JPH06250404A - 水溶性レジストの剥離方法 - Google Patents

水溶性レジストの剥離方法

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JPH06250404A
JPH06250404A JP3527893A JP3527893A JPH06250404A JP H06250404 A JPH06250404 A JP H06250404A JP 3527893 A JP3527893 A JP 3527893A JP 3527893 A JP3527893 A JP 3527893A JP H06250404 A JPH06250404 A JP H06250404A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】より優れたはんだの溶解抑制と、同時に、鉛の
析出防止も行った水溶性レジストの剥離方法を提供する
こと。 【構成】銅箔を積層した基板に、水溶性レジストでめっ
きレジストを形成し、はんだめっきを行い、その後、こ
の水溶性レジストを剥離する水溶性レジストの剥離方法
において、剥離液中に、グルコン酸、ヘプトン酸、ソル
ビトール、もしくは、その立体異性体やポリビニルアル
コールなどで例示できる一分子中に水酸基が付加してい
る炭素原子を4以上含む有機物もしくは、その塩、また
は、ポリエチレングリコール、もしくは、そのエステル
化合物を含むこと、さらに、アミノグアニジン、ヒドラ
ジン類、亜硫酸、亜二チオン酸またはこれらの塩、ホウ
水素化物、カルバジン酸エステル、二酸化チオ尿素、ス
ルフィン酸類、スルホキシ酸類、ヒドラジド類、セミカ
ルバジド塩の少なくとも一つを含むこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、配線板の製造工程にお
ける水溶性レジストの剥離方法に関する。
【0002】
【従来の技術】配線板の製造法の一つに、はんだをエッ
チングレジストとして用い、配線形成する方法が知られ
ている。この方法の一般的な場合を例にあげると、両面
に銅箔を積層した基板に、穴あけ後、銅めっきをほどこ
し、この後、有機レジスト膜によって、被めっき部以外
を被覆する。このものに、はんだめっきを行い、有機レ
ジスト膜を剥離後、不要部分の銅をエッチングによって
除去する。この有機レジスト膜に水溶性レジストを用
い、アルカリ性水溶液によって剥離する方法がある。水
溶性レジストの剥離に用いられる剥離液は、一般的に水
酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの強アルカリ性水
溶液で、pH13以上で用いられることが多い。このと
きの、温度は、40〜50℃で、剥離に要する時間は、
2〜3分程度が一般的である。実際の剥離時間は、高密
度パターン部分に剥離残渣などが残らず、完全に水溶性
レジストが剥離されるために、ほぼレジストが剥離され
る時間(約40〜50秒)の3倍程度に設定される。こ
のため、剥離作業の多くの時間は、銅(水溶性レジスト
の剥離された部分)とはんだめっきとが同時に剥離液に
さらされる状態となる。剥離液は、上記したように強ア
ルカリ性の液であるため、エッチングレジストの役割を
果たすべき、はんだが溶解され、その厚さが不十分とな
ったり、また、はんだの構成金属の一方(錫)が過剰に
溶解されてしまったりすることがある。特に基板周辺部
や疎なパターンにおいては、はんだめっきの電流密度が
大となり、はんだめっき中の錫成分が増加し、溶解しや
すくなる傾向がある。このため、次工程であるアルカリ
エッチング工程において、充分なエッチングレジストの
役割を果たしえず、配線に断線や欠けなどの欠陥を作る
ことがあった。また、水溶性レジストの剥離時には、銅
とはんだが接触しているための局部電池作用も、先に述
べたはんだの腐食、溶解の促進要因となっている。
【0003】そこで、この腐食、溶解を防止するため
に、還元性物質や、さらに、アリールスルホン酸ナトリ
ウムや有機イオウ化合物等を添加する方法、ホウ水素化
合物を添加する方法、イミダゾール化合物を添加する方
法や、3,5ジメチルピラゾールを添加する方法が、特
開昭63−183445号公報、特開昭64−2425
4号公報、特開昭64−81295号公報および特開昭
62−151589号公報に、それぞれ、示されてい
る。また、水溶性レジストの剥離において、鉛イオンが
水溶性レジスト剥離後の銅表面に析出し、エッチングを
阻害するため、配線間のショートを引き起こすことがあ
る。そこで、鉛の析出を防ぐために、酸化剤を添加する
方法が、特開昭63−38588号公報に示されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記特開昭63−18
3445号公報、特開昭64−24254号公報、特開
昭64−81295号公報および特開昭62−1515
89号公報に示されている方法では、スプレー方式によ
