用于铜钼金属膜层的蚀刻液及蚀刻方法与流程

本发明涉及蚀刻技术领域，尤其涉及一种用于铜钼金属膜层的蚀刻液及蚀刻方法。

背景技术

目前高端的液晶显示器面板普遍采用铜导线制程作为栅栏线或数据线；这是因为相较于铝金属，铜的电阻值低，加工性能优异；铜导线线宽不需要达到铝导线的宽度，可以节省溅镀靶材的材料成本，提高液晶显示器的穿透度与背光源使用效率。钼具有与玻璃等基板的密合性高、难以产生向硅半导体膜的扩散、且兼具阻挡性；因此，将包含铜、以铜为主成分的铜钼合金的层叠膜通过溅射法等成膜工艺在玻璃等基板上成膜，然后经过将抗蚀剂等作为掩膜进行蚀刻的蚀刻工序而成为电极图案。

现有的用于铜钼金属膜层的蚀刻液，为了提高蚀刻铜钼合金的速度，常常加入氟化物。添加氟化物的蚀刻液对环境与器件都会产生负面影响；而且刻蚀效率低，稳定性差。随着越来越多的生产者开始使用铜钼合金膜，对加工精度的蚀刻液的需求大大增加，因此，亟需一种环境友好、生产安全、加工精度高，且易于控制的蚀刻液。

综上所述，现有的用于铜钼金属膜层的蚀刻液，由于含有氟化物，在刻蚀铜钼金属膜层时，导致刻蚀效率低，进一步导致对环境与器件产生负面影响。

技术实现要素：

本发明提供一种用于铜钼金属膜层的蚀刻液及蚀刻方法，能够调节铜钼合金蚀刻速度，以解决现有的用于铜钼金属膜层的蚀刻液，由于含有氟化物，在刻蚀铜钼金属膜层时，导致刻蚀效率低，进一步导致对环境与器件产生负面影响的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：

本发明提供一种用于铜钼金属膜层的蚀刻液，包括：所述蚀刻液的主要成分包括占蚀刻液总质量百分比为10～15％的过氧化氢、占蚀刻液总质量百分比为2.5～7％的调节剂、占蚀刻液总质量百分比为1～5％的螯合剂、占蚀刻液总质量百分比为5～15％的缓冲溶液、占蚀刻液总质量百分比为0.5～2％的抑制剂，余量为去离子水。

根据本发明一优选实施例，所述调节剂为胺类化合物。

根据本发明一优选实施例，所述胺类化合物选自叔丁胺、甲胺、二乙胺、苯胺、环己胺、n-甲基乙胺、n-甲基-n-乙基丙胺、n-甲基-n-乙基环丙胺、n,n-二甲基对苯二胺、n,n-二甲基苯胺、n,3-二甲基-n-乙基苯胺、2-氨基-4-甲基戊烷、3-(n-乙氨基)庚烷、n-乙基苄基胺、n,n-二甲基环己胺、n-甲基-n-环己基苄基胺、乙酰苯胺以及n-苯基苯甲胺中的至少一种。

根据本发明一优选实施例，所述螯合剂选自乙二胺四乙酸、氨基三乙酸、双硫腙、8-羟基喹啉、邻菲咯啉、酒石酸钾铵、聚乙烯亚胺、壳聚糖、甘氨酸、赖氨酸、蛋氨酸，三乙烯四胺、吡咯烷二硫代氨基甲酸铵、乙二胺四正丙酸、1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚以及乙二胺四甲撑膦酸中的至少一种。

根据本发明一优选实施例，所述缓冲溶液选自邻苯二甲酸氢氨-氨水缓冲溶液、枸杞酸-乙醇-氨水缓冲溶液、醋酸铵-盐酸-氨溶液、冰醋酸-氨水缓冲溶液、醋酸钠溶液、三乙胺-甲醇-磷酸溶液、醋酸-乙醇-氢氧化铵以及六亚甲基四胺-盐酸缓冲溶液中的任意一种。

根据本发明一优选实施例，所述抑制剂选自五甲烯四氮唑、2,3-二甲基-1-苯基-3-吡唑、3-氨基-1,2,4-三唑、3,5-二甲基吡唑、n-乙基咔唑、2-(4-氨基苯基)-6-甲基苯并噻唑、6-硝基苯并咪唑、5-氯代苯并三氮唑、2-氨基-6-氯苯并噻唑、2-氨基噻唑、2-甲基苯并噻唑、2-氨基-5-硝基噻唑以及2-氨基苯并噻唑中的至少一种。

