KR20030029004A - Plating bath and method for depositing a metal layer on a substrate - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기판상에 금속 침착을 향상시키기 위한 도금조 및 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 도금조에 도금조 성분의 분해를 방지하는 하이드록실아민을 포함시켜 기판상에 금속 침착을 향상시키기 위한 도금조 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a plating bath and method for improving metal deposition on a substrate. More specifically, the present invention relates to plating baths and methods for enhancing metal deposition on a substrate by including hydroxylamine in the plating bath to prevent decomposition of the plating bath components.
기판상에 금속을 침착시키는 것은 전기주형, 전기정련, 구리 분말 제조, 전기도금, 무전해 도금 등과 같은 다양한 산업적 응용예에서 이용되고 있다. 금속으로 기판을 도금하는 방법은 위생 기구, 자동차 부품, 보석 및 가구 부속품용 장식품, 여러 전기 디바이스(electrical device) 및 회로, 예를 들어 인쇄 배선 및 회로판, 전해 호일(electrolytic foil), 실리콘 웨이퍼 플레이팅 등의 제조에 이용되고 있다. 기판상에 도금될 수 있는 금속의 예로 구리, 금, 은, 팔라듐, 백금, 아연, 주석, 니켈, 납, 코발트 및 이들의 합금이 포함된다. 많은 금속이 장식품 및 전기 디바이스의 제조시 도금을 위해 사용되지만, 구리가 가장 일반적인 도금 금속중의 하나이다. 전자 산업은 인쇄 배선 및 회로판뿐 아니라 다른 전자 제품을 제조하는데 금속으로서 구리를 광범하게 사용하고 있다.Deposition of metals on substrates is used in various industrial applications such as electroforming, electrorefining, copper powder manufacturing, electroplating, electroless plating and the like. Methods of plating substrates with metals include sanitary appliances, automotive parts, jewelry and furniture accessories, various electrical devices and circuits such as printed wiring and circuit boards, electrolytic foils, silicon wafer plating. It is used for manufacture of these. Examples of metals that can be plated on a substrate include copper, gold, silver, palladium, platinum, zinc, tin, nickel, lead, cobalt and alloys thereof. Although many metals are used for plating in the manufacture of ornaments and electrical devices, copper is one of the most common plating metals. The electronics industry uses copper extensively as a metal to manufacture printed wiring and circuit boards as well as other electronic products.
전자 산업은 인쇄 배선판상의 구리 침착물에 대하여 약간의 조건을 요한다. 예를 들어, 열 쇼크(288 ℃, 액체 주석/납 솔더(solder)에 10 초동안 적어도 한 번 침지)시 구리층은 어떠한 크랙(crack)도 형성하지 않아야 한다. 또한, 구리층은 코팅 표면 전반에 걸쳐 평탄하여야 하며 두께가 균일하여야 한다. 또한, 침착 공정이 다루기 쉽고 경제적이어야 한다.The electronics industry requires some conditions for copper deposits on printed wiring boards. For example, upon thermal shock (288 ° C., immersing at least once for 10 seconds in a liquid tin / lead solder), the copper layer should not form any cracks. In addition, the copper layer should be flat throughout the coating surface and uniform in thickness. In addition, the deposition process must be easy to handle and economical.
전기도금동안 분해될 수 있는 양극(anode), 예를 들어 구리 양극이 구리 전기도금에 종종 사용되고 있다. 이러한 양극은 산업계에 가용성 양극으로서 공지되었다. 가용성 양극은 플레이트(plate), 바(bar) 또는 스피어(shpere) 형태일 수 있다. 플레이트 및 바는 적당한 고착 수단으로 전원장치에 연결된다. 스피어는 종종 티타늄으로 구성된 바스켓에 도입된다. 이러한 스피어는 적당한 고착 수단으로 전원장치에 연결된다. 이와 같은 양극은 구리가 침착조로부터 침착됨에 따라 침착동안 거의 동일한 속도로 분해되며 침착 용액중의 구리양은 거의 일정하게 유지된다. 따라서, 구리를 보충할 필요가 없다.Anodes that can decompose during electroplating, for example copper anodes, are often used in copper electroplating. Such anodes are known in the industry as soluble anodes. The soluble anode may be in the form of a plate, bar or sphere. The plate and bar are connected to the power supply by suitable fixing means. Spears are often introduced in baskets made of titanium. These spheres are connected to the power supply by suitable securing means. Such an anode decomposes at about the same rate during deposition as copper is deposited from the deposition bath and the amount of copper in the deposition solution remains nearly constant. Therefore, there is no need to replenish copper.
다른 유형의 양극은 불용성 양극이다. 불용성 양극의 외부 치수는 금속 침착과정동안 변하지 않는다. 이러한 양극은 백금과 같은 촉매 금속으로 코팅되어 과다한 양극 과전압을 방지할 수 있는 티타늄 또는 납과 같은 불활성 물질로 구성된다. 인쇄 배선 및 회로판 제조시 불용성 양극이 가용성 양극보다 바람직하다. 불용성 양극을 사용하는 전기도금법은 소모성 전극을 사용하는 도금법보다 훨씬 더 다목적으로, 도금 속도가 빠르고, 장치 크기가 더 작으며, 유지가 용이하고, 용액의 유동 및 교반이 개선되었으며 불용성 양극을 음극에 매우 인접한 위치에 놓이도록 한다. 불용성 양극의 사이즈가 변하지 않는다(즉, 셀 기하구조가 고정된 상태로 유지된다)는 것이 특히 유리하다. 따라서, 보다 더 균일한 도금이 얻어진다. 또한, 구리 공급원을 제공하기 위해 사용된 구리염은 종종 구리 도금 장치의 제조와 관련한 에칭 공정 생성물로서 입수된다. 예를 들어, 회로판 제조시, 구리층을 절연 기판의 표면 전반에 걸쳐 압착한 후 구리 부분을 에칭하여 목적하는 회로판을 제조한다.Another type of anode is an insoluble anode. The external dimensions of the insoluble anode do not change during the metal deposition process. This anode consists of an inert material such as titanium or lead that is coated with a catalytic metal such as platinum to prevent excessive anode overvoltage. Insoluble anodes are preferred over soluble anodes in printed wiring and circuit board manufacture. Electroplating with insoluble anodes is much more versatile than plating with consumable electrodes, with faster plating speed, smaller device size, easier maintenance, improved solution flow and stirring, and insoluble anodes Place them in very close proximity. It is particularly advantageous that the size of the insoluble anode does not change (ie, the cell geometry remains fixed). Thus, more uniform plating is obtained. In addition, copper salts used to provide copper sources are often obtained as etch process products associated with the manufacture of copper plating apparatus. For example, in the manufacture of circuit boards, a copper layer is pressed across the surface of an insulated substrate and then the copper portions are etched to produce the desired circuit board.
금속을 기판상에 도금하는 것, 예를 들어 구리를 사용한 전기도금이 각종 제조 공정에 광범하게 이용되고 있다. 추가의 금속층용 바인더층으로서 각종 표면(즉, 철 표면)상에서 부식을 방지하고, 전기 또는 열 전도성을 증가시키며, 많은 전기 응용예에서 전도로를 제공하기 위해 구리 도금이 이용되고 있다. 구리를 사용한 전기도금이 회로판, 집적회로, 전기 접촉 표면 등과 같은 전기 디바이스 제조에 이용되고 있다.Plating a metal on a substrate, for example electroplating using copper, is widely used in various manufacturing processes. As additional binder layers for metal layers, copper plating is used to prevent corrosion on various surfaces (ie iron surfaces), increase electrical or thermal conductivity, and provide conductive paths in many electrical applications. Electroplating using copper is used in the manufacture of electrical devices such as circuit boards, integrated circuits, electrical contact surfaces and the like.
금속을 도금하는 것은 도금조에 여러 성분들을 포함하는 복잡한 공정이다. 금속 공급원을 제공하는 금속염, pH 조절제 및 계면활성제 또는 습윤제 이외에도,다수의 도금조, 예를 들어 전기도금조는 도금 공정의 다양한 일면을 향상시키는 화학적 화합물을 함유한다. 이러한 화학적 화합물 또는 첨가제는 금속 도금의 광택성 (brightness), 도금 금속의 물리적 성질, 특히 연성(ductility) 및 도금조의 마이크로-균일 전착성(micro-throwing power) 뿐 아니라 마크로-균일 전착성(macro-throwing power)을 향상시키기 위해 사용되는 보조적 배쓰 성분이다. 특히 관심있는 것은 표면상에 금속 침착물의 광택성, 평탄성 및 균일성에 영향을 미치는 첨가제이다. 고품질의 금속 침착물을 수득하기 위하여 상기 첨가제의 배쓰 농도를 정밀한 허용치내로 유지하는 것이 중요하다. 첨가제는 금속 도금동안 파괴된다. 첨가제는 양극에서의 산화, 음극에서의 환원 및 화학적 분해에 의해 파괴된다. 도금동안 첨가제가 파괴되면, 파괴된 생성물로 인해 금속층 침착물의 특성은 공업적 표준에 만족하는 수준에 못 미칠 수 있다. 첨가제의 최적 농도를 시도 및 유지하기 위하여 산업 일군들에 의해 확립된 경험룰을 바탕으로 하여 첨가제를 일정하게 첨가하여 왔다. 그러나, 첨가제가 도금조 중에 소량, 즉 용액에 대해 ppm(parts per million)으로 존재하기 때문에 금속 도금을 향상시키는 첨가제 농도를 모니터링하는 것은 여전히 매우 어렵다. 또한, 첨가제와 도금동안 첨가제로부터 형성된 분해 생성물의 복합 혼합물이 보충 공정을 복잡하게 만든다. 또한, 특정 첨가제의 소모가 시간 또는 사용한 배쓰에 따라 항상 일정하지 만은 않다. 따라서, 특정 첨가제의 농도는 정확히 알려져 있지 않으며, 배쓰중의 첨가제 수준은 결국 허용치 범위 밖의 수준으로 증감된다. 첨가제 함량이 허용치 범위로부터 상당히 떨어지면 금속 침착물의 품질이 떨어지며, 침착물은 외관이 뿌옇고/뿌옇거나 부서지기 쉽거나 분상의 구조로 될 수 있다. 또 다른 결과는 균일 전착성이 저하되고/되거나 도금 폴딩을 포함하여 평탄성이 불량해 진다. 다층 인쇄 회로판 제조시 관통-홀 상호접속부(through-hole interconnection)를 전기도금하는 것은 고품질의 도금이 요구되는 일예이다.Plating a metal is a complex process involving several components in a plating bath. In addition to metal salts, pH adjusters and surfactants or wetting agents that provide metal sources, many plating baths, such as electroplating baths, contain chemical compounds that enhance various aspects of the plating process. Such chemical compounds or additives may be used for the macro-uniform electrodeposition as well as the brightness of the metal plating, the physical properties of the plating metal, in particular the ductility and micro-throwing power of the bath. Auxiliary bath component used to improve throwing power. Of particular interest are additives that affect the gloss, flatness and uniformity of the metal deposits on the surface. It is important to maintain the bath concentration of the additive within precise tolerances in order to obtain high quality metal deposits. The additive is destroyed during metal plating. The additive is destroyed by oxidation at the anode, reduction at the cathode and chemical decomposition. If additives are destroyed during plating, the properties of the metal layer deposits may be less than satisfactory to industrial standards due to the products broken down. Additives have been added regularly based on empirical rules established by industry workers to try and maintain the optimal concentration of additives. However, it is still very difficult to monitor the additive concentration to improve metal plating because the additive is present in the plating bath in small amounts, ie parts per million per solution. In addition, a complex mixture of additives and decomposition products formed from additives during plating complicates the replenishment process. In addition, the consumption of certain additives is not always constant with time or the bath used. Thus, the concentration of certain additives is not exactly known, and the level of additives in the bath eventually increases or decreases to levels outside the allowable range. If the additive content falls considerably from the allowable range, the quality of the metal deposits will degrade, and the deposits can become cloudy and / or crumbly or powdery in appearance. Another result is poor uniform electrodeposition and / or poor flatness, including plating folding. Electroplating through-hole interconnections in the manufacture of multilayer printed circuit boards is one example where high quality plating is required.
