KR20240018417A - 철 삼원소 금속 및 그 합금에 대한 전착 용액에서 할로겐화물 농도를 측정하고 모니터링하기 위한 비시약 방법 및 처리 제어 - Google Patents
철 삼원소 금속 및 그 합금에 대한 전착 용액에서 할로겐화물 농도를 측정하고 모니터링하기 위한 비시약 방법 및 처리 제어 Download PDFInfo
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Abstract
철 삼원소 금속 및 그 합금의 처리 용액에서 할로겐화물 농도를 선택적으로 측정하고 모니터링하기 위한 방법 및 장치를 포함한 기술이 제공된다. 본 방법은 예를 들어, 철 삼원소 금속(예컨대, 니켈(Ni))의 농도의 제2 분석 측정과 같은 주 금속 농도에 대한 결과의 보상과 함께 전도도와 같은 제1 분석 방법에 기초하여 할로겐화물 이온을 모니터링하는 단계를 포함한다. 이러한 측정을 통해 특정 할로겐화물 이온의 농도가 선택적으로 결정될 수 있다.
Description
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2021년 6월 10일에 출원된 미국 특허 가출원 제63/209,128호 및 2021년 7월 9일에 출원된 미국 특허 가출원 제63/220,052호에 대한 우선권을 주장하며, 이들 각각의 내용은 그 전체가 참조로 본원에 포함된다.
본 개시내용은 처리 용액, 예를 들어, 반도체 처리 용액의 분석 및 처리 제어에 관한 것이며, 철 삼원소 금속(iron triad metal) 및 그 합금에 대한 이러한 처리 용액 내 할로겐화물 농도의 선택적 측정 및 모니터링 기술에 관한 것이다.
처리 용액은 반도체 산업을 포함한 여러 산업에서 원하는 특성을 가진 제품을 생산하는 데 사용된다. 이러한 처리 용액은 적합한 특성 때문에 전자, 반도체, 자동차 또는 기타 산업에서 널리 사용되는 니켈(Ni) 전착제와 같은 철 삼원소 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 철 삼원소 금속(예컨대, 니켈(Ni) 전착물)은 처리 용액에서 상이한 금속 이온의 비율을 변화시켜 변경될 수 있는 자기 특성을 가질 수 있다. 니켈(Ni) 전착물과 같은 철 삼원소 금속은 니켈 산화물의 수동층, 조정 가능한 응력 레벨 및 높은 확산층 특성으로 인해 높은 화학적 저항성을 추가로 가질 수 있다.
니켈(Ni) 전착제의 경우, 니켈(Ni)의 부동태화 특성은 예를 들어, 황산니켈(NiSO4) 전해질에서 니켈(Ni)계 양극의 사용을 줄이거나 방지할 수 있다. 이러한 부동태화 특성을 상쇄하기 위해, 양극 반응을 활성화하기 위해 할로겐화물 이온(예컨대, 염화물(Cl), 브롬화물(Br) 또는 요오드화물(I))을 사용하여 니켈(Ni) 표면을 탈부동태화시킬 수 있다(예컨대, Ni + 6할로겐화물(-) → 할로겐화니켈6(4-) +2 e(-)). 또한, 부반응으로 인해 할로겐화물 이온이 양극에서 소모될 수 있다(예컨대, 2할로겐화물(-) → 할로겐2 + 2e(-)). 따라서 일관된 처리 성능을 위해 필요에 따라 처리 용액의 할로겐화물 이온이 모니터링되고 보충될 수 있다.
이러한 측정 및 모니터링은 예를 들어, 질산은(AgNO3)을 사용한 적정 방법을 통해 수행될 수 있다. 그러나 이러한 방법에는 시약이 필요할 수 있고, 적정제를 여러 번 점진적으로 첨가해야 하므로 처리 시간이 상대적으로 길고, 은(Ag) 염을 포함하는 적정제가 필요하므로 상대적으로 비용이 많이 들고, 은(Ag)의 독성으로 인해 안전성에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 분석을 위해 샘플을 추출하고 분석 후 폐기물 처리를 수행해야 하는 필요성과 관련하여 안전 문제가 발생할 수 있다. 특정 접근법에는 특정 이온 선택성 전극을 사용한 전위차법을 포함하여 고농도에 대한 추가 희석 단계가 필요한 단점이 있을 수 있다. 이온 크로마토그래피 및 모세관 전기영동과 같은 다른 방법론은 상대적으로 비용이 많이 들고, 자동화하기 어렵고, 분석 시간이 상대적으로 길 수 있다.
따라서 철 삼원소 금속 및 그 합금용 처리 용액 내 할로겐화물 농도의 경제적이고, 안전하고, 효율적이고, 상대적으로 신속하고, 정확한 선택적 측정 및 모니터링을 제공하는 방법 및 장치를 제공하는 것이 바람직하다. 본 개시내용은 반도체 처리 용액과 같은 처리 용액에서 할로겐화물 이온(예컨대, 염화물(Cl), 브롬화물(Br) 또는 요오드화물(I))의 선택적 측정 및 모니터링을 위한 기술을 제공함으로써 이러한 요구 및 다른 요구를 해결한다.
복수의 할로겐화물 이온 및 하나 이상의 도금 금속을 포함하는 처리 용액 내의 할로겐화물 이온의 농도를 결정하기 위한 예시적인 방법이 제공된다. 본 방법은 제1 측정을 제공하기 위해 처리 용액의 전도도를 측정하는 단계를 포함하는 제1 분석 방법을 수행하는 단계, 제2 측정을 제공하기 위해 제2 분석 방법을 수행하는 단계, 및 제1 측정 및 제2 측정에 기초하여 할로겐화물 이온의 농도를 결정하는 단계를 포함한다. 할로겐화물 이온은 복수의 할로겐화물 이온으로부터 선택될 수 있다. 제1 분석 방법은 제2 분석 방법과 상이할 수 있다.