り剥離作業を行うと、充分な効果が得られない。また、
特開昭63−38588号公報において鉛の析出を防ぐ
方法として示されている酸化剤を用いる方法と、特開昭
63−183445号公報や特開昭64−81295号
公報においてはんだの溶解を抑制する方法として示され
ている還元性物質を用いる方法とは、両立しえない。す
なわち、いままでは、はんだの溶解抑制と鉛の析出防止
を同時にはかることは困難であった。
【0005】本発明は、上記公報に示されたはんだの溶
解抑制方法よりも、より優れたはんだの溶解抑制と、同
時に、鉛の析出防止も行った水溶性レジストの剥離方法
を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、銅箔を積層し
た基板に、水溶性レジストでめっきレジストを形成し、
はんだめっきを行い、その後、この水溶性レジストを剥
離する水溶性レジストの剥離方法において、剥離液中
に、グルコン酸、ヘプトン酸、ソルビトール、もしく
は、その立体異性体やポリビニルアルコールなどで例示
できる一分子中に水酸基が付加している炭素原子を4以
上含む有機物もしくは、その塩、または、ポリエチレン
グリコール、もしくは、そのエステル化合物を含むこと
を特徴とする。さらに、アミノグアニジン、ヒドラジン
類、亜硫酸、亜二チオン酸またはこれらの塩、ホウ水素
化物、カルバジン酸エステル、二酸化チオ尿素、スルフ
ィン酸類、スルホキシ酸類、ヒドラジド類、セミカルバ
ジド塩の少なくとも一つを含むことを特徴とする。
【0007】配線形成を阻害する鉛の析出について、特
開昭63−38588号公報では、はんだめっき液成分
残存の影響が述べられている。しかし、筆者らの検討結
果では、鉛の析出は、剥離液中で引き起こされるものと
考えられる。以下にこれについて詳細に述べる。銅のエ
ッチングレジストに使用されるはんだの構成金属である
錫や鉛は、pH13以上で溶解することが、化学同人1
984年発行の「金属の腐食防食序論」p242におけ
る図17−11、「スズの電位−pH図」、および、p
243における図17−12、「鉛の電位−pH図」な
どに示されている。実際に、銅表面に配線幅、スペース
幅ともに100〜150μm程度の高密度なはんだめっ
きのパターンを形成し、40g/l程度の水酸化ナトリ
ウム水溶液の液滴を落とすと、室温で数分放置後に、銅
の露出部分が灰色に変色するのが容易に観察されること
を、筆者らは見出している。また、この灰色部分を分析
すると鉛が検出される。この理由は、はんだめっき金属
が、一旦溶解後、液中に溶けでた鉛イオンが再析出する
ものと考えられる。なお、鉛については、液滴中で、溶
解と析出が同時に、もしくは、逐次的に起っていること
になる。この詳細な機構については不明である。はんだ
めっき金属の鉛と錫、および、銅(はんだめっきがなさ
れていない部分)の三種類の金属が存在するためにこの
様な現象が起るようである。このように、アルカリ剥離
液中での、はんだの溶解や鉛の再析出現象は容易に確認
される。
【0008】はんだの溶解抑制方法を示した特開昭63
−183445号公報、特開昭64−81295号公
報、特開昭62−151589号公報および特開昭63
−38588号公報に、室温において、静置時の溶解速
度や溶解量の実例が実施例および比較例として示されて
いる。これら4件の公報のそれぞれの実施例に示されて
いるように、溶解をある程度抑制することはできるが、
完全には溶解を抑制できないことがわかる。実際の作業
には、一般的に、1〜2kg/c のスプレー圧力で、
40〜50℃の温度の剥離液を、コンベアを用いて搬送
している基板に接触させて、水溶性レジストを剥離する
スプレー方式を用いられることが多い。この様に、常に
新しい液が基板表面に供給される場合、見かけの拡散係
数は静置時と比較にならないほど大きくなり、はんだの
溶解速度は、上記の公報の実施例の値よりもはるかに大
きくなることが容易に推定される。従って、上に示した
ような溶解抑制方法を採用しても、基板の処理枚数とと
もに、剥離液中にはんだが溶解し、その金属イオン量が
増加することになる。
【0009】実際に、スプレー式水溶性レジスト剥離装
置を用い、特開昭63−183445号公報に示されて
いる方法に相当する還元剤入り薬剤であるOPCパーソ
リ(奥野製薬株式会社製、商品名)を剥離液に添加し、
200cm2の基板(はんだ面積:25%)のドライフ
ィルムHF450(日立化成工業株式会社製、商品名)
を剥離した後、液中の鉛イオンを測定したところ、その
濃度は、300〜400ppmであった。筆者らは、剥
離液中の鉛イオン量が、400ppm程度になると、鉛
の基板表面への析出が目視で観察され始め、その後のア
ルカリエッチングで残銅を引き起こすことを見出してい
る。
【0010】そこで、鋭意検討を行った結果、液中に鉛
イオンが増加すると、溶解が加速されること、また、特
開昭63−183445号公報、特開昭64−2425
