CN101220492B - 具有集成的接近端使用可控的批容量的接近处理 - Google Patents

Abstract

本发明为具有集成的接近端使用可控的批容量的接近处理，即提供一种用于将电镀金属材料镀到基片表面的电镀装置。所述电镀装置包含具有流体室、金属源和多孔垫的输送单元。所述电镀装置还包含具有流体室和金属接收装置的接收单元。所述接收单元还具有多孔垫。所述输送单元的多孔垫基本上对准于和空间分离于所述接收单元的多孔垫。所述金属接收装置基本上对准于所述输送单元的多孔垫和在所述输送单元和所述接收单元之间确定路径。其中电镀弯液面能够由在所述输送单元和接收单元的多孔垫之间的路径内所确定，并且基片能够被移动通过所述电解弯液面以使金属材料电镀到所述基片的表面上。本发明还提供了用于除镀的例子。

Description

具有集成的接近端使用可控的批容量的接近处理 

发明背景 

1.发明领域 

本发明涉及半导体基片的处理，特别是半导体基片的电镀。 

2.相关技术描述 

半导体基片处理包括多个操作，每个操作都根据之前的一个或多个操作进行。在处理过程中，基片可能会经过诸如刻蚀、化学机械抛光、清洗和电镀的操作。在进行每一步操作时都可能会产生缺陷或引入导致最终产品无法使用的污染物。为了使产出量最大化，应采取多种预防措施以使工艺变化最少。例如在洁净室环境中对半导体进行处理是能够减少包括降低潜在污染物源的工艺变化至最小的标准操作环境。然而即便使用了洁净室环境人们仍然期望能够最小化对半导体基片的暴露和操作。 

与期望最小化对半导体基片的暴露和操作相关联，人们期望在处理所述半导体基片时将工艺化学品的使用量降至最低。在处理期间减少化学品使用量能够降低操作成本。此外，由于所使用的一些化学品具有潜在的危险性，减少化学品的使用量也可以得到更安全和健康的环境。 

根据上述内容，需要一种改进的能够使对基片的处理和工艺化学品的消耗最小化的处理技术。 

发明概述 

在一个实施例中公开了一种基片电镀装置。所述的基片电镀装置包括具有外部表面和内部室的输送单元，所述内部室用以容纳自耗电镀金属。所述输送单元的内部室能够容纳电镀液并具有与第一多孔垫接合的开口。所述内部室的开口允许电镀液输入和输出所述输送单元的内部室。所述基片电镀装置还包括具有外部表面和内部容积的接收单元。所述接收单元能够容纳促进电场分布的金属。所述接收单元的内部容积被构造用于保存至少所述电镀液的一部分。所述接收单元的内部容积还具有与第二多孔垫接合的开口，以允许所述电镀液输入和输出所述接收单元的内部室。所述第二多孔垫基本对准 于所述第一多孔垫，从而在所述第一和第二多孔垫之间确定来自所述电镀液的电镀弯液面。由所述输送单元和接收单元分开的距离确定基片路径，同时在所述基片的路径中在所述第一多孔垫和第二多孔垫之间形成所述弯液面。其中所述基片路径被构造用于为基片提供通道。当所述的基片在所述输送单元和所述接收单元之间的所述基片路径中移动通过时，暴露于所述电镀弯液面的所述电镀液的所述基片的表面能够被金属电镀。 

在另一个实施例中公开了一种用于在基片表面镀金属材料的电镀装置。所述的电镀装置包括具有液体室、金属源和多孔垫的输送单元。所述电镀装置还包括具有液体容积和金属接收器的接收单元。所述接收单元还具有多孔垫。所述输送单元的多孔垫与所述接收单元的多孔垫在空间上分离，并且基本上是对准的。所述金属接收装置基本上与所述输送单元的多孔垫对准，并且由所述输送单元和所述接收单元之间确定一个路径。其中电镀弯液面能够在由所述输送单元多孔垫和所述接收单元多孔垫之间的路径中所确定，并且基片能够在所述电镀弯液面中移动通过以使金属材料镀到所述基片的表面。 

在又一个实施例中公开了一种用于镀基片的方法。所述的方法包括从电解液中形成弯液面，所述弯液面在电解源和电解促进装置之间形成。所述方法还包括移动基片使其通过相交于所述弯液面的路径，以及充电所述基片从而在所述弯液面呈现在所述基片的表面上时，在所述电解液中的电解材料能被吸引至所述基片的表面。在所述方法中还包括移动所述基片使其通过所述弯液面，从而电镀所述基片的表面。此外，所述方法包括所述弯液面感应电荷通过，从而使来自所述电镀源的电荷基本上均匀地指向所述电解促进装置。 

在又一个实施例中公开了一种基片除镀的方法。所述的方法包括从电解液形成弯液面，所述弯液面在第一金属材料和第二金属材料之间形成。所述方法还包括放置所述基片在与所述弯液面相交的位置，并且充电所述基片从而使来自所述基片表面的金属材料被吸引离开所述基片的表面，朝至所述第一金属材料或所述第二金属材料中的任一个。 

