材料蚀刻：利用广泛使用的酸的腐蚀性的材料加工—北京三和联科技有限公司

北京三和联科技有限公司为您简单讲解材料蚀刻：利用广泛使用的酸的腐蚀性的材料加工。蚀刻在古代用于印刷和铜板雕刻，今天仍然是印刷电路板和半导体制造的核心技术。本节介绍了蚀刻的原理和类型，并解释了它与清洁过程的关系以及进行蚀刻时需要注意的事项。

蚀刻在古代被用于印刷和铜雕刻，即使在今天，它也作为印刷电路板和半导体制造的关键技术发挥着积极作用。本文阐述了蚀刻的原理和类型，并讨论了其与清洁操作的关系，以及进行蚀刻时必须注意的事项。

有一种加工材料的方法被称为“蚀刻”。蚀刻是一种利用酸、碱和离子特性的化学加工方法，似乎并不广为人知。蚀刻是一种非常常用于眼睛无法察觉的地方的技术。在这里，我们将讨论蚀刻的原理、蚀刻的类型和受蚀刻的材料。

什么是蚀刻？

蚀刻是加工对象材料（主要是金属、玻璃和半导体）表面的一种加工方式，通过利用酸、碱和离子的腐蚀性来去除部分表面，从而产生目标形状。

北京三和联的材料蚀刻工艺通过去除材料的一部分来加工材料以获得目标形状的其他方法包括切割和研磨，但在以比这些方法更高的精度进行加工时，经常使用蚀刻，并且去除量（去除的材料量）比这些方法更小。

蚀刻原理

蚀刻的原理是首先将一种称为“抗蚀剂”的耐用物质施加到被蚀刻的表面上不需要去除的区域。在该状态下进行蚀刻会去除除已施加抗蚀剂的区域之外的区域。之后，通过去除所施加的抗蚀剂，可以在蚀刻工件的表面上形成图案和设计。

蚀刻的原始发明令人惊讶地古老；据说1500年左右在欧洲发明的是第一个。从那时起，蚀刻被广泛用于制作印版和艺术品。进入现代，蚀刻演变为将摄影技术融入制版的光刻技术。目前印刷电路板和半导体晶片的加工采用了这种光刻技术的进一步发展版本。特别是，在半导体器件的制造中，采用了称为光刻的技术，这可以称为光刻技术的极限，其数量级为纳米（十亿分之一米）。

北京三和联科技有限公司蚀刻的一个优点是，可以分批进行比切割或研磨精度更高的工艺。因此，蚀刻通常用于印刷电路板的制造和半导体的加工，以及微机电系统（MEMS）的工艺操作。换言之，可以说印刷电路板制造、半导体加工和MEMS的发展推动了蚀刻技术的发展。

相比之下，蚀刻不太适合去除量大的工艺。蚀刻基本上是一种轻微刮削表面的工艺。因此，希望通过从材料中去除更重要的部分来将材料加工成三维形状，需要研究不同的加工方法。

此外，如下所述，在北京三和联科技有限公司蚀刻中有两种系统：使用酸性和碱性溶液的湿法蚀刻，必须考虑废液处理。同样，对于干法蚀刻，其中蚀刻是通过离子束轰击进行的，由于需要真空室，因此必须考虑到设备将是一个大型项目的事实。

蚀刻的种类

1.湿法蚀刻和干法蚀刻

蚀刻大致分为两种技术。一种是湿法蚀刻，它利用酸性和碱性溶液的腐蚀性来去除材料。湿法蚀刻广泛应用于印刷线路板、玻璃装饰和加工以及铜雕刻等应用，也可用作半导体加工和MEMS加工的辅助手段。

另一种是干法蚀刻，其中通过离子束去除工件表面的原子来进行加工。这种印象接近于电离粒子高速撞击工件表面，使工件表面中的原子飞行的感觉。干法蚀刻主要用于半导体加工和MEMS加工。近年来，随着离子束输出功率的上升，干法蚀刻开始应用于去除体积较大的工艺。

