EA201490479A1 20140730 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2014\PDF/201490479 Полный текст описания [**] EA201490479 20120816 Регистрационный номер и дата заявки US61/525,662 20110819 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок US2012/051193 Номер международной заявки (PCT) WO2013/028473 20130228 Номер публикации международной заявки (PCT) EAA1 Код вида документа [pdf] eaa21407 Номер бюллетеня [**] СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОВОДЯЩЕГО ИЗОБРАЖЕНИЯ НА НЕПРОВОДЯЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ Название документа [8] H05K 3/18, [8] H05K 3/10, [8] H01L 21/768, [8] H05K 3/38 Индексы МПК [US] Уисманн Уилльям Сведения об авторах [US] ЭРТВАН СЕРКИТ ТЕКНОЛОДЖИЗ КОРПОРЕЙШН Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea201490479a*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

Настоящее изобретение относится к способу формирования выступающего проводящего изображения на непроводящей или диэлектрической поверхности, включающему в себя помещение координационного комплекса металла на поверхность подложки, воздействие на поверхность электромагнитным излучением, восстановление подвергнутого воздействию комплекса, удаление не подвергнутого воздействию комплекса металла, покидающее изображение из элементарного металла, высушивание поверхности, а затем покрытие результирующего изображения из элементарного металла высокопроводящим материалом.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Настоящее изобретение относится к способу формирования выступающего проводящего изображения на непроводящей или диэлектрической поверхности, включающему в себя помещение координационного комплекса металла на поверхность подложки, воздействие на поверхность электромагнитным излучением, восстановление подвергнутого воздействию комплекса, удаление не подвергнутого воздействию комплекса металла, покидающее изображение из элементарного металла, высушивание поверхности, а затем покрытие результирующего изображения из элементарного металла высокопроводящим материалом.


(19)
Евразийское
патентное
ведомство
(21) 201490479 (13) A1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2014.07.30
(22) Дата подачи заявки 2012.08.16
(51) Int. Cl.
H05K 3/18 (2006.01) H05K 3/10 (2006.01) H01L 21/768 (2006.01) H05K 3/38 (2006.01)
(54)
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОВОДЯЩЕГО ИЗОБРАЖЕНИЯ НА НЕПРОВОДЯЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ
(31) 61/525,662; 61/568,736; 13/403,797
(32) 2011.08.19; 2011.12.09; 2012.02.23
(33) US
(86) PCT/US2012/051193
(87) WO 2013/028473 2013.02.28
(71) Заявитель:
ЭРТВАН СЕРКИТ ТЕКНОЛОДЖИЗ КОРПОРЕЙШН (US)
(72) Изобретатель: Уисманн Уилльям (US)
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU) (57) Настоящее изобретение относится к способу формирования выступающего проводящего изображения на непроводящей или диэлектрической поверхности, включающему в себя помещение координационного комплекса металла на поверхность подложки, воздействие на поверхность электромагнитным излучением, восстановление подвергнутого воздействию комплекса, удаление не подвергнутого воздействию комплекса металла, покидающее изображение из элементарного металла, высушивание поверхности, а затем покрытие результирующего изображения из элементарного металла высокопроводящим материалом.
2420-513659ЕА/052 СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОВОДЯЩЕГО ИЗОБРАЖЕНИЯ НА НЕПРОВОДЯЩЕЙ
ПОВЕРХНОСТИ
ОПИСАНИЕ
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[001] Данная заявка относится к и испрашивает приоритет (1) предварительной заявки на патент США № 61/525,662, поданной от имени Вильяма Висманна 19 августа 2 011 г., (2) предварительной заявки на патент США № 61/568,736, поданной от имени Вильяма Висманна 9 декабря 2 011 г., и (3) являющейся продолжением предварительной заявки на патент США № 13/403,797, поданной от имени Вильяма Висманна 23 февраля 2012 г., все из которых настоящим полностью включены сюда по ссылке. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[002] Данное изобретение относится к области изготовления электронного устройства.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[003] Проводящие изображения на непроводящих или диэлектрических поверхностях повсеместно используются в современном мире, управляемом технологиями. Возможно, их наиболее широко известными примерами являются интегральные схемы, встречающиеся фактически во всех электронных устройствах. Интегральные схемы получают в результате серии этапов фотографической и химической обработки, в ходе которых схемы постепенно создают на диэлектрической подложке, такой как кремниевая пластина.
[004] Типичную полупроводниковую пластину изготавливают из сверхчистого кремния, который выращен в монокристаллические цилиндрические слитки, называемые булями, составляющими до 300 мм в диаметре. Були затем разрезают на пластины толщиной примерно 0,75 мм и полируют с получением очень гладкой плоской поверхности.
[005] Формирование схемы на полупроводниковой пластине требует многочисленных этапов, которые могут быть разбиты на две основные части: на обработку на начальной стадии процесса (front-end-of-line, FEOL) и обработку на конечной стадии
процесса (back-end-of-line, BEOL).
[006] FEOL-обработка относится к формированию схем непосредственно в кремнии. Исходную полупроводниковую пластину сначала подвергают эпитаксии, выращиванию кристаллов сверхчистого кремния на пластине, причем кристаллы воспроизводят ориентацию подложки.
