Yöntem makalesi

Birikimi ve çözüm kaplama Bakır sülfat iyonu ısıtılmasıyla analizi

DOI:

10.3791/59376

⸱

20 Mart 2019

 ,  , 
1Advanced Manufacturing Research Institute, Department of Electronics and Manufacturing, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Burada, bir modeli deneme ve nicel ölçümler dayalı bir analiz çözüm kaplama Bakır sülfat ısıtılmasıyla iyonu birikimi açıklanmıştır. Bu deney kaplama banyo ısıtılmasıyla iyonu birikimi sürecinin üretir.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bileşiklerinin iyonları davranışını bilgisine (monovalent bakır iyon: Cu(I)) Bakır sülfat kaplama banyo kaplama işlemi geliştirmek için önemlidir. Biz başarıyla nicelik ve kolayca Cu(I) bir kaplama çözümde ölçmek için bir yöntem geliştirdi ve çözüm değerlendirilmesi için kullanılır. Bu kağıt, nicel emme spektrum ölçümü ve Cu(I) bir zaman çözüldü enjeksiyon ölçümü konsantrasyonları bir renk tepki açıklanmıştır. Bu yordamı yeniden ve laboratuvar kaplama banyo meydana fenomen aydınlatmak için bir yöntem olarak etkilidir. İlk olarak, Cu(I) oluşumu ve birikimi süreç elektroliz kaplama çözüm çözüm içinde gösterilir. Cu(I) miktarı çözümdeki her zamanki kaplama işlemi daha yüksek geçerli değerlerinde elektroliz artırılır. Cu(I), BCS (bathocuproinedisulfonic asit, disodyum tuzu), seçmeli olarak Cu(I) ile tepki bir reaktif belirlenmesi için kullanılır. Cu(I) konsantrasyonu Cu (I) Absorbans hesaplanan olamaz-BCS karmaşık. Daha sonra renk reaksiyon zaman ölçümü açıklanmıştır. Renk tepki eğrisi Cu(I) ve enjeksiyon yöntemiyle ölçülen BCS anlık bir bileşeni ve bir gecikme bileşeni çürümüş. Bu bileşenler analizi, Cu(I) holding yapısını açıklık ve üretilecek kaplama filmin kalitesini oluşabileceğini zaman bu bilgi önemlidir. Bu yöntem üretim hattı kaplama banyo değerlendirilmesi kolaylaştırmak için kullanılır.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Baskılı devre kartları daha yoğun ve çok katmanlı hale geldikçe, yönetim çözümleri üretim sürecinde kaplama, ürün kalitesini korumak daha önemli hale gelir. Bakır sülfat galvanik monovalent bakır iyon içinde (ısıtılmasıyla iyon: Cu(I)) büyük pürüzlülük ana nedenleri ve Bakır kaplama yüzeyi mat bitiş biri için kararlı. Davranış ve kaplama işlemi1,2,3,4,5, her katkı ve holding etkisini Cu(I) rolü6,7yapısı, 8 araştırıldı. Cu(I) kaplama çözümde çözümlemek gereklidir, ama onun konsantrasyon sulu bir çözüm Cu(I) istikrarsızlık nedeniyle ölçmek zordu. Bu nedenle, kaplama banyo yerinde Cu(I) analizinde kaplama çözüm kontrol etmek için etkili bir araçtır.

