KR20180110509A - Etchant composition for etching multi-layered structure of different metals and method of forming wiring using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이종 금속 다층막 식각액 조성물 및 이를 이용한 배선 형성 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 산 성분을 포함하는 이종 금속 다층막 식각액 조성물 및 이를 이용한 배선 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heterogeneous metal multi-layered etchant composition and a method for forming a wiring using the same. More particularly, the present invention relates to a heterogeneous metal multi-layered etchant composition containing an acid component and a method of forming a wiring using the same.
예를 들면, 반도체 장치 및 디스플레이 장치의 구동 회로 중의 일부로서 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)가 활용되고 있다. TFT는 예를 들면, 유기 발광 디스플레이(OLED) 장치 또는 액정 표시 장치(LCD)의 기판 상에 각 화소마다 배열되며, 소스 전극, 드레인 전극, 데이터 라인, 전원 라인 등의 배선 들이 상기 TFT와 전기적으로 연결될 수 있다.For example, a thin film transistor (TFT) is used as a part of a driving circuit of a semiconductor device and a display device. The TFT is arranged for each pixel on a substrate of, for example, an organic light emitting display (OLED) device or a liquid crystal display device (LCD), and wirings such as a source electrode, a drain electrode, a data line, Can be connected.
상기 배선을 형성하기 위해, 금속막을 디스플레이 기판 상에 형성하고, 상기 금속막 상에 포토레지스를 형성한 후, 식각액 조성물을 사용하여 상기 금속막을 부분적으로 제거할 수 있다.In order to form the wiring, a metal film may be formed on a display substrate, a photoresist may be formed on the metal film, and then the metal film may be partially removed using an etching composition.
배선 저항을 감소시켜 신호 전달 지연을 방지하고, 배선의 내화학성, 안정성을 확보하기 위해 상기 금속막은 서로 다른 화학적 특성을 갖는 이종 금속을 포함하는 다층막으로 형성될 수 있다.The metal film may be formed as a multilayer film containing a dissimilar metal having different chemical properties in order to reduce wiring resistance to prevent signal propagation delay and ensure chemical resistance and stability of the wiring.
예를 들어, 저저항 특성 구현을 위해 알루미늄(Al) 막을 형성하고, 내화학성 및 안정성 향상을 위해 상기 알루미늄 막 상에 몰리브덴(Mo) 막을 형성한 후, 2층 구조의 금속막을 식각하여 배선을 형성할 수 있다.For example, an aluminum (Al) film is formed to realize a low resistance characteristic, a molybdenum (Mo) film is formed on the aluminum film to improve chemical resistance and stability, and a metal film of a two- can do.
그러나, 서로 다른 화학적 특성을 갖는 이종의 금속막들을 일괄적으로 식각하는 경우, 식각율의 차이에 따른 불균일한 식각 프로파일, 과식각(over-etch), 오버행(over-hang) 등의 불량을 야기할 수 있다.However, when collectively etching heterogeneous metal films having different chemical properties, defects such as uneven etching profile, over-etch, and over-hang depending on the difference in etching rate are caused can do.
예를 들면, 한국공개특허공보 제2002-0091485호는 알루미늄과 ITO를 동시에 식각하기 위한 식각액 조성물을 개시하고 있다. 그러나, 알루미늄, 및 알루미늄과 다른 금속을 포함하는 다층 구조를 불량 없이 식각할 수 있는 식각액 또는 식각 방법에 대해서는 개시하고 있지 않다.For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-0091485 discloses an etchant composition for simultaneously etching aluminum and ITO. However, it does not disclose an etching solution or an etching method that can etch a multi-layer structure including aluminum and aluminum and other metals without defects.
본 발명의 일 과제는 향상된 식각 조절능을 갖는 이종 금속 다층막 식각액 조성물을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an etching solution composition for a heterogeneous metal multi-layered film having improved etching control ability.
본 발명의 일 과제는 상기 이종 금속 다층막 식각액 조성물을 사용한 배선 형성 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method of forming a wiring using the above-mentioned different kind of metal multi-layered film etching composition.
1. 인산; 아세트산; 전위차 조절제; 및 여분의 물을 포함하며,1. Phosphoric acid; Acetic acid; Potentiostatic agents; And an excess of water,
이종의 금속막들에 대한 산화환원 전위차가 0.3 내지 0.6V 범위로 조절된, 이종 금속 다층막 식각액 조성물.Wherein the redox potential difference with respect to the different kinds of metal films is controlled in the range of 0.3 to 0.6 V.
2. 위 1에 있어서, 상기 전위차 조절제는 인산 보다 강산을 포함하는, 이종 금속 다층막 식각액 조성물.2. The heterometallic multi-layered etchant composition of 1 above, wherein the potentiostatic agent comprises a stronger acid than phosphoric acid.
3. 위 1에 있어서, 조성물의 총 중량 중 상기 전위차 조절제는 5 내지 15중량%로 포함되는, 이종 금속 다층막 식각액 조성물.3. The heterometallic multi-layered film etchant composition according to 1 above, wherein the potentiostatic agent is included in a total weight of the composition in an amount of 5 to 15% by weight.
4. 위 1에 있어서, 조성물 총 중량 중 상기 전위차 조절제는 7 내지 10중량%로 포함되며, 상기 산화환원 전위차는 0.35 내지 0.55V 범위로 조절된, 이종 금속 다층막 식각액 조성물.4. The heterometallic multi-layered etchant composition of 1 above, wherein the potentiostatic agent is included in the total weight of the composition in an amount of 7 to 10 wt%, and the redox potential difference is controlled in the range of 0.35 to 0.55V.
5. 위 1에 있어서, 보조 전위차 조절제를 더 포함하는, 이종 금속 다층막 식각액 조성물.5. The heterometallic multi-layered etchant composition of 1 above, further comprising an auxiliary potentiostatic agent.
