JP2008223082A - Additive for copper plating, copper plating liquid using the additive for copper plating and copper electroplating method using the copper plating liquid - Google Patents

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Masaharu Sugimoto
将治 杉本
Mitsuhiro Watanabe
充広 渡辺
Hideo Honma
英夫 本間
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Kanto Gakuin University Surface Engineering Research Institute
KANTO KASEI KOGYO KK
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Kanto Gakuin University Surface Engineering Research Institute
KANTO KASEI KOGYO KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an additive for copper plating by which a stable effect can be obtained even if an insoluble anode is used. <P>SOLUTION: In the additive for copper plating containing a polyalkene oxide compound, the polyalkene oxide compound has constitutional formula, shown below, to which a functional group or halogen element is introduced in either one or both of its terminals and has a number average molecular weight of 100 to 2,000,000. When m in the constitutional formula is specified to 1 to 8 and R<SB>1</SB>or R<SB>1</SB>is defined as a functional group, the functional group is defined as any functional group selected from a functional group including a sulfonic group, N or S and a functional group selected from a functional group having an unsaturated bond. Further, when the additive for copper plating including the polyalkene oxide compound of 10,000 to 2,000,000 in molecular weight is employed, there is no need for making combination use of the additives, such as bis(3-sulfopropyl) disulfide and janus green, and the more preferable copper plating can be performed. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本件発明は、銅めっき用添加剤、及びその銅めっき用添加剤を用いた銅めっき液、並びにその銅めっき液を用いた電気銅めっき方法に関する。   The present invention relates to an additive for copper plating, a copper plating solution using the copper plating additive, and an electrolytic copper plating method using the copper plating solution.

近年、携帯電話やパーソナルコンピューターなどに代表される電子機器の小型化、高密度化、高性能化が著しく、これらに用いられるプリント配線板には、軽薄短小化の要求がなされている。一方、半導体デバイスの高速化、高容量化も同時に進行している。そして、半導体デバイスを搭載するパッケージ用配線板に対しては、一般の多層プリント配線板以上に軽薄短小化が要求されている。   In recent years, electronic devices typified by mobile phones and personal computers have been remarkably reduced in size, increased in density, and improved in performance, and printed wiring boards used for these have been required to be lighter, thinner, and smaller. On the other hand, higher speed and higher capacity of semiconductor devices are progressing simultaneously. Further, a package wiring board on which a semiconductor device is mounted is required to be lighter, thinner and smaller than a general multilayer printed wiring board.

上述の微細配線を有する多層プリント配線板を製造する技術として、ビルドアップ工法が注目を集めている。このビルドアップ工法では、内層配線と外層配線又は内層配線同士の層間を電気的に接続する方式として、形成した小径ビアホールを銅めっきで埋め込むビアフィリングが行われている。   As a technique for manufacturing a multilayer printed wiring board having the above-mentioned fine wiring, a build-up method has attracted attention. In this build-up method, via filling is performed in which the formed small-diameter via hole is filled with copper plating as a method of electrically connecting the inner layer wiring and the outer layer wiring or the interlayer between the inner layer wirings.

そこで、特許文献1には、スルーホールやビアホール等の微小孔を有する基板や、銅などの金属を表面に被覆した樹脂フィルムに対して高い信頼性で銅めっきを行うことができる酸性銅めっき浴用の添加剤及び該添加剤を含有する酸性銅めっき浴並びに該めっき浴として、(a)アルキルアミンとグリコール類の重合物 0.01〜2g/L(b)ポリマー成分 0.01〜10g/L(c)キャリアー成分 0.02〜200mg/Lを含有する酸性銅めっき浴用添加剤及び該添加剤を含有する酸性銅めっき浴並びに該めっき浴を用いるめっき方法が開示されている。   Therefore, Patent Document 1 discloses an acidic copper plating bath that can perform copper plating with high reliability on a substrate having a microhole such as a through hole or a via hole, or a resin film having a surface coated with a metal such as copper. And (a) polymer of alkylamine and glycols 0.01-2 g / L (b) polymer component 0.01-10 g / L (C) Carrier component An additive for an acidic copper plating bath containing 0.02 to 200 mg / L, an acidic copper plating bath containing the additive, and a plating method using the plating bath are disclosed.

また、特許文献2には、ポリエチレングリコール(Poly−Ethylene Glycol:以下、「PEG」と称する。)誘導体を含有し、塩化物イオンを添加しない硫酸銅めっき浴を用いて硫酸銅めっきを行う方法が開示されている。   Patent Document 2 discloses a method of performing copper sulfate plating using a copper sulfate plating bath containing a polyethylene glycol (Poly-Ethylene Glycol: hereinafter referred to as “PEG”) derivative and not containing chloride ions. It is disclosed.

そして、非特許文献1及び非特許文献2には、分子量が4000のPEG誘導体を含有し、塩化物イオンを添加しない硫酸銅めっき浴を用いて硫酸銅めっきを行うが開示されている。   Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 disclose that copper sulfate plating is performed using a copper sulfate plating bath containing a PEG derivative having a molecular weight of 4000 and not containing chloride ions.

また、特許文献3には、微小なビアやトレンチなどのサブμmレベルの間隙或いは数十μmから数百μmの比較的幅広の間隙を有する被めっき面に対して、欠陥の無い埋め込み銅めっきが行え、平滑性の極めて高い銅めっき処理が可能となる埋め込み用硫酸銅めっき液として、電着反応を抑制する高分子界面活性剤及び電着速度を促進する硫黄系飽和有機化合物、平滑性を制御するレベリング剤を含有する埋め込み用硫酸銅めっき液において、レベリング剤は、レベリング剤は、一般式 (CN)・(CClO)y(式中、x,yは任意の正の整数)により構成された有機系化合物、より具体的には、ポリエピクロロヒドリン、ポリエピクロロヒドリンジオール又はポリエピクロロヒドリントリオールのいずれか1種又は2種以上から選ばれた有機系化合物を用いたものが開示されている。 Patent Document 3 discloses a defect-free embedded copper plating for a plating surface having a sub-μm level gap such as a minute via or a trench or a relatively wide gap of several tens to several hundreds of μm. As a copper sulfate plating solution for embedding that can be performed and has a very smooth copper plating process, a polymeric surfactant that suppresses the electrodeposition reaction, a sulfur-based saturated organic compound that accelerates the electrodeposition rate, and smoothness control In the embedding copper sulfate plating solution containing the leveling agent, the leveling agent is a general formula (C 3 H 9 N) x · (C 3 H 5 ClO) y (wherein x and y are arbitrary) A positive integer), more specifically, any one or two of polyepichlorohydrin, polyepichlorohydrindiol, or polyepichlorohydrintriol, or 2 The thing using the organic type compound chosen from the seed | species or more is disclosed.

上記文献には、銅めっき法を用い、微細なビアの充填めっきなどを実施する際の欠陥を少なくするために、電着反応を抑制する添加剤、電着速度を促進する添加剤及び平滑性を制御する添加剤の少なくとも3種類を含む銅めっき液を用いることが開示されている。そして、前記電着反応を抑制する添加剤としてPEGが用いられ、その分子量は1000〜6000、最大でも10000程度である例が開示されている。また、これらの銅めっき液では、塩素濃度を0.04g/L程度に調整し、電着反応を抑制する添加剤の効果を得ることが開示されている。   In the above document, an additive for suppressing the electrodeposition reaction, an additive for accelerating the electrodeposition rate, and smoothness are used in order to reduce defects when performing the filling plating of fine vias using the copper plating method. It is disclosed that a copper plating solution containing at least three kinds of additives for controlling the above is used. An example is disclosed in which PEG is used as an additive for suppressing the electrodeposition reaction, the molecular weight of which is 1000 to 6000, and about 10,000 at the maximum. Moreover, it is disclosed that in these copper plating solutions, the chlorine concentration is adjusted to about 0.04 g / L to obtain the effect of an additive that suppresses the electrodeposition reaction.

上述したように、銅めっき液に含まれるPEGが電着反応を抑制するためには、塩素との組み合わせが必要とされており、銅めっき液中には、ある一定量の塩素量が必要である。そして、析出する銅層は、銅表面に吸着した塩素も取り込んで、一定の特性を示すことになる。即ち、銅めっき液中の塩素濃度は低下してゆく。そして、銅めっき液中の塩素濃度が、僅かに変動するだけで、めっき銅の外観、性状等に大きな影響を与える傾向がある。よって、塩素を含有させた銅めっき液は、塩素濃度の管理が重要となり、管理コストが大きくなる。   As described above, in order for the PEG contained in the copper plating solution to suppress the electrodeposition reaction, a combination with chlorine is required, and a certain amount of chlorine is required in the copper plating solution. is there. The deposited copper layer also takes in chlorine adsorbed on the copper surface and exhibits certain characteristics. That is, the chlorine concentration in the copper plating solution decreases. And even if the chlorine concentration in the copper plating solution varies only slightly, the appearance, properties, etc. of the plated copper tend to be greatly affected. Therefore, in the copper plating solution containing chlorine, it is important to manage the chlorine concentration, which increases the management cost.

また、電気銅めっきを行うに当たっては、銅めっき液中における銅濃度の変動を小さく維持するために、陽極に含リン銅などの可溶性陽極を用いることが多い。すると、電解することによって陽極が溶解し、陽極スライムが発生する。この陽極スライムが被めっき材に付着すると、めっき層内に巻き込まれることがあり、微細な部分への銅めっきではこの部分が欠陥となってしまう。そこで、陽極スライムの発生を避けるため、チタン板に酸化イリジウムなどをコーティングした寸法安定性陽極(Dimention Stable Anode:以下、「DSA」と称する。)等の不溶性陽極を選択するケースも多くなっている。   Moreover, when performing electrolytic copper plating, in order to keep the fluctuation | variation of the copper concentration in a copper plating solution small, soluble anodes, such as phosphorous copper, are often used for an anode. Then, the anode is dissolved by electrolysis, and anode slime is generated. When this anode slime adheres to the material to be plated, it may be caught in the plating layer, and this portion becomes a defect in copper plating on a fine portion. Therefore, in order to avoid generation of anode slime, an insoluble anode such as a dimension stable anode (hereinafter referred to as “DSA”) in which a titanium plate is coated with iridium oxide or the like is often selected. .

特開2003−328179号公報JP 2003-328179 A 特開2005−256120号公報JP-A-2005-256120 特開2005−307259号公報JP 2005-307259 A 杉本将治、山口和紀、吉水裕喜、香西博明、本間英夫;高分子加工、54巻9号、38−42(2005)Sugimoto Masaharu, Yamaguchi Kazunori, Yoshimizu Hiroki, Kasai Hiroaki, Honma Hideo; Polymer Processing, Vol. Masaharu Sugimoto、Kazuki Yamaguchi、Hiroaki Kouzai、Hideo Honma;Jounal of applied Polymer Science、 Vol. 96、837−840(2005)Masahara Sugimoto, Kazuki Yamaguchi, Hiroaki Kousai, Hideo Honma; Journal of Applied Polymer Science, Vol. 96, 837-840 (2005)

ところが、塩素をあるレベルで含む銅めっき液に対してDSA等を陽極として電解すると、陽極における酸化反応の影響を受けて塩素がガス化し、可溶性陽極を用いた場合以上の量が銅めっき液中から失われることになる。すると、電着反応を抑制する添加剤は、本来の抑制機能を安定して発揮することが困難になる。即ち、塩素の存在を必須とする銅めっき液は、DSA等を陽極に用いた場合には、得られるめっき銅の特性にバラツキが大きくなるという欠点を有することになるのである。従って、より微細化する配線板等に対して、外観も良好な銅めっきを安定して実施するためには、DSA等を用いても安定しためっき銅が得られる銅めっき液を用いる必要がある。   However, when electrolysis is performed using DSA or the like as an anode for a copper plating solution containing chlorine at a certain level, chlorine is gasified due to the influence of the oxidation reaction at the anode, and a larger amount than in the case of using a soluble anode is present in the copper plating solution. Will be lost from. Then, it becomes difficult for the additive which suppresses an electrodeposition reaction to exhibit the original suppression function stably. That is, the copper plating solution that requires the presence of chlorine has a disadvantage that the characteristics of the obtained plated copper vary greatly when DSA or the like is used for the anode. Therefore, in order to stably carry out copper plating with a good appearance on wiring boards and the like that are made finer, it is necessary to use a copper plating solution that can provide stable plated copper even when DSA or the like is used. .