2.各向同性腐蚀和各向异性腐蚀

此外，在湿法蚀刻中，一个重要的区别是各向同性蚀刻和各向异性蚀刻之间的区别。

各向同性蚀刻意味着在所有方向上发生蚀刻反应。例如，如果蚀刻反应在工件表面靠近抗蚀剂的区域开始，则会发生反应，在该反应中，向各个方向前进的腐蚀进入抗蚀剂下方，凿出抗蚀剂底部。这有时被称为“底切”。在这种情况下，当蚀刻完成并观察工件的横截面时，它将被加工成U形，或者侧向旋转90度，形成C形，边缘圆润。如果反应速率快，则会发生各向同性蚀刻。

各向异性蚀刻能够进行边缘限定过程，但除非反应速率减慢，否则不会发生。

也就是说，各向同性还是各向异性是由蚀刻反应速率决定的。为了控制反应速率，蚀刻溶液的浓度、类型和温度以及溶液的搅拌等因素的组合至关重要。

3.各向同性/各向异性腐蚀发生的机理　

　
从微观角度简要观察北京三和联科技有限公司蚀刻反应，各向同性和各向异性蚀刻发生的机制在很大程度上取决于被蚀刻材料表面的晶体结构。例如，当用氢氟酸蚀刻硅材料时，蚀刻应该是各向同性的。然而，蚀刻是各向同性还是各向异性取决于在构成硅材料的晶格的横截面中，哪个晶面出现在表面上。如果在构成晶格的原子中，出现在表面上的原子数量较大，则蚀刻将是各向同性的，如果数量较小，则将是各向异性的。

此外，晶格键的强度，即它们对蚀刻的“允许性”，取决于构成蚀刻材料的元素类型。例如，与铜相比，硅不太允许蚀刻，需要氢氟酸等强酸。因此，一般来说，当使用强反应性强酸时，蚀刻将是各向同性的，而当使用弱反应性酸时，蚀刻则是各向异性的。

此外，在某些情况下，将表面活性剂添加到蚀刻剂中，其中可以根据添加剂的类型和浓度控制各向同性或各向异性蚀刻的产生。

实际上，为了使边缘限定图案令人满意，将蚀刻作为各向异性工艺进行是可取的，但由于必须降低反应速率，效率将很低。相反，试图提高工艺速度将导致各向同性蚀刻，并最终导致底切。如何克服这一明显的矛盾可以说是蚀刻工程师和技术人员的技能。

蚀刻剂成分及废液处理

北京三和联科技有限公司进行湿法蚀刻时的要点是蚀刻剂及其处理。　首先，让我们来看看铜上的蚀刻。

用于蚀刻铜、氯化铁（FeCl₃) 主要使用。当铜被放入氯化铁水溶液中时，铜会溶解在溶液中。然后，铁和铜交换，产生氯化铜（CuCl₂). 虽然这些是化学蚀刻的原则，但由于氯化铜是有毒的，《污染物释放和转移登记册》（PRTR）条例（有关促进对指定化学物质向环境排放量的理解和管理改革的法律）严格限制了氯化铜向环境的排放。换句话说，如果氯化铜不能无毒，就不能冲入下水道。

这要求对废液进行处理。具体来说，熟石灰（氢氧化钙：Ca（OH）₂) 将其放入废液中分解成氢氧化铜（Cu（OH）₂) 氯化钙（CaCl₂). 此外，当加热时，氢氧化铜分解为氧化铜（CuO）和水（H₂O).氯化钙和氧化铜是无害的，在这种状态下可以被冲入下水道。这些是蚀刻剂废液处理的化学原理。

同样，氢氟酸（化学式：HF）用于对玻璃和硅进行湿法蚀刻，但它是一种剧毒物质，需要小心处理。因此，对废氢氟酸溶液也进行处理至关重要。氢氟酸废液处理的常见方法是将其与熟石灰或氯化钙反应生成氟化钙（CaF₂). 氟化钙是无害的，可以冲入下水道。

在任何一种情况下，湿法蚀刻工艺和废液处理的本质都是化学反应。因此，使用了不同的酸和碱。许多这些化学产品对生态系统和人体有害，因此在工作中和处理废液时对其进行处理非常重要。