光刻膠剝離液再生過程影響產(chǎn)品色度的控制條件研究

王新亮 袁珂 岳秀偉（陜西高科環(huán)?？萍加邢薰?，陜西咸陽(yáng)713200）

0 引言

濕電子化學(xué)品是液晶面板、半導(dǎo)體芯片等制作過程中不可缺少的基礎(chǔ)化工材料之一，按照組成成分和應(yīng)用工藝不同可將工藝化學(xué)品分為通用濕電子化學(xué)品和功能濕電子化學(xué)品。

其中功能濕電子化學(xué)品是指通過復(fù)配手段達(dá)到特殊功能、滿足制造中特殊工藝需求的配方類或復(fù)配類化學(xué)品。主要包括剝離液、刻蝕液等。

目前液晶面板和半導(dǎo)體行業(yè)中所用的光刻膠以正性光刻膠為主，相對(duì)應(yīng)的光刻膠剝離液主要為堿性剝離液。堿性剝離液大致可分為溶劑型和水基型剝離液。

溶劑型光刻膠剝離液主要成分包括有機(jī)胺化合物、醇醚類高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑、防腐蝕劑和添加劑等。該類剝離液能有效對(duì)光刻膠進(jìn)行剝離，而且對(duì)基底和金屬布線基本無腐蝕，同時(shí)具備毒性小、易于精制再生等優(yōu)點(diǎn)。

近年來京東方、維信諾、華星光電等面板廠家為了提高液晶面板價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)一步降低面板在生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的成本。要求其剝離液的供應(yīng)商對(duì)使用過的廢光刻膠剝離液進(jìn)行回收及混配加工，后再循環(huán)使用，預(yù)計(jì)回收再生后的剝離液比新剝離液的價(jià)格會(huì)降低20%以上，且與新液的性能方面基本相同。同時(shí)，以前廢剝離液主要是通過焚燒等處置方法進(jìn)行處置，所產(chǎn)生的廢氣對(duì)大氣環(huán)境造成了較大的污染。因此，廢剝離液的再生循環(huán)利用越來越受到各大液晶面板廠商的重視。

1 影響再生剝離液產(chǎn)品色度的因素

我們對(duì)NM-01型剝離液經(jīng)過幾年的技術(shù)摸索及再生利用，再生剝離液產(chǎn)品（以下簡(jiǎn)稱再生液）的品質(zhì)、收率等各方面都有了較大的提高，但是在日常生產(chǎn)過程經(jīng)常會(huì)存在再生液的色度偏高的問題。由于NM-01溶劑型剝離液廢液其中除了有機(jī)胺、醇醚有機(jī)物等主要成分外，還存在一定量的膠狀污泥，這一部分膠狀污泥是光刻膠通過UV 曝光后分解或者聚合后的物質(zhì)，這些物質(zhì)成分較復(fù)雜，在剝離曝光后的光刻膠時(shí)就會(huì)溶解到剝離液中，這些成分復(fù)雜的未知物是導(dǎo)致再生剝離液產(chǎn)品色度偏高的主要原因。所以解決再生剝離液色度偏高的措施就是找到合適的生產(chǎn)工藝控制條件，將溶解到剝離液中的光刻膠分解物有效的分離出去，得到質(zhì)量合格的再生液產(chǎn)品。

再生液產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)：主要有機(jī)物之和氣相色譜含量（ar?ea%）＞99.5%,水份含量（wt%）＜0.1%，色度（APHA）＜20，Na、Mg、Ca、Fe、Ni、Cu、Al 等各金屬離子均＜20ppb。再生過程中產(chǎn)品的GC 及水份指標(biāo)存在的問題不大，按照國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體用濕電子化學(xué)品BV 系列標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品金屬離子及顆粒物指標(biāo)可以達(dá)到BV-Ⅲ級(jí)別。但是色度問題在生產(chǎn)過程中卻偶有超標(biāo)的現(xiàn)象。

在生產(chǎn)控制時(shí)，當(dāng)色度化驗(yàn)連續(xù)兩次≥19.5 時(shí)我們就會(huì)將再生液產(chǎn)品切入廢液罐，等色度降低到＜19 時(shí)后再切回產(chǎn)品罐。這樣保證最終發(fā)給客戶的再生液的色度是合格的。在最初出現(xiàn)產(chǎn)品色度偏高問題時(shí)，我們經(jīng)過分析初步判斷有兩個(gè)因素影響色度：重沸器液位和真空度。

（1）再沸器液位控制偏低時(shí)（小于40%），大多數(shù)情況下產(chǎn)品色度會(huì)偏高。經(jīng)過分析決定將日常生產(chǎn)中再沸器液位控制在50%以上，但是當(dāng)再沸器液位控制較高時(shí)也偶爾會(huì)出現(xiàn)色度偏高的現(xiàn)象。

（2）真空度不宜控制過低（小于35mmHg），真空度宜控制在40～45mmHg左右?？刂七^低會(huì)導(dǎo)致將系統(tǒng)前端廢液中有色物質(zhì)隨著產(chǎn)品氣相進(jìn)入精餾塔中，導(dǎo)致系統(tǒng)采出的產(chǎn)品色度升高，但是當(dāng)系統(tǒng)真空度控制在40mmHg 左右時(shí)也偶爾會(huì)出現(xiàn)色度偏高的現(xiàn)象。

綜上說明再沸器液位和系統(tǒng)的真空度對(duì)產(chǎn)品色度有一定的影響作用，但是對(duì)控制產(chǎn)品色度不是唯一的必要條件。

2 再生液生產(chǎn)工藝過程及控制條件的分析

隨后我們對(duì)NM-01 型剝離液的各個(gè)生產(chǎn)控制數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：當(dāng)?shù)谝环蛛x器溫度升高（在一定真空度下）時(shí)都會(huì)伴隨著產(chǎn)品色度的升高，同時(shí)色度偏高的現(xiàn)象有一定的滯后性，滯后時(shí)間在3～4小時(shí)左右，即當(dāng)?shù)谝环蛛x器溫度升高時(shí)若不及時(shí)調(diào)整，在4h之后會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品色度升高的現(xiàn)象，最終將造成產(chǎn)品色度超出指標(biāo)。造成產(chǎn)品色度上升的原因最初猜測(cè)是由重沸器液位和系統(tǒng)真空度控制不當(dāng)造成的，所以大多數(shù)情況下是通過控制回流量來調(diào)節(jié)重沸器液位和系統(tǒng)真空度，這樣就忽視了對(duì)第一分離器的溫度參數(shù)的控制，使得我們進(jìn)入了一定的誤區(qū)。

剝離液再生回收系統(tǒng)的工藝流程圖如圖1所示：

圖1 剝離液再生回收系統(tǒng)的工藝流程圖

通過深入研究分析，我們發(fā)現(xiàn)第一分離器溫度控制過高時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)廢液中色度較高的物質(zhì)有機(jī)蒸氣帶入精餾塔內(nèi)，隨著產(chǎn)品采出最終造成產(chǎn)品色度偏高，所以生產(chǎn)中對(duì)第一分離器的溫度控制至關(guān)重要。其次第一分離器中色度較高的高沸點(diǎn)污泥需要輸送至污泥濃縮槽，污泥通過濃縮后經(jīng)過污泥濃縮槽定期排出。

第一分離器溫度是在不同真空度下的溫度控制，塔的真空度大小將直接影響其溫度控制點(diǎn)的高低，剝離液再生系統(tǒng)日常生產(chǎn)真空度范圍為：30～50mmHg，通過分析剝離液生產(chǎn)數(shù)據(jù)和產(chǎn)品化驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到第一分離器溫度隨真空度控制曲線，如圖2所示：

圖2 第一分離器溫度隨真空度控制曲線

圖2中橫坐標(biāo)表示真空度，縱坐標(biāo)表示第一分離器內(nèi)溫度，曲線表示在不同真空度下有色物質(zhì)從第一分離器蒸出的溫度臨界點(diǎn)。在對(duì)應(yīng)的真空度下，當(dāng)?shù)谝环蛛x器溫度控制高于曲線時(shí)，產(chǎn)品的色度將會(huì)升高。所以在控制操作過程中第一分離器的溫度控制應(yīng)低于曲線上所對(duì)應(yīng)的值。

3 影響再生液產(chǎn)品色度的工藝控制條件

通過上面生產(chǎn)工藝過程及參數(shù)條件分析，得出影響產(chǎn)品色度的因素有：

（1）第一分離器的溫度：通過調(diào)節(jié)原料加熱器加熱蒸汽量來調(diào)節(jié)第一分離器溫度，在一定真空度下和進(jìn)料條件下，且保證正常生產(chǎn)的情況下盡量降低第一分離器溫度，參照?qǐng)D2 曲線圖；

（2）再沸器液位：液位過低導(dǎo)致少量進(jìn)入塔底及再沸器的有色物質(zhì)無法在再沸器中留存分層，會(huì)隨產(chǎn)品蒸汽進(jìn)入產(chǎn)品中，所以原則不低于50%；

（3）系統(tǒng)真空度：真空度不宜過高，過高導(dǎo)致系統(tǒng)整體溫度，包括第一分離器及污泥濃縮池等溫度上升。真空度也不宜過低，過低導(dǎo)致將廢液中高色度的物質(zhì)帶入產(chǎn)品中；

（4）廢液原料的進(jìn)料量：在其它條件一定的情況下，進(jìn)料量越大，E-1103加熱蒸汽閥開度加熱量越大，同時(shí)導(dǎo)致D-1104的溫度也會(huì)上升。由生產(chǎn)數(shù)據(jù)表一得出：當(dāng)進(jìn)料量原料在1700kg/hr時(shí)，色度偏高大于20；當(dāng)進(jìn)料量降低到1500kg/hr后加熱器的蒸汽加熱控制閥開度降低，第一蒸發(fā)分離器的溫度從120℃以上降到117℃。產(chǎn)品的色度也逐步降低到15～16左右。

產(chǎn)品色度控制過程各工藝控制數(shù)據(jù)見表1所示：

表1 產(chǎn)品色度關(guān)聯(lián)各工藝的控制數(shù)據(jù)

綜上得出控制再生液產(chǎn)品色度的方法。首先，控制原來廢液的進(jìn)料量在1200～1700kg/hr；其次，控制系統(tǒng)真空度在35～45mmHg；第三，控制第一分離器溫度，使其控制在曲線范圍內(nèi)；第四，通過調(diào)節(jié)回流量和采出量控制再沸器液位50%～70%。

因此，當(dāng)系統(tǒng)各個(gè)控制條件控制平穩(wěn)以后，再生液產(chǎn)品的色度也會(huì)逐步降低，并符合產(chǎn)品指標(biāo)要求。