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KR101329824B1 - 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법 - Google Patents

액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법 Download PDF

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KR101329824B1
KR101329824B1 KR1020070137358A KR20070137358A KR101329824B1 KR 101329824 B1 KR101329824 B1 KR 101329824B1 KR 1020070137358 A KR1020070137358 A KR 1020070137358A KR 20070137358 A KR20070137358 A KR 20070137358A KR 101329824 B1 KR101329824 B1 KR 101329824B1
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aluminum
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oxide film
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이석
이석준
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 액정표시장치용 TFT 어레이 기판의 제조 방법에 있어서, 게이트 전극 형성 단계에서 기판 상에 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 형성한 후, 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하는 공정, 및 화소 전극을 형성하는 단계에서 인듐산화막을 형성한 후, 식각액 조성물로 식각하여 화소 전극을 형성하는 공정을 포함하며,
상기 식각액 조성물은, 조성물 총중량에 대하여, A) 질산화철(Fe(NO3)3) 2 내지 5 중량%, B) 함불소화합물 0.1 내지 1 중량%, C) 황산(H2SO4) 1 내지 15 중량%, D) 테트라졸계 화합물 0.1 내지 5 중량%, 및 E) 물 74 내지 96.8 중량%를 포함하는 것임을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법; 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물; 및 상기 식각액 조성물을 사용하는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 또는 인듐 산화막의 식각방법에 관한 것이다.
질산화철, 몰리브덴, 알루미늄, 인듐산화막, 식각액 조성물

Description

액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법 {MANUFACTURING METHOD OF ARRAY SUBSTRATE FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법, 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물, 및 상기 식각액 조성물을 사용하는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 또는 인듐 산화막의 식각방법에 관한 것이다.
액정표시장치의 구동을 위한 반도체 장치의 제조에서, 기판 위에 금속 배선을 형성하는 과정은 통상적으로 스퍼터링 등에 의한 금속막 형성공정, 포토레지스트 도포, 노광 및 현상에 의한 선택적인 영역에서의 포토레지스트 형성공정, 및 식각공정에 의한 단계로 구성되고, 개별적인 단위 공정 전후의 세정 공정 등을 포함한다. 이러한 식각공정은 포토레지스트를 마스크로 하여 선택적인 영역에 금속막을 남기는 공정을 의미하며, 통상적으로 플라즈마 등을 이용한 건식식각 또는 식각액을 이용하는 습식식각이 사용된다.
상기의 반도체 장치에서, TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)의 배선재료로서 일반적으로 사용되는 금속은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금으로서, 순수한 알루미늄은 화학물질에 대한 내성이 약하고 후속 공정에서 배선 결합 문제를 야기할 수 있으므로 알루미늄 합금 형태로 사용되거나, 알루미늄 또는 알루미늄 합금층 위에 또 다른 금속층, 예컨대 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 주석(Sn) 등의 금속층을 갖는 다층의 적층 구조가 적용될 수 있다.
그런데, 예컨대 Mo/Al 이중막의 경우에 있어서, 인산을 주성분으로 한 종래의 통상적인 알루미늄 식각액으로 습식 식각하는 경우에는, 상부 Mo층의 식각 속도가 알루미늄 식각 속도보다 느리기 때문에 상부 Mo층이 하부 알루미늄층의 외부로 돌출되는 단면을 갖게 되는 불량한 프로파일을 나타낸다. 이러한 불량한 프로파일로 인해 후속 공정에서 단차 커버리지(coverage)가 불량하게 되고, 상부층이 경사면에서 단선되든가 또는 상하부 금속이 단락될 확률이 커지게 된다.
최근 들어 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 한국 등록 특허 제579511호에서는 질산(HNO3), 질산화철(Fe(NO3)3), 과염소산(HClO4) 및 플루오르화암모늄(NH4F)으로 이루어진 식각액을 이용하여 몰리브덴/알루미늄 이중막을 일괄 식각할 수 있는 방법을 제시하였다. 그러나, 상기 식각액으로 몰리브덴/알루미늄 이중막 기판을 식각할 경우에는, 미세한 식각 잔사가 기판 상에 잔류하게 되어, TFT On/Off 구동시 누설 전류(leakage current)를 발생 시키고, 이로 인해 신호 지연으로 인한 화면 왜곡이 생길 수 있다. 또한, 상기 식각액으로 인듐 산화막을 식각하게 되면 인듐 산화막 잔사가 남는 단점이 있다.
당 기술분야에서는 고화질을 구현하기 위해 미세한 식각 잔류물을 발생시키 지 않는 식각액이 요구되며, 공정 단순화를 위해 한가지 식각액으로, 게이트 배선으로 사용되는 몰리브덴/알루미늄 이중막 및 화소 전극으로 사용되는 인듐 산화막을 일괄 식각할 수 있는 식각액 개발이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막의 식각 시 미세한 식각 잔사의 발생이 없고, 인듐 산화막을 식각할 때 잔사의 발생 없으며, 또한, 상기 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막과 인듐 산화막을 일괄 식각할 수 있는 식각액 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 식각액 조성물을 이용한 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 및 인듐 산화막의 식각방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 식각액 조성물의 사용하여 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 및/또는 인듐 산화막을 식각하는 공정을 포함하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적의 달성을 위하여, 본 발명은,
A) 질산화철(Fe(NO3)3),
B) 함불소화합물,
C) 황산(H2SO4)
D) 테트라졸계 화합물, 및
E) 물을 포함하는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 및 인듐산화막의 식각액 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은,
Ⅰ) 기판 상에 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 형성하는 단계;
Ⅱ) 상기 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
Ⅲ) 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 식각하는 단계를 포함하는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막의 식각방법을 제공한다.
또한, 본 발명은,
Ⅰ) 기판 상에 인듐산화막을 형성하는 단계;
Ⅱ) 상기 인듐산화막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
Ⅲ) 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기 인듐산화막을 식각하는 단계를 포함하는 인듐산화막의 식각방법을 제공한다.
또한, 본 발명은,
a) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
b) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
c) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;
d) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성하는 단계
를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 있어서,
상기 a) 단계에서는 기판 상에 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 형성한 후, 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하고, 상기 e) 단계에서는 인듐산화막을 형성한 후, 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 화소 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 또는 인듐 산화막을 식각 하는 경우, 알루미늄계 금속/몰리브덴계 금속 이중막의 경우 미세한 식각 잔사의 발생이 없으며 많은 양의 기판을 식각하여도 최소화된 갈바닉 효과(galvanic effect)로 인해 초기 식각 특성을 유지하며, 동일한 식각액으로 인듐 산화막을 식각하여도 식각 잔사가 남지 않는 우수한 식각 특성을 나타낸다. 따라서, 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막으로 형성되는 게이트 전극 및/또는 인듐 산화막으로 형성되는 화소전극을 포함하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조에 본 발명의 시각액 조성물을 사용하는 경우 액정 표시 소자의 구동 특성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 및 인듐 산화막의 일괄식각이 가능하여 공정 효율을 극대화 시킬 수 있다.
이하에서 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은, A) 질산화철(Fe(NO3)3), B) 함불소화합물, C) 황산(H2SO4),
D) 테트라졸계 화합물, 및 E) 물을 포함하는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 및 인듐산화막의 식각액 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서 몰리브덴계 금속 및 알루미늄계 금속은 이들의 합금을 포함하는 개념이며, 인듐산화막은 인듐아연산화막(IZO) 또는 인듐주석산화막(ITO) 등을 포함하는 개념이다.
