改善铜导线制程中刻蚀药液寿命与良率的方法及铜导线刻蚀装置

摘要

本发明提供一种改善铜导线制程中刻蚀药液寿命与良率的方法及铜导线刻蚀装置，该方法包括：步骤1、提供一刻蚀喷淋槽(1)、及与所述刻蚀喷淋槽(1)连通的刻蚀药液槽(2)，所述刻蚀药液槽(2)容置有刻蚀药液；步骤2、采用第一浓度监控装置(4)测量刻蚀药液槽(2)的刻蚀药液中的铜离子浓度，采用过滤装置(5)对刻蚀药液槽(2)中的刻蚀药液进行铜离子过滤；步骤3、采用第二浓度监控装置(6)测量所述步骤2过滤后的刻蚀药液的铜离子浓度，控制步骤2中进行过滤工作的过滤装置(5)的数量，将过滤后的刻蚀药液流回刻蚀药液槽(2)。本发明能够降低刻蚀药液中的铜离子浓度，提高刻蚀药液的使用寿命，降低生产成本，提高铜互连产品的稳定性及生产良率。

说明书

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种改善铜导线制程中刻蚀药液寿 命与良率的方法及铜导线刻蚀装置。

背景技术

随着显示技术的发展，液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)等平 面显示装置因具有高画质、省电、机身薄及应用范围广等优点，而被广泛的 应用于手机、电视、个人数字助理、数字相机、笔记本电脑、台式计算机等 各种消费性电子产品，成为显示装置中的主流。

通常液晶显示面板由彩膜基板、阵列基板、夹于彩膜基板与阵列基板之 间的液晶及密封胶框组成，其中在阵列基板形成有金属导线，该金属导线的 电阻及其电阻带来的阻容延迟(RC Delay)对液晶显示面板的性能有很大影 响，尤其在大尺寸、高解析度的液晶面板中更为突出。现有液晶显示面板的 阵列基板中通常采用铝导线(Al)，而铝导线具有较高的电阻率，随之带来的 阻容延迟也较大，难以应用于大尺寸，高解析度的液晶显示面板中。

相比于铝导线，铜导线(Cu)具有较低的电阻率，随之带来的阻容延迟 也较小，可以满足液晶显示面板不断的大尺寸化，高解析度的要求。然而， 在目前的铜导线刻蚀过程中，通常采用的刻蚀药液为双氧水系(H₂O₂)，该 刻蚀药液在使用时会存在以下问题：随着刻蚀的基板片数的增加，刻蚀药液 中铜离子的浓度也会不断上升，而H₂O₂在铜离子的作用下会有加速分解的化 学变化，反应过程为：进一步的，随着铜导线刻蚀 过程的不断进行，刻蚀药液中铜离子的浓度的也不断增加，H₂O₂的分解速率 也越来越快，当铜离子浓度超过6000ppm时，H₂O₂的分解速率将急剧加大， 产生大量气体，导致机台发生气爆。因此，当刻蚀药液中的铜离子浓度超过 6000ppm时，必须重新更换刻蚀药液，大大限制了刻蚀药液的使用寿命，增 加了生产成本。此外，随着刻蚀药液中铜离子浓度的增加，刻蚀药液的刻蚀 速率也会发生变化，从而影响产品的稳定性及良率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善铜导线制程中刻蚀药液寿命与良率的方 法，能够调节刻蚀药液中铜离子的浓度，提高刻蚀药液的使用寿命，降低生产 成本，提高铜互连产品的稳定性及良率。

本发明的目的还在于提供一种铜导线刻蚀装置，能够调节刻蚀药液中铜离 子的浓度，提高刻蚀药液的使用寿命，降低生产成本，提高铜互连产品的稳定 性及良率。

为实现上述目的，本发明首先提供一种改善铜导线制程中刻蚀药液寿命与 良率的方法，包括以下步骤：

步骤1、提供一刻蚀喷淋槽、及与所述刻蚀喷淋槽连通的刻蚀药液槽，所 述刻蚀药液槽容置有刻蚀药液；

步骤2、采用第一浓度监控装置测量刻蚀药液槽的刻蚀药液中的铜离子浓 度，采用过滤装置对刻蚀药液槽中的刻蚀药液进行铜离子过滤；；

步骤3、采用第二浓度监控装置测量所述步骤2过滤后的刻蚀药液的铜离子 浓度，控制步骤2中采用进行过滤工作的过滤装置的数量，将过滤后的刻蚀药 液流回刻蚀药液槽。

所述步骤1中采用的刻蚀药液为双氧水系刻蚀药液。

所述步骤2中的过滤装置设有一个或数个串联连通的能够过滤铜离子的反 渗透膜，或者一个或数个相互串联的能够过滤铜离子的滤布，或者数个相互串 联的能够过滤铜离子的反渗透膜与滤布。

根据第一浓度监控装置和第二浓度监控装置测量到的刻蚀药液中的铜离 子浓度的变化量，通过一控制装置控制开启过滤工作的过滤装置数量，所述过 滤装置之间串联连通。

所述铜导线刻蚀方法用于采用铜导线互连的阵列基板的制备；所述步骤2 中的第一浓度监控装置还测量刻蚀药液中的双氧水浓度、及添加剂浓度；所述 步骤3中的第二浓度监控装置还测量刻蚀药液中的双氧水浓度、及添加剂浓度。