특정 실시예에서, 제2 분석 방법은 하나 이상의 도금 금속의 농도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 하나 이상의 도금 금속의 농도는 UV-Vis(ultraviolet-visible spectroscopy)에 의해 측정될 수 있다.
특정 실시예에서, 제2 분석 방법은 처리 용액의 흡광도(absorbance)를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 복수의 할로겐화물 이온은 염화물(Cl), 브롬화물(Br), 요오드화물(I), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 하나 이상의 도금 금속은 철 삼원소 금속 및 그 합금을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 하나 이상의 도금 금속은 니켈(Ni), 코발트(Co), 또는 철(Fe)을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 처리 용액은 하나 이상의 염의 혼합물을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 처리 용액의 전도도는 고정된 온도에서 측정될 수 있다.
특정 실시예에서, 처리 용액은 반도체 처리 용액일 수 있다.
복수의 할로겐화물 이온과 미리 결정된 농도의 하나 이상의 도금 금속을 포함하는 처리 용액 내의 할로겐화물 이온의 농도를 결정하기 위한 예시적인 방법이 제공된다. 본 방법은 제1 측정을 제공하기 위해 처리 용액의 전도도를 측정하는 단계를 포함하는 제1 분석 방법을 수행하는 단계 및 제1 측정 및 하나 이상의 도금 금속의 미리 결정된 농도에 기초하여 할로겐화물 이온의 농도를 결정하는 단계를 포함한다. 할로겐화물 이온은 복수의 할로겐화물 이온으로부터 선택된다.
특정 실시예에서, 복수의 할로겐화물 이온은 염화물(Cl), 브롬화물(Br), 요오드화물(I), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 하나 이상의 도금 금속은 철 삼원소 금속 및 그 합금을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 하나 이상의 도금 금속은 니켈(Ni), 코발트(Co), 또는 철(Fe)을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 처리 용액은 하나 이상의 염의 혼합물을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 처리 용액의 전도도는 고정된 온도에서 측정될 수 있다.
특정 실시예에서, 처리 용액은 반도체 처리 용액일 수 있다.
복수의 할로겐화물 이온 및 하나 이상의 도금 금속을 포함하는 처리 용액에서 할로겐화물 이온의 농도를 결정하기 위한 예시적인 장치가 제공된다. 본 장치는 처리 용액을 포함하는 시험 용액을 수용하도록 적응된 저장소, 및 저장소에 결합되고 저장소로부터, 샘플링 메커니즘에 결합된 하나 이상의 센서로 미리 결정된 양(volume)의 시험 용액을 제공하도록 적응된 샘플링 메커니즘을 포함한다. 하나 이상의 센서 각각은 미리 결정된 양의 시험 용액 중의 적어도 일부를 수용하도록 적응되고, 하나 이상의 분석 방법을 수행하도록 동작한다. 하나 이상의 센서는 전도도 센서 및 흡광도 센서로 구성된 그룹으로부터 선택된다.
특정 실시예에서, 시험 용액은 처리 용액의 하나 이상의 샘플을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 시험 용액은 하나 이상의 표준 용액을 더 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 샘플링 메커니즘은 주사기, 정량 플라스크(volumetric flask), 눈금 실린더(graduated cylinder), 자동 주사기 또는 계량 펌프(metering pump)를 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 하나 이상의 분석 방법은 시험 용액의 전도도를 측정하는 단계, 하나 이상의 도금 금속의 농도를 측정하는 단계, 또는 시험 용액의 흡광도를 측정하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 본 장치는 흡광도 센서에 결합된 흡광도 계량기(absorbance meter), 광원, 광학 검출기, 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 본 장치는 전도도 센서에 결합된 전도도 계량기를 더 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 하나 이상의 센서는 전도도 센서 및 흡광도 센서를 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 처리 용액은 미리 결정된 농도의 하나 이상의 도금 금속을 포함할 수 있고, 하나 이상의 센서는 전도도 계량기를 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 하나 이상의 도금 금속은 철 삼원소 금속 및 그 합금을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 하나 이상의 도금 금속은 니켈(Ni), 코발트(Co), 또는 철(Fe)을 포함할 수 있다.
도 1은 처리 용액의 할로겐화물 분석을 위한 본 개시내용의 예시적인 장치를 개략적으로 예시한다.
도 2는 예시 1에 따라 용액 샘플 내 염화물(Cl)의 예상 농도(g/L)에 대한 염화물(Cl)의 측정된 농도(g/L)의 결과를 예시한다.
도 3은 예시 2에 따라 용액 샘플 내 염화물(Cl)의 예상 농도(g/L)에 대한 염화물(Cl)의 측정된 농도(g/L)의 결과를 예시한다.
도 2는 예시 1에 따라 용액 샘플 내 염화물(Cl)의 예상 농도(g/L)에 대한 염화물(Cl)의 측정된 농도(g/L)의 결과를 예시한다.
도 3은 예시 2에 따라 용액 샘플 내 염화물(Cl)의 예상 농도(g/L)에 대한 염화물(Cl)의 측정된 농도(g/L)의 결과를 예시한다.
