close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 11492

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.12.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 03F 7/09
H 05K 3/18
C 23C 18/31
C 25D 3/02
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РИСУНКОВ
(21) Номер заявки: a 20070202
(22) 2007.02.27
(43) 2008.10.30
(71) Заявитель: Учреждение Белорусского государственного университета
"Научно-исследовательский институт физико-химических проблем"
(BY)
(72) Авторы: Соколов Валерий Георгиевич; Гаевская Татьяна Васильевна;
Скорб Екатерина Владимировна;
Свиридов Дмитрий Вадимович (BY)
BY 11492 C1 2008.12.30
BY (11) 11492
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Учреждение Белорусского государственного университета "Научно-исследовательский институт физико-химических проблем" (BY)
(56) YOSHIKI H. et al. J. Electrochem. Soc. 1995. - V. 142. - № 12. - P. L235.
US 5534312 A, 1996.
BY 8800 C1, 2006.
RU 2291598 C2, 2007.
US 6521285 B1, 2003.
BY 7756 C1, 2006.
EA 200501238 A1, 2006.
(57)
Способ получения металлического рисунка в виде проводящих дорожек и других планарных элементов, включающий нанесение на подложку пленки фоточувствительного
слоя, активированной ионами палладия, фотовосстановление ионов палладия при локальном облучении и осаждение металла, отличающийся тем, что в качестве пленки фоточувствительного слоя используют пленку аморфного гидратированного диоксида титана,
соосажденного с солью палладия и щавелевой или гликолевой кислотой, экспонированный фоточувствительный слой промывают в водно-спиртовом растворе, осуществляют
каталитическое химическое осаждение на него слоя никеля и затем химическое или электрохимическое осаждение металла или металлов с низким электрическим сопротивлением.
Изобретение относится к области радио-, опто- и микроэлектроники и может быть использовано для получения микроэлектродных сборок при производстве жидкокристаллических, электролюминесцентных и плазменных дисплеев, для создания фотошаблонов, а
также для формирования контактных площадок, соединительных дорожек и других схемотехнических элементов микронных размеров на подложках различной природы (проводящих, непроводящих), в том числе крупноформатных.
В настоящее время проводящие элементы и металлические рисунки микронного разрешения получают с использованием фоторезистов и процессов напыления металлов в
сочетании с химическим травлением [1]. Необходимость вакуумирования на стадии напыления делает такой подход неэффективным в случае получения металлических рисунков
на крупноформатных подложках. В то же время предложенные безрезистные способы получения металлических рисунков методами контактной микропечати [2] или за счет фотолиза комплексных соединений [3] не могут обеспечить высокого разрешения, либо
требуют нетехнологичного прогрева образцов в восстановительной среде (водороде). Дру-
BY 11492 C1 2008.12.30
гой подход к безрезистному получению металлических рисунков базируется на использовании процессов фотовосстановления ионов металлов на поверхности полупроводников
при облучении [4] и включает нанесение пленки фоточувствительного оксида, ее прогрев
при температуре кристаллизации, адсорбцию ионов каталитического металла из раствора,
экспонирование, а затем химическое осаждение на облученных участках другого металла,
формирующего металлический рисунок.
В качестве прототипа [5] выбран метод получения медных рисунков за счет фотоселективного осаждения металлов, предполагающий использование в качестве светочувствительного материала поликристаллической пленки оксидного полупроводника - оксида
цинка, на поверхность которой из активирующего раствора адсорбируются ионы палладия, способные восстанавливаться при облучении до металлического палладия, в свою
очередь выполняющего роль катализатора химического осаждения меди из раствора. К
недостаткам прототипа следует отнести: малое количество металла, обеспечивающее
формирование проявляемого изображения (близкое к порогу инициирования химического
осаждения), следствием чего является относительно небольшое пространственное разрешение получаемых рисунков (ширина линий рисунка 17 мкм); узкий диапазон экспозиции, в котором возможно селективное осаждение металла (с ростом экспозиции изображение расплывается) и невозможность получения металлических рисунков на проводящих
подложках; невозможность обеспечения полного смывания ионов палладия с неэкспонированных участков, что приводит к неселективному осаждению меди и появлению дефектов металлического рисунка; необходимость термической кристаллизации оксидной
пленки при высоких температурах для придания ей фоточувствительности и невозможность декапирования указанной пленки с необлученных участков по завершении формирования металлического рисунка.
