用于局部鍍覆的預(yù)處理方法、用于鋁材料的局部鍍覆方法和用于鍍覆鋁材料的抗蝕劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于局部鍍覆的預(yù)處理方法、用于鋁材料的局部鍍覆方法和用于鍍覆 鋁材料的抗蝕劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋁材料具有高的比強(qiáng)度，為了通過(guò)減重改進(jìn)運(yùn)輸工具（例如汽車）的燃料經(jīng)濟(jì)性， 它們的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。當(dāng)在鋁材料上實(shí)施鍍鎳時(shí)，可以改進(jìn)耐腐蝕性和耐磨性并可以生 成高硬度。另一方面，鋁材料在大氣氧的作用下容易形成氧化膜。因此，鋁材料被歸類為在 鍍膜與該材料之間表現(xiàn)出差的粘著的難鍍材料。因此在鋁材料的鍍覆處理過(guò)程中通常進(jìn)行 兩次鋅酸鹽處理作為預(yù)處理以確保鍍膜的粘著。在兩次鋅酸鹽處理中，將基底浸在鋅轉(zhuǎn)化 處理浴中。使用硝酸剝除由該浸漬沉積的鋅膜，然后再次浸在鋅處理浴中。該鋅轉(zhuǎn)化處理 浴通常是含有氫氧化鈉的強(qiáng)堿性溶液。
[0003] 在材料的鍍覆處理中使用局部鍍覆法一一其中僅在所需部分上形成鍍膜一一預(yù) 計(jì)可通過(guò)延長(zhǎng)鍍?cè)〉膲勖峁┙档偷某杀静⒔档铜h(huán)境負(fù)荷。傳統(tǒng)上使用有機(jī)厚膜（例如遮 蔽膠帶或光敏膜）作為局部鍍覆法中所用的鍍覆抗蝕層（plating resist)。在使用這樣的 有機(jī)厚膜時(shí)需要去除抗蝕層處理，但蝕刻浴帶來(lái)的環(huán)境負(fù)荷以及該膜對(duì)鍍覆化學(xué)品的耐受 性與易去膜性之間的平衡是成問(wèn)題的。為了降低環(huán)境負(fù)荷，本發(fā)明人研宄了使用自組裝單 分子層（SAM)作為抗蝕層。例如，日本專利申請(qǐng)公開No. 2006-57167 (JP 2006-57167 A)提 供了在基底上以所需圖案進(jìn)行局部鍍覆的方法中使用SAM的一個(gè)實(shí)例。
[0004] JP 2006-57167 A公開了使用十七氟-1，1，2, 2-四氫癸基-1-三甲氧基硅烷： F3C (CF2) 7 (CH2) 2Si (OCH3) 3 (在本文中稱作〃FAS")作為形成SAM的分子的一個(gè)實(shí)例。由這種 FAS形成的SAM被認(rèn)為可用作抗蝕層，因?yàn)槠洳蝗缁妆砻嬉孜藉兏泊呋瘎┎⒖赏ㄟ^(guò)曝 光去除。JP 2006-57167 A公開了在表面帶有氧化硅膜的基底上使用FAS形成銅布線的一 個(gè)實(shí)例。
[0005] 但是，據(jù)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)JP 2006-57167 A中描述的FAS單分子層作為鋁材料鍍覆處理中 的抗蝕層成膜時(shí)，基底沒(méi)有被這種單分子層完全涂布，并在鋅轉(zhuǎn)化處理浴中進(jìn)行浸漬時(shí)，鋅 最終沉積在基底上的甚至已形成抗鍍膜的區(qū)域中。還發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)堿會(huì)剝除該抗蝕層。因此，使 用JP 2006-57167 A中描述的FAS作為局部鍍覆的抗蝕劑不利于需要兩次鋅酸鹽處理的鋁 材料鍍覆。由于使用SAM作為抗蝕層的局部鍍覆法是有用的，需要找出可用作甚至鋁材料 鍍覆處理中的抗蝕層的SAM的原材料。
[0006] 發(fā)明概述
[0007] 基于對(duì)上述問(wèn)題的研宄，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，兩種特定的氟烷基硅烷的組合特別適用 于形成在鋁材料鍍覆處理中充當(dāng)抗蝕層的SAM。本發(fā)明提供了用于局部鍍覆的預(yù)處理方法、 用于鋁材料的局部鍍覆方法和用于鍍覆鋁材料的抗蝕劑。
[0008] 本發(fā)明的第一方面是用于局部鍍覆的預(yù)處理方法。該預(yù)處理方法包括：在由鋁材 料構(gòu)造成的基底上，由九氟己基三甲氧基硅烷和三氟丙基三甲氧基硅烷的混合物形成SAM 作為抗蝕層；和對(duì)所述基底施以鋅酸鹽處理。
