專(zhuān)利名稱(chēng)：電拋光半導(dǎo)體器件上金屬互連的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及到對(duì)半導(dǎo)體晶片上的金屬層進(jìn)行電拋光的方法和裝置。更確切地說(shuō)，本發(fā)明涉及到對(duì)制作在半導(dǎo)體晶片上的半導(dǎo)體器件中的互連進(jìn)行電拋光的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通常，半導(dǎo)體器件被制造在稱(chēng)為晶片或薄片的半導(dǎo)體材料組成的圓片上。更確切地說(shuō)，晶片一開(kāi)始切自硅錠。然后，晶片經(jīng)歷多次掩蔽、腐蝕和淀積工藝，以形成半導(dǎo)體器件的電子電路。
在過(guò)去的幾十年中，半導(dǎo)體工業(yè)根據(jù)Moore定律已經(jīng)提高了半導(dǎo)體器件的容量，Moore定律預(yù)計(jì)每18個(gè)月半導(dǎo)體器件的容量增大一倍。借助于減小這些半導(dǎo)體器件的特征尺寸(亦即出現(xiàn)在器件上的最小尺寸)，已經(jīng)獲得了半導(dǎo)體器件功能的提高。實(shí)際上，半導(dǎo)體器件的特征尺寸已經(jīng)從0.35微米迅速地減小到了0.25微米，且目前到了0.18微米。無(wú)疑，這一向更小半導(dǎo)體器件發(fā)展的趨勢(shì)可能要進(jìn)行到遠(yuǎn)超過(guò)亞0.18微米階段。
然而，對(duì)發(fā)展更強(qiáng)有力的半導(dǎo)體器件的一個(gè)潛在的限制因素是互連(將單個(gè)半導(dǎo)體器件的各個(gè)元件連接到一起和/或?qū)⑷魏螖?shù)目的半導(dǎo)體器件連接到一起的導(dǎo)體線(xiàn))中不斷增大的信號(hào)延遲。隨著半導(dǎo)體器件的特征尺寸的減小，器件上互連的密度提高。然而，各個(gè)互連更緊密的靠近增大了互連的線(xiàn)間電容，導(dǎo)致互連處更大的信號(hào)延遲。通常已經(jīng)發(fā)現(xiàn)互連延遲隨特征尺寸減小的平方而增大。相反，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)柵延遲(亦即在半導(dǎo)體器件的柵或臺(tái)面處的延遲)隨特征尺寸減小而線(xiàn)性增大。
補(bǔ)救互連延遲的這一增大的一個(gè)常規(guī)方法曾經(jīng)是加入更多層的金屬。然而，這一方法的缺點(diǎn)是由于制作額外的金屬層而提高了生產(chǎn)成本。而且，這些額外的金屬層產(chǎn)生額外的熱，這對(duì)芯片性能和可靠性都是不利的。
因此，半導(dǎo)體工業(yè)已經(jīng)開(kāi)始使用銅而不是鋁來(lái)制作金屬互連。銅的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是具有比鋁更高的電導(dǎo)率。而且，銅受電遷移的影響比鋁小(意味著銅制作的線(xiàn)在電流負(fù)載下更不傾向于變薄)。但使用銅的一個(gè)明顯的缺點(diǎn)是銅傾向于滲漏到硅襯底中，從而沾污半導(dǎo)體器件。
此外，在銅能夠被廣泛地用于互連之前，需要新的加工方法。更確切地說(shuō)，在常規(guī)的鑲嵌工藝中，金屬在槽狀溝槽和/或通孔中被圖形化。然后用化學(xué)機(jī)械拋光(“CMP”)方法對(duì)淀積的金屬進(jìn)行回拋光。通常，依賴(lài)于互連結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，需要拋光0.5微米到1.5毫米的金屬。用常規(guī)CMP拋光如此大量的金屬，需要很長(zhǎng)的拋光時(shí)間，并消耗大量的懸浮液，這導(dǎo)致高的制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用來(lái)對(duì)制作在晶片上的金屬層進(jìn)行電拋光的裝置，它包含用來(lái)拋光金屬層的電解液；用來(lái)容納晶片的拋光槽；用來(lái)將晶片吸住并將晶片置于所述拋光槽中的晶片吸盤(pán)；以及至少一個(gè)用來(lái)將所述電解液涂敷到晶片的噴射器，其中所述噴射器將所述電解液涂敷到晶片的逐個(gè)部分，以便從晶片均勻地電拋光金屬層。
在本說(shuō)明書(shū)的結(jié)尾部分，本發(fā)明的要旨被特別地指出并特別提出了權(quán)利要求。但借助于參照結(jié)合權(quán)利要求和附圖的下列描述，可以最好地理解關(guān)于操作的結(jié)構(gòu)和方法的本發(fā)明，在這些附圖中，可以用相似的參考號(hào)表示相似的部分。


圖1A-1D是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的半導(dǎo)體晶片的剖面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的各種情況加工晶片的流程圖；
圖3A-3C分別是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的晶片加工工具的示意俯視圖、剖面圖和側(cè)面圖；圖4A-4D是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的另一個(gè)晶片的剖面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的各種情況加工晶片的另一流程圖；圖6A-6C分別是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的另一種晶片加工工具的示意俯視圖、剖面圖和側(cè)面圖；圖7A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的電拋光裝置的一部分的俯視圖；圖7B是圖7A所示電拋光裝置的沿圖7A中7B-7B線(xiàn)的局部剖面圖，且部分以方框圖的形式出現(xiàn)；圖8是可以結(jié)合圖7A所示電拋光裝置使用的各種波形圖；圖9A-9D是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的電拋光裝置的變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖10是各種波形圖，描述了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的電拋光工藝的一部分；圖11A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的另一變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖11B是圖11A所示變通實(shí)施例的沿圖11A中11B-11B線(xiàn)的局部剖面圖，且部分以方框圖的形式出現(xiàn)；圖12A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第二變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖12B是圖12A所示變通實(shí)施例的沿圖12A中12B-12B線(xiàn)的局部剖面圖，且部分以方框圖的形式出現(xiàn)；圖13A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第三變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖13B是圖13A所示變通實(shí)施例的沿圖13A中13B-13B線(xiàn)的局部剖面圖，且部分以方框圖的形式出現(xiàn)；圖14A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第四變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖14B是圖14A所示變通實(shí)施例的沿圖14A中14B-14B線(xiàn)的局部剖面圖，且部分以方框圖的形式出現(xiàn)；圖15是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第五變通實(shí)施例剖面圖；圖16A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第六變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖16B是圖16A所示變通實(shí)施例的沿圖16A中16B-16B線(xiàn)的局部剖面圖，且部分以方框圖的形式出現(xiàn)；圖17A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第七變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖17B是圖17A所示變通實(shí)施例的沿圖17A中17B-17B線(xiàn)的局部剖面圖，且部分以方框圖的形式出現(xiàn)；圖18A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第八變通實(shí)施例的剖面圖；圖18B是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第九變通實(shí)施例的剖面圖；圖19A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第十變通實(shí)施例的剖面圖；圖19B是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第十一變通實(shí)施例的剖面圖；圖20A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第十二變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖20B是圖20A所示變通實(shí)施例的沿圖20A中20B-20B線(xiàn)的局部剖面圖，且部分以方框圖的形式出現(xiàn)；圖21A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第十三變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖21B是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第十四變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖22A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第十五變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖22B是圖22A所示變通實(shí)施例的沿圖22A中22B-22B線(xiàn)的局部剖面圖，且部分以方框圖的形式出現(xiàn)；圖23A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第十六變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖23B是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第十七變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖23C是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第十八變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖24A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第十九變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖24B是圖24A所示變通實(shí)施例的沿圖24A中24B-24B線(xiàn)的局部剖面圖，且部分以方框圖的形式出現(xiàn)；圖25是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第二十變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖26是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第二十一變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖27A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第二十二變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖27B是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第二十三變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖27C是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第二十四變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖28A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第二十五變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖28B是圖28A所示變通實(shí)施例的沿圖28A中28B-28B線(xiàn)的局部剖面圖，且部分以方框圖的形式出現(xiàn)；圖29A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第二十六變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖29B是圖29A所示變通實(shí)施例的沿圖29A中29B-29B線(xiàn)的局部剖面圖，且部分以方框圖的形式出現(xiàn)；圖30A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第二十七變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖30B是圖30A所示變通實(shí)施例的沿圖30A中30B-30B線(xiàn)的局部剖面圖，且部分以方框圖的形式出現(xiàn)；
