KR100601490B1 - Method for recovering copper plating solution for filling up stacked via hole - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스택형 비아홀 충전 동도금액의 재생 처리방법에 관한 것으로, 광택제에 대하여 선택적 제거 성능을 갖는 K4Nb6O17 광촉매와 자외선을 이용한 광반응을 통해서 스택형 비아홀 충전 동도금폐액내의 불필요한 노화성분을 높은 선택성으로 처리하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for regenerating a stacked via-hole filled copper plating solution, which is an unnecessary aging component in a stacked via-hole filled copper plating liquid through photoreaction using a K 4 Nb 6 O 17 photocatalyst having a selective removal performance against a brightener and ultraviolet light. It is characterized by treating with high selectivity.
본 발명의 방법에 따르면, 변성광택제를 포함한 광택제의 상대적 선택제거가 가능하고, 높은 동농도하에서도 높은 광택제 제거효율을 나타내어 광택제 변성에 따른 스택형 비아홀 충전 성능을 제어함으로써 충분한 수준의 충전 도금성능을 기대할 수 있다. 또한, 전체 동도금액의 상태를 최적화시켜 건욕주기를 연장하여 건욕비용이 절감되는 이점이 있다.According to the method of the present invention, it is possible to remove and selectively remove a gloss including a modified varnish, and exhibit a high gloss removal efficiency even under high dynamic concentrations, thereby controlling the filling performance of the stack type via hole according to the gloss modification. You can expect In addition, there is an advantage that the cost of bathing is reduced by extending the bathing cycle by optimizing the state of the entire copper plating solution.
스택, 비아홀, 충전 동도금액, 재생 처리, 광촉매, 자외선Stack, Via Hole, Fill Copper Plating Solution, Regeneration, Photocatalyst, Ultraviolet
Description
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 스택형 비아홀 충전 동도금액의 재생 처리방법을 개략적으로 나타낸 공정흐름도이다.1 is a process flow diagram schematically showing a regeneration treatment method of a stacked via hole filled copper plating solution according to one embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 스택형 비아홀 충전 동도금액의 재생 처리방법을 개략적으로 나타낸 공정흐름도이다.FIG. 2 is a process flowchart schematically illustrating a regeneration treatment method of a stacked via hole filled copper plating solution according to another embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 스택형 비아홀 충전 동도금액의 재생 처리방법을 개략적으로 나타낸 공정흐름도이다.3 is a process flow diagram schematically showing a regeneration treatment method of a stacked via hole filled copper plating solution according to another embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예 1의 방법에 따라 재생 처리된 동도금액의 유기첨가제별 제거 효율을 대조적으로 나타낸 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the removal efficiency of each organic additive of the copper plating solution recycled according to the method of Example 1 of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예 2의 방법에 따라 재생 처리된 동도금액의 유기첨가제별 제거 효율을 대조적으로 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing contrast of removal efficiency for each organic additive of the copper plating solution regenerated by the method of Example 2 of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시예 3의 방법에 따라 재생 처리된 동도금액의 유기첨가제별 제거 효율을 대조적으로 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the removal efficiency of each organic additive of the copper plating solution recycled according to the method of Example 3 of the present invention.
※ 도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명 ※※ Explanation of symbols about main parts of drawing ※
10 : 액저장탱크 10: liquid storage tank
20 : 광반응기 21: 저압수은램프20: photoreactor 21: low pressure mercury lamp
30 : 온도조절장치 40: 여과장치30: temperature control device 40: filtration device
본 발명은 스택형 비아홀 충전 동도금액의 재생 처리방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 HDI 기판의 비아 충전 도금조에서 노화도금액내의 변성광택제를 포함한 광택제를 선택적으로 제거하여 충분한 수준의 충전 도금성능을 회복시킬 수 있는 효율적이고 생산적인 스택형 비아홀 충전 도금액의 재생 처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a regeneration treatment method of a stacked via hole filled copper plating solution. More specifically, the method for regenerating an efficient and productive stack type via hole filling plating solution capable of restoring a sufficient level of filling plating performance by selectively removing a gloss including modified varnish in an aging plating solution from a via filling plating tank of an HDI substrate. It is about.
일반적으로, 건욕 이후 전기도금을 실시함에 따라 기판, 드라이 필름, 전처리액 등의 이물질이 액내에 축적됨과 동시에 도금성능을 향상시키기 위하여 투입한 유기화합물이 양극 이온과 반응하면 변성이 일어나서 충전 도금 성능을 저하시키게 된다. 특히, 여타 기판과 달리 HDI 기판의 마이크로비아는 상대적으로 큰 홀 직경(hole diameter)과 깊이(depth)를 나타내므로 액의 노화도에 따라 비아 충전성능이 크게 영향을 받는다.In general, as the electroplating is performed after the dry bath, foreign substances such as substrates, dry films, and pretreatment liquids accumulate in the liquid and at the same time, when the organic compound introduced to improve the plating performance reacts with the anode ions, denaturation occurs to improve the plating performance. Will be degraded. In particular, unlike other substrates, the microvia of the HDI substrate has a relatively large hole diameter and depth, and thus the via filling performance is greatly affected by the aging degree of the liquid.
이와 관련하여, 종래의 노화도금액 처리 방법은 크게 노후성분을 분해 또는 제거하는 방식과 더미전기분해, UV/H2O2/O3 시스템으로 처리하는 방식이 있다.In this regard, the conventional aging plating solution processing method is largely divided into a method of decomposing or removing the old components, dummy electrolysis, UV / H 2 O 2 / O 3 system.
