[发明专利]湿法刻蚀系统及湿法刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体显示领域，具体地，涉及湿法刻蚀系统及湿法刻蚀方法。

背景技术

在半导体显示领域中，常见的阵列基板所用的金属导线为Mo、Al或其合金。阵列基板的性能与其所用的导线材料有很大相关性。随着显示终端大尺寸，高分辨率及驱动频率高速化的发展及要求，常规金属导线(如Mo、Al或其合金)因电阻率较高，已无法满足电路设计需求。而Cu导线由于相对于常规金属导线具有较低的电阻率及良好的抗电迁移能力，因此吸引了越来越多的关注。目前在制备基于Cu导线的阵列基板时，多采用湿法刻蚀的方法，刻蚀Cu以形成阵列基板的导线等结构。

然而，目前的湿法刻蚀系统以及湿法刻蚀方法仍有待改进。

发明内容

本发明是基于发明人的以下发现而做出的：

目前采用刻蚀液对Cu进行湿法刻蚀时，常出现不同刻蚀批次的刻蚀效果不一致，刻蚀系统的稳定性较差，进而对最终获得的阵列基板的电学性能造成负面影响。发明人经过深入研究以及大量实验发现，这主要是由于目前常用的Cu刻蚀液，多为双氧水系刻蚀液，其与Cu反应进行刻蚀的原理如下：

Cu+H₂O₂+2H⁺→Cu²⁺+2H₂O

出于节约成本的考虑，刻蚀后的刻蚀液多被回收循环利用。此时刻蚀后形成的铜离子(Cu²⁺)混入刻蚀后的刻蚀液中，而铜离子在未达到饱和浓度之前，会催化加速双氧水与Cu反应的速率，因此造成刻蚀过程中Cu刻蚀速率的加快，导致不同批次的刻蚀产品刻蚀程度不能统一。虽然这一问题可以通过在刻蚀过程中，人工向刻蚀液中添加铜粉(刻蚀液溶解Cu以提高铜离子浓度至饱和)得到一定程度的缓解，然而人工添加铜粉不仅耗时耗力，且不利于湿法刻蚀系统实现全自动化。并且，添加铜粉之后，生产的铜离子会催化双氧水的分解，生成氧气，因此造成储液罐中的气压增加，也不利于安全生产。

本发明旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中的至少之一。

有鉴于此，在本发明的一个方面，本发明提出了一种湿法刻蚀系统。根据本发明的实施例，该系统包括：刻蚀液储存装置，所述刻蚀液储存单元包括刻蚀液储罐、刻蚀液出口以及刻蚀液回收口，所述刻蚀液出口以及所述刻蚀液回收口设置在所述刻蚀液储罐上；刻蚀装置，所述刻蚀单元分别与所述刻蚀液出口以及所述刻蚀液回收口相连，用于利用所述刻蚀液储罐中的刻蚀液对待刻蚀件进行刻蚀处理；以及金属离子调节装置，所述金属离子调节装置与所述刻蚀液储存装置相连，用于调节所述刻蚀液中的金属离子浓度。该系统可以实现刻蚀液中金属离子(如Cu离子)浓度的自动调节，可以实现湿法刻蚀的全程自动化处理，且对于不同批次的待处理件的刻蚀效果可以保持统一，进而有利于提高利用该系统进行湿法刻蚀的效率以及效果。

根据本发明的实施例，所述刻蚀装置包括：喷淋单元，所述喷淋单元与所述刻蚀液出口相连，所述喷淋单元包括多个喷嘴，所述多个喷嘴用于喷淋所述刻蚀液；传输单元，所述传输单元设置在所述喷淋单元的下方，所述传输单元用于放置并输送待刻蚀件；以及刻蚀液回收单元，所述刻蚀液回收单元设置在所述传输单元下方且与所述刻蚀液回收口相连，用于回收所述刻蚀液。由此，可以实现刻蚀后剩余刻蚀液的回收，有利于降低生产成本。

根据本发明的实施例，所述刻蚀装置进一步包括：刻蚀液供给管路，所述刻蚀液供给管路分别与所述喷淋单元以及所述刻蚀液储存装置相连，所述刻蚀液供给管路上设置有泵、阀门、流量计以及温度计。由此，可以为刻蚀液供给提供动力，并对供给至刻蚀装置中的刻蚀液的流量、温度进行调节，从而有利于进一步提高利用该系统进行湿法刻蚀的效率以及效果。

根据本发明的实施例，所述金属离子调节装置包括：金属离子检测器，所述金属离子检测器与所述刻蚀液储罐相连，用于检测所述刻蚀液储罐中所述刻蚀液的所述金属离子浓度；刻蚀液循环管路，所述刻蚀液循环管路的两端分别与所述刻蚀液储罐相连；金属离子添加单元，所述金属离子添加单元设置在所述刻蚀液循环管路上；控制单元，所述控制单元分别与所述金属离子检测器以及所述刻蚀液循环管路相连，用于基于所述金属离子检测器的检测结果，控制所述刻蚀液循环管路与所述刻蚀液储罐之间的液体连通或断开。由此，可以实现对刻蚀液中金属离子浓度的自动化调节，从而有利于进一步提高利用该系统进行刻蚀的效率以及效果。

根据本发明的实施例，所述金属离子添加单元包括涂覆有金属粉的滤膜。由此，可以在刻蚀液流经该滤膜时实现铜离子的添加，有利于简化金属离子添加单元。