DE1621513C

DE1621513C - Atzmittel zur Herstellung eines Mu sters in einer Nickel Eisen Schicht

Info

Publication number: DE1621513C
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl Chem Dr Dr rer nat 8000 München Vigoureux
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Publication date: 1972-02-24

Description

Die Erfindung betrifft ein Ätzmittel zum Herstellen eines Musters in einer auf einer Metallunterlage aufgebrachten Schicht aus einer Nickel-Eisen-Legierung, insbesondere zur Herstellung von magnetischen Dünnschichtspeichern. Bekanntlich werden nicht nur Glasplättchen als Träger für magnetische Speicherschichten verwendet, sondern auch Plättchen aus Kupfer oder vorzugsweise Silber. Insbesondere haben sich Platten aus Kupfer, die mit einer dünnen, sehr glatten Silberschicht überzogen sind, als Träger für die Speicherschichten sehr, bewährt. Die dünne magnetische Schicht, die insbesondere aus Nickel-Eisen-Legierung oder Nickel-Eisen-Schwefel-Legierung besteht und eine Dicke von einigen zehntel μπι besitzt, wird entweder mit Hilfe von Schablonen gleich im gewünschten Muster aufgebracht, z. B. aufgedampft oder aufgestäubt, oder sie wird zunächst als zusammenhängende Schicht hergestellt, z. B. durch chemische oder elektrolytische Abscheidung, aus der dann das gewünschte Muster durch Ätzen unter Abdeckung der nicht wegzuätzenden Teile gebildet wird. Hierbei tritt das Problem auf, daß durch das Ätzmittel in relativ kurzer Zeit die nicht gewünschten Teile der magnetischen Schicht entfernt werden müssen — eine zu lange Einwirkung des Ätzmittels würde zu einer Unterätzung des Musters führen —, daß aber auf keinen Fall ein Angriff der metallischen Unterlage durch das Ätzmittel erfolgen darf. Man hat bereits versucht, die Legierungsschicht anodisch zu ätzen. Dabei ist es aber sehr schwierig, das Potential auf der einen Seite so groß einzustellen, daß die Legierungsschicht rasch abgelöst wird, aber andererseits doch so klein zu halten, daß die Metallunterlage nicht angegriffen wird. Meist läßt sich eine teilweise Auflösung der metallischen Unterlage hierbei nicht vermeiden. Eine rein chemische Ätzung durch die für viele Stoffe, wie z. B. Silicium, Titan, Tantal, Zirkonium, bekannten Ätzmittel, wie z. B. Flußsäure—Salpetersäure, Salpetersäure— Salzsäure, erfüllt ebenfalls die gestellten Anforderungen nicht. Es sind entweder zu lange Ätzzeiten erforderlich, wodurch eine Unterätzung der magnetischen Schicht bewirkt wird, oder die chemischen Mittel greifen auch die Metallunterlage an.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und schlägt für die Herstellung eines Musters in einer auf einer Metallunterlage aufgebrachten Schicht aus Nickel— Eisen oder Nickel—Eisen—Schwefel ein Ätzmittel aus einer Lösung aus Schwefelsäure mit einem geringen Anteil.eines Oxydationsmittels vor. Das Oxydationsmittel soll so beschaffen sein, daß es keine störenden Reduktionsprodukte liefert. Bevorzugt kommt deshalb als Oxydationsmittel Wasserstoffperoxid in Frage. Das Mischungsverhältnis Schwefelsäure zu Wasserstoffperoxid kann in bestimmten Grenzen variiert werden. Bevorzugt wird das Mischungsverhältnis so eingestellt, daß bei Raumtemperatur Ätzzeiten unter einer Minute resultieren. Eine Ätzlösung aus etwa 170 ml etwa 30°/₀iger Schwefelsäure und 1 ml 30°/₀igem Wasserstoffperoxid erfüllt die gestellten Forderungen in hervorragender Weise. Eine solche Lösung kann hergestellt werden, indem man zunächst zu etwa 112 ml konzentrierter Schwefelsäure langsam, bevorzugt unter Kühlung, etwa 480 ml Wasser zugibt. Etwa 170 ml der erkalteten Vorratsschwefelsäure werden zur Herstellung der bevorzugten Ätzlösung danach, insbesondere kurz vor der Verwendung, mit etwa 1 ml 30°/₀igem Wasserstoffperoxid versetzt. Diese Ätzlösung ist etwa 1 bis 2 Stunden gebrauchsfähig. Die Ätzzeit beträgt bei einer Temperatur zwischen 20 und 30⁰C im allgemeinen 10 bis 20 Sekunden.

