本發明涉及半導體顯示領域，具體地，涉及濕法刻蝕系統及濕法刻蝕方法。

背景技術：

在半導體顯示領域中，常見的陣列基板所用的金屬導線為Mo、Al或其合金。陣列基板的性能與其所用的導線材料有很大相關性。隨著顯示終端大尺寸，高分辨率及驅動頻率高速化的發展及要求，常規金屬導線(如Mo、Al或其合金)因電阻率較高，已無法滿足電路設計需求。而Cu導線由于相對于常規金屬導線具有較低的電阻率及良好的抗電遷移能力，因此吸引了越來越多的關注。目前在制備基于Cu導線的陣列基板時，多采用濕法刻蝕的方法，刻蝕Cu以形成陣列基板的導線等結構。

然而，目前的濕法刻蝕系統以及濕法刻蝕方法仍有待改進。

技術實現要素：

本發明是基于發明人的以下發現而做出的：

目前采用刻蝕液對Cu進行濕法刻蝕時，常出現不同刻蝕批次的刻蝕效果不一致，刻蝕系統的穩定性較差，進而對最終獲得的陣列基板的電學性能造成負面影響。發明人經過深入研究以及大量實驗發現，這主要是由于目前常用的Cu刻蝕液，多為雙氧水系刻蝕液，其與Cu反應進行刻蝕的原理如下：

Cu+H₂O₂+2H⁺→Cu²⁺+2H₂O

出于節約成本的考慮，刻蝕后的刻蝕液多被回收循環利用。此時刻蝕后形成的銅離子(Cu²⁺)混入刻蝕后的刻蝕液中，而銅離子在未達到飽和濃度之前，會催化加速雙氧水與Cu反應的速率，因此造成刻蝕過程中Cu刻蝕速率的加快，導致不同批次的刻蝕產品刻蝕程度不能統一。雖然這一問題可以通過在刻蝕過程中，人工向刻蝕液中添加銅粉(刻蝕液溶解Cu以提高銅離子濃度至飽和)得到一定程度的緩解，然而人工添加銅粉不僅耗時耗力，且不利于濕法刻蝕系統實現全自動化。并且，添加銅粉之后，生產的銅離子會催化雙氧水的分解，生成氧氣，因此造成儲液罐中的氣壓增加，也不利于安全生產。

本發明旨在至少一定程度上緩解或解決上述提及問題中的至少之一。

有鑒于此，在本發明的一個方面，本發明提出了一種濕法刻蝕系統。根據本發明的實施例，該系統包括：刻蝕液儲存裝置，所述刻蝕液儲存單元包括刻蝕液儲罐、刻蝕液出口以及刻蝕液回收口，所述刻蝕液出口以及所述刻蝕液回收口設置在所述刻蝕液儲罐上；刻蝕裝置，所述刻蝕單元分別與所述刻蝕液出口以及所述刻蝕液回收口相連，用于利用所述刻蝕液儲罐中的刻蝕液對待刻蝕件進行刻蝕處理；以及金屬離子調節裝置，所述金屬離子調節裝置與所述刻蝕液儲存裝置相連，用于調節所述刻蝕液中的金屬離子濃度。該系統可以實現刻蝕液中金屬離子(如Cu離子)濃度的自動調節，可以實現濕法刻蝕的全程自動化處理，且對于不同批次的待處理件的刻蝕效果可以保持統一，進而有利于提高利用該系統進行濕法刻蝕的效率以及效果。

根據本發明的實施例，所述刻蝕裝置包括：噴淋單元，所述噴淋單元與所述刻蝕液出口相連，所述噴淋單元包括多個噴嘴，所述多個噴嘴用于噴淋所述刻蝕液；傳輸單元，所述傳輸單元設置在所述噴淋單元的下方，所述傳輸單元用于放置并輸送待刻蝕件；以及刻蝕液回收單元，所述刻蝕液回收單元設置在所述傳輸單元下方且與所述刻蝕液回收口相連，用于回收所述刻蝕液。由此，可以實現刻蝕后剩余刻蝕液的回收，有利于降低生產成本。

根據本發明的實施例，所述刻蝕裝置進一步包括：刻蝕液供給管路，所述刻蝕液供給管路分別與所述噴淋單元以及所述刻蝕液儲存裝置相連，所述刻蝕液供給管路上設置有泵、閥門、流量計以及溫度計。由此，可以為刻蝕液供給提供動力，并對供給至刻蝕裝置中的刻蝕液的流量、溫度進行調節，從而有利于進一步提高利用該系統進行濕法刻蝕的效率以及效果。