通过参照附图举例说明本发明的主要原理，本发明的其他方面和优点在其后的描述中会更加清晰。 

附图简要说明 

本发明及其进一步优点可以通过结合以下附图的描述可以得到最好的 理解。 

图1为依据本发明一个实施例的基片处理装置的高级示意图。 

图2为依据本发明一个实施例的处理模块的高级示意图。 

图3A为依据本发明一个实施例的电镀装置横截面图。 

图3B为依据本发明一个实施例的所述基片路径不同区域的示意图。 

图4A和4B为依据本发明一个实施例的说明所述底部电极如何促进基片的均匀电镀的示意图。 

图5A-5D为依据本发明一个实施例的说明在所述电解弯液面142中如何控制所述电解液128的批容量(batch volume)。 

图6A为示意依据本发明一个实施例所述的电镀装置的透视图。 

图6B依据本发明一个实施例所述顶部的分解示意图。 

图7为依据本发明一个实施例所述的夹持器121的示意图。 

图8为依据本发明一个实施例所述的夹持器、电镀装置和基片的示意图。 

图9为依据本发明一个实施例的包括所述电镀模块的处理模块的示意图。 

具体描述 

本发明公开了用于在基片表面进行电镀操作的设备和方法。在以下的描述中会列举很多具体细节以提供对本发明的彻底理解。但是很显然对于本领域中的普通技术人员来说，没有一些或所有这些具体细节也可以实现本发明。在其他的例子中并没有对公知的处理步骤进行详细描述，以避免产生对本发明不必要的模糊。根据附图的顺序将会描述到不同的实施例，但并不受限于任何具体的结构或构造，因为在列举的权利要求的精神和范围内可以进行的各种改进、组合和/或替换。 

图1为依据本发明实施例的基片处理装置100的高级示意图。所述基片处理装置100可以包含单个或多个处理模块102。所述处理模块102可以执行多种处理，包括但不限于刻蚀、清洗、电镀和其他基片制备操作。所述处理模块102连接于控制系统104。如图所示所述控制系统104可以物理分离于所述处理模块102，或为在所述处理模块102中的集成部件。所述控制系统104用以确保在所述处理模块102中实现所需的处理条件和操作。所述控制系统104还能够监测和控制基片材料在处理模块102之间的移动。所述控制系统104连接于计算机106。所述计算机106通过所述控制系统104用以 调节和监测所述处理装置100的执行。在一个实施例中，所述控制系统104可以连接于诸如因特网的网络，以确保能够远程安装、操作和控制。 

图2为依据本发明一个实施例的处理模块102的高级示意图。在该实施例中，所述处理模块102连接于图1的计算机106和所述控制系统104。所述处理模块102可以位于洁净室108中。所述洁净室108包括提供所述处理模块102所使用的液体和气体的设施109。所述处理模块102包括气体控制机构110和流体控制机构112。所述气体控制机构110可以包括气体过滤器(air filter)、气阀和控制在处理模块中所使用气体的温度和湿度的设备。所述流体控制机构112包括流体处理器114、流量控制器116和阀门118。在一个实施例中所述流体处理器114用以储存工艺化学品和去离子水。所述流量控制器116和阀门118用以控制流体的混合和分配。 

所述处理模块102可以有单个处理站(process station)或多个处理站。应该知道处理模块可以包含比图2所示更少或更多的处理站。所述各个处理站可以完成一个处理或多个处理的组合，包括但不受限于电镀、刻蚀、清洗或其他通常用于半导体处理环境中的处理。为简单起见，处理站A和处理站C显示为模块。在一个实施例中，处理站B包括电镀装置120、夹持器121和基片处理器123。当夹持器121没有操作基片150时，所述基片处理器123可以控制所述基片150在所述处理站中的移动。所述夹持器121用以将所述基片150从基片处理器123移动通过所述电镀装置120。在一个实施例中，所述电镀装置的两边都有夹持器121，并且当所述基片150从所述电镀装置120中露出时两个夹持器121将其夹住。在一个实施例中，正如以下将描述的，所述夹持器121还提供电连接以促进电镀。在通过所述电镀装置之后所述基片150被安放在基片处理器123上。 

图3A为依据本发明一个实施例的电镀装置120的横截面图。所述电镀装置120包括输送单元200A和接收单元200B。所述输送单元200A和所述接收单元200B分离的距离确定了所述基片150能够通过的基片路径190。在一个实施例中，所述基片路径190由能够使基片通过的分离空隙所确定，并且所述分离空隙可以根据所述基片的厚度而变化。在所述基片为半导体晶片的一个实施例中，所述分离空隙的范围可以从约5mm至约0.5mm，更具体地在约4mm到约1.5mm之间，在某个具体实施例中约3mm。 

在一个实施例中，所述输送单元200A包括顶部120a、中部120b，并且所述接收单元200B包括底部120c。所述顶部120a可以包括附着于电镀液 室122c的阳极室122a和阳极室122b。所述阳极室122a和122b分别包含阳极124a和124b。所述阳极或第一电荷源可以由在电镀反应中要消耗的金属所组成。在一个实施例中所述阳极或电镀源由包含主要为纯铜或铜合金材料的铜制成。在其他实施例中，所述阳极124a和124b由不同电镀材料制成。沿着阳极室124a和阳极室124b的所述电镀液室122c由电镀液128所填充。在一个实施例中，所述的电镀液128为根据其促进电镀能力所选择的电解质溶液。 