4号公報、特開昭64−81295号公報および特開昭
62−151589号公報に示されている方法で試験し
た結果、液中に鉛イオンが存在すると溶解が増大し(溶
解電流値を測定)、充分な抑制効果が得られないことを
見出した。鉛イオンの存在時に、溶解が加速される理由
として、先に述べた鉛の再析出反応が、腐食、溶解の対
極反応となっているためと推定される。また、溶解電流
を測定したところ、液中の鉛イオンが50〜100pp
mの場合、目視では必ずしも鉛の析出が確認できない
が、この様な溶解の加速現象の起ることがわかった。即
ち、一般の剥離作業において、はんだの溶解が特に問題
になるのは、単にアルカリ液中へはんだが溶解する単純
な溶解現象に加えて、このような加速現象によるためと
考えられる。
【0011】そこで、鉛イオンと錯体を形成し、鉛の析
出を抑制する方法を検討した結果、アルカリ性の剥離液
中にグルコン酸、ヘプトン酸、ソルビトール、もしく
は、その立体異性体やポリビニルアルコールなどで例示
できる一分子中に水酸基が付加している炭素原子を4以
上含む有機物もしくは、その塩、または、ポリエチレン
グリコール、もしくは、そのエステル化合物を添加する
ことが有効なことがわかった。剥離液中へ、上記の化合
物を添加することにより、その後のアルカリエッチング
によって配線部分がエッチングされる(欠けや断線不
良)ような欠陥を防止できる。一般的に、鉛イオンと形
成する錯体の鉛との比率や、上記有機物の分子量によっ
て有効な添加量の範囲は異なる。しかし、実用的には、
0.05g/l以上の添加範囲で有効である。また、不
必要に多くの量を添加することは、コスト的に不利とな
ることから、100g/lが実用的な最大添加量であ
る。なお、上記有機物を複数用いる場合は、「添加量」
の語を「合計の添加量」と読みかえることとする。実用
上、より望ましい添加量の範囲は、0.1〜50g/l
である。
【0012】さらに、アミノグアニジン、ヒドラジン
類、亜硫酸、亜二チオン酸またはその塩、ホウ水素化
物、カルバジン酸エステル、二酸化チオ尿素、スルフィ
ン酸類、スルホキシ酸類、ヒドラジド類、セミカルバジ
ド塩の少なくとも一つを添加することによって、より一
層の効果が得られる。アミノグアニジン類については、
重炭酸アミノグアニジン、硫酸アミノグアニジン、塩酸
アミノグアニジンなどが使用できる。ヒドラジン類につ
いては、水加ヒドラジン、モノメチルヒドラジン、ジメ
チルヒドラジンなどが使用でき、その塩としては、硫酸
ヒドラジン、炭酸ヒドラジン、塩酸ヒドラジンが使用で
きる。亜硫酸塩については、亜硫酸ナトリウムや亜硫酸
カリウムが使用できる。亜二チオン酸塩としては、ハイ
ドロサルファイトナトリウム、ハイドロサルファイトカ
リウム、ハイドロサルファイトアンモニウムが使用でき
る。ホウ水素化物としては、ジメチルアミンボラン、水
素化ホウ素ナトリウムや水素化ホウ素カリウムが使用で
きる。カルバジン酸エステルとしては、メチルカルバゼ
ート(別名:カルバジン酸メチル)やエチルカルバゼー
ト(別名:カルバジン酸エチル)が使用できる。スルフ
ィン酸類としては、ホルムアミジンスルフィン酸をスル
ホキシ酸類としては、通称ロンガリットと呼ばれるソジ
ウムホルムアルデヒドスルホキシレート(別名:ヒドロ
キシメタンスルホン酸ナトリウム)が使用できる。ヒド
ラジド類としては、カルボヒドラジド、アセトヒドラジ
ドやイソニコチン酸ヒドラジドを例示できる。セミカル
バジド塩としては、硫酸セミカルバジドや塩酸セミカル
バジドが使用できる。なお、二酸化チオ尿素は、アルカ
リ液中で分解し、ホルムアミジンスルフィン酸を生成す
るので、ホルムアミジンスルフィン酸と同様の効果が得
られるものである。第二の添加剤として示した上記化合
物は、いずれも剥離液中で還元効果を示すものであり、
添加量は、これらの化合物の還元当量や寿命(還元効果
の持続時間)によって異なる。しかし、溶解性やコスト
などの実用的な観点から、望ましい添加量は、0.01
〜100g/lである。なお、第二の添加剤を複数用い
る場合は、「添加量」の語を「合計の添加量」と読みか
えることとする。実用上、より望ましい添加量の範囲
は、0.05〜50g/lである。
【0013】一般的に、還元剤として知られている亜リ
ン酸水素二ナトリウムやホスフィン酸ナトリウム(別
名:次亜リン酸ナトリウム)では、剥離液中で充分な還
元性が見られず、また、溶解抑制効果(溶解電流を測
定)も得られなかった。この理由として、剥離液のpH
条件では、還元寿命が数分以下と極めて短いためではな
いかと考えられる。チオ硫酸ナトリウムについては、還
元寿命はある程度得られるものの、溶解抑制効果は得ら
れなかった。この理由として、チオ硫酸ナトリウムの還
元能力が低く、溶解抑制には不十分なことが考えられ
る。また、アルデヒド類であるホルムアルデヒド、テレ
フタルアルデヒド酸、o−フタルアルデヒド酸、ベンズ
アルデヒド−oスルホン酸、テレフタルアルデヒド、ベ
ンズアルデヒド2,4ジスルホン酸については、剥離液