첫 번째, 노화성분을 분해하는 방법은 산화제인 과수(H2O2)를 사용하여 변형광택제를 포함한 광택제를 비교적 액성능에 영향을 미치지 않는 물질로 분해, 변화 시켜 액의 수명 및 성능을 향상시키는 방법이다. 이때 광택제 이외의 유기첨가제는 영향을 받지 않는다. 이 방법은 반응 처리 속도가 느린 단점을 보였다. 또한, 이러한 방법은 분해되어 생성된 불활성물질이 처리가 반복됨에 따라 액내에 축적되어 액 수명 및 성능 향상에 제한이 있었다. 따라서, 도금액의 재생처리를 통하여 수개월 이상 장기간 사용하고자 할 경우 노화물질의 제거를 통한 처리방식이 필요하다.First, the method of decomposing aging components is to use the fruit tree (H 2 O 2 ), which is an oxidizing agent, to decompose and change the gloss including the modified varnish into a material that does not affect the liquid performance relatively to improve the life and performance of the liquid. Way. The organic additives other than the brightener are not affected at this time. This method has the disadvantage of slow reaction processing. In addition, this method has a limitation in improving the life and performance of the liquid due to the decomposition of the inert material generated in the liquid as the treatment is repeated. Therefore, if you want to use for many months or more through the regeneration treatment of the plating solution, a treatment method through the removal of the aging material is required.
두 번째, 활성탄으로 액내의 모든 유기물을 비선택적으로 흡착 제거하는 방법으로 노화성분을 제거할 수 있다. 분말이나 입상의 활성탄 또는 활성탄 카트리지를 사용하는 방식은 도금액내에 존재하는 노화성분을 포함한 모든 유기물을 물리적으로 흡착 제거하는데, 분말이나 입상의 활성탄을 사용하는 경우에는 유기물의 제거효율은 뛰어나나 처리후 활성탄의 완전 분리가 어렵고, 활성탄 카트리지를 사용하는 경우에는 도금액 중에 활성탄에 의한 불순물이 발생하지 않는 반면에 제거 용량이 작은 이유로 유기물의 제거 효율이 떨어져서 비아 충전성의 회복이 충분하지 않다.Second, the aging component can be removed by non-selective adsorption and removal of all organic matter in the liquid with activated carbon. The method of using powder or granular activated carbon or activated carbon cartridge physically adsorbs and removes all organic materials including aging components present in the plating solution. When using powder or granular activated carbon, the removal efficiency of organic matter is excellent, but activated carbon after treatment In the case of using activated carbon cartridges, the impurity caused by activated carbon is not generated in the plating liquid, whereas the removal efficiency of organic matter is low due to the small removal capacity, and the recovery of via filling is not sufficient.
세 번째, 불용성 양극을 사용하고 고전류를 인가하여 더미전기분해를 하는 방법이 있다. 조업 중 연속적으로 혹은 조업중단 후 회분식으로 처리가 가능한데 액 중의 구리 농도가 감소하므로 산화구리 등을 용해시켜 투입해야 하고, 모든 유기첨가제의 감소로 인해 보충하는 첨가제의 양이 많다는 단점이 있다.Third, there is a method of dummy electrolysis using an insoluble anode and applying a high current. It is possible to process continuously or batchwise during the operation, but the copper concentration in the liquid decreases, so it is necessary to dissolve copper oxide, etc., and the amount of additives supplemented due to the reduction of all organic additives is disadvantageous.
이와 관련하여, 대한민국 특허공개 제2002-93584호에는 특정 황산화 화합물을 함유하는 전해 구리 도금액을 사용하고, 불용성 양극을 사용하여 상기 전해 구 리 도금액을 더미 전기분해시켜 기판상에 구리를 전해 침착시키는 전해 구리 도금법이 소개되어 있다.In this regard, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-93584 uses an electrolytic copper plating solution containing a specific sulfated compound, and dummy electrolysis of the electrolytic copper plating solution using an insoluble anode to electrolytically deposit copper on a substrate. An electrolytic copper plating method is introduced.
네 번째, 액에 과수를 연속적으로 또는 초기에 투입하고, 오존을 공급하여 유기물의 분해를 촉진하고, UV 광을 조사하여 산화시키는 방법이 있다. 그러나, 이 방법은 구리금속이온의 농도가 높으면 분해가 잘 일어나지 않아서 스택형 비아홀 도금액에는 적합지 않다.Fourth, there is a method in which fruit water is continuously or initially added to the liquid, and ozone is supplied to promote decomposition of the organic matter, and UV light is irradiated to oxidize. However, this method is not suitable for the stack type via hole plating solution because decomposition of the copper metal ion is not easy to occur.
예를 들어, 미국 특허 제4,289,594호에는 무전해 구리 도금 폐용액 내에 용해된 구리 이온 및 유기 착화제의 농도를 감소시키는 공정이 소개되어 있다. 상기 공정은 제1탱크에서 구리 이온을 8ppm 미만의 농도로 구리 금속으로 화학적으로 환원시킨 다음, 용액을 제2탱크로 운반한 후 착화제를 화학적으로 침전시킨다. 다음으로, 상기 용액을 자외선(UV)의 존재 하에 오존 기체와 접촉시켜 도금조 내에 남아있는 미량의 유기 첨가제를 제거하고, 이어서, 나머지 액체 물질은 일반적인 설비 폐 처리 시스템으로 이송하여 처리한다. 상기 발명에서는 오존 산화 공정에 요구되는 시간을 감소시키기 위해 구리를 8ppm 미만으로 감소시키는 것이 요구된다.For example, US Pat. No. 4,289,594 describes a process for reducing the concentration of copper ions and organic complexing agents dissolved in an electroless copper plating waste solution. The process chemically reduces copper ions to a copper metal at a concentration of less than 8 ppm in the first tank, then transports the solution to the second tank and then chemically precipitates the complexing agent. The solution is then contacted with ozone gas in the presence of ultraviolet (UV) to remove traces of organic additives remaining in the plating bath, and then the remaining liquid material is transferred to a general facility waste treatment system for processing. The invention requires reducing copper to less than 8 ppm to reduce the time required for the ozone oxidation process.
