CN220696776U - 一种去除蚀刻液中金属铝和钼离子的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种去除蚀刻液中金属铝和钼离子的装置，包括蚀刻系统、浓度管理系统、金属离子分离系统和过滤系统，所述金属离子分离系统包括钼离子分离柱和铝离子交换柱；还包括解吸附系统，所述解吸附系统包括钼离子洗液罐、纯水罐、铝离子洗液罐和淋洗液收集罐；所述钼离子洗液罐与钼离子分离柱的进液端连通，所述铝离子洗液罐与铝离子交换柱的进液端连通，所述纯水罐分别与钼离子分离柱和铝离子交换柱的进液端连通；所述钼离子分离柱和铝离子交换柱的出液端均与淋洗液收集罐连通。本实用新型不仅去除了蚀刻液中多余的钼离子和铝离子，而且解吸附系统增加了钼离子分离柱和铝离子交换柱重复使用次数，提高了铝和钼离子的去除率。

Description

一种去除蚀刻液中金属铝和钼离子的装置

技术领域

本实用新型涉及蚀刻液过滤技术领域，尤其涉及一种去除蚀刻液中金属铝和钼离子的装置。

背景技术

在薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)面板制程中，Gate层(栅极)电路和SD层(源极)电路常采用纯金属膜层钼或复合金属膜层如铝钼、钼铝钼等，对应的蚀刻液为由磷酸、醋酸、硝酸以及少许盐类添加剂组成的混合物。在蚀刻工艺过程中，随着处理基板枚数的增加，药液中的硝酸和醋酸会不断减少，磷酸含量保持不变，同时溶解于药液中的金属铝和钼离子逐渐增多。目前通常采用在线浓度管理系统(EMS)对药液酸浓度进行监控，并及时进行单酸(硝酸和醋酸)补给，以保证药液酸浓度的稳定性；但对溶解于药液中的金属铝和钼离子未进行有效管控，由于当药液中金属离子逐渐增多时，会导致金属铝和钼与酸的氧化还原反应的化学平衡向左移动，即抑制了酸对金属的蚀刻速率，导致蚀刻不良从而影响药液的寿命，即处理基板的总枚数。

专利号为CN105278566A的发明公开了溶解金属回收去除机构，金属离子在直流电的作用下，迁移并在电极上沉积析出；随着蚀刻液中金属离子浓度逐渐降低，电解装置中的电流逐渐降低，电解装置分离蚀刻液中的金属离子的速率下降，使得电解装置的工作效率下降。CN115679329A公开了一种金属蚀刻加工废液回收装置，采用树脂吸附去除蚀刻液中的杂质，当树脂吸附逐渐达到饱和时，吸附率逐渐下降，影响铝和钼离子的去除率。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种去除蚀刻液中金属铝和钼离子的装置，可除去药液中钼和铝离子，延长药液的使用寿命，同时不影响去除率。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种去除蚀刻液中金属铝和钼离子的装置，包括蚀刻系统、浓度管理系统、金属离子分离系统和过滤系统，所述蚀刻系统、金属离子分离系统和过滤系统依次连通形成循环系统，所述浓度管理系统与蚀刻系统连通；所述金属离子分离系统包括钼离子分离柱和铝离子交换柱，所述钼离子分离柱和铝离子交换柱连通，且钼离子分离柱与蚀刻系统连通，所述铝离子交换柱与过滤系统连通；还包括解吸附系统，所述解吸附系统包括钼离子洗液罐、纯水罐、铝离子洗液罐和淋洗液收集罐；所述钼离子洗液罐与钼离子分离柱的进液端连通，所述铝离子洗液罐与铝离子交换柱的进液端连通，所述纯水罐分别与钼离子分离柱和铝离子交换柱的进液端连通；所述钼离子分离柱和铝离子交换柱的出液端均与淋洗液收集罐连通。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述蚀刻系统包括供液槽、蚀刻槽、混液槽和喷嘴，所述喷嘴与供液槽连通，所述喷嘴置于蚀刻槽内对基板进行蚀刻，所述混液槽与蚀刻槽连通。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述浓度管理系统包括浓度控制装置、醋酸储液罐和硝酸储液罐，所述醋酸储液罐和硝酸储液罐均与浓度控制装置连通，所述浓度控制装置通过排液管和两个进液管与混液槽连通。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述混液槽分别与金属离子分离系统、过滤系统连通，且连通的管路上分别设有第二阀门和第三阀门；金属离子分离系统和过滤系统连通的管路上设有第四阀门。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述供液槽内设有电加热搅拌器。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括循环泵，所述循环泵与混液槽连接，且循环泵的两端分别与混液槽的底部和顶部连通。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述钼离子分离柱、铝离子交换柱与淋洗液收集罐连通的管道上均设有第一阀门。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述钼离子分离柱、铝离子交换柱与淋洗液收集罐连通的管道上均设有pH计。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述金属离子分离系统和过滤系统连通的管道上设有取样口。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述过滤系统包括多个过滤器，多个所述过滤器依次连接，且滤芯的过滤精度依次增高。

