离子层析-IC 蚀刻液中的混酸比例会影响蚀刻效果

蚀刻液中的混酸比例会影响蚀刻效果 湿法化学蚀刻

蚀刻是一种在Wafer、半导体、PCB等制程中常见的一种程序，主要是要透过物理或是化学的方式将表面材料移除以达到设计上的需求，蚀刻技术可以分为『湿蚀刻』(wet etching)及『干蚀刻』(dry etching)两类。在湿蚀刻中是使用化学溶液，经由化学反应以达到蚀刻的目的，而干蚀刻通常是一种电浆蚀刻(plasma etching)，电浆蚀刻中的蚀刻的作用，可能是电浆中离子撞击芯片表面的物理作用，或者可能是电浆中活性自由基(Radical)与芯片表面原子间的化学反应，甚至也可能是这两者的复合作用。

而湿法化学蚀刻乃利用液体化学物质与基质表面的特定材料反应溶出，此程序广泛的应用于一般的蚀刻制程中。常使用的侵蚀液，如下：
1.硝酸(HNO3)。
2.氢氟酸(HF)的水溶液。
3.醋酸(CH3COOH)溶液。

另外一般湿式制程中的蚀刻及清洗则使用大量的酸碱溶液，基本上有氢氟酸(HF)、硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)、磷酸(H3PO4)、盐酸(HCIl及氨(NH3)等，使用时大都形成混合液(buffer solution)。

一般混酸的比例以及蚀刻的时间会直接影响到蚀刻的深度距离，而针对不同的材料以及应用，所需要搭配的酸也不一样，在蚀刻液的检测我们就必须精确地知道其中的配比，以确保在使用时能够达到预期的标准，分析不同混合酸的比例的方法是使用离子层析仪(Ion Chromatograph)。

IC离子层析仪是利用层析技术分离阴阳离子成份，而层析分离技术可以将混和样品分开成单一成份，透过各种离子键结能力的强弱来将不同的离子依据冲提时间的顺序将其分开，进而达到对其进行定性以及定量。

上图是实际检测出来的图谱，X轴是时间，依据不同时间流出的物质可以判定这项物质是什么，也就是定性；而Y轴则是接收的讯号量，依据高低可以分析出物质的含量，也就是定量。定量的方式是先利用标准品去建立检量线，在透过内插法进行比对，进而比对出含量。

下面这个例子就是针对混酸进行分析

主要的三种酸类为

1. Acetate(醋酸)

2. Nitrate(硝酸)

3. Phosphate(磷酸)

所使用的是IC离子层析仪

离子层析仪条件设定

层析仪器	ICS-1100
层析管柱	Anion AS9-HC(4mm)
抑制器	Anion ASRS(4mm)
流洗液	9mM Na₂CO₃
再生液	Recycle
管柱温控	30℃
注入体积	10ul
流洗液流速	1 ml/min

标准品：(ppm)

	Acetate	Nitrate	Phosphate
Std a	10	2.5	30
Std b	20	5	60
Std c	200	50	600

样品处理

处理方法
混酸	取样品0.0503g，定量至50mL后上机测试

数据处理

		第一次	第二次	平均	换算样品中浓度 (%)
浓度 (ppm)	Acetate	177.778	179.115	178.446	17.7
	Nitrate	52.475	52.755	52.615	5.2
	Phosphate	605.322	615.684	610.503	60.7

结论：

透过IC离子层析仪我们可以正确地定量出混酸中各种类的浓度以及比例，在处理蚀刻的效果时才会正确，这是可以对于蚀刻液进行IQC的检测，除此之外IC还可以进行无卤的检测，利用离子层析分离的方式来检测Cl & Br的含量，可以说是非常多元的应用，而IC也是业界各大厂的一些基础检测设备。

离子层析除了有实验室使用外，还有在线实时监控离子层析仪(IC-Ion Chromatograph)。