KR102829246B1 - Etching composition for copper-based metal film - Google Patents
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Abstract
본 발명은 구리계 금속막용 식각액 조성물에 관한 것으로, 본 발명에 따른 구리계 금속막용 식각액 조성물은 과산화수소, 과수안정제, 아미노기로 치환된 테트라졸, (C1-C4)알킬기로 치환된 테트라졸, 암모늄계 화합물 및 하나의 카르복실기를 포함하는 유기산을 포함한다.The present invention relates to an etchant composition for a copper-based metal film, and the etchant composition for a copper-based metal film according to the present invention comprises hydrogen peroxide, a peroxide stabilizer, a tetrazole substituted with an amino group, a tetrazole substituted with a (C1-C4) alkyl group, an ammonium compound, and an organic acid containing one carboxyl group.
Description
본 발명은 구리계 금속막용 식각액 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an etching composition for a copper-based metal film.
최근 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 반도체 소자가 개발되어 각광받고 있다. 이 같은 반도체 소자의 일 예로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display device : FED), 전기 발광 표시 장치(Electroluminescence Display device : ELD), 유기 발광 소자(organic light emitting diodes : OLED) 등을 들 수 있다. 이들은 박형화, 경량화, 저소비 전력화 등의 우수한 성능으로, 기본의 브라운관을 빠르게 대체하고 있으며, 고해상도 및 저에너지의 디스플레이 패널에 대한 수요는 계속 증가하고 있는 실정이다.Recently, as society has entered the full-fledged information age, the display field, which processes and displays large amounts of information, has developed rapidly, and in response, various semiconductor devices have been developed and are receiving the spotlight. Examples of such semiconductor devices include liquid crystal display devices (LCDs), plasma display panel devices (PDPs), field emission display devices (FEDs), electroluminescence display devices (ELDs), and organic light emitting diodes (OLEDs). With their excellent performances such as thinness, weight reduction, and low power consumption, they are quickly replacing basic cathode ray tubes, and the demand for high-resolution and low-energy display panels is continuously increasing.
상술한 LCD, PDP, FED, ELD, OLED 등의 디스플레이 장치에서는 전극 및 배선 소재로 구리계 금속막이 광범위하게 채택되고 있다. 특히, LCD와 OLED와 같은 능동구동형 디스플레이에서는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)의 배선 재료로 구리계 금속막이 사용되며, 8세대 이상의 대형 기판이나 4K, 8K 해상도의 고성능이 요구됨에 따라 TFT 배선용 구리계 금속막의 정밀한 패터닝 기술이 요구되고 있다. In display devices such as the LCD, PDP, FED, ELD, and OLED described above, copper-based metal films are widely adopted as electrode and wiring materials. In particular, in active-drive displays such as LCD and OLED, copper-based metal films are used as wiring materials for thin film transistors (TFTs), and as large substrates of the 8th generation or higher or high performance of 4K and 8K resolutions are required, precise patterning technology for copper-based metal films for TFT wiring is required.
일반적으로 구리계 금속막의 패터닝은 식각액을 이용한 습식 식각 공정을 통해 수행된다. 그러나 종래, 구리계 금속막용 식각액은 강력한 산화제로서 널리 이용되고 있는 과산화수소(H2O2) 또는 강산 등을 사용함에 따라 식각 공정 시, 구리계 금속막 상에 이미 형성되어 있는 포토레지스트(Photoresist,PR) 패턴들도 손상시키거나 언더컷(Undercut)이 발생하는 문제점이 있다. PR 패턴의 손상 및 언더컷의 발생은 단선 문제를 야기하여 심각한 품질 저하 문제가 발생할 수 있다. 또한, 종래 구리계 금속막은 강력한 산화제에 의해 식각 속도를 제어하기 어려워 사용자가 이론적으로 디자인한 것과 다른 형상으로 패터닝되는 문제를 야기하기도 한다.In general, patterning of copper-based metal films is performed through a wet etching process using an etchant. However, since the etchant for copper-based metal films conventionally uses hydrogen peroxide ( H2O2 ) or strong acids, which are widely used as strong oxidizing agents, there is a problem that photoresist (PR) patterns already formed on the copper-based metal film are damaged or undercuts occur during the etching process. Damage to the PR pattern and undercuts can cause short circuiting, which can lead to serious quality degradation. In addition, since it is difficult to control the etching speed of the conventional copper-based metal film due to strong oxidizing agents, it can also cause a problem that the film is patterned into a shape different from what the user theoretically designed.
이로 인해, 고품질 및 고성능 디스플레이 제조를 위해 고 선택비 및 우수한 식각 균일도를 가지며 언더컷이 방지되는 새로운 구리계 금속막용 식각액이 요구되고 있다. Therefore, there is a demand for a new etchant for copper-based metal films that has high selectivity, excellent etching uniformity, and undercut prevention for the manufacture of high-quality and high-performance displays.
본 발명의 하나의 측면에 따르면, 목적하는 금속막에 대하여 높은 식각 성능을 가지는 식각액 조성물이 제공된다. According to one aspect of the present invention, an etchant composition having high etching performance for a target metal film is provided.
본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면, 이종의 막에 손상을 야기하지 않고 목적하는 금속막에 대하여 높은 선택비를 가지며 언더컷이 방지되는 식각액 조성물이 제공된다.According to another aspect of the present invention, an etchant composition is provided which has a high selectivity for a target metal film without causing damage to a heterogeneous film and prevents undercutting.
본 발명의 또 다른 하나의 측면에 따르면, 우수한 식각 프로파일 제어 성능을 가지는 식각액 조성물이 제공된다.According to another aspect of the present invention, an etchant composition having excellent etching profile control performance is provided.
본 발명의 과제는 상술한 내용으로 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 명세서의 전반적인 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.The tasks of the present invention are not limited to the above-described contents. Those with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs will have no difficulty in understanding additional tasks of the present invention from the overall contents of this specification.
본 발명의 하나의 실시형태에 따른 식각액 조성물은 과산화수소, 과수안정제, 아미노기로 치환된 테트라졸, (C1-C4)알킬기로 치환된 테트라졸, 암모늄계 화합물 및 하나의 카르복실기를 포함하는 유기산을 포함한다.An etchant composition according to one embodiment of the present invention comprises hydrogen peroxide, a peroxide stabilizer, a tetrazole substituted with an amino group, a tetrazole substituted with a (C1-C4) alkyl group, an ammonium compound, and an organic acid containing one carboxyl group.
하나의 실시형태에 따른 식각액 조성물에 있어서, 상기 아미노기로 치환된 테트라졸 : 상기 (C1-C4)알킬기로 치환된 테트라졸의 중량비는 1 : 1 내지 3일 수 있다.In an etchant composition according to one embodiment, the weight ratio of the tetrazole substituted with the amino group: the tetrazole substituted with the (C1-C4) alkyl group may be 1:1 to 3.
하나의 실시형태에 따른 식각액 조성물에 있어서, 상기 과수안정제는 지방족 고리형 1차 아민일 수 있다.In an etchant composition according to one embodiment, the fruit stabilizer may be an aliphatic cyclic primary amine.
하나의 실시형태에 따른 식각액 조성물에 있어서, 상기 식각액 조성물 총 중량에 대하여, 상기 암모늄계 화합물 0.1 내지 3 w%, 하나의 카르복실기를 포함하는 유기산 0.05 내지 1.5 w%, 아미노기로 치환된 테트라졸 0.005 내지 0.3 w%, 알킬기로 치환된 테트라졸 0.01 내지 0.5 w%, 과산화수소 5 내지 30 w%, 과수안정제 0.05 내지 1.5 w% 및 잔량의 물을 포함할 수 있다.In an etchant composition according to one embodiment, the etchant composition may include, based on the total weight of the etchant composition, 0.1 to 3 wt% of the ammonium compound, 0.05 to 1.5 wt% of an organic acid containing one carboxyl group, 0.005 to 0.3 wt% of a tetrazole substituted with an amino group, 0.01 to 0.5 wt% of a tetrazole substituted with an alkyl group, 5 to 30 wt% of hydrogen peroxide, 0.05 to 1.5 wt% of a peroxide stabilizer, and a balance of water.
