KR20200022335A - 전착 용액에서 첨가제 회전율의 제어 방법 - Google Patents

전착 용액에서 첨가제 회전율의 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200022335A
KR20200022335A KR1020190093851A KR20190093851A KR20200022335A KR 20200022335 A KR20200022335 A KR 20200022335A KR 1020190093851 A KR1020190093851 A KR 1020190093851A KR 20190093851 A KR20190093851 A KR 20190093851A KR 20200022335 A KR20200022335 A KR 20200022335A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solution
additive
concentration
turnover
electrodeposition
Prior art date
Application number
KR1020190093851A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102347903B1 (ko
Inventor
유진 샬리트
Original Assignee
이씨아이 테크놀로지 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이씨아이 테크놀로지 인코포레이티드 filed Critical 이씨아이 테크놀로지 인코포레이티드
Publication of KR20200022335A publication Critical patent/KR20200022335A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102347903B1 publication Critical patent/KR102347903B1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/66Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence
    • G01N21/68Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence using high frequency electric fields
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D21/00Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
    • C25D21/12Process control or regulation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D21/00Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
    • C25D21/12Process control or regulation
    • C25D21/14Controlled addition of electrolyte components
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D21/00Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
    • C25D21/16Regeneration of process solutions
    • C25D21/18Regeneration of process solutions of electrolytes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/38Electroplating: Baths therefor from solutions of copper
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/3103Atomic absorption analysis
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/71Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
    • G01N21/73Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited using plasma burners or torches
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/66Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)

Abstract

전착 용액과 같은 용액에서 첨가제 회전율을 측정하는 방법이 제공된다. 전착 용액과 같은 용액의 노화 정도나 수명을 측정하는 방법도 제공된다. 상기 방법은 유기 첨가제 및 상기 유기 첨가제의 복수의 분해 산물을 함유하는 용액을 제공하는 단계로서, 상기 복수의 분해 산물은 하나 이상의 활성 성분 및 하나 이상의 비활성 성분을 포함하는 단계, 및 상기 용액 내 하나 이상의 비활성 성분의 농도를 측정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 용액 중 적어도 하나의 비활성 성분의 농도에 기초하여 용액의 첨가제 회전율을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

Description

전착 용액에서 첨가제 회전율의 제어 방법{CONTROL OF ADDITIVE TURNOVER IN AN ELECTRODEPOSITION SOLUTION}
본 발명은 전착 용액(electrodeposition solution)에서 첨가제 회전율(additive Turnover)을 제어하는 방법, 및 전착 용액과 같은 용액의 노화 또는 수명을 결정하는 방법에 관한 것이다.
전착 공정은 금속을 증착하거나 원하는 특성을 갖는 제품을 생산하기 위해 금속 마감, 반도체, 인쇄 회로 기판 및 태양광 산업을 포함한 여러 산업에서 사용된다. 금속 침착 공정에 사용되는 전해질은 금속염(약 1g/L보다 큰 양), 전도성 성분(예: 염, 산, 염기 또는 이들의 조합), pH 조절제 및/또는 완충제 및 킬레이트제를 통상 포함한다. 또한, 전해질은 미량(즉, 1g/L 미만)의 표면 활성 유기 첨가제를 포함할 수 있다. 표면 유기 첨가제는 예를 들어, 입자(grain) 구조를 변형시키고, 입자의 기계적 성질을 변형시키며, 증착물의 균일성을 제공하고, 추가의 표적화된 특성을 제공할 수 있다. 특히, 반도체 산업은 나노미터(nm)로부터 마크로 스케일(예: 인치)에 이르는 다양한 스케일의 증착물을 위한 범용 인터컨넥트 재료로서 전착 구리를 이용해 왔다.
