具有集成的接近端使用可控的批容量的接近处理的制作方法

专利名称：具有集成的接近端使用可控的批容量的接近处理的制作方法
具有集成的接近端使用可控的批容量的接近处理发明背景1. 发明领域本发明涉及半导体基片的处理，特别是半导体基片的电镀。2. 相关技术描述半导体基片处理包括多个操作，每个操作都根据之前的一个或多个操作 进行。在处理过程中，基片可能会经过诸如刻蚀、化学机械抛光、清洗和电 镀的操作。在进行每一步操作时都可能会产生缺陷或引入导致最终产品无法 使用的污染物。为了使产出量最大化，应采取多种预防措施以使工艺变化最 少。例如在洁净室环境中对半导体进行处理是能够减少包括降低潜在污染物 源的工艺变化至最小的标准操作环境。然而即便使用了洁净室环境人们仍然 期望能够最小化对半导体基片的暴露和操作。与期望最小化对半导体基片的暴露和操作相关联，人们期望在处理所述 半导体基片时将工艺化学品的使用量降至最低。在处理期间减少化学品使用 量能够降低操作成本。此外，由于所使用的一些化学品具有潜在的危险性， 减少化学品的使用量也可以得到更安全和健康的环境。根据上述内容，需要一种改进的能够使对基片的处理和工艺化学品的消 耗最小化的处理技术。发明概述在一个实施例中公开了一种基片电镀装置。所述的基片电镀装置包括具 有外部表面和内部室的输送单元，所述内部室用以容纳自耗电镀金属。所述 输送单元的内部室能够容纳电镀液并具有与第一多孔垫接合的开口。所述内 部室的开口允许电镀液输入和输出所述输送单元的内部室。所述基片电镀装 置还包括具有外部表面和内部容积的接收单元。所述接收单元能够容纳促进 电场分布的金属。所述接收单元的内部容积被构造用于保存至少所述电镀液 的一部分。所述接收单元的内部容积还具有与第二多孔垫"^妄合的开口，以允 许所述电镀液输入和输出所述接收单元的内部室。所述第二多孔垫基本对准于所述第一多孔垫，从而在所述第一和第二多孔垫之间确定来自所述电镀液 的电镀弯液面。由所述输送单元和接收单元分开的距离确定基片路径，同时 在所述基片的路径中在所述第一多孔垫和第二多孔垫之间形成所述弯液面。 其中所述基片路径被构造用于为基片提供通道。当所述的基片在所述输送单 元和所述接收单元之间的所述基片路径中移动通过时，暴露于所述电镀弯液 面的所述电镀液的所述基片的表面能够被金属电镀。在另 一个实施例中公开了 一种用于在基片表面镀金属材料的电镀装置。 所述的电镀装置包括具有液体室、金属源和多孔垫的输送单元。所述电镀装 置还包括具有液体容积和金属接收器的接收单元。所述接收单元还具有多孔 垫。所述输送单元的多孔垫与所述接收单元的多孔垫在空间上分离，并且基 本上是对准的。所述金属接收装置基本上与所述输送单元的多孔垫对准，并 且由所述输送单元和所述接收单元之间确定一个路径。其中电镀弯液面能够 在由所述输送单元多孔垫和所述接收单元多孔垫之间的i 各径中所确定，并且 基片能够在所述电镀弯液面中移动通过以使金属材料镀到所述基片的表面。在又一个实施例中公开了一种用于镀基片的方法。所述的方法包括从电 解液中形成弯液面，所述弯液面在电解源和电解促进装置之间形成。所述方 法还包括移动基片使其通过相交于所述弯液面的路径，以及充电所述基片从 而在所述弯液面呈现在所述基片的表面上时，在所述电解液中的电解材料能 被吸引至所述基片的表面。在所述方法中还包括移动所述基片使其通过所述 弯液面，从而电镀所述基片的表面。此外，所述方法包括所述弯液面感应电 荷通过，从而使来自所述电镀源的电荷基本上均匀地指向所述电解促进装 置。在又一个实施例中公开了 一种基片除镀的方法。所述的方法包括从电解 液形成弯液面，所述弯液面在第一金属材料和第二金属材料之间形成。所述 方法还包括放置所述基片在与所述弯液面相交的位置，并且充电所述基片从 而使来自所述基片表面的金属材料被吸引离开所述基片的表面，朝至所述第 一金属材料或所述第二金属材料中的任一个。通过参照附图举例说明本发明的主要原理，本发明的其他方面和优点在 其后的描述中会更加清晰。附图简要说明本发明及其进一 步优点可以通过结合以下附图的描述可以得到最好的理解。

图1为依据本发明一个实施例的基片处理装置的高级示意图。 图2为依据本发明一个实施例的处理模块的高级示意图。图3A为依据本发明一个实施例的电镀装置横截面图。图3B为依据本发明 一个实施例的所述基片路径不同区域的示意图。图4A和4B为依据本发明一个实施例的说明所述底部电极如何促进基片的均匀电镀的示意图。图5A-5D为依据本发明一个实施例的说明在所述电解弯液面142中如何控制所述电解液128的批容量(batch volume)。图6A为示意依据本发明 一个实施例所述的电镀装置的透视图。图6B依据本发明一个实施例所述顶部的分解示意图。图7为依据本发明一个实施例所述的夹持器121的示意图。图8为依据本发明一个实施例所述的夹持器、电镀装置和基片的示意图。图9为依据本发明一个实施例的包括所述电镀模块的处理模块的示意图。具体描述本发明公开了用于在基片表面进行电镀操作的设备和方法。在以下的描 述中会列举很多具体细节以提供对本发明的彻底理解。但是很显然对于本领 域中的普通技术人员来说，没有一些或所有这些具体细节也可以实现本发 明。在其他的例子中并没有对公知的处理步骤进行详细描述，以避免产生对 本发明不必要的模糊。根据附图的顺序将会描述到不同的实施例，但并不受 限于任何具体的结构或构造，因为在列举的权利要求的精神和范围内可以进 行的各种改进、组合和/或替换。图1为依据本发明实施例的基片处理装置100的高级示意图。所述基片 处理装置100可以包含单个或多个处理模块102。所述处理模块102可以执 行多种处理，包括但不限于刻蚀、清洗、电镀和其他基片制备操作。所述处 理模块102连接于控制系统104。如图所示所述控制系统104可以物理分离 于所述处理模块102,或为在所述处理模块102中的集成部件。所述控制系 统104用以确保在所述处理模块102中实现所需的处理条件和操作。所述控 制系统104还能够监测和控制基片材料在处理模块102之间的移动。所述控 制系统104连接于计算机106。所述计算机106通过所述控制系统104用以调节和监测所述处理装置100的执行。在一个实施例中，所述控制系统104 可以连接于诸如因特网的网络，以确保能够远程安装、操作和控制。图2为依据本发明一个实施例的处理模块102的高级示意图。在该实施 例中，所述处理模块102连接于图1的计算机106和所述控制系统104。所 述处理模块102可以位于洁净室108中。所述洁净室108包括提供所述处理 模块102所使用的液体和气体的设施109。所述处理;漢块102包括气体控制 机构IIO和流体控制机构112。所述气体控制机构IIO可以包括气体过滤器 (air filter )、气阀和控制在处理模块中所使用气体的温度和湿度的设备。所 述流体控制机构112包括流体处理器114、流量控制器116和阀门118。在 一个实施例中所述流体处理器114用以储存工艺化学品和去离子水。所述流 量控制器116和阀门118用以控制流体的混合和分配。所述处理模块102可以有单个处理站(process station)或多个处理站。应 该知道处理模块可以包含比图2所示更少或更多的处理站。所述各个处理站 可以完成一个处理或多个处理的组合，包括但不受限于电镀、刻蚀、清洗或 其他通常用于半导体处理环境中的处理。为简单起见，处理站A和处理站C 显示为模块。在一个实施例中，处理站B包括电镀装置120、夹持器121和 基片处理器123。当夹持器121没有操作基片150时，所述基片处理器123 可以控制所述基片150在所述处理站中的移动。所述夹持器121用以将所述 基片150从基片处理器123移动通过所述电镀装置120。在一个实施例中， 所述电镀装置的两边都有夹持器121,并且当所述基片150从所述电镀装置 120中露出时两个夹持器121将其夹住。在一个实施例中，正如以下将描述 的，所述夹持器121还提供电连接以促进电镀。在通过所述电镀装置之后所 述基片150被安放在基片处理器123上。图3A为依据本发明一个实施例的电镀装置120的横截面图。所述电镀 装置120包括输送单元200A和接收单元200B。所述输送单元200A和所述 接收单元200B分离的距离确定了所述基片150能够通过的基片路径190。 在一个实施例中，所述基片路径190由能够使基片通过的分离空隙所确定， 并且所述分离空隙可以根据所述基片的厚度而变化。在所述基片为半导体晶 片的一个实施例中，所述分离空隙的范围可以从约5mm至约0.5mm，更具 体地在约4mm到约1.5mm之间，在某个具体实施例中约3mm。在一个实施例中，所述输送单元200A包括顶部120a、中部120b，并且 所述接收单元200B包括底部120c。所述顶部120a可以包括附着于电镀液室122c的阳极室122a和阳极室122b。所述阳极室122a和122b分别包含阳 极124a和124b。所述阳极或第一电荷源可以由在电镀反应中要消耗的金属 所组成。在一个实施例中所述阳极或电镀源由包含主要为纯铜或铜合金材料 的铜制成。在其他实施例中，所述阳极124a和124b由不同电镀材料制成。 沿着阳极室124a和阳极室124b的所述电镀液室122c由电镀液128所填充。 在一个实施例中，所述的电镀液128为根据其促进电镀能力所选择的电解质 溶液。在所述电镀处理过程中，当所述阳极124a和124b被消耗之后需替换。 根据电镀的厚度和其他因素，所述电镀处理(和所述阳极的消耗)可以从一 个基片的电镀扩大至许多基片。隔膜126a和126b被分别放置于所述电镀液 室122c与所述阳极室122a和122b之间。在该实施例中所述隔膜126a和126b 将大部分所述电镀液128保持在所述电镀液室122c中，但允许铜离子从所 述阳极室122a和122b通过至所述电镀液室122c。在一个实施例中，无需排 放电镀液128，所述的隔膜126a和126b就能机械地将所述各个阳极室122a 和122b移去。由于在不用排放电镀液128的情况下所述阳极124a和124b 能被替换，使所述电镀装置120的停歇时间减至最少。应该注意图3A中示 意的两个阳极的耳又向〗又为所述顶部120的一个实施例。在所述顶部120a的所述顶部120a附着于所述中部120b。