RS57470B1 - In-situ stvaranje otiska za elektrohemijsko taloženje i/ili elektrohemijsku obradu - Google Patents

Description

Opis

[0001] Predmetni pronalazak odnosi se na sisteme za praćenje i kontrolisanje kvaliteta procesa za nanošenje prevlake koji uključuje, sastav za kupku, stanje spremnosti opreme i stvaranje otiska obrađenog proizvoda (podloge) upotrebom tehnika elektrolitičkog taloženja ili taloženja koje nije električno, ili elektrohemijske obrade.

[0002] Prethodno stanje tehnike kontrolisanja procesa elektrohemijskog taloženja ili procesa obrađivanja obuhvata procenjivanje svakog parametra procesa pojedinačno u odnosu na njegove kontrolne granice. Na primer, alati za analiziranje kupke koriste se za praćenje koncentracija svakog od sastojaka elektrolita i alat za taloženje koristi se za praćenje vremena taloženja, temperature kupke i takvih parametara procesa. Kompleksna industrijska upotreba je jedno-varijantni pristup koji dovodi do visokih stopa lažnih alarma.

[0003] Mnogi proizvedeni proizvodi obuhvataju obloge istaložene na nekom delu proizvoda upotrebom tehnika elektrohemijskog taloženja. Ove tehnike, kao što je opisano ispod, koriste se za taloženje slojeva materijala kao što su metali i legure na delu podloge. Deo podloge može sadržati metalni deo, plastični deo, štampanu ploču, ploču za izradu mikroelektonskih uređaja, ili neku drugu podlogu.

[0004] Mikroelektronski uređaji proizvode se se taloženjem i uklanjanjem više slojeva materijala na podloži kao što su silikonske ploče za proizvodnju velikog broja pojedinačnih uređaja. Na primer, foto otporni slojevi, provodnici i dielektrični materijal se talože, uzorkuju, obrađuju, ravnaju, i tako dalje kako bi se formirala svojstva u i/ili na podloži. Svojstva su uređena kako bi se formirala integrisana kola (IC), MikroElektroMehanički sistemi (MEMS) i druge mikroelektronske strukture.

[0005] Vlažni hemijski procesi obično se koriste za formiranje svojstava na mikroelektronskim podlogama. Vlažni hemijski procesi generalno se vrše u alatima za vlažno hemijsko obrađivanje koji imaju više komora za obradu za kombinacije čišćenja, obrađivanja, elektrohemijskog taloženja i čišćenja. Proces elektrohemijskog taloženja obuhvata elektrolitičko taloženje u kojem se dovodi struja do podloge, i taloženje koje nije električno, kada eksterna struja nije dovedena do podloge. U ovim procesima podloga je postavljena u komoru koja obuhvata elektrolit koji dovodi materijal koji se taloži na podlozi. Takođe je moguće ukloniti materijal sa podloge obrtanjem toka struje kroz elektrolit i podlogu, ili dovođenjem odgovarajućeg rastvora za obradu. Ovi procesi mogu se vršiti u opremi za izradu ploča kao što su Raider® sistem u ponudi od Applied Materials, Sabre® sistem u ponudi od Lam Research, Stratus® u ponudi od Tel/Nexx, ili u sličnim alatima za obradu.

[0006] Uobičajeno je da se uključi sposobnost praćenja hemijskih sastojaka ili hemijske aktivnosti elektrolita koji se koristi u jednom od napred navedenih procesa. Ovo se vrši kako bi se kontrolisale koncentracije hemijskih sastojaka elektrolita na takav način da se održava neprekidno obrađivanje više podloga dok se elektrolit koristi za vreme svog radnog veka. Obično analitičke tehnike moraju biti specifično razvijene za svaku komponentu elektrolita u posebnoj kombinaciji i koncentraciji sastojaka koji su prisutni u posebnom elektrolitu. Može biti vremenski zahtevno i skupo osmisliti analitičke tehnike ili metode koje koristi tehnike elektroanalize, HPLC i titracije, za svaki od sastojaka elektrolita. U nastavku, neki komercijalni aditivi imaju dve ili više komponente i postoji mogućnost da se ne mogu razdvojiti bez prethodnog znanja o hemijskoj vrsti. Praćenje svakog od hemijskih sastojaka ovih elektrolita može biti kompleksno usled više interakcija koje se odigravaju između sastojaka i njihovih odgovarajućih promena koncentracija i kako elektrolit stari. Starenje elektrolita može biti posledica razbijanja jednog ili više njegovih sastojaka usled oksidacije, redukcije ili katalitičke aktivnosti, ili može obuhvatati interakciju sa opremom ili podlogama koje dolaze u kontakt sa elektrolitom za vreme njegovog radnog veka, ili drugih zagađivača.

[0007] Više metoda za praćenje sastojaka elektrolita obuhvata elektroanalitičke metode. Jedno ograničenje upotrebe ovih elektroanalitičkih metoda u klasičnom pristupu je to što zahtevaju određeno poznavanje prethodnog stanja odgovarajućih radnih opsega hemije i sistema pre nego što se mogu upotrebiti za određivanje toga da li su koncentracije hemijskih sastojaka „unutar specifikacije“ ili nisu. Obično, ovi opsezi za koncentracije koriste se za proizvodnju „kompleta za treniranje“ hemijskih rastvora menjanjem koncentracija više sastojaka elektrolita i analiziranjem svakog od elektrolita za treniranje kako bi se odredio uticaj menjanja koncentracija na analitički rezultat. Takva metoda može veoma brzo rezultirati u prekomernom broju uzoraka koji se koriste kao komplet za treniranje, usled broja sastojaka u elektrolitu i više interakcija između ovih sastojaka i odgovora koji se stvaraju kako bi predstavili koncentracije drugih sastojaka. Klasično, odvojena elektroanalitička metoda koristi se za predstavljanje koncentracije svakog poznatog sastojka u elektrolitu. Ove elektrohemijske analize mogu se odigrati unutar opreme za elektrohemijsku analizu kao što su Real Time Analyzer (RTA) u ponudi od Technic, Inc., Quali-Line® u ponudi od ECI Technology, Ancolyzer® sistem u ponudi od Ancosys, ili sličnih alata za analiziranje.

[0008] Jedan pristup koji se obično koristi za pojednostavljenje elektroanalitičke metode i da njenu upotrebu za predstavljanje koncentracija hemijskih sastojaka jeste biranje jednog naročitog aspekta elektrohemijskog odgovora i njegovo povezivanje sa aspektom koncentracije sastojka. Aspekt odgovora koji se koristi može biti visina ili naročit maksimalni odgovor, površina ispod naročito krive odgovora ili odnos između visine dva različita maksimuma, na primer. Dok ovaj pristup čini lakšim povezivanje specifičnih parametra za promene koncentracije jednog ili više sastojaka elektrolita, ispoljava se u ignorisanju velikog dela podataka koji su stvoreni elektroanalitičkom tehnikom. Ovo znači da se mogućnost procenjivanja promena kao odgovor na oblasti koje nisu razmatrane gubi. Ove oblasti mogu sadržati informaciju koja se odnosi na razdvojene proizvode, hemijske zagađivače i slično.

[0009] Slika 1 prikazuje šematski prikaz analize prethodnog stanja tehnike i sistema za doziranje povezanog za alat za elektrohemijsko taloženje za taloženje metala na mikroelektronskim podlogama. Na ovoj slici slipstrim je prikazan da izlazi iz posude alata za elektrohemijsko taloženje i cirkuliše kroz sistem za analiziranje i sistem za doziranje. Sistem za analizu konfigurisan je tako da bude u stanju da uzme uzorak rastvora dok teče kroz slipstrim, i sistem za doziranje konfigurisan je tako da bude u stanju da ubrizga jedan ili više hemijskih sastojaka u slipstrim. Šematski prikaz namenjen je da predstavi analizu i sisteme za doziranje kao što su oni proizvedeni od Ancosys; Pliezhausen, Germany i ECI; Totowa, New Jersey. Slika 2 je šematski prikaz drugačije konfiguracije za analiziranju, kao što je RTA (Real Time Analyzer) od Technic; Providence, Rhode Island. U ovoj konfiguraciji „sonda“ unutar posude za nanošenje prevlake konfigurisana je da vrši elektroanalitičku analizu rastvora za nanošenje prevlake. Ova sonda povezana je za kontroler računara koji upravlja radom sonde i analizom elektrohemijskih podataka koji su stvoreni od nje.

[0010] Dalje ograničenje običnog pristupa korišćenja kompleta za treniranje rastvora sa različitim koncentracijama sastojka je to što se obično prave mešanjem svežih sastojaka zajedno kako bi se proizvelo više rastvora sa koncentracijama koje variraju na prihvaćene načine. Ovaj pristup odbacuje bilo koji uticaj starenja elektrolita pri analitičkim rezultatima. Starenje elektrolita može biti rezultat oksidacije i/ili redukcije jednog ili više sastojaka elektrolita kako dolaze u kontakt sa anodom i/ili katodom elektrolitičkog sistema. Takođe može obuhvatati izgrađene komponente koje nisu namenski dodate u elektrolit usled ispiranja iz sastojaka sistema ili podloge proizvoda (ili držača) koji se obrađuju sistemom. Takođe postoje drugi načini kako se zagađivači mogu nenamenski uvesti u elektrolit. Starenje elektrolita je značajan aspekt većine pojedinačnih procesa za taloženje i može biti odgovorno za mnogo problema koji se odigravaju kod proizvoda i materijala proizvedenih upotrebom ovih metoda vlažnog taloženja. Značaj održavanja koncentracija hemijskih sastojaka uprkos ovim efektima starenja kupke mogu biti prihvaćeni shvatanjem upotrebe tehnika „oceđivanja i dovođenja“ koje suštinski odbacuju deo starog elektrolita i zamenjuju ga sa svežim elektrolitom u pokušaju održavanja koncentracija jedinjenja povezanih sa starenjem kupke ispod prihvatljivih granica. Ove tehnike su uobičajene u mikroelektronskoj industriji, gde se koriste za održavanje elektrolita kod procesa taloženja u stanjima spremnim za razbijanje proizvoda do niskog nivoa i/ili zagađivača. Naravno, upotreba rada oceđivanja i dovođenja elektrolita povećava hemijsku upotrebu, uticaj na okolinu i povezane troškove.