本实用新型的一种去除蚀刻液中金属铝和钼离子的装置相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过设置金属离子分离系统和解吸附系统，不仅去除了蚀刻液中多余的钼离子和铝离子，延长蚀刻液的使用寿命；而且及时解吸附钼离子分离柱和铝离子交换柱中的树脂，不影响去除效果，同时也增加了钼离子分离柱和铝离子交换柱重复使用次数。

(2)本实用新型的蚀刻液经浓度管理系统、金属离子分离系统和过滤系统处理后，可循环使用。

(3)本实用新型通过pH计可以监测钼离子分离柱和铝离子交换柱解吸附效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型去除蚀刻液中金属铝和钼离子的装置的结构图；

图2为本实用新型去除蚀刻液中金属铝和钼离子的装置的过滤系统的结构图；

图3为本实用新型去除蚀刻液中金属铝和钼离子的装置的金属离子分离系统的结构图。

图中，1-蚀刻系统、11-供液槽、12-蚀刻槽、13-混液槽、14-喷嘴、2-浓度管理系统、21-浓度控制装置、22-醋酸储液罐、23-硝酸储液罐、3-金属离子分离系统、31-钼离子分离柱、32-铝离子交换柱、4-过滤系统、41-过滤器、5-解吸附系统、51-钼离子洗液罐、52-纯水罐、53-铝离子洗液罐、54-淋洗液收集罐、301-第一阀门、302-pH计、131-排液管、132-进液管、101-第二阀门、102-第三阀门、103第四阀门、111-电加热搅拌器、15-循环泵、303取样口、16-供液泵、133-排液管、134-排液阀门、411-第一过滤器、412-第二过滤器、413-第三过滤器、304-控制阀门、501-第五阀门、502-第六阀门、503-第七阀门、504-第八阀门。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1-3所示，一种去除蚀刻液中金属铝和钼离子的装置，包括蚀刻系统1、浓度管理系统2、金属离子分离系统3、过滤系统4和解吸附系统5，浓度管理系统2和蚀刻系统1连通，蚀刻系统1、金属离子分离系统3、过滤系统4通过管路依次连通，过滤系统4与蚀刻系统1连通形成循环结构；解吸附系统5与金属离子分离系统3连通。

蚀刻系统1采用喷淋模式，包括供液槽11、蚀刻槽12、混液槽13和喷嘴14；喷嘴14通过管路与供液槽11连通，管路上设有供液泵16，喷嘴14置于蚀刻槽12内侧的顶部，喷嘴14下面放置基板；混液槽13通过管路与蚀刻槽12连通，且位于蚀刻槽12的底部。药液从喷嘴14喷洒至基板表面进行蚀刻，基板表面流下的蚀刻液进入蚀刻槽12。

供液槽11内侧底部设有电加热搅拌器111，通过电加热以及搅拌使药液均匀加热至工艺温度。供液槽11中的药液通过供液泵16及管路到达喷嘴14。

混液槽13底部设有排液管131，排液管131上设有排液阀门132，混液槽13分别与金属离子分离系统3、过滤系统4连通，且连通的管路上分别设有第二阀门101和第三阀门102；金属离子分离系统3和过滤系统4连通的管路上设有第四阀门103。

根据排液口131取样分析的金属离子浓度结果，若低于工艺规定数值，关闭第二阀门101和第四阀门103，打开第三阀门102，药液经过第三阀门102以及管路进入过滤系统4。若高于工艺规定数值，关闭第三阀门102打开第二阀门101和第四阀门103，混液槽13中的蚀刻液通过第二阀门101和第四阀门103进入金属离子分离系统3，然后再进入过滤系统4。

