CN111108234A - 硫酸铜镀液和使用了其的硫酸铜镀敷方法 - Google Patents
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Abstract
一种硫酸铜镀液和使用该硫酸铜镀液的硫酸铜镀敷方法,所述硫酸铜镀液的特征在于,其为含有至少包含氮原子、氢原子、碳原子的化合物的硫酸铜镀液,上述化合物是去除全体或重复单元的氢原子后的分子式中,下述式(1)所示的总原子数中的氮原子数的比例(X)和相对分子量(Mw)满足下述式(2)或(3)的化合物。[数学式1]X=(分子式中的氮原子数/分子式中的总原子数)×100…(1);[数学式2]3≤X<5且2000<Mw…(2);5≤X≤7且5000<Mw…(3)。
Description
技术领域
本发明涉及含有特定化合物的硫酸铜镀液和使用了其的硫酸铜镀敷方法。
背景技术
近年来,随着电子设备的小型化而寻求具有微细/多种布线设计的印刷电路板。通常,作为平整剂(レべラ一)使用的含胺的化合物作为抑制镀敷的成分是已知的(专利文献1~5)。
然而,为了均匀地形成多种布线宽度且填充导通孔,需要对于各种布线宽度、导通孔的周边和内部分别具有不同的抑制作用。例如,如果导通孔周边显示出强抑制力且内部不显示抑制效果,则镀料优先析出至导通孔内而进行填充。另一方面,如果因电流集中至宽度较宽的部位和孤立的部位从而按照布线宽度的顺序和布线疏密的顺序来显示抑制力,则布线被均匀镀敷。
因此,以往的胺系平整剂非常难以区分上述抑制部位并控制与该部位相符的抑制力,即使实现导通孔的填充,也无法实现布线的均匀性或者布线形状存在异常,反之,即使实现布线的均匀性,导通孔的填充也变得不充分。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-138265号公报
专利文献2:国际公开WO2002/90623号单行本
专利文献3:美国专利第7374652号公报
专利文献4:日本特开2003-13277号公报
专利文献5:国际公开WO2011/135716号单行本
发明内容
发明要解决的课题
本发明的课题是以均匀的厚度形成多种设计的布线,并填充导通孔。
用于解决课题的方案
本发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究,结果发现:通过利用满足后述式的特定化合物,能够解决上述课题,从而完成了本发明。
即,本发明是一种硫酸铜镀液,其特征在于,其为含有至少包含氮原子、氢原子、碳原子的化合物的硫酸铜镀液,
上述化合物是在去除全体或重复单元的氢原子后的分子式中,下述式(1)所示的总原子数中的氮原子数的比例(X)和相对分子量(Mw)满足下述式(2)或(3)的化合物。
[数学式1]
X=(分子式中的氮原子数/分子式中的总原子数)×100…(1)
[数学式2]
3≤X<5且2000<Mw…(2)
5≤X≤7且5000<Mw…(3)
此外,本发明是一种化合物,其特征在于,其为至少包含氮原子、氢原子、碳原子的化合物,
上述化合物的去除全体或重复单元的氢原子后的分子式中,下述式(1)所示的总原子数中的氮原子数的比例(X)和相对分子量(Mw)满足下述式(2)或(3)。
[数学式3]
X=(分子式中的氮原子数/分子式中的总原子数)×100…(1)
[数学式4]
3≤X<5且2000<Mw…(2)
5≤X≤7且5000<Mw…(3)
进而,本发明是一种硫酸铜镀液用添加剂,其含有上述化合物。
进而,本发明是一种被镀敷物的导通孔的填充方法,其特征在于,利用上述硫酸铜镀液对具有导通孔的被镀敷物进行处理。
进而,本发明是一种被镀敷物的电路图案的形成方法,其特征在于,利用上述硫酸铜镀液对具有电路图案的被镀敷物进行处理。
发明效果
根据本发明,能够以均匀的厚度形成多种设计的布线,并能够形成电路图案、填充导通孔。
附图说明
图1是总结试验例1的结果的图(图中,○表示实施例,×表示比较例,右上角的数字分别表示实施例或比较例的编号。)
