揭陽市蝕刻液回收處理精選
技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明屬于蝕刻過程中混合溶液的處理領(lǐng)域，特別涉及ー種酸性蝕刻液的處理方法。
背景技術(shù)傳統(tǒng)上，用于形成半導(dǎo)體電路中的硅晶片蝕刻，通常使用氫氟酸、硝酸、醋酸的混和溶液，根據(jù)需要結(jié)合使用磷酸和硫酸的混和溶液。這些溶液的比例根據(jù)加工設(shè)備類型的不同而改變的。當(dāng)混合溶液在上述蝕刻過程中使用寸，硝酸和氫氟酸在不斷地消耗，從而酸的比例不斷地在改變。因此，為始終保持相同的蝕刻效果，氫氟酸和硝酸要及時(shí)補(bǔ)充。傳統(tǒng)的方法是對每個(gè)使用后的混合液的成分進(jìn)行單獨(dú)的滴定定量分析來確定補(bǔ)充量，需要繁雜的操作和很長的時(shí)間，往往是由操作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來判斷。
酸性氯化銅蝕刻液
1) 蝕刻機(jī)理： Cu+CuCl2→Cu2Cl2
Cu2Cl2+4Cl-→2(CuCl3)2-
2) 影響蝕刻速率的因素：影響蝕刻速率的主要因素是溶液中Cl-、Cu+、Cu2+的含量及蝕刻液的溫度等。
a、Cl-含量的影響：溶液中氯離子濃度與蝕刻速率有著密切的關(guān)系，當(dāng)鹽酸濃度升高時(shí)，蝕刻時(shí)間減少。在含有6N的HCl溶液中蝕刻時(shí)間至少是在水溶液里的1/3，并且能夠提高溶銅量。但是，鹽酸濃度不可超過6N，高于6N鹽酸的揮發(fā)量大且對設(shè)備腐蝕，并且隨著酸濃度的增加，氯化銅的溶解度迅速降低。
添加Cl-可以提高蝕刻速率的原因是：在氯化銅溶液中發(fā)生銅的蝕刻反應(yīng)時(shí)，生成的Cu2Cl2不易溶于水，則在銅的表面形成一層氯化亞銅膜，這種膜能夠阻止反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行。過量的Cl-能與Cu2Cl2絡(luò)合形成可溶性的絡(luò)離子(CuCl3)2-，從銅表面上溶解下來，從而提高了蝕刻速率。
b、Cu+含量的影響：根據(jù)蝕刻反應(yīng)機(jī)理，隨著銅的蝕刻就會形成一價(jià)銅離子。較微量的Cu+就會顯著的降低蝕刻速率。所以在蝕刻操作中要保持Cu+的含量在一個(gè)低的范圍內(nèi)。
c、Cu2+含量的影響：溶液中的Cu2+含量對蝕刻速率有一定的影響。一般情況下，溶液中Cu2+濃度低于2mol/L時(shí)，蝕刻速率較低；在2mol/L時(shí)速率較高。隨著蝕刻反應(yīng)的不斷進(jìn)行，蝕刻液中銅的含量會逐漸增加。當(dāng)銅含量增加到一定濃度時(shí)，蝕刻速率就會下降。為了保持蝕刻液具有恒定的蝕刻速率，必須把溶液中的含銅量控制在一定的范圍內(nèi)。
d、溫度對蝕刻速率的影響：隨著溫度的升高，蝕刻速率加快，但是溫度也不宜過高，一般控制在45~55℃范圍內(nèi)。溫度太高會引起HCl過多地?fù)]發(fā)，造成溶液組分比例失調(diào)。另外，如果蝕刻液溫度過高，某些抗蝕層會被損壞。
堿性氯化銅蝕刻液
1) 蝕刻機(jī)理： CuCl2+4NH3→Cu(NH3)4Cl2
Cu(NH3)4Cl2+Cu→2Cu(NH3)2Cl
2) 影響蝕刻速率的因素：蝕刻液中的Cu2+濃度、pH值、氯化銨濃度以及蝕刻液的溫度對蝕刻速率均有影響。
a、Cu2+離子濃度的影響：Cu2+是氧化劑，所以Cu2+的濃度是影響蝕刻速率的主要因素。研究銅濃度與蝕刻速率的關(guān)系表明：在0~82g/L時(shí)，蝕刻時(shí)間長；在82~120g/L時(shí)，蝕刻速率較低，且溶液控制困難；在135~165g/L時(shí)，蝕刻速率高且溶液穩(wěn)定；在165~225g/L時(shí)，溶液不穩(wěn)定，趨向于產(chǎn)生沉淀。
b、溶液pH值的影響：蝕刻液的pH值應(yīng)保持在8.0~8.8之間，當(dāng)pH值降到8.0以下時(shí)，一方面對金屬抗蝕層不利；另一方面，蝕刻液中的銅不能被完全絡(luò)合成銅氨絡(luò)離子，溶液要出現(xiàn)沉淀，并在槽底形成泥狀沉淀，這些泥狀沉淀能在加熱器上結(jié)成硬皮，可能損壞加熱器，還會堵塞泵和噴嘴，給蝕刻造成困難。如果溶液pH值過高，蝕刻液中氨過飽和，游離氨釋放到大氣中，導(dǎo)致環(huán)境污染；同時(shí)，溶液的pH值增大也會增大側(cè)蝕的程度，從而影響蝕刻的精度。
c、氯化銨含量的影響：通過蝕刻再生的化學(xué)反應(yīng)可以看出：[Cu(NH3)2]+的再生需要有過量的NH3和NH4Cl存在，如果溶液中缺乏NH4Cl，大量的[Cu(NH3)2]+得不到再生，蝕刻速率就會降低，以致失去蝕刻能力。所以，氯化銨的含量對蝕刻速率影響很大。隨著蝕刻的進(jìn)行，要不斷補(bǔ)加氯化銨。
d、溫度的影響：蝕刻速率與溫度有很大關(guān)系，蝕刻速率隨著溫度的升高而加快。蝕刻液溫度低于40℃，蝕刻速率很慢，而蝕刻速率過慢會增大側(cè)蝕量，影響蝕刻質(zhì)量；溫度高于60℃，蝕刻速率明顯增大，但NH3的揮發(fā)量也大大增加，導(dǎo)致污染環(huán)境并使蝕刻液中化學(xué)組分比例失調(diào)。故溫度一般控制在45~55℃為宜。
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