專利名稱：一種新型王水系ito蝕刻液及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬材料的化學(xué)蝕刻用組合物及其制備工藝，具體涉及用于制備液晶顯示器/屏(IXD)、等離子顯示器/屏(PDP)、場致發(fā)射器/屏(FED)、有機發(fā)光二極管顯示器/屏(0LED/PLED)等行業(yè)用作面板過程中氧化銦錫層蝕刻的新型王水系蝕刻液及制備方法。
背景技術(shù)：
銦錫氧化物(ITO)導(dǎo)電膜具有電阻率低，透光性好，高溫穩(wěn)定性好及制備和圖形加工工藝簡單等諸多優(yōu)點，是一種理想的透明電極材料，被廣泛應(yīng)用于IXD、PDP、FED、OLED/PLED等平板顯示器上作為透明電極。為制備所需要的電極圖形，就要對ITO導(dǎo)電膜進行蝕刻。蝕刻是將材料使用化學(xué) 反應(yīng)或物理撞擊作用而移除的技術(shù)。蝕刻技術(shù)分為濕蝕刻和干蝕刻，其中，濕蝕刻是采用化學(xué)試劑，經(jīng)由化學(xué)反應(yīng)達到蝕刻的目的。新型王水系蝕刻液，為無色透明液體，有氣味酸性，在現(xiàn)有技術(shù)中，主要由鹽酸、硝酸、添加劑和純水經(jīng)攪拌混勻過濾制得，上述蝕刻液已廣泛應(yīng)用于薄膜場效應(yīng)液晶顯示器/屏(IXD)、等離子顯示器/屏(PDP)、場致發(fā)射器/屏(FED)、有機發(fā)光二極管顯示器/屏(0LED/PLED)等行業(yè)用作面板過程中銦錫氧化物半導(dǎo)體透明導(dǎo)電膜(ITO)蝕刻中。但在試劑蝕刻ITO材料過程中，市場上一般的王水系ITO蝕刻液往往難以控制蝕刻角度和金屬層的蝕刻量，且蝕刻液不穩(wěn)定，影響是可效果的可重復(fù)性。近年來，人們對液晶顯示器的需求量不斷增加的同時，對產(chǎn)品的質(zhì)量和畫面精度也提出了更高的要求，而蝕刻的效果能直接導(dǎo)致電路板制造工藝的好壞，影響高密度細導(dǎo)線圖像的精度和質(zhì)量。若要滿足人們對圖像精度和質(zhì)量提出的更高要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員就有必要對現(xiàn)有的ITO蝕刻液的相關(guān)技術(shù)做出進一步改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于克服現(xiàn)有ITO導(dǎo)電薄膜蝕刻液技術(shù)中的不足，設(shè)計一種高品質(zhì)、低成本的ITO蝕刻液，該配方的蝕刻液穩(wěn)定，蝕刻效率適中，蝕刻效率良好,且蝕刻液配方原料廉價易得，從而可以有效的提高ITO導(dǎo)電薄膜的良率。本發(fā)明的第二個目的在于克服現(xiàn)有ITO蝕刻液制備工藝中的不足，設(shè)計一種簡潔、合理的ITO蝕刻液制備工藝。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是設(shè)計一種新型王水系ITO蝕刻液組合物，其特征在于，所述該蝕刻液組合物包括鹽酸、硝酸、純水和添加劑，其中添加劑包含硝酸鹽化合物、氯基化合物及表面活性劑。其中，所述氯基化合物是可以離解為氯離子的化合物。在此，蝕刻液組合物可以包括10至30 Wt %的鹽酸、0. 5至10 Wt %的硝酸、0. 05至5 wt %的氯基化合物，0.05至5 wt %的硝基化合物，該蝕刻液還含有表面活性劑，以蝕刻液的總重量為基準，所述離子表面活性劑的含量0. 1%至10 wt %。