本发明还提供一种使用所述蚀刻液蚀刻铜钼金属膜层的方法，包括：

s10，提供一基板，形成一铜钼金属膜层于所述基板上；

s20，将紫外灯照射所述蚀刻液；

s30，使用所述蚀刻液对所述铜钼金属膜层进行一图案化制程。

根据本发明一优选实施例，所述s20还包括：

s201，提供一蚀刻液槽，所述蚀刻液槽的边缘位置安装有紫外灯，将所述蚀刻液填充于所述蚀刻液槽中；

s202，开启所述紫外灯，对所述蚀刻液进行均匀辐照。

根据本发明一优选实施例，所述紫外灯产生的紫外线的波长为320纳米，所述紫外灯的辐照强度为1.5毫瓦每平方厘米。

根据本发明一优选实施例，所述铜钼金属膜层蚀刻后的蚀刻锥角小于或等于60度，所述铜钼金属膜层蚀刻后的边缘尺寸长度范围为1000～1200纳米。

本发明的有益效果为：本发明所提供的用于铜钼金属膜层的蚀刻液及蚀刻方法，将含有过氧化氢的蚀刻液在蚀刻前进行紫外灯照射，增强了对铜钼金属膜层的氧化能力，进一步加快了蚀刻反应速率，更进一步提升了蚀刻品质。

附图说明

为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明用于铜钼金属膜层的蚀刻方法流程图。

图2为本发明用于铜钼金属膜层的蚀刻设备示意图。

图3为本发明铜钼金属膜层蚀刻后扫描电镜示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附加的图示，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，结构相似的单元是用以相同标号表示。

本发明针对现有的用于铜钼金属膜层的蚀刻液及蚀刻方法，由于含有氟化物，在刻蚀铜钼金属膜层时，导致刻蚀效率低，进一步导致对环境与器件产生负面影响的技术问题，本实施例能够解决该缺陷。

本发明提供一种用于铜钼金属膜层的蚀刻液，包括：所述蚀刻液的主要成分包括占蚀刻液总质量百分比为10～15％的过氧化氢、占蚀刻液总质量百分比为3～7％的调节剂、占蚀刻液总质量百分比为1～5％的螯合剂、占蚀刻液总质量百分比为5～15％的缓冲溶液、占蚀刻液总质量百分比为0.5～2％的抑制剂，余量为去离子水。

其中，所述蚀刻液中的过氧化氢是作为氧化剂的功能，将铜和钼氧化，该蚀刻液中过氧化氢的含量优选为占蚀刻液总质量百分比为10～15％。在此范围内，既确保了氧化能力，又不至于腐蚀速度过快，难以控制蚀刻工艺。

所述调节剂是用以稳定过氧化氢，抑制其分解，保障操作安全性、延长所述蚀刻液寿命。所述调节剂的含量可优选为占蚀刻液总质量百分比为2.5～7％，为胺类化合物；所述胺类化合物选自叔丁胺、甲胺、二乙胺、苯胺、环己胺、n-甲基乙胺、n-甲基-n-乙基丙胺、n-甲基-n-乙基环丙胺、n,n-二甲基对苯二胺、n,n-二甲基苯胺、n,3-二甲基-n-乙基苯胺、2-氨基-4-甲基戊烷、3-(n-乙氨基)庚烷、n-乙基苄基胺、n,n-二甲基环己胺、n-甲基-n-环己基苄基胺、乙酰苯胺以及n-苯基苯甲胺中的至少一种。

所述螯合剂能螯合蚀刻液中游离的金属离子，从而减缓了过氧化氢的自分解反应，增强了蚀刻液的性能稳定性。所述螯合剂的含量可优选为占蚀刻液总质量百分比为1～5％；所述螯合剂选自乙二胺四乙酸、氨基三乙酸、双硫腙、8-羟基喹啉、邻菲咯啉、酒石酸钾铵、聚乙烯亚胺、壳聚糖、甘氨酸、赖氨酸、蛋氨酸，三乙烯四胺、吡咯烷二硫代氨基甲酸铵、乙二胺四正丙酸、1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚以及乙二胺四甲撑膦酸中的至少一种。

所述缓冲溶液能更好地蚀刻铜跟钼。另外，所述缓冲溶液中的酸在蚀刻完之后还可作为金属离子的掩蔽剂来抑制过氧化氢分解的速率。所述缓冲溶液的含量可优选为占蚀刻液总质量百分比为5～15％；所述缓冲溶液选自邻苯二甲酸氢氨-氨水缓冲溶液、枸杞酸-乙醇-氨水缓冲溶液、醋酸铵-盐酸-氨溶液、冰醋酸-氨水缓冲溶液、醋酸钠溶液、三乙胺-甲醇-磷酸溶液、醋酸-乙醇-氢氧化铵以及六亚甲基四胺-盐酸缓冲溶液中的任意一种。

所述抑制剂是为了控制蚀刻速度和斜角。所述抑制剂的含量可优选为占蚀刻液总质量百分比为0.5～2％；在此范围内，既能有效控制斜角的角度在25-60°之间，又不至于拖慢蚀刻速度。所述抑制剂优选为含1-10个碳原子，至少含o、s、n中一个杂原子的杂环化合物中的一种，所述抑制剂选自五甲烯四氮唑、2,3-二甲基-1-苯基-3-吡唑、3-氨基-1,2,4-三唑、3,5-二甲基吡唑、n-乙基咔唑、2-(4-氨基苯基)-6-甲基苯并噻唑、6-硝基苯并咪唑、5-氯代苯并三氮唑、2-氨基-6-氯苯并噻唑、2-氨基噻唑、2-甲基苯并噻唑、2-氨基-5-硝基噻唑以及2-氨基苯并噻唑中的至少一种。

