TW201512464A - 用於電化學沉積及／或電化學蝕刻之原位指紋法 - Google Patents

用於電化學沉積及／或電化學蝕刻之原位指紋法 Download PDF

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Abstract

本發明關於一種用於監視並控制電化學沉積及/或電鍍製程品質之電化學分析分法，藉此該電化學分析方法使用一輸出訊號之指紋分析方法以具有該化學作用及/或製程是否正操作於該正常期待範圍中之指標，藉此該方法利用一或共多基板做為工作電極(們)且a)藉此分析介於該一或更多工作電極和一或更多參考電極之間之電位以提供表示成一時間函數之電位差之輸出訊號指紋，或者b)一製程電源供應器之輸入功率以在該工作電極(們)和一相反電極間之電流及/或電位形式來提供輸入能量，藉此該方法利用在該一或更多工作電極(們)和一或更多參考電極或一或更多相反電極中至少一者之間之電位來提供一輸出訊號指紋。本發明也關於一電化學系統。

Description

用於電化學沉積及/或電化學蝕刻之原位指紋法
本發明係指向用於監視並控制包含浴液組成成分、硬體準備狀態和使用電解或無電式沉積或電化學蝕刻技術之產品(基板)處理指紋的電鍍製程品質之系統。
用於電化學沉積或蝕刻製程之製程控制之習知技術牽涉到個別計算與它的控制界限相關之每一個製程參數。例如，浴液分析工具被使用於監視一電解液成分中之每一個的濃度，且該沉積工具被使用以監視該沉積時間、該浴液溫度和這類製程參數。本複合物工業用途係一單變數法，其導致高假警報率。
許多產品的製造牽涉到使用電化學沉積技術在該產品的某部分上進行沉積之塗層。使用如下所述之這些技術以在一基板部件上沉積例如金屬與合金之材料層。該基板部件可包含一金屬部分、一塑膠部分、一印刷電路板、用於製造微電子裝置之晶圓或某一其它這類基板。
微電子裝置係藉由沉積並移除在一基板上之例如矽晶圓之多個材料層以產生大量個別裝置來製造之。例如，光阻層、導電材料層和介電材料層被沉積、圖案化、蝕刻、平坦化等等以在一基板內及/或上形成 特徵。該些特徵被安排以形成積體電路(ICs)、微機電系統(MEMS)及其它微電子結構。
濕式化學製程常被使用於形成微電子基板上之特徵。濕式化學製程大體上係執行於濕式化學處理工具中，其具有用於結合清潔、蝕刻、電化學沉積和洗淨之多個處理腔室。電化學沉積製程包含施加電流至該基板之電解沉積及沒有外部電流被供應至該基板之無電式沉積。在這些製程中，該基板係沉浸在包含一電解液以供應欲沉積在該基板上之材料之腔室內。藉由將流過該電解液和基板之電流反轉或藉由供應一適當蝕刻溶液以自該基板中移除材料也是可行的。這些製程可存在於例如應用材料公司(Applied Materials)所供應之入侵者品牌(Raider®)系統、科林研發公司(Lam Research)沙豹品牌(Sabre®)系統、東京電子公司(Tel/Nexx)所供應之層雲品牌(Stratus®)系統或類似處理工具之晶圓製造設備中。
包含監視在前述製程中之一者正在使用之化學成分或化學活動的能力係習慣性的。為了以在所使用之電解液它的全部壽命之下，維持多個基板一致性處理之這類方式來控制該電解液化學成分濃度而執行監視。通常，分析技術必須專門針對該特定組合內之電解液中之每一個成分和存在於那個特定電解液中之成份濃度來發展之。針對電解液成分中之每一個使用電解分析、高性能液相層析(HPLC)和滴定技術來設計該些分析技術或方法會是費時又昂貴的。更進一步，一些商用添加劑具有二或更多成分，且缺少該些化學品類知識是不能將它們析出。監視這些電解液中之每一個化學成分會因為在它們各自的濃度改變及該電解液老化時，可能發生於該些成分間之多個相互作用而導致複雜。該電解液老化可能因為氧化、 下降或催化活動而導致它的成分中之一者或更多分解，或者，它可能牽涉到在超過電解液壽命時，與接觸到該電解液之硬體或基板之相互作用，或與其它污染之相互作用。
一些監視電解液成分方法牽涉到電解分析方法。在一典型方法中使用這些電解分析方法的一個限制係為在它們可被使用來決定該些化學成分濃度是否“在說明書規格內”之前，它們需要具有該化學作用及系統適當操作範圍之一些先前了解。通常，這些濃度範圍被使用以藉由改變該電解液之多個成分濃度並分析該些訓練電解液中之每一個以依據該分析結果來決定該些濃度改變的影響而產生一化學溶液“訓練組”。因為該電解液內之成分數量和這些成分間之多個相互作用與產生來代表其它成分濃度的反應之故，這類方法可非常快速地產生欲充當該訓練組之一些不尋常樣本。典型地，一獨立電解分析方法被利用以代表該電解液內之每一個已知成分濃度。這些電化學分析可存在於例如得力公司(Technic,Inc)所提供之即時頻譜分析儀(RTA)、依賽科技公司(ECI Technology)所提供之定性列品牌(Quali-Line®)系統、安可西司公司(Ancosys)所提供之安可萊惹品牌(Ancolyzer®)系統或類似分析工具之化學分析設備內。
常被使用來簡化電解分析方法並使用它們來代表該些化學成分濃度之方法係選取該電化學反應的一特定樣式並將那個樣式關聯至該成分濃度。所運用之反應樣式可例如為一特定反應高峰之高度、一特定反應曲線下之面積或二反應高峰之高度比。儘管本方法使得將該特定參數關聯至該些電解液成分中之一者或更多之變化濃度較簡單，但它產生忽略一電解分析技術所產生之大部分資料的結果。這個意謂著損失掉對未考慮區 域內之反應變化進行評量的機會。這些區域可包含損壞產品、化學污染物之類的相關資訊。
圖1顯示高掛至用於在微電子基板上沉積金屬之電化學沉積工具之習知分析及進料系統之示意代表圖。在本圖形中，所示氣流自該電化學沉積工具槽中進入並循環經過該分析系統和該進料系統。該分析系統被架構以便在該氣流內之溶液流過時能夠取得該溶液的樣本，而該進料系統被架構以便能夠將一或更多化學成分投入該氣流中。該示意圖係意欲代表分析及進料系統，例如，德國普利次豪森(Plierzhausen,Germany)的安可西司公司和美國新澤西州托托瓦(Totowa,New Jersey)的依賽科技公司所製造的那些。圖2係例如來自美國羅德島州普洛威頓斯的得力公司的RTA(即時頻譜分析儀)的不同分析架構示意代表圖。在本架構中，在該電鍍槽內之探針被架構以執行該電鍍溶液之電解分析。本探針係連接至一電腦控制器，其控制該探針操作及它所產生電化學資料之分析。