또한, 오존 및 UV와 함께 과산화수소를 사용하여 구리 이온이 없는 물 내의 독성 유기 화합물을 산화시키고 농도를 감소시키는 방법이 미국 특허 제4,849,114호 및 제4,792,407호에 개시되어 있다. 미국 특허 제5,562,822호는 자외선 및 오존 기체를 사용하여 유체 내에서 히드록실 라디칼을 생성하고, 생성된 히드록실 라디칼을 사용하여 폐 유체 스트림으로부터 불순물을 제거하는 방법에 대하여 기술하고 있다.Also disclosed in US Pat. Nos. 4,849,114 and 4,792,407 are methods for oxidizing and reducing concentrations of toxic organic compounds in copper-free water using hydrogen peroxide in combination with ozone and UV. U. S. Patent 5,562, 822 describes a method for generating hydroxyl radicals in a fluid using ultraviolet and ozone gas and removing impurities from the waste fluid stream using the generated hydroxyl radicals.
이외에도, 한국 공개특허 제2003-7692호에는 도금조로부터 하나 이상의 유기물과 바람직하게는 하나 이상의 무기 불순물을 선택적으로 제거하는 시스템 및 방법이 기술되어 있다. 좀 더 구체적으로는, 상기 방법은 에너지 공급원을 화학적 산화제 단독 또는 촉매와 함께 사용하여 도금조 내의 유기 불순물을 전기 도금조가 회수되어 적당한 화학적 조절 후 재사용될 수 있는 수준으로 산화시킨다. 여기서, 산화적 처리 방법은 단일 통과로 수행되고 산화적 공정의 종말점이 센서에 의해 검출되는 연속적공정 또는 회분식 공정일 수 있다. 또한, 도금조 내의 잔류 유기물 및 염소 이온은 화학 흡착 또는 물리 흡착처리에 의해 용액으로부터 제거된다. 무기 불순물은 선택적 이온 교환 수지 또는 전기 투석에 의해 전기 도금조로부터 제거되고, 미립자 및 현탁된 콜로이드성 입자는 처리된 도금조가 재순환되기 전에 여과에 의해 제거된다.In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-7692 describes systems and methods for selectively removing one or more organics and preferably one or more inorganic impurities from a plating bath. More specifically, the process uses an energy source with a chemical oxidant alone or with a catalyst to oxidize organic impurities in the plating bath to a level where the electroplating bath can be recovered and reused after appropriate chemical control. Here, the oxidative treatment method may be a continuous process or a batch process performed in a single pass and the end point of the oxidative process is detected by the sensor. In addition, residual organic matter and chlorine ions in the plating bath are removed from the solution by chemisorption or physical adsorption treatment. Inorganic impurities are removed from the electroplating bath by selective ion exchange resins or electrodialysis, and particulates and suspended colloidal particles are removed by filtration before the treated plating bath is recycled.
이상과 같은 종래의 주요 동도금액 재생 처리방법을 하기 표 1에 요약하면 다음과 같다.The conventional main copper liquid regeneration treatment method as described above is summarized in Table 1 below.
상술한 바와 같이, 현재까지는 산화제를 사용한 노화성분의 분해방법이나 더미전해법, 활성탄을 사용한 흡착 제거방법으로 노화성분을 처리하여 액의 수명 및 성능을 향상시키려는 노력이 있었으나, 그에 따른 비아 충전성의 회복은 미미하였 다.As described above, there have been efforts to improve the life and performance of the liquid by treating the aging component by the decomposition method of the aging component using an oxidizing agent, the dummy electrolysis method, and the adsorption removal method using the activated carbon. Was insignificant.
특히, 일반 동도금액과 달리 스택형 비아홀 충전을 위한 동도금액의 경우, 광택제 변성에 따라 충전 성능이 저하되기가 쉽고, 높은 동농도로 인해 기존의 UV/H2O2/O3 처리방법으로는 처리효율이 낮을 뿐만 아니라, 기존의 처리법은 모든 유기첨가제를 한꺼번에 제거하여 고비용이 필요한 단점이 있다.In particular, unlike ordinary copper plating solution, in the case of a copper plating solution for filling a stacked via hole, the filling performance is easily deteriorated due to the modification of the brightener, and due to the high copper concentration, conventional UV / H 2 O 2 / O 3 treatment methods In addition to low treatment efficiency, the conventional treatment method has a disadvantage in that a high cost is required by removing all the organic additives at once.
따라서, 스택형 비아홀 충전 동도금액을 효율적이고 경제적인 공정을 통해서 초기 건욕시 비아 충전 성능과 동등한 수준까지 재생 가능한 처리법에 대한 개발이 시급히 요구되고 있다.Therefore, there is an urgent need to develop a recyclable treatment method for stack-type via hole filling copper plating solution that is equivalent to the via filling performance during initial bathing through an efficient and economical process.
이에 본 발명에서는 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 광범위한 연구를 수행한 결과, 광택제에 선택적 제거 성능을 갖는 K4Nb6O17 광촉매와 자외선을 이용한 광반응을 통해서 스택형 비아홀 충전 도금폐액내의 불필요한 노화성분을 높은 선택성으로 처리할 수 있음을 발견하였고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.Therefore, in the present invention, as a result of extensive research in order to solve the problems of the prior art as described above, stack-type via-hole filling plating through a K 4 Nb 6 O 17 photocatalyst having a selective removal ability to the polishing agent and the photoreaction using ultraviolet light It has been found that unnecessary aging components in the waste liquid can be treated with high selectivity, and the present invention has been completed based on this.
따라서, 본 발명의 목적은 변성광택제를 포함한 광택제의 상대적 선택제거가 가능한 스택형 비아홀 충전 동도금액의 재생 처리방법을 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for regenerating a stacked via-hole-filled copper plating solution capable of relatively selectively removing a gloss including a modified varnish.
