CN115725974A - 一种铜蚀刻液组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铜蚀刻液组合物，具体涉及液晶面板加工中铜线路蚀刻技术领域。按组合物的质量100％计，其由10‑30％双氧水、0.01‑1％双氧水稳定剂、0.1‑2％酸、0.1‑2％缓蚀剂、0.5‑5％螯合剂、0.1‑3％表面活性剂、其余为水组成。有益效果：本发明的铜蚀刻液配方提高了铜蚀刻液使用的安全性，为铜蚀刻液的配方升级到更高的使用寿命提供了解决方法，同时此配方体系使用的添加剂都有大规模市场化，成本低，适合大规模使用。
Description
技术领域
本发明属于液晶面板加工中铜线路蚀刻技术领域，具体涉及一种铜蚀刻液组合物。
背景技术
随着面板显示器向更高清晰度发展，像素点变得更密集，电信号的传输性能，稳定性能也会有更高的要求。因此，面板中的铜制程线路因其具有较小的电阻、电学性能优异、机械强度高、散热性能佳，成为大尺寸TFT(薄膜晶体管)面板显示器的主流方向。在面板的连续化生产工艺中，铜蚀刻液通常使用双氧水体系的蚀刻液。然而，双氧水在铜离子较高时会发生分解，当分解到一定程度时会发生爆炸风险。因此，双氧水体系的铜蚀刻液的安全性是能否产业化的最重要因素。
公布号为CN104480469A的中国专利，公开了一种TFT铜钼层叠膜蚀刻液组合物及蚀刻方法，组合物的组分及重量百分比分别为：5～30％的过氧化氢、0.1～5％的H2SO4、过硫化物、氯化物、过氧化氢稳定剂0.005～0.3％、金属络合剂0.005～0.3％、表面活性剂0.005～0.2％、0.001～1％唑类添加剂以及余量水，过硫化物和氯化物的重量百分比之和为0.01～0.5％。该TFT铜钼层叠膜蚀刻液组合物对铜钼层叠膜蚀刻均匀、蚀刻速率适中且使用寿命长。但该组合物的安全性如何并没涉及。
公布号为CN107365996A的中国专利，公开了一种铜系金属膜的蚀刻液组合物及其应用，上述铜系金属膜的蚀刻液组合物的特征在于，相对于组合物总重量，包含过氧化氢5～30重量％、含氟化合物0.01～1.0重量％、环状胺化合物0.1～5重量％、磷酸盐化合物0.1～5.0重量％、一个分子内具有氮原子和羧基的水溶性化合物0.1～5重量％、多元醇型表面活性剂0.1～5.0重量％、腐蚀电位调节剂0.5～10.0重量％及余量的水，上述组合物中测定的钼或钼合金腐蚀电位为-0.8V～-0.2V。该专利的铜系金属膜的蚀刻液组合物在铜系金属层的湿式蚀刻时，能够根据钼或钼合金的腐蚀电位实现微细图案或厚膜图案。此外，在蚀刻铜系金属膜时，能够实现直进性优异的锥角轮廓。此外，用该蚀刻液组合物蚀刻铜系金属膜时，不产生残渣而不发生电短路、配线的不良或亮度的降低等问题，但该组合物依然没有涉及安全性问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于如何提高铜蚀刻液组合物的安全性。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种铜蚀刻液组合物，其特征在于：按组合物的质量100％计，其由10-30％双氧水、0.01-1％双氧水稳定剂、0.1-2％酸、0.1-2％缓蚀剂、0.5-5％螯合剂、0.1-3％表面活性剂、其余为水组成。
有益效果：本发明通过选择特殊的原料及其配比，提高了铜蚀刻液使用的安全，同时此配方体系使用的添加剂都有大规模市场化，成本低，适合大规模使用。
优选的，所述双氧水稳定剂为磷酸及磷酸盐、亚磷酸及亚磷酸盐、有机膦酸盐、有机酸中的一种或多种的组合。