具体实施方式
本发明的硫酸铜镀液(以下称为“本发明镀液”)所含有的化合物为至少包含氮原子、氢原子、碳原子的化合物,是在去除全体或重复单元的氢原子后的分子式中,下述式(1)所示的总原子数中的氮原子数的比例(也称为X:N率)和相对分子量(Mw)满足下述式(2)或(3)的化合物(以下将其称为“本发明化合物”)。
[数学式5]
X=(分子式中的氮原子数/分子式中的总原子数)×100…(1)
[数学式6]
3≤X<5且2000<Mw…(2)
5≤X≤7且5000<Mw…(3)
需要说明的是,Mw的上限没有特别限定,例如优选为500,000、更优选为100,000。
本发明化合物只要适当选择例如为至少包含氮原子、氢原子、碳原子的化合物且在去除全体或重复单元的氢原子后的分子式中满足上述要件的化合物即可。作为这种化合物,可列举出例如胺化合物与羧酸化合物的聚合物;乙烯基化合物或烯丙基胺化合物与乙烯基化合物或烯丙基化合物的聚合物;胺化合物与环氧化合物的聚合物;对上述聚合物进一步加成有烷基或烯基、炔基、芳基的加成物等。
这些化合物之中,优选为胺化合物与环氧化合物的聚合物。这种胺化合物与环氧化合物的聚合物可通过例如使通式(i)所示的胺化合物与通式(ii)所示的环氧化合物发生聚合,并利用例如文献(灰差雅夫著、“现代物理学讲座13高分子”)中记载的公知方法控制相对分子量来获得。
[化1]
式(i)中,X表示直链或环状烷基、烯基、炔基、或者烷基醚、或者芳香族烃,上述X任选分别具有氨基或-NR3R4所示的取代氨基、硝基、羟基、磺基、腈基;R1、R2、R3、R4各自独立地为氢、碳数1~9的烷基、烯基、炔基、或者烷基醚、或者芳香族烃,并任选分别具有硝基、羟基、磺基、腈基等。作为上述烷基醚,可列举出烯化氧(alkylene oxide)、聚烯化氧等。作为上述芳香族烃,可列举出苯基、苄基等。
[化2]
式(ii)中,Y表示直链或环状烷基、烯基、炔基、或者烷基醚、或者芳香族烃、或者甘油基、或者聚甘油基,上述Y任选分别具有缩水甘油基、硝基、羟基、磺基、腈基。作为上述烷基醚,可列举出烯化氧、聚烯化氧等。作为上述芳香族烃,可列举出苯基、双酚A等。
作为上述胺化合物与环氧化合物的聚合物,更优选为例如通式(iii)所示的胺化合物与通式(iv)所示的环氧化合物的聚合物。
[化3]
式(iii)中,A表示碳数1~9的烷基;B表示羟基或NR7R8所示的氨基。R5、R6、R7、R8各自独立地为氢、碳数1~9的烷基、烯基、炔基、或者烷基醚、或者芳香族烃,并任选分别具有硝基、羟基、磺基、腈基等。作为上述烷基醚和上述芳香族烃,可列举出与式(i)相同的物质。
优选的是:式(iii)中的A为碳数1~3的烷基,B为羟基,R5、R6为碳数1~3的烷基和氢,进而它们任选具有1个或多个羟基;或者式(iii)中的A为碳数1~6的烷基,B为NR7R8,R5、R6、R7、R8为碳数1~3的烷基。
[化4]
式(iv)中,Z为碳数1~15的直链或支链烷基或者环状烷基,上述Z任选分别具有缩水甘油基或羟基;m表示1~9、优选表示1~8、更优选表示1~6的整数。
优选的是:式(iv)中的Z为碳数2~6的直链烷基、m为1~9;或者,式(iv)中的Z为碳数2~4的支链烷基、m为1~3,进而它们任选具有1个或多个缩水甘油基和/或羟基。
更具体而言,作为成为本发明化合物的化合物,可列举出以下的化合物(从上起依次对应于实施例1~8中得到的聚合物)。
[表1]
※这些化合物中的n、m、o为任意数,与式(iv)的m的含义不同。
本发明镀液中的本发明化合物的含量没有特别限定,例如为1ppb以上、优选为1ppb~100ppm。需要说明的是,本发明化合物在镀液中发挥平整剂的作用。
只要使本发明镀液中含有以往公知的硫酸铜镀液所含有的硫酸、铜、氯等即可。本发明镀液中的硫酸含量没有特别限定,例如,硫酸为30g/L以上、优选为50~200g/L。
本发明镀液优选还含有光亮剂。光亮剂的种类没有特别限定,例如,含有1种或2种以上的磺烷基磺酸类或其盐、硫脲等硫系化合物。此外,本发明镀液中的光亮剂的含量没有特别限定,例如为0.1mg/L以上、优选为1mg/L~100mg/L。
