一种铜蚀刻液的制作方法

本发明属于湿式铜蚀刻，更具体地涉及一种用于tft-lcd面板的铜蚀刻液。

背景技术：

1、铜蚀刻液在tft-lcd中使用，是铜导线金属制程不可缺少的关键材料之一。液晶面板的生产工艺包括清洗-成膜-曝光-显影-蚀刻-剥离-检查。其中，成膜方法包括物理气相沉积(pvd)和化学气相沉积(cvd)，蚀刻方法包括湿法蚀刻(wet)和干法蚀刻(dry)。其中湿法蚀刻的效果对于布线的精细程度以及最终面板的品质有很大的影响。以往的液晶显示装置的金属配线是用的多为铝或者铝合金，蚀刻液体系一般为无机酸的混合物。随着显示技术的发展，尤其是显示技术向着大型化及高分辨率化的发展中，传统的金属导线会随着配线的变长，电阻的增加，从而放大信号延迟等问题，造成显示效果的退化。所以，开始了向使用电阻更低的金属配线的研发，即铜制程的研发。由于金属膜层组成不同，每种膜层的配比均不相同，所以蚀刻液为特制化学品。

2、专利公开号为cn115725974a的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。该发明仅针对蚀刻液在40℃下的稳定性做了验证，并仅稳定了16小时左右，在金属蚀刻方面表现欠佳。

技术实现思路

1、鉴于背景技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种铜蚀刻液，其在较高的铜离子负载情况下，能够保持较长时间内的稳定的蚀刻性能和高效的蚀刻表现。

2、为了实现上述目的，发明人提供了一种铜蚀刻液，以质量百分比计，其组成为：双氧水8-35％，蚀刻剂5-30％，玻璃清洗剂0.1-5％，蚀刻控制剂0.01-0.1％，ph调节剂5-15％，两面剂2-5％，余份为超纯水。

3、众所周知，铜是一种容易被氧化的金属，在以双氧水作为铜蚀刻液主要组分时，如何确保铜被有效蚀刻而又不产生氧化效应，及如何确保在较高的铜离子负载下保持良好稳定的蚀刻性能、实现高效蚀刻，成为本发明着力解决的问题点。发明人以铜及其合金为金属配线的面板作为蚀刻对象，提供的铜蚀刻液不采用双氧水稳定剂，通过大量试验探索得到特殊筛选的原料及其配比的技术方案，提高蚀刻液长期稳定的蚀刻性能和高效的蚀刻率。作为本发明优选的实施方案，其组成为：双氧水16-22％，蚀刻剂12-20％，玻璃清洗剂0.5-2％，蚀刻控制剂0.05-0.08％，ph调节剂5-10％，两面剂2-3％，余份为超纯水。

4、作为本发明优选的实施方案，所述蚀刻剂选自有机蚀刻剂和无机蚀刻剂的一种或两种。

5、作为本发明优选的实施方案，所述有机蚀刻剂选自无水柠檬酸、甘氨酸、苹果酸、丙氨酸、缬氨酸、酒石酸、亮氨酸、枸橼酸、水杨酸、苯甲酸、肉桂酸、谷氨酸、乙醇酸、苯丙氨酸、苯磺酸、甲基磺酸、丁酸、异戊酸、羟基乙酸等中的一种或几种。

6、作为本发明优选的实施方案，所述无机蚀刻剂选自硫酸、硝酸、盐酸、碘酸、硅酸、氢氟酸、硫酸氢钾、硫酸氢钠、氟化氢钾、钼酸、镍酸、钛酸、亚硝酸、偏硅酸等中的一种或几种。

7、作为本发明优选的实施方案，所述玻璃清洗剂选自但不限于氢氧化钾、碳酸钠、乙醇胺、丙酮、n-甲基吡咯烷酮、氢氧化钠、碳酸氢钠等中的一种或几种。

8、作为本发明优选的实施方案，所述蚀刻控制剂选自聚磷酸钾、亚硝酸铵、5-甲氧基-2-巯基苯并噻唑、2-(4-溴苯基)苯并噻唑、2-安吉苯并噻唑、苯并三氮唑、5-氨基四氮唑、2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑、2-氨基-1,3,4-噻二唑等中的一种或多种。

9、作为本发明优选的实施方案，所述ph调节剂选自四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、邻苯二甲酸氢钾、磷酸二氢钾、酒石酸氢钾、磷酸氢二钠、醋酸钠、醋酸铵等中的一种或几种。这类ph调节剂不会对蚀刻液的整体组成产生波动影响，并且能够提升蚀刻液的稳定性。

10、作为本发明优选的实施方案，所述两面剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钙、月桂酸、油酸、硬脂酸、蓖麻酸、单硬脂酸甘油酯等中的一种或多种。这些两面剂与上述蚀刻控制剂、ph调节剂和玻璃清洗剂形成良好的协同作用，能够确保蚀刻剂在较高的铜离子负载的情况下具有优良的蚀刻寿命和稳定的蚀刻效率。

