Cu膜のエッチングに関して

質問

どうしてもわかりません。
銅のエッチングに関して、銅のスパッタ膜をエッチングするときに使っている薬液で起きている反応がいまいち分かりません。

使用する薬品はペルオキソ２硫化アンモニウム（NH4)2S2O8と硫酸を使用します。どういった反応が起きているのか、化学式で説明できるのか教えて下さい。

回答No.3

noname#160321 · ベストアンサー

自己レスで恥ずかしいですが：
>アンモニウムは反応に関与しないようです。
と書いて、今引用ＨＰを読み直したら「ペルオキソ２硫化アンモニウム」はアンモニアに問題があるから使うなと書いてあるじゃないですか…。
そこで、考え方は2つ
１．溶液をより酸性にして（緩衝作用があるのであまり強酸性にはなりませんが）発生するかもしれないアンモニアを閉じこめる。
２.より強力な酸化剤ペルオキソ二硫酸(H2S2O8)を少量発生させて(実際にはHS2O8-の形）反応を促進する。ジアニオン二過硫酸イオンより、負電荷が少ない方が酸化剤としては強力になると考えられます。
汗、汗…）
m(_ _)m

お礼

なるほどー！　納得しました。
１．２．のどちらかの作用が働いていることはわかりました！！　どちらも考えられますね。
１．アンモニア発生することによる中和を防ぐ？
２．ペルオキソ２硫酸を生成し、反応促進

ってことで宜しいでしょうか？

補足

あと、すみません。
(NH4)2S2O8+Cu→CuSO4　+　(NH4)2SO4　+　熱反応
というところで、残りの足りないSやOはどこにいってしまったのでしょうか。　イオン化されて残ってるのでしょうか？
ど素人の質問ですみません・・・

回答No.6

noname#160321

>化学の知識がまったくないので
それでしたら、またまたいつものお薦めメニュー(爆)
大阪教育大　天王寺高校の岡博昭先生のＨＰ：
http://www.tennoji-h.oku.ed.jp/tennoji/oka/okaindex.html
端から端までまでプリントアウトしてお読み下さい。フルカラーですので読みにくいかも。休業中のページもありますが。
m(_ _)m

参考URL：

http://www.tennoji-h.oku.ed.jp/tennoji/oka/okaindex.html

回答No.5

noname#160321

>銅以外への反応が進むということでしょうか。
どの様な反応が起こるか調べたことはありませんが、アンモニアが酸化されると窒素酸化物などがでて「嫌らしい」のではないでしょうか。
いずれにせよ酸性で行った方が良いようですね。
m(_ _)m

お礼

ありがとうございますm(_ _)m
なかなか深いですね。。。
非常に参考になり、勉強になりました。

窒素酸化物についても勉強してみます。

業務上必要なことなのですが、化学の知識がまったくないので、 とても苦労しています。今回初めてこの掲示板に書き込んで、とても丁寧に教えてくださりましたので、これからも頑張ろうという気持ちになりました。
ありがとうございます(^ ^)

回答No.4

noname#160321

>残りの足りないSやOはどこにいってしまったのでしょうか。
(NH4)2S2O8+Cu→CuSO4　+　(NH4)2SO4　
反応式の左辺のＳが二つ、右辺のＳも二つ、
同じく左辺のＮが二つ、右辺のＮも二つ、
ですからバランスはとれています。つまり何も失われていません

>１．アンモニア発生することによる中和を防ぐ？
中和よりも、アンモニアが酸化されることを防ぐのだと思います。
不確かで済みませんが、私もあまりこの過硫酸を使う機会がないので、深く考えたことはありませんでした。
m(_ _)m

お礼

いろいろとありがとうございました。
アンモニアが酸化すると何が一番まずいのでしょうか。
銅以外への反応が進むということでしょうか。

いろいろ次から次へと質問してしまってすみません。

回答No.2

noname#160321

>エネルギーとは熱のことでしょうか。
この場合、発熱反応である。つまり有利に進むことを表しています。
なお元々のＨＰの下記の式が正しく、私が「間違って」Cuに２を付けてしまいました。ごめんなさい
Na2S2O8 + Cu　→　CuSO4 + Na2SO4 + energy

>ペルオキソ２硫化アンモニウムでも同様の反応という解釈で宜しいでしょうか。
おっしゃるとおりだと思います。アンモニウムは反応に関与しないようです。

お礼

ありがとうございます！ところで、少量の硫酸を添加することは、さらにどういった働きをしているのかわかりますでしょうか。実は、助言者に習ったやり方だと、さらに少しの硫酸を入れろと参考資料等に書いてあったので実施しているのですが、それが不明なんです。。。
（T T）...

回答No.1

noname#160321

>どういった反応が起きているのか、化学式で説明できるのか教えて下さい。
私は専門家ではありませんが、下記のような式がかけるようです：
Na2S2O8 + 2Cu　→　2CuSO4 + Na2SO4 + energy
出典は
http://www.degussa-initiators.com/datenbank/en/pdf/techinfo/B30_ETCHING_OF_PRINTED_CIRCUIT_BOARDS_WITH_SODIUM_PEROXODISULFATE_EN.pdf
googleで
「etching」*「copper」* 「peroxodisulfate」で牽くと真っ先に当たる文献です。
m(_ _)m

お礼

回答ありがとうございます。
エネルギーとは熱のことでしょうか。
あと文献はナトリウム元素が含まれた場合を示しておりますが、ペルオキソ２硫化アンモニウムでも同様の反応という解釈で宜しいでしょうか。