KR100442026B1 - 인듐 틴 산화막의 식각용액 및 이를 이용한 식각방법 - Google Patents

Abstract

염산, 염화철 및 탈이온수를 포함하는 ITO 막 식각용액을 제공한다. 이러한 식각용액은, 식각공정시 광반응물질의 어택을 감소시키고, 식각후 잔사를 남기지 않는 이점이 있다. 또한, 기판 상에 ITO 막을 제조하는 제 1 단계; 상기 ITO 막 상에 선택적으로 광반응물질을 남기는 제 2 단계; 및 염산 (HCL), 염화철 (FeCl₃), 탈이온수를 구비하는 식각용액을 사용하여 식각하는 제 3 단계를 포함하는 식각방법을 제공한다.

Description

인듐 틴 산화막의 식각용액 및 이를 이용한 식각방법 {ETCHANT FOR ITO LAYER AND METHOD FOR THE SAME THEREWITH}

본 발명은 식각용액 및 이를 이용한 식각방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 PDP (Plasma Display Panel) 등과 같은 표시장치에 사용되는 인듐 틴 산화막 (Indium Tin Oxide : 이하 "ITO" 라고 함) 을 선택적으로 식각하기 위한 식각용액 및 이를 이용한 식각방법에 관한 것이다.

ITO 는 광학적으로 투명한 물질로 PDP, LCD (Liquid Crystal Display) 등과 같은 표시장치등에서 전극을 형성하는데 널리 이용되고 있다.

예를 들어, PDP 의 3 전극 면방전형 구조는 광학적으로 투명한 ITO 유지전극들이 서로 평행하게 상층 유리판에 형성되고, 그 위에 스퍼터링과 포토리소그래피 기술을 이용하여 투명전극과 금속으로 이루어진 보조 버스전극으로 구성되어있다.

이러한 ITO 전극형성 방법은, 먼저 임의의 표시장치 구조물 상에 ITO 막을 증착하고, 그 위에 광반응물질을 도포한다. 그런 다음, 통상적인 포토리소그래피 방법에 따라서, 마스크를 통해 선택적인 부위에 노광하고, 현상하여 선택적인 부위의 광반응물질을 제거한다. 다음으로, 식각공정을 통해 불필요한 부위의 ITO 막을 제거한다. 마지막으로 광반응물질을 제거하여 ITO 전극을 완성한다.

ITO 막의 식각용액과 식각방법에 대해서는 종래에 알려진 것들이 있다. 공개특허공보 제 96-2903 호는 염산, 질산등으로 구성되는 ITO 용 식각용액에 대해서 언급하고 있고, 공개특허공보 제 97-65685 호는 염산; 약산과 알콜 중에서 선택된 하나의 물질; 증류수로 조성된 ITO 식각용액에 대해서 개시하고 있다. 또한, 미국특허 제 5340491 호는 수소요오드화물 (hydrogen iodide) 과 염화철(FeCl₃) 을 함유하는 ITO 막 식각용액에 대해서 개시하고 있다. 또한, PCT 공개번호 제 2000-11107 호는 옥살산과 그 염 또는 알루미늄 염화물을 주성분으로 하는 ITO 식각용액에 대해서 개시하고 있다.

상기에서와 같이, 종래에는 주로 염산/질산 계열의 ITO 식각용액을 사용하여 왔다. 그러나, PDP 등을 제조하는 경우, 이 식각용액으로 식각할 때 광반응물질로 주로 사용되는 DFR (Dry Film Resist) 에 어택 (Attack) 이 발생하고, 식각공정 후 DFR 주위에 잔사가 많이 남는 문제점이 있다. 또한, 식각속도도 느려서 쓰루풋 (throughput) 이 낮아 양산에 적용하기 어려운 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 식각용액 및 식각방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상술한 식각속도를 향상시켜 식각시간을 감소시키고, 종래의 기술보다 식각용액의 온도를 감소시켜 액체손실도 줄일 수 있는 식각용액 및 식각방법을 제공하는 것이다.

도 1a 내지 도 1d 는 본 발명에 따른 식각공정의 일예를 나타내는 도면.

