KR102568350B1 - 전기화학적 도금 장치 상에서 도금 전해질 농도 제어 - Google Patents

전기화학적 도금 장치 상에서 도금 전해질 농도 제어 Download PDF

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Abstract

기판들을 위한 전기화학적 도금 장치의 도금 전해질 농도를 제어하기 위한 방법들 및 전기도금 시스템들이 개시된다. 방법은: (a) 전기도금 용액을 전기도금 시스템에 제공하는 단계; (b) 기판이 전기도금 시스템의 전기도금 셀의 캐소드 챔버 내에 홀딩되는 동안 기판 상에 금속을 전기도금하는 단계; (c) 보충 용액 유입구를 통해 전기도금 시스템으로 보충 용액을 공급하는 단계; 및 (d) 이차 전기도금 용액 유입구를 통해 전기도금 시스템으로 이차 전기도금 용액을 공급하는 단계를 수반한다. 이차 전기도금 용액은 전기도금 용액의 컴포넌트들 중 일부 또는 전부를 포함한다. 이차 전기도금 용액의 적어도 하나의 컴포넌트는 이의 타깃 농도로부터 상당히 벗어나는 농도를 갖는다.

Description

전기화학적 도금 장치 상에서 도금 전해질 농도 제어
관련 출원들에 대한 교차 참조
본 출원은 2017년 11월 1일 출원되고 명칭이 "CONTROLLING PLATING ELECTROLYTE CONCENTRATION ON AN ELECTROCHEMICAL PLATING APPARATUS"인, 미국 특허 가출원 번호 제 62/580,390 호의 이익을 주장하고, 이는 전체가 모든 목적들을 위해 본 명세서에 참조로서 인용된다.
본 개시는 전기도금 용액 농도의 제어에 관한 것이고, 보다 구체적으로 반도체 기판들에 대한 전기화학적 도금 장치 상에서 수행될 때 이러한 제어에 관한 것이다.
전기화학적 증착 프로세스는 IC 제작의 금속화를 위해 반도체 산업계에서 널리 사용된다. 이러한 일 적용예는 유전체 층들에 사전 형성되는 트렌치들 및/또는 비아들 내로 Cu 라인들의 증착을 수반할 수도 있는, 구리 (Cu) 전기화학적 증착이다. 이 프로세스에서, 박형의 접착 금속 확산-배리어 막이 PVD (physical vapor deposition) 또는 CVD (chemical vapor deposition) 를 활용함으로써 표면 상으로 사전 증착된다. 이어서 구리 박형 시드 층이 통상적으로 PVD 증착 프로세스에 의해 배리어 층의 상단부 상에 증착될 것이다. 이어서 피처들 (비아들 및 트렌치들) 이 전기화학적 증착 프로세스를 통해 Cu로 전기화학적으로 충진되고, 전기화학적 증착 프로세스 동안 구리 음이온이 구리 금속으로 전기화학적으로 환원된다.
격리된 양극액 부분 및 음극액 부분을 갖는 전기화학적 도금 장치에서, 음극액 컴포넌트들 (예를 들어, 산, 음이온들, 양이온들, 첨가제들, 등) 의 농도는 이차 전기도금 용액 (또한 때때로 이차 전해질이라고 함) 을 음극액 내로 첨가함으로써 제어될 수도 있다. 일차 전기도금 용액과 비교하여 이차 전기도금 용액의 조성은 일반적으로 전기도금 프로세스들 동안 발생하는 화학 반응 및/또는 물리 반응에 종속되지만, 예를 들어, 전기도금 용액 저장부 볼륨과 비교할 때 작은 양의 도즈만으로 음극액 농도를 타깃 농도가 되게 하도록 또한 설계될 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 전기도금 용액으로 이차 전기도금 용액의 도즈 및/또는 첨가는 적용예에 따라, 수요-기반 또는 시간-기반일 수도 있다. 달리 말하면, 이차 전기도금 용액이 가용한 동안, 조금이라도 드물게 사용될 수도 있다. 예를 들어, 이는 일차 전기도금 용액이 농도를 갑자기 그리고 상당히 변화시키는, 전기도금 실행의 처음 부분 동안에만 사용될 수도 있다. 그 후, 많은 기판들이 부가적인 이차 전기도금 용액을 사용하지 않고 연속하여 전기도금될 수도 있다.
본 명세서의 특정한 실시예들은 전기도금 용액 농도를 제어하기 위한 방법들, 보다 구체적으로 반도체 기판들을 위한 전기화학적 도금 장치 상에서 수행될 때 이러한 제어를 하는 것과 관련된다. 본 명세서의 실시예들의 일 양태에서, 디바이스의 제조 동안 기판 상으로 금속을 전기도금하는 방법이 제공된다. 방법은 (a) 전기도금 용액을 전기도금 시스템에 제공하는 단계로서, (i) 애노드 챔버 및 캐소드 챔버를 포함하고 금속을 기판 상에 전기도금하는 동안 캐소드 챔버 내에서 기판을 홀딩하도록 구성된 전기도금 셀, (ii) 금속을 기판 상에 전기도금하는 동안 전기도금 용액의 일부를 홀딩하도록 구성된 전기도금 용액 저장부, (iii) 전기도금 셀과 전기도금 용액 저장부 사이에 전기도금 용액을 전달하기 위한 재순환 시스템, (iv) 보충 용액 (make-up solution) 을 전기도금 시스템으로 제공하기 위한 보충 용액 유입구, 및 (v) 이차 전기도금 용액을 전기도금 시스템으로 제공하기 위한 이차 전기도금 용액 유입구를 포함하고, 전기도금 용액은 금속을 기판 상으로 전기도금할 복수의 컴포넌트들을 포함하는, 전기도금 용액을 전기도금 시스템에 제공하는 단계; (b) 기판이 캐소드 챔버 내에 홀딩되는 동안 기판 상으로 금속을 전기도금하는 단계; (c) 보충 용액 유입구를 통해 보충 용액을 전기도금 시스템으로 공급하는 단계로서, 보충 용액은 각각 기판으로 금속을 전기도금할 타깃 농도의 복수의 컴포넌트들 중 일부 또는 전부를 포함하고, 보충 용액을 전기도금 시스템으로 공급하는 단계는 전기도금 용액 내 복수의 컴포넌트들 중 적어도 하나가 이의 타깃 농도에 보다 가깝게 이동하도록 전기도금 용액의 조성을 변화시키는, 보충 용액을 전기도금 시스템으로 공급하는 단계; 및 (d) 이차 전기도금 용액 유입구를 통해 전기도금 시스템으로 이차 전기도금 용액을 공급하는 단계로서, 이차 전기도금 용액은 복수의 컴포넌트들 중 일부 또는 전부를 포함하고, 그리고 이차 전기도금 용액의 적어도 일 컴포넌트는 이의 타깃 농도로부터 상당히 벗어나는 농도를 갖는, 이차 전기도금 용액을 공급하는 단계를 수반할 수도 있다.
방법들은 제 2 기판 상으로 금속을 전기도금하기 위해 단계 (b) 내지 단계 (d) 를 반복하는 단계를 수반할 수도 있다.
방법들은 복수의 부가적인 기판들 상으로 금속을 전기도금하기 위해 단계 (b) 내지 단계 (d) 를 반복하는 단계를 수반할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 디바이스는 IC일 수도 있다.
일부 실시예들에서, 금속은 구리 및/또는 코발트일 수도 있다.
일부 실시예들에서, 전기도금 용액의 복수의 컴포넌트들은 금속 이온들 및 산을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 전기도금 용액의 복수의 컴포넌트들은 가속화제, 억제제, 평탄화제 (leveler), 및 이들의 임의의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 유기 전기도금 첨가제들을 더 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 전기도금 용액의 복수의 컴포넌트들은 염화 이온 및/또는 붕산염 이온을 더 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 전기도금 용액의 복수의 컴포넌트들은 구리 이온, 산, 염화 이온, 및 유기 도금 첨가제들을 더 포함할 수도 있고, 그리고 이차 전기도금 용액은 산에 대한 타깃 농도의 산 및 구리 이온에 대한 타깃 농도보다 상당히 높은 구리 이온 이차 농도의 구리 이온을 함유한다. 이차 전기도금 용액은 염화 이온에 대한 타깃 농도의 염화 이온을 더 포함하고, 그리고/또는 이차 전기도금 용액은 유기 도금 첨가제들에 대한 타깃 농도의 유기 도금 첨가제들을 더 포함할 수도 있다. 구리 이온의 이차 농도는 구리 이온에 대한 타깃 농도보다 약 5 내지 50 배 클 수도 있다. 이차 전기도금 용액은 염화 이온에 대한 타깃 농도보다 높은 염화 이온 이차 농도의 염화 이온을 더 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 전기도금 용액의 복수의 컴포넌트들은 코발트 이온, 산, 붕산염 이온, 및 유기 도금 첨가제들을 포함하고, 그리고 이차 전기도금 용액은 산에 대한 타깃 농도의 산, 붕산염 이온에 대한 타깃 농도의 붕산염 이온, 및 코발트 이온에 대한 타깃 농도보다 상당히 보다 낮은 코발트 이온 이차 농도의 코발트 이온을 포함한다. 코발트 이온에 대한 타깃 농도는 코발트 이온에 대한 이차 농도보다 약 5 내지 50 배 클 수도 있다.
일부 실시예들에서, 전기도금 용액의 복수의 컴포넌트들은 코발트 이온, 산, 붕산염 이온, 및 유기 도금 첨가제들을 포함하고, 그리고 이차 전기도금 용액은 산에 대한 타깃 농도의 산, 코발트 이온에 대한 타깃 농도의 코발트 이온, 및 붕산염 이온에 대한 타깃 농도보다 상당히 보다 높은 붕산염 이온 이차 농도의 붕산염 이온을 포함한다. 붕산염 이온의 이차 농도는 붕산염 이온에 대한 타깃 농도보다 약 1.2 내지 2 배 크다.
일부 실시예들에서, 전기도금 용액의 복수의 컴포넌트들은 코발트 이온, 산, 붕산염 이온, 및 유기 도금 첨가제들을 포함하고, 그리고 이차 전기도금 용액은 산에 대한 타깃 농도의 산, 붕산염 이온에 대한 타깃 농도보다 상당히 보다 높은 붕산염 이온 이차 농도의 붕산염 이온, 및 코발트 이온에 대한 타깃 농도보다 상당히 보다 낮은 코발트 이온 이차 농도의 코발트 이온을 포함한다.
방법들은 기판 상으로 금속을 전기도금하기 위한 복수의 컴포넌트들 중 하나만을 포함하는 단일 컴포넌트 용액을 전기도금 용액 저장부 내로 도즈하는 단계를 수반할 수도 있다. 단일 컴포넌트 용액은 수용성 염화 이온 용액일 수도 있다. 또한, 특정한 실시예들에서, 단일 컴포넌트 용액은 수용성 유기 전기도금 첨가제들 용액일 수도 있다.
일부 실시예들에서, 이차 전기도금 용액을 전기도금 시스템에 공급하는 단계는 전기도금 용액 저장부 및/또는 전기도금 셀의 캐소드 챔버로 이차 전기도금 용액을 공급하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 전기도금 셀은 애노드 챔버 및 캐소드 챔버 내 전기도금 용액간 이온 연통을 위한 경로를 제공하도록 구성된 애노드 챔버와 캐소드 챔버 사이의 이온 이송 분리기를 더 포함한다. 이온 이송 분리기는 양이온 교환 멤브레인을 포함할 수도 있다.
본 명세서의 특정한 실시예들은 디바이스의 제조 동안 기판 상으로 금속을 전기도금하기 위한 시스템들에 관한 것이다. 시스템은 (a) 애노드 챔버 및 캐소드 챔버를 포함하고 금속을 기판 상에 전기도금하는 동안 캐소드 챔버 내에서 기판을 홀딩하도록 구성된 전기도금 셀, (b) 금속을 기판 상에 전기도금하는 동안 전기도금 용액의 일부를 홀딩하도록 구성된 전기도금 용액 저장부, (c) 전기도금 셀과 전기도금 용액 저장부 사이에 전기도금 용액을 전달하기 위한 재순환 시스템, (d) 보충 용액 (make-up solution) 을 전기도금 시스템으로 제공하기 위한 보충 용액 유입구, 및 (e) 이차 전기도금 용액을 전기도금 시스템으로 제공하기 위한 이차 전기도금 용액 유입구; 및 (f) 제어기로서, (i) 전기도금 용액을 전기도금 시스템에 제공하는 단계로서, 전기도금 용액은 금속을 기판 상으로 전기도금할 복수의 컴포넌트들을 포함하는, 전기도금 용액을 전기도금 시스템에 제공하는 단계; (ii) 기판이 캐소드 챔버 내에 홀딩되는 동안 기판 상으로 금속을 전기도금하는 단계; (iii) 보충 용액 유입구를 통해 보충 용액을 전기도금 시스템으로 공급하는 단계로서, 보충 용액은 각각 기판으로 금속을 전기도금할 타깃 농도의 복수의 컴포넌트들 중 일부 또는 전부를 포함하고, 보충 용액을 전기도금 시스템으로 공급하는 단계는 전기도금 용액 내 복수의 컴포넌트들 중 적어도 하나가 이의 타깃 농도에 보다 가깝게 이동하도록 전기도금 용액의 조성을 변화시키는, 보충 용액을 전기도금 시스템으로 공급하는 단계; 및 (iv) 이차 전기도금 용액 유입구를 통해 전기도금 시스템으로 이차 전기도금 용액을 공급하는 단계로서, 이차 전기도금 용액은 복수의 컴포넌트들 중 일부 또는 전부를 포함하고, 그리고 이차 전기도금 용액의 적어도 일 컴포넌트는 이의 타깃 농도로부터 상당히 벗어나는 농도를 갖는, 이차 전기도금 용액을 공급하는 단계를 위한 인스트럭션들을 실행하도록 구성된 제어기를 수반할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 전기도금 셀은 애노드 챔버 및 캐소드 챔버 내 전기도금 용액간 이온 연통을 위한 경로를 제공하도록 구성된 애노드 챔버와 캐소드 챔버 사이의 이온 이송 분리기를 더 포함한다. 이온 이송 분리기는 양이온 교환 멤브레인을 포함할 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 전기도금 셀은 하나 이상의 보조 전극 챔버들을 더 포함할 수도 있다. 하나 이상의 보조 전극 챔버들은 하나 이상의 캐소드 챔버들일 수도 있다.
일부 실시예들에서, 제어기는 상기 언급된 방법의 임의의 하나 이상을 유발하기 위한 인스트럭션들을 실행하도록 더 구성된다.
본 명세서의 실시예들의 일 양태에서, 디바이스의 제조 동안 기판 상으로 금속을 도금하는 방법이 제공된다. 방법은 (a) 도금 시스템으로 도금 용액을 제공하는 단계로서, 도금 용액은 기판 상으로 금속을 도금하기 위한 것이고 타깃 농도들을 갖는 복수의 컴포넌트들을 포함하는, 도금 용액을 제공하는 단계; (b) 기판 상으로 금속을 도금하는 단계; 및 (c) 도금 시스템으로 이차 도금 용액을 공급하는 단계로서, 이차 도금 용액은 복수의 컴포넌트들 중 일부 또는 전부를 포함하고, 그리고 이차 도금 용액 중 적어도 하나의 컴포넌트는 이의 타깃 농도로부터 상당히 벗어나는 농도를 갖는, 이차 도금 용액을 공급하는 단계를 수반할 수도 있다.
