WO2020044416A1 - 硫酸銅めっき液およびこれを用いた硫酸銅めっき方法 - Google Patents

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polymer
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池田 健
彩 下村
一喜 岸本
哲郎 江田
高谷 康子
由美 谷本
美紀子 小坂
安田 弘樹
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株式会社Jcu
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    • H05K3/188Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material by direct electroplating

Definitions

  • the present invention relates to a copper sulfate plating solution containing a specific compound and a copper sulfate plating method using the same.
  • Patent Documents 1 to 5 an amine-containing compound used as a leveler is known as a component for suppressing plating.
  • the periphery of the via shows a strong suppressing force, and if the suppressing effect is not shown inside, plating preferentially precipitates in the via and is filled.
  • the wiring current concentrates on a place where the width is large and an isolated place. Therefore, if the suppressing power is shown in the order of the width of the wiring and the density of the wiring, plating is performed uniformly.
  • An object of the present invention is to form wirings of various designs with a uniform thickness and fill vias.
  • the present inventors have conducted intensive studies to solve the above-described problems, and as a result, have found that the above-mentioned problems can be solved by using a specific compound satisfying the formula described below, and have completed the present invention.
  • the present invention is a copper sulfate plating solution containing a compound containing at least a nitrogen atom, a hydrogen atom, and a carbon atom
  • the compound is a compound represented by the following formula (1):
  • the ratio (X) of the number of nitrogen atoms in the total number of atoms and the relative molecular weight (Mw) are represented by the following formula (2) or (3).
  • It is a copper sulfate plating solution characterized by being a compound satisfying the following.
  • the present invention is a compound containing at least a nitrogen atom, a hydrogen atom and a carbon atom
  • the compound is a compound represented by the following formula (1):
  • the ratio (X) of the number of nitrogen atoms in the total number of atoms and the relative molecular weight (Mw) are represented by the following formula (2) or (3). Is a compound characterized by satisfying the following.
  • the present invention is an additive for a copper sulfate plating solution containing the above compound.
  • the present invention is a method for filling a via of an object to be plated, wherein the object to be plated having a via is treated with the copper sulfate plating solution.
  • the present invention is a method for forming a circuit pattern of a plating object, wherein the plating object having a circuit pattern is treated with the copper sulfate plating solution.
  • the compound contained in the copper sulfate plating solution of the present invention is a compound containing at least a nitrogen atom, a hydrogen atom, and a carbon atom, excluding the hydrogen atom of the whole or repeating units.
  • the molecular formula the following formula (1)
  • the upper limit of Mw is not particularly limited, but is preferably, for example, 500,000, and more preferably 100,000.
  • the compound of the present invention is, for example, a compound containing at least a nitrogen atom, a hydrogen atom, and a carbon atom, and a compound satisfying the above requirements in the molecular formula excluding the hydrogen atom of the whole or repeating units may be appropriately selected.
  • a compound for example, a polymer of an amine compound and a carboxylic acid compound, a vinyl compound or an allylamine compound, a polymer of a vinyl compound or an allyl compound, a polymer of an amine compound and an epoxy compound, And adducts to which an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, and an aryl group are further added.
  • a polymer of an amine compound and an epoxy compound is preferable.
  • Such a polymer of an amine compound and an epoxy compound is obtained, for example, by polymerizing an amine compound represented by the general formula (i) and an epoxy compound represented by the general formula (ii), and determining the relative molecular weight by, for example, the literature (ash It can be obtained by controlling according to a known method described in Masao Difference, “Modern Physics Course 13 Polymers”.
  • X represents a linear or cyclic alkyl, alkenyl, alkynyl, or alkyl ether, or an aromatic hydrocarbon
  • X represents an amino group, a substituted amino group represented by —NR 3 R 4 , R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 may each independently represent hydrogen, an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms, alkenyl, alkynyl, or an alkyl group.
  • An ether or an aromatic hydrocarbon each of which may have a nitro group, a hydroxy group, a sulfo group, a nitrile group, or the like.
  • alkyl ether include an alkylene oxide and a polyalkylene oxide.
  • the aromatic hydrocarbon include phenyl and benzyl.
  • Y represents a linear or cyclic alkyl, alkenyl, alkynyl, or alkyl ether, or an aromatic hydrocarbon, or glyceryl, or polyglyceryl, and Y represents a glycidyl group, a nitro group, a hydroxy group, a sulfo group, respectively. And a nitrile group.
  • alkyl ether include an alkylene oxide and a polyalkylene oxide.
  • the aromatic hydrocarbon include phenyl and bisphenol A.
  • polymer of the amine compound and the epoxy compound for example, a polymer of the amine compound represented by the general formula (iii) and the epoxy compound represented by the general formula (iv) is more preferable.
  • A represents an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms
  • B represents a hydroxyl group or an amino group represented by NR 7 R 8 .
  • R 5 , R 6 , R 7 , and R 8 are each independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms, alkenyl, alkynyl, or an alkyl ether, or an aromatic hydrocarbon, each of which is a nitro group, a hydroxy group, a sulfo group; And a nitrile group.
  • alkyl ether and the aromatic hydrocarbon include the same as those in the formula (i).
  • A is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
  • B is a hydroxy group
  • R 5 and R 6 are an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms and hydrogen.
  • A is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms
  • B is NR 7 R 8
  • R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms. preferable.
  • Z is a linear or branched alkyl or cyclic alkyl having 1 to 15 carbon atoms, Z may each have a glycidyl group or a hydroxyl group, and m is 1 to 9, preferably 1 to 9. 8, and more preferably an integer of 1 to 6.
  • Z is a straight-chain alkyl having 2 to 6 carbons and m is 1 to 9, or Z is a branched alkyl having 2 to 4 carbons and m is 1 to 3, and These are preferably those having one or more glycidyl groups and / or hydroxy groups.
