KR101355155B1 - 도금 용액의 화학적 농도들을 측정하기 위한 시스템 및 방법들 - Google Patents

도금 용액의 화학적 농도들을 측정하기 위한 시스템 및 방법들 Download PDF

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Abstract

도금 용액을 저장하기 위한 하나 이상의 도금 셀 저장기들 및 하나 이상의 도금 셀 저장기들과 유체적으로 연통하는 화학적 분석기를 포함하는 전기화학적 도금 시스템이 제공된다. 화학적 분석기는 도금 용액의 화학적 농도들을 측정하도록 구성된다. 또한, 도금 시스템은 하나 이상의 도금 셀 저장기들과 화학적 분석기 사이의 유체적 연통을 용이하게 하고 하나 이상의 도금 셀 저장기들의 하나 이상의 도금 셀들에 의해 발생되는 전기적 노이즈로부터 화학적 분석기를 실질적으로 차단시키도록 구성된 배관 시스템을 더 포함한다.

Description

도금 용액의 화학적 농도들을 측정하기 위한 시스템 및 방법들{SYSTEM AND METHODS FOR MEASURING CHEMICAL CONCENTRATIONS OF A PLATING SOLUTION}
도 1은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른 전기화학적 도금 시스템(electrochemical plating system)의 상단 평면도(top plan view)를 도시한다.
도 2는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따라 도금 셀들로부터 화학적 분석기로 그리고 화학적 분석기로부터 도금 셀들로, 예를 들어, 도금 용액과 같은 액체를 전달하기 위한 배관(plumbing) 시스템의 개략도(schematic diagram)를 도시한다.
도 3은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따라, 예를 들어, 도금 용액과 같은 액체가 재순환 단계 동안 전달될 수 있는 방식의 개략도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따라 샘플링 저장기로부터 각각의 도금 셀 저장기로의 도금 용액의 흐름(flow)을 도시한다.
도 5는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따라 배관 시스템으로부터의, 예를 들어, 탈이온수(de-ionized water) 또는 표준용액(standard solution)과 같은 액체의 흐름을 도시한다.
* 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 *
100 : ECP 시스템 113 : 메인프레임 또는 플랫폼
114, 116: 프로세싱 셀 115: 링크 터널
120: 이송 로봇 122, 124: 블레이드
130: 팩토리 인터페이스 132: 로봇
134: 카세트 135: 어닐링 스테이션
136 : 냉각 플레이트 140 : 이송 로봇
본 발명의 실시예들은 일반적으로 전기화학적 도금 시스템들에 관한 것이며, 보다 상세하게는 전기화학적 도금 시스템들에 이용되는 도금 용액의 분석에 관한 것이다.
서브-쿼터 미크론(sub-quarter micron) 크기 피처(feature)들의 금속배선(metallization)은 현재 및 차세대 집적회로 제조 프로세스들을 위한 기본 기술이다. 보다 상세하게는, 극초대규모 집적형(ultra large scale integration-type) 디바이스와 같은 디바이스들, 즉, 백만개보다 많은 로직 게이트들이 구비된 집적회로들을 갖는 디바이스들에서, 이들 디바이스들 중심부(heart)에 놓이는 멀티레벨 상호접속부(interconnect)들은 일반적으로, 예를 들어, 구리 또는 알루미늄과 같은 도전성 물질로 높은 종횡비(aspect ratio)의 상호접속 피처들을 채움으로써 형성된다. 기존에(conventionally), 화학적 기상 증착(CVD) 및 물리적 기상 증착(PVD)과 같은 증착 기술들이 상호접속 피처들을 채우는데 이용되어 왔다. 그러나, 상호접속부 크기들이 감소되고 종횡비들이 증가함에 따라, 기존의 증착 기법들을 통해서는 보이드-없이(void-free) 효율적으로 상호접속 피처를 채우는 것이 점점 어려워지고 있다. 이러한 결과로서, 예를 들어, 전기화학적 도금(ECP) 및 무전해 도금(electroless plating)과 같은 도금 기법들이 집적회로 제조 프로세스들에서 서브-쿼터 미크론 크기의 높은 종횡비 상호접속 피처들을 채우기 위해 실행가능한 프로세스들로서 출현하게 되었다.