使用具有不同成分濃度之溶液訓練組之一般方法的進一步限制係為它們通常藉由將新成分混合在一起，用以產生具有以已了解方式來改變濃度的多個溶液而製成之。本發法忽略電解液老化對該些分析結果的任何影響。電解液老化會在它們接觸到一電解液系統的陽極及/或陰極時，導致該些電解液成分中之一者或更多之氧化及/或減少。它也可包含導因於來自該系統所處理之系統成分或產品基板(或支架)之過濾劑而產生不想要添加至該電解液之成分增長。同時也具有污染物可能不慎地引入至該電解液的其它方式。電解液老化係多數工業沉積製程的重要觀點且會是存在於利用這些濕式沉積方法所產生之產品和材料上之許多問題的原由。儘 管這些浴液老化作用，維持化學成分濃度的重要性可藉由使用“排補”技術之了解而被理解，該排補技術主要地丟棄部分已老化電解液並代之以新電解液以嘗試將浴液老化相關化合物濃度保持在低於可接受界限之下。這些技術係普用於該微電子工業，其中，它們被使用以維持準備狀態條件下之沉積製程電解液具有低的損壞產品及/或浴液污染物水準。當然，使用一電解液的排補操作增加該化學劑量、環境影響及相關成本。
該些典型電解分析性分析方法牽涉到自該系統中取出該電解液之樣本以供分析用。這個必須將一部分電解液透過流體取樣線路流至該取出點，用以確保該取出樣本具有與該產品處理所使用電解液一致之組成成分。一些電解液也常被使用來洗淨該分析設備，用以防止來自先前樣本之分析儀污染或“記憶”。若該分析頻率係高的，或者若該用於沖洗該系統所需之電解液量且該分析量係大的，則該分析系統操作可因為基於分析目的所消耗之電解液量而有效地產生一排補操作類型，其必須補滿新電解液。
前述電解分析方法也許會因為該分析期間所使用之參考電極或工作電極變化而變得複雜。參考電極必須被選取以便相容於它們所接觸到之電解液，且必須維持它們至超過它們壽命，用以維持一致性結果。工作電極通常係由牽涉到電化學轉動機制之轉盤電極所構成並遭遇到表面粗糙度或電極完整性隨著時間之變化。
當一轉盤電極係充當一電解分析方法中之工作電極時，該電極典型地被清潔並調整，用以維持各測量間之一致性結果。即使如此，監視該些結果且經常地校準及/或消除電極漂移效應並知道何時實施一更嚴格 維修程序或取代該電極係重要的。例如，電極表面積變化會引起非導因於該化學反應變化之測量反應變化。
美國專利US 5,223,118教示一種分析一電鍍槽內之上光劑和整平劑品質之直接方法。根據本方法產生複數個電鍍浴液，其中，每一個浴液具有一已知且不同數量之上光劑和整平劑品質。接下來，對於每一個浴液而言，一計數器電極、一清潔工作電極和一參考電極被提供並浸入該浴液內，且對於每一個浴液而言，該測量能量輸出值係關聯著該上光劑數量、該初始能量輸出和該能量輸出變化。依據這些值，該上光劑和整平劑數量係決定於一浴液內之未知上光劑和整平劑數量。本方法使用不同工作電極，即該複數個電鍍浴液中之每一個使用一工作電極。該些工作電極係合適之金屬盤。
歐洲專利EP 0 760 473 A1關於一種在電鍍及沉積後於腐蝕操作期間評量該金屬表面狀態之方法。像已沉積在一基板上之鋁金屬係接觸到內含腐蝕該金屬之離子之溶液。用於在充當半導體基板之一半導體晶圓上提供接線之金屬薄層之鋁合金層的電極電位係在內含腐蝕該金屬之離子之溶液中進行測量。
本發明目的係提供一種用於監視並控制包含浴液組成成分、製程腔室及/或基板上之薄膜形成製程之電化學沉積及/或電鍍製程品質之方法。
本發明關於一種電化學分析方法，其利用一或更多基板做為工作電極並分析該電化學沉積及/或電鍍製程期間，在該一或更多工作電極 和一或更多參考電極之間之電位，以提供表示成一時間函數之電位差之輸出訊號指紋。該電化學分析方法使用一指紋分析方法以具有該化學作用及/或製程是否正操作於該正常期待範圍中之指標。該方法利用該沉積及/或電鍍製程本身之一或更多基板做為該電化學分析方法之工作電極(們)。
較佳地，在本第一實施例中之一或更多基板包括一或更多晶圓或印刷電路板。
更進一步，一輸入功率來源可被連接於該一或更多基板和一或更多相反電極之間。該額外輸入功率來源被使用以藉由供應一額外電流及/或電位變異來增強該製程分析，該來源係使用於藉由產生一波形來提供超越該製程獨自所會提供之資訊以輔助分析。
也可以使用一或更多基板和一或更多相反電極間之電流或電位做為一額外輸入訊號。
本發明關於一種電化學分析方法，其利用做為該些工作電極(們)之一或更多基板和一製程電源供應器之輸入功率以在該工作電極(們)和一相反電極間之電流及/或電位形式來提供輸入能量。該方法利用在該一或更多工作電極(們)和一或更多參考電極或一或更多相反電極中至少一者之間之電位來提供一輸出訊號。在本實施例中，該一或更多基板包括一或更多基板晶圓係較佳。
該電化學分析系統可使用一指紋分析方法以具有該化學作用及/或製程是否正操作於該正常期待範圍中之指標。
較佳地，一額外輸入功率波形係疊加著該製程波形。該額外波形被使用以藉由供應一額外電流及/或電位變異來增強該製程波形，該來 源係使用於藉由產生一波形來提供超越該製程獨自所會提供之資訊以輔助分析。
該電化學分析方法之輸出(們)可被饋入至用於產生一定量性品質預測器之模型中，該預測器提供該化學作用及/或製程是否正操作於該期待範圍內或它是否正接近或已進入一不正常操作範圍之相關資訊。
本發明係一種使用追蹤資料(電解液流、溫度、基板轉動或震動速度)及電解分析資料(電鍍或蝕刻電流、在該基板處之電壓、電解槽電壓)來採集一電解液及/或一用於電化學沉積或蝕刻之系統之指紋以充當品質監視器以a)準備該製程腔室，包含連至該基板、陽極之類之所有連接；b)採集在例如使用於製造微電子或電子裝置之矽晶圓或印刷電路板(PCBs)之基板上執行之薄膜形成製程的指紋。
在這個“指紋”係為“使用一組數學技術在某時段以某一速率取樣、轉換和分析以產生代表那個時框期間之該單元狀態結果之一組與指紋採集成分有關之資料變數後，本發明包含根據國際半導體技術製造協會定義之指紋方法”。因此，一指紋之關鍵特性曲線為：a)當它的值係落在該正常操作範圍外時，一良好定義指紋直接指至該衰退(或漂移)成分；b)對比於多數錯誤偵測與分類(FDC)系統，該下鑽製程可開始於一錯誤已被偵測到之前；c)指紋時常使用該製造客戶大體上無法取得之資料及需要非常專門設備領域知識之模型。
