Раствор для химического травления меди

(56) Патенткл. С 23 Е 1ПатентС 23 Е 1/00 травление лат. Сущтравления к 5,5-6,8, ония 3,5- ионы 0,2- 1 табл,К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВ 3, Бюл. %13вский государственный унивеМ,ГорькогоотоваВеликобритании 1 Ф 1426643,, опублик, 1972. Изобретение относится к области химической обработки меди и может быть использовано при изготовлении микросхем в радиоэлектронной промышленности,Цель изобретения - повышение скорости травления меди и емкости раствора по стравленной меди,Для решения поставленной задачи были. использованы новые приемй и подобран иной состав раствора. Определенная часть ионов хлора и брома заменена на иодидионы, выполняющие в данном случае роль активатора и комплексообразователя ионов меди (Н).Дорогостоящие амины (алканоламины) исключены из состава растворов. В качестве лиганда ионов меди (11) используется только аммиак. Этим действием одновременно повышаются скорость травления и емкость по меди (Щ.Автору неизвестны составы растворов, содержащих указанные компоненты в заявляемом соотношении и фиксирующих эффект каталитической активности у аммиакатных медно-галогенидных комплексов,Содержание в растворе СоС 12(54) РАСТВОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКО ЛЕНИЯ МЕДИ(57) Использование: химическое меди в производстье печатных ность изобретения: раствор для меди содержит, моль/л: амми ионы меди (И) 0,75-1,0, ионы ам 4,1, хлорид-ионы 4,4-5,4, бромид 0,5, иодид-ионы 0,4-0,5, вода до 1, в заявляемом йнтервале(0,75 - 1,00)моль/л является наиболее целесообразным,поскольку при данных концентрациях травление идет с высокой скоростью, поддаетсяконтролю и регулированию изменениемконцентрации в установленных пределах.Уменьшение концентрации СоС 12 ниже 0,75. моль/л и увеличение выше 1,00 моль/л резко снижает скорость травления. ООНаиболее целесообразным является С)также использование аммиака в концентрационном интервале (5,5-6,8) моль/л, т,к, при С)этом обеспечивается формирование в рас- (ртворе каталитически активных медно-аммиакатных комплексов,Последовательность приготовления фтравильного раствора обусловлена тем, что фионы меди (11), входящие в состав аммиакат- дных комплексов, стабилизируются и не вос-.станавливаются ионами иодида до одновалентного состояния. В этом случае формируются смешанные аммиакатно-иодидные комплексымеди (11), обладающие повышенной каталитической активностью,При концентрации аммиака ниже 5,5моль/л раствор теряет стабильность, в осадок выпадаютсоединения меди( 1) перемен 1807089ного состава, Использование ИНЗ 6,8моль/л нецелесообразно, т.к, скоростьтравления не изменяется, но возрастает летучесть аммиака из раствора.Молекулы аммиака находятся в равновесии с ионами аммония, однэкороследнихпри этом образуется слишком мало, Введение дополнительного количества ионов аммония в виде хлоридэ, бромида и иодиданеобходимого для повышения скорости 10травления и обеспечения буферных свойствраствора, Существует определенный синергизм действия галогенид-ионов и аммония,выражающийся в непропорциональномконцентрации повышении скорости травлеиия. Пределы концентраций оптимальны,т,к, уменьшение содержания ионов аммония ниже минимального приводит к снижению скорости и емкости растворов, апревышение - ко всем тем нежелательным 20эффектам, которые вызваны повышениемконцентрации аммиака, потому что равновесие чН 4+ +МНз+ Н в этом случае смещается вправо, .Целесообразность выбора концентрационного интервала ионов бромида и иодида, соответственно 0,2-0,5 и 0,4-0,5обусловлена тем, что в данной области возрастает скорость травления, повышаетсяемкость растворов по меди , травление 30становится, равномерным во времени. Применьшей концентрации указанных галогенид-ионов недостаточна емкость растворовпо стравленной меди, и, кроме того, скорость существенно меняется по ходу травления, Превышение указанных пределоввлечет за собой уменьшение скорости травления меди и емкости раствсров,Примеры, иллюстрирующие процесстравления, приведены в таблице. 40Знаком х) выделены оптимальные соотношения компонентов, при которых обеспечивается равномерно высокая скоростьтравления и большая емкость растворов порастворенной меди. Травильные растворы 45готовили в указанной последовательностисмешением компонентов в различных соотношениях в мерных колбах при комнатнойтемпературе, Емкость растворов по медиопределяли титрометрически с трилоном Б 50и индикатором - мурексидом, до моментавыпадения высокодисперсного осадка сое. динений меди, Скорость травления определяли гравиметрически при 25 С прииспользовании вращающегося дискового 55электрода, изготовленного из меди маркиМ. Интенсивное вращение электрода (73об./с) имитирует гидродинамические условия струйного травления меди. Преимущества раствора, по сравнениюс прототипом заключаются в повышениискорости травления и емкости растворов помеди, продлении срока их службы. Обеспечивается равномерная скорость травленияи высокое качество обработки изделий,уменьшается количество шлама на поверхности. В результате более равномерноготравления облегчается контроль и регулирование процесса.