CN111286334A

CN111286334A - 一种用于ITO/Ag/ITO薄膜一步刻蚀的蚀刻液

Info

Publication number: CN111286334A
Application number: CN202010196688.0A
Authority: CN
Inventors: 庄英毅; 王雪刚; 其他发明人请求不公开姓名
Original assignee: Xiamen Simico New Materials Co Ltd
Current assignee: Xiamen Simico New Materials Co Ltd
Priority date: 2020-03-19
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2020-06-16

Abstract

本发明公开了一种用于ITO/Ag/ITO薄膜一步刻蚀的蚀刻液，所述的蚀刻液由总重量8wt％～27wt％的醋酸、5wt％～25wt％的硝酸、37wt％～70wt％的磷酸、0.1～3wt％的草酸、0.1～1wt％的表面活性剂和0.2～3wt％的盐组成，余量为去离子水；本申请对应的配比方案使得蚀刻液能够在温和的条件下对ITO/Ag/ITO多层薄膜进行蚀刻，且蚀刻后不会有残渣、线条平整、精度高；而且能够渗透、浸润到需要蚀刻的部位，从而提高蚀刻效率，以获得更高的蚀刻均匀性，以及更准确的蚀刻角度，刻蚀稳定性强；同时蚀刻液使用寿命延长到60小时，而且刻蚀时间也缩短至50s，能够满足高端平板显示器件生产工艺需求。

Description

一种用于ITO/Ag/ITO薄膜一步刻蚀的蚀刻液

技术领域

本发明涉及蚀刻液技术领域，尤其涉及一种用于ITO/Ag/ITO薄膜一步刻蚀的蚀刻液。

背景技术

透反射式高电导薄膜是液晶显示器领域重要的电极材料，新型透反射式高电导薄膜已经成为平板显示领域中不可或缺的一项材料。该材料一般是利用高反射、高电导的金属Ag和透明导电氧化物ITO多层复合制备出性能优异的透反射式高电导薄膜ITO/Ag/ITO，在现有的ITO/Ag/ITO多层薄膜的制备过程中，需要对ITO/Ag/ITO进行蚀刻，以获得所需的图案或结构单元。现有的用于ITO/Ag/ITO薄膜的蚀刻液主要由磷酸、硝酸和醋酸经搅拌混匀过滤制得，其腐蚀力强，蚀刻角度、蚀刻时间和蚀刻精度都难以控制，往往需要很长的刻蚀时间，刻蚀稳定性差，而且现有的蚀刻液使用寿命很短，一般在20小时以内，往往还没进行刻蚀就已经失效，而且现有的蚀刻液对银含量超过80％的ITO/Ag/ITO蚀刻效果很差，很难满足高端平板显示器件生产工艺需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种刻蚀稳定性强、刻蚀时间短、使用寿命长的一种用于ITO/Ag/ITO薄膜一步刻蚀的蚀刻液。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：

一种用于ITO/Ag/ITO薄膜一步刻蚀的蚀刻液，所述的蚀刻液由总重量8wt％～27wt％的醋酸、5wt％～25wt％的硝酸、37wt％～70wt％的磷酸、0.1～3wt％的草酸、0.1～1wt％的表面活性剂和0.2～3wt％的盐组成，余量为去离子水。

进一步的，所述的表面活性剂为二甘醇胺、三甘酯、聚氧乙烯、十二烷基苯磺酸钙、十二烷基苯磺酸钠、甘胆酸钠、单月桂基磷酸酯、钠盐、钾盐和镁盐中的至少一种。

进一步的，所述的钠盐为氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、硝酸钠或磷酸钠，所述的钾盐为钾盐镁矾、光卤石或氯化钾，所述的为氯化镁或硝酸镁。

进一步的，所述的盐为硝酸盐。

进一步的，所述的硝酸盐为硝酸钙、硝酸钾、硝酸钠和硝酸铵中的至少一种。

进一步的，所述的蚀刻液由总重量15wt％的醋酸、17wt％的硝酸、50wt％的磷酸、2％wt％的草酸、0.5wt％的表面活性剂和1.5wt％的盐组成，余量为去离子水。

本发明的有益效果是：

1.本申请的蚀刻液由特定用量的醋酸、硝酸、磷酸、草酸和表面活性剂和盐组成，各组分有机配合，使得蚀刻液能够在温和的条件下对ITO/Ag/ITO多层薄膜进行蚀刻，且蚀刻后不会有残渣、线条平整、精度高；而且能够渗透、浸润到需要蚀刻的部位，从而提高蚀刻效率，以获得更高的蚀刻均匀性，以及更准确的蚀刻角度，刻蚀稳定性强；

2.本申请利用草酸可以充当螯合剂的特性以及草酸能够强化透明导电氧化物ITO的刻蚀效果，在蚀刻液中加入了总质量0.1～3wt％的草酸，提高了刻蚀效率，使得蚀刻液使用寿命延长到60小时，而且刻蚀时间也缩短至50s，能够满足高端平板显示器件生产工艺需求。