本發明較佳地利用該基板做為用於該分析技術之工作電極。本發明允許利用該基板本身做為用於每一個電解分析測量之工作電極以取代用於每一測量之工作電極。本技術提供導因於該產品係實際上充當 該工作電極之事實之總是知道該工作電極係正確地代表該產品之優勢。
本發明一進一步觀點提供給一平行電路可將一額外訊號疊加在該沉積製程期間施加至該基板之波形上。在本發明形式中，例如一小振幅電流或電壓掃描訊號可被加至沉積所使用之波形中。本疊加訊號被使用於修改用來提供監視該電化學沉積系統所使用之輸出訊號之輸入能量。
在本發明又一觀點中，該電化學分析方法之輸出(們)被饋入至用來產生一定量性品質預測器之模型中，該預測器提供該化學作用(浴液狀況因數)及/或製程(設備狀況因數)是否正操作於該期待範圍內或它是否正接近或已進入一不正常操作範圍之相關資訊。該系統可以回饋方式搭配一沉積系統來使用一品質預測器，用以經由調整該製程電源供應來提供該沉積製程控制，因此，該輸出訊號可被使用於提供用來控制供該沉積或蝕刻製程使用之電源供應器之回饋及用於進入該電解液中之基板入口之教示點。(例如，“熱門入口”，其中，電位係在它與該電解液進行接觸前先施加至該基板)電源供應器及基板操縱裝置係用於得到該些要求製程結果之關鍵成分。在本實施例中，該電源供應器輸出可被改變，用以為了在一旦取得對該產品及/或測試基板之度量衡關聯性便補償存在於整個該電解液壽命中之變化而補償該分析之測量特性曲線。替代性地，若接近與不良製程執行效率有關之輸入界限，則該回饋可被使用於暫停該製程操作。在本方式中，本發明可有利地使用於延伸一製程中所使用之電解液壽命或禁止利用已漂移離開它理想操作條件之製程來生產次級品。
在本發明一最終實施例中，該方法可以回饋方式搭配一沉積系統來使用一品質預測器，用以經由調整該製程電源供應來提供該沉積製 程控制該系統可以回饋方式搭配一沉積系統來使用一品質預測器，用以經由調整該製程電源供應來提供該沉積製程控制。該模型和品質預測器被設計以隨著時間進行學習，用以區分正常和不正常行為。產品品質參數被回饋至該模型中，以協助它再精進好與壞製程結果間之區別並允許它在更多資料被回饋至該模型時縮小好與壞製程結果間之差異。
收集之資料被使用於產生一品質因數或設備狀況因數。因數可包含像單類支撐向量機(OC-SVM)、穩健主成分分析(ROBPCA)等等之多變數統計法方式之任何追蹤資料之結合。該品質因數可由電解分析結果、典型化學作用分析結果、對期待電性波形之比較和雷同者中產生。對於電化學沉積或電化學蝕刻製程而言，該追蹤資料可被分組以允許下列分析類型：a)準備該製程腔室，包含連接、陽極品質、流速或震動等等；b)該電源供應器之行為/準備；c)該基板(尤指種子層、光阻層、開口區)品質；d)透過電解分析性分析結果所決定之電解液行為。該品質因數接著被監視，用以確保生產中之產品係具有足夠品質。若看見該品質因數/狀況因數傾向一無法接受界限，採取行動以修改該製程，用以改進該品質因數。該產品之指紋資料和產量良率資料間之關聯性係強制性，用以最佳化疑難排除及/或根本原因分析。
本發明一進一步觀點係使用一高速訊號處理裝置來操縱數毫秒至數奈秒範圍內之資料。這個係特別有助於啟動或轉換一製程參數(例如，沉積電流)。所需資料速率視監視中之製程參數而定，但是該高速訊號處理裝置能力應跨越自數奈秒至數分鐘之資料擷取範圍。
10‧‧‧電鍍腔室
11‧‧‧工作電極
12、12'、12"、12'''‧‧‧相反電極
13、13'、13"、13'''‧‧‧參考電極
14‧‧‧電源供應器
15‧‧‧額外來源
16‧‧‧測量儀器
17‧‧‧電壓計
18‧‧‧電壓計
30‧‧‧排洩系統
31‧‧‧電極
32‧‧‧內部緩衝液或電解液
33‧‧‧玻璃薄膜
圖1係設計來取出一電解液樣本並分析它以供製程控制用之習知電解分析系統示意圖。(Anolyzer/ECI公司)。
圖2係設計來分析原位電解液之第二習知電解分析系統示意圖。(即時頻譜分析儀)。
圖3係本發明一實施例之示意圖。
圖3a說明在具有定義好和壞品質範圍之波封上線與下線之電流Ip和電壓UCell和UR示圖中之本發明方法原理。
圖4係本發明一硬體實施例之示意圖。
圖5係顯示使用類似於電鍍基板所使用這個之製程而得到之顯示來自良好浴液和衰退浴液訊號之電化學分析反應曲線圖。來自該衰退化學作用之訊號顯示每一個施加電流處之更多偏極化及在每平方公寸具有13安培之施加電流處之電位波動。
圖6係在一電化學沉積反應器中之參考電極配置之示意代表圖。
圖7係具有一毛細管22和一泵以確保電解液流過該毛細管之電化學沉積反應器中之參考電極配置之示意代表圖。
圖8係具有一薄膜21之電化學沉積反應器中之參考電極配置之示意代表圖。
圖9係具有一薄膜和毛細管之電化學沉積反應器中之參考電極配置之示意代表圖。
圖10係具有四個同心陽極12和介於該些參考電極13與靠近該陰極基板11位置之間之毛細管22之電化學沉積反應器中之參考電極13配置之示 意代表圖。
圖11係具有四個同心陽極12和分隔於該陰極11與陽極12之間之薄膜21並具有介於該些參考電極13與靠近該陰極基板11位置之間之毛細管22之電化學沉積反應器中之參考電極13配置之示意代表圖。
圖12係本發明一替代性實施例之示意圖，其包含一平行電路以在該製程波形上供應用於電化學分析之疊加波形。
圖13係來自一電解分析性分析技術之一組圖形，該技術牽涉到疊加一小分析電流擾動與一製程電流。一2%電流密度變異被疊加在每平方公寸具有9安培之製程電流上以產生這些圖形。圖13a係做為一頻率函數之阻抗圖形。圖13b係做為一頻率函數之阻抗相位位移圖形。圖13c係奈奎斯特(Nyquist)圖或做為一阻抗實數成分函數之阻抗虛數成分圖形。
圖14係一組電化學分析反應曲線，顯示著代表由於在較差陽極存在之鍍錫浴液老化而發生衰退製程執行效率之可能訊號。
圖15係顯示可自該資料中取出一訊號之一組電化學分析反應曲線之顯示圖，該資料代表導因於曝露至光阻樣本之化學作用之變化。
圖16顯示該較佳參考電極，即一酸鹼電極(玻璃電極)之示意圖。
