CN102277573A - 液晶显示屏用铬蚀刻液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶显示屏用铬蚀刻液及其制备方法。该蚀刻液，包括硝酸铈铵、邻氟苯甲酸、双氧水和水。所述硝酸铈铵占所述蚀刻液总重的5-30％，优选10-25％，更优选20％；所述邻氟苯甲酸占所述蚀刻液总重的0.1-10％，优选1-5％；所述双氧水占所述蚀刻液总重的1-15％，优选5-10％；余量为所述水。本发明提供的蚀刻液，能够在不发生抗蚀涂层渗透的情况下进行蚀刻，显著提高铬金属膜的蚀刻速度，具有蚀刻速度可控性，有效抑制抗蚀保护层的劣化，得到表面平坦光滑的铬金属膜配线，具有重要的应用价值。

Description

液晶显示屏用铬蚀刻液及其制备方法

技术领域

本发明涉及液晶显示屏用铬蚀刻液及其制备方法。

背景技术

薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)因其反应速度快、对比度好、可视角度大、色彩丰富等优点，作为当下各类数码显示器中的主流产品，广泛应用于笔记本电脑、液晶电视等方面，受到越来越多用户的青睐。薄膜晶体管是薄膜晶体管液晶显示器中的关键器件，其性能好坏对最终液晶显示器产品的性能具有决定性作用。其制造工艺就是根据器件的光学和电学特性要求，在玻璃基板上制造不同的薄膜，并根据设计要求对不同的薄膜进行加工，形成有规则排列的特定的电子学器件——薄膜晶体管列阵。薄膜晶体管列阵制造的主要工艺包括基板清洗、成膜、光刻、检查修复等基本步骤。其中核心工艺是光刻。在液晶显示装置的制造过程中，在玻璃基板表面需要通过多次光刻的过程进行多层布线。一般来说，一次完整的光刻过程需要由以下步骤组成。

1、清洗与金属镀膜工艺。玻璃基板投入，清洗、干燥工艺，用清洗机清洗玻璃基板，并烘干；溅射金属膜，作为电极材料。

2、涂胶工艺：用涂胶机在处理好的金属膜上涂布紫外感光的光致抗蚀剂。光致抗蚀剂膜厚度一般控制在(15000±500)

左右。

3、光致抗蚀剂固化工艺：前烘工艺、高温烘焙、固化光光致抗蚀剂。

4、曝光工艺：紫外线通过具有栅极图形的掩模板照射光致抗蚀剂。有图形的部分挡住UV光，被紫外照射的光致抗蚀剂发生化学反应变软(正性光致抗蚀剂)。

5、显影工艺：用显影液除去光致抗蚀剂软化的部分。

6、后烘工艺：对显影液处理后的玻璃基板进行高温烘焙。

7、蚀刻工艺：蚀刻分湿刻和干刻两种工艺类型。前者是用腐蚀液对金属进行处理，除去不需要的部分，后者是用减压下的气体放电形成等离子体与金属反应。

8、剥离工艺：剥离也分湿法和干法。前者是用剥离液除去形成图形时使用的光致抗蚀剂；后者是在减压条件下，用氧气或臭氧或UV使光致抗蚀剂氧化并挥发而除去，又称灰化。

铬金属膜即可以用来作为其他金属的中间层、保护层，也可以单独附着在基板上，做栅电极。其加工方便，可以通过蚀刻技术得到各种复杂的铬金属膜图形。另外铬的储量丰富，价格便宜，所以在液晶显示装置的中，金属铬因其优良的电导性、热稳定性、耐腐蚀、耐氧化、与其他金属具有很好的附着性且价格低廉等优点而广泛用于薄膜晶体管液晶显示器制造中的电极、布线材料。

目前的铬金属膜蚀刻液中一般均存在组分硝酸。这类蚀刻液对铬金属膜蚀刻时主要存在的缺点有：蚀刻速度慢，导致光致抗蚀剂长时间浸泡于蚀刻液中，将会使部分光致抗蚀剂脱落，导致部分金属走线蚀刻效果不佳；对不需要进行蚀刻的抗蚀涂层与铬金属膜界面上也有因蚀刻液渗入所致的蚀刻痕导致不需蚀刻部分的铬金属膜表面粗糙。

发明内容

本发明的目的是提供一种液晶显示屏用铬蚀刻液及其制备方法。

本发明提供的铬蚀刻液，包括硝酸铈铵、邻氟苯甲酸、双氧水和水。

所述蚀刻液也可只由上述组分组成。

其中，所述硝酸铈铵占所述蚀刻液总重的5-30％，优选10-25％，更优选20％；硝酸铈铵是稀土铈基系列产品，橘红色颗粒状晶体，其在酸性条件下有非常强的氧化性，广泛用于电子工业和IT产业，特别是制造集成电路时铬的蚀刻中。

