專利名稱：在微電子元件的制造過程中用于控制工件表面暴露于處理液的裝置和方法
發(fā)明的
背景技術(shù)：
用諸如半導(dǎo)體晶片襯底、聚合物襯底等工件制造微電子元件包括相當(dāng)大量的工序。一般來說，制造一個或多個微電子元件而在工件上進行的處理操作有四類。這種操作包括材料淀積、構(gòu)圖、摻雜和熱處理。
材料淀積處理包括向工件(以下稱為半導(dǎo)體晶片，但不僅限于半導(dǎo)體晶片)表面淀積薄層電子材料。構(gòu)圖是除去這些添加層的選擇部分。半導(dǎo)體晶片的摻雜是將被稱為“摻雜劑”的雜質(zhì)添加到晶片的選擇部分從而改變襯底材料的電特性的工藝。半導(dǎo)體晶片的熱處理涉及加熱和/或冷卻晶片以達到特殊處理結(jié)果。
已經(jīng)研制了稱為處理“工具”的許多處理裝置以進行前述處理操作。根據(jù)制造工藝中使用的工件類型和由該工具進行的一道工序或多道工序，這些工具采用不同結(jié)構(gòu)。稱為Equinox(R)濕處理工具并且可從蒙大拿州，Kalispell的塞米圖爾公司得到的一種工具結(jié)構(gòu)包括利用用于進行濕處理操作的半導(dǎo)體工件固定器和處理槽或容器的一個或多個半導(dǎo)體工件處理站。這種濕處理操作包括電鍍、腐蝕等。
根據(jù)前述Equinox(R)工具的一個結(jié)構(gòu)，工件固定器和處理槽彼此相鄰設(shè)置并用于使被工件固定器固定的半導(dǎo)體晶片與處理槽中的處理液接觸。但是將處理液限制到半導(dǎo)體晶片的適當(dāng)部分經(jīng)常會出問題。
常規(guī)半導(dǎo)體工件處理器采用各種技術(shù)以便于使這些適當(dāng)部分完全暴露于處理液，同時屏蔽不需要接觸的半導(dǎo)體晶片的其余部分。例如，這種常規(guī)系統(tǒng)要求將膠帶施加于半導(dǎo)體晶片的背面以防止處理液與膠帶下面的晶片部分接觸。其它結(jié)構(gòu)使用吸杯裝備，用于接觸并固定半導(dǎo)體晶片的背面，由此防止處理液與背面接觸。
雖然這種常規(guī)技術(shù)經(jīng)常會精確地達到防止處理液與半導(dǎo)體晶片的背面接觸的目的，但是這種技術(shù)本身就存在多種問題。例如，需要施加膠帶的附加處理步驟。此外，當(dāng)使用物理覆蓋來防止處理液與工件背面接觸時，需要附加的部件。而且，半導(dǎo)體工件是易碎的，在覆蓋晶片表面期間必須小心不要損傷晶片。常規(guī)技術(shù)中固有的增加的晶片處理增加了晶片被損傷的風(fēng)險。
因此，本發(fā)明人認識到需要改進用于控制處理液和半導(dǎo)體工件的適當(dāng)部分之間的接觸的當(dāng)前技術(shù)。
附圖的簡要說明下面參照附圖介紹本發(fā)明的優(yōu)選實施例。


圖1是半導(dǎo)體工件處理器的處理模件的示意圖。
圖2是固定半導(dǎo)體工件的處理模件的處理頭的第一實施例的側(cè)視圖。
圖3與圖2相似是處理模件的處理頭的第二實施例的側(cè)視圖。
圖4是定位與處理模件的處理容器內(nèi)的處理液接觸的半導(dǎo)體工件的圖2的處理頭的側(cè)視圖。
圖5是表示半導(dǎo)體工件和處理液之間形成處理液的液柱(column)的側(cè)視圖。
圖6是表示根據(jù)半導(dǎo)體工件處理器的一個實施例的各種元件的功能方塊圖。
圖7是半導(dǎo)體工件處理器的控制系統(tǒng)的實施例的功能方塊圖。
圖8是半導(dǎo)體工件處理器的位置傳感器電路的實施例的功能方塊圖。
圖9是圖8中所示的位置傳感器電路的示意圖。
圖10是表示監(jiān)視和控制半導(dǎo)體工件的位置的方法的流程圖。
在處理制造微電子元件的工件中使用的裝置如下。該裝置包括其中盛有用于處理工件的處理液的處理容器和固定工件的工件固定器。采用位置傳感器以提供表示工件表面和處理液表面之間的間隔的位置信息。驅(qū)動系統(tǒng)根據(jù)位置信息提供工具表面和處理液表面之間的相對運動。優(yōu)選地，由驅(qū)動系統(tǒng)提供的相對運動包括使工件表面與處理液表面接觸的第一運動，和在第一運動之后的方向相反并在處理液表面和工件表面之間產(chǎn)生并保持處理液液柱的第二運動。通過該方式，驅(qū)動系統(tǒng)使工件表面與處理液表面接觸，但工件其它表面不與液體表面接觸，由此限制工件的處理只在所希望的表面。根據(jù)一個實施例，該裝置被設(shè)計成向工件表面上電鍍材料。