Renkölçer çözümleme Cu(I) yerinde kantitatif analizini bir Bakır sülfat çözüm kaplama oluşturmak için bir sulu şelat reaktif, BCS (bathocuproinedisulfonic asit, disodyum tuzu), kullanarak yapılır. BCS Cu(I) konsantrasyon sulu çözümler9,10,11' deki yönergeleri ölçmek için kullanılabilir. Geleneksel Cu(I) belirlenmesi için kullanılan, cuproine türü renk reaksiyonu reaktif hidrofobik ve ayıklama alkol ile gerekli. Bu BCS hidrofilik ve Cu(I) sulu bir çözüm doğrudan ölçebilirsiniz gösterilmiştir. BCS iki molekül 400 ve 550 nm (bkz: şekil 1) arasındaki dalga boylarında, görünür ışık absorbe 1:2 konut projeleri oluşturmak için bir Cu(I) koordine etmek. Cu(I) konsantrasyon Cu (I) Absorbans ölçümü kaplama çözümden belirlemek için bir metod kurduk-BCS karmaşık12,13. Bu iletişim kuralı ilk bölümünde bir modeli deneysel sistem ve Cu(I) konsantrasyonu bir kaplama çözümde nicel ölçüm çözüm kaplama Bakır sülfat Cu(I) oluşumunda hızlanan bir yöntemi açıklanmıştır. Bu oluşum süreci ve Cu(I) birikimi kaplama banyo netleştirmek için esastır.

Ayrıca, bu renk tepki Cu(I) ve BCS Çevik Mukabele ve nispeten yavaş reaksiyon bileşenleri bölünmüş olabilir gösterilmiştir. Bu belirsizlik Absorbans ölçümdeki artırır. Bu sorunu çözmek için reaksiyon eğrileri bir enjeksiyon yöntemi14,15tarafından ölçme yöntemi geliştirdi. İkinci bölümü Cu(I) enjeksiyon yöntemiyle alan ölçümü gösterir. Enjeksiyon yöntemiyle elde edilen bileşenleri analiz ederek, Cu(I) formasyonu mekanizması anlayış ve çözümde yapı holding yaklaştırmak mümkündür.

Geleneksel olarak, bu Cu(I) bir kaplama çözümde anında kuprik iyonları (Cu(II)). okside iddia edilmiştir Biz birkaç millimoles (mmol/L) Cu(I) üretim hattı12kaplama banyoda olduğunu doğruladı. Bu deneme yöntemine göre Cu(I) kaplama banyo için benzer birikimi bile laboratuvar kabı içinde çoğaltılabilir. Bu çözüm, bilinmeyen14olan galvanik Bakır sülfat Cu(I) üretim ve birikim sürecinde aydınlatmak için temel bir teknolojidir. Ayrıca, Cu(I) kaplama çözümde kontrol ederek, Cu(I) kaplama film15kalitesi üzerindeki etkisini tahmin etmek mümkündür.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Not: Lütfen tüm ilişkili malzeme güvenlik bilgi formları (MSDS) denetleyin. Lütfen koruyucu ekipman ile Bakır sülfat kaplama deneme giyerler.

1. çözüm kaplama Bakır sülfat hazırlanması

Not: Sulu çözüm kaplama Bakır sülfat birleştirerek sülfürik asit (0,5 mol/L), Bakır sülfat (0,4 mol/L), klor (Cl, 1,41 mmol/L), polietilen glikol (PEG; hazırlanır MW 4000: 0,025 mmol/L) bis(3-sulfopropyl) disülfür (SPS, 0,003 mmol/L) ve saf su Janus Green B (JGB, 0,004 mmol/L).

  1. Bir heyecan bar bir 1 L ölçek yerleştirin ve 600 mL saf su dökün. Sülfürik asit ekleyin (%95.0: 49.04 g) karıştırma sırasında bazı küçük bölümlerinde. Çözüm soğuduktan kadar bırakın.
  2. Bakır sülfat ekleyin (% 99.5: 99.876 g) belgili tanımlık eriyik için küçük. 30 dk için karıştırın.
  3. Hidroklorik asit (0,02 mol/L) 23.7 mL, polietilen glikol 0.1 g, 1 mL 1 mg/L SPS çözeltisi ve 1 mL 2 mg/M JGB çözeltisi ekleyin.
  4. Çözüm volumetric flask (1 L) için aktarım. Saf su ekleyin ve polietilen konteyner çözüm kaplama Bakır sülfat 1 L. Transfer için ayarlamak ve karanlık oda sıcaklığında saklayın.