6. 위 5에 있어서, 상기 보조 전위차 조절제는 상기 전위차 조절제의 무기염을 포함하는, 이종 금속 다층막 식각액 조성물.6. The heterogeneous metal multi-layer etchant composition of 5 above, wherein the auxiliary potential difference regulator comprises an inorganic salt of the potential difference regulator.
7. 위 6에 있어서, 상기 무기염은 암모늄 염 또는 칼륨 염 중 적어도 하나를 포함하는, 이종 금속 다층막 식각액 조성물,7. The dissimilar metal multi-layered etchant composition of claim 6, wherein the inorganic salt comprises at least one of an ammonium salt or a potassium salt,
8. 위 6에 있어서, 조성물 총 중량 중 상기 보조 전위차 조절제는 3 내지 5중량%로 포함되는, 식각액 조성물.8. The etchant composition of 6 above, wherein the auxiliary potentiostatic agent is included in the total composition by weight in an amount of 3 to 5% by weight.
9. 위 1에 있어서, 상기 이종의 금속막들은 알루미늄계 막 및 몰리브덴계 막을 포함하는, 이종 금속 다층막 식각액 조성물,9. The heterometallic multi-layered film etching composition according to 1 above, wherein said different kinds of metal films comprise an aluminum-based film and a molybdenum-based film,
10. 기판 상에 제1 금속막 및 상기 제1 금속막 보다 이온화 경향이 작은 제2 금속막을 순차적으로 적층하는 단계; 및10. A method for fabricating a semiconductor device, comprising: sequentially depositing a first metal film on a substrate and a second metal film having a lower ionization tendency than the first metal film; And
상기 제1 금속막 및 상기 제2 금속막의 산화환원 전위차가 0.3 내지 0.6V 범위에서 상기 제1 금속막 및 상기 제2 금속막을 식각하는 단계를 포함하는, 배선 형성 방법.And etching the first metal film and the second metal film at a redox potential difference of 0.3 to 0.6 V between the first metal film and the second metal film.
11. 위 10에 있어서, 상기 제1 금속막은 알루미늄계 막을 포함하며, 상기 제2 금속막은 몰리브덴계 막을 포함하는, 배선 형성 방법.11. The method of claim 10, wherein the first metal film comprises an aluminum-based film and the second metal film comprises a molybdenum-based film.
12. 위 10에 있어서, 상기 제1 금속막 및 상기 제2 금속막을 식각하는 단계는 인산, 아세트산, 전위차 조절제 및 여분을 물을 포함하는 식각액 조성물을 사용한 습식 식각 공정을 포함하는, 배선 형성 방법.12. The method of claim 10, wherein etching the first metal film and the second metal film comprises a wet etching process using an etchant composition comprising phosphoric acid, acetic acid, a potentiostatic agent, and an excess of water.
13. 위 10에 있어서, 상기 제1 금속막 및 상기 제2 금속막으로부터 각각 형성된 제1 금속막 패턴 및 제2 금속막 패턴을 포함하는 배선이 형성되며, 배선의 테이퍼 각은 30 내지 50도(o) 범위인, 배선 형성 방법.13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein a wiring including a first metal film pattern and a second metal film pattern respectively formed from the first metal film and the second metal film is formed and the taper angle of the wiring is 30 to 50 degrees o ). < / RTI >
14. 위 13에 있어서, 상기 산화환원 전위차는 0.35 내지 0.55V 범위로 조절되며, 상기 배선의 테이퍼 각은 33 내지 40도인, 배선 형성 방법.14. The method of claim 13, wherein the redox potential difference is adjusted to a range of 0.35 to 0.55 V, and a taper angle of the wiring is 33 to 40 degrees.
전술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 이종의 금속막들 사이의 전위차를 소정의 범위로 조절하여 어느 하나의 금속막의 과식각, 오버행 등의 불량을 방지할 수 있다. 따라서, 원하는 테이퍼 각을 갖는 배선을 형성할 수 있으며, 상기 배선을 덮는 절연막의 찢김, 박리, 크랙 등의 손상을 방지할 수 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, it is possible to prevent defects such as over-etching and overhang of any one metal film by adjusting the potential difference between different kinds of metal films to a predetermined range. Accordingly, it is possible to form a wiring having a desired taper angle, and to prevent the insulating film covering the wiring from being torn, peeled, cracked, or the like.
상기 이종의 금속막은 서로 다른 이온화 경향을 갖는 금속막들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 저저항 특성을 가지며 상대적으로 큰 이온화 경향을 갖는 알루미늄 함유막 상에 향상된 내화학성을 가지며 상대적으로 작은 이온화 경향을 갖는 몰리브덴 함유막을 형성할 수 있다. 상기 금속막들 사이의 식각액 조성물 내에서의 전위차를 소정의 범위로 조절함으로써, 전기적 특성, 기계적 신뢰성이 함께 향상된 배선을 원하는 프로파일로 형성할 수 있다.The different kinds of metal films may include metal films having different ionization tendencies. For example, a molybdenum-containing film having improved chemical resistance and relatively low ionization tendency can be formed on an aluminum-containing film having a low resistance characteristic and a relatively large ionization tendency. By adjusting the potential difference in the etchant composition between the metal films to a predetermined range, wirings having improved electrical characteristics and mechanical reliability can be formed into desired profiles.
도 1 및 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 배선 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
도 3 및 도 4는 비교예에 따라 형성된 배선 형상을 나타내는 단면도들이다.1 and 2 are schematic cross-sectional views for explaining a wiring forming method according to exemplary embodiments.
Figs. 3 and 4 are cross-sectional views showing a wiring shape formed according to a comparative example.