上記のように、銅めっき液中に共存させる塩素を極力少なくでき、可能であれば塩素の共存が不要でありながら、銅めっき又はビアフィリングを連続実施しても、安定して良好な結果が得られる銅めっき用添加剤が求められていたのである。   As described above, the amount of chlorine that can coexist in the copper plating solution can be reduced as much as possible, and if possible, the coexistence of chlorine is unnecessary. The resulting copper plating additive was sought.

そこで、本件発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ね、ポリアルケンオキシド化合物を含む銅めっき用添加剤、及び、その銅めっき用添加剤を用いた銅めっき液、並びに、その銅めっき液を用いた電気銅めっき方法に想到したのである。   Therefore, the present inventors have conducted intensive research to solve the above-mentioned problems, an additive for copper plating containing a polyalkene oxide compound, a copper plating solution using the additive for copper plating, and its copper He came up with an electrolytic copper plating method using a plating solution.

本件発明に係る銅めっき用添加剤: 本件発明に係る銅めっき用添加剤は、ポリアルケンオキシド化合物を含む銅めっき用添加剤であって、前記ポリアルケンオキシド化合物は、その末端のいずれか一方又は両方に官能基又はハロゲン元素を備える以下の化2に示す構造式を有し、数平均分子量が100〜2000000であることを特徴としている。

Figure 2008223082
Additive for copper plating according to the present invention: The additive for copper plating according to the present invention is an additive for copper plating containing a polyalkene oxide compound, and the polyalkene oxide compound is either one of its terminals or It has a structural formula shown in the following chemical formula 2 having both functional groups or halogen elements, and has a number average molecular weight of 100 to 2,000,000.
Figure 2008223082

本件発明に係る銅めっき用添加剤においては、前記化2に示す構造式における官能基R及びRが、スルホン基、NやSを含む官能基及び不飽和結合をもつ官能基から選択されるいずれかの官能基であることも好ましい。 In the additive for copper plating according to the present invention, the functional groups R 1 and R 2 in the structural formula shown in Chemical Formula 2 are selected from a sulfone group, a functional group containing N and S, and a functional group having an unsaturated bond. It is also preferred that any functional group is.

本件発明に係る銅めっき用添加剤においては、前記化2に示す構造式におけるmが1〜8であることも好ましい。   In the additive for copper plating according to the present invention, m in the structural formula shown in Chemical Formula 2 is preferably 1-8.

本件発明に係る銅めっき液: 本件発明に係る銅めっき液は、前記銅めっき用添加剤を含むことを特徴としている。 Copper plating solution according to the present invention: The copper plating solution according to the present invention includes the additive for copper plating.

本件発明に係る銅めっき液においては、前記ポリアルケンオキシド化合物の濃度が0.0001g/L〜10g/Lであることも好ましい。   In the copper plating solution according to the present invention, the concentration of the polyalkene oxide compound is also preferably 0.0001 g / L to 10 g / L.

本件発明に係る銅めっき液においては、アニオン成分として硫酸イオン又はハロゲンイオンから選択される1種以上を用いることも好ましい。   In the copper plating solution which concerns on this invention, it is also preferable to use 1 or more types selected from a sulfate ion or a halogen ion as an anion component.

本件発明に係る銅めっき液においては、アニオン成分としてシアンイオン又はピロリン酸イオンを用いることも好ましい。   In the copper plating solution according to the present invention, it is also preferable to use cyan ion or pyrophosphate ion as the anion component.

本件発明に係る電気銅めっき方法: 本件発明に係る電気銅めっき方法は、前記銅めっき液を用い、陰極電流密度0.1A/dm〜50A/dmで電解を行うことを特徴としている。 The electrolytic copper plating method according to the present invention: copper plating method according to the present invention, using the copper plating solution is characterized by performing the electrolysis at cathode current density 0.1A / dm 2 ~50A / dm 2 .

そして、本件発明に係る電気銅めっき方法においては、前記電解を不溶性陽極を用いて行うことも好ましい。   And in the electrolytic copper plating method which concerns on this invention, it is also preferable to perform the said electrolysis using an insoluble anode.

本件発明に係る、銅めっき用添加剤を含んだ銅めっき液を用いて電気銅めっきを行うと、銅めっき液中の塩素量が少なくても、安定して良好なめっき銅が得られる。即ち、この銅めっき液を用い、DSA等を陽極として電気銅めっきを行っても、銅めっき液中の塩素濃度の変動は小さい。従って、当該銅めっき用添加剤を用いて銅めっき液を調製すれば、微細化する配線板等の製造工程において、光沢銅めっきやビアフィリング等の銅めっきを、DSA等を用いて好適に実施することができる。   When electrolytic copper plating is performed using a copper plating solution containing an additive for copper plating according to the present invention, good plated copper can be stably obtained even if the amount of chlorine in the copper plating solution is small. That is, even when this copper plating solution is used and electrolytic copper plating is performed using DSA or the like as an anode, the variation of the chlorine concentration in the copper plating solution is small. Therefore, if a copper plating solution is prepared using the additive for copper plating, copper plating such as bright copper plating and via filling is suitably performed using DSA or the like in the manufacturing process of miniaturized wiring boards and the like. can do.

本件発明に係る銅めっき用添加剤の形態: 本件発明に係る銅めっき用添加剤は、ポリアルケンオキシド化合物を含む銅めっき用添加剤である。このポリアルケンオキシド化合物は、銅めっき工程において析出した銅表面に吸着し、銅表面への電着反応を制御する添加剤として機能する。そして、当該ポリアルケンオキシド化合物は、その末端のいずれか一方又は両方に官能基又はハロゲン元素を備える以下の化3に示す構造式を有し、数平均分子量(以下、単に「分子量」と称する。)が100〜2000000であることを特徴としている。   Form of additive for copper plating according to the present invention: The additive for copper plating according to the present invention is an additive for copper plating containing a polyalkene oxide compound. This polyalkene oxide compound is adsorbed on the copper surface deposited in the copper plating step and functions as an additive for controlling the electrodeposition reaction on the copper surface. The polyalkene oxide compound has a structural formula represented by the following chemical formula 3 having a functional group or a halogen element at one or both of its ends, and is referred to as a number average molecular weight (hereinafter simply referred to as “molecular weight”). ) Is 100 to 2,000,000.

Figure 2008223082
Figure 2008223082

前記銅めっき用添加剤が含んでいるポリアルケンオキシド化合物は、その末端のいずれか一方又は両方に官能基又はハロゲン元素を備えることによって、析出した銅表面に直接吸着することができるものである。即ち、銅表面への直接吸着が可能であることにより、銅めっき液中に共存する塩素量が少ないか、又は意識的に添加しなくても銅の析出状態の制御、析出の均一化が可能になる。従って、前記ポリアルケンオキシド化合物を含む銅めっき用添加剤を用いた銅めっき液は、当該銅めっき液への塩素の添加が極めて少なくても、PEGと塩素とを組み合わせた添加剤を含む銅めっき液を用いた場合と、同等もしくはそれ以上に良好なめっき銅を得ることが可能になる。   The polyalkene oxide compound contained in the additive for copper plating can be directly adsorbed on the deposited copper surface by providing a functional group or a halogen element at one or both of its ends. In other words, direct adsorption on the copper surface enables the amount of chlorine coexisting in the copper plating solution to be small, or control the copper precipitation state and make the precipitation uniform without intentional addition. become. Therefore, the copper plating solution using the additive for copper plating containing the polyalkene oxide compound is a copper plating containing an additive in which PEG and chlorine are combined even if the addition of chlorine to the copper plating solution is extremely small. It is possible to obtain plated copper that is as good as or better than when the liquid is used.

そして、化3に示す構造式を有するポリアルケンオキシド化合物の中でも、両末端にハロゲン元素、特に塩素を含むポリアルケンオキシド化合物を特に好ましく用いることができる。塩素を含むポリアルケンオキシド化合物では、構造式の両末端に備えた塩素が、PEGと塩素とを添加した銅めっき液に含まれる塩素と同様の効果を発揮するため、均一な電着状態を安定させる効果が大きいのである。   Of the polyalkene oxide compounds having the structural formula shown in Chemical Formula 3, a polyalkene oxide compound containing a halogen element, particularly chlorine, at both ends can be particularly preferably used. In polyalkene oxide compounds containing chlorine, the chlorine provided at both ends of the structural formula exhibits the same effect as the chlorine contained in the copper plating solution containing PEG and chlorine. The effect to make is great.

ところで、従来から高分子界面活性剤として用いられてきた前記PEGは、本件発明に係るポリアルケンオキシド化合物とは異なる極性をもつ化合物である。PEGの構造式を、以下の化4に示す。これを化3と対比すると、その両末端の構成が全く異なっており、この構造式であるが故に塩素を介さないと銅に吸着出来ないことが判る。   By the way, the PEG conventionally used as a polymer surfactant is a compound having a polarity different from that of the polyalkene oxide compound according to the present invention. The structural formula of PEG is shown in Chemical Formula 4 below. When this is compared with Chemical Formula 3, the structure at both ends is completely different, and it can be seen that it cannot be adsorbed on copper unless chlorine is interposed because of this structural formula.

Figure 2008223082
Figure 2008223082

上記構造式の比較からも、両末端にハロゲン元素、特に塩素を含むポリアルケンオキシド化合物を含む銅めっき用添加剤を用いた銅めっき液は、銅めっき液に塩素を添加せずに用いても、PEGと塩素とを添加した銅めっき液を用いて得られるめっき状態と同等、もしくはそれ以上に良好なめっき状態が得られる銅めっき液であることが明らかである。また、めっき銅への塩素の取り込みが少なくなっていると推測されるため、形成される銅の特性も変化していると考えられる。   From the comparison of the above structural formulas, it is also possible to use a copper plating solution using an additive for copper plating containing a halogen element, particularly a polyalkene oxide compound containing chlorine at both ends, without adding chlorine to the copper plating solution. It is apparent that this is a copper plating solution that can obtain a plating state equivalent to or better than the plating state obtained by using a copper plating solution to which PEG and chlorine are added. Moreover, since it is estimated that the uptake | capture of the chlorine to plating copper has decreased, it is thought that the characteristic of the copper formed is also changing.

