CN107098595B

CN107098595B - 一种提高刻蚀药液寿命的工艺

Info

Publication number: CN107098595B
Application number: CN201710259493.4A
Authority: CN
Inventors: 朱军; 李龙庭; 陈霞; 王杰; 李刚
Original assignee: Tongwei Solar Hefei Co Ltd
Current assignee: Tongwei Solar Anhui Co Ltd
Priority date: 2017-04-20
Filing date: 2017-04-20
Publication date: 2019-11-05
Anticipated expiration: 2037-04-20
Also published as: CN107098595A

Abstract

本发明公开了一种提高刻蚀药液寿命的工艺，包括以下几个步骤：步骤1)：向药液活性低的刻蚀药液中加入2～15％盐，盐为强酸弱碱盐，同时加入13～40‰乙氧基化合物；其中刻蚀药液中的SiF₆ ^2‑阴离子与盐水解的磁性阳离子反应通式如下：刻蚀药液中的H⁺阳离子与盐水解的阴离子反应通式如下：步骤2)：将搅匀后的混合溶液经过磁场频率为20～40kHz空化，然后再将空化后溶液中的沉淀物X₂(SiF₆)_n滤出，滤出沉淀物X₂(SiF₆)_n后的溶液再通过离子交换树脂，得到滤液；步骤3)：向步骤2)中的滤液加入去离子水，保持pH值为1.8～2.3。本发明可延长刻蚀药液寿命，保证药液活性，延长了刻蚀药液更换周期，同时其寿命延长期间隔离率趋势稳定。

Description

一种提高刻蚀药液寿命的工艺

技术领域

本发明涉及刻蚀技术领域，具体为一种提高刻蚀药液寿命的工艺。

背景技术

蚀刻过程是氢氟酸对玻璃主要成分SiO₂反应生成氟硅酸H₂SiF₆，具体为：SiO₂+4HF→SiF₄+2H₂O；3SiF₄+3H₂O→H₂SiO₃+2H₂SiF₆。在刻蚀药液寿命末期，刻蚀药液活性低，不如之前，副产物氟硅酸越来越多，对刻边效果有一定影响。

通过对A、B两个刻蚀车间同样工艺条件、刻蚀800万片和1800万片产品的电性能进行科学记录，具体数据如下表；

	已生产片数	Eta	Uoc	Isc	FF	Rs	Rsh	IRev2
									刻蚀A车间	1800万	10.32％	602.58	7.18	73.06	3.162	1023.16	0.131
刻蚀B车间	800万	18.31％	632.6	8.796	80.03	1.436	1257.83	0.044
									GAP		-8.01％	-30.02	-1.616	-6.97	2.726	-224.77	-0.86

表中GAP表示偏差、Eta表示刻蚀效率、Uoc表示开路电压、Isc表示短路电流、FF表示填充因子、Rs表示串联电阻、Rsh表示并联电阻、IRev2表示暗电流。

由表中数据可知刻蚀A车间生产1800万片，刻蚀药液的寿命已经处于末期，药性变差，降低刻蚀效率、开路电压降低从而造成表示短路电流变小、串联电阻变大、并联电阻降低从而导致填充因子降低等，暗电流变大，从而直接影响其生产产品的电性能。

而刻蚀B车间生产800万片，刻蚀药液的寿命正处于中期，药性处于巅峰状态，其生产产品的电性能处于正常值。

在现有刻蚀药液寿命周期内，随着产能增加，月度更换频次上升，不利于成本控制和产能提升，随着竞争越来越激烈，适当降低成本，有利于提高企业竞争力，适当延长刻蚀药液更换周期，减少刻蚀槽更换次数，对产能、化学品单耗都有帮助。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高刻蚀药液寿命的工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。所述提高刻蚀药液寿命的工艺可延长刻蚀药液寿命，保证药液活性，延长了刻蚀药液更换周期，同时其寿命延长期间隔离率趋势稳定。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种提高刻蚀药液寿命的工艺，包括以下几个步骤：

步骤1)：向药液活性低的刻蚀药液中加入其质量2～15％的中性盐，同时加入其质量13～40‰的乙氧基化合物，混合并搅匀；

其中刻蚀药液中的SiF₆ ^2-阴离子与中性盐水解的磁性阳离子反应通式如下：

刻蚀药液中的H⁺阳离子与中性盐水解的阴离子反应通式如下：

步骤2)：将搅匀后的混合溶液经过磁场强度为20～40kHz空化，然后再将空化后溶液中的沉淀物(X₂)(SiF₆)_n滤出，滤出沉淀物(X₂)(SiF₆)_n后的溶液再通过离子交换树脂，得到滤液；

步骤3)：向步骤2)中的滤液加入去离子水，形成新溶液，保持pH值为1.8～2.3。

优选的，步骤1)中中性盐的为强酸强碱盐，阳离子为Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Cr³⁺或Al³ ⁺离子，阴离子为Cl^-、SO₄ ^2-或NO₃ ^-酸根离子。

