金属配線用エッチング液組成物、及びこれを利用した薄膜トランジスタ表示板の製造方法
【課題】低い過酸化水素含有量で銅膜と他の金属膜とからなる多重膜の一括エッチングが可能で、工程に適したエッチング速度、適当なエッチング量、及び適切なテーパ傾斜角を有するエッチング液組成物により、既存の過水系エッチング液よりも高い安定性を有し、処理枚数能力を向上させる。
【解決手段】
本発明による金属配線エッチング液は、過酸化水素、酸化剤、フッ素化合物、キレート剤、硝酸系化合物、ホウ素系化合物、添加剤、及び残量の水を含むことを特徴とする。
【解決手段】
本発明による金属配線エッチング液は、過酸化水素、酸化剤、フッ素化合物、キレート剤、硝酸系化合物、ホウ素系化合物、添加剤、及び残量の水を含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属配線のエッチングに使用されるエッチング液組成物、及びこれを利用した薄膜トランジスタ表示板の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置など表示装置において、基板上に金属配線を形成するためには、一般にスパッタリングなどによって金属膜を形成し、フォトレジストを塗布及び露光した後、エッチングして、選択的な領域に金属膜を残して金属配線を形成している。
【0003】
このときに使用される金属膜の抵抗は、RC信号遅延を誘発する主な因子であって、低抵抗の金属配線を使用する技術が開発されている。
【0004】
最近は、低い抵抗値を有して、環境にもやさしい銅(Cu)が低抵抗配線材料として注目を浴びつつあるが、銅の場合、ガラス基板またはシリコン絶縁膜との接着力が良くないため、単一膜として使用するのが困難である。このような問題を解決するために、ガラス基板またはシリコン絶縁膜との接着性に優れた銅合金膜(Cu Alloy)、チタニウム膜(Ti)、チタニウム合金膜(Ti Alloy)、モリブデン膜(Mo)、モリブデン合金膜(Mo Alloy)を銅(Cu)の下部膜として用いる多重膜が使用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
このような多重膜をエッチングするためには、高濃度の過水系エッチング液が用いられるが、高濃度の過水系エッチング液は、金属イオンが一定の濃度以上となれば、過水の分解を促進させて水と酸素とに急速に分解されるため、発熱と急激な組成変化が起こる恐れがあって、安定性に問題を有している。
【0006】
本発明の目的は、このような問題点を解決し、安定的に多重膜を形成することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記問題点を解決するために、本発明の実施形態に係る金属配線用エッチング液組成物は、過酸化水素5乃至15重量%、酸化剤0.5乃至5重量%、フッ素化合物0.1乃至1重量%、硝酸系化合物0.5乃至5重量%、及びホウ素系化合物0.05乃至1重量%を含む。
【0008】
ここで、前記金属配線は、銅膜、銅合金膜、チタニウム膜、チタニウム合金膜、モリブデン膜、モリブデン合金膜、またはこれらが積層された多重膜とすることができ、多重膜の場合には、銅を含む第1層と、チタニウムまたはモリブデンを含む第2層とを含むことができる。
【0009】
ここで、前記酸化剤は、硫酸水素カリウム、硝酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸水素ナトリウム、またはこれらの混合物を含むことができる。
【0010】
ここで、前記フッ素化合物は、酸性フッ化アンモニウム、フッ化ケイ酸、フッ化水素カリウム、フッ酸、またはこれらの混合物を含むことができる。
【0011】
ここで、前記硝酸系化合物は、硝酸、硝酸カリウム、硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、またはこれらの混合物を含むことができる。
【0012】
ここで、前記ホウ素系化合物は、ホウ酸、ホウ酸塩、酸化ホウ素、ボラゾール、またはこれらの混合物を含むことができる。
【0013】
ここで、前記エッチング液組成物は、キレート剤0.1乃至5重量%をさらに含むことができる。
【0014】
ここで、前記キレート剤は、アミノ基及びカルボキシル基を含む有機キレート剤を含むことができる。
【0015】
ここで、前記キレート剤は、EDTA、イミノジアセト酸、ニトリロトリ酢酸、ジエチレントリニトリロペンタ酢酸、またはこれらの混合物を含むことができる。
【0016】
ここで、前記エッチング液組成物は、添加剤0.1乃至5重量%をさらに含むことができる。
【0017】
ここで、前記添加剤は、アゾール系化合物である5−アミノテトラゾール、1,2,3−ベンゾトリアゾール、メチルベンゾトリアゾール、イミダゾール、過水安定剤、またはこれらの混合物を含むことができる。
【0018】
本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ表示板の製造方法は、ゲート電極を含むゲート線を形成する段階と、前記ゲート線と交差するデータ線を形成する段階と、前記ゲート電極と重畳する半導体を形成する段階とを含み、前記ゲート線を形成する段階及び前記データ線を形成する段階のうちの少なくとも一つは銅を含む多層膜を積層する段階と、前記多層膜を一括してエッチングする段階とを含み、前記多層膜を一括してエッチングする段階は、過酸化水素5乃至15重量%、酸化剤0.5乃至5重量%、フッ素化合物0.1乃至1重量%、硝酸系化合物0.5乃至5重量%、及びホウ素系化合物0.05乃至1重量%を含むエッチング液組成物を使用する。
【0019】
ここで、前記金属配線は、銅膜、銅合金膜、チタニウム膜、チタニウム合金膜、モリブデン膜、モリブデン合金膜、またはこれらが積層された多重膜とすることができ、多重膜の場合には、銅を含む第1層と、チタニウムまたはモリブデンを含む第2層とを含むことができる。
【0020】
ここで、前記酸化剤は、硫酸水素カリウム、硝酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸水素ナトリウム、またはこれらの混合物を含むことができる。
【0021】
ここで、前記フッ素化合物は、酸性フッ化アンモニウム、フッ化ケイ酸、フッ化水素カリウム、フッ酸、またはこれらの混合物を含むことができる。
【0022】
ここで、前記硝酸系化合物は、硝酸、硝酸カリウム、硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、またはこれらの混合物を含むことができる。
【0023】
ここで、前記ホウ素系化合物は、ホウ酸、ホウ酸塩、酸化ホウ素、ボラゾール、またはこれらの混合物を含むことができる。
【0024】
ここで、前記エッチング液組成物は、キレート剤0.1乃至5重量%をさらに含むことができる。
【0025】
ここで、前記キレート剤は、アミノ基及びカルボキシル基を含む有機キレート剤を含み、前記キレート剤は、EDTA、イミノジアセト酸、ニトリロトリ酢酸、ジエチレントリニトリロペンタ酢酸、またはこれらの混合物を含むことができる。
【0026】
ここで、前記エッチング液組成物は、添加剤0.1乃至5重量%をさらに含み、前記添加剤は、アゾール系化合物である5−アミノテトラゾール、1,2,3−ベンゾトリアゾール、メチルベンゾトリアゾール、イミダゾール、過水安定剤、またはこれらの混合物を含むことができる。
【発明の効果】
【0027】
上記構成により、安定的に多重膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の実施形態1に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイル(Profile)を電子顕微鏡で観察した写真図である。
【図2】実施形態1に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後、フォトレジスト(PR、Photoresist)をストリップ(Strip)して電子顕微鏡で観察した写真図である。
【図3】本発明の実施形態2に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図である。
【図4】本発明の実施形態3に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図である。
【図5】本発明の実施形態4に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図である。
【図6】実施形態5に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図である。
【図7】実施形態5に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後、フォトレジストをストリップして、ガラス膜を電子顕微鏡で観察した写真図である。
【図8】実施形態6に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図である。
【図9】実施形態7に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図である。
【図10】実施形態8に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図である。
【図11】実施形態1に係るエッチング液で銅イオンが8000ppm含まれているエッチング液の72時間測定された温度を示すグラフである。
【図12】実施形態6に係るエッチング液で銅イオンが8000ppm含まれているエッチング液の72時間測定された温度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0029】
添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を通じて本発明について詳細に説明する。本発明の実施形態は種々の形態に変更でき、本発明の範囲が下記の実施形態によって限定されることではない。
【0030】
以下、成分比を調節した8つの実施形態を中心に説明する。8つの実施形態を評価して、エッチング特性が良好な実施形態を観察する。
【0031】
最初に、各実施形態の組成物の成分比は、次の通りである。
【0032】
<実施形態1>
過酸化水素10重量%、酸化剤2重量%、フッ素化合物0.5重量%、キレート剤1重量%、硝酸系化合物1重量%、ホウ素系化合物0.1重量%、添加剤0.3重量%、前記組成物に加えて全体で100重量%まで脱イオン水を混合して、エッチング液組成物を製造した。
【0033】
前記エッチング液組成物の構成成分と含有量は、下記の表1に表した。
【0034】
<実施形態2〜実施形態4>
上記実施形態1と主な物質は同一であるが、下記の表1に表したように含有量は互いに異なる。
【0035】
つまり、実施形態2のエッチング液組成物は、過酸化水素6重量%、酸化剤1重量%、フッ素化合物0.2重量%、キレート剤1重量%、硝酸系化合物0.5重量%、ホウ素系化合物0.1重量%、添加剤0.1重量%、前記組成物に加えて全体で100重量%まで脱イオン水を混合して、エッチング液組成物を製造した。