  • N, m, and o in these compounds are arbitrary numbers, and have different meanings from m in the formula (iv).
  • the content of the compound of the present invention in the plating solution of the present invention is not particularly limited, but is, for example, 1 ppb or more, preferably 1 ppb to 100 ppm.
  • the compound of the present invention functions as a leveler in the plating solution.
  • the plating solution of the present invention may contain sulfuric acid, copper, chlorine, etc. to be contained in a conventionally known copper sulfate plating solution.
  • sulfuric acid is not particularly limited, for example, sulfuric acid is 30 g / L or more, and preferably 50 to 200 g / L.
  • the plating solution of the present invention preferably further contains a brightener.
  • the type of the brightener is not particularly limited, and for example, one or more sulfur-based compounds such as sulfoalkylsulfonic acids or salts thereof, and thiourea are contained.
  • the content of the brightener in the plating solution of the present invention is not particularly limited, but is preferably, for example, 0.1 mg / L or more and 1 mg / L to 100 mg / L.
  • the plating solution of the present invention further contains a carrier such as a surfactant.
  • a carrier such as a surfactant.
  • the type of the surfactant is not particularly limited, and examples thereof include polyalkylene glycol such as polyethylene glycol and polypropylene glycol, and alkylene oxide polymers of alkyl or alkenyl, alkynyl, phenyl alcohol, glycerin, and polyglycerin.
  • the content of the carrier in the plating solution of the present invention is not particularly limited, but is preferably, for example, 1 mg / L or more and 100 mg / L to 1000 mg / L.
  • the plating solution of the present invention may further contain a metal salt other than copper such as iron sulfate, an antioxidant such as catechol, a leveler other than the compound of the present invention, and the like, as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • a metal salt other than copper such as iron sulfate
  • an antioxidant such as catechol
  • a leveler other than the compound of the present invention and the like, as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the plating solution of the present invention may be prepared by mixing the above components, but is prepared by preparing an additive for a copper sulfate plating solution containing the compound of the present invention and adding it to a separately prepared copper sulfate plating solution. May be.
  • the additive for the copper sulfate plating solution may contain a brightener, a carrier, and the like, if necessary.
  • the plating solution of the present invention can be subjected to copper sulfate plating according to a conventionally known method. Specifically, copper sulfate plating can be performed on an object to be plated by a method of treating the object to be plated with the plating solution of the present invention (hereinafter, referred to as “the present invention plating method”).
  • the object to be plated that can be plated by the plating method of the present invention is not particularly limited.
  • these objects to be plated those having vias and / or circuit patterns are preferable.
  • the plating method of the present invention is preferable for forming a circuit pattern on an object to be plated and filling a via.
  • plating may be performed at a current density of 1.5 A / dm 2 for about 45 minutes and at a liquid temperature of about 25 ° C.
  • liquid stirring it is preferable to perform liquid stirring by aeration, pump circulation, paddle stirring, or the like.
  • Wirings of various designs can be formed with a uniform thickness by the plating method of the present invention, thereby forming circuit patterns and filling vias.
  • the relative molecular weight is a value measured by gel permeation chromatography (GPC) using a column of TSKgel @ G3000PWXL-CP (manufactured by Tosoh Corporation) using polyethylene glycol as a standard calibration sample.
  • the elemental analysis values are measured by oxygen circulation combustion / TCD detection method for N, C and H, impulse heating / melting in inert gas-NDIR detection method for O, and oxygen flask combustion / ion chromatography method for S. Value.
  • Example 1 Preparation (1) of the compound of the present invention: An amine compound and an epoxy compound are reacted with an amine compound and an epoxy compound described in Table 2 at a temperature of 5 ° C. for 0.5 hour and at a temperature of 40 ° C. for 3 hours as a 10 wt% aqueous solution in an equivalent amount shown in Table 2 to obtain a polymer of the amine compound and the epoxy compound I got Table 2 also shows the N ratio and the relative molecular weight (Mw) of the obtained polymer. Elemental analysis was as follows: C: 50.8%, N: 2.7%, H: 9.0%, O: 33.3%, S: 2.9%, and S atoms are sulfate ions or hydrogen sulfate.
  • the compositional formula excluding hydrogen atoms after subtraction was C (4.23) N (0.193) O (1.74), and the N ratio was calculated to be 3.13.
  • the N ratio calculated from the actually measured value has a small error from the calculated value, and it has been found that there is no problem in using the calculated value in practical use.
  • Example 2 Preparation (2) of the compound of the present invention: An amine compound and an epoxy compound described in Table 3 below were reacted as an aqueous solution of 10 wt% in equivalent weight shown in Table 3 at 5 ° C. for 0.5 hour and at 40 ° C. for 3 hours to obtain a polymer of the amine compound and the epoxy compound. Obtained. Table 3 also shows the N ratio and the relative molecular weight (Mw) of the obtained polymer.
  • Example 3 Preparation (3) of compound of the present invention: An amine compound and an epoxy compound described in Table 4 below were reacted as a 10 wt% aqueous solution with the equivalent weight shown in Table 4 at 5 ° C. for 0.5 hour and at 40 ° C. for 3 hours to obtain a polymer of the amine compound and the epoxy compound. Obtained. Table 4 also shows the N ratio and the relative molecular weight (Mw) of the obtained polymer.
  • Example 4 Preparation (4) of the compound of the present invention: The amine compound and the epoxy compound described in Table 5 below were reacted as a 10 wt% aqueous solution with the equivalent weight shown in Table 5 at 5 ° C. for 0.5 hour and at 40 ° C. for 3 hours to obtain a polymer of the amine compound and the epoxy compound. Obtained. Table 5 also shows the N ratio and the relative molecular weight (Mw) of the obtained polymer.
