JP3387529B2 - 銅および銅合金の化学溶解液 - Google Patents
銅および銅合金の化学溶解液Info
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
- C23F1/10—Etching compositions
- C23F1/14—Aqueous compositions
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- Organic Chemistry (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半田、めっき、塗装な
どの表面処理やエッチングによる加工の際に使用する銅
および銅合金の化学溶解液に関する。
どの表面処理やエッチングによる加工の際に使用する銅
および銅合金の化学溶解液に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から銅および銅合金の化学溶解液と
しては塩化第二鉄溶液、塩化第二銅溶液、アンモニアア
ルカリ液、硫酸−過酸化水素混合液などが実用化されて
いる。しかしながら、これらの化学溶解液は強酸や強ア
ルカリを使用するため、取扱いが容易でなく、作業環境
を悪化させるなどの問題点がある。また強酸や強アルカ
リを用いずに銅を溶解させる方法としては、電解法など
の電気化学的手法による方法があるが、設備が複雑にな
るなどのため純粋に化学的に溶解させる方法が望まれて
いる。
しては塩化第二鉄溶液、塩化第二銅溶液、アンモニアア
ルカリ液、硫酸−過酸化水素混合液などが実用化されて
いる。しかしながら、これらの化学溶解液は強酸や強ア
ルカリを使用するため、取扱いが容易でなく、作業環境
を悪化させるなどの問題点がある。また強酸や強アルカ
リを用いずに銅を溶解させる方法としては、電解法など
の電気化学的手法による方法があるが、設備が複雑にな
るなどのため純粋に化学的に溶解させる方法が望まれて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】純粋に化学的に銅およ
び銅合金を溶解させる方法として、特開昭63−504
87号公報に、スルホキシド化合物と活性ハロゲン化合
物からなる化学溶解液を用いる方法が提案されている
が、この溶解液では銅の溶解速度が常温では遅く、溶解
速度を上げるためには高温度にしなければならないなど
の問題点がある。
び銅合金を溶解させる方法として、特開昭63−504
87号公報に、スルホキシド化合物と活性ハロゲン化合
物からなる化学溶解液を用いる方法が提案されている
が、この溶解液では銅の溶解速度が常温では遅く、溶解
速度を上げるためには高温度にしなければならないなど
の問題点がある。
【0004】本発明の目的は、取扱いが容易で作業環境
を悪化させず、中性領域で実用できる溶解速度を有する
銅および銅合金の化学溶解液を提供することにある。
を悪化させず、中性領域で実用できる溶解速度を有する
銅および銅合金の化学溶解液を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、錯形成剤、酸
化剤および鉱酸のアンモニウム塩を含む水溶液からな
り、前記錯形成剤がクエン酸、イミノジ酢酸、酒石酸、
またはそれらのアンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウ
ム塩から選ばれた1種以上の物質であり、前記酸化剤が
塩素酸塩類、過塩素酸塩類または過酸化水素から選ばれ
た1種以上の物質であり、前記鉱酸が塩酸、硫酸、硝
酸、リン酸またはフッ酸から選ばれた1種以上の物質で
あり、該水溶液がpH6.0〜7.0に調製されること
を特徴とする銅および銅合金の化学溶解液である。
化剤および鉱酸のアンモニウム塩を含む水溶液からな
り、前記錯形成剤がクエン酸、イミノジ酢酸、酒石酸、
またはそれらのアンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウ
ム塩から選ばれた1種以上の物質であり、前記酸化剤が
塩素酸塩類、過塩素酸塩類または過酸化水素から選ばれ
た1種以上の物質であり、前記鉱酸が塩酸、硫酸、硝
酸、リン酸またはフッ酸から選ばれた1種以上の物質で
あり、該水溶液がpH6.0〜7.0に調製されること
を特徴とする銅および銅合金の化学溶解液である。
【0006】
【0007】
【0008】
【0009】また本発明は、前記水溶液のpHの調整を
アンモニアで行うことを特徴とする。
アンモニアで行うことを特徴とする。
【0010】また本発明は、前記水溶液中に含まれる錯
形成剤の濃度が0.1〜3.0モル/リットルであるこ
とを特徴とする。
形成剤の濃度が0.1〜3.0モル/リットルであるこ
とを特徴とする。
【0011】また本発明は、前記水溶液中に含まれる酸
化剤の濃度が0.1〜3.0モル/リットルであること
を特徴とする。