도 2 는 종래 기술에 따른 식각공정후 광반응물질이 어택 받은 프로파일의 일 예를 도시한 도면.

도 3 은 본 발명에 따른 식각공정후 프로파일의 일 예를 나타낸 도면.

도 4 는 종래 기술에 따른 식각공정후 잔사가 남은 프로파일의 일 예를 도시한 도면.

도 5 는 본 발명에 따른 식각공정후 프로파일의 다른 예를 도시한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명.

10 : 기판 11 : ITO 막

12 : 광반응물질

이와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위한 기술적 수단으로, 염산, 염화철 및 탈이온수를 포함하는 ITO 막 식각용액을 제공한다. 바람직하게는, 본 발명의 목적을 더욱 효과적으로 실현하기 위해, 전체 조성물 총중량에 대하여15 중량% 내지 25 중량% 으로 포함된 염산 (HCL); 전체 조성물 총중량에 대하여 5 중량% 내지 15 중량% 으로 포함된 염화철 (FeCl3); 및 전체 조성물의 총중량이 100 중량% 가 되도록 하는 잔여량의 탈이온수를 포함하는 ITO 막 식각용액을 제공한다. 이러한 조성비의 한정에 대해서는 후술할 실시예를 통해서 더욱 잘 이해되며, 예를 들어, 염산, 염화철은 총중량에 대하여 15/10 의 중량비로 혼합되고, 잔여량은 탈이온수로 희석된다.

염산과 염화철은 통상적으로 공지된 방법에 의해서 제조가능하고, 반도체 공정용의 순도를 가지는 것이 바람직하며, 탈이온수도 반도체 공정용을 사용하고 바람직하게는 18 MΩ/cm 이상의 물을 사용한다. 또한, 식각용액에 통상적으로 들어가는 다른 첨가제를 사용할 수 있다. 본 발명의 실시에 사용되는 첨가제는 특별히 한정되는 것은 아니며, 일반적으로 계면활성제, 금속이온 봉쇄제 등을 사용할 수 있으며, 계면활성제는 표면장력을 저하시켜 식각 균일성을 증가시키기 위해 첨가되며, 식각용액에 견딜 수 있고 상용성이 있는 종류이면 임의의 음이온성, 양이온성, 양쪽이온성 또는 비이온 계면활성제 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 첨가제는 불소계 계면활성제를 사용할 수 있다. 또한, 바람직하게는, 전체 조성물 총중량에 대하여 0.001 중량% 내지 0.010 중량 % 으로 사용한다.

또한, 본 발명의 목적을 실현하기 위한 식각방법은, 기판 상에 ITO 막을 제조하는 제 1 단계; 상기 ITO 막 상에 선택적으로 광반응물질을 남기는 제 2 단계;및 염산 (HCL), 염화철 (FeCl₃), 탈이온수를 구비하는 식각용액을 사용하여 식각하는 제 3 단계를 포함한다. 상기 방법 중에서 제 1 단계는 기판 상에 표시장치용 구조물을 제조하는 제 4 단계와 상기 표시장치용 구조물 상에 ITO 막을 증착하는 제 5 단계를 포함할 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인하여 한정되는 식으로 해석되어 져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되어 지는 것이다. 따라서, 도면에서의 막두께 등은 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되어진 것이다. 또한 어떤 막이 다른 막 또는 기판 "상" 에 있다고 기재된 경우, 상기 어떤 막은 상기 다른 막 또는 기판상에 직접 접촉하여 존재 할 수 있고, 또는 그 사이에 제 3 막이 게재 될 수도 있다.

이하, 도 1a 내지 도 1d 를 참조하여 본 발명에 따른 식각공정의 일예를 설명한다. 상술한 기판 (10) 은 통상적으로는 주로 표시장치에 사용되는 유리기판, 석영기판 등이고, 바람직하게는 유리기판이다. 기판 상에 일반적으로 당업자에게 알려진 방법에 의해, 예를 들어 스퍼터링에 의해, ITO 막 (11) 이 제조되며, 예를 들어 두께는 대략 1000 내지 2000 Å 으로 증착된다. 한편, 기판 (10) 과 ITO 막 (11) 사이에는 표시장치용 구조물 (도시되지 않음) 이부가될 수 있다. 표시장치용 구조물은 화학기상증착등의 방법에 의한 유전막, 스퍼터링등의 방법에 의한 도전성물질, 비정질 또는 다결정등의 실리콘막 등의 반도체막 등에서 하나 이상의 막을 포함하여 포토공정, 식각공정등으로 제조한 구조물을 의미한다. 또한, 기판 (10) 상에 통상적인 세정공정을 수행하고, ITO 막을 증착 할 수도 있다.