【0036】
実施形態3のエッチング液組成物は、過酸化水素8重量%、酸化剤1重量%、フッ素化合物0.7重量%、キレート剤1重量%、硝酸系化合物1重量%、ホウ素系化合物0.1重量%、添加剤0.3重量%、前記組成物に加えて全体で100重量%まで脱イオン水を混合して、エッチング液組成物を製造した。
【0037】
実施形態4のエッチング液組成物は、過酸化水素12重量%、酸化剤1重量%、フッ素化合物0.6重量%、キレート剤1重量%、硝酸系化合物3重量%、ホウ素系化合物0.1重量%、添加剤0.5重量%、前記組成物に加えて全体で100重量%まで脱イオン水を混合して、エッチング液組成物を製造した。
【0038】
【表1】
一方、表2には、実施形態5〜実施形態8の成分及び含有量が表されている。
【0039】
<実施形態5〜実施形態8>
実施形態5〜実施形態8は、実施形態1と主な物質は同一であるが、下記の表2に表したように含有量は互いに異なる。
【0040】
つまり、実施形態5のエッチング液組成物は、過酸化水素10重量%、酸化剤2重量%、フッ素化合物0.05重量%、キレート剤1重量%、硝酸系化合物1重量%、ホウ素系化合物0.1重量%、添加剤0.3重量%、前記組成物に加えて全体で100重量%まで脱イオン水を混合して、エッチング液組成物を製造した。
【0041】
実施形態6のエッチング液組成物は、過酸化水素20重量%、酸化剤2重量%、フッ素化合物0.5重量%、キレート剤1重量%、硝酸系化合物1重量%、ホウ素系化合物0.1重量%、添加剤0.2重量%、前記組成物に加えて全体で100重量%まで脱イオン水を混合して、エッチング液組成物を製造した。
【0042】
実施形態7のエッチング液組成物は、過酸化水素3重量%、酸化剤2重量%、フッ素化合物0.5重量%、キレート剤0.5重量%、硝酸系化合物1重量%、ホウ素系化合物0.1重量%、添加剤0.5重量%、前記組成物に加えて全体で100重量%まで脱イオン水を混合して、エッチング液組成物を製造した。
【0043】
実施形態8のエッチング液組成物は、過酸化水素10重量%、酸化剤1重量%、フッ素化合物2.5重量%、キレート剤1重量%、硝酸系化合物6重量%、ホウ素系化合物0.1重量%、添加剤0.5重量%、前記組成物に加えて全体で100重量%まで脱イオン水を混合して、エッチング液組成物を製造した。
【0044】
【表2】
以上の8つのエッチング液を有して多層の金属配線をエッチングして、その結果を観察する。本実験で使用された多層膜は、上部膜として銅膜、下部膜としてチタニウム膜の二重膜構造の配線を使用した。実験結果は、銅合金膜及びチタニウム合金膜(例として、モリブデン−チタニウム合金膜など)を使用した場合にも準用することができ、銅を含む第1層と、チタニウムまたはモリブデンを含む第2層とを含む多層の金属配線にも準用することができる。
【0045】
まず、上記製造された実施形態1〜実施形態8のエッチング液組成物を用いて、30℃の温度で銅膜とチタニウム膜とが積層された多重膜にエッチング工程をそれぞれ行った。
【0046】
また、本実験においては、ゲート配線とデータ配線とをそれぞれ銅膜及びチタニウム膜の二重膜に形成し、実施形態1〜実施形態8の通りにそれぞれエッチングした。本実験例では、銅膜を上部膜とし、下部膜をチタニウム膜で形成したが、実施形態によっては上下が入れ替わることも可能である。
【0047】
まず、本実験で使用された液晶表示装置の製造方法について説明する。
【0048】
基板上に第1銅/チタニウム膜を蒸着した後、フォトエッチング工程によって第1銅/チタニウム膜の上に第1感光膜パターンを形成する。第1銅/チタニウム膜とは、銅とチタニウム膜との第1の二重膜を意味する。次に、第1感光膜パターンをマスクとして、本発明に係るエッチング液で第1銅/チタニウム膜をエッチングして、一方向を有するゲートラインと、ゲートラインから突出したゲート電極とを形成した後、基板の全面にゲート絶縁膜を蒸着する。その後に、ゲート絶縁膜を含む全面に半導体層を蒸着した後、所定領域をパターニングしてアクティブ層を形成する。
【0049】
次に、基板の全面に第2銅/チタニウム膜を蒸着した後、フォトエッチング工程によって第2銅/チタニウム膜の上に第2感光膜パターンを形成し、本発明に係るエッチング液で前記第2銅/チタニウム膜をエッチングして、前記ゲートラインと垂直交差して画素領域を定義するデータ配線と、前記データ配線の一側から突出したソース電極と、前記ソース電極から一定間隔で離隔したドレイン電極とを形成する。第2銅/チタニウム膜とは、銅とチタニウム膜との第2の二重膜を意味する。
【0050】
ここで第1銅/チタニウム膜及び第2銅/チタニウム膜の厚さを互いに異なるように形成することもできる。本実験では、第1銅/チタニウム膜において、上部銅膜は3000Å、下部チタニウム膜は200Åに形成し、第2銅/チタニウム膜において、上部銅膜は3000Å、下部チタニウム膜は300Åに形成した。
【0051】
上記エッチング工程は、ガラス基板のガラスが露出する時点であるエッチング終末点検出(EPD、End Point Detect)から100%超過した後に物性評価を行った。この時、100%超過した過剰エッチングを行う理由は、他の金属膜のエッチング速度(Etch Rate)が銅膜に比べて相対的に遅いので、他の金属膜のテール及び残留物が十分に除去されるようにするためである。なおエッチング終末点検出から100%超過した過剰エッチング」とは、エッチング終末点検出を超えてエッチングを継続することで、過剰にエッチングすることを意味する。
【0052】
以下、物性評価について説明する。
【0053】
本実験においては、物性評価として、エッチング損失(CD skew)測定、傾斜角(Taper Angel)測定、及び安定性評価を行った。
【0054】
まず、エッチング損失は、上述したエッチング方法によってエッチングされたチタニウム膜と銅膜とが積層された多重膜A(銅膜/チタニウム膜A)のプロファイルを電子顕微鏡(SEM、Hitachi社 S−4700)を用いて観察し、フォトレジスト終端と銅膜の終端との距離を測定してエッチング損失値を表した。例えば、図1において、白色系の多重膜A(銅膜/チタニウム膜A)の上部にフォトレジスト膜Bが形成されており、フォトレジスト膜の終端と、銅膜の終端との距離と、の距離が0.48μm(エッチング損失値)と測定された。
【0055】
一方、傾斜角測定は、上述したエッチング方法によってエッチングされたチタニウム膜と銅膜とが積層された多重膜A(銅膜/チタニウム膜)のプロファイルを電子顕微鏡(SEM、Hitachi社S−4700)を用いて観察し、エッチングされた側面の傾斜角の値を測定して傾斜角を表した。例えば、傾斜角は、多重膜Aの側面での傾斜角により測定し、図1では46.71°と測定された。
【0056】
また、安定性評価は、エッチング液5kgを製造した後、エッチング液内に銅イオンが8000ppmに到達するように銅粉末40gを投入した後、約5分間攪拌した。5分経過した後、エッチング液を摂氏30度の恒温槽で72時間放置して、温度記録計を用いて1分当り1回ずつ温度を測定した。
【0057】
実施形態1〜実施形態4及び実施形態5〜実施形態8に対して、エッチング損失、傾斜角、及び安定性を測定して、その結果を表3または表4に表した。なお、実施形態1〜5、7、8では、摂氏35度を超える発熱と急激な組成変化が起きず優秀であった、
【0058】
【表3】
【0059】
【表4】
上記評価結果に対する表3及び表4を参照すると、本発明のエッチング液に対する実施形態1〜実施形態4が、実施形態5〜実施形態8よりも優秀であると評価された。
【0060】
また、上記評価結果に対する測定イメージは、実施形態1〜実施形態4は図1〜図5に示し、実施形態5〜実施形態8は図6〜図10に示した。
【0061】
図1は、本発明の実施形態1に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図であり、図2は、実施形態1に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後、フォトレジスト(PR、Photoresist)をストリップ(Strip)して電子顕微鏡で観察した写真図で、チタニウムのテール及び残留物が見られない。図2において、右側部分が、フォトレジストが除去された多重膜A(銅膜/チタニウム膜A)であり、その左側部分が、フォトレジストが除去された基板である。左側部分の基板上には、残留物の存在を確認することができない。また、多重膜A(銅膜/チタニウム膜A)と基板との境界において、チタニウム膜が基板の方に延在して存在せず、テールが形成されていない。
【0062】
一方、図3は、本発明の実施形態2に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図であり、図4は、本発明の実施形態3に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図であり、図5は、本発明の実施形態4に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図である。
【0063】
一方、図6は、実施形態5に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図であり、図7は、実施形態5に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後、フォトレジストをストリップして、ガラス膜を電子顕微鏡で観察した写真図であり、チタニウムのテール及び残留物が観察された。図7において、左側部分が、フォトレジストが除去された多重膜A(銅膜/チタニウム膜A)であり、その右側部分が、フォトレジストが除去された基板である。図7の右側部分の基板上には、図2と比較してスポットが観測されており、残留物の存在を確認することができる。また、図7の多重膜A(銅膜/チタニウム膜A)と基板との境界において、多重膜Aの厚みのある部分から基板の方に向かってチタニウム膜が延在しており、チタニウム膜のテールが形成されている。
【0064】
図8は、実施形態6に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図であり、図9は、実施形態7に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図であり、図10は、実施形態8に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図である。
【0065】
実施形態1〜実施形態4は、エッチング損失が0.5μm±0.2μmの範囲にあり、傾斜角は30度以上60度以下の範囲にあり、発熱反応が現れなくて優秀であると評価された。各評価に対する測定写真は、実施形態1は図1及び図2、実施形態2は図3、実施形態3は図4、実施形態4は図5に示した。
【0066】
実施形態5は、本発明のエッチング液の組成物に比べてフッ化物系化合物が少量に含まれている。なお、本発明のエッチング液の組成物とは、実施形態1〜8の実験結果を踏まえて、後述及び特許請求の範囲において定義された各組成物の割合により特定される組成物である。