본 발명의 다른 목적은 높은 동농도하에서도 높은 광택제 제거효율을 나타내는 스택형 비아홀 충전 동도금액의 재생 처리방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for regenerating a stacked via-hole-filled copper plating liquid which exhibits high gloss removal efficiency even under high copper concentration.
본 발명의 또 다른 목적은 효율적이고 경제적인 재생공정을 통해서 초기 건 욕시 비아 충전 성능과 동등한 수준까지 충전 성능이 회복 가능한 스택형 비아홀 충전 동도금액의 재생 처리방법을 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a method for regenerating a stacked via-hole filled copper plating solution in which the filling performance can be restored to the level equivalent to the via filling performance in the initial dry bath through an efficient and economical regeneration process.
상기 목적 및 기타 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스택형 비아홀 충전 동도금액의 재생 처리방법은:Recycling treatment method of the stacked via hole filled copper plating solution according to the present invention for achieving the above and other objects are:
동이온, 유기첨가제 및 광택제를 포함하는 스택형 비아홀 충전 동도금폐액 또는 그 희석액을 K4Nb6O17 광촉매의 존재하에서 자외선을 조사하여 광반응시켜 광택제를 선택적으로 제거하는 것을 특징으로 한다.Stacked via hole-filled copper plating waste solution containing copper ions, organic additives and a brightening agent or a diluted solution thereof is irradiated with ultraviolet light in the presence of a K 4 Nb 6 O 17 photocatalyst to selectively remove the brightening agent.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하면서 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
전술한 바와 같이, 기존의 동도금폐액의 처리 및 재생방법은 저농도의 동을 함유하는 도금액에 대한 것이었고, 성능제어가 용이한 일반 동도금액을 대상으로 하였다. 이러한 일반 동도금액의 경우, 액노화의 원인이 장시간 사용에 따른 액내 불순물 축적에 기인한 것으로서, 기존의 방법은 도금액의 장시간 사용에 따라 축적된 불순물에 대한 처리방법에 주안점을 두었다. 따라서, 기존의 방법을 이용하는 경우, 제거가 필요한 변성광택제 뿐만 아니라, 다른 유기첨가제의 제거가 더 많이 이루어져 불필요한 부분의 첨가제 제거과정까지 수반되어 고비용이 들고, 변성광택제의 제거도 충분히 이루어지지 않는 문제점이 있었다.As described above, the conventional copper plating waste treatment and regeneration methods are for plating liquids containing low concentrations of copper, and the general copper plating liquids can be easily controlled. In the case of the general copper plating liquid, the aging of the liquid is caused by the accumulation of impurities in the liquid according to the long-term use, and the conventional method has focused on the treatment method for the impurities accumulated by the long-term use of the plating liquid. Therefore, in the case of using the existing method, not only the modified gloss that needs to be removed, but also other organic additives are removed more and more, accompanied by the removal of unnecessary parts, resulting in high cost and insufficient removal of the modified gloss. there was.
예를 들면, 기존의 UV/H2O2/O3 시스템을 사용하는 경우, 변성광택제를 포함한 광택제의 선택적 제거가 불가능하여 전체 유기첨가제까지 제거되었고, 일반 동도금액과 달리 동농도가 높아서 효율도 낮은 단점이 있었다.For example, in the case of using the existing UV / H 2 O 2 / O 3 system, it is impossible to selectively remove the gloss including the modified varnish, so that the entire organic additive is removed. There was a low disadvantage.
본 발명에서는 일반 동도금액과 달리 더욱 정교한 제어가 요구되는 비아 충전용 동도금액에서 단시간내에 광택제가 변성되어 충전 성능이 저하되는 문제점을 개선하기 위하여, 다른 유기첨가제에 비해 변성광택제를 포함한 광택제 성분의 제거에 대해서 보다 높은 선택성을 갖는 재생 시스템을 적용하여 효율적이고 생산적인 공정을 통해서 동도금폐액을 재생 처리한다.In the present invention, in order to improve the problem of deterioration of filling performance due to denaturation of the varnish in a short time in the via-filling copper plating solution, which requires more sophisticated control, unlike the general copper plating solution, removal of the varnish component including the modified varnish compared to other organic additives By applying a regeneration system with higher selectivity to the reclaiming process, copper plating waste is regenerated through an efficient and productive process.
본 발명에 따르면, 스택형 비아홀 충전 동도금폐액 또는 그 희석액을 재생 처리하는데, 상기 동도금폐액에는 동이온, 황산 수용액과 염산 또는 NaCl, 광택제(Brightener), 비이온성 계면활성제(Suppresser : PEG, PPG), 이온성 계면활성제(Leveller : 티오우레아, 아민, 폴리아미드, Dyes(Janus Green, Methyl Violet), 양자화된 질소 화합물(-NH3 +)), 습윤제, 광택제, 인산 및 술폰산과 같은 유기산, 및 착화제 등의 다양한 유기 첨가제가 함유되어 있다.According to the present invention, a stacked via hole filled copper plating waste solution or a diluent thereof is regenerated, and the copper plating waste solution contains copper ions, an aqueous sulfuric acid solution and hydrochloric acid or NaCl, a brightener, a nonionic surfactant (Suppresser: PEG, PPG), Ionic surfactants (Levellers: thiourea, amines, polyamides, Dyes (Janus Green, Methyl Violet), quantized nitrogen compounds (-NH 3 + )), wetting agents, brightening agents, organic acids such as phosphoric acid and sulfonic acids, and complexing agents Various organic additives, such as these, are contained.
