구리 전해도금 중 전해액 내 철 이온(Fe²⁺, Fe³⁺)이 첨가제 분해에 미치는 영향

Effect of Iron Ions (Fe²⁺ and Fe³⁺) on the Decomposition of Organic Additives during Copper Electrodeposition

본 연구에서는 구리 전기도금 과정에서 용액 내 철 이온이 도금 첨가제의 분해에 미치는 영향에 대해 고찰하였다. 2가 철 이온(Fe²⁺) 혹은 3가철 이온(Fe³⁺)이 도금액 내에 첨가되는 경우, 함께 투여된 첨가제인 bis-(3-sulfopropyl)-disulfide와 polyethylene glycol이 전해, 비전해 열화과정에서 분해되는 속도가 크게 감소하였다. 철 이온에 의한 첨가제 분해 억제는 Fe²⁺/Fe³⁺ 산화-환원 쌍이 용액 내 Cu+와 Cl2 등 반응성 높은중간산물을 제거한 것에 기인한 것으로 보인다. 이 연구의 결과는 Fe2+/Fe3+ 산화-환원 쌍이 Fenton 반응을 유발할 수 있음에도 불구하고 도금액 수명 증진을 위해 사용될 수 있음을 보여준다.

In this study, the effect of iron ions on the decomposition of organic additives during copper electrodeposition was examined. When either ferrous (Fe²⁺) or ferric ion (Fe³⁺) was added to the plating bath, the decompositions of co-added additives (bis-(3-sulfopropyl)-disulfide and polyethylene glycol) were clearly retarded under both electrolytic and open-circuit conditions. The retardation of additive decomposition could be attributed to the removal of reactive species (Cu+ and Cl2) by redox reaction of Fe2²⁺ and Fe³⁺. These results show that the Fe²⁺/Fe³⁺ redox couple could increase bath lifetime by inhibiting additive decomposition, even though it is Fenton’s reagent.