TW201809356A - 含銀薄膜的蝕刻液組合物及利用其的顯示基板 - Google Patents

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Abstract

本發明提供含銀薄膜的蝕刻液組合物及利用其的顯示基板，更詳細而言，涉及相對於組合物總重量，包含磷酸45~55重量%、硝酸2~9重量%、乙酸5~15重量%、硝酸鉀1~5重量%和餘量的水的含銀薄膜的蝕刻液組合物及利用其的顯示基板。

Description

含銀薄膜的蝕刻液組合物及利用其的顯示基板
發明領域 本發明涉及含銀薄膜的蝕刻液組合物及利用其的顯示基板，更詳細而言，涉及相對於組合物總重量，包含磷酸45~55重量%、硝酸2~9重量%、乙酸5~15重量%、硝酸鉀1~5重量%和餘量的水的含銀薄膜的蝕刻液組合物及利用其的顯示基板。
發明背景 隨著正式步入資訊化時代，處理和顯示大量資訊的顯示器領域快速發展壯大，順應該趨勢，多種多樣的平板顯示器得以開發並受到格外關注。
作為這樣的平板顯示裝置的例子，可以舉出液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display device：LCD)、等離子體顯示裝置(Plasma Display Panel device：PDP)、場發射顯示裝置(Field Emission Display device：FED)、有機發光元件(Organic Light Emitting Diodes：OLED)等。
例如，OLED由於元件本身可以發光，且即使在低電壓也可以被驅動，因此實際情況是，不僅在可攜式裝置等小型顯示器市場中被迅速應用，而且隨著顯示器的大畫面化的趨勢，在大型TV等中的商用化也近在眼前。如果顯示器大畫面化，則配線等會變長而配線電阻增大，因此需要降低電阻而能夠實現顯示裝置的大型化及高解析度的方法。
為了解決電阻增大所帶來的信號延遲等問題，有必要使用具有盡可能低的電阻率的材料來形成上述配線。作為這樣的努力的一個環節，重點開展了通過將與其他金屬相比具有低電阻率和高亮度、高電導率的銀(Ag：電阻率約1.59μΩ㎝)膜、銀合金膜或包含銀膜或銀合金膜的多層膜應用於濾色器的電極、配線及反射膜等從而實現平板顯示裝置的大型化和高解析度及低耗電等的努力。要求可以應用於這樣的材料的蝕刻液。
在含銀(Ag)薄膜被蒸鍍於基板上的情況下，為了對其進行圖案化、蝕刻而使用以往的蝕刻液時，可能會引起如下問題：蝕刻不良而發生再吸附或蝕刻速度慢而工序時間變長，且微細蝕刻困難。尤其蝕刻液組合物中包含乙酸鉀的以往組合物的情況下，銀的再吸附增加，難以實現高解析度顯示，出現了工序上的不良的問題。
此外，與此相比，可能會因銀(Ag)被過度蝕刻或被不均勻蝕刻而發生配線的鼓翹或脫落現象，且使配線的側面輪廓發生不良。因此，實際情況是，要求可以解決這樣的問題的新型蝕刻液的開發。 現有技術文獻 專利文獻
專利文獻1：韓國註冊專利第10-1323458號
發明概要 所要解決的課題
本發明是為了解決上述以往技術問題而提出的，其目的在於，提供一種在蝕刻包含銀的金屬膜時阻止過蝕刻而能夠用於微細圖案的蝕刻液組合物。此外，其目的在於提供一種在蝕刻包含銀的金屬膜時蝕刻輪廓優異、且能夠防止銀的再吸附的含銀薄膜的蝕刻液組合物。