  • Example 5 Preparation of compound of the present invention (5): An amine compound and an epoxy compound described in Table 6 below were reacted as a 10 wt% aqueous solution with the equivalent weight shown in Table 6 at 5 ° C. for 0.5 hour and at 35 ° C. for 3 hours to obtain a polymer of the amine compound and the epoxy compound. Obtained. Table 6 also shows the N ratio and the relative molecular weight (Mw) of the obtained polymer. Elemental analysis values were as follows: C: 45.3%, N: 2.7%, H: 7.4%, O: 36.6%, S: 2.5%, and S atoms were sulfate ions or hydrogen sulfate. Since it was derived from ions, the compositional formula excluding the subtracted hydrogen atoms was C (3.77) N (0.193) O (1.98), and the N ratio was calculated to be 3.25.
  • Example 6 Preparation of compound of the present invention (6): An amine compound and an epoxy compound described in the following Table 7 were reacted as a 10 wt% aqueous solution of the equivalent amount shown in Table 7 at 5 ° C. for 0.5 hour and at 40 ° C. for 3 hours to obtain a polymer of the amine compound and the epoxy compound. Obtained. Table 7 also shows the N ratio and the relative molecular weight (Mw) of the obtained polymer.
  • Example 7 Preparation of compound of the present invention (7): An amine compound and an epoxy compound described in Table 8 below were reacted as a 10 wt% aqueous solution with an equivalent amount shown in Table 8 at 5 ° C. for 0.5 hour and at 40 ° C. for 3 hours to obtain a polymer of the amine compound and the epoxy compound. Obtained. Table 8 also shows the N ratio and the relative molecular weight (Mw) of the obtained polymer.
  • Comparative example 1 Preparation of comparative compound (1): The amine compound and the epoxy compound described in Table 9 below were reacted as a 1/2 equivalent aqueous solution of 10 wt% shown in Table 9 at 25 ° C. for 0.5 hour and at 97 ° C. for 3 hours. Thereafter, the remaining 1/2 equivalents of the amine compound and the epoxy compound were added and reacted at 105 ° C. for 30 minutes to obtain a polymer of the amine compound and the epoxy compound. Table 9 also shows the N ratio and the relative molecular weight (Mw) of the obtained polymer.
  • Comparative Example 2 Preparation of comparative compound (2): The amine compound and the epoxy compound described in Table 10 below were reacted as a 10 wt% aqueous solution with the equivalent weight shown in Table 10 at 5 ° C. for 0.5 hour and at 98 ° C. for 3 hours to obtain a polymer of the amine compound and the epoxy compound. Obtained. Table 10 also shows the N ratio and the relative molecular weight (Mw) of the obtained polymer.
  • Comparative Example 3 Preparation of comparative compound (3): The amine compound and epoxy compound described in Table 11 below were reacted as a 1/2 equivalent aqueous solution of 10 wt% shown in Table 11 at 25 ° C. for 0.5 hour and at 97 ° C. for 3 hours. Thereafter, the remaining 1/2 equivalents of the amine compound and the epoxy compound were added and reacted at 105 ° C. for 30 minutes to obtain a polymer of the amine compound and the epoxy compound. Table 11 also shows the N ratio and the relative molecular weight (Mw) of the obtained polymer.
  • Mw relative molecular weight
  • Comparative Example 4 Preparation of comparative compound (4): The amine compound and the epoxy compound described in Table 12 below were reacted at a temperature of 5 ° C. for 0.5 hour and a temperature of 40 ° C. for 3 hours as an aqueous solution of 10 wt% in equivalent weight shown in Table 12 to obtain a polymer of the amine compound and the epoxy compound. Obtained. Table 12 also shows the N ratio and the relative molecular weight (Mw) of the obtained polymer.
  • Comparative Example 5 Preparation of comparative compound (5): The polyallylamine compound (PAS-24) manufactured by Nitto Bo Medical shown in Table 13 below was used. Table 13 also shows the N ratio and the relative molecular weight (Mw).
  • Comparative Example 6 Preparation of comparative compound (6): The amine compound and the epoxy compound described in Table 14 below were reacted at a temperature of 5 ° C. for 0.5 hour and at 40 ° C. for 3 hours as an aqueous solution of 10 wt% in equivalent weight shown in Table 14 to obtain a polymer of the amine compound and the epoxy compound. Obtained. Table 14 also shows the N ratio and the relative molecular weight (Mw) of the obtained polymer.
  • Comparative Example 7 Preparation of comparative compound (7): The amine compound and the epoxy compound described in Table 15 below were reacted as a 10 wt% aqueous solution with the equivalent weight shown in Table 15 at 5 ° C. for 0.5 hour and at 40 ° C. for 3 hours to obtain a polymer of the amine compound and the epoxy compound. Obtained. Table 15 also shows the N ratio and the relative molecular weight (Mw) of the obtained polymer.
  • Comparative Example 8 Preparation of comparative compound (8): The amine compound and the epoxy compound described in Table 16 below were reacted as a 10 wt% aqueous solution of the equivalent shown in Table 16 at 5 ° C. for 0.5 hour and at 25 ° C. for 3 hours to produce a polymer of the amine compound and the epoxy compound. I got Table 16 also shows the N ratio and the relative molecular weight (Mw) of the obtained polymer.
  • Comparative Example 9 Preparation of comparative compound (9): The amine compound and the epoxy compound shown in Table 17 below were reacted as an aqueous solution of 10 wt% in equivalent weight shown in Table 17 at 5 ° C. for 0.5 hour and at 25 ° C. for 3 hours to obtain a polymer of the amine compound and the epoxy compound. I got Table 17 also shows the N ratio and the relative molecular weight (Mw) of the obtained polymer.
  • Example 8 Preparation of compound of the present invention (8): The amine compound and the epoxy compound are reacted at a temperature of 5 ° C. for 0.5 hour and at a temperature of 40 ° C. for 3 hours as a 10 wt% aqueous solution with the amine compound and the epoxy compound shown in Table 18 in the equivalent amount shown in Table 18 to polymerize the amine compound and the epoxy compound. I got something. Table 18 also shows the N ratio and the relative molecular weight (Mw) of the obtained polymer.