2. Cu(I) kaplama çözümde oluşumu

  1. Çözüm 200 mL kabı kaplama Bakır sülfat 150 mL dökün. Kabı içinde heyecan bar koymak ve 500 rpm'de karıştırın. Kaplama çözüm önceden oda sıcaklığında (23 ° C ± 1 ° C) 1 saat bekletin.
  2. Bir tüp bir ölçek takın ve azot akışı (yaklaşık 85 mL/dk) sağlar. Kaplama çözüm üzerinde 30 dk için azot gazı ile deoxygenate.
  3. 0.3 mm kalınlığında bakır levha metal makasıyla 9.5 cm x 2 cm boyutları için kesti. Platin plaka kalınlığı 0.1 mm ile aynı şekilde kesin.
  4. Bakır plaka ve etanol ile Platin tabak yıkama ve saf su ile durulayın. Azot gazı ile kuru.
  5. Bakır plaka ve platin plaka sabitleme jig eklenmesi, kabı yerleştirin ve düzeltebilirim. Batırma her levha kaplama çözüm için 4 x 2 cm2 (bkz: Şekil 2) alanıdır.
    Not: Bölüm (şekil 3 (1)) ve metal elektrot parçalar (Resim 3 (2)) sabitleme bir akrilik kabı jig oluşur. Elektrot bölümü plaka düzeltmek için bölümden oluşur ve bölümü için kablosunu güç kaynağından bağlar.
  6. Bakır plaka güç kaynağı (şekil 3 (3)) pozitif sonuna elektrot (anot) ve platin plaka (katot) güç kaynağı (şekil 3 (4)) negatif sonuna elektrot bağlayın.
  7. Güç kaynağı bir sabit bir 1,0 geçerli açın (akım yoğunluğu: 62,5 mA/cm2). Cu(I) elektroliz zamana göre kaplama çözümde oluşmuş ve Cu(I) konsantrasyonu (biriken tutar) yaklaşık 10 dakika içinde kaplamış.
    Not: karıştırıcı döner iken plaka eklediyseniz, kaplama çözüm dağılım ve kabı düşebilir. Jig tehlikesinden kaçınmak için gücüyle açmadan önce kurun.
  8. 10 dakika sonra kapatın ve güç kablosunu ve karıştırıcı durdurmak. Parçacıklar yerleşmek gelinceye kadar yaklaşık 10 dakika bırakın.

3. kantitatif ölçüm Cu(I)

  1. BCS çözüm (10-2 mol/L) 100 ml saf su molekülünün 0,36 g çözülerek hazırlayın. Çözüm heyecan ve monovalent bakır göre aşırı bir miktar BCS geçiyoruz. BCS çözüm ışık geçirmez kapsayıcısında depolamak ve karanlıkta konteyner saklayın.
    Not: ölçüm içinde örnek çözümü BCS konsantrasyon 1000 kat veya daha Cu(I) konsantrasyon için ayarlanır.
  2. 60 mL Asetik asit (1 mol/L) ve 25.2 mL NaOH çözeltisi (1 mol/L) 120 mL saf su nötralize çözüm (tampon çözelti) hazırlamak için ekleyin.
  3. Emme ölçüm hücresinde bir heyecan bar koymak (optik yol uzunluğu: 1 cm) ve 2.5 mL nötralizasyon çözeltisi ve 219 μL BCS çözüm dökün.
  4. Çözüm örnek (Adım 2,9) kaplama 22 μL içinde karıştırın. 20 dakika karıştırın.
    Not: BCS işlevi normal olduğunu emin olmak için ölçülecek örnek çözüm pH 4 düşmemesi gerektiğini. BCS seçmeli olarak Cu(I) ile birlikte oluşturur. Cu (I)-BCS karmaşık emer görünür bölgede (400-550 nm), ve turuncu renk (şekil 4) nötralize çözüm geliştirir.
  5. Örnek çözüm (3,4) emme spectra bir UV/vis Spektrofotometre ile ölçmek (dalga boyu aralığı: 400-600 nm) (şekil 5e).
    Not: Hiçbir kısıtlanmış ölçüm cihazları ve koşullar vardır ve bu bir deneme serisi aynı olmaları için arzu edilir.
  6. Lambert-bira hukuk kullanarak Cu(I) konsantrasyonu hesaplayın:
    A = εlc
    A Absorbans nerede, L optik yol uzunluğu, ε molar emme katsayısı (BCS: 1,2 × 104 485'nm), ve c çözünen molar konsantrasyonu (mol/L).
    Not: optik yol uzunluğu 1 cm, Cu(I) konsantrasyon hücresinde sadece azı yok olma katsayısı tarafından bölünmüş Absorbans çünkü. 125 (nötralize çözüm ile kat seyreltme) oranı çarpılarak elde edilen kaplama çözüm Cu(I) konsantrasyonu değerdir.

