[發明專利]鋁蝕刻液混酸濃度的電位滴定方法

有效

• 申請號: 201210285189.4
• 申請日: 2012-08-10
• 公開（公告）號: CN102778532A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 徐蕊;張維維;巫景銘;朱洪輝;王俐;何小波;黃紅青
• 申請（專利權）人: 深圳市華星光電技術有限公司
• 主分類號: G01N31/16
• 分類號: G01N31/16
• 代理公司: 深圳市德力知識產權代理事務所 44265
• 代理人: 林才桂

技術領域

本發明涉及蝕刻液領域，尤其涉及一種鋁蝕刻液混酸濃度的電位滴定方法。

背景技術

濕式蝕刻是TFT制造過程中用酸性腐蝕液對金屬膜層進行圖形化，進而形成柵極(Gate)、源漏極(Source-Drain)、像素(Indium?Tin?Oxides，ITO)電極的核心工藝。其中，鋁和鉬常作為導電材料來形成柵極，其蝕刻液可使用多種不同的酸，但大多都是利用強酸混合物(磷酸、硝酸和冰醋酸)對其進行溶解和氧化還原，從而實現柵極膜層的圖形化。

鋁蝕刻液混酸的組成大概為磷酸(70～72％)、硝酸(1.8％～2.0％)、冰醋酸(8.0％～10.0％)。其中，硝酸扮演提供H₃O+的角色，以氧化金屬鋁鉬進行濕式蝕刻；而磷酸是提供磷酸根，與氧化的金屬形成絡合物從而溶解金屬氧化物；冰醋酸可附著于反應物表面，降低蝕刻液黏度以提高其浸潤性和調整蝕刻速率。因此，控制好蝕刻液中各酸的濃度，對于蝕刻速率的調整和蝕刻形狀的形成具有重大的意義。

根據酸堿質子理論，一種物質在某種溶液中表現出的酸或堿的強度，不僅與酸堿的本質有關，也與溶劑的性質的有關。在水溶液中，各酸組分之間PKa值的差別應達到約5時才能通過滴定分別測定，因此在水溶液中無法區分硝酸(PKa值為-1.32)和磷酸的一級電離(其PKa1值為1.96)，也無法區分醋酸(PKa值為4.73)和磷酸的二級電離(其PKa2值為7.12)。由于水溶液中的這種拉平效應，通常只能通過多步法或在非水溶劑中才能將混酸中各酸區別開來。

電位滴定法通過測量滴定過程中電位突躍變化來確定滴定終點，其靈敏度和準確度高，并可實現自動化和連續測定，因此用途十分廣泛。現有的電位滴定混酸方法大多以兩步法為主，配合以適當的非水溶劑體系來實現。如下圖1A所示，第一步，以四丁基溴化銨的乙醇溶液為滴定劑，無水乙醇作為溶劑，或者以氫氧化鉀(KOH)的異丙醇溶液為滴定劑，甲醇作為溶劑，滴定混酸中硝酸含量；如下圖1B所示，第二步，以氫氧化鈉(NaOH)水溶液作為滴定劑，飽和氯化鈉溶液作為溶劑，滴定混酸中的磷酸和醋酸，滴定過程產生兩個終點，第一個終點為硝酸和磷酸的第一個氫離子，第二個終點為磷酸的第二個氫離子和醋酸，通過自動計算得到三種酸的含量。這些方法都是通過兩步滴定和計算來實現，滴定過程操作繁瑣，且用到多種滴定劑和溶劑體系，增加了滴定結果的不確定度，從而降低滴定結果的準確度和重復性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鋁蝕刻液混酸濃度的電位滴定方法，其在非水溶劑體系中采用一步法電位滴定混酸代替現有的兩步法電位滴定混酸，從而減少實驗操作過程，降低測試結果的誤差，達到提高測試準確度和節省測試時間的目的。

為實現上述目的，本發明提供一種鋁蝕刻液混酸濃度的電位滴定方法，包括如下步驟：

步驟1、以強堿為溶質，無水乙醇為溶劑，配置濃度為0.8～1.2mol/L的強堿-乙醇溶液；

步驟2、將制得的強堿-乙醇溶液靜置沉降20～30天后，取上層清液；

步驟3、用無水乙醇稀釋該上層清液，至濃度為0.1～0.2mol/L，并進行真空抽濾得到滴定用強堿-乙醇溶液；

步驟4、將鄰苯二甲酸氫鉀放入105℃的烘箱中烘烤10～12小時，然后置于干燥器中冷卻至少1小時；

步驟5、取上述鄰苯二甲酸氫鉀為溶質，以蒸餾水為溶劑，稱量適量上述鄰苯二甲酸氫鉀并加入蒸餾水在自動電位滴定儀中制得鄰苯二甲酸氫鉀溶液，稱量鄰苯二甲酸氫鉀時稱量結果精確到0.1mg；

步驟6、通過自動電位滴定儀將滴定用強堿-乙醇溶液滴入鄰苯二甲酸氫鉀溶液中，至出現第一個終點，并計算滴定用強堿-乙醇溶液的濃度；

步驟7、重復兩次步驟6，并計算三次滴定用強堿-乙醇溶液濃度的平均值，以確定滴定用強堿-乙醇溶液的實際濃度；

步驟8、取一定量鋁蝕刻液混酸即硝酸、磷酸與醋酸的混酸樣品，在該混酸樣品中加入第一溶劑和第二溶劑，攪拌均勻，制得鋁蝕刻液混酸溶液，所述第一溶劑為一元醇，所述第二溶劑為二元醇；

步驟9、通過自動電位滴定儀將上述滴定用強堿-乙醇溶液滴入鋁蝕刻液混酸溶液中，至出現第一、第二與第三等當點，根據出現該第一、第二與第三等當點時所消耗的滴定用強堿-乙醇溶液的用量計算鋁蝕刻液混酸溶液中硝酸、磷酸和醋酸的濃度，其計算公式為：

m_HNO3％＝V_EP1×C×M_HNO3/m；