CN102286288B

CN102286288B - 一种醋酸系ito蚀刻液和制备工艺

Info

Publication number: CN102286288B
Application number: CN201110132527.6A
Authority: CN
Inventors: 戈士勇
Original assignee: JIANGYIN RUNMA ELECTRONIC MATERIAL CO Ltd
Current assignee: JIANGYIN RUNMA ELECTRONIC MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2031-05-23
Also published as: CN102286288A

Abstract

本发明公开了一种醋酸系ITO蚀刻液及其制备工艺。该ITO蚀刻液中含有盐酸、醋酸、无机盐氯化物和纯水，上述原料经混合均匀而制成。该ITO蚀刻液制备工艺包括首先在常温常压下用强酸性离子交换树脂控制或去除盐酸和醋酸中的杂质离子，保持配料罐搅拌器转速，向配料罐中依次加入部分纯水、醋酸、盐酸、无机盐氯化物、剩余纯水，充分搅拌后通入过滤器过滤制成醋酸系ITO蚀刻液。本发明中的醋酸系ITO蚀刻液颗粒度小，纯度高，蚀刻单一性强，可控制铟锡氧化物半导体透明导电膜蚀刻角度和不同金属层的蚀刻量，而且对客户端设备和人员均无影响。

Description

一种醋酸系ITO蚀刻液和制备工艺

技术领域

本发明涉及一种金属材料的化学蚀刻用组合物及其制备工艺，具体涉及一种醋酸系ITO蚀刻液和制备工艺。

背景技术

蚀刻是将材料使用化学反应或物理撞击作用而移除的技术。蚀刻技术分为湿蚀刻和干蚀刻，其中，湿蚀刻是采用化学试剂，经由化学反应达到蚀刻的目的。薄膜场效应晶体管液晶显示器(TFT～LCD)、发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)等行业用作面板过程中铟锡氧化物半导体透明导电膜(ITO)的蚀刻通常采用盐酸和硝酸的混合水溶液。但盐酸和硝酸的混合水溶液为通用ITO蚀刻液，其腐蚀能力强，在试剂蚀刻过程中，往往难以控制蚀刻角度和蚀刻时间，对操作人员和客户端设备的危险性也较高。

近年来，人们对液晶显示器的需求量不断增加的同时，对产品的质量和画面精度也提出了更高的要求，ITO蚀刻液的组成和颗粒度直接影响了蚀刻效果，决定了导致电路板制造工艺的好坏，从而影响高密度细导线图像的精度和质量。若要满足人们对图像精度和质量提出的更高要求，本领域技术人员就有必要对现有的ITO蚀刻液的相关技术做出进一步改进。

发明内容

本发明的目的之一在于克服现有ITO蚀刻液技术中的不足，设计一种高品质、低成本且单一性较强的ITO蚀刻液配置方案。

本发明的第二个目的在于克服现有ITO蚀刻液制备工艺中的不足，设计一种简洁、合理的ITO蚀刻液制备工艺。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种醋酸系ITO蚀刻液，其特征在于，所述醋酸系ITO蚀刻液用于铟锡氧化物半导体透明导电膜的蚀刻，所述醋酸系ITO蚀刻液中含有盐酸、醋酸、无机盐氯化物和纯水，原料经混合均匀而制成。

其中，在所述四种原料中每种原料的重量百分比分别为：所述四种原料中每种原料的重量百分比分别为：盐酸23％～25％、醋酸7％～9％、无机盐氯化物0.3％～0.5％，其余为纯水，当原料的纯度变化后，其配比应予以调整。

其中，所述盐酸浓度为：37％、所述醋酸浓度为：99.8％。

其中，所述无机盐氯化物为氯化钾，所述氯化钾纯度高于98％，所述氯化钾原料中的其余杂质成分为氯化钠、水份和极微量不溶于所述刻蚀液的杂质。

其中，所述醋酸系ITO蚀刻液中每100kg颗粒度大于0.3μm的颗粒不超过100个，杂质阴离子不超过30ppb，杂质阳离子不超过0.05ppb。

本发明的技术方案还包括设计一种ITO蚀刻液的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括如下加工步骤：