優(yōu)選實施例的詳細說明圖1表示半導(dǎo)體工件處理器10的一個實施例。在本實施例中，處理器10包括半導(dǎo)體處理頭12和處理容器或槽14。處理頭12包括用于支撐半導(dǎo)體工件W如半導(dǎo)體晶片的一個或多個元件。半導(dǎo)體晶片W具有第一或下表面S1和第二或上表面S2。
在所示實施例中，處理頭12包括工件固定器16。所示實施例的工件固定器16包括與其下表面20連接的指狀物或支架18。固定器16的指狀物18設(shè)計成在頭12的下表面20附近支撐半導(dǎo)體工件W。在公開的實施例中，工件固定器16被設(shè)計成支撐半導(dǎo)體工件W，從而其下表面S1與設(shè)置在處理杯中的處理液或鍍液接觸。處理頭12可以包括使固定器16旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動并由此使固定的半導(dǎo)體工件W旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)電機等。在工件的處理過程中，當(dāng)工件與處理液接觸時，或當(dāng)工件W不與處理液接觸時，都可以產(chǎn)生工件W的這種旋轉(zhuǎn)。
工件固定器16被設(shè)計成相對于處理槽14垂直運動。具體地說，提供垂直驅(qū)動電機22以執(zhí)行處理頭12的垂直運動，而工件固定器16與處理頭12處于固定的垂直關(guān)系，因而固定器16也同時運動。在圖1所示結(jié)構(gòu)中，垂直驅(qū)動電機22與垂直定向軸24連接，軸24又與水平支撐部件26連接。支撐部件26以其第一端與垂直軸24連接。支撐部件26的第二端與處理頭12嚙合并支撐處理頭12。
垂直軸24在向上或向下方向的運動提供了處理頭12和固定在其上的工件固定器16相對于處理槽14向上或向下的對應(yīng)運動。特別是，垂直驅(qū)動電機22被設(shè)計成使下部處理頭12處于半導(dǎo)體工件W與處理槽14內(nèi)的處理溶液或處理液38接觸的位置。通常，處理液38是液體鍍液，如電鍍液。
半導(dǎo)體工件W和處理液38之間的接觸使半導(dǎo)體工件W的暴露表面的預(yù)選部分如下表面S1被處理。處理可以包括無電鍍敷、電鍍或腐蝕工藝。在所示實施例中，處理頭12優(yōu)選設(shè)計成繞著水平軸旋轉(zhuǎn)以便于半導(dǎo)體工件W與工件固定器16嚙合和脫離。例如，處理頭12可以設(shè)計成繞著由支撐部件26確定的軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)處理頭12旋轉(zhuǎn)到固定器16面向上的位置時(未示出)，半導(dǎo)體工件W可以與固定器16嚙合或從固定器16卸下。
處理槽14的一個實施例的各個細節(jié)示于圖1、4和5的剖視圖中。如圖所示，處理器10的處理槽14包括一起確定處理室32的側(cè)壁28和下壁30。在所述實施例中側(cè)壁28是環(huán)形的，從而確定處理槽14內(nèi)的基本上圓形的處理室32。
在處理室32內(nèi)部提供環(huán)34。環(huán)34與側(cè)壁28間隔開并在其間確定環(huán)形室36。環(huán)34是可操作的以接收并容納液體室36內(nèi)的處理液38，如鍍敷液。此外，環(huán)34的上部形成保持處理液38的水平處于基本上恒定水平的壩。在一個實施例中，給處理槽14提供流動的處理液38，從而產(chǎn)生向上溢出環(huán)34的液體流以保證最終與晶片接觸的處理液38是新鮮的(例如在電鍍情況下，保證在要被鍍敷表面上存在要被鍍敷的金屬的所需要濃度)。
處理器10的所示處理槽14、處理頭12和工件固定器16只是示例性的結(jié)構(gòu)?？梢钥紤]處理模件10的其它結(jié)構(gòu)并且也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在所示實施例中，處理器10被設(shè)計成用于電鍍。為此，在處理容器14的液體室36內(nèi)提供陽極37，同時半導(dǎo)體工件W構(gòu)成陰極。如下面的詳細介紹，指狀物18可以構(gòu)成為電極，將需要的電鍍電力傳導(dǎo)到半導(dǎo)體工件W的表面S1，用于鍍敷操作。處理器10的陽極37和陰極與鍍敷電源15連接(示于圖8中)。