浓度管理系统2对蚀刻系统1的蚀刻液酸浓度进行监控，并及时进行硝酸和醋酸的补给。浓度管理系统2包括浓度控制装置21、醋酸储液罐22和硝酸储液罐23，醋酸储液罐22和硝酸储液罐23均与浓度控制装置21连通，浓度控制装置21通过排液管131和两个进液管132与混液槽13连通。

浓度管理系统2通过检测混液槽13中药液的浓度，并根据浓度检测结果抽取醋酸储罐22和硝酸储罐23中的原料按一定流速分别通过两个进液管132(醋酸补充管和硝酸补充管)进入混液槽13中。

具体的实施例中，混液槽13设置有一个旁路循环系统，即循环泵15，循环泵15与混液槽13连接，且循环泵15的两端分别与混液槽13的底部和顶部连通。循环泵15提供动力使混液槽13底部药液通过管路回到混液槽13中，以使补加单酸后的药液混合均匀。

金属离子分离系统3包括钼离子分离柱31和铝离子交换柱32，钼离子分离柱31、铝离子交换柱32和过滤器41依次连接；钼离子分离柱31内填装在酸性条件下用来吸附钼离子的阴离子交换树脂，如D354阴离子交换树脂；铝离子交换柱32内填装用来吸附铝离子的阳离子交换树脂，如大孔弱酸性丙烯酸树脂PuroliteC106。

药液经管路进入钼离子分离柱31，其中的钼离子被吸附于交换树脂；然后药液通过管路进入铝离子交换柱32，药液经过铝离子交换柱35后，其中的铝离子被吸附于树脂；然后药液经过管路进入过滤系统。

金属离子分离系统3和过滤系统4连通的管道上设有取样口303和控制阀门304，通过控制阀门38可对经过金属离子分离工艺后的药液取样分析确认金属离子去除效果。

过滤系统4包括多个串联的过滤器41，过滤器41通过管路与供液槽11连通。具体实施例中，过滤器41有三个，分别为第一过滤器411、第二过滤器412和第三过滤器413，三个过滤器中41均装有PTFE材质的滤芯，其中第一过滤器411的滤芯过滤精度为3.0μm，第二过滤器412的滤芯过滤精度为0.2μm；第三过滤器413的滤芯过滤精度为0.05μm，混液槽13中的药液或经过金属离子分离系统3的药液通过管路依次进入第一过滤器411、第二过滤器412和第三过滤器413，过滤后的滤液经过管路进入供液槽11。

具体的实施例中，还包括树脂解吸附及淋洗工艺，当处理一定量的蚀刻液后，交换树脂表面吸附的金属离子会达到饱和，此时需进行解吸附以及淋洗。具体结构为：解吸附系统5包括钼离子洗液罐51、纯水罐52、铝离子洗液罐53和淋洗液收集罐54；钼离子洗液罐51和铝离子洗液罐53中均装有一定浓度的碱液，如氢氧化钠或氨水溶液；钼离子洗液罐51与钼离子分离柱31的进液端通过管道连通，且管道上设有第五阀门501；铝离子洗液罐53与铝离子交换柱32的进液端通过管道连通，且管道上设有第六阀门502；纯水罐52分别与钼离子分离柱31和铝离子交换柱32的进液端连通，连通的管道上分别设有第七阀门503和第八阀门504；钼离子分离柱31和铝离子交换柱32的出液端均与淋洗液收集罐54连通。钼离子分离柱31、铝离子交换柱32与淋洗液收集罐54连通的管道上均设有第一阀门301。钼离子分离柱31、铝离子交换柱32与淋洗液收集罐54连通的管道上均设有pH计302，pH计320的探头伸入管路中，

如图3所示，钼离子分离柱31的解吸附及淋洗：关闭第二阀门101和第七阀门503，打开第五阀门501和钼离子分离柱31下方的第一阀门301，钼离子洗液罐51中的碱液进入钼离子分离柱31，流经分离柱中的阴离子交换树脂，带走树脂表面的钼离子，最终流入淋洗液收集罐54中；当碱液淋洗至工艺规定的时间后，关闭第五阀门501，打开第七阀门503，纯水罐52中的纯水经过阀门313进入钼离子分离柱31中，冲洗残留的碱液，冲洗液最终流入淋洗液收集罐54中；然后通过pH计320检测纯水清洗交换树脂后的pH值，当pH值显示＜8时表明树脂被清洗干净。