[0011] Klasične metode elektroanalitičke analize obuhvataju ekstrakciju uzorka elektrolita iz sistema za analizu. Ovo zahteva proticanje dela elektrolita kroz linije za uzorkovanje fluida do tačke ekstrakcije kako bi se omogućilo da ekstrahovani uzorak ima neprekidni sastav sa elektrolitom koji se koristi pri obradi proizvoda. Deo elektrolita se takođe obično koristi za ispiranje opreme za analizu kako bi se sprečilo zagađenje analizatora i „memorisanje“ prethodnih uzoraka. Ukoliko je frekvenca analize visoka, ili ukoliko je zapremina elektrolita potrebna za ispiranje sistema i analize velika, rad sistema sistema za analizu može efikasno proizvesti tip rada oceđivanja i dovođenja usled zapremine elektrolita koja se konzumira za svrhe analize, koja se mora popuniti sa svežim elektrolitom.

[0012] Napred navedene elektroanalitičke metode mogu biti komplikovane usled izmena u referentnim elektrodama ili radnim elektrodama za vreme trajanja analize. Referentne elektrode moraju biti izabrane tako da se mogu uporediti sa elektrolitima sa kojima su u kontaktu, i moraju se održavati za vreme svog radnog veka kako bi se održali neprekidni rezultati. Radne elektrode obično su sačinjene od elektroda sa rotirajućim diskom koje obuhvataju elektromehaničke mehanizme za rotiranje, i koje su izložene izmenama površinske hrapavosti ili integriteta elektrode vremenom.

[0013] Kada se koristi elektroda sa rotirajućim diskom u elektroanalitičkoj metodi elektroda se obično čisti i održava kako bi se održali neprekidni rezultati od jednog do drugog merenja. Čak i tad, značajno je pratiti rezultate i učestalo vršiti kalibraciju i/ili eliminisati efekte odstupanja elektrode i znati kada je vreme da se primeni rigoroznija procedura održavanja ili zameni elektroda. Izmene u površini elektrode, na primer, mogu izazvati izmene u izmerenom odgovoru koji nisu nastale usled izmene u hemiji.

[0014] Dokument US 5,223,118 opisuje metodu za analiziranje organskih aditiva, kao što su osvetljivači i aditivi za izjednačavanje, u kupki za električno nanošenje prevlake.

[0015] Dokument EP 0760 473 A1 opisuje metodu za elektrohemijsko procenjivanje stanja površine metala istaloženog kao električni vod na primer na podlozi koja je polu provodnik.

[0016] Zadatak je predmetnog pronalaska da pruži metodu za praćenje i kontrolisanje kvaliteta elektrohemijskog taloženja i/ili procesa nanošenja prevlake koja obuhvata sastav kupke, komoru za obrađivanje i/ili proces stvaranja filma na podlozi.

[0017] Pronalazak se odnosi na metodu elektrohemijske analize koja koristi jednu ili više podloga kao radne elektrode i analizira potencijal između jedne ili više radnih elektroda i jedne ili više referentnih elektroda kako bi pružila otisak izlaznog signala koji je predstavljen kao razlika potencijala kao funkcija u vremenu. Metoda elektrohemijske analize koristi metodu za analizu otiska kako bi imala indikator o tome da li hemija i/ili proces rade u normalno očekivanom opsegu.

[0018] Jedna ili više podloga u ovom prvom izvođenju obuhvataju jednu ili više pločastih podloga ili štampanih ploča ili posrednika ili bilo koji drugi oblik elektronskih podloga.

[0019] U nastavku, izvor ulazne energije može biti povezan između jedne ili više podloga i jedne ili više suprotnih elektroda. Dodatni izvor ulazne energije koristi se za povećanje analize procesa dovođenjem dodatnog izvora struje i/ili varijacije potencijala koji se koriste za pomaganje pri analizi stvaranjem oblika talasa koji pruža informaciju van one koja bi bila pružena samo sa procesom.

[0020] Takođe je moguće koristiti struju ili potencijal između jedne ili više podloga i jedne ili više suprotnih elektroda kao dodatni izlazni signal.

[0021] Pronalazak se takođe odnosi na metodu elektrohemijske analize koja koristi jednu ili više podloga kao radne elektrode i ulaznu energiju napajanja procesa kako bi se pružila ulazna energija u obliku struje i/ili potencijala između radnih elektroda i suprotnih elektroda. Metoda koristi potencijal između jedne ili više radnih elektroda i bar jednog od: jedne ili više referentnih elektroda; ili jedne ili više suprotnih elektroda; kako bi se pružio izlazni signal. U ovom izvođenju poželjno jedna ili više podloga obuhvataju jednu ili više pločastih podloga.

[0022] Sistem za elektrohemijsku analizu koristi metodu za analiziranje otiska kako bi imao indikator o tome da li hemija i/ili proces rade u okviru normalno očekivanog opsega.

[0023] Poželjno, dodatni oblik talasa ulazne energije je superponiran sa oblikom talasa procesa. Dodatni oblik talasa koristi se da poveća oblik talasa procesa dovođenjem dodatnog izvora struje i/ili varijacije potencijala koji se koriste za pomaganje pri analizi stvaranje oblika talasa koji pruža informaciju van one koja bi se mogla pružiti samo sa oblikom talasa procesa.

[0024] Izlaz iz metode za elektrohemijsku analizu može biti doveden u model koji se koristi za proizvodnju kvantitativnog predskazivača kvaliteta koji pruža informaciju o tome da li hemija i/ili proces rade u okviru očekivanog opsega ili ukoliko prilaze ili su ušli u nenormalni opseg rada.

[0025] Predmetni pronalazak je metoda za upotrebu podataka za praćenje (protok elektrolita, temperatura, rotacija podloge ili brzina agitacije) kao i elektroanalitičkih podataka (struja za nanošenje prevlake ili obradu, napon na podlozi, napon ćelije) kako bi se stvorio otisak na elektrolitu i/ili sistemu za elektrohemijsko taloženje ili obradu kako bi se koristili za praćenje kvaliteta za a) spremnost komore za obradu da obuhvati sve veze za podlogu, za anode i slično; b) stvaranje otiska procesa za formiranje filma koji se vrši na podlogama kao što su silikonske ploče ili štampane ploče (PCB) koje se koriste za izradu mikroelektronskih ili elektronskih uređaja.

[0026] Predmetni pronalazak obuhvata metodu za stvaranje otiska prema definiciji od International Sematech Manufacturing Initiative (ISMI) nakon čega „stvaranje otiska“ predstavlja „komplet varijabilnih podataka povezanih sa komponentom za koju se stvara otisak koji se uzorkuje pri određenoj brzini u određenom vremenu, transformira i analizira upotrebom kompleta matematičkih tehnika za stvaranje rezultata koji predstavlja stanje jedinice za vreme trajanja tog vremenskog okvira.“ Ključne karakteristike otiska, stoga, su: a) dobro definisane tačke otiska direktno na neuspeloj (ili onoj koja odstupa) komponenti kada su njene vrednosti van normalnog opsega rada. b) u suprotnosti sa većinom sistema za klasifikaciju detekcije neuspeha (FDC), drill-down proces može početi pre nego što se neuspeh detektuje. C) otisci često koriste podatke koji nisu generalno dostupni korisnicima pri fabrikaciji i modele koji zahtevaju domen znanja o veoma specifičnoj opremi.

[0027] Pronalazak koristi podlogu kao radnu elektrodu za analitičku tehniku. Pronalazak omogućava radnoj elektrodi da bude zamenjena za svako merenje korišćenjem samo podloge kao radne elektrode za svako elektroanalitičko merenje. Ova tehnika pruža prednosti toga što se uvek zna da je radna elektroda tačno reprezentativna za proizvod usled činjenice da se proizvod zapravo koristi kao radna elektroda.

[0028] Sledeći aspekt prema pronalasku pruža paralelno kolo kako bi s omogućilo dodatnom signalu da bude superponiran sa oblikom talasa koji se primenjuje na podlogu za vreme trajanja procesa taloženja. U ovom obliku pronalaska signal kao što je struja male amplitude ili domet napona mogu biti dodati obliku talasa koji se koristi za taloženje. Superponirani signal koristi se za modifikovanje ulazne energije koja se koristi kao izlazni signal koji se koristi za praćenje elektrohemijskog sistema za taloženje.