본 발명의 실시예들에 따른 식각액 조성물은 예를 들면, 서로 다른 화학적 특성을 갖는 이종 금속 다층막을 원하는 형상으로 식각하기 위해 활용될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 이종 금속 다층막은 서로 다른 이온화 경향을 갖는 제1 금속막 및 제2 금속막을 포함하며, 상기 식각액 조성물을 사용하여 어느 한 금속막의 과에칭 또는 오버행 없이 원하는 테이퍼 각의 배선으로 패터닝될 수 있다.The etchant composition according to embodiments of the present invention can be utilized, for example, to etch a heterogeneous metal multilayer film having different chemical properties into a desired shape. According to exemplary embodiments, the dissimilar metal multilayer film includes a first metal film and a second metal film having different ionization tendencies, and the etchant composition is used to form a desired taper angle And can be patterned with wiring.
이하에서는, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하며, 상기 제1 금속막 및 상기 제2 금속막이 각각 알루미늄(Al) 및 몰리브덴(Mo)을 포함하는 경우를 예로 들어 설명한다. 그러나 이는 바람직한 예시들에 해당되며, 본 발명의 사상 및 범위가 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail, and the first metal film and the second metal film include aluminum (Al) and molybdenum (Mo), respectively. However, this is a preferable example, and the spirit and scope of the present invention are not necessarily limited thereto.
<식각액 조성물>≪ Etchant composition &
본 발명의 실시예들에 따른 식각액 조성물은 인산, 아세트산, 전위차 조절제 및 물을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 식각액 조성물은 상기 전위차 조절제의 작용을 촉진하는 보조 전위차 조절제를 포함할 수도 있다.The etchant composition according to embodiments of the present invention may include phosphoric acid, acetic acid, a potentiostatic agent, and water. In some embodiments, the etchant composition may comprise an auxiliary potentiostatic agent that promotes the action of the potentiostatic agent.
상기 식각액 조성물은 서로 다른 이온화 경향을 갖는 제1 금속막 및 제2 금속막을 포함하는 이종 금속 다층막의 식각을 위해 활용될 수 있다.The etchant composition may be utilized for etching a different metal multilayer film including a first metal film and a second metal film having different ionization tendencies.
상기 제1 금속막은 알루미늄계 막일 수 있으며, 상기 제2 금속막은 몰리브덴계 막일 수 있다. 본 출원에서 사용되는 용어 "알루미늄계 막"은 알루미늄 막 또는 알루미늄 합금막을 포괄하는 의미로 사용된다. 예를 들면, 상기 알루미늄 합금막은 알루미늄을 주원소로 포함하며, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 네오디늄(Nd), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 인듐(In), 구리(Cu), 망간(Mn), 마그네슘(Mg), 니오븀(Nb) 등을 포함하는 금속들 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.The first metal film may be an aluminum-based film, and the second metal film may be a molybdenum-based film. The term "aluminum-based film" used in the present application is used to mean an aluminum film or an aluminum alloy film. For example, the aluminum alloy film includes aluminum as a main element and may be formed of a metal such as titanium (Ti), tantalum (Ta), neodymium (Nd), tungsten (W), chromium (Cr), indium (In) ), Manganese (Mn), magnesium (Mg), niobium (Nb), and the like.
본 출원에서 사용되는 용어 "몰리브덴계 막"은 몰리브덴 막 또는 몰리브덴 합금막을 포괄하는 의미로 사용된다. 예를 들면, 상기 몰리브덴 합금막은 몰리브덴을 주원소로 포함하며, 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 네오디늄(Nd), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 인듐(In), 구리(Cu), 망간(Mn), 마그네슘(Mg), 니오븀(Nb) 등을 포함하는 금속들 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.The term "molybdenum-based film" used in the present application is used to mean a molybdenum film or a molybdenum alloy film. For example, the molybdenum alloy film includes molybdenum as a main element and is made of at least one selected from the group consisting of titanium (Ti), tantalum (Ta), neodymium (Nd), tungsten (W), chromium (Cr), indium ), Manganese (Mn), magnesium (Mg), niobium (Nb), and the like.
인산은 금속막 식각을 위한 주산화제로 포함될 수 있다. 인산에 의해 상기 알루미늄계 막 및 몰리브덴계 막의 초기 식각이 개시될 수 있다.Phosphoric acid can be included as a peroxide for metal film etching. The initial etching of the aluminum-based film and the molybdenum-based film can be started by phosphoric acid.
예시적인 실시예들에 있어서, 인산은 상기 식각액 조성물 총 중량 중 약 50 내지 75중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 인산의 함량이 약 50중량% 미만인 경우, 상기 다층막에 대한 전체적인 식각 속도가 저하될 수 있다. 인산의 함량이 약 75중량%를 초과하는 경우, 상기 알루미늄계 막의 과식각이 발생할 수 있다.In exemplary embodiments, the phosphoric acid may be included in an amount of about 50 to 75 weight percent of the total weight of the etchant composition. If the content of phosphoric acid is less than about 50 wt%, the overall etching rate for the multilayer film may be lowered. If the content of phosphoric acid exceeds about 75 wt%, an over-eating angle of the aluminum-based film may occur.
바람직하게는, 상기 다층막의 초기 식각 속도를 확보하면서 상기 알루미늄계 막의 과식각을 억제하는 측면에서 인산의 함량은 약 60 내지 70중량%일 수 있다.Preferably, the content of phosphoric acid may be about 60 to 70% by weight in view of suppressing the over-heating angle of the aluminum-based film while securing the initial etching rate of the multilayer film.
아세트산은 예를 들면, 배선의 과식각 또는 배선이 형성되는 하부 대상체의 손상을 방지하기 위한 완충제 또는 식각 억제제로 포함될 수 있다. 또한, 아세트산은 국부적 식각 불균일을 방지하며, 식각 직진성 향상을 위한 제제로 포함될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 아세트산은 후술하는 전위차 조절제에 의한 식각 속도의 지나친 상승을 막기 위한 완충제로 작용할 수도 있다.Acetic acid may be included as a buffering or etching inhibitor, for example, to prevent over-etching of the wiring or damage to the lower object on which the wiring is formed. Acetic acid also prevents local etching unevenness and may be included as an agent for improving the etching straightness. In some embodiments, acetic acid may act as a buffer to prevent an excessive rise in etch rate by the potential difference control agent described below.
