專利名稱：電鍍裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電鍍裝置，更特別地，涉及一種用于用金屬如銅填充形成于半導(dǎo)體基片中的互聯(lián)溝槽的電鍍裝置。
背景技術(shù)：
一般用鋁或鋁合金作為在半導(dǎo)體基片上形成互聯(lián)電路的材料。半導(dǎo)體裝置的更高的集成密度要求將具有更高導(dǎo)電性的材料用于互聯(lián)電路。因此提出過一種方法，包括電鍍其中限定了溝道和/或孔的用于電路圖形的半導(dǎo)體基片的一個(gè)表面，向這些溝道和/或孔中填充銅(Cu)或銅合金，除已填充的表面部分之外去除銅或銅合金，從而形成互聯(lián)電路。
迄今為止，用于電鍍半導(dǎo)體基片的表面的許多電鍍裝置包括一個(gè)設(shè)置于中心用于傳送基片的機(jī)器人，和一個(gè)對(duì)稱地設(shè)置于機(jī)器人的左右側(cè)的相同的加工單元(如電鍍單元或清理單元)。在這種電鍍裝置中，由于相同的加工單元對(duì)稱地設(shè)置于機(jī)器人的左右側(cè)，只有當(dāng)電鍍裝置能夠?qū)崿F(xiàn)足夠的生產(chǎn)量時(shí)才能單獨(dú)操作電鍍裝置的一側(cè)。
在預(yù)加工和電鍍加工中使用的化學(xué)制品可作為化學(xué)煙霧或氣體散布到設(shè)備中并施加到已經(jīng)加工過的基片上，從而導(dǎo)致基片污染。為防止這種污染，必須在中心機(jī)器人的兩側(cè)封閉加工單元，從而防止化學(xué)煙霧或氣體散布到設(shè)備中。因此需要向在中心機(jī)器人兩側(cè)圍繞加工單元的一個(gè)大污染空間供應(yīng)和排出大量的空氣。
電鍍單元需要一個(gè)中間罐和一個(gè)在壓力下向循環(huán)罐 發(fā)送電鍍?nèi)芤旱膲毫Ρ?。由于電鍍單元設(shè)置在機(jī)器人的每一側(cè)上，左右電鍍單元中的每一個(gè)都需要中間罐和壓力泵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述缺點(diǎn)而提出的。因此本發(fā)明的目的是提供一種電鍍裝置，該電鍍裝置能夠減小被污染空間的尺寸，因而減少向污染空間供應(yīng)和從中排出的空氣量，從而提高污染可控性，并可簡(jiǎn)化電鍍單元所需的中間罐和壓力泵，從而使裝置緊湊。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于電鍍基片的電鍍裝置，包括一個(gè)加載/卸載部分，該加載/卸載部分具有一個(gè)用于加載和卸載基片的加載/卸載單元，和一個(gè)用于從上述加載/卸載單元傳送基片的第一基片傳送裝置；一個(gè)加工部分，該加工部分具有至少一個(gè)用于加工基片的加工單元，一個(gè)具有至少一個(gè)用于電鍍基片的電鍍單元的電鍍部分，和一個(gè)用于將基片傳送到上述電鍍單元的第二基片傳送裝置；一個(gè)用于向上述加工部分中供應(yīng)空氣的第一空氣供應(yīng)系統(tǒng)；及一個(gè)用于與上述第一空氣供應(yīng)系統(tǒng)無關(guān)地向上述電鍍部分中供應(yīng)空氣的第二空氣供應(yīng)系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于電鍍基片的電鍍裝置，包括一個(gè)加工部分，該加工部分具有一個(gè)加載和卸載基片的加載/卸載單元，至少一個(gè)用于加工基片的加工單元，一個(gè)具有至少一個(gè)用于電鍍基片的電鍍單元的電鍍部分，和一個(gè)用于從上述加載/卸載單元向上述電鍍單元傳送基片的基片傳送裝置；一個(gè)用于向上述加工部分中供應(yīng)空氣的第一空氣供應(yīng)系統(tǒng)；及一個(gè)用于與上述第一空氣供應(yīng)系統(tǒng)無關(guān)地向上述電鍍部分中供應(yīng)空氣的第二空氣供應(yīng)系統(tǒng)。
有了上面的結(jié)構(gòu)，可減小作為被污染空間的電鍍部分(電鍍空間)的尺寸，因而能夠減少用于向電鍍部分供應(yīng)和從中排出空氣所需的空氣量。因此可使裝置緊湊，可降低運(yùn)行成本。另外，可簡(jiǎn)化多個(gè)電鍍單元所需的中間罐和壓力泵。因此可使裝置緊湊，并可降低設(shè)備成本。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面，上述加工單元包括一個(gè)用于保持基片的基片保持件。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面，上述電鍍單元包括一個(gè)用于在其中保持電鍍?nèi)芤旱碾婂內(nèi)萜鳌?br> 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面，上述電鍍裝置還包括一個(gè)從電鍍部分排出空氣的空氣排放系統(tǒng)。優(yōu)選地，該空氣排放系統(tǒng)從電鍍部分中排出空氣，使電鍍部分中的壓力低于上述加工部分中的壓力。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面，上述第一空氣供應(yīng)系統(tǒng)具有一個(gè)用于向上述加工部分中供應(yīng)空氣的風(fēng)扇，和一個(gè)用于在上述加工部分中循環(huán)空氣的循環(huán)管道。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明第一方面的第二傳送裝置在第一基片傳送裝置。加工單元和電鍍單元之間傳送基片。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明第二方面的傳送裝置還向加工單元傳送基片。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面，上述電鍍部分由一個(gè)設(shè)置于上述加工部分中的間隔壁封閉；及在上述間隔壁中限定了至少一個(gè)開口用于將基片引入上述電鍍部分中。優(yōu)選地，上述基片傳送裝置包括一個(gè)移動(dòng)型機(jī)器人。期望上述基片傳送裝置在上述電鍍部分中移動(dòng)基片，且在電鍍部分中不設(shè)置基片傳送裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面，上述電鍍部分具有多個(gè)彼此鄰接地設(shè)置在上述基片傳送裝置一側(cè)上的電鍍單元。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面，加工單元包括一個(gè)用于加熱基片的退火單元。優(yōu)選地，上述退火單元和上述電鍍單元設(shè)置成將上述第二基片傳送裝置夾在其間。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方面，上述加工單元包括一個(gè)用于清理基片的周邊部分的清理單元。優(yōu)選地，上述清理單元和上述電鍍單元設(shè)置成將上述基片傳送裝置夾在其間。
從下面結(jié)合附圖進(jìn)行的說明中，可明白本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中通過例子表示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
附圖簡(jiǎn)介

圖1A至1C是示意圖，表示用于在半導(dǎo)體基片中形成互聯(lián)的工藝的例子。
圖2是一個(gè)平面圖，表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電鍍裝置的整體布局。
圖3是一個(gè)示意圖，表示圖2中所示電鍍裝置中的空氣的流動(dòng)。
圖4是一個(gè)放大剖面圖，表示圖2中所示電鍍單元的一個(gè)主要部分。
圖5是一個(gè)平面圖，表示圖4中所示的電鍍加工容器。
圖6是一個(gè)示意圖，表示圖2中所示電鍍裝置中的電鍍?nèi)芤旱牧鲃?dòng)。
圖7是一個(gè)局部放大圖，表示圖4中所示的頭部。
圖8是一個(gè)示意圖，表示一個(gè)狀態(tài)，其中由于對(duì)半導(dǎo)體基片進(jìn)行的沒有斜面蝕刻加工的CMP，在斜面部分中殘留著一個(gè)晶粒層和一個(gè)隔離層。
圖9是一個(gè)垂直剖面圖，示意性表示圖2中所示的斜面和后側(cè)清理單元。
圖10是一個(gè)側(cè)視圖，示意性表示圖2中所示的斜面和后側(cè)清理單元。
圖11是圖10的一個(gè)平面圖。
圖12是一個(gè)局部側(cè)視圖，表示圖10中所示可旋轉(zhuǎn)保持機(jī)構(gòu)中的一個(gè)保持元件的細(xì)節(jié)。
圖13是在圖2中的線XIII-XIII所示方向觀察的一個(gè)局部底視圖。
圖14是一個(gè)示意性平面圖，表示圖2中所示的退火單元。
圖15是圖14的一個(gè)垂直剖面圖。
圖16是一個(gè)剖面圖，示意性表示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的電鍍裝置中的電鍍單元。
圖17是一個(gè)剖面圖，示意性表示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電鍍裝置中的電鍍單元。
圖18是一個(gè)剖面圖，示意性表示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電鍍裝置中的電鍍單元。
圖19是一個(gè)剖面圖，示意性表示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電鍍裝置中的電鍍單元。
圖20是一個(gè)剖面圖，示意性表示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電鍍裝置中的電鍍單元。
圖21是一個(gè)剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例在電鍍加工時(shí)的電鍍單元的整體結(jié)構(gòu)。
圖22是一個(gè)剖面圖，表示在非電鍍加工時(shí)(在傳送基片時(shí))圖21中所示電鍍單元的整體結(jié)構(gòu)。
圖23是一個(gè)剖面圖，表示在維修時(shí)圖21中所示電鍍單元的整體結(jié)構(gòu)。
圖24A至24D是示意圖，表示在電鍍加工時(shí)和非電鍍加工時(shí)圖21中所示電鍍單元的電鍍?nèi)芤旱牧鲃?dòng)。
圖25是一個(gè)局部放大視圖，表示圖21中所示電鍍單元。
圖26是一個(gè)剖面圖，表示在圖21中所示電鍍單元中傳送基片時(shí)殼體、壓縮環(huán)和基片之間的關(guān)系。
圖27是一個(gè)放大剖面圖，表示圖21中所示電鍍單元中的對(duì)中機(jī)構(gòu)。
圖28是一個(gè)剖面圖，表示圖21中所示電鍍單元中的輸送觸點(diǎn)(探針)。
圖29是一個(gè)平面圖，表示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電鍍裝置的整體布局。
圖30是一個(gè)平面圖，表示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電鍍裝置的整體布局。
圖31是基片電鍍裝置的一個(gè)例子的平面圖。
圖32是一個(gè)示意圖，表示圖31中所示基片電鍍裝置中的氣流。
圖33是一個(gè)剖面圖，表示在圖31中所示基片電鍍裝置中各區(qū)域之間的氣流。
圖34是圖31中所示基片電鍍裝置的透視圖，它置于一個(gè)清潔室中。
圖35是基片電鍍裝置的另一個(gè)例子的平面圖。
圖36是基片電鍍裝置的又一個(gè)例子的平面圖。
圖37是基片電鍍裝置的另一個(gè)例子的平面圖。
圖38是一個(gè)視圖，表示半導(dǎo)體基片加工裝置的一個(gè)平面構(gòu)成例。
圖39是一個(gè)視圖，表示半導(dǎo)體基片加工裝置的另一個(gè)平面構(gòu)成例。
圖40是一個(gè)視圖，表示半導(dǎo)體基片加工裝置的另一個(gè)平面構(gòu)成例。
圖41是一個(gè)視圖，表示半導(dǎo)體基片加工裝置的另一個(gè)平面構(gòu)成例。
圖42是一個(gè)視圖，表示半導(dǎo)體基片加工裝置的另一個(gè)平面構(gòu)成例。
圖43是一個(gè)視圖，表示半導(dǎo)體基片加工裝置的另一個(gè)平面構(gòu)成例。
圖44是一個(gè)視圖，表示在圖43中所示的半導(dǎo)體基片加工裝置中各步驟的流程。
圖45是一個(gè)視圖，表示一個(gè)斜面和后側(cè)清理單元的一個(gè)示意性構(gòu)成例。
圖46是一個(gè)視圖，表示無電電鍍裝置的一個(gè)例子的示意性構(gòu)成。
圖47是一個(gè)視圖，表示無電電鍍裝置的另一個(gè)例子的示意性構(gòu)成。
圖48是退火單元的一個(gè)例子的垂直剖面圖。
圖49是退火單元的橫向剖面圖。
圖50是一個(gè)平面圖，表示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電鍍裝置的整體布局。
實(shí)現(xiàn)發(fā)明的最佳方式下面參照附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電鍍裝置進(jìn)行描述。
圖1A至1C表示一個(gè)工藝的例子，該工藝用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電鍍裝置用銅電鍍半導(dǎo)體的一個(gè)表面，在半導(dǎo)體基片上形成一個(gè)銅互聯(lián)，從而制成半導(dǎo)體器件。
如圖1A中所示，在其上已經(jīng)形成半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體基片101上形成一個(gè)導(dǎo)體層101a，導(dǎo)體層101a上沉積著由SiO2制成的絕緣薄膜102。通過平版印刷蝕刻技術(shù)在絕緣薄膜102中形成一個(gè)接觸孔103和一個(gè)互聯(lián)溝槽104。然后在絕緣薄膜102上形成一個(gè)由TiN等制成的隔離層105，并進(jìn)一步在隔離層105上形成一個(gè)用作電解電鍍中的輸送層的晶粒層107。
隨后如圖1B中所示，用銅電鍍基片W的表面，用銅填充接觸孔103和互聯(lián)溝槽104，并將一個(gè)銅膜106沉積在絕緣薄膜102上。之后通過化學(xué)機(jī)械打磨(CMP)打磨基片的表面，從絕緣薄膜102去除銅膜106，使填充在接觸孔103中的銅膜106和互聯(lián)溝槽104的表面基本上與絕緣薄膜102的表面平齊。因而如圖1C中所示，形成一個(gè)由銅膜106構(gòu)成的互聯(lián)。
圖2是一個(gè)平面圖，表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的一個(gè)電鍍裝置的整體布局。如圖2中所示，電鍍裝置置于清潔的室內(nèi)，包括一個(gè)加載/卸載11和一個(gè)加工部分(加工空間)12。加載/卸載部分11具有三個(gè)加載/卸載單元1，用于將基片儲(chǔ)存盒放置于其中并加載和卸載盒中的基片，和一個(gè)第一移動(dòng)型可旋轉(zhuǎn)機(jī)器人(基片傳送裝置)2，用于從加載/卸載單元1傳送半導(dǎo)體基片?；瑑?chǔ)存盒可包括一個(gè)SMIF(標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械界面)箱和一個(gè)FOUP(前部開口一體箱)，它們是允許箱外部環(huán)境的清潔程度較低的密封容器。加工部分12具有一個(gè)用于傳送半導(dǎo)體基片的第二移動(dòng)型可旋轉(zhuǎn)機(jī)器人(基片傳送裝置)3，三個(gè)在基片表面面朝下的這樣一個(gè)狀態(tài)下電鍍基片表面的電鍍單元4，兩個(gè)用于從基片的圓周部分去除不需要的銅膜(晶粒層)的斜面和后側(cè)清理單元5，和一個(gè)用于穩(wěn)定形成于基片上的互聯(lián)的退火單元6。
在第一機(jī)器人2和第二機(jī)器人3之間設(shè)有一個(gè)其上放置和保持基片的臨時(shí)保持臺(tái)7。第一機(jī)器人2在置于加載/卸載單元1上的盒與臨時(shí)保持臺(tái)7之間傳送基片，第二機(jī)器人3在臨時(shí)保持臺(tái)7、電鍍單元4、斜面和后側(cè)清理單元5和退火單元6之間傳送基片。
三個(gè)電鍍單元4彼此相鄰地設(shè)置在第二機(jī)器人3的一側(cè)。在電鍍裝置的加工部分12中設(shè)有一個(gè)間隔壁10，在其中限定了一個(gè)電鍍部分(電鍍空間)14。具體地，電鍍部分14由間隔壁10封閉。彼此相鄰設(shè)置的這些電鍍單元4由電鍍部分14圍繞。間隔壁10具有至少一個(gè)限定在其中的開口(未圖示)，用于從中穿過將基片從加工部分12引入電鍍部分14中，并從中穿過將基片從電鍍部分14排放到加工部分12。在間隔壁10上設(shè)有一個(gè)開閉器用于開關(guān)該開口。第二機(jī)器人3移動(dòng)基片和電鍍部分14，在電鍍部分14中沒有設(shè)置用于傳送基片的機(jī)器人。如圖2中所示，斜面和后側(cè)清理單元5與電鍍單元4之間設(shè)置了第二機(jī)器人3，退火單元6與電鍍單元4之間設(shè)置了第二機(jī)器人3。
圖3表示電鍍裝置中的氣流。如圖3中所示，電鍍裝置具有一個(gè)其中限定了加工部分12的殼體13，電鍍部分14設(shè)置在加工部分12中?？膳c電鍍部分14外部的加工部分12無關(guān)地將空氣供應(yīng)到電鍍部分14和從中排出。
本實(shí)施例中，電鍍裝置包括一個(gè)用于將空氣供應(yīng)到加工部分12中的第一空氣供應(yīng)系統(tǒng)，和一個(gè)與第一空氣供應(yīng)系統(tǒng)無關(guān)地將空氣供應(yīng)到電鍍部分14的第二空氣供應(yīng)系統(tǒng)。第一空氣供應(yīng)系統(tǒng)具有用于將新鮮的外部空氣引入加工部分12中的管道20，用于將新鮮空氣供應(yīng)到加工部分12中的風(fēng)扇20a，高性能過濾器21，以及用于在加工部分12中循環(huán)空氣的循環(huán)管道23。第二空氣供應(yīng)系統(tǒng)具有用于將新鮮的外部空氣引入電鍍部分14中的管道25，用于將新鮮空氣供應(yīng)到電鍍部分14中的風(fēng)扇25a，高性能過濾器26，以及用于在電鍍部分14中循環(huán)空氣的循環(huán)管道29。電鍍裝置還包括一個(gè)用于從電鍍部分14中排出空氣的空氣排出系統(tǒng)?？諝馀懦鱿到y(tǒng)具有一個(gè)用于從電鍍部分14中排出空氣的管道28。
如圖3中所示，新鮮的外部空氣通過管道20引入，由風(fēng)扇20a推動(dòng)穿過高性能過濾器21進(jìn)入加工部分12中。這樣外部空氣作為下向流動(dòng)的清潔空氣從頂板22a供應(yīng)到單元周圍的位置。所供應(yīng)的大部分清潔空氣經(jīng)過循環(huán)管道23從地面22b返回到頂板22a，再次由風(fēng)扇20a推動(dòng)經(jīng)過高性能過濾器21進(jìn)入加工部分23中，從而在加工部分12中循環(huán)空氣。一部分空氣從這些單元經(jīng)過管道24排放到外部，從而將加工部分12的壓力設(shè)定成低于大氣壓。