도금조의 안정성 및 수명은 매우 중요하다. 금속 도금을 향상시키는 첨가제의 안정성을 증가시킴으로써 도금조의 수명을 연장시킬 수 있다. 수명이 더 긴 도금조가 경제적으로 매우 중요하다. 상기 언급한 바와 같이 도금조를 빈번히 교환하고 분해된 첨가제를 함유하는 배쓰를 처리하는 것은 금속 도금 공정을 중단시킨다. 이러한 중단은 생성물의 수율을 떨어뜨린다. 따라서, 첨가제의 파괴를 방지하거나 감소시키는 안정한 도금조가 매우 요망된다.The stability and lifespan of the plating bath is very important. The life of the plating bath can be extended by increasing the stability of the additive which improves the metal plating. Longer plating baths are economically important. Frequently changing the plating bath and treating the bath containing the degraded additives, as mentioned above, interrupts the metal plating process. This interruption lowers the yield of the product. Therefore, a stable plating bath that prevents or reduces the destruction of additives is highly desired.
미국특허 제4,469,564호는 전기도금조 수명을 증가시키는 것으로 알려진 구리 전기도금법을 개시하고 있다. 이 특허는 이러한 방법이 가용성 또는 불용성 양극과 함께 사용될 수 있음을 제시하였다. 양이온-투과막이 양극을 둘러싸 유기 첨가제가 양극과의 접촉으로 양극에 의해 산화되는 것을 방지한다. 이러한 방법의 단점은 양이온-투과막이 막을 부식시킬 수 있는 부식성 약품에 장시간동안 노출된다는 것이다. 예를 들어, 배쓰의 pH 범위는 1.0 미만으로부터 11.0 및 그 이상으로 높을 수 있다. 또한, 배쓰의 pH 범위는 배쓰 성분이 소비 또는 파괴됨으로써 시간이 경과함에 따라 변동될 수 있다. 따라서, 당업자들은 전기도금동안 pH 변동으로 인해 파괴되지 않는 화학적 조성을 갖는 막을 선택하여야만 한다. 또한, 상술한 바와 같이, 전기도금조는 다양한 성분들을 함유한다. 유기 첨가제와 같은 성분 또는 그의 파괴 생성물은 양이온-투과막의 기공을 봉쇄하여 양이온이 배쓰를 통과하지 못하게 할 수 있다. 따라서, 당업자들은 전기도금 공정을 중단한 후 막을 교환하여야 한다. 기공 봉쇄 및 공정 중단은 금속 전기도금의 능률을 떨어뜨린다.US 4,469,564 discloses a copper electroplating method known to increase electroplating bath life. This patent suggests that this method can be used with soluble or insoluble anodes. The cation-permeable membrane surrounds the anode to prevent the organic additives from being oxidized by the anode in contact with the anode. A disadvantage of this method is that the cation-permeable membrane is exposed to corrosive chemicals for a long time, which can corrode the membrane. For example, the pH range of the bath can be as high as less than 1.0 to 11.0 and more. In addition, the pH range of the bath may vary over time as the bath components are consumed or destroyed. Therefore, those skilled in the art must select a membrane having a chemical composition that is not destroyed by pH variations during electroplating. In addition, as described above, the electroplating bath contains various components. Components such as organic additives or breakdown products thereof can block the pores of the cation-permeable membrane, preventing cations from passing through the bath. Therefore, those skilled in the art should replace the membrane after stopping the electroplating process. Pore containment and process interruption reduce the efficiency of metal electroplating.
일본특허출원 제63014886 A2호는 클로라이드 이온 및 또한 전이금속 이온을 0.01∼100 g/ℓ로 함유하는 산 구리 전기도금조를 개시하고 있다. 전기도금조는 유기 첨가제를 소비하지 않는 것으로 보고되었다. 여기에서 유기 첨가제는 광택제 (brightener), 평탄화제(leveling agent), 경화제, 전성(malleability) 및 연성 (ductility) 개선제 및 침착 개선제(deposition modifier)를 포함한다.Japanese Patent Application No. 63014886 A2 discloses an acid copper electroplating bath containing chloride ions and also transition metal ions at 0.01 to 100 g / l. It has been reported that electroplating baths do not consume organic additives. Organic additives here include brighteners, leveling agents, curing agents, malleability and ductility improvers, and deposition modifiers.
EP 제0402 896호는 산 구리 전기도금액에서 광택제와 같은 유기 첨가제를 안정화시키는 방법을 기술하고 있다. 이 방법은 티타늄 바스켓에서 구리 칩의 가용성 양극을 사용하였다. 망간, 철, 크롬 및 티타늄의 전이금속 염을 5 g/ℓ 이하의 농도로 전기도금액에 첨가하였다. 전이금속은 둘 이상의 양 산화 상태로 존재할 수 있지만, 용액중에서 실질적으로 그의 일반적인 최저 양 산화 상태로 존재한다. 용액중에 양 산화 상태의 전이금속 이온이 존재함으로써 유기 첨가제를 안정화시키는 것으로 보고되었다.EP 0402 896 describes a method for stabilizing organic additives such as brighteners in acid copper electroplating solutions. This method used a soluble anode of copper chips in a titanium basket. Transition metal salts of manganese, iron, chromium and titanium were added to the electroplating solution at concentrations of 5 g / l or less. The transition metal may exist in more than one positive oxidation state, but in solution is substantially in its usual lowest positive oxidation state. It has been reported to stabilize organic additives by the presence of transition metal ions in both oxidation states in solution.
미국특허 제6,099,711호는 금속 이온 발생기를 가역 산화환원 시스템의 형태로 사용하여 금속 이온, 예를 들어 구리 이온을 전기도금조에 보충하는 불용성 양극을 사용한 전기도금법을 기술하고 있다. 가용성 양극 대신 불용성 양극이 사용되기 때문에, 금속 이온은 양극의 용해로 배쓰에 보충되지 않는다. 이에 따라, 가역 산화환원 시스템이 금속 이온을 보충한다. 철(Ⅱ) 및 철(Ⅲ) 화합물이 전기화학적 가역 산화환원 시스템으로서 사용된다. 상기 특허에 기술된 또 다른 산화환원 시스템은 티타늄, 세륨, 바나듐, 망간 및 크롬 금속을 포함한다. 이들 금속은 황산철(Ⅱ)-7수화물, 황산철(Ⅱ)-9수화물, 티타닐-황산, 황산세륨(Ⅳ), 소듐 메타바나데이트, 황산망간(Ⅱ) 또는 크롬산나트륨의 형태로 구리 침착 용액에 첨가될 수 있다. 상기 특허는 산화환원 시스템이 조합될 수 있음을 시사한다.US Pat. No. 6,099,711 describes an electroplating method using an insoluble anode that supplements metal ions, for example copper ions, to an electroplating bath using a metal ion generator in the form of a reversible redox system. Since insoluble anodes are used instead of soluble anodes, metal ions are not supplemented to the bath by melting of the anodes. Thus, a reversible redox system replenishes metal ions. Iron (II) and iron (III) compounds are used as electrochemically reversible redox systems. Another redox system described in this patent includes titanium, cerium, vanadium, manganese and chromium metals. These metals deposit copper in the form of iron (II) -7 hydrate, iron (II) -9 hydrate, titanyl-sulfuric acid, cerium (IV) sulfate, sodium metavanadate, manganese (II) sulfate or sodium chromate May be added to the solution. The patent suggests that redox systems can be combined.