根據本發明的實施例，所述金屬離子調節裝置包括：金屬離子檢測器，所述金屬離子檢測器與所述刻蝕液儲罐相連，用于檢測所述刻蝕液儲罐中所述刻蝕液的所述金屬離子濃度；刻蝕液循環管路，所述刻蝕液循環管路的兩端分別與所述刻蝕液儲罐相連；金屬離子添加單元，所述金屬離子添加單元設置在所述刻蝕液循環管路上；控制單元，所述控制單元分別與所述金屬離子檢測器以及所述刻蝕液循環管路相連，用于基于所述金屬離子檢測器的檢測結果，控制所述刻蝕液循環管路與所述刻蝕液儲罐之間的液體連通或斷開。由此，可以實現對刻蝕液中金屬離子濃度的自動化調節，從而有利于進一步提高利用該系統進行刻蝕的效率以及效果。

根據本發明的實施例，所述金屬離子添加單元包括涂覆有金屬粉的濾膜。由此，可以在刻蝕液流經該濾膜時實現銅離子的添加，有利于簡化金屬離子添加單元。

根據本發明的實施例，所述金屬離子添加單元可拆卸地設置在所述刻蝕液循環管路上。由此，可以簡便地實現對金屬離子添加單元的維護保養。

根據本發明的實施例，所述刻蝕液儲存裝置進一步包括：加熱單元，所述加熱單元與所述刻蝕液儲罐相連，用于加熱所述刻蝕液；以及排氣口，所述排氣口設置在所述刻蝕液儲罐上。由此，可以進一步提高金屬粉在刻蝕液中的溶解速度，且可以及時將產生的氣體排出該系統，從而有利于提高該系統的安全程度。

在本發明的另一方面，本發明提出了一種利用前面所述的系統進行濕法刻蝕的方法。根據本發明的實施例，該方法包括：將待刻蝕件置于刻蝕裝置中，利用刻蝕液儲存裝置中的刻蝕液對所述刻蝕件進行所述濕法刻蝕，其中，進行所述濕法刻蝕之前，預先利用所述金屬離子調節裝置，將用于所述濕法刻蝕的所述刻蝕液中的金屬離子濃度調節至所述金屬離子的飽和濃度。由此，可以緩解在濕法刻蝕過程中，由于金屬離子濃度變化而導致的刻蝕速率變化的問題。

根據本發明的實施例，所述濕法刻蝕包括：將所述待刻蝕件置于傳送帶上，通過所述刻蝕液供給管路，將所述刻蝕液由所述刻蝕液儲存裝置中供給至所述噴淋單元的多個噴嘴中，并噴淋至所述待刻蝕件上；以及利用所述刻蝕液回收單元回收剩余的所述刻蝕液，并供給回所述刻蝕液儲存裝置中。由此，可以實現刻蝕后剩余刻蝕液的回收利用，從而有利于節省生產成本。

根據本發明的實施例，所述金屬離子濃度的調節是通過以下步驟實現的：利用所述金屬離子檢測器，檢測所述刻蝕液儲存裝置中的所述刻蝕液的金屬離子濃度；當所述金屬離子濃度小于所述飽和濃度時，通過控制單元使所述刻蝕液循環管路以及所述刻蝕液儲罐之間液體連通，以便利用所述金屬離子添加單元增加所述刻蝕液中的所述金屬離子濃度。由此，可以進一步提高利用該方法進行濕法刻蝕的效率以及效果。

根據本發明的實施例，該方法進一步包括：開啟所述刻蝕液儲存裝置中的所述排氣口；以及利用加熱單元對所述刻蝕液進行加熱。由此，可以進一步提高利用該方法進行濕法刻蝕的安全性。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1顯示了根據本發明一個實施例的濕法刻蝕系統的結構示意圖；

圖2顯示了根據本發明另一個實施例的濕法刻蝕系統的結構示意圖；

圖3顯示了根據本發明有一個實施例的濕法刻蝕系統的結構示意圖；

圖4顯示了根據本發明有一個實施例的濕法刻蝕系統的結構示意圖；以及

圖5顯示了根據本發明一個實施例的濕法刻蝕方法的流程示意圖。

附圖標記說明：

100：刻蝕液儲存裝置；110：刻蝕液儲罐；120：刻蝕液出口；130：刻蝕液回收口；140：加熱單元；150：排氣口；

200：刻蝕裝置；210：噴淋單元；10：噴嘴；220：傳輸單元；21：傳送基板；22：傳送件；230：刻蝕液回收單元；240：刻蝕液供給管路；41：泵；42：溫度計；43：閥門；44：流量計；250：刻蝕液回收管路；

