用于测量电镀溶液的化学浓度的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种电化学电镀系统，包括：一个或多个用于储存电镀溶液的电镀池液池和与所述一个或多个电镀池液池流体连通的化学分析器。所述化学分析器配置来测量所述电镀溶液的化学浓度。该电镀系统还包括管道系统，所述管道系统配置来提供所述一个或多个电镀池液池和所述化学分析器之间的所述流体连通，并且将所述化学分析器与由所述一个或多个电镀池液池中的一个或多个电镀池产生的电噪音基本隔离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例一般地涉及电化学电镀系统，更具体地，涉及分析在电化学电镀系统中所使用的电镀溶液。
技术介绍
亚1/4微米尺寸的特征的金属化是用于当代和下一代集成电路制造工艺的基础技术。更具体地，在诸如超大规模集成型器件(即，具有拥有超过百万个逻辑门的集成电路的器件)之类的器件中，处于这些器件的核心的多级互连例如一般通过用诸如铜或铝之类的导电材料填充大高宽比的互连特征来形成。常规地，诸如化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)之类的沉积技术已经被用于填充互连特征。但是，随着互连尺寸减小并且高宽比增大，通过常规沉积技术的高效无空洞互连特征填充变得日益困难。因此，例如，电镀技术(诸如电化学电镀(ECP)和无电镀)已经作为可行的工艺出现，用于在集成电路制造工艺中填充亚1/4微米尺寸的大高宽比的互连特征。例如，在ECP工艺中，可以例如用诸如铜的导电材料高效地填充形成在衬底的表面中的亚1/4微米尺寸的大高宽比的特征。ECP电镀工艺一般是两阶段工艺，其中，首先将晶种层形成在衬底的表面和特征上，然后将衬底的表面和特征暴露于电镀溶液，同时在置于电镀溶液的衬底和阳极之间施加电偏压。电镀溶液一般富含将被电镀到衬底的表面上的离子，因此，电偏压的施加使得这些离子被驱动离开电镀溶液并且被电镀到晶种层上。感兴趣的一个特定电镀参数是在电镀衬底中所使用的电镀溶液的化学组成。典型的电镀溶液包括包含去离子(DI)水的多种不同化学溶液的混合物。为了在衬底的整个表面上获得所期望的电镀特性，电镀溶液应该包括适当浓度的所述化学溶液。如果电镀液不具有这些化学溶液的适当浓度，则不可能在整个衬底表面上获得所期望的电镀特性。因此，理想的是，在衬底的电镀之前和期间，适当地设定和维持电镀溶液中的化学溶液的期望浓度。一种对于在电镀操作过程中维持电镀溶液中的化学溶液的期望浓度的阻碍是，这些浓度不断变化。对此的一个原因是在电镀操作过程中化学溶液不断消耗、分解、和/或与其它化学物质结合。因此，如果不对电镀溶液进行处置，电镀溶液中各种化学物质的浓度将随时间变化。因此，典型的ECP电镀池包括专用装置来在电镀操作过程中控制电镀液中的化学物质的浓度。一种这样的专用装置是化学分析器，该化学分析器是探测电镀溶液并且周期性地确定电镀溶液中的化学物质的浓度的装置。利用电镀溶液中化学物质的当前浓度的信息，化学分析器随后确定需要被添加到电镀溶液中的化学物质量。化学分析器还可以确定在添加化学物质之前需要排出的电镀溶液量，以便实现对于电镀溶液中的该化学物质的期望浓度。包括多个电镀池的电镀系统可以包括多个化学分析器，即对于每一个电镀池包括一个化学分析器。用于特定电镀系统的每一个化学分析器可能需要一同标定。由于每一个化学分析器的和化学分析器周围的温度的可变性，可能难以将所有化学分析器标定成相同的。此外，在电镀系统中对于每一个电镀池使用一个化学分析器可能在成本上是不允许的。因此，在本领域中存在对于用于测量电镀溶液的化学浓度的改进的系统和方法的需要。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及一种电化学电镀系统，其包括一个或多个用于储存电镀溶液的电镀池液池；以及与所述一个或多个电镀池液池流体连通的化学分析器。所述化学分析器配置来测量所述电镀溶液的化学浓度。所述电镀系统还包括管道系统，所述管道系统配置来提供所述一个或多个电镀池液池和所述化学分析器之间的所述流体连通，并且将所述化学分析器与由所述一个或多个电镀池液池中的一个或多个电镀池产生的电噪音基本隔离。本专利技术的实施例还涉及一种用于测量电镀溶液的化学浓度的方法。该方法包括将部分电镀溶液从一个或多个电镀池液池输送到取样液池；将所述部分电镀溶液循环通过化学分析器；以及隔离所述一个或多个电镀池液池和所述化学分析器之间的流体连通。附图说明作为可以详细理解本专利技术的上述特征的方式，通过参考实施例可以对在上面简要说明的本专利技术进行更具体的描述，其中的一些实施例被示于附图中。但是，应该注意，附图仅仅图示了本方面的典型实施例，因此不因认为是限制其范围，因为本专利技术可以包括其它等效的实施例。图1示出了根据本专利技术的一个或者多个实施例的电化学电镀系统的顶视图。图2示出了根据本专利技术的一个或者多个实施例的用于从电镀池向化学分析器(反之亦然)输送例如电镀溶液的液体的管道系统的示意图。图3示出了根据本专利技术的一个或者多个实施例在再循环步骤中可以输送例如电镀溶液的液体的方式的示意图。图4示出了根据本专利技术的一个或者多个实施例从取样液池到各个电镀池液池的电镀溶液流。图5示出了根据本专利技术的一个或者多个实施例流出管道系统的例如去离子水或者标准溶液的液体流。具体实施例方式图1示出了根据本专利技术的一个或者多个实施例的电化学电镀(ECP)系统100的顶视图。系统100包括制造厂接口(FI)130，其一般也被称为衬底加载站。制造厂接口130可以包括多个衬底加载站，衬底加载站被配置来与衬底容纳盒134对接。机械手132可以被布置在制造厂接口130中，并且可以被配置来存取容纳在盒134中的衬底。此外，机械手132还可以延伸到连接通道115中，所述连接通道115将制造厂接口130连接到处理主机或者平台113。机械手132的位置允许机械手访问衬底盒134，以从其取得衬底并随后将衬底输送到位于主机113上的处理池114，116中的一个，或者将衬底输送到退火站135。类似地，机械手132可以被用于在衬底处理工序完成之后从处理池114，116或者退火站135取回衬底。机械手132可以随后将衬底输送回盒134中的一个，用于从系统100取出。系统100还可以包括退火站135，退火站135可以包括冷却板/位置136、加热板/位置137和位于两个板136和137之间的衬底转移机械手140。转移机械手140可以被配置来在各个加热板137和冷却板136之间移动衬底。如上所述，系统100还可以包括处理主机113，该处理主机113具有被中心地布置在其上的衬底转移机械手120。转移机械手120一般包括一个或者更多个臂/叶片122，124，其被配置来支撑和转移其上的衬底。此外，转移机械手120和附带的叶片122，124一般被配置来延伸、旋转和垂直移动，使得转移机械手120可以向多个位于主机113上的处理位置102、104、106、108、110、112、114、116插入衬底和从其取出衬底。处理位置102、104、106、108、110、112、114、116可以是任何数量的用于电化学电镀平台的处理池。更具体地，处理位置可以被配置成电化学电镀池、清洗池、倾斜清洁池、旋转清洗干燥池、衬底表面清洁池(其集中包括清洁、清洗和刻蚀池)、无电镀池、测量检验站、和/或其它可以被有利地用于电镀平台中的处理池。各个处理池和机械手中的每一个一般与系统控制器111通信，所述系统控制器111可以是基于微处理器的控制系统，其被配置来接收来自用户和/或布置在系统100上的各种传感器的输入，并且根据输入适当地控制系统100的操作。处理位置114和116可以被配置成主机113上的湿法处理站和连接通道115、退火站135和制造厂接口130中的干法处理区域之间的接口。位于接口位置上的处理池可以是旋转清洗干燥池和/或衬底清洁池。更具体地，位置114和116中的每一个可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学电镀系统，包括：一个或多个用于储存电镀溶液的电镀池液池；与所述一个或多个电镀池液池流体连通的化学分析器，其中所述化学分析器配置来测量所述电镀溶液的化学浓度；和管道系统，所述管道系统配置来提供所述一个或多个电 镀池液池和所述化学分析器之间的所述流体连通，并且将所述化学分析器与由所述一个或多个电镀池液池中的一个或多个电镀池产生的电噪音基本隔离。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大F霍尔曼恩，耶夫吉尼拉宾诺维赤，凯瑟琳P塔，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]