本發明係一種使用電解分析技術來採集一電解液及/或一用於電化學沉積或蝕刻之系統之指紋並產生一品質監視器或狀況因數之方法，其代表：a)準備該製程腔室，包含連至該基板、陽極等等之所有連接及/或b)採集在例如矽晶圓或印刷電路板或中介層或任何其它電子基板形式之微電子基板上執行薄膜沉積製程之指紋。本發明較佳地利用該些基板做為 該分析技術之工作電極11。本發明一實施例之示意代表圖係示於圖3。該示意代表圖進一步包括一相反電極12、一參考電極13、一電源供應器14、一電鍍腔室10及用以測量該電流和該電壓之儀器16、17、18。該圖形顯示自監視該些電性製程變數中所產生之電化學資料連同代表製程參數和製程結果之其它資料可被饋入至一多維模型中。該模型可使用依據饋入至它之資料進行操作之演算法，以產生代表該製程中欲運轉之下一產品具有好或壞製程結果之品質預測。該發明藉由利用該基板本身做為該電解分析測量之工作電極可取代用於每一測量之工作電極。有用於本發明之一組硬體示意代表圖係示於圖4。
圖3a進一步說明本發明原理。該圖形顯示該電鍍電流Ip；用於一好品質塗佈基板之電解槽Ucell(小黑線)期待電壓和參考UR(小黑線)期待電壓。Ucell和UR之期待線各被一上線和一下線所包封。在該上和下線間之區域定義好品質之電解槽電壓Ucell或參考UR電壓區域。
在超過該上線和低於該下線之區域中，該些塗佈基板之期待品質係不良。
在已定義不同基板品質和一些基板之電流Ip及/或電壓Ucell或UR後，一進一步基板品質可經由測量該進一步基板之Ip或電壓Ucell或UR而被預測。
該基板和該電壓或電流之品質之每一個新判定會導致一修改模型。
該電流Ip、或該電壓Ucell或UR係利用圖3中之測量儀器16和電壓計17、18進行測量。
當該基板係正充當一電化學測量之工作電極使用時，提升必須考慮到之一些限制和複雜。對於一微電子裝置製造商而言，使用相同技能和設備來製造多種產品類型係常見的。每一個產品類型導因於它的特定產品需求而很可能具有唯一表面積和潛在性不同操作波形。因此，每一個產品類型會需要或許透過使用一查詢表或這類者進行個別比較，用以自本發明方法中具有一致性結果。使用於將該產品分門別類之參數可包含產品類型、所利用之製程腔室(們)、先前製程設備參數及雷同者。該資料可搭配獨立出來之每一個參數之每一個值或考慮單一資料組中之所有參數之所有值的集合形式來考慮之。此外，由於該些微影成像製程中之正常製造變異，故很可能在例如在此所述方法中所需產生之一產品類型內有所變異。
在收集電化學反應資料中，使用該產品基板做為該工作電極之優勢係因為本製程正確地提供使用於分析該製程之資料而不需製造或設計代表執行於該產品上之製程方法。因為它係使用於產生分析用之資料之那個特有製程，故用以獲得只發生於該產品基板上使用之窄小範圍內之化學作用的特性曲線執行效率並不具有該施加電流(或電壓)太低或太高的危險。例如，圖5顯示電化學沉積和分析期間所產生之二曲線。這些曲線顯示一良好電極(1)和一衰退電極(2)間之差異，該衰退電極產生具有在某些位置中發生且在其它位置沒有沉積之基板。一旦該沉積係始於該衰退電解液，該電位較該良好電解液升的較高。更進一步，在該最高電流密度步階期間，觀察到在該衰退電解液例子中之電位產生波動。只有在該施加電流係高於每平方公寸9安培時，它係該方法反應中所見之電位波動，指示著該基板上之問題之電位。
圖5所示範例係取自一實驗中，其中，一圖案化矽晶圓子件係承受具有多個電流密度步階之電化學沉積製程。觀察到該衰退浴液在晶圓上產生具有正確(或高於正常者)電鍍之一些凸塊特徵結果，而其它則具有非常短的凸塊。依據在該製程上所執行之疑難排解，觀察到相較於正常的“良好”電解液，來自該衰退電解液之沉積物差異只發生於該沉積製程之最高電流密度步階期間。儘管該衰退電極在該些第一沉積步階期間展示較高電位，然只在每平分公寸13安培步階期間，該電位反應展示該振盪行為，其指示那裡也許具有少許或無沉積發生之一些區域而該基板其它區域經歷正常沉積之議題。它係在該產品基板處理期間所需之本資料“指紋”對在該產品上所觀察到衰退之關聯，其使得在此所揭示之發明如此有效力。該資料提供有關該產品製程執行效率之直接指標，其可被使用以改進該製程控制。
為了在本方法中利用該產品基板做為一工作電極，可期待以使得一參考電極係電化學連通著該工作電極(們)方式將參考電極整合至該沉積系統中。在前述討論中，該產品基板被描述成該工作電極。使用該電解槽電壓及/或電解槽電流(在該產品基板電極和該陽極(們)或相反電極(們)之間)做為指示整體系統執行效率之另一組追蹤資料也是落於本發明範圍內。有鑑於此，具有例如圖4和6所示那些之相當簡單電化學處理系統來利用該產品基板和該參考電極間與該產品基板和該相反電極間之訊號做為分析訊號會是可行的。包含該相反電極和一參考電極間之訊號也是可行的。
如熟知此項技術之人士所會理解地，如圖6所述之系統可被延伸至例如那些利用多個陰極及/或陽極之更複雜沉積系統，或利用薄膜提 供將電解液分隔成特定流體系統來延伸之。可期待加入參考電極至該系統以允許多個陰極及/或陽極之電位測量。也可期待利用例如毛細管之裝置來進行靠近該相關工作電極之電位差測量而不必具有緊鄰該工作電極之參考電極。這個提供一種用於監視靠近具有該沉積反應器本身內之電場的極小崩饋之電極電位之方法。它也是有利於具有與用於一參考電極之毛細管有關之流體抽取系統，用以保持該毛細管中之電解液混合並類似於該電鍍電解液，且清除該毛細管(見圖7)中之氣泡。會理解到分析用之理想系統會稍微相依於所利用之特定沉積系統。用於各種沉積系統之一些代表性架構係示於圖形4和6-12。