【0067】
フッ化物系化合物は、チタニウム膜、チタニウム合金膜、モリブデン膜、モリブデン合金膜などのエッチングに影響を与えるもので、実施形態5ではチタニウムテール及び残留物が発生した。実施形態5に対する測定写真は図6及び図7に示した。
【0068】
実施形態6は、本発明のエッチング液の組成物に比べて過酸化水素が多量に含まれている。過酸化水素は、銅を酸化させて酸化銅を形成する役割を果たし、多量に含まれているとき、発熱などによって安定性に影響を与える。実施形態6では発熱反応が発生した。実施形態6に対する測定写真は図8に示し、発熱反応の観察グラフは図12に示しており、これについては後述する。
【0069】
実施形態7は、本発明のエッチング液の組成物に比べて過酸化水素が少量に含まれている。過酸化水素は、銅を酸化させて酸化銅を形成する役割を果たして、エッチング速度に影響を与えるものであって、エッチング損失(CD skew)が少なく現れた。実施形態7に対する測定写真は図9に示した。
【0070】
実施形態8は、フッ化物系化合物及び硝酸が多量に含まれている。フッ化物系化合物は、チタニウム膜、チタニウム合金膜、モリブデン膜、モリブデン合金膜などのエッチングに影響を与え、硝酸はエッチング液の酸性度を調節することに使用し、酸性度を調節できなければ、銅膜と他の金属膜のエッチングが均一に行われないようになる。実施形態8ではチタニウムが過剰エッチングされてアンダーカットが発生した。実施形態8に対する測定写真は図10に示した。図10では、銅膜/チタニウム膜の縁部の下部において基板がエッチングされてアンダーカットが発生している。
【0071】
図1、図2、図6、及び図7を参照して、エッチング液組成物を利用してエッチングされた銅/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルについて説明する。
【0072】
つまり、図1及び図2に基づいて実施形態1のエッチング液組成物でエッチングされた写真と、図6及び図7に基づいて実施形態5のエッチング液組成物でエッチングされた写真とを比較すると、図1及び図2ではチタニウムのテール及び残留物が見られないことを確認できるが、図6及び図7ではチタニウムのテール及び残留物が観察されている。したがって、実施形態1を利用してエッチングするのが実施形態5より好ましいことを確認できる。ここでは、図2及び図7に相当する写真は図示していないが、実施形態2〜実施形態4においてはテール及び残留物が観察されなかった。、よって、実施形態2〜実施形態4は好ましい実施形態と判断される。一方、実施形態6〜実施形態8においては、テール及び残留物が観察された。よって、実施形態6〜実施形態8の場合、エッチングによって所望のテーパ角を有するパターンを形成するのが容易でないことが分かる。
【0073】
一方、安定性については、図11及び図12を参照して説明する。
【0074】
実施形態1及び実施形態6に使用されたエッチング液で安定性を評価して、その結果を上記表3、表4に表しており、温度変化グラフは図11、図12に示した。
【0075】
実施形態1及び実施形態6のエッチング液の組成物の差は過酸化水素の組成であって、実施形態6の過酸化水素の組成は20%で、実施形態1の10%の濃度に比べて高濃度の過酸化水素を含んでいる。
【0076】
評価方法は、エッチング液内に銅イオンが含まれるように銅粉末を溶解した後、72時間放置した結果、摂氏35度を超える発熱と急激な組成変化が起きなければ、優秀であると評価した。
【0077】
上記前記安定性評価に使用されるエッチング液は実施形態1のエッチング液であって、エッチング液5kgを製造した後、エッチング液内に銅イオンが8000ppmに到達するように銅粉末40gを投入した後、約5分間攪拌した。
【0078】
5分経過後、エッチング液を30℃の恒温槽で72時間放置して、温度記録計を用いて1分当り1回ずつ温度を測定した。
【0079】
実施形態6のエッチング液も、実施形態1と同様な方法で評価した。
【0080】
図11は、実施形態1に係るエッチング液であって、銅イオンが8000ppm含まれているエッチング液の72時間測定された温度を示すグラフであり、急激な発熱が現れない。
【0081】
図12は、実施形態6に係るエッチング液であって、銅イオンが8000ppm含まれているエッチング液の72時間測定された温度を示すグラフであり、500分以内で急激な発熱が現われている。
【0082】
したがって、実施形態1に係るエッチング液組成物が、実施形態6のエッチング液組成物より安定であるので、実施形態1を利用してエッチングするのが実施形態6より好ましいことを確認できる。
【0083】
表3及び表4によれば、エッチング損失においては、実施形態1〜実施形態6及び実施形態8が優秀であり、傾斜角においては、実施形態1〜実施形態7が優秀であり、安定性においては、実施形態1〜実施形態5、実施形態7、及び実施形態8が優秀であることを確認できる。
【0084】
ただし、実施形態5は、チタニウムがうまくエッチングされなくて、テールが発生し、残留物が残る問題があり(図6及び図7参照)、実施形態6は、安定性が低下する問題があり(図12参照)、実施形態7は、エッチング損失が小さいため、銅8000ppmを溶解できない問題があり、実施形態8は、チタニウムが過剰エッチングされることで、下部に存在する層または基板が追加エッチングされてアンダーカットが発生する問題がある。
【0085】
したがって、実施形態1〜実施形態8のうちの実施形態1〜実施形態4のエッチング液を使用するのが、より良好で、安全なエッチングを可能にする。
【0086】
実施形態5〜実施形態8を参照すると、過酸化水素20重量%は過度に多く含まれており(実施形態6参照)、過酸化水素3重量%はあまり少なく含まれており(実施形態7参照)、フッ素化合物0.05%はあまり少なく含まれており(実施形態5参照)であり、フッ素化合物2.5%は過度に多く含まれており(実施形態8参照)、硝酸系化合物6%も過度に多く含まれている(実施形態8参照)。
【0087】
したがって、本発明の実験によれば、エッチング液組成物は過酸化水素を5乃至15重量%含み、フッ素化合物を0.1乃至1重量%含み、硝酸系化合物を0.5乃至5重量%含むのが好ましい。
【0088】
また、ホウ素系化合物は、全ての実施形態で0.1重量%含んでいるが、0.05重量%未満を含む場合にはガラス基板の損傷が大きくなり、1重量%を超過すれば、チタニウム、チタニウム合金膜、モリブデン膜、モリブデン合金膜、またはこれらが積層された多重膜のエッチング速度を顕著に低下させて、残留物及びテールが発生する可能性があるので、0.05乃至1重量%を含むことが適しており、0.1乃至1重量%を有してもよい。
【0089】
一方、酸化剤は、0.5乃至5重量%含むことができ、キレート剤は0.1乃至5重量%を含むことができ、添加剤も0.1乃至5重量%を含むことができる。エッチング液組成物には総重量%が100となるように脱イオン水を含む。
【0090】
エッチング液組成物として使用される過酸化水素は、銅を酸化させて酸化銅(CuO2)を形成する役割を果たし、エッチング液組成物の全体における過酸化水素の含有量が15重量%以上となれば、複数の金属配線をエッチング処理するとき、安定性を確保できなくて、エッチング処理枚数に限界を有するようになる。反面、過酸化水素の含有量が5重量%以下となれば、経時変化と処理枚数能力が脆弱になって、金属配線の円滑なエッチングが行われない短所がある。
【0091】
エッチング液組成物として使用される酸化剤は、硫酸水素カリウム、硝酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウム、及び硫酸水素ナトリウムからなる群より一つ以上選択される。前記酸化剤は、過酸化水素によって生成された酸化銅を硝酸銅(Cu(NO3)2)及び硫酸銅(CuSO4)に置換させ、このときに生成された化合物は水溶性で、エッチング液組成物に溶解できる。酸化剤は全体組成物の総重量に対して0.5〜5重量%を含むことができ、0.5重量%未満の場合、銅膜、銅合金膜、またはこれらが積層された多重膜をエッチングしたとき、円滑なエッチングが行われない可能性があり、5重量%を超過すれば、フッ素化合物に含まれているフッ素イオンの活性度を高めて、ガラス基板の損傷を招くようになる。
【0092】
エッチング液組成物として使用されるフッ素化合物は、チタニウム膜、チタニウム合金膜、モリブデン膜、モリブデン合金膜、またはこれらが積層された多重膜をエッチングすることに用いられ、酸性フッ化アンモニウム、フッ化ケイ酸、フッ化水素カリウム、及びフッ酸からなる群より一つ以上選択される。前記フッ素化合物は、全体組成物の総重量に対して0.1〜1重量%を含むことができ、1重量%を超過すれば、ガラス基板やシリコン膜などが過度にエッチングされる可能性があり、0.1重量%未満に含まれていれば、エッチング速度を顕著に低下させて、残留物及びテール(Tail)が発生する問題を生じうる。このために、フッ素化合物は、ガラス基板やシリコン膜がエッチングされない範囲で含むのが好ましい。
【0093】
エッチング液組成物に使用されるキレート剤は、アミノ基及びカルボキシル基を含む有機キレート剤を含む。前記有機キレート剤は、EDTA、イミノジアセト酸(Iminodiacetic Acid)、ニトリロトリ酢酸(Nitrilotriacetic acid)、及びジエチレントリニトリロペンタ酢酸(Diethylene Trinitrilo Pentaacetic Acid:DTPA)のうちの少なくとも一つからなることができる。上記キレート剤は、エッチングしようとする金属配線のエッチング処理枚数が増加するとき、エッチング溶液中に銅または金属のイオンが増加してエッチング能力が低下する現象を防止する。キレート剤は、全体組成物の総重量に対して0.1〜5重量%を含むことができ、5重量%を超過すれば、それ以上影響力を及ぼすことができない臨界点が達するようになり、また、溶解度が良くなくて、析出される問題点を有し、0.1重量%未満に含まれていれば、処理枚数の進行時にエッチング能力が低下する現象を防止できない。したがって、好ましい組成範囲は0.1乃至5重量%が適当である。
【0094】
エッチング液組成物に使用される硝酸系化合物は、エッチング液の酸性度を調節することに用いることができ、硝酸、硝酸カリウム、硝酸アンモニウム、及び硝酸ナトリウムからなる群より一つ以上選択される。上記硝酸系化合物は、全体組成物の総重量に対して0.5乃至5重量%を含むことができ、0.5重量%未満であるか、または5重量%を超過すれば、酸性度を調節することができなくて、銅膜と他の金属膜のエッチングが均一でない。
【0095】
エッチング液組成物として使用されるホウ素系化合物は、ガラス基板の損傷を抑制させる作用をし、ホウ酸、ホウ酸塩、酸化ホウ素、及びボラゾールからなる群より一つ以上選択される。上記ホウ素系化合物は、全体組成物の総重量に対して0.05乃至1重量%を含むことができ、0.05重量%未満を含有する場合、ガラス基板の損傷が大きくなり、1重量%を超過すれば、チタニウム、チタニウム合金膜、モリブデン膜、モリブデン合金膜、またはこれらが積層された多重膜のエッチング速度を顕著に低下させるので、残留物及びテールが発生しない内で含有量を調節する。