[007] После эпитаксии инжиниринг поверхности на начальной стадии в основном состоит из этапов выращивания подзатворного диэлектрика, как правило, диоксида кремния (Si02), формирования рисунка затвора, формирования рисунка областей истока и стока и последующей имплантации или диффузии легирующих примесей для получения желательных комплементарных электрических свойств. В динамических запоминающих устройствах с произвольной выборкой (ДЗУПВ) в это же время также изготавливают накопительные конденсаторы, как правило, укладываемые поверх входного транзистора.
[008] Сразу после создания различных полупроводниковых приборов они должны быть соединены между собой с образованием желаемых электрических цепей, которые содержат участок BEOL процесса. BEOL подразумевает создание металлических соединительных проводов, заизолированных диэлектрическими слоями. Изоляционный материал традиционно имел вид силикатного стекла, Si02, но можно использовать и другие материалы с низкой диэлектрической постоянной.
[009] Металлические соединительные провода часто содержат алюминий. При подходе к прокладке электрических проводов, называемом субтрактивным алюминием, осаждают поверхностные пленки алюминия, формируют в них рисунок и подвергают травлению с образованием проводов. Поверх обнаженных проводов затем осаждают диэлектрический материал. Различные металлические слои соединяют между собой посредством травильных отверстий, называемых сквозными отверстиями, в изоляционном материале и осаждения вольфрама в этих отверстиях. Этот способ еще используется при изготовлении кристаллов памяти, таких как ДЗУПВ, поскольку число уровней межсоединений мало.
[010] В последнее время, поскольку число уровней
межсоединений повысилось из-за большого числа транзисторов, которые теперь должны быть соединены между собой в современном микропроцессоре, временная задержка в электропроводке считается существенным фактором, что дает толчок к замене материала электропроводки с алюминия на медь и с диоксидов кремния на новейшие материалы с низкой диэлектрической проницаемостью (low-K material). Результатом является не только повышенное быстродействие, но и сниженная стоимость, а также то, что субтрактивная алюминиевая технология заменяется так называемым процессом инкрустации (damascene processing), с исключением тем самым нескольких этапов. В процессе инкрустации диэлектрический материал осаждают в виде поверхностной пленки, которую затем подвергают формированию рисунка и травлению, оставляя отверстия или канавки. При технологии однократной инкрустации затем в отверстиях или канавках, окруженных тонкой барьерной пленкой, осаждают медь, что приводит к образованию заполненных сквозных отверстий (т.е. межсоединений) или линий проводов. В технологии двойной инкрустации как канавки, так и сквозные отверстия изготавливают перед осаждением меди, что приводит к образованию одновременно как сквозных отверстий, так и линий проводов, дополнительно снижая количество этапов обработки. Тонкая барьерная пленка, называемая медной барьерной затравкой (copper barrier seed, CBS), необходима для предотвращения диффузии меди в диэлектрик. Идеальная барьерная пленка должна быть как можно более тонкой. Поскольку наличие избыточной барьерной пленки конкурирует с имеющимся поперечным сечением медного провода, формирование самого тонкого непрерывного барьера представляет собой один из самых сильных постоянных вызовов при сегодняшней медной технологии.
[011] По мере увеличения числа уровней межсоединений для
обеспечения плоской поверхности перед последующей литографией
требуется выравнивание (планаризация) предыдущих слоев. Без
этого уровни могут стать все более изогнутыми и простираться за
пределы глубины фокуса имеющейся литографии, что препятствует
возможности формирования рисунка. ХМП (химико-механическая
планаризация) представляет собой способ обработки,
предназначенный для достижения такого выравнивания, хотя иногда еще используется сухое стравливание, если число уровней межсоединений низко.
[012] Вышеуказанный процесс, хотя он описан, в частности, применительно к изготовлению кремниевых кристаллов, является, в известной степени, характерным для большинства типов печатных схем, печатных плат, антенн, солнечных элементов, солнечных тонких пленок, полупроводников и т.п. Как можно видеть, этот процесс является субтрактивным; то есть, металл, обычно медь, осаждают неравномерно на поверхность подложки, а затем нежелательный металл, то есть, металл, который не содержится в какой-либо части конечной цепи, удаляют. Известно множество дополнительных процессов, которые решают некоторые из проблем, связанных со субтрактивным процессом, но которые порождают свои собственные проблемы, из которых одна существенная влечет прилипание наращиваемого проводящего слоя к подложке.
[013] Поэтому необходим аддитивный процесс изготовления интегральных схем, который имел бы все преимущества других аддитивных процессов, но который демонстрировал бы улучшенные свойства адгезии к подложкам. Настоящее изобретение предлагает такой аддитивный процесс.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[014] Таким образом, согласно одной своей особенности данное изобретение относится к способу формирования проводящего слоя на поверхности, содержащему:
активирование по меньшей мере участка поверхности непроводящей подложки;
приложение магнитного поля к поверхности;
осаждение координационного комплекса металла на по меньшей мере часть активированного участка поверхности; снятие магнитного поля;
воздействие на координационный комплекс металла электромагнитным излучением;
восстановление координационного комплекса металла до элементарного металла;
удаление невосстановленного координационного комплекса
металла с поверхности;
высушивание поверхности; и
осаждение проводящего материала на поверхность. [015] Согласно одной особенности данного изобретения активирование поверхности подложки содержит травление поверхности.
[016] Согласно одной особенности данного изобретения травление поверхности содержит химическое травление.
[017] Согласно одной особенности данного изобретения химическое травление содержит травление кислотой, травление основанием или окислительное травление.
[018] Согласно одной особенности данного изобретения травление поверхности содержит механическое травление.
[019] Согласно одной особенности данного изобретения травление поверхности содержит плазменное травление.
