[发明专利]铜图形的电解-化学联合腐蚀方法

说明书

本发明属于微细加工技术领域，更进一步涉及一种联合应用电解和化学腐蚀，蚀刻空间和平面铜图形的方法。

目前用于铜图形蚀刻的方法都是单纯的化学腐蚀，例如在印刷线路板的制作中用FeCl₃溶液等来蚀刻铜。在钢模、硅片和砷化镓片等的蚀刻中，也是分别采用FeCl₃、HNO₃、HF、KOH或NaOH以及H₃PO₄-H₂O₂-H₂O等对工件进行单纯的化学腐蚀，如文献“光化学腐蚀钢模工艺浅探”，《光学技术》一九九0年第六期第2页;“深槽腐蚀工艺的研究”，《半导体技术》一九八九年第四期第39页;“硅材料碱腐蚀的试验研究”，《半导体技术》一九八八年第二期第57页;“一种适用于GaAs、MESFET槽工艺的腐蚀程序”，《半导体情报》一九八七年第五期第1页。这些报导均是采用化学方法对铜图形进行蚀刻，其缺点是难以很好地避免侧向腐蚀，侧向腐蚀与纵向腐蚀的比例一般为0.3至0.5，而且为了得到具有较高光洁度的腐蚀面，腐蚀速度不能太快。

本发明的目的是提供一种联合应用电解和化学腐蚀，以较快的速度蚀刻出侧向腐蚀很小的空间和平面铜图形的方法。

本发明用于蚀刻空间和平面铜图形的方法为：将经过光刻工艺中的曝光、显影和坚膜后的工件作为本蚀刻方法中所使用的工件，以工件作阳极置于酸性硫酸铜电解液中，以与工件具有相似形状的铜材作阴极置于同一电解液中，对工件上的图形进行电解蚀刻，电极的配置应使得电流对称均匀分布，同时使工件定轴旋转以进一步保证蚀刻的均匀性。观察和记录电解电流-时间曲线，当电流值下降率变小，电流值趋于平坦时，停止电解刻蚀。历时约5分钟时，图形上未覆盖光刻胶的部分已被从数十μ电解刻蚀到只有约1μ的厚度。铜膜的导电情况已由面导电转变为沿图形上覆盖有光刻胶部分的线导电，电阻猛增，电流大为减小，自动地阻止了侧向刻蚀。这时改用温度为室温的0.875∶1（重量比）的浓硫酸和CrO₃的水稀释液对已经电解蚀刻的工件进行化学蚀刻，通过调节稀释度，可在1秒至数秒内彻底完成铜图形的蚀刻而附生的侧向蚀刻很小。

下面结合附图对本发明作进一步描述。

图1为本发明电解蚀刻铜圆形的原理示意图。

本发明的实施例为，以化学镀，然后电镀的方法在耐高电压PPO塑料圆柱形线圈骨架外表面镀上厚约50μ的致密光亮铜膜，在铜膜表面以缓慢旋转提升静滴法涂覆光刻正胶，并进行前烘坚膜制成工件（1）。用“空间投影成像无掩膜光刻线圈法”（中国发明专利申请号92101080.X）对工件进行空间圆柱面螺旋线圈图形成像曝光。对曝光后的工件进行显影和后烘坚膜，以坚膜后工件（1）为阳极，与工件同轴放置的铜环（2）为阴极，置于酸性硫酸铜电解液（3）中，在初始电流为70mA条件下电解蚀刻约5分钟。（4）是经过图形曝光显影和坚膜后的涂覆在铜材表面的光刻胶。为了保证电解蚀刻的均匀性和精度，使阴极环内半径大于工件外半径三倍以上，以机械装置使工件和阴极环同轴定位，并使工件以约20转/分的转速作定轴自转。在350g浓硫酸中加入400g三氧化铬，然后将此混合物加入水中稀释至总体积为1升，配制成化学腐蚀液。在室温下用此腐蚀液对经过电解蚀刻的工件进行化学蚀刻1至2秒。对经过化学蚀刻的工件用自来水冲洗，并用丙酮浸泡去胶，然后用去离子水冲洗并烘干。经过上述步骤，在工件上得到20圈线宽约100μ、线间距约100μ、厚约50μ、侧向腐蚀小于5μ（即侧向腐蚀与纵向腐蚀之比小于0.1）的载电流线圈。

本发明提出的铜图形电解-化学联合腐蚀方法，蚀刻速度快且易于控制，侧向腐蚀小，有利于大规模、高效率、高质量、低成本生产各种空间和平面铜图形。换用别的电解液和化学腐蚀液之后，还可以推广应用于在别的材料上的图形蚀刻。