CN103703547B - 蚀刻方法和利用该蚀刻方法制备的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双ITO结构，所述双ITO结构包括铟锡氧化物(ITO)、二氧化硅(si0₂)(其可包含掺杂物材料)和ITO的顺序层。所述双ITO结构选择性地受图案化光致抗蚀剂掩模保护。所述顺序层利用蚀刻剂组合物以单个蚀刻步骤一起蚀刻，所述蚀刻剂组合物为包含过渡金属氯化物和盐酸(HCl)的酸性溶液。因此，所述双ITO结构利用基本上不合氟的蚀刻剂组合物进行蚀刻。

Description

蚀刻方法和利用该蚀刻方法制备的装置

技术领域

本发明涉及一种用于蚀刻微结构的方法，该微结构包括形成于透明或半透明基底上的铟锡氧化物(ITO)、二氧化硅(SiO₂)（其可包含掺杂物材料）和ITO的顺序层。

背景技术

具有触感屏的装置的市场增长非常迅速。这些装置中的许多为具有触摸屏的移动装置，诸如移动通信装置。其它此类装置包括多触摸显示器（即，能够检测屏幕上三个或更多个不同接触点的各自位置的显示装置），和具有触感屏的计算机。

触感屏使用电耦装置图像传感器。传感器通常采用双ITO结构。此类结构具有通过二氧化硅或掺杂有导电金属的二氧化硅的绝缘层与第二透明导电ITO电极分开的第一透明导电ITO电极。双ITO结构通过在透明或半透明基底上形成ITO、SiO₂和ITO的顺序层以及随后选择性地蚀刻这些层来制备。剩余部分的双ITO结构在基底表面上提供电极。

蚀刻不同层的步骤是制造微电子元件的重要步骤。广泛用于对具有待蚀刻层的制品进行蚀刻的一种方法为用适当的图案化掩模覆盖所述层，然后将所述层和掩模浸渍于化学溶液中，所述化学溶液侵蚀层的同时掩模完好，并且同时仅最小程度蚀刻所述制品的其它材料。通常，此工艺通过对不同的各个层进行多个蚀刻步骤而用于蚀刻双ITO结构，所述双ITO结构包括ITO、SiO₂和ITO的顺序层。

特别地，用于蚀刻每个ITO层的方法一直为用具有诸如2N浓度的热酸性溶液（诸如氢碘酸或硝酸或盐酸溶液）浸渍而进行。此类酸各向同性地蚀刻材料并可剥离光至抗蚀剂，从而潜在地导致下方的层的不当部分被蚀刻。US20080217576（Stockum等人）公开了用于蚀刻氧化导电层的基于磷酸的蚀刻糊剂的用途。

US5456795（Danjo等人）公开了利用含有氢碘酸和氯化铁的蚀刻剂的水性混合物，用于蚀刻ITO以形成微小电极图案。

ITO酸的大部分蚀刻剂组合物不能蚀刻二氧化硅。相反，二氧化硅层通常利用蚀刻组合物来蚀刻，所述蚀刻组合物包含环境有害性含氟化合物，诸如HF或NH₄F。蚀刻二氧化硅的机理为二氧化硅的溶解。例如，US5976988(Konuma等人)描述了基于氟化物的蚀刻溶液，其用于蚀刻氧化硅、氧化铝和氮化硅薄膜。US6254796(Rath等人)描述了硅酸盐玻璃利用含氟化合物和某些有机溶剂的选择性蚀刻。US6936183(Chinn等人)描述了用气态氟化氢各向同性地蚀刻置于两个含硅层之间的氧化硅层。US7470628(Ko)描述了利用碳氟化合物气体来蚀刻二氧化硅。