본 발명의 식각액 조성물에서, A)질산화철(Fe(NO3)3)은 게이트 배선을 구성하는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 및 화소 전극을 구성하는 인듐 산화막을 식각하는 산화제로서 사용된다. 상기 질산화철은 본 발명의 식각액 조성물 총중량에 대하여 2 내지 5 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 질산화철이 2 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 식각력이 부족하여 충분한 식각이 이루어지지 않을 수 있으며, 5 중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 몰리브덴계 금속에 대한 식각속도는 빠르게 되고 알루미늄계 금속에 대한 식각속도는 느려지게 되어 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 식각할 때에 상부 몰리브덴이 과식각되어 식각 불균일성이 발생될 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물 중에서, B)함불소 화합물은 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 식각할 시에 알루미늄계 금속 식각 속도를 빠르게 하고, 인 듐 산화막을 식각할 시에는 인듐 산화막의 식각 속도를 빠르게 한다.
상기 함불소 화합물은 조성물의 총 중량에 대하여 0.1 내지 1 중량% 포함되는 것이 바람직하다. 함불소 화합물이 0.1 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 및 인듐 산화막의 식각 속도가 느려지게 되며, 1 중량%를 초과하는 경우에는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 식각할 시에 알루미늄계 금속 식각 속도가 너무 빠르게 되어 상부 몰리브덴계 금속 오버행이 발생 될 수 있으며, 인듐 산화막을 식각할 시에 인듐 산화막의 하부 절연막에 어택을 가할 수 있다.
상기 함불소 화합물은 NH4FHF, KFHF, NaFHF, KF, NaF 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 바람직하고, NH4FHF인 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 식각액 조성물 중에서, C)황산(H2SO4)은 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 식각할 시에 이의 식각 속도를 빠르게한다.
상기 황산은 조성물의 총 중량에 대하여 1 내지 15 중량% 포함 되는 것이 바람직하다. 황산이 1중량% 미만으로 포함되는 경우에는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막에 대한 식각 속도가 느려질 뿐 아니라, 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막의 식각 잔사가 발생할 수 있으며, 15 중량%를 초과하는 경우에는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 식각 속도가 너무 빠르게 되어 공정 시간을 조절하기가 어렵다.
본 발명의 식각액 조성물 중에서, D)테트라졸계 화합물은 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 기판을 식각함에 있어서 식각 가능한 기판의 양을 크게 늘리는 작용을 한다. 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 테이퍼 식각하는 것은 갈바닉 효과(Galvanic effect)를 조절하여 두 금속이 하나의 금속과 같이 식각되게 하는 것인데, 식각 양이 늘어 나게 되면 몰리브덴계 금속 및 알루미늄계 금속이 식각액으로 누적되게 되어 갈바닉 효과(Galvanic effect)를 변화시키는 요인이 된다. 본 발명에 따른 식각액 조성물에서 테트라졸계 화합물은 상기와 같이 식각액으로 누적되는 금속에 의한 갈바닉 효과(Galvanic effect)의 변화를 최소화 함으로써, 초기 식각할 때의 성능을 유지시켜준다. 또한, 테트라졸계 화합물은 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 기판을 식각 할 시에 몰리브덴계 금속을 킬레이팅해 줌으로써 잔막이 남을 가능성을 최소화 시켜준다.
상기 테트라졸계 화합물은 테트라졸 고리를 가진 어느 화합물이건 가능하다, 예컨대, 5-아미노테트라졸(5-aminotetrazole), 1-알킬-5-아미노테트라졸(1-alkyl-5-aminotetrazole), 5-히드록시-테트라졸(5-hydroxy-tetrazole), 1-알킬-5-히드록시-테트라졸(1-alkyl-5-hydroxy-tetrazole), 테트라졸-5-티올(tetrazole-5-thiol), 1-알킬-테트라졸-5-티올(1-alkyl-tetrazole-5-thiol), 또는 이들의 혼합물 등이 바람직하며, 5-아미노테트라졸(이하 “ATZ"라고 함)이 더욱 바람직하다. 상기 알킬치환 테트라졸에서 알킬은 C1 내지 C7의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기가 바람직하다.