전기도금조에 금속 이온을 보충하는 것 이외에, 상기 특허는 개시된 방법이 유기 첨가제의 분해를 상당한 정도로 방지하는 것으로 기술하였다. 배쓰중 다량의 유기 첨가제 분해가 양극 전위로 인해 양극에서 전해적으로 일어난다. 당업자들은 철(Ⅱ)로부터 철(Ⅲ)로의 산화환원 반응 전위(약 0.530V vs SCE)가 양극에서 광택제 산화를 방지하기에 충분히 낮은 양극 전위를 제공할 거라고 확신한다. 따라서, 광택제 소비가 감소된다. 이러한 유기 첨가제는 광택제, 평탄화제 및 습윤제를 포함한다. 사용된 광택제는 수용성 황 화합물 및 고분자량 산소-함유 화합물이다. 다른 첨가제 화합물로는 질소성 황 화합물, 폴리머 질소 화합물 및/또는 폴리머 페나조늄 화합물이 포함된다.In addition to replenishing metal ions in the electroplating bath, the patent described that the disclosed method prevents the decomposition of organic additives to a significant extent. Degradation of large amounts of organic additives in the bath occurs electrolytically at the anode due to the anode potential. Those skilled in the art are convinced that the redox reaction potential (about 0.530 V vs SCE) from iron (II) to iron (III) will provide an anode potential low enough to prevent brightener oxidation at the anode. Thus, the consumption of brighteners is reduced. Such organic additives include brightening agents, leveling agents and wetting agents. The brighteners used are water soluble sulfur compounds and high molecular weight oxygen-containing compounds. Other additive compounds include nitrogenous sulfur compounds, polymeric nitrogen compounds and / or polymeric phenazonium compounds.
상기 특허는 금속 이온을 보충하고 광택제 소비를 감소시켰음을 주장하고 있지만, 상기 미국특허 제6,099,711호는 단점을 갖는다. 구리가 구리(Ⅱ)로 산화되는 것 대신 철(Ⅲ)이 가역 산화환원 반응에 의해 철(Ⅱ)로 역환원될 수 있다. 또한, 시간이 경과함에 따라 철이 시스템에 축적될 수 있어 공정을 중단시키고 세정 단계를 요하는 문제점도 갖는다. 이와 같은 단계는 공정 효율을 떨어뜨리고, 생산비용을 상승시킨다. 상기 방법에 따른 또 다른 문제점은 산화환원 시스템중 화합물의 농도가 금속 이온의 농도가 침착 용액중에 일정하게 유지되도록 조절되어야 한다는 것이다. 이에 따라, 공정 조작을 위한 침착 용액중 산화환원 화합물의 농도에 약간 또는 실재하지 않는 오차 마진(margin)이 있다. 따라서, 산화환원 화합물 농도의 미소한 변화가 공정 조작을 방해할 수 있다.The patent claims to replenish metal ions and reduce gloss consumption, but US Pat. No. 6,099,711 has disadvantages. Instead of oxidizing copper to copper (II), iron (III) can be reduced back to iron (II) by a reversible redox reaction. In addition, over time, iron may accumulate in the system, causing a problem of stopping the process and requiring a cleaning step. This step reduces process efficiency and increases production costs. Another problem with this method is that the concentration of the compound in the redox system must be adjusted such that the concentration of metal ions remains constant in the deposition solution. Accordingly, there is a margin of error that is slightly or nonexistent in the concentration of redox compounds in the deposition solution for process operation. Thus, slight changes in the redox compound concentration can interfere with process operation.
일본특허출원 제96199385호는 플루오라이드계 계면활성제 및 광택제와 같은 유기 첨가제를 함유하는 전기도금법 및 용액을 개시하였다. 플루오라이드계 계면활성제를 첨가하면 광택제 소비를 막을 수 있는 것으로 보고되었다.Japanese Patent Application No. 96199385 discloses an electroplating method and solution containing organic additives such as fluoride-based surfactants and brightening agents. The addition of fluoride-based surfactants has been reported to prevent the consumption of brighteners.
금속 도금조중에 첨가제의 분해를 방지하는 방법이 있긴 하지만, 배쓰 첨가제의 분해를 방지하는 추가의 방법이 여전히 요망된다.Although there is a method of preventing the decomposition of the additive in the metal plating bath, a further method of preventing the decomposition of the bath additive is still desired.
본 발명은, 도금조중에 첨가제의 소비를 억제하는 하이드록실아민을 함유하는 도금조 및 이 도금조를 사용하여 기판상에 금속을 도금하는 방법에 관한 것이다. 이러한 하이드록실아민은 하기 화학식 (1)의 화합물을 포함한다:TECHNICAL FIELD This invention relates to the plating tank containing hydroxylamine which suppresses consumption of an additive in a plating tank, and the method of plating a metal on a board | substrate using this plating tank. Such hydroxylamines include compounds of formula (1):
상기 식에서,Where
R1및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-C6알킬이며,R 1 and R 2 are each independently hydrogen or C 1 -C 6 alkyl,
n 은 1 또는 2 이고,n is 1 or 2,
n 이 1 일 때 X 는 HSO4 -, H2PO4 -, NO3 -, F-, Cl-, Br-또는 I-이며,when n is 1 and X is HSO 4 -, H 2 PO 4 -, NO 3 -, F -, Cl -, Br - or I -, and
n 이 2 일 때 X 는 SO4 2-이다.When n is 2, X is SO 4 2- .
앞서 말한 하이드록실아민은 구리, 금, 은, 팔라듐, 백금, 코발트, 카드뮴, 크롬, 니켈, 비스무스, 인듐, 주석, 로듐, 납, 이리듐, 루테늄 또는 이들의 합금을 도금하기 위한 금속 도금조에 사용될 수 있다.The aforementioned hydroxylamines can be used in metal plating baths for plating copper, gold, silver, palladium, platinum, cobalt, cadmium, chromium, nickel, bismuth, indium, tin, rhodium, lead, iridium, ruthenium or alloys thereof. have.
유리하게, 도금조에 하이드록실아민을 첨가함으로써 금속 도금조 첨가제의 분해가 방지되거나 감소된다. 이로써, 하이드록실아민은 수명이 연장된 도금조 및 효율적인 금속 도금법을 제공한다. 또한, 본 발명의 하이드록실아민은 첨가제의 분해를 방지하기 때문에, 본 발명의 도금조는 기판상에 물리-기계적 성질이 양호한 균일하고 고광택성의 금속층을 제공한다.Advantageously, the addition of hydroxylamine to the plating bath prevents or reduces decomposition of the metal plating bath additive. In this way, hydroxylamine provides an extended lifetime plating bath and efficient metal plating method. In addition, since the hydroxylamine of the present invention prevents decomposition of the additive, the plating bath of the present invention provides a uniform, high gloss metal layer having good physical-mechanical properties on the substrate.
본 발명의 금속 도금조는 금속 도금될 수 있는 기판상에 금속층을 도금하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 금속 도금 방법은 용해된 도금용 금속, 배쓰 첨가제, 및 하나 이상의 본 발명에 따른 첨가제 소비 억제 하이드록실아민 화합물을 함유하는 배쓰에 침지된 두 전극 사이로 전류를 통과시키는 것을 포함한다. 기판이 원하는 두께의 금속으로 도금될 때까지 배쓰에 전류를 통과시킨다.The metal plating bath of the present invention can be used to plate a metal layer on a substrate that can be metal plated. The metal plating method of the present invention comprises passing a current between two electrodes immersed in a bath containing dissolved plating metal, bath additives, and at least one additive consumption inhibiting hydroxylamine compound according to the present invention. Current is passed through the bath until the substrate is plated with metal of the desired thickness.
본 발명의 하이드록실아민 및 방법은 금속 도금이 사용되는 산업분야라면 어디에든 사용될 수 있다. 예를 들어, 금속 도금조는 전기 디바이스, 예를 들어 인쇄회로 및 배선판, 집적회로, 전기 접촉 표면 및 접속기(connector), 전해 호일,마이크로칩 적용 실리콘 웨이퍼, 반도체 및 반도체 패키징, 리드 프레임(lead frame), 광전자제품(optoelectronics) 및 광전자제품 패키징, 예를 들어 웨이퍼상의 솔더 범프 등의 제조시에 사용될 수 있다. 또한, 금속 도금조는 보석, 가구용 부속품, 자동차 부품, 위생 기구 등에서 장식품을 금속 도금하기 위해 사용될 수 있다. 더 나아가, 하이드록실아민은 또한 폐처리 방법에 사용될 수 있다.The hydroxylamines and methods of the present invention can be used anywhere in the industry where metal plating is used. For example, metal plating baths can be used for electrical devices such as printed circuits and wiring boards, integrated circuits, electrical contact surfaces and connectors, electrolytic foils, microchip applied silicon wafers, semiconductors and semiconductor packaging, and lead frames. , Optoelectronics and optoelectronics packaging, for example in the manufacture of solder bumps on wafers and the like. Metal plating baths can also be used to metal plate ornaments in jewelry, furniture accessories, automotive parts, sanitary appliances, and the like. Furthermore, hydroxylamine can also be used in waste treatment methods.
본 발명은 또한 전력원(electrical power source), 양극, 음극 및 첨가제 소비 억제 하이드록실아민 화합물을 함유하는 금속 도금조로 구성된 장치를 포함한다. 이러한 장치에서 음극은 금속 도금되는 부품이다. 이 장치는 수직 또는 수평 금속 도금장치일 수 있다.The invention also includes an apparatus consisting of a metal plating bath containing an electrical power source, an anode, a cathode and an additive consumption inhibiting hydroxylamine compound. In such a device the cathode is a metal plated part. This apparatus may be a vertical or horizontal metal plating apparatus.
본 발명의 첫 번째 목적은 금속 도금조중 첨가제의 분해를 방지하거나 감소시키는 하이드록실아민을 제공하는 것이다.It is a first object of the present invention to provide hydroxylamine which prevents or reduces the decomposition of additives in metal plating baths.
본 발명의 또 하나의 목적은 수명이 긴 금속 도금조를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a metal plating bath with a long lifetime.
본 발명의 추가의 목적은 기판상에 금속을 도금하기에 효율적인 방법을 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide an efficient method for plating metal on a substrate.
또한, 본 발명의 목적은 기판상에 물리-기계적 성질이 양호한 균일하고 고광택성 금속층을 도금하는 방법을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a method for plating a uniform, high gloss metal layer having good physico-mechanical properties on a substrate.
또 다른 본 발명의 목적은 하이드록실아민이 포함된 금속 도금조를 갖는 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a device having a metal plating bath containing hydroxylamine.
