전류밀도는 전기도급법에서 생산성과 직접적인 연관이 있고, 생산성의 증가를 위해선 고전류밀도가 필요하다. 회전전극(RDE)의 회전 속도를 증가시키면 고유속을 얻을 수 있다. 유속 조절을 위해 회전전극과 원통형 회전 전극을 사용하였고, 전압과 전류의 관계를 알아보기 위해 정전류, 정전압 실험과 linear sweep voltammetry 실시하였다. 회전 전극의 회전 속도가 400 rpm이상 조건에서, 수소가 발생하지 않고 1000 A/$m^2$이상의 최대전류멸도가 가능하였다. $25^{\circ}C$와 $62^{\circ}C$ 조건에서 구리의 확산계수는 각각 $5.5{\times}10^6\;cm^2\;s^{-1}$와 $10.5{\times}10^6\;cm^2\;s^{-1}$로 계산되었다. 수소가 발생하지 않으면서 안정적으로 구리를 전착할 수 있는 조건은 -0.05 V (vs Ag/AgCl)이었다. 첨가제인 glue와 thiourea-를 넣음으로써 구리의 침상성장을 막을 수 있었다. 표면 거칠기는 UV-Vis Spectrophotometer를 아용하여 분석되었다. 600 nm 영역에서 반사도는 측정 되었고 표면 거철기가 개선될수록 표면 반사도가 증가하였다.
전류밀도는 전기도급법에서 생산성과 직접적인 연관이 있고, 생산성의 증가를 위해선 고전류밀도가 필요하다. 회전전극(RDE)의 회전 속도를 증가시키면 고유속을 얻을 수 있다. 유속 조절을 위해 회전전극과 원통형 회전 전극을 사용하였고, 전압과 전류의 관계를 알아보기 위해 정전류, 정전압 실험과 linear sweep voltammetry 실시하였다. 회전 전극의 회전 속도가 400 rpm이상 조건에서, 수소가 발생하지 않고 1000 A/$m^2$이상의 최대전류멸도가 가능하였다. $25^{\circ}C$와 $62^{\circ}C$ 조건에서 구리의 확산계수는 각각 $5.5{\times}10^6\;cm^2\;s^{-1}$와 $10.5{\times}10^6\;cm^2\;s^{-1}$로 계산되었다. 수소가 발생하지 않으면서 안정적으로 구리를 전착할 수 있는 조건은 -0.05 V (vs Ag/AgCl)이었다. 첨가제인 glue와 thiourea-를 넣음으로써 구리의 침상성장을 막을 수 있었다. 표면 거칠기는 UV-Vis Spectrophotometer를 아용하여 분석되었다. 600 nm 영역에서 반사도는 측정 되었고 표면 거철기가 개선될수록 표면 반사도가 증가하였다.
The current density in copper electroplating is directly related with the productivity and then to increase the productivity, the increase in current density is required. To obtain the high mass flow rate, rotating disk electrode(RDE) was employed. High rotational speed in RDE can increase the mass ...
The current density in copper electroplating is directly related with the productivity and then to increase the productivity, the increase in current density is required. To obtain the high mass flow rate, rotating disk electrode(RDE) was employed. High rotational speed in RDE can increase the mass flow rate and then high speed electroplating was possible using RDE to control mass flow. Two types of cathode were used. One is RDE and another is rotating cylindrical electrode(RCE). A constant-current, constant-voltage and linear sweep voltammetry were applied to investigate current and voltage relationship. The maximum current density without evolution of hydrogen gas was increased with rotational speed. Over 400 rpm, maximum current density was higher than 1000 A/$m^2$. The diffusion coefficients of copper calculated from the slope of the plots are $5.5{\times}10^6\;cm^2\;s^{-1}$ at $25^{\circ}C$ and $10.5{\times}10^6\;cm^2\;s^{-1}$ at $62^{\circ}C$. The stable voltage without evolution of hydrogen gas was -0.05 V(vs Ag/AgCl). Additives were added to prevent dendritic growth on cathode deposits. The surface roughness was analyzed with UV-Vis Spectrophotometer. The reflectance of the copper surface over 600 nm was measured and was related with the surface roughness. As the surface roughness improved, the reflectance was also increased.
