專利名稱：銅圖形的電解-化學(xué)聯(lián)合腐蝕方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微細加工技術(shù)領(lǐng)域，更進一步涉及一種聯(lián)合應(yīng)用電解和化學(xué)腐蝕，蝕刻空間和平面銅圖形的方法。
目前用于銅圖形蝕刻的方法都是單純的化學(xué)腐蝕，例如在印刷線路板的制作中用FeCl3溶液等來蝕刻銅。在鋼模、硅片和砷化鎵片等的蝕刻中，也是分別采用FeCl3、HNO3、HF、KOH或NaOH以及H3PO4-H2O2-H2O等對工件進行單純的化學(xué)腐蝕，如文獻“光化學(xué)腐蝕鋼模工藝淺探”，《光學(xué)技術(shù)》一九九0年第六期第2頁;“深槽腐蝕工藝的研究”，《半導(dǎo)體技術(shù)》一九八九年第四期第39頁;“硅材料堿腐蝕的試驗研究”，《半導(dǎo)體技術(shù)》一九八八年第二期第57頁;“一種適用于GaAs、MESFET槽工藝的腐蝕程序”，《半導(dǎo)體情報》一九八七年第五期第1頁。這些報導(dǎo)均是采用化學(xué)方法對銅圖形進行蝕刻，其缺點是難以很好地避免側(cè)向腐蝕，側(cè)向腐蝕與縱向腐蝕的比例一般為0.3至0.5，而且為了得到具有較高光潔度的腐蝕面，腐蝕速度不能太快。
本發(fā)明的目的是提供一種聯(lián)合應(yīng)用電解和化學(xué)腐蝕，以較快的速度蝕刻出側(cè)向腐蝕很小的空間和平面銅圖形的方法。
本發(fā)明用于蝕刻空間和平面銅圖形的方法為將經(jīng)過光刻工藝中的曝光、顯影和堅膜后的工件作為本蝕刻方法中所使用的工件，以工件作陽極置于酸性硫酸銅電解液中，以與工件具有相似形狀的銅材作陰極置于同一電解液中，對工件上的圖形進行電解蝕刻，電極的配置應(yīng)使得電流對稱均勻分布，同時使工件定軸旋轉(zhuǎn)以進一步保證蝕刻的均勻性。觀察和記錄電解電流-時間曲線，當(dāng)電流值下降率變小，電流值趨于平坦時，停止電解刻蝕。歷時約5分鐘時，圖形上未覆蓋光刻膠的部分已被從數(shù)十μ電解刻蝕到只有約1μ的厚度。銅膜的導(dǎo)電情況已由面導(dǎo)電轉(zhuǎn)變?yōu)檠貓D形上覆蓋有光刻膠部分的線導(dǎo)電，電阻猛增，電流大為減小，自動地阻止了側(cè)向刻蝕。這時改用溫度為室溫的0.875∶1(重量比)的濃硫酸和CrO3的水稀釋液對已經(jīng)電解蝕刻的工件進行化學(xué)蝕刻，通過調(diào)節(jié)稀釋度，可在1秒至數(shù)秒內(nèi)徹底完成銅圖形的蝕刻而附生的側(cè)向蝕刻很小。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。


圖1為本發(fā)明電解蝕刻銅圓形的原理示意圖。
本發(fā)明的實施例為，以化學(xué)鍍，然后電鍍的方法在耐高電壓PPO塑料圓柱形線圈骨架外表面鍍上厚約50μ的致密光亮銅膜，在銅膜表面以緩慢旋轉(zhuǎn)提升靜滴法涂覆光刻正膠，并進行前烘堅膜制成工件(1)。用“空間投影成像無掩膜光刻線圈法”(中國發(fā)明專利申請?zhí)?2101080.X)對工件進行空間圓柱面螺旋線圈圖形成像曝光。對曝光后的工件進行顯影和后烘堅膜，以堅膜后工件(1)為陽極，與工件同軸放置的銅環(huán)(2)為陰極，置于酸性硫酸銅電解液(3)中，在初始電流為70mA條件下電解蝕刻約5分鐘。(4)是經(jīng)過圖形曝光顯影和堅膜后的涂覆在銅材表面的光刻膠。為了保證電解蝕刻的均勻性和精度，使陰極環(huán)內(nèi)半徑大于工件外半徑三倍以上，以機械裝置使工件和陰極環(huán)同軸定位，并使工件以約20轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速作定軸自轉(zhuǎn)。在350g濃硫酸中加入400g三氧化鉻，然后將此混合物加入水中稀釋至總體積為1升，配制成化學(xué)腐蝕液。在室溫下用此腐蝕液對經(jīng)過電解蝕刻的工件進行化學(xué)蝕刻1至2秒。對經(jīng)過化學(xué)蝕刻的工件用自來水沖洗，并用丙酮浸泡去膠，然后用去離子水沖洗并烘干。經(jīng)過上述步驟，在工件上得到20圈線寬約100μ、線間距約100μ、厚約50μ、側(cè)向腐蝕小于5μ(即側(cè)向腐蝕與縱向腐蝕之比小于0.1)的載電流線圈。
本發(fā)明提出的銅圖形電解-化學(xué)聯(lián)合腐蝕方法，蝕刻速度快且易于控制，側(cè)向腐蝕小，有利于大規(guī)模、高效率、高質(zhì)量、低成本生產(chǎn)各種空間和平面銅圖形。換用別的電解液和化學(xué)腐蝕液之后，還可以推廣應(yīng)用于在別的材料上的圖形蝕刻。
權(quán)利要求
1.銅圖形的電解--化學(xué)聯(lián)合腐蝕方法，其特征在于首先將經(jīng)過光刻工藝中的曝光顯影和堅膜后的工件作為本蝕刻方法中所使用的工件；其次以工件作陽極，與工件具有相似形狀的銅材作陰極，將陽極和陰極均置于酸性硫酸銅電解液中，對工件上的圖形進行電解蝕刻，刻去為了制作圖形應(yīng)完全刻除的銅材料中的絕大部分；第三，用濃硫酸和CrO3混合物的水稀釋液在室溫下對已經(jīng)電解蝕刻的工件進行化學(xué)蝕刻。
2.如權(quán)利要求1所述的銅圖形的電解-化學(xué)聯(lián)合腐蝕方法，其特征在于所述的作為陰極的銅材料為銅環(huán)或銅板。
3.如權(quán)利要求1所述的銅圖形的電解-化學(xué)聯(lián)合腐蝕方法，其特征在于所述的陽極和陰極的電極配置應(yīng)該使得電流對稱均勻分布。
4.如權(quán)利要求1所述的銅圖形的電解-化學(xué)聯(lián)合腐蝕方法，其特征在于當(dāng)使用電解法對工件進行蝕刻時，應(yīng)使工件沿定軸旋轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求1所述的銅圖形的電解-化學(xué)聯(lián)合腐蝕方法，其特征在于當(dāng)對工件進行電解蝕刻時，觀察和記錄電解電流-時間曲線，當(dāng)電流值下降率變小，電流值趨于平坦時，停止電解蝕刻。
6.如權(quán)利要求1所述的銅圖形的電解-化學(xué)聯(lián)合腐蝕方法，其特征在于所述濃硫酸和CrO3的重量比為0.875∶1。
7.如權(quán)利要求1所述的銅圖形的電解-化學(xué)聯(lián)合腐蝕方法，其特征在于所述的濃硫酸和CrO3混合物的水稀釋液的稀釋度可控制蝕刻速度，稀釋度越高，蝕刻越慢。
8.如權(quán)利要求1所述的銅圖形的電解-化學(xué)聯(lián)合腐蝕方法，其特征在于所述的陰極環(huán)內(nèi)半徑大于工件外半徑三倍以上。
全文摘要
本發(fā)明公開一種聯(lián)合應(yīng)用電解和化學(xué)腐蝕以蝕刻銅圖形的方法。將經(jīng)過涂光刻膠、曝光、顯影、堅膜等處理的銅工件作為陽極，以與工件具有相似形狀的銅材作陰極，在酸性硫酸銅電解液中對工件進行圖形電解蝕刻。在短時間內(nèi)可刻去絕大部分應(yīng)刻去的銅材。然后用濃硫酸、三氧化鉻的水稀釋液對工件進行化學(xué)腐蝕，在很短時間內(nèi)刻去應(yīng)刻去的殘余銅材。本發(fā)明使銅圖形的蝕刻速度較快，較易控制，側(cè)向腐蝕小，成本降低，便于應(yīng)用。
文檔編號C25D11/18GK1072464SQ9211005
公開日1993年5月26日 申請日期1992年8月27日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月27日
發(fā)明者袁綏華, 疏小舟, 章錫元 申請人:西安交通大學(xué)