Раствор для травления стали

А СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТКИ ЕСНРЕСПУБЛИН Г 1/04 ЕТЕНИ ЬСТВУ ков,во СС969,о СССР976. ЛЕНИЯ СТА ислоту, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЭО И АВТОРСКОМУ СВИД(56) 1, Авторское свидетель9 239755, кл. С 23.0 1/02,2. ОСТ 11.054.146-75.3. Авторское свидетельст9 295475, кл. С 23 Г 1/00, 1 54)(57) РАСТВОР ДЛЯ ТРАВИ, содержащий щавелевую перекись водорода, органические добавки и воду, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения Фактора: травления при избирательном травлении, раствор в качестве органических добавок содержит тетраэток,сисилан и алкилбензилдиметиламмонии хлорид 1,катамин Аь) при следующем . соотношении компонентов, масЛ:Щавелевая кислота 7,5-18,0Перекись водорода 3-6Тетразтоксисилан 0,5-2,0Алкилбензилдиметиламмоний хлорид ( катамин АБ) 0,05-0,60 ,- Вава Остальное10 Известен также раствор на основе щавелевой кислоты и перекиси водо рода 2.Известный раствор имеет недоста. точный фактор травления (Г), т.е отношение величины глубинного травления (В) к величине бокового травления,(С). 30Наиболее близким к изобретению по технической сущности является раствор, содержащий щавелевую кислоту, перекись водорода, органические добавки, в качестве которых взя ты олеиновая кислота и триэтаноламин, и воду, Этот раствор благодаря добавкам приобретает смазывающие и ингибирующие свойства 3 3. Однако использование такого раствора 4 р ограййнообластью химико-механичес. кой обработки и при увеличении концентраций основных составляющих, онпо своим свойствам становится ана- .логичным известному Раствору. Трудность при изготовлении плиты ЛШДфотохимическим фрезерованием заключается в выполнении определенного соотношения глубины и ширины паза, рав: ного 0,7. Для обеспечения такого соотношения и требуемого профиля необходимо, чтобы фактор травленияВ.Г. . был не менее 2. Существующаятехнология Фотохимического Фрезерованйя и применяемые при этом травители 55позволяют получать Г не более 1,5.При. таком факторе травления требуе-,- мая ширина паза полчается, когда глубина достигает 160-170 мкм. Даль"нейшее травление до глубины 200 мкм 60и выше (что диктуется необходимостьюфинишной механической обработки по:верхйости пластины до требуемой,плоскостности) вызывает недопусти. мое растравливание пазов. б 5 25 Изобретение предназначено дляхимического Фрезерования и относится к водным растворам. на основе щавелевой кислоты и перекиси водорода,может быть использовано при производстве прецизионных деталей, при меняемых при изготовлении оборудования для электронной техники ив частности, пластин статоров спериодическими структурами для линеййых щаговых двигателей (ЛШД).Известен раствор на основе щавелевой кислоты и перекиси водорода,который позволяет применять копировальные слои с пониженной кислотостойкостью и обеспечить бесшламное 15.травление (,1 1,Однако использование известногораствора требует специальных усло,вий и, кроме того, он имеет значи-.тельную величину .бркового растравЦель .изобретения - увеличение фактора травления при избирательном травлении, а также повышение стабильности раствораПоставленная цель достигается тем,что раствор, содержащий щавеле" вую кислоту (НС 04.), перекись водорода, органические добавки и воду, в качестве органйческих добавок содержит тетраэтоксисилан и алкилбензилдиметиламмоний хлорид (ката" мин АБ) при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ: Щавелевая кислота 7,5-18,0 Перекись водорода 3" 6 Тетраэтоксисилан 0,5-2,0 Алкилбенэолдиметиламмоний хлорид 0,05-0,60 Вода Остальное . Тетраэтоксисилан - полный этиловый эфир ортокремниевой кислоты (0 НО)Л 5. Он является простейшим из группы этилсиликатов.Внешне это прозрачная подвижная жидкость с легким эфирным запахом, структурная формула0 С,К НС 0 - 8 - 0" 25о С,н Выпускается по ТУ 6-02-708-76, Этилсиликаты обладают способностью при воздействии воды подвергаться гидролитической поликонденсации, превращаясь. в полимерную двуокись кремния (502) . В промышленности этилсиликаты применяют в качестве связующего при изготовлении оболочковых Форм для точного литья по выплавляемым моделям.Катамин АБ представляет собой четвертичную аммониевуюсоль - алкилбензилдиметиламмоний хлорид, соотвествующую формуле(Р 1 ЙФ с)% 65,"Добавление только тетраэтоксисилана краствору, состоящему из щаве-: левой кислоты, перекиси водорода и - воды,практически не влияет на скорость растворения стали, Однако в присутствии алкилбензолпиметилам.мония хлорида ( катамина АБ) наблюдается торможение корроэионного процесса в несколько раз, т.е. проявляется синергетический эффект. При этом добавка в определенном количес. венном соотношении тетраэтоксисилана и катамина АБ обеспечивает тор7,530,50,1До 100,мозящий коррозию эффект по профилю Щавелевая кислота 7,5рельефа вытравливаемого рисунка. Бо- Перекись водорода3,0ковые стенки получаемыХ пазов за- Тетраэтоксисилан 1,0щищаются от коррозии .в большей сте- , Катамин АБ 0,4пени, чем донные участки, в резуль- Вода До 100,тате достигается фактор травления используют для травления.равНый 2 и более, обеспечивая необ- . Глубина травления 200 мкм, бокоходнмое соотношение ширины и глуби- . жое. травление 75 мкм, Фт,6, сконы пазов пластин ЛЩЦ. . рость нормального травления 9 мкм/мин,Кроме тбго, смесь тетраэтоксиси- ,качество поверхности травления с 9,лана и катамина АБ способствует М маска фоторезиста. ФНне Разруулучшению качества травленой поверх- щена,"ности (Р 9) и повйшает выравнивание . П р и м е,р 3. Раствор, содержакромок рельефа-. В результате добав- щий, мас.Ъ:ления тетраэтоксисилана и катами- Щавелевая кислота 12,0на )Б повышается также в 2-3 раза. . 15 Перекись водорода 5,0стабильность травильного раствора,Тетраэтоксисилан 1,0его рабочая активность сохраняется Катамин АБ 0,4в течение 7 дней вместо 2-3 дней . Вода До 100,.у известных травителей на основе . . используют для травления.щавелевой кислоты и перекиси водо- ;щ Глубина травления 230 мкм, бокорода. вое травление 81 мкм, ФТ - 2,8,Травильный раствор готовят путем скорость нормального, травлениярастворения щавелевой кислоты в на" 10 мкм/мин, качество поверхностигретой до 40-50 фС воде, охлаждения травления9, маска ФНне разруполученного раствора до ЗООС, до- д щенабавления 35-ного раствора перекиси . П р и м е р 4, Раствор, содержаводорода, геля тетраэтоксисилана щий, мас. Ъги раствора катамина АБ. Щавелевая кислота 18,0Гель пригЬтавливают следующим Перекись водорода . 6,0обРазом; тетраэтоксисилан в расчет- Тетраэтоксисилан 0,5ном количестве разводят водой в . Катамин АБ . 0,1,два раза, раствор подкисляют щавеле- . Вода . До 100,вой кислотой до РН 1 и выдерживают используют для травления,не менее 24 ч, после чего фильтруют Глубина травления 250 мкм, бокои добавляют в раствор для травления. вое травление 80 мкм, ФТ,9, скоТравитель (рабочая температура 35 Рость нормального травления30-35 С) подают через форсунки нор мкм/мин качество поверхностиФ 9,мально к обрабатываемой поверхности , маска ФНне разрушена.под давлением 12-1,5 атм, Средняя П р и м е р 5, Раствор содержа 6 корость травления стали: нормаль- щий, юас.В: .ная (в глубину) 10-18 мкм/мин, тан-, 40 Щавелевая, кислота 9,генциальная (боковач) 6-15 мкм/мин. . Перекись водорода . 5Травитель индифферентен по отноше-. Тетраэтоксисилан 1,0нию к негативному фоторезисту ФН, : Катамин АБ 0,2ПРиведены примеры использования . . Вода До 100,предлагаемого раствора при избира используют для травления.тельном травлении системы пазов на Глубина травления 230 мкм, бокоповерхности стальной пластины (при- все травление 85 мкм, ФТ,7, скомеры.1-5 - сталь 20895, примеры б . рость нормального травленияи 17 - кинескопная сталь 08 КП),12 мкм/мин, качество поверхноститравления у 10,Ц. Р и м е р 1,:Раствор, содержащий, мас.%: П р и м е р б. Раствор, содержаЩавелевая кислота щий, мас.%:Перекись водорода Щавелевая кислота 12Тетраэтоксисилан Перекись водорода 5Катамин АБ 55 Терраэтоксисилан 0,5Вода Катамин АБ 0,05используют для травления. Вода До 100,Глубина травления 220 мкм, боко- используют для травления.,аое травление (на сторону) 100 мкм,ФТ,2, скорость нормального трав- Щ Избирательному травлению подверления (средняя) 11 мкм/мин, качеот- . гают образцы из стали кинескопнаяво поверхности травления Ч 9, маска 08 КП толщиной 150 мкм. Глубина травфоторезиста .ФНне разрушена, ления 130 мкм, боковое травлениеП р и м е р 2.:Раствор , сойеР мкм, ФТ,1, скорость нормально 65 го травления 15 мкм/мин, качество. Вода До 100,используют для травления,Фотохимическому фрезерованию подвергают образцы из стали СМКР, фоторезист позитивный ФП"0". Глубина травления 120 мкм, боковое травление 40 мкм, ФР - 3,0, ско рость нормального травления 15 мкм/мин .качествО поверхности 79, маска фоторезиста ФП"0" не разрушена.Оптимальное количество щавелевой 20кислоты находится в пределах 7,518 мас,Ъ, так как содержание ее меньше 7,5 приводит к уменьшению скорости травления и ухудшениюкачестватравленой поверхности, а с увеличением концентрации до 16-18 мас.%скорость нормального травления возрастает, практически не изменяясьс дальнейшим повышением концентрации кислоты. Повышение концентрациищавелевой кислоты более 22 мас.Ъпри рабочей температуре травления(30-35 фС) приводит к кристаллизациираствора. Оптимальное содержаниеперекиси водорода находится в интервале 3-6 мас,%, меньшее содержаниеее приводит к снижению скорости травления, большее - сопровождаетсясамопроизвольным разложением перекиси в растворе. Оптимальное содержание тетраэтоксисилана находится .40 ., в пределах 0,5-2,0 мас.В. В этоминтервале его содержания в растворепри добавлении 0,05-0,6 мас,Ъ алкил.бензилдиметиламмония хлорида обеспечивается минимальное боковое подтравливание (фактор травления более,.2) . Скорость нормального травленйя удовлетворительная и качествотравленой поверхности ,высокое (чистота обработки Э), что гарантирует 50требуемую ровность кромки рельефа.. В таблице приведены данные сравнительных испытаний известных ипред.лагаемого растворов для избирательного травления стали. Раствор 1, содержащий хлорное железо, не может быть использован для избирательного травлейия стали с целью получений узких глубоких пазов по причине большого бокового растравливания (низкого Г) и грубой поверхности травления,Раствор 2, содержащий соляную и серную кислоты, разрушает фото. резист при глубоком травлении и выявляет глубококристаллическую . структуру сталиРаствор 3, содержащий щавелевую кислоту и перекись водорода,обеспечивает получение необходимой глубины травления и качество травленой поверхности, однако не позволяет получить требуемый профиль рисунка в связи с большим подтравливанием.Известный раствор-прототип 4 может быть использован для глубин порядка 70 мкм, но с низким фактором травления (1,5), стабйлен неболее двух,сут,Предлагаемый раствор - составы 5(а-е) на основе щавелевой кислотыи перекиси водорода с добавкамитетраэтоксисилана и катамина АБ,обеспечивает качественное глубинноетравление сталей (до 150 мкм ст.СМКРи до 230 мкм ст. 20895) с высокимфактором травления (2,7-3,0 ). Раствор отличается высокой стабильностью в работе: обеспечивает высокоекачество травления без изменения.скорости в течение 7 сут с моментаприготовления,Предлагаемый раствор для избирательного травления стали при фотохимическом фрезеровании обеспечива"ет удовлетворительную скорость трав-ления, высокий фактор травления(малую величину бокового подтравливания), высокую чистоту обработки.поверхности, сохранность пленкифоторезиста при длительном контакте,с раствором, стабильность по сравнению с раствором-прототипом на основе щавелевой кислоты и перекисиводорода в 2-3 раза. Использованиепредлагаемого раствора при изготовлении пластин статоров ЛШЦ позволяет повысить производительность тру"да и сократить затраты на инструментдля механического изготовления пластин. Ожидаемый экономический эффектсоставляет около 90 тыс. руб, в год,т1035093 Раствор на осно ве хлорного железа,РеС 1, содержащий, г/л: бН 0 70 НМЗ 650 НС 1 300 (температура до 40 оС) 0 1 Не стоекпри глубине травления 150 м основт, со(температу40 ОС). е стоек прилубине травення80 мкм ра до 5 12 р 5До 1рату аствор-прототип, одержащий,мас.Ъ:Щавелевая кислота 3,5Перекись водода 3,5Серная кислота 0,015Олеиновая кислота 3,0Триэтеноламин 0,55 ый, Иаксимальная глубинатравления70 мкмТравительгоден 2 сут редлагаемыйаствор; содер-. ащий, мас.Вг а) НС с 9ндО 5 Тетраэток- сисилан Сталь 20895,глубина травления 230 мкмстальностьраствора7 сут 2,7 о 1,0 Катамин А Вода До 10 Извес содер Вода (Темп 35 ф С) ный раство ащий,мас.Ъ 181035093 Продолжение таблицы 3,0 ф 9 Стоек Негативный, Глубина травстоек ления 230 мкм,травительгоден 7 сут 2,2 ф 9 2,8 1 р 9 Глубина травления 230 мкм,травитель7 сут То же Негативный,стоек 3,0 9 Глубина травления 120 мкм,травительгоден 7 сут 3,1 с 7,9 Позитивный,стоек Глубина травления 130 мкм, травитель оден 7 сут Составитель В.ОлейниченкоРедактор Т.Парфенова Техред Т.Маточка , Корректор Ю.Макаренко б) Н С 0 16Но, й,ОТетраэтоксисилан0,5Катамин АБ0,05Вода До 100 в) Щавелевая,кислота7,5Перекись во;дорода 3Тетраэтоксисилан0,5Катамин АБ0,1Вода До 100 г)Щавелеваякислота 12Перекись водорода 5Тетразтоксисилан 1,0Катамин АБ0,4Вода. До 100 д)Щавелеваякислота 18Перекись водорода бТетраэтокси-,силан 2Катамин АБ0,.6Вода До 100 ж)Щавелевая 15 , кислота 12Перекись водорода 5Тетраэтоксисилан 0,5Катамин АБ0,05Вода До 100 Заказ 57 б 4/24 Тираж 956 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-ЗЪ, Раушская наб., д, 4/5