KR102570307B1 - etching composition - Google Patents
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Abstract
본 발명은 식각 조성물 및 이를 이용하는 식각방법을 제공하는 것으로, 본 발명의 식각 조성물은 과산화수소; 은, 철, 구리, 니켈, 망간 및 세륨으로부터 선택되는 하나 이상의 이온 또는 이들 이온을 포함하는 유기 또는 무기화합물인 보조산화제; 부식방지제; 및 지방족사이클릭 케톤 화합물, 락톤 화합물 또는 이들의 혼합물인 과수안정화제를 포함한다.The present invention is to provide an etching composition and an etching method using the same, the etching composition of the present invention is hydrogen peroxide; an auxiliary oxidizing agent which is an organic or inorganic compound containing one or more ions selected from silver, iron, copper, nickel, manganese, and cerium; corrosion inhibitor; and an aliphatic cyclic ketone compound, a lactone compound, or a water stabilizer that is a mixture thereof.
Description
본 발명은 식각 조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 TFT-LCD 디스플레이의 전극 등으로 사용되는 금속 배선막의 식각에 사용되는 식각 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an etching composition, and more particularly, to an etching composition used for etching a metal wiring film used as an electrode of a TFT-LCD display.
반도체 장치 및 TFT-LCD 등의 액정표시장치의 화소전극에는 몰리브덴 합금막 및 인듐 산화막의 단일막 또는 몰리브덴 합금막과 인듐 산화막의 다중막 등이 사용된다. A single film of a molybdenum alloy film and an indium oxide film or a multi-film of a molybdenum alloy film and an indium oxide film is used for a pixel electrode of a semiconductor device and a liquid crystal display device such as a TFT-LCD.
화소전극은 일반적으로 스퍼터링 등의 방법을 통해 기판상에 적층시키고, 그 위에 포토레지스트를 균일하게 도포한 다음, 패턴이 새겨진 마스크를 통하여 빛을 조사하고, 이후 현상을 통하여 원하는 패턴의 포토레지스트를 형성시킨 다음, 건식 또는 습식 식각으로 포토레지스트 하부에 있는 금속막에 패턴을 전사한 후, 필요없는 포토레지스트를 박리 공정에 의해 제거하는, 일련의 리소그래피(lithography) 공정을 거쳐 완성된다. Pixel electrodes are generally stacked on a substrate through sputtering, etc., and photoresist is uniformly applied thereon, then light is irradiated through a mask with a pattern engraved thereon, and then photoresist with a desired pattern is formed through development. Then, the pattern is transferred to the metal film under the photoresist by dry or wet etching, and then unnecessary photoresist is removed by a peeling process, which is completed through a series of lithography processes.
상기 몰리브덴 합금막 및 인듐 산화막의 식각을 동일한 식각액으로 실시하는 경우 제조 공정을 간소화시킬 수 있으나, 일반적으로 몰리브덴 합금막은 내화학성이 우수하여 습식 식각이 용이하지 않다는 문제점이 있으며, 또한 인듐 산화막을 식각하기 위한 옥살산 계열의 식각액으로는 몰리브덴 합금막을 식각하지 못한다는 문제점이 있다.If the molybdenum alloy film and the indium oxide film are etched with the same etchant, the manufacturing process can be simplified, but in general, the molybdenum alloy film has excellent chemical resistance and is not easy to wet etch. In addition, to etch the indium oxide film There is a problem in that the molybdenum alloy film cannot be etched with an oxalic acid-based etchant for this purpose.
이를 해결하기 위해 한국공개특허 제2016-0041873호는 주산화제로서 과산화수소를 포함하고, 보조산화제로서 은(Ag), 철(Fe), 구리(Cu), 니켈(Ni), 망간(Mn) 및 세륨(Ce)으로부터 선택되는 하나 이상의 이온 또는 이들 이온을 포함하는 유기 또는 무기화합물을 포함하는 것인 금속 배선막용 식각액 조성물을 개시하고 있다. 그러나 상기 조성 중 보조산화제로서 전이금속을 사용할 경우, 또는 식각물질이 전이금속인 경우, 과산화수소와 금속간의 fenton reaction에 의한 과산화수소가 분해되거나 식각 조성물 자체가 분해되는 경시에 따른 급격한 조성변화로 인해 불안정한 단점이 있다.To solve this problem, Korean Patent Publication No. 2016-0041873 includes hydrogen peroxide as a main oxidizing agent, and silver (Ag), iron (Fe), copper (Cu), nickel (Ni), manganese (Mn) and cerium as auxiliary oxidizing agents. An etchant composition for a metal wiring film comprising at least one ion selected from (Ce) or an organic or inorganic compound containing these ions is disclosed. However, when a transition metal is used as an auxiliary oxidizing agent in the above composition, or when the etching material is a transition metal, the hydrogen peroxide is decomposed by the fenton reaction between hydrogen peroxide and the metal or the etching composition itself is decomposed. there is
한국공개특허 제2010-0040352호에 과산화수소, 인산, 인산염, 킬레이트제, 고리형 아민 화합물을 포함하는 과산화수소계 식각 조성물을 공지하고 있다.Korean Patent Publication No. 2010-0040352 discloses a hydrogen peroxide-based etching composition including hydrogen peroxide, phosphoric acid, a phosphate salt, a chelating agent, and a cyclic amine compound.
그러나 여전히 불균등화 반응을 일으켜 식각 조성물 자체가 분해하여 불안정한 단점이 있으며, 특히 고리형 아민 화합물은 구리막 식각 시 발생되는 구리 이온과 결합하는데, 이 경우 식각 조성물내에 염소 이온이 존재할 경우 염소 이온과 상기 결합물이 반응하면 난용성의 석출물이 발생하는 등의 문제점을 가지고 있다.However, it still causes a disproportionation reaction, which causes the etching composition itself to decompose and is unstable. In particular, the cyclic amine compound combines with copper ions generated during copper film etching. In this case, when chlorine ions are present in the etching composition, When the binding material reacts, it has problems such as the generation of poorly soluble precipitates.
본 발명은 전이금속 보조산화제 및 과수안정화제를 포함하는 식각 조성물을 제공한다.The present invention provides an etching composition comprising a transition metal auxiliary oxidizing agent and a hydrolysis stabilizer.
본 발명은 보조산화제 및 특정한 과수안정화제를 포함함으로써 안정성이 우수하며, 식각 특성이 향상된 식각 조성물을 제공하는 것으로, 본 발명의 식각 조성물은, 과산화수소; 은, 철, 구리, 니켈, 망간 및 세륨으로부터 선택되는 하나 이상의 이온 또는 이들 이온을 포함하는 유기 또는 무기화합물인 보조산화제; 부식방지제; 및 지방족사이클릭 케톤 화합물, 락톤 화합물 또는 이들의 혼합물인 과수안정화제;를 포함한다.The present invention provides an etching composition having excellent stability and improved etching characteristics by including an auxiliary oxidizing agent and a specific perhydrogen stabilizer, and the etching composition of the present invention includes hydrogen peroxide; an auxiliary oxidizing agent which is an organic or inorganic compound containing one or more ions selected from silver, iron, copper, nickel, manganese, and cerium; corrosion inhibitor; and an aliphatic cyclic ketone compound, a lactone compound, or a water stabilizer that is a mixture thereof.
본 발명의 일 실시예에 따른 과수안정화제는 식각 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 5중량%로 포함될 수 있다.The water stabilizer according to an embodiment of the present invention may be included in an amount of 0.1 to 5% by weight based on the total weight of the etching composition.
바람직하게 본 발명의 일 실시예에 따른 지방족사이클릭 케톤 화합물은 하기 화학식 1의 화합물이며, 상기 락톤 화합물은 하기 화학식 2 또는 3의 화합물일 수 있다.Preferably, the aliphatic cyclic ketone compound according to an embodiment of the present invention is a compound represented by Formula 1 below, and the lactone compound may be a compound represented by Formula 2 or 3 below.
[화학식 1][Formula 1]
[화학식 2][Formula 2]
[화학식 3][Formula 3]
[화학식 4][Formula 4]
(상기 화학식 1 내지 4에서,(In Formulas 1 to 4,
R1 내지 R8, R11 내지 R16 및 R21 내지 R24 및 R31 내지 R34는 서로 독립적으로 수소, 하이드록시, (C1-C10)알킬, 하이드록시(C1-C10)알킬 또는 (C1-C10)알콕시이며;R 1 to R 8 , R 11 to R 16 and R 21 to R 24 and R 31 to R 34 are each independently hydrogen, hydroxy, (C1-C10)alkyl, hydroxy (C1-C10)alkyl or (C1 -C10) alkoxy;
A는 O 또는 CR35R36이며;A is O or CR 35 R 36 ;
R35 내지 R36은 서로 독립적으로 수소 하이드록시, (C1-C10)알킬, 하이드록시(C1-C10)알킬, (C1-C10)알콕시 또는 (C6-C12)아릴이며; n 및 m은 서로 독립적으로 0 내지 7의 정수이다.)R 35 to R 36 are each independently hydrogen hydroxy, (C1-C10)alkyl, hydroxy(C1-C10)alkyl, (C1-C10)alkoxy or (C6-C12)aryl; n and m are independently of each other an integer from 0 to 7.)
