酸性氯化銅蝕刻液
CuCl+4Cl→2(CuCl)
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、Cu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系,當鹽酸濃度升高時,蝕刻時間減少。在含有6N的HCl溶液中蝕刻時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)生銅的蝕刻反應時,生成的CuCl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的進一步進行。過量的Cl能與CuCl絡合形成可溶性的絡離子(CuCl),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)蝕刻反應機理,隨著銅的蝕刻就會形成一價銅離子。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+的含量在一個低的范圍內(nèi)。 c、Cu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Cu濃度低于2mol/L時,蝕刻速率較低;在2mol/L時速率較高。隨著蝕刻反應的不斷進行,蝕刻液中銅的含量會逐漸增加。當銅含量增加到一定濃度時,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過多地揮發(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) 蝕刻機理: CuCl+4NH→Cu(NH)4Cl
Cu(NH)4Cl+Cu→2Cu(NH)2Cl
2) 影響蝕刻速率的因素:蝕刻液中的Cu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、Cu離子濃度的影響:Cu是氧化劑,所以Cu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系表明:在0~82g/L時,蝕刻時間長;在82~120g/L時,蝕刻速率較低,且溶液控制困難;在135~165g/L時,蝕刻速率高且溶液穩(wěn)定;在165~225g/L時,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值應保持在8.0~8.8之間,當pH值降到8.0以下時,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合成銅氨絡離子,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,導致環(huán)境污染;同時,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反應可以看出:[Cu(NH)]的再生需要有過量的NH和NHCl存在,如果溶液中缺乏NHCl,大量的[Cu(NH)]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。隨著蝕刻的進行,要不斷補加氯化銨。
d、溫度的影響:蝕刻速率與溫度有很大關系,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NH的揮發(fā)量也大大增加,導致污染環(huán)境并使蝕刻液中化學組分比例失調(diào)。故溫度一般控制在45~55℃為宜。
氯化鐵蝕刻液
1) 蝕刻機理: FeCl+Cu→FeCl+CuCl
FeCl+CuCl→FeCl+CuCl
CuCl+Cu→2CuCl
2) 影響蝕刻速率的因素:
a、Fe濃度的影響:Fe的濃度對蝕刻速率有很大的影響。蝕刻液中Fe濃度逐漸增加,對銅的蝕刻速率相應加快。當所含超過某一濃度時,由于溶液粘度增加,蝕刻速率反而有所降低。
b、蝕刻液溫度的影響:蝕刻液溫度越高,蝕刻速率越快,溫度的選擇應以不損壞抗蝕層為原則,一般在40~50℃為宜。 c、鹽酸添加量的影響:在蝕刻液中加入鹽酸,可以抑制FeCl水解,并可提高蝕刻速率,尤其是當溶銅量達到37.4g/L后,鹽酸的作用更明顯。但是鹽酸的添加量要適當,酸度太高,會導致液態(tài)光致抗蝕劑涂層的破壞。 d、蝕刻液的攪拌:靜止蝕刻的效率和質(zhì)量都是很差的,原因是在蝕刻過程中在板面和溶液里會有沉淀生成,而使溶液呈暗綠色,這些沉淀會影響進一步的蝕刻。
過硫酸銨蝕刻液
蝕刻機理: Cu+(NH)2SO→CuSO+(NH)2SO
(NH)2SO+HO→HSO+(NH)2SO+(O)
Cu+(O) + HSO→CuSO+HO
若添加銀作為催化劑, Ag+ SO→2SO+ Ag
Ag+Cu→Cu+ Ag