蚀刻制品上的SiO₂层是特别困难的（如果所述制品的其它部分也包括SiO₂或其合金），因为所述制品的其它部分也暴露于蚀刻组合物。

注意，这些参考文件涉及蚀刻ITO或SiO₂，而非两者。

图1A和1B示出了在双ITO结构利用图案化光致抗蚀剂掩模进行蚀刻时可能出现的两个问题。理想的是，双ITO结构的未蚀刻部分（即，双ITO结构在蚀刻之后残余的部分）应具有非常类似于图案化光致抗蚀剂掩模的图案的图案。然而，如果双ITO结构在光致抗蚀剂掩模的侧面部分之下的位置进行蚀刻，那么结果称为“过蚀刻”。这点示出于图1A中，其中双ITO结构的未蚀刻部分22在横向方向上（即，在平行于基底23的表面的方向上）比光致抗蚀剂掩模21更窄。过蚀刻由于前导区域变得太薄而导致前导区域上升（即，电极从基底的分离）。反之，图1B示出了称为“欠蚀刻”的问题，其中双ITO结构的未蚀刻部分22横向延伸超出光致抗蚀剂掩模21。欠蚀刻导致短路，因为相邻前导区域短路。

发明内容

本发明旨在提供一种用于蚀刻层状结构的新型和可用方法，所述层状结构具有形成于透明或半透明基底上的铟锡氧化物(ITO)、二氧化硅(SiO₂)（其可包含掺杂物材料）和ITO的顺序层。

本发明基于使用单个蚀刻剂组合物一并蚀刻SiO₂和ITO两者的新型理念。一些已知的蚀刻剂组合物可潜在地实现这点，诸如氢氟酸溶液或一些强碱性蚀刻组合物，但是根据我们的认知，这些蚀刻剂组合物尚未用于本目的。此外，氢氟酸是毒性的，并且强碱性蚀刻剂组合物将侵蚀基底（如果该基底为PET）。

概括地说，本发明提供了一种双ITO结构，即为包含ITO、SiO₂（其可包含掺杂物材料）和ITO的顺序层的结构，选择性地受图案化光致抗蚀剂掩模保护，并且这些顺序层以单个蚀刻步骤进行蚀刻，从而移除双ITO结构的选择部分。已经发现可以利用作为蚀刻剂组合物的酸性溶液，所述酸性溶液包含过渡金属氯化物和盐酸(HCl)。

本发明使得双ITO结构图案化（通过干燥光致抗蚀剂光刻工艺和润湿蚀刻步骤）的更廉价和更环保的方式成为可能。特别地，双ITO结构可利用基本上不含氟化物的蚀刻剂组合物进行蚀刻。

有利的是，选择蚀刻剂组合物，所述蚀刻剂组合物以类似蚀刻速率蚀刻ITO层和SiO₂层。

优选地，过渡金属氯化物为氯化铁或氯化铜。

蚀刻剂组合物中的盐酸可具有0.01-1.0N范围内的浓度。一种可能它具有大约0.02-1.0N的浓度。优选趋于范围的下端的值（例如，低于0.5N），以将氯离子的浓度意外地上升太高的风险最小化，其可导致过蚀刻和/或氯气的释放。0.01-1.0N的浓度范围低于用于蚀刻ITO的传统技术所使用的浓度范围，这减少了在双ITO结构已蚀刻之前剥离图案化光致抗蚀剂掩模的风险。因此，可选择在未覆盖图案化光致抗蚀剂掩模的区域中蚀刻双ITO结构而不损坏光致抗蚀剂的蚀刻时间。

注意，SiO₂可通过本发明的蚀刻组合物进行蚀刻的事实是令人惊讶的，因为SiO₂不溶于此类组合物中，并且（如上文所提及）用于蚀刻SiO₂的传统技术取决于溶解度。不受理论的约束，目前据信，本发明中SiO₂进行蚀刻的机理可为过渡金属氯化物导致SiO₂的表面的裂纹，以使得SiO₂的成片脱落。这种机理根本上不同于现有技术。

如上文所述，SiO₂可包含掺杂物，诸如铝、银或锌。在本文中，掺杂有铝的SiO₂（其通常称为二氧化硅铝）将称为SiAlO_x。本术语并不限制硅与银的原子比率，但是铝原子的比例通常将低于硅原子的比例，并且可为铝和硅原子的总数目的约10%。换句话说，可为约90%的硅原子和10%的铝原子。

