CN104388090B

CN104388090B - 一种草酸系ito蚀刻液及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN104388090B
Application number: CN201410563719.6A
Authority: CN
Inventors: 康威
Original assignee: Shenzhen Capchem Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Capchem Technology Co Ltd
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2034-10-21
Also published as: CN104388090A

Abstract

本发明公开了一种草酸系ITO蚀刻液及其制备方法和应用，该草酸系ITO蚀刻液，以重量百分比计，包含0.5‑10％的草酸、0.1‑0.5％的烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性剂、0.1‑5%的有机多元膦酸和余量的水。本发明的草酸系ITO蚀刻液能够在温和条件下对ITO层进行蚀刻，且蚀刻后不会有残渣和大量泡沫产生。

Description

一种草酸系ITO蚀刻液及其制备方法和应用

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，具体涉及一种草酸系ITO蚀刻液及其制备方法和应用。

背景技术

氧化铟锡(ITO)导电膜是指采用磁控溅射的方法，在透明有机薄膜材料上溅射透明ITO导电薄膜镀层并经高温退火处理得到的高技术产品。ITO导电膜广泛地用于液晶显示器(LCD)、太阳能电池、微电子ITO导电膜玻璃、光电子和各种光学领域。

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/硝酸混合水溶液、盐酸/三氯化铁水溶液、碘酸水溶液、磷酸水溶液等。

中国专利申请CN 102732252A公开了一种新型王水系ITO蚀刻液及制备方法，该ITO蚀刻液包括盐酸、硝酸、纯水和添加剂，其中添加剂包含硝酸盐化合物、氯基化合物及表面活性剂。其制备方法包括如下加工步骤：第一步：将强酸性离子交换树脂分别加入到盐酸和硝酸中，搅拌混合，然后滤出强酸性离子交换树脂，控制或去除盐酸和硝酸中的杂质离子；第二步：将盐酸、硝酸、氯基化合物、硝基化合物、表面活性剂、纯水六种原料按配比称重配置；第三步：将氯基化合物、硝基化合物、表面活性剂溶解在水中，再与硝酸及盐酸混合均匀即可；第四步：将混合物通入过滤器中过滤，得到所述ITO蚀刻液。

中国专利申请CN 102732253A公开了一种三氯化铁系ITO蚀刻液及其制备方法，该蚀刻液包括盐酸或硝酸、FeCl₃、硝酸盐化合物或氯基化合物、表面活性剂和纯水，所述表面活性剂为阴离子表面活性剂和聚氧乙烯型非离子表面活性剂的混合物。其制备方法包括如下加工步骤：第一步：将强酸性离子交换树脂分别加入到盐酸和硝酸中，搅拌混合，然后滤出强酸性离子交换树脂，控制或去除盐酸和硝酸中的杂质离子；第二步：将组合物中各原料按配比称重配置；第三步：将氯基化合物或硝基化合物、表面活性剂溶解在水中，再与硝酸或盐酸混合均匀即可；第四步：将混合物通入过滤器中过滤，得到所述ITO蚀刻液。

以上蚀刻液不足之处在于腐蚀能力强，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。并且，以上蚀刻液的制备工艺较为复杂。

目前，随着越来越多的生产者开始使用无定形ITO层，对一种能够提高加工精度的蚀刻液的需求大大增加。因此，生产出一种理想的ITO蚀刻液将是值得研究的具有重大经济意义的技术课题。

发明内容

本发明提供一种草酸系ITO蚀刻液及其制备方法和应用，该草酸系ITO蚀刻液能够在温和条件下对ITO层进行蚀刻，且蚀刻后不会有残渣和大量泡沫产生。

根据本发明的第一方面，本发明提供一种草酸系ITO蚀刻液，以重量百分比计，包含0.5-10％的草酸、0.1-0.5％的烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性剂、0.1-5％的有机多元膦酸和余量的水。

作为本发明的优选方案，以重量百分比计，包含3-9％的草酸、0.1-0.5％的烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性剂、1-4％的有机多元膦酸和余量的水。

作为本发明的优选方案，以重量百分比计，包含5-6％的草酸、0.3-0.5％的烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性剂、2-2.5％的有机多元膦酸和余量的水。

