TW202035799A - 電解金電鍍液、其製造方法及金電鍍方法、金錯合物 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種不含氰化物且氧化穩定性優良、在金電鍍時於電流效率方面有利的電解金電鍍液。 本發明之電解金電鍍液，係使用金錯合物作為金源且含有螫合劑、導電鹽、緩衝劑的電解金電鍍液，其特徵為：金錯合物具有使以下述通式（1）所表示之乙內醯脲系化合物配位於1價之金離子的結構。
Figure 109105000-A0101-11-0001-1
（式（1）中，R1 ~R4 分別獨立表示氫原子或1價的有機基，R1 或R2 的兩者或任一者為氫原子，且R3 或R4 的兩者或任一者為氫原子。其中排除R1 為甲基且R2 ~R4 皆為氫原子的情況）。

Description

電解金電鍍液、其製造方法及金電鍍方法、金錯合物
本發明係關於對於晶圓、基板等所進行之金電鍍中所使用的電解金電鍍液及其製造方法、及金電鍍方法，進一步關於可應用作為電解金電鍍液之原料的金錯合物。
作為電鍍、無電鍍覆法中所使用的電鍍液，以往即使用氰系金電鍍液作為金供給源，而在該氰系金電鍍液中使用了在液體中的氧化穩定性優良之氰化金錯合物。然而，氰系金鹽其毒性強，因此具有在作業安全、排水處理方面並不佳這樣的問題。又，使用氰系金電鍍液的情況，剩餘氰化物會導致半導體零件的光阻圖案剝離、損傷，亦具有難以形成微細電路圖案這樣的問題。
從這樣的問題來看，認為期望一種使用了不含氰的金鹽或金錯合物的電鍍液之應用，作為其一例，具有亞硫酸金鹽（Na3 Au（SO3 ）2 ）溶液這樣的非氰系金電鍍液。
然而，此等非氰系的金電鍍液所包含的金鹽或金錯合物缺乏氧化穩定性，而具有在電鍍作業中分解這樣的問題。例如，在上述亞硫酸金鹽中，因為電鍍液中的溶存氧及因攪拌或取放被電鍍物而摻入的空氣，導致溶液中的亞硫酸離子容易氧化分解，進而造成其濃度減少，因此金錯合物的氧化穩定性降低，而可能發生電鍍液的分解。接著，發生這種分解的情況，會發生電鍍液的金析出、沉澱於電鍍液槽或配管的金沉澱現象，而妨礙電鍍作業。因此，對於非氰系的電鍍，在電鍍液中添加穩定劑或錯化劑這樣的添加劑以防止電鍍液的分解，藉此進行電鍍處理，但這樣的對策中，因為穩定劑的花費及電鍍液製造步驟變得複雜，導致其成本上升。
又，含有氧化穩定性低的金鹽或金錯合物的電鍍液，從其保管的觀點來看亦具有問題。上述亞硫酸金鹽的情況，在保管時容易因為金鹽的分解而產生黑色沉澱，必須在遮光狀態下進行保管，其管理並不容易。
於是，專利文獻1及專利文獻2中揭示了一種金錯合物，其係不含氰化物且氧化穩定性優良的金錯合物，其使用乙內醯脲系化合物作為配位子。專利文獻1記載的金錯合物，係使氯金酸或氯金酸鹽與乙內醯脲系化合物在水溶液中反應，而使乙內醯脲系化合物配位於金離子的錯合物。又，專利文獻2記載的金錯合物，係使氫氧化金鹽與乙內醯脲系化合物在水溶液中加熱而使其反應，以使乙內醯脲系化合物配位於金離子的錯合物。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2005-256072號公報 [專利文獻2]日本特開2003-183258號公報
[發明所欲解決之課題]
此等金錯合物，相較於上述亞硫酸鹽等的以往非氰系的金鹽或金錯合物，氧化穩定性大幅提升。此處，專利文獻1及專利文獻2中，推薦使用5,5-二甲基乙內醯脲作為配位於金離子的乙內醯脲系化合物，這是因為其反應後之錯合物的氧化穩定性特別優良。然而，5,5-二甲基乙內醯脲，因為在5位碳不具有氫原子而本身不會氧化，因此不會引發使金從3價還原成1價的反應，而是穩定作為3價金離子錯合物。結果，在使用該金離子錯合物所製造的電解金電鍍液進行金電鍍的情況，必須使陰極電流密度配合3價的金離子錯合物，因而在電流效率的方面不利。
本發明係鑒於上述狀況而完成者，目的在於提供一種不含氰化物而氧化穩定性優良，且在進行金電鍍時於電流效率方面有利的電解金電鍍液。 [解決課題之手段]
本案發明人，為了解決上述課題進行詳細研究的結果，發現使用具有特定乙內醯脲系化合物配位於1價之金離子上的結構者作為用作金源的金錯合物，可解決上述課題。
亦即，本發明之電解金電鍍液係由下述[1]之構成所形成。 [1] 一種電解金電鍍液，其係使用金錯合物作為金源並含有螫合劑、導電鹽、緩衝劑的電解金電鍍液，其特徵為： 該金錯合物，具有使以下述通式（1）所表示之乙內醯脲系化合物配位於1價之金離子的結構。
[化學式1]
Figure 02_image003
式（1）中，R1 ~R4 分別獨立表示氫原子或1價的有機基，R1 或R2 的兩者或任一者為氫原子，且R3 或R4 的兩者或任一者為氫原子。其中排除R1 為甲基且R2 ~R4 皆為氫原子的情況。