ECP 프로세스에서, 예를 들어, 기판 표면에 형성된 서브-쿼터 미크론 크기의 높은 종횡비 피처들은 예를 들어 구리와 같은 도전성 물질로 효율적으로 채워질 수 있다. ECP 도금 프로세스들은 일반적으로 2 단계 프로세스들이며, 먼저 기판의 표면 및 피처들 상에 시드층(seed layer)이 형성된 다음에, 도금 용액 내에 위치된 애노드(anode)와 기판 사이에 전기적 바이어스가 동시적으로 인가되는 동안 기판의 표면 및 피처들이 도금 용액에 노출(expose)된다. 도금 용액은 일반적으로 기판의 표면상에 도금될 이온들이 풍부하여, 그에 따라 전기적 바이어스 인가는 이러한 이온들이 도금 용액으로부터 자극되어 시드층상에 도금되게 한다.
관심이 있는 하나의 특정 도금 파라미터는 기판 도금에 이용되는 도금 용액의 화학적 조성(composition)이다. 전형적인 도금 용액은 탈이온수(DI water)를 포함하는 상이한 화학적 용액들의 혼합물을 포함한다. 기판 표면에 걸쳐 원하는 도금 특성을 얻기 위해, 도금 용액은 이들 화학적 용액들의 적절한 농도(concentration)들을 포함해야 한다. 이들 화학적 용액들의 적절한 농도들이 도금 유체에 존재하지 않는다면, 기판 표면에 걸쳐 원하는 도금 특성이 달성되지 않을 수도 있다. 따라서, 기판의 도금 이전에 그리고 기판의 도금 동안 도금 용액에서 화학적 용액들의 원하는 농도들을 적절히 설정하고 유지하는 것이 바람직하다.
도금 사이클 동안 도금 용액에서 화학적 용액들의 원하는 농도들을 유지하는데 하나의 장애물(impediment)은 이러한 농도들이 계속적으로 변화한다는 것이다. 이에 대한 하나의 이유는 도금 사이클 동안 화학적 용액들이 계속적으로 분산(dissipate), 분해(decompose) 및/또는 다른 화학물(chemical)들과 결합(combine)한다는 것이다. 그리하여, 도금 용액에서 다양한 화학물들의 농도들은 도금 용액만이 남게 될 경우 시간에 따라 변할 것이다. 따라서, 전형적인 ECP 도금 셀은 도금 사이클 동안 도금 유체의 화학물들의 농도들을 제어하기 위한 특수화된 디바이스들을 포함한다.
하나의 이러한 특수화된 디바이스는 화학적 분석기이며, 화학적 분석기는 도금 용액을 프로브(probe)하고 도금 용액 내의 화학물들의 농도들을 주기적으로 결정하는 디바이스이다. 도금 용액 내의 화학물들의 현재 농도들의 정보를 이용하여, 그 다음에 화학적 분석기는 도금 용액에 첨가될 필요가 있는 화학물들의 양을 결정한다. 또한, 화학적 분석기는 도금 용액 내의 화학물들에 대한 원하는 농도들을 달성하기 위해 화학물들을 첨가하기 이전에 배출(drain)될 필요가 있는 도금 용액의 양을 결정할 수 있다.
다수의 도금 셀을 포함하는 도금 시스템은 다수의 화학적 분석기들, 즉, 각각의 도금 셀에 대해 하나의 화학적 분석기를 포함할 수 있다. 주어진 도금 시스템에 대한 각각의 화학적 분석기는 함께 교정(calibrate)될 필요가 있을 수 있다. 각각의 화학적 분석기의 변이성(variability) 및 상기 화학적 분석기 부근의 온도에 기인하여, 이들 모두를 동일하게 교정하는 것이 어려울 수 있다. 또한, 도금 시스템 내에서 각각의 도금 셀에 대하여 하나의 화학적 분석기를 이용하는 것은 상당히 비쌀 수 있다.
따라서, 당업계에서 도금 용액의 화학적 농도들을 측정하기 위한 개선된 시스템 및 방법들이 요구된다.
본 발명의 목적은 도금 용액의 화학적 농도들을 측정하는데 있어 개선된 시스템 및 방법들을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예들은 도금 용액을 저장하기 위한 하나 이상의 도금 셀 저장기(reservoir)들 및 하나 이상의 도금 셀 저장기들과 유체적으로 연통하는(fluidic communication) 화학적 분석기(chemical analyzer)를 포함하는, 전기화학적 도금 시스템에 관한 것이다. 화학적 분석기는 도금 용액의 화학적 농도들을 측정하도록 구성된다. 또한, 도금 시스템은 하나 이상의 도금 셀 저장기들과 화학적 분석기 사이의 유체적 연통을 용이하게 하고 하나 이상의 도금 셀 저장기들의 하나 이상의 도금 셀들에 의해 발생되는 전기적 노이즈로부터 화학적 분석기를 실질적으로 차단(isolate)시키도록 구성된 배관(plumbing) 시스템을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 도금 용액의 화학적 농도들을 측정하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 하나 이상의 도금 셀 저장기들로부터 샘플링 저장기로 도금 용액의 일부를 전달하는 단계, 화학적 분석기를 통해 도금 용액의 일부를 순환(circulate)시키는 단계 및 하나 이상의 도금 셀 저장기들과 화학적 분석기 사이의 유체적 연통을 차단하는 단계를 포함한다.