【0096】
エッチング液組成物に使用される添加剤は、特に制限されなくて、多様な種類が可能であり、好ましい例としては、銅膜のエッチング抑制剤として用いられるアゾール系化合物を使用することができる。上記アゾール系化合物を全体組成物の総重量に対して0.1〜5重量%添加することができ、銅または銅合金のエッチング速度及びエッチング量の調節のために用いることができる。上記アゾール系化合物の例としては、5−アミノテトラゾール、1,2,3−ベンゾトリアゾール、メチルベンゾトリアゾール、イミダゾールなどが挙げられる。前記添加剤が0.1重量%未満を含有する場合、エッチングによる損失(CD、Critical Dimension)が大きくなる可能性があり、5重量%を超過して含有する場合、銅または銅合金のエッチング速度が遅くなるだけでなく、テーパ傾斜角が不均一になりうる。本発明において、全体組成物の残余量は脱イオン水で混合することができ、エッチング組成物を希釈する役割を果たせる。また、添加剤のまた他の例としては、過水を安定させる過水安定剤を含むことができる。
【0097】
残りの重量%は、脱イオン水で満たされることができ、希釈する役割を果たす。
【0098】
以上のような含有量のエッチング液組成物でエッチング工程を行ったとき、エッチングによる損失が1.0μm以下であり、テーパ傾斜角が30度以上で、効果的にエッチングすることができる。
【0099】
以上のような含有量に基づいて、次の表5に表した他の実施形態9のエッチング液組成物も提示する。次のような実施形態9のエッチング液組成物は、エッチング損失、テーパ角度、安定性、及びエッチング速度などにおいて、好ましい結果を提供する実施形態である。
【0100】
【表5】
表5において、単位は重量%である。
【0101】
表5による実施形態は、本発明で提示しているエッチング液組成物の組成比によって製造されたもので、多様な実施形態一つに過ぎず、必ずしも上記組成比を持たなければならないことではない。
【0102】
上記記実施形態に使用された金属膜は、銅膜/チタニウム膜であったが、これに限定されることではない。例えば、本発明のエッチング液は、銅膜(Cu)、銅合金膜(Cu Alloy)、チタニウム膜(Ti)、チタニウム合金膜(Ti Alloy)、モリブデン膜(Mo)、モリブデン合金膜(Mo Alloy)、またはこれらが積層された多重膜でも使用可能である。
この時その原理は次の通りである。
【0103】
銅膜とモリブデン膜は、過酸化水素によって酸化され、エッチング作用剤(etching agent)である硫酸塩(sulfate)作用基または硝酸塩(nitrate)作用基、及びフッ化物(F−source)によってエッチングされる。その反応式は、次の通りである。
【0104】
酸化:銅とモリブデンとはanodic siteで酸化が活性化される。
【0105】
Cu+H2O2⇔Cu2++H2O+1/2O2↑
Mo+3H2O2⇔Mo6++3H2O+3/2O2↑
エッチング:Cu2+、Mo6+は、F−イオンによって溶解する。
【0106】
Cu2++SO42−⇔CuSO4(water soluble)
Mo6++F−⇔MoF6(hydroscopic、water soluble)
Ti+F−⇔TiF4(hydroscopic、water soluble)
したがって、上記反応式で表されるように、本発明のエッチング液は、銅膜(Cu)、銅合金膜(Cu Alloy)、チタニウム膜(Ti)、チタニウム合金膜(Ti Alloy)、モリブデン膜(Mo)、モリブデン合金膜(Mo Alloy)、またはこれらが積層された多重膜などの多様な金属膜に使用することができる。
【0107】
上記のような本発明に係るエッチング液によれば、低い過酸化水素含有量で、銅膜と他の金属膜とからなる多重膜を均一に、また、一括にエッチングすることができ、また、工程に適したエッチング速度、適当なエッチング量、及び適切なテーパ傾斜角(Taper Angle)を有しているため、工程上のマージンを増加させ、発熱と急激な組成変化を抑制させることで、安定性を確保することができる。よって、既存の過水系エッチング液よりも高い安定性を有し、処理枚数能力を向上させることができる。多重膜としては、銅膜(Cu)、銅合金膜(Cu Alloy)、チタニウム膜(Ti)、チタニウム合金膜(Ti Alloy)、モリブデン膜(Mo)、モリブデン合金膜(Mo Alloy)、またはこれらが積層された多重膜が挙げられる。以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、次の請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の種々の変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属配線のエッチングに使用されるエッチング液組成物、及びこれを利用した薄膜トランジスタ表示板の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置など表示装置において、基板上に金属配線を形成するためには、一般にスパッタリングなどによって金属膜を形成し、フォトレジストを塗布及び露光した後、エッチングして、選択的な領域に金属膜を残して金属配線を形成している。
【0003】
このときに使用される金属膜の抵抗は、RC信号遅延を誘発する主な因子であって、低抵抗の金属配線を使用する技術が開発されている。
【0004】
最近は、低い抵抗値を有して、環境にもやさしい銅(Cu)が低抵抗配線材料として注目を浴びつつあるが、銅の場合、ガラス基板またはシリコン絶縁膜との接着力が良くないため、単一膜として使用するのが困難である。このような問題を解決するために、ガラス基板またはシリコン絶縁膜との接着性に優れた銅合金膜(Cu Alloy)、チタニウム膜(Ti)、チタニウム合金膜(Ti Alloy)、モリブデン膜(Mo)、モリブデン合金膜(Mo Alloy)を銅(Cu)の下部膜として用いる多重膜が使用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
このような多重膜をエッチングするためには、高濃度の過水系エッチング液が用いられるが、高濃度の過水系エッチング液は、金属イオンが一定の濃度以上となれば、過水の分解を促進させて水と酸素とに急速に分解されるため、発熱と急激な組成変化が起こる恐れがあって、安定性に問題を有している。
【0006】
本発明の目的は、このような問題点を解決し、安定的に多重膜を形成することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記問題点を解決するために、本発明の実施形態に係る金属配線用エッチング液組成物は、過酸化水素5乃至15重量%、酸化剤0.5乃至5重量%、フッ素化合物0.1乃至1重量%、硝酸系化合物0.5乃至5重量%、及びホウ素系化合物0.05乃至1重量%を含む。
【0008】
ここで、前記金属配線は、銅膜、銅合金膜、チタニウム膜、チタニウム合金膜、モリブデン膜、モリブデン合金膜、またはこれらが積層された多重膜とすることができ、多重膜の場合には、銅を含む第1層と、チタニウムまたはモリブデンを含む第2層とを含むことができる。
【0009】
ここで、前記酸化剤は、硫酸水素カリウム、硝酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸水素ナトリウム、またはこれらの混合物を含むことができる。
【0010】
ここで、前記フッ素化合物は、酸性フッ化アンモニウム、フッ化ケイ酸、フッ化水素カリウム、フッ酸、またはこれらの混合物を含むことができる。
【0011】
ここで、前記硝酸系化合物は、硝酸、硝酸カリウム、硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、またはこれらの混合物を含むことができる。
【0012】
ここで、前記ホウ素系化合物は、ホウ酸、ホウ酸塩、酸化ホウ素、ボラゾール、またはこれらの混合物を含むことができる。
【0013】
ここで、前記エッチング液組成物は、キレート剤0.1乃至5重量%をさらに含むことができる。
【0014】
ここで、前記キレート剤は、アミノ基及びカルボキシル基を含む有機キレート剤を含むことができる。
【0015】
ここで、前記キレート剤は、EDTA、イミノジアセト酸、ニトリロトリ酢酸、ジエチレントリニトリロペンタ酢酸、またはこれらの混合物を含むことができる。
【0016】
ここで、前記エッチング液組成物は、添加剤0.1乃至5重量%をさらに含むことができる。
【0017】
ここで、前記添加剤は、アゾール系化合物である5−アミノテトラゾール、1,2,3−ベンゾトリアゾール、メチルベンゾトリアゾール、イミダゾール、過水安定剤、またはこれらの混合物を含むことができる。
【0018】
本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ表示板の製造方法は、ゲート電極を含むゲート線を形成する段階と、前記ゲート線と交差するデータ線を形成する段階と、前記ゲート電極と重畳する半導体を形成する段階とを含み、前記ゲート線を形成する段階及び前記データ線を形成する段階のうちの少なくとも一つは銅を含む多層膜を積層する段階と、前記多層膜を一括してエッチングする段階とを含み、前記多層膜を一括してエッチングする段階は、過酸化水素5乃至15重量%、酸化剤0.5乃至5重量%、フッ素化合物0.1乃至1重量%、硝酸系化合物0.5乃至5重量%、及びホウ素系化合物0.05乃至1重量%を含むエッチング液組成物を使用する。
【0019】
ここで、前記金属配線は、銅膜、銅合金膜、チタニウム膜、チタニウム合金膜、モリブデン膜、モリブデン合金膜、またはこれらが積層された多重膜とすることができ、多重膜の場合には、銅を含む第1層と、チタニウムまたはモリブデンを含む第2層とを含むことができる。
【0020】
ここで、前記酸化剤は、硫酸水素カリウム、硝酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸水素ナトリウム、またはこれらの混合物を含むことができる。
【0021】
ここで、前記フッ素化合物は、酸性フッ化アンモニウム、フッ化ケイ酸、フッ化水素カリウム、フッ酸、またはこれらの混合物を含むことができる。
【0022】
ここで、前記硝酸系化合物は、硝酸、硝酸カリウム、硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、またはこれらの混合物を含むことができる。
【0023】
ここで、前記ホウ素系化合物は、ホウ酸、ホウ酸塩、酸化ホウ素、ボラゾール、またはこれらの混合物を含むことができる。
【0024】
ここで、前記エッチング液組成物は、キレート剤0.1乃至5重量%をさらに含むことができる。
【0025】
ここで、前記キレート剤は、アミノ基及びカルボキシル基を含む有機キレート剤を含み、前記キレート剤は、EDTA、イミノジアセト酸、ニトリロトリ酢酸、ジエチレントリニトリロペンタ酢酸、またはこれらの混合物を含むことができる。
【0026】
ここで、前記エッチング液組成物は、添加剤0.1乃至5重量%をさらに含み、前記添加剤は、アゾール系化合物である5−アミノテトラゾール、1,2,3−ベンゾトリアゾール、メチルベンゾトリアゾール、イミダゾール、過水安定剤、またはこれらの混合物を含むことができる。
