CN104160486B - 蚀刻液组合物的应用以及蚀刻方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供下述蚀刻液组合物和蚀刻方法，其在对包括氧化铟系膜和金属系膜的层叠膜一并进行蚀刻时，在氧化铟系膜和金属系膜之间不会产生大的台阶，包含氧化铟系膜和金属系膜的细线的宽度较小，此外，可以直线性良好地进行蚀刻。本发明蚀刻液组合物的特征在于包含：高铁离子成分、氯化氢成分、以及选自下述通式(1)表示的化合物和碳数1～4的直链或支链状醇中的至少1种以上的化合物成分(式(1)中，R1、R3各自独立地表示氢或碳数1～4的直链或支链状烷基，R2表示碳数1～4的直链或支链状亚烷基，n表示1～3的数)。
Description
技术领域
本发明涉及蚀刻液组合物以及使用该蚀刻液组合物的蚀刻方法，更详细地，涉及用于对包括氧化铟系膜和金属系膜的层叠膜一并进行蚀刻的蚀刻液组合物以及使用该蚀刻液组合物的蚀刻方法。
背景技术
已知关于透明导电膜等所使用的氧化铟系膜的湿式蚀刻技术有多种多样，从低价且蚀刻速度良好的角度考虑，大多使用含有氯化氢的水溶液作为蚀刻液组合物。
例如，在专利文献1中公开了含有氯化铁和氯化氢的铟-锡氧化物(下文有时简称为ITO)用蚀刻液组合物。
此外，作为未使用氯化氢的蚀刻液，例如专利文献2中公开了作为铜或铜合金的蚀刻剂的含有铜离子、有机酸、卤素离子、唑类和聚亚烷基二醇的水溶液。在此，聚亚烷基二醇用于抑制电解镀铜层的溶解，促进作为基底导电层的无电解镀铜层的蚀刻。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-231427号公报
专利文献2：日本特开2006-111953号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，例如，在通过使用上述公开的蚀刻液对包含ITO膜和铜膜的层叠膜一并进行蚀刻以形成包含ITO膜和铜膜的直线性良好的细线的情况下，有时存在无法控制蚀刻速度因而无法获得所期望宽度的细线的情况，也有时存在细线呈现蛇行的情况，这是存在的问题。此外， 最大的问题在于：由于对ITO膜和铜膜的蚀刻速度的差异较大，因此，位于与基板表面平行方向的ITO膜的蚀刻宽度与位于同一方向的铜膜的蚀刻宽度之间差异较大，导致在形成细线的ITO膜和铜膜之间产生大的台阶(step)，这是存在的问题。
因此，本发明是为了解决上述问题而完成的，本发明的目的在于提供下述蚀刻液组合物和使用该蚀刻液组合物的蚀刻方法，其在对包括氧化铟系膜和金属系膜的层叠膜一并进行蚀刻时，在氧化铟系膜和金属系膜之间不会产生大的台阶，包含氧化铟系膜和金属系膜的细线的细度宽度小，并且可以直线性良好地进行蚀刻。
解决课题的方法
本发明人等为了解决上述问题进行了深入研究，结果发现：包含高铁离子成分、氯化氢成分以及选自下述通式(1)表示的化合物和碳数1～4的直链或支链状醇中的至少1种以上的化合物成分的蚀刻液组合物可以解决上述问题，至此完成了本发明。
[化1]
(式中，R1、R3各自独立地表示氢或碳数1～4的直链或支链状烷基，R2表示碳数1～4的直链或支链状亚烷基，n表示1～3的数)。
即，本发明提供一种蚀刻液组合物，其用于对包括氧化铟系膜和金属系膜的层叠膜一并进行蚀刻，其由包含以下物质的水溶液形成：
(A)高铁离子成分(下文有时简称为A成分)、
(B)氯化氢成分(下文有时简称为B成分)、和