第一步：将强酸性离子交换树脂分别加入到盐酸和醋酸中，搅拌混合，然后滤出强酸性离子交换树脂，控制或去除盐酸和醋酸中的杂质离子；

第二步：将盐酸、醋酸、氯化钾和纯水按权利要求1所述配比称重配置；

第三步：将1／2纯水加入配料罐中，搅拌下加入醋酸，将纯水和醋酸搅拌均匀后，搅拌下加入盐酸混合均匀；

第四步：往混匀的醋酸、盐酸和纯水的混合物中加入氯化钾，然后加入剩余纯水，充分搅拌；

第五步：将混合物通入过滤器中过滤，得到所述醋酸系ITO蚀刻液。

其中，所述强酸性阳离子交换树脂为强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。

其中，所述强酸性离子交换树脂与所述盐酸和醋酸混合搅拌是在常温、常压的状态下进行，搅拌的速度为60～85转／分钟，树脂与盐酸或醋酸的质量比为0.2～0.3，搅拌的时间为10分钟。

其中，所述过滤的次数大于两次，所述过滤器的微滤膜孔径为0.03～0.10μm。。

其中，所述过滤在每立方米空气中颗粒度大于0.5μm的颗粒不超过100个的百级净化环境中进行。

其中，所述搅拌为机械搅拌或磁力搅拌。

其中，所述搅拌与混合是在常温、常压的状态下进行，所述搅拌的时间为3～4小时，搅拌的速度为60～85转／分钟。

本发明的优点和有益效果在于：由于在本发明中，在现有盐酸、醋酸和纯水混合而成的ITO蚀刻液的基础上，加入添加剂氯化钾，再经本发明中所述ITO蚀刻液的制备工艺混合均匀而成的ITO蚀刻液，与现有ITO蚀刻液相比，单一性强，不仅蚀刻铟锡氧化物半导体透明导电膜速率适中，反应稳定，无残留，形成的蚀刻角度在40～60度之间，基本无侧蚀现象，而且对客户端设备和人员均无影响。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

本发明是一种醋酸系ITO蚀刻液，该ITO蚀刻液可以由盐酸、醋酸、氯化钾和纯水四种原料混合均匀而成。

其中，所述四种原料中每种原料的重量百分比可以分别为：盐酸23％、醋酸7％、氯化钾0.3％、其余为纯水；当原料的纯度变化后，其配比应予以调整。所述盐酸、醋酸浓度可以分别为：盐酸37％、醋酸99.8％；所述氯化钾的纯度可以为98％。所述氯化钾原料中的其余杂质成分为氯化钠、水份和极微量不溶于所述刻蚀液的杂质。

以上述醋酸系ITO蚀刻液为例，其制备工艺步骤如下：

第二步：将盐酸、醋酸、氯化钾和纯水按以上所述配比称重配置；

在上述工艺步骤中，所述强酸性阳离子交换树脂为强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。

在上述工艺步骤中，所述强酸性离子交换树脂与所述盐酸和醋酸混合搅拌是在常温、常压的状态下进行，搅拌的速度为60-85转／分钟，树脂与盐酸或醋酸的摩尔比为0.25，搅拌的时间为10分钟。

在上述工艺步骤中，所述过滤的次数大于两次，将所述过滤器的微滤膜孔径设定为0.03～0.10μm。

在刻蚀液混合工艺过程中，所述过滤在每立方米空气中颗粒度大于0.5μm的颗粒不超过100个的百级净化环境中进行。

在刻蚀液混合工艺过程中的所述搅拌为机械搅拌或磁力搅拌。

在刻ITO蚀液混合工艺过程中的所述搅拌与混合是在常温、常压的状态下进行，所述搅拌的时间为1.5～3小时，搅拌的速度为60～85转／分钟。

实施例2

其中，所述四种原料中每种原料的重量百分比可以分别为：盐酸24％、醋酸8％、氯化钾0.4％、其余为纯水；当原料的纯度变化后，其配比应予以调整。

其中，所述盐酸、醋酸浓度可以分别为：盐酸37％、醋酸99.8％；所述氯化钾的纯度可以为98.5％。

以上述ITO蚀刻液为例，其制备工艺步骤如下：

第三步：将一部分水加入配料罐中，搅拌下加入醋酸，将纯水和醋酸搅拌均匀后，搅拌下加入盐酸混合均匀；

其余的工艺条件和工艺步骤与实施例1完全相同。

实施例3

其中，所述四种原料中每种原料的重量百分比可以分别为：盐酸25％、醋酸9％、氯化钾0.5％、其余为纯水；当原料的纯度变化后，其配比应予以调整。所述盐酸、醋酸浓度可以分别为：盐酸37％、醋酸99.8％；所述氯化钾的纯度可以为99％。所述氯化钾原料中的其余杂质成分为氯化钠、水份和极微量不溶于所述刻蚀液的杂质。