本發明之電解金電鍍液的較佳實施態樣，係由下述[2]至[4]的構成所形成。 [2] 如上述[1]之電解金電鍍液，其中該電解金電鍍液中的氯濃度為1000 ppm以下。 [3] 如上述[1]或[2]之電解金電鍍液，該金錯合物源自鹼金屬鹽。 [4] 如上述[1]至[3]中任一項之的電解金電鍍液，其中該螫合劑，包含乙內醯脲系化合物及琥珀酸醯亞胺的至少一者。
又，本發明之電解金電鍍液係由下述[5]的構成所形成。 [5] 一種電解金電鍍液，其係使用金錯合物作為金源且含有螫合劑、導電鹽、緩衝劑的電解金電鍍液，其特徵為： 該金錯合物，具有使以下述通式（2）所表示之乙內醯脲系化合物配位於1價之金離子的結構；該電解金電鍍液中的氯濃度為1000 ppm以下。
[化學式2]
Figure 02_image005
式（2）中，R5 ~R8 分別獨立表示氫原子或1價的有機基，R5 或R6 的兩者或任一者為氫原子，且R7 或R8 的兩者或任一者為氫原子。
本發明之電解金電鍍液的較佳實施態樣係由下述[6]或[7]的構成所形成。 [6] 如上述[5]之電解金電鍍液，其中該金錯合物源自鹼金屬鹽。 [7] 如上述[5]或[6]之電解金電鍍液，其中該螫合劑包含乙內醯脲系化合物及琥珀酸醯亞胺的至少一者。
又，本發明之電解金電鍍液的製造方法係由下述[8]或[9]的構成所形成。 [8] 一種電解金電鍍液的製造方法，其係上述[1]至[4]中任一項之電解金電鍍液的製造方法，其特徵為包含： 使氯金酸或氯金酸鹽、以該通式（1）所表示之乙內醯脲系化合物、及鹼金屬氫氧化物在水溶液中反應而形成該金錯合物的步驟； 使包含該金錯合物的水溶液冷卻而萃取金錯合物鹼金屬鹽的步驟；及 使用該金錯合物鹼金屬鹽製造該電解金電鍍液的步驟。 [9] 一種電解金電鍍液的製造方法，其係如上述[5]至[7]中任一項之的電解金電鍍液的製造方法，其特徵為包含： 使氯金酸或氯金酸鹽、以該通式（2）所表示之乙內醯脲系化合物、及鹼金屬氫氧化物在水溶液中反應而形成該金錯合物的步驟； 使包含該金錯合物的水溶液冷卻以萃取金錯合物鹼金屬鹽的步驟；及 使用該金錯合物鹼金屬鹽製造該電解金電鍍液的步驟。
又，本發明之金電鍍方法係由下述[10]的構成所形成。 [10] 一種金電鍍方法，其係使用如上述[1]至[7]中任一項之電解金電鍍液進行電鍍處理的方法，其特徵為： 以pH：5.0~10.0，液溫：20~80 ℃及電流密度：0.1~4.5 A/dm2 的條件進行電鍍。
又，本發明之金錯合物係由下述[11]的構成所形成。 [11] 一種金錯合物，其特徵為：具有使以下述通式（1）所表示之乙內醯脲系化合物配位於1價之金離子的結構。
[化學式3]
Figure 02_image007
式（1）中，R1 ~R4 分別獨立表示氫原子或1價的有機基，R1 或R2 的兩者或任一者為氫原子，且R3 或R4 的兩者或任一者為氫原子。其中排除R1 為甲基且R2 ~R4 皆為氫原子的情況。 [發明之效果]
根據本發明，可提供一種不含氰化物且氧化穩定性優良、在金電鍍時於電流效率方面有利的電解金電鍍液。
以下，詳細說明用以實施本發明的形態。另外，本發明並不限於以下說明之實施態樣，在不脫離本發明之主旨的範圍內，可任意變化而據以實施。 >電解金電鍍液>
說明本實施態樣的電解金電鍍液。本實施態樣的電解金電鍍液，使用金錯合物作為金源，且至少含有螫合劑、導電鹽及緩衝劑。該金錯合物具有使以下述通式（1）所表示之乙內醯脲系化合物配位於1價之金離子的結構。
[化學式4]
Figure 02_image007
式（1）中，R1 ~R4 分別獨立表示氫原子或1價的有機基，R1 或R2 的兩者或任一者為氫原子，且R3 或R4 的兩者或任一者為氫原子。其中排除R1 為甲基且R2 ~R4 皆為氫原子的情況。
本實施態樣之金錯合物，其特徵係在電解金電鍍液中，金離子的價數為1。這是因為藉由使金離子的價數為1，在使用電解金電鍍液進行金電鍍的情況，可使陰極電流密度配合1價的金離子錯合物，相較於3價的情況，能夠使陰極電流密度為1/3，因此相較於使用3價的金離子錯合物的情況，在電流效率方面有利。又，相較於3價的情況，藉此亦可使陽極電流密度為1/3，因此可減少電鍍液在陽極附近的氧化分解，而能夠達到電鍍液的長壽命化。
接著，使用乙內醯脲系化合物作為配位子的金錯合物中，為了使金離子的價數為1，而在乙內醯脲系化合物之中使用特定者。具體而言，係使用以下述通式（1）所表示之乙內醯脲系化合物作為配位子。另外，配位子的鑑定，可簡單地藉由液體層析等的方法，將在金錯合物的溶液中因錯合物平衡而遊離的配位子分離、定性分析來進行。
[化學式5]
Figure 02_image009