(C)选自上述通式(1)表示的化合物和碳数1～4的直链或支链状醇的至少1种以上的化合物成分(下文有时简称为C成分)。
此外，本发明提供一种对包括氧化铟系膜和金属系膜的层叠膜一并进行蚀刻的蚀刻方法，其特征在于使用上述蚀刻液组合物。
发明效果
通过本发明的蚀刻液组合物可以实现以下效果：在对包括氧化铟 系膜和金属系膜的层叠膜一并进行蚀刻时，在氧化铟系膜和金属系膜之间不会产生大的台阶，包含氧化铟系膜和金属系膜的细线的宽度小，此外，可以直线性良好地进行蚀刻。
因此，本发明的蚀刻液组合物可特别适用于通过对ITO膜和金属系膜一并进行蚀刻来形成细线时所使用的蚀刻方法。
附图说明
图1是表示评价试验中L1、L2的关系的示意图。
具体实施方式
下面，具体说明本发明的实施方式。
首先，本说明书中所述的“氧化铟系膜”是指：只要是包含氧化铟的膜，就没有特殊限定，是包含选自例如氧化铟、铟-锡氧化物和铟-锌氧化物中的1种以上的膜的统称。
此外，本发明书中所述的“金属系膜”是指：只要是包含金属的膜，就没有特殊限定，是金属膜和/或合金膜，金属膜的金属选自例如铜、镍、钛、铬、银、钼、铝、铂和钯等，合金膜含有选自铜、镍、钛、铬、银、钼、铝、铂和钯的2种以上金属，是选自例如CuNi、CuNiTi、NiCr、Ag-Pd-Cu等合金膜中的1种以上的膜的统称。
本发明的蚀刻液组合物中使用的(A)高铁离子成分是构成本发明蚀刻液组合物的主剂的成分。用作高铁离子成分的化合物没有特殊限定，只要是可供给高铁离子的化合物即可，例如可举出：氯化铁(III)、溴化铁(III)、碘化铁(III)、硫酸铁(III)、硝酸铁(III)、醋酸铁(III)等，可以是无水物，也可以是水合物。上述可供给高铁离子的化合物可组合2种以上使用。
本发明的蚀刻液组合物中优选的(A)高铁离子的浓度可根据所期望的被蚀刻材料、即包括氧化铟系膜和金属系膜的层叠膜的厚度和宽度进行适宜调节，可以是0.1～15质量％，优选1～10质量％。(A)高铁离子的浓度小于0.1质量％时，得不到充分的蚀刻速度，因而不 优选。另一方面，(A)高铁离子浓度大于15质量％时，在使用上述通式(1)表示的化合物作为(C)成分的情况下，该化合物有时不溶，因而不优选。
本发明的蚀刻液组合物中使用的(B)氯化氢成分是构成本发明蚀刻液组合物的主剂的成分。
本发明的蚀刻液组合物中优选的(B)氯化氢成分的浓度根据所期望的被蚀刻材料、即包括氧化铟系膜和金属系膜的层叠膜的厚度和宽度进行适宜调节，可以是0.1～25质量％，优选1～20质量％。(B)氯化氢的浓度小于0.1质量％时，得不到充分的蚀刻速度，因而不优选。另一方面，(B)氯化氢的浓度大于25质量％时，不仅无法提高蚀刻速度，反而有时会产生装置部件的腐蚀等不良情况况，因而不优选。
本发明的蚀刻液组合物中使用的(C)选自上述通式(1)表示的化合物和碳数1～4的直链或支链状醇的至少1种以上的化合物，通过与(A)高铁离子成分和(B)氯化氢成分组合使用，可以在对包括氧化铟系膜和金属系膜的层叠膜一并进行蚀刻时，对本发明的蚀刻液组合物赋予：减少细线的宽度的效果、提高直线性的效果、抑制发生较大台阶的效果。
在本发明的蚀刻液组合物中有时使用的上述通式(1)中，作为R1和R3表示的氢或碳数1～4的直链或支链状烷基，例如可举出：氢、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、仲丁基、叔丁基、异丁基等，作为R2表示的碳数1～4的直链或支链状亚烷基，例如可举出：亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基、亚仲丁基、亚叔丁基、亚异丁基等。其中，作为R1和R3，优选氢、甲基、乙基、丙基、丁基等，作为R2，优选亚乙基、亚丙基等。