특히, 상기 충전 동도금폐액에 함유되는 광택제는 광택성 부여와 함께 도금과정의 촉진제 역할을 하는 성분으로서, 그 함량은 약 0.1∼3.0㎎/L, 바람직하게는 약 0.5∼1.5㎎/L 정도이지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 광택제는 일반적으로 머캡토화합물(R-SH), 다이설파이드화합물(R-S-S-R), 다이티오화합물(R,R-CS-S-R), 다이티오카바메이트화합물(R-O-CS-S-R), 티오우로늄화합물(R- [C=NH2 +]-S-R)과 같은 황화합물(sulfide)로서 도금과정에서 변성되어 충전 성능을 저하시키는 주요인으로 작용한다.Particularly, the gloss agent contained in the filled copper plating waste liquid is a component that acts as an accelerator of the plating process together with imparting gloss, and its content is about 0.1 to 3.0 mg / L, preferably about 0.5 to 1.5 mg / L, It is not specifically limited to this. The brightening agent is generally a mercapto compound (R-SH), disulfide compound (RSSR), dithio compound (R, R-CS-SR), dithiocarbamate compound (RO-CS-SR), thiouronium Sulfur compounds, such as compounds (R- [C = NH 2 + ] -SR), denatured during plating and act as a major factor in degrading charging performance.
따라서, 본 발명에서는 광택제 성분에 대하여 선택적 제거 성능을 갖는 K4Nb6O17 광촉매와 자외선을 이용한 광반응을 통해서 유용한 기타 유기첨가제는 잔존시키고 변성광택제를 포함하는 광택제 성분만을 높은 선택성으로 제거한다.Therefore, in the present invention, other organic additives useful through photoreaction with K 4 Nb 6 O 17 photocatalyst having selective removal performance with respect to the brightener component and ultraviolet rays remain and remove only the brightener component including the modified polish agent with high selectivity.
상기 K4Nb6O17 화합물은 최근 연구에서 물을 분해하여 산소와 수소를 생성시키는 반응에 있어서, TiO₂반도체 광촉매보다 활성이 매우 우수한 것으로 밝혀진 층상구조의 광촉매로서, 기존의 산화물 반도체(TiO2, SrTiO3) 광촉매들과 다른 구조의 반응 활성을 가지고 있는 것이 특징이며, 메탄올과 같은 정공소비제를 첨가할 경우, 수소 발생속도가 매우 높게 나타나는 특징이 있다.The K 4 Nb 6 O 17 compounds Recently in the reaction for decomposing the water in the study generate oxygen and hydrogen, as a photocatalyst of the layered structure is found to be a very good activity than TiO₂ semiconductor photocatalyst, conventional oxide semiconductor (TiO 2, SrTiO 3 ) photocatalysts have a different activity from the photocatalysts, and when a hole consuming agent such as methanol is added, hydrogen generation rate is very high.
상기 이온 교환이 가능한 층상 구조를 가진 K4Nb6O17에 Ni(NO3) 2 전구체를 담지시켜 산화·환원 처리하면 K4Nb6O17 광촉매의 상층에 약 5Å의 Ni가 도입되고, 하층에는 Ni가 도입되지 않는 구조를 형성한다. 여기서, 상기 K4Nb6O17 광촉매에 UV광이 조사되면, 광촉매는 UV광을 흡수하여 e-와 h+를 생성한 다음, 서로 다른 성질을 가진 두 층에서 물을 분해하는데, A층에서는 Ni로 이동한 e-와 물이 반응하여 수소가 발생하고 B층에서는 물과 h+이 반응하여 산소가 생성된다. 이처럼 K4Nb6O 17 광촉 매는 기존의 물분해 산화물 광촉매와는 다른 활성위치, 즉 층간에서 산화 환원반응을 발생시키며 따라서 그 성능이 훨씬 우수한 것으로 알려져 있다.When the Ni (NO 3 ) 2 precursor is supported on the K 4 Nb 6 O 17 having the ion-exchange layered structure and subjected to oxidation and reduction treatment, about 5 kV of Ni is introduced into the upper layer of the K 4 Nb 6 O 17 photocatalyst, and the lower layer is Forms a structure in which Ni is not introduced. Here, when UV light is irradiated to the K 4 Nb 6 O 17 photocatalyst, the photocatalyst absorbs the UV light to generate e − and h + , and then decomposes water in two layers having different properties. Hydrogen is generated by the reaction of e - with water, which is transferred to Ni, and oxygen is generated by reaction of water with h + in the B layer. As such, the K 4 Nb 6 O 17 photocatalyst generates a redox reaction between active sites, that is, interlayers, which is different from the conventional hydrolysis oxide photocatalysts.
본 발명에서는 상술한 바와 같은 K4Nb6O17 광촉매를 이용하는 경우, 기타 유기첨가제에 비해서 특히 광택제 성분의 제거에 높은 선택성이 발현된다는 사실을 발견하여 이를 동도금폐액 재생 시스템에 도입하였다.In the present invention, when using the K 4 Nb 6 O 17 photocatalyst as described above, it was found that the high selectivity is expressed especially in the removal of the brightener component compared to other organic additives and introduced into the copper plating waste regeneration system.
한편, 상기 광반응에서 자외선 조사를 위하여 사용되는 자외선 발생원으로는, 오존생성기를 사용한 오존 공급과정이 별도로 요구되지 않고 오존이 자연적으로 발생하는 저압수은램프가 바람직하다.Meanwhile, a low pressure mercury lamp in which ozone is naturally generated without requiring an ozone supply process using an ozone generator as an ultraviolet light source used for ultraviolet irradiation in the photoreaction is preferable.
일반적으로, TiO2와 같은 광촉매를 사용하는 경우, 광택제 성분에 대한 선택성이 낮을 뿐만 아니라, 자외선 발생원의 사용에 있어서도 수 kW의 고출력을 갖는 고압수은램프가 요구되지만, 본 발명의 K4Nb6O17 광촉매를 사용하는 경우에는 수백 W의 저출력 저압수은램프를 사용할 수 있어 효율성 및 경제성 면에서 유리한 이점이 있다.In general, when a photocatalyst such as TiO 2 is used, a high-pressure mercury lamp having a high power of several kW is required in addition to low selectivity to the brightener component and also in the use of an ultraviolet light source, but according to the present invention, K 4 Nb 6 O In the case of using a photocatalyst, a low power mercury lamp of several hundred watts can be used, which is advantageous in terms of efficiency and economy.