Примеры конкретного выполнения.П р и м е р 1. Для приготовления водного раствора состава, моль/л:Аммиак 6,0Ионы меди0,8Ионы аммония 3,8Хлорид-ионы 4,6Бромид-ионы 0,3Иодид-ионы 0,5в мерную колбу на 200 мл поместили рассчитанную навеску соли СоСг 2 НгО (27,27 г),добавили 88 мм 25 О(,-ного водного растворааммиака и немного воды. После полногорастворения ССг в колбу добавили навески ИН 4 С (32,07 г), ИНзВг (5.87 г) и ИНЗ(14,49 г), Растворили их идовели раствордо метки,50 мл приготовленного раствора поместили в термостатируемую при 25 С ячейку.Скорость травления меди определили гравиметрически через временной интервал 10мин по формулев 1 - вг гЧ= - , кг/м сгде а 1 и вг - соответственно, начальная иконечная массы медного образца; Я - площгэдь поверхности медного образца, 68 104м; г- время, 600 с.Скорость травления меди втечение процесса изменяется незначительно: сначалаона практически постоянная, затем проходит через небольшой максимум. Максимальное и минимальное значение скоростиотличаются всего на 2,4 единицы. Опыт продолжают до момента начала высаливаниясоединений медииз раствора, который определялся по появлению первичной тонкой пленки на поверхностираствора. Если продолжать процесстравления далее, то раствор потеряетсвою стабильность, в осадок выпадаютмалорастворимые соединения медипеременного состава.Концентрация ионов меди(1) в растворев момент до начала высаливания являетсяемкостью раствора по меди. В данном глучае она равнялэсь 1,02 мольл, т.е. 127 отпервоначального содержания меди .1807089 30 ЕГи/и Емкость по ме-ди (11) 3 от прототипа конечная Минимальная юеаавваепе к) АммиакИоны меди (11Ионы аммонияХлорид "ионыБ ромид-ионыИодид"ионы 5,5 0,7 3,5 4,4 0,2 0,4 22,4 136 150 29,3 3,4 27,4 41 29,27,Аммиак. 6,8 Ионы меди (11) 1,0 Ионы аммония 31 Хлорид-ионы 5,1 Бромид-ионы 0 Иодид-ионы 0 готовили аналогично раствору из примера 1. Зависимость скорости травления,от концентрации меди (И) представляет собой кривую с максимумом. Скорость травления во время процесса невысока и неравномерна. Достаточно сильные колебания скорости травления (на 4,6 единицы) отрицательно сказываются на качестве обработки поверхности. Указанные недостатки приводят к подтравливанию кромки медных проводников под слой фоторезиста и образованию малорастворимых соединений на поверхности меди,Технико-экономические преимущества раствора по сравнению с прототипом заключаются в повышении скорости травления меди в 2,5-2,8 раза и емкости растворов по меди (И) в 1,3-1,5 раза. Скорость. травления меди во время процесса равномерна, что обеспечивает высокое качество обработки изделий, уменьшение подтравливания крОмки медных проводников, отсутСтвие шлама на поверхности изделий, который выпадает при резком конечном Состав раствора, моль/л 2 И Аммиак 6,8 Ионы меди (11) 1,0 Ионы аммония 4,1 Хлорид-ионы 5,1 Бромид"ионы О,5 Иодид-ионы 0,5 3 0 Аммиак 6,0 Ионы меди (11) 0,8 Ионы аммония 3,75 Хлорнд ионы 4;6 Бромид-ионы 0,3 Иодид"ионы 0,45уменьшении скорости в прототипе, В результате более равномерного травления об.легчается контроль и регулированиепроцесса,5 Высокая емкость травительных растворов продлевает срок их службы, уменьшаетколичество новых объемов травильных растворов,Однозначное использование в качестве10 комплексообразующего лиганда аммиака (впрототипе - аммиак или амины) приводит кснижению токсичности растворов и их удешевлению.Формула изобретения15 Раствор для химического травления меди, содержащИЙ аммиак, ионы меди (11),ионы аммония, хлорид- и бромид-ионы иводу, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения скорости травления и емкости20 раствора, он дополнительно содержитиодид-ионы при следующем соотношениикомпонентов, моль/л:Аммиак 5,5-6,8Ионы меди (И) 0,75-1,0025 Ионы аммония 3,5-4,1Хлорид-ионы 4,4-5,1Бромид-ионы 0,2-0,5Иодид-ионы 0,4-0,5Вода До 1. Равномерность скорости, 10 ф, кг/м с8Продолжение таблицы 1807089 МЯфи/и Состав раствора, моль/л Емкостьпо меди (1 Ц4 отпрототипа Равномерность скорости,1 О ,кг/м севев Ьев веМини" Конечнамальная Начальнаяе йе йее12,2 15,7 13,1 132 АммиакИоны меди (11)Ионы аммонияХлорид-ионыБромид-ионцИодид-ионы 134.12,8 14,5 19,1 АммиакИоны меди (11)Ионы аммонияХлорид"ионыБромид-ионыИодид"ионы 6,8 1,0 3,6 5,1 0,5 0 24,1 27,4 32 9 6,8 1,0 3,6 5,1 0 0,5 Аммиак Ионы меди (11) Ионы аммония Хлорид-ионы Бромид-ионы Иодид-ионы 138 26,7 30, 2 АммиакИоны меди (11)Ионы аммонияХлорид-ионыБромид"ионыИодид-ионы 6,80,254,13,6 .0,50,5 11,7 13010,2 9 Аммиак Про- Ионы меди (11) 1;50,652,75 100 Ионы аммонияГалогенид-ионы 9,6 10,9 то-. тип эефеаееваееае еееее ю п веее авеевееееьюавеававееееввваееваевювйе П римечани)Составитель Э.ХоботоваТехред М. Моргентал Корректор С.Юско Редактор Т.Ивайова Заказ 1361 . ТиражПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/54 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул;Гагарина, 101 АммиакИоны меди (11)Ионы аммонияХлорид-ионыБромид-ионыИодид-ионы 4,.5 0,6 4,1 4,3 0,5 0,5 6,8 1,0 3,1.5,1 0 0 е. Прототип сравнить с примером М 3 " серединаконцентрационных интервалов заявляемого решения