在所述电镀处理过程中，当所述阳极124a和124b被消耗之后需替换。根据电镀的厚度和其他因素，所述电镀处理(和所述阳极的消耗)可以从一个基片的电镀扩大至许多基片。隔膜126a和126b被分别放置于所述电镀液室122c与所述阳极室122a和122b之间。在该实施例中所述隔膜126a和126b将大部分所述电镀液128保持在所述电镀液室122c中，但允许铜离子从所述阳极室122a和122b通过至所述电镀液室122c。在一个实施例中，无需排放电镀液128，所述的隔膜126a和126b就能机械地将所述各个阳极室122a和122b移去。由于在不用排放电镀液128的情况下所述阳极124a和124b能被替换，使所述电镀装置120的停歇时间减至最少。应该注意图3A中示意的两个阳极的取向仅为所述顶部120的一个实施例。在所述顶部120a的其他实施例中可以具有更多或更少在不同取向上的阳极。 

所述顶部120a附着于所述中部120b。在一个实施例中，所述的中部120b包括预湿顶端(pre-wet top head)130a、预湿多孔垫(pre-wet porous insert)132a、帘气进气口134a、帘气进气口134b、清洗/干燥顶端136a和多孔电镀垫140a。所述预湿顶端130a包含预湿液和与所述预湿多孔垫132a连接的通向所述基片路径190的开口。所述预湿多孔垫132a由所述预湿液所浸透。所述帘气进气口134a和134b将压缩气体导向于所述底部120c。所述气帘气体从大量的惰性气体中选择，包括气体的混合。在一个实施例中所述的气帘气体可以由纯氮构成。在其他实施例中所述气帘气体可以为氩气、氮气和氩气的混合、异丙醇(IPA)或CO₂。清洗/干燥顶端136a包括多个能够提供真空吸附和清洗液的区域。 

作为所述输送单元200A的部件，所述中部120b被构造用于容纳所述电镀液室122c并允许所述电镀液128浸透所述多孔电镀垫140a，但仍允许所述电镀离子通过。在一个实施例中，所述的电镀液室122c从所述顶部120a中延伸到所述中部120b中。在另一个实施例中当所述顶部120a的空腔连接 于所述中部120b的空腔时，形成所述电镀液室122c。在又一个实施例中所述电镀液室122c为从所述底部120b延伸到所述顶部120a的空腔。所述多孔电镀垫140a的表面暴露于所述基片路径190。在一个实施例中，用于所述多孔电镀垫140a的材料根据所述材料的多孔性和所述电镀液128的粘性而选择。可以用于所述多孔电镀垫140a的材料包括但不受限于诸如许多尼龙种类的多孔塑料和多孔陶瓷。 

在一个实施例中，所述接收单元200B位于所述输送单元200A之下。在如图3A所示的实施例中，所述接收单元200B为所述底部120c。在另一个实施例中所述接收单元200B可以由多个包括底部的装置所构成。所述接收单元可以连接于所述电镀装置120b。所述底部120c可以包括预湿底端(pre-wet bottom head)130b、预湿多孔垫132b、清洗/干燥底端136b、多孔电镀垫140b和在包含电镀液128室中的底部阴极144。所述预湿底端130b可以包含用在所述预湿顶端130a中相同的预湿液。从所述预湿底端130b通向所述基片路径190的开口由所述预湿多孔垫132b所连接。所述多孔垫132a和多孔垫132b所在的位置允许在所述基片路径190中形成预湿液的预湿弯液面137。 

所述多孔电镀垫140b将开口连接于包含所述底部阴极144或第二电荷源的所述底部120c中的室。为了促进电镀，电镀液128环绕所述底部阴极144或电镀促进装置(plating facilitator)，并浸透所述多孔电镀垫140b。类似于所述预湿弯液面，所述多孔电镀垫140a和140b的取向和定位允许电镀弯液面142的形成穿过所述基片路径190。所述清洗/干燥底端136b类似于清洗/干燥顶端136a。所述清洗/干燥底端136b包括多个能够提供真空吸附和清洗液的区域。 

在一个实施例中，当基片150通过贯穿所述基片路径190的各种不同弯液面和干燥/清洗区域时，所述电镀装置120进行电镀操作。在电镀操作期间，所述基片150由第一夹持器121所夹住并进入/被推入所述基片路径190中。在一个在实施例中，利用阴极146使具有与所述底部阴极144相同极性的电荷施加于所述基片150。在一个实施例中，所述阴极146被装入所述第一夹持器121中。当所述基片150进入所述基片路径190时，所述基片150的前边沿穿过来自帘气进气口134a的所述气帘气体，紧接着到达所述预湿弯液面137。当所述基片150进入所述预湿弯液面137时，所述气帘气体能够有助于防止预湿液从所述基片150的表面流到所述电镀装置120的外部。如上 所述，气帘气体可以为诸如氮气的惰性气体、异丙醇(IPA)、CO₂、氩气或其混合。因为所述预湿液可用于准备所述基片150以用于电镀，因此其选择可以根据具体电镀液128和所镀金属的类型而变化。例如如果要使用硫酸铜电镀溶液，所述预清洗液可以包括亲和性试剂(philic agent)以促进铜在所述基片150上的电镀。 

当所述基片150进入所述电镀弯液面142时，施加于所述基片上的所述电荷与来自所述底部阴极144的电荷一同将在所述电镀溶液128中的金属离子吸引到所述基片150的表面。在通过所述电镀弯液面142后所述基片150在所述帘气进气口134b下通过。帘气进气口134b有助于保持所述电镀液128并防止所述电镀液128脱离到所述电镀装置120的外部。应注意在本实施例中，来自所述预湿弯液面137的液体有可能与所述电镀液128混合。然而来自帘气进气口134a和134b的气帘气体意在使所述预湿液和电镀液128保持在所述电镀装置120中。在另一个实施例中，在所述预湿弯液面137和所述电镀弯液面142之间附加的帘气进气口能够防止预湿液和电镀液128的混合。 