附图说明

图1是本申请实施例一的蚀刻液对照实验表；

图2是本发明SEM观察结果图；

图3是本申请实施例二的蚀刻液对照实验表；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。在此需要说明的是，下面所描述的本发明各个实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本申请经过实验和研究发现，现有的用于ITO/Ag/ITO薄膜的蚀刻液腐蚀力强，蚀刻角度、蚀刻时间和蚀刻精度都难以控制，往往需要很长的刻蚀时间，蚀刻后会有很多残渣、线条不平整、精度低；而且很多部位没办法渗透和浸润，刻蚀稳定性差，同时现在的蚀刻液使用寿命短，一般只有20个小时，往往还没进行刻蚀就已经失效，很难满足高端平板显示器件生产工艺需求。为此，本申请对不同组分及其用量的进行深入研究，发现蚀刻液按照由总重量8wt％～27wt％的醋酸、5wt％～25wt％的硝酸、37wt％～70wt％的磷酸、0.1～3wt％的草酸、0.1～1wt％的表面活性剂和0.2～3wt％的盐组成，余量为去离子水，能够在温和的条件下对ITO/Ag/ITO多层薄膜进行蚀刻，且蚀刻后不会有残渣、线条平整、精度高；而且能够渗透、浸润到需要蚀刻的部位，从而提高蚀刻效率，以获得更高的蚀刻均匀性，以及更准确的蚀刻角度，刻蚀稳定性强；而且，本申请利用草酸可以充当螯合剂的特性以及草酸能够强化透明导电氧化物ITO的刻蚀效果，其中草酸中的草酸根有很强的配合作用，是一种可以利用的金属螯合剂。当草酸与一些过渡性金属元素例如ITO/Ag/ITO薄膜中的银元素结合时，由于草酸的配合作用，形成了可溶性的配合物，其溶解性大大增加；提高了刻蚀效率，对ITO/Ag/ITO薄膜进行刻蚀时间也缩短至50s。而草酸的另一个特性是其能够强化透明导电氧化物ITO的刻蚀效果，草酸根具有很强的还原性，与氧化剂作用易被氧化成二氧化碳和水。可以使酸性高锰酸钾(KMnO4)溶液褪色，并将其还原成2价锰离子。而将其用在本申请中，其可以和透明导电氧化物ITO反应，从而有效的强化ITO的刻蚀效果，使得蚀刻液使用寿命延长到60小时，现有的蚀刻液由于成分里没有草酸这一成分，导致其刻蚀效果差，蚀刻液内起到刻蚀作用的物质被快速吸收后，就失去了刻蚀效果，使用寿命很短，一般只有20个小时。而本申请由于草酸加入后有效的强化ITO的刻蚀效果，有效的延长了使用寿命。但是草酸的量如果过多的话，也存在很多问题，由于草酸的强酸性和高度还原性，如果草酸的量过大，会导致ITO/Ag/ITO薄膜与强酸快速发生反应，从而使得刻蚀效果很差，线条不平整的效果，大大的影响了蚀刻液的功效，因此，本申请经过多次试验，所采取的用量配比能够更准确的蚀刻角度，刻蚀稳定性强，而且蚀刻时间短，使用寿命长。

其中，本申请的表面活性剂为二甘醇胺、三甘酯、聚氧乙烯、十二烷基苯磺酸钙、十二烷基苯磺酸钠、甘胆酸钠、单月桂基磷酸酯、钠盐、钾盐和镁盐中的至少一种。即可以是上述的一种或多种的结合，表面活性剂的作用是增溶或助溶，促进蚀刻液的各个组分溶解，因此，上述的物质均是助溶物质，因此至少使用一种即可达到各个组分溶解的效果。优选的，所述的钠盐为氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、硝酸钠或磷酸钠，所述的钾盐为钾盐镁矾、光卤石或氯化钾，所述的为氯化镁或硝酸镁。

优选的，本申请中使用的盐一般为硝酸盐。所述的硝酸盐为硝酸钙、硝酸钾、硝酸钠和硝酸铵中的至少一种。

下面通过具体实施例对本申请作进一步详细说明。以下实施例仅对本申请进行进一步说明，不应理解为对本申请的限制。

实施例一

本例的蚀刻液由醋酸、硝酸、磷酸、草酸、表面活性剂、盐和去离子水组成；其中，盐具体采用硝酸钠；表面活性剂采用聚氧乙烯和二甘醇胺混合。利用图1所对应的蚀刻液对照实验表所对应的用量配制蚀刻液，余量为去离子水，表1中的百分比为重量百分比，其中蚀刻时间单位为秒，使用寿命单位为小时，制备的蚀刻液备用。其中，本申请在实验中加入了三组对照组，以便查看和确定本申请对应的效果。