當該系統被使用於包含一或更多離子選擇性薄膜21之架構時，那裡可為包括一酸性溶液之流體系統中其中一者內之電解液。以例如磺酸或甲磺酸之酸為主的酸性溶液通常被利用。當這個係該案例時，它可有利於監視本溶液，用以辨識該電解液之污染或變化。有鑑於此，本發明一實施例會使用一指紋分析技術以辨識本電解液中之污染物。本指紋分析技術可利用該沉積系統中之電極做為分析用之工作電極，並如本申請案在其它地方所述地可選擇性地包含用於疊加一額外分析波形之平行電子電路。這類污染物可例如透過穿透一或更多薄膜之材料漂移而被引入，該些薄膜為該系統一部分。這個可能導因於正常操作，導因於該系統反應之污染物生成或由於具有產生污染原料結果之電解液成分中之一或更多之製造問題。本發明提供辨識例如一電解液中之有機化合物污染物存在之能力，該電解液包括例如硫酸或甲磺酸之酸。可利用本方法進行測試之其它酸性電解液範例包含甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和做為化學通式(I)之脂肪酸或無 苯型脂環酸化合物之磺酸，其中，R係一C1-5烷基或碳環結構，(X1)n-R-SO3H‧‧‧‧(I)X1係一鹵素原子或氫氧基、芳香基、烷基芳香基、羧基或可位於該烷基任一位置之磺醯基，且n係0至3中之一整數。這些有機磺酸範例係甲磺酸、乙磺酸、丙磺酸、2-丙磺酸、丁磺酸、2-丁磺酸、戊磺酸、氯丙磺酸、2-羥基乙烷磺酸、2-羥基丙烷磺酸、2-羥基丁烷磺酸、2-羥基戊烷磺酸、丙烯磺酸、2-磺基醋酸、2-或3-磺基丙酸、磺基琥珀酸、磺基馬來酸、磺基富馬酸、苯磺酸、甲苯磺酸、二甲苯磺酸、硝基苯磺酸、磺基苯甲酸、磺基水楊酸和苯甲醛磺酸。更進一步，如本揭示在其它地方所述地，本方法係能夠在正常操作期間產生一系列資訊組，且在額外資料被產生並回饋至該系統時，它係能夠藉由學習再精進它隨著時間辨識污染物之能力。在該方法被使用於分析電解液樣本時，一污染和未污染電解液訓練組可被產生。該訓練組可包含至少一老化電解液。老化電解液係藉由使用一電化學製程中之電解液來產生之。如在本申請案在其它地方所述地，一定量性品質因數或浴液狀況因數會自本方法所產生可代表該電解液化學作用品質之資料中產生。
本發明一額外觀點係為該模型和品質因數被設計以隨著時間進行學習，用以區分污染和未污染電解液。電解液品質參數被回饋至該模型以協助它再精進污染和未污染電解液間之區別，並在更多資料被回饋至該模型時，允許它縮小污染和未污染電解液間之差異。該模型可被建立，其代表該製程輸出品質，且在該製程持續運轉時，該系統可隨著時間來學習該製程行為。這個允許本方法監視一製程而沒有該製程衰退模式之先前 知識。當任何問題隨著該製程所製造之產品而發生時，它係有利於提供回饋給該模型。在本方式中，在製造該缺陷產品時所獲得之反應可與所觀察之缺陷相關並可由該系統使用於設定一適當界限，其可被使用於未來以在接近這類界限時告知該製造商。在本方式中，一旦該衰退資訊已被回饋至該模型，該系統可被使用於阻止衰退再度發生。
一模型可藉由簡單地收集與處理中之特定產品基板有關之每一個向量資訊而自一些非特定製程向量中建立之。它並不需知道一特定向量係要求什麼值之先決條件。該資訊被獲得，且在該資訊變得可用時，該好或壞品質屬性可與該特定基板有關。在本方式中，該系統有效地“學習”那些值係隨著時間與好與壞產品結果有關。
為了查明本製程的正確執行效率，追蹤資料被監視並分析。收集追蹤資料係透過規律或不規律時間例之取樣或測量並計算產生數量來實現之。在該第一步驟中，用於該追蹤資料每一點之可能組係由測試路線和工程師專業知識所定義。這個提供簡單區間給一些資料點及較複雜組給其餘者，例如，由包封所述用於以時間為基礎之追蹤資料之小型範圍。若該追蹤資料收集之每一點落在它相關可能組內，則一製程係排列於正常執行之中。相同地，一分離物或不正常行為製程係分別由位於它們可能區域外之追蹤資料的一或更多點所辨識。
在下一步驟中，出現之分離物係藉由辨識(局部)衍生自該追蹤資料之關鍵範圍和數量來分析之，該追蹤資料最接近地反射來自正常行為製程之偏差，牽涉到該關鍵績效指標(KPI)定義。依據這些關鍵績效指標，一分法論被建立以提供用以決定一預期製程是否可能之先決條件的協助。 具有大量各式各樣完備決定論及推測學分類模型，範圍自像費雪線性鑑別和主成分分析(PCA)之線性分類器至可充當該決策模型定義基礎之支撐向量機(SVM)、神經網路和向量量化。
隨著時間消逝，該決策模型可藉由改寫導因於成長中之追蹤資料收集之決策臨界值或可能組或訓練組並增加因為成長中之各類分離物所致之新關鍵績效指標而被再精進並改進，導致該模型尺寸增加。本方法操作優勢係為一訓練組可產生於正常操作期間。這個允許該訓練組或可能組在該製程運轉條件下隨著時間而被增大並改進，且它在透過該製程來運轉產品前不需產生一大量資料訓練組，因而降低製程啟動成本。
必須監視一些腔室中之製程之故，一決策模型被獨立地建立於每一個腔室中。為了控制並能夠比較各腔室內之不同製程，個別決策模型之核心應為一模一樣。考慮到工作於不同或甚至相同腔室內之不同產品製程在某種意義上係類似並因此經由相同追蹤資料評估之，該些相同關鍵績效指標可被利用於每一個腔室中，無關特定分離物的出現。據此，只有例如決策臨界值和包封之可能組在各腔室間不同之所在各處，該相同決策模型可被使用。藉由設計腔室專屬轉移函數，該些可能組外形變異可被調整，其提供一工具給用於不同產品之腔室匹配和控制製程。
前述討論主要關於將該揭示系統和技術使用於該電解液沉積製程分析，其中，一強加電流(或電位)被使用以供應將材料沉積至一基板上所需能量。在已知無電式沉積及浸泡式沉積之製程類別中，用於該沉積之驅動力來自該化學作用內或該化學作用與該基板間之電化學電位。在這些製程中，典型地不具有外部電性電路，且該基板係電性浮接或與該電解 液開路。在這類系統中，前述本發明仍可藉由安裝一參考電極以流體連通處理中之基板並藉由監視該基板和該參考電極間之電位來施用之。將一相反電極添加至該系統也提供如下所將述地，在典型地與無電式或浸泡式沉積有關之零電流條件上將一低振幅電流或電位波形疊加之能力。本發明其它觀點可有利地經由添加一適當參考電極至該系統而被施加至無電式沉積或浸泡式沉積製程。
用以區分本發明與任何習知技術之主要特性曲線中之一者係為例如一晶圓之產品基板被利用做為一電解分析方法之工作電極。這個意謂著自該製程本身所產生資料被使用於對該製程反應“收集指紋”或監視之，並確保它們係位在一正常操作範圍或可能組內。此外，該些電解分析結果在輸入至預測該製程輸出品質之模型時，可與自或隨著該系統所收集之其它資訊結合。在該產品被處理並有效地使用該產品本身做為電化學分析之單一使用工作電極時，自該產品中獲得電化學資料之本方法對我們的知識而言係獨一無二且未被使用於該電化學沉積工業中。
