摘要

我們華林科納研究了正磷酸、聚磷酸、和鐵(III)氯化物蝕刻劑對工藝條件變化的敏感性，以確定該蝕刻劑系統在純鋁電路光刻制造中的潛在生產應用。溫度變化、正磷酸濃度、多磷酸濃度的影響。檢測了酸濃度、鐵(III)氯離子濃度、溶解鋁濃度對蝕刻電路質量和蝕刻速率的影響。蝕刻系統允許在制備和電路處理中發生合理的變化，而不嚴重影響蝕刻電路的質量。對蝕刻劑的控制可以在廣泛的溫度和成分范圍內保持。

介紹

在印刷電路工業中，化學蝕刻長期以來一直被公認為生產金屬薄膜精確圖案的方法。蝕刻，結合目前的光刻技術，提供亞微米線分辨率。盡管隨著圖案尺寸數量級接近晶粒尺寸，在電路圖案生產中有添加“提升”技術的趨勢，化學蝕刻仍然是圖案生產的重要方法。對于純鋁電路的蝕刻，有許多蝕刻劑配方可供選擇。

本研究的目的是描述鋁蝕刻速率和模式定義對正磷酸濃度、聚磷酸濃度、溫度、鐵(III)濃度和溶解鋁濃度變化的敏感性，并將產生的蝕刻質量與這些工藝變量相關起來。

實驗法

使用恒溫浴將蝕刻浴溫度保持在±0.5℃。重質石蠟油被用作浴液。用直徑為5cm的葉輪以恒定的速度(250rpm)機械攪拌250mL體積的蝕刻劑。聚磷酸由H2P04、(P03H）nPO3H2、83-86%P205、試劑級正磷酸（H3P04）和試劑級(III)氯鐵（FeC13.6H20）制備洗漬溶液。為了對蝕刻劑溶液進行原子吸收分光光度法，將1000ppm的硫酸鋁和鐵(III)氯化物標準溶液用凈化水稀釋到2至50ppm的范圍。所有實驗都是在層流清潔室環境中進行的。

結果

溫度的影響：在一項測試中，在蝕刻期間監測樣品鋁的重量下降。鋁在蝕刻期間的蝕刻速率保持恒定，樣品減重與經過的時間呈線性關系（圖2）。

鐵（iii）氯化鐵的影響:雖然鐵(III)氯離子的存在不是蝕刻的，但蝕刻速率和蝕刻質量對鐵(III)氯離子濃度敏感。鐵(III)氯離子濃度的增加與蝕刻率的增加有關，如圖4和圖5所示。數據表明（圖4至圖6），蝕刻速率對低于10g/L的鐵(III)氯離子濃度不敏感。這一跡象可能需要進一步的證實。

正磷酸濃度的影響:在所研究的范圍內，蝕刻率與正磷酸濃度之間的關系是直接比例關系（圖10至12）。雖然在恒溫下，正磷酸濃度和鋁蝕刻速率之間的關系是明確的，但正磷酸和線寬減少之間的關系并不是決定性的（圖7到9）。在較高的溫度下（圖9），數據似乎表明，增加正磷酸濃度的一般效果是減少線寬的減小。

浴齡的影響:通過比較30天齡的蝕刻劑樣品中純鋁的蝕刻率，評價了浴齡對蝕刻率的影響:1.在老化前加入鐵(III)氯離子;2.在老化后加入鐵(III)氯，但在樣品被蝕刻之前。

溶解鋁濃度的影響：溶解在蝕刻劑中的鋁似乎對蝕刻速率沒有初始的催化作用。然而，在蝕刻劑中溶解鋁濃度在1至5g/L溶解鋁濃度之間，蝕刻速率穩步下降。在范圍調查后，積累的蝕刻產物對模式定義的質量沒有顯著影響。

鹽的影響：列出了鐵(III)鹽和與鐵密切相關的過渡金屬鹽對蝕刻速率和邊緣定義的影響（表2）。鐵(III)硫酸鐵和鐵(III)磷酸鐵的邊緣定義和蝕刻率相當或優于鐵(III)氯化鐵的蝕刻率。

洗漬劑中鋁和總鐵濃度的測定方法：建立了一種鋁和總鐵測定方法來監測浴成分的變化。該分析方法直接使用蝕刻劑，無需事先的化學分離進行分析。在一個典型的分析中，蝕刻溶液的0.200mL(200X)部分用純化水稀釋到100mL的體積。利用空心陰極燈和一氧化二氮/乙炔火焰在原子吸收分光光度計中分析了這兩種元素的溶液。通過校準不同濃度的一系列合成蝕刻劑溶液的吸光度，建立了鋁測定方法的準確性溶解鋁。每個合成的溶液代表溶解鋁與磷酸鹽背景的不同比例。將合成的溶液與標準硫酸鋁溶液在2~50ppm范圍內的硫酸鋁溶液進行比較，發現吸光度完全一致。對于總鐵的類似校準，合成溶液和鐵(III)氯化物標準品之間的±3%的一致性。無鋁蝕刻劑的吸光度與去離子水相同。該方法的檢測限為2ppm。原子吸收分光光度法可作為一種快速、簡單的定量分析方法來測定溶解鋁和總鐵。

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結論

本文已經確定，75至95%（v/v）正磷酸、25至5%（v/v）聚磷酸、60至70℃的10g/L鐵(III)氯的蝕刻劑配方是純鋁電路光刻制造的潛在生產蝕刻劑。鋁蝕刻速率和電路模式定義對正磷酸濃度變化的敏感性，對聚磷酸濃度、鐵(III)氯離子濃度、溶解鋁濃度和溫度進行了表征。由于蝕刻劑系統允許在蝕刻劑制備和電路處理中進行合理的變化，而不會嚴重影響線寬減少和圖案定義，因此可以通過傳統的溫度控制器和溶解鋁濃度監測器來保持適當的工藝控制。本文提出了一種快速可靠的原子吸收分光光度監測方法。