此外，本發明的目的在於，提供一種使用上述含銀薄膜的蝕刻液組合物製造的顯示基板。 解決課題的方法
為了達成上述目的，本發明提供一種含銀薄膜的蝕刻液組合物，相對於蝕刻液組合物總重量，包含磷酸45~55重量%、硝酸2~9重量%、乙酸5~15重量%、硝酸鉀1~5重量%和餘量的水。
此外，本發明提供一種顯示基板，其包含由上述含銀薄膜的蝕刻液組合物蝕刻而得的金屬膜。 發明效果
本發明的蝕刻液組合物在蝕刻包含銀的金屬膜時能夠阻止過蝕刻而表現具有微細蝕刻及蝕刻均勻性的優異的蝕刻輪廓。
此外，蝕刻時能夠防止銀的再吸附，維持優異的蝕刻均勻性。
較佳實施例之詳細說明 以下，更詳細說明本發明。
本發明涉及一種含銀薄膜的蝕刻液組合物，相對於蝕刻液組合物總重量，包含磷酸45~55重量%、硝酸2~9重量%、乙酸5~15重量%、硝酸鉀1~5重量%和餘量的水。
本發明人發現，在使用如上組成的蝕刻液組合物來蝕刻包含銀的金屬膜的情況下，能夠實現微細圖案，且不發生銀的再吸附等蝕刻特性優異，從而完成了本發明。
上述含銀薄膜作為構成成分中包含銀(Ag)的薄膜，是包括單層膜或雙層膜以上的多層膜的概念。上述含銀(Ag)薄膜可舉出銀(Ag)或銀合金的單層膜、或者由上述單層膜和透明導電膜構成的多層膜等，但不限於此。
上述銀合金以銀為主成分，可以為包含Nd、Cu、Pd、Nb、Ni、Mo、Ni、Cr、Mg、W和Ti等其他金屬的合金形態、以及銀的氮化物、矽化物、碳化物和氧化物形態等多種形態，但不限於此。
此外，上述透明導電膜一般如IZO和a-ITO那樣具有在可見光區域的透過率為約90%以上、電阻率為1×10-4 Ω㎝以下的特性。一般而言，為了使透明導電膜保持透明，導電電子應當少，為了使電導率大，導電電子應當多。在透明導電膜的情況下，應當使其滿足如此相反的兩個條件。蒸鍍IZO和a-ITO的方法中，一般使用濺射(Sputtering)，其與CVD(化學蒸鍍(Chemical Vapor Deposition))方法相比，調節蒸鍍條件更加容易，使用大型基板進行製造的情況下，具有容易實現薄膜的厚度及薄膜特性的均勻化的優點。利用濺射方法進行製造的情況下，存在使用氧化物靶標或合金靶標(alloy target)的兩種方法，在使用合金靶標的情況下，具有蒸鍍速度快且靶標壽命也更長、靶標製造容易及能夠再利用的優點，但存在對工藝變數敏感的特性發生變化的缺點。如果使用氧化物靶標，則能夠使薄膜的化學計量比具有再現性地進行控制，但與合金靶標相比，蒸鍍速度慢，蒸鍍過程中靶標可能會產生物理裂紋。此外，存在靶標上產生電弧的缺點。在通過濺射來蒸鍍銦主成分系氧化物的情況下，會與O2 反應而具有In2 O3 形態，為了提高電導率，使用Ga、Ge、Si、Ti、Sb、Zr、Sn及Zn等作為摻雜物。本發明中，ITO的意思是，將In2 O3 和SnO2 以適當比率混合而成的透明導電膜，但不限於此。例如，也可以應用僅使用用作摻雜物的Ga和Zn製作的GZO膜質等。
上述透明導電膜可以為選自由氧化銦錫(ITO)膜、氧化銦鋅(IZO)膜、氧化銦錫鋅(ITZO)膜和氧化銦鎵鋅(IGZO)膜組成的組中的一種以上，但不限於此。
此外，上述多層膜可以為由透明導電膜/銀膜、透明導電膜/銀合金膜、透明導電膜/銀膜/透明導電膜、或透明導電膜/銀合金膜/透明導電膜形成的多層膜。
本發明的蝕刻液組合物可以將上述多層膜同時蝕刻。即，例如，可以對透明導電膜/銀膜/透明導電膜的三層膜進行一併蝕刻。
此外，例如，在蝕刻透明導電膜/銀膜/透明導電膜的三層膜時，也可以利用其它蝕刻液將上部透明導電膜蝕刻後，利用本發明的蝕刻液組合物將銀或銀合金/下部透明導電膜一併蝕刻。
此外，例如，在蝕刻透明導電膜/銀膜/透明導電膜的三層膜時，也可以利用其它蝕刻液將上部透明導電膜蝕刻後，利用本發明的蝕刻液組合物蝕刻銀或銀合金，並利用另一種蝕刻液蝕刻下部透明導電膜。
關於上述透明導電膜和多層膜，以下同樣地適用上述內容。
以下，說明構成本發明的含銀薄膜的蝕刻液組合物的成分，但是本發明不限於這些成分。 磷酸
本發明的蝕刻液組合物中所包含的磷酸(H3 PO4 )作為主蝕刻劑、主氧化劑，在蝕刻單層膜或多層膜時起到使銀(Ag)氧化而進行濕式蝕刻的作用。
相對於蝕刻液組合物總重量，上述磷酸的含量為45~55重量%，優選為50~53重量%。
如果上述磷酸的含量低於45重量%，則蝕刻能力不足，可能導致蝕刻速度降低和蝕刻輪廓不良。此外，如果隨著工序進行一定量以上的銀(Ag)蝕刻液溶解而混入組合物中，則會因發生(Ag)的再吸附或產生銀(Ag)析出物而成為不良發生的原因。
另一方面，在磷酸的含量超過55重量%的情況下，透明導電膜的蝕刻速度降低，銀或銀合金的蝕刻速度變得過快，會因上下部透明導電膜產生尖端(tip)而使後續工序出現問題。 硝酸
本發明的蝕刻液組合物中所包含的硝酸(HNO3 )作為發揮助蝕刻劑、助氧化劑作用的成分，在蝕刻單層膜或多層膜時起到使透明導電膜氧化而進行濕式蝕刻的作用。
相對於蝕刻液組合物總重量，上述硝酸的含量為2~9重量%，優選為6~7重量%。
在上述硝酸的含量低於2重量%的情況下，含銀薄膜的蝕刻速度出現降低，由此導致基板內的蝕刻均勻性(uniformity)變得不良，因此可能存在產生斑紋的問題。另一方面，在含量超過9重量%的情況下，存在因上下部透明導電膜的蝕刻速度加快而發生底切(under cut)導致後續工序出現問題的擔憂。 乙酸
本發明的蝕刻液組合物中所包含的乙酸(CH3 COOH)作為用作助氧化劑的成分，例如，在透明導電膜/銀膜/透明導電膜等含銀薄膜中起到使銀氧化而進行濕式蝕刻的作用。
相對於蝕刻液組合物總重量，上述乙酸的含量為5~15重量%，更優選為9~10重量%。
在上述乙酸的含量低於5重量%的情況下，存在由於基板內的蝕刻速度不均勻而產生斑紋的問題。另一方面，在含量超過15重量%的情況下，會導致銀(Ag)的再吸附或產生泡沫。如果這樣的泡沫存在於基板內，則會因無法實現完整的蝕刻而使後續工序出現問題。 硝酸鉀
本發明的蝕刻液組合物中所包含的硝酸鉀(KNO3 )起到蝕刻時減少銀(Ag)對於薄膜的再吸附，調節蝕刻速度而實現均勻蝕刻的作用。
相對於蝕刻液組合物總重量，上述硝酸鉀的含量為1~5重量%，更優選為1~3重量%。
在上述硝酸鉀的含量低於1重量%的情況下，存在基板內的蝕刻均勻性(uniformity)降低，基板內出現局部性的銀殘渣的擔憂。相反，在含量超過5重量%的情況下，由於蝕刻速度降低而無法表現期望的蝕刻速度，因此會出現工序效率性降低等工序上的問題。 水
本發明的蝕刻液組合物中所包含水沒有特別限制，優選使用去離子水，上述去離子水作為半導體工序用去離子水，優選使用電阻率值為18㏁/㎝以上的去離子水。