本发明的实施例提供了用于蚀刻透明或半透明基底上的双ITO结构的两种方法和所述方法所制备的装置。在本发明的装置的至少一个实施例中，双ITO结构的未蚀刻部分包括行和列电极的矩阵。所述装置可为触感屏，优选地为电容式触感屏。触感屏可用于移动手机、显示器或计算机。屏幕可结合到其中的设备的一些实例为GPS装置、PDA、交互式TV、电子书阅读器、自动售卖机（例如，食物和饮料）、游戏机、娱乐设备（例如，电影点播）、金融设备（诸如自动交易机（ATM））、交互式标牌设备、健身器材，等等。

本发明的上述发明内容并不意在描述本发明的每个公开的实施例或每种实施方式。以下附图和详细说明更具体地举例说明了这些实施例。

附图说明

本发明的实施例现将仅出于举例说明的目的参考下述附图进行描述，其中：

图1包括图1A和图1B，它们利用图案化光致抗蚀剂掩模分别示出双ITO结构的过蚀刻和欠蚀刻；

图2示出了本发明的实施例的步骤；

图3A至3E示出了图2的方法中对应于时间的结构；

图4和5为导致欠蚀刻的实验条件的图2的方法制备的结构的光学显微镜图像；

图6和7为导致过蚀刻的实验条件的图2的方法制备的结构的光学显微镜图像；

图8示出了在进行如图2中所示的方法之前、过程中和之后的透射光谱；

图9A、9B和9C为利用图2的方法制备的结构的光学图像；

图10A和10B分别为覆盖有双ITO结构的PET基底和双ITO结构已通过蚀刻移除之后PET基底的X射线光电子光谱；

图11A、11B、11C和11D为通过图2的方法制备的光学显微镜图像，所述方法的蚀刻步骤对应于各自不同的时间长度进行；和

图12为根据可选实验条件利用图2的方法制备的结构的光学图像。

具体实施方式

在以下优选实施例的具体实施方式中，参考了形成本发明一部分的附图。附图以举例说明的方式示出了其中可以实践本发明的具体实施例。应当理解，在不脱离本发明范围的前提下，可以利用其他实施例，并且可以进行结构性或逻辑性的修改。因此，以下具体实施方式不应从限制的意义上去理解，并且本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

图2示出了用于蚀刻双ITO结构的蚀刻方法的步骤（本发明的一个实施例）。适当双ITO结构在图3A中以横截面视图示出，并且包括在透明基底14上顺序地形成的三个层11、12、13。透明基底14可形成自任何材料，所述材料具有高透射比（例如，大于85%）和低浊度值（例如，根据国际ASTM D1003标准界定的浊度值可小于1%；所述值可利用浊度计进行测量，诸如由Toyo-Seiki Seisaku-sho Ltd.制造的HAZE-GARDII）。透明基底14可为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。或者，它可为聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)、聚丙烯酸酯(PA)、聚降冰片烯(PNB)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)或玻璃中的任何一者。它可为柔性基底，或非柔性的。

三个层11、12、13为下ITO层13、SiO₂层12（任选地掺杂有铝（即，SiAlO_x）），和上ITO层11。有利地，双ITO结构具有在大于约475nm的波长下的至少约90%的透射比，和约120Ω/sq（+/-20Ω/sq）的电阻。可想象，其它材料（导电金属或金属氧化物）的薄层可提供于透明基底14和层13之间和/或层11、12、13中的一对之间，但是本文未进一步考虑这种可能性。

在所述方法的第一步骤（图2中的步骤1）中，干燥光致抗蚀剂层15层合于上ITO层11上，以产生图3B中所示的结构。

所述方法的步骤2为光刻步骤，所述步骤包括将光致抗蚀剂层15的选择区域暴露于UV光以产生交联，以及用稀释水溶液使光致抗蚀剂层15显像，从而移除光致抗蚀剂层15的未交联的部分。这样产生了如图3C所示的结构。

在方法的步骤3中，未覆盖光致抗蚀剂15的其余部分的层11、12、13的部分用蚀刻溶液进行蚀刻以产生图3D所示的结构。

在方法的步骤4中，光致抗蚀剂层15的其余部分被剥离以产生图3E的完整结构。

现在，我们基于图2的工艺提供实例。在所有这些实例中，步骤1、2和4以相同方式进行，但是步骤3以不同方式进行。实例分类为两组，其不同之处在于步骤3中所使用的蚀刻组合物包含过渡金属氟化物。注意，实例仅为示例性的。这些实例中引用的实验参数和具体材料以及其用量，以及其它条件和细节不应理解为不当地限制本发明。