以上述ITO蚀刻液为例，其制备工艺步骤如下：

其余的工艺条件和工艺步骤与实施例1完全相同。

通过上述工艺主要是精馏工艺制成的醋酸系ITO蚀刻液，其物理化学性能指标可控制在：

浓度为99.8％的醋酸，优等品，其指标如下：

1.1物理特性

特性	控制为
		醋酸wt％	99.8
色度(Hazen)	≤10
		还原高锰酸钾物质(以0计)	≤0.002
乙酸酐(％)	≤0.01
		Cl(ppm)	≤0.5
PO4(ppm)	≤0.5
		SO4(ppm)	≤0.5
颗粒＞0.5um(个／ml)	≤100

1.2微量杂质含量

杂质ppm max	控制为
		铝	≤0.01
银	≤0.01
		砷	≤0.01
钡	≤0.01
		镉	≤0.01
钴	≤0.01
		铬	≤0.01
铜	≤0.01
		铁	≤0.01
镓	≤0.01
		钾	≤0.01
锂	≤0.01
		镁	≤0.01
锰	≤0.01
		钠	≤0.01
镍	≤0.01
		铅	≤0.01
锶	≤0.01
		钒	≤0.01
锌	≤0.01

当盐酸的浓度为37％，其物理化学性能指标如下：

1.1物理特性

特性	控制为
		氯化氢含量(％)	36.0±1.0
颗粒(≥0.2um，个／ml)	≤300
		灼烧残渣(以SO4计)；PPm	≤1
游离氯(Cl2)；PPb	≤0.1
		铵盐(NH4)；PPm	≤1
磷酸盐(PO4)；PPm	≤0.01
		硫酸盐(SO4)；PPm	≤0.2
亚硫酸盐(SO3)；PPm	≤0.5

1.2微量杂质

杂质ppb max	控制为
		铝(Al)	3
砷(As)	1
		银(Ag)	1
金(Au)	1
		钡(Ba)	1
铋(Bi)	1
		硼(B)	10
钙(Ca)	5
		镉(Cd)	1
钴(Co)	1
		铬(Cr)	1
铜(Cu)	1
		镓(Ga)	1
锗(Ge)	1
		铁(Fe)	3
钾(K)	1
		锂(Li)	1
镁(Mg)	3
		锰(Mn)	1
钼(Mo)	1
		钠(Na)	3
镍(Ni)	1
		铅(Pb)	1
硅(Si)	10
		锶(Sr)	1
锡(Sn)	3
		钛(Ti)	1
锌(Zn)	1

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种醋酸系ITO蚀刻液的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括如下加工步骤：

第二步：将盐酸、醋酸、氯化钾和纯水按重量百分比分别为：盐酸23％～25％、醋酸7％～9％、无机盐氯化钾0.3％～0.5％，其余为纯水的配比称重配置；所述盐酸的浓度为：37％、所述醋酸的浓度为：99.8％；

2.如权利要求1所述的醋酸系ITO蚀刻液的制备工艺，其特征在于，所述氯化钾的纯度高于98％。

3.如权利要求2所述的醋酸系ITO蚀刻液的制备工艺，其特征在于，所述醋酸系ITO蚀刻液中每100kg未溶解杂质颗粒度大于0.3μm的颗粒不超过100个，杂质阴离子不超过30ppb，杂质阳离子不超过0.05ppb。

4.如权利要求3所述的醋酸系ITO蚀刻液的制备工艺，其特征在于，所述强酸性阳离子交换树脂为强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。

5.如权利要求4所述的醋酸系ITO蚀刻液的制备工艺，其特征在于，所述强酸性离子交换树脂与所述盐酸和醋酸混合搅拌是在常温、常压的状态下进行，搅拌的速度为60～85转／分钟，树脂与盐酸或醋酸的质量比为0.2～0.3，搅拌的时间为10分钟。

6.如权利要求5所述的醋酸系ITO蚀刻液的制备工艺，其特征在于，所述过滤的次数大于两次，所述过滤器的微滤膜孔径为0.03～0.10μm。

7.如权利要求6所述的醋酸系ITO蚀刻液的制备工艺，其特征在于，所述过滤在每立方米空气中颗粒度大于0.5μm的颗粒不超过100个的百级净化环境中进行。

8.如权利要求7所述的醋酸系ITO蚀刻液的制备工艺，其特征在于，所述搅拌为机械搅拌或磁力搅拌。

9.如权利要求8所述的醋酸系ITO蚀刻液的制备工艺，其特征在于，所述搅拌与混合是在常温、常压的状态下进行，所述搅拌的时间为3～4小时，搅拌的速度为60～85转／分钟。