하나의 실시형태에 따른 식각액 조성물에 있어서, 상기 암모늄계 화합물 : 상기 하나의 카르복실기를 포함하는 유기산의 중량비는 1 : 0.05 내지 1일 수 있다.In an etchant composition according to one embodiment, a weight ratio of the ammonium compound: the organic acid containing one carboxyl group may be 1:0.05 to 1.
하나의 실시형태에 따른 식각액 조성물에 있어서, 상기 암모늄계 화합물은 인산암모늄계 화합물 및 황산암모늄계 화합물에서 선택되는 하나 또는 둘의 조합일 수 있다.In an etchant composition according to one embodiment, the ammonium compound may be one or a combination of two selected from an ammonium phosphate compound and an ammonium sulfate compound.
하나의 실시형태에 따른 식각액 조성물에 있어서, 상기 식각액 조성물은 킬레이트제, pH 조절제 및 불소계 화합물 중 선택되는 어느 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.In an etchant composition according to one embodiment, the etchant composition may further include at least one additive selected from a chelating agent, a pH regulator, and a fluorine-based compound.
하나의 실시형태에 따른 식각액 조성물에 있어서, 상기 킬레이트제는 이미노디아세트산 및 이미노디석신산을 포함할 수 있다.In an etchant composition according to one embodiment, the chelating agent may include iminodiacetic acid and iminodisuccinic acid.
하나의 실시형태에 따른 식각액 조성물에 있어서, 상기 이미노디아세트산 : 상기 이미노디석산의 중량비는 1 : 0.01 내지 0.5일 수 있다.In an etchant composition according to one embodiment, a weight ratio of the iminodiacetic acid to the iminodisuccinic acid may be 1:0.01 to 0.5.
하나의 실시형태에 따른 식각액 조성물에 있어서, 상기 식각액 조성물의 식각 대상은 구리계 금속막일 수 있다.In an etchant composition according to one embodiment, the etching target of the etchant composition may be a copper-based metal film.
하나의 실시형태에 따른 식각액 조성물에 있어서, 상기 구리계 금속막은, 구리 또는 구리합금으로 이루어진 단일막; 및 상기 단일막과 몰리브덴 또는 몰리브덴합금으로 이루어진 막을 포함하는 다층막; 에서 선택되는 것일 수 있다.In an etchant composition according to one embodiment, the copper-based metal film may be selected from a single film made of copper or a copper alloy; and a multilayer film including the single film and a film made of molybdenum or a molybdenum alloy.
본 발명의 하나의 실시형태에 따른 금속막 식각방법은 상술한 식각액 조성물을 이용하여 구리계 금속막을 식각하는 단계;를 포함한다.A metal film etching method according to one embodiment of the present invention includes a step of etching a copper-based metal film using the above-described etchant composition.
본 발명의 하나의 실시형태에 따른 표시기판의 제조방법은 S1) 기판 상에 구리계 금속막을 포함하는 금속층을 형성하는 단계; S2) 상기 금속층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 S3) 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로써 상기 금속층을 패터닝하여 금속배선을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 패터닝은 상술한 식각액 조성물을 처리하여 수행되는 것이다.A method for manufacturing a display substrate according to one embodiment of the present invention comprises the steps of S1) forming a metal layer including a copper-based metal film on a substrate; S2) forming a photoresist pattern on the metal layer; and S3) patterning the metal layer using the photoresist pattern as a mask to form a metal wiring, wherein the patterning is performed by treating the above-described etching composition.
본 발명의 하나의 측면에 따른 식각액 조성물은 목적하는 금속막에 대하여 높은 식각 성능을 가질 수 있다.An etchant composition according to one aspect of the present invention can have high etching performance for a target metal film.
또한, 본 발명의 하나의 측면에 따른 식각액 조성물은 목적하는 금속막 외의 이종의 막에 손상을 야기하지 않고 높은 선택비를 가지며, 언더컷을 방지할 수 있다. In addition, an etchant composition according to one aspect of the present invention has a high selectivity without causing damage to a heterogeneous film other than a target metal film, and can prevent undercutting.
아울러, 본 발명의 하나의 측면에 따른 식각액 조성물은 우수한 식각 프로파일 제어 성능을 가질 수 있다.In addition, the etchant composition according to one aspect of the present invention can have excellent etching profile control performance.
본 명세서에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 또는 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Unless otherwise defined, technical and scientific terms used in this specification have the meaning commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the gist of the present invention in the following description or accompanying drawings are omitted.
본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those with average knowledge in the art. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.
본 발명의 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 형태들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다.The terminology used in the description of the present invention is for the purpose of describing embodiments of the present invention only and should not be taken to be limiting. Unless clearly used otherwise, the singular form includes the plural form.
본 명세서의 용어, '포함한다'는 '구비한다', '함유한다', '가진다' 또는 '특징으로 한다' 등의 표현과 등가의 의미를 가지는 개방형 기재이며, 추가로 열거되어 있지 않은 요소, 재료 또는 공정을 배제하지 않는다.The term "comprises," as used herein, is an open-ended description equivalent to the expressions "comprises," "contains," "has," or "characterized by," and does not exclude additional elements, materials, or processes not listed herein.
본 명세서에서 특별한 언급 없이 사용된 단위는 중량을 기준으로 하며, 하나의 예로 % 또는 비의 단위는 중량% 또는 중량비를 의미하고, 중량%는 달리 정의되지 않는 한 전체 조성물 중 어느 하나의 성분이 조성물 내에서 차지하는 중량%를 의미한다.Units used herein, unless otherwise specified, are based on weight, and as an example, units of % or ratio mean weight% or weight ratio, and weight% means the weight % that any one component occupies in the composition among the entire composition, unless otherwise defined.
또한, 본 명세서에서 사용되는 수치 범위는 하한치와 상한치와 그 범위 내에서의 모든 값, 정의되는 범위의 형태와 폭에서 논리적으로 유도되는 증분, 이중 한정된 모든 값 및 서로 다른 형태로 한정된 수치 범위의 상한 및 하한의 모든 가능한 조합을 포함한다. 본 명세서에서 특별한 정의가 없는 한 실험 오차 또는 값의 반올림으로 인해 발생할 가능성이 있는 수치범위 외의 값 역시 정의된 수치범위에 포함된다.In addition, the numerical range used in this specification includes the lower and upper limits and all values within that range, the increments logically derived from the shape and width of the defined range, all doubly defined values, and all possible combinations of the upper and lower limits of the numerical range defined in different shapes. Unless otherwise specifically defined herein, values outside the numerical range that may arise due to experimental error or rounding of values are also included in the defined numerical range.
본 명세서에서, '상', '상부', '상면', '하', '하부', '하면', '측면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 소자나 구성요소가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있을 것이다.In this specification, terms such as ‘top’, ‘upper part’, ‘top surface’, ‘bottom’, ‘lower part’, ‘bottom’, and ‘side’ are based on the drawings, and may actually vary depending on the direction in which elements or components are arranged.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 요소를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다.Additionally, throughout the specification, when we say that a part is 'connected' to another part, this includes not only cases where it is 'directly connected', but also cases where it is 'indirectly connected' with other elements in between.
본 명세서에서, 본 발명에 따른 각 실시형태를 통하여 본 발명을 상세히 설명하지만, 명세서에 기재되어 있는 각 실시형태는 하나의 실시형태를 의미하는 것에 그치지 않고 다른 실시형태와의 조합도 의미하는 것으로 간주되어야 한다. 따라서 특허청구범위의 청구항 인용은 하나의 예시에 해당하는 것일 뿐 본 발명의 기술적 사상이 인용된 청구항과의 조합으로만 해석되어서는 안되며, 다양한 청구항과의 조합도 본 발명의 기술적 사상의 범주에 포함된다.In this specification, the present invention is described in detail through each embodiment according to the present invention, but each embodiment described in the specification should be considered not only to mean one embodiment but also to mean a combination with other embodiments. Therefore, the citation of a claim in the scope of the patent claims is only an example, and the technical idea of the present invention should not be interpreted only as a combination with the cited claim, and a combination with various claims is also included in the scope of the technical idea of the present invention.