당업자라면 발명의 상세한 설명 및 첨부된 청구범위를 읽은 후 추가의 목적 및 이점을 확인할 수 있을 것이다.Those skilled in the art will recognize further objects and advantages after reading the detailed description of the invention and the appended claims.
도 1은 본 발명에 따른 수직 방법에 의해 가공품을 처리하기 위한 장치의 개략도이다.1 is a schematic view of an apparatus for processing a workpiece by a vertical method according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 수평 방법에 의해 가공품을 처리하기 위한 장치의 개략도이다.2 is a schematic diagram of an apparatus for processing a workpiece by a horizontal method according to the present invention.
본 발명의 금속 도금조는 금속 도금조에 첨가된 첨가제의 소비를 방지하거나 감소시켜 기판상에 금속 침착을 향상시키는 하이드록실아민을 함유한다. 금속 도금조는 기판상에 금속을 도금하는 적합한 방법이라면 어떠한 방법에서든 사용될 수 있다. 상기 하이드록실아민은 하기 화학식 (1)을 가진다:The metal plating bath of the present invention contains hydroxylamine which prevents or reduces the consumption of additives added to the metal plating bath to improve metal deposition on the substrate. The metal plating bath can be used in any method as long as it is a suitable method for plating metal on a substrate. The hydroxylamine has the formula (1)
[화학식 1][Formula 1]
(R1-NHR2OH)nX(R 1 -NHR 2 OH) n X
상기 식에서,Where
R1및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-C6알킬이며,R 1 and R 2 are each independently hydrogen or C 1 -C 6 alkyl,
n 은 1 또는 2 이고,n is 1 or 2,
n 이 1 일 때 X 는 HSO4 -, H2PO4 -, NO3 -, F-, Cl-, Br-또는 I-이며,when n is 1 and X is HSO 4 -, H 2 PO 4 -, NO 3 -, F -, Cl -, Br - or I -, and
n 이 2 일 때 X 는 SO4 2-이다.When n is 2, X is SO 4 2- .
C1-C6알킬의 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, s-부틸, t-부틸, 펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, t-펜틸, 헥실, 이소헥실, 3-메틸펜틸, 2,2-디메틸부틸 및 2,3-디메틸부틸을 들 수 있다.Examples of C 1 -C 6 alkyl are methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, s-butyl, t-butyl, pentyl, isopentyl, neopentyl, t-pentyl, hexyl, isohexyl, 3- Methylpentyl, 2,2-dimethylbutyl and 2,3-dimethylbutyl.
바람직한 하이드록실아민은 R1및 R2이 수소인 하이드록실아민, 예를 들어하이드록실아민 설페이트, 하이드록실아민 니트레이트 및 하이드록실아민 클로라이드이다. 하이드록실아민 설페이트 및 하이드록실아민 니트레이트가 가장 바람직하다. 앞서 말한 첨가제 소비 억제 화합물은 시판되는 것이거나 당해 기술분야에 널리 공지된 방법에 따라 합성될 수 있다.Preferred hydroxylamines are hydroxylamines in which R 1 and R 2 are hydrogen, for example hydroxylamine sulfate, hydroxylamine nitrate and hydroxylamine chloride. Most preferred are hydroxylamine sulfate and hydroxylamine nitrate. The aforementioned additive consumption inhibiting compounds are either commercially available or can be synthesized according to methods well known in the art.
앞서 말한 화합물은 구리, 금, 은, 팔라듐, 백금, 코발트, 크롬, 카드뮴, 니켈, 비스무스, 인듐, 주석, 이리듐, 루테늄, 로듐, 납 또는 이들의 합금을 도금하기 위한 금속 도금조에 사용될 수 있다. 바람직하게, 앞서 말한 화합물은 구리, 금, 백금, 은, 팔라듐, 이리듐, 루테늄 및 코발트로 이루어지는 금속을 도금하기 위한 금속 도금조에 사용될 수 있다. 더욱 바람직하게, 앞서 말한 첨가제 소비 억제 화합물은 구리, 이리듐 및 루테늄을 도금하기 위한 금속 도금조에 사용된다. 가장 바람직하게, 금속 도금조는 구리 도금용이다. 상기 금속들은 수용성 염의 형태로 금속 도금조에 포함된다.The aforementioned compounds can be used in metal plating baths for plating copper, gold, silver, palladium, platinum, cobalt, chromium, cadmium, nickel, bismuth, indium, tin, iridium, ruthenium, rhodium, lead or alloys thereof. Preferably, the aforementioned compounds can be used in metal plating baths for plating metals consisting of copper, gold, platinum, silver, palladium, iridium, ruthenium and cobalt. More preferably, the aforementioned additive consumption inhibiting compounds are used in metal plating baths for plating copper, iridium and ruthenium. Most preferably, the metal plating bath is for copper plating. The metals are included in the metal plating bath in the form of water soluble salts.
금속 도금조에 하나 이상의 하이드록실아민을 첨가하면 금속 도금조중 첨가제의 분해가 방지되거나 감소된다. 바람직하게, 금속 도금조는 전기도금조이다. 하이드록실아민은 일반적으로 배쓰의 약 0.001 내지 약 100 g/ℓ의 양으로 첨가된다. 바람직하게, 상기 화합물은 일반적으로 도금조에 약 0.01 내지 약 20.0 g/ℓ로 사용된다. 첨가제 보호(preserving) 하이드록실아민 화합물은 배쓰에 성분을 첨가하는데 사용되는 적합한 방법이라면 어떤 방법으로든 도금조에 첨가될 수 있다. 하나의 방법은 하이드록실아민을 다른 배쓰 성분 및 첨가제와 함께 도금조에 혼합하는 것이다.The addition of one or more hydroxylamines to the metal plating bath prevents or reduces degradation of the additives in the metal plating bath. Preferably, the metal plating bath is an electroplating bath. The hydroxylamine is generally added in an amount of about 0.001 to about 100 g / l of the bath. Preferably, the compound is generally used at about 0.01 to about 20.0 g / l in the plating bath. The additive preserving hydroxylamine compound may be added to the plating bath in any manner so long as it is a suitable method used to add components to the bath. One method is to mix the hydroxylamine with the other bath components and additives in a plating bath.
하이드록실아민에 의해 분해가 방지되거나 분해되는 양이 상당히 감소되는 첨가제로는 광택제, 평탄화제, 경화제, 습윤제, 전성, 연성 및 침착 개선제, 억제제 등이 포함되지만 이들로 한정되지 않는다. 본 발명의 첨가제 보호 하이드록실아민 화합물은 특히 광택제 및 평탄화제의 분해를 방지하는데 효과적이다. 본 발명의 하이드록실아민이 각종 금속 도금조에 사용되는 첨가제의 분해를 방지하기 위해 사용될 수 있지만, 하이드록실아민이 구리 배쓰에 사용되는 첨가제의 분해를 방지하기 위해 사용되는 것이 바람직하다.Additives that are prevented or significantly reduced in degradation by hydroxylamine include, but are not limited to, brightening agents, leveling agents, curing agents, wetting agents, malleable, ductile and deposition improvers, inhibitors and the like. The additive protective hydroxylamine compounds of the present invention are particularly effective in preventing degradation of brightening and leveling agents. Although the hydroxylamine of the present invention can be used to prevent decomposition of additives used in various metal plating baths, it is preferred that hydroxylamine be used to prevent decomposition of additives used in copper baths.
본 발명의 도금조에 사용되는 적합한 광택제의 예로는 일반식 HO3S-R11-SH, HO3S-R11-S-S-R11-SO3H 또는 HO3S-Ar-S-S-Ar-SO3H(이들 식에서, R11은 C1-C6알킬 또는 아릴 그룹이고, Ar 은 페닐 또는 나프틸이다)의 화합물이 포함되지만 이들로 한정되지 않는다. 알킬 및 아릴 그룹의 치환체는 예를 들어 알킬, 할로 및 알콕시일 수 있다. 상기 광택제의 예로는 3-머캅토-프로필설폰산(소듐염), 2-머캅토-에탄설폰산 (소듐염) 및 비스설포프로필 디설파이드(BSDS)가 있다. 이러한 화합물은 미국특허 제 3,770,598호, 제 4,374,709호, 제 4,376,685호, 제 4,555,315호 및 제 4,673,469호에 기재되어 있으며, 이들은 모두 본 발명에 참고로 포함된다. 이러한 폴리설파이드는 또한 침착된 금속의 연성을 높이기 위해 사용될 수 있다. 특히 구리 도금에 적합한 광택제의 그 밖의 다른 예로는, N,N-디메틸디티오카밤산 (3-설포프로필)에스테르, 소듐염(DPS), (O-에틸디티오카보네이토)-S-(3-설포프로필)-에스테르, 포타슘염(OPS), 3-[(아미노-이미노메틸)-티오]-1-프로판설폰산(UPS), 3-(2-벤즈티아졸릴티오)-1-프로판설폰산, 소듐염(ZPS) 및 비스설포프로필 디설파이드의 티올 (MPS)이 포함된다.Examples of suitable brighteners used in the plating bath of the present invention are the general formula HO 3 SR 11 -SH, HO 3 SR 11 -SSR 11 -SO 3 H or HO 3 S-Ar-SS-Ar-SO 3 H (in these formulas, R 11 is a C 1 -C 6 alkyl or aryl group, and Ar is phenyl or naphthyl). Substituents of alkyl and aryl groups can be, for example, alkyl, halo and alkoxy. Examples of such brighteners include 3-mercapto-propylsulfonic acid (sodium salt), 2-mercapto-ethanesulfonic acid (sodium salt) and bissulfopropyl disulfide (BSDS). Such compounds are described in US Pat. Nos. 3,770,598, 4,374,709, 4,376,685, 4,555,315, and 4,673,469, all of which are incorporated herein by reference. Such polysulfides can also be used to increase the ductility of the deposited metal. Other examples of brighteners that are particularly suitable for copper plating include N, N-dimethyldithiocarbamic acid (3-sulfopropyl) ester, sodium salt (DPS), (O-ethyldithiocarbonato) -S- (3- Sulfopropyl) -ester, potassium salt (OPS), 3-[(amino-iminomethyl) -thio] -1-propanesulfonic acid (UPS), 3- (2-benzthiazolylthio) -1-propanesul Thiol (MPS) of phonic acid, sodium salt (ZPS) and bissulfopropyl disulfide.