在另一實施例中，本方法分析之主微分器係為了提供有關一製程或電解液之回饋而不需要做為一訓練組之大量溶液特性描述。一化學作用或製程相關資料可隨著時間來收集並相較於先前獲得資料組。在本方式中，用以決定該輸出資料之正常範圍且在這些資料隨著時間被產生並辨識時，也將不正常資料關聯至不可期待之化學作用或製程特性曲線係可行的。
使用本發明所得之優勢包含較快地開始運轉一製程之能力，不需等待電解液分析技術之大量(且昂貴)特性描述完成以具有可使用於 浴液調整或補滿之浴液成分分析。在每一基板基礎上，它們也繼承在該製程運轉的同時，得到快速品質回饋之能力。該製程學習能力也允許該控制系統在該製程運轉一較長時段時取得更佳控制，且該可能組係增加。監視使用中之電解液卻不取出一樣本以供分析之能力也提供降低化學消耗並可能增加該浴液壽命之機會。
本發明一進一步觀點提供給一平行電路可在該沉積製程期間，在施加至該基板之波形上疊加一額外訊號。這個之範例係略示於圖13中。在本發明本實施例中，例如起因於一額外來源15之小振幅電流或電壓掃描訊號可被加至沉積所使用之波形上。本疊加訊號接著可被使用以提供一輸出訊號，其係使用來監視電化學沉積系統和製程。
與該製程波形進行疊加之訊號被設計，使得它被加至該正常製程波形時，不會不利地影響該些製程結果。這類考量也許導致電流或電位變化高達該正常製程電流或電位的10%。更佳地，電流或電壓變化可小於該正常製程值的1%或2%。對該產品之製程影響會需要以各件為基礎來決定，且會視執行之特定製程、該產品對於在該製程期間所利用之波形變異之敏感度和疊加在該製程波形上之特定波形而定。該疊加波形係以提供該些電化學分析結果額外資訊卻不會不利地影響到多數案例中進行該電化學沉積製程之產品之方式來決定之。
該疊加波形會被正常地選取，使得它提供相對於該正常製程波形之小變化。可與該製程波形進行疊加之示範性波形包含具有一三角時間相依外形之低振幅電壓或電流掃描、具有一正弦時間相依外形之低振幅電壓或電流掃描、低振幅電壓或電流步階、具有變化頻率之低振幅電流調 變或其提供可被使用於提供有關所使用製程或化學作用之電化學資訊的電流及/或電位輸出之類似變異，但不限於此。
提供與該製程波形進行疊加之額外波形結果可提供對該製程及/或對一電化學沉積或蝕刻製程中所使用電解液中之一或更多執行額外電化學分析之能力。這個可提供例如電化學阻抗光譜學、循環式伏特安培計量學、步階式伏特安培計量學或雷同者之分析結果。一合適波形或波形們可被選取，以便提供一組電化學分析結果，其很可能係對監視中之電解液或電解液們的變化或使用來執行該製程之製程或硬體的變化之反應。也期待該些分析結果會是在該電化學沉積製程正執行於這類產品時，對該進入產品變異之回應。
一實驗已被執行，其中，一部分半導體基板係承受代表使用於沉積類似於圖5所示那個之錫銀焊料合金之部分電化學沉積製程之電化學沉積製程。該每平方公寸(ASD)9安培電流密度步階被使用，但具有疊加與該直流電位準之小振幅電流變異。該小振幅電流變異係屬於變化頻率，用以允許該訊號之阻抗光譜分析。這個小振幅訊號由2%直流電位準變化所構成。該實驗係利用二化學樣本：其一在半導體晶圓基板上提供良好製程結果而另一者在相同基板類型上提供有害製程來執行之。來自該第二溶液之沉積導致一兩種統計方式之沉積行為，其中，一些凸塊係沉積有一不正常低沉積物厚度，而其它凸塊係以一較正常方式進行沉積，產生導因於所施加微增電流之厚凸塊。
當本實驗係使用提供良好沉積物之化學作用來執行時，該沉積物係如期待地，即使將該小振幅電流變異加至該正常直流電後亦然。因 此，本相同方法可搭配真實產品基板來使用之。
如圖13所見地，來自此二樣本之電化學結果具有一顯著差異，其可被使用於辨識何時具有該化學作用議題。本類型指紋分析藉由對該正常製程電性波形進行小修改來添加額外能力。圖13a顯示用於上圖所述二化學作用之做為一頻率函數之實數阻抗值。圖13b顯示對上頻率所繪製之相位角差。圖13c顯示以做為該阻抗實數成分之函數之阻抗虛數成分形式用於相同二浴液之結果差異，通常稱之為一奈奎斯特圖。整合在一起，圖14之繪圖說明區分該良好化學作用與導因於操作之修改並在產品基板上產生不良結果之化學作用之能力。
如上所建議地，在此所述電化學分析方法可靈敏於例如：在該陰極或陽極處之電性接觸電阻、種子層厚度或電阻率、電源供應器輸出、產品污染或殘留、在該電解液中之化學污染物、承受該製程之表面積或電解液成分濃度之參數變異。在此所述方法因此可非常強而有力於監視該電化學沉積製程或該製程所使用電解液之變化。
表格1為可使用該揭示分析方法偵測到之問題，可使用於診斷該些問題之效應及在偵測到該些問題後開始之反應。
在本發明再進一步觀點中，該輸出訊號可被使用以提供回饋，其係使用來控制供該沉積製程使用之電源供應器。在本實施例中，該電源供應器輸出可被改變，用以補償該分析之測量特性曲線以補償發生於 整個電解液壽命及/或在陽極被使用或消耗時之變化(例如電流效率)。本操作模式允許該製程被調整，使得它可使用壽命可被延伸超過它原有卻不用這類操作方案。該分析輸出或依據該分析資料之模型可被使用於調整該製程操作參數，用以將該產品保持在它說明書規格內。例如，若該電解液隨著它老化而變，則該電源供應器輸出可以在該產品上確保該製程產生該要求沉積物特性方式來調整之。
本實施例一範例係一案例，其中，使用於一電鍍製程之電解液以轉換沉積一要求金屬所需電位之這類方式隨著時間而變。本行為可例如見於圖14中，其中，使用一不良設計之陽極導致極化或用以開始沉積所需增加之電位。它也可見於圖5中。一旦如何偵測本條件及如何調整該電源供應器參數以維持該些要求沉積物特性變得已知，本資訊可被使用以產生可接受產品之方式來持續操作該製程。替代性地，若該分析技術指示著該電解液條件正漂向一不可接受範圍但尚未到達該說明書規格界限，則該分析輸出或依據該分析之模型可被使用於停止額外產品運轉，直到該製程回到控制之下為止。例如，本方法之操作在來自例如光阻成分之微電子基板之過濾劑在該電解液中隨著時間而增長之案例中可具有優勢。例如，如圖15所示地，這類條件會引起一給予施加電位下之電流隨著更多基板曝露至該製程而有所變化。