本发明提供的用于铜钼金属膜层的蚀刻液制备方法简单，只需在室温下将相应重量份的组分混合均匀即可。

同时，本发明中采用过氧化氢做氧化剂，不含有氟化物，氧化性强，且又绿色环保，能很好的氧化铜跟钼，再配以所述缓冲溶液，能更好的去除源自铜跟钼的残渣，有助于蚀刻。但由于过氧化氢的低对称性以及过氧键的存在，造成了过氧化氢的自分解，特别是过氧化氢含量高及某些金属离子存在时，很容易发生“暴沸”现象，为了保障操作安全性及保障蚀刻效果，辅以所述抑制剂来抑制过氧化氢分解，控制蚀刻速度和斜角，减小侧蚀，避免底切，使蚀刻后的布线截面形状良好。

本发明用于铜钼金属膜层的蚀刻液优选为蚀刻液a，包括占蚀刻液总质量百分比为12％的过氧化氢、占蚀刻液总质量百分比为2.5％的n-甲基乙胺、占蚀刻液总质量百分比为2.5％的8-羟基喹啉、占蚀刻液总质量百分比为15％的醋酸铵-盐酸-氨溶液、占蚀刻液总质量百分比为0.5％的3,5-二甲基吡唑，余量为占蚀刻液总质量百分比为67.5％去离子水。其中，所述醋酸铵-盐酸-氨溶液的ph值为3.5。

如图1所示，本发明还提供使用所述蚀刻液蚀刻铜钼金属膜层的方法流程，所述方法包括：

s10，提供一基板，形成一铜钼金属膜层于所述基板上；

具体的，所述s10还包括：

首先，提供一基板，利用物理气象沉积法在所述基板表面刻蚀形成一金属层；所述基板例如是玻璃基板；一些实施例中，所述基板也可以是复合膜层，可包括钝化层、金属氧化物半导体层(例如氧化铟镓锌层)、非晶相硅层和/或氮化硅层、或其他适合的材质，但不限于此。所述金属层包括一钼层以及一铜层，可先形成所述钼层于所述基板上，然后再形成所述铜层于所述钼层上，最终得到铜钼金属膜层。所述钼层的作用为增加所述铜层与所述基板的贴附性，阻挡所述铜层向所述基板扩散。所述钼层的厚度优选为100～400埃米，所述铜层的厚度优选为2500～10000埃米。

s20，将紫外灯照射所述蚀刻液。

具体的，所述s20还包括：

首先提供一蚀刻设备如图2所示，所述蚀刻设备上一端设置有蚀刻液槽201，所述蚀刻液槽201的边缘位置安装有紫外灯202，所述蚀刻液槽201的一端连接着蚀刻液喷洒管路203，所述蚀刻液喷洒管路203的另一端连接有蚀刻液喷头204。

然后打开所述蚀刻液槽201的槽盖，将配置好的所述蚀刻液a倒入所述蚀刻液槽201中，并关上所述蚀刻液槽201的槽盖。之后，开启所述紫外灯202，对所述蚀刻液a进行均匀辐照至少5分钟。其中，所述紫外灯产生的紫外线的波长为320纳米，所述紫外灯的辐照强度为1.5毫瓦每平方厘米。此时，所述蚀刻液a中的过氧化氢在紫外线的照射下，更快、更多的产生羟基自由基，提高自身的氧化效果。

s30，使用所述蚀刻液对所述铜钼金属膜层进行一图案化制程。

具体的，所述s30还包括：

首先设置一光阻层于所述金属层的表面，之后以所述光阻层为掩膜，使用经过紫外灯照射的所述蚀刻液a蚀刻所述铜钼金属膜层，并去除不需要部分的铜钼金属膜层，形成图案化的所述铜钼金属膜层。

蚀刻制程后，所述铜钼金属膜层蚀刻后的蚀刻锥角小于或等于60°，所述铜钼金属膜层蚀刻后的边缘尺寸长度范围为1000～1200纳米。

通过扫描电镜观测到所述铜钼金属膜层如图3所示，其中蚀刻锥角为46.9°，所述铜钼金属膜层蚀刻后的边缘尺寸为1134纳米。所述铜钼金属膜层小于或等于60度代表所述铜钼金属膜层具有相对平缓的侧边，有利于后续形成其他膜层于所述铜钼金属膜层上时，不易发生后续形成的膜层的断裂或破裂情形。

本发明用于铜钼金属膜层的蚀刻方法中，所使用的过氧化氢以及紫外光在所用的浓度范围内对环境不会造成二次污染。

本发明的有益效果：本发明所提供的用于铜钼金属膜层的蚀刻液及蚀刻方法，将含有过氧化氢的蚀刻液在蚀刻前进行紫外灯照射，增强了对铜钼金属膜层的氧化能力，进一步加快了蚀刻反应速率，更进一步提升了蚀刻品质。

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。