一种基于硝酸系延长Cu刻蚀液Lifetime的方法

摘要

本发明公开了一种基于硝酸系延长Cu刻蚀液Lifetime的方法。本发明中，适用于硝酸系Cu Etchant生产运营管理。本发明主要将面板行业的Cu刻蚀工艺与电池液的电解池结合起来。利用电解池反应原理，经Pump将药液Tank的Cu Etchant导出到独立电解池控制系统中，把Cu离子从药液中电离析出，减少药液中的Cu离子，再将低浓度药液返回至药液Tank中，如此循环，从而维持Cu离子在溶液中的稳定，保持药液刻蚀均一性，延长药液使用寿命；电解池装置与大尺寸CuEtch设备有机结合起来使用，达到降低Cu离子浓度的效果。从而降低了整体的生产成本，为人们的生产使用带来了更多的便利，提高了使用运行时的经济性。

说明书

技术领域

本发明属于Cu湿法刻蚀技术领域，具体为一种基于硝酸系延长Cu刻蚀液Lifetime的方法。

背景技术

随着LCD向大尺寸、低功耗的方向发展，使用低电阻的Cu材料替代Al材料成为趋势，Cu材料具有降低信号延迟、改善充电效率，同时可缩短线宽，增加产品开口率的优点。目前行业内使用的Cu Etchant大部分是双氧水系，即溶液中含有双氧水用作氧化剂，但双氧水系自身有诸多不足，如双氧水浓度会随着反应进行而消耗降低，刻蚀稳定性存在不足；且双氧水不稳定，而Cu离子会催化促进其分解，存在很大的安全隐患，所以目前双氧水系铜刻蚀液均严格控制Cu离子浓度管控量产，升高到一定浓度就立即更换药液。目前传统Tank设计(如图1)是由Pump将药液供给到Chamber，完成工艺后经回流管回流至Tank，工艺过程中产生的Cu离子会随着药液而添加到Tank药液。为了生产工艺稳定性及安全，在工艺生产中采用PPM管控，当Cu离子浓度达到5000PPM时则需更换药液，而设备连续生产6H则会达到5000PPM，一天需4Tank(16000L)药液，形成巨大的Running Cost。延长Cu EtchantLifetime则成了降低运营成本的重要事项。

但在实验室中，Cu2+离子浓度升高会导致药液氧化性增强，影响药液使用寿命，使其成本高于双氧水系刻蚀液，制约了硝酸系铜刻蚀液的大范围推广使用。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供一种基于硝酸系延长Cu刻蚀液Lifetime的方法。

本发明采用的技术方案如下：一种基于硝酸系延长Cu刻蚀液Lifetime的方法，所述基于硝酸系延长Cu刻蚀液Lifetime的方法包括以下步骤：

S1:将药液Tank底部增加两个孔，用于连接电解控制系统，作用分别为引出与回流管路；

S2:用管路接头连接电解池与药液Tank，中间各设计一个Pump用作药液驱动；

S3:电解池顶部设计Exhaust，及时排出电解时产生的氧气。

在一优选的实施方式中，所述刻蚀反应方程式为：

3Cu+8NO3

在一优选的实施方式中，所述电解反应方程式：

阴极：Cu

阳极：4H

在一优选的实施方式中，所述整个系统刻蚀与电解总反应配平：

4HNO3＝2H2O+3O2↑+4NO↑。

在一优选的实施方式中，所述电解总反应期间经过氧化，酸腐蚀和电解等复杂过程,Cu经过先刻蚀，后电解析出，实现了Cu膜的转移，而不是残留在药液中。

在一优选的实施方式中，所述电解总反应期间整个体系中损耗的硝酸通过药液浓度管理系统进行单酸补给。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明中，电解池装置与大尺寸CuEtch设备有机结合起来使用，达到降低Cu离子浓度的效果。通过本发明的方案将药液Cu离子电解出来，可以控制药液中CuPPM持续上升，将药液维持在稳定的CuPPM水平Cu离子波动率降低，刻蚀速率稳定，可以提升产品良率；Cu离子析出，氧化剂稳定，可以延长使用寿命，每片基板每工序刻蚀消耗Cu酸从5L降低至0.7L，药液用量为原先的86％；从而降低了整体的生产成本，为人们的生产使用带来了更多的便利，提高了使用运行时的经济性。

附图说明

图1为本发明的电解池控制系统图；

图2为本发明中低浓度药液用Pump Return生产示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1-2，

实施例：

一种基于硝酸系延长Cu刻蚀液Lifetime的方法，所述基于硝酸系延长Cu刻蚀液Lifetime的方法包括以下步骤：

S1:将药液Tank底部增加两个孔，用于连接电解控制系统，作用分别为引出与回流管路；

S2:用管路接头连接电解池与药液Tank，中间各设计一个Pump用作药液驱动；

S3:电解池顶部设计Exhaust，及时排出电解时产生的氧气。

所述刻蚀反应方程式为：

3Cu+8NO3

所述电解反应方程式：

阴极：Cu

阳极：4H

所述整个系统刻蚀与电解总反应配平：

4HNO3＝2H2O+3O2↑+4NO↑。

所述电解总反应期间经过氧化，酸腐蚀和电解等复杂过程,Cu经过先刻蚀，后电解析出，实现了Cu膜的转移，而不是残留在药液中。

所述电解总反应期间整个体系中损耗的硝酸通过药液浓度管理系统进行单酸补给，电解池装置与大尺寸CuEtch设备有机结合起来使用，达到降低Cu离子浓度的效果。通过本发明的方案将药液Cu离子电解出来，可以控制药液中CuPPM持续上升，将药液维持在稳定的CuPPM水平Cu离子波动率降低，刻蚀速率稳定，可以提升产品良率；Cu离子析出，氧化剂稳定，可以延长使用寿命，每片基板每工序刻蚀消耗Cu酸从5L降低至0.7L，药液用量为原先的86％；从而降低了整体的生产成本，为人们的生产使用带来了更多的便利，提高了使用运行时的经济性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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。