式（1）中，R1 ~R4 分別獨立表示氫原子或1價的有機基，R1 或R2 的兩者或任一者為氫原子，且R3 或R4 的兩者或任一者為氫原子。其中排除R1 為甲基且R2 ~R4 皆為氫原子的情況。
此等的乙內醯脲系化合物，在鹼性條件下發生使金從3價還原成1價的反應，而穩定作為1價的金離子錯合物。
另外，通式（1）中，作為R1 ~R4 所表示之1價的有機基，可列舉例如：甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、新戊基、十二基、十六基等的包含直鏈型與異型；包含第二級、第三級等結構異構物的烷基、羥烷基、乙烯基、烯丙基、異丙烯基等的直鏈型與異型；包含第二級、第三級等結構異構物的烯基、甲氧基、乙氧基等烷氧基、乙酸基、丙酸基等羧酸、乙醯基、丙醯基等的醯基、苯基、甲基苯基、羥基苯基、苄基等的芳香族烴基、羥基等。又，作為上述有機基，從水溶性與經濟性的觀點來看，碳數較佳為1~3，更佳為1~2，再佳為1。
作為以通式（1）所表示之乙內醯脲系化合物的具體例，可列舉例如：乙內醯脲（R1 ~R4 皆為氫原子的情況）、3-甲基乙內醯脲（R2 為甲基且R1 、R3 及R4 皆為氫原子的情況）、5-甲基乙內醯脲（R3 為甲基且R1 、R2 及R4 皆為氫原子的情況）、5-乙內醯脲乙酸（R3 為乙酸且R1 、R2 及R4 皆為氫原子的情況）。其中，從最低價而經濟的觀點來看，作為材料較佳係使用乙內醯脲。
另外，上述式（1）中，所謂的「排除R1 為甲基且R2 ~R4 皆為氫原子的情況」，其意旨排除在乙內醯脲系化合物之中R1 為甲基且R2 ~R4 皆為氫原子的情況、即「1-甲基乙內醯脲」。
另一方面，此等以外的乙內醯脲系化合物，亦即例如5,5-二甲基乙內醯脲或1,5,5-三甲基乙內醯脲之中，因為5位碳（參照上述通式（1））不具有氫，因此在鹼性條件下本身不會氧化，而不會引發使金從3價還原成1價的反應，因而穩定作為3價的金離子錯合物。又，脲乙酸（hydantoic acid）中，因為不具有乙內醯脲環的結構，在鹼性條件下本身亦不會氧化，因此與上述相同，不會引發使金從3價還原成1價的反應，因而穩定作為3價的金離子錯合物。
再者，金與乙內醯脲系化合物，係因為1位或3位氮上的氫脫離，1位或3位氮與金鍵結而形成錯合物（參照上述通式（1）），因此1位與3位氮兩者皆與烷基鍵結的1,3-二甲基乙內醯脲，原本就無法形成金錯合物。
又，本實施態樣的另一電解金電鍍液，亦使用金錯合物作為金源，並含有螫合劑、導電鹽、緩衝劑。該金錯合物，具有使以下述通式（2）所表示之乙內醯脲系化合物配位於1價之金離子的結構，而電解金電鍍液中的氯濃度為1000 ppm以下。
[化學式6]
Figure 02_image011
式（2）中，R5 ~R8 分別獨立表示氫原子或1價的有機基，R5 或R6 的兩者或任一者為氫原子，且R7 或R8 的兩者或任一者為氫原子。
此等的乙內醯脲系化合物，在鹼性條件下亦會發生使金從3價還原成1價的反應，而穩定作為1價的金離子錯合物。
另外，通式（2）中，R5 ~R8 所表示之1價的有機基，可列舉例如：甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、新戊基、十二基、十六基等的直鏈型與異型；包含第二級、第三級等結構異構物的烷基、羥烷基、乙烯基、烯丙基、異丙烯基等的直鏈型與異型；包含第二級、第三級等結構異構物的烯基、甲氧基、乙氧基等烷氧基、乙酸基、丙酸基等羧酸、乙醯基、丙醯基等醯基、苯基、甲基苯基、羥基苯基、苄基等芳香族烴基、羥基等。又，作為上述有機基，從水溶性與經濟性的觀點來看，碳數較佳為1~3，更佳為1~2，再佳為1。
作為以通式（2）所表示之乙內醯脲系化合物的具體例，可列舉例如：乙內醯脲（R5 ~R8 皆為氫原子的情況）、1-甲基乙內醯脲（R5 為甲基且R6 ~R8 皆為氫原子的情況）、3-甲基乙內醯脲（R6 為甲基且R5 、R7 及R8 皆為氫原子的情況）、5-甲基乙內醯脲（R7 為甲基且R5 、R6 及R8 皆為氫原子的情況）、5-乙內醯脲乙酸（R3 為乙酸且R5 、R6 及R8 皆為氫原子的情況）。其中，從最低價而經濟的觀點來看，作為材料較佳係使用乙內醯脲。
接著，本實施態樣之電解金電鍍液，在電解金電鍍液中的氯濃度較佳為1000 ppm以下。藉由使電解金電鍍液中的氯濃度為1000 ppm以下，亦即電解金電鍍液中實質上不含氯，可應用於排斥氯的被電鍍物。
此處，如專利文獻1，使用使氯金酸或氯金酸鹽與乙內醯脲系化合物反應所得之金錯合物所製造的電解金電鍍液中，源自氯金酸或氯金酸鹽的氯離子大量包含於電解金電鍍液中，因此難以應用於排斥氯的被電鍍物。