优选的，步骤1)中乙氧基化合物为聚乙氧基化脂肪醇或者乙氧基化乙炔二醇。

优选的，步骤2)中离子交换树脂为大孔型强酸性阳离子树脂、大孔型强碱性阴离子树脂或者二者的叠加。

优选的，步骤3)中通过pH测试仪检测新溶液的pH值进而控制去离子水的量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：(一)通过加入药液活性低的刻蚀药液质量2～15％的中性盐及乙氧基化合物，中性盐可以与刻蚀药液中的氟硅酸迅速而定量的发生作用，形成不溶性的沉淀物(X₂)(SiF₆)_n(氟硅酸盐)，同时氟硅酸中的H⁺离子与中性盐的阴离子如：Cl^-、SO₄ ^2-或NO₃ ^-酸根离子，发生作用重新形成酸，保持刻蚀药液的活性，乙氧基化合物保证刻蚀均匀性；(二)经过磁场空化加速反应物的扩散，使混合溶液增加溶解能力，促进沉淀物(X₂)(SiF₆)_n的生成，使沉淀物(X₂)(SiF₆)_n更加稳定，通过滤出沉淀物(X₂)(SiF₆)_n(氟硅酸盐)将引入刻蚀药液中形成的杂质去除，没有产生新的杂质，也没有产生其他影响反应的副产物如：Cl₂、H₂；(三)过滤后的溶液经过离子交换树脂可以交换刻蚀药液中剩余的阳或阴离子：如中性盐水解后的阳离子或副产物SiF₄，做到延长刻蚀药液使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例1～3的刻蚀隔离率趋势图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：

实施例1

一种提高刻蚀药液寿命的工艺，包括以下几个步骤：

步骤1)：向药液活性低的刻蚀药液中加入其质量2％的中性盐，同时加入其质量13‰的乙氧基化合物，混合并搅匀；

步骤2)：将搅匀后的混合溶液经过磁场强度为20kHz空化，然后再将空化后溶液中的沉淀物(X₂)(SiF₆)_n滤出，滤出沉淀物(X₂)(SiF₆)_n后的溶液再通过离子交换树脂，得到滤液；

步骤1)中性盐的为强酸强碱盐，阳离子为Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Cr³⁺或Al³⁺离子，阴离子为Cl^-、SO₄ ^2-或NO₃ ^-酸根离子。

步骤1)中乙氧基化合物为聚乙氧基化脂肪醇或者乙氧基化乙炔二醇。

步骤2)中离子交换树脂为大孔型强酸性阳离子树脂、大孔型强碱性阴离子树脂或者二者的叠加。

步骤3)中通过pH测试仪检测新溶液的pH值进而控制去离子水的量。

实施例2

一种提高刻蚀药液寿命的工艺，包括以下几个步骤：

步骤1)：向药液活性低的刻蚀药液中加入其质量9％的中性盐，同时加入其质量25‰的乙氧基化合物，混合并搅匀；

步骤2)：将搅匀后的混合溶液经过磁场强度为30kHz空化，然后再将空化后溶液中的沉淀物(X₂)(SiF₆)_n滤出，滤出沉淀物(X₂)(SiF₆)_n后的溶液再通过离子交换树脂，得到滤液；

实施例3

一种提高刻蚀药液寿命的工艺，包括以下几个步骤：

步骤1)：向药液活性低的刻蚀药液中加入其质量15％的中性盐，同时加入其质量40‰的乙氧基化合物，混合并搅匀；

药液活性低的刻蚀药液质量2～15％的中性盐及乙氧基化合物，中性盐可以与刻蚀药液中的氟硅酸迅速而定量的发生作用，形成不溶性的沉淀物(X-₂)(SiF₆)_n(氟硅酸盐)，同时氟硅酸中的H⁺离子与中性盐的阴离子如：Cl^-、SO₄ ^2-或NO₃ ^-酸根离子，发生作用重新形成酸，保持刻蚀药液的活性，乙氧基化合物保证刻蚀均匀性；

经过磁场空化加速反应物的扩散，使混合溶液增加溶解能力，促进沉淀物(X₂)(SiF₆)_n的生成，使沉淀物(X₂)(SiF₆)_n更加稳定，通过滤出沉淀物(X₂)(SiF₆)_n(氟硅酸盐)将引入刻蚀药液中形成的杂质去除，没有产生新的杂质；

过滤后的溶液经过离子交换树脂可以交换刻蚀药液中剩余的阳/阴离子或者阴阳离子或副产物SiF₄，做到延长刻蚀药液使用寿命。

将实施例1～3的应用到刻蚀A车间，刻蚀A车间已生产1800万片；并刻蚀B车间进行精准对比，刻蚀B车间已生产800万片，得出表1：

表1

对同一片源：制绒分片、扩散同管、对切刻蚀、镀膜同舟、丝网连续印刷，Eta表示刻蚀效率、Uoc表示开路电压、Isc表示短路电流、FF表示填充因子、Rs表示串联电阻、Rsh表示并联电阻、IRev2表示暗电流。

