专利名称：薄膜晶体管液晶显示器的蚀刻组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及薄膜晶体管液晶显示器的蚀刻组合物，更具体来说，涉及如下蚀刻组合物，通过使用所述组合物采用单一工序即可以以下部膜Al-Nd不产生底切现象的方式对薄膜晶体管液晶显示器(TFT LCD)中构成TFT(薄膜晶体管)的像素电极非晶质透明金属膜和栅极配线材料Mo/Al-Nd双重膜进行湿式蚀刻，并可以获得优异的锥形，同时源极/漏极配线材料Mo单一膜也可以形成优异的轮廓(profile)。
背景技术：
蚀刻工序是在基板上形成极其微细的电路的过程，并形成与通过显像工序而形成的光刻胶图案同样的金属图案。
蚀刻工序根据其方式大致分为湿式蚀刻和干式蚀刻，湿式蚀刻是利用酸系列化学试剂与金属等反应而将其腐蚀，将光刻胶图案以外的部分溶出；干式蚀刻是通过加速离子而除去露出部位的金属，从而形成图案。
干式蚀刻与湿式蚀刻相比具有的优点是，具有各向异性轮廓、蚀刻控制力优异。但是，存在的问题是，装置昂贵、难以大面积化、并由于蚀刻速度慢而使生产率降低。
相反，湿式蚀刻与干式蚀刻相比具有的优点是，可以大量和大型处理、由于蚀刻速度快而生产率高、装置便宜。但是，存在的问题是，蚀刻剂和纯水使用量多、废液量多。
进行干式蚀刻时，为了除去表面的部分固化的光刻胶，一般会追加等离子灰化工序，成为装置价格、工序时间损失等生产率降低及制品竞争力弱化的主要原因，因此，在实际现场事实上主要使用湿式蚀刻。
并且，用于湿式蚀刻的蚀刻剂可以根据更精密的微细电路所要求的事项、要进行蚀刻的金属的种类特定地进行适用。
作为一例，对于蚀刻Al单一膜的蚀刻剂，有下述专利文献1和专利文献2，其中公开了由磷酸、硝酸、醋酸、表面活性剂和水构成的蚀刻剂。
下述专利文献1公开了用于蚀刻Al-Nd膜的蚀刻液组合物，所述蚀刻液组合物含有磷酸、硝酸、醋酸、水和氟碳系表面活性剂；下述专利文献3公开了用于蚀刻铝和ITO(铟锡氧化物)的蚀刻液组合物，所述蚀刻液组合物含有草酸以及可以将组合物的pH调节成3重量％～4.5的酸，还含有盐酸、磷酸、硝酸；下述专利文献4公开了用于蚀刻银或者银合金的配线用蚀刻液，所述的配线用蚀刻液含有磷酸、硝酸、醋酸及硫酸氧钾；下述专利文献5公开了用于蚀刻IZO(铟锌氧化物)的蚀刻液组合物，所述蚀刻液组合物含有盐酸、醋酸、抑制剂及水。
另外，下述专利文献6公开了用于蚀刻源极和漏极用Mo或者Mo-W(钼和钨的合金)的蚀刻液组合物，所述蚀刻液组合物含有磷酸、硝酸、醋酸、氧化调节剂及水。
但是，上述以往的蚀刻剂由于仅适用于蚀刻一种金属膜，因此装置和工序的效率性方面较差。鉴于此，对可同时蚀刻多个金属膜用的组合物进行了研究。
作为一例，下述专利文献7和下述专利文献8公开了用于蚀刻Mo/Al或者Mo/Al-Nd、Mo-W/Al-Nd双重膜的蚀刻液，所述蚀刻液含有磷酸、硝酸、醋酸和氧化调节剂；下述专利文献9公开了用于蚀刻Mo/Al(Al-Nd)/Mo膜的蚀刻液，所述蚀刻液含有磷酸、硝酸、醋酸和氧化调节剂。
另外，下述专利文献10公开了一种蚀刻液，该蚀刻液对于Mo/Al-Nd、Mo-W/Al-Nd、Mo/Al-Nd/Mo、Mo-W/Al-Nd/Mo-W、Mo单一膜和Mo-W单一膜全部适用，所述蚀刻液含有磷酸、硝酸、醋酸、钼蚀刻抑制剂(铵盐)和水。
