説明

銅または銅合金表面用処理剤

【課題】
銅または銅合金に対してスプレーエッチング処理時に面内均一性に優れる銅または銅合金表面を得るための表面処理剤および表面処理方法を提供する。
【解決手段】
硫酸1〜25重量%、過酸化水素0.5〜10重量%、エチレングリコール誘導体0.01〜5重量%を含有し、かつかつ硫酸と過酸化水素のモル比(HSO/H)が0.65〜1.40であることを特徴とする銅または銅合金表面処理剤。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気、電子機器等に使用されるプリント配線板に用いられる銅または銅合金張積層板(単に銅張積層板という場合がある)の表面用処理剤に関する。
【背景技術】
【0002】
近年の電子機器の小型化、軽量化、高機能化に伴い、プリント配線板には銅または銅合金配線の微細化が強く要求されてきている。
【0003】
従来のプリント配線板において銅または銅合金配線を形成する方法としては、一般的にサブトラクティブ法とセミアディティブ法または改良セミアディティブ法がある。サブトラクティブ法は、電解銅箔を絶縁材に接着した銅張積層板において電解銅箔表面にエッチングレジスト層を形成、その後に露光、現像してレジストパターンを形成する。その後、銅箔の露出部分をエッチング除去し、レジストを剥離して配線を形成する。
【0004】
セミアディティブ法は、絶縁材に金属層(シード層)を形成、その表面にメッキレジスト層を形成、その後に露光、現像してレジストパターンを形成する。その後、電気銅メッキを施して、レジストを剥離し、シード層をエッチングして配線を形成する。
【0005】
改良セミアディティブ法は、電解銅箔または圧延銅箔を絶縁材に接着した銅張積層材において銅箔表面を極薄くまで(通常銅箔厚み3μm以下)エッチングして、その表面にメッキレジスト層を形成、その後に露光、現像してレジストパターンを形成する。その後、電気銅メッキを施して、レジストを剥離し、シード層(この場合は銅箔)をエッチングして配線を形成する。
【0006】
一般的に上に記載の工法で銅配線を形成するために、電解銅箔または圧延銅箔表面を均一にエッチングすることが必須である。エッチング処理後の銅張積層材(通常銅張積層板の場合500mm×300mmサイズ)面内の銅厚みにバラツキ(処理後銅厚み最大値−処理後銅厚み最小値)が1μm以上あると、銅配線が断線する等の形成に不具合が生じる。
【0007】
従来の銅または銅合金用表面処理剤として、硫酸、過酸化水素、リン酸、ブチルジグリコール、アセトニトリル及びアジピン酸を含有する処理剤(特許文献1)に関する技術が開示されているが、特許文献1記載の処理剤を用いてエッチング処理を行なった後の銅厚み均一性は不十分であった(比較例3)。過酸化水素、硫酸、アルコール類を含有する処理液(特許文献2)、過酸化水素、硫酸、プロピルアルコール、飽和環式アミン類を含有する処理液(特許文献3)、硫酸、過酸化水素、不飽和アルコールを含有するエッチング剤(特許文献4)、硫酸、過酸化水素、脂肪族アミン類、アゾール類、塩素イオンを含有するエッチング剤(特許文献5)、酸化剤、グリコールエーテル類、ポリアミン類、リン酸、無機酸を含有するエッチング剤(特許文献6)などが知られている。
【0008】
近年、銅配線幅が従来の30〜50μmから15μm以下へ微細化されてきており従来の銅および銅合金の表面用処理剤(エッチング剤)では、スプレーエッチング処理時に銅または銅合金表面の厚みバラツキ(処理後銅厚み最大値−処理後銅厚み最小値)が1μm以上と大きいため、良好な銅配線形成が出来ない可能性が大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開平8−199376号公報
【特許文献2】特開平4−263488号公報
【特許文献3】特開平5−295365号公報
【特許文献4】特開2002−322577号公報
【特許文献5】特開2005−15860号公報
【特許文献6】特開2009−167459号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、銅または銅合金に対してスプレーエッチング処理時に銅および銅合金の表面の均一性に優れる(バラツキの小さい)銅または銅合金表面を得るための表面用処理剤および表面の処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者らは、硫酸、過酸化水素、エチレングリコール誘導体を含有する金属表面用処理剤で、銅または銅合金表面をスプレーエッチング処理した時の表面を均一に出来ることを見出し本発明を完成させるに至った。
【0012】
即ち、本発明は以下の通りである。
1.硫酸1〜25重量%、過酸化水素0.5〜10重量%、エチレングリコール誘導体0.01〜5重量%を含有し、かつ硫酸と過酸化水素のモル比(HSO/H)が0.65〜1.40であることを特徴とする銅または銅合金表面用処理剤。
2.前記のエチレングリコール誘導体が、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテルおよびエチレングリコールモノブチルエーテルから選ばれた少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載の銅または銅合金表面用処理剤。