作为本发明的优选方案，烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性剂选自壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基聚氧乙烯醚和二壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种以上。

作为本发明的优选方案，有机多元膦酸选自1-羟基-乙叉-1,1-二膦酸、氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸和二乙烯三胺五甲叉膦酸中的一种或两种以上。

作为本发明的优选方案，烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯5醚；有机多元膦酸为二乙烯三胺五甲叉膦酸。

作为本发明的优选方案，余量的水为去离子水。

根据本发明的第二方面，本发明提供一种如第一方面的草酸系ITO蚀刻液的制备方法，包括如下步骤：常温常压下，将去离子水加入配料罐中；搅拌下，加入配方量的草酸、烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性剂和有机多元膦酸；搅拌至完全溶解均匀，过滤，出料。

作为本发明的优选方案，过滤采用0.1-1μm的过滤器进行，优选采用0.5μm的过滤器进行。

根据本发明的第三方面，本发明提供如第一方面的草酸系ITO蚀刻液在蚀刻ITO导电膜中的应用。

本发明的有益效果为：本发明的草酸系ITO蚀刻液在蚀刻过程中完全不产生蚀刻残渣；有效抑制有效起泡，没有大量泡沫产生；能够在温和的工作条件下对无定形ITO膜高效且高精度地进行蚀刻；并且工艺操作十分方便、易于控制。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合实施例和试验例对本发明作进一步详细说明。

本发明的草酸系ITO蚀刻液，以草酸作为主要成分，相比盐酸/硝酸混合水溶液、盐酸/三氯化铁水溶液形式的蚀刻液，腐蚀能力较低，蚀刻条件温和，在试剂蚀刻过程中，容易控制蚀刻角度和蚀刻时间，因此蚀刻精度较高。此外，对操作人员和客户端设备的危险性也较低。

本发明的草酸系ITO蚀刻液中，烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性剂的主要作用是减低ITO蚀刻液表面张力，产生渗透和浸润的作用，提高草酸的蚀刻精度和蚀刻效率；有机多元膦酸的主要作用是络合金属离子，解决草酸盐水溶性低，容易析出引起管路堵塞的问题。

其中，烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性剂可以选自壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基聚氧乙烯醚和二壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种以上；有机多元膦酸可以选自1-羟基-乙叉-1,1-二膦酸、氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸和二乙烯三胺五甲叉膦酸中的一种或两种以上。

本发明的一个实施例中，采用壬基酚聚氧乙烯5醚作为烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性剂，同时采用二乙烯三胺五甲叉膦酸作为有机多元膦酸，与主成分草酸一起配制成草酸系ITO蚀刻液，各成分在较宽的浓度范围内均可实现优异的蚀刻性能，在残渣除去能力、铟溶解能力和消泡性方面表现俱佳。实验发现，以重量百分比计，包含0.5-10％的草酸、0.1-0.5％的壬基酚聚氧乙烯5醚、0.1-5％的二乙烯三胺五甲叉膦酸和余量的水的蚀刻液具有优异的蚀刻性能；而包含3-9％的草酸、0.1-0.5％的壬基酚聚氧乙烯5醚、1-4％的二乙烯三胺五甲叉膦酸和余量的水的蚀刻液的蚀刻性能更加优异；并且包含5-6％的草酸、0.3-0.5％的壬基酚聚氧乙烯5醚、2-2.5％的二乙烯三胺五甲叉膦酸和余量的水的蚀刻液具有最优异的蚀刻性能，各项性能指标均达到最高级别。

本发明的草酸系ITO蚀刻液最好采用去离子水作为溶剂，能够消除水中可能存在的杂质离子对蚀刻性能的不利影响。

本发明的草酸系ITO蚀刻液的制备方法相比现有的蚀刻液工艺简单，一般包括如下步骤：常温常压下，将去离子水加入配料罐中；搅拌下，加入配方量的草酸、烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性剂和有机多元膦酸；搅拌至完全溶解均匀，过滤，出料。其中，过滤可以采用0.1-1μm的过滤器进行，优选采用0.5μm的过滤器进行。本发明的草酸系ITO蚀刻液在常温常压和简单的搅拌下即可制备，不需要苛刻的工艺条件和设备，便于工业化生产和控制。