本件発明に係る銅めっき用添加剤においては、前記ポリアルケンオキシド化合物の官能基R及びRは、スルホン基、NやSを含む官能基及び不飽和結合をもつ官能基から選択されるいずれかの官能基とすることも好ましい。前記R又はRをスルホン基とする場合にはナトリウム塩とすることができる。NやSを含む官能基であれば、アミノ基やチオール基等とすることができる。不飽和結合をもつ官能基であれば、フェニレン基、フェニルオキシド基、フェニルアゾフェノキシ基等とすることができる。これらの官能基を含むことによっても、前記PEGとは異なる極性をもつことになり、当該ポリアルケンオキシド化合物を含む添加剤を含む銅めっき液では、めっき液中における塩素介在の必要性が低下するのである。上記に例示したポリアルケンオキシド化合物に用いる官能基等は、合成反応を行う際に大気圧下での実施が可能で、製造が容易であるために好ましいものであって、その他の官能基を用いた場合に同様の効果が得られないことを示すものではない。 In the additive for copper plating according to the present invention, the functional groups R 1 and R 2 of the polyalkene oxide compound are any selected from a sulfone group, a functional group containing N or S, and a functional group having an unsaturated bond. It is also preferable to use such a functional group. When R 1 or R 2 is a sulfone group, it can be a sodium salt. Any functional group containing N or S can be an amino group or a thiol group. A functional group having an unsaturated bond can be a phenylene group, a phenyl oxide group, a phenylazophenoxy group, or the like. The inclusion of these functional groups also has a polarity different from that of the PEG, and in the copper plating solution containing the additive containing the polyalkene oxide compound, the necessity of chlorine intervention in the plating solution is reduced. It is. The functional groups and the like used in the polyalkene oxide compounds exemplified above are preferable because they can be carried out under atmospheric pressure during the synthesis reaction and are easy to produce. Other functional groups are used. This does not indicate that similar effects cannot be obtained.

本件発明に係る銅めっき用添加剤においては、前記ポリアルケンオキシド化合物の分子量は、100〜2000000とすることが好ましい。分子量が100を下回ると、高分子界面活性剤として電着反応を抑制する機能が劣ってしまう。従って、ポリアルケンオキシド化合物の分子量が低分子量領域にあると、ビス(3−スルフォポロピル)ジスルフィド(以下、「SPS」と称する。)やヤヌスグリーン(以下、「JGB」と称する。)等の併用が必要になる傾向が出てくる。反面、分子量が2000000を超えると、両末端に官能基や塩素を導入した構造を取っていても、水に対する溶解度が小さくなるために、水溶液系では析出しやすくなる等、使用上の困難が生ずる傾向が出てくる。   In the additive for copper plating according to the present invention, the polyalkene oxide compound preferably has a molecular weight of 100 to 2,000,000. When the molecular weight is less than 100, the function of suppressing the electrodeposition reaction as a polymer surfactant is poor. Therefore, when the molecular weight of the polyalkene oxide compound is in the low molecular weight region, the combined use of bis (3-sulfoporopyl) disulfide (hereinafter referred to as “SPS”), Janus Green (hereinafter referred to as “JGB”), or the like. There is a tendency to become necessary. On the other hand, if the molecular weight exceeds 2000000, even if it has a structure in which a functional group or chlorine is introduced at both ends, the solubility in water is small, so that it is easy to precipitate in an aqueous solution system, resulting in difficulty in use. A trend comes out.

従って、分子量が1000〜2000000のポリアルケンオキシド化合物を用いることがより好ましい。そして、分子量が1000〜2000000のPEG−Clを用いることが更に好ましい。当該PEG−Clを含む銅めっき用添加剤を用いると、銅めっき液中の塩素濃度をより低く設定出来るからである。   Therefore, it is more preferable to use a polyalkene oxide compound having a molecular weight of 1,000 to 2,000,000. It is more preferable to use PEG-Cl having a molecular weight of 1,000 to 2,000,000. This is because when the additive for copper plating containing PEG-Cl is used, the chlorine concentration in the copper plating solution can be set lower.

これらの、目的とする分子量のポリアルケンオキシド化合物は、当該分子量に整合した分子量を有するPEG等を合成原料に用い、後述する合成方法を用いて得ることができる。このようにして得られたポリアルケンオキシド化合物の分子量は、GPC(Gel Permiation Chromatograph)等で測定が可能である。   These polyalkene oxide compounds having a target molecular weight can be obtained by using a synthesis method described later using PEG having a molecular weight matched with the molecular weight as a synthesis raw material. The molecular weight of the polyalkene oxide compound thus obtained can be measured by GPC (Gel Permeation Chromatography) or the like.

本件発明に係る銅めっき用添加剤においては、前記化3に示す構造式におけるmが1〜8であることが好ましい。mが8を超えると、両末端に塩素や官能基を備える構造を取っていても、C−O結合が少なくなって高分子界面活性剤としての機能が劣ってくる。また、mを2又は3にしたものは、PEGやポリプロピレングリコールを適正に用いた場合と同様の効果を安定して得られるため、より好ましいものである。このmと分子量とを設定すれば、前記化3に示す構造式における数nは自ずと決まってくる。   In the additive for copper plating according to the present invention, m in the structural formula shown in Chemical Formula 3 is preferably 1-8. When m exceeds 8, even if it has a structure having chlorine or a functional group at both ends, the C—O bond is reduced and the function as a polymer surfactant is inferior. Moreover, what set m to 2 or 3 is more preferable since the same effect as the case where PEG and polypropylene glycol are used appropriately can be obtained stably. If m and the molecular weight are set, the number n in the structural formula shown in Chemical Formula 3 is automatically determined.

以下に、本件発明に係る銅めっき用添加剤に含まれる、ポリアルケンオキシド化合物の具体例を示す。前記mが2である化合物を代表例として、α,ω−ジクロロポリエチレングリコール(以下、「PEG−Cl」と称する。)の構造式を化5に、ポリエチレングリコール−α,ω−ジスルフォン酸ナトリウム塩(以下、「PEG−S」と称する。)の構造式を化6に、α,ω−ジフェノキシポリエチレングリコール(以下、「PEG−Ph」と称する。)の構造式を化7に、α,ω−ジフェニルアゾフェノキシポリエチレングリコール(以下、「PEG−Az」と称する。)の構造式を化8に示す。   Below, the specific example of the polyalkene oxide compound contained in the additive for copper plating which concerns on this invention is shown. As a representative example of the compound in which m is 2, the structural formula of α, ω-dichloropolyethylene glycol (hereinafter referred to as “PEG-Cl”) is represented by the following formula: embedded image Polyethylene glycol-α, ω-disulfonic acid sodium salt The structural formula of (hereinafter referred to as “PEG-S”) is represented by Chemical Formula 6, and the structural formula of α, ω-diphenoxypolyethylene glycol (hereinafter referred to as “PEG-Ph”) is represented by Chemical Formula 7, The structural formula of ω-diphenylazophenoxypolyethylene glycol (hereinafter referred to as “PEG-Az”) is shown in Chemical Formula 8.

Figure 2008223082
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上記化合物は、mが2であるエチレン鎖を基本構造としているため、分子量を整合させたPEGを原料に用いて合成出来る。それぞれの化合物の合成方法は、実施例にて詳述する。そして、mが3のポリアルケンオキシド化合物を合成する場合には、ポリプロピレングリコールを原料に用いることができる。また、mが4のポリアルケンオキシド化合物を合成する場合には、ポリブテングリコールを原料に用いることができる。このように、mの数と分子量の整合したポリアルケングリコール等を合成原料に用いることで、目的とする分子量と構造とを有するポリアルケンオキシド化合物を得ることができる。合成の結果得られたポリアルケンオキシド化合物は、FT−IR分光分析装置やNMR装置等を用いて構造を確認出来る。   Since the above compound has an ethylene chain having m of 2 as a basic structure, it can be synthesized using PEG having a matched molecular weight as a raw material. The synthesis method of each compound will be described in detail in Examples. When a polyalkene oxide compound having m of 3 is synthesized, polypropylene glycol can be used as a raw material. Further, when a polyalkene oxide compound having m of 4 is synthesized, polybutene glycol can be used as a raw material. Thus, a polyalkene oxide compound having a target molecular weight and structure can be obtained by using, as a synthesis raw material, polyalkene glycol or the like having the same number of m and molecular weight. The structure of the polyalkene oxide compound obtained as a result of synthesis can be confirmed using an FT-IR spectroscopic analyzer, an NMR apparatus, or the like.

本件発明に係る銅めっき液の形態: 本件発明に係る銅めっき液は、前記銅めっき用添加剤を含むことを特徴としている。当該銅めっき液に含まれる前記銅めっき用添加剤が、分子量が100〜2000000のポリアルケンオキシド化合物を含むものであることにより、当該めっき液を用いると、銅めっき液に含まれる当該ポリアルケンオキシド化合物が、析出した銅表面に良好に吸着する。従って、電気めっきを行うと、光沢性に優れた銅めっきが得られる。また、ビアフィリングを行うと、良好な状態に銅が埋め込まれたブラインドビアホール(フィルドビア)が得られる。このとき、前記銅めっき用添加剤に含まれるポリアルケンオキシド化合物が含む官能基又は塩素と分子量とは、高分子界面活性剤としての機能や水溶液系への溶解度等を考慮して選択する。他の添加剤を併用しなくても安定しためっき状態を得ることができる銅めっき液とするのであれば、前述のように、分子量が10000〜2000000のポリアルケンオキシド化合物を含む銅めっき用添加剤を用いた銅めっき液を調製することがより好ましい。   Form of copper plating solution according to the present invention: The copper plating solution according to the present invention is characterized by including the additive for copper plating. When the additive for copper plating contained in the copper plating solution contains a polyalkene oxide compound having a molecular weight of 100 to 2,000,000, when the plating solution is used, the polyalkene oxide compound contained in the copper plating solution becomes Adsorbs well on the deposited copper surface. Therefore, when electroplating is performed, copper plating having excellent gloss can be obtained. Further, when via filling is performed, a blind via hole (filled via) in which copper is buried in a good state is obtained. At this time, the functional group or chlorine and the molecular weight contained in the polyalkene oxide compound contained in the copper plating additive are selected in consideration of the function as a polymer surfactant, the solubility in an aqueous solution system, and the like. As described above, an additive for copper plating containing a polyalkene oxide compound having a molecular weight of 10,000 to 2,000,000 as long as the copper plating solution can obtain a stable plating state without using other additives in combination. It is more preferred to prepare a copper plating solution using

本件発明に係る銅めっき液においては、前記ポリアルケンオキシド化合物濃度を0.0001g/L〜10g/Lとすることが好ましい。ポリアルケンオキシド化合物濃度が0.0001g/Lを下回ると、銅表面へのポリアルケンオキシド化合物の吸着量が不十分となって、電着反応を抑制する高分子界面活性剤としての機能を十分に発揮出来ない。また、ポリアルケンオキシド化合物の濃度を10g/L以上としても析出する銅皮膜の光沢性やビアフィリング性にはそれ以上の改善は見られず、電解電圧が上昇する傾向が見られるようになって好ましくない。上記観点から、ポリアルケンオキシド化合物濃度は0.01g/L〜1.0g/Lとすることがより好ましい。この濃度範囲であれば、ポリアルケンオキシド化合物濃度の変動が、析出する銅皮膜の光沢性やビアフィリング性の変動として顕著に現れない。これら銅めっき液中のポリアルケンオキシド化合物の濃度は、HPLC(High Performance Liquid Chromatograph)などを用いて分析することができる。   In the copper plating solution according to the present invention, the polyalkene oxide compound concentration is preferably 0.0001 g / L to 10 g / L. When the polyalkene oxide compound concentration is less than 0.0001 g / L, the amount of the polyalkene oxide compound adsorbed on the copper surface becomes insufficient, and the function as a polymer surfactant that suppresses the electrodeposition reaction is sufficient. I can't show it. Further, even when the concentration of the polyalkene oxide compound is 10 g / L or more, no further improvement is seen in the gloss and via filling properties of the deposited copper film, and a tendency to increase the electrolysis voltage is observed. It is not preferable. From the above viewpoint, the polyalkene oxide compound concentration is more preferably 0.01 g / L to 1.0 g / L. Within this concentration range, fluctuations in the polyalkene oxide compound concentration do not remarkably appear as fluctuations in the gloss and via filling properties of the deposited copper film. The concentration of the polyalkene oxide compound in these copper plating solutions can be analyzed using HPLC (High Performance Liquid Chromatography) or the like.