The current density in copper electroplating is directly related with the productivity and then to increase the productivity, the increase in current density is required. To obtain the high mass flow rate, rotating disk electrode(RDE) was employed. High rotational speed in RDE can increase the mass flow rate and then high speed electroplating was possible using RDE to control mass flow. Two types of cathode were used. One is RDE and another is rotating cylindrical electrode(RCE). A constant-current, constant-voltage and linear sweep voltammetry were applied to investigate current and voltage relationship. The maximum current density without evolution of hydrogen gas was increased with rotational speed. Over 400 rpm, maximum current density was higher than 1000 A/$m^2$. The diffusion coefficients of copper calculated from the slope of the plots are $5.5{\times}10^6\;cm^2\;s^{-1}$ at $25^{\circ}C$ and $10.5{\times}10^6\;cm^2\;s^{-1}$ at $62^{\circ}C$. The stable voltage without evolution of hydrogen gas was -0.05 V(vs Ag/AgCl). Additives were added to prevent dendritic growth on cathode deposits. The surface roughness was analyzed with UV-Vis Spectrophotometer. The reflectance of the copper surface over 600 nm was measured and was related with the surface roughness. As the surface roughness improved, the reflectance was also increased.
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제안 방법
Fig. 6(b)에서 측정된 반사도와 실제 표면과의 관계를 확인하기 위해 전자 주사 현미경(SEM)을 이용하여 관찰 하였다. 회전속도에 따른 표면 결과를 Fig.
않는 안정 적 인 전위를 찾는 실험을 하였다. 0 V 부 터 -0.35 V까지 전위를 변화시키면서 회전 전극 표면에서 전착 되는 구리를 관찰하였다. Fig.
이를 통해 1000A/m2 이상의 고전류밀도가 가능하게 된다.昌)고전류밀도 구리 도금은 유속조절이 가능한 회전 전극을 이용하여 가능하였고, 회전 전극을 이 용하여 회전속도에 따른 구리의 형상 변화를 연구하였다. 형상 변화된 구리 표면을 UV-Vis Spectrophotometer 이용하여 반사도를 측정하였다 a)
구리도금에서 도금 된 구리의 표면 형상은 도금의 중요한 판단 요소가 된다« 첨가제가 구리 표면에 미치는 영향을 알아보기 위해 정전압 실험을 시-용하여, 레벨러 (leveling agent)로 사용되 는 이ue와 결정 립 미 세 화제(grain refining agent)로 사용되는 thiourea를 첨 가하여 구리표면 성장 변화를 관찰하였다.13)유속 조절과 첨가제 조절을 통하여 고전류밀도상조건에서 안정적인 구리 도금을 할 수 있었다.
구리 도금의 전원 공급은 Potentiostat/Galvanostat를 이용하였으며, 표면 반사도 측정을 위해 UV-Vis Spectrophotometer# 이용하였다. 실험 후 표면의 관찰은 주사 전자 현미 경(Scanning Electron Microscopy)과 저배율의 광학 현미경을 이용하여 관찰하였다. 실험에 이용된 도금조의 모식도를 Fig.
4의 결과에서 전위가 낮아질수록 전착 된 구리가 수소가스의 발생으로 인해 분말 상으로 전착됨 을 볼 수 있다. 안정 적 인 정 전압 도금을 하기 위해서 충분히 안정적인 표면을 보이는 -0.05 V 조건을 선택하여, 첨가제 영향 실험을 하였다.
앞서 나온 안정 적 인 표면을 보이 는 -0.05 V 기 준으로, 첨 가제 인 thiourea와 glue를 각각 4 ppm, 1.5 ppm을 첨 가하여 첨 가하지 않은 조건과 비교 하였다. 첨 가제에 따른 구리 의 성 장을 Fig.
반사되는 빛의 양이 많을 수록 시각적으로 표면은 반짝이는 특성을 가지게 된다. 이러한 성질을 이용하 여 원통형 회 전 전극에 1000 A/m2 의 고전류밀도를 정전류 방법 으로 회 전속도 200rpm부터 3200rpm까지 인가한 시편의 반사도를 분석하였다. 고전류밀도 조건에서 회전속도에 따른 표면 반사도를 Fig.
첨가제의 전착 특성을 알아보기 위해, 수소가스가 발생하지 않는 안정 적 인 전위를 찾는 실험을 하였다. 0 V 부 터 -0.
전자 주사현미경은 표면 형상을 직접적으로 볼 수 있는 장점이 있으나 표면 형상을 정량화할 수 없다는 단점이 있다. 표면 형상의 정량적 측정을 위해, 금속의 반사도를 측정하였다. 금속은 표면의 거칠기에 따라 조사된 빛의 반사도가 달라지 게 된다.
昌)고전류밀도 구리 도금은 유속조절이 가능한 회전 전극을 이용하여 가능하였고, 회전 전극을 이 용하여 회전속도에 따른 구리의 형상 변화를 연구하였다. 형상 변화된 구리 표면을 UV-Vis Spectrophotometer 이용하여 반사도를 측정하였다 a)
회전 전극의 특성을 이용하여 고전류밀도 조건에서 온도, 첨가제의 유무, 회전속도를 변수로 실험을 진행하였다. Levich 식 에 따라서 한계전류는 회전 속도에 제곱근에 비 례 하여 증가함을 확인 할 수 있었고, 온도에 따른 확산계수를 계산할 수 있었다.
