CN102691093A - 利用电化学技术实现氧化铟锡表面快速腐蚀和图案化的方法 - Google Patents
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Abstract
利用电化学技术实现氧化铟锡表面快速腐蚀和图案化的方法，属于电化学领域和微纳米技术领域。针对现有腐蚀ITO方法存在的问题，本发明利用电化学技术实现氧化铟锡表面快速腐蚀和图案化的方法如下：1）ITO表面清洗；2）通过塑封机将所用光刻胶在ITO基底上压成保护膜，直接放置所用图案的掩膜，经过紫外曝光显影，定型洗涤后形成所需图案；3）利用电化学技术，以稀盐酸为腐蚀液，采用循环伏安法或计时电流法对ITO表面进行光刻胶外裸露ITO部分的腐蚀；4）经电化学腐蚀后的ITO玻璃片经碱溶液洗涤，除去保护的光刻胶膜，N2吹干，得到图案化的ITO表面。本发明具有操作简单、快速、腐蚀效果好、边界清晰、成本低等优点。
Description
技术领域
本发明属于电化学领域和微纳米技术领域，涉及一种利用电化学技术实现氧化铟锡（ITO）表面的快速腐蚀和图案化ITO表面的方法。
背景技术
目前腐蚀ITO的方法主要有干腐蚀法、物理腐蚀和化学腐蚀法。干腐蚀法所用的为BrF3、ClF3等气体，具有腐蚀速度快的优点，但有一定毒性和可控性差的缺点。物理腐蚀污染程度小但腐蚀后易造成表面的不均匀性。化学腐蚀法，常用的主要为酸做腐蚀剂，常温下腐蚀速率不够理想，易发生侧蚀，边界部分不够清晰，难以实现微米尺寸的腐蚀，且只适用于较薄ITO膜(＜1000 埃)的表面腐蚀，而一般的化学腐蚀常通过升温来加快腐蚀速率的同时也加快了侧面腐蚀的速率，使腐蚀边界更加粗糙，成品率低。
发明内容
针对现有腐蚀ITO方法存在的问题，本发明提供一种具有操作简单、快速、腐蚀效果好、边界清晰、成本低等优点的利用电化学技术实现氧化铟锡表面快速腐蚀和图案化的方法。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
（1）ITO表面清洗：ITO玻璃片经乙醇和蒸馏水分别超声清洗后氮气吹干，经等离子清洗机处理待用；
（2）通过塑封机将所用光刻胶在ITO基底上压成保护膜，直接放置所用图案的掩膜，经过紫外曝光显影，定型洗涤后形成所需图案；
（3）利用电化学技术，以稀盐酸为腐蚀液，采用循环伏安法或计时电流法对ITO表面进行光刻胶外裸露ITO部分的腐蚀；
（4）经电化学腐蚀后的ITO玻璃片经碱溶液洗涤，除去保护的光刻胶膜，N2吹干，得到图案化的ITO表面。
本发明具有如下优点：
1、本发明采用稀盐酸为腐蚀剂，利用电化学方法实现在室温下ITO膜的快速腐蚀，该方法具有操作简单、快速、腐蚀效果好、边界清晰、成本低等优点，且可用于商用微米级厚度ITO膜的腐蚀和微米级尺寸图案化ITO电极阵列的制备。
2、本发明利用电化学方法不仅实现了ITO电极表面的简单，快速，有效腐蚀，并利用该方法制备微米级图案化的ITO电极。
3、本发明利用电化学方法不仅实现在室温下ITO表面的快速腐蚀，因其具有操作简单，腐蚀效果好，边界清晰，侧蚀程度小等优点，与光刻技术结合可以实现微米级尺寸ITO表面的图案化，因此本发明方法可广泛的应用于光学、物理，化学、医药，生物，电子和信息存储等领域，有效地扩大了实用范围，且具有成本降，周期短的优点。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式按照如下方法实现氧化铟锡表面快速腐蚀和图案化：
（1）ITO表面清洗：ITO玻璃片经乙醇和蒸馏水分别超声清洗后氮气吹干，经等离子清洗机处理待用；
（2）塑封机（GMP Photonex-Sync235）设置110℃预热，通过塑封机将所用光刻胶在ITO基底上压成保护膜，直接放置所用图案的掩膜，经过紫外曝光显影，定型洗涤后形成所需图案；
（3）利用电化学技术，以稀盐酸为腐蚀液，采用循环伏安法或计时电流法对ITO表面进行光刻胶外裸露ITO部分的腐蚀；
（4）经电化学腐蚀后的ITO玻璃片经碱溶液洗涤，除去保护的光刻胶膜，N2吹干，得到图案化的ITO表面。
本实施方式所述步骤（2）中，光刻胶为AM175或AM150。
本实施方式所述步骤（2）中，紫外曝光显影时间为2～5s。
本实施方式所述步骤（2）中，定型温度为65℃，时间为4～10 min；洗涤时间为7～15s。
