CN1214449C - 湿法蚀刻剂组合物 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于透明导电薄膜的湿法蚀刻剂组合物，是包含草酸和聚氧乙烯烷基醚硫酸盐和/或聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐的水溶液。使用上述的蚀刻剂组合物能够在温和的条件下蚀刻无定形ITO，而且一点也不产生蚀刻残渣。
Description
技术领域
本发明涉及一种湿法蚀刻剂组合物，其用于湿法蚀刻在液晶显示器等中用作象素电极的透明导电薄膜如ITO(氧化铟锡)薄膜。
技术背景
由氧化铟锡制备的透明导电薄膜已经广泛用于电子设备领域，如用作抗静电薄膜、热反射薄膜、光电转换元件和各种平面显示器中的透明电极。特别是随着个人笔记本电脑、袖珍电视、信息便携终端等的流行，最近对液晶显示器(LCD)的需求已经增加。在平面显示器领域中，这种透明的导电薄膜如ITO薄膜用作显示器的象素电极，是由照相平版蚀刻制得的。
另一方面，迄今为止多晶ITO已经应用于液晶显示器(LCD)领域，特别是TFT(薄膜晶体管)-LCD中，但是由于基底的大型化，保持多晶ITO的一致性变得非常困难。上述的显示器电极由下面的方法制备：将光致抗蚀剂施用在透明的导电薄膜上，使之曝光和显影，接着将导电薄膜同作为掩模的光致抗蚀剂一起用蚀刻剂进行蚀刻，然后将剩余的光致抗蚀剂除去。
目前为止已经有三氯化铁/盐酸水溶液、碘酸水溶液、磷酸水溶液、盐酸/硝酸(王水)水溶液等用作上述透明导电薄膜如多晶ITO薄膜的蚀刻剂。在图案形成过程中，上述用于ITO等的蚀刻剂会导致铝等的腐蚀，选择性蚀刻从晶粒边界开始进行，因此使得图案形成时很难具有高加工精度。
由于上文所述的原因，随着大型基底、高精度和大型TFT面板、铝制配线等的应用，目前对一种能够以高加工精度蚀刻显示器象素电极的蚀刻剂的需求大大增加。为了解决上述问题，目前提出了一种使用无定形ITO并用弱酸特别是草酸水溶液湿法蚀刻的方法。
然而，由于用草酸水溶液湿法蚀刻无定形ITO时会产生蚀刻残渣，因此问题仍然没有解决。这种情况下，迫切希望开发出一种不产生蚀刻残渣的蚀刻剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种完全不产生蚀刻残渣、因而在象现有技术那样用草酸水溶液湿法蚀刻无定形ITO时能够在温和的工作条件下完成蚀刻的蚀刻剂。
为了解决上面所提到的问题，本发明者进行了深入广泛的调查研究。结果发现，用含草酸和作为表面活性剂的聚氧乙烯烷基醚硫酸盐和/或聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐的水溶液时，能够在温和的工作条件下对无定形ITO进行蚀刻且完全不产生蚀刻残渣。因此在前述的发现和信息的基础上完成了本发明。
特别地，本发明涉及用于透明导电薄膜的湿法蚀刻剂组合物，这种组合物是包含草酸和聚氧乙烯烷基醚硫酸盐和/或聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐的水溶液。
附图简述
图1为玻璃基底的横截面图，其中，在玻璃基底上形成一层作为绝缘膜的SiN膜，进而在SiN膜上形成一层无定形的ITO薄膜，并将抗蚀剂涂布在ITO膜上后显影；和
图2为图1中的基底被比较例1中所述的蚀刻剂蚀刻，其后用一种碱性的抗蚀剂用剥离剂除去抗蚀剂之后的状态。
本发明首选的实施方案
本发明所使用的草酸的浓度为0.01-10重量％。上述范围之外的草酸浓度都是不利的，因为当草酸的质量浓度小于或等于0.01％时，将导致蚀刻速率过低，而草酸的浓度大于或等于10％时，并不会随着用量的增加提高蚀刻速率。
此外，本发明所用的聚氧乙烯烷基醚硫酸盐由通式[I]表示：
RO(CH2CH2O)nSO3M [I]
其中R为含6-22个碳原子的烷基。n为1-500的整数。M为氨、有机胺、季铵盐或碱金属。
特别地，非常有用的聚氧乙烯烷基醚硫酸盐的商品名例如包括Emarl 20C(由花王株式会社生产)、Hightenol 325D(由第一工业制药株式会社生产)、Alscorp-30、Alscorp LE-240(均由东邦化学工业株式会社生产)、Sunnol 605N(由Lion株式会社生产)等。
此外，本发明所用的聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐由通式[II]表示：
其中R为含4-20个碳原子的烷基，n为1-500的整数，M为氨、有机胺、季铵盐或碱金属。
特别地，利于使用的聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐的商品名例如包括HightenolN-08、Hightenol N-12(均由第一工业制药株式会社生产)、Emarl NC-35(由花王株式会社生产)等。任何以上所例示的聚氧乙烯烷基醚硫酸盐和聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐均可单独或与其它聚氧乙烯烷基醚硫酸盐和聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐中的至少一种一起使用，其优选使用的浓度为0.0001-5重量％。