如上所述，有些半導(dǎo)體工件處理方法如這里所述的電鍍操作，要求只處理給定半導(dǎo)體工件W的選擇部分(例如單面)。在這種情況下，必須屏蔽其它部分(例如上面S2)以防止與處理液接觸。
處理器10被設(shè)計成能夠提供半導(dǎo)體工件W和處理液38如電鍍液之間的這種選擇接觸。更具體地說，在這里公開的優(yōu)選實施例中，處理器10適于允許處理半導(dǎo)體工件W的下表面S1，同時禁止處理上表面S2。在這個操作方式中，應(yīng)防止半導(dǎo)體工件W的上表面S2與處理液38接觸，在某些情況下，甚至應(yīng)防止半導(dǎo)體工件W的邊緣與處理液38接觸。
為此，如下面將要進一步詳細介紹的，操作處理器10以提供處理頭12和處理液38表面之間的受控的相對垂直運動，直到半導(dǎo)體工件W的表面S1開始與液體接觸為止。在所示實施例中，處理頭12垂直運動，從而提供這種接觸，同時處理槽14保持固定。建立表面S1和液體38表面之間的接觸之后，表面S1在遠離液體38的方向被垂直拉動一個小的預(yù)定距離。液體38的表面張力使其形成為彎液面，由此防止處理液38與上表面S2接觸，并且在大多數(shù)情況下，還防止處理液38與工件W的外周邊緣接觸。
優(yōu)選地，該受控的垂直運動是至少部分地響應(yīng)于表示表面S1相對于液體38表面的實時位置的一個或多個信號。在所示實施例中，以與處理頭12的固定關(guān)系設(shè)置一個或多個導(dǎo)體。這些導(dǎo)體可以設(shè)置成沿著處理頭12的垂直運動路徑朝向和遠離液體38的表面在不同垂直位置與液體38接觸。同樣，特殊導(dǎo)體或電極和液體38表面之間的接觸對應(yīng)于半導(dǎo)體工件W和液體38之間的給定距離。通過采用設(shè)置成沿著垂直運動路徑在不同垂直位置與液體38接觸的多個導(dǎo)體，可以檢測多個相對距離。
可使用各種電子技術(shù)來檢測特定導(dǎo)體和液體38之間的接觸。其中，如這里所述，處理器10設(shè)計成用于電鍍，可以利用電鍍液即液體38的導(dǎo)電性，以便使進行位置檢測所需要的附加元件的數(shù)量減至最少。為此，在導(dǎo)體和陽極37之間產(chǎn)生參考電壓，當(dāng)給定導(dǎo)體接觸電鍍液時，在包括導(dǎo)體、陽極和處理液38的電路中建立電通路(electrical continuity)。該電通路條件可以被檢測并用做所給導(dǎo)體和電鍍液的表面之間的接觸的指示器。
在所示實施例中，指狀物18執(zhí)行雙重功能。第一，指狀物18給半導(dǎo)體工件W的表面S1提供鍍敷電源。第二，指狀物18用做輔助提供半導(dǎo)體工件W相對于處理液38的位置指示的導(dǎo)體/傳感器。
圖2中所示的每個指狀物18包括用于以上述方式接收和傳導(dǎo)電信號的在中心設(shè)置的導(dǎo)電材料，和設(shè)置在導(dǎo)電材料選擇部分周圍的絕緣涂層40。如圖所示，絕緣涂層40只覆蓋中心設(shè)置的導(dǎo)電材料的一部分，由此提供暴露的導(dǎo)體42。
在工件固定器16朝著處理槽14下降時，指狀物18的暴露導(dǎo)體42接觸處理液38。暴露導(dǎo)體42和液體38(例如導(dǎo)電電鍍液)之間的接觸構(gòu)成完整電路。參照圖2，當(dāng)表面S1距離液體38表面為d1時，開始產(chǎn)生這種電通路條件。同樣，通過監(jiān)視表面S1相對于液體38表面的垂直位置，當(dāng)表面S1和液體38表面相隔預(yù)定距離d1時，也可以確定這種電通路條件。
相對位置的檢測取決于指狀物18內(nèi)的導(dǎo)體42的暴露部分相對于表面S1的位置。如圖2所示，對應(yīng)工件W的下表面S1和處理液38的表面或彎液面之間的距離d1，導(dǎo)體42開始與處理液38接觸。但是，參照圖3，指狀物18的絕緣涂層40露出了暴露導(dǎo)體42，因而在表面S1和彎液面39彼此相隔距離d2時，開始產(chǎn)生可測量的電流(或其它參考信號)。露出導(dǎo)體42的不同部分可以測量沿著垂直運動路徑在各個位置半導(dǎo)體工件W相對于處理液38的位置。