在这些实施例中，透明基底14为PET层，并且具有125纳米的厚度。ITO的每个层11、13具有20-25纳米的厚度。SiO₂层12具有40-45纳米的厚度。如果SiO₂层12的厚度显著地超出该范围，例如大于约50纳米，那么这可导致低劣的光学或电气性质。层11、12和13通过溅射形成。SiO₂层12用铝掺杂物形成，具有硅原子数目的10%的目标铝原子浓度。

步骤1中待使用的适当光致抗蚀剂为基于甲基丙烯酸的水性光致抗蚀剂，诸如以商品名KP2150可商购自Kolon Industries of South Korea的那些。其它适当光致抗蚀剂为UH3215（也获得自Kolon Industries）和NIT2325（获得自日本的Nichigo-Morton Co.,Ltd)。据发现，如果光致抗蚀剂层15的厚度在15-50微米的范围内，那么产生传感器电极的适当蚀刻分布。特别地，实例利用15、25和50微米的厚度进行。较薄的光致抗蚀剂层产生较佳的结果。特别地，较薄的光致抗蚀剂（诸如分别具有15微米和25微米的UH3215和NIT2325）发现适于精细节距显影，诸如30/30（即，30微米宽度的前导区域间隔开30微米），但较厚的光致抗蚀剂（诸如具有50微米厚度的KP2150）不适于精细节距显影。获得KP3215的最小节距为50/50节距（即，50微米宽度的前导区域间隔开50微米）。对于较薄的光致抗蚀剂，步骤2过程中的光移动距离较短，并且因此暴露光致抗蚀剂的聚合从顶部到底部非常均匀，然而对于较厚的光致抗蚀剂，暴露的光致抗蚀剂的顶层相比于接触ITO层11的底部表面聚合更快。未聚合区域可溶解于显影溶液中，这可导致ITO表面的抗蚀剂分层。这产生了底切问题，因为蚀刻溶液渗入ITO层11和光致抗蚀剂之间的表面。另一个已知现象为毛细管效应：对于较薄的抗蚀剂，蚀刻溶液可容易地到达蚀刻表面，然而蚀刻剂在光致抗蚀剂较厚并且光致抗蚀剂的团粒之间的间距（平行于ITO层11的表面）变窄时可无法到达蚀刻表面。

光致抗蚀剂和基底之间的粘合力根据选择的光致抗蚀剂也不同。此外，每种光致抗蚀剂具有不同成本。NIT2325具有最佳粘合力和厚度，并且它有可能获得非常精细的节距，但是KP2150从成本角度来看是优选的。Nichigo-Morton Co.,Ltd所提供的NIT2325的技术数据表明，基底应预加热至40-60℃的表面温度，以及层合应在0.2-0.4MPa的压力下和1.0-2.5m/min的速率以100-120℃的温度进行，保持大于15分钟的时间。建议110-150mJ/cm²的暴露，再次保持大于15分钟的时间。光致抗蚀剂的显影应使用一种溶液，所述溶液在27-30℃和0.10-0.15MPa的压力下为0.7-1.0重量%的碳酸钠。例如，1.0重量%的碳酸钠的溶液在30℃和0.15MPA下进行20-26秒。建议的剥离条件为一种溶液，所述溶液在40-70℃的温度和0.15-0.20MPa的压力下为2-3重量%的氢氧化钠。例如，2.5-3.0%重量%的氢氧化钠的溶液在50℃和0.15MPa的压力下进行70-96秒。

在步骤2中，UV光投射在光致抗蚀剂层15的所需部分上。暴露于UV光的光致抗蚀剂层15的部分进行聚合，然而UV光投射的光致抗蚀剂15的部分保持不变。

光致抗蚀剂的后者部分利用显影溶液进行移除。适当的显影溶液为水溶性的稀释碱。例如，碳酸钠可用作适当蚀刻剂以移除尚未暴露于UV光的光致抗蚀剂。光致抗蚀剂层15的其余部分用作用于蚀刻层11、12、13的蚀刻掩模。重要的是控制显影工艺以实现良好的抗蚀剂侧壁和良好的抗蚀剂覆盖区图像。进行实例以找出显影溶液对双ITO结构的影响，并且据发现，利用显色剂（其在25℃下为0.89重量%的碳酸钠并具有10.6的pH值），双ITO结构甚至在2小时之后保持未受损。