圖31A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第二十八變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖31B是圖31A所示變通實(shí)施例的沿圖31A中31B-31B線(xiàn)的局部剖面圖，且部分以方框圖的形式出現(xiàn)；圖32A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第二十九變通實(shí)施例的一部分的剖面圖；圖32B是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第三十變通實(shí)施例的一部分的剖面圖；圖32C是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第三十一變通實(shí)施例的一部分的剖面圖；圖32D是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第三十二變通實(shí)施例的一部分的剖面圖；圖33是根據(jù)本發(fā)明的各種情況經(jīng)歷電拋光的晶片的俯視圖；圖34A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第三十三變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖34B是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第三十四變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖34C是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第三十五變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖34D是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第三十六變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖35A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第三十七變通實(shí)施例的一部分的剖面圖；圖35B是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第三十八變通實(shí)施例的一部分的剖面圖；圖36A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第三十九變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖36B是圖36A所示變通實(shí)施例的沿圖36A中36B-36B線(xiàn)的局部剖面圖，且部分以方框圖的形式出現(xiàn)；
圖37是一組波形，描述了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的一部分電拋光工藝；圖38A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第四十變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖38B是圖38A所示變通實(shí)施例的沿圖38A中38B-38B線(xiàn)的局部剖面圖，且部分以方框圖的形式出現(xiàn)；圖39A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第四十一變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖39B是圖39A所示變通實(shí)施例的沿圖39A中39B-39B線(xiàn)的局部剖面圖，且部分以方框圖的形式出現(xiàn)；圖40A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第四十二變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖40B是圖40A所示變通實(shí)施例的沿圖40A中40B-40B線(xiàn)的局部剖面圖，且部分以方框圖的形式出現(xiàn)；圖41是一組波形圖，描述了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的一部分電拋光工藝；圖42是可以結(jié)合本發(fā)明使用的額外的一組波形；圖43A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第四十三變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖43B是圖43A所示變通實(shí)施例的沿圖43A中43B-43B線(xiàn)的局部剖面圖，且部分以方框圖的形式出現(xiàn)；圖44A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第四十四變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；圖44B是圖44A所示變通實(shí)施例的沿圖44A中44B-44B線(xiàn)的局部剖面圖，且部分以方框圖的形式出現(xiàn)；圖45是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第四十五變通實(shí)施例的局部剖面圖，且部分以方框圖的形式出現(xiàn)；圖46是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第四十六變通實(shí)施例的局部剖面圖，且部分以方框圖的形式出現(xiàn)；
圖47A-47C分別是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的晶片加工工具的另一個(gè)實(shí)施例的示意俯視圖、剖面圖和側(cè)面圖；圖48是流程圖，描述了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的用來(lái)控制晶片加工工具的部分軟件的工作；圖49A-49C分別是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的晶片加工工具的再一個(gè)實(shí)施例的示意俯視圖、剖面圖和側(cè)面圖；圖50是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的晶片加工工具的再一個(gè)實(shí)施例的一部分的示意俯視圖；圖51是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的晶片加工工具的另一個(gè)實(shí)施例的一部分的示意俯視圖；圖52A-52C分別是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的晶片加工工具的再一個(gè)實(shí)施例的示意俯視圖、剖面圖和側(cè)面圖；圖53是波形圖，描述了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的一部分加工操作；圖54A是根據(jù)本發(fā)明的各種情況的第四十七變通實(shí)施例的一部分的俯視圖；以及圖54B是圖54A所示變通實(shí)施例的沿圖54A中54B-54B線(xiàn)的局部剖面圖，且部分以方框圖的形式出現(xiàn)。
具體實(shí)施例方式
為了提供對(duì)本發(fā)明的更詳盡的了解，下面的描述列舉了大量的具體細(xì)節(jié)，諸如具體的材料、參數(shù)等等。但應(yīng)該承認(rèn)的是，這些描述不是為了限制本發(fā)明的范圍，而是被用來(lái)得到示例性實(shí)施例的完整的描述。
參照?qǐng)D1A，根據(jù)本發(fā)明的一種情況，半導(dǎo)體晶片31適當(dāng)?shù)匕ㄒr底層124。更確切地說(shuō)，在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，襯底層124最好包括硅。但應(yīng)該承認(rèn)的是，依賴(lài)于特定的應(yīng)用，襯底層124可以包括諸如砷化鎵之類(lèi)的各種各樣的半導(dǎo)體材料。
根據(jù)本發(fā)明的另一種情況，半導(dǎo)體晶片31適當(dāng)?shù)匕ㄖ谱髟谝r底層124頂部上的介電層123。在本示例性實(shí)施例中，介電層123最好包括二氧化硅(SiO2)?？梢杂弥T如化學(xué)汽相淀積、蒸發(fā)、濺射之類(lèi)的任何常規(guī)淀積方法，將介電層123制作在襯底層124上。
此外，介電層123可以包括介電常數(shù)(“K”)比SiO2低的各種材料，這些各種材料通常被稱(chēng)為低K材料，諸如氫-倍半硅氧烷(silsesquioxane)(HSQ)、干凝膠、聚合物、氣凝膠之類(lèi)。比之介電常數(shù)約為4.2的SiO2，HSQ的介電常數(shù)約為3.0-2.5，而干凝膠的介電常數(shù)約為2.0。通常，低K材料提供了更好的電隔離。因此，用低K材料作為介電層123能夠有利于制作特征尺寸比較小的半導(dǎo)體器件。
在襯底層124上適當(dāng)?shù)刂谱鹘殡妼?23之后，用任何常規(guī)工藝適當(dāng)?shù)刂谱靼雽?dǎo)體器件的電路。在本示例性實(shí)施例中，最好使用鑲嵌工藝。因此，用諸如光掩蔽、光刻、微光刻之類(lèi)的任何常規(guī)的圖形化方法，在介電層123中制作溝槽(亦即間隙)125和柵(亦即臺(tái)面)126。
接著，根據(jù)本發(fā)明的再一種情況，在介電層123的頂部上適當(dāng)?shù)刂谱鲃?shì)壘層122。如圖1A所示，勢(shì)壘層122還適當(dāng)?shù)罔傄r在溝槽125的壁上。如下面將要描述的那樣，當(dāng)包括銅的金屬層121被制作在介電層123的頂部上時(shí)，勢(shì)壘層122恰當(dāng)?shù)胤乐沽私饘賹?21中的銅擴(kuò)散進(jìn)入介電層123中。因此，在本示例性實(shí)施例中，勢(shì)壘層122最好包括諸如鈦、鉭、鎢、氮化鈦、氮化鉭、氮化鎢之類(lèi)的抗銅擴(kuò)散的材料?？梢杂弥T如物理汽相淀積(PVD)、化學(xué)汽相淀積(CVD)之類(lèi)的任何常規(guī)淀積方法，來(lái)淀積勢(shì)壘層122。但應(yīng)該承認(rèn)的是，在某些應(yīng)用中，例如，當(dāng)介電層123由抗銅擴(kuò)散的材料組成時(shí)，或當(dāng)銅擴(kuò)散進(jìn)入介電層123對(duì)半導(dǎo)體器件的性能沒(méi)有不利的影響時(shí)，可以略去勢(shì)壘層122。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的另一種情況，依賴(lài)于特定的應(yīng)用，金屬層121可以恰當(dāng)?shù)刂谱髟趧?shì)壘層122的頂部上，或制作在介電層123的頂部上。此外，金屬層121被恰當(dāng)?shù)氐矸e在溝槽125中。在本示例性實(shí)施例中，金屬層121最好包括銅。因此，金屬層121被制作在勢(shì)壘層122的頂部上，以便恰當(dāng)?shù)胤乐广~從金屬層121擴(kuò)散進(jìn)入介電層123中。雖然本發(fā)明特別適合于使用包括銅的金屬層121，但應(yīng)該承認(rèn)的是，金屬層121能夠包括諸如鎳、鉻、鋅、鎘、銀、金、銠、鈀、鉑、錫、鉛、鐵、銦之類(lèi)的各種導(dǎo)電材料。
金屬層121可以用諸如PVD、CVD之類(lèi)的任何常規(guī)方法制作在勢(shì)壘層122上或介電層123上。此外，可以用其全部?jī)?nèi)容被此處列為參考的1999年1月15日提出的題為“電鍍裝置和方法”的在案申請(qǐng)No.09/232864中所述的電鍍工藝來(lái)制作金屬層121。
參照?qǐng)D1B，根據(jù)本發(fā)明的另一種情況，制作在臺(tái)面126頂部上的金屬層121被恰當(dāng)?shù)仉姃伖?。本發(fā)明能夠被有利地用于鑲嵌工藝中，其中半導(dǎo)體器件的電路被圖形化到溝槽即間隙中。但應(yīng)該承認(rèn)的是，本發(fā)明能夠結(jié)合各種其他的工藝被使用，而不偏離本發(fā)明的構(gòu)思和/或范圍。
現(xiàn)參照?qǐng)D7A和7B，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的晶片電拋光裝置50。在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，晶片電拋光裝置50最好包括被區(qū)段壁109、107、105、103和101分隔成6個(gè)區(qū)段111、112、113、114、115和116的拋光槽100。如下面將更詳細(xì)地描述的那樣，應(yīng)該承認(rèn)的是，拋光槽100可以被任何適當(dāng)數(shù)目的區(qū)段壁分隔成任何數(shù)目的區(qū)段。
拋光槽100以及區(qū)段壁109、107、105、103和101，由諸如聚四氟乙烯(商業(yè)上稱(chēng)為T(mén)EFLON)、聚氯乙烯(PVC)、聚亞乙烯氟(PVDF)、聚丙烯之類(lèi)的任何常規(guī)電絕緣以及抗酸和抗腐蝕的材料適當(dāng)?shù)刂谱?。在本示例性?shí)施例中，拋光槽100以及區(qū)段壁109、107、105、103和101最好由PVDF制作。但應(yīng)該承認(rèn)的是，依賴(lài)于特定的應(yīng)用，拋光槽以及各個(gè)區(qū)段壁109、107、105、103和101可以由不同的材料制成。
如圖7B所示，在本示例性實(shí)施例中，電解液34通過(guò)適當(dāng)?shù)胤謩e制作在區(qū)段111、113、115中的入口4、6和8流入拋光槽100中。更確切地說(shuō)，泵33將電解液34恰當(dāng)?shù)貜碾娊庖喝萜?6抽取到通道過(guò)濾器32并進(jìn)入液體質(zhì)量流量控制器(LMFC)21、22和23。通道過(guò)濾器32適當(dāng)?shù)剡^(guò)濾來(lái)自電解液34的沾污物。以這種方式，防止了沾污物進(jìn)入拋光槽100和阻塞LMFC 21、22和23。在本示例性實(shí)施例中，通道過(guò)濾器32適當(dāng)?shù)厍宄舜笥诖蠹s0.05微米而小于大約0.1微米的顆粒。但應(yīng)該承認(rèn)的是，依賴(lài)于特定的應(yīng)用，可以使用各種過(guò)濾系統(tǒng)。此外，雖然過(guò)濾沾污物是有利的，但能夠從晶片拋光裝置50中略去通道過(guò)濾器32而不偏離本發(fā)明的構(gòu)思和/或范圍。
電解液34可以包括諸如磷酸之類(lèi)的任何常規(guī)的電鍍液。在本示例性實(shí)施例中，電解液34最好包括濃度在大約60％重量比和大約85％重量比之間，而最好是大約76％重量比的正磷酸(H2PO4)。此外，電解液34最好包括具有大約1％鋁金屬(相對(duì)于酸的重量)的正磷酸。但應(yīng)該承認(rèn)的是，依賴(lài)于特定的應(yīng)用，電解液34的濃度和組分可以改變。