[020] Согласно одной особенности данного изобретения травление поверхности содержит лазерное травление.
[021] Согласно одной особенности данного изобретения плазменное или лазерное травление содержит травление по предварительно заданному шаблону.
[022] Согласно одной особенности данного изобретения магнитное поле обладает магнитной индукцией по меньшей мере 1000 Гс.
[023] Согласно одной особенности данного изобретения магнитное поле ортогонально поверхности.
[024] Согласно одной особенности данного изобретения осаждение координационного комплекса металла на по меньшей мере участке поверхности содержит использование маски.
[025] Согласно одной особенности данного изобретения маска содержит электронную цепь.
[026] Согласно одной особенности данного изобретения электронная цепь выбрана из группы, состоящей из аналоговой цепи, цифровой цепи, цепи смешанного сигнала и радиочастотной цепи.
[027] Особенностью данного изобретения является аналоговая цепь, изготовленная с использованием описанного здесь способа.
[028] Особенностью данного изобретения является цифровая цепь, изготовленная с использованием описанного здесь способа.
[029] Особенностью данного изобретения является цепь смешанного сигнала, изготовленная с использованием описанного здесь способа.
[030] Особенностью данного изобретения является радиочастотная цепь, изготовленная с использованием описанного здесь способа.
[031] Согласно одной особенности данного изобретения
воздействие на координационный комплекс металла
электромагнитным излучением содержит микроволновое излучение,
инфракрасное излучение, излучение видимого света,
ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение или гамма-излучение .
[032] Согласно одной особенности данного изобретения восстановление координационного комплекса металла до металла в нулевой степени окисления содержит использование сочетания металлов и/или катализаторов.
[033] Согласно одной особенности данного изобретения удаление невосстановленного координационного комплекса металла с поверхности содержит промывку поверхности растворителем.
[034] Согласно одной особенности данного изобретения высушивание поверхности содержит высушивание при окружающей температуре или высушивание при повышенной температуре.
[035] Согласно одной особенности данного изобретения высушивание поверхности при окружающей или повышенной температуре содержит использование вакуумной камеры.
[036] Согласно одной особенности данного изобретения осаждение проводящего материала на поверхность содержит электролитическое осаждение металла на участок поверхности, содержащий восстановленный координационный комплекс металла.
[037] Согласно одной особенности данного изобретения электролитическое осаждение металла на участок поверхности, содержащий восстановленный координационный комплекс металла, содержит:
приведение отрицательного вывода источника питания
постоянного тока в контакт с по меньшей мере участком поверхности, содержащим восстановленный координационный комплекс металла;
обеспечение водного раствора, содержащего соль осаждаемого металла, электрода из этого металла, погруженного в такой водный раствор, или их сочетания;
приведение положительного вывода источника питания постоянного тока в контакт с водным раствором;
приведение по меньшей мере участка поверхности, содержащего восстановленный координационный комплекс металла, в контакт с водным раствором; и
включение источника питания.
[038] Согласно одной особенности данного изобретения осаждение проводящего материала на поверхность содержит неэлектрохимическое осаждение металла на участок поверхности, содержащий восстановленный координационный комплекс металла.
[039] Согласно одной особенности данного изобретения неэлектрохимическое осаждение металла на участок поверхности, содержащий восстановленный координационный комплекс металла, содержит приведение по меньшей мере участка поверхности, содержащего координационный комплекс металла, в контакт с раствором, содержащим соль металла, комплексообразователь и восстановитель.
[040] Согласно одной особенности данного изобретения осаждение проводящего материала на поверхность содержит осаждение неметаллического проводящего вещества на участок поверхности, содержащий восстановленный координационный комплекс металла.
[041] Согласно одной особенности данного изобретения неметаллический проводящий материал осаждают на участок поверхности, содержащий восстановленный координационный комплекс металла, путем электростатической дисперсии.
[042] Согласно одной особенности данного изобретения активируют всю поверхность непроводящей подложки и осаждают координационный комплекс металла на всю поверхность.
[043] Согласно одной особенности данного изобретения
активируют всю поверхность непроводящей подложки, а координационный комплекс металла осаждают на часть активированной поверхности.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Краткое описание фигур
[044] Приведенная здесь фигура предназначена лишь для помощи в понимании настоящего изобретения и никоим образом не должна рассматриваться как ограничивающая объем данного изобретения.
[045] Фиг. 1 показывает подложку, обрабатываемую с использованием способа по данному изобретению, причем подложка расположена в магнитном поле таким образом, чтобы поле было ортогонально плоскости поверхности подложки.
Обсуждение
[046] Следует понимать, что применительно к данному описанию и прилагаемой формуле изобретения ссылка на какую-либо особенность данного изобретения, сделанная в единственном числе, включает в себя множественное и наоборот, если только однозначно не указано или из контекста не будет недвусмысленно следовать, что такое не предусмотрено.
[047] В целях настоящей работы, любой относящийся к приближенному выражению термин, такой как, без ограничений, около, примерно, приблизительно, практически, по существу и т.п., означает, что слово или фраза, модифицированные таким относящимся к приближенному выражению термином, не должны быть точно такими, как написано, а могут в некоторой степени отличаться от того, что было описано. Степень, в которой описание может варьироваться, будет зависеть от того, насколько большое изменение может быть установлено и признает ли специалист в данной области техники модифицированную версию как еще обладающую свойствами, характеристиками и способностями слова или фразы, не модифицированных относящимся к приближенному выражению термином. Как правило, но с учетом предыдущего обсуждения, приводимое в здесь численное значение, которое модифицируется словом, означающим приближенное
выражение, может отклоняться от указанного значения на ±10%, если иное не указано явным образом.