本发明镀液优选还含有表面活性剂等载体。表面活性剂的种类没有特别限定,可列举出例如聚乙二醇、聚丙二醇等聚亚烷基二醇;烷基或烯基、炔基、苯基醇、甘油、聚甘油的环氧烷烃聚合物等。此外,本发明镀液中的载体的含量没有特别限定,例如为1mg/L以上、优选为100mg/L~1000mg/L。
本发明镀液中,在不损害本发明效果的范围内,可以还含有硫酸铁等除了铜之外的金属盐、邻苯二酚等抗氧化剂、除了本发明化合物之外的平整剂等。
本发明镀液也可以将上述成分混合来制备,还可以制备含有本发明化合物的硫酸铜镀液用添加剂,并将其添加至另行制备的硫酸铜镀液来制备。需要说明的是,硫酸铜镀液用添加剂也可以根据需要而含有光亮剂、载体等。
本发明镀液可按照现有公知的方法来进行硫酸铜镀敷。具体而言,可通过利用本发明镀液对被镀敷物进行处理的方法(以下称为“本发明镀敷方法”)而对被镀敷物进行硫酸铜镀敷。
能够利用本发明镀敷方法进行镀敷的被镀敷物没有特别限定,可列举出:例如在树脂制等基板上形成金属等导电层,并图案化成电路的印刷电路板;硅晶片等半导体基板等。这些被镀敷物之中,优选为具有导通孔和/或电路图案的被镀敷物。
如上所述,本发明镀敷方法对于形成被镀敷物所具有的电路图案、填充导通孔而言是优选的。具体而言,对于填充导通孔而言没有特别限定,只要以相当于1.5A/dm2的电流密度、液温为25℃左右进行45分钟左右的镀敷即可。进而,在镀敷时,优选利用曝气、泵循环、桨搅拌等来进行液体搅拌。
利用本发明镀敷方法能够以均匀的厚度形成多种设计的布线,并能够形成电路图案、填充导通孔。
实施例
以下,列举出实施例来详细说明本发明,但本发明完全不限定于这些实施例。需要说明的是,在以下的实施例中,相对分子量是将聚乙二醇作为标准的校正试样,并通过使用了TSKgel G3000PWXL-CP(东曹株式会社制)柱的凝胶渗透色谱(GPC)而测得的值。进而,元素分析值是针对N、C、H利用氧循环燃烧-TCD检测方式、针对O利用不活泼气体中脉冲加热-融解-NDIR检测方式、针对S利用氧瓶燃烧/离子色谱法而测得的值。
实施例1
本发明化合物的制备(1):
使下述表2中记载的胺化合物与环氧化合物以表2中记载的当量、10wt%水溶液的形式在5℃反应0.5小时,并在40℃反应3小时,从而得到胺化合物与环氧化合物的聚合物。将所得聚合物的N率和相对分子量(Mw)也示于表2。关于元素分析值,分析出C:50.8%、N:2.7%、H:9.0%、O:33.3%、S:2.9%,由于S原子来自硫酸根离子或硫酸氢根离子,因此将其减掉并去除氢原子后的组成式成为C(4.23)N(0.193)O(1.74),可算出N率为3.13。可知:由该实测值算出的N率与计算值的误差小,在实用上即使使用计算值也没问题。
[表2]
实施例2
本发明化合物的制备(2):
使下述表3中记载的胺化合物与环氧化合物以表3中记载的当量、10wt%水溶液的形式在5℃反应0.5小时、并在40℃反应3小时,从而得到胺化合物与环氧化合物的聚合物。将所得聚合物的N率和相对分子量(Mw)也示于表3。
[表3]
实施例3
本发明化合物的制备(3):
使下述表4中记载的胺化合物与环氧化合物以表4中记载的当量、10wt%水溶液的形式在5℃反应0.5小时,并在40℃反应3小时,从而得到胺化合物与环氧化合物的聚合物。将所得聚合物的N率和相对分子量(Mw)也示于表4。
[表4]
实施例4
本发明化合物的制备(4):
使下述表5中记载的胺化合物与环氧化合物以表5中记载的当量、10wt%水溶液的形式在5℃反应0.5小时,并在40℃反应3小时,从而得到胺化合物与环氧化合物的聚合物。将所得聚合物的N率和相对分子量(Mw)也示于表5。
[表5]
实施例5
本发明化合物的制备(5):
