[发明专利]一种混酸溶液的电位滴定方法

说明书

技术领域

本发明涉及蚀刻过程中混合溶液的处理方法，尤其是对混酸溶液中各组分含量的测定方法。

背景技术

湿刻是TFT制造过程中用酸性腐蚀液对金属膜层进行图形化，进而形成栅极（Gate Mol Al）、源、漏极（Source-Drain Cr）像素（ITO）电极的核心工艺。其中，铝和钼常作为导电材料来形成栅极，其湿刻液可使用多种不同的酸，但最普及的是利用混酸（磷酸、硝酸和冰醋酸）对其进行溶解和氧化还原过程，从而实现栅极膜层的图形化。

铝蚀刻液混酸的组成大概为磷酸（70～72%）、硝酸（1.8%～2.0%）、冰醋酸（9.5%～10.5%），各酸和铝、钼反应的原理如下所示：

2Al+6H⁺→2Al³⁺+3H₂

2Mo+6H⁺→2Mo³⁺+3H₂

其中，硝酸扮演提供H₃O⁺的角色，与氧化铝钼进行蚀刻；而磷酸是提供磷酸根，与氧化的金属形成络合物从而溶解；冰醋酸可附着于反应物表面，可降低刻蚀液黏度以提高浸润性和调整蚀刻速率。反应中对硝酸和冰醋酸浓度控制的好坏，对于蚀刻速率的调整和蚀刻形状的形成具有重大的意义。

而根据酸碱质子理论，酸或碱在某种溶液中表现出的酸或碱的强度，不仅与酸碱本身的性质有关，也与溶剂的性质有关。在水溶液中，各个组分之间电离常数（pKa值）的差别应达到5左右才能通过滴定分别测定。例如硝酸、磷酸和醋酸的形成的混酸溶液中，硝酸的pKa值为-1.32，磷酸一级电离的pKa₁值为1.96，在水溶液中会产生拉平效应无法分别滴定，醋酸的pKa值为4.73，磷酸的二级电离pKa₂值为7.12，也无法在水溶液中分别滴定。而在合适的非水溶剂中，通常pKa差值在2到3就足够了，因此，需要选择合适的非水溶剂才能将以上混酸分别滴定出来。

采用电位滴定法通过测量滴定过程中电位突跃变化来确定滴定终点，其灵敏度和准确度高，并可实现自动化和连续测定，因此用途十分广泛。但是现有的电位滴定混酸方法大多以两步法为主，配合以适当的非水溶剂体系来实现：第一步，以四丁基溴化铵的乙醇溶液为滴定剂，无水乙醇作为溶剂，或者以KOH的异丙醇溶液为滴定剂，甲醇作为溶剂，滴定混酸中硝酸含量；第二步，以NaOH水溶液作为滴定剂，饱和氯化钠溶液作为溶剂，滴定混酸中的磷酸和醋酸。滴定过程产生两个终点，第一个终点为硝酸和磷酸的第一个氢离子，第二个终点为磷酸的第二个氢离子和醋酸，通过自动计算得到三种酸的含量。这些方法都是通过两步滴定和计算来实现，滴定过程操作繁琐费时，且用到多种滴定剂和溶剂体系，增加了滴定结果的不确定度，从而降低滴定结果的准确度和重复性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种新的混酸溶液的电位滴定方法，其包括如下步骤：

步骤一：配制浓度为0.1～0.2mol/L的强碱-醇溶液，利用基准试剂在自动电位滴定仪中标定出所述强碱-醇溶液的实际浓度；

步骤二：在所述混酸溶液即硝酸、磷酸、醋酸混合液中，加入第一溶剂及第二溶剂，搅拌均匀形成混合体系，利用步骤一标定后的强碱-醇溶液在自动电位滴定仪中滴定出所述混合体系中三个酸浓度等当点；其中，

所述第一溶剂与所述第二溶剂的体积比为8～16：1；所述第一溶剂为乙醇，所述第二溶剂为乙二胺或丁胺；

步骤三：根据质量守恒原理，利用步骤二获得的酸浓度等当点计算所述混酸溶液中各酸的含量。

进一步地，所述步骤二中还包括：利用步骤一标定后的强碱-醇溶液在自动电位滴定仪中滴定出所述第一溶剂及第二溶剂混合后的背景酸浓度等当点；用于消除背景酸度对所述醋酸含量计算的影响。

进一步地，所述第一溶剂、第二溶剂总体积与所述混酸溶液的质量比为200～400ml：1g。

进一步地，所述强碱为分析纯的氢氧化钾或氢氧化钠；所述强碱-醇溶液中溶剂为乙醇或乙二醇。

进一步地，所述基准试剂为苯甲酸或邻苯二甲酸氢钾。

有益效果：