본 발명의 상기 화학식 1 내지 4에서 R1 내지 R8은 서로 독립적으로 수소 또는 (C1-C10)알킬이며; R11 내지 R16는 서로 독립적으로 수소, 하이드록시, (C1-C10)알킬 또는 하이드록시(C1-C10)알킬이며; R21 내지 R24는 서로 독립적으로 수소 또는 (C1-C10)알킬이며; R31 내지 R36은 서로 독립적으로 수소, (C1-C10)알킬, (C1-C10)알콕시 또는 (C6-C12)아릴이며; n 및 m은 서로 독립적으로 0 내지 5의 정수일 수 있다.In Formulas 1 to 4 of the present invention, R 1 to R 8 are each independently hydrogen or (C1-C10)alkyl; R 11 to R 16 are each independently hydrogen, hydroxy, (C1-C10)alkyl or hydroxy(C1-C10)alkyl; R 21 to R 24 are each independently hydrogen or (C1-C10)alkyl; R 31 to R 36 are each independently hydrogen, (C1-C10)alkyl, (C1-C10)alkoxy or (C6-C12)aryl; n and m may be each independently an integer of 0 to 5.
구체적으로 본 발명의 과수안정화제는 하기 화합물에서 선택될 수 있다.Specifically, the water stabilizer of the present invention may be selected from the following compounds.
본 발명의 일 실시예에 따른 보조산화제는 과산화수소 100중량부 대비 0.02 내지 10 중량부로 포함될 수 있으며, 구리 또는 철이온을 포함하는 무기산염일 수 있다.The auxiliary oxidizing agent according to an embodiment of the present invention may be included in an amount of 0.02 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of hydrogen peroxide, and may be an inorganic acid salt containing copper or iron ions.
본 발명의 일 실시예에 따른 부식방지제는 분자내에 산소, 황 및 질소에서 선택되는 하나 또는 둘이상의 헤테로 원자를 포함하는 헤테로고리 화합물일 수 있다.The corrosion inhibitor according to one embodiment of the present invention may be a heterocyclic compound containing one or two or more heteroatoms selected from oxygen, sulfur and nitrogen in a molecule.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물은 함불소화합물 및 술폰산기를 포함하는 화합물을 더 포함할 수 있으며, 함불소화합물은 해리되어 플루오르(F-)나 플루오르화 수소(HF2 -) 이온을 제공할 수 있는 화합물일 수 있으며, 술폰산기를 포함하는 화합물은 알킬 술폰산(alkyl sulfonate), 알킬렌 디술폰산(alkyl disulfonate), 알킬벤젠 술폰산(alkyl benzene sulfonate), 알킬나프탈렌 술폰산(alkyl naphthalene sulfonate), 알킬페닐에테르 디술폰산(alkyl phenyl ether disulfonate), 포름알데히드(formaldehyde)와 나프탈렌 술폰산(naphthalene sulfonate)의 중합체, 아크릴아미도메틸프로판 술폰산(acrylamide methylpropane sulfonate)의 중합체, 아크릴산(acrylic acid)과 아크릴아미도메틸프로판 술폰산(acrylamide methylpropane sulfonate)의 공중합체 및 비닐벤젠 술폰산(vinylbenzene sulfonate) 중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.The etching composition according to an embodiment of the present invention may further include a fluorine-containing compound and a compound containing a sulfonic acid group, and the fluorine-containing compound is dissociated to provide fluorine (F - ) or hydrogen fluoride (HF 2 - ) ions. The compound containing a sulfonic acid group may be an alkyl sulfonate, an alkylene disulfonic acid, an alkyl benzene sulfonate, an alkyl naphthalene sulfonate, an alkylphenyl Ether disulfonic acid (alkyl phenyl ether disulfonate), polymer of formaldehyde and naphthalene sulfonate, polymer of acrylamide methylpropane sulfonate, acrylic acid and acrylamidomethyl propane It may be one or two or more selected from the group consisting of a copolymer of acrylamide methylpropane sulfonate and a polymer of vinylbenzene sulfonate.
바람직하게 본 발명의 식각 조성물은 5 내지 30 중량%의 과산화수소, 0.0001 내지 2 중량%의 보조산화제, 0.01 내지 2 중량%의 부식방지제, 0.01 내지 1 중량%의 함불소 화합물, 0.01 내지 5 중량%의 과수안정제, 0.001 내지 2 중량%의 술폰산기를 포함하는 화합물 및 잔량의 물을 포함할 수 있다.Preferably, the etching composition of the present invention contains 5 to 30% by weight of hydrogen peroxide, 0.0001 to 2% by weight of an auxiliary oxidizing agent, 0.01 to 2% by weight of a corrosion inhibitor, 0.01 to 1% by weight of a fluorine-containing compound, and 0.01 to 5% by weight of a corrosion inhibitor. It may include a water stabilizer, 0.001 to 2% by weight of a compound containing a sulfonic acid group, and the remaining amount of water.
본 발명의 식각 조성물은 보조산화제 및 지방족사이클릭 케톤 화합물, 락톤 화합물 또는 이들의 혼합물을 과수안정화제로 포함함으로써 식각 조성물을 안정화시켜 식각 처리매수 및 처리시간이 증가하여도 식각 속도, 식각 균일성 등의 식각 특성에 변화가 없어 우수한 식각 성능 및 식각 특성을 가진다.The etching composition of the present invention includes an auxiliary oxidizing agent and an aliphatic cyclic ketone compound, a lactone compound, or a mixture thereof as a water stabilizer, thereby stabilizing the etching composition so that the etching rate, etching uniformity, etc. It has excellent etching performance and etching characteristics because there is no change in etching characteristics.
또한 본 발명의 식각방법은 본 발명의 식각 조성물을 사용하여 식각함으로써 우수한 식각 성능을 가진다.In addition, the etching method of the present invention has excellent etching performance by etching using the etching composition of the present invention.
도 1은 실시예 1에 따른 식각액 조성물의 제조 후 각각 0일, 5일이 경과된 식각액을 이용하여 몰리브덴 티타늄 합금막(MoTi)을 80s식각한 후 시편의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진이다.
도 2는 실시예 1에 따른 식각액 조성물의 제조 후 각각 0일, 5일이 경과된 식각액을 이용하여 구리/몰리브덴-티타늄 합금 이중막(상부 구리 두께 5000Å 하부 몰리브덴-티타늄 300Å)을 150s식각한 후 시편의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진이다.
도 3은 비교예 1에 따른 식각액 조성물의 제조 후 각각 0일, 5일이 경과된 식각액을 이용하여 몰리브덴 티타늄 합금막(MoTi)을 80s식각한 후 시편의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진이다.
도 4는 비교예 1에 따른 식각액 조성물의 제조 후 각각 0일, 5일이 경과된 식각액을 이용하여 구리/몰리브덴-티타늄 합금 이중막(상부 구리 두께 5000Å 하부 몰리브덴-티타늄 300Å)을 150s식각한 후 시편의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진이다.1 is a photograph of a cross-section of a specimen observed with a scanning electron microscope after etching a molybdenum-titanium alloy film (MoTi) for 80 s using an etchant 0 and 5 days after preparing the etchant composition according to Example 1, respectively. .
Figure 2 is a copper / molybdenum-titanium alloy double film (upper copper thickness 5000Å lower molybdenum-titanium 300Å) using an etchant 0 days and 5 days after preparing the etchant composition according to Example 1, respectively, after etching for 150 s This is a photograph of a cross-section of the specimen observed with a scanning electron microscope.
3 is a photograph of a cross section of a specimen observed with a scanning electron microscope after etching a molybdenum-titanium alloy film (MoTi) for 80 s using an etchant 0 days and 5 days after preparing the etchant composition according to Comparative Example 1, respectively. .
4 is a copper / molybdenum-titanium alloy double film (upper copper thickness 5000Å lower molybdenum-titanium 300Å) using an etchant 0 days and 5 days after preparation of the etchant composition according to Comparative Example 1, respectively, after etching for 150 s This is a photograph of a cross-section of the specimen observed with a scanning electron microscope.
본 발명은 보조산화제 및 특정한 과수안정화제를 포함함으로써 안정성이 우수하며, 식각 특성이 향상된 식각 조성물을 제공하는 것으로, The present invention provides an etching composition having excellent stability and improved etching characteristics by including an auxiliary oxidizing agent and a specific hydrogen stabilizer,
본 발명의 식각 조성물은, 과산화수소; 은, 철, 구리, 니켈, 망간 및 세륨으로부터 선택되는 하나 이상의 이온 또는 이들 이온을 포함하는 유기 또는 무기화합물인 보조산화제; 부식방지제; 및 지방족사이클릭 케톤 화합물, 락톤 화합물 또는 이들의 혼합물인 과수안정화제;를 포함한다.The etching composition of the present invention, hydrogen peroxide; an auxiliary oxidizing agent which is an organic or inorganic compound containing one or more ions selected from silver, iron, copper, nickel, manganese, and cerium; corrosion inhibitor; and an aliphatic cyclic ketone compound, a lactone compound, or a water stabilizer that is a mixture thereof.
한국공개특허 제2016-0041873는 주산화제로 과산화수소와 보조산화제로 은, 철, 구리, 니켈, 망간 및 세륨으로부터 선택되는 하나 이상의 이온 또는 이들 이온을 포함하는 유기 또는 무기화합물의 조합으로 식각 특성을 향상시키면서도 석출물이 발생하는 문제점을 개선하였다.Korean Patent Publication No. 2016-0041873 improves etching characteristics with hydrogen peroxide as the main oxidizing agent and one or more ions selected from silver, iron, copper, nickel, manganese and cerium as the auxiliary oxidizing agent or a combination of organic or inorganic compounds containing these ions Improved the problem of precipitates while doing it.
그러나 본 발명자들은 한국공개특허 제2016-0041873의 보조산화제의 전이금속에 의해 주산화제인 과산화수소 및 유기물이 분해되어 식각 조성물의 조성변화가 생기는 문제점을 발견하여 특정한 과수안정화제를 포함시킴으로써 이에 대한 문제점을 개선하였으며, 동시에 식각 특성을 향상시킬 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.However, the inventors of the present invention found a problem in that the composition of the etching composition is changed due to the decomposition of hydrogen peroxide and organic matter, which are the main oxidizing agent, by the transition metal of the auxiliary oxidizing agent of Korean Patent Publication No. 2016-0041873. and, at the same time, it was found that the etching characteristics could be improved, and the present invention was completed.
본 발명의 식각 조성물은 주산화제인 과산화수소; 은, 철, 구리, 니켈, 망간 및 세륨으로부터 선택되는 하나 이상의 이온 또는 이들 이온을 포함하는 유기 또는 무기화합물인 보조산화제 및 부식방지제의 조합에 특정한 과수안정화제인 지방족사이클릭 케톤 화합물, 락톤 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함시킴으로써 식각 조성물의 과산화수소를 극히 안정화시켜 식각 조성물의 안정성을 높인다.The etching composition of the present invention includes hydrogen peroxide as a main oxidizing agent; At least one ion selected from silver, iron, copper, nickel, manganese, and cerium, or an aliphatic cyclic ketone compound, a lactone compound, or these as a hydrostatic stabilizer specific to a combination of an auxiliary oxidizing agent and a corrosion inhibitor, which are organic or inorganic compounds containing these ions By including a mixture of the hydrogen peroxide of the etching composition is extremely stabilized to increase the stability of the etching composition.
즉, 본 발명의 지방족사이클릭 케톤 화합물, 락톤 화합물 또는 이들의 혼합물인 과수안정화제는 식각 공정시 증가하게 되는 금속이온 농도가 높아짐에 따라 진행되는 과산화수소의 분해반응을 억제하여 식각특성을 오랫동안 유지시킨다.That is, the hydrogen peroxide stabilizer, which is an aliphatic cyclic ketone compound, a lactone compound or a mixture thereof of the present invention, suppresses the decomposition reaction of hydrogen peroxide, which proceeds as the metal ion concentration increases during the etching process, and maintains the etching characteristics for a long time. .
따라서 본 발명의 식각 조성물은 종래의 식각 조성물과 대비하여 식각공정시 과산화수소가 안정화되어 식각 처리매수 및 처리시간이 증가하여도 식각 속도, 식각 균일성 등의 식각 특성에 변화가 없어 우수한 식각 성능을 가진다.Therefore, compared to the conventional etching composition, the etching composition of the present invention has excellent etching performance because hydrogen peroxide is stabilized during the etching process, and there is no change in etching characteristics such as etching rate and etching uniformity even when the number of etching sheets and processing time increase. .
또한 본 발명의 식각 조성물은 식각 공정시 과산화소수를 안정화시키는 동시에 이중 또는 다중 전이금속막의 식각 공정시 선택적으로 금속간 계면을 보호하여, 계면 과식각을 억제하여 안정적인 식각 공정을 가능하게 하며, 식각 조성물 중의 과산화수소의 함량을 일정하게 유지 시키고, 부식억제제의 분해를 억제하며, 이로 인해 식각 속도와 etch bias, 금속damage 발생을 억제시키는 등의 식각 특성을 개선시킨다.In addition, the etching composition of the present invention stabilizes hydrogen peroxide during the etching process and at the same time selectively protects the intermetallic interface during the etching process of a double or multiple transition metal film, thereby suppressing over-etching of the interface to enable a stable etching process, and the etching composition It keeps the hydrogen peroxide content constant, suppresses the decomposition of corrosion inhibitors, and improves etching characteristics such as etch speed, etch bias, and suppression of metal damage.
나아가 본 발명의 식각 조성물은 부식억제제의 분해를 억제하면서 구리 식각이 발생하지 않아 화소전극 하부의 금속, 특히 구리로 형성된 배선의 식각을 억제하여 배선의 단선과 금속막의 산화로 인한 불량 등을 야기하지 않는다.Furthermore, the etching composition of the present invention suppresses the decomposition of the corrosion inhibitor and does not cause etching of copper, thereby suppressing the etching of metal under the pixel electrode, especially copper, to prevent defects due to disconnection of the wiring and oxidation of the metal film. .
바람직하게 본 발명의 일 실시예에 따른 과수안정화제는 식각 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 5중량%로 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.5 내지 3중량%로 포함될 수 있다.Preferably, the water stabilizer according to one embodiment of the present invention may be included in an amount of 0.1 to 5% by weight, more preferably 0.5 to 3% by weight, based on the total weight of the etching composition.
바람직하게 본 발명의 일 실시예에 따른 지방족사이클릭 케톤 화합물은 하기 화학식 1의 화합물이며, 상기 락톤 화합물은 하기 화학식 2 또는 4의 화합물일 수 있다.Preferably, the aliphatic cyclic ketone compound according to an embodiment of the present invention is a compound represented by Formula 1 below, and the lactone compound may be a compound represented by Formula 2 or 4 below.
[화학식 1][Formula 1]
[화학식 2][Formula 2]
[화학식 3][Formula 3]
[화학식 4][Formula 4]
(상기 화학식 1 내지 4에서,(In Formulas 1 to 4,
R1 내지 R8, R11 내지 R16 및 R21 내지 R24 및 R31 내지 R34는 서로 독립적으로 수소, 하이드록시, (C1-C10)알킬, 하이드록시(C1-C10)알킬 또는 (C1-C10)알콕시이며;R 1 to R 8 , R 11 to R 16 and R 21 to R 24 and R 31 to R 34 are each independently hydrogen, hydroxy, (C1-C10)alkyl, hydroxy (C1-C10)alkyl or (C1 -C10) alkoxy;
A는 O 또는 CR35R36이며;A is O or CR 35 R 36 ;
R35 내지 R36은 서로 독립적으로 수소 하이드록시, (C1-C10)알킬, 하이드록시(C1-C10)알킬, (C1-C10)알콕시 또는 (C6-C12)아릴이며; R 35 to R 36 are each independently hydrogen hydroxy, (C1-C10)alkyl, hydroxy(C1-C10)alkyl, (C1-C10)alkoxy or (C6-C12)aryl;
n 및 m은 서로 독립적으로 0 내지 7의 정수이다.)n and m are independently of each other an integer from 0 to 7.)
본 발명의 상기 화학식 1 내지 3에서 R1 내지 R8은 서로 독립적으로 수소 또는 (C1-C10)알킬이며; R11 내지 R16는 서로 독립적으로 수소, 하이드록시, (C1-C10)알킬 또는 하이드록시(C1-C10)알킬이며; R21 내지 R24는 서로 독립적으로 수소 또는 (C1-C10)알킬이며; n 및 m은 서로 독립적으로 0 내지 5의 정수일 수 있으며, R31 내지 R36은 서로 독립적으로 수소, (C1-C10)알킬, (C1-C10)알콕시 또는 (C6-C12)아릴이며, 보다 바람직하게는 R1 내지 R8은 서로 독립적으로 수소 또는 (C1-C7)알킬이며; R11 내지 R16는 서로 독립적으로 수소, 하이드록시, (C1-C7)알킬 또는 하이드록시(C1-C7)알킬이며; R21 내지 R24는 서로 독립적으로 수소 또는 (C1-C7)알킬이며; R31 내지 R36은 서로 독립적으로 수소, (C1-C10)알킬 또는 (C1-C10)알콕시이며; n 및 m은 서로 독립적으로 0 내지 4의 정수일 수 있다.In Formulas 1 to 3 of the present invention, R 1 to R 8 are each independently hydrogen or (C1-C10)alkyl; R 11 to R 16 are each independently hydrogen, hydroxy, (C1-C10)alkyl or hydroxy(C1-C10)alkyl; R 21 to R 24 are each independently hydrogen or (C1-C10)alkyl; n and m may be each independently an integer of 0 to 5, R 31 to R 36 are each independently hydrogen, (C1-C10) alkyl, (C1-C10) alkoxy or (C6-C12) aryl, more preferably Preferably, R 1 to R 8 are each independently hydrogen or (C1-C7)alkyl; R 11 to R 16 are each independently hydrogen, hydroxy, (C1-C7)alkyl or hydroxy(C1-C7)alkyl; R 21 to R 24 are each independently hydrogen or (C1-C7)alkyl; R 31 to R 36 are each independently hydrogen, (C1-C10)alkyl or (C1-C10)alkoxy; n and m may be each independently an integer of 0 to 4.
구체적으로 본 발명의 과수안정화제는 하기 화합물에서 선택될 수 있으나, 이에 한정이 있는 것은 아니다.Specifically, the water stabilizer of the present invention may be selected from the following compounds, but is not limited thereto.
본 발명에 기재된 「알킬」및 「알콕시」는 직쇄 또는 분쇄 형태를 모두 포함하며, 「히드록시알킬」은 상기에서 정의된 알킬기에 히드록시기가 결합된 OH-알킬을 의미한다."Alkyl" and "alkoxy" described in the present invention include both straight-chain or branched forms, and "hydroxyalkyl" refers to OH-alkyl in which a hydroxy group is bonded to the alkyl group defined above.
또한, 본 발명에 기재되어 있는 (C1-C10)알킬기는 바람직하게는 (C1-C7)알킬, 보다 바람직하게는 (C1-C5)알킬이다.In addition, the (C1-C10)alkyl group described in the present invention is preferably (C1-C7)alkyl, more preferably (C1-C5)alkyl.
이하 본 발명은 식각 조성물의 각 구성성분에 대해 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail for each component of the etching composition.
a) 과산화수소a) hydrogen peroxide
본 발명의 식각 조성물에서 과산화수소는 전이금속 또는 금속막의 전이금속 또는 금속의 주 산화제로 작용한다.In the etching composition of the present invention, hydrogen peroxide acts as the main oxidizing agent of the transition metal or metal of the transition metal or metal film.
본 발명의 일 실시예에 따른 과산화수소는 식각 조성물 총 중량에 대하여 5 내지 30중량%로 포함될 수 있다. 과산화수소가 10중량% 미만으로 포함될 경우 전이금속의 산화력이 충분하지 않아 식각이 이루어지지 않을 수 있으며,30중량% 초과하여 포함되는 경우 식각 속도가 너무 빨라 공정 제어가 어려워지는 문제가 있다. 바람직한 식각속도를 구현할 수 있어 식각 잔사 및 식각 불량을 방지할 수 있으며, 시디로스(CD loss)가 감소하고 공정 조절이 용이하다는 측면에서 5 내지 25중량%, 바람직하게 15 내지 25중량%로 포함될 수 있다.Hydrogen peroxide according to an embodiment of the present invention may be included in an amount of 5 to 30% by weight based on the total weight of the etching composition. When hydrogen peroxide is included in less than 10% by weight, the oxidizing power of the transition metal is not sufficient, so that etching may not be performed. It is possible to implement a desirable etching rate to prevent etching residues and etching defects, and in terms of reducing CD loss and facilitating process control, it may be included in an amount of 5 to 25% by weight, preferably 15 to 25% by weight. there is.
b) 보조산화제b) auxiliary oxidizing agent
본 발명의 일 실시예에 따른 보조산화제는 은, 철, 구리, 니켈, 망간 및 세륨으로부터 선택되는 하나 이상의 이온 또는 이들 이온을 포함하는 유기 또는 무기화합물일 수 있다.The auxiliary oxidizing agent according to an embodiment of the present invention may be one or more ions selected from silver, iron, copper, nickel, manganese, and cerium, or an organic or inorganic compound containing these ions.
바람직하게 본 발명의 보조산화제는 은(Ag), 철(Fe), 구리(Cu), 니켈(Ni), 망간(Mn) 및 세륨(Ce)으로부터 선택되는 하나 이상의 이온을 포함하는 무기산염일 수 있으며, 바람직하게는 구리 또는 철이온을 포함하는 무기산염일 수 있다. Preferably, the auxiliary oxidizing agent of the present invention may be an inorganic acid salt containing one or more ions selected from silver (Ag), iron (Fe), copper (Cu), nickel (Ni), manganese (Mn) and cerium (Ce), , preferably an inorganic acid salt containing copper or iron ions.
본 발명의 보조산화제는 식각속도를 증가시키면서도 석출물을 발생하지 않은 효과를 가지기위한 측면에서 바람직하게 주산화제인 과산화수소 100 중량부 대비 상기 보조산화제의 함량이 0.02 내지 10 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 10중량부, 보다 바람직하게는 1 내지 5 중량부로 사용될 수 있다.In terms of increasing the etching rate and not generating precipitates, the auxiliary oxidizing agent of the present invention preferably has an amount of 0.02 to 10 parts by weight, preferably 0.1 to 10 parts by weight, relative to 100 parts by weight of hydrogen peroxide, which is the main oxidizing agent. parts by weight, more preferably 1 to 5 parts by weight.
c)부식방지제c) corrosion inhibitor
부식방지제는 소스 드레인 전극으로 사용되는 금속막 특히 구리막의 식각을 방지하는 작용을 하는 것으로, 분자내에 산소, 황 및 질소에서 선택되는 하나 또는 둘이상의 헤테로 원자를 포함하는 헤테로고리 화합물일 수 있다.The corrosion inhibitor acts to prevent etching of a metal film used as a source-drain electrode, particularly a copper film, and may be a heterocyclic compound containing one or two or more heteroatoms selected from oxygen, sulfur, and nitrogen in a molecule.
본 발명에 기재된 헤테로고리 화합물은 단환식의 헤테로고리 화합물 및 단환식의 헤테로고리와 벤젠고리의 축합구조를 갖는 다환식 헤테로고리 화합물도 포함하며, 구체적으로 헤테로고리 방향족 화합물 및 헤테로고리 지방족 화합물에서 선택되는 하나 또는 둘이상일 수 있다.The heterocyclic compound described in the present invention includes a monocyclic heterocyclic compound and a polycyclic heterocyclic compound having a condensation structure of a monocyclic heterocyclic ring and a benzene ring, specifically selected from heterocyclic aromatic compounds and heterocyclic aliphatic compounds. It can be one or more than one.
본 발명의 일 실시예에 따른 부식방지제의 구체적인 예로는 옥사졸(oxazole),이미다졸(imidazole), 피라졸(pyrazole), 트리아졸(triazole), 테트라졸(tetrazole), 5-아미노테트라졸(5-aminotetrazole), 메틸테트라졸(methyltetrazole), 피페라진(piperazine), 메틸피페라진(methylpiperazine), 히드록실에틸피페라진 (hydroxyethylpiperazine), 벤즈이미다졸(benzimidazole), 벤즈피 라졸(benzpyrazole), 톨루트리아졸(tolutriazole), 히드로톨루트리아졸(hydrotolutriazole) 또는 히드록시톨루트리아졸(hydroxytolutriazole)일 수 있으며, 바람직하게는 테트라졸, 5-아미노테트라졸 및 메틸테트라졸에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다. Specific examples of the corrosion inhibitor according to an embodiment of the present invention include oxazole, imidazole, pyrazole, triazole, tetrazole , 5-aminotetrazole ( 5-aminotetrazole), methyltetrazole , piperazine, methylpiperazine, hydroxyethylpiperazine, benzimidazole, benzpyrazole , tolute It may be tolutriazole, hydrotolutriazole or hydroxytolutriazole, preferably one or two or more selected from tetrazole, 5-aminotetrazole and methyltetrazole. can
본 발명의 일 실시예에 따른 부식 방지제는 부식방지 성능이 충분하여 소스 드레인 전극으로 사용되는 금속막의 부식을 충분히 억제하면서도 화소 전극을 이루는 몰리브덴 합금막, 인듐과 주석 산화막 또는 몰리브덴 합금막과 인듐과 주석 산화막의 다중막에 대한 식각 속도를 저하시키지 않기 위한 측면에서 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 2 중량%, 바람직하게 0.1 내지 2 중량% 포함될 수 있다.The corrosion inhibitor according to an embodiment of the present invention has sufficient anti-corrosion performance to sufficiently suppress corrosion of a metal film used as a source-drain electrode, while a molybdenum alloy film, an indium and tin oxide film, or a molybdenum alloy film and indium and tin constituting a pixel electrode It may be included in an amount of 0.01 to 2% by weight, preferably 0.1 to 2% by weight, based on the total weight of the composition in order not to reduce the etching rate of the multilayer oxide film.
본 발명의 식각 조성물은 함불소화합물 및 술폰산기를 포함하는 화합물을 더 포함할 수 있다.The etching composition of the present invention may further include a fluorine-containing compound and a compound containing a sulfonic acid group.
d) 함불소화합물d) Fluorinated compounds
본 발명의 식각 조성물에 더 포함될 수 있는 함불소화합물은 이중금속막 일례로 구리/몰리브덴 막을 동시에 식각할 때 몰리브덴 막의 식각 속도를 향상시켜 테일랭스를 감소시켜 주고,식각시 필연적으로 발생하게 되는 몰리브덴의 잔사를 제거하는 작용을 한다. 몰리브덴의 테일 증가는 휘도를 감소시킬 수 있으며, 잔사가 기판 및 하부막에 남게 되면 전기적인 쇼트,배선 불량 및 휘도를 감소시키므로 반드시 제거해야 한다.The fluorine-containing compound that may be further included in the etching composition of the present invention improves the etching rate of the molybdenum film to reduce tail length when a copper/molybdenum film is simultaneously etched as an example of a double metal film, and removes molybdenum that is inevitably generated during etching. It works by removing residue. An increase in the molybdenum tail can reduce the luminance, and if the residue remains on the substrate and the lower film, it must be removed because it reduces electrical shorts, poor wiring, and luminance.
본 발명의 일 실시예에 따른 함불소화합물은 해리되어 F- 또는 HF2 -를 발생시킬 수 있는 화합물이면 모두 가능하나, 구체적인 예로는 HF,NaF, KF, AlF3, HBF4, NH4F , NH4HF2, NaHF2, KHF2 및 NH4BF4에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 식각 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 2중량%,금속 잔사 일례로 구리/몰리브덴 막에서 몰리브덴의 잔사를 효과적인 제거 및 유리기판 등의 하부막의 식각을 억제하기위한 측면에서 바람직하게는 0.01 내지 1중량%로 포함될 수 있다. The fluorinated compound according to an embodiment of the present invention can be any compound capable of dissociating to generate F - or HF 2 - , but specific examples include HF, NaF, KF, AlF 3 , HBF 4 , NH 4 F, It may be one or two or more selected from NH 4 HF 2 , NaHF 2 , KHF 2 and NH 4 BF 4 , 0.01 to 2% by weight based on the total weight of the etching composition, metal residues, for example, residues of molybdenum in a copper / molybdenum film In terms of effective removal and suppression of etching of a lower film such as a glass substrate, it may preferably be included in an amount of 0.01 to 1% by weight.
e) 술폰산기를 포함하는 화합물e) compounds containing sulfonic acid groups
술폰산기를 포함하는 화합물은 절연막인 SiNx를 보호하여 불소 화합물이 있는 상태에서 몰리브덴 합금 및 인듐과 주석 산화막의 식각 속도는 유지하면서 SiNx의 식각 속도를 감소시키는 역할을 한다. 즉, 술폰산기 함유 화합물은 몰리브덴 합금막 및 인듐/주석 산화막의 식각과 비교하여, SiNx의 식각의 선택비를 조절할 수 있다.The compound containing a sulfonic acid group serves to reduce the etching rate of SiNx while maintaining the etching rate of the molybdenum alloy and indium and tin oxide films in the presence of a fluorine compound by protecting SiNx, which is an insulating film. That is, the sulfonic acid group-containing compound can adjust the selectivity of SiNx etching compared to the etching of the molybdenum alloy film and the indium/tin oxide film.
상기 술폰산 기를 갖는 화합물은 SiNx의 식각의 선택비 조절효과를 향상시키기위한 측면에서 조성물 총 중량에 대하여 0.001 내지 2 중량%, 또는 0.01 내지 2 중량%, 또는 0.01 내지 1 중량% 포함될 수 있다. The compound having a sulfonic acid group may be included in an amount of 0.001 to 2% by weight, or 0.01 to 2% by weight, or 0.01 to 1% by weight based on the total weight of the composition in order to improve the effect of controlling the selectivity of SiNx etching.
본 발명의 일 실시예에 따른 술폰산(sulfonate)기를 갖는 화합물에는 알킬 술폰산(alkyl sulfonate), 알킬 디술폰산(alkyldisulfonate), 알킬벤젠 술폰산(alkyl benzene sulfonate), 알킬나프탈렌 술폰산(alkyl naphthalene sulfonate), 알킬페닐에테르 디술폰산(alkyl phenylether disulfonate), 포름알데히드(formaldehyde)와 나프탈렌 술폰산(naphthalene sulfonate)의 중합체, 아크릴아미도메틸프로판 술폰산(acrylamide methylpropane sulfonate)의 중합체, 아크릴산(acrylic acid)과 아크릴아미도메틸프로판 술폰산(acrylamide methylpropane sulfonate)의 공중합체 및 비닐벤젠 술폰산(vinylbenzene sulfonate) 중합체 등, 술폰산기 및 그 염을 갖고 있는 저분자 및 고분자 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있으며, 바람직하게는 아크릴산(acrylic acid)과 아크릴아미도메틸프로판 술폰산(acrylamide methylpropane sulfonate)의 공중합체일 수 있으며, 이의 구체적인 일례로 폴리(아크릴산-아크릴아미도-2-메틸프로판 술폰산)일 수 있다.Compounds having a sulfonate group according to an embodiment of the present invention include alkyl sulfonate, alkyl disulfonate, alkyl benzene sulfonate, alkyl naphthalene sulfonate, and alkylphenyl Ether disulfonic acid (alkyl phenylether disulfonate), polymer of formaldehyde and naphthalene sulfonate, polymer of acrylamide methylpropane sulfonate, acrylic acid and acrylamidomethylpropane sulfonic acid (acrylamide methylpropane sulfonate) copolymer and vinylbenzene sulfonate polymer, etc., may be at least one selected from the group consisting of low-molecular and high-molecular compounds having sulfonic acid groups and their salts, preferably acrylic acid (acrylic acid) and acrylamidomethylpropane sulfonic acid (acrylamide methylpropane sulfonate), and a specific example thereof may be poly(acrylic acid-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid).
f) 물f) water
본 발명의 식각 조성물에서 물은 특별히 한정되는 것은 아니나,탈이온수가 바람직할 수 있으며,물 속에 이온이 제거된 정도인 비저항값이 18MQ/cm이상인 탈이온수가 보다 바람직할 수 있다.In the etching composition of the present invention, water is not particularly limited, but deionized water may be preferable, and deionized water having a resistivity value of 18 MQ/cm or more, which is a degree of removal of ions in water, may be more preferable.
상기 물은 식각 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 양으로 포함될 수 있다.The water may be included in an amount such that the total weight of the etching composition is 100% by weight.
본 발명의 식각 조성물은 바람직하게 5 내지 30 중량%의 과산화수소, 0.0001 내지 2 중량%의 보조산화제, 0.01 내지 2 중량%의 부식방지제, 0.01 내지 1 중량%의 함불소 화합물, 0.01 내지 5 중량%의 과수안정제, 0.001 내지 2 중량%의 술폰산기를 포함하는 화합물 및 잔량의 물을 포함할 수 있다.The etching composition of the present invention preferably contains 5 to 30% by weight of hydrogen peroxide, 0.0001 to 2% by weight of an auxiliary oxidizing agent, 0.01 to 2% by weight of a corrosion inhibitor, 0.01 to 1% by weight of a fluorine-containing compound, and 0.01 to 5% by weight of a corrosion inhibitor. It may include a water stabilizer, 0.001 to 2% by weight of a compound containing a sulfonic acid group, and the remaining amount of water.
또한 본 발명은 본 발명의 식각 조성물을 이용하여 금속막을 식각하는 방법을 제공하는 것으로, 본 발명의 식각 방법은 본 발명의 식각 조성물을 금속 배선막에 접촉시켜 금속을 식각하는 단계;를 포함한다.In addition, the present invention provides a method of etching a metal film using the etching composition of the present invention, and the etching method of the present invention includes the step of etching the metal by bringing the etching composition of the present invention into contact with the metal wiring film.
본 발명에 기재된 금속 또는 금속막은 금속, 비금속 또는 전이금속 전이금속을 모두 포함하는 것을 의미하며, 바람직하게 전이금속일 수 있으며, 금속 또는 전이금속이 단독으로 포함될 수 있으며, 또는 금속 또는 전이금속들들의 혼합금속일 수 있다.The metal or metal film described in the present invention means to include all metals, non-metals, or transition metals, transition metals, and may preferably be transition metals, and may include metals or transition metals alone, or metals or transition metals. It can be a mixed metal.
구체적으로, 금속단독막, 금속합금막 또는 금속산화막일 수 있으며, 금속산화막의 일례로, ITO, IZO, IGZO 등을 들 수 있다.Specifically, it may be a single metal film, a metal alloy film, or a metal oxide film, and examples of the metal oxide film include ITO, IZO, IGZO, and the like.
본 발명의 일 실시예에 따른 식각 조성물이 적용될 수 있는 전이금속 또는 금속막은 구리, 몰리브덴, 티타늄, 인듐, 아연, 주석, 텅스텐, 은, 금, 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈 및 나이오븀에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 금속 또는 전이금속이 포함된 막일 수 있으며, 구체적인 일례로 구리막, 몰리브덴막, 티타늄막, 몰리브덴합금막, 인듐합금막일 수 있으며, 바람직하게 몰리브덴합금막일 수 있다.The transition metal or metal film to which the etching composition according to an embodiment of the present invention can be applied is copper, molybdenum, titanium, indium, zinc, tin, tungsten, silver, gold, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, and niobium. It may be a film containing one or more selected metals or transition metals, and as a specific example, it may be a copper film, a molybdenum film, a titanium film, a molybdenum alloy film, or an indium alloy film, and preferably a molybdenum alloy film.
본 발명의 일 실시예에 따른 전이금속 또는 금속막은 단일막, 이중막 또는 다중막 모두에 적용가능하다.A transition metal or metal film according to an embodiment of the present invention can be applied to all of a single film, a double film, or a multilayer film.
본 발명의 일 실시예에 따른 구리/몰리브덴막 또는 구리/몰리브덴합금막은 하나이상의 구리(Cu)막과 1이상의 몰리브덴(Mo)막 및/또는 몰리브덴합금막(Mo-alloy)이 상호 적층된 다중막일 수 있으며, 상기 다중막은 Cu/Mo(Mo-alloy)이중막, Cu/Mo(Mo-alloy)/Cu 또는 Mo(Mo-alloy)/Cu/Mo(alloy)의 삼중막을 포함할 수 있다. 상기 막의 순서는 기판의 물질, 접합성에 따라 적절히 조절할 수 있다.A copper/molybdenum film or a copper/molybdenum alloy film according to an embodiment of the present invention is a multi-layer in which one or more copper (Cu) films and one or more molybdenum (Mo) films and/or molybdenum alloy films (Mo-alloy) are mutually stacked. The multilayer may include a Cu/Mo(Mo-alloy) double layer, a Cu/Mo(Mo-alloy)/Cu or a Mo(Mo-alloy)/Cu/Mo(alloy) triple layer. The order of the films may be appropriately adjusted according to the material and bonding properties of the substrate.
본 발명의 일 실시에 따른 몰리브데늄합금막은 몰리브데늄-텡스텐(Mo-W), 몰리브데늄-티타늄(Mo-Ti), 몰리브데늄-니오비늄(Mo-Nb), 몰리브데늄-크롬(Mo-Cr) 또는 몰리브데늄-탄탈륨(Mo-Ta)으로 구성될 수 있으며, 상기 몰리브데늄막 또는 몰리브데늄합금막은 잔사없이 효율적인 식각을 하기 위한 측면에서 100 ~ 500Å, 상기 구리막은 1000 ~ 10,000Å의 두께를 갖도록 증착할 수 있다.Molybdenum alloy film according to an embodiment of the present invention is molybdenum-tungsten (Mo-W), molybdenum-titanium (Mo-Ti), molybdenum-niobinium (Mo-Nb), molybdenum It may be composed of denium-chromium (Mo-Cr) or molybdenum-tantalum (Mo-Ta), and the molybdenum film or molybdenum alloy film is 100 to 500 Å in terms of effective etching without residue. The copper film may be deposited to have a thickness of 1000 to 10,000 Å.
바람직하게 본 발명의 금속 배선막은 몰리브덴막, 몰리브덴 합금막, 인듐과 주석 산화막으로부터 선택되는 단일막 또는 이들 중 둘 이상이 적층된 다중막일 수 있다. Preferably, the metal interconnection film of the present invention may be a single film selected from a molybdenum film, a molybdenum alloy film, and an indium and tin oxide film, or a multi-layer stacked of two or more of them.
발명의 식각방법의 일 실시예에 따른 본 발명의 식각 조성물과 금속막의 접촉 시간은 당업자가 인식할 수 있는 범위라면 모두 가능하다.Any contact time between the etching composition of the present invention and the metal film according to an embodiment of the etching method of the present invention is within a range recognized by those skilled in the art.
본 발명의 식각방법은 본 발명의 주산화제인 과산화수소, 보조산화제, 식각억제제 및 특정한 과수안정화제의 특정조합인 식각 조성물을 이용함으로써 용이하고 효율적으로 향상된 식각특성을 가지도록 식각할 수 있는 매우 효율적인 방법이다.The etching method of the present invention is a very efficient method that can be easily and efficiently etched to have improved etching characteristics by using an etching composition that is a specific combination of hydrogen peroxide, a secondary oxidizing agent, an etching inhibitor, and a specific fruit water stabilizer as the main oxidizing agent of the present invention. am.
구체적으로 본 발명의 식각방법은 기판 상에 금속막을 증착하는 단계; 상기 금속막 상에 포토레지스트 막을 형성한 후 패턴화하는 단계; 및 본 발명의 식각 조성물을 사용하여 상기 패턴화된 포토레지스트막이 형성된 금속막을 식각하는 단계;를 포함하여 수행될 수 있다.Specifically, the etching method of the present invention includes depositing a metal film on a substrate; patterning after forming a photoresist film on the metal film; and etching the metal film on which the patterned photoresist film is formed using the etching composition of the present invention.
상기 기판 위에 형성되는 금속막은 단일막, 이중금속막 또는 다중금속막(다층금속막)일 수 있으며, 이중금속막 또는 다중금속막일 경우 그 적층 순서가 특별히 한정되지 않는다.The metal film formed on the substrate may be a single film, a double metal film, or a multi-metal film (multi-layer metal film), and in the case of a double metal film or a multi-metal film, the stacking order is not particularly limited.
또 ,상기 식각방법은 기판과 전이금속막 사이 즉 ,기판과 전이금속막 사이 일례로 구리/몰리브덴 막일 경우 기판과 구리막 사이 또는 기판과 몰리브덴 막 사이에 반도체 구조물을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the etching method may include forming a semiconductor structure between the substrate and the transition metal film, that is, between the substrate and the transition metal film, for example, between the substrate and the copper film or between the substrate and the molybdenum film in the case of a copper / molybdenum film. .
상기 반도체 구조물은 액정표시장치,플라즈마 디스플레이 패널 등 표시장치용 반도체 구조물일 수 있다. 구체적으로는 상기 반도체 구조물은 유전체막, 도전막,및 비정질 또는 다결정 등의 실리콘막 중에서 선택되는 막을 1층 이상 포함하는 것일 수 있으며, 이들 반도체 구조물은 통상의 방법에 따라 제조될 수 있다.The semiconductor structure may be a semiconductor structure for a display device such as a liquid crystal display device or a plasma display panel. Specifically, the semiconductor structure may include one or more layers of a film selected from a dielectric film, a conductive film, and an amorphous or polycrystalline silicon film, and these semiconductor structures may be manufactured according to a conventional method.
이하 본 발명을 실시예에 의해 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by examples. However, the following examples are merely illustrative of the present invention, and the content of the present invention is not limited to the following examples.
[실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 9] [Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 9]
하기 표 1에 기재된 성분함량으로 각 성분을 혼합하여 본 발명에 따른 실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 9의 식각 조성물을 제조하였다.Etching compositions of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 9 according to the present invention were prepared by mixing each component in the component content shown in Table 1 below.
[중량%]hydrogen peroxide
[weight%]
[중량%]auxiliary oxidizer
[weight%]
[중량%]corrosion inhibitor
[weight%]
[중량%]fluorine-containing compounds
[weight%]
[중량%]fruit tree stabilizer
[weight%]
[중량%]Compounds containing sulfonic acid groups
[weight%]
[중량 %]deionized water
[weight %]
상기 표 1에서 사용된 약어는 다음과 같다.Abbreviations used in Table 1 are as follows.
BTA : 벤조트리아졸(benzotriazole), BTA: benzotriazole,
PEG : 폴리에틸렌글리콜(Poly(ethylene glycol, 평균중량분자량 400),PEG: Poly(ethylene glycol, average weight molecular weight 400),
SI: 폴리(아크릴산-아크릴아미도-2-메틸프로판 술폰산) (poly(Acrylic Acid-2-Acrylamido-2-Methylpropane Sulfonic Acid, 평균중량분자량 20000)SI: poly(Acrylic Acid-2-Acrylamido-2-Methylpropane Sulfonic Acid, average weight molecular weight 20000)
<실험예 1> 식각 조성물의 성능 테스트<Experimental Example 1> Performance test of etching composition
상기 실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 9의 식각 조성물의 특성을 알아보기 위해 식각 조성물의 성능을 테스트하였다.The performance of the etching compositions of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 9 was tested to determine the characteristics of the etching compositions.
먼저 경시일에 따른 과산화수소의 분해를 확인하기 위하여 경시 5일이 경과된 실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 9의 각각의 식각조성물의 과수함량을 분석하여 경시 0일 대비 과수분해율을 구하였다. First, in order to confirm the decomposition of hydrogen peroxide according to the passage of time, the water content of each of the etching compositions of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 9 after 5 days of passage of time was analyzed to obtain a water decomposition rate compared to 0 days of passage.
또한 유리 기판 상에 두께 300Å의 몰리브덴-티타늄 합금막인 단일막과 구리/몰리브덴-티타늄 합금 이중막(상부 구리 두께 5000Å 하부 몰리브덴-티타늄 300Å)을 각각 별도로 증착한 다음 포토리소그래피 공정을 진행하여 패턴을 형성시켜 시편을 제조하였다. 식각은 스프레이가 가능한 장비 (Mini-etcher ME-001)에서 진행하였다. In addition, a 300 Å thick molybdenum-titanium alloy single film and a copper/molybdenum-titanium alloy double film (upper copper thickness 5000 Å, lower molybdenum-titanium 300 Å) are separately deposited on a glass substrate, and then a photolithography process is performed to form a pattern. Formed to prepare a specimen. Etching was performed in a sprayable equipment (Mini-etcher ME-001).
식각 특성을 확인하기 위해서 몰리브덴 티타늄 합금막을 80초 동안 식각 하였고, 소스드레인 배선으로 사용중인 구리막 손상(damage) 정도를 확인하기 위하여 150초 동안 식각을 하였다.In order to check the etching characteristics, the molybdenum-titanium alloy film was etched for 80 seconds, and to check the extent of damage to the copper film used as the source-drain wiring, it was etched for 150 seconds.
식각 후 몰리브덴 합금막의 식각 특성과 구리막의 두께 변화를 주사전자 현미경(Hitachi, S-4800)을 이용하여 관찰 하였다.After etching, the etching characteristics of the molybdenum alloy film and the thickness change of the copper film were observed using a scanning electron microscope (Hitachi, S-4800).
또한 도 1은 실시예 1에 따른 식각액 조성물의 제조 후 각각 0일, 5일이 경과된 식각액을 이용하여 몰리브덴 티타늄 합금막(MoTi)을 80s식각한 후 시편의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진이며, 도 3은 비교예 1에 따른 식각액 조성물의 제조 후 각각 0일, 5일이 경과된 식각액을 이용하여 몰리브덴 티타늄 합금막(MoTi)을 80s식각한 후 시편의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진으로, 도 1의 경우, 식각조성물의 보관일이 0일 및 5일이 경과되어도 MoTi 식각 특성을 확인할 수 있는 etch bias가 0.26, 0.25um로 동일하게 유지되는 것을 확인 할 수 있다. 반면, 과수안정화제가 포함되지 않은 도 3의 경우, 경시5일 경과시, etch bias가 40% 수준으로 감소하여 식각성능이 떨어짐을 확인 할 수 있다.도 2 및 도 4는 각각 실시예 1 및 비교예 1에 따른 식각액 조성물의 제조 후 각각 0일, 5일이 경과된 식각액을 이용하여 구리/몰리브덴-티타늄 합금 이중막(상부 구리 두께 5000Å 하부 몰리브덴-티타늄 300Å)을 150s식각한 후 시편의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 각각의 사진으로 도 2 및 도 4를 대비하여 보면 도 2 경우, 식각조성물의 보관 0일, 5일이 경과되어도 하부막을 형성하는 재료인 Cu구리막의 damage가 식각조성물에 150s 동안 노출되어도 0으로 나타났다. 이러한 결과는 과산화수소 분해, 유기물(예:구리 식각억제제)분해 등의 조성변화가 발생하지 않아 식각특성 변화가 일어나지 않음을 보여준다.In addition, Figure 1 is a photograph of a cross section of a specimen observed with a scanning electron microscope after etching a molybdenum-titanium alloy film (MoTi) for 80 s using an etchant 0 days and 5 days after the preparation of the etchant composition according to Example 1, respectively. 3 is a molybdenum-titanium alloy film (MoTi) etched for 80 s using an etchant 0 days and 5 days after preparing the etchant composition according to Comparative Example 1, respectively, and then observing the cross section of the specimen with a scanning electron microscope. As a photograph, in the case of FIG. 1, it can be seen that the etch bias, which can confirm the MoTi etching characteristics, remains the same at 0.26 and 0.25um even after the storage days of the etching composition are 0 and 5 days. On the other hand, in the case of FIG. 3 without the fruit water stabilizer, after 5 days of aging, the etch bias decreased to a level of 40%, confirming that the etching performance was poor. FIGS. 2 and 4 are respectively Example 1 and Comparative After preparing the etchant composition according to Example 1, the copper/molybdenum-titanium alloy double layer (upper copper thickness 5000 Å, lower molybdenum-titanium 300 Å) was etched for 150 s using the etchant after 0 and 5 days had elapsed, respectively, and then the cross section of the specimen was cut. In contrast to FIGS. 2 and 4 with each photograph observed with a scanning electron microscope, in the case of FIG. 2, even after 0 days and 5 days of storage of the etching composition, the damage to the Cu copper film, which is a material forming the lower film, is 150 s to the etching composition. It was shown to be 0 even when exposed for a period of time. These results show that compositional changes such as decomposition of hydrogen peroxide and decomposition of organic substances (eg, copper etch inhibitor) do not occur, so that etching characteristics do not change.
반면, 과수안정화제를 적용하지 않은 도 4의 경우, 경시 0일에서는 구리막에 대한 damage가 0이지만, 경시 5일이 경과되면 150s 동안 식각조성물에 노출되면 3930Å의 구리막 damage를 입는것으로 나타났다. 따라서 본 발명의 과수안정화제를 포함하지 않은 식각조성물은 과수나 유기물(구리 부식 억제제)의 분해가 촉진되면서 하부 구리막에 대한 damage도 증가하여 불량을 유발함을 확인 할 수 있다.On the other hand, in the case of FIG. 4 without applying the hydrostatic stabilizer, the damage to the copper film is 0 on the 0th day of aging, but 3930 Å of copper film damage when exposed to the etching composition for 150s after 5 days of aging. Therefore, it can be confirmed that the etching composition without the fruit water stabilizer of the present invention causes defects by increasing the damage to the lower copper film while promoting the decomposition of fruit water or organic matter (copper corrosion inhibitor).
구리 식각억제제의 분해 정도를 확인 하기 위하여 경시 5일이 경과된 실시예 1 내지 11 및 비교예 1 내지 9 각각의 식각조성물의 식각 특성을 비교하여 실험결과를 표 2에 정리하였다.In order to confirm the degree of decomposition of the copper etching inhibitor, the etching characteristics of each of the etching compositions of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 9 over time of 5 days were compared, and the experimental results are summarized in Table 2.
합금막 식각
bias(㎛)/ 80s 식각molybdenum titanium
alloy film etching
bias(㎛)/ 80s etching
150s etch 시 식각 두께
(Å)Copper/molybdenum-titanium double layer
Etch thickness at 150 s etch
(Å)
표2에서 보이는 바와 같이 비교예 1 내지 2의 식각 조성물의 평가 결과, CuSO4, Fe(NO3)3와 같은 보조산화제로서 전이금속 이온을 포함하는 화합물을 포함하는 식각 조성물이 경시0일에서 몰리브덴 티타늄 합금막의 식각 etch bias는 증가하지만, 경시5일 경과 후 과산화수소 분해에 의하여 etch bias가 감소하며, 부식방지제의 분해에 의하여 하부막을 이루는 구리막의 식각 두께가 증가한다. As shown in Table 2, as a result of evaluation of the etching compositions of Comparative Examples 1 and 2, the etching compositions containing compounds containing transition metal ions as auxiliary oxidants such as CuSO 4 and Fe(NO 3 ) 3 molybdenum at 0 days of age. The etch bias of the titanium alloy film increased, but after 5 days, the etch bias decreased due to hydrogen peroxide decomposition, and the etching thickness of the copper film forming the lower film increased due to the decomposition of the corrosion inhibitor.
이러한 문제점을 개선하기위해 과산화수소안정화제로서 PEG, glycerin, Phenyl urea 등을 적용하였지만, 경시에 의한 변화는 감소되지 않았다.To improve these problems, PEG, glycerin, phenyl urea, etc. were applied as hydrogen peroxide stabilizers, but the change due to the passage of time was not reduced.
또한, 비교예 1, 7, 8, 9와 같이 본 발명의 구성 요소로서 과산화수소, 보조산화제, 부식방지제, 과수안정화제의 4가지 조합이 이루어 지지 않을 때 MoTi etch bias, 과수분해, Cu damage 등의 식각특성이 불량으로 나타났다.In addition, as in Comparative Examples 1, 7, 8, and 9, when the four combinations of hydrogen peroxide, auxiliary oxidant, corrosion inhibitor, and hydrogen peroxide stabilizer are not made as components of the present invention, MoTi etch bias, hyperhydrolysis, Cu damage, etc. The etching characteristics were found to be poor.
반면, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 11의 4가지 조합을 갖춘 식각 조성물은 특정한 과수안정화제인 지방족사이클릭 케톤 화합물 또는 락톤 화합물을 포함함으로써 보조산화제로서 전이금속을 사용해도 5일 경과시 조성물의 과산화수소의 분해가 적어 etch bias 감소 현상이 감소하고, 부식방지제의 분해가 감소하여 구리막의 식각 두께도 증가하지 않아 식각 성능이 유지 됨을 확인하였다.On the other hand, the etching composition having the four combinations of Examples 1 to 11 according to the present invention includes an aliphatic cyclic ketone compound or lactone compound, which is a specific hydrogen peroxide stabilizer, so that hydrogen peroxide of the composition after 5 days even when a transition metal is used as an auxiliary oxidizing agent It was confirmed that the etch bias reduction phenomenon was reduced due to low decomposition, and the etching performance was maintained because the etching thickness of the copper film did not increase due to the reduced decomposition of the corrosion inhibitor.
Claims (12)
은, 철, 구리, 니켈, 망간 및 세륨으로부터 선택되는 하나 이상의 이온 또는 이들 이온을 포함하는 유기 또는 무기화합물인 보조산화제,
부식방지제, 및
지방족사이클릭 케톤 화합물, 락톤 화합물 또는 이들의 혼합물인 과수안정화제를 포함하는 식각 조성물.hydrogen peroxide,
An auxiliary oxidizing agent that is an organic or inorganic compound containing one or more ions selected from silver, iron, copper, nickel, manganese, and cerium, or these ions;
preservatives, and
An etching composition comprising an aliphatic cyclic ketone compound, a lactone compound, or a water stabilizer that is a mixture thereof.
상기 과수안정화제는 식각 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%로 포함되는 것인 식각 조성물.According to claim 1,
The etching composition is contained in an amount of 0.1 to 5% by weight based on the total weight of the etching composition.
상기 지방족사이클릭 케톤 화합물은 하기 화학식 1의 화합물이며, 상기 락톤 화합물은 하기 화학식 2, 화학식 3 또는 4의 화합물인 식각 조성물.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
(상기 화학식 1 내지 4에서,
R1 내지 R8, R11 내지 R16 및 R21 내지 R24 및 R31 내지 R34는 서로 독립적으로 수소, 하이드록시, (C1-C10)알킬, 하이드록시(C1-C10)알킬, (C1-C10)알콕시 또는 (C6-C12)아릴이며;
A는 O 또는 CR35R36이며;
R35 내지 R36은 서로 독립적으로 수소, 하이드록시, (C1-C10)알킬, 하이드록시(C1-C10)알킬, (C1-C10)알콕시 또는 (C6-C12)아릴이며;
n 및 m은 서로 독립적으로 0 내지 7의 정수이다.)According to claim 1,
The aliphatic cyclic ketone compound is a compound represented by Formula 1, and the lactone compound is a compound represented by Formula 2, Formula 3 or 4 below.
[Formula 1]
[Formula 2]
[Formula 3]
[Formula 4]
(In Formulas 1 to 4,
R 1 to R 8 , R 11 to R 16 and R 21 to R 24 and R 31 to R 34 are each independently hydrogen, hydroxy, (C1-C10)alkyl, hydroxy (C1-C10)alkyl, (C1 -C10) alkoxy or (C6-C12) aryl;
A is O or CR 35 R 36 ;
R 35 to R 36 are each independently hydrogen, hydroxy, (C1-C10)alkyl, hydroxy(C1-C10)alkyl, (C1-C10)alkoxy or (C6-C12)aryl;
n and m are independently of each other an integer from 0 to 7.)
상기 R1 내지 R8은 서로 독립적으로 수소 또는 (C1-C10)알킬이며;
R11 내지 R16는 서로 독립적으로 수소, 하이드록시, (C1-C10)알킬 또는 하이드록시(C1-C10)알킬이며;
R21 내지 R24는 서로 독립적으로 수소 또는 (C1-C10)알킬이며;
R31 내지 R36은 서로 독립적으로 수소, (C1-C10)알킬, (C1-C10)알콕시 또는 (C6-C12)아릴이며;
n 및 m은 서로 독립적으로 0 내지 5의 정수인 식각 조성물.According to claim 3,
R 1 to R 8 are each independently hydrogen or (C1-C10)alkyl;
R 11 to R 16 are each independently hydrogen, hydroxy, (C1-C10)alkyl or hydroxy(C1-C10)alkyl;
R 21 to R 24 are each independently hydrogen or (C1-C10)alkyl;
R 31 to R 36 are each independently hydrogen, (C1-C10)alkyl, (C1-C10)alkoxy or (C6-C12)aryl;
n and m are independently of each other an integer of 0 to 5 etching composition.
상기 과수안정화제는 하기 화합물에서 선택되는 식각 조성물.
According to claim 1,
The hydrostatic stabilizer is an etching composition selected from the following compounds.
상기 보조산화제는 과산화수소 100중량부 대비 0.02 내지 10 중량부로 포함되는 식각 조성물.According to claim 1,
The auxiliary oxidizing agent is an etching composition containing 0.02 to 10 parts by weight relative to 100 parts by weight of hydrogen peroxide.
상기 보조산화제는 구리 또는 철이온을 포함하는 무기산염인 식각 조성물. According to claim 1,
The auxiliary oxidizing agent is an inorganic acid salt containing copper or iron ions etching composition.
상기 부식방지제는 분자내에 산소, 황 및 질소에서 선택되는 하나 또는 둘이상의 헤테로 원자를 포함하는 헤테로고리 화합물인 식각 조성물.According to claim 1,
The etching composition of claim 1, wherein the corrosion inhibitor is a heterocyclic compound containing one or two or more heteroatoms selected from oxygen, sulfur and nitrogen in a molecule.
상기 식각 조성물은 함불소화합물 및 술폰산기를 포함하는 화합물을 더 포함하는 식각 조성물. According to claim 1,
The etching composition further comprises a compound containing a fluorine-containing compound and a sulfonic acid group.
상기 함불소 화합물은 해리되어 플루오르(F-)나 플루오르화 수소(HF2 -) 이온을 제공할 수 있는 화합물인 식각 조성물.According to claim 9,
The etching composition of claim 1 , wherein the fluorine-containing compound is a compound capable of dissociating to provide fluorine (F - ) or hydrogen fluoride (HF 2 - ) ions.
상기 술폰산(sulfonic acid)기를 갖는 화합물은 알킬 술폰산(alkyl sulfonic acid), 알킬렌 디술폰산(alkyl disulfonic acid), 알킬벤젠 술폰산(alkyl benzene sulfonic acid), 알킬나프탈렌 술폰산(alkyl naphthalene sulfonic acid), 알킬페닐에테르 디술폰산(alkyl phenyl ether disulfonic acid), 포름알데히드(formaldehyde)와 나프탈렌 술폰산(naphthalene sulfonic acid)의 중합체, 아크릴아미도메틸프로판 술폰산(acrylamide methylpropane sulfonic acid)의 중합체, 아크릴산(acrylic acid)과 아크릴아미도메틸프로판 술폰산(acrylamide methylpropane sulfonic acid)의 공중합체 및 비닐벤젠 술폰산(vinylbenzene sulfonic acid) 중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 식각 조성물.According to claim 9,
The compound having the sulfonic acid group is an alkyl sulfonic acid, an alkylene disulfonic acid, an alkyl benzene sulfonic acid, an alkyl naphthalene sulfonic acid, an alkyl phenyl Ether disulfonic acid, polymer of formaldehyde and naphthalene sulfonic acid, polymer of acrylamide methylpropane sulfonic acid, acrylic acid and acrylamide At least one etching composition selected from the group consisting of copolymers of acrylamide methylpropane sulfonic acid and vinylbenzene sulfonic acid polymers.
상기 식각 조성물은 5 내지 30 중량%의 과산화수소, 0.0001 내지 2 중량%의 보조산화제, 0.01 내지 2 중량%의 부식방지제, 0.01 내지 1 중량%의 함불소 화합물, 0.01 내지 5 중량%의 과수안정제, 0.001 내지 2 중량%의 술폰산기를 포함하는 화합물 및 잔량의 물을 포함하는 것인 식각 조성물.According to claim 9,
The etching composition contains 5 to 30% by weight of hydrogen peroxide, 0.0001 to 2% by weight of an auxiliary oxidizing agent, 0.01 to 2% by weight of a corrosion inhibitor, 0.01 to 1% by weight of a fluorine-containing compound, 0.01 to 5% by weight of a hydrogen peroxide stabilizer, 0.001 To 2% by weight of a compound containing a sulfonic acid group and the remaining amount of water.
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