一種降低銅工藝成本的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液晶顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種液晶顯示技術(shù)中所用的銅刻蝕工藝中降低銅工藝成本的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)顯示設(shè)備的需求得到了增長(zhǎng)。為了滿足這種需求，最近幾種平板顯示設(shè)備，比方說(shuō):液晶顯示器件(IXD)，等離子體顯示器件(rop)，OLED顯示器件都得到了迅猛的發(fā)展。在平板顯示器件當(dāng)中，液晶顯示器件由于其重量低、體積小、能耗低的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)基本取代了冷陰極顯示設(shè)備。
[0003]現(xiàn)有的TFT-LCD技術(shù)中有著更成熟和穩(wěn)定的供應(yīng)鏈，有更具有競(jìng)爭(zhēng)力的成本優(yōu)勢(shì)，所以在后面相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，TFT-LCD還是顯示技術(shù)的主流，目前在TFT-LCD中，使用銅配線，但是銅配線在具體生產(chǎn)使用過(guò)程中，也存在一些問(wèn)題。比如，目前使用的銅的腐蝕溶液為過(guò)氧化氫溶液，當(dāng)銅離子濃度高時(shí)，會(huì)催化過(guò)氧化氫分解，造成爆炸等事故，所以實(shí)際使用中，要控制銅的濃度，但這會(huì)造成生產(chǎn)成本上升。本文希望通過(guò)一些改進(jìn)，通過(guò)低成本的方法來(lái)控制銅離子的濃度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種降低銅工藝成本的方法。通過(guò)本發(fā)明的方法，通過(guò)簡(jiǎn)單的工藝就能夠控制刻蝕液中銅離子的濃度，控制成本低，同時(shí)，還具有促進(jìn)銅刻蝕液穩(wěn)定性的效果。
[0005]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種降低銅工藝成本的方法，包括:將刻蝕液的一部分作為第一液流I通入刻蝕裝置進(jìn)行刻蝕；刻蝕后含銅離子的第二液流II返回至所述刻蝕液；將所述刻蝕液的一部分作為第三液流III流經(jīng)強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂進(jìn)行離子交換，其中，在所述離子交換的過(guò)程中，所述刻蝕液中的銅離子被吸附置換；離子交換后的第四液流IV返回至所述刻蝕液。
[0006]根據(jù)本發(fā)明提供的方法，在所述離子交換的過(guò)程中，所述刻蝕液中的銅離子被吸附置換，能夠控制所述刻蝕液中的銅離子的濃度，防止其銅離子濃度的累積增加，有利于穩(wěn)定所述刻蝕液；同時(shí)，在所述離子交換過(guò)程中，獲得的氫離子反過(guò)來(lái)促成過(guò)氧化氫的穩(wěn)定狀態(tài)，使所述刻蝕液穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。進(jìn)而，本發(fā)明提供了一種低成本地、簡(jiǎn)單地控制刻蝕液中銅離子濃度的方法，能夠降低刻蝕工序中銅工藝的成本。
[0007]根據(jù)本發(fā)明提供的方法的一個(gè)具體實(shí)施例，所述強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂為凝膠型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。本發(fā)明所用的凝膠型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，如可為001X7FC，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，其他的凝膠型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂也能夠用于本發(fā)明，且具有與001X7FC相同或相似的技術(shù)效果。離子交換樹(shù)脂分為凝膠型和大孔型兩類。凝膠型樹(shù)脂的高分子骨架，在干燥的情況下內(nèi)部沒(méi)有毛細(xì)孔。它在吸水時(shí)潤(rùn)脹，在大分子鏈節(jié)間形成很微細(xì)的孔隙，通常稱為顯微孔(micro-pore)。濕潤(rùn)樹(shù)脂的平均孔徑為2?4nm(2X 10-6-4X 10-6mm)。凝膠型樹(shù)脂適合用于吸附無(wú)機(jī)離子，它們的直徑較小，一般為0.3-0.6nm。這類樹(shù)脂不能吸附大分子有機(jī)物質(zhì)，因后者的尺寸較大，如蛋白質(zhì)分子直徑為5-20nm，不能進(jìn)入這類樹(shù)脂的顯微孔隙中，但適合用來(lái)吸附置換銅離子。樹(shù)脂中化學(xué)活性基團(tuán)的種類決定了樹(shù)脂的主要性質(zhì)和類別，首先區(qū)分為陽(yáng)離子樹(shù)脂和陰離子樹(shù)脂兩大類，它們可分別與溶液中的陽(yáng)離子和陰離子進(jìn)行離子交換。陽(yáng)離子樹(shù)脂又分為強(qiáng)酸性和弱酸性兩類。所述強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂大都含有磺酸基(一SO3H)、羧基(+COOH)或苯酚基(一C6H40H)等酸性基團(tuán)，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子進(jìn)行交換。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物經(jīng)磺化處理得到強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，其結(jié)構(gòu)式可簡(jiǎn)單表示為R — SO3H,式中R代表樹(shù)脂母體。采用所述凝膠型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。