根據(jù)本發(fā)明，所述蝕刻液為含有鹽酸、硝酸、添加劑的水溶液，其中，該蝕刻液中含有表面活性劑。所述表面活性劑可以是常規(guī)的各種表面活性劑。本發(fā)明優(yōu)選為陰離子表面活性劑和聚氧乙烯型非離子表面活性劑， 所述陰離子表面活性劑，例如可以是十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基苯磺酸、脂肪醇硫酸鈉、脂肪醇硫酸、十二烷基硫酸鈉、十二烷基硫酸中的一種或者幾種。所述聚氧乙烯型非離子表面活性劑，例如脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯酰胺、聚氧乙烯脂肪胺、聚氧乙烯失水山梨醇單羧酸酯的一種或者幾種。所述陰離子表面活性劑進一步優(yōu)選為十二烷基苯磺酸鈉和/或十二烷基苯磺酸，聚氧乙烯型非離子表面活性劑進一步優(yōu)選為脂肪醇聚氧乙烯醚和/或烷基酚聚氧乙烯醚。以蝕刻的總量為基準，所述表面活性劑的含量為0. 1%至5 wt %，優(yōu)選為0. 1%至3wt%。本發(fā)明中，所述六種原料中每種原料的重量百分比分別為所述六種原料中每種原料的重量百分比分別為鹽酸10至30 wt %、硝酸0. 5至10 wt %、硝基化合物0. 05至5wt %、氯基化合物0. 05至5 wt %、純水60%至89 wt %，當原料的純度變化后，其配比應(yīng)予
以調(diào)整。本發(fā)明中，所述鹽酸、硝酸濃度分別為硝酸61. 5%。鹽酸38%。本發(fā)明中，所述蝕刻液中顆粒度大于0. 3iim的顆粒不超過100個，雜質(zhì)陰離子不超過30ppb,雜質(zhì)陽離子不超過0. 05ppbo本發(fā)明的技術(shù)方案還包括設(shè)計一種ITO蝕刻液的制備工藝，其特征在于，所述制備工藝包括如下加工步驟
第一步將強酸性離子交換樹脂分別加入到鹽酸和硝酸中，攪拌混合，然后濾出強酸性離子交換樹脂，控制或去除鹽酸和硝酸中的雜質(zhì)離子；
第二步將鹽酸、硝酸、氯基化合物、硝基化合物、表面活性劑、純水六種原料配比稱重配置；
第三步將氯基化合物、硝基化合物、表面活性劑溶解在水中，再與硝酸及鹽酸混合均勻即可，因為濃硝酸稀釋時將放出大量熱，因此，優(yōu)選將硝酸緩慢加入到含有表面活性劑的水溶液中。第四步將混合物通入過濾器中過濾，得到所述ITO蝕刻液。其中，所屬強酸性陽離子交換樹脂為強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂。其中，所述強酸性離子交換樹脂與所述鹽酸和硝酸混合攪拌是在常溫常壓的狀態(tài)下進行，攪拌的速度為6515轉(zhuǎn)/分鐘，樹脂與鹽酸或硝酸的質(zhì)量比為0. 2^0. 3，攪拌時間為10分鐘。其中，所述硝酸化合物為硝酸鉀，所述硝酸鉀純度高于99. 5% ;氯基化合物為氯化鉀，所述氯化鉀純度高于99. 5%。其中，所述過濾的次數(shù)大于兩次，所述過濾器的微濾膜孔徑為0. 03 0. 10 Pm。。其中，所述過濾在空氣中顆粒度大于0. 5 y m的顆粒不超過100個的百級凈化環(huán)境中進行。其中，所述攪拌為機械攪拌或磁力攪拌。其中，所述攪拌與混合是在常溫、常壓的狀態(tài)下進行，所述攪拌的時間為3 4小時，攪拌的速度為6(T85轉(zhuǎn)/分鐘。本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果在于由于在本發(fā)明中，在現(xiàn)有鹽酸、硝酸混合而成的ITO蝕刻液的基礎(chǔ)上，加入添加劑和表面活性劑，再經(jīng)本發(fā)明中所述ITO蝕刻液的制備工藝混合均勻而成的蝕刻液，與現(xiàn)有ITO刻液相比，不僅ITO金屬層蝕刻速率適中，反應(yīng)穩(wěn)定，無殘留，而且可使金屬層上方的光刻膠能略微脫離ITO金屬層，使蝕刻液容易進入光刻膠底部，對ITO金屬層形成蝕刻，從而使形成的蝕刻角度在40飛0度之間，基本無側(cè)蝕現(xiàn)象，而且對客戶端設(shè)備和人員均無影響。因此，采用本發(fā)明提供的蝕刻液以及蝕刻方法能明顯減少側(cè)蝕現(xiàn)象的發(fā)生。


圖I為使用本發(fā)明實施例I蝕刻液蝕刻后的產(chǎn)品放大圖。圖2為市售普通王水系蝕刻液蝕刻后的產(chǎn)品放大圖。