[048] В целях настоящей работы, использование термина
"предпочтительный", "предпочтительно" или "более
предпочтительно" и т.п. относится к тем предпочтениям, которые существовали во время подачи этой патентной заявки.
[049] В целях настоящей работы, термин "проводящий слой" относится к электропроводящей поверхности, например, без ограничений, к печатной схеме.
[050] В целях настоящей работы, термин "непроводящая подложка" относится к подложке, выполненной из электрически непроводящего материала, иногда называемого изолятором или диэлектриком. Такие материалы включают, без ограничений, минералы, такие как кремнезем, глинозем, окись магния, двуокись циркония и т.п., стекло и большинство пластмасс. Конкретные неограничивающие примеры включают FR4, что является обозначением общей марки армированной стекловолокном эпоксидной смолы, такой как, без ограничений, полиимид DuPont Kapton(r) PV9103 и жидкокристаллический полимер ULTRALAM(r) (Rogers Corporation, Чандлер, Аризона).
[051] В целях настоящей работы, выражение "активация поверхности непроводящей подложки" или ее участка относится к приданию поверхности большей склонности к взаимодействию с и последующему физическому или химическому связыванию с другим материалом, который размещают по поверхности подложки. В варианте воплощения данного изобретения другой материал может содержать координационный комплекс металла. В дополнение, изменение свойств поверхности также относится к приданию поверхности более рассеивающих свойств по отношению к падающему электромагнитному излучению. Изменение свойств поверхности может быть выполнено путем изменения топографии или проницаемости поверхности или сочетания того и другого. Топография поверхности может быть изменена механическими или химическими средствами, или сочетанием того и другого.
[052] Механические средства изменения свойств поверхности
подложки включают, без ограничений, простую абразивную обработку поверхности, например, с помощью наждачной бумаги или другого абразивного материала, рашпильную обработку поверхности надфилем, надрезание поверхности острым предметом, таким как, без ограничений, вставной резец, и лазерное травление. Сочетания этих и любых других способов, которые приводят к истертой поверхности, находятся в пределах объема данного изобретения.
[053] В некоторых вариантах воплощения поверхность может быть приготовлена изначально (ab initio) с использованием пресс-формы, которая включает в себя контур с истертой поверхностью, и формированием подложки с измененными свойствами поверхности путем помещения расплавленного полимера в пресс-форму. После удаления формованный объект будет иметь измененную поверхность по сравнению с объектом, формованным с использованием пресс-формы с гладкой поверхностью. Эти способы изменения свойств поверхности хорошо известны специалистам в данной области техники и не требуют дальнейшего описания.
[054] Химические средства изменения свойств поверхности подложки включают, без ограничений, травление кислотой, травление основанием, окислительное травление и плазменное травление.
[055] Травление кислотой, как следует из названия, относится к использованию сильной кислоты, такой как серная кислота, соляная кислота и азотная кислота. Смесь соляной кислоты с азотной кислотой дает царскую водку - очень сильную кислоту, которую можно использовать для изменения свойств поверхности подложки. Однако, чаще всего, поверхность, подвергаемая травлению кислотой, представляет собой стекло, а кислота, используемая для травления стекла, представляет собой плавиковую кислоту. Эта и другие технологии травления кислотой хорошо известны из уровня техники и тоже не требуют подробного разъяснения.
[056] Травление основанием является обратным травлению кислотой и подразумевает использование основного вещества для изменения топологии поверхности подложки. Многие органические
полимеры подвержены химическому растворению в основных веществах. В качестве примера, без ограничений, гидроксид калия будет реагировать со сложными полиэфирами, полиимидами и полиэпоксидами, изменяя свойства их поверхностей. Специалистам в данной области техники известны и другие материалы, пригодные для травления основанием. Все такие материалы находятся в пределах объема данного изобретения.
[057] Окислительное травление относится к изменению свойств поверхности подложки путем приведения поверхности в контакт с сильным окислителем, таким как, без ограничений, перманганат калия.
[058] Плазменное травление относится к процессу соударения поверхности подложки с высокоскоростным потоком тлеющего разряда подходящего газа. Травящие частицы могут содержать заряженные ионы или нейтральные атомы и радикалы. В ходе процесса травления элементы подвергаемого травлению материала могут химически реагировать с реакционноспособными частицами, генерируемые плазмой. В дополнение, атомы плазмообразующего вещества могут сами по себе внедряться в подложку на ее поверхности или чуть ниже ее, дополнительно изменяя свойства поверхности. Как и в случае других способов изменения свойств поверхности, плазменное травление хорошо известно из уровня техники и не требует дополнительного описания в целях данного изобретения.
[059] Лазерное травление хорошо известно из уровня техники. Вкратце, лазерный луч направляют на поверхность, которая находится в пределах фокальной плоскости лазера. Движение лазера регулируется компьютером. По мере того, как главный фокус лазера перемещается по поверхности, материал поверхности, как правило, испаряется, таким образом оставляя изображение, записываемое лазером на поверхности. Применительно к данному изобретению, лазер может быть использован для придания общего рисунка поверхности подложки, или же его можно использовать для записи на подложке реального изображения, которое следует в итоге сделать проводящим.
[060] Другое средство изменения свойств поверхности
подложки подразумевает воздействие на поверхность подложки текучей средой, которая известна своими свойствами размягчения поверхности, часто с сопутствующим набуханием поверхности. При нанесении материала покрытия на разбухшую поверхность этот материал может физически взаимодействовать на границе между ним и разбухшей поверхностью, что может сделать материал более жестко связанным с поверхностью, в частности, при высушивании покрытой подложки.
[061] В целях настоящей работы, термин "приложение магнитного поля" к поверхности подложки подразумевает помещение поверхности подложки на или вблизи источника магнитного поля. Магнитное поле может быть сгенерировано постоянным магнитом, электромагнитом или их сочетанием. Может быть использован одиночный магнит или множество магнитов. Поверхность подложки, которая находится в контакте с магнитом или вблизи него, может представлять собой поверхность, противоположную той поверхности, на которую должен быть осажден координационный комплекс металла, или же она может представлять собой поверхность, на которую должен быть осажден координационный комплекс металла. То есть, источник магнитного поля может находиться выше или ниже подложки, причем "выше" относится к активированной поверхности подложки, а "ниже" относится к поверхности, противоположной активированной поверхности. Если магнитное поле генерируется с использованием постоянного магнита, то может быть использован любой тип магнита при условии, что напряженность поля составляет по меньшей мере 1000 Гс, более предпочтительно, по меньшей мере 2000 Гс. Предпочтительным в настоящее время постоянным магнитом является неодимовый магнит. Также является предпочтительным, чтобы постоянный магнит обладал такими размерами, которые близки к размерам активированной поверхности подложки, или чтобы вся активированная поверхность подложки находилась в пределах размеров магнита. Такое выполнение показано на Фиг. 1. На Фиг. 1 подложка 10 имеет активированную поверхность 15. Постоянный магнит 2 0 установлен ниже подложки 10 и расположен таким образом, чтобы создаваемое магнитом магнитное поле было
ортогональным активированной поверхности 15, что является предпочтительной в настоящее время конфигурацией.
[062] В целях настоящей работы, потяние "парамагнитный или ферромагнитный координационный комплекс металла" следует понимать как имеющий значение, которое могло бы быть приписано этим классам комплексов металлов специалистами в данной области техники. Координационный комплекс металла должен быть ферро-или парамагнитным с тем, чтобы при его размещении на поверхности подложки на него бы воздействовало ортогональное магнитное поле. Не привязываясь к какой-либо конкретной теории, считается, что либо такой комплекс под влиянием магнитного поля будет вытягиваться в целом к источнику магнитного поля и, таким образом, глубже внедряться в поверхность подложки, либо поле может заставить лиганды комплекса выстраиваться по магнитному полю, тем самым втягивая лиганды дальше вглубь подложки. Также может возникнуть сочетание этих двух процессов. В любом случае, это приведет к более жестко связанному комплексу, чем комплекс, который мог бы быть получен без влияния магнитного поля.
[063] После того как координационный комплекс металла нанесен на поверхность подложки под влиянием приложенного магнитного поля, источник магнитного поля удаляют.
[064] Покрытую координационным комплексом металла подложку затем подвергают воздействию электромагнитного излучения для активации координационного комплекса металла по отношению к восстановителю. В целях настоящей работы, электромагнитное излучение включает в себя фактически весь спектр такового, т.е. микроволновое, инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение. Составом координационного комплекса металла можно управлять для придания ему чувствительности к конкретному диапазону электромагнитного спектра, или, по желанию, к комплексу при его размещении на подложке можно добавлять сенсибилизатор(ы) , чтобы сделать комплекс фоточувствительным или, если комплекс по своей природе фоточувствителен, чтобы его сделать таковым еще больше. В целях настоящей работы, термин "фоточувствительный" имеет свое словарное значение: чувствительный или реагирующий на свет или
другую лучистую энергию, что может включать каждый из упомянутых выше типов излучения.
[065] Воздействие излучением делает участок
координационного комплекса металла подверженным восстановлению. Восстановитель будет восстанавливать координационный комплекс металла до элементарного металла. Восстановитель может представлять собой любую металлосодержащую соль, в которой металл обладает восстановительным потенциалом, который больше, т.е., стандартно обладает более электроотрицательным восстановительным потенциалом, чем металл из координационного комплекса. Следующая табличка показывает восстановительный потенциал нескольких обычных веществ. Вещества, занимающие более высокие места в списке, способны восстанавливать те, которые находятся под ними.
Восстановитель Восстановительный потенциал (В)
-3, 04
-2,71
-2,38
-1, 66
Н2(г)+201Г
-0, 83
-0,74
-0,44
0, 00
Sn2+
+ 0, 15
Cu+
+ 0, 16
+ 0, 80
2Br~
+ 1, 07
2C1~
+ 1,36
Mn2++4H20
+ 1,49
[066] Элементарный металл, полученный в результате этапа восстановления, является, конечно, нерастворимым в большинстве растворителей. Таким образом, промывка поверхности подложки подходящим растворителем, который определяется составом исходного координационного комплекса металла, будет удалять не подвергавшийся воздействию комплекс, оставляя металл. Металл
может быть равномерно распределен по поверхности подложки, если поверхность подложки была в целом обнажена, или металл может образовывать дискретный рисунок, если поверхность подложки подергалась воздействию через маску. Маска - это просто материал, который помещают между источником электромагнитного излучения и поверхностью подложки и который включает в себя изображение, переносимое на поверхность подложки. Изображение может представлять собой негативное изображение, и в этом случае те участки поверхности подложки, которые принимают излучение, соответствуют тем участкам маски, которые прозрачны для конкретного излучения, или же изображение может представлять собой позитивное изображение, и в этом случае те участки поверхности подложки, которые принимают излучение, соответствуют тем участкам за пределами областей изображения маски.
[067] Сразу после удаления не подвергавшегося воздействию координационного комплекса металла подложку высушивают, завершая формирование металлического изображения.
[068] Металлическое изображение может быть использовано как есть, будучи покрытым другим металлом или покрытым неметаллическим проводящим материалом.
[069] Если металлическое изображение должно быть покрыто другим металлом, это может быть выполнено электролитически или неэлектролитически (неэлектрохимически). Таким образом, проводящий металлический слой формируют только на областях изображения, содержащих металлическое изображение, в результате чего образуется приподнятая проводящая поверхность.
[070] Неэлектрохимическое нанесение покрытия (также называемое осаждением методом химического восстановления) на относящиеся к металлическому изображению участки поверхности подложки может быть выполнено, без ограничений, путем приведения поверхности в контакт с раствором соли осаждаемого металла в присутствии комплексообразователя для поддержания ионов металла в растворе и для общей стабилизации раствора. Поверхность с закомплексованной солью металла в контакте с ней или по меньшей мере вблизи поверхности одновременно или
последовательно приводят в контакт с водным раствором восстановителя. Комплекс металла восстанавливается, давая элементарный металл, который прилипает к металлическому изображению, уже существующему на поверхности подложки; т.е., получается неэлектрохимически осажденный слой металла на металле.
[071] Раствор комплекса металла и восстанавливающий раствор можно одновременно распылять на снабженную рисунком подложку либо из отдельных распылительных блоков, причем распыляемые струи направляют так, чтобы они пересекались на или вблизи поверхности подложки, либо из одного распылительного блока, имеющего отдельные резервуары и отверстия распылительных наконечников, при этом два потока смешиваются по мере их выхода из распылительных наконечников и сталкиваются на поверхности подложки.
[072] Предусмотренный здесь процесс электроосаждения хорошо известен из уровня техники и не нуждается в тщательном описании. Вкратце, изображение из элементарного металла подключают к отрицательному выводу (катоду) источника питания постоянного тока, который может представлять собой просто батарею, но обычно это выпрямитель. Анод, который составляет второй металл, осаждаемый на первом металлическом изображении, подключают к положительному выводу (аноду) источника питания. Анод и катод электрически соединяют посредством раствора электролита, в который погружена и которым омывается поверхность с нанесенным металлическим изображением, как при контакте с распылом раствора.
[073] Раствор электролита содержит растворенные соли металла, соответствующего наносимому металлу, а также другие ионы, которые делают электролит проводящим.
[074] При подаче питания в систему металлический анод окисляется, давая катионы осаждаемого металла, и положительно заряженные катионы мигрируют к катоду, т.е. металлическому изображению на поверхности подложки, где они восстанавливаются до металла в состоянии нулевой валентности и осаждаются на поверхности.
[075] В одном варианте воплощения данного изобретения может быть приготовлен раствор катионов осаждаемого металла, и этот раствор может быть распылен на металлизированную конструкцию.
[076] Проводящий материал, наносимый на изображение из элементарного металла, также может содержать неметаллическое проводящее вещество, такое как, без ограничений, углерод или проводящий полимер. Такие материалы могут быть осаждены на металлическое изображение такими методами, как, без ограничений, электростатическое нанесение порошкового покрытия и электростатическое нанесение дисперсионного покрытия, которые могут быть проведены как "влажный" (из растворителя) или "сухой" процесс. Процесс может быть осуществлен путем электростатической зарядки металлического изображения с последующим приведением изображения в контакт с нано- или микроразмерными частицами, которые были электростатически заряжены зарядом, противоположным прикладываемому к металлическому изображению. В дополнение, чтобы еще больше гарантировать то, что покрытие наносится только на металлическое изображение, непроводящая подложка может быть заземлена для исключения какой-либо вероятности появления притягивающего заряда на подложке, или же подложка может быть заряжена зарядом той же полярности, что и осаждаемое вещество, вследствие чего вещество будет отталкиваться подложкой.
ПРИМЕРЫ
Пример 1
1. Полиимид DuPont Карton PV9103, в виде мелких листов, подвергали химическому травлению, используя смесь 0,1 н КОН (5,6 грамма гидроксида калия на 1 литр деионизованной (ДИ) воды) с 60%-ым по массе раствором изопропанолового спирта, в течение 2-4 минут.
2. Протравленный полиимидный лист промывали ДИ водой и сушили в течение 3 0 минут в печи при 10 0°С.
3. 10 грамм оксалата аммония и железа суспендировали в 2 5 мл ДИ воды (в темной комнате) (Раствор 1).
1.
4. 10 грамм оксалата аммония и железа смешивали с 1,0 грамма хлората калия и 2 5 мл ДИ воды (также в темной комнате)
(Раствор 2).
5. 2,3 грамма тетрахлорплатината(II) аммония смешивали с 1,7 грамма хлорида лития и 2 мл ДИ воды (Раствор 3).
6. Растворы 1, 2 и 3 перемешивали в равных количествах.
7. Протравленный полиимидный лист помещали на 2000-
гауссовый магнит, который обладал большими размерами, чем у
полиимидного листа, и смесь с Этапа б наносили тонким слоем
поверх поверхности листа (в темной комнате) губчатой щеткой.
8. Покрытый полиимидный лист сушили на воздухе в течение 3 0 минут (альтернативно, покрытый лист может быть помещен в печь при 4 0°С на примерно 5 минут или до высыхания) .
9. Поверх покрытия помещали маску с желаемым изображением отрывного язычка.
10. Накрытую маской поверхность полиимидного листа
подвергали воздействию источника ультрафиолетового излучения
ASC3 65 на полную мощность в течение не менее 3 минут.
11. Источник света удаляли, маску отделяли от поверхности
подложки и поверхность промывали в течение 5 минут ДИ водой, а
затем помещали в ванну с этилендиаминтетрауксусной кислотой
(ЭДТК) , содержащую 15 грамм ЭДТК на 1000 мл ДИ воды, на 10
минут.
12. Промытую подложку помещали в печь при 40°С на 5 минут
или до высыхания.
13. Подложку помещали в ванну, содержащую
неэлектролитическую добавку Cuposit 328 от Shipley, с 27,5% 328
(А-12,5%, L-12,5%, С-2,5%) и 72,5% ДИ, 25°С, на 5-минутные
интервалы для записи металлизации.
14. Результирующий покрытый медью полиимид промывали ДИ
водой в течение 10 минут и сушили на воздухе в течение 3 0 минут
(или же он может быть помещен в печь при 4 0°С на 5 минут или до
высыхания).
Пример 2
1. Лист жидкокристаллического полимера (ЖКП) Rogers
ULTRALAM 3000 химически протравили раствором Electro-Brits Е-prep 102, приблизительно 5 объемных % (40 грамм на литр гидроксида натрия).
2. Лист промыли статически, с последующей двухкаскадной промывкой.
3. Промытый протравленный лист затем обработали Е-нейтрализатором, а затем промыли снова.
4. Лист затем погружали в 10%-ый раствор серной кислоты на 10 секунд и промывали.
5. 10 грамм нитрата серебра растворили в 2 5 мл ДИ воды (в темной комнате).
6. 5 грамм хромата калия перемешали с 5 мл ДИ воды (в темной комнате).
7. Капли нитрата серебра добавляли к раствору хромата калия до образования красного осадка. Смесь оставили стоять на 24 часа, а затем профильтровали и разбавили до 100 мл ДИ водой (в темной комнате).
8. Лист затем помещали на 2000-гауссовый магнит, а на него губчатой щеткой нанесли тонким слоем смесь хромата серебра (в темной комнате).
9. Покрытый лист помещали в печь при 4 0°С на 10 минут или до высыхания.
10. На покрытую поверхность листа ЖКП помещали
спроектированную испытанием на отрыв маску.
11. Накрытый маской лист ЖКП затем подвергли воздействию ультрафиолетового излучения от источника ультрафиолетового излучения ASC3 65 в течение 5 минут.
12. Источник УФ-излучения удалили, лист ЖКП отделили от маски и промыли в течение 5 минут ДИ водой, а затем поместили в ванну ЭДТК (15 грамм ЭДТК на 1000 мл ДИ воды) на 10 минут.
13. Лист ЖКП затем промывали ДИ водой в течение 10 минут и положили в печь при 4 0°С на 5 минут или до высыхания.
14. Лист ЖКП затем помещали в ванну, содержащую
неэлектролитическую добавку Cuposit 328 от Shipley, с 27,5% 328
(1-12,5%, L-12,5%, С-2,5%) и 72,5% деионизованной воды при 25°С
на 5-минутные интервалы для записи металлизации.
15. Покрытый медью лист ЖКП удаляли из ванны, промывали в течение 10 минут, а затем помещали в печь при 4 0°С на 5 минут до высыхания.
Пример 3
1. Тонкий лист (толщиной 0,15 дюйма) FR4 химически
протравили 10%-ным раствором серной кислоты в течение 3 минут,
а затем 6%-ным раствором гидроксида калия.
2. Лист затем промыли ДИ водой.
3. 30 грамм цитрата аммония и железа (необработанная
форма, 7,5% аммиака, 15% железа и 77,5% гидратированной
лимонной кислоты) перемешали с 3 5 мл теплой (50°С) ДИ воды (в
темной комнате) , а затем довели до конечного объема 50 мл ДИ
водой в бутылочке янтарного цвета (в темной комнате).
4. 1,8 грамма хлорида аммония в 2 0 мл горячей (70-80°С) ДИ воды смешали при помешивании с 3 граммами хлорида палладия(II) до растворения, а затем довели до 25 мл добавлением ДИ воды.
5. Смесь профильтровали и залили в бутылку при охлаждения.
6. б капель цитрата аммония и железа добавили к 1 капле раствора хлорида палладия в мерном стакане до получения 2 0 мл раствора (в темной комнате).
7. Лист FR4 помещали на 2000-гауссовый магнит с большими размерами, чем у листа FR4, и раствор координационного комплекса тонким слоем нанесли губчатой щеткой на поверхность листа (в темной комнате).
8. Лист FR4 затем помещали в печь при 4 0°С на 10 минут или до высыхания.
9. Затем на обработанную поверхность листа FR4 помещали спроектированную испытанием на отрыв маску.
10. Накрытый маской лист FR4 затем подвергали воздействию УФ-излучения от ультрафиолетового излучателя ASC3 65 в течение б минут.