本发明还提供一种铜导线刻蚀装置，包括：刻蚀喷淋槽、与所述刻蚀喷淋 槽连通的刻蚀药液槽、与所述刻蚀药液槽连通的药液泵、及与所述药液泵连通 的一个或多个过滤装置，所述过滤装置与刻蚀药液槽连通，还包括一第一浓度 监控装置，用于监控刻蚀药液槽中刻蚀药液的铜离子浓度；

所述过滤装置用于过滤刻蚀药液中的铜离子，降低刻蚀药液中的铜离子浓 度。

所述第一浓度监控装置设于所述刻蚀药液槽内，或者设于刻蚀药液槽与药 液泵之间，或者设于药液泵与过滤装置之间。

还包括一第二浓度监控装置，所述第二浓度监控装置设置在过滤装置与刻 蚀药液槽之间，用于监控过滤后的刻蚀药液的铜离子浓度；所述第一浓度监控 装置还监控刻蚀药液槽中刻蚀药液的双氧水浓度、及添加剂浓度，所述第二浓 度监控装置还监控过滤后的刻蚀药液的双氧水浓度、及添加剂浓度。

所述过滤装置为多个，其之间串联连通，所述铜导线刻蚀装置还包括一控 制装置，所述控制装置分别与第一浓度监控装置、第二浓度监控装置、及每一 过滤装置电性相连，用于根据浓度监控的结果控制每一过滤装置是否进行过滤 工作。

所述每一过滤装置包括一个或数个相互串联的能够过滤铜离子的反渗透 膜，或者一个或数个相互串联的能够过滤铜离子的滤布，或者数个相互串联的 能够过滤铜离子的反渗透膜与滤布。

所述铜导线刻蚀装置用于采用铜导线互连的阵列基板的制程。

本发明的有益效果：本发明提供了一种改善铜导线制程中刻蚀药液寿命与 良率的方法及铜导线刻蚀装置，通过在刻蚀药液的循环过程中增加过滤装置， 使得刻蚀药液中的铜离子被不断的过滤，将过滤后的刻蚀药液回流至刻蚀药液 槽内循环利用，从而降低刻蚀药液中的铜离子浓度，提高刻蚀药液的使用寿命， 降低生产成本，提高铜互连产品的稳定性及良率。

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明 的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限 制。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技 术方案及其它有益效果显而易见。

附图中，

图1为本发明的铜导线刻蚀方法的流程图，

图2为本发明的铜导线刻蚀装置的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的 优选实施例及其附图进行详细描述。

请参阅图1并结合图2，本发明首先提供一种改善铜导线制程中刻蚀药液寿 命与良率的方法，包括以下步骤：

步骤1、提供一刻蚀喷淋槽1、及与所述刻蚀喷淋槽1连通的刻蚀药液槽2， 所述刻蚀药液槽2容置有刻蚀药液；

具体的，所述步骤1中采用的刻蚀药液为双氧水系刻蚀药液。

步骤2、采用第一浓度监控装置4测量刻蚀药液槽2的刻蚀药液中的铜离子 浓度，采用过滤装置5对刻蚀药液槽2中的刻蚀药液进行铜离子过滤；

具体的，所述步骤2中的过滤装置5设有一个或数个串联连通的能够过滤铜 离子的反渗透膜，或者一个或数个相互串联的能够过滤铜离子的滤布，或者数 个相互串联的能够过滤铜离子的反渗透膜与滤布。步骤2中采用数个过滤装置 5，所述过滤装置5之间串联连通。进一步的，可以通过设置回收槽的方法来收 集过滤后的铜离子，便于铜离子的再利用。

所述第一浓度监控装置4可以直接设于所述刻蚀药液槽2内，或者设于刻蚀 药液槽2与药液泵3之间，且分别与刻蚀药液槽2与药液泵3连通，或者设于药液 泵3与过滤装置5之间，且分别与药液泵3与过滤装置5连通，用于监控刻蚀药液 槽2中的铜离子浓度，保证刻蚀药液槽2中的刻蚀药液的正常使用。此外，该第 一浓度监控装置4还测量刻蚀药液中的双氧水浓度、及添加剂浓度，以利于及 时增加添加剂，保证刻蚀药液质量与铜导线刻蚀效果。

步骤3、采用第二浓度监控装置测量所述步骤2过滤后的刻蚀药液的铜离 子浓度，控制步骤2中采用进行过滤工作的过滤装置5的数量，将过滤后的刻 蚀药液流回刻蚀药液槽2。

需要说明的是，所述步骤3中根据第一浓度监控装置4和第二浓度监控装置 6测量到的刻蚀药液中的铜离子浓度的变化量，通过一控制装置控制开启过滤 工作的过滤装置5数量。若过滤后的刻蚀药液中的铜离子浓度低于要求的刻蚀 药液中的铜离子浓度，则减少开启过滤工作的过滤装置5的数量，若过滤后的 刻蚀药液中的铜离子浓度高于要求的刻蚀药液中的铜离子浓度，则增加开启过 滤工作的过滤装置5的数量，还可以通过在控制装置中设定程序可以实现自动 调节，来使铜离子浓度保持一个最佳稳定值。

