專利名稱：一種金屬層電路的制備設(shè)備和制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不使用光刻工藝制備金屬層電路的設(shè)備和制備方法，特 別是基于電解和電鍍技術(shù)上的金屬層電路的設(shè)備和制造方法。
背景4支術(shù)
液晶顯示器(LCD)技術(shù)在近十年有了飛速地發(fā)展，從屏幕的尺寸到顯示 的質(zhì)量都取得了很大進(jìn)步。經(jīng)過(guò)不斷的努力，LCD各方面的性能已經(jīng)達(dá)到了 傳統(tǒng)CRT的水平，大有取代CRT的趨勢(shì)。
隨著LCD生產(chǎn)的不斷擴(kuò)大，各個(gè)生產(chǎn)廠商之間的竟?fàn)幰踩遮吋ち?。各廠 家在不斷提高產(chǎn)品性能的同時(shí)，也再不斷努力降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，從而提 高市場(chǎng)的竟?fàn)幜?。在降低產(chǎn)品成品的方法中，減少工藝數(shù)量，尤其是減少光 刻次數(shù)，從而提高生產(chǎn)速度、降低成本是目前各廠商普遍努力的主要方向。 在近幾年中，通過(guò)工程師們的努力，TFT LCD制造工藝中的光刻工藝數(shù)量不 斷減少。從最初的7次光刻工藝，到目前普遍使用的5次光刻工藝。掩;f莫版 (Mask)制造技術(shù)中發(fā)展出灰色調(diào)掩模版(Gray tone mask)技術(shù)之后，使 進(jìn)一步減少光刻次數(shù)成為可能。目前個(gè)別LCD生產(chǎn)廠家已經(jīng)在使用比較先進(jìn) 的4次光刻工藝。在這一發(fā)展過(guò)程中TFT LCD的結(jié)構(gòu)被不斷簡(jiǎn)化，生產(chǎn)的速
度不斷提高，成本也不斷降低。
現(xiàn)有技術(shù)終將電路圖案形成在基板通常釆用的是"鍍膜一光刻一刻蝕" 工藝，其首先在玻璃基板上通過(guò)磁控濺射或PECVD鍍上一層薄膜，再在薄膜 上涂布 一層光刻膠，然后通過(guò)光刻工藝完成Ma s k上向光刻膠上的圖形轉(zhuǎn)移過(guò) 程，再經(jīng)過(guò)刻蝕和剝離工序就可以使材料薄膜上形成所需要的圖案，但是這 種工藝技術(shù)生產(chǎn)效率較低，并且刻蝕掉的金屬不能回收循環(huán)利用，造成了材
料的浪費(fèi)和環(huán)境的污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種不使用光刻工藝制 備金屬層電路的設(shè)備和制備方法，通過(guò)刻蝕工藝直接制備金屬層電路并同時(shí) 回收刻掉的金屬制備靶材的方法，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化制備工藝，節(jié)約設(shè)備和資
材成本，進(jìn)一步提高TFT LCD的制作效率，降低制作成本。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種金屬層電路的制備設(shè)備，包括電 解槽；設(shè)置在電解槽上的電解液補(bǔ)充系統(tǒng)和電解液排放系統(tǒng)；電解液；陽(yáng)極 電極和陰極電極，陽(yáng)極電極和陰極電極之間通過(guò)控制電路連接，其中所述陽(yáng) 極電極的材料為電化學(xué)惰性金屬材料，表面形成有電路圖案；所述陰極電極 材料為金屬靶材。
上述方案中，所述電化學(xué)惰性金屬的材料為Pt、 Ti、 Ag或石磨等。所述 陽(yáng)極電極沉積有一層碳或IT0層。所述電解槽下方進(jìn)一步連接有垂直位移補(bǔ) 償裝置。所述陰極電極進(jìn)一步設(shè)置于靶材支架上。所述電解槽中進(jìn)一步設(shè)置 有使電解槽保持恒溫的溫度傳感器和加熱電阻絲。所述電解槽中進(jìn)一步設(shè)置 有電解液濃度均勻的攪拌器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明同時(shí)提供一種采用前述金屬層電路的制備設(shè) 備制備金屬層電路的方法，包括將表面鍍有金屬層的基板放在陽(yáng)極電極下 方，對(duì)位后，使陽(yáng)極電極直接和基板上的金屬層接觸；通電后，通過(guò)陽(yáng)極反 應(yīng)使基板上的金屬層部分電解掉，形成金屬層電路；同時(shí)陰極電極上的金屬 靶材發(fā)生陰極反應(yīng)，將陽(yáng)極反應(yīng)中電解掉的金屬鍍回到金屬靶材上。
