專利名稱:蝕刻膏,其生產方法以及使用其形成圖案的方法
技術領域:
本發明涉及一種蝕刻膏,其制備方法,以及使用其形成圖案的方法。更具體地,本發明涉及可以實現精細線寬、提供優良的蝕刻性能以及較小地影響設備的蝕刻膏,其制備方法,以及使用其形成圖案的方法。
背景技術:
形成圖案的方法主要用于半導體設備以及平板顯示設備例如IXD、OLEDjP H)P。典型的形成圖案的方法使用光敏性材料(例如光致抗蝕劑)來完成,其中通過將光致抗蝕劑沉積在絕緣基材(如玻璃)或半導體材料的基材上形成的金屬層上來形成光致抗蝕劑層,緊接著通過光掩模進行曝光和顯影。然后,利用蝕刻溶液僅將金屬層蝕刻,并且使用剝離液去除光致抗蝕劑的圖案,使得基材上僅留有金屬圖案,由此形成圖案。使用光致抗蝕劑的這類金屬圖案形成方法導致復雜的制造方法,因為通過光致抗蝕劑的使用、烘焙、曝光以及顯影來形成圖案。特別地,需要在特定溫度下的軟烘焙過程以及在比軟烘焙溫度更高的溫度下的硬烘焙過程來烘焙所述光致抗蝕劑,由此使得該過程甚至更復雜。因此,典型的形成圖案的方法具有許多問題:例如較高的生產成本,由于廢棄的光致抗蝕劑污染物導致的環境污染,以及由殘留的光致抗蝕劑導致的缺陷。因此,開發了利用酸性化合物制備蝕刻膏的方法。但是,使用酸性化合物制備的蝕刻膏很難實現精細線寬,而且導致蝕刻效率降低和設備損壞。
發明內容
技術問題本發明的一個方面是提供可以實現精細線寬,提供良好的蝕刻性能,更少地影響設備的蝕刻膏,及其制備方法。本發明的另一個方面是提供具有良好的蝕刻穩定性的蝕刻膏,及其制備方法。本發明的又一個方面是提供能夠簡化形成圖案的方法以及可以容易地形成圖案的蝕刻膏,及其制備方法。本發明的又另一個方面是提供利用所述蝕刻膏來形成圖案的方法。應當理解的是,本發明并不局限于上述方面;并且由下面的描述,本領域技術人員可以清楚地理解本發明的其他方面、目標和特征。技術方案本發明的一個方面涉及一種蝕刻膏。所述蝕刻膏包括:(a)有機粘合劑;(b)磷酸;(C)含氮化合物;以及(d)溶劑。在此,所述(C)含氮化合物包括選自式I表示的胺類化合物和由式2表示的銨類化合物的至少一種。式I(R)n-N-Hm
(其中,R是Cl至C12烷基或者C6至C12取代的或未取代的芳基;n是I至3的整數;m是O至2的整數;并且n+m為3)式2(NH4+)kX_(其中,X是CO3或0H,并且k是I或2)所述(a)有機粘合劑可以是水溶性聚合物。在一個實施方式中,所述(a)有機粘合劑可以包括選自由以下組成的組中的至少一種:纖維素樹脂、黃原膠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、水溶性(甲基)丙烯酸樹脂、聚醚-多元醇、以及聚醚脲-聚氨酯。在一個實施方式中,所述(C)含氮化合物可以包括選自由以下組成的組中的至少一種:甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、十二烷胺、芐胺、氨水、碳酸銨、以及氨基甲酸銨。在一個實施方式中,所述(C)含氮化合物相對于所述(b)磷酸的摩爾比可以從I至 1.5。在一個實施方式中,蝕刻膏可以包括3_20被%的(a)有機粘合劑;15_50被%的(b)磷酸;0.5_20 1:%的(C)含氮化合物;以及余量的(d)溶劑。在一個實施方式中,蝕刻膏可以進一步包括選自由以下組成的組中的至少一種添加劑:有機酸、無機粒子、起泡劑、均化劑(流平劑)、表面活性劑、消泡劑、增稠劑、觸變劑、增塑劑、分散劑、粘度穩定劑、紫外穩定劑、抗氧化劑、偶聯劑等。在一個實施方式中,蝕刻膏可以具有5,OOOcP s至30,OOOcP s的粘度。