이들 및 다른 특징들이 연관된 도면들을 참조하여 이하에 기술될 것이다.
예시적인 실시예들은 도면들과 함께 이제 기술될 것이다.
도 1은 예시적인 도금 전해질, 또는 전기도금 용액, 재순환 및/또는 도징 시스템의 개략도이다.
도 2는 예를 들어, 반투과 멤브레인을 통해 선택적으로 금속 이온들의 이동을 도시하는, 전기도금 배스-측 vs. 금속 이온 분할 효과를 예시한다.
도 3a 내지 도 3d는 본 명세서에 개시된 하나 이상의 실시예들에 따라 수행된 전기도금의 결과로서 전기도금 배스 농도 드리프트를 예시하는 다양한 그래프들을 도시한다.
도 4는 도 2에 도시된 바의 상대적으로 저 도금 전류 효율 상황을 예시한다.
도 5a 내지 도 5c는 도 4에 도시된 것을 위해 시스템으로 보충 또는 이차, 전기도금 용액의 도입 없이 전기도금 배스 농도 경향들을 예시하는 다양한 그래프들을 도시한다.
도 6a 내지 도 6c는 도 4에 도시된 것을 위해 예를 들어, 산을 보충하기 위한 산 도즈, 및 코발트 이온 농도 [CO2+] 를 제어하기 위한 탈이온 (DI) 수 도즈를 사용한 전기도금 배스 농도 경향들을 예시하는 다양한 그래프들을 도시한다.
도 7은 구리 (Cu) 도금을 위해 이차 전해질, 또는 전기도금 용액의 도입을 사용한 도 1에 도시된 전기도금 시스템의 구성을 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 구리 (Cu) 도금 전해질에 대한 이차 보충 용액 (MS) 도즈를 사용한 배스 농도 결과들을 예시하는 다양한 그래프들을 도시한다.
도 9는 코발트 (Co) 도금을 위해 이차 전해질, 또는 전기도금 용액의 도입을 사용한 도 1에 도시된 전기도금 시스템의 구성을 도시한다.
도 10a 내지 도 10c는 코발트 (Co) 도금을 위해 이차 전해질 도즈를 사용하여 예상된 배스 성능을 예시하는 다양한 그래프들을 도시한다.
도 11a는 전기도금 셀의 캐소드 측 내로 이차 전해질, 또는 전기도금 용액의 도입을 사용한 도 1에 도시된 전기도금 시스템의 구성을 도시한다. 도 11b는 전기도금 용액 내 양이온 농도의 함수로서 보조 전류의 그래프를 도시한다.
도 12는 전기도금 셀의 애노드 측 내로 이차 전해질, 또는 전기도금 용액의 도입을 사용한 도 1에 도시된 전기도금 시스템의 구성을 도시한다.
도 13a 내지 도 13e는 전기도금 셀의 애노드 챔버로 코발트 (Co2 +) 를 도즈하기 위한 일차 전기도금 용액 및 양극액 농도 경향들을 예시하는 다양한 그래프들을 도시한다.
도 14는 예시적인 전착 (electrodeposition) 장치의 평면도의 개략도를 도시한다.
도 15는 대안적인 예시적인 전착 장치의 평면도의 개략도를 도시한다.
이하의 기술에서, 다수의 구체적인 상세들이 제시된 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 진술되었다. 개시된 실시예들은 이들 구체적인 상세들 중 일부 또는 전부가 없이 실시될 수도 있다. 다른 예들에서, 공지의 프로세스 단계들은 개시된 실시예들을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세히 기술되지 않았다. 개시된 실시예들이 특정한 실시예들과 함께 기술될 것이지만, 개시된 실시예들을 제한하도록 의도되지 않았다는 것이 이해될 것이다.
도입 및 맥락
전기도금 시스템에서 사용된 전기도금 용액의 조성 및 농도의 제어는 전기화학적 증착 프로세스의 성능에 중요할 수도 있다. 통상적으로, 미리 결정된 전기도금 용액에 복수의 컴포넌트들이 있다. 예를 들어, 웨이퍼 상에 구리의 증착을 위해 사용된 전해질의 조성은 가변할 수도 있지만, 황산, 구리 염 (예를 들어, CuSO4), 염화 이온, 및 유기 첨가제들의 혼합물을 포함할 수도 있다. 전기도금 용액의 조성은 웨이퍼의 내부 피처들 또는 웨이퍼의 피처 내, 예를 들어, 웨이퍼 상 또는 웨이퍼 내에 형성된 피처들이 없는 영역의 전기도금의 레이트 및 균일도를 최적화하도록 선택된다. 도금 프로세스 동안, 구리 염은 구리 양이온의 소스로서 역할을 하고, 또한 전기도금 용액에 전도도를 제공한다; 또한, 특정한 실시예들에서, 황산은 전하 캐리어들로서 수소 이온들을 제공함으로써 전기도금 용액 전도도를 향상시킨다. 또한, 일반적으로 당업계에 가속화제들, 억제제들, 또는 평탄화제들로 공지된, 유기 첨가제들이 상이한 표면들 및 웨이퍼 피처들 상에서 구리 (Cu) 증착 레이트를 선택적으로 향상시키거나 억제할 수 있다. 염화 (Cl) 이온이 유기 첨가제들의 효과를 조절하는데 유용하고, 이 목적을 위해 전기도금 배스에 첨가될 수도 있다. 일부 구현예들에서, 또 다른 할로겐화물 (예를 들어, 브롬화물 또는 요오드화물) 이 염화물에 더하여 또는 대신 사용된다.
일반적으로, 반투과 멤브레인에 의한 전기도금 셀의 애노드성 영역 및 캐소드성 영역의 분리는 전기도금 동안 애노드에서 그리고 캐소드에서 발생하는 화학적 프로세스들이 반드시 양립하지 않을 수도 있기 때문에 바람직할 수도 있다. 예를 들어, 동작 동안 용해되지 않는 입자들이 애노드 상에 형성될 수도 있다. 이러한 용해되지 않는 입자들로부터 웨이퍼의 보호는 종종 웨이퍼 상에서 수행된 후속 금속 증착 프로세스들과 이러한 입자들의 간섭을 방지하기 위해 바람직하다. 또한, 도금 셀의 캐소드 부분으로 유기 첨가제들의 제한은 또한 이러한 첨가제들이 애노드와 콘택트하고 그리고/또는 반응하는 것을 방지하기 위해 바람직할 수도 있다. 예를 들어, 적합한 분리 멤브레인이 이온들의 플로우, 따라서 도금 셀의 애노드성 영역과 캐소드성 영역 사이의 전류를 허용하지만, 분리 멤브레인을 통한 침투로부터 원치 않은 입자들 및/또는 유기 첨가제들을 여전히 제한할 것이다. 따라서, 전착 동안 분리 멤브레인의 사용은 분리 멤브레인을 구비한 도금 셀의 캐소드성 영역 및 애노드성 영역에 상이한 화학적 분위기들을 생성할 것이다. 도금 셀의 애노드성 영역에 담긴 전해질은 "양극액"으로 지칭될 수도 있다. 유사하게, 도금 셀의 캐소드성 영역에 담긴 전해질은 "음극액"으로 지칭될 수도 있다.
캐소드성 영역으로부터 애노드성 영역을 분리하기 위해 멤브레인을 갖는 전기도금 장치는 전체가 본 명세서에 참조로서 인용된 명칭이 "Copper Electroplating Apparatus"인 Mayer 등의 미국 특허 제 6,527,920 호에 더 상세히 기술된다. 상기 논의된 바와 같이, 이러한 분리 멤브레인은 전류로 하여금 애노드성 영역과 캐소드성 영역 사이로 흐르게 하지만, 이온의 타입에 따라 전류 플로우를 선택적으로 제한하도록 더 구성될 수도 있다. 즉, 음극액과 양극액을 분리하는 멤브레인은 상이한 타입들의 이온들에 대한 선택도를 입증할 수도 있다. 예를 들어, Cu 도금 적용예를 위해, 분리 멤브레인은 구리 이온들, 예를 들어, Cu2 + 및/또는 Cu+의 통과 레이트보다 빠르게 수소 이온들 (H+) 의 통과를 허용할 수도 있다. 멤브레인의 선택도에 따라, 특정한 타입들의 이온들 또는 전류의 가동성 (mobility) 은 보다 일반적으로 예를 들어, Cu2 + 농도와 H+ 농도 사이의 특정한 몰 비가 달성될 때까지, 수소 이온들에 의해 주로 반송될 수도 있다. 이 비가 달성된 후, 전기화학적 셀의 애노드성 부분의 Cu2 + 및 산 농도가 안정화되도록 구리 이온들 및 수소 이온들이 멤브레인을 가로질러 비례적으로 전류를 반송하기 시작할 수도 있다. 따라서, 구리 이온들과 수소 이온들 사이의 특정한 몰 비가 달성될 때까지, 수소 이온들이 이들 조건들 하에서 메인 전류 캐리어들이기 때문에, 양극액의 산성 컴포넌트가 연속해서 공핍될 수도 있다. 양극액의 산성 컴포넌트의 공급과 동시에, 구리 염의 농도는 특히 구리 함유 애노드가 사용될 때, 상승된다. 상기 효과, 예를 들어, 구리 염의 같은 정도의 상승과 함께 양극액으로부터 산의 공핍은 애노드 챔버 내부에서 발생하는 "산/금속 이온 분할 효과", 또는 산이 시간 기간에 따라 애노드에서 공핍되기 때문에 "애노드 챔버 공핍 효과"로서 당업계에서 지칭될 수도 있다.
상기 기술된 산/금속 분할 프로세스들은 또한 도금 시스템 상에서 몇몇 바람직하지 않은 부작용들을 의도치 않게 발생시킬 수도 있다. 몇몇 이러한 부작용들은 전체가 참조로서 본 명세서에 인용된, 명칭이 "Control of Electrolyte Composition in Copper Electroplating Apparatus"인 Buckalew 등의 미국 특허 제 8,128,791 호 (본 명세서에서 791 특허) 에 기술된다. 바람직하지 않은 부작용들은 전기도금 용액으로부터 과잉 염의 애노드 챔버 내부 애노드 표면 상으로 잠재적인 결정화, 또는 침전을 포함한다. 또한, 장치의 애노드성 부분 및 캐소드성 부분 사이에 압력 경사 (gradient) 를 생성함으로써 전기-삼투 효과로 인해 물이 멤브레인을 가로질러 스며들 수도 있고, 이는 궁극적으로 멤브레인 손상 및 고장을 야기할 수도 있다. 미국 특허 8,128,791는 도금 전해질로 애노드 챔버를 빈번하게 보충함으로써 애노드성 전해질 조성을 제어하는 방식들을 기술한다. 이러한 프로세스는 "블리드 및 피드"로서 당업계에서 지칭될 수도 있다. 블리드 및 피드에 대한 대안으로서, 희석된 전해질이 도금 셀의 애노드 챔버 내로 첨가될 수도 있다.
상기 기술된, 산 및 음이온 분할 효과는 전기도금 셀의 캐소드성 측면 상에서 바람직하지 않은 전기도금 용액 농도 등락 (fluctuation) 을 또한 생성할 수도 있고, 이는 결국, 전기도금 프로세스 성능에 영향을 줄 수도 있다. 몇몇 예들이 이하에 기술된다.
상기 논의된 현상을 이해하기 위해, 통상적인 전해질 관리 시스템이 도 1에 예시된다. 도시된 바와 같이, 전해질 관리 시스템 (100) 에서 몇 개의 주요 세그먼트들, 예를 들어, 애노드 용액 루프 (132) 및/또는 캐소드 용액 루프 (118) 가 있다. 통상적으로, 도금 셀 (148) 및 메인 캐소드 챔버 (122) 로 전기도금 용액을 제공하는 중앙 배스 (102) 가 있다. 중앙 배스 (102) 는 용액 재순환 루프 (도 1에 미도시) 를 포함한다. 부가적으로, 특정한 실시예들에서 또는 구성들에서, 중앙 배스는 또한 온도 제어부, 및 첨가제 도즈, 탈이온수 (DI) 도즈, 및 다른 활성 배스 컴포넌트들의 도즈를 위한 도즈 시스템을 가질 수도 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 중앙 배스 (102) 는 적절할 때 원치 않은 전기도금 용액을 제거하기 위해, 중앙 배스 (102) 로부터 멀어지는 인출 또는 오버플로우 라인 (146) 을 구비할 수도 있다. 더욱이, 도금 장치에서, 분리된 애노드성 부분 및 캐소드성 부분을 갖는 도금 셀 (148), 애노드성 부분, 예컨대 메인 애노드 챔버 (126) 는 전용 재순환 루프 (132), 및 도즈 라인 (도 1에 미도시), 및 오버플로우 및/또는 인출 라인 (도 1에 미도시) 을 가질 수도 있다. 이러한 구성에서, 메인 캐소드 챔버 (122) 는 중앙 배스 (102) 로부터 도금 전해질을 수용하고, 피드 라인 (112) 에 의해 도금 셀 (148) 을 향해 전해질을 순환시키고, 그리고 셀 및/또는 오버플로우 인출 라인 (142) 에 의해 중앙 도금 배스 (102) 로 다시 직접 오버플로우하도록 구성될 수도 있다. 당업자는 도 1에 도시된 구성은 예시이고 많은 다른 적합한 구성들이 본 개시의 범위로부터 벗어나지 않고 존재할 수도 있다는 것을 인식할 것이다. 또한, 도 1, 도 7, 도 9, 도 11a 및 도 12에 도시된 시스템 (100) 의 특정한 변동들 및/또는 구성들은 단지 대표적인 개략도들로서 의도되고 시스템 (100) 의 문자 상 레이아웃들 또는 구성들로서 해석되지 않아야 한다.
도 1에 도시된 전해질 관리 시스템 (100) 은 도금 셀 (148) 의 캐소드성 측면 또는 애노드성 측면 상에서 바람직하지 않은 전기도금 용액 농도 등락을 조절하기 위해 다양한 시스템 (100) 컴포넌트들로 이차, 또는 보충, 전해질을 공급하는 것에 관련한 시스템 (100) 의 변동들을 기술하도록 사용될 것이다. 이러한 변동들은 도 7, 도 9, 도 11a 및 도 12에 도시되고 이하에 더 상세히 기술된다. 일반적으로, 도 1에 도시된 시스템 (100) 은 특정한 실시예들에서, 전기도금 용액 저장부 (150) 에 담긴 배스 (102) 를 통해 서로 유체로 연통할 수도 있는, 캐소드 용액 루프 (118) 및 애노드 용액 루프 (132) 를 포함한다. 시스템 (100) 의 정상 동작 동안, 규정된 농도의 용액 내 금속 이온과 산을 갖는, 때때로 보충 용액이라고 하는, 인입 도금 전해질이 라인 (108) 을 통해 시스템 (100) 으로 제공된다. 다양한 조절 지점들 (110), 예컨대 밸브들, 압력, 및/또는 플로우 제어기들이 조절 지점 (110) 이 설치되는 라인을 통해 유체 플로우를 조절하도록, 라인 (108) 상 그리고/또는 유사한 다른 라인들에 설치될 수도 있다. 유사하게, 혼합 지점 (112) 이 인입 라인 (108) 으로부터 유체 플로우를 수용할 수도 있다. 혼합 지점들 (112) 은 유사하게 라인들 (108), 등을 통해 흐르는 유체의 양 및 전달을 조절하기 위해 시스템 (100) 전반에 필요에 따라 설치될 수도 있다.