在本發明又一觀點中，所收集資訊被使用以產生代表該沉積製程品質並因此也產生於該微電子基板上之沉積物品質之品質因數。該品質因數可建立自電解分析結果、典型化學作用分析結果、與期待電性波形之比較及雷同者之中。該品質因數接著被監視，用以確保所產生之產品係 屬於充分品質。若所見品質因數傾向於一不可接受界限，則可採取動作來修改該製程，用以改進該品質因數，或可採取動作來停止製造，直到該製程可被修改用以產生具有更佳品質因數之產品為止。
如德國DE 10 2012 106 831 A1中所揭示地，將酸鹼電極充當參考電極係更佳的。做為酸鹼電極，較佳的使用玻璃電極或電郵(email)電極被使用，藉此根據本發明，一玻璃電極係一簡單玻璃電極，其如圖16所示地包含一排洩系統30、一電極31、一內部緩衝液或電解液32及一玻璃薄膜33。該較佳酸鹼電極係非複合玻璃電極，通常稱之為單桿測量電解槽。
該酸鹼電極係較佳，此因它們不會污染該浴液，它們不必被保養或填滿，它們係長時間穩定且不必如同一般銀/氯化銀電極或甘汞電極所做地，在施加小電流至該電極後改變該電位之故。更進一步，酸鹼電極不包括一隔膜，其通常因為沉積而變得有缺陷。
本發明關於一電化學分析系統，其利用一或更多基板做為工作電極(們)和一製程電源供應器之輸入功率以在該工作電極(們)與一或更多相反電極間之電流及/或電位形式來提供輸入能量。該系統具有分析介於該一或更多工作電極和一或更多參考電極或一或更多相反電極中至少一者之間之電位之能力，以提供一輸出訊號。較佳的，一或更多基板包括一或更多基板晶圓或印刷電路板。該電化學分析系統使用一指紋分析方法來具有該化學作用及/或製程是否正操作於正常期待範圍中之指標。
一額外輸入功率來源可並行連接著該製程電源供應器。該額外輸入功率來源被使用以藉由供應一額外電流及/或電位變異來增強該製程電源供應器，該變異係使用於藉由產生一波形來提供超越該製程波形獨自 所會提供之資訊以輔助分析。該電化學分析系統輸出(們)可被饋入至一模型，其被使用於產生一定量性品質預測器以提供該化學(浴液狀況因數)及/或製程(設備狀況因數)是否正操作於該期待範圍內或它是否正接近或已進入一不正常操作範圍之相關資訊。該系統可使用一品質預測器搭配一沉積系統進行回饋，用以經由調整該製程電源供應器來提供對該沉積製程之控制。該模型和品質預測器可被設計以隨著時間進行學習，用以區分正常與不正常行為。產品品質參數被回饋至該模型以協助它再精進好與壞製程結果間之區別，並在更多資料被回饋至該模型時，允許它縮小好與壞製程結果間之差異。
本發明也關於一電化學分析系統，其利用一或更多基板做為工作電極(們)並具有分析該一或更多工作電極和一或更多參考電極間之電位之能力，以提供表示成一為第二參數函數之參數之輸出訊號指紋，該些參數係選自下列族群：電位差、時間、溫度、電流、阻抗實數成分、阻抗虛數成分、頻率。較佳地，該一或更多基板包括一或更多基板晶圓。
該電化學分析系統可使用一指紋分析方法以具有該化學作用及/或製程是否正操作於該正常期待範圍之指標。
一輸入功率來源可被連接於該一或更多基板和該一或更多相反電極之間。該額外輸入功率來源被使用以藉由供應一額外電流及/或電位變異來增強該製程分析，該變異係使用於藉由產生一波形來提供超越該製程獨自所會提供之資訊以輔助分析。
較佳地，該電化學分析系統輸出(們)被饋入至一模型，其被使用於產生一定量性品質預測器以提供該化學(浴液狀況因數)及/或製程(設 備狀況因數)是否正操作於該期待範圍內或它是否正接近或已進入一不正常操作範圍之相關資訊。
該系統可使用一品質預測器搭配一沉積系統進行回饋，用以經由調整該製程電源供應器來提供對該沉積製程之控制。該模型和品質預測器可被設計以隨著時間進行學習，用以區分正常與不正常行為。產品品質參數被回饋至該模型以協助它再精進好與壞製程結果間之區別，並在更多資料被回饋至該模型時，允許它縮小好與壞製程結果間之差異。
該模型和品質預測器被設計以隨著時間進行學習，用以區分正常與不正常行為。產品品質參數被回饋至該模型以協助它再精進好與壞製程結果間之區別，並在更多資料被回饋至該模型時，允許它縮小好與壞製程結果間之差異。
一額外輸入功率波形可疊加著該製程波形。該額外波形被使用以藉由供應一額外電流及/或電位變異來增強該製程波形，該變異係使用於藉由產生一波形來提供超越該製程波形獨自所會提供之資訊以輔助分析。
本發明也關於一種用於低成本製程啟動之方法，包括在該製程所使用之製程及/或電解液中使用電化學指紋以提供代表該製程執行效率之輸出。該方法之低成本觀點係衍生自消除必須將該製程執行效率特徵化成該製程中所使用至少一電解液之電解液組成成分變化函數。該方法利用該製程及/或電解液之電化學指紋來代表一正常操作製程。
在本實施例中，該電化學指紋係藉由將一電化學沉積設備之電極中之至少一者充當該工作電極使用以產生該電化學指紋而產生之。該 方法可進一步包括使用該電化學指紋做為對一模型輸入中之至少一部分以提供做為它輸出之定量性品質預測器。該品質預測器係相較於在完成該製程後回饋至該模型中之製程結果，用以能夠預測該製程持續運轉時所製產品之期待相對品質。
更進一步，該模型和品質預測器可被設計以隨著時間進行學習，用以將該品質預測器與一可能組及/或產品品質做比較。產品品質參數係回饋至該模型以協助它再精進產品品質和該模型產生品質預測器之間之關聯性，並允許它在更多資料被回饋至該模型時，改進該關聯性。
此外，一決策模型可被使用以評量該些輸入參數並決定那一些係可用於建立一品質測量。
本發明也提供一電化學分析方法包含老化溶液之資料訓練組。用於該電化學分析方法之資料訓練組可在運轉一製程的同時，隨著時間進程而產生之。
本發明也提供一種用於一電化學製程之分析方法，該製程依據該分析方法之輸出來辨識錯誤機制。該分析方法包括：利用一或更多基板做為工作電極(們)和一或更多參考電極以提供一輸出訊號。
該分析方法可在該製程運轉時，也能夠透過資料回饋來學習該製程之錯誤機制。
此外，該系統能夠辨識與該些基板或該系統硬體有關之錯誤機制。
本發明也關於一種使用一高速訊號處理裝置以數分至數奈秒範圍內之擷取速率來處理資料之分析方法，該資料係使用於做出有關一 製程參數啟動或修改之決策，該參數係輸入至一電化學製程之輸入參數。
10‧‧‧電鍍腔室
11‧‧‧工作電極
12‧‧‧相反電極
13‧‧‧參考電極
14‧‧‧電源供應器
16‧‧‧電流測量儀器
17‧‧‧電壓計
18‧‧‧電壓計