在通过所述帘气进气口134b后，所述基片150遇到围绕所述清洗/干燥顶端136a和所述清洗/干燥底端136b的真空区域。在一个实施例中，所述清洗/干燥顶端136a和所述清洗/干燥底端136b可以确定位于所述电镀装置120出口处的清洗区域。所述基片150遇到的第一真空区域能够去除基片表面上的残余电镀液体分子。在通过所述第一真空区域之后，所述基片150穿过在所述清洗/干燥顶端136a和所述清洗/干燥底端136b之间的所述液体弯液面138。所述液体弯液面138为所述基片150刚电镀的表面暴露于清洗液之处。所述清洗液可以包括去离子水、化学品或其混合。不应把所列出的液体视为包括了所有的潜在的清洗液，其他液体也可被用于清洗所述基片。在穿过所述液体弯液面138之后，所述基片150通过第二真空区域。所述第二真空区域能够去除任何残余液体并确保所述基片150处于基本上干燥状态。这样所述基片150在进、出所述电镀装置120时均为干燥的。与其他在电镀之后需要附加用于清洗和干燥基片装置的电镀系统相比，此为主要优点。 

第二夹持器等待当所述基片150的一部分从所述电镀装置120出来时夹住。由于所述第一夹持器将会防止整个基片被电镀，所述第二夹持器能够将所述基片150推入穿过所述电镀装置120。类似于第一夹持器，所述第二夹持器也能够利用阴极146将电荷施加于所述基片150。在某个点上，所述第一和第二夹持器可以同时移动，分别夹住所述基片150。当所述第二夹持器 继续拉动所述基片150通过所述电镀装置120并在继续施加电荷到基片时，所述第一夹持器可以松开所述基片150。 

图3B为依据本发明一个实施例的所述基片路径190的不同区域的示意图。所述帘气进气口134a由一行圆点所表示，后面跟着是所述预湿弯液面137。可以看出所述电镀弯液面142沿着所述帘气进气口134b。在另一个实施例中帘气进气口134a/b可以是允许所述气帘气体进入所述路径140的狭槽。所述液体弯液面138在所述帘气进气口134b之后，为可见的。所述第一和二真空区域未在图中示意。在一个实施例中，所述真空可以通过小孔抽吸。在另一个实施例中所述真空可以通过狭槽抽吸。注意到可以安置所述帘气进气口134a/b、预湿弯液面137、电镀弯液面142和液体弯液面138，这样他们可以延伸到所述基片150的边缘之外。这有助于确保所述基片150的所有表面被处理。 

图4A和4B为依据本发明一个实施例的说明所述底部电极144如何促进均匀电镀所述基片150的示意图。如上所述，夹持器122夹住所述基片150，并利用所述阴极146将电荷施加于所述基片150。所述基片150被引导进由电镀液128制成的所述电镀弯液面142中。所述阳极124a/b在电解过程中由于释放金属离子(例如铜离子Cu+)到所述电镀液128中而被消耗。所述金属离子被吸引到相反电荷的阴极144和所述基片150。 

虽然所述基片150作为阴极被带电，所述阴极144的使用能够有助于电镀层152均匀地镀在所述基片150上。仅将所述基片150作为所述阴极或第二电荷源，有可能造成电镀材料在所述基片边缘的非均匀沉积。当所述基片进入或移出所述系统时，这种非均匀电镀会影响电场在所述基片边缘上的密度。如图4B所示，所述阴极144延伸到所述基片150的边缘之外。这样通过向所述包括边缘在内的基片150提供穿过其中的均匀电场，所述阴极144能够防止电镀材料在所述基片150边缘上的过度累积。这样在所述基片出现、在所述基片不出现以及在所述基片穿过所述路径190(例如在通过所述电镀装置120的所述路径190的任何阶段)时，所述电场基本为均匀的。这相比于依靠所述基片150作为唯一产生上述非均匀电镀的阴极来说具有显著的优点。 

图5A-5D为依据本发明的实施例，说明如何在所述电镀弯液面142中控制所述电解液128的批容量。为了清晰起见，图5A-5D仅显示了所述电镀弯液面。注意到用于控制所述电镀弯液面142的技术也可以应用到包括在 所述电镀装置120的其他处理中的其他弯液面。图5A显示了所述基片接近于所述电镀装置120的情况。在所述基片150进入所述电镀弯液面142之前，所述电镀弯液面是稳定的。在该情况下稳定的弯液面表明所述电镀液128被包含在所述多孔电镀垫140a/b之间。在一个实施例中，所述电镀弯液面的容量约70ml，并且所述预湿弯液面的容量约8ml。注意到所述电镀弯液面和所述预湿弯液面的容量决定于所处理基片的大小。所述弯液面的容量也可以根据电镀到所述基片的材料和所述基片穿过所述处理装置的速度变化。 