铝离子交换柱32的解吸附与淋洗：关闭第二阀门101和第八阀门504，打开第六阀门502和铝离子交换柱32下方的第一阀门301，铝离子洗液罐53中的碱液进入铝离子交换柱32，淋洗并带走阳离子交换树脂表面的铝离子，进入淋洗液收集罐54中；碱液淋洗至工艺规定的时间后，关闭第六阀门502，打开第八阀门504，纯水罐52中的纯水进入铝离子交换柱32中，冲洗残留的碱液并进入淋洗液收集罐54中，然后通过pH计320检测纯水清洗交换树脂后的pH值，当pH值显示＜8时表明树脂被清洗干净。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种去除蚀刻液中金属铝和钼离子的装置，包括蚀刻系统(1)、浓度管理系统(2)、金属离子分离系统(3)和过滤系统(4)，所述蚀刻系统(1)、金属离子分离系统(3)和过滤系统(4)依次连通形成循环系统，所述浓度管理系统(2)与蚀刻系统(1)连通；

所述金属离子分离系统(3)包括钼离子分离柱(31)和铝离子交换柱(32)，所述钼离子分离柱(31)和铝离子交换柱(32)连通，且钼离子分离柱(31)与蚀刻系统(1)连通，所述铝离子交换柱(32)与过滤系统(4)连通；其特征在于：还包括解吸附系统(5)，

所述解吸附系统(5)包括钼离子洗液罐(51)、纯水罐(52)、铝离子洗液罐(53)和淋洗液收集罐(54)；

所述钼离子洗液罐(51)与钼离子分离柱(31)的进液端连通，所述铝离子洗液罐(53)与铝离子交换柱(32)的进液端连通，所述纯水罐(52)分别与钼离子分离柱(31)和铝离子交换柱(32)的进液端连通；所述钼离子分离柱(31)和铝离子交换柱(32)的出液端均与淋洗液收集罐(54)连通。

2.如权利要求1所述一种去除蚀刻液中金属铝和钼离子的装置，其特征在于：所述蚀刻系统(1)包括供液槽(11)、蚀刻槽(12)、混液槽(13)和喷嘴(14)，所述喷嘴(14)与供液槽(11)连通，所述喷嘴(14)置于蚀刻槽(12)内对基板进行蚀刻，所述混液槽(13)与蚀刻槽(12)连通。

3.如权利要求1所述的一种去除蚀刻液中金属铝和钼离子的装置，其特征在于：所述浓度管理系统(2)包括浓度控制装置(21)、醋酸储液罐(22)和硝酸储液罐(23)，所述醋酸储液罐(22)和硝酸储液罐(23)均与浓度控制装置(21)连通，所述浓度控制装置(21)通过排液管(131)和两个进液管(132)与混液槽(13)连通。

4.如权利要求2所述一种去除蚀刻液中金属铝和钼离子的装置，其特征在于：所述混液槽(13)分别与金属离子分离系统(3)、过滤系统(4)连通，且连通的管路上分别设有第二阀门(101)和第三阀门(102)；金属离子分离系统(3)和过滤系统(4)连通的管路上设有第四阀门(103)。

5.如权利要求2所述的一种去除蚀刻液中金属铝和钼离子的装置，其特征在于：所述供液槽(11)内设有电加热搅拌器(111)。

6.如权利要求5所述的一种去除蚀刻液中金属铝和钼离子的装置，其特征在于：还包括循环泵(15)，所述循环泵(15)与混液槽(13)连接，且循环泵(15)的两端分别与混液槽(13)的底部和顶部连通。

7.如权利要求1所述一种去除蚀刻液中金属铝和钼离子的装置，其特征在于：所述钼离子分离柱(31)、铝离子交换柱(32)与淋洗液收集罐(54)连通的管道上均设有第一阀门(301)。

8.如权利要求1所述一种去除蚀刻液中金属铝和钼离子的装置，其特征在于：所述钼离子分离柱(31)、铝离子交换柱(32)与淋洗液收集罐(54)连通的管道上均设有pH计(302)。

9.如权利要求1所述的一种去除蚀刻液中金属铝和钼离子的装置，其特征在于：所述金属离子分离系统(3)和过滤系统(4)连通的管道上设有取样口(303)。

10.如权利要求1所述的一种去除蚀刻液中金属铝和钼离子的装置，其特征在于：所述过滤系统(4)包括多个过滤器(41)，多个所述过滤器(41)依次连接，且滤芯的过滤精度依次增高。