下面通过具体实施例来说明本发明的草酸系ITO蚀刻液及其效果。

在玻璃基板上采用溅射法形成ITO膜，显影、曝光，形成抗蚀涂层图案。玻璃基板在45℃下用蚀刻液蚀刻，蚀刻时间可根据ITO膜的膜厚等进行调节，一般而言为1-20分钟，蚀刻结束后，可根据实际需要进行清洗和干燥。通过以下标准对蚀刻液残渣除去能力、铟溶解能力及消泡性进行评价(见表1)，实施例及对比例结果如表2至表5所示。

残渣除去能力：

在玻璃基板上采用溅射法形成ITO膜，显影、曝光，形成抗蚀涂层图案。结合经验蚀刻速率，在确定膜厚与蚀刻温度及蚀刻时间的条件下计算出恰好蚀刻时间，进行过蚀刻(over etching，O/E，表示实际蚀刻时间超出恰好蚀刻时间的百分数)量的测试，具体进行O/E 20％、O/E 50％、O/E 80％、O/E 110％不同O/E量测试，在扫描电镜(SEM)下观察样品并对蚀刻后的残渣进行评价。

铟溶解能力：

向圆底烧瓶内加入足量的氧化铟，加热至回流6小时。停止加热，使其自然降至25℃并在25℃条件下静置24小时。经过滤纸(最小孔径1-3μm)过滤后，对蚀刻液的滤液取样，用ICP-OES测定溶解于滤液中得铟浓度。

消泡性：

将30mL的ITO蚀刻液盛放于100mL试管中，垂直震荡多次，停止1分钟后测量泡沫高度。

表1蚀刻液效果评价标准

评价等级	残渣除去能力	铟溶解能力	消泡性
				A	无残渣	铟溶解量：1000mg/L以上	泡沫高度在0.5cm以下

B	有少量残渣	铟溶解量：1000-400mg/L	泡沫高度在0.5-1.0cm
				C	有明显残渣	铟溶解量：400mg/L以下	泡沫高度大于1.0cm

表2实施例和对比例结果

表3实施例和对比例结果

表4实施例和对比例结果

表5实施例和对比例结果

以上结果显示：相比对比例，实施例在残渣除去能力、铟溶解能力和消泡性方面均具有较优异的效果。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims

1.一种草酸系ITO蚀刻液，其特征在于，以重量百分比计，包含0.5-10％的草酸、0.1-0.5％的烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性剂、0.1-5%的有机多元膦酸和余量的水；所述烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性剂选自壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚和二壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种以上；所述有机多元膦酸选自1-羟基-乙叉-1, 1-二膦酸、氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸和二乙烯三胺五甲叉膦酸中的一种或两种以上。

2.根据权利要求1所述的草酸系ITO蚀刻液，其特征在于，以重量百分比计，包含3-9％的草酸、0.1-0.5％的烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性剂、1-4%的有机多元膦酸和余量的水。

3.根据权利要求1所述的草酸系ITO蚀刻液，其特征在于，以重量百分比计，包含5-6％的草酸、0.3-0.5％的烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性剂、2-2.5%的有机多元膦酸和余量的水。

4.根据权利要求1-3任一项所述的草酸系ITO蚀刻液，其特征在于，所述烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯5醚；所述有机多元膦酸为二乙烯三胺五甲叉膦酸。

5.根据权利要求1-3任一项所述的草酸系ITO蚀刻液，其特征在于，所述余量的水为去离子水。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的草酸系ITO蚀刻液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：常温常压下，将去离子水加入配料罐中；搅拌下，加入配方量的草酸、烷基酚聚氧乙烯醚系列表面活性剂和有机多元膦酸；搅拌至完全溶解均匀，过滤，出料。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述过滤采用0.1-1µm的过滤器进行。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述过滤采用0.5µm的过滤器进行。

9.如权利要求1-5任一项所述的草酸系ITO蚀刻液在蚀刻ITO导电膜中的应用。