如图5B所示，当所述基片150进入所述电镀弯液面142时，电镀液128利用流体控制输出阀160a和160b使电镀液128从所述电镀弯液面142中流出。随着所述基片150的插入所述电镀液128的流出速率相应于来自所述电镀弯液面142电镀液128的排出量。由于电镀液128从所述电镀弯液面142流出的速率与所述基片150排出所述电镀液138的速率相同，则所述电镀弯液面142仍然保持稳定。保持电镀弯液面142的优点之一是能够将所述电镀液128的损失降至最低。其另一个优点是可以计算出用于电镀处理所需的精确流体容量。另一个优点是所述电镀弯液面142仍然被包含在处理的位置，而不滴下或溢出。 

在图5A-5D的实施例中圆盘表示所述基片150。因此在所述基片150的一半被电镀之后电镀液128需要继续添加以保持稳定的弯液面。如图5C所示，所述流体控制阀160a和160b允许以和电镀液排出容量减少的相同速率再次引入电镀液128，以保持所述电镀弯液面142的稳定性。应该注意到所述流体控制阀160a/b能够基于基片的任意形状和移动速率用以添加液体或自所述电镀弯液面排出的液体。图5D说明了所述基片150移出所述电镀弯液面142的情况。所述流体控制阀160a/b继续添加电镀液128，从而补充所述基片150排出而减少的量，并保持稳定的电镀弯液面。 

图6A示意了依据本发明一个实施例所述的电镀装置120的透视图。图6A中可见的是所述顶部120a、中部120b和底部120c。在图6A所示的实施例中，所述阳极室122a和122b连接于所述电镀液室122c。可以看出所述基片150部分插入到所述基片路径190中。在实施例所示的中部120b上有多个连接到所述电镀装置120内部室的接口。注意到图6A所示的接口为示例性的，且不应包括在所述电镀装置120上可能的接口。所述接口用以供给所述气帘气体或处理液，诸如去离子水，异丙醇，二氧化碳，惰性气体或电镀液。所述接口还可以用于所述清洗/干燥端的抽真空。虽然所述电镀装置120 显示为孤立的，但在一个实施例中其连接于模块。所述模块既可以是自包含模块也可以是多个站的模块。从广义上来讲，电镀模块是保持所述电镀装置120的单元，并能接收处于干燥状态的待电镀的基片和移出处于干燥状态的基片。因此所述电镀模块可以与其他模块，诸如刻蚀模块、化学机械抛光模块等相结合。在所述电镀模块中也可以控制其环境条件，因此可以实现将电镀控制在所期望的水平。在一个实施例中，所控制的环境可以为减少氧气的环境，从而有助于减少在电镀操作完成之后的氧化。当然也可以进行电镀模块的其他使用。 

图6B为依据本发明实施例所述顶部120a的分解示意图。图中显示了所述电镀液室122c沿着框架和隔膜126a/b。所述框架用以固定所述隔膜126a/b。在一个实施例中，所述电镀液室122c包括凹槽形区域以容纳所述框架和所述隔膜126a/b。所述框架和对应的隔膜126a/b利用包括机械紧固件、粘结剂等各种紧固技术连接于所述电镀液室122c。 

如之前所讨论的，，所述隔膜126a/b在所述电镀液室中阻拦了大部分所述电镀液，同时允许来自所述阳极124a/b的电解离子通过。如图6B所示所述阳极124a/b和所述阳极室122a/b能够利用诸如螺丝的机械紧固件连接于所述电镀液室122c。在其他实施例中也可以使用诸如粘结剂的不同紧固技术。所述阳极124a/b可以包括便于所述阳极124a/b连接于所述阳极室122a/b的部件。 

由于基片处理对于污染物高度敏感，因此所选择的用于所述电镀液室122c和阳极室122a/b的材料可以包括但不限于，在暴露于电解环境中不会产生污染物的塑料或其他材料。以塑料举例，可以使用聚碳酸酯作为所述电镀液室122c和阳极室122a/b。由于所述阳极在电镀过程中会消耗，因此使用透明的或基本上透明的聚碳酸酯用于所述阳极室122a/b能够从视觉上检验出阳极是否需要替换。所述框架还可以由诸如聚碳酸酯的塑料制成。但由于所述框架为内部部件，无需聚碳酸酯的韧性和透明的特性。因此所述框架还可以由诸如尼龙的塑料制成。 

图7为依据本发明一个实施例所述的夹持器121的示意图。在一个实施例中，所述夹持器121可包括电极180。所述电极可以从不接触到所述基片150的第一位置移动至接触所述基片150的第二位置。当与所述基片150接触时，所述电极180产生电荷从而使所述基片150充当为阴极。注意到在一些实施例中，当所述电极接触到所述基片时，电荷施加于所述基片150。在其他实施例中可以控制电荷以使所述电极180可以在不传输电荷的情况下接触到所述基片150。 

图8为依据本发明一个实施例所述的夹持器121、电镀装置120和基片150的示意图。基片150部分插入到所述电镀装置120中。为了清晰起见，并没有显示夹住所述基片150的夹持器。图中示意了在所述电镀装置120输出端的所述夹持器121。在该实施例中，所述基片150还没有从所述电镀装置120中露出。 

图9为依据本发明一个实施例的包括所述电镀模块120的处理模块102的示意图。图中显示了所述电镀装置连接于所述计算机106。夹持器121也连接于所述计算机106。所述电镀装置上的接口固定到设施上。 

通过集成所述清洗/干燥端(也称为接近端)和所述电镀装置120，使所述电镀装置120具有接收干燥基片150并输出已电镀的、清洁和干燥的基片的能力。集成所述接近端的优点之一是无论在处理站内还是在单独的处理模块中都无需将所述基片移至单独的清洗/干燥站。由于所述基片无需移至另一个站或模块，这就减少了对基片的操作，从而减少了将污染物引入到所述基片的可能。把接近端和所述电镀装置相结合的另一个优点是减少了所述处理站和处理模块的物理足迹(footprint)。由于分立的处理站或处理模块不再需要清洗/干燥所述基片，所述处理站和处理模块物理上可以构造得更小。可选择的，通过集成接近端所节省的空间可以用于添加不同的允许在处理模块中实现更多处理的处理站。 

在其他实施例中所述电镀装置120可以被用作除镀装置。通过较小的改进，所述电镀装置120可用以去除基片材料表面的金属材料。所述改进包括但不限于转换所述电极的极性。这样在电镀操作中所述的阴极则变为用于除镀操作的阳极。类似的，施加于所述基片的电荷极性也被转变，因此使所述基片成为阳极。进一步，通过转变所述电镀阳极的极性导致所述电镀阳极变为除镀阴极。有可能需要对所述电镀装置进行附加的改进，包括去除除镀过程中气体副产物的改进，以使之能够实现除镀。 

此外在除镀期间，所述基片可以以多种方式放置于所述弯液面中。例如所述基片可以首先被放置于除镀位置，然后激活所述除镀弯液面，并允许流到所述基片的表面。也可以首先形成所述除镀弯液面，然后再将所述基片放置在所述弯液面中。 

在另一个实施例中所述基片一旦放置到除镀位置上，可在一个方向被移动或来回移动，所述的方向可以为直线或旋转的。因此对基片的操作能够以许多方式实施，并且可以连接于所述的基片，使得甚至在使用带电处理器处理所述基片时，通过移动或改变电连接可以除镀全部所述材料。所述的处理器可以为许多形式，所述形式可以包括辊、夹持器、多个销钉或在接触区域具有金属连接的辊，这样所述基片可以被支撑、传输、旋转和进行其他操作。 

关于以上所述接近端的其它内容，可以参考授权于2003年9月9日的题为“用于晶片接近清洗和干燥的方法”的美国专利No.6,616,772中所描述的示例性接近端。该美国专利No.6,616,772转让给Lam Reasearch有限公司，后者也是本发明的受让人，在此将该美国专利No.6,616,772引入参考作为本文的一部分。 

关于以上所述的顶部和底部弯液面的其它内容，可以参考于2002年12月24日提交的题为“弯液面、真空、IPA气体、干燥集合管”的美国专利申请No.10/330,843所公开的示例性的弯液面内容。该美国专利申请No.10/330,843转让给Lam Reasearch有限公司，后者也是本发明的受让人，在此将该美国专利申请No.10/330,843引入参考作为本文的一部分。 

关于流体的其它内容，可以参考于2006年8月30日提交的题为“用于操作铜表面选择性金属沉积的工艺和系统”的美国专利申请No.11/513,634所公开的示例性的工艺和系统。该美国专利申请No.11/513,634转让给LamReasearch有限公司，后者也是本发明的受让人，在此将该美国专利申请No.11/513,634引入参考作为本文的一部分。 

关于流体的其它内容，可以参考于2006年8月30日提交的题为“用于操作势垒表面铜沉积的工艺和系统”的美国专利申请No.11/514,038所公开的示例性的工艺和系统。该美国专利申请No.11/514,038转让给Lam Reasearch有限公司，后者也是本发明的受让人，在此将该美国专利申请No.11/514,038引入参考作为本文的一部分。 

关于流体的其它内容，可以参考于2006年8月30日提交的题为“用于操作硅型表面选择性金属沉积以形成金属硅化物的工艺和系统”的美国专利申请_____(律师文档号为LAM2P568C)所公开的示例性的工艺和系统。该美国专利申请转让给Lam Reasearch有限公司，后者也是本发明的受让人，在此将该美国专利申请引入参考作为本文的一部分。 

关于电镀液体、电镀材料或电镀溶液的其它内容，可以参考于2006年5 月11日提交的题为“用于无电沉积铜的电镀溶液”的美国专利申请No.11/382,906所公开的示例性的溶液。该美国专利申请No.11/382,906转让给Lam Reasearch有限公司，后者也是本发明的受让人，在此将该美国专利申请No.11/382,906引入参考作为本文的一部分。 

关于电镀液体和电镀溶液的其它内容，可以参考于2006年6月28日提交的题为“用于无电沉积铜的电镀溶液”的美国专利申请No.11/472,266所公开的示例性的溶液。该美国专利申请No.11/472,266转让给Lam Reasearch有限公司，后者也是本发明的受让人，在此将该美国专利申请No.11/472,266引入参考作为本文的一部分。 

在控制、编程或连接方面可以利用其他包括手持设备、微处理器系统、基于微处理器的或可编程的消费电子迷你计算机、大型计算机等诸如此类的计算机系统构造实现。本发明还可以在分布式计算机环境中实现，其中通过网络连接的远程处理设备来实现任务。 

了解了以上实施例后，应该理解本发明可以利用涉及保存于计算机系统中的数据的多种计算机实现的操作。这些操作均需要对物理量的物理操作。在通常，尽管非必须，这些物理量以能够被存储、转换、组合、对比或进行其他操作的电或磁信号的形式存在。此外所述实施的物理操作通常指诸如产生、识别、确定或比较等术语。 