现在，我们提供关于蚀刻步骤3的实验结果。这些结果分组为两部分，其不同之处在于蚀刻组合物所使用的过渡金属氯化物。

1.利用包含氯化铜的蚀刻组合物，进行步骤3。

在这种情况下，蚀刻步骤3通过以下步骤进行：将图3C所示的结构的上表面暴露于仅具有氯化铜（实例C1）的对比蚀刻溶液和暴露于包含盐酸和氯化铜的本发明的蚀刻组合物。特别地，将所述结构插入包含蚀刻组合物的烧杯中。利用表1中给出的蚀刻组合物的浓度、温度和蚀刻时间，制备六个不同实例。

表1

实例编号2-6对应于蚀刻剂组合物，所述蚀刻剂组合物在27℃下具有580mV-670mV范围内的氧化还原电位（ORP）。一个适当具体值为650mV。ORP为溶液中Cu²⁺对Cu⁺离子的比率的量度。特别地，ORP为Nernst公式E=E⁰-2.303RT/nF Lo_g(Cu²⁺/Cu⁺)所定义的电位的量度。如果ORP低于480mV，那么可往往因较低的Cu²⁺浓度和较高的Cu⁺浓度而导致欠蚀刻。如果ORP高于670mV，那么可存在过饱和浴的风险，并且从而产生氯渗气问题。

氯化铜的化学性质利用单一蚀刻组合物在单个工序3内连续地蚀刻TO-SiAlO_x-ITO层，而不影响干燥光致抗蚀剂。

ITO蚀刻反应为：

In₂O₃SnO₂+10HCl+Cu²⁺→2In³⁺+Sn⁴⁺+5H₂O+10Cl-+Cu⁺

用于蚀刻ITO的可能机理在文献中是已知的。

SiO₂蚀刻反应（也可用于掺杂二氧化硅，SiAlO₂）如在J.Phys.Chem.B.（《物理化学杂志B》（2002年，106，2277））中进行讨论。不受理论的约束，据信为铜页硅酸盐形成物，如下所示：

尚未确定这导致SiAlO_x的溶解的程度，或该溶解是否导致SiAlO_x的裂纹形成。

因此，蚀刻反应涉及CuCl₂（即，二价铜或铜（II）、氯化物）至2CuCl（即，二价铜或铜（I）、氯化物）的转化。利用盐酸进行的再生作用为：

2CuCl+2Cl^-→2CuCl₂

氯离子的来源为盐酸(HCl)，盐酸分离为：

2HCl_→2H⁺ ₊2Cl-

上文解释的实验在双ITO结构所覆盖的PET基底的不同样品上进行多次。初始地，蚀刻剂组合物如上文精确地界定。然而，在一定数量的样品已蚀刻之后，发现蚀刻组合物中的CuCl的比例已上升。因此，添加氧化剂（氯酸钠）以将一些累积CuCl转化回CuCl₂。或者，过氧化氢可用作氧化剂。这个过程自动地进行。特别地，ORP或紫外线可见光谱测量用于测定CuCl₂对CuCl的比率，并且添加适当量的氧化剂以使所述比率返回所需范围。氧化剂反应（其生成再生反应的额外氯离子）如下所示：

H₂O₂+2HCl→2Cl^-+2H₂O

NaClO₃+6HCl→NaCl+6Cl^-+3H₂O

步骤4通过用剥离剂剥离其余光致抗蚀剂和然后干燥进行。所使用的剥离剂为单乙醇胺（MEA）和水的混合物。水和MEA的不同比率的范围是合适的。在这些实验中，剥离剂组合物在45-50℃下为40体积%的MEA和60体积%的水。注意，传统的剥离剂（诸如氢氧化钠或氢氧化钾溶液）通常为不合适的，因为它将蚀刻ITO层11、13并侵蚀PET基底14。

