CN102629549B - 一种湿法刻蚀设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿法刻蚀设备及方法，用于提高湿法刻蚀系统的工艺工程能力，降低出现产品不良的概率。其中，所述湿法刻蚀设备包括多个并列的腔体压力喷射单元(30)，每一个腔体压力喷射单元(30)包括传动轮(301)、调节装置(302)、并排设置的多个腔体(303)以及设置在腔体(303)上的喷嘴(304)，其中：所述传动轮(301)，用于放置待刻蚀基板；所述腔体(303)，用于在预设的刻蚀时间内，将药液通过所述喷嘴(304)压出，溅射到所述待刻蚀基板上；所述调节装置(302)，用于在所述腔体(303)将药液通过所述喷嘴(304)压出之前，调节药液的压力和流量达到预设的工艺条件。

Description

一种湿法刻蚀设备及方法

技术领域

本发明涉及平板显示技术领域，尤其涉及一种湿法刻蚀设备及方法。

背景技术

目前，在平板显示(FPD，Flat Panel Display)技术中，由于液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)具备轻薄短小、大幅节省摆放空间等优点，已经逐渐取代阴极射线管显示器(CRT，Cathode Ray Tube)，成为主流的显示器。在各种类型的LCD中，薄膜场效应晶体管液晶显示器(TFT-LCD，Thin FilmTransistor-Liquid Crystal Display)是有源矩阵类型液晶显示器的一种，TFT-LCD性能优良，适合大规模的自动化生产，且原材料成本低廉，因此在LCD中占据重要地位。

TFT-LCD的制造工艺包括以下几部分：TFT-LCD阵列基板制成；在彩色滤光片基板上形成彩色滤光图案及ITO导电层；用两块基板形成液晶盒；安装外围电路、组装背光源等的模块组装。而TFT-LCD阵列基板制成又大体分为成膜、光刻、刻蚀三大工艺。刻蚀工艺包括湿法刻蚀和干法刻蚀，湿法刻蚀是通过对对象材料(一般为金属导电膜)与药液之间的化学反应，对对象材料进行刻蚀；干法刻蚀主要是指利用低压放电产生的等离子体中的离子或游离基与材料发生化学反应或通过轰击等物理作用进行刻蚀。经过刻蚀工艺，光刻工程显影后没有被光阻覆盖的膜层部分去除，形成最终需要的线路图形。

目前，在TFT-LCD阵列基板制成中，湿法刻蚀用来对基板金属层进行刻蚀。对于不同产品，考虑到线宽尺寸以及电导率等方面的问题，同一功能层膜(例如栅氧层(Gate)、SD层或像素层(ITO))会使用不同的金属配比及厚度来成膜，以求达到最佳的光电学性质，这样对于金属膜层的刻蚀提出了更高的要求。如图1所示，为现有的湿法刻蚀系统结构示意图，主要包括：供给存储设备11，中间子系统12、刻蚀设备13。湿法刻蚀系统有两种工作模式，一种为浸泡模式，一种为喷射模式，两种模式可以通过湿法刻蚀系统自身的可编程逻辑控制器(PLC，Programmable Logic Controller)子系统进行工作模式转换。其中，当湿法刻蚀系统工作于喷射模式时，中间子系统12将药液从供给存储设备11中抽取到刻蚀设备13中，由刻蚀设备13完成对基板的刻蚀。具体的，如图2所示，刻蚀设备包括：药液腔21，喷头22，传动轮23。当湿法刻蚀系统工作于喷射模式时，中间子系统12从供给存储设备11中抽取药液至药液腔21中，在PLC控制子系统的控制下，在预设的刻蚀时间内，通过喷头22向放置在传动轮23上的基板喷射药液。当刻蚀时间充足时，基板可以在传动轮23的带动下在一定的区域内做往复运动。对于基板刻蚀后形貌，要求主要包括产品线宽和产品坡度角尽可能达到预设的工艺条件。目前，湿法刻蚀工艺采用单一关键参数-刻蚀时间来控制刻蚀后形貌，由于控制参数唯一，虽然线宽条件能够达到工艺要求，但是，产品坡度角在目前的刻蚀方法下无法达到产品工艺要求，从而降低了湿法刻蚀系统的工艺工程能力，提高了出现产品不良的概率。