Besteht die Schicht aus ^Nickel—Eisen—Schwefel, so verbleiben nach dieser Ätzbehandlung sulfidische Rückstände auf der Trägerplatte. In diesem Fall schließt sich zweckmäßigerweise an die Ätzbehandlung mit der aus Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid bestehenden Ätzlösung noch ein kurzer Tauchprozeß in einer verdünnten Cyanidlösung an. Beispielsweise

ίο wird eine etwa 2°/„ige KCN-Lösung als sehr zweck-. mäßig vorgeschlagen. Durch 5 Sekunden langes Eintauchen der geätzten und in Wasser gespülten, die magnetischen Nickel-Eisen-Schwefel-Schichten tragenden Trägerplatten werden alle sulfidischen Rückstände einwandfrei entfernt.

Die Cyanidlösung kann mehrmals verwendet werden. Die Ätzlösung ist etwa, wie bereits erwähnt, 1 bis 2 Stunden lang gebrauchsfähig und sollte nach spätestens 2 Stunden erneuert werden.

Bei reinen, also schwefelfreien Nickel-Eisen-Schichten (z. B. Permalloyschichten) ist die Tauchbehandlung mit der Cyanidlösung nicht erforderlich. Diese reinen Nickel-Eisen-Schichten werden beispielsweise durch Kathodenzerstäubung oder Aufdampfen erhalten.

Beim chemischen oder elektrolytischen Abscheiden dagegen können schwefelhaltige Nickel-Eisen-Schichten gebildet werden, falls dies gewünscht wird.

Die gemäß der Erfindung vorgeschlagene Ätzlösung aus Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid greift nur die magnetische Schicht relativ rasch an, während Unterlagen aus Silber und Kupfer durch die Lösung keine merkliche Veränderung erfahren. Die Auflösung der magnetischen Schicht erfolgt durch gezielte Oxydation der unedleren Metalle, wird also durch das im Ätzmittel enthaltene Oxydationsmittel eingeleitet. Das Oxydationsmittel wirkt also primär auf die magnetische Schicht ein; ist es nur in geringem Anteil in der Ätzlösung vorhanden, so kann die Auflösung leicht unter Kontrolle gehalten werden. Die Schwefelsäure ist selbst nicht oxydierbar, so daß die Kontrolle über den Ätzprozeß durch unkontrollierbare Nebenreaktionen des Oxydationsmittels mit der Schwefelsäure nicht erschwert wird bzw. nicht verlorengeht.

Die Schwefelsäure selbst wirkt in der vorgeschlagenen Konzentration nicht oxydierend auf die magnetische Schicht ein; sie kann deshalb ohne weiteres im Überschuß angewendet werden. Die Bildung von Metallhydroxiden in der Ätzlösung ist ebenfalls nicht zu befürchten. Gemäß der Erfindung wird also ein Ätzmittel zur Herstellung von Mustern in Nickel-Eisen-Schichten vorgeschlagen, welches ein sehr leicht kontrollierbares und dadurch gut reproduzierbares Ätzverfahren ermöglicht. Es sei noch darauf hingewiesen, daß zum Abdecken der nicht abzuätzenden Teile der Legierungsschicht die gewöhnlichen Fotolacke verwendet werden können.

Es sei erwähnt, daß durch Hie französische Patentschrift 844 760 zum Beizen von Eisen- oder eisenhaltigen Werkstoffen eine Ätzlösung folgender Zusammensetzung

150 cm³ H₂SO₄,
850 cm³ H₂O und
400 cm³ H₂O₂ (30°/₀ig)

bekannt ist. Durch ihren hohen H₂O₂-Anteil wirkt diese Lösung wie eine konzentrierte Lösung, was an sich beim Beizen der Eisen- oder eisenhaltigen Werkstoffe erwünscht ist. Beim Gegenstand vorliegender

Erfindung hätte diese hohe Konzentration jedoch zur Folge, daß die Schutzschicht, z. B. Fotolackschicht, vorzeitig verbrannt und im übrigen nicht nur diese und die Eisen-Nickel-Legierungsschitht, sondern beispielsweise auch ein Kupferträger angegriffen wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Ätzmittel zum Herstellen eines Musters in einer auf einer Metallunterlage aufgebrachten to Schicht aus einer Nickel-Eisen-Legierung, insbesondere zur Herstellung von magnetischen Dünnschichtspeichern, dadurch gekennzeichnet, daß das Ätzmittel aus einer Lösung aus Schwefelsäure mit einem geringen Anteil eines Oxydationsmittels besteht.

2. Ätzmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ätzmittel aus einer Lösung aus Schwefelsäure mit einem geringen Anteil Wasserstoffperoxid besteht.

3. Ätzmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ätzmittel aus einer Lösung aus etwa 170 ml etwa 30°/₀iger Schwefelsäure und etwa 1 ml 30°/₀igen Wasserstoffperoxids besteht.