同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明由于一種不使用光刻的工藝，通過(guò)刻獨(dú)工藝直 接制備金屬層電路并同時(shí)回收刻掉金屬制備靶材的方法，從而進(jìn)一 步簡(jiǎn)化了 制備工藝，節(jié)約了設(shè)備和資材成本，進(jìn)一步提高了 TFT LCD的制作效率，降 低了制作成本。


圖l是本發(fā)明金屬層電路的制備設(shè)備工作示意圖； 圖2是本發(fā)明刻蝕完成后的電路形狀截面圖。
圖中標(biāo)記1、電解槽基座；2、垂直位移補(bǔ)償裝置；3、電解液排放口； 4電解液排放口閥門；5、電解槽；6、溫度傳感器；7、加熱電阻絲；8、玻 璃基板；9、鍍層金屬；10、陽(yáng)極電極；11、開關(guān)；12、電流表；13、變阻器； 14、恒流電源；15、金屬靶材；16、電解液補(bǔ)充口； 17、電解液補(bǔ)充口閥門； 18、攪拌器；19、電解液；20、金屬離子；21、靶材支架；22、金屬層電路。
具體實(shí)施例方式
圖1所示是本發(fā)明金屬層電路的制備設(shè)備工作示意圖。如圖1所示，該 金屬層電路的制備設(shè)備包括電解槽5;在電解槽5的上方設(shè)置有電解液補(bǔ) 充口 16和電解液補(bǔ)充口閥門17，在電解槽5的下方設(shè)置有電解液排放口 3 和電解液排放口閥門4，用于保持電解槽5中溶液濃度和體積合適；陽(yáng)極電 極10,陽(yáng)極電極10通過(guò)導(dǎo)線依次和開關(guān)11、電流表12、變阻器13和恒流 電源14的正極相連；開關(guān)11、電流表12和變阻器13起到對(duì)整個(gè)回路中電 流的控制作用；恒流電源14提供刻蝕所需的能量；金屬靶材15作為陰極裝 在靶材支架21上經(jīng)過(guò)導(dǎo)線和恒流電源14的負(fù)極相連，并保持一面在液面下， 連4妄電源一面在液面上。
工作時(shí)，電解槽5中加入了一定體積的添加了適當(dāng)表面活性劑的靶材金 屬鹽飽和溶液作為電解液19,電解槽5底部放置待刻的玻璃基板8，其上的 鍍層金屬9通過(guò)下層薄膜電路或電解槽底部玻璃板基座的對(duì)位標(biāo)和陽(yáng)極電極 IO對(duì)位后相接觸，由鍍層金屬9、陽(yáng)極電極IO、開關(guān)11、電流表12、變阻 器13、恒流電源14、金屬靶材15、電解液19和導(dǎo)線組成了一個(gè)閉合的回路。
本發(fā)明金屬層電路的制備方法是根據(jù)電化學(xué)原理，將需要刻蝕的地方作
為陽(yáng)極，刻蝕金屬的靶材作為陰極，通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)，將制造電路需要刻蝕 的金屬轉(zhuǎn)移到金屬靶材上。
當(dāng)開關(guān)11閉合時(shí)，陽(yáng)極電極IO和鍍層金屬9接觸的地方電流強(qiáng)度較大， 使鍍層金屬9和陽(yáng)極電極10相接觸的地方依次發(fā)生了陽(yáng)極反應(yīng)
M-ne—— Mn+
這個(gè)反應(yīng)使鍍層金屬上形成所需電路不需要的地方被刻蝕掉，最終形成 所需的電路。當(dāng)鍍層金屬9發(fā)生陽(yáng)極反應(yīng)的時(shí)候，在金屬靶材15和電解液 19的接觸處也發(fā)生了陰極反應(yīng)
Mn++ ne_ —M
這個(gè)反應(yīng)使電解液19中的金屬離子20鍍回到金屬靶材上，完成了鍍層 金屬的回收。
另外，本發(fā)明的金屬層電路的制備設(shè)備可進(jìn)一步在電解槽中設(shè)置加熱電 阻絲7和溫度傳感器6,使電解液中保持恒溫；在電解槽中進(jìn)一步設(shè)置攪拌 器18,使溶液濃度保持均勻；在電解槽底部設(shè)置垂直位移補(bǔ)償裝置2,使鍍 層金屬9和陽(yáng)極電極10之間保持一定壓力。
本發(fā)明的陽(yáng)極電機(jī)10的制備工藝過(guò)程如下先在制備Mask的石英基板 上均勻鍍上一層2ym左右厚度的電化學(xué)惰性金屬材料，如Pt、 Ti、 Ag或石 磨等。然后按照制備Mask的方法，通過(guò)脈沖激光逐行掃描燒制出需要制備電 路的電路圖案，其中最終基板上金屬層電路中有金屬的地方在激光燒制時(shí)燒 制成鏤空，且保證鏤空區(qū)域尺寸略大于最終基板上金屬電路中的金屬尺寸。 最后將整個(gè)石英基板及其上面的惰性金屬圖案表面沉積上一層^^艮薄的透明導(dǎo) 電層，如石墨、ITO等，制成陽(yáng)極電極IO，確保整個(gè)電極的各個(gè)地方都導(dǎo)電 性良好。
下面結(jié)合

和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的金屬層電路的制備方法進(jìn) 行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明 實(shí)施例1:
將玻璃基板8通過(guò)磁控濺射鍍上一層CU，按照?qǐng)D1所示的結(jié)構(gòu)將玻璃基
板放入電解槽，將Cu耙材放于耙材支架21上，將添加適當(dāng)表面活性劑的飽 和CuS04溶液作為電解液19加入電解槽5中，開動(dòng)攪拌器18使溶液均勻，調(diào) 整并打開溫度傳感器6和加熱電阻絲7保持電解槽5在穩(wěn)定的電解溫度范圍 內(nèi)，將陽(yáng)極電極10和玻璃基板8對(duì)位，調(diào)整恒流電源14為合適的電解電流 強(qiáng)度，閉合開關(guān)ll，使用變阻器13和電流表12校正電流強(qiáng)度后，使陽(yáng)極電 極10和鍍層金屬9接觸開始刻蝕，控制電鍍時(shí)間，當(dāng)刻蝕完成后斷開開關(guān) 11,將玻璃基板取出清洗、干燥，金屬層電路22就制備完成了。此后再經(jīng)歷 幾次"鍍膜-光刻-刻蝕"工藝(絕緣層)和"鍍膜-刻蝕"工藝(導(dǎo)電層) 就形成了最終的TFT LCD的陣列基板。 實(shí)施例2:
將玻璃基板8通過(guò)磁控濺射鍍上一層Cu,按照?qǐng)D2所示的結(jié)構(gòu)將玻璃基 板8放入電解槽5，將Cu靶材放于靶材支架21上，將添加適當(dāng)表面活性劑 的飽和Cu (N03) 2溶液作為電解液19加入電解槽5中，開動(dòng)攪拌器18使溶液 均勻，調(diào)整并打開溫度傳感器6和加熱電阻絲7保持電解槽5在穩(wěn)定的電解 溫度范圍內(nèi)，將陽(yáng)極電極10和玻璃基板8對(duì)位，調(diào)整恒流電源14為合適的 電解電流強(qiáng)度，閉合開關(guān)ll，使用變阻器13和電流表12校正電流強(qiáng)度后， 使陽(yáng)極電極10和鍍層金屬9接觸開始刻蝕，控制電鍍時(shí)間，當(dāng)刻蝕完成后斷 開開關(guān)11，將玻璃基板取出清洗、干燥，金屬層電路22就制備完成了。此 后再經(jīng)歷幾次"鍍膜-光刻-刻蝕"工藝(絕緣層)和"鍍膜-刻蝕"工藝 (導(dǎo)電層)就形成了最終的TFT LCD的Array基板。
以上所提出實(shí)施例為最佳實(shí)現(xiàn)方法，并非唯一實(shí)現(xiàn)方法?？筛鶕?jù)不同生 產(chǎn)線的需要，使用不同材料、工藝參數(shù)和設(shè)備實(shí)現(xiàn)之。
同現(xiàn)有技術(shù)中由于將電路圖案在基板上的成型分為掩膜曝光和刻蝕兩 步，相對(duì)生產(chǎn)效率較低，并且刻蝕掉的金屬不能反復(fù)利用，造成了材料的浪 費(fèi)和環(huán)境的污染相比，本發(fā)明是一種不使用光刻的工藝，通過(guò)刻蝕工藝直接
制備金屬層電路并同時(shí)回收刻掉金屬制備靶材的方法，能夠進(jìn)一步簡(jiǎn)化制備
工藝，節(jié)約設(shè)備和資材成本，能夠進(jìn)一步提高TFT LCD的制作效率，降低制 作成本。
