KR20020031043A - 물체의 도금방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
물체의 도금 방법 및 시스템이 기술됨. 물체의 도금과 관련한 적어도 하나의 양태는 도금하는 동안 생성된 적어도 1 부산물의 양 및/또는 적어도 1 도금 성분의 양의 감소를 측정하기 위해 모니터된다. 이러한 모니터된 양태를 토대로, 도금 셀에 첨가된 물질의 유량 및/또는 도금 셀로부터 배출된 사용된 도금 물질의 유량이 조정된다. 사용된 도금 물질은 부산물의 적어도 일부를 제거하도록 정제되고 이어서 정제된 도금 물질은 도금 물질의 적어도 일부를 사용하기 위하여 도금 셀 중으로 다시 보내지기 전에 적어도 1 성분과 배합된다. 방법과 시스템은 반도체 웨이퍼를 구리로 도금하는 동안 사용될 수 있다.
Description
발명의 배경
본 출원은 2000년 10월20일자 출원된 US 임시 특허출원 No. 60/241,754, 및 2000년 12월 11일자 출원된 US 임시 특허 출원 No. 60/254,361을 우선권으로 주장한다.
발명의 분야
본 발명은 물체의 도금방법 및 시스템에 관한 것이다. 좀더 구체적으로 말하면, 본 발명은 도금 셀내 부산물 농도 및/또는 도금 성분 농도를 실질적으로 유지하기 위한 도금 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 추가의 일면은 적어도 일부 도금 성분의 재사용 및 각종 물질 중의 유기 물질의 모니터링에 관한 것이다.
관련 분야의 설명
반도체 칩은 웨이퍼에 금속 성분을 도금하는 단계를 수반하는 공정에서 통상적으로 제조된다. 최근의 구리 상호연결 기술쪽으로의 추이에 기인하여, 구리 물질에 의한 웨이퍼 도금을 위한 도금기술이 개발 중이다. 그러나, 현재의 구리 도금 공정은 고가의 소모성 물질을 요하고 처리비용이 많이 들고 다수의 환경적인 우려점을 제기하는 비교적 상당량의 폐기물을 생성한다.
하나의 통상적인 구리 도금 기술에서, 웨이퍼는 무기 및 유기 첨가제 모두를 포함한 도금 물질로 충진된 셀에서 도금된다. 무기 첨가제는 황산구리, 황산, 물, 및 아마도 염산을 포함한다.
일반적으로, 유기 첨가제는 전기도금 공정에서의 역할에 따라, 억제제 또는 촉진제로 유별된다. 명칭이 암시하듯, 억제제는 캐소드 표면상의 금속 구리 침착을 방해하고, 반면에 촉진제는 침착을 증진한다. 억제제는 또한 캐리어 또는 레벨러(leveler)로서 더욱 특징지워질 수 있다. 억제제는 일반적으로 중합체 물질이다. 캐리어의 경우에, 이들은 구리 이온에 확산 장벽을 제공하는 캐소드에서 단일층을 형성하고, 미립 구조에 필요한 캐소드 분극을 증진시킨다. 레벨러는 통상적으로 다중 전하를 띠며 코너 및 에지와 같은 고 하전 지역에 우선적으로 부착하여, 트렌치 마우스에서의 오버행잉을 방지한다. 레벨러의 큰 크기는 트렌치 중으로의 그들 자신의 이동을 방해하고, 이는 다시 등각 충진을 방해하고 더 양호한 바텀-업(bottom-up) 충진을 허용한다.
전술한 바와 같이, 유기 첨가제는 또한 촉진제를 포함한다. 이들 물질은 통상적으로 극성 황, 산소, 또는 질소 작용 그룹을 함유하는 불포화 화합물이다. 이들은 시드 표면에 강하고 균일하게 흡착되어, 조밀한 핵생성 및 결과적으로 미립의 성장을 촉진한다. 이는 균일하게 매끄럽고 잘-텍스춰 가공된(즉, 광휘) 마감을 이끈다. 따라서, 촉진제는 종종 증백제로도 불린다.
도금 공정 동안, 유기 첨가제는 분해되는데, 촉진제가 일반적으로 억제제보다 좀더 신속하게 분해되는 경향이 있다. 단순화된 방법에서, 적어도 하나의 시판 도금 화학은 2 mg/amp-hr에서 평가된 화학량론적 분해속도를 갖는 촉진제를 가지며 반면에 이의 억제제는 10 mg/amp-hr의 속도로 분해됨이 평가되었다.
도금 중에 유기 물질이 분해되므로, 실질적으로 연속적인 도금 공정은 도금 셀내 유기 첨가제의 수준을 제어하는 특정 방안을 요구한다. 또한, 유기 첨가제의 분해 결과로 생성되는 부산물의 수준을 제어할 필요가 있다.
유기 첨가제와 이의 부산물의 수준을 제어하는 가장 간단한 방법은 도금 셀을 초기에 신선한 도금 물질로 충진하고 결과가 용인될 수 없을 때까지 웨이퍼의 도금을 지속하는 뱃치 프로세싱을 수반한다. 이어서, 셀의 전 내용물을 배출시키고 셀을 신선한 도금 물질로 다시 재충진한다. 이렇게 하면 다량의 폐기물이생성되며, 폐기물은 비교적 다량의 구리와 산을 함유하기 때문에 처리되어야 한다. 이러한 뱃치 프로세싱은 도금조의 화학을 직접 통제하지 않기 때문에, 배출된 셀로부터의 다수의 잠재적적으로 재사용 가능한 성분이 재사용됨이 없이 버려진다.
유기 첨가제와 이의 부산물을 제어하는 다른 방법은 "블리드 앤드 피드(bleed and feed)"법으로 불린다. 블리딩 앤드 피딩에서, 신선한 도금 물질은 연속 유량으로 도금 셀에 연속 첨가되면서 내용물의 일부는 일정 유량으로 셀로부터 연속 배출된 다음 재사용됨이 없이 폐기된다. 비록 이러한 방법이 뱃치법보다는 약간 더 정교하지만, 양 방법 모두 시간 경과에 따라 생성된 실질적으로는 동량의 폐기물을 유도한다. 예를 들면, 폐기물의 양은 높은 웨이퍼 도금속도에서 10 cc/웨이퍼 내지 25 cc/웨이퍼 범위일 수 있다. 또한, 블리드 앤드 피드법은 유기 첨가제의 분해와 연계된 오염물 일부를 제거하지만 이들을 완전히 제거하지는 못하며, 단지 이들을 어느 정도 일반적인 정상 상태 농도로 희석시킬 따름이다. 일정 기간에 걸쳐서, 부산물의 축적은 도금 셀의 완전 배출 및 후속 재충진을 요한다.
전술한 내용에 비추어, 도금법 및 시스템의 개량이 필요하다.
발명의 요약
따라서, 본 발명은 관련분야의 한계점 하나 이상을 실질적으로 제거할 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 웨이퍼에 구리를 도금하는 것과 연관된 특별한 이점을 지닌 방법 및 시스템에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 가장 넓은 의미에서는, 광범위의 상이한 물체에 광범위의 상이한 물질을 도금하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명은 물체의 금 도금에 사용될 수 있다.
일 양태로서, 본 발명은 물체의 도금방법을 포함한다. 본 발명에 따른 일 방법에서, 도금 물질은 도금 셀에 첨가된다. 물체를 도금 셀에 넣고 도금 셀에서 도금시킨다. 도금된 물체를 도금 셀에서 꺼낸다. 적어도 하나의 부산물을 포함하여 사용된 도금 물질을 도금 셀로부터 배출시킨다. 물체의 도금과 관련한 적어도 하나의 양태가 모니터된다. 적어도 하나의 모니터된 양태에 기초하여, 도금 셀에 첨가된 도금 물질의 유량 및/또는 도금 셀로부터 배출된 사용된 도금 물질의 유량을 조정한다.
방법의 하나의 바람직한 실시에서, 적어도 1 도금 물질의 적어도 1 부산물이 물체의 도금 중에 생성되고, 모니터된 양태는 적어도 1 부산물의 생성과 연관된다. 유량 조정은 실질적으로 도금 셀내 적어도 1 부산물의 농도를 일정 수준 이하로 유지시킨다.
임의로 전술한 바람직한 실시와 병합될 수 있는 방법의 다른 바람직한 실시에서, 도금 물질의 적어도 1 성분의 양은 물체의 도금 중에 감소되고, 모니터된 양태는 도금 동안 도금 물질의 적어도 1 성분의 양의 감소와 관련이 있다. 유량 조정은 도금 셀내 적어도 1 성분의 농도를 일정 수준 이상으로 실질적으로 유지시킨다.
