Раствор для очистки поверхности меди и ее сплавов Советский патент 1982 года по МПК C23G1/02 C23F3/04 

(54) РАСТВОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ МЕДИ . .И ЕЕ СПЛАВОВ

Изобретение относится к подготовке поверхности металлов к гальваническому покрытию, и в частности к хи мическому обезжириванию и травлению в растворе на основе сульфаминовой кислоты, предназначенных для подготовки поверхности меди и медных спла вов, и может быть использовано в технологии производства микроэлектронной аппаратуры, а также для очист ки поверхности меди и медных сплавов в других областях, где необходимы чистые поверхности с высоким качеством поверхности. Известны растворы химической очис ки поверхности металлов, представляющие собой очистку растворителями, щелочную очистку, кислотную и очистку в нейтральной среде l. Основными ограничениями применения растворов для очистки являются растворение или деструкция применяемых защитных масок ЛКП и фоторезистов, а так же недостаточно высокая подготовка поверхности к химико-галь ваническому покрытию. Известны щелочные ванны очистки, которые являются наиболее широко применяемыми, однако часто они бывают неприемлемыми, так как рН используемых растворов находатся в пределах 11-12 (такое воздействие не видерживают применяемые защитные маски ЛКП и фоторезистов). . Известна полировальная паста Венская извееть. Смесью полировальной пасты и воды в соотношении по массе 3:1 производят обезжиривание поверхностей с помощью ватного тампона. Удаление остатков Венской извести производится путем промывки в воде с помощью волосяных щеток. Такая подготовка поверхности под гальваническое покрытие позволяет достаточно хорошо провести операцию обезжиривания металлической поверхности, однако часто приводит к повреждению защитных масок ЛКП и фоторезистов. Эти недостатки особенно чувствительны при использовании в качестве маскирующих материалов фоторезисты с высокой разрешающей способностью f 2 . Необходимо объединить в одном рабочем процессе декапирование и обезжиривание, что позволяет легче удалять загрязнения, которые плохо удаляются в щелочных растворах (окисные пленки, окалины и т.д.) и обеспечивает больший срок службы обезжиривающего раствора. Недостатками этих растворов явля ются увеличение шероховатости обрабатываемой поверхности меди и то, что поверхность меди и ее сплавов приобретает каштановый цвет. Наиболее близким по технической сущности к изобретенному является раствор блеатящего декапирования ме ди и медных сплавов t3j, содержащий сульфаминовую кислоту, ПАВ и переки водорода при следующем содержании .компонентов, г/л: Сульфаминовая кислота10-200 Перекись водорода (35%) 10-200 ПАВ0,3-2 , Этот раствор характеризуется хор шими обезжиривающими свойствами и равномерно осветляет поверхность ме ди и медных сплавов. i Недостатками его являются большо съем обрабатываемого металла, увели чение шероховатости поверхности по Re,; нестабильность состава раствора во времени. Известный раствор, имеющий в сво ем составе 10-200 г/л перекиси водо рода, 1Q-20P г/л сульфаминовой кисДоты.н ПАВ имеет съем меди порядка 5-10 мкм/мин, что бывает неприемлеМб, например для обработки таких из делий как микросхема, где толщина подготавливаемого термически напыле ного медного слоя обычно составляет 1-1,5 мкм. Цель изобретения - устранение указанных недостатков, повьпиение ста бильности раствора и снижение степени стравливания металла, без разруше ния маскирующего материала ЛКП и фоторезистов, без увеличения шероховатости обрабатываемой йоверхности меди и медных сплавов. Поставленная цель достигается тем, что раствор, содержащий сульфаминовую кислоту и поверхностно-актив Hde вещество, дополнительно содержит аминоуксусную кислоту (гликокол) при следующем соотношении компонентов, г/л: Сульфаминовая кислота10-200 Поверхностноактивное бещество 0,1-3 Аминоуксусная кислота (гликокол) 5-130 Аминоуксусная кислота (гликокол). которая являясь буферной добавкой повышает устойчивость раствора и ускоряет процесс гидролиза жировых загрязнений и травления окисной пленки меди, кроме того, предохраняет маски ЛКП и фоторезисто от разрушения, повышает блеск обрабатываемой поверхности меди и медных сплавов, при этом содержание всех указанных ингредиентов должно быть в следующем соотношении, г/л: Сульфаминовая кислота10-200 Аминоуксусная кислота (гликокол)5-130 ПАВ0,1-3 В качестве ПАВ может быть использован любой неионогенный ПАВ, например лаурилсульфат натрия, перекись водорода, полиэтиленгликолевые эфиры алкилфенолов, ОП-7 или ОП-10. При значительном помутнении раствора вводят перекись водорода не более 2-3 г/л, оптимальное время обработки деталей при 30-70®е составляет 1-6 мин. Опис1:зваемый раствор может быть получен при последовательном растворении всех ингредиентов в подогретой до 40-60°С дистиллированной воде согласно рецептуре раствора. Полученные растворы стабильны по времени, уменьшгиот шероховатость обрабатываемой поверхности меди и медных сплавов, обеспечивают получение более плотной пассивно-активной пленКи, создающей условия выравнивающего травления гребешков поверхности меди и медных сплавов. Присутствие карбоновых кислот в растворах сульфаминовой кислоты приводит к образованию более устойчивых аммонийных производных карбоновых кислот, а значит способствует разложению сульфаминовой кислоты, вследствие чего теряются обезжиривающие свойства раствора. Пример. Раствор 1. Сульфаминовая кислота, г/л 10 Гликокол, г/л 5 ОП-7, г/л 0,1 Температура,с 50 Время выдержки, мин6 Раствор 2. Сульфаминовая кислота, г/л 100 Гликокол, г/л 90 ОП-10, г/л 2 Температура,с 35 Время выдержки, мин5 Раствор W 3. Сульфаминовая кислота, г/л 200 Гликокол, г/л 130 ОП-10, г/л 3 Температура,с 60 Время выдержки, мин2 Экспериментальное опробование растворов граничных составов показывает отсутствие съема металла даже тонких термически осажденных структур медного покрытия микросхем (1,0 мкм) с одновременной качественной очисткой поверхности, обладающей высокими адгезионными свойствами.

