揭阳蚀刻液处理

揭阳蚀刻液处理精选
技术领域本发明属于蚀刻过程中混合溶液的处理领域，特别涉及ー种酸性蚀刻液的处理方法。
背景技术传统上，用于形成半导体电路中的硅晶片蚀刻，通常使用氢氟酸、硝酸、醋酸的混和溶液，根据需要结合使用磷酸和硫酸的混和溶液。这些溶液的比例根据加工设备类型的不同而改变的。当混合溶液在上述蚀刻过程中使用吋，硝酸和氢氟酸在不断地消耗，从而酸的比例不断地在改变。因此，为始终保持相同的蚀刻效果，氢氟酸和硝酸要及时补充。传统的方法是对每个使用后的混合液的成分进行单的滴定定量分析来确定补充量，需要繁杂的操作和很长的时间，往往是由操作人员根据经验来判断。
酸性氯化铜蚀刻液
1) 蚀刻机理： Cu+CuCl2→Cu2Cl2
Cu2Cl2+4Cl-→2(CuCl3)2-
2) 影响蚀刻速率的因素：影响蚀刻速率的主要因素是溶液中Cl-、Cu+、Cu2+的含量及蚀刻液的温度等。
a、Cl-含量的影响：溶液中氯离子浓度与蚀刻速率有着密切的关系，当盐酸浓度升高时，蚀刻时间减少。在含有6N的HCl溶液中蚀刻时间至少是在水溶液里的1/3，并且能够提高溶铜量。但是，盐酸浓度不可超过6N，6N盐酸的挥发量大且对设备腐蚀，并且随着酸浓度的增加，氯化铜的溶解度迅速降低。
添加Cl-可以提高蚀刻速率的原因是：在氯化铜溶液中发生铜的蚀刻反应时，生成的Cu2Cl2不易溶于水，则在铜的表面形成一层氯化亚铜膜，这种膜能够阻止反应的进一步进行。过量的Cl-能与Cu2Cl2络合形成可溶性的络离子(CuCl3)2-，从铜表面上溶解下来，从而提高了蚀刻速率。
b、Cu+含量的影响：根据蚀刻反应机理，随着铜的蚀刻就会形成一价铜离子。较微量的Cu+就会显著的降低蚀刻速率。所以在蚀刻操作中要保持Cu+的含量在一个低的范围内。
c、Cu2+含量的影响：溶液中的Cu2+含量对蚀刻速率有一定的影响。一般情况下，溶液中Cu2+浓度低于2mol/L时，蚀刻速率较低；在2mol/L时速率较高。随着蚀刻反应的不断进行，蚀刻液中铜的含量会逐渐增加。当铜含量增加到一定浓度时，蚀刻速率就会下降。为了保持蚀刻液具有恒定的蚀刻速率，把溶液中的含铜量控制在一定的范围内。
d、温度对蚀刻速率的影响：随着温度的升高，蚀刻速率加快，但是温度也不宜过高，一般控制在45~55℃范围内。温度太高会引起HCl过多地挥发，造成溶液组分比例失调。另外，如果蚀刻液温度过高，某些抗蚀层会被损坏。
碱性氯化铜蚀刻液
1) 蚀刻机理： CuCl2+4NH3→Cu(NH3)4Cl2
Cu(NH3)4Cl2+Cu→2Cu(NH3)2Cl
2) 影响蚀刻速率的因素：蚀刻液中的Cu2+浓度、pH值、氯化铵浓度以及蚀刻液的温度对蚀刻速率均有影响。
a、Cu2+离子浓度的影响：Cu2+是氧化剂，所以Cu2+的浓度是影响蚀刻速率的主要因素。研究铜浓度与蚀刻速率的关系表明：在0~82g/L时，蚀刻时间长；在82~120g/L时，蚀刻速率较低，且溶液控制困难；在135~165g/L时，蚀刻速率高且溶液稳定；在165~225g/L时，溶液不稳定，趋向于产生沉淀。
b、溶液pH值的影响：蚀刻液的pH值应保持在8.0~8.8之间，当pH值降到8.0以下时，一方面对金属抗蚀层不利；另一方面，蚀刻液中的铜不能被完全络合成铜氨络离子，溶液要出现沉淀，并在槽底形成泥状沉淀，这些泥状沉淀能在加热器上结成硬皮，可能损坏加热器，还会堵塞泵和喷嘴，给蚀刻造成困难。如果溶液pH值过高，蚀刻液中氨过饱和，游离氨释放到大气中，导致环境污染；同时，溶液的pH值增大也会增大侧蚀的程度，从而影响蚀刻的精度。
c、氯化铵含量的影响：通过蚀刻再生的化学反应可以看出：[Cu(NH3)2]+的再生需要有过量的NH3和NH4Cl存在，如果溶液中缺乏NH4Cl，大量的[Cu(NH3)2]+得不到再生，蚀刻速率就会降低，以致失去蚀刻能力。所以，氯化铵的含量对蚀刻速率影响很大。随着蚀刻的进行，要不断补加氯化铵。
d、温度的影响：蚀刻速率与温度有很大关系，蚀刻速率随着温度的升高而加快。蚀刻液温度低于40℃，蚀刻速率很慢，而蚀刻速率过慢会增大侧蚀量，影响蚀刻质量；温度60℃，蚀刻速率明显增大，但NH3的挥发量也大大增加，导致污染环境并使蚀刻液中化学组分比例失调。故温度一般控制在45~55℃为宜。
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