CN108417490B - 蚀刻金属工件的方法和显示面板的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蚀刻金属工件以使之具有所需外形的方法和显示面板的制作方法，蚀刻金属工件的方法包括：对蚀刻液施加沿第一方向的第一电场，以改变蚀刻液中的金属离子浓度在所述第一方向上的分布，进而改变所述金属工件的表面在所述第一方向上的不同位置的蚀刻速度。本发明利用铜刻蚀机理中腐蚀电位的原理，在刻蚀过程中，利用电场引导金属离子在刻蚀液中形成浓度梯度或浓度分布，从而达到改变金属层不同位置的刻蚀速率、改善金属线坡度角的目的，提高刻蚀均一性和产品良率。

Description

蚀刻金属工件的方法和显示面板的制作方法
技术领域
本发明涉及刻蚀领域，特别涉及一种蚀刻金属工件以使之具有所需外形的方法和显示面板的制作方法。
背景技术
近年来，随着显示行业竞争愈发激烈，对显示品质的要求也越来越高。
在制备金属导线的过程中，为了保证充电率等工艺要求，金属线需要达到一定厚度，但厚度的增加，导致坡度角变大，并引发多种不良，例如坡度角过大会使金属线的顶部形成尖锐部分，有可能产生尖端放电而引起不同层金属线之间的击穿，进而导致短路，此外坡度角过大还会导致覆盖金属线的绝缘层在金属线的底部处形成空洞，进而造成缺陷。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种在刻蚀过程中改善金属线坡度角的方法。
为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种蚀刻金属工件以使之具有所需外形的方法，包括：
对蚀刻液施加沿第一方向的第一电场，以改变蚀刻液中的金属离子浓度在所述第一方向上的分布，进而改变所述金属工件的表面在所述第一方向上的不同位置的蚀刻速度。
在本发明的方法的一个实施方式中，所述第一方向为垂直于所述蚀刻液表面的方向或平行于所述蚀刻液表面的方向。
在本发明的方法的另一个实施方式中，所述蚀刻液为酸性的过氧化氢蚀刻液。
在本发明的方法的另一个实施方式中，所述电场的强度和/或所述电场的范围依据所需金属工件的外形调节。
在本发明的方法的另一个实施方式中，所述第一电场为直流电场。
在本发明的方法的另一个实施方式中，所述金属工件为敷设于基材上的金属线，且所述蚀刻液为酸性的过氧化氢蚀刻液。
在本发明的方法的另一个实施方式中，所述金属工件与所述基材之间设有接合层。
在本发明的方法的另一个实施方式中，所述接合层的材质包括MoNb、Ti、或MoTi。
在本发明的方法的另一个实施方式中，所述金属线完全处于所述第一电场之中，且所述电场方向使得该金属线在沿所述第一方向的表面上远离基材的位置具有更大的蚀刻速度。
在本发明的方法的另一个实施方式中，所述金属工件为铜工件。
在本发明的方法的另一个实施方式中，还包括：沿与所述第一方向垂直的第二方向施加第二电场，以改变蚀刻液中的金属离子浓度在所述第二方向上的分布，进而改变所述金属工件的表面在所述第二方向上的不同位置的蚀刻速度。
在本发明的方法的另一个实施方式中，所述第二电场为直流电场。
另一方面，本发明还提供一种显示面板的制作方法，所述显示面板具有一基板，利用上述方法在所述基板上形成金属图案。
本发明利用金属刻蚀机理中腐蚀电位的原理，在刻蚀过程中，利用电场引导金属离子在刻蚀液中形成浓度梯度或浓度分布，从而达到改变金属层不同位置的刻蚀速率、改善金属线坡度角的目的，提高刻蚀均一性和产品良率。
附图说明
图1为未施加电场时蚀刻金属工件的工作状态示意图；
图2为本发明一个实施方式的蚀刻金属工件的工作状态示意图；
图3为本发明另一实施方式的蚀刻金属工件的工作状态示意图。
其中，附图标记说明如下：
10：基材
11：接合层
12：金属线
21、31：正极
22、32：负极
θ：坡度角
e：电子
具体实施方式
下面根据具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。本发明的保护范围不限于以下实施例，列举这些实例仅出于示例性目的而不以任何方式限制本发明。
需了解的是，在此公开的附图并未必按照实际装置及元件的比例绘示。在附图中可能夸大实施例的形状与厚度以便清楚表现出本发明实施例的特征。此外，附图中的结构及装置是以示意的方式绘示，以便清楚表现出本发明实施例的特征。
图1为未施加电场时蚀刻金属工件的工作状态示意图，如图1所示，金属线12通过接合层11敷设于基材10之上，基材10、接合层11以及金属线12均浸于蚀刻液中。
基材10可为玻璃(Glass)基板，接合层11的材质包括MoNb、Ti、或MoTi等，其可提高金属线12和基材10之间的粘附性。
金属线12可为各种金属材质制成的金属线，如铜、铝、银等，但考虑到电阻、成本等多种因素，优选使用铜金属线。
针对同一种金属材质来说，蚀刻液的配方可以有很多种，以铜(Cu)为例，可以使用三氯化铁系列蚀刻液、氯化铜蚀刻液以及过氧化氢蚀刻液等。本发明所用的蚀刻液优选为酸性的过氧化氢蚀刻液，例如混合有盐酸的过氧化氢刻蚀液。
以MoNb为例，Cu的腐蚀电位(Ecorr)为-192mV，MoNb的腐蚀电位为-323mV，二者之间的腐蚀电位差引起过剩电子(excess electron)不均匀。由于Cu膜层上部实际刻蚀时间多于膜层下部，最终得到的是呈梯形的Cu金属线，但过剩电子不均匀会导致Cu膜层下部刻蚀速率大于膜层上部，从而导致Cu膜层坡度角变大，造成产品显示异常。如图1所示，在未额外施加电场时，刻蚀得到的金属铜工件的坡度角θ较大，通常在60～70度左右。
本发明的蚀刻金属工件的方法是对蚀刻液施加沿第一方向的第一电场，以改变蚀刻液中的金属离子浓度在所述第一方向上的分布，进而改变所述金属工件的表面在所述第一方向上的不同位置的蚀刻速度
图2为本发明一个实施方式的蚀刻金属工件的工作状态示意图，如图2所示，金属线12通过接合层11敷设于基材10之上，基材10、接合层11以及金属线12均浸于蚀刻液中，同时在蚀刻液的下方设置正极21，在蚀刻液的上方设置负极22，从而在蚀刻液的上下表面施加垂直方向的电场，此时第一方向为垂直于蚀刻液表面的方向。
以金属线12是铜金属线为例，垂直方向的电场可以改变蚀刻液中的铜离子浓度在垂直方向上的分布，将Cu离子由Cu膜层下部驱动到Cu膜层上部，提高Cu膜层上部的刻蚀速率，使得上部刻蚀速率大于下部刻蚀速率，从而形成较小的Cu膜层刻蚀坡度角。垂直方向的电场可以形成刻蚀速度梯度，进而改变金属工件在垂直方向上的表面的不同位置的蚀刻速度。
此处所施加的电场为直流电场。
如图2所示，金属线12完全处于电场之中，且电场方向使得金属线12在垂直方向的表面上远离基材10的位置具有更大的蚀刻速度，进而减小了坡度角θ，例如可将坡度角θ控制在40-50度左右。
此外，还可依据所需金属工件的外形，调节电场的强度和电场范围。例如：Cu膜层厚度范围约3000A～7000A，针对不同厚度的Cu膜层，采用不同电场强度，保证调整目的。另外，TFT-LCD刻蚀过程中，不同区域Cu刻蚀面积不同，为确保外形(profile)的均一性，可采用不同的电场覆盖范围对应不同的Cu刻蚀面积。
图3为本发明另一实施方式的蚀刻金属工件的工作状态示意图，如图3所示，金属线12通过接合层11敷设于基材10之上，基材10、接合层11以及金属线12均浸于蚀刻液中，同时在蚀刻液的左侧设置正极31，在蚀刻液的右侧设置负极32，从而在蚀刻液的左右表面施加水平方向的电场，此时第一方向为平行于蚀刻液表面的方向。
同样以金属线12是铜金属线为例，水平方向的电场可以改变蚀刻液中的铜离子浓度在水平方向上的分布，进而改变金属铜工件在水平方向上的表面的不同位置的蚀刻速度，以得到所需的形状。
此处所施加的电场也为直流电场。
水平电场的施加可不限于刻蚀液的左右，也可在其前后的方向上施加，具体视实际需求而定。
此外，还可同时在蚀刻液的上下表面和左右表面分别施加电场，此时方向垂直于蚀刻液表面(即第一方向)的电场可为第一电场，方向平行于蚀刻液表面(即第二方向)的电场可为第二电场，同时改变蚀刻液中的金属离子浓度在第一方向和第二方向上的分布，进而改变金属铜工件在第一方向和第二方向上的表面的不同位置的蚀刻速度，以得到所需的形状。
综上所述，本发明利用金属刻蚀机理中腐蚀电位的原理，在刻蚀过程中，利用电场引导金属离子在刻蚀液中形成浓度梯度或浓度分布，从而达到改变金属层不同位置的刻蚀速率、改善金属线坡度角的目的，提高刻蚀均一性和产品良率。
本领域技术人员应当注意的是，本发明所描述的实施方式仅仅是示范性的，可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进。因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。

Claims (12)

1.一种蚀刻金属工件以使之具有所需外形的方法，其特征在于，包括：
对蚀刻液施加沿第一方向的第一电场，以改变蚀刻液中的金属离子浓度在所述第一方向上的分布，进而改变所述金属工件的表面在所述第一方向上的不同位置的蚀刻速度，
其中所述金属工件为敷设于基材上的金属线，所述第一电场由一正极和一负极形成，所述正极靠近所述基材，所述负极远离所述基材，所述第一电场使得该金属线在沿所述第一方向的表面上远离所述基材的位置具有更大的蚀刻速度。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述第一方向为垂直于所述蚀刻液表面的方向或平行于所述蚀刻液表面的方向。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于，所述蚀刻液为酸性的过氧化氢蚀刻液。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于，所述第一电场的强度和/或所述第一电场的范围依据所需金属工件的外形调节。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，所述第一电场为直流电场。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述金属工件与所述基材之间设有接合层。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于，所述接合层的材质包括MoNb、Ti、或MoTi。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述金属线完全处于所述第一电场之中。
9.根据权利要求1至8中任一项的方法，其特征在于，所述金属工件为铜工件。
10.根据权利要求1至8中任一项的方法，其特征在于，还包括：
沿与所述第一方向垂直的第二方向施加第二电场，以改变蚀刻液中的金属离子浓度在所述第二方向上的分布，进而改变所述金属工件的表面在所述第二方向上的不同位置的蚀刻速度。
11.根据权利要求10的方法，其特征在于，所述第二电场为直流电场。
12.一种显示面板的制作方法，所述显示面板具有一基板，其特征在于，包括：
在所述基板上形成金属图案，所述金属图案由权利要求1至11中任一项的方法形成。
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