3.硫酸1〜25重量%、過酸化水素0.5〜10重量%、エチレングリコール誘導体0.01〜5重量%を含有し、かつ硫酸と過酸化水素のモル比(HSO/H)が0.65〜1.40であることを特徴とする処理剤を用いて、銅または銅合金表面をスプレーエッチング処理した時の銅厚みバラツキ(最大厚みと最小厚みの差)を0.5μm以下にする銅または銅合金表面の処理方法。
4.エチレングリコール誘導体が、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルから選ばれた少なくとも1種であることを特徴とする請求項3記載の銅または銅合金表面の処理方法。
【発明の効果】
【0013】
本発明の銅または銅合金表面処理剤によって、従来困難であった銅または銅合金表面の面内均一性を向上させる(バラツキの小さい)ことができ、産業上の利用価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】実施例1の銅厚み等高線図
【図2】比較例1の銅厚み等高線図
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明の硫酸の濃度は、1〜25重量%であり、好ましくは2〜20重量%であり、更に好ましくは3〜15重量%であり、特に好ましくは5〜10重量%である。濃度が1重量%未満では十分な銅の溶解速度が得られず、また濃度が25重量%を越えるとそれ以上の溶解速度向上が得られず経済上好ましくない。
【0016】
過酸化水素の濃度は、0.5〜10重量%であり、好ましくは1〜8重量%、更に好ましくは2〜7重量%であり、特に好ましくは3〜6重量%である。濃度が0.5重量%未満では金属に対する酸化効果が期待できず十分な銅の溶解速度が得られず、また濃度が10重量%を越えるとそれ以上の酸化効果が得られず経済上好ましくない。
【0017】
硫酸と過酸化水素のモル比(硫酸/過酸化水素)が0.65〜1.40であり、好ましくは0.70〜1.35で、更に好ましくは0.75〜1.30であり、特に好ましくは0.80〜1.20である。
【0018】
エチレングリコール誘導体は、処理液の表面張力を低下させる効果があり、銅または銅合金をエッチング処理時に表面平滑性が良好となる。エチレングリコール誘導体の中でも、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテルが挙げられるが、これらのうち好ましいものは、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルである。エチレングリコール誘導体の濃度は、0.01〜5重量%であり、好ましくは0.02〜2重量%であり、特に好ましくは0.05〜1重量%である。
【0019】
本発明の処理剤は、主に処理剤をノズルから噴霧して対象の銅基板に吹きつけエッチングを行うスプレー法で使用する。スプレー圧力は、0.03〜0.30MPaが好ましく、より好ましくは0.05〜0.25MPaであり、特に好ましくは0.10〜0.20MPaである。
【0020】
本発明の処理剤を使用時の銅及び銅合金の溶解速度は、種々の条件下で変化するが、例えば30℃の処理条件下で、1〜15μm/分であり、好ましくは3〜12μm/分で、特に好ましくは5〜10μm/分である。
【0021】
本発明の処理剤の使用温度に関しては特に制限はないが、20〜50℃であり、好ましくは25〜40℃で、更に好ましくは25〜35℃である。使用温度が高いほど銅の溶解速度は早くなるが、50℃を越えると過酸化水素の分解が激しくなり好ましくない。
【0022】
本発明の処理剤を使用時の銅または銅合金の溶解量(エッチング量)は、用途によって異なるが一般的に1〜20μmである。
【実施例】
【0023】
以下に実施例及び比較例により、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
・銅厚み測定;渦電流方式膜厚計(FISCHER製)を使用して、銅張積層板(サイズ500mm×500mm)面内で16ヶ所において、エッチング処理前後に測定した。
・銅厚み面内バラツキ:以下の式により算出した。
バラツキ(μm)=処理後銅厚み最大値−処理後銅厚み最小値
【0024】
実施例1
12μm厚みの電解銅箔(三井金属鉱業製3EC−III)を絶縁材と接着した銅張積層板(サイズ:500mm×500mm)を硫酸7wt%、過酸化水素3wt%(硫酸と過酸化水素のモル比(硫酸/過酸化水素)=0.81)、エチレングリコールモノメチルエーテル0.05wt%(表1)、残部が水である組成からなる処理剤でスプレー式エッチング装置(東京化工機製)を使用して、液温30℃、スプレー圧0.2MPaでスプレーエッチング処理して電解銅箔の厚みを3μmまで薄くした。処理した積層板の表面の銅厚み測定(16ヶ所)した結果、処理後銅厚み最大値は3.2μm、処理後銅厚み最小値は2.8μmで銅厚みバラツキは0.4μmであった。銅厚み等高線図を図1に示す。図1に見られるように2500cmの正方形において凹凸が小さく、面全体おいて均一であることが分かる。