따라서, 인입 도금 전해질은 배스 (102) 를 홀딩하도록 의도된 저장부 (150) 에 축적하게 배스 (102) 로 들어가도록 조절 지점 (110) 을 통해 흐를 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 유기 첨가제들은 라인 (104) 을 통해 배스 (102) 내로 흐른다. 유사하게, 탈이온수 (DI) 가 배스 (102) 의 다양한 컴포넌트들, 또는 성분들의 농도 레벨들을 조절하도록 라인 (106) 을 통해 배스 (102) 내로 흐를 수도 있다. 시스템 (100) 의 동작은 그 내부의 축적을 위해 도금 셀 (148) 의 캐소드 측면 (122) 을 향해 라인 (116) 을 통해 유체 배스 (102) 의 펌핑을 수반할 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 캐소드 (128) 가 캐소드 측면 (122) 내에 적어도 부분적으로 담기고 (submerge) 애노드 (130) 에 전기적으로 접속될 수도 있고, 애노드는 전기 회로 (134) 를 완성하기 위해 애노드 측면 (126) 내로 담길 수도 있다. 또한, 전류 (또는 보다 정밀하게 전류를 반송하는 전자들) 는 일반적으로, 예를 들어, 네거티브로 대전된 애노드 (130) 로부터 포지티브로 대전된 캐소드 (128) 로의 방향 (136) 이다. 전류는 캐소드 측면, 또는 칸 (122) 내 산을 갖는 용액의 금속 이온들, 예를 들어, 구리 이온들, Cu2 +의 반응을 구동하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 도금 셀 (148) 의 캐소드 측면 (122) 에 위치된 웨이퍼 (200) 상에 이러한 구리 금속의 전기도금을 허용한다.
캐소드 측면 (122) 으로부터 용액은 필요에 따라 셀 오버플로우, 또는 인출, 라인 (138) 을 통해 배스 (102) 로 다시 펌핑될 수도 있다. 유사하게, 애노드 측면 (126) 으로부터 용액은 필요에 따라 애노드 인출 라인 (142) 을 통해 또한 배스 (102) 로 펌핑될 수도 있다. 배스 (102) 로부터 오버플로우는 보다 일반적으로 배스 도즈 및 오버플로우 제어 루프 (144) 로 지칭될 수도 있는 배스 오버플로우, 인출, 라인 (146) 을 통해 간헐적으로 시스템 (100) 으로부터 펌핑될 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 배스 도즈 및 오버플로우 제어 루프는 재순환 펌프 (미도시), 도즈 라인 (미도시), 배스 오버플로우 라인 (146), 및 온도 제어 장치 및/또는 메커니즘 (미도시) 을 포함할 수도 있다. 라인 (108) 을 통해 보충 용액을 공급하고 일차 전기도금 용액, 또는 배스 (102) 를 홀딩하는 저장부 (150) 로부터 전해질을 덤핑하는 것과 함께 블리드 및 피드 프로세스로서 역할을 한다.
도금 전해질의 캐소드성 측면 (122) 으로 공급 동안 고려해야 할 인자는 내부에 포함된 웨이퍼 상의 전기도금을 수행하기 위해, 앞서 기술된 바와 같이, 산 금속 음이온 분할 효과이다. 이 효과는 구리 도금 프로세스에서 관찰될 수 있고 다른 유사한 도금 시스템에 적용될 수도 있다. 도 2에 예시된 바와 같이, 애노드 상에, Cu 이온들, 예를 들어, 금속 이온들로 도시된, 또는 Me+이 Cu → Cu2 ++ 2e의 산화 반응을 통해 직류 전류의 통과로 인해 애노드성 용액 내로 탈도금된다 (de-plated). 캐소드 측면 (122) 상에, Cu2 + 이온들은 Cu2 + + 2e → Cu의 반응을 통해 용액으로부터 추출된다. 유사하게, 도금 전류의 많은 부분을 반송하는 산으로 인해, 애노드 측면 (126) 상에서 멤브레인 (124) 을 가로질러, 금속 이온이 풍부해진, 애노드성 전해질이 시간에 따라 산 또는 H+ 이온들을 천천히 공핍한다. 캐소드 측면 (122) 상에서, 그 내부에 포함된 웨이퍼 (200) 상에서 전기도금 또는 전착시 금속 이온들 (예를 들어, Cu 도금을 위한 제 2 구리 이온들) 이 용액으로부터 제거되기 때문에, 반면 분리 멤브레인을 가로질러 (애노드 챔버로부터 캐소드 챔버로) 흐르는 용액은 산 풍부이다. 언급된 바와 같이, 멤브레인을 통한 이온 이송은 구리 이온들보다 수소 이온들이 양호하다. 따라서, 그 내부의 산 농도가 상승하는 동안, 도 3b에 예시된 바와 같이, 예를 들어, 산 농도의 최초 급등에 이어서 농도 레벨들이 정상-상태 조건에 도달할 때 이의 최종 테이퍼링을 도시하는, 캐소드 측면 (122) 의 구리 이온 농도는 시간에 따라 떨어진다. 다른 곳에 기술된 바와 같이, 산 금속 이온 분할 효과는 애노드성 측면 (126) 으로 그리고/또는 많은 구성들에서 캐소드성 측면 (122) 과 유체로 연통하는, 배스 (102) 상으로 고 전해질 보충 레이트를 채택함으로써 방지될 수도 있다. 그러나 고 보충 레이트들은 전기도금 용액을 불필요하게 낭비할 수 있고 전기도금 장치의 동작 비용을 상승시킬 수 있다.
산/금속 이온 분할 효과는 상대적으로 낮은 금속 이온 농도 (예를 들어, 약 5 g/l의 이하) 를 갖는 전기도금 용액들에 상당한 영향을 가질 수도 있다. 이러한 용액들에서, 수십 리터 당 그램만큼 작은 농도 변화가 용액의 금속 이온의 전체 농도 및 따라서 전체 전기도금 성능에 상당한 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 타깃 구리 이온 농도가 약 2 g/l이고 농도 드리프트는 음극액으로부터 약 0.6 g/l의 구리를 공핍하면, 농도는 이제 30 ％만큼 떨어지고 도금 성능은 따라서 상당히 부정적인 영향을 경험할 수도 있다.
구리 이외의 금속들을 사용한 도금의 관찰된 다양한 변동들이 도 6 내지 도 6d에 도시된다. 보다 구체적으로, 코발트 (Co) 는 이러한 도금 프로세스들을 위한 금속으로서 사용되도록 선택될 수도 있다. 구리 도금 전해질에서와 같이, 코발트 도금 전해질은 버퍼 용액으로서 코발트 염들, 황산, 유기 첨가제들, 및 붕산을 포함하도록 구성될 수도 있다.
이 도금 프로세스에서, 이전 Cu 도금 예에서와 같이, 금속 이온들은 다음 반응: Me - e → Me+ 을 통해 애노드로부터 스트립핑된다. 동시에, 캐소드 표면에서, 금속 도금에 대해 100 ％보다 낮은 도금 전류 효율로 인해 (여기서 전류 효율은 애노드로 전달된 총 전류의 백분율로서 금속 도금 (Me+ + e → Me) 전류가 규정된다), 2 개의 환원 반응들: Co2 + + 2e → Co 및 2H+ + 2e → H2이 동시에 발생한다. 반응 각각에 의해 소비된 전류의 양은 도금 프로세스 설정들 사이에서 가변한다. 긴 기간에 걸쳐, 이 도금 배스 전해질에 대한 이 도금 프로세스의 순 효과들은: (1) 캐소드에서 소비된 것보다 많이 애노드로부터 릴리즈되기 때문에 금속 이온 농도가 상승하고; (2) 산이 애노드로부터 공급되지 않고 캐소드 측면 상에서 소비만 되기 때문에 산 농도가 떨어지고; (3) 붕소가 이 반응에 활성으로 수반되지 않기 때문에 붕산 (H3BO3) 농도가 변화하지 않는 것이다. 이는 도 5에 예시된다. 멤브레인을 통해 산에 의해 반송된 전하의 양이 상당하면, 애노드성 측면에서 발생한 산 금속 이온 분할 효과가 금속 이온 및 산 농도를 더 시프팅할 수 있다는 것을 주의한다. 그러나 일부 적용예들에서, 금속 이온 농도와 비교하여 훨씬 보다 낮은 농도의 산으로 인해, 분할 효과는 무시할 수 있게 된다. 본 명세서에서 논의의 간략함을 위해, 이러한 종류의 도금 프로세스를 위한 캐소드성 전해질 농도에 대한 분할 효과는 포함되지 않았다.
도금 전해질로부터 산의 순 소비로, 도금 배스로의 산 도즈는 상기 논의된 시스템, 예를 들어, 전해질 관리 시스템 (100) 에서 구현될 수도 있다. 프로세스 성능 고려 사항들로서, Co 이온 농도는 탈이온 (DI) 수를 도금 전해질에 첨가함으로써, 제어되어야 한다. 배스로 산 및 DI 모두의 도징 결과로서, 붕산 농도는 어떠한 도징 메커니즘도 사용하지 않고 시간에 따라 떨어질 것이다. 이는 도 6에 예시된다. 붕산 (다른 금속 전기도금 프로세스에서 유사한 기능의 임의의 다른 컴포넌트) 이 Co 도금 프로세스를 위해 중요할 수도 있기 때문에, 붕산의 농도가 또한 해결되어야 한다.
도금 장치 상에서, 이는 모두 전체가 참조로서 본 명세서에 인용된, 명칭이 "Method and Apparatus for Electroplating"인 Reid 등의 미국 특허 제 8,308,931 호 및 명칭이 "Method and Apparatus for Electroplating" Mayer 등의 미국 특허 제 8,475,644 호에 개시된 바와 같이, 보조 캐소드를 갖는 것이 때때로 바람직하다. 전해질 관리 시스템에서, 보조 캐소드, 또는 보조 애노드를 구현하는 것은 특정한 장점들을 제공한다. 보조 캐소드들은 보통 메인 캐소드 (도금 장치의 웨이퍼 기판) 와의 콘택트를 방지하도록 작은 격리된 챔버들 내에 포함되고, 이들은 보통 메인 캐소드 (웨이퍼 기판) 와 비교하여 보다 작은 사이즈이다. 때때로 보조 캐소드 챔버의 전해질에 대해 상이한 농도를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 때때로 보다 높은 전류가 보조 캐소드에 인가될 수 있도록, 보조 캐소드 챔버 내에서 보다 (메인 캐소드를 위한 도금 전해질에서보다) 높은 음이온 농도를 갖는 것이 바람직하다.
정의들
이하의 용어들은 본 개시 전반에서 간헐적으로 사용된다:
"기판" - 본 명세서에서, 용어들 "반도체 웨이퍼", "웨이퍼", "기판", "웨이퍼 기판" 및 "부분적으로 제조된 집적 회로"가 상호교환가능하게 사용된다. 당업자는 용어 "부분적으로 제조된 집적 회로"가 상부에서 집적 회로 제조의 임의의 많은 단계들 동안 실리콘 웨이퍼를 지칭할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 반도체 디바이스 산업계에서 사용된 웨이퍼 또는 기판은 통상적으로 200 ㎜, 또는 300 ㎜, 또는 450 ㎜의 직경을 갖는다. 또한, 용어들 "전해질", "도금 배스", "배스", 및 "도금 용액"은 상호교환가능하게 사용된다. 상세한 기술은 실시예들이 웨이퍼 상에서 구현된다고 가정한다. 그러나, 실시예들은 그렇게 제한되지 않는다. 워크피스는 다양한 형상들, 사이즈들, 및 재료들일 수도 있다. 반도체 웨이퍼들에 더하여, 개시된 실시예들의 장점을 취할 수도 있는 다른 워크피스들이 인쇄 회로 기판들, 자기 기록 매체, 자기 기록 센서들, 미러들, 광학 엘리먼트들, 마이크로-기계적 디바이스들, 등과 같은 다양한 물품들을 포함한다.
"금속" - 본 개시의 목적들을 위한, 기판 또는 웨이퍼 상으로 도금을 위해 바람직한, 재료 (원소, 화합물, 또는 합금). 예들은 구리, 코발트, 주석, 은, 니켈, 및 합금들 또는 이들 중 임의의 조합들을 포함한다.
"전기도금 셀" - 통상적으로 서로 반대편에 위치된, 애노드 및 캐소드를 하우징하도록 구성된 셀. 전기도금 셀의 캐소드 상에서 발생하는 전기도금은 전극 상에 박형의 응집성 금속 코팅을 형성하도록 용해된 금속 양이온들을 환원시키기 위해 전류를 사용하는 프로세스를 지칭한다. 특정한 실시예들에서, 전기도금 셀은 애노드를 하우징하기 위한 칸 및 캐소드를 하우징하기 위한 또 다른 칸의 2 개의 칸들을 갖는다. 특정한 실시예들에서, 애노드 챔버 및 캐소드 챔버는 반투과 멤브레인에 의해 분리되고 반투과 멤브레인은 이를 통해 이온 종의 농도들의 선택적인 이동을 허용한다. 멤브레인은 양이온 교환 멤브레인과 같은 이온 교환 멤브레인일 수도 있다. 일부 구현예들을 위해, Nafion™ (예를 들어, Nafion 324) 의 버전들이 적합하다.
"애노드 챔버" - 애노드를 하우징하도록 설계된 전기도금 셀 내 챔버. 애노드 챔버는 애노드를 홀딩하고 그리고/또는 애노드로의 하나 이상의 전자적 접속들을 제공하기 위한 지지부를 포함할 수도 있다. 애노드 챔버는 반투과 멤브레인에 의해 캐소드 챔버로부터 분리될 수도 있다. 애노드 챔버 내 전해질은 때때로 양극액으로서 지칭된다.
"캐소드 챔버" - 캐소드를 하우징하도록 설계된 전기도금 셀 내 챔버. 본 개시의 맥락에서 종종, 캐소드는 복수의 부분적으로 제조된 반도체 디바이스들을 갖는 실리콘 웨이퍼와 같은 웨이퍼와 같은 기판이다. 캐소드 챔버 내 전해질은 때때로 음극액으로 지칭된다.
"전기도금 용액 (또는 전기도금 배스, 도금 전해질, 또는 일차 전해질)" - 종종 산 또는 염기와 같은 전도도 향상 컴포넌트를 갖는 용액에 용해된 금속 이온들의 용액. 용해된 양이온들 및 음이온들은 용매를 통해 균일하게 분산된다. 전기적으로, 이러한 용액은 중성이다. 전기 전위가 이러한 용액에 인가되면, 음이온들이 전자들의 결손을 갖는 전극으로 인출되는 동안, 용액의 양이온들은 풍부한 전자들을 갖는 전극으로 인출된다.
"보충 용액 (make-up solution)" - 통상적으로 일차 전기도금 용액의 모든 또는 거의 모든 컴포넌트들을 함유하는 전기도금 용액의 타입. 보충 용액은 우수한 전기도금 성능을 유지하도록 선택된, 목표된 범위들 내의 용액 컴포넌트들의 농도를 유지하기 위해 전기도금 용액에 제공된다. 이 접근방법은 용액 내 컴포넌트들의 농도들이 이하에 기술된 바와 같은 임의의 수의 인자들로 인해, 시간에 따라 가변하거나 드리프팅되기 때문에 사용된다. 보충 용액은 종종 블리드 및 피드 시스템의 "피드"로서 제공된다. 보충 용액 내 컴포넌트들의 농도들은 종종 이들 컴포넌트들에 대한 타깃 농도들과 유사하거나 동일하다. 일부 보충 용액들은 유기 도금 첨가제들을 포함하지 않는다.