參見圖4，圖2中所示的工件固定器16的實施例已經(jīng)下降到足夠的程度以浸沒處理液38內(nèi)的指狀物18的下部并使表面S1與彎液面39接觸。優(yōu)選地，例如，在首先檢測到表示間隔d1的參考信號之后，工件固定器16已經(jīng)減小了距離圖2所示位置的距離d1。這樣在圖4所示的位置工件W的下表面S1被處理溶液38弄濕。半導(dǎo)體工件W可以固定在圖4所示的位置，以提供下表面S1的處理，同時防止液體38與上表面S2接觸。
在某些情況下，希望進一步限制處理液38和半導(dǎo)體工件W之間的接觸程度。這可以通過圖5所示的方式來實現(xiàn)，圖5中示出了在半導(dǎo)體工件W的下表面S1與處理液38的表面39接觸之后，處理頭16已經(jīng)升高了預(yù)定距離(可能的話，為可編程的距離)。通過這種方式升高處理頭16，在半導(dǎo)體工件W的下表面S1和液體室36內(nèi)的剩余處理液39之間提供處理液39的液柱35。處理液39的液柱35的高度可以是幾毫米。例如，液柱35的高度可以在約零毫米到五毫米的范圍內(nèi)，并且通常在一到三毫米范圍內(nèi)。
半導(dǎo)體工件W的這種升高使處理液38濺到其上表面S2的可能性減至最小。此外，這種升高有助于防止處理液38與半導(dǎo)體工件W的外周邊緣部分接觸。半導(dǎo)體工件W相對于處理液38的位置可以改變，并且取決于鍍敷覆蓋的特定類型或希望的其它處理。
在所示實施例中，參考信號(這里只有在建立了包括暴露導(dǎo)體42、處理液38和陽極37的電路時才存在)施加于位置傳感器電路60(圖6)。位置傳感器60設(shè)計成響應(yīng)于該參考信號而產(chǎn)生位置指示信號。該位置指示信號可以施加于半導(dǎo)體工件處理器10的控制系統(tǒng)80。控制系統(tǒng)80響應(yīng)于該位置指示信號，從而控制垂直驅(qū)動電機22，由此提供處理頭16和半導(dǎo)體工件W相對于處理液38的受控運動。
參見圖6，其中以方塊圖示出半導(dǎo)體工件處理器8的一個結(jié)構(gòu)。所示半導(dǎo)體工件處理器8包括控制系統(tǒng)80、處理模件10和位置傳感器60。控制系統(tǒng)80與位置傳感器60和處理模件10電連接。
圖7中示出了控制系統(tǒng)80的一個實施例。如圖所示，控制系統(tǒng)80至少包括中央處理單元82(CPU)和存儲器件84。中央處理單元82可以與存儲器件84對接(interface)。存儲器84可以用RAM或ROM或兩者來實現(xiàn)，并設(shè)計成儲存在下面參照圖10的流程圖介紹的操作碼?？刂葡到y(tǒng)80的中央處理單元82經(jīng)過操作碼被設(shè)計成從位置傳感器60接收位置信息并響應(yīng)于該信息控制垂直驅(qū)動電機22和半導(dǎo)體工件W的定位。
參見圖8，其中示出了位置傳感器60的一個實施例。所示的位置傳感器60包括參考電壓62、繼電器64、比較器68、靈敏度控制電路70和信號邏輯電路72。繼電器64與處理槽14的陽極37和處理模件10的工件固定器12的指狀物18以及鍍敷電源15連接。位置傳感器60的信號邏輯電路72和繼電器64與半導(dǎo)體工件處理器8的控制系統(tǒng)80連接。
一般情況下，位置傳感器60產(chǎn)生并輸出表示表面S1和彎液面39的垂直距離的信號。在所示實施例中，給控制系統(tǒng)80產(chǎn)生二進制信號。當(dāng)首先達到表面S1和彎液面39之間的預(yù)定距離時，該信號從邏輯“假”轉(zhuǎn)變到邏輯“真”。
位置傳感器60包括作為參考信號發(fā)生器操作的參考電壓62。由參考電壓62產(chǎn)生的參考信號優(yōu)選為低電壓、低電流信號。在所述實施例中，參考信號為一伏并約為兩毫安。
響應(yīng)于來自控制系統(tǒng)80的控制信號，參考信號選擇地施加于處理器10。在啟動時并在處理半導(dǎo)體工件W之前，控制系統(tǒng)80給繼電器電路64施加適當(dāng)?shù)目刂菩盘?。響?yīng)于接收到的控制信號使繼電器電路64通電，并經(jīng)過電連線11和13分別給處理槽14中的陽極和指狀物18施加參考信號。
當(dāng)半導(dǎo)體工件W的表面S1達到距離處理液38的彎液面39為預(yù)定距離時，如圖2的d1，經(jīng)過線11施加的參考信號通過指狀物18和液體38與陽極37電連接。該信號從繼電器電路64提供給比較器68的輸入端。比較器電路68將信號的幅度與在靈敏度控制器70的輸出端提供的預(yù)定閾值相比較。如果檢測的信號的幅度超過該閾值，比較器68產(chǎn)生信號給信號邏輯電路72的輸入端，然后信號邏輯電路72給控制系統(tǒng)80提供邏輯“真”信號。(應(yīng)該認識到，在來自比較器68的輸出信號在可由控制系統(tǒng)識別的二進制狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變時，可以不需要信號邏輯電路72)。調(diào)節(jié)靈敏度控制器70調(diào)節(jié)閾值，并因而調(diào)節(jié)用于比較器68的斷路點。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例靈敏度控制器70包括分壓器。
信號邏輯電路72優(yōu)選地被設(shè)計成儲存對應(yīng)于來自比較器68輸出端的信號的邏輯二進制值。此外，當(dāng)儲存的信號是邏輯“真”時，信號邏輯電路72可以產(chǎn)生信號給繼電器64使繼電器64斷開。繼電器64的這種斷開使位置傳感器60與電連線11、13絕緣，并有效地用在鍍敷電源15的輸出端提供的電鍍電力代替該參考信號。在該斷開狀態(tài)時，根據(jù)來自中央處理單元82的控制，鍍敷電源15可操作地在電連線11、13和處理模件10的陽極和陰極上施加高電壓和/或電流。斷開繼電器64還保護位置傳感器電路60不施加由電源15產(chǎn)生的高電壓和/或電流。一旦繼電器64已經(jīng)斷開，中央處理單元82優(yōu)選地產(chǎn)生用于接通鍍敷電源15的一個或多個信號以進行半導(dǎo)體工件W的電鍍。
參見圖9，該圖中示出了位置傳感器60的細節(jié)示意圖。所示位置傳感器60包括參考電壓62、比較器68、靈敏度控制器70和鎖存器73、74。在所示實施例中，信號邏輯電路72包括鎖存器73、74。繼電器64經(jīng)過電連線13與工件固定器12連接，并經(jīng)過電連線11與處理槽14中的陽極37連接?？刂葡到y(tǒng)80接收從鎖存器73輸出的信號并可操作地以適當(dāng)?shù)拇螖?shù)施加復(fù)位信號給鎖存器73和施加啟動信號給鎖存器74。
經(jīng)過控制系統(tǒng)80響應(yīng)于啟動信號的確認，設(shè)置鎖存器74。設(shè)置鎖存器74使繼電器64通電，由此經(jīng)過電連線11連接參考電壓62與處理槽14的陽極37。另外，通電繼電器64經(jīng)過電連線13將工件固定器12的指狀物18與比較器68電連接。
由于處理液38和處理頭16的指狀物18的暴露部分42之間的接觸，參考信號(穿過液體38的負的小電壓)施加于比較器68。這導(dǎo)致比較器68的輸出信號的狀態(tài)的變化。該狀態(tài)變化設(shè)置鎖存器73，因而提供使鎖存器74復(fù)位的輸出信號。
鎖存器73和邏輯門79操作以提供表示已經(jīng)達到預(yù)定距離如圖2的d1的信號并施加該信號給控制系統(tǒng)80。鎖存器73有效地儲存該信號狀態(tài)，由此根據(jù)控制系統(tǒng)80的定時，使控制系統(tǒng)80的中央處理單元82查詢該信號。
一旦控制系統(tǒng)80的中央處理單元82檢測來自位置傳感器60的輸出轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫛罢妗睜顟B(tài)，中央處理單元82提供復(fù)位信號以清除鎖存器73。然后，一旦接下來半導(dǎo)體工件W適當(dāng)?shù)囟ㄎ挥谔幚眍^16內(nèi)并在處理頭16和半導(dǎo)體工件W朝著處理槽14內(nèi)的處理液38下降之前，控制系統(tǒng)80的中央處理單元再確認啟動信號以設(shè)置鎖存器74。
如上所述，控制系統(tǒng)80設(shè)計成監(jiān)視并檢測來自信號邏輯電路72的位置指示信號的存在。位置指示信號的邏輯“真”狀態(tài)的存在提供半導(dǎo)體工件W相對于處理液38的位置信息。響應(yīng)于接收到的位置指示信號，控制系統(tǒng)80設(shè)計成操作垂直驅(qū)動電機22并調(diào)節(jié)半導(dǎo)體工件W相對于處理液38的垂直位置。更具體地說，控制系統(tǒng)80可以操作以指示垂直驅(qū)動電機22使處理頭16和由其固定的半導(dǎo)體工件W移動預(yù)定距離，如圖2的d1，從而接觸處理液38。通常預(yù)選移動的特定距離并對應(yīng)半導(dǎo)體工件W和處理液38之間的距離。在接受指示信號之后，半導(dǎo)體工件W可以下降以計算對應(yīng)指狀物18內(nèi)的電極42的暴露部分的半導(dǎo)體工件W下表面S1和處理液38之間的距離?？梢愿淖儽┞兜膶?dǎo)體42的特定部分以調(diào)節(jié)刻度(即在參考信號通過導(dǎo)體42時工件W和處理液38之間的距離)?；蛘?，可以利用軟件進行刻度調(diào)節(jié)。
半導(dǎo)體工件W的下降和與處理液38的接觸使其下表面S1被液體38弄濕。在一個實施例中，工件W的下降使處理液38的彎液面39在半導(dǎo)體工件W的整個下表面S1上擴散。
響應(yīng)于接收來自位置傳感器60的位置指示信號的邏輯“真”狀態(tài)，控制系統(tǒng)80知道半導(dǎo)體工件W相對于處理液38的表面39的準確位置。在接收到指示信號之后，處理頭16和半導(dǎo)體工件W隨后的移動是可以改變的，這取決于特殊應(yīng)用。例如，在半導(dǎo)體工件W下表面S1已經(jīng)被驅(qū)動以接觸處理液38的彎液面39之后，控制系統(tǒng)80可以操作驅(qū)動發(fā)電機22使半導(dǎo)體工件W縮回或升高預(yù)定距離，從而在半導(dǎo)體工件W和液體室36內(nèi)的剩余處理液38之間提供處理液39的液柱35。優(yōu)選地，在處理頭16和工件W縮回期間，半導(dǎo)體工件W的下表面S1保持濕潤。在工件W縮回過程中，粘附力或張力克服重力并保持處理液38與下表面S1接觸，由此形成液柱35。如上所述，形成的處理液38的液柱35可以是幾毫米高?？梢愿淖儼雽?dǎo)體工件W相對于處理液38的定位，這取決于所希望的鍍敷覆蓋的特殊種類。
圖10是表示操作控制系統(tǒng)80的一種方式的流程圖。根據(jù)所示流程圖，中央處理單元82經(jīng)過儲存在例如存儲器84中的軟件編碼被設(shè)計。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，所示流程圖中所述的控制操作可以在硬件中執(zhí)行。
如圖10所示，在步驟90控制系統(tǒng)80確認啟動信號。優(yōu)選地，在半導(dǎo)體工件W朝著處理液38的彎液面39下降之前，該啟動信號被確認。啟動信號的確認設(shè)置第二鎖存器74，由此經(jīng)過繼電器64電連接位置傳感器60和處理模件10。
在步驟92，根據(jù)控制系統(tǒng)80的定時(例如按預(yù)定時間間隔)，控制系統(tǒng)80掃描或讀取位置傳感器60的第一鎖存器73的輸出。掃描之后，控制系統(tǒng)80分析該檢測信號以確定是否進入邏輯“真”狀態(tài)。如上所述，邏輯“真”狀態(tài)表示半導(dǎo)體工件W的下表面S1距離處理液38的彎液面39為預(yù)定距離。如果指示信號不處于邏輯“真”狀態(tài)，則控制系統(tǒng)80繼續(xù)按預(yù)定時間間隔掃描信號邏輯電路72的第一鎖存器73的輸出。
如果位置指示信號進入邏輯“真”狀態(tài)，控制系統(tǒng)80則進行圖10的步驟96。此時，在步驟96，控制系統(tǒng)確認清除第一鎖存器73的復(fù)位信號。然后，控制系統(tǒng)80進行步驟98，調(diào)節(jié)半導(dǎo)體工件W和處理液38的彎液面39之間的垂直間隔。例如，參見圖2，根據(jù)處理模件10的刻度，半導(dǎo)體工件W可以在步驟98下降距離d1，該距離對應(yīng)下表面S1和處理液38的彎液面39之間的距離?；蛘?，如果采用圖3中所示的處理頭16和與之相連的指狀物18，在步驟98半導(dǎo)體工件W可以下降距離d2。當(dāng)接下來繼續(xù)處理半導(dǎo)體工件W時，可以重復(fù)參照圖10所述的工藝。