유기 첨가제가 전착 용액에 사용될 수 있다. 유기 첨가제는 예를 들어, 촉진제(accelerators), 증백제, 억제제 및 평탄화제(leveler)를 포함할 수 있다. 촉진제는 처리할 표면 상에 깊거나 불규칙한 형상을 채우는 무결함 증착물을 증진시킨다. 촉진제는 또한 증백제(brightener)로 언급될 수도 있다. 촉진제 및 증백제는 전착 공정에서 비교적 높은 소비량을 갖는다. 촉진제와 증백제는 종종 억제제 및 평탄화제를 포함한 다른 유기 첨가제와 함께 사용된다. 억제제 및 평탄화제는 전착 공정에서 비교적 낮은 소비량을 갖는다. 억제제는 또한 담체, 습윤제(wetter), 또는 평탄화제로 언급될 수도 있다. 억제제는 예를 들어 폴리에틸렌 글리콜(PEG)을 포함할 수 있다. 평탄화제는 예를 들어 8-(4-디메틸아미노페닐)디아제닐-N,N-디에틸-10-페닐페나진-10-늄-2-아민 클로라이드(Janus Green B)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 촉진제 및 증백제는 비스-(3-설포프로필)디설파이드(SPS, HSO3-CH2-CH2-CH2-S-S-CH2-CH2-CH2-SO3)와 같은 나트륨 염을 포함할 수 있다. 전착 과정에서 SPS는 환원되거나 산화되어 몇 가지 분해 산물을 형성한다. 그러한 분해 산물 중 하나는 3-메르캅토프로필 설포네이트(MPS 또는 MPSA, HSO3-CH2-CH2-CH2-SH)이다. 참고로, SPS 및 MPS의 화학 구조는 도 1에 도시된다. SPS의 MPS로의 분해는 일반적으로 아래의 식 1에 따라 진행된다.
SPS + 2H+ + 2e- ⇔ 2 MPS (식 1)
또한, SPS 및 MPS가 다른 분해 산물로 분해될 때 여러 가지 다른 반응이 동시에 일어날 수 있다. 이러한 분해 산물에는 추가 산화 및 환원 반응 또는 가수분해에 의한 모노-옥스-SPS, 디-옥스-SPS, 모노-옥스-MPS, 디-옥스-MPS 및 프로판 디설폰산(PDS)이 포함된다. 이들 반응의 개략도가 도 2에 제공되어 있다. SPS와 그 분해 산물이 관여되는 반응에 대한 추가 설명은 Igor Volov, 2013, Copper and Copper Alloys: 컬럼비아 대학교 학술지 http://hdl.handle.net/10022/AC:P:15408에서 입수할 수 있는 "Studies of Additives"에 기술되어 있다. 첨가제의 화학적 성질에 대한 추가의 설명은 베레켄(Vereecken), P.M. 일동의 Damascene Copper Plating의 첨가물 화학, IBM J. Res.& Dev., Vol.49 No.1, pages 3-18, January 2005에 기술되어 있고, 이는 본원에 참고문헌으로 첨부된다.
금속 전착 공정은 금속 염 및 하나 이상의 유기 첨가제를 포함하는 전착 용액을 포함할 수 있다. 전착 용액에 포함되는 금속 염은 증착 공정(예를 들어, Me (용액) → Me(증착))동안 정량적으로 이용될 수 있다. 그러나, 전착 용액에 포함되는 하나 이상의 유기 첨가제의 이용은 정량화하기가 상대적으로 어려울 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 유기 첨가제는 환원 및/또는 산화, 절단, 중합 및/또는 공증착 또는 드래그-아웃(drag-out)에 의해 제거될 수 있다. 드래그-아웃은 부품을 여러 용액에 순차적으로 담그는 것을 포함하는 전착 공정에 제공된다. 전착 공정에서, 전착 단계가 진행되고, 그 후 세척 및 표면 준비 단계가 진행될 수 있다. 부품을 공정 용기로부터 들어올리면 용액이 부품과 함께 운반된다. 따라서, 예를 들어, 부품은 선행 첨가제 용액의 일부를 제공하고 유기 첨가제를 포함한 전착 용액의 일부를 제거하여 "캐리-오버(carry-over)" 공정 또는 드래그-아웃을 초래한다.
공정 계측 전략(process metrology strategy)을 위한 전략에는, 예를 들어, 유기 첨가제 및 유기 첨가물의 분해 산물에 대한 모니터링이 포함된다. 이로부터, 유기 첨가제에 대한 보충 투여량이 계산될 수 있고 전착 용액의 수명이 결정될 수 있다. 일부 공정에서, "금속 회전율"(예를 들어, 용액의 사용기간(lifetime)에 걸쳐 첨가된 금속의 총량/용액 중의 금속의 초기 양)은 전착 용액의 노화(age)에 대한 지표로서 사용될 수 있다. 첨가된 금속의 총량은 총 금속 투여량으로 계산될 수 있다. 이 공정은 공정 탱크가 그 사용기간동안 보충된 후 배수되는 작동 조건에 사용될 수 있다. 다른 공정에서는, 용액의 일부가 제거되고 새로운 용액으로 대체(예를 들어, 매일 또는 보다 빈번하게)되는 "블리드 앤 피드(bleed and feed)"가 사용될 수 있다. "블리드 앤 피드" 공정에서 사용되는 전착 용액의 노화 정도는 예를 들어 "블리드 및 피드" 공정이 연속적으로 발생하는 경우라면 상대적으로 결정하기가 어려울 수 있다.