泵33可以包括諸如離心泵、隔膜泵、風(fēng)箱式泵之類(lèi)的任何常規(guī)的液壓泵。此外，泵33是適當(dāng)?shù)乜顾?、抗腐蝕和抗沾污的。在本示例性實(shí)施例中，泵33包括隔膜泵。如下面結(jié)合變通實(shí)施例將要描述的那樣，應(yīng)該承認(rèn)的是，可以使用二個(gè)或更多的泵33而不偏離本發(fā)明的構(gòu)思和/或范圍。此外應(yīng)該承認(rèn)，電解液34可以通過(guò)入口4、6和8適當(dāng)?shù)乇凰偷綊伖獠?00中而不用泵33。例如，電解液34在電解液容器36內(nèi)可以保持在壓力下。作為變通，電解液容器36與入口4、6、8之間的供液管可以保持在壓力下。
LMFC 21、22和23可以包括任何常規(guī)的質(zhì)量流量控制器，最好是抗酸、抗腐蝕和抗沾污的。此外，LMFC 21、22和23在設(shè)定的流速下將電解液34分別送到區(qū)段115、113和111中。此外，LMFC 21、22和23可以在正比于各個(gè)區(qū)段115、113和111的體積的流速下適當(dāng)?shù)剌斔碗娊庖?4。例如，若區(qū)段115的體積大于區(qū)段113，則向LMFC21輸送電解液34的流速大于向LMFC 22輸送的流速可能是有利的。在本示例性實(shí)施例中，LMFC 21、22和23最好被構(gòu)造成用來(lái)在大約每分鐘0.5升與大約每分鐘40升之間的流速下輸送電解液34。
此外，在本示例性實(shí)施例中，分隔的LMFC將電解液輸送到各個(gè)區(qū)段115、113和111中。如下面將要更詳細(xì)地描述的那樣，此構(gòu)造有利于晶片31的各個(gè)分立部分的電拋光。但應(yīng)該承認(rèn)的是，依賴(lài)于特定的應(yīng)用，可以使用任何數(shù)目的LMFC。此外，如下面結(jié)合變通實(shí)施例將要描述的那樣，可以從泵33將電解液34送到拋光槽100中而不用LMFC 21、22和23。
根據(jù)本發(fā)明的各種情況，晶片拋光裝置50適當(dāng)?shù)匕ǚ謩e排列在區(qū)段111、113和115中的陰極1、2和3。如下面將要更詳細(xì)地描述的那樣，雖然本示例性實(shí)施例包括3個(gè)陰極，但可以使用少于或多于3的任何數(shù)目的陰極而不偏離本發(fā)明。通常，使用的陰極越多，薄膜的均勻性可望越好。但使用的陰極越多，則成本越高。因此，考慮到性能與成本之間的折中，對(duì)于電拋光200mm的晶片，陰極的最佳數(shù)目可以是大約7到大約20，而對(duì)于電拋光300mm的晶片，則數(shù)目為大約10到大約30。
此外，陰極1、2和3可以包括諸如銅、鉛、鉑之類(lèi)的任何常規(guī)導(dǎo)電材料。在電拋光過(guò)程中，從金屬層121遷移出來(lái)的一些金屬離子可能積累在陰極1、2和3上。因此，可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間替換陰極1、2和3。例如，在加工大約100個(gè)晶片之后，可以適當(dāng)?shù)靥鎿Q陰極1、2和3。
作為變通，可以對(duì)陰極1、2和3執(zhí)行去鍍工藝。例如，如下面將要更詳細(xì)地描述的那樣，根據(jù)本發(fā)明的各種情況，當(dāng)陰極1、2和3帶正電而晶片31帶負(fù)電時(shí)，則晶片31被適當(dāng)?shù)仉婂兌皇潜浑姃伖?。以這種方式，晶片31可以用在陰極1、2和3上建立的金屬被適當(dāng)?shù)仉婂?，從而適當(dāng)?shù)厝ュ冴帢O1、2和3。雖然在上述條件下，可能起陽(yáng)極的作用，但為了一致和方便，它們將繼續(xù)被稱(chēng)為陰極。
在本示例性實(shí)施例中，金屬層121包括銅。因此，如上所述，在電拋光工藝過(guò)程中，來(lái)自金屬層121的一些銅離子遷移到電鍍陰極1、2和3。在上述的去鍍工藝中，由于銅在陰極1、2和3上的聚集，晶片31可以被適當(dāng)?shù)仉婂?。但?dāng)陰極1、2和3由銅制作時(shí)，陰極1、2和3在去鍍工藝中可以溶解。以這種方式，陰極1、2和3在去鍍工藝中可以變形。因此，根據(jù)本發(fā)明的各種情況，陰極1、2和3可以由去鍍工藝過(guò)程中抗溶解的材料適當(dāng)?shù)刂瞥伞＠?，陰極1、2和3可以由鉑適當(dāng)?shù)刂瞥?。作為變通，陰極1、2和3可以由適當(dāng)?shù)赝糠笥型繉雍穸茸詈脼榇蠹s50微米到大約400微米的鉑層的鈦制成。
在本示例性實(shí)施例中，晶片吸盤(pán)29適當(dāng)?shù)貙⒕?1吸住并置于拋光槽100中。更確切地說(shuō)，晶片31被適當(dāng)?shù)刂糜趨^(qū)段壁101、103、105、107和109的頂部上方，以便形成間隙以有利于電解液34在晶片31的底部表面與區(qū)段壁101、103、105、107和109的頂部之間流動(dòng)。在本示例性實(shí)施例中，晶片31被適當(dāng)?shù)刂糜趨^(qū)段壁101、103、105、107和109的頂部上方，以便形成大約2mm到大約20mm的間隙。
在晶片31被適當(dāng)?shù)刂糜趻伖獠?00中之后，陰極1、2和3分別被電連接到電源13、12和11。此外，晶片31被電連接到電源13、12和11。以這種方式，當(dāng)電解液34在晶片31的底部表面與區(qū)段壁101、103、105、107和109頂部之間流動(dòng)時(shí)，就形成電路。更確切地說(shuō)，比之晶片31，陰極1、2和3被充電成具有負(fù)電位。響應(yīng)于陰極1、2和3上的這一負(fù)電位，金屬離子則遷移離開(kāi)晶片31，于是就對(duì)晶片31進(jìn)行電拋光。然而，當(dāng)電路的極性被反轉(zhuǎn)(亦即陰極1、2和3成為陽(yáng)極)時(shí)，金屬離子就向著晶片31遷移，于是就對(duì)晶片31進(jìn)行電鍍。
以這種方式，借助于控制陰極1、2和3的極性以及借助于控制被電解液34接觸的晶片31的部分，能夠?qū)?1的選定部分適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行電拋光和電鍍。圖33示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的晶片31的選擇性電拋光。參照?qǐng)D33，晶片區(qū)域280已經(jīng)被電拋光，區(qū)域284正在被電拋光，而晶片區(qū)域282尚未被拋光。
再次參照?qǐng)D7A和7B，通常，拋光電流密度確定了金屬離子遷移到或遷移離開(kāi)晶片31的速率。因此，拋光電流密度越高，電拋光或電鍍速率就越大。在本示例性實(shí)施例中，可以使用大約每平方分米0.1安培(A/dm2)到大約每平方分米40安培(A/dm2)的電流密度，最好是大約每平方分米10安培(A/dm2)。但應(yīng)該承認(rèn)的是，依賴(lài)于特定的應(yīng)用，可以使用各種電流密度。
而且，電源13、12和11能夠向陰極1、2和3施加不同的電流密度。例如，電源13、12和11施加的電流可以被設(shè)定為正比于被相應(yīng)的陰極覆蓋的晶片31的表面積。因此，若被陰極3覆蓋的晶片31的表面積大于陰極2覆蓋的表面積，則可以將電源11設(shè)定為比電源12提供更多的電流。以這種方式，能夠控制電拋光速率，從而有利于晶片31的表面的更均勻的腐蝕。應(yīng)該承認(rèn)的是，相同的原理也可以被用來(lái)方便晶片31的表面的更均勻的電鍍。
根據(jù)本發(fā)明的另一種情況，電源13、12和11能夠以DC(亦即直流)模式工作。作為變通，電源13、12和11能夠以各種脈沖模式工作。例如，參照?qǐng)D8，電源13、12和11能夠用雙極脈沖、修正的正弦波、單極脈沖、脈沖反轉(zhuǎn)、脈沖上脈沖、雙脈沖之類(lèi)工作。電源13、12和11還能夠以恒流模式、恒壓模式、以及恒流模式與恒壓模式的組合來(lái)工作。
再次參照?qǐng)D7B，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)30繞z軸適當(dāng)?shù)匦D(zhuǎn)晶片31。以這種方式，能夠在晶片31的表面上獲得更均勻的電拋光。在本示例性實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)30以大約每分鐘10轉(zhuǎn)到大約每分鐘100轉(zhuǎn)繞z軸旋轉(zhuǎn)晶片31，最好是大約每分鐘20轉(zhuǎn)。
如圖7A所示，陰極1、2和3基本上是圓形形狀。因此，參照?qǐng)D7B，比之區(qū)段111、113和115(亦即包含陰極的那些區(qū)段)上方的晶片31的區(qū)域，區(qū)段112和114上方的晶片31的區(qū)域可能暴露于更低的電流密度。為了補(bǔ)償，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)30沿x和y方向適當(dāng)?shù)財(cái)[動(dòng)晶片31。或作為變通，除了擺動(dòng)晶片31之外，如圖9A-9D所示，可以將拋光槽100、區(qū)段壁109、107、105、103和101、以及陰極1、2和3制作成諸如三角形、正方形、矩形、五邊形、多邊形、橢圓形之類(lèi)的非圓形形狀。以這種方式，當(dāng)晶片31繞z軸被旋轉(zhuǎn)時(shí)，晶片31表面上的拋光電流的分布可以被均衡。
電解液34通過(guò)適當(dāng)?shù)胤謩e適當(dāng)?shù)刂谱髟趨^(qū)段112、114和116中的出口5、7和9回到電解液容器36。漏壓閥38被適當(dāng)?shù)刂糜诒?3的出口與電解液容器36之間，使當(dāng)LMFC 21、22和23被關(guān)閉時(shí)，電解液34能夠漏回到電解液容器36。此外，加熱器42、溫度傳感器40和加熱器控制器44適當(dāng)?shù)乜刂齐娊庖喝萜?6中的電解液34的溫度。在本示例性實(shí)施例中，晶片拋光裝置50和電解液34最好工作于大約15℃到大約60℃的工作溫度下，最好是大約45℃下。
參照?qǐng)D1A，晶片31被適當(dāng)?shù)仉姃伖庖欢螘r(shí)間(亦即電拋光時(shí)間周期)，直至金屬層121從勢(shì)壘層122被清除，同時(shí)金屬層121保留在溝槽125中(如圖1B所示)。現(xiàn)參照?qǐng)D7B，必需的電拋光時(shí)間周期可以借助于測(cè)量電源11、12和13的輸出電壓和電流來(lái)確定。更確切地說(shuō)，勢(shì)壘層122的電阻通常明顯地大于金屬層121。例如，當(dāng)勢(shì)壘層122包括鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鎢、或氮化鎢，而金屬層121包括銅時(shí)，勢(shì)壘層122的電阻通常是大約50到大約100倍于金屬層121的電阻。因此，在從晶片31的非溝槽部分拋光掉金屬層121之后，從晶片31的邊沿到中心測(cè)得的電位比拋光之前的更高。因此，如參照?qǐng)D7A、7B和10的下面的表中詳述的那樣，借助于比較電源11、12和13的輸出電壓，可以適當(dāng)?shù)卮_定晶片31上方已經(jīng)被清除的金屬層121部分。
表11.若V11(電源11的電壓)和V12(電源12的電壓)的數(shù)值小，而V13(電源13的電壓)的數(shù)值大，則陰極1上方的晶片31上的金屬層121已經(jīng)被清除；2.若V11的數(shù)值小，而V12和V13的數(shù)值大，則陰極3上方的晶片31上的金屬層121尚未被清除。此外，陰極2上方的金屬層121已經(jīng)被清除。但不知道陰極1上方的晶片31上的金屬層121的情況。因此，可以參考下列的額外條件來(lái)確定陰極1上方的晶片31上的金屬層121的情況a.若V12和V13的數(shù)值彼此接近，則陰極1上方的晶片31上的金屬層121尚未被清除；或b.若V12和V13的數(shù)值彼此分離，則陰極1上方的晶片31上的金屬層121已經(jīng)被清除；
3.若V11、V12和V13的數(shù)值大，則陰極3上方的晶片31上的金屬層121已經(jīng)被清除。但不知道陰極2和1上方的晶片31上的金屬層121的情況。因此，可以參考下列的額外條件來(lái)確定陰極2和1上方的晶片31上的金屬層121的情況a.若V11、V12和V13的數(shù)值彼此分離，則陰極2和1上方的晶片31上的金屬層121已經(jīng)被清除；b.若V11和V12的數(shù)值彼此分離，而V12和V13的數(shù)值彼此接近，則陰極2上方的晶片31上的金屬層121已經(jīng)被清除。此外，陰極1上方的晶片31上的金屬層121尚未被清除；c.若V11和V12的數(shù)值彼此接近，而V12和V13的數(shù)值彼此分離，則陰極上方的晶片31上的金屬層121尚未被清除。此外，陰極1上方的晶片31上的金屬層121已經(jīng)被清除；或d.若V12和V13的數(shù)值接近V11的數(shù)值，則陰極1和2上方的晶片31上的金屬層121尚未被清除。
在上述的表中，V11、V12和V13被描述為大和/或小。但應(yīng)該承認(rèn)的是，術(shù)語(yǔ)“大”和“小”是相對(duì)的，且不意味著相對(duì)于任何特定的電壓。例如，當(dāng)V11、V12在上面被描述為小時(shí)，V11和V12是比V13小。如上所述，V11和V12可以比V13小大約50到大約100倍。
以這種方式，參照上述表，能夠適當(dāng)?shù)卮_定晶片31的需要額外電拋光的區(qū)域。如稍后結(jié)合本發(fā)明的變通實(shí)施例將要描述的那樣，可以適當(dāng)?shù)貥?gòu)造監(jiān)視器來(lái)測(cè)量各個(gè)電源11、12和13所提供的電壓和電流。此數(shù)據(jù)可以適當(dāng)?shù)貍鬏數(shù)侥軌虬娮痈袷降纳鲜鲞壿嫳淼目刂葡到y(tǒng)。例如，上述的表可以被編碼并存儲(chǔ)在諸如磁帶、磁盤(pán)、壓縮磁盤(pán)之類(lèi)的適當(dāng)?shù)碾娮哟鎯?chǔ)媒質(zhì)中或諸如集成電路、存儲(chǔ)器芯片之類(lèi)的適當(dāng)?shù)碾娮悠骷小？刂葡到y(tǒng)則可以執(zhí)行適當(dāng)?shù)拿顏?lái)繼續(xù)或停止晶片31的特定部分的電拋光。應(yīng)該承認(rèn)的是，上述的控制系統(tǒng)能夠被集成在可以是晶片電拋光工具的一個(gè)組成部分的適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)系統(tǒng)中，下面描述其一個(gè)例子。
然而，還應(yīng)該理解的是，能夠用各種各樣的方法來(lái)確定適當(dāng)?shù)碾姃伖鈺r(shí)間周期。例如，如下面結(jié)合變通實(shí)施例將要更詳細(xì)地描述的那樣，傳感器可以被用來(lái)測(cè)量晶片31(圖1A和圖7B)上的金屬層(圖1A)121的厚度。
