2012 Fiscal Year Research-status Report
微小流路による電気銅めっき添加物の吸脱着速度解析とめっき析出形状予測法の確立
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23560922
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
齊藤 丈靖 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70274503)
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| Keywords | 銅めっき / 添加剤 / ポリエチレングリコール / 塩化物イオン / 臭化物イオン / EQCM |
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| Research Abstract |
微小流路型反応器を用いてめっき液を瞬時に切り替え、切り替え前後での電流密度変化から、モデル式を用いて有効表面被覆率(θEFF)とPEG吸着速度定数（ka）を求めた。めっき液中のCl－濃度を変化させた結果では、Cl－濃度の増加に伴いPEG吸着速度定数kaはわずかに上昇したが、定常状態での有効表面被覆率(θEFF,SS）は0.5でほぼ一定であった。また、Cl－濃度100 ppm以上でPEG吸着速度定数kaは約0.07 s-1でほぼ一定であった。
Br－/PEG系においてはCl－/PEG系に比べて定常状態での有効表面被覆率θEFF,SSは増加したが、PEG吸着速度定数kaは減少することが分かった。以上より、ごく短時間での銅めっきで抑制効果の発現にはCl－を、比較的長時間での抑制にはBr－が有効であると思われる。
EQCMによる結果では、PEG濃度が大きいほどPEG吸着重量は増加した。重量変化から求めた被覆率と、電流密度変化から求めた被覆率が近い値となったので、Cl－/PEG系と同様にBr－/PEG系においてもPEGの電流遮蔽効果は吸着量にほぼ対応していると考えられる。また、Cl－/PEG系と比べたBr－/PEG系における電流遮蔽量の増加が吸着重量の増加によるものであることが確認できた。
このように、銅めっきにおける添加物の効果をPEG吸着量という観点からまとめて、吸着速度式を定式化した。また、ハロゲンの効果を定量的に明らかにして銅めっきにおける添加物の意味・制御指針を提示することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
銅めっきにおける添加物の効果をPEG吸着量という観点からまとめて、吸着速度式を定式化できた。また、塩化物イオンと臭化物イオンの添加物効果の違いを、電流密度変化、EQCMによる吸着重量変化の両者から定量的に明らかにして銅めっきにおける添加物の意味を明らかにして、制御指針を提示することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、フローセル型EQCM、微小流路反応器/電気化学測定を通して、銅めっき中の添加物の吸着･脱着過程のモデル化を行い、速度定数という形で定量化することができた。また、工業的に多く利用されている銅めっき添加剤であるヤヌスグリーンＢを含む系についてもデータが徐々に蓄積されつつある。一方で、我々のグループが見いだした４級アミン類添加物を用いた実験や電気化学顕微鏡による表面電位の変化の測定などは未着手である。
微小流路反応器とフローセル型EQCMを用いて、銅めっき中添加物（ポリエチレングリコール、PEGを中心とした）の吸着・脱着の定量化を行うことができたが、濃度が高い領域では吸着機構が異なることが示唆されており、このあたりの解明が次年度の課題である。また、液流速の変化幅の拡大や添加剤同士の相互作用の解明は引き続き進めていく。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
めっき液の素早い置換が可能な微小流路装置を用いた、銅めっき用添加剤の変化による電流密度変動測定の実験については、新規マイクロ送液ポンプを購入することによって、めっき液の流速範囲を広げて実験を進める。また、新しい添加剤に対して測定を加える。
さらに、添加剤同士の相互作用に関するデータ蓄積を進めていく。
新規マイクロ送液ポンプを購入し、また、EQCMのセル内部を最適化することによって、めっき液中における成長表面上の吸着種の重量変化を測定する。そして、めっき液中の添加剤濃度、めっき液の流速などを変更して様々な実験データを取得する。特に、PEG濃度が高い領域では吸着機構が異なることが示唆されており、このあたりの解明を進めるべく研究費を使用する。
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Research Products
(5 results)