본 개시내용은 반도체 처리 용액과 같은 처리 용액에서 할로겐화물 이온(예컨대, 염화물(Cl), 브롬화물(Br) 또는 요오드화물(I))의 선택적 측정 및 모니터링을 위한 기술을 제공한다. 특정 실시예에서, 본 개시내용은 용액 중 미리 결정된 할로겐화물 이온의 농도를 정확하게 결정하기 위해 제1 분석 방법과 제2 분석 방법을 결합한다. 제1 분석 방법은 전도도 측정일 수 있고, 제2 분석 방법은 흡광도 측정일 수 있다. 본 개시내용은 또한, 예를 들어, 미리 결정된 농도의 도금 금속(예컨대, 니켈(Ni))을 가짐으로써 처리 용액에서의 도금 금속 농도을 사용한 제1 분석 방법, 또는 처리 용액에서의 도금 금속의 측정일 수 있는 제2 분석 방법을 결합하는 것을 제공한다. 따라서 시약 없이 처리 용액에 존재하는 할로겐화물 이온이 선택적으로 결정, 측정 및 모니터링될 수 있다.
본 개시내용에서 사용되는 기술적 용어는 당업자에게 일반적으로 알려져 있는 것이다. 본원에 사용된 "미리 결정된 농도"라는 문구는 용액 내 성분의 알려진, 목표 또는 최적 농도를 의미한다.
본원에서 사용된 용어 "선택적" 또는 "선택적으로"는 예를 들어, 특정한 또는 특별한 구성 요소의 특성을 모니터링, 측정 또는 결정하는 것을 의미한다. 예를 들어, 할로겐화물 이온의 선택적 측정은 용액에 존재하는 복수의 할로겐화물 이온으로부터 하나의 특정 또는 미리 결정된 목표 할로겐화물 이온을 측정하는 것을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "정확한" 또는 "정확하게"는 예를 들어, 기존 또는 실제 값, 표준 또는 알려진 측정 또는 값에 비교적 가깝거나 가까운 측정 또는 결정을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "약" 또는 "대략"은 당업자에 의해 결정된 특정 값에 대해 허용 가능한 오차 범위 내를 의미하며, 이는 부분적으로는 값이 측정되거나 결정되는 방법, 즉 측정 시스템의 한계에 따라 달라질 것이다. 예를 들어, "약"은 주어진 값의 최대 20%, 최대 10%, 최대 5% 및/또는 최대 1%의 범위를 의미할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "결합된" 또는 "동작 가능하게 결합된"은 하나 이상의 구성요소가 서로 결합되는 것을 의미하며, 본원에 사용된 바는 간접적 또는 직접 연결을 의미하도록 의도된다. 따라서, 하나의 디바이스가 두 번째 디바이스에 결합되는 경우, 해당 연결은 직접 연결을 통하거나 간접적인 기계적 연결 또는 다른 디바이스나 연결을 통한 기타 연결을 통해 이루어질 수 있다.
본 개시내용의 방법은 처리 용액을 포함하는 다양한 유형의 용액에 적용될 수 있다. 특정 실시예에서, 처리 용액은 반도체 처리 용액일 수 있다.
특정 실시예에서, 처리 용액은 하나 이상의 할로겐화물 이온을 포함할 수 있다. 당업자는 매우 다양한 할로겐화물 이온이 본 개시내용에 사용하기에 적합하다는 것을 이해할 것이다. 특정 실시예에서, 하나 이상의 할로겐화물 이온은 염화물(Cl), 브롬화물(Br), 요오드화물(I) 또는 이들의 조합을 포함한다.
특정 실시예에서, 처리 용액은 하나 이상의 도금 금속을 포함할 수 있다. 당업자는 도금 금속의 광범위한 조합이 본 개시내용과 함께 사용하기에 적합하다는 것을 인식할 것이다. 특정 실시예에서, 하나 이상의 도금 금속은 철 삼원소 금속 및 그 합금을 포함할 수 있다. 철 삼원소 금속은 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 철(Fe)을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 하나 이상의 도금 금속은 니켈(Ni)을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 방법은 예를 들어, 처리 용액에서 할로겐화물 이온을 유리하게 선택적으로 측정하고 모니터링하기 위한 처리 용액의 다수의 분석 방법 및 측정을 제공한다. 하나 이상의 할로겐화물 이온의 농도는 제1 분석 방법을 수행함으로써, 예를 들어, 처리 용액의 전도도를 측정함으로써 처리 용액에서 모니터링될 수 있다. 특정 양상에서, 처리 용액은 하나 이상의 염의 혼합물(예컨대, 황산니켈과 염화니켈 또는 브롬화니켈; 술파민산 니켈과 염화니켈 또는 브롬화니켈; 또는 염화니켈 또는 브롬화니켈과 염화나트륨 또는 브롬화나트륨)을 포함할 수 있다. 당업자는 매우 다양한 염이 본 개시내용과 함께 사용하기에 적합하다는 것을 인식할 것이다.
이러한 실시예에서, 처리 용액의 전도도 측정은 다수의 염의 총 농도를 산출할 것이다. 처리 용액(예컨대, 염화물(Cl) 또는 브롬화물(Br))에서 할로겐화물 이온을 선택적으로 측정하고 모니터링하기 위해 제2 분석 측정이 수행될 수 있다. 특정 실시예에서, 제2 분석 방법은 처리 용액의, 예를 들어, 니켈(Ni)과 같은 하나 이상의 철 삼원소 금속 및 그 합금의 도금 금속 농도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 당업자는 도금 금속 농도를 측정하기 위한 매우 다양한 방법이 본 개시내용과 함께 사용하기에 적합하다는 것을 인식할 것이다.