11、本发明中的复合有机酸和吡啶及其衍生物组成的螯合剂体系可以更快速地与蚀刻过程中产生的铜离子以配位键的形式形成稳定的螯合物，避免铜离子对蚀刻速率及蚀刻寿命的影响，增强蚀刻液的稳定性；第二，含氧或氮的杂环类碳氢化物组成的蚀刻抑制剂可以有效控制蚀刻速率，稳定线宽损失；第三，润湿剂和增溶剂的配合使用可以改善蚀刻液的溶解性能，增强蚀刻液在光阻和铜表面的浸润性，同时也可以促进金属铜表面的铜离子快速地分散到蚀刻液中，使蚀刻液在不同铜离子浓度下可以蚀刻出稳定的锥角，从而延长蚀刻液的使用寿命，降低使用成本。

12、作为本发明优选的实施方案，所述超纯水为电阻率为18.5mω以上、0.1μm粒子数为1以下的水。这样的超纯水能够确保蚀刻液中的金属离子杂质含量不会对蚀刻液的组成造成不良影响。

13、区别于现有技术，上述技术方案至少具有以下有益效果：

14、本发明通过特殊筛选的化合物的组合形成的铜蚀刻液能够表现出稳定的蚀刻性能和蚀刻速率，分别在铜离子负载量为0ppm、1000ppm、3000ppm和6000ppm情况下，对铜蚀刻液进行cd-bais和taper的表征，同时在高于使用温度30℃环境中验证铜蚀刻液的稳定性。结果表明本发明的铜蚀刻液可在较高的铜离子负载情况下，保持稳定的蚀刻性能和高效的蚀刻表现，在较长时间内(72h)保持稳定，能够对铜含量较高的金属导线达到很好的蚀刻效果。同时降低了蚀刻成本，减少废液产生、且废液中不含氟，并且蚀刻工艺简单，蚀刻效果长期稳定，蚀刻角度和关键尺寸损失较为均一。

15、上述
技术实现要素：
相关记载仅是本发明技术方案的概述，为了让本领域普通技术人员能够更清楚地了解本发明的技术方案，进而可以依据说明书的文字及附图记载的内容予以实施，并且为了让本发明的上述目的及其它目的、特征和优点能够更易于理解，以下结合本发明的具体实施方式及附图进行说明。

技术特征：

1.一种铜蚀刻液，以质量百分比计，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的铜蚀刻液，以质量百分比计，其特征在于，包括：

3.根据权利要求1所述的铜蚀刻液，其特征在于，所述蚀刻剂选自有机蚀刻剂和无机蚀刻剂的一种或两种。

4.根据权利要求3所述的铜蚀刻液，其特征在于，所述有机蚀刻剂包括无水柠檬酸、甘氨酸、苹果酸、丙氨酸、缬氨酸、酒石酸、亮氨酸、枸橼酸、水杨酸、苯甲酸、肉桂酸、谷氨酸、乙醇酸、苯丙氨酸、苯磺酸、甲基磺酸、丁酸、异戊酸、羟基乙酸等中的一种或几种。

5.根据权利要求3所述的铜蚀刻液，其特征在于，所述无机蚀刻剂包含硫酸、硝酸、盐酸、碘酸、硅酸、氢氟酸、硫酸氢钾、硫酸氢钠、氟化氢钾、钼酸、镍酸、钛酸、亚硝酸、偏硅酸等中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的铜蚀刻液，其特征在于，所述玻璃清洗剂选自氢氧化钾、碳酸钠、乙醇胺、丙酮、n-甲基吡咯烷酮、氢氧化钠、碳酸氢钠等中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的铜蚀刻液，其特征在于，所述蚀刻控制剂选自聚磷酸钾、亚硝酸铵、5-甲氧基-2-巯基苯并噻唑、2-(4-溴苯基)苯并噻唑、2-安吉苯并噻唑、苯并三氮唑、5-氨基四氮唑、2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑、2-氨基-1,3,4-噻二唑等中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的铜蚀刻液，其特征在于，所述ph调节剂选自四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、邻苯二甲酸氢钾、磷酸二氢钾、酒石酸氢钾、磷酸氢二钠、醋酸钠、醋酸铵等中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的铜蚀刻液，其特征在于，所述两面剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钙、月桂酸、油酸、硬脂酸、蓖麻酸、单硬脂酸甘油酯等中的一种或多种。

10.根据权利要求1所述的铜蚀刻液，其特征在于，所述超纯水为电阻率为18.5mω以上、0.1μm粒子数为1以下的水。

技术总结
本发明属于湿式铜蚀刻技术领域，更具体地涉及一种用于TFT‑LCD面板的铜蚀刻液。本发明通过化合物的组合形成铜蚀刻液，能够表现出稳定的蚀刻速率，分别在铜离子0ppm、1000ppm、3000ppm和6000ppm情况下，对铜蚀刻液进行CD‑BIAS和TAPER的表征，同时在高于使用温度30℃环境中验证铜蚀刻液的稳定性。结果表明本发明可在较高的铜离子负载情况下，保持稳定的蚀刻性能和高效的蚀刻表现，在较长时间内(72h)较稳定，能够提高铜浓度，降低成本，减少废液产生，并且蚀刻稳定，蚀刻角度和关键尺寸损失较为均一。

技术研发人员：林秋玉,黄锴晖,李锦荣,林锦昆,李晨杰,黄珂
受保护的技术使用者：福建钰融科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15