能夠更好地吸附無(wú)機(jī)離子(銅離子)，從而更好地進(jìn)行吸附置換，控制銅離子的濃度穩(wěn)定，避免銅離子的累積。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，所述第三液流III流經(jīng)強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂進(jìn)行離子交換，在所述離子交換的過(guò)程中，所述刻蝕液中的銅離子被吸附置換，而釋放的氫離子則隨第四液流IV返回至所述刻蝕液。由于過(guò)氧化氫是一種弱酸性的無(wú)色透明液體，沸點(diǎn)150度左右，極不穩(wěn)定，遇熱，光，重金屬容易引發(fā)分解，釋放出氧氣和大量熱量。在溫度較高時(shí)，高濃度的過(guò)氧化氫會(huì)造成有機(jī)物質(zhì)燃燒。但在酸性條件下，過(guò)氧化氫相對(duì)穩(wěn)定。由于刻蝕液中的銅離子濃度高時(shí)，會(huì)催化過(guò)氧化氫分解，造成爆炸等事故。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，在所述離子交換的過(guò)程中，所述刻蝕液中的銅離子被吸附置換，能夠控制所述刻蝕液中的銅離子的濃度，防止其銅離子濃度的累積增加，有利于穩(wěn)定所述刻蝕液；同時(shí)，在所述離子交換過(guò)程中，獲得的氫離子反過(guò)來(lái)促成過(guò)氧化氫的穩(wěn)定狀態(tài)，使所述刻蝕液穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，隨著刻蝕的進(jìn)行，刻蝕后攜帶銅離子的第二液流II返回至刻蝕液，導(dǎo)致所述刻蝕液中的銅離子累積。容易理解到，刻蝕后的第二液流II中的銅離子濃度肯定高于刻蝕前的第一液流I中的銅離子濃度。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，刻蝕后返回的第二液流II中的銅離子的濃度比第一液流I中的銅離子的濃度要高約lOOOppm。
[0010]根據(jù)本發(fā)明所述方法的另外一個(gè)具體實(shí)施例，所述第三液流III中的銅離子的濃度為3000-6000ppm。經(jīng)所述強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的吸附置換后，銅離子的濃度降低。根據(jù)本發(fā)明所述方法的另外一個(gè)具體實(shí)施例，所述第四液流IV中銅離子的濃度在1500ppm以下，優(yōu)選控制在1300ppm以下。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例，通過(guò)本發(fā)明提供的方法，使得所述刻蝕液中銅離子的平均濃度控制在3000ppm以下，優(yōu)選控制在1500?2000ppm。進(jìn)而，所述刻蝕液能夠繼續(xù)使用。
[0012]本發(fā)明采用強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂吸附置換所述刻蝕液中的銅離子，置換后產(chǎn)生氫離子，利用銅離子的減少和氫離子的增加來(lái)共同促進(jìn)刻蝕液的穩(wěn)定。此外，所述強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂吸附的銅離子還可以用其他方法置換出來(lái)，比如用酸洗滌的方法，從而一方面，將所述強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂再生，另外一方面，可以回收利用銅離子，降低成本。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另外一個(gè)方面，還提供了一種實(shí)施上述方法的裝置，包括:
[0014]容納刻蝕液的容器，其設(shè)有第一出料口和第一進(jìn)料口，分別用于將第一液流I從所述容器中流出和將刻蝕后的第二液流II流入所述容器；
[0015]與容器相連的強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂交換塔，第三液流III從容器中流出，進(jìn)入所述交換塔，第四液流IV從所述交換塔流出，返回至所述容器。
[0016]根據(jù)本發(fā)明提供的裝置，有利于利用強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的吸附置換功能，有利地吸附銅離子，能夠控制所述刻蝕液中的銅離子的濃度，防止其銅離子濃度的累積增加，有利于穩(wěn)定所述刻蝕液；同時(shí)，在所述離子交換過(guò)程中，獲得的氫離子反過(guò)來(lái)促進(jìn)過(guò)氧化氫的穩(wěn)定狀態(tài)，使所述刻蝕液穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)，從而通過(guò)一種低成本地控制銅離子的濃度，降低刻蝕工藝中銅工藝的成本。
[0017]根據(jù)本發(fā)明所述裝置的一個(gè)具體實(shí)施例，所述強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂為凝膠型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，也即所述強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂交換塔為凝膠型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂交換塔。本發(fā)明中，將所述交換塔的上下兩端設(shè)置有玻璃棉層或分子篩層，可以去除在藥液回流、刻蝕過(guò)程以及在刻蝕液存放過(guò)程中從環(huán)境進(jìn)入體系的大顆粒物質(zhì)，以及去除刻蝕過(guò)程中各種副反應(yīng)導(dǎo)致的異物。這些物質(zhì)如果不經(jīng)去除而沉積到基板上，會(huì)導(dǎo)致斷線、短路等一系列異常。
[0018]根據(jù)本發(fā)明所述裝置的另一個(gè)具體實(shí)施例，所述第三液流III從所述交換塔的底部進(jìn)入所述交換塔，所述第四液流IV從所述交換塔的頂部流出。通過(guò)此種設(shè)置，可以使所述液流在所述交換塔內(nèi)停留較長(zhǎng)的時(shí)間，從