다음으로, ITO 막을 선택적인 부위에 형성하기 위하여, 광반응물질 (예를들어, DFR (Dry Film Resist)) (12) 을 도포하고, 마스크를 이용하여 선택적으로 노광하며, 현상액에 의해 부분적으로 광반응물질을 제거한다. 예를 들어, DFR 의 경우는 고체상태이므로 스핀코터로 도포하지 않고 인쇄식으로 대략 20 내지 30 ㎛ 두께로 코팅하게 된다. 광반응물질은 음극형 또는 양극형 반응물질일 수 있다. 이와 같은 공정에는 에싱 (ashing), 열처리 등의 통상적으로 진행되는 과정도 첨가될 수 있다.

다음으로, ITO 막 식각공정을 수행한다. ITO 막 식각공정은 당업계 주지의 방법에 따라 수행될 수 있으며, 침지, 스프레이 등을 예시 할 수있다. 식각공정시 식각용액의 온도는 일반적으로 20 내지 50 ℃ 이며, 적정온도는 다른 공정조건과 기타요인으로 필요에 따라 변경할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다. 이러한 실시예들은 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해 제공되는 것이고, 이들로 인하여 본 발명이 한정되지는 않는다.

실시예 1

반도체 공정용 등급인 염산과 염화철을 15/10 의 중량비로 혼합하고, 첨가제 (불소계 계면활성제) 를 25 ppm 첨가한 후, 전체 100 중량% 가 되는 양으로 탈이온수를 더하여 식각용액을 제조하였다. 식각공정은 스퍼터링에 의해 유리 기판상에 약 1400 Å 두께로 ITO 막을 증착하고, 그 위에 약 27 ㎛ 정도의 두께로 DFR 을 코팅하고, 선택적으로 패턴을 형성한 시험편을 상술한 식각용액에 침지하여 식각하였다. 식각온도는 약 40 ℃ 이고, 식각속도는 대략 560 Å/min 으로 수행되었다.

SEM (Scanning Electron Microscope) 사진을 이용하여 식각된 시험편의 식각 프로파일을 검사한 결과, 식각용액에 의해서 DFR 이 거의 어택을 받지 않았고 잔사도 거의 남지 않았다. 도 3 및 도 5 는 실시예 1 에서 얻은 양호한 특성을 나타내는 도면들이다.

실시예 2

실시예 1 과 유사한 방법으로, 반도체 공정용 등급인 염산과 염화철을 18/9 의 중량비로 혼합하고, 첨가제 (불소계 계면활성제) 를 25 ppm 첨가한 후, 전체 100 중량% 가 되는 양으로 탈이온수를 더하여 식각용액을 제조하였다.

SEM 사진을 통해서 식각된 시험편을 검사하였으며, 실시예 1 과 마찬가지로 양호한 DFR 특성과 잔사특성을 나타내었다.

실시예 3

실시예 1 과 실시예 2 와 유사한 방법으로, 반도체 공정용 등급인 염산과 염화철을 24/7 의 중량비로 혼합하고, 첨가제 (불소계 계면활성제) 를 25 ppm 첨가한후, 전체 100 중량% 가 되는 양으로 탈이온수를 더하여 식각용액을 제조하였다. SEM 사진으로 시험편을 검사결과, 양호한 DFR 특성과 잔사특성을 나타내었다.

이와 같은 조성비를 벗어난 영역에서는 대체로 양산에 적용할 수 있는 식각속도를 획득할 수 없다.

이하, 도 2 내지 도 5 를 참조하여, 본 발명에 따라 ITO 막 식각공정을 수행한 결과를 종래 기술에 의한 경우와 비교한다. 종래 기술에 의한 경우는 널리 이용되는 염산/질산 계열의 ITO 식각용액을 사용한 결과이다.

