KR20120067293A

KR20120067293A - 에칭액 조성물

Info

Publication number: KR20120067293A
Application number: KR1020110133690A
Authority: KR
Inventors: 겐타 이노우에
Original assignee: 가부시키가이샤 아데카
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2012-06-25
Also published as: JP2012129346A; TW201231625A; TWI503401B; JP5700784B2

Abstract

본 발명은 악취의 발생 및 장치나 피에칭기재 등의 부식 열화의 문제가 억제된, 특히 산화인듐계 피막에 대해, 충분한 에칭속도와 에칭의 선택성을 나타내는 에칭액 조성물을 제공하는 것에 관한 것이다.
본 발명은 (A) 2-히드록시에탄술폰산 또는 그 염을, 2-히드록시에탄술폰산 환산으로 5?20질량%과, (B) 불화수소, 불화암모늄, 불화칼륨, 불화나트륨 및 불화리튬으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종류의 불화 화합물 0.05?5질량%을 포함한 수용액으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 산화물 피막의 에칭액 조성물에 관한 것이다.

Description

에칭액 조성물{COMPOSITION OF ETCHANT}

본 발명은, 금속 산화물 피막의 에칭액 조성물에 관한 것으로, 특히, 인듐- 주석 산화물(이하 ITO라 약칭한다), 인듐-아연 산화물(이하 IZO라 약칭한다) 등의 산화인듐을 함유하는 산화인듐계 피막의 가공에 적합한 에칭액에 관한 것이다.

투명 도전막 등에 사용되는 산화인듐계 피막의 웨트 에칭에 관한 기술은, 여러 가지 알려져 있지만, 염가이고 에칭속도가 양호하기 때문에, 염산을 포함한 수용액이 에칭액 조성물로서 많이 사용되고 있다. 그러나, 염산은, 염화수소의 휘발과 강한 부식성 때문에, 악취의 발생 및 장치나 피에칭기재(基材) 등의 부식 열화가 문제가 된다. 또한, 이에 더하여, 염산을 사용한 경우는, 산화인듐계 피막과, 기재나 다른 층에서의 에칭의 선택성을 얻는 것이 어렵다고 하는 문제를 가지고 있다.

이러한 문제를 개선할 수 있도록, 염산을 함유하지 않는 산화인듐계 피막의 에칭액 조성물이 검토되어, 여러 가지 보고되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 은 또는 은합금으로 이루어지는 금속막과, 투명 도전막을 1액으로 에칭하기 위한, 구리 이온, 질산 및 불소 화합물을 필수성분으로서 포함한 조성물이 개시되어 있다. 그리고, 상기 필수성분의 불화 화합물로서는, 불화암모늄이 예시되어 있어, 임의 성분으로서 포름산, 초산, 옥살산, 구연산 등의 카르본산이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 다가 카르본산과 불화수소산염을 함유하는 ITO 에칭액 조성물이 개시되어 있다. 다가 카르본산으로서는, 옥살산, 구연산이 예시되어 있고, 불화물염으로서는, 불화나트륨, 불화칼륨, 불화암모늄이 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 2009-206462호 일본 공개특허공보 2010-67823호

그러나, 상기에 개시된 에칭액 조성물은, 에칭속도가 늦고, 에칭 선택성도 충분한 것은 아니었다.

따라서, 본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 악취의 발생 및 장치나 피에칭기재 등의 부식 열화가 억제된, 특히 산화인듐계 피막에 대해서, 충분한 에칭속도와 에칭의 선택성을 나타내는 에칭액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 문제를 해결할 수 있도록 열심히 검토를 거듭한 결과, 2-히드록시에탄술폰산과 불화 화합물을 특정의 비율로 병용하는 것에 의해, 상기 문제를 해결할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명에 이르렀다.

즉, 본 발명은, (A) 2-히드록시에탄술폰산 또는 그 염을, 2-히드록시에탄술폰산 환산으로 5?20질량%과, (B) 불화수소, 불화암모늄, 불화칼륨, 불화나트륨 및 불화리튬으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종류의 불화 화합물 0.05?5질량%을 포함한 수용액으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 산화물 피막의 에칭액 조성물이다.

본 발명에 의하면, 산화인듐계 피막에 대해서, 충분한 에칭속도와 에칭의 선택성을 갖는 에칭액 조성물이 제공된다.

본 발명의 금속 산화물 피막의 에칭액 조성물(이하, 단순히 에칭액 조성물이라고 하기도 한다)은, (A) 2-히드록시에탄술폰산 또는 그 염을, 2-히드록시에탄술폰산 환산으로 5?20질량%과, (B) 불화수소, 불화암모늄, 불화칼륨, 불화나트륨 및 불화리튬으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종류의 불화 화합물 0.05?5질량%을 필수 성분으로서 포함하는 것을 특징으로 한다. 게다가, 필요에 따라서, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서, 첨가제를 함유하더라도 좋다. 본 발명의 에칭액 조성물은, 상기(A), (B)의 성분 및 필요에 따라서 사용되는 첨가제를 함유하고, 잔분(殘分)은 물인 것이 바람직하다.

본 발명의 에칭액 조성물에서의 (A)성분이 2-히드록시에탄술폰산의 염인 경우의 예로서는, 나트륨염, 칼륨염, 리튬염, 암모늄염 등의 수용성의 염을 들 수 있다. 통상 (A)성분으로서는, 2-히드록시에탄술폰산을 사용하면 좋다. 그 함유량은, 2-히드록시에탄술폰산 환산으로 5?20질량%, 바람직하게는, 5?15질량%이다. (A)성분의 함유량이, 상기 범위의 하한보다 적으면 충분한 에칭속도를 얻을 수 없다. 한편, (A)성분의 함유량을 상기 범위의 상한보다 많게 해도 에칭속도의 향상은 도모할 수 없고, 오히려 장치 부재에의 부식 등의 불량을 발생시킨다.

본 발명의 에칭액 조성물에서의 (B)성분의 불화 화합물은, 불화수소, 불화암모늄, 불화칼륨, 불화나트륨 및 불화리튬으로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 이것들은 1종류라도 좋고, 2종류 이상을 혼합하여 이용해도 좋다. 그 중에서도, 불화칼륨이, 안전성, 위생성의 관점으로부터 바람직하다. (B)의 함유량은, 0.05?5질량%, 바람직하게는 0.1?2질량%이다. 또한, (B)의 함유량이 상기 범위의 하한보다 적으면 충분한 에칭속도를 얻을 수 없다. 한편, (B)의 함유량이 상기 범위의 상한보다 많으면, 장치나 기재에 대한 부식성이 커지는 불량이 발생한다.

또한, 본 발명의 에칭액 조성물에는, 상기 (A)성분 및 (B)성분 외에, 본 발명의 효과를 저해하는 일이 없는 범위에서, 주지의 첨가제를 배합시킬 수 있다. 상기 첨가제로서는, 에칭액 조성물의 안정화제, 각 성분의 가용화제, 소포제(消泡劑), pH조정제, 비중조정제, 점도조정제, 젖음성 개선제, 킬레이트제, 계면활성제 등을 들 수 있고, 이것들을 사용하는 경우의 농도는, 일반적으로, 0.001질량%?10질량%의 범위이다.

본 발명의 에칭액 조성물은, 금속 산화물 피막을 에칭할 때에 사용된다. 에칭되는 대상의 금속 산화물로서는, 산화규소, 산화알루미늄, 산화아연, 산화이트륨, 산화인듐, ITO, IZO, 알루미늄-아연산화물(AZO) 등을 들 수 있다. 본 발명의 에칭액 조성물은, 이들 중에서도 특히, 산화인듐, ITO, IZO 등의 산화인듐을 함유하는 산화인듐계 피막에 대해서, 양호한 에칭속도를 나타낸다. 또한, 이러한 산화인듐계 피막에 대해서, 특히 양호한 에칭 선택성을 나타낸다.

본 발명의 에칭액 조성물은, 상기 특성을 가지므로, 태양전지, 표시 소자, 터치패널 또는 조명기구 등에 사용되는 투명 도전막인 ITO피막이나, IZO피막의 에칭에 적합하다.

본 발명의 에칭액 조성물을 이용하여 피막을 제거하기 위해서는, 피가공기재를 상기 본 발명의 에칭액 조성물에 침지시키거나, 피가공기재에 본 발명의 에칭액 조성물을 스프레이하면 좋다. 침지 조건은, 부재의 형상이나 막두께 등에 따라 다르므로, 이것들에 따라서 적절히 선택하면 좋지만, 예를 들면, 온도가 저온이면 에칭의 효율이 나빠지므로, 바람직하게는, 10?80℃, 보다 바람직하게는 20?60℃에서 행하는 것이 좋다.

상기 침지, 스프레이 등에 의한 에칭시간은, 특별히 한정되는 것이 아니라, 피막이 제거될 때까지의 시간동안 행하면 좋다. 피막이, 통상 이용되는 피막의 두께인, 막두께 0.01?500㎛이면, 에칭은, 몇초~수십분 행하면 좋다. 한편, 본 발명의 에칭액 조성물은, 에칭 선택성이 양호하기 때문에, 피막의 에칭이 종료한 후에 과잉인 시간의 처리를 해도, 기재 등의 부식화라고 하는 문제가 없다. 특히, 산화인듐계 피막에 대해서, 보다 양호한 에칭 선택성을 나타낸다.

[실시예]

이하, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 상세하게 설명하지만, 이것들에 의해서 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

표 1에 기재한 농도의 2-히드록시에탄술폰산과, 표 1에 기재된 불화 화합물을 괄호안에 기재한 농도로 포함한 에칭액 조성물 No.1?No.10을 조제하였다. 한편, 잔량은 전부 물이다. 30℃로 온도 조절한 각각의 에칭액에, PET 필름상에 스퍼터링에 의해 막두께 125㎛의 ITO막을 성막한 기재를 침지하여, ITO막이 제거될 때까지의 시간을 측정하였다.

[비교예 1]

표 2에 기재된 용질을 용해시킨 수용액으로 이루어지는 비교용 에칭액 조성물 A?L을 조제하였다. 상기 실시예와 같은 조작을 행하여, ITO막이 제거될 때까지의 시간을 측정하였다.

에칭액 No.1?10과, 비교용 에칭 조성물 A와의 비교로부터, 본 발명의 에칭액은, 염산과 동등 이상의 ITO 에칭속도를 얻을 수 있는 것이 확인되었다. 또한, 각각에 불화 화합물을 0.1질량% 포함한 에칭액 No.1, 4, 10과, 에칭액 C, D와의 비교로부터, 본 발명의 에칭액은, 2-히드록시에탄술폰산을, 황산, 질산으로 바꾼 것과 비교해서, 동등 혹은 동등 이상의 ITO 에칭속도를 부여하는 것이 분명하다. 이러한 결과로부터, 본 발명의 에칭액은, 종래의 에칭액에서 문제가 되어 온, 악취의 발생, 장치나 피에칭기재 등에 대한 부식 열화, 에칭 선택성의 문제를 개선할 수 있고, 게다가 에칭속도가 뛰어난 에칭액인 것을 확인할 수 있다.

또한, 2-히드록시에탄술폰산을 10질량%과 불화 화합물을 0.5질량% 포함한 에칭액 No.6과, 각각 불화 화합물을 0.5질량% 포함한 비교용 에칭액 E, F, G와의 비교로부터, 본 발명의 에칭액은, 2-히드록시에탄술폰산을 다른 유기산으로 바꾼 것과 비교해서, 동등 이상의 ITO 에칭속도를 부여하는 것을 확인할 수 있다.

또한, 에칭액 No.1?10과, 비교용 에칭액 H, I, J, K, L과의 비교(예를 들면, No.3과 I와의 비교)로부터, 본 발명의 에칭액은, 불화 화합물을 염화 화합물로 바꾼 것과 비교해서, 뛰어난 에칭속도를 부여하는 것을 확인할 수 있다.

[실시예 2, 비교예 2]

상기 실시예 1에 기재된 에칭액 No.6과 비교예 1에 기재된 에칭액 F에 대해서, 알루미늄 및 티타늄에 대한 부식 시험을 행하였다. 부식 시험은, 각 기재의 테스트 피스(5cm×2.5cm×두께 1mm)를 40℃의 에칭액에 7시간침지하여, 침지 후의 질량 감소로 평가하였다. 결과를 표 3에 나타낸다.

상기로부터, 본 발명의 에칭액 No.6은, 2-히드록시에탄술폰산을 옥살산으로 바꾼 것과 비교해서, 알루미늄 및 티타늄에 대한 부식성이 작은 것을 확인할 수 있었다.

[실시예 3]

상기, 실시예 1에 기재된 에칭액 No.6 및 No.7을 사용하여, 50nm의 산화 이트륨막, 30nm의 산화 규소막의 각 피막에 대해 에칭 시험을 행하였다. 구체적으로는, 각각의 막 기재를 45℃의 에칭액에 침지하여, 15분 침지하였다. 이 결과, 각각의 막이 제거되었던 것이 확인되었다.

Claims

(A) 2-히드록시에탄술폰산 또는 그 염을, 2-히드록시에탄술폰산 환산으로 5?20질량%과, (B) 불화수소, 불화암모늄, 불화칼륨, 불화나트륨 및 불화리튬으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종류의 불화 화합물 0.05?5질량%을 포함한 수용액으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 산화물 피막의 에칭액 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기(B) 불화 화합물이, 불화칼륨인 에칭액 조성물.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 금속 산화물 피막이, 산화인듐계 피막인 에칭액 조성물.
제 3 항에 있어서, 상기 산화인듐계 피막이, 산화인듐 피막, 인듐-주석 산화물 피막 또는 인듐-아연 산화물 피막중의 어느 하나인 에칭액 조성물.