본 명세서에 있어서, "치환체(substituent)", "라디칼(radical)", "기(group)", "모이어티(moiety)", 및 "절편(fragment)"은 서로 바꾸어 사용할 수 있다.In this specification, “substituent”, “radical”, “group”, “moiety”, and “fragment” are used interchangeably.
본 명세서에 있어서, "CA-CB"는 "탄소수가 A 이상이고 B 이하"인 것을 의미한다.In this specification, “CA-CB” means “having carbon atoms greater than or equal to A and less than or equal to B.”
본 명세서에서, '알킬'은 1가의 치환체로, 직쇄 또는 분지쇄 형태를 모두 포함하며, 본 명세서에서 상기 알킬의 탄소수는 1 내지 4 또는 1 내지 3의 범위를 가질 수 있다.In this specification, 'alkyl' is a monovalent substituent, including both straight-chain and branched-chain forms, and the carbon number of the alkyl in this specification may range from 1 to 4 or from 1 to 3.
종래, 구리계 금속막을 식각하기 위한 식각액 조성물의 경우, 식각 시 식각 대상인 구리 및 구리를 함유하는 금속막 외에 이미 형성되어 있는 패턴, 구체적으로 포토레지스트(Photoresist, PR)패턴과, 유리 등의 절연기판 또는 반도체층 등의 하부 구조물과 같은 비목적물도 손상되거나, 마스크 아래 부분이 수평 방향으로 과도하게 식각되는 언더컷(Undercut)이 발생하여 심각한 품질 저하 문제가 발생한다. 또한, 종래 구리계 금속막은 식각 속도를 제어하기 어려워 정밀한 패턴 설계가 어렵다는 단점이 있다.Conventionally, in the case of an etchant composition for etching a copper-based metal film, in addition to the copper and the copper-containing metal film that is the etching target, during etching, a pattern that has already been formed, specifically, a photoresist (PR) pattern, and non-target objects such as lower structures such as an insulating substrate such as glass or a semiconductor layer are damaged, or undercut occurs in which a portion under a mask is excessively etched in the horizontal direction, resulting in serious quality degradation problems. In addition, conventional copper-based metal films have a disadvantage in that it is difficult to control the etching speed, making it difficult to design a precise pattern.
이에, 본 발명자는 상술된 문제점을 해결하기 위한 연구를 거듭하던 중 서로 다른 치환기로 치환된 이종의 테트라졸을 포함하는 식각액 조성물이 구리계 금속막에 대해 우수한 식각 성능, 언더컷을 방지능 및 우수한 식각 프로파일 제어 성능을 동시에 가짐을 확인하였다. Accordingly, the inventors of the present invention, while conducting repeated studies to solve the above-described problems, confirmed that an etchant composition containing heterogeneous tetrazoles substituted with different substituents simultaneously has excellent etching performance, undercut prevention ability, and excellent etching profile control performance for a copper-based metal film.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 식각액 조성물은 과산화수소, 과수안정제, 아미노기로 치환된 테트라졸, (C1-C4)알킬기로 치환된 테트라졸, 암모늄계 화합물 및 하나의 카르복실기를 포함하는 유기산을 포함한다.The etchant composition according to the present invention comprises hydrogen peroxide, a peroxide stabilizer, a tetrazole substituted with an amino group, a tetrazole substituted with a (C1-C4) alkyl group, an ammonium compound, and an organic acid containing one carboxyl group.
상기 식각액 조성물은 상술한 과산화수소, 과수안정제, 아미노기로 치환된 테트라졸, (C1-C4)알킬기로 치환된 테트라졸, 암모늄계 화합물 및 하나의 카르복실기를 포함하는 유기산을 동시에 사용하는 것을 특징으로 한다, 이와 같은 조합을 가지는 식각액 조성물은 금속막, 특히, 구리계 금속막에 대해 매우 우수한 식각 성능을 가질 수 있다. 또한, 이와 동시에 구리계 금속막에 대해 높은 선택비를 가져 PR 패턴에 대한 손상을 야기하지 않는다. 또한, 상술한 바와 같이 우수한 식각 성능 및 높은 선택비에 의해 언더컷의 발생을 방지할 수 있으며, 우수한 식각 프로파일 제어 성능을 가질 수 있다.The above etchant composition is characterized by using the hydrogen peroxide, the peroxide stabilizer, the tetrazole substituted with an amino group, the tetrazole substituted with a (C1-C4) alkyl group, the ammonium compound, and the organic acid containing one carboxyl group at the same time. The etchant composition having such a combination can have excellent etching performance for a metal film, particularly, a copper-based metal film. In addition, at the same time, it has high selectivity for the copper-based metal film and does not cause damage to the PR pattern. In addition, as described above, the occurrence of undercut can be prevented by the excellent etching performance and high selectivity, and excellent etching profile controllability can be achieved.
본 발명의 하나의 측면에 따른 식각용 조성물의 식각 대상은 종래, 반도체 공정 시 사용하는 금속막이라면 특별히 한정되지 않는다. 비한정적인 예로, 상기 식각용 조성물의 식각 대상은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)의 금속막일 수 있으며, 특히, LCD와 OLED와 같은 능동구동형 디스플레이용 TFT의 금속막일 수 있다.The etching target of the etching composition according to one aspect of the present invention is not particularly limited as long as it is a metal film conventionally used in a semiconductor process. As a non-limiting example, the etching target of the etching composition may be a metal film of a thin film transistor (TFT), and in particular, may be a metal film of a TFT for an active display such as an LCD and an OLED.
본 발명의 하나의 측면에 따른 식각용 조성물의 식각 대상인 금속막은 구리계 금속막으로, 구리 또는 구리합금으로 이루어진 단일막; 및 상기 단일막과 몰리브덴 또는 몰리브덴합금으로 이루어진 막을 포함하는 다층막; 에서 선택되는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 다층막은 상기 구리 또는 구리합금으로 이루어진 단일막(이하, 구리막)-상기 몰리브덴 또는 몰리브덴합금으로 이루어진 막(이하, 합금막) 순으로 적층된 구조 또는 이와 반대로 합금막-구리막 순으로 적층된 구조를 의미할 수 있다. 또한 합금막-구리막-합금막과 같이 구리막 및 합금막이 교대로 적층하는 3중 금속막 또는 3중 이상의 다중막일 수도 있다. 이때, 상기 구리합금 또는 몰리브덴합금은 박막 트렌지스터의 금속 배선에 사용될 수 있는 금속이라면 제한되지 않는다. 비한정적인 일 예로, 상기 구리합금 또는 몰리브덴합금은 텅스텐, 티타늄, 탄탈륨, 크롬, 나이오븀 및 니켈 등에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.According to one aspect of the present invention, the metal film to be etched in the etching composition may be a copper-based metal film, and may be selected from a single film made of copper or a copper alloy; and a multilayer film including a film made of the single film and molybdenum or a molybdenum alloy. Specifically, the multilayer film may mean a structure in which a single film made of copper or a copper alloy (hereinafter, “copper film”) - a film made of molybdenum or a molybdenum alloy (hereinafter, “alloy film”) are sequentially laminated, or conversely, a structure in which an alloy film - a copper film are sequentially laminated. In addition, it may also be a triple metal film or a multilayer film having three or more layers, such as an alloy film - copper film - alloy film, in which copper films and alloy films are alternately laminated. In this case, the copper alloy or molybdenum alloy is not limited as long as it is a metal that can be used for metal wiring of a thin film transistor. As a non-limiting example, the copper alloy or molybdenum alloy may be one or more selected from tungsten, titanium, tantalum, chromium, niobium, and nickel.
비 한정적으로, 본 발명의 하나의 측면에 따른 식각액 조성물은 금속 배선이 구리계 금속막으로 형성되는 박막 트렌지스터 제조 공정에 사용될 수 있다. 이때, 상기 식각액 조성물을 이용한 구리계 금속막에 대한 식각 속도(ECu)가 30 내지 250 Å/sec 또는 50 내지 100 Å/sec일 수 있다.In an embodiment, the etchant composition according to one aspect of the present invention may be used in a thin film transistor manufacturing process in which metal wiring is formed of a copper-based metal film. At this time, the etching rate (E Cu ) for the copper-based metal film using the etchant composition may be 30 to 250 Å/sec or 50 to 100 Å/sec.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 식각액 조성물은 아미노기로 치환된 테트라졸 및 (C1-C4)알킬기로 치환된 테트라졸 즉, 서로 다른 치환기로 치환된 이종의 테트라졸을 포함한다. 구체적으로, 상기 아미노기로 치환된 테트라졸은 5-아미노테트라졸(5-Aminotetrazole), 5-아미노-1H-테트라졸(5-Amino-1H-tetrazole), 5-아미노-2H-테트라졸(5-Amino-2H-tetrazole) 및 1,5-디아미노테트라졸(1,5-Diaminotetrazole)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 또한, 상기 (C1-C4)알킬기로 치환된 테트라졸은 구체적으로 (C1-C3)알킬기로 치환된 테트라졸 또는 (C1-C2)알킬기로 치환된 테트라졸일 수 있으며, 비한정적인 예로, 1-메틸-1H-테트라졸(1-methyl-1H-tetrazole)일 수 있다. As described above, the etchant composition according to the present invention includes a tetrazole substituted with an amino group and a tetrazole substituted with a (C1-C4) alkyl group, that is, a heterogeneous tetrazole substituted with different substituents. Specifically, the tetrazole substituted with an amino group may be at least one selected from the group consisting of 5-aminotetrazole, 5-amino-1H-tetrazole, 5-amino-2H-tetrazole, and 1,5-diaminotetrazole. In addition, the tetrazole substituted with the (C1-C4) alkyl group may specifically be a tetrazole substituted with a (C1-C3) alkyl group or a tetrazole substituted with a (C1-C2) alkyl group, and as a non-limiting example, may be 1-methyl-1H-tetrazole.
비한정적인 일 예로, 상기 아미노기로 치환된 테트라졸은 5-아미노테트라졸(5-Aminotetrazole)이고, 상기 (C1-C4)알킬기로 치환된 테트라졸은 1-메틸-1H-테트라졸(1-methyl-1H-tetrazole)일 수 있다.As a non-limiting example, the tetrazole substituted with the amino group may be 5-aminotetrazole, and the tetrazole substituted with the (C1-C4)alkyl group may be 1-methyl-1H-tetrazole.
상기 이종의 테트라졸을 포함하는 식각액 조성물은 금속막의 식각 속도와 식각 프로파일 변동을 감소시켜 보다 안정적인 식각 프로파일을 구현할 수 있도록 한다. 구체적으로, 상기 식각액 조성물은 140초의 식각 처리 공정에서, 식각 바이어스(etch bias)가 1 ㎛ 이하, 테이퍼 앵글(Taper angle)이 40 내지 50 ° 및 테일랭스(Tail length)이 0.1 ㎛ 이하로, 매우 우수한 식각 프로파일 제어능을 가질 수 있다. 이와 같은 식각액 조성물은 보다 정밀한 고품질의 제품 제조가 가능하게 한다.The etchant composition containing the above heterogeneous tetrazoles can reduce the etching rate and etching profile fluctuations of a metal film, thereby implementing a more stable etching profile. Specifically, the etchant composition can have excellent etching profile controllability, with an etching bias of 1 ㎛ or less, a taper angle of 40 to 50 °, and a tail length of 0.1 ㎛ or less in an etching treatment process of 140 seconds. Such an etchant composition enables the manufacturing of more precise, high-quality products.
하나의 실시형태에 따르면, 상기 아미노기로 치환된 테트라졸 : (C1-C4)알킬기로 치환된 테트라졸의 중량비가 1 : 0.5 내지 5, 1 : 1 내지 3, 1 : 1.2 내지 2.5, 또는 1 : 1.5 내지 2.3일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 식각액 조성물은 처리매수가 누적되어도 우수한 식각성능과 언더컷 방지 성능을 유지할 수 있다. 즉, 상기 범위를 만족하는 상기 식각액 조성물은 누적 처리 매수가 향상되어 식각 공정의 식각액의 교환주기를 감소시키며, 식각 공정 효율을 더욱 증진시킬 수 있다.According to one embodiment, the weight ratio of the amino group-substituted tetrazole: (C1-C4) alkyl group-substituted tetrazole may be 1:0.5 to 5, 1:1 to 3, 1:1.2 to 2.5, or 1:1.5 to 2.3. The etchant composition satisfying the above range can maintain excellent etching performance and undercut prevention performance even when the number of processing sheets is accumulated. That is, the etchant composition satisfying the above range can reduce the etchant exchange cycle of the etching process by improving the cumulative number of processing sheets, and further enhance the etching process efficiency.
상기 과산화수소는 구리를 산화시키는 산화제 역할을 할 수 있다. 하나의 실시 형태에 있어서, 상기 과산화수소는 식각액 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 30 w%, 10 내지 25 w%, 15 내지 25 w% 또는 17 내지 23 w%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 과산화수소를 포함하는 식각액 조성물은 우수한 식각 성능을 가질 수 있다.The hydrogen peroxide can act as an oxidizing agent that oxidizes copper. In one embodiment, the hydrogen peroxide can be included in an amount of 5 to 30 w%, 10 to 25 w%, 15 to 25 w%, or 17 to 23 w% based on the total weight of the etchant composition. An etchant composition including hydrogen peroxide in the above range can have excellent etching performance.
상기 과수안정제는 지방족 고리형 1차 아민일 수 있다. 구체적으로, 과수안정제는 3원 내지 8원 지방족 1차 아민, 더욱 구체적으로 4원 내지 7원 지방족 1차 아민일 수 있다. 상기 지방족 고리형 1차 아민은 고리 내에 헤테로원소가 치환되지 않은 지방족 아민일 수 있으며, 지방족 고리의 수소는 C1-C4 알킬로 더 치환될 수 있다. 비한정적으로, 상기 고리형 아민은 시클로헥실아민(Cyclohexylamine, CHA) 또는 시클로펜틸아민(Cyclopentylamine, CPA) 일 수 있다. 이와 같은 과수안정제는 산화된 금속막 표면을 보호하는 역할을 하며, 과수안정제를 통해 식각 속도 및 선택비를 적절하게 조절할 수 있다.The above-mentioned peroxide stabilizer may be an aliphatic cyclic primary amine. Specifically, the peroxide stabilizer may be a 3- to 8-membered aliphatic primary amine, more specifically, a 4- to 7-membered aliphatic primary amine. The above-mentioned aliphatic cyclic primary amine may be an aliphatic amine in which a heteroatom is not substituted within the ring, and hydrogen of the aliphatic ring may be further substituted with a C1-C4 alkyl. Without limitation, the cyclic amine may be cyclohexylamine (CHA) or cyclopentylamine (CPA). Such a peroxide stabilizer serves to protect the surface of an oxidized metal film, and the etching rate and selectivity can be appropriately controlled through the peroxide stabilizer.
하나의 실시형태에 따르면, 상기 과수안정제는 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.05 내지 1.5 w%, 0.1 내지 1.2 w%, 0.1 내지 1.0 w%, 0.1 내지 0.8 w% 또는 0.2 내지 0.7 w%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 과수안정제를 포함하는 식각액 조성물은 금속막, 특히, 구리계 금속막에 대하여 높은 선택비를 가질 수 있다. According to one embodiment, the peroxide stabilizer can be included in an amount of 0.05 to 1.5 w%, 0.1 to 1.2 w%, 0.1 to 1.0 w%, 0.1 to 0.8 w% or 0.2 to 0.7 w% based on the total weight of the etchant composition. The etchant composition including the peroxide stabilizer in the above range can have a high selectivity for a metal film, particularly, a copper-based metal film.
상기 암모늄계 화합물 및 하나의 카르복실기를 포함하는 유기산은 식각첨가제로서 상기 이종의 테트라졸에 의한 효과에 보다 시너지를 부여할 수 있다. The above ammonium compound and the organic acid containing one carboxyl group can provide synergy to the effect of the heteroaryl tetrazole as an etching additive.
구체적으로, 상기 암모늄계 화합물은 암모늄계 화합물 등에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 이의 비한정적인 일 예로는 황산암모늄((NH4)2SO4), 과황산암모늄((NH4)2S2O8), 황산수소암모늄((NH4)HSO4), 제1 인산암모늄(NH4H2PO4) 및 제2 인산암모늄((NH4)2HPO4) 등에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다. 비한정적인 예로, 상기 암모늄계 화합물은 상술된 황산암모늄계 화합물에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다.Specifically, the ammonium compound may be one or more selected from ammonium compounds, and non-limiting examples thereof include ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ), ammonium persulfate ((NH 4 ) 2 S 2 O 8 ), ammonium hydrogen sulfate ((NH 4 )HSO 4 ), monoammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ), and diammonium phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ), and the like. As a non-limiting example, the ammonium compound may include one or more mixtures selected from the above-described ammonium sulfate compounds.
상기 하나의 카르복실기를 포함하는 유기산은 아세트산, 락트산, 포름산, 부탄산, 펜탄산, 프로피온산, 글루콘산, 글리콜산, 벤조산, 살리실산, 프로펜산 등에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 조합일 수 있다. 구체적으로, 상기 유기산은 아세트산, 락트산 및 포름산에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 조합일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 유기산은 락트산과 같은 알파히드록시산(Alpha hydroxy acid)일 수 있다.The organic acid containing the above one carboxyl group may be one or a combination of two or more selected from acetic acid, lactic acid, formic acid, butanoic acid, pentanoic acid, propionic acid, gluconic acid, glycolic acid, benzoic acid, salicylic acid, propenoic acid, and the like. Specifically, the organic acid may be one or a combination of two or more selected from acetic acid, lactic acid, and formic acid. More specifically, the organic acid may be an alpha hydroxy acid such as lactic acid.
하나의 실시형태에 따르면, 상기 암모늄계 화합물 : 상기 하나의 카르복실기를 포함하는 유기산의 중량비는 1 : 0.05 내지 1, 1 : 0.1 내지 0.8 또는 1 : 0.1 내지 0.5일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 식각액 조성물은 더욱 우수한 식각 균일도를 만족하여 처리매수가 증가하여도 금속 잔사가 발생하는 것을 방지하여, 식각 공정의 신뢰도를 증진시킬 수 있다.According to one embodiment, the weight ratio of the ammonium compound: the organic acid containing one carboxyl group may be 1:0.05 to 1, 1:0.1 to 0.8 or 1:0.1 to 0.5. An etchant composition satisfying the above range can satisfy better etching uniformity, thereby preventing metal residues from being generated even when the number of processing sheets increases, thereby enhancing the reliability of the etching process.
하나의 실시형태에 따르면, 상기 식각액 조성물 총 중량에 대하여, 상기 암모늄계 화합물 0.1 내지 3 w%, 하나의 카르복실기를 포함하는 유기산 0.05 내지 1.5 w%, 아미노기로 치환된 테트라졸 0.005 내지 0.3 w%, 알킬기로 치환된 테트라졸 0.01 내지 0.5 w%, 과산화수소 5 내지 30 w%, 과수안정제 0.05 내지 1.5 w% 및 잔량의 물을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 식각액 조성물 총 중량에 대하여, 상기 암모늄계 화합물 0.5 내지 2 w%, 하나의 카르복실기를 포함하는 유기산 0.1 내지 1.0 w%, 아미노기로 치환된 테트라졸 0.01 내지 0.1 w%, 알킬기로 치환된 테트라졸 0.02 내지 0.15 w%, 과산화수소 10 내지 25 w%, 과수안정제 0.1 내지 1.2 w% 및 잔량의 물을 포함할 수 있다. 상기 범위에서 식각액 조성물은 처리매수의 증가에도 우수한 식각 성능, 높은 선택비 및 우수한 식각 프로파일 제어능을 만족할 수 있다.According to one embodiment, the etchant composition may include, based on the total weight of the composition, 0.1 to 3 wt% of the ammonium compound, 0.05 to 1.5 wt% of an organic acid containing one carboxyl group, 0.005 to 0.3 wt% of a tetrazole substituted with an amino group, 0.01 to 0.5 wt% of a tetrazole substituted with an alkyl group, 5 to 30 wt% of hydrogen peroxide, 0.05 to 1.5 wt% of a peroxide stabilizer, and a balance of water. Specifically, the etchant composition may include 0.5 to 2 wt% of the ammonium compound, 0.1 to 1.0 wt% of an organic acid containing one carboxyl group, 0.01 to 0.1 wt% of a tetrazole substituted with an amino group, 0.02 to 0.15 wt% of a tetrazole substituted with an alkyl group, 10 to 25 wt% of hydrogen peroxide, 0.1 to 1.2 wt% of a peroxide stabilizer, and the remainder of water, based on the total weight of the etchant composition. Within the above range, the etchant composition can satisfy excellent etching performance, high selectivity, and excellent etching profile controllability even when the number of treatment sheets increases.
하나의 실시형태에 있어서, 상기 식각액 조성물은 킬레이트제, pH 조절제 및 불소계 화합물 중 선택되는 어느 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체예로, 상기 식각액 조성물은 킬레이트제, pH 조절제 및 불소계 화합물을 모두 포함할 수 있다. 상기 식각액 조성물은 공정적으로 보다 신뢰도가 높고 안정적인 약액으로, 보다 정밀한 금속막의 패터닝을 가능하게 하며, 제조 효율성을 향상시킬 수 있다.In one embodiment, the etchant composition may further include at least one additive selected from a chelating agent, a pH regulator, and a fluorinated compound. In a specific example, the etchant composition may include all of a chelating agent, a pH regulator, and a fluorinated compound. The etchant composition is a more reliable and stable chemical solution in terms of process, enabling more precise patterning of a metal film, and improving manufacturing efficiency.
상기 킬레이트제는 식각이 진행되는 동안 발생하는 금속 이온들과 킬레이트를 형성하여 비활성화시킴으로써 금속 이온에 의한 부반응 발생을 방지하기 위한 것으로, 종래 구리막 식각액에 사용되는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로 킬레이트제는 카르복실기를 2개 이상 포함하는 것일 수 있다. 비한정적인 예로, 시트르산, 옥살산, 말론산, 타르타르산, 설포석신산, 설포프탈산, 석신산, 말산 및 이소시트르산, 테트라아세트산, 프로필렌디아민 테트라아세트산, 부틸렌디아민 테트라아세트산, 디에틸렌트리아민 펜타아세트산, 이미노디아세트산, N-(2-히드록시에틸)에틸렌디아민 트리아세트산, 에틸렌글리콜-비스(β-아미노에틸에테르)-N,N,N',N'-테트라아세트산, 1,2-비스(o-아미노페녹시)에탄N,N,N',N'-테트라아세트산, 니트릴 트리아세트산, 시클로헥산-1,2-디아민 테트라아세트산, 1,3-디아미노-2-하이드록시프로판-N,N,N',N'-테트라아세트산 및 헥사메틸렌디아민-N,N,N',N'-테트라아세트산 등에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 조합일 수 있다.The above chelating agent is used to prevent side reactions caused by metal ions by forming a chelate with the metal ions generated during etching and thereby deactivating them. It is not particularly limited as long as it is used in a conventional copper film etchant. Specifically, the chelating agent may contain two or more carboxyl groups. Non-limiting examples include citric acid, oxalic acid, malonic acid, tartaric acid, sulfosuccinic acid, sulfophthalic acid, succinic acid, malic acid and isocitric acid, tetraacetic acid, propylenediamine tetraacetic acid, butylenediamine tetraacetic acid, diethylenetriamine pentaacetic acid, iminodiacetic acid, N-(2-hydroxyethyl)ethylenediamine triacetic acid, ethylene glycol-bis(β-aminoethyl ether)-N,N,N',N'-tetraacetic acid, 1,2-bis(o-aminophenoxy)ethane-N,N,N',N'-tetraacetic acid, nitrile triacetic acid, cyclohexane-1,2-diamine tetraacetic acid, 1,3-diamino-2-hydroxypropane-N,N,N',N'-tetraacetic acid and It can be one or a combination of two or more selected from hexamethylenediamine-N,N,N',N'-tetraacetic acid, etc.
하나의 실시형태에 있어서, 상기 킬레이트제는 이미노디아세트산 및 이미노디석신산을 포함할 수 있다. 이때, 상기 이미노디아세트산 : 상기 이미노디석산의 중량비는 1 : 0.01 내지 0.5, 1 : 0.05 내지 0.3 또는 1 : 0.07 내지 0.3일 수 있다. 상기와 같은 킬레이트제를 포함하는 식각액 조성물은 처리매수의 증가에도 금속 이온에 의한 부산물의 발생을 더욱 방지하여 공정 신뢰도를 더욱 높일 수 있다. 특히, 구리막의 식각 시, 구리막의 식각에 따라 구리 이온이 식각액 조성물 내 다량으로 잔존할 경우 패시베이션(Passivation)막을 형성하며 산화됨에 따라 식각 균일도가 저하된다. 상기 킬레이트제를 포함하는 식각액 조성물은 처리매수의 증가에도 구리 이온에 의한 패시베이션막 형성을 방지하여 우수한 식각 균일도를 유지할 수 있다. In one embodiment, the chelating agent may include iminodiacetic acid and iminodisuccinic acid. At this time, the weight ratio of the iminodiacetic acid: the iminodisuccinic acid may be 1:0.01 to 0.5, 1:0.05 to 0.3, or 1:0.07 to 0.3. The etchant composition including the chelating agent as described above can further prevent the generation of by-products due to metal ions even when the number of processing sheets increases, thereby further increasing process reliability. In particular, when etching a copper film, if a large amount of copper ions remain in the etchant composition as a result of the etching of the copper film, a passivation film is formed and the etching uniformity deteriorates as the copper ions are oxidized. The etchant composition including the chelating agent can maintain excellent etching uniformity even when the number of processing sheets increases by preventing the formation of a passivation film due to copper ions.
하나의 실시형태에 있어서, 상기 킬레이트제는 상기 효과를 달성할 수 있는 함량이라면 특별히 한정되지 않는다. 비한정적인 예로, 상기 식각액 조성물 총 중량에 대하여 상기 킬레이트제 0.1 내지 5 w%, 1 내지 5 w% 또는 2 내지 5 w%를 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.In one embodiment, the chelating agent is not particularly limited as long as it has an amount that can achieve the above effect. As a non-limiting example, the etching composition may include, but is not limited to, 0.1 to 5 w%, 1 to 5 w%, or 2 to 5 w% of the chelating agent based on the total weight of the etching composition.
상기 pH 조절제는 식각액 조성물의 pH(수소 이온 농도 지수)를 조절하기 위한 것으로, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨 및 수산화암모늄에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 비한정적인 예로, 상기 pH 조절제는 수산화나트륨일 수 있다. 식각액 조성물 총 중량에 대하여 상기 pH 조절제는 상기 식각액 조성물의 pH를 3 내지 5로 조절할 수 있는 함량이라면 특별히 한정되지 않는다. 비한정적인 예로, 상기 식각액 조성물 총 중량에 대하여 상기 pH 조절제 0.01 내지 3 w% 또는 0.05 내지 2.5 w%를 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. The pH regulator is for controlling the pH (hydrogen ion concentration index) of the etchant composition, and may be at least one selected from sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, and ammonium hydroxide. As a non-limiting example, the pH regulator may be sodium hydroxide. The pH regulator is not particularly limited as long as it has an amount that can control the pH of the etchant composition to 3 to 5 based on the total weight of the etchant composition. As a non-limiting example, the etchant composition may include 0.01 to 3 w% or 0.05 to 2.5 w% of the pH regulator based on the total weight of the etchant composition, but is not limited thereto.
상기 불소계 화합물은 금속 잔사의 발생을 더욱 낮추는 역할을 할 수 있다. 불소계 화합물은 해리되어 F- 또는 HF2-를 발생시킬 수 있는 화합물이면 한정되지 않는다. 구체적인 예로 상기 불소계 화합물은 불화수소(HF), 불화암모늄(NH4F) 및 중불화암모늄(NH4HF2) 등에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다. 불소계 화합물은 식각 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 1 w% 또는 0.03 내지 0.5 w%를 포함할 수 있다. 상기 범위에서 금속 잔사 일 예로 구리/몰리브덴 막에서 몰리브덴의 잔사를 효과적인 제거가 가능하며, 유리기판 등의 절연 기판의 식각을 억제할 수 있다.The above fluorine-based compound can further reduce the generation of metal residue. The fluorine-based compound is not limited as long as it is a compound that can dissociate to generate F - or HF 2- . As a specific example, the fluorine-based compound can be one or a mixture of two or more selected from hydrogen fluoride (HF), ammonium fluoride (NH 4 F), and ammonium difluoride (NH 4 HF 2 ). The fluorine-based compound can be included in an amount of 0.01 to 1 w% or 0.03 to 0.5 w% based on the total weight of the etching composition. In the above range, effective removal of metal residue, for example, molybdenum residue in a copper/molybdenum film, is possible, and etching of an insulating substrate such as a glass substrate can be suppressed.
본 발명의 하나의 실시형태에 있어서, 금속막의 식각방법은 상술한 식각액 조성물을 이용하여 구리계 금속막을 식각하는 단계를 포함한다. 상세하게, 금속막의 식각방법은 반도체 소자 제조 시 구리계 금속막을 식각하는 단계에서 상술한 식각액 조성물을 사용하는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 비한정적인 예로, 상기 금속막의 식각방법은 디스플레이 패널(장치)제조에 사용되는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)의 제조시, 구리계 금속막을 식각하는 공정에서 상술한 식각액 조성물을 사용하는 것일 수 있다. 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 금속막 식각방법은 상술한 식각액을 통해 금속막을 식각함에 따라, 보다 정밀하고, 설계치에서 오차가 거의 없는 금속라인(배선)을 형성할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the method for etching a metal film includes a step of etching a copper-based metal film using the above-described etchant composition. In detail, the etching method for the metal film is not particularly limited as long as the above-described etchant composition is used in the step of etching a copper-based metal film during the manufacture of a semiconductor device. As a non-limiting example, the etching method for the metal film may use the above-described etchant composition in the process of etching a copper-based metal film during the manufacture of a thin film transistor (TFT) used in the manufacture of a display panel (device). The etching method for the metal film according to one embodiment of the present invention can form a more precise metal line (wiring) with almost no error in the design value by etching the metal film using the above-described etchant.
본 발명의 하나의 실시 형태에 따르면, 표시기판의 제조방법은 S1) 기판 상에 구리계 금속막을 포함하는 금속층을 형성하는 단계; S2) 상기 금속층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 S3) 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로써 상기 금속층을 패터닝하여 금속배선을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 패터닝(Patterning)은 상술한 식각액 조성물을 처리하여 수행된다. 이때, 패터닝은 식각을 의미할 수 있다. 상기 표시기판은 디스플레이 장치(패널)일 수 있으며, 상세하게는 디스플레이 장치 내 박막 트렌지스터를 의미할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.According to one embodiment of the present invention, a method for manufacturing a display substrate includes the steps of S1) forming a metal layer including a copper-based metal film on a substrate; S2) forming a photoresist pattern on the metal layer; and S3) patterning the metal layer using the photoresist pattern as a mask to form a metal wiring, wherein the patterning is performed by treating the above-described etchant composition. In this case, the patterning may mean etching. The display substrate may be a display device (panel), and specifically, may mean a thin film transistor in the display device, but is not limited thereto.
이와 같은 상기 표시기판의 제조방법은 구리계 금속막으로 이루어진 단일막을 식각하는 것일 수 있고, 또는 구리계 금속막을 포함하는 다층막을 동시에 식각하는 것 일 수 있다. 이때, 상술한 식각액 조성물을 이용하는 경우, 구리계 금속막에 대한 우수한 식각 특성의 구현은 물론 상기 구리계 금속막 상에 형성된 PR패턴의 손상을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 언더컷의 발생을 방지하고 식각 프로파일의 제어가 용이하여, 우수한 공정효율로 보다 정밀한 고품질의 표시기판의 제조가 가능하다. The method for manufacturing the display substrate as described above may be to etch a single film made of a copper-based metal film, or to etch a multilayer film including a copper-based metal film at the same time. At this time, when the etchant composition described above is used, not only can excellent etching characteristics for the copper-based metal film be implemented, but damage to the PR pattern formed on the copper-based metal film can be effectively suppressed. In addition, since the occurrence of undercut is prevented and the etching profile is easily controlled, it is possible to manufacture a more precise and high-quality display substrate with excellent process efficiency.