"재순환 시스템" - 후속 재사용을 위해 중앙 저장부 내로 다시 유체 물질들의 제공. 재순환 시스템은 전기도금 용액을 효과적으로 재사용하고 그리고 또한 용액 내 금속 이온들의 농도 레벨들을 목표된 대로 제어 및/또는 유지하도록 구성될 수도 있다. 재순환 시스템은 재순환을 구동하기 위해 펌프 또는 다른 메커니즘과 함께 파이프들 또는 다른 유체 도관들을 포함할 수도 있다.
"타깃 농도" - 목표된 도금 성능을 달성하도록 사용된 전기도금 용액 내 금속 이온들 및/또는 다른 컴포넌트들의 농도 레벨. 다양한 실시예들에서, 보충 용액의 컴포넌트들은 타깃 농도들로 제공된다.
"이차 전기도금 용액 (또는 이차 전해질)"- 보충 용액과 유사하지만, 전기도금 용액의 타깃 농도로부터 실질적으로 벗어나는 금속 이온 또는 다른 컴포넌트의 농도를 갖는, 부가적인 전기도금 용액. 특정한 실시예들에서, 이차 전기도금 용액은 전기도금 용액 내 하나 이상의 컴포넌트들의 바람직하지 않은 농도 드리프트를 개선하도록 적용된다.
g/l로 상술된 농도들은 용액의 일 리터 당 그램의 컴포넌트의 총 질량을 지칭한다. 예를 들어, 컴포넌트 A의 10 g/l의 농도는 컴포넌트 A를 함유하는 용액의 일 리터 볼륨에 10 그램의 컴포넌트 A가 존재한다는 것을 의미한다. g/l로 구리 이온 또는 코발트 이온과 같은 이온의 농도를 명시할 때, 농도 값은 용액의 단위 볼륨 당 이온 단독 (이온이 생성되는 염 또는 염들이 아니라) 의 질량을 지칭한다. 예를 들어, 2 g/l의 구리 이온 농도는 구리 이온이 용해가능한 용액의 리터 당 2 g의 구리 이온을 함유한다. 이는 용액의 리터 당 2 g의 구리 염 (예를 들어, 구리 황산염) 을 지칭하지 않고 달리 음이온의 질량을 지칭한다. 그러나, 황산, 메탄 술폰 산, 또는 붕산과 같은 산의 농도를 지칭할 때, 농도 값은 단위 볼륨 당 전체 산 (수소 및 음이온) 의 질량을 지칭한다. 예를 들어, 10 g/l의 황산을 갖는 용액은 용액의 리터 당 10 g의 H2SO4를 함유한다.
이차 전해질을 사용하는 전기도금 시스템들
장치의 캐소드성 측면으로 주로 지향되는, 도금 장치로 제공된 도금 전해질 농도를 제어하기 위한, 방법 및 이러한 방법의 실시를 허용하는 장치가 본 개시에 포함된다. 특정한 실시예들에서, 유사한 접근방법은 도금 장치의 애노드성 부분의 전해질 농도를 제어하도록 사용될 수도 있고, 결국 캐소드성 측면 상의 전해질 농도에 영향을 줄 수 있다.
본 명세서에 개시된 방법은 메인 캐소드 (웨이퍼 기판) 상으로 도금을 위해 타깃 농도의 도금 전해질을 수용하고 사용할 수도 있는 도금 장치에 이차 또는 보충, 도금 전해질을 첨가하는 단계를 수반한다.
이차 전해질은 종종 일차 도금 전해질과 상이한 조성 또는 이의 타깃 농도이다. 이차 전해질의 특징들의 예들은 다음을 포함한다:
(1) 이차 전해질은 일차 전해질에 의해 함유된 컴포넌트들 중 대부분, 또는 전부를 함유한다. 특정한 실시예들에서, 이차 전해질은 유기 도금 첨가제들이 결여되는 한편, 일차 전해질은 이러한 첨가제들을 포함한다. 다양한 실시예들에서, 이차 전해질은 일차 전해질의 컴포넌트들의 하나를 제외한 모두 또는 둘을 제외한 모두를 포함한다. 예를 들어, 구리-산 도금 시스템에서, 이차 전해질은 염화 이온 및/또는 유기 도금 첨가제들이 결여될 수도 있지만, 달리 구리-산 일차 전해질의 다른 남아 있는 컴포넌트들을 갖는다. 또 다른 예에서, 코발트-산 도금 시스템은 코발트 이온들 및/또는 유기 도금 첨가제들이 결여되는 이차 전해질을 채용할 수도 있지만, 달리 코발트-산 일차 전해질의 다른 남아 있는 컴포넌트들을 갖는다.
(2) 이차 전해질의 컴포넌트들의 전부가 아니라 대부분이 일차 전해질의 농도와 동일하거나 실질적으로 동일한 농도, 구체적으로 일차 전해질 내 이러한 컴포넌트들의 타깃 농도들을 가질 수도 있다. 일부 경우들에서, 이차 전해질의 이들 컴포넌트들은 보충 용액 (MS) 에서와 동일하거나 실질적으로 동일한 조성들을 갖는다. 예를 들어, 산-구리 도금 시스템에서, 이차 전해질은 일차 전해질에서와 실질적으로 동일한 농도들의 산 및 염화 이온을 포함할 수도 있다. 또 다른 예에서, 산-코발트 도금 시스템에서, 전해질은 일차 전해질에서와 실질적으로 동일한 농도들의 산 및 코발트 이온을 포함할 수도 있다.
(3) 이차 전해질의 컴포넌트들 중 적어도 하나는 일차 전해질의 타깃 농도와 상당히 상이한 농도를 갖는다. 예를 들어, 산-구리 도금 시스템에서 일차 전해질의 구리 이온의 타깃 농도는 약 2 g/l일 수도 있고, 이차 전해질 내 구리 이온의 농도는 약 40 g/l일 수도 있다. 예를 들어, 산-코발트 도금 시스템에서 일차 전해질 내 붕산염 이온의 타깃 농도는 약 33 g/l일 수도 있지만, 이차 전해질 내 붕산염 이온의 농도는 약 45 g/l (예를 들어, 붕산염의 용해 한도) 일 수도 있다.
(4) 농도가 상당히 상이한 이차 전해질의 컴포넌트(들)는 이차 전해질, 예를 들어, 도 3a 내지 도 3d의 구리 이온 및 산 그리고 도 6c의 붕산염 이온을 사용하지 않는, 정상 프로세싱이 주어지면, 조성 또는 농도의 대부분의 드리프트를 경험할 일차 전해질의 동일한 컴포넌트(들)이다. 일부 경우들에서, 특히 상당한 산/금속 이온 분할 효과를 수반하면, 상당한 드리프트는 과도이다 (transient) (즉, 일시적으로만 발생하고 영구적이지 않다). 도 3b 내지 도 3d 참조. 예를 들어, 드리프트는 많은 전해질 용액 또는 모든 전해질 용액을 대체한 후 동작 시작 시에만 상당할 수도 있다. 예로서, 과도 드리프트는 약 300 내지 1,000 개의 웨이퍼들 상의 도금에 대응하는 지속기간 동안, 또는 대략 하루 동안 존속할 수도 있다. 일부 구현예들에서, 이는 단지 이차 전해질이 채용되어야 하는 상당한 드리프트의 과도 기간 동안이다.
(5) 사용 동안 일차 전해질의 컴포넌트의 농도의 드리프트의 방향에 따라, 이차 전해질의 컴포넌트의 농도는 상당히 보다 높거나 보다 낮은 농도이다. 예를 들어, 도 3d에 도시된 음극액에서 산 농도의 포지티브 "드리프트"가 주어지면, 이차 전해질은 상당히 감소된 농도의 산을 포함할 수도 있다. 당업계에서 이해되고 본 명세서에 참조되는 바와 같은 "드리프트"의 개념은 타깃 농도 값으로부터 섭동 (perturbation) 으로 간주될 수도 있다. 예를 들어, 드리프트는 명시된 타깃 값으로부터 약 2 내지 3 ％보다 큰 섭동일 수도 있다. 다른 예에서, 도 3c에 도시된 음극액에서 구리 이온 농도의 네거티브 드리프트가 주어지면, 이차 전해질은 상당히 상승된 농도의 구리 이온을 포함할 수도 있다. 또 다른 예에서, 도 6c에 도시된 음극액의 붕산염 농도의 네거티브 드리프트가 주어지면, 이차 전해질은 상당히 상승된 농도의 붕산염 이온을 포함할 수도 있다.
(6) 이차 전해질의 볼륨 사용량은 중앙 도금 배스 (일차 전기도금 용액) 또는 이 배스를 홀딩하는 저장부, 예를 들어, 도 1, 도 7, 도 9, 도 11a 및 도 12에 도시된 저장부 (150) 의 볼륨과 비교할 때 상대적으로 상당하지 않을 수도 있다. 이는 소모성 성분들에 대한 의존성을 감소시키는 이점을 갖고 따라서 도금 장치의 풋프린트를 증가시키지 않거나 상당히 증가시키지 않는 설계들 또는 구성들을 가능하게 할 수도 있다. 일 예에서, (예를 들어, 약 1,000 개의 웨이퍼들을 도금하기 위한) 연속적인 도금 동작의 하루에 사용된 이차 전해질의 양은 전기도금 용액 저장부의 볼륨의 5 ％ 이하이다.
(7) 이차 전해질의 사용은 제어 명세로 일차 전해질을 유지하기 위해 요구된 블리드 및 피드 레이트를 상당히 감소시킬 수도 있다. 블리드 및 피드 레이트의 감소 양은 특정한 도금 시스템 적용예에 종속된다. 보충 용액이 약 2 g/l의 제 2 구리 이온 농도를 갖는 예에서, 타깃에 대해 5 ％ 이내로 구리 이온 농도를 제어하기 위해 요구된 블리드 및 피드 레이트는 약 150 ％보다 클 수도 있다. 동일한 적용예들에 대해, 그러나 본 명세서에 기술된 바와 같은 이차 전기도금 용액의 사용으로, 블리드 및 피드 레이트는 15 ％만 감소될 수도 있고, 여전히 용액 내 구리 농도에 대해 유사하거나 훨씬 보다 우수한 제어를 가질 수도 있다. 블리드 및 피드 레이트는 연속적인 전기도금의 하루 동안 대체되는 (블리딩되거나 피딩되는) 전기도금 용액 저장부의 유체 볼륨의 분획을 지칭한다. 예를 들어, 저장부가 150 L의 전기도금 용액을 홀딩하면, 15 ％의 블리드 및 피드 레이트는 연속적인 전기도금의 하루 동안 22.5 L의 전기도금 용액의 대체를 필요로 한다.
(8) 일차 전해질에 대한, 또는 보조 캐소드 챔버에 대한 이차 전해질의 첨가들은 일차 전해질 조성에 기초하고, 그리고 항상 필요하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 이차 전해질 첨가들은 항상 산/금속 이온 분할 효과의 결과들로 인해 과도 농도 편차들 밖일 필요는 없을 수도 있다.
(9) 특정한 실시예들에서, 이차 전해질은 도금 장치에 부착된 작은 컨테이너를 통해 도금 장치로 공급될 수도 있다. 더욱이, 특정한 실시예들에서, 이차 전해질을 공급하는 것은 벌크 설비 공급부 (예를 들어, 제조 설비의 복수의 툴들에 이용가능하고, 설비를 통해 배수 (plumb) 될 수도 있는 소스) 를 통해 이루어진다.
(10) 일부 실시예들에서, 이차 전해질은 메인 전기도금 용액 저장부로 도입된다. 또한, 특정한 실시예들에서, 이차 전해질은 도금 셀의 캐소드 챔버로 그리고/또는 도금 셀의 보조 캐소드 챔버로 도입된다. 일부 적용예들에서, 이차 전해질은 도금 셀의 애노드 챔버로 도입된다. 이 후자의 적용예는 명세로 캐소드 측면 전해질 농도를 유지하는 것을 도울 수도 있다. 도 1에 도시된, 전해질 관리 시스템 (100) 의 다양한 컴포넌트들로 이차 전해질의 공급의 다양한 배향들 및/또는 구성들이 도 7, 도 9, 도 11a 및 도 12에 도시되고 이하에 더 상세히 기술될 것이다.
농도 값들을 명시할 때, "실질적으로 동일 (substantially the same)"은 명시된 타깃 값으로부터 약 +/- 5 ％ 이내라는 것을 의미한다. 예를 들어, 2 g/l와 실질적으로 동일한 농도는 약 1.9 내지 2.1 g/l의 범위 내일 수도 있다. 그렇지 않으면, 농도 값들을 명시할 때, "상당히 벗어나는 (significantly deviate from)", "상당히 상이한 (is significantly different than)"은 보다 농축된 컴포넌트가 보다 덜 농축된 컴포넌트의 농도의 약 1.3 배 내지 50 배인 농도를 갖는다는 것을 의미한다는 것을 주의한다. 일부 경우들에서, (a) 이차 전기도금 용액 및 (b) 일차 전기도금 용액의 타깃 농도 또는 보충 용액의 컴포넌트의 농도 차는 약 5 내지 50 배이다. 예를 들어, 컴포넌트 A의 농도는 일차 전기도금 용액에서보다 이차 전기도금 용액에서 약 5 내지 50 배 더 크고, 그 반대도 된다. 다른 예에서, 컴포넌트 A의 농도는 일차 전기도금 용액에서보다 이차 전기도금 용액에서 약 5 내지 20 배 더 크고, 그 반대도 된다. 또 다른 예에서, 컴포넌트 A의 농도는 일차 전기도금 용액에서보다 이차 전기도금 용액에서 약 15 내지 30 배 더 크고, 그 반대도 된다.
이전에 기술된 바와 같이, 도금 전해질의 컴포넌트 농도 드리프트는 일반적일 수도 있다. 분리된 애노드성 부분과 캐소드성 부분을 갖는 도금 장치에 대해 특히 참이지만, 이 종류의 설계로 국한될 필요는 없다. 용인가능한 전기화학적 도금 성능을 보장하기 위해 용인가능한 레벨로 음극액 농도 및 양극액 농도를 모두 유지하기 위해, 전해질 농도를 제어하는 일반적인 접근방법은 고 전해질 보충 (replenish) (예를 들어, "블리드 및 피드") 레이트를 채택하는 것이다. 그러나, 이렇게 하는 것은 도금 프로세스들을 실행하는 동작 비용들을 상당히 상승시킬 수도 있고, 때때로 도금 프로세스를 엄청나게 고가가 되게 한다. 이에 더하여, 일부 경우들에서, 고 블리드 및 피드 레이트만의 적용 및 사용은 전기화학적 도금 성능 관련 문제들을 적절히 해결하지 않을 수도 있다. 사용될 수 있는 제 2 접근방법은 전해질의 컴포넌트 각각 및 모든 컴포넌트에 대해 별도의 도징을 갖는 것이다. 그러나, 이렇게 하는 것은 도징 알고리즘을 매우 복잡하게 할 수 있다. 부가적으로, 도금 전해질에 모든 컴포넌트의 도징은 도금 전해질의 모든 다른 컴포넌트들에 희석 효과를 생성할 것이다. 따라서, 도금 장치는 항상 도징/계산 상태에 처할 수 있다. 이에 따라, 이 접근방법은 일반적으로 방지된다.