한편, 본 발명에서 상기 K4Nb6O17 광촉매와 저압수은램프를 이용한 광반응은 특별히 한정되지 않고 당업계에 공지된 바에 따라 여러 가지 형태로 수행될 수 있는 바, 이를 특히 바람직한 구체예를 들어 설명하면 다음과 같다.On the other hand, the photoreaction using the K 4 Nb 6 O 17 photocatalyst and low-pressure mercury lamp in the present invention is not particularly limited and can be carried out in various forms as known in the art, particularly preferred embodiments thereof The explanation is as follows.
이와 관련하여, 본 발명의 몇 가지 바람직한 구체예에 따른 스택형 비아홀 충전 동도금액의 재생 처리과정을 도 1∼3에 개략적으로 나타내었다.In this regard, the process of regeneration of the stacked via hole filled copper plating solution according to some preferred embodiments of the present invention is schematically illustrated in FIGS.
본 발명의 일 구체예에 따르면(도 1 참조), 상기 K4Nb6O17 광촉매는 교반하에 액저장탱크(10)내의 충전 동도금폐액 또는 그 희석액에 분말형태로 투입된 후, 속도가변펌프를 통해서 후단의 저압수은램프(21)가 장착된 광반응기(20)로 공급 및 순환되어 저압수은램프(21)로부터 조사되는 자외선에 의해 광반응이 수행된다.According to one embodiment of the present invention (see FIG. 1), the K 4 Nb 6 O 17 photocatalyst is added to the filled copper plating waste liquid or its diluent in the
여기서, 상기 충전 동도금폐액 또는 그 희석액 중에 투입되는 K4Nb6O17 광촉매의 함량은 약 1000∼1500㎎/L이다. 상기 광촉매의 함량이 1000㎎/L 미만인 경우 분해반응을 일으키는 활성점이 적게되어 효율이 낮게 되고, 1500㎎/L를 초과하는 경우 광촉매 전반에 걸쳐 표면에 자외광이 조사되지 않아서 유효반응 활성점이 증가하지 않고 오히려 효율을 감소시킨다.Herein, the content of the K 4 Nb 6 O 17 photocatalyst introduced into the packed copper plating waste solution or the diluent thereof is about 1000 to 1500 mg / L. When the content of the photocatalyst is less than 1000 mg / L, the active point causing the decomposition reaction is low, and the efficiency is low. When the photocatalyst is more than 1500 mg / L, the effective reaction active point does not increase because ultraviolet light is not irradiated on the surface throughout the photocatalyst. Rather it reduces efficiency.
또한, 광반응을 통해 광택제 성분의 제거가 충분히 이루어질 수 있도록 상기 광반응기의 온도는 온도조절장치(30)를 통해서 약 60∼80℃로 유지시키는 것이 좋고, 상기 저압수은램프에서 조사되는 복사선의 파장범위는 150∼350㎚인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to maintain the temperature of the photoreactor to about 60 ~ 80 ℃ through the
한편, 상기 광반응 후, 재생 처리된 동도금액 중에 존재하는 광촉매 분말은 여과장치(40)를 통해서 여과 분리하여 재사용할 수 있다.On the other hand, after the photoreaction, the photocatalyst powder present in the reclaimed copper plating solution can be filtered and reused through the
본 발명의 다른 구체예에 따르면(도 2 참조), 상기 K4Nb6O17 광촉매는 바인더를 이용하여 상기 저압수은램프(21)가 장착된 광반응기(20) 내벽에 고정되며, 상기 액저장탱크(10)에 담긴 충전 동도금폐액 또는 그 희석액이 속도가변펌프를 통해서 후단의 광반응기(20)로 공급 및 순환되어 저압수은램프(21)로부터 조사되는 자외선 에 의해 광반응이 수행된다.According to another embodiment of the present invention (see FIG. 2), the K 4 Nb 6 O 17 photocatalyst is fixed to the inner wall of the
여기서, 상기 광반응기(20)의 내벽에 고정되는 K4Nb6O17 광촉매의 함량은 약 50∼100㎎/㎤이다. 상기 광촉매의 함량이 50㎎/㎤ 미만인 경우 분해반응을 일으키기 위해 반응물과 접촉하는 유효면적이 적어서 효율이 낮고, 100㎎/㎤를 초과하는 경우 분해반응을 일으키는 유효활성점은 광반응기 내벽의 표면에 한정되므로 효율이 더 이상 증가하지 않고 촉매사용비용만 증가하게 된다.Herein, the content of the K 4 Nb 6 O 17 photocatalyst fixed to the inner wall of the
또한, 광반응을 통해 광택제 성분의 제거가 충분히 이루어질 수 있도록 상기 광반응기의 온도는 온도조절장치(30)를 통해서 약 60∼80℃로 유지시키는 것이 좋고, 상기 저압수은램프에서 조사되는 복사선의 파장범위는 150∼350㎚인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to maintain the temperature of the photoreactor to about 60 ~ 80 ℃ through the
본 발명의 또 다른 구체예에 따르면, 상술한 본 발명의 광반응을 통한 광택제의 선택적 제거방법은 높은 동농도하에서도 고효율로 수행되지만, 광택제 제거 속도를 더욱 향상시켜 보다 고효율로 재생 처리하기 위하여, 도 3에 나타낸 바와 같이, 광반응 전에 도금폐액내의 동농도를 낮추기 위한 전처리과정으로서, 상기 스택형 비아홀 충전 도금폐액 또는 그 희석액이 담긴 액저장탱크(10)에서 불용성 양극과 음극을 이용한 더미(dummy) 전기분해를 더욱 수행할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the above-described selective removal method of the brightener through the photoreaction of the present invention is carried out at high efficiency even under high concentration, but in order to further improve the removal rate of the polisher to more efficiently recycle, As shown in FIG. 3, as a pretreatment process for lowering the copper concentration in the plating waste liquid before the photoreaction, a dummy using an insoluble anode and a cathode in the
이때, 상기 불용성 양극과 음극의 표면적비는 1: 2∼5인 것이 효율성 및 경제성 면에서 바람직하다.In this case, the surface area ratio of the insoluble anode and the cathode is preferably 1: 2 to 5 in terms of efficiency and economy.
