산 12 내지 30 중량%, b) 초산 1 내지 15 중량%, c) AgNO3, Al(NO3)3, Ba(NO3)2, Ca(NO3)2, Cd(NO3)2, Cd(NO3)3, Ce(NO3)3, Co(NO3)2, Cr(NO3)3, Cu(NO3)2, Eu(NO3)3, Fe(NO3)3, HgNO3, KNO3, La(NO3)3, Mg(NO3)2, NH4NO3, NaNO3, Ni(NO3)2, Pb(NO3)2, PtNO3, Tb(NO3)3, 및 Zn(NO3)2로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 첨가제 0.1 내지 5 중량%, 및 d) 잔량의 초순수를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 사용되는 염산, 초산, 및 초순수는 반도체 공정용으로 사용가능한 순도의 것을 사용하는 것이 좋으며, 시판되는 것을 사용하거나 공업용 등급을 당업계에 통상적으로 공지된 방법에 따라 정제하여 사용할 수도 있다.
본 발명에 사용되는 상기 a)의 염산은 에칭 조성물에 12 내지 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 15 내지 20 중량%로 포함되는 것이다. 그 함량이 상기 범위내일 경우에는 ITO 식각 조건에서 다른 금속배선에의 영향을 최소로 할 수 있으며, 경시변화를 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 사용되는 상기 b)의 초산은 반응 속도를 조절하는 완충제 작용을 한다.
상기 초산은 에칭 조성물에 1 내지 15 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5 내지 10 중량%로 포함되는 것이다. 그 함량이 상기 범위내일 경우에는 반응 속도를 적절히 조절하여 에칭 속도를 향상시키고, 이에 따라 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 사용되는 상기 c)의 AgNO3, Al(NO3)3, Ba(NO3)2, Ca(NO3)2, Cd(NO3)2, Cd(NO3)3, Ce(NO3)3, Co(NO3)2, Cr(NO3)3, Cu(NO3)2, Eu(NO3)3, Fe(NO3)3, HgNO3, KNO3, La(NO3)3, Mg(NO3)2, NH4NO3, NaNO3, Ni(NO3)2, Pb(NO3)2, PtNO3, Tb(NO3)3, 및 Zn(NO3)2로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 첨가제는 잔사제거효율을 향상시키는 작용을 하며, 특히 NH4NO3, NaNO3, KNO3, 및 Fe(NO3)3으로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 첨가제를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 첨가제는 에칭 조성물에 0.1 내지 5 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 2 중량%로 포함되는 것이다. 그 함량이 상기 범위내일 경우에는 잔사제거효율이 더욱 좋다.
본 발명에 사용되는 상기 d)의 초순수는 에칭 조성물에 잔량으로 포함되어 에칭 조성물을 희석하는 작용을 한다.
상기 초순수는 잔량의 이온교환수지를 통하여 여과한 순수를 사용하는 것이 바람직하며, 특히 비저항이 18 메가오옴(㏁) 이상인 초순수를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
상기와 같은 성분으로 이루어지는 본 발명의 에칭 조성물은 e) 계면활성제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 계면활성제는 에칭 조성물의 표면장력을 낮추어 대형기판에 잘 퍼지게 함으로써 대형기판에서 에칭 균일성을 증가시키고, 잔사를 제거하는 작용을 한다.
상기 계면활성제는 낮은 pH에 견딜 수 있으며, 산성조건에서 사용가능한 계면활성제이면 제한되지 않으나, 특히 CF 체인이 최소 8 개인 셀포네이트 그룹을 가지는 불소계 음이온성 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 계면활성제는 에칭 조성물에 10 내지 300 ppm으로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 상기 범위내일 경우에 잔사제거효율이 우수하면서 동시에 대형기판에서의 에칭 균일성을 향상시킬 수 있어 더욱 좋다.
또한 본 발명은 상기와 같은 성분으로 이루어지는 에칭 조성물로 에칭하는 단계를 포함하는 박막트랜지스터 액정표시장치의 제조방법을 제공하는 바, 상기와 같은 에칭 전후의 박막트랜지스터 액정표시장치의 제조방법에 적용되는 통상적인 공정들이 적용될 수 있음은 물론이다.
상기와 같은 본 발명에 따른 에칭 조성물은 경시변화가 적고 다른 금속배선에 영향을 최소로하여 안정적으로 식각할 수 있으며, 빠른 에칭속도를 갖고 사이드 에칭을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 동시에 식각면이 정렬되고 잔사제거효율이 우수한 잇점이 있다. 또한, 기포발생량이 종래 에칭 조성물에 비하여 현저히 적으므로 스프레이 방식의 에칭방식에 적용하기 용이한 효과가 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것 은 아니다.
[실시예]
실시예 1
염산 12 중량%, 초산 3 중량%, 첨가제로 NH4NO3 0.1 중량%, 및 잔량의 초순수를 균일하게 혼합하여 에칭 조성물을 제조하였다.
실시예 2∼4, 및 비교예 1∼4
상기 실시예 1에서 하기 표 1에 나타낸 조성비로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 에칭 조성물을 제조하였다.
또한, 유리기판상에 투명도전막(ITO막)을 스퍼터링을 통하여 형성시키 후, 포토레지스트를 코팅하고 현상하여 패턴을 형성시킨 시편에 상기 실시예 1 내지 4, 및 비교예 1 내지 4의 에칭 조성물을 45 ℃로 고정한 후, 90 초 동안 침지하여 에칭 성향을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 이때, 표 1의 단위는 중량%이다.
구분 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4
염산 12 18 24 30 12 18 24 30
초산 3 6 10 15 3 6 10 15
첨가제 (NH4NO3) 0.1 1 1.5 5 - - - -
초순수 100 중량% 까지
잔사제거효율 ◎ ◎ ○ ○ × × ○ ○
[주] ◎: 잔사 매우 양호 ○: 잔사 양호 × : 잔사 많음
상기 표 1을 통하여, 본 발명에 따라 제조한 실시예 1 내지 4의 에칭 조성물이 비교예 1 내지 4와 비교하여 잔사제거효율이 우수함을 확인할 수 있었다.
실시예 5∼13
염산 15 중량%, 초산 5 중량%, 첨가제로 NH4NO3 1.0 중량%, 및 잔량의 초순수로 이루어지는 에칭 조성물에 하기 표 2에 나타낸 바와 같이 불소계 음이온성 계면활성제로 암모늄 퍼플루오로 옥틸 설포네이트를 0, 50, 100, 300, 500, 1,000 ppm으로 각각 달리 첨가한 후, 균일하게 혼합하여 에칭 조성물을 제조하였다. 이때, 표 2의 단위는 중량%이다.
구분 실시예
5 6 7 8 9 10 11 12 13
염산 15 15 15 15 15 15 15 15 15
초산 5 5 5 5 5 5 5 5 5
첨가제 (NH4NO3) 1 1 1 1 1 1 1 1 1
계면활성제 0ppm 10ppm 30ppm 50ppm 70ppm 100ppm 300ppm 500ppm 1,000ppm
초순수 100 중량% 까지
상기 실시예 5, 실시예 8, 및 실시예 10 내지 13에서 제조한 에칭 조성물을 이용하여 계면활성제의 농도에 따른 잔사제거효율을 측정하고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
구분 실시예 5 실시예 8 실시예 10 실시예 11 실시예 12 실시예 13
잔사제거효율 ○ ◎ ◎ ◎ ○ ○
[주] ◎ : 잔사 매우 양호 ○ : 잔사 양호 × : 잔사 많음
상기 표 3을 통하여, 본 발명에 따라 제조한 에칭 조성물에 계면활성제를 첨가할 경우 더욱 효과적으로 잔사를 제거할 수 있음을 확인할 수 있으며, 특히 계면활성제의 농도가 10 내지 300 ppm일 경우 그 효과가 더욱 우수함을 알 수 있었다.
또한, 상기 실시예 5 내지 10 및 실시예 12 내지 13에서 제조한 에칭 조성물을 계면활성제의 농도에 따른 표면장력을 측정하고 그 결과를 하기 표 4 및 도 1에 나타내었다.
실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 10 실시예 12 실시예 13
표면장력 (N/㎡) 59.24 45.95 39.10 26.70 17.04 16.98
상기 표 4 및 도 1을 통하여, 본 발명에 따른 에칭 조성물은 계면활성제의 농도가 높아질수록 표면장력이 저하됨을 확인할 수 있었으며, 특히 계면활성제의 농도가 10 내지 300 ppm일 경우 잔사제거효율이 우수한 동시에 표면장력을 낮추어 대형기판에서의 에칭 균일성을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.
또한, 투명도전막(ITO막)을 상기 실시예 1, 비교예 1, 및 실시예 6에서 제조한 에칭 조성물로 에칭처리한 후, 단면을 주사현미경(SEM, S-4199, 히다찌사)으로 관찰하여 그 결과를 각각 도 2, 도 3, 및 도 4에 나타내었다.
도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따라 첨가제를 포함하는 실시예 1의 에칭 조성물(도 2)은 첨가제를 사용하지 않은 비교예 1의 에칭 조성물(도 3)과 비교하여 잔사를 효과적으로 제거할 수 있었으며, 다른 금속배선에 영향을 주지 않고 안정적으로 식각할 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한 본 발명의 에칭 조성물에 불소계 음이온성 계면활성제를 포함한 실시예 6(도 4)의 경우 계면활성제를 추가로 포함하여 잔사제거효율이 더욱 우수함을 확인할 수 있었다.
발명에 따른 에칭 조성물은 경시변화가 적고 다른 금속배선에 영향을 최소로 하여 안정적으로 식각할 수 있으며, 빠른 에칭속도를 갖고 사이드 에칭을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 동시에 식각면이 정렬되고 잔사제거효율이 우수한 잇점이 있다. 또한, 기포발생량이 종래 에칭 조성물에 비하여 현저히 적으므로 스프레이 방식의 에칭방식에 적용하기 용이한 효과가 있다.