优选的，所述磷酸盐为磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸氢钙、磷酸钙、焦磷酸钙、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、酸式焦磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钠、焦磷酸钠中的一种。
优选的，所述亚磷酸盐为亚磷酸钾、亚磷酸铵、亚磷酸钠中的一种。
优选的，所述有机磷酸盐为氨基三亚甲基磷酸盐(ATMP)、乙二胺四亚甲基膦酸盐(EDTMP)、羟基亚甲基磷酸盐(HEDP)中的一种。
优选的，所述有机酸为柠檬酸、醋酸、丙二酸、丙酸或苹果酸。
优选的，所述酸为无机酸或有机酸；所述无机酸为硫酸、硝酸、盐酸中的一种或者多种的组合；所述有机酸为柠檬酸、醋酸、丙二酸、丙酸、苹果酸中的一种或多种的组合。
优选的，所述缓蚀剂为5-甲基四氮唑、1-氨基四氮唑、5-巯基-1-甲基四唑、5-巯基-1-二甲氨基乙基-1H-四氮唑、甲基苯并三氮唑、苯并三氮唑中的一种或多种的组合。
优选的，所述螯合剂为氨基二甲叉膦酸、氨基三甲叉膦酸，乙二胺四甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、甘氨酸中的一种或多种的组合。
优选的，所述表面活性剂为椰子油单乙醇酰胺、椰子油二乙醇酰胺、月桂酸单乙醇酰胺、月桂酸二乙醇酰胺等酰胺类表面活性剂。
优选的，所述表面活性剂为椰油酰甘氨酸、月桂酰肌氨酸、月桂酰谷氨酸、月桂酰谷氨酸或椰油酰甲基牛磺酸及其钠钾盐。
本发明的优点在于：本发明的铜蚀刻液配方提高了铜蚀刻液使用的安全性，为铜蚀刻液的配方升级到更高的使用寿命提供了解决方法，同时此配方体系使用的添加剂都有大规模市场化，成本低，适合大规模使用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种铜蚀刻液组合物，按组合物的质量100％计，其由16％双氧水、0.2％磷酸(双氧水稳定剂)、0.5％硫酸、0.3％5-甲基四氮唑(缓蚀剂)、2％甘氨酸(螯合剂)、0.1％椰油酰甘氨酸(表面活性剂)、其余为水组成。
对本实施例的铜蚀刻液组合物进行安全性评价测试，具体测试方法为：在250mL烧杯中配置200mL本实施例的铜蚀刻液组合物，接着加入10g铜粉使其溶解，然后静置在40℃的水浴锅中，监测蚀刻液温度变化，记录蚀刻液达到最高温度时的时间，时间越长，安全性越好。测试结果如下表1所示。
实施例2：
一种铜蚀刻液组合物，按组合物的质量100％计，其由16％双氧水、0.3％磷酸二氢钠(双氧水稳定剂)、0.5％柠檬酸、0.5％苯并三氮唑(缓蚀剂)、2％乙二胺四甲叉膦酸(螯合剂)、0.8％月桂酰谷氨酸(表面活性剂)、其余为水组成。
对本实施例的铜蚀刻液组合物进行安全性评价测试，具体测试方法同实施例1，测试结果如表1所示。
实施例3：
一种铜蚀刻液组合物，按组合物的质量100％计，其由16％双氧水、0.2％磷酸(双氧水稳定剂)、0.3％硫酸、0.2％柠檬酸、0.4％5-甲基四氮唑(缓蚀剂)、3％甘氨酸(螯合剂)、0.5％椰油酰甘氨酸(表面活性剂)、其余为水组成。
对本实施例的铜蚀刻液组合物进行安全性评价测试，具体测试方法同实施例1，测试结果如表1所示。
实施例4：
一种铜蚀刻液组合物，按组合物的质量100％计，其由18％双氧水、0.3％磷酸二氢钠(双氧水稳定剂)、0.5％柠檬酸、0.5％5-甲基四氮唑(缓蚀剂)、2％甘氨酸(螯合剂)、1％乙二胺四甲叉膦酸(螯合剂)、0.3％月桂酰谷氨酸(表面活性剂)、其余为水组成。
对本实施例的铜蚀刻液组合物进行安全性评价测试，具体测试方法同实施例1，测试结果如表1所示。
实施例5：
一种铜蚀刻液组合物，按组合物的质量100％计，其由20％双氧水、0.6％磷酸二氢钠(双氧水稳定剂)、0.5％硫酸、0.5％苯并三氮唑(缓蚀剂)、3％乙二胺四甲叉膦酸(螯合剂)、1％椰油酰甘氨酸(表面活性剂)、其余为水组成。
对本实施例的铜蚀刻液组合物进行安全性评价测试，具体测试方法同实施例1，测试结果如表1所示。
对比例1：
一种铜蚀刻液组合物，按组合物的质量100％计，其由16％双氧水、0.2％磷酸(双氧水稳定剂)、0.5％硫酸、0.3％5-甲基四氮唑(缓蚀剂)、2％甘氨酸(螯合剂)、0.05％椰油酰甘氨酸(表面活性剂)、其余为水组成。
对本对比例的铜蚀刻液组合物进行安全性评价测试，具体测试方法同实施例1，测试结果如表1所示。
对比例2：
一种铜蚀刻液组合物，按组合物的质量100％计，其由20％双氧水、0.6％磷酸二氢钠(双氧水稳定剂)、0.5％硫酸、0.5％苯并三氮唑(缓蚀剂)、3％乙二胺四甲叉膦酸(螯合剂)、其余为水组成。
对本对比例的铜蚀刻液组合物进行安全性评价测试，具体测试方法同实施例1，测试结果如表1所示。
实施例1-5和对比例1-2的安全性评价结果：
表1
实施例1-5蚀刻液静置达到最高温度所用的时间比对比例1-2明显要高，说明本发明专利的有效性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种铜蚀刻液组合物，其特征在于，按组合物的质量100％计，其由10-30％双氧水、0.01-1％双氧水稳定剂、0.1-2％酸、0.1-2％缓蚀剂、0.5-5％螯合剂、0.1-3％表面活性剂、其余为水组成。
2.根据权利要求1所述的铜蚀刻液组合物，其特征在于，所述双氧水稳定剂为磷酸及磷酸盐、亚磷酸及亚磷酸盐、有机膦酸盐、有机酸中的一种或多种的组合。
3.根据权利要求2所述的铜蚀刻液组合物，其特征在于，所述磷酸盐为磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸氢钙、磷酸钙、焦磷酸钙、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、酸式焦磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钠、焦磷酸钠中的一种。
4.根据权利要求2所述的铜蚀刻液组合物，其特征在于，所述亚磷酸盐为亚磷酸钾、亚磷酸铵、亚磷酸钠中的一种。
5.根据权利要求2所述的铜蚀刻液组合物，其特征在于，所述有机磷酸盐为氨基三亚甲基磷酸盐(ATMP)、乙二胺四亚甲基膦酸盐(EDTMP)、羟基亚甲基磷酸盐(HEDP)中的一种。
6.根据权利要求1所述的铜蚀刻液组合物，其特征在于，所述酸为无机酸或有机酸；所述无机酸为硫酸、硝酸、盐酸中的一种或者多种的组合；所述有机酸为柠檬酸、醋酸、丙二酸、丙酸、苹果酸中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求1所述的铜蚀刻液组合物，其特征在于，所述缓蚀剂为5-甲基四氮唑、1-氨基四氮唑、5-巯基-1-甲基四唑、5-巯基-1-二甲氨基乙基-1H-四氮唑、甲基苯并三氮唑、苯并三氮唑中的一种或多种的组合。
8.根据权利要求1所述的铜蚀刻液组合物，其特征在于，所述螯合剂为氨基二甲叉膦酸、氨基三甲叉膦酸，乙二胺四甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、甘氨酸中的一种或多种的组合。
9.根据权利要求1所述的铜蚀刻液组合物，其特征在于，所述表面活性剂为椰子油单乙醇酰胺、椰子油二乙醇酰胺、月桂酸单乙醇酰胺、月桂酸二乙醇酰胺中的一种。
10.根据权利要求1所述的铜蚀刻液组合物，其特征在于，所述表面活性剂为椰油酰甘氨酸、月桂酰肌氨酸、月桂酰谷氨酸、月桂酰谷氨酸或椰油酰甲基牛磺酸及其钠钾盐。
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