특정 실시예에서, 제2 분석 방법은 UV-Vis(ultraviolet-visible spectroscopy)를 포함할 수 있다. 이와 같이, 처리 용액의 할로겐화물 및 도금 금속 농도에 관한 정보는 경제적이고 안전하며 효율적이고 상대적으로 빠르고 정확한 방법으로 결정될 수 있다. 이러한 측정은 처리 용액의 할로겐화물 이온 농도를 선택적으로 결정하는 데 사용될 수 있다. 특정 실시예에서, 제1 분석 방법, 예를 들어, 처리 용액의 전도도 측정은 제2 분석 방법, 예를 들어, 처리 용액의 금속 농도 측정과 결합될 수 있다. 특정 양상에서, 금속 이온 농도를 계산하는 중간 처리를 통해 계산이 수행될 수 있다.
예를 들어, 특정 실시예에서, 처리 용액의 할로겐화물 이온 농도는 다음과 같이 결정될 수 있다: [할로겐화물] = A1 x [전도도] + B1 x [금속] + C1. 계수 (a), (b) 및 (c)는 금속 및 할로겐화물의 농도가 알려진 여러 표준 용액의 전도도 및 분광학 측정에 의해 결정될 수 있다.
특정 실시예에서, 처리 용액 내 할로겐화물 이온의 농도는 원시 분석 신호에 기초할 수 있다. 예를 들어, 처리 용액의 전도도 측정에 의한 제1 분석 방법을 수행함으로써 처리 용액에서 하나 이상의 할로겐화물의 농도가 모니터링될 수 있다. 제2 분석 방법도 수행될 수 있으며, 예를 들어, 처리 용액의 흡광도를 측정하는 것이 수행될 수 있다. 이러한 측정은 처리 용액 내 할로겐화물 이온의 농도를 선택적으로 결정하는 데 유리하게 사용될 수 있다.
예를 들어, 특정 실시예에서, 처리 용액의 할로겐화물 이온 농도는 다음과 같이 결정될 수 있다: [할로겐화물] = A2 x [전도도] + B2 x [흡광도] + C2. 계수 (a), (b) 및 (c)는 금속 및 할로겐화물의 농도가 알려진 용액의 전도도 및 분광학 측정에 의해 결정될 수 있다.
이러한 측정은 처리 용액의 할로겐화물 이온 농도를 선택적으로 결정하는 데 사용될 수 있다. 특정 실시예에서, 처리 용액의 전도도 측정과 같은 제1 분석 방법은 처리 용액의 금속 농도 측정과 같은 제2 분석 방법과 결합될 수 있다. 또한, 특정 실시예에서, 처리 용액의 전도도 측정과 같은 제1 분석 방법은 처리 용액의 흡광도 측정과 같은 제2 분석 방법과 조합될 수 있다.
특정 실시예에서, 처리 용액의 전도도가 측정될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 처리 용액의 전도도는 전도도 계량기에 의해 측정될 수 있다. 당업자는 전도도를 측정하기 위한 매우 다양한 방법이 본 개시내용과 함께 사용하기에 적합하다는 것을 인식할 것이다. 특정 실시예에서, 전도도 측정은 고정된 온도 또는 온도 보상에서 수행될 수 있다. 특정 실시예에서, 전도도 측정은 특정 온도로 표준화될 수 있다.
특정 실시예에서, 처리 용액의 흡광도가 측정될 수 있다. 당업자는 흡광도를 측정하기 위한 매우 다양한 방법이 본 개시내용과 함께 사용하기에 적합하다는 것을 인식할 것이다.
본 개시내용의 방법은 처리 용액 내의 미리 결정된 할로겐화물의 농도를 선택적으로 결정하는 것을 제공한다. 특정 실시예에서, 본 방법은 처리 용액을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 처리 용액은 복수의 할로겐화물과 도금 금속을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 처리 용액의 제1 분석 방법을 수행하여 제1 측정을 제공할 수 있다. 제1 분석 방법은 처리 용액의 전도도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 본 방법은 처리 용액에 대해 제2 분석 방법을 수행하여 제2 측정을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 분석 방법은 도금 금속의 농도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 제1 측정 및 제2 측정에 기초하여 복수의 할로겐화물 중 미리 결정된 할로겐화물의 농도를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 개시내용의 방법은 처리 용액 내의 미리 결정된 할로겐화물의 농도를 선택적으로 결정하는 단계를 제공한다. 특정 실시예에서, 본 방법은 처리 용액을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 처리 용액은 복수의 할로겐화물과 도금 금속을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 처리 용액의 제1 분석 방법을 수행하여 제1 측정을 제공할 수 있다. 제1 분석 방법은 처리 용액의 전도도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 본 방법은 처리 용액에 대해 제2 분석 방법을 수행하여 제2 측정을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 분석 방법은 처리 용액의 흡광도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 제1 측정 및 제2 측정에 기초하여 복수의 할로겐화물 중 미리 결정된 할로겐화물의 농도를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 1은 본 개시내용의 예시적인 장치를 개략적으로 예시한다. 특정 양상에서, 예시적인 장치는 예를 들어, 철 삼원소 금속 및 그 합금에 대해 처리 용액의 할로겐화물 농도를 측정하고 모니터링하는 것과 관련될 수 있다. 본 장치는 예를 들어, 하나 이상의 분석 방법을 수행하도록 동작하는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 하나 이상의 센서는 전도도 센서(310), 광학 센서(320)(예컨대, 흡광도 센서), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 본 장치는 전도도 계량기(311), 흡광도 계량기(321), 광원(322), 광학 검출기(323), 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 전도도 계량기(311)는 전도도 센서(310)에 연결될 수 있다. 