대상 데이터
고전류밀도 구리도금을 위해 사용된 용액의 조성은 45 g/L Cu2+ 와 170 g/L H2SO4이며 250 ml 크기 의 도금 조에 넣어 사용하였다. 용액의 온도를 62。。로 유지하기 위해 water jacket을 이 용하였고 온도에 따른 확산계 수 변화를 비교하기 위하여 상온(25。(3)의 용액도 사용하였다.
1 cn?의 구리로 제작되 었고, 원통형 회전전극은 면적 5 cm?으로 구리도금층의 분리가 쉬운 스테인레스 스틸로 제작되었다. 기준전극으로 3.5M Ag/AgCl 전극을 사용하였으며 이후 언급되는 전위는 모두 3.5M Ag/AgCl 기준 전극에 대한 값이다. 회전 전극은 스스로 회전하면서 용액의 유속을 조절 하기 때문에 추가적 인 마그네 틱 바를 이용한 교반은 하지 않았다.
첨가제는 이ue와 thiourea를 사용하였다. 실험에 사용된 전극으로 양극(anode)은 면적 4x8 cm, 순도 99.99%의 전기동을 사용하였고, 음극(cathode)으로는 회전전극과 원통형 회전전극을 이용하였다. 회전 전극은 수소발생 이 없는 안정적인 전위를 찾기 위한 정전압 실험에 사용하였고, 원통형 회전 전극은 고전류밀도 적용을 위한 정전류실험에 사용되었다.
용액의 온도를 62。。로 유지하기 위해 water jacket을 이 용하였고 온도에 따른 확산계 수 변화를 비교하기 위하여 상온(25。(3)의 용액도 사용하였다. 첨가제는 이ue와 thiourea를 사용하였다. 실험에 사용된 전극으로 양극(anode)은 면적 4x8 cm, 순도 99.
99%의 전기동을 사용하였고, 음극(cathode)으로는 회전전극과 원통형 회전전극을 이용하였다. 회전 전극은 수소발생 이 없는 안정적인 전위를 찾기 위한 정전압 실험에 사용하였고, 원통형 회전 전극은 고전류밀도 적용을 위한 정전류실험에 사용되었다. 회전 전극은 에폭시로 둘러쌓인 면적 0.
이론/모형
회전 전극은 스스로 회전하면서 용액의 유속을 조절 하기 때문에 추가적 인 마그네 틱 바를 이용한 교반은 하지 않았다. 구리 도금의 전원 공급은 Potentiostat/Galvanostat를 이용하였으며, 표면 반사도 측정을 위해 UV-Vis Spectrophotometer# 이용하였다. 실험 후 표면의 관찰은 주사 전자 현미 경(Scanning Electron Microscopy)과 저배율의 광학 현미경을 이용하여 관찰하였다.
앞에서 주어진 상수의 값을 알면 Levich 식을 이용하여 한계 전류밀도를 예측할 수 있다. Fig.
성능/효과
변화를 관찰하였다.13)유속 조절과 첨가제 조절을 통하여 고전류밀도상조건에서 안정적인 구리 도금을 할 수 있었다.
도금층의 표면을 UV. Vis Spectrophotometer 이용하여 반사도를 측정 할 수 있었고, 전자 주사 현미경과 표면을 비교한 결과 서로 직접적인 연관이 있음을 확인 할 수 있었다.
3에 나타내 었다. 두 가지 온도 조건 모두 회전속도에 따른 전류밀도가 선형적으로 증가 함을 보여준다. 위 에 나온 Levich식 을 이용하여 선형으로 증가하는 그래프의 기울기 를 계산하면 온도 변화에 따른 확산계수를 계산할 수 있다.
회전 속도가 증가할수록 반사되는 빛의 양이 증가하는 모습을 보였다. 이 결과는 회전속도가 증가 할수록 표면의 난반사가 줄어든다는 것을 의미하며, 회전속도가 증가할수록 매끄러 운 표면을 가짐 을 의 미 한다. 회전 속도가 1600 rpm 이후에는 반사도의 큰 차이가 발생하지 않았다.
자외선 영역에선 반사된 빛이 거의 존재하지 않고, 구리의 표면 색 특성 이 나타나는 550 nm 영 역 에서부터 회전속도에 따라 표면 반사도의 차이 가 발생하기 시 작했다. 회전속도가 증가함에 따라서 반사도도 증가하는 경 향을 보였다. 600 nm를 기준으로 회 전속도에 따른 반사도를 Fig.
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