圖3為使用本發(fā)明實施例I蝕刻液蝕刻后的產(chǎn)品蝕刻角度電鏡圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。實施例I
本發(fā)明是一種新型王水系ITO蝕刻液，該ITO蝕刻液由鹽酸、硝酸、氯化鉀、硝酸鉀、表面活性劑和純水等六種原料混合均勻而成。其中，所述六中原料的重量百分比可以分別為10 Wt %鹽酸、硝酸Iwt %、硝酸鉀
0.I wt %、氯化鉀0. Iwt %、十二烷基苯磺酸鈉0. 2wt %，其余為純水；當原料的純度變化后，其配比應(yīng)予以調(diào)整。所述鹽酸、硝酸濃度分別為硝酸61.5%。鹽酸38%;所述硝酸鉀純度高于99. 5%，氯化鉀純度高于99. 5%。所述氯化鉀，硝酸鉀原料中的其余雜質(zhì)成分為氯化鈉、水分和極微量不溶于所述刻蝕液的雜質(zhì)。其中，所述蝕刻液中顆粒度大于0. 3 y m的顆粒不超過100個，雜質(zhì)陰離子不超過30ppb,雜質(zhì)陽離子不超過0. 05ppbo以上述王水系ITO蝕刻液為例，其制備工藝步驟如下
第一步將強酸性離子交換樹脂分別加入到鹽酸和硝酸中，攪拌混合，然后濾出強酸性離子交換樹脂，控制或去除鹽酸和硝酸中的雜質(zhì)離子；
第二步將鹽酸、硝酸、氯基化合物、硝基化合物、表面活性劑、純水六種原料按權(quán)利要求I所述配比稱重配置；
第三步將氯基化合物、硝基化合物、表面活性劑溶解在水中，再與硝酸及鹽酸混合均勻即可，因為濃硝酸稀釋時將放出大量熱，因此，優(yōu)選將硝酸緩慢加入到含有表面活性劑的水溶液中。第四步將混合物通入過濾器中過濾，得到所述ITO蝕刻液。在上述工藝步驟中，所述強酸性陽離子交換樹脂為強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂。在上述工藝步驟中，所述強酸性離子交換樹脂與所述鹽酸和硝酸混合攪拌是在常溫常壓的狀態(tài)下進行，攪拌的速度為65 85轉(zhuǎn)/分鐘，樹脂與鹽酸或硝酸的質(zhì)量比為0. 25，攪拌時間為10分鐘。在上述工藝步驟中，所述過濾的次數(shù)大于兩次，所述過濾器的微濾膜孔徑為
0.03 0. 10 u m。。在刻蝕液混合工藝中，所述過濾在在每立 方米空氣中顆粒度大于0. 5 ii m的顆粒不超過100個的百級凈化環(huán)境中進行。在刻蝕液工藝過程中的所述攪拌為機械攪拌或磁力攪拌。在ITO蝕刻液混合過程中的所述攪拌與混合是在常溫、常壓的狀態(tài)下進行，所述攪拌的時間為I. 5^3小時，攪拌的速度為6(T85轉(zhuǎn)/分鐘。實施例I制備好的ITO蝕刻液用于蝕刻產(chǎn)品，其外觀效果見圖1，與市售普通王水系蝕刻液蝕刻后的產(chǎn)品的效果(見圖2)相比，從圖中可以看出，本發(fā)明蝕刻產(chǎn)品殘留明顯少于市售同類產(chǎn)品，即其蝕刻效果明顯優(yōu)于市售產(chǎn)品。實施例I制備好的ITO蝕刻液用于蝕刻產(chǎn)品，蝕刻角度見圖3，從圖3可以看出，本實施例蝕刻液的蝕刻的產(chǎn)品蝕刻角度43. 3°，且基本無側(cè)蝕現(xiàn)象。實施例2
本發(fā)明是一種新型王水系ITO蝕刻液，該ITO蝕刻液由鹽酸、硝酸、氯化鉀、硝酸鉀、表面活性劑和純水等六種原料混合均勻而成。其中，所述六中原料的重量百分比可以分別為30wt %鹽酸、硝酸IOwt %、硝酸鉀5 wt %、氯化鉀5wt %、燒基酹聚氧乙烯醚3wt %,其余為純水；當原料的純度變化后,其配比應(yīng)予以調(diào)整。所述鹽酸、硝酸濃度分別為硝酸61.5%。鹽酸38%;所述硝酸鉀純度高于99. 5%，氯化鉀純度高于99. 5%。所述氯化鉀，硝酸鉀原料中的其余雜質(zhì)成分為氯化鈉、水分和極微量不溶于所述刻蝕液的雜質(zhì)。其中，所述蝕刻液中顆粒度大于0. 3 iim的顆粒不超過100個，雜質(zhì)陰離子不超過30ppb,雜質(zhì)陽離子不超過0. 05ppbo以上述王水系ITO蝕刻液為例，其制備工藝步驟如下
第一步將強酸性離子交換樹脂分別加入到鹽酸和硝酸中，攪拌混合，然后濾出強酸性離子交換樹脂，控制或去除鹽酸和硝酸中的雜質(zhì)離子；