韩国专利申请第10-2000-0047933号[专利文献2]美国专利第4,895,617号[专利文献3]韩国专利申请第2001-0030192号[专利文献4]韩国专利申请第2001-0065327号 韩国专利申请第2002-0010284号[专利文献6]韩国专利申请第2001-0018354号[专利文献7]韩国专利申请第2000-0002886号[专利文献8]韩国专利申请第2001-0072758号[专利文献9]韩国专利申请第2000-0013867号[专利文献10]韩国专利申请第2002-0017093号在上述的现有技术中，在将薄膜晶体管液晶显示器的TFT中构成像素电极及栅极和源极/漏极用的金属膜形成多层结构时，难以获得理想的轮廓，为了获得理想的轮廓，要求同时反复应用湿式工序和干式工序。
但是，若同时使用湿式蚀刻和干式蚀刻，则存在的问题是，由于工序繁杂，因而生产率降低及费用增加，在该方面是不利的。
发明内容
为了解决所述现有技术的问题，本发明的目的是提供一种蚀刻组合物及利用所述蚀刻组合物制造薄膜晶体管液晶显示器的方法，采用所述蚀刻组合物仅通过湿式工序即可以以下部膜Al-Nd不产生底切现象的方式对薄膜晶体管液晶显示器中构成TFT的栅极配线材料Mo/Al-Nd双重膜进行蚀刻，可以获得优异的锥形，同时源极/漏极配线材料Mo单一膜和像素电极非晶质ITO也可以形成优异的轮廓。
本发明的另一目的是提供一种蚀刻组合物及利用所述蚀刻组合物制造薄膜晶体管液晶显示器的方法，通过将所述蚀刻组合物应用于构成薄膜晶体管液晶显示器的TFT的栅极配线材料Mo/Al-Nd双重膜、源极/漏极配线材料Mo单一膜、以及像素电极非晶质ITO，会显示出优异的蚀刻效果，从而可以增加装置的效率性和减少成本。
本发明的另一目的是提供一种蚀刻组合物及利用所述蚀刻组合物制造薄膜晶体管液晶显示器的方法，所述蚀刻组合物在湿式蚀刻后不实施追加的干式蚀刻而仅对作为栅极配线材料的Mo/Al-Nd双重膜以及作为源极/漏极配线材料的Mo单一膜进行湿式蚀刻，就会显示出优异的蚀刻效果，从而可以简化工序，并有效减少成本和提高生产率。
本发明的另一目的是提供一种蚀刻组合物及利用所述蚀刻组合物制造薄膜晶体管液晶显示器的方法，在所述蚀刻组合物中，通过降低该蚀刻组合物的表面张力而使其很好地扩散，可以提高大型基板上的蚀刻均一性。
为了实现上述目的，本发明提供一种薄膜晶体管液晶显示器的蚀刻组合物，其包含a)5重量％～20重量％的硝酸；b)5重量％～20重量％的醋酸；c)0.01重量％～2重量％的氟盐；d)1重量％～10重量％的磷酸盐；e)1重量％～10重量％的氧化辅助剂；以及f)剩余量的水。
另外，本发明提供一种薄膜晶体管液晶显示器的制造方法，所述方法包括用上述蚀刻组合物进行蚀刻的步骤。
本发明的蚀刻组合物具有的优点是，在湿式蚀刻后即使不实施追加的干式蚀刻，采用所述组合物仅通过湿式工序即可以以下部膜Al-Nd不产生底切现象的方式对薄膜晶体管液晶显示器中构成TFT的像素电极ITO和栅极配线材料Mo/Al-Nd双重膜进行蚀刻，并可以获得优异的锥形，同时源极/漏极配线材料Mo单一膜也可以形成优异的轮廓。并且，通过将所述蚀刻组合物应用于像素电极ITO、栅极配线材料Mo/Al-Nd双重膜以及源极/漏极配线材料Mo单一膜，具有简化工序、增加装置的效率性和减少成本的效果。
图1是表示将本发明一个实施例的蚀刻组合物应用于ITO单一膜所形成的轮廓的照片；图2是表示将本发明一个实施例的蚀刻组合物应用于Mo单一膜所形成的轮廓的照片；图3是表示将本发明一个实施例的蚀刻组合物应用于Mo/Al-Nd双重膜和Mo单一膜的结果的照片；图4是表示将本发明一个实施例的蚀刻组合物应用于Mo/Al-Nd双重膜和Mo单一膜的结果的照片；图5是表示将本发明一个实施例的蚀刻组合物应用于Mo/Al-Nd双重膜和Mo单一膜的结果的照片；图6是表示将比较例1的蚀刻组合物应用于Mo/Al-Nd双重膜和Mo单一膜的结果的照片；图7是表示将比较例2的蚀刻组合物应用于Mo/Al-Nd双重膜和Mo单一膜的结果的照片；图8是表示将比较例3的蚀刻组合物应用于Mo/Al-Nd双重膜和Mo单一膜的结果的照片。
具体实施例方式
以下详细地说明本发明。
本发明的薄膜晶体管液晶显示器的蚀刻组合物的特征在于，其包含a)5重量％～20重量％的硝酸、b)5重量％～20重量％的醋酸、c)0.01重量％～2重量％的氟盐、d)1重量％～10重量％的磷酸盐、e)1重量％～10重量％的氧化辅助剂以及f)剩余量的水。
用于本发明的硝酸、醋酸及水可以使用能够用于半导体工艺的纯度的物质，也可以使用市售的物质、或者将工业用等级通过本领域通常公知的方法进行精制而使用。
本发明中使用的上述a)的硝酸可以与铝反应而形成氧化铝，并使钼氧化。
上述硝酸在蚀刻组合物中优选含有5重量％～20重量％，进而优选含有6重量％～15重量％。其含量在上述范围内时，具有可以有效地调节栅极金属膜和其他层之间的选择比的效果，所述栅极金属膜由上部膜Mo膜和下部膜Al-Nd膜构成。特别是上述硝酸不足5重量％时，存在的问题是在Mo/Al-Nd双重膜会产生底切现象。并且，超过20重量％时，ITO和Mo单一膜的轮廓有时会变差。
本发明中使用的上述b)的醋酸具有用于调节反应速度的缓冲剂的作用。
上述醋酸在蚀刻组合物中优选含有5重量％～20重量％，进而优选含有8重量％～15重量％。其含量在上述范围内时，可以适宜地调节反应速度，提高蚀刻速度，由此具有可以提高生产率的效果。
本发明中使用的上述c)的氟盐决定非晶质ITO的蚀刻速度，其具有的效果是，通过使用所述蚀刻组合物，不仅Mo/Al-Nd双重膜可以形成优异的轮廓，而且源极/漏极Mo单一膜也可以形成优异的轮廓。
本发明中使用的氟盐是能够解离出F-的化合物，可以使用NaF、NaHF2、NH4F、NH4HF2、NH4BF4、NH4F-HF、KF、KHF2、AlF3、HBF4、LiF、KBF4或者CaF2等，优选使用NH4F或者NH4F-HF。
上述氟盐在蚀刻组合物中优选含有0.01重量％～2重量％，进而优选含有0.1重量％～1重量％。其含量在上述范围内时，具有的效果是，不仅在Mo/Al-Nd双重膜中不会产生下部膜Al-Nd的底切现象，而且对于ITO和Mo单一膜可以同时形成优异的轮廓。
本发明中使用的上述d)的磷酸盐可以调节钼的蚀刻速度，分解被硝酸氧化的氧化铝。
本发明中使用的磷酸盐存在有H3PO4、NaH2PO4、Na2HPO4、Na3PO4、NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、(NH4)3PO4、KH2PO4、K2HPO4、K3PO4、Ca(H2PO4)2、Ca2HPO4或者Ca3PO4等，优选为NH4H2PO4或者KH2PO4。
上述磷酸盐在蚀刻组合物中优选含有1重量％～10重量％，进而优选含有1重量％～5重量％。其含量在上述范围内时，具有的效果是，不仅在Mo/Al-Nd双重膜中不会产生下部膜Al-Nd的底切现象，而且ITO和Mo单一膜可以同时形成优异的轮廓，并可以调节蚀刻速度。
本发明中使用的上述e)的氧化辅助剂可以调节ITO、Mo、Mo/Al-Nd的蚀刻速度。
本发明中使用的氧化辅助剂为被用作强氧化剂的CAN(硝酸铈铵)、H2O2、H2SO4或者HClO4等，优选为H2SO4或者HClO4。
上述氧化辅助剂在蚀刻组合物中优选含有1重量％～10重量％，进而优选含有1重量％～8重量％。其含量在上述范围内时，ITO的蚀刻速度最快，可以按照Mo、Mo/Al-Nd的顺序调节蚀刻速度。同时，在ITO单一膜中的残留物、Mo单一膜和Mo/Al-Nd双重膜中可以形成优异的轮廓。
本发明中使用的上述f)的水可以为蚀刻组合物的剩余量，所述水具有分解硝酸和铝反应而生成的氧化铝、并且稀释蚀刻组合物的作用。
上述剩余量的水优选使用通过离子交换树脂而过滤的纯水，进而特别优选使用比电阻大于等于18MΩ的超纯水。
另外，本发明提供薄膜晶体管液晶显示器的制造方法，所述方法包括用由如上所述成分构成的蚀刻组合物进行蚀刻的步骤。在本发明的薄膜晶体管液晶显示器的制造方法中，在利用了上述蚀刻组合物进行蚀刻的蚀刻工序之前和之后当然可以应用通常被用于薄膜晶体管液晶显示器的制造方法的工序。
本发明的薄膜晶体管液晶显示器的制造方法具有的优点是，在使用含有上述成分的本发明的蚀刻组合物进行湿式蚀刻后，即使不实施追加的干式蚀刻，采用所述组合物仅通过湿式工序即可以以下部膜Al-Nd不产生底切现象的方式对薄膜晶体管液晶显示器中构成TFT的像素电极ITO和栅极配线材料Mo/Al-Nd双重膜进行蚀刻，并可以获得优异的锥形，从而在后续工序时可以防止在倾斜面断线的缺陷，同时可以防止源极/漏极配线材料Mo单一膜的倒锥形现象、进而可以防止上/下层短路的缺陷，并且还可以形成优异的轮廓。另外还具有下述效果通过将所述蚀刻组合物应用于像素电极ITO和栅极配线材料Mo/Al-Nd双重膜以及源极/漏极配线材料Mo单一膜，可以简化工序、增加装置的效率性和减少成本，不仅如此，通过降低蚀刻组合物的表面张力，蚀刻组合物能够良好地进行扩散，从而在大型基板上可以增加蚀刻均一性。
以下为了理解本发明而列举出优选的实施例，但是下述的实施例不过是本发明的例子，本发明的范围并不限于下述的实施例。
实施例1均匀地混合15重量％的硝酸、10重量％的醋酸、0.5重量％的氟盐、3重量％的磷酸盐、3重量％的氧化辅助剂和剩余量的水，制造出蚀刻组合物。
实施例2～3以及比较例1～3除了在上述实施例1中使用下述表1所示的成分和组成比以外，采用与上述实施例1同样的方法制造出蚀刻组合物。此时，下述表1的单位为重量％。
表1
上述实施例1～3以及比较例1～3中制造的蚀刻组合物的性能通过下述方法进行评价，其结果示于图1～8以及下述表2中。
首先，在玻璃基板上通过溅射形成Mo/Al-Nd双重膜和Mo单一膜后，向通过涂布光刻胶并显像而形成了图案的试验片喷射上述实施例1～3以及比较例1～3中制造的蚀刻组合物，进行蚀刻处理。接着，用扫描电子显微镜(SEM、日立社制S-4100)观察蚀刻后的截面，评价蚀刻组合物性能。
表2
由上述表2可以确认，与比较例1～3制造的蚀刻组合物相比，本发明实施例1～3制造的蚀刻组合物对Mo/Al-Nd双重膜和Mo以及ITO单一膜均显示出优越的蚀刻效果。
具体来说，将本发明实施例1的蚀刻组合物应用于ITO单一膜时，如图1所示，轮廓的角度为30°～60°，因而优异；图2是将本发明实施例1的蚀刻组合物应用于Mo单一膜，具有45°～70°的轮廓。图3是将本发明实施例1的蚀刻组合物应用于Mo/Al-Nd双重膜的结果，可以确认为没有底切现象的优异轮廓。
相反，对于不使用磷酸盐的比较例1、以及含有极少量的不足5重量％的硝酸的比较例2，如图6和图7所示，可以确认，在Mo/Al-Nd双重膜中产生底切现象，Mo单一膜形成轮廓不良。
另外，对于含有极少量的不足5重量％的醋酸的比较例3，如图8所示，在栅极配线材料Mo/Al-Nd双重膜中产生污点和底切现象，对于源极/漏极配线材料Mo单一膜，蚀刻速度非常快，CD流失(CD loss)变化大，工序管理难。进而可以确认，Mo单一膜形成倒锥形、进而产生上/下层短路的缺陷。
另外，在比较例2(图7)中，Mo/Al-Nd双重膜中产生上部膜Mo膜的突出现象和下部膜Al-Nd膜的底切现象，与上述比较例2相比较，如图4所示，可以确认上述实施例2的蚀刻组合物没有产生下部膜Al-Nd的底切现象，能够得到优异的锥形；在比较例3(图8)中，Mo单一膜中产生不良锥形、在后续工序中层积的上部膜产生阶梯复盖(step coverage)的问题，与上述比较例3相比较，如图5所示，可以确认上述实施例2的蚀刻组合物能够得到优异的锥形。
由上述结果可知，与以往的蚀刻组合物相比，本发明的蚀刻组合物能够形成优异的阶梯复盖。
权利要求
1.一种薄膜晶体管液晶显示器的蚀刻组合物，其包含a)5重量％～20重量％的硝酸；b)5重量％～20重量％的醋酸；c)0.01重量％～2重量％的氟盐；d)1重量％～10重量％的磷酸盐；e)1重量％～10重量％的氧化辅助剂；以及f)剩余量的水。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器的蚀刻组合物，其特征在于，所述薄膜晶体管液晶显示器是TFT LCD的像素电极，即ITO单一膜。
3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器的蚀刻组合物，其特征在于，所述薄膜晶体管液晶显示器是TFT LCD的源极/漏极膜，即Mo单一膜。
4.根据权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器的蚀刻组合物，其特征在于，所述薄膜晶体管液晶显示器是TFT LCD的栅极膜，即Mo/Al-Nd单一膜。
5.根据权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器的蚀刻组合物，其特征在于，所述c)氟盐选自由NaF、NaHF2、NH4F、NH4HF2、NH4BF4、NH4F-HF、KF、KHF2、AlF3、HBF4、LiF、KBF4和CaF2组成的组中的1种或者1种以上。
6.根据权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器的蚀刻组合物，其特征在于，所述d)磷酸盐选自由H3PO4、NaH2PO4、Na2HPO4、Na3PO4、NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、(NH4)3PO4、KH2PO4、K2HPO4、K3PO4、Ca(H2PO4)2、Ca2HPO4和Ca3PO4组成的组中的1种或者1种以上。
7.根据权利要求1所述的薄膜晶体管液晶显示器的蚀刻组合物，其特征在于，所述e)氧化辅助剂选自由CAN、H2O2、H2SO4和HClO4组成的组中的1种或者1种以上。
8.一种薄膜晶体管液晶显示器的制造方法，其包括采用权利要求1～7中任意一项所述的蚀刻组合物进行蚀刻的步骤。
全文摘要
本发明涉及薄膜晶体管液晶显示器的蚀刻组合物，特别涉及含有硝酸、醋酸、氟盐、磷酸盐以及水的薄膜晶体管液晶显示器的蚀刻组合物。采用所述组合物通过单一工序即可以以下部膜Al－Nd不产生底切现象的方式对薄膜晶体管液晶显示器中构成像素电极的ITO及构成TFT的栅极配线材料Mo/Al－Nd双重膜进行湿式蚀刻，并可以获得优异的锥形，同时源极/漏极配线材料Mo单一膜也可以形成优异的轮廓。
文档编号G03F7/32GK1760743SQ200510112849
公开日2006年4月19日 申请日期2005年10月14日 优先权日2004年10月14日
发明者李骐范, 曺三永, 申贤哲, 金南绪 申请人:东进世美肯株式会社