"상호보완적인" 이차 전기도금 용액을 채용함으로써, 일차 도금 전해질에서 농도 드리프트가 상당히 감소될 수 있는 동안, 보충 레이트는 상당히 감소될 수 있다. 이차 전해질을 적절히 설계함으로써, 이차 전해질의 사용은 이차 전해질을 채택하는 것이 도금 장치를 설정하고 실행하는 것에 상당한 부가적인 비용들에 기여하지 않도록 최소화될 수 있다.
예 (1) - 구리 전기도금
구리-유사 도금 프로세스, Cu 도금 전류 효율이 높고 (100 ％에 가까움), 애노드성 전해질에 강한 산 금속 이온 분할 효과가 있다. 이전 섹션들에서 기술되고 도 2 및 도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이, 이 도금 프로세스의 잠재적 이슈는 애노드성 부분에서 산 드리프팅이 낮고 Cu 농도 드리프팅이 높고, 그리고 캐소드성 부분에서 산 드리프팅이 높고 Cu 농도 드리프팅이 낮다. 특정한 실시예들에서, 구리 전기도금 용액은 필요에 따라 구리 황산염, 황산, 염화 이온들, 유기 첨가제들, 및 탈이온 (DI) 수를 포함한다. 이러한 컴포넌트들에 대한 통상적인 농도 범위들은 약 1 내지 25 g/l의 Cu 이온, 약 10 내지 175 g/l의 산, 약 40 내지 100 ppm의 염화물, 및 약 20 내지 400 ppm의 첨가제들을 포함한다. 특정한 실시예들에서, 저 농도 구리 전기도금 용액; 즉, 약 10 g/l의 이하의 Cu 이온 및 약 5 내지 50 g/l의 산을 갖는 용액이 사용된다. 특정한 실시예들에서, 저 농도 구리 전기도금 용액은 약 4 내지 10 g/l의 Cu 이온들 및 약 5 내지 20 g/l의 산을 함유한다.
도 7은 이차 전해질을 사용한 도금 전해질 농도 제어 스킴을 예시한다. 유사한 참조 번호들이 유사한 엘리먼트들을 참조하고, 따라서 동일한 부분의 불필요한 기술은 생략될 것이다. 도 1에 도시된 시스템 (100) 에 대해 상세히 기술된 것을 조합하여, 시스템 (700) 은, 이제 [Me+]a로 표기된, 제 1 규정된 농도 레벨의 금속 이온들, 산, 예를 들어, 이온화된 그리고/또는 [H+]a로 도시된 수소 이온들 및 [Cl-]a로 도시된 염화 이온들을 포함할 수도 있는, 인입 도금 전해질의 전달을 포함하도록 더 구성될 수도 있다. 시스템 (100) 과 달리, 도 7에 의해 도시된 시스템 (700) 은 예를 들어, 캐소드성 측면 (122), 및/또는 애노드성 측면 (126) 상에서 바람직하지 않은 도금 용액 농도 등락을 보상하기 위해, 이차 전해질을 피딩 또는 달리 공급하는 부가적인 라인 (704) 을 갖는다. 이차 전해질은 제 1 규정된 농도 레벨과 상이한, [Me+]b로 표기된 제 2 규정된 농도 레벨의 금속 이온들을 포함할 수도 있고, 인입 도금 전해질로서 원래 농도 레벨들의 산, 예를 들어, [H+]a로 도시된 수소 이온들 및 [Cl-]a로 도시된 염화 이온들을 가질 수도 있다. 도시된 실시예에서, 이차 전해질은 저장부 (150) 에 담긴 배스 (102) 로 공급된다.
일 구현예에서, 이차 전해질은 배스 내보다 상당히 높은 [Me+] (예를 들어, Cu2 +) 를 갖도록 설계되지만, 다른 컴포넌트들 (예를 들어, 산, Cl-) 은 동일한 농도로 남는다. 도금 전해질 농도는 캐소드성 측면의 [Me+]가 로우 (low) 로 드리프팅할 때 이차 전해질을 도징함으로써 유지될 수 있고, 이렇게 함으로써 다른 컴포넌트들에 영향을 주지 않고 [Me+]를 타깃까지 되게 하고; 캐소드성 부분의 [H+]가 하이 (high) 로 드리프팅할 때 DI를 도징하고 필요하다면, [Me+] 농도를 유지하기 위해 이차 전해질을 첨가한다. 예로서, 보충 용액은 약 1 내지 5 g/l의 구리 이온, 약 5 내지 20 g/l의 산, 및 약 40 내지 80 ppm의 염화물을 포함하는 한편, 이차 전기도금 용액은 약 30 내지 80 g/l의 구리 이온, 약 5 내지 20 g/l의 산, 및 약 40 내지 80 ppm의 염화물을 포함한다. 보충 용액 및 이차 전기도금 용액 중 하나 또는 모두는 선택가능하게 하나 이상의 유기 도금 첨가제들을 포함한다.
또 다른 구현예에서, 이차 전해질은 상당히 보다 높은 [Me+] 농도, 약간 보다 높은 [Cl-] 농도, 및 약간 보다 낮은 [H+] 농도를 갖도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 약 1 내지 25 g/l의 Cu 이온, 약 10 내지 175 g/l의 산, 약 40 내지 100 ppm의 염화물, 및 약 20 내지 400 ppm의 첨가제들의 타깃 전기도금 용액을 가정하면, 이차 전기도금 용액은 약 20 내지 70 g/l의 구리 이온, 약 8 내지 10 g/l의 산, 및 약 50 내지 100 ppm의 염화 이온의 범위의 농도를 가질 수도 있다.
또 다른 실시예에서, 이차 전해질은 금속 황산염 (CuSO4) 고체 파우더이도록 설계될 수 있다. 이 경우, 배스로 매우 소량의 파우더 첨가는 음이온 농도를 다시 타깃이 되게 하지만, 도금 배스 볼륨 변화를 유발하지 않아 다른 컴포넌트들의 농도 레벨들에 영향을 주지 않을 것이다.
도 8a 및 도 8b는 이차 전해질을 채택한 도금 장치 상에서 도금 전해질의 통상적인 [Cu2+] 및 산 농도 경향들을 각각 도시한다. 이는 [Cu2 +] 및 산 농도 드리프트에서 상당한 개선을 도시한다.
예 (2) - 코발트 전기도금
애노드성 측면에서 산/음이온 분할 효과는 상당하지 않고, 금속 도금 전류 효율은 100 ％보다 작은, 웨이퍼 상으로 코발트를 전기도금하기 위한 도금 프로세스들이 도 9의 시스템 (900) 에 의해 상세히 도시된다. 긴 기간의 도금에 걸쳐, 붕산 농도는 상대적으로 안정하게 유지되고, 산 (H2SO4) 농도가 시간에 따라 로우로 드리프트하는 동안, Co2 + 농도는 하이로 드리프팅할 수도 있다. 도 5a 내지 도 5c 참조. 도 5a 및 도 6c에 예시된 바와 같이, 산 도징이 인에이블된, 도금 장치 상에서 사용된 제어 알고리즘에 따라, 종료 결과들은 시간에 따라 (Co2 +가 제어되지 않으면) Co2 + 농도가 너무 높아지거나 (Co2 + 농도가 DI 첨가로 제어되면) H3BO3 농도가 로우로 드리프트할 수 있다. 도 9는 Co 도금 장치 상에서 도금 전해질 제어 개략도를 예시한다. 특정한 실시예들에서, 코발트 전기도금 용액은 필요에 따라 코발트 황산염, 황산, 붕산, 유기 첨가제들, 및 탈이온수를 포함한다. 이러한 컴포넌트들에 대한 통상적인 농도 범위들은 약 2 내지 40 (Co2 +) g/l, 약 10 내지 40 g (H3BO3)/l (붕산), 약 0.01 내지 0.1 g (H2SO4) /l (예를 들어, 황산), 및 약 20 내지 400 ppm의 유기 도금 첨가제들을 포함한다.
도 7에 의해 도시된 시스템 (700) 에 대해 소개된 것과 유사하게, 코발트를 도금하기 위해 사용될 수도 있는 시스템 (900) 은 라인 (904) 을 통한 배스 (102) 로의 이차 전해질의 전달을 포함할 수도 있다. 유사한 참조 번호들이 유사한 엘리먼트들을 지칭하여, 동일한 것의 불필요한 기술이 생략될 것이다. 시스템 (900) 에서, 인입 도금 전해질 및 이차 전해질 모두가 용액의 구성요소로서, 코발트 도금 용액들에서 Cl-대신 사용된, 붕산, 예를 들어, H3BO3을 포함할 수도 있다. 도시된 실시예에서, 라인 (108) 을 통해 제공된 보충 용액은 금속 이온 (예를 들어, 코발트 이온), 산 (예를 들어, 황산), 및 붕산을 포함한다. 이 실시예에서, 이차 전해질은 저장부 (150) 에 담긴 배스 (102) 로 공급된다.
이차 전해질은 동일한 농도의 H3BO3 및 산을 갖지만 (0 g/l만큼 낮은) 상당히 보다 낮은 Co2 + 농도를 갖도록 설계된다. 예를 들어, 이차 전기도금 용액은 0 내지 1 g (Co2+)/l (예를 들어, 코발트 이온), 약 10 내지 40 g (H3BO3)/l (예를 들어, 붕산), 및 약 0.01 내지 0.1g (H2SO4)/L (예를 들어, 황산) 를 함유할 수도 있다. 특정한 예에서, 이차 전기도금 용액은 약 0 g/l의 코발트 이온, 약 30 g/l의 붕산, 및 약 0.1 g/l의 황산을 함유한다. 도금 전해질 농도는 캐소드성 측면에서 [Me+]가 하이로 드리프트할 때, 이차 전해질을 도징함으로써 유지될 수 있고, 이는 다른 컴포넌트들에 영향을 주지 않고 [Me+]를 타깃으로 내려가게 하고; 캐소드성 부분의 [H+]가 로우로 드리프트할 때 산을 도징한다.
이차 전해질은 또한 일차 전해질보다 상당히 높은 H3BO3 농도를 갖도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 이차 전기도금 용액은 0 내지 1 g/l의 코발트 이온, 약 40 내지 50 g/l의 붕산, 및 약 0.01 내지 0.1 g/l의 황산을 가질 수도 있다. 특정한 예에서, 이차 전기도금 용액은 약 3 g/l의 Co2 +, 약 45 g/l의 붕산, 및 약 0.1 g/l의 황산을 갖는다. 도금 전해질 농도는 Co2 + 가 하이로 드리프트할 때 중앙 배스에 DI를 도징함으로써 유지될 수 있고; 이는 동시에 산 및 H3BO3 농도를 희석하면서 [Me+]를 타깃으로 내려가게 하고; H3BO3 농도가 이차 전해질을 도징함으로써 상승할 수 있는 동안 산 농도는 산 도징으로 보상될 수 있다.
상기 두 접근 방법들은 상당히 보다 낮은 Co2 + 농도 및 상당히 보다 높은 H3BO3 농도를 갖는 이차 전해질을 채택함으로써 조합될 수 있다. 예를 들어, 이차 전기도금 용액은 0 내지 1 g/l의 코발트 이온, 약 40 내지 50 g/l의 붕산, 및 약 0.01 내지 0.1 g/l의 황산을 가질 수도 있다. 특정한 예에서, 이차 전기도금 용액은 약 0 g/l의 코발트 이온, 약 45 g/l의 붕산염, 및 약 0.1 g/l의 황산을 갖는다.
도 10a 내지 도 10c는 기술된 바와 같이 보다 낮은 금속 이온 농도 이차 전해질 접근 방법을 사용하여 도금 장치 상에서 구현된 이차 전해질을 사용한 시간에 따라 3 개의 메인 컴포넌트들이 어떻게 응답하는지를 예시한다.
예 3 -보조 전극을 갖는 시스템들에서 전기도금
전기도금 시스템들 및/또는 장치들의 특정한 구성들은 내부에 포함되거나 연결된 보조 전극 챔버를 포함할 수도 있다. 이러한 보조 전극은 국부적으로 또는 중앙에서 제어될 수도 있다.
이전 섹션들에서 기술된 바와 같이, 2 이상의 캐소드 챔버 또는 애노드 챔버를 갖는 것이 도금 장치에서 일반적이다. 때때로, 보조 전극 챔버의 전해질 컴포넌트의 농도는 메인 캐소드성 용액과 상이해야 한다. 이러한 일 예가 도 11a에 예시된다. 이 장치에서, 별도의 챔버에 포함되는 이차 캐소드가 있다. 이차 캐소드는 (예를 들어, 웨이퍼 상에서 도금 균일도를 개선하도록) 메인 캐소드 (웨이퍼 기판) 의 성능을 유지하는 것을 돕도록 추가된다. 듀얼 캐소드 상에서 보다 높은 도금 전류 용량을 지지하기 위해, 이차 전해질의 사용은 상당하지 않지만, 메인 캐소드성 용액에서보다 높은 음이온 농도를 갖는 것이 바람직하다. 상당히 높은 음이온 농도로 보틀을 통해 (또는 설비 공급부를 통해) 이차 전해질 소스를 추가하는 것은 전류가 전해질의 음이온의 농도에 정비례하는 가스 방출 없이 전해질을 지지할 수 있기 때문에 듀얼 캐소드 전류 용량을 상당히 상승시키는 것을 돕는다. 이차 캐소드성 챔버에서 사용될 실제 전해질은 이차 캐소드 도금 전류의 필요에 따라, 이차 전해질 자체일 수 있고, 또는 이차 전해질과 일차 전해질의 혼합물일 수 있다.
일 예에서, 일차 전기도금 용액은 약 1 내지 5 g/l의 구리 이온을 함유하지만, 하나 이상의 보조 캐소드들에 제공되는, 이차 전기도금 용액은 약 30 내지 70 g/l의 구리 이온을 함유한다. 이는 보조 캐소드들의 DC 전류 용량을 약 6 내지 70 배만큼 상승시킬 수도 있다.
도 11a에 도시된 시스템 (1100A) 은 유사하게 앞서 도 1에 도시된 시스템 (100) 에 대해 소개된 것에 기초한다. 유사한 참조 번호들이 유사한 엘리먼트들을 참조하여, 동일한 것의 불필요한 기술은 생략될 것이다. 이차 도금 전해질이 라인 (1102) 을 통해 캐소드성 측면 (122) 내로 전달 또는 흐른다. 특정한 실시예들에서, 보조 캐소드에 담긴 용액은 미리 결정된 적용예의 특정한 필요에 따라 이차 도금 전해질 단독일 수도 있고, 또는 이차 도금 전해질과 인입 도금 전해질의 혼합물일 수도 있다. 도 11b는 용액 내 양이온 농도의 함수로서 최대 보조 전류의 그래프 (1100B) 를 도시한다. 그래프 (1100B) 는 예를 들어, 영역 (1102B) 으로 도시된 다양한 농도 레벨들의 이차 전해질 도징으로 생성된 데이터, 뿐만 아니라 예를 들어, 영역 (1104B) 로 도시된 이차 전해질을 사용하지 않은 기준 데이터 값을 포함한다.