发明内容

为了使得在湿法刻蚀过程中，提高湿法刻蚀系统的工艺工程能力，降低出现产品不良的概率，本发明实施例提供了一种湿法刻蚀设备及方法。

本发明实施例提供一种湿法刻蚀设备，包括多个腔体压力喷射单元(30)，每一个腔体压力喷射单元(30)包括传动轮(301)、调节装置(302)、并排设置的多个腔体(303)以及设置在腔体(303)上的喷嘴(304)，其中：

所述传动轮(301)，用于放置待刻蚀基板；

所述腔体(303)，用于在预设的刻蚀时间内，将药液通过所述喷嘴(304)压出，溅射到所述待刻蚀基板上；

所述调节装置(302)，用于在所述腔体(303)将药液通过所述喷嘴(304)压出之前，调节药液的压力和流量达到预设的工艺条件。

本发明实施例提供一种湿法刻蚀方法，包括：

调节通过喷嘴压出的药液的压力和流量达到预设的工艺条件；

在预设的刻蚀时间内，将腔体内的药液通过喷嘴压出，溅射到待刻蚀基板上。

本发明实施例提供的湿法刻蚀设备及方法，在需要对基板进行湿法刻蚀时，通过调节装置调节腔体内药液的压力和流量，使得腔体内的压力和流量达到预设的工艺条件，这样，在预设的刻蚀时间内，将压力和流量达到预设的工艺条件的药液通过喷嘴压出，溅射到待刻蚀基板上。由于本发明实施例提供的湿法刻蚀设备和方法通过药液的压力、流量、刻蚀时间以及药液温度四个参数控制基板刻蚀后形貌，从而提高了湿法刻蚀系统的工艺工程能力，降低了出现产品不良的概率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为现有技术中，湿法刻蚀系统结构示意图；

图2为现有技术中，刻蚀设备的结构示意图；

图3为本发明实施例中，湿法刻蚀设备的结构示意图；

图4为本发明实施例中，为腔体一种可能的结构示意图；

图5a为本发明实施例中，为腔体另外一种可能的结构示意图；

图5b为本发明实施例中，为腔体一种可能的结构分解示意图；

图6为本发明实施例中，湿法刻蚀系统一种可能的结构示意图；

图7为本发明实施例中，安装了支撑装置和驱动装置的腔体压力喷射单元的正视图；

图8为本发明实施例中，为电机与支撑装置的支撑杆的连接方式示意图；

图9为本发明实施例中，为支撑装置中支撑杆的安装示意图；

图10为本发明实施例中，湿法刻蚀方法实施流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种湿法刻蚀设备及方法，用以提高湿法刻蚀系统的工艺工程能力，降低了出现产品不良的概率。

以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明，并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

如图3所示，为本发明实施例提供的湿法刻蚀设备一种可能的结构示意图，包括多个并列腔体压力喷射单元30，每一个腔体压力喷射单元30包括传动轮301、调节装置302、并排设置的多个腔体303以及设置在腔体303上的喷嘴304，其中：

传动轮301，用于放置待刻蚀基板；

腔体303，用于在预设的刻蚀时间内，将药液通过喷嘴304压出，溅射到所述待刻蚀基板上；

调节装置302，用于在腔体303将药液通过喷嘴304压出之前，调节药液的压力和流量达到预设的工艺条件。

具体的，为了保证喷嘴304压出的药液的压力和流量达到工艺条件，本发明实施例中，腔体303可以包括药液腔3031和气体腔3032。如图4所示，为腔体303一种可能的结构示意图，在药液腔3031和气体腔3032之间有狭长的缝隙。较佳的，可以将缝隙设置在药液腔3031靠上的部位，药液腔3031内药液在气体腔3032内气体的压力下，通过设置在药液腔3031上的喷嘴压出，溅射在放置在传动轮301上的基板面上，以此在预设的刻蚀时间内对基板进行刻蚀。

具体实施中，气体腔3032中的气体压力和流量可以通过气体调节装置3021，使得气体腔3032内的气体的压力和流量达到预设的工艺条件，根据产品不同，可以手动或者自动进行调节气体腔内气体的压力和流量。同样的，药液腔内的药液的压力和流量可以通过药液调节装置3022进行调节，使得药液腔内药液的流量和压力达到预设的工艺条件。较佳的，气体调节装置3021和药液调节装置3022可以但不限于为阀门。通过气体调节装置3021和药液调节装置3022的配合，使得通过喷嘴304压出的药液的压力和流量达到预设的工艺条件。在对基板进行湿法刻蚀的过程中，为了使得刻蚀后形貌达到工艺条件要求，可以并排设置多个腔体303。具体实施中，气体腔3032中的气体可以为干燥空气。具体的，通过气体供给管道向气体腔3032供给气体，并通过阀门控制供给管道打开和关闭；以及通过药液供给管道向药液腔3031供给药液，并通过阀门控制药液供给管道的打开和关闭。

具体实施中，如图5a所示，为了实时测量药液腔3031中药液的压力和流量，本发明实施例中还可以在药液供给管道上设置药液压力测量装置307和药液流量测量装置308，较佳的，药液压力测量装置307可以但不限于压力计，药液流量测量装置308可以但不限于为流量计；同时，为了实时测量气体腔3032中气体的压力和流量，在气体供给管道上设置气体压力测量装置309和气体流量测量装置310，较佳的，气体压力测量装置309可以但不限于压力计，气体流量测量装置310可以但不限于为流量计。这样，在对不同的产品进行刻蚀时，可以预先设定药液腔内药液的压力和流量以及气体腔内气体的压力和流量达到刻蚀该产品所需要的工艺条件，设置完成后，在预设的刻蚀时间内对该产品进行刻蚀，从而，在现有技术中单一的通过刻蚀时间控制产品刻蚀后形貌的基础上，引入了压力和流量两个控制参数，更有利于提高湿法刻蚀工艺工程能力，降低出现产品不良的概率。如图5b所示，为腔体压力喷射单元分解示意图。

实施例二

如图6所示，为采用本发明实施例提供的湿法刻蚀设备的湿法刻蚀系统一种可能的结构示意图，包括供给存储设备61，中间子系统62、湿法刻蚀设备63。

具体的，供给存储设备61设置在刻蚀设备63的下方，二者之间通过中间子系统62连接。

其中，供给存储设备61主要包括：2个药液箱体611，2个药液箱611可以设定工作时间，在其种一个即将工作超时时，另外一个可以预先加满新药液并达到预设的温度，处于工作待命状态，当其中一个工作时间耗尽时将触发切换阀门，不停机进行切换。具体实施中，通过药液箱体供给管道612为药液箱体611供给药液。药液箱体611内设置有加热装置618、冷却水装置619和循环管道6110，加热装置618和冷却水装置619用于控制药液箱体611内的药液的温度达到待刻蚀基板需要的工艺条件；循环管道6110在箱体循环泵6111的带动下工作。另外，药液箱体具备自我保护功能。具体的，通过在药液箱体上设置有高液位传感器613和低液位传感器614，以实时监测药液箱体611内药液的高度，当药液箱体611内药液的高度高于设置的高液位传感器613时或者低于低液位传感器614时，将自动触发报警装置；并在药液高于高液位传感器613时，将触发排放装置通过药液溢流及排放管道6112自动排放药液，保障药液箱体611安全；在药液箱体611内药液低于低液位传感器614时，药液供给泵615将停止工作；药液箱体611还具备水洗功能，当需要进行药液箱体611作业时，可以对药业箱体611进行水洗，水洗后的废水将通过废水排放管道6113排出。药液箱体611内的药液在药液供给泵615的带动下，通过腔体药液供给管道616输入至药液腔3031中，在腔体药液供给管道616上还设置有药液过滤装置617。

中间子系统62，主要包括：药液箱去离子水供给管道621，刻蚀设备回流管道622，该刻蚀设备回流管道622与刻蚀设备废水回流管道623相连，将刻蚀后的废水排出。另外，中间子系统还包括喷射模式药液供给管道624和浸泡模式药液供给管道625，喷射模式药液供给管道624和浸泡模式药液供给管道625与腔体药液供给管道616连接，药液供给泵615将药液从药液箱体611内抽取出来，药液通过设置在腔体药液供给管道616上的药液过滤装置617进入喷射模式药液供给管道624或者浸泡模式药液供给管道625，并进入至药液腔3031中。

湿法刻蚀设备63，主要包括多个并列腔体压力喷射单元30，每个腔体压力喷射单元30包括传动轮301，气体调节装置3021和药液调节装置3022，并排设置的多个一体的腔体303，其中腔体303包括药液腔3031和气体腔3032，设置在腔体上的喷嘴304，以及分别设置在气体供给管道上的气体压力测量装置309和气体流量测量装置310、设置在分别设置在喷射模式药液供给管道624和浸泡模式药液供给管道625上的药液压力测量装置307和药液流量测量装置308。上述各装置与之前介绍的湿法刻蚀设备相同，这里不再赘述。另外，湿法刻蚀设备还包括酸排放装置631、去离子清洗装置632，基板定位传感器633，基板初入门装置634，间隔用风刀635，这些装置于现有技术中湿法刻蚀设备中的作用相同，这里不再赘述。

实施例二中，基板可以为静止的，也可以在传动轮301的带动下在刻蚀区间内做往复摆动，具体的，当刻蚀时间充足时，基板可以在传动轮301的带动下在刻蚀区间内做往复摆动，以此保证刻蚀的均匀性。

实施例三

具体实施中，为了进一步保证刻蚀的均匀性，腔体压力喷射单元30还包括支撑装置305和驱动装置306。如图7所示，为本发明实施例提供的安装了支撑装置和驱动装置的腔体压力喷射单元的正视图。其中：

支撑装置305，用于支撑并排设置的多个腔体303，并在预设的刻蚀时间内，在驱动装置306的驱动下带动多个腔体303在预设的刻蚀区间内摆动；

驱动装置306，用于在预设的刻蚀时间内，驱动支撑装置305在预设的刻蚀区间内摆动。

具体的，驱动装置306包括电机3061，拨片3062，反向传感器3063，减速传感器3064，其中：

电机3061，用于通过自身的转动驱动所述支撑装置305在预设的刻蚀区间内摆动，并驱动拨片3062运动，当拨片3062在电机3061的驱动下运动到反向传感器3063所在位置时，电机3061改变转动方向；当拨片3062在电机3061的驱动下运动到减速传感器3064所在位置时，电机3061降低转动速度至预设值。。

具体实施中，并排设置的多个腔体303安装在在支撑装置上，电机3061驱动整个支撑装置305在预设的刻蚀区间内摆动时，从而带动并排设置的多个腔体303在预设的刻蚀区间内摆动。如图8所示，为本发明实施例提供的安装了支撑装置和驱动装置的腔体压力喷射单元的安装示意图。可以在支撑装置305的支撑杆上设置电机3061，拨片3062，拨片3062可以在电机3061的驱动下沿着支撑杆运动，在拨片3062的运动范围内设置有两个减速传感器3064，当拨片3062在电机3061的驱动下运动到减速传感器3064所在位置时，电机3061将降低转动速度，从而将降低拨片3062和整个支撑装置305的摆动速度；在减速传感器的外围设置有两个反向传感器3063.当拨片运动到反向传感器3063所在位置时，电机3061将改变转动方向，带动拨片3062和整个支撑装置305向相反方向运动。这样，在电机3061的驱动下，拨片3062在支撑杆上一定的区间内做往返运动，并带动整个支撑装置305预设的刻蚀区间内摆动。较佳的，为了增加腔体压力喷射单元30的安全性，可以在反向传感器3063的外围再增设一对停止传感器，这样，当反向传感器3063出现故障，拨片3062在电机3061的驱动下，运动到停止传感器所在位置时，电机3061将停止转动。并触发报警装置报警。较佳的，为了增加腔体压力喷射单元30的灵活性，药液供给管道和气体供给管道可以采用软管，在支撑装置的带动下摆动时能够自由变形。为了进一步增强喷嘴压出的药液的均匀性，不同排的腔体303上的喷嘴304是间隔设置的，这样，当腔体压力喷射单元30在支撑装置305的带动下摆动时，就进一步保障了喷嘴304压出的药液能够均匀的撒散到基板上。同时，当刻蚀时间充足中，基板也可以在传动轮301的带动下在刻蚀区间内做往返运动。

如图8所示，为电机3061与支撑装置305的支撑杆的连接方式示意图，电机3061通过齿轮的转动驱动支撑装置305摆动，在支撑杆下部有与齿轮咬合的孔槽。

如图9所示，为支撑装置305中支撑杆的安装示意图，在接近腔体压力喷射单元30处，设置有可伸缩的防漏装置3051，该防漏装置3051一段固定在支撑杆上，一端固定在腔体303的腔体壁上，具体的，可以通过固定卡环3052将防漏装置固定在腔体壁和支撑杆上，以防止腔体303内的药液泄漏。特别的，为了保障防漏装置3051的稳定性，在承载防漏装置3051的位置，可以通过轨道3053和滑块3054进行连接。具体的，在支撑部件3055上部设置有滑块3054，滑块3054通过轨道3053与支撑杆连接。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种湿法刻蚀方法，由于湿法刻蚀方法解决技术问题的原理与湿法刻蚀设备相似，因此湿法刻蚀方法的实施可以参见示范刻蚀设备的实施，重复之处不再赘述。

如图10所示，为本发明实施例提供的湿法刻蚀方法实施流程示意图，包括如下步骤：

S1001、调节通过喷嘴压出的药液的压力和流量达到预设的工艺条件；

S1002、在预设的刻蚀时间内，将腔体内的药液通过喷嘴压出，溅射到待刻蚀基板上。

具体实施中，湿法刻蚀方法，还可以包括：

在预设的刻蚀时间内，腔体在驱动装置的驱动下，在预设的刻蚀区间内摆动。

具体的，腔体包括气体腔和药液腔，由气体腔的气体将药液腔内的药液通过喷嘴压出，溅射到所述待刻蚀基板上。基于此，步骤S1001可以包括：

调节气体腔内气体的压力和流量达到预设的工艺条件；

调节药液腔内药液的压力和流量达到预设的工艺条件。

本发明实施例提供的湿法刻蚀设备及方法，在需要对基板进行湿法刻蚀时，通过调节装置调节腔体内药液的压力和流量，使得腔体内的压力和流量达到预设的工艺条件，这样，在预设的刻蚀时间内，将压力和流量达到预设的工艺条件的药液通过喷嘴压出，溅射到待刻蚀基板上。由于本发明实施例提供的湿法刻蚀设备和方法通过药液的压力、流量、刻蚀时间以及药液温度四个参数控制基板刻蚀后形貌，从而提高了湿法刻蚀系统的工艺工程能力，降低了出现产品不良的概率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种湿法刻蚀设备，其特征在于，包括多个并列的腔体压力喷射单元(30)，每一个腔体压力喷射单元(30)包括传动轮(301)、调节装置(302)、支撑装置(305)、驱动装置(306)、并排设置的多个腔体(303)以及设置在腔体(303)上的喷嘴(304)，其中：

所述传动轮(301)，用于放置待刻蚀基板；

所述腔体(303)，用于在预设的刻蚀时间内，将药液通过所述喷嘴(304)压出，溅射到所述待刻蚀基板上；

所述调节装置(302)，用于在所述腔体(303)将药液通过所述喷嘴(304)压出之前，调节药液的压力和流量达到预设的工艺条件；

所述支撑装置(305)，用于支撑并排设置的多个腔体(303)，并在预设的刻蚀时间内，在所述驱动装置(306)的驱动下带动多个腔体(303)在预设的刻蚀区间内摆动；

所述驱动装置(306)，用于在预设的刻蚀时间内，驱动所述支撑装置(305)在预设的刻蚀区间内摆动。

2.如权利要求1所述的湿法刻蚀设备，其特征在于，所述驱动装置(306)包括电机(3061)，拨片(3062)，反向传感器(3063)，减速传感器(3064)，其中：

所述电机(3061)，用于通过自身的转动驱动所述支撑装置(305)在预设的刻蚀区间内摆动，并驱动所述拨片(3062)运动，当所述拨片(3062)在所述电机(3061)的驱动下运动到所述反向传感器(3063)所在位置时，所述电机(3061)改变转动方向；当所述拨片(3062)在所述电机(3061)的驱动下运动到所述减速传感器(3064)所在位置时，所述电机(3061)降低转动速度至预设值。

3.如权利要求1或2所述的湿法刻蚀设备，其特征在于，腔体(303)包括：

药液腔(3031)，用于盛放药液；

气体腔(3032)，用于盛放气体；以及

在预设的刻蚀时间内，所述气体腔(3032)内的气体将所述药液腔(3031)内的药液通过喷嘴(304)压出，溅射到所述待刻蚀基板上。

4.如权利要求3所述的湿法刻蚀设备，其特征在于，所述调节装置(302)包括气体调节装置(3021)和药液调节装置(3022)，其中：

所述气体调节装置(3021)，用于调节所述气体腔(3032)内气体的压力和流量达到预设的工艺条件；

所述药液调节装置(3022)，用于调节所述药液腔(3031)内药液的压力和流量达到预设的工艺条件。

5.如权利要求1所述的湿法刻蚀设备，其特征在于，所述腔体压力喷射单元(30)，还包括：

药液压力测量装置(307)，用于实时测量所述药液腔(3031)内药液的压力；和/或

药液流量测量装置(308)，用于实时测量所述药液腔(3031)内药液的流量。

6.如权利要求1所述的湿法刻蚀设备，其特征在于，所述腔体压力喷射单元(30)，还包括：

气体压力测量装置(309)，用于实时测量所述气体腔(3032)内气体的压力；和/或

气体流量测量装置(310)，用于实时测量所述气体腔(3032)内气体的流量。

7.如权利要求3所述的湿法刻蚀设备，其特征在于，所述气体腔(3032)内盛放的气体为干燥空气。

8.一种湿法刻蚀方法，其特征在于，包括：

调节通过喷嘴压出的药液的压力和流量达到预设的工艺条件；

在预设的刻蚀时间内，将腔体内的药液通过喷嘴压出，溅射到待刻蚀基板上；

在预设的刻蚀时间内，支撑装置在驱动装置的驱动下带动多个腔体在预设的刻蚀区间内摆动。

9.如权利要求8所述的湿法刻蚀方法，其特征在于，所述腔体包括气体腔和药液腔，以及

将腔体内的药液通过喷嘴压出，溅射到待刻蚀基板上，具体包括：

由气体腔的气体将药液腔内的药液通过喷嘴压出，溅射到所述待刻蚀基板上。

10.如权利要求9所述的湿法刻蚀方法，其特征在于，调节通过喷嘴压出的药液的压力和流量达到预设的工艺条件，具体包括：

调节气体腔内气体的压力和流量达到预设的工艺条件；以及

调节药液腔内药液的压力和流量达到预设的工艺条件。