所述邻氟苯甲酸占所述蚀刻液总重的0.1-10％，具体可为2-5％、2-4％、2-3％、3-5％、3-4％或4-5％，优选1-5％；邻氟苯甲酸提供的酸性环境，可以引起硝酸铈铵与铬金属膜的蚀刻反应，并且可以通过其用量对反应速度进行调节以满足对蚀刻速度的不同要求；另外邻氟苯甲酸的使用可以增加蚀刻液和金属的亲密性，改善蚀刻液对光致抗蚀剂的亲和力，能有效抑制对不需要进行蚀刻的抗蚀涂层与铬金属膜界面上也有因蚀刻液渗入所致的蚀刻痕引起不需蚀刻部分的铬金属膜表面粗糙，从而得到具有表面平坦光滑的铬金属膜配线。

所述双氧水占所述蚀刻液总重的1-15％，具体可为7-10％、8-10％、9-10％、7-8％、7-9％或8-9％，优选5-10％；双氧水可以有效提高蚀刻速度，不但极大提高了生产效率，也能有效避免因蚀刻速度慢，导致光致抗蚀剂长时间浸泡于蚀刻液中，将会使部分光致抗蚀剂脱落，导致部分金属走线蚀刻效果不佳的现象，从而大大的提高良品率。

余量为所述水。所述水具体可以是自来水、软水或去离子水，优选去离子水。由于蚀刻过程中会产生大量的离子及杂质，所以对水没有硬性的要求，常用的自来水或是软水就可以使用。但考虑到不同地方水质的不同，有可能引起对蚀刻液组合物难以预料的影响，所以优选去离子水。

更优选的，上述本发明提供的蚀刻液，可为如下质量份组分的蚀刻液a至蚀刻液i：

蚀刻液a：硝酸铈铵20份、邻氟苯甲酸1-5份、双氧水5-10份和水67-71份；

蚀刻液b：硝酸铈铵20份、邻氟苯甲酸1-4份、双氧水5-10份和水67-71份；

蚀刻液c：硝酸铈铵20份、邻氟苯甲酸3-5份、双氧水5-10份和水67-71份；

蚀刻液d：硝酸铈铵20份、邻氟苯甲酸1-5份、双氧水8-10份和水67-71份；

蚀刻液e：硝酸铈铵20份、邻氟苯甲酸4-5份、双氧水5-10份和水67-71份；

蚀刻液f：硝酸铈铵20份、邻氟苯甲酸1-5份、双氧水8-10份和水70-71份；

蚀刻液g：硝酸铈铵20份、邻氟苯甲酸1-5份、双氧水8-10份和水67-71份；

蚀刻液h：硝酸铈铵20份、邻氟苯甲酸1-4份、双氧水8-10份和水70-71份；

蚀刻液i：硝酸铈铵20份、邻氟苯甲酸3-5份、双氧水8-10份和水67-71份。

本发明提供的制备上述蚀刻液的方法，包括如下步骤：将所述硝酸铈铵、邻氟苯甲酸、双氧水和水混匀，得到所述蚀刻液。

所述水为去离子水。其中，所述硝酸铈铵占所述蚀刻液总重的5-30％，优选10-25％，更优选20％；所述邻氟苯甲酸占所述蚀刻液总重的0.1-10％，具体可为2-5％、2-4％、2-3％、3-5％、3-4％或4-5％，优选1-5％；所述双氧水占所述蚀刻液总重的1-15％，具体可为7-10％、8-10％、9-10％、7-8％、7-9％或8-9％，优选5-10％；余量为所述水。

为了除去蚀刻液中粒径大于0.2μm的杂质粒子，所述制备蚀刻液的方法，还包括如下步骤：在所述混匀步骤之后，将所述蚀刻液过滤。所述过滤步骤中，滤网孔径不大于0.2μm，优选0.2μm。

上述本发明提供的蚀刻液在蚀刻铬金属膜中的应用，尤其是在蚀刻液晶显示屏用铬金属膜中的应用，也属于本发明的保护范围。

本发明提供的蚀刻液，能够在不发生抗蚀涂层渗透的情况下进行蚀刻，显著提高铬金属膜的蚀刻速度，具有蚀刻速度可控性，有效抑制抗蚀保护层的劣化，得到表面平坦光滑的铬金属膜配线，具有重要的应用价值。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原料如无特别说明均能从公开商业途径而得。下述实施例中所用硝酸铈铵均购自淄博瑞博康稀土材料有限公司，邻氟苯甲酸均购自衢州明锋化工有限公司，双氧水均购自淮南市扬淮化工有限公司。

