專利名稱：電解拋光和/或電鍍設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及半導體處理設(shè)備和方法，更具體而言，本發(fā)明涉及一種用于對半導體器件上的導電層執(zhí)行電解拋光和/或電鍍的電解拋光和/或電鍍設(shè)備。
背景技術(shù)：
半導體器件是利用許多不同的處理步驟制在或加工在半導體晶片上的，由此而形成了一些晶體管和互連元件。為了將與該半導體晶片相關(guān)的晶體管接線端在電路上相互連接起來，需要在作為半導體器件組成部分的介電材料中制出導電的(例如用金屬制成)溝道、通路或類似結(jié)構(gòu)。溝道和通路在晶體管、半導體器件的內(nèi)部電路、以及半導體器件的外部電路之間傳輸電信號和電能。
在制出互連元件的過程中，半導體晶片例如要經(jīng)受掩模、蝕刻、以及淀積處理，由此來形成半導體器件所需的電子電路。尤其是，可執(zhí)行多次掩模和蝕刻步驟來在半導體晶片上的介電層中制出由凹陷區(qū)域組成的布圖，這些凹陷區(qū)域作為形成電路互連線的溝道和通路。然后可執(zhí)行一淀積過程來在半導體晶片上沉積一金屬層，由此在溝道和通路內(nèi)都淀積了金屬，而且在半導體晶片的非凹陷區(qū)域上也淀積了金屬層。為了隔離開各條互連線—例如經(jīng)布圖設(shè)計的溝道和通路，要將淀積在半導體晶片非凹陷區(qū)域上的金屬去掉。
將淀積在半導體晶片介電層上非凹陷區(qū)域上的金屬膜去除掉的常規(guī)方法例如是化學機械拋光(CMP)。在半導體工業(yè)中，CMP方法是公知的，且獲得了廣泛地應(yīng)用，其用于拋光和磨平溝道和通路內(nèi)的金屬層，使金屬層與介電層的非凹陷區(qū)域平齊，由此形成互連線路。
但是，CMP方法由于涉及到較大的機械作用力，所以會對底層的半導體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生幾方面不利影響。舉例來講，隨著連線的幾何尺寸逐漸縮小到0.13微米以內(nèi)，則導電材料與低k值的介電薄膜的機械特性之間會出現(xiàn)了很大的差異，其中的導電材料例如是用在普通大馬士革(damascene)工藝中的銅。舉例來講，低k值介電薄膜的楊氏模量可能會小于銅楊氏模量的十分之一。因此，除了其它問題之外，如果在CMP工藝中向介電薄膜和銅施加較強的機械作用力，則就會在半導體結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生與應(yīng)力相關(guān)的缺陷，這些缺陷包括分層、碟凹、腐蝕、薄膜翹起、刮擦、以及類似的缺損。
因而，人們希望能用新的處理設(shè)備和工藝來對金屬層執(zhí)行淀積和拋光。例如，可利用電解拋光或電鍍工藝將金屬層從晶片上去除掉或淀積到晶片上。通常，在電解拋光或電鍍工藝中，將晶片上要被執(zhí)行拋光或電鍍的部分浸入到一電解溶液中，并向晶片施加電荷。這些條件將使得銅被淀積到晶片上或被從晶片上去掉，具體是淀積還是去除取決于施加到晶片上的相關(guān)電荷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面涉及一種示例性的設(shè)備和方法，其用于對晶片上的導電膜執(zhí)行電解拋光和/或電鍍。該示例性的設(shè)備包括多種處理模塊以及為執(zhí)行不同模塊的處理而設(shè)置的各種裝置，其中的處理模塊例如是清洗模塊、加工模塊、以及排列模塊，而所述的各種裝置例如是機械手、末端執(zhí)行器、液體輸送系統(tǒng)等。
本發(fā)明的另一方面包括多種設(shè)備和處理方法。其中一種示例性的設(shè)備包括一清洗模塊，其具有一晶片邊緣清洗組件，其用于清除晶片斜角面或主表面外周部分上的金屬殘留物。邊緣清洗裝置包括一噴嘴頭，其被設(shè)計成向晶片的主表面輸送液體和氣體。噴嘴將液體輸送到靠近晶片主表面外邊緣的區(qū)域中，并將氣體輸送到相對于液體供送位置位于徑向內(nèi)側(cè)的位置處。將氣體引導到晶片表面上位于液體供送位置徑向內(nèi)側(cè)的位置處的設(shè)計能降低液體在晶片上沿徑向向內(nèi)側(cè)流動、從而流到晶片上制出的金屬層上的可能性。
在閱讀了下文結(jié)合附圖所作的詳細描述以及權(quán)利要求書之后，可對本發(fā)明有更好的理解。


圖1表示了一種示例性的半導體處理組件，其被用來對晶片執(zhí)行電解拋光和/或電鍍；圖2表示了一種用于傳送半導體晶片的機械手，其帶有一示例性的末端執(zhí)行器；圖3是一末端執(zhí)行器的俯視圖；圖4A和圖4B分別為一種示例性的末端執(zhí)行器的俯視圖和剖面圖；圖5是一種示例性的末端執(zhí)行器的俯視圖；圖6是另一種示例性的末端執(zhí)行器的俯視圖；圖7中的俯視圖表示了一種示例性的末端執(zhí)行器；圖8是一示例性真空吸碗的側(cè)視圖；圖9A表示了一種帶有圓頂蓋的、示例性的清洗室模塊；圖9B是一清洗室模塊的局部內(nèi)部圖；圖9C是清洗室模塊的分解視圖，圖中表示出了有關(guān)清洗噴嘴的細節(jié)結(jié)構(gòu)；
圖10A和圖10B分別為一種示例性的邊緣清洗組件的頂視圖和側(cè)視圖；圖11A-圖11H中的各個視圖表示了一種示例性的噴嘴頭，其被包含在一斜角面清洗組件中，以作為其一個組成部件；圖12是一示例性夾盤電機組件的分解視圖，該夾盤電機組件被作為清洗室模塊的部件；圖13中的分解視圖表示了一清洗室窗口，其被包含在清洗室模塊中；圖14中的分解視圖表示了一種示例性的光學傳感器，其被包含在清洗室模塊中；圖15表示了一種示例性的方法，該方法用于判斷晶片在夾盤是否被正確地放置著；圖16A-16C以及圖17A-17C表示了示例性的晶片清洗過程；圖18中的分解視圖表示了一種示例性的加工室組件；圖19中的分解視圖表示了一種示例性的加工驅(qū)動系統(tǒng)，其可被用在圖18所示的加工室組件中；圖20表示了一種帶有能量增強元件的噴嘴；圖21中的分解視圖表示了一種示例性的電鍍設(shè)備；圖22是圖21所示的示例性電鍍噴淋頭組件的分解視圖；圖23中的分解視圖表示了用于300mm晶片的示例性電鍍噴淋頭；圖24中的分解視圖表示了用于200mm晶片的示例性電鍍噴淋頭；圖25A-25E是圖22到圖24所示噴淋頭的各個視圖；圖26A和圖26B是一示例性調(diào)平工具和晶片夾盤的俯視圖和剖面圖；圖26C是圖26A、26B中所示的示例性傳感器的剖視圖；以及圖27中的示意圖表示了用于調(diào)平工具的軟件操作面板。
具體實施例方式
為了使閱讀者對本發(fā)明有更為透徹的理解，下文的描述列舉了各種具體的細節(jié)特征—例如具體的材料、參數(shù)等。但應(yīng)當指出的是對細節(jié)的描述并非是為了對本發(fā)明的范圍作出限定，而只是為了對示例性的實施方式作更好的描述。
I.示例性的電解拋光和/或電鍍組件本發(fā)明的第一方面包括一種用于對半導體晶片執(zhí)行處理的、示例性的電解拋光和/或電鍍組件。在一實例中，用于處理一片或多片半導體晶片的一種設(shè)備可包括一用于儲放晶片的模塊；兩個或多個垂直疊置的處理模塊，它們用于對晶片執(zhí)行電解拋光或電鍍；一清洗模塊；以及一用于傳送晶片的機械手(帶有一末端執(zhí)行器等機構(gòu))。該設(shè)備可被劃分成兩個或多個部分，這些部分的特征在于具有獨立的構(gòu)架。一般情況下，機械手將晶片在晶片儲放模塊、處理模塊、以及清洗模塊之間進行傳送，以便于對晶片執(zhí)行所需的處理。另外，如下文將要描述的那樣，設(shè)備也可包括各種其它的模塊和特征，以對半導體晶片執(zhí)行處理。
圖1中的分解視圖表示了一種示例性的電解拋光和/或電鍍組件100。在該實施方式中，組件100包括一主機(后端機“BE”)108和一前端機(加工機的界面“FI”)132；但是，也可將組件100劃分成更少或更多的部分。
BE108可包括一電氣箱組件102、清洗排液/工藝處理排氣管104、清洗模塊組件106、交流控制組件110、液體輸送系統(tǒng)(LDS)112、氣體控制系統(tǒng)(GCS)114、處理液排流管116、泵和浪涌抑制器118、艙室排氣管120、處理液槽122、液體過濾器124、液體盛盤126、雙盛容區(qū)域128、以及處理模塊組件130。
FI132可包括一晶片預(yù)校位器134、前板136、燈柱138、機械手構(gòu)架組件140、機械手控制器142、應(yīng)急停機(EMO)按鈕144、前部開口的標準容箱(FOUP)146、以及風扇過濾器單元152。
組件100可被分拆成兩個部分—即FI 132和BE 108，這樣就能單獨地運輸這兩個部分，并在工作地點組裝成一套單元。另外，在執(zhí)行運輸或維護的過程中，例如可將機械手構(gòu)架組件140從FI 132中拆開并取下，該構(gòu)架組件140中帶有機械手組件147、干端執(zhí)行器148、濕端執(zhí)行器149、以及機械手控制器142。因而，組件100可實現(xiàn)模塊化，或者可被分割成多個部分，這將有助于執(zhí)行運輸、清潔、維護保養(yǎng)等。
如圖1所示，F(xiàn)OUP 146可包括一個或多個用于儲放晶片的容箱。干端執(zhí)行器148將晶片150從任一容箱中轉(zhuǎn)移到晶片預(yù)校位器134中。在濕端執(zhí)行器149取走晶片、并將其傳送到處理模塊組件130中之前，晶片預(yù)校位器134對晶片150進行排布。應(yīng)當指出的是，也可用其它的方法和裝置來在各個模塊之間傳送晶片150。
處理模塊組件130可包括一個或多個用于對晶片執(zhí)行電解拋光的電解拋光組件格架、或用于對晶片執(zhí)行電鍍的電鍍組件131。電解拋光組件或電鍍組件131可在垂直方向上疊垛起來，以便于減小處理模塊組件130的占地面積。清洗模塊組件106可包括數(shù)個格架的清洗室模塊107，它們用于對晶片執(zhí)行清洗。類似地，清洗室模塊107也可被垂直疊置起來。在晶片150已被執(zhí)行了電解拋光或電鍍之后，濕端執(zhí)行器149將晶片150轉(zhuǎn)移到清洗室模塊107中。干端執(zhí)行器148將晶片150從清洗室107中取出，并將晶片150返送到FOUP 146中的容箱中。一般來講，在從FOUP 146的容箱中取出晶片150以及將晶片返送到容箱中、或者從清洗室模塊107中取出時，使用“干”端執(zhí)行器148。“濕”端執(zhí)行器149一般被用來將經(jīng)過處理之后的晶片150取出，其中的原因在于晶片150上可能還帶有加工殘留液。規(guī)定只使用濕端執(zhí)行器來取出處理后晶片的設(shè)計能降低干端執(zhí)行器148、濕端執(zhí)行器149、以及由兩執(zhí)行器在組件100中搬運和轉(zhuǎn)移的晶片之間出現(xiàn)交叉污染的可能性。
于2002年11月13日提交的、名稱為“用于對導電層執(zhí)行電解拋光的電解拋光組件和方法”的第PCT/US02/36567號PCT專利申請中公開了一種示例性的電解拋光組件，其可被結(jié)合到組件100中，上述專利文件的實體內(nèi)容可被合并到本申請中作為背景資料。
如圖1所示，大部分電氣設(shè)備被封裝在BE 108中，具體來講，電氣設(shè)備被封裝在電氣箱組件102和AC控制組件110中，LDS 112和GCS114也被設(shè)置在BE 108中。
LDS 112可包括用于輸送DI水(去離子水)的輸送管線、以及各種化學物品和/或電解液，其中，化學物和電解液的成分取決于具體的應(yīng)用場合以及組件100中采用的處理模塊。GCS 114還可包括用于控制和監(jiān)測各種化學物品和電解液輸送狀況的各種控制閥、傳感器、以及輸送管線。
泵及浪涌抑制器118將工藝液體從處理液槽122中泵送到處理模塊組件130中?？稍谳斔凸芫€中設(shè)置液體過濾器124，以便于在處理液體到達處理模塊組件130之前對其進行過濾。在晶片150已被處理之后，處理液體可經(jīng)處理液排流管116排出到處理液槽122中。從處理模塊組件130和清洗模塊組件106排出的任何氣體—例如潛在的有害氣體可經(jīng)工藝處理排氣管104排出。清洗排液/處理排氣管104還可被用來將DI水或氣體從清洗模塊組件106中排流出去。艙室排氣管120可被用來排出BE 108中通常存在的氣體。FI 132可包括一風扇/過濾器單元152，其用于向FI 132供送過濾后的潔凈空氣。
BE 108還可包括液體盛盤126和雙級容盛區(qū)域128。在處理液槽122中發(fā)生溢流、或輸送管線發(fā)生泄漏的情況下，液體盛盤126是有用的。液體盛盤126還可包括用于檢測泄漏的泄漏傳感器。雙級容盛區(qū)域128可容納著從已被外套管隔絕的輸送管線泄漏出的液體。
