CN110079803B - 刻蚀液、刻蚀组合液以及刻蚀方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种刻蚀液、刻蚀组合液以及刻蚀方法。刻蚀液包括双氧水、有机酸、无机酸、调节剂、稳定剂、抑制剂、醇类物质、消泡剂以及去离子水。刻蚀组合液包括上述刻蚀液以及补给液；所述补给液包括溶解剂、第二有机酸、第二稳定剂、第二抑制剂以及第二消泡剂。该方案中刻蚀液不包含氟，避免了对基板的腐蚀，提高了显示面板的良品率。

Description

刻蚀液、刻蚀组合液以及刻蚀方法

技术领域

本发明涉及刻蚀技术领域，特别是涉及一种刻蚀液、刻蚀组合液以及刻蚀方法。

背景技术

随着智能移动终端的普及，显示面板技术得到广泛应用，其发展越来越迅速。

在显示面板制程中，通常采用铜金属制成栅极线、数据线等走线，以传递各种信号，实现显示面板的显示功能。具体的，可以在基板上涂布铜薄膜，然后对铜薄膜进行图案化，形成各种金属线。

其中，多余部分的铜需要采用刻蚀液进行刻蚀，然而现有的刻蚀液一般含有氟，对基板中的玻璃材料具有腐蚀作用，造成显示面板的良品率降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种刻蚀液、刻蚀组合液及刻蚀方法，可以提高显示面板的良品率。

本发明实施例提供了一种刻蚀液，其包括：双氧水、有机酸、无机酸、调节剂、稳定剂、抑制剂、醇类物质、消泡剂以及去离子水。

在一实施例中，所述双氧水在所述刻蚀液中的质量百分比范围为10％-25％；所述第一有机酸在所述刻蚀液中的质量百分比范围为5％-15％；所述无机酸在所述刻蚀液中的质量百分比范围为0.1％-3％；所述调节剂在所述刻蚀液中的质量百分比范围为1％-13％；所述第一稳定剂在所述刻蚀液中的质量百分比范围为0.1％-5％；所述第一抑制剂在所述刻蚀液中的质量百分比范围为0.001％-0.1％；所述醇类物质在所述刻蚀液中的质量百分比范围为1％-5％；所述第一消泡剂在所述刻蚀液中的质量百分比范围为0.1％-1％；所述去离子水在所述刻蚀液中的质量百分比范围为32.9％-82.699％。

在一实施例中，所述第一有机酸包括柠檬酸、葡萄糖酸、丙二酸、戊酸、丁二酸以及丙烯酸中一种或全部。

在一实施例中，所述调节剂包括乙醇胺、邻苯二胺、3-丙醇胺、二乙醇胺以及二乙胺中的一种或全部。

在一实施例中，所述无机酸包括磷酸和/或醋酸。

在一实施例中，醇类物质包括丙二醇、甲醇、乙醇、聚乙二醇以及聚丙乙烯二醇中的一种或全部。

在一实施例中，所述第一抑制剂包括3-氨基-1,2,4-三唑、2-氨基噻唑、5-氨基四唑或苯并三唑中的一种或全部。

本发明实施例还提供了一种刻蚀组合液，包括如上所述的刻蚀液以及补给液；

所述补给液包括溶解剂、第二有机酸、第二稳定剂、第二抑制剂以及第二消泡剂。

在一实施例中，所述溶解剂相对所述刻蚀液的质量百分比范围为5％-15％；所述第二有机酸相对所述刻蚀液的质量百分比范围为0.1％-1％；所述第二稳定剂相对所述刻蚀液的质量百分比范围为0.1％-0.5％；所述第二抑制剂相对所述刻蚀液的质量百分比范围为0.001％-0.005％；所述第二消泡剂相对所述刻蚀液的质量百分比范围为0.01％-0.1％。

本发明实施例还提供了一种刻蚀方法，使用如上所述的刻蚀组合液进行刻蚀，其包括：

提供一基板；

通过所述刻蚀液对所述基板进行刻蚀；

检测所述刻蚀液中铜离子的浓度；

当所述铜离子的浓度处于预设浓度范围时，将所述补给液加入所述刻蚀液，继续对所述基板进行刻蚀。

本发明实施例的刻蚀液、刻蚀组合液以及刻蚀方法中的刻蚀液不含氟，避免了氟对基板的腐蚀，提高了显示面板的良品率。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