作为上述通式(1)表示的化合物的具体例，例如可举出：乙二醇单甲基醚、二甘醇单甲基醚、三甘醇单甲基醚、乙二醇单异丙基醚、二甘醇单异丙基醚、乙二醇单丁基醚、二甘醇单丁基醚、三甘醇单丁基醚、乙二醇单异丁基醚、二甘醇单异丁基醚、丙二醇单甲基醚、二丙二醇单甲醚、三丙二醇单甲基醚、丙二醇单丙基醚、二丙二醇单丙基醚、丙二醇单丁基醚、二丙二醇单丁基醚、三丙二醇单丁基醚、乙二醇二甲基醚、二甘醇二甲基醚、三甘醇二甲基醚、二甘醇甲基乙基醚、二甘醇二乙基醚、二甘醇二丁基醚、二丙二醇二甲基醚等二醇醚类，此外，作为碳数1～4的直链或支链状醇的具体例，例如可举出：甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、2-丁醇、异丁醇、叔丁醇等醇类。
进而，作为上述通式(1)表示的化合物，当使用下述通式(2)表示的化合物或碳数3～4的支链醇时，在氧化铟系膜和金属系膜之间产生的台阶小、细线的宽度小、可得到直线性良好的细线，因而优选。此外，在使用二丙二醇单甲醚或异丙醇的情况下，上述所示那样的效果特别高，因而特别优选。此外，本发明的蚀刻液组合物在用于使用树脂抗蚀剂的蚀刻工序时，若使用异丙醇，则对树脂抗蚀剂不会产生影响，特别优选。
予以说明，上述通式(1)表示的化合物和碳数1～4的直链或支链状醇可以组合2种以上使用。
[化2]
[式中，R1、R3及n与上述通式(1)中的R1、R3及n的定义相同。]
本发明的蚀刻液组合物中优选的(C)成分的浓度只要可根据所期望的被蚀刻材料、即包括氧化铟系膜和金属系膜的层叠膜的厚度和宽度进行适宜调节即可，为0.01～10质量％，优选0.1～5质量％。(C)成分的浓度低于0.01质量％时，无法显现出其配合效果，因而不优选，此外，即使超过10质量％，也看不到配合效果的进一步提高。
此外，本发明的蚀刻液组合物中，除了上述(A)成分、(B)成分和(C)成分以外，也可以在不损害本发明效果的范围内，配合公知的添加剂。作为该添加剂，可举出：蚀刻液组合物的稳定剂、各成分 的增溶剂、消泡剂、pH调节剂、比重调节剂、粘度调节剂、润湿性改良剂、螯合剂、氧化剂、还原剂、表面活性剂等，使用上述添加剂时的浓度通常分别在0.001质量％～10质量％的范围内。
予以说明，在本发明蚀刻液组合物的蚀刻速度过快的情况下，优选使用还原剂作为添加剂，具体可举出：氯化铜、氯化亚铁、铜粉、银粉等。予以说明，在添加还原剂的情况下，其浓度优选在0.01～10质量％的范围内。
本发明的蚀刻液组合物在对包括氧化铟系膜和金属系膜的层叠膜一并进行蚀刻时使用。该氧化铟系膜可以是1层，也可以是2层以上的层叠膜。此外，该金属系膜可以是1层，也可以是2层以上的层叠膜。对于包括该氧化铟系膜和金属系膜的层叠膜，金属系膜可以是氧化铟系膜的上层，也可以是下层，还可以是上层和下层。此外，在包括该氧化铟系膜和金属系膜的层叠膜中，氧化铟系膜和金属系膜可以交替层叠。
作为上述那样的具有包括氧化铟系膜和金属系膜的层叠膜的设备，例如可举出：液晶显示器、等离子体显示器、触摸面板、有机EL、太阳能电池、照明器具等，在对上述设备的电极和/或布线进行加工时，可以使用本发明的蚀刻液组合物。