본 발명의 상기 언급된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략히 요약된 본 발명의 보다 상세한 설명은 실시예들에 대한 참조에 의해 이루어질 수 있고, 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 도시된다. 그러나, 본 발명은 다른 균등하게 효과적인 실시예들을 허용할 수 있으므로, 첨부된 도면들은 단지 본 발명의 전형적인 실시예들을 도시하는 것이고, 따라서, 본 발명의 범주를 제한하고자 하는 것은 아님을 주의해야 한다.
도 1은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른 전기화학적 도금(ECP) 시스템(100)의 상단 평면도를 나타낸다. 시스템(100)은 일반적으로 기판 로딩 스테이션으로도 불릴 수 있는 팩토리 인터페이스(FI)(130)를 포함한다. 팩토리 인터페이스(130)는 기판을 포함하는 카세트들(substrate containing cassettes)(134)과 인터페이싱하도록 구성된 다수의 기판 로딩 스테이션들을 포함할 수 있다. 로봇(132)은 팩토리 인터페이스(130)에 위치될 수 있으며 카세트들(134)에 포함된 기판들에 액세스하도록 구성될 수 있다. 또한, 로봇(132)은 프로세싱 메인프레임 또는 플랫폼(113)에 팩토리 인터페이스(130)를 접속시키는 링크 터널(115)로 연장될 수 있다. 로봇(132)의 위치는 로봇이 기판 카세트들(134)로 액세스하여 이들로부터 기판들을 회수(retrieve)하고 그 다음에 상기 기판들을 메인프레임(113) 상에 위치된 프로세싱 셀들(114, 116) 중 하나로 또는 대안적으로 어닐링(annealing) 스테이션(135)으로 전달하는 것을 가능하게 한다. 유사하게, 로봇(132)은 기판 프로세싱 시퀀스가 완료된 이후 프로세싱 셀들(114, 116) 또는 어닐링 스테이션(135)으로부터 기판들을 회수하는데 이용될 수 있다. 그 다음에 로봇(132)은 시스템(100)으로부터의 제거를 위해 카세트들(134) 중 하나로 기판을 다시 전달할 수 있다.
시스템(100)은 냉각 플레이트/위치(136), 가열 플레이트/위치(137) 및 상기 두 개의 플레이트들(136, 137) 사이에 위치된 기판 이송 로봇(140)을 포함할 수 있는, 어닐링 스테이션(135)을 더 포함할 수 있다. 이송 로봇(140)은 각각의 가열 플레이트(137)와 냉각 플레이트(136) 사이에서 기판들을 이동시키도록 구성될 수 있다.
상기 언급된 것처럼, 시스템(100)은 또한 프로세싱 메인프레임(113)을 포함할 수 있으며, 메인 프레임(113)은 그 상부(thereon)의 중심에 위치된 기판 이송 로봇(120)을 가진다. 일반적으로 이송 로봇(120)은 그 상부에서 기판들을 지지하고 이송하도록 구성된 하나 이상의 암(arm)들/블레이드(blade)들(122, 124)을 포함한다. 부가적으로, 이송 로봇(120) 및 수반되는 블레이드들(122, 124)은 일반적으로 연장되고 회전하고 수직으로 이동하도록 구성되어 이송 로봇(120)이 메인프레임(113) 상에 위치된 다수의 프로세싱 지점(location)들(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116)로 기판들을 삽입하고 상기 다수의 프로세싱 지점들로부터 기판들을 제거할 수 있게 한다. 프로세싱 지점들(102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, 116)은 전기화학적 도금 플랫폼에서 이용되는 임의의 수의 프로세싱 셀들일 수 있다. 보다 상세하게는, 프로세싱 지점들은 전기화학적 도금 셀들, 린싱(rinsing) 셀들, 베벨 세정(bevel clean) 셀들, 스핀 린스 드라이 셀들, (총괄적으로, 세정, 린싱 및 에칭 셀들을 포함하는) 기판 표면 세정 셀들, 무전해 도금 셀들, 계측 검사(metrology inspection) 스테이션들 및/또는 도금 플랫폼에서 이롭게(beneficially) 이용될 수 있는 다른 프로세싱 셀들로서 구성될 수 있다. 개별 프로세싱 셀들 및 로봇들 각각은 일반적으로, 시스템(100) 상에 위치된 다양한 센서들 및/또는 사용자 모두로부터의 입력들을 수신하고 입력들에 따라 시스템(100)의 동작을 적절하게 제어하도록 구성된 마이크로프로세서-기반 제어 시스템일 수 있는, 시스템 제어기(111)와 통신(in communication with)한다.
프로세싱 지점들(114 및 116)은 메인프레임(113) 상의 습식(wet) 프로세싱 스테이션들과 링크 터널(115), 어닐링 스테이션(135) 및 팩토리 인터페이스(130)에 있는 건식(dry) 프로세싱 영역들 사이의 인터페이스로서 구성될 수 있다. 인터페이스 지점들에 위치된 프로세싱 셀들은 스핀 린스 드라이 셀들 및/또는 기판 세정 셀들일 수 있다. 보다 상세하게는, 지점들(114 및 116) 각각은 스핀 린스 드라이 셀과 기판 세정 셀 모두를 적층된(stacked) 구성으로 포함할 수 있다. 지점들(102, 104, 110 및 112)은, 예를 들어, 전기화학적 도금 셀들 또는 무전해 도금 셀들과 같은 도금 셀들로서 구성될 수 있다. 따라서, 도금 셀들(102, 104, 110 및 112)은 각각 도금 셀 저장기들(142, 144, 146 및 148)과 유체적으로 연통할 수 있다. 각각의 도금 셀 저장기는, 예를 들어, 약 20 리터의 대용량 도금 용액을 유지하도록 구성된다. 지점들(106, 108)은 기판 베벨 세정 셀들로서 구성될 수 있다. ECP 시스템(100)의 다양한 컴포넌트들의 추가적인 세부사항들은, 전체로서 본 명세서에서 참조로 통합되며, 2003년 7월 8일자로 "MULTI-CHEMISTRY PLATING SYSTEM"이란 명칭으로 출원된 공통으로 양도된 미국 특허 출원 번호 10/616,284호에서 설명된다. 일 실시예에서, ECP 시스템(100)은 캘리포니아(California) 산타클라라(Santa Clara)의 Applied Materials, Inc.로부터 이용가능한 슬림셀(SlimCell) 도금 시스템일 수 있다.
시스템(100)은 화학적 분석기(150)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 화학적 분석기는 로드아일랜드(Rhode Island), 크랜스톤(Cranston)의 Technic, Inc.로부터 이용가능한 실시간 분석기(RTA)이다. 화학적 분석기(150)는 도금 용액의 샘플링을 프로브하고 도금 용액의 샘플링에서 화학적 농도들을 측정하도록 구성된다. 측정 기법은 AC 및 DC 전압-전류법(voltammetry)에 기초할 수 있다. 전압은 도금 배쓰(bath) 용액에 침지된(immersed) 금속 전극들로 인가될 수 있다. 인가된 전압은 전기도금 동안 그것이 수행하는 바와 같이(as it would) 전류가 흐르게 한다. 전류 응답은 다양한 화학적 농도들과 양적으로 상관될 수 있다. 화학적 분석기(150)는 화학적 분석기(150)의 동작을 제어하기 위한 제어기를 포함할 수 있으며, 화학적 분석기(150)에 대한 제어기는 측정될 특정 도금 셀 저장기를 결정할 수 있는 시스템 제어기(111)와 통신할 수 있다.
화학적 분석기(150)는 메인프레임(113) 상에서 프로세싱 셀들 중 하나로부터 도금 용액의 샘플링을 보유하도록 구성된 샘플링 저장기(160)와 연결(coupled)될 수 있다. 일 실시예에서, 샘플링 저장기(160)는 약 300mL 내지 약 600mL의 액체를 보유하도록 구성된다. 샘플링 저장기(160)는 샘플링 저장기(160) 내부의, 예를 들어, 도금 용액과 같은 액체의 온도를 유지 또는 제어하도록 구성된 온도 제어기(170)에 연결될 수 있다. 온도 제어기(170)는 열교환기 또는 냉각기(chiller)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 온도 제어기(170)는 샘플링 저장기(160) 내부의 액체의 온도를 섭씨 약 18도 내지 섭씨 약 22도와 같이, 미리 결정된 범위 내에서 유지하도록 구성된다. 또 다른 실시예에서, 온도 제어기(170)는 샘플링 저장기(160) 내부의 액체를 섭씨 약 20도에서 유지하도록 구성된다. 또한, 온도 제어기(170)는 온도 제어기(170)의 동작을 제어하기 위해 시스템 제어기(111)와 통신할 수 있다.
시스템(100)은 프로세싱 셀 저장기로부터 샘플링 저장기(160)로 그리고 샘플링 저장기(160)로부터 프로세싱 셀 저장기로, 예를 들어, 도금 용액과 같은 액체를 이동시키도록 구성된 펌프(180)를 더 포함할 수 있다. 펌프(180)는 펌프(180)의 동작을 제어하기 위해 시스템 제어기(111)와 통신할 수 있다. 액체가 프로세싱 셀들과 화학적 분석기 사이에서 전달되는 방식의 세부사항들은 도 2-5를 참조로 하여 아래에서 제공된다.
도 2는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따라 도금 셀들로부터 화학적 분석기(150)로 그리고 화학적 분석기(150)로부터 도금 셀들로, 예를 들어, 도금 용액과 같은 액체를 전달하기 위한 배관 시스템(200)의 개략도를 도시한다. 배관 시스템(200)은 각각의 도금 셀 저장기들로부터 샘플링 저장기(160)로 그리고 샘플링 저장기(160)로부터 각각의 도금 셀 저장기들로 액체가 흐를 수 있게 하기 위한 밸브들(210, 220, 230 및 240)을 포함한다. 도금 셀 저장기들에 대해 단지 4개의 밸브들이 도시되어 있더라도, 배관 시스템(200)은 이들 각각의 도금 셀 저장기들에 대해 임의의 개수의 밸브들을 포함할 수 있다. 각각의 밸브는 압축공기(pneumatic) 2-웨이(two-way) 밸브일 수 있다. 그러나 당업자에게 통상적으로 알려진 다른 유형의 밸브들이 또한 본 발명의 실시예들과 관련하여 이용될 수 있다. 밸브(205)는 개방 위치(open position)에서 배관 시스템(200)으로부터 액체가 배출될 수 있게 하도록 구성된다. 밸브(250)는 개방 위치에서 교정(calibration) 동안 샘플링 저장기(160)로 교정 또는 표준 용액이 흐를 수 있게 하도록 구성된다. 밸브(260)는 개방 위치에서 샘플링 저장기(160)로 탈이온수(DIW)가 흐를 수 있게 하도록 구성된다. 개방 위치에서 밸브(270)는 복귀(return) 단계 동안 도금 셀 저장기로 액체가 다시 흐를 수 있게 하도록 구성되며, 상기 복귀 단계는 아래에서 보다 상세히 설명될 것이다. 개방 위치에서 밸브(280)는 채움(filling) 단계 동안 도금 셀 저장기로부터의 도금 용액, 탈이온수 또는 표준 용액이 펌프(180)로 흐를 수 있게 하도록 구성되며, 상기 채움 단계는 아래에서 보다 상세히 설명될 것이다. 밸브(285)는 개방 위치에서 펌프(180)로부터 화학적 분석기(150)로 액체가 흐를 수 있게 하도록 구성된다. 밸브(290)는 개방 위치에서 샘플링 저장기(160)로부터 펌프(180)로 액체가 흐를 수 있게 하도록 구성된다.
도 2는 도금 용액의 화학적 농도들을 측정하기 이전에 수행되는 전형적으로 하나의 또는 제 1 단계들인 채움 단계 동안 도금 셀 저장기로부터 샘플링 저장기(160)로의, 예를 들어, 도금 용액과 같은 액체의 흐름을 도시한다. 예시적으로, 개방 밸브(240)를 통해 프로세싱 셀 저장기로부터 도금 용액을 흘려보냄으로써 채움 단계가 시작된다. 그 다음에 도금 용액이 개방 밸브(280)를 통해 펌프(180)로 흐르게 된다. 도금 용액은 펌프(180)로부터 개방 밸브(285) 및 화학적 분석기(150)를 통해 샘플링 저장기(160)로 계속해서 흐른다. 밸브들(205, 210, 220, 230, 250, 260, 270 및 290)은 폐쇄된다.
일 실시예에서, 일단 샘플링 저장기(160)가 도금 용액으로 채워지고 화학적 분석기(150)에 의해 측정될 준비가 되면, 밸브(240) 및 밸브(280)는 폐쇄될 수 있다. 이런 방식으로, 화학적 분석기(150)는 도금 용액이 나오는 도금 셀을 포함하는, 주변 도금 셀들에 인가된 전압에 의해 발생되는 임의의 전기적 노이즈로부터 실질적으로 차단될 수 있다.
도금 용액이 도금 셀 저장기로부터 샘플링 저장기(160)로 전달됨에 따라, 도금 용액의 온도는 펌프(180)의 온도 및/또는 외부 온도에 의해 증가할 수 있다. 따라서, 일단 샘플링 저장기(160)가 도금 용액으로 채워지면, 샘플링 저장기(160) 내부의 도금 용액 온도는 온도 제어기(170)에 의해 냉각될 수 있다. 일 실시예에서, 일단 도금 용액의 온도가, 예를 들어, 섭씨 약 18 도 내지 섭씨 약 22도 사이의 미리 결정된 범위에 도달하게 되면, 도금 용액은 샘플링 저장기(160) 내부의 도금 용액의 화학적 농도들을 측정하는 화학적 분석기(150)를 통해 재순환된다. 또 다른 실시예에서, 샘플링 저장기(160) 내부의 도금 용액의 온도는 섭씨 약 20도로 냉각될 수 있다. 이런 방식으로, 다양한 도금 셀 저장기들로부터의 도금 용액의 화학적 농도들의 측정이 보다 일정하고 정확한 방식으로 수행될 수 있다.
도 3은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른 재순환(recirculation) 단계 동안, 예를 들어, 도금 용액과 같은 액체가 전달될 수 있는 방식의 개략도를 도시한다. 재순환 단계에서, 예를 들어, 도금 용액과 같은 액체가 개방 밸브(290)를 통해 샘플링 저장기(160)로부터 펌프(180)로 흐른다. 그 다음에 도금 용액은 개방 밸브(285)를 통해 화학적 분석기(150)로 흐르고 다시 샘플링 저장기(160)로 흐른다. 밸브들(205, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270 및 280)은 폐쇄된다. 화학적 분석기(150)는 임의의 횟수로 반복될 수 있는 상기 재순환 단계 동안 도금 용액의 화학적 농도들을 측정할 수 있다.
일단 화학적 분석기(150)가 샘플링 저장기(160)의 도금 용액의 화학적 농도 측정을 완료하면, 도금 용액은 도금 용액이 나온 각각의 도금 셀 저장기로 복귀될 수 있다. 도 4는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따라 샘플링 저장기(160)로부터 각각의 도금 셀 저장기로의 도금 용액의 흐름을 도시한다. 도금 용액은 개방 밸브(290)를 통해 샘플링 저장기(160)로부터 펌프(180)로 흐른다. 그 다음에 도금 용액은 펌프(180)로부터 개방 밸브(270) 및 개방 밸브(240)를 통해, 도금 용액이 나온 각각의 도금 저장기로 흐른다. 밸브들(205, 210, 220, 230, 250, 260, 280 및 285)은 폐쇄된다. 또한 도금 용액은 화학적 분석기(150)에 의한 화학적 농도들 측정의 완료시 배관 시스템(200)으로부터 배출될 수 있다. 배관 시스템으로부터 액체가 배출될 수 있는 방식은 도 5를 참조로 상세히 설명된다.
탈이온수가 배관 시스템(200)을 통해 순환될 수 있거나 또는 화학적 분석기(150)가 표준 용액으로 교정될 수 있는 상황들에서, 액체는 탈이온수 또는 표준 용액의 순환 완료시 배관 시스템(200)으로부터 배출될 수 있다. 도 5는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따른, 배관 시스템(200)으로부터의, 예를 들어, 탈이온수 또는 표준 용액과 같은 액체의 흐름을 도시한다. 액체는 개방 밸브(290)를 통해 샘플링 저장기(160)로부터 펌프(180)로 흐른다. 그 다음에 액체는 배관 시스템(200)으로부터 개방 밸브(270) 및 개방 밸브(205)를 통해 펌프(180)로부터 흐른다. 밸브들(210, 220, 230, 240, 250, 260, 280 및 285)은 폐쇄된다.
상기 설명은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 또 다른 그리고 추가적인 실시예들이 본 발명의 기본적인 범위를 벗어나지 않고 고안될 수 있으며, 본 발명의 범위는 후속하는 청구항들에 의해 결정된다.
본 발명의 전기화학적 도금 시스템을 통해 하나 이상의 도금 셀 저장기들과 화학적 분석기 사이의 유체적 연통이 용이하게 이루어지고 하나 이상의 도금 셀 저장기들의 하나 이상의 도금 셀들에 의해 발생된 전기적 노이즈가 화학적 분석기로부터 차단될 수 있다.

Claims (23)

  1. 전기화학적 도금 시스템(electrochemical plating system)으로서,
    도금 용액(plating solution)을 저장하기 위한 하나 이상의 도금 셀 저장기(reservoir)들;
    상기 하나 이상의 도금 셀 저장기들과 유체적 연통하는(fluidic communication) 화학적 분석기 ― 상기 화학적 분석기는 상기 도금 용액의 화학적 농도(concentration)들을 측정하도록 구성됨 ― ;
    상기 화학적 분석기에 결합된 샘플링 저장기 ― 상기 샘플링 저장기는 상기 도금 용액의 일부를 보유(hold)하도록 구성됨 ―;
    상기 하나 이상의 도금 셀 저장기들과 상기 화학적 분석기 사이의 유체적 연통을 용이하게 하고, 상기 하나 이상의 도금 셀 저장기들의 하나 이상의 도금 셀들에 의해 생성되는 전기적 노이즈로부터 상기 화학적 분석기를 차단(isolate)시키도록 구성된 배관(plumbing) 시스템 ― 상기 배관 시스템은 상기 도금 용액의 상기 일부로 하여금 상기 하나 이상의 도금 셀 저장기들로부터 상기 샘플링 저장기로 유동하도록 하는 적어도 하나의 밸브를 포함하며, 이 때 상기 적어도 하나의 밸브는 개방 위치(open position)에 있음 ―; 및
    입력들을 수신하고, (i) 상기 화학적 분석기를 통해 도금 용액의 일부를 순환시키는 것, 및 (ii) 상기 화학적 분석기를 상기 하나 이상의 도금 셀들에 의해 생성된 상기 전기적 노이즈로부터 차단시키기 위해, 상기 샘플링 저장기가 상기 도금 용액의 상기 일부로 채워지면 상기 적어도 하나의 밸브를 폐쇄 위치(closed position)로 스위칭하는 것을 제어하기 위해 상기 입력을 이용하도록 구성된 시스템 제어기를 포함하는,
    전기화학적 도금 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배관 시스템은 상기 하나 이상의 도금 셀 저장기들로부터 상기 샘플링 저장기로 상기 도금 용액의 상기 일부를 전달하기 위한 제 1 흐름 경로를 포함하는,
    전기화학적 도금 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배관 시스템은 상기 화학적 분석기를 통해 상기 도금 용액의 상기 일부를 순환(circulate)시키기 위한 제 2 흐름 경로를 포함하는,
    전기화학적 도금 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 배관 시스템은 상기 도금 용액의 상기 일부를 상기 하나 이상의 도금 셀 저장기들로 복귀(return)시키기 위한 제 3 흐름 경로를 포함하는,
    전기화학적 도금 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 3 흐름 경로는 상기 도금 용액의 상기 일부에서의 화학적 농도들의 측정 완료 이후에 이용되는,
    전기화학적 도금 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 배관 시스템은 상기 샘플링 저장기로부터의 액체를 상기 배관 시스템 밖으로 배출(drain)하기 위한 제 4 흐름 경로를 포함하는,
    전기화학적 도금 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 4 흐름 경로는 탈이온수(de-ionized water) 및 표준 용액 중 하나를 폐기(discard)하기 위해 이용되는,
    전기화학적 도금 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 샘플링 저장기 내부의 액체의 온도를 미리 결정된 범위 내에서 유지하기 위한 온도 제어기를 더 포함하는,
    전기화학적 도금 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 범위는 섭씨 18도 내지 섭씨 22도인,
    전기화학적 도금 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 샘플링 저장기 내부의 액체의 온도를 섭씨 20도로 유지하기 위한 온도 제어기를 더 포함하는,
    전기화학적 도금 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기적 노이즈는 상기 하나 이상의 도금 셀들에서의 전압 인가에 의해 생성되는,
    전기화학적 도금 시스템.