本專利的另一方面涉 及利用蝕刻膏來形成圖案的方法。所述方法包括將蝕刻膏印刷在蝕刻目標沉積在其上的基材上;干燥蝕刻膏;并且用水洗滌蝕刻膏從而形成圖案。在一個實施方式中,蝕刻目標可以是金屬或IT0。有益效果本發明提供了蝕刻板,其可以實現精細線寬、提供良好的蝕刻性能、較小地影響設備、提供良好的蝕刻穩定性、簡化形成圖案的方法、以及可以容易地形成圖案。本發明還提供了所述蝕刻膏的制備方法以及使用其形成圖案的方法。
圖1是根據本發明形成圖案方法的示意性流程圖。圖2是根據本發明形成圖案方法的流程圖。
具體實施例方式最優模式根據本發明的一個方面,蝕刻膏包括:(a)有機粘合劑;(b)磷酸;(C)含氮化合物;以及(d)溶劑。(a)有機粘合劑在本發明中,有機粘合劑用來提高粘度和流變性并且有利地選自水溶性聚合物。例如,有機粘合劑可以包括纖維素樹脂(包括甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素(HPC)、羧甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)、羧甲基羥乙基纖維素鈉、硝化纖維素等)、黃原膠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、水溶性(甲基)丙烯酸樹脂(包括通過具有親水性基團(例如羥基和羧基)的丙烯酸單體共聚合作用得到的丙烯酸聚合物)、聚醚-多元醇、以及聚醚脲-聚氨酯,但不限于此。這些材料可以單獨地或以其兩種或更多種的組合形式使用。有機粘合劑能夠以約3wt%至約20wt%,優選5 丨%至15wt%的量存在于蝕刻膏中。在有機粘合劑的這種范圍內,蝕刻膏可以顯示良好的可印刷性同時提高了圖案精度。(b)磷酸磷酸與胺化合物或銨化合物反應從而形成復合物,在約100°C至約250°C下將其分離從而具有蝕刻功能。因此,蝕刻膏可以穩定地并且有效地顯示蝕刻功能。有利地可以使用具有約80%以上濃度的磷酸。磷酸能夠以約15wt*%至約50wt*%,優選20wt*%至45wt*%的量存在于蝕刻膏中。在磷酸的這個范圍內,蝕刻膏可以顯示良好的蝕刻性能并且較小地影響設備。更優選地,磷酸以25界七%至45wt%的量存在。在一個實施方式中,磷酸(b)相對于含氮化合物(C)的比率((b):(c))可以為5-15:1,優選5-10:1(按重量計)。在這個比率范圍內,蝕刻膏可以顯示優異的蝕刻性能。(C)含氮化合物在本發明中,含氮化合物可以包括選自胺化合物和銨化合物的至少一種。胺化合物可以由式I表示。
式I(R)n-N-Hm(其中,R是Cl至C12烷基或者C6至C12取代的或未取代的芳基;n是I至3的整數;m是0至2的整數;n+m為3)優選地,n為I或2,m為I或2。胺化合物的實例可以包括甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、十二烷胺、芐胺,但不限于此。這些胺可以單獨地或者其兩種或更多種結合地使用。式2(NH4+) kX_(其中,X是 CO3 或 0H,k 是 I 或 2)。銨化合物的實例可以包括氨水、碳酸銨、以及氨基甲酸銨,但不限于此。這些銨化合物可以單獨地或其兩種或更多種結合地使用。在另一個實施方式中,可以使用胺化合物和銨化合物的混合物。胺化合物和銨化合物與磷酸反應從而形成復合物,在約10(TC至250°C下將其分離從而具有蝕刻功能。在一個實施方式中,含氮化合物相對于磷酸的摩爾比可以在1-1.5的范圍內。在此范圍內,可以中和蝕刻膏,而不降低可印刷性。優選地,磷酸相對于含氮化合物的摩爾比為 1:1.1-1:1.3。(c)含氮化合物能夠以0.5wt %至20wt %,優選Iwt %至15wt %,更優選3wt %至10wt%的量存在于蝕刻膏中。在此范圍內,蝕刻膏可以顯示優異的蝕刻性能并且較少地影響設備。在一些實施方式中,(c)含氮化合物能夠以4 1:%至9.5wt%的量存在。(d)溶劑
對于溶劑來說,只要不會顯著地降低蝕刻膏的水溶性,可以不受限制地使用任何溶劑。溶劑的實例可以包括水、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、乙二醇丁醚、碳酸亞丙酯、乙二醇、N-甲基-2-吡啶酮、單乙酸乙二醇酯、二乙二醇、乙酸二乙二醇酯、四乙二醇、丙二醇、丙二醇單甲醚、丙撐二醇(1,3-丙二醇,trimethylene glycol)、二乙酸甘油酯、己二醇、二丙二醇、辛二醇、1,2,6_己三醇、以及甘油,但不限于此。這些溶劑可以單獨地或其兩種或更多種結合地使用。溶劑的量可以在使用中明確地確定,并可以調節以有助于調節粘度。在一些實施方式中,溶劑能夠以20wt*%至80wt*%,優選25wt*%至60wt*%,更優選25wt*%至50wt*%的量存在于蝕刻骨中。在一個實施方式中,蝕刻膏可以進一步包括常用添加劑以改善流動性、加工性能和穩定性(根據需要)。添加劑包括有機酸、無機粒子、起泡劑、均化劑(流平劑)、表面活性劑、消泡劑、增稠劑、觸變劑、增塑劑、分散劑、粘度穩定劑、紫外穩定劑、抗氧化劑、偶聯劑等。這些添加劑可以單獨地或其兩種或更多種結合地使用。這些添加劑是本領域已知的,并且因此對于本領域技術人員來說可商購,并且其實例和說明將在此省略。有機酸可以包括乳酸、醋酸、丙二酸及檸檬酸。有機酸能夠以0.^^%至10wt%,優選Iwt %至5 1:%的量存在于蝕刻膏中。無機粒子可以包括二氧化硅、炭黑、鈷顏料、鐵顏料、以及二氧化鈦。無機粒子能夠以Iwt%至15wt*%,優選5wt*%至IOwt%的量存在于蝕刻膏中。制備根據本發明的蝕刻膏的方法包括:通過將(a)有機粘合劑溶解在(d)溶劑中來制備粘合劑溶液;并將(b)磷酸以及(C)選自由式I表示的胺化合物和式2表示的銨化合物的至少一種化合物添加到溶液中以與其進行反應。在室溫下,根據本發明 制備的蝕刻膏可以具有5,OOOcP s至30,OOOcP S,優選10,OOOcP *s至25,OOOcP s的粘度。在這個粘度范圍內,蝕刻膏可以容易地分散且顯示良好的可印刷性。可以使用Brookfield粘度計LVDV 11+(#14心軸(spindle), 120rpm)來測
量粘度。本發明的另一方面涉及使用蝕刻膏來形成圖案的方法。圖1是根據本發明形成圖案方法的示意性流程圖,而圖2是根據本發明形成圖案方法的流程圖。如在此所示,將蝕刻目標20沉積在基材30上從而制備蝕刻目標20沉積在其上的基材30 (步驟a)。在一個實施方式中,蝕刻目標可以是金屬或IT0。金屬可以包括氧化鋪錫(ATO)、鋁、或類似物,但不限于此。通過真空沉積作用使用金屬目標來沉積物體達到數埃(A)至數納米(nm)來進行沉積。然后,將蝕刻膏10印刷在基材上(步驟b)。可以通過絲網印刷、膠版印刷、噴墨印刷、或者涂覆(但不限于此)來印刷蝕刻膏10。然后,將印刷的蝕刻膏10干燥。干燥可以在100°C至250°C的帶式烘箱或箱式烘箱中進行。在這個溫度范圍內,蝕刻膏顯示出蝕刻功能,同時酸與復合物彼此分離。優選地,干燥溫度為160°C至230°C。干燥之后,蝕刻膏10可以保留在室溫下持續5至60分鐘。然后,洗滌干燥的蝕刻膏從而從基材上將蝕刻膏去除,對蝕刻膏已經放置的區域進行蝕刻處理,由此形成圖案(步驟c)。在一個實施方式中,可以通過用水洗除來去除蝕刻膏。在另一個實施方式中,可以使用顯影劑通過顯影機來去除蝕刻膏。