最后應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制， 盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 理解，按照需要可使用不同材料和設(shè)備實(shí)現(xiàn)之，即可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案 進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1、一種金屬層電路的制備設(shè)備，包括電解槽；設(shè)置在電解槽上的電解液補(bǔ)充系統(tǒng)和電解液排放系統(tǒng)；電解液；陽(yáng)極電極和陰極電極，陽(yáng)極電極和陰極電極之間通過(guò)控制電路連接，其特征在于所述陽(yáng)極電極的材料為電化學(xué)惰性金屬材料，表面形成有電路圖案；所述陰極電極材料為金屬靶材。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備設(shè)備，其特征在于所述電化學(xué)惰性金屬 的材料為Pt、 Ti、 Ag或石磨。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備設(shè)備，其特征在于所述陽(yáng)極電極沉積有 一層碳或IT0層。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的制備設(shè)備，其特征在于所述電解槽 下方連接有垂直位移補(bǔ)償裝置。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的制備設(shè)備，其特征在于所述陰極電 極設(shè)置于靶材支架上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的制備設(shè)備，其特征在于所述電解槽 中設(shè)置有使電解槽保持恒溫的溫度傳感器和加熱電阻絲。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的制備設(shè)備，其特征在于所述電解槽 中設(shè)置有電解液濃度均勻的攪拌器。
8、 一種采用權(quán)利要求1至7任一所述的金屬層電路的制備設(shè)備制備金屬 層電路的方法，包括將表面鍍有金屬層的基板放在陽(yáng)極電極下方，對(duì)位后， 使陽(yáng)極電極直接和基板上的金屬層接觸；通電后，通過(guò)陽(yáng)極反應(yīng)使基板上的 金屬層部分電解掉，形成金屬層電路；同時(shí)陰極電極上的金屬靶材發(fā)生陰極 反應(yīng)，將陽(yáng)極反應(yīng)中電解掉的金屬鍍回到金屬靶材上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬層電路的制備設(shè)備，包括電解槽；設(shè)置在電解槽上的電解液補(bǔ)充系統(tǒng)和電解液排放系統(tǒng)；電解液；陽(yáng)極電極和陰極電極，陽(yáng)極電極和陰極電極之間通過(guò)控制電路連接，其中陽(yáng)極電極的材料為電化學(xué)惰性金屬材料，表面形成有電路圖案；陰極電極材料為金屬靶材。本發(fā)明同時(shí)公開了利用金屬層電路的制備設(shè)備制備金屬層電路的方法。本發(fā)明通過(guò)刻蝕工藝直接制備金屬層電路并同時(shí)回收刻掉的金屬制備靶材的方法，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化制備工藝，節(jié)約設(shè)備和資材成本，進(jìn)一步提高TFT LCD的制作效率，降低制作成本。
文檔編號(hào)C25F7/00GK101360399SQ20071011978
公開日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2007年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月31日
發(fā)明者周偉峰, 林承武, 金基用 申請(qǐng)人:北京京東方光電科技有限公司