其中具有電鍍單元4的電鍍部分14不是一個(gè)清潔空間(而是一個(gè)被污染的空間)。但微粒附著到基片表面上是不可接受的。因此新鮮的外部空氣作為下向流動(dòng)的清潔空氣引導(dǎo)穿過管道25，并由風(fēng)扇25a推動(dòng)經(jīng)過高性能過濾器26進(jìn)入電鍍部分14中，從而防止微粒附著到基片表面上。但如果下向流動(dòng)的清潔空氣的整體流速僅通過外部空氣供應(yīng)和排放來供應(yīng)，則需要巨大的空氣供應(yīng)和排放。因此空氣通過管道28排放到外部，大部分下向氣流是通過經(jīng)從地面27b伸出的循環(huán)管道29在這樣一個(gè)狀態(tài)下循環(huán)空氣而供應(yīng)的，使電鍍部分14的壓力保持在低于加工部分12的壓力。從而由風(fēng)扇25a將經(jīng)過循環(huán)管道29返回到頂板27a的空氣經(jīng)過高性能過濾器26再次推動(dòng)進(jìn)入電鍍部分14中。這樣將清潔空氣供應(yīng)到電鍍部分14中，從而在電鍍部分14中循環(huán)空氣。在這種情況下，含有從電鍍單元4釋放的化學(xué)煙霧或氣體的空氣經(jīng)過管道28排放到外部。這樣將電鍍部分14的壓力控制成低于加工部分12的壓力。
下面對(duì)圖2中所示的電鍍單元4進(jìn)行描述。圖4是一個(gè)放大的剖視圖，表示電鍍單元4的主要部分。如圖4中所示，電鍍單元4主要包括一個(gè)用于在其中保持電鍍?nèi)芤?5和基本上圓柱形的電鍍加工容器46，和一個(gè)設(shè)置于電鍍加工容器46上方用于保持基片的頭部47。圖4中，頭部47位于其中由頭部47保持的基片W被降低的這樣一個(gè)電鍍位置。
電鍍加工容器46設(shè)有一個(gè)電鍍?nèi)萜?0，該電鍍?nèi)萜?0具有一個(gè)向上打開用于在其中保持電鍍?nèi)芤旱碾婂兦皇?9。一個(gè)由殘磷銅(residual-phosphorus copper)制成的陽(yáng)極例如設(shè)置在電鍍腔室49的底部。該陽(yáng)極48與設(shè)置于外部控制單元中的一個(gè)電源陽(yáng)極聯(lián)接。陽(yáng)極48由含有0.03％至0.05％磷的銅(殘磷銅)制成，因而當(dāng)電鍍進(jìn)行時(shí)在陽(yáng)極48的上表面上形成一個(gè)黑色薄膜。這種黑色薄膜可減少陽(yáng)極殘?jiān)漠a(chǎn)生。
陽(yáng)極48由陽(yáng)極支承件52保持，該陽(yáng)極支承件52可拆卸地安裝在電鍍?nèi)萜?0上，即能夠通過設(shè)置于陽(yáng)極支承件52上的旋鈕51撥下來。在電鍍?nèi)萜?0的前表面與陽(yáng)極支承件52的凸緣52a的后側(cè)表面之間夾著一個(gè)用于防止電鍍?nèi)芤盒孤┑拿芊饧?00。這樣由可拆卸安裝于電鍍?nèi)萜?0上的陽(yáng)極支承件52保持陽(yáng)極48，從而能夠通過陽(yáng)極支承件52容易地將陽(yáng)極48連接到電鍍?nèi)萜?0上和與之脫離。因此這種結(jié)構(gòu)有利于陽(yáng)極48等的維修和放置。
圖5是一個(gè)平面圖，表示圖4中所示的電鍍加工容器46。如圖4和5中所示，在電鍍?nèi)萜?0的內(nèi)圓周壁上沿圓周方向以等間距設(shè)有朝電鍍?cè)?9的中心水平突出的電鍍?nèi)芤汗?yīng)噴嘴53。每個(gè)電鍍?nèi)芤汗?yīng)噴嘴53與一個(gè)穿過電鍍?nèi)萜?0內(nèi)部垂直延伸的電鍍?nèi)芤汗?yīng)通道54相通。本實(shí)施例中，在電鍍?nèi)萜?0的內(nèi)圓周壁上以圓弧形狀形式設(shè)有四個(gè)圓周分割的電鍍?nèi)芤簝?chǔ)器202。每個(gè)電鍍?nèi)芤簝?chǔ)器202與沿電鍍?nèi)芤簝?chǔ)器202的圓周方向位于中心部分的電鍍?nèi)芤汗?yīng)通道54相通。每個(gè)電鍍?nèi)芤簝?chǔ)器202具有兩個(gè)沿電鍍?nèi)芤簝?chǔ)器202的圓周方向設(shè)置于兩端的電鍍?nèi)芤汗?yīng)噴嘴53。
另外，電鍍?nèi)萜?0還設(shè)有用于從電鍍腔室49的底部周邊部分抽出電鍍腔室49中的電鍍?nèi)芤?5的第一電鍍?nèi)芤号欧趴?7，和用于排放電鍍?nèi)芤?5溢出設(shè)置于電鍍?nèi)萜?0上端的溢水堰元件58的第二電鍍?nèi)芤号欧趴?9。直徑為16毫米至20毫米的圓形的第一電鍍?nèi)芤号欧趴?7(圖5中有16個(gè)口)例如以等間距沿圓周方向設(shè)置。第二電鍍?nèi)芤号欧趴?9(圖5中有3個(gè)口)是中心角約為25°的圓弧形式。
圖6是一個(gè)示意圖，表示根據(jù)本實(shí)施例的電鍍裝置中的電鍍?nèi)芤旱牧鲃?dòng)。每個(gè)電鍍?nèi)芤汗?yīng)通道54通過一個(gè)電鍍?nèi)芤汗?yīng)管道55與一個(gè)電鍍?nèi)芤赫{(diào)節(jié)箱40聯(lián)接。在每個(gè)電鍍?nèi)芤汗?yīng)管道55上設(shè)有用于控制背壓使之恒定的控制閥56。具有相同流速的電鍍?nèi)芤悍謩e通過控制閥56供應(yīng)到每個(gè)電鍍?nèi)芤簝?chǔ)器202。因此電鍍?nèi)芤簭拿總€(gè)電鍍?nèi)芤汗?yīng)噴嘴53均勻地噴射到電鍍腔室49中。
每個(gè)第一電鍍?nèi)芤号欧趴?7通過一個(gè)電鍍?nèi)芤号欧殴艿?0a與一個(gè)儲(chǔ)器206聯(lián)接。在電鍍?nèi)芤号欧殴艿?0a上設(shè)有一個(gè)流量控制器61a。另一方面，每個(gè)第二電鍍?nèi)芤号欧趴?9通過一個(gè)電鍍?nèi)芤号欧殴艿?0b與儲(chǔ)器226聯(lián)接。在電鍍?nèi)芤号欧殴艿?0b上設(shè)有一個(gè)流量控制器61b(圖6中未示)。流量控制器61b可不設(shè)置。
從電鍍?nèi)芤汗?yīng)噴嘴53噴射出來的電鍍?nèi)芤?5從第一電鍍?nèi)芤号欧趴?7和第二電鍍?nèi)芤号欧趴?9中的一個(gè)或兩個(gè)排放到儲(chǔ)器226，從而將電鍍腔室49中電鍍?nèi)芤旱囊好娓叨缺３衷谝粋€(gè)恒定值。輸送到儲(chǔ)器226中的電鍍?nèi)芤和ㄟ^一個(gè)泵228從儲(chǔ)器226供應(yīng)到電鍍?nèi)芤赫{(diào)節(jié)箱40。在電鍍?nèi)芤赫{(diào)節(jié)箱40中，調(diào)節(jié)電鍍?nèi)芤旱臏囟?，測(cè)量并調(diào)節(jié)電鍍?nèi)芤褐懈鞒煞值臐舛取．?dāng)操作泵234時(shí)，電鍍?nèi)芤簭碾婂內(nèi)芤赫{(diào)節(jié)箱40經(jīng)過濾器236供應(yīng)到每個(gè)電鍍單元4中的電鍍?nèi)芤汗?yīng)噴嘴53。該電鍍?nèi)芤赫{(diào)節(jié)箱40設(shè)有一個(gè)溫度控制器230和一個(gè)對(duì)電鍍?nèi)芤哼M(jìn)行取樣并對(duì)樣本液體進(jìn)行分析的電鍍?nèi)芤悍治鰡卧?32。
在電鍍腔室49中靠近電鍍腔室49的內(nèi)圓周的位置設(shè)有一個(gè)垂直流調(diào)節(jié)環(huán)62和一個(gè)水平流調(diào)節(jié)環(huán)63。垂直流調(diào)節(jié)環(huán)62用于防止電鍍?nèi)芤?5在電鍍腔室49中水平向外流出。水平流調(diào)節(jié)環(huán)63在其外圓周端部固定到電鍍?nèi)萜?0上。垂直流調(diào)節(jié)環(huán)62與水平流調(diào)節(jié)環(huán)63的內(nèi)圓周端部聯(lián)接。
從每個(gè)電鍍?nèi)芤汗?yīng)噴嘴53中水平噴射出來的電鍍?nèi)芤涸陔婂兦皇?9的中心部分相互碰撞，形成一個(gè)向上流量和一個(gè)向下流量。當(dāng)頭部47沒有保持基片時(shí)，向上流量在垂直流調(diào)節(jié)環(huán)62內(nèi)部的中心部分向上推動(dòng)電鍍?nèi)芤?5的液面。當(dāng)基片下降時(shí)，基片首先在中心部分與由向上流量向上推動(dòng)的電鍍?nèi)芤?5接觸，因而向外推動(dòng)基片下表面上的氣泡。另一方面，下向氣流改變成從陽(yáng)極48的中心部分向陽(yáng)極48的周邊部分流動(dòng)的水平氣流，將形成于陽(yáng)極48表面上的黑色薄膜的剝離的細(xì)片推走。黑色薄膜的剝離片從陽(yáng)極48的周邊部分穿過水平流調(diào)節(jié)環(huán)63的底部到達(dá)第一電鍍?nèi)芤号欧趴?7，從而可防止黑色薄膜的剝離片接近和附著到要加工的基片的表面上。
在電鍍過程中，電鍍?nèi)芤褐械碾娏髅芏葲Q定電鍍薄膜的厚度。因此為了使電鍍薄膜的厚度均勻，必須使電流密度在電鍍?nèi)芤褐械姆植季鶆?。?dāng)基片的周邊部分具有電觸點(diǎn)時(shí)，呈現(xiàn)于基片周邊部分上的電鍍?nèi)芤旱碾娏髅芏葧?huì)提高。因此垂直延伸的垂直流調(diào)節(jié)環(huán)62設(shè)置在基片周邊部分的附近，而在水平方向向外延伸的水平流調(diào)節(jié)環(huán)63設(shè)置在垂直流調(diào)節(jié)環(huán)62下面，從而調(diào)節(jié)在基片周邊部分附近流動(dòng)的電流。因此這些流調(diào)節(jié)環(huán)可降低電流的局部密集度，并可使電鍍?nèi)芤旱碾娏髅芏染鶆?，從而防止電鍍薄膜在基片周邊部分變厚。在本?shí)施例中，垂直流調(diào)節(jié)環(huán)和水平流調(diào)節(jié)環(huán)用于調(diào)節(jié)圍繞基片周邊部分的電流。但本發(fā)明并不限于這個(gè)例子。
圖7是一個(gè)局部放大視圖，表示電鍍單元4的頭部47。如圖4和7中所示，電鍍單元4的頭部47設(shè)有一個(gè)中空?qǐng)A柱形的可旋轉(zhuǎn)殼體70，和一個(gè)用于在其下表面上保持基片W的盤狀基片臺(tái)71?；_(tái)71與殼體70一起旋轉(zhuǎn)。在殼體70的底端設(shè)有一個(gè)徑向向內(nèi)伸出的環(huán)形基片保持元件(基片保持件)72。例如，基片保持件72由一種包裝材料制成，在一部分其內(nèi)圓周表面具有一個(gè)用于導(dǎo)引基片W的錐形表面?；琖的周邊部分保持在基片保持件72和基片臺(tái)71之間?；_(tái)71構(gòu)造成一個(gè)用于將基片W壓縮在基片保持件72上的壓縮元件。在殼體70的圓柱表面兩側(cè)設(shè)有允許基片W和機(jī)器人手從中穿過的開口96。
如圖7中所示，一個(gè)環(huán)形底部密封元件73安裝在基片保持件72上。底部密封元件73徑向向內(nèi)伸出，其上表面的前端以環(huán)形錐形形式向上伸出。一個(gè)上部密封元件74安裝在基片臺(tái)71的下表面的周邊部分上。上部密封元件74具有一個(gè)從基片臺(tái)71的下表面向下伸出的螺旋部分。因此當(dāng)基片W由基片保持件72保持時(shí)，基片W的下表面與底部密封元件74壓力接觸，從而可靠地密封基片W的周邊部分。
本實(shí)施例中，沿圓周方向以等間距在基片保持件75中形成八十個(gè)通氣孔75。每個(gè)通氣孔75水平向外延伸，并進(jìn)而在向上傾斜狀態(tài)下向外延伸。這些通氣孔75在這樣一個(gè)狀態(tài)下設(shè)置，當(dāng)頭部47位于電鍍位置時(shí)，通氣孔75的大約一半周邊開放端從電鍍腔室49中電鍍?nèi)芤?5的液面暴露于外部。如上所述，電鍍腔室49中電鍍?nèi)芤?5的向上流動(dòng)與基片W接觸，從基片W的中心部分將氣泡掃除到外部。因此由向上流動(dòng)掃除的氣泡通過通氣孔75連續(xù)排放到外部。這樣可防止氣泡殘留在基片W與電鍍?nèi)芤?5的表面之間。
例如，通氣孔75的傾角θ設(shè)定為30°。另外，通氣孔75應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地在向外方向以不小于20°，優(yōu)選地約30°的角度向上傾斜。當(dāng)考慮通氣時(shí)，通氣孔75應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地具有2毫米至5毫米的直徑，更優(yōu)選地約3毫米的直徑。通氣孔75可分支成兩個(gè)孔，其中一個(gè)在液面附近開口，其中另一個(gè)在完全位于液面上方的一個(gè)位置開口。每個(gè)通氣孔75可以任何形式設(shè)置，如以線性形式，或者每個(gè)基片W可向上分支成兩個(gè)孔。已經(jīng)確認(rèn)，當(dāng)保持在基片臺(tái)71下表面上的基片W的下表面與通氣孔75的上端之間的間隙S不大于約1.5毫米時(shí)，可在短時(shí)間內(nèi)排出空氣。
如圖7中所示，在殼體70的基片保持件72上設(shè)有一個(gè)陰極電極。當(dāng)基片W保持在基片臺(tái)71的下表面上時(shí)，用于陰極電極的觸點(diǎn)76激勵(lì)基片W。輸送觸點(diǎn)(探針)77垂直向下設(shè)置在基片臺(tái)71的外圓周側(cè)。當(dāng)基片臺(tái)71下降時(shí)，每個(gè)輸送觸點(diǎn)77將電能輸送到用于陰極電極的每個(gè)觸點(diǎn)76。由于電鍍?nèi)芤?5用設(shè)置于基片W與基片保持件72之間的一個(gè)底部密封元件73密封，可防止用于陰極電極的觸點(diǎn)76和輸送觸點(diǎn)77與電鍍?nèi)芤?5接觸。
下面對(duì)圖2中所示的斜面和后側(cè)清理單元5進(jìn)行說明。圖1A中，形成隔離層105用于覆蓋絕緣薄膜102的基本上整個(gè)表面，還形成晶粒層107用于覆蓋隔離層105的基本上整個(gè)表面。因而在某些情況下，如圖8中所示，在基片W的斜面(外周邊部分)中殘留著一個(gè)作為晶粒岐107的銅膜，或者銅沉積在基片W的斜面向內(nèi)的邊緣上，且仍沒有打磨(圖中未示)。
在半導(dǎo)體制造過程中如退火過程中銅會(huì)容易地?cái)U(kuò)散到絕緣薄膜102中，從而破壞絕緣薄膜的電絕緣，并降低絕緣薄膜與隨后沉積的薄膜之間的粘合性，導(dǎo)致沉積的薄膜分離。因此必須至少在薄膜沉積之前從基片上完全去除殘留的不需要的銅。另外，沉積在基片外周邊部分上的銅不僅是不需要的，而且會(huì)在后面的發(fā)送、儲(chǔ)存和加工半導(dǎo)體基片的工序中造成橫向污染。由于這些原因，必須在銅膜沉積工序或CMP工序之后立即完全去除基片周邊部分上的殘留的沉積銅。這里，基片的外周邊部分限定為這樣一個(gè)區(qū)域，它包括基片W的一個(gè)邊緣和一個(gè)斜面，或者該邊緣或斜面中的一個(gè)?；倪吘壉硎净那懊婊虮趁嫔暇嗷耐獠恐苓叾瞬吭?毫米以內(nèi)的區(qū)域，基片的斜面表示基片W的外周邊端面和截面中的弧形部分上距基片的外周邊端部在0.5毫米以內(nèi)的區(qū)域。
斜面和后側(cè)清理單元5可同時(shí)進(jìn)行邊緣(斜面)Cu蝕刻和后側(cè)清理，并可抑制在基片表面上的電路成形區(qū)域當(dāng)?shù)劂~氧化物的成長(zhǎng)。圖9是一個(gè)垂直剖面圖，示意性表示圖2中所示的斜面和后側(cè)清理單元5。如圖9中所示，斜面和后側(cè)清理單元5具有一個(gè)用于以高速度水平旋轉(zhuǎn)基片W的基片保持部分(基片保持件)300，一個(gè)位于由基片保持部分300保持的基片W的前表面的接近中心部分上方的中心噴嘴302，和一個(gè)位于基片W的周邊邊緣部分上方的邊緣噴嘴304。
基片保持部分300定位在一個(gè)帶底圓柱形防水蓋308內(nèi)部，用于在基片W的前表面面朝上的這樣一個(gè)狀態(tài)下以高速度旋轉(zhuǎn)基片W，同時(shí)由可旋轉(zhuǎn)保持機(jī)構(gòu)(旋轉(zhuǎn)卡盤)310將基片W保持在沿基片周邊邊緣部分的圓周方向的多個(gè)位置。中心噴嘴302和邊緣噴嘴304向下導(dǎo)引。一個(gè)后部噴嘴306定位在基片W后側(cè)接近中心部分的下面，向上導(dǎo)引。
邊緣噴嘴304適于在基片W的直徑方向和高度方向移動(dòng)。邊緣噴嘴304的移動(dòng)寬度L設(shè)定成使邊緣噴嘴304能夠在從基片外周邊端部朝向中心的方向上任意定位，并根據(jù)基片W的尺寸、用途等輸入一個(gè)對(duì)于L的設(shè)定值。通常，邊緣切割寬度C設(shè)定在2毫米至5毫米范圍內(nèi)。在基片以不低于從后側(cè)轉(zhuǎn)移到表面的液體量不成問題的某一速度旋轉(zhuǎn)的情況下，可去除位于邊緣切割寬度C以內(nèi)的銅膜。
下面對(duì)可旋轉(zhuǎn)保持機(jī)構(gòu)310進(jìn)行描述。圖10是一個(gè)側(cè)視圖，示意性表示一個(gè)可旋轉(zhuǎn)保持機(jī)構(gòu)310，圖11是圖10的一個(gè)平面圖?？尚D(zhuǎn)保持機(jī)構(gòu)310用于在水平保持基片W的同時(shí)旋轉(zhuǎn)它?？尚D(zhuǎn)保持機(jī)構(gòu)310包括一個(gè)水平設(shè)定并由一個(gè)可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸312旋轉(zhuǎn)的盤狀可旋轉(zhuǎn)元件314，和多個(gè)用于在可旋轉(zhuǎn)元件314上方保持基片W的保持元件316。保持元件316安裝在可旋轉(zhuǎn)元件314的周邊部分上，沿以可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸312作為中心的一個(gè)圓布置，兩個(gè)相鄰元件以一個(gè)預(yù)定間距(圖11的實(shí)施例中是60°)間隔開。保持元件316與基片W的周邊W’配合，從而水平保持基片W。
可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸312通過一個(gè)帶驅(qū)動(dòng)裝置318與一個(gè)電機(jī)M耦接。防水蓋308用于防止從中心噴嘴302和邊緣噴嘴304供應(yīng)到基片W的化學(xué)液體環(huán)繞基片W擴(kuò)散，并校正通過排放管道D排放的擴(kuò)散的液體。
圖12是一個(gè)局部側(cè)視圖，表示保持元件316的細(xì)節(jié)，圖13是在圖12中由線XIII-XIII表示的方向觀察的局部底視圖。如圖12中所示，保持元件316是基本上圓柱形，靠近其頂部具有一個(gè)以環(huán)形溝槽形狀成形的配合表面320。配合表面320與基片W的周邊W’保持摩擦配合。一個(gè)保持板322設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)元件314下面并與可旋轉(zhuǎn)元件314一起旋轉(zhuǎn)。如圖13中所示，保持元件316垂直穿過形成于可旋轉(zhuǎn)元件314周邊部分中的狹槽324，并在可旋轉(zhuǎn)元件314的徑向方向延伸。保持元件316的底部由保持板322保持，因而保持元件316可環(huán)繞其軸線旋轉(zhuǎn)。具體地，保持板322具有一個(gè)垂直向上延伸的小直徑軸326，保持元件316具有一個(gè)限定在其中的孔328并從保持元件316的底部向上伸出?？?28可移動(dòng)地與小直徑軸326裝配在一起，使保持元件316可環(huán)繞小直徑軸326旋轉(zhuǎn)。