도금조에 사용될 수 있는 평탄화제의 예로는 알킬화 폴리알킬렌이민 및 유기 설포 설포네이트가 포함되지만 이들로 한정되지 않는다. 이러한 화합물의 예로는 1-(2-하이드록시에틸)-2-이미다졸리딘티온(HIT), 4-머캅토피리딘, 2-머캅토티아졸린, 에틸렌 티오우레아, 티오우레아 및 알킬화 폴리알킬렌이민이 포함된다. 이러한 화합물은 미국특허 제 4,376,685호, 제 4,555,315호 및 제 3,770,598호에 기재되어 있으며, 이들은 모두 본 발명에 참고로 포함된다.Examples of planarizing agents that can be used in the plating bath include, but are not limited to, alkylated polyalkyleneimines and organic sulfo sulfonates. Examples of such compounds include 1- (2-hydroxyethyl) -2-imidazolidinethione (HIT), 4-mercaptopyridine, 2-mercaptothiazoline, ethylene thiourea, thiourea and alkylated polyalkyleneimines This includes. Such compounds are described in US Pat. Nos. 4,376,685, 4,555,315 and 3,770,598, all of which are incorporated herein by reference.
본 발명의 범위내의 도금조중에 광택제로서 작용할 수 있는 그 밖의 다른 첨가제의 예로는 3-(벤즈티아졸릴-2-티오)-프로필설폰산 소듐염, 3-머캅토프로판-1-설폰산 소듐염, 에틸렌디티오디프로필설폰산 소듐염, 비스-(p-설포페닐)-디설파이드 디소듐염, 비스-(ω-설포부틸)-디설파이드 디소듐염, 비스-(ω-설포하이드록시프로필)-디설파이드 디소듐염, 비스-(ω-설포프로필)-디설파이드 디소듐염, 비스-(ω-설포프로필)-설파이드 디소듐염, 메틸-(ω-설포프로필)-디설파이드 소듐염, 메틸- (ω-설포프로필)-트리설파이드 디소듐염, O-에틸-디티오카본산-S-(ω-설포프로필)-에스테르, 포타슘염 티오글리콜산, 티오인산-O-에틸-비스-(ω-설포프로필)-에스테르 디소듐염, 티오인산-트리스(ω-설포프로필)-에스테르 트리소듐염 등이 포함되지만 이들로 한정되지 않는다.Examples of other additives that may act as a brightening agent in the plating bath within the scope of the present invention include 3- (benzthiazolyl-2-thio) -propylsulfonic acid sodium salt, 3-mercaptopropane-1-sulfonic acid sodium salt , Sodium ethylenedithiodipropylsulfonic acid salt, bis- (p-sulfophenyl) -disulfide disodium salt, bis- (ω-sulfobutyl) -disulfide disodium salt, bis- (ω-sulfohydroxypropyl) -disulfide Disodium salt, bis- (ω-sulfopropyl) -disulfide disodium salt, bis- (ω-sulfopropyl) -sulphide disodium salt, methyl- (ω-sulfopropyl) -disulfide sodium salt, methyl- (ω- Sulfopropyl) -trisulfide disodium salt, O-ethyl-dithiocarboxylic acid-S- (ω-sulfopropyl) -ester, potassium salt thioglycolic acid, thiophosphate-O-ethyl-bis- (ω-sulfopropyl) Ester disodium salt, thiophosphate-tris (ω-sulfopropyl) -ester trisodium salt, and the like, but are not limited to these.
억제제로서 사용될 수 있는 고분자량 산소-함유 화합물의 예로는 카복시메틸셀룰로즈, 노닐페놀폴리글리콜 에테르, 옥탄디올비스(폴리알킬렌 글리콜에테르), 옥탄올폴리알킬렌 글리콜에테르, 올레산폴리글리콜 에스테르, 폴리에틸렌프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜디메틸에테르, 폴리옥시프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리비닐알콜, 스테아르산폴리글리콜 에스테르, 스테아릴 알콜폴리글리콜 에테르, 폴리에틸렌 옥사이드 등이 포함된다.Examples of high molecular weight oxygen-containing compounds that can be used as inhibitors include carboxymethylcellulose, nonylphenolpolyglycol ethers, octanediolbis (polyalkylene glycolethers), octanolpolyalkylene glycolethers, oleic acidpolyglycol esters, polyethylenepropylene Glycol, polyethylene glycol, polyethylene glycol dimethyl ether, polyoxypropylene glycol, polypropylene glycol, polyvinyl alcohol, stearic acid polyglycol ester, stearyl alcohol polyglycol ether, polyethylene oxide and the like.
펜아진계[사프라닌 타입(Sapranine type)] 및 펜아진 아조 염료[야누스 그린 B 타입(Janus Green B type)]가 평탄화제로서 사용될 수 있다. 금속 도금의 두께와 균일성(uniformity)을 향상시키기 위해 폴리에테르가 사용될 수 있다.Penazine-based (Sapranine type) and phenazine azo dyes (Janus Green B type) can be used as the leveling agent. Polyethers can be used to improve the thickness and uniformity of metal plating.
광택제 및 평탄화제는 배쓰의 약 1 ppb(parts per billion) 내지 1.0 g/ℓ의 양으로 도금조에 첨가된다. 바람직하게, 광택제 및 평탄화제의 범위는 약 10 ppm 내지 약 500 ppm 이다. 배쓰 성분의 범위는 배쓰 조성에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 앞서 말한 첨가제에 대한 중량 범위는 일반적인 범위이다.Brighteners and planarizers are added to the plating bath in amounts from about 1 parts per billion (ppb) to 1.0 g / l of the bath. Preferably, the range of brightener and leveling agent is from about 10 ppm to about 500 ppm. The range of bath components may vary depending on the bath composition. Therefore, the weight range for the aforementioned additives is a general range.
본 발명의 도금조에 사용될 수 있는 적합한 습윤제 또는 계면활성제의 예로는 알킬 페녹시 폴리에톡시에탄올과 같은 비이온성 계면활성제가 포함된다. 복수의 옥시에틸렌 그룹을 함유하는 그 밖의 다른 적합한 습윤제가 또한 사용될 수 있다. 이러한 습윤제로는 20 내지 150 개의 반복단위(repeating unit)를 갖는 폴리옥시에틸렌 폴리머 화합물이 포함된다. 이러한 화합물은 또한 억제제로서 작용할 수 있다. 폴리옥시에틸렌 및 폴리옥시프로필렌의 블록 코폴리머(block copolymer)도 또한 폴리머 부류에 포함된다. 계면활성제 및 습윤제는 통상적인 양으로 첨가된다.Examples of suitable wetting agents or surfactants that may be used in the plating bath of the present invention include nonionic surfactants such as alkyl phenoxy polyethoxyethanols. Other suitable wetting agents containing a plurality of oxyethylene groups may also be used. Such wetting agents include polyoxyethylene polymer compounds having 20 to 150 repeating units. Such compounds may also act as inhibitors. Block copolymers of polyoxyethylene and polyoxypropylene are also included in the polymer class. Surfactants and wetting agents are added in conventional amounts.
첨가제 이외에, 그 밖의 다른 도금조 성분이 금속 이온원, pH 조절제, 예를 들어 무기산, 및 할라이드 이온원으로서 도금조에 포함된다. 일반적으로, 도금조는 수성이다. 배쓰의 pH 범위는 0 내지 약 14, 바람직하게는 0 내지 약 8 일 수 있다. 도금조에 사용되는 습윤제 및 이러한 도금조에 사용되는 양은 당해 기술분야에 널리 알려져 있다. 사용되는 무기산으로는 황산, 염산, 질산, 인산 등이 포함되지만 이들로 한정되지 않는다. 바람직한 산은 황산이다. 할로겐 이온은 임의적이다. 도금조에 사용되는 할로겐 이온으로는 클로라이드, 플루오라이드 및 브로마이드가 포함된다. 이러한 할라이드는 수용성 염의 형태로 배쓰에 첨가된다. 클로라이드가 바람직하고, 염화나트륨, 바람직하게는 HCl로 배쓰에 도입된다. 금속의 수용성 염은 기판상에 도금될 금속원을 제공한다. 이러한 수용성 염으로는 구리, 니켈, 크롬, 금, 은, 카드뮴, 백금, 팔라듐, 코발트, 비스무스, 주석, 로듐, 이리듐, 루테늄, 납 및 인듐의 금속염이 포함된다. 솔더 또한 본 발명의 도금조에 의해 도금될 수 있다.In addition to the additives, other plating bath components are included in the plating bath as metal ion sources, pH adjusters such as inorganic acids, and halide ion sources. Generally, the plating bath is aqueous. The pH range of the bath may be 0 to about 14, preferably 0 to about 8. Wetting agents used in plating baths and amounts used in such plating baths are well known in the art. Inorganic acids used include, but are not limited to, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, and the like. Preferred acids are sulfuric acid. Halogen ions are optional. Halogen ions used in the plating bath include chloride, fluoride and bromide. These halides are added to the bath in the form of water soluble salts. Chloride is preferred and is introduced into the bath with sodium chloride, preferably HCl. The water soluble salts of the metal provide the metal source to be plated on the substrate. Such water soluble salts include metal salts of copper, nickel, chromium, gold, silver, cadmium, platinum, palladium, cobalt, bismuth, tin, rhodium, iridium, ruthenium, lead and indium. Solder may also be plated by the plating bath of the present invention.
