TW201331417A - 蝕刻液組成物及蝕刻方法 - Google Patents

Abstract

本發明的課題在於提供一種蝕刻液組成物，該蝕刻液組成物可對銅及/或銅合金膜與氧化銦錫膜等的透明導電膜進行總括蝕刻處理，該透明導電膜是被用於FPD(平板顯示器)的顯示裝置、太陽能電池和觸控面板的電極等之中。本發明是關於一種蝕刻液組成物，是用以對銅及/或銅合金膜與透明導電膜進行總括蝕刻處理之蝕刻液組成物，該蝕刻液組成物含有鹽酸、氯化鐵或氯化銅、及水，鹽酸的濃度為15.0~36.0重量%，氯化鐵或氯化銅的濃度為0.05~2.00重量%。

Description

蝕刻液組成物及蝕刻方法

本發明關於一種蝕刻液組成物、及使用該蝕刻液組成物之蝕刻方法，該蝕刻液組成物用於對銅及/或銅合金膜進行總括蝕刻處理，該銅及/或銅合金膜是被用於FPD(平板顯示器)的顯示裝置和太陽能電池、觸控面板感測器的電極等處所使用的透明導電膜與配線等之中。

透明導電膜，是被使用於LCD(液晶顯示器)、ELD(電致發光顯示器)等平板顯示器(平面顯示器)、太陽電池、觸控面板等處的透光性導電材料。此等透明導電膜，可例舉由氧化銦錫、氧化銦、氧化錫或氧化鋅等材料所構成者，主要是廣泛使用氧化銦錫(以下稱為「ITO」)。

為了將透明導電膜作為FPD顯示電極和太陽電池、觸控面板等的電極來使用，則需以合乎各個電子裝置的膜質來形成該透明導電膜，並予以加工成規定的圖案形狀。舉例而言，針對觸控面板，由膜的可靠度、電特性等觀點來考量，ITO膜較佳是經結晶化的膜。作為圖案加工方法，利用光微影進行蝕刻，例如藉由將ITO膜以濺鍍法等形成於玻璃基板和塑膠基板等之上，並將光阻等作成遮罩對ITO 膜進行蝕刻，便可得到形成有目標圖案的ITO膜。

又，將透明導電膜作為上述電極來使用時，視需求於透明導電膜上，積層金屬膜來作為低電阻配線材料，該金屬膜是由銀、銅、鋁或此等金屬之合金等的金屬材料所構成。此種低電阻配線材料，一般是用以達成儀器中的透明導電膜與其他零件之間的良好電性接觸。由近年來的電子設備的小型化、顯示裝置的高精細化等觀點，目前設有此種低電阻配線材料的透明導電膜，已被使用於多數電子設備中。上述當中，銅及/或銅合金，由於電阻低、及較為廉價，特別被大量使用。而且，對於要被形成於ITO膜上的銅及/或銅合金膜，亦與ITO膜的圖案形成同樣地利用光微影來達成目標圖案的形成。

而且，由於近年來的電子設備的小型化、高精細化，因而要求一種方法，該方法能用於製造一種具有高密度的配線且電極和配線等的尺寸精度高的電子零件，亦即能對透明導電膜與銅及/或銅合金膜精度良好且有效地形成細微圖案。

於觸控面板中，如前述，廣泛地使用一種電極，該電極是將作為低電阻配線材料的銅及/或銅合金膜設於作為電極材料的ITO膜上而成。習知的製程中，對銅及/或銅合金膜與結晶質ITO膜，是在各自的製程中藉由適於各膜質的蝕刻液來進行蝕刻加工，於製造上述電極時需要許多步驟。

舉例來說，習知製程中，如第1圖所示，在將ITO膜 12、銅膜13依序積層於聚對苯二甲酸乙二酯基材11上而成的積層體1上，積層感光層2及聚對苯二甲酸乙二酯層3(S-1)，其後，進行曝光(S-2)、顯影(S-3)及水洗/乾燥(S-4)而形成光阻圖案(遮罩)21。之後，對銅膜13進行蝕刻(S-5)、水洗/乾燥(S-6)，形成銅配線131，進而對ITO膜12進行蝕刻(S-7)、水洗/乾燥(S-8)，形成透明電極121。進一步，進行光阻圖案(遮罩)21的剝離(S-9)及隨後的水洗/乾燥(S-10)，藉此即可得到目標的電極積層體4。

先前，ITO膜的蝕刻液，是採用由草酸水溶液、鹽酸及高濃度的氯化鐵所組成的混合溶液、或由鹽酸及硝酸所組成的混合溶液(王水系)等。但是，此等蝕刻液有如以下所述的問題點，作為用以製造觸控面板用的電極零件的蝕刻液，於實用上並不充分。

在專利文獻1中，提出一種採用草酸水溶液的蝕刻方法。草酸水溶液，其側蝕量少且價廉，化學穩定性亦優良。然而，由於耐化學藥品性強的結晶質ITO膜、銅及/或銅合金膜，不溶解於草酸水溶液，草酸水溶液對於此類膜，於實用上無法使用。因此，草酸水溶液被限定使用於非晶質ITO膜。

在專利文獻2~5中，提出一種蝕刻方法，該蝕刻方法以結晶質ITO膜單層的蝕刻為目的，採用了含有鹽酸及高濃度的氯化鐵之混合溶液。又，在專利文獻3中亦揭示可將上述混合溶液使用於銅或銅合金等的蝕刻的技術。然 而，在專利文獻2~5中，對於積層有銅或銅合金膜與ITO膜之積層膜的總括蝕刻，並無任何研究。

就銅及/或銅合金膜與結晶質ITO膜的蝕刻而言，可由鹽酸與硝酸的混合溶液(王水系)對各膜進行。然而，對於使用此種混合溶液之銅及/或銅合金膜與結晶質ITO膜的總括蝕刻，並無相關研究。進而，使用上述混合溶液的總括蝕刻，由於對光阻圖案(遮罩)的損害大，且銅及/或銅合金膜的蝕刻速度緩慢，因而被認為難以總括蝕刻銅及/或銅合金膜與結晶質ITO膜。此外，上述混合溶液缺乏化學穩定性、經時變化劇烈，因而也有不易輸送等問題。

在專利文獻6中，揭露一種利用弱酸所實行的銅膜與ITO膜的總括蝕刻技術。

此種總括蝕刻，例如，如第2圖所示，作為基本製程，具有與第1圖所示的S-1~S-4、S-9、S-10相同的步驟S-1’~S-4’、S-7’~S-8’，但是，於S-5’及S-6’中，可對銅膜13與ITO膜12以總括的方式來形成圖案。因此，當採用總括蝕刻技術時，第1圖所示的S-7及S-8等步驟得以省略，可進行製程的大幅改善。

然而，在同一文獻中，作為ITO膜是以非晶質者為對象，對於使用結晶化的ITO膜的裝置並無法應用。

以上所述，以往對總括蝕刻透明導電膜與銅或銅合金膜，並未完成充分的研究。

[先前技術文獻] (專利文獻)

專利文獻1：日本特開平5-62966號公報

專利文獻2：日本特開2009-231427號公報

專利文獻3：日本特開2009-235438號公報

專利文獻4：日本特開平7-130701號公報

專利文獻5：日本特開昭61-199080號公報

專利文獻6：日本特開2006-148040號公報

鑑於上述習知問題，本發明的問題是在於提供一種可總括蝕刻銅及/或合金膜與透明導電膜之蝕刻液組成物及使用該蝕刻液組成物的蝕刻方法。

本發明人，在為了解決上述問題而進行研究當中，面臨到以下的問題：於總括蝕刻中，對銅及/或銅合金膜及透明導電膜之蝕刻速度，一般而言，有大幅度的相異，以致例如在透明導電膜的蝕刻期間，向銅及/或銅合金膜的側蝕量增大，而有難以進行銅及/或銅合金膜的線寬的控制等問題。為了解決所述問題，而致力重複進行研究，結果發現了含有鹽酸以及少量的氯化鐵或氯化銅之蝕刻液組成物，能以良好的形狀高精度地總括蝕刻電極配線材料等所使用的銅及/或銅合金膜與透明導電膜，進一步持續進行研究的結果，終至完成本發明。

