铝蚀刻的方法与流程

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种铝蚀刻的方法。

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。

现有市场上的液晶显示装置大部分为背光型液晶显示器，其包括液晶显示面板及背光模组(backlight module)。液晶显示面板的工作原理是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶分子，两片玻璃基板中间有许多垂直和水平的细小电线，通过通电与否来控制液晶分子改变方向，将背光模组的光线折射出来产生画面。

通常液晶显示面板由彩膜(CF，Color Filter)基板、薄膜晶体管(TFT，Thin Film Transistor)基板、夹于彩膜基板与薄膜晶体管基板之间的液晶(LC，Liquid Crystal)及密封胶框(Sealant)组成，其成型工艺一般包括：前段阵列(Array)制程(薄膜、黄光、蚀刻及剥膜)、中段成盒(Cell)制程(TFT基板与CF基板贴合)及后段模组组装制程(驱动IC与印刷电路板压合)。其中，前段Array制程主要是形成TFT基板，以便于控制液晶分子的运动；中段Cell制程主要是在TFT基板与CF基板之间添加液晶；后段模组组装制程主要是驱动IC压合与印刷电路板的整合，进而驱动液晶分子转动，显示图像。

薄膜晶体管基板的高阶产品为提高产品解析度控制线宽，薄膜晶体管器件的漏源极金属大多采用铝(Al)或钛(Ti)，蚀刻方式采用干法蚀刻，蚀刻气体采用含氯气体，通过氯离子(Cl*)与铝、钛反应祛除未被光阻覆盖的部分形成通过光罩预置的图案。

通常在对铝进行干蚀刻制程后，会出现颗粒物附着于蚀刻腔体的内壁上形成发尘源(particle source)的问题，当这些颗粒物在后续的蚀刻制程中掉落于待蚀刻膜层上时，很可能造成线路蚀刻残留和短路的问题，影响产品良率。通常这些颗粒物包括氯化铝(AlCl₃)颗粒、氧化铝(Al₂O₃)颗粒、及氟化铝(AlF₃)颗粒。

所述氯化铝颗粒的形成机理为：干蚀刻过程中铝与氯气反应生成氯化铝，当蚀刻腔体内的温度和压力条件达不到使氯化铝保持气态的条件时，便会有氯化铝沉积于蚀刻腔体的内壁上形成颗粒物。

所述氧化铝颗粒与氟化铝颗粒的形成机理为：由于干蚀刻反应生成的氯化铝暴露在空气中会与空气中的水汽发生反应生成氢氧化铝(Al(OH)₃)或氧化铝(Al₂O₃)，出现铝腐蚀(Al corrosion)现象。防止铝腐蚀的方法，即在铝腐蚀发生前快速祛除氯化铝的方法通常有两种：第一，采用纯水快速清洗带走附着在漏源极金属上的氯化铝产物；第二，采用“氟-氯(F-Cl)置换”置换掉氯元素避免发生铝腐蚀现象；

硅薄膜晶体管工厂为节省购置快速水洗(wet quick rinse)的设备及运行费用，大多采用第二种防止铝腐蚀的方法，即氟-氯置换方法，但氟-氯置换生成的氟化铝相对于氯化铝更容易形成固体状态，附着于蚀刻腔体的内壁上形成颗粒物；

由于氟-氯置换制程除了向蚀刻腔体中通入含氟气体外，还需要通入一定量的氧气，通电解离后，形成的氧气等离子体容易和氯化铝反应生成氧化铝，所述氧化铝在一定温度和压力条件也会沉积于蚀刻腔体的内壁上形成颗粒物。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种铝蚀刻的方法，可减少蚀刻腔体内含铝颗粒物的含量，使得干蚀刻制程中颗粒物掉落于待蚀刻膜层上的概率减少，解决了线路蚀刻残留和短路的问题，提高产品良率。

为实现上述目的，本发明首先提供一种铝蚀刻的方法，包括：

步骤1、提供一铝膜基板，所述铝膜基板包括衬底基板及设于所述衬底基板上的铝膜，在所述铝膜上涂布光阻层，采用光罩对光阻层进行曝光显影后形成光阻层图形；

步骤2、提供一干蚀刻设备，所述干蚀刻设备具有蚀刻腔体，将带有光阻层图形的铝膜基板放入所述蚀刻腔体中，向所述蚀刻腔体内通入含氯气体，对铝膜基板进行蚀刻，所述含氯气体对铝膜上未被光阻层图形覆盖的部分进行蚀刻，得到设计图案，在蚀刻过程中，控制所述蚀刻腔体内的温度与压力，使含氯气体与铝膜反应生成的氯化铝保持气体状态，减少氯化铝颗粒的生成；