第二步將鹽酸、硝酸、氯基化合物、硝基化合物、表面活性劑、純水六種原料按權(quán)利要求I所述配比稱重配置；
第三步將氯基化合物、硝基化合物、表面活性劑溶解在水中，再與硝酸及鹽酸混合均勻即可，因為濃硝酸稀釋時將放出大量熱，因此，優(yōu)選將硝酸緩慢加入到含有表面活性劑烷基酚聚氧乙烯醚的水溶液中。第四步將混合物通入過濾器中過濾，得到所述ITO蝕刻液。在上述工藝步驟中，所述強酸性陽離子交換樹脂為強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂。其余的工藝條件和工藝步驟與實施例I完全相同。實施例3
本發(fā)明是一種新型王水系ITO蝕刻液，該ITO蝕刻液由鹽酸、硝酸、氯化鉀、硝酸鉀、表面活性劑和純水等六種原料混合均勻而成。
其中，所述六中原料的重量百分比可以分別為25wt %鹽酸、硝酸8wt %、硝酸鉀3wt %、氯化鉀3wt %、十二烷基苯磺酸2wt %，其余為純水；當原料的純度變化后，其配比應(yīng)予以調(diào)整。所述鹽酸、硝酸濃度分別為硝酸61. 5%。鹽酸38% ;所述硝酸鉀純度高于99. 5%，氯化鉀純度高于99. 5%。所述氯化鉀，硝酸鉀原料中的其余雜質(zhì)成分為氯化鈉、水分和極微量不溶于所述刻蝕液的雜質(zhì)。
其中，所述蝕刻液中顆粒度大于0. 3 ii m的顆粒不超過100個，雜質(zhì)陰離子不超過30ppb,雜質(zhì)陽離子不超過0. 05ppbo以上述王水系ITO蝕刻液為例，其制備工藝步驟如下
第一步將強酸性離子交換樹脂分別加入到鹽酸和硝酸中，攪拌混合，然后濾出強酸性離子交換樹脂，控制或去除鹽酸和硝酸中的雜質(zhì)離子；
第二步將鹽酸、硝酸、氯基化合物、硝基化合物、表面活性劑、純水六種原料按權(quán)利要求I所述配比稱重配置；
第三步將氯基化合物、硝基化合物、表面活性劑溶解在水中，再與硝酸及鹽酸混合均勻即可，因為濃硝酸稀釋時將放出大量熱，因此，優(yōu)選將硝酸緩慢加入到含有十二烷基苯磺酸的水溶液中。第四步將混合物通入過濾器中過濾，得到所述ITO蝕刻液。在上述工藝步驟中，所述強酸性陽離子交換樹脂為強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂。其余的工藝條件和工藝步驟與實施例I完全相同。通過上述工藝主要是精餾工藝制成的王水系ITO蝕刻液，其物理化學(xué)性能指標可控制在
濃度為38%的鹽酸，優(yōu)等品，其指標如下
I. I物理特性
特性I控制為
含量(%)_38_
顆粒(多 0. 5um,個 /ml) ^ 100
色度(Hazen),_^ 10
兩葰殘渣(以S04計)；PPm ^ 3
游離氯(Cl2) ；PPm_彡 0. 5
(NH4) ；PPm^ 2
■鹽(P04) ；PPm^ 0. 05
硫酸鹽(StM) ；PPm^oTF
亞硫酸鹽(S03) ；PPmk I一
I. 2 微量雜質(zhì)含量__
雜質(zhì) ppbmaxQ/320281-A-15
鋁(Al)~ ^ 0.01
砷(As)_Sg 0. 01_
銀(Ag)~ ^ 0.01
金(Au)_^ 0. 01_
In (Ba)彡 0.01一
W(Bi)彡 0.01
硼(B)一彡 0. 01
I丐(Ca)^ 0.01一
iSlcd)K Q- Qi^ (Co)0.01一
% (Cr)彡 0.01一
W(Cu)彡 0.01
If (Ga)^ 0.01一
藉(Ge)^ 0. 01~
權(quán)利要求