本實施態樣中，作為用以表示電解金電鍍液中實質上不含氯的指標，係使電解金電鍍液中的氯濃度在1000 ppm以下，但作為電解金電鍍液中的氯被排斥的理由，據考究係因為金被膜的表面殘留氯會成為與底層接合之密合性降低或被膜腐蝕的原因、或是其存在於金被膜的晶界難以調整硬度等，而為了能夠沒有問題地應用於排斥氯的被電鍍物，電解金電鍍液中的氯濃度較佳為500 ppm以下，更佳為300 ppm以下，再佳為200 ppm以下。
另外，關於用以得到實質上不含氯的電解金電鍍液的方法於後段中敘述。
接著，分別說明構成本實施態樣之電解金電鍍液的螫合劑、導電鹽及緩衝劑。
作為螫合劑，係與金錯合物的配位子分開添加，可理想地使用乙內醯脲、1-甲基乙內醯脲、5-甲基乙內醯脲、5,5-二甲基乙內醯脲及琥珀酸醯亞胺。其中，為了金錯合物在電鍍液中的氧化穩定性及析出均勻性，作為螫合劑，較佳係包含5,5-二甲基乙內醯脲及琥珀酸醯亞胺的至少一者。藉由在電解金電鍍液中使用螫合劑，可成為極穩定的金電鍍液。亦即，電鍍處理中不易發生金的沉澱。這是因為此等的螫合劑與金錯合物的配位子保持平衡，並非係如亞硫酸的還原性，而是具有不易發生氧化分解的性質。
另外，螫合劑與金錯合物的配位子的平衡狀態及混合濃度，可藉由離子色層分析或液體色層分析等來分辨。
螫合劑的量，在pH5~7的情況，相對於金，較佳係超過0倍莫耳並在4倍莫耳以下。使用量多而頻繁補充金錯合物的情況，金錯合物的配位子會游離，因此初期亦可不含有螫合劑，而超過4倍莫耳的情況，則會成為如同燒焦的外觀。
又，pH8~10的情況，相對於金，較佳係4倍莫耳以上，10倍莫耳以下。若少於4倍莫耳，則可能會觀察到如燒焦的外觀，以及相較於螫合劑與金錯合物之配位子保持平衡，金錯合物的配位子因為鹼性而氧化分解的反應會優先進行，因此可能觀察到金沉澱的現象。又，超過10倍莫耳的情況，外觀及氧化穩定性不會產生變化，而不太能期待螫合劑的增加效果。
作為導電鹽，較佳係使用鹽酸、硫酸、亞硫酸、胺磺酸、硝酸、磷酸或此等之鹽類的任1種或2種以上。若將此等單獨或組合作為導電鹽使用，則本實施態樣之電解金電鍍液的溶液穩定性變得極佳。
使本實施態樣之電解金電鍍液中含有上述導電鹽的情況，導電鹽濃度較佳為0.05~1.95 mol/L的濃度範圍。導電鹽濃度若小於0.05 mol/L，則因為傳導性降低導致電流效率降低，亦容易發生電鍍外觀不良。又，若超過1.95 mol/L，則導電性及外觀未見變化，且根據pH而容易發生鹽析。
作為緩衝劑，較佳係使用硼酸、琥珀酸、苯二甲酸、酒石酸、檸檬酸、磷酸或此等之鹽類的任1種或2種以上。若將此等單獨或組合作為緩衝劑使用，則本實施態樣之電解金電鍍液的pH不會有大幅變動，容易維持在pH為弱酸性至弱鹼性（pH約5.0~10.0）之中性附近的電鍍液。
使本實施態樣之電解金電鍍液中含有上述緩衝劑的情況，緩衝劑濃度較佳為0.05~1.95 mol/L的濃度範圍。緩衝劑濃度若小於0.05mol/L，則失去使pH穩定化的效果。又，若超過1.95 mol/L，則pH的穩定性未見變化，且根據pH而容易發生鹽析。
又，導電鹽與緩衝劑的總濃度，較佳係在0.1~2.0 mol/L的濃度範圍。導電鹽與緩衝劑的總濃度若為0.1~2.0 mol/L，則本實施態樣之金電鍍液在實務操作上能夠達到最佳的完全平衡。亦即，溶液穩定性優良、電流效率亦高且電鍍液pH亦無大幅變動。 另外，從防止在冬天發生鹽析的觀點來看，導電鹽與緩衝劑的總濃度較佳為0.1~1.0 mol/L的濃度範圍。
本實施態樣之電解金電鍍液中的金濃度，雖亦與螫合劑濃度相關，但較佳係在0.5~15 g/L的濃度範圍。若小於0.5 g/L，則若不施加3V以上的電壓就不會發生金的電析，若超過15 g/L，則藉由被電鍍物而被取出至電鍍槽外，而被認為在經濟上並不方便，以及在冬季容易發生鹽析。
再者，上述金濃度較佳係在4~8 g/L的濃度範圍。在此濃度範圍中，可對應各種被電鍍物來控制，亦容易管理因為金的消耗所造成的濃度變動。
另外，本實施態樣之電解金電鍍液中，金錯合物較佳係源自鹼金屬鹽。如後所述，本實施態樣中所使用的特定乙內醯脲系化合物，在鹼性條件下穩定作為1價的金離子錯合物，之後萃取的金錯合物鹼金屬鹽，係實質上不含氯者。藉由使用該金錯合物鹼金屬鹽製造電解金電鍍液，可成為能夠應用於排斥氯之被電鍍物的電解金電鍍液。
作為上述鹼金屬鹽，可列舉鋰鹽、鈉鹽、鉀鹽、銣鹽、銫鹽為例，其中較佳為鈉鹽或鉀鹽。這是因為此等與以往的金化物、即氰化金鉀或亞硫酸金鈉等共通，係使用經濟性優良之鹼金屬的鹽。 >電解金電鍍液的製造方法>
說明本實施態樣之電解金電鍍液的製造方法。本實施態樣的電解金電鍍液的製造方法，具有下述步驟：使氯金酸或氯金酸鹽、以上述通式（1）或上述通式（2）所表示之乙內醯脲系化合物、及鹼金屬氫氧化物在水溶液中反應而形成金錯合物鹼金屬鹽，並且萃取金錯合物鹼金屬鹽的步驟；及使用金錯合物鹼金屬鹽製造電解金電鍍液的步驟。
