模具钢表面阵列微结构蚀刻工艺的实验研究

通过喷淋蚀刻实验研究了模具钢微细蚀刻加工时,工件掩膜间隙、蚀刻液喷淋压力和加工时间对蚀刻深度的影响。蚀刻深度随掩膜间隙的蚀刻尺寸、加工时间的增加而增大,随蚀刻液喷淋压力的增大呈先增大后减小趋势。这归因于掩膜间隙和蚀刻液喷淋压力的增大加快了蚀刻液的更新,使蚀刻反应充分并有利于反应杂质的排除。但是过大的喷淋压力减小了蚀刻液驻留时间,阻碍了蚀刻深度的增加。     

模具钢微细蚀刻速率的研究

目的 研究模具钢微细蚀刻中,蚀刻速率的变化规律。 方法 采用蚀刻液喷淋加工方式,对掩膜的模具钢表面进行蚀刻,考察掩膜间隙、蚀刻液喷淋压力、蚀刻液温度对蚀刻速率的影响。 结果 蚀刻速率随掩膜间隙尺寸的增大而增加,当掩膜尺寸大于 150 μm 时,蚀刻速率增长较快;较大的喷淋压力有利于蚀刻液的更新和蚀刻产物的排除,使得蚀刻反应充分,蚀刻速率较高;温度在一定范围内升高,蚀刻液活性增大,蚀刻效率提高,蚀刻速率增大。 结论 最佳工艺条件为:掩膜间隙尺寸 150 ~ 200 μm,蚀刻液喷淋压力 1 . 0 ~ 1 . 4 MPa,蚀刻液温度 35 ~ 40 ℃ 。 在此加工条件下,模具钢的蚀刻速率高,加工效率高,同时可以保证较好的蚀刻尺寸精度。     

模具钢喷淋微细蚀刻的侧蚀研究

对掩膜处理的模具钢进行喷淋微细蚀刻,观测表面微观结构,分析掩膜间隙尺寸、喷淋压力对侧蚀量的影响。实验表明,随着掩膜间隙尺寸的增大,侧蚀量增大,这是因为微结构凹坑内部蚀刻液的滞留和对O2阻碍作用,造成了不同部位蚀刻速率不同,发生侧蚀;喷淋压力增大也导致侧蚀量增加,因为较大压力下蚀刻液的侧向蚀除力大,侧向蚀除作用强,同时蚀刻液更新频率快,反应速率提高,侧蚀增大。在微细蚀刻加工中合理地选择掩膜间隙尺寸,控制加工时间和喷淋压力,可以较好地控制侧蚀,保证较高的加工尺寸精度。     

三氯化铁溶液中影响铁镍合金蚀刻速率的因素

采用浸渍蚀刻的方法,研究了影响Fex(x=56～59)Ni1-x合金箔在三氯化铁溶液中蚀刻速率的几个因素,并对蚀刻液的有效蚀刻能力及失效蚀刻液的除镍和再生进行了初步的研究.研究结果表明:氧化还原电位随蚀刻液浓度的增大而升高,氧化还原电位越高,蚀刻反应趋势越大;蚀刻速率随浓度的增加先增大,再下降,且在浓度为40%左右出现极大值;蚀刻液温度越高、pH值越小,蚀刻速率越大;除镍后的失效蚀刻液经再生后能达到新鲜蚀刻液的90%以上,基本达到再生利用的要求.     

模具钢微细蚀刻的侧蚀研究及其工艺优化

目的 研究 HNO₃ 浓度、喷淋压力、掩膜间隙、加工时间对侧蚀量的影响规律。 方法 设计正交实验,测定蚀刻后的侧蚀量,采用极差分析、方差分析法对侧蚀量进行分析,通过验证性实验进行验证。结果 侧蚀量随加工时间的延长以及喷淋压力、加工时间的增大而增大, 随 HNO₃ 浓度的增大而减小。侧蚀量最小的工艺是:HNO₃ 浓度为 1 . 8 mol / L,喷淋压力为 0 . 2 MPa,掩膜间隙为 50 μm,蚀刻时间为 2min。 结论 加工时间对侧蚀量有显著性影响,喷淋压力对侧蚀量影响较大,其次是掩膜间隙和 HNO₃ 浓度。 验证性试验证明最优工艺方案可行。     

膜电解法再生FeCl3蚀刻液的蚀刻性能研究

对某蚀刻厂的废蚀刻液通过膜电解工艺进行再生,并通过蚀刻性能条件实验研究了蚀刻时间、温度、蚀刻液浓度、蚀刻液游离酸含量等因素对蚀刻液 (新蚀刻液、在线蚀刻液、再生蚀刻液) 氧化还原电位和蚀刻速率的影响。结果表明,再生蚀刻液满足蚀刻要求,并且当蚀刻温度为50~60 ℃、蚀刻液浓度为再生蚀刻液浓度的90%、游离酸浓度为0.3 mol/L以上时,再生蚀刻液蚀刻速率最大。     

研究蚀刻液稳定性的一种方法

为了得到更好的蚀刻效果,有必要研究蚀刻液的稳定性,因而研究方法显得尤为重要。研究了3组各成分含量不同的蚀刻液的稳定性,通过原子发射光谱法测得蚀刻液中Ni2+浓度,并间接计算出腐蚀量,对比考察了根据蚀刻速率-腐蚀量的关系和蚀刻速率-时间的关系研究蚀刻液稳定性这2种方法。实验结果证明:根据蚀刻速率-腐蚀量的关系研究蚀刻液的稳定性具有可行性,且更具优越性;同时,3种蚀刻液中,1B42稳定性最好,且该蚀刻液的最大金属腐蚀量为3 g/L。     

硝酸型酸性蚀刻液蚀刻工艺的研究

研究了以硝酸为主成分的酸性蚀刻液。采用静态蚀刻的实验方法,通过测定蚀刻液对印制电路板铜箔的蚀刻速率和侧蚀量,考察了几个独立因素的影响。结合正交实验得出硝酸型酸性蚀刻液的最佳组分及工艺条件为：Cu2＋质量浓度为（140±10）g/L,硝酸浓度为（2.5±0.5）mol/L,温度为（50±5）℃。在该条件下,静态蚀刻速率可达到10μm/min,且侧蚀量小。此外,还考察了抑烟剂对蚀刻速率的影响。     

FeCl_3溶液中影响Cu蚀刻速度的因素

采用喷蚀的方法,研究了Ｃｕ在２．５ｍｏｌ／ＬＦｅＣｌ３溶液中影响蚀刻速度的几个因素。用ＸＲＤ方法分析了Ｃｕ蚀刻表面的成分,证实了蚀刻过程中ＣｕＣｌ钝化膜的形成;研究了蚀刻速度随蚀刻时间的变化规律,给出了初步的解释;同时研究了蚀刻液中不同氯化物添加剂对蚀刻速度的影响,结果表明阴离子不是影响蚀刻速度的唯一因素,不能排除阳离子的影响;同时对蚀刻液的溶铜能力及失效蚀刻液的再生进行了初步的研究。     

单晶硅化学蚀刻行为的研究

用HF+HNO.3溶液蚀刻单晶硅表面,通过扫描电镜表征其形貌和厚度变化,研究了蚀刻液浓度、蚀刻时间及温度对单晶硅化学蚀刻行为的影响.结果表明,温度对蚀刻速率的影响较大,温度升高使表面蚀刻不均匀,厚度急剧减小;硅片的厚度及表面形貌在蚀刻液浓度大于2.0 mol/L时变化较显著;室温时用1.5 mol/L HF+HNO3蚀刻15 min获得了蚀坑大小适中(10 μm～15 μm)、分布均匀的多孔状表面.     

湿法刻蚀条件对TFT中Cu电极坡度角和均一性的影响及工艺参数优化

目的 在高世代薄膜晶体管(Thin Film Transistor, TFT)产线的栅极刻蚀制程,明确大气压等离子体(Atmosphere Pressure Plasma, APP)清洗功率、清洗时间及刻蚀时间对刻蚀性能(关键尺寸偏差、均一性、坡度角)的影响规律,并获得最佳工艺条件,进而提升良率。方法 以APP清洗功率、清洗时间和刻蚀时间为影响因素,以关键尺寸偏差(CD Bias)、均一性、坡度角作为因变量,开展正交试验,明确因素影响重要性顺序;然后,对Cu电极坡度角的形成和刻蚀均一性变化进行分析;最后,采用回归分析获得刻蚀性能与刻蚀时间的函数关系式。结果 结果表明:刻蚀时间对刻蚀性能的影响最大,对APP清洁时间和功率的影 响较小。刻蚀时间延长,关键尺寸偏差(CD Bias)增加、均一性变差、坡度角变大。为改善均一性和平缓坡度角,应缩短刻蚀时间。最佳工艺组合为:刻蚀时间85 s,APP电压9 kV,APP传输速度5 400 r/min。结论 刻蚀时间延长,未被光刻胶覆盖的Cu膜层被完全刻蚀,形成台阶,该台阶使刻蚀液形成回流路径。沿着回流路径,刻蚀液浓度、温度逐渐下降,刻蚀均一性由此恶化,坡度角因此增加。采用回归分析得到的刻蚀性能与刻蚀时间的函数关系式,为预测刻蚀效果和优选刻蚀时间提供了依据。     

金刚石表面刻蚀技术研究进展

金刚石在量子信息器件、生物医药载体、生物传感器、高性能电极、化学分析传感器等诸多领域具有极大的应用价值,金刚石表面刻蚀技术是实现金刚石上述应用的关键所在。常见的刻蚀技术可根据刻蚀剂的物相分为熔盐刻蚀、气相刻蚀、固相刻蚀、气固相混合刻蚀、等离子刻蚀这五类。熔盐刻蚀是利用熔融离子化合物对金刚石表面进行刻蚀,其刻蚀机理主要是金刚石碳原子的氧化过程。气相刻蚀是利用氧气等气体与金刚石表面发生气固相反应,使金刚石中的碳原子变为一氧化碳等气态化合物进行刻蚀。气固相混合刻蚀主要是以镍、铂等金属作为催化剂,辅助氢气与金刚石发生反应生成甲烷,对金刚石进行刻蚀。固相刻蚀是金刚石合成的逆过程,主要用铁钴镍及其盐对金刚石进行催化石墨化,之后这些金属作为溶剂形成碳固溶体对金刚石进行刻蚀。等离子体刻蚀主要是用氧等离子体与金刚石发生反应,对金刚石进行刻蚀。文章着重介绍了这五种金刚石表面刻蚀技术近年来的研究进展,简要分析了这些技术的原理、特点与用途。     

Fast etching of copper in thionyl chloride/acetonitrile solutions

We report fast etching of copper (Cu) in thionyl chloride (SOCl₂)/acetonitrile (CH₃CN) solutions. The etching rate can be tuned over a wide range by varying the concentration of the etchant, and the stirring rate of the liquid. The etching rate reaches 36 mg min⁻¹ cm⁻² in 1 mol L⁻¹ SOCl₂/CH₃CN under stirring at room temperature, which is much faster than any currently used etchant for Cu. With sonication, the etching rate reaches 320 mg min⁻¹ cm⁻². The chemical reactions involved are studied by X-ray photoelectron spectroscopy and Raman spectroscopy. The fast etching may find important applications in microelectronics.     

ITO靶刻蚀时间对沉积ITO薄膜光电性能的影响

在磁控溅射过程中,通过观察在2～50 h的刻蚀时间下制备的ITO薄膜的表面形貌,研究了在磁控溅射过程中ITO靶表面的黑色凸起的形成过程,并探讨了刻蚀时间对沉积ITO薄膜的光电性能的影响。结果表明,随着刻蚀时间的增长,ITO靶材表面的In和Sn分布发生变化,导致ITO膜不均匀。薄膜的电学和光学性能因结节的形成而显著退化。而当刻蚀时间在40 h以下时,ITO薄膜的光电性能变化不大。然而,当蚀刻时间继续延长,薄膜的光电性能会迅速恶化。     

刻蚀工艺对四面体非晶碳膜生长及其性能的影响

目的研究不同等离子体刻蚀工艺对基体和四面体非晶碳膜(ta-C)的影响,并进一步考察不同电弧等离子体刻蚀时间对ta-C薄膜结构的影响。方法采用自主设计研制的45°单弯曲磁过滤阴极真空电弧镀膜设备,进行不同等离子体刻蚀以及ta-C薄膜的沉积。使用等离子体发射光谱仪表征离子种类及其密度,使用椭偏仪表征薄膜厚度,原子力显微镜表征刻蚀后的基体粗糙度,拉曼光谱仪和XPS表征薄膜结构,TEM分析薄膜的膜基界面结构。结果辉光刻蚀工艺中,作用的等离子体离子以低密度的Ar离子为主;而电弧刻蚀时,作用的等离子体离子为高密度的Ar离子和少量的C离子,并且能够在基体表面形成约15 nm的界面层,并实现非晶碳膜(a-C)的预沉积。随电弧等离子体刻蚀时间增加,ta-C薄膜的sp3含量有所降低。结论相比于辉光刻蚀,电弧刻蚀利于制备较厚的ta-C薄膜。这主要是因为电弧刻蚀时,基体表面形成良好的界面混合层,并预沉积了非晶碳膜,形成a-C/ta-C的梯度结构,有助于增强膜基结合力。     

Etching mechanisms during plasma jet machining of silicon carbide

The material removal of the C- and Si-face of 4H-SiC using a 13.56 MHz RF excited plasma jet source at atmospheric pressure using helium as feed gas and CF₄ as reactive gas has been investigated. Additionally O₂ is provided together with the peripherally injected N₂ shielding gas and it is shown that a decrease of the etching rate with an increase of the O₂ gas flow occurs.Furthermore, etching experiments under sample heating have been carried out for different [CF₄]/[O₂] mixtures to obtain the activation energy of fluorine and oxygen with the surface. A minimum in the etching rate at a temperature of approximately 150 °C has been found. Therefore XPS and SEM analyses have been carried out for surfaces etched at sample temperatures of 25 °C, 150 °C and 400 °C showing an elevated fraction of silicon oxides and film thickness at 150 °C.