특정 실시예에서, 흡광도 계량기(321), 광원(322) 및/또는 광학 검출기(323)는 광학 센서(320)에 연결될 수 있다. 특정 실시예에서, 광원(322) 및/또는 광학 검출기(323)는 흡광도 계량기(321)에 연결될 수 있다. 본 장치는 선택기 디바이스(100), 샘플 도입기 디바이스(200), 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 본 장치는 선택기 디바이스(100) 및 샘플 도입기 디바이스(200)를 더 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 선택기 디바이스(100)는 용액, 예를 들어, 하나 이상의 표준 용액, 하나 이상의 처리 샘플, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 선택기 디바이스(100)는 샘플 도입기 디바이스(200)에 결합될 수 있다. 특정 실시예에서, 샘플 도입기 디바이스(200)는 선택기 디바이스(100)에 수용된 미리 결정된 양의 용액을 하나 이상의 센서에 제공할 수 있다. 특정 실시예에서, 샘플 도입기 디바이스(200)는 약 5mL 내지 약 45mL, 약 5mL 내지 약 40mL, 약 5mL 내지 약 35mL, 약 5mL 내지 약 30mL, 약 5mL 내지 약 25mL, 약 5mL 내지 약 20mL, 약 5mL 내지 약 10mL, 또는 약 10mL 내지 약 30mL의 용액을 하나 이상의 센서에 제공한다. 예를 들어, 샘플링 도입기 디바이스는 약 5mL, 약 10mL, 약 15mL, 약 20mL, 약 25mL, 약 30mL, 약 35mL, 약 40mL, 또는 약 45mL의 용액을 하나 이상의 센서에 제공할 수 있다. 선택기 디바이스(100)에 수용된 미리 결정된 양의 용액을 제공하기 위한 적합한 샘플 도입기 디바이스(200)는 예를 들어, 수동 전달을 위한 주사기 또는 눈금 실린더, 또는 예를 들어, 자동 전달을 위한 관련 배관 및 배선이 있는 자동 주사기 또는 계량 펌프를 포함할 수 있다. 자동 레벨 센서에 의해 검출된 미리 설정된 레벨까지 미리 결정된 양의 용액의 전달이 또한 수행될 수 있다. 선택기 디바이스(100)는 탱크 또는 저장소일 수 있다. 용액의 자동 전달을 위해, 샘플 도입기 디바이스(200)는 예를 들어, 선택기 디바이스(100)와 하나 이상의 센서, 예를 들어, 전도도 센서(310), 광학 센서(320) 또는 이들의 조합 사이를 지나는 파이프에 연결될 수 있다.
특정 양상에서, 미리 결정된 양의 용액 중의 제1 부분은 제1 센서, 예를 들어, 전도도 센서(310)에 전달될 수 있고, 미리 결정된 양의 용액 중의 제2 부분은 제2 센서, 예를 들어, 광학 센서(320)로 전달될 수 있다. 특정 실시예에서, 미리 결정된 양의 용액은 임의의 순서로 직렬로 배열된 하나 이상의 센서, 예를 들어, 제1 센서에 이어서 제2 센서로 전달될 수 있다. 특정 실시예에서, 용액 중의 미리 결정된 부분은 서로 결합하여 배열된 하나 이상의 센서로 전달될 수 있다.
하나 이상의 센서는 하나 이상의 분석 방법을 수행하도록 동작할 수 있다. 특정 실시예에서, 하나 이상의 분석 방법은 (예컨대, 용액의) 전도도 측정, (예컨대, 용액 중 도금 금속의) 농도 측정, (예컨대, 용액의) 흡광도 측정, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 하나 이상의 센서는 전도도 센서(310), 광학 센서(320), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 본 장치는 전도도 센서(310) 및 광학 센서(320)를 포함할 수 있다. 전도도 센서(310)는, 예를 들어, 용액의 전도도를 측정할 수 있다. 광학 센서(320)는, 예를 들어, 용액의 흡광도를 측정할 수 있다. 특정 양상에서, 본 장치는 예를 들어, 용액 내의 도금 금속의 농도를 측정하기 위한 디바이스 또는 센서를 포함할 수 있다. 하나 이상의 센서는 병렬로, 임의의 순서로 직렬로, 또는 이것들이 결합될 수 있다. 예를 들어, 제한 없이, 특정 실시예에서, 본 장치는 전도도 센서(310) 및 광학 센서(320)를 병렬로, 임의의 순서로 직렬로, 또는 이들이 결합되어 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 전도도 센서(310)와 광학 센서(320)는 병렬일 수 있다.
특정 실시예에서, 본 장치는 전도도 계량기(311)를 더 포함할 수 있다. 전도도 계량기(311)는 전도도 센서(310)에 동작 가능하게 결합될 수 있다. 특정 실시예에서, 전도도 계량기(311)는 케이블, 예를 들어, 전기 케이블을 통해 전도도 센서(310)에 결합될 수 있다. 본 장치는 흡광도 계량기(321), 예를 들어, 분광 광도계를 더 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 흡광도 계량기(321)는 광학 센서(320)에 동작 가능하게 결합될 수 있다. 특정 양상에서, 본 장치는 광원(322), 광학 검출기(323), 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 본 장치는 광원(322) 및 광학 검출기(323)를 포함할 수 있다. 광원(322)은 예를 들어, 광섬유에 의해 흡광도 계량기(321) 및/또는 광학 센서(320)에 동작 가능하게 결합될 수 있다. 광학 검출기(323)는 예를 들어 광섬유에 의해 흡광도 계량기(321) 및/또는 광학 센서(320)에 동작 가능하게 결합될 수 있다.
용액의 분석 측정이 완료된 후, 용액은 처리로 되돌아가도록 흘려지거나 폐기물로서 폐기될 수 있다.