在一个实施例中，所述的中部120b 包括预湿顶端(pre-wet top head )130a、预湿多孑L垫(pre画wet porous insert)132a、 帘气进气口 134a、帘气进气口 134b、清洗/干燥顶端136a和多孔电镀垫140a。 所述预湿顶端130a包含预湿液和与所述预湿多孔垫132a连接的通向所述基 片路径190的开口。所述预湿多孔垫132a由所述预湿液所浸透。所述帘气 进气口 134a和134b将压缩气体导向于所述底部120c。所述气帘气体从大量 的惰性气体中选择，包括气体的混合。在一个实施例中所述的气帘气体可以 由纯氮构成。在其他实施例中所述气帘气体可以为氩气、氮气和氩气的混合、 异丙醇(IPA)或C02。清洗/干燥顶端136a包括多个能够提供真空吸附和清 洗液的区i或。作为所述输送单元200A的部件，所述中部120b净皮构造用于容纳所述电 镀液室122c并允许所述电镀液128浸透所述多孔电镀垫140a, ^旦仍允许所 述电镀离子通过。在一个实施例中，所述的电镀液室122c/人所述顶部120a 中延伸到所述中部120b中。在另一个实施例中当所述顶部120a的空腔连接于所述中部120b的空腔时，形成所述电镀液室122c。在又一个实施例中所 述电镀液室122c为从所述底部120b延伸到所述顶部120a的空腔。所述多 孔电镀垫140a的表面暴露于所述基片路径l卯。在一个实施例中，用于所述 多孔电镀垫140a的材料根据所述材料的多孔性和所述电镀液128的粘性而 选择。可以用于所述多孔电镀垫140a的材料包括但不受限于诸如许多尼龙 种类的多孔塑料和多孔陶资。在一个实施例中，所述接收单元200B位于所述输送单元200A之下。 在如图3A所示的实施例中，所述接收单元200B为所述底部120c。在另一 个实施例中所述接收单元200B可以由多个包括底部的装置所构成。所述接 收单元可以连接于所述电镀装置120b。所述底部120c可以包括预湿底端 (pre-wet bottom head) 130b 、预湿多孔垫132b、清洗/干燥底端136b、多孔 电镀垫140b和在包含电镀液128室中的底部阴极144。所述预湿底端130b 可以包含用在所述预湿顶端130a中相同的预湿液。/人所述预湿底端130b通 向所述基片路径190的开口由所述预湿多孔垫132b所连接。所述多孔垫132a 和多孔垫132b所在的位置允许在所述基片路径190中形成预湿液的预湿弯 液面137。所述多孔电镀垫140b将开口连接于包含所述底部阴极144或第二电荷 源的所述底部120c中的室。为了促进电镀，电镀液128环绕所述底部阴极 144或电镀促进装置(plating facilitator),并浸透所述多孔电镀垫140b。类 似于所述预湿弯液面，所述多孔电镀垫140a和140b的取向和定位允许电镀 弯液面142的形成穿过所述基片路径190。所述清洗/干燥底端136b类似于 清洗/干燥顶端136a。所述清洗/干燥底端136b包括多个能够提供真空吸附和 清洗液的区域。在一个实施例中，当基片150通过贯穿所述基片路径190的各种不同弯 液面和干燥/清洗区域时，所述电镀装置120进行电镀操作。在电镀操作期间， 所述基片150由第一夹持器121所夹住并进入/被推入所述基片路径190中。 在一个在实施例中，利用阴极146使具有与所述底部阴极144相同极性的电 荷施加于所述基片150。在一个实施例中，所述阴极146被装入所述第一夹 持器121中。当所述基片150进入所述基片路径190时，所述基片150的前 边沿穿过来自帘气进气口 134a的所述气帘气体，紧接着到达所述预湿弯液 面137。当所述基片150进入所述预湿弯液面137时，所述气帘气体能够有 助于防止预湿液从所述基片150的表面流到所述电镀装置120的外部。如上所述，气帘气体可以为诸如氮气的惰性气体、异丙醇(IPA)、 C02、氩气或其混合。因为所述预湿液可用于准备所述基片150以用于电镀，因此其选择 可以根据具体电镀液128和所镀金属的类型而变化。例如如果要使用硫酸铜 电镀溶液，所述预清洗液可以包括亲和性试剂(philic agent)以促进铜在所 述基片150上的电镀。当所述基片150进入所述电镀弯液面142时，施加于所述基片上的所述 电荷与来自所述底部阴极144的电荷一同将在所述电镀溶液128中的金属离 子吸引到所述基片150的表面。在通过所述电镀弯液面142后所述基片150 在所述帘气进气口 134b下通过。帘气进气口 134b有助于保持所述电镀液128 并防止所述电镀液128脱离到所述电镀装置120的外部。应注意在本实施例 中,来自所述预湿弯液面137的液体有可能与所述电镀液128混合。然而来自 帘气进气口 134a和134b的气帘气体意在使所述预湿液和电镀液128保持在 所述电镀装置120中。在另一个实施例中，在所述预湿弯液面137和所述电 镀弯液面142之间附加的帘气进气口能够防止预湿液和电镀液128的混合。在通过所述帘气进气口 134b后，所述基片150遇到围绕所述清洗/干燥 顶端136a和所述清洗/干燥底端136b的真空区域。在一个实施例中，所述清 洗/干燥顶端136a和所述清洗/干燥底端136b可以确定位于所述电镀装置120 出口处的清洗区域。所述基片150遇到的第一真空区域能够去除基片表面上 的残余电镀液体分子。在通过所述第一真空区域之后，所述基片150穿过在 所述清洗/干燥顶端136a和所述清洗/干燥底端136b之间的所述液体弯液面 138。所述液体弯液面138为所述基片150刚电镀的表面暴露于清洗液之处。 所述清洗液可以包括去离子水、化学品或其混合。不应把所列出的液体视为 包括了所有的潜在的清洗液，其他液体也可被用于清洗所述基片。在穿过所 述液体弯液面138之后，所述基片150通过第二真空区域。所述第二真空区 域能够去除任何残余液体并确保所述基片150处于基本上干燥状态。这样所 述基片150在进、出所述电镀装置120时均为干燥的。与其他在电镀之后需 要附加用于清洗和干燥基片装置的电镀系统相比，此为主要优点。第二夹持器等待当所述基片150的一部分从所述电镀装置120出来时夹 住。由于所述第一夹持器将会防止整个基片被电镀，所述第二夹持器能够将 所述基片150推入穿过所述电镀装置120。类似于第一夹持器，所述第二夹 持器也能够利用阴极146将电荷施加于所述基片150。在某个点上，所述第 一和第二夹持器可以同时移动，分别夹住所述基片150。当所述第二夹持器继续拉动所述基片150通过所述电镀装置120并在继续施加电荷到基片时， 所述第一夹持器可以松开所述基片150。图3B为依据本发明一个实施例的所述基片路径190的不同区域的示意 图。所述帘气进气口 134a由一行圆点所表示，后面跟着是所述预湿弯液面 137。可以看出所述电镀弯液面142沿着所述帘气进气口 134b。在另一个实 施例中帘气进气口 134a/b可以是允许所述气帘气体进入所述路径140的狭 槽。所述液体弯液面138在所述帘气进气口 134b之后，为可见的。所述第 一和二真空区域未在图中示意。在一个实施例中，所述真空可以通过小孔抽 吸。在另一个实施例中所述真空可以通过狹槽抽吸。注意到可以安置所述帘 气进气口 134a/b、预湿弯液面137、电镀弯液面142和液体弯液面138，这 样他们可以延伸到所述基片150的边缘之外。这有助于确保所述基片150的 所有表面被处理。图4A和4B为依据本发明一个实施例的说明所述底部电极144如何促 进均匀电镀所述基片150的示意图。如上所述，夹持器122夹住所述基片150， 并利用所述阴极146将电荷施加于所述基片150。所述基片150被引导进由 电镀液128制成的所述电镀弯液面142中。所述阳极124a/b在电解过程中由 于释放金属离子(例如铜离子Cu+ )到所述电镀液128中而被消耗。所述 金属离子被吸引到相反电荷的阴极144和所述基片150。虽然所述基片150作为阴极被带电，所述阴极144的使用能够有助于电 镀层152均勾地镀在所述基片150上。仅将所述基片150作为所述阴极或第 二电荷源，有可能造成电镀材料在所述基片边缘的非均匀沉积。当所述基片 进入或移出所述系统时，这种非均匀电镀会影响电场在所述基片边缘上的密 度。如图4B所示，所述阴极144延伸到所述基片150的边缘之外。这样通 过向所述包括边缘在内的基片150提供穿过其中的均匀电场，所述阴极144 能够防止电镀材料在所述基片150边缘上的过度累积。这样在所述基片出现、 在所述基片不出现以及在所述基片穿过所述路径190 (例如在通过所述电镀 装置120的所述路径190的任何阶段)时，所述电场基本为均勻的。这相比 于依靠所述基片150作为唯一产生上述非均匀电镀的阴极来说具有显著的优 点。图5A-5D为依据本发明的实施例，说明如何在所述电镀弯液面142中 控制所述电解液128的批容量。为了清晰起见，图5A-5D仅显示了所述电 镀弯液面。注意到用于控制所述电镀弯液面142的技术也可以应用到包括在所述电镀装置120的其他处理中的其他弯液面。图5A显示了所述基片接近 于所述电镀装置120的情况。在所述基片150进入所述电镀弯液面142之前， 所述电镀弯液面是稳定的。在该情况下稳定的弯液面表明所述电镀液128被 包含在所述多孔电镀垫140a/b之间。在一个实施例中，所述电镀弯液面的容 量约70ml，并且所述预湿弯液面的容量约8ml。注意到所述电镀弯液面和所 述预湿弯液面的容量决定于所处理基片的大小。所述弯液面的容量也可以根 据电镀到所述基片的材料和所述基片穿过所述处理装置的速度变化。如图5B所示，当所述基片150进入所述电镀弯液面142时，电镀液128 利用流体控制^T出阀160a和1601H吏电镀液128>^人所述电镀弯液面142中流 出。随着所述基片150的插入所述电镀液128的流出速率相应于来自所述电 镀弯液面142电镀液128的排出量。由于电镀液128从所述电镀弯液面142 流出的速率与所述基片150排出所述电镀液138的速率相同，则所述电镀弯 液面142仍然保持稳定。保持电镀弯液面142的优点之一是能够将所述电镀 液128的损失降至最低。其另一个优点是可以计算出用于电镀处理所需的精 确流体容量。另一个优点是所述电镀弯液面142仍然被包含在处理的位置， 而不滴下或溢出。在图5A-5D的实施例中圆盘表示所述基片150。因此在所述基片150 的一半被电镀之后电镀液128需要继续添加以保持稳定的弯液面。如图5C 所示，所述流体控制阀160a和160b允许以和电镀液排出容量减少的相同速 率再次引入电镀液128,以保持所述电镀弯液面142的稳定性。应该注意到 所述流体控制阀160a/b能够基于基片的任意形状和移动速率用以添加液体 或自所述电镀弯液面排出的液体。图5D说明了所述基片150移出所述电镀 弯液面142的情况。所述流体控制阀160a/b继续添加电镀液128，从而补充 所述基片150排出而减少的量，并保持稳定的电镀弯液面。图6A示意了依据本发明一个实施例所述的电镀装置120的透视图。图 6A中可见的是所述顶部120a、中部120b和底部120c。在图6A所示的实施 例中，所述阳极室122a和122b连接于所述电镀液室122c。可以看出所述基 片150部分插入到所述基片路径l卯中。在实施例所示的中部120b上有多 个连接到所述电镀装置120内部室的接口。注意到图6A所示的接口为示例 性的，且不应包括在所述电镀装置120上可能的接口。所述接口用以供给所 述气帘气体或处理液，诸如去离子水，异丙醇，二氧化碳，惰性气体或电镀 液。所述接口还可以用于所述清洗/干燥端的抽真空。虽然所述电镀装置120显示为孤立的，但在一个实施例中其连接于模块。所述模块既可以是自包含 模块也可以是多个站的模块。从广义上来讲，电镀模块是保持所述电镀装置 120的单元，并能接收处于干燥状态的待电镀的基片和移出处于干燥状态的 基片。因此所述电镀模块可以与其他模块，诸如刻蚀模块、化学机械抛光模 块等相结合。在所述电镀模块中也可以控制其环境条件，因此可以实现将电 镀控制在所期望的水平。在一个实施例中，所控制的环境可以为减少氧气的 环境，从而有助于减少在电镀操作完成之后的氧化。当然也可以进行电镀模 块的其他使用。图6B为依据本发明实施例所述顶部120a的分解示意图。图中显示了所 述电镀液室122c沿着框架154a/b和隔膜126a/b。所述框架154a/b用以固定 所述隔膜126a/b。在一个实施例中，所述电镀液室122c包括凹槽形区域以 容纳所述框架154a/b和所述隔膜126a/b。所述框架154a/b和对应的隔膜 126a/b利用包括机械紧固件、粘结剂等各种紧固技术连接于所述电镀液室 122c。如之前所讨论的，，所述隔膜126a/b在所述电镀液室中阻拦了大部分所 述电镀液，同时允许来自所述阳极124a/b的电解离子通过。如图6B所示所 述阳极124a/b和所述阳极室122a/b能够利用诸如螺丝的机械紧固件连接于 所述电镀液室122c。在其他实施例中也可以使用诸如粘结剂的不同紧固技 术。所述阳极124a/b可以包括便于所述阳极124a/b连接于所述阳极室122^ 的部件。由于基片处理对于污染物高度敏感，因此所选择的用于所述电镀液室 122c和阳极室122a/b的材料可以包括但不限于，在暴露于电解环境中不会 产生污染物的塑料或其他材料。以塑料举例，可以使用聚碳酸酯作为所述电 镀液室122c和阳极室122a/b。由于所述阳极在电镀过程中会消耗，因此使 用透明的或基本上透明的聚碳酸酯用于所述阳极室122a/b能够从视觉上检 验出阳极是否需要替换。所述框架154a/b还可以由诸如聚碳酸酯的塑料制 成。但由于所述框架154a/b为内部部件，无需聚碳酸酯的韧性和透明的特性。 因此所述框架154a/b还可以由诸如尼龙的塑料制成。图7为依据本发明一个实施例所述的夹持器121的示意图。在一个实施 例中，所述夹持器121可包括电极180。所述电极可以从不接触到所述基片 150的第一位置移动至接触所述基片150的第二位置。当与所述基片150接 触时，所述电极180产生电荷从而使所述基片150充当为阴极。注意到在一些实施例中，当所述电极接触到所述基片时，电荷施加于所述基片150。在其他实施例中可以控制电荷以使所述电极180可以在不传输电荷的情况下接 触到所述基片150。图8为依据本发明一个实施例所述的夹持器121、电镀装置120和基片 150的示意图。基片150部分插入到所述电镀装置120中。为了清晰起见， 并没有显示夹住所述基片150的夹持器。图中示意了在所述电镀装置120输 出端的所述夹持器121。在该实施例中，所述基片150还没有从所述电镀装 置120中露出。图9为依据本发明一个实施例的包括所述电镀模块120的处理模块102 的示意图。图中显示了所述电镀装置连接于所述计算机106。夹持器121 也连接于所述计算机106。所述电镀装置上的接口固定到设施上。通过集成所述清洗/干燥端(也称为接近端)和所述电镀装置120，使所 述电镀装置120具有接收干燥基片150并输出已电镀的、清洁和干燥的基片 的能力。集成所述接近端的优点之一是无论在处理站内还是在单独的处理模 块中都无需将所述基片移至单独的清洗/干燥站。由于所述基片无需移至另一 个站或模块，这就减少了对基片的操作，从而减少了将污染物引入到所述基 片的可能。把接近端和所述电镀装置相结合的另 一个优点是减少了所述处理 站和处理模块的物理足迹(footprint)。由于分立的处理站或处理模块不再需 要清洗/干燥所述基片，所述处理站和处理模块物理上可以构造得更小。可选 择的，通过集成接近端所节省的空间可以用于添加不同的允许在处理模块中 实现更多处理的处理站。在其他实施例中所述电镀装置120可以被用作除镀装置。通过较小的改 进，所述电镀装置120可用以去除基片材料表面的金属材料。所述改进包括 但不限于转换所述电极的极性。这样在电镀操作中所述的阴极则变为用于除 镀操作的阳极。类似的,施加于所述基片的电荷极性也被转变，因此使所述 基片成为阳极。进一步，通过转变所述电镀阳极的极性导致所述电镀阳极变 为除镀阴极。有可能需要对所述电镀装置进行附加的改进，包括去除除镀过 程中气体副产物的改进，以使之能够实现除镀。此外在除镀期间，所述基片可以以多种方式放置于所述弯液面中。例如 所述基片可以首先被放置于除镀位置，然后激活所述除镀弯液面，并允许流 到所述基片的表面。也可以首先形成所述除镀弯液面，然后再将所述基片放 置在所述弯液面中。在另 一个实施例中所述基片 一旦放置到除镀位置上，可在一个方向被移 动或来回移动，所述的方向可以为直线或旋转的。因此对基片的操作能够以 许多方式实施，并且可以连接于所述的基片，使得甚至在使用带电处理器处 理所述基片时，通过移动或改变电连接可以除镀全部所述材料。所述的处理 器可以为许多形式，所述形式可以包括辊、夹持器、多个销钉或在接触区域 具有金属连接的辊，这样所述基片可以被支撑、传输、旋转和进行其他操作。关于以上所述接近端的其它内容，可以参考授权于2003年9月9日的 题为"用于晶片接近清洗和干燥的方法"的美国专利No.6,616，772中所描述的 示例性接近端。该美国专利No.6，616，772转让给Lam Reasearch有限公司， 后者也是本发明的受让人，在此将该美国专利No.6,616，772引入参考作为本 文的一部分。关于以上所述的顶部和底部弯液面的其它内容，可以参考于2002年12 月24日提交的题为"弯液面、真空、IPA气体、干燥集合管"的美国专利申请 No.10/330，843所/>开的示例性的弯液面内容。该美国专利申请No. 10/330,843转让给Lam Reasearch有限公司，后者也是本发明的受让人，在 此将该美国专利申请No. 10/330,843引入参考作为本文的一部分。关于流体的其它内容，可以参考于2006年8月30日提交的题为"用于 操作铜表面选择性金属沉积的工艺和系统，，的美国专利申请No. 11/513,634所 公开的示例性的工艺和系统。该美国专利申请No. 11/513,634转让给Lam Reasearch有限公司，后者也是本发明的受让人，在此将该美国专利申请No. 11/513,634引入参考作为本文的一部分。关于流体的其它内容，可以参考于2006年8月30日提交的题为"用于 操作势垒表面铜沉积的工艺和系统"的美国专利申请No. 11/514,038所公开的 示例性的工艺和系统。该美国专利申请No. 11/514,038转让给Lam Reasearch 有限公司，后者也是本发明的受让人，在此将该美国专利申请No. 11/514,038 引入参考作为本文的一部分。关于流体的其它内容，可以参考于2006年8月30日提交的题为"用于 操作硅型表面选择性金属沉积以形成金属硅化物的工艺和系统"的美国专利申请_(律师文档号为LAM2P568C )所公开的示例性的工艺和系统。该美国专利申请转让给Lam Reasearch有限公司，后者也是本发明的受让人， 在此将该美国专利申请引入参考作为本文的 一部分。关于电镀液体、电镀材料或电镀溶液的其它内容，可以参考于2006年5月11日提交的题为"用于无电沉积铜的电镀溶液"的美国专利申请No.ll/382，906所公开的示例性的溶液。该美国专利申请No. 11/382，卯6转让 给LamReasearch有限公司，后者也是本发明的受让人，在此将该美国专利 申请No. 11/382,906引入参考作为本文的一部分。关于电镀液体和电镀溶液的其它内容，可以参考于2006年6月28日提 交的题为"用于无电沉积铜的电镀溶液"的美国专利申请No.11/472,266所公 开的示例性的溶液。该美国专利申请No. 11/472,266转让给Lam Reasearch 有限公司，后者也是本发明的受让人，在此将该美国专利申请No. 11/472,266 引入参考作为本文的 一部分。在控制、编程或连接方面可以利用其他包括手持设备、微处理器系统、 基于微处理器的或可编程的消费电子迷你计算机、大型计算机等诸如此类的 计算机系统构造实现。本发明还可以在分布式计算机环境中实现，其中通过 网络连接的远程处理设备来实现任务。了解了以上实施例后，应该理解本发明可以利用涉及保存于计算机系统 中的数据的多种计算机实现的操作。这些操作均需要对物理量的物理操作。 在通常，尽管非必须，这些物理量以能够被存储、转换、组合、对比或进行 其他操作的电或^f兹信号的形式存在。此外所述实施的物理操作通常指诸如产 生、识别、确定或比较等术语。在此所描述的形成本发明一部分的任何操作均为有用的机械操作。本发 明还涉及实施这些操作的设备或装置。所述装置可以因所需目的而特殊构 造，例如上述的传送网络(carrier network),或其也可以是由存储在计算机 中的计算机程序选择性激活或配置的通用计算机。