JPH0247550B2 - Mudenkaidometsukiekinokanrihoho - Google Patents

Mudenkaidometsukiekinokanrihoho

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JPH0247550B2
JPH0247550B2 JP14578082A JP14578082A JPH0247550B2 JP H0247550 B2 JPH0247550 B2 JP H0247550B2 JP 14578082 A JP14578082 A JP 14578082A JP 14578082 A JP14578082 A JP 14578082A JP H0247550 B2 JPH0247550 B2 JP H0247550B2
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JP
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ion concentration
plating solution
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copper plating
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Toshiro Okamura
Akishi Nakaso
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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/1601Process or apparatus
    • C23C18/1633Process of electroless plating
    • C23C18/1675Process conditions
    • C23C18/1683Control of electrolyte composition, e.g. measurement, adjustment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は無電解銅めつき液を安定に連続的に運
転し、安定した析出銅を得るための無電解銅めつ
き液の管理方法に関する。
プリント配線板の製造工程で使用される無電解
銅めつき液は、安定した品質の析出銅を得るため
に厳密な組成コントロールが必要である。このた
め、めつき液の組成を分析し消費された成分を補
充するのに使われるのが自動コントローラであ
る。
一般的に自動コントローラは無電解銅めつき液
の主要成分である銅イオン濃度、水酸イオン濃
度、ホルマリン濃度を測定、補充するものであり
それぞれ吸光々度法、ガラス電極法、亜硫酸ソー
ダ添加ガラス電極法で測定している。しかし、ホ
ルマリンに関しては、測定精度が悪い、高pH域
では測定が困難である。反応速度が遅いために測
定の時間遅れが大きくコントロール精度を低くさ
せるなどの問題がある。また、ホルマリン分析の
困難さを避けるために開発された方法として、無
電解銅めつき液の析出速度を連続的に或いは一定
の間隔をもつて間欠的に測定し、測定に従つてホ
ルマリンを補充する方法があるが、この方法では
必ずしもホルマリン濃度を一定に保つことはでき
ない。
本発明はこのような点に鑑みてなされたもの
で、ホルマリンを分析する必要がなく、信頼性の
高い銅イオン濃度および水酸イオン濃度の2つの
測定値から、カニツアロ反応として知られる副反
応による消費をも含めたホルマリンの全消費量を
計算によつて求め、補充することを特徴とするも
のである。
本発明は必要な組成、パラメーターを分析、測
定し消費された成分に見合う補充を行う無電解銅
めつき液の管理方法に於て、銅イオン濃度および
水酸イオン濃度の減少量、△CCu 2+、および△
COH-を測定し、 △CHCHO=2△COH-−6△CCu 2+ なる関係式に従つて、ホルマリンを補充すること
を特徴とするものである。
すなわち本発明は A ホルマリンを除いた組成を必要に応じて分
析、補充して無電解銅めつき液をコントロール
する。
B 測定した銅イオンおよび水酸イオンの減少量