상기 테트라졸계 화합물은 조성물의 총 중량에 대해 0.1 내지 5 중량% 포함되는 것이 바람직하다. 테트라졸계 화합물이 0.1 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 기판의 식각 양이 늘어나게 됨에 따라 갈바닉 효과(Galvanic effect)를 제어하지 못하여, 식각 속도가 느려지거나 식각이 어려워질 수 있고, 몰리브덴계 금속 잔막이 남을 수 있으며, 5 중량%를 초과하는 경우에는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 식각 속도가 너무 빠르게 되어 제어가 어려워질 수 있다.
본 발명에 따른 식각액 조성물 중에서, 상기 물은 특별히 한정되는 것은 아니나, 탈이온수가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 물 속에 이온이 제거된 정도를 보여주는 물의 비저항 값이 18 ㏁/㎝ 이상인 탈이온수를 사용할 수 있다. 상기 물의 함량은 조성물 총 중량에 대하여74 ~ 96.8 중량%로 포함되며 상기 다른 구성 성분들의 함량에 따라 조절된다.
본 발명의 식각액 조성물에서 사용되는 질산화철, 함불소화합물, 황산, 및 테트라졸계 화합물은 통상적으로 공지된 방법에 의해서 제조 가능하고, 반도체 공정용의 순도를 가지는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 및 인듐산화막의 식각액 조성물은, 조성물 총중량에 대하여,
A) 질산화철(Fe(NO3)3) 2 내지 5 중량%,
B) 함불소화합물 0.1 내지 1 중량%,
C) 황산(H2SO4) 1 내지 15 중량%,
D) 테트라졸계 화합물 0.1 내지 5 중량%, 및
E) 물 74 내지 96.8 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 식각액 조성물은 식각 성능을 향상시키기 위하여 당 업계에서 통상적으로 사용하는 임의의 첨가제, 예를 들어, 계면활성제, 금속 이온 봉쇄제 또는 부식 방지제 등을 더 포함할 수 있다. 계면 활성제는 표면장력을 저하시켜 식각의 균일성을 증가시키는 역할을 한다. 이러한 계면 활성제로는 식각액에 견딜 수 있고 상용성이 있는 형태의 계면 활성제가 바람직하다. 그 예로는 임의의 음이온성, 양이온성, 양쪽 이온성 또는 비이온성 계면 활성제 등을 들 수 있다. 또한, 계면 활성제로서 불소계 계면 활성제를 사용할 수 있다. 상기 첨가제는 이에만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 효과를 더욱 양호하게 하기 위하여, 당 업계에 공지되어 있는 여러 다른 첨가제들을 선택하여 첨가할 수 있다.
본 발명에 따른 식각액 조성물은 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막, 및 인듐아연산화막(IZO), 인듐주석산화막(ITO)과 같은 인듐 산화막을 일괄 식각할 수 있다.
본 발명에 의한 식각액 조성물은 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막에 대하여 미세한 식각 잔사를 발생시키지 않아 식각 특성이 우수하고, 인듐 산화막의 잔사가 발생되지 않으므로, 인듐 산화막의 잔사 발생에 의한 불량을 최소화시키는 우수한 특성을 가지고 있다.
또한, 본 발명은,
Ⅰ) 기판 상에 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 형성하는 단계;
Ⅱ) 상기 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
Ⅲ) 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 식각하는 단계를 포함하는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막의 식각방법을 제공한다.
또한, 본 발명은,
Ⅰ) 기판 상에 인듐산화막을 형성하는 단계;
Ⅱ) 상기 인듐산화막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
Ⅲ) 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기 인듐산화막을 식각하는 단계를 포함하는 인듐산화막의 식각방법을 제공한다.
본 발명의 식각방법에서, 상기 광반응 물질은 통상적인 포토레지스트 물질인 것이 바람직하며, 통상적인 노광 및 현상 공정에 의해 선택적으로 남겨질 수 있다.