作為變通，參照?qǐng)D53，能夠適當(dāng)?shù)厥褂媒K點(diǎn)探測(cè)系統(tǒng)來(lái)確定適當(dāng)?shù)碾姃伖鈺r(shí)間周期。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，用適當(dāng)?shù)臏y(cè)量工具來(lái)監(jiān)視從晶片31(圖1A)的逐個(gè)邊沿測(cè)得的電阻。如圖53所示，隨著晶片31(圖1A)上的金屬層121(圖1A)的表面積由于電拋光而減小，從晶片31(圖1A)的逐個(gè)邊沿測(cè)得的電阻增大。因此，停止電拋光的適當(dāng)時(shí)間最好在從晶片31的逐個(gè)邊沿測(cè)得的電阻急劇改變的時(shí)間附近。具體參照?qǐng)D53，這可能在或接近t0和t1。超過(guò)t1的區(qū)域被稱(chēng)為過(guò)拋光區(qū)，意味著晶片31(圖1B)已經(jīng)被拋光，致使溝槽125(圖1B)中的金屬層121(圖1B)的高程延伸到勢(shì)壘層122(圖1B)的高程以下。t0之前的區(qū)域被稱(chēng)為拋光不足區(qū)，意味著金屬層121(圖1A)尚未完全從柵126(圖1A)上的介電層122(圖1A)被清除。電阻信號(hào)可以被送到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)然后可以將適當(dāng)?shù)男盘?hào)送出以停止拋光工藝。
參照?qǐng)D7A和7B，用上述的本發(fā)明的示例性實(shí)施例，下列工藝步驟能夠被用來(lái)選擇性地電拋光晶片31的某些部分步驟1開(kāi)啟電源13；步驟2僅僅打開(kāi)LMFC 23，致使電解液僅僅接觸到陰極1上方的部分晶片31，以便電拋光陰極1上方的金屬層121(圖1A)；步驟3當(dāng)金屬層121(圖1A)的厚度達(dá)到設(shè)定數(shù)值或設(shè)定厚度時(shí)，關(guān)斷電源13并關(guān)閉LMFC 23；步驟4用LMFC 22和電源12，對(duì)陰極2重復(fù)步驟1-3；以及步驟5用LMFC 21和電源11，對(duì)陰極3重復(fù)步驟1-3。
除了上述的電拋光陰極1、陰極2、陰極3順序之外，電拋光順序還可以如下1)陰極3、陰極2、陰極1；2)陰極2、陰極1、陰極3；
3)陰極2、陰極3、陰極1；4)陰極3、陰極1、陰極2；或5)陰極1、陰極3、陰極2。
借助于選擇性地拋光部分晶片31，即使當(dāng)晶片31是大直徑晶片時(shí)，也能夠從晶片31更均勻地電拋光金屬層121(圖1A)。例如，本發(fā)明可以被用于直徑為300mm或更大的晶片31。在本文中，均勻的電拋光指的是金屬層121被清除到在晶片31的基本上整個(gè)表面區(qū)上接近相等的厚度的對(duì)晶片31的電拋光。通常，在常規(guī)電拋光系統(tǒng)中，晶片31的直徑越大，電拋光的不均勻性越大。例如，靠近中心的晶片31的區(qū)域可以被過(guò)拋光，而靠近晶片31的邊沿的晶片31區(qū)域可以?huà)伖獠蛔?。這部分地可能是由于常規(guī)電拋光系統(tǒng)施加到晶片31上的變化的電荷密度造成的。
除了選擇性地拋光部分晶片31之外，用上述的本發(fā)明的示例性實(shí)施例，下列工藝步驟可以被用來(lái)基本上同時(shí)電拋光晶片31的整個(gè)表面步驟1開(kāi)啟所有的電源11、12和13。如上所述，各個(gè)電源11、12和13的電流可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定為正比于被相應(yīng)的陰極覆蓋的晶片31的表面積；步驟2打開(kāi)LMFC 21、22和23，也如上所述，來(lái)自各個(gè)LMFC21、22和23的電解液34的流速可以被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定為正比于被相應(yīng)的陰極覆蓋的晶片31的表面積；步驟3當(dāng)金屬層121(圖1A)的厚度均勻性達(dá)到設(shè)定數(shù)值或設(shè)定厚度時(shí)，同時(shí)關(guān)斷電源11、12和13。也可以在不同的時(shí)間關(guān)斷電源11、12和13，以便調(diào)整金屬層121的厚度均勻性(圖1A)。
以這種方式，能夠適當(dāng)?shù)乜刂茝木?1的不同部分清除金屬層121的速率，從而更均勻地電拋光晶片31上的金屬層121。
有了示例性實(shí)施例的這樣的結(jié)構(gòu)和操作，下面將描述本發(fā)明在鑲嵌工藝方面的應(yīng)用。但應(yīng)該承認(rèn)的是，這一描述不是用來(lái)限制本發(fā)明的使用或應(yīng)用可能性，而是用以得到本示例性實(shí)施例的完整的描述。
再次參照?qǐng)D1A，通常，當(dāng)金屬層121被適當(dāng)?shù)刂谱髟诰?1上時(shí)，在溝槽125上能夠形成凹陷127。如圖1A所示，即使在電拋光之后，凹陷127仍然能夠保留在制作在溝槽125中的金屬層121中。這部分地可以由圖1A所示的金屬層121的原來(lái)不平坦的形貌造成。此外，過(guò)拋光能夠有助于形成溝槽125中的凹陷127。凹陷127的存在能夠?qū)Π雽?dǎo)體器件的性能有不利的影響。此外，深度128大于大約500埃的凹陷127通常被認(rèn)為是不希望有的。但應(yīng)該承認(rèn)的是，依賴(lài)于特定的應(yīng)用，可以接受的凹陷深度128的大小可以變化。例如，對(duì)于高精度半導(dǎo)體器件，不大于幾個(gè)埃的凹陷深度128可以是可接受的。但對(duì)于低成本的半導(dǎo)體器件，大于500埃的凹陷深度128也可以是可接受的。
根據(jù)本發(fā)明的一種情況，能夠適當(dāng)?shù)乜刂齐姃伖鈺r(shí)間周期，從而防止形成凹陷深度128大于大約500埃的凹陷127。然而，這會(huì)提高加工成本并降低加工產(chǎn)出。因此，根據(jù)本發(fā)明的另一種情況，可以適當(dāng)?shù)貙㈦姃伖夂碗婂児に嚺c化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝進(jìn)行組合，以便清除凹陷127。通常，CMP工藝能夠在晶片31上適當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生具有凹陷深度128在大約100和大約500埃之間的凹陷127的平坦表面。
參照?qǐng)D1B，如上所述，金屬層121被適當(dāng)?shù)貜闹谱髟谂_(tái)面126上的勢(shì)壘層122電拋光。參照?qǐng)D1C，晶片31然后經(jīng)歷重新電鍍工藝，以便重新電鍍足夠數(shù)量的金屬來(lái)調(diào)整凹陷127(圖1B)，意味著金屬被電鍍?cè)谛纬捎跍喜?25中的金屬層121上(圖1B)，而不重新電鍍?cè)谂_(tái)面126上的勢(shì)壘層122上。參照?qǐng)D7B，如上所述，借助于反轉(zhuǎn)電源11、12和13的極性，晶片31可以被適當(dāng)?shù)刂匦码婂?。以這種方式，也如下面更詳細(xì)地所述，晶片31可以被適當(dāng)?shù)刂匦码婂?，而無(wú)須將晶片31傳送到另一站。
接著，根據(jù)本發(fā)明的另一種情況，已經(jīng)被重新電鍍的溝槽125中的金屬層121被適當(dāng)?shù)卣?，并適當(dāng)?shù)厍宄齽?shì)壘層122。在本示例性實(shí)施例中，最好用CMP工藝來(lái)整平晶片31。借助于用上述的電拋光工藝清除大部分金屬層121，現(xiàn)在僅僅需要用CMP清除少量的金屬層121，這縮短了總的加工時(shí)間并降低了成本。
現(xiàn)參照?qǐng)D3A-3C，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的晶片加工工具301。在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，晶片加工工具最好包括電鍍/電拋光池300、302、304、306和308、清洗池310、312、314、316和318、CMP池324、晶片盒320以及機(jī)械手322。
機(jī)械手322開(kāi)始將晶片從晶片盒320傳送到電鍍/電拋光池300、302、304、306或308中的任何一個(gè)。晶片被適當(dāng)?shù)仉婂兘饘賹?21(圖1A)。接著，晶片被適當(dāng)?shù)仉姃伖?，以便從?shì)壘層122清除金屬層121(圖1B)。然后，晶片被適當(dāng)?shù)刂匦码婂?，以便調(diào)整凹陷127(圖1B和1C)。接著，機(jī)械手322將晶片傳送到清洗池310、312、314、316或318中的任何一個(gè)。在晶片被清洗之后，機(jī)械手322將晶片傳送到CMP池324，在此，金屬層121被整平，且勢(shì)壘層122被清除(圖1D)。然后，機(jī)械手322將晶片傳送到清洗池310、312、314、316或318中的任何一個(gè)，以便清洗并烘干晶片。最后，機(jī)械手322將晶片傳送到晶片盒320，并再次開(kāi)始處理另一個(gè)晶片。
然而，應(yīng)該承認(rèn)的是，對(duì)于晶片加工工具的構(gòu)造能夠作出各種各樣的修正而不偏離本發(fā)明的構(gòu)思和/或范圍。例如，可以在分立的池中執(zhí)行開(kāi)始的晶片電鍍和電拋光。通常，不同的電解液被用于電鍍和電拋光。對(duì)于電鍍，通常使用硫酸。對(duì)于電拋光，通常使用磷酸。雖然硫酸可以被用于電拋光，但得到的表面可能不均勻。同樣，雖然磷酸可以被用于電鍍，但得到的表面可能不均勻。對(duì)于上述的重新電鍍工藝，不均勻的表面可以是可接受的。但對(duì)于金屬層121的一開(kāi)始的電鍍，不均勻的表面可能是不可接受的。因此，當(dāng)偏愛(ài)均勻的表面時(shí)，可以在具有不同的化學(xué)物質(zhì)的分立的池中執(zhí)行晶片的電鍍和電拋光。作為變通，當(dāng)在同一個(gè)池中執(zhí)行電鍍和電拋光時(shí)，可以改變池中的電解液的化學(xué)組成。例如，對(duì)于上述的重新電鍍工藝，可以加入硫酸溶液，以便有利于更好的電鍍工藝。
參照?qǐng)D2，晶片加工工具301執(zhí)行的加工步驟以流程圖格式被列出。但應(yīng)該承認(rèn)的是，對(duì)圖2中的流程圖所示的步驟可以作出各種各樣的修正。例如，晶片在重新電鍍步驟之后可以排隊(duì)等候，然后成批地沖洗和清洗。
參照?qǐng)D4A-4D，對(duì)于重新電鍍晶片31之后用CMP拋光晶片31的一種變通是用任何的常規(guī)腐蝕工藝來(lái)從晶片31腐蝕金屬層121和勢(shì)壘層122。因此，參照?qǐng)D6A-6C，晶片加工工具301可以被修正成包括腐蝕池326。同樣，參照?qǐng)D5，晶片加工工具301執(zhí)行的加工步驟可以被修正成包括腐蝕步驟。
在下面的描述以及相關(guān)的附圖中，將描述根據(jù)本發(fā)明的各種情況的各種變通實(shí)施例。但應(yīng)該承認(rèn)的是，這些變通實(shí)施例不是用來(lái)演示能夠?qū)Ρ景l(fā)明作出的所有的各種修正。相反，這些變通實(shí)施例是用來(lái)僅僅演示可能的不偏離本發(fā)明的構(gòu)思和/或范圍的許多修正中的一些。
現(xiàn)參照?qǐng)D11A和11B，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的一個(gè)變通實(shí)施例。圖11A和11B的實(shí)施例，除了LMFC 21、22和23(圖7A和7B)已經(jīng)被LMFC 55以及閥門(mén)51、52和53代替之外，相似于圖7A和7B的實(shí)施例。在本變通實(shí)施例中，閥門(mén)51、52和53最好是開(kāi)/關(guān)閥門(mén)。LMFC 55的流速設(shè)定最好可以基于各個(gè)閥門(mén)的如下?tīng)顟B(tài)來(lái)確定LMFC 55的流速設(shè)定＝F.R.3×f(閥門(mén)51)+F.R.2×f(閥門(mén)52)+F.R.1×f(閥門(mén)53)其中，F(xiàn).R.3是入口4的流速設(shè)定點(diǎn)，F(xiàn).R.2是入口6的流速設(shè)定點(diǎn)，F(xiàn).R.3是入口8的流速設(shè)定點(diǎn)，而f(閥門(mén)#)是如下定義的閥門(mén)狀態(tài)功能閥門(mén)#被開(kāi)通時(shí)，f(閥門(mén)#)＝1；閥門(mén)#被關(guān)閉時(shí)，f(閥門(mén)#)＝0。
如上所述，流速可以被設(shè)定為正比于區(qū)段115、113和111的體積。
現(xiàn)參照?qǐng)D12A和12B，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一個(gè)變通實(shí)施例。圖12A和12B的實(shí)施例，除了LMFC 21、22和23(圖7A和7B)已經(jīng)被3個(gè)泵33以及開(kāi)/關(guān)閥門(mén)51、52和53代替之外，相似于圖7A和7B的實(shí)施例。在本變通實(shí)施例中，電解液34通過(guò)入口4、6和8到拋光槽100中的傳送最好可以用3個(gè)泵33中的一個(gè)以及一個(gè)開(kāi)/關(guān)閥門(mén)51、52和53來(lái)獨(dú)立控制。
現(xiàn)參照?qǐng)D13A和13B，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的又一個(gè)變通實(shí)施例。與圖7A和7B所示的示例性實(shí)施例對(duì)照，在本變通實(shí)施例中，陰極最好排列在拋光槽100的除區(qū)段132之外的每一個(gè)區(qū)段中。例如，額外的陰極4被適當(dāng)?shù)嘏帕性趨^(qū)段壁103與105之間。此外，開(kāi)/關(guān)閥門(mén)81、82、83和84被適當(dāng)?shù)嘏帕性陔娊庖喝萜?6與LMFC 21、22、23和24的出口之間。因此，當(dāng)開(kāi)/關(guān)閥門(mén)81、82、83或84處于開(kāi)通位置時(shí)，電解液34能夠適當(dāng)?shù)赝ㄟ^(guò)開(kāi)通的閥門(mén)從拋光槽100流回到電解液容器36中。
利用上述的本變通實(shí)施例，下列工藝步驟可以被適當(dāng)?shù)赜脕?lái)選擇性地電拋光部分晶片31步驟1開(kāi)啟電源14；步驟2打開(kāi)LMFC 24并打開(kāi)閥門(mén)81、82和83。關(guān)閉LMFC 21、22、23并關(guān)閉閥門(mén)84，致使電解液34僅僅接觸到陰極1上方的部分晶片31。然后電解液34通過(guò)適當(dāng)?shù)刂谱髟趨^(qū)段130中的出口132回到電解液容器36。電解液34還通過(guò)開(kāi)通的閥門(mén)81、82和83回到電解液容器34；步驟3當(dāng)金屬層121(圖1A)的厚度達(dá)到設(shè)定數(shù)值或設(shè)定厚度時(shí)，關(guān)斷電源14并關(guān)閉LMFC 24；步驟4對(duì)陰極2重復(fù)步驟1-3(打開(kāi)LMFC 23。打開(kāi)閥門(mén)81、82和84。開(kāi)啟電源13。關(guān)閉LMFC 21、22和24。關(guān)閉閥門(mén)83。關(guān)斷電源11、12和14)；步驟5對(duì)陰極3重復(fù)步驟1-3(打開(kāi)LMFC 22。打開(kāi)閥門(mén)81、83和84。開(kāi)啟電源12。關(guān)閉LMFC 21、23和24。關(guān)閉閥門(mén)82。關(guān)斷電源11、13和14)；以及步驟6對(duì)陰極4重復(fù)步驟1-3(打開(kāi)LMFC 21。打開(kāi)閥門(mén)82、83和84。開(kāi)啟電源11。關(guān)閉LMFC 22、23和24。關(guān)閉閥門(mén)81。關(guān)斷電源12、13、14)。