また、ポリアルケンオキシド化合物として分子量4000〜500000のPEG−Clを含む銅めっき用添加剤を含む銅めっき液を用いれば、塩素を添加しなくても、良好な光沢性やビアフィリング性を有する銅めっきが得られる。具体的には、下記の組成に調整した銅めっき液を用いれば、深さ50μm、開口径φ90μmのブラインドビアホールであれば、後述するビアフィリング率で90%以上を得ることができる。   Moreover, if a copper plating solution containing an additive for copper plating containing PEG-Cl having a molecular weight of 4000 to 500,000 as a polyalkene oxide compound is used, copper having good glossiness and via filling properties can be obtained without adding chlorine. Plating is obtained. Specifically, when a copper plating solution adjusted to the following composition is used, if the blind via hole has a depth of 50 μm and an opening diameter of φ90 μm, a via filling rate described later can be 90% or more.

CuSO 65g/L
SO 200g/L
PEG−Cl 0.01g/L
SPS 0.01g/L
JGB 0.01g/L
CuSO 4 65g / L
H 2 SO 4 200 g / L
PEG-Cl 0.01 g / L
SPS 0.01g / L
JGB 0.01g / L

更に、分子量10000〜500000のPEG−Clを含む銅めっき用添加剤を用い、当該PEG−Cl濃度を0.01g/L〜1.0g/Lに調整した銅めっき液を用いれば、SPS及びJGBを添加しなくても、上記組成に調整した銅めっき液を用いた場合とほぼ同等の銅めっきが得られる。前述したように、構造式の末端に備える塩素が銅表面へ安定して吸着し、析出反応を抑制する高分子界面活性剤の効果を安定して発揮するからである。   Furthermore, using a copper plating solution containing a PEG-Cl having a molecular weight of 10,000 to 500,000 and adjusting the PEG-Cl concentration to 0.01 g / L to 1.0 g / L, SPS and JGB Even if no copper is added, a copper plating almost equivalent to the case of using a copper plating solution adjusted to the above composition can be obtained. As described above, the chlorine provided at the end of the structural formula is stably adsorbed on the copper surface, and the effect of the polymer surfactant that suppresses the precipitation reaction is stably exhibited.

本件発明に係る銅めっき液においては、硫酸銅系銅めっき液やピロリン酸銅系銅めっき液等のあらゆる銅めっき液の使用が可能である。しかし、アニオン成分として硫酸イオン又はハロゲンイオンから選択される1種以上を用いることが、添加剤を併用する酸性銅めっき液としての使用実績が多く好ましい。例えば、硫酸酸性銅めっき浴を用いる場合には、以下に示す組成を基本として添加剤濃度を調整し、液温25℃、電流密度3A/dmで電解することができる。 In the copper plating solution according to the present invention, any copper plating solution such as a copper sulfate-based copper plating solution or a copper pyrophosphate-based copper plating solution can be used. However, it is preferable to use one or more selected from sulfate ion or halogen ion as an anionic component because of its many track records of use as an acidic copper plating solution in combination with an additive. For example, when using a sulfuric acid copper plating bath, the additive concentration can be adjusted based on the composition shown below, and electrolysis can be performed at a liquid temperature of 25 ° C. and a current density of 3 A / dm 2 .

CuSO・7HO 50〜250g/L
SO 50〜250g/L
CuSO 4 · 7H 2 O 50~250g / L
H 2 SO 4 50~250g / L

同様に、シアンイオン又はピロリン酸イオンを用いることが、添加剤を併用するアルカリ性銅めっき液としての使用実績が多く好ましいのである。例えば、ピロリン酸銅めっき浴を用いる場合には、以下に示す組成を基本として添加剤濃度を調整し、液温50℃、電流密度0.5A/dmで電解することができる。 Similarly, the use of cyanide ion or pyrophosphate ion is preferable because it has been used as an alkaline copper plating solution combined with an additive. For example, when using a copper pyrophosphate plating bath, the additive concentration can be adjusted based on the composition shown below, and electrolysis can be performed at a liquid temperature of 50 ° C. and a current density of 0.5 A / dm 2 .

Cu2+ 20〜35g/L
4− 150〜250g/L(P/Cu比:6.5〜8.0)
PO 3− 60g/L 未満
pH 8〜9
Cu 2+ 20-35 g / L
P 2 O 7 4- 150~250g / L (P 2 O 7 / Cu ratio: 6.5 to 8.0)
PO 4 3- less than 60 g / L pH 8-9

即ち、本件発明に係る銅めっき用添加剤は、上記アニオン成分を含む銅めっき液に限定されず、電着反応の抑制を添加剤に依存する銅めっき液であれば、効果を発揮出来る。そして、それぞれの銅めっき液組成における最適化の検討には、ハルセル試験等を用いることができる。また、前述した銅表面への吸着機構から考えて、未確認ではあるが、本件発明に係る銅めっき用添加剤は、無電解銅めっき液に用いても、同様の析出抑制効果を発揮出来ると予想している。   That is, the additive for copper plating according to the present invention is not limited to the copper plating solution containing the anionic component, and the effect can be exhibited as long as it is a copper plating solution that relies on the additive to suppress the electrodeposition reaction. And the examination of optimization in each copper plating solution composition can use a hull cell test etc. Further, although not confirmed in view of the above-described adsorption mechanism on the copper surface, it is expected that the additive for copper plating according to the present invention can exhibit the same precipitation suppressing effect even when used in an electroless copper plating solution. is doing.

本件発明に係る電気銅めっき方法の形態: 本件発明に係る電気銅めっき方法は、前記銅めっき液を用いて電解を行うことを特徴としている。この時、陰極電流密度は0.1A/dm〜50A/dmで電解を行う。0.1A/dmを下回る電流密度で電解を行うと、目的とする銅皮膜の厚さを得たりビアフィリングを行うために必要な時間が長くなり、工業的な生産性を満足出来ない。一方、50A/dmを超える電流密度で電解を行うと、得られる銅皮膜の光沢性やビアフィリング性を満足出来なくなる等、良好なめっき銅が得られなくなるため好ましくない。従って、陰極電流密度0.5A/dm〜10A/dmで電解を行うことが、安定して良好なめっき銅を得ることができ、経済的な観点からもより好ましい。尚、ここで言っている陰極電流密度とは、一般的な直流電解において、被めっき基板に露出している被めっき面の合算面積を基準に算出したものである。そして、PR(Pulse Reverse)電解法等を選択した場合には、別途適正範囲の調整が必要である。 Form of electrolytic copper plating method according to the present invention: The electrolytic copper plating method according to the present invention is characterized in that electrolysis is performed using the copper plating solution. At this time, the cathode current density do electrolysis at 0.1A / dm 2 ~50A / dm 2 . When electrolysis is performed at a current density lower than 0.1 A / dm 2 , the time required to obtain the desired copper film thickness or to perform via filling becomes long, and industrial productivity cannot be satisfied. On the other hand, when electrolysis is performed at a current density exceeding 50 A / dm 2 , it is not preferable because good plated copper cannot be obtained, such as the glossiness and via filling property of the obtained copper film cannot be satisfied. Therefore, electrolysis at a cathode current density of 0.5 A / dm 2 to 10 A / dm 2 can stably obtain good plated copper, and is more preferable from an economical viewpoint. The cathode current density referred to here is a value calculated based on the total area of the surfaces to be plated exposed in the substrate to be plated in general DC electrolysis. When a PR (Pulse Reverse) electrolysis method or the like is selected, an appropriate range needs to be adjusted separately.

本件発明に係る電気銅めっき方法においては、前記電解を不溶性陽極を用いて行うことが好ましい。陽極スライムなどの発生が無く、電析する銅の品質に影響を与えにくいからである。本件発明に係る銅めっき用添加剤を用いた銅めっき液を用いると、当該銅めっき液の塩素濃度は、従来技術に比べて低い水準、又は、意図的に添加しない水準にできる。銅めっき液の塩素濃度が低ければ、不溶性陽極を用いて電解しても、塩素はガス化しにくく、塩素濃度の変動(低下)は小さくなる。従って、不溶性陽極を用いても、良好なめっき銅を安定して、継続的に得ることが可能になる。硫酸浴等の酸性浴であれば、不溶性陽極を用いて電解した場合の銅濃度の調整には、電解銅箔の製造工程などで用いている銅濃度の調整手法を適用出来る。例えば、当該銅めっき液を、銅線などを充填した溶解塔に循環させる等である。   In the electrolytic copper plating method according to the present invention, the electrolysis is preferably performed using an insoluble anode. This is because there is no generation of anode slime or the like, and it is difficult to affect the quality of the electrodeposited copper. When the copper plating solution using the additive for copper plating according to the present invention is used, the chlorine concentration of the copper plating solution can be made lower than that of the prior art or not intentionally added. If the chlorine concentration of the copper plating solution is low, even if electrolysis is performed using an insoluble anode, chlorine is difficult to gasify, and fluctuation (decrease) in the chlorine concentration is small. Therefore, even if an insoluble anode is used, good plated copper can be obtained stably and continuously. In the case of an acidic bath such as a sulfuric acid bath, a method for adjusting the copper concentration used in the production process of the electrolytic copper foil can be applied to the adjustment of the copper concentration when electrolysis is performed using an insoluble anode. For example, the copper plating solution is circulated through a melting tower filled with a copper wire or the like.

本実施例では、分子量4000のPEG−Clを合成し、このポリアルケンオキシド化合物を含む銅めっき液を調製して光沢性を評価した。   In this example, PEG-Cl having a molecular weight of 4000 was synthesized, and a copper plating solution containing this polyalkene oxide compound was prepared to evaluate the gloss.

<分子量4000のPEG−Clの合成>
分子量4000のPEG(和光純薬工業(株)製PEG4000)2.0gをビーカーに採り、氷水浴上で塩化チオニル5mLを滴下して溶解した。前記PEGが全て溶解したことを確認後、この溶解液を攪拌しながら徐々に60℃迄加熱し、そのまま一晩(12時間以上)攪拌して反応溶液を得た。その後、この反応溶液を、冷却したジエチルエーテル50mL中に投入して、PEG−Cl粗生成物を析出させた。このPEG−Cl粗生成物を含むジエチルエーテル溶液を濾過し、分離して得られた固形分を減圧乾燥して、PEG−Cl粗生成物を得た。
<Synthesis of PEG-Cl with a molecular weight of 4000>
2.0 g of PEG having a molecular weight of 4000 (PEG 4000 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was placed in a beaker and dissolved in 5 mL of thionyl chloride dropwise on an ice water bath. After confirming that all of the PEG was dissolved, the solution was gradually heated to 60 ° C. with stirring and stirred overnight (12 hours or longer) to obtain a reaction solution. Thereafter, this reaction solution was put into 50 mL of cooled diethyl ether to precipitate a crude PEG-Cl product. The diethyl ether solution containing this crude PEG-Cl product was filtered, and the solid content obtained by separation was dried under reduced pressure to obtain a crude PEG-Cl product.