亦即，本發明是關於以下的技術。

[1]一種蝕刻液組成物，是用以對銅及/或銅合金膜與透明導電膜進行總括蝕刻處理之蝕刻液組成物，該蝕刻液組成物含有鹽酸、氯化鐵或氯化銅、及水，鹽酸的濃度為15.0~36.0重量%，氯化鐵或氯化銅的濃度為0.05~2.00重量%。

[2]如[1]所述之蝕刻液組成物，其中，進一步含有磷酸。

[3]如[1]或[2]所述之蝕刻液組成物，其中，透明導電膜是包含結晶質的材料而構成。

[4]如[3]所述之蝕刻液組成物，其中，結晶質的材料為結晶質氧化銦錫。

[5]一種蝕刻方法，使用如[1]至[4]中任一項所述之蝕刻液組成物，對包含銅及/或銅合金膜與透明導電膜之基板，進行總括蝕刻處理。

[6]如[5]所述之蝕刻方法，其中，基板是觸控面板感測器的構成零件用基板。

根據本發明，能夠提供一種可總括蝕刻銅及/或銅合金膜與透明導電膜之蝕刻液組成物及使用該蝕刻液組成物的蝕刻方法。

具體而言，將習知蝕刻液組成物，例如專利文獻2~5所記載之含有鹽酸及高濃度的氯化鐵之混合溶液用於總括蝕刻時，一般而言，由於對銅及/或銅合金膜的蝕刻速度較快，另一方面對透明導電膜的蝕刻速度較慢，因而如第3圖所示，在透明導電膜5的蝕刻期間，向銅及/或銅合金膜 6的側蝕量增大，難以進行銅及/或銅合金膜6的線寬的控制。由此結果，習知蝕刻液組成物難以進行銅及/或銅合金膜與結晶質ITO膜的總括蝕刻。

相對於此，將本案發明之蝕刻液組成物用於總括蝕刻時，由於對銅及/或銅合金膜的蝕刻速度、與對透明導電膜的蝕刻速度的差較小，可適當地控制銅及/或銅合金膜與透明導電膜的蝕刻速度，如第4圖所示，透明導電膜5的蝕刻、與銅及/或銅合金膜6的蝕刻是同程度地進行。由此結果，向銅及/或銅合金膜6的側蝕得以抑制，易於進行銅及/或銅合金膜6的線寬的控制，而能夠得到良好的圖案。亦即，將本案發明之蝕刻液組成物用於總括蝕刻時，可對透明導電膜與銅及/或銅合金膜，總括且精度良好地形成高精度的配線圖案。