  • Test example 1 Plating test The compounds prepared in Examples 1 to 8 were each contained at 5 to 30 mg / L in a copper sulfate plating solution having the composition shown in Table 19 to prepare a copper sulfate plating solution of the present invention.
  • 30/150, 15/150, 9/150 by using a resin substrate having a blind via hole having an opening diameter of ⁇ 60 ⁇ m and a depth of 35 ⁇ m and a DFR having a thickness of 25 ⁇ m, to which copper sulfate plating solution has been subjected to electroless copper plating.
  • 30/30, 15/15, and 9/9 L / S, and copper sulfate plating was performed under the following conditions.
  • Table 20 shows the results.
  • copper sulfate plating solutions containing the compounds prepared in Comparative Examples 1 to 9 were prepared, and copper sulfate plating was similarly performed on these solutions to evaluate them.
  • the results are shown in Table 21.
  • ⁇ Filling evaluation criteria> The amount of depression ( ⁇ m) above the filled via hole was measured using a three-dimensional white light interference microscope. When the depression amount was within 5 ⁇ m, it was evaluated as ⁇ , and when it was 5 ⁇ m or more, it was evaluated as x.
  • ⁇ Maximum thickness difference evaluation criteria> The circuit height of each wiring width was measured using a three-dimensional white light interference microscope. The maximum height-minimum height was defined as the maximum film thickness difference.
  • FIG. 1 summarizes the above results. From these results, it was shown that when the compound of the present invention was contained in the copper sulfate plating solution, wirings of various designs could be formed with a uniform thickness and the vias could be filled. On the other hand, even if the compound contains at least a nitrogen atom, a hydrogen atom, and a carbon atom, if X or Mw does not fall within the range of the compound of the present invention, wiring of various designs cannot be formed with a uniform thickness, and the via cannot be filled.
  • the compound contains at least a nitrogen atom, a hydrogen atom, and a carbon atom
  • the present invention can form wirings of various designs with a uniform thickness, form circuit patterns and fill vias, and can be used for manufacturing printed wiring boards and the like. that's all

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Abstract

少なくとも窒素原子、水素原子、炭素原子を含む化合物を含有する硫酸銅めっき液であって、 前記化合物が、全体あるいは繰り返し単位の水素原子を除いた分子式中、下記式(1) 【数1】 で示される全原子数における窒素原子数の割合(X)と、相対分子量(Mw)が下記式(2)または(3) 【数2】 を満たす化合物であることを特徴とする硫酸銅めっき液およびこれを用いた硫酸銅めっき方法。

Description

硫酸銅めっき液およびこれを用いた硫酸銅めっき方法
 本発明は、特定の化合物を含有する硫酸銅めっき液およびこれを用いた硫酸銅めっき方法に関する。
 近年、電子機器の小型化が進み、微細・多様な配線デザインをもつプリント配線板が求められている。通常、レベラーとして使用されるアミン含有の化合物はめっきを抑制する成分として知られている(特許文献1~5)。
 しかしながら、多様な配線幅を均一に形成しかつビアを充填するためには、それぞれの配線幅、ビアの周辺および内部に対してそれぞれ異なった抑制作用を持たせる必要がある。例えば、ビア周辺は強い抑制力を示して、内部に抑制効果を示さなければビア内にめっきが優先的に析出して充填がなされる。一方、配線は、幅が太い箇所および孤立した箇所に電流が集中してしまうため、配線幅が太い順および配線の粗密順に抑制力を示せば、均一にめっきされる。
 そのため、従来のアミン系レベラーでは上記の抑制箇所の区別とその箇所に適する抑制力を制御することが非常に困難であり、ビアの充填が達成されても配線の均一性がとれなかったり、配線形状に異常をきたしたり、逆に配線の均一性が達成されてもビアの充填が不十分となった。
特開2007-138265号公報 国際公開WO2002/90623号パンフレット 米国特許第7374652号公報 特開2003-13277号公報 国際公開WO2011/135716号パンフレット
 本発明の課題は、多様なデザインの配線を均一な厚みで形成し、ビアを充填することである。