下面,由以下實施例和比較實施例可以更好地理解本發明。應當理解的是,提供這些實施例僅用于說明,而不應以任何形式解釋為限制本發明的范圍。本領域技術人員清楚的細節描述將被省略。發明模式實施例實施例1-5和比較實施例1:蝕刻膏的制備在2°C至5°C下將羥丙基纖維素(L-1ND,Ashland Inc.)溶解在蒸餾水中持續2個小時,同時在2,000印111下攪拌,并加熱至室溫,將匪?(41(11^(* C0.)加入可其中,由此制備有機粘合劑溶液。然后,將二氧化硅(A200,Degussa GmBH)、發泡劑(Expancel WU40, AkzoNobel N.V)、醋酸(Aldrich C0.)、以及均化劑(BYK Chemical Company, BYK-333)加入已制備的溶液,由此使用玻珠研磨機來制備蝕刻膏。將85%的磷酸溶液逐滴加入蝕刻膏,同時攪拌蝕刻膏,接種滴加氨水并且攪拌3個小時,由此制備蝕刻膏。相應的組分列于表I中。表I
權利要求
1.一種蝕刻膏,包括:(a)有機粘合劑;(b)磷酸;(C)含氮化合物;以及(d)溶劑。所述(c)含氮化合物包含選自由式I表示的胺類化合物和由式2表示的銨類化合物中至少一種: [式I] (R) n-N-Hm (其中,R是Cl至C12烷基或者C6至C12取代的或未取代的芳基;11是1至3的整數;m是O至2的整數;并且n+m為3); [式2] (NH4+) kX_ (其中,X是CO3或OH,k是I或2)。
2.根據權利要求1所述的蝕刻膏,其中所述(a)有機粘合劑是水溶性聚合物。
3.根據權利要求1所述的蝕刻膏,其中所述(a)有機粘合劑包括選自由以下組成的組中的至少一種:纖維素樹脂、黃原膠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、水溶性(甲基)丙烯酸樹月旨、聚醚-多元醇、以及聚醚脲-聚氨酯。
4.根據權利要求1所述的蝕刻膏,其中所述(c)含氮化合物包括選自由以下組成的組中的至少一種:甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、十二烷胺、芐胺、氨水、碳酸銨、以及氨基甲酸銨。
5.根據權利要求1所述的蝕刻膏,其中所述(c)含氮化合物相對于所述(b)磷酸的摩爾比為I至1.5。
6.根據權利要求1所述的蝕刻膏,其中所述蝕刻膏包括3-20wt%的所述(a)有機粘合劑;15-50wt%的所述(b)磷酸;0.5-20wt%的所述(c)含氨化合物;以及余量的所述(d)溶劑。
7.根據權利要求1所述的蝕刻膏,進一步包括:選自由以下組成的組中的至少一種添加劑:有機酸、無機粒子、起泡劑、表面活性劑、均化劑、消泡劑、增稠劑、觸變劑、增塑劑、分散劑、粘度穩定劑、紫外穩定劑、抗氧化劑、以及偶聯劑。
8.根據權利要求1所述的蝕刻膏,其中所述蝕刻膏具有5,OOOcP-S至30,OOOcP -s的粘度。
9.一種形成圖案的方法,包括:將根據權利要求1至8中任一項所述的蝕刻膏印刷到蝕刻目標沉積到其上的基材上;干燥所述蝕刻膏;并且用水洗滌所述蝕刻膏從而形成圖案。
10.根據權利要求9所述的形成圖案的方法,其中所述蝕刻目標為金屬或IT0。
全文摘要
本發明的蝕刻膏包括:(a)有機粘合劑;(b)磷酸;(c)含氮化合物;以及(d)溶劑,并且所述(c)含氮化合物是選自胺類化合物或銨類化合物的一種或多種這類化合物。所述蝕刻膏可實現精細的線寬、具有優良的蝕刻特性,并且可以改善由蝕刻膏引起的對于設備的損害。
文檔編號C23F1/10GK103210058SQ201180052357
公開日2013年7月17日 申請日期2011年3月11日 優先權日2010年12月15日
發明者沈在俊 申請人:第一毛織株式會社