[发明专利]闭合回路电解液分析器

说明书

技术领域

本发明的领域是用于电镀半导体材料晶片和类似类型的基板的系统和方法。本发明还针对在这些类型的系统中使用的电解液分析器。

背景技术

诸如半导体装置之类的微电子装置通常制造在基板或晶片上和/或基板或晶片内。在典型的制造工艺中，在电镀处理器中，在晶片上形成一或多个金属层或者其他导电材料层。所述处理器具有容纳在容器或碗状物中的电解液槽，在所述碗状物中有一或多个阳极。由于微电子装置的微观尺寸与化学和电学特性，微电子装置对颗粒和化学污染是高度敏感的。因此，电解液必须保持无污染，并且具有在特定限度内的化学成分。因为电解液的变化会降低电镀质量，所以监测化学成分和浓度是重要的。

为了这个目的已经开发出电解液分析系统。这些系统通常使用伏安法测量技术，这种技术使用浸没在电解液中的电极探测器，通过交流和直流伏安法分析来测量电解液中无机成分和有机添加剂的浓度。然而，这种探测器对温度和流动速度是高度敏感的。因此，过去使用这些类型的探测器已经需要广泛应用各种热交换器、绝缘管线和其他温度控制技术，以及大的电解液缓冲容积。这种伏安法工艺本身也可能明显地在电解液中产生小的铜颗粒，这些小的铜颗粒可充当污染源。因此，在设计改良的电解液监测系统方面仍然存在工程学挑战。

发明内容

在一个方面中，本发明提供一种处理系统，所述处理系统包括电解液贮槽、至少一个处理腔室以及电解液分析器，所述至少一个处理腔室通过流体管线连接到所述电解液贮槽，所述电解液分析器包括：探测器，所述探测器至少部分地在所述电解液贮槽内；泵；阀，所述阀可转换到第一位置和第二位置；以及流体管线，所述流体管线将所述探测器至少间接地连接到所述泵和所述阀，其中所述泵、所述阀、所述探测器和所述流体管线形成流体回路，当所述阀在所述第一位置时所述流体回路是闭合的流体回路，当所述阀在所述第二位置时所述流体回路是开放的流体回路。

所述处理系统可进一步包括在所述流体回路中的储存器，其中所述储存器和所述探测器两者可实质上完全在所述电解液贮槽内，且其中所述探测器、所述储存器、所述泵和所述阀可被支撑在所述贮槽的顶表面上的板上。

此外，在所述处理系统中，所述贮槽内的所述流体管线的长度可大于不在所述贮槽内的所述流体管线的长度。

在另一方面中，本发明提供一种处理系统，所述处理系统包括：电解液贮槽；至少一个处理腔室，所述至少一个处理腔室通过流体管线连接到所述电解液贮槽；电解液分析器，所述电解液分析器包括流体回路，所述流体回路具有泵、储存器、供给阀、循环阀和至少部分地在所述电解液贮槽内的探测器，其中所述循环阀能转换到第一位置和第二位置，当所述循环阀在第一位置时所述流体回路是闭合回路以允许电解液不断地循环通过所述探测器，当所述循环阀在第二位置时所述流体回路是开放回路以允许将已用过的电解液泵送出所述流体回路；并且其中所述供给阀能转换到第一位置和第二位置，当所述供给阀在第一位置时所述流体回路是开放回路以供给新的电解液到所述流体回路中，当所述供给阀在第二位置时所述供给阀关闭以防止任何电解液流经所述供给阀。

此外，在所述处理系统中，所述供给阀可以是能转换到第三位置，当所述供给阀在第三位置时所述供给阀上的对照样本端口连接到所述泵的入口。

另外，所述处理系统中的所述泵可以是变容泵。

另外，所述处理腔室可具有与阳极电解液腔室分隔的阴极电解液腔室，并且其中所述流体管线将所述贮槽连接到所述阴极电解液腔室。

所述处理系统可进一步包括连接到加热或冷却液体源的在所述贮槽中的加热/冷却螺管。

另外，在所述处理系统中，所述流体回路可具有200mL到500mL的体积。

在又另一方面中，本发明提供一种电解液分析器，所述电解液分析器包括伏安法探测器、变容泵、储存器、供给阀和循环阀；所述循环阀具有连接到所述储存器的出口的入口、连接到排放管线的排放口以及连接到所述泵的入口的循环口，其中所述循环阀能从第一位置转换到第二位置，当所述循环阀在第一位置时所述循环阀的入口连接到所述循环口，当所述循环阀在第二位置时所述循环阀的入口连接到所述排放口；所述探测器具有连接到所述储存器的入口的出口以及连接到所述泵的出口的入口；所述供给阀具有第一入口、第二入口以及连接到所述泵的入口的出口，其中所述供给阀能从第一位置转换到第二位置，当所述供给阀在第一位置时所述第一入口连接到所述供给阀的出口，当所述供给阀在第二位置时所述第二入口连接到所述供给阀的出口。