中での還元剤としての寿命が、極めて短く、30分以下
で還元剤量(ヨウ素による酸化還元滴定で測定)が初期
投入量から計算される値の1/10以下となり、実用的
ではなかった。フェノール類である没食子酸、没食子酸
エチル、没食子酸nプロピル、没食子酸メチル、ピロガ
ロール、pヒドロキシベンゼンスルホン酸ナトリウム、
2,4キシレノールについては、還元寿命が短く、実用
的ではなかった。なお、アミノグアニジンについては、
剥離液中で還元効果が得られるが、1,1,3,3テト
ラメチルグアニジンや硫酸グアニジンなどアミノ基のな
いグアニジン類については効果が得られず、適していな
かった。以上の様に、剥離液に添加して効果のある還元
性物質は、本特許に示したように、極めて限られたもの
だけであった。また、剥離液に添加された還元剤は、剥
離作業時に基板と接触する。亜硫酸ナトリウムで調べた
結果、銅との接触によって分解が促進された。本発明の
場合、請求項1〜4に記した有機物、もしくは、その塩
の添加によって、このような還元剤の寿命低下が抑制さ
れた。
【0014】
【作用】従来の剥離液に対するはんだの溶解抑制方法
は、静置条件では効果が得られていた。しかし、スプレ
ーのように新しい液が常に接触する条件では、はんだの
溶解が予想以上に大きく、その結果、基板を処理するに
したがい、剥離液中の鉛イオンが増加すること、50〜
100ppmの鉛イオンの存在においても、従来の溶解
抑制方法の効果を阻害するという知見を得ることにより
本発明をなしえたものである。本発明では、金属イオン
と錯体を形成し得る特定の物質を剥離液に添加すること
により、鉛イオンを封鎖、もしくは、銅表面を封鎖し、
はんだめっきの溶解抑制効果を得られたと考えられる。
また、より一層の溶解抑制効果を得るために、特定の還
元剤の添加を行った。公知の還元剤のみを添加する方法
では、はんだめっきより溶けだす鉛イオンの作用によっ
て、充分な効果が得られなかった。しかし、本発明の場
合、金属イオンと錯体を形成し得る物質によって、鉛イ
オンの析出作用を防いでおり、その結果、還元剤の添加
による溶解抑制効果を得ることができた。ここで、還元
剤によって、はんだの溶解が抑制される理由の一つとし
て、次のように推定している。はんだ中の金属(鉛、
錫)が亜鉛酸、鉛酸や亜錫酸、錫酸などのイオンに溶解
する反応が酸素要求反応である。剥離液に添加された還
元剤は、液中の溶存酸素を還元し、液中の溶存酸素濃度
を低下させる。このために、はんだの溶解反応が抑制さ
れる。実際に、いくつかの還元剤で、溶存酸素濃度を測
定した。その結果、ハイドロサルファイトナトリウム、
亜硫酸ナトリウム、ホルムアミジンスルフィン酸やヒド
ラジンでは、室温で溶存酸素濃度の低下がみられた。ま
た、溶解電流値の測定から、室温では、効果が少なかっ
たが、50℃では溶解抑制効果のみられたソジウムアル
デヒドスルホキシレート、硫酸アミノグアニジンや水素
化ホウ素ナトリウム等では、測定した溶存酸素濃度低下
も、室温では、あまりみられず、50℃で大きな低下が
みられた。このように、還元剤添加による溶存酸素濃度
の低下とはんだの溶解抑制効果に相関がみられた。ま
た、重金属は、還元剤の分解を促進させる作用がある
が、本発明の場合、重金属が封鎖されているためか還元
剤の分解が抑制されている。以上のことから明らかなよ
うに、本発明では、鉛の析出と溶解の問題を同時に解決
したものである。
【0015】
【実施例】
(溶解抑制添加剤の実施例および比較例)NaOH水溶
液(NaOH濃度:40g/l)に、鉛濃度で150m
g/l(150ppm)となるように硫酸鉛を混合し、
約2時間撹拌して硫酸鉛を完全に溶解し、液を調整し
た。容量100mlのビーカに、この液50mlをそそ
ぎ、また、それぞれ露出面積が4cm2となるように被
覆した銅とはんだ板を液中に浸漬し、液中を流れる電流
測定用の電極とした。電極からの引きだし線間に10オ
ームの抵抗を介し、銅とはんだ電極を接続した。この抵
抗両端の電圧を測定することにより、溶解電流を測定で
きるようにした。測定は、室温(約20℃)において、
マグネチックスターラで液を撹拌しながら行った。ま
た、表1に示す添加剤0.2gを、少量(2〜3ml)
のNaOH水溶液(NaOH濃度:40g/l)に溶解
した液を用意した。これらの液を撹拌中のビーカ内に注
ぎ、溶解電流の変化を測定した。その結果、添加剤投入
後(添加剤濃度:約4g/l)の電流値が投入前の電流
値に比べ、2割以上低下したものを○、電流値低下が2
割未満、もしくは、逆に増加したものを×とし、表1
(実施例:表1−1、比較例:表1−2)に示した。な
お、×のものは、ほとんどのものにおいて、電流値の減
少は見られなかった。特に、比較例20〜23の含有機
イオウ化合物、比較例32〜35のニトロ化合物、比較
例54の臭素酸ナトリウムについては、鉛イオンを含ま
ない水酸化ナトリウム溶液にこれらの化合物を添加する
だけでも、溶解電流の大幅な増大をもたらし、かえっ