구체적으로, S1) 단계는 기판상에 금속층을 형성하는 단계로, 종래 금속막(층) 형성 방법을 통해 형성할 수 있다. 상기 기판은 상기 기판은 통상적으로 표시기판의 제조에 사용될 수 있는 베이스기판이라면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 구체적인 예로, 유리 기판, 석영기판, 유리세라믹기판 및 결정질 유리기판 등과 같은 경질 기판이거나, 플렉서블 유리기판, 플라스틱 기판 등과 같은 가요성 기판일 수 있다. 이때, 상기 플라스틱기판은 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌설파이드, 폴리아릴린에테르술폰 등에서 선택되는 하나 이상의 재질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 비한정직인 구체 예로, 상기 기판은 유리 기판일 수 있다. Specifically, step S1) is a step of forming a metal layer on a substrate, which can be formed through a conventional metal film (layer) forming method. The substrate can be used without limitation as long as it is a base substrate that can be typically used in the manufacture of a display substrate. As a specific example, it can be a rigid substrate such as a glass substrate, a quartz substrate, a glass ceramic substrate, a crystalline glass substrate, or a flexible substrate such as a flexible glass substrate, a plastic substrate, or the like. At this time, the plastic substrate can include one or more materials selected from polyimide, polycarbonate, polyphenylene sulfide, polyaryline ether sulfone, or the like, but is not limited thereto. As a non-limiting specific example, the substrate can be a glass substrate.
상기 금속층은 구리계 금속막을 포함하는 것으로, 구리계 금속막은 상술한 바와 같으며, 이하 상세한 설명은 생략한다. The above metal layer includes a copper-based metal film, and the copper-based metal film is as described above, and a detailed description thereof is omitted below.
하나의 실시형태에 있어서, 상기 금속층은 실리콘 절연막 및 투명전도막에서 선택되는 하나의 단일막 또는 둘 이상의 다층막을 더 포함하는 것일 수 있다. In one embodiment, the metal layer may further include one single film or two or more multilayer films selected from a silicon insulating film and a transparent conductive film.
상기 실리콘 절연막은 질화실리콘막 및 산화실리콘막 등에서 선택되는 하나 이상일 수 있으며, 상기 질화실리콘은 SiNx막, SiON막 또는 도핑된 SiNx막(doped SiN layer) 등일 수 있다. 상기 산화실리콘은 SOD(Spin On Dielectric)막, HDP(High Density Plasma)막, 열산화막(thermaloxide), BPSG(Borophosphate Silicate Glass)막, PSG(Phospho Silicate Glass)막, BSG(Boro Silicate Glass)막, PSZ(Polysilazane)막, FSG(Fluorinated Silicate Glass)막, LP-TEOS(Low Pressure Tetra Ethyl OrthoSilicate)막, PETEOS(Plasma Enhanced Tetra Ethyl Ortho Silicate)막, HTO(High Temperature Oxide)막, MTO(Medium Temperature Oxide)막, USG(Undopped Silicate Glass)막, SOG(Spin On Glass)막, APL(Advanced Planarization Layer)막, ALD(Atomic Layer Deposition)막, PE-산화막(Plasma Enhanced oxide) 또는 O3-TEOS(O3-Tetra Ethyl Ortho Silicate) 등일 수 있다.The above silicon insulating film may be at least one selected from a silicon nitride film, a silicon oxide film, etc., and the silicon nitride may be a SiNx film, a SiON film, a doped SiNx film, etc. The above silicon oxide is a SOD (Spin On Dielectric) film, an HDP (High Density Plasma) film, a thermal oxide film, a BPSG (Borophosphate Silicate Glass) film, a PSG (Phospho Silicate Glass) film, a BSG (Boro Silicate Glass) film, a PSZ (Polysilazane) film, a FSG (Fluorinated Silicate Glass) film, a LP-TEOS (Low Pressure Tetra Ethyl OrthoSilicate) film, a PETEOS (Plasma Enhanced Tetra Ethyl Ortho Silicate) film, a HTO (High Temperature Oxide) film, a MTO (Medium Temperature Oxide) film, a USG (Undopped Silicate Glass) film, a SOG (Spin On Glass) film, an APL (Advanced Planarization Layer) film, an ALD (Atomic Layer Deposition) film, a PE-oxide film (Plasma Enhanced oxide) or It may be O3-TEOS (O3-Tetra Ethyl Ortho Silicate), etc.
상기 투명전도막은 표시기판의 사용되는 통상의 재료라면 제한되지 않고 사용될 수 있음은 물론이고, 이의 일 로 산화주석인듐(ITO), 산화아연인듐(IZO), 산화주석아연인듐(ITZO) 및 산화갈륨아연인듐(IGZO) 등에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 조합을 들 수 있다The above transparent conductive film can be used without limitation as long as it is a common material used in a display substrate, and examples thereof include one or a combination of two or more selected from indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium tin zinc oxide (ITZO), and indium gallium zinc oxide (IGZO).
S2) 단계는 금속층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계로, 종래 포토리소그래피 공정을 통해 수행될 수 있으며, 이하 상세한 설명은 생략한다. 이때, 포토레지스트 패턴은 목적하는 금속배선의 형상(패턴)과 대응될 수 있다. Step S2) is a step of forming a photoresist pattern on a metal layer, which can be performed through a conventional photolithography process, and a detailed description thereof is omitted below. At this time, the photoresist pattern can correspond to the shape (pattern) of the desired metal wiring.
S3) 상기 금속층을 패터닝하여 금속배선을 형성하는 단계로, 포토레지스트 패턴을 마스크로써 사용한다. 상기 패터닝(Patterning)은 상술한 식각액 조성물을 이용한 습식 식각을 통해 수행될 수 있다. 포토레지스트 패턴에 의해 노출되는 금속층 부분이 식각되며 이로 인해 포토레지스트 패턴과 대응되는 금속 배선(패턴)이 형성될 수 있다. 상기 식각액 조성물을 통해 상기 식각이 수행됨에 따라 구리계 금속막을 안정적으로 식각하여 우수한 고품질의 표시기판을 제조할 수 있다.S3) A step of forming a metal wiring by patterning the metal layer, using a photoresist pattern as a mask. The patterning can be performed through wet etching using the etchant composition described above. A portion of the metal layer exposed by the photoresist pattern is etched, thereby forming a metal wiring (pattern) corresponding to the photoresist pattern. Since the etching is performed using the etchant composition, a copper-based metal film can be stably etched, thereby manufacturing a high-quality display substrate.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 표시기판의 제조방법은 다양한 양태의 액정표시장치, 플라즈마 디스플레이 패널(장치) 등의 표시장치용 반도체 구조물을 형성하는 단계에 유용하게 활용될 수 있다.As described above, the method for manufacturing a display substrate according to the present invention can be usefully utilized in the step of forming a semiconductor structure for display devices such as liquid crystal display devices and plasma display panels (devices) of various aspects.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 단, 후술하는 실시예는 본 발명을 예시하여 구체화하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 그로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의하여 결정되는 것이기 때문이다.Hereinafter, the present invention will be specifically described through examples. However, it should be noted that the examples described below are only intended to illustrate and concretize the present invention, and are not intended to limit the scope of the rights of the present invention. This is because the scope of the rights of the present invention is determined by the matters described in the patent claims and matters reasonably inferred therefrom.
(실시예 1 내지 7, 비교예 1 내지 2)(Examples 1 to 7, Comparative Examples 1 to 2)
하기 표 1에 기재된 성분 및 함량으로 식각액 조성물을 제조하였다.An etchant composition was prepared with the components and contents described in Table 1 below.