尤其是藉由使本發明之蝕刻液組成物進一步含有磷酸，可進一步減小對銅及/或銅合金膜的蝕刻速度與對透明導電膜的蝕刻速度的差，而使上述效果更為顯著。

1‧‧‧積層體

11‧‧‧聚對苯二甲酸乙二酯基材

12‧‧‧ITO膜

121‧‧‧透明電極

13‧‧‧銅膜

131‧‧‧銅配線

2‧‧‧感光層

21‧‧‧光阻圖案

3‧‧‧聚對苯二甲酸乙二酯層

4‧‧‧電極積層體

5‧‧‧透明導電膜

6‧‧‧銅及/或銅合金膜

第1圖是表示對銅膜及ITO膜的各膜，藉由單獨蝕刻所實行的圖案形成方法的概要圖。

第2圖是表示對銅膜及ITO膜，藉由總括蝕刻所實行的圖案形成方法的概要圖。

第3圖是示意性地表示藉由使用習知的一般蝕刻液所實行的總括蝕刻而形成的銅膜及ITO膜的圖案的典型實例 的剖面圖。

第4圖是示意性地表示藉由使用本發明的蝕刻液組成物所實行的總括蝕刻而形成的銅膜及ITO膜的圖案的典型實例的剖面圖。

以下，關於本發明，基於本發明的較佳實施形態，詳細進行說明。

本發明的蝕刻液組成物，是用以對銅及/或銅合金膜與透明導電膜進行總括蝕刻處理之蝕刻液組成物。

本發明的蝕刻液組成物，含有鹽酸、氯化鐵或氯化銅、及水。

本發明的蝕刻液組成物中的鹽酸的濃度為15.0~36.0重量%。藉此，透明導電膜的蝕刻速度得以提升。

若蝕刻液組成物中的鹽酸的濃度低於15.0重量%時，透明導電膜的蝕刻速度遲緩而較不實用。此外，以鹽酸而言，於工業上36.0重量%為一般市售的濃度，此濃度以上的鹽酸不易獲得且不經濟。

蝕刻液組成物中的鹽酸的濃度，較佳為20.0重量%~35.0重量%，由此可進一步提高透明導電膜的蝕刻速度，而能夠更顯著地獲得上述效果。

又，蝕刻液組成物中的氯化鐵或氯化銅的濃度為0.05重量%~2.00重量%。藉由處於此種濃度範圍，可使銅及/或銅合金膜的蝕刻速度更加適當，更且，相較於不含有氯 化鐵及氯化銅的情況，可提高透明導電膜的蝕刻速度。

若氯化鐵或氯化銅的濃度低於0.05重量%時，銅及/或銅合金膜的蝕刻速度遲緩而較不實用。若氯化鐵或氯化銅的濃度超過該上限值時，具體而言，當超過2.00重量%時，銅及/或銅合金膜的蝕刻速度過快，而有側蝕量增大的問題。

上述氯化鐵或氯化銅的濃度，較佳為0.10重量%~1.50重量%，更佳為0.10重量%~0.90重量%，進而更佳為0.10重量%~0.50重量%，藉此，可最佳地控制銅及/或銅合金膜的蝕刻速度，而能夠更顯著地獲得上述效果。

又，蝕刻液組成物，較佳為含有磷酸。蝕刻液組成物藉由含有磷酸，可抑制銅及/或銅合金膜的蝕刻速度，並提高透明導電膜的蝕刻速度。

蝕刻液組成物中的磷酸的濃度並未特別限定，較佳的濃度為5.0重量%~50.0重量%，特佳為10.0重量%~40.0重量%。

若磷酸的濃度低於5.0重量%時，有時作為添加劑之效果不充分而不實用。又，磷酸的濃度超過50.0重量%時，有時無法見到與其相稱之效果，且不經濟。

又，本發明之蝕刻液組成物含有水。水在蝕刻液組成物中是作為溶劑使用。

蝕刻液組成物中的水的含有率，較佳為10.0~80.0重量%，更佳為20.0~70.0重量%。

又，構成蝕刻液組成物的介質，亦可含有其他成分， 但是較佳為以水為主成分。此種情況下，構成蝕刻液組成物之介質中的水的含有率為80重量%以上，更佳為90重量%以上。

又，亦可對應透明導電膜、銅及/或銅合金膜的厚度或膜質等來適當調整本發明之蝕刻液組成物的組成，而取得銅及/或銅合金膜與透明導電膜的蝕刻速度的平衡。

此種情況下，可藉由增加鹽酸的濃度來增加透明導電膜的蝕刻速度，另一方面，可藉由增加氯化鐵或氯化銅的濃度來增加銅及/或銅合金膜的蝕刻速度。

又，如上述，本發明之蝕刻液組成物，是用以對銅及/或銅合金膜與透明導電膜進行總括蝕刻處理。

亦即，本發明之蝕刻液組成物可用以總括蝕刻積層體，該積層體包含至少1層的銅及/或銅合金膜、與至少1層的透明導電膜。較佳為，至少1層的銅及/或銅合金膜、與至少1層的透明導電膜相接合。

