実験方法

5.2.1 界面活性剤の添加がエッチングレートと回路形成形状に及ぼす影響

図3.1の実験装置に1.5 mol/dm³の塩化第二鉄，0.5 mol/dm³塩酸水溶液を満たし，このエ ッチング液に添加剤として各種界面活性剤を添加した。温度は25 ℃とした。反応容器内の 温度が所定温度となった後，試料を容器内に浸漬して溶解を開始した。5分後に試料を取り 出し，直ちに乾燥後その質量を測定し，実験前後の質量変化からエッチングレートを求めた。

攪拌羽根の回転数は300～900 rpmの間で変量した。実験に使用した試料はC1020である。

前処理は，市販の圧延銅材 C1020 の表面に存在する変色防止膜の除去と，表面粗さの影響 を除くため，前処理として♯800と♯2000のエメリー紙研磨を行った。これらの試料は露出 部が1 cm×1 cmとなるようにマスキングを行った。界面活性剤はアニオンタイプとしてド デシル硫酸ナトリウム(SDS)，1-ドデカンスルホン酸ナトリウム(SA)，直鎖ドデシルベンゼ ンスルホン酸ナトリウム(SDBS)を用いた。カチオンタイプとしてドデシルトリメチルアン モニウムクロリド(DTAC)を，非イオンタイプとしてポリオキシエチレンラウリルエーテル

(POELE)を用いた。それぞれの界面活性剤の化学構造を図5.2に示す。

回路形成形状観察は，図5.3に示す厚み約6 μm，ライン/スペース = 50/50 μmのエッチン グレジストを形成したC1020板をサンプルとし，図3.1の実験装置で一定時間エッチングし た後に，断面観察を行った。添加剤を加えるとエッチングレートが変化するために，平板サ ンプルで事前にエッチングレートを測定しておき，エッチング量が一定となるように，浸漬 時間を調整した。

5.2.2 界面活性剤の添加がカソード反応に及ぼす影響

一章で述べたように，塩化第二鉄エッチング液による銅溶解反応の律速段階は，Fe³⁺の表 面への拡散過程であり，Fe³⁺の反応速度が分かればエッチングレートを知ることができる。

攪拌状態に反応速度が強く影響を受けるため，再現性よく攪拌状態を設定できる実験系にて Fe³⁺の反応速度を調査することが重要になる。図 5.4 に示す回転ディスク電極装置を測定に 用い局部カソード分極曲線の測定を行った。作用極にはφ3mmのPt ディスク電極，対極に はPt被覆Tiネット，参照極にはダブルジャンクションタイプのAg/AgCl電極を用いた。電 位走査範囲は+0.5～0.5 V vs. Ag/AgClとし，走査速度は定常状態の反応速度測定が目的とし て1 mV/sとした。電解液は25 ℃の1.5 mol/dm³FeCl3，0.5 mol/dm³HClを基本浴とし，POELE,

DTAC, SDSを20～1000 ppmの範囲で添加しその影響を調査した。

Fig. 5.2 Molecular structures of surfactants.

Fig. 5.3 The schematic illustrationdimensional drawing of test sample.

CH

-C

H

-(-O-C

H

)

-OH

CH

-C

H

- -SO

Na CH

-C

H

－ N

－ CH

Cl

-CH

CH

Polyoxyethylene Lauryl Ether (POELE) Dodecyltrimethylammonium Chloride (DTAC)

CH

-C

H

-O-SO

Na

Sodium 1-Dodecanesulfonate (SA)

Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) Sodium Dodecylbenzenesulfonate (SDBS)

CH

-C

H

- SO

Na

6μm 50 μ m

50 μ m

Copper

Etching Resist

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Fig. 5.4 Rotating disk electrode apparatus.

Controller Motor

Data logger Potentiostat Function generator

WE：Pt disk φ3mm CE：Pt coated Ti net

RE：Ag/AgCl erectrode

Water bath Etching solution

5.2.3 界面活性剤の添加がアノード反応に及ぼす影響

界面活性剤はアノード反応にも影響を与えている可能性があるため，局部アノード分極曲 線を行った。作用極には露出部が1 cm×1 cmになるようにマスキングしたC1020を，対極 にはPt 被覆Tiネット，参照極にはダブルジャンクションタイプの Ag/AgCl電極を用いた。

電位走査範囲は-0.1～0.3 V vs. Ag/AgClとし，走査速度は定常状態の反応速度測定が目的な ので1 mV/sとした。電解液は25℃の0.5 mol/dm³HClを基本浴とし，POELE, DTAC, SDSを

20～1000 ppmの範囲で添加しその影響を調査した。

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