众所周知酸性电镀铜槽液中的基本成分有Cu2+、SO42-、Cl-和有机添加剂，前三种成分可通过化学分析对其进行管控；至于有机添加剂的分析，早先一向以经验导向的HULL-CELL试镀片，做为管理与添加的工具。但由于贺氏槽仅提供槽液有机成分的定性参考，而不能提供有效的定量信息，给槽液中有机添加剂的添加带来不便。目前CVS分析能够精确地回报个别添加剂的浓度，让工程师们随时补充槽液中耗损的成分，来确保精密电镀的结果，因此CVS在半导体以及电路板业界受到广泛采用。CVS精确分析所得的结果， 可以用来作为离线或在线添加有机添加剂的依据，以保障槽液的品质。
二、酸性电镀铜有机添加剂的说明
2.1有机添加剂结构说明
现行各种酸性电镀铜的有机添加剂可分为三类：主光亮剂、光亮剂载体、整平剂。
主光亮剂 此种为含硫之有机物，常用的类型有：一、含硫基的杂环化合物或硫脲衍生；
二、聚二硫化合物，结构通式为：
R-(S)m-(CH2)nSO3A
式中m=2 ,n=3～4效果最好；A＝H或K、Na.
光亮剂载体 此类有机物多为聚醚类，如聚乙二醇或氧化乙基与氧化丙基所共聚，分子量变化大约在5000-15000之间。结构通式为：（-CH2-CH2O-）n。[1]
整平剂 多数为杂环类化合物，染料等，常见者为聚胺类。
2.2有机添加剂在电镀槽液的作用[2]
光泽剂（Brightener）：会在氯离子协助下会产生一种“去极化”或压低“过电位”的作用，因而会出现加速镀铜的效应，故又称加速剂。且因此剂还将进入镀铜层中参与结构，会影响或干预到铜原子沉积的自然结晶方式，促使变成更为细腻的组织，故又称为细晶剂。当然由于可使镀层外表变得平滑而得以反光，故此剂当然就顺理成章的叫做光泽剂了。
载运剂（Carrier）：由于会协助光泽剂往镀面的各处分布，故称为载运剂。此剂在槽中液反应中会呈现“增极化”或增加“过电位”的作用，对镀铜沉积会产生“减速”的现象，也就是表现了“压抑”的作用，故又称为压抑剂。但此剂也还另具有降低槽液表面张力的本事，或增加其湿润的效果，于是又常称为润湿剂。
整平剂(Leveller)：此剂与Cu2+一样带有很强的正电性（比Carrier更强），很容易被吸着在被镀件表面是流密度较高处（即负电极性较强处）。并与铜离子出现竞争的场面，使得铜原子在高电流处不易落脚，但却又不致影响低电流区的镀铜，使得原本起伏不平的表面变得更为平坦，因而称为Leveller。
以上的各类光亮剂必须组合使用，搭配恰当，才能镀出镜面光亮、整平性能和韧性良好的镀铜层。可能是由于硫酸盐镀铜镀液的总的吸附效果主要依赖于它们的共同作用。
三、CVS分析技术[3]
3.1 CVS分析原理
CVS 分析仪有一个带有 3个电极（铂金电极，参考电极，以及辅助电极）的电化学槽。在 CVS 分析过程中，铂金电极的电位（相对于参考电极的电位）由分析仪的自动程序所控制，以固定的速度在负电位极限和正电位极限之间扫描。在扫描的过程中，分析仪会记录相对于各个电位时，通过铂金电极的电流。电位和电流相对的关系，会显示在分析仪的电位图上，见图 1。
电位图中ｘ 轴自左至右代表电位由低而高（从负电位逐渐走向正电位），ｙ 轴表示电流的大小。电位的高低会决定在铂金电极上相对发生的电化学反应，电位越低时则电极上的还原性较强，电位越高时则电极上的氧化性较强。随着铂金电极的电位的改变，负电流表示在铂金电极上发生还原反应，镀液中一小部分的金属就会间替地电镀到铂金电极；正电流表示在铂金电极上发生氧化反应，金属会自铂金电极上剥离到镀液中。
在CVS分析仪的电位图中分几个重要的区段（参照图1）：
(1)电镀区段
由点1至点2，由点2回到点3。在这个区段电流是负的，表示金属被电镀到铂金电极上（还原反应）。从电位扫描的速度可以很精确的计算出电镀的时间，再对电流和时间做积分可以估算出电镀在铂金电极上金属的总量。
(2)剥离区段
由点3至点4。电位扫描时，电流随着电位逐渐转正，当电流为正时，金属从铂金电极上剥离。在电位图中剥离区段的面积（在曲线以下的部分。分析仪会自动作积分计算面积，这个面积在下，称作Peak Area,表示为AR）代表将原先电镀在铂金电极上的金属剥离所需要的总电量。电流强度在点4降回到0是因为所有铂金电极上的金属都已经被剥离，没有更多物质在这样的电位范围内可以进一步被氧化。剥离总电量的单位是mill-Coulombs（ｍＣ）。如前所述，剥离的金属量相当于先前电镀到铂金电极上的金属量。但是由于除了电镀之外，还有其他许多电化学反应发生在电镀区段（点1至点2再到点3），例如水中的氢还原反应，因此计算电位图上剥离区段的面积会较计算电镀区段的面积更能精确反映出镀液中有机添加物对电镀速度的影响。
(3)清洁区段
由点4至点5。随着电位逐渐加高，铂金电极上的正电位可以帮原先已附着在电极上的有机物脱离并且清洁电极。这个区段也可以用来侦侧酸性铜镀液中的有机污染物和氯离子的浓度。
(4)吸收区段
由点5至点6。在这个区段有机添加剂重新附着到铂金电极的表面。
3.2有机添加剂对电镀速度的影响
图2列举数种有机添加物对电镀速（由ｙ轴上的AR值所表示）的影响。基本上，抑制剂会减缓电镀的速度，而光亮剂会增加电镀的速度。需要注意的是，工业界对抑制剂(suppressor,carrier,wetter，…）并没有一个统一的名称，对光亮剂（brightener，accelerator，…）也是如此。
在经多次使用的槽液中，有机添加物会经历多种化学变化，包括氧化、还原、裂解和聚合等。经过这些化学变化后，大多数的有机添加物的活性会有所改变，与未经使用前的新槽液不同，因此会对电镀的速度有不同的影响。CVS分析这些有机添加物的有效浓度（实际的活性），而非绝对浓度。因此，CVS分析技术一般测量添加物的活性而有效地回报对电镀品质有直接关联的有效浓度。
发表于 2011-11-28 14:23:44