도 2 내지 도 5 는 종래기술에 의해서 식각공정을 수행한 경우와 본발명에 따른 식각공정을 수행한 경우를 나타내는 도면들이다.

도 2 는 종래기술에 의한 식각용액에 의해 식각을 수행한 결과, 식각용액에 견뎌야 하는 광감광물질 DFR 이 식각용액 침투에 의해 어택을 받은 상황을 도시하고 있다. 도면상의 ITO 막은 약 1400 Å 로 증착되었고, 패턴은 약 390 ㎛ 너비로 형성되어 있다. 반면, 도 3 는 본 발명에 따른 식각방법에 의해 식각을 수행한 결과를 나타내고 있으며, 종래기술에 비해서 DFR 의 어택이 현저하게 감소하여 우수한 생산성을 확보할 수 있다. 또한, 종래의 식각용액에 비해 식각시간을 단축할 수 있다. 이는 식각속도가 우수한 염화철을 사용하기 때문으로 양산에 적용시 쓰루풋을 향상시켜 생산비 감소에 기여할 수 있다. 또한, 식각속도의 향상으로, 온도를 대략 5 내지 10 도 감소하여 식각을 수행할 수도 있으므로 양산적용시 액체손실을 감소시킬 수 있다.

도 4 는 종래기술에 의해 식각공정을 수행하여 DFR 패턴 주위에 단사가다량으로 발생한 상황을 도시하고 있다. 이러한 잔사는 편평도 저하, 오정렬 (misalignment) 등을 유발하여 공정 안정성을 저해할 뿐 아니라, 배선의 단락 등으로 소자특성에 치명적인 문제점을 발생하게 할 수도 있다. 본 발명에 따른 식각공정을 수행한 경우는 도 5 에 도시한 바와 같이 잔사가 거의 남지 않는 우수한 특성을 나타내고 있다.

또한, 본 발명에 따른 식각공정 후에는 기포발생량이 매우 적은 수준으로 침지방법에 의한 식각 뿐아니라 스프레이 방식의 식각도 가능하다. 또한, 상술한 식각용액에 첨가제를 투입함으로써, 대형기판의 식각 균일성을 개선 가능하다.

상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

따라서, 본 발명의 청구범위의 사상이나 범위를 일탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 실시예들과 균등물등이 가능하므로, 이와 같은 것들은 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 식각용액 및 식각방법에 의하면, 식각공정시 식각되는 ITO 막을 마스크하는 역할을 하는 광반응물질의 어택을 방지하고, 식각공정후 ITO 막의 잔사발생을 방지하는 효과가 있다.

또한, 식각속도가 향상되므로 생상성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 염산, 염화철 및 탈이온수를 포함하고, 이 서운들은 총량에 대하여 각각 15 내지 25 중량%, 5 내지 15 중량%, 및 100 중량% 인 것을 특징으로 하는 ITO 막 식각용액.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 염산은 전체 조성물 총중량에 대하여 15 중량% 내지 25 중량% 으로 포함되고,

   상기 염화철은 전체 조성물 총중량에 대하여 5 중량% 내지 15 중량% 으로 포함되고,

   전체 조성물 총중량에 대하여 0.001 중량% 내지 0.010 중량 % 인 불소계열의 계면활성제가 포함되고,

   상기 탈이온수는 전체 조성물의 총중량이 100 중량% 가 되도록 포함되는 것을 특징으로 하는 ITO 막 식각용액.
4. 기판 상에 ITO 막을 증착하는 제 1 단계;

   상기 ITO 막 상에 선택적으로 광반응물질을 남기는 제 2 단계; 및

   제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 식각용액을 사용하여 식각하는 제 3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 ITO 막 식각방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 1 단계는, 상기 기판 상에 표시장치용 구조물을 형성하는 제 4 단계; 및

   상기 표시장치용 구조물 상에 ITO 막을 증착하는 제 5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 ITO 막 식각방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 기판은 유리기판인 것을 특징으로 하는 ITO 막 식각방법.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 표시장치용 구조물은 PDP 용 구조물인 것을 특징으로 하는 ITO 막 식각방법.