用于镀敷基片的装置和方法

专利名称：用于镀敷基片的装置和方法
技术领域：
本发明涉及用于镀敷基片的装置和方法，更具体地涉及用于在诸如其上具有微细 相互连接凹槽、保护膜孔的半导体晶片的基片表面上镀敷金属薄膜、或者用于形成电连接 到半导体芯片组件的电极的焊料突出部或凸出电极的装置和方法。
背景技术：
在TAB (带自动连接)工艺或“倒装片”工艺中，具有相互连接结构的半导体芯片 表面也形成有由金、铜、焊锡、镍、或上述材料的分层结构构成的突出部或凸出电极，用于与 其它芯片组件电极或TAB电极电连接。这种突出部可由诸如电镀、汽相沉积、印制、和球突出的工艺形成。半导体芯片上 的I/O端子数目增加和相互连接结构的较小间距的最新趋势导致电镀的广泛应用，电镀能 够提供细微结构的金属喷镀和相对稳定的运行。电镀工艺一般分为两类喷泉型或杯型工艺，其中，当将要镀敷的表面朝下、并且 镀敷液向上流以对表面进行金属喷镀时，诸如半导体晶片的基片被镀敷；浸渍型工艺，其 中，基片被垂直地放置在镀敷器皿(容器、槽或类似物)中，并且从底部供给镀敷液以从镀 敷器皿顶部溢出。图28显示了现有浸渍型电镀单元的一个示例。该电镀单元包括用于可分开的夹 持诸如半导体晶片的基片W的基片夹持器10 ；装有镀敷液12的镀敷器皿16，由基片夹持器 10支撑的基片W和阳极14浸入在镀敷液中以便相互面对；和在阳极14和形成在基片W将 要镀敷的表面上的滋养层(feeder layer)(种晶层(seed layer))之间施加镀敷电压以供 给镀敷电流的电源18。溢流器皿22设置在镀敷器皿16的旁边，用于接收从镀敷器皿16的 溢流堰20的上边缘流过的镀敷液12。溢流器皿22和镀敷器皿16通过设置有循环泵26、 自动调温装置28和过滤器30的循环管线24连通。因此，由循环泵26驱动的镀敷液12供 给并填充到镀敷器皿16，随后从溢流堰20溢出，流入溢流器皿22并返回到循环泵26用于 循环。借助于该镀敷单元，通过从底部将镀敷液供给到镀敷器皿16中以从溢流堰20溢 出、将基片夹持器10布置在镀敷器皿16内的镀敷液12中以便与阳极14相互面对、并且在 阳极14和基片W之间施加预定的镀敷电压，可在基片W的表面上形成镀敷薄膜。多个搅拌装置(搅棒)垂直悬挂在搅拌轴32的下表面，搅拌轴32布置在镀敷器 皿16上方、水平地位于基片夹持器10和阳极14之间并且平行于它们的表面。搅拌装置通 过搅拌轴32沿着平行于基片W的方向水平往复运动以搅动镀敷器皿16中的镀敷液12，从 而有助于形成具有均勻厚度的镀敷薄膜。而且，用在现有浸渍型电镀单元中的基片夹持器10可分开地夹持基片W，并且密封周边边缘表面和后表面以露出将要镀敷的前表面。基片W与基片夹持器一起浸入镀敷液 12中以进行镀敷。当基片夹持器浸入镀敷液中时，必须可靠地密封基片的周边部分，以防止镀敷液 渗透到与将要镀敷的表面相对的基片后表面。现有的基片夹持器包括一对可相对打开和关 闭的支撑部(夹持部件)，并且一个支撑部设置有固定环。基片夹持器通过驱动固定环旋转 来夹持基片，同时基片被夹持在支撑部之间，推动一个支撑部向着另一个支撑部移动，使得 安装到所述一个支撑部上的固定环紧压基片表面的边缘区域，以进行密封。当基片经受包括镀敷和其它辅助工艺的一系列步骤时，基片被夹持器所夹持，具 有基片的夹持器被转移到镀敷或处理器皿，并且基片与夹持器一起被浸入镀敷液或其它处 理液中。

发明内容
本发明的提出是为了解决上述问题，并且本发明的第一个目的是提供一种镀敷装 置和方法，其中，通过控制镀敷器皿内的镀敷液的流动，可以很容易地除去产生在镀敷表面 上的气泡、并且能够提高镀敷表面上的镀敷薄膜的厚度的均勻性。本发明的另一目的是提供一种镀敷装置和方法，它能够在周边部分被可靠地密封 时镀敷基片、适合于少量和小批量生产、并且有助于制造结构紧凑的镀敷装置。根据本发明一方面的一种用于镀敷基片的装置，所述基片具有将要被镀敷的镀敷 表面，所述装置包括用于装载其中装有基片的盒的盒台；用于使所述基片对准的对准器； 用于冲洗和干燥所述基片的冲洗器_干燥器；以及用于镀敷所述基片的镀敷单元，所述镀 敷单元包括容纳镀敷液的镀敷器皿；夹持器，所述夹持器用于夹持所述基片同时浸入所述 镀敷器皿内的所述镀敷液中，以使所述镀敷表面暴露于所述镀敷液；以及用于向所述镀敷 表面喷射所述镀敷液的喷嘴。所述喷嘴可平行于所述镀敷表面移动。一个阳极设置在所述镀敷器皿中与所述镀敷表面相对，所述喷嘴设置在所述阳极 与所述镀敷表面之间。所述喷嘴可以设置在搅拌装置上，所述搅拌装置可移动地布置在所述镀敷器皿 中，用于搅动所述镀敷器皿内的所述镀敷液。所述喷嘴设置在调节板上，所述调节板布置在放置于所述镀敷器皿中的阳极与所 述镀敷表面之间。所述喷嘴相对于所述镀敷表面的喷射角度是可调节的。所述喷嘴被供给通过循环管线循环的所述镀敷器皿中的镀敷液。所述喷嘴可设置有流量控制器，用于控制由所述喷嘴喷射的所述镀敷液的流速。所述喷嘴可以是包括多个喷嘴的喷嘴组件。根据本发明一方面的一种镀敷具有将要被镀敷的镀敷表面的基片的方法，所述方 法包括用基片夹持器夹持所述基片；将所述夹持器浸入装在镀敷器皿内的镀敷液中，以 使所述镀敷表面暴露于所述镀敷液；将喷嘴放在所述镀敷器皿中以便与所述镀敷表面相 对；从所述喷嘴向所述镀敷表面喷射镀敷液。根据本发明另一方面的一种用于镀敷具有将要被镀敷的镀敷表面的基片的装置，所述装置包括装有镀敷液的镀敷器皿；用于夹持所述基片、而使所述镀敷表面暴露于所 述镀敷器皿内的所述镀敷液的夹持器；以及设置在所述镀敷器皿中、用于向着所述镀敷表 面喷射镀敷液的喷嘴。所述喷嘴可相对于所述镀敷表面可移动。所述喷嘴可布置成相对于所述镀敷表面大体上成直角地喷射所述镀敷液。所述喷嘴可布置成相对于所述镀敷表面成斜角地喷射所述镀敷液。根据本发明一方面的一种用于镀敷具有将要被镀敷的镀敷表面的基片的装置，所 述装置包括其中容纳镀敷液和阳极、并具有侧向孔的镀敷器皿；用于夹持所述基片、而使 所述镀敷表面暴露于所述镀敷器皿内的所述镀敷液的基片夹持器，所述基片夹持器密封所 述基片，以阻止镀敷液渗透到所述基片除所述镀敷表面之外的表面；以及夹持器驱动组件， 用于将所述基片夹持器驱动到所述镀敷表面覆盖所述镀敷器皿的所述孔的位置。所述基片夹持器可侧向滑动。所述镀敷器皿可包括堰部件，用于限定环绕所述镀敷器皿中的所述阳极的贮备 腔，它其中可装有镀敷液，以便所述阳极浸入。所述镀敷装置可还包括辅助镀敷液供给系统，用于循环所述贮备腔中的所述镀敷 液。所述镀敷装置可还包括快速排出系统，用于从所述镀敷器皿中快速排出镀敷液。所述镀敷装置可还包括喷嘴，用于向由所述基片夹持器夹持的所述基片的所述镀 敷表面喷射镀敷液。所述基片夹持器可包括可拆卸的密封单元，所述密封单元包括集成在一起的密封 圈和阴极。所述密封单元可包括用于不漏水地密封所述镀敷器皿的所述孔的密封部件。一种镀敷具有将要被镀敷的镀敷表面的基片的方法，所述方法包括在具有侧向 孔的镀敷器皿中容纳镀敷液和阳极；用基片夹持器夹持所述基片，使所述镀敷表面暴露于 所述镀敷器皿内的所述镀敷液，并且密封所述基片，以阻止镀敷液渗透到所述基片除所述 暴露的镀敷表面之外的表面；以及将所述基片夹持器驱动到所述镀敷表面覆盖所述镀敷器 皿的所述孔的位置。所述镀敷器皿可包括堰部件，用于限定环绕所述镀敷器皿中的所述阳极的贮备 腔，所述方法包括通过将镀敷液引入所述贮备腔使所述阳极浸入。所述方法可还包括在镀敷完成之后从所述镀敷器皿中快速排出镀敷液。