另外，在保持元件316的底端上安裝有一個(gè)水平延伸的重物330。當(dāng)可旋轉(zhuǎn)元件314環(huán)繞其旋轉(zhuǎn)軸線即可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸312旋轉(zhuǎn)，從而環(huán)繞軸312旋轉(zhuǎn)(或回轉(zhuǎn))保持元件316時(shí)，離心力作用于重物330，從而環(huán)繞其自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)(擺動(dòng))保持元件316。圖13中由實(shí)線表示的重物330的位置代表重物330被一個(gè)彈性元件(未圖示)壓縮的原始位置。當(dāng)某一離心力作用于重物330時(shí)，重物330在箭頭A方向朝由虛線表示的位置移動(dòng)，從而在箭頭B方向旋轉(zhuǎn)基片W。
保持板322由一個(gè)連接機(jī)構(gòu)或類似物(未圖示)支承，從而可在箭頭C方向即可旋轉(zhuǎn)元件314的徑向方向沿狹槽324水平移動(dòng)。因此保持板322可在保持元件316與基片W的周邊W’配合的一個(gè)配合/保持位置(圖12中所示的位置)與徑向向外與該配合/保持位置間隔開的一個(gè)松開位置之間移動(dòng)。另外，保持板322由一個(gè)彈簧332從可旋轉(zhuǎn)元件314徑向向內(nèi)壓縮，使位于配合/保持位置的保持元件316的配合表面通過彈簧332與基片W的周邊W’配合。
下面對(duì)用于保持和旋轉(zhuǎn)基片W的可旋轉(zhuǎn)保持機(jī)構(gòu)310的操作進(jìn)行說明。首先，克服彈簧332的壓力將每個(gè)保持元件316移動(dòng)到從可旋轉(zhuǎn)元件314徑向向外定位的松開位置。之后，將基片W水平設(shè)定在可旋轉(zhuǎn)元件314上方，保持元件316返回配合/保持位置，使配合表面320與基片W的周邊W’配合，從而允許保持元件316彈性保持基片W。
當(dāng)可旋轉(zhuǎn)元件314旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)保持元件316時(shí)，離心力作用于重物330。當(dāng)可旋轉(zhuǎn)元件214的轉(zhuǎn)速較低時(shí)，作用于重物330上的離心力較小，由于彈簧施加的將重物330壓向原始位置的壓力，重物330保持不動(dòng)。當(dāng)可旋轉(zhuǎn)元件314的轉(zhuǎn)速高于一個(gè)特定值時(shí)，作用于重物330上的離心力超過彈簧的反向壓力，使重物330擺動(dòng)，從而環(huán)繞其自身軸線擺動(dòng)(或旋轉(zhuǎn))保持元件316。由于如上所述，保持元件316與基片W的周邊W’保持摩擦配合，保持元件316的擺動(dòng)使基片W在圖13中所示箭頭B方向旋轉(zhuǎn)。因而基片W的周邊W’的配合部分隨保持元件316的擺動(dòng)而移位。
根據(jù)圖12和13中所示的實(shí)施例，重心位置與保持元件316的中心軸線不同心的重物330安裝在保持元件316上。使用這種偏心重物330能夠使保持元件314隨可旋轉(zhuǎn)元件314的旋轉(zhuǎn)而環(huán)繞其自身軸線擺動(dòng)(旋轉(zhuǎn))。但用于擺動(dòng)(旋轉(zhuǎn))保持元件316的機(jī)構(gòu)并不限于此。例如，一個(gè)連接機(jī)構(gòu)可與保持元件316聯(lián)接，保持元件316可通過該連接機(jī)構(gòu)的動(dòng)作而擺動(dòng)(旋轉(zhuǎn))。
當(dāng)這樣構(gòu)造的可旋轉(zhuǎn)保持機(jī)構(gòu)用于保持和旋轉(zhuǎn)基片如半導(dǎo)體晶片時(shí)，與保持元件配合的基片的周邊部分可在斜面蝕刻(即蝕刻基片的邊緣和斜面)過程中移位。因此斜面蝕刻過程中的化學(xué)液體可供應(yīng)到基片W的整個(gè)周邊區(qū)域，從而能夠令人滿意地進(jìn)行清理處理。
盡管可旋轉(zhuǎn)保持機(jī)構(gòu)310不僅可應(yīng)用于斜面和后側(cè)清理單元5，而且可應(yīng)用于其它清理裝置，但最適合的是將可旋轉(zhuǎn)保持機(jī)構(gòu)應(yīng)用于斜面和后側(cè)清理單元5中。當(dāng)在斜面和后側(cè)清理單元5中使用可旋轉(zhuǎn)保持機(jī)構(gòu)310時(shí)，可由可旋轉(zhuǎn)保持機(jī)構(gòu)310可靠地保持基片，基片W與保持元件316配合的邊緣部分(周邊W’)可移位而對(duì)基片W的整個(gè)邊緣和斜面部分進(jìn)行蝕刻。另外，由于要旋轉(zhuǎn)的工件如半導(dǎo)體晶片由設(shè)置于可旋轉(zhuǎn)保持機(jī)構(gòu)中的全部保持元件保持，可由可旋轉(zhuǎn)保持機(jī)構(gòu)可靠地保持要旋轉(zhuǎn)的工件，因而防止產(chǎn)生微粒。
下面對(duì)圖2中所示的退火單元6進(jìn)行描述。圖14是一個(gè)平面圖，示意性表示該退火單元6，圖15是圖14中所示退火單元6的垂直剖面圖。
如圖14和15中所示，退火單元6具有在一個(gè)腔室350中并置于一個(gè)平面中的加熱器360和一個(gè)冷卻器370。加熱器360具有一個(gè)用于將基片W加熱到例如400℃的熱板362，冷卻器370具有一個(gè)用冷卻水流冷卻基片W的冷板372。
加熱器360具有多個(gè)垂直延伸穿過熱板362用于將基片W支承它們的上端上的可垂直移動(dòng)的銷(基片保持件)364。相似地，冷卻器370具有多個(gè)垂直延伸穿過冷板372用于將基片W支承在它們上端上的可垂直移動(dòng)的銷(基片保持件)374。
在加熱器360和冷卻器370之間設(shè)有一個(gè)可打開和關(guān)閉的開閉器380。在腔室350中靠近冷卻器370設(shè)有一個(gè)用于將基片W傳送到腔室350中和從中傳送出來的可打開和關(guān)閉的門382。腔室350還在其中容納著一個(gè)用于在加熱器360和冷卻器370之間傳送基片W的傳送臂384。
熱板362和冷板372具有多個(gè)限定在其外圓周區(qū)域中的凈化孔(未圖示)，用于將抗氧化氣體導(dǎo)入腔室350中。N2和H2的混合物作為抗氧化氣體從凈化孔經(jīng)過一個(gè)過濾器(未圖示)導(dǎo)入腔室350中。一個(gè)氣體排放管道386與腔室350聯(lián)接，用于排放已經(jīng)從凈化孔導(dǎo)入腔室350中的抗氧化氣體。本實(shí)施例中，N2氣體和百分之幾的H2氣體的混合物作為抗氧化氣體引入。但也可僅將N2氣體作為抗氧化氣體導(dǎo)入腔室350中。
下面對(duì)使用本實(shí)施例電鍍裝置的一系列電鍍工序進(jìn)行說明。
如圖1A中所示，在半導(dǎo)體基片中形成一個(gè)接觸孔103和一個(gè)互聯(lián)溝槽104，進(jìn)而在其上形成一個(gè)晶粒層107。一個(gè)容納多個(gè)半導(dǎo)體基片W的盒在表面(其上形成半導(dǎo)體裝置的表面，即要加工的表面)朝上的狀態(tài)下置于一個(gè)加載/卸載單元1上。
第一機(jī)器人2移動(dòng)到其上放置盒的加載/卸載單元1，然后將其手插入盒中。第一機(jī)器人2從盒中拿起一個(gè)基片，然后移動(dòng)到臨時(shí)保持臺(tái)7，將基片放置于臨時(shí)保持臺(tái)7上。置于臨時(shí)保持臺(tái)7上的基片由一個(gè)翻轉(zhuǎn)器與臨時(shí)保持臺(tái)7結(jié)合翻轉(zhuǎn)，使基片的表面朝上。
第二機(jī)器人3移動(dòng)到臨時(shí)保持臺(tái)7，用其手從下面保持基片。第二機(jī)器人3然后移動(dòng)到其中一個(gè)電鍍單元4，穿過間隔壁10中的開口(未圖示)將基片傳送到電鍍單元4的頭部47。此時(shí)，電鍍單元4的殼體70和基片臺(tái)71已經(jīng)抬起到一個(gè)基片附著/取出位置，基片臺(tái)71提升到殼體70的上端。第二機(jī)器人3穿過限定于其中的開口96將其手和基片插入殼體70中，將其手向上提升到基片臺(tái)71下面的一個(gè)位置。然后在螺旋壓縮彈簧的偏壓下關(guān)閉鉤(未圖示)而保持基片。在由這些鉤保持基片之后，略微降低第二機(jī)器人3的手并從殼體70中的開口96拉出。
在電鍍單元4中，對(duì)基片進(jìn)行電鍍，在基片表面上形成一個(gè)銅膜106。在電鍍過程中，降低基片臺(tái)71，由殼體70的基片保持元件72的內(nèi)側(cè)上的錐形部分對(duì)中基片。將基片置于基片保持元件72的底部密封元件73上，進(jìn)而靠近基片臺(tái)71的周邊部分壓靠上部密封元件74而形成一個(gè)密封，以防止電鍍?nèi)芤哼M(jìn)入電極接觸側(cè)。與此同時(shí)，降低基片臺(tái)71，將輸送觸點(diǎn)71壓靠在用于陰極電極的觸點(diǎn)76上，從而獲得可靠的觸點(diǎn)。
在這種狀態(tài)下，當(dāng)電鍍?nèi)芤和ㄟ^電鍍加工容器46中的電鍍?nèi)芤汗?yīng)噴嘴53噴射時(shí)，液面在其中心部分上升。與此同時(shí)，基片W和基片臺(tái)71由一個(gè)滾珠螺桿或類似物降低，同時(shí)以例如150分-1的中等速度旋轉(zhuǎn)。從去除空氣的觀點(diǎn)來看，基片的旋轉(zhuǎn)速度優(yōu)選地約100至200分-1。在這種情況下，在基片的中心部分與電鍍?nèi)芤?5的表面接觸之后，基片與抬起的液面之間的接觸面積逐漸增大，然后電鍍?nèi)芤?5到達(dá)基片的周邊。在基片下表面的周邊，底部密封元件73從基片表面伸出，從而相似地將空氣留在基片下表面的周邊上。但通過殼體70的旋轉(zhuǎn)使含有氣泡的電鍍?nèi)芤捍┻^通氣孔75流動(dòng)到外部，可從基片的下表面去除氣泡。因而可完成去除基片下表面上的氣泡，并實(shí)現(xiàn)均勻電鍍。對(duì)基片進(jìn)行電鍍的預(yù)定位置是這樣一個(gè)位置，基片沒入電鍍腔室49中的電鍍?nèi)芤?5中，電鍍?nèi)芤翰粫?huì)通過開口96進(jìn)入殼體70中。
當(dāng)基片下降到一個(gè)預(yù)定位置時(shí)，殼體70以一個(gè)中等速度旋轉(zhuǎn)幾秒鐘以去除空氣。然后將殼體70的轉(zhuǎn)速降低到例如100分-1的一個(gè)低轉(zhuǎn)速，流過電鍍電流，在陽(yáng)極48用作陽(yáng)極而要加工的基片表面用作陰極的狀態(tài)下對(duì)基片進(jìn)行電鍍。在這種情況下，轉(zhuǎn)速在例如0到225分-1范圍內(nèi)。在電鍍過程中，以一個(gè)預(yù)定流速通過電鍍?nèi)芤汗?yīng)噴嘴53連續(xù)供應(yīng)電鍍?nèi)芤海ㄟ^第一電鍍?nèi)芤号欧趴?7和第二電鍍?nèi)芤号欧趴?9排放。電鍍?nèi)芤和ㄟ^電鍍?nèi)芤赫{(diào)節(jié)箱40循環(huán)。在這種情況下，由于電鍍厚度是由電流密度和電流輸送時(shí)間決定的，根據(jù)所需的沉積量來設(shè)定電流輸送時(shí)間(電鍍時(shí)間)。
在電流輸送完成后，將殼體70、基片W和基片臺(tái)71提升到一個(gè)位置，該位置位于電鍍腔室49中電鍍?nèi)芤?5的表面上方，電鍍加工容器蓋的上端下面。然后以例如500至800分-1的高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)基片，在離心力作用下從基片上去除電鍍?nèi)芤?。在從基片上完全去除液體之后，停止殼體70的旋轉(zhuǎn)，例殼體70面向一個(gè)預(yù)定方向。在殼體70提升到基片附著/取出位置之后，將基片臺(tái)71進(jìn)一步提升到該基片附著/取出位置。
下面通過殼體70的開口96將第二機(jī)器人3的手插入殼體70中，并提升到手接收基片的位置。然后打開這些鉤(未圖示)，將由這些鉤保持的基片下落到凹槽型手上。在這種狀態(tài)下，手略微降低，通過殼體70的開口96取出手以及由手保持的基片。如用手安裝基片那樣，以基片的表面朝下且只有基片的周邊邊緣與手接觸這樣的方式保持基片。
第二機(jī)器人3從電鍍單元4中取出基片W，由第二機(jī)器人3保持的基片W傳送到斜面和后側(cè)清理單元5，在此處從半導(dǎo)體基片的周邊部分去除不需要的Cu膜(晶粒層)。在斜面和后側(cè)清理單元5中，在一個(gè)預(yù)設(shè)定的時(shí)間蝕刻斜面，用化學(xué)液體如氫氟酸清理粘附到半導(dǎo)體基片后側(cè)的Cu。通過斜面蝕刻被蝕刻的區(qū)域是對(duì)應(yīng)于基片周邊邊緣部分的一個(gè)區(qū)域，其中沒有形成電路，或者雖然形成電路但最終沒有作為芯片使用的一個(gè)區(qū)域。該區(qū)域中包括一個(gè)斜面部分。
下面對(duì)斜面和后側(cè)清理單元5中的清理方法進(jìn)行描述。首先，將半導(dǎo)體基片W與基片保持部分300一體地水平旋轉(zhuǎn)，基片由基片保持部分300的可旋轉(zhuǎn)保持機(jī)構(gòu)310水平保持。在這種狀態(tài)下，從中心噴嘴302向基片W表面的中心部分供應(yīng)酸溶液。該酸溶液可以是非氧化酸如氫氟酸、鹽酸、硫酸、檸檬酸、草酸等。另一方面，從邊緣噴嘴304連續(xù)或間斷地向基片W的周邊邊緣部分供應(yīng)氧化劑溶液。將臭氧水溶液、過氧化氫水溶液、硝酸水溶液和次氯酸鈉水溶液中的一種或者它們的組合用作氧化劑溶液。
通過這種方式，用氧化劑溶液對(duì)形成于半導(dǎo)體基片W的周邊邊緣部分C的區(qū)域中上表面和端面上的銅膜或類似物進(jìn)行快速氧化，同時(shí)用從中心噴嘴302供應(yīng)并在基片的整個(gè)表面上擴(kuò)散的酸溶液蝕刻，從而溶解和去除銅膜或類似物。通過在基片的周邊邊緣部分混合酸溶液和氧化劑溶液，與已經(jīng)準(zhǔn)備的它們的混合物提前供應(yīng)到基片表面上的情況相比，可獲得一個(gè)更大幅度傾斜的曲線。此時(shí)，銅蝕刻速度由它們的濃度決定。如果在基片表面上的電路成形區(qū)域中形成一個(gè)本地銅氧化物，則這種本地氧化物隨著基片的旋轉(zhuǎn)由在基片整個(gè)表面上擴(kuò)散的酸溶液立即去除，不會(huì)再成長(zhǎng)。具體地，可以這樣通過在基片上流動(dòng)HF而去除在電鍍過程中已經(jīng)形成在基片表面上的銅氧化膜。另外，銅氧化膜并不是在蝕刻過程中新形成的。在這種聯(lián)接中注意到，當(dāng)銅氧化膜殘留在基片表面上時(shí)，只有銅的氧化部分在后面的CMP加工中優(yōu)先被打磨，這樣對(duì)所加工表面的平整度產(chǎn)生負(fù)面影響。這種負(fù)面影響可通過以上述方式去除銅氧化膜而避免。
在停止從中心噴嘴302供應(yīng)酸溶液之后，停止從邊緣噴嘴304供應(yīng)氧化劑溶液。結(jié)果，暴露于表面上的硅被氧化，可抑制銅的沉積。因此可氧化暴露于基片表面上的例如Si的激活表面，從而通過后面停止H202的供應(yīng)來鈍化。這樣可防止大微粒吸附到基片表面上，否則會(huì)在后面的CMP加工中導(dǎo)致刮擦。
這樣，由H202重復(fù)氧化銅以及由HF去除氧化銅，與銅的氧化及其去除用H202和HF的混合物同時(shí)完成相比，可提高銅去除的速度。
另一方面，氧化劑溶液和二氧化硅薄膜蝕刻劑同時(shí)或交替地從后部噴嘴306供應(yīng)到基片后側(cè)的中心部分。結(jié)果，以金屬形式附著到半導(dǎo)體基片后側(cè)上的銅或類似物以及基片的硅可用氧化劑溶液氧化，并可用二氧化硅薄膜蝕刻劑蝕刻和去除。這種氧化劑溶液優(yōu)選地與供應(yīng)到前表面的氧化劑溶液相同，因?yàn)榛瘜W(xué)品的類型在數(shù)量上減少。氫氟酸可用作二氧化硅薄膜蝕刻劑。當(dāng)氫氟酸同樣用作基片表面上的酸溶液時(shí)，可在數(shù)量上減少化學(xué)品的類型。如果首先停止供應(yīng)氧化劑，則獲得一個(gè)疏水表面。如果首先停止供應(yīng)蝕刻劑，則獲得一個(gè)水飽和表面(親水表面)。因此可將后側(cè)表面調(diào)節(jié)到滿足隨后加工條件的一個(gè)狀態(tài)。
通過這種方式，酸溶液即蝕刻溶液供應(yīng)到基片，以去除殘留在基片W表面上的金屬離子。然后供應(yīng)純水，用純水取代蝕刻溶液，并去除蝕刻溶液。之后，通過旋轉(zhuǎn)干燥對(duì)基片進(jìn)行干燥。通過這種方式，可同時(shí)完成在半導(dǎo)體基片表面上周邊邊緣部分的邊緣切割寬度C中的銅膜的去除以及后側(cè)上污染物的去除，從而可在例如80秒內(nèi)完成這種處理。邊緣的蝕刻切割寬度可任意確定(2毫米至5毫米)，但蝕刻所需時(shí)間并不取決于切割寬度。
然后，第二機(jī)器人3將已經(jīng)在斜面和后側(cè)清理單元5中加工的基片傳送到退火單元6，以穩(wěn)定形成在基片上的互聯(lián)。在退火單元6中，門382打開，第二機(jī)器人3的手插入腔室350中，將基片W置于冷卻器370的可垂直移動(dòng)的銷374上。在可垂直移動(dòng)銷374被提升后，從門382中拉出第二機(jī)器人3的手。之后，關(guān)閉門382，降低冷卻器370的可垂直移動(dòng)銷374。將氣體混合物從限定于冷板372的外圓周區(qū)域中的凈化孔引入冷卻器370中，代替氮?dú)狻?br> 在更換氮?dú)庵?，打開位于加熱器360和冷卻器370之間的開閉器380，提升并旋轉(zhuǎn)傳送臂384。傳送臂384將基片W保持在冷板372上，并將基片W傳送到加熱器360。將已經(jīng)由傳送臂384傳送的半導(dǎo)體基片W置于加熱器360的可垂直移動(dòng)銷364上。然后將傳送臂384拉到冷卻器370，關(guān)閉開閉器380。將可垂直移動(dòng)銷364降低到一個(gè)位置，在該位置，保持在可垂直移動(dòng)銷364上的半導(dǎo)體基片W與熱板362之間的距離變成例如0.1-1.0毫米。在這種狀態(tài)下，半導(dǎo)體基片W通過熱板362被加熱到例如400℃，同時(shí)將抗氧化氣體從限定于墊板362的外圓周區(qū)域中的凈化孔導(dǎo)引出來?？寡趸瘹怏w在半導(dǎo)體基片W和熱板362之間流動(dòng)，從氣體排放管道386排出。結(jié)果，半導(dǎo)體基片W被退火，以防止其氧化。退火工序可在約數(shù)十秒至60秒內(nèi)完成?；募訜釡囟瓤稍?00-600℃范圍內(nèi)選擇。
退火之后，提升可垂直移動(dòng)銷364，打開開閉器380，將傳送臂384從冷卻器370導(dǎo)引到加熱器360。然后降低可垂直移動(dòng)銷364，從而由傳送臂384保持基片W?；蓚魉捅?84傳送到冷卻器370。將已經(jīng)由傳送臂384傳送的基片W置于冷卻器370的可垂直移動(dòng)銷374上。然后關(guān)閉開閉器380。將可垂直移動(dòng)銷374降低到一個(gè)位置，在該位置，保持在可垂直移動(dòng)銷374上的半導(dǎo)體基片W和冷板372之間的距離變成例如0-0.5毫米。在這種狀態(tài)下，通過其中引入冷卻水的冷板372將半導(dǎo)體基片W冷卻到100℃或更低10-60秒。
在基片冷卻后，提升可垂直移動(dòng)銷374，打開門382，將第二機(jī)器人3的手插入腔室350中。第二機(jī)器人3的手保持置于可垂直移動(dòng)銷374上的基片W，并從退火單元6取出基片W。從退火單元6取出的基片W再次置于臨時(shí)保持臺(tái)7上，然后通過第一機(jī)器人2返回加載/卸載單元1中的盒中。