예 (4) -이차 전해질을 사용한 캐소드 챔버로 코발트 전기도금
도금 장치 상의 캐소드 전해질 농도는 애노드 측면 상에서 이차 전해질을 채택, 예를 들어, 애노드 챔버 내로 이차 전해질을 바로 흘림으로써 제어될 수도 있다. 이전에 기술된 바와 같이, Co-유사 도금 시스템에서 질량/전하 밸런스와 관련한 일 잠재적인 문제는 수소 이온들이 캐소드 측면 상에 보충되지 않고 소비되는 동안, 캐소드 상으로 도금함으로써 전해질의 풀링 아웃보다 많은 금속 이온이 애노드로부터 도금 전해질로 릴리즈되는 것이다. 따라서 시간에 따라, 금속 이온 농도는 상승 드리프트하고, 산 농도는 하강 드리프트한다.
애노드 챔버 내로 보다 높은 산, 및 낮거나 0의 금속 이온 농도로 이차 전해질을 도입함으로써, 시스템은 (도금 프로세스 동안 소비된) 산을 보충하기 위해 보다 많은 수소 이온이 멤브레인을 통과하게 하도록, 그리고 축적을 방지하기 위해 보다 적은 금속 이온이 멤브레인을 통과하게 하도록, 수소 이온들 및 금속 이온들 이송시, 양이온 교환 멤브레인의 선택도를 활용할 수도 있다. 이러한 방식으로, 애노드 챔버로 이차 전해질의 제공은 캐소드 측면에서 금속 이온 및 수소 이온 소비 및 생성/첨가 레이트를 밸런싱하는 것을 돕는다.
일부 실시예들에서, 일차 전기도금 용액은 약 2 내지 40 g/l의 코발트 이온, 약 10 내지 40 g/l의 붕산, 약 0.01 내지 0.1 g/l의 황산, 및 약 20 내지 400 ppm의 첨가제들 (예를 들어, 약 3 g/l의 코발트 이온, 약 0.1 g/l의 황산, 및 약 30 g/l의 붕산) 을 함유한다. 이러한 실시예들에서, 이차 전기도금 용액은 약 0 내지 1 g/l의 코발트 이온, 약 0.1 내지 0.5 g/l의 황산, 및 약 0 내지 40 g/l의 붕산 (예를 들어, 약 0 g/l의 코발트 이온, 약 2 g/l의 황산, 및 약 30 g/l의 붕산) 을 함유할 수도 있다.
도 12에 도시된 시스템 (1200) 을 동작시키는 것으로부터 발생할 수도 있는 바와 같이, 일차 전기도금 용액 및 캐소드 챔버 내에 담긴 모든 컴포넌트들의 농도들은 긴 기간에 걸쳐 안정할 수도 있다. 유사하게, 애노드 측 용액 농도들은 상당히 보다 높은 산 함량을 갖는 이차 전해질의 첨가로 인해, 타깃 농도들로부터 상이한 레벨로 시간에 따라 또한 안정화될 수도 있다.
도 13a 내지 도 13c는 도 12에 예시된 바와 같은 이차 전기도금 용액의 직접 애노드 챔버 주입을 채용하는 코발트 도금 시스템의 일차 전기도금 용액 내 일반적으로 안정한 농도들의 코발트 이온, 황산, 및 붕산을 예시한다. 도 13d 및 도 13e는 도 12에 예시된 바와 같은 이차 전기도금 용액의 직접 애노드 챔버 주입을 채용하는 코발트 도금 시스템의 양극액 내 일반적으로 안정한 농도들의 코발트 이온 및 황산을 예시한다. 도면들에서 "SAC"는 애노드 챔버 (separated anode chamber) 를 지칭한다는 것을 주의한다.
앞서 논의된 다른 시스템들과 유사하지만, 시스템 (1200) 은 전기도금 용액 조성들을 안정화하는 것을 돕기 위해 애노드 칸 (124) 으로 이차 전해질을 직접 흘리는 것이 시스템 (100) 과 다르다. 이차 전기도금 용액의 직접 애노드 챔버 도입을 채용하는 시스템들이 코발트 도금으로 제한되지 않고; 이들은 일부 경우들에서 금속들을 도금하기 위해 사용될 수 있다는 것을 주의한다.
장치
많은 장치 구성들이 본 명세서에 기술된 실시예들에 따라 사용될 수도 있다. 일 예시적인 장치는 도금으로 하여금 웨이퍼의 면 상에서 진행하게 하는 동안 도금 용액으로부터 웨이퍼의 후면을 시일링하는 클램쉘 픽스처 (clamshell fixture) 를 포함한다. 클램쉘 픽스처는 예를 들어, 웨이퍼의 베벨 위에 배치된 시일을 통해, 또는 예컨대 베벨 근방에 적용된 시일들과 함께 웨이퍼의 후면에 인가된 진공에 의해, 웨이퍼를 지지할 수도 있다.
클램쉘 픽스처는 어느 정도 배스로 들어가야 하고 이는 웨이퍼의 도금 표면의 우수한 습식 (wetting) 을 가능하게 한다. 기판 습식 품질은 이로 제한되는 것은 아니지만, 클램쉘 회전 속도, 수직 입사 속도, 및 도금 배스의 표면에 대한 클램쉘의 각도를 포함하여 복수의 변수들에 의해 영향을 받는다. 이들 변수들 및 이들의 효과들은 본 명세서에 참조로서 인용된, 미국 특허 제 6,551,487 호에 더 논의된다. 특정한 구현예들에서, 전극 회전 레이트는 약 5 내지 125 RPM이고, 수직 입사 속도는 약 5 내지 300 ㎜/s이고, 도금 배스의 표면에 대한 클램쉘의 각도는 약 1 내지 10 °이다. 특정한 적용예에 대해 이들 변수들을 최적화하는 목적들 중 하나는 웨이퍼 표면으로부터 공기를 완전히 배기함으로써 (displacing) 우수한 습식을 달성하는 것이다.
본 명세서에 개시된 전착 방법들은 다양한 전기도금 툴 장치들을 참조하여 기술될 수 있고 그리고 다양한 전기도금 툴 장치들의 맥락에서 채용될 수도 있다. 본 명세서의 실시예들에 따라 사용될 수도 있는 도금 장치의 일 예는 Lam Research Sabre 툴이다. 기판 침지를 포함하는 전착 및 본 명세서에 개시된 다른 방법들은 보다 큰 전착 장치를 형성하는 컴포넌트들에서 수행될 수 있다. 도 14는 예시적인 전착 장치의 상면도의 개략도이다. 전착 장치 (1400) 는 3 개의 별도의 전기도금 모듈들 (1402, 1404, 및 1406) 을 포함할 수 있다. 전착 장치 (1400) 는 또한 다양한 프로세스 동작들을 위해 구성된 3 개의 별도의 모듈들 (1412, 1414, 및 1416) 을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 하나 이상의 모듈들 (1412, 1414, 및 1416) 은 SRD (spin rinse drying) 모듈일 수도 있다. 다른 실시예들에서, 하나 이상의 모듈들 (1412, 1414, 및 1416) 은 PEM들 (post-electrofill modules) 일 수도 있고, 각각 전기도금 모듈들 (1402, 1404, 및 1406) 중 하나에 의해 프로세싱된 후, 기판들의 에지 베벨 제거, 백사이드 에칭 및 산 세정과 같은 기능을 수행하도록 구성된다.
전착 장치 (1400) 는 중앙 전착 챔버 (1424) 를 포함한다. 중앙 전착 챔버 (1424) 는 전기도금 모듈들 (1402, 1404, 및 1406) 내에서 전기도금 용액으로서 사용된 화학 용액을 홀딩하는 챔버이다. 전착 장치 (1400) 는 또한 전기도금 용액에 대한 첨가제들을 저장할 수도 있고 전달할 수도 있는 도징 시스템 (1426) 을 포함한다. 화학적 희석 모듈 (1422) 은 에천트로서 사용될 화학물질들을 저장할 수도 있고 혼합할 수도 있다. 필터 및 펌핑 유닛 (1428) 은 중앙 전착 챔버 (1424) 에 대한 전기도금 용액을 필터링할 수도 있고 전기도금 모듈들로 펌핑할 수도 있다.
시스템 제어기 (1430) 는 전착 장치 (1400) 를 동작시키도록 요구되는 전자적 제어 및 인터페이스 제어를 제공한다. (하나 이상의 물리적 또는 논리적 제어기들을 포함할 수도 있는) 시스템 제어기 (1430) 는 전기도금 장치 (1400) 의 속성들 중 일부 또는 전부를 제어한다. 시스템 제어기 (1430) 는 통상적으로 하나 이상의 메모리 디바이스들 및 하나 이상의 프로세스들을 포함한다. 프로세서는 CPU (central processing unit) 또는 컴퓨터, 아날로그 및/또는 디지털 입력/출력 접속부들, 스텝퍼 모터 제어기 보드들, 및 기타 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 본 명세서에 기술된 바와 같은 적절한 제어 동작들을 구현하기 위한 인스트럭션들은 프로세서 상에서 실행될 수도 있다. 이들 인스트럭션들은 시스템 제어기 (1430) 와 연관된 메모리 디바이스들 상에 저장될 수도 있고 또는 이들은 네트워크를 통해 제공될 수도 있다. 특정한 실시예들에서, 시스템 제어기 (1430) 는 시스템 제어 소프트웨어를 실행한다.
전착 장치 (1400) 의 시스템 로직 (예를 들어, 제어 소프트웨어) 은 타이밍, (하나 이상의 전해질 컴포넌트들의 농도를 포함하여) 전해질 컴포넌트들의 혼합물, 유입구 압력, 도금 셀 압력, 도금 셀 온도, 기판 온도, 기판 및 임의의 다른 전극들에 인가된 전류 및 전위, 기판 위치, 기판 회전, 및 전착 장치 (1400) 에 의해 수행된 특정한 프로세스의 다른 파라미터들을 제어하기 위한 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 시스템 제어 로직은 또한 저 구리 농도 전해질에 대해 적절하도록 맞춤되는 (tailored) 조건들 하에서 전기도금하기 위한 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 시스템 제어 로직은 보텀-업 충진 스테이지 동안 상대적으로 저 전류 밀도 및/또는 오버버든 (overburden) 스테이지 동안 보다 높은 전류 밀도를 제공하도록 구성될 수도 있다. 제어 로직은 또한 도금 동안 웨이퍼 표면으로 특정한 레벨들의 질량 이송을 제공하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 제어 로직은 기판이 공핍된 구리 상태들에 직면하지 않도록 도금 동안 웨이퍼로 충분한 질량 이송을 보장하도록 전해질의 플로우를 제어하도록 구성될 수도 있다. 특정한 실시예들에서 제어 로직은 도금 프로세스의 상이한 스테이지들에서 상이한 레벨들의 질량 이송 (예를 들어, 오버버든 스테이지 동안보다 보텀-업 충진 스테이지 동안 보다 높은 질량 이송, 또는 오버버든 스테이지 동안보다 보텀-업 충진 스테이지 동안 보다 낮은 질량 이송) 을 제공하도록 동작할 수도 있다. 또한, 시스템 제어 로직은 본 명세서에 개시된 임의의 범위들 내의 하나 이상의 전해질 컴포넌트들의 농도를 유지하도록 구성될 수도 있다. 특정한 예로서, 시스템 제어 로직은 약 1 내지 10 g/l의 구리 양이온들의 농도를 유지하도록 설계되거나 구성될 수도 있다. 시스템 제어 로직은 임의의 적합한 방식으로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 다양한 프로세스 툴 컴포넌트 서브-루틴들 또는 제어 객체들은 다양한 프로세스 툴 프로세스들을 수행하기 위해 사용된 프로세스 툴 컴포넌트들의 동작을 제어하도록 작성될 수도 있다. 시스템 제어 소프트웨어는 임의의 적합한 컴퓨터 판독가능 프로그래밍 언어로 코딩될 수도 있다. 로직은 또한 프로그래밍가능 로직 디바이스 (예를 들어, FPGA), ASIC, 또는 다른 적절한 전달 수단 (vehicle) 의 하드웨어로서 구현될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 시스템 제어 로직은 상기 기술된 다양한 파라미터들을 제어하기 위한 IOC (input/output control) 시퀀싱 인스트럭션들을 포함한다. 예를 들어, 전기도금 프로세스의 페이즈 각각은 시스템 제어기 (1430) 에 의한 실행을 위한 하나 이상의 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 침지 프로세스 페이즈를 위한 프로세스 조건들을 설정하기 위한 인스트럭션들은 대응하는 침지 레시피 페이즈에 포함될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 전기도금 레시피 페이즈들은 전기도금 프로세스 페이즈에 대한 모든 인스트럭션들이 이 프로세스 페이즈와 동시에 실행되도록 순차적으로 배열될 수도 있다.
제어 로직은 일부 실시예들에서 프로그램들 또는 프로그램들의 섹션들과 같은 다양한 컴포넌트들로 분할될 수도 있다. 이 목적을 위한 로직 컴포넌트들의 예들은 기판 포지셔닝 컴포넌트, 전해질 조성 제어 컴포넌트, 압력 제어 컴포넌트, 가열기 제어 컴포넌트, 및 전위/전류 전력 공급부 제어 컴포넌트를 포함한다.
일부 실시예들에서, 시스템 제어기 (1430) 와 연관된 사용자 인터페이스가 있을 수도 있다. 사용자 인터페이스는 디스플레이 스크린, 장치 및/또는 프로세스 상태들의 그래픽 소프트웨어 디스플레이들, 및 포인팅 디바이스들, 키보드들, 터치 스크린들, 마이크로폰들, 등과 같은 사용자 입력 디바이스들을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 시스템 제어기 (1430) 에 의해 조정된 파라미터들은 프로세스 조건들과 관련될 수도 있다. 비제한적인 예들은 배스 조건들 (온도, 조성, 및 플로우 레이트), 다양한 스테이지들에서 기판 위치 (회전 레이트, 선형 (수직) 속도, 수평으로부터 각도), 등을 포함한다. 이들 파라미터들은 사용자 인터페이스를 활용하여 입력될 수도 있는, 레시피의 형태로 사용자에게 제공될 수도 있다.
프로세스를 모니터링하기 위한 신호들은 다양한 프로세스 툴 센서들로부터 시스템 제어기 (1430) 의 아날로그 및/또는 디지털 입력 접속부들에 의해 제공될 수도 있다. 프로세스를 제어하기 위한 신호들은 프로세스 툴의 아날로그 및 디지털 출력 접속부들에 출력될 수도 있다. 모니터링될 수도 있는 프로세스 툴 센서들의 비제한적인 예들은 질량 플로우 제어기들, 압력 센서들 (예컨대 압력계들), 써모커플들, 광학 위치 센서들, 등을 포함한다. 적절히 프로그램된 피드백 및 제어 알고리즘들은 프로세스 조건들을 유지하도록 이들 센서들로부터 데이터를 사용할 수도 있다.
일 실시예에서, 인스트럭션들은 웨이퍼 홀더에 기판을 삽입하는 인스트럭션, 기판을 틸팅하는 인스트럭션, 침지 동안 기판을 바이어싱하는 인스트럭션, 및 구리 함유 구조체를 기판 상에 전착하는 인스트럭션을 포함할 수 있다.
핸드-오프 툴 (1440) 은 카세트 (1442) 또는 카세트 (1444) 와 같은 기판 카세트로부터 기판을 선택할 수도 있다. 카세트들 (1442 또는 1444) 은 FOUP들 (front opening unified pods) 일 수도 있다. FOUP는 제어된 분위기에 기판들을 안정하고 안전하게 홀딩하고 기판들로 하여금 적절한 로드 포트들 및 로봇 핸들링 시스템들을 구비한 툴들에 의해 프로세싱 또는 측정을 위해 제거되게 하도록 설계된 인클로저이다. 핸드-오프 툴 (1440) 은 진공 부착 또는 일부 다른 부착 메커니즘을 사용하여 기판을 홀딩할 수도 있다.