 本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、後記する式を満たす特定の化合物を利用することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
 すなわち、本発明は少なくとも窒素原子、水素原子、炭素原子を含む化合物を含有する硫酸銅めっき液であって、
 前記化合物が、全体あるいは繰り返し単位の水素原子を除いた分子式中、下記式(1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
で示される全原子数における窒素原子数の割合(X)と、相対分子量(Mw)が下記式(2)または(3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
を満たす化合物であることを特徴とする硫酸銅めっき液である。
 また、本発明は少なくとも窒素原子、水素原子、炭素原子を含む化合物であって、
 前記化合物が、全体あるいは繰り返し単位の水素原子を除いた分子式中、下記式(1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
で示される全原子数における窒素原子数の割合(X)と、相対分子量(Mw)が下記式(2)または(3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
を満たすことを特徴とする化合物である。
 更に、本発明は上記化合物を含有する硫酸銅めっき液用添加剤である。
 また更に、本発明はビアを有する被めっき物を、上記硫酸銅めっき液で処理することを特徴とする被めっき物のビアの充填方法である。
 また更に、本発明は回路パターン有する被めっき物を、上記硫酸銅めっき液で処理することを特徴とする被めっき物の回路パターンの形成方法である。
 本発明によれば多様なデザインの配線を均一な厚みで形成し、回路パターンの形成や、ビアを充填することができる。
試験例1の結果を要約した図である(図中、○は実施例を示し、×は比較例を示し、右上の数字はそれぞれ実施例または比較例の番号を示す。)。
 本発明の硫酸銅めっき液(以下、「本発明めっき液」という)に含有される化合物は、少なくとも窒素原子、水素原子、炭素原子を含む化合物であって、全体あるいは繰り返し単位の水素原子を除いた分子式中、下記式(1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
で示される全原子数における窒素原子数の割合(X:N率ともいう)と、相対分子量(Mw)が下記式(2)または(3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
を満たす化合物(以下、これを「本発明化合物」という)である。なお、Mwの上限は特に限定されないが、例えば、500,000が好ましく、100,000がより好ましい。
 本発明化合物は、例えば、少なくとも窒素原子、水素原子、炭素原子を含む化合物であって、全体あるいは繰り返し単位の水素原子を除いた分子式中、上記要件を満たすものを適宜選択すればよい。このような化合物としては、例えば、アミン化合物とカルボン酸化合物の重合物、ビニル化合物あるいはアリルアミン化合物と、ビニル化合物あるいはアリル化合物との重合物、アミン化合物とエポキシ化合物の重合物、前記重合物に対して更にアルキル基あるいはアルケニル基、アルキニル基、アリール基を付加した付加物等が挙げられる。
 これら化合物の中でも、アミン化合物とエポキシ化合物の重合物が好ましい。このようなアミン化合物とエポキシ化合物の重合物は、例えば、一般式(i)で示されるアミン化合物と、一般式(ii)で示されるエポキシ化合物を重合させ、相対分子量を、例えば、文献(灰差雅夫著、「現代物理学講座13高分子」)記載の公知の方法で制御することにより得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 式(i)中、Xは直鎖あるいは環状アルキル、アルケニル、アルキニル、あるいはアルキルエーテル、あるいは芳香族炭化水素を示し、前記Xはそれぞれアミノ基あるいは-NRで示される置換アミノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、スルホ基、ニトリル基を持っていても良く、R1、R、R、Rはそれぞれ独立して水素、炭素数1~9のアルキル基、アルケニル、アルキニル、あるいはアルキルエーテル、あるいは芳香族炭化水素で、それぞれニトロ基、ヒドロキシ基、スルホ基、ニトリル基等を持っていても良い。前記アルキルエーテルとしては、アルキレンオキサイド、ポリアルキレンオキサイド等が挙げられる。前記芳香族炭化水素としては、フェニル、ベンジル等が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 式(ii)中、Yは直鎖あるいは環状アルキル、アルケニル、アルキニル、あるいはアルキルエーテル、あるいは芳香族炭化水素、あるいはグリセリル、あるいはポリグリセリルを示し、前記Yはそれぞれグリシジル基、ニトロ基、ヒドロキシ基、スルホ基、ニトリル基を持っていても良い。前記アルキルエーテルとしては、アルキレンオキサイド、ポリアルキレンオキサイド等が挙げられる。前記芳香族炭化水素としては、フェニル、ビスフェノールA等が挙げられる。
 上記アミン化合物とエポキシ化合物の重合物としては、例えば、一般式(iii)で示されるアミン化合物と、一般式(iv)で示されるエポキシ化合物の重合物がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 式(iii)中、Aは炭素数1~9のアルキル基、Bはヒドロキシル基あるいはNRで表されるアミノ基を示す。R、R、R、Rはそれぞれ独立して水素、炭素数1~9のアルキル基、アルケニル、アルキニル、あるいはアルキルエーテル、あるいは芳香族炭化水素で、それぞれニトロ基、ヒドロキシ基、スルホ基、ニトリル基等を持っていても良い。前記アルキルエーテルおよび前記芳香族炭化水素としては、式(i)と同じものが挙げられる。
 式(iii)の中でもAが炭素数1~3のアルキル基でBがヒドロキシ基、R、Rが炭素数1~3のアルキル基および水素で、更に、これらはヒドロキシ基を1または複数個持っていてもよいもの、あるいはAが炭素数1~6のアルキル基でBがNRで、R、R、R、Rが炭素数1~3のアルキル基ものが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 式(iv)中、Zは炭素数1~15の直鎖あるいは分岐アルキルあるいは環状アルキルで、前記Zはそれぞれグリシジル基あるいはヒドロキシル基を持っていても良く、mは1~9、好ましくは1~8、より好ましくは1~6の整数を示す。
 式(iv)の中でも、Zが炭素数2~6の直鎖アルキルでmは1~9のもの、あるいは、Zが炭素数2~4の分岐アルキルでmは1~3のもの、更に、これらはグリシジル基および/またはヒドロキシ基が1または複数個持っていてもよいものが好ましい。
 より具体的に、本発明化合物となるものとしては、以下のものが挙げられる(上から順に実施例1~8で得られる重合物に該当)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
※これらの化合物におけるn、m、oは任意の数であり、式(iv)のmとは意味が異なる。