예시적인 실시예들에 있어서, 아세트산은 상기 식각액 조성물 총 중량 중 약 5 내지 15중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 아세트산의 함량이 약 5중량% 미만인 경우, 형성된 배선의 표면 불균일이 초래될 수 있다. 아세트산의 함량이 약 15중량%를 초과하는 경우, 오히려 상기 전위차 조절제의 작용을 방해하며, 상기 다층막에 대한 식각 속도가 지나치게 감소할 수 있다.In exemplary embodiments, acetic acid may be included in an amount of about 5 to 15% by weight of the total weight of the etchant composition. If the content of acetic acid is less than about 5 wt%, surface irregularities of the formed wirings may result. If the content of acetic acid exceeds about 15 wt%, the action of the potential difference adjusting agent is interrupted, and the etching rate for the multilayer film may be excessively reduced.
전위차 조절제는 상기 알루미늄계 막 및 상기 몰리브덴계 막 사이의 산화환원 전위 차이를 소정의 범위로 유지시키도록 포함될 수 있다.The potential difference adjusting agent may be included to maintain the difference in redox potential between the aluminum-based film and the molybdenum-based film to a predetermined range.
인산에 의해 상기 다층막에 대한 식각이 개시되면, 이온화 경향이 상대적으로 높은 알루미늄으로부터 이온화 경향이 상대적으로 낮은 몰리브덴으로 전자가 이동할 수 있다. 이 경우, 상기 알루미늄계 막이 양극(anode), 상기 몰리브덴계 막이 음극(cathode)로 작용하여 상기 식각액 조성물과 함께 전해 셀이 형성되며, 상기 알루미늄계 막이 갈바닉 효과(Galvanic Effect)에 의해 빠르게 부식 또는 침식될 수 있다,When the etching for the multilayer film is initiated by phosphoric acid, electrons can move from aluminum having a relatively high ionization tendency to molybdenum having a relatively low ionization tendency. In this case, the aluminum-based film acts as an anode and the molybdenum-based film acts as a cathode to form an electrolytic cell together with the etchant composition, and the aluminum-based film is rapidly corroded or eroded by a galvanic effect Can be,
이에 따라, 상기 몰리브덴계 막이 식각된 알루미늄계 막을 덮는 오버행이 발생하거나, 형성된 배선의 테이퍼 각(Tapered Angle)이 증가할 수 있다. 상기 테이퍼 각이 지나치게 증가하면 식각된 몰리브덴계 막에 의해 배선 상부의 절연막이 손상되는 팁(tip) 현상이 발생할 수 있다.As a result, an overhang covering the aluminum-based film with the molybdenum-based film may occur, or the tapered angle of the formed wiring may increase. If the taper angle is excessively increased, a tip phenomenon may occur which damages the insulating film on the wiring by the etched molybdenum-based film.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 전위차 조절제에 의해 상기 알루미늄계 막 및 상기 몰리브덴계 막의 산화환원 전위 차이가 서로 근접하도록 조절될 수 있다. 따라서, 전자 이동에 의한 갈바닉 침식을 방지하며, 상기 알루미늄계 막 및 상기 몰리브덴계 막에 대한 균일한 식각 속도를 확보할 수 있다.According to exemplary embodiments, the difference in redox potential between the aluminum-based film and the molybdenum-based film can be adjusted to be close to each other by the potential difference adjusting agent. Therefore, it is possible to prevent galvanic erosion due to electron migration, and ensure a uniform etching rate for the aluminum-based film and the molybdenum-based film.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 전위차 조절제에 의해 상기 알루미늄계 막 및 상기 몰리브덴계 막 사이의 산화환원 전위차는 약 0.3 내지 0.6V 범위로 조절될 수 있다. 상기 산화환원 전위차가 약 0.3V 미만인 경우, 상기 알루미늄계 막 상에 형성된 상기 몰리브덴계 막이 먼저 과식각되어 배선의 테이퍼각이 지나치게 감소할 수 있다. 따라서, 상기 몰리브덴계 막에 의한 배선의 내화학성이 충분히 구현되지 않을 수 있다.According to exemplary embodiments, the redox potential difference between the aluminum-based film and the molybdenum-based film by the potential difference adjusting agent can be adjusted within a range of about 0.3 to 0.6V. When the redox potential difference is less than about 0.3 V, the molybdenum-based film formed on the aluminum-based film may over-deflect first, and the taper angle of the wiring may excessively decrease. Therefore, the chemical resistance of the wiring by the molybdenum-based film may not be sufficiently realized.
상기 산화환원 전위차가 약 0.6V를 초과하는 경우, 상술한 갈바닉 부식 방지 효과가 구현되지 않을 수 있으며, 배선의 테이퍼 각이 바람직한 범위를 벗어나 상부 절연막의 손상을 초래할 수 있다.When the redox potential difference exceeds about 0.6 V, the above-described galvanic corrosion prevention effect may not be realized, and the taper angle of the wiring may deviate from the preferable range, resulting in damage to the upper insulating film.
바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 산화환원 전위차는 약 0.35 내지 0.55V 범위로 조절될 수 있다.In a preferred embodiment, the redox potential difference can be adjusted in the range of about 0.35 to 0.55V.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 전위차 조절제는 인산 보다 강산을 포함할 수 있다. 강산에 의해 몰리브덴으로부터 산화환원 가능한 전위가 생성되어 인산과 상호작용에 의해 전위차가 감소할 수 있다.According to exemplary embodiments, the potentiostatic agent may comprise a stronger acid than phosphoric acid. Potentials capable of oxidation reduction from molybdenum are generated by strong acids, and the potential difference can be reduced by interaction with phosphoric acid.