使下述表6中记载的胺化合物与环氧化合物以表6中记载的当量、10wt%水溶液的形式在5℃反应0.5小时,并在35℃反应3小时,从而得到胺化合物与环氧化合物的聚合物。将所得聚合物的N率和相对分子量(Mw)也示于表6。关于元素分析值,分析出C:45.3%、N:2.7%、H:7.4%、O:36.6%、S:2.5%,由于S原子来自硫酸根离子或硫酸氢根离子,因此将其减掉且去除氢原子后的组成式成为C(3.77)N(0.193)O(1.98),可算出N率为3.25。
[表6]
实施例6
本发明化合物的制备(6):
使下述表7中记载的胺化合物与环氧化合物以表7中记载的当量、10wt%水溶液的形式在5℃反应0.5小时,并在40℃反应3小时,从而得到胺化合物与环氧化合物的聚合物。将所得聚合物的N率和相对分子量(Mw)也示于表7。
[表7]
实施例7
本发明化合物的制备(7):
使下述表8中记载的胺化合物与环氧化合物以表8中记载的当量、10wt%水溶液的形式在5℃反应0.5小时,并在40℃反应3小时,从而得到胺化合物与环氧化合物的聚合物。将所得聚合物的N率和相对分子量(Mw)也示于表8。
[表8]
比较例1
比较化合物的制备(1):
使下述表9中记载的胺化合物与环氧化合物以表9中记载的1/2当量、10wt%水溶液的形式在25℃反应0.5小时,并在97℃反应3小时。其后,添加胺化合物和环氧化合物的剩余1/2当量,使其在105℃反应30分钟,得到胺化合物与环氧化合物的聚合物。将所得聚合物的N率和相对分子量(Mw)也示于表9。
[表9]
比较例2
比较化合物的制备(2):
使下述表10中记载的胺化合物与环氧化合物以表10中记载的当量、10wt%水溶液的形式在5℃反应0.5小时,并在98℃反应3小时,从而得到胺化合物与环氧化合物的聚合物。将所得聚合物的N率和相对分子量(Mw)也示于表10。
[表10]
比较例3
比较化合物的制备(3):
使下述表11中记载的胺化合物与环氧化合物以表11中记载的1/2当量、10wt%水溶液的形式在25℃反应0.5小时,并在97℃反应3小时。其后,添加胺化合物与环氧化合物的剩余1/2当量,使其在105℃反应30分钟,从而得到胺化合物与环氧化合物的聚合物。将所得聚合物的N率和相对分子量(Mw)也示于表11。
[表11]
比较例4
比较化合物的制备(4):
使下述表12中记载的胺化合物与环氧化合物以表12中记载的当量、10wt%水溶液的形式在5℃反应0.5小时,并在40℃反应3小时,从而得到胺化合物与环氧化合物的聚合物。将所得聚合物的N率和相对分子量(Mw)也示于表12。
[表12]
比较例5
比较化合物的制备(5):
使用下述表13中记载的Nittobo Medical公司制的聚烯丙基胺化合物(PAS-24)。将N率和相对分子量(Mw)也示于表13。
[表13]
比较例6
比较化合物的制备(6):
使下述表14中记载的胺化合物与环氧化合物以表14中记载的当量、10wt%水溶液的形式在5℃反应0.5小时,并在40℃反应3小时,从而得到胺化合物与环氧化合物的聚合物。将所得聚合物的N率和相对分子量(Mw)也示于表14。
[表14]
比较例7
比较化合物的制备(7):
使下述表15中记载的胺化合物与环氧化合物以表15中记载的当量、10wt%水溶液的形式在5℃反应0.5小时,并在40℃反应3小时,从而得到胺化合物与环氧化合物的聚合物。将所得聚合物的N率和相对分子量(Mw)也示于表15。
[表15]
比较例8
比较化合物的制备(8):
使下述表16中记载的胺化合物与环氧化合物以表16中记载的当量、10wt%水溶液的形式在5℃反应0.5小时,并在25℃反应3小时,从而得到胺化合物与环氧化合物的聚合物。将所得聚合物的N率和相对分子量(Mw)也示于表16。
[表16]
比较例9
比较化合物的制备(9):
使下述表17中记载的胺化合物与环氧化合物以表17中记载的当量、10wt%水溶液的形式在5℃反应0.5小时,并在25℃反应3小时,从而得到胺化合物与环氧化合物的聚合物。将所得聚合物的N率和相对分子量(Mw)也示于表17。
[表17]
实施例8
本发明化合物的制备(8):