  15. 도금 용액의 화학적 농도들을 측정하기 위한 방법으로서,
    적어도 하나의 밸브가 개방 위치에 있을 때 상기 도금 용액의 일부로 하여금 하나 이상의 도금 셀 저장기들로부터 샘플링 저장기로 유동하도록 하는 상기 적어도 하나의 밸브를 포함하는 배관 시스템을 이용하여, 상기 하나 이상의 도금 셀 저장기들로부터 상기 샘플링 저장기로 상기 도금 용액의 상기 일부를 전달하는 단계;
    화학적 분석기를 통해 상기 도금 용액의 상기 일부를 순환시키고, 상기 도금 용액의 상기 일부의 화학적 농도를 측정하는 단계; 및
    상기 샘플링 저장기가 상기 도금 용액의 상기 일부로 채워지면 상기 적어도 하나의 밸브를 폐쇄 위치로 스위칭함에 의해, 상기 화학적 분석기를 하나 이상의 도금 셀들에 의해 생성된 전기적 노이즈로부터 차단하기 위해 상기 하나 이상의 도금 셀 저장기들과 상기 화학적 분석기 사이의 유체적 연동을 차단하는 단계를 포함하는,
    도금 용액의 화학적 농도들을 측정하기 위한 방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 화학적 농도들이 측정된 이후에 상기 도금 용액의 상기 일부를 상기 하나 이상의 도금 셀 저장기들로 복귀시키는 단계를 더 포함하는,
    도금 용액의 화학적 농도들을 측정하기 위한 방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 샘플링 저장기 내부의 상기 도금 용액의 상기 일부의 온도를 미리 결정된 범위의 온도들로 유지하는 단계를 더 포함하는,
    도금 용액의 화학적 농도들을 측정하기 위한 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 범위는 섭씨 18 도 내지 섭씨 22도인,
    도금 용액의 화학적 농도들을 측정하기 위한 방법.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 배관 시스템은 상기 하나 이상의 도금 셀 저장기들과 상기 화학적 분석기 사이의, 하나 이상의 양-방향 흐름 경로들을 포함하는,
    전기화학적 도금 시스템.
  23. 전기 화학적 도금 시스템으로서,
    도금 용액을 저장하기 위한 하나 이상의 도금 셀 저장기들;
    상기 하나 이상의 도금 셀 저장기들과 유체적 연통하는 화학적 분석기 ― 상기 화학적 분석기는 상기 도금 용액의 화학적 농도들을 측정하도록 구성됨 ―;
    상기 화학적 분석기에 결합된 샘플링 저장기 ― 상기 샘플링 저장기는 상기 도금 용액의 일부를 보유(hold)하도록 구성됨 ―;
    상기 하나 이상의 도금 셀 저장기들과 상기 화학적 분석기 사이의 유체적 연통을 용이하게 하고, 상기 하나 이상의 도금 셀 저장기들의 하나 이상의 도금 셀들에 의해 생성되는 전기적 노이즈로부터 상기 화학적 분석기를 차단(isolate)시키도록 구성된 배관(plumbing) 시스템 ― 상기 배관 시스템은, (i) 적어도 하나의 밸브는 개방 위치에 있을 때, 상기 도금 용액의 상기 일부로 하여금 상기 하나 이상의 도금 셀 저장기들로부터 상기 샘플링 저장기로 유동하도록 하는 적어도 하나의 밸브; (ii) 상기 하나 이상의 도금 셀 저장기들로부터 상기 샘플링 저장기로 상기 도금 용액의 상기 일부를 전달하기 위한 제 1 흐름 경로; (iii) 상기 화학적 분석기를 통해 상기 도금 용액의 상기 일부를 순환시키기 위한 제 2 흐름 경로; (iv) 상기 도금 용액의 상기 일부를 상기 하나 이상의 도금 셀 저장기들로 복귀시키기 위한 제 3 흐름 경로; 및 (v) 상기 샘플링 저장기로부터의 액체를 상기 배관 시스템 밖으로 배출하기 위한 제 4 흐름 경로를 포함함 ―; 및
    마이크로프로세서를 포함하는 시스템 제어기를 포함하며,
    상기 시스템 제어기는 입력들을 수신하고, (i) 상기 화학적 분석기를 통해 도금 용액의 일부를 순환시키는 것; 및 (ii) 상기 화학적 분석기를 상기 하나 이상의 도금 셀들에 의해 생성된 상기 전기적 노이즈로부터 차단시키기 위해, 상기 샘플링 저장기가 상기 도금 용액의 상기 일부로 채워지면 상기 적어도 하나의 밸브를 폐쇄 위치(closed position)로 스위칭하는 것을 제어하기 위해 상기 입력을 이용하도록 구성되는,
    전기 화학적 도금 시스템.
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