300：金屬離子調節裝置；310：金屬離子檢測器；320：刻蝕液循環管路；330：金屬離子添加單元；340：控制單元；50：控制閥；60：循環泵。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種濕法刻蝕系統。根據本發明的實施例，參考圖1，該系統包括：刻蝕液儲存裝置100、刻蝕裝置200以及金屬離子調節裝置300。刻蝕液儲存單元100包括刻蝕液儲罐110、刻蝕液出口120以及刻蝕液回收口130，其中，刻蝕液出口120以及刻蝕液回收口130設置在刻蝕液儲罐110上，刻蝕單元200分別與刻蝕液出口120以及刻蝕液回收口130相連，以便利用刻蝕液儲罐110中的刻蝕液，對待刻蝕件進行濕法刻蝕處理。處理后的剩余刻蝕液，經刻蝕液回收口130回收至刻蝕液儲罐110中。金屬離子調節裝置300與刻蝕液儲存裝置100相連，用于調節刻蝕液中的金屬離子濃度。該系統可以實現刻蝕液中金屬離子(如Cu離子)濃度的自動調節，可以實現濕法刻蝕的全程自動化處理，且對于不同批次的待處理件的刻蝕效果可以保持統一，進而有利于提高利用該系統進行濕法刻蝕的效率以及效果。

下面根據本發明的具體實施例，對該濕法刻蝕系統的各個裝置、單元等進行詳細說明。

根據本發明的實施例，參考圖2，刻蝕裝置200包括：噴淋單元210、傳輸單元220以及刻蝕液回收單元230。具體的，噴淋單元210與刻蝕液出口120相連，噴淋單元210中設置有多個噴嘴10，以便噴淋刻蝕液。傳輸單元220用于放置并輸送待刻蝕件。噴嘴10可以被設置為向下噴淋刻蝕液，進而可以利用刻蝕液的重力作用，實現噴淋。本領域技術人員能夠理解的是，由于噴嘴10向下噴淋供給刻蝕液，因此傳輸單元220可以設置在噴淋單元210的下方。刻蝕液回收單元230可以設置在傳輸單元220下方，以便承接剩余的刻蝕液。刻蝕液回收單元230與刻蝕液回收口130相連，進而可以將回收的剩余刻蝕液供給回刻蝕液儲罐110中。由此，可以實現刻蝕后剩余刻蝕液的回收，有利于降低生產成本。

需要說明的是，在本發明中，傳輸單元220的具體類型不受特別限制，只要能夠實現待刻蝕件的輸送即可。例如，傳輸單元220可以包括傳送基板21以及傳送件22。待刻蝕件可以放置于傳送基板21上，通過傳送件22帶動傳送基板21運動，實現待刻蝕件的傳輸。例如，傳送件22可以包括傳送軸、傳送齒輪、傳送馬達等。或者，根據本發明的另一個實施例，也可以不設置傳送基板21，直接將待刻蝕件置于傳送件22上，利用傳送件22直接帶動待刻蝕件運動。由此，可以避免噴頭10噴淋出的刻蝕液腐蝕傳送基板。

根據本發明的實施例，刻蝕裝置200還可以進一步包括刻蝕液供給管路240以及刻蝕液回收管路250。刻蝕液供給管路240可以分別與噴淋單元210以及刻蝕液儲存裝置100相連，刻蝕液供給管路240上可以設置有泵41、閥門43、流量計44以及溫度計42。泵41可以為刻蝕液的供給提供動力，并利用流量計44以及溫度計42對供給至噴淋單元210中的刻蝕液的流量、溫度進行檢測或控制，在必要時，可以利用閥門43控制刻蝕液供給管路240與噴淋單元210之間液體的連通或斷開。刻蝕液回收管路250一端與刻蝕液回收單元230相連，另一端與刻蝕液回收口130相連。由此，有利于進一步提高利用該系統進行濕法刻蝕的效率以及效果。

根據本發明的實施例，刻蝕液回收單元230的具體類型不受特別限制，只要能夠實現剩余刻蝕液的回收即可。例如，根據本發明的一個實施例，刻蝕液回收單元230可以為設置在傳輸單元下方的回收槽。回收槽下端設置有開口，開口處與刻蝕液回收管路250相連。由此，可以簡便地依靠重力作用，實現剩余刻蝕液的回收。