예시들
현재 개시된 요지는 다음 예시를 참조하여 더 잘 이해될 것이다. 다음 예시는 현재 개시된 요지를 단지 예시하는 것일 뿐이며 어떤 방식으로든 요지의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
예시 1: 전도도 측정 및 미리 결정된 니켈(Ni) 농도를 사용한 할로겐화물 이온의 선택적 측정
이 예시는 전도도 측정 및 미리 결정된 농도의 도금 금속을 사용하여 미리 결정된 농도의 니켈(Ni)을 갖는 처리 용액에서 염화물(Cl)과 같은 할로겐화물 이온의 선택적 측정을 제공한다. 미리 결정된 니켈(Ni) 농도를 가진 도금 금속(즉, 니켈(Ni))과 할로겐화물 이온(즉, 염화물(Cl))을 포함하는 처리 용액의 6개 샘플에 대해 전도도가 측정되었다. 각 샘플의 전도도 측정 결과가 아래 표 1에 제공된다.
| 샘플 | 예상된 Cl (g/L) | 예상된 Ni (g/L) | 전도도 (mS/cm) |
| 1 | 78.0 | 56.16 | 103.7 |
| 2 | 130.0 | 93.6 | 129.9 |
| 3 | 146.3 | 105.3 | 133.3 |
| 4 | 86.9 | 56.16 | 113.2 |
| 5 | 137.4 | 105.3 | 128.1 |
| 6 | 132.6 | 56.16 | 150.1 |
표 1에 제공된 전도도 측정 및 도금 금속인 니켈(Ni)의 미리 결정된 농도로부터, 각 처리 용액 샘플 내 할로겐화물 이온인 염화물(Cl)의 농도가 선택적으로 결정되었다.
결과는 표 2 및 도 2에 제공된다.
| 샘플 | 예상된 Cl (g/L) | 측정된 Cl (g/L) | 정확도 (%) |
| 1 | 78 | 76.66 | -1.7 |
| 2 | 130 | 132.34 | 1.8 |
| 3 | 146.25 | 144.01 | -1.5 |
| 4 | 86.89 | 88.03 | 1.3 |
| 5 | 137.36 | 137.79 | 0.3 |
| 6 | 132.59 | 132.21 | -0.3 |
| 평균 정확도 | 1.15 |
계산 파라미터
처리 용액 내 할로겐화물 이온(즉, 염화물(Cl))의 측정된 농도를 선택적으로 결정하기 위해 다음 계산 파라미터(수학식 1 및 표 3)가 사용되었다.
[수학식 1]
[할로겐화물] = A1 x [전도도] + B1 x [금속] + C1
| 계산 파라미터 | 값 |
| A1: g x cm/ (lx mS) | 1.1972 |
| B1 | 0.6495 |
| C1: g/l | 83.965 |
예시 2: 전도도 측정 및 흡광도 측정을 사용한 할로겐화물 이온의 선택적 측정
이 예시는 전도도 측정 및 흡광도 측정을 사용하여 처리 용액에서 할로겐화물 이온, 예를 들어, 염화물(Cl)을 선택적으로 측정하는 것을 제공한다. 도금 금속(즉, 니켈(Ni))과 할로겐화물 이온(즉, 염화물(Cl))을 포함하는 처리 용액의 5개 샘플에 대해 전도도와 흡광도가 측정되었다. 각 샘플의 예상된 니켈(Ni) 농도 및 염화물(Cl) 농도는 아래 표 4에 제공된다.
| 샘플 | 예상된 Ni (g/L) |
예상된 Cl (g/L) |
| 7 | 56 | 78 |
| 8 | 93 | 130 |
| 9 | 105 | 147 |
| 10 | 117 | 162.5 |
| 11 | 56 | 147 |
각 샘플의 전도도 측정 및 흡광도 측정의 결과가 아래 표 5에 제공된다. 표 5에 제공된 전도도 측정 및 흡광도 측정으로부터, 각 처리 용액 샘플 내 할로겐화물 이온인 염화물(Cl)의 농도가 표 5 및 도 3에 나타낸 바와 같이 선택적으로 결정되었다.
| 샘플 | 흡광도 | 전도도 (mS/cm) | 측정된 Ni (g/L) |
측정된 Cl (g/L) |
CI 정확도 (%) |
| 7 | 0.396 | 157.5 | 55.41 | 76.70 | -1.7 |
| 8 | 0.713 | 197.3 | 92.15 | 134.49 | 3.5 |
| 9 | 0.810 | 202.1 | 103.39 | 146.46 | -0.4 |
| 10 | 0.942 | 205 | 118.68 | 159.93 | -1.6 |
| 11 | 0.413 | 246 | 57.38 | 146.65 | -0.2 |
| 평균 정확도 | 1.48 |
계산 파라미터
다음 계산 파라미터(수학식 2 및 표 6)를 사용하여 용액 혼합물에서 다수의 기본 화학물질(base chemical)의 농도를 선택적으로 결정했다.
[수학식 2]
[할로겐화물] = A2 x [전도도] + B2 x [흡광도] + C2
| 계산 파라미터 | 값 |
| A2: g x cm/ (lx mS) | 0.774 |
| B2: g/L | 85.1 |
| C2: g/L | -78.9 |
예시 3: 할로겐화물 이온(염화물)의 선택적 측정 - 정성 분석
본원에 개시된 방법은 정성적 분석에 의해 평가되었다. 30-포인트 연속 런(run)과 5일 동안 하루 3-포인트 런이 수행되었다. 30-포인트 연속 런 테스트에 대한 결과는 아래 표 7에 제공된다.
| 염화물: 30-포인트 연속 런 | |||
| 데이터 포인트 | 낮음 (g/L) | 목표 (g/L) | 높음 (g/L) |
| 1 | 77.21 | 133.04 | 144.13 |
| 2 | 77.11 | 133.08 | 144.43 |
| 3 | 77.24 | 133.10 | 144.17 |
| 4 | 77.13 | 132.95 | 144.40 |
| 5 | 77.22 | 132.94 | 144.46 |
| 6 | 77.49 | 132.99 | 144.35 |
| 7 | 77.32 | 132.92 | 144.31 |
| 8 | 77.27 | 132.82 | 144.42 |
| 9 | 77.39 | 132.90 | 144.44 |
| 10 | 77.38 | 133.06 | 144.37 |
| 11 | 77.36 | 132.93 | 144.45 |
| 12 | 77.52 | 133.16 | 144.36 |
| 13 | 77.51 | 133.15 | 144.51 |
| 14 | 77.50 | 133.16 | 144.68 |
| 15 | 77.53 | 133.04 | 144.47 |
| 16 | 77.56 | 133.20 | 144.32 |
| 17 | 77.47 | 133.29 | 144.40 |
| 18 | 77.52 | 133.46 | 144.50 |
| 19 | 77.57 | 133.21 | 144.33 |
| 20 | 77.47 | 133.26 | 144.44 |
| 21 | 77.58 | 133.25 | 144.47 |
| 22 | 77.55 | 133.35 | 144.57 |
| 23 | 77.72 | 133.29 | 144.38 |
| 24 | 77.62 | 133.18 | 144.68 |
| 25 | 77.72 | 133.05 | 144.53 |
| 26 | 77.62 | 133.34 | 144.42 |
| 27 | 77.71 | 133.11 | 144.29 |
| 28 | 77.69 | 133.14 | 144.29 |
| 29 | 77.73 | 133.15 | 144.18 |
| 30 | 77.47 | 133.31 | 144.21 |
| 평균(g/L) | 77.47 | 133.13 | 144.40 |
| 예상(g/L) | 78.00 | 130.00 | 147.00 |
| 정확도(%) | -0.68 | 2.41 | -1.77 |
| 표준편차 | 0.18 | 0.15 | 0.13 |
| RSD(%) | 0.23 | 0.12 | 0.09 |
하루에 3-포인트로 5일 동안 테스트한 결과는 아래 표 8에 제공된다.
| 염화물: 5일 동안 하루 3-포인트 | ||||
| 날(Day) | 데이터 포인트 | 낮음(g/L) | 목표(g/L) | 높음(g/L) |
| 1 | 1 | 77.74 | 133.15 | 144.51 |
| 2 | 77.67 | 133.08 | 144.77 | |
| 3 | 77.53 | 132.90 | 144.35 | |
| 2 | 1 | 77.97 | 133.47 | 144.82 |
| 2 | 77.96 | 133.43 | 144.71 | |
| 3 | 77.73 | 133.02 | 144.40 | |
| 3 | 1 | 78.06 | 133.74 | 145.12 |
| 2 | 78.10 | 133.72 | 144.98 | |
| 3 | 78.02 | 133.29 | 144.85 | |
| 4 | 1 | 78.18 | 133.81 | 145.01 |
| 2 | 78.21 | 133.84 | 144.94 | |
| 3 | 78.18 | 133.44 | 144.71 | |
| 5 | 1 | 77.89 | 133.38 | 144.79 |
| 2 | 77.85 | 133.30 | 144.81 | |
| 3 | 77.65 | 133.17 | 144.41 | |
| 평균(g/L) | 77.92 | 133.38 | 144.75 | |
| 예상(g/L) | 78.00 | 130.00 | 147.00 | |
| 정확도 (%) | -0.11 | 2.60 | -1.53 | |
| 표준편차 | 0.21 | 0.29 | 0.24 | |
| RSD (%) | 0.28 | 0.22 | 0.16 | |
본원의 설명은 개시된 요지의 원리를 단지 예시한다. 설명된 실시예에 대한 다양한 수정 및 변경은 본원의 교시에 비추어 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본원의 개시내용은 개시된 요지의 범위를 제한하는 것이 아니라 예시하려는 의도이다. 또한, 개시된 요지의 원리는 다양한 구성으로 구현될 수 있으며 여기에 제시된 특정 실시예에 어떤 방식으로든 제한되도록 의도되지 않는다.
묘사되고 청구된 다양한 실시예에 더하여, 개시된 요지는 또한 본원에 개시되고 청구된 특징의 다른 조합을 갖는 다른 실시예에 관한 것이다. 이와 같이, 본원에 제시된 특정 특징은 개시된 요지가 본원에 개시된 특징의 임의의 적절한 조합을 포함하도록 개시된 요지의 범위 내에서 다른 방식으로 서로 조합될 수 있다. 개시된 요지의 특정 실시예에 대한 전술된 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시되었다. 이는 개시된 요지를 개시된 그러한 실시예로 제한하거나 총망라하려는 의도가 아니다.
개시된 요지의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 개시된 요지의 시스템 및 방법에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 개시된 요지는 첨부된 청구항 및 그 등가물의 범위 내에 있는 수정 및 변형을 포함하도록 의도된다.