步骤3、采用抽气设备抽出所述蚀刻腔体内的大部分气体，通入含氟气体，通电解离后，含氟气体的等离子体与蚀刻腔体内残留的氯化铝发生反应，含氟气体中的氟元素与氯化铝中的氯元素进行置换，生成氟化铝。

所述步骤2中，所述蚀刻腔体内的温度条件为80℃-120℃，压力条件为0.01Torr～0.1Torr。

所述步骤2中，所述含氯气体为氯气；所述步骤3中，所述含氟气体包括四氟化碳与六氟化硫中的至少一种。

本发明还提供另一种铝蚀刻的方法，包括：

步骤1、提供一铝膜基板，所述铝膜基板包括衬底基板及设于所述衬底基板上的铝膜，在所述铝膜上涂布光阻层，采用光罩对光阻层进行曝光显影形成光阻层图形；

步骤2、提供一干蚀刻设备，所述干蚀刻设备具有蚀刻腔体，将带有光阻层图形的铝膜基板放入所述蚀刻腔体中，向所述蚀刻腔体内通入含氯气体，对铝膜基板进行蚀刻，所述含氯气体对铝膜上未被光阻层图形覆盖的部分进行蚀刻，得到设计图案，在蚀刻过程中，含氯气体与铝膜反应生成氯化铝；

步骤3、向所述蚀刻腔体内通入冲洗气体，将所述蚀刻腔体内的大部分氯化铝冲到与所述蚀刻腔体相连的排气系统中，降低所述蚀刻腔体内氯化铝的含量；

步骤4、采用抽气设备抽出所述蚀刻腔体内的大部分气体，通入含氟气体，通电解离后，含氟气体的等离子体与蚀刻腔体内残留的氯化铝发生反应，含氟气体中的氟元素与氯化铝中的氯元素进行置换，生成氟化铝。

所述步骤2中，所述含氯气体为氯气；所述步骤3中，所述冲洗气体包括氧气、氮气、及惰性气体中的至少一种；所述步骤4中，所述含氟气体包括四氟化碳与六氟化硫中的至少一种。

所述惰性气体包括氩气与氦气中的至少一种。

本发明还提供又一种铝蚀刻的方法，包括：

步骤1、提供一干蚀刻设备，所述干蚀刻设备具有蚀刻腔体，所述蚀刻腔体内壁残留有氟化铝颗粒物，向所述蚀刻腔体内通入含氯气体，对含氯气体进行通电解离后，得到含氯气体的等离子体，所述含氯气体的等离子体与蚀刻腔体内壁残留的氟化铝颗粒物反应，生成氯化铝；控制所述蚀刻腔体内的温度与压力，使生成的氯化铝保持气体状态；之后采用抽气设备抽出所述蚀刻腔体内的大部分气体；

步骤2、提供一铝膜基板，所述铝膜基板包括衬底基板及设于所述衬底基板上的铝膜，在所述铝膜上涂布光阻层，采用光罩对光阻层进行曝光显影形成光阻层图形；

步骤3、将带有光阻层图形的铝膜基板放入所述干蚀刻设备的蚀刻腔体中，向所述蚀刻腔体内通入含氯气体，对铝膜基板进行蚀刻，所述含氯气体对未被光阻层图形覆盖的铝膜进行蚀刻，得到设计图案，在蚀刻过程中，含氯气体与铝膜反应生成氯化铝；

步骤4、采用抽气设备抽出所述蚀刻腔体内的大部分气体，通入含氟气体，通电解离后，含氟气体的等离子体与蚀刻腔体内残留的氯化铝发生反应，含氟气体中的氟元素与氯化铝中的氯元素进行置换，生成氟化铝。

所述步骤1与所述步骤3中，所述含氯气体均为氯气；所述步骤4中，所述含氟气体包括四氟化碳与六氟化硫中的至少一种。

所述步骤1中，所述蚀刻腔体内的温度条件为80℃-120℃，压力条件为0.01Torr～0.1Torr。

本发明的有益效果：本发明提供的一种铝蚀刻的方法，通过调节干蚀刻制程中蚀刻腔体内的温度和压力条件，使得氯化铝保持气体状态，减少氯化铝颗粒的生成，抽气后蚀刻腔体内氯化铝的残留量很小，从而降低蚀刻腔体内含铝化合物的含量，减少含铝颗粒物的产生；或者通过在干蚀刻制程之后氟-氯置换制程之前，增加气体冲洗步骤，降低蚀刻腔体内含铝化合物的含量，减少含铝颗粒物的产生；又或者通过在干蚀刻制程之前增加蚀刻腔体的清洁步骤，降低蚀刻腔体内含铝化合物的含量，减少含铝颗粒物的产生，以上三种方法均可减少蚀刻腔体内含铝颗粒物的含量，使得干蚀刻制程中颗粒物掉落于待蚀刻膜层上的概率减少，解决了线路蚀刻残留和短路的问题，提高产品良率。