[0029] U još jednom sledećem aspektu prema predmetnom pronalasku, izlaz iz metode za elektrohemijsku analizu dovodi se u model koji se koristi za proizvodnju kvantitativnog predskazivača kvaliteta koji pruža informaciju o tome da li hemija (faktor stanja kupke) i/ili proces (faktor stanja opreme) rade unutar očekivanog opsega ili prilaze ili su ušli u nenormalni opseg rada. Sistem koristi predskazivač kvaliteta u povratnoj informaciji sa sistemom za taloženje kako bi se pružila kontrola procesa taloženja podešavanjem napajanja procesa, izlazni signal može biti korišćen za pružanje povratne informacije koja se koristi za kontrolisanje napajanja korišćenog za proces taloženja ili obrade, kao i tačaka za učenje za unošenje podloge u elektrolit (npr., „vrelo unošenje“, gde se potencijal nanosi na podlogu pre nego što se dovede u kontakt sa elektrolitom). Napajanje i uređaji za upravljanje podlogom su ključne komponente za postizanje željenih rezultata procesa. U ovom izvođenju, izlaz napajanja može biti menjan kako bi se kompenzovale merene karakteristike analize u cilju kompenzovanja izmena koje se javljaju za vreme života elektrolita kad se korelacija za metrologiju proizvoda i/ili testirane podloge postignu. Alternativno, povratna informacija može biti korišćena za prekidanje rada procesa ukoliko se približi izlaznoj granici povezanoj sa lošim učinkom procesa. Na ovaj način pronalazak može pogodno biti korišćen za produženje života elektrolita koji se koristi u procesu ili za sprečavanje proizvodnje lošijih proizvoda kod procesa koji je odstupio od svojih idealnih radnih uslova.

[0030] U krajnjem izvođenju prema predmetnom pronalasku, metoda može koristiti predskazivač kvaliteta kao povratnu informaciju sa sistemom za taloženje kako bi obezbedio kontrolu procesa taloženja podešavanjem napajanja procesa. Model i predskazivač kvaliteta projektovani su da uče vremenom kako bi pravili razliku između normalnog i nenormalnog ponašanja. Parametri kvaliteta proizvoda dovode se nazad u model kako bi se poboljšalo diferencijacija između dobrih i loših rezultata procesa, i kako bi se omogućilo smanjenje razlika između dobrih i loših rezultata procesa kako se više podataka dovodi nazad u sistem.

[0031] Sakupljena informacija koristi se za proizvodnju faktora kvaliteta ili faktora stanja opreme. Faktori mogu sadržati bilo koju kombinaciju podataka za praćenje na način multivarijantnih pristupa kao što su mašine sa podržavajućim vektorom sa jednom klasom (OC-SVM), robusni princip analize komponente (ROBPCA), i tako dalje. Faktor kvaliteta može biti stvoren iz elektroanalitičkih rezultata, analize rezultata klasične hemije, poređenja sa očekivanim električnim oblicima talasa i slično. Za procese elektrohemijskog taloženja ili elektrohemijskog obrađivanja podaci za praćenje mogu biti grupisani kako bi se omogućile sledeće klase analize: a) spremnost komore za obradu koja sadrži veze, kvalitet anode, protok ili agitaciju i tako dalje; b) ponašanje/spremnost napajanja; c) kvalitet podloge

[0032] (naročito sloj za taloženje, foto otporan, otvorena površina); d) ponašanje elektrolita određeno preko rezultata elektroanalitičke analize. Faktor kvaliteta zatim se prati kako bi se osiguralo da su proizvedeni proizvodi dovoljnog kvaliteta. Ukoliko se primeti da faktor kvaliteta/faktor stanja pokazuje sklonost približavanja neprihvatljivoj granici, mogu se preduzeti mere za modifikovanje procesa kako bi se poboljšao faktor kvaliteta. Korelacija između podataka o otisku i podataka o prinosu proizvoda je obavezna kako bi se optimizovalo pronalaženje grešaka i/ili analiza uzorka nastanka greške.

[0033] Jedan sledeći aspekt predmetnog pronalaska je upotreba uređaja za obradu sa signalom visoke brzine za upravljanje podacima u opsegu od milisekundi do nanosekundi. Ovo je naročito od pomoći za menjanje ili menjanje preko parametara procesa (na primer, struja za taloženje). Potrebne stope podataka zavise od parametara procesa koji se prate, ali bi sposobnost uređaja za obradu sa signalom visoke brzine trebalo da obuhvati brzinu akvizicije od nanosekundi do minuta.

Kratak opis slika

[0034]

Slika 1 je šematski prikaz prethodnog stanja tehnike elektroanalitičkog sistema koji je projektovan da ekstrahuje uzorak elektrolita i da ga analizira za kontrolu procesa (Ancolyzer/ECI).

Slika 2 je šematski prikaz drugog prethodnog stanja tehnike elektroanalitičkog sistema koji je projektovan da analizira elektrolit in-situ. (RTA).

Slika 3 je šematski prikaz jednog izvođenja prema predmetnom pronalasku.

Slika 3a objašnjava princip inventivne metode sa dijagramima struje Ipi napona UCelli URkoji obuhvataju gornje i donje linije koje definišu opseg dobrog i lošeg kvaliteta. Slika 4 je šematski prikaz komponente opreme prema predmetnom pronalasku.

Slika 5 je grafikon koji prikazuje krive odgovora elektrohemijske analize koje su dobijene upotrebom procesa sličnog onom koji je korišćen za nanošenje prevlake na podloge koje pokazuju signale od dobre kupke i od loše kupke. Signal od loše hemije

1

pokazuje veću polarizaciju pri svakoj primenjenoj struji, kao i fluktuacije potencijala pri primenjenoj struji od 13 ASD.

Slika 6 je šematski prikaz implementacije referentne elektrode u reaktoru za elektrohemijsko taloženje.

Slika 7 je šematski prikaz implementacije referentne elektrode u reaktoru za elektrohemijsko taloženje sa kapilarnom cevi 22 i pumpom 25 kako bi se obezbedio protok elektrolita kroz kapilarnu cev.

Slika 8 je šematski prikaz implementacije referentnih elektroda u reaktoru za elektrohemijsko taloženje sa membranom 21.

Slika 9 je šematski prikaz implementacije referentnih elektroda u reaktoru za elektrohemijsko taloženje sa membranom i kapilarnim cevima.

Slika 10 je šematski prikaz implementacije referentnih elektroda u reaktoru za elektrohemijsko taloženje sa koncentričnim anodama 12 i kapilarnim cevima 22 između referentnih elektroda 13 i lokacija između podloge katode 11.

Slika 11 je šematski prikaz implementacije referentnih elektroda u reaktoru za elektrohemijsko taloženje sa četiri koncentrične anode 12 i membranom 21 koja odvaja katodu 11 i anode 12 i kapilarne cevi 22 između referentnih elektroda 13 i lokacija blizu površina elektrode.

Slika 12 je šematski prikaz alternativnog izvođenja prema predmetnom pronalasku koji obuhvata paralelno kolo koje napaja superponirani oblik talasa za elektrohemijsku analizu sa oblikom talasa procesa.

Slika 13 je komplet grafikona tehnike elektrohemijske analize koji obuhvata superponiranje malih smetnji kod struje za analizu sa strujom za proces. Varijacija gustine struje od 2% je superponirana na struji za proces od 9 ASD kako bi se stvorili ovi grafikoni. Slika 13a je grafikon gde je impedanca funkcija frekvence. Slika 13b je grafikon pomeranja faze impedance kao funkcije frekvence. Slika 13 je Nikvistov dijagram imaginarne komponente impedance kao funkcija realne komponente impedance.

Slika 14 je komplet krivih odgovora elektrohemijske analize, koji prikazuje da se signal koji predstavlja mogućnost vršenja degradiranog procesa javlja kao rezultat starenja kupke za na nošenje limene prevlake u prisustvu slabijih anoda.

Slika 15 je grafikon koji prikazuje komplet krivih odgovora elektrohemijske analize da signal može biti ekstrahovan iz podataka koji predstavljaju promene usled hemije koja se izlaže uzorcima foto otpornosti.

Slika 16 prikazuje šematski prikaz referentne elektrode poželjne referentne elektrode, naime pH elektrode (staklena elektroda).

Detaljni opis

[0035] Predmetni pronalazak je metoda za korišćenje tehnika elektroanalize za stvaranje otiska elektrolita i/ili sistema za elektrohemijsko taloženje ili obrađivanje i uspostavljanje praćenja kvaliteta, ili faktora stanja, koji predstavlja: a) spremnost komore procesa koja obuhvata sve veze za podlogu, anode i tako dalje i/ili b) stvaranje otiska procesa taloženja filma koje se vrši na mikroelektronskim podlogama kao što su silikonske ploče ili štampane ploče ili posrednici ili bilo koji drugi oblik električnih podloga. Pronalazak koristi podloge kao radne elektrode 11 za tehniku analize. Šematsko predstavljanje jednog izvođenja prema predmetnom pronalasku prikazano je na Slici 3. Šematsko predstavljanje dalje obuhvata suprotnu elektrodu 12, referentnu elektrodu 13, napajanje 14, komoru za nanošenje prevlake 10 i instrumente 16, 17, 18 za merenje struje i napona. Slika prikazuje kako elektrohemijski podaci stvoreni iz praćenja promenljivih vrednosti električnog procesa mogu biti dovedeni do višedimenzionalnog modela zajedno sa drugim podacima koji predstavljaju parametre procesa i rezultate procesa. Model može koristiti algoritam koji radi na dovedenim podacima kako bi proizveo predviđanje kvaliteta koje predstavlja verovatnoću sledećeg proizvoda koji se provlači kroz proces koji ima dobre ili loše rezultate procesa. Pronalazak omogućava da se radna elektroda zameni za svako merenje upotrebom samo podloge kao radne elektrode za elektroanalitičko merenje. Šematsko predstavljanje kompleta opreme koja bi bila od koristi za ovaj pronalazak prikazano je na Slici 4.