핸드-오프 툴 (1440) 은 웨이퍼 핸들링 스테이션 (1432), 카세트들 (1442 또는 1444), 이송 스테이션 (1450), 또는 정렬기 (aligner) (1448) 와 인터페이싱할 수도 있다. 이송 스테이션 (1450) 으로부터, 핸드-오프 툴 (1446) 은 기판으로의 액세스를 획득할 수도 있다. 이송 스테이션 (1450) 은 핸드-오프 툴들 (1440 및 1446) 로부터 그리고 핸드-오프 툴들 (1440 및 1446) 로 정렬기 (1448) 를 통과하지 않고 기판들을 전달할 수도 있는 슬롯 또는 위치일 수도 있다. 그러나, 일부 실시예들에서, 기판이 전기도금 모듈로의 정밀 전달을 위해 핸드-오프 툴 (1446) 상에 적절히 정렬되었다는 것을 보장하도록, 핸드-오프 툴 (1446) 은 정렬기 (1448) 와 기판을 정렬할 수도 있다. 핸드-오프 툴 (1446) 은 또한 다양한 프로세스 동작들을 위해 구성된 전기도금 모듈들 (1402, 1404, 또는 1406) 중 하나로 또는 3 개의 분리된 모듈들 (1412, 1414, 및 1416) 중 하나로 기판을 전달할 수도 있다.
상기 기술된 방법들에 따른 프로세스 동작의 예는 다음: (1) 전기도금 모듈 (1404) 내에서 구리 함유 구조체를 형성하기 위해 기판 상으로 구리를 전착하고 (2) 모듈 (1412) 내 SRD에서 기판을 린싱하고 건조하고, 그리고 (3) 모듈 (1414) 내에서 에지 베벨 제거를 수행하는 것으로 진행될 수도 있다.
순차적인 도금, 린싱, 건조 및 PEM 프로세스 동작들을 통해 기판들의 효과적인 사이클링을 가능하게 하도록 구성된 장치가 제조 분위기에 사용하기 위한 구현예들에서 유용할 수도 있다. 이를 달성하기 위해, 모듈 (1412) 은 스핀 린스 건조기 및 에지 베벨 제거 챔버로서 구성될 수 있다. 이러한 모듈 (1412) 을 사용하여, 기판은 단지 전기도금 모듈 (1404) 과 구리 도금 및 EBR 동작들을 위한 모듈 (1412) 사이에서 이송되어야 한다.
일부 구현예들에서, 제어기 (예를 들어, 시스템 제어기 (1430)) 는 상기 기술된 예들의 일부일 수도 있는, 시스템의 일부이다. 제어기는 제어 로직 또는 소프트웨어를 포함할 수도 있고 그리고/또는 또 다른 소스로부터 제공된 인스트럭션들을 실행할 수도 있다. 이러한 시스템들은, 프로세싱 툴 또는 툴들, 챔버 또는 챔버들, 프로세싱용 플랫폼 또는 플랫폼들, 및/또는 특정 프로세싱 컴포넌트들 (웨이퍼 페데스탈, 가스 플로우 시스템, 등) 을 포함하는, 반도체 프로세싱 장비를 포함할 수 있다. 이들 시스템들은 반도체 웨이퍼 또는 기판의 프로세싱 이전에, 프로세싱 동안에 그리고 프로세싱 이후에 그들의 단계를 제어하기 위한 전자장치에 통합될 수도 있다. 전자장치들은 시스템 또는 시스템들의 다양한 컴포넌트들 또는 하위부품들을 제어할 수도 있는 "제어기"로서 지칭될 수도 있다. 제어기는, 프로세싱 요건들 및/또는 시스템의 타입에 따라서, 프로세싱 가스들의 전달, 온도 설정사항들 (예를 들어, 가열 및/또는 냉각), 압력 설정사항들, 진공 설정사항들, 전력 설정사항들, 무선 주파수 (RF) 생성기 설정사항들, RF 매칭 회로 설정사항들, 주파수 설정사항들, 플로우 레이트 설정사항들, 유체 전달 설정사항들, 위치 및 단계 설정사항들, 툴들 및 다른 이송 툴들 및/또는 특정 시스템과 연결되거나 인터페이싱된 로드록들 내외로의 웨이퍼 이송들을 포함하는, 본 명세서에 개시된 프로세스들 중 임의의 프로세스들을 제어하도록 프로그램될 수도 있다.
일반적으로 말하면, 제어기는 인스트럭션들을 수신하고, 인스트럭션들을 발행하고, 상기 기술된 동작들을 제어하고, 세정 단계들을 인에이블하고, 엔드포인트 측정들, 계측, 등을 인에이블하는 다양한 집적 회로들, 로직, 메모리, 및/또는 소프트웨어를 갖는 전자장치로서 규정될 수도 있다. 집적 회로들은 프로그램 인스트럭션들을 저장하는 펌웨어의 형태의 칩들, 디지털 신호 프로세서들 (DSP), ASIC들 (application specific integrated circuits) 로서 규정되는 칩들 및/또는 프로그램 인스트럭션들 (예를 들어, 소프트웨어) 을 실행하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 마이크로제어기들을 포함할 수도 있다. 프로그램 인스트럭션들은 반도체 웨이퍼 상에서 또는 반도체 웨이퍼에 대한 특정 프로세스를 실행하기 위한 단계 파라미터들을 규정하는, 다양한 개별 설정사항들 (또는 프로그램 파일들) 의 형태로 제어기로 또는 시스템으로 전달되는 인스트럭션들일 수도 있다. 일부 실시예들에서, 단계 파라미터들은 하나 이상의 층들, 재료들, 금속들, 산화물들, 실리콘, 이산화 실리콘, 표면들, 회로들, 및/또는 웨이퍼의 다이들의 제조 동안에 하나 이상의 프로세싱 단계들을 달성하도록 프로세스 엔지니어들에 의해서 규정된 레시피의 일부일 수도 있다.
제어기는 일부 구현예들에서, 시스템에 통합되거나, 시스템에 커플링되거나, 이와 달리 시스템에 네트워킹되거나, 또는 이들의 조합으로 될 수 있는 컴퓨터에 커플링되거나 이의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 제어기는 웨이퍼 프로세싱의 원격 액세스를 가능하게 할 수 있는 공장 (fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 전부 또는 일부이거나 "클라우드" 내에 있을 수도 있다. 컴퓨터는 제조 단계들의 현 진행을 모니터링하고, 과거 제조 단계들의 이력을 조사하고, 복수의 제조 단계들로부터 경향들 또는 성능 계측치들을 조사하고, 현 프로세싱의 파라미터들을 변경하고, 현 프로세싱을 따르는 프로세싱 단계들을 설정하고, 또는 새로운 프로세스를 시작하기 위해서 시스템으로의 원격 액세스를 인에이블할 수도 있다. 일부 예들에서, 원격 컴퓨터 (예를 들어, 서버) 는 로컬 네트워크 또는 인터넷을 포함할 수도 있는 네트워크를 통해서 프로세스 레시피들을 시스템에 제공할 수 있다. 원격 컴퓨터는 차후에 원격 컴퓨터로부터 시스템으로 전달될 파라미터들 및/또는 설정사항들의 입력 또는 프로그래밍을 인에이블하는 사용자 인터페이스를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 제어기는 하나 이상의 단계들 동안에 수행될 프로세스 단계들 각각에 대한 파라미터들을 특정한, 데이터의 형태의 인스트럭션들을 수신한다. 이 파라미터들은 제어기가 제어하거나 인터페이싱하도록 구성된 툴의 타입 및 수행될 프로세스의 타입에 특정적일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 상술한 바와 같이, 제어기는 예를 들어 서로 네트워킹되어서 함께 공통 목적을 위해서, 예를 들어 본 명세서에 기술된 프로세스들 및 제어들을 위해서 협력하는 하나 이상의 개별 제어기들을 포함함으로써 분산될 수도 있다. 이러한 목적을 위한 분산형 제어기의 예는 챔버 상의 프로세스를 제어하도록 조합되는, (예를 들어, 플랫폼 레벨에서 또는 원격 컴퓨터의 일부로서) 원격으로 위치한 하나 이상의 집적 회로들과 통신하는 챔버 상의 하나 이상의 집적 회로들일 수 있다.
비한정적으로, 예시적인 시스템들은 플라즈마 에칭 챔버 또는 모듈, 증착 챔버 또는 모듈, 스핀-린스 챔버 또는 모듈, 금속 도금 챔버 또는 모듈, 세정 챔버 또는 모듈, 베벨 에지 에칭 챔버 또는 모듈, PVD (physical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, CVD (chemical vapor deposition) 챔버 또는 모듈, ALD (atomic layer deposition) 챔버 또는 모듈, ALE (atomic layer etch) 챔버 또는 모듈, 이온 주입 챔버 또는 모듈, 트랙 (track) 챔버 또는 모듈, 및 반도체 웨이퍼들의 제조 및/또는 제작 시에 사용되거나 연관될 수도 있는 임의의 다른 반도체 프로세싱 시스템들을 포함할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 툴에 의해서 수행될 프로세스 단계 또는 단계들에 따라서, 제어기는, 반도체 제작 공장 내의 툴 위치들 및/또는 로드 포트들로부터/로 웨이퍼들의 컨테이너들을 이동시키는 재료 이송 시에 사용되는, 다른 툴 회로들 또는 모듈들, 다른 툴 컴포넌트들, 클러스터 툴들, 다른 툴 인터페이스들, 인접 툴들, 이웃하는 툴들, 공장 도처에 위치한 툴들, 메인 컴퓨터, 또 다른 제어기 또는 툴들 중 하나 이상과 통신할 수도 있다.
전착 장치 (1500) 의 대안적인 실시예가 도 15에 개략적으로 예시되었다. 이 실시예에서, 전착 장치 (1500) 는 전기도금 셀들 (1507) 의 세트를 갖고, 셀 각각은 쌍 또는 복수의 "듀엣" 구성의 전기도금 욕을 포함한다. 전기도금 자체에 더하여, 전착 장치 (1500) 는 다양한 다른 전기도금 관련 프로세스들 및 서브-단계들, 예컨대 예를 들어, 스핀-린싱, 금속 및 실리콘 습식 에칭, 무전해 디포지션, 전-습식 (pre-wetting) 및 전-화학적 (pre-chemical) 처리, 환원, 어닐링, 포토레지스트 스트립핑, 및 표면 전-활성화를 수행할 수도 있다. 도 15에서 위에서 아래로 내려다 본 전착 장치 (1500) 가 개략적으로 도시되고, 단일 레벨 또는 "플로어"가 도면에서 드러나지만, 이러한 장치, 예를 들어, Lam SabreTM 3D 툴은 서로 상단에 2 이상의 레벨들이 "스택"될 수 있고, 레벨 각각은 잠재적으로 동일하거나 상이한 타입들의 프로세싱 스테이션들을 갖는다는 것이 당업자에게 용이하게 이해된다.
도 15를 다시 한번 참조하면, 전기도금되는 기판들 (1506) 은 일반적으로 프론트 엔드 로딩 FOUP (1501) 를 통해 전착 장치 (1500) 로 피딩되고, 이 예에서, FOUP로부터 프론트-엔드 로봇 (1502) 을 통해서 전착 장치 (1500) 의 주 기판 프로세싱 구역으로 이동되며, 이 로봇 (1502) 은 액세스가능한 스테이션들―본 예에서는 2 개의 프론트-엔드 액세스 가능한 스테이션들 (1504) 및 또한 2 개의 프론트-엔드 액세스 가능한 스테이션들 (1508) 이 도시됨― 중 하나의 스테이션에서 다른 스테이션으로 다차원으로 (in multiple dimensions) 스핀들 (1503) 에 의해서 구동되는 기판 (1506) 을 후퇴 및 이동시킬 수 있다. 이 프론트-엔드 액세스 가능한 스테이션들 (1504, 1508) 은 예를 들어 전 처리 스테이션들 및 SRD (spin rinse drying) 스테이션들을 포함할 수도 있다. 프론트-엔드 로봇 (1502) 의 측 간 측 방향 이동은 로봇 트랙 (1502a) 을 활용하여 달성된다. 기판들 (1506) 각각은 모터 (미도시) 에 연결된 스핀들 (1503) 에 의해서 구동되는 컵/콘 어셈블리 (미도시) 에 의해서 홀딩될 수도 있고, 모터는 마운팅 브라켓 (1509) 에 부착될 수도 있다. 또한, 본 예에서는, 총 8 개의 전기도금 셀들 (1507) 에 대해서 4 개의 "듀엣형" 전기도금 셀들 (1507) 이 도시된다. 전기도금 셀들 (1507) 은 구리 함유 구조체를 위해 구리를 전기도금하기 위해 그리고 납땜 구조체를 위해 납땜 재료를 전기도금하기 위해 사용될 수도 있다. 시스템 제어기 (미도시) 가 전착 장치 (1500) 의 특성 일부 또는 전부를 제어하기 위해 전착 장치 (1500) 에 커플링될 수도 있다. 시스템 제어기는 본 명세서에 앞서 기술된 프로세스들에 따라 인스트럭션들을 실행하도록 프로그래밍되거나 이와 달리 구성될 수도 있다.
본 명세서에 상기 기술된 전기도금 장치/방법들은 예를 들어, 반도체 디바이스들, 디스플레이들, LED들, 광전 패널들, 등의 제조 또는 제작을 위해, 리소그래픽 패터닝 툴들 또는 프로세스들과 함께 사용될 수도 있다. 일반적으로, 반드시 그러한 것은 아니지만, 이러한 툴들/프로세스들은 공통 제조 설비에서 함께 수행되고 사용될 것이다. 막의 리소그래픽 패터닝은 일반적으로, 단계 각각이 다수의 가능한 툴들을 사용하여 인에이블되는, 이하의 단계들: (1) 스핀-온 (spin-on) 툴 또는 스프레이-온 (spray-on) 툴을 사용하여 워크피스, 즉, 기판 상에 포토레지스트를 도포하는 단계; (2) 핫 플레이트 또는 노 또는 UV 툴을 사용하여 포토레지스트를 경화하는 단계; (3) 웨이퍼 스텝퍼와 같은 툴을 사용하여 가시광선 또는 UV 또는 x-선 광에 포토레지스트를 노출시키는 단계; (4) 습식 벤치와 같은 툴을 사용하여 레지스트를 선택적으로 제거하여 레지스트를 패터닝하도록 레지스트를 현상하는 단계; (5) 건식 또는 플라즈마 이차 에칭 툴을 사용함으로써 그 아래에 놓인 막 또는 워크피스 내로 레지스트 패턴을 전사하는 단계; 및 (6) RF 또는 마이크로파 플라즈마 레지스트 스트립퍼와 같은 툴을 사용하여 레지스트를 제거하는 단계의 일부 또는 전부를 포함한다.
본 명세서에 기술된 구성들 및/또는 접근방법들은 본질적으로 예시적이고, 다수의 변경들이 가능하기 때문에, 이들 구체적인 실시예들 또는 예들이 제한하는 의미로 간주되지 않는다는 것이 이해된다. 본 명세서에 기술된 특정한 루틴들 또는 방법들은 임의의 수의 프로세싱 전략들 중 하나 이상을 나타낼 수도 있다. 이와 같이, 예시된 다양한 작용들은 예시된 순서로, 다른 순서들로, 동시에 수행될 수도 있고, 또는 일부 경우들에서 생략될 수도 있다. 유사하게, 상기 기술된 프로세스들의 순서는 변화될 수도 있다.