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为本发明的第一种铝蚀刻的方法的流程图；

图2为本发明的第二种铝蚀刻的方法的流程图；

图3为本发明的第三种铝蚀刻的方法的流程图。

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，本发明提供一种铝蚀刻的方法，包括：

步骤1、提供一铝膜基板，所述铝膜基板包括衬底基板及设于所述衬底基板上的铝膜，在所述铝膜上涂布光阻层，采用光罩对光阻层进行曝光显影后形成光阻层图形。

步骤2、提供一干蚀刻设备，所述干蚀刻设备具有蚀刻腔体，将带有光阻层图形的铝膜基板放入所述蚀刻腔体中，向所述蚀刻腔体内通入含氯气体，对铝膜基板进行蚀刻，所述含氯气体对铝膜上未被光阻层图形覆盖的部分进行蚀刻，得到设计图案，在蚀刻过程中，控制所述蚀刻腔体内的温度与压力，使含氯气体与铝膜反应生成的氯化铝保持气体状态，减少氯化铝颗粒的生成。

优选的，所述步骤2中，所述含氯气体为氯气。

具体的，所述步骤2中，所述蚀刻腔体内的温度条件为80℃-120℃，压力条件为0.01Torr～0.1Torr。

步骤3、采用抽气设备抽出所述蚀刻腔体内的大部分气体，通入含氟气体，通电解离后，含氟气体的等离子体与蚀刻腔体内残留的氯化铝发生反应，含氟气体中的氟元素与氯化铝中的氯元素进行置换，生成氟化铝。

所述步骤3通过将蚀刻腔体内残留的氯化铝转换为氟化铝，可防止氯化铝在铝膜表面沉积并与水汽反应造成铝腐蚀。

由于所述步骤2中生成的氯化铝为气体状态，从而在步骤3的抽气过程中很容易被抽走，使得蚀刻腔体内氯化铝的残留量很小，因此在该步骤3中生成的氟化铝的量也很小，不容易形成颗粒物，所述步骤3的副产物氧化铝也非常少，从而减少了发尘源的生成。

具体的，所述步骤3中，所述含氟气体包括四氟化碳(CF₄)与六氟化硫(SF₆)中的至少一种。

具体的，所述步骤3中，在向所述蚀刻腔体内通入含氟气体的同时，还需要向所述蚀刻腔体内通入氧气，所述含氟气体的流量与所述氧气的流量的比例为1:5～1:10，氧气的加入是为含氟气体的解离提供电子，便于含氟气体更好的解离。

上述铝蚀刻的方法，通过调节干蚀刻制程中蚀刻腔体内的温度和压力条件，使得氯化铝保持气体状态，减少氯化铝颗粒的生成，抽气后蚀刻腔体内氯化铝的残留量很小，从而降低蚀刻腔体内含铝化合物的含量，减少含铝颗粒物的产生，达到减少发尘源的目的。

请参阅图2，本发明提供另一种铝蚀刻的方法，包括：

步骤1、提供一铝膜基板，所述铝膜基板包括衬底基板及设于所述衬底基板上的铝膜，在所述铝膜上涂布光阻层，采用光罩对光阻层进行曝光显影形成光阻层图形。

步骤2、提供一干蚀刻设备，所述干蚀刻设备具有蚀刻腔体，将带有光阻层图形的铝膜基板放入所述蚀刻腔体中，向所述蚀刻腔体内通入含氯气体，对铝膜基板进行蚀刻，所述含氯气体对铝膜上未被光阻层图形覆盖的部分进行蚀刻，得到设计图案，在蚀刻过程中，含氯气体与铝膜反应生成氯化铝。

优选的，所述步骤2中，所述含氯气体为氯气。

步骤3、向所述蚀刻腔体内通入冲洗气体，将所述蚀刻腔体内的大部分氯化铝冲到与所述蚀刻腔体相连的排气系统中，降低所述蚀刻腔体内氯化铝的含量，减少含铝颗粒物的产生。

具体的，所述步骤3中，所述冲洗气体包括氧气、氮气、及惰性气体中的至少一种。

所述惰性气体包括氩气(He)与氦气(Ar)中的至少一种。

步骤4、采用抽气设备抽出所述蚀刻腔体内的大部分气体，通入含氟气体，通电解离后，含氟气体的等离子体与蚀刻腔体内残留的氯化铝发生反应，含氟气体中的氟元素与氯化铝中的氯元素进行置换，生成氟化铝。

