一種降低銅工藝成本的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及液晶顯示技術領域，具體涉及一種液晶顯示技術中所用的銅刻蝕工藝中降低銅工藝成本的方法。
【背景技術】
[0002]隨著信息社會的發展，人們對顯示設備的需求得到了增長。為了滿足這種需求，最近幾種平板顯示設備，比方說: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展。在平板顯示器件當中，液晶顯示器件由于其重量低、體積小、能耗低的優點，已經基本取代了冷陰極顯示設備。
[0003]現有的TFT-LCD技術中有著更成熟和穩定的供應鏈，有更具有競爭力的成本優勢，所以在后面相當長的時間內，TFT-LCD還是顯示技術的主流，目前在TFT-LCD中，使用銅配線，但是銅配線在具體生產使用過程中，也存在一些問題。比如，目前使用的銅的腐蝕溶液為過氧化氫溶液，當銅離子濃度高時，會催化過氧化氫分解，造成爆炸等事故，所以實際使用中，要控制銅的濃度，但這會造成生產成本上升。本文希望通過一些改進，通過低成本的方法來控制銅離子的濃度。

【發明內容】

[0004]根據本發明的一個方面，提供了一種降低銅工藝成本的方法。通過本發明的方法，通過簡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，還具有促進銅刻蝕液穩定性的效果。
[0005]根據本發明，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流經強酸性陽離子交換樹脂進行離子交換，其中，在所述離子交換的過程中，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]根據本發明提供的方法，在所述離子交換的過程中，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，有利于穩定所述刻蝕液；同時，在所述離子交換過程中，獲得的氫離子反過來促成過氧化氫的穩定狀態，使所述刻蝕液穩定，從而實現良性循環。進而，本發明提供了一種低成本地、簡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]根據本發明提供的方法的一個具體實施例，所述強酸性陽離子交換樹脂為凝膠型強酸性陽離子交換樹脂。本發明所用的凝膠型強酸性陽離子交換樹脂，如可為001X7FC，但本領域技術人員可以理解，其他的凝膠型強酸性陽離子交換樹脂也能夠用于本發明，且具有與001X7FC相同或相似的技術效果。離子交換樹脂分為凝膠型和大孔型兩類。凝膠型樹脂的高分子骨架，在干燥的情況下內部沒有毛細孔。它在吸水時潤脹，在大分子鏈節間形成很微細的孔隙，通常稱為顯微孔(micro-pore)。濕潤樹脂的平均孔徑為2?4nm(2X 10-6-4X 10-6mm)。凝膠型樹脂適合用于吸附無機離子，它們的直徑較小，一般為0.3-0.6nm。這類樹脂不能吸附大分子有機物質，因后者的尺寸較大，如蛋白質分子直徑為5-20nm，不能進入這類樹脂的顯微孔隙中，但適合用來吸附置換銅離子。樹脂中化學活性基團的種類決定了樹脂的主要性質和類別，首先區分為陽離子樹脂和陰離子樹脂兩大類，它們可分別與溶液中的陽離子和陰離子進行離子交換。陽離子樹脂又分為強酸性和弱酸性兩類。所述強酸性陽離子交換樹脂大都含有磺酸基(一SO3H)、羧基(+COOH)或苯酚基(一C6H40H)等酸性基團，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子進行交換。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物經磺化處理得到強酸性陽離子交換樹脂，其結構式可簡單表示為R — SO3H,式中R代表樹脂母體。采用所述凝膠型強酸性陽離子交換樹脂。能夠更好地吸附無機離子(銅離子)，從而更好地進行吸附置換，控制銅離子的濃度穩定，避免銅離子的累積。
[0008]根據本發明，所述第三液流III流經強酸性陽離子交換樹脂進行離子交換，在所述離子交換的過程中，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。由于過氧化氫是一種弱酸性的無色透明液體，沸點150度左右，極不穩定，遇熱，光，重金屬容易引發分解，釋放出氧氣和大量熱量。在溫度較高時，高濃度的過氧化氫會造成有機物質燃燒。但在酸性條件下，過氧化氫相對穩定。由于刻蝕液中的銅離子濃度高時，會催化過氧化氫分解，造成爆炸等事故。根據本發明提供的方法，在所述離子交換的過程中，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，有利于穩定所述刻蝕液；同時，在所述離子交換過程中，獲得的氫離子反過來促成過氧化氫的穩定狀態，使所述刻蝕液穩定，從而實現良性循環。
[0009]根據本發明，隨著刻蝕的進行，刻蝕后攜帶銅離子的第二液流II返回至刻蝕液，導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。在一個具體的實施例中，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]根據本發明所述方法的另外一個具體實施例，所述第三液流III中的銅離子的濃度為3000-6000ppm。經所述強酸性陽離子交換樹脂的吸附置換后，銅離子的濃度降低。根據本發明所述方法的另外一個具體實施例，所述第四液流IV中銅離子的濃度在1500ppm以下，優選控制在1300ppm以下。
[0011]根據本發明的另一個具體實施例，通過本發明提供的方法，使得所述刻蝕液中銅離子的平均濃度控制在3000ppm以下，優選控制在1500?2000ppm。進而，所述刻蝕液能夠繼續使用。
[0012]本發明采用強酸性陽離子交換樹脂吸附置換所述刻蝕液中的銅離子，置換后產生氫離子，利用銅離子的減少和氫離子的增加來共同促進刻蝕液的穩定。此外，所述強酸性陽離子交換樹脂吸附的銅離子還可以用其他方法置換出來，比如用酸洗滌的方法，從而一方面，將所述強酸性陽離子交換樹脂再生，另外一方面，可以回收利用銅離子，降低成本。
[0013]根據本發明的另外一個方面，還提供了一種實施上述方法的裝置，包括:
[0014]容納刻蝕液的容器，其設有第一出料口和第一進料口，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]與容器相連的強酸性陽離子交換樹脂交換塔，第三液流III從容器中流出，進入所述交換塔，第四液流IV從所述交換塔流出，返回至所述容器。
[0016]根據本發明提供的裝置，有利于利用強酸性陽離子交換樹脂的吸附置換功能，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，有利于穩定所述刻蝕液；同時，在所述離子交換過程中，獲得的氫離子反過來促進過氧化氫的穩定狀態，使所述刻蝕液穩定，從而實現良性循環，從而通過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]根據本發明所述裝置的一個具體實施例，所述強酸性陽離子交換樹脂為凝膠型強酸性陽離子交換樹脂，也即所述強酸性陽離子交換樹脂交換塔為凝膠型強酸性陽離子交換樹脂交換塔。本發明中，將所述交換塔的上下兩端設置有玻璃棉層或分子篩層，可以去除在藥液回流、刻蝕過程以及在刻蝕液存放過程中從環境進入體系的大顆粒物質，以及去除刻蝕過程中各種副反應導致的異物。這些物質如果不經去除而沉積到基板上，會導致斷線、短路等一系列異常。
[0018]根據本發明所述裝置的另一個具體實施例，所述第三液流III從所述交換塔的底部進入所述交換塔，所述第四液流IV從所述交換塔的頂部流出。通過此種設置，可以使所述液流在所述交換塔內停留較長的時間，從