 本発明めっき液における本発明化合物の含有量は特に限定されないが、例えば、1ppb以上、好ましくは1ppb~100ppmである。なお、本発明化合物は、めっき液においてレベラーの働きをするものである。
 本発明めっき液には、従来公知の硫酸銅めっき液に含有させる、硫酸、銅、塩素等を含有させればよい。本発明めっき液における硫酸の含有量は特に限定されないが、例えば、硫酸は30g/L以上、好ましくは50~200g/Lである。
 本発明めっき液には、更にブライトナーを含有させることが好ましい。ブライトナーの種類は特に限定されないが、例えば、スルホアルキルスルホン酸類またはその塩、チオ尿素など硫黄系化合物を1種または2種以上含有させる。また、本発明めっき液におけるブライトナーの含有量は特に限定されないが、例えば、0.1mg/L以上、1mg/L~100mg/Lが好ましい。
 本発明めっき液には、更に界面活性剤等のキャリアーを含有させることが好ましい。界面活性剤の種類は特に限定されないが、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコールやアルキルあるいはアルケニル、アルキニル、フェニルアルコール、グリセリン、ポリグリセリンのアルキレンオキシド重合物等が挙げられる。また、本発明めっき液におけるキャリアーの含有量は特に限定されないが、例えば、1mg/L以上、100mg/L~1000mg/Lが好ましい。
 本発明めっき液には、本発明の効果を損なわない限り、更に硫酸鉄等の銅以外の金属塩やカテコール等の酸化防止剤や本発明化合物以外のレベラー等を含有させてもよい。
 本発明めっき液は、上記成分を混合して調製してもよいが、本発明化合物を含有する硫酸銅めっき液用添加剤を調製し、それを別途調製した硫酸銅めっき液に添加して調製してもよい。なお、硫酸銅めっき液用添加剤には、必要により、ブライトナー、キャリアー等を含有させてもよい。
 本発明めっき液は、従来公知の方法に従って、硫酸銅めっきをすることができる。具体的には、被めっき物を本発明めっき液で処理する方法(以下、「本発明めっき方法」という)で被めっき物へ硫酸銅めっきをすることができる。
 本発明めっき方法でめっきできる被めっき物は、特に限定されないが、例えば、樹脂製等の基板に金属等の導電層を形成し、回路をパターニングしたプリント配線板や、シリコンウエハ等の半導体基板等が挙げられる。これらの被めっき物の中でもビアおよび/または回路パターンを有するものが好ましい。
 本発明めっき方法では、上記したように、被めっき物に有る回路パターンの形成や、ビアを充填するのに好ましい。具体的にビアを充填するには、特に限定されないが1.5A/dm相当の電流密度で45分程度、液温25℃程度でめっきを行えばよい。更にめっきの際はエアレーション、ポンプ循環、パドル攪拌等による液攪拌を行うことが好ましい。
 本発明めっき方法で多様なデザインの配線を均一な厚みで形成し、回路パターンの形成や、ビアを充填することができる。
 以下、本発明を実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例において、相対分子量はポリエチレングリコールを標準の校正試料としてTSKgel G3000PWXL-CP(東ソー株式会社製)カラムを用いたゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定される値である。更に、元素分析値はN、C、Hについて酸素循環燃焼・TCD検出方式、Oについて不活性ガス中インパルス加熱・融解―NDIR検出方式、Sについて酸素フラスコ燃焼/イオンクロマトグラフ法にて測定される値である。
実 施 例 1
   本発明化合物の調製(1):
 以下の表2に記載のアミン化合物とエポキシ化合物を表2に記載の当量で、10wt%の水溶液として5℃で0.5時間、40度で3時間反応させてアミン化合物とエポキシ化合物の重合物を得た。得られた重合物のN率と相対分子量(Mw)も表2に示した。元素分析値はC:50.8%、N:2.7%、H:9.0%、O:33.3%、S:2.9%と分析され、S原子は硫酸イオンあるいは硫酸水素イオン由来であるためそれを減算した水素原子を除く組成式はC(4.23)N(0.193)O(1.74)となりN率は3.13と算出できた。この実測値から算出されたN率は計算値と誤差が少なく、実用上は計算値を用いても問題ないことがわかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
実 施 例 2
   本発明化合物の調製(2):
 以下の表3に記載のアミン化合物とエポキシ化合物を表3に記載の当量で10wt%の水溶液として5℃で0.5時間、40℃で3時間反応させてアミン化合物とエポキシ化合物の重合物を得た。得られた重合物のN率と相対分子量(Mw)も表3に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
実 施 例 3
   本発明化合物の調製(3):
 以下の表4に記載のアミン化合物とエポキシ化合物を表4に記載の当量で10wt%の水溶液として5℃で0.5時間、40℃で3時間反応させてアミン化合物とエポキシ化合物の重合物を得た。得られた重合物のN率と相対分子量(Mw)も表4に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026
実 施 例 4
   本発明化合物の調製(4):
 以下の表5に記載のアミン化合物とエポキシ化合物を表5に記載の当量で10wt%の水溶液として5℃で0.5時間、40℃で3時間反応させてアミン化合物とエポキシ化合物の重合物を得た。得られた重合物のN率と相対分子量(Mw)も表5に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027
実 施 例 5
   本発明化合物の調製(5):
 以下の表6に記載のアミン化合物とエポキシ化合物を表6に記載の当量で10wt%の水溶液として5℃で0.5時間、35℃で3時間反応させてアミン化合物とエポキシ化合物の重合物を得た。得られた重合物のN率と相対分子量(Mw)も表6に示した。元素分析値はC:45.3%、N:2.7%、H:7.4%、O:36.6%、S:2.5%と分析され、S原子は硫酸イオンあるいは硫酸水素イオン由来であるため減算した水素原子を除く組成式はC(3.77)N(0.193)O(1.98)となりN率は3.25と算出できた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000028
実 施 例 6
   本発明化合物の調製(6):
 以下の表7に記載のアミン化合物とエポキシ化合物を表7に記載の当量で10wt%の水溶液として5℃で0.5時間、40℃で3時間反応させてアミン化合物とエポキシ化合物の重合物を得た。得られた重合物のN率と相対分子量(Mw)も表7に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000029
実 施 例 7
   本発明化合物の調製(7):
 以下の表8に記載のアミン化合物とエポキシ化合物を表8に記載の当量で10wt%の水溶液として5℃で0.5時間、40℃で3時間反応させてアミン化合物とエポキシ化合物の重合物を得た。得られた重合物のN率と相対分子量(Mw)も表8に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000030