如上所述，本實施態樣之電解金電鍍液，其特徵為實質上不含氯。因此，雖然以專利文獻2記載之氫氧化金鹽作為原料亦可形成以乙內醯脲系化合物為配位子的金錯合物，但通常氫氧化金鹽其產率頂多60%左右，並不算高，因此作為電解金電鍍液使用的金其成本變高，並不經濟。
於是，本實施態樣中，為了一方面抑制所使用之金的成本，一方面可得到能夠應用於排斥氯的被電鍍物的電解金電鍍液，而以藉由以下製造方法得到電解金電鍍液作為其特徵。
首先，作為用以得到金錯合物的原料，與以往技術相同，準備氯金酸或氯金酸鹽。又，準備用以配位於金離子的、以上述通式（1）或上述通式（2）所表示之乙內醯脲系化合物，並進一步準備氫氧化鋰（LiOH）、氫氧化鈉（NaOH）、氫氧化鉀（KOH）、氫氧化銣（RbOH）、氫氧化銫（CsOH）等鹼金屬氫氧化物。
接著，使氯金酸或氯金酸鹽、上述乙內醯脲系化合物、及鹼金屬氫氧化物在水溶液中反應，藉此得到具有使以上述通式（1）或上述通式（2）所表示之乙內醯脲系化合物配位於1價之金離子的結構的金錯合物。
此處，作為本實施態樣中氯金酸或氯金酸鹽與乙內醯脲系化合物的反應條件，較佳為溫度40~80 ℃、反應時間30~360分鐘。接著，關於反應溫度，特佳為60~75 ℃，作為反應時間，特佳為180分鐘以上。
另外，即使僅將氯金酸或氯金酸鹽與乙內醯脲系化合物混合，液體中的乙內醯脲化合物亦具有作為所謂螫合劑的功能，但金維持氯化金錯合物的狀態，並無法發生錯合物的形成。接著，藉由這樣的液體雖能夠進行金電鍍，但因為金為3價的狀態，其析出量為1/3，其析出機制與本實施態樣之金錯合物的情況不同。
此處，本實施態樣之金錯合物的原料雖為氯金酸或氯金酸鹽，但作為氯金酸鹽，較佳為氯金酸與鹼金屬（鋰、鈉、鉀、銣、銫）或鹼土金屬（鎂、鈣、鍶、鋇）的鹽，特佳為氯金酸鈉或氯金酸鉀。
然後，若將包含上述所得之金錯合物的溶液冷卻至室溫（25 ℃）以下，則析出結構中不含氯的金錯合物鹼金屬鹽的結晶，因此進行固液分離，從上述溶液中進行萃取而作為金錯合物鹼金屬鹽。藉由這樣的處理，成為溶液中殘存氯的狀態，萃取出來的金錯合物鹼金屬鹽中，實質上當然不含氯。另外，根據該操作方法，不使用氫氧化金鹽即可以非常高的產率從上述溶液得到金錯合物鹼金屬鹽。
之後，只要以從溶液萃取出來的金錯合物鹼金屬鹽作為原料，製造電解金電鍍液，即可得到實質上不含氯的電解金電鍍液。
另外，作為參考，上述專利文獻1的段落0017及上述專利文獻2的段落0013中，具有「雖然在水溶液中發生金錯合物的生成反應，但在將該錯合物供給至電鍍液等使用的情況，該反應後的溶液可直接作為電鍍液的原料使用」，但是例如在以氯金酸或氯金酸鹽作為原料而生成金錯合物的情況，將反應後的溶液直接作為電鍍液的原料使用的情況中，反應後的溶液中含有大量的氯離子，因此會使電解金電鍍液中亦含有大量氯離子的狀態，而難以應用於排斥氯被電鍍物。 >金電鍍方法>
說明本實施態樣之金電鍍方法。本實施態樣的金電鍍方法，係使用上述電解金電鍍液進行電鍍處理的方法，其係以pH：5.0~10.0，液溫：20~80 ℃及電流密度：0.1~4.5 A/dm2 的條件進行電鍍。
金電鍍液的pH值，根據緩衝劑與導電鹽的濃度，而在pH5.0~10.0的範圍，只要在該範圍內，則析出之金電鍍的外觀不會產生異常。pH若小於5.0，則電鍍外觀產生不均，若超過10.0，則在被電鍍物被光阻（以下稱為PR）所被覆的情況中，具有將PR溶解的傾向。
使金電鍍液的液溫為20~80 ℃的條件，是因為若小於20 ℃則實質上電鍍處理的不均勻變得太大而並不適用於實際操作，若超過80 ℃則會影響析出之金電鍍的光澤，而且溶液壽命急遽降低。
使電解時的電流密度為0.1~4.5 A/dm2 ，是因為考慮到上述電鍍液的pH值、液溫、金濃度，而確認析出之金電鍍的性狀成為非常良好的狀態所決定。此情況中的電鍍性狀，包含外觀、密合性、調平（leveling）、硬度等的綜合條件。 >金錯合物>
說明本實施態樣之金錯合物。本實施態樣的金錯合物，具有使以下述通式（1）所表示之乙內醯脲系化合物配位於1價之金離子的結構。
化學式7
Figure 02_image013
式（1）中，R1 ~R4 分別獨立表示氫原子或1價的有機基，R1 或R2 的兩者或任一者為氫原子，且R3 或R4 的兩者或任一者為氫原子。其中排除R1 為甲基且R2 ~R4 皆為氫原子的情況。
此等的乙內醯脲系化合物，在鹼性條件下，發生使金從3價還原成1價的反應，而穩定作為1價的金離子錯合物。