예를 들면, 상기 전위차 조절제로 사용가능한 강산의 예로서 질산 또는 불산을 들 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 불산에 의한 글래스 기판 등의 손상을 방지하기 위해 불산은 질산에 대한 보조 성분으로 포함될 수도 있다.For example, nitric acid or hydrofluoric acid may be mentioned as an example of the strong acid which can be used as the potential difference regulator. In some embodiments, hydrofluoric acid may be included as an auxiliary component for nitric acid to prevent damage to the glass substrate or the like due to hydrofluoric acid.
일부 실시예들에 있어서, 상기 전위차 조절제는 상기 식각액 조성물 총 중량 중 약 5 내지 15중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 전위차 조절제의 함량이 약 5중량% 미만인 경우, 전위차 감소에 의한 갈바닉 부식 방지가 구현되지 않을 수 있다. 상기 전위차 조절제의 함량이 약 15중량%를 초과하는 경우, 오히려 상기 몰리브덴계 막의 과식각이 발생할 수 있으며, 패턴-아웃(pattern-out)이 초래될 수 있다.In some embodiments, the potentiostatic agent may be included in an amount of about 5 to 15% by weight of the total weight of the etchant composition. When the content of the potential difference adjusting agent is less than about 5% by weight, galvanic corrosion prevention due to the reduction of the potential difference may not be realized. If the content of the potentiostatic agent is more than about 15 wt%, the over-etching of the molybdenum-based film may occur and pattern-out may be caused.
갈바닉 부식 방지 및 과식각 방지를 함께 고려하여, 바람직하게는 상기 전위차 조절제는 약 7중량%이상이 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 약 7 내지 10중량%의 함량으로 포함될 수 있다.In consideration of prevention of galvanic corrosion and prevention of overeating, preferably, the potential difference adjusting agent may include about 7% by weight or more, and more preferably about 7 to 10% by weight.
상술한 바와 같이, 일 구현예에 있어서 상기 전위차 조절제로서 질산이 사용되며, 불산이 보조 성분으로 더 포함되는 경우 상기 불산의 약 0.3중량% 이하의 함량으로 포함될 수 있다. 불산의 함량이 약 0.3중량%를 초과하는 경우, 글래스 기판과 같은 하부 기판 또는 하부 패널이 손상될 수 있다.As described above, in one embodiment, nitric acid is used as the potential difference regulator, and when hydrofluoric acid is further included as an auxiliary component, it may be contained in an amount of about 0.3% by weight or less of the hydrofluoric acid. When the content of hydrofluoric acid exceeds about 0.3% by weight, the lower substrate or the lower panel such as a glass substrate may be damaged.
상기 식각액 조성물은 보조 전위차 조절제를 더 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 보조 전위차 조절제는 상기 전위차 조절제의 작용 효율을 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 보조 전위차 조절제에 의해 상기 알루미늄계 막의 산화가 지연 또는 억제되면서 상기 알루미늄계 막 및 상기 몰리브덴계 막 사이의 전위차가 보다 근접해질 수 있다.The etchant composition may further comprise an auxiliary potentiostatic agent. According to exemplary embodiments, the auxiliary potential difference adjusting agent may increase the operation efficiency of the potential difference adjusting agent. For example, the oxidation of the aluminum-based film is delayed or suppressed by the auxiliary potential difference adjusting agent, so that the potential difference between the aluminum-based film and the molybdenum-based film can be made closer.
일부 실시예들에 있어서, 상기 보조 전위차 조절제로서 무기염을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 보조 전위차 조절제는 상기 전위차 조절제에서 사용된 강산의 무기염을 포함할 수 있다. 상기 보조 전위차 조절제가 상기 전위차 조절제와 동일한 종의 산으로부터 유도된 무기염을 포함함에 따라, 상기 전위차 조절제 및 보조 전위차 조절제의 양립성, 상호작용 특성이 향상될 수 있다. In some embodiments, inorganic salts may be used as the auxiliary potential difference adjusting agent. Preferably, the auxiliary potential difference adjusting agent may include an inorganic salt of a strong acid used in the potential difference adjusting agent. Since the auxiliary potential difference regulator includes an inorganic salt derived from an acid of the same species as the potential difference regulator, the compatibility and interaction characteristics of the potential difference regulator and the auxiliary potential difference regulator can be improved.
상기 무기염의 예로서 암모늄 염 또는 칼륨 염을 들 수 있다. 일 구현예에 있어서, 상기 전위차 조절제로서 질산을 사용하는 경우 상기 무기염은 질산 암모늄(NH4NO3) 또는 질산 칼륨(KNO3)을 포함할 수 있다,Examples of the inorganic salt include an ammonium salt and a potassium salt. In one embodiment, when nitric acid is used as the potentiostatic agent, the inorganic salt may comprise ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ) or potassium nitrate (KNO 3 )
일부 실시예들에 있어서, 상기 보조 전위차 조절제는 상기 식각액 조성물 총 중량 중 약 1 내지 10중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 보조 전위차 조절제의 함량이 10중량%를 초과하는 경우 오히려 상기 전위차 조절제와 경쟁하여 배선의 테이퍼 각이 증가될 수 있다. 바람직하게는, 상기 보조 전위차 조절제가 포함되는 경우, 약 3 내지 5중량%의 함량으로 포함될 수 있다.In some embodiments, the auxiliary potentiostatic agent may be included in an amount of about 1 to 10% by weight of the total weight of the etchant composition. If the content of the auxiliary potential difference adjusting agent is more than 10 wt%, the taper angle of the wiring may be increased by competing with the potential difference adjusting agent. Preferably, the auxiliary potentiostatic agent is included in an amount of about 3 to 5% by weight.
상기 식각액 조성물에 있어서, 물은 다른 성분들을 제외한 여분의 양으로 포함될 수 있다. 본 출원에서 사용된 용어 "여분"은 추가적인 성분이 포함되는 경우 변화될 수 있는 가변적인 양을 의미한다.In the etchant composition, water may be included in an extra amount excluding the other components. The term "redundant" as used in this application means a variable amount that can be varied if additional components are included.