Задача изобретения - разработка способа получения металлических рисунков, характеризующихся повышенной разрешающей способностью, при одновременном обеспечении возможности удаления фотослоя на участках поверхности, свободных от деталей
рисунка.
Задача изобретения достигается тем, что в способе получения металлического рисунка
в виде проводящих дорожек и других планарных элементов, включающем нанесение на
подложку пленки фоточувствительного слоя, активированной ионами палладия, фотовосстановление ионов палладия при локальном облучении и осаждение металла, в качестве
пленки фоточувствительного слоя используют пленку аморфного гидратированного диоксида титана, соосажденного с солью палладия и щавелевой или гликолевой кислотой, экспонированный фоточувствительный слой промывают в водно-спиртовом растворе,
осуществляют каталитическое химическое осаждение на него слоя никеля и затем химическое или электрохимическое осаждение металла или металлов с низким электрическим
сопротивлением.
Фоточувствительный слой наносится на подложки при комнатной температуре путем
полива неводного (изопропанольного, бутанольного) раствора следующего состава,
мас. %:
полибутилтитанат
0,25-1,5
щавелевая или гликолевая кислота
0,25-1
H2PdCl4
0,05-0,2
изопропанол или бутанол
остальное.
Процедура получения металлических рисунков включает:
1) нанесение фоточувствительного слоя путем полива на неподвижную либо вращающуюся подложку неводного раствора, содержащего алкоксид титана, соль палладия и органическую кислоту (щавелевую, гликолевую, др.);
2) экспонирование полученного фотослоя через негативный кварцевый или щелевой
шаблон с помощью источника УФ-света (для экспонирования может также применяться
фокусированное лазерное излучение или электронный пучок);
2
BY 11492 C1 2008.12.30
3) промывка экспонированного фотослоя в водно-спиртовом растворе, обеспечивающая удаление ионов палладия и диоксида титана с необлученных участков поверхности
образца;
4) химическое осаждение никеля из известных растворов никелирования, катализируемое фотовосстановленным палладием на облученных участках поверхности;
5) химическое либо электрохимическое осаждение металла с низким электрическим
сопротивлением (медь, серебро) на поверхности никелевого рисунка с использованием
известных растворов металлизации.
Пример 1.
Пленка аморфного гидратированного диоксида титана, содержащая ионы палладия и
щавелевую кислоту, наносится на стеклянную подложку путем полива изопропанольного
раствора следующего состава, мас. %:
полибутилтитанат
0,25
щавелевая кислота
0,25
H2PdCl4
0,05
изопропанол
остальное.
После облучения через кварцевый шаблон (доза облучения ∼500 мДж/см2) пленка подвергается травлению в 10 % водном растворе изопропанола и помещается в водный раствор химического осаждения никеля следующего состава, г/л:
10
Ni(CH3COO)2⋅4H2O
NH4CH3COO
20
20
NaH2PO2⋅H2O
вода
остальное.
При температуре 50-60 °С на центрах, образованных фотолитическим палладием, осаждается пленка никеля толщиной ~0,1 мкм и в результате формируется рисунок, негативный по отношению к исходному шаблону. После этого образец промывается в
дистиллированной воде, высушивается и прогревается при 250 °С. Затем при температуре
35-40 °С на никелевый рисунок осаждается медь из водного раствора химического осаждения следующего состава, г/л:
CuSO4·5H2O
20
ЭДТА (натриевая соль)
40
K3Fe(CN)6
0,2
СН2О
7,6
вода
остальное
(кислотность электролита поддерживается на уровне рН = 12,5-12,7 добавлением соответствующих количеств NaOH). Осаждение слоя меди толщиной 0,5 мкм позволяет получить
медный рисунок с минимальной шириной линий 7 мкм.
Пример 2.
Медное изображение получается так же, как в примере 1, но пленка аморфного гидратированного диоксида титана наносится на стеклянную подложку из изопропанольного
раствора следующего состава, мас. %:
полибутилтитанат
1,5
щавелевая кислота
1,0
H2PdCl4
0,2
изопропанол
остальное.
Полученный медный рисунок характеризуется таким же разрешением, как и в случае,
рассмотренном в примере 1 (ширина линий рисунка 7 мкм).
Пример 3.
Медное изображение получается так же, как в примере 1, но пленка аморфного гидратированного диоксида титана наносится на стеклянную подложку из бутанольного раствора следующего состава, мас. %:
3
BY 11492 C1 2008.12.30
полибутилтитанат
0,25
щавелевая кислота
0,25
H2PdCl4
0,05
бутанол
остальное.