應(yīng)該承認(rèn)的是，除了從晶片外圍到晶片中心拋光，也能夠從中心到外圍執(zhí)行拋光，或可以借助于隨機(jī)選擇陰極順序而執(zhí)行拋光。
除了選擇性地電拋光部分晶片31之外，利用上述的本變通實(shí)施例，下列的工藝步驟能夠被用來(lái)同時(shí)電拋光晶片31的整個(gè)表面步驟1開(kāi)啟電源11、12、13和14。如上所述，各個(gè)電源11、12、13和14的電流能夠被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定為正比于被相應(yīng)的陰極覆蓋的晶片31的表面積；步驟2打開(kāi)LMFC 21、22、23和24并關(guān)閉閥門(mén)81、82、83、84。也如上所述，來(lái)自L(fǎng)MFC 21、22、23和24的電解液34的流速能夠被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定為正比于被相應(yīng)的陰極覆蓋的晶片31的表面積；以及步驟3當(dāng)金屬層121(圖1A)達(dá)到設(shè)定數(shù)值或設(shè)定厚度時(shí)，同時(shí)關(guān)斷電源11、12、13和14。也可以在不同的時(shí)間關(guān)斷電源11、12、13和14，以便調(diào)整金屬層121(圖1A)的厚度均勻性。
現(xiàn)參照?qǐng)D14A和14B，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一個(gè)變通實(shí)施例。圖14A和14B的實(shí)施例，除了開(kāi)/關(guān)閥門(mén)81、82、83和84(圖13A和13B)已經(jīng)被除去之外，相似于圖13A和13B的實(shí)施例。因此，電解液34僅僅通過(guò)區(qū)段130回到電解液容器36。
利用上述的本變通實(shí)施例，下列工藝步驟可以被適當(dāng)?shù)赜脕?lái)選擇性地電拋光部分晶片31步驟1開(kāi)啟電源14，以便將負(fù)電位輸出到電極1(陰極1)。開(kāi)啟電源11、12和13，以便將正電位分別輸出到電極4、3、和2(陽(yáng)極4、3和2)；步驟2僅僅打開(kāi)LMFC 24并關(guān)閉LMFC 21、22和23。將晶片31浸漬到電解液34中，但僅僅陰極1上方的晶片31部分接觸到來(lái)自L(fǎng)MFC 24的電解液34以及來(lái)自陰極1的負(fù)電位。因此，僅僅陰極1上方的部分金屬層121(圖1A)被適當(dāng)?shù)仉姃伖?；步驟3當(dāng)金屬層121(圖1A)達(dá)到設(shè)定數(shù)值或設(shè)定厚度時(shí)，關(guān)斷電源14并關(guān)閉LMFC 24；步驟4對(duì)陰極2重復(fù)步驟1-3(開(kāi)啟電源13，以便將負(fù)電位輸出到陰極2，以及開(kāi)啟電源11、12和14，以便將正電位分別輸出到陽(yáng)極4、3和1。打開(kāi)LMFC 23，并關(guān)閉LMFC 21、22和24)；步驟5對(duì)陰極3重復(fù)步驟1-3(開(kāi)啟電源12，以便將負(fù)電位輸出到陰極3。開(kāi)啟電源11、13和14，以便將正電位分別輸出到陽(yáng)極4、2、和1。打開(kāi)LMFC 22，并關(guān)閉LMFC 21、23和24)；以及步驟6對(duì)陰極4重復(fù)步驟1-3(開(kāi)啟電源11，以便將負(fù)電位輸出到陰極4。開(kāi)啟電源12、13和14，以便將正電位分別輸出到陽(yáng)極1、2和3。打開(kāi)LMFC 21，并關(guān)閉LMFC 22、23和24)。
在上述選擇性?huà)伖夤に囍校鎻木?1的中心到晶片31的外圍進(jìn)行拋光，也能夠從外圍到中心執(zhí)行拋光，或可以根據(jù)陰極順序隨機(jī)地執(zhí)行拋光。
除了選擇性地電拋光部分晶片31之外，利用上述的本變通實(shí)施例，下列的工藝步驟能夠被用來(lái)同時(shí)電拋光晶片31的整個(gè)表面步驟1開(kāi)啟電源11、12、13和14。如上所述，各個(gè)電源11、12、13和14的電流能夠被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定為正比于被相應(yīng)的陰極覆蓋的晶片31的表面積；步驟2打開(kāi)LMFC 21、22、23和24。也如上所述，來(lái)自L(fǎng)MFC21、22、23和24的電解液34的流速能夠被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定為正比于被相應(yīng)的陰極覆蓋的晶片31的表面積；以及步驟3當(dāng)金屬層121(圖1A)達(dá)到設(shè)定數(shù)值或設(shè)定厚度時(shí)，同時(shí)關(guān)斷電源11、12、13和14。也可以在不同的時(shí)間關(guān)斷電源11、12、13和14，以便調(diào)整金屬層121(圖1A)的厚度均勻性。
現(xiàn)參照?qǐng)D15，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一個(gè)變通實(shí)施例。圖15的實(shí)施例，除了在各個(gè)陰極上方加入了擴(kuò)散環(huán)112之外，相似于圖7A和7B的實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的一種情況，擴(kuò)散環(huán)112最好有利于電解液34沿區(qū)段壁109、107、105和103更均勻的流動(dòng)。因此，金屬層121(圖1A)能夠被適當(dāng)?shù)馗鶆虻貜木?1電拋光。
此外，可以用任何常規(guī)方法來(lái)適當(dāng)?shù)刂谱鲾U(kuò)散環(huán)112。例如，擴(kuò)散環(huán)112可以被機(jī)加工成具有大量的孔?；蛘?，擴(kuò)散環(huán)112可以包括具有最好在大約10％到大約90％范圍內(nèi)的多孔性的適當(dāng)?shù)亩嗫撞牧稀４送?，在本變通?shí)施例中，擴(kuò)散環(huán)112最好由抗酸、抗腐蝕、無(wú)顆粒和沾污的材料制成。
現(xiàn)參照?qǐng)D16A和16B，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一個(gè)變通實(shí)施例。圖16A和16B的實(shí)施例，除了電荷累積計(jì)141、142和143已經(jīng)分別被加入到電源11、12和13之外，相似于圖7A和7B的實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的一種情況，電荷累積計(jì)141、142和43最好測(cè)量電拋光過(guò)程中各個(gè)電源11、12和13提供的電荷。借助于用2除積累的電荷，能夠計(jì)算被清除的銅原子的總數(shù)。被清除的銅原子的總數(shù)則可以被用來(lái)確定有多少銅原子仍然需要被電拋光。
現(xiàn)參照?qǐng)D17A和17B，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一個(gè)變通實(shí)施例。圖17A和17B的實(shí)施例，除了拋光槽100適當(dāng)?shù)匕ǘ鄠€(gè)適當(dāng)?shù)嘏帕性趨^(qū)段113和115中的用來(lái)輸送電解液34的入口171、172、174和175之外，相似于圖7A和7B的實(shí)施例。更確切地說(shuō)，在本變通實(shí)施例中，電解液34最好通過(guò)供料管170以及入口171和172被輸送到區(qū)段113中。電解液34最好通過(guò)電解液供料管173以及入口174和175被輸送到區(qū)段115中。借助于用多個(gè)入口171、172、174和175將電解液34輸送到拋光槽100，能夠最佳地得到更均勻的流動(dòng)分布。而且，應(yīng)該承認(rèn)的是，區(qū)段113和115能夠包括任何數(shù)目的額外的入口。
現(xiàn)參照?qǐng)D18A和18B，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的二個(gè)額外的變通實(shí)施例。圖18A的實(shí)施例，除了沿徑向向外增大了區(qū)段壁109、107、105和103的高度之外，相似于圖13A和13B以及圖14A和14B的實(shí)施例。對(duì)比之下，在圖18B的實(shí)施例中，區(qū)段壁109、107、105和103的高度沿徑向向外減小。以這種方式，能夠進(jìn)一步控制電解液34的流動(dòng)圖形，從而增強(qiáng)電拋光工藝。
現(xiàn)參照?qǐng)D19A和19B，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的二個(gè)額外的變通實(shí)施例。圖19A的實(shí)施例，除了沿徑向向外增大了區(qū)段壁109、107、105、103和101的高度之外，相似于圖7A和7B的實(shí)施例。對(duì)比之下，在圖19B的實(shí)施例中，區(qū)段壁109、107、105、103和101的高度沿徑向向外減小。以這種方式，能夠進(jìn)一步控制電解液34的流動(dòng)圖形，從而增強(qiáng)電拋光工藝。
現(xiàn)參照?qǐng)D20A和20B，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一個(gè)變通實(shí)施例。圖20A和20B的實(shí)施例，除了區(qū)段壁109、107、105、103和101被構(gòu)造成向上移動(dòng)和向下移動(dòng)，以調(diào)整電解液34的流動(dòng)圖形之外，相似于圖7A和7B的實(shí)施例。如圖20B所示，區(qū)段壁105和107可以向上移動(dòng)，致使電解液34向區(qū)段壁105和107上方的晶片31部分流動(dòng)。
利用上述的本變通實(shí)施例，下列工藝步驟可以被適當(dāng)?shù)赜脕?lái)選擇性地電拋光部分晶片31步驟1開(kāi)啟電源13；步驟2打開(kāi)LMFC 23并將區(qū)段壁109移動(dòng)到靠近晶片31，致使電解液34僅僅接觸到區(qū)段壁109上方的部分晶片31。以這種方式，區(qū)段壁109上方的部分晶片31上的金屬層121(圖1A)被適當(dāng)?shù)仉姃伖?；步驟3當(dāng)金屬層121(圖1A)達(dá)到設(shè)定數(shù)值或設(shè)定厚度時(shí)，關(guān)斷電源13，關(guān)閉LMFC 23，并移動(dòng)區(qū)段壁109到比較低的位置；步驟4用LMFC 22、區(qū)段壁105和107以及電源12，對(duì)區(qū)段壁105和107重復(fù)步驟1-3；以及步驟5用LMFC 21、區(qū)段壁101和103以及電源11，對(duì)區(qū)段壁101和103重復(fù)步驟1-3。
除了選擇性地電拋光部分晶片31之外，利用上述的本變通實(shí)施例，下列的工藝步驟能夠被用來(lái)同時(shí)電拋光晶片31的整個(gè)表面步驟1開(kāi)啟電源11、12和13。如上所述，各個(gè)電源11、12和13的電流能夠被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定為正比于被相應(yīng)的陰極覆蓋的晶片31的表面積；
步驟2打開(kāi)LMFC 21、22和23，并將所有的區(qū)段壁101、103、105、107和109移動(dòng)到鄰近晶片31。也如上所述，來(lái)自L(fǎng)MFC 21、22和23的電解液34的流速能夠被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定為正比于被相應(yīng)的陰極覆蓋的晶片31的表面積；以及步驟3當(dāng)金屬層121(圖1A)達(dá)到設(shè)定數(shù)值或設(shè)定厚度時(shí)，同時(shí)關(guān)斷電源11、12和13。也可以在不同的時(shí)間關(guān)斷電源11、12和13，以便調(diào)整金屬層121(圖1A)的厚度均勻性。
現(xiàn)參照?qǐng)D21A和21B，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的二個(gè)額外的變通實(shí)施例。圖21A的實(shí)施例，除了在本變通實(shí)施例中，陰極1、2、3和4以及區(qū)段壁109、107、105和103被分隔成6個(gè)區(qū)段之外，相似于圖7A和7B的實(shí)施例。圖21B的實(shí)施例，除了在本變通實(shí)施例中，陰極1、2和3以及區(qū)段壁109、107、105、103和101被分隔成6個(gè)區(qū)段之外，相似于圖13A和13B的實(shí)施例。但應(yīng)該承認(rèn)的是，對(duì)于圖21A和21B的二個(gè)實(shí)施例，能夠使用任何數(shù)目的區(qū)段而不偏離本發(fā)明的構(gòu)思和/或范圍。
此外，如下表中所述，以各種各樣的組合，各個(gè)陰極可以被連接到一個(gè)或多個(gè)電源，而各個(gè)區(qū)段可以被連接到一個(gè)或多個(gè)LMFC表2


在上述的表中，組合號(hào)1、2、4和5的操作與早先結(jié)合各種變通實(shí)施例所述的相同。下面將結(jié)合各種其它的變通實(shí)施例來(lái)更詳細(xì)地描述組合號(hào)3、6、7、8和9的操作。
現(xiàn)參照?qǐng)D22A和22B，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一個(gè)變通實(shí)施例。圖22A和22B的實(shí)施例，除了陰極1、2和3(圖7A和7B)以及區(qū)段壁109、107、105、103和101(圖7A和7B)已經(jīng)被適當(dāng)?shù)嘏帕性诙鄠€(gè)管503中的多個(gè)棒狀陰極501代替之外，相似于圖7A和7B的實(shí)施例。在本變通實(shí)施例中，電解液34(圖7B)最好通過(guò)多個(gè)管503被輸送到電拋光槽100，接觸到晶片31的表面，然后通過(guò)多個(gè)漏出孔500從電拋光槽100漏出。如圖22A所示，在本變通實(shí)施例中，各個(gè)陰極501、多個(gè)管503、以及多個(gè)漏出孔500最好被安排成圓形圖形。然而，參照?qǐng)D23A-23C，各個(gè)陰極501、多個(gè)管503、以及多個(gè)漏出孔500也可以被構(gòu)造成各種其它的圖形，諸如三角形(圖23A)、正方形(圖23B)、橢圓形(圖23C)之類(lèi)。