11. Источник УФ-излучения удалили, маску отделили от листа FR4, лист промыли в течение 5 минут ДИ водой, а затем поместили в ванну ЭДТК (15 грамм ЭДТК на 1000 мл ДИ воды) на 10 минут.
10.
12. Лист FR4 вынули из ванны ЭДТК, промыли ДИ водой в течение 10 минут, а затем поместили в печь при 4 0°С на 5 минут или до высыхания.
13. Лист FR4 помещали в ванну с неэлектролитической добавкой Cuposit 328 от Shipley с 27,5% 328 (А-12,5%, L-12,5%, С-2,5%) и 72,5% деионизованной воды при 25°С на 5-минутные интервалы для записи металлизации.
14. Покрытый медью лист FR4 затем промыли в течение 10 минут и положили в печь при 4 0°С на 5 минут до высыхания.
10.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ формирования проводящего слоя на поверхности, содержащий:
активирование по меньшей мере участка поверхности непроводящей подложки;
приложение магнитного поля к поверхности;
осаждение координационного комплекса металла на по меньшей мере часть активированного участка поверхности; снятие магнитного поля;
воздействие на координационный комплекс металла электромагнитным излучением;
восстановление координационного комплекса металла до элементарного металла;
удаление невосстановленного координационного комплекса металла с поверхности;
высушивание поверхности; и
осаждение проводящего материала на поверхность.
2. Способ по п.1, при этом активирование поверхности подложки содержит травление поверхности.
3. Способ по п. 2, при этом травление поверхности содержит химическое травление.
4. Способ по п.З, при этом химическое травление содержит травление кислотой, травление основанием или окислительное травление.
5. Способ по п.2, при этом травление поверхности содержит механическое травление.
6. Способ по п.2, при этом травление поверхности содержит плазменное травление.
7. Способ по п. 2, при этом травление поверхности содержит лазерное травление.
8. Способ по п.б, при этом плазменное или лазерное травление содержит травление по предварительно заданному шаблону.
9. Способ по п.1, где магнитное поле обладает магнитной индукцией по меньшей мере 1000 Гс.
10. Способ по п. 9, при этом магнитное поле ортогонально
поверхности.
11. Способ по п.1, где осаждение координационного
комплекса металла на по меньшей мере участке поверхности
содержит использование маски.
12. Способ по п.10, при этом маска содержит электронную
цепь .
13. Способ по п. 12, при этом электронная цепь выбрана из группы, состоящей из аналоговой цепи, цифровой цепи, цепи смешанного сигнала и радиочастотной цепи.
14. Аналоговая цепь, изготовленная с использованием способа по п.1.
15. Цифровая цепь, изготовленная с использованием способа по п.1.
16. Цепь смешанного сигнала, изготовленная с
использованием способа по п.1.
17. Радиочастотная цепь, изготовленная с использованием способа по п.1.
18. Способ по п.1, при этом воздействие на координационный комплекс металла электромагнитным излучением содержит микроволновое излучение, инфракрасное излучение, излучение видимого света, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение или гамма-излучение.
19. Способ по п.1, где восстановление координационного комплекса металла до металла в нулевой степени окисления содержит использование сочетания металлов и/или катализаторов.
20. Способ по п.1, при этом удаление невосстановленного координационного комплекса металла с поверхности содержит промывку поверхности растворителем.
21. Способ по п.1, при этом высушивание поверхности содержит высушивание при окружающей температуре или высушивание при повышенной температуре.
22. Способ по п.21, при этом высушивание поверхности при окружающей или повышенной температуре содержит использование вакуумной камеры.
23. Способ по п.1, при этом осаждение проводящего материала на поверхность содержит электролитическое осаждение
17.
металла на участок поверхности, содержащий восстановленный координационный комплекс металла.
24. Способ по п.23, при этом электролитическое осаждение металла на участок поверхности, содержащий восстановленный координационный комплекс металла:
приведение отрицательного вывода источника питания постоянного тока в контакт с по меньшей мере участком поверхности, содержащим восстановленный координационный комплекс металла;
обеспечение водного раствора, содержащего соль осаждаемого металла, электрода из этого металла, погруженного в такой водный раствор, или их сочетания;
приведение положительного вывода источника питания постоянного тока в контакт с водным раствором;
приведение по меньшей мере участка поверхности, содержащего восстановленный координационный комплекс металла, в контакт с водным раствором; и
включение источника питания.
25. Способ по п.1, при этом осаждение проводящего материала на поверхность содержит неэлектрохимическое осаждение металла на участок поверхности, содержащий восстановленный координационный комплекс металла.
26. Способ по п.25, при этом неэлектрохимическое осаждение металла на участок поверхности, содержащий восстановленный координационный комплекс металла, содержит приведение по меньшей мере участка поверхности, содержащего координационный комплекс металла, в контакт с раствором, содержащим соль этого металла, комплексообразователь и восстановитель.
27. Способ по п.1, при этом осаждение проводящего материала на поверхность содержит осаждение неметаллического проводящего вещества на участок поверхности, содержащий восстановленный координационный комплекс металла.
28. Способ по п.27, при этом неметаллический проводящий материал осаждают на участок поверхности, содержащий восстановленный координационный комплекс металла, путем электростатической дисперсии.
25.
29. Способ по п.1, при этом активируют всю поверхность непроводящей подложки и осаждают координационный комплекс металла на всю поверхность.
30. Способ по п.1, при этом активируют всю поверхность непроводящей подложки, а координационный комплекс металла осаждают на часть активированной поверхности.
По доверенности
1/1
513659ЕА