Полученный медный рисунок характеризуется таким же разрешением, как и в случае,
рассмотренном в примере 1 (ширина линий рисунка 7 мкм).
Пример 4.
Медное изображение получается так же, как в примере 1, но пленка аморфного гидратированного диоксида титана наносится на стеклянную подложку из изопропанольного
раствора следующего состава, мас. %:
полибутилтитанат
0,25
гликолевая кислота
0,25
H2PdCl4
0,05
изопропанол
остальное.
Полученный медный рисунок характеризуется таким же разрешением, как и в случае,
рассмотренном в примере 1 (ширина линий рисунка 7 мкм).
Пример 5.
Медное изображение получается так же, как в примере 1, но пленка аморфного гидратированного диоксида титана наносится на проводящую подложку (проводящее ITOстекло, кремний). Полученный медный рисунок характеризуется таким же разрешением,
как и в случае осаждения на диэлектрическую подложку, рассмотренном в примере 1
(ширина линий рисунка 7 мкм).
Пример 6.
Медное изображение, не содержащее не соединенных между собой элементов, получается на диэлектрической подложке (стекло) так же, как в примере 1, за исключением
того обстоятельства, что медь осаждается электрохимически из раствора следующего состава, г/л:
90
CuSO4⋅5H2O
К4Р207
230
лимонная кислота
21
вода
остальное.
Осаждение слоя гальванической меди толщиной 0,5 мкм позволяет получить металлический рисунок с шириной линий 7 мкм.
Пример 7.
Медное изображение, не содержащее не соединенных между собой элементов, получается так же, как в примере 1, за исключением того обстоятельства, что толщина слоя
меди составляет 3 мкм. Ширина линий полученного металлического рисунка составляет
9,5 мкм.
Пример 8.
Никелевое изображение, не содержащее не соединенных между собой элементов, получается так же, как в примере 1, а затем на его поверхность электрохимически осаждается серебро из электролита следующего состава, г/л:
AgCN
1,5
NaCN
75
вода
остальное.
Осаждение слоя гальванической серебра толщиной 0,5 мкм позволяет получить металлический рисунок с шириной линий 7 мкм.
Заявляемый способ получения металлических рисунков позволяет отказаться от операции активирования в растворе соли палладия, делает возможным использование в качестве подложек как непроводящих (стекло, ситалл, полиимид), так и проводящих
материалов (ITO-стекло, кремний), предупреждает эффекты разрушения получаемого ри4
BY 11492 C1 2008.12.30
сунка при переоблучении и позволяет повысить в 3-5 раз по сравнению с прототипом количество металла, участвующего в формировании каталитических центров, что в свою
очередь обеспечивает получение металлических рисунков с повышенным разрешением
(ширина линий рисунка 7 мкм). Используемая в качестве фоточувствительного слоя пленка аморфного гидратированного оксида титана, содержащая ионы палладия и органическую кислоту в качестве химического сенсибилизатора, образуется за счет гидролиза
алкокси-производных титана под действием атмосферной влаги и не требует дальнейшей
обработки (в частности, прогрева). Фоточувствительный слой растворяется на необлученных участках поверхности в процессе получения металлического рисунка, а на облученных выполняет роль адгезива по отношению к осаждающемуся металлу. Стравливание
фотослоя одновременно обеспечивает эффективное удаление не претерпевших фотовосстановление ионов каталитического металла и предупреждает образование вуали. В свою
очередь осаждение металлического рисунка в две стадии, то есть получение первичного
никелевого рисунка, который затем используется в качестве основы для рисунка из другого металла, позволяет обеспечить высокую адгезию формирующихся металлических элементов (сила сцепления > 700-800 Н/м) в сочетании с низким удельным сопротивлением
( <10 мкОм⋅см при толщине слоя меди (серебра) 3-5 мкм).
Источники информации:
1. Моро У. Микролитогафия. Ч. 1. - М.: Мир, 1990. - С. 605.
2. US 6521285, МПК В 05В 3/10, 2003.
3. US 5534312, МПК Н 05Н 1/00, 1996.
4. Нечепуренко Ю.В., Соколов В.Г. / Журн. научн. прикл. фотогр. кинематогр. - 1993. Т. 38. - № 6. - С. 61.
5. Yoshiki H., Kitahara H., Hashimoto К., Fujishima A. / J. Electrochem. Soc. - 1995. V. 142. - № 12. - P. L235 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
90 Кб
Теги
11492, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа