Спосіб формування провідного рисунка на непровідній поверхні

Реферат: Цей винахід стосується способу формування опуклого провідного рисунка на непровідній або діелектричній поверхні, де згаданий спосіб включає розміщення координаційного комплексу металу на поверхні підкладки, піддавання вказаної поверхні дії електромагнітного випромінювання, відновлення експонованого комплексу, видалення неекспонованого комплексу металу із зберіганням рисунку з одноелементного металу, сушіння поверхні з подальшим покриттям одержаного рисунку з одноелементного металу матеріалом з високою провідністю. UA 112453 C2 (12) UA 112453 C2 UA 112453 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Перехресні посилання на споріднені заявки [001] Ця заявка пов'язана з і претендує на пріоритет (1) попередньої заявки на патент США №61/525,662, поданої на ім'я William Wismann 19 серпня 2011 року, (2) попередньої патентної заявки №61/568,736, поданої на ім'я William Wismann 9 грудня 2011 року, і (3) є продовженням заявки на патент США №13/403,797, поданої на ім'я William Wismann 23 лютого 2012 року, всі з яких у повному обсязі включені до цього документу шляхом посилання. Галузь техніки [002] Цей винахід стосується галузі виробництва електронних пристроїв. Передумови створення винаходу [003] Провідні рисунки на непровідних або діелектричних поверхнях є широко розповсюдженими у сучасному технологічному світі. Мабуть, найбільш широковідомим прикладом таких провідних рисунків є інтегральні схеми, присутні практично у всіх електронних пристроях. Ентегральні схеми одержують в результаті виконання послідовності фотографічних і хімічних операцій технологічного процесу, із застосуванням яких ці схеми поступово створюються на діелектричній підкладці, такій як кремнієва пластина, для виготовлення інтегральних схем. [004] Типову пластину для виготовлення інтегральних схем виготовляють з надзвичайно чистого кремнію, який вирощують у вигляді монокристалічних циліндричних зливків, які називаються булями, діаметром до 300 мм. Потім ці булі розрізають на пластини завтовшки приблизно 0,75 мм, і полірують до одержання дуже гладкої плоскої поверхні. [005] Процес формування схеми на пластині для виготовлення інтегральних схем складається з численних операцій, які можуть бути поділені на дві основні частини: початкова обробка пластини для виготовлення інтегральних схем (FEOL) і завершувальна обробка пластини для виготовлення інтегральних схем (BEOL). [006] FEOL стосується формування схем безпосередньо в кремнії. Необроблену пластину для виготовлення інтегральних схем спочатку піддають епітаксії, зростанню кристалів надчистого кремнію на пластині для виготовлення інтегральних схем, де кристали наслідують орієнтацію підкладки. [007] Після епітаксії, початкова обробка пластин для виготовлення інтегральних схем як правило складається зі стадій росту діелектрика затвора, традиційно діоксиду кремнію (SiО 2), формування рисунку затвора, формування рисунку витокової і стокової ділянок, і подальшої імплантації або дифузії легувальних домішок для одержання бажаних доповнювальних електричних властивостей. У пристроях з використанням динамічної пам'яті з довільним доступом (DRAM) наразі також виготовляють запам'ятовувальні конденсатори, які, як правило, розміщують над транзистором доступу. [008] Після завершення виготовлення різних напівпровідникових пристроїв, вони мають бути з'єднані між собою для утворення бажаних електричних схем, і цей процес становить собою завершувальну обробку (BEOL). BEOL включає створення металевих з'єднувальних проводів, які ізольовані діелектричними шарами. Традиційним ізоляційним матеріалом є силікатне скло, SiO2, але можуть використовуватись також інші матеріали з низькою діелектричною проникністю. [009] Металеві з'єднувальні проводи часто містять алюміній. За одним із способів формування проводників з так званого "субтрактивного алюмінію", осаджують поверхневі плівки алюмінію, на які наносять рисунок з подальшим видаленням поверхневого шару і одержанням провідників. Після цього на оголені провідники осаджують діелектричний матеріал. Різні металеві шари з'єднують між собою травленням в ізоляційному матеріалі отворів, званих міжшаровими перехідними отворами, і осадженням вольфраму у цих отворах. Цей спосіб все ще використовують при виготовленні чипів, наприклад, DRAM, оскільки кількість взаємозв'язуваних рівнів є невеликою. [010] Пізніше, оскільки кількість взаємозв'язуваних рівнів зросла через велику кількість транзисторів, які тепер повинні з'єднуватись між собою в сучасному мікропроцесорі, стали значними затрати часу при монтажі, що спричинило заміну алюмінію як монтажного матеріалу на мідь, і діоксиду кремнію на новий матеріал з низьким K. Результатом цього стало не лише підвищення продуктивності, але також зменшення витрат, оскільки заміна технології "субтрактивного алюмінію" на дамаську технологію призвела до ліквідації декількох стадій. При обробці за дамаською технологією діелектричний матеріал осаджують у вигляді поверхневої плівки, на яку у подальшому наносять рисунок і яку піддають видаленню поверхневого шару з одержанням отворів або канавок. За одноетапною дамаською технологією потім у згадані отвори або канавки, оточені тонкою бар'єрною плівкою, осаджують мідь з одержанням заповнених наскрізних межшарових перехідних отворів або провідних ліній. За подвійною 1 UA 112453 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 дамаською технологією як канавки, так і межшарові перехідні отвори виготовляють до осадження міді, унаслідок чого утворення межшарових перехідних отворів і провідних ліній відбувається одночасно, що додатково скорочує кількість етапів обробки. Тонка бар'єрна плівка, яку називають мідним бар'єрним шаром-затравкою (CBS), необхідна для запобігання дифузії міді в діелектрик. Едеальна бар'єрна плівка є якомога тоншою. Оскільки наявність надлишкового перетину бар'єрної плівки спричинює її конкуренцію з доступним перетином мідного провідника, формування найтоншого суцільного бар'єру представляє собою наразі одну з найбільших сучасних проблем в технологіях із застосуванням мідного покриття. [011] При збільшенні кількості взаємосполучуваних рівнів виникає необхідність планаризації попередніх шарів для забезпечення плоскої поверхні перед подальшою літографічною обробкою. Без цієї обробки рівні стають все більш викривленими і виходять за межі глибини фокуса доступної літографічної обробки, що впливає на можливість формування рисунку. CMP (хіміко-механічна планаризація) являє собою спосіб обробки для досягнення такої планаризації, хоча сухе видалення поверхневого шару підкладки все ще іноді використовується у разі невеликої кількості взаємозв'язуваних рівнів. [012] Згаданий вище процес, хоча і описаний у конкретному зв'язку з виготовленням кремнієвих чипів, є досить придатним для більшості типів друкованих схем, друкованих плат, антен, сонячних елементів, тонких фотоелектричних плівок, напівпровідників тощо. Як видно, цей процес є субтрактивним, тобто метал, як правило, мідь, рівномірно осаджують на поверхні підкладки, після чого небажаний метал, тобто метал, який не становить якусь частину цільової схеми, видаляється. Відомою є певна кількість адитивних процесів, які вирішують деякі з проблем, пов'язаних з субтрактивним процесом, але які породжують свої проблеми, де однією зі значних з-посеред них є щільне з'єднання нанесеного провідного шару з підкладкою. [013] Існує потреба у адитивному процесі для виготовлення інтегральних схем, який має всі переваги інших адитивних процесів, але який демонструє покращені адгезивні властивості щільного з'єднання. Цим винаходом запропонований такий адитивний процес. Суть винаходу [014] Таким чином, за одним з аспектів цей винахід стосується способу формування провідного шару на поверхні, який включає: активацію принаймні частини непровідної поверхні підкладки; накладання магнітного поля на згадану поверхню; нанесення координаційного комплексу металу на принаймні частину активованої ділянки поверхні; усування згаданого магнітного поля; піддавання згаданого координаційного комплексу металу електромагнітному випромінюванню; відновлення цього координаційного комплексу металу до одноелементного металу; видалення невідновленого координаційного комплексу металу зі згаданої поверхні; сушіння поверхні; і осадження провідного матеріалу на поверхню. [015] У одному з аспектів цього винаходу активація поверхні підкладки являє собою видалення поверхневого шару згаданої поверхні. [016] У одному з аспектів цього винаходу видалення поверхневого шару згаданої поверхні являє собою хімічне видалення поверхневого шару. [0017] У одному з аспектів цього винаходу хімічне видалення поверхневого шару являє собою травлення у кислоті, травлення у основі або окиснювальне травлення. [018] У одному з аспектів цього винаходу видалення поверхневого шару згаданої поверхні являє собою механічне видалення поверхневого шару. [019] У одному з аспектів цього винаходу видалення поверхневого шару поверхні являє собою плазмове видалення поверхневого шару. [020] У одному з аспектів цього винаходу видалення поверхневого шару поверхні являє собою лазерне видалення поверхневого шару. [021] У одному з аспектів цього винаходу плазмове або лазерне видалення поверхневого шару являє собою видалення поверхневого шару за заздалегідь визначеним рисунком. [022] У одному з аспектів цього винаходу магнітне поле має магнітну індукцію щонайменше 1000 Гаус (0,1 Тл). [023] У одному з аспектів цього винаходу магнітне поле є ортогональним до згаданої поверхні. [024] У одному з аспектів цього винаходу осадження координаційного комплексу металу на принаймні частині згаданої поверхні включає використання маски. 2 UA 112453 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [025] У одному з аспектів цього винаходу маска включає в себе електронну схему. [026] У одному з аспектів цього винаходу електронну схему вибирають з групи, яку складають аналогова схема, цифрова схема, схема зі змішаним типом сигналів і РЧ схема. [027] Одним з аспектів цього винаходу є аналогова схема, виготовлена із застосуванням методу, охарактеризованого в цьому описі. [028] Одним з аспектів цього винаходу є цифрова схема, виготовлена із застосуванням методу, охарактеризованого в цьому описі. [029] Одним з аспектів цього винаходу є схема зі змішаним типом сигналів, виготовлена із застосуванням методу, охарактеризованого в цьому описі. [030] Одним з аспектів цього винаходу є РЧ схема, виготовлена з використанням методу, охарактеризованого в цьому описі. [031] У одному з аспектів цього винаходу піддавання координаційного комплексу металу електромагнітному випромінюванню включає мікрохвильове випромінювання, інфрачервоне випромінювання, випромінювання у видимій частині спектру, ультрафіолетове випромінювання, рентгенівське випромінювання або гамма-випромінювання. [032] У одному з аспектів цього винаходу відновлення координаційного комплексу металу до стану нульового ступеня окиснення металу включає використання комбінації металів та/або каталізаторів. [033] У одному з аспектів цього винаходу видалення невідновленого координаційного комплексу металу зі згаданої поверхні включає промивання згаданої поверхні розчинником. [0034] У одному з аспектів цього винаходу сушіння згаданої поверхні включає сушіння при температурі навколишнього середовища або сушіння при підвищеній температурі. [035] У одному з аспектів цього винаходу сушіння згаданої поверхні при температурі навколишнього середовища або підвищеній температурі включає застосування вакуумної камери. [036] У одному з аспектів цього винаходу осадження провідного матеріалу на згадану поверхню являє собою електролітичне осадження металу на частину цієї поверхні, яка включає в себе відновлений координаційний комплекс металу. [037] У одному з аспектів цього винаходу електролітичне осадження металу на частину згаданої поверхні, яка включає в себе відновлений координаційний комплекс металу, включає: контактування негативного виводу джерела живлення постійного струму з принаймні частиною згаданої поверхні, яка включає в себе відновлений координаційний комплекс металу; надання або водного розчину, який містить сіль згаданого металу, призначеного для осадження, або електроду, виготовленого з зі згаданого металу, та зануреного у водний розчин, або їх комбінації; контактування позитивного виводу джерела живлення постійного струму з водним розчином; контактування з водним розчином принаймні згаданої частини згаданої поверхні, яка включає в себе згаданий відновлений координаційний комплекс металу; і вмикання джерела живлення. [038] У одному з аспектів цього винаходу осадження провідного матеріалу на згаданій поверхні являє собою хімічне осадження металу на частині згаданої поверхні, яка включає в себе згаданий відновлений координаційний комплекс металу. [039] У одному з аспектів цього винаходу хімічне осадження металу на частині згаданої поверхні, яка включає в себе відновлений координаційний комплекс металу, являє собою контактування принаймні частини згаданої поверхні, яка включає в себе координаційний комплекс металу, з розчином, який містить сіль металу, комплексоутворювач і відновник. [040] У одному з аспектів цього винаходу осадження провідного матеріалу на поверхні являє собою осадження неметалевої провідної речовини на частині поверхні, яка включає в себе згаданий відновлений координаційний комплекс металу. [041] У одному з аспектів цього винаходу неметалевий провідний матеріал осаджують на згаданій частині поверхні, яка включає в себе згаданий відновлений координаційний комплекс металу, із застосуванням електростатичної дисперсії. [042] У одному з аспектів цього винаходу активують всю непровідну поверхню підкладки, і координаційний комплекс металу осаджують на цій всій поверхні. [043] У одному з аспектів цього винаходу активують всю непровідну поверхню підкладки, і координаційний комплекс металу осаджують на певній частині активованої поверхні. Докладний опис Короткий опис фігур [044] Фігура цього опису призначена тільки для надання допомоги в розумінні цього винаходу, і не є призначеною, а також не повинна розглядатись як така, що будь-яким чином 3 UA 112453 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 обмежує обсяг цього винаходу. [045] На Фіг. 1 показана підкладка, призначена для обробки із застосуванням способу за цим винаходом, де згадана підкладка розташована в магнітному полі так, що це поле є ортогональним до площині поверхні підкладки. Обговорення [046] Зрозуміло, що у цьому описі і прикладеній формулі цього винаходу посилання на будьякий аспект цього винаходу, зроблене в однині, охоплює й множину, і навпаки, якщо зворотне прямо не вказується або однозначно не витікає з контексту. [047] У значенні, вживаному у цьому описі, термін будь-якої апроксимації, наприклад, без обмеження, близько, приблизно, по суті тощо, означає, що слово або словосполучення, яке визначається вказаним терміном апроксимації, не має бути точно таким, як написано, але може певною мірою відрізнятися від опису. Ступінь, до якого опис може змінюватись, залежатиме від того, наскільки велика зміна може бути введена, і фахівцеві у цій галузі є зрозумілим, що змінена версія все ще має властивості, особливості та характеристики терміна або словосполучення, не зміненого вказаним терміном апроксимації. Загалом, але приймаючи до уваги попереднє обговорення, числове значення у цьому документі, яке визначається терміном апроксимації, може відрізнятися від вказаного значення на ±10 %, якщо явно не вказано інше. [048] У значенні, вживаному у цьому описі, використання виразів "переважний", "переважно" або "більш переважно" тощо, відноситься до переваг, які існували на момент подання цієї заявки. [049] У значенні, вживаному у цьому описі, термін "провідний шар" означає електропровідну поверхню, наприклад, без обмеження, друковану схему. [050] У значенні, вживаному у цьому описі, термін "непровідна підкладка" означає підкладку, виготовлену з електрично непровідного матеріалу, який іноді називають ізолятором або діелектриком. Такі матеріали охоплюють, але без обмеження ними, мінерали, такі як діоксид кремнію, оксид алюмінію, оксид магнію, діоксид цирконію тощо, скло і більшість пластмас. Конкретні необмежувальні приклади включають FR4, який є загальним позначенням армованої скловолокном епоксидної смоли, наприклад, без обмеження, полііміду DuPont Kapton PV9103 та рідкокристалічного полімеру Ultralam  (компанія Rogers Corporation, Chandler, AZ, США). [051] У значенні, вживаному у цьому описі, словосполучення "активувати непровідну поверхню підкладки" або її частину, означає надання поверхні більшої схильності до взаємодії з іншим матеріалом, який розташований на поверхні підкладки, і подальшого фізичного або хімічного зв'язування з ним. В одному з варіантів здійснення цього винаходу згаданий інший матеріал може містити координаційний комплекс металу. Крім того, зміна властивостей поверхні також означає переведення поверхні у стан, в якому вона є більш диффузійно чутливою до електромагнітного випромінювання, дії якого вона піддається. Зміна властивостей поверхні може бути досягнута шляхом зміни геометричної форми поверхні або проникності поверхні чи поєднання того й іншого. Геометрична форма поверхні може бути змінена за допомогою механічних або хімічних засобів чи комбінації того й іншого. [052] Механічні засоби зміни властивостей поверхні підкладки включають, без обмеження, просте шліфування поверхні, наприклад, наждачним папером або іншим абразивним матеріалом, обпилювання напилком, очищення поверхні гострим предметом, наприклад, без обмеження, вставним різцем, і лазерне видалення поверхневого шару. Комбінації цих та будьяких інших методів, результатом застосування яких є одержання шліфованої поверхні, знаходяться в межах обсягу цього винаходу. [053] В деяких варіантах здійснення цього винаходу поверхня може бути підготовлена ab initio з використанням ливарної форми, яка має шліфований контур поверхні, і формуванням підкладки із зміненими властивостями поверхні шляхом заповнення цієї форми розплавленим полімером. При видаленні відлитий об'єкт буде мати змінену поверхню в порівнянні з об'єктом, відлитим з використанням прес-форми з гладкою поверхнею. Ці способи зміни властивості поверхні добре відомі фахівцям в цій галузі і не потребують додаткового опису. [054] До хімічних засобів зміни властивостей поверхні підкладки належать, без обмеження, травлення у кислоті, травлення у основі, окиснювальне травлення і плазмове видалення поверхневого шару. [055] Травлення у кислоті, як випливає з назви, означає використання сильної кислоти, наприклад, сірчаної кислоти, хлористоводневої кислоти і азотної кислоти. Суміш хлористоводневої кислоти з азотною кислотою дає aqua regia (царська горілка), надзвичайно сильну кислоту, яка може бути використана для зміни властивостей поверхні підкладки. Найбільш часто поверхнею, призначеною для травлення кислотою, є скло, і кислотою, яка використовується для травлення скла, є фтористоводнева кислота. Ця технологія та інші 4 UA 112453 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 технології травлення у кислоті добре відомі в цій галузі і також не потребують докладного пояснення. [056] Травлення у основі являє собою процес, протилежний травленню у кислоті, і включає використання основної речовини для зміни геометричної форми поверхні підкладки. Багато органічних полімерів є сприйнятливими до хімічного розчинення основними речовинами. Наприклад, без обмеження, гідроксид калію реагує зі складними поліефірами, поліімідами і поліепоксидами зі зміною їх поверхневих властивостей. Енші матеріали, сприйнятливі до травлення у основі, відомі фахівцям в цій галузі. Всі такі матеріали знаходяться в межах обсягу цього винаходу. [057] Окиснювальне травлення означає зміну поверхневих властивостей підкладки шляхом контактування поверхні з сильним окисником, наприклад, без обмеження, перманганатом калію. [058] Плазмове видалення поверхневого шару означає процес піддавання поверхні підкладки дії високошвидкісного потоку тліючого розряду відповідного газу. Видалення поверхневого шару різних типів може охоплювати заряджені іони або нейтральні атоми і радикали. У процесі видалення поверхневого шару елементи матеріалу, який зазнає видалення поверхневого шару, можуть хімічно реагувати з активними вільними радикалами, утворюваними плазмою. Крім того, атоми плазмотвірної речовини можуть занурюватись у поверхню або розміщуватись безпосередньо під поверхневим шаром підкладки з додатковою зміною властивостей поверхні. Як і в інших способах зміни властивостей поверхні, плазмове видалення поверхневого шару є добре відомим в цій галузі і не вимагає додаткового опису для цілей цього винаходу. [059] Лазерне видалення поверхневого шару є добре відомим в цій галузі. Стисло, лазерний промінь спрямовується на поверхню, яка знаходиться у фокальній площині лазера. Рух лазера контролюється за допомогою комп'ютера. При переміщенні фокальної точки лазера по поверхні, матеріал поверхні загалом випаровується, в результаті чого на поверхні залишається рисунок, утворений лазером. У цьому винаході лазер може бути використаний для нанесення всього рисунку на поверхню підкладки, або ж він може бути використаний для створення реального рисунку, який, зрештою, відображають провідним матеріалом на підкладці. [060] У іншому засобі зміни властивостей поверхні підкладки застосовують піддавання поверхні підкладки дії рідини, яка є відомою як така, що пом'якшує поверхню, часто із супутнім розбуханням поверхні. Коли матеріал покриття наносять на розбухлу поверхню, згаданий матеріал може фізично взаємодіяти на межі між ним і розбухлою поверхнею, в результаті чого згаданий матеріал може більш щільно зв'язатись з поверхнею, зокрема, у випадку, коли підкладку з нанесеним покриттям висушують. [061] У значенні, вживаному у цьому описі, словосполучення "застосування магнітного поля" до поверхні підкладки охоплює розміщення поверхні підкладки або на джерелі магнітного поля, або поблизу джерела магнітного поля. Магнітне поле може бути утворене постійним магнітом, електромагнітом або їх комбінацією. Може(-уть) бути використаний(-і) один магніт або множина магнітів. Поверхня підкладки, яка контактує з магнітом або розташована поблизу магніту, може являти собою поверхню, протилежну до тієї поверхні, на яку має бути нанесений координаційний комплекс металу, або вона може являти собою поверхню, на яку має бути нанесений координаційний комплекс металу. Тобто, джерело магнітного поля може бути вище або нижче підкладки, причому "вище" стосується активованої поверхні підкладки, а "нижче" стосується поверхні, яка є протилежною активованій поверхні. Якщо магнітне поле утворюють з використанням постійного магніту, то може бути використаний магніт будь-якого типу за умови, що напруженість поля становить щонайменше 1000 Гаус (0,1 Тл), за варіантом, якому віддають більшу перевагу, щонайменше 2000 Гаус (0,2 Тл). Постійним магнітом, якому наразі віддають перевагу, є неодимовий магніт. За варіантом, якому також віддають перевагу, постійний магніт має такі розміри, у межі яких входить майже або вся активована поверхня підкладки. Таке розташування показано на Фіг. 1. На Фіг. 1, підкладка 10 має активовану поверхню 15. Постійний магніт 20 розташований нижче підкладки 10 і розміщений таким чином, що магнітне поле, утворюване згаданим магнітом, є ортогональним до активованої поверхні 15, що, наразі, являє собою взаємне розташування частин, якому віддають перевагу. [062] Словосполучення "парамагнітний або феромагнітний координаційний комплекс металу", яке вжито у цьому описі, розуміють як таке, що має значення, яке приписується комплексам металів цих класів фахівцями в цій галузі. Координаційні комплекси металів мають бути феро- або парамагнітними для того, щоб, коли вони розташовані на поверхні підкладки, вони піддавались впливу ортогонального магнітного поля. Без дотримування будь-якої конкретної теорії вважають, що комплекс під впливом магнітного поля буде притягатись in toto у напрямку джерела магнітного поля, і тим самим глибше проникати в поверхню підкладки, або 5 UA 112453 C2 5 10 15 20 25 поле може змушувати ліганди комплексу розташовуватися співвісно з магнітним полем, і витягують тим самим ліганди далі в підкладку. Може також відбуватись поєднання цих двох процесів. Результатом, у будь-якому випадку, буде одержання більш щільно пов'язаного комплексу, порівняно з тим, який міг би бути одержаний без впливу магнітного поля. [063] Після завершення нанесення координаційного комплексу металу на поверхню підкладки із застосуванням прикладеного магнітного поля, джерело магнітного поля видаляється. [064] Після цього підкладку, покриту координаційним комплексом металу, піддають дії електромагнітного випромінювання для активування координаційного комплексу металу до відновника. У значенні, вживаному у цьому описі, термін "електромагнітне випромінювання" охоплює практично весь спектр випромінювання, тобто мікрохвильове, інфрачервоне, видиме, ультрафіолетове, рентгенівське і гамма-випромінювання. Склад координаційного комплексу металу може бути змінений, щоб зробити його чутливим до певного конкретного діапазону електромагнітного спектра або, при бажанні, до цього комплексу, у випадку його розміщення на підкладці, може(-уть) бути доданий(-і) сенсибілізатор(-и), щоб зробити комплекс фоточутливим, або, якщо комплекс є невід'ємно фоточутливим, щоб ще більше підвищити рівень його світлочутливості. Термін "фоточутливий", вжитий у цьому описі, має словникове визначення: чутливий або такий, що реагує, на світло або іншу променеву енергію, яка включатиме випромінювання кожного вищезгаданого типу. [065] Під дією опромінення частина координаційного комплексу металу стає сприйнятливою до відновлення. Відновлювач відновлює координаційний комплекс металу до одноелементного металу. Відновлювачем може бути будь-яка металовмісна сіль, де вказаний метал має відновлювальний потенціал, який є більшим, тобто зазвичай має більш негативний відновлювальний потенціал, аніж метал координаційного комплексу. Наведена нижче таблиця показує відновлювальний потенціал низки звичайних речовин. Речовини, розміщені вище в списку, здатні відновлювати речовини, розміщені нижче. Відновник Li Na Mg Al H2(газ) + 2OH Cr Fe H2 2+ Sn + Cu Ag 2Br 2Cl 2+ Mn + 4H2O 30 35 40 Відновлювальний потенціал (V) -3,04 -2,71 -2,38 -1,66 -0,83 -0,74 -0,44 0,00 +0,15 +0,16 +0,80 +1,07 +1,36 +1,49 [066] Одноелементний метал, одержаний на стадії відновлення, є, зазвичай, нерозчинним в більшості розчинників. Таким чином, промивання поверхні підкладки відповідним розчинником, який визначається за складом вихідного координаційного комплексу металу, видалить неекспонований комплекс, залишивши метал. Метал може бути рівномірно розподіленим по поверхні підкладки, якщо поверхня підкладки була експонована в цілому або метал може утворювати дискретний рисунок, якщо поверхня підкладки була експонована через маску. Маска являє собою просто матеріал, який розміщується між джерелом електромагнітного випромінювання і поверхнею підкладки та який включає рисунок, який має бути перенесений на поверхню підкладки. Згаданий рисунок може бути негативним, і в цьому випадку ділянки поверхні підкладки, які одержують випромінювання, відповідають тим ділянкам маски, які є прозорими для конкретного випромінювання, або ж рисунок може бути позитивним, і в цьому випадку ділянки поверхні підкладки, які одержують випромінювання, відповідають тим ділянкам, які знаходяться поза ділянками рисунку маски. [067] Після видалення неекспонованого координаційного комплексу металу, підкладку висушують для завершення формування металевого рисунку. [068] Металевий рисунок може бути застосований "як є", може бути покритий іншим металом 6 UA 112453 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 або неметалевим провідним матеріалом. [069] Якщо металевий рисунок має бути покритий іншим металом, це може бути здійснено електролітичним або хімічним шляхом. Отже провідний шар металу формується лише на ділянках рисунку, які містять металевий рисунок, в результаті чого утворюється опукла провідна поверхня. [070] Нанесення покриття хімічним шляхом на ділянки металевого рисунку поверхні підкладки може бути здійснено, без обмеження, шляхом контактування згаданої поверхні з розчином солі металу, призначеного для осадження, у присутності комплексотвірного агента для утримання іонів металу в розчині і стабілізації розчину в цілому. Поверхня з комплексною сіллю металу, яка контактує з нею або яка знаходиться щонайменше поблизу згаданої поверхні, одночасно або послідовно контактують з водним розчином відновника. Комплекс металу відновлюється до одержання одноелементного металу, який пристає до металевого рисунку, який вже знаходиться на поверхні підкладки; тобто утворюється шар металу, осаджений хімічним шляхом на метал. [071] Розчин комплексу металу і відновлювальний розчин можуть бути одночасно розпилені на підкладку з рисунком з окремих розпилювальних пристроїв, причому розпилювані струмені спрямовуються таким чином, щоб вони перетинались на поверхні підкладки або поблизу від поверхні підкладки, або з одного розпилювального пристрою, який має окремі резервуари і отвори у наконечнику розпилювача, причому два струмені змішуються на виході з наконечника розпилювача і опиняються на поверхні підкладки. [072] Спосіб електроосадження, передбачуваний цим документом, є добре відомим в цій галузі і не потребує докладного опису. Коротше кажучи, рисунок з одноелементного металу підключають до негативного виводу (катоду) джерела живлення постійного струму, яке може просто бути акумуляторною батареєю, але, частіше, воно являє собою випрямляч. Анод, який являє собою другий метал, призначений для осадження на перший металевий рисунок, підключають до позитивного виводу (аноду) джерела живлення. Анод і катод електрично з'єднані за допомогою розчину електроліту, в який поверхня з металевим рисунком занурена або яким поверхня з металевим рисунком омивається, наприклад, шляхом контактування з розпилюваним розчином електроліту. [073] Розчин електроліту містить розчинені солі металів, призначених для нанесення покриття, а також інші іони, які роблять електроліт провідним матеріалом. [074] При подачі живлення до системи, металевий анод окиснюється з утворенням катіонів металу, призначеного для осадження, і позитивно заряджені катіони мігрують до катоду, тобто, до металевого рисунку на поверхні підкладки, де вони відновлюються до металу з нульовою валентністю і осаджуються на поверхню. [075] У одному з варіантів здійснення цього винаходу може бути приготовлений розчин катіонів металу, призначеного для осадження, і цей розчин може бути розпилений на металізовану конструкцію. [076] Провідний матеріал, призначений для нанесення на рисунок з одноелементного металу, може також містити неметалеву провідну речовину, наприклад, без обмеження, вуглець або провідний полімер. Такі матеріали можуть бути нанесені на металевий рисунок із застосуванням таких технологічних процесів як, без обмеження, нанесення порошкового покриття в електростатичному полі або нанесення покриття з дисперсного матеріалу в електростатичному полі, які можуть здійснюватись вологим (з розчинника) або сухим способом. Згаданий процес може здійснюватись шляхом електростатичного зарядження металевого рисунку з подальшим контактуванням цього рисунку з нано- або мікрочастинками, які були електростатично заряджені зарядом, протилежним заряду згаданого металевого рисунка. Крім того, для подальшого забезпечення нанесення покриття лише на металевий рисунок, непровідна підкладка може бути заземлена для усунення будь-якої можливості появи притягувального заряду на підкладці або підкладка може бути заряджена зарядом такої ж самої полярності, що і речовина,призначена для осадчження, завдяки чому вказана речовина відштовхується підкладкою. Приклади Приклад 1 1. Поліімід DuPont Kapton PV9103 у вигляді невеликих листів піддають хімічному травленню з використанням суміші 0,1н розчину КОН (5,6 г гідроксиду калію на 1 л деіонізованої води (DI)) з 60 % (мас.) розчином ізопропілового спирту, протягом 2-4 хв. 2. Травлений поліімідний лист промивають деіонізованою водою, і сушать протягом 30 хв в печі при температурі 100С. 3. 10 г оксалату заліза-амонію суспендують в 25 мл деіонізованої води (у темній кімнаті) 7 UA 112453 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 (Розчин 1). 4. 10 г оксалату заліза-амонію змішують з 1,0 г хлорату калію і 25 мл деіонізованої води (також в темній кімнаті) (Розчин 2). 5. 2,3 г тетрахлороплатинату(II) амонію змішують з 1,7 г хлориду літію та 2 мл деіонізованої води (Розчин 3). 6. Розчини 1, 2 і 3 змішують в рівних кількостях. 7. Травлений поліімідний лист поміщають на магніт (2000 Гаус (0,2 Тл)), розміри якого є більшими за розміри поліімідного листа, і суміш Стадії 6 наносять тонким шаром на поверхню листа (у темній кімнаті) за допомогою губчастої щітки. 8. Покритий поліімідний лист сушать на повітрі протягом 30 хв (за альтернативним варіантом, покритий лист може бути поміщений в піч при температурі 40С на приблизно 5 хв або до висихання). 9. Маску з відривними язичками, яка містить бажаний рисунок, розміщають на верхній частині покриття. 10. Масковану поверхню поліімідного листа освітлюють за допомогою джерела ASC365 ультрафіолетового світла при повній потужності протягом не менш ніж 3 хв. 11. Джерело світла видаляють, маску відокремлюють від поверхні підкладки, а поверхню протягом 5 хв промивають деіонізованою водою, після чого поміщають в ванну з розчином етилендіамінтетраоцтової кислоти (EDTA) (15 г EDTA на 1000 мл деіонізованої води) на 10 хв. 12. Промиту підкладку поміщають у піч при температурі 40С на 5 хв або до висихання. 13. Підкладку поміщають в ванну, в якій вміщена суміш Shipley Electroless Cuposit 328 з 27,5 % 328 (A-12,5 %, L-12,5 %, С-2,5 %) і 72,5 % деіонізованої води при температурі 25С, на 5 хв проміжки часу для нанесення покриття. 14. Одержаний покритий міддю поліімід промивають деіонізованою водою протягом 10 хв, і сушать на повітрі протягом 30 хв (або він може бути поміщений в піч при температурі 40С на 5 хв або до висихання). Приклад 2 1. Лист рідкокристалічного полімеру (LCP) Rogers ULTRALAM 3000 піддають хімічному травленню з використанням розчину Electro-Brits E-prep 102, приблизно 5 % (в об'ємному відношенні) (40 г на літр гідроксиду натрію). 2. Лист піддають статичному промиванню з подальшим подвійним послідовним промиванням. 3. Далі промитий травлений лист обробляють E-Neutralizer, потім знову промивають. 4. Лист на 10 с занурюють в 10 % розчин сірчаної кислоти, і промивають. 5. 10 г нітрату срібла розчиняють у 25 мл деіонізованої води (у темній кімнаті). 6. 5 г хромату калію змішують з 5 мл деіонізованої води (у темній кімнаті). 7. Розчин нітрату срібла краплями додають до розчину хромату калію до одержання осаду червоного кольору. Суміш відстоюють протягом 24 год., після чого фільтрують, і розбавляють до 100 мл деіонізованою водою (у темній кімнаті). 8. Після цього лист поміщають на магніт (2000 Гаус (0,2 Тл)), і суміш хромату срібла наносять тонким шаром на поверхню листа (у темній кімнаті) за допомогою губчастої щітки. 9. Покритий лист поміщають в піч при температурі 40С на 10 хв або до висихання. 10. Маску (розроблену з проведенням випробування на розтягування) поміщають на згадану покриту поверхню листа рідкокристалічного полімеру. 11. Потім маскований лист рідкокристалічного полімеру освітлюють за допомогою джерела ASC365 ультрафіолетового світла протягом 5 хв. 12. Джерело ультрафіолетового світла видаляють, лист рідкокристалічного полімеру відокремлюють від маски, і промивають деіонізованою водою, після чого поміщають в ванну з розчином етилендіамінтетраоцтової кислоти (EDTA) (15 г EDTA на 1000 мл деіонізованої води) на 10 хв. 13. Лист рідкокристалічного полімеру після цього промивають деіонізованою водою протягом 10 хв, і поміщають у піч при температурі 40С на 5 хв або до висихання. 14. Лист рідкокристалічного полімеру поміщають в ванну, в якій вміщена суміш Shipley Electroless Cuposit 328 з 27,5 % 328 (A-12,5 %, L-12,5 %, С-2,5 %) і 72,5 % деіонізованої води при температурі 25С, на 5 хв проміжки часу для нанесення покриття. 15. Одержаний покритий міддю лист рідкокристалічного полімеру видаляють з ванни, промивають деіонізованою водою протягом 10 хв, і потім поміщають в піч при температурі 40С на 5 хв до висихання. Приклад 3 1. Тонкий лист (товщиною 0,15" (3,81 мм)) FR4 піддають хімічному травленню 10 % 8 UA 112453 C2 5 10 15 20 25 30 розчином сірчаної кислоти протягом 3 хвилин, і потім 6 % розчином гідроксиду калію. 2. Далі лист промивають деіонізованою водою. 3. 30 г цитрату заліза-амонію (форма зеленого кольору, 7,5 % аміаку, 15 % заліза і 77,5 % гідратованої лимонної кислоти) змішують з 35 мл теплої (50С) деіонізованої води (у темній кімнаті), після чого у флаконі бурштинового кольору доводять деіонізованою водою до кінцевого об'єму 50 мл (у темній кімнаті). 4. 1,8 г розчину хлориду амонію в 20 мл гарячої (70-80С) деіонізованої води змішують при перемішуванні з 3 г хлориду паладію(II) до розчинення, а потім доводять до 25 мл додаванням деіонізованої води. 5. Суміш фільтрують, і розливають у флакони після охолодження. 6. 6 крапель цитрату заліза-амонію додають до 1 краплі розчину хлориду паладію в хімічному стакані до одержання 20 мл розчину (у темній кімнаті). 7. Лист FR4 поміщають на магніт (2000 Гаус (0,2 Тл)), розміри якого є більшими за розміри листа FR4, і розчин координованого комплексу наносять тонким шаром на поверхню листа (у темній кімнаті) за допомогою губчастої щітки. 8. Потім лист FR4 поміщають в піч при температурі 40С протягом 10 хв або до висихання). 9. Маску (розроблену з проведенням випробування на розтягування) поміщають на згадану оброблену поверхню листа FR4. 10. Потім маскований лист FR4 освітлюють за допомогою джерела ASC365 ультрафіолетового світла протягом 6 хв. 11. Джерело ультрафіолетового світла видаляють, маску відокремлюють від листа FR4, лист протягом 5 хв промивають деіонізованою водою, після чого поміщають в ванну з розчином етилендіамінтетраоцтової кислоти (EDTA) (15 г EDTA на 1000 мл деіонізованої води) на 10 хв. 12. Лист FR4 видаляють з ванни з розчином етилендіамінтетраоцтової кислоти, промивають деіонізованою водою протягом 10 хв, і поміщають у піч при температурі 40С на 5 хв або до висихання. 13. Лист FR4 поміщають в ванну, в якій вміщена суміш Shipley Electroless Cuposit 328 з 27,5 % 328 (A-12,5 %, L-12,5 %, С-2,5 %) і 72,5 % деіонізованої води при температурі 25С, на 5 хв проміжки часу для нанесення покриття. 14. Після цього покритий міддю лист FR4 промивають деіонізованою водою протягом 10 хв, і поміщають у піч при температурі 40С на 5 хв або до висихання. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 50 55 60 1. Спосіб формування провідного шару на поверхні, який включає: активацію принаймні частини непровідної поверхні підкладки; накладання магнітного поля на згадану поверхню; нанесення координаційного комплексу металу на принаймні частину активованої ділянки поверхні; усування згаданого магнітного поля; піддавання згаданого координаційного комплексу металу електромагнітному випромінюванню; відновлення вказаного координаційного комплексу металу до одноелементного металу; видалення невідновленого координаційного комплексу металу зі згаданої поверхні; сушіння поверхні; і осадження провідного матеріалу на поверхню. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що активація поверхні підкладки являє собою видалення поверхневого шару вказаної поверхні. 3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що видалення поверхневого шару поверхні являє собою хімічне видалення поверхневого шару. 4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що хімічне видалення поверхневого шару являє собою травлення у кислоті, травлення у основі або окиснювальне травлення. 5. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що видалення поверхневого шару поверхні являє собою механічне видалення поверхневого шару. 6. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що видалення поверхневого шару поверхні являє собою плазмове видалення поверхневого шару. 7. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що видалення поверхневого шару поверхні являє собою лазерне видалення поверхневого шару. 8. Спосіб за п. 6 або п. 7, який відрізняється тим, що плазмове або лазерне видалення поверхневого шару являє собою видалення поверхневого шару за заздалегідь визначеним рисунком. 9 UA 112453 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 9. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що магнітне поле має магнітну індукцію щонайменше 1000 Гаус (0,1 Тл). 10. Спосіб за п. 9, який відрізняється тим, що магнітне поле є ортогональним до згаданої поверхні. 11. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що утворювання шару координаційного комплексу металу на принаймні частині поверхні включає використання маски. 12. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що маска включає в себе електронну схему. 13. Спосіб за п. 12, який відрізняється тим, що електронну схему вибирають з групи, яку складають аналогова схема, цифрова схема, схема зі змішаним типом сигналів і РЧ схема. 14. Аналогова схема, виготовлена із застосуванням методу за п. 1. 15. Цифрова схема, виготовлена із застосуванням методу за п. 1. 16. Схема зі змішаним типом сигналів, виготовлена із застосуванням методу за п. 1. 17. РЧ схема, виготовлена із застосуванням методу за п. 1. 18. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що піддавання координаційного комплексу металу електромагнітному випромінюванню включає мікрохвильове випромінювання, інфрачервоне випромінювання, випромінювання у видимій частині спектра, ультрафіолетове випромінювання, рентгенівське випромінювання або гамма-випромінювання. 19. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що відновлення координаційного комплексу металу до стану нульового ступеня окиснення металу включає використання комбінації металів та/або каталізаторів. 20. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що видалення невідновленого координаційного комплексу металу зі згаданої поверхні включає промивання згаданої поверхні розчинником. 21. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що сушіння згаданої поверхні включає сушіння при температурі навколишнього середовища або сушіння при підвищеній температурі. 22. Спосіб за п. 21, який відрізняється тим, що сушіння згаданої поверхні при температурі навколишнього середовища або підвищеній температурі включає застосування вакуумної камери. 23. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що осадженням провідного матеріалу на згадану поверхню являє собою електролітичне осадження металу на частину цієї поверхні, яка включає в себе відновлений координаційний комплекс металу. 24. Спосіб за п. 23, який відрізняється тим, що електролітичне осадження металу на частину згаданої поверхні, яка включає в себе згаданий відновлений координаційний комплекс металу, включає: контактування негативного виводу джерела живлення постійного струму з принаймні частиною згаданої поверхні, яка включає в себе згаданий відновлений координаційний комплекс металу; надання або водного розчину, який містить сіль згаданого металу, призначеного для осадження, або електроду, виготовленого з зі згаданого металу, та зануреного у водний розчин, або їх комбінації; контактування позитивного виводу джерела живлення постійного струму з водним розчином; контактування з водним розчином принаймні згаданої частини згаданої поверхні, яка включає в себе згаданий відновлений координаційний комплекс металу; і вмикання джерела живлення. 25. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що осадження провідного матеріалу на згаданій поверхні являє собою хімічне осадження металу на частині згаданої поверхні, яка включає в себе згаданий відновлений координаційний комплекс металу. 26. Спосіб за п. 25, який відрізняється тим, що хімічне осадження металу на частині згаданої поверхні, яка включає в себе згаданий відновлений координаційний комплекс металу, включає контактування щонайменше частини згаданої поверхні, яка включає в себе згаданий координаційний комплекс металу, з розчином, який містить сіль металу, комплексоутворювач і відновник. 27. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що осадження провідного матеріалу на поверхні включає осадження неметалевої провідної речовини на частині згаданої поверхні, яка включає в себе згаданий відновлений координаційний комплекс металу. 28. Спосіб за п. 27, який відрізняється тим, що неметалевий провідний матеріал осаджують на згаданій частині поверхні, яка включає в себе згаданий відновлений координаційний комплекс металу, із застосуванням електростатичної дисперсії. 29. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що активують всю непровідну поверхню підкладки, і координаційний комплекс металу осаджують на цій всій поверхні. 30. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що активують всю непровідну поверхню підкладки, і згаданий координаційний комплекс металу осаджують на певній частині активованої поверхні. 10 UA 112453 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11