輸送管線、泵及浪涌抑制器118、液體過濾器124、液體盛盤126、以及雙級容盛區(qū)域128一般具有耐酸、耐腐蝕的材料。
BE 108、FI 132、以及機械手構(gòu)架組件140可用不銹鋼制成，其中的不銹鋼優(yōu)選為316等級的不銹鋼。機械手組件147可由鋁材、不銹鋼等材料制成的。如果機械手組件147是用鋁或其它易于受到腐蝕的材料制成的，則可對鋁制部分的表面執(zhí)行陽極氧化處理、或用Teflon等材料執(zhí)行鍍覆，以保護其免受腐蝕。清洗模塊組件106可用不銹鋼、塑料、PVC、PVDF、聚氨酯、Teflon等制成，但優(yōu)選地是用316等級的不銹鋼制成。GCS 114和液體盛盤126可用塑料材料制成，優(yōu)選地是用不可燃的塑料制成?？捎肞VC、PVDF、Teflon等材料制造處理液槽122，優(yōu)選地是用PVDF進行制造。但應(yīng)當指出的是也可考慮在BE 108和/或FI 132上應(yīng)用其它合適的材料或鍍覆物。
用于對半導體晶片執(zhí)行電解拋光或電鍍的示例性過程是從其中裝有晶片的、位于FOUP 146中的容箱開始執(zhí)行的。容箱或通向容箱的門被開啟，以允許機械手組件147能進入到其中而用末端執(zhí)行器148抓起晶片。機械手組件147和干端執(zhí)行器148將晶片150轉(zhuǎn)移到預(yù)校位器134中，以排布好晶片150而便于執(zhí)行處理。在晶片預(yù)校位器134對晶片150執(zhí)行排列之后，機械手組件147利用濕端執(zhí)行器149將晶片150從晶片預(yù)校位器134上抓起，并將晶片150傳送到電解拋光或電鍍組件131中，以執(zhí)行處理。
在電解拋光或電鍍處理完成之后，機械手組件147利用濕端執(zhí)行器149抓起晶片150，并將晶片移入到清洗室模塊107中。在清洗處理完成之后，干端執(zhí)行器148抓起晶片150，并將晶片150移回到FOUP 146中的容箱中，以利于提取。
在另一種包括多個晶片和多個電解拋光或電鍍組件的示例性過程中，可對一第一晶片執(zhí)行上述的示例性處理過程，同時對第二、第三等晶片也執(zhí)行類似的步驟。
下面將對組件100的各個組成部件作更為詳細的描述。盡管上文已針對特定的實施方式、實例、以及應(yīng)用狀況對示例性的電解拋光和/或電鍍設(shè)備進行了描述，但對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言很顯然的是在不偏離本發(fā)明的前提下，可對此作多種形式的改動和變型。
II.末端執(zhí)行器密封結(jié)構(gòu)在有關(guān)半導體組件的一個方面，描述了一種示例性的末端執(zhí)行器裝置和方法。在晶片制造過程中，末端執(zhí)行器是常用的，其例如被用來將晶片從一個處理模塊轉(zhuǎn)移到另一模塊，以執(zhí)行加工、清洗、儲放等操作。根據(jù)一實施方式的示例性末端執(zhí)行器包括一真空吸碗密封結(jié)構(gòu)，其用于牢固地抓持并轉(zhuǎn)移半導體晶片。該示例性的末端執(zhí)行器可被設(shè)置在半導體處理組件中，更具體來講，可被設(shè)置在半導體組件的機械手組件中。示例性的末端執(zhí)行器能更為牢固地抓持住半導體晶片的表面，反過來再將晶片更為精確、可靠地轉(zhuǎn)移到其目的地處。
圖2表示了一種用于在處理組件中轉(zhuǎn)移半導體晶片的示例性機械手組件，機械手組件包括與機械手相連的、示例性的末端執(zhí)行器206，其用于抓取并轉(zhuǎn)移晶片216。末端執(zhí)行器206在其下側(cè)形成一個真空，用于將晶片216吸附在其上，以便于將其從一個模塊轉(zhuǎn)移到其它模塊。末端執(zhí)行器206可通過消除真空或增大氣壓以使得重力超過密封件的吸力，進而放下晶片或釋放開晶片216，這樣就將晶片216從末端執(zhí)行器206上釋放開。另外，末端執(zhí)行器206也可用小于環(huán)境壓力的壓力保持著晶片216的下側(cè)，以保持著晶片216，使其能抵御轉(zhuǎn)移過程中出現(xiàn)的震動和加速等作用。
圖3更為詳細地表示了一示例性的末端執(zhí)行器306的一側(cè)。如圖3所示，末端執(zhí)行器306受一真空閥322控制地連接著一真空源，并受一氮氣閥320控制地連接著一壓力氮氣源。當真空閥322被開啟時，真空源與末端執(zhí)行器306連通，這將降低真空吸碗302中的壓力，以便于將晶片216保持到末端執(zhí)行器306上。如果真空閥322被關(guān)閉、且氮氣閥320被開啟，則由于真空吸碗302中的壓力增大，末端執(zhí)行器306就將晶片216從真空吸碗302上釋放開。
不難理解并不需要達到絕對真空或接近于絕對真空；只要壓力相對于環(huán)境壓力減小到足以克服重力以及轉(zhuǎn)移過程中出現(xiàn)的震動、加速等作用保持和固定著晶片216就可以了。另外，也可用除氮氣之外的其它氣體—例如空氣等氣體來進行送氣，以便于在釋放晶片時提高壓力。
在晶片未被保持著或轉(zhuǎn)移時，可將氮氣閥320置于開啟狀態(tài)，以便于通過將真空吸碗302中的壓力保持為接近環(huán)境壓力、或大于環(huán)境壓力，而吹走顆粒和/或防止酸等物質(zhì)進入到真空吸碗302或末端執(zhí)行器306中的真空管路中。
圖4A和圖4B分別是一種示例性的末端執(zhí)行器406的俯視圖和剖視圖，該末端執(zhí)行器406包括真空吸碗402、蘑菇形帽體404、溝槽405、切去部分408(為減輕末端執(zhí)行器的重量)、真空通道412、以及螺釘416(用于連接到機械手等裝置上)。末端執(zhí)行器406的結(jié)構(gòu)總可包括任何合適的材料，例如不銹鋼、鋁、各種合金或金屬、陶瓷、塑料等。
如圖3和圖4A所示，一真空源通過真空通道412和孔眼414抽吸氣體，其中的孔眼位于末端執(zhí)行器406的主側(cè)面上，并靠近其遠端。真空通道412可被制為一體或被制在末端執(zhí)行器406中(如圖所示那樣)，或者也可設(shè)置成穿過一條靠近末端執(zhí)行器406的單獨通道，該單獨通道例如位于與末端執(zhí)行器406相反的表面上。
利用在真空通道412中形成的真空或負壓，位于末端執(zhí)行器406附近的晶片就會受到吸引而被貼合到真空吸碗402上，從而在相互正對著的晶片主表面與末端執(zhí)行器406真空吸碗402之間形成一個臨時性的密封。真空吸碗402可以是任何合適的形狀，例如為橢圓形、長圓形、方形等。真空吸碗402套罩在蘑菇形帽體404的邊緣上，并延伸超出末端執(zhí)行器406的表面。真空吸碗402可由合成橡膠、硅橡膠、或其它合適的材料制成，這些材料一般是柔性或順貼性的，以便于能與晶片形成臨時性的密封，且不會對晶片造成劃傷或開裂等損壞。
如圖4A-4B所示，橫貫?zāi)⒐叫蚊斌w404制出一淺槽405，用于增大對真空的保持性，例如，其可防止晶片416將孔眼414堵塞住。淺槽405將蘑菇形帽體404的頂面分割成了兩個半圓。淺槽405還可被制成交叉瞄準線的形狀、方形、圓形、或其它合適的形狀，以提高末端執(zhí)行器406的吸力和真空度，并降低孔眼414被堵塞的可能性?？墒褂门c末端執(zhí)行器406類似的材料—例如金屬或塑料來制成蘑菇形帽體404。在一實例中，蘑菇形帽體404的高度與末端執(zhí)行器406的高度類似(見圖4B)，從而當晶片被真空吸碗402吸起時，晶片會受拉力作用而貼合到蘑菇形帽體404的遠端上。
圖8是一種真空吸碗的剖視圖，該真空吸碗可被設(shè)置在示例性的末端執(zhí)行器中。如圖8所示，真空吸碗總體上是制在末端執(zhí)行器一個表面上的凹腔，該凹腔包括一個底部818、以及基本上以角度α斜向延伸的側(cè)壁820。角度α可在0-180度之間變動，具體的角度取決于特定的應(yīng)用場合，但優(yōu)選地是在5到50度之間，更為優(yōu)選地是約30度。側(cè)壁820可延伸超出末端執(zhí)行器的表面，且高度為H，以便于能貼合到晶片上，并與晶片形成一密封結(jié)構(gòu)。另外參見圖4A、4B和圖8，末端執(zhí)行器406將被布置成這樣使得晶片416能隨著氣體被從孔眼414經(jīng)真空通道410抽出而與側(cè)壁820的邊緣相接觸。真空吸碗402利用其內(nèi)腔中形成的真空而抽吸、保持著晶片416。所形成的壓力差將形成一個足夠大的作用力，用于保持著晶片416上的夾持力，使其大于晶片上的重力。為了將解除末端執(zhí)行器406對晶片1016的夾持作用，可經(jīng)真空通道410和孔眼414輸送氣體(例如氮氣等氣體)，以提高孔眼414內(nèi)的壓力，由此使夾持力變得小于重力。
圖5中的俯視圖表示了另一種示例性的末端執(zhí)行器506。圖5所示的末端執(zhí)行器506與圖3、4A、圖4B所示的執(zhí)行器類似，區(qū)別在于末端執(zhí)行器506包括三個孔眼514和三個真空吸碗502。孔眼514和真空吸碗502可被布置在末端執(zhí)行器506上的各個位置處，這將取決于末端執(zhí)行器506的設(shè)計和特定的應(yīng)用場合。另外，末端執(zhí)行器的形狀可以是任何合適的形狀，例如可以為馬蹄形、矩形、圓形、具有一個或多個叉股的叉形等。
圖6中的俯視圖表示了另一種示例性的末端執(zhí)行器606。末端執(zhí)行器606與圖4A和圖4B所示的執(zhí)行器類似，區(qū)別在于末端執(zhí)行器606具有多個真空吸碗602-在該示例中為五個真空吸碗602，每個吸碗都包括一細長的(即非圓形)的蘑菇形帽體604。另外，各個末端執(zhí)行器606采用共同的真空通道，該真空通道所處位置靠近孔眼614，這與圖5中的情況相反，圖5所示的執(zhí)行器包括多條真空通道，這些真空通道分支開而延伸向各個獨立的孔眼514。
圖7中的俯視圖表示了另一種示例性的末端執(zhí)行器706。圖7所示的末端執(zhí)行器706類似于圖3A和圖3B所示的末端執(zhí)行器，區(qū)別在于真空吸碗702中具有多個孔眼714。該實例中的真空吸碗702的形狀為馬蹄形，但功能與真空吸碗402類似，其包括多個與蘑菇形帽體604類似的細長帽體704。
盡管上文已針對特定的實例和應(yīng)用場合對示例性的末端執(zhí)行器密封結(jié)構(gòu)進行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員能認識到在不偏離本發(fā)明的前提下，可作出多種形式的改動和變型。例如，可考慮采用各種方法來在真空吸碗中形成真空，并可考慮將真空吸碗和蘑菇形帽體設(shè)計成各種其它的形狀和構(gòu)造，以便于在抓起和轉(zhuǎn)移晶片時形成密封結(jié)構(gòu)。
III.用于對晶片執(zhí)行清洗的方法和裝置作為半導體處理組件的一個示例性方面，下面將對一種示例性的晶片清洗方法和裝置進行描述。該示例性的晶片清洗方法和裝置能在執(zhí)行電解拋光或電鍍過程之前清除掉晶片上的碎屑或顆粒，并能在執(zhí)行完電解拋光或電鍍步驟之后清洗掉晶片上的處理液。例如，在電解拋光處理執(zhí)行之后，晶片主表面的外周區(qū)域或邊緣(通常稱為“斜角面區(qū)域”)上可能會帶有銅殘渣。希望能在不損壞晶片內(nèi)部區(qū)域上金屬薄膜的條件下從外周區(qū)域上浸蝕去這些銅殘渣、并清洗晶片。因而，在一方面，清洗模塊包括一邊緣清洗組件，用于清除晶片外周部分或邊緣部分上的金屬殘留物。該邊緣清洗組件包括一噴嘴頭，其被設(shè)計成向晶片的主表面輸送液體和氣體。噴嘴將液體輸送到邊緣區(qū)域上，但將氣體輸送到邊緣的內(nèi)部區(qū)域上，以便于降低液體在晶片上沿徑向向內(nèi)側(cè)流動、從而流向金屬膜的可能性。
圖9A-9C中的各個視圖表示了一種用于清洗晶片的示例性清洗室模塊。如圖9A-9C所示，該示例性的清洗室模塊可包括一圓頂蓋902、清洗室窗口904、圓筒蓋906、泄漏傳感器908、滴盤排流管910、基部塊912、滴盤夾扣914、滴盤916、底部室918、為夾盤電機組件的接線設(shè)置的切口920、兩個DI水噴嘴922(位于背面?zhèn)?和926(位于上側(cè))、兩個氮氣噴嘴924(位于背面?zhèn)?和928(位于上側(cè))、邊緣清洗組件930、光學傳感器932、為晶片前側(cè)的化學品所設(shè)置的噴嘴934、夾盤936、排流板938、頂部室940、排氣以及排液管942、氮氣管線944、邊緣清洗蓋946、為晶片背面?zhèn)鹊幕瘜W品所設(shè)置的噴嘴948、以及夾盤電機組件950。除了為化學品而設(shè)置的一個噴嘴934之外，清洗室模塊還可針對化學品設(shè)置一個或多個噴嘴。
晶片901可被末端執(zhí)行器903等機構(gòu)定位到清洗室中。如果確定出晶片901在夾盤936上的位置適于執(zhí)行清洗處理，則夾盤電機組件950就使夾盤936和晶片901繞與晶片主表面垂直的一條軸線旋轉(zhuǎn)。隨著夾盤936和晶片901以大約為30rmp的轉(zhuǎn)速進行轉(zhuǎn)動，DI水噴嘴922和926可向晶片901的上表面和背側(cè)表面輸送DI水流。DI水流可流過晶片901的邊緣而流向清洗室的側(cè)壁，并經(jīng)排流板938排出到排氣/排流管942中。為了將DI水從干晶片901上去除掉，夾盤電機組件950可將轉(zhuǎn)速增大到2000rpm±1000rpm。然后，氮氣噴嘴924和928可向晶片901的上側(cè)和背面?zhèn)容斔偷獨饬?或其它合適的氣體)，以便于進一步地清除掉晶片901上側(cè)和背面?zhèn)壬系腄I水。
在晶片901經(jīng)過沖洗和干燥、且夾盤電機組件950已停止轉(zhuǎn)動之后，邊緣清洗組件930滑動到對邊緣執(zhí)行清洗的位置處。圖10A-圖10B表示了一種示例性的邊緣清洗組件930，，其可包括DI水管1006、桿體1010、適配連接桿1008、支架1012、螺釘1014、氣動工作臺動作缸1016、調(diào)整螺釘1018、流量調(diào)節(jié)器1020、壓縮空氣管1022、桿體夾1024、酸液管1026、氮氣管1028、噴嘴頭1030、桿體刮垢器1032、氮氣噴嘴1034、以及液體噴嘴1036。通過增加或去除適配連接桿1008，可將邊緣清洗組件930的長度調(diào)整成適于200mm晶片、300mm晶片、以及其它尺寸的晶片。晶片901上表面與氮氣噴嘴1034之間的間隙在0.1mm到10mm的范圍內(nèi)，液體噴嘴1036可被定位在邊緣區(qū)域1004的上方。
圖11A-11C分別是一邊緣清洗組件中所帶的示例性噴嘴頭1030的俯視圖、側(cè)視圖和正視圖。如圖11A-11C所示，氮氣噴嘴1034在靠近晶片901邊緣的位置處形成一氮氣氣幕1102。在一示例性的邊緣清洗過程中，晶片901可按照約50～500rpm的速度轉(zhuǎn)動—優(yōu)選為200rpm。液體噴嘴1036向晶片901的外側(cè)主表面或邊緣區(qū)域1004輸送化學液流，從而形成寬度約10mm的薄膜層。該化學液能去除掉金屬層或金屬殘留物，但此化學品也會附帶地擴散向晶片901的中心部位，這將對金屬層產(chǎn)生不利影響?？刹捎枚喾N化學液來對邊緣區(qū)域1004上的金屬殘留物執(zhí)行蝕刻。例如，可使用濃度為10％的H4SO4和20％的H2O2來對邊緣區(qū)域1004上的銅金屬執(zhí)行蝕刻。另外，為了提高蝕刻率，可將化學溶液加熱到25℃到80℃。
為了降低化學液從邊緣向內(nèi)側(cè)擴展的可能性，氮氣噴嘴1034將氣體流—例如氮氣流輸送或引導到邊緣區(qū)域1004的內(nèi)側(cè)邊緣處，以在此處形成氮氣氣幕1102，以防止或至少減輕化學液向晶片901中心的擴散。在邊緣區(qū)域1004被清洗之后，液體噴嘴1036可輸送由DI水組成的液體射流1104，以便于稀釋和/或沖洗掉晶片901上位于邊緣區(qū)域1004的化學液。另外，在一實例中，在完成了邊緣清洗過程之后，可利用DI水噴嘴922和926執(zhí)行一另外的DI水沖洗步驟，用以清洗晶片901的上表面和背面?zhèn)取?br> 在邊緣清洗過程完成之后，夾盤電機組件950可停止驅(qū)動夾盤936和晶片901，且邊緣清洗組件930可從邊緣清洗位置滑回到一停息位置。
圖11D-圖11E是另一種示例性噴嘴頭1030的各個視圖。圖11D-圖11E中的實例與圖11A-11C中實例類似，區(qū)別僅在于氮氣噴嘴1034具有一定的水平延伸部1034h，該延伸部從噴嘴處向外延伸出。水平延伸部1034h可形成一氮氣氣幕3002，該氣幕能有效地防止邊緣噴嘴1036噴出的化學液向晶片901的中心部位擴展。水平延伸部1034h與晶片901之間的距離優(yōu)選地是在0.1mm到3.0mm的范圍內(nèi)，更為優(yōu)選地是約為1.5mm。
圖11F-11G中的各個視圖表示了另一種示例性的噴嘴頭1030。除了水平延伸部1034h是從噴嘴下部的兩側(cè)延伸之外，圖11F-11G所示的實例與圖11D-11E所示的實例完全類似。
圖11H表示了另一種示例性的噴嘴頭1030。圖11H所示的實例與圖11A-11C所示的實例類似，區(qū)別僅在于其具有兩個液體噴嘴1036，其中一個用于噴射化學液，另一個用于噴射DI水。例如在用DI水執(zhí)行沖洗的過程中，分開設(shè)置的噴嘴將具有更好的性能。
圖12表示了一種示例性的夾盤電機組件950，其可被應(yīng)用在晶片清洗裝置中。在該實例中，夾盤電機組件950包括夾盤936、上電機板1202、光傳感器1204、軸套1206、電機1208、標志物1210、墊圈1212、離心塊軸1214、離心塊1216、以及封塞1218。
再次參見圖9A、9B和10A，為了將晶片901放置到夾盤936上，末端執(zhí)行器903將晶片901從處理室或預(yù)校位器(見圖1)上抓起，并將晶片經(jīng)清洗室窗口904送入到清洗室模塊中，以便于執(zhí)行清洗。圖13表示了一種示例性的清洗室窗口904，其包括內(nèi)板1302、外板1304、支架1306、流量控制器1308、動作缸1310、動作缸蓋906、以及限位傳感器1312。末端執(zhí)行器903將晶片901裝入到夾盤936中。動作缸1310可升高外板1304，并封閉清洗室窗口904，以開始執(zhí)行晶片清洗處理。
如圖12所示，示例性的夾盤936包括基座1220和三個定位器1222。夾盤936可被改造成適于200mm規(guī)格晶片、300規(guī)格晶片、或其它尺寸規(guī)格的晶片。當末端執(zhí)行器903將晶片901安裝到夾盤936上之后，晶片901就被三個定位器1222定位在了夾盤936上。再次參見圖9A-9C，光學傳感器932可對晶片901在夾盤936中的位置進行檢測。如圖15所示，為了檢查晶片的定位誤差，光學傳感器932向晶片901的上表面發(fā)射光束。如果末端執(zhí)行器903將晶片901定位在定位器1222的頂面上，則光束就會完全反射回反射傳感器932。隨著夾盤936的轉(zhuǎn)動，光束的反射率也會相應(yīng)地發(fā)生改變。另外，由于晶片901與反射傳感器932之間的距離會發(fā)生改變，所以可利用光反射率的差異和變化來判斷晶片901是否被精確地布置在夾盤936和三個定位器1222上。在一實例中，如果晶片901被三個定位器1222精確地定位在夾盤936上，則在夾盤旋轉(zhuǎn)過程中，所檢測到的反射率約70％～75％。但是，如果晶片901的定位并不精確，則所檢測到的反射率在30％到60％之間。當夾盤936高速旋轉(zhuǎn)時，位置不正的晶片可能會從夾盤936中飛出，這將導致晶片901破壞清洗室模塊的內(nèi)部裝置。
圖14表示了一種示例性的光學傳感器932，其可包括一裝配管1402、一裝配O型圈1404、反射傳感器1406、保持器1408、維通O型圈1410、以及保持凸緣1412。應(yīng)當指出的是也可采用其它合適的光學傳感器來判斷晶片相對于夾盤936的位置是否正確。在其它實例中，可使用非光學傳感器來測量晶片的表面，以取代光學傳感器932，其它的傳感器例如是接近傳感器、電渦流傳感器、聲學傳感器等。
為了防止晶片901在甩干周期等過程中由于受相對較大的離心力作用而產(chǎn)生移動、進而從夾盤936中旋出，可在夾盤定位器1222上設(shè)置離心塊1216。離心塊1216可包括一重于上部的下部元件(即重物)，該重物靠近于離心塊軸1214。當夾盤936的轉(zhuǎn)速超過1000rpm或更高時，離心力將使得離心塊1216上的重物向外擺轉(zhuǎn)。因此，離心塊1216的上部會向內(nèi)側(cè)移動，由此將晶片901牢固地保持在夾盤936上?？筛淖兌ㄎ黄?222和離心塊1216的重量、長度等參數(shù)來改變定位器1222開始移動而固定住晶片時的轉(zhuǎn)速。當夾盤電機組件950減速或停止時，離心塊1216將由于離心力減小或變?yōu)榱愣謴?fù)到直立狀態(tài)。為了能緊固住晶片，夾盤的旋轉(zhuǎn)速度被設(shè)定在約200～3000rpm的范圍內(nèi)，優(yōu)選為2000rpm。
圖16A-16C表示了一種示例性的晶片背面?zhèn)惹逑催^程，并表示出了晶片相對于定位器1222和晶片背面?zhèn)然瘜W液噴嘴948的位置。在一示例性的晶片背面?zhèn)惹逑催^程中，電機1208使夾盤936發(fā)生擺轉(zhuǎn)，以對正晶片背面?zhèn)然瘜W液噴嘴，使得化學液能被輸送到晶片901的背面?zhèn)壬?，而不會濺到晶片定位器1222上。與晶片定位器1222接觸的化學液會濺到晶片901的頂面上，并對頂面造成化學腐蝕，這將會對晶片901上制出的結(jié)構(gòu)和器件造成損壞。背面?zhèn)然瘜W液噴嘴948可被布置在兩定位器1222之間，并在角度β與-β之間擺轉(zhuǎn)。如圖16A-16C所示，通過將背面?zhèn)然瘜W液噴嘴948在角度γ與-γ之間移動、以使得背面?zhèn)然瘜W液噴嘴948的指向偏離中心，就能使背面?zhèn)然瘜W液噴嘴對晶片901的覆蓋范圍超出角度β與-β之間的區(qū)間。
由化學液噴嘴948輸送的化學液將到達晶片901的背面上，且清洗時間在5-100秒的范圍內(nèi)，優(yōu)選為10秒。然后對晶片901背面?zhèn)鹊母鱾€三分之一面積重復(fù)執(zhí)行該清洗過程。
圖17A-17C表示了另一種示例性的背面?zhèn)染逑催^程。該清洗方法與上文參照圖16A-16C所描述的過程類似，區(qū)別在于夾盤936是連續(xù)轉(zhuǎn)動的，但背面?zhèn)然瘜W液噴嘴948則是脈沖或定時工作的，即在定位器1222之間時開啟，而在指向定位器1222時則關(guān)閉。與圖16A-16C所示的情況類似，背面?zhèn)然瘜W液噴嘴948可在處理過程中擺轉(zhuǎn)±γ。如圖17B和17C所示，隨著夾盤936在逆時針方向上轉(zhuǎn)動，背面?zhèn)然瘜W液噴嘴948將液體噴射到晶片上，直到在達到角度α1時關(guān)閉。在角度為α2時，液體被再次噴射到晶片的背面?zhèn)壬稀?br> 在另一實例中，為了清洗晶片901背面?zhèn)壬吓c定位器1222相接觸的部位，可使電機1208以足夠高的轉(zhuǎn)動加速度產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)動，以使得晶片901移離原先的位置。因而，被晶片背面?zhèn)然瘜W液噴嘴948所輸送的化學液就能接觸到晶片901背面?zhèn)壬显扰c定位器1222相接觸的部位。在清洗了晶片901背面?zhèn)鹊恼麄€表面之后，DI水噴嘴922將開始輸送DI水流，以沖洗掉晶片901背面?zhèn)壬系幕瘜W液。
可對晶片901執(zhí)行一個最后的清洗循環(huán)。隨著夾盤936與晶片901以約30rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，DI水噴嘴922和926可將DI水流同時噴射到晶片901的頂面和背面?zhèn)壬?。為了去除掉晶?01上的DI水、以對其執(zhí)行干燥，夾盤的轉(zhuǎn)速可被增加到2000rpm±1000rpm。然后，由氮氣噴嘴924和928向晶片901的頂面和背面?zhèn)容斔偷獨饬鳎靡詫I水膜從晶片901的頂面和背面上吹去。
在上文對示例性設(shè)備和方法所作描述的啟示下，可按照如下的步驟執(zhí)行示例性的清洗方法和過程。
初始清洗a.使夾盤復(fù)位；b.打開外板1302；c.將晶片901放置到夾盤936上；d.關(guān)閉外板1302。
正面清洗e.以10rpm到100rpm的轉(zhuǎn)速(優(yōu)選為50rpm)轉(zhuǎn)動夾盤936；f.由DI水噴嘴(頂部噴嘴)926向晶片901的正面輸送DI水；g.DI水噴嘴(頂部噴嘴)926停止輸送DI水，然后將夾盤的轉(zhuǎn)速增加到1000rpm～2000rpm-優(yōu)選為2000rpm。
h.由氮氣噴嘴(頂部噴嘴)928輸送氮氣，以吹干晶片901的頂面；i.停止供應(yīng)氮氣流，并使夾盤停止轉(zhuǎn)動。
邊緣清洗j.通過向空氣動作缸1016輸送動力，而將邊緣清洗組件930從其停息位置移動到邊緣清洗位置；
k.以100rpm～500rpm(優(yōu)選為350rpm)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)晶片901，經(jīng)氮氣管1028、由氮氣噴嘴1034輸送氮氣；l.經(jīng)酸液管1026、由液體噴嘴1036輸送邊緣清洗化學液；m.在蝕刻掉邊緣區(qū)域1004上的金屬之后，停止輸送邊緣清洗化學液；n.經(jīng)DI水管2006、由液體噴嘴1036輸送DI水；o.在沖洗掉邊緣區(qū)域1004上的化學液之后，停供DI水流；p.經(jīng)氮氣管1028、由氮氣噴嘴1034輸送氮氣；q.停止夾盤的轉(zhuǎn)動，并將邊緣清洗組件930移回到停息位置。
背面?zhèn)鹊那逑磖.將夾盤936移動到執(zhí)行背面?zhèn)惹逑吹奈恢谩淳趁鎮(zhèn)然瘜W液噴嘴948與兩相鄰定位器1222的距離相等時的位置。電機1208開始使夾盤936圍繞著晶片背面?zhèn)然瘜W液噴嘴948擺轉(zhuǎn)。擺轉(zhuǎn)角應(yīng)當小于45°±5°。然后，晶片背面?zhèn)然瘜W液噴嘴948向晶片901的背面?zhèn)容斔突瘜W液；s.對晶片901的第二、第三扇區(qū)重復(fù)執(zhí)行步驟r。作為備選方案，可使晶片901在一個方向上連續(xù)地轉(zhuǎn)動，使背面?zhèn)然瘜W液噴嘴948脈沖地工作，以避開定位器1222。
換位清洗t.在快速轉(zhuǎn)動過程中，通過利用較高的加速度來改變晶片901的位置；u.重復(fù)步驟s；v.對晶片901上的第二個三分之一部分重復(fù)執(zhí)行步驟s～u；w.對于晶片901上的最后一個三分之一部分重復(fù)執(zhí)行步驟s～u；x.由DI水噴嘴(背面?zhèn)葒娮?922向晶片901的背面?zhèn)容斔虳I水，并由DI水噴嘴(頂面噴嘴)926向晶片901的正面輸送DI水，且晶片以約50rpm的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。
y.停止輸送DI水流。以約1000～3000rpm的轉(zhuǎn)速(優(yōu)選為2000rpm)轉(zhuǎn)動夾盤936，然后，向晶片901的正面和背面?zhèn)容斔偷獨狻?br> z.停止向夾盤936輸送氮氣，并使其停止轉(zhuǎn)動。通過利用動作缸1310降低外板1304來打開清洗室窗口904。然后，末端執(zhí)行器903抓起晶片901，并將所述晶片移向儲放容箱(圖中未示出)。
上述的過程描述了一種示例性的晶片清洗方法，但此描述并非是為了進行限定。根據(jù)本發(fā)明其它各個方面，存在多種備選的方法來對晶片901進行清洗。例如，第二種示例性的晶片清洗方法包括順次的上述步驟a到d、之后的邊緣清洗步驟j到q、以及最后的步驟e到i，其中，最后的步驟利用DI水和氮氣清洗并干燥晶片的背面?zhèn)?，?br> 另一種示例性的方法包括步驟用于啟動清洗過程的順次的上述步驟a到d、隨后的邊緣清洗步驟j到q、而后用化學液清洗晶片背面?zhèn)鹊牟襟Er到s；利用DI水和氮氣清洗和干燥晶片正面的步驟e到i、以及用DI水和氮氣清洗/高燥晶片背面?zhèn)鹊牟襟Et到z。另外，在執(zhí)行背面?zhèn)惹逑吹倪^程中，可向晶片的頂面輸送DI水，以保護晶片的頂面，使其免受背面?zhèn)任g刻過程中所使用的各種化學液的影響。因而，對本領(lǐng)域技術(shù)人員很顯然的是利用本發(fā)明示例性的設(shè)備和方法，可考慮采用多種工藝來對半導體晶片執(zhí)行清洗。
盡管上文已針對特定的實施方式、實例、以及應(yīng)用條件對用于清洗晶片的設(shè)備和方法進行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員能清楚地認識到在不偏離本發(fā)明的前提下，存在多種改型和變動形式。
IV.處理室作為半導體處理組件的另一方面，設(shè)置了一種處理室，用于對半導體晶片執(zhí)行電解拋光和/或電鍍。該示例性的處理室對于各種電解拋光設(shè)備和電鍍設(shè)備是互換通用的。
在一種示例性的工藝中，在將一種處理液流引流到晶片主表面上一較小部分的同時，使晶片發(fā)生轉(zhuǎn)動。一用于引導流體流的噴嘴等裝置沿一平行于晶片主表面的線性方向平動，例如從晶片的內(nèi)徑處移動到外徑處。為了提高對晶片上金屬層執(zhí)行電鍍或電解拋光時的均勻性，可改變晶片的旋轉(zhuǎn)速度，以使得晶片表面相對于流體的入射流具有恒定的線速度。另外，下文將描述各種用于確定薄膜型廓以及電解拋光或電鍍工藝的示例性方法。
圖18中的分解視圖表示了根據(jù)一實施方式的示例性處理室組件。示例性的處理室組件可包括動態(tài)護罩1802、磁性聯(lián)接器1804、軸桿1806、用于安裝軸桿的支架1808、防濺板1810、管1812、處理室盛盤1814、底部室1816、為光學傳感器設(shè)置的通路1818、封塞1820、處理室1822、總管1824、噴嘴板1826、終點檢測器1828、噴嘴體1830、側(cè)板1832、處理室窗口1834、半月形室1836、門式夾具1838、以及窗口動作缸1840。
該示例性的處理室對執(zhí)行電解拋光和/或電鍍都是同樣適用的，但下文將基本上是參照電解拋光的情況對其進行描述。當利用本發(fā)明來執(zhí)行電解拋光時，可能要在電解拋光過程中用到噴嘴體1830、噴嘴板1826、總管1824、以及動態(tài)護罩1802。作為備選方案，也可用同心圓式電解拋光設(shè)備來取代這些裝置。在如下的兩專利文件中就公開了一種示例性的同心圓式電解拋光設(shè)備，這兩個專利文件在總體上都被結(jié)合到本申請中作為參考資料，兩專利文件分別為于1999年7月2日提交的第6395152號美國專利，其名稱為“用于對半導體器件上金屬互連線執(zhí)行電解拋光的方法和設(shè)備”；于2000年2月4日提交的第6440295號美國專利，其名稱為“用于對半導體器件上金屬互連線執(zhí)行電解拋光的方法和設(shè)備”。另外，下列的三個專利文件中描述示例性的電解拋光及電鍍方法，這三個專利文件在總體上被結(jié)合到本申請中作為參考資料，這三個文件為于2002年11月13日提交的、名稱為“用于對導電層執(zhí)行電解拋光的電解拋光組件”的第PCT/US02/36567號PCT專利申請；于1999年1月15日提交的、名稱為“電鍍設(shè)備及方法”的第6391166號美國專利；以及于1999年8月7日提交的、名稱為“用于對半導體器件上金屬連線執(zhí)行電解拋光的方法和設(shè)備”的第PCT/US99/15506號PCT專利申請。
另外，于2002年9月10日提交的、名稱為“用于執(zhí)行終點檢測的方法和設(shè)備”的第6447668號美國專利描述了一種示例性的終點檢測器和方法。該專利文件在總體上被結(jié)合到本申請中作為參考資料。
如圖19所示，可被設(shè)置在處理室組件中的動力驅(qū)動系統(tǒng)可包括x軸標記物1902、x軸驅(qū)動組件1904、聯(lián)接器1906、電機1908、z軸方向的安裝支架1910、θ角驅(qū)動皮帶及帶輪1912、y軸方向θ角反射傳感器1914、x軸傳感器1916、θ角安裝件1918、z軸萬向節(jié)1920、z軸驅(qū)動平臺組件1922、為z方向運動安裝件設(shè)置的支架1924、θ角電機1926、θ角驅(qū)動帶輪1928、夾盤組件1930、后蓋板組件1932、x軸線性軸承1934、y軸翼形調(diào)整螺釘1936、z軸板1938、頂蓋1940、z軸線性軸承1942、軸桿1944、x軸磁體1946、磁性斷路板1948、y軸平臺1950、磁體1952、以及為磁體安裝件設(shè)置的支架1954。
例如在如下的專利文件中就描述了一種示例性的夾盤組件于1999年9月7日提交的、名稱為“在對半導體工件執(zhí)行電解拋光和/或電鍍過程中對其進行保持和定位的方法和設(shè)備”的第6248222B1號美國專利；于2001年3月7日提交的、名稱為“在對半導體工件執(zhí)行電解拋光和/或電鍍過程中對其進行保持和定位的方法和設(shè)備”的第09/800990(序列號)美國專利；以及于2001年5月21日提交的、名稱為“在對半導體工件執(zhí)行電解拋光和/或電鍍過程中對其進行保持和定位的方法和設(shè)備”的第09/856855號(序列號)美國專利，上述三個專利文件在總體上都被結(jié)合到本申請中作為參考資料。
如圖18所示，處理室1822可包括一動態(tài)護罩1802，其可隨著夾盤組件1930和防濺板1810平動，用于在處理室區(qū)域內(nèi)容盛處理液或電解液流體。一光傳感器纜可穿過為光學傳感器、終點檢測器1828、或其它器件設(shè)置的通路1818，其中的其它器件例如是用于檢測底部室1816或處理室盛盤1814是否泄漏的傳感器。附加的封塞1820可被用來形成其它的通路。
圖18、19所示的示例性設(shè)備包括用于與x軸驅(qū)動磁體安裝板1946進行連接的磁體1952。夾盤組件1930可通過支撐在x軸線性軸承1934上、在軸桿1944上滑動而沿x軸移動。如果該示例性設(shè)備未處于工作狀態(tài)—例如在改變處理設(shè)備時或維護保養(yǎng)過程中，加工驅(qū)動系統(tǒng)無法移離處理室組件。為了沿著x軸方向向前移動，電機1908可在逆時針方向上轉(zhuǎn)動x軸驅(qū)動組件1904中的內(nèi)部絲杠。相同或新型的加工驅(qū)動系統(tǒng)能按照相同的方式實現(xiàn)處理室組件的定位。一種實例包括一定的安全措施，從而，如果在加工驅(qū)動系統(tǒng)與處理室之間存在某個物體、或者當某些物體阻礙了x軸驅(qū)動組件1904向前/向后移動時，磁體1952或1946將與磁性斷路板1948分離開。這樣，x軸驅(qū)動組件1904和電機1908就無法再移動夾盤組件和頂蓋了；此時，x軸傳感器1916將確定出x軸驅(qū)動組件與加工驅(qū)動系統(tǒng)中其余機構(gòu)的脫離狀態(tài)，從而停止向電機1908供電。
在對該示例性設(shè)備執(zhí)行安裝或定期維護的過程中，y軸翼形調(diào)整螺釘1936可沿著y軸方向調(diào)整夾盤組件1930在動態(tài)護罩1802和噴嘴板1826上的位置。
參見圖18和19，當該示例性的處理室被用在晶片處理應(yīng)用中時，通過將加工驅(qū)動系統(tǒng)中的磁體1952與處理室組件上的磁性聯(lián)接器1804連接起來，就可將加工驅(qū)動系統(tǒng)固定在處理室組件中。窗口動作缸1840將門式夾具1838從半月形室1836升高，以便于在處理室窗口1834中形成一個開口。一機械手(見圖1)將晶片1801從預(yù)校位器(見圖1)經(jīng)處理室窗口1834送入。晶片1801被安放在夾盤組件1930中，以執(zhí)行電解拋光和/或電鍍加工。
為了將夾盤組件1930從裝工件位置或復(fù)位位置移動到執(zhí)行電解拋光或電鍍的位置，z軸驅(qū)動平臺組件1922中的電機將轉(zhuǎn)動其內(nèi)部軸桿組件，以將z軸板1938從z軸線性軸承1942的頂部放低，直到使夾盤組件1930與噴嘴板1830頂部之間的間隙處于0.5mm到10mm的范圍內(nèi)(優(yōu)選為5mm)為止。作為備選方案，如果該示例性的處理室被用來執(zhí)行電鍍，則z軸驅(qū)動平臺組件1922中的電機可將z軸板1938從z軸線性軸承1942的頂部放低—直到使夾盤組件1930上晶片1801與同心圓裝置頂部之間的間隙處于0.5mm到20mm的范圍內(nèi)(優(yōu)選為5mm)為止。在晶片1801上電鍍出第一金屬層之后，z軸板1938可按照一工藝流程逐步地向上移動，以便于對晶片1801執(zhí)行另一次電鍍。
為了拋光晶片1801，該示例性的處理室通過向晶片1801上的不同部位施加強度不同的電流，而將銅從鍍銅后的晶片1801上均勻而逐步地去除。有關(guān)電流以及處理液的方案將基于所述晶片的型廓以及其它由用戶設(shè)定的要求，其中，用戶的要求取決于具體的應(yīng)用場合。由用戶設(shè)定的要求條件包括大的去除物的處理次數(shù)、采用較大或較小的噴嘴、需要留在晶片上的銅層厚度。通常情況下，由晶片測量計量學工具對晶片樣品上銅鍍層的厚度分布進行測量。這樣的測量將有助于形成一個電流率列表，該列表可包括這樣的信息電解拋光過程中，在晶片給定位置點上所用的電流比率。數(shù)據(jù)和所獲得電流率列表將形成一金屬膜厚度模型，可利用由用戶設(shè)定的要求條件對該模型作進一步的修改，從而使晶片厚度具有一定的型廓分布，并確定了在執(zhí)行電解拋光過程中電流密度和流量的配置方案。
可根據(jù)材料去除物的類型來改變施加到晶片1801上的電流密度。舉例來講，為了去除晶片1801上很厚的金屬膜，通常就要使用較大的電流。為了去除薄的金屬膜，一般要采用較小的電流，以便于使去除過程具有更大的可控性，并更為精確。
下面將對一種示例性的過程或方法進行描述，該過程或方法用于對金屬層厚度較大的晶片執(zhí)行電解拋光。該示例性的方案基本上包括四個或多個處理步驟。首先，執(zhí)行一去除處理，去除掉厚金屬層(例如為銅層)中的大塊部分。其次，終點檢測器1828對剩余銅層的反射光進行測量，以確定出晶片1801給定位置上的、用于進一步執(zhí)行拋光的設(shè)定點。這一方法根據(jù)測得的反射率而重新計算薄膜厚度型廓。第三，該方法根據(jù)新的金屬膜厚度型廓對相對較薄的銅層執(zhí)行去除。第四，終點檢測器1828對銅層的反射率來判斷晶片1801是否已被電解拋光到了理想的厚度和/或型廓。第三和第四步驟可重復(fù)進行，直到將晶片1801拋光到理想厚度和/或型廓位置。
但應(yīng)當指出的是如果終點檢測器1828判斷出已從晶片1801上去除了太多的銅鍍層—例如在初始去除過程中，則本發(fā)明可包括一電鍍過程，在該過程中，可用銅對晶片表面的某些區(qū)域再次執(zhí)行電鍍。電鍍過程可采用這樣的方法用適當?shù)碾娊庖骸鏑uSO4+H4SO4+H2O來改變噴嘴體1830中噴嘴的電壓極性。上文提到的、且被結(jié)合到本申請中的第6391166號美國專利中就公開了一種示例性的電鍍設(shè)備和方法。
示例性的工藝方法步驟1.為了去除晶片1801上的銅層，在夾盤組件1930沿x軸發(fā)現(xiàn)移動的同時，θ角電機1926按照恒定的線速度轉(zhuǎn)動夾盤組件1930。噴嘴體1830中的噴嘴以恒定流量向晶片1801輸送處理液。θ角電機1926的轉(zhuǎn)速與電流密度以及夾盤組件1930的線性移動距離相關(guān)。還可根據(jù)金屬膜厚度模型和由用戶設(shè)定的要求來確定出要被施加到晶片1801上的電流比率。在旋轉(zhuǎn)著的夾盤組件1930執(zhí)行線性移動過程中，該示例性的方案可不斷地外推計算出位于各個數(shù)據(jù)點之間的新電流密度值，并計算出數(shù)據(jù)點上的新的線速度?？刹捎眯碌碾娏鞅嚷屎途€速度進一步重新計算設(shè)計方案。加工驅(qū)動系統(tǒng)將夾盤組件1930沿x軸方向移回到起點位置。
步驟2.隨著θ角電機1926再次以恒定的線速度轉(zhuǎn)動夾盤組件1930、且夾盤組件沿x方向前后移動，終點檢測器1828對晶片1801上銅鍍層的反射率進行測量。該實例按照由用戶設(shè)定的時間間隔紀錄晶片1801的反射率、以及夾盤組件對應(yīng)的線性距離。該實例將新的數(shù)據(jù)插入到金屬膜厚度模型的一部分中。
步驟3.重復(fù)執(zhí)行步驟1，只是基于終點檢測器1828對晶片1801上線性距離的給定位置處測得的反射率調(diào)整電流的大小?？墒褂脟娮祗w1830中較小的噴嘴來實現(xiàn)對鍍銅表面具有控制度更高的拋光。
步驟4.重復(fù)執(zhí)行步驟2，如果由終點檢測器1828測得的新反射率大于一預(yù)設(shè)值，則重復(fù)執(zhí)行步驟3。
在該示例性的拋光處理中，夾盤組件1930可按照如下的三種模式旋轉(zhuǎn)1)線速度恒定模式θ·=C12πR----(1)]]>其中，R是噴嘴與晶片中心之間的水平距離；C1是常數(shù)；以及
為轉(zhuǎn)速。
在實際控制中，R＝0將導致轉(zhuǎn)速θ′無窮大；因而，可將公式(1)表達為下式θ·=C12π(R+C2)----(2)]]>其中，C2是一個根據(jù)具體設(shè)備和應(yīng)用條件而設(shè)定的常數(shù)。
2)轉(zhuǎn)速恒定模式θ·=C3----(3)]]>其中，C3是由工藝方法設(shè)定的常數(shù)。
3)離心力恒定模式V2R=C4=Centrifugal·Force----(4)]]>其中，V是線速度，R為噴嘴與晶片中心之間的水平距離，且C4是根據(jù)具體設(shè)備和應(yīng)用條件而設(shè)定的常數(shù)。
可利用公式V=θ··2πR]]>將公式(4)改寫成θ·=C42πR----(5)]]>同樣，R＝0會導致轉(zhuǎn)速 無窮大，在實際情況中，可將公式(5)改寫為θ·=C42πR+C5----(6)]]>其中，C5是一個根據(jù)具體設(shè)備和應(yīng)用條件而設(shè)定的常數(shù)。夾盤在水平方向或x軸方向上的運動可被表達為R·=C62πR----(7)]]>其中， 代表夾盤組件1930在x軸方向上的速度，而R＝0會導致 為無窮大，在實際情況中，公式(7)可被表達為R·=C62π(R+C7)----(8)]]>
其中，C7是一個根據(jù)具體設(shè)備和應(yīng)用條件而設(shè)定的常數(shù)。
盡管圖18、19表示了這樣的加工驅(qū)動系統(tǒng)在該系統(tǒng)中，夾盤組件1930可沿x方向移動，但應(yīng)當指出的是在加工過程中，可根據(jù)具體的應(yīng)用條件而使噴嘴板1826、或夾盤組件1930和噴嘴板1826都能沿x方向運動。
圖20表示了一種示例性的噴嘴2054，其可被用在示例性的處理室組件中。該示例性噴嘴2054包括一能量增強單元2080，其被固定或機械連接到噴嘴2054上。能量增強單元2080可增強金屬膜2004表面上電解液2081的激發(fā)度，以便于實現(xiàn)更高的拋光率、更好的表面光潔度、以及更高的質(zhì)量。
在一種示例性的噴嘴2054中，能量增強單元2080包括一超聲換能器或磁聲換能器。電解液2081可從噴嘴2054的側(cè)面輸入口5200輸入。超聲換能器的頻率在15kHz到100MHz的范圍內(nèi)，以便于激發(fā)電解液。超聲換能器可由鐵電性陶瓷制成，該陶瓷例如為鈦酸鋇(LiTaO3)、鈦酸鉛、鋯酸鉛等材料。超聲換能器的功率在0.01W到1W/cm2之間。
在另一實例中，能量增強單元2080可包括一激光器。出于與上述類似的目的，在執(zhí)行電解拋光過程中，激光器可對金屬表面執(zhí)行照射。激光器例如可以是紅寶石激光器、Nd玻璃激光器、或NdYAG(釔鋁石榴石Y3Al5O12)激光器等固態(tài)激光器，也可以是He-Ne激光器、CO2激光器、HF激光器等氣體激光器。為執(zhí)行連續(xù)工作模式，激光器的平均功率在1瓦到100瓦/cm2之間。在另一實例中，激光器可按照脈沖模式工作。如本領(lǐng)域技術(shù)人員能領(lǐng)會的那樣脈沖模式時激光器的功率可高于正常模式下的功率。
激光器還能對晶片1004上金屬膜的厚度堅持測量。在此實例的情況中，指向金屬膜的激光器可激勵金屬薄膜上的超聲波。在執(zhí)行電解拋光的過程中，可利用檢測到的超聲波對金屬膜2004的厚度進行測量。金屬膜2004的厚度可被用來控制拋光率，通過改變電流、噴嘴在徑向上的速度等指標來控制拋光率。
在另一實例中，能量增強單元2080可包括一紅外光源，用于在執(zhí)行拋光過程中對金屬膜2004執(zhí)行退火。紅外光源具有另外的功能選項，用于在執(zhí)行電解拋光過程中控制金屬層的表面溫度。紅外光源的功率在1W到100w/cm2之間。在電解拋光過程中，紅外光源還被用來對金屬膜執(zhí)行退火處理。晶粒尺寸和結(jié)構(gòu)對銅連線的電子遷移性能和電阻值具有非常重要的影響。由于溫度是決定晶粒尺寸和結(jié)構(gòu)的一個因素，所以，在執(zhí)行拋光過程中，紅外傳感器還可被用來檢測金屬薄膜的表面溫度。
還可采用一紅外線傳感器來確定金屬膜2004的溫度。由于對溫度進行了監(jiān)測，所以在執(zhí)行拋光過程中，可通過改變紅外光源的功率、改變電流密度等措施實現(xiàn)對溫度的調(diào)節(jié)。
在另一實例中，能量增強單元2080可包括一個磁場，其用于在執(zhí)行拋光過程中將拋光電流集中到金屬膜2004上。對拋光電流的集中能提高對噴嘴拋光率型線的控制度，噴嘴的直徑越大，對噴嘴拋光率型線的控制度就越重要。可以在電解液流動的方向—即與金屬膜表面垂直的方向上形成磁場?？刹捎么朋w和電磁體、超導線圈驅(qū)動磁體等裝置來形成并集中磁場。
應(yīng)當指出的是如上文中總體上描述的那樣，可采用其它的能量源—例如紫外線、X射線、微波源等裝置，以提高電解液處理的性能。
盡管上文已針對特定的實施方式、實例、以及應(yīng)用場合對示例性的處理室模塊和方法進行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可清楚地認識到在不偏離本發(fā)明范圍內(nèi)的前提可作出多種改型和變動形式。
V.電鍍設(shè)備及方法作為半導體晶片的另一發(fā)明，提供了一種用于對半導體晶片執(zhí)行電鍍的設(shè)備和方法。在電鍍設(shè)備和方法中，一般希望處理液能在晶片的表面上分布得更均勻一些，以便于使電鍍出的金屬膜具有一致的厚度。在一種示例性的方法中，希望能有一種用于電鍍設(shè)備的噴淋頭，其包括一過濾塊，其能阻礙電解液的直接流動，且能在處理液從噴淋頭中噴出之前、更為均勻地分散流經(jīng)噴淋頭中通道的處理液。將流經(jīng)通道的處理液分散得更為均勻?qū)闺娊庖簭膰娏茴^組件的各個孔眼中噴出時具有相等或接近于相等的流量，由此可提高電鍍過程的均勻性。
圖21中的分解圖表示了一種用于對半導體晶片2102執(zhí)行電鍍的示例性電鍍設(shè)備。該電鍍設(shè)備可包括半月室2104、固定護罩2106、電鍍噴淋頭組件2108、排出管2110、液體入口2112、電解液配接件2114、液體配接件2116、處理室盛盤2118、底部室窗口2120、底部室2122、處理室2124、處理室窗口2126、頂蓋組件2130、液體入口管2132、電極電纜2134、以及軸桿2136。頂蓋組件2130的功能可以與上文在“處理室”章節(jié)中討論的示例性頂蓋組件的作用類似。固定護罩2106遮擋著晶片夾盤(圖中未示出)，例如用于在執(zhí)行電鍍和甩干的過程中，可阻止電解液從處理室中濺出。
如圖21所示，晶片2102經(jīng)半月室2104而到達頂蓋組件2130的晶片夾盤處，由此被安放到電鍍設(shè)備中。為了將銅鍍覆到晶片2102上，頂蓋組件2130將晶片2102放低，且將晶片定位在電鍍噴淋頭組件2108的上方。在一示例性的電鍍方法中，當晶片2102與噴淋頭組件2108之間的間隙處于約0.1mm到10mm的范圍內(nèi)—優(yōu)選為2mm時，部分地淀積一第一金屬層。頂蓋組件2130可將晶片2102再升高2mm到5mm，且可在已淀積了一厚層銅的晶片上執(zhí)行第二次金屬層淀積。
在如下的三篇專利文件中描述了示例性的電鍍方法和步驟，這兩個專利文件分別為于1999年1月15日提交的、名稱為“電鍍設(shè)備和方法”的第6391166號美國專利；于2001年4月18日提交的、名稱為“電鍍設(shè)備及方法”的第09/837902號美國專利申請；以及于2001年4月18日提交的、名稱為“電鍍設(shè)備及方法”的第09/837911號美國專利申請，這些專利文件中的所有內(nèi)容都被結(jié)合到本申請中作為參考。
圖22中的分解圖表示了一種用于電鍍過程的示例性噴淋頭組件2108。噴淋頭組件2108可包括外通道圈2202、噴淋頭頂部件2204、以及噴淋頭2206。圖23和圖24中的分解圖分別表示了用于對300mm規(guī)格晶片和200mm規(guī)格晶片執(zhí)行電鍍的示例性噴淋頭。如果要與200mm晶片配套，則只要用200mm尺寸的外通道圈2402取代300mm的外通道圈2302、并用200mm尺寸噴淋頭頂部件2204取代300mm規(guī)格的噴淋頭頂部件2304即可。因而，該噴淋頭組件2006既能用于處理300mm的晶片，也能用于加工200mm的晶片。參見圖24，由于晶片的尺寸從300mm減小到200mm，噴淋頭頂部件2404可帶有更少的環(huán)圈，且外通道圈2402的直徑也能更小一些。但應(yīng)當指出的是給示例性的噴淋頭可被設(shè)計成用于任何尺寸的晶片。
圖25A中的分解圖表示了一種示例性的噴淋頭。如圖25A所示，噴淋頭2206可帶有幾個電極環(huán)圈2502、螺帽2504、電極連接器2506、電極外連接器2508、小入口擴張裝配件2510、入口擴張裝配件2512、板式過濾器阻流件2514、噴淋頭底部2516、過濾墊圈2518、以及過濾環(huán)板2520。每個電極環(huán)圈2502都被安裝到一適配的過濾環(huán)板2520的頂部上，且通過用螺帽2504、電極連接器2506、以及電極外連接器2508緊固電極環(huán)圈2502，能將電極環(huán)圈鎖止在噴淋頭底部2516中的位置上。如圖21所示，每一電極上都連接著一條與電極外連接器2508相連的纜線2134。電極環(huán)圈2502可用耐腐蝕的金屬或合金制成，其中的金屬或合金例如是鉑、外覆有鉑的鈦等材料。噴淋頭底部2516上為來自于入口擴張裝配件2512和小入口擴張裝配件2510的電解液設(shè)置有通道。