(△CCu 2+、△COH-)から △CHCHO=2△COH-−6△CCu 2+ なる関係式によつてホルマリンの減少量△
CHCHOを計算しホルマリンを補充することによ
つて無電解銅めつき液をコントロールするもの
である。銅イオン濃度と水酸イオン濃度とから
なるホルマリンの減少量を計算する原理は次の
通りである。
無電解銅めつき液の反応には Cu 2++2HCHO+4OH- →Cu 0+2HCOO-+2H2O+H2↑ (1) なる主反応と 2HCHO+OH-→HCOO-+CH3OH (2) なる主反応とは別個に進行する副反応(カニツア
ロ反応)とがあることが知られている。(1)、(2)式
より各成分の減少量を濃度変化△Cで表わせば、 △CCu 2+=△CCu 2+ (3) △COH-=4△CCu 2++△C OH- (4) △CHCHO=2△CCu 2++2△C OH- (5) となる。△C OH-は副反応による水酸イオンの
減少量である。(5)式に(4)式を代入すれば、 △CHCHO=2△COH-−6△CCu 2+ (6) となり、副反応を含むホルマリンの全減少量が精
度の高い2測定値、即ち、銅イオン濃度と水酸イ
オン濃度の減少量から計算できる。
本発明における銅イオン濃度の測定には吸光々
度法、水酸イオンの測定にはガラス電極法による
pH測定もしくは中和滴定による方法などがそれ
ぞれ使用される。また、測定値の記憶、ホルマリ
ン消費量の計算などにはマイコンが使用される。
本発明に於ては、ホルマリン減少量は、銅イオン
濃度、水酸イオン濃度により(6)式により計算によ
り求められるので、マイコンの使用が必要とな
る。
本発明による無電解銅めつき液のコントロール
方法では、ホルマリンは計算によつてのみ補充コ
ントロールされ、他の成分のように設定値を越え
た場合に補充が停止されることがない。したがつ
て、計算の基礎となる△CCu 2+と△COH-の精度が
非常に重要となる。第1,2図は、測定間隔1
分、サンプリングから測定までに5分の時間遅れ
を有するシステムにおける銅イオン濃度および水
酸イオン濃度の減少量△CCu 2+および△COH-の計
算法の違いによるコントロール精度の差を概念的
に示したものである。
第1図は、設定した濃度からの銅イオン濃度お
よび水酸イオン濃度のズレをそれぞれ銅イオン濃
度および水酸イオン濃度の減少量△CCu 2+、△
COH-とした場合の〔Cu 2+〕あるいは〔OH-〕の
変化に対応したホルマリンの補充を示したもので
あり、第2図は、一定時間間隔内における消費量
を△CCu 2+、△COH-としている。第1図、第2図
から明らかなようにシステムに遅れがある場合、
第1図の方法ではホルマリンが過剰に補充され、
次第に蓄積されて行くので不適当な方法であるの
に対し、第2図では実際に消費した〔Cu 2+〕(あ
るいは〔OH-〕)にのみ対応してホルマリンが補
充されている。
システムの時間遅れと同様に銅イオン濃度およ
び水酸イオン濃度の減少量△CCu 2+、△COH-に影
響を与えるものとして外部ノイズがある。これ
は、吸光々度測定時に偶然気泡が吸光度セル中を
通過する、あるいは外部機器の動作等によるノイ
ズが信号線にのるなどによつて生ずるものであ
る。このような原因によつて補充されたホルマリ
ンは長時間の無電解銅めつき液運転時にはやはり
蓄積され、コントロール精度を低下させる要因と
なる。このような一過性のノイズの影響を低減ま
たは実質的消去するために、一定時間間隔(測定
間隔)内に2回以上測定した測定値の平均値から
求めた△CCu 2+、△COH-を使用する必要がある。
本発明に於ては、△CCu 2+、△COH-がマイナス
の値となる場合はOとして取扱い、又(6)式による
計算される△CHCHOがマイナスの値となる場合も
Oとして取扱う。
また、無電解銅めつき液のpHが高い場合には、
ガラス電極法によるpH測定法では、アルカリ誤
差が生ずる。pH値がシフトするなどの問題が生
じ、計算の基礎となる△COH-の精度が低下する。
したがつて、中和滴定法により△COH-を求める必
要がある。
測定誤差あるいはノイズなどによるホルマリン
の過剰補充あるいは蓄積を防止する方法として無
電解銅めつき液の析出速度を例えば重量法等によ
り連続的或いは一定の間隔をもつて間欠的に測定
し、測定値が定められた範囲を逸脱した場合にホ
ルマリンの補充を停止する方法がある。
本発明に於て、分析、測定される必要な組成、
パラメータとしては、それぞれ、銅イオン濃度、
水酸イオン濃度、シアン濃度等が、又温度、混成
電位、析出速度等がある。
銅めつき液としては、硫酸第2銅などの銅塩、
ロツセル塩などの錯化剤、ホルマリンなどの還元
剤、水酸化アルカリなどのpH調整剤から成る一
般のめつき液が使用される。
実施例 CuSO4・5H2O 10g/ HCHO(37%) 3ml/ EDTA・4Na 45g/ ポリエチレングリコール(分子量600)
20g/ α,α′−ジピリジル 30mg/ pH 13.0 温 度 70℃ ロード 1.5dm2/ のめつき液を第3図に示したコントローラーによ
り4時間連続運転を行つた。
第3図に於て、1はめつき液槽、2は恒温水
槽、3は分光々度計(銅イオン濃度測定)、4は
pH計(水酸イオン濃度測定)、5は析出速度計、
6,7は記録計、8はタイピユーター、9はマイ
コン、10はメータリレー、11は補充液タンク
である。
コントロールは、第1図のグラフで示された方
法(実施例1)および第2図のグラフで示された
方法(実施例2)の2つの方法で行なつた。
実施例 1 (1) 測定:〔Cu 2+〕濃度 吸光光度法により吸光度を1回/1分測定。
〔OH-〕濃度 ガラス電極法により1回/1分測定。
(2) 計算方法:上記めつき液における吸光度及び
pHの設定値と測定値との差を、それぞれ銅イ
オン濃度の減少量(△CCu 2+)と水酸イオン濃
度の減少量(△COH-)として、上記(6)式により
△CHCHOを求めた。なお、上記めつき液におけ
るpHの設定値は13、吸光度の設定値は0.36、
pH0.01の変化をNaOH消費量で表わすと約
0.33ml、吸光度0.01の変化をCuSO4消費量で表
わすと約2.71mlである。
結果を第4図に示す。第4図において横軸は測
定中の任意の90分間を示す。図から明らかなよう
にpH、CuSO4のコントロール性は、pHが13.00
±0.07、吸光度が安定状態において0.36±0.01、
の範囲でコントロールされており、一般的な自動
コントローラと同等もしくはそれ以上の精度で行
なわれた。また、ホルマリン濃度は3〜7ml/
の範囲でコントロールされた。
なお、第4図から明らかなように、ホルマリン
濃度は漸増傾向を示している。これは、第1図の
概念図を用いて説明したように、システムの時間
遅れによるホルマリンの過剰補充と、外部ノイズ
によるpH値および吸光度の測定誤差の影響と考
えられる。そこで実施例2では、△CCu 2+と△
COH-を前回測定値と今回測定値の差(一定時間間
隔内における消費量)とするとともに、各測定値
は、複数回測定した測定値の平均値を用いた。
実施例 2 (1) 測定:〔△CCu 2+〕濃度 吸光光度法により吸光度を1回/1分測定。
〔OH-〕濃度 ガラス電極法により1分間に8回測定した値
の平均値。
(2) 計算方法:一定時間間隔内における消費量
(前回測定値−今回測定値)を、それぞれ銅イ
オン濃度の減少量(△CCu 2+)と水酸イオン濃
度の減少量(△COH-)として、上記(6)式により
△CHCHOを求めた。なお、上記めつき液におけ
る各設定値、pH0.01の変化に対するNaOH消
費量および吸光度0.01の変化に対するCuSO4
費量は上記実施例1と同様である。
(3) pH補正:CuSO4及びホルマリン補充時には、
該補充に伴うpHが低下する。そこで本実施例
ではめつき反応による消費分のNaOH補充に
加えて、該低下分を補正する量のNaOHを
CuSO4及びホルマリン補充時に同時に添加す
る。但し、pH補正分のNaOH量はホルマリン
消費量の計算には使用しない。
結果を第5図及び第6図に示す。ここで、第5
図及び第6図における時間「0」は測定開始時を
示す。また、第5図はpH変化とホルマリン投入
量、濃度との関係を示し、第6図は測定時間全体
に亘るpH変化と吸光度変化を示す。
図から明らかなように、pH、CuSO4のコント
ロール性は、pHが13.00±0.07、吸光度が0.36±
0.02、の範囲でコントロールされており、また、
ホルマリン濃度は3〜4ml/の範囲にコントロ
ールされた。
本実施例では、一定時間間隔内における消費量
を、銅イオン濃度の減少量(△CCu 2+)と水酸イ
オン濃度の減少量(△COH-)としており、しかも
外部ノイズの影響除去及びpH補正を行なつてい
るので、第2図の概念図で説明したようにホルマ
リンが過剰補充されない。したがつて、実施例1
よりも高い精度でホルマリンの補充が行なわれ
た。
従来の自動コントローラでは、ホルマリンを分
析しなければならず、さらにホルマリンに関して
測定精度が悪い高pH域では測定が困難である。
反応速度が遅く測定の時間遅れが大きくコントロ
ール精度を低下させるなどの問題があつた。
しかしながら、以上説明したように本発明の方
法によればホルマリンを分析しなくてもコントロ
ールできるようになつた。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は、銅イオン濃度、水酸イオン
濃度の減少量の異なる計算法によるホルマリン補
充量を示すグラフ、第3図はコントローラーの系
統図である。第4図は設定値からの銅イオン濃度
および水酸イオン濃度の差をそれぞれ銅イオン濃
度の減少量および水酸イオン濃度の減少量とした
場合のpH、NaOH投入量、吸光度、CuSO4投入
量、ホルマリン投入量、濃度の関係を示すグラ
フ、第5図は銅イオンと水酸イオンの一定時間間
隔内における消費量を銅イオン濃度と水酸イオン
濃度の減少量とした場合のpH変化とホルマリン
投入量、濃度の関係を示すグラフ、第6図はpH
と吸光度の変化を示すグラフ、である。 符号の説明、1はめつき液槽、2は恒温水槽、
3は分光々度計、4はpH計、5は析出速度計、
6,7は記録計、8はタイピユーター、9はマイ
コン、10はメータリレー、11は補充液タン
ク。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 必要な組成、パラメータを分析、測定し、消
    費された成分に見合う補充を行なう無電解銅めつ
    き液の管理方法において、銅イオン濃度及び水酸
    イオン濃度の減少量ΔCCu 2+、およびΔCOH-を測定
    し、 ΔCHCHO=2ΔCOH-−6ΔCCu 2+ なる関係式に従つて、ホルマリンを補充すること
    を特徴とする無電解銅めつき液の管理方法。 2 測定する銅イオン濃度および水酸イオン濃度
    の減少量ΔCCu 2+およびΔCOH-が、一定時間間隔内
    における銅イオンおよび水酸イオンの消費量であ
    る特許請求の範囲第1項記載の無電解銅めつき液
    の管理方法。 3 銅イオン濃度および水酸イオン濃度の減少量
    ΔCCu 2+およびΔCOH-が、一定時間間隔内に2回以
    上測定した測定値の平均値である特許請求の範囲
    第2項記載の無電解銅めつき液の管理方法。 4 水酸イオン濃度の減少量ΔCOH-を中和滴定法
    により測定することを特徴とする特許請求の範囲
    第1項、第2項または第3項記載の無電解銅めつ
    き液の管理方法。 5 無電解銅めつき液の析出速度を連続的にある
    いは一定の間隔をもつて間欠的に測定し、測定値
    が定められた範囲を逸脱した場合にホルマリンの
    補充を停止することを特徴とする特許請求の範囲
    第1項〜第4項いずれか1項に記載の無電解銅め
    つき液の管理方法。
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AU3304389A (en) * 1988-04-29 1989-11-02 Kollmorgen Corporation Method of consistently producing a copper deposit on a substrate by electroless deposition which deposit is essentially free of fissures
WO1993021359A1 (en) * 1992-04-17 1993-10-28 Nippondenso Co., Ltd. Method of and apparatus for detecting concentration of chemical processing liquid and automatic control apparatus for the same method and apparatus

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