방법의 다른 양태로서, 사용된 도금 물질은 사용된 도금 물질의 적어도 일부를 재사용 가능한 도금 물질로 전환시키도록 프로세싱된다. 재사용 가능한 도금 물질은 도금 셀에 첨가된다.
모니터된 양태는 바람직하게는 도금 셀에서 도금된 물체의 수, 물체의 도금동안에 경과된 시간, 도금 동안 적용된 전류 밀도 및/또는 전기 에너지, 도금이 일어나지 않을 때 경과한 아이들 시간, 도금 셀내 물질의 교반량, 도금 동안 발생하는 펄스 도금의 양, 도금 셀내 물질의 온도, 도금 셀의 온도, 물체에 도금된 물질의 침착 속도, 물체에 도금된 물질의 전기 전도성, 물체에 도금된 물질내 탄소 농도, 물체의 트렌치내 무공극 도금도, 및 도금 물질의 화학적 조성 중에서 선택된다.
본 발명에 따른 다른 방법에서, 적어도 1 도금 물질의 적어도 1 부산물이 물체의 도금 중에 생성된다. 적어도 하나의 부산물을 포함하여 사용된 도금 물질은 도금 셀로부터 배출된다. 사용된 도금 물질은 적어도 1 부산물의 적어도 일부를 제거하여 정제된 도금 물질을 생성하도록 정제된다. 적어도 하나의 성분은 정제된 도금 물질과 배합되어 도금 물질의 혼합물을 생성한다. 도금 물질의 혼합물을 도금 셀로 보내 정제된 도금 물질을 재사용한다.
하나의 양태로서, 적어도 하나의 부산물은 유기 물질을 포함하고, 방법은 정제된 도금 물질내 유기 물질 수준의 모니터 단계를 포함한다.
다른 양태로서, 도금 물질의 혼합물내 유기 물질의 수준이 모니터된다.
또한, 방법은 유기 물질의 모니터된 수준을 토대로 하여, 정제된 도금 물질과 배합된 적어도 1 성분의 양을 조정하는 단계를 추가로 포함한다.
다른 양태로서, 도금 물질의 혼합물은 저장탱크로 보내지고, 저장탱크내 혼합물은 유기 물질의 수준 측정을 위해 모니터된다.
다른 양태로서, 다중 도금 셀이 제공되며 별도의 저장탱크가 각각의 도금 셀과 연합된다. 방법은 각 저장탱크내 유기 물질을 실질적으로 동시에 모니터하는 단계를 추가로 포함한다. 각 저장탱크내 유기 물질은 바람직하게는 각 저장탱크내의 분리된 감지 탐침 및 각 감지 탐침으로부터 각 시그널을 수신하는 공통 제어기를 통해 모니터된다.
정제과정은 바람직하게는 사용된 도금 물질을 활성탄으로 여과, 사용된 도금 물질을 적어도 하나의 이온 교환 매질 화합물로 여과, 사용된 도금 물질을 입자 제거 필터로 여과, 사용된 도금 물질의 자외선에의 노출, 사용된 도금 물질의 가열, 사용된 도금 물질의 적어도 하나의 화학적 산화 물질에의 노출, 및 사용된 도금 물질의 탈기 중 적어도 하나를 포함한다. 바람직한 양태에서, 정제과정은 유기 물질을 함유하는 모든 도금 물질의 실질적인 제거를 포함하고, 적어도 하나의 성분은 유기 물질을 포함한다.
본 발명의 추가의 양태에서, 각각의 물체는 반도체의 성분이 되도록 구성된 웨이퍼이고, 각각의 웨이퍼는 구리 도금된다.
본 발명은 또한, 물체의 도금에 사용하기 위한 시스템을 포함한다. 일 양태로서, 시스템은 물체를 도금하도록 구성된 도금 셀과 사용되도록 구성된다. 도금 셀은 도금 물질을 도금 셀에 가하는 수단, 및 사용된 도금 물질을 도금 셀로부터 배출하는 수단과 연합되어 있다. 시스템은 물체의 도금과 연관된 적어도 일 양태를 모니터하도록 구성된 적어도 하나의 모니터를 포함한다. 제어기는 모니터와 전기적 소통상태에 있다. 제어기는 도금 셀에 첨가된 도금 물질의 유량, 및 도금 셀로부터 배출된 사용된 도금 물질의 유량 중 적어도 하나를 조정하기 위하여, 적어도 하나의 모니터된 양태를 토대로, 첨가 수단 및 배출 수단 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된다.
시스템의 일 양태에서, 사용된 도금 물질은 적어도 1 도금 물질의 적어도 1 부산물을 포함하고, 부산물은 도금 셀에서 물체를 도금하는 동안 생성된다. 모니터된 양태는 적어도 하나의 부산물의 생성과 관련되고, 제어기에 의해 제공된 유량 조정은 도금 셀내 적어도 1 부산물의 농도를 일정 수준 이하로 실질적으로 유지시킨다.
임의로 시스템의 전술한 양태와 병합될 수 있는 시스템의 다른 양태로서, 도금 물질의 적어도 1 성분의 양은 도금 셀에서 물체를 도금하는 동안 감소된다. 모니터된 양태는 도금하는 동안 도금 물질의 적어도 1 성분의 양의 감소와 관련되며, 제어기에 의해 제공된 유량 조정은 도금 셀내 적어도 하나의 성분의 농도를 일정 수준 이상으로 실질적으로 유지시킨다.
첨가 수단 및/또는 배출 수단은 펌프 및 유량 제어 밸브 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제어기는 바람직하게는 펌프 및/또는 유량 제어 밸브를 제어하도록 구성된다.
시스템은 사용된 도금 물질의 적어도 일부를 재사용 가능한 도금 물질로 전환시키도록 구성된 프로세싱 유닛을 추가로 포함할 수 있고, 재사용 가능한 도금 물질은 도금 셀에서 재사용된다.
모니터는 바람직하게는, 도금 셀에서 도금된 물체의 수, 물체의 도금 동안 경과된 시간, 도금하는 동안 적용된 전류 밀도 및/또는 전기 에너지, 도금이 일어나지 않을 때 경과한 아이들 시간, 도금 셀에서 물질의 교반량, 도금 중에 발생하는 펄스 도금의 양, 도금 셀내 물질의 온도, 도금 셀의 온도, 물체에 도금된 물질의 침착속도, 물체에 도금된 물질의 전기 전도성, 물체에 도금된 물질내 탄소 농도, 물체의 트렌치내 무공극 도금도, 및 도금 물질의 화학적 조성 중 적어도 하나를 모니터하도록 구성된다.
본 발명의 다른 양태는 정제기 및 성분 배합기를 포함하는 시스템을 수반한다. 정제기는 적어도 하나의 부산물 중 적어도 일부를 제거하여 정제된 도금 물질을 생성하기 위해 사용된 도금 물질을 정제하도록 구성된다. 성분 배합기는 적어도 하나의 성분을 정제된 도금 물질과 배합하여 도금 물질의 혼합물을 생성하도록 구성된다. 도금 물질의 혼합물을 도금 셀로 보내어 정제된 도금 물질을 재사용한다.
추가의 양태에서, 시스템은 정제된 도금 물질내 유기 물질의 수준을 모니터하도록 구성된 정제 물질 모니터를 포함한다.
다른 양태는 도금 물질의 혼합물내 유기 물질의 수준을 모니터하도록 구성된 혼합물 모니터를 포함한다.
바람직하게는, 시스템은 추가로 모니터와 전기적 소통상태에 있는 제어기를 추가로 포함한다. 제어기는 정제된 도금 물질과 배합된 적어도 1 성분의 양을 조정하기 위하여, 유기 물질의 모니터 수준에 기초하여, 성분 배합기를 제어한다.
다른 일 양태로서, 시스템은 분리된 저장탱크에 위치되도록 구성된 탐침을 포함하여, 저장탱크내 유기 물질이 별도로 모니터될 수 있고, 공통 제어기는 각각의 감지 탐침으로부터의 각 시그널을 수신한다.
추가의 양태로서, 정제기는 사용된 도금 물질을 활성탄으로 여과, 사용된 도금 물질을 적어도 하나의 이온 교환 매질 화합물로 여과, 사용된 도금 물질을 입자 제거 필터로 여과, 사용된 도금 물질의 자외선에의 노출, 사용된 도금 물질의 가열, 사용된 도금 물질의 적어도 하나의 화학적 산화 물질에의 노출, 및 사용된 도금 물질의 탈기 중 적어도 하나를 제공하도록 구성된다.
다른 양태는 하기 공식이 충족되는 구조적 배치 및/또는 도금법에 관한 것이다:
상기식에서,
Cb,t2= 시간 t2에서의 부산물 농도,
Cb,t1= 시간 t1에서의 부산물 농도,
Cb,t0= 초기 도금 용액 부산물 농도,
V = 도금 셀 및 도금 셀과 연합된 저장탱크 중 적어도 하나에서 도금 물질의 부피,
mb= 부산물 빌드업의 질량 속도(mass rate),
dVp= 정제기를 통한 액체 유량, 및
ηb= 정제기의 부산물 제거 효율이다.
추가의 양태는 하기 공식이 충족되는 구조적 배치 및/또는 도금법에 관한 것이다:
상기식에서,
Cc,t2= 시간 t2에서의 성분 농도,
Cc,t1= 시간 t1에서의 성분 농도,
Cc,t0= 초기 도금 용액 성분 농도,
Vc= 성분 도입의 유량,
q = 성분 밀도,
dt = 성분 도입의 시간 간격,
mc= 도금하는 동안 성분 소모의 질량 속도, 및
ηc= 정제기의 성분 제거 효율이다.
상기의 일반적인 설명 및 하기의 상세한 설명 모두 예시에 불과하고, 청구되는 본 발명의 추가 설명을 제공하기 위한 것으로 이해하여야 한다.
첨부 도면은 본 발명의 추가 이해를 제공하기 위해 포함되며 본 명세서의 일부에 포함되고 이를 구성한다. 도면은 본 발명의 양태를 설명하고, 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다. 도면에서, 도 1은 본 발명의 양태에 따른 물체 도금 시스템의 개략도이고, 파선은 전기적인 상호접속을 나타내고 끊기지 않은 유체 커플링을 나타내며, 도 2는 별도의 저장탱크내의 조건을 모니터하는 복수의 탐침과 연합된 도 1에 도시된 제어기의 개략도이다.
도 1은 본 발명의 양태에 따른 물체 도금 시스템의 개략도(파선은 전기적인 상호접속, 끊기지 않은 선은 유체 커플링을 나타냄).
도 2는 별도의 저장탱크내 복수의 탐침 모니터링 조건과 관련된 도 1에 도시된 제어기의 개략도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명〉
10:도금 셀 18:저장 탱크
12:배출 유닛 20:첨가 유닛
14:정제기 22:제어기
16:성분 배합기 24,26,28:모니터
바람직한 양태의 설명
본 발명의 바람직한 양태를 상세히 참조하며, 이의 예를 첨부 도면에 도해한다. 가능하면, 동일 또는 유사 부품을 언급하기 위하여 도면과 설명에서 동일 부호가 사용된다.
본 발명에 따라, 물체 도금 시스템이 제공된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 물체 도금 시스템의 바람직한 양태는 도금 셀(10), 배출 유닛(12), 정제기(14), 성분 배합기(16), 저장 탱크(18), 및 첨가 유닛(20)을 포함한다. 더 자세히 후술되는 바와 같이, 이러한 배치는 도금하는 동안 물질의 재순환과 재사용을 허용한다.
도금 셀(10)은 도금 셀(10)에 함유된 도금 물질에 초기에 존재하는 금속 및/또는 기타 물질을 물체에 도금하도록 배치된 다수의 상이한 통상적인 도금 셀처럼 구성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시에서, 도금 셀(10)은 반도체의 제작에 사용된 웨이퍼에 구리를 도금하도록 구성된다. 예를 들면, 도금 셀(10)은 애노드(11)를 포함하고 도금 셀(10)에 놓인 웨이퍼는 캐소드로 작용할 수 있다. 바람직하게는, 애노드(11)는 개별적으로 또는 함께, 황, 셀레늄, 나트륨, 및 인을 약 20 mg/l 이하 함유하는 고순도 고체 구리로 형성된다.
도금 셀(10)은 바람직하게는 저장탱크(18)와 직접 유동 소통상태에 있어 저장탱크(18)가 도금 물질로 충진될 때(셀 10내 물체의 도금 중에 통상적인 바와 같이), 저장탱크(18)에 추가의 도금 물질의 첨가는 도금 물질이 탱크(18)에 첨가되는 실질적으로 동일한 유량으로 탱크(18)에서 셀(10)로 도금 물질의 유동을 일으키고, 탱크(18)로부터 도금 물질의 제거는 도금 물질이 탱크(18)로부터 제거되는 실질적으로 동일한 유량으로 셀(10)에서 탱크(18)로 도금 물질의 유동을 일으킨다. 도금 셀(10)과 저장탱크(18) 간의 유동 소통은 또한 바람직하게는, 셀(10)과 탱크(18)가 실질적으로 동일한 농도의 도금 물질 성분 및 도금 물질의 부산물을 함유하도록 구성된다.
도금 셀(10)과 저장탱크(18)는 유기 및 무기 물질 모두를 포함한 도금 물질을 함유할 수 있다. 도금 셀(10)에서 도금하는 동안, 도금 물질의 하나 이상의 부산물이 생성되고 도금 물질내 하나 이상의 성분의 양은 감소된다. 바람직하게는 저장탱크(18)와 직접 유동 소통상태로 있는 배출 유닛(12)은 저장탱크(18) 및 도금 셀(10)로부터 부산물을 포함한 사용된 도금 물질을 제거한다. 이어서, 이들 사용된 도금 물질은 바람직하게는 사용된 도금 물질로부터 부산물 하나 이상을 제거하도록 구성되는 정제기(14)로 보내진다.
정제기(14)는 사용된 도금 물질로부터 부산물을 제거하기 위한 공지 기술을 사용할 수 있다. 바람직한 양태에서, 정제기(14)는 바람직하게는, 사용된 도금 물질을 활성탄으로 여과, 사용된 도금 물질을 적어도 하나의 이온 교환 매질 화합물로 여과, 사용된 도금 물질을 입자 제거 필터로 여과, 사용된 도금 물질의 자외선에의 노출(펄스광 및/또는 비-펄스광), 사용된 도금 물질의 가열, 사용된 도금 물질의 적어도 하나의 화학적 산화 물질에의 노출, 및 사용된 도금 물질의 탈기를 제공하도록 구성된다. 하나 이상의 부산물 제거방법이 사용될 경우, 사용된 도금 물질은 이들을 예를 들면, 각각이 하나 이상의 부산물 제거방법을 제공하는 다중의 시리즈-연결된 처리 장치에 통과시켜 순차적으로 처리할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시에서, 정제기(14)는 사용된 도금 물질에 존재하는 적어도 실질적으로 모든 유기 물질을 제거하도록 배치된다. 본 발명의 다른 바람직한 실시에서, 정제기(14)는 유기 물질의 선택형만 제거한다. 정제기(14)는 또한, 무기 물질의 일부 선택형을 제거하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 정제기(14)는 HCl을 제거하도록 구성될 수 있다.
정제기(14)는 사용된 도금 물질을 도금 셀(10)에서 사용될 수 있는 재사용 가능한 도금 물질로 전환시키는 프로세싱을 제공하도록 성분 배합기(16)와 연합된다. 정제기(14)가 하나 이상의 부산물을 제거할 경우, 생성되는 정제된 도금 성분은 정제된 도금 물질에 하나 이상의 성분을 첨가하여 도금 물질의 혼합물을 생성하도록 구성되는 성분 배합기(16)로 보내진다.
성분 배합기(16)는 도금 물질을 형성하기 위해 구성 성분을 배합하는 데 사용되는 통상적인 구조처럼 구성될 수 있다. 예를 들면, 성분 배합기(16)는 종종 "도우저(doser)"로 불리는 장치일 수 있다. 하나의 바람직한 양태로서, 성분 배합기(16)는 본원에서 참조로 인용되는, 2000년 2월 25일자 출원된 출원번호 No. 09/512,752에 기재된 혼합 장치처럼 구성된다. 바람직하게는, 배합기(16)는 정제기(14)로부터 통과하는 정제된 도금 물질에 적어도 하나 이상의 유기 물질을첨가한다. 또한, 배합기(16)는 예를 들면, HCl, 구리, H2SO4, 및/또는 H2O와 같은 1종 이상의 무기 물질을 가하도록 구성될 수 있다.
배합기(16)가 도금 물질의 혼합물을 조제할 때, 첨가 유닛(20)은 바람직하게는 혼합물을 저장탱크(18)로 보내고, 이는 저장탱크(18)로부터 도금 셀(10)로 도금 물질의 유동을 일으킨다. 셀(10)에서 물체를 연속 도금하는 동안, 첨가 유닛(20)을 통해 첨가된 도금 물질 혼합물은 셀(10)에서의 도금에 사용된다.
시스템의 바람직한 양태는 바람직하게는 배출 유닛(12), 첨가 유닛(20), 및 성분 배합기(16)와 전기적 소통상태에 있는 제어기(22)를 포함한다. 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 제어기(22)는 또한 도금 양태 모니터(24), 정제 물질 모니터(26), 및 혼합물 모니터(28)와 전기적 소통상태에 있다.
도금 양태 모니터(24)는 바람직하게는 도금 셀(10)에서 물체의 도금과 관련된 하나 이상의 양태를 모니터하도록 구성된다. 모니터된 양태는 바람직하게는, 도금하는 동안 적어도 하나의 부산물의 생성 및/또는 도금하는 동안 도금 물질의 적어도 1 성분의 양의 감소와 관련된다. 예를 들면, 도금 양태 모니터(24)는 바람직하게는, 도금 셀에서 도금된 물체의 수, 물체의 도금 동안 경과된 시간, 도금하는 동안 적용된 전류 밀도 및/또는 전기 에너지, 도금이 일어나지 않을 때 경과한 아이들 시간, 도금 셀에서 물질의 교반량, 도금 중에 발생하는 펄스 도금의 양, 도금 셀내 물질의 온도, 도금 셀의 온도, 물체에 도금된 물질의 침착속도, 물체에 도금된 물질의 전기 전도성, 물체에 도금된 물질내 탄소 농도, 물체의 트렌치내 무공극도금도, 및 도금 물질의 화학적 조성 중 적어도 하나를 모니터하도록 구성된다. 이들 양태의 하나 이상의 모니터링은 도금 셀(10)내 도금 물질의 상태 표시를 제공한다.
도금 양태 모니터(24)에 의해 제공된 정보를 토대로, 제어기(22)는 첨가 유닛(20)을 통해 저장탱크(18)와 도금 셀(10)에 첨가되는 도금 물질의 혼합물의 유량 및 배출 유닛(12)을 통해 저장탱크(18)와 도금 셀(10)로부터 배출되는 사용된 도금 물질의 유량 중 적어도 하나를 조정하기 위하여 첨가 유닛(20) 및/또는 배출 유닛(12)을 제어한다. 바람직하게는, 이러한 제어는 도금 셀(10)내 적어도 하나의 부산물의 농도를 일정 수준 이하로 실질적으로 유지시킨다. 제어는 또한 바람직하게는, 도금 셀(10)내 적어도 1 성분(즉, 하나 이상의 유기 성분, 및 가능하게는 또한 하나 이상의 무기 성분)의 농도를 일정 수준 이상으로 실질적으로 유지시키는 작용을 한다.
바람직한 양태에서, 첨가 유닛(20) 및 배출 유닛(12)은 변속 유체 유동 제공을 위한 임의 종류의 통상적인 구조를 포함한다. 예를 들면, 첨가 유닛(20) 및 배출 유닛(12)은 각각 변속 유동 펌프 및/또는 변속 유동 밸브를 포함할 수 있다. 다수의 다른 종류의 대안의 배치도 가능하다.
바람직하게는, 제어기(22)는 조정 전의 유량과 조정 후의 유량이 상호 상이하고 0보다 크도록 첨가 유닛(20) 및/또는 배출 유닛(12)을 조정한다. 환언하면, 유량 조정은 바람직하게는 배출 유닛(12)을 통해 사용된 도금 물질이 계속 제거되면서 및 도금 물질의 혼합물이 첨가 유닛(20)을 통해 계속 첨가되면서 일어난다.
전술한 바와 같이, 시스템은 또한 바람직하게는, 정제 물질 모니터(26) 및 혼합물 모니터(28)를 포함한다. 정제 물질 모니터(26)는 바람직하게는 정제기(14)에 의해 제거시키고자 하는 물질의 수준을 모니터하도록 구성되고, 혼합물 모니터(28)는 바람직하게는 성분 배합기(16)를 통해 첨가하고자 하는 물질의 수준을 모니터하도록 구성된다. 모니터(26,28)에 의해 제공된 데이터를 토대로, 제어기(22)는 바람직하게는 성분 배합기(16)를 제어하여 배합기(16)에 의해 첨가되는 하나 이상의 성분의 양을 조정한다.
예를 들면, 정제기(14)는 적어도 하나의 유기 물질을 제거하도록 구성되고 성분 배합기(16)는 적어도 하나의 유기 성분을 배합하여 혼합물을 조제하도록 구성되며, 모니터(26,28)는 바람직하게는 각각 정제 물질 및 도금 물질 혼합물내 유기 물질의 양을 모니터하도록 구성된다.
바람직한 양태에서, 혼합물 모니터(28)는 유기 물질과 무기 물질 모두의 농도를 측정하도록 구성된 탐침이며, 탐침은 저장탱크(18) 안에 위치되도록 구성된다. 예를 들면, 혼합물 모니터(28)는 종종 RTA 탐침으로 불리는 통상적인 모니터일 수 있고, 이는 저장탱크(18) 안에 위치되도록 구성된다. 도 2에 도시된 본 발명의 바람직한 양태에서, 복수의 모니터(28a,28b,28c)는 도 1의 모니터(28)와 같이, 각각이 분리된 각각의 도금 셀(비도시)과 연합된 각 저장탱크(18a,18b,18c) 안에 위치될 수 있다. 각각의 모니터(28a,28b,28c)는 제어기(22)에 데이터를 제공할 수 있어, 저장탱크(18a,18b,18c) 안의 유기 물질(및, 임의로는 또한 무기 물질)이 동시에 모니터될 수 있다.
대안의 배치도 물론 가능하다. 예를 들면, 시스템은 복수의 상이한 도금 셀로부터 제거된 사용된 도금 물질로부터 적어도 하나의 부산물을 제거하도록 배치된 단일 정제기를 구비할 수 있다. 또한, 배합기는 복수의 상이한 도금 셀에 사용된 도금 혼합물을 조제하도록 구성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 도금 셀(10)이 도금 절차의 개시시에 및, 임의로는 또한 도금 절차 중에 충진의 필요가 있을 경우에, 도금 시스엠은 또한 바람직하게는, 성분 배합기(16), 첨가 유닛(20), 및 저장 탱크(18)를 통해 도금 셀(10)에 신선한 미사용 도금 물질을 공급하도록 구성된 공급기(30)를 포함한다. 성분 배합기(16)로부터 통과하기 전에, 공급기(30)로부터 유동하는 신선한 도금 물질은 바람직하게는 신선한 도금 물질로부터 유리 이온의 하나 이상의 일정 종류를 제거하도록 구성된 이온 제거 유닛(32)을 통해 통과한다. 시스템이 구리 도금용으로 사용될 때, 이온 제거 유닛(32)은 바람직하게는 유리 나트륨 및 황 이온을 제거하도록 구성되고, 더욱 바람직하게는 탄소, 산소, 및 수소 이온을 제외한 여타 유리 이온을 제거하도록 구성된다. 공급기(30) 및/또는 이온 제거 유닛(32)은 예를 들면 제어기(22)에 의해 제어될 수 있다.
구리로 웨이퍼를 도금하는 바람직한 방법은 도 1과 2를 참조로 하여 하기에 논의된다. 비록 본 발명이 웨이퍼의 구리 도금과 관련하여 설명되지만, 광의의 본 발명은 그에 한정되지 않음을 이해하여야 한다. 본 발명의 특정 양태는 반도체 및/또는 구리 도금 분야에의 관계 여부에 무관하게, 다수의 상이한 종류의 물질로 다수의 상이한 종류의 물체를 도금하는 데 사용될 수 있다. 또한, 방법의 양태는 도1과 2에 도시된 것과는 상이한 구조로 실행될 수 있다.
초기에, 공급기(30)는 이온 제거 유닛(32), 성분 배합기(16), 첨가 유닛(20), 및 저장 탱크(18)를 통해 도금 셀(10)에 신선한 도금 물질을 첨가한다. 이온 제거 유닛(32)은 바람직하게는 도금 물질로부터 나트륨 및 황의 유리 이온과 같은 1종 이상의 유리 이온을 제거한다. 바람직하게는, 도금 물질은 웨이퍼를 구리로 도금하는 데 통용되는 유기 및 무기 물질을 포함한다.
비도금 웨이퍼를 도금 셀(10)에 배치하고 구리를 임의의 공지 방법으로 웨이퍼에 도금시킨다. 도금 공정이 지속됨에 따라, 구리 도금된 웨이퍼는 도금 셀(10)로부터 제거되고 추가의 비도금 웨이퍼가 셀(10)에 첨가된다. 구리 도금은 도금 물질의 유기 성분의 적어도 일부가 단쇄 폴리에틸렌 글리콜 같은 부산물을 생성하게 한다. 구리 도금은 또한 HCl 및/또는 촉진제와 같은 도금 물질내 특정 성분의 양의 고갈을 초래한다.
사용된 도금 물질의 양은 저장 탱크(18) 및 배출 유닛(12)을 통해 도금 셀(10)로부터, 바람직하게는 연속적인 방식으로, 실질적으로 전 도금 공정 전역에 걸쳐서 배출된다. 정제기(14)는 바람직하게는, 도금 중에 생성된 부산물을 포함하여 유기 물질의 적어도 일부 또는 실질적으로 전부를 제거함으로써 사용된 도금 물질을 정제한다. 예를 들면, 정제기(14)는 단쇄 폴리에틸렌 글리콜을 제거할 수 있다. 또한, 정제기(14)는 예를 들면, HCl 같은 일부 무기 물질을 제거할 수 있다.
정제 물질 모니터(26)는 정제 물질에 함유된 유기 물질의 수준을 모니터하고 모니터(26)로부터의 정보는 제어기(22)에 통신된다. 정제 물질 모니터(22)로부터의정보에 기초하여, 제어기(22)는 성분 배합기(16)를 제어하여 일정량의 하나 이상의 성분을 정제 물질과 배합하고 도금 물질의 혼합물을 생성한다. 예를 들면, 성분 배합기(16)는 HCl 및/또는 촉진제와 같은 성분을 첨가할 수 있다.
첨가 유닛(20)은 도금 물질의 생성 혼합물을 저장 탱크(18)로 보내고, 여기에서 혼합물 모니터(28)는 혼합물내 유기 물질의 양을 모니터한다. 이러한 혼합물은 도금 셀(10)로 보내져서 셀(10)에 애초에 존재하던 물질의 적어도 일부를 재사용한다. 바람직하게는, 첨가 유닛(20)은 도금 물질의 혼합물을 저장 탱크(18)와 도금 셀(10)에 실질적으로 전 도금 공정을 통틀어 연속적인 방식으로 첨가하도록 작동된다. 임의로, 도금 공정 동안 필요에 따라, 공급기(30)는 또한 도금 셀(10)에(배합기 16, 첨가 유닛 20, 및 탱크 18을 통해) 재순환되지 않은 일정량의 신선한 미사용 도금 물질을 첨가한다.
제어기(22)는 혼합물 모니터(28)로부터 정보를 수득하고 바람직하게는 이 정보를 성분 배합기(16)의 제어에 사용한다. 예를 들면, 혼합물 모니터(28)가 유기 물질의 비교적 높은(또는 낮은) 수준을 검출하면, 제어기(22)는 성분 배합기(16)를 조정하여 유기 물질을 함유하는 더 적은(또는 더 많은) 성분을 첨가할 수 있다. 또한, 정제 물질 모니터(26)가 정제기(14)에 의해 제거되는 비교적 고수준의 유기 물질을 검출하면, 제어기(22)는 성분 배합기(16)를 조정하여 유기 물질을 함유하는 더 적은 성분을 첨가할 수 있다. 제어기(22)는 또한 공급기(30)를 제어할 수 있다.
웨이퍼는 도금 셀(10)에서 도금되는 반면에, 도금 양태 모니터(24)는 도금과 관련된 하나 이상의 양태를 모니터한다. 전술한 바와 같이, 모니터된 양태는 도금셀(10)내 적어도 1 부산물의 생성 및/또는 도금 셀(10)내 도금 물질의 하나 이상의 성분의 양 감소에 관계된다. 모니터(24)에 의해 모니터된 양태를 토대로, 제어기(22)는 바람직하게는 배출 유닛(12)을 제어하여 저장 탱크(18) 및 도금 셀(10)로부터 제거되는 사용된 도금 물질의 유량을 조정하고/하거나 첨가 유닛(20)을 제어하여 저장 탱크(18)와 도금 셀(10)에 첨가되는 도금 물질 혼합물의 유량을 조정한다. 유량 조정은 바람직하게는 도금 셀(10) 중의 하나 이상의 부산물의 농도를 일정량 이하로 유지시키고/시키거나 도금 셀(10) 중의 적어도 1 성분의 농도를 일정량 이상으로 유지시킨다.
예를 들면, 양태 모니터(24)는 정제기(14)에 의해 제거될 수 있는 부산물의 증가량과 관계된 양태를 검출하고, 제어기(22)는 배출 유닛(12)을 제어하여 저장 탱크(18)와 도금 셀(10)로부터 제거되는 사용된 도금 물질의 유량을 증가시키고/시키거나 첨가 유닛(20)을 제어하여 저장 탱크(18)와 도금 셀(10)에 첨가되는 도금 물질 혼합물의 유량을 증가시킬 수 있다. 이러한 유량 조정은 도금 셀(10)내 부산물의 농도를 상대적으로 자동적이고 신속한 방식으로 감소시킬 수 있다.
추가의 예를 제공하기 위하여, 양태 모니터(24)는 성분 배합기(16)에 의해 첨가되는 성분의 감소와 관련된 양태를 검출하고, 제어기(22)는 배출 유닛(12)을 제어하여 저장 탱크(18)와 도금 셀(10)로부터 제거되는 사용된 도금 물질의 유량을 증가시킬 수 있고/있거나 첨가 유닛(20)을 제어하여 저장 탱크와 도금 셀(10)에 첨가되는 도금 물질 혼합물의 유량을 증가시킬 수 있다. 이러한 유량조정은 도금 셀(10)내 성분의 양을 상대적으로 자동적이고 신속한 방식으로 증가시킬 수 있다.
제어기(22)는 배출 유닛(12) 및 첨가 유닛(20)을 제어하여 각각에 예를 들면, 약 5 내지 약 25 ml/분 범위의 유량을 제공할 수 있다.
양태 모니터(24)로부터의 정보에 기초하여 배출 유닛(12) 및 첨가 유닛(20)을 제어하는 것 외에도, 제어기(22)는 또한 이러한 정보를 토대로 하여 배합기(16)를 제어하여 모니터되는 양태와 관련된 더 많거나 적거나 특정한 성분을 첨가할 수 있다.
방법의 다양한 양태를 실행하는 다른 방안도 가능하다. 예를 들면, 배출 유닛(12) 및/또는 첨가 유닛(20)의 유량 조정은 또한 정제기(14) 및/또는 성분 배합기(16)를 수반하지 않는 도금 공정에도 사용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시의 일례에서, 구리 물질을 도금 셀(10)에서 웨이퍼에 도금하는 경우, 시스템 및 방법은 도금 셀의 도금 물질이 예를 들면, 구리(Cu++)를 약 17 g/l의 농도, H2SO4를 약 200 g/l의 농도, 클로라이드(Cl-)를 약 30 mg/l의 농도, 하나 이상의 억제제를 약 18 ml/l의 농도, 및/또는 하나 이상의 촉진제를 약 1 ml/l의 농도로 포함하도록 하는 농도를 유지시킨다.
제어기(22)는 도금 셀(10)내 하나 이상의 부산물의 농도를 일정량 수준 이하로 유지시키고/시키거나 하나 이상의 도금 물질 성분의 농도를 일정량 이상으로 유지시키도록 다수의 상이한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 제어기(22)는 하기 공식이 충족하도록 하는 부산물 농도를 유지하도록 구성될 수 있다.
상기식에서,
Cb,t2= 시간 t2에서의 부산물 농도(예를 들면, mg/l);
Cb,t1= 시간 t1에서의 부산물 농도(예를 들면, mg/l);
Cb,t0= 초기 도금 용액 부산물 농도(예를 들면, mg/l);
V = 저장 탱크(18) 및/또는 도금 셀(10)내 도금 물질의 부피(예를 들면, l);
mb= 부산물 빌드업의 질량 속도(예를 들면, mg/분);
dVp= 정제기(14)를 통한 액체 유량(즉, 배출 유닛 12에 의해 제공된 유량); 및
ηb= 정제기(14)의 부산물 제거 효율이다.
예를 들면, 제어기(22)는 또한, 하기 공식이 충족되도록 하는 성분 농도를 유지하도록 구성될 수 있다.
상기식에서,
Cc,t2= 시간 t2에서의 성분 농도(예를 들면, mg/l);
Cc,t1= 시간 t1에서의 성분 농도(예를 들면, mg/l);
Cc,t0= 초기 도금 용액 성분 농도(예를 들면, mg/l);
Vc= 성분 도입 유량(예를 들면, l/분)(배합기 16으로부터);
q = 성분 밀도(예를 들면, mg/l);
dt = 연속 유동을 위한 배합기(16)에 의한 성분 투여의 시간 간격(dt = t2 - t1);
mc= 도금 공정 동안 성분 소모의 질량 속도(예를 들면, mg/분); 및
hc= 정제기(14)의 성분 제거 효율이다.
제어기(22)는 바람직하게는, 도금 양태 모니터(24) 및/또는 혼합물 모니터(28)로부터의 입력을 토대로 부산물 농도 Cb및 성분 농도 Cc를 측정한다. 제어기(22)는 바람직하게는 초음파 수준 검출기와 같은 하나 이상의 수준 검출기(비도시)로부터의 입력에 기초하여 부피 V를 측정한다.
부산물 및 성분 농도를 측정한 후, 제어기(22)는 바람직하게는 정제기 유량, 성분 도입 유량, 및 부산물과 성분에 대한 표적 농도를 설정하기 위한 성분 투여를 위한 시간 간격을 측정한다. 부산물 빌드업의 질량 속도 mb, 및 성분 소모의 질량 속도 mc는 바람직하게는 정제기 유량과 성분 도입 유량을 일시적으로 0으로 세팅한 다음 농도의 상승(또는 하강) 속도를 모니터함으로써 계산된다.
이러한 과정은 mc를 결정하게 된다. mb에 대한 값은 최초 근사치에서 mc와 동등한 것으로 가정될 것이다. (실제로는 침착 필름 중으로 유기 첨가제의 드래그-인과정 때문에 mb가 mc보다 작다). 이어서, 최대 허용 가능한 부산물 값(Cb,t) 및 dVp가 바람직하게 계산된다.
상기 공식은 바람직하게는 시간 t2에서의 농도 출력이 t1에서의 농도로서 후속 반복에 사용되어 공식과 소프트웨어 제어의 순차적인 사용을 허용하게 된다.
전술한 공식은 추가의 입력 변수 및 유기 정제기 공급 속도 없이 계산될 부산물 빌드업의 질량 속도가 역학적으로 조정되게 하여 셋 포인트 농도에 대한 더 신속한 제어를 제공한다. 이는 더 낮은 도금조 부피를 성공적으로 사용할 수 있게 하여 훨씬 더 빠른 반응이 만족스러운 오염 통제의 신뢰도로 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 시스템과 방법은 도금조 관리의 기존 양식에 비해 여러 장점을 제공할 수 있다. 예를 들면, 유기 성분의 적어도 일부량을 선택적으로 스트리핑한 다음, 이들을 대치함으로써, 더 청정하고 더 반복가능한 조 화학을 유지할 수 있다. 용액 재생을 위한 폐쇄 루프를 설정함으로써, 폐구리 및 산의 고비용 처리가 바람직하게 제거될 수 있다. 최종적으로, 재생된 화학의 연속 정제는 궁극적으로 도금 공구 제조업자와 최종 사용자에 대해 최적화된 공정 제어를 유도할 수 있다. 물론, 본 발명의 다수의 양태는 이들 장점 중 하나 이상을 항상 성취하지 않고도 실행될 수 있다.
당업자에게는 본 발명의 구조와 방법에 다양하게 수정과 변형을 가할 수 있음이 자명할 것이다. 상기의 관점에서, 본 발명은 본 발명의 수정과 변형을 포함시키고자 한다.
Claims (53)
- 도금 물질을 도금 셀에 첨가하고;물체를 도금 셀에 배치하며;물체를 도금 셀에서 도금하며(여기에서, 적어도 1 도금 물질의 적어도 1 부산물이 도금 중에 생성되며, 및/또는 도금 물질의 적어도 1 성분의 양이 도금 중에 감소된다);도금된 물체를 도금 셀에서 제거하며;적어도 하나의 부산물을 포함하여 사용된 도금 물질을 도금 셀로부터 배출시키며;물체의 도금과 관련된 적어도 하나의 양태를 모니터한 다음(여기에서, 적어도 하나의 모니터된 양태는 적어도 1 부산물의 생성에 관련되고/되거나 도금 중에 도금 물질의 적어도 1 성분의 양의 감소에 관계된다);적어도 하나의 모니터된 양태를 기초로 하여, 도금 셀에 첨가된 도금 물질의 유량, 및 도금 셀로부터 배출된 사용된 도금 물질의 유량 중 적어도 하나를 조정하여, 일정 수준 이하로 도금 셀내 적어도 1 부산물의 농도 및 일정 수준 이상으로 도금 셀내 적어도 1 성분의 농도 중 적어도 하나를 실질적으로 유지하는 단계를 포함하는 물체의 도금방법.
- 제 1 항에 있어서, 조정과정이 도금 셀에 첨가된 도금 물질의 유량 조정 및도금 셀로부터 배출된 사용된 도금 물질의 유량 조정 모두를 포함하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 조정과정이 적어도 제 1 속도에서 제 2 속도로 도금 물질의 유량을 조정하는 단계를 포함하고, 제 1 및 제 2 속도가 0보다 큰 방법.
- 제 1 항에 있어서, 조정과정이 적어도 제 1 속도에서 제 2 속도로 사용된 도금 물질의 유량을 조정하는 단계를 포함하고, 제 1 및 제 2 속도가 0보다 큰 방법.
- 제 1 항에 있어서, 도금 물질이 유기 물질과 무기 물질을 포함하고, 적어도 하나의 부산물이 적어도 하나의 유기 물질로부터 생성되고/되거나 적어도 하나의 성분이 적어도 1 유기 물질의 적어도 일부인 방법.
- 제 1 항에 있어서, 도금 물질의 첨가 및 사용된 도금 물질의 배출 모두가 실질적으로 물체의 모든 도금 동안 일어나는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 사용된 도금 물질을 프로세싱하여 사용된 도금 물질의 적어도 일부를 재사용 가능한 도금 물질로 전환시킨 다음, 재사용 가능한 도금 물질을 도금 셀에 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 사용된 도금 물질의 재사용 없이 사용된 도금 물질을 폐기하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 모니터된 양태가 도금 셀에서 도금된 물체의 수, 물체의 도금 동안 경과된 시간, 도금하는 동안 적용된 전류 밀도, 도금하는 동안 적용된 전기 에너지, 도금이 일어나지 않을 때 경과한 아이들 시간, 도금 셀에서 물질의 교반량, 도금 중에 발생하는 펄스 도금의 양, 도금 셀내 물질의 온도, 도금 셀의 온도, 물체에 도금된 물질의 침착속도, 물체에 도금된 물질의 전기 전도성, 물체에 도금된 물질내 탄소 농도, 물체의 트렌치내 무공극 도금도, 및 도금 물질의 화학적 조성 중에서 선택되는 방법.
- 도금 물질을 도금 셀에 첨가하고;물체를 도금 셀에 배치하며;물체를 도금 셀에서 도금하며(여기에서, 적어도 1 도금 물질의 적어도 1 부산물이 도금 중에 생성된다);도금된 물체를 도금 셀에서 제거하며;적어도 하나의 부산물을 포함하여 사용된 도금 물질을 도금 셀로부터 배출시키며;사용된 도금 물질을 정제함으로써 적어도 1 부산물의 적어도 일부를 제거하여 정제된 도금 물질을 생성하며;적어도 하나의 성분을 정제된 도금 물질과 배합하여 도금 물질의 혼합물을생성한 다음;도금 물질의 혼합물을 도금 셀로 보내 정제된 도금 물질을 재사용하는 단계를 포함하는 물체의 도금 방법.
- 제 10 항에 있어서, 도금 물질이 유기 물질 및 무기 물질을 포함하고, 적어도 하나의 부산물이 유기 물질 중 적어도 하나로부터 생성되는 방법.