て、はんだの溶解を促進した。
【0016】
【表1】
【0017】(第二の添加剤の実施例および比較例)次
に、第二の添加剤(還元剤)の溶解抑制効果を調べた。
効果の有無は、50℃の液温を保ったまま、はんだと銅
電極を用い、マグネチックスターラで液を撹拌しながら
溶解電流を測定することにより確認した。より詳しくの
べると、予め、10mlのNaOH水溶液(NaOH濃
度:40g/l)に溶解した0.2gの還元剤を50℃
に加温しておき、この液を、同じく50℃に加温した4
0mlのグルコン酸ナトリウム(濃度:4g/l)入り
のNaOH水溶液(NaOH濃度:40g/l)に加え
ることによりおこなった。評価は、第二の添加剤を加え
たことによって、2割以上の電流値低下が見られたもの
を○、それ以外を×とした。結果を表2に示した。
【0018】
【表2】
【0019】(第一の添加剤の還元剤寿命延長効果)第
一の添加剤による還元剤の寿命延長効果を調べた。Na
OH水溶液(NaOH濃度:40g/l)中に、第二の
添加剤として亜硫酸ナトリウムを還元剤濃度で、0.3
規定(19g/l)となるように調整した。この液中
に、第一の添加剤の濃度が4g/lとなるように添加し
たもの(表3−1、実施例19〜21)と添加しないも
の(表3−2、比較例66)をつくった。また、別途、
NaOH水溶液(NaOH濃度:40g/l)中に、O
PCパーソリを添加し、0.3規定となるように液を調
整した(OPCパーソリの添加量で25ml/l、比較
例67)。300mlトールビーカに、これらの液10
0mlと2cm角の銅張り積層板をいれ、湯煎器で、温
度を50℃に保った。液中にエアーポンプで毎分2.5
〜3リットルの空気を注入し、液と空気を接触させた。
この時、空気と液との接触を良くするために、ガラスボ
ールフィルタ(木下式、タイプG2、径20mm)によ
って、微細な気泡にした。この液を適宜サンプリング
し、還元剤濃度を、ヨウ素液による滴定によって測定
し、経時変化を調べた。評価は、還元剤濃度が初期値の
50%になるまでの時間が6時間以上の場合を○、6時
間以下の場合を×とした。実際には、表に示した実施例
19〜21の場合、いずれも8時間経過後において80
%以上の還元剤濃度を保っていた(水分蒸発による濃縮
分を換算済)。一方、第一の添加剤を含まない比較例6
6の場合、1時間後には、50%以下の濃度となり、8
時間後には、10%以下となっていた。また、比較例6
7については、2時間後に10%以下の濃度となり、8
時間後には、1%程度まで濃度低下を引き起こしてい
た。
【0020】
【表3】
【0021】(鉛の析出抑制効果)銅張り積層板に水溶
性ドライフィルムHF450(日立化成工業株式会社
製、商品名)を用いて、露光、現像を行い、パターンを
形成した。このものに約5μmの厚さの電気はんだめっ
きを行った。この基板を、2cm×5cmになるように
切出した。このとき、基板の半分(2cm×2.5c
m)がドライフィルムで被覆されており、残りの部分が
はんだめっきされているようにした。このものを400
ppmの鉛イオンと添加剤を含むNaOH水溶液中に浸
漬し、ドライフィルムを剥離した。剥離は、ビーカ中で
行い、温度50℃でマグネチックスターラで約2分間、
撹拌しながら行った。この時の鉛の析出を目視で観察し
た。露出している銅に、灰色の変色部分が観察されたも
のを×、全く変色が観察されず、銅光沢のあるものを○
とした。結果を表4(実施例:表4−1、比較例:表4
−2、表4−3)に示した。
【0022】
【表4】
【0023】(鉛イオンが存在する剥離液中での添加剤
の効果)第一の添加剤と第二の添加剤の効果、および、
これらの共同効果を明らかにするための試験を行った。
まず、NaOHの濃度が40g/lの水溶液を作った。
別に、NaOH濃度が40g/lの水溶液に硫酸鉛を溶
解し、5000ppmの鉛イオンを含む液を作った。ま
た、第一の添加剤としてグルコン酸ナトリウム、第二の
添加剤として亜硫酸ナトリウムを、それぞれ0.2gづ
つ、少量(2〜3ml)のNaOH溶液(NaOH濃
度:40g/l)に溶解した。容量100mlのビーカ
に、濃度が40g/lのNaOH水溶液を50mlをそ
そぎ、先に述べた銅とはんだ電極を用いて、添加剤等を
順次加えた時の溶解電流の変化を測定した。測定は、5
0℃で、マグネチックスターラで液を撹拌しながら行っ
た。結果を図1、2に示す。この図において、最初は、
NaOH水溶液中での溶解電流を測定しており、電極の
表面状態がわずかづつ変化するためか、除々に電流値が
減少している(区間1)。このような現象は、実際の水
溶性レジストの剥離時にも起こっているものと思われ
る。しかし、実際の剥離に要する時間(2〜3分間)に
おける電流の減少量はわずかである。ここで、第二の添
加剤の効果をみるために、先に用意した亜硫酸ナトリウ
ムを液に投入する。そうすると、急速に電流値の減少が
起る(区間2)。説明を加えると、ここでは、添加剤の
効果をみるために、後から、第二の添加剤を加えたが、
実際の場合は、最初から液に加えられているので、電極
を液に入れて、電流値を測定し始める時から電流値は低
下していることになる。次に、鉛イオンの影響をみるた
めに、先に用意した5000ppmの鉛を含む液を1m
l加える。すると、加えられた液の鉛イオン濃度は、約
100ppmとなる。鉛イオンが加わることにより、第
二の添加剤の効果は、全くなくなり、急激に、溶解電流
値が上昇してしまう(区間3)。そこで、第一の添加剤
であるグルコン酸ナトリウムを水酸化ナトリウム水溶液
へ溶解したものを加えると、鉛イオンによる電流値上昇
分がほとんど打ち消されて、鉛イオン添加前の電流値近
くまで減少する(区間4)。このように、第二の添加剤
だけでは、鉛イオンがある時には、電流値抑制効果が打
ち消されてしまうが、第一の添加剤を加えることによ
り、鉛イオンの作用をなくし、第二の添加剤の効果を発
揮させることができるようになる。
【0024】
【発明の効果】水溶性レジストをアルカリ性の剥離液で
剥離する場合に、本発明を適用することにより、はんだ
めっきの溶解を抑制できるとともに、鉛の析出も抑制で
きる。このため、配線欠陥のない良好な配線を形成する
ことができる。その他の効果として、本方法に用いる剥
離液は、強アルカリを得るために、安価な水酸化ナトリ
ウムや水酸化カリウムなどの無機アルカリを用いること
ができる。また、鉛の析出がなくなるため、同一量の剥
離液で処理できる基板面積が増加する。従って、基板の
単位面積当たりの剥離液使用量が減少し、廃液量が減少
する。このため、処理に費やすコストが低下し、また、
有機アルカリを用いないので、廃液処理も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の効果を説明するための添加剤と溶解電
流の関係を示す線図である。
【図2】本発明の効果を説明するための添加剤と溶解電
流の関係を示す線図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年4月28日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項2
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項4
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、銅箔を積層し
た基板に、水溶性レジストでめっきレジストを形成し、
はんだめっきを行い、その後、この水溶性レジストを剥
離する水溶性レジストの剥離方法において、剥離液中
に、グルコン酸、ヘプトン酸、ソルビトール、もしく
は、その立体異性体やポリビニルアルコールなどで例示
できる一分子中に水酸基が付加している炭素原子を4以
上含む有機物もしくは、その塩、または、ポリエチレン
グリコール、もしくは、そのエーテル化合物を含むこと
を特徴とする。さらに、アミノグアニジン、ヒドラジン
類、亜硫酸、亜二チオン酸またはこれらの塩、ホウ水素
化物、カルバジン酸エステル、二酸化チオ尿素、スルフ
ィン酸類、スルホキシ酸類、ヒドラジド類、セミカルバ
ジド塩の少なくとも一つを含むことを特徴とする。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】配線形成を阻害する鉛の析出について、特
開昭63−38588号公報では、はんだめっき液成分
残存の影響が述べられている。しかし、筆者らの検討結
果では、鉛の析出は、剥離液中で引き起こされるものと
考えられる。以下にこれについて詳細に述べる。銅のエ
ッチングレジストに使用されるはんだの構成金属である
錫や鉛は、pH13以上で溶解することが、化学同人1
984年発行の「金属の腐食防食序論」p242におけ
る図17−11、「スズの電位−pH図」、および、p
243における図17−12、「鉛の電位−pH図」な
どに示されている。実際に、銅表面に配線幅、スペース
幅ともに100〜150μm程度の高密度なはんだめっ
きのパターンを形成し、400ppmの鉛イオンを含む
40g/l程度の水酸化ナトリウム水溶液の液滴を落と
すと、室温で数分放置後に、銅の露出部分が灰色に変色
するのが容易に観察されることを、筆者らは見出してい
る。また、この灰色部分を分析すると鉛が検出される。
この理由は、はんだめっき金属成分の溶解と鉛イオンの
再析出が、液滴中で、同時に、もしくは、逐次的に起っ
ていることになる。この詳細な機構については不明であ
る。はんだめっき金属の鉛と錫、および、銅(はんだめ
っきがなされていない部分)の三種類の金属が存在する
ためにこの様な現象が起るようである。このように、ア
ルカリ剥離液中での、はんだの溶解や鉛の再析出現象は
容易に確認される。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】はんだの溶解抑制方法を示した特開昭63
−183445号公報、特開昭64−81295号公
報、特開昭62−151589号公報および特開昭63
−38588号公報に、室温において、静置時の溶解速
度や溶解量の実例が実施例および比較例として示されて
いる。これら4件の公報のそれぞれの実施例に示されて
いるように、溶解をある程度抑制することはできるが、
完全には溶解を抑制できないことがわかる。実際の作業
には、一般的に、1〜2kg/cm2のスプレー圧力で、
40〜50℃の温度の剥離液を、コンベアを用いて搬送
している基板に接触させて、水溶性レジストを剥離する
スプレー方式を用いられることが多い。この様に、常に
新しい液が基板表面に供給される場合、見かけの拡散係
数は静置時と比較にならないほど大きくなり、はんだの
溶解速度は、上記の公報の実施例の値よりもはるかに大
きくなることが容易に推定される。従って、上に示した
ような溶解抑制方法を採用しても、基板の処理枚数とと
もに、剥離液中にはんだが溶解し、その金属イオン量が
増加することになる。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】実際に、スプレー式水溶性レジスト剥離装
置を用い、特開昭63−183445号公報に示されて
いる方法に相当する還元剤入り薬剤であるOPCパーソ
リ(奥野製薬株式会社製、商品名)を剥離液に添加し、
200m2の基板(はんだ面積:25%)のドライフィ
ルムHF450(日立化成工業株式会社製、商品名)を
剥離した後、液中の鉛イオンを測定したところ、その濃
度は、300〜400ppmであった。筆者らは、剥離
液中の鉛イオン量が、400ppm程度になると、鉛の
基板表面への析出が目視で観察され始め、その後のアル
カリエッチングで残銅を引き起こすことを見出してい
る。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】そこで、鉛イオンと錯体を形成し、鉛の析
出を抑制する方法を検討した結果、アルカリ性の剥離液
中にグルコン酸、ヘプトン酸、ソルビトール、もしく
は、その立体異性体やポリビニルアルコールなどで例示
できる一分子中に水酸基が付加している炭素原子を4以
上含む有機物もしくは、その塩、または、ポリエチレン
グリコール、もしくは、そのエーテル化合物を添加する
ことが有効なことがわかった。剥離液中へ、上記の化合
物を添加することにより、その後のアルカリエッチング
によって配線部分がエッチングされる(欠けや断線不
良)ような欠陥を防止できる。一般的に、鉛イオンと形
成する錯体の鉛との比率や、上記有機物の分子量によっ
て有効な添加量の範囲は異なる。しかし、実用的には、
0.05g/l以上の添加範囲で有効である。また、不
必要に多くの量を添加することは、コスト的に不利とな
ることから、100g/lが実用的な最大添加量であ
る。なお、上記有機物を複数用いる場合は、「添加量」
の語を「合計の添加量」と読みかえることとする。実用
上、より望ましい添加量の範囲は、0.1〜50g/l
である。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0023
【補正方法】変更
【補正内容】
【0022】(鉛イオンが存在する剥離液中での添加剤
の効果)第一の添加剤と第二の添加剤の効果、および、
これらの共同効果を明らかにするための試験を行った。
まず、NaOHの濃度が40g/lの水溶液を作った。
別に、NaOH濃度が40g/lの水溶液に硫酸鉛を溶
解し、5000ppmの鉛イオンを含む液を作った。ま
た、第一の添加剤としてグルコン酸ナトリウム、第二の
添加剤として亜硫酸ナトリウムを、それぞれ0.2gづ
つ、少量(2〜3ml)のNaOH溶液(NaOH濃
度:40g/l)に溶解した。容量100mlのビーカ
に、濃度が40g/lのNaOH水溶液を50mlをそ
そぎ、先に述べた銅とはんだ電極を用いて、添加剤等を
順次加えた時の溶解電流の変化を測定した。測定は、5
0℃で、マグネチックスターラで液を撹拌しながら行っ
た。結果を図1に示す。この図において、最初は、Na
OH水溶液中での溶解電流を測定しており、電極の表面
状態がわずかづつ変化するためか、除々に電流値が減少
している(区間1)。このような現象は、実際の水溶性
レジストの剥離時にも起こっているものと思われる。し
かし、実際の剥離に要する時間(2〜3分間)における
電流の減少量はわずかである。ここで、第二の添加剤の
効果をみるために、先に用意した亜硫酸ナトリウムを液
に投入する。そうすると、急速に電流値の減少が起る
(区間2)。説明を加えると、ここでは、添加剤の効果
をみるために、後から、第二の添加剤を加えたが、実際
の場合は、最初から液に加えられているので、電極を液
に入れて、電流値を測定し始める時から電流値は低下し
ていることになる。次に、鉛イオンの影響をみるため
に、先に用意した5000ppmの鉛を含む液を1ml
加える。すると、加えられた液の鉛イオン濃度は、約1
00ppmとなる。鉛イオンが加わることにより、第二
の添加剤の効果は、全くなくなり、急激に、溶解電流値
が上昇してしまう(区間3)。そこで、第一の添加剤で
あるグルコン酸ナトリウムを水酸化ナトリウム水溶液へ
溶解したものを加えると、鉛イオンによる電流値上昇分
がほとんど打ち消されて、鉛イオン添加前の電流値近く
まで減少する(区間4)。このように、第二の添加剤だ
けでは、鉛イオンがある時には、電流値抑制効果が打ち
消されてしまうが、第一の添加剤を加えることにより、
鉛イオンの作用をなくし、第二の添加剤の効果を発揮さ
せることができるようになる。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の効果を説明するための添加剤と溶解電
流の関係を示す線図である。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年11月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】はんだの溶解抑制方法を示した特開昭63
−183445号公報、特開昭64−81295号公
報、特開昭62−151589号公報および特開昭63
−38588号公報に、室温において、静置時の溶解速
度や溶解量の実例が実施例および比較例として示されて
いる。これら4件の公報のそれぞれの実施例に示されて
いるように、溶解をある程度抑制することはできるが、
完全には溶解を抑制できないことがわかる。実際の作業
には、一般的に、1〜2kg/cm2のスプレー圧力で、
40〜50℃の温度の剥離液を、コンベアを用いて搬送
している基板に接触させて、水溶性レジストを剥離する
スプレー方式を用いられることが多い。この様に、常に
新しい液が基板表面に供給される場合、見かけの拡散係
数は静置時と比較にならないほど大きくなり、はんだの
溶解速度は、上記の公報の実施例の値よりもはるかに大
きくなることが容易に推定される。従って、上に示した
ような溶解抑制方法を採用しても、基板の処理枚数とと
もに、剥離液中にはんだが溶解し、その金属イオン量が
増加することになる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】銅箔を積層した基板に、ドライフィルム等
    の水溶性レジストによって、めっきレジストを形成し、
    はんだめっきを行い、水溶性レジストを強アルカリ性水
    溶液で剥離する水溶性レジストの剥離方法において、一
    分子中に水酸基が付加している炭素原子を4以上含む有
    機物もしくは、その塩を0.05〜100g/l含むこ
    とを特徴とする水溶性レジストの剥離方法。
  2. 【請求項2】剥離液に添加する有機物が、グルコン酸、
    ヘプトン酸、ソルビトール、もしくは、その立体異性体
    のいづれかであることを特徴とする請求項1に記載の水
    溶性レジストの剥離方法。
  3. 【請求項3】剥離液に添加する有機物が、ポリビニルア
    ルコールであることを特徴とする請求項1に記載の水溶
    性レジストの剥離方法。
  4. 【請求項4】銅箔を積層した基板に、ドライフィルム等
    の水溶性レジストによって、めっきレジストを形成し、
    はんだめっきを行い、水溶性レジストを強アルカリ性水
    溶液で剥離する水溶性レジストの剥離方法において、剥
    離液中にポリエチレングリコール、もしくは、そのエス
    テル化合物を0.05〜100g/l含むことを特徴と
    する水溶性レジストの剥離方法。
  5. 【請求項5】剥離液への第二の添加剤として、アミノグ
    アニジン、ヒドラジン類、亜硫酸、亜二チオン酸または
    これらの塩、ホウ水素化物、カルバジン酸エステル、二
    酸化チオ尿素、スルフィン酸類、スルホキシ酸類、ヒド
    ラジド類、セミカルバジド塩の少なくとも一つを0.0
    1〜100g/lを含むことを特徴とする請求項1〜4
    のうちいずれかに記載の水溶性レジストの剥離方法。
  6. 【請求項6】剥離液をスプレーによって基板に接触さ
    せ、水溶性レジストを剥離することを特徴とする請求項
    1〜5のうちいずれかに記載の水溶性レジストの剥離方
    法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105002524A (zh) * 2015-07-28 2015-10-28 灵宝华鑫铜箔有限责任公司 一种添加剂及使用该添加剂生产6μm低翘曲度电解铜箔的工艺

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105002524A (zh) * 2015-07-28 2015-10-28 灵宝华鑫铜箔有限责任公司 一种添加剂及使用该添加剂生产6μm低翘曲度电解铜箔的工艺

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