在玻璃基板上形成ITO/Ag/ITO膜，显影、曝光，形成抗蚀涂层图案。然后，将玻璃基板在一定温度下，一般是30-40℃下用本例制备的蚀刻液进行蚀刻，通过扫描电镜(SEM)观察蚀刻后的效果，并统计蚀刻完成或者蚀刻到没有残留变化所用的时间以及利用该蚀刻液再次蚀刻的效果，统计结果具体如图1的蚀刻液对照实验表所示。

采用SEM观察显示，本例前八组蚀刻液对ITO/Ag/ITO膜的蚀刻效果良好，无残留，蚀刻均匀、线条平整，并且蚀刻精度高，其中蚀刻时间都保持在50秒左右，而使用寿命都在60小时上下；而三个对照实验，蚀刻效果都不如试验组，不仅蚀刻所需要的时间比较长；而且，都有不同程度的残留，且蚀刻不均匀。其中蚀刻对比：三个对照实验蚀刻时间都在80秒以上，甚至几乎无蚀刻。而从使用寿命对比，三个对照实验使用寿命都在20H左右，使用寿命很短。优选的，当所述的蚀刻液由总重量15wt％的醋酸、17wt％的硝酸、50wt％的磷酸、2％wt％的草酸、0.5wt％的表面活性剂和1.5wt％的盐组成，余量为去离子水时，蚀刻效果较好，其蚀刻时间为48秒，使用寿命为60H，通过SEM观察显示的图如图2-SEM观察结果图所示，其蚀刻干净无残渣边缘清晰。

实施例二

实施例一是对无草酸和有草酸情况下所做的对比，本申请在实验和研究过程中还加入了了实施例二，实施例二通过不同草酸含量来进行对比，其中观察和蚀刻和实施例一相同，统计结果具体如图3的实施例二蚀刻液对照实验表所示。

采用SEM观察显示，本例前四组蚀刻液对ITO/Ag/ITO膜的蚀刻效果良好，无残留，蚀刻均匀、线条平整，并且蚀刻精度高，其中蚀刻时间都保持在50秒左右，而使用寿命都在60小时上下；而三个对照实验，其中后两个实验，提高了草酸的用量后，蚀刻效果不如试验组，都有不同程度的残留，且蚀刻不均匀。其中蚀刻对比：对照1实验由于草酸含量很小，且没有添加硝酸，导致产生了不蚀刻的情况，而对照2实验草酸含量大，导致其快速与草酸反应，出现不蚀刻的效果，蚀刻不均匀、线条很乱，因此使用寿命也很短，而对照3实验草酸含量降低，但是由于草酸含量还是很大，导致蚀刻时间很快，只有40秒，但是蚀刻效果不如试验组，上面会有不同程度的残留，且蚀刻不均匀，难以满足蚀刻需求；而对照3实验由于草酸含量过低，导致蚀刻时间大大加长，而且使用寿命也很短。

因此，本申请对应的配比方案使得蚀刻液能够在温和的条件下对ITO/Ag/ITO多层薄膜进行蚀刻，且蚀刻后不会有残渣、线条平整、精度高；而且能够渗透、浸润到需要蚀刻的部位，从而提高蚀刻效率，以获得更高的蚀刻均匀性，以及更准确的蚀刻角度，刻蚀稳定性强；同时蚀刻液使用寿命延长到60小时，而且刻蚀时间也缩短至50s，能够满足高端平板显示器件生产工艺需求。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故但凡依本发明的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。

Claims

1.一种用于ITO/Ag/ITO薄膜一步刻蚀的蚀刻液，其特征在于：所述的蚀刻液由总重量8wt％～27wt％的醋酸、5wt％～25wt％的硝酸、37wt％～70wt％的磷酸、0.1～3wt％的草酸、0.1～1wt％的表面活性剂和0.2～3wt％的盐组成，余量为去离子水。

2.根据权利要求1所述的一种用于ITO/Ag/ITO薄膜一步刻蚀的蚀刻液，其特征在于：所述的表面活性剂为二甘醇胺、三甘酯、聚氧乙烯、十二烷基苯磺酸钙、十二烷基苯磺酸钠、甘胆酸钠、单月桂基磷酸酯、钠盐、钾盐和镁盐中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的一种用于ITO/Ag/ITO薄膜一步刻蚀的蚀刻液，其特征在于：所述的钠盐为氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、硝酸钠或磷酸钠，所述的钾盐为钾盐镁矾、光卤石或氯化钾，所述的为氯化镁或硝酸镁。

4.根据权利要求1所述的一种用于ITO/Ag/ITO薄膜一步刻蚀的蚀刻液，其特征在于：所述的盐为硝酸盐。

5.根据权利要求4所述的一种用于ITO/Ag/ITO薄膜一步刻蚀的蚀刻液，其特征在于：所述的硝酸盐为硝酸钙、硝酸钾、硝酸钠和硝酸铵中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种用于ITO/Ag/ITO薄膜一步刻蚀的蚀刻液，其特征在于：所述的蚀刻液由总重量15wt％的醋酸、17wt％的硝酸、50wt％的磷酸、2％wt％的草酸、0.5wt％的表面活性剂和1.5wt％的盐组成，余量为去离子水。