상기 식각액 조성물은 상기 전위차 조절제의 작용을 저해하지 않는 범위 내에서 첨가제를 더 포함할 수도 있다. 예를 들면, 식각 보조제로서 퍼설페이트 계열 화합물이 첨가될 수 있다. 또한, 금속 부식 방지, 테이퍼 조절, pH 조절 등을 위한 첨가제들이 더 추가될 수도 있다.The etchant composition may further include an additive within a range that does not inhibit the action of the potential difference adjusting agent. For example, a persulfate-based compound may be added as an etching aid. In addition, additives for metal corrosion prevention, taper adjustment, pH adjustment and the like may be further added.
일부 실시예들에 있어서, 과산화수소와 같은 퍼옥사이드 계열, 염소산 계열(HClO2, HClO4, HClO3 등), 요오드산 계열(HIO4 등)과 같은 지나치게 강한 산화제들은 본 발명의 실시예들에 따른 식각액 조성물로부터 배제될 수 있다. 상술한 강 산화제들이 포함되는 경우, 산화환원 전위차가 지나치게 감소하여 몰리브덴계 막의 과식각이 발생할 수 있다. In some embodiments, too strong oxidants such as peroxide series such as hydrogen peroxide, chloric acid series (HClO 2 , HClO 4 , HClO 3, etc.), iodic acid series (HIO 4, etc.) Can be excluded from the etchant composition. When the above-mentioned strong oxidizing agents are included, the oxidation-reduction potential difference is excessively reduced, and an overexcitation angle of the molybdenum-based film may occur.
<배선 형성 방법>≪ Wiring Forming Method &
본 발명의 실시예들은 상술한 식각액 조성물을 사용한 배선 형성 방법을 제공한다.Embodiments of the present invention provide a method of forming a wiring using the above-described etching liquid composition.
도 1 및 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 배선 형성 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.1 and 2 are schematic cross-sectional views for explaining a wiring forming method according to exemplary embodiments.
도 1을 참조하면, 기판(100) 상에 순차적으로 적층된 제1 금속막(110) 및 제2 금속막(120)을 포함하는 이종 금속 다층막을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 1, a heterogeneous metal multi-layered film including a
기판(100)은 예를 들면, OLED 장치 또는 LCD 장치 등과 같은 디스플레이 장치의 기판일 수 있다. 예를 들면, 기판(100)은 글래스 기판을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 기판(100) 상에 TFT를 포함하는 화소 회로가 형성되고, 상기 화소 회로를 덮는 절연막이 형성될 수 있다. 상기 절연막 상에 제1 금속막(110) 및 제2 금속막(120)이 형성될 수도 있다.The
예시적인 실시예들에 따르면, 제1 금속막(110)은 제2 금속막(120)보다 이온화 경향이 큰 금속을 포함하도록 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 금속막(110)은 알루미늄계 막으로 형성되며, 제2 금속막(120)은 몰리브덴계 막으로 형성될 수 있다.According to exemplary embodiments, the
제2 금속막(120) 상에는 마스크 패턴(130)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 마스크 패턴(130)은 포토레지스트 막을 형성한 후, 노광 및 현상 공정을 통해 상기 포토레지스트 막을 부분적으로 제거하여 형성될 수 있다.A
도 2를 참조하면, 마스크 패턴(130)을 식각 마스크로 사용한 식각 공정을 통해 제2 금속막(120) 및 제1 금속막(110)을 부분적으로 식각할 수 있다. 이에 따라, 기판(100) 상에 순차적으로 적층된 제1 금속막 패턴(110) 및 제2 금속막 패턴(125)을 포함하는 배선이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 2, the
상기 식각 공정은 예시적인 실시예들에 따른 식각액 조성물을 사용하는 습식 식각 공정을 포함할 수 있다.The etch process may include a wet etch process using the etchant composition according to the exemplary embodiments.
상기 습식 식각 공정에 있어서, 제1 금속막(110) 및 제2 금속막(120) 사이의 산화환원 전위차를 소정의 범위로 조절할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 산화환원 전위차는 약 0.3 내지 0.6V 범위로 조절할 수 있으며, 바람직하게는 약 0.35 내지 0.55V 범위로 조절할 수 있다.In the wet etching process, the redox potential difference between the
예시적인 실시예들에 따르면, 상술한 전위차 조절제를 포함하는 식각액 조성물을 통해 산화환원 전위차가 상기 범위 내로 조절될 수 있다. 또한, 보조 전위차 조절제를 함께 포함시킴으로서 보다 미세한 전위차 제어가 구현될 수 있다.According to exemplary embodiments, the oxidation-reduction potential difference can be controlled within the above range through the etching solution composition containing the above-described potential difference adjusting agent. Further, by including the auxiliary potential difference adjusting agent together, finer potential difference control can be realized.
상기 산화환원 전위차 범위 내에서 배선의 테이퍼 각(도 2에서, θ로 표시)은 약 30 내지 50도(o) 범위로 조절될 수 있다. 상기 테이퍼 각이 약 50도를 초과하는 경우, 제2 금속막 패턴(125)의 오버 행 또는 팁 현상이 초래될 수 있으며, 상부 절연막의 찢김 등의 불량이 발생할 수 있다.The taper angle (indicated by? In Fig. 2) of the wiring within the range of the redox potential difference can be adjusted within a range of about 30 to 50 degrees ( o ). If the taper angle is greater than about 50 degrees, the second
상기 테이퍼 각이 약 30도 미만으로 감소되는 경우, 제2 금속막 패턴(125)이 과식각 또는 소실될 수 있으며, 이에 따라 상기 배선의 내화학성, 안정성이 확보되지 않을 수 있다.If the taper angle is reduced to less than about 30 degrees, the second
바람직하게는, 상기 테이퍼 각은 약 30 내지 40도, 보다 바람직하게는 약 33 내지 40도 범위로 조절될 수 있다. 상기 범위 내에서 배선의 측벽이 실질적으로 연속된 균일한 프로파일로 형성될 수 있다.Preferably, the taper angle can be adjusted to a range of about 30 to 40 degrees, more preferably about 33 to 40 degrees. Within this range, the sidewalls of the wiring can be formed in a substantially continuous uniform profile.
상기 배선 형성 후, 마스크 패턴(130)은 스트립(strip) 공정 및/또는 애싱(ashing) 공정을 통해 제거될 수 있다. 추가적으로, 식각 잔류물 제거를 위한 세정 공정이 더 수행될 수도 있다.After the wiring is formed, the
도 3 및 도 4는 비교예에 따라 형성된 배선 형상을 나타내는 단면도들이다.Figs. 3 and 4 are cross-sectional views showing a wiring shape formed according to a comparative example.
도 3을 참조하면, 제1 금속막 패턴(115a) 및 제2 금속막 패턴(125a)의 전위차가 증가하여 예를 들면, 0.6V를 초과하는 경우, 배선의 테이퍼 각이 지나치게 증가할 수 있다(예를 들면, 50도 초과). 이에 따라, 제2 금속막 패턴(125a)의 오버행 또는 팁(tip)(점선 원으로 표시됨)이 생성되어 상부 절연막의 손상을 야기할 수 있다. 전위차 및 테이퍼 각이 더욱 증가하는 경우, 제2 금속막 패턴(125a)의 상부에서도 팁이 발생할 수 있다.Referring to FIG. 3, when the potential difference between the first
도 4를 참조하면, 제1 금속막 패턴(115b) 및 제2 금속막 패턴(125b)의 전위차가 지나치게 감소하여 예를 들면, 0.3V 미만이 되는 경우, 배선의 테이퍼 각이 지나치게 감소할 수 있다(예를 들면, 30도 미만). Referring to FIG. 4, when the potential difference between the first
이 경우, 제2 금속막 패턴(125b)의 과침식이 발생하여 실질적으로 소실되거나 패턴 아웃 현상이 발생할 수 있다.In this case, over-erosion of the second
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실시예들 및 비교예들을 포함하는 실험예를 제시하나, 이는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.The present invention will now be described more fully hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which exemplary embodiments of the invention are shown. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made to the embodiments within the spirit and scope of the appended claims.
실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples
하기 표 1에 기재된 성분 및 함량(중량%)으로 실시예들 및 비교예들에 따른 식각액 조성물을 제조하였다. 구체적으로, 실시예 1 내지 9, 및 비교예 2 내지 4에서는 전위차 조절제로서 질산이 사용되었고, 실시예 10 및 실시예 11에서는 전위차 조절제로서 질산 및 불산의 혼합액이 사용되었다. 실시예 8 및 실시예 9에서 보조 전위차 조절제로서 질산 암모늄이 사용되었다.The etchant compositions according to Examples and Comparative Examples were prepared with the components and the contents (% by weight) shown in Table 1 below. Specifically, in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 2 to 4, nitric acid was used as a potential difference regulator, and in Examples 10 and 11, a mixed solution of nitric acid and hydrofluoric acid was used as a potential difference regulator. In Example 8 and Example 9, ammonium nitrate was used as an auxiliary potential difference adjusting agent.
조절제Potentiometer
Modulator
조절제Auxiliary potential
Modulator
불산: 0.2Nitric acid: 8
Fluoric acid: 0.2
불산: 0.3Nitric acid: 7
Foshan: 0.3
실험예Experimental Example
유리 위에 실리콘층이 증착되어 있고, 실리콘층 위에 알루미늄막과 몰리브덴막이 순서대로 적층되며, 몰리브덴 막 상에 사다리꼴 모양으로 포토레지스트가 패터닝된 기판을 다이아몬드 칼을 이용하여 550㎜×650㎜ 크기로 잘라 시편을 제작하였다An aluminum film and a molybdenum film were laminated on a silicon layer in this order and a substrate on which a photoresist was patterned in a trapezoidal pattern on a molybdenum film was cut into a size of 550 mm x 650 mm using a diamond knife, Was prepared
실시예들 및 비교예들의 조성물 내에서 알루미늄막 및 몰리브덴막에 대한 산화환원 전위(V)를 각각 측정한 후, 전위차(△P)를 계산하였다. 산화환원전위는 백금 전극을 기준 전극으로 사용하는 개회로 전압(open circuit potential) 방법으로 측정하였다.After measuring the redox potential (V) for the aluminum film and the molybdenum film in the compositions of the examples and comparative examples, the potential difference [Delta] P was calculated. The redox potential was measured by an open circuit potential method using a platinum electrode as a reference electrode.
분사식 식각 방식의 실험장비(ETCHER(TFT), SEMES사) 내에 실시예 및 비교예에 따라 제조된 식각액 조성물을 넣고 온도를 40℃로 세팅하고, 100초간 상기 시편들에 대해 식각 공정을 수행하였다. 식각 완료 후, 탈이온수로 세정한 후, 열풍 건조장치를 이용하여 건조하고, 포토레지스트 박리기(stripper)를 이용하여 포토레지스트를 제거하였다. 이후, 전자주사현미경(SEM)(S-4700, HITACHI사)을 이용하여 테이퍼 각도를 측정하였다.The etchant compositions prepared according to the examples and the comparative examples were put into an experimental apparatus (ETCHER (TFT), SEMES) of a spray-type etching system, the temperature was set at 40 ° C, and the samples were etched for 100 seconds. After the etching was completed, the substrate was rinsed with deionized water, dried using a hot-air drying apparatus, and the photoresist was removed using a photoresist stripper. Thereafter, the taper angle was measured using a scanning electron microscope (SEM) (S-4700, manufactured by HITACHI).
측정된 갈바닉 전위 및 테이퍼 각을 아래 표 2에 함께 기재하였다.The measured galvanic potential and taper angle are listed in Table 2 below.