【発明の効果】
【0027】
上記構成により、安定的に多重膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の実施形態1に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイル(Profile)を電子顕微鏡で観察した写真図である。
【図2】実施形態1に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後、フォトレジスト(PR、Photoresist)をストリップ(Strip)して電子顕微鏡で観察した写真図である。
【図3】本発明の実施形態2に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図である。
【図4】本発明の実施形態3に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図である。
【図5】本発明の実施形態4に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図である。
【図6】実施形態5に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図である。
【図7】実施形態5に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後、フォトレジストをストリップして、ガラス膜を電子顕微鏡で観察した写真図である。
【図8】実施形態6に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図である。
【図9】実施形態7に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図である。
【図10】実施形態8に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図である。
【図11】実施形態1に係るエッチング液で銅イオンが8000ppm含まれているエッチング液の72時間測定された温度を示すグラフである。
【図12】実施形態6に係るエッチング液で銅イオンが8000ppm含まれているエッチング液の72時間測定された温度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0029】
添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を通じて本発明について詳細に説明する。本発明の実施形態は種々の形態に変更でき、本発明の範囲が下記の実施形態によって限定されることではない。
【0030】
以下、成分比を調節した8つの実施形態を中心に説明する。8つの実施形態を評価して、エッチング特性が良好な実施形態を観察する。
【0031】
最初に、各実施形態の組成物の成分比は、次の通りである。
【0032】
<実施形態1>
過酸化水素10重量%、酸化剤2重量%、フッ素化合物0.5重量%、キレート剤1重量%、硝酸系化合物1重量%、ホウ素系化合物0.1重量%、添加剤0.3重量%、前記組成物に加えて全体で100重量%まで脱イオン水を混合して、エッチング液組成物を製造した。
【0033】
前記エッチング液組成物の構成成分と含有量は、下記の表1に表した。
【0034】
<実施形態2〜実施形態4>
上記実施形態1と主な物質は同一であるが、下記の表1に表したように含有量は互いに異なる。
【0035】
つまり、実施形態2のエッチング液組成物は、過酸化水素6重量%、酸化剤1重量%、フッ素化合物0.2重量%、キレート剤1重量%、硝酸系化合物0.5重量%、ホウ素系化合物0.1重量%、添加剤0.1重量%、前記組成物に加えて全体で100重量%まで脱イオン水を混合して、エッチング液組成物を製造した。
【0036】
実施形態3のエッチング液組成物は、過酸化水素8重量%、酸化剤1重量%、フッ素化合物0.7重量%、キレート剤1重量%、硝酸系化合物1重量%、ホウ素系化合物0.1重量%、添加剤0.3重量%、前記組成物に加えて全体で100重量%まで脱イオン水を混合して、エッチング液組成物を製造した。
【0037】
実施形態4のエッチング液組成物は、過酸化水素12重量%、酸化剤1重量%、フッ素化合物0.6重量%、キレート剤1重量%、硝酸系化合物3重量%、ホウ素系化合物0.1重量%、添加剤0.5重量%、前記組成物に加えて全体で100重量%まで脱イオン水を混合して、エッチング液組成物を製造した。
【0038】
【表1】
一方、表2には、実施形態5〜実施形態8の成分及び含有量が表されている。
【0039】
<実施形態5〜実施形態8>
実施形態5〜実施形態8は、実施形態1と主な物質は同一であるが、下記の表2に表したように含有量は互いに異なる。
【0040】
つまり、実施形態5のエッチング液組成物は、過酸化水素10重量%、酸化剤2重量%、フッ素化合物0.05重量%、キレート剤1重量%、硝酸系化合物1重量%、ホウ素系化合物0.1重量%、添加剤0.3重量%、前記組成物に加えて全体で100重量%まで脱イオン水を混合して、エッチング液組成物を製造した。
【0041】
実施形態6のエッチング液組成物は、過酸化水素20重量%、酸化剤2重量%、フッ素化合物0.5重量%、キレート剤1重量%、硝酸系化合物1重量%、ホウ素系化合物0.1重量%、添加剤0.2重量%、前記組成物に加えて全体で100重量%まで脱イオン水を混合して、エッチング液組成物を製造した。
【0042】
実施形態7のエッチング液組成物は、過酸化水素3重量%、酸化剤2重量%、フッ素化合物0.5重量%、キレート剤0.5重量%、硝酸系化合物1重量%、ホウ素系化合物0.1重量%、添加剤0.5重量%、前記組成物に加えて全体で100重量%まで脱イオン水を混合して、エッチング液組成物を製造した。
【0043】
実施形態8のエッチング液組成物は、過酸化水素10重量%、酸化剤1重量%、フッ素化合物2.5重量%、キレート剤1重量%、硝酸系化合物6重量%、ホウ素系化合物0.1重量%、添加剤0.5重量%、前記組成物に加えて全体で100重量%まで脱イオン水を混合して、エッチング液組成物を製造した。
【0044】
【表2】
以上の8つのエッチング液を有して多層の金属配線をエッチングして、その結果を観察する。本実験で使用された多層膜は、上部膜として銅膜、下部膜としてチタニウム膜の二重膜構造の配線を使用した。実験結果は、銅合金膜及びチタニウム合金膜(例として、モリブデン−チタニウム合金膜など)を使用した場合にも準用することができ、銅を含む第1層と、チタニウムまたはモリブデンを含む第2層とを含む多層の金属配線にも準用することができる。
【0045】
まず、上記製造された実施形態1〜実施形態8のエッチング液組成物を用いて、30℃の温度で銅膜とチタニウム膜とが積層された多重膜にエッチング工程をそれぞれ行った。
【0046】
また、本実験においては、ゲート配線とデータ配線とをそれぞれ銅膜及びチタニウム膜の二重膜に形成し、実施形態1〜実施形態8の通りにそれぞれエッチングした。本実験例では、銅膜を上部膜とし、下部膜をチタニウム膜で形成したが、実施形態によっては上下が入れ替わることも可能である。
【0047】
まず、本実験で使用された液晶表示装置の製造方法について説明する。
【0048】
基板上に第1銅/チタニウム膜を蒸着した後、フォトエッチング工程によって第1銅/チタニウム膜の上に第1感光膜パターンを形成する。第1銅/チタニウム膜とは、銅とチタニウム膜との第1の二重膜を意味する。次に、第1感光膜パターンをマスクとして、本発明に係るエッチング液で第1銅/チタニウム膜をエッチングして、一方向を有するゲートラインと、ゲートラインから突出したゲート電極とを形成した後、基板の全面にゲート絶縁膜を蒸着する。その後に、ゲート絶縁膜を含む全面に半導体層を蒸着した後、所定領域をパターニングしてアクティブ層を形成する。
【0049】
次に、基板の全面に第2銅/チタニウム膜を蒸着した後、フォトエッチング工程によって第2銅/チタニウム膜の上に第2感光膜パターンを形成し、本発明に係るエッチング液で前記第2銅/チタニウム膜をエッチングして、前記ゲートラインと垂直交差して画素領域を定義するデータ配線と、前記データ配線の一側から突出したソース電極と、前記ソース電極から一定間隔で離隔したドレイン電極とを形成する。第2銅/チタニウム膜とは、銅とチタニウム膜との第2の二重膜を意味する。
【0050】
ここで第1銅/チタニウム膜及び第2銅/チタニウム膜の厚さを互いに異なるように形成することもできる。本実験では、第1銅/チタニウム膜において、上部銅膜は3000Å、下部チタニウム膜は200Åに形成し、第2銅/チタニウム膜において、上部銅膜は3000Å、下部チタニウム膜は300Åに形成した。
【0051】
上記エッチング工程は、ガラス基板のガラスが露出する時点であるエッチング終末点検出(EPD、End Point Detect)から100%超過した後に物性評価を行った。この時、100%超過した過剰エッチングを行う理由は、他の金属膜のエッチング速度(Etch Rate)が銅膜に比べて相対的に遅いので、他の金属膜のテール及び残留物が十分に除去されるようにするためである。なおエッチング終末点検出から100%超過した過剰エッチング」とは、エッチング終末点検出を超えてエッチングを継続することで、過剰にエッチングすることを意味する。
【0052】
以下、物性評価について説明する。
【0053】
本実験においては、物性評価として、エッチング損失(CD skew)測定、傾斜角(Taper Angel)測定、及び安定性評価を行った。
【0054】
まず、エッチング損失は、上述したエッチング方法によってエッチングされたチタニウム膜と銅膜とが積層された多重膜A(銅膜/チタニウム膜A)のプロファイルを電子顕微鏡(SEM、Hitachi社 S−4700)を用いて観察し、フォトレジスト終端と銅膜の終端との距離を測定してエッチング損失値を表した。例えば、図1において、白色系の多重膜A(銅膜/チタニウム膜A)の上部にフォトレジスト膜Bが形成されており、フォトレジスト膜の終端と、銅膜の終端との距離と、の距離が0.48μm(エッチング損失値)と測定された。
【0055】
一方、傾斜角測定は、上述したエッチング方法によってエッチングされたチタニウム膜と銅膜とが積層された多重膜A(銅膜/チタニウム膜)のプロファイルを電子顕微鏡(SEM、Hitachi社S−4700)を用いて観察し、エッチングされた側面の傾斜角の値を測定して傾斜角を表した。例えば、傾斜角は、多重膜Aの側面での傾斜角により測定し、図1では46.71°と測定された。
【0056】
また、安定性評価は、エッチング液5kgを製造した後、エッチング液内に銅イオンが8000ppmに到達するように銅粉末40gを投入した後、約5分間攪拌した。5分経過した後、エッチング液を摂氏30度の恒温槽で72時間放置して、温度記録計を用いて1分当り1回ずつ温度を測定した。
【0057】
実施形態1〜実施形態4及び実施形態5〜実施形態8に対して、エッチング損失、傾斜角、及び安定性を測定して、その結果を表3または表4に表した。なお、実施形態1〜5、7、8では、摂氏35度を超える発熱と急激な組成変化が起きず優秀であった、