본 발명의 배쓰에 의해 도금되는 바람직한 금속은 구리이다. 바람직하게, 구리는 전기도금된다. 유용한 구리는 용액에 용해되는 어떤 구리 화합물 형태일 수 있다. 적합한 구리 화합물로는 할로겐화구리, 황산구리, 구리 알칸 설포네이트, 구리 알칸올 설포네이트 등이 포함되지만 이들로 한정되지 않는다. 할로겐화구리가 사용될 경우, 클로라이드가 바람직한 할라이드이다. 바람직한 구리 화합물은 황산구리, 구리 알칸 설포네이트 또는 이들의 혼합물이다. 더욱 바람직한 것은 황산구리, 구리 메탄 설포네이트 또는 이들의 혼합물이다. 본 발명에 유용한 구리화합물은 일반적으로 시판되는 것이거나 문헌에 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다. 기판상에 구리가 도금될 경우, 배쓰의 pH 범위는 0 내지 약 14 일 수 있다. 바람직한 배쓰의 pH 범위는 0 내지 약 8.0 이다.The preferred metal to be plated by the bath of the invention is copper. Preferably, copper is electroplated. Useful copper can be in the form of any copper compound that is dissolved in the solution. Suitable copper compounds include, but are not limited to, copper halides, copper sulfate, copper alkanesulfonates, copper alkanol sulfonates, and the like. If copper halide is used, chloride is the preferred halide. Preferred copper compounds are copper sulfate, copper alkane sulfonate or mixtures thereof. More preferred are copper sulfate, copper methane sulfonate or mixtures thereof. Copper compounds useful in the present invention are generally commercially available or can be prepared by methods known in the literature. When copper is plated on the substrate, the pH range of the bath may be from 0 to about 14. Preferred baths have a pH range of 0 to about 8.0.
도금조에서 금속 이온의 농도 범위는 약 0.010 내지 약 200 g/ℓ, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 100 g/ℓ이다. 구리가 사용될 경우 구리의 양은 약 0.01 내지 약 100 g/ℓ의 범위일 수 있다. 바람직하게, 구리는 약 0.10 내지 약 50 g/ℓ의 양으로 배쓰에 사용된다. 본 발명의 배쓰가 비고속(non-high speed) 도금방법에 사용될 경우, 배쓰에 존재하는 구리의 양은 바람직하게는 약 0.02 내지 약 25 g/ℓ의 범위이다. 본 발명의 배쓰가 고속 도금방법에 사용될 경우, 배쓰에 존재하는 구리의 양은 약 1.0 내지 약 100 g/ℓ, 바람직하게는 약 2.0 내지 약 50 g/ℓ이다.The concentration range of metal ions in the plating bath is from about 0.010 to about 200 g / l, preferably from about 0.5 to about 100 g / l. If copper is used, the amount of copper may range from about 0.01 to about 100 g / l. Preferably, copper is used in the bath in an amount of about 0.10 to about 50 g / l. When the bath of the present invention is used in a non-high speed plating method, the amount of copper present in the bath is preferably in the range of about 0.02 to about 25 g / l. When the bath of the invention is used in a high speed plating method, the amount of copper present in the bath is about 1.0 to about 100 g / l, preferably about 2.0 to about 50 g / l.
특히, 구리 배쓰에 대한 할라이드 이온의 농도 범위는 0 ㎎/ℓ 내지 약 1 g/ℓ, 바람직하게는 약 1.0 ㎎/ℓ 내지 약 150 ㎎/ℓ이다. 산은 pH 범위가 약 0 내지 약 8.0, 가장 바람직하게는 약 1.0 미만 내지 약 2.0이 되도록 도금조에 첨가될 수 있다. 따라서, 산은 약 10 내지 약 600 g/ℓ, 바람직하게는 약 15 내지 약 500 g/ℓ의 양으로 첨가된다.In particular, the concentration range of halide ions for copper baths is from 0 mg / L to about 1 g / L, preferably from about 1.0 mg / L to about 150 mg / L. The acid may be added to the plating bath such that the pH ranges from about 0 to about 8.0, most preferably less than about 1.0 to about 2.0. Thus, the acid is added in an amount of about 10 to about 600 g / l, preferably about 15 to about 500 g / l.
본 발명을 실시하기 위한 산 구리 전기도금조의 일례는 다음과 같은 조성을 갖는다:An example of an acid copper electroplating bath for practicing the present invention has the following composition:
하이드록실아민 화합물은 기판이 도금될 수 있는 적합한 도금조라면 어디에서든 첨가제의 분해를 방지하기 위해 사용될 수 있지만, 이 첨가제 보호 하이드록실아민 화합물이 전기도금조에 사용되는 것이 바람직하다. 이러한 전기도금조는 마이크로칩 적용 실리콘 웨이퍼 및 인쇄 배선판의 제조시 및 그 밖의 다른 전기 디바이스용 소자의 제조시와 같이 기판상에 금속을 전기침착시키는데 사용된다. 전기도금 방법은 원하는 두께로 기판을 금속 도금하는데 충분한 시간동안 양극, 전기도금액 및 음극에 전류를 흘려주는 것을 포함한다. 양극은 가용성 양극(전기도금조에서 도금될 때 용해되어 보충되는 구리와 같은 금속으로 이루어짐)일 수 있다. 또한, 불용성 양극(백금, 백금화 티타늄, 납 등과 같은 불활성 물질로 이루어짐)이 사용될 수 있다. 바람직하게, 본 발명은 가용성 양극을 사용한 방법보다 첨가제 소비(종종 양극에서 산화)와 관련된 문제가 더 심각하지만 전기도금 속도가 더 빠른 불용성 양극을 사용하는 도금방법에 사용된다.The hydroxylamine compound can be used to prevent degradation of the additive anywhere in the plating bath where the substrate can be plated, but it is preferred that this additive protecting hydroxylamine compound is used in the electroplating bath. Such electroplating baths are used to electrodeposit metals on substrates, such as in the manufacture of microchip applied silicon wafers and printed wiring boards and in the manufacture of other electrical device components. Electroplating methods include flowing current to the anode, electroplating solution and cathode for a time sufficient to metal plate the substrate to a desired thickness. The anode may be a soluble anode (made of a metal such as copper that is dissolved and replenished when plated in an electroplating bath). Insoluble anodes (made of inert materials such as platinum, titanium platinum, lead, etc.) may also be used. Preferably, the present invention is used in a plating method using an insoluble anode having a more severe problem related to additive consumption (often oxidized in the anode) than the method using a soluble anode but having a faster electroplating rate.
유용한 불용성 양극의 예로는 표면에 이리듐 및 탄탈륨의 산화물을 함유하는 양극이 있다. 이러한 양극은 약 20 내지 약 90 몰 퍼센트의 이리듐을 함유하며 나머지는 탄탈륨이다. 약 60 내지 약 90 몰 퍼센트의 이리듐을 함유하며 나머지는 탄탈륨인 것이 바람직하다. 티타늄 기판과 같은 전도성 기판상에 이리듐 및 탄탈륨을 코팅하여 양극을 제조한다.Examples of useful insoluble anodes are anodes containing oxides of iridium and tantalum on their surfaces. These anodes contain about 20 to about 90 mole percent iridium with the remainder being tantalum. It is preferred that it contains about 60 to about 90 mole percent iridium and the remainder is tantalum. A positive electrode is prepared by coating iridium and tantalum on a conductive substrate such as a titanium substrate.
그 밖의 다른 적합한 양극으로는 적어도 약 10 몰 퍼센트의 Ⅷ족 금속, 적어도 약 10 몰 퍼센트의 밸브 금속 및 적어도 약 5 몰 퍼센트의 바인더 금속으로 구성되는 양극이 포함된다. Ⅷ족 금속으로는 코발트, 니켈, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 이리듐 및 백금이 포함된다. 밸브 금속으로는 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀 및 탄탈륨이 포함된다. 바인더 금속으로는 베릴륨, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 스칸듐, 이트륨, 란타늄 및 원자 번호 58 내지 71의 희토류 원소가 포함된다. 바륨이 약 5 내지 약 20 몰 퍼센트이고 이리듐 대 탄탈륨 비가 약 1/4 내지 약 4 인 산화물 조성물이 특히 유용하다. 이러한 조성물은 약 5 몰 퍼센트의 바륨, 약 30 내지 약 40 몰 퍼센트의 이리듐, 나머지는 탄탈륨을 함유한다. 또한, 오스뮴, 은 및 금 또는 이들의 산화물이 불용성 양극에 사용될 수 있다.Other suitable anodes include anodes composed of at least about 10 mole percent Group VIII metal, at least about 10 mole percent valve metal and at least about 5 mole percent binder metal. Group VIII metals include cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, iridium and platinum. Valve metals include titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium and tantalum. Binder metals include beryllium, calcium, strontium, barium, scandium, yttrium, lanthanum and rare earth elements with atomic numbers 58 to 71. Particularly useful are oxide compositions having a barium of about 5 to about 20 mole percent and an iridium to tantalum ratio of about 1/4 to about 4. Such compositions contain about 5 mole percent barium, about 30 to about 40 mole percent iridium, and the balance tantalum. In addition, osmium, silver and gold or oxides thereof may be used for the insoluble anode.
상기 언급한 바와 같이, 본 발명의 도금조는 기판상에 금속을 도금시키는 적당한 도금 방법이라면 어느 것에나 사용될 수 있다. 이러한 도금 방법의 예로는 직류(DC) 전기도금 및 펄스 전기도금이 포함되지만 이들로 한정되지 않는다. 본 발명의 도금조는 실리콘 반도체 웨이퍼 제조 및 인쇄 배선판 산업에서와 같이 전자 디바이스 제조시 기판을 도금하는데 특히 적합하다.As mentioned above, the plating bath of the present invention can be used in any suitable plating method for plating metal on a substrate. Examples of such plating methods include, but are not limited to, direct current (DC) electroplating and pulse electroplating. The plating bath of the present invention is particularly suitable for plating substrates in electronic device manufacturing, such as in the silicon semiconductor wafer manufacturing and printed wiring board industries.