調(diào)節(jié)半導(dǎo)體工件W相對于處理液38的位置最好使半導(dǎo)體工件的下表面S1被處理液38涂敷或弄濕。根據(jù)所述方法半導(dǎo)體工件W的處理不需要覆蓋半導(dǎo)體工件的邊緣或上表面S2，因為處理液38不會施加于工件的側(cè)面或上表面。
另外，在工件下表面S1被涂敷之后，半導(dǎo)體工件W可以升高。處理液由于引力而向上拉，從而在半導(dǎo)體工件W和處理液38之間形成處理液的液柱35。半導(dǎo)體工件W的這種升高減少了工件W的側(cè)面或邊緣和上表面S2暴露于處理液38的機會。在處理過程中工件W的邊緣和上表面S2優(yōu)選保持不被鍍敷溶液弄濕，并且使工件W各個部分的不希望的鍍敷或處理減至最小。
按照規(guī)定，已經(jīng)以或多或少的結(jié)構(gòu)和方法特征介紹了本發(fā)明。但是，應(yīng)該理解，雖然這里公開的裝置包括實施本發(fā)明的優(yōu)選形式，但本發(fā)明不限于所示和所述的特殊特征。因此本發(fā)明要求保護在根據(jù)等效理論適當(dāng)解釋的所附權(quán)利要求書的合適范圍內(nèi)的任何形式或改型。
權(quán)利要求
1.用于處理制造微電子元件的工件的裝置，包括其中盛有用于處理工件的處理液的處理容器；設(shè)計成固定工件的工件固定器；設(shè)計成提供表示工件表面和處理液表面之間的間隔的位置信息的位置傳感器；和響應(yīng)于位置信息而提供工件表面和處理液表面之間的相對運動的驅(qū)動系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中處理液是導(dǎo)電的，并且位置傳感器包括在與工件表面對準的固定位置并距離工件表面為預(yù)定距離的第一電極；設(shè)置在處理液中的固定位置的第二電極；和響應(yīng)于包括第一和第二電極和處理液的電路中的電通路，用于產(chǎn)生給驅(qū)動系統(tǒng)的信號的信號發(fā)生器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中由驅(qū)動系統(tǒng)提供的相對運動使工件的表面與處理液的表面接觸，但工件的其它表面不與處理液的表面接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中由驅(qū)動系統(tǒng)提供的相對運動包括使工件表面與處理液表面接觸的第一運動；和在第一運動之后的第二運動，從而在處理液的表面和工件的表面之間產(chǎn)生并保持處理液的液柱，第二運動的方向與第一運動的方向相反。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中相對運動使處理容器和工件的表面之間產(chǎn)生并保持處理液的液柱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該裝置還包括用于在工件的表面上電鍍材料的元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述元件包括設(shè)置在處理液中的陽極；用于電接觸工件表面的一個或多個陰極觸點；作為處理液的電鍍液；和被連接成在陽極和一個或多個陰極觸點之間提供電源的鍍敷電源。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中該裝置還包括用于在工件表面上電鍍材料的元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述元件包括設(shè)置在處理液中的陽極；用于電接觸工件表面的一個或多個陰極觸點；作為處理液的電鍍液；和被連接成在陽極和一個或多個陰極觸點之間提供電源的鍍敷電源。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中該裝置還包括用于在工件的表面上電鍍材料的元件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述元件包括設(shè)置在處理液中的陽極；用于電接觸工件表面的一個或多個陰極觸點；作為處理液的電鍍液；和被連接成在陽極和一個或多個陰極觸點之間提供電源的鍍敷電源。