CN105295923A - 一种高世代平板用ito蚀刻液 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高世代平板用ITO蚀刻液，其组分按重量百分比计包括：4～16%重量的硫酸、7～22%重量的硝酸、0.1～10%重量的醋酸、0.01～5%的添加剂、余量的水；其中，所述添加剂中包含阴离子双子表面活性剂，所述阴离子双子表面活性剂为磷酸盐型双子表面活性剂和/或磷酸酯盐型双子表面活性剂。采用硫酸/硝酸/醋酸三酸系的ITO蚀刻体系，通过添加双子表面活性剂，解决了蚀刻ITO过程中的酸雾挥发、蚀刻表面温度局部升高硝酸分解的问题，提高了蚀刻液的工作稳定性，蚀刻所得线路边缘清晰无侧蚀，无针孔和缺口产生。

Description

一种高世代平板用ITO蚀刻液

技术领域

本发明涉及用于蚀刻氧化铟锡导电膜ITO的蚀刻液组合物，具体涉及一种高世代平板用ITO蚀刻液。

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产品。

现有技术中，TIO蚀刻液的主要类型及相关专利如下：CN201210206045.5中公开了一种以盐酸和硝酸为主体的ITO蚀刻液，即王水系蚀刻液，该种蚀刻液的蚀刻反应比较剧烈，蚀刻过程难以精确把控，盐酸和硝酸均具有挥发性，随着蚀刻时间的延长，蚀刻液的有效酸组分会发生变化，影响蚀刻过程的稳定性；CN201010139056.7、CN201410563719.6中均公开了一种以草酸作为主体酸的ITO蚀刻液，采用草酸系蚀刻液对多晶化ITO的部分无法蚀刻，低温条件下蚀刻会造成ITO残留，进而影响成像素内部的共通电极短路，大面积ITO残留还会形成“群辉”现象，使产品报废；CN200910022456.7中公开了一种盐酸和三氯化铁为主体的蚀刻液，三氯化铁盐酸系蚀刻液虽然可以通过控制盐酸浓度把控蚀刻速率，但是侧面蚀刻量大。改进的技术方案为了提高蚀刻液的残渣去除能力、铟溶解能力和消泡性，相对应的加入金属离子络合剂和表面活性剂，如表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、质子化的缓蚀剂、脂肪族聚乙烯醚或聚乙烯酯，金属离子络合剂采用有机多元磷酸，但是上述表面活性剂在草酸系的蚀刻液中比较适用，硝酸系ITO蚀刻液中硝酸易分解，对金属的蚀刻是个放热过程，因此为引起蚀刻界面的温度较高，分解出二氧化氮或者以酸雾的形式挥发，进而导致蚀刻液中的pH值不稳定，对ITO薄膜的蚀刻程度影响较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种使用稳定性好、蚀刻效果优的高世代平板用ITO蚀刻液。

为实现上述技术效果，本发明的技术方案为：一种高世代平板用ITO蚀刻液，其特征在于，其组分按重量百分比计包括：

（1）4～16%重量的硫酸；

（2）7～22%重量的硝酸；

（3）0.1～10%重量的醋酸；

（4）0.01～5%的添加剂；

（5）余量的水；

其中，所述添加剂中包含阴离子双子表面活性剂，所述阴离子双子表面活性剂为磷酸盐型双子表面活性剂和/或磷酸酯盐型双子表面活性剂。

硝酸的蚀刻能力强，醋酸的加入可以降低硫酸的电离，随着蚀刻反应的持续进行，蚀刻液中的氢离子不断减少，硫酸可电离出氢离子补充，维持蚀刻液的pH值稳定，保证蚀刻液反应稳定。阴离子双子表面活性剂可以降低ITO蚀刻液的表面张力。磷酸盐型双子表面活性剂和/或磷酸酯盐型双子表面活性剂具有双疏水链，两个疏水链同时由水相转移至胶团相，自由能变化大，有利于形成胶束，双子表面活性剂中的间隔链将两个亲水基连接起来，具有相同电性的亲水基之间的静电斥力减少，因此更倾向于在空气/水溶液界面形成有序并且紧密的排列，形成疏水链朝向蚀刻液外的有序聚集体，表面张力减小，在蚀刻液表面形成泡沫，能一定程度上抑制硝酸酸雾的产生，阻止二氧化氮的挥发。另外，与普通的磷酸酯型表面活性剂相比，双子表面活性剂由于具有两条疏水链，因此更易于吸附在ITO薄膜表面，优化蚀刻液的浸润和渗透效果，并及时络合时可产生的金属离子，提高蚀刻的均匀性和速率。

为了进一步优化蚀刻效果，提高蚀刻ITO膜的效率和精度，优选的技术方案为，其组分按重量百分比计包括：

（1）7～12%重量的硫酸；

（2）11～18%重量的硝酸；

（3）3～7%重量的醋酸；

（4）0.5～2%的添加剂；

（5）余量的水；

所述添加剂中双子表面活性剂的重量占高世代平板用ITO蚀刻液的重量百分比为0.01～1%。双子表面活性剂浓度过大会形成胶束，表面活性剂降低蚀刻液表面张力的作用趋于平衡。

为了进一步提高双子表面活性剂对金属离子的络合能力，优选的技术方案为，所述磷酸盐型双子表面活性剂为选自双十二烷氧基双磷酸钠盐和钾盐中的至少一种，所述磷酸酯盐型双子表面活性剂为选自对苯二甲基双辛烷基磷酸酯、对苯二甲基双十二烷基磷酸酯和对苯二甲基双十六烷基磷酸酯的钾盐和钠盐中的至少一种。双子表面活性剂的钾盐和钠盐在酸性的蚀刻液中能快速溶解，络合蚀刻产生的金属离子生成的络合物耐温性好。另外，疏水链中较长的碳氢链之间相互干扰作用大，会导致表面吸附能力下降，相应的表面活性剂的用量稍大。

优选的技术方案为，所述添加剂还包括烷基酚聚氧乙烯醚，烷基酚聚氧乙烯醚的重量占高世代平板用ITO蚀刻液的重量百分比为0.2～0.6%。烷基酚聚氧乙烯醚在强酸中的稳定性好，能与双子表面活性剂复配，双子表面活性剂主要倾向于气/液形成有序并且紧密的排列，而烷基酚聚氧乙烯醚能更多的作用于ITO膜蚀刻表面，在降低蚀刻液表面张力提高蚀刻精度方面具有增效作用。

优选的技术方案为，所述烷基酚聚氧乙烯醚为选自壬基酚聚氧乙烯醚和二壬基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。

为了兼顾双子表面活性剂的表面抑雾性能和络合效率，优选的技术方案为，所述添加剂中包含磷酸盐型双子表面活性剂和磷酸酯盐型双子表面活性剂，磷酸盐型双子表面活性剂和磷酸酯盐型双子表面活性剂的重量之比为（1～5）:10。

为了进一步优化抑雾效果，优选的技术方案为，所述添加剂中还含有抑雾剂。

优选的技术方案为，所述酸洗抑雾剂为咪唑啉型缓蚀剂。咪唑啉型缓蚀剂与双子表面活性剂在气/液界面形成泡沫产生协同作用，阻止酸的挥发,并使已挥发的酸液降温至酸露点以下，使酸雾重新回到酸洗液中。

优选的技术方案为，所述酸洗抑雾剂为选自油酸咪唑啉和环烷酸咪唑啉中的至少一种。上述两种咪唑啉型表面活性剂水溶剂佳，分子较小，可增加气/液界面分子膜的致密程度。

本发明的优点和有益效果在于：

采用硫酸/硝酸/醋酸三酸系的ITO蚀刻体系，通过添加双子表面活性剂，解决了蚀刻ITO过程中的酸雾挥发、蚀刻表面温度局部升高硝酸分解的问题，提高了蚀刻液的工作稳定性，蚀刻所得线路边缘清晰无侧蚀，无针孔和缺口产生；

利用双离子表面活性剂的络合作用，快速络合蚀刻过程中产生的金属离子并生成稳定的金属络合物，保证蚀刻液稳定的蚀刻速率。

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1-6：

实施例1（简称S1，下同）的高世代平板用ITO蚀刻液组分按重量百分比计包括：4%重量的硫酸；22%重量的硝酸；10%重量的醋酸；0.01%的添加剂；余量的水；

添加剂为阴离子双子表面活性剂，阴离子双子表面活性剂为磷酸盐型双子表面活性剂，具体为双十二烷氧基双磷酸钠盐。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于：16%重量的硫酸；7%重量的硝酸；0.1%重量的醋酸；1%的添加剂；余量的水。

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于：9%重量的硫酸；15%重量的硝酸；5%重量的醋酸；0.5%的添加剂；余量的水。

实施例4

实施例4以实施例3为基础，实施例4与实施例3的区别在于其中含有酯盐型双子表面活性剂，相应的减少余量水的含量。占ITO蚀刻液0.5%重量百分比的阴离子双子表面活性剂包含双十二烷氧基双磷酸钠盐、对苯二甲基双十二烷基磷酸酯钾盐和对苯二甲基双十六烷基磷酸酯钾盐，其中对苯二甲基双十二烷基磷酸酯钾盐和对苯二甲基双十六烷基磷酸酯钾盐的重量之和与双十二烷氧基双磷酸钠盐的重量比为2:1。

实施例5

实施例5与实施例4的区别在于，占ITO蚀刻液0.5%重量百分比的阴离子双子表面活性剂包含双十二烷氧基双磷酸钾盐和钠盐、对苯二甲基双辛烷基磷酸酯钠盐，双十二烷氧基双磷酸钾盐和钠盐的重量之和与对苯二甲基双辛烷基磷酸酯钠盐的重量比为1:10。

实施例6

实施例6与实施例4的区别在于，占ITO蚀刻液0.5%重量百分比的阴离子双子表面活性剂包含双十二烷氧基双磷酸钾盐和对苯二甲基双辛烷基磷酸酯钠盐，两种物质的重量之比为3:10。

实施例7

实施例7与实施例6的区别在于，ITO蚀刻液中还含有烷基酚聚氧乙烯醚，相应的减少余量水的含量。烷基酚聚氧乙烯醚的重量占高世代平板用ITO蚀刻液的重量百分比为0.2%。烷基酚聚氧乙烯醚具体为壬基酚聚氧乙烯醚。

实施例8

实施例8与实施例7的区别在于，烷基酚聚氧乙烯醚的重量占高世代平板用ITO蚀刻液的重量百分比为0.6%。烷基酚聚氧乙烯醚具体为二壬基酚聚氧乙烯醚。

实施例9

实施例9与实施例7的区别在于：烷基酚聚氧乙烯醚的重量占高世代平板用ITO蚀刻液的重量百分比为0.4%。烷基酚聚氧乙烯醚具体为壬基酚聚氧乙烯醚二壬基酚聚氧乙烯醚重量比1:1混合而成。

实施例10

实施例10与实施例9的区别在于，ITO蚀刻液中还含有抑雾剂，具体为油酸咪唑啉，相应的减少余量水的含量。油酸咪唑啉占高世代平板用ITO蚀刻液的重量百分比为1%。

实施例11

实施例11与实施例10的不同在于，ITO蚀刻液中的抑雾剂为油酸咪唑啉和环烷酸咪唑啉2:1混合而成，抑雾剂占高世代平板用ITO蚀刻液的重量百分比为3%。

对比例（简称D）

对比例1不加入双子表面活性剂，其他组分含量与实施例4相同。

将实施例1-11和对比例1所得ITO蚀刻液配置完成后，分别对试样进行蚀刻处理，测量计算各试样的蚀刻速率，并且通过视觉观察蚀刻过程中酸雾和液面二氧化氮浓度（酸雾和液面二氧化氮浓度及酸挥发量Ⅰ-Ⅲ级分级表示，Ⅰ-Ⅲ级酸雾和液面二氧化氮浓度逐渐增多）