(o)Taper angle
( o )
표 2를 참조하면, 실시예들의 경우 전위차 값이 약 0.3 내지 0.6V 범위 내로 조절되어 테이퍼 각이 약 30 내지 50도 범위 내에 형성되었다. 특히, 실시예 2 내지 실시예 5에서 형성된 식각 패턴(배선)의 측벽이 침식부 없이 연속된 균일한 프로파일을 갖도록 형성되었다.Referring to Table 2, in the embodiments, the potential difference value was adjusted within a range of about 0.3 to 0.6 V, and a taper angle was formed within a range of about 30 to 50 degrees. In particular, the sidewalls of the etching patterns (wirings) formed in Examples 2 to 5 were formed to have a continuous uniform profile without erosion.
보조 전위차 조절제가 첨가된 실시예 8의 경우, 실시예 1과 비교하여 전위차 및 테이퍼 각이 감소하였으나, 실시예 9의 경우 보조 전위차 조절제의 함량이 증가함에 따라 실시예 8에 비해 전위차 및 테이퍼 각이 다시 증가하였다.In Example 8 in which the auxiliary potential adjusting agent was added, the potential difference and the taper angle were decreased as compared with Example 1. However, in Example 9, as the content of the auxiliary potential adjusting agent was increased, the potential difference and taper angle And increased again.
질산과 함께 불산이 첨가된 실시예 10 및 실시예 11의 경우, 각각 동일한 전위차 조절제 함량이 사용된 실시예 3 및 실시예 2보다 전위차 및 테이퍼 각이 추가적으로 감소하였다. 그러나, 실시예 11의 경우 불산 함량 증가로 인해 하부 실리콘층의 일부 침식이 관찰되었다.In the case of Example 10 and Example 11 in which hydrofluoric acid was added together with nitric acid, the potential difference and the taper angle were further decreased as compared with Example 3 and Example 2 in which the same potential difference adjusting agent content was used. However, in the case of Example 11, partial erosion of the lower silicon layer was observed due to an increase in the hydrofluoric acid content.
비교예 1 내지 3의 경우 전위차가 0.6V를 초과하면서, 테이퍼 각이 60도를 초과하였다. 이에 따라, 몰리브덴 막 패턴의 오버행 또는 팁(tip) 이 관찰되었다(도 3 참조).In Comparative Examples 1 to 3, the potential difference exceeded 0.6 V, and the taper angle exceeded 60 degrees. As a result, an overhang or tip of the molybdenum film pattern was observed (see FIG. 3).
비교예 4의 경우, 전위차 조절제가 과량으로 포함되면서, 테이퍼 각이 지나치게 감소하였다. 이에 따라, 몰리브덴 막 패턴의 과식각에 따른 소실이 관찰되었다(도 4 참조).In the case of Comparative Example 4, the taper angle was excessively decreased while an excessive amount of the potential difference controlling agent was contained. As a result, the molybdenum film pattern was observed to disappear according to the overgrowth angle (see FIG. 4).
100: 기판
110: 제1 금속막
115: 제1 금속막 패턴
120: 제2 금속막
125: 제2 금속막 패턴
130: 마스크 패턴100: substrate 110: first metal film
115: first metal film pattern 120: second metal film
125: second metal film pattern 130: mask pattern
Claims (14)
이종의 금속막들에 대한 산화환원 전위차가 0.3 내지 0.6V 범위로 조절된, 이종 금속 다층막 식각액 조성물.
Phosphoric acid; Acetic acid; Potentiostatic agents; And an excess of water,
Wherein the redox potential difference with respect to the different kinds of metal films is controlled in the range of 0.3 to 0.6 V.
The heterometallic multi-layer etchant composition of claim 1, wherein the potential difference regulator comprises a stronger acid than phosphoric acid.
The heterometallic multi-layer etchant composition of claim 1, wherein the potentiostatic agent is included in the total weight of the composition in an amount of 5 to 15% by weight.
The heterometallic multi-layered etchant composition of claim 1, wherein the total amount of the composition comprises the potentiostatic agent in an amount of 7 to 10% by weight, and the redox potential difference is controlled within a range of 0.35 to 0.55 V.
The heterogeneous metal multi-layer etchant composition of claim 1, further comprising an auxiliary potentiostatic agent.
The heterometallic multi-layered etchant composition according to claim 5, wherein the auxiliary potential difference adjusting agent comprises an inorganic salt of the potential difference adjusting agent.
The heterometallic multi-layered etch composition of claim 6, wherein the inorganic salt comprises at least one of an ammonium salt or a potassium salt,
The heterometallic multi-layer etchant composition according to claim 6, wherein the auxiliary potential difference adjusting agent is contained in a total amount of 3 to 5% by weight of the composition.
The hetero-metal multi-layered film etch composition according to claim 1, wherein the heterogeneous metal films include an aluminum-based film and a molybdenum-based film,
상기 제1 금속막 및 상기 제2 금속막의 산화환원 전위차가 0.3 내지 0.6V 범위에서 상기 제1 금속막 및 상기 제2 금속막을 식각하는 단계를 포함하는, 배선 형성 방법.
Sequentially stacking a first metal film on the substrate and a second metal film having a lower ionization tendency than the first metal film; And
And etching the first metal film and the second metal film at a redox potential difference of 0.3 to 0.6 V between the first metal film and the second metal film.
11. The method of claim 10, wherein the first metal film comprises an aluminum based film and the second metal film comprises a molybdenum based film.
11. The method of claim 10, wherein etching the first metal film and the second metal film comprises a wet etch process using an etchant composition comprising phosphoric acid, acetic acid, a potentiostatic agent, and an excess of water.
[12] The method of claim 10, wherein a wiring including a first metal film pattern and a second metal film pattern respectively formed from the first metal film and the second metal film is formed and the taper angle of the wiring is 30 to 50 degrees ( o ) Lt; / RTI >
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