图1是根据本发明的电镀单元的一个实施例的垂直横截面图；图2是图1所示镀敷装置的平面示意图；图3是喷镀喷嘴的另一实施例的放大示意图；图4是根据本发明的无电镀敷单元的另一个实施例的平面示意图；图5是根据本发明的电镀单元的另一个实施例的垂直横截面图；图6是具有根据本发明一个实施例的镀敷单元的基片镀敷装置的平面示意图；图7是显示在图6的基片镀敷装置中的气流的示意图8是根据本发明的具有电镀单元和电解蚀刻单元的相互连接结构形成装置的 实施例；图9是显示图8的相互连接结构形成装置中的步骤的流程图；图10是示意地显示镀敷基片的工艺的横截面图；图11是具有根据本发明一个实施例的电镀装置和无电镀敷装置的半导体制造装 置的平面示意图；图12(a)到(c)是显示制造半导体器件的工艺的横截面图；图13是具有电镀单元的另一镀敷装置的平面示意图；图14是示意地显示在基片上镀敷突出部的工艺的横截面图；图15是具有电镀单元的另一镀敷装置的平面示意图；图16是根据本发明一个实施例具有镀敷单元的另一基片镀敷装置的平面示意 图；图17是显示基片插入基片夹持器时镀敷单元的示意图；图18是显示镀敷基片时镀敷单元的示意图；图19是显示在维护期间镀敷单元的示意后视图；图20是显示在维护期间镀敷单元的示意前视图；图21是显示镀敷器皿横截面和镀敷液调节供给系统流程图的示意图；图22是图21的局部放大示意图；图23是显示基片夹持器的垂直横截面图；图24(a)到(e)是显示用基片夹持器夹持基片的过程的示意图；图25(a)到(d)是显示堵塞基片镀敷器皿的一个开口时以准备镀敷基片的过程的 示意图；图26(a)到(d)是显示堵塞基片镀敷器皿的一个开口时镀敷基片的过程的示意 图；图27(a)到(e)是显示在基片上镀敷突出部的过程的示意图；以及图28是显示现有基片镀敷单元的示意图。
具体实施例方式以下将参照附图描述本发明的优选实施例。图1和2显示了适用于电镀单元的本发明一个实施例。该电镀单元包括用于可 分开的夹持诸如半导体晶片的将要镀敷的基片W、并且可垂直移动的基片夹持器10 ；用于 容纳镀敷液12、由夹持器垂直夹持的基片W、和阳极14 (正电极)以使基片W和阳极14浸 入镀敷液12而相互相对的镀敷器皿或镀敷槽16 ；和用于在阳极14和形成在基片W将要镀 敷的表面上的滋养层(种晶层)之间施加镀敷电压以供给镀敷电流的电源18。多个搅拌装置(搅棒)34垂直悬挂在搅拌轴32的下表面，搅拌轴32布置在镀敷器 皿16上方、水平地位于基片夹持器10和阳极14之间并且平行于基片W表面。搅拌轴32设 置有驱动组件46，驱动组件46包括安装到搅拌轴32上的齿条40、和安装到电机42的驱动 轴上并且与齿条40啮合的涡轮44，从而随着电机42正常和反向的旋转横过镀敷器皿16。 因而，搅拌装置34也随着搅拌轴32的运动而平行于基片W移动，从而搅拌镀敷器皿16中的镀敷液12。驱动组件46可以由任何元件诸如齿条和小齿轮的组合、连杆或线性滑动器构 成。在每个搅拌装置34上朝向由夹持器10夹持的基片W的边缘、并且沿着垂直方向 相互间隔地设置有镀敷液喷嘴48，镀敷液喷嘴48朝着由夹持器10夹持的基片W开口，以向 着由夹持器10夹持的基片W喷射或喷射镀敷液12。在搅拌轴32和每个搅拌装置34中，设 置有镀敷液通道50，以相互连通并且通道镀敷液喷嘴48。镀敷液通道50具有连接到镀敷 液循环管线56的开口端，镀敷液循环管线具有循环泵52和流量调节器54，镀敷液循环管线 56的另一端通向镀敷器皿16。因而，镀敷器皿16中的镀敷液12可以通过循环泵52泵送， 并且可以通过流量调节器54调节循环管线56中的流速。镀敷液12因而通过通道50供给 到每个喷镀喷嘴48，以便向着由夹持器10夹持的基片W喷射。由于喷镀喷嘴48设置在平行于基片W往复运动、以搅动镀敷器皿16中的镀敷液 12的搅拌装置34上，不需要携带和移动镀敷液喷嘴48的单独部件，因而可简化该单元的结 构。尽管该实施例显示了流量调节器54用作镀敷液12的流量调节装置，但也可以使 用正排量泵来完成对泵的流量调节任务而省去流量调节器。而且，在该实施例中，镀敷液12 被从喷嘴48直接喷镀，但也可以使用不同的方法，例如以淋浴方式喷射镀敷液或者以雾化 薄雾方式被喷镀。以下将解释上述镀敷单元的镀敷过程。首先，预定量的镀敷液12被供给到镀敷器 皿16，夹持基片的夹持器10下降到基片W与已浸入镀敷液12中的阳极14相互面对的预定 位置。然后，通过镀敷电源18在阳极14和基片W之间施加预定的镀敷电压，以便在基片表 面上形成镀敷薄膜。驱动组件46驱动搅拌装置34平行于基片W往复运动地横过镀敷器皿 16以搅动镀敷液12，循环泵52同时被驱动，以便将镀敷液12从喷嘴48向着由夹持器10 夹持的基片W喷射。由往复运动的搅拌装置34进行的镀敷液12的搅动和镀敷液12从喷嘴48的喷射 的过程可以与搅拌装置34的往复运动同时进行，并且给基片W均勻地提供足够量的离子， 同时引导镀敷液12的喷射流从大约正交的方向对着基片W，从而提高镀敷区域上的镀敷薄 膜的厚度均勻性。在镀敷过程完成之后，断开阳极14和基片W与镀敷电源18的连接，并将携带基片 W的夹持器10从镀敷器皿16中升起。在处理了必要过程例如用去离子水冲洗之后，被镀敷 的基片W被转移到以下描述的阶段。搅拌装置34可以通过例如球窝接头安装到搅拌轴32上，使得搅拌装置34的安装 角度是可调节的，以便相对于基片表面调节从喷嘴喷射的镀敷液12的角度。因而，冲击基 片表面的镀敷液12的角度可以例如根据形成在基片表面上的凹部的尺寸有选择地调节， 以使镀敷液12与凹部表面有效地接触。该装置可以设置有如图28的现有装置所示的溢流器皿，以使从喷嘴喷射的镀敷 液12流过溢流器皿并随后被循环。图4显示了适用于无电镀敷单元的本发明另一实施例。该实施例不同于第一实施 例，它没有阳极14和电源18，因为无电镀敷不用电，另外它采用无电镀敷液12，以便通过采 用还原剂连续沉积金属薄膜。其它结构与上述实施例相同。