銅合金膜為一種含有銅及任意金屬而成的金屬膜，含有銅來作為主成分。例如可列舉CuMn膜、CuNi膜、CuMgAl膜、CuMgAlO膜、CuCaO膜等。銅合金膜，典型上含有90重量%以上的銅，較佳為含有95重量%以上的銅。

又，透明導電膜，可例舉由氧化銦錫(ITO)、氧化銦、氧化錫或氧化鋅等材料所構成者，可使用此等當中的1種或2種以上之組合。上述當中，由高透明、低吸收、高導電率、耐環境性能(environmental durability)觀點來考量，透明導電膜較佳為包含ITO而構成，更佳為是由ITO所構 成。

又，透明導電膜亦可由非晶質材料構成，但是，由結晶質的材料構成的情況，可顯著發揮本案發明之效果。亦即，結晶質的透明導電膜，一般而言，由於蝕刻速度較低，當進行總括蝕刻時，有銅及/或銅合金膜的側蝕量較大的傾向。然而，本發明之蝕刻液組成物，由於可適當地控制銅及/或銅合金膜與透明導電膜的蝕刻速度，而能夠抑制此類問題。

較佳為，透明導電膜含有結晶質ITO而構成，更佳為，透明導電膜是由結晶質ITO所構成。

又，銅及/或銅合金膜與透明導電膜，可形成於基材上。

作為此種基材的構成材料，可例舉玻璃、石英、聚對苯二甲酸乙二酯、聚醚碸等。尤其在要求可撓性、透明性、強靭性、耐化學藥品性、電絕緣性等特性的觸控面板中，可使用聚對苯二甲酸乙二酯、聚醚碸等的有機聚合物薄膜作為基材；本發明之蝕刻液組成物，適合用於對形成於此種有機聚合物薄膜基材上之銅及/或銅合金膜與透明導電膜進行總括蝕刻處理。

又，本發明在其一形態中，是有關一種蝕刻方法，使用上述蝕刻液組成物，對包含銅及/或銅合金膜與透明導電膜之基板，進行總括蝕刻處理。

作為上述基板，只要是包含銅及/或銅合金膜與透明導電膜者即可，不特別限定，例如於上述基材上，積層至少1層的透明導電膜、與至少1層的銅及/或銅合金膜。較佳 為，於基材上依透明導電膜、與銅及/或銅合金膜的順序予以積層。

又，蝕刻可藉由使上述蝕刻液組成物，以例如周知方法與上述基板的透明導電膜以及銅及/或銅合金膜接觸來進行。

又，蝕刻中的蝕刻液組成物的溫度並未特別限定，較佳為40℃以下，更佳為20~40℃之範圍，進而更佳為25~35℃之範圍。若溫度達40℃以上時，偶有因蝕刻液成分的揮發致使液體壽命降低。而溫度為20℃以下時，有時未能得到實用的蝕刻速度。

經蝕刻處理之基板並未特別限定，例如是FPD顯示電極或太陽電池、觸控面板、尤其為觸控面板感測器等的構成零件用基板。經蝕刻處理之基板中的透明電極及由銅或銅合金所構成的配線，由於可精度良好地控制其等的圖案，尤其是線寬，故可較佳地用作此種電子設備的構成零件。尤其是作為觸控面板感測器的構成零件，需為線寬較窄且具有細微圖案的電極零件，因此上述經蝕刻處理之基板較佳為觸控面板感測器的構成零件用基板。

以上，已基於較佳實施形態來對本發明詳細進行說明，但是本發明並非限定於此實施形態，各構成可與任何能發揮同樣功能者置換，或可附加任意構成。

(實施例)