Claims (17)

  1. 一種用於監視並控制電化學沉積及/或電鍍製程品質之電化學分析分法，藉此該電化學分析方法在該電化學沉積及/或電鍍製程期間使用輸出訊號之指紋分析方法來具有該化學作用及/或製程是否正操作於正常期待範圍中之指標，藉此該方法利用該沉積及/或電鍍製程其本身之一或更多基板做為該電化學分析方法之工作電極(們)且a)藉此分析介於該一或更多工作電極和一或更多參考電極之間之電位以提供表示成時間函數之電位差之輸出訊號指紋，或者b)製程電源供應器之輸入功率以在該工作電極(們)和相反電極間之電流及/或電位形式來提供輸入能量，藉此該方法利用在該一或更多工作電極(們)，和一或更多參考電極或一或更多相反電極中至少一者之間之電位來提供該電化學沉積及/或電鍍製程其本身之輸出訊號指紋。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，a)輸入功率來源係連接於該一或更多基板和一或更多相反電極之間，以便藉由產生波形來供應用以輔助分析之額外電流及/或電位變異，該波形提供超越該製程獨自所提供之資訊，或b)在一或更多基板和一或更多相反電極間之電流或電位係充當額外輸入訊號來使用。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中，該一或更多基板包括一或更多基板晶圓或印刷電路板或中介層或任何其它形式之電子基板。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中，額外輸入功率波形係疊 加著該製程波形，藉此該額外波形被使用以藉由供應額外電流及/或電位變異來增強該製程波形，該變異係使用於藉由產生波形來輔助分析，該波形提供超越該製程波形獨自所提供之資訊。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中，該些輸出訊號係饋至用來產生定量性品質預測器之模型中，該定量性品質預測器提供該化學作用(浴液狀況因數)及/或製程(設備狀況因數)是否正操作於該期待範圍內或其是否正接近或已進入不正常操作範圍之資訊。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中，該系統使用品質預測器搭配沉積系統進行回饋，用以經由調整該製程電源供應器來提供該沉積製程控制。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中，該模型和品質預測器被設計以隨著時間進行學習，用以藉由回饋該些產品品質參數至該模型中，以協助其再精進好與壞製程結果間之區別而區分正常和不正常行為，並允許其在更多資料被回饋至該模型時，縮小好與壞製程結果間之差異。
  8. 一種用於酸基(acid-based)電解液之污染物分析方法，其根據申請專利範圍第1至7項中之任一項來使用該電解液之電化學指紋以指示至少一電化學活性污染物之存在。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中，該酸基電解液包括下列酸中之至少一者之溶液於水中：甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、甲磺酸、乙磺酸、丙磺酸、2-丙磺酸、丁磺酸、2-丁磺酸、戊磺酸、氯丙磺酸、2-羥基乙烷磺酸、2-羥基丙烷磺酸、2-羥基丁烷磺酸、2-羥基戊烷磺酸、丙烯磺酸、2-磺基醋酸、2-或3-磺基丙酸、磺基琥珀酸、磺基馬來酸、磺基富馬酸、苯磺酸、 甲苯磺酸、二甲苯磺酸、硝基苯磺酸、磺基苯甲酸、磺基水楊酸和苯甲醛磺酸。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，藉此該輸出訊號係使用於提供回饋，其係用來控制該沉積製程所使用之電源供應器。
  11. 一種用於電化學沉積及/或電化學蝕刻與用於分析之電化學系統，包括一或更多工作電極(11)、一或更多相反電極(12)和一或更多參考電極(13)，其中，該參考電極係酸鹼電極、電源供應器(14)和一或更多基板，藉此該一或更多基板被利用做為工作電極(們)(11)，且藉此該製程電源供應器(14)之輸入功率提供在該工作電極(們)(11)和一或更多相反電極(12)之間之電流及/或電位形式之輸入能量，藉此該系統具有分析在該一或更多工作電極(11)，和一或更多參考電極(13)或一或更多相反電極(12)中之至少一者之間之電位的能力，以提供輸出訊號。
  12. 一種用於電化學沉積及/或電化學蝕刻與用於分析之電化學系統，包括一或更多工作電極(11)、一或更多參考電極(13)，其中，該參考電極係酸鹼電極、一或更多相反電極(12)和一或更多基板，藉此該一或更多基板被利用做為工作電極(們)(11)，藉此該系統具有分析在該一或更多工作電極(11)和一或更多參考電極(13)之間之電位的能力，以提供輸出訊號，該輸出訊號係表示成一參數，其為第二參數之函數，該些參數係選自下列族群中：電位差、時間、溫度、電流、阻抗之實數成分、阻抗之虛數成分、頻率。
  13. 如申請專利範圍第11項之系統，其中，該一或更多基板包括一或更多基板晶圓或印刷電路板。
  14. 如申請專利範圍第12項之系統，其中，該一或更多基板包括一或 更多基板晶圓或印刷電路板。
  15. 如申請專利範圍第11項之系統，其中，額外輸入功率來源(16)係並行連接著該製程電源供應器(14)或是連接於該一或更多基板和一或更多相反電極(12)之間，藉此該額外輸入功率來源(15)被使用以供應額外電流及/或電位變異。
  16. 如申請專利範圍第12項之系統，其中，額外輸入功率來源(16)係並行連接著該製程電源供應器(14)或是連接於該一或更多基板和一或更多相反電極(12)之間，藉此該額外輸入功率來源(15)被使用以供應額外電流及/或電位變異。
  17. 一種使用高速訊號處理裝置以數分鐘至數奈秒範圍內之擷取速率來處理資料之分析方法，該資料係使用於做出有關製程參數啟動或修改之決策，該參數係電化學製程之輸入參數。
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