根據本發明的實施例，參考圖3，金屬離子調節裝置300包括：金屬離子檢測器310、刻蝕液循環管路320、金屬離子添加單元330以及控制單元340。具體的，金屬離子檢測器310與刻蝕液儲罐110相連，用于檢測刻蝕液儲罐110中刻蝕液的述金屬離子(如Cu離子)濃度。刻蝕液循環管路320的兩端分別與刻蝕液儲罐110相連，金屬離子添加單元330設置在刻蝕液循環管路320上。控制單元分別與金屬離子檢測器310、刻蝕液循環管路320相連，以便基于金屬離子檢測器310的檢測結果，控制刻蝕液循環管路320與刻蝕液儲罐110之間的液體連通或斷開。由此，可以實現對刻蝕液中金屬離子濃度的自動化調節，從而有利于進一步提高利用該系統進行刻蝕的效率以及效果。

具體的，在刻蝕裝置200中，由于濕法刻蝕過程中金屬(如Cu)被溶解至剩余的刻蝕液中，因此剩余刻蝕液中金屬離子的濃度較濕法處理刻蝕之前有一定的升高。如前所述，在刻蝕液中金屬離子(Cu離子)未達到飽和時，金屬離子濃度的升高，將導致刻蝕幅度的加快，進而影響不同刻蝕批次的刻蝕效果。因此，可以利用金屬離子檢測器310實時檢測刻蝕液儲罐110中儲存的刻蝕液的金屬離子濃度。當該濃度未達到金屬離子在該刻蝕液中的飽和濃度時，由控制單元340使得刻蝕液循環管路320以及刻蝕液儲罐110之間液體連通，例如，在刻蝕液循環管路320以及刻蝕液儲罐110之間設置閥門，并利用控制單元340打開該閥門。此時，儲存在刻蝕液儲罐110中的刻蝕液，進入刻蝕液循環管路320中進行循環。循環過程中，刻蝕液經過金屬離子添加單元330。由此，實現向刻蝕液中自動添加金屬離子。隨著上述循環過程的進行，刻蝕液中的金屬離子濃度不斷增加。當金屬離子檢測器310檢測到該金屬離子濃度增加至飽和濃度時，控制單元340可以控制斷開刻蝕液循環管路320以及刻蝕液儲罐110之間的液體連通。

需要說明的是，在本發明中，金屬離子添加單元330、金屬離子檢測器310的具體類型不受特別限制，只要能夠滿足上述功能即可。例如，根據本發明的具體實施例，金屬離子添加單元330可以為涂覆有金屬粉的濾膜。如，金屬離子添加單元330可以為一側涂覆有銅粉的過濾膜。如前所述，由于刻蝕液能夠與銅反應生成銅離子，因此，上述金屬離子添加單元330可以在刻蝕液流經該濾膜時，實現金屬離子的添加。根據本發明的另一個實施例，金屬離子添加單元330可以是可拆卸地設置在刻蝕液循環管路320上的。由此，可以簡便地實現對金屬離子添加單元的維護保養。例如，可以定期拆卸金屬離子添加單元330，更換涂覆有金屬粉的濾膜。

根據本發明的具體實施例，參考圖4，金屬離子檢測器310的一端與刻蝕液儲罐110相連，另一端通過一根連接有循環泵60的管路，與刻蝕液儲罐110循環連接。由此，可以實現對刻蝕液中金屬離子濃度的實時監測。刻蝕液循環管路320的一端與金屬離子檢測器310相連，另一端與循環泵60相連。刻蝕液循環管路320上設置有金屬離子添加單元330以及控制閥50。當金屬離子檢測器310檢測到的金屬離子濃度小于飽和濃度時，由控制單元340打開控制閥50，此時刻蝕液循環管路320參與刻蝕液的循環，進而利用設置在其上的金屬離子添加單元330實現金屬離子的添加。當金屬離子檢測器310檢測到的金屬離子濃度等于其飽和濃度時，僅需關閉控制閥50即可。

根據本發明的實施例，為了進一步提高金屬粉溶解的速率，并提高該系統的安全性能，該刻蝕液儲存裝置100還可以進一步包括：加熱單元150以及排氣口140。加熱單元150與刻蝕液儲罐110相連，用于加熱刻蝕液。例如，加熱單元150可以為設置在刻蝕液儲罐110中的加熱棒。排氣口140設置在刻蝕液儲罐110上。本領域技術人員能夠理解的是，金屬溶于刻蝕液的過程中通常會產生氣體，因此，可以利用排氣口150維持刻蝕液儲罐110中保持壓力的相對穩定。