続いて、このPEG−Cl粗生成物を精製するために、粗精製工程と再結晶工程とを実施した。粗精製工程は、以下の3工程で構成した。前記PEG−Cl粗生成物を2−プロパノール10mLに加熱溶解する工程。前記溶解液を緩やかに−5℃まで冷却し、PEG−Cl粗精製物を析出させる工程。前記PEG−Cl粗精製物が析出した溶解液を濾過し、PEG−Cl粗精製物を分離して回収する工程。その後、このPEG−Cl粗精製物に対して以下の再結晶工程を3回繰り返し、PEG−Cl精製物を得た。再結晶工程の1工程は、以下の工程で構成した。前記PEG−Cl粗精製物を少量の塩化メチレンに加熱溶解する工程。前記溶解液を室温まで冷却し、溶解液中に析出した沈殿を濾過して分離する工程。前記工程で得られた濾液を、10倍量の冷却したジエチルエーテル中に投入して再析出処理を行う工程。前記ジエチルエーテル溶液を濾過して、再析出したPEG−Cl精製物を回収する工程。   Subsequently, in order to purify the crude PEG-Cl product, a crude purification step and a recrystallization step were performed. The crude purification step was composed of the following three steps. Heating and dissolving the PEG-Cl crude product in 10 mL of 2-propanol. The step of slowly cooling the solution to −5 ° C. to precipitate a crude PEG-Cl product. A step of filtering the solution from which the crude PEG-Cl purified product is deposited, and separating and recovering the crude PEG-Cl purified product. Then, the following recrystallization process was repeated 3 times for this crude PEG-Cl product to obtain a purified PEG-Cl product. One step of the recrystallization step was composed of the following steps. Heating and dissolving the PEG-Cl crude product in a small amount of methylene chloride. The step of cooling the solution to room temperature and filtering and separating the precipitate deposited in the solution. A step of performing reprecipitation treatment by adding the filtrate obtained in the above step into 10 times amount of cooled diethyl ether. A step of filtering the diethyl ether solution to recover the re-precipitated PEG-Cl purified product.

<合成添加剤の構造式の同定>
上記にて得られた合成添加剤の構造式の同定にはFT−IR分光分析装置(Spectrum One:パーキンエルマー株式会社製)及びNMR(Varian Mercury 400:バリアン テクノロジーズ ジャパン リミッティド製)を用いた。分子量4000のPEG−Clと、後述する分子量4000のPEG−SとをC−NMRで評価した例を、図1及び図2に示す。分子量4000のPEG−ClをC−NMRで評価した結果を示す図1では、43.0ppmの位置に塩素と結合したメチレン基の炭素が検出され、70.6ppmの位置に酸素と結合したメチレン基の炭素が検出されている。また、分子量4000のPEG−SをC−NMRで評価した結果を示す図2では、50.8ppmの位置にスルフォン酸と結合したメチレン基の炭素が検出され、69.4ppm〜70.7ppmの範囲に酸素と結合したメチレン基の炭素が検出されている。このようにして、前記方法で合成されたポリアルケンオキシド化合物が、狙いの構造を有していることを確認出来る。
<Identification of structural formula of synthetic additive>
For identification of the structural formula of the synthetic additive obtained above, an FT-IR spectroscopic analyzer (Spectrum One: manufactured by Perkin Elmer Co., Ltd.) and NMR (Varian Mercury 400: manufactured by Varian Technologies Japan Limited) were used. Examples of evaluating PEG-Cl having a molecular weight of 4000 and PEG-S having a molecular weight of 4000 described later by C-NMR are shown in FIGS. In FIG. 1 showing the result of C-NMR evaluation of PEG-Cl having a molecular weight of 4000, methylene group bonded to chlorine was detected at a position of 43.0 ppm, and methylene group bonded to oxygen at a position of 70.6 ppm. Of carbon has been detected. Moreover, in FIG. 2 which shows the result of having evaluated the PEG-S of molecular weight 4000 by C-NMR, carbon of the methylene group couple | bonded with the sulfonic acid was detected in the position of 50.8 ppm, and the range of 69.4 ppm-70.7 ppm The carbon of the methylene group bonded to oxygen was detected. Thus, it can confirm that the polyalkene oxide compound synthesize | combined by the said method has a target structure.

<光沢性評価>
上記にて合成した、ポリアルケンオキシド化合物を含む銅めっき用添加剤の効果を、銅めっきにより得られる銅皮膜の光沢性で評価した。光沢性は、ハルセル試験で光沢を有する銅皮膜が得られる電流密度範囲で評価した。光沢性評価用の銅めっき液は酸性硫酸銅浴とした。この銅めっき液は、純水に硫酸銅CuSO・7HOを200g/Lと、硫酸HSOを50g/Lとなるように加え、更に、塩酸を0.015g/L、SPSを0.031g/Lとなるように加えて調製した。この、ポリアルケンオキシド化合物を添加剤として加えていない酸性硫酸銅浴を基本浴1とした。
<Glossiness evaluation>
The effect of the copper plating additive containing the polyalkene oxide compound synthesized above was evaluated by the gloss of the copper film obtained by copper plating. The gloss was evaluated in the current density range in which a glossy copper film was obtained by the Hull cell test. The copper plating solution for gloss evaluation was an acidic copper sulfate bath. This copper plating solution is added to pure water so that copper sulfate CuSO 4 · 7H 2 O is 200 g / L and sulfuric acid H 2 SO 4 is 50 g / L, hydrochloric acid is 0.015 g / L, and SPS is added. It was prepared by adding 0.031 g / L. This acidic copper sulfate bath to which no polyalkene oxide compound was added as an additive was used as the basic bath 1.

本実施例で光沢性評価に用いた銅めっき液は、分子量4000のPEG−Clを基本浴1に添加して、PEG−Cl濃度が0.01g/Lになるように調製した。この銅めっき液をハルセル(10A15型:山本鍍金試験器(株)製)の基準線まで注ぎ入れ、陰極には真鍮板、陽極にはDSAを用い、液温25℃、平均電流密度2A/dmで10分間電解した。試験の結果、光沢を有する銅皮膜が得られた電流密度範囲は、0.8A/dm〜12.0A/dmであった。銅めっき液の組成と光沢性の評価結果を、実施例2及び比較例1における銅めっき液組成と光沢性の評価結果と併せて表1に示す。 The copper plating solution used for the gloss evaluation in this example was prepared by adding PEG-Cl having a molecular weight of 4000 to the basic bath 1 so that the PEG-Cl concentration was 0.01 g / L. This copper plating solution was poured into the reference line of Hull Cell (10A15 type: manufactured by Yamamoto Gold Tester Co., Ltd.), using a brass plate for the cathode and DSA for the anode, a liquid temperature of 25 ° C., and an average current density of 2 A / dm. 2 for 10 minutes. The results of the test, the current density range in which the copper film having a luster was obtained was 0.8A / dm 2 ~12.0A / dm 2 . Table 1 shows the composition and gloss evaluation results of the copper plating solution together with the copper plating solution composition and gloss evaluation results in Example 2 and Comparative Example 1.

Figure 2008223082
Figure 2008223082

本実施例では、分子量4000のPEG−Sを合成し、このポリアルケンオキシド化合物を含む銅めっき液を調製して光沢性を評価した。   In this example, PEG-S having a molecular weight of 4000 was synthesized, and a copper plating solution containing this polyalkene oxide compound was prepared to evaluate the gloss.

<分子量4000のPEG−Sの合成>
フラスコ内に純水6mLとエタノール(99.5%)2mLとの混合溶剤を調製し、これに、実施例1と同様にして合成した分子量4000のPEG−Clを2.0gと亜硫酸ナトリウム0.4gとを加えた。この溶液を48時間還流し、還流の終了した溶液は室温迄徐冷した。この冷却した溶液に活性炭0.04gを加えて2時間攪拌した後、この溶液を濾過して活性炭を除去し、一次反応溶液を得た。この一次反応溶液から溶媒を蒸発させ、残った固形物を塩化メチレン10mLに溶解した。そして、この溶解液に無水硫酸ナトリウムを加えて脱水し、硫酸ナトリウムを濾別して二次反応溶液を得た。この二次反応溶液を、冷却したジエチルエーテル80mL中に投入して、PEG−S粗生成物を析出させた。このPEG−S粗生成物を含むジエチルエーテル溶液を濾過し、分離して得られた固形分を減圧乾燥して、PEG−S粗生成物を得た。このPEG−S粗生成物は、実施例1におけるPEG−Clと同様の粗精製工程と再結晶工程とを実施して精製した。
<Synthesis of PEG-S with a molecular weight of 4000>
A mixed solvent of 6 mL of pure water and 2 mL of ethanol (99.5%) was prepared in the flask, and 2.0 g of PEG-Cl having a molecular weight of 4000 synthesized in the same manner as in Example 1 and 0. 4 g was added. This solution was refluxed for 48 hours, and the solution after the refluxing was gradually cooled to room temperature. After adding activated carbon 0.04g to this cooled solution and stirring for 2 hours, this solution was filtered and activated carbon was removed, and the primary reaction solution was obtained. The solvent was evaporated from the primary reaction solution, and the remaining solid was dissolved in 10 mL of methylene chloride. Then, anhydrous sodium sulfate was added to this solution for dehydration, and sodium sulfate was filtered off to obtain a secondary reaction solution. This secondary reaction solution was put into 80 mL of cooled diethyl ether to precipitate a PEG-S crude product. The diethyl ether solution containing this crude PEG-S product was filtered, and the solid content obtained by separation was dried under reduced pressure to obtain a crude PEG-S product. This crude PEG-S product was purified by carrying out the same crude purification step and recrystallization step as PEG-Cl in Example 1.

<光沢性評価>
上記にて合成した、ポリアルケンオキシド化合物を含む銅めっき用添加剤の効果を、銅めっきにより得られる銅皮膜の光沢性で評価した。光沢性の評価は、ハルセル試験で用いる銅めっき液を、実施例1で用いた分子量4000のPEG−Clに代えて分子量4000のPEG−Sを基本浴1に添加し、PEG−S濃度が0.01g/Lになるように調整した他は、実施例1と同様の方法で実施した。その結果、光沢を有する銅皮膜が得られた電流密度範囲は、表1に示すように、0.2A/dm〜12.0A/dmであった。
<Glossiness evaluation>
The effect of the copper plating additive containing the polyalkene oxide compound synthesized above was evaluated by the gloss of the copper film obtained by copper plating. The glossiness evaluation was performed by adding PEG-S having a molecular weight of 4000 to the basic bath 1 instead of the PEG-Cl having a molecular weight of 4000 used in Example 1 for the copper plating solution used in the Hull cell test, and the PEG-S concentration was 0. The procedure was the same as in Example 1 except that the amount was adjusted to 0.01 g / L. As a result, the current density range in which a glossy copper film was obtained was 0.2 A / dm 2 to 12.0 A / dm 2 as shown in Table 1.