使下述表18中记载的胺化合物与环氧化合物以表18所述的当量、10wt%水溶液的形式在5℃反应0.5小时,并在40℃反应3小时,从而得到胺化合物与环氧化合物的聚合物。将所得聚合物的N率和相对分子量(Mw)也示于表18。
[表18]
试验例1
镀敷试验:
分别使表19所述组成的硫酸铜镀液中含有5~30mg/L的在实施例1~8中制备的化合物,从而制备本发明的硫酸铜镀液。在这些硫酸铜镀液中,使用实施了无电解镀铜的具有开口直径φ60μm、深度35μm的盲孔的树脂基板和厚度25μm的DFR,放入具有30/150、15/150、9/150、30/30、15/15、9/9的L/S的图案化基板,利用下述条件进行硫酸铜镀敷。针对镀敷后的基板,如下评价填充性和最大膜厚差。将它们的结果示于表20。此外,作为对比,制备含有在比较例1~9中制备的化合物的硫酸铜镀液,针对它们也同样地进行硫酸铜镀敷并进行评价。将它们的结果示于表21。
<硫酸铜镀液组成>
[表19]
SPS:双-(3-钠磺丙基)二硫化物
PEG:聚乙二醇(分子量为4000)
PO:甘油的聚丙二醇加成物(分子量为700)
<硫酸铜镀敷条件>
电流密度:1.65A/dm2
时间:45分钟
浴量:500mL
搅拌:曝气1.5L/min
<填充性评价基准>
使用三维白色光干涉型显微镜,测定被填充的通孔上方的凹陷量(μm)。凹陷量为5μm以内时记作○,凹陷量为5μm以上时记作×。
<最大膜厚差的评价基准>
使用三维白色光干涉型显微镜,测定各布线宽度的电路高度。将最大高度-最小高度作为最大膜厚差,将5μm以内记作○,将5μm以上记作×。
[表20]
[表21]
将上述结果的总结示于图1。由该结果示出:通过使硫酸铜镀液中含有本发明化合物,能够以均匀的厚度形成多种设计的布线,能够填充导通孔。另一方面,也示出:即使是至少包含氮原子、氢原子、碳原子的化合物,但在X、Mw未落入本发明化合物范围的情况下,也无法以均匀的厚度形成多种设计的布线,无法填充导通孔。
产业上的可利用性
本发明能够以均匀的厚度形成多种设计的布线,能够形成电路图案、填充导通孔,因此可用于制造印刷电路板等。
Claims (13)
1.一种硫酸铜镀液,其特征在于,其为含有至少包含氮原子、氢原子、碳原子的化合物的硫酸铜镀液,
所述化合物是在去除全体或重复单元的氢原子后的分子式中,下述式(1)所示的总原子数中的氮原子数的比例(X)和相对分子量(Mw)满足下述式(2)或(3)的化合物,
[数学式1]
X=(分子式中的氮原子数/分子式中的总原子数)×100…(1)
[数学式2]
3≤X<5且2000<Mw…(2)
5≤X≤7且5000<Mw…(3)。
2.根据权利要求1所述的硫酸铜镀液,其中,至少包含氮原子、氢原子、碳原子的化合物为胺化合物与环氧化合物的聚合物。
5.一种化合物,其特征在于,其为至少包含氮原子、氢原子、碳原子的化合物,
所述化合物的去除全体或重复单元的氢原子后的分子式中,下述式(1)所示的总原子数中的氮原子数的比例(X)和相对分子量(Mw)满足下述式(2)或(3),
[数学式3]
X=(分子式中的氮原子数/分子式中的总原子数)×100…(1)
[数学式4]
3≤X<5且2000<Mw…(2)
5≤X≤7且5000<Mw…(3)。
6.根据权利要求5所述的化合物,其中,至少包含氮原子、氢原子、碳原子的化合物为胺化合物与环氧化合物的聚合物。
9.一种硫酸铜镀液用添加剂,其含有权利要求5~8中任一项所述的化合物。
10.一种对被镀敷物镀敷硫酸铜的方法,其特征在于,利用权利要求1~4中任一项所述的硫酸铜镀液对被镀敷物进行处理。
11.根据权利要求10所述的对被镀敷物镀敷硫酸铜的方法,其中,被镀敷物具有导通孔和/或电路图案。
12.一种被镀敷物的导通孔的填充方法,其特征在于,利用权利要求1~4中任一项所述的硫酸铜镀液对具有导通孔的被镀敷物进行处理。
13.一种被镀敷物的电路图案的形成方法,其特征在于,利用权利要求1~4中任一项所述的硫酸铜镀液对具有电路图案的被镀敷物进行处理。
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