在此所描述的形成本发明一部分的任何操作均为有用的机械操作。本发明还涉及实施这些操作的设备或装置。所述装置可以因所需目的而特殊构造，例如上述的传送网络(carrier network)，或其也可以是由存储在计算机中的计算机程序选择性激活或配置的通用计算机。具体的说，各种通用机器可以与根据本申请所教导而编写的计算机程序共同使用，或也可以为出于更方便考虑而构造更为特殊的装置以实现所需的操作。 

本发明也可以实施为在计算机可读介质上的计算机可读代码。所述计算机可读介质是任何能够存储数据并在之后可被计算机系统读出数据的存储设备。所述计算机可读介质还可以被分布于耦合于网络的计算机系统上，从而使所述计算机可读代码以分布的方式存储和执行。 

在本申请，为了便于清晰地理解前述的发明，进行了一些具体描述，但很明显可以在所附的权利要求范围内进行一些改进或修改。例如在另一个实施例中，所形成的弯液面可以与所述基片相同或更大，并且在类似蛤壳操作工艺(clam shell operating-like process)中所述基片(所述基片的任一面或两 面)暴露于所述弯液面。如果将基片首先就位，然后使液体接触基片表面，所述类似蛤壳操作工艺可被用于除镀所述基片的整个表面。在该实施例中所述基片配有电接触，并且所述电镀装置可以对大小、处理和/或承载进行改进。所以应该理解只要附后的权利要求的基本要素在其最宽的术语和应用中进行理解，许多改进、置换、调整和构造都可以进行。 

因此本发明的这些实施例被视为说明性的但不是限制性的，并且本发明不受限于在此所提供的细节，在附后权利要求的范围和等价物之内可以进行修改。 

Claims (27)

1.一种基片电镀装置，包括：

具有外部表面和能够容纳自耗电镀材料的内部室的输送单元，所述内部室能够容纳电镀液体，所述内部室具有连通于第一多孔垫的开口，以允许所述电镀液体输入和输出所述输送单元的内部室；

具有外部表面和能够容纳一种材料的内部容积的接收单元，所述材料能够促进电场的分布，所述接收单元的内部容积被构造用于储存至少所述电镀液体的一部分，并且所述接收单元的内部容积具有连通于第二多孔垫的开口，以允许所述电镀液体输入和输出所述接收单元的内部室，使得所述的第二多孔垫与第一多孔垫基本上对准，因此就确定了在所述第一和第二多孔垫之间的来自所述电镀液体的电镀弯液面；以及

由所述输送单元和所述接收单元的分离距离确定的基片路径，所述弯液面在所述第一多孔垫和所述第二多孔垫之间的基片路径中形成，

其中所述基片路径被构造用于为基片提供通路，并且当所述基片在所述输送单元和所述接收单元之间移动时，所述基片的表面在暴露于所述电镀弯液面的所述电镀液的时候被电镀。

2.如权利要求1所述的基片电镀装置，还包括：

第一电荷源，所述第一电荷源被构造用以在所述输送单元中耦合自耗的电镀材料。

3.如权利要求2所述的基片电镀装置，还包括：

第二电荷源，所述第二电荷源被构造用以在所述接收单元中耦合所述自耗的电镀材料。

4.如权利要求3所述的基片电镀装置，其中所述第二电荷源耦合于所述基片。

5.如权利要求1所述的基片电镀装置，其中所述输送单元的内部室包括电镀液室和一对含有自耗电镀材料的室。

6.如权利要求5所述的基片电镀装置，其中所述电镀液室通过第一和第二隔膜分别与所述一对室中的每一个相分开。

7.如权利要求1所述的基片电镀装置，其中形成所述电镀弯液面的所述电镀液的容量可以根据当所述晶片通过所述弯液面时所带出的所述电镀液的容量而改变，以保持稳定的弯液面。

8.如权利要求1所述的基片电镀装置，其中所述电镀液为电解液。

9.如权利要求1所述的基片电镀装置，其中通向所述输送单元内部室的所述开口在所述输送电镀端的底面。

10.如权利要求1所述的基片电镀装置，其中通向所述接收电镀端内部室的所述开口在所述输送电镀端的顶面。

11.如权利要求1所述的基片电镀装置，还包括：

在所述输送单元中确定的预湿顶端，所述预湿顶端包括能够存储预湿液并且连接于第一预湿多孔垫的室，所述第一预湿多孔垫的第一个表面暴露于所述基片路径，第二个表面暴露于所述预湿顶端的室；以及

在所述接收单元中确定的预湿底端，所述预湿底端包括能够存储所述预湿液并且连接于第二预湿多孔垫的室，所述第二预湿多孔垫的第一个表面暴露于所述基片路径，第二个表面暴露于所述预湿底端的室，这样所述第二预湿多孔垫基本上对准于所述第一预湿多孔垫，因此能够在所述第一和第二预湿多孔垫之间确定来自所述预湿液的预湿弯液面；

其中所述基片路径被构造用于为所述基片提供通路，并且当所述基片在所述输送单元和所述接收单元之间移动通过所述基片路径时，所述基片的表面在其暴露于所述电镀液之前暴露于所述预湿弯液面的预湿液。