4. enjeksiyon ölçüm Cu(I) ve BCS renk reaksiyonu eğrileri

  1. UV/vis Spektrofotometre daha--dan 20 dk zaman ölçüm işleviyle enjeksiyon ölçüm için kullanın. Spektrometre bir örnek olması gereken oda bir şırınga bağlantı noktası (şekil 6 yaptı) ile kapak ve bir termostat hücre tutucu bir karıştırıcı ile.
  2. 1 cm x 1 cm kare bir hücre Absorbans ölçümü için kullanın. S heyecan barın emme hücreye koy.
  3. 3. 1'hücre içine hazırlanan BCS çözüm 3.2 ve 219 μL hazırlanan etkisiz çözüm 2.5 mL dökün. Karıştırıcı dönme hızı en üst düzeye çıkarmak.
  4. 1,270 için ölçüm saati s 485 nm ve başlangıç zaman ölçüm modunda. Başladıktan sonra bir dk odası kapak şırınga bağlantı noktasından bir pipet ile kaplama çözüm örneği (2,9) 22 μL enjekte. Reaksiyon eğrileri Cu(I) ve BCS-ecek var olmak (şekil 6 sağ) satın aldı.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Cu(I) konsantrasyonu kaplama çözümde 485 Absorbans dan belirlenebilir Cu (I) nm-2BCS şelasyon yapın. Şekil 5 0, 4, 6, 8 ve 10 min için Elektrolize bu kaplama çözümleri emme spectra gösterir. Cu(I) konsantrasyonu 10 dk elektroliz süreye bağlı olarak 0 ile artış eğilimindedir. Ancak, zaman çözüldü ölçüm sonucu olarak, ek olarak tepki BCS ve Cu(I) arasında anlık bileşeninde bir gecikme bileşeni çıktı. Bu Absorbans değeri sinyal-gürültü oranı (S/N oranı) azaltır ve doğru Cu(I) konsantrasyonu tayini önler. Cu(I) konsantrasyonu belirlemek için enjeksiyon yöntemi çözüm kaplama enjeksiyonu ile neden Absorbans değişimi zaman ayrışma (şekil 6) tarafından ölçülür çünkü kullanmak tercih edilir.

Yapı kaplama çözüm holding Cu(I) modülleri tarafından sayısal analiz tepki eğrisi elde edilir. Genel olarak, Cu(I) hızlı bir şekilde Cu(II) için sulu bir çözüm okside; Ama kaplama çözümde bir katkı (özellikle PEG)14ile bir kompleks oluşturarak stabilize sayılır. Tepki eğrisi şelasyon sürecin Cu(I) ve BCS yansıtır. Tepki eğrisi kaplama çözüm enjeksiyon hemen sonra artar bir bileşeni ve min birkaç on yavaş yavaş artar bir bileşeni oluşur. Bu bileşenler öneririz Cu(I) kaplama çözümde birden çok holding yapıları vardır. Cu(I) içinde yer kaplama çözüm özelliklerini tepki eğrisi analiz ederek değerlendirilebilir. BCS ile Cu(I) tepki Cu(I) toplama ile ilgili ilk sipariş tepki olduğunu varsayarak, Absorbans aşağıdaki reaksiyon kinetiği elde:

= A0 + AL [1-exp (−t/TL)]

t zaman ölçüm başından itibaren A0 karşılık gelen anında tepki verir bir bileşenine (Absorbans t = 0) ve AL (A0-) yavaş yavaş tepki bir bileşeni karşılık geldiği. TL AL bileşeninin zaman sabitidir. Renk tepki eğrisi benzetimini yapmak için biz uygulanan formül özgün analiz yazılımı (yazılım ticari olarak mevcut olabilir)13,15. Electroplating çözüm renk reaksiyonu Absorbans değişikliği simüle bir eğrisi Şekil 7' de gösterilmiştir. Simülasyon Cu(I) birikimi için ilgili parametreleri (A0, AL, TL) sayılabilir. Bu şekilde simülasyon sonuçları A0 edildi 0.053, AL = 0,098, TL = 13,6 min ve r2 = 0.998 =. Şekil 8 (grafik) için farklı zamanlarda Elektrolize bu kaplama çözümde simülasyon değer A0 çizer. A0 değerini elektroliz büyük ölçüde 4 dk kadar değişmedi rağmen elektroliz zaman için karşılık gelen bir artış için 10 min 6 min görüldü.

Kaplama bakır yüzey pürüzlülüğü ve Morfoloji gibi Bakır kaplama kalitesini Cu(I) etkisini araştırmak için elektroliz çözümleri ile 10 min için gerçekleştirilmiştir. Şekil 8 elektroliz çözümlerle yatırılır film yüzey yapısı SEM (Taramalı elektron mikroskobu) görüntüleri gösterir. Dk 0 ve elektroliz kaplama 4 dk film yapısı neredeyse ayırt edilemez. Yoğun bir boyutu nanometre ve pürüzsüz bir yüzey morfolojisi birkaç on ile adsorbe ince parçacıklar vardır. Elektroliz kaplama, 6 dk sonra yüzeyi biraz şişlik vardır. Elektroliz kaplama, 10 dakika sonra büyük bir tıknaz pürüzlülük vardır.

figure-results-1
Şekil 1: Yapısı ve soğurma spektrumu Cu (I)-BCS kompleksi. Çözüm ve çözüm elektroliz kaplama taze Bakır sülfat. Cu(I) kaplama çözümde elektroliz, Cu (I) soğurma spektrumu birikmiş beri-BCS karmaşık elektroliz kaplama çözüm örnek görülmektedir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

figure-results-2
Resim 2: İçin donatım (solda) elektrifikasyon deney ve temsilcisi şematik diyagramı elektroliz şartları deneme (sağda). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

figure-results-3
Şekil 3: denemede enerjik için resmi bir kombinasyon parçaların. Jig elektrot plaka ile cam kabı eklemek ve güç kaynağına bağlayın. (1) Akrilik ölçek sabitleme parçası, (2) metal elektrot parçaları, (3) bakır plaka elektrot (anot) ve (4) Platin elektrot (katot) plaka. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

figure-results-4
Şekil 4: Emme ölçüm Cu(I). Emme ölçüm yordam (solda) ve fotoğraf örnek çözüm (sağda). Taze Bakır sülfat çözüm (mavi) ve elektroliz çözüm (turuncu) kaplama. Cu(I) tarafından elektroliz kaplama çözümde birikmiş, elektroliz kaplama çözüm örnek renkli turuncu oldu. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

figure-results-5
Şekil 5: Cu (I) emme spectra-elektroliz çözümlerinde BCS. Elektroliz zaman: (bir) 0, (b) 4, (c) 6, (d) 8 ve (e) 10 dak. Cu (I) Absorbans beri-BCS genellikle artar elektroliz zaman daha uzun hale geldikçe, bu kaplama çözümde birikmiş Cu(I) miktarı artmış olarak kabul edilir. Bu şekil Şekil 2 Koga vd. 201815bir değişiklik olduğunu. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