[0036] Slika 3a dalje objašnjava princip inovativne metode. Slika prikazuje struju za nanošenje prevlake Ip;očekivani napon ćelije Ucell(mala crna linija) i očekivani napon za referencu UR(mala crna linija) za obloženu podlogu dobrog kvaliteta. Očekivane linije za Ucelli URsu obe envelopirane sa gornjom i donjom linijom. Oblasti između gornjih i donjih linija definiše oblast napona ćelije Ucellili napona za referencu URdobrog kvaliteta.

[0037] U oblastima iznad gornje linije i donje linije očekivani kvalitet obloženih podloga nije dobar.

[0038] Nakon definisanja kvaliteta različitih podloga i struje Ipi/ili struje Ucellili URza nekoliko podloga, kvalitet daljih supstrata može biti predviđen merenjem Ipili napona Ucellili URza dalje supstrate.

[0039] Svako novo određivanje kvaliteta podloge i napona ili struje će dovesti do revidiranog modela.

[0040] Struja Ipnaponi Ucellili URmereni su pomoću instrumenta za merenje 16 i voltmetrima 17, 18 na slici 3.

[0041] Kada se podloga koristi kao radna elektroda za elektrohemijsko merenje javljaju se određena ograničenja i komplikacije koje moraju biti uzete u obzir. Uobičajeno je da proizvođač mikroelektonskih uređaja koristi isto postrojenje i opremu za proizvodnju više tipova proizvoda. Svaki tip proizvoda verovatno ima jedinstvenu površinu i potencijalno drugačiji radni oblik talasa usled naročitih potreba tog proizvoda. Stoga, svaki tip proizvoda će morati biti odvojeno upoređen, na primer, upotrebom „lukap” tabela ili slično, kako bi se dobili dosledni rezultati metode prema predmetnom pronalasku. Parametri korišćeni za deljenje proizvoda na kategorije mogu obuhvatati tip proizvoda, komoru/e procesa koje se koriste, prethodne opreme procesa i slično. Podaci se mogu razmatrati za svaku vrednost svakog parametra koje su podeljene, ili u agregatnom obliku razmatrajući sve vrednosti od svih parametara u jednom sklopu podataka. Dodatno, verovatno će postojati varijacija unutar tipa podataka usled normalnih varijacija pri proizvodnji u litografskim procesima, na primer, koja će se morati uzeti u obzir kod ovde opisanih metoda.

[0042] Jedna prednost korišćenja proizvoda podloge kao radne elektrode pri sakupljanju podataka o elektrohemijskom odgovoru jeste to što ne postoji potreba za izradu ili projektovanje metode koja predstavlja proces koji se vrši na proizvodu, zato što se tačno ovaj proces koji pruža podatke koristi za analiziranje procesa. Ne postoji opasnost da primenjena struja (ili napon) budu previše mali ili previše veliki da bi zabeležili neki svojstveni učinak hemije koji se pojavljuje samo u okviru istog opsega korišćenog na proizvodu podloge, zato

1

što se sam taj proces koristi za stvaranje podataka koji se koriste za analizu. Slika 5, na primer, prikazuje dve krive stvorene za vreme elektrohemijskog taloženja i analize. Ove krive pokazuju razlike između uspelog elektrolita (1), i neuspelog elektrolita (2) koji proizvode podloge sa taloženjem, koje se na nekim lokacijama javlja, a na nekim ne. Kada se taloženje započne sa neuspelim elektrolitom potencijal raste više nego kod uspelog elektrolita. Dalje, za vreme trajanja koraka sa najvećom gustinom struje, primećeno je da potencijal fluktuira u slučaju neuspelog elektrolita. Samo kada je primenjena struja veća od 9 ASD fluktuacije potencijala primećene su u odgovoru modela, što ukazuje na potencijal za problem na podlozi.

[0043] Primer prikazan na Slici 5 uzet je iz ogleda gde su delovi šablonske silikonske ploče izloženi elektrohemijskom taloženju sa više koraka različite gustine struje. Osmotreno je da je neuspela kupka proizvela rezultate na pločama sa određenim svojstvima ispupčenja nanetim ispravno (ili više nego normalno), dok su druge imale veoma kratka ispupčenja. Na osnovu rešavanja problema izvršenog u procesu, osmotreno je da se razlika u taloženju kod neuspelog elektrolita, u poređenju sa normalnim „dobrim” elektrolitom, pojavila samo za vreme trajanja koraka sa najvećom gustinom struje u procesu taloženja. Dok neuspeli elektrolit pokazuje veći potencijal za vreme trajanja prvih koraka deponovanja, samo za vreme 13 ASD koraka odgovor na potencijal pokazuje oscilatorno ponašanje koje ukazuje da može postojati problem sa nekim površinama kod kojih je taloženje malo ili ga nema, dok druge površine podloge pokazuju normalno taloženje. Unakrsna povezanost ovih podataka „stvara otisak” dobijen za vreme trajanja procesa proizvoda podloge na primećenom neuspehu kod proizvoda koji čini ovde opisan pronalazak tako moćan. Podaci pružaju neposredno ukazivanje na učinak procesa proizvoda koji može biti korišćen za poboljšanje upravljanja procesom.

[0044] Kako bi se proizvod podloge iskoristio kao radna elektroda u ovoj metodi poželjno je uključiti referentnu elektrodu u sistem za deponovanje na takav način da bude u elektrohemijskoj komunikaciji sa radnom elektrodom. U sledećem razmatranju proizvod podloge opisan je kao radna elektroda. Takođe je u okviru predmetnog pronalaska upotreba napona ćelije i/ili struje ćelije (između elektrode proizvoda podloge i anode/a, ili suprotne elektrode/a) kao još jedan komplet podataka za praćenje koji ukazuje na učinak sistema kao celine. U ovom pogledu, bilo bi moguće imati relativno jednostavan sistem za elektrohemijsku obradu kao što je onaj prikazan na slikama 4 i 6, koji koristi signale između proizvoda podloge i referentne elektrode, i između proizvoda podloge i suprotne elektrode kao analitičke signale. Takođe je moguće uključiti signale između suprotne elektrode i referentne elektrode.

[0045] Kao što će stručnjaci iz ove oblasti razumeti, sistem opisan na slici 6 može biti proširen u kompleksnije sisteme za taloženje, kao što su oni koji koriste više katoda i/ili anoda, ili sa membranama koje pružaju deljenje elektrolita na specifične fluidne sisteme. Može biti poželjno dodati referentne elektrode sistema kako bi se omogućilo merenje potencijala za više katoda i/ili anoda. Takođe može biti poželjno koristiti uređaje kao što su kapilarne cevi kako bi se omogućilo merenje razlike potencijala blizu povezanih radnih elektroda bez potrebe za merenjem referentne elektrode u neposrednoj blizini radne elektrode. Ovo pruža metodu za praćenje potencijala blizu elektrode sa minimalnim prekidom električnih polja u samom reaktoru za taloženje. Takođe može biti pogodno imati sistem za pumpanje fluida povezan sa kapilarnom cevi za referentne elektrode u cilju održavanja elektrolita u kapilarnoj cevi pomešanog sa i u sličnoj koncentraciji kao elektrolit za nanošenje prevlake, i za čišćenje kapilarne cevi od mehurića vazduha (videti sliku 7). Biće prepoznato da će idealni sistem za analizu biti donekle zavistan od naročitog sistema za taloženje koji se koristi. Nekoliko reprezentativnih postavki za različite sisteme za taloženje prikazani su na slikama 4 i 6 - 12.

[0046] Kada se sistem koristi u postavci koja obuhvata jednu ili više jonskih selektivnih membrana 21 može postojati elektrolit u jednom od sistema fluida koji sadrži kiseli rastvor. Kiseli rastvori zasnovani na kiselinama kao što su sumporna kiselina ili metansulfonska kiselina obično se koriste. Kada je to slučaj, može biti korisno pratiti ovaj rastvor u cilju određivanja zagađivača ili promena u elektrolitu. U ovom pogledu, izvođenje prema predmetnom pronalasku bilo bi od koristi pri tehnici za analizu ostavljanja otiska kako bi se odredili zagađivači u ovom elektrolitu. Tehnika za analizu ostavljanja otiska može koristiti elektrodu u sistemu za taloženje kao radnu elektrodu za analizu, i može po izboru obuhvatati paralelno električno kolo za superpoziciju dodanog oblika talasa analize, kao što je opisano na drugom mestu ovoj patentnoj prijavi. Takvi zagađivači mogu biti uvedeni, na primer, preko kretanja materijala kroz jednu ili više membrana koji su deo sistema. Ovo može biti usled normalnog rada, stvaranja zagađivača usled odgovora u sistemu, ili kroz problem proizvodnje sa jednim ili više delova elektrolita što se ispoljava u zagađenoj sirovini. Ovaj pronalazak pruža sposobnost određivanja prisustva zagađivača kao što su organska jedinjenja u

1

elektrolitu koji obuhvata kiselinu kao što je sumporna kiselina ili metansulfonska kiselina. Primeri drugih kiselih elektrolita mogu biti testirani sa ovom metodom obuhvataju mravlju kiselinu, sirćetnu kiselinu, propionsku kiselinu, buternu kiselinu i sulfonske kiseline kao što su alifatična ili ne-benzenska aliciklična jedinjenja generalne formule (I) gde R predstavlja C1-

5alkil radikal ili prstenastu strukturu ugljenika.