化剤の濃度が0.1〜3.0モル/リットルであること
を特徴とする。
【0012】また本発明は、前記水溶液中に含まれる鉱
酸のアンモニウム塩の濃度が1.0〜8.0モル/リッ
トルであることを特徴とする。
酸のアンモニウム塩の濃度が1.0〜8.0モル/リッ
トルであることを特徴とする。
【0013】
【作用】本発明に従えば、銅および銅合金の化学溶解液
は、錯形成剤、酸化剤および鉱酸アンモニウム塩を含む
PHが5〜8、好ましくは6〜7の範囲に調整された水
溶液からなる。PHが5以下では銅および銅合金の溶解
速度が遅く、またPHが8以上では、アンモニウム塩が
分解しアンモニアが揮散するため、作業環境が悪化す
る。
は、錯形成剤、酸化剤および鉱酸アンモニウム塩を含む
PHが5〜8、好ましくは6〜7の範囲に調整された水
溶液からなる。PHが5以下では銅および銅合金の溶解
速度が遅く、またPHが8以上では、アンモニウム塩が
分解しアンモニアが揮散するため、作業環境が悪化す
る。
【0014】本発明で使用する錯形成剤は分子中にカル
ボキシル基を2個以上含む、オキシカルボン酸またはア
ミノカルボン酸、さらには、それらのアンモニウム塩、
ナトリウム塩、カリウム塩が好ましい。具体的にはクエ
ン酸、酒石酸、リンゴ酸、マロン酸、しゅう酸、こはく
酸等のオキシカルボン酸およびイミノジ酢酸、ニトリロ
三酢酸、エチレンジアミン四酢酸等のアミノカルボン酸
のアンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩が挙げら
れる。これらの錯形成剤の該溶解液中の濃度は、0.1
〜3.0モル/リットル(以下mol/Lと記す)の範
囲が好ましく、さらに好ましくは0.2〜1.0mol
/Lの範囲である。0.1mol/L以下では銅および
銅合金の溶解速度が遅く、また3.0mol/L以上で
は該溶解液中での溶解性が限界に近く実用的ではない。
ボキシル基を2個以上含む、オキシカルボン酸またはア
ミノカルボン酸、さらには、それらのアンモニウム塩、
ナトリウム塩、カリウム塩が好ましい。具体的にはクエ
ン酸、酒石酸、リンゴ酸、マロン酸、しゅう酸、こはく
酸等のオキシカルボン酸およびイミノジ酢酸、ニトリロ
三酢酸、エチレンジアミン四酢酸等のアミノカルボン酸
のアンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩が挙げら
れる。これらの錯形成剤の該溶解液中の濃度は、0.1
〜3.0モル/リットル(以下mol/Lと記す)の範
囲が好ましく、さらに好ましくは0.2〜1.0mol
/Lの範囲である。0.1mol/L以下では銅および
銅合金の溶解速度が遅く、また3.0mol/L以上で
は該溶解液中での溶解性が限界に近く実用的ではない。
【0015】本発明で使用する酸化剤は塩素酸塩類,過
硫酸塩類,過酸化水素が好ましい。具体的には、次亜塩
素酸、亜塩素酸、塩素酸、過硫酸等のアンモニウム塩、
ナトリウム塩、カリウム塩および過酸化水素が挙げられ
る。これらの化合物の化学溶解液中での好ましい濃度は
0.1〜3.0mol/Lの範囲であり、さらに好まし
くは0.3〜2.0mol/Lの範囲である。0.1m
ol/L以下では銅および銅合金の溶解速度が遅く、ま
た3.0mol/L以上では該溶解液中での溶解性が限
界に近く実用的ではない。
硫酸塩類,過酸化水素が好ましい。具体的には、次亜塩
素酸、亜塩素酸、塩素酸、過硫酸等のアンモニウム塩、
ナトリウム塩、カリウム塩および過酸化水素が挙げられ
る。これらの化合物の化学溶解液中での好ましい濃度は
0.1〜3.0mol/Lの範囲であり、さらに好まし
くは0.3〜2.0mol/Lの範囲である。0.1m
ol/L以下では銅および銅合金の溶解速度が遅く、ま
た3.0mol/L以上では該溶解液中での溶解性が限
界に近く実用的ではない。
【0016】本発明で使用する鉱酸のアンモニウム塩は
塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、フッ酸などのアンモニウム
塩が好ましい。具体的には塩化アンモニウム、硫酸アン
モニウム、硝酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、フ
ッ化アンモニウム等が挙げられる。これらの化合物の化
学溶解液中での好ましい濃度は1.0〜8.0mol/
Lの範囲であり、さらに好ましい範囲は2.0〜5.0
mol/Lである。1.0mol/L以下では溶解速度
が遅く、8.0mol/L以上では該化学溶解液中での
溶解性が限界に近く実用的ではない。
塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、フッ酸などのアンモニウム
塩が好ましい。具体的には塩化アンモニウム、硫酸アン
モニウム、硝酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、フ
