†The author contributed equally to this paper.
본 연구에서는 polyethylene glycol (PEG)이 구리전해도금에 미치는 영향을 cyclic voltammetry를 이용해 분석해보았다. PEG의 흡착은 함께 존재하는 음이온의 특이흡착에 따라 변화되었다. 가장 일반적인 도금액 성분인 sulfate 이온(SO42-)이 존재하는 경우, PEG의 흡착이 억제되었으며 그로인해 미약한 억제 효과가 관찰되었다. 실제로 도금액이 SO42- 없이 특이흡착하지 않는perchlorate 이온(ClO4-)으로만 이뤄진 경우, PEG는 도금 반응을 강하게 억제하였으며 억제 효과는 PEG의 분자량에 비례하여 나타났다. 반면, 염소 이온(Cl-)의 특이흡착이 존재하는 경우 오히려 PEG의 억제 효과는 강화되었다. RDE 분석을 통해 강한 억제 효과는 PEG와 Cl-간의 흡착구조체 형성에 의한 것임을 확인하였으며, 이러한 흡착 구조체 형성은 용액 조성에 따라 달라지는 특성을 나타내었다. 특히, 소수성 특성이 증가된 PEG 유도체의 경우 억제 효과가 더욱 강화되는 것으로 미루어, PEG와 Cl-간의 흡착 구조체 형성에 PEG의 소수성 특성이 중요함을 확인하였다.
Abstract : In this study, the effect of polyethylene glycol (PEG) on Cu electrodeposition was analyzed using cyclic voltammetry. The adsorption of PEG was affected by the specific adsorption of sulfate ion (SO42-) or chloride ion (Cl-). In SO42--based plating solution, the adsorption of PEG was limited by the adsorbed SO42-. Accordingly, the adsorbed PEG could suppress the electron transfer for Cu electrodeposition, but its effect was not significant. Meanwhile, in the plating solution composed of perchlorate ion (ClO4-) which does not specifically adsorb on Cu surface, a strong suppression effect of PEG was observed and it was proportional to the molecular weight of PEG. On the other hand, when Cl- was specifically adsorbed on Cu surface, the suppression effect of PEG was enhanced because PEG and Cl- formed an interrelated adsorbate. The synergetic effect of PEG and Cl- depended on the composition of the plating solution, which means that the synergy between PEG and Cl- is based on the physical interaction. For example, the hydrophobicity of PEG plays an important role in the interaction, as the suppression effect of PEG derivative having a hydrocarbon tail was further enhanced with the addition of Cl-.