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中該裝置還包括用于在工件表面上電鍍材料的元件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述元件包括設(shè)置在處理液中的陽極；用于電接觸工件表面的一個或多個陰極觸點；作為處理液的電鍍液；和被連接成在陽極和一個或多個陰極觸點之間提供電源的鍍敷電源。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中在工件表面已經(jīng)接觸處理液之后，所述相對運動將工件升高預(yù)定距離，由此產(chǎn)生并保持中間的處理液液柱。
15.根據(jù)制造微電子元件而用處理液弄濕工件的方法，包括提供具有表面的工件；提供處理液；使工件表面與處理液接觸；和在接觸之后使工件相對處理液升高，從而產(chǎn)生并保持處理液液柱，該液柱的尺寸只允許接觸工件的表面。
16.根據(jù)制造微電子元件而用處理液弄濕工件的方法，包括提供具有表面的工件；提供處理液；提供與工件有固定關(guān)系的一個或多個導(dǎo)電體；提供工件和處理液之間的沿著垂直路徑的相對運動；檢測一個或多個導(dǎo)電體與處理液的接觸；響應(yīng)于檢測，控制沿著垂直路徑進一步相對運動。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中進一步相對運動包括使工件的表面與處理液表面接觸的第一運動；和在第一運動之后的第二運動，從而在處理液和工件表面之間產(chǎn)生處理液液柱，第二運動的方向與第一運動的方向相反。
18.根據(jù)制造微電子元件而在工件上電鍍材料的方法，包括提供具有要被電鍍的表面的工件；提供電鍍液；提供電鍍液中的陽極；使工件表面與電鍍液的表面接觸；和在接觸之后相對于電鍍液升高工件，由此產(chǎn)生并保持電鍍液的液柱，其尺寸只允許接觸工件的表面；在要被電鍍的工件表面和陽極之間施加鍍敷電源，由此向工件表面上電鍍材料，但不向工件的其它表面電鍍材料。
19.根據(jù)制造微電子元件而在工件上電鍍材料的方法，包括提供具有要被電鍍的表面的工件；提供電鍍液；提供電鍍液中的陽極；提供與工件有固定關(guān)系的一個或多個導(dǎo)電體；提供工件和處理液之間的沿著垂直路徑的相對運動；檢測一個或多個導(dǎo)電體與電鍍液的接觸；響應(yīng)于檢測，控制工件和處理液之間的沿著垂直路徑的進一步相對運動。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中檢測步驟包括監(jiān)視包括一個或多個導(dǎo)體、電鍍液和設(shè)置在電鍍液中的電極的電路的電通路；產(chǎn)生表示電路的電通路的輸出信號。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中電極包括陽極。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中控制進一步相對運動的步驟包括使工件的表面與電鍍液接觸；和在接觸之后相對于電鍍液升高工件，由此產(chǎn)生并保持電鍍液的液柱，其尺寸只允許接觸工件的表面。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，還包括在要被電鍍的工件表面和陽極之間施加鍍敷電源的步驟，由此向工件表面上電鍍材料，但工件其它表面除外。
全文摘要
提出了一種用于處理制造微電子元件的工件(W)的裝置(10)。該裝置包括其中盛有用于處理工件的處理液(38)的處理容器(14)和設(shè)計成固定該工件的工件固定器(16)。采用位置傳感器以提供表示工件表面(S
文檔編號H01L21/00GK1272956SQ98809731
公開日2000年11月8日 申請日期1998年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月30日
發(fā)明者羅伯特·W·小巴茨, 里德·A·布萊克伯爾恩, 史蒂文·E·柯利, 詹姆斯·W·杜利特爾 申請人:塞米圖爾公司