專利名稱：：銦錫氧化物導(dǎo)電膜圖形蝕刻的蝕刻液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及銦錫氧化物(ITO)導(dǎo)電膜圖形蝕刻的蝕刻液。更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及用于制備液晶顯示器/屏(LCD)、等離子顯示器/屏(PDP)、場致發(fā)射顯示器/屏(FED)、有機(jī)發(fā)光二極管顯示器/屏(OLED/PLED)等的銦錫氧化物(ITO)導(dǎo)電膜圖形蝕刻的蝕刻液組成及其蝕刻工藝。
背景技術(shù)：
：銦錫氧化物(IndiumTinOxide,ITO)導(dǎo)電膜具有低電阻率、高可見光透過率、高紅外反射、對襯底具有很好的附著性、抗擦傷等諸多優(yōu)良的物理性能，以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)，容易制備成電極圖形，已被廣泛應(yīng)用于LCD、PDP、FED、OLED/PLED等平板顯示器上作為透明電極。為制備所需要的電極圖形，可以對ITO導(dǎo)電膜進(jìn)行濕法蝕刻。常見用于濕法蝕刻的蝕刻液有①鹽酸和硝酸水溶液(王水)；②鹽酸和三氯化鐵水溶液；③三氯化鐵水溶液；④碘酸水溶液；⑤磷酸水溶液；⑥草酸水溶液；⑦溴化氫水溶液等。但上述蝕刻液存在以下問題①鹽酸和硝酸水溶液(王水)蝕刻過程劇烈，難以精確控制蝕刻過程和蝕刻時(shí)間；同時(shí)，蝕刻過程通常在環(huán)境相對封閉的潔凈室進(jìn)行，鹽酸和硝酸揮發(fā)對環(huán)境和工作人員十分不利，鹽酸和硝酸的揮發(fā)也會造成蝕刻液不穩(wěn)定，從而影響蝕刻效果的可重復(fù)性，另外王水蝕刻會有殘?jiān)虎邴}酸和三氯化鐵混合溶液蝕刻速度適中，反應(yīng)比較穩(wěn)定，蝕刻后的電極圖形邊緣整齊，基本無鉆蝕現(xiàn)象。但是，同樣鹽酸的揮發(fā)性對環(huán)境和工作人員存在危害，蝕刻液也不穩(wěn)定；③三氯化鐵水溶液蝕刻速度快，但側(cè)面蝕刻量大；④碘酸水溶液蝕刻性能良好，但穩(wěn)定性差，容易游離出碘；⑤磷酸水溶液蝕刻后有殘?jiān)嬖?；⑥草酸水溶液相對十分穩(wěn)定，但在室溫下，蝕刻ITO速度非常緩慢，3所以蝕刻反應(yīng)需要在較高溫度下進(jìn)行，然而光刻膠并不能忍受高溫；⑦溴化氫本身是一種有毒易揮發(fā)的氣體，長期接觸仍可引起呼吸道刺激癥狀和消化功能障礙。有研究試圖通過在草酸水溶液中添加烷基苯磺酸來解決蝕刻殘?jiān)@-問題。如日本特開平7-141932號公報(bào)記載了用草酸和十二垸基苯磺酸和水配置的，用來蝕刻ITO的蝕刻液組合物。其中十二垸基苯磺酸是表面活性劑，雖然不易產(chǎn)生殘?jiān)?，但蝕刻時(shí)，發(fā)泡顯著，可能造成蝕刻圖形的缺陷。在我國，申請?zhí)枮?3800308.2的專利中，提出一種含全氟烷基磷酸化合物、草酸和水的蝕刻液組合物，不會發(fā)泡，也不會產(chǎn)生殘?jiān)?。但全氟垸基磷酸化合物仍會造成環(huán)境污染，不利于環(huán)境保護(hù)。在我國，申請?zhí)枮?1142051.0的專利中，提出一種含聚磺酸化合物和聚氧化乙烯-聚氧化丙烯嵌段共聚物構(gòu)成的物質(zhì)組中選取的一種或兩種以上的化合物組成的蝕刻液，對發(fā)泡性具有抑制作用，且蝕刻后不產(chǎn)生殘?jiān)?。但該蝕刻液組合物存在成本高等缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種銦錫氧化物(ITO)導(dǎo)電膜圖形蝕刻的蝕刻液，該蝕刻液配方的蝕刻液不易揮發(fā)，穩(wěn)定，蝕刻速率適中，無殘留，蝕刻效果良好，且蝕刻液配方原料廉價(jià)易得，從而可有效提高ITO導(dǎo)電膜圖形化工藝的質(zhì)量和降低工業(yè)化生產(chǎn)成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為銦錫氧化物(ITO)導(dǎo)電膜圖形蝕刻的蝕刻液，所述的蝕刻液的配方為草酸和三氯化鐵水溶液，其中草酸濃度范圍為0.015.0mol/L,三氯化鐵濃度范圍為0.015.0mol/L。