附图说明

图1为本发明实施例提供的刻蚀方法的流程示意图。

图2为本发明实施例提供的刻蚀方法的场景示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本发明实施例提供了一种刻蚀组合液，该刻蚀组合液包括刻蚀液和补给液。其中，刻蚀液用于对显示面板中的基板进行刻蚀，其中基板上有铜Cu薄膜和钼Mo薄膜，钼薄膜用于增加铜薄膜与基板本体之间的贴服性。随着刻蚀进程推进，当刻蚀液中铜离子浓度大于预设浓度时，可以加入补给液，延长该刻蚀液的寿命。

如下表1所示，刻蚀液的组成成分包括双氧水、有机酸、无机酸、调节剂、稳定剂、抑制剂、醇类物质、消泡剂以及去离子水。

表1

刻蚀液的组成成分	质量百分比范围
		双氧水	10％-25％
第一有机酸	5％-15％
		无机酸	0.1％-3％
调节剂	1％-13％
		第一稳定剂	0.1％-5％
第一抑制剂	0.001％-0.1％
		醇类物质	1％-5％
第一消泡剂	0.1％-1％
		去离子水	32.9％-82.699％

双氧水可以将基板中的钼氧化成三氧化钼MoO3，铜氧化成氧化铜CuO。如表1所示，双氧水在刻蚀液中的质量百分比范围为10％-25％之间。

第一稳定剂可以避免双氧水在高温下被分解。第一稳定剂包括苯基脲。如表1所示，第一稳定剂在刻蚀液中的质量百分比范围为0.1％-5％。

去离子水不仅可以避免双氧水被分解，还可以避免刻蚀液中引入金属离子的干扰。如表1所示，去离子水在刻蚀液中的质量百分比范围为32.9％-82.699％。

第一有机酸可以与CuO、MoO₃反应，得到铜离子和钼离子，并络合铜离子和钼离子。第一有机酸包括柠檬酸、葡萄糖酸、丙二酸、戊酸、丁二酸以及丙烯酸中一种或全部。如表1所示，第一有机酸在刻蚀液中的质量百分比范围为5％-15％。

无机酸可以提供氢离子，与CuO、MoO₃反应，得到铜离子和钼离子。无机酸包括磷酸和/或醋酸。如表1所示，无机酸在刻蚀液中的质量百分比范围为0.1％-3％。

调节剂可以使铜与钼的刻蚀产生速率差，使铜的刻蚀速度大于钼的刻蚀速度。其中，调节剂包括乙醇胺、邻苯二胺、3-丙醇胺、二乙醇胺以及二乙胺中的一种或全部。如表1所示，调节剂在刻蚀液中的质量百分比范围为1％-13％。

醇类物质可以使上述第一无机酸、调节剂等有机物或无机物溶解。其中，醇类物质包括丙二醇、甲醇、乙醇、聚乙二醇以及聚丙乙烯二醇中的一种或全部。如表1所示，醇类物质在刻蚀液中的质量百分比范围为1％-5％。

第一抑制剂可以降低刻蚀液的化学反应速度。第一抑制剂包括3-氨基-1,2,4-三唑、2-氨基噻唑、5-氨基四唑或苯并三唑中的一种或全部。如表1所示，第一抑制剂在刻蚀液中的质量百分比范围为0.001％-0.1％。

随着刻蚀的进行，刻蚀液中铜离子浓度增加，会促使双氧水缓慢分解，产生气泡。这些气泡会影响刻蚀的均一性，并且会降低刻蚀液的渗透性，不利于刻蚀细微结构。在本实施例中，第一消泡剂可以消除上述气泡，提高刻蚀效率。第一消泡剂包括聚氧丙烯甘油醚。如表1所示，第一消泡剂在刻蚀液中的质量百分比范围为0.1％-1％。

如下表2所示，补给液的组成成分包括溶解剂、第二有机酸、第二稳定剂、第二抑制剂以及第二消泡剂。补给液可以使金属薄膜的断面倾斜度、CD loss(条宽损失)以及钼残留量不随铜离子的浓度增加而变化。即使刻蚀液中铜离子的浓度达到15000pp m(parts permillion，百万分比浓度)，也不会使刻蚀液突沸。综上，补给液可以辅助刻蚀液具有良好的刻蚀性能，延长刻蚀液的使用寿命。

表2

补给液的组成成分	相对刻蚀液的质量百分比范围
		溶解剂	5％-15％
第二有机酸	0.1％-1％
		第二稳定剂	0.1％-0.5％
第二抑制剂	0.001％-0.005％
		第二消泡剂	0.01％-0.1％