(X1)n-R-SO3H ............... (I)

X1je halogeni atom ili hidroksil, aril, alkilaril, karboksil ili sulfonil radikal koji može biti na bilo kojoj poziciji po izboru alkil radikala a n je ceo broj od 0 do 3. Primeri ovih organskih sulfonskih kiselina su metansulfonska, etansulfonska, propansulfonska, 2-propansulfonska, butansulfonska, 2-butansulfonska, pentansulfonska, hloropropansulfonska, 2-hidroksietan-1-sulfonska, 2-hidroksipropan-1-sulfonska, 2-hidroksibutan-1-sulfonska, 2-hidroksipentansulfonska, alisulfonska, 2-sulfosirćetna, 2- ili 3-sulfopropionska, sulfosukcinska, sulfo-maleinska, sulfofumarna, benzenosulfonska, toluensulfonska, ksilensulfonska, nitrobenzensulfonska, sulfobenzojeva, sulfosalicilna i benzaldehidsulfonske kiseline. U nastavku, kao što je opisano na drugom mestu u ovom opisu, predmetna metoda je u stanju da stvori komplet informacija za treniranje za vreme trajanja normalnog rada, i u stanju je da poboljša svoju aktivnost da primeti zagađivače vremenom „učenjem” kako se dodatni podaci stvaranju i kako su dovedeni nazad u sistem. Komplet za treniranje zagađenih i nezagađenih elektrolita može biti stvoren dok se metoda koristi za analiziranje uzoraka elektrolita. Sklop za treniranje može obuhvatati bar jedan zreli elektrolit. Zreli elektrolit može biti proizveden upotrebom elektrolita u elektrohemijskom procesu. kao što je opisano na drugom mestu u ovoj patentnoj prijavi takođe bi bilo očigledno da se kvantitativni faktor kvaliteta ili faktor stanja kupke, mogu stvoriti iz podataka proizvedenih ovom metodom koji bi predstavljali kvalitet hemije elektrolita.

[0047] Dodatni aspekt predmetnog pronalaska jeste da su model i faktor kvaliteta osmišljeni da uče tokom vremena kako bi pravili razliku između zagađenih i nezagađenih elektrolita. Parametri kvaliteta elektrolita dovode se nazad u model kako bi pomogli poboljšavanje razlikovanja između zagađenih i nezagađenih elektrolita i kako bi pomogli smanjenje razlika između zagađenih i nezagađenih elektrolita kako se više podataka dovodi nazad do modela. Može biti stvoren model koji predstavlja kvalitet izlaza procesa, i sistem može naučiti

1

ponašanje procesa vremenom dok proces nastavlja da radi. Ovo omogućava praćenje procesa sa ovom metodom bez prethodnog znanja režima neuspeha procesa. Prednost je što je moguće pružiti povratnu informaciju modelu kada se pojavi bilo koji problem sa proizvodima koji se proizvode procesom. Na ovaj način, odgovori koji su uzeti kada je neispravan proizvod proizveden mogu biti povezani sa neispravnošću koja je primećena i mogu biti korišćeni od strane sistema za postavljanje odgovarajuće granice koja može biti korišćena u budućnosti za označavanje proizvođača kada se prilazi takvoj granici. Na ovaj način, sistem može biti korišćen za sprečavanje ponovnog pojavljivanja neuspeha nakon što se informacija o neuspehu vrati nazad u model.

[0048] Model može biti stvoren iz neodređenog broja vektora procesa samo sakupljanjem informacija za svaki vektor povezan sa naročitim proizvodom podloge koja se obrađuje. Nije neophodno poznavati ranije vrednosti koje se traže za naročiti vektor. Informacija se uzima i atributi kvaliteta o ispravnosti ili neispravnosti mogu biti povezani sa naročitom podlogom kako informacija postaje dostupna. Na ovaj način, sistem efikasno „uči” koje vrednosti su povezane sa ispravnim i neispravnim rezultatom proizvoda tokom vremena.

[0049] Kako bi se utvrdio ispravni učinak procesa podaci za praćenje su praćeni i analizirani. Sakupljanje podataka o praćenju vrši se kroz uzorkovanje i merenje pri regularnim ili neregularnim vremenskim tačkama i računanje dobijenih kvantiteta. U prvom koraku podešavanja o izvodljivosti za svaku tačku podataka o praćenju definisani su putem probnog pokretanja i iskustva inženjera. Ovo pruža jednostavne intervale za neke tačke podataka i kompleksnija podešavanja za druge, na primer, kompaktne opsege opisane pokrivanjem podataka za praćenje zasnovanih na vremenu. Proces se rangira kao da radi normalno ukoliko svaka tačka skupa podataka za praćenje pada u svoje odgovarajuće podešavanje izvodljivosti. Prema tome, drugačije ili nenormalno ponašanje procesa, respektivno, određuje se sa jednom ili više tačaka podataka o praćenju koje su postavljene van njihove oblasti izvodljivosti.

[0050] U sledećem koraku, pojavljivanje drugačijeg ponašanja analizirano je identifikovanjem (lokalnih) kritičnih opsega i kvaliteta izvedenih iz podataka o praćenju koji najbliže odražavaju odstupanje od procesa koji se normalno ponaša, što uključuje definisanje ključnih ukazatelja učinka (KPI). Na osnovu ovih KPI, uspostavljena je metodologija koja pruža pomoć za odlučivanje a priori o tome dali je potencijalni proces izvodljiv ili nije.

1

Postoji velika raznolikost dobro-uspostavljenih kako determinističkih tako i stohastičkih modela za klasifikaciju, koji su u rasponu od linearnih klasifikatora kao što je Fisher-ova linearna diskriminanta i analiza glavnih komponenti (PCA) za podržavanje vektorskih mašina (SVM), neuronskih mreža i vektora za kvantizaciju, koji mogu biti korišćeni kao osnova za definisanje odluke modela.

[0051] Vremenom, model za odlučivanje može biti prerađen i poboljšan sa oba, prilagođavanjem praga odlučivanja ili podešavanjima izvodljivosti usled porasta skupa podataka o praćenju, ili podešavanjima o treniranju i dodavanjem novih KPI zbog povećavajuće raznolikosti drugačijeg ponašanja, što dovodi do povećane dimenzije modela. Prednost ove metode rada je u tome što se podešavanje za treniranje može proizvesti za vreme normalnog rada. Ovo omogućava da se podešavanje za treniranje ili podešavanje izvodljivosti poveća i poboljša u toku vremena dok proces radi, i smanjuje troškove pokretanja procesa tako što ne zahteva stvaranje bitnih podatka za podešavanje treniranja pre pokretanja proizvoda u procesu.

[0052] Kako postoji potreba za praćenjem procesa u više komora, model za odlučivanje uspostavljen je za svaku komoru nezavisno. Da bi se kontrolisalo i bilo moguće uporediti različite procese u različitim komorama, jezgro pojedinačnih modela za odlučivanje bi trebalo da bude identično. Imajući u vidu da su procesi za različite proizvode koji rade u različitim ili čak istim komorama slični donekle i, stoga, procenjeni su sa istim podacima za praćenje, isti KPI mogu biti korišćeni u svakoj komore nezavisno od naročitih pojava drugačijeg ponašanja. Kako je to dato, isti model za odlučivanje može biti korišćen gde se samo podešavanja izvodljivosti, npr., pragovi odlučivanja i pokrivanja, razlikuju od komore do komore. Osmišljavanjem naročitih funkcija prenosa u komore, raznolikost oblika podešavanja izvodljivosti može biti podešena, što pruža alat za poklapanje komora i kontrolisanje procesa za različite proizvode.

[0053] Prethodno razmatranje uglavnom odnosi se na upotrebu opisanih sistema i tehnika za analiziranje procesa elektrolitičkog taloženja, gde naneta struja (ili potencijal) korišćena za dovođenje energije potrebne za taloženje materijala na podlozi. U klasi procesa poznatih kao taloženje bez struje i taloženje potapanjem, vodeća sila za taloženje dolazi iz elektrohemijskih potencijala sa hemijom ili između hemije i podloge. U ovim procesima obično ne postoji

1

spoljašnje električno kolo, i podloga električno pluta ili je u otvorenom kolu sa elektrolitom. U takvom sistemu, prethodni pronalazak i dalje može biti primenjen postavljanjem referentne elektrode u fluid koji komunicira sa podlogom dok se obrađuje, i praćenjem potencijala između podloge i referentne elektrode. Dodavanje suprotne elektrode u sistem takođe pruža sposobnost nanošenja struje niske amplitude ili oblika talasa potencijala na nulto stanje struje obično povezano sa taloženjem bez struje ili potapanjem, kao što će biti razmatrano ispod. Drugi aspekti ovog pronalaska mogu pogodno biti primenjeni kod procesa taloženja bez struje ili taloženja potapanjem dodavanjem odgovarajuće referentne elektrode u sistem.

[0054] Jedno od glavnih svojstava koje razlikuje ovaj pronalazak od bilo kog prethodnog stanja tehnike je to što se proizvod podloge, kao što je ploča, koristi kao radna elektroda za elektroanalitičku metodu. Ovo znači da se sami podaci stvoreni iz procesa koriste za „stvaranje otiska” ili praćenje odgovora procesa i da se osigura da su u okviru normalnog radnog opsega ili podešavanja izvodljivosti. Dodatno, elektroanalitički rezultati mogu biti kombinovani sa drugim informacijama sakupljenim iz ili oko sistema kao ulazi u model koji vrši predviđanje kvaliteta izlaza iz procesa. Ova metoda uzimanja elektrohemijskih podataka iz proizvoda dok se obrađuje i efikasno korišćenje samog proizvoda kao radne elektrode za jednu upotrebu za elektrohemijsku analizu je jedinstvena i prema našim saznanjima nije bila korišćena u industriji elektrohemijskog taloženja.

[0055] U drugom izvođenju, razlika ove metode za analiziranje je u tome što karakterizacija velikog broja rešenja kao podešavanje za treniranje nije potrebno kako bi se pružila povratna informacija o procesu ili elektrolitu. Informacija koja se odnosi na hemiju ili proces može biti sakupljena vremenom i upoređena sa prethodno dobijenim podacima. Na ovaj način, moguće je odrediti normalni raspon izlaznih podataka, i takođe povezati nenormalne podatke sa nepoželjnim hemijskim ili procesnim svojstvima kako se ovi podaci proizvode i određuju vremenom.

[0056] Prednosti koje su dobijene upotrebom ovog pronalaska obuhvataju sposobnost da se proces pokrene ranije, bez čekanja na završetak obimne (i skupe) karakterizacije tehnika analize elektrolita da ima dostupnu analizu komponente kupke koja će biti korišćena pri regulaciji kupke ili popunjavanju. Takođe zahtevaju sposobnost da se dobije brzo dobijanje povratne informacije o kvalitetu dok traje proces, za svaku podlogu. Sposobnost procesa da

1

uči takođe dopušta kontrolnom sistemu da postaje bolji dok traje proces za duži vremenski period i podešavanje izvodljivosti se povećava. Sposobnost da se elektrolit prati dok se koristi, bez uzimanja uzorka za analizu, takođe pruža mogućnost za smanjenje upotrebljavanja hemije i potencijalno produženje roka trajanja kupke.

[0057] Sledeći aspekt prema pronalasku pruža paralelno kolo kako bi se omogućilo dodatnom signalu da bude iznad oblika talasa koji se nanosi na podlogu za vreme trajanja procesa taloženja. Primer ovoga prikazan je sistematski na slici 13. U ovom izvođenju prema pronalasku signal kao što je struja male amplitude ili domet napona koji se dobija iz dodatnog izvora 15 može biti dodat obliku talasa korišćenom za taloženje. Signal postavljen iznad zatim može biti korišćen da pruži izlazni signal koji se zatim koristi za praćenje sistema i procesa elektrohemijskog taloženja.

[0058] Signal koji nije iznad procesa oblika talasa projektovan je tako da ne utiče negativno na rezultate procesa kada se doda u normalni oblik talasa procesa. Takva razmatranja mogu dovesti do izmena u struji ili potencijalu do 10% u odnosu na struju ili potencijal normalnog procesa. Poželjnije, promena u struji ili potencijalu može biti manja od 1% ili 2% u odnosu na normalnu vrednost procesa. Biće potrebno odrediti uticaj procesa na proizvod od slučaja do slučaja i biće zavisan od naročitog procesa koji se vrši, osetljivosti proizvoda na izmene u obliku talasa koji se koristi u toku procesa, i naročitog oblika talasa koji se nameće obliku talasa procesa. Superponirani oblik talasa određuje se na način koji pruža dodatnu informaciju u rezultatima elektrohemijskog taloženja bez negativnog uticaja na proizvod koji prolazi kroz proces elektrohemijskog taloženja u većini slučajeva.

[0059] Superponirani oblik talasa obično će biti izabran tako da pruža malu promenu, u odnosu na normalni oblik talasa procesa. Primerni oblici talasa koji bi se mogli superponirati sa oblikom talasa procesa obuhvataju, ali nisu ograničeni na, kretanje napona ili struje niske amplitude sa trougaonim oblikom zavisnim u vremenu, kretanje napona ili struje male amplitude sa sinusoidnim oblikom zavisnim u vremenu, korake napona i struje niske amplitude, modulacije struje sa niskom amplitudom i varirajućom frekvencom, ili slične varijacije koje pružaju izlaznu struju i/ili potencijal koji se mogu koristiti za pružanje elektrohemijske informacije o procesu ili hemiji koja se koristi.

2

[0060] Rezultat pružanja dodatnog oblika talasa koji je superponiran sa oblikom talasa procesa može postojati kako bi pružio sposobnost vršenja dodatne elektrohemijske analize na procesu i/ili jedne ili više elektroanaliza korišćenih u procesu elektrohemijskog taloženja ili nagrizanja. Ovo može pružiti rezultate analiza kao što su spektroskopija elektrohemijske impedance, ciklična voltmetrija, postepena voltmetrija ili slično. Pogodni oblik talasa ili oblici talasa mogu biti izabrani tako da pružaju komplet rezultata elektrohemijskih analiza koji su verovatno osetljive na promene u elektrolitu ili elektrolitima koji se prati, ili na promene u procesu ili opremi koji se koristi za vršenje procesa. Takođe se očekuje da bi rezultati analiza bili osetljivi na varijacije u dobijenom proizvodu dok se proces elektrohemijskog taloženja vrši na takvom proizvodu.

[0061] Izvršen je ogled u kome je deo pločaste podloge koja je poluprovodnik izložen procesu elektrohemijskog taloženja reprezentativnog za deo procesa elektrohemijskog taloženja korišćenog za taloženje kalemljene legure kalaja i srebra slične onoj prikazanoj na slici 5. Korak sa 9 ampera po kvadratnom decimetru (ASD) gustine struje je korišćen ali sa malom varijacijom amplitude struje superponirane sa nivoom DC struje. Mala varijacija amplitude struje bila je od varijacije frekvencije kako bi se omogućila analiza spektroskopije impedance za signal. Ovaj mali signal amplitude činio je 2% izmene u nivou DC struje. Eksperiment je izvršen sa dva hemijska uzorka: od kojih je jedan dao dobre rezultate procesa na pločastim podlogama koje su poluprovodnici i drugi je dao štetne rezultate procesa na istom tipu podloge. Taloženje iz drugog rastvora ispoljilo se u bimodalnom ponašanju taloženja u kojem su neka ispupčenja istaložena sa nenormalno niskom debljinom taloga, dok su druga ispupčenja istaložena na normalniji način, što se ispoljilo u debelim ispupčenjima usled blago povećane dostupne struje.

[0062] Kada je ovaj ogled izvršen upotrebom hemije koja pruža dobro taloženje, istaložena materija je očekivana, čak i nakon dodavanja varijacija struje male amplitude normalnoj DC struji. Stoga, ovaj isti pristup bi se mogao koristiti kod realnih proizvoda podloga.

[0063] Kao što se vidi na slici 13, postoji značajna razlika u elektrohemijskim rezultatima između ova dva uzorka, što bi se moglo koristiti za identifikovanje kada postoji problem sa hemijom. Ovaj tip analize otiska dodaje dodatnu sposobnost stvaranjem male modifikacije na električnom obliku talasa normalnog procesa. Slika 13 prikazuje stvarne vrednosti impedance kao funkciju frekvence za dve hemije opisane u paragrafu iznad. Slika 13b prikazuje razliku u uglu faze prikazanu u poređenju sa frekvencom. Slika 13c prikazuje razliku u rezultatima za dve iste kupke u obliku imaginarnih komponenata impedance kao funkciju realnih komponenata impedance, koja se obično naziva kao Nikvistov dijagram. Kada se uzme zajedno, dijagrami na slici 14 pokazuju sposobnost razlikovanja dobre hemije od hemije koja je modifikovana usled loših rezultata rada i proizvoda kod proizvoda podloga.

[0064] Kao što gornji tekst ukazuje, metode elektrohemijske analize ovde opisane mogu biti osetljive na varijacije u parametrima kao što su: električna kontaktna otpornost na katodi ili anodi, debljina sloja za taloženje ili otpornost, izlaz napona, zagađenje ili ostaci proizvoda, hemijski zagađivači u elektrolitu, površina izložena procesu ili koncentracije konstituenta elektrolita. Ovde opisane metode mogu stoga biti veoma moćne pri praćenju promena u procesu elektrohemijskog taloženja ili u elektrolitima korišćenim za proces.

Tabela 2

[0065] Tabela 1. Problemi koji mogu biti detektovani upotrebom opisane metode za analizu, efekti koji mogu biti korišćeni za dijagnostikovanje problema i odgovora koji mogu biti započeti nakon što su problemi detektovani.

[0066] U još jednom narednom aspektu predmetnog pronalaska izlazni signal može biti korišćen za pružanje povratne informacije koja se koristi za kontrolisanje napajanja korišćenog za proces taloženja. U ovom izvođenju, izlaz napajanja može biti promenjen kako bi se kompenzovale merene karakteristike analize u cilju kompenzovanja izmena (kao što je efikasnost struje) koje se pojavljuju za vreme trajanja elektrolita, i/ili dok se anode koriste ili konzumiraju. Ovaj režim rada omogućava procesu da se podesi tako da njegov korisni život može biti produžen van onoga koji bi bio bez takvog radnog rasporeda. Izlaz analize ili modela koji je zasnovan na podacima analize može biti korišćen za podešavanje radnih parametara procesa kako bi se proizvod zadržao unutar svojih specifikacija. Na primer, ukoliko se elektrolit menja kako stari, izlaz napajanja može biti podešen na način da održava proces koji proizvodi željena svojstva taložena na proizvodu.

[0067] Primer ovog izvođenja je slučaj gde se elektrolit koristi za proces nanošenje prevlake vremenom na takav način da pomera potencijal potreban za taloženje željenog metala. Ovo ponašanje može biti uočeno na slici 14, na primer, gde upotreba loše-projektovana anoda dovodi do polarizacije ili povećanog potencijala koji je potreban za započinjanje taloženja.

2

Takođe se može videti na slici 5. Kada postane poznato kako detektovati ovo stanje i kako podesiti parametre napajanja da održavaju željene karakteristike taloženja ova informacija može se koristiti za nastavljanje rada procesa na način koji proizvodi prihvatljiv proizvod. Alternativno, ukoliko analitičke tehnike ukazuju da stanje elektrolita odstupa prema neprihvatljivom opsegu, ali još uvek nije dostiglo granicu specifikacije, izlaz analize ili modela zasnovanog na analizi može biti korišćen za zaustavljanje dodatnih proizvoda od rana dok se proces ne vrati nazad pod kontrolu. Ovaj metod rada mogao bi da bude pogodan, na primer, u slučaju natopljenosti mikroelektronske podloge, kao što su foto otporne komponente, koja se razvija u elektrolitu vremenom. Takav uslov može izazvati da se struja pri datom primenjenom potencijali promeni kako se više supstrata izlaže procesu, na primer, kao što je prikazano na slici 15.

[0068] U još jednom izvođenju prema predmetnom pronalasku, dobijena informacija koristi se za proizvodnju faktora kvaliteta koji predstavlja kvalitet procesa taloženja i time takođe taloga na mikroelektronskoj podlozi. Faktor kvaliteta može biti stvoren iz elektroanalitičkih rezultata, rezultata klasične hemijske analize, poređenja sa očekivanim električnim oblicima talasa i slično. Faktor kvaliteta se zatim prati kako bi se obezbedilo da su proizvodi koji se proizvode dovoljnog kvaliteta. Ukoliko se primeti da faktor kvaliteta teži prema neprihvatljivoj granici, mogu se preduzeti mere modifikovanja procesa kako bi se poboljšao faktor kvaliteta ili se mogu preduzeti mere za zaustavljanje proizvodnje dok se proces ne modifikuje kako bi se proizveo proizvod koji ima poželjniji faktor kvaliteta.

[0069] Dalje je poželjno da se pH-elektrode koriste kao referentne elektrode, kao što će biti opisano u DE 102012 106 831 A1. Kao pH-elektrode poželjne staklene elektrode ili emajl elektrode se koriste, gde je staklena elektroda prema predmetnom pronalasku obična staklena elektroda koja obuhvata sistem za propuštanje 30, elektrodu 31, i unutrašnji tampon ili elektrolit 32 i staklenu membranu 33, kao što je prikazano na slici 16. Poželjne pH-elektrode nisu kombinovane staklene elektrode, normalno korišćene kao ćelije za merenje sa jednim štapom.

[0070] pH-elektrode su poželjne kako ne zagađuju kupke i kako su dugoročno stabilne i ne menjaju potencijal nakon što se male struje primene na elektrodu.

[0071] Pronalazak se odnosi na sistem elektrohemijske analize koji koristi jednu ili više podloga kao radne elektrode i ulazna energija napajanja za proces kako bi se pružila ulazna energija u obliku struje i/ili potencijala između radne elektrode i jedne ili više suprotnih elektroda. Sistem ima sposobnost da analizira potencijal između jedne ili više radnih elektroda i bar jednog od sledećeg: jedne ili više referentnih elektroda; ili jedne ili više suprotnih elektroda; kako bi se dobio izlazni signal. Poželjna jedna ili više podloga sadrže jednu ili više pločastih podloga ili štampanih ploča. Sistem elektrohemijske analize koristi metodu za analiziranje ostavljanja otiska koja ima indikator da li hemija i/ili proces rade u normalno očekivanom opsegu.

[0072] Dodatni izvor ulazne energije može biti povezan paralelno sa napajanjem procesa. Dodatni izvor ulazne energije koristi se povećanje napajanja procesa dovođenjem dodatnog izvora struje i/ili varijacije potencijala koji se koriste za pomaganje pri analizi stvaranjem oblika talasa koji pruža informaciju van one koja bi bila data samo sa oblikom talasa procesa. Izlaz iz sistema elektrohemijske analize može biti doveden do modela koji se koristi za proizvodnju kvantitativnog predskazivača kvaliteta koji pruža informaciju o tome da li hemija (faktor stanja kupke) i/ili proces (faktor stanja opreme) rade unutar očekivanog opsega ili ukoliko prilazi ili je ušao u nenormalno okvir rada. Sistem može koristiti predskazivač kvaliteta u povratnoj informaciji sa sistemom za taloženje kako bi se pružila kontrola procesa taloženja podešavanjem procesa napajanja. Predskazivač modela i kvaliteta može biti projektovan da vremenom uči kako bi razlikovao normalno i nenormalno ponašanje. Parametri kvaliteta proizvoda dovode se nazad u model kako bi se pomoglo poboljšanju razlikovanja između dobrih i loših rezultata procesa, i kako bi se omogućilo smanjenje razlika između dobrih i loših rezultata procesa kako se više podataka dovelo nazad u model.

[0073] Pronalazak se takođe odnosi na sistem elektrohemijske analize koji koristi jednu ili više podloga kao radne elektrode i ima sposobnost da analizira potencijal između jedne ili više radnih elektroda i jedne ili više referentnih elektroda kako bi pružio otisak izlaznog signala koji je predstavljen kao jedan parametar kao funkcija drugog parametra, gde su navedeni parametri izabrani iz grupe koju čine:

razlika potencijala, vreme, temperatura, struja, stvarna komponenta impedance, imaginarna komponenta impedance, frekvenca. Poželjno jedna ili više podloga sadrže jednu ili više pločastih podloga.

2

[0074] Sistem elektrohemijske analize koristi metodu za analiziranje ostavljanja otiska koja ima indikator da li hemija i/ili proces rade u normalno očekivanom opsegu.

[0075] Izvor ulazne energije može biti povezan između jedne ili više podloga i jedne ili više suprotnih elektroda. Dodatni izvor ulazne energije koristi se povećanje napajanja procesa dovođenjem dodatnog izvora struje i/ili varijacije potencijala koji se koriste za pomaganje pri analizi stvaranjem oblika talasa koji pruža informaciju van one koja bi bila data samo sa oblikom talasa procesa.

[0076] Poželjno izlaz iz sistema elektrohemijske analize može biti doveden u model koji se koristi za proizvodnju kvantitativnog predskazivača kvaliteta koji pruža informaciju o tome da li hemija (faktor stanja kupke) i/ili proces (faktor stanja opreme) rade u očekivanom opsegu ili se približavaju ili su ušli u opseg nenormalnog rada.

[0077] Sistem može koristiti predskazivač kvaliteta u povratnoj informaciji sa sistemom za taloženje kako bi se pružila kontrola procesa taloženja podešavanjem procesa napajanja. Predskazivač modela i kvaliteta može biti projektovan da vremenom uči kako bi razlikovao normalno i nenormalno ponašanje. Parametri kvaliteta proizvoda dovode se nazad u model kako bi se pomoglo poboljšanju razlikovanja između dobrih i loših rezultata procesa, i kako bi se omogućilo smanjenje razlika između dobrih i loših rezultata procesa kako se više podataka dovodi nazad u model.

[0078] Model i predskazivač kvaliteta su projektovani da bi vremenom učili kako da razlikuju normalno i nenormalno ponašanje. Parametri kvaliteta proizvoda dovode se nazad u model kako bi se pomoglo poboljšanju razlikovanja između dobrih i loših rezultata procesa, i kako bi se omogućilo smanjenje razlika između dobrih i loših rezultata procesa kako se više podataka dovodi nazad u model.

[0079] Dodatni oblik talasa ulazne energije može biti superponiran sa oblikom talasa procesa. Dodatni izvor ulazne energije koristi se povećanje napajanja procesa dovođenjem dodatnog izvora struje i/ili varijacije potencijala koji se koriste za pomaganje pri analizi stvaranjem oblika talasa koji pruža informaciju van one koja bi bila data samo sa oblikom talasa procesa.

2

[0080] Pronalazak se takođe odnosi na metodu za pokretanje procesa sa niskim troškovima koja obuhvata upotrebu elektrohemijskog stvaranja otiska procesa i/ili elektrolita korišćenog u procesu kako bi se pružio izlaz koji predstavlja učinak procesa. Aspekt niskih troškova metode dobija se iz određivanja nužnosti karakterisanja učinka procesa kao funkcije menjanja sastava elektrolita bar jednog elektrolita koji se koristi u procesu. Metoda koristi elektrohemijsko stvaranje otiska procesa i/ili elektrolit za predstavljanje procesa pri normalnom radu.