相對於蝕刻液組合物總100重量%，上述水可以以餘量包含。
本發明的含銀(Ag)薄膜的蝕刻液組合物除了上述提及的成分以外，可以進一步包含選自蝕刻調節劑、表面活性劑、多價螯合劑、防腐蝕劑、pH調節劑和不限於此的其他添加劑中的一種以上。為了在本發明的範圍內使本發明的效果更加良好，上述添加劑可以從本領域通常使用的添加劑中選擇而使用。
此外，構成本發明的含銀(Ag)薄膜的蝕刻液組合物的成分優選具有用於半導體工序的純度。
本發明的含銀薄膜的蝕刻液組合物可以用作如下膜的蝕刻液：顯示器(OLED、LCD等)TFT陣列基板；在TSP軌跡(TSP Trace)配線及柔性面板(Flexible Panel)用納米絲配線形成中大量使用的透明導電膜；使用銀、銀合金的單層膜；或使用兩種以上的多層膜。而且，除了上述指明的顯示器、TSP以外，也可以用於半導體等使用了上述金屬膜質的電子部件元件。
此外，本發明可以提供包含由本發明的蝕刻液組合物蝕刻的金屬膜的顯示基板。
更詳細而言，上述顯示基板可以為液晶顯示裝置(LCD)或有機發光元件(OLED)的薄膜電晶體(TFT)基板。
此外，上述OLED可以將金屬膜層疊於上部及下部，並且可以用本發明的蝕刻液組合物來蝕刻金屬膜。通過在上部及下部調節金屬膜的厚度而進行層疊，從而上述金屬膜可以在OLED中發揮反射膜及半透過膜的作用。
上述反射膜應當具有幾乎不透光的厚度，上述半透過膜應當具有基本透光的厚度。因此，上述金屬膜的厚度優選為50~5,000Å。
上述金屬膜作為含銀薄膜，是由銀(Ag)或銀合金構成的單層膜、或由包含上述單層膜和透明導電膜構成的多層膜。
上述銀合金以銀為主成分，可以為包含Nd、Cu、Pd、Nb、Ni、Mo、Ni、Cr、Mg、W和Ti等其他金屬的合金形態、以及銀的氮化物、矽化物、碳化物和氧化物形態等多種形態，但不限於此。
此外，上述透明導電膜可以為選自由氧化銦錫(ITO)膜、氧化銦鋅(IZO)膜、氧化銦錫鋅(ITZO)膜和氧化銦鎵鋅(IGZO)膜組成的組中的一種以上，但不限於此。
此外，上述多層膜可以為由透明導電膜/銀膜、透明導電膜/銀合金膜、透明導電膜/銀膜/透明導電膜、或透明導電膜/銀合金膜/透明導電膜形成的多層膜。
此外，本發明可以提供由本發明的蝕刻液組合物蝕刻而成的配線。更詳細而言，上述配線可以為觸控式螢幕面板(Touch screen panel，TSP)中主要讀入X、Y座標所感應的信號的軌跡(Trace)配線或柔性面板用銀納米絲配線。
此外，上述配線為由銀(Ag)或銀合金構成的單層膜、或由上述單層膜和透明導電膜構成的多層膜。
以下，利用實施例和比較例更詳細地說明本發明。但是，下述實施例和比較例僅用於例示本發明，本發明不受下述實施例和比較例的限定，可進行多種多樣的修改和變更。本發明的範圍依據隨附的申請專利範圍的技術思想來定義。 ＜實施例及比較例＞蝕刻液組合物的製造
利用下述表1中所示的組成和含量製造實施例1~8及比較例1~12的蝕刻液組合物各8kg。 [表1] (重量%) ＜實驗例＞蝕刻液組合物的性能測試
在基板上依次塗覆氧化銦膜/銀膜/氧化銦膜而形成三層膜，通過光刻工序在基板上形成具有預定圖案的光致抗蝕劑，從而準備試片。之後，分別使用上述實施例1~8及比較例1~12的組合物對氧化銦膜/銀膜/氧化銦膜實施蝕刻工序。