또한, 본 발명은,
a) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
b) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
c) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;
d) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 있어서,
상기 (a) 단계에서는 기판 상에 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 형성한 후, 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하고, 상기 (e) 단계에서는 인듐산화막을 형성한 후, 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 화소 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 a) 단계는 a1) 기상증착법이나 스퍼터링(sputtering)법을 이용하여 기판 상에 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 증착시키는 단계; 및 a2) 상기 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 본 발명의 식각액으로 식각하여 패터닝하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 기판 상에 형성하는 방법은 상기 예시된 것으로만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 b) 단계에서는 기판 상에 형성된 게이트 배선 상부에 질화실리콘(SiNX)을 증착하여 게이트 절연층을 형성한다. 여기서, 게이트 절연층의 형성시 사용되는 물질은 질화실리콘(SiNx)에만 한정되는 것은 아니고, 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 각종 무기 절연물질 중에서 선택된 물질을 사용하여 게이트 절연층을 형성할 수도 있다.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 c) 단계에서는 게이트 절연층 상에 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 반도체층을 형성한다. 즉, 순차적으로 엑티브층(active layer)과 오믹콘택층(ohmic contact layer)을 형성한 후, 건식 식각을 통해 패터닝한다. 여기서, 엑티브층은 일반적으로 순수한 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 형성하고, 오믹콘텍층은 불순물이 포함된 비정질 실리콘(n+a-Si:H)으로 형성한다. 이러한 엑티브층과 오믹콘텍층을 형성할 때 화학기상증착법(CVD)을 이용할 수 있지만, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 d) 단계는 d1) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및 d2) 상기 소스 및 드레인 전극 상에 절연층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 d1) 단계에서는 오믹콘텍층 위에 스퍼터링법을 통해 금속막을 증착하고 본 발명의 식각액으로 식각하여 소스 전극과 드레인 전극을 형성한다. 여기서, 상기 금속막을 기판 상에 형성하는 방법은 상기 예시된 것으로만 한정되는 것은 아니다. 상기 d2) 단계에서는 소스 전극과 드레인 전극 상에 질화 실리콘(SiNx)과 산화실리콘(SiO2)을 포함 하는 무기절연그룹 또는 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함한 유기절연물질 그룹 중 선택하여 단층 또는 이중층으로 절연층을 형성한다. 절연층의 재료는 상기 예시된 것으로만 한정되는 것은 아니다. 특히, 소스 및 드레인 전극을 상기 게이트 배선과 동일한 물질로 구성할 경우, 소오스, 드레인 전극을 형성하는 공정에서도 상기 식각액 조성물을 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 e) 단계에서는 상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성한다. 예컨대, 스퍼터링법을 통해 인듐산화막[ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)]과 같은 투명한 도전물질을 증착하고, 본 발명에 따른 식각액 조성물로 식각하여, 화소 전극을 형성한다. 상기 인듐 산화막을 증착하는 방법은 스퍼터링법으로만 한정되는 것은 아니다.
또한, 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 본 발명에 의한 식각액 조성물을 사용한 e) 단계 식각공정시, 화소 전극 하측에 위치하는 드레인 전극을 포함하는 데이터 라인에 대한 어택을 최소화할 수 있음에 따라, TFT-LCD의 구동 특성을 향상시킬 수 있는 우수한 액정표시장치용 어레이 기판을 제조할 수 있고, 액정표시장치용 어레이 기판의 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 이용하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되지 않고 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.
실시예 1~10: 식각액 조성물의 제조
반도체 공정용 등급인 Fe(NO3)3, NH4FHF, H2SO4, ATZ를 하기 표 1에 기재된 바와 같이 혼합하고, 조성물의 총 중량이 100 중량%가 되도록 탈이온수를 첨가하여 식각액 조성물을 제조하였다.