【0025】
実施例2
実施例1より硫酸10wt%、過酸化水素4wt%(硫酸と過酸化水素のモル比(硫酸/過酸化水素)=0.87)、エチレングリコールモノエチルエーテルをエチレングリコールモノイソプロピルエーテル0.5wt%に変更した以外は実施例1と同様に行なった。銅厚みのバラツキは0.5μmであった。
【0026】
実施例3
実施例1より硫酸20wt%、過酸化水素7wt%(硫酸と過酸化水素のモル比(硫酸/過酸化水素)=0.99)、エチレングリコールモノエチルエーテルをエチレングリコールモノブチルエーテル1wt%に変更した以外は実施例1と同様に行なった。銅厚みのバラツキは0.4μmであった。
【0027】
実施例4
実施例1より硫酸15wt%、過酸化水素5wt%(硫酸と過酸化水素のモル比(硫酸/過酸化水素)=1.04)、エチレングリコールモノエチルエーテルをエチレングリコールモノブチルエーテル2wt%に変更した以外は実施例1と同様に行った。銅厚みのバラツキは0.5μmであった。
【0028】
実施例5
実施例1より硫酸5wt%、過酸化水素1.5wt%(硫酸と過酸化水素のモル比(硫酸/過酸化水素)=1.16)、エチレングリコールモノエチルエーテルをエチレングリコールモノブチルエーテル4wt%に変更した以外は実施例1と同様に行った。銅厚みのバラツキは0.4μmであった。
【0029】
比較例1
エチレングリコール誘導体を含有しない組成で実施例1と同様に行なった結果、処理後銅厚み最大値は4.0μm、処理後銅厚み最小値は2.2μmで銅厚みバラツキは1.8μmであった。銅厚み等高線図を図2に示す。図2に見られるように2500cmの正方形において凹凸が大きく、面全体おいて均一でないことが分かる。
【0030】
比較例2
硫酸と過酸化水素のモル比(硫酸/過酸化水素)が1.74である組成で、他は実施例1と同様に行なった。銅厚みのバラツキは1.5μmであった。
【0031】
比較例3
特許文献1の実施例1に記載された組成で、他は実施例1と同様に行なった。銅厚みのバラツキは1.8μmであった。
【0032】
比較例4
特許文献2の実施例5に記載された組成で、他は実施例1と同様に行なった。銅厚みのバラツキは1.0μmであった。
【0033】
比較例5
特許文献3の実施例1に記載された組成で、他は実施例1と同様に行なった。銅厚みのバラツキは1.2μmであった。
【0034】
比較例6
特許文献4の実施例1に記載された組成で、他は実施例1と同様に行なった。銅厚みのバラツキは1.7μmであった。
【0035】
比較例7
特許文献5の実施例1に記載された組成で、他は実施例1と同様に行なった。銅厚みのバラツキは1.8μmであった。
【0036】
比較例8
特許文献6の実施例1に記載された組成で、他は実施例1と同様に行なった。銅厚みのバラツキは2.8μmであった。
【0037】
【表1】

【産業上の利用可能性】
【0038】
表1の結果から、本発明の処理剤で処理した表面は、銅箔厚みのバラツキが少なく面内均一性に優れていることがわかる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
硫酸1〜25重量%、過酸化水素0.5〜10重量%、エチレングリコール誘導体0.01〜5重量%を含有し、かつ硫酸と過酸化水素のモル比(HSO/H)が0.65〜1.40であることを特徴とする銅または銅合金表面用処理剤。
【請求項2】
前記のエチレングリコール誘導体が、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテルおよびエチレングリコールモノブチルエーテルから選ばれた少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載の銅または銅合金表面用処理剤。
【請求項3】
硫酸1〜25重量%、過酸化水素0.5〜10重量%、エチレングリコール誘導体0.01〜5重量%を含有し、かつ硫酸と過酸化水素のモル比(HSO/H)が0.65〜1.40であることを特徴とする処理剤を用いて、銅または銅合金表面をスプレーエッチング処理した時の銅厚みバラツキ(最大厚みと最小厚みの差)を0.5μm以下にする銅または銅合金表面の処理方法。
【請求項4】
エチレングリコール誘導体が、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルから選ばれた少なくとも1種であることを特徴とする請求項3記載の銅または銅合金表面の処理方法。


【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2012−229460(P2012−229460A)
【公開日】平成24年11月22日(2012.11.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−96945(P2011−96945)
【出願日】平成23年4月25日(2011.4.25)
【出願人】(000004466)三菱瓦斯化学株式会社 (1,281)
【Fターム(参考)】