[0009] 在本發(fā)明的第一方面中，九氟己基三甲氧基硅烷與三氟丙基三甲氧基硅烷之間的 混合比可以為4:6至6:4。本發(fā)明的第一方面中的鋅酸鹽處理可以是兩次鋅酸鹽處理。本 發(fā)明的第一方面還可包括在鋅酸鹽處理之前通過(guò)曝光從所述基底上除去一部分自組裝單 分子層，自組裝單分子層的所述部分對(duì)應(yīng)于要鍍覆的基底部分。
[0010] 本發(fā)明的第二方面是用于鋁材料的局部鍍覆方法。該方法包括：在由鋁材料構(gòu)造 成的基底上通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法進(jìn)行局部鍍覆的預(yù)處理；和在所述基底上實(shí) 施鍍覆處理。
[0011] 在本發(fā)明的第二方面中，該鍍覆可以是鍍鎳。
[0012] 本發(fā)明的第三方面是用于鍍覆鋁材料的抗蝕劑。該抗蝕劑含有九氟己基三甲氧基 硅烷和三氟丙基三甲氧基硅烷。
[0013] 在本發(fā)明的第三方面中九氟己基三甲氧基硅烷與三氟丙基三甲氧基硅烷之間的 混合比可以為4:6至6:4。
[0014] 使用九氟己基三甲氧基硅烷和三氟丙基三甲氧基硅烷的混合物形成的SAM幾乎 完全涂布由鋁材料構(gòu)造成的基底并還具有高的耐酸性和耐堿性。因此，其甚至在鋅酸鹽處 理過(guò)程中也可防止鋅沉積而不剝落。本發(fā)明的方面因此可提供優(yōu)異的局部鍍覆鋁材料的方 法、優(yōu)異的預(yù)處理方法和優(yōu)異的用于所述方法的抗蝕劑。
[0015] 附圖簡(jiǎn)述
[0016] 下面參照附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)意義， 其中類似數(shù)字是指類似元件，且其中：
[0017] 圖1是使用FAS9和FAS3的混合物形成的SAM的橫截面結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0018] 圖2是顯示FAS3與FAS9摩爾混合比和鍍覆沉積重量比和SAM的水接觸角之間的 關(guān)系的曲線圖；
[0019] 圖3是獲自分別使用僅FAS9、僅FAS3以及FAS9和FAS3的混合流體形成的SAMs 的X-射線光電子能譜（XPS);和
[0020] 圖4是顯示暴露在真空紫外光（VUV)下的時(shí)間與SAMs的水接觸角之間的關(guān)系的 曲線圖。
[0021] 實(shí)施方案詳述
[0022] 根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的方法涉及用于局部鍍覆由鋁或鋁合金構(gòu)造成的鋁材 料的方法，并使用九氟己基三甲氧基硅烷（CF 3 (CF2) 3 (CH2) 2 - Si (OCH3) 3:也稱作FAS9)和三 氟丙基三甲氧基硅烷（CF3(CH2) 2-Si (OCH3)3:也稱作FAS3)的混合物作為抗蝕劑。也就是 說(shuō)，SAM是由FAS9和FAS3的混合物形成。使用這種FAS9和FAS3混合物形成的SAM的橫 截面結(jié)構(gòu)的示意圖顯示在圖1中。
[0023] 使用FAS9和FAS3混合物形成的SAM具有比分別由各物質(zhì)形成的SAM高的耐酸性 和耐堿性，并另外幾乎完全涂布由鋁材料構(gòu)造成的基底。此外，在形成這種SAM時(shí)基底被具 有低表面能的CF 3基團(tuán)涂布并由此提高拒水性。因此，用作抗蝕層的SAM拒斥鋅轉(zhuǎn)化處理 浴等。因此，當(dāng)使用這種SAM作為抗蝕層時(shí)，抗蝕層剝落的可能和在已形成抗鍍膜的區(qū)域中 沉積鋅的可能降低一一即使對(duì)該基底施以鋅酸鹽處理、特別是施以兩次鋅酸鹽處理也是如 此。
[0024] FAS9和FAS3混合物中的混合比優(yōu)選為4:6至6:4,特別優(yōu)選4. 5:5. 5至5. 5:4. 5， 更特別優(yōu)選為5:5。當(dāng)使用這些混合比時(shí)，該SAM表現(xiàn)出特別高的作為抗蝕層的功能?？梢?使用化學(xué)氣相沉積（CVD)法、等離子體CVD法、物理氣相沉積（PVD)法等進(jìn)行SAM的成膜， 但優(yōu)選通過(guò)氣相法，如CVD法成膜，因?yàn)檫@產(chǎn)生少量的液體廢物。
[0025] 本發(fā)明的該實(shí)施方案的方法包括在由鋁材料構(gòu)造成的基底上使用FAS9和FAS3的 混合物形成SAM作為抗蝕層后在該基底上實(shí)施鋅酸鹽處理。該鋅酸鹽處理包括將基底浸在 鋅轉(zhuǎn)化處理浴中。該鋅酸鹽處理優(yōu)選是兩次鋅酸鹽處理。兩次鋅酸鹽處理包括首先將基底 浸在鋅轉(zhuǎn)化處理浴中，然后將基底浸在例如硝酸中以剝除沉積的鋅，