实施例3与实施例4、7、10之间对比发现，双子表面活性剂的加入可以优化蚀刻液的润湿渗透能力和抑雾能力，采用多种表面活性剂进行复配还可对蚀刻液的润湿渗透能力和抑雾能力起到一定的增效作用。

抑雾剂还可以采用现有技术中常用的抑雾剂产品代替。

对苯二甲基双辛烷基磷酸酯、对苯二甲基双十二烷基磷酸酯和对苯二甲基双十六烷基磷酸酯对应的钾盐和钠盐具体指的磷酸酯盐选择范围为：对苯二甲基双辛烷基磷酸酯钾盐、对苯二甲基双辛烷基磷酸酯钠盐、对苯二甲基双十二烷基磷酸酯钾盐、对苯二甲基双十二烷基磷酸酯钠盐、对苯二甲基双十六烷基磷酸酯钾盐、对苯二甲基双十六烷基磷酸酯钠盐。

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 (9)

1.一种高世代平板用ITO蚀刻液，其特征在于，其组分按重量百分比计包括：

（1）4～16%重量的硫酸；

（2）7～22%重量的硝酸；

（3）0.1～10%重量的醋酸；

（4）0.01～5%的添加剂；

（5）余量的水；

其中，所述添加剂中包含阴离子双子表面活性剂，所述阴离子双子表面活性剂为磷酸盐型双子表面活性剂和/或磷酸酯盐型双子表面活性剂。

2.根据权利要求1所述的高世代平板用ITO蚀刻液，其特征在于，其组分按重量百分比计包括：

（1）7～12%重量的硫酸；

（2）11～18%重量的硝酸；

（3）3～7%重量的醋酸；

（4）0.5～2%的添加剂；

（5）余量的水；

所述添加剂中双子表面活性剂的重量占高世代平板用ITO蚀刻液的重量百分比为0.01～1%。

3.根据权利要求1所述的高世代平板用ITO蚀刻液，其特征在于，所述磷酸盐型双子表面活性剂为选自双十二烷氧基双磷酸钠盐和钾盐中的至少一种，所述磷酸酯盐型双子表面活性剂为选自对苯二甲基双辛烷基磷酸酯、对苯二甲基双十二烷基磷酸酯和对苯二甲基双十六烷基磷酸酯对应的钾盐和钠盐中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的高世代平板用ITO蚀刻液，其特征在于，所述添加剂还包括烷基酚聚氧乙烯醚，烷基酚聚氧乙烯醚的重量占高世代平板用ITO蚀刻液的重量百分比为0.2～0.6%。

5.根据权利要求4所述的高世代平板用ITO蚀刻液，其特征在于，所述烷基酚聚氧乙烯醚为选自壬基酚聚氧乙烯醚和二壬基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。

6.根据权利要求3所述的高世代平板用ITO蚀刻液，其特征在于，所述添加剂中包含磷酸盐型双子表面活性剂和磷酸酯盐型双子表面活性剂，磷酸盐型双子表面活性剂和磷酸酯盐型双子表面活性剂的重量之比为（1～5）:10。

7.根据权利要求1所述的高世代平板用ITO蚀刻液，其特征在于，所述添加剂中还含有抑雾剂。

8.根据权利要求7所述的高世代平板用ITO蚀刻液，其特征在于，所述酸洗抑雾剂为咪唑啉型缓蚀剂。

9.根据权利要求8所述的高世代平板用ITO蚀刻液，其特征在于，所述酸洗抑雾剂为选自油酸咪唑啉和环烷酸咪唑啉中的至少一种。