專利名稱：：Ito導(dǎo)電膜圖形蝕刻的蝕刻液組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及ITO導(dǎo)電膜圖形蝕刻的蝕刻液組合物。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no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)；②三氯化鐵水溶液；③鋅粉加鹽酸溶液；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)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)虎谌然F水溶液蝕刻速度快，但側(cè)面蝕刻量大；③采用鋅粉加鹽酸溶液來蝕刻IT0薄膜,反應(yīng)速度大大加快，導(dǎo)致蝕刻速率過快，蝕刻過程難以精確控制，且蝕刻后的電極邊緣模糊,鉆蝕嚴(yán)重。因此只能用于整片薄膜的腐蝕，不宜用于電極圖形的蝕刻；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IT0速度非常緩慢，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剌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垸基苯磺酸來解決蝕刻殘?jiān)@一問題。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。其中十二烷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)?。但全氟烷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ITO導(dǎo)電膜圖形蝕刻的蝕刻液組合物，該蝕刻液配方的蝕刻液蝕刻速度適中，反應(yīng)穩(wěn)定，無殘留，蝕刻后的電極圖形邊緣整齊，基本無側(cè)蝕現(xiàn)象；其工藝穩(wěn)定、操作方便、價(jià)格便宜，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ITO導(dǎo)電膜圖形蝕刻的蝕刻液組合物，所述的蝕刻液的配方為鹽酸和三氯化鐵水溶液，其中鹽酸濃度范圍為0.01-12.0mol/L，三氯化鐵濃度范圍為0.015.0mol/L。上述的蝕刻液的配方為鹽酸和三氯化鐵水溶液，其中鹽酸濃度為6mol/L，三氯化鐵濃度為1.6mol/L。本發(fā)明現(xiàn)對于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、蝕刻速度適中、反應(yīng)過程穩(wěn)定蝕刻可直接在室溫下進(jìn)行，且蝕刻速度適中，反應(yīng)過程比較穩(wěn)定；2、反應(yīng)過程可控可以通過改變鹽酸的濃度或三氯化鐵的含量來精確控制整個(gè)蝕刻過程及蝕刻時(shí)間；3、蝕刻效果好蝕刻后，ITO基板干凈無殘留，是一種較理想的蝕刻液；4、有利于批量生產(chǎn)中降低生產(chǎn)成本使用該蝕刻液蝕刻，其工藝穩(wěn)定、操作方便、價(jià)格便宜，非常利于批量化生產(chǎn)和降低生產(chǎn)成本。圖1為6mol/LHCl和0.2mol/LFeCl3的蝕刻液蝕刻ITO導(dǎo)電膜的時(shí)間-溫度曲線圖2為4(TC時(shí)6mol/LHC1和0.2mol/LFeCl3的蝕刻液蝕刻ITO導(dǎo)電膜，在4minl0s時(shí)的顯微觀察效果圖3為44。C時(shí)6mol/LHC1和0.2mol/LFeCl3的蝕刻液蝕刻ITO導(dǎo)電膜，在3min20s時(shí)的顯微觀察效果圖4為46。C時(shí)6mol/LHC1和0.2mol/LFeCl3的蝕刻液蝕刻ITO導(dǎo)電膜，在2min50s時(shí)的顯微觀察效果圖5為48°C時(shí)6mol/LHCl和0.2mol/LFeCl3的蝕刻液蝕刻ITO導(dǎo)電膜，在2min40s時(shí)的顯微觀察效果圖6為5(TC時(shí)6mol/LHCl和0.2mol/LFeCl3的蝕刻液蝕刻ITO導(dǎo)電膜，在2minl0s時(shí)的顯微觀察效果圖7為HCl濃度為6.0mol/L，不同濃度的FeCl3對電阻測定法確定的完全蝕刻時(shí)間的影響曲線圖8為40。C時(shí)，6.0mol/L的HCl和1.6mol/L的FeCl3的蝕刻液，蝕刻時(shí)間為30s時(shí)ITO導(dǎo)電膜最大殘留物的顯微跟蹤圖9為4(TC時(shí)，6.0mol/L的HCl和1.6mol/L的FeCb的蝕刻液，蝕刻時(shí)間為50s時(shí)ITO導(dǎo)電膜最大殘留物的顯微跟蹤圖10為4(TC時(shí)，6.0mol/L的HCl和1.6mol/L的FeCl3的蝕刻液，蝕刻時(shí)間為lminl0s時(shí)ITO導(dǎo)電膜最大殘留物的顯微跟蹤圖11為4(TC時(shí)，6.0mol/L的HCl和1.6mol/L的FeCl3的蝕刻液，蝕刻時(shí)間為lminl0s時(shí)，ITO導(dǎo)電膜邊緣區(qū)域的顯微跟蹤圖12為4(TC時(shí)，6.0mol/L的HCl和1.6mol/L的FeCl3的蝕刻液，蝕刻時(shí)間為lmin50s時(shí)ITO導(dǎo)電膜最大殘留物的顯微跟蹤圖。具體實(shí)施例方式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8~10Q,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)6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)電膜已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本實(shí)施分別利用電阻測量法和顯微觀察法，測定6mol/LHC1和0.2mol/LFeCl3的蝕刻液在40°C、44°C、46°C、48。C和50。C時(shí),蝕刻IcmXIcmXO.07cmIT0玻璃的導(dǎo)電膜所需的完全蝕刻時(shí)間。測試結(jié)果如表1所示表1不同溫度下6.0mol/LHC1和0.2mol/LFeCl3的蝕刻液一完全蝕刻時(shí)間<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>設(shè)定電阻測量法得到的完全蝕刻時(shí)間為t,，顯微觀察法得到的完全蝕刻時(shí)間為t2，分別對t,和t2取對數(shù)，再將蝕刻溫度由攝氏溫度改為K氏溫度(用T表示)，取倒數(shù)后作lnt_l/T曲線，如圖1所示。電阻測量法得到的完全蝕刻時(shí)間t與蝕刻溫度T符合式1關(guān)系<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>(公式l)顯微觀察法得到的完全蝕刻時(shí)間t2與蝕刻溫度T符合式2關(guān)系<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>(公式2)通過以上兩公式，可以得到6mol/L的HC1和0.2mol/L的FeCl3蝕刻液蝕刻ITO玻璃時(shí)的時(shí)間和溫度關(guān)系，對實(shí)驗(yàn)具有很大指導(dǎo)意義。2)顯微觀察結(jié)果分別如圖2~圖6所示圖240°C時(shí)6mol/LHC1和0.2mol/LFeCl3的蝕刻液蝕刻ITO導(dǎo)電膜，在4minl0s時(shí)的顯微觀察效果，無ITO導(dǎo)電膜殘留；圖344°C時(shí)6mol/LHC1和0.2mol/LFeCl3的蝕刻液蝕刻ITO導(dǎo)電膜，在3min20s時(shí)的顯微觀察效果，無ITO導(dǎo)電膜殘留；圖446°C時(shí)6mol/LHC1和0.2mol/LFeCl3的蝕刻液蝕刻ITO導(dǎo)電膜，在2min50s時(shí)的顯微觀察效果，無ITO導(dǎo)電膜殘留；圖548°C時(shí)6mol/LHC1和0.2mol/LFeCl3的蝕刻液蝕刻ITO導(dǎo)電膜，在2min40s時(shí)的顯微觀察效果，無ITO導(dǎo)電膜殘留；圖650°C時(shí)6mol/LHC1和0.2mol/LFeCl3的蝕刻液蝕刻ITO導(dǎo)電膜，在2minl0s時(shí)的顯微觀察效果，無ITO導(dǎo)電膜殘留。實(shí)施例2蝕刻溫度為40°C時(shí)，6.0mol/L的HC1和不同濃度FeCl3的蝕刻液蝕刻ITO導(dǎo)電膜，其中FeCl3的濃度分別為0.2mol/L、0.5mol/L、1.0mol/L、1.6mol/L、2.3mol/L、3.0mol/L。用電阻測量方法確定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所示。表240°C時(shí)6.0mol/L的HC1和不同濃度FeCl3的蝕刻液—完全蝕刻時(shí)間(電阻測定法)HC1濃度(mol/L)FeCly濃度(mol/L)完全蝕刻時(shí)間(電阻測定法)6.00.21min50s6.00.5lmiri40s6.01.0lmiii25s6.01.6lminlOs6.02.365s6.03.055s由表1數(shù)據(jù)繪制出HC1濃度為6.0mol/L時(shí)，不同濃度FeCl3對蝕刻ITO導(dǎo)電膜完全蝕刻時(shí)間(電阻測定法)的影響曲線，如圖7所示。完全蝕刻時(shí)間t隨FeCb濃度的增大而減小。當(dāng)FeCl3濃度增大到1.6mol/L時(shí)，t減小的幅度逐漸變小。實(shí)施例3蝕刻溫度為4(TC時(shí)，6.0mol/L的HC1和1.6mol/LFeCl3的蝕刻液，蝕刻1.0cmX1.0cmX0.07cmlTO玻璃的導(dǎo)電膜，在不同蝕刻時(shí)間，追蹤顯微效果。圖7圖IO為經(jīng)過不同蝕刻時(shí)間，放大140倍，ITO導(dǎo)電膜最大殘留物的顯微跟蹤圖。同時(shí)，測量該蝕刻時(shí)間下ITO導(dǎo)電膜的表面電阻。1)圖8，蝕刻時(shí)間為30s時(shí)，未出現(xiàn)殘留物，表面電阻為29.9Q;2)圖9，蝕刻時(shí)間為50s時(shí)，出現(xiàn)白色殘留物，表面電阻為4.73kfi;3)圖10，蝕刻時(shí)間為lminlOs時(shí)，表面電阻為無窮大，在樣品邊緣區(qū)域，出現(xiàn)白色殘留物，尺寸在150pm左右，如圖ll所示；4)圖12，蝕刻時(shí)間為lmin50s時(shí)，表面電阻為無窮大，無ITO導(dǎo)電膜殘留。由此確定，蝕刻溫度為40"C時(shí)，6.0mol/L的HC1和1.6mol/LFeCl3的蝕刻液蝕刻ITO導(dǎo)電膜，電阻測量法確定的蝕刻時(shí)間為lminlOs，顯微觀察法確定的蝕刻時(shí)間為lmin50s。實(shí)施例4使用2.5cmX2.5cmX0.07cm的ITO玻璃，以實(shí)施例3的蝕刻條件蝕刻，電阻測試法和顯微觀察法確定的完全蝕刻時(shí)間與前述實(shí)驗(yàn)基本相同。證明，相同配比的該蝕刻液對不同大小的ITO導(dǎo)電膜蝕刻效果相同。權(quán)利要求1、ITO導(dǎo)電膜圖形蝕刻的蝕刻液組合物，其特征在于所述的蝕刻液的配方為鹽酸和三氯化鐵水溶液，其中鹽酸濃度范圍為0.01～12.0mol/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ITO導(dǎo)電膜圖形蝕刻的蝕刻液組合物，其特征在于所述的蝕刻液的配方為鹽酸和三氯化鐵水溶液，其中鹽酸濃度為6mol/L，三氯化鐵濃度為1.6mol/L。全文摘要本發(fā)明涉及ITO導(dǎo)電膜圖形蝕刻的蝕刻液組合物。常見用于濕法蝕刻的蝕刻液有①鹽酸和硝酸水溶液(王水)；②三氯化鐵水溶液；③鋅粉加鹽酸溶液；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；但上述蝕刻液存在一些缺點(diǎn)。本發(fā)明的目的是提供一種ITO導(dǎo)電膜圖形蝕刻的蝕刻液組合物，蝕刻液的配方為鹽酸和三氯化鐵水溶液，其中鹽酸濃度范圍為0.01～12.0mol/L，三氯化鐵濃度范圍為0.01～5.0mol/L。該蝕刻液配方的蝕刻液蝕刻速度適中，反應(yīng)穩(wěn)定，無殘留，蝕刻后的電極圖形邊緣整齊，基本無側(cè)蝕現(xiàn)象。其工藝穩(wěn)定、操作方便、價(jià)格便宜，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C09K13/00GK101550341SQ20091002245公開日2009年10月7日申請日期2009年5月12日優(yōu)先權(quán)日2009年5月12日發(fā)明者付永山,李翌輝,煒趙,馬介淵申請人:西安寶萊特光電科技有限公司