유기 첨가제의 분해는 유기 첨가제의 특정 개별 분해 산물의 농도를 결정하기 위한 다수의 방법을 통해 특성화될 수 있다. 따라서 용액 내 첨가제의 회전율을 평가할 필요가 있다. 예를 들어, 총 유기 탄소(TOC)를 측정하는 공정이 사용될 수 있다. 상기 방법은 용액에 잔류하는 총 탄소를 측정하여 용액의 노화 정도를 결정하는 단계를 포함한다. 따라서, 이 방법으로는 예를 들어, 공증착되거나, 이산화탄소(CO2)로 산화되거나, 또는 드래그-아웃 (drag-out)에 의해 제거되는 탄소는 측정하지 못한다. 나아가, 산업계에서는 전착 용액의 큰 성분으로서 유기산 및 금속 유기 염을 제공하는 경우가 많은데, 예를 들어 황산SO4(2-)의 대체물로서 메탄설폰산(MSA)CH3-SO3(-)과 같은 것이다. TOC 공정은 많은 양의 MSA를 모니터링하고, 축적된 유기물 농도가 낮은 수준으로 변화(예: ppm 수준의 변화)하는 것은 감지할 수 없다. 또한, 유기 금속 성분이 전착 용액에 사용되지 않는 경우, 탄소 부하가 불균일하게 분포될 수 있는데, 예를 들어 억제제가 전체 탄소의 90% 이상을 차지하는 것이다. 따라서, TOC 공정은 억제제의 총 축적을 모니터하지만, 전착 용액에서 다른 미세 성분의 축적을 모니터할 수는 없다. 다른 방법에서는 용액의 노화 정도를 결정하고 모니터하기 위해 용액 중의 유기 첨가제의 무기 반대이온 농도를 모니터링하는 것에 대해 기술한다(예를 들어, 전착 용액의 CuSO4 금속염에서 황산염 농도를 측정).
그러나, 이들 기술은 선행 기술이 유기 첨가제의 개별 분해 산물을 목표로 하는 몇 가지 방법을 제공하는 바와 같이, 첨가제 회전율을 효과적으로 제어하기 위한 용액의 노화를 결정하는데 불충분할 수 있다. 따라서, 용액 내 첨가제 회전율의 보다 정확하고 포괄적인 측정 및 제어 방법이 필요하다.
요약
본원에 개시된 발명은 전착 용액에서 첨가제 회전율을 제어하는 방법을 제공한다. 예를 들어, 본원에 개시된 방법은 전착 용액의 수명을 측정하는데 사용될 수 있다. 본 명세서에서 구현되는 바와 같이, 상기 방법은 전착 용액, 예를 들어, 산 구리 전착 용액에서 유기 첨가제의 1종 이상의 비활성 성분을 측정 및 모니터링하는 것을 포함할 수 있다. 유기 첨가제의 적어도 하나의 비활성 성분의 농도는 용액이 노화됨에 따라 측정될 수 있고, 전착 용액의 첨가제 회전율은 이로부터 결정될 수 있다.
특정 양태에서, 본원에 개시된 방법은 용액의 첨가제 회전율을 측정하는 것을 포함한다. 상기 방법은 유기 첨가제 및 상기 유기 첨가제의 복수의 분해 산물을 함유하는 용액을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 복수의 분해 산물은 하나 이상의 비활성 성분 및 하나 이상의 활성 성분을 포함할 수 있다. 하나 이상의 비활성 성분의 농도를 측정할 수 있다. 용액의 첨가제 회전율은 용액 중의 비활성 성분의 농도에 기초하여 결정될 수 있다.
특정 구현예에서, 유기 첨가제는 증백제, 촉진제, 평탄화제, 억제제, 입자 정제제(grain refiner), 습윤제, 담체, 응력 감소제, 경화제, 연화제 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다.
특정 구현예에서, 하나 이상의 비활성 성분은 이온일 수 있다.
특정 구현예에서, 하나 이상의 비활성 성분은 금속을 포함할 수 있다.