figure-results-6
Şekil 6: Enjeksiyon ölçüm. Sol: Odası kapak resmini. İşte hücrenin üstündeki bir şırınga bağlantı noktası; bir pipet takın ve örnek çözümü enjekte. Sağ: 10 min için bir 1,0, Elektrolize başvuruluyor, ancak kaplama, tepki eğrisi. Absorbans enjeksiyon hemen sonra keskin bir artış ve nazik bir artış açıkça görülmektedir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

figure-results-7
Şekil 7: Simülasyon çözüm (1.0 A, 10 dk) kaplama Absorbans. figure-results-8 : ölçülen nokta, düz çizgi: uygun eğrisi. Bu şekil şekil 4 Koga vd. 201815bir değişiklik olduğunu. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

figure-results-9
Şekil 8: İfade elektroliz zaman karşı. (Grafik) Normalleştirilmiş Absorbans uygun parametreleri elektroliz zamana karşı A0 çizilir. (Resimler) SEM görüntüleri kaplama film yüzeyinin her elektroliz çözümünde tevdi (resim yukarıda kez elektroliz zamanlar vardır). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Şekil 2 şematik elektroliz deneme için bir sistemi gösterir. Jig oluşan Şişeler için düzeltilmesi için akrilik bir parçası ve metal parçalar plakaları takmak ve güç kaynağı ile bağlanmak için sipariş edilen bir maddedir. Bu mekanizma tarafından plakaların daldırma bölge sürekli oluyor ve geçerli değeri ve akım yoğunluğu arasındaki ilişki sabit tutulur. Bizim koşullarında daldırma 4 cm x 2 cm, ve akım yoğunluğu 62.5 mA/cm2 1 A. mevcut olacak Cu(I) birikimi yordamda bakır plaka için anot bağlı olduğu ve platin bir tabak katot için eklenir. Cu(I) birikimi verimliliğini artırmak için önceden azot gazı ile kaplama çözüm deoxidize için tercih edilir.

Nicel ölçüm Cu(I) basit bir yordam içerir. Nötralizasyon çözüm ve BCS çözüm hücre içine dökün ve karıştırın kaplama çözüm (şekil 4). Bu heyecan daha--dan 20 dk kadar Cu(I) ve BCS yeterince tepki gereklidir. Bu yeterince tepki ilerleyen ölçüm doğruluğunu sağlamaktır. Cu(I) kaplama çözümde içeriyorsa, örnek çözümü portakal ve bir tepe 485 sahip bir emme spektrum görünür nm elde edilir. Çözüm renk karmaşık oluşumu nedeniyle değişiklikler dramatik ve birçok Bakır kaplama teknisyenleri şaşırttı.

Bu geçerli bir çözüm (şekil 5) kaplama Bakır sülfat geçtikten sonra Cu(I) çözüm içinde biriken doğrulanır. Soğurma spektrumu Cu (I) şeklini gösterir-485 Absorbans üzerinden Cu(I) toplama hesaplamak için uygundur BCS karmaşık nm. Geçerli değer rasgele olsa da, Cu(I) pek 0,2 A geçerli değeri birikmiş ve daha yüksek bir geçerli değer gereklidir. Her ne kadar Cu(I) birikimi miktarı elektroliz zamanla artış eğilimi, aşırı akım (örneğin, birden fazla 10 dakika bir 1,0, elektroliz) tarafından doymuş yağlardır. Elektroliz 10 min için geçerli değeri 0,5-1,0 A14yaşındayken artışla Cu(I) birikim tutarı. (Örneğin, bir 20 dk için 1,0,) bir aşırı akım akan zaman Cu(I) konsantrasyon azalmıştır. Bu ilerleme orantısız tepki nedeniyle bakır parçacıkları oluşumu ile ilgili düşünülmektedir.