任何聚氧乙烯烷基醚硫酸盐和聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐的浓度在上述范围之外时都是不宜的。因为当聚氧乙烯烷基醚硫酸盐和聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐的质量浓度小于或等于0.0001重量％时会导致蚀刻残渣的产生，而当聚氧乙烯烷基醚硫酸盐和聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐的质量浓度大于或等于5重量％时导致透明导电薄膜如ITO薄膜上的蚀刻速率降低。
本发明中湿法蚀刻剂组合物的工作温度为室温至90℃。工作时间为1-30分钟。优选地，本组合物除了可用于前述无定形ITO薄膜的湿法蚀刻外，还适合用于IZO(氧化铟锌)等的湿法蚀刻。
下面通过实施例对本发明进行进一步的描述，但这些实施例决不构成对本发明的限制。
实施例1
图1为玻璃基底1的横截面图，其中，在玻璃基底上形成一层作为绝缘膜的SiN膜2，之后在SiN膜上形成一层无定形的ITO薄膜3，并将抗蚀剂施用在ITO膜上后显影。如图1所示，基底在40℃下用含浓度分别为3.4重量％的草酸和0.01重量％的聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐(由第一工业制药株式会社生产，商品名为Hightenol N-08)的水溶液的蚀刻剂蚀刻2分钟，然后用水清洗。用碱性的抗蚀剂用剥离液剥离抗蚀剂4后，用水进一步清洗已被蚀刻的基底并干燥。SEM(电子显微镜)的表面观察结果显示，无定形ITO薄膜蚀刻良好，完全没有蚀刻残渣。
比较例1
如实施例1中所用的方法，基底在40℃下用含浓度为3.4重量％的草酸水溶液蚀刻剂蚀刻2分钟，然后用水清洗并干燥。用碱性的抗蚀剂用剥离液剥离抗蚀剂后，用水进一步清洗已蚀刻的基底。SEM的观察结果显示，无定形ITO薄膜被蚀刻，但是也观察到大量的蚀刻残渣5，如图2所示。
比较例2
如实施例1中所用的方法，基底在40℃下用含浓度为1重量％的聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐的水溶液蚀刻剂蚀刻2分钟，然后用水清洗。用碱性的抗蚀剂用剥离液剥离抗蚀剂后，用水进一步清洗已蚀刻的基底并干燥。SEM的观察结果显示，无定形ITO薄膜几乎没有被蚀刻。
实施例2
如实施例1中所用的方法，基底在40℃下用含浓度分别为3.4重量％的草酸和0.1重量％的聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐(由第一工业制药株式会社生产，商品名为Hightenol N-12)的水溶液蚀刻剂蚀刻2分钟，然后用水清洗。用碱性的抗蚀剂用剥离液剥离抗蚀剂后，用水进一步清洗已蚀刻的基底并干燥。SEM的观察结果显示，无定形ITO薄膜蚀刻良好，根本没有蚀刻残渣。
实施例3
如实施例1中所用的方法，基底在40℃下用含浓度分别为3.4重量％的草酸和0.1重量％的聚氧乙烯烷基醚硫酸盐(由第一工业制药株式会社生产，商品名为Hightenol 325D)的水溶液蚀刻剂蚀刻2分钟，然后用水清洗。用碱性的抗蚀剂用剥离液剥掉抗蚀剂后，用水进一步清洗已蚀刻的基底并干燥。SEM的观察结果显示，无定形ITO薄膜蚀刻良好，完全没有蚀刻残渣。
实施例4
如实施例1中所用的方法，基底在40℃下用含浓度分别为1.0重量％的草酸和0.1重量％的聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐(由第一工业制药株式会社生产，商品名为Hightenol N-12)的水溶液蚀刻剂蚀刻2分钟，然后用水清洗。用碱性的抗蚀剂用剥离液剥掉抗蚀剂后，用水进一步清洗已蚀刻的基底并干燥。SEM的观察结果显示，无定形ITO薄膜蚀刻良好，经观察，根本没有蚀刻残渣。
实施例5
如实施例1中所用的方法，基底在40℃下用含浓度分别为5.5重量％的草酸和0.1重量％的聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐(由第一工业制药株式会社生产，商品名为Hightenol N-12)的水溶液蚀刻剂蚀刻2分钟，然后用水清洗。用碱性的抗蚀剂用剥离液剥掉抗蚀剂后，用水进一步清洗已蚀刻的基底并干燥。SEM的观察结果显示，无定形ITO薄膜被顺利地蚀刻，经观察，根本没有蚀刻残渣。
比较例3
如实施例1中所用的方法，基底在40℃下用含浓度分别为5.5重量％的乙酸和0.1重量％的聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐(由第一工业制药株式会社生产，商品名为Hightenol N-12)的水溶液蚀刻剂蚀刻2分钟，然后用水清洗。用碱性的抗蚀剂用剥离液剥离抗蚀剂后，用水进一步清洗已蚀刻的基底并干燥。SEM的观察结果显示，无定形ITO薄膜几乎没有被蚀刻。
工业适用性
通过使用本发明的湿法蚀刻剂组合物，使得在温和的工作条件下蚀刻无定形ITO薄膜且一点也不产生蚀刻残渣成为可能。
Claims (2)
1.一种用于透明导电薄膜的湿法蚀刻剂组合物，其基本上由含有草酸和聚氧乙烯烷基醚硫酸盐和/或聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐的水溶液组成，其中草酸的浓度为0.01-10％重量，并且聚氧乙烯烷基醚硫酸盐和/或聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐的浓度为0.0001-5％重量。
2.如权利要求1所述的湿法蚀刻剂组合物，其中透明导电薄膜是氧化铟锡薄膜。
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