특정 구현예에서, 하나 이상의 비활성 성분은 나트륨을 포함할 수 있다. 특정 구현예에서, 하나 이상의 비활성 성분은 칼륨을 포함할 수 있다.
특정 구현예에서, 용액은 전착 용액일 수 있다.
특정 구현예에서, 용액은 산 구리 전착 용액일 수 있다.
특정 구현예에서, 적어도 하나의 비활성 성분의 농도는 원자 흡광 광도법(atomic absorbance spectroscopy, AAS), 마이크로파 플라즈마(MP), 유도 결합 플라즈마(inductively coupled plasma, ICP), 이온 크로마토그래피(IC), 모세관 전기영동(capillary electrophoresis, CE) 또는 이온 선택 전극(ion selective electrode, ISE) 전위차계를 사용하여 측정될 수 있다.
특정 실시 양태에서, 상기 방법은 상기 용액의 첨가제 회전율에 기초하여 용액 중의 유기 성분의 농도를 조정하는 단계를 추가로 포함한다.
특정 실시 양태에서, 상기 방법은 용액의 첨가제 회전율에 기초하여 용액의 적어도 일부를 제거하고 용액의 적어도 일부를 보충하는 단계를 추가로 포함한다.
특정 실시 양태에서, 상기 방법은 용액의 첨가제 회전율에 기초하여 용액 수명의 말기를 결정하는 단계를 추가로 포함한다.
특정 실시 양태에서, 상기 방법은 용액의 첨가제 회전율, 용액의 금속 회전율 및 유기 첨가제의 분해 산물의 적어도 하나의 활성 성분의 농도에 기초하여 용액 중의 유기 성분의 농도를 조정하는 단계를 추가로 포함한다.
본 명세서의 설명은 단지 개시된 주제 사항의 원리를 설명하기 위한 것이다. 기술된 실시예에 대한 다양한 수정 및 변경은 본 명세서의 교시를 고려할 때 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본원의 개시는 개시된 주제의 범위를 예시하기 위한 것일 뿐 이를 제한하려는 것은 아니다. 또한, 본원 개시된 주제 사항의 원리는 다양한 구성으로 구현될 수 있으며, 본 명세서에 제시된 특정 실시예로 어떤 식으로든 제한하고자 함이 아니다.
도 1은 분해 산물 3-메르캅토프로필 설포네이트(MPS)를 형성하기 위한 비스-(3-설포프로필)다이설파이드(SPS)의 환원 개략도를 도시한다.
도 2는 추가적인 분해 산물을 형성하기 위한 SPS 및 MPS의 추가 반응을 도시한다.
도 3은 실시예 1에 따른 신규 및 노화(수명 말기)된 산 구리 전착 용액(용액 A)에서 나트륨 농도에 대한 ICP-OES 분광계 측정 결과를 도시한다.
도 4는 실시예 2에 따른 신규, 수명 중기, 및 노화(수명 말기)된 산 구리 전착 용액(용액 B)에서 나트륨 농도에 대한 ICP-OES 분광계 측정 결과를 도시한다.
본 발명은 용액에서 첨가제 회전율을 측정하고 모니터링하는 데 사용될 수 있는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 용액의 노화 정도 또는 수명을 결정하는데 사용될 수 있는 방법에 관한 것이다. 예를 들어, 본원에 개시된 방법은 전착 공정동안, 예를 들어 구리 전착 공정동안 공정 제어에 사용될 수 있다. 본원에서 구체화되는 바와 같이, 유기 첨가제의 하나 이상의 비활성 성분의 농도는 전착동안 모니터링되어 공정이 진행되는 동안 전착 용액에 존재하는 유기 첨가제의 양을 최적화할 수 있다. 전착 용액은 산 구리 전해질일 수 있다.
본 명세서에서 구체화되는 바와 같이, 본 방법은 유기 첨가제 및 유기 첨가제의 복수의 분해 산물을 함유하는 용액을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 복수의 분해 산물은 하나 이상의 비활성 성분 및 하나 이상의 활성 성분을 포함할 수 있다. 본 방법은 적어도 하나의 비활성 성분의 농도를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 방법은 용액 중의 적어도 하나의 비활성 성분의 농도에 기초하여 용액의 수명을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 현재 개시된 방법은 유기 첨가제의 적어도 하나의 비활성 성분의 총 농도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 유기 첨가제가 나트륨 염, 예를 들어 비스(소듐설포프로필)디설파이드인 용액에서, 분자의 유기 성분은 공정에 의해 소비되는 반면, 분자의 나트륨 부분은 용액에 잔류하여 축적된다. 따라서, 현재 개시된 방법은 분자의 나트륨 부분의 농도를 측정하고 모니터링할 수 있고 용액의 수명을 근사화하며(approximate) 그로부터 유기 첨가제 회전율을 모니터링할 수 있다. 또한, 수명 종료 결정 및 용액의 블리드 앤 피드 비율을 용액의 근사 수명으로부터 결정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 당업계에서는 용액에서 첨가제 회전율을 결정하는 개선된 방법에 대한, 특히 전착 용액에 포함된 유기 첨가제의 분해 산물의 하나 이상의 비활성 성분을 측정하는 것에 대한 요구가 있다.