刻蚀A车间刻蚀效率与刻蚀B车间相比(刻蚀B车间刻蚀药液的寿命正处于中期，药性处于巅峰状态，其生产产品电性能处于正常值)：刻蚀效率、开路电压、短路电流填充因子、并联电阻、没有明显下降；且串联电阻、暗电流明显降低，刻蚀药液寿命延长对电性能无明显影响，符合正常值。

图1为实施例1～3的刻蚀隔离率趋势图：

其中X表示实施例1、Y表示实施例2、Z表示实施例3、Traget表示刻蚀B车间刻蚀隔离率趋势(刻蚀B车间为目标隔离率0.10％)；刻蚀隔离率：刻蚀前后的各种不良片(包括：油污片、手指印、制绒带液、皮带印、卡槽印等)。

结论：通过隔离率数据：应用实施例1～3的刻蚀药液，其寿命延长期间隔离率趋势稳定，均在目标隔离率0.10％上下波动，波动值在±0.02％左右，符合生产工艺，可接受。

优选实施例2工艺为例，与实施例2相比不同的是去掉步骤1)中的“加入25‰乙氧基化合物”，其余步骤不变，得出的刻蚀液，用刻蚀A车间产生1800片，刻蚀B车间进行精准对比(生产800万片)，得出表2小样数据：可看出缺少乙氧基化合物影响产品电能性。

	已生产片数	Eta	Uoc	Isc	FF	Rs	Rsh	IRev2
									刻蚀A车间延长	1800万	12.59％	608.23	7.326	75.56	2.423	1076.54	0.118
刻蚀B车间	800万	18.28％	634.35	8.739	80.25	1.143	1234.86	0.048
									GAP		-5.69％	-26.12	-1.413	-4.69	1.380	205.68	0.07

表2

优选实施例2工艺为例，与实施例2相比不同的是将步骤2改为)“将搅匀后的混合溶液中的沉淀物(X₂)(SiF₆)_n滤出，得到滤液；”，其余步骤不变，得出的刻蚀液，用刻蚀A车间产生1800片，刻蚀B车间进行精准对比(生产800万片)，得出表3小样数据：可看出缺少磁场空化及离子交换树脂影响产品电能性。

	产量	Eta	Uoc	Isc	FF	Rs	Rsh	IRev2
									刻蚀A车间延长	1800万	13.15％	603.42	7.942	79.01	1.033	1086.21	0.116
刻蚀B车间	800万	18.28％	634.35	8.739	80.25	1.143	1231.99	0.048
									GAP		-5.13％	-30.93	-0.797	-1.24	-0.11	215.35	0.068

表3

结论：向刻蚀液药性寿命末期中添加乙氧基化合物，优选聚乙氧基化脂肪醇或者乙氧基化乙炔二醇，配合磁场空化，优选磁场强度为30kHz空化以及再通过离子交换树脂，优选大孔型强酸性阳离子树脂、大孔型强碱性阴离子树脂或者二者的叠加得出的刻蚀药液药性最好，缺少了其中一个条件即对产品电性能有明显影响。

将实施例的药液应用到生产中，优选以实施例2，现月产出由1600万片提升到1800万片，刻蚀药液寿命延长，换液次数由1.2次每月下降至1每月1次，一年减少换液次数4.8次，增加产出9万片。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种提高刻蚀药液寿命的工艺，其特征在于，包括以下几个步骤：

步骤1)：向药液活性低的刻蚀药液中加入其质量2～15％的盐，盐为强酸弱碱盐，阳离子为Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Cr³⁺或Al³⁺离子，阴离子为Cl^-、SO₄ ^2-或NO₃ ^-酸根离子，同时加入其质量13～40‰的乙氧基化合物，混合并搅匀；

其中刻蚀药液中的SiF₆ ^2-阴离子与强酸弱碱盐水解的磁性阳离子反应通式如下：

刻蚀药液中的H⁺阳离子与强酸弱碱盐水解的阴离子反应通式如下：

步骤2)：将搅匀后的混合溶液经过磁场频率为20～40kHz空化，然后再将空化后溶液中的沉淀物X₂(SiF₆)_n滤出，滤出沉淀物X₂(SiF₆)_n后的溶液再通过离子交换树脂，得到滤液；

2.根据权利要求1所述的一种提高刻蚀药液寿命的工艺，其特征在于：步骤1)中乙氧基化合物为聚乙氧基化脂肪醇或者乙氧基化乙炔二醇。

3.根据权利要求1所述的一种提高刻蚀药液寿命的工艺，其特征在于：步骤2)中离子交换树脂为大孔型强酸性阳离子树脂、大孔型强碱性阴离子树脂或者二者的叠加。

4.根据权利要求1所述的一种提高刻蚀药液寿命的工艺，其特征在于：步骤3)中通过pH测试仪检测新溶液的pH值进而控制去离子水的量。