上述的蝕刻液的配方為草酸和三氯化鐵水溶液，其中草酸濃度為1mol/L,三氯化鐵濃度為3mol/L。本發(fā)明現(xiàn)對于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、蝕刻液相對安全與鹽酸、硝酸、溴化氫和碘酸等體系相比，草酸的揮發(fā)性很小，故蝕刻液比較穩(wěn)定，保存和使用周期相對較長。又因草酸和三氯化鐵的毒性很小，因此提高了蝕刻液的安全性，大大降低了對環(huán)境和工作人員的危害；2、蝕刻速度適中相同溫度條件下，相對草酸水溶液體系，本發(fā)明的蝕刻液配方蝕刻速度大大加快；相對含鹽酸的溶液體系，本發(fā)明的蝕刻液配方蝕刻速度又得到有效延緩和控制，有利于保持蝕刻過程的穩(wěn)定；3、蝕刻效果好蝕刻后，ITO基板干凈，無殘留；4、有利于批量生產(chǎn)中降低生產(chǎn)成本與鹽酸、硝酸、溴化氫等體系相比，該蝕刻液成本低廉，原料采購方便，非常利于批量化生產(chǎn)和降低生產(chǎn)成本。-圖1草酸濃度對ITO導(dǎo)電膜完全蝕刻時(shí)間(電阻測定法)的影響曲線圖2三氯化鐵濃度對ITO導(dǎo)電膜完全蝕刻時(shí)間(電阻測定法)的影響曲線圖350°C1.0mol/L草酸和3.0mol/L三氯化鐵蝕刻液蝕刻ITO導(dǎo)電膜，蝕刻時(shí)間為3min30s時(shí)，ITO導(dǎo)電膜最大殘留物顯微跟蹤圖450°Cl.Omol/L草酸和3.0mol/L三氯化鐵蝕刻液蝕刻ITO導(dǎo)電膜，蝕刻時(shí)間為3min55s時(shí)，ITO導(dǎo)電膜最大殘留物顯微跟蹤圖550°Cl.Omol/L草酸和3.0mol/L三氯化鐵蝕刻液蝕刻ITO導(dǎo)電膜，蝕刻時(shí)間為4minl5s時(shí)，ITO導(dǎo)電膜最大殘留物顯微跟蹤圖650°Cl.Omol/L草酸和3.0mol/L三氯化鐵蝕刻液蝕刻ITO導(dǎo)電膜，蝕刻時(shí)間為4min30s時(shí)，ITO導(dǎo)電膜最大殘留物顯微跟蹤圖7王水預(yù)處理后，3.5mol/L草酸蝕刻ITO導(dǎo)電膜電阻測定法與顯微觀察法之比較圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出一種草酸體系蝕刻液配方，該蝕刻液的配方為草酸和三氯化鐵水溶液，其中草酸濃度范圍為0.015.0mol/L，三氯化鐵濃度范圍為0.015.0mol/L，它可以避免鹽酸、硝酸、磷酸、碘酸和溴化氫等揮發(fā)性對環(huán)境和工作人員的危害；也由于加入新的物質(zhì)，草酸對ITO導(dǎo)電膜的蝕刻溫度大為降低，對光刻膠的保護(hù)更好，因此蝕刻的效果更好。下面給出使用本蝕刻液進(jìn)行蝕刻的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和方法本實(shí)驗(yàn)所用ITO玻璃表面電阻810Q，ITO膜厚度約150nm;1.宏觀蝕刻時(shí)間獲得.-清洗ITO導(dǎo)電玻璃。蝕刻前，測量ITO導(dǎo)電膜面固定兩點(diǎn)間電阻為初始值。加熱蝕刻液至某一設(shè)定溫度，待蝕刻液穩(wěn)定后進(jìn)行蝕刻實(shí)驗(yàn)。待一定時(shí)間后，取出ITO導(dǎo)電玻璃，用水沖洗，測量以上固定兩點(diǎn)的電阻，若仍然有電阻，說明蝕刻沒有結(jié)束，再選擇較長的時(shí)間重復(fù)上述過程，直至該固定兩點(diǎn)間電阻為無窮大，則認(rèn)為宏觀上該ITO導(dǎo)電膜己被該蝕刻液完全蝕刻，此時(shí)間為電阻測定法確定的完全蝕刻時(shí)間。2.微觀蝕刻效果檢驗(yàn)-清洗和蝕刻過程同前。到某時(shí)間節(jié)點(diǎn)，取出ITO導(dǎo)電玻璃，用水沖洗，在顯微鏡下觀察ITO導(dǎo)電膜殘留物，若仍有殘留，繼續(xù)延長蝕刻時(shí)間。通常微觀蝕刻時(shí)間要比宏觀蝕刻時(shí)間長。依次選取不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)，取出觀察ITO導(dǎo)電膜剩余殘留物，直至ITO導(dǎo)電膜無任何殘留時(shí)，則認(rèn)為該ITO導(dǎo)電膜微觀上已完全被蝕刻，效果良好。實(shí)施例1蝕刻溫度為50'C時(shí)，3.0mol/L的FeC13和不同濃度的草酸組成蝕刻液，其中草酸的濃度分別為0.35mol/L、0.70mol/L、1.00mol/L、1.50mol/L和l2.00mol/L。用電阻測量方法，測試蝕刻液5(TC時(shí)，ITO導(dǎo)電膜被完全蝕刻的吋間，詳細(xì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表l。表15CTC時(shí)3.0mol/L的FeCl3和不同濃度草酸的蝕刻液_完全蝕刻時(shí)間(電阻測定法)草酸(mol/L)三氯化鐵(mol/L)完全蝕刻時(shí)間(電阻測定法)0.353.09min00s0.703.04min35s1.003.03min55s1.503.03min35s2.003.03min30s由表1數(shù)據(jù)可得該蝕刻液中當(dāng)三氯化鐵濃度為3.0mol/L時(shí)，草酸濃度變化對ITO導(dǎo)電膜完全蝕刻時(shí)間(電阻測定法)的影響曲線，如圖1所示。實(shí)施例2蝕刻溫度為5(TC時(shí)，1.0mol/L草酸和不同濃度的三氯化鐵組成蝕刻液，其中三氯化鐵的濃度分別為1.0mol/L、1.5mol/L、2.0mol/L、2.5mol/L、2.8mol/L和3.0mol/L。用電阻測量方法，測試蝕刻液50。C時(shí)，ITO導(dǎo)電膜被完全蝕刻的時(shí)間，詳細(xì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。表25(TC時(shí)1.0mol/L的草酸和不同濃度三氯化鐵的蝕刻液—完全蝕刻時(shí)間(電阻測定法)草酸(mol/L)三氯化鐵(mol/L)完全蝕刻時(shí)間(電阻測定法)1.00.011min55s1.00.58min30s1.002.05min40s1.002.55min00s7<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>同理，由表2數(shù)據(jù)可得該蝕刻液中當(dāng)草酸濃度為1.Omol/L時(shí)，三氯化鐵濃度變化對ITO導(dǎo)電膜完全蝕刻時(shí)間(電阻測定法)的影響曲線，如圖2所示。實(shí)施例35(TC時(shí)，配置1.0mol/L草酸和3.0mol/L三氯化鐵的蝕刻液，蝕刻1.0cm*1.0cm*0.07cm的ITO導(dǎo)電玻璃。圖3~圖6為顯微放大140倍，經(jīng)過不同蝕刻時(shí)間，觀察ITO導(dǎo)電膜最大殘留物狀況。1)圖3顯示，蝕刻時(shí)間為3min30s時(shí)，觀察到的ITO導(dǎo)電膜最大殘留物為49um;2)圖4顯示，蝕刻時(shí)間為3min55s時(shí)，觀察到的ITO導(dǎo)電膜最大殘留物為30um;3)圖5顯示，蝕刻時(shí)間為4minl5s時(shí)，觀察到的ITO導(dǎo)電膜最大殘留物為20um;4)圖6顯示，蝕刻時(shí)間為4min30s時(shí)，無ITO導(dǎo)電膜殘留。因此，顯微觀察法確定50。C的1.0mol/L草酸和3.0mol/LFeCB混合溶液蝕刻ITO玻璃蝕刻時(shí)間為4min30s。表3為顯微放大140倍，經(jīng)過不同蝕刻時(shí)間，觀察到的ITO導(dǎo)電膜最大殘留物狀況。表3ITO導(dǎo)電膜蝕刻狀態(tài)追蹤<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實(shí)施例4使用2.5cm*2.5cm*0.07cm的ITO導(dǎo)電膜以實(shí)施例3的蝕刻條件，在蝕刻時(shí)間為4min30s時(shí)驗(yàn)證，顯微觀察結(jié)果與前述實(shí)驗(yàn)相同，無任何殘留。證明，相同配比的蝕刻液對不同大小的ITO導(dǎo)電膜蝕刻效果相同。蝕刻效果對比將ITO導(dǎo)電膜在溫度為25°C±0.2'C的王水(體積比為，鹽酸:硝酸水=4:1:2)中浸泡3分鐘，然后用不同溫度的3.5mol/L草酸溶液對使用王水浸泡后的ITO導(dǎo)電膜進(jìn)行蝕刻。分別采用電阻測量和顯微觀察兩種方法，測試、記錄完全蝕刻時(shí)間，并繪制完全蝕刻時(shí)間-蝕刻溫度(t-T)曲線。表4為使用王水預(yù)處理后，不同溫度的3.5mol/L草酸蝕刻IT0導(dǎo)電股電阻測定法確定的完全蝕刻時(shí)間，蝕刻的時(shí)間-溫度曲線見圖7。表4王水預(yù)處理后，不同溫度的3.5mol/L草酸蝕刻ITO導(dǎo)電膜電阻測定法確定的完全蝕刻時(shí)間<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表5為使用王水預(yù)處理后，不同溫度的3.5mol/L草酸蝕刻ITO導(dǎo)電膜顯微觀察法確定的完全蝕刻時(shí)間，蝕刻的時(shí)間-溫度曲線見圖7。表5王水預(yù)處理后，不同溫度的3.5mol/L草酸蝕刻ITO導(dǎo)電膜顯微觀察法確定的完全蝕刻時(shí)間蝕刻溫度86°C88'C90°C92°C蝕刻時(shí)間(顯微觀察法)4min20s3min40s2min50s2min30s由上述數(shù)據(jù)可以看出，對于草酸蝕刻體系，即便使用25。C土0.2。C的王水浸泡3分鐘，蝕刻溫度加熱到8CTC，電阻測定法確定的完全蝕刻時(shí)間仍需4minl0s;而顯微觀察法在86r確定的完全蝕刻時(shí)間，仍需4min20s。顯然，草酸蝕刻體系的蝕刻時(shí)向和蝕刻效果，不及草酸和三氯化鐵的蝕刻體系所能達(dá)到的蝕刻效果。權(quán)利要求1、銦錫氧化物導(dǎo)電膜圖形蝕刻的蝕刻液，其特征在于所述的蝕刻液的配方為草酸和三氯化鐵水溶液，其中草酸濃度范圍為0.01～5.0mol/L，三氯化鐵濃度范圍為0.01～5.0mol/L。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的銦錫氧化物導(dǎo)電膜圖形蝕刻的蝕刻液，其特征在于所述的蝕刻液的配方為草酸和三氯化鐵水溶液，其中草酸濃度為1mol/L，三氯化鐵濃度為3mol/L。全文摘要本發(fā)明涉及銦錫氧化物導(dǎo)電膜圖形蝕刻的蝕刻液。常見用于濕法蝕刻的蝕刻液存在以下問題鹽酸和硝酸水溶液(王水)蝕刻過程劇烈，難以精確控制蝕刻過程和蝕刻時(shí)間；鹽酸和三氯化鐵混合溶液蝕刻速度適中，反應(yīng)比較穩(wěn)定，蝕刻后的電極圖形邊緣整齊，基本無鉆蝕現(xiàn)象，但穩(wěn)定性差，容易游離出碘；三氯化鐵水溶液蝕刻速度快，但側(cè)面蝕刻量大。本發(fā)明的特征在于所述的蝕刻液的配方為草酸和三氯化鐵水溶液，其中草酸濃度范圍為0.01～5.0mol/L，三氯化鐵濃度范圍為0.01～5.0mol/L。本發(fā)明的蝕刻液不易揮發(fā)，穩(wěn)定，蝕刻速率適中，無殘留，蝕刻效果良好，且蝕刻液配方原料廉價(jià)易得，從而可有效提高ITO導(dǎo)電膜圖形化工藝的質(zhì)量和降低工業(yè)化生產(chǎn)成本。文檔編號C09K13/00GK101550340SQ20091002238公開日2009年10月7日申請日期2009年5月7日優(yōu)先權(quán)日2009年5月7日發(fā)明者靜吳,李翌輝,程花蕾,煒趙申請人:西安寶萊特光電科技有限公司