比 較 例 1
   比較化合物の調製(1):
 以下の表9に記載のアミン化合物とエポキシ化合物を表9に記載の1/2当量で10wt%の水溶液として25℃で0.5時間、97℃で3時間で反応させた。その後アミン化合物とエポキシ化合物の残り1/2当量を加えて105℃で30分反応させアミン化合物とエポキシ化合物の重合物を得た。得られた重合物のN率と相対分子量(Mw)も表9に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000031
比 較 例 2
   比較化合物の調製(2):
 以下の表10に記載のアミン化合物とエポキシ化合物を表10に記載の当量で10wt%の水溶液として5℃で0.5時間、98℃で3時間反応させてアミン化合物とエポキシ化合物の重合物を得た。得られた重合物のN率と相対分子量(Mw)も表10に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000032
比 較 例 3
   比較化合物の調製(3):
 以下の表11に記載のアミン化合物とエポキシ化合物を表11に記載の1/2当量で10wt%の水溶液として25℃で0.5時間、97℃で3時間で反応させた。その後アミン化合物とエポキシ化合物の残り1/2当量を加えて105℃で30分反応させアミン化合物とエポキシ化合物の重合物を得た。得られた重合物のN率と相対分子量(Mw)も表11に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000033
比 較 例 4
   比較化合物の調製(4):
 以下の表12に記載のアミン化合物とエポキシ化合物を表12に記載の当量で10wt%の水溶液として5℃で0.5時間、40℃で3時間反応させてアミン化合物とエポキシ化合物の重合物を得た。得られた重合物のN率と相対分子量(Mw)も表12に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000034
比 較 例 5
   比較化合物の調製(5):
 以下の表13に記載したニットーボーメディカル社製のポリアリルアミン化合物(PAS-24)を使用した。N率と相対分子量(Mw)も表13に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000035
比 較 例 6
   比較化合物の調製(6):
 以下の表14に記載のアミン化合物とエポキシ化合物を表14に記載の当量で10wt%の水溶液として5℃で0.5時間、40℃で3時間反応させてアミン化合物とエポキシ化合物の重合物を得た。得られた重合物のN率と相対分子量(Mw)も表14に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000036
比 較 例 7
   比較化合物の調製(7):
 以下の表15に記載のアミン化合物とエポキシ化合物を表15に記載の当量で10wt%の水溶液として5℃で0.5時間、40℃で3時間反応させてアミン化合物とエポキシ化合物の重合物を得た。得られた重合物のN率と相対分子量(Mw)も表15に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000037
比 較 例 8
   比較化合物の調製(8):
 以下の表16に記載のアミン化合物とエポキシ化合物を表16に記載の当量で10wt%の水溶液として5℃で0.5時間、25℃で3時間で反応させてアミン化合物とエポキシ化合物の重合物を得た。得られた重合物のN率と相対分子量(Mw)も表16に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000038
比 較 例 9
   比較化合物の調製(9):
 以下の表17に記載のアミン化合物とエポキシ化合物を表17に記載の当量で10wt%の水溶液として5℃で0.5時間、25℃で3時間で反応させてアミン化合物とエポキシ化合物の重合物を得た。得られた重合物のN率と相対分子量(Mw)も表17に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000039
実 施 例 8
   本発明化合物の調製(8):
 以下の表18に記載のアミン化合物とエポキシ化合物を表18に記載の当量で、10wt%の水溶液として5℃で0.5時間、40度で3時間で反応させてアミン化合物とエポキシ化合物の重合物を得た。得られた重合物のN率と相対分子量(Mw)も表18に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000040
試 験 例 1
   めっき試験:
 実施例1~8で調製した化合物を5~30mg/Lで、それぞれ表19に記載の組成の硫酸銅めっき液に含有させ、本発明の硫酸銅めっき液を調製した。これらの硫酸銅めっき液に、無電解銅めっきを施した開口径φ60μm、深さ35μmのブラインドビアホールを有する樹脂基板および厚さ25μmのDFRを使用して30/150、15/150、9/150、30/30、15/15、9/9のL/Sを有するパターニング基板を入れ以下の条件で硫酸銅めっきを行った。めっき後の基板についてフィリング性と最大膜厚差を以下のようにして評価した。それらの結果を表20に示した。また、比較として、比較例1~9で調製した化合物を含有させた硫酸銅めっき液を調製し、それらについても同様に硫酸銅めっきを行い評価した。それらの結果を表21に示した。
<硫酸銅めっき液組成>
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000041
SPS:ビス―(3-ナトリウムスルホプロピル)ジスルフィド
PEG:ポリエチレングリコール(分子量4000)
PO:グリセリンのポリプロピレングリコール付加物(分子量700)
<硫酸銅めっき条件>
電流密度:1.65A/dm
時間:45分
浴量:500mL
攪拌:エアレーション 1.5L/min
<フィリング性評価基準>
充填したビアホール上方の窪み量(μm)を3次元白色光干渉型顕微鏡を用いて測定した。窪み量が5μm以内を○として、5μm以上を×とした
<最大膜厚差評価基準>
各配線幅の回路高さを3次元白色光干渉型顕微鏡を用いて測定した。最大高さ―最小高さを最大膜厚差として、5μm以内を○、5μm以上を×とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000042
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000043
 上記結果を要約したものを図1に示した。この結果より、本発明化合物は硫酸銅めっき液に含有させることにより、多様なデザインの配線を均一な厚みで形成し、ビアを充填できることが示された。一方、少なくとも窒素原子、水素原子、炭素原子を含む化合物であってもXやMwが本発明化合物の範囲に入らない場合、多様なデザインの配線を均一な厚みで形成できず、ビアを充填できないことも示された
 本発明は、多様なデザインの配線を均一な厚みで形成し、回路パターンの形成やビアを充填することができるため、プリント配線板等の製造に利用できる。
 
                              以  上

Claims (13)