具体的说，各种通用机器 可以与根据本申请所教导而编写的计算机程序共同使用，或也可以为出于更 方便考虑而构造更为特殊的装置以实现所需的操作。本发明也可以实施为在计算机可读介质上的计算机可读代码。所述计算 机可读介质是任何能够存储数据并在之后可被计算机系统读出数据的存储 设备。所述计算机可读介质还可以被分布于耦合于网络的计算机系统上，从 而使所述计算机可读代码以分布的方式存储和执行。在本申请，为了便于清晰地理解前述的发明，进行了一些具体描述，但 很明显可以在所附的权利要求范围内进行一些改进或修改。例如在另一个实 施例中，所形成的弯液面可以与所述基片相同或更大，并且在类似蛤壳梯:作 工艺(clam shell operating-like process )中所述基片(所述基片的任一面或两面)暴露于所述弯液面。如果将基片首先就位，然后使液体接触基片表面， 所述类似蛤壳操作工艺可被用于除镀所述基片的整个表面。在该实施例中所 述基片配有电接触，并且所述电镀装置可以对大小、处理和/或承载进行改进。 所以应该理解只要附后的权利要求的基本要素在其最宽的术语和应用中进 行理解，许多改进、置换、调整和构造都可以进行。不受限于在此所提供的细节，在附后权利要求的范围和等价物之内可以进行 修改。
权利要求
1.一种基片电镀装置，包括具有外部表面和能够容纳自耗电镀材料的内部室的输送单元，所述内部室能够容纳电镀液体，所述内部室具有连通于第一多孔垫的开口，以允许所述电镀液体输入和输出所述输送单元的内部室；具有外部表面和能够容纳一种材料的内部容积的接收单元，所述材料能够促进电场的分布，所述接收单元的内部容积被构造用于储存至少所述电镀液体的一部分，并且所述接收单元的内部容积具有连通于第二多孔垫的开口，以允许所述电镀液体输入和输出所述接收单元的内部室，使得所述的第二多孔垫与第一多孔垫基本上对准，因此就确定了在所述第一和第二多孔垫之间的来自所述电镀液体的电镀弯液面；以及由所述输送单元和所述接收单元的分离距离确定的基片路径，所述弯液面在所述第一多孔垫和所述第二多孔垫之间的基片路径中形成。其中所述基片路径被构造用于为基片提供通路，并且当所述基片在所述输送单元和所述接收单元之间移动时，所述基片的表面在暴露于所述电镀弯液面的所述电镀液的时候被电镀。
2. 如权利要求1所述的基片电镀装置，还包括第 一 电荷源，所述第 一 电荷源被构造用以在所述输送单元中耦合自耗的 电镀材料。
3. 如权利要求2所述的基片电镀装置，还包括第二电荷源，所述第二电荷源被构造用以在所述接收单元中耦合所述自 耗的电镀材料。
4. 如权利要求3所述的基片电镀装置，其中所述第二电荷源耦合于所 述基片。
5. 如权利要求1所述的基片电镀装置，其中所述输送单元的内部室包 括电镀液室和一对含有自耗电镀材料的室。
6. 如权利要求5所述的基片电镀装置，其中所述电镀液室通过第一和 第二隔膜分别与所述一对室中的每一个相分开。
7. 如权利要求1所述的基片电镀装置，其中形成所述电镀弯液面的所 述电镀液的容量可以根据当所述晶片通过所述弯液面时所带出的所述电镀 液的容量而改变，以保持稳定的弯液面。
8. 如权利要求1所述的基片电镀装置，其中所述电镀液为电解液。
9. 如权利要求1所述的基片电镀装置，其中通向所述输送单元内部室 的所述开口在所述输送电镀端的底面。
10. 如权利要求1所述的基片电镀装置，其中通向所述接收电镀端内部 室的所述开口在所述输送电镀端的顶面。
11. 如权利要求1所述的基片电镀装置，还包括在所述输送单元中确定的预湿顶端，所述预湿顶端包括能够存储预湿液 并且连接于第一预湿多孔垫的室，所述第一预湿多孔垫的第 一个表面暴露于 所述基片路径，第二个表面暴露于所述预湿顶端的室；以及在所述接收单元中确定的预湿底端，所述预湿底端包括能够存储所述预 湿液并且连接于第二预湿多孔垫的室，所述第二预湿多孔垫的第一个表面暴 露于所述基片路径，第二个表面暴露于所述预湿底端的室，这样所述第二预 湿多孔垫基本上对准于所述第一预湿多孔垫，因此能够在所述第一和第二预 湿多孔垫之间确定来自所述预湿液的预湿弯液面；其中所述基片路径被构造用于为所述基片提供通路，并且当所述基片在 所述输送单元和所述接收单元之间移动通过所述基片路径时，所述基片的表 面在其暴露于所述电镀液之前暴露于所述预湿弯液面的预湿液。
12. 如权利要求1所述的基片电镀装置，还包括限定于所述输送单元中的清洗/干燥顶端，包括多个能够分散清洗液到所 述基片表面的接口和多个能够从所述基片表面抽真空的接口 ；以及限定于所述接收单元中的清洗/干燥底端，包括多个能够分散清洗液到所 述基片表面的接口和多个能够从所述基片表面抽真空的接口 ；其中当所述基片从所述基片电镀装置中移出时，所述基片暴露于所述清 洗液和真空中。
13. —种用于将金属材料电镀到基片表面上的电镀装置，包括 具有流体室、金属源和多孔垫的输送单元；具有流体室、金属接收装置和多孔垫的接收单元，所述输送单元的多孔 垫基本上对准并空间分离于所述接收单元的多孔垫，并且所述金属接收装置 基本上对准于所述输送单元的多孔垫；在所述输送单元和所述接收单元之间确定的路径；其中在所述输送单元多孔垫和所述接收单元的多孔垫之间的所述路径 中能够确定电镀弯液面，并且基片能够被移动通过所述电镀弯液面以使所述金属材料电镀到所述基片的表面上。
14. 如权利要求13所述的电镀装置，还包括第一电荷源，所述第 一电荷源被构造用以耦合于所述金属源。
15. 如权利要求14所述的电镀装置，还包括第二电荷源，所述第二电荷源被构造用以耦合于所述金属接收装置。
16. 如权利要求15所述的电镀装置，其中所述第二电荷源耦合于所述基片。
17. 如权利要求13所述的电镀装置，还包括 在所述输送单元中确定的第二流体室和第二多孔垫； 在所述接收单元中确定的第二流体室和第二多孔垫，所述输送单元的第二多孔垫基本上对准并空间分离于所述接收单元的第二多孔垫；其中在所述输送单元中确定的第二多孔垫和在所述接收单元确定的第 二多孔垫之间的所述路径中能够确定预湿弯液面，并且所述基片能够在其暴 露于所述电镀弯液面之前一皮移动通过所述预湿弯液面。
18. 如权利要求13所述的电镀装置，还包括多个能够将清洗液分散到所述基片表面的清洗液接口和多个能够从所 述基片表面抽真空的真空接口，所述的多个清洗液接口和多个真空接口在所 述输送单元中确定；另外的多个能够将清洗液分散到所述基片表面的清洗液接口和另外的 多个能够从所述基片表面抽真空的真空接口 ，所述的另外多个清洗液接口和 另外多个真空接口在所述接收单元中确定；其中在所述输送单元和所述接收单元中确定的所述多个清洗液接口之 间的路径中确定清洗区域，使得所述清洗区域位于所述电镀装置输出的位 置。
19. 一种用于电镀基片的方法，包括提供在电镀液中具有电镀源和在所述电镀液中具有电镀促进装置的电 镀装置；在所述电镀源和所述电镀促进装置之间确定电镀弯液面，所述电镀弯液 面被包含在所述电镀装置的路径中；使基片穿过所述电镀装置的路径，将所述基片充电，从而当所述电镀弯 液面呈现在所述基片的表面上时电镀离子被吸引到所述基片的表面上，并且 所述基片穿过所述电镀装置的路径使得在所述基片表面上电镀；以及在形成所述电镀弯液面的所述路径中感应均匀的电荷，从而当所带电的 所述基片移动通过所述电镀装置的路径时，来自所述电镀源的电荷基本上均 匀地被导向于所述电镀促进装置。
20. 如权利要求19所述的用于电镀基片的方法，其中当所述基片被充电 时所述均匀的电荷具有相同的极性。
21. 如权利要求19所述的用于电镀基片的方法，还包括 提供预湿液并形成包含在所述电镀装置路径中的预湿弯液面；以及 在所述基片遇到所述电镀弯液面前，使所述基片穿过进入所述预湿弯液面中。
22. 如权利要求19所述的用于电镀基片的方法，还包括 在所述电镀装置路径中提供清洗和干燥区域；以及 在所述基片移出所述电镀装置时，使所述基片穿过进入所述清洗和干燥区域中。
23. —种用于电镀基片的方法，包括从电解液中形成弯液面，所述弯液面在电镀源和电镀促进装置之间形成；移动基片使其穿过与所述弯液面相交的路径，将所述基片充电，从而当 所述弯液面呈现在所述基片的表面上时，在所述电镀液中的电镀材料被吸引 到所述基片的表面，以及所述基片移动通过所述弯液面使得在所述基片的表 面电镜；以及通过所述弯液面时感应电荷，/人而使来自所述电镀源的电荷基本上均匀 地被导向于所述电镀促进装置。
24. 如权利要求23所述的用于电镀基片的方法，其中当所述基片被移动 通过所述电镀弯液面时和当所述基片未暴露于所述电镀弯液面时，在所述电 镀源和所述电镀促进装置之间的电荷分布基本上保持均勻。
25. —种用于基片除镀的方法，包括从电解液中形成弯液面，所述弯液面在第一金属材料和第二金属材料之 间形成；和将所述基片置于与所述弯液面相交的位置，将所述基片充电，从而将所 述基片的表面的金属材料从所述基片表面吸引走并朝向于所述第一金属材 料和第二金属材料的任一个。
26. 如权利要求25所述的用于基片除镀的方法，还包括将所述第一金属材料充电为阴极；以及将所述基片和所述第二金属材料充电为阳极，从而通过所述弯液面的电 解液使所述金属材料从所述基片的表面去除并移向所述第一金属材料。 27.如权利要求25所述的用于基片除镀的方法，还包含 将所述第二金属材料充电为阴极；和将所述基片和所述第一金属材料充电为阳极，从而通过所述弯液面的电 解液使所述金属材料从所述基片的表面去除并移向所述第二金属材料。
全文摘要
本发明为具有集成的接近端使用可控的批容量的接近处理，即提供一种用于将电镀金属材料镀到基片表面的电镀装置。所述电镀装置包含具有流体室、金属源和多孔垫的输送单元。所述电镀装置还包含具有流体室和金属接收装置的接收单元。所述接收单元还具有多孔垫。所述输送单元的多孔垫基本上对准于和空间分离于所述接收单元的多孔垫。所述金属接收装置基本上对准于所述输送单元的多孔垫和在所述输送单元和所述接收单元之间确定路径。其中电镀弯液面能够由在所述输送单元和接收单元的多孔垫之间的路径内所确定，并且基片能够被移动通过所述电解弯液面以使金属材料电镀到所述基片的表面上。本发明还提供了用于除镀的例子。
文档编号C25D7/12GK101220492SQ20071016416
公开日2008年7月16日 申请日期2007年10月8日 优先权日2006年10月6日
发明者C·A·伍兹, J·怀利, R·马拉斯琴, Y·N·多迪 申请人:兰姆研究公司