Cu(I) ve BCS tepki kaplama çözümde kez konsantrasyonu doğru belirlenmesi zor yapmak birden çok zamanı bileşenleri vardır. Bu sorunu çözmek için bir enjeksiyon ölçüm arzu edilir (şekil 6). Bu ölçüm, Cu (I) emme yoğunluğu-BCS karmaşık alınan temel enjeksiyon kaplama çözümün önce değiştirilen bir miktar olarak çok daha doğru bir şekilde tespit edilebilir. Tepki eğrisi sadece sayısal olarak analiz edilebilir beri tepki tamamlanmamış olsa bile buna ek olarak, konsantrasyonu yüksek doğrulukta bilinen olabilir. Tepki eğrisi bileşenlerini kaplama çözüm14Cu(I) saklama yapısını yansıtmak tahmin edilmektedir.

Holding yapısındaki Cu(I) karşı Cu(I) kaplama banyo anında Cu(II) oksitlenir onaylama işlemi kaplama çözüm modeli önemlidir. Biz analiz özellikleri geçerli tutar, oluşumu ve Cu(I) birikimi aşağıdaki modelinden öneriyoruz. Bakır plaka eluted Cu(I) bir kısmını bir Cu (I) şeklinde çözümde korunur-PEG karmaşık. Karmaşık oluşumu erken aşamalarında, klorür iyonları bir rol Cu(I)6,8için geçici bir sabitleyici olarak düşünülmektedir. PEG için koordine Cu(I) üç boyutlu yapısı içinde kurulmuştur ve hidrofobik bir ortamdır. Cu(I) oluşumu yükseltildiğinde, aşırı Cu(I) PEG yüzeye koordine ve çevresinde sıvı olabilir. Cu(I) yüzeyi derhal BCS ile tepki beri tepki eğrisi A0 bileşeni yansıtır. Bu yana Cu(I) içinde PEG BCS saldırıya karşı korunmuş olur, yavaş bir AL bileşeni vardır. Bu A0 bileşeni özellikle kaplama film15kalitesini etkiler işaret edilmiştir. Bu bilgi kaplama çözüm yönetimi için önemlidir.

Kaplama çözüm denatürasyon hızlandırılması ve birikmiş Cu(I) konsantrasyon ve holding yapı doğrulama, açıkça kaplama çözüm ayırdetmek mümkündür. Bu sadece üretilecek kaplama filmin kalitesini tahmin için de kaplama işlemi anlamak için önemlidir. SEM görüntü doğrulaması Cu(I) konsantrasyonu, özellikle A0 bileşeni, güçlü kaplama film (şekil 8) pürüzlülüğü üretimi ilgilenmektedir gösterildi. Cu(I) yerinde ölçüm banyo kaplama yönetimi için yeni göstergeler verir.

Bu araştırma üzerinde optik ölçüm esaslı kaplama banyo yönetimine katkıda bulunabilir. Zamanında ve yerinde üretim hattı üzerinde kaplama banyo durumunu değerlendirebilir bir sistemi geliştirmek için amacımız.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

İfşa etmek yok.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Biz Bayan Hirakawa bu araştırma için onun büyük katkı için teşekkür ederim.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Asetik asitWako016-18835
BCSDojindoB002
Bakır levhaYAMAMOTO-MSB-60-P05
Bakır sülfatWako033-04415
Hidrokorinik asitSIGMA-ALDRICH13-1750-5
JGBWako106-00011
Manyetik karıştırıcıIuchiHS-30D
NaOHNACALAI TESQUTE31511-05
PEG4000Wako162-09115
Platin plakaNILACOPT-353326
Güç kaynağıTAKASAGOLX018-28
SPSWako327-87481
Karıştırma çubuğuAS ONE1-5409-01
Sülfürik asitWako192-04696
Şırınga portuJASCOCSP-749
Karıştırıcılı termostat hücre tutucusuJASCOSTR-773
UV/vis SpektrofotometreJASCOV-630