作为使用本发明蚀刻液组合物对氧化铟系膜和金属系膜的层叠膜同时进行蚀刻的蚀刻方法，没有特殊限定，可使用公知的常规的蚀刻方法。例如可举出浸渍式、喷雾式、旋涂式的蚀刻法。其中，例如，通过浸渍式蚀刻法，对在PET基板上成膜有CuNi/Cu/ITO层的基材进行蚀刻时，可以通过将该基材浸渍在本发明的蚀刻液组合物中，在适当的蚀刻条件下进行浸渍后取出，由此，同时对PET基板上的CuNi/Cu/ITO层进行蚀刻。
蚀刻条件没有特殊限定，可以根据蚀刻对象的形状和膜厚等任意设定。例如，蚀刻温度优选为10℃～60℃，特别优选为30℃～50℃。蚀刻液组合物的温度有时会由于反应热而上升，因此，可根据需要利用公知的手段进行温度控制，以保持在上述温度范围内。此外，蚀刻 时间只要设定为使蚀刻对象完全被蚀刻所需的充分必要的时间，就没有特殊限定。例如，若是在电路基板上进行布线制造时的膜厚为 左右的蚀刻对象，则只要在上述温度范围内，进行0.2～5分钟左右的蚀刻即可。
实施例
下面通过实施例和比较例详细说明本发明，但应理解，本发明并不限定于此。
实施例1
使用表1所示的化合物作为(C)成分，以表2所示的配比配制蚀刻液组合物，得到本发明品1～19。予以说明，含量的余量是水。
[表1]
| 化合物A | 二丙二醇单甲醚 |
| 化合物B | 丙二醇单甲基醚 |
| 化合物C | 二甘醇单甲基醚 |
| 化合物D | 丁基丙二醇 |
| 化合物E | 二丙二醇单丁基醚 |
| 化合物F | 乙二醇 |
| 化合物G | 二丙二醇二甲基醚 |
| 化合物H | 乙醇 |
| 化合物I | 2-丙醇 |
[表2]
※1表示高铁离子浓度
※2表示亚铁离子浓度
比较例1
以表3所示的配比配制蚀刻液组合物，得到比较品1～5。予以说明，含量的余量是水。
[表3]
※3表示高铁离子浓度。
实施例2
使用液态正型抗蚀剂在CuNi/Cu/ITO/PET上形成宽75μm、开口部25μm的抗蚀图案而得到基板，将基板切割出长20mm×宽20mm的试验片。使用实施例1制备的本发明品1～19的蚀刻液组合物，在40℃、搅拌条件下，以浸渍方式对上述试验片进行1分钟的蚀刻处理。
比较例2
使用液态正型抗蚀剂在CuNi/Cu/ITO/PET上形成宽75μm、开口部25μm的抗蚀图案而得到基板，将基板切割出长20mm×宽20mm的试验片。使用比较例1制备的比较品1～5的蚀刻液组合物，在40℃、搅拌条件下，以浸渍方式对上述试验片进行1分钟的蚀刻处理。
评价试验
通过激光显微镜，对实施例2和比较例2中得到的细线，确认了细线的直线性、细线的宽度(L1)、以及ITO和Cu之间的台阶大小(L2)。细线的直线性通过确认细线侧面有无蛇行蜿蜒来评价。具体地，肉眼观察发现细线中有蛇行的评价为×、未发现蛇行的则评价为○。ITO和 Cu之间的台阶大小(L2)是通过对所得布线的单侧的ITO膜和Cu膜的线宽之差的绝对值进行计算而得到的值。结果如表4所示。
[表4]
| 组合物 | 直线性 | L1(μm) | L2(μm) |
| 比较品1 | × | 22.5 | 35.0 |
| 比较品2 | × | 39.2 | 19.6 |
| 比较品3 | × | 44.4 | 19.6 |
| 比较品4 | ○ | 57.1 | 14.6 |
| 比较品5 | × | 36.3 | 24.6 |
| 本发明品1 | ○ | 65.8 | 4.4 |
| 本发明品2 | ○ | 56.4 | 9.6 |
| 本发明品3 | ○ | 56.4 | 11.5 |