此外，如下表所述，各個(gè)陰極501和多個(gè)管503能夠以各種組合分別被連接到電源11、12和13(圖7B)以及LMFC 21、22和23(圖7B)
表3

在上述的表中，組合號(hào)1、2、4和5的操作與早先結(jié)合各種變通實(shí)施例所述的相同。下面將結(jié)合各種其它的變通實(shí)施例來(lái)更詳細(xì)地描述組合號(hào)3、6、7、8和9的操作。
現(xiàn)參照?qǐng)D24A和24B，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一個(gè)變通實(shí)施例。圖24A和24B的實(shí)施例，除了陰極1、2和3(圖7A和7B)以及區(qū)段壁109、107、105、103和101(圖7A和7B)已經(jīng)被陰極240、棒242和閥門(mén)202、204、206、208、210、212、214、216和218代替之外，相似于圖7A和7B的實(shí)施例。在本變通實(shí)施例中，電源的數(shù)目已經(jīng)被減少到電源200。此外，閥門(mén)202、204、206、208、210、212、214、216和218最好是用來(lái)控制電解液34到晶片31上的流動(dòng)的開(kāi)/關(guān)閥門(mén)。而且，閥門(mén)202、204、206、208、210、212、214、216和218被對(duì)稱(chēng)地排列在棒242上，以有利于更均勻的電拋光工藝。
利用上述的本變通實(shí)施例，下列工藝步驟可以被適當(dāng)?shù)赜脕?lái)選擇性地電拋光部分晶片31步驟1開(kāi)啟電源200；步驟2打開(kāi)泵33、LMFC 55和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)30。打開(kāi)閥門(mén)202和218，致使電解液34僅僅接觸到閥門(mén)202和218上方的部分晶片31。以這種方式，閥門(mén)202和218上方的部分晶片31上的金屬層121(圖1A)被電拋光；步驟3當(dāng)金屬層121(圖1A)達(dá)到設(shè)定數(shù)值或設(shè)定厚度時(shí)，關(guān)斷電源200、LMFC 55以及閥門(mén)202和218；步驟4對(duì)閥門(mén)204和216重復(fù)步驟1-3；步驟5對(duì)閥門(mén)206和214重復(fù)步驟1-3；步驟6對(duì)閥門(mén)208和212重復(fù)步驟1-3；以及步驟7對(duì)閥門(mén)210重復(fù)步驟1-3。
在上述拋光工藝過(guò)程中，如圖8所示，電源200能夠以DC模式或以各種脈沖模式工作。也可以在打開(kāi)泵33以及閥門(mén)201和216，或204和214，或206和212，或210之后開(kāi)啟電源。
除了選擇性地電拋光部分晶片31之外，利用上述的本變通實(shí)施例，下列工藝步驟可以被用來(lái)同時(shí)電拋光晶片31的整個(gè)表面步驟1開(kāi)啟電源200；步驟2打開(kāi)LMFC 55和所有的閥門(mén)202、204、206、208、210、212、214、216和218，致使電解液34基本上接觸到晶片31的整個(gè)表面；以及步驟3當(dāng)薄膜厚度達(dá)到設(shè)定數(shù)值時(shí)，關(guān)斷電源200和所有的閥門(mén)。也可以在不同的時(shí)間關(guān)斷閥門(mén)202、204、206、208、210、212、214、216和218，以便調(diào)整晶片31上的金屬層121(圖1A)的厚度均勻性。
現(xiàn)參照?qǐng)D25，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一個(gè)變通實(shí)施例。圖25的實(shí)施例，除了所有的閥門(mén)被排列在棒242上的不同半徑處，以有利于更均勻的電拋光之外，相似于圖24A和24B的實(shí)施例。
利用上述的本變通實(shí)施例，下列工藝步驟可以被適當(dāng)?shù)赜脕?lái)選擇性地電拋光部分晶片31步驟1開(kāi)啟電源200(圖24B)；步驟2打開(kāi)泵33(圖24B)、LMFC 55(圖24B)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)30(圖24B)。打開(kāi)閥門(mén)218，致使電解液34僅僅接觸到閥門(mén)218上方的部分晶片31。以這種方式，閥門(mén)218上方的部分晶片31上的金屬層121(圖1A)被電拋光；步驟3當(dāng)金屬層121(圖1A)達(dá)到設(shè)定數(shù)值或設(shè)定厚度時(shí)，關(guān)斷電源200(圖24B)、LMFC 55(圖24B)和閥門(mén)218；步驟4對(duì)閥門(mén)204重復(fù)步驟1-3；步驟5對(duì)閥門(mén)216重復(fù)步驟1-3；步驟6對(duì)閥門(mén)206重復(fù)步驟1-3；以及步驟7對(duì)閥門(mén)214、208、212和210分別重復(fù)步驟1-3。
在上述拋光工藝過(guò)程中，如圖8所示，電源200(圖24B)能夠以DC模式或以各種脈沖模式工作。作為變通，電拋光順序可以從晶片31的中心開(kāi)始，到晶片31的邊沿，而不偏離本發(fā)明的構(gòu)思和/或范圍。
除了選擇性地電拋光部分晶片31之外，利用上述的本變通實(shí)施例，下列工藝步驟可以被用來(lái)同時(shí)電拋光晶片31的整個(gè)表面步驟1開(kāi)啟電源200(圖24B)；步驟2打開(kāi)LMFC 55(圖24B)和所有的閥門(mén)202、204、206、208、210、212、214、216和218，致使電解液34基本上接觸到晶片31的整個(gè)表面區(qū)域；以及步驟3當(dāng)薄膜厚度達(dá)到設(shè)定數(shù)值時(shí)，關(guān)斷電源200(圖24B)和所有的閥門(mén)。也可以在不同的時(shí)間關(guān)斷閥門(mén)202、204、206、208、210、212、214、216和218，以便調(diào)整晶片31(圖24B)上的金屬層121(圖1A)的厚度均勻性。
現(xiàn)參照?qǐng)D26，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一個(gè)變通實(shí)施例。圖26的實(shí)施例，除了已經(jīng)增加額外的棒以形成交叉形狀的棒244之外，相似于圖25的實(shí)施例。閥門(mén)202、218、204和216、206和214、208和212被對(duì)稱(chēng)地置于棒244的水平部分(如圖26所示)。同樣，閥門(mén)220和236、222和234、224和232被對(duì)稱(chēng)地置于棒244的垂直部分(如圖26所示)。此外，如圖26所示，棒244水平部分上的閥門(mén)被排列在不同于棒244垂直部分上的閥門(mén)的半徑處。
利用上述的本變通實(shí)施例，下列工藝步驟可以被適當(dāng)?shù)赜脕?lái)選擇性地電拋光部分晶片31步驟1開(kāi)啟電源200(圖24B)；步驟2打開(kāi)泵33(圖24B)、LMFC 55(圖24B)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)30(圖24B)。打開(kāi)閥門(mén)218和202，致使電解液34接觸到閥門(mén)218和202上方的部分晶片31。以這種方式，閥門(mén)218和202上方的部分晶片31上的金屬層121(圖1A)被電拋光；步驟3當(dāng)金屬層121(圖1A)達(dá)到設(shè)定數(shù)值或設(shè)定厚度時(shí)，關(guān)斷電源200(圖24B)、LMFC 55(圖24B)、閥門(mén)218和202；步驟4對(duì)閥門(mén)220和236重復(fù)步驟1-3；步驟5對(duì)閥門(mén)204和216重復(fù)步驟1-3；步驟6對(duì)閥門(mén)222和234重復(fù)步驟1-3；以及步驟7僅僅對(duì)閥門(mén)206和214、224和232、208和212、以及210分別重復(fù)步驟1-3。
在上述拋光工藝過(guò)程中，如圖8所示，電源200(圖24B)能夠以DC模式或以各種脈沖模式工作。
除了選擇性地電拋光部分晶片31之外，利用上述的本變通實(shí)施例，下列工藝步驟可以被用來(lái)同時(shí)電拋光晶片31的整個(gè)表面步驟1開(kāi)啟電源200(圖24B)；
步驟2打開(kāi)泵33(圖24B)、LMFC 55(圖24B)和所有的閥門(mén)202、204、206、208、210、212、214、216、218、220、222、224、232、234和236，致使電解液34僅僅基本上接觸到晶片31的整個(gè)表面區(qū)域；以及步驟3當(dāng)金屬層121(圖1A)的厚度達(dá)到設(shè)定數(shù)值時(shí)，關(guān)斷電源200(圖24B)和所有閥門(mén)。可以在不同的時(shí)間關(guān)斷所有閥門(mén)202、204、206、208、210、212、214、216、218、220、222、224、232、234和236，以便調(diào)整晶片31(圖24B)上的金屬層121(圖1A)的厚度均勻性。
現(xiàn)參照?qǐng)D27A、27B和27C，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的三個(gè)額外的變通實(shí)施例。圖27A的實(shí)施例，除了在本變通實(shí)施例中，采用3個(gè)棒之外，相似于圖24A和24B的實(shí)施例。二個(gè)相鄰的棒之間的夾角最好約為60度。圖27B的實(shí)施例，除了采用4個(gè)棒之外，相似于圖24A和24B的實(shí)施例。二個(gè)相鄰的棒之間的夾角最好約為45度。圖27C的實(shí)施例，除了采用半個(gè)棒之外，相似于圖24A和24B的實(shí)施例。但應(yīng)該承認(rèn)的是，能夠使用任何數(shù)目的棒而不偏離本發(fā)明的構(gòu)思和/或范圍。此外，相鄰的棒能夠被設(shè)定為各種角度而不偏離本發(fā)明的構(gòu)思和/或范圍。
在迄今所述的變通實(shí)施例中，電拋光順序能夠從靠近晶片31的外圍的閥門(mén)開(kāi)始，或從晶片31的中心開(kāi)始，或隨機(jī)地開(kāi)始。從晶片31的中心開(kāi)始較好，因?yàn)槲幢粧伖獾慕饘賹?21(圖1A)(具有比較大的直徑)能夠被用來(lái)為拋光金屬層121的下一部分(圖1A)(具有比較小的直徑)傳導(dǎo)電流。
現(xiàn)參照?qǐng)D28A和28B，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一個(gè)變通實(shí)施例。圖28A和28B的實(shí)施例，除了位置固定的閥門(mén)202、204、206、208、210、212、214、216和218已經(jīng)被二個(gè)可移動(dòng)的噴射器254代替之外，相似于圖24A和24B的實(shí)施例?？梢苿?dòng)的噴射器254被排列成鄰近晶片31，并將電解液34涂敷到晶片31的特定部分上。如圖28A和28B所示，可移動(dòng)的噴射器254還位于導(dǎo)桿250上，并能夠沿X方向運(yùn)動(dòng)。此外，在本示例性實(shí)施例中，新鮮的電解液通過(guò)柔性管258提供。
利用上述的本變通實(shí)施例，下列工藝步驟可以被適當(dāng)?shù)赜脕?lái)選擇性地電拋光部分晶片31步驟1開(kāi)啟電源200；步驟2打開(kāi)泵33、LMFC 55和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)30。打開(kāi)閥門(mén)356，致使電解液34僅僅接觸到閥門(mén)356上方的部分晶片31。以這種方式，閥門(mén)356上方的部分晶片31上的金屬層121(圖1A)被適當(dāng)?shù)仉姃伖?；步驟3當(dāng)金屬層121(圖1A)達(dá)到設(shè)定數(shù)值或設(shè)定厚度時(shí)，關(guān)斷電源200、LMFC 55和閥門(mén)356；步驟4將陰極噴射器254移動(dòng)到下一個(gè)位置；以及步驟5重復(fù)步驟1-4，直至金屬層121(圖1A)從晶片31已經(jīng)被電拋光。
現(xiàn)參照?qǐng)D29A和29B，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一個(gè)變通實(shí)施例。圖29A和29B的實(shí)施例，除了沿Y方向增加了二個(gè)額外的可移動(dòng)的陰極噴射器，以便提高拋光速度之外，相似于圖28A和28B的實(shí)施例。但工藝順序相似于圖28A和28B的順序。
現(xiàn)參照?qǐng)D30A和30B，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一個(gè)變通實(shí)施例。圖30A和30B的實(shí)施例，除了晶片31被浸入電解液34中之外，相似于圖28A和28B的實(shí)施例?？梢苿?dòng)的噴射器254被排列成鄰近晶片31，以便將拋光電流集中在晶片31的特定部分上。在本變通實(shí)施例中，可移動(dòng)的噴射器254與晶片31之間的間隙可以在大約0.1mm到大約5mm的范圍內(nèi)，最好是大約1mm。工藝順序仍然相似于圖28A和28B的順序。
現(xiàn)參照?qǐng)D31A和31B，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一個(gè)變通實(shí)施例。圖31A和31B的實(shí)施例，除了新鮮的電解液34能夠通過(guò)管道260代替通過(guò)柔性管258的可移動(dòng)的噴射器252和254來(lái)輸送之外，相似于圖30A和30B的實(shí)施例。晶片31也能夠浸入到電解液34中，且可移動(dòng)的噴射器252和254能夠被排列成鄰近晶片31，以便將拋光電流集中在晶片31的特定部分上。在本變通實(shí)施例中，可移動(dòng)的噴射器252和254與晶片31之間的間隙可以在大約0.1mm到大約5mm的范圍內(nèi)，最好是大約1mm。工藝順序仍然相似于圖28A和28B的順序。