新增的第二稳定剂可以辅助避免双氧水在高温下被分解。第二稳定剂包括苯基脲。如表2所示，第二稳定剂相对刻蚀液的质量百分比范围为0.1％-0.5％。

新增的第二有机酸可以继续与CuO、MoO₃反应，得到铜离子和钼离子，并络合铜离子和钼离子。第二有机酸包括柠檬酸、葡萄糖酸、丙二酸、戊酸、丁二酸以及丙烯酸中一种或全部。如表2所示，第二有机酸相对刻蚀液的质量百分比范围为0.1％-1％。在本实施例中，补给液中不包含无机酸，可以提高补给液使用过程中的安全性能。需要说明的是，第二有机酸可以与第一有机酸相同，也可以不相同，在此不做具体限定。

进一步的，为了避免铜离子浓度增加导致金属膜层锥角降低，可以通过添加第二抑制剂来维持锥角的稳定。第二抑制剂包括3-氨基-1,2,4-三唑、2-氨基噻唑、5-氨基四唑或苯并三唑中的一种或全部。如表2所示，第二抑制剂相对刻蚀液的质量百分比范围为0.001％-0.005％。需要说明的是，第二抑制剂可以与第一抑制剂相同，也可以不相同，在此不做具体限定。

第二消泡剂可以辅助消除双氧水分解产生的气泡。第二消泡剂包括聚氧丙烯甘油醚。如表2所示，第二消泡剂相对刻蚀液的质量百分比范围为0.01％-0.1％。需要说明的是，第二消泡剂可以与第一消泡剂相同，也可以不相同，在此不做具体限定。

溶解剂可以使上述第二有机酸、第二稳定剂等有机物或无机物溶解。溶解剂包括丙二醇、甲醇、乙醇、聚乙二醇以及聚丙乙烯二醇中的一种或全部。如表2所示，溶解剂相对刻蚀液的质量百分比范围为5％-15％。

本发明实施例还提供了一种刻蚀方法，通过采用上述的刻蚀组合液对基板进行刻蚀。请参照图1，图1为本发明实施例提供的刻蚀方法的流程图，该刻蚀方法包括如下步骤：

步骤S101，提供一基板。

其中，基板上有铜Cu薄膜和钼Mo薄膜。其中，钼薄膜设置在基板本体和铜薄膜之间，以增加铜与基板本体之间的贴附性。通过对铜薄膜图案化，可以形成栅极线、数据线等金属配线。对于多余的铜或钼，可以采用本实施例的刻蚀液进行刻蚀。

步骤S102，通过刻蚀液对基板进行刻蚀。

在一实施例中，刻蚀液可以为表3中所示的刻蚀液A。如下表3所示，刻蚀液A的组成成分包括双氧水、柠檬酸、磷酸、乙醇胺、苯基脲、2-氨基噻唑、丙二醇、聚氧丙烯甘油醚以及去离子水。上述组成成分在刻蚀液A中的质量百分比依次为16％、8％、0.5％、5.5％、2.5％、0.008％、1.5％、0.5％以及65.492％。

表3

其中，双氧水可以将基板中的钼氧化成三氧化钼MoO3，铜氧化成氧化铜CuO。柠檬酸和磷酸可以与CuO、MoO₃反应，得到铜离子和钼离子，并络合铜离子和钼离子。乙醇胺可以使铜与钼的刻蚀产生速率差，使铜的刻蚀速度大于钼的刻蚀速度。苯基脲可以避免双氧水在高温下被分解。2-氨基噻唑可以降低刻蚀液的化学反应速度。聚氧丙烯甘油醚可以消除双氧水分解产生的气泡。去离子水不仅可以避免双氧水被分解，还可以避免刻蚀液中引入金属离子的干扰。丙二醇可以使上述第一无机酸、调节剂等有机物或无机物溶解。

在一实施例中，可以将刻蚀液的刻蚀温度控制在30摄氏度至35摄氏度之间，以控制刻蚀速度。

步骤S103，检测刻蚀液中铜离子的浓度。

随着刻蚀进程推进，刻蚀液中铜离子的浓度增加。过多的铜离子不仅会分解双氧水，还会导致金属膜层锥角降低，因此需要对刻蚀液中铜离子的浓度进行检测。

步骤S104，当铜离子的浓度处于预设浓度范围时，将补给液加入刻蚀液，继续对基板进行刻蚀。

刻蚀之前的刻蚀液中不包含铜离子，可以设置一预设浓度范围，当铜离子的浓度范围处于预设铜离子浓度范围时，比如5000ppm左右，说明刻蚀液的刻蚀性能下降。在本实施例中，可以通过补充补给液，提高刻蚀液的刻蚀性能，即延长刻蚀液的刻蚀寿命。

在一实施例中，补给液可以为如表4中所示的补给液B。如下表3所示，补给液的组成成分包括：丙二醇、柠檬酸、苯基脲、3-氨基-1,2,4-三唑以及聚氧丙烯甘油醚。上述组成成分相对刻蚀液A中的质量百分比依次为6％、0.5％、0.2％、0.005％以及0.03％。

表4

补给液B的组成成分	相对刻蚀液A的质量百分比
		丙二醇	6％
柠檬酸	0.5％
		苯基脲	0.2％
3-氨基-1,2,4-三唑	0.005％
		聚氧丙烯甘油醚	0.03％

其中，柠檬酸可以继续与CuO、MoO₃反应，得到铜离子和钼离子，并络合铜离子和钼离子。苯基脲可以辅助避免双氧水在高温下被分解。氨基-1,2,4-三唑可以抑制刻蚀液的反应速度。聚氧丙烯甘油醚可以辅助消除双氧水分解产生的气泡。丙二醇可以使上述柠檬酸、氨基-1,2,4-三唑等有机物或无机物溶解。

如图2所示，基板100经刻蚀组合液刻蚀后，基板100中铜101的断面倾斜度可以达到74.4度，即锥角θ可以达到74.4度，CD loss(条宽损失)L为0.85微米。并且基板100上没有钼残留。

本发明实施例的刻蚀液、刻蚀组合液以及刻蚀方法中的刻蚀液不含氟，可以避免对基板的腐蚀，提高了显示面板的良品率。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (4)

1.一种刻蚀液，其特征在于，包括：双氧水、第一有机酸、无机酸、调节剂、第一稳定剂、第一抑制剂、醇类物质、第一消泡剂以及去离子水；

其中，所述调节剂用于使待刻蚀的铜的第一刻蚀速度大于待刻蚀的钼的第二刻蚀速度；

所述双氧水在所述刻蚀液中的质量百分比为16％；

所述第一有机酸为柠檬酸，所述第一有机酸在所述刻蚀液中的质量百分比为8％；

所述无机酸为磷酸，所述无机酸在所述刻蚀液中的质量百分比为0.5％；

所述调节剂为乙醇胺，所述调节剂在所述刻蚀液中的质量百分比为5.5％；

所述第一稳定剂为苯基脲，所述第一稳定剂在所述刻蚀液中的质量百分比为2.5％；

所述第一抑制剂为2-氨基噻唑，所述第一抑制剂在所述刻蚀液中的质量百分比为0.008％；

所述醇类物质为丙二醇，所述醇类物质在所述刻蚀液中的质量百分比为1.5％；

所述第一消泡剂为聚氧丙烯甘油醚，所述第一消泡剂在所述刻蚀液中的质量百分比为0.5％；

所述去离子水在所述刻蚀液中的质量百分比为65.492％；

所述刻蚀液中的铜离子浓度大于5000ppm时，所述刻蚀液的刻蚀性能下降。

2.一种刻蚀组合液，包括如权利要求1所述的刻蚀液以及补给液；

所述补给液包括溶解剂、第二有机酸、第二稳定剂、第二抑制剂以及第二消泡剂。

3.根据权利要求2所述的刻蚀组合液，其特征在于，

所述溶解剂相对所述刻蚀液的质量百分比范围为5％-15％；

所述第二有机酸相对所述刻蚀液的质量百分比范围为0.1％-1％；

所述第二稳定剂相对所述刻蚀液的质量百分比范围为0.1％-0.5％；

所述第二抑制剂相对所述刻蚀液的质量百分比范围为0.001％-0.005％；

所述第二消泡剂相对所述刻蚀液的质量百分比范围为0.01％-0.1％。

4.一种刻蚀方法，使用如权利要求2或3所述的刻蚀组合液进行刻蚀，其特征在于，包括：

提供一基板；

通过所述刻蚀液对所述基板进行刻蚀；

检测所述刻蚀液中铜离子的浓度；

当所述铜离子的浓度处于预设浓度范围时，将所述补给液加入所述刻蚀液，继续对所述基板进行刻蚀。

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