<식각성능 평가방법><Etching performance evaluation method>
실시예 및 비교예들에서 제조된 식각액의 식각 성능을 평가하기 위하여, 처리매수 100매(구리 이온 농도 1000ppm) 및 처리매수 600매(구리 이온 농도 6000ppm)에서 식각 프로파일 제어능과, 언더컷 발생 여부 및 잔사 발생 여부를 평가하였고, 하기 표 2에 결과를 표시하였다. In order to evaluate the etching performance of the etchants manufactured in the examples and comparative examples, the etching profile controllability and the occurrence of undercuts and residues were evaluated at 100 sheets (copper ion concentration 1000 ppm) and 600 sheets (copper ion concentration 6000 ppm) of processing, and the results are shown in Table 2 below.
구체적으로, 유리 기판 상에 두께 5500Å의 구리와 150Å 몰리브덴 합금막을 순차적으로 증착한 다음, 포토리소그래피 공정을 진행하여 포토레지스트 패턴을 형성시켜 시편을 제조하였다. Specifically, a 5,500Å thick copper and 150Å thick molybdenum alloy film were sequentially deposited on a glass substrate, and then a photolithography process was performed to form a photoresist pattern to manufacture a specimen.
실시예 1 내지 3의 식각액 조성물 및 비교예 1 내지 2의 식각액 조성물을 이용하여 상기 시편을 식각하여 금속배선을 형성하였다. 식각 공정은 스프레이가 가능한 장비(Mini-etcher ME-001)를 통해 32 ℃에서 140초 동안 수행하였다.The above specimens were etched to form metal wiring using the etchant compositions of Examples 1 to 3 and the etchant compositions of Comparative Examples 1 and 2. The etching process was performed at 32° C. for 140 seconds using equipment capable of spraying (Mini-etcher ME-001).
상기 식각 프로파일 제어능, 언더컷 발생 여부 및 잔사 발생 여부는 주사전자 현미경(히다치사 제조, S-4800)을 이용하여 관찰하였다. The above etching profile controllability, occurrence of undercut, and occurrence of residue were observed using a scanning electron microscope (S-4800, manufactured by Hitachi, Ltd.).
상기 식각 프로파일 제어능은 식각 바이어스(etch bias), 테이퍼 앵글(Taper angle) 및 테일랭스(Tail length) 측정을 통해 평가하였다. The above etching profile controllability was evaluated through etch bias, taper angle, and tail length measurements.
언더컷(Undercut) 발생 여부는 시편의 표면(5 ㎝ × 5 ㎝) 관찰 시, 언더컷의 존재 여부를 통해 평가하였으며, 이때, 언더컷은 시편의 표면에서 금속배선에 역테이퍼가 형성되는 이미지가 관찰될 시 존재하는 것으로 판단하였다.The occurrence of undercut was evaluated by observing the surface (5 cm × 5 cm) of the specimen and determining whether or not an undercut existed. At this time, an undercut was determined to exist when an image of a reverse taper forming in the metal wiring on the surface of the specimen was observed.
금속 잔사 발생 여부는 시편의 표면(5 ㎝ × 5 ㎝) 관찰 시, 금속 잔사의 존재 여부를 통해 평가하였으며, 이때, 금속 잔사는 Ref 시편(식각 전 시편) 표면과 대비하여 시편의 표면에서 식각이 된 부분에 식각된 금속 잔사가 균일/불균일하게 분포하는 것이 관찰되면 존재하는 것으로 판단하였다.The presence or absence of metal residue was evaluated by observing the surface (5 cm × 5 cm) of the specimen. At this time, metal residue was judged to be present if the etched metal residue was observed to be distributed uniformly/unevenly on the etched portion of the specimen surface compared to the surface of the reference specimen (specimen before etching).
상기 언더컷 및 잔사(몰리브덴 합금) 가 발생한 경우 'O'로 표시하였으며, 발생하지 않은 경우 '×'로 표시하였다.When the above undercut and residue (molybdenum alloy) occurred, it was marked as 'O', and when it did not occur, it was marked as '×'.
상기 표 2를 참고하면, 본 발명에 따른 실시예의 식각액 조성물들은 식각 바이어스, 테이퍼 앵글 및 테일랭스의 값이 비교예 대비 비교적 작고, 언더컷 및 하부잔사가 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다. 특히, 실시예 1 내지 3의 경우, 식각 바이어스가 1 ㎛ 미만, 테이퍼 앵글이 40 내지 50 ° 및 테일랭스 0.07 ㎛ 이하로 식각 프로파일 제어능이 매우 우수함을 확인할 수 있었으며, 처리매수가 증가함에도 불구하고 언더컷 및 하부잔사가 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 2 above, it can be confirmed that the etchant compositions of examples according to the present invention have relatively small values of etching bias, taper angle, and tail length compared to the comparative examples, and that undercut and lower residue do not occur. In particular, in the case of Examples 1 to 3, it can be confirmed that the etching profile controllability is very excellent with the etching bias being less than 1 ㎛, the taper angle being 40 to 50 °, and the tail length being 0.07 ㎛ or less, and it can be confirmed that undercut and lower residue do not occur even as the number of processing sheets increases.
Claims (13)
상기 아미노기로 치환된 테트라졸 : 상기 (C1-C4)알킬기로 치환된 테트라졸의 중량비는 1 : 1 내지 3인, 식각액 조성물.In the first paragraph,
An etchant composition, wherein the weight ratio of the tetrazole substituted with the amino group: the tetrazole substituted with the (C1-C4) alkyl group is 1:1 to 3.
상기 과수안정제는 지방족 고리형 1차 아민인, 식각액 조성물.In the first paragraph,
An etchant composition, wherein the above-mentioned stabilizer is an aliphatic cyclic primary amine.
상기 암모늄계 화합물 : 상기 하나의 카르복실기를 포함하는 유기산의 중량비는 1 : 0.05 내지 1인, 식각액 조성물.In the first paragraph,
An etching composition wherein the weight ratio of the ammonium compound: the organic acid containing one carboxyl group is 1:0.05 to 1.
상기 암모늄계 화합물은 인산암모늄계 화합물 및 황산암모늄계 화합물에서 선택되는 하나 또는 둘의 조합인, 식각액 조성물.In the first paragraph,
An etchant composition wherein the ammonium compound is one or a combination of two selected from an ammonium phosphate compound and an ammonium sulfate compound.
상기 킬레이트제는 이미노디아세트산 및 이미노디석신산을 포함하는, 식각액 조성물.In the first paragraph,
An etchant composition, wherein the chelating agent comprises iminodiacetic acid and iminodisuccinic acid.
상기 이미노디아세트산 : 상기 이미노디석신산의 중량비는 1 : 0.01 내지 0.5인, 식각액 조성물.In Article 8,
An etchant composition wherein the weight ratio of the above iminodiacetic acid: the above iminodisuccinic acid is 1:0.01 to 0.5.
상기 식각액 조성물의 식각 대상은 구리계 금속막인, 식각액 조성물.In the first paragraph,
An etchant composition, wherein the etching target of the above etchant composition is a copper-based metal film.
상기 구리계 금속막은,
구리 또는 구리합금으로 이루어진 단일막; 및 상기 단일막과 몰리브덴 또는 몰리브덴합금으로 이루어진 막을 포함하는 다층막; 에서 선택되는 것인, 식각액 조성물.In Article 10,
The above copper metal film is,
An etching composition selected from a single film made of copper or a copper alloy; and a multilayer film including the single film and a film made of molybdenum or a molybdenum alloy.
S2) 상기 금속층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및
S3) 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로써 상기 금속층을 패터닝하여 금속배선을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 패터닝은 제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제6항 및 제 8항 내지 제11항중에서 선택된 어느 한 항에 따른 식각액 조성물을 처리하여 수행되는 것인, 표시기판의 제조방법.S1) A step of forming a metal layer including a copper-based metal film on a substrate;
S2) a step of forming a photoresist pattern on the metal layer; and
S3) a step of forming a metal wiring by patterning the metal layer using the photoresist pattern as a mask;
A method for manufacturing a display substrate, wherein the patterning is performed by treating an etching composition according to any one of claims 1 to 3, 5 to 6, and 8 to 11.
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