現(xiàn)參照?qǐng)D32A、32B、32C和32D，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的四個(gè)額外的變通實(shí)施例。圖32A示出了最好包括陰極252和外殼262的可移動(dòng)的噴射器。外殼262可以由諸如特富龍、CPVC、PVDF、聚丙烯之類(lèi)的絕緣材料適當(dāng)?shù)刂瞥?。圖32B示出了由陰極266和外殼264組成的可移動(dòng)的噴射器。電解液34可以通過(guò)適當(dāng)?shù)刂谱髟谕鈿?64底部的孔被輸送。圖32C示出了最好包括陰極252、電極274和270、絕緣間隔272、外殼262以及電源276和268的可移動(dòng)的噴射器。電極274可以適當(dāng)?shù)乇贿B接到電源276的負(fù)輸出，而電極270可以被連接到晶片31。根據(jù)本發(fā)明的一種情況，電極274最好捕獲從外殼262流出的金屬離子，因此降低外殼262外面區(qū)域中的薄膜聚集。此外，電極270最好防止電場(chǎng)從電極274泄漏，以便盡可能減小腐蝕效應(yīng)。圖32D的實(shí)施例，除了外殼264在底部具有用于電解液34的孔之外，相似于圖32C的實(shí)施例。
現(xiàn)參照?qǐng)D34A、34B、34C和34D，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的四個(gè)額外的變通實(shí)施例。圖34A的實(shí)施例，除了最好使用3個(gè)棒之外，相似于圖28A和28B的實(shí)施例。二個(gè)相鄰的棒之間的夾角最好約為60度。圖34B的實(shí)施例，除了最好采用4個(gè)棒之外，相似于圖28A和28B的實(shí)施例。二個(gè)相鄰的棒之間的夾角最好約為45度。圖34C的實(shí)施例，除了采用半個(gè)棒之外，相似于圖28A和28B的實(shí)施例。再次應(yīng)該承認(rèn)的是，能夠使用任何數(shù)目的棒而不偏離本發(fā)明的構(gòu)思和/或范圍。此外，任何二個(gè)相鄰的棒能夠被任何所希望的角度分隔開(kāi)而不偏離本發(fā)明的構(gòu)思和/或范圍。圖34D的實(shí)施例，除了直的棒被螺旋形棒代替之外，相似于圖28A和28B的實(shí)施例。
現(xiàn)參照?qǐng)D35，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的二個(gè)額外的變通實(shí)施例。圖35A和35B的實(shí)施例，除了晶片31能夠分別被倒過(guò)來(lái)和垂直地放置之外，相似于圖28A和28B的實(shí)施例。
現(xiàn)參照?qǐng)D36A和36B，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一個(gè)變通實(shí)施例。圖36A和36B的實(shí)施例，除了所有的陰極被單片陰極8代替之外，相似于圖14A和14B的實(shí)施例。在本變通實(shí)施例中，陰極8能夠被適當(dāng)?shù)剡B接到單一電源11。而且，本變遍實(shí)施例包括子拋光槽60、62、64和66。
利用上述的本變通實(shí)施例，下列工藝步驟可以被適當(dāng)?shù)赜脕?lái)選擇性地電拋光部分晶片31步驟1開(kāi)啟電源11；步驟2打開(kāi)LMFC 21以及閥門(mén)82、83和84，關(guān)閉LMFC 22、23、24和閥門(mén)81，致使電解液34僅僅接觸到子拋光槽66上方的部分晶片31，然后通過(guò)區(qū)段壁100和103、103和105、105和107、107和109之間的空間流回到電解液容器36。以這種方式，金屬層121(圖1A)被適當(dāng)?shù)貜淖訏伖獠?6上方的部分晶片31電拋光；步驟3當(dāng)金屬層121(圖1A)達(dá)到設(shè)定數(shù)值或設(shè)定厚度時(shí)，關(guān)斷電源11，并關(guān)閉LMFC 21；步驟4對(duì)LMFC 22重復(fù)步驟1-3(打開(kāi)LMFC 22、閥門(mén)81、83、84和電源11，并關(guān)閉LMFC 21、23和24、閥門(mén)82)；步驟5對(duì)LMFC 23重復(fù)步驟1-3(打開(kāi)LMFC 23、閥門(mén)81、82、84和電源11，并關(guān)閉LMFC 21、22和24以及閥門(mén)83)；以及步驟6對(duì)LMFC 24重復(fù)步驟1-3(打開(kāi)LMFC 24、閥門(mén)81、82、83和電源11，并關(guān)閉LMFC 21、22和23、閥門(mén)84)。
在上述的拋光工藝中，代替從晶片31的外圍到晶片31的中心的拋光，也能夠從中心到外圍執(zhí)行拋光，或能夠隨機(jī)地選擇各種陰極順序來(lái)執(zhí)行。
除了選擇性地電拋光部分晶片31之外，利用上述的本變通實(shí)施例，下列工藝步驟可以被用來(lái)同時(shí)電拋光晶片31的整個(gè)表面步驟1開(kāi)啟電源11；
步驟2打開(kāi)LMFC 21、22、23和24，并關(guān)閉閥門(mén)81、82、83和84。來(lái)自各個(gè)LMFC 21、22和23的電解液34的流速能夠被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定為正比于被相應(yīng)的陰極覆蓋的晶片31的表面積；以及步驟3當(dāng)金屬層121(圖1A)達(dá)到設(shè)定數(shù)值或設(shè)定厚度時(shí)，關(guān)閉電源11以及LMFC 21、22、23和24。也可以在不同的時(shí)間關(guān)斷電源11、12和13，以便調(diào)整金屬層121(圖1A)的厚度均勻性。
如圖37所示，可以在不同的時(shí)間關(guān)閉LMFC，以便調(diào)整金屬層121(圖1A)的厚度均勻性。在時(shí)間t1，僅僅LMFC 21、23和24被關(guān)閉，閥門(mén)81、83和84也被關(guān)閉。因此，除了子拋光槽64上方的晶片31部分外，電解液34不接觸到晶片31。由于電源11仍然開(kāi)通，故金屬層121(圖1A)能夠從子拋光槽64上方的晶片31部分被適當(dāng)?shù)仉姃伖?。在時(shí)間t2，LMFC 22被關(guān)閉。同樣，LMFC 24在時(shí)間t3被打開(kāi)，并在時(shí)間t4被關(guān)閉，以便得到子拋光槽60上方的晶片31部分的額外電拋光。借助于測(cè)量晶片厚度均勻性，能夠精細(xì)地調(diào)節(jié)時(shí)間t2和t4。
現(xiàn)參照?qǐng)D38A和38B，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一個(gè)變通實(shí)施例。圖38A和38B的實(shí)施例，除了所有的陰極被連接到單一的電源11之外，相似于圖7A和7B的實(shí)施例。此外，本實(shí)施例包括子拋光槽60、62、64、66、68和70。由于電解液僅僅接觸到正被選擇性地電拋光的晶片31部分，故大部分拋光電流將來(lái)自陰極并流到晶片31的這一部分。以電源11代替電源12和13，拋光工藝步驟相似于圖7A和7B的步驟。
現(xiàn)參照?qǐng)D39A和39B，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一個(gè)變通實(shí)施例。圖39A和39B的實(shí)施例，除了區(qū)段壁101、103、105、107和109能夠上下運(yùn)動(dòng)以調(diào)整流動(dòng)圖形之外，相似于圖38A和38B的實(shí)施例。區(qū)段壁105和107被向上移動(dòng)，致使電解液流向區(qū)段壁105和107上方的晶片31部分。
利用上述的本變通實(shí)施例，下列工藝步驟可以被適當(dāng)?shù)赜脕?lái)選擇性地電拋光部分晶片31
步驟1開(kāi)啟電源11；步驟2僅僅打開(kāi)LMFC 21，并將區(qū)段壁101和103移動(dòng)到靠近晶片31，致使電解液34僅僅接觸到區(qū)段壁101和103上方的部分晶片31，以這種方式，區(qū)段壁101和103上方的部分晶片31上的金屬層121(圖1A)被適當(dāng)?shù)仉姃伖?；步驟3當(dāng)金屬層121(圖1A)達(dá)到設(shè)定數(shù)值或設(shè)定厚度時(shí)，關(guān)斷電源11，關(guān)閉LMFC 21，并將區(qū)段壁101和103移動(dòng)到較低的位置；步驟4用LMFC 22以及區(qū)段壁105和107，分別對(duì)區(qū)段壁105和107重復(fù)步驟1-3；步驟5用LMFC 23和區(qū)段壁109，對(duì)區(qū)段壁109重復(fù)步驟1-3。
除了選擇性地電拋光部分晶片31之外，利用上述的本變通實(shí)施例，下列工藝步驟可以被用來(lái)同時(shí)電拋光晶片31的整個(gè)表面步驟1開(kāi)啟電源11；步驟2打開(kāi)LMFC 21、22和23，并將所有的區(qū)段壁101、103、105和107以及管109移動(dòng)到靠近晶片31。來(lái)自各個(gè)LMFC 21、22、23和24的電解液34的流速能夠被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定為正比于被相應(yīng)的陰極覆蓋的晶片31的表面積；以及步驟3將所有的區(qū)段壁向下移動(dòng)到較低的位置，并同時(shí)關(guān)閉所有的LMFC，然后關(guān)閉電源11。各個(gè)成對(duì)的區(qū)段壁在電源11開(kāi)通的情況下也可以在不同的時(shí)間被向下移動(dòng)，以便調(diào)整厚度均勻性。例如，如圖39A和39B所示，區(qū)段壁105和107在LMFC 22開(kāi)通時(shí)被保持在較高的位置。晶片31將在區(qū)段壁105與107之間的區(qū)域內(nèi)被選擇性地電拋光。
現(xiàn)參照?qǐng)D40A和40B，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一個(gè)變通實(shí)施例。圖40A和40B示出了具有用來(lái)拋光直接在頂部具有勢(shì)壘層的襯底上的金屬層121(圖1A)的多個(gè)電源和單個(gè)LMFC的實(shí)施例。圖40A和40B的實(shí)施例，除了LMFC21、22、23和24被單個(gè)LMFC 55代替之外，相似于圖14A和14B的實(shí)施例。
利用上述的本變通實(shí)施例，下列工藝步驟可以被適當(dāng)?shù)赜脕?lái)選擇性地電拋光部分晶片31步驟1開(kāi)啟電源11，以便將負(fù)電位輸出到電極4，并開(kāi)啟電源12、13和14，以便將正電位或零電位分別輸出到電極3、2和1；步驟2打開(kāi)LMFC 55，從而將整個(gè)晶片浸入電解液34中。以這種方式，將僅僅從陰極4上方的部分晶片31拋光掉金屬層121(圖1A)；步驟3當(dāng)金屬層121(圖1A)達(dá)到設(shè)定數(shù)值或設(shè)定厚度時(shí)，關(guān)斷電源11；步驟4對(duì)陰極3重復(fù)步驟1-3(開(kāi)啟電源12，以便將正電位輸出到陰極3，并開(kāi)啟電源11、13和14，以便將負(fù)電位輸出到陰極4、2和1)；步驟5對(duì)陰極2重復(fù)步驟1-3(開(kāi)啟電源13，以便將正電位輸出到陰極2，并開(kāi)啟電源11、12和14，以便將負(fù)電位輸出到陰極4、3和1)；以及步驟6對(duì)陰極1重復(fù)步驟1-3(開(kāi)啟電源14，以便將正電位輸出到陰極1，并開(kāi)啟電源11、12和13，以便將負(fù)電位輸出到陰極4、3和2)。
圖41示出了用來(lái)拋光晶片區(qū)域4(陰極4上方)、3、2和1的電源開(kāi)通/關(guān)閉順序。如圖42所示，可以從諸如修正的正弦波形、單極脈沖、反脈沖、脈沖上脈沖、或雙脈沖之類(lèi)的各種各樣的波形中選擇電源的輸出波形。
在上述的選擇性電拋光工藝中，代替從晶片的外圍到中心的電拋光，也能夠從中心到外圍執(zhí)行電拋光，或能夠借助于選擇任意的陰極順序而隨機(jī)地執(zhí)行電拋光。
除了選擇性地電拋光部分晶片31之外，利用上述的本變通實(shí)施例，下列工藝步驟可以被用來(lái)同時(shí)電拋光晶片31的整個(gè)表面步驟1開(kāi)啟電源11、12、13和14。各個(gè)電源11、12、13和14的電流能夠被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定為正比于被相應(yīng)的陰極覆蓋的晶片31的表面積；步驟2打開(kāi)LMFC 55；以及步驟3當(dāng)金屬層121(圖1A)達(dá)到設(shè)定數(shù)值或設(shè)定厚度時(shí)，同時(shí)關(guān)閉電源11、12、13和14。也可以在不同的時(shí)間關(guān)閉電源11、12、13和14，以便調(diào)整金屬層121(圖1A)的厚度均勻性。
現(xiàn)參照?qǐng)D43A和43B，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一個(gè)變通實(shí)施例。圖43A和43B示出了具有用來(lái)拋光直接在頂部具有勢(shì)壘層122(圖1A)的襯底123(圖1A)上的金屬層121(圖1A)的多個(gè)電源和單個(gè)LMFC的裝置的實(shí)施例。圖43A和43B的實(shí)施例，除了區(qū)段壁能夠上下移動(dòng)以調(diào)整流動(dòng)圖形之外，相似于圖40A和40B的實(shí)施例。如圖43A和43B所示，區(qū)段壁105和107能夠向上移動(dòng)，致使電解液流向壁105和107上方的晶片31部分。
利用上述的本變通實(shí)施例，下列工藝步驟可以被適當(dāng)?shù)赜脕?lái)選擇性地電拋光部分晶片31步驟1開(kāi)啟電源11；步驟2打開(kāi)LMFC 55，并將區(qū)段壁101和103移動(dòng)到鄰近晶片31，致使電解液34僅僅接觸到區(qū)段壁101和103上方的晶片31部分。以這種方式，區(qū)段壁101和103上方的部分晶片31上的金屬層121(圖1A)被適當(dāng)?shù)仉姃伖?；步驟3當(dāng)金屬層121(圖1A)達(dá)到設(shè)定數(shù)值或設(shè)定厚度時(shí)，關(guān)斷電源11，并將區(qū)段壁101和103移動(dòng)到較低的位置；步驟4用區(qū)段壁105和107以及電源12，對(duì)區(qū)段壁105和107重復(fù)步驟1-3；以及步驟5用區(qū)段壁109和電源13，對(duì)區(qū)段壁109重復(fù)步驟1-3。
除了選擇性地電拋光部分晶片31之外，利用上述的本變通實(shí)施例，下列工藝步驟可以被用來(lái)同時(shí)電拋光晶片31的整個(gè)表面步驟1開(kāi)啟電源11、12和13。通過(guò)各個(gè)電源11、12和13的電流能夠被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定為正比于被相應(yīng)的陰極覆蓋的晶片31的表面積；步驟2打開(kāi)LMFC 55，并將所有的區(qū)段壁101、103、105、107和區(qū)段壁109移動(dòng)到靠近晶片31；以及步驟3當(dāng)金屬層121(圖1A)的厚度均勻性達(dá)到設(shè)定數(shù)值或設(shè)定厚度時(shí)，同時(shí)關(guān)閉電源11、12和13。也可以在不同的時(shí)間關(guān)閉電源11、12和13，以便調(diào)整金屬層121(圖1A)的厚度均勻性。