| 本发明品4 | ○ | 55.0 | 11.0 |
| 本发明品5 | ○ | 50.0 | 9.4 |
| 本发明品6 | ○ | 49.8 | 10.6 |
| 本发明品7 | ○ | 62.9 | 5.6 |
| 本发明品8 | ○ | 62.7 | 7.3 |
| 本发明品9 | ○ | 65.0 | 5.2 |
| 本发明品10 | ○ | 65.8 | 4.2 |
| 本发明品11 | ○ | 66.2 | 4.6 |
| 本发明品12 | ○ | 63.6 | 5.6 |
| 本发明品13 | ○ | 66.5 | 4.6 |
| 本发明品14 | ○ | 62.9 | 10.6 |
| 本发明品15 | ○ | 64.7 | 4.5 |
| 本发明品16 | ○ | 65.6 | 4.4 |
| 本发明品17 | ○ | 64.5 | 5.6 |
| 本发明品18 | ○ | 64.2 | 5.0 |
| 本发明品19 | ○ | 64.5 | 5.0 |
由表4的结果可知，比较品1、2、3、5得到了直线性较差的细线，与此相比，本发明品1～19全部可获得直线性良好的细线。此外，与比较品1～5相比，本发明品1～19可以获得更粗的布线，而不会产生大的台阶。
由此可知，本发明的蚀刻液组合物用于对氧化铟系膜和金属系膜一并进行蚀刻处理时，所得到的细线的细度小，且可以在氧化铟系膜和金属系膜之间不会产生大的台阶的情况下获得直线性良好的细线。
Claims (9)
1.蚀刻液组合物在用于对包括氧化铟系膜和金属系膜的层叠膜一并进行蚀刻中的应用，所述蚀刻液组合物由包含以下物质的水溶液形成，
(A)高铁离子成分、
(B)氯化氢成分、和
(C)选自下述通式(1)表示的化合物和碳数1～4的直链或支链状醇的至少1种以上的化合物成分，
式(1)中，R1、R3各自独立地表示氢或碳数1～4的直链或支链状烷基，R2表示碳数1～4的直链或支链状亚烷基，n表示1～3的数。
2.权利要求1所述的应用，其中，通式(1)表示的化合物为选自下述通式(2)表示的化合物或碳数3～4的支链状醇的至少1种以上的化合物成分，
式(2)中，R1、R3各自独立地表示氢或碳数1～4的直链或支链状烷基，n表示1～3的数。
3.权利要求1所述的应用，其中，所述(C)成分至少包含二丙二醇单甲醚或异丙醇。
4.权利要求2所述的应用，其中，所述(C)成分至少包含二丙二醇单甲醚或异丙醇。
5.权利要求1～4任一项所述的应用，所述蚀刻液组合物还含有选自稳定剂、(A)、(B)或(C)成分的增溶剂、消泡剂、pH调节剂、比重调节剂、粘度调节剂、润湿性改良剂、螯合剂、氧化剂、还原剂和表面活性剂中的1种或2种以上的添加剂。
6.权利要求5所述的应用，其中，所述添加剂为还原剂。
7.蚀刻方法，其为对包括氧化铟系膜和金属系膜的层叠膜一并进行蚀刻的蚀刻方法，作为蚀刻液组合物，其使用权利要求1～6任一项所述的应用中的蚀刻液组合物。
8.权利要求7所述的蚀刻方法，其中，所述氧化铟系膜为选自氧化铟膜、铟-锡氧化物膜以及铟-锌氧化物膜的1层以上的膜。
9.权利要求7或8所述的蚀刻方法，其中，所述金属系膜为包括金属膜和/或合金膜的1层以上的膜，所述金属膜的金属选自铜、镍、钛、铬、银、钼、铝、铂和钯，所述合金膜含有选自铜、镍、钛、铬、银、钼、铝、铂和钯的2种以上的金属。
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