특정 구현예에서, 용액은 전착 용액이다. 예를 들어, 상기 용액은 산 구리 전착 용액일 수 있다. 상기 용액은 하나 이상의 유기 첨가제를 포함할 수 있다.
유기 첨가제는 촉진제, 평탄화제, 억제제, 입자 정제제, 습윤제, 담체, 응력 감소제, 경화제, 연화제 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
전착 공정에서 사용되는 경우, 용액 중에 분자의 활성 성분(예를 들어, 유기 부분)은 소비되는 반면, 분자의 비활성 성분은 용액 중에 남아서 축적될 수 있다. 특정 구현예에서, 상기 용액은 구리(Cu), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 금(Au), 코발트(Co), 니켈(Ni), 주석(Sn), 인듐(In), 또는 그 합금을 포함하는 전착 용액이다. 전해질은 킬레이트제가 있거나 없을 수 있는 산성, 알칼리성 또는 중성 전해질이 될 수 있다. 유기 첨가제의 비활성 부분의 농도를 모니터링 할 때, 첨가제 회전율, 용액의 수명 및 블리드 앤 피드 비에 대한 조정이 결정될 수 있다. 예를 들어, 유기 첨가제의 비활성 부분의 농도는 신규 용액, 노화된(수명 중기) 용액 및 노화된(수명 말기) 용액에서 측정될 수 있다. 용액에서 첨가제 회전율을 계산하기 위해, 노화된(예: 수명 중기 또는 말기) 용액에서 측정된 비활성 부분의 농도를 신규 용액에서 측정된 비활성 부분의 농도로 나눌 수 있다. 예를 들어, 산 구리 전착 용액에서, 나트륨의 농도는 용액이 노화됨에 따라 모니터링 될 수 있고, 첨가제 회전율은 상기 제공된 측정치로부터 계산될 수 있다. 추가적으로, 용액의 노화 정도 또는 수명은 본원에 제공된 방법으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 방법은 배쓰 노화도(bath aging)를 나타내기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 특정 용액이 신규의, 수명 중기의 또는 수명이 다한 용액인지를 결정하기 위해 배쓰 노화도를 사용할 수 있다.
유기 첨가제의 비활성 성분은 예를 들어 원자 흡광 광도법(atomic absorbance spectroscopy, AAS), 마이크로파 플라즈마(MP), 유도 결합 플라즈마(inductively coupled plasma, ICP), 이온 크로마토그래피(IC), 모세관 전기영동(capillary electrophoresis, CE) 또는 이온 선택 전극(ion selective electrode, ISE) 전위차계를 사용하여 모니터링되고 측정될 수 있다.
본원에 개시된 주제 사항은 하기 실시예를 참조하여 더 잘 이해 될 것이다. 하기 실시예는 단지 본 발명의 주제를 설명하기 위한 것일 뿐, 어떠한 방식으로든 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
실시예
하기 실시예는 단지 본 발명의 주제 사항을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다.
실시예 1: 산 구리 전착 용액(용액 A)에서 첨가제 회전율의 결정
본 실시예에서, 산 구리 전착 용액(용액 A)의 첨가제 회전율을 본원에 기재된 방법에 따라 측정하였다.