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Kondo, K., Akolkar, R. N., Barkey, D., Yokoi, M. Chap 1. Copper Electrodeposition for Nanofabrication of Electronics Devices. , Springer. New York. (2014).
  2. Kondo, K., Nakamura, T., Okamoto, N. Correlation between Cu (I)-complexes and filling of via cross section by copper electrodeposition. Journal of Applied Electrochemistry. 39, 1789-1795 (2009).
  3. Healy, J. P., Pletcher, D., Goodenough, M. The Chemistry of the additives in an acid copper electroplating bath, Part II. The instability of 4,5-dithiaoctance-1,8-disulphonic acid in the bath on open circuit. Journal of Electroanalytical Chemistry. 338, 167-177 (1992).
  4. Frandon, E. E., Walsh, F. C., Campbell, S. A. Effect of thiourea, benzotriazole and 4,5-dithiaoctane-1,8-disulphonic acid on the Kinetics of Copper Deposition from Dilute Acid Sulphate Solution. Journal of Applied Electrochemistry. 25, 574-583 (1995).
  5. Gabrielli, C., Mocoteguy, P., Perrot, H., Zdunek, A., Sanz, D. N. A Model for Copper Deposition in the Damascene Process Application to the Aging of the Deposition Bath. Journal of The Electrochemical Society. 154 (1), D13-D20 (2007).
  6. Yokoi, M., Konishi, S., Hayashi, T. Adsorption Behavior of Polyoxyethyleneglycole on the Copper Surface in an Acid Copper Sulfate Bath. Denki Kagaku. 52, 218-223 (1984).
  7. Pan, S. Z., Song, L. X., Chen, J., Du, F. Y., Yang, J., Xia, J. Noncovalent Interaction of Polyethylene Glycol with Copper Complex of Ethylenediaminetetraacetic Acid and Its Application in Constructing Inorganic Nanomaterials. Dalton Transactions. 40, 10117-10124 (2011).
  8. Feng, Z. V., Li, X., Gewirth, A. A. Inhibition Due to the Interaction of Polyethylene Glycol, and Copper in Plating Bath: A Surfce-Enhanced Raman Study. The Journal of Physical Chemistry. B. 107, 9415-9423 (2003).
  9. Palmer, J. Determination of Copper Species in Atmospheric Waters. The Plymouth Student Scientist. 7 (2), 151-184 (2014).
  10. Faizullah, A., Townshend, A. Spectrophotometric Determination of Copper by Flow Injection Analysis with an On-Line Reduction Column. Analytica Chimica Acta. 172, 291-296 (1985).
  11. Koga, T., Hirakawa, C., Takeshita, M., Terasaki, N. Quenching Characteristics of Bathocuproinedisulfonic Acid, Disodium Salt in Aqueous Solution and Copper sulfate plating solution. Japanese Journal of Applied Physics. 57, 04FL04-1-5 (2018).
  12. Noma, H., et al. Analysis of Cu(I) in Copper Sulfate Electroplating Solution. Journal of The Surface Finishing Society of Japan. 63, 124-128 (2012).
  13. Noma, H., et al. Analysis of Cu(I) Complexes in Copper Sulfate Electroplating Solution by Using Reaction Kinetics with a Chelate Regent. ECS Transactions. 58 (17), 77-88 (2014).
  14. Koga, T., Nonaka, K., Sakata, Y., Terasaki, N. Electrochemical Formation and Accumulation of Cu(I) in Copper Sulfate Electroplating Solution. Journal of The Electrochemical Society. 165 (10), D423-D426 (2018).
  15. Koga, T., Nonaka, K., Sakata, Y., Terasaki, N. Spectroscopic and Electrochemical Analysis of Cu(I) in Electroplating Solution and Evaluation of Plated Films. Journal of The Electrochemical Society. 165 (10), 467-471 (2018).

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Elektroliz S reciBCS ReaktifiUV Vis SpektrofotometreZamana Ba l EnjeksiyonAbsorbans l mRenk Reaksiyon AnaliziTeky kl Bak rKaplama zeltisi De erlendirmesi

İlgili makaleler