所得结构然后用光学显微镜和扫描电镜（SEM）进行检查。

图4为实验2的光学显微镜图片。在这种情况下，由于蚀刻进行时间不足（10秒），存在欠蚀刻。图5为等同于实验2的蚀刻实验的光学显微镜图片，不同的是蚀刻时间为20秒。比较例1也产生欠蚀刻。

图6和7分别示出了实例4和实例5的光学显微镜图片。在图6中，由于蚀刻进行过量时间（3分钟），存在轻微过蚀刻。该实例不能提供良好的正锥形蚀刻分布。由于过蚀刻，前导区域宽度变得更小并且电极之间的空间变得更宽。在图7中，存在严重过蚀刻。

蚀刻的适当时间范围取决于待蚀刻传感器导体的类型和厚度。然后，从表1可看出，适当时间通常为从约20秒至2分钟。然而，在其它实施例中，步骤3将通过喷涂蚀刻剂组合物进行，并且在这种情况下，适当时间的范围将取决于喷涂压力和喷涂技术。适当蚀刻时间取决于多个因素，包括层厚度、蚀刻组合物的组分的各自浓度，等等。本领域技术人员基于本文的教导内容将能够确定不同双ITO结构的适当蚀刻时间。

氯化铜的浓度的适当范围为100-180g/L。在浓度大于200g/L时，可能存在溶解度问题，并且难以在待蚀刻的结构中实现细小凹处。低于50g/L的浓度往往增加所需蚀刻时间。

HCl浓度的适当范围为0.02-1.0N，所使用的实际范围为0.04-1.0N。所述范围的下端（例如，小于0.05N）是优选的，以避免氯离子的浓度偶然地变得太高的风险，这可导致过蚀刻并导致氯气体的释放。

蚀刻组合物的温度的适当范围在进行步骤3时为45-65℃，但是蚀刻实例1至6在48℃的温度下制备。事实上，预期的是，温度越高，在减少蚀刻的所需时间方面越好（受益于，因为它是水溶液，所以不应具有大于100℃的温度，否则水的蒸发将导致保持加水（toppingwater)的需求）。

图8示出了三次样品的透射比光谱的实例测量。线31是PET在双ITO结构沉积其上之前的透射比光谱。线32是PET和双ITO结构在光致抗蚀剂的层合（即，图3A所示的结构）之前的透射比光谱。线33对应于其中双ITO结构已蚀刻掉的蚀刻结构的部分之一的透射比光谱。事实上，利用具有图3E的结构难以生成此类数据线（这是因为，测量（我们利用PERKINELMER Lambda20UV/Vis光谱仪进行）必须在至少1cm×2cm的区域上进行，并且如果蚀刻处于微米级，那么所述数据包含蚀刻和未蚀刻区域；因此，必须考虑蚀刻和未蚀刻区域两者对透射比的影响），所以线33反而产生如下。用双ITO结构覆盖在一个表面（其上尚未层合光致抗蚀剂）的三个PET基底分别利用实例3-6的蚀刻条件蚀刻整个表面。线33利用样品（其利用实例6的蚀刻条件进行蚀刻）产生，但实例3-5产生基本上类似的线33。将看见，线33非常接近线31，并且特别地，透射比在整个375-775nm的波长范围内大于80%，并且在整个450-800nm的波长范围内大于85%。

图9A示出了利用如实例6中表1所示的实验条件进行的步骤4之后的蚀刻结构（即，如图3E所示）的电镜图像。具有30微米宽度的未蚀刻双ITO结构的延长区域以30微米的间隙间隔开。图9B为对应图像，其中未蚀刻双ITO结构的延长区域具有50微米的宽度并且以50微米的间隙间隔开。图9C为类似图像，其中未蚀刻双ITO结构的延长区域具有100微米的宽度并且以100微米的间隙间隔开。

图10A为在蚀刻之前覆盖有双ITO结构的PET基底的XPS（X射线光电子光谱）光谱。图10B为利用实例6蚀刻之后的XPS光谱。蚀刻ITO之后，PET基底将看不到硅、铝、铟或锡的痕迹保留在表面上。这证明了氯化铜可完全地移除ITO叠堆。注意，XPS仅探测表面的顶部4-10nm。这是为什么图10A中未观察到对应于Si或Al的峰值：Si和Al在ITO层下方。图10B中不存在此类峰值证明了通过蚀刻暴露的基底的表面上不存在Si或Al。