고급 웨이퍼 레벨 패키징용으로 사용되는 산 구리 전착 용액(용액 A)을 시험 하였다. 용액 A는 메모리 장치에서 Cu 필러의 제조용 용액이었다. Spectro Blue ICP-OES 분광계(Spectro Analytics®사 제조)를 사용하여 용액 A의 나트륨 농도를 분석하였다. 용액 A에 대한 나트륨 피크는 589.59nm였고, 이는 추가 분석에 사용되었다. 나트륨 용액의 농도는 신규 용액 A와 노화된(수명 말기) 용액 A 둘 다에서 측정되었다. 신규 용액 A는 나트륨 0.76mg/L를 함유하였다. 노화된(수명 말기) 용액 A는 83mg/L의 나트륨을 함유하고 있었다. 시험 결과를 도 3에 요약하였다. 첨가제 전환율은 다음과 같이 계산되었다:
신규 용액 A의 나트륨 농도 : 0.76 mg/L
노화(수명 말기) 용액 A의 나트륨 농도 : 83 mg/L
첨가제 회전율(수명 말기) 용액 A : 83/0.76 = 109
실시예 2: 산 구리 전착 용액 (용액 B)에서 첨가제 회전율의 결정
본 실시예에서, 산 구리 전착 용액의 첨가제 회전율을 본원에 기재된 방법에 따라 측정하였다.
고급 웨이퍼 레벨 패키징용으로 사용되는 산 구리 전착 용액(용액 B)을 시험 하였다. 용액 B는 멀티 칩 로직 장치에서 Cu 인터컨넥터의 제조용 용액이었다. Spectro Blue ICP-OES 분광계(Spectro Analytics®사 제조)를 사용하여 용액 B의 나트륨 농도를 분석하였다. 용액 B에 대한 나트륨 피크는 589.59nm였고, 이는 추가 분석에 사용되었다. 나트륨 용액의 농도는 신규 용액 B와 노화된(수명 말기) 용액 B 둘 다에서 측정되었다. 신규 용액 B는 나트륨 12mg/L를 함유하였다. 노화된(수명 중기) 용액 B는 20.9mg/L의 나트륨을 함유하였다. 노화된(수명 말기) 용액 B는 83mg/L의 나트륨을 함유하고 있었다. 시험 결과를 도 4에 요약하였다. 첨가제 전환율은 다음과 같이 계산되었다:
신규 용액 B의 나트륨 농도 : 12mg/L
노화(수명 중기) 용액 B의 나트륨 농도 : 20.9mg/L
노화(수명 말기) 용액 B의 나트륨 농도 : 44.5mg/L
첨가제 회전율(수명 중기) 용액 B : 20.9/12 = 1.7
첨가제 회전율(수명 말기) 용액 B : 44.5/12 = 3.7
기술된 다양한 실시예에 더하여, 본원에 개시된 주제는 또한 본 명세서에 개시된 특징의 다른 조합을 갖는 다른 실시예에 대한 것이다. 이와 같이, 여기에 제시된 특정 특징들은 개시된 주제가 본 명세서에 개시된 특징들의 임의의 적합한 조합을 포함하도록 개시된 주제의 범위 내에서 다른 방식으로 서로 결합될 수 있다. 개시된 주제의 특정 실시예에 대한 상기 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 본 명세서는 개시된 주제를 개시된 실시예로 제한하고자 하는 것은 아니다.
통상의 기술자라면 개시된 주제의 정신 또는 범위를 벗어나지 않고 개시된 주제의 시스템 및 방법에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있음을 명백히 알 수 있을 것이다. 따라서, 개시된 주제는 개시된 주제 및 그 균등의 범위 내에 있는 수정 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (12)

  1. 유기 첨가제 및 상기 유기 첨가제의 복수의 분해 산물을 포함하는 용액을 제공하는 단계로서, 상기 복수의 분해 산물은 하나 이상의 비활성 성분 및 하나 이상의 활성 성분을 포함하는, 단계;
    상기 하나 이상의 비활성 성분의 농도를 측정하는 단계; 및
    상기 용액 중의 하나 이상의 비활성 성분의 농도에 기초하여 용액의 첨가제 회전율을 결정하는 단계
    를 포함하는, 용액의 첨가제 회전율의 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 유기 첨가제가 증백제, 촉진제, 평탄화제, 억제제, 입자 정제제(grain refiner), 습윤제, 담체, 응력 감소제, 경화제, 연화제 또는 이들의 조합물을 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 비활성 성분이 이온인, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 비활성 성분이 금속을 포함하는, 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 하나 이상의 비활성 성분이 나트륨 또는 칼륨을 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 용액이 전착 용액인, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 용액이 산 구리 전착 용액인, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 비활성 성분의 농도는 원자 흡광 광도법(AAS), 마이크로파 플라즈마(MP), 유도 결합 플라즈마(ICP), 이온 크로마토그래피(IC), 모세관 전기영동(CE), 또는 이온 선택 전극(ISE) 전위차계에 의해 측정되는, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 용액의 첨가제 회전율에 기초하여 상기 유기 첨가제의 농도를 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 용액의 첨가제 회전율에 기초하여, 상기 용액의 적어도 일부가 제거되고, 상기 용액의 적어도 일부가 보충되는, 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 용액의 첨가제 회전율에 기초하여 상기 용액의 수명 종료를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 용액의 첨가제 회전율, 상기 용액의 금속 회전율, 및 상기 유기 첨가제의 분해 산물 중 하나 이상의 활성 성분의 농도에 기초하여 상기 유기 첨가제의 농도를 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
KR1020190093851A 2018-08-22 2019-08-01 전착 용액에서 첨가제 회전율의 제어 방법 KR102347903B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/109,388 US10590560B1 (en) 2018-08-22 2018-08-22 Control of additive turnover in an electrodeposition solution