另外，通式（1）中，作為R1 ~R4 所表示之1價的有機基，可列舉例如：甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、新戊基、十二基、十六基等直鏈型與異型；包含第二級、第三級等結構異構物的烷基、羥基烷基、乙烯基、烯丙基、異丙烯基等直鏈型與異型；包含第二級、第三級等結構異構物的烯基、甲氧基、乙氧基等烷氧基、乙酸基、丙酸基等羧酸、乙醯基、丙醯基等醯基、苯基、甲基苯基、羥基苯基、苄基等芳香族烴基、羥基等。又，作為上述有機基，從水溶性與經濟性的觀點來看，碳數較佳為1~3，更佳為1~2，再佳為1。
作為以通式（1）所表示之乙內醯脲系化合物的具體例，可列舉例如：乙內醯脲（R1 ~R4 皆為氫原子的情況）、3-甲基乙內醯脲（R2 為甲基且R1 、R3 及R4 皆為氫原子的情況）、5-甲基乙內醯脲（R3 為甲基且R1 、R2 及R4 皆為氫原子的情況）、5-乙內醯脲乙酸（R3 為乙酸且R1 、R2 及R4 皆為氫原子的情況）。其中，作為材料，從最低價而經濟的觀點來看，較佳係使用乙內醯脲。
另外，上述式（1）中，所謂「排除R1 為甲基且R2 ~R4 皆為氫原子的情況」，係意旨排除在乙內醯脲系化合物之中R1 為甲基且R2 ~R4 皆為氫原子的情況、即「1-甲基乙內醯脲」。
作為用以得到該金錯合物的方法，如上述的>電解金電鍍液的製造方法>中所說明。藉由以該金錯合物作為金供給源而得到電解金電鍍液，可得到上述各種效果。
另外，作為先行技術文獻的論文「Nouman A.Malik，“X-Ray Crystal Structure of Sodium Bis（N-methylhydantoinato）gold（I） Tetrahydrate；a Linear Planar Complex of Pharmacological Interest Stabilised by Two Nitrogen Ligands”，J.C.S.CHEM.COMM.,1978，p.711-712」中，揭示了一種金錯合物，其具有使1-甲基乙內醯脲配位於1價之金離子的結構。然而，該論文係關於風濕性關節炎的治療用1價Au錯合物的研究，並未記載如本實施態樣中作為用於電解金電鍍液的用途。 [實施例]
以下舉出實施例更具體說明本發明，但本發明不限於此等的實施例。 >金錯合物鹼金屬鹽的萃取> [乙內醯脲金錯合物鈉鹽的萃取]
使50 g的乙內醯脲溶解於250 mL的水而形成乙內醯脲水溶液，以氫氧化鈉將其調整至pH11.5~12.5，在金換算下添加25 g的氯金酸（HAuCl4 ），於65 ℃加溫攪拌180分鐘以使其反應，得到乙內醯脲金錯合物。 然後，對於具有所得之金錯合物的水溶液，再添加氫氧化鈉而使pH為9.0之後，將該水溶液冷卻至室溫（25 ℃）以下，藉此使乙內醯脲金錯合物鈉鹽的結晶析出。之後，藉由過濾分離（固液分離），從水溶液萃取作為金錯合物鹼金屬鹽的乙內醯脲金錯合物鈉鹽。 [乙內醯脲金錯合物鉀鹽的萃取]
使用氫氧化鉀代替氫氧化鈉，除此之外，與[乙內醯脲金錯合物鈉鹽的萃取]的操作相同地萃取乙內醯脲金錯合物鉀鹽。 [5-甲基乙內醯脲金錯合物鈉鹽的萃取]
使用63 g的5-甲基乙內醯脲代替50 g的乙內醯脲，除此之外，與[乙內醯脲金錯合物鈉鹽的萃取]的操作相同地萃取5-甲基乙內醯脲金錯合物鈉鹽。
另外，上述所得之乙內醯脲金錯合物鈉鹽、乙內醯脲金錯合物鉀鹽及5-甲基乙內醯脲金錯合物鈉鹽，可藉由金電鍍中的析出效率（詳細於後述）來確認具有1價的金離子。 >電解金電鍍液的製造、及金電鍍處理> [實驗No.1~12]
使用上述所得之乙內醯脲金錯合物鈉鹽、乙內醯脲金錯合物鉀鹽及5-甲基乙內醯脲金錯合物鈉鹽的任一者作為金錯合物鹽，製造表1所示之各種規格的電解金電鍍液（實驗No.1~12）。另外，實驗No.1中，未添加螫合劑。 [實驗No.13]
將使64 g的5,5-二甲基乙內醯脲溶解於250 mL的水而形成5,5-二甲基乙內醯脲水溶液，以氫氧化鈉將其調整至pH11.5~12.5，在金換算下添加25 g的氯金酸（HAuCl4 ），於65 ℃加溫攪拌180分鐘以使其反應，得到5,5-二甲基乙內醯脲金錯合物。
對於具有所得之金錯合物的水溶液，進一步添加氫氧化鈉而使pH為9.0後，使該水溶液冷卻至室溫（25 ℃）以下，但無法析出5,5-二甲基乙內醯脲金錯合物鈉鹽的結晶。之後，將該水溶液直接作為電鍍液的原料（表1的實驗No.13中的5,5-二甲基乙內醯脲金溶液）使用，製造表1所示之規格的電解金電鍍液（實驗No.13）。 [實驗No.14]
使50 g的乙內醯脲溶解於250 mL的水所形成乙內醯脲水溶液，於其中添加在金換算下為25 g的氯金酸鈉（NaAuCl4 ），於65 ℃加溫攪拌180分鐘以使其反應，得到乙內醯脲金錯合物。
對於所得之具有金錯合物的水溶液，進一步添加氫氧化鈉而成為pH9.0之後，將該水溶液冷卻至室溫（25 ℃）以下，但無法使乙內醯脲金錯合物鈉鹽的結晶析出。之後，將該水溶液直接作為電鍍液的原料（表1的實驗No.14之中的乙內醯脲金溶液）使用，製造如表1所示之規格的電解金電鍍液（實驗No.14）。