茲與以下實施例及比較例共同示出本發明，以供進一步詳細表示發明內容，但是本發明並未限定於此等實施例。

依據以下方法，使用本發明的蝕刻液組成物與比較用的蝕刻液組成物，來進行實驗。

先準備一基板，該基板是於PET(聚對苯二甲酸乙二酯)基板上形成膜厚200Å的結晶質ITO膜，進一步於其上層形成膜厚2000Å之銅膜而成，並將各蝕刻液保持於25℃來進行蝕刻試驗。

蝕刻速度，亦即適量蝕刻時間的算出方法，是藉由對銅膜以目視量測銅膜完全消失的時間來得到，而對於結晶質ITO膜，則量測銅膜消失後至結晶質ITO膜消失為止的時間。以結晶質ITO膜消失為止的時間而言，是設為將經蝕刻之基板水洗、乾燥後，表面電阻以檢驗器(tester)來量測時，成為無限大的時間。

表1是示出各實施例及比較例中所使用之蝕刻液的組成、以及銅膜及結晶質ITO膜的適量蝕刻時間量測結果。並且，構成蝕刻液之表中所記載的以外的成分是水。又，表中位於適量蝕刻時間的評定之數值右側的朝上箭號是表示實際量測、算出之數值大於該數值，位於數值右側的朝下箭號則表示實際量測、算出之數值小於該數值。

比較例1~2之蝕刻液組成物，其銅膜的蝕刻速度遲緩而不實用。比較例3之蝕刻液組成物，其銅膜的蝕刻速度雖快速，但是其結晶質ITO膜的蝕刻速度遲緩，無法實用地作為總括蝕刻液。比較例4~7之蝕刻液組成物，雖可總括蝕刻銅膜及結晶質ITO膜，但相對於結晶質ITO膜，銅膜的蝕刻速度異常快速，存有在結晶質ITO膜的蝕刻期間向銅膜的側蝕增大，線寬明顯變窄，或者銅膜完全消失等問題而不實用。

相對於此等比較例，實施例1~4、實施例13~19、及實施例22、23之蝕刻液組成物，其銅膜及結晶質ITO膜的 蝕刻速度差較少而屬實用。亦即，可抑制向銅膜的側蝕，而能夠精度良好地形成圖案。更者，當使用添加有磷酸的實施例5~12及實施例20、21之蝕刻液組成物時，可縮小銅膜及結晶質ITO膜的蝕刻速度差，而更加實用。

另外，以結晶質ITO膜的適量蝕刻時間B相對於銅膜的適量蝕刻時間A的比值(B/A)而言，除比較例2外，在各比較例中均為極高之值，又在比較例2中遠低於1。相對於此，於各實施例中，上述比值，皆為接近1之數值。

又，對於作為含有磷酸之蝕刻液的實施例亦即實施例5~12及實施例20、21，上述比值更接近1。由此等可確認，本發明之蝕刻液組成物，其銅膜蝕刻速度與結晶質ITO膜的蝕刻速度的平衡屬於良好。

Claims (8)

1. 一種蝕刻液組成物，是用以對銅及/或銅合金膜與透明導電膜進行總括蝕刻處理之蝕刻液組成物，該蝕刻液組成物含有鹽酸、氯化鐵或氯化銅、及水，鹽酸的濃度為15.0~36.0重量%，氯化鐵或氯化銅的濃度為0.05~2.00重量%。
2. 如請求項1所述之蝕刻液組成物，其中，進一步含有磷酸。
3. 如請求項1所述之蝕刻液組成物，其中，透明導電膜是包含結晶質的材料而構成。
4. 如請求項3所述之蝕刻液組成物，其中，結晶質的材料為結晶質氧化銦錫。
5. 如請求項2所述之蝕刻液組成物，其中，透明導電膜是包含結晶質的材料而構成。
6. 如請求項5所述之蝕刻液組成物，其中，結晶質的材料為結晶質氧化銦錫。
7. 一種蝕刻方法，使用如請求項1至6中任一項所述之蝕刻液組成物，對包含銅及/或銅合金膜與透明導電膜之基板，進行總括蝕刻處理。
8. 如請求項7所述之蝕刻方法，其中，基板是觸控面板感測器的構成零件用基板。