Claims (4)

  1. a) 염산 12 내지 30 중량%;
    b) 초산 1 내지 15 중량%;
    c) AgNO3, Al(NO3)3, Ba(NO3)2, Ca(NO3)2, Cd(NO3)2, Cd(NO3)3, Ce(NO3)3, Co(NO3)2, Cr(NO3)3, Cu(NO3)2, Eu(NO3)3, Fe(NO3)3, HgNO3, KNO3, La(NO3)3, Mg(NO3)2, NH4NO3, NaNO3, Ni(NO3)2, Pb(NO3)2, PtNO3, Tb(NO3)3, 및 Zn(NO3)2로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 첨가제 0.1 내지 5 중량%; 및
    d) 잔량의 초순수
    를 포함하는 박막트랜지스터 액정표시장치의 에칭 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에칭 조성물이 e) 계면활성제 10 내지 300 ppm을 추가로 포함하는 박막트랜지스터 액정표시장치의 에칭 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터 액정표시장치가 TFT LCD의 투명도전막(ITO막)인 것인 박막트랜지스터 액정표시장치의 에칭 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 에칭 조성물로 에칭하는 단계를 포함하는 박막트랜지스터 액정표시장치의 제조방법.
KR1020050021921A 2004-03-18 2005-03-16 에칭 조성물 KR101226546B1 (ko)

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