US16/109,388 2018-08-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200022335A true KR20200022335A (ko) 2020-03-03
KR102347903B1 KR102347903B1 (ko) 2022-01-05

Family

ID=69583408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190093851A KR102347903B1 (ko) 2018-08-22 2019-08-01 전착 용액에서 첨가제 회전율의 제어 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10590560B1 (ko)
JP (1) JP6851091B2 (ko)
KR (1) KR102347903B1 (ko)
TW (1) TWI726371B (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001152398A (ja) * 1999-08-05 2001-06-05 Fujitsu Ltd 電気めっき方法、めっき液評価方法、めっき装置、半導体装置の製造方法
JP2008500455A (ja) * 2004-05-25 2008-01-10 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 電気めっき浴の化学的性質の制御方法
JP2009242941A (ja) * 2008-03-11 2009-10-22 Panasonic Corp 半導体装置の製造方法および半導体製造装置
JP2009293083A (ja) * 2008-06-05 2009-12-17 Sony Corp 半導体装置の製造方法、分解生成物濃度検出方法、めっき液およびめっき処理装置
KR20120109482A (ko) * 2010-02-22 2012-10-08 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 고순도 술폰산구리 수용액 및 그 제조방법

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4058437A (en) 1976-05-24 1977-11-15 Owens-Illinois, Inc. Process for selectively measuring sodium ions in solution
US4628726A (en) 1984-03-29 1986-12-16 Etd Technology, Inc. Analysis of organic compounds in baths used in the manufacture of printed circuit board using novel chromatographic methods
US5223118A (en) 1991-03-08 1993-06-29 Shipley Company Inc. Method for analyzing organic additives in an electroplating bath
US5352350A (en) 1992-02-14 1994-10-04 International Business Machines Corporation Method for controlling chemical species concentration
US6365033B1 (en) 1999-05-03 2002-04-02 Semitoof, Inc. Methods for controlling and/or measuring additive concentration in an electroplating bath
US6645364B2 (en) 2000-10-20 2003-11-11 Shipley Company, L.L.C. Electroplating bath control
US6458262B1 (en) 2001-03-09 2002-10-01 Novellus Systems, Inc. Electroplating chemistry on-line monitoring and control system
WO2003008919A1 (en) 2001-07-15 2003-01-30 Microbar, Inc. Method and system for analyte determination in metal plating baths
US20060166370A1 (en) 2002-03-08 2006-07-27 Bailey Thomas H Managing semiconductor process solutions using in-process mass spectrometry
US7531134B1 (en) 2002-03-08 2009-05-12 Metara, Inc. Method and apparatus for automated analysis and characterization of chemical constituents of process solutions
US6808611B2 (en) 2002-06-27 2004-10-26 Applied Materials, Inc. Methods in electroanalytical techniques to analyze organic components in plating baths
EP1540046A4 (en) 2002-07-19 2007-04-04 Technic PROCESS AND DEVICE AT REAL TIME MONITORING OF TECHNICAL ELECTROLYTES
US20040108213A1 (en) 2002-12-09 2004-06-10 Talasek Robert T. Plating bath composition control
US7291253B2 (en) 2004-05-04 2007-11-06 Eci Technology, Inc. Detection of an unstable additive breakdown product in a plating bath
US20070261963A1 (en) 2006-02-02 2007-11-15 Advanced Technology Materials, Inc. Simultaneous inorganic, organic and byproduct analysis in electrochemical deposition solutions
US8128791B1 (en) 2006-10-30 2012-03-06 Novellus Systems, Inc. Control of electrolyte composition in a copper electroplating apparatus
US8372258B2 (en) 2009-08-03 2013-02-12 Novellus Systems, Inc. Monitoring of electroplating additives
US8759231B2 (en) 2009-12-29 2014-06-24 Intermolecular, Inc. Silicon texture formulations with diol additives and methods of using the formulations
US8808521B2 (en) 2010-01-07 2014-08-19 Boli Zhou Intelligent control system for electrochemical plating process
KR101210347B1 (ko) 2010-08-04 2013-01-10 성용익 도금액 분석 방법 및 이를 수행하기 위한 장치
US9404194B2 (en) 2010-12-01 2016-08-02 Novellus Systems, Inc. Electroplating apparatus and process for wafer level packaging
US9534308B2 (en) * 2012-06-05 2017-01-03 Novellus Systems, Inc. Protecting anodes from passivation in alloy plating systems
EP2937686B1 (en) 2014-04-22 2017-03-08 Rohm and Haas Electronic Materials LLC Electroplating bath analysis
US9777388B2 (en) 2014-10-24 2017-10-03 Globalfoundries Inc. Electroplating system and method of using electroplating system for controlling concentration of organic additives in electroplating solution
US10738389B2 (en) 2015-06-10 2020-08-11 Toshiba Memory Corporation Semiconductor manufacturing apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001152398A (ja) * 1999-08-05 2001-06-05 Fujitsu Ltd 電気めっき方法、めっき液評価方法、めっき装置、半導体装置の製造方法
JP2008500455A (ja) * 2004-05-25 2008-01-10 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 電気めっき浴の化学的性質の制御方法
JP2009242941A (ja) * 2008-03-11 2009-10-22 Panasonic Corp 半導体装置の製造方法および半導体製造装置
JP2009293083A (ja) * 2008-06-05 2009-12-17 Sony Corp 半導体装置の製造方法、分解生成物濃度検出方法、めっき液およびめっき処理装置
KR20120109482A (ko) * 2010-02-22 2012-10-08 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 고순도 술폰산구리 수용액 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
TW202009334A (zh) 2020-03-01
TWI726371B (zh) 2021-05-01
KR102347903B1 (ko) 2022-01-05
JP6851091B2 (ja) 2021-03-31
US20200063285A1 (en) 2020-02-27
US10590560B1 (en) 2020-03-17
JP2020073709A (ja) 2020-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8440555B2 (en) Method for analyzing electrolytic copper plating solution
KR100709369B1 (ko) 도금액 관리방법 및 관리장치
KR102221393B1 (ko) 기판의 도금에 사용되는 산화구리 분체, 해당 산화구리 분체를 사용하여 기판을 도금하는 방법, 해당 산화구리 분체를 사용하여 도금액을 관리하는 방법
JP5622360B2 (ja) 電気錫めっき液および電気錫めっき方法
Koh et al. Investigation of the effects of byproduct components in Cu plating for advanced interconnect metallization
US11761090B2 (en) Method for monitoring the total amount of sulphur containing compounds in a metal plating bath
US6508924B1 (en) Control of breakdown products in electroplating baths
KR102347903B1 (ko) 전착 용액에서 첨가제 회전율의 제어 방법
JP2004325441A (ja) 分析方法
CN1550579A (zh) 改良镀液分析
JP4720217B2 (ja) めっき液の分析方法と銅めっき装置
JP5028575B2 (ja) 硫酸銅めっき液における含窒素有機化合物濃度の測定方法
JP6011874B2 (ja) めっき液に含まれる抑制剤の評価方法
CN103698384A (zh) 深孔镀铜加速剂的测量方法
Newton Analysis of copper plating baths
CN113046746A (zh) 一种cof卷带精准蚀刻管控方法
CN113235093A (zh) 用于镀锌及锌合金及铝及铝合金的出光粉及其制备方法
CN114923871A (zh) 一种铜电镀液中添加剂副产物相对含量水平的表征方法及其应用
TW202202661A (zh) 電解鍍敷液及電解鍍敷方法
JPH04139787A (ja) プリント配線板の電解メッキ方法
JP2021155850A (ja) 電解めっき液及び電解めっき方法
CN110914680A (zh) 测量电沉积溶液中金属离子浓度的方法
Klonowski Online CVS process control for PCB application the road to efficiency in via and through holes filling
Newton Analysis and Control of Plating Baths Chromatography Vs CVS
Horkans et al. Monitoring of SPS-Based Additives in Cu Plating

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant