Abstract
$FeCl_3$ has been used as an etchant for metal etching such as Fe, Cu, and Al. In the process of metal etching, $Fe^{3+}$ is reducted to $Fe^{2+}$ and the etching rate becomes slow and etching efficiency decreased. Waste $FeCl_3$ etchant needs to be regenerated because of its toxicity and treatment cost. In this work, HCl was initially mixed with the waste $FeCl_3$ and then, strong oxidants, such as $O_2$ and $H_2O_2$, were added into the mixed solution to regenerate the waste etchant. During successive etching and regeneration processes, oxygen-reduction potential (ORP) was continuously measured and the relationship between ORP and etching capability was investigated. Regenerated etchant using a two vol% HCl of the total etchant volume and a very small amount of $H_2O_2$ was very effective in recovering etching capability. During the etching-regeneration process, the same oxygen-reduction potential variation cannot be repeated every cycle since concentrations of $Fe^{2+}$ and $Fe^{3+}$ ions were continuously changed. It suggested that the control of etching-regeneration process based on the etching time becomes more efficient than that of the process based on oxygen reduction potential changes.
철, 구리, 알루미늄 등과 같은 금속의 에칭액으로 사용되는 $FeCl_3$ 용액의 에칭능력은 에칭 과정에서 $Fe^{3+}$이 $Fe^{2+}$로 환원되면서 감소하게 된다. 에칭능력의 감소는 에칭 속도에 영향을 주기 때문에 시간당 제거되는 금속의 양이 감소하여 에칭 효율이 저하되며, 폐 $FeCl_3$ 용액은 환경에 유해하며, 처리시 경제적인 문제점을 지니고 있다. 본 연구에서는 폐 $FeCl_3$ 에칭액에 HCl 첨가 후 $O_2$, $H_2O_2$ 등과 같은 강한 산화제를 이용한 에칭액 재생 방법과 재생된 에칭액을 이용한 금속 에칭시 산화-환원 전위(ORP) 및 에칭능력과의 관계를 조사하였다. 연구 결과 폐 $FeCl_3$ 에칭액 대비 2 vol%의 HCl과 미량의 $H_2O_2$를 이용하여 재생된 $FeCl_3$의 에칭 능력이 향상되었으며, 재생액을 이용한 에칭시 에칭액내의 $Fe^{2+}$, $Fe^{3+}$의 농도변화로 인하여 ORP를 기준으로 하는 방법보다 에칭시간을 일정하게 하는 것이 보다 효율적인 방법으로 제시되었다.