식각액 조성물(중량%)
Fe(NO3)3 NH4FHF H2SO4 ATZ 탈이온수
실시예 1 2.0 0.3 1 0.1 잔량
실시예 2 2.5 0.3 2 0.2 잔량
실시예 3 3.0 0.4 5 0.5 잔량
실시예 4 3.5 0.4 7 1.0 잔량
실시예 5 3.5 0.3 9 0.2 잔량
실시예 6 3.5 0.5 12 0.3 잔량
실시예 7 4.0 0.8 12 1.0 잔량
실시예 8 4.0 1.0 6 0.7 잔량
실시예 9 4.5 0.8 12 2.0 잔량
실시예 10 5.0 0.9 15 4.0 잔량
비교예 1: 식각액 조성물의 제조
Fe(NO3)3 3 중량%, NH4FHF 0.4 중량%, HNO3 10 중량%, HClO4 3 중량% 및 총 100 중량%가 되도록 탈이온수를 첨가한 식각액 조성물을 제조하였다.
비교예 2: 식각액 조성물의 제조
옥살산 5 중량% 및 탈이온수 95 중량%를 포함하는 식각액 조성물을 제조하였다.
시험예 1: 몰리브덴/알루미늄 이중막 및 인듐 산화막의 식각 특성 평가
스퍼터링법에 의해 유리 기판상에 몰리브덴/알루미늄 이중막을 순차적으로 증착하고, 인듐 산화막도 상기와 같은 방법으로 증착하였으며, 그 위에 약 1㎛ 내외의 포토레지스트를 코팅한 후, 선택적으로 패턴을 형성하여 시험편을 제조하였다. 상기 시험편을 실시예 1~10 및 비교예 1~2의 식각액으로 스프레이 방식을 사용하여 식각하였다. 상기의 실시예 1~10 및 비교예 1~2로 식각된 각각의 시험편을 전자주사현미경(SEM ; Hitach, S-4700)을 이용하여 검사하였으며, 그 결과를 하기 표 2 및 도 1 내지 4에 나타내었다.
몰리브덴/알루미늄 이중막 및 인듐 산화막의 식각 특성 평가의 기준은 아래와 같다.
- 몰리브덴/알루미늄 이중막의 식각 특성
○ : 미세한 잔사 발생 없음,
× : 미세한 잔사 발생 있음.
- 인듐 산화막의 식각 특성
○ : 잔사 발생 없음,
× : 잔사 발생 있음.
식각 특성
몰리브덴/알루미늄 이중막 인듐 산화막
실시예 1 ○ ○
실시예 2 ○ ○
실시예 3 ○ ○
실시예 4 ○ ○
실시예 5 ○ ○
실시예 6 ○ ○
실시예 7 ○ ○
실시예 8 ○ ○
실시예 9 ○ ○
실시예 10 ○ ○
비교예 1 × ×
비교예 2 × ×
비교예 1의 식각액 조성물은 몰리브덴/알루미늄 이중막 식각시 미세한 몰리브덴산화막의 잔사가 발생하였으며(도 3 참조), 옥살산을 함유한 비교예 2의 식각액 조성물은 인듐 산화막의 잔사가 발생하였다(도 4 참조).
그러나, 상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 식각액 조성물들(실시예 1~10)로 몰리브덴/알루미늄 이중막 및 인듐산화막을 식각한 경우 잔사(미세 잔사)가 발생되지 않았다. 이와 같은 사실은 도 1(실시예 1의 식각액 조성물로 식각한 몰리브덴/알루미늄 이중막의 표면 SEM 사진) 및 도 2(실시예 1의 식각액 조성물로 식각한 인듐 산화막의 표면 SEM 사진)에서도 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 식각액은 몰리브덴/알루미늄 및 인듐 산화막에 대하여 우수한 식각 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 식각액 조성물을 이용하여 몰리브덴/알루미늄 이중막을 식각한 후, 전체적인 표면을 관찰한 주사전자현미경 사진이고,
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 식각액 조성물을 이용하여 인듐 산화막을 식각한 후, 전체적인 표면을 관찰한 전자주사현미경 사진이고,
도 3은 본 발명의 비교예 1에 따른 식각액 조성물을 이용하여 몰리브덴/알루미늄 이중막을 식각한 후, 전체적인 표면을 관찰한 주사전자현미경 사진이고,
도 4는 본 발명의 비교예 2에 따른 식각액 조성물을 이용하여 인듐 산화막을 식각한 후, 전체적인 표면을 관찰한 전자주사현미경 사진이다.

Claims (15)

  1. a) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
    b) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
    c) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;
    d) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
    e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 있어서,
    상기 (a) 단계에서는 기판 상에 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 형성한 후, 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하고, 상기 (e) 단계에서는 인듐산화막을 형성한 후, 식각액 조성물로 식각하여 화소 전극을 형성하며,
    상기 식각액 조성물은, 조성물 총중량에 대하여, A) 질산화철(Fe(NO3)3) 2 내지 5 중량%, B) 함불소화합물 0.1 내지 1 중량%, C) 황산(H2SO4) 1 내지 15 중량%, D) 테트라졸계 화합물 0.1 내지 5 중량%, 및 E) 물 74 내지 96.8 중량%를 포함하는 것임을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 함불소 화합물은 NH4FHF, KFHF, NaFHF, KF, 및 NaF로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, d) 테트라졸계 화합물은 5-아미노테트라졸, 1-알킬-5-아미노테트라졸, 5-히드록시-테트라졸, 1-알킬-5-히드록시-테트라졸, 테트라졸-5-티올, 및 1-알킬-테트라졸-5-티올로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 인듐 산화막은 인듐아연산화막(IZO) 또는 인듐주석산화막(ITO)인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 액정표시장치용 어레이 기판이 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
  6. A) 질산화철(Fe(NO3)3),
    B) 함불소화합물,
    C) 황산(H2SO4)
    D) 테트라졸계 화합물, 및
    E) 물을 포함하는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 및 인듐산화막의 식각액 조성물.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 함불소 화합물은 NH4FHF, KFHF, NaFHF, KF, 및 NaF로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 및 인듐산화막의 식각액 조성물.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 함불소 화합물은 NH4HF인 것을 특징으로 하는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 및 인듐산화막의 식각액 조성물.
  9. 청구항 6에 있어서, d) 테트라졸계 화합물은 5-아미노테트라졸, 1-알킬-5-아미노테트라졸, 5-히드록시-테트라졸, 1-알킬-5-히드록시-테트라졸, 테트라졸-5-티올, 및 1-알킬-테트라졸-5-티올로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물.
  10. 청구항 6에 있어서, 계면 활성제, 금속 이온 봉쇄제 또는 부식 방지제 중에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 및 인듐산화막의 식각액 조성물.
  11. 청구항 6에 있어서, 상기 인듐 산화막은 인듐아연산화막(IZO) 또는 인듐주석산화막(ITO)인 것을 특징으로 하는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 및 인듐산화막의 식각액 조성물.
  12. 청구항 6에 있어서, 조성물 총중량에 대하여, A) 질산화철(Fe(NO3)3) 2 내지 5 중량%, B) 함불소화합물 0.1 내지 1 중량%, C) 황산(H2SO4) 1 내지 15 중량%, D) 테트라졸계 화합물 0.1 내지 5 중량%, 및 E) 물 74 내지 96.8 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 및 인듐산화막의 식각액 조성물.
  13. Ⅰ) 기판 상에 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 형성하는 단계;
    Ⅱ) 상기 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
    Ⅲ) 청구항 6 내지 청구항 12 중 어느 한 항의 식각액 조성물을 사용하여 상기 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 식각하는 단계를 포함하는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막의 식각방법.
  14. Ⅰ) 기판 상에 인듐산화막을 형성하는 단계;
    Ⅱ) 상기 인듐산화막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
    Ⅲ) 청구항 6 내지 청구항 12 중 어느 한 항의 식각액 조성물을 사용하여 상기 인듐산화막을 식각하는 단계를 포함하는 인듐산화막의 식각방법.
  15. 청구항 13 또는 청구항 14에 있어서, 상기 광반응 물질은 포토레지스트 물질로서, 노광 및 현상 공정에 의해 선택적으로 남겨지는 것임을 특징으로 하는 식각방법.
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