從圖25A可進一步地看出，入口擴張裝配件2512可大于噴淋頭底部2516中通道的寬度，且對于所有的7個或10個環(huán)圈，入口擴張裝配件無法被緊固到相同的位置上。為了將入口擴張裝配件緊固到噴淋頭底部2516上、并能均勻地分布環(huán)圈上的張力和重力，在圓圈的另一半部分(圖中不帶有過濾塊2514的一半)上，小入口擴張裝配件2510或入口擴張裝配件2512與相對的過濾塊2514間隔布置。與入口擴張裝配件2512類似，電極環(huán)圈2502被安裝在過濾環(huán)板2520之上，以使得電極位于所述另一半圓上，且使電極環(huán)圈間隔地布置著。
圖25B中的分解視圖表示了過濾環(huán)板2520和板式過濾器阻流件2514，二者由過濾墊圈2518結(jié)合到一起，從而形成液體阻流組件，且一電極環(huán)圈2502被裝配到液體阻流組件上。該示例性的液體阻流組件將被定位在噴淋頭底部2516、以及帶有O形圈2530(圖中未示出)的板式過濾器阻流件2514的上方，其中，噴淋頭底部2516的下方帶有入口擴張裝配件2512。每一過濾環(huán)板圈2520都帶有一些孔洞，孔洞2522的中心具有狹小的孔眼。下面參見圖25A和25B，由于液體阻流組件和電極環(huán)圈2502被緊固到噴淋頭底部2516上，所以在過濾環(huán)板2520與噴淋頭底部2516的底面之間形成一通道。電解液流體將從入口擴張裝配件2512流入。電解液流體首先將會碰到位于入口上方的板式過濾器阻流件2514的中心，并被在整個通道內(nèi)進行分布。隨著電解液在通道內(nèi)的上升，其最終會從孔洞2522中均勻地流出，并到達電極環(huán)圈2502處。電解液流經(jīng)電極環(huán)圈2502、并經(jīng)過噴嘴頭2004中的孔眼2524均勻地流到晶片2102的表面上。
圖25C表示了孔洞2522與位于噴淋頭2006底部上的噴嘴頭孔眼2524之間的關(guān)系。如圖25C和圖22所示，噴淋頭頂部2004堆疊在噴淋頭2006上，以使得孔眼2524位于兩孔洞2522之間。這種交錯定位關(guān)系使得上面討論過的電解液流動能更為均勻地通過液體阻流組件的各個凹陷部分。從圖25D中對噴淋頭的俯視圖可看出，孔眼2524被布置成環(huán)繞著噴淋頭頂部件2204(或2304、2404)上的外圈。這些孔眼2524也位于噴淋頭頂部2204上封閉圈的內(nèi)部，它們可被制成任意的形狀—例如圓形、長形等，這取決于具體的應(yīng)用。參見圖24，孔眼2524可被制成長圓形，可通過制出三個圓孔而形成長圓形。
如不設(shè)置板式過濾器阻流件2514，則入口擴張裝配件2512可將電解質(zhì)經(jīng)過緊鄰著其上部的一個或多個孔眼直接輸送出去，導致電解液在整個通道范圍內(nèi)不均衡地分布。由于電解液從一個出口流出，所以很難控制電解液的壓力。采用液體阻流組件，則該示例性的設(shè)備就能更好地對電解液執(zhí)行控制，以利于金屬—例如為銅的淀積，原因在于板式過濾器阻流件2514將阻礙電解液的直接流，并將電解液在整個通道內(nèi)進行分布。將電解液在整個通道范圍內(nèi)進行分布的設(shè)計將使得從過濾環(huán)板2520的各個孔洞2522流出的電解液具有相等或幾乎相等的體積。如圖25E所示，電解液從電解液外連接器2508流出，并流經(jīng)噴淋頭底部2516和過濾板環(huán)2520，然后環(huán)繞著電極環(huán)圈2502的側(cè)面流動，并從位于噴淋頭頂部2004上的孔眼2524流出。
盡管上文已針對特定的實施方式、實例、以及應(yīng)用場合對示例性的噴淋頭裝置進行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可清楚地認識到在不偏離本發(fā)明范圍內(nèi)的前提可作出多種改型和變動形式。
VI.用于對晶片執(zhí)行調(diào)平的方法和設(shè)備根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供了一種相對于處理模塊對半導體晶片執(zhí)行調(diào)平的方法和設(shè)備，其中的處理模塊例如是電解拋光裝置或電鍍裝置。一般情況下，在處理晶片時，希望將晶片調(diào)平，以使得晶片的主表面基本上平行于處理室或處理工具的平面。例如，在處理設(shè)備中多晶片執(zhí)行排列能提高執(zhí)行電解拋光或電鍍處理的均勻性。
圖26A和26B表示了一種示例性的調(diào)平工具2604，其被用于測量晶片2602相對于于處理設(shè)備—例如處理室的平行度是否在±0.001英寸的范圍內(nèi)。如圖26A和圖26B所示，該調(diào)平裝置基本上包括調(diào)平工具2604、接地線2610、信號線2612、控制系統(tǒng)2614、以及夾盤2616。
于1999年9月7日提交的、名稱為“在對半導體工件執(zhí)行電解拋光和/或電鍍過程中對其進行保持和定位的方法和設(shè)備”的第6248222B1號美國專利；以及于2001年3月7日提交的、名稱為“在對半導體工件執(zhí)行電解拋光和/或電鍍過程中對其進行保持和定位的方法和設(shè)備”的第6495007號美國專利都描述了一種示例性的夾盤，上述兩專利文件在總體上都被結(jié)合到本申請中作為參考資料。
參見圖26A和26B，夾盤2616在對半導體執(zhí)行電解拋光和/或電鍍過程中夾持著晶片2602。為了使電解拋光和/或電鍍處理更為均勻，將晶片2602定位成平行于、或近似平行于處理室2630，具體而言，是與處理設(shè)備的電鍍頭或拋光噴嘴(圖中未示出)相平行。調(diào)平工具2604可被定位在處理室2630中，以提高晶片2602的對正度。
調(diào)平工具2604可包括三個傳感器2606以及與這些傳感器對應(yīng)的信號線2612。如果調(diào)平工具2604被布置在夾盤2616的下方，且晶片2602被下放到調(diào)平工具2604上，則信號線2612(通過傳感器2606)就利用制在晶片2602表面上的金屬薄層與控制系統(tǒng)連通?？刂葡到y(tǒng)2614引出的接地線2610與晶片2602金屬層相連接。由于傳感器2606與金屬薄層相接觸，在傳感器2606與接地線2610之間就形成了一個回路，控制系統(tǒng)2614可對該回路執(zhí)行測量。
另外，如圖26B所示，調(diào)平工具2604可包括支撐件2608，其用于測量晶片2602相對于夾盤2616和拋光噴嘴的平行度，并測量靠近晶片2602表面的調(diào)平工具2604的位置。
圖26C是一示例性傳感器2606的剖視圖。傳感器2606可包括保持器2626、設(shè)置螺釘2618、調(diào)整銷2620、導電螺釘2622、以及頂銷2624。信號線2602經(jīng)導電螺釘2622與傳感器2606相連接。保持器2626、調(diào)整銷2620、以及銷體2624可由不銹鋼、鈦、鉭、或金等金屬或合金制成。
在一種用于測量晶片2602相對于加工工具的對正度或平行度的示例性方法中，夾盤2616向調(diào)平工具2604下降，直至使其中一個傳感器2606的頂銷2624與晶片2602的導電面接觸為止。該接觸接通了一電路回路，該電路回路包括信號線2612、接地線2610、以及控制系統(tǒng)2614，且向控制系統(tǒng)2614輸送信號?？刂葡到y(tǒng)2614確定出從夾盤2616的起始位置(原位)到接觸時頂銷位置之間的距離。
夾盤2616繼續(xù)下降，直到使第二個傳感器2606、第三個傳感器2606與晶片2602的表面接觸為止。測量與這兩個傳感器發(fā)生接觸時相對應(yīng)的的距離，然后結(jié)束測量。
如圖27所示，示例性的處理過程可包括一軟件界面，該界面顯示了各個傳感器2606發(fā)生接觸時的測得距離。該界面還顯示了傳感器2606的位置。測得距離的最大值與最小值之間的差值越小，則晶片2602越接近于處于對正狀態(tài)或平行狀態(tài)。該數(shù)據(jù)可被用來對夾盤2616執(zhí)行調(diào)整，進而可對晶片2602的位置進行調(diào)整。在調(diào)整完成之后，重復(fù)執(zhí)行測量過程，直至使測得距離的最大值與最小值之間的差值在設(shè)計要求的范圍內(nèi)為止，其中的設(shè)計要求例如是±0.001英寸，具體的數(shù)值取決于特定的應(yīng)用環(huán)境。
盡管上文已針對特定的實施方式、實例、以及應(yīng)用場合對示例性的晶片調(diào)平方法和系統(tǒng)進行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可清楚地認識到在不偏離本發(fā)明范圍內(nèi)的前提可作出多種改型和變動形式。
上文對各種器件、方法和系統(tǒng)的詳細描述是為了介紹示例性的實施方式，而并非為了進行限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員能清楚地認識到在本發(fā)明的范圍內(nèi)，存在多種可行的改型和變動形式。例如，可在同一處理組件中采用各種不同的示例性電解拋光和電鍍裝置—例如清洗室、光學傳感器、液體輸送系統(tǒng)、終點檢測器等，或者也可分開使用這些裝置，以改善電解拋光和/或電鍍系統(tǒng)和方法。因而，本發(fā)明應(yīng)當由所附的權(quán)利要求書限定，不應(yīng)受具體描述的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于對一片或多片半導體晶片執(zhí)行處理的設(shè)備，其包括一用于儲放晶片的模塊；多個垂直疊置的處理模塊，其用于對晶片執(zhí)行電解拋光和電鍍的至少一項處理；一清洗模塊；以及一機械手，其用于將晶片在儲放模塊、處理模塊、以及清洗模塊之間進行轉(zhuǎn)移，其中，該設(shè)備被分割成至少兩個部分，這些部分的特征在于具有各自獨立的構(gòu)架。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于設(shè)備還包括一預(yù)校位模塊，用于在執(zhí)行處理之前對晶片執(zhí)行校位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于機械手包括一個或多個用于抓取并轉(zhuǎn)移晶片的末端執(zhí)行器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于機械手通過從至少兩部分中的其中一個部分滾動出來或滑動出來而可移出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于機械手包括一第一末端執(zhí)行器，其用于將晶片轉(zhuǎn)移給處理模塊；以及一第二末端執(zhí)行器，其用于將晶片從處理模塊移走。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于還包括一液體輸送系統(tǒng)，其用于向各個處理模塊輸送處理液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于液體輸送系統(tǒng)包括一浪涌抑制器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于液體輸送系統(tǒng)包括一個用于調(diào)控處理液流量的控制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于液體輸送系統(tǒng)被安裝在一容放盛盤中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于設(shè)備包括一排氣管，用于將氣體從處理模塊中排出。
11.一種用于在一處理組件中對半導體晶片執(zhí)行電解拋光和電鍍中至少一項處理的方法，其包括步驟利用一第一末端執(zhí)行器將一晶片轉(zhuǎn)移到多個疊置的處理模塊中的其中一個模塊中，在該處理模塊中對晶片執(zhí)行電解拋光或電鍍；利用一第二末端執(zhí)行器將晶片從處理模塊轉(zhuǎn)移到一清洗模塊中；以及在清洗模塊中對晶片執(zhí)行清洗，其中，所述處理組件被分割成至少兩個部分，這些部分的特征在于具有各自獨立的構(gòu)架。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于對晶片的轉(zhuǎn)移包括采用一機械手的操作，且機械手被設(shè)計成可從處理組件中滑動出來或滾動出來。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于還包括利用一輸送管線向處理模塊輸送液體，其中，輸送管線上連接有一浪涌抑制器。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于還包括步驟利用一排氣系統(tǒng)將氣體從處理模塊中去除。
15.一種用于保持半導體晶片的裝置，其包括一孔眼，其位于一末端執(zhí)行器的一側(cè)；一通道，其與所述孔眼相連接，用于從孔眼抽排出氣體；以及一吸碗，其環(huán)繞著孔眼進行布置，該吸碗被設(shè)計成當氣體被從孔眼中抽排出去時，能在末端執(zhí)行器與半導體晶片之間形成臨時性的密封結(jié)構(gòu)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于包括一帽體，其中制有一溝槽，帽體被布置在孔眼上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于帽體為圓形；
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于還包括與真空通道相連接的兩個或多個孔眼。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于還包括與真空通道相連接的兩個或多個孔眼，這些孔眼位于同一吸碗中。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于吸碗包含柔性材料。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于吸碗包括彈性體材料。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于吸碗從末端執(zhí)行器構(gòu)件的表面向外延伸。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于吸碗為環(huán)形。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于吸碗為長圓形。
25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于吸碗為馬蹄形。
26.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于末端執(zhí)行器與一機械手實現(xiàn)機械連接，且吸碗被布置在末端執(zhí)行器的遠端上。
27.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于末端執(zhí)行器的遠端為馬蹄形。
28.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于在末端執(zhí)行器的主體中一體地制出真空通道。
29.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于真空通道與一真空源相連接。
30.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于真空通道還與一氣體源相連接，用于將氣體引入到真空通道內(nèi)。
31.一種用于保持半導體晶片的方法，其包括將一末端執(zhí)行器定位在晶片主表面的附近；對一布置在末端執(zhí)行器主表面上的柔性吸碗執(zhí)行排氣，其中，末端執(zhí)行器的主表面與晶片的主表面相對；以及在真空吸碗與晶片之間形成臨時性的密封結(jié)構(gòu)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于柔性吸碗靠近晶片的上方主表面，且被充分地排氣，以克服重力保持著晶片。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于柔性吸碗靠近晶片的下方主表面，且被排氣而抽吸到低于環(huán)境壓力的壓力。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于柔性吸碗為圓形。
35.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于還包括操作將氣體通入到柔性吸碗中，以釋放晶片。
36.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于利用制在凹腔中的孔眼對柔性吸碗執(zhí)行排氣。
37.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于柔性吸碗包括一帽體，其被布置在孔眼上，帽體中制有一溝槽。
38.一種用于對半導體晶片執(zhí)行清洗的裝置，其包括一晶片邊緣清洗組件，其包括一噴嘴頭，該噴嘴頭被設(shè)計成可向晶片的主表面輸送液體和氣體，其中，液體被輸送到靠近晶片主表面外側(cè)邊緣的位置處；以及氣體被輸送到位于液體輸送位置徑向內(nèi)側(cè)的位置處。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其特征在于氣體和液體是由相鄰的噴嘴進行輸送的。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其特征在于所述氣體為氮氣、液體包括金屬蝕刻化學品。
41.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其特征在于噴嘴被設(shè)計成能輸送氣體，以阻止液體在晶片主表面上向徑向內(nèi)側(cè)擴散；
42.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其特征在于噴嘴被設(shè)計成以氣幕的形式輸送氣體，以阻止液體穿過氣體。
43.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其特征在于噴嘴包括一水平延伸部，其平行于晶片的主表面，從而在水平延伸部與相對的晶片主表面之間形成一氣體屏障。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的裝置，其特征在于水平延伸部與晶片主表面之間的距離約為0.1mm到2.0mm。
45.根據(jù)權(quán)利要求43所述的裝置，其特征在于水平延伸部與晶片主表面之間的距離約為1.5mm。
46.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其特征在于還包括一夾盤，其在靠近噴嘴的位置處旋轉(zhuǎn)晶片。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的裝置，其特征在于夾盤組件包括用于在夾盤旋轉(zhuǎn)時緊固晶片的定位器。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的裝置，其特征在于所述定位器包括機械上相互連接的第一部分和第二部分，第一部分的質(zhì)量大于第二部分的質(zhì)量，從而在旋轉(zhuǎn)過程中，第一部分會向外側(cè)移動，第二部分則向內(nèi)側(cè)移動，從而固定了晶片。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的裝置，其特征在于定位器具有一轉(zhuǎn)動軸線，第一部分位于轉(zhuǎn)動軸線的下方，第二部分位于轉(zhuǎn)動軸線的上方。
50.一種用于對半導體晶片執(zhí)行清洗的方法，其包括一邊緣清洗過程，其包括使晶片繞一中心軸線轉(zhuǎn)動；向晶片的主表面噴射一種流體；以及在靠近蝕刻流體噴射位置、且位于其徑向內(nèi)側(cè)的位置處，向晶片的主表面噴射一種氣體。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于氣體降低了流體在半導體晶片上向徑向內(nèi)側(cè)流動的可能性。
52.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于氣體和液體是同時輸送的。
53.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于在向晶片輸送流體之前、以及在輸送流體的過程中，向晶片輸送氣體。
54.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于在向晶片輸送流體過程中、以及在輸送流體之后，向晶片輸送氣體。
55.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于氣體包括氮氣，液體包括金屬蝕刻化學品。
56.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于液體被輸送到晶片主表面的斜角面區(qū)域上。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其特征在于氣體被輸送到斜角面區(qū)域的徑向內(nèi)側(cè)邊緣上。
58.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于氣體被輸送到靠近液體輸送位置的區(qū)域處，該區(qū)域具有一定的徑向?qū)挾群鸵欢ǖ闹芟蜷L度，用以降低液體在晶片上向徑向內(nèi)側(cè)流動的可能性。
59.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于在執(zhí)行邊緣清洗過程中，夾盤旋轉(zhuǎn)晶片的速度約為50rpm到500rpm。
60.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于在執(zhí)行邊緣清洗過程中，夾盤旋轉(zhuǎn)晶片的速度約為350rpm。
61.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于還包括操作向晶片的兩側(cè)主表面輸送DI水。
62.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于還包括通過將晶片的轉(zhuǎn)速設(shè)置為約1000rpm到3000rpm之間、并向晶片主表面輸送氣流來對晶片執(zhí)行干燥。
63.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于還包括按照三等分的間隔向晶片的背面?zhèn)容斔鸵环N液體，同時使晶片振蕩擺動，由此使液體不直接接觸到保持著晶片的定位器上。
64.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于還包括以脈沖的形式向晶片背面?zhèn)容斔鸵后w，以使得液體不會直接接觸到保持著晶片的定位器。
65.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于還包括操作以足夠大的加速度轉(zhuǎn)動保持著晶片的夾盤，使得晶片相對于夾盤發(fā)生移位，并重復(fù)執(zhí)行清洗過程。
66.一種用于確定晶片在夾盤上定位的方法，其包括步驟轉(zhuǎn)動位于夾盤上的晶片；在晶片轉(zhuǎn)動時，利用一傳感器測量晶片主表面的特征；以及基于測得的特征判斷晶片是否定位正確。
67.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其特征在于傳感器是一光學傳感器，其對從晶片表面反射回的光線反射率進行測量。
68.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其特征在于如果反射率變得小于一閾值，則判定晶片在夾盤上的定位不正確。
69.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其特征在于傳感器是一個接近傳感器，其對傳感器與晶片表面之間的距離進行測量。
70.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其特征在于傳感器是聲學傳感器。
71.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，其特征在于傳感器是電渦流傳感器。
72.一種用于對半導體晶片執(zhí)行電解拋光處理或電鍍處理的處理室，其包括一夾盤組件，其用于對晶片執(zhí)行定位，使其面對著一處理噴嘴，處理噴嘴被設(shè)計成能向晶片的主表面配送處理液，其中，在對晶片執(zhí)行處理時，夾盤組件相對于處理噴嘴在一第一方向上平動；以及一護罩，其與夾盤組件機械連接，由此使該護罩可隨夾盤組件進行平動。
73.根據(jù)權(quán)利要求72所述的裝置，其特征在于護罩與夾盤組件為磁連接關(guān)系。
74.根據(jù)權(quán)利要求72所述的裝置，其特征在于夾盤組件在一與第一方向垂直的第二方向上平動，以調(diào)整液體在晶片上的配送位置。
75.根據(jù)權(quán)利要求72所述的裝置，其特征在于在執(zhí)行電解拋光過程中，夾盤組件將晶片主表面定位成距離噴嘴約為0.5mm到10mm。
76.根據(jù)權(quán)利要求75所述的裝置，其特征在于所述距離約為5mm。
77.根據(jù)權(quán)利要求72所述的裝置，其特征在于在執(zhí)行電解拋光過程中，夾盤組件將晶片主表面定位成距離噴嘴約為0.5mm到20mm。
78.根據(jù)權(quán)利要求77所述的裝置，其特征在于所述距離約為5mm。
79.根據(jù)權(quán)利要求72所述的裝置，其特征在于還包括一光學傳感器和一終點檢測器，它們被設(shè)計成可對晶片主表面上的金屬層進行測量。
80.根據(jù)權(quán)利要求72所述的裝置，其特征在于夾盤組件與處理室保持磁性連接。
81.根據(jù)權(quán)利要求80所述的裝置，其特征在于夾盤組件可與處理室分離開。
82.一種電鍍或電解拋光裝置，其包括一噴嘴，其用于噴射一種處理液流；一能量器件，其被設(shè)計成可增強金屬膜表面上處理液的活性。
83.根據(jù)權(quán)利要求82所述的裝置，其特征在于所述能量器件與噴嘴機械連接。
84.根據(jù)權(quán)利要求82所述的裝置，其特征在于能量器件包括超聲波換能器、磁聲換能器、激光源、紅外線熱源、微波源、以及磁場源中的至少一種。
85.根據(jù)權(quán)利要求82所述的裝置，其特征在于能量器件包括一超聲波換能器，其被設(shè)計成工作在15kHz到100MHz的頻率范圍內(nèi)。
86.根據(jù)權(quán)利要求82所述的裝置，其特征在于能量器件包括一激光器，其被設(shè)計成工作在1到100W/cm2的范圍內(nèi)，其中，激光器指向晶片上金屬膜的表面。
87.根據(jù)權(quán)利要求82所述的裝置，其特征在于還包括通過用激光器激發(fā)超聲波來確定金屬膜的厚度。
88.根據(jù)權(quán)利要求82所述的裝置，其特征在于能量器件包括一紅外源，其被設(shè)計成工作在1到100W/cm2的范圍內(nèi)，其中，紅外源指向晶片上金屬膜的表面。
89.根據(jù)權(quán)利要求82所述的裝置，其特征在于還包括一用于測量金屬膜表面溫度的紅外傳感器。
90.根據(jù)權(quán)利要求82所述的裝置，其特征在于能量器件包括一磁場源，其被設(shè)計成集中于晶片金屬膜表面上處理液中的電流處。
91.一種用于對半導體晶片上的金屬層執(zhí)行電解拋光或電鍍的方法，其包括操作轉(zhuǎn)動一個保持著晶片的晶片夾盤；向晶片表面的金屬層上噴射處理液流；相對于處理液流平移晶片；以及使一護罩與晶片平動，其中，護罩與晶片夾盤機械連接。
92.根據(jù)權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于護罩與晶片夾盤為磁性連接，且能分離開。
93.根據(jù)權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于在與晶片主表面平行的方向上平移晶片，并使晶片以恒定的線速度轉(zhuǎn)動。
94.根據(jù)權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于還包括利用一終點檢測器測量金屬層的反射率，并形成一個有關(guān)金屬膜厚度的模型。
95.根據(jù)權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于還包括基于確定出的金屬膜厚度模型對電流進行調(diào)整。
96.根據(jù)權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于電解拋光處理包括a)確定出晶片上金屬膜的所需厚度；b)去除晶片上的部分金屬膜；c)測量金屬膜的厚度；以及d)如果金屬膜厚度大于所需的厚度，則重復(fù)執(zhí)行b)、c)、d)，直至測得所需厚度為止。
97.根據(jù)權(quán)利要求96所述的方法，其特征在于利用一終點檢測器對金屬膜厚度進行測量。
98.根據(jù)權(quán)利要求96所述的方法，其特征在于通過將一激光器指向金屬膜表面，并通過測量由此產(chǎn)生的超聲波來確定金屬膜的厚度。
99.根據(jù)權(quán)利要求96所述的方法，其特征在于還包括如果在c)步驟中判斷金屬膜厚度太小，則對晶片執(zhí)行電鍍。
100.根據(jù)權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于在電解拋光過程中，根據(jù)晶片與噴嘴之間在平行于晶片主表面方向上的線性行程距離改變夾盤的轉(zhuǎn)速。
101.根據(jù)權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于在電解拋光過程中，根據(jù)電解拋光液的電流密度改變夾盤的轉(zhuǎn)速。
102.根據(jù)權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于在電解拋光過程中，根據(jù)所測得的金屬膜厚度型廓、所需的厚度模型、以及執(zhí)行拋光的晶片部位來改變夾盤的轉(zhuǎn)速。
103.根據(jù)權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于夾盤以線速度恒定的模式轉(zhuǎn)動。
104.根據(jù)權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于夾盤以轉(zhuǎn)速恒定的模式轉(zhuǎn)動。
105.根據(jù)權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于夾盤以離心力恒定的模式轉(zhuǎn)動。
106.一種用于對晶片執(zhí)行電鍍的裝置，其包括一噴淋頭，其用于配送一種處理液，其包括一用于接收處理液的入口；一與入口相聯(lián)的通道，其被設(shè)置在入口與多個孔洞之間；以及一過濾器件，其中，該過濾器件被設(shè)置在通道內(nèi)，以便于對進入到入口中、且流經(jīng)通道的處理液進行分布，使處理液從多個孔洞均勻地流出。
107.根據(jù)權(quán)利要求106所述的裝置，其特征在于還包括多條通道，它們被設(shè)置在多個入口與多個孔洞之間，且每條通道與至少一個入口相連接；以及多個過濾器件，它們可對流經(jīng)各條通道的處理液進行分配。
108.根據(jù)權(quán)利要求106所述的裝置，其特征在于過濾器件被布置成與入口相對。
109.根據(jù)權(quán)利要求106所述的裝置，其特征在于過濾器件是一阻流板，其被布置成與入口相對。
110.根據(jù)權(quán)利要求106所述的裝置，其特征在于噴淋頭被設(shè)計成與300mm晶片或200mm晶片相適配。
111.根據(jù)權(quán)利要求106所述的裝置，其特征在于還包括布置在多個孔洞附近、且位于通道外部的電極環(huán)圈。
112.根據(jù)權(quán)利要求111所述的裝置，其特征在于電極環(huán)圈由耐腐蝕的金屬或合金制成。
113.根據(jù)權(quán)利要求111所述的裝置，其特征在于還包括一噴嘴頭，其帶有多個噴嘴孔，其位于噴淋頭電極環(huán)圈的上方。
114.根據(jù)權(quán)利要求112所述的裝置，其特征在于多個噴嘴孔相對于所述多個孔洞是偏移的。
115.一種用于對半導體晶片執(zhí)行電鍍的方法，其包括操作通過一通道的入口接納一種處理液，其中的通道包括多個用于配送處理液的孔眼；以及在整個通道范圍內(nèi)對從入口接納來的處理液執(zhí)行分配，以使處理液均勻地從多個孔洞中均勻地流出。
116.根據(jù)權(quán)利要求115所述的方法，其特征在于還包括操作從多條通道接納處理液，所述多條通道被設(shè)置在多個入口與多個孔洞之間，且每條通道與至少一個入口相連接；以及對流經(jīng)各條通道的、接納來的處理液進行分配。
117.根據(jù)權(quán)利要求115所述的方法，其特征在于處理液是電解液。
118.根據(jù)權(quán)利要求115所述的方法，其特征在于處理液由一與入口相對布置的過濾器件進行分布。
119.根據(jù)權(quán)利要求118所述的方法，其特征在于過濾器件是一阻流板。
120.根據(jù)權(quán)利要求115所述的方法，其特征在于還包括對300mm的晶片或200mm晶片執(zhí)行電鍍。
121.根據(jù)權(quán)利要求115所述的方法，其特征在于還包括使處理液在從多個孔洞中分配出之后、流過電極環(huán)圈。
122.根據(jù)權(quán)利要求121所述的方法，其特征在于電極環(huán)圈是由耐腐蝕的金屬或合金制成的。
123.根據(jù)權(quán)利要求121所述的方法，其特征在于使處理液流經(jīng)一噴嘴頭，噴嘴頭包括多個噴嘴孔，噴嘴頭被布置在電極環(huán)圈的上方。
124.根據(jù)權(quán)利要求123所述的方法，其特征在于還包括使多個噴嘴孔相對于所述多個孔洞偏移。
125.根據(jù)權(quán)利要求123所述的方法，其特征在于利用過濾器件在通道內(nèi)對處理液流進行分布，處理液從多個孔洞均勻地流過電極環(huán)圈，并流經(jīng)噴嘴孔而到達晶片表面上。
126.一種用于對處理裝置中的半導體晶片執(zhí)行調(diào)平的裝置，其包括三個傳感器，它們基本上被布置在同一平面內(nèi)；以及一夾盤，其被設(shè)計成可將晶片保持為與傳感器相對，其中，三個傳感器被設(shè)計成能測量晶片表面相對于傳感器的距離。
127.根據(jù)權(quán)利要求126所述的裝置，其特征在于所述平面平行于處理裝置的某一部分。
128.根據(jù)權(quán)利要求126所述的裝置，其特征在于平面與一處理噴嘴相連。
129.根據(jù)權(quán)利要求126所述的裝置，其特征在于傳感器包括一導電銷，其與傳感器所連的信號線、晶片表面上的金屬層、以及晶片所連的接地線組成一電路回路。
130.根據(jù)權(quán)利要求129所述的裝置，其特征在于還包括一控制系統(tǒng)，其基于電路閉合時產(chǎn)生的信號而測量出晶片的偏移距離。
131.根據(jù)權(quán)利要求130所述的裝置，其特征在于控制系統(tǒng)基于距離測量值對夾盤進行調(diào)整。
132.一種用于對處理裝置中的晶片執(zhí)行調(diào)平的方法，其包括確定出晶片的一個所需排布平面；確定出晶片上三個部位相對于晶片所需排布平面的位置；以及基于確定出的晶片位置和所需的排布平面對晶片執(zhí)行調(diào)整。
133.根據(jù)權(quán)利要求132所述的方法，其特征在于所述平面平行于處理裝置的某一部分。
134.根據(jù)權(quán)利要求132所述的方法，其特征在于平面與一處理噴嘴相連。
135.根據(jù)權(quán)利要求132所述的方法，其特征在于確定晶片位置的步驟包括利用三個傳感器測量距離的操作，每個傳感器都具有一導電銷，其與傳感器所連的信號線、晶片表面上的金屬層、以及晶片所連的接地線組成一電路回路。
136.根據(jù)權(quán)利要求135所述的方法，其特征在于一控制系統(tǒng)基于電路閉合時產(chǎn)生的信號而測量出晶片相對于平面的偏移量。
137.根據(jù)權(quán)利要求136所述的方法，其特征在于調(diào)整晶片的步驟包括基于距離測量值對保持著晶片的夾盤進行移動的操作。
全文摘要
本發(fā)明一方面提供一種用于對半導體晶片執(zhí)行電解拋光或電鍍處理的設(shè)備和方法。該設(shè)備包括一清洗模塊，該清洗模塊具有一邊緣清洗組件(930)，用于去除位于晶片(901)的斜角或邊緣部上的金屬殘留物。邊緣清洗設(shè)備包括一噴嘴頭(1030)，其往晶片主表面上供給液體和氣體，以及在供給液體、徑向向內(nèi)位置處供給氣體，從而減小液體沿徑向向內(nèi)方向流到晶片上形成的金屬薄膜的可能性。
文檔編號H01L21/683GK1653211SQ03810206
公開日2005年8月10日 申請日期2003年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月8日
發(fā)明者王暉, 沃哈·納持, 費利克斯·古特曼, 穆罕默德·阿夫南, 希曼舒·J·喬克什, 馬克·J·范柯克威科, 戴蒙·L·克勒, 佩奧爾·伊, 麥·H·源, 張如皋, 弗雷德里克·霍 申請人:Acm研究公司