我们还进行了实验测试以测定各个工艺阶段的薄片电阻。特别地，我们测量了图3A中双ITO结构在七个位置的薄片电阻，在所述七个位置，往往蚀刻掉双ITO结构并且获得106.26和114.73Ω/sq的范围内的表面电阻。蚀刻步骤3利用实例6的实验条件进行。在步骤4之后，再次测量这些位置的薄片电阻，并且利用执行测量的毫欧姆计发现薄片电阻无限大。据信，在千兆欧姆范围内。

与此相反，表2示出了图3A中双ITO结构在5个位置的薄片电阻以及蚀刻步骤3和步骤4之后对应位置的薄片电阻；其中在所述5个位置，往往蚀刻掉双ITO结构。电阻非常类似，表明双ITO结构在这些位置基本没有损坏。所有数值在120Ω/sq+/-20Ω/sq的范围内。

表2

图11A-11D为光学显微镜图像，分别示出了利用图2中方法的所有步骤和利用蚀刻步骤3中不同各自时间处理的样品。图11A、图11C和图11D分别根据实例2、3和5的实验条件制备。因此，关于图11A的样品，蚀刻时间为10秒。图11B以与图11A相同的方式产生，不同的是蚀刻时间为20秒。关于图11C的样品，蚀刻时间为30秒。关于图11D的样品，蚀刻时间为6分钟。因此，图像11A-11D的序列很好地表明蚀刻步骤3的过程中将蚀刻掉多少量的双ITO叠堆。

图11A（等同于图4）包含延长区域111，延长区域111为未蚀刻ITO。这些是图3E中双ITO结构的上层11。区域111为双ITO结构的部分，所述部分在蚀刻步骤3中由图案化光致抗蚀剂覆盖。区域111由延长区域112分开，延长区域112对应于在蚀刻步骤3中由图案化光致抗蚀剂暴露的双ITO结构的部分。在区域112中，SiO₂尚未移除，但其中已经出现多个裂纹。

图11B包含延长区域113，延长区域113对应于区域111。双ITO结构在区域113中保持未受损。在区域113之间的一些区域114中，暴露了PET基底14。在区域113之间的其它区域115中，保留有一些SiO₂。在这个阶段，样品为欠蚀刻的。

图11C包含对应于区域111的延长区域116。双ITO结构在区域116中保持未受损。在区域116之间，存在有延长区域117，其中双ITO结构已完全移除，并且暴露了PET基底。裂纹SiAlO_x（其在图11B中已可见）已完全移除。

图11D（等同于图7）包含区域118和延长区域119，在区域118中保留有双ITO结构，在延长区域119中PET基底14完全暴露。区域118比图11C的区域116更窄。换句话讲，区域118在其侧面已部分地蚀刻掉，从而增加了区域118之间的空白区域。因此，样品已是过蚀刻的。

从而，图像图11A至11D的序列示出蚀刻二氧化硅的机理：二氧化硅中的裂纹形成，然后移除成片的二氧化硅。图像图11A至11D的序列进一步示出技术人员对于给定的一组蚀刻条件，如何确定适当蚀刻时间。特别地，因为图11C示出正确蚀刻，所以技术人员对这些蚀刻条件可选择30秒的蚀刻时间。

2.利用包含氯化铁的蚀刻组合物进行步骤3

我们再看第二组实例。步骤1-2和4以与上文所述实例相同的方式进行，但这些实例中的步骤3利用蚀刻剂组合物进行，所述蚀刻剂组合物为盐酸和氯化铁的水溶液。也就是说，氯化铁替代先前实例中的氯化铜。化学反应与氯化铜实例中给出的化学反应相同，但是用Fe³⁺替代Cu²⁺，以及Fe²⁺离子替代Cu⁺。表3示出了所使用的12组实验条件。这些对应于具有氧化还原电位（ORP）的蚀刻剂组合物，在27℃下测得的ORP在500mV-620mV的范围内。一个适当值为590mV。

表3

对于表3中的所有条件，良好蚀刻结果的前提条件是时间如所示。如果蚀刻时间显著地短于所示，那么出现欠蚀刻。如果蚀刻时间显著地长于所示，那么出现过蚀刻。正确蚀刻时间通过实验得出，以避免过蚀刻和欠蚀刻结果。

图12为用这些蚀刻剂组合物中的第三个（70_g/l的Fe³⁺、10_g/l的HCl、50℃的温度，每次2分钟）蚀刻的样品的光学显微镜图像。此外，存在有明确界定的前导区域和空白区域。前导区域为其中双ITO结构未蚀刻的区域，并且空白区域为其中双ITO结构已蚀刻掉的区域。如果蚀刻不合格，那么我们将观察不到如此明确界定的前导区域和空白区域。

更一般地说，例如其中三价铁离子的浓度在30-70g/L的范围内，HCl的浓度为1-25g/L，并且温度在50-75℃的范围内获得了成功的结果。

工业适用性

如上文所证实，本发明的蚀刻方法能够同时蚀刻三层的双ITO结构（PET基底上的上层透明导电电极膜、中间SiAlO_x层和下层透明膜）。其在单次蚀刻操作中提供具有具有正锥形形状的边缘的蚀刻结构。“正锥形”是指前导区域具有窄顶部表面和宽底部表面。所述结构通过生成图9A-9C的样品示出，这一点我们通过测量这些样品的横截面已验证。我们未观察到与不良蚀刻有关的“阶梯形状”，所述“阶梯形状”在下述两种情况之一可产生：（1）顶部ITO层11比SiO₂层12和底部ITO层13更快地蚀刻，或（2）顶部和底部ITO层11、13比中间硅层12更快地蚀刻。

利用本发明的蚀刻组合物，以高生产效率和环保方式生成三层透射型显示传感器图案。

虽然本文出于说明优选实施例的目的对具体实施例进行了图示和描述，但是本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明范围的前提下，各种替代和/或等同实施方式可以取代图示和描述的具体实施例。本专利申请旨在涵盖本文所讨论的优选实施例的任何修改形式或变型形式。因此，显而易见，本发明仅受本发明权利要求书及其等同物的限制。

Claims (16)

1.一种用于蚀刻形成于透明或半透明基底上的层状结构的方法，所述层状结构包含双ITO结构，所述双ITO结构由ITO、SiO₂和ITO的顺序层组成，所述方法包括：

使用图案化掩模来暴露所述层状结构的一部分；

以及

使所述层状结构的所述暴露部分与包含过渡金属氯化物和浓度为0.01-1.0N的盐酸(HCl)的酸性溶液接触，以移除所述层状结构的所述暴露部分的每个层。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述层状结构的所述暴露部分的所述蚀刻在45至85℃的温度下。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述酸性溶液不含氟。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述酸性溶液包含具有0.02-1.0N的浓度的盐酸(HCl)。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述过渡金属氯化物为氯化铜(CuCl₂)。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述氯化铜(CuCl₂)的浓度为50g/L-200g/L。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述过渡金属氯化物为氯化铁(FeCl₃)。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述氯化铁(FeCl₃)的浓度为50g/L-200g/L。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述层状结构的所述蚀刻进行20秒至2分钟。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述层状结构的所述蚀刻进行25-60秒。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述SiO₂掺杂有金属。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述SiO₂为掺杂铝的二氧化硅(SiAlO_x)。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述蚀刻暴露所述透明或半透明基底的一部分，所述透明或半透明基底的所述暴露部分具有在450-800nm整个波长范围内大于85％的透光率。

14.根据权利要求1所述的方法，其中在蚀刻所述层状结构之后，所述层状结构的未蚀刻部分具有小于150Ω/sq的电阻。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述透明或半透明基底选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)、聚丙烯酸酯(PA)、聚降冰片烯(PNB)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、或玻璃。

16.一种用于蚀刻层状结构的方法，所述层状结构具有形成于透明或半透明基底上的至少一个ITO层和至少一个二氧化硅(SiO₂)层，所述方法包括：

使用图案化掩模来暴露所述层状结构的一部分；

使所述层状结构的所述暴露部分与包含过渡金属氯化物和浓度为0.01-1.0N的盐酸(HCl)的酸性溶液接触，以移除所述层状结构的所述暴露部分的每个层。