現(xiàn)參照?qǐng)D44A和44B，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一個(gè)變通實(shí)施例。圖44A和44B示出了具有用來(lái)拋光直接在頂部具有勢(shì)壘層122(圖1A)的襯底123(圖1A)上的金屬層121(圖1A)的單個(gè)電源和單個(gè)LMFC的裝置的實(shí)施例。圖44A和44B的實(shí)施例，除了使用一個(gè)電源11，且所有的陰極被連接到單個(gè)電源11之外，相似于圖43A和43B的實(shí)施例。同樣，區(qū)段壁能夠上下移動(dòng)以調(diào)整流動(dòng)圖形。如圖44A和44B所示，區(qū)段壁105和107能夠向上移動(dòng)，致使電解液流向壁105和107上方的晶片部分。
利用上述的本變通實(shí)施例，下列工藝步驟可以被適當(dāng)?shù)赜脕?lái)選擇性地電拋光部分晶片31步驟1開(kāi)啟電源11；步驟2打開(kāi)LMFC 55，并將區(qū)段壁101和103移動(dòng)到靠近晶片31，致使電解液34僅僅接觸到區(qū)段壁101和103上方的晶片31部分。以這種方式，區(qū)段壁101和103上方的部分晶片31上的金屬層121(圖1A)被適當(dāng)?shù)仉姃伖?；步驟3當(dāng)金屬層121(圖1A)達(dá)到設(shè)定數(shù)值或設(shè)定厚度時(shí)，關(guān)斷電源11，并將區(qū)段壁101和103移動(dòng)到較低的位置；步驟4對(duì)區(qū)段壁105和107重復(fù)步驟1-3(將區(qū)段壁105和107向上移動(dòng)到靠近晶片31，并開(kāi)啟電源11)；以及步驟5對(duì)區(qū)段壁109重復(fù)步驟1-3(將區(qū)段壁109向上移動(dòng)到靠近晶片31，并開(kāi)啟電源11)。
除了選擇性地電拋光部分晶片31之外，利用上述的本變通實(shí)施例，下列工藝步驟可以被用來(lái)同時(shí)電拋光晶片31的整個(gè)表面步驟1開(kāi)啟電源11；步驟2打開(kāi)LMFC 55，并將所有的區(qū)段壁101、103、105、107和109向上移動(dòng)到靠近晶片31；以及步驟3將所有區(qū)段壁同時(shí)向下移動(dòng)到較低的位置，然后關(guān)閉電源11。也可以在不同的時(shí)間，在電源11開(kāi)通的情況下向下移動(dòng)各個(gè)成對(duì)的區(qū)段壁，以便調(diào)整厚度均勻性。例如，如圖44A和44B所示，區(qū)段壁105和107在電源11開(kāi)通的情況下被被保持在較高的位置。區(qū)段壁105和107上方的晶片區(qū)將在此部分上具有額外的拋光膜。此額外的拋光時(shí)間長(zhǎng)度和位置可以借助于通過(guò)稍后的薄膜性能鑒定的晶片厚度均勻性的分析而確定。
現(xiàn)參照?qǐng)D45和46，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的二個(gè)額外的變通實(shí)施例。圖45和46示出了構(gòu)造成具有原位薄膜厚度均勻性監(jiān)視器的實(shí)施例。傳感器500可以是超聲型厚度測(cè)量傳感器。從傳感器500探測(cè)到的信號(hào)被送回到計(jì)算機(jī)502。原位厚度數(shù)據(jù)可以被用來(lái)調(diào)整或控制拋光均勻性和最終厚度。
現(xiàn)參照?qǐng)D47，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一個(gè)變通實(shí)施例。圖47示出了構(gòu)造成可獨(dú)立應(yīng)用的、具有自動(dòng)晶片傳送裝置的全計(jì)算機(jī)控制的晶片處理工具的、具有晶片干燥能力的清洗模塊的實(shí)施例。它最好包括5個(gè)層疊的拋光槽300、302、304、306和308、5個(gè)層疊的清洗/干燥室310、312、314、316和318、機(jī)械手322、晶片盒320和321、電解液容器36、以及管道閥門(mén)系統(tǒng)盒330。如上所述，拋光槽300最好包括多個(gè)陰極、多個(gè)電源、多個(gè)區(qū)段壁或管、晶片吸盤(pán)、以及在電拋光工藝過(guò)程中旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)晶片31的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。電解液容器36最好包括溫度控制傳感器。管道閥門(mén)系統(tǒng)盒330最好包括泵、LMFC、閥門(mén)、過(guò)濾器和管道閥門(mén)系統(tǒng)。拋光系統(tǒng)最好還包括計(jì)算機(jī)控制硬件和適合運(yùn)行的軟件包。操作工藝順序如下所述步驟A手工或用機(jī)械手裝載晶片盒320和321；步驟B選擇方法，并按下運(yùn)行按鈕；步驟C用控制軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，包括檢查任何和所有系統(tǒng)參數(shù)，以及監(jiān)測(cè)存在于系統(tǒng)中的任何報(bào)警；步驟D在完成初始化之后，機(jī)械手322從晶片盒320或321取出晶片，并將晶片送到拋光槽300、302、304、306或308中的一個(gè)；步驟E然后對(duì)晶片上的金屬層121(圖1A)進(jìn)行電拋光；
步驟F在電拋光之后，機(jī)械手322從拋光槽取出被拋光過(guò)的晶片，然后將其輸送到清洗/干燥室310、312、314、316或318中的一個(gè)；步驟G然后對(duì)電拋光過(guò)的晶片進(jìn)行清洗；步驟H然后用諸如旋轉(zhuǎn)干燥和/或N2吹干之類(lèi)的常規(guī)干燥工藝，對(duì)電拋光過(guò)的晶片進(jìn)行干燥；以及步驟I最后，用手工或用機(jī)械手322，將干燥過(guò)的晶片輸送到晶片盒320或321。
圖48示出了同時(shí)拋光多個(gè)晶片的工藝順序。拋光多個(gè)晶片的工藝順序，除了在工藝步驟I之后計(jì)算機(jī)檢查在晶片盒320或321中是否還有未被處理的晶片之外，相似于對(duì)單個(gè)晶片進(jìn)行電拋光的工藝順序。若在晶片盒320或321中沒(méi)有未被處理的晶片，則系統(tǒng)返回到步驟A(亦即裝載新的晶片盒或交換晶片盒)。若在晶片盒320和/或321中仍然有未被處理的晶片，則系統(tǒng)返回到步驟D(亦即機(jī)械手322從晶片盒取出未被處理的晶片，并將其輸送到一個(gè)拋光槽)。
工藝步驟E最好能夠包括雙工藝步驟，第一工藝是選擇性地電拋光晶片上的金屬層121(圖1A)，第二工藝是同時(shí)電拋光整個(gè)晶片上的金屬層121(圖1A)。
代替在一個(gè)工作室中清洗晶片，清洗工藝也可以在不同的工作室中執(zhí)行。清洗工藝也可以由幾個(gè)步驟組成，且各個(gè)步驟可以使用不同的溶液、不同的溶液濃度或不同的硬件。
替代安排5個(gè)拋光槽和5個(gè)清洗/干燥室，如下表所示，拋光槽的數(shù)目和清洗/干燥室的數(shù)目可以從1變化到10表4

根據(jù)本發(fā)明的各種情況，上述表中的類(lèi)型4、5、6和7最好。
現(xiàn)參照?qǐng)D49，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一變通實(shí)施例。圖49示出了構(gòu)造成晶片拋光工具的實(shí)施例。圖49的實(shí)施例，除了晶片盒能夠由機(jī)械手323上下移動(dòng)之外，相似于圖47的實(shí)施例。晶片盒320的位置可以被上下移動(dòng)，以便配合拋光槽或清洗/干燥室的位置。因此，機(jī)械手322在從晶片盒320取出未被處理的晶片時(shí)，或?qū)伖膺^(guò)的干燥晶片放回到晶片盒320時(shí)，不需要沿Z方向移動(dòng)。以這種方式，能夠合適地提高機(jī)械手323的操作速度。
現(xiàn)參照?qǐng)D50，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一變通實(shí)施例。圖50所示的實(shí)施例，除了機(jī)械手322本身能夠沿X方向移動(dòng)之外，相似于圖47的實(shí)施例。因此，機(jī)械手322不需要繞Z軸旋轉(zhuǎn)。
現(xiàn)參照?qǐng)D51，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一變通實(shí)施例。圖51所示的實(shí)施例，除了拋光槽或清洗/干燥室被置于一行之外，相似于圖47的實(shí)施例。比之圖47的實(shí)施例，系統(tǒng)的足跡減小了，但晶片生產(chǎn)率可能更低。
現(xiàn)參照?qǐng)D52，示出了根據(jù)本發(fā)明的各種情況的本發(fā)明的另一變通實(shí)施例。圖52所示的實(shí)施例最好包括三行拋光槽和清洗/干燥室、可直線(xiàn)移動(dòng)的機(jī)械手322、操作屏幕340、二個(gè)彼此相鄰層疊的晶片盒、管道閥門(mén)系統(tǒng)盒330、和電解液容器36。拋光工藝步驟相似于圖47所述的步驟。
圖54示出了根據(jù)本發(fā)明的用來(lái)拋光金屬層121(圖1A)的裝置的另一實(shí)施例。圖54的實(shí)施例，除了多噴射器被單個(gè)噴射器255代替之外，相似于圖28A和28B的實(shí)施例。此外，當(dāng)晶片31沿X軸移動(dòng)(左或右)時(shí)，陰極噴射器255保持不動(dòng)。更確切地說(shuō)，在本示例性實(shí)施例中，在晶片31被驅(qū)動(dòng)裝置30和導(dǎo)棒35基本上同時(shí)旋轉(zhuǎn)和沿X軸移動(dòng)的情況下，陰極噴射器255將電解液注射到晶片31的選定部分上。當(dāng)晶片31被移動(dòng)到左側(cè)時(shí)，陰極噴射器255將電解液注射到晶片31的中心部分上。當(dāng)晶片31被移動(dòng)到右側(cè)時(shí)，陰極噴射器255將電解液注射到晶片31的外圍部分上。根據(jù)本發(fā)明的一種情況，在拋光工藝過(guò)程中，晶片31的旋轉(zhuǎn)速度可以保持在恒定的速率。當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置30將晶片31的中心部分從陰極噴射器255移開(kāi)時(shí)，晶片31沿x軸移動(dòng)的速度可以從高變到低。晶片31沿x軸的這一速度(Vx)可以表示如下Vx＝C/[π(x+r)2] x＜r時(shí)C/{π[(x+r)2-(x-r)2]}x＞r時(shí)其中C是常數(shù)，x是在x軸方向上晶片31的中心與陰極噴射器255之間的距離，而r是陰極噴射器255造成的液柱的半徑。
然而，應(yīng)該承認(rèn)的是，對(duì)晶片拋光槽的構(gòu)造能夠作出各種各樣的修正而不偏離本發(fā)明的構(gòu)思和/或范圍。例如，晶片31與陰極噴射器255之間的角度可以保持在任何恒定的角度，或在拋光工藝過(guò)程中可以改變角度。晶片本身可以相對(duì)于拋光槽100被置于任何角度。在圖54的實(shí)施例中，噴射器255可以移動(dòng)，來(lái)代替移動(dòng)晶片31，或者可以移動(dòng)噴射器255和晶片31二者，以獲得相同的結(jié)果。在圖54的實(shí)施例中，晶片31能夠被浸入電解液中，來(lái)代替被電解液的射流接觸。
如上所述，雖然結(jié)合附圖所述的大量變通實(shí)施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，但能夠作出各種各樣的修正而不偏離本發(fā)明的構(gòu)思和/或范圍。因此，本發(fā)明應(yīng)該不被認(rèn)為局限于附圖所示的上述具體形式。
權(quán)利要求
1.一種用來(lái)對(duì)制作在晶片上的金屬層進(jìn)行電拋光的裝置，它包含用來(lái)拋光金屬層的電解液；用來(lái)容納晶片的拋光槽；用來(lái)將晶片吸住并將晶片置于所述拋光槽中的晶片吸盤(pán)；以及至少一個(gè)用來(lái)將所述電解液涂敷到晶片的噴射器，其中所述噴射器將所述電解液涂敷到晶片的逐個(gè)部分，以便從晶片均勻地電拋光金屬層。
2.權(quán)利要求1的裝置，其中所述噴射器沿一定路徑移動(dòng)，以便所述電解液涂敷到晶片的逐個(gè)部分。
3.權(quán)利要求2的裝置，其中所述噴射器沿平行于晶片的直線(xiàn)路徑移動(dòng)。
4.權(quán)利要求2的裝置，其中所述噴射器沿平行于晶片的曲線(xiàn)路徑移動(dòng)。
5.權(quán)利要求2的裝置，其中所述噴射器沿螺旋路徑移動(dòng)。
6.權(quán)利要求1的裝置，還包含至少一個(gè)排列在所述噴射器中的用來(lái)施加電拋光電荷以便從晶片電拋光金屬層的陰極。
7.權(quán)利要求6的裝置，還包含至少一個(gè)排列在所述拋光槽中的用來(lái)輸送所述電解液以便將晶片浸入所述電解液中的流體入口。
8.權(quán)利要求6的裝置，還包含至少一個(gè)排列在所述噴射器中的用來(lái)將所述電解液輸送到所述噴射器的流體入口。
9.權(quán)利要求1的裝置，還包含旋轉(zhuǎn)晶片的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
10.權(quán)利要求1的裝置，其中所述晶片吸盤(pán)被構(gòu)造成相對(duì)于所述噴射器移動(dòng)晶片，以便將晶片的逐個(gè)部分暴露于噴射器。
11.權(quán)利要求1的裝置，其中所述晶片吸盤(pán)將晶片水平置于所述拋光槽中。
12.權(quán)利要求1的裝置，其中所述晶片吸盤(pán)將晶片垂直置于所述拋光槽中。
全文摘要
用于拋光晶片(31)上制作的金屬層的電拋光裝置包括電解液(34)、拋光槽(100)、晶片吸盤(pán)(29)、流體入口(5，7，9)和至少一個(gè)陰極(1，2，3)。晶片吸盤(pán)(29)吸住晶片(31)并將其置于拋光槽(100)內(nèi)。電解液(34)通過(guò)流體入口(5，7，9)送入拋光槽(100)。然后，陰極(1，2，3)將電解電流施加于電解液來(lái)電拋光晶片(31)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，可以電拋光晶片(31)的分立部分來(lái)提高電拋光后的晶片的均勻性。
文檔編號(hào)H01L21/3213GK1523647SQ20041000483
公開(kāi)日2004年8月25日 申請(qǐng)日期1999年7月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月9日
發(fā)明者輝·王, 輝 王 申請(qǐng)人:Acm研究公司