本实施方式所述步骤（3）中，腐蚀液为体积比为1:5的稀盐酸溶液。
本实施方式所述步骤（3）中，采用循环伏安法时，扫描电压范围为﹣0.1～0.6V，扫速为0.1V/s，时间为5min。采用计时电流法时，扫描电压为﹣2V，扫速为0.01V/s，时间为2min。酸腐蚀后用蒸馏水超声10～15s清洗。
本实施方式所述步骤（4）中，碱溶液洗涤时间为2～8min。
本实施方式所述步骤（4）中，碱溶液为质量百分比浓度为1～4%Na2CO3溶液。
具体实施方式二：本实施方式按照如下方法实现氧化铟锡表面快速腐蚀和图案化：
1）ITO 清洗：ITO 电极先用乙醇超声清洗15min，再用蒸馏水超声清洗15min，N2吹干，经等离子清洗机处理30s，放于加热板上110℃至少10min。
2）塑封机（GMP Photonex-Sync235）设置110℃预热，将AM175光刻胶在ITO基底上贴紧成膜，放置一定图案掩膜，经过软紫外（365nm）曝光显影2s，立即放在65℃的加热板上固化4min，揭下光刻胶本身保护薄膜，用质量百分比为1.5%Na2CO3溶液，超声8s后洗涤，得到光刻胶图案。
3）采用AUTOLAB PGSTAT302N 型电化学工作站采用循环伏安法或计时电流法对ITO进行选择腐蚀。所用腐蚀液为体积比为1:5的稀盐酸溶液，采用循环伏安法：扫描电压范围为﹣0.1～0.6V，扫速为0.1V/s，时间为5min；计时电流法扫描电压为﹣2V，扫速为0.01V/s，时间为2min。酸腐蚀后用蒸馏水超声10s清洗。
4）经电化学方法稀盐酸腐蚀后和蒸馏水清洗的ITO，放入质量百分比为1.5%Na2CO3溶液中，超声2min洗涤，再蒸馏水清洗，N2吹干，得到理想图案化的ITO表面。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是，所用光刻胶为AM150，紫外曝光时间为3s，超声洗涤时间为7s, 65℃的加热板上固化5min，所用Na2CO3溶液质量百分比为1 %。
Claims (10)
1.利用电化学技术实现氧化铟锡表面快速腐蚀和图案化的方法，其特征在于所述方法如下：
（1）ITO表面清洗：ITO玻璃片经乙醇和蒸馏水分别超声清洗后氮气吹干，经等离子清洗机处理待用；
（2）通过塑封机将所用光刻胶在ITO基底上压成保护膜，直接放置所用图案的掩膜，经过紫外曝光显影，定型洗涤后形成所需图案；
（3）利用电化学技术，以稀盐酸为腐蚀液，采用循环伏安法或计时电流法对ITO表面进行光刻胶外裸露ITO部分的腐蚀；
（4）经电化学腐蚀后的ITO玻璃片经碱溶液洗涤，除去保护的光刻胶膜，N2吹干，得到图案化的ITO表面。
2.根据权利要求1所述的利用电化学技术实现氧化铟锡表面快速腐蚀和图案化的方法，其特征在于所述步骤（2）中，光刻胶为AM175或AM150。
3.根据权利要求1所述的利用电化学技术实现氧化铟锡表面快速腐蚀和图案化的方法，其特征在于所述步骤（2）中，紫外曝光显影时间为2～5s。
4.根据权利要求1所述的利用电化学技术实现氧化铟锡表面快速腐蚀和图案化的方法，其特征在于所述步骤（2）中，定型温度为65℃，时间为4～10 min；洗涤时间为7～15s。
5.根据权利要求1所述的利用电化学技术实现氧化铟锡表面快速腐蚀和图案化的方法，其特征在于所述步骤（3）中，腐蚀液为体积比为1:5的稀盐酸溶液。
6.根据权利要求1所述的利用电化学技术实现氧化铟锡表面快速腐蚀和图案化的方法，其特征在于所述步骤（3）中，采用循环伏安法时，扫描电压范围为﹣0.1～0.6V，扫速为0.1V/s，时间为5min。
7.根据权利要求1所述的利用电化学技术实现氧化铟锡表面快速腐蚀和图案化的方法，其特征在于所述步骤（3）中，采用计时电流法时，扫描电压为﹣2V，扫速为0.01V/s，时间为2min。
8.根据权利要求1所述的利用电化学技术实现氧化铟锡表面快速腐蚀和图案化的方法，其特征在于所述步骤（4）中，碱溶液洗涤时间为2～8min。
9.根据权利要求1或8所述的利用电化学技术实现氧化铟锡表面快速腐蚀和图案化的方法，其特征在于所述碱溶液为Na2CO3溶液。
10.根据权利要求9所述的利用电化学技术实现氧化铟锡表面快速腐蚀和图案化的方法，其特征在于所述Na2CO3溶液质量百分比浓度为1～4%。
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