ッ化アンモニウム等が挙げられる。これらの化合物の化
学溶解液中での好ましい濃度は1.0〜8.0mol/
Lの範囲であり、さらに好ましい範囲は2.0〜5.0
mol/Lである。1.0mol/L以下では溶解速度
が遅く、8.0mol/L以上では該化学溶解液中での
溶解性が限界に近く実用的ではない。
【0017】本発明で使用されるpH調整剤はアンモニ
アを用いることが好ましく、苛性アルカリでは所望の溶
解速度が得にくい。ここで使用するアンモニアは液体ア
ンモニアからのガスを導入してもよく、アンモニア水で
あってもよい。
アを用いることが好ましく、苛性アルカリでは所望の溶
解速度が得にくい。ここで使用するアンモニアは液体ア
ンモニアからのガスを導入してもよく、アンモニア水で
あってもよい。
【0018】
【実施例】以下に実施例および比較例を挙げて本発明を
より具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限
定さるものではない。
より具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限
定さるものではない。
【0019】実施例1〜8
厚さ1mmの銅板(JIS H3110 C1100P
1/4H)の25mm×40mmを試験片とし、錯形
成剤aを0.5〜1.0mol/Lと、酸化剤bを0.
6〜1.0mol/Lと、鉱酸のアンモニウム塩cを
3.0〜4.0mol/Lとを含みpHを6.5に調整
した化学溶解液200ml中に2分間浸漬し、浸漬前後
の重量差から溶解速度を算出した。なお化学溶解液はビ
ーカに入れ撹拌し、このビーカは温度50℃に設定した
電磁撹拌付きウォーターバス中に入れ、化学溶解液を5
0℃に保った。試験結果を表1に示す。
1/4H)の25mm×40mmを試験片とし、錯形
成剤aを0.5〜1.0mol/Lと、酸化剤bを0.
6〜1.0mol/Lと、鉱酸のアンモニウム塩cを
3.0〜4.0mol/Lとを含みpHを6.5に調整
した化学溶解液200ml中に2分間浸漬し、浸漬前後
の重量差から溶解速度を算出した。なお化学溶解液はビ
ーカに入れ撹拌し、このビーカは温度50℃に設定した
電磁撹拌付きウォーターバス中に入れ、化学溶解液を5
0℃に保った。試験結果を表1に示す。
【0020】比較例1〜6
化学溶解液が表1に示す錯形成剤a、酸化剤bまたは鉱
酸のアンモニウム塩cの一部を欠く他は実施例1〜8と
同じ試験をした。その結果を表1に示す。
酸のアンモニウム塩cの一部を欠く他は実施例1〜8と
同じ試験をした。その結果を表1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】実施例1〜8および比較例1〜6の結果か
ら、錯形成剤、酸化剤または鉱酸のアンモニウム塩の一
部を欠く化学溶解液は、これら3成分を含むものよりも
溶解速度が遅いことが判る。
ら、錯形成剤、酸化剤または鉱酸のアンモニウム塩の一
部を欠く化学溶解液は、これら3成分を含むものよりも
溶解速度が遅いことが判る。
【0023】実施例9〜14
化学溶解液が表2に示すように錯形成剤aを0.1〜
3.0mol/Lと、酸化剤bを0.6mol/Lと鉱
酸アンモニウム塩cを6.5mol/Lとを含む他は実
施例1〜8と同じ試験をした。その結果を表2に示す。
3.0mol/Lと、酸化剤bを0.6mol/Lと鉱
酸アンモニウム塩cを6.5mol/Lとを含む他は実
施例1〜8と同じ試験をした。その結果を表2に示す。
【0024】比較例7
化学溶解液の錯形成剤aの濃度が0.1mol/L未満
(0.05mol/L)である他は実施例9〜14と同
じ組成、同じ濃度の化学溶解液を用い、実施例1〜8と
同じ試験をした。その結果を表2に示す。
(0.05mol/L)である他は実施例9〜14と同
じ組成、同じ濃度の化学溶解液を用い、実施例1〜8と
同じ試験をした。その結果を表2に示す。
【0025】比較例8〜10
化学溶解液に錯形成剤aを用いずその代りに酢酸アンモ
ニウム、プロピオン酸ナトリウムまたはアミノ酢酸を用
いた。他は実施例9〜14と同じ組成、同じ濃度の化学
溶解液を用い、実施例1〜8と同じ試験をした。その結
果を表2に示す。
ニウム、プロピオン酸ナトリウムまたはアミノ酢酸を用
いた。他は実施例9〜14と同じ組成、同じ濃度の化学
溶解液を用い、実施例1〜8と同じ試験をした。その結
果を表2に示す。
【0026】
【表2】
【0027】実施例9〜14および比較例7〜10の結
果から、錯形成剤の濃度が0.1mol/L未満のもの
およびこれを加えず代りにモノカルボン酸を加えたもの
は、溶解速度が遅いことが判る。
果から、錯形成剤の濃度が0.1mol/L未満のもの
およびこれを加えず代りにモノカルボン酸を加えたもの
は、溶解速度が遅いことが判る。
【0028】実施例15〜20
化学溶解液が表3に示すように錯形成剤aを1.0mo
l/Lと酸化剤bを0.1〜3.0mol/Lと鉱酸ア
ンモニウム塩を3.7mol/Lとを含む他は実施例1
〜8と同じ試験をした。その結果を表3に示す。
l/Lと酸化剤bを0.1〜3.0mol/Lと鉱酸ア
ンモニウム塩を3.7mol/Lとを含む他は実施例1
〜8と同じ試験をした。その結果を表3に示す。
【0029】比較例11、12
化学溶解液の酸化剤bの濃度が0.1mol/L未満
(0.05mol/L)である他は実施例15〜20と
同じ組成、同じ濃度の化学溶解液を用い、実施例1〜8
と同じ試験をした。その結果を表3に示す。
(0.05mol/L)である他は実施例15〜20と
同じ組成、同じ濃度の化学溶解液を用い、実施例1〜8
と同じ試験をした。その結果を表3に示す。
【0030】比較例13、14
化学溶解液の酸化剤bを用いずその代りに、過マンガン
酸カリウムまたはクロム酸カリウムを用いた。他は実施
例15〜20と同じ組成、同じ濃度の化学溶解液を用
い、実施例1〜8と同じ試験をした。その結果を表3に
示す。
酸カリウムまたはクロム酸カリウムを用いた。他は実施
例15〜20と同じ組成、同じ濃度の化学溶解液を用
い、実施例1〜8と同じ試験をした。その結果を表3に
示す。
【0031】
【表3】
【0032】実施例15〜20および比較例11〜14
の結果から、酸化剤の濃度が0.1mol/L未満のも
のおよび本発明の酸化剤を加えず代りに一般に用いられ
ている酸化剤を加えたものは、溶解速度が遅いことが判
る。
の結果から、酸化剤の濃度が0.1mol/L未満のも
のおよび本発明の酸化剤を加えず代りに一般に用いられ
ている酸化剤を加えたものは、溶解速度が遅いことが判
る。
【0033】実施例21〜25
化学溶解液が表4に示すように錯形成物質aを1.0m
ol/Lと酸化剤bを0.1〜3.0mol/Lと鉱酸
アンモニウム塩を1.0〜8.0mol/Lとを含む他
は実施例1〜8と同じ試験をした。その結果を表4に示
す。
ol/Lと酸化剤bを0.1〜3.0mol/Lと鉱酸
アンモニウム塩を1.0〜8.0mol/Lとを含む他
は実施例1〜8と同じ試験をした。その結果を表4に示
す。
【0034】比較例15,16
化学溶解液の酸化剤bの濃度が0.1mol/L未満
(0.05mol/L)でありまた鉱酸のアンモニウム
塩cの濃度が1.0mol/L未満(0.05mol/
L)である他は実施例21〜25と同じ組成、同じ濃度
の化学溶解液を用い、実施例1〜8と同じ試験をした。
その結果を表4に示す。
(0.05mol/L)でありまた鉱酸のアンモニウム
塩cの濃度が1.0mol/L未満(0.05mol/
L)である他は実施例21〜25と同じ組成、同じ濃度
の化学溶解液を用い、実施例1〜8と同じ試験をした。
その結果を表4に示す。
【0035】比較例17
化学溶解液の鉱酸のアンモニウム塩cを用いず、その代
りに塩化ナトリウムを用いた他は実施例21〜25と同
じ組成、同じ濃度の化学溶解液を用い、実施例1〜8と
同じ試験をした。その結果を表4に示す。
りに塩化ナトリウムを用いた他は実施例21〜25と同
じ組成、同じ濃度の化学溶解液を用い、実施例1〜8と
同じ試験をした。その結果を表4に示す。
【0036】
【表4】
【0037】実施例21〜25および比較例15〜17
の結果から、鉱酸のアンモニウム塩の濃度が1.0mo
l/L未満のものおよびこれを加えず代りにナトリウム
塩を加えたものは溶解速度が遅いことが判る。
の結果から、鉱酸のアンモニウム塩の濃度が1.0mo
l/L未満のものおよびこれを加えず代りにナトリウム
塩を加えたものは溶解速度が遅いことが判る。
【0038】実施例26〜29
化学溶解液のpHが5.0〜8.0の範囲に調整した他
は実施例1〜8と同じ試験をした。その結果を表5に示
す。
は実施例1〜8と同じ試験をした。その結果を表5に示
す。
【0039】比較例18
化学溶解液のpHを5.0未満(3.0)に調整した他
は実施例1〜8と同じ試験をした。その結果を表5に示
す。
は実施例1〜8と同じ試験をした。その結果を表5に示
す。
【0040】
【表5】
【0041】実施例26〜29および比較例18の結果
から、pHが5.0以下では溶解速度が遅いことが判
る。またpHが8.0以上では、鉱酸のアンモニウム塩
が分解揮散し作業環境が悪化した。
から、pHが5.0以下では溶解速度が遅いことが判
る。またpHが8.0以上では、鉱酸のアンモニウム塩
が分解揮散し作業環境が悪化した。
【0042】本実施例は銅板について行ったが、黄銅な
どの銅合金についても同様の結果が得られた。
どの銅合金についても同様の結果が得られた。
【0043】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、錯形成
剤、酸化剤および鉱酸のアンモニウム塩の水溶液をpH
5〜8に調整した化学溶解液を用いることによって、銅
および銅合金の表面処理やエッチング加工が短時間に行
え、併せて作業環境が改善できる。
剤、酸化剤および鉱酸のアンモニウム塩の水溶液をpH
5〜8に調整した化学溶解液を用いることによって、銅
および銅合金の表面処理やエッチング加工が短時間に行
え、併せて作業環境が改善できる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭50−148253(JP,A)
特開 昭52−22192(JP,A)
特開 昭56−102581(JP,A)
特開 昭51−149139(JP,A)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
C23F 1/00 - 3/06
Claims (5)
- 【請求項1】 錯形成剤、酸化剤および鉱酸のアンモニ
ウム塩を含む水溶液からなり、前記錯形成剤がクエン
酸、イミノジ酢酸、酒石酸、またはそれらのアンモニウ
ム塩、ナトリウム塩、カリウム塩から選ばれた1種以上
の物質であり、前記酸化剤が塩素酸塩類、過塩素酸塩類
または過酸化水素から選ばれた1種以上の物質であり、
前記鉱酸が塩酸、硫酸、硝酸、リン酸またはフッ酸から
選ばれた1種以上の物質であり、該水溶液がpH6.0
〜7.0に調製されることを特徴とする銅および銅合金
の化学溶解液。 - 【請求項2】 前記水溶液のpHの調整をアンモニアで
行うことを特徴とする請求項1記載の銅および銅合金の
化学溶解液。 - 【請求項3】 前記水溶液中に含まれる錯形成剤の濃度
が0.1〜3.0モル/リットルであることを特徴とす
る請求項1記載の銅および銅合金の化学溶解液。 - 【請求項4】 前記水溶液中に含まれる酸化剤の濃度が
0.1〜3.0モル/リットルであることを特徴とする
請求項1記載の銅および銅合金の化学溶解液。 - 【請求項5】 前記水溶液中に含まれる鉱酸のアンモニ
ウム塩の濃度が1.0〜8.0モル/リットルであるこ
とを特徴とする請求項1記載の銅および銅合金の化学溶
解液。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26756492A JP3387529B2 (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | 銅および銅合金の化学溶解液 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26756492A JP3387529B2 (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | 銅および銅合金の化学溶解液 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06116756A JPH06116756A (ja) | 1994-04-26 |
JP3387529B2 true JP3387529B2 (ja) | 2003-03-17 |
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ID=17446558
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26756492A Expired - Fee Related JP3387529B2 (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | 銅および銅合金の化学溶解液 |
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---|---|
JP (1) | JP3387529B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
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---|---|---|---|---|
JPH08162425A (ja) | 1994-12-06 | 1996-06-21 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体集積回路装置の製造方法および製造装置 |
US6284309B1 (en) * | 1997-12-19 | 2001-09-04 | Atotech Deutschland Gmbh | Method of producing copper surfaces for improved bonding, compositions used therein and articles made therefrom |
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KR101199533B1 (ko) | 2005-06-22 | 2012-11-09 | 삼성디스플레이 주식회사 | 식각액, 이를 이용하는 배선 형성 방법 및 박막 트랜지스터기판의 제조 방법 |
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