Claims (28)
- 복수의 할로겐화물 이온과 하나 이상의 도금 금속을 포함하는 처리 용액 내의 할로겐화물 이온의 농도를 결정하기 위한 방법에 있어서,
제1 측정을 제공하기 위해 상기 처리 용액의 전도도를 측정하는 단계를 포함하는 제1 분석 방법을 수행하는 단계;
제2 측정을 제공하기 위해 제2 분석 방법을 수행하는 단계; 및
상기 제1 측정 및 상기 제2 측정에 기초하여 상기 할로겐화물 이온의 농도를 결정하는 단계
를 포함하고,
상기 할로겐화물 이온은 상기 복수의 할로겐화물 이온으로부터 선택되고,
상기 제1 분석 방법은 제2 분석 방법과 상이한 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 결정하기 위한 방법. - 제1항에 있어서, 상기 제2 분석 방법은 상기 하나 이상의 도금 금속의 농도를 측정하는 단계를 포함하는 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 결정하기 위한 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 도금 금속의 농도는 UV-Vis(ultraviolet-visible spectroscopy)에 의해 측정되는 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 결정하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 분석 방법은 상기 처리 용액의 흡광도(absorbance)를 측정하는 단계를 포함하는 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 결정하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 할로겐화물 이온은 염화물(Cl), 브롬화물(Br), 요오드화물(I), 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 결정하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 도금 금속은 철 삼원소 금속(iron triad metal) 및 이들의 합금을 포함하는 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 결정하기 위한 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 하나 이상의 도금 금속은 니켈(Ni), 코발트(Co), 또는 철(Fe)을 포함하는 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 결정하기 위한 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 처리 용액은 하나 이상의 염의 혼합물을 포함하는 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 결정하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 처리 용액의 전도도는 고정된 온도에서 측정되는 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 결정하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 처리 용액은 반도체 처리 용액인 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 결정하기 위한 방법.
- 복수의 할로겐화물 이온과 미리 결정된 농도의 하나 이상의 도금 금속을 포함하는 처리 용액 내의 할로겐화물 이온의 농도를 결정하기 위한 방법에 있어서,
제1 측정을 제공하기 위해 상기 처리 용액의 전도도를 측정하는 단계를 포함하는 제1 분석 방법을 수행하는 단계; 및
상기 제1 측정 및 상기 하나 이상의 도금 금속의 미리 결정된 농도에 기초하여 상기 할로겐화물 이온의 농도를 결정하는 단계
를 포함하고,
상기 할로겐화물 이온은 상기 복수의 할로겐화물 이온으로부터 선택되는 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 결정하기 위한 방법. - 제11항에 있어서, 상기 복수의 할로겐화물 이온은 염화물(Cl), 브롬화물(Br), 요오드화물(I), 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 결정하기 위한 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 도금 금속은 철 삼원소 금속 및 이들의 합금을 포함하는 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 결정하기 위한 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 도금 금속은 니켈(Ni), 코발트(Co), 또는 철(Fe)을 포함하는 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 결정하기 위한 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 처리 용액은 하나 이상의 염의 혼합물을 포함하는 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 결정하기 위한 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 처리 용액의 전도도는 고정된 온도에서 측정되는 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 결정하기 위한 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 처리 용액은 반도체 처리 용액인 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 결정하기 위한 방법.
- 복수의 할로겐화물 이온과 하나 이상의 도금 금속을 포함하는 처리 용액 내의 할로겐화물 이온의 농도를 측정하기 위한 장치에 있어서,
상기 처리 용액을 포함하는 시험 용액을 수용하도록 적응된 저장소;
상기 저장소에 결합되고 상기 저장소로부터, 샘플링 메커니즘에 결합된 하나 이상의 센서로 미리 결정된 양(volume)의 상기 시험 용액을 제공하도록 적응된 상기 샘플링 메커니즘
을 포함하고,
상기 하나 이상의 센서 각각은 상기 미리 결정된 양의 시험 용액 중 적어도 일부를 수용하도록 적응되고, 하나 이상의 분석 방법을 수행하도록 동작하며,
상기 하나 이상의 센서는 전도도 센서 및 흡광도 센서로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 측정하기 위한 장치. - 제18항에 있어서, 상기 시험 용액은 상기 처리 용액의 하나 이상의 샘플을 포함하는 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 측정하기 위한 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 시험 용액은 하나 이상의 표준 용액을 더 포함하는 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 측정하기 위한 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 샘플링 메커니즘은 주사기, 정량 플라스크(volumetric flask), 눈금 실린더(graduated cylinder), 자동 주사기, 또는 계량 펌프(metering pump)를 포함하는 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 측정하기 위한 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 하나 이상의 분석 방법은 상기 시험 용액의 전도도를 측정하는 단계, 상기 하나 이상의 도금 금속의 농도를 측정하는 단계, 또는 상기 시험 용액의 흡광도를 측정하는 단계 중 하나 이상을 포함하는 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 측정하기 위한 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 흡광도 센서에 결합된 흡광도 계량기(absorbance meter), 광원, 광학 검출기, 또는 이들의 조합을 더 포함하는, 할로겐화물 이온의 농도를 측정하기 위한 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 전도도 센서에 결합된 전도도 계량기를 더 포함하는, 할로겐화물 이온의 농도를 측정하기 위한 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서는 상기 전도도 센서 및 상기 흡광도 센서를 포함하는 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 측정하기 위한 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 처리 용액은 미리 결정된 농도의 상기 하나 이상의 도금 금속을 포함하고, 상기 하나 이상의 센서는 전도도 계량기를 포함하는 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 측정하기 위한 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 하나 이상의 도금 금속은 철 삼원소 금속 및 이들의 합금을 포함하는 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 측정하기 위한 장치.
- 제27항에 있어서, 상기 하나 이상의 도금 금속은 니켈(Ni), 코발트(Co), 또는 철(Fe)을 포함하는 것인, 할로겐화물 이온의 농도를 측정하기 위한 장치.
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| US63/220,052 | 2021-07-09 | ||
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