图5是适用于电镀单元的本发明另一实施例。在该实施例中，具有中心孔60a的 调节板60布置在由夹持器10夹持的基片W与阳极14之间，中心孔60a的尺寸与基片W的 尺寸一致。具有中心孔60a的调节板60在工业上广泛使用，其作用是降低由夹持器10夹 持的基片表面周边的势能，从而提供更均勻的薄膜厚度分布。在该实施例中，在调节板60 朝向夹持器10的表面上、位于接近中心孔60a并处于对角的位置设置有四个喷嘴48，例如 用于向由夹持器10夹持的基片W喷射镀敷液12。喷嘴48可以设置在中心孔60a的内表面 上。镀敷液通道(未示出)设置在调节板60内，调节板与喷嘴48连通。搅拌装置34可以 设置在调节板60与夹持器10之间。在该实施例中，一般用于电镀单元的调节板60也用作支撑喷嘴48的部件，使得喷 嘴48可以通过相对简单的结构被布置到它们的位置上。图6显示了包括上述镀敷单元的镀敷装置的平面示意图。该镀敷装置包括装载 /卸载单元510 ；—对清洁/干燥处理单元512 ；—对第一基片台514 ；—对斜面-蚀刻/化 学-清洁单元516 ；—对第二基片台518 ；能够使基片倒转180度的水-清洁单元520 ；和四 个镀敷处理单元(电镀单元)522。镀敷装置还包括用于在装载/卸载单元510、清洁/干 燥处理单元512和第一基片台514之间转移基片W的第一转移单元524 ；用于在第一基片 台514、斜面-蚀刻/化学-清洁单元516、和第二基片台518之间转移基片W的第二转移 单元526 ；和在第二基片台518、水-清洁单元520和镀敷处理单元522之间转移基片W的 第三转移单元528。该镀敷装置的内部被分隔壁523分成镀敷空间530和清洁空间540，这些空间530 和540可以独立地进行空气调节或空气供应和排气。分隔壁523设置有可打开和关闭的闸 板(未示出)。在清洁空间540内的压力调节成低于大气压、并高于镀敷空间530的压力， 使得在清洁空间540中的空气不从该镀敷装置流出、以及镀敷空间530中的空气不流入清 洁空间540。图7显示了在基片镀敷装置内的空气流动。如图7所示，通过导管543从外部引入 新鲜空气，并借助于风扇强制通过高性能过滤器544进入清洁空间540，从顶板545a作为向 下的清洁气流围绕着清洁/干燥处理单元512和斜面-蚀刻/化学-清洁单元516供给。 所供给的清洁空气大部分从底板545b通过循环导管552返回到顶板545a，清洁空气从顶板 再次借助于风扇强制通过过滤器544进入清洁空间540以便在清洁空间540内循环。部分 清洁空气通过导管546从清洁/干燥处理单元512和斜面-蚀刻/化学-清洁单元516排 出到外部。因而，清洁空间540的压力被调节成低于大气压。即使镀敷空间530由于水-清洁单元520和镀敷处理单元522是脏的而不是一个 清洁空间，微粒不被允许附着到基片表面。为了防止微粒附着到基片表面，清洁空气通过导 管547引入、由高性能过滤器544过滤、并通过风扇强制进入镀敷空间530以向下流动。如 果向下流动的清洁空气的总量应当由从外部的供给来提供，必须引入和排出大量的空气。 因此，只有部分空气通过导管553排到外部，以维持镀敷空间530压力低于清洁空间540压 力，并且大部分向下流动空气是由流过从底板549b延伸的循环导管550的循环空气来提 {共。因而，通过循环导管550已返回到顶板549a的空气再次强制通过高性能过滤器 544、并作为清洁空气供给到镀敷空间530以便被循环。在这个过程中，包括在水-清洁单元520、镀敷处理单元522、转移单元和镀敷液调节箱551中产生的化学烟雾或气体的空气 通过导管553排出，使得镀敷空间530保持比清洁空间540低的压力。因而，当闸板(未示出)打开时，在这些区域的空气按照顺序从装载/卸载单元 510、清洁空间540流到镀敷空间530。排出的空气通过导管553，546排到外部。包括上述电镀装置和另外的电解蚀刻装置的相互连接结构形成装置显示在图8 中。该相互连接结构形成装置包括成对地如下单元装载卸/载单元210 ；清洁/干燥处理 单元212 ；临时贮存单元214 ；镀敷单元216 ；水-清洁单元218 ；和蚀刻处理单元220。该相 互连接结构形成装置还包括用于在装载卸/载单元210、清洁/干燥处理单元212和临时 贮存单元214之间转移基片W的第一转移组件222 ；和用于在临时贮存单元214、镀敷单元 216、水-清洁单元218和蚀刻处理单元220之间转移基片W的第二转移组件224。以下将参照图9和10描述相互连接结构形成过程。首先，在表面上形成有种晶层 的基片由第一转移组件222从装载卸/载单元210拾起，以经过临时贮存单元214输入到 镀敷处理单元216 (步骤1)。然后，镀敷处理单元216给基片W提供镀敷，以便在基片W表面上形成铜层，如图 10所示(步骤2)。由于在基片表面上存在大的凹部，考虑到减小铜层7上的宽凹部7a，选 择具有良好调平能力的镀敷液。这种镀敷液可以具有高的硫酸铜浓度和低的硫酸浓度，一 种示例组成包括100-300g/l的硫酸铜和10-100g/l的硫酸，并具有促进调平能力的添加 剂，添加剂含有例如聚亚烷基亚胺、季铵盐、或阳离子染料。术语“调平能力”用于表示提高 从形成在基片表面上的细微凹部的底部镀敷生长的性能。通过使用具有良好调平能力的镀敷液，可以提高从大凹部底部的生长，如图10所 示，以获得薄膜厚度为t2的铜层，其厚度t2大于平坦表面上形成的薄膜的厚度tl。因而， 大凹部可以被具有较小厚度tl的薄膜填充。 根据需要，将完成镀敷的基片W转移到水_清洁单元218以便进行水清洁，并转移 到蚀刻处理单元220 (步骤3)。然后，基片W在蚀刻处理单元220中经受电解蚀刻处理，以便蚀刻在基片表面上 形成的铜层(步骤4)。这里所用的蚀刻液可以包括用于促进蚀刻的添加剂，例如自燃酸 (pyrophoric acid)、乙二胺、氨基羧酸、EDTA, DTPA、亚氨基乙二乙酸、TETA和NTA ；用于抑 制蚀刻的添加剂，例如季铵盐、铜络合物例如聚合物、有机络合物或它们的衍生物；或用于 使铜腐蚀电位微小的添加剂，例如硫脲或其衍生物。这里所用的基本电解液(base bath) 可以包括酸，例如硫酸、盐酸、硫酸过氧化氢、或氢氟酸过氧化氢；或者碱，例如过氧化氢铵， 但不限于此。该蚀刻处理有选择地蚀刻铜层的堆积部分，以提高铜层的平坦性。因而，随后的 CMP(化学机械平坦化)处理需要较低处理速率，使得CMP可以在较短期间内完成，同时防止 产生所谓的“表面凹陷”。接着，根据需要，将完成蚀刻的基片W转移到水-清洁单元218以进行水清洁、转 移到清洁/干燥单元以进行清洁和干燥(步骤6)，并通过第一转移组件222返回到装载/ 卸载单元210内的盒子中(步骤9)。镀敷处理和蚀刻处理可被重复，以便对每次镀敷处理有选择地蚀刻铜薄膜的堆积 部分，从而进一步提高铜薄膜的平坦性。尽管该实施例采用在同一相互连接结构形成装置中进行镀敷和蚀刻的连续处理，但这些处理可以在每个独立的装置中分别进行。而且，在上述实施例中，电镀单元和电解蚀刻单元被分别设置成具有相同结构、并 且通过在基片W和电极(阳极或阴极)之间施加不同极性的电位采用不同电解液进行运 行。但是，通过交换极性，单一装置可用于两种处理，使得电镀单元也可用作电解蚀刻单元。以下将参照图11描述采用上述电镀单元的半导体器件制造装置。该装置被组装 在地板上大体上为矩形的空间上，并包括在空间的一端相互面对第一抛光单元324a和第 二抛光单元324b;位于另一端的装载/卸载单元，用于在其上放置携带基片诸如半导体晶 片的基片盒326a，326b。沿着连接抛光单元324a和抛光单元324b以及装载/卸载单元的 假象中心线或转移线，设置有两个转移机器人328a，328b。在转移线的一侧，设置有第一镀 敷单元(电镀单元)330、铜薄膜厚度检查单元332、和具有倒转装置的预镀敷处理单元334。 在转移线的另一侧，设置有清洗/干燥单元336、用于形成保护薄膜第二(无电)镀敷单元 338、和具有海绵辊的清洁单元339。用于将基片W运到或运离抛光单元324a，324b的可垂 直移动的推动器设置在抛光单元324a，324b与转移线之间的位置上。以下将参照图12描述采用上述半导体器件制造装置的相互连接结构形成过程的 一个实施例。首先，通过如下步骤制备半导体结构在半导体基片W上形成半导体器件；在 导电层Ia上形成沉积S2O绝缘薄膜2 ；通过采用光刻/蚀刻工艺在绝缘薄膜2上形成用于 相互连接结构的接触孔3和沟槽4 ；在沟槽4的内表面形成上形成包括Ta或TaN的阻挡层 5 ；和通过喷镀或者其它方法在阻挡层5上形成种晶层6，作为用于电镀的滋养层。形成有种晶层6的基片通过转移机器人328a —个接一个地从基片盒326a，326b 第一镀敷单元330。在这里，铜层7沉积到基片W表面上以填充沟槽4。在镀敷之前基片W 首先经受表面亲水处理。该处理可以通过改变电源极性将镀敷单元330用作电解蚀刻单元 来进行，以如上所述地蚀刻铜层7的表面。在形成铜层7之后，通过铜镀敷单元330清洗或 冲洗基片W，并且如果时间允许的话干燥基片。随后，基片W被转移到薄膜厚度检查单元332以测量镀敷的铜层7的厚度，如果需 要的话被倒转，并且转移到紧邻抛光单元324a或324b的推动器342。在抛光单元324a或324b，基片W被压靠在抛光台上并将抛光液供给到抛光台的抛 光表面以抛光基片。当完成检测监测器已经检测到一个终点时完成抛光。基片W随后被返 回到推动器342并通过喷射去离子水进行冲洗。然后，基片W通过转移机器人328b转移到 清洁单元339，以便例如采用海绵辊进行清洁。该过程提供了一个相互连接结构，它包括位 于绝缘层2中的种晶层6和铜层7，如图12(c)所示。随后，基片W被转移到预处理单元334，在此基片W经受施加Pd催化剂或者从露 出的表面去除氧化物，并转移到第二镀敷单元338以提供无电镀敷。通过这个过程，包括 Co-W-P合金薄膜的保护薄膜9通过无电镀敷工艺有选择地形成在已经通过抛光工艺露出 的相互连接结构的外表面上，从而保护相互连接结构。相互连接结构保护薄膜的厚度是 0. l_500nm，优选地是l_200nm，并且更优选地是10_100nm。在完成无电镀敷之后，通过高速旋转基片使基片W被旋转干燥，并从第二镀敷单 元338取出。基片W随后通过转移机器人328b被转移到清洁单元339，以便用海绵辊进行 清洁，并且通过转移机器人328a转移到清洗/干燥单元336。随后，在通过单元336清洗和 干燥了基片W之后，基片W被返回到基片盒326a，326b的同一位置。
根据本发明一个实施例的另一镀敷装置显示在图13中，其中，图1和2显示的镀 敷器皿16被用来在基片上形成突出部。镀敷装置包括用于装载装有诸如半导体晶片的基 片的盒110的两个盒台112 ；用于通过弓I导形成在基片W上的定位扁平部或凹口使基片W对 准的对准器114 ；和用于在镀敷之后通过高速旋转干燥基片W的旋转干燥器116，它们布置 在同一圆上。基片安装/拆装单元120沿着该圆的一条切线设置，用于安装或者从放置在 该单元上的夹持器118拆装基片W。在这些单元的中心，设置包括转移机器人的转移单元 122，以便在这些单元之间转移基片W。从基片安装/拆装单元120开始，如下单元按照顺序以线性对齐的方式设置用于 保存或临时存放夹持器118的贮存器124 ；用于通过将基片W浸入去离子水中使基片W湿润 以提高基片W表面亲水性的预湿器皿126 ；用于通过以诸如硫酸或盐酸的化学试剂蚀刻、以 去除形成在基片表面种晶层上并具有高电阻的氧化物薄膜的预浸泡器皿128 ；用于以去离 子水清洁基片表面的第一水清洁器皿130a ；用于在清洁之后使基片脱水的吹风器皿132 ； 第二水清洁器皿130b ；和镀敷单元134。镀敷单元134包括位于溢流器皿136中的如图1 和2所示的多个镀敷器皿16，每个镀敷器皿16可以装有单个的基片用于镀敷。以下将描述 镀敷铜的过程，诸如镍、焊锡、或金的其它金属也可以相同方式被镀敷。基片夹持器转移单元140设置在这些单元的一侧，用于转移基片夹持器118以及 夹持在其上的基片W。基片夹持器转移单元140包括用于在基片安装/拆装单元120和 贮存器124之间转移基片的第一转移器142 ；和用于在贮存器124、预湿器皿126、预浸泡器 皿128、水清洁器皿130a、130b、吹风器皿132、和镀敷单元134之间转移基片的第二转移器 144。在该实施例中，第一转移器142可移动到远至水清洁器皿130a，第二转移器144的移 动范围是可调的。第二转移器144是选择性的，并且可被省去。在基片夹持器转移单元140相对于溢流器皿136的相对侧，设置有搅拌装置驱动 单元146，用于驱动布置在每个镀敷单元16中的搅拌装置34(如图1和2所示)，以搅动镀 敷液。基片安装/拆装单元120包括可沿着导轨150侧向滑动的平安装板152，在其上可 以安装水平并列的两个基片夹持器118，使得在一个基片夹持器118已经将基片W转移到或 移离基片转移单元122之后，安装板152被侧向滑动，以允许另一基片夹持器118将基片W 转移到或移离基片转移单元122。接着，描述使用上述镀敷装置镀敷突出部的过程。如图14(a)所示，通过在基 片W表面上沉积种晶层500作为滋养层来制备基片W，并且在整个表面上涂敷了厚度H为 20-120 μ m的抗蚀薄膜502之后，形成直径D为20-200 μ m的孔502a。基片W被存放在盒 110中，并使要镀敷的表面朝上，盒110随后被安装在盒台112上。随后，基片转移单元122从安装在盒台112上的盒110中取出一个基片W并将它 放置在对准器114上，使其定位扁平部或凹口与预定方向对齐。基片W然后通过基片转移 单元122转移到基片安装/拆装单元120。在基片安装/拆装单元120处，转移器142用一个抓取组件(未示出)一次抓取 两个基片夹持器118并提升它们、将它们转移到基片安装/拆装单元120、并使基片夹持器 118旋转90度到水平状态。然后，降下基片夹持器118，将它们同时放置在基片安装/拆装 单元120的安装板152上。此时，液压缸(未示出)被启动以保持基片夹持器118打开。
在这种状态下，由基片转移单元122携带的基片W被插入并且基片夹持器118被 闭合，使得基片W被装载。然后，安装板152侧向滑动，另一基片夹持器118被装载基片W， 安装板152返回到同一位置。基片夹持器转移单元140用转移器144的一个抓取组件(未示出)一次抓取两个 基片夹持器118，并在提升基片夹持器118之后，将它们转移到基片安装/拆装单元120、并 使它们旋转90度到垂直状态，从而以悬垂方式将它们支撑到贮存器124用于临时贮存。在 基片转移单元122、基片安装/拆装单元120和基片夹持器转移单元140的转移器144中， 依次重复上述操作，以将基片安装在将贮存在贮存器124中的基片夹持器118上，并使它们 以一定位置悬挂在贮存器124中以临时贮存基片W。同时，基片夹持器转移单元140的另一转移器144利用抓取组件(未示出)同时 抓取一对装有基片W、并临时贮存在贮存器124中的的基片夹持器118，并在提升它们之后， 将它们转移到预湿器皿126，将它们降下以浸入装在预湿器皿126中的湿润液体例如去离 子水中，以便湿润表面而提高亲水性。湿润液体不限于去离子水，只要它能够改善亲水性以 湿润基片表面并取代微小凹部或孔中的空气。随后，装载有基片W的基片夹持器118以上述相同方式转移到预浸泡器皿128，使 得基片W被浸入保持在预浸泡器皿128内的化学试剂诸如硫酸或盐酸中，以蚀刻种晶层500 表面上的高电阻氧化物而露出清洁金属表面。而且，夹持基片的夹持器118以上述相同方 式被转移到水清洁器皿，以用保持在水清洁器皿130a中的去离子水清洁基片表面。在完成 水清洁之后，基片夹持器118被转移到镀敷单元134并且以悬垂方式被支撑。基片夹持器 转移单元140的转移器144重复上述操作，以转移夹持器118并继而将它们悬挂在镀敷器 皿16内的预定位置。镀敷器皿16可容易地填充镀敷液，镀敷液可在完成基片W的安装之 后填充。在完成整个夹持器118的安装之后，电压施加在阳极14和基片之间，如图1和2 所示，搅拌装置134通过搅拌装置驱动单元146平行于基片表面往复运动，并且同时从设置 在搅拌装置34上的喷嘴48喷射镀敷液，以镀敷基片W表面。基片夹持器118悬挂并固定 到镀敷器皿16的上部，并且从镀敷电源18将电供给到种晶层500 (如图14所示)。在完成镀敷之后，镀敷电流和镀敷液的供给以及搅拌装置34的往复运动被停止， 装有基片W的基片夹持器118被转移器144的抓取组件一次保持两个，并从镀敷器皿16提 升和停顿。基片夹持器118随后以上述相同方式转移到水清洁器皿，并浸入保持在水清洁器 皿内的去离子水中以清洁表面。然后，夹持基片W的基片夹持器118被转移到吹风器皿132， 并且通过鼓风除去基片夹持器上的水滴。随后，基片夹持器118返回到贮存器124的预定 位置以便被悬挂。同时，基片夹持器转移单元140的另一转移器142 —次夹持两个基片夹持器118， 并将它们放置在基片安装/拆装单元120的安装板152上，这些基片夹持器夹持相应的基 片并在镀敷之后已经返回到贮存器124。然后，在中心侧的基片夹持器118被打开，完成镀 敷的基片W通过基片转移单元122被拆装并转移到旋转干燥器116，在冲洗之后通过旋转干 燥器116以高速旋转脱水，并且通过基片转移单元122返回到盒110。在返回了由一个基片 夹持器118夹持的基片W之后或者与返回过程同时，安装板152侧向滑动，以便将由另一基片夹持器118夹持的基片W在冲洗和旋转干燥之后返回到盒110。安装板152返回到初始状态，取出基片W的基片夹持器118返回到贮存器124，夹 持有完成镀敷的基片W的另一对基片夹持器118被转移器以抓取组件夹持并放置在基片安 装/拆装单元120的安装板152，以重复同样的操作。当所有完成镀敷的基片从基片夹持 器118拆装、旋转干燥和返回到盒110时，操作完成。因此，基片W设置有位于形成在抗蚀 薄膜502上的孔502a中的镀敷薄膜，如图14(b)所示。旋转干燥的基片W被浸入温度为50-60°C的溶剂例如丙酮中，以除去形成在基片W 上的抗蚀薄膜502，如图14(c)所示。基片W还经受用于除去露出的种晶层500的处理过 程，如图14(d)所示。随后，镀敷薄膜被回流以形成通过表面张力变圆的突出部。基片W在 高于100°C的温度被退火，以除去突出部中的残余应力。图15是用于形成突出部或类似物的根据本发明的镀敷装置另一实施例的平面示 意图。如图15所示，该镀敷装置包括用于装载装有诸如半导体晶片的基片W的盒的两个 盒台410 ；用于通过引导形成在基片W上的定位扁平部或凹口朝向某一方向使基片W对准 的对准器412 ；和用于在镀敷之后通过高速旋转冲洗和干燥基片W的冲洗器-旋转干燥器 414。而且，第一转移机器人416设置成能够在两个盒台410、对准器412、和冲洗器-旋转 干燥器414之间行进以在它们之间转移基片。第一转移机器人416包括真空吸附型手或落 入型手，以便在水平状态输送基片W。而且，该实施例包括连续布置的四个镀敷单元420。每个镀敷单元420包括相互 邻接布置的镀敷器皿422和水清洁器皿424 ；和布置在镀敷器皿422和水清洁器皿424上 方的基片夹持器426，用于可分开地夹持处于垂直状态的基片，基片夹持器可通过垂直驱动 部分428垂直移动、并可通过侧向驱动部分430侧向移动。在镀敷单元420前方，设置对准 器412、冲洗器-旋转干燥器414、和用于在每个镀敷单元420的基片夹持器426之间转运 基片的第二转移机器人432。第二转移机器人432包括一个用于通过机械卡盘夹持基片W、 并具有用于使基片W在水平状态和垂直状态之间倾斜的倒转组件434的手，使得当向对准 器412和冲洗器-旋转干燥器414输送基片时以水平状态夹持基片、而向基片夹持器426 输送基片时以垂直状态夹持基片。在每个镀敷器皿422中，阳极436设置在预定位置，以便当基片W通过基片夹持器 426被夹持在预定位置时与基片相互面对。每个镀敷器皿422还包括布置在基片W和阳极 436之间的搅拌装置440，以平行于基片W往复运动而使镀敷液流均衡；以及具有中心孔的 调节板442，中心孔的尺寸与基片一致，调节板用于降低基片W周边附近的电势，以使基片W 上的镀敷薄膜的厚度均勻。在搅拌装置440或调节板442的任一侧，设置有如图1、2和5 所示的喷嘴，以向着由基片夹持器426夹持的基片W喷射镀敷液。这里，将描述采用如上所述的镀敷装置来镀敷基片W以形成突出部的连续过程。 如图14(a)所示，通过在基片W表面上沉积种晶层500作为滋养层来制备基片W，并且在整 个表面上涂敷了厚度H为20-120 μ m的抗蚀薄膜502之后，形成直径D为20-200 μ m的孔 502a。基片W被存放在盒110中，并使要镀敷的表面朝上，盒110随后被安装在盒台410上。随后，第一转移机器人416从安装在盒台410上的盒中取出一个基片W并将它放 置在对准器412上，使其定位扁平部或凹口与预定方向对齐。被对准的基片W然后在倒转 组件434中从水平状态倾斜到垂直状态，并被输送到一个镀敷单元420的基片夹持器426。
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在该实施例中，基片W的转移是在水清洁器皿424上方的区域进行。基片夹持器 426被垂直驱动部分428提升，并通过侧向驱动部分430被定位在水清洁器皿424旁边，以 从第二转移机器人432接收处于垂直状态的基片W。然后，基片夹持器426通过侧向驱动部分430移动到镀敷器皿422。镀敷器皿422 已经充填有镀敷液。通过垂直驱动部分428降下基片夹持器426，由基片夹持器426夹持的 基片W浸入镀敷器皿422内的镀敷液中。通过在阳极436和基片W之间施加镀敷电压、平 行于基片表面往复运动搅拌装置440、并且同时从设置在搅拌装置440或调节板442至少之 一上的喷嘴48喷射镀敷液，基片W表面被镀敷。当镀敷完成之后，停止施加电压、镀敷液的供给和搅拌装置440的往复运动，夹持 基片W的基片夹持器426被提升并从镀敷器皿422中取出。基片夹持器426通过侧向驱动部分430移动到水清洁器皿424，并降入水清洁器皿 424中，以便通过去离子水清洗。可通过在向上拉出基片W时从布置在水清洁器皿424中的 喷嘴(未示出)向基片W喷去离子水来进行清洗过程。另一种清洗过程是快速拉动基片夹 持器426通过提前供给到水清洁器皿424中的去离子水。当然可以将两种清洗过程结合起来。 第二转移机器人432在水清洁器皿424上方从基片夹持器426接收处于垂直状态 的已清洗基片W、将它转动90度到平行位置、并将它转移到冲洗器_干燥器414以便装载。 在冲洗器_干燥器414处通过高速旋转进行清洗和脱水之后，基片W返回到装载在盒台410 上的盒中以完成操作。这样，基片W就设置有位于形成在抗蚀薄膜502上的孔中的镀敷薄 膜，如图14(b)所示。现在将参照附图描述本发明的另一实施例。如图16所示，该镀敷装置包括用于装载装有诸如半导体晶片的基片的盒的一或 多个盒台610 ；用于通过引导形成在基片W上的定位扁平部或凹口朝向某一方向使基片W 对准的对准器612 ；和用于在镀敷之后通过高速旋转冲洗和干燥基片W的冲洗器-旋转干 燥器614。而且，第一转移机器人616设置在一或多个盒台610、对准器612、和冲洗器-干 燥器614之间，并且能够在这些单元之间行进以在它们之间转移基片W。第一转移机器人 616包括真空吸附型手或落入型手，以便在水平状态输送基片W。而且，该实施例包括连续布置的四个镀敷单元620。这些镀敷单元620的数目和布 置可以有选择性地进行选择。在镀敷单元620前方，设置对准器612、冲洗器-干燥器614、 和用于在每个镀敷单元620的基片夹持器634之间转运基片W的第二转移机器人632。第 二转移机器人632包括一个用于通过机械卡盘夹持基片W、并具有用于使基片W在水平状态 和垂直状态之间倾斜的倒转组件624的手626，使得当向对准器612和冲洗器-干燥器614 输送基片时以水平状态夹持基片、而向基片夹持器634输送基片W时以垂直状态夹持基片 I如图17至23所示，每个镀敷单元620包括安装在基座630上的镀敷器皿632和 与镀敷器皿632以相对位置布置的基片夹持器634。基片夹持器634通过支架640固定在 可沿着导轨636侧向滑动的滑动板638的上表面。镀敷器皿632包括形状为盒形并向上敞开的器皿体642，器皿体642具有镀敷液 入口 642a、镀敷液进入/排出口 642b和形成在朝向基片夹持器634的前表面上的前部孔
14642c ；和如图21所示设置在器皿体642上部的溢流器皿643。器皿体642被分隔板644分 隔，分隔板644具有镀敷液流入口 644a和镀敷液流通口 644b。在器皿体642中并且位于 镀敷液流入口 644a上方，通过由阳极支架648保持而垂直布置有阳极636。具有矩形盒形 并且在上下方向都敞开的堰部件652设置成可垂直移动、并且当它降下时围绕着阳极636。 堰部件652的下边缘设置有安装到其上的密封部件650。因而，当堰部件652降下时，密封部件650紧压地与分隔板644的上表面接触，以 便在器皿体642中限定一个围起的贮备腔654。贮备腔654用来在其中贮备镀敷液，即使镀 敷装置不镀敷时，并且阳极636浸入在贮备腔654内贮备的镀敷液中以防止它变干。这将 防止沉积在阳极636的表面上的黑膜变干、被氧化、剥落并粘附到基片W的镀敷表面上。当 镀敷装置运行时，堰部件652被提升以打开阳极636的前面。具有中心孔656a的调节板656布置在堰部件652和器皿体642的前部孔642c之 间，以降低由夹持器634夹持的基片W表面周边的电势，从而提供更均勻的薄膜厚度分布， 中心孔的尺寸与基片尺寸一致。喷嘴662例如沿着圆周方向设置在调节板656的表面上靠 近中心孔的位置，用于向着由夹持器634夹持的基片W的中心喷射镀敷液。搅拌装置640布置在堰部件652与器皿体642的孔642c之间，以便由搅拌装置 640的驱动电机驱动而与基片夹持器634夹持的基片W平行地往复运动，从而控制(或扰 动)在调节板656与基片夹持器634夹持的基片W之间的镀敷液流。而且，喷嘴头664设置在器皿体642中并位于孔642c前方，喷嘴头垂直延伸并且 包括沿着纵向方向以预定间距设置的多个喷嘴662。喷嘴头664通过喷嘴头驱动电机驱动 而与孔642c平行地往复运动。当镀敷运行时，喷嘴头664收回在基片夹持器634旁的待命 位置，以避免干扰基片夹持器634的前后运动，当镀敷完成时，前进到基片夹持器634前方 以平行于基片W的镀敷表面往复运动，同时喷射清洁液体例如去离子水和诸如N2的惰性气 体。因而，基片W被喷射的去离子水和惰性气体冲洗、并且洗掉保留在基片W和基片夹持器 634的表面上的镀敷液，最后，通过鼓吹惰性气体从表面上去掉保留的去离子水。如图22详细所示，中间板666和表面板669层叠或组装在器皿体642的孔642c 的周边。中间板666包括环形连通槽666a，它与真空源(未示出)连通，表面板669包括与 连通槽666a连通并且装有环形密封板668的吸入口 668a。镀敷器皿632设置有如图21所示的镀敷液调节和供给系统。镀敷液调节和供给 系统包括镀敷液供给箱670 ；用于将镀敷液供给箱670中的镀敷液供给和循环到镀敷器皿 632的镀敷液供给系统672和辅助镀敷液供给系统674 ；用于循环镀敷液供给箱670中的镀 敷液以便通过控制温度或去除杂质调节镀敷槽的镀敷液调节系统676。镀敷液供给系统672包括从镀敷液供给箱670延伸并连接到器皿体642的镀敷 液入口 642a的主供给管线678 ；以及与溢流器皿643和镀敷液供给箱670连通的返回管线 680。主供给管线678包括进给泵682、过滤器684、第一流量控制器688a、关闭阀686a和 第二流量控制器688b。设置分支管线690，以便在关闭阀686a的上游从主供给管线678分 叉、并通过关闭阀686b和流量控制器688c与布置在调节板656内侧的镀敷液喷嘴659连 通。镀敷液供给系统672还包括与主供给管线678连接、包括关闭阀686c并与器皿体642 的镀敷液进入/排出口 642b连接的快速供给管线692 ；以及直接与器皿体642的镀敷液进 入/排出口 642b和镀敷液供给箱670连接、并包括关闭阀686d的快速排出管线694。
辅助镀敷液供给系统674包括在关闭阀686a上游从主供给管线678分叉的辅助 供给管线696，并且通过关闭阀686e与分隔板644的镀敷液流入口 644a连通，使得快速排 出管线694双重用途地起返回管线696的作用。镀敷液调节系统676包括具有循环泵700、热交换器702和过滤器704的循环管 线。因此，当循环泵700运行时，在镀敷液供给箱670中的镀敷液通过流过过滤器704被过
滤ο基片夹持器634构造成随着布置在滑动板638与支架640之间的推动缸710的起 动而沿着导轨712前后移动。基片夹持器634包括与将要镀敷的基片W近似相同尺寸的 盘形支撑头714 ；以及在朝向镀敷器皿632 —侧布置在支撑头714前方的密封单元716，密 封单元716可拆卸地安装到环绕支撑头714的壳体718的敞开端。支撑头714连接到固定在壳体718上水平布置的横向驱动缸720的活塞杆721上， 并且包括在沿着圆周线的位置与其连接的一个或多个导杆722。这些导杆722由设置在壳 体718上的滑动轴承724支撑，以便可沿着支撑头714的横向方向移动。因而，当被导杆 722引导时，支撑头714可以前后移动。支撑头714朝向镀敷器皿632的一侧包括平表面714a，平表面形成有用于接收转 移机器人622的手626的凹部714b，例如转移机器人622的手水平延伸并且采用真空卡盘 来夹持基片W。在环绕支撑头714周边的位置布置多个夹持器销钉728，其末端从平表面 714a向着镀敷器皿632突出并且向后水平延伸。从平表面714a突出的夹持器销钉728的 内表面设置有凹部714b，用于接收基片外周边边缘以使基片W暂时定位，同时防止位移。夹 持器销钉728的近端连接到设置在支撑头714后表面上的临时定位缸730上，使得临时定 位缸730驱动夹持器销钉728以沿着支撑头714的径向方向运动。因而，转移机器人622以真空卡盘型手626夹持基片W，并将它转移到支撑头714 的前表面。随后，转移机器人将手626向支撑头714移动，并将它接近平表面714地放置在 凹部714b中。然后，夹持器销钉728在支撑头714内径向移动，使得基片W的周边边缘被 接收在凹部714b中。随后，手626被抽出，使得基片W通过夹持器销钉728夹持在支撑头 714前方。密封单元716包括大体上为圆柱形的支撑部件732，支撑部件732可例如采用夹 箍型固定器34 (显示在图19中)通过单一操作动作被安装到壳体718的开口上或者拆下。 如下所述，通过采用密封圈740、阴极762和另外的密封部件736 —体地包括在其中的密封 单元716，可膨胀物品例如密封圈740或密封部件736可以与阴极762 —起很容易和快速地 更换。代替采用夹箍型固定器734，密封单元716可通过采用例如柱塞被安装/拆下，以便 更容易更换密封圈740或密封部件736。在支撑部件732朝向镀敷器皿632的前表面并且在与设置在表面板669上的密封 板668相对的位置，设置环形密封部件736。密封部件736在内外边缘设置有一对凸出部 736a，736b。借助于这些凸出部736a，736b，当支撑头714向着镀敷器皿632前进时，这些 凸出部736a，736b抵靠密封板668，使得由凸出部736a，736b限定的空间与吸入口 668a连 通。这样，通过吸入口 668a对该空间抽真空，器皿体642的孔642c被不漏水地密封，从而 用基片夹持器634堵塞孔642c。密封单元716的支撑部件732包括圆柱形部分，圆柱形部分的尺寸使得夹持基片W的支撑头714可以从其通过，并且环形密封圈740阴极电极742 —体地安装到圆柱形部 分上。即，密封圈740被紧压在由支撑头714临时夹持的基片W周边上，以密封该区域。密 封圈740通过支撑部件732朝向镀敷器皿632的侧面和止动环从其外周边的两侧被支撑而 被固定，以便突出在圆柱形部分内。密封圈740的内边缘形成为尖头地向着支撑头714突 出。另一方面，阴极电极742被弹性地压在由支撑头714临时夹持的基片周边上，从而允许 将电力进给到形成在基片W表面上的种晶层500。阴极电极742以预定间距位于周向间隔 位置，朝向镀敷器皿632的边缘向着支撑部件732的内侧被圆弧地弯曲，并且该弯曲部分由 密封圈740覆盖。借助于这种结构，当临时夹持基片W的支撑头714向着镀敷器皿632前进时，形成 在基片W表面上的种晶层800与处于基片W周边的阴极电极742接触，并且支撑头714的 进一步前进使阴极电极742弯曲以固定该接触，而且基片W的边缘被压向密封圈740以提 供不漏水的密封。此时，基片W与支撑头714的平表面714a紧密接触以固定到其上。阴极 电极742位于由密封圈740形成的密封外侧，以防止阴极电极742与镀敷液接触。接着，参照图24至26解释一系列的操作，其中，基片夹持器634夹持基片W，并且 基片夹持器634随后不漏水地密封镀敷器皿632的器皿体642的孔642c，以镀敷基片W。如图24(a)所示，基片夹持器634的支撑头714撤离镀敷器皿632，基片W在基片 夹持器634和密封单元716之间被转移，基片W通过转移机器人622的手626 (如图22所 示)采用吸力或通过机械卡盘被夹持，并在倒转之后垂直地布置。随后，通过例如吸力夹持 基片W的手626被转移到支撑头714并进入支撑头714的凹部714b，以使基片W接近支撑 头714的平表面714a，如图24(b)所示。随后，夹持器销钉728向着支撑头714内侧径向地 移动，并且基片W的周边位于凹部714b内以暂时夹持基片W。图17显示了该状态。随后， 手626释放基片W并从基片夹持器634抽出。此后，横向驱动缸720起动，使支撑头714向 着镀敷器皿632移动。当支撑头714前进时，如图24 (d)所示，如图27所示形成在基片W上的种晶层800 在基片W周边被阴极742接触，并且支撑头714进一步前进，基片W周边被压在密封圈740 上以提供不漏水密封，同时通过与支撑头714的平表面714a的紧密接触固定基片。在镀敷器皿632中，如图25(a)所示，堰部件652被降下以便将密封部件650在下 边缘压靠在分隔板644的上表面上，从而用堰部件652限定贮备腔654。镀敷液通过辅助镀 敷液供给系统674引入到贮备腔654，并在开始镀敷之前将阳极636浸入贮备腔654内的镀 敷液中。该过程可防止阳极636和沉积在阳极636表面上的黑膜变干、被氧化、剥落和粘附 到基片W的镀敷表面上。同时，引入贮备腔654并从堰部件652溢出的镀敷液通过返回管线680返回到镀 敷液供给箱670，以便即使镀敷装置不运行时使贮备腔654中的镀敷液循环。通过这种操 作，贮备腔654中的镀敷液不会组成发生变化或者变质。为了开始镀敷，推动缸710起动，以使基片夹持器634朝着镀敷器皿632前进，如 图24 (e)所示，并且当凸出部736a，736b抵靠设置在表面板669上的密封板668 (槽体642) 时，由凸出部736a，736b限定的空间被抽真空，以便给器皿体642的孔642c提供不漏水密 封，从而堵塞孔642c。然后，基片夹持器634借助于推动缸710继续以恒定压力压靠在器皿 体642上。镀敷器皿632的状态显示在图25(b)中。
然后，镀敷液通过镀敷液供给系统672的快速供给管线692快速供给到器皿体642 中。当一定量的镀敷液被引入器皿体642时，堰部件653被提升，如图25(d)所示，阳极636 由夹持在基片夹持器634中的基片W正对。这时，镀敷电源18在阳极636和通至种晶层 800 (参看图27)的阴极762之间施加镀敷电压，并且预定量的镀敷液通过镀敷液供给系统 672供给到器皿体642内部。同时，如图26(a)所示，镀敷液通过分支管线690被供给到设 置在调节板656上的喷嘴662，以向着由基片夹持器634夹持的基片W喷射镀敷液，而且搅 拌装置640(参看图21)平行于基片表面往复运动。已经溢出到溢流器皿643的镀敷液通 过返回管线680返回到镀敷液供给箱670以便循环，从而镀敷基片表面。该状态显示在图 18中。当完成镀敷时，停止施加镀敷电压、停止镀敷液的供给、堰部件652如图26(b)所 示地被降下，并且镀敷液通过辅助供给系统引入由堰部件652限定的贮备腔654中。然后，通过打开关闭阀，器皿体642内除贮备腔654中之外的镀敷液经快速排出管 线694被快速排出，如图26(c)所示。这种快速排出减少了转换到随后的镀敷过程所需的 等待时间。然后，推动缸710被反向驱动，以使基片夹持器634移离镀敷器皿632，喷嘴头664 从收回位置并且平行于由基片夹持器634夹持的基片表面移动，诸如去离子水的清洁液体 从喷嘴662喷向基片W表面，以冲掉保留在基片表面上的镀敷液。通过鼓吹诸如N2的惰性 气体去除去离子水。然后，通过使上述过程反向进行，将被镀敷基片转移到转移机器人662 的手626。图19和20显示了基片夹持器进行维护的状态。在维护过程中，基片夹持器634 与滑动板638—起沿着导轨712滑向镀敷器皿632，以获得维护所需空间，从而有助于工作， 诸如更换密封单元716或维护基片夹持器634。接着，描述采用上述镀敷装置进行突出部镀敷的连续过程。如图27(a)所示，通过 在基片W表面上沉积种晶层800作为滋养层来制备基片W，并且在整个表面上涂敷了厚度H 为20-120 μ m的抗蚀薄膜802之后，形成直径D为20-200 μ m的孔。基片被存放在盒中，并 使要镀敷的表面朝上，盒随后被安装在盒台610上。随后，第一转移机器人616从安装在盒台610上的盒中取出一个基片W并将它放 置在对准器612上，使定位扁平部或凹口与预定方向对齐。第二转移机器人622从对准器 612取出对准的基片W、通过倒转组件624使基片W从水平位置倾斜90度到垂直位置，并将 基片W输送到一个镀敷单元620的基片夹持器634。然后，由基片夹持器634夹持的基片W 被镀敷、用去离子水冲洗和吹风，并被输送到第二转移机器人622。第二转移机器人622使 基片W从垂直位置倾斜90度到水平位置，将基片W转移到冲洗器-干燥器614并将它放置 在上面。冲洗器-干燥器614冲洗并使基片W脱水，以及使基片W返回到装在台610上的 盒中以完成操作。被冲洗-干燥的基片被浸入温度为50-60°C的溶剂例如丙酮中，以除去形成在基 片W上的抗蚀薄膜802，如图27 (c)所示。基片W还经受用于除去露出的种晶层800的处理 过程，如图27(d)所示。随后，镀敷薄膜被回流(reflow)以形成通过表面张力变圆的突出 部，如图27(e)所示。基片W在高于100°C的温度被退火，以除去突出部中的残余应力。
权利要求
一种用于镀敷具有将要被镀敷的镀敷表面的基片的装置，所述装置包括其中容纳镀敷液和阳极、并具有侧向孔的镀敷器皿；用于夹持所述基片、而使所述镀敷表面暴露于所述镀敷器皿内的所述镀敷液的基片夹持器，所述基片夹持器密封所述基片，以阻止镀敷液渗透到所述基片除所述镀敷表面之外的表面；以及夹持器驱动组件，用于将所述基片夹持器驱动到所述镀敷表面覆盖所述镀敷器皿的所述孔的位置。
2.权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基片夹持器可侧向滑动。
3.权利要求1所述的装置，其特征在于，所述镀敷器皿包括堰部件，用于限定环绕所述 镀敷器皿中的所述阳极的贮备腔，它其中可装有镀敷液，以便所述阳极浸入。
4.权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括辅助镀敷液供给系统，用于循环所述贮 备腔中的所述镀敷液。
5.权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括快速排出系统，用于从所述镀敷器皿中 快速排出镀敷液。
6.权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括喷嘴，用于向由所述基片夹持器夹持的 所述基片的所述镀敷表面喷射镀敷液。
7.权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基片夹持器包括可拆卸的密封单元，所述 密封单元包括集成在一起的密封圈和阴极。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述密封单元包括用于不漏水地密封所述 镀敷器皿的所述孔的密封部件。
9.一种镀敷具有将要被镀敷的镀敷表面的基片的方法，所述方法包括在具有侧向孔的镀敷器皿中容纳镀敷液和阳极；用基片夹持器夹持所述基片，使所述镀敷表面暴露于所述镀敷器皿内的所述镀敷液， 并且密封所述基片，以阻止镀敷液渗透到所述基片除所述暴露的镀敷表面之外的表面；以 及将所述基片夹持器驱动到所述镀敷表面覆盖所述镀敷器皿的所述孔的位置。
10.权利要求9所述的方法，其特征在于，所述镀敷器皿包括堰部件，用于限定环绕所 述镀敷器皿中的所述阳极的贮备腔，所述方法包括通过将镀敷液引入所述贮备腔使所述阳 极浸入。
11.权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括在镀敷完成之后从所述镀敷器皿中快 速排出镀敷液。
全文摘要
本发明设涉及镀敷装置和方法，通过该装置和方法可以容易地去除形成在镀敷表面上的气泡并且可以改善镀敷表面上的镀敷薄膜的厚度的均匀性。镀敷装置包括用于装载其中装有具有镀敷表面基片的盒的盒台。还设置有用于使基片对准的对准器、用于冲洗和干燥基片的冲洗器-干燥器；以及用于镀敷基片的镀敷单元。镀敷单元包括容纳镀敷液的镀敷器皿、和用于夹持基片以浸入镀敷器皿内的镀敷液中的夹持器。镀敷表面暴露于向镀敷表面喷射镀敷液的喷嘴。
文档编号C25C7/00GK101922034SQ20101026586
公开日2010年12月22日 申请日期2004年5月12日 优先权日2003年5月29日
发明者关本雅彦, 斯蒂芬·斯特劳塞尔, 栗山文夫, 远藤泰彦 申请人:株式会社荏原制作所