1.一種新型王水系ITO蝕刻液，其特征在于所述該蝕刻液組合物包括鹽酸、硝酸、純水和添加劑，其中添加劑包含硝酸鹽化合物、氯基化合物及表面活性劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型王水系ITO蝕刻液，其特征在于所述組分中各物質(zhì)質(zhì)量配比如下 鹽酸10至30 Wt %、硝酸O. 5至10 Wt %、硝基化合物O. 05至5 wt %、氯基化合物O. 05至5 wt %、表面活性劑O. 1-10 wt % ;余量為純水； 所述鹽酸、硝酸濃度分別為硝酸61. 5%，鹽酸38%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2之一所述的一種新型王水系ITO蝕刻液，其特征在于所述表面活性劑為陰離子表面活性劑或聚氧乙烯型非離子表面活性劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型王水系ITO蝕刻液，其特征在于所述陰離子表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基苯磺酸、脂肪醇硫酸鈉、脂肪醇硫酸、十二烷基硫酸納、十~■燒基硫Ife中的一種或者幾種； 所述聚氧乙烯型非離子表面活性劑為脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯酰胺、聚氧乙烯脂肪胺、聚氧乙烯失水山梨醇單羧酸酯的一種或者幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型王水系ITO蝕刻液，其特征在于所述表面活性劑的含量為O. 1%至3wt %。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型王水系ITO蝕刻液，其特征在于所述氯基化合物是可以離解為氯離子的化合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型王水系ITO蝕刻液，其特征在于所述硝酸化合物為硝酸鉀，所述硝酸鉀純度高于99. 5% ;氯基化合物為氯化鉀，所述氯化鉀純度高于99. 5%。
8.制備權(quán)利要求1-7之一所述的一種新型王水系ITO蝕刻液的方法，其特征在于所述制備工藝包括如下加工步驟 第一步將強酸性離子交換樹脂分別加入到鹽酸和硝酸中，攪拌混合，然后濾出強酸性離子交換樹脂，控制或去除鹽酸和硝酸中的雜質(zhì)離子； 第二步將鹽酸、硝酸、氯基化合物、硝基化合物、表面活性劑、純水六種原料按配比稱重配置； 第三步將氯基化合物、硝基化合物、表面活性劑溶解在水中，再與硝酸及鹽酸混合均勻即可，優(yōu)選將硝酸緩慢加入到含有表面活性劑的水溶液中； 第四步將混合物通入過濾器中過濾，得到所述ITO蝕刻液。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種新型王水系ITO蝕刻液的制備方法，其特征在于所述強酸性離子交換樹脂與所述鹽酸和硝酸混合攪拌是在常溫常壓的狀態(tài)下進行，攪拌的速度為65 85轉(zhuǎn)/分鐘，樹脂與鹽酸或硝酸的質(zhì)量比為O. 2^0. 3，攪拌時間為10分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種新型王水系ITO蝕刻液的制備方法，其特征在于所述強酸性陽離子交換樹脂為強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂。
全文摘要
一種新型王水系ITO蝕刻液，其特征在于所述該蝕刻液組合物包括鹽酸、硝酸、純水和添加劑，其中添加劑包含硝酸鹽化合物、氯基化合物及表面活性劑。其方法包括如下加工步驟第一步將強酸性離子交換樹脂分別加入到鹽酸和硝酸中，攪拌混合，然后濾出強酸性離子交換樹脂，控制或去除鹽酸和硝酸中的雜質(zhì)離子；第二步將鹽酸、硝酸、氯基化合物、硝基化合物、表面活性劑、純水六種原料按配比稱重配置；第三步將氯基化合物、硝基化合物、表面活性劑溶解在水中，再與硝酸及鹽酸混合均勻即可；第四步將混合物通入過濾器中過濾，得到所述ITO蝕刻液。該蝕刻液穩(wěn)定，蝕刻效率適中，蝕刻效率良好。
文檔編號C09K13/06GK102732252SQ20121020604
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者戈士勇 申請人:江陰潤瑪電子材料股份有限公司