본 개시의 주제는 본 명세서에 개시된 다양한 프로세스들, 시스템들 및 구성들, 및 다른 특징들, 기능들, 작용들, 및/또는 속성들의 모든 신규하고 명백하지 않은 조합들 및 하위 조합들뿐만 아니라 이들의 임의의 그리고 모든 등가물들을 포함한다.

Claims (35)

  1. 디바이스의 제조 동안 기판 상으로 금속을 전기도금하는 방법에 있어서,
    (a) 전기도금 용액을 전기도금 시스템에 제공하는 단계로서,
    (i) 애노드 챔버 및 캐소드 챔버를 포함하고 금속을 기판 상에 전기도금하는 동안 상기 캐소드 챔버 내에서 상기 기판을 홀딩하도록 구성된 전기도금 셀,
    (ii) 상기 금속을 상기 기판 상에 전기도금하는 동안 상기 전기도금 용액의 일부를 홀딩하도록 구성된 전기도금 용액 저장부,
    (iii) 상기 전기도금 셀과 상기 전기도금 용액 저장부 사이에 상기 전기도금 용액을 전달하기 위한 재순환 시스템,
    (iv) 보충 용액 (make-up solution) 을 상기 전기도금 시스템으로 제공하기 위한 보충 용액 유입구, 및
    (v) 이차 전기도금 용액을 상기 전기도금 시스템으로 제공하기 위한 이차 전기도금 용액 유입구를 포함하고,
    상기 전기도금 용액은 상기 금속을 상기 기판 상으로 전기도금할 복수의 컴포넌트들을 포함하는, 상기 전기도금 용액을 전기도금 시스템에 제공하는 단계;
    (b) 상기 기판이 상기 캐소드 챔버 내에 홀딩되는 동안 상기 기판 상으로 상기 금속을 전기도금하는 단계;
    (c) 상기 보충 용액 유입구를 통해 상기 보충 용액을 상기 전기도금 시스템으로 공급하는 단계로서, 상기 보충 용액은 각각 상기 기판 상으로 상기 금속을 전기도금할 타깃 농도의 상기 복수의 컴포넌트들 중 일부 또는 전부를 포함하고, 상기 보충 용액을 상기 전기도금 시스템으로 공급하는 단계는 상기 전기도금 용액 내 상기 복수의 컴포넌트들 중 적어도 하나가 이의 타깃 농도에 보다 가깝게 이동하도록 상기 전기도금 용액의 조성을 변화시키는, 상기 보충 용액을 상기 전기도금 시스템으로 공급하는 단계; 및
    (d) 상기 이차 전기도금 용액 유입구를 통해 상기 전기도금 시스템으로 상기 이차 전기도금 용액을 공급하는 단계로서, 상기 이차 전기도금 용액은 상기 복수의 컴포넌트들 중 일부 또는 전부를 포함하고, 그리고 다음:
    (i) 상기 이차 전기도금 용액이 이의 타깃 농도보다 상당히 높은 이차 농도의 적어도 하나의 컴포넌트를 포함하고, 그리고/또는
    (ii) 상기 이차 전기도금 용액이 이의 타깃 농도보다 상당히 낮은 이차 농도의 적어도 하나의 컴포넌트, 및 이의 타깃 농도와 실질적으로 동일한 이차 농도의 부가적인 컴포넌트를 포함하는 조건들 중 적어도 하나가 만족되는, 상기 이차 전기도금 용액을 공급하는 단계를 포함하는, 전기도금 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 2 기판 상으로 상기 금속을 전기도금하기 위해 상기 단계 (b) 내지 상기 단계 (d) 를 반복하는 단계를 더 포함하는, 전기도금 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    복수의 부가적인 기판들 상으로 상기 금속을 전기도금하기 위해 상기 단계 (b) 내지 상기 단계 (d) 를 반복하는 단계를 더 포함하는, 전기도금 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 디바이스는 IC (integrated circuit) 인, 전기도금 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속은 구리 및/또는 코발트인, 전기도금 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기도금 용액의 상기 복수의 컴포넌트들은 금속 이온들 및 산을 포함하는, 전기도금 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전기도금 용액의 상기 복수의 컴포넌트들은 가속화제, 억제제, 평탄화제 (leveler), 및 이들의 임의의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 유기 전기도금 첨가제들을 더 포함하는, 전기도금 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전기도금 용액의 상기 복수의 컴포넌트들은 염화 이온 및/또는 붕산염 이온 (borate ion) 을 더 포함하는, 전기도금 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기도금 용액의 복수의 컴포넌트들은 구리 이온, 산, 염화 이온, 및 유기 도금 첨가제들을 포함하고, 그리고 상기 이차 전기도금 용액은 상기 산에 대한 타깃 농도의 산 및 구리 이온에 대한 타깃 농도보다 상당히 높은 구리 이온 이차 농도의 구리 이온을 포함하는, 전기도금 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 이차 전기도금 용액은 상기 염화 이온에 대한 타깃 농도의 염화 이온을 더 포함하고, 그리고/또는 상기 이차 전기도금 용액은 상기 유기 도금 첨가제들에 대한 타깃 농도의 유기 도금 첨가제들을 포함하는, 전기도금 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 구리 이온 이차 농도는 상기 구리 이온에 대한 타깃 농도보다 5 내지 50 배 큰, 전기도금 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기도금 용액의 복수의 컴포넌트들은 구리 이온, 산, 염화 이온, 및 유기 도금 첨가제들을 포함하고, 그리고 상기 이차 전기도금 용액은 상기 산에 대한 타깃 농도보다 낮은 산 이차 농도의 산 및 상기 구리 이온에 대한 타깃 농도보다 상당히 보다 높은 구리 이온 이차 농도의 구리 이온을 포함하는, 전기도금 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 구리 이온 이차 농도는 상기 구리 이온에 대한 타깃 농도보다 5 내지 50 배 큰, 전기도금 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 이차 전기도금 용액은 상기 염화 이온에 대한 타깃 농도보다 높은 염화 이온 이차 농도의 염화 이온을 더 포함하는, 전기도금 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기도금 용액의 복수의 컴포넌트들은 코발트 이온, 산, 붕산염 이온, 및 유기 도금 첨가제들을 포함하고, 그리고 상기 이차 전기도금 용액은 상기 산에 대한 타깃 농도의 산, 붕산염 이온에 대한 타깃 농도의 붕산염 이온, 및 코발트 이온에 대한 타깃 농도보다 상당히 보다 낮은 코발트 이온 이차 농도의 코발트 이온을 포함하는, 전기도금 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 코발트 이온에 대한 타깃 농도는 상기 코발트 이온 이차 농도보다 5 내지 50 배 큰, 전기도금 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기도금 용액의 복수의 컴포넌트들은 코발트 이온, 산, 붕산염 이온, 및 유기 도금 첨가제들을 포함하고, 그리고 상기 이차 전기도금 용액은 상기 산에 대한 타깃 농도의 산, 코발트 이온에 대한 타깃 농도의 코발트 이온, 및 붕산염 이온에 대한 타깃 농도보다 상당히 보다 높은 붕산염 이온 이차 농도의 붕산염 이온을 포함하는, 전기도금 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 붕산염 이온 이차 농도는 상기 붕산염 이온에 대한 타깃 농도보다 1.2 내지 2 배 큰, 전기도금 방법.
  19. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기도금 용액의 복수의 컴포넌트들은 코발트 이온, 산, 붕산염 이온, 및 유기 도금 첨가제들을 포함하고, 그리고 상기 이차 전기도금 용액은 상기 산에 대한 타깃 농도의 산, 붕산염 이온에 대한 타깃 농도보다 상당히 보다 높은 붕산염 이온 이차 농도의 붕산염 이온, 및 코발트 이온에 대한 타깃 농도보다 상당히 보다 낮은 코발트 이온 이차 농도의 코발트 이온을 포함하는, 전기도금 방법.
  20. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 상으로 상기 금속을 전기도금하기 위한 상기 복수의 컴포넌트들 중 하나만을 포함하는 단일 컴포넌트 용액을 상기 전기도금 용액 저장부 내로 도즈하는 단계를 더 포함하는, 전기도금 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 단일 컴포넌트 용액은 수용성 염화 이온 용액인, 전기도금 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 단일 컴포넌트 용액은 수용성 유기 전기도금 첨가제들 용액인, 전기도금 방법.
  23. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이차 전기도금 용액을 상기 전기도금 시스템에 공급하는 단계는 상기 전기도금 용액 저장부 및/또는 상기 전기도금 셀의 상기 캐소드 챔버로 상기 이차 전기도금 용액을 공급하는 단계를 포함하는, 전기도금 방법.
  24. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이차 전기도금 용액을 상기 전기도금 시스템에 공급하는 단계는 상기 전기도금 셀의 보조 캐소드 챔버로 상기 이차 전기도금 용액을 공급하는 단계를 포함하는, 전기도금 방법.
  25. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기도금 셀은 상기 애노드 챔버 및 상기 캐소드 챔버 내 상기 전기도금 용액간 이온 연통을 위한 경로를 제공하도록 구성된 상기 애노드 챔버와 상기 캐소드 챔버 사이의 이온 이송 분리기를 더 포함하는, 전기도금 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 이온 이송 분리기는 양이온 교환 멤브레인을 포함하는, 전기도금 방법.
  27. 디바이스의 제조 동안 기판 상으로 금속을 전기도금하기 위한 전기도금 시스템에 있어서,
    (a) 애노드 챔버 및 캐소드 챔버를 포함하고 금속을 기판 상에 전기도금하는 동안 상기 캐소드 챔버 내에서 상기 기판을 홀딩하도록 구성된 전기도금 셀;
    (b) 상기 금속을 상기 기판 상에 전기도금하는 동안 상기 전기도금 용액의 일부를 홀딩하도록 구성된 전기도금 용액 저장부;
    (c) 상기 전기도금 셀과 상기 전기도금 용액 저장부 사이에 상기 전기도금 용액을 전달하기 위한 재순환 시스템;
    (d) 보충 용액 (make-up solution) 을 상기 전기도금 시스템으로 제공하기 위한 보충 용액 유입구;
    (e) 이차 전기도금 용액을 상기 전기도금 시스템으로 제공하기 위한 이차 전기도금 용액 유입구; 및
    (f) 제어기로서,
    (i) 전기도금 용액을 상기 전기도금 시스템으로 제공하는 단계로서, 상기 전기도금 용액은 상기 금속을 상기 기판 상으로 전기도금할 복수의 컴포넌트들을 포함하는, 상기 전기도금 용액을 전기도금 시스템에 제공하는 단계;
    (ii) 상기 기판이 상기 캐소드 챔버 내에 홀딩되는 동안 상기 기판 상으로 상기 금속을 전기도금하는 단계;
    (iii) 상기 보충 용액 유입구를 통해 상기 보충 용액을 상기 전기도금 시스템으로 공급하는 단계로서, 상기 보충 용액은 각각 상기 기판 상으로 상기 금속을 전기도금할 타깃 농도의 복수의 컴포넌트들 중 일부 또는 전부를 포함하고, 상기 보충 용액을 상기 전기도금 시스템으로 공급하는 단계는 상기 전기도금 용액 내 상기 복수의 컴포넌트들 중 적어도 하나가 이의 타깃 농도에 보다 가깝게 이동하도록 상기 전기도금 용액의 조성을 변화시키는, 상기 보충 용액을 상기 전기도금 시스템으로 공급하는 단계; 및
    (iv) 상기 이차 전기도금 용액 유입구를 통해 상기 전기도금 시스템으로 상기 이차 전기도금 용액을 공급하는 단계로서, 상기 이차 전기도금 용액은 복수의 컴포넌트들 중 일부 또는 전부를 포함하고, 그리고 다음:
    (1) 상기 이차 전기도금 용액이 이의 타깃 농도보다 상당히 높은 이차 농도의 적어도 하나의 컴포넌트를 포함하고, 그리고/또는
    (2) 상기 이차 전기도금 용액이 이의 타깃 농도보다 상당히 낮은 이차 농도의 적어도 하나의 컴포넌트, 및 이의 타깃 농도와 실질적으로 동일한 이차 농도의 부가적인 컴포넌트를 포함하는 조건들 중 적어도 하나가 만족되는, 상기 이차 전기도금 용액을 공급하는 단계를 위한 인스트럭션들을 포함하는, 상기 제어기를 포함하는, 전기도금 시스템.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 전기도금 셀은 상기 애노드 챔버 및 상기 캐소드 챔버 내 상기 전기도금 용액간 이온 연통을 위한 경로를 제공하도록 구성된 상기 애노드 챔버와 상기 캐소드 챔버 사이의 이온 이송 분리기를 더 포함하는, 전기도금 시스템.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 이온 이송 분리기는 양이온 교환 멤브레인을 포함하는, 전기도금 시스템.
  30. 제 27 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기도금 셀은 하나 이상의 보조 전극 챔버들을 더 포함하는, 전기도금 시스템.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 보조 전극 챔버들은 하나 이상의 캐소드 챔버들인, 전기도금 시스템.
  32. 삭제
  33. 디바이스의 제조 동안 기판 상으로 금속을 도금하는 방법에 있어서,
    (a) 도금 시스템으로 도금 용액을 제공하는 단계로서, 상기 도금 용액은 기판 상으로 금속을 도금하기 위한 것이고 타깃 농도들을 갖는 복수의 컴포넌트들을 포함하는, 상기 도금 용액을 제공하는 단계;
    (b) 상기 기판 상으로 상기 금속을 도금하는 단계; 및
    (c) 상기 도금 시스템으로 이차 도금 용액을 공급하는 단계로서, 상기 이차 도금 용액은 상기 복수의 컴포넌트들 중 일부 또는 전부를 포함하고, 그리고 다음:
    (1) 상기 이차 전기도금 용액이 이의 타깃 농도보다 상당히 높은 이차 농도의 적어도 하나의 컴포넌트를 포함하고, 그리고/또는
    (2) 상기 이차 전기도금 용액이 이의 타깃 농도보다 상당히 낮은 이차 농도의 적어도 하나의 컴포넌트, 및 이의 타깃 농도와 실질적으로 동일한 이차 농도의 부가적인 컴포넌트를 포함하는 조건들 중 적어도 하나가 만족되는, 상기 이차 도금 용액을 공급하는 단계를 포함하는, 도금 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 도금 시스템으로 보충 용액을 공급하는 단계를 더 포함하고, 상기 보충 용액은 각각 상기 기판 상으로 상기 금속을 도금할 타깃 농도의 상기 복수의 컴포넌트들 중 일부 또는 전부를 포함하고, 상기 보충 용액을 상기 도금 시스템으로 공급하는 단계는 상기 도금 용액 내 상기 복수의 컴포넌트들 중 적어도 하나가 이의 타깃 농도에 보다 가깝게 이동하도록 상기 도금 용액의 조성을 변화시키는, 도금 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    블리드 (bleed) 및 피드 (feed) 프로세스를 통해 상기 도금 용액의 상기 조성의 제어를 용이하게 하도록 상기 도금 시스템으로부터 상기 도금 용액 중 일부를 블리딩하는 단계를 더 포함하는, 도금 방법.
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