한편, 상기 더미 전기분해 과정은 본 발명의 모든 동도금 재생 처리방법에서 전처리 과정으로 선택적으로 적용될 수 있지만, 보다 극대화된 전처리 효과를 얻기 위하여, 광반응 효율성이 비교적 낮은 도 2(광촉매를 바인더로 광반응기에 고정시켜 사용함)의 동도금 재생 처리방법에 적용하는 것이 좋다.Meanwhile, the dummy electrolysis process may be selectively applied as a pretreatment process in all the copper plating regeneration treatment methods of the present invention, but in order to obtain a more maximized pretreatment effect, the photoreaction is relatively low in FIG. It is good to apply to the copper plating regeneration treatment method).
이하, 하기 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만, 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예Example
실험에 사용된 K4Nb6O17 광촉매의 제법은 다음과 같다. K2CO 3와 Nb2O5를 양론비로 섞은 용기를 볼그라인더에 넣고 24시간 이상 운전한 다음, 1300℃까지 분당 10℃의 속도로 승온한 후, 10시간동안 유지하였다. 그 후 상온까지 급냉을 시켜서 층상구조의 K4Nb6O17을 얻었다.The preparation method of K 4 Nb 6 O 17 photocatalyst used in the experiment is as follows. The vessel mixed with K 2 CO 3 and Nb 2 O 5 in a stoichiometric ratio was put in a ball grinder and operated for 24 hours or longer, and then heated up at a rate of 10 ° C. to 1300 ° C. and maintained for 10 hours. Then by quenching to room temperature to obtain a layered structure of the K 4 Nb 6 O 17.
유산동 250g/L, 황산 30g/L, 염소이온 50mg/L을 순수에 용해시킨 후, 비이온성계면활성제로 폴리에틸렌글리콜 450㎎/L, 이온성계면활성제로 피돌릭산 10㎎/L, 광택제로 비스(3-설포프로필)디설파이드디소듐 1.0㎎/L, 상기 광택제의 변성 광택제로서 3-머캡토-1-프로판설폰산소듐염 0.5㎎/L를 첨가하여 전기동도금용액 30L을 제조하여 실험에 사용하였다. 도금액의 처리 전후 상태 확인은 CVS 분석기와 하링셀 도금 결과 비아홀 딤플 크기 측정을 이용하였다. 하링셀 도금시에는 도금전에 소모된 비이온성계면활성제와 이온성계면활성제의 농도를 초기치로 보충하고, 광택제와 변성광택제의 총합이 1.5㎎/L가 되도록 광택제를 보충한 후 실시하였다.250 g / L of lactic acid copper, 30 g / L of sulfuric acid, 50 mg / L of chlorine ion were dissolved in pure water, and then 450 mg / L of polyethylene glycol as a nonionic surfactant, 10 mg / L of pidolic acid as an ionic surfactant, and bis (as a brightening agent). 1.0 mg / L of 3-sulfopropyl) disulfide disodium and 0.5 mg / L of 3-mercapto-1-propanesulfonate sodium salt were added as a modified varnish of the above-mentioned gloss, and 30 L of an electroplating solution was prepared and used in the experiment. Before and after the treatment of the plating solution, the CVS analyzer and the haring cell plating result used the via hole dimple size measurement. Harling cell plating was performed after replenishing the concentrations of the nonionic surfactant and the ionic surfactant consumed before the plating, and replenishing the varnish so that the total of the varnish and the modified varnish was 1.5 mg / L.
온도조절장치를 이용하여 반응기내의 액온도를 60∼80℃로 조절하였다.The temperature of the liquid in the reactor was adjusted to 60 to 80 ° C. using a temperature controller.
실시예 1Example 1
도 1에서 반응초기에 제조된 K4Nb6O17 분말 30g을 액저장탱크에 넣고 고르게 교반시킨다. 150W 오존발생용 저압수은램프를 4기 장착한 반응기에 속도가변펌프를 작동시켜 액저장탱크로부터 동도금액을 공급하였다. 반응 완료 후 여과필터를 통하여 분말 광촉매를 걸러낸 후, 도금액을 하링셀 도금에 사용하였다.In Figure 1, 30 g of K 4 Nb 6 O 17 powder prepared at the beginning of the reaction are placed in a liquid storage tank and stirred evenly. A variable speed pump was operated in a reactor equipped with four low pressure mercury lamps for 150W ozone generation to supply copper liquid from the liquid storage tank. After completion of the reaction, the powder photocatalyst was filtered through a filtration filter, and then a plating solution was used for plating a haring cell.
실험 결과로서 반응시간에 따른 유기첨가제별 농도 감소율을 도 4에 나타내었다. 광택제의 제거가 다른 유기첨가제에 비해 빨리 일어나는 결과로부터 광택제가 상대적 선택우위로 제거됨을 알 수 있다. 또한, 반응 전후에 하링셀 도금 결과 비아홀 딤플 크기를 나타내었다. 변성광택제의 제거로 인해 비아홀의 충전성능이 회복되었음을 알 수 있다.As a result of the experiment, the concentration reduction rate for each organic additive according to the reaction time is shown in FIG. 4. It can be seen from the result that the removal of the polishing agent occurs faster than other organic additives, the polishing agent is removed with a relative selection advantage. In addition, before and after the reaction, the Haringel plating showed a via hole dimple size. It can be seen that the filling performance of the via hole was restored by the removal of the modified varnish.