盡管已經(jīng)參照其優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)明白，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可在其中作多種修改和變化。本發(fā)明的其它實(shí)施例將在下面描述。相同的部件和構(gòu)件用與上述實(shí)施例中相同的參考數(shù)字表示。在下面的說明中沒有特別指示的部件與上述實(shí)施例中的部件相同。
圖16是一個(gè)垂直剖面圖，示意性表示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電鍍單元。該實(shí)施例中，環(huán)繞保持陽(yáng)極48的陽(yáng)極支承件52的入口由大量平行設(shè)置的溝槽210構(gòu)成的迷宮式密封件212。一個(gè)用于導(dǎo)引惰性氣體如氮?dú)獾亩栊詺怏w導(dǎo)引通道214與其中一個(gè)溝槽210聯(lián)接。電鍍?nèi)芤悍祷赝ǖ?16在其一端與全部溝槽210的底部聯(lián)接，在另一端與儲(chǔ)存溢流電鍍?nèi)芤旱碾婂內(nèi)芤簝?chǔ)器218聯(lián)接，并向大氣開放。
因此環(huán)繞電鍍?nèi)萜?0中的陽(yáng)極支承件52的入口設(shè)置由多個(gè)溝槽210構(gòu)成的迷宮式密封件212可不必用大力拉緊密封元件200，并可確保對(duì)電鍍?nèi)萜?0和陽(yáng)極支承件52之間的間隙的可靠密封，以防止電鍍?nèi)芤盒孤?。惰性氣體導(dǎo)引通道214與其中一個(gè)溝槽210聯(lián)接，電鍍?nèi)芤悍祷赝ǖ?16與全部溝槽210的底部聯(lián)接。壓力足夠高可排放殘留在溝槽210中的電鍍?nèi)芤旱亩栊詺怏w如氮?dú)馔ㄟ^惰性氣體導(dǎo)引通道214導(dǎo)引到溝槽210。因此殘留在溝槽210中的電鍍?nèi)芤嚎膳欧诺酵獠?，可防止迷宮式密封件212的效果被殘留在溝槽210中的電鍍?nèi)芤航档汀?br> 本實(shí)施例中，在電鍍?nèi)萜?0上設(shè)置由多個(gè)溝槽210構(gòu)成的迷宮式密封件212?？商鎿Q地，迷宮式密封件可設(shè)置在陽(yáng)極支承件52上，或者電鍍?nèi)萜?0和陽(yáng)極支承側(cè)52上。
圖17是一個(gè)垂直剖面圖，示意性表示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的電鍍單元。在圖4中所示的電鍍單元4中，基片的傳送是通過上下移動(dòng)殼體70而完成的。在本實(shí)施例的電鍍單元中，電鍍加工容器中電鍍?nèi)芤旱囊好嫔仙蛳陆涤糜趥魉?接收和抽出)基片，而不需要?dú)んw70垂直移動(dòng)。
電鍍單元包括一個(gè)電鍍加工容器46和一個(gè)頭部47。電鍍加工容器46的電鍍?nèi)萜?0具有環(huán)繞陽(yáng)極48定位并在電鍍?nèi)萜?0的底部開放的第一電鍍?nèi)芤号欧趴?未圖示)，和用于排放已經(jīng)溢過電鍍?nèi)萜?0中的溢水堰元件58的電鍍?nèi)芤?5的第二電鍍?nèi)芤号欧趴?9。另外，電鍍?nèi)萜?0具有在沿溢水堰元件58的圓周壁高度方向設(shè)置于中間的臺(tái)階部分50a處開口的第三電鍍?nèi)芤号欧趴?20。在從第三電鍍?nèi)芤号欧趴?20延伸到儲(chǔ)器226(見圖6)的電鍍?nèi)芤号欧殴艿?21中設(shè)有一個(gè)關(guān)閉閥122。
通過這種結(jié)構(gòu)，由電鍍?nèi)萜?0中的溢水堰元件58的上端限定的一個(gè)平面構(gòu)成了用于電鍍基片的液面A，而由臺(tái)階部分50a限定的一個(gè)平面構(gòu)成了用于傳送基片的液面B。具體地，在電鍍加工時(shí)，關(guān)閉切斷閥122，電鍍?nèi)芤和ㄟ^電鍍?nèi)芤汗?yīng)噴嘴53噴出，從而提升電鍍腔室49內(nèi)電鍍?nèi)芤旱囊好?。電鍍?nèi)芤阂邕^位于電鍍腔室50中溢水堰元件58的上端，從而將液面保持在用于電鍍基片的液面A。在電鍍加工完成后，打開切斷閥122，通過第三電鍍?nèi)芤号欧趴?20排放電鍍腔室49中的電鍍?nèi)芤?5，從而將液面變化到用于傳送基片的液面B。
因此，通過在電鍍加工以外的時(shí)間段內(nèi)將陽(yáng)極48沒入電鍍?nèi)芤?5中，可防止形成于陽(yáng)極48表面上的黑色薄膜干燥和氧化，從而可以穩(wěn)定地完成電鍍加工。
當(dāng)由設(shè)置于殼體70底端的基片保持保持元件72保持基片W時(shí)，頭部47的殼體70不能垂直移動(dòng)，但可環(huán)繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)，基片W位于用于電鍍基片的液面A與用于傳送基片的液面B之間的一個(gè)位置?；_(tái)71沒有設(shè)置任何用于保持基片的機(jī)構(gòu)。將基片W置于殼體70的基片保持元件72上，然后降低基片臺(tái)71，將基片W的周邊夾在基片保持元件72和基片臺(tái)71的底部周邊部分之間，從而保持基片W。
下面對(duì)用具有電鍍單元的基片加工裝置加工基片的工藝進(jìn)行描述。該實(shí)施例基本上與上述實(shí)施例相同，不同之外在于通過第二機(jī)器人3傳送基片，以及電鍍單元中的工藝。因此下面將只對(duì)不同的結(jié)構(gòu)的操作進(jìn)行描述。
基片以下列方式傳送到電鍍單元第二機(jī)器人3的吸氣型手以及以基片表面朝下的方式由該吸氣型手保持的基片W通過殼體70的開口96插入殼體70中。然后向下移動(dòng)吸氣型手，釋放真空吸氣，將基片W置于殼體70的基片保持元件72上。之后，提升吸氣型手并從殼體70中拉出。然后降低基片臺(tái)71，將基片W的周邊夾在基片保持元件72和基片臺(tái)71的底部周邊部分之間，從而保持基片W。
之后，由切斷閥122關(guān)閉與第三電鍍?nèi)芤号欧趴?20聯(lián)接的電鍍?nèi)芤号欧殴艿?21，通過電鍍?nèi)芤汗?yīng)噴嘴53噴射電鍍?nèi)芤?。與此同時(shí)，殼體70和由殼體70保持的基片W以一個(gè)中等速度旋轉(zhuǎn)。在電鍍?nèi)芤旱竭_(dá)一個(gè)預(yù)定高度且經(jīng)過了幾秒鐘之后，將殼體70的轉(zhuǎn)速降低到例如100分-1的一個(gè)低轉(zhuǎn)速，流過一個(gè)電鍍電流，從而在陽(yáng)極48用作陽(yáng)極而要加工的基片表面用作陰極的狀態(tài)下完成電鍍。
在電流供應(yīng)結(jié)束后，打開切斷閥122，通過第三電鍍?nèi)芤号欧趴?20將位于臺(tái)階部分50a上方一個(gè)位置的電鍍?nèi)芤?5排放到儲(chǔ)器226。這樣將殼體70和由殼體70保持的基片定位在電鍍?nèi)芤阂好嫔戏讲⒈┞队诖髿?。在殼體70和由殼體70保持的基片W位于電鍍?nèi)芤阂好嫔戏降臓顟B(tài)下，殼體70和基片W以例如500到800分-1的高速旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下從基片上去除電鍍?nèi)芤?。在結(jié)束了從基片上去除電鍍?nèi)芤褐?，在殼體70面向一個(gè)預(yù)定方向的位置停止殼體70的旋轉(zhuǎn)。
在殼體70的旋轉(zhuǎn)完全停止后，將基片臺(tái)71提升到一個(gè)基片附著/取出位置。接下來通過殼體70的開口96將吸氣表面朝下的第二機(jī)器人3的吸氣型手插入殼體70中，并降低到可通過吸氣由吸氣型手保持基片的一個(gè)位置。然后用吸氣型手通過真空吸氣保持基片，然后將吸氣型手移動(dòng)到殼體70的開口96上方的一個(gè)位置。之后，通過殼體70的開口96將吸氣型手和由吸氣型手保持的基片從殼體70中拉出。
根據(jù)本實(shí)施例，可簡(jiǎn)化頭部47的機(jī)構(gòu)并使之緊湊。此外，電鍍加工是在電鍍加工容器46中電鍍?nèi)芤旱谋砻嫖挥谟糜陔婂兓囊好娓叨華時(shí)完成的，而基片的脫水和傳送是在電鍍?nèi)芤旱谋砻嫖挥谟糜趥魉突囊好娓叨菳時(shí)完成的。另外，還能夠防止形成于陽(yáng)極48表面上的黑色薄膜干燥和氧化。另外，由于被電鍍的基片的位置與通過基片的旋轉(zhuǎn)從其上去除多余電鍍?nèi)芤旱幕奈恢孟嗤山档陀糜诜乐辜?xì)霧噴濺的位置。
另外，本實(shí)施例中，可進(jìn)行下面的加工當(dāng)電鍍?nèi)芤旱谋砻嫖挥谟糜趥魉突囊好娓叨菳時(shí)，將基片W插入殼體70中并由殼體70保持，然后將電鍍?nèi)芤旱囊好娓叨忍嵘接糜陔婂兓囊好娓叨華。與此同時(shí)，將殼體70提升一定距離。在將電鍍?nèi)芤旱谋砻嫣嵘接糜陔婂兓囊好娓叨華之后，以例如150分-1的中等速度旋轉(zhuǎn)殼體70，并降低，從而使基片W與在其中心部分上升的電鍍?nèi)芤旱谋砻娼佑|。這樣可以確實(shí)地從中去除位于基片表面上的氣泡。
圖18是一個(gè)垂直剖面圖，示意性表示根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的電鍍單元。該電鍍單元與圖17中所示電鍍單元的不同之處在于，使用一個(gè)壓縮環(huán)130來代替構(gòu)成了用于壓縮圖17中所示電鍍單元的基片的壓縮元件的基片臺(tái)71，致動(dòng)器131如用于垂直移動(dòng)壓縮環(huán)130的氣缸容納在殼體70中。
根據(jù)本實(shí)施例，當(dāng)致動(dòng)器131致動(dòng)而降低壓縮環(huán)130時(shí)，基片的周邊部分被夾在殼體70的基片保持元件72與壓縮環(huán)130的下表面之間，從而保持基片W?？赏ㄟ^提升壓縮環(huán)130來釋放基片。
圖19是一個(gè)垂直剖面圖，示意性表示根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的電鍍單元。該電鍍單元與圖17中所示電鍍單元的不同之處在于，使用一個(gè)具有擺動(dòng)連接件142的夾持機(jī)構(gòu)141，來代替構(gòu)成了用于壓縮圖17中所示電鍍單元的基片的壓縮元件的基片臺(tái)71，夾持機(jī)構(gòu)141在其底部容納在殼體70中。
根據(jù)本實(shí)施例，當(dāng)擺動(dòng)連接件142向下擺動(dòng)通過夾持機(jī)構(gòu)141從而位于水平方向時(shí)，基片的周邊部分被夾在殼體70的基片保持元件72與擺動(dòng)連接件142之間，從而保持基片W。當(dāng)擺動(dòng)連接件142向外擺動(dòng)而位于垂直方向時(shí)，基片被釋放。與此同時(shí)，能夠防止擺動(dòng)連接件142妨礙基片W的抽出。
圖20是一個(gè)垂直剖面圖，示意性表示根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的電鍍單元。該電鍍單元與圖17中所示電鍍單元的不同之處在于，使用可彈性變形，即可通過氣動(dòng)壓力伸展和收縮的彈性元件150，代替構(gòu)成了用于壓縮圖17中所示電鍍單元的基片的壓縮元件的基片臺(tái)71，該彈性元件150在其底部容納在殼體70中。
根據(jù)本實(shí)施例，通過由氣動(dòng)壓力伸展彈性元件150，基片的周邊部分被夾在殼體70的基片保持元件72與彈性元件150之間，從而保持基片W?？赏ㄟ^從彈性元件150排出空氣而釋放基片。與此同時(shí)，能夠防止彈性元件150妨礙基片W的抽出。
圖21至23是垂直剖面圖，示意性表示根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的電鍍單元。如圖21中所示，該電鍍單元主要包括一個(gè)基本上為圓柱形并在其中容納電鍍?nèi)芤?5的電鍍加工容器46，和一個(gè)設(shè)置在電鍍加工容器46上方用于保持基片W的頭部47。圖21中，電鍍單元處于這樣一個(gè)狀態(tài)，基片W由頭部47保持，電鍍?nèi)芤?5的表面位于用于電鍍基片的液面高度。
電鍍加工容器46具有一個(gè)向上開放的電鍍腔室49，還有一個(gè)位于其底部的陽(yáng)極48。在電鍍腔室49中設(shè)有一個(gè)容納電鍍?nèi)芤?5的電鍍?nèi)萜?0。在水平方向朝電鍍腔室49中心突出的電鍍?nèi)芤汗?yīng)噴嘴53以等間距設(shè)置在電鍍?nèi)萜?0的內(nèi)圓周壁上。該電鍍?nèi)芤汗?yīng)噴嘴53與在電鍍?nèi)萜?0中沿垂直方向延伸的供應(yīng)通道54(見圖4)相通。
如圖6中所示，電鍍?nèi)芤汗?yīng)通道54通過電鍍?nèi)芤汗?yīng)管道55與電鍍?nèi)芤赫{(diào)節(jié)箱40聯(lián)接。用于控制背壓使之恒定的控制閥56設(shè)置在每個(gè)電鍍?nèi)芤汗?yīng)管道55上。
另外，根據(jù)本實(shí)施例，在電鍍腔室49中陽(yáng)極48上方的一個(gè)位置設(shè)有一個(gè)沖壓板220，該沖壓板220具有大量尺寸例如約為3毫米的孔。該沖壓板220可防止形成于陽(yáng)極48表面上的黑色薄膜由于電鍍?nèi)芤?5而向上卷曲隨后流走。
電鍍?nèi)萜?0具有第一電鍍?nèi)芤号欧趴?7，用于從電鍍腔室49底部的周邊部分抽出容納在電鍍腔室49中的電鍍?nèi)芤?5，和第二電鍍?nèi)芤号欧趴?9，用于排放從設(shè)置于電鍍?nèi)萜?0上端的溢水堰元件58溢出的電鍍?nèi)芤?5。另外，電鍍?nèi)萜?0還具有第三電鍍?nèi)芤号欧趴?20，用于在溢過溢水堰元件58之前排放電鍍?nèi)芤?。已?jīng)流過第二電鍍?nèi)芤号欧趴?9和第三電鍍?nèi)芤号欧趴?20的電鍍?nèi)芤涸陔婂內(nèi)萜?0底端會(huì)合，然后從電鍍?nèi)萜?0排出。如圖24A和24C中所示，代替設(shè)置第三電鍍?nèi)芤号欧趴?20，溢水堰元件58可在其底部以預(yù)定的間隔設(shè)置具有預(yù)定寬度的開口222，使電鍍?nèi)芤?5穿過開口222，然后排放到第二電鍍?nèi)芤号欧趴?9。
通過這種布局，在電鍍過程中當(dāng)所供應(yīng)的電鍍?nèi)芤旱牧枯^大時(shí)，電鍍?nèi)芤和ㄟ^第三電鍍?nèi)芤号欧趴?20排放到外部，或者穿過開口222，通過第二電鍍?nèi)芤号欧趴?9排放到外部。另外，如圖24A中所示，電鍍?nèi)芤阂邕^溢水堰元件58，并通過第二電鍍?nèi)芤号欧趴?9排放到外部。另一方面，在電鍍過程中，當(dāng)所供應(yīng)的電鍍?nèi)芤毫枯^小時(shí)，電鍍?nèi)芤和ㄟ^第三電鍍?nèi)芤号欧趴?20排放到外部，或者可替換地如圖24B中所示，電鍍?nèi)芤捍┻^開口222，通過第二電鍍?nèi)芤号欧趴?9排放到外部。通過這種方式，可使這種結(jié)構(gòu)易于解決所供應(yīng)的電鍍?nèi)芤毫枯^大或較小的情況。
另外，如圖24D中所示，以圓周方向的預(yù)定節(jié)距設(shè)有用于控制液面高度的通孔224，這些通孔224位于電鍍?nèi)芤汗?yīng)噴嘴53上方并與電鍍腔室49和第二電鍍?nèi)芤号欧趴?9相通。因此當(dāng)電鍍沒有完成時(shí)，電鍍?nèi)芤捍┻^通孔224，并通過第二電鍍?nèi)芤号欧趴?9排放到外部，從而控制電鍍?nèi)芤旱囊好娓叨?。在電鍍過程中，這些通孔224用作限制從中流過的電鍍?nèi)芤毫康目卓凇?br> 如圖6中所示，第一電鍍?nèi)芤号欧趴?7通過電鍍?nèi)芤号欧殴艿?0a與儲(chǔ)器226聯(lián)接，在電鍍?nèi)芤号欧殴艿?0a中設(shè)有一個(gè)流量控制器61a。第二電鍍?nèi)芤号欧趴?9和第三電鍍?nèi)芤号欧趴?20在電鍍?nèi)萜?0中相互接合，接合的通道此時(shí)通過電鍍?nèi)芤号欧殴艿?0b直接與儲(chǔ)器226聯(lián)接。
儲(chǔ)器226構(gòu)造成使來自全部其它電鍍單元的電鍍?nèi)芤憾剂魅雰?chǔ)器226中。已經(jīng)流入儲(chǔ)器226中的電鍍?nèi)芤河梢粋€(gè)泵228導(dǎo)引到電鍍?nèi)芤赫{(diào)節(jié)箱40中(見圖6)。該電鍍?nèi)芤赫{(diào)節(jié)箱40設(shè)有一個(gè)溫度控制器230，和一個(gè)用于對(duì)電鍍?nèi)芤哼M(jìn)行取樣并分析樣本液體的電鍍?nèi)芤悍治鰡卧?32。當(dāng)操作單個(gè)泵234時(shí)，電鍍?nèi)芤和ㄟ^過濾器236從電鍍?nèi)芤赫{(diào)節(jié)箱40供應(yīng)到每個(gè)電鍍單元中的電鍍?nèi)芤汗?yīng)噴嘴53。在從電鍍?nèi)芤赫{(diào)節(jié)箱40延伸到每個(gè)電鍍單元的電鍍?nèi)芤汗?yīng)管道55中設(shè)有一個(gè)控制閥56。該控制閥56即使當(dāng)一個(gè)電鍍單元停止時(shí)也能夠使第二側(cè)上的壓力恒定，控制閥56可使其它電鍍單元中的電鍍?nèi)芤旱墓?yīng)壓力恒定。
因此，在一個(gè)單一電鍍加工系統(tǒng)中在電鍍?nèi)芤赫{(diào)節(jié)箱40中制備的電鍍?nèi)芤和ㄟ^單一泵234供應(yīng)到多個(gè)電鍍單元。這種具有大容量的電鍍?nèi)芤褐苽湎?0在電鍍加工系統(tǒng)中用于制備電鍍?nèi)芤?。通過這種布局，電鍍?nèi)芤汗?yīng)到每個(gè)電鍍單元，同時(shí)用控制閥56控制每個(gè)電鍍單元中的流速，并可抑制電鍍?nèi)芤涸谫|(zhì)量上的變化。
在電鍍腔室49中靠近電鍍腔室49內(nèi)圓周的一個(gè)位置設(shè)有一個(gè)垂直流調(diào)節(jié)環(huán)62和一個(gè)水平流調(diào)節(jié)環(huán)63，液面的中心部分由電鍍腔室49中電鍍?nèi)芤?5的分開的上下兩個(gè)流中的一個(gè)向上流向上推動(dòng)，從而使下向流動(dòng)平穩(wěn)，并進(jìn)一步使電流密度的分布均勻。水平流調(diào)節(jié)環(huán)63具有一個(gè)固定到電鍍?nèi)萜?0上的周邊部分，垂直流調(diào)節(jié)環(huán)62與水平流調(diào)節(jié)環(huán)63聯(lián)接。
另一方面，頭部47包括一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的殼體70，和具有向下的開口端并在圓周壁上具有開口96的圓柱形接受器，可垂直移動(dòng)壓縮桿242在其底端具有一個(gè)壓縮環(huán)240。如圖25和26中所示，在殼體70的底端設(shè)有一個(gè)向內(nèi)伸出的環(huán)形基片保持元件72。在基片保持元件72上安裝著一個(gè)環(huán)形密封元件244。該環(huán)形密封元件244向內(nèi)突出，該環(huán)形密封元件244中頂面的前端以環(huán)形錐形形式向上突出。另外，在密封元件244上方設(shè)有一個(gè)用于陰極電極的觸點(diǎn)76。在基片保持元件72中在圓周方向等間距地設(shè)有一個(gè)在水平方向向外延伸并在向上傾斜狀態(tài)下進(jìn)一步向外延伸的通氣孔75。用于陰極電極的觸點(diǎn)76和通氣孔75與圖4中所示相同。
通過這種布局，在電鍍?nèi)芤旱囊好娓叨热鐖D22中所示降低的狀態(tài)下，基片W由機(jī)器人手H或類似物保持并插入殼體70中，如圖25和26中所示，在此處將基片W置于基片保持元件72的密封元件244的上表面上。之后，從殼體70中抽出機(jī)器人手H，然后降低壓縮環(huán)240，將基片W的周邊部分夾在密封元件244和壓縮環(huán)240的下表面之間，從而保持基片W。此外，在保持基片W之后，基片W的下表面與密封元件244壓力接觸，從而確實(shí)地密封該接觸部分。與此同時(shí)，電流在基片W和用于陰極電極的觸點(diǎn)76之間流過。
如圖21中所示，殼體70與電機(jī)246的輸出軸248耦接，并通過電機(jī)246的激勵(lì)而旋轉(zhuǎn)，壓縮桿242沿通過一個(gè)軸承256旋轉(zhuǎn)安裝在滑塊254底端上的環(huán)形支承框架258的圓周方向垂直設(shè)置在預(yù)定位置?；瑝K254可通過致動(dòng)缸252，由一個(gè)固定到環(huán)繞電機(jī)246的支承件250上的導(dǎo)引件垂直移動(dòng)。通過這種結(jié)構(gòu)，壓縮桿242可通過缸252的致動(dòng)而垂直移動(dòng)，另外，在保持基片W之后，壓縮桿242與殼體70一體地旋轉(zhuǎn)。
支承件250安裝在一個(gè)與滾珠螺桿216配合的滑動(dòng)底座262上，并可由通過激勵(lì)電機(jī)264而旋轉(zhuǎn)的滾珠螺桿261而垂直移動(dòng)。支承件250由一個(gè)上部殼體264圍繞，并可通過激勵(lì)電機(jī)260而與上部殼體264一起垂直移動(dòng)。另外，在電鍍?nèi)萜?0的上表面上設(shè)有一個(gè)在電鍍過程中圍繞殼體70的底部殼體257。
通過這種結(jié)構(gòu)，如圖22中所示，可在支承件250和上部殼體264被提升的這樣一個(gè)狀態(tài)下進(jìn)行維修。電鍍?nèi)芤旱慕Y(jié)晶體很可能會(huì)沉積在溢水堰元件58的內(nèi)圓周表面上。但支承件250和上部殼體264被提升，大量的電鍍?nèi)芤毫鲃?dòng)并溢過溢水堰元件58，從而防止電鍍?nèi)芤旱慕Y(jié)晶體沉積在溢水堰元件58的內(nèi)圓周表面上。在電鍍?nèi)萜?0中一體設(shè)置著一個(gè)用于防止電鍍?nèi)芤簢姙R的蓋50b，蓋住在電鍍過程中溢出的電鍍?nèi)芤荷戏降囊徊糠帧Ｍㄟ^將超斥水性材料如HIREC(由NTT先進(jìn)技術(shù)公司制造)涂覆在蓋50b的下表面上以防止電鍍?nèi)芤簢姙R，可防止電鍍?nèi)芤旱慕Y(jié)晶體沉積在蓋50b的下表面上。
在沿本實(shí)施例中圓周方向的四個(gè)位置設(shè)有位于殼體70的基片保持元件72上方用于完成基片W的對(duì)中的基片對(duì)中機(jī)構(gòu)270。圖27詳細(xì)表示基片對(duì)中機(jī)構(gòu)270?；瑢?duì)中機(jī)構(gòu)270包括一個(gè)固定到殼體70上的門形托架272，和一個(gè)設(shè)置在托架272中的定位塊274。該定位塊274通過水平固定到托架272上的一個(gè)支承軸276可擺動(dòng)地安裝。另外，一個(gè)壓縮卷簧278插在殼體70和定位塊274之間。因而定位塊274由壓縮卷簧278推動(dòng)，使定位塊274環(huán)繞支承軸276旋轉(zhuǎn)，而定位塊274的底部向內(nèi)突出。定位塊274的上表面274a用作一個(gè)止動(dòng)件，并與托架272的下表面272a接觸，以限制定位塊274的運(yùn)動(dòng)。另外，定位塊274還具有一個(gè)在向上方向向外加寬的錐形內(nèi)表面274b。
通過這種結(jié)構(gòu)，基片由傳送機(jī)器人的手或類似物保持，傳送到殼體70中，并置于基片保持元件72上。在這種情況下，當(dāng)基片的中心從基片保持元件72的中心偏離時(shí)，定位塊274克服壓縮卷簧278的推力向外旋轉(zhuǎn)，在基片從傳送機(jī)器人的手或類似物的保持中釋放之后，定位塊274通過壓縮卷簧278的推力而返回到原始位置。這樣可完成對(duì)基片的對(duì)中。
圖28表示一個(gè)輸送觸點(diǎn)(探針)77，用于向用于陰極電極的觸點(diǎn)76的陰極電極板208供電。該輸送觸點(diǎn)77由一個(gè)柱塞構(gòu)成，并由一個(gè)延伸到陰極電極板208的圓柱形保護(hù)元件280圍繞，從而保護(hù)輸送觸點(diǎn)77免受電鍍?nèi)芤旱挠绊憽?br> 在如上所述具有電鍍單元的基片加工裝置中，當(dāng)電鍍?nèi)芤旱谋砻嫖挥谌鐖D22中所示用于傳送基片的一個(gè)底部高度時(shí)，將基片插入并保持在殼體70中。在這種狀態(tài)下，電鍍?nèi)芤旱囊好娓叨壬?，基片被電鍍。之后，電鍍?nèi)芤旱囊好娓叨认陆担瑥臍んw70中抽出已電鍍的基片。另外，在支承件250和上部殼體264被提升的狀態(tài)下進(jìn)行維修。在這種狀態(tài)下，如果必要，使大量電鍍?nèi)芤阂邕^溢水堰元件58，從而防止電鍍?nèi)芤旱慕Y(jié)晶體沉積在溢水堰元件58的內(nèi)圓周表面上。
另外，在本實(shí)施例中，可以下列方式完成下面的加工當(dāng)電鍍?nèi)芤旱谋砻嫖挥谟糜趥魉突囊好娓叨菳時(shí)，將基片W插入殼體70中并由殼體70保持，然后將電鍍?nèi)芤旱囊好娓叨忍嵘接糜陔婂兓囊好娓叨華。與此同時(shí)，將殼體70提升一定距離。在打磨流體的液面高度到達(dá)用于電鍍基片的液面高度A后，以例如150分-1的中等轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)殼體70，并降低，從而使基片W與在其中心部分被提升的電鍍?nèi)芤旱谋砻娼佑|。因此，可從中確實(shí)地去除基片表面上的氣泡。
在上述實(shí)施例中，電鍍單元4設(shè)置在第二機(jī)器人3的一側(cè)上。但本發(fā)明并不限于此。例如，電鍍單元可以圖29和30中所示的布局設(shè)置。
圖29中所示的電鍍裝置包括一個(gè)加載/卸載單元404，四個(gè)電鍍單元410，一個(gè)第一機(jī)器人400，一個(gè)第二機(jī)器人412，兩個(gè)退火單元406，和兩個(gè)清理單元408(旋轉(zhuǎn)-沖洗-干燥單元和/或斜面蝕刻/化學(xué)清理單元)。加載/卸載單元404、兩個(gè)退火單元406和清理單元408環(huán)繞第一機(jī)器人400和第二機(jī)器人402設(shè)置。另外，第三機(jī)器人412設(shè)置在由清理單元408和四個(gè)電鍍單元410圍繞的位置。裝置還設(shè)有一個(gè)用于向電鍍單元410供應(yīng)電鍍?nèi)芤旱幕瘜W(xué)液體供應(yīng)系統(tǒng)414。在這種情況下，電鍍單元410和化學(xué)液體供應(yīng)系統(tǒng)414設(shè)置在一個(gè)加工部分，該加工部分通過一個(gè)間隔壁(未圖示)與設(shè)有其它單元(退火單元406和清理單元408)的加工部分分隔開。
圖30中所示的電鍍裝置包括加載/卸載單元450和一個(gè)加工部分452。從半導(dǎo)體晶片等的生產(chǎn)率的觀點(diǎn)考慮，在加工部分452的中心設(shè)置一個(gè)傳送裝置454，環(huán)繞傳送裝置454設(shè)置多個(gè)電鍍單元456和多個(gè)清理/干燥單元(旋轉(zhuǎn)-沖洗-干燥單元)458。本實(shí)施例中，環(huán)繞一個(gè)傳送裝置454設(shè)有三個(gè)電鍍單元456和三個(gè)清理/干燥單元458?？稍O(shè)置斜面蝕刻/化學(xué)清理單元來代替清理/干燥單元456。電鍍單元456可以面朝下型或面朝上型中的任一種。在這種情況下，電鍍單元456設(shè)置在一個(gè)電鍍部分中，該電鍍部分通過一個(gè)間隔壁(未圖示)與設(shè)置其它單元(清理/干燥單元458)的加工部分分隔開。
在上述實(shí)施例中，盡管描述了其中通過電鍍形成電鍍Cu膜的例子，但電鍍并不限于Cu電鍍。可用Cu合金或其它金屬對(duì)基片進(jìn)行電鍍。可通過無電電鍍方法形成電鍍薄膜。電鍍單元可以是面朝下型和面朝上型中的任一種。
圖31是基片電鍍裝置的一個(gè)例子的平面圖。該基片電鍍裝置包括加載/卸載單元510，一對(duì)清理/干燥單元512，第一基片臺(tái)514，斜面蝕刻/化學(xué)清理單元516和第二基片臺(tái)518，一個(gè)設(shè)有用于將基片翻轉(zhuǎn)180的機(jī)構(gòu)的清洗單元520，和四個(gè)電鍍單元522。基片電鍍裝置還設(shè)有一個(gè)用于在加載/卸載單元510、清理/干燥單元512和第一基片臺(tái)514之間傳送基片的第一傳送裝置524，用于在第一基片臺(tái)514、斜面蝕刻/化學(xué)清理單元516和第二基片臺(tái)518之間傳送基片的第二傳送裝置526，和用于在第二基片臺(tái)518、清洗單元520和電鍍單元522之間傳送基片的第三傳送裝置528。
基片電鍍裝置具有一個(gè)用于將電鍍裝置分割成一個(gè)電鍍部分530和一個(gè)清潔空間540的間隔壁523?？煞謩e向電鍍部分530和清潔空間540中的一個(gè)中供應(yīng)空氣或者從中排出空氣。間隔壁523具有一個(gè)能夠打開和關(guān)閉的開閉器(未圖示)。清潔空間540的壓力低于大氣壓，而高于電鍍部分530的壓力。這樣可防止清潔空間540中的空氣從電鍍裝置流出，并可防止電鍍部分530中的空氣流入清潔空間540中。
圖32是一個(gè)示意圖，表示基片電鍍裝置中的空氣流。在清潔空間540中，通過一個(gè)管道543導(dǎo)引新鮮的外界空氣，并用一個(gè)風(fēng)扇通過一個(gè)高性能過濾器544推入清潔空間540中。這樣將下向流動(dòng)的清潔空氣從頂板545a供應(yīng)到環(huán)繞清理/干燥單元512和斜面蝕刻/化學(xué)清理單元516的若干位置。所供應(yīng)的大量清潔空氣通過一個(gè)循環(huán)管道552從地板545b返回到頂板545a，并由一個(gè)風(fēng)扇通過高性能過濾器544再次推入清潔空間540中，從而在清潔空間中循環(huán)。一部分空氣通過一個(gè)管道546從清理/干燥單元512和斜面蝕刻/化學(xué)清理單元516排放到外部，從而將清潔空間540的壓力設(shè)定成低于大氣壓。
其中具有清洗單元520和電鍍單元522的電鍍部分530不是一個(gè)清潔空間(而是一個(gè)污染空間)。但微粒附著到基片上是不可接受的。因此在電鍍部分530中，通過一個(gè)管道547導(dǎo)引新鮮的外部空氣，用一個(gè)風(fēng)扇通過一個(gè)高性能過濾器548將下向流動(dòng)的清潔空氣推入電鍍部分530中，從而防止顆粒附著到基片表面上。但如果下向流動(dòng)的清潔空氣的整體流速僅通過外部空氣供應(yīng)和排放來供應(yīng)，則需要供應(yīng)和排放大量空氣。因此空氣通過管道553排放到外部，大部分下向氣流在這樣一個(gè)狀態(tài)下通過一個(gè)從地板549b伸出的循環(huán)管道550由循環(huán)空氣供應(yīng)，將電鍍部分530的壓力保持在低于清潔空間540的壓力。
這樣用風(fēng)扇通過高性能過濾器548將經(jīng)過循環(huán)管道550返回到頂板549a的空氣再次推入電鍍部分530中。因此清潔空氣被供應(yīng)到電鍍部分530中，從而在電鍍部分530中循環(huán)。在這種情況下，含有從清洗單元520、電鍍單元522、第三傳送裝置528和一個(gè)電鍍?nèi)芤赫{(diào)節(jié)浴551中噴射出的化學(xué)煙霧或氣體的空氣經(jīng)過管道553排放到外部。這樣將電鍍部分530的壓力控制成低于清潔空間540的壓力。
加載/卸載單元510中的壓力高于清潔空間540中的壓力，而清潔空間540中的壓力高于電鍍部分530中的壓力。因此如圖33中所示，當(dāng)開閉器(未圖示)打開時(shí)，空氣連續(xù)流過加載/卸載單元510、清潔空間540和電鍍部分530。從清潔空間540和電鍍部分530中排出的空氣流過導(dǎo)管552、553進(jìn)入從清潔室中伸出的一個(gè)共用導(dǎo)管554(見圖34)。
圖34以透視圖表示置于清潔空間中的圖31中所示的基片電鍍裝置。加載/卸載單元510包括一個(gè)側(cè)壁，該側(cè)壁中限定了一個(gè)盒傳送口555，和一個(gè)控制板556，并暴露于在清潔室中由一個(gè)間隔壁557分隔的工作區(qū)域558。間隔壁557還在清潔室中分隔開一個(gè)其中安裝基片電鍍裝置的應(yīng)用區(qū)域559。基片電鍍裝置的其它側(cè)壁暴露于應(yīng)用區(qū)域559，應(yīng)用區(qū)域559的空氣清潔度低于工作區(qū)域558中的空氣清潔度。
圖35是基片電鍍裝置的另一個(gè)例子的平面圖。圖35中所示的基片電鍍裝置包括一個(gè)用于加載半導(dǎo)體基片的加載單元601，一個(gè)用于用銅電鍍半導(dǎo)體基片的銅電鍍腔室602，一對(duì)用于用水清理半導(dǎo)體基片的水清理腔室603、604，一個(gè)用于化學(xué)和機(jī)械地打磨半導(dǎo)體基片的化學(xué)機(jī)械打磨單元605一對(duì)用于用水清理半導(dǎo)體基片的水清理腔室606、607，一個(gè)用于干燥半導(dǎo)體基片的干燥腔室608，和一個(gè)用于卸載其上有互聯(lián)薄膜的半導(dǎo)體基片的卸載單元609?；婂冄b置還具有一個(gè)用于將半導(dǎo)體基片傳送到腔室602、603、604，化學(xué)機(jī)械打磨單元605，腔室606、607、608和卸載單元609的基片傳送機(jī)構(gòu)(未圖示)。加載單元601，腔室602、603、604，化學(xué)機(jī)械打磨單元605，腔室606、607、608和卸載單元609組合成一個(gè)單一的一體結(jié)構(gòu)成為一個(gè)裝置。
基片電鍍裝置以下述方式操作基片傳送機(jī)構(gòu)在其上還沒有形成互聯(lián)薄膜的半導(dǎo)體基片W從一個(gè)位于加載單元601中的基片盒601-1傳送到銅電鍍腔室602。在銅電鍍腔室602中，在半導(dǎo)體基片W的表面上形成一個(gè)已電鍍銅膜，該半導(dǎo)體基片W具有一個(gè)由一個(gè)互聯(lián)溝道和一個(gè)互聯(lián)孔(接觸孔)構(gòu)成的互聯(lián)區(qū)域。
在銅電鍍腔室602中的半導(dǎo)體基片W上形成電鍍銅膜之后，由基片傳送機(jī)構(gòu)將半導(dǎo)體基片W傳送到其中一個(gè)水清理腔室603、604，并在其中一個(gè)水清理腔室603、604中用水清理。用基片傳送機(jī)構(gòu)將已清理的半導(dǎo)體基片W傳送到化學(xué)機(jī)械打磨單元605。化學(xué)機(jī)械打磨單元605從半導(dǎo)體基片W的表面上去除不期望的電鍍銅膜，在互聯(lián)溝道和互聯(lián)孔中留下一部分電鍍銅膜。在電鍍銅膜沉積之前，在半導(dǎo)體基片W的表面上，包括互聯(lián)溝道和互聯(lián)孔的內(nèi)表面上，形成一個(gè)由TiN等制成的隔離層。
然后，由基片傳送機(jī)構(gòu)將帶有殘留電鍍銅膜的半導(dǎo)體基片W傳送到其中一個(gè)水清理腔室606、607，并由其中一個(gè)水清理腔室606、607中的水清理。然后將經(jīng)過清理的半導(dǎo)體基片W在干燥腔室608中干燥，之后將經(jīng)干燥的半導(dǎo)體基片W以及用作互聯(lián)薄膜的殘留電鍍銅膜放入卸載單元609中的基片盒609-1中。
圖36表示基片電鍍裝置的又一個(gè)例子的平面圖。圖36中所示的基片電鍍裝置與圖35中所示的基片電鍍裝置的不同之處在于，它附加地包括一個(gè)銅電鍍腔室602，一個(gè)水清理腔室610，一個(gè)預(yù)處理腔室611，一個(gè)用于在半導(dǎo)體基片上的電鍍銅膜上形成一個(gè)保護(hù)電鍍層的保護(hù)層電鍍腔室612，水清理腔室613和一個(gè)化學(xué)機(jī)械打磨單元615。加載單元601，腔室602、602、603、604、614，化學(xué)機(jī)械打磨單元605、615，腔室606、607、608、610、611、612、613，以及卸載單元609結(jié)合成一個(gè)單一的一體結(jié)構(gòu)作為裝置。
圖36中所示的基片電鍍裝置以如下方式操作將半導(dǎo)體基片W從置于加載單元601中的基片盒601-1連續(xù)供應(yīng)到其中一個(gè)銅電鍍腔室602、602。在其中一個(gè)銅電鍍腔室602、602中，在半導(dǎo)體基片W的表面上形成一個(gè)電鍍銅膜，該半導(dǎo)體基片W具有一個(gè)由一個(gè)互聯(lián)溝道和一個(gè)互聯(lián)孔(接觸孔)構(gòu)成的互聯(lián)區(qū)域。這兩個(gè)銅電鍍腔室602、602用于在一段長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)用銅膜電鍍半導(dǎo)體基片W。具體地，可在其中一個(gè)銅電鍍腔室中根據(jù)無電電鍍用初級(jí)銅膜電鍍半導(dǎo)體基片W，然后在另一個(gè)電鍍腔室602中根據(jù)電鍍用次級(jí)銅膜電鍍?；婂冄b置可具有多于兩個(gè)銅電鍍腔室。
其上形成電鍍銅膜的半導(dǎo)體基片W在其中一個(gè)水清理腔室603、604中用水進(jìn)行清理。然后，化學(xué)機(jī)械打磨單元605從半導(dǎo)體基片W的表面上去除不期望的電鍍銅膜部分，在互聯(lián)溝道和互聯(lián)孔中留下一部分電鍍銅膜。
之后，將帶有殘留電鍍銅膜的半導(dǎo)體基片W傳送到水清理腔室610，在該水清理腔室610中用水進(jìn)行清理。然后將半導(dǎo)體基片W傳送到預(yù)處理腔室611，在其中進(jìn)行預(yù)處理用于沉積一個(gè)保護(hù)電鍍層。將經(jīng)過預(yù)處理的半導(dǎo)體基片W傳送到保護(hù)層電鍍腔室612。在保護(hù)層電鍍腔室612中，在半導(dǎo)體基片W上互聯(lián)區(qū)域中的電鍍銅膜上形成一個(gè)保護(hù)電鍍層。例如，通過無電電鍍用鎳(Ni)和硼(B)的合金形成保護(hù)電鍍層。
在其中一個(gè)水清理腔室613、614中對(duì)半導(dǎo)體基片進(jìn)行了清理之后，在化學(xué)機(jī)械打磨單元615中將沉積在電鍍銅膜上的保護(hù)電鍍層打磨掉。
在打磨保護(hù)電鍍層之后，在其中一個(gè)水清理腔室606、607中用水對(duì)半導(dǎo)體基片W進(jìn)行清理，在干燥腔室608中進(jìn)行干燥，然后傳送到卸載單元609中的基片盒609-1。
圖37是基片電鍍裝置的又一個(gè)例子的平面圖。如圖37中所示，基片電鍍裝置包括一個(gè)位于其中心的具有機(jī)器人臂616-1的機(jī)器人616，還包括一個(gè)銅電鍍腔室602。一對(duì)水清理腔室603、604，一個(gè)化學(xué)機(jī)械打磨單元605，一個(gè)預(yù)處理腔室611，一個(gè)保護(hù)層電鍍腔室612，一個(gè)干燥腔室608，和一個(gè)環(huán)繞機(jī)器人606設(shè)置并定位在機(jī)器人臂616-1的可及范圍之內(nèi)的加載/卸載工位617。鄰接加載/卸載工位617設(shè)有一個(gè)用于加載半導(dǎo)體基片的加載單元601和一個(gè)用于卸載半導(dǎo)體基片的卸載單元609。機(jī)器人616，腔室602、603、604，化學(xué)機(jī)械打磨單元605，腔室608、611、612，加載/卸載單元617，加載單元601以及卸載單元609，結(jié)合成一個(gè)單一的一體結(jié)構(gòu)作為裝置。
圖37中所示的基片電鍍裝置以下述方式工作將要電鍍的半導(dǎo)體基片從加載單元601傳送到加載/卸載工位617，機(jī)器人616-1從加載/卸載工位617接收半導(dǎo)體基片，并傳送到銅電鍍腔室602。在銅電鍍腔室602中，在半導(dǎo)體基片的表面上形成一個(gè)電鍍銅膜，該半導(dǎo)體基片具有一個(gè)由一個(gè)互聯(lián)溝道和一個(gè)互聯(lián)孔構(gòu)成的互聯(lián)區(qū)域。其上形成電鍍銅膜的半導(dǎo)體基片由機(jī)器人臂616-1傳送到化學(xué)機(jī)械打磨單元605。在化學(xué)機(jī)械打磨單元605中，從半導(dǎo)體基片W的表面上去除電鍍銅膜，在互聯(lián)溝道和互聯(lián)孔中留下一部分電鍍銅膜。
然后由機(jī)器人臂616-1將半導(dǎo)體基片傳送到水清理腔室604，在該水清理腔室604中用水對(duì)半導(dǎo)體基片進(jìn)行清理。之后，用機(jī)器人臂616-1將半導(dǎo)體基片傳送到預(yù)處理腔室611，在該預(yù)處理腔室611中對(duì)半導(dǎo)體基片進(jìn)行預(yù)處理，用于沉積保護(hù)電鍍層。經(jīng)過預(yù)處理的半導(dǎo)體基片由機(jī)器人臂616-1傳送到保護(hù)層電鍍腔室612。在保護(hù)層電鍍腔室612中，在半導(dǎo)體基片W上的互聯(lián)區(qū)域中的電鍍銅膜上形成一個(gè)保護(hù)電鍍層。其上形成電鍍銅膜的半導(dǎo)體基片由機(jī)器人臂616-1傳送到水清理腔室604，在該水清理腔室604中用水進(jìn)行清理。經(jīng)過清理的半導(dǎo)體基片由機(jī)器人臂616-1傳送到干燥腔室608，在該干燥腔室608中對(duì)半導(dǎo)體基片進(jìn)行干燥。由機(jī)器人臂616-1將經(jīng)過干燥的半導(dǎo)體基片傳送到加載/卸載工位617，從該加載/卸載工位617將電鍍的半導(dǎo)體基片傳送到卸載單元609。
圖38是一個(gè)視圖，表示半導(dǎo)體基片加工裝置的另一個(gè)例子的平面構(gòu)成。該半導(dǎo)體基片加工裝置具有這樣的構(gòu)造，其中設(shè)有一個(gè)加載/卸載單元701，一個(gè)電鍍Cu膜形成單元702，一個(gè)第一機(jī)器人703，一個(gè)第三清理機(jī)704，一個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)705，一個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)706，一個(gè)第二清理機(jī)707，一個(gè)第二機(jī)器人708，一個(gè)第一清理機(jī)709，一個(gè)第一打磨裝置710，和一個(gè)第二打磨裝置711。靠近第一機(jī)器人703設(shè)有一個(gè)用于在電鍍之前和之后測(cè)量薄膜厚度的電鍍前和電鍍后薄膜厚度測(cè)量器件712，和一個(gè)用于在打磨后的干燥狀態(tài)下測(cè)量半導(dǎo)體基片W的薄膜厚度的干燥狀態(tài)薄膜厚度測(cè)量器件713。
第一打磨裝置(打磨單元)710具有一個(gè)打磨臺(tái)710-1，一個(gè)頂部環(huán)710-2，一個(gè)頂部環(huán)頭部710-3，一個(gè)薄膜厚度測(cè)量器件710-4，和一個(gè)推動(dòng)器710-5。第二打磨裝置(打磨單元)711具有一個(gè)打磨臺(tái)711-1，一個(gè)頂部環(huán)711-2，一個(gè)頂部環(huán)頭部711-3，一個(gè)薄膜厚度測(cè)量器件711-4，和一個(gè)推動(dòng)器711-5。
在加載/卸載單元701的一個(gè)加載口上設(shè)有一個(gè)容納半導(dǎo)體基片W的盒701-1，其上形成用于互聯(lián)的一個(gè)通孔和一個(gè)溝道以及一個(gè)晶粒層。第一機(jī)器人703從盒701-1中取出半導(dǎo)體基片W，將半導(dǎo)體基片W運(yùn)載到在其中形成一個(gè)電鍍Cu膜的電鍍Cu膜形成單元702。此時(shí)，用電鍍前和電鍍后薄膜厚度測(cè)量器件712測(cè)量晶粒層的厚度。通過對(duì)半導(dǎo)體基片W的表面進(jìn)行親水處理而形成電鍍Cu膜，然后進(jìn)行Cu鍍。在形成電鍍Cu膜之后，在電鍍Cu膜形成單元702中對(duì)半導(dǎo)體基片W進(jìn)行沖洗或清理。
當(dāng)由第一機(jī)器人703從電鍍Cu膜形成單元702中取出半導(dǎo)體基片W之后，用電鍍前和電鍍后薄膜厚度測(cè)量器件測(cè)量電鍍Cu膜的薄膜厚度。其測(cè)量結(jié)果作為半導(dǎo)體基片的記錄數(shù)據(jù)記錄到一個(gè)記錄裝置(未圖示)中，用于判斷電鍍Cu膜形成單元702的異常性。在測(cè)量了薄膜厚度之后，第一機(jī)器人703將半導(dǎo)體基片W傳送到翻轉(zhuǎn)機(jī)705，翻轉(zhuǎn)機(jī)705將半導(dǎo)體基片W翻轉(zhuǎn)(使其上已經(jīng)形成電鍍Cu膜的表面朝下)。第一打磨裝置710和第二打磨裝置711以串聯(lián)模式和并聯(lián)模式進(jìn)行打磨。下面對(duì)以串聯(lián)模式打磨進(jìn)行說明。
在串聯(lián)模式打磨中，由打磨裝置710進(jìn)行初級(jí)打磨，由打磨裝置711進(jìn)行次級(jí)打磨。第二機(jī)器人708拾取翻轉(zhuǎn)機(jī)705上的半導(dǎo)體基片W，將半導(dǎo)體基片W置于打磨裝置710的推動(dòng)器710-5上。頂部環(huán)710-2通過吸氣吸引推動(dòng)器710-5上的半導(dǎo)體基片W，使半導(dǎo)體基片W的電鍍Cu膜與打磨臺(tái)710-1在壓力下接觸，從而進(jìn)行初級(jí)打磨。通過初級(jí)打磨，電鍍Cu膜得到了基本打磨。打磨臺(tái)710-1的打磨表面由發(fā)泡聚亞安酯如IC1000制成，或者由其上固定或其中浸透研磨顆粒的材料制成。在打磨表面和半導(dǎo)體基片W相對(duì)運(yùn)動(dòng)之后，對(duì)電鍍Cu膜進(jìn)行打磨。
在完成對(duì)電鍍Cu膜的打磨之后，由頂部環(huán)710-2將半導(dǎo)體基片W返回到推動(dòng)器710-5上。第二機(jī)器人708拾取半導(dǎo)體基片W，其導(dǎo)入第一清理機(jī)709中。此時(shí)，可向推動(dòng)器710-5上的半導(dǎo)體基片W的表面和后側(cè)噴射化學(xué)液體，以從中去除顆?；蛘呤诡w粒難以附著到其上。
在第一清理機(jī)709中完成清理之后，第二機(jī)器人708拾取半導(dǎo)體基片W，將半導(dǎo)體基片W置于第二打磨裝置711的推動(dòng)器711-5上。頂部環(huán)711-2通過吸氣吸引推動(dòng)器711-5上的半導(dǎo)體基片W，使其上形成隔離層的半導(dǎo)體基片W的表面與打磨臺(tái)711-1在壓力下接觸，從而進(jìn)行次級(jí)打磨。打磨臺(tái)的構(gòu)成與頂部環(huán)711-2相同。通過這種次級(jí)打磨，對(duì)隔離層進(jìn)行打磨。但可能存在這樣的情況，其中在初級(jí)打磨之后留下的Cu膜和氧化膜同樣被打磨。
打磨臺(tái)711-1的打磨表面由發(fā)泡聚亞安酯如IC1000制成，或者由其上固定或其中浸透研磨顆粒的材料制成。在打磨表面和半導(dǎo)體基片W相對(duì)運(yùn)動(dòng)之后，進(jìn)行打磨。此時(shí)，將硅、鋁、二氧化鈰等用作研磨顆粒或軟膏。根據(jù)要打磨的薄膜類型對(duì)化學(xué)液體進(jìn)行調(diào)節(jié)。
對(duì)次級(jí)打磨的端點(diǎn)的檢測(cè)是通過主要用光學(xué)薄膜厚度測(cè)量器件測(cè)量隔離層的薄膜厚度進(jìn)行測(cè)量，并檢測(cè)已經(jīng)變?yōu)榱?，或者留有SiO2的絕緣薄膜表面露出的薄膜厚度。另外，將一個(gè)帶有圖像處理功能的薄膜厚度測(cè)量器件用作靠近打磨臺(tái)711-1設(shè)置的薄膜厚度測(cè)量器件711-4。通過使用這種測(cè)量器件，對(duì)氧化薄膜進(jìn)行測(cè)量，將結(jié)果作為半導(dǎo)體基片W的加工記錄保存，用于判斷已經(jīng)完成次級(jí)打磨的半導(dǎo)體基片W是否能夠被傳送到隨后的步驟。如果次級(jí)打磨的端點(diǎn)沒有達(dá)到，則進(jìn)行重新打磨。如果由于任何異常性而已經(jīng)超過一個(gè)規(guī)定值進(jìn)行了過打磨，則停止半導(dǎo)體基片加工裝置，以避免下面的打磨，從而使缺陷產(chǎn)品不會(huì)增加。
在次級(jí)打磨完成后，由頂部環(huán)711-2將半導(dǎo)體基片W移動(dòng)到推動(dòng)器711-5。第二機(jī)器人708拾取推動(dòng)器711-5上的半導(dǎo)體基片W。此時(shí)，可朝推動(dòng)器711-5上的半導(dǎo)體基片W的表面和后側(cè)噴射化學(xué)液體，從中去除顆粒或者使顆粒難以附著到其上。
第二機(jī)器人708將半導(dǎo)體基片W運(yùn)載到其中對(duì)半導(dǎo)體基片W進(jìn)行清理的第二清理機(jī)707中。第二清理機(jī)707的構(gòu)造同樣與第一清理機(jī)709相同。用PVA海綿輥用含有純水的清理液體擦洗半導(dǎo)體基片W的表面，該清理液體中加入了表面活性劑、螯化劑或PH調(diào)節(jié)劑。從一個(gè)噴嘴向半導(dǎo)體基片W的后側(cè)噴射一種強(qiáng)化學(xué)液體如DHF，從而對(duì)在其上擴(kuò)散的Cu進(jìn)行蝕刻。如果擴(kuò)散沒有問題，則用PVA海綿輥用與表面使用相同的化學(xué)液體進(jìn)行清理。
在上述清理完成后，機(jī)器人708拾取半導(dǎo)體基片W并將其傳送到翻轉(zhuǎn)機(jī)706，翻轉(zhuǎn)機(jī)706對(duì)半導(dǎo)體基片W進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。由第一機(jī)器人703拾取已經(jīng)翻轉(zhuǎn)的半導(dǎo)體基片W并傳送到第三清理機(jī)704。在第三清理機(jī)704中，朝半導(dǎo)體基片W的表面噴射通過超聲振動(dòng)激勵(lì)的巨聲水(megasonic water)。此時(shí)，可用公知的鉛筆型海綿用清理液體對(duì)半導(dǎo)體基片W的表面進(jìn)行清理，該清理液體含有純水，其中加入了表面活性劑、螯化劑或PH調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)劑。之后通過旋轉(zhuǎn)干燥對(duì)半導(dǎo)體基片W進(jìn)行干燥。
如上所述，如果已經(jīng)用靠近打磨臺(tái)711-1設(shè)置的薄膜厚度測(cè)量器件711-4測(cè)量了薄膜厚度，則不對(duì)半導(dǎo)體基片W進(jìn)行另外的加工，并容納在置于加載/卸載單元701的卸載口上的盒中。
圖39是一個(gè)視圖，表示半導(dǎo)體基片加工裝置的另一個(gè)例子的構(gòu)造。該基片加工裝置與圖38中所示的基片加工裝置的不同之處在于，設(shè)置了一個(gè)蓋電鍍(cap plating)單元750，代替圖38中的電鍍Cu膜形成單元702。
將容納形成了電鍍Cu膜的半導(dǎo)體基片W的盒701-1放置在加載卸載單元701的一個(gè)加載口上。將從盒701-1中取出的半導(dǎo)體基片W傳送到第一打磨裝置710或第二打磨裝置711，在其中對(duì)電鍍Cu膜的表面進(jìn)行打磨。在完成對(duì)電鍍Cu膜的打磨之后，在第一清理機(jī)709中對(duì)半導(dǎo)體基片W進(jìn)行清理。
在第一清理機(jī)709中完成清理之后，將半導(dǎo)體基片W傳送到蓋電鍍單元750，在此處對(duì)電鍍Cu膜的表面施加蓋電鍍，目的是防止由于大氣導(dǎo)致的電鍍Cu膜的氧化。已經(jīng)施加了蓋電鍍的半導(dǎo)體基片由第二機(jī)器人708從蓋電鍍單元750運(yùn)載到第二清理機(jī)707，在此處用純水或脫離子水進(jìn)行清理。完成清理之后的半導(dǎo)體基片返回置于加載/卸載單元701上的盒701-1中。
圖40是一個(gè)視圖，表示半導(dǎo)體基片加工裝置另一個(gè)例子的平面構(gòu)成。該基片加工裝置與圖39中所示的基片加工裝置的不同之處在于，設(shè)置了一個(gè)退火單元751來代替圖39中的第一清理機(jī)709。
將如上所述已經(jīng)在打磨單元710或711中打磨并在第二清理機(jī)707中清理的半導(dǎo)體基片W傳送到蓋電鍍單元750，在此處對(duì)電鍍Cu膜的表面施加蓋電鍍。已經(jīng)施加了蓋電鍍的半導(dǎo)體基片由第二機(jī)器人708從蓋電鍍單元750傳送到第二清理機(jī)707，在此處進(jìn)行清理。
在第二清理機(jī)707中完成清理之后，將半導(dǎo)體基片W傳送到其中對(duì)基片進(jìn)行退火的退火單元751，從而將電鍍Cu膜制成合金，從而提高電鍍Cu膜的耐電漂移能力。將已經(jīng)施加了退火處理的半導(dǎo)體基片W從退火單元751運(yùn)載到第二清理機(jī)707，在此處用純水或脫離子水進(jìn)行清理。完成清理之后的半導(dǎo)體基片W返回置于加載卸載單元的卸載口上的盒701-1中。
圖41是一個(gè)視圖，表示基片加工裝置的另一個(gè)例子的平面布局構(gòu)造。圖41中，由與圖38中相同的參考數(shù)字表示的部分表示相同或相應(yīng)的部分。在該基片加工裝置中，靠近第一打磨裝置710和第二打磨裝置711設(shè)置一個(gè)推動(dòng)分度器725。分別靠近第三清理機(jī)704和電鍍Cu膜形成單元702分別設(shè)有基片放置臺(tái)721、722?？拷谝磺謇頇C(jī)709和第三清理機(jī)704設(shè)有一個(gè)機(jī)器人703。另外，靠近第二清理機(jī)707和電鍍Cu膜形成單元設(shè)有一個(gè)機(jī)器人724，靠近加載卸載單元701和第一機(jī)器人703設(shè)有一個(gè)干燥狀態(tài)薄膜厚度測(cè)量器件713。
在具有上述構(gòu)造的基片加工裝置中，第一機(jī)器人709從置于加載/卸載單元701的加載口上的盒701-1中取出一個(gè)半導(dǎo)體基片W。在用干燥狀態(tài)薄膜厚度測(cè)量器件713測(cè)量了隔離層和晶粒層的薄膜厚度之后，第一機(jī)器人703將半導(dǎo)體基片W放置在基片放置臺(tái)721上。在干燥狀態(tài)薄膜厚度測(cè)量器件713設(shè)置于第一機(jī)器人703的手上的情況下，在其上測(cè)量薄膜厚度，并將基片置于基片放置臺(tái)721上。第二機(jī)器人723將基片放置臺(tái)721上的半導(dǎo)體基片W傳送到其中形成電鍍Cu膜的電鍍Cu膜形成單元702。在形成電鍍Cu膜之后，用電鍍前和電鍍后薄膜厚度測(cè)量器件測(cè)量電鍍Cu膜的薄膜厚度。然后，第二機(jī)器人723將半導(dǎo)體基片W傳送到推動(dòng)分度器725并置于其上。
在串聯(lián)模式中，一個(gè)頂部環(huán)702通過吸氣將半導(dǎo)體基片W保持在推動(dòng)分度器725上，并將其傳送到一個(gè)打磨臺(tái)710-1，將半導(dǎo)體基片W壓靠在打磨臺(tái)710-1上的一個(gè)打磨表面上進(jìn)行打磨。對(duì)打磨端點(diǎn)的檢測(cè)是用與上述相同的方法進(jìn)行的。完成打磨后的半導(dǎo)體基片W由頂部環(huán)710-2傳送到推動(dòng)分度器725并置于其上。第二機(jī)器人723取出半導(dǎo)體基片W，將其運(yùn)載到第一清理機(jī)709用于清理。然后將半導(dǎo)體基片W傳送到推動(dòng)分度器725并置于其上。
一個(gè)頂部環(huán)711-2通過吸氣將半導(dǎo)體基片W保持在推動(dòng)分度器725上，將其傳送到一個(gè)打磨臺(tái)711-1，并將半導(dǎo)體基片W壓靠在打磨臺(tái)711-1的一個(gè)打磨表面上進(jìn)行打磨。對(duì)打磨端點(diǎn)的檢測(cè)是用與上述相同的方法進(jìn)行的。打磨之后的半導(dǎo)體基片W由頂部環(huán)711-2傳送到推動(dòng)分度器725并置于其上。第三機(jī)器人724拾取半導(dǎo)體基片W，用一個(gè)薄膜厚度測(cè)量器件726測(cè)量其薄膜厚度。然后將半導(dǎo)體基片W運(yùn)載到第二清理機(jī)707中進(jìn)行清理。之后，將半導(dǎo)體基片W運(yùn)載到第三清理機(jī)704中，在此處對(duì)其進(jìn)行清理然后通過旋轉(zhuǎn)干燥進(jìn)行干燥。然后由第三機(jī)器人724拾取半導(dǎo)體基片W并置于基片放置臺(tái)722上。
在并聯(lián)模式中，頂部環(huán)710-2或711-2通過吸氣將半導(dǎo)體基片W保持在推動(dòng)分度器725上，并將其傳送到打磨臺(tái)710-1或711-1，將半導(dǎo)體基片W壓靠在打磨臺(tái)710-1或711-1上的打磨表面上進(jìn)行打磨。在測(cè)量薄膜厚度之后，第三機(jī)器人724拾取半導(dǎo)體基片W，將其置于基片放置臺(tái)722上。
第一機(jī)器人703將基片放置臺(tái)722上的半導(dǎo)體基片W傳送到干燥狀態(tài)薄膜厚度測(cè)量器件713。在測(cè)量了薄膜厚度之后，半導(dǎo)體基片W返回加載/卸載單元701的盒701-1。
圖42是一個(gè)視圖，表示基片加工裝置的另一種平面布局構(gòu)造。該基片加工裝置是這樣一個(gè)基片加工裝置，它在其上沒有形成晶粒層的半導(dǎo)體基片W上形成一個(gè)晶粒層和一個(gè)電鍍Cu膜，并打磨這些薄膜而形成互聯(lián)。
在該基片加工裝置中，靠近第一打磨裝置710和第二打磨裝置711設(shè)有一個(gè)推動(dòng)分度器725，分別靠近第二清理機(jī)707和晶粒層形成單元727設(shè)有基片放置臺(tái)721、722，靠近晶粒層形成單元727和電鍍Cu膜形成單元702設(shè)有一個(gè)機(jī)器人723。另外，靠近第一清理機(jī)709和第二清理機(jī)707設(shè)有一個(gè)機(jī)器人724，靠近加載/卸載單元701和第一機(jī)器人703設(shè)有一個(gè)干燥狀態(tài)薄膜厚度測(cè)量器件。
第一機(jī)器人703從置于加載/卸載單元701的加載口上的盒701-1中取出其上具有一個(gè)隔離層的半導(dǎo)體基片W，并將其置于基片放置臺(tái)721上。然后，第二機(jī)器人723將半導(dǎo)體基片W傳送到形成晶粒層的晶粒層形成單元727。晶粒層是通過無電電鍍形成的。第二機(jī)器人723使得能夠通過電鍍前和電鍍后薄膜厚度測(cè)量器件測(cè)量其上形成晶粒層的半導(dǎo)體基片的晶粒層的厚度。在測(cè)量了薄膜厚度之后，將半導(dǎo)體基片運(yùn)載到電鍍Cu膜形成單元702，在此處形成電鍍Cu膜。
在形成電鍍Cu膜之后，測(cè)量其薄膜厚度，將半導(dǎo)體基片傳送到一個(gè)推動(dòng)分度器725。一個(gè)頂部環(huán)710-2或711-2通過吸氣將半導(dǎo)體基片W保持在推動(dòng)分度器725上，并將其傳送到一個(gè)打磨臺(tái)710-1或711-1進(jìn)行打磨。打磨后，頂部環(huán)710-2或711-2將半導(dǎo)體基片W傳送到一個(gè)薄膜厚度測(cè)量器件710-4或711-4以測(cè)量薄膜厚度。然后，頂部環(huán)710-2和711-2將半導(dǎo)體基片W傳送到推動(dòng)分度器725并置于其上。
然后，第三機(jī)器人724從推動(dòng)分度器725拾取半導(dǎo)體基片W，并將其運(yùn)載到第一清理機(jī)709中。第三機(jī)器人724從第一清理機(jī)709拾取經(jīng)過清理的半導(dǎo)體基片W，將其運(yùn)載到第二清理機(jī)707，將經(jīng)過清理和干燥的半導(dǎo)體基片放置于基片放置臺(tái)722上。然后，第一機(jī)器人703拾取半導(dǎo)體基片W，將其傳送到在其中測(cè)量薄膜厚度的干燥狀態(tài)薄膜厚度測(cè)量器件713，第一機(jī)器人703將其運(yùn)載到置于加載/卸載單元701的卸載口上的盒701-1中。
在圖42中所示的基片加工裝置中，互聯(lián)是通過在一個(gè)其中形成一通孔或一個(gè)電路圖形溝道的半導(dǎo)體基片W上形成一個(gè)隔離層、一個(gè)晶粒層和一個(gè)電鍍Cu膜而形成的。
在形成隔離層之前容納半導(dǎo)體基片W的盒701-1放置在加載/卸載單元的加載口上。第一機(jī)器人703從置于加載/卸載單元的加載口上的盒701-1中取出半導(dǎo)體基片W，并將其置于基片放置臺(tái)721上。然后，第二機(jī)器人723將半導(dǎo)體基片W傳送到一個(gè)晶粒層形成單元727，在該晶粒層形成單元727中形成一個(gè)隔離層和一個(gè)晶粒層的。隔離層和晶粒層是通過無電電鍍形成的。第二機(jī)器人723將其上形成隔離層和晶粒層的半導(dǎo)體基片W帶到電鍍前和電鍍后薄膜厚度測(cè)量器件712，該測(cè)量器件712測(cè)量隔離層和晶粒層的厚度。在測(cè)量了薄膜厚度之后，將半導(dǎo)體基片W運(yùn)載到電鍍Cu膜形成單元702，在此處形成一個(gè)電鍍Cu膜。
圖43是一個(gè)視圖，表示基片加工裝置的另一個(gè)例子的平面布局構(gòu)造。在該基片加工裝置中，設(shè)有一個(gè)隔離層形成單元811，一個(gè)晶粒層形成單元812，一個(gè)電鍍薄膜形成單元813，一個(gè)退火單元816，一個(gè)蓋電鍍單元817，一個(gè)第二清理單元818，一個(gè)第一對(duì)準(zhǔn)器和薄膜厚度測(cè)量器件841，一個(gè)第二對(duì)準(zhǔn)器和薄膜厚度測(cè)量器件842，一個(gè)第一基片翻轉(zhuǎn)機(jī)843，一個(gè)第二基片翻轉(zhuǎn)機(jī)844，一個(gè)基片臨時(shí)放置臺(tái)845，一個(gè)第三薄膜厚度測(cè)量器件846，一個(gè)加載/卸載單元820，一個(gè)第一打磨裝置821，一個(gè)第二打磨裝置822，一個(gè)第一機(jī)器人831，一個(gè)第二機(jī)器人832，一個(gè)第三機(jī)器人833，和一個(gè)第四機(jī)器人834。薄膜厚度測(cè)量器件841、842和846是單元，具有與其它單元(電鍍。清理、退火單元，等等)的正面尺寸相同的尺寸，因而可互換。
本例中，可將一個(gè)無電Ru電鍍裝置用作隔離層形成單元811，將一個(gè)無電Cu電鍍裝置用作晶粒層形成單元812，將一個(gè)無電電鍍裝置用作電鍍薄膜形成單元813。
圖44是一個(gè)流程圖，表示本基片加工裝置中各步驟的流程。將根據(jù)該省略對(duì)裝置中的各步驟進(jìn)行說明。首先，將由第一機(jī)器人831從置于加載和卸載單元820上的盒820a中取出的半導(dǎo)體基片在其要電鍍的表面朝上的狀態(tài)下放置在第一對(duì)準(zhǔn)器和薄膜厚度測(cè)量器件841中。為了對(duì)薄膜厚度測(cè)量的位置設(shè)定一個(gè)參考點(diǎn)，對(duì)薄膜厚度測(cè)量進(jìn)行凹口對(duì)準(zhǔn)，然后獲得在形成Cu膜之前關(guān)于半導(dǎo)體基片的薄膜厚度數(shù)據(jù)。
然后，由第一機(jī)器人831將半導(dǎo)體基片傳送到隔離層形成單元811。隔離層形成單元811是這樣一個(gè)裝置，用于通過無電Ru電鍍?cè)诎雽?dǎo)體基片上形成一個(gè)隔離層，隔離層形成單元811形成一個(gè)Ru膜，作為防止Cu擴(kuò)散到半導(dǎo)體裝置的夾層絕緣薄膜(如SiO2)中的薄膜。在清理和干燥步驟之后排出的半導(dǎo)體基片由第一機(jī)器人831傳送到第一對(duì)準(zhǔn)器和薄膜厚度測(cè)量器件841，在此處測(cè)量半導(dǎo)體基片的薄膜厚度，即隔離層的薄膜厚度。
薄膜厚度測(cè)量之后的半導(dǎo)體基片由第二機(jī)器人832運(yùn)載到晶粒層形成單元812，通過無電Cu電鍍?cè)诟綦x層上形成一個(gè)晶粒層。在將半導(dǎo)體基片傳送到作為浸漬電鍍單元的電鍍薄膜形成單元813之前，由第二機(jī)器人832將在清理和干燥步驟之后排出的半導(dǎo)體基片傳送到第二對(duì)準(zhǔn)器和薄膜厚度測(cè)量器件842用于確定凹口位置，然后由薄膜厚度測(cè)量器件842進(jìn)行Cu電鍍的凹口對(duì)準(zhǔn)。如果需要，可在形成Cu薄膜之前在薄膜厚度測(cè)量器件842中再次測(cè)量半導(dǎo)體基片的薄膜厚度。
已經(jīng)完成凹口對(duì)準(zhǔn)的半導(dǎo)體基片由第三機(jī)器人833傳送到電鍍薄膜形成單元813，在此處對(duì)半導(dǎo)體基片施加Cu電鍍。在清理和干燥步驟之后排出的半導(dǎo)體基片由第三機(jī)器人833傳送到斜面和后側(cè)清理單元816，在此處去除位于半導(dǎo)體基片周邊部分的不需要的Cu膜(晶粒層)。在斜面和后側(cè)清理單元816中，在預(yù)定時(shí)間對(duì)斜面進(jìn)行蝕刻，并用化學(xué)液體如氫氟酸清理附著到半導(dǎo)體基片后側(cè)的Cu。此時(shí)，在將半導(dǎo)體基片傳送到斜面和后側(cè)清理單元816之前，可由第二對(duì)準(zhǔn)器和薄膜厚度測(cè)量器件842測(cè)量半導(dǎo)體基片的薄膜厚度，以獲得通過電鍍形成的Cu膜的厚度值，且基于所獲得的結(jié)果，可任意改變斜面蝕刻時(shí)間，以完成蝕刻。通過斜面蝕刻所蝕刻的區(qū)域是對(duì)應(yīng)于基片周邊邊緣部分的一個(gè)區(qū)域，或者雖然形成電路但最終沒有作為芯片被應(yīng)用的一個(gè)區(qū)域。斜面部分包括在這個(gè)區(qū)域中。
經(jīng)過了斜面和后側(cè)清理單元816中的清理和干燥步驟之后排出的半導(dǎo)體基片由第三機(jī)器人833傳送到基片翻轉(zhuǎn)機(jī)843。在由基片翻轉(zhuǎn)機(jī)843倒置半導(dǎo)體基片而使電鍍表面朝下之后，由第四機(jī)器人834將半導(dǎo)體基片引入退火單元814，從而穩(wěn)定一個(gè)互聯(lián)部分。在退火處理之前和/或之后，將半導(dǎo)體基片運(yùn)載到第二對(duì)準(zhǔn)器和薄膜厚度測(cè)量器件842中，在此處測(cè)量形成于半導(dǎo)體基片上的銅膜的薄膜厚度。然后，由第四機(jī)器人834將半導(dǎo)體基片運(yùn)載到第一打磨裝置821中，在此處打磨半導(dǎo)體基片的Cu膜和晶粒層。
此時(shí)，使用需要的研磨顆粒等，但也可使用固定研磨劑來防止凹陷并增強(qiáng)表面的平面度。在完成初級(jí)打磨之后，由第四機(jī)器人834將半導(dǎo)體基片傳送到第一清理單元815，在此處對(duì)其進(jìn)行清理。這種清理是擦洗清理，其中長(zhǎng)度基本上與半導(dǎo)體基片的直徑相同的輥放置在半導(dǎo)體基片的表面和后側(cè)上，旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體基片和輥，同時(shí)流動(dòng)純水或脫離子水，從而對(duì)半導(dǎo)體基片進(jìn)行清理。
在完成初級(jí)清理之后，由第四機(jī)器人834將半導(dǎo)體基片傳送到第二打磨裝置822，在此處打磨半導(dǎo)體基片上的隔離層。此時(shí)，使用需要的研磨顆粒等，但也可使用固定研磨劑來防止凹陷并增強(qiáng)表面的表面的平面度。在完成次級(jí)打磨之后，由第四機(jī)器人834將半導(dǎo)體基片再次傳送到第一清理單元815，在此處進(jìn)行擦洗清理。在完成清理之后，由第四機(jī)器人834將半導(dǎo)體基片傳送到第二基片翻轉(zhuǎn)機(jī)844，在此處翻轉(zhuǎn)半導(dǎo)體基片，使電鍍表面朝上，然后由第三機(jī)器人將半導(dǎo)體基片置于基片臨時(shí)放置臺(tái)845上。
半導(dǎo)體基片由第二機(jī)器人832從基片臨時(shí)放置臺(tái)845傳送到蓋電鍍單元817，在此處向Cu表面施加蓋電鍍，目的是防止由于大氣而造成Cu的氧化。已經(jīng)施加蓋電鍍的半導(dǎo)體基片由第二機(jī)器人832從蓋電鍍單元817傳送到第三薄膜厚度測(cè)量器件846，在此處測(cè)量銅膜的厚度。之后，由第一機(jī)器人831將半導(dǎo)體基片運(yùn)載到第二清理單元818，在此處用純水或脫離子水對(duì)其進(jìn)行清理。完成清理之后的半導(dǎo)體基片返回到位于加載/卸載單元820上的盒820a中。
對(duì)準(zhǔn)器和薄膜厚度測(cè)量器件841以及對(duì)準(zhǔn)器和薄膜厚度測(cè)量器件842對(duì)基片的凹口部分進(jìn)行定位，并測(cè)量薄膜厚度。
可省略晶粒層形成單元812。在這種情況下，可直接在電鍍薄膜形成單元813中在隔離層上形成一個(gè)電鍍薄膜。
斜面和后側(cè)清理單元816可同時(shí)完成邊緣(斜面)蝕刻和后側(cè)清理，并可抑制在基片表面上的電路形成部分銅的自然氧化膜的成長(zhǎng)。圖45表示斜面和后側(cè)清理單元816的示意圖。如圖45中所示，斜面和后側(cè)清理單元816具有一個(gè)基片保持部分922，該基片保持部分922定位在一個(gè)帶底的圓柱形防水蓋920內(nèi)部，用于在基片W的表面面朝上的狀態(tài)下以高速旋轉(zhuǎn)基片W，同時(shí)用旋轉(zhuǎn)夾盤921將基片W保持在沿基片周邊邊緣部分的圓周方向的多個(gè)位置，一個(gè)置于由基片保持部分922保持的基片W表面接近中心部分上方的中心噴嘴924，和一個(gè)置于基片W的周邊邊緣部分上方的邊緣噴嘴926。該中心噴嘴924和邊緣噴嘴926向下指向。在基片W的后側(cè)接近中心部分下方設(shè)有一個(gè)后部噴嘴928。邊緣噴嘴926適于在基片W的直徑方向和高度方向移動(dòng)。
邊緣噴嘴926的運(yùn)動(dòng)寬度L這樣設(shè)定，能夠在從基片的外部周邊端面向中心的方向上任意定位邊緣噴嘴926，并根據(jù)基片W的尺寸、用途等輸入L的一個(gè)設(shè)定值。通常，邊緣切割寬度C設(shè)定在2毫米到5毫米范圍內(nèi)。在基片的轉(zhuǎn)速等于或高于從后側(cè)轉(zhuǎn)移到表面的液體量不成問題的某一值的情況下，可去除位于邊緣切割寬度C內(nèi)的銅膜。
下面對(duì)用這種清理裝置進(jìn)行清理的方法進(jìn)行說明。首先，半導(dǎo)體基片W與基片保持部分922一體地水平旋轉(zhuǎn)，基片由基片保持部分922的旋轉(zhuǎn)夾盤921水平保持。在這種狀態(tài)下，從中心噴嘴924向基片W表面的中心部分供應(yīng)酸溶液。該酸溶液可以是非氧化酸，可使用氫氟酸、鹽酸、硫酸、檸檬酸、草酸等。另一方面，從邊緣噴嘴926連續(xù)或間斷地向基片W的周邊邊緣部分供應(yīng)氧化劑溶液。將臭氧水溶液、過氧化氫水溶液、硝酸水溶液和次氯酸鈉水溶液中的一種或者它們的組合用作氧化劑溶液。
通過這種方式，用氧化劑溶液對(duì)形成于半導(dǎo)體基片W的周邊邊緣部分C的區(qū)域中上表面和端面上的銅膜或類似物進(jìn)行快速氧化，同時(shí)用從中心噴嘴302供應(yīng)并在基片的整個(gè)表面上擴(kuò)散的酸溶液蝕刻，從而將其溶解和去除。通過在基片的周邊邊緣部分混合酸溶液和氧化劑溶液，與供應(yīng)提前制成的它們的混合物相比，可獲得一個(gè)更大幅度傾斜的蝕刻曲線。此時(shí)，銅蝕刻速度由它們的濃度決定。如果在基片表面上的電路成形區(qū)域中形成一個(gè)自然銅氧化物，則這種自然氧化物隨著基片的旋轉(zhuǎn)由在基片整個(gè)表面上擴(kuò)散的酸溶液立即去除，不會(huì)再成長(zhǎng)。在停止從中心噴嘴924供應(yīng)酸溶液之后，從邊緣噴嘴926供應(yīng)氧化劑溶液停止。結(jié)果，暴露于表面上的硅被氧化，并可抑制銅的沉積。
另一方面，從后部噴嘴928同時(shí)或交替地向基片后側(cè)中心部分供應(yīng)氧化劑溶液和二氧化硅薄膜蝕刻劑。因此可用氧化劑溶液氧化以金屬形式附著到半導(dǎo)體基片W后側(cè)上的銅或類似物以及基片的硅，并可用二氧化硅薄膜蝕刻劑蝕刻和去除。這種氧化劑溶液優(yōu)選地與供應(yīng)到表面的氧化劑溶液相同，因?yàn)榛瘜W(xué)制品的類型在數(shù)量上減少。氫氟酸可用作二氧化硅薄膜蝕刻劑，且如果氫氟酸用作基片表面上的酸溶液，則可在數(shù)量上減少化學(xué)制品的類型。因此，如果首先停止供應(yīng)氧化劑，則獲得一個(gè)疏水表面。如果首先停止蝕刻劑溶液，則獲得一個(gè)水飽和表面(親水表面)，因而可將后側(cè)表面調(diào)節(jié)到滿足隨后工序要求的一個(gè)狀況。
通過這種方式，將酸溶液，即蝕刻溶液供應(yīng)到基片，去除殘留在基片W表面上的金屬離子。然后供應(yīng)純水，用純水代替蝕刻溶液，并去除蝕刻溶液，然后通過旋轉(zhuǎn)干燥來干燥基片。通過這種方式，去除位于半導(dǎo)體基片表面上周邊邊緣部分的邊緣切割寬度C中的銅膜和去除后側(cè)上的銅污染物是同時(shí)進(jìn)行的，從而可在例如80秒內(nèi)完成該處理。邊緣的蝕刻切割寬度可任意設(shè)定(從2毫米到5毫米)，但蝕刻所需時(shí)間并不取決于切割寬度。
在CMP工序之前和電鍍之后進(jìn)行的退火處理對(duì)于隨后的CMP處理以及互聯(lián)的電特征都有有利的影響。在沒有進(jìn)行退火的CMP處理之后對(duì)寬互聯(lián)(幾微米為單位)的表面進(jìn)行的觀察顯示出許多缺陷，如微孔，這樣會(huì)導(dǎo)致整個(gè)互聯(lián)的電阻提高。進(jìn)行退火可改善電阻的提高。在退火存在時(shí)，薄的互聯(lián)顯示沒有孔洞。因此顆粒成長(zhǎng)的程度認(rèn)為包含在這些現(xiàn)象中。也就是說，可以推測(cè)下面的原理顆粒成長(zhǎng)難以在薄互聯(lián)中發(fā)生。另一方面，在寬互聯(lián)中，顆粒成長(zhǎng)隨退火處理而進(jìn)行。在顆粒成長(zhǎng)過程中，過小以至于不能用SEM(掃描電子顯微鏡)觀察到的電鍍薄膜中的超微孔，會(huì)集并向上移動(dòng)，從而在互聯(lián)的上部形成微孔狀凹陷。退火單元814中的退火條件是這樣，在氣體氣氛中加入氫氣(2％或更少)，溫度在300℃至500℃范圍內(nèi)，時(shí)間在1到5分鐘范圍內(nèi)。在這些條件下，可獲得上述效果。
圖48和49表示退火單元814。退火單元814包括一個(gè)具有門1000的腔室1002，該門1000用于送入和取出半導(dǎo)體基片W，一個(gè)設(shè)置在腔室1002的一個(gè)上部位置用于將半導(dǎo)體基片W加熱到例如400℃的熱板1004，和一個(gè)設(shè)置在腔室的一個(gè)下部位置用于通過例如在板內(nèi)部流動(dòng)冷卻水而冷卻半導(dǎo)體基片W的冷板1006。退火單元814還具有多個(gè)可垂直移動(dòng)的提升銷1008，這些提升銷1008穿透冷板1006，從中向上和向下延伸，用于將半導(dǎo)體基片W放置和保持在其上。退火單元還包括一個(gè)氣體導(dǎo)引管道1010，用于在退火過程中在半導(dǎo)體基片W和熱板1004之間導(dǎo)引氧化劑氣體，和一個(gè)氣體排放管道1012，用于排放已經(jīng)從氣體導(dǎo)引管道1010導(dǎo)引并在半導(dǎo)體基片W和熱板1004之間流動(dòng)的氣體。管道1010和1012設(shè)置在墊板1004的相對(duì)側(cè)上。
氣體導(dǎo)引管道1010與一個(gè)混合氣體導(dǎo)引管道1022聯(lián)接，該混合氣體導(dǎo)引管道1022又與一個(gè)混合器1020聯(lián)接，通過一個(gè)包含過濾器1014a的N2氣體導(dǎo)引管線1016導(dǎo)引的N2氣體，和通過一個(gè)包含過濾器1014b的H2氣體導(dǎo)引管線1018導(dǎo)引的H2在該混合器1020中混合，形成通過管線1022流入氣體導(dǎo)引管道1010中的混合氣體。
操作中，已經(jīng)在腔室1002中運(yùn)載穿過門1000的半導(dǎo)體基片W被保持在提升銷1008上，將提升銷1008提升到一個(gè)位置，在該位置，保持在提升銷1008上的半導(dǎo)體基片W和熱板1004之間的距離變成例如0.1-1.0毫米。在這種狀態(tài)下，半導(dǎo)體基片W此時(shí)通過熱板1004被加熱到例如400℃，與此同時(shí)，從氣體導(dǎo)引管道1010導(dǎo)引氧化劑氣體，并允許氣體在半導(dǎo)體基片W與熱板1004之間流動(dòng)，同時(shí)從氣體排放管道1012中排出氣體，從而對(duì)半導(dǎo)體基片W進(jìn)行退火，同時(shí)防止其氧化。退火處理可在約數(shù)十秒至60秒內(nèi)完成?；募訜釡囟瓤稍?00-600℃范圍內(nèi)選擇。
在退火完成后，將提升銷1008下降到一個(gè)位置，在該位置，保持在提升銷1008上的半導(dǎo)體基片W和冷板1006之間的距離變成例如0-0.5毫米。在這種狀態(tài)下，通過將冷卻水引入冷板1006中，在例如10-60秒內(nèi)由冷板將半導(dǎo)體基片W冷卻到100℃或更低。經(jīng)過冷卻的半導(dǎo)體基片送到下一個(gè)步驟。
將N2氣體與百分之幾的H2氣體的混合氣體用作上述抗氧化氣體。但也可單獨(dú)使用N2氣體。
退火單元可置于電鍍裝置中。
圖46是無電電鍍裝置的一個(gè)示意性構(gòu)造圖。如圖46中所示，該無電電鍍裝置包括用于將半導(dǎo)體基片W保持在其上表面上的保持裝置911，一個(gè)攔板元件931，用于接觸半導(dǎo)體基片W的要電鍍的表面(上表面)的周邊邊緣部分以密封該周邊邊緣部分，和一個(gè)淋浴頭941，用于向具有由攔板元件931密封的周邊邊緣部分的半導(dǎo)體基片W的要電鍍表面供應(yīng)電鍍?nèi)芤?。該無電電鍍裝置還包括靠近保持裝置911的上部外周邊設(shè)置的清理液體供應(yīng)裝置951，用于向半導(dǎo)體基片W的要電鍍的表面供應(yīng)清理液體，一個(gè)回收容器961，用于回收排放的清理液體等(電鍍廢液)，一個(gè)電鍍?nèi)芤夯厥諊娮?65，用于吸入和回收保持在半導(dǎo)體基片W上的電鍍?nèi)芤?，和一個(gè)用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)保持裝置911的電機(jī)M。下面對(duì)各元件進(jìn)行說明。
保持裝置911在其上表面上具有一個(gè)用于放置和保持半導(dǎo)體基片W的基片放置部分913?；胖貌糠?13用于放置和固定半導(dǎo)體基片W，具體地，基片放置部分913具有一個(gè)真空吸引機(jī)構(gòu)，用于通過真空吸氣將半導(dǎo)體基片W吸引到其后側(cè)。在基片放置部分913的后側(cè)上安裝有一個(gè)平面狀的后側(cè)加熱器915，用于從底側(cè)加熱半導(dǎo)體基片W的要電鍍表面以對(duì)其保溫。該保持裝置911適于由電機(jī)M旋轉(zhuǎn)并可通過升降裝置(未圖示)而垂直移動(dòng)。
攔板元件931為管狀，具有一個(gè)設(shè)置于其底部的密封部分933，用于密封半導(dǎo)體基片W的外周邊邊緣，并安裝成不從所示位置垂直移動(dòng)。
淋浴頭941的結(jié)構(gòu)具有許多設(shè)置在前端的噴嘴，用于以淋浴形式噴灑所供應(yīng)的電鍍?nèi)芤?，并基本上均勻地將其供?yīng)到半導(dǎo)體基片W的要電鍍表面上。清理液體供應(yīng)裝置951具有一個(gè)用于從噴嘴953噴射清理液體的結(jié)構(gòu)。
電鍍?nèi)芤夯厥諊娮?65適于上下移動(dòng)并擺動(dòng)，電鍍?nèi)芤夯厥諊娮?65的前端適于從位于半導(dǎo)體基片W的上表面周邊邊緣部分上的攔板元件931向內(nèi)下降，并吸入半導(dǎo)體基片W上的電鍍?nèi)芤骸?br> 下面對(duì)無電電鍍裝置的操作進(jìn)行說明。首先從所示狀態(tài)降低保持裝置911，在保持裝置911和擋板元件931之間提供一個(gè)具有預(yù)定尺寸的間隙，并將半導(dǎo)體基片W放置和固定到基片放置部分913上。例如將一個(gè)8英寸基片用作半導(dǎo)體基片W。
然后提升保持裝置911，使其上表面與所示攔板元件931的下表面接觸，并用攔板元件931的密封部分933密封半導(dǎo)體基片W的外部周邊。此時(shí)，半導(dǎo)體基片W的表面處于開放狀態(tài)。
然后由后側(cè)加熱器915直接加熱半導(dǎo)體基片W自身，使半導(dǎo)體基片W的溫度變成例如70℃(保持直到電鍍終止)。然后從淋浴頭941噴射被加熱到例如50℃的電鍍?nèi)芤?，將電鍍?nèi)芤簝A倒在半導(dǎo)體基片W的基本上整個(gè)表面上。由于半導(dǎo)體基片W的表面由攔板元件931圍繞，所傾倒的電鍍?nèi)芤喝勘３衷诎雽?dǎo)體基片W的表面上。所供應(yīng)的電鍍?nèi)芤旱牧靠梢允前雽?dǎo)體基片W表面上變成1毫米厚(約30毫升)的小量。保持在要電鍍表面上的電鍍?nèi)芤旱纳疃瓤梢允?0毫米或更小，在本實(shí)施例中甚至可以是1毫米。如果供應(yīng)小量的電鍍?nèi)芤壕妥銐蛄?，則用于加熱電鍍?nèi)芤旱募訜嵫b置可以是小尺寸。本例中，通過加熱將半導(dǎo)體基片W的溫度升高到70℃，將電鍍?nèi)芤旱臏囟壬叩?0℃。因而半導(dǎo)體基片W的要電鍍表面變成例如60℃，因而在本例中可獲得一個(gè)對(duì)于電鍍?nèi)芤鹤罴训臏囟取?br> 半導(dǎo)體基片W由電機(jī)M瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)，從而對(duì)要電鍍表面均勻液體加濕，然后在半導(dǎo)體基片W處于靜止?fàn)顟B(tài)的狀態(tài)下對(duì)要電鍍的表面進(jìn)行電鍍。具體地，以100轉(zhuǎn)每分或更小的轉(zhuǎn)速半導(dǎo)體基片W僅1秒鐘，從而用電鍍?nèi)芤壕鶆虻丶訚癜雽?dǎo)體基片W的要電鍍表面。然后將半導(dǎo)體基片W保持靜止，進(jìn)行無電電鍍1分鐘。瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)時(shí)間最長(zhǎng)為10秒或更短。
在完成電鍍處理后，將電鍍?nèi)芤夯厥諊娮?65的前端降低到靠近半導(dǎo)體基片W的周邊邊緣部分上的擋板元件931內(nèi)部的一個(gè)區(qū)域，以吸入電鍍?nèi)芤?。此時(shí)，如果半導(dǎo)體基片W以例如100轉(zhuǎn)每分或更小的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，則殘留在半導(dǎo)體基片W上的電鍍?nèi)芤簳?huì)在離心力的作用下會(huì)集在半導(dǎo)體基片W的周邊邊緣部分上的擋板元件931的部分中，從而可以良好的效率和高回收速度完成電鍍?nèi)芤旱幕厥?。將保持裝置911降低，將半導(dǎo)體基片W從擋板元件931分離。開始旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體基片W，并在半導(dǎo)體基片W的電鍍表面從清理液體供應(yīng)裝置951的噴嘴953噴射清理液體(超純水)，以冷卻電鍍表面，同時(shí)進(jìn)行稀釋和清理，從而停止無電電鍍反應(yīng)。此時(shí)，可向擋板元件931供應(yīng)從噴嘴953噴射的清理液體，從而同時(shí)對(duì)擋板元件931進(jìn)行清理。此時(shí)將電鍍廢液回收到回收容器961中并丟棄。
然后由電機(jī)M以高速度旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體基片W，然后從保持裝置911去除半導(dǎo)體基片W。
圖47是另一個(gè)無電電鍍裝置的示意性構(gòu)造圖。圖47中的無電電鍍裝置與圖46中的無電電鍍裝置的不同之處在于，不是在保持裝置911中設(shè)置后側(cè)加熱器915，而是在保持裝置911上方設(shè)置燈加熱器917，燈加熱器917和淋浴頭941-2是一體的。例如，同心設(shè)置多個(gè)具有不同半徑的環(huán)形燈加熱器917，淋浴頭941-2的許多噴嘴943-2從燈917之間的間隙中以環(huán)形開放。燈加熱器917可由一個(gè)單一的螺旋燈加熱器構(gòu)成，或者也可由具有各種結(jié)構(gòu)和布局的其它燈加熱器構(gòu)成。
即使通過這種構(gòu)造，也可以淋浴形式從每個(gè)噴嘴943-2基本上均勻地向半導(dǎo)體基片W的要電鍍表面供應(yīng)電鍍?nèi)芤骸Ａ硗?，?duì)半導(dǎo)體基片W的加熱和熱量保持可由燈加熱器917直接均勻地進(jìn)行。燈加熱器917不僅加熱半導(dǎo)體基片W和電鍍?nèi)芤?，而且加熱周圍空氣，從而在半?dǎo)體基片W上呈現(xiàn)一個(gè)熱量保持效果。
由燈加熱器917直接加熱半導(dǎo)體基片W需要具有相對(duì)較大電能消耗的燈加熱器917。代替這種燈加熱器917，可將具有相對(duì)較小電能消耗的燈加熱器917與圖45中所示的后側(cè)加熱器915結(jié)合使用，從而主要由燈加熱器917完成對(duì)電鍍?nèi)芤汉椭車諝獾臒崃勘３?。以與上述實(shí)施例相同的方式，可設(shè)置用于直接或間接冷卻半導(dǎo)體基片W的裝置來進(jìn)行溫度冷卻。
上述的蓋電鍍優(yōu)選地通過無電電鍍工藝完成，但也可通過電鍍工藝完成。
圖50是一個(gè)平面圖，表示根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的加熱裝置的整體布局。圖50中所示的電鍍裝置與圖2中所示電鍍裝置的不同之處在于，裝置中沒有設(shè)置加載/卸載部分11和臨時(shí)保持臺(tái)7，在加工部分12中設(shè)置了一個(gè)單個(gè)的基片傳送裝置3a。具體地，第一機(jī)器人2和第二機(jī)器人3裝入該單個(gè)基片傳送裝置3a中，使加工部分12包括加載/卸載部分。在這種情況下，該單個(gè)基片傳送裝置3a用于在置于加載/卸載單元1上的盒、電鍍單元4、斜面和后側(cè)清理單元5以及退火單元6之間傳送基片。本實(shí)施例中的其它結(jié)構(gòu)和布局與第一實(shí)施例中相同。
盡管已經(jīng)詳細(xì)圖示和描述了本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離附屬權(quán)利要求的范圍的情況下，可進(jìn)行多種改變和修改。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明適用于用金屬如銅填注形成于半導(dǎo)體基片中的互聯(lián)溝槽的電鍍裝置。
權(quán)利要求
1.一種用于電鍍基片的電鍍裝置，包括一個(gè)加載/卸載部分，該加載/卸載部分具有一個(gè)用于加載和卸載基片的加載/卸載單元，和一個(gè)用于從上述加載/卸載單元傳送基片的第一基片傳送裝置；一個(gè)加工部分，該加工部分具有至少一個(gè)用于加工基片的加工單元，一個(gè)具有至少一個(gè)用于電鍍基片的電鍍單元的電鍍部分，和一個(gè)用于向上述電鍍單元傳送基片的第二基片傳送裝置；一個(gè)用于向上述加工部分中供應(yīng)空氣的第一空氣供應(yīng)系統(tǒng)；及一個(gè)用于與上述第一空氣供應(yīng)系統(tǒng)無關(guān)地向上述電鍍部分中供應(yīng)空氣的第二空氣供應(yīng)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍裝置，其中上述加工單元包括一個(gè)用于保持基片的基片保持件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍裝置，其中上述電鍍單元包括一個(gè)用于在其中保持電鍍?nèi)芤旱碾婂內(nèi)萜鳌?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍裝置，其中上述第二傳送裝置在上述第一基片傳送裝置、上述加工單元和上述電鍍單元之間傳送基片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍裝置，其中上述第一空氣供應(yīng)系統(tǒng)具有一個(gè)用于向上述加工部分中供應(yīng)空氣的風(fēng)扇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍裝置，其中上述第一空氣供應(yīng)系統(tǒng)具有一個(gè)用于在上述加工部分中循環(huán)空氣的循環(huán)管道。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍裝置，其中上述第二空氣供應(yīng)系統(tǒng)具有一個(gè)用于向上述電鍍部分中供應(yīng)空氣的風(fēng)扇。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍裝置，其中上述第二空氣供應(yīng)系統(tǒng)具有一個(gè)用于在上述電鍍部分中循環(huán)空氣的循環(huán)管道。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍裝置，還包括一個(gè)用于從上述電鍍部分中排出空氣的空氣排放系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電鍍裝置，其中上述空氣排放系統(tǒng)從上述電鍍部分中排出空氣，使上述電鍍部分中的壓力低于上述加工部分中的壓力。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍裝置，其中上述電鍍部分由一個(gè)設(shè)置于上述加工部分中的間隔壁封閉；及在上校間隔壁中限定了至少一個(gè)開口用于將基片引入上述電鍍部分中。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍裝置，其中上述電鍍部分具有多個(gè)彼此鄰接地設(shè)置在上述第二基片傳送裝置一側(cè)上的電鍍單元。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍裝置，其中上述第二基片傳送裝置包括一個(gè)移動(dòng)型機(jī)器人。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍裝置，其中上述第二基片傳送裝置在上述電鍍部分中移動(dòng)基片。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍裝置，其中上述加工單元包括一個(gè)用于加熱基片的退火單元。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電鍍裝置，其中上述退火單元和上述電鍍單元設(shè)置成將上述第二基片傳送裝置夾在其間。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍裝置，其中上述加工單元包括一個(gè)用于清理基片周邊部分的清理單元。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電鍍裝置，其中上述清理單元和上述電鍍單元設(shè)置成將上述第二基片傳送裝置夾在其間。
19.一種用于電鍍基片的電鍍裝置，包括一個(gè)加工部分，該加工部分具有一個(gè)用于加載和卸載基片的加載/卸載單元，至少一個(gè)用于加工基片的加工單元，一個(gè)具有至少一個(gè)用于電鍍基片的電鍍單元的電鍍部分，和一個(gè)用于從上述加載/卸載單元向上述電鍍單元傳送基片的基片傳送裝置；一個(gè)用于向上述加工部分中供應(yīng)空氣的第一空氣供應(yīng)系統(tǒng)；及一個(gè)用于與上述第一空氣供應(yīng)系統(tǒng)無關(guān)地向上述電鍍部分中供應(yīng)空氣的第二空氣供應(yīng)系統(tǒng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電鍍裝置，其中上述加工單元包括一個(gè)用于保持基片的基片保持件。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電鍍裝置，其中上述電鍍單元包括一個(gè)用于在其中保持電鍍?nèi)芤旱碾婂內(nèi)萜鳌?br> 22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電鍍裝置，其中上述傳送裝置還將基片傳送到上述加工單元。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電鍍裝置，其中上述第一空氣供應(yīng)系統(tǒng)具有一個(gè)用于向上述加工部分中供應(yīng)空氣的風(fēng)扇。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電鍍裝置，其中上述第一空氣供應(yīng)系統(tǒng)具有一個(gè)用于在上述加工部分中循環(huán)空氣的循環(huán)管道。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電鍍裝置，其中上述第二空氣供應(yīng)系統(tǒng)具有一個(gè)用于向上述電鍍部分中供應(yīng)空氣的風(fēng)扇。
26.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電鍍裝置，其中上述第二空氣供應(yīng)系統(tǒng)具有一個(gè)用于在上述電鍍部分中循環(huán)空氣的循環(huán)管道。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電鍍裝置，還包括一個(gè)用于從上述電鍍部分中排出空氣的空氣排放系統(tǒng)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的電鍍裝置，其中上述空氣排放系統(tǒng)從上述電鍍部分中排出空氣，使上述電鍍部分中的壓力低于上述加工部分中的壓力。
29.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電鍍裝置，其中上述電鍍部分由一個(gè)設(shè)置于上述加工部分中的間隔壁封閉；及在上述間隔壁中限定了至少一個(gè)開口用于將基片引入上述電鍍部分中。
30.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電鍍裝置，其中上述電鍍部分具有多個(gè)彼此鄰接地設(shè)置在上述基片傳送裝置一側(cè)上的電鍍單元。
31.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電鍍裝置，其中上述基片傳送裝置包括一個(gè)移動(dòng)型機(jī)器人。
32.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電鍍裝置，其中上述基片傳送裝置在上述電鍍部分中移動(dòng)基片。
33.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電鍍裝置，其中上述加工單元包括一個(gè)用于加熱基片的退火單元。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的電鍍裝置，其中上述退火單元和上述電鍍單元設(shè)置成將上述第二基片傳送裝置夾在其間。
35.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電鍍裝置，其中上述加工單元包括一個(gè)用于清理基片的周邊部分的清理單元。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的電鍍裝置，其中上述清理單元和上述電鍍單元設(shè)置成將上述基片傳送裝置夾在其間。
全文摘要
用于電鍍基片的電鍍裝置，包括一個(gè)限定在一個(gè)清潔室中的加工部分(12)，設(shè)置在加工部分(12)用于加工基片的加工單元(5，6)，一個(gè)限定在加工部分(12)中的電鍍部分(14)，和一個(gè)設(shè)置在電鍍部分(14)中用于電鍍基片(W)的電鍍單元(4)?？膳c電鍍部分(14)外部的加工部分(12)無關(guān)地向電鍍部分(14)供應(yīng)和從中排出空氣。電鍍裝置還包括一個(gè)用于將電鍍部分(14)與加工部分(12)隔開的間隔壁(10)，和至少一個(gè)限定在間隔壁(10)中用于在電鍍部分(14)和加工部分(12)之間傳送基片(W)的開口。
文檔編號(hào)H01L21/00GK1533586SQ02814380
公開日2004年9月29日 申請(qǐng)日期2002年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月18日
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