<ビアフィリング性評価>
本実施例では、実施例1で合成したPEG−Clを含む銅めっき用添加剤の効果を、ビアフィリング性で評価した。ここで用いる、ビアフィリング性評価用の銅めっき液も酸性硫酸銅浴とした。この銅めっき液は、純水に硫酸銅CuSO・7HOを65g/Lと、硫酸HSOを200g/Lとなるように加えて調製した。この、添加剤類を一切加えていない酸性硫酸銅浴を基本浴2とした。更に、この基本浴2にSPSを0.01g/L 、JGBを0.01g/Lとなるように加え、ポリアルケンオキシド化合物を添加していない酸性硫酸銅浴を調製した。この酸性硫酸銅浴を基本浴3とし、本実施例で用いる基本浴とした。
<Evaluation of via filling properties>
In this example, the effect of the additive for copper plating containing PEG-Cl synthesized in Example 1 was evaluated by via filling properties. The copper plating solution for evaluating via filling properties used here was also an acidic copper sulfate bath. This copper plating solution was prepared by adding copper sulfate CuSO 4 · 7H 2 O to pure water at 65 g / L and sulfuric acid H 2 SO 4 at 200 g / L. This acidic copper sulfate bath without any additives was designated as basic bath 2. Furthermore, an acidic copper sulfate bath to which no polyalkene oxide compound was added was prepared by adding SPS to this basic bath 2 to 0.01 g / L and JGB to 0.01 g / L. This acidic copper sulfate bath was designated as basic bath 3 and was used as the basic bath used in this example.

上記ビアフィリング性の評価には、ブラインドビアホールを配置した基板を用いた。図3に断面を模式的に示す。ブラインドビアホール1を形成した基板は、以下のようにして作成した。コア材には、18μm電解銅箔2を絶縁樹脂3の両面に張り合わせた、50mm×150mmサイズで厚さ0.6mmのFR−4銅張積層板を用いた。そして、このコア材の両面に、厚さ5が50μmのビルドアップ樹脂4(ABF−SH−9K:味の素株式会社製)を張り合わせた。その後、図4に模式的に示す配置で、このコア材表面のビルドアップ樹脂4に3種類のブラインドビアホールX(図中10)、Y(図中11)、Z(図中12)をそれぞれ複数個形成した。ブラインドビアホールの形成過程では、炭酸ガスレーザーを用いてビルドアップ樹脂4に穴あけを実施した後にデスミア処理を施し、ボトム部の電解銅箔2を露出させた。   For the evaluation of the via filling property, a substrate on which blind via holes were arranged was used. FIG. 3 schematically shows a cross section. The substrate on which the blind via hole 1 was formed was prepared as follows. As the core material, an FR-4 copper clad laminate having a size of 50 mm × 150 mm and a thickness of 0.6 mm, in which 18 μm electrolytic copper foil 2 was bonded to both surfaces of insulating resin 3 was used. And build-up resin 4 (ABF-SH-9K: Ajinomoto Co., Inc. product) whose thickness 5 is 50 micrometers was bonded together on both surfaces of this core material. Thereafter, in the arrangement schematically shown in FIG. 4, a plurality of three types of blind via holes X (10 in the figure), Y (11 in the figure), and Z (12 in the figure) are provided in the buildup resin 4 on the surface of the core material. Individually formed. In the process of forming the blind via hole, after drilling the build-up resin 4 using a carbon dioxide laser, desmear treatment was performed to expose the electrolytic copper foil 2 at the bottom.

上記のようにして形成されたブラインドビアホールの大きさは、開口径6がXはφ60μm、Yはφ90μmそしてZはφ150μm、そしてボトム径7がXはφ60μm、Yはφ80μmそしてZはφ90μmであった。図4におけるビアフィリング性評価面における配置では、ブラインドビアホールX、ブラインドビアホールY及びブラインドビアホールZのそれぞれを1.2mmピッチで配置した部分13を(a)、0.25mmピッチで配置した部分14を(b)、0.5mmピッチで配置した部分15を(c)とした。そして、試験基板には、これら(a)、(b)、(c)を順次繰り返し配置した25mm×30mmサイズのブラインドビアホール加工面16である(A)を2面、前記50mm×150mmサイズの基板の両側にそれぞれ配置した。   The size of the blind via hole formed as described above was such that the opening diameter 6 was X = 60 μm, Y was φ90 μm, Z was φ150 μm, the bottom diameter 7 was X = φ60 μm, Y was φ80 μm, and Z was φ90 μm. . In the arrangement on the via filling property evaluation surface in FIG. 4, the portion 13 where the blind via hole X, the blind via hole Y and the blind via hole Z are arranged at a pitch of 1.2 mm is (a), and the portion 14 where the blind via hole Z is arranged at a pitch of 0.25 mm. (B) The portion 15 arranged at a pitch of 0.5 mm was defined as (c). The test substrate is composed of two 25A × 30mm size blind via hole processing surfaces 16 in which (a), (b), and (c) are sequentially arranged, and the 50 mm × 150 mm size substrate. Arranged on both sides.

次に、ビアフィリング試験に用いためっき装置の概略を、図5に示す。20はめっき槽27を横から見た図であり、21はめっき槽27を上部から見た図である。めっき槽27の両端部には、不溶性陽極であるDSA23を、酸化イリジウムなどがコーティングされている面をめっき槽27の内側に向けて配置している。試験基板22は、2枚のDSA23の中間に配置出来るように、ガイドに沿って、めっき槽27の槽底に届かない位置まで挿入する。槽底では、マグネチックスターラー26を用いて、銅めっき液24を連続攪拌する。そして、2台の整流器25のうち1台はマイナス出力側を試験基板22と結線し、プラス出力側を試験基板の一方の面に対向するDSA23に結線する。同様に、もう1台の整流器25はマイナス出力側を試験基板22と結線し、プラス出力側を試験基板の他方の面に対向するもう1枚のDSA23に結線する。   Next, the outline of the plating apparatus used for the via filling test is shown in FIG. 20 is a view of the plating tank 27 as viewed from the side, and 21 is a view of the plating tank 27 as viewed from above. At both ends of the plating tank 27, DSA 23 that is an insoluble anode is arranged with the surface coated with iridium oxide or the like facing the inside of the plating tank 27. The test substrate 22 is inserted along the guide to a position not reaching the tank bottom of the plating tank 27 so that it can be placed between the two DSAs 23. At the tank bottom, the copper plating solution 24 is continuously stirred using a magnetic stirrer 26. One of the two rectifiers 25 has the negative output side connected to the test board 22 and the positive output side connected to the DSA 23 facing one surface of the test board. Similarly, the other rectifier 25 has the negative output side connected to the test board 22 and the positive output side connected to another DSA 23 facing the other surface of the test board.

ビアフィリング試験は、上述の配置を構成後、2台の整流器25を同時にスイッチオンして所定時間の銅めっきを行うのである。前記試験基板に形成されたブラインドビアホール1に、ビアフィリングを行った後の断面形状を模式的に図6に示す。これらのブラインドビアホール1に対するビアフィリング性の評価では、フィルドビアの銅めっき部分である8の形成状況を代表するものとして、ボトム部分へのめっき銅厚さ9(T1とする)とトータル銅厚さ10(T2とする)とを断面観察から測定した。そして、T1÷T2×100(%)として得られる値をビアフィリング率として指標に用いた。   In the via filling test, after the above arrangement is configured, the two rectifiers 25 are simultaneously switched on to perform copper plating for a predetermined time. FIG. 6 schematically shows a cross-sectional shape after performing via filling in the blind via hole 1 formed on the test substrate. In the evaluation of the via filling property for these blind via holes 1, as representative of the formation status of the copper plating portion 8 of the filled via, the plated copper thickness 9 (referred to as T1) and the total copper thickness 10 on the bottom portion are represented. (T2) was measured from cross-sectional observation. A value obtained as T1 ÷ T2 × 100 (%) was used as an index as a via filling rate.

ビアフィリング試験に用いた銅めっき液24は、基本浴3に分子量4000のPEG−Clを添加して、PEG−Cl濃度が0.01g/Lになるように調製した。この銅めっき液24を電解槽27に入れ、液温25℃(室温)でマグネットスターラー26を用いて攪拌した。この状態で前記試験基板22を陰極として電解槽27の定位置に挿入した。試験基板22を銅めっき液24に浸漬後30秒を経過してから、2台の整流器25のスイッチを同時にオンにし、陰極電流密度1A/dmで114分間電解した。電解の終了した試験基板22は電解槽27から取り出して直ちに流水で洗浄し、ドライヤーで乾燥した。 The copper plating solution 24 used for the via filling test was prepared by adding PEG-Cl having a molecular weight of 4000 to the basic bath 3 so that the PEG-Cl concentration was 0.01 g / L. This copper plating solution 24 was put in an electrolytic bath 27 and stirred using a magnetic stirrer 26 at a solution temperature of 25 ° C. (room temperature). In this state, the test substrate 22 was inserted as a cathode into a fixed position of the electrolytic cell 27. After 30 seconds had passed since the test substrate 22 was immersed in the copper plating solution 24, the switches of the two rectifiers 25 were simultaneously turned on and electrolysis was performed at a cathode current density of 1 A / dm 2 for 114 minutes. The test substrate 22 after the electrolysis was taken out from the electrolytic cell 27, immediately washed with running water, and dried with a dryer.

得られた試験基板に対し、加工面(A)内のブラインドビアホールX、ブラインドビアホールY及びブラインドビアホールZの各10点の断面観察を行って各点のビアフィリング率を求め、それぞれに得られた測定結果の平均値を、各ブラインドビアホールに対するビアフィリング率とした。その結果、ビアフィリング率は、ブラインドビアホールXで94%、ブラインドビアホールYで92%そしてブラインドビアホールZでは82%であった。ここで用いた銅めっき液の組成及びビアフィリングに関する評価結果を、実施例4〜実施例7及び比較例2で用いた銅めっき液の組成及び評価結果と併せて表2に示す。   The obtained test substrate was subjected to cross-sectional observation at 10 points each of the blind via hole X, blind via hole Y, and blind via hole Z in the processed surface (A), and the via filling rate at each point was obtained. The average value of the measurement results was taken as the via filling rate for each blind via hole. As a result, the via filling rate was 94% for the blind via hole X, 92% for the blind via hole Y, and 82% for the blind via hole Z. The composition of the copper plating solution used here and the evaluation results regarding via filling are shown in Table 2 together with the compositions and evaluation results of the copper plating solutions used in Examples 4 to 7 and Comparative Example 2.

Figure 2008223082
Figure 2008223082

<ビアフィリング性評価>
本実施例では、実施例2で合成した分子量4000のPEG−Sを含む銅めっき用添加剤の効果を、ビアフィリング性で評価した。具体的には、実施例3で用いた分子量4000のPEG−Clに代えて、分子量4000のPEG−S濃度が0.01g/L になるように調製した銅めっき液を用い、その他は実施例3と同様の条件でビアフィリング試験を実施した。その結果、表2に示すように、ビアフィリング率は、ブラインドビアホールXで91%、ブラインドビアホールYで90%そしてブラインドビアホールZでは80%であった。
<Evaluation of via filling properties>
In this example, the effect of the additive for copper plating containing PEG-S having a molecular weight of 4000 synthesized in Example 2 was evaluated by via filling properties. Specifically, instead of the PEG-Cl having a molecular weight of 4000 used in Example 3, a copper plating solution prepared so that the concentration of PEG-S having a molecular weight of 4000 was 0.01 g / L, and the others were used in Examples. A via filling test was performed under the same conditions as in No. 3. As a result, as shown in Table 2, the via filling rate was 91% for the blind via hole X, 90% for the blind via hole Y, and 80% for the blind via hole Z.

本実施例では、分子量4000のPEG−Phを合成し、このポリアルケンオキシド化合物を含む銅めっき液を調製してビアフィリング性を評価した。   In this example, PEG-Ph having a molecular weight of 4000 was synthesized, and a copper plating solution containing this polyalkene oxide compound was prepared to evaluate via filling properties.

<分子量4000のPEG−Phの合成>
フラスコ内のDMF(ジメチルフォルムアミド)10mLに、実施例1と同様にして合成した分子量4000のPEG−Clを2.0gとフェノール0.41gと無水炭酸カリウム0.21gとを加え、48時間還流した。還流の終了後直ちに濾過し、濾液を室温迄徐冷して反応溶液を得た。この反応溶液を、冷却したジエチルエーテル100mL中に投入して、PEG−Ph粗生成物を析出させた。このPEG−Ph粗生成物を含む溶液を濾過し、分離して得られた固形分を減圧乾燥して、PEG−Ph粗生成物を得た。このPEG−Ph粗生成物は、実施例1におけるPEG−Clと同様の粗精製工程と再結晶工程とを実施して精製した。
<Synthesis of PEG-Ph with a molecular weight of 4000>
To 10 mL of DMF (dimethylformamide) in the flask, 2.0 g of PEG-Cl having a molecular weight of 4000 synthesized in the same manner as in Example 1, 0.41 g of phenol, and 0.21 g of anhydrous potassium carbonate were added and refluxed for 48 hours. did. Immediately after completion of the reflux, the mixture was filtered, and the filtrate was gradually cooled to room temperature to obtain a reaction solution. This reaction solution was put into 100 mL of cooled diethyl ether to precipitate a crude PEG-Ph product. The solution containing this crude PEG-Ph product was filtered and the solid content obtained by separation was dried under reduced pressure to obtain a crude PEG-Ph product. This crude PEG-Ph product was purified by carrying out the same crude purification step and recrystallization step as PEG-Cl in Example 1.

<ビアフィリング性評価>
実施例3で用いた分子量4000のPEG−Clに代えて、分子量4000のPEG−Ph濃度が0.01g/L になるように調製した銅めっき液を用い、その他は実施例3と同様の条件でビアフィリング試験を実施した。その結果、表2に示すように、ビアフィリング率は、ブラインドビアホールXで90%、ブラインドビアホールYで89%そしてブラインドビアホールZでは80%であった。
<Evaluation of via filling properties>
Instead of PEG-Cl having a molecular weight of 4000 used in Example 3, a copper plating solution prepared so that the concentration of PEG-Ph having a molecular weight of 4000 was 0.01 g / L, and other conditions were the same as those in Example 3. A via filling test was conducted. As a result, as shown in Table 2, the via filling rate was 90% for the blind via hole X, 89% for the blind via hole Y, and 80% for the blind via hole Z.

本実施例では、分子量4000のPEG−Azを合成し、このポリアルケンオキシド化合物を含む銅めっき液を調製してビアフィリング性を評価した。   In this example, PEG-Az having a molecular weight of 4000 was synthesized, and a copper plating solution containing this polyalkene oxide compound was prepared to evaluate via filling properties.

<分子量4000のPEG−Azの合成>
フラスコ内のDMF10mLに、実施例1と同様にして合成した分子量4000のPEG−Clを2.0gと4,4’−フェニルアゾフェノール0.3gと無水炭酸カリウム0.21gとを加え、48時間還流した。還流の終了後直ちに濾過し、濾液を室温迄徐冷して反応溶液を得た。この反応溶液を、冷却したジエチルエーテル100mL中に投入して、PEG−Az粗生成物を析出させた。このPEG−Az粗生成物を含む溶液を濾過し、分離して得られた固形分を減圧乾燥して、PEG−Az粗生成物を得た。このPEG−Az粗生成物は、実施例1におけるPEG−Clと同様の粗精製工程と再結晶工程とを実施して精製した。
<Synthesis of PEG-Az with a molecular weight of 4000>
To 10 mL of DMF in the flask, 2.0 g of PEG-Cl having a molecular weight of 4000 synthesized in the same manner as in Example 1, 0.3 g of 4,4′-phenylazophenol and 0.21 g of anhydrous potassium carbonate were added for 48 hours. Refluxed. Immediately after the refluxing, the mixture was filtered, and the filtrate was gradually cooled to room temperature to obtain a reaction solution. This reaction solution was put into 100 mL of cooled diethyl ether to precipitate a crude PEG-Az product. The solution containing this crude PEG-Az product was filtered, and the solid content obtained by separation was dried under reduced pressure to obtain a crude PEG-Az product. This crude PEG-Az product was purified by carrying out the same crude purification step and recrystallization step as PEG-Cl in Example 1.

<ビアフィリング性評価>
実施例3で用いた分子量4000のPEG−Clに代えて、分子量4000のPEG−Az濃度が0.01g/L になるように調製した銅めっき液を用い、その他は実施例3と同様の条件でビアフィリング試験を実施した。その結果、表2に示すように、ビアフィリング率は、ブラインドビアホールXで90%、ブラインドビアホールYで89%そしてブラインドビアホールZでは80%であった。
<Evaluation of via filling properties>
Instead of the PEG-Cl having a molecular weight of 4000 used in Example 3, a copper plating solution prepared so that the PEG-Az concentration having a molecular weight of 4000 was 0.01 g / L, and other conditions were the same as those in Example 3. A via filling test was conducted. As a result, as shown in Table 2, the via filling rate was 90% for the blind via hole X, 89% for the blind via hole Y, and 80% for the blind via hole Z.

本実施例では、分子量10000のPEG−Clを合成し、このポリアルケンオキシド化合物を含む銅めっき液を調製してビアフィリング性を評価した。   In this example, PEG-Cl having a molecular weight of 10,000 was synthesized, and a copper plating solution containing this polyalkene oxide compound was prepared to evaluate via filling properties.

<分子量10000のPEG−Clの合成>
合成原料として、分子量10000のPEG(メルク(株)製PEG10000)を30g用いた以外は、実施例1における分子量4000のPEG−Clの合成と同様の操作を実施した。
<Synthesis of PEG-Cl with a molecular weight of 10,000>
The same operation as in the synthesis of PEG-Cl having a molecular weight of 4000 in Example 1 was carried out except that 30 g of PEG having a molecular weight of 10,000 (PEG 10,000 manufactured by Merck) was used as a synthesis raw material.

<ビアフィリング性評価>
まず、ポリアルケンオキシド化合物として、分子量10000のPEG−Clを基本浴2に添加し、PEG−Cl濃度が0.1g/Lとなるように銅めっき液を調製した。この銅めっき液を用い、その他は実施例3と同様の条件でビアフィリング試験を実施した。その結果、表2に示すように、ビアフィリング率は、ブラインドビアホールXで90%、ブラインドビアホールYで90%そしてブラインドビアホールZでは88%であった。
<Evaluation of via filling properties>
First, PEG-Cl having a molecular weight of 10,000 was added to the basic bath 2 as a polyalkene oxide compound to prepare a copper plating solution so that the PEG-Cl concentration was 0.1 g / L. Using this copper plating solution, a via filling test was carried out under the same conditions as in Example 3. As a result, as shown in Table 2, the via filling rate was 90% for the blind via hole X, 90% for the blind via hole Y, and 88% for the blind via hole Z.

本実施例では、分子量20000のPEG−Clを合成し、このポリアルケンオキシド化合物を含む銅めっき液を調製してビアフィリング性を評価した。   In this example, PEG-Cl having a molecular weight of 20000 was synthesized, and a copper plating solution containing this polyalkene oxide compound was prepared to evaluate via filling properties.

<分子量20000のPEG−Clの合成>
合成原料として、分子量20000のPEG(和光純薬工業(株)製PEG20000)を60g用いた以外は、実施例1における分子量4000のPEG−Clの合成と同様の操作を実施した。
<Synthesis of PEG-Cl with a molecular weight of 20000>
The same operation as in the synthesis of PEG-Cl having a molecular weight of 4000 in Example 1 was carried out except that 60 g of PEG having a molecular weight of 20000 (PEG 20000 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used as a synthetic raw material.

<ビアフィリング性評価>
まず、ポリアルケンオキシド化合物として、分子量20000のPEG−Clを基本浴2に添加し、PEG−Cl濃度が0.1g/Lとなるように銅めっき液を調製した。この銅めっき液を用い、その他は実施例3と同様の条件でビアフィリング試験を実施した。その結果、表2に示すように、ビアフィリング率は、ブラインドビアホールXで89%、ブラインドビアホールYで86%そしてブラインドビアホールZでは91%であった。
<Evaluation of via filling properties>
First, as the polyalkene oxide compound, PEG-Cl having a molecular weight of 20000 was added to the basic bath 2 to prepare a copper plating solution so that the PEG-Cl concentration was 0.1 g / L. Using this copper plating solution, a via filling test was carried out under the same conditions as in Example 3. As a result, as shown in Table 2, the via filling rate was 89% for the blind via hole X, 86% for the blind via hole Y, and 91% for the blind via hole Z.

本実施例では、分子量500000のPEG−Clを合成し、このポリアルケンオキシド化合物を含む銅めっき液を調製してビアフィリング性を評価した。   In this example, PEG-Cl having a molecular weight of 500,000 was synthesized, and a copper plating solution containing this polyalkene oxide compound was prepared to evaluate via filling properties.

<分子量500000のPEG−Clの合成>
合成原料として、分子量500000のPEG(和光純薬工業(株)製PEG500000)を125g用いた以外は、実施例1における分子量4000のPEG−Clの合成と同様の操作を実施した。
<Synthesis of PEG-Cl with a molecular weight of 500,000>
The same operation as in the synthesis of PEG-Cl having a molecular weight of 4000 in Example 1 was carried out except that 125 g of PEG having a molecular weight of 500,000 (PEG 500,000 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used as a synthetic raw material.

<ビアフィリング性評価>
まず、ポリアルケンオキシド化合物として、分子量500000のPEG−Clを基本浴2に添加し、PEG−Cl濃度が0.01g/Lとなるように調製した。この銅めっき液を用い、その他は実施例3と同様の条件でビアフィリング試験を実施した。その結果、表2に示すように、ビアフィリング率は、ブラインドビアホールXで90%、ブラインドビアホールYで88%そしてブラインドビアホールZでは89%であった。
<Evaluation of via filling properties>
First, as a polyalkene oxide compound, PEG-Cl having a molecular weight of 500,000 was added to the basic bath 2 to prepare a PEG-Cl concentration of 0.01 g / L. Using this copper plating solution, a via filling test was carried out under the same conditions as in Example 3. As a result, as shown in Table 2, the via filling rate was 90% for the blind via hole X, 88% for the blind via hole Y, and 89% for the blind via hole Z.

比較例Comparative example

〔比較例1〕
<光沢性評価>
本比較例では、分子量4000のPEGを用いて光沢性を評価した。光沢性の評価は、ハルセル試験に用いた銅めっき液を、実施例1で用いた分子量4000のPEG−Clに代えて分子量4000のPEGを用い、0.01g/Lになるように基本浴1に添加して調製した他は実施例1と同様の条件で実施した。その結果、光沢を有する銅皮膜が得られた電流密度範囲は、表1に示すように、0.2A/dm〜12.0A/dmであった。
(Comparative Example 1)
<Glossiness evaluation>
In this comparative example, gloss was evaluated using PEG having a molecular weight of 4000. The evaluation of glossiness was performed by replacing the copper plating solution used in the Hull cell test with PEG-Cl having a molecular weight of 4000 instead of PEG-Cl having a molecular weight of 4000 used in Example 1, and adjusting the basic bath 1 to 0.01 g / L. The procedure was the same as in Example 1, except that it was prepared by adding to the above. As a result, the current density range in which a glossy copper film was obtained was 0.2 A / dm 2 to 12.0 A / dm 2 as shown in Table 1.

〔比較例2〕
<ビアフィリング性評価>
本比較例では、分子量4000のPEGを用いてビアフィリング性を評価した。ビアフィリング性の評価は、実施例1で用いた分子量4000のPEG−Clに代えて分子量4000のPEGを、PEG濃度が0.01g/Lになるように基本浴3に添加し、更に塩酸を添加して塩素濃度を0.05g/Lとした銅めっき液を調製した。この銅めっき液を用い、その他は実施例3と同様の条件で実施した。その結果、表2に示すように、ビアフィリング率は、ブラインドビアホールXで100%、ブラインドビアホールYで99%そしてブラインドビアホールZでは77%であった。
[Comparative Example 2]
<Evaluation of via filling properties>
In this comparative example, via filling properties were evaluated using PEG having a molecular weight of 4000. The evaluation of via filling was performed by adding PEG having a molecular weight of 4000 instead of PEG-Cl having a molecular weight of 4000 used in Example 1 to the basic bath 3 so that the PEG concentration was 0.01 g / L, and further adding hydrochloric acid. A copper plating solution with a chlorine concentration of 0.05 g / L was prepared by addition. The other conditions were the same as in Example 3 except that this copper plating solution was used. As a result, as shown in Table 2, the via filling rate was 100% for the blind via hole X, 99% for the blind via hole Y, and 77% for the blind via hole Z.

<光沢性の対比>
表1によれば、本件発明に係る銅めっき用添加剤を用いた銅めっき液を電解して光沢を有する銅皮膜が得られる電流密度範囲は、従来から使用されている、PEGとSPS及び塩素とを添加した銅めっき液を用いて光沢を有する銅皮膜が得られる電流密度範囲と同等である。
<Glossy contrast>
According to Table 1, the current density range in which a glossy copper film can be obtained by electrolyzing a copper plating solution using the copper plating additive according to the present invention is PEG, SPS, and chlorine, which have been used conventionally. It is equivalent to the current density range in which a glossy copper film is obtained using a copper plating solution to which is added.

<ビアフィリング性の対比>
表2によれば、本件発明に係る銅めっき用添加剤を用いた銅めっき液のビアフィリング性は、塩素を添加しなくても、従来から使用されているPEG、SPS、JGBと塩素とを添加した銅めっき液のビアフィリング性と同等又はそれ以上である。そして、分子量が10000以上の本件発明に係る銅めっき用添加剤を用いた銅めっき液のビアフィリング性は、SPSやJGBを添加しなくても、従来から使用されているPEG、SPS、JGBと塩素とを添加した銅めっき液のビアフィリング性と同等である。
<Contrast of via filling properties>
According to Table 2, the via filling property of the copper plating solution using the copper plating additive according to the present invention is that PEG, SPS, JGB and chlorine that have been used conventionally are added without adding chlorine. It is equal to or better than the via filling property of the added copper plating solution. And the via filling property of the copper plating solution using the additive for copper plating according to the present invention having a molecular weight of 10,000 or more is the same as that of PEG, SPS, JGB which has been used conventionally without adding SPS or JGB. It is equivalent to the via filling property of a copper plating solution added with chlorine.

本件発明に係る、両末端に官能基を備える構造式を有し数平均分子量が100〜2000000であるポリアルケンオキシド化合物を含む銅めっき用添加剤を用いた銅めっき液を用いて電気めっきを行うと、銅めっき液中の塩素量が少なくても、安定して光沢性が良好な銅皮膜が得られる。また、ビアフィリングを行うと、良好な状態に銅が埋め込まれたブラインドビアホール(フィルドビア)が得られる。即ち、塩素を従来技術レベルで添加しなくてもよいため、陽極にDSAを使用する場合にも好適に用いることができる銅めっき液である。更に、分子量の大きなポリアルケンオキシド化合物を選択すると、SPSやJGB等、他の添加剤の併用も必要なくなって銅めっき液の管理が容易になる。その結果、光沢を有する銅皮膜や、良好に埋め込まれたフィルドビアを、従来以上に安定して得ることができる。従って、本件発明に係る銅めっき用添加剤は、プリント配線板用途のみならず、集積回路を製造する際の銅めっきや、光沢銅めっきが求められる装飾分野等にも応用が可能である。   Electroplating is performed using a copper plating solution using an additive for copper plating containing a polyalkene oxide compound having a structural formula having functional groups at both ends and having a number average molecular weight of 100 to 2,000,000 according to the present invention. And even if there is little chlorine amount in a copper plating solution, the copper membrane | film | coat with favorable glossiness is stably obtained. Further, when via filling is performed, a blind via hole (filled via) in which copper is buried in a good state is obtained. That is, since it is not necessary to add chlorine at the level of the prior art, it is a copper plating solution that can be suitably used even when DSA is used for the anode. Furthermore, when a polyalkene oxide compound having a large molecular weight is selected, the use of other additives such as SPS and JGB is not necessary, and the management of the copper plating solution is facilitated. As a result, a glossy copper film and a well-filled filled via can be obtained more stably than before. Therefore, the copper plating additive according to the present invention can be applied not only to printed wiring board applications but also to copper plating when manufacturing integrated circuits, decorative fields where bright copper plating is required, and the like.

PEG−ClのC−NMRによる分析結果である。It is the analysis result by C-NMR of PEG-Cl. PEG−SのC−NMRによる分析結果である。It is the analysis result by C-NMR of PEG-S. ビアフィリング性評価基板の模式断面図である。It is a schematic cross section of a via filling property evaluation board. ビアフィリング性評価基板上の、ブラインドビアホールの配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of a blind via hole on a via filling property evaluation board | substrate. ビアフィリング試験に用いた装置構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the apparatus structure used for the via filling test. ビアフィリングを行った後のブラインドビアホールを示す模式断面図である。It is a schematic cross section showing a blind via hole after performing via filling.

符号の説明Explanation of symbols

1 ブラインドビアホール
2 電解銅箔
3 絶縁樹脂
4 ビルドアップ樹脂
5 ビルドアップ樹脂厚さ
6 開口径
7 ボトム径
8 めっき銅
10 開口径がφ60μmのブラインドビアホールX
11 開口径がφ90μmのブラインドビアホールY
12 開口径がφ150μmのブラインドビアホールZ
13 ブラインドビアホールを1.2mmピッチで配置した部分(a)
14 ブラインドビアホールを0.25mmピッチで配置した部分(b)
15 ブラインドビアホールを0.5mmピッチで配置した部分(c)
16 ブラインドビアホール配置(a)、(b)、(c)を順次繰り返し配置した面(A)
17 ボトムのめっき銅厚さ(T1)
18 トータル銅厚さ(T2)
20 ビアフィリング試験装置(側面)
21 ビアフィリング試験装置(鳥瞰)
22 試験基板
23 DSA
24 整流器
25 銅めっき液
26 マグネチックスターラー
27 めっき槽
1 Blind Via Hole 2 Electrolytic Copper Foil 3 Insulating Resin 4 Build-up Resin 5 Build-up Resin Thickness 6 Aperture Diameter 7 Bottom Diameter 8 Plating Copper 10 Blind Via Hole X with an Opening Diameter of φ60 μm
11 Blind via hole Y with an opening diameter of φ90μm
12 Blind via hole Z with an opening diameter of φ150μm
13 Parts where blind via holes are arranged at a pitch of 1.2 mm (a)
14 Parts where blind via holes are arranged at a pitch of 0.25 mm (b)
15 Portion where blind via holes are arranged at a pitch of 0.5 mm (c)
16 Surface (A) in which blind via hole arrangements (a), (b), and (c) are repeatedly arranged sequentially
17 Bottom plated copper thickness (T1)
18 Total copper thickness (T2)
20 Via filling test equipment (side)
21 Via Filling Test Equipment (bird's eye view)
22 Test board 23 DSA
24 Rectifier 25 Copper plating solution 26 Magnetic stirrer 27 Plating tank

Claims (9)

ポリアルケンオキシド化合物を含む銅めっき用添加剤であって、
前記ポリアルケンオキシド化合物は、その末端のいずれか一方又は両方に官能基又はハロゲン元素を備える以下の化1に示す構造式を有し、数平均分子量が100〜2000000であることを特徴とする銅めっき用添加剤。
Figure 2008223082
An additive for copper plating containing a polyalkene oxide compound,
The polyalkene oxide compound has a structural formula shown in the following chemical formula 1 having a functional group or a halogen element at one or both of its ends, and has a number average molecular weight of 100 to 2,000,000. Additive for plating.
Figure 2008223082
前記化1に示す構造式における官能基R及びRが、スルホン基、NやSを含む官能基及び不飽和結合をもつ官能基から選択されるいずれかの官能基である請求項1に記載の銅めっき用添加剤。 The functional groups R 1 and R 2 in the structural formula shown in Chemical Formula 1 are any functional group selected from a sulfone group, a functional group containing N or S, and a functional group having an unsaturated bond. The additive for copper plating as described. 前記化1に示す構造式におけるmが1〜8である請求項1又は請求項2に記載の銅めっき用添加剤。 The additive for copper plating according to claim 1 or 2, wherein m in the structural formula shown in Chemical Formula 1 is 1 to 8. 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の銅めっき用添加剤を含む銅めっき液。 The copper plating liquid containing the additive for copper plating in any one of Claims 1-3. 前記ポリアルケンオキシド化合物の濃度が0.0001g/L〜10g/Lである請求項4に記載の銅めっき液。 The copper plating solution according to claim 4, wherein the concentration of the polyalkene oxide compound is 0.0001 g / L to 10 g / L. 前記銅めっき液は、アニオン成分として、硫酸イオン又はハロゲンイオンから選択される1種以上を用いる請求項4又は請求項5に記載の銅めっき液。 The copper plating solution according to claim 4 or 5, wherein the copper plating solution uses at least one selected from sulfate ions or halogen ions as an anion component. 前記銅めっき液は、アニオン成分として、シアンイオン又はピロリン酸イオンを用いる請求項4又は請求項5に記載の銅めっき液。 The said copper plating solution is a copper plating solution of Claim 4 or Claim 5 which uses a cyanide ion or a pyrophosphate ion as an anion component. 請求項4〜請求項7のいずれかに記載の銅めっき液を用い、陰極電流密度0.1A/dm〜50A/dmで電解を行う電気銅めっき方法。 Using a copper plating solution according to any one of claims 4 to claim 7, electrolytic copper plating method of performing electrolysis at cathode current density 0.1A / dm 2 ~50A / dm 2 . 前記電解は不溶性陽極を用いて行う請求項8に記載の電気銅めっき方法。 The electrolytic copper plating method according to claim 8, wherein the electrolysis is performed using an insoluble anode.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111074306A (en) * 2020-01-02 2020-04-28 江苏矽智半导体科技有限公司 Copper pillar electroplating solution suitable for ultrahigh current density and electroplating method

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