然後，對於以金錯合物鹼金屬鹽作為電解金電鍍液之原料的實驗No.1~12的各電解金電鍍液，進行離子色層分析（Thermo SCIENTIFIC公司製，裝置名：Dionex ICS-2100，分離管柱：Dionex IonPacTM AS12A（4x200mm)）、結果確認在金濃度為8 g/L中，電解金電鍍液中的氯濃度為550 ppm，金濃度為4 g/L中，電解金電鍍液中的氯濃度為300 ppm（參照表1的「氯濃度（ppm）」）。
另一方面，對於將生成金錯合物的水溶液直接作為電鍍液原料的實驗No.13及14的各電解金電鍍液，與上述相同地進行離子色層分析，結果，針對實驗No.13的氯濃度為5800 ppm，針對實驗No.14的氯濃度為5700 ppm，皆為非常高的氯濃度（參照表1的試驗結果中的「氯濃度（ppm）」）。
又，使用實驗No.1~14的各種電解金電鍍液，作為共通條件，係使電鍍液溫度為60 ℃，在黃銅製、實施了Ni：5μm及Au衝擊電鍍的試片上，以電流密度0.5 A/dm2 進行電鍍處理。所得之各金電鍍膜的外觀結果亦一併顯示於表1。此處，表1的「外觀」中的「○」，係表示呈現明亮的檸檬黃色調，「×」係表示呈現暗沉的褐色燒焦色調，「-」則表示從以下析出效率結果來看金離子維持3價而未進行外觀的評價。另外，針對實驗No.12，螫合劑的添加量，在pH8~10的情況中，相對於金係小於4倍莫耳，因此除了如燒焦的外觀以外，發生金錯合物的配位子因為鹼性而氧化分解的反應，雖為微量，但仍發生了金沉澱的金沉澱現象，因此在表1的「外觀」欄位表記「×，金沉澱現象」。
再者，算出使用實驗No.1~14之各電解金電鍍液的電鍍處理中的析出效率。表1中顯示析出效率的結果。從表1的結果來看，實驗No.1~12中的析出效率（mg/A･min），顯示了金錯合物具有1價之金離子之情況的理論值122.5 mg/A･min的95%以上（亦即，約116.3 mg/A･min以上）的值，而確認該電解金電鍍液具有1價的金離子。
另一方面，實驗No.13及14中的析出效率（mg/A･min），呈現金錯合物具有3價金離子之情況的理論值40.8 mg/A･min左右的值，確認此等電解金電鍍液具有3價的金離子。
從以上的實驗結果確認實驗No.1~12的電解金電鍍液中的金錯合物具有1價的金離子，顯示了在進行金電鍍時於電流效率方面有利。又，以上述所示之金錯合物鹼金屬鹽作為金源所製造的電解金電鍍液（實驗No.1~12），確認實質上不含氯，顯示了能夠應用於排斥氯的被電鍍物。
[表1]
試驗 No. 電解金電鍍液的規格 試驗結果
金錯合物鹽 螫合劑 導電鹽 緩衝劑 pH 氯濃度 （mol/L） 析出效率 （mg/A·min） 外觀
種類 金濃度 （g/L） 種類 添加量 種類 濃度 （mol/L） 種類 濃度 （mol/L）
1 乙內醯脲金錯合物鈉 8 （無添加） 0倍莫耳（pH6） 磷酸三鈉 0.1 磷酸氫二鈉 0.4 6 550 122.1 ○
2 乙內醯脲金錯合物鈉 8 琥珀酸醯亞胺 2倍莫耳（pH6） 磷酸三鈉 0.1 磷酸氫二鈉 0.4 6 550 122.3 ○
3 乙內醯脲金錯合物鈉 8 琥珀酸醯亞胺 2倍莫耳（pH6） 胺磺酸 0.35 磷酸三鈉 0.15 6 550 122.5 ○
4 乙內醯脲金錯合物鈉 8 5,5-二甲基乙內醯脲 2倍莫耳（pH6） 胺磺酸 0.35 磷酸三鈉 0.15 6 550 122.3 ○
5 乙內醯脲金錯合物鈉 8 琥珀酸醯亞胺 2倍莫耳（pH6） 胺磺酸 0.35 磷酸三鈉 0.15 6 540 122.4 ○
6 5-甲基乙內醯脲金錯合物鈉 8 琥珀酸醯亞胺 2倍莫耳（pH6） 胺磺酸 0.35 磷酸三鈉 0.15 6 500 122.4 ○
7 乙內醯脲金錯合物鈉 8 琥珀酸醯亞胺 2倍莫耳（pH6） 磷酸三鈉 0.1 磷酸三鈉 0.4 6 550 122.2 ○
8 乙內醯脲金錯合物鈉 8 琥珀酸醯亞胺 6倍莫耳（pH6） 磷酸三鈉 0.1 磷酸氫二鈉 0.4 7 550 123.7 ×
9 乙內醯脲金錯合物鈉 8 5,5-二甲基乙內醯脲 6倍莫耳（pH6） 磷酸三鈉 0.1 磷酸氫二鈉 0.4 9 550 122.4 ○
10 乙內醯脲金錯合物鈉 8 5,5-二甲基乙內醯脲 10倍莫耳（pH6） 磷酸三鈉 0.1 磷酸氫二鈉 0.4 9 550 120.5 ○
11 乙內醯脲金錯合物鈉 4 5,5-二甲基乙內醯脲 6倍莫耳（pH6） 磷酸三鈉 0.2 磷酸氫二鈉 0.8 9 300 122.1 ○
12 乙內醯脲金錯合物鈉 4 5,5-二甲基乙內醯脲 3倍莫耳（pH6） 磷酸三鈉 0.2 磷酸氫二鈉 0.8 9 300 121.2 ×、金沉澱現象
13 （5,5-二甲基乙內醯脲金溶液）※ 8 琥珀酸醯亞胺 2倍莫耳（pH6） 磷酸三鈉 0.1 磷酸氫二鈉 0.4 6 5800 34.4 -
14 乙內醯脲金溶液※ 8 琥珀酸醯亞胺 2倍莫耳（pH6） 磷酸三鈉 0.1 磷酸氫二鈉 0.4 6 5700 48.9 -
※）試驗No.13及No.14，係無法萃取金錯合物鹼金屬鹽而直接將反應後的溶液作為電鍍液使用的例子 >金錯合物的氧化穩定性的確認>
將包含5 g/L之上述所得之乙內醯脲金錯合物鈉鹽作為金的溶液調整為pH7.0，並分配為5分。以Au當量比分別成為0、0.5、1.0、2.0、3.0、5.0的方式添加3.45 %過氧化氫水（H2 O2 ）。於室溫保管，結果在95小時後並未發生外觀的變化。另外，pH最多降低0.4。
又，確認包含5 g/L之亞硫酸金鈉（Na3 Au（SO3 ）2 ）作為金的溶液為pH9.8，將其分配為6分。以Au當量比分別成為0、0.5、1.1、1.4、1.7、2.0、5.4的方式添加3.45 %過氧化氫水（H2 O2 ）。於室溫保管，結果數小時後從過氧化氫的添加量多者發現被認為是金的沉澱，在68小時後在添加量為1.1當量以上的情況中發現大量的沉澱。另外，pH在添加量為1.1當量以上的情況中大幅降低。
從以上的比較實驗，確認上述所得之乙內醯脲金錯合物，相較於作為非氰系之金源使用的亞硫酸金鹽，金錯合物的氧化穩定性優良。
無
無

Claims (11)

  1. 一種電解金電鍍液，其係使用金錯合物作為金源且含有螫合劑、導電鹽、及緩衝劑的電解金電鍍液，其特徵為： 該金錯合物，具有使以下述通式（1）所表示之乙內醯脲系化合物配位於1價之金離子的結構； [化學式1]
    Figure 03_image015
    （式（1）中，R1 ~R4 分別獨立表示氫原子或1價的有機基，R1 或R2 的兩者或任一者為氫原子，且R3 或R4 的兩者或任一者為氫原子；其中排除R1 為甲基且R2 ~R4 皆為氫原子的情況）。
  2. 如請求項1之電解金電鍍液，其中該電解金電鍍液中的氯濃度為1000 ppm以下。
  3. 如請求項1或2之電解金電鍍液，其中該金錯合物源自鹼金屬鹽。
  4. 如請求項1或2之電解金電鍍液，其中該螫合劑包含乙內醯脲系化合物及琥珀酸醯亞胺的至少一者。
  5. 一種電解金電鍍液，其係使用金錯合物作為金源且含有螫合劑、導電鹽、及緩衝劑的電解金電鍍液，其特徵為： 該金錯合物，具有使以下述通式（2）所表示之乙內醯脲系化合物配位於1價之金離子的結構；該電解金電鍍液中的氯濃度為1000 ppm以下； [化學式2]
    Figure 03_image017
    （式（2）中，R5 ~R8 分別獨立表示氫原子或1價的有機基，R5 或R6 的兩者或任一者為氫原子，且R7 或R8 的兩者或任一者為氫原子）。
  6. 如請求項5之電解金電鍍液，其中該金錯合物源自鹼金屬鹽。
  7. 如請求項5或6之電解金電鍍液，其中該螫合劑包含乙內醯脲系化合物及琥珀酸醯亞胺的至少一者。
  8. 一種電解金電鍍液的製造方法，其係如申請專利範圍第1至4項中任一項之電解金電鍍液的製造方法，其特徵為包含： 使氯金酸或氯金酸鹽、以該通式（1）所表示之乙內醯脲系化合物、及鹼金屬氫氧化物在水溶液中反應而形成該金錯合物的步驟； 將包含該金錯合物的水溶液冷卻以萃取金錯合物鹼金屬鹽的步驟；及 使用該金錯合物鹼金屬鹽製造該電解金電鍍液的步驟。
  9. 一種電解金電鍍液的製造方法，其係如申請專利範圍第5至7項中任一項之電解金電鍍液的製造方法，其特徵為包含： 使氯金酸或氯金酸鹽、以該通式（2）所表示之乙內醯脲系化合物、及鹼金屬氫氧化物在水溶液中反應而形成該金錯合物的步驟； 將包含該金錯合物的水溶液冷卻以萃取金錯合物鹼金屬鹽的步驟；及 使用該金錯合物鹼金屬鹽製造該電解金電鍍液的步驟。
  10. 一種金電鍍方法，其係使用如申請專利範圍第1至7項中任一項之電解金電鍍液進行電鍍處理的方法，其特徵為： 以pH：5.0~10.0、液溫：20~80 ℃及電流密度：0.1~4.5 A/dm2 的條件進行電鍍。
  11. 一種金錯合物，其特徵為具有使以下述通式（1）所表示之乙內醯脲系化合物配位於1價之金離子的結構； [化學式3]
    Figure 03_image019
    （式（1）中，R1 ~R4 分別獨立表示氫原子或1價的有機基，R1 或R2 的兩者或任一者為氫原子，且R3 或R4 的兩者或任一者為氫原子；其中排除R1 為甲基且R2 ~R4 皆為氫原子的情況）。
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