实施例1

将20重量份的硝酸铈铵、5重量份的邻氟苯甲酸、5重量份的双氧水和70重量份的去离子水混匀后，用0.2μm孔径的滤网进行过滤，得到本发明提供的铬蚀刻液。

按照与上完全相同的步骤，仅将上述各原料按照表1所示进行替换，得到实施例2-8和比较例1-6提供的铬蚀刻液。

按照如下方法对上述铬蚀刻液进行铬金属膜的蚀刻率测定：

在玻璃基板上采用溅射法制备铬金属膜，使膜厚达到450nm后，在该铬金属膜上涂布抗蚀涂层得到抗蚀涂层图案。将该基板在50℃下浸入表1所示蚀刻液中蚀刻1分钟后水洗并干燥，剥离抗蚀涂层后，用触针式段差计测定蚀刻量，并按照如下公式计算蚀刻率(单位nm/min)：蚀刻率＝蚀刻量/蚀刻时间。

按照如下方法对上述铬蚀刻液进行铬金属膜的蚀刻面的表面平滑以及抗蚀涂层的渗透观察：

在玻璃基板上采用溅射法制备铬金属膜，使膜厚达到450nm。在该铬金属膜上涂布抗蚀涂层得到抗蚀涂层图案。将该基板在50℃下以从蚀刻率计算出的蚀刻时间的1.2倍对该基板进行蚀刻，蚀刻完毕后水洗并干燥，剥离抗蚀涂层后，用电子显微镜(SEM)观察铝膜的蚀刻面的表面平滑以及抗蚀涂层的渗透的状态。

所得结果均列于表1中。

表1、蚀刻液组成及蚀刻效果列表

⊙-无缺陷

×-有缺陷

由表1可知，本发明提供的蚀刻液，与一般铬蚀刻液相比，具有较快的蚀刻速度，有效减少了蚀刻时间，解决了因光致抗蚀剂长时间浸泡于蚀刻液中，将会使部分光致抗蚀剂脱落，导致部分金属走线蚀刻效果不佳的问题；并且该蚀刻液的蚀刻速度相对稳定，不会引起表面粗糙以及蚀刻液向抗蚀涂层渗透的现象，得到了优异平坦性、平滑性的铬金属膜，提高了产品良率；另外邻氟苯甲酸的含量，对蚀刻速度可以适当控制，这样通过调节蚀刻液混合物中邻氟苯甲酸的含量，满足不同顾客对蚀刻速度的要求。

从比较例可知，不含邻氟苯甲酸的蚀刻液(比较例1和3)，由于没有酸性环境，蚀刻效率大大的降低，邻氟苯甲酸的含量太低时(比较例4)，也不能有效改善蚀刻液对光致抗蚀剂的亲和力，导致蚀刻液向抗蚀涂层渗透，引起不需蚀刻的铬金属膜表面粗糙，良品率降低；双氧水的使用量在更优选范围内时，能有效提高蚀刻速度，含量过高时，引起蚀刻速度的不稳定，导致表面粗糙。

由以上结果可以确认，本发明提供的蚀刻液，能够将铬金属膜膜控制性良好且不发生抗蚀涂层渗透的情况下进行蚀刻，从而高效地得到表面平坦光滑的金属膜配线。

Claims (10)

1.一种蚀刻液，包括硝酸铈铵、邻氟苯甲酸、双氧水和水。

2.根据权利要求1所述的蚀刻液，其特征在于：所述蚀刻液是由硝酸铈铵、邻氟苯甲酸、双氧水和水组成。

3.根据权利要求1或2所述的蚀刻液，其特征在于：所述水为去离子水。

4.根据权利要求1-3任一所述的蚀刻液，其特征在于：所述硝酸铈铵占所述蚀刻液总重的5-30％，优选10-25％，更优选20％；

所述邻氟苯甲酸占所述蚀刻液总重的0.1-10％，优选1-5％；

所述双氧水占所述蚀刻液总重的1-15％，优选5-10％；

余量为所述水。

5.一种制备权利要求1-4任一所述蚀刻液的方法，包括如下步骤：将所述硝酸铈铵、邻氟苯甲酸、双氧水和水混匀，得到所述蚀刻液。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述水为去离子水。

7.根据权利要求5或6所述的蚀刻液，其特征在于：所述硝酸铈铵占所述蚀刻液总重的5-30％，优选10-25％，更优选20％；

所述邻氟苯甲酸占所述蚀刻液总重的0.1-10％，优选1-5％；

所述双氧水占所述蚀刻液总重的1-15％，优选5-10％；

余量为所述水。

8.根据权利要求5-7任一所述的方法，其特征在于：所述制备权利1-4任一所述蚀刻液的方法，还包括如下步骤：在所述混匀步骤之后，将所述蚀刻液过滤。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述过滤步骤中，滤网孔径不大于0.2μm，优选0.2μm。

10.权利要求1-4任一所述蚀刻液在蚀刻铬金属膜中的应用。