  1.  少なくとも窒素原子、水素原子、炭素原子を含む化合物を含有する硫酸銅めっき液であって、
     前記化合物が、全体あるいは繰り返し単位の水素原子を除いた分子式中、下記式(1)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
    で示される全原子数における窒素原子数の割合(X)と、相対分子量(Mw)が下記式(2)または(3)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
    を満たす化合物であることを特徴とする硫酸銅めっき液。
  2.  少なくとも窒素原子、水素原子、炭素原子を含む化合物が、アミン化合物とエポキシ化合物の重合物である請求項1記載の硫酸銅めっき液。
  3.  アミン化合物とエポキシ化合物の重合物が、式(i)で示されるアミン化合物と、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式(i)中、Xは直鎖あるいは環状アルキル、アルケニル、アルキニル、あるいはアルキルエーテル、あるいは芳香族炭化水素を示し、前記Xはそれぞれアミノ基あるいは-NRで示される置換アミノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、スルホ基、ニトリル基を持っていても良く、R1、R、R、Rはそれぞれ独立して水素、炭素数1~9のアルキル基、アルケニル、アルキニル、あるいはアルキルエーテル、あるいは芳香族炭化水素で、それぞれニトロ基、ヒドロキシ基、スルホ基、ニトリル基等を持っていても良い。)
    式(ii)で示されるエポキシ化合物との、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    (式(ii)中、Yは直鎖あるいは環状アルキル、アルケニル、アルキニル、あるいはアルキルエーテル、あるいは芳香族炭化水素、あるいはグリセリル、あるいはポリグリセリルを示し、前記Yはそれぞれグリシジル基、ニトロ基、ヒドロキシ基、スルホ基、ニトリル基を持っていても良い。)
    重合物である請求項2記載の硫酸銅めっき液。
  4.  アミン化合物とエポキシ化合物の重合物が、式(iii)で示されるアミン化合物と、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    (式(iii)中、Aは炭素数1~9のアルキル基、Bはヒドロキシル基あるいはNRで表されるアミノ基を示し、R、R、R、Rはそれぞれ独立して水素、炭素数1~9のアルキル基、アルケニル、アルキニル、あるいはアルキルエーテル、あるいは芳香族炭化水素で、それぞれニトロ基、ヒドロキシ基、スルホ基、ニトリル基等を持っていても良い。)
    式(iv)で示されるエポキシ化合物との、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
    (式(iv)中、Zは炭素数1~15の直鎖あるいは分岐アルキルあるいは環状アルキルで、前記Zはそれぞれグリシジル基あるいはヒドロキシル基を持っていても良く、mは1~9の整数を示す。)
    重合物である請求項2記載の硫酸銅めっき液。
  5.  少なくとも窒素原子、水素原子、炭素原子を含む化合物であって、
     前記化合物が、全体あるいは繰り返し単位の水素原子を除いた分子式中、下記式(1)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
    で示される全原子数における窒素原子数の割合(X)と、相対分子量(Mw)が下記式(2)または(3)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
    を満たすことを特徴とする化合物。
  6.  少なくとも窒素原子、水素原子、炭素原子を含む化合物が、アミン化合物とエポキシ化合物の重合物である請求項5記載の化合物。
  7.  アミン化合物とエポキシ化合物の重合物が、式(i)で示されるアミン化合物
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
    (式(i)中、Xは直鎖あるいは環状アルキル、アルケニル、アルキニル、あるいはアルキルエーテル、あるいは芳香族炭化水素を示し、前記Xはそれぞれアミノ基あるいは-NRで示される置換アミノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、スルホ基、ニトリル基を持っていても良く、R1、R、R、Rはそれぞれ独立して水素、炭素数1~9のアルキル基、アルケニル、アルキニル、あるいはアルキルエーテル、あるいは芳香族炭化水素で、それぞれニトロ基、ヒドロキシ基、スルホ基、ニトリル基等を持っていても良い。)
    式(ii)で示されるエポキシ化合物との、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
    (式(ii)中、Yは直鎖あるいは環状アルキル、アルケニル、アルキニル、あるいはアルキルエーテル、あるいは芳香族炭化水素、あるいはグリセリル、あるいはポリグリセリルを示し、前記Yはそれぞれグリシジル基、ニトロ基、ヒドロキシ基、スルホ基、ニトリル基を持っていても良い。)
    重合物である請求項6記載の化合物。
  8.  アミン化合物とエポキシ化合物の重合物が、式(iii)で示されるアミン化合物と、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
    (式(iii)中、Aは炭素数1~9のアルキル基、Bはヒドロキシル基あるいはNRで表されるアミノ基を示し、R、R、R、Rはそれぞれ独立して水素、炭素数1~9のアルキル基、アルケニル、アルキニル、あるいはアルキルエーテル、あるいは芳香族炭化水素で、それぞれニトロ基、ヒドロキシ基、スルホ基、ニトリル基等を持っていても良い。)
    式(iv)で示されるエポキシ化合物との、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
    (式(iv)中、Zは炭素数1~15の直鎖あるいは分岐アルキルあるいは環状アルキルで、前記Zはそれぞれグリシジル基あるいはヒドロキシル基を持っていても良く、mは1~9の整数を示す。)
    重合物である請求項6記載の化合物。
  9.  請求項5~8の何れかに記載の化合物を含有する硫酸銅めっき液用添加剤。
  10.  被めっき物を、請求項1~4の何れかに記載の硫酸銅めっき液で処理することを特徴とする被めっき物への硫酸銅めっき方法。
  11.  被めっき物が、ビアおよび/または回路パターンを有するものである請求項10記載の被めっき物への硫酸銅めっき方法。
  12.  ビアを有する被めっき物を、請求項1~4の何れかに記載の硫酸銅めっき液で処理することを特徴とする被めっき物のビアの充填方法。
  13.  回路パターンを有する被めっき物を、請求項1~4の何れかに記載の硫酸銅めっき液で処理することを特徴とする被めっき物の回路パターンの形成方法。
PCT/JP2018/031628 2018-08-28 2018-08-28 硫酸銅めっき液およびこれを用いた硫酸銅めっき方法 WO2020044416A1 (ja)

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