- 제 11 항에 있어서, 적어도 하나의 부산물이 유기 물질을 포함하고 및/또는 적어도 하나의 성분이 유기 물질을 포함하며, 방법이 정제된 도금 물질내 유기 물질의 수준 및/또는 도금 물질의 혼합물내 유기 물질의 수준 모니터 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제 12 항에 있어서, 방법이 유기 물질의 모니터된 수준을 기초로 하여, 정제된 도금 물질과 배합된 적어도 1 성분의 양을 조정하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제 13 항에 있어서, 방법이 도금 물질의 혼합물내 유기 물질의 수준을 모니터하고, 혼합물내 유기 물질의 모니터된 수준을 기초로 하여, 정제된 도금 물질과 배합된 적어도 1 성분의 양을 조정하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제 12 항에 있어서, 방법이 도금 물질의 혼합물을 도금 셀과 유동 소통상태에 있는 저장 탱크에 보내는 단계를 추가로 포함하고, 저장 탱크내 혼합물을 모니터하여 유기 물질의 수준을 측정하는 방법.
- 제 15 항에 있어서, 다중 도금 셀이 제공되고 분리된 저장 탱크가 각각의 도금 셀과 연합되어 있으며, 방법이 각 저장 탱크내 유기 물질을 실질적으로 동시에 모니터하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제 16 항에 있어서, 각 저장 탱크내 유기 물질이 각 저장 탱크내 분리된 감지 탐침 및 각각의 감지 탐침으로부터 각각의 시그널을 수신하는 공통 제어기를 통해 모니터되는 방법.
- 제 11 항에 있어서, 정제된 도금 물질이 적어도 상당 부분의 무기 물질을 포함하는 방법.
- 제 10 항에 있어서, 정제과정이 사용된 도금 물질을 활성탄으로 여과, 사용된 도금 물질을 적어도 하나의 이온 교환 매질 화합물로 여과, 도금 물질을 입자 제거 필터로 여과, 사용된 도금 물질의 자외선에의 노출, 사용된 도금 물질의 가열, 사용된 도금 물질의 적어도 하나의 화학적 산화 물질에의 노출, 및 사용된 도금 물질의 탈기 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
- 제 11 항에 있어서, 정제 과정이 실질적으로 유기 물질을 함유하는 모든 도금 물질을 제거하는 단계를 포함하고, 적어도 하나의 성분이 유기 물질을 포함하는 방법.
- 제 10 항에 있어서,물체의 도금과 관련된 적어도 하나의 양태를 모니터한 다음(양태는 적어도 1 부산물의 생성과 관련된다);적어도 하나의 모니터된 양태를 기초로 하여, 도금 셀에 첨가된 도금 물질의 유량, 및 도금 셀로부터 배출된 사용된 도금 물질의 유량 중 적어도 하나를 조정하여, 도금 셀내 적어도 하나의 부산물의 농도를 일정 수준 이하로 실질적으로 유지하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제 10 항에 있어서, 도금 물질의 첨가 및 사용된 도금 물질의 배출 모두가 실질적으로 물체의 모든 도금 동안 일어나는 방법.
- 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서, 도금 물질이 구리를 포함하고 물체가 구리 도금되는 방법.
- 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서, 각각의 물체가 웨이퍼인 방법.
- 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서, 각각의 물체가 반도체의 성분이 되도록 구성되는 웨이퍼인 방법.
- 제 10 항에 있어서, 정제과정이 또한 사용된 도금 물질로부터 HCl을 제거하는 단계를 포함하고 배합과정이 HCl을 정제된 도금 물질에 첨가하는 단계를 포함하는 방법.
- 제 10 항에 있어서, 신선한 도금 물질을 도금 셀에 첨가하고 적어도 일정 종류의 유리 이온을 신선한 도금 물질로부터 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 물체를 도금하도록 구성되고, 도금 셀에 도금 물질을 첨가하기 위한 수단, 및 도금 셀로부터 사용된 도금 물질을 배출하기 위한 수단과 연합되는 도금 셀과 사용하기 위한 시스템에 있어서, 도금 물질의 적어도 1 성분의 양이 도금 셀에서 물체의 도금 중에 감소되고/되거나 사용된 도금 물질이 적어도 1 도금 물질의 적어도 1 부산물을 포함하고, 부산물이 도금 셀에서 물체의 도금 중에 생성되며, 시스템이:물체의 도금과 관련된 적어도 하나의 양태를 모니터하도록 구성된 적어도 하나의 모니터(양태는 적어도 1 부산물의 생성에 관련되고/되거나 도금 중 도금 물질의 적어도 1 성분의 양의 감소에 관계된다); 및적어도 하나의 모니터된 양태를 기초로 하여,도금 셀에 첨가된 도금 물질의 유량, 및도금 셀로부터 배출된 사용된 도금 물질의 유량 중 적어도 하나를 조정하여,도금 셀내 적어도 하나의 부산물의 농도를 일정 수준 이하로 및/또는 도금 셀내 적어도 1 성분의 농도를 일정 수준 이상으로 실질적으로 유지하기 위한,모니터와 전기적 소통 상태에 있고, 첨가 수단 및 배출 수단 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된 제어기를 포함하는 시스템.
- 제 28 항에 있어서, 첨가 수단이 펌프와 유량 제어 밸브 중 적어도 하나를 포함하고, 제어기가 도금 셀에 첨가된 도금 물질의 유량을 조정하기 위하여 펌프와 유량 제어 밸브 중 적어도 하나를 제어하도록 구성되는 시스템.
- 제 28 항에 있어서, 배출 수단이 펌프와 유량 제어 밸브 중 적어도 하나를 포함하고, 제어기가 도금 셀로부터 배출된 사용된 도금 물질의 유량을 조정하기 위하여 펌프와 유량 제어 밸브 중 적어도 하나를 제어하도록 구성되는 시스템.
- 제 28 항에 있어서, 제어기가 첨가 수단과 배출 수단 모두를 제어하도록 구성되는 시스템.
- 제 31 항에 있어서, 제어기가 첨가 수단과 배출 수단 모두를 제어하도록 구성되어, 물체가 도금 셀에서 도금될 때 도금 물질의 첨가 및 사용된 도금 물질의 배출이 실질적으로 전 시간 동안 일어나는 시스템.
- 제 28 항에 있어서, 사용된 도금 물질의 적어도 일부를 재사용 가능한 도금 물질로 전환시키도록 구성된 프로세싱 유닛을 추가로 포함하고, 재사용 가능한 도금 물질이 도금 셀에서 재사용되는 시스템.
- 제 28 항에 있어서, 적어도 하나의 모니터가 도금 셀에서 도금된 물체의 수, 물체의 도금 동안 경과된 시간, 도금하는 동안 적용된 전류 밀도, 도금하는 동안 적용된 전기 에너지, 도금이 일어나지 않을 때 경과한 아이들 시간, 도금 셀에서 물질의 교반량, 도금 중에 발생하는 펄스 도금의 양, 도금 셀내 물질의 온도, 도금 셀의 온도, 물체에 도금된 물질의 침착속도, 물체에 도금된 물질의 전기 전도성, 물체에 도금된 물질내 탄소 농도, 물체의 트렌치내 무공극 도금도, 및 도금 물질의 화학적 조성 중 적어도 하나를 모니터하도록 구성되는 시스템.
- 물체를 도금하도록 구성되고, 도금 셀에 도금 물질을 첨가하기 위한 수단, 및 도금 셀로부터 사용된 도금 물질을 배출하기 위한 수단과 연합되는 도금 셀과 사용하기 위한 시스템에 있어서, 사용된 도금 물질이 적어도 1 도금 물질의 적어도1 부산물을 포함하고, 부산물이 도금 셀에서 물체의 도금 중에 생성되며, 시스템이:적어도 1 부산물의 적어도 일부를 제거하여 정제된 도금 물질을 생성하기 위해 사용된 도금 물질을 정제하도록 구성된 정제기; 및도금 물질의 혼합물을 생성하기 위하여 정제된 도금 물질과 적어도 하나의 성분을 배합하도록 구성된 성분 배합기를 포함하고, 도금 물질의 혼합물이 도금 셀로 보내져 정제된 도금 물질이 재사용되는 시스템.
- 제 35 항에 있어서, 도금 물질이 유기 물질과 무기 물질을 포함하고, 적어도 하나의 부산물이 유기 물질을 포함하며, 정제기가 유기 물질을 포함한 적어도 일부 물질을 제거하도록 구성되는 시스템.
- 제 36 항에 있어서, 정제된 도금 물질내 유기 물질의 수준을 모니터하도록 구성된 정제 물질 모니터를 추가로 포함하는 시스템.
- 제 37 항에 있어서, 적어도 하나의 성분이 유기 물질을 포함하고, 시스템이 모니터와 전기적 소통상태에 있는 제어기를 추가로 포함하고, 제어기가 유기 물질의 모니터된 수준을 기초로 하여, 성분 배합기를 제어하여 정제된 도금 물질과 배합된 적어도 1 성분의 양을 조정하는 시스템.
- 제 38 항에 있어서, 도금 물질의 혼합물내 유기 물질의 수준을 모니터하도록 구성된 혼합물 모니터를 추가로 포함하고, 제어기가 혼합물내 유기 물질의 모니터된 수준을 기초로 하여, 성분 배합기를 제어하여 정제된 도금 물질과 배합된 적어도 1 성분의 양을 조정하는 시스템.
- 제 35 항에 있어서, 적어도 하나의 성분이 유기 물질을 포함하고, 시스템이 도금 물질의 혼합물내 유기 물질의 수준을 모니터하도록 구성된 혼합물 모니터를 추가로 포함하는 시스템.
- 제 40 항에 있어서, 정제된 도금 물질과 배합된 적어도 1 성분의 양을 조정하기 위하여, 혼합물내 유기 물질의 모니터된 수준을 기초로 하여, 성분 배합기를 제어하도록 구성된 제어기를 추가로 포함하는 시스템.
- 제 40 항에 있어서, 저장 탱크가 도금 셀과 연합되고, 혼합물 모니터가 유기 물질과 무기 물질 모두의 농도를 측정하도록 구성된 탐침을 포함하며, 탐침이 저장 탱크에 위치되도록 구성되는 시스템.
- 제 42 항에 있어서, 분리된 탱크내 유기 물질이 동시에 모니터될 수 있도록 분리된 저장 탱크에 위치되게 구성된 복수의 탐침을 추가로 포함하는 시스템.
- 제 43 항에 있어서, 각각의 감지 탐침으로부터 각각의 시그널을 수신하는 공통 제어기를 추가로 포함하는 시스템.
- 제 35 항에 있어서, 정제기가 사용된 도금 물질을 활성탄으로 여과, 사용된 도금 물질을 적어도 하나의 이온 교환 매질 화합물로 여과, 사용된 도금 물질을 입자 제거 필터로 여과, 사용된 도금 물질의 자외선에의 노출, 사용된 도금 물질의 가열, 사용된 도금 물질의 적어도 하나의 화학적 산화 물질에의 노출, 및 사용된 도금 물질의 탈기 중 적어도 하나를 제공하도록 구성되는 시스템.
- 제 35 항에 있어서, 물체의 도금과 관련된 적어도 하나의 양태를 모니터하도록 구성된 적어도 하나의 모니터(양태는 적어도 1 부산물의 생성과 관계된다); 및모니터와 전기적 소통상태에 있고,적어도 하나의 모니터된 양태를 기초로 하여,도금 셀에 첨가된 도금 물질의 유량, 및도금 셀로부터 배출된 사용된 도금 물질의 유량 중 적어도 하나를 조정하여,도금 셀내 적어도 1 부산물의 농도를 일정 수준 이하로 실질적으로 유지하기 위한,첨가 수단 및 배출 수단 중 적어도 하나를 제어하도록 구성되는 제어기를 추가로 포함하는 시스템.
- 제 35 항에 있어서, 도금 셀을 위한 애노드를 추가로 포함하고, 애노드가 구리로 형성되고 황, 셀레늄, 인, 및 이들의 배합물 적어도 하나를 약 20 mg/l 이하 함유하는 시스템.
- 제 35 항에 있어서, 도금 셀에 첨가된 도금 물질로부터 적어도 일정 종류의 유리 이온을 제거하도록 구성된 이온 제거 유닛을 추가로 포함하는 시스템.
- 제 36 항에 있어서, 정제기가 또한 HCl을 제거하도록 구성되는 시스템.
- 도금 물질을 도금 셀에 첨가하고, 물체를 도금 셀에서 도금하며, 적어도 하나의 부산물을 도금 중에 생성시키며, 적어도 하나의 부산물을 포함하여 사용된 도금 물질을 도금 셀로부터 배출시킨 다음, 정제기가 사용된 도금 물질을 정제하여 도금 셀에서 물체의 도금 중에 생성된 적어도 1 부산물의 적어도 일부를 제거하며, 제어기가 하기 공식을 충족시키는 구성을 포함하는, 도금 시스템에서 사용하기 위한 제어기.상기식에서,Cb,t2= 시간 t2에서의 부산물 농도,Cb,t1= 시간 t1에서의 부산물 농도,Cb,t0= 초기 도금 용액 부산물 농도,V = 도금 셀 및 도금 셀과 연합된 저장탱크 중 적어도 하나에서 도금 물질의 부피,mb= 부산물 빌드업의 질량 속도,dVp= 정제기를 통한 액체 유량, 및ηb= 정제기의 부산물 제거 효율이다.
- 도금 물질을 도금 셀에 첨가하고;물체를 도금 셀에 배치하며;물체를 도금 셀에서 도금하며(여기에서, 적어도 1 도금 물질의 적어도 1 부산물은 도금 중에 생성된다);도금된 물체를 도금 셀에서 제거하며;적어도 하나의 부산물을 포함하여 사용된 도금 물질을 도금 셀로부터 배출시킨 다음;사용된 도금 물질을 정제기에서 정제함으로써 적어도 1 부산물의 적어도 일부를 제거하여 정제된 도금 물질을 생성하는 단계를 포함하고,하기 공식이 충족되는, 물체의 도금방법.상기식에서,Cb,t2= 시간 t2에서의 부산물 농도,Cb,t1= 시간 t1에서의 부산물 농도,Cb,t0= 초기 도금 용액 부산물 농도,V = 도금 셀 및 도금 셀과 연합된 저장탱크 중 적어도 하나에서 도금 물질의 부피,mb= 부산물 빌드업의 질량 속도,dVp= 정제기를 통한 액체 유량, 및ηb= 정제기의 부산물 제거 효율이다.
- 도금 물질을 도금 셀에 첨가하고, 물체를 도금 셀에서 도금하며, 적어도 하나의 부산물을 도금 중에 생성시키며, 적어도 하나의 부산물을 포함하여 사용된 도금 물질을 도금 셀로부터 배출시키며, 정제기가 사용된 도금 물질을 정제하여 도금 셀에서 물체의 도금 중에 생성된 적어도 1 부산물의 적어도 일부를 제거하며, 적어도 하나의 성분을 정제된 도금 물질과 배합시켜 도금 물질의 혼합물을 생성시킨 다음, 도금 물질의 혼합물을 도금 셀로 보내며, 제어기가 하기 공식을 충족시키는 구성을 포함하는 도금 시스템에서 사용하기 위한 제어기.상기식에서,Cc,t2= 시간 t2에서의 성분 농도,Cc,t1= 시간 t1에서의 성분 농도,Cc,t0= 초기 도금 용액 성분 농도,Vc= 성분 도입의 유량,q = 성분 밀도,dt = 성분 도입의 시간 간격,mc= 도금하는 동안 성분 소모의 질량 속도, 및hc= 정제기의 성분 제거 효율이다.
- 도금 물질을 도금 셀에 첨가하고;물체를 도금 셀에 배치하며;물체를 도금 셀에서 도금하며(여기에서, 적어도 1 도금 물질의 적어도 1 부산물이 도금 중에 생성된다);도금된 물체를 도금 셀에서 제거하며;적어도 하나의 부산물을 포함하여 사용된 도금 물질을 도금 셀로부터 배출시키며;사용된 도금 물질을 정제기에서 정제함으로써 적어도 1 부산물의 적어도 일부를 제거하여 정제된 도금 물질을 생성하며;적어도 하나의 성분을 정제된 도금 물질과 배합하여 도금 물질의 혼합물을 생성한 다음;도금 물질의 혼합물을 도금 셀로 보내는 단계를 포함하고, 하기 공식을 충족시키는 물체의 도금 방법.상기식에서,Cc,t2= 시간 t2에서의 성분 농도,Cc,t1= 시간 t1에서의 성분 농도,Cc,t0= 초기 도금 용액 성분 농도,Vc= 성분 도입의 유량,q = 성분 밀도,dt = 성분 도입의 시간 간격,mc= 도금하는 동안 성분 소모의 질량 속도, 및hc= 정제기의 성분 제거 효율이다.
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