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以 DSC 探討添加劑對雙氧水與銅離子反應相容性之影響

以 DSC 探討添加劑對雙氧水與銅離子反應相容性之影響. 許坤合，崑山科技大學環境工程學系專題生 顏嘉佑，崑山科技大學環境工程學系碩士 李崑池 ( 報告人 ) ，崑山科技大學環境工程學系助理教授. 大綱. 一、研究緣起 二、研究目的 三、結果與討論 四、結論與建議. 一、研究緣起. 近年來半導體銅製程因元件特性需求而大量量產，製程中所用的雙氧水與銅離子使用量也隨之增加，本研究分別探討雙氧水與銅離子系統放熱反應受溶液條件之影響，配合 DSC 以閉密式系統進行雙氧水與銅離子之反應相容性研究。 由銅離子與雙氧水反應生成氫氧自由基之研究，延伸至人體受自由基影響。.

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以 DSC 探討添加劑對雙氧水與銅離子反應相容性之影響

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Presentation Transcript

  1. 以DSC探討添加劑對雙氧水與銅離子反應相容性之影響以DSC探討添加劑對雙氧水與銅離子反應相容性之影響 許坤合，崑山科技大學環境工程學系專題生 顏嘉佑，崑山科技大學環境工程學系碩士 李崑池(報告人)，崑山科技大學環境工程學系助理教授

  2. 大綱 一、研究緣起 二、研究目的 三、結果與討論 四、結論與建議

  3. 一、研究緣起 • 近年來半導體銅製程因元件特性需求而大量量產，製程中所用的雙氧水與銅離子使用量也隨之增加，本研究分別探討雙氧水與銅離子系統放熱反應受溶液條件之影響，配合DSC 以閉密式系統進行雙氧水與銅離子之反應相容性研究。 • 由銅離子與雙氧水反應生成氫氧自由基之研究，延伸至人體受自由基影響。

  4. 廢液儲存桶爆炸原因鑑定:系統整合(System Integration) Drum Breakage

  5. ECP Process Concentrate ECP Cu2+ Concentrate Dilute Dilute

  6. Approach(94/17th) 環保:AOP 安全:P/T (open system)

  7. 研究目的 • 配合DSC以閉密式系統進行雙氧水與銅離子之反應相容性研究，分別探討銅離子濃度、溶液pH值及自由基反應行為受添加劑（EDTA、NTA、IDA）種類及濃度之影響，以快速驗證抗自由基產品之功效，並作為開發新抗自由基產品之依據。

  8. Approach(95/18th-1) 環保:AOP 安全:P/T (close system/DSC)

  9. Approach(95/18th-2) Antioxidant Identification & Development DSC

  10. 研究/實驗架構圖 以DSC進行過氧化氫與銅離子之反應相容性研究 密閉式實驗系統 探討參數 （DSC） 量測項目 銅離子濃度／pH值 IDA濃度／pH值 NTA濃度／pH值 EDTA濃度／pH值 反應起始溫度 放熱量 • 1. 配合DSC以閉密式系統進行過氧化氫與銅離子之反應相容性研究，分別探討銅離子濃度、溶液pH值、IDA離子濃度、NTA離子濃度、EDTA離子濃度對過氧化氫及銅離子共存系統反應起始溫度及放熱量的影響。 • 2. 配合DSC應用以瞭解自由基反應行為受添加劑種類及濃度之影響，以快速驗證抗自由基產品之功效，並作為開發新抗自由基產品之依據。

  11. 二、文獻回顧 理論模式介紹 • 本研究配合溶液化學及成份分佈理論，並利用Fortran程式進行計算，以推估銅離子於不同添加劑下，自由銅離子與螯合銅離子成份分佈受銅離子濃度、溶液pH值、添加劑種類及濃度等因素的影響，用以說明溶液中銅離子成份分佈對Cu2＋/H2O2系統反應行為之影響。

  12. 二、文獻回顧 CuEDTA2- [Cu2+/EDTA] Cu2+[Cu2+/NTA] CuNTA-[Cu2+/NTA] Cu2+[Cu2+/EDTA] 銅離子成份分佈受螯合劑種類及溶液pH值影響之理論計算圖 Cu2+[Cu2+/IDA] CuIDA-[Cu2+/IDA]

  13. 四、結果與討論

  14. 四、結果與討論 Cu2＋/H2O2系統溶液pH值效應 • Cu2＋＋ H2O2 Cu2＋(HO2－)＋H＋ • 在溶液pH值0.5~2.0範圍內，反應起始溫度隨著溶液pH值的增加而降低，系統放熱量受溶液pH值變化的影響並不明顯

  15. 四、結果與討論 IDA溶液pH值效應 H+ Cu2＋/ H2O2/IDA系統溶液 pH值增加 • 可能會提高 (4-2)式的螯合銅離子濃度，進而提高系統反應放熱起始溫度； • 可能降低(4-4)式的H+濃度，進而降低反應放熱起始溫度

  16. 四、結果與討論 NTA離子濃度效應 • 在溶液pH值＝2.0下，由於平衡穩定常數約為1012.6，所以添加的NTA絕大部分會形成螯合銅離子（CuNTA－）型式，因此添加的NTA會與銅離子形成穩定的螯合銅離子，使的反應起始溫度隨著NTA濃度的增加而增加，且自由銅離子的濃度隨之減少。

  17. 四、結果與討論 EDTA溶液pH值效應 EDTA H+

  18. 四、結果與討論 EDTA離子濃度效應 EDTA H+

  19. 四、結果與討論 不同添加物之DSC熱譜比較圖EDTA、NTA、IDA效應溶液(pH=2) IDA NTA EDTA

  20. 四、結果與討論 不同添加物之DSC熱譜比較圖EDTA、NTA、IDA效應溶液(pH=0) 經由理論計算發現pH約0時，系統主要以自由銅金屬離子存在，導致反應放熱行為相似且反應放熱起始溫度相異不大。

  21. 四、結果與討論 Cu2＋/H2O2/GSE系統GSE濃度效應

  22. 四、結果與討論 Cu2＋/H2O2/EDTA/GSE系統

  23. 結論與建議(1) 環保:AOP 安全:P/T (close system/DSC)

  24. 結論與建議(1-2) IDA NTA EDTA

  25. 結論與建議(2-1) Antioxidant Identification & Development DSC

  26. 結論與建議(2-2)

  27. 結論與建議(2-3) • 配合DSC應用以瞭解自由基反應行為受添加劑種類及濃度之影響，以快速驗證抗自由基產品之功效，並作為開發新抗自由基產品之依據。

  28. 感 謝 您 的 聆 聽 敬 請 指 教

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