12.如权利要求1所述的基片电镀装置，还包括

限定于所述输送单元中的清洗/干燥顶端，包括多个能够分散清洗液到所述基片表面的接口和多个能够从所述基片表面抽真空的接口；以及

限定于所述接收单元中的清洗/干燥底端，包括多个能够分散清洗液到所述基片表面的接口和多个能够从所述基片表面抽真空的接口；

其中当所述基片从所述基片电镀装置中移出时，所述基片暴露于所述清洗液和真空中。

13.一种用于将金属材料电镀到基片表面上的电镀装置，包括

具有流体室、金属源和多孔垫的输送单元；

具有流体室、金属接收装置和多孔垫的接收单元，所述输送单元的多孔垫基本上对准并空间分离于所述接收单元的多孔垫，并且所述金属接收装置基本上对准于所述输送单元的多孔垫；

在所述输送单元和所述接收单元之间确定的路径；

其中在所述输送单元多孔垫和所述接收单元的多孔垫之间的所述路径中能够确定电镀弯液面，并且基片能够被移动通过所述电镀弯液面以使所述金属材料电镀到所述基片的表面上。

14.如权利要求13所述的电镀装置，还包括：

第一电荷源，所述第一电荷源被构造用以耦合于所述金属源。

15.如权利要求14所述的电镀装置，还包括：

第二电荷源，所述第二电荷源被构造用以耦合于所述金属接收装置。

16.如权利要求15所述的电镀装置，其中所述第二电荷源耦合于所述基片。

17.如权利要求13所述的电镀装置，还包括：

在所述输送单元中确定的第二流体室和第二多孔垫；

在所述接收单元中确定的第二流体室和第二多孔垫，所述输送单元的第二多孔垫基本上对准并空间分离于所述接收单元的第二多孔垫；

其中在所述输送单元中确定的第二多孔垫和在所述接收单元确定的第二多孔垫之间的所述路径中能够确定预湿弯液面，并且所述基片能够在其暴露于所述电镀弯液面之前被移动通过所述预湿弯液面。

18.如权利要求13所述的电镀装置，还包括：

多个能够将清洗液分散到所述基片表面的清洗液接口和多个能够从所述基片表面抽真空的真空接口，所述的多个清洗液接口和多个真空接口在所述输送单元中确定；

另外的多个能够将清洗液分散到所述基片表面的清洗液接口和另外的多个能够从所述基片表面抽真空的真空接口，所述的另外多个清洗液接口和另外多个真空接口在所述接收单元中确定；

其中在所述输送单元和所述接收单元中确定的所述多个清洗液接口之间的路径中确定清洗区域，使得所述清洗区域位于所述电镀装置输出的位置。

19.一种用于电镀基片的方法，包括：

提供在电镀液中具有电镀源和在所述电镀液中具有电镀促进装置的电镀装置；

在所述电镀源和所述电镀促进装置之间确定电镀弯液面，所述电镀弯液面被包含在所述电镀装置的路径中；

使基片穿过所述电镀装置的路径，将所述基片充电，从而当所述电镀弯液面呈现在所述基片的表面上时电镀离子被吸引到所述基片的表面上，并且所述基片穿过所述电镀装置的路径使得在所述基片表面上电镀；以及

在形成所述电镀弯液面的所述路径中感应均匀的电荷，从而当所带电的所述基片移动通过所述电镀装置的路径时，来自所述电镀源的电荷基本上均匀地被导向于所述电镀促进装置。

20.如权利要求19所述的用于电镀基片的方法，其中当所述基片被充电时所述均匀的电荷具有相同的极性。

21.如权利要求19所述的用于电镀基片的方法，还包括：

提供预湿液并形成包含在所述电镀装置路径中的预湿弯液面；以及

在所述基片遇到所述电镀弯液面前，使所述基片穿过进入所述预湿弯液面中。

22.如权利要求19所述的用于电镀基片的方法，还包括：

在所述电镀装置路径中提供清洗和干燥区域；以及

在所述基片移出所述电镀装置时，使所述基片穿过进入所述清洗和干燥区域中。

23.一种用于电镀基片的方法，包括：

从电解液中形成弯液面，所述弯液面在电镀源和电镀促进装置之间形成；

移动基片使其穿过与所述弯液面相交的路径，将所述基片充电，从而当所述弯液面呈现在所述基片的表面上时，在所述电镀液中的电镀材料被吸引到所述基片的表面，以及所述基片移动通过所述弯液面使得在所述基片的表面电镀；以及

通过所述弯液面时感应电荷，从而使来自所述电镀源的电荷基本上均匀地被导向于所述电镀促进装置。

24.如权利要求23所述的用于电镀基片的方法，其中当所述基片被移动通过所述电镀弯液面时和当所述基片未暴露于所述电镀弯液面时，在所述电镀源和所述电镀促进装置之间的电荷分布基本上保持均匀。

25.一种用于基片除镀的方法，包括：

从电解液中形成弯液面，所述弯液面在第一金属材料和第二金属材料之间形成；和

将所述基片置于与所述弯液面相交的位置，将所述基片充电，从而将所述基片的表面的金属材料从所述基片表面吸引走并朝向于所述第一金属材料和第二金属材料的任一个。

26.如权利要求25所述的用于基片除镀的方法，还包括：

将所述第一金属材料充电为阴极；以及

将所述基片和所述第二金属材料充电为阳极，从而通过所述弯液面的电解液使所述金属材料从所述基片的表面去除并移向所述第一金属材料。

27.如权利要求25所述的用于基片除镀的方法，还包含：

将所述第二金属材料充电为阴极；和

将所述基片和所述第一金属材料充电为阳极，从而通过所述弯液面的电解液使所述金属材料从所述基片的表面去除并移向所述第二金属材料。

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