[0081] U ovom izvođenju elektrohemijsko stvaranje otiska proizvodi se upotrebom bar jedne od elektroda uređaja elektrohemijskog taloženja dok radna elektroda proizvodi elektrohemijski otisak. Metoda dalje obuhvata upotrebu elektrohemijskog stvaranja otiska kao bar deo ulaza u model koji pruža kvantitativni predskazivač kvaliteta kao izlaz. Predskazivač kvaliteta poredi se sa rezultatima procesa, koji se dovode nazad u model nakon što se proces završi, kako bi bio u stanju da previdi očekivani relativni kvalitet proizvedenog proizvoda pri radu.

[0082] U nastavku, model i predskazivač kvaliteta mogu biti projektovani da uče vremenom kako bi poredili predskazivač kvaliteta sa izvodljivošću i/ili kvalitetom proizvoda. Parametri kvaliteta proizvoda dovode se nazad u model kako bi se pomoglo poboljšavanje veze između kvaliteta proizvoda i predskazivača kvaliteta stvorenog modelom, i kako bi se omogućilo poboljšanje veze dok se više podataka dovodi nazad u model.

[0083] Dodatno, model za odlučivanje može biti korišćen za procenjivanje ulaznih parametara i određivanje onih koji su korisni za stvaranje merenja kvaliteta.

[0084] Pronalazak takođe pruža podatke za učenje metode elektrohemijske analize koja obuhvata zrele rastvore. Podaci za učenje za metodu elektrohemijske analize mogu biti stvoreni vremenom dok proces radi.

[0085] Pronalazak se takođe odnosi na metodu za analiziranje elektrohemijskog procesa koji identifikuje neuspele mehanizme na osnovu izlaza metode analiziranja. Metoda analiziranja obuhvata: korišćenje jedne ili više podloga kao radne elektrode i jedne ili više referentnih elektroda za pružanje izlaznog signala.

2

[0086] Metoda analize takođe može biti u stanju da uči neuspele mehanizme procesa kroz podatke povratnih informacijama dok radi proces.

[0087] Dodatno, sistem može biti u stanju da identifikuje neuspele mehanizme povezane sa podlogama opreme sistema.

[0088] Pronalazak se takođe odnosi na metodu analiziranja koja koristi uređaj za obradu signala velike brzine kako bi se obradili podaci sa brzinom akvizicije unutar opsega koji se kreće od minuta do nanosekundi, podaci se koriste za donošenje odluke koja se odnosi na paljenje ili modifikovanje parametara procesa koji su ulazni parametar u elektrohemijski proces.

2

Claims (13)

Patentni zahtevi

1. Metoda za elektrohemijsku analizu za praćenje i kontrolisanje kvaliteta elektrohemijskog taloženja i/ili procesa nanošenja prevlake gde metoda za elektrohemijsku analizu koristi metodu za analizu stvorenog otiska kao izlazni signal za vreme trajanja elektrohemijskog taloženja i/ili procesa nanošenja prevlake kako bi imala indikaciju o tome da li hemija i/ili proces rade u normalnom očekivanom opsegu,

gde metoda koristi jednu ili više podloga za taloženje i/ili sam proces nanošenja prevlake kao radne elektrode za metodu za elektrohemijsku analizu i gde jedna ili više podloga sadrže jednu ili više pločastih podloga ili štampanih ploča ili električni posrednik ili bilo koji drugi oblik elektronskih podloga.

a) gde se potencijal između jedne ili više radnih elektroda i jedne ili više referentnih elektroda analizira kako bi se dobio otisak izlaznog signala koji je predstavljen kao razlika potencijala kao funkcija u vremenu ili

b) ulazna energija napajanja procesa za stvaranje ulazne energije u vidu struje i/ili potencijala između radne elektrode i suprotne elektrode pri čemu metoda koristi potencijal između jedne ili više radnih elektroda i bar jednog od: jedne ili više referentnih elektroda; ili jedne ili više suprotnih elektroda; kako bi se dobio otisak izlaznog signala.

2. Metoda prema patentnom zahtevu 1 gde

a) je izvor ulaznog napajanja povezan između jedne ili više podloga i jedne ili više suprotnih elektroda tako da dovodi dodatni izvor struje i/ili varijacije potencijala koje se koriste za pomaganje pri analizi stvaranjem oblika talasa koji pruža informaciju van one koja bi bila pružena samo sa procesom, ili

b) se struja ili potencijal između jedne ili više podloga i jedne ili više suprotnih elektroda koriste se kao dodatni ulazni signal.

3. Metoda prema bilo kom od patentnih zahteva 1 ili 2 gde je dodatni oblik talasa ulaznog napajanja superponiran sa oblikom talasa procesa, gde se dodatni oblik talasa koristi za povećanje oblika talasa procesa pružanjem dodatnog izvora struje i/ili varijacije

2

potencijala koji se koriste za pomaganje pri analizi stvaranjem oblika talasa koji pruža informaciju van one koja bi bila pružena samo sa procesom.

4. Metoda prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 3 gde se izlazni signali dovodi do modela koji se koristi za proizvodnju kvantitativnih predskazivača kvaliteta koji pruža informaciju o tome da li hemija (faktor stanja kupke) i/ili proces (faktor stanja opreme) rade u okviru očekivanog opsega ili o tome da li se približavaju ili su ušli u nenormalni opseg rada.

5. Metoda prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 4 gde sistem koristi predviđanje kvaliteta u povratnoj informaciji sa sistemom za taloženje kako bi obezbedio kontrolu procesa taloženja podešavanjem napajanja procesa.

6. Metoda prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 5 gde su model i predskazivač kvaliteta projektovani da uče tokom vremena kako bi pravili razliku između normalnog i nenormalnog ponašanja slanjem povratne informacije o parametrima kvaliteta proizvoda do modela kako bi se pomoglo poboljšanje razlikovanja između dobrih i loših rezultata procesa, i kako bi se omogućilo smanjenje razlika između dobrih i loših rezultata procesa kako se više podataka dovodi u model.

7. Metoda za analizu zagađivača elektrolita zasnovanog na kiselini koja koristi elektrohemijski otisak elektrolita kako bi se ukazalo na prisustvo bar jednog elektrohemijski aktivnog zagađivača prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 6.

8. Metoda prema patentnom zahtevu 7 gde navedeni elektrolit baziran na kiselini sadrži rastvor bar jedne od sledećih kiselina u vodi; mravlje, sirćetne, propionske, buterne, metansulfonske, etansulfonske, propansulfonske, 2-propansulfonske, butansulfonske, 2-butansulfonske, pentansulfonske, hloropropansulfonske, 2-hidroksietan-l-sulfonske, 2-hidroksipropan-l-sulfonske, 2-hidroksibutan-l-sulfonske, 2-hidroksipentansulfonske, alilsulfonske, 2-sulfosirćetne, 2- ili 3-sulfopropionske, sulfosuckcinske, sulfo-maleinske, sulfofumarne, benzensulfonske, toluensulfonske, ksilensulfonske, nitrobenzensulfonske, sulfobenzojeve, sulfosalicilne, i benzaldehidsulfonske kiseline.

9. Metoda prema patentnom zahtevu 1 gde se izlazni signal koristi za pružanje povratne informacije koja se koristi za kontrolisanje napajanja korišćenog za proces taloženja.

10. Elektrohemijski sistem za elektrohemijsko taloženje i/ili elektrohemijsko obrađivanje površine i za analizu koji sadrži jednu ili više radnih elektroda (11), jednu ili više suprotnih elektroda (12) i jedanu ili više referentnih elektroda (13), napajanje (14) i jednu ili više podloga, gde se jedna ili više podloga za taloženje i/ili proces nanošenja prevlake sami po sebi koriste kao radne elektrode (11) i gde se jedna ili više podloga koriste za jednu ili više pločastih podloga ili štampanih ploča i gde ulazna energija napajanja procesa (14) pruža ulaznu energiju u obliku struje i/ili potencijala između radne elektrode (11) i jedne ili više radnih elektroda (12), pri čemu sistem ima sposobnost analiziranja potencijala između jedne ili više radnih elektroda (11) i bar jednog od jedne ili više referentnih elektroda (13); ili jednu ili više suprotnih elektroda (12); kako bi se dobio izlazni signal.

11. Elektrohemijski sistem za elektrohemijsko taloženje i/ili elektrohemijsku obradu površine i za analiziranje koji obuhvata jednu ili više radnih elektroda (11), jednu ili više referentnih elektroda (13), jednu ili više suprotnih elektroda (12) i jednu ili više ploča, gde jedna ili više ploča za taloženje i/ili proces nanošenja prevlake koji se sami po sebi koriste kao radna elektroda (11), i gde jedna ili više podloga sadrže jednu ili više pločastih podloga ili štampanih ploča, gde sistem koji ima sposobnost za analiziranje potencijala između jedne ili više radnih elektroda (11) i jedne ili više referentnih elektroda (13) kako bi se dobio izlazni signal, gde se izlazni signal predstavlja kao jedan parametar funkcije od dva parametra, pri čemu su navedeni parametri izabrani iz grupe koju čine: razlika potencijala; vreme, temperatura, struja, stvarna komponenta impedance, imaginarna komponenta impedance, frekvenca.

12. Sistem prema patentnom zahtevu 11 gde je dodatni izvor (16) ulazne energije povezan ili paralelno sa napajanjem procesa (14) ili između jedne ili više podloga i jedne ili više suprotnih elektroda (12), gde se dodatni izvor (15) ulazne energije koristi za dovođenje dodatne struje i/ili varijacije potencijala,

1

13. Sistem prema bilo kom od patentnih zahteva 10 do 12, gde je referentna elektroda pH elektroda.

2