所述步骤4通过将蚀刻腔体内残留的氯化铝转换为氟化铝，可防止氯化铝在铝膜表面沉积并与水汽反应造成铝腐蚀。

具体的，所述步骤4中，所述含氟气体包括四氟化碳(CF₄)与六氟化硫(SF₆)中的至少一种。

具体的，所述步骤4中，在向所述蚀刻腔体内通入含氟气体的同时，还需要向所述蚀刻腔体内通入氧气，所述含氟气体的流量与所述氧气的流量的比例为1:5～1:10，氧气的加入是为含氟气体的解离提供电子，便于含氟气体更好的解离。

上述铝蚀刻的方法，通过在干蚀刻制程之后氟-氯置换制程之前，增加气体冲洗步骤，降低蚀刻腔体内含铝化合物的含量，减少含铝颗粒物的产生。

请参阅图3，本发明提供又一种铝蚀刻的方法，包括：

步骤1、提供一干蚀刻设备，所述干蚀刻设备具有蚀刻腔体，所述蚀刻腔体内壁残留有氟化铝颗粒物，向所述蚀刻腔体内通入含氯气体，对含氯气体进行通电解离后，得到含氯气体的等离子体，所述含氯气体的等离子体与蚀刻腔体内壁残留的氟化铝颗粒物反应，生成氯化铝；控制所述蚀刻腔体内的温度与压力，使生成的氯化铝保持气体状态；之后采用抽气设备抽出所述蚀刻腔体内的大部分气体。

优选的，所述步骤1中，所述含氯气体为氯气。

具体的，所述步骤1中，所述蚀刻腔体内的温度条件为80℃-120℃，压力条件为0.01Torr～0.1Torr。

具体的，所述步骤1发生在蚀刻腔体已经进行一定量的蚀刻制程之后，蚀刻腔体内壁残留有较多氟化铝颗粒物。由于在干蚀刻设备的常用温度压力条件下，氯化铝比氟化铝更容易保持气态，因此，所述步骤1采用氯氟置换方法将固体颗粒状态的氟化铝转换为气体状态的氯化铝，然后采用抽气设备将氯化铝气体抽走，从而除掉蚀刻腔体内壁残留的氟化铝颗粒物，起到净化腔体的作用。

步骤2、提供一铝膜基板，所述铝膜基板包括衬底基板及设于所述衬底基板上的铝膜，在所述铝膜上涂布光阻层，采用光罩对光阻层进行曝光显影形成光阻层图形。

步骤3、将带有光阻层图形的铝膜基板放入所述干蚀刻设备的蚀刻腔体中，向所述蚀刻腔体内通入含氯气体，对铝膜基板进行蚀刻，所述含氯气体对未被光阻层图形覆盖的铝膜进行蚀刻，得到设计图案，在蚀刻过程中，含氯气体与铝膜反应生成氯化铝。

优选的，所述步骤3中，所述含氯气体为氯气。

步骤4、采用抽气设备抽出所述蚀刻腔体内的大部分气体，通入含氟气体，通电解离后，含氟气体的等离子体与蚀刻腔体内残留的氯化铝发生反应，含氟气体中的氟元素与氯化铝中的氯元素进行置换，生成氟化铝。

所述步骤4通过将蚀刻腔体内残留的氯化铝转换为氟化铝，可防止氯化铝在铝膜表面沉积并与水汽反应造成铝腐蚀。

具体的，所述步骤4中，所述含氟气体包括四氟化碳(CF₄)与六氟化硫(SF₆)中的至少一种。

具体的，所述步骤4中，在向所述蚀刻腔体内通入含氟气体的同时，还需要向所述蚀刻腔体内通入氧气，所述含氟气体的流量与所述氧气的流量的比例为1:5～1:10，氧气的加入是为含氟气体的解离提供电子，便于含氟气体更好的解离。

上述铝蚀刻的方法，通过在干蚀刻制程之前增加蚀刻腔体的清洁步骤，降低蚀刻腔体内含铝化合物的含量，减少含铝颗粒物的产生。

综上所述，本发明提供的一种铝蚀刻的方法，通过调节干蚀刻制程中蚀刻腔体内的温度和压力条件，使得氯化铝保持气体状态，减少氯化铝颗粒的生成，抽气后蚀刻腔体内氯化铝的残留量很小，从而降低蚀刻腔体内含铝化合物的含量，减少含铝颗粒物的产生；或者通过在干蚀刻制程之后氟-氯置换制程之前，增加气体冲洗步骤，降低蚀刻腔体内含铝化合物的含量，减少含铝颗粒物的产生；又或者通过在干蚀刻制程之前增加蚀刻腔体的清洁步骤，降低蚀刻腔体内含铝化合物的含量，减少含铝颗粒物的产生，以上三种方法均可减少蚀刻腔体内含铝颗粒物的含量，使得干蚀刻制程中颗粒物掉落于待蚀刻膜层上的概率减少，解决了线路蚀刻残留和短路的问题，提高产品良率。

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。