Влияние очистки микросхем на качество Гсшьванических структур показано в табл.1.

Прочность сцепления покрытия с подготовленной поверхностью показана в табл.2.

Приведенные в табл.2 данные подтверждаются результатами измерения.

Водный раствор ОП-10 - 5 г/л

1гЗ

Фреоно-бензиновс1я смесь 1:1

1,4

Венская из-, весть

tmie C

1,4

Сульфаминовая (Кислота 100 г/л

Перекись водорода - 15 г/л

ОП-10 - 1,5 г/л

Предлагаемый раствор: Сульфаминовая кислота 100 г/л Гликокол 50 г/л

ОП-10 - 1)5 г/л t 45C

Как видно из Таблицы, описываемый раствор обладает минимальным съемом металла, улучшает шероховатость поверхности меди и медных сплавов,усиливает блеск, обеспечивает высокие адгезионные характеристики последующей метгшлизации (медью и никелем). Кроме того, при условии неразрывного технологического процесса детали из меди и ее сплавов после обработки в предлагаемом растворе не нуждаются в дополнительном декапированииперед завешиванием в гальваническую ванну.

Таблица 1

Локальные язвы по всей поверхности тест-платы.

Наблюдается c шкaниe отдельных площадок, неровности края

Неррвности края за счет механического нарушения фоторезиста

Нарушение геометрии рисунка площадок, неровность рельефа ггшьва4нического осадка 28

Края площадок ровные. Качество фоторезиста не ухудшено

фольга S.12

0,354-0,1

0,

Медная деталь S-42

0,,09

0,70±0,1

Латунная де0,,07 таль S«42

0,,05

(31,,0050,025±0,003 0,00005

Формула изобретения

Раствор для очистки поверхности меди и ее сплавов, содержащий суль-г фаминовую кислоту и поверхностно-активное вещество, например, типа ОП-7 или ОП-10, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности раствора и снижения степени стравливания металла, он дополнительно содержит аминоуксусную кислоту (гликокол) при следующем соотношении компонентов, г/л:

Сульфаминовая

кислота10-200

Таблица 2

0,0001

0,0005

157,5

0,0001

153,1

2

Поверхностноактивное вещество 0,1-3 Аминоуксусная кислота5-130

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3.Патент Франции 2388898, кл. С 23 F 3/04, опублик. 1978.