【0058】
【表3】
【0059】
【表4】
上記評価結果に対する表3及び表4を参照すると、本発明のエッチング液に対する実施形態1〜実施形態4が、実施形態5〜実施形態8よりも優秀であると評価された。
【0060】
また、上記評価結果に対する測定イメージは、実施形態1〜実施形態4は図1〜図5に示し、実施形態5〜実施形態8は図6〜図10に示した。
【0061】
図1は、本発明の実施形態1に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図であり、図2は、実施形態1に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後、フォトレジスト(PR、Photoresist)をストリップ(Strip)して電子顕微鏡で観察した写真図で、チタニウムのテール及び残留物が見られない。図2において、右側部分が、フォトレジストが除去された多重膜A(銅膜/チタニウム膜A)であり、その左側部分が、フォトレジストが除去された基板である。左側部分の基板上には、残留物の存在を確認することができない。また、多重膜A(銅膜/チタニウム膜A)と基板との境界において、チタニウム膜が基板の方に延在して存在せず、テールが形成されていない。
【0062】
一方、図3は、本発明の実施形態2に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図であり、図4は、本発明の実施形態3に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図であり、図5は、本発明の実施形態4に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図である。
【0063】
一方、図6は、実施形態5に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図であり、図7は、実施形態5に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後、フォトレジストをストリップして、ガラス膜を電子顕微鏡で観察した写真図であり、チタニウムのテール及び残留物が観察された。図7において、左側部分が、フォトレジストが除去された多重膜A(銅膜/チタニウム膜A)であり、その右側部分が、フォトレジストが除去された基板である。図7の右側部分の基板上には、図2と比較してスポットが観測されており、残留物の存在を確認することができる。また、図7の多重膜A(銅膜/チタニウム膜A)と基板との境界において、多重膜Aの厚みのある部分から基板の方に向かってチタニウム膜が延在しており、チタニウム膜のテールが形成されている。
【0064】
図8は、実施形態6に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図であり、図9は、実施形態7に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図であり、図10は、実施形態8に係るエッチング液で銅膜/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルを電子顕微鏡で観察した写真図である。
【0065】
実施形態1〜実施形態4は、エッチング損失が0.5μm±0.2μmの範囲にあり、傾斜角は30度以上60度以下の範囲にあり、発熱反応が現れなくて優秀であると評価された。各評価に対する測定写真は、実施形態1は図1及び図2、実施形態2は図3、実施形態3は図4、実施形態4は図5に示した。
【0066】
実施形態5は、本発明のエッチング液の組成物に比べてフッ化物系化合物が少量に含まれている。なお、本発明のエッチング液の組成物とは、実施形態1〜8の実験結果を踏まえて、後述及び特許請求の範囲において定義された各組成物の割合により特定される組成物である。
【0067】
フッ化物系化合物は、チタニウム膜、チタニウム合金膜、モリブデン膜、モリブデン合金膜などのエッチングに影響を与えるもので、実施形態5ではチタニウムテール及び残留物が発生した。実施形態5に対する測定写真は図6及び図7に示した。
【0068】
実施形態6は、本発明のエッチング液の組成物に比べて過酸化水素が多量に含まれている。過酸化水素は、銅を酸化させて酸化銅を形成する役割を果たし、多量に含まれているとき、発熱などによって安定性に影響を与える。実施形態6では発熱反応が発生した。実施形態6に対する測定写真は図8に示し、発熱反応の観察グラフは図12に示しており、これについては後述する。
【0069】
実施形態7は、本発明のエッチング液の組成物に比べて過酸化水素が少量に含まれている。過酸化水素は、銅を酸化させて酸化銅を形成する役割を果たして、エッチング速度に影響を与えるものであって、エッチング損失(CD skew)が少なく現れた。実施形態7に対する測定写真は図9に示した。
【0070】
実施形態8は、フッ化物系化合物及び硝酸が多量に含まれている。フッ化物系化合物は、チタニウム膜、チタニウム合金膜、モリブデン膜、モリブデン合金膜などのエッチングに影響を与え、硝酸はエッチング液の酸性度を調節することに使用し、酸性度を調節できなければ、銅膜と他の金属膜のエッチングが均一に行われないようになる。実施形態8ではチタニウムが過剰エッチングされてアンダーカットが発生した。実施形態8に対する測定写真は図10に示した。図10では、銅膜/チタニウム膜の縁部の下部において基板がエッチングされてアンダーカットが発生している。
【0071】
図1、図2、図6、及び図7を参照して、エッチング液組成物を利用してエッチングされた銅/チタニウム膜をエッチングした後のプロファイルについて説明する。
【0072】
つまり、図1及び図2に基づいて実施形態1のエッチング液組成物でエッチングされた写真と、図6及び図7に基づいて実施形態5のエッチング液組成物でエッチングされた写真とを比較すると、図1及び図2ではチタニウムのテール及び残留物が見られないことを確認できるが、図6及び図7ではチタニウムのテール及び残留物が観察されている。したがって、実施形態1を利用してエッチングするのが実施形態5より好ましいことを確認できる。ここでは、図2及び図7に相当する写真は図示していないが、実施形態2〜実施形態4においてはテール及び残留物が観察されなかった。、よって、実施形態2〜実施形態4は好ましい実施形態と判断される。一方、実施形態6〜実施形態8においては、テール及び残留物が観察された。よって、実施形態6〜実施形態8の場合、エッチングによって所望のテーパ角を有するパターンを形成するのが容易でないことが分かる。
【0073】
一方、安定性については、図11及び図12を参照して説明する。
【0074】
実施形態1及び実施形態6に使用されたエッチング液で安定性を評価して、その結果を上記表3、表4に表しており、温度変化グラフは図11、図12に示した。
【0075】
実施形態1及び実施形態6のエッチング液の組成物の差は過酸化水素の組成であって、実施形態6の過酸化水素の組成は20%で、実施形態1の10%の濃度に比べて高濃度の過酸化水素を含んでいる。
【0076】
評価方法は、エッチング液内に銅イオンが含まれるように銅粉末を溶解した後、72時間放置した結果、摂氏35度を超える発熱と急激な組成変化が起きなければ、優秀であると評価した。
【0077】
上記前記安定性評価に使用されるエッチング液は実施形態1のエッチング液であって、エッチング液5kgを製造した後、エッチング液内に銅イオンが8000ppmに到達するように銅粉末40gを投入した後、約5分間攪拌した。
【0078】
5分経過後、エッチング液を30℃の恒温槽で72時間放置して、温度記録計を用いて1分当り1回ずつ温度を測定した。
【0079】
実施形態6のエッチング液も、実施形態1と同様な方法で評価した。
【0080】
図11は、実施形態1に係るエッチング液であって、銅イオンが8000ppm含まれているエッチング液の72時間測定された温度を示すグラフであり、急激な発熱が現れない。
【0081】
図12は、実施形態6に係るエッチング液であって、銅イオンが8000ppm含まれているエッチング液の72時間測定された温度を示すグラフであり、500分以内で急激な発熱が現われている。
【0082】
したがって、実施形態1に係るエッチング液組成物が、実施形態6のエッチング液組成物より安定であるので、実施形態1を利用してエッチングするのが実施形態6より好ましいことを確認できる。
【0083】
表3及び表4によれば、エッチング損失においては、実施形態1〜実施形態6及び実施形態8が優秀であり、傾斜角においては、実施形態1〜実施形態7が優秀であり、安定性においては、実施形態1〜実施形態5、実施形態7、及び実施形態8が優秀であることを確認できる。
【0084】
ただし、実施形態5は、チタニウムがうまくエッチングされなくて、テールが発生し、残留物が残る問題があり(図6及び図7参照)、実施形態6は、安定性が低下する問題があり(図12参照)、実施形態7は、エッチング損失が小さいため、銅8000ppmを溶解できない問題があり、実施形態8は、チタニウムが過剰エッチングされることで、下部に存在する層または基板が追加エッチングされてアンダーカットが発生する問題がある。
【0085】
したがって、実施形態1〜実施形態8のうちの実施形態1〜実施形態4のエッチング液を使用するのが、より良好で、安全なエッチングを可能にする。
【0086】
実施形態5〜実施形態8を参照すると、過酸化水素20重量%は過度に多く含まれており(実施形態6参照)、過酸化水素3重量%はあまり少なく含まれており(実施形態7参照)、フッ素化合物0.05%はあまり少なく含まれており(実施形態5参照)であり、フッ素化合物2.5%は過度に多く含まれており(実施形態8参照)、硝酸系化合物6%も過度に多く含まれている(実施形態8参照)。
【0087】
したがって、本発明の実験によれば、エッチング液組成物は過酸化水素を5乃至15重量%含み、フッ素化合物を0.1乃至1重量%含み、硝酸系化合物を0.5乃至5重量%含むのが好ましい。
【0088】
また、ホウ素系化合物は、全ての実施形態で0.1重量%含んでいるが、0.05重量%未満を含む場合にはガラス基板の損傷が大きくなり、1重量%を超過すれば、チタニウム、チタニウム合金膜、モリブデン膜、モリブデン合金膜、またはこれらが積層された多重膜のエッチング速度を顕著に低下させて、残留物及びテールが発生する可能性があるので、0.05乃至1重量%を含むことが適しており、0.1乃至1重量%を有してもよい。
【0089】
一方、酸化剤は、0.5乃至5重量%含むことができ、キレート剤は0.1乃至5重量%を含むことができ、添加剤も0.1乃至5重量%を含むことができる。エッチング液組成物には総重量%が100となるように脱イオン水を含む。
【0090】
エッチング液組成物として使用される過酸化水素は、銅を酸化させて酸化銅(CuO2)を形成する役割を果たし、エッチング液組成物の全体における過酸化水素の含有量が15重量%以上となれば、複数の金属配線をエッチング処理するとき、安定性を確保できなくて、エッチング処理枚数に限界を有するようになる。反面、過酸化水素の含有量が5重量%以下となれば、経時変化と処理枚数能力が脆弱になって、金属配線の円滑なエッチングが行われない短所がある。
【0091】
エッチング液組成物として使用される酸化剤は、硫酸水素カリウム、硝酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウム、及び硫酸水素ナトリウムからなる群より一つ以上選択される。前記酸化剤は、過酸化水素によって生成された酸化銅を硝酸銅(Cu(NO3)2)及び硫酸銅(CuSO4)に置換させ、このときに生成された化合物は水溶性で、エッチング液組成物に溶解できる。酸化剤は全体組成物の総重量に対して0.5〜5重量%を含むことができ、0.5重量%未満の場合、銅膜、銅合金膜、またはこれらが積層された多重膜をエッチングしたとき、円滑なエッチングが行われない可能性があり、5重量%を超過すれば、フッ素化合物に含まれているフッ素イオンの活性度を高めて、ガラス基板の損傷を招くようになる。
【0092】
エッチング液組成物として使用されるフッ素化合物は、チタニウム膜、チタニウム合金膜、モリブデン膜、モリブデン合金膜、またはこれらが積層された多重膜をエッチングすることに用いられ、酸性フッ化アンモニウム、フッ化ケイ酸、フッ化水素カリウム、及びフッ酸からなる群より一つ以上選択される。前記フッ素化合物は、全体組成物の総重量に対して0.1〜1重量%を含むことができ、1重量%を超過すれば、ガラス基板やシリコン膜などが過度にエッチングされる可能性があり、0.1重量%未満に含まれていれば、エッチング速度を顕著に低下させて、残留物及びテール(Tail)が発生する問題を生じうる。このために、フッ素化合物は、ガラス基板やシリコン膜がエッチングされない範囲で含むのが好ましい。
【0093】
エッチング液組成物に使用されるキレート剤は、アミノ基及びカルボキシル基を含む有機キレート剤を含む。前記有機キレート剤は、EDTA、イミノジアセト酸(Iminodiacetic Acid)、ニトリロトリ酢酸(Nitrilotriacetic acid)、及びジエチレントリニトリロペンタ酢酸(Diethylene Trinitrilo Pentaacetic Acid:DTPA)のうちの少なくとも一つからなることができる。上記キレート剤は、エッチングしようとする金属配線のエッチング処理枚数が増加するとき、エッチング溶液中に銅または金属のイオンが増加してエッチング能力が低下する現象を防止する。キレート剤は、全体組成物の総重量に対して0.1〜5重量%を含むことができ、5重量%を超過すれば、それ以上影響力を及ぼすことができない臨界点が達するようになり、また、溶解度が良くなくて、析出される問題点を有し、0.1重量%未満に含まれていれば、処理枚数の進行時にエッチング能力が低下する現象を防止できない。したがって、好ましい組成範囲は0.1乃至5重量%が適当である。
【0094】
エッチング液組成物に使用される硝酸系化合物は、エッチング液の酸性度を調節することに用いることができ、硝酸、硝酸カリウム、硝酸アンモニウム、及び硝酸ナトリウムからなる群より一つ以上選択される。上記硝酸系化合物は、全体組成物の総重量に対して0.5乃至5重量%を含むことができ、0.5重量%未満であるか、または5重量%を超過すれば、酸性度を調節することができなくて、銅膜と他の金属膜のエッチングが均一でない。
【0095】
エッチング液組成物として使用されるホウ素系化合物は、ガラス基板の損傷を抑制させる作用をし、ホウ酸、ホウ酸塩、酸化ホウ素、及びボラゾールからなる群より一つ以上選択される。上記ホウ素系化合物は、全体組成物の総重量に対して0.05乃至1重量%を含むことができ、0.05重量%未満を含有する場合、ガラス基板の損傷が大きくなり、1重量%を超過すれば、チタニウム、チタニウム合金膜、モリブデン膜、モリブデン合金膜、またはこれらが積層された多重膜のエッチング速度を顕著に低下させるので、残留物及びテールが発生しない内で含有量を調節する。
【0096】
エッチング液組成物に使用される添加剤は、特に制限されなくて、多様な種類が可能であり、好ましい例としては、銅膜のエッチング抑制剤として用いられるアゾール系化合物を使用することができる。上記アゾール系化合物を全体組成物の総重量に対して0.1〜5重量%添加することができ、銅または銅合金のエッチング速度及びエッチング量の調節のために用いることができる。上記アゾール系化合物の例としては、5−アミノテトラゾール、1,2,3−ベンゾトリアゾール、メチルベンゾトリアゾール、イミダゾールなどが挙げられる。前記添加剤が0.1重量%未満を含有する場合、エッチングによる損失(CD、Critical Dimension)が大きくなる可能性があり、5重量%を超過して含有する場合、銅または銅合金のエッチング速度が遅くなるだけでなく、テーパ傾斜角が不均一になりうる。本発明において、全体組成物の残余量は脱イオン水で混合することができ、エッチング組成物を希釈する役割を果たせる。また、添加剤のまた他の例としては、過水を安定させる過水安定剤を含むことができる。
【0097】
残りの重量%は、脱イオン水で満たされることができ、希釈する役割を果たす。
【0098】
以上のような含有量のエッチング液組成物でエッチング工程を行ったとき、エッチングによる損失が1.0μm以下であり、テーパ傾斜角が30度以上で、効果的にエッチングすることができる。
【0099】
以上のような含有量に基づいて、次の表5に表した他の実施形態9のエッチング液組成物も提示する。次のような実施形態9のエッチング液組成物は、エッチング損失、テーパ角度、安定性、及びエッチング速度などにおいて、好ましい結果を提供する実施形態である。
【0100】
【表5】
表5において、単位は重量%である。
【0101】
表5による実施形態は、本発明で提示しているエッチング液組成物の組成比によって製造されたもので、多様な実施形態一つに過ぎず、必ずしも上記組成比を持たなければならないことではない。
【0102】
上記記実施形態に使用された金属膜は、銅膜/チタニウム膜であったが、これに限定されることではない。例えば、本発明のエッチング液は、銅膜(Cu)、銅合金膜(Cu Alloy)、チタニウム膜(Ti)、チタニウム合金膜(Ti Alloy)、モリブデン膜(Mo)、モリブデン合金膜(Mo Alloy)、またはこれらが積層された多重膜でも使用可能である。
この時その原理は次の通りである。
【0103】
銅膜とモリブデン膜は、過酸化水素によって酸化され、エッチング作用剤(etching agent)である硫酸塩(sulfate)作用基または硝酸塩(nitrate)作用基、及びフッ化物(F−source)によってエッチングされる。その反応式は、次の通りである。
【0104】
酸化:銅とモリブデンとはanodic siteで酸化が活性化される。
【0105】
Cu+H2O2⇔Cu2++H2O+1/2O2↑
Mo+3H2O2⇔Mo6++3H2O+3/2O2↑
エッチング:Cu2+、Mo6+は、F−イオンによって溶解する。
【0106】
Cu2++SO42−⇔CuSO4(water soluble)
Mo6++F−⇔MoF6(hydroscopic、water soluble)
Ti+F−⇔TiF4(hydroscopic、water soluble)
したがって、上記反応式で表されるように、本発明のエッチング液は、銅膜(Cu)、銅合金膜(Cu Alloy)、チタニウム膜(Ti)、チタニウム合金膜(Ti Alloy)、モリブデン膜(Mo)、モリブデン合金膜(Mo Alloy)、またはこれらが積層された多重膜などの多様な金属膜に使用することができる。
【0107】
上記のような本発明に係るエッチング液によれば、低い過酸化水素含有量で、銅膜と他の金属膜とからなる多重膜を均一に、また、一括にエッチングすることができ、また、工程に適したエッチング速度、適当なエッチング量、及び適切なテーパ傾斜角(Taper Angle)を有しているため、工程上のマージンを増加させ、発熱と急激な組成変化を抑制させることで、安定性を確保することができる。よって、既存の過水系エッチング液よりも高い安定性を有し、処理枚数能力を向上させることができる。多重膜としては、銅膜(Cu)、銅合金膜(Cu Alloy)、チタニウム膜(Ti)、チタニウム合金膜(Ti Alloy)、モリブデン膜(Mo)、モリブデン合金膜(Mo Alloy)、またはこれらが積層された多重膜が挙げられる。以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、次の請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の種々の変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
過酸化水素5乃至15重量%、酸化剤0.5乃至5重量%、フッ素化合物0.1乃至1重量%、硝酸系化合物0.5乃至5重量%、及びホウ素系化合物0.05乃至1重量%を含む金属配線用エッチング液組成物。
【請求項2】
前記金属配線は、銅膜、銅合金膜、チタニウム膜、チタニウム合金膜、モリブデン膜、モリブデン合金膜、またはこれらが積層された多重膜とすることができ、
多重膜の場合には、銅を含む第1層と、チタニウムまたはモリブデンを含む第2層とを含む、請求項1に記載の金属配線用エッチング液組成物。
【請求項3】
前記酸化剤は、硫酸水素カリウム、硝酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸水素ナトリウム、またはこれらの混合物を含む、請求項1に記載の金属配線用エッチング液組成物。
【請求項4】
前記フッ素化合物は、酸性フッ化アンモニウム、フッ化ケイ酸、フッ化水素カリウム、フッ酸、またはこれらの混合物を含む、請求項1に記載の金属配線用エッチング液組成物。
【請求項5】
前記硝酸系化合物は、硝酸、硝酸カリウム、硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、またはこれらの混合物を含む、請求項1に記載の金属配線用エッチング液組成物。
【請求項6】
前記ホウ素系化合物は、ホウ酸、ホウ酸塩、酸化ホウ素、ボラゾール、またはこれらの混合物を含む、請求項1に記載の金属配線用エッチング液組成物。
【請求項7】
前記エッチング液組成物は、キレート剤0.1乃至5重量%をさらに含む、請求項1に記載の金属配線用エッチング液組成物。
【請求項8】
前記キレート剤は、アミノ基及びカルボキシル基を含む有機キレート剤を含む、請求項7に記載の金属配線用エッチング液組成物。
【請求項9】
前記キレート剤は、EDTA、イミノジアセト酸、ニトリロトリ酢酸、ジエチレントリニトリロペンタ酢酸、またはこれらの混合物を含む、請求項8に記載の金属配線用エッチング液組成物。
【請求項10】
前記エッチング液組成物は、添加剤0.1乃至5重量%をさらに含む、請求項1に記載の金属配線用エッチング液組成物。
【請求項11】
前記添加剤は、アゾール系化合物である5−アミノテトラゾール、1,2,3−ベンゾトリアゾール、メチルベンゾトリアゾール、イミダゾール、過水安定剤、またはこれらの混合物を含む、請求項10に記載の金属配線用エッチング液組成物。
【請求項12】
ゲート電極を含むゲート線を形成する段階と、
前記ゲート線と交差するデータ線を形成する段階と、
前記ゲート電極と重畳する半導体を形成する段階とを含み、
前記ゲート線を形成する段階及び前記データ線を形成する段階のうちの少なくとも一つは、
銅を含む多層膜を積層する段階と、
前記多層膜を一括してエッチングする段階とを含み、
前記多層膜を一括してエッチングする段階は、
過酸化水素5乃至15重量%、酸化剤0.5乃至5重量%、フッ素化合物0.1乃至1重量%、硝酸系化合物0.5乃至5重量%、及びホウ素系化合物0.05乃至1重量%を含むエッチング液組成物を使用する薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
【請求項13】
前記金属配線は、銅膜、銅合金膜、チタニウム膜、チタニウム合金膜、モリブデン膜、モリブデン合金膜、またはこれらが積層された多重膜とすることができ、
多重膜の場合には、銅を含む第1層と、チタニウムまたはモリブデンを含む第2層とを含む、請求項12に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
【請求項14】
前記酸化剤は、硫酸水素カリウム、硝酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸水素ナトリウム、またはこれらの混合物を含む、請求項12に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
【請求項15】
前記フッ素化合物は、酸性フッ化アンモニウム、フッ化ケイ酸、フッ化水素カリウム、フッ酸、またはこれらの混合物を含む、請求項12に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
【請求項16】
前記硝酸系化合物は、硝酸、硝酸カリウム、硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、またはこれらの混合物を含む、請求項12に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
【請求項17】
前記ホウ素系化合物は、ホウ酸、ホウ酸塩、酸化ホウ素、ボラゾール、またはこれらの混合物を含む、請求項12に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
【請求項18】
前記エッチング液組成物は、キレート剤0.1乃至5重量%をさらに含む、請求項12に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
【請求項19】
前記キレート剤は、アミノ基及びカルボキシル基を含む有機キレート剤を含み、
前記キレート剤は、EDTA、イミノジアセト酸、ニトリロトリ酢酸、ジエチレントリニトリロペンタ酢酸、またはこれらの混合物を含む、請求項18に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
【請求項20】
前記エッチング液組成物は、添加剤0.1乃至5重量%をさらに含み、
前記添加剤は、アゾール系化合物である5−アミノテトラゾール、1,2,3−ベンゾトリアゾール、メチルベンゾトリアゾール、イミダゾール、過水安定剤、またはこれらの混合物を含む、請求項12に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
【請求項1】
過酸化水素5乃至15重量%、酸化剤0.5乃至5重量%、フッ素化合物0.1乃至1重量%、硝酸系化合物0.5乃至5重量%、及びホウ素系化合物0.05乃至1重量%を含む金属配線用エッチング液組成物。
【請求項2】
前記金属配線は、銅膜、銅合金膜、チタニウム膜、チタニウム合金膜、モリブデン膜、モリブデン合金膜、またはこれらが積層された多重膜とすることができ、
多重膜の場合には、銅を含む第1層と、チタニウムまたはモリブデンを含む第2層とを含む、請求項1に記載の金属配線用エッチング液組成物。
【請求項3】
前記酸化剤は、硫酸水素カリウム、硝酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸水素ナトリウム、またはこれらの混合物を含む、請求項1に記載の金属配線用エッチング液組成物。
【請求項4】
前記フッ素化合物は、酸性フッ化アンモニウム、フッ化ケイ酸、フッ化水素カリウム、フッ酸、またはこれらの混合物を含む、請求項1に記載の金属配線用エッチング液組成物。
【請求項5】
前記硝酸系化合物は、硝酸、硝酸カリウム、硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、またはこれらの混合物を含む、請求項1に記載の金属配線用エッチング液組成物。
【請求項6】
前記ホウ素系化合物は、ホウ酸、ホウ酸塩、酸化ホウ素、ボラゾール、またはこれらの混合物を含む、請求項1に記載の金属配線用エッチング液組成物。
【請求項7】
前記エッチング液組成物は、キレート剤0.1乃至5重量%をさらに含む、請求項1に記載の金属配線用エッチング液組成物。
【請求項8】
前記キレート剤は、アミノ基及びカルボキシル基を含む有機キレート剤を含む、請求項7に記載の金属配線用エッチング液組成物。
【請求項9】
前記キレート剤は、EDTA、イミノジアセト酸、ニトリロトリ酢酸、ジエチレントリニトリロペンタ酢酸、またはこれらの混合物を含む、請求項8に記載の金属配線用エッチング液組成物。
【請求項10】
前記エッチング液組成物は、添加剤0.1乃至5重量%をさらに含む、請求項1に記載の金属配線用エッチング液組成物。
【請求項11】
前記添加剤は、アゾール系化合物である5−アミノテトラゾール、1,2,3−ベンゾトリアゾール、メチルベンゾトリアゾール、イミダゾール、過水安定剤、またはこれらの混合物を含む、請求項10に記載の金属配線用エッチング液組成物。
【請求項12】
ゲート電極を含むゲート線を形成する段階と、
前記ゲート線と交差するデータ線を形成する段階と、
前記ゲート電極と重畳する半導体を形成する段階とを含み、
前記ゲート線を形成する段階及び前記データ線を形成する段階のうちの少なくとも一つは、
銅を含む多層膜を積層する段階と、
前記多層膜を一括してエッチングする段階とを含み、
前記多層膜を一括してエッチングする段階は、
過酸化水素5乃至15重量%、酸化剤0.5乃至5重量%、フッ素化合物0.1乃至1重量%、硝酸系化合物0.5乃至5重量%、及びホウ素系化合物0.05乃至1重量%を含むエッチング液組成物を使用する薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
【請求項13】
前記金属配線は、銅膜、銅合金膜、チタニウム膜、チタニウム合金膜、モリブデン膜、モリブデン合金膜、またはこれらが積層された多重膜とすることができ、
多重膜の場合には、銅を含む第1層と、チタニウムまたはモリブデンを含む第2層とを含む、請求項12に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
【請求項14】
前記酸化剤は、硫酸水素カリウム、硝酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸水素ナトリウム、またはこれらの混合物を含む、請求項12に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
【請求項15】
前記フッ素化合物は、酸性フッ化アンモニウム、フッ化ケイ酸、フッ化水素カリウム、フッ酸、またはこれらの混合物を含む、請求項12に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
【請求項16】
前記硝酸系化合物は、硝酸、硝酸カリウム、硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、またはこれらの混合物を含む、請求項12に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
【請求項17】
前記ホウ素系化合物は、ホウ酸、ホウ酸塩、酸化ホウ素、ボラゾール、またはこれらの混合物を含む、請求項12に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
【請求項18】
前記エッチング液組成物は、キレート剤0.1乃至5重量%をさらに含む、請求項12に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
【請求項19】
前記キレート剤は、アミノ基及びカルボキシル基を含む有機キレート剤を含み、
前記キレート剤は、EDTA、イミノジアセト酸、ニトリロトリ酢酸、ジエチレントリニトリロペンタ酢酸、またはこれらの混合物を含む、請求項18に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
【請求項20】
前記エッチング液組成物は、添加剤0.1乃至5重量%をさらに含み、
前記添加剤は、アゾール系化合物である5−アミノテトラゾール、1,2,3−ベンゾトリアゾール、メチルベンゾトリアゾール、イミダゾール、過水安定剤、またはこれらの混合物を含む、請求項12に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2011−228618(P2011−228618A)
【公開日】平成23年11月10日(2011.11.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−216591(P2010−216591)
【出願日】平成22年9月28日(2010.9.28)
【出願人】(390019839)三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Samsung Electronics Co.,Ltd.
【住所又は居所原語表記】416,Maetan−dong,Yeongtong−gu,Suwon−si,Gyeonggi−do,Republic of Korea
【出願人】(510258289)テクノセミケム株式会社 (1)
【氏名又は名称原語表記】TECHNO SEMICHEM CO., LTD.
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年11月10日(2011.11.10)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年9月28日(2010.9.28)
【出願人】(390019839)三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Samsung Electronics Co.,Ltd.
【住所又は居所原語表記】416,Maetan−dong,Yeongtong−gu,Suwon−si,Gyeonggi−do,Republic of Korea
【出願人】(510258289)テクノセミケム株式会社 (1)
【氏名又は名称原語表記】TECHNO SEMICHEM CO., LTD.
【Fターム(参考)】
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