전기도금법에서 도금될 기판은 음극으로서 사용된다. 상술한 바와 같이, 가용성 또는 바람직하게 불용성 양극이 제 2 전극으로서 사용된다. 펄스도금법, DC(direct current) 도금법 또는 이 둘을 조합한 방법이 사용될 수 있다. 이러한 도금방법은 당해 기술분야에 공지되어 있다. 전류 밀도(current density) 및 전극표면전위(electrode surface potential)는 도금될 특정 기판에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로, 양극 및 음극의 전류 밀도는 약 1 내지 약 1000 amps/ft2(ASF)의 범위내에서 변할 수 있다. 도금조는 약 20 내지 약 110℃의 온도범위로 유지된다. 특정 온도 범위는 도금될 금속에 따라 달라진다. 이러한 온도 범위는 당해 기술분야에 널리 공지되어 있다. 구리 배쓰의 온도범위는 약 20 내지 약 80℃ 이다. 산 구리 배쓰의 온도범위는 약 20 내지 약 50℃ 이다. 도금은 목적하는 두께의 침착물을 형성하는데 충분한 시간동안 계속된다. 일반적으로, 회로판에 대한 도금 시간은 약 45 분 내지 약 8 시간이다. 회로판 제조의 경우, 목적하는 두께의 범위는 약 0.5 내지 약 3.0 mils 일 수 있다. 대부분의 층 두께의 범위는 약 1.0 내지 1.5 mils 이다.In the electroplating method, the substrate to be plated is used as the cathode. As mentioned above, a soluble or preferably insoluble anode is used as the second electrode. Pulse plating, direct current plating, or a combination of the two may be used. Such plating methods are known in the art. Current density and electrode surface potential can vary depending on the particular substrate to be plated. In general, the current density of the anode and cathode can vary within the range of about 1 to about 1000 amps / ft 2 (ASF). The plating bath is maintained in a temperature range of about 20 to about 110 ° C. The specific temperature range depends on the metal to be plated. Such temperature ranges are well known in the art. The temperature range of the copper bath is about 20 to about 80 ° C. The temperature range of the acid copper bath is about 20 to about 50 ° C. Plating continues for a time sufficient to form a deposit of desired thickness. In general, the plating time for the circuit board is from about 45 minutes to about 8 hours. For circuit board fabrication, the desired thickness can range from about 0.5 to about 3.0 mils. Most layer thicknesses range from about 1.0 to 1.5 mils.
수직 및 수평 도금법 모두가 사용될 수 있다. 수직법에서는, 인쇄 회로 또는 배선판과 같은 기판을 본 발명의 도금조 용액을 함유하는 용기에 수직 위치로 도입시킨다. 음극으로 작용하는 기판을 적어도 하나의 양극, 바람직하게는 불용성 양극의 맞은편에 수직으로 위치시킨다. 기판과 양극은 전류 공급원에 연결한다. 전류 공급원으로 전류 밀도를 조절하는 대신, 기판과 양극 사이의 전압을 일정하게 하는 전압장치를 또한 사용할 수 있다. 도금액은 펌프와 같은 운송 장비 수단에 의해 용기를 통해 연속 이동된다.Both vertical and horizontal plating methods can be used. In the vertical method, a substrate such as a printed circuit or a wiring board is introduced in a vertical position to a container containing the plating bath solution of the present invention. The substrate serving as the cathode is positioned perpendicularly opposite the at least one anode, preferably the insoluble anode. The substrate and anode connect to a current source. Instead of regulating the current density with a current source, a voltage device can also be used that makes the voltage between the substrate and the anode constant. The plating liquid is continuously moved through the vessel by means of transport equipment such as a pump.
수직법에 의해 기판 또는 작업품을 처리하기에 적합한 배열 및 장치의 일례를 도 1에 도시하였다. 장치(10)는 첨가제 소비 억제 하이드록실아민을 함유하는금속 도금조(14)를 구비한 용기(12)로 구성된다. 금속 도금조(14)는 예를 들어 구리 도금을 위해 사용될 수 있으며 앞서 언급된 성분 및 첨가제를 함유한다.One example of an arrangement and apparatus suitable for treating substrates or workpieces by the vertical method is shown in FIG. 1. The apparatus 10 consists of a container 12 with a metal plating bath 14 containing additive consumption inhibiting hydroxylamine. The metal plating bath 14 can be used for copper plating, for example, and contains the aforementioned components and additives.
작업품(16)(음극), 예를 들어 회로판, 및 양극(18), 예를 들어 이산화이리듐으로 코팅된 불용성 티타늄 양극을 금속 도금조(14)에 침지시킨다. 작업품(16) 및 양극(18)을 전류 공급원(20)에 전기적으로 연결한다. 전류 공급원으로 전류를 조절하는 대신, 작업품(16)과 양극(18) 사이의 전압을 조절하기 위하여 전압 장치(도시되지 않음)를 사용할 수 있다. 금속 도금조(14)는 펌프와 같은 운송 수단(도시되지 않음)에 의해 제 2 용기 또는 저장소(22)로 연속 이동된다. 금속 도금조(14)가 병류하는 저장소(22)는 금속 도금조(14)에 구리염, 광택제, 평탄화제, 첨가제 소비 억제제 하이드록실아민 등과 같은 금속 배쓰 성분 및 첨가제를 보충해 준다.The workpiece 16 (cathode), for example a circuit board, and the anode 18, for example, an insoluble titanium anode coated with iridium dioxide, are immersed in the metal plating bath 14. The workpiece 16 and the anode 18 are electrically connected to the current source 20. Instead of regulating the current with a current source, a voltage device (not shown) may be used to regulate the voltage between the workpiece 16 and the anode 18. The metal plating bath 14 is continuously moved to the second container or reservoir 22 by means of a vehicle (not shown) such as a pump. The reservoir 22 in parallel with the metal plating bath 14 supplements the metal plating bath 14 with metal bath components and additives such as copper salts, brighteners, leveling agents, additive consumption inhibitor hydroxylamine and the like.
수평 도금법에서, 기판은 컨베이어 유니트를 통해 수평 이동 방향으로 수평 위치로 운반된다. 도금조는 스플래쉬 노즐(splash nozzle) 또는 플러드 파이프 (flood pipe) 수단에 의해 하부 및/또는 상부로부터 기판상에 연속 분사된다. 양극은 기판에 대해 일정한 간격으로 배열되며, 적당한 장치 수단에 의해 도금조와 접촉한다. 롤러 또는 플레이트 수단에 의해 기판이 이동된다.In the horizontal plating method, the substrate is conveyed to the horizontal position in the horizontal moving direction through the conveyor unit. The plating bath is continuously sprayed onto the substrate from the bottom and / or the top by a splash nozzle or flood pipe means. The anodes are arranged at regular intervals with respect to the substrate and are in contact with the plating bath by suitable device means. The substrate is moved by roller or plate means.
본 발명을 실행하기 위해 이용될 수 있는 수평법 및 장치의 일례를 도 2에 도시하였다. 장치(46)의 스프레이 챔버(24)가 양 단부에 패널(28), 예를 들어 금속 도금되는 회로판 패널이 연속적으로 운반되고 유입되어 챔버(24)를 빠져나가도록 슬롯(26)과 함께 형성된다. 회로판 패널에 대해 설명되지만, 수평 장치에 의해 도금될 수 있는 적당한 표면이라면 모두 본 발명의 범위내에 포함된다. 화살표 방향으로 이동되도록 패널(28)을 아이들러 롤러(idler roller)(30)로 지지시킨다. 일련의 롤러 브러쉬(32)를 패널(28)의 양 상부 및 하부 표면과 접촉하도록 위치시키고, 일련의 양극(34)을 아이들러 롤러(30) 사이드상에 롤러 브러쉬(32)와 접촉하여 패널(28)과 동떨어지게 위치시킨다. 양극(34)은 이산화이리듐으로 코팅된 티타늄과 같은 적합한 금속으로 형성된다. 어떤 적합한 양극이 사용될 수 있지만, 이산화이리듐 코팅된 티타늄 양극과 같은 불용성 양극이 바람직하다. 양극(34)은 위쪽 부분이 아이들러롤러(30)의 상부 세트와 맞닿고, 아래쪽은 아이들러 롤러(30)의 저부 세트와 맞닿도록 위치시킨다. 모든 양극(34)은 전원 장치(36)의 양극 단자와 평행하게 전기적으로 연결된다. 전원 장치(36)의 음극 단자는 도금되는 패널(28) (음극)에 연결된다. 라인(44) 수단에 의해 금속 도금조(40)를 함유하는 저장소 (42)에 연결되는 스프레이 제트(38)는 스프레이 금속 도금조(40)에 대해 롤러 브러쉬(32) 뿐만 아니라 롤러 브러쉬(32) 사이에 있는 패널(28) 및 양극(34) 아래쪽에 배열된다. 화살표는 라인(44)을 통한 금속 배쓰의 흐름 경로를 나타낸다. 금속 도금조(40)는 저장소(42)에 기계적으로 연결된 펌핑 수단(도시되지 않음)에 의해 저장소(42)로부터 라인(44)을 통하여 펌핑된다. 패널(28)에 대한 운송 메카니즘 수단(도시되지 않음)은 패널(28)과 전원 장치(36)의 음극간의 전기접촉은 유지하면서 패널(28)을 챔버(24)를 통해 연속 이동시키기 위해 제공되는 콘베이어-타입의 메카니즘이다.One example of a horizontal method and apparatus that can be used to practice the present invention is shown in FIG. A spray chamber 24 of the device 46 is formed with slots 26 at both ends to continuously convey and enter the panel 28, for example a metal plated circuit board panel, to exit the chamber 24. . While a circuit board panel is described, any suitable surface that can be plated by a horizontal device is included within the scope of the present invention. The panel 28 is supported by an idler roller 30 to move in the direction of the arrow. A series of roller brushes 32 are positioned in contact with both upper and lower surfaces of panel 28, and a series of anodes 34 are in contact with roller brushes 32 on idler rollers 30 side to bring panel 28 into account. Away from). The anode 34 is formed of a suitable metal such as titanium coated with iridium dioxide. Although any suitable anode can be used, insoluble anodes such as iridium dioxide coated titanium anodes are preferred. The anode 34 is positioned such that its upper portion abuts the upper set of idler rollers 30 and the lower portion abuts the bottom set of idler rollers 30. All anodes 34 are electrically connected in parallel with the positive terminal of the power supply 36. The negative terminal of the power supply 36 is connected to the panel 28 (cathode) to be plated. The spray jet 38, which is connected to the reservoir 42 containing the metal plating bath 40 by means of the line 44 means, the roller brush 32 as well as the roller brush 32 with respect to the spray metal plating bath 40. It is arranged below the panel 28 and the anode 34 in between. Arrows indicate the flow path of the metal bath through line 44. The metal plating bath 40 is pumped from the reservoir 42 through the line 44 by pumping means (not shown) mechanically connected to the reservoir 42. Transport mechanism means (not shown) for the panel 28 are provided to continuously move the panel 28 through the chamber 24 while maintaining electrical contact between the panel 28 and the cathode of the power supply 36. It is a conveyor-type mechanism.