在噴射式蝕刻方式的實驗設備(型號名稱：ETCHER(TFT)，K.C.Tech公司)中分別放入上述實施例1~8及比較例1~12的蝕刻液組合物，將溫度設定為40℃而進行加熱。之後，當溫度達到40±0.1℃時，實施上述試片的蝕刻工序。關於總蝕刻時間，按照實際生產線上實施的工序時間來進行，以約100秒來實施。 實驗例1. 蝕刻液組合物的側蝕距離測定
之後，放入基板開始噴射，將完成蝕刻的基板取出，利用去離子水洗滌後乾燥。將乾燥後的基板切斷，利用掃描電子顯微鏡(SEM，型號名稱：SU-8010，日立公司製造)確認截面。
作為側蝕(side etch)距離測定基準，測定光致抗蝕劑邊緣部分至金屬因被蝕刻而進入內側的寬度，將結果記載於下述表2中。 ＜側蝕評價基準＞ ◎：非常優秀(側蝕≤ 0.1㎛) ○：優秀(0.1㎛ ＜側蝕≤ 0.2㎛) △：良好(0.2㎛＜側蝕≤ 0.3㎛) Ⅹ：不良(側蝕 ＞ 0.3㎛) 實驗例2. 銀再吸附測定
之後，放入基板開始噴射，當蝕刻時間達到100秒時，將基板取出用去離子水洗滌。之後，利用熱風乾燥裝置進行乾燥，利用光致抗蝕劑剝離機(PR stripper)將光致抗蝕劑去除。洗滌及乾燥後，利用掃描電子顯微鏡(SEM，型號名稱：SU-8010，日立公司製造)，對於蝕刻結束後主要在裸露有資料配線等異種金屬的部分或因彎曲現象而可能發生摩擦的特定部位吸附有被蝕刻的銀(Ag)的現象，通過整面觀察來進行分析。通過圖1及下述基準進行評價，將其結果示於下述表2中。 ＜再吸附評價基準＞ ◎：非常優秀(50個以下) ○：優秀(80個以下) △：良好(100個以下) Ⅹ：不良(超過100個) [表2]
通過上述表2的結果可確認到，作為本發明的含銀(Ag)薄膜的蝕刻液組合物的實施例1~8的蝕刻量及銀的再吸附評價結果優異。
另一方面，比較例1~12的蝕刻液組合物的情況下，確認到微細蝕刻困難或發生銀的再吸附等出現蝕刻不良。
圖1是用於說明銀(Ag)的再吸附評價基準的圖。

Claims (8)

  1. 一種含銀薄膜的蝕刻液組合物，相對於組合物總重量，包含磷酸45~55重量%、硝酸2~9重量%、乙酸5~15重量%、硝酸鉀1~5重量%和餘量的水。
  2. 如請求項1之含銀薄膜的蝕刻液組合物，其中，所述含銀薄膜包括銀或銀合金的單層膜、或者由所述單層膜和透明導電膜構成的多層膜。
  3. 如請求項2之含銀薄膜的蝕刻液組合物，其中，由所述單層膜和透明導電膜構成的多層膜為透明導電膜/銀膜、透明導電膜/銀合金膜、透明導電膜/銀膜/透明導電膜、或透明導電膜/銀合金膜/透明導電膜。
  4. 如請求項2之含銀薄膜的蝕刻液組合物，其中，所述透明導電膜為選自由氧化銦錫膜、氧化銦鋅膜、氧化銦錫鋅膜和氧化銦鎵鋅膜組成的組中的一種以上。
  5. 如請求項2之含銀薄膜的蝕刻液組合物，其中，所述銀合金包含銀和選自鎳、銅、鋅、錳、鉻、錫、鈀、釹、鈮、鉬、鎂、鎢、鏷、鋁及鈦中的一種以上。
  6. 一種顯示基板，其包含由如請求項1~5中任一項之蝕刻液組合物蝕刻而成的金屬膜。
  7. 如請求項6之顯示基板，其中，所述顯示基板為液晶顯示裝置或有機發光元件的薄膜電晶體基板。
  8. 如請求項6之顯示基板，其中，所述金屬膜為由銀或銀合金構成的單層膜、或者由所述單層膜和透明導電膜構成的多層膜。
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