所述步骤3中还包括通过第二浓度监控装置6测量经过滤装置5过滤后的刻 蚀药液中的双氧水浓度、及添加剂浓度；其中监控过滤后的刻蚀药液中的铜离 子浓度，以保证过滤效果；监控刻蚀药液中的双氧水浓度、添加剂浓度，在过 滤装置造成添加剂浓度损失时，及时增加添加剂，保证刻蚀药液质量与铜导线 刻蚀效果。

最后，所述铜导线刻蚀方法用于采用铜导线互连的阵列基板的制备。

请参阅图2，本发明还提供一种铜导线刻蚀装置，包括：刻蚀喷淋槽1、 与所述刻蚀喷淋槽1连通的刻蚀药液槽2、与所述刻蚀药液槽2连通的药液泵3、 及与所述药液泵3连通的一个或多个过滤装置5，所述过滤装置5与刻蚀药液槽 2连通，还包括一第一浓度监控装置4，用于监控刻蚀药液槽2中刻蚀药液的铜 离子浓度；所述过滤装置5用于过滤刻蚀药液中的铜离子，降低刻蚀药液中的 铜离子浓度。

其中，第一浓度监控装置4可以直接设于所述刻蚀药液槽2内，或者设于 刻蚀药液槽2与药液泵3之间，且分别与刻蚀药液槽2与药液泵3连通，或者设 于药液泵3与过滤装置5之间，且分别与药液泵3与过滤装置5连通，用于监控 刻蚀药液槽2中的铜离子浓度，保证刻蚀药液槽2中的刻蚀药液的正常使用。 此外，该第一浓度监控装置4还测量刻蚀药液中的双氧水浓度、及添加剂浓度， 利于及时增加添加剂，保证刻蚀药液质量与铜导线刻蚀效果。

特别的，所述过滤装置5用于过滤刻蚀药液中的铜离子，降低刻蚀药液中 的铜离子浓度，该过滤装置5为任何可以过滤铜离子的装置。具体的，所述过 滤装置5可以具有一个或数个相互串联连通的能够过滤铜离子的反渗透膜，可 实现快速过滤铜离子，可根据反渗透膜的使用效率定期更换，以保证过滤质 量。进一步的，所述过滤装置5还可以具有一个或数个相互串联连通的能够过 滤铜离子的滤布。所述过滤装置5还可以具有数个相互串联的能够过滤铜离子 的反渗透膜与滤布。此外，所述过滤装置5还可以包括回收槽(未图示)，用 于收集过滤后的铜离子，便于铜离子的再利用。

所述铜导线刻蚀装置还包括一第二浓度监控装置6，所述第二浓度监控装 置6分别与过滤装置5、及刻蚀药液槽2相连通，用于监控过滤后的刻蚀药液中 的铜离子浓度，以保证过滤效果，同时，所述第二浓度监控装置6还可以监控 刻蚀药液中的双氧水浓度、添加剂浓度，根据监控数据及时添加因过滤装置5 造成的添加剂浓度损失。

此外，可根据刻蚀工艺要求的铜离子浓度增加或减少过滤装置5的数量。 优选的，所述铜导线刻蚀装置还可以包括一控制装置，所述控制装置分别与 第一浓度监控装置4、第二浓度监控装置6、及每一过滤装置5电性连接，用于 控制每一过滤装置5的是否开启过滤工作。具体的，所述控制装置从第一浓度 监控装置4获取过滤前的刻蚀药液中的铜离子浓度数据，从第二浓度监控装置 6获取过滤后的刻蚀药液中的铜离子浓度数据，并根据过滤前、后的刻蚀药液 中的铜离子浓度的变化量、及刻蚀工艺要求的铜离子浓度数据，监控过滤效 果是否达标，若过滤后的刻蚀药液中的铜离子浓度低于要求的刻蚀药液中的 铜离子浓度，则减少开启过滤工作的过滤装置5的数量，若过滤后的刻蚀药液 中的铜离子浓度高于要求的刻蚀药液中的铜离子浓度，则增加开启过滤工作 的过滤装置5的数量。至此，可以做到实时调节刻蚀药液中的铜离子的浓度， 进一步的，还可以通过在控制装置中设定程序实现自动调节，来使铜离子浓 度保持一个最佳稳定值。

最后，所述铜导线刻蚀装置用于采用铜导线互联的阵列基板的制程。

综上所述，本发明提供了一种改善铜导线制程中刻蚀药液寿命与良率的 方法及铜导线刻蚀装置，通过在刻蚀药液的循环过程中增加过滤装置，使得 刻蚀药液中的铜离子被不断的过滤，并将过滤后的刻蚀药液回流至刻蚀药液 槽内循环利用，从而降低刻蚀药液中的铜离子浓度，提高刻蚀药液的使用寿 命，降低生产成本，提高铜互连产品的稳定性及生产良率。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方 案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应 属于本发明权利要求的保护范围。