첨가제 파괴를 방지하거나 그의 양을 감소시킴으로써, 하이드록실아민 화합물은 도금 금속의 광택성을 향상시키고, 도금 금속의 물리-기계적 성질을 개선시킨다. 본 발명의 배쓰로 도금된 금속층은 부서지기 쉽거나 분상의 구조를 갖지 않는다. 또한, 본 발명의 배쓰로 도금된 금속층은 균일 전착성이 우수하며 도금 폴드 (fold)가 없다. 이와 같은 금속층 특성은 인쇄 회로 및 배선판에서 관통-홀에 특히 요망된다. 또한, 화합물은 금속 도금동안 첨가제가 분해되는 것을 방지하거나 그 양을 상당히 감소시키기 때문에, 첨가제를 보충할 필요가 거의 없다. 또한, 첨가제가 파괴되는 것을 방지함으로써 배쓰 교환없이 금속 도금 작업이 장기간 계속 유지되도록 할 수 있다. 또한, 본 발명의 하이드록실아민 화합물은 첨가제의 분해를 억제하기 때문에, 도금동안 장비로부터 값비싼 반-투과성 막을 배제할 수 있다. 따라서, 하이드록실아민 화합물을 함유하는 도금조는 하이드록실아민 화합물을 함유하지 않는 배쓰 보다 훨씬 더 효율적이며 경제적인 금속 도금방법을 제공한다. 따라서, 본 발명의 금속 도금조는 개선된 금속 도금법을 제공한다. 본 발명에서 모든 수치 범위는 포괄적이며 조합가능하다.By preventing additive reduction or reducing the amount thereof, the hydroxylamine compound improves the glossiness of the plating metal and improves the physico-mechanical properties of the plating metal. The metal layer plated with the bath of the present invention is not brittle or has a powdery structure. In addition, the metal layer plated with the bath of the present invention is excellent in uniform electrodeposition property and there is no plating fold. Such metal layer properties are particularly desirable for through-holes in printed circuits and wiring boards. In addition, since the compounds prevent or significantly reduce the amount of the additives decomposed during metal plating, there is little need to supplement the additives. It is also possible to prevent the additives from breaking so that the metal plating operation can be maintained for a long time without bath exchange. In addition, since the hydroxylamine compounds of the present invention inhibit the decomposition of additives, it is possible to exclude expensive semi-permeable membranes from equipment during plating. Thus, plating baths containing hydroxylamine compounds provide a much more efficient and economical metal plating method than baths containing no hydroxylamine compounds. Thus, the metal plating bath of the present invention provides an improved metal plating method. All numerical ranges in the present invention are inclusive and combinable.
본 발명이 인쇄 배선판 산업의 전기도금 공정을 중심으로 기술되었지만, 본 발명은 어떤 적합한 도금공정에서나 사용될 수 있다. 하이드록실아민 화합물은 전기 디바이스, 예를 들어 인쇄 회로 및 배선판, 집적회로, 전기 접촉 표면 및 접속부, 전해 호일, 마이크로칩 적용 실리콘 웨이퍼, 반도체 및 반조체 패키징, 리드 프레임, 광전자제품 및 광전자제품 패키징, 예를 들어 웨이퍼상의 솔더 범프 등의 제조시 금속 도금조에 사용될 수 있다. 또한, 금속 도금조는 보석, 가구 부속품, 자동차 부품, 위생 기구 등에서 장식품을 금속 도금하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 첨가제 소비 억제 화합물은 폐처리 방법에 사용될 수 있다.Although the present invention has been described centering on electroplating processes in the printed wiring board industry, the present invention can be used in any suitable plating process. The hydroxylamine compounds may be used in electrical devices such as printed circuits and wiring boards, integrated circuits, electrical contact surfaces and connections, electrolytic foils, microchip applied silicon wafers, semiconductor and semi-fabricated packaging, lead frames, optoelectronics and optoelectronics packaging, For example, it can be used in metal plating baths in the manufacture of solder bumps on wafers. Metal plating baths can also be used to metal plate ornaments in jewelry, furniture accessories, automotive parts, sanitary appliances, and the like. In addition, the additive consumption inhibiting compound of the present invention can be used in a waste treatment method.
하기 실시예는 본 발명을 더 상세히 설명하기 위하여 제공되었으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 할 목적은 아니다.The following examples are provided to further illustrate the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.
실시예 1Example 1
Hull Cell을 사용하여 전기도금조에서 광택제 소비를 측정하였다. 사용된 각 Hull Cell은 동력학적으로 조절된 Hull Cell(HCHC)이었다. 배쓰는 하기 성분을 함유하는 구리 도금조이었다:The consumption of polish was measured in the electroplating bath using Hull Cell. Each Hull Cell used was a dynamically regulated Hull Cell (HCHC). The bath was a copper plating bath containing the following components:
첫 번째 실험의 Hull Cell 에는 가용성 구리 양극 및 음극으로서 구리 피복된 유리-에폭시 패널을 사용하였다. 두 번째 및 세 번째 실험에서 사용된 Hull Cell 에는 가용성 구리 양극 대신에 불용성 이산화이리듐 양극을 사용하였다. 상기 배쓰 성분 이외에, 세 번째 실험의 Hull Cell에는 약 1 g/ℓ의 하이드록실아민 설페이트를 함유시켰다. 구리 피복된 유리-에폭시 음극상에 구리를 도금하였다. 도금된 구리 표면에 대한 퍼센트 매트성(matte)으로서 광택제 소비를 측정하였다. 본 발명의 범위내에서 정의된 매트성이란 음극상에 도금된 구리의 표면 외관이 뿌옇거나 비반사적임을 의미한다.The Hull Cell of the first experiment used a copper-covered glass-epoxy panel as the soluble copper anode and cathode. Insoluble iridium dioxide anode was used for the Hull Cell used in the second and third experiments instead of the soluble copper anode. In addition to the bath component, the Hull Cell of the third experiment contained about 1 g / l hydroxylamine sulfate. Copper was plated on a copper coated glass-epoxy cathode. Brightener consumption was measured as percent matte relative to the plated copper surface. Matte defined within the scope of the present invention means that the surface appearance of the copper plated on the cathode is cloudy or non-reflective.
각 Hull Cell 실험은 약 3 amps에서 약 2 분동안, 그 다음 약 10 분 동안 수행하였다. 도금된 구리 표면에 대한 퍼센트 매트성을 약 2 분후 및 약 10 분후에측정하였다. 가용성 구리 양극을 사용한 첫 번째 Hull Cell 실험에서는 약 10 분후에도 약 2 분후와 거의 동일한 구리 금속에 대한 퍼센트 매트성을 나타내었다. 따라서, 가용성 구리 양극을 사용한 경우 약 2 분후 및 약 10 분후 사이에 매우 소량의 광택제가 소비되었다.Each Hull Cell experiment was performed at about 3 amps for about 2 minutes and then for about 10 minutes. Percent matting on the plated copper surface was measured after about 2 minutes and after about 10 minutes. The first Hull Cell experiment with a soluble copper anode showed percent matteness for the copper metal, which was nearly the same after about 2 minutes, even after about 10 minutes. Thus, a very small amount of polish was consumed between about 2 minutes and about 10 minutes when using a soluble copper anode.
불용성 이산화이리듐 양극이 사용된 두 번째 실험에서는, 약 2 분후에 구리 금속의 30%가 매트해졌다. 약 10 분후에는 거의 대부분의 구리 금속이 매트해졌다. 따라서, 불용성 이산화이리듐 양극을 사용한 경우 약 10 분후 거의 대부분의 광택제가 소비되었다.In a second experiment in which an insoluble iridium dioxide anode was used, after about 2 minutes 30% of the copper metal became matt. After about 10 minutes almost all of the copper metal was matted. Thus, after about 10 minutes, almost all of the brightener was consumed with an insoluble iridium dioxide anode.
세 번째 실험에서는, 광택제 소비 억제제로서 작용하도록 구리 도금조에 약 1.0 ㎎/ℓ의 하이드록실아민 설페이트를 첨가하였다. 음극상에 도금된 구리에 대한 매트성은 약 2 분후 및 약 10 분후 모두 거의 동일한 퍼센트였다. 따라서, 약 2 분 및 약 10 분 사이에 매우 소량의 광택제가 소비되었다.In a third experiment, about 1.0 mg / l hydroxylamine sulfate was added to the copper plating bath to act as a brightener consumption inhibitor. The matteness for copper plated on the negative electrode was about the same percentage after about 2 minutes and after about 10 minutes. Thus, a very small amount of polish was consumed between about 2 minutes and about 10 minutes.
광택제의 소비는 가용성 구리 양극과는 달리 불용성 양극이 사용될 경우 특히 문제가 된다. 그러나, 하이드록실아민 설페이트가 불용성 양극을 사용하는 구리 도금조에 첨가될 경우, 광택제의 소비는 억제된다.Consumption of brighteners is particularly problematic when insoluble anodes are used, unlike soluble copper anodes. However, when hydroxylamine sulfate is added to the copper plating bath using an insoluble anode, consumption of the brightener is suppressed.
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2001
- 2001-11-28 TW TW090129377A patent/TW591124B/en active
- 2001-12-14 KR KR1020010079152A patent/KR20030029004A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115058741A (en) * | 2022-06-30 | 2022-09-16 | 金川集团股份有限公司 | Additive for producing electrodeposited cobalt |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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TW591124B (en) | 2004-06-11 |
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