綜上所述，根據本發明的濕法刻蝕系統具有以下優點的至少之一：

(1)可實現穩定的刻蝕效果，對于不同批次的待刻蝕件，能夠以較為均一的刻蝕速率進行刻蝕；

(2)可實現自動化添加金屬粉，且金屬粉的添加可調控，避免人工操作費時費力，且加入的金屬粉不能夠準確控制的缺陷；

(3)金屬粉溶解更加有效，進而具有較高的生產效率；

(4)安全性能較高，刻蝕液儲罐中可以保持相對穩定的壓力。

在本發明的另一方面，本發明提出了一種利用前面所述的系統進行濕法刻蝕的方法。根據本發明的實施例，該方法包括：將待刻蝕件置于刻蝕裝置中，利用刻蝕液儲存裝置中的刻蝕液對刻蝕件進行所述濕法刻蝕。并且，在進行上述濕法刻蝕之前，預先利用金屬離子調節裝置，將用于濕法刻蝕的刻蝕液中的金屬離子濃度，調節至該金屬離子在刻蝕液中的飽和濃度。由此，可以緩解在濕法刻蝕過程中，由于金屬離子濃度變化而導致的刻蝕速率變化的問題。

根據本發明的具體實施例，上述濕法刻蝕可以包括：將待刻蝕件置于傳輸單元上，通過刻蝕液供給管路，向噴淋單元供給刻蝕液，并通過噴淋單元的多個噴嘴將刻蝕液噴淋至待刻蝕件上。剩余的刻蝕液經過刻蝕液回收單元進行回收，并供給回刻蝕液儲存裝置中。由此，可以實現刻蝕后剩余刻蝕液的回收利用，從而有利于節省生產成本。

根據本發明的實施例，將金屬離子濃度調節至飽和濃度可以通過以下步驟實現：利用金屬離子檢測器，檢測刻蝕液儲存裝置中的刻蝕液金屬離子濃度。當金屬離子濃度小于飽和濃度時，通過控制單元使刻蝕液循環管路以及刻蝕液儲罐之間液體連通，以便利用金屬離子添加單元增加刻蝕液中的所述金屬離子濃度。由此，可以進一步提高利用該方法進行濕法刻蝕的效率以及效果。為了進一步提高金屬粉溶解的效率并提高該系統的安全性能，此時可以開啟刻蝕液儲存裝置中的排氣口，或是利用加熱單元對刻蝕液進行加熱。由此，可以進一步提高利用該方法進行濕法刻蝕的安全性。

根據本發明的具體實施例，參考圖5，該利用前面所述的系統進行濕法刻蝕的方法可以包括以下步驟：

S100：利用刻蝕液對待刻蝕件進行濕法刻蝕

具體的，將待刻蝕件置于刻蝕單元中，利用刻蝕液對待刻蝕件進行濕法刻蝕。刻蝕液與待刻蝕件中的金屬發生反應，實現待刻蝕件的刻蝕的同時，刻蝕后的剩余刻蝕液中金屬離子的濃度增加。

S200：利用刻蝕液回收單元回收剩余刻蝕液

在該步驟中，回收剩余的刻蝕液。

S300：檢測金屬離子濃度是否達飽和

如前所述，由于回收的剩余刻蝕液中金屬離子濃度增加，而在刻蝕液中金屬離子濃度未達到飽和的前提下，上述增加將會導致刻蝕速率的加快，進而影響濕法刻蝕的效果，依次，在利用包含剩余刻蝕液的刻蝕液對下一批待刻蝕件僅刻蝕之前，首先對刻蝕液中的金屬離子濃度進行檢測。如刻蝕液中金屬離子濃度已達到飽和，則可以直接將該刻蝕液重新供給至刻蝕單元中，進行下一批次的濕法刻蝕。當刻蝕液中金屬離子濃度未達到飽和時，該方法進一步包括：

S400：利用金屬離子裝置調節

在該步驟中，利用金屬離子調節裝置，調節刻蝕液中的金屬離子濃度，使其增加至金屬離子的飽和濃度，再將該刻蝕液供給至刻蝕裝置中。

關于金屬離子濃度的檢測、金屬離子調節裝置工作的原理以及過程，前面已經進行了詳細的描述，在此不再贅述。

綜上所述，根據本發明的刻蝕方法具有以下優點的至少之一：

(1)可實現穩定的刻蝕效果，對于不同批次的待刻蝕件，能夠以較為均一的刻蝕速率進行刻蝕；

(2)可實現自動化添加金屬粉，且金屬粉的添加可調控，避免人工操作費時費力，且加入的金屬粉不能夠準確控制的缺陷；

(3)金屬粉溶解更加有效，進而具有較高的生產效率；

(4)安全性能較高，刻蝕液儲罐中可以保持相對穩定的壓力。

在本發明的描述中，術語“上”、“下”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明而不是要求本發明必須以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“另一個實施例”等的描述意指結合該實施例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。另外，需要說明的是，本說明書中，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。

盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。