실시예 2Example 2
도 2에서 150W 오존발생용 저압수은램프를 4기 장착한 반응기의 내벽에 K4Nb6O17을 약 50㎎/㎤ 정도 바인더로 고정하였다. 속도가변펌프를 작동시켜 액저장탱크로부터 반응기에 도금액을 공급하였다.In FIG. 2, about 50 mg / cm 3 of K 4 Nb 6 O 17 was fixed to the inner wall of the reactor equipped with four 150W low-pressure mercury lamps for ozone generation. The variable speed pump was operated to supply the plating liquid from the liquid storage tank to the reactor.
실험 결과로서 반응시간에 따른 유기첨가제별 농도감소율을 도 5에 나타내었다. 광택제의 제거가 다른 유기첨가제에 비해 빨리 일어나는 결과로부터 광택제가 상대적 선택우위로 제거됨을 알 수 있다. 또한, 반응전후에 하링셀 도금 결과 비아홀 딤플 크기를 나타내었다. 변성광택제의 제거로 인해 비아홀의 충전성능이 회복되었음을 알 수 있다. 분말상태의 광촉매에 비해 상대적으로 제거효율은 낮지만 분리 과정이 필요 없는 이점이 있다.As a result of the experiment, the concentration reduction rate for each organic additive according to the reaction time is shown in FIG. 5. It can be seen from the result that the removal of the polishing agent occurs faster than other organic additives, the polishing agent is removed with a relative selection advantage. In addition, before and after the reaction, the Haringel plating showed a via hole dimple size. It can be seen that the filling performance of the via hole was restored by the removal of the modified varnish. Compared to the photocatalyst in powder form, the removal efficiency is relatively low, but the separation process is not required.
실시예 3Example 3
도 3에서 광반응을 개시하기 전에 구리농도를 낮추어 광반응속도를 증가시키고 유기첨가제의 제거도 이룰 수 있도록 먼저 공전해를 10시간동안 실시하였다. 여기서, 백금이 코팅된 티탄을 양극으로 하고 양극 면적의 3배에 달하는 면적을 가진 기판을 음극으로 하여 2A/dm2의 전류를 인가하여 공전해를 실시하였다. 반응시간에 따른 구리 농도와 유기첨가제의 농도변화를 도 6에 나타내었다. 이후, 실시예 2에서 사용한 과정을 통하여 광반응을 실시하였다.Before starting the photoreaction in Figure 3 was first carried out for 10 hours to reduce the copper concentration to increase the photoreaction rate and to remove the organic additives. Here, electroplating was performed by applying a current of 2 A / dm 2 using a platinum coated titanium as an anode and a substrate having an area three times the area of the anode as a cathode. The copper concentration and the concentration change of the organic additive according to the reaction time are shown in FIG. 6. Thereafter, photoreaction was performed through the procedure used in Example 2.
실험 결과로서 반응시간에 따른 유기첨가제별 농도감소율을 나타내었다. 광택제의 제거정도는 구리농도가 높은 실시예 2의 경우보다 더 빠르게 일어나는 것을 알 수 있다. 또한, 반응 전후에 하링셀 도금 결과 비아홀 딤플 크기를 보면 변성광택제의 충분한 제거로 인해 비아홀의 충전성능이 건욕시점 수준으로 회복되었음을 알 수 있다. 다만, 제거반응 후 감소한 동농도를 보충하기 위하여 산화구리를 용해시켜 추가하여야 하는 단점은 남아 있다.As a result of the experiment, the concentration decrease rate was shown for each organic additive according to the reaction time. The degree of removal of the brightening agent can be seen that occurs faster than the case of Example 2 with a high copper concentration. In addition, the size of the via hole dimple before and after the reaction showed that the filling performance of the via hole was restored to the level of the bathing time due to the sufficient removal of the modified varnish. However, there is a disadvantage in that copper oxide must be dissolved and added to compensate for the reduced copper concentration after the removal reaction.
전술한 바와 같이, 본 발명의 스택형 비아홀 충전 동도금액의 재생 처리방법에 따르면, 광택제 변성에 따른 스택형 비아홀 충전 성능을 효과적으로 제어하여 충분한 수준의 충전 도금성능을 기대할 수 있으며, 전체 동도금액의 상태를 최적화시켜 건욕주기를 연장하여 건욕비용을 절감할 수 있다. As described above, according to the regeneration treatment method of the stacked via hole filled copper plating solution of the present invention, it is possible to effectively control the stacked via hole filling performance according to the modification of the brightener to expect a sufficient level of filling plating performance, and the state of the entire copper plating solution. The cost of bathing can be reduced by extending the bathing cycle by optimizing it.
또한, 변성광택제를 포함한 광택제의 상대적인 선택 제거로 다른 첨가제의 불필요한 제거를 최소화하여 비용을 절감하고, 높은 동농도를 비이상적으로 낮추지 않고도 효율적으로 변성 광택제를 선택 제거할 수 있다. 뿐만 아니라, 별도의 오존생성기를 사용한 오존 공급의 필요 없이 오존이 발생하는 저압수은램프를 사용함으로써 효율적이고 경제적인 공정을 통해서 동도금폐액을 재생 처리할 수 있는 이점이 있다.In addition, it is possible to reduce the cost by minimizing the unnecessary removal of other additives by the relative selective removal of the varnish including the modified varnish, and to efficiently remove the modified varnish without non-ideally lowering the high copper concentration. In addition, by using a low pressure mercury lamp that generates ozone without the need for ozone supply using a separate ozone generator, there is an advantage that the copper plating waste liquid can be regenerated through an efficient and economical process.
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