專利名稱：用于多種處理的立式配置腔室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用一個立式配置密閉腔室來進(jìn)行多種處理，例如沉積、鍍敷、拋光、蝕刻導(dǎo)電材料和沖洗、凈化、以及改性基片的表面，的方法和設(shè)備。更確切地說，本發(fā)明涉及一種立式配置密閉腔室，該腔室能夠用來使用該腔室的一段來進(jìn)行第一組處理并使用該腔室的一個不同的段進(jìn)行另一組處理。
背景技術(shù)：
在集成電路和器件的制造中一個常規(guī)的處理步驟涉及在半導(dǎo)體晶片或工件表面上鍍敷導(dǎo)電材料。例如，一種“電化學(xué)機械沉積”(EMCEED)法可以用來實現(xiàn)此一結(jié)果。ECMD的一個目的在于用導(dǎo)電材料均勻地填充晶片/工件表面的孔和溝道，同時保持該表面的平面度。ECMD處理通常在專為此一沉積而設(shè)計的腔室中進(jìn)行。ECMD方法和設(shè)備的更詳細(xì)的描述可以在題為“用于電化學(xué)機械沉積的方法和設(shè)備”的，同為本發(fā)明的受讓人所有的共同待決的美國申請No.09/201,929中找到。
如果進(jìn)行常規(guī)的鍍敷處理來沉積導(dǎo)電材料，則在一個沉積腔室中進(jìn)行此一步驟之后，工件可以轉(zhuǎn)送到另一個腔室去拋光(例如化學(xué)機械拋光)。在其他情況下，例如ECMD，沉積和拋光處理可以用一個成對的沉積/拋光工具在一個復(fù)合的沉積/拋光腔室中進(jìn)行。
無論用哪種處理，在沉積和/或拋光步驟之后工件接下來都轉(zhuǎn)送到一個沖洗/凈化腔室。一個機器人手臂/機器，用其邊緣從例如沉積/拋光腔室提升該工件到另一個水平配置的凈化腔室，可以進(jìn)行此一轉(zhuǎn)送過程。此外，可以用工件盒在工件被從沉積/拋光腔室轉(zhuǎn)送到凈化腔室時存放工件。然后可以像現(xiàn)有技術(shù)中所公知的那樣用例如甩干、沖洗和干燥處理來凈化工件表面。
在這種工件從一個腔室轉(zhuǎn)送到另一個腔室期間，由于工件暴露于外界環(huán)境，所以諸如顆粒之類的污染物可能附著于工件表面上。這種污染物源可能是周圍空氣、處理設(shè)備、人員、處理化學(xué)品之類。在某些情況下，不希望在處理步驟之間使工件暴露于光亮。工件表面不得有這類污染物，否則污染物可能影響器件的性能特性并可能引起器件以快于正常的速度發(fā)生失效。于是，這類污染物可能造成報廢的芯片，這給制造商造成收益損失和低的總處理生產(chǎn)率。
在以上所述的常規(guī)方法和設(shè)備中，沖洗/凈化腔室和沉積/拋光腔室至少是兩個分別的水平配置的腔室，它們彼此分開布置。于是，工件在它們從一個腔室轉(zhuǎn)送到另一個腔室時暴露于潛在的污染物。此外，當(dāng)需要多個腔室時，在潔凈室中占據(jù)較大的物理空間。這增加了制造成本，因為為了使用這類腔室它們必須使用較大的設(shè)備。
雖然這里針對進(jìn)行沉積/拋光和沖洗/凈化處理給出例子，但是還有其他類型的處理在其他水平配置的腔室中進(jìn)行。這些處理包括工件表面的蝕刻或其他改性，在工件表面上沉積不同的材料等。無論在這些常規(guī)的腔室中所進(jìn)行的具體處理是什么，出于上述理由，與運行這類腔室相關(guān)的成本都是很高的。
因而，需要用立式配置的腔室對工件進(jìn)行多種處理而不把工件暴露于外界環(huán)境的方法和設(shè)備。還具體需要在工件表面上沉積/拋光導(dǎo)電材料然后沖洗/凈化該表面而不把工件暴露于污染物的方法和設(shè)備。因此，本發(fā)明提供一種能夠用來對工件表面進(jìn)行不同的處理的立式配置密閉腔室。本發(fā)明的密閉腔室可以具體地用于沉積/拋光導(dǎo)電材料和沖洗/凈化工件表面。本發(fā)明還提供一種比目前可用的那些成本效益更高，更有效，沒有污染物的方法和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提供一種用來在一個立式配置密閉腔室的多個段中進(jìn)行多種處理的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種用一個立式配置密閉腔室來進(jìn)行諸如沉積、鍍敷、拋光、蝕刻、沖洗、凈化、以及改性導(dǎo)電材料和/或基片表面之類多種處理的方法和設(shè)備。
再一個目的在于提供一種在一個立式配置密閉腔室中在工件表面上沉積導(dǎo)電材料然后凈化該表面的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種在一個立式配置密閉腔室中用電化學(xué)機械沉積在工件表面上沉積導(dǎo)電材料并用甩干、沖洗和干燥處理來凈化該表面的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的又一個目的在于提供一種在多種處理步驟期間從正在工件表面上形成中減少/消除污染物的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的還有一個目的在于提供一種通過提供用于多種處理的立式配置密閉腔室來減少多個腔室所占據(jù)的物理空間的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的還有一個目的在于提供一種在一個立式配置密閉腔室中高效地沉積和凈化工件表面的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的這些目的和其他目的通過提供一種立式配置密閉腔室來實現(xiàn)，該腔室能夠用于諸如在工件表面上沉積導(dǎo)電材料和凈化該表面之類的多種處理。在本發(fā)明的一個具體的實施例中，電化學(xué)機械沉積可以在密閉腔室的下半部中進(jìn)行，而甩干、沖洗和干燥處理可以在密閉腔室的上半部中進(jìn)行。一個可動的處理/沖洗護(hù)罩位于密閉腔室的下半部與上半部之間，致使在密閉腔室的上半部中正在處理期間腔室的兩半部物理上彼此隔開。可動的處理/清洗護(hù)罩還防止凈化液進(jìn)入密閉腔室的下半部。
在本發(fā)明的第二實施例中，用多個擋板來分隔該密閉腔室的上半部和下半部。例如，當(dāng)諸擋板處于其豎直位置時，可以在下半部中進(jìn)行沉積/拋光處理，而當(dāng)諸擋板處于其水平位置時，可以在上半部中進(jìn)行沖洗/凈化處理。此外，當(dāng)諸擋板處于其水平位置時，電解液因蒸發(fā)而從該密閉腔室的損失被減至最少。


根據(jù)以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的當(dāng)前最佳的實施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其他目的和優(yōu)點將變得顯而易見和更加容易理解，這些附圖中圖1示出用于沉積/拋光處理期間的本發(fā)明的第一最佳實施例的剖視圖；圖2示出用于沖洗/凈化處理期間的本發(fā)明的第一最佳實施例的剖視圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的第一最佳實施例的處理護(hù)罩支承機構(gòu)的透視圖；圖4示出用于沉積/拋光處理期間的本發(fā)明的第二最佳實施例的剖視圖；圖5示出從沉積/拋光處理向沖洗/凈化處理過渡期間本發(fā)明的第二最佳實施例的剖視圖；圖6示出用于沖洗/凈化處理期間的本發(fā)明的第二最佳實施例的剖視圖；圖7示出根據(jù)本發(fā)明的第二最佳實施例的上腔室的透視圖；以及圖8示出本發(fā)明的又一個最佳實施例的剖視圖。
具體實施例方式
下面將參照圖1～圖8更詳細(xì)地描述本發(fā)明的最佳實施例。如文中另外所述，基于文中的原則和傳授，各實施例的各種完善和替換是可能的。
上面指出，常規(guī)的處理在不同的時間使用不同的處理腔室來得到晶片表面上的導(dǎo)電材料并沖洗/凈化/蝕刻/改性/干燥該表面。因此，沉積、拋光、蝕刻、沖洗、改性該表面，干燥，以及凈化所需的設(shè)備成本可能很高。本發(fā)明擬使用一個立式配置密閉腔室，該腔室在工件/晶片上鍍敷/沉積和/或拋光導(dǎo)電材料，以及沖洗/凈化/蝕刻/改性/干燥該工件/晶片表面。換句話說，本發(fā)明提供一種用來進(jìn)行多種處理的立式配置密閉腔室。
進(jìn)而，雖然下面將用半導(dǎo)體晶片來說明本發(fā)明的最佳實施例，但是根據(jù)本發(fā)明也可以使用諸如平板或磁性膠片之類半導(dǎo)體工件。
圖1示出在沉積處理期間本發(fā)明的第一最佳實施例的剖視圖。密閉腔室2包括兩個段，一個ECMD下段4和一個沖洗/凈化上段6。ECMD段4占據(jù)密閉腔室2的下半部，而凈化段6占據(jù)密閉腔室2的上半部。在第一運行模式中，ECMD處理在ECMD段4中進(jìn)行，而在第二運行模式中，沖洗/凈化處理在凈化段6中進(jìn)行。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一最佳實施例的第一運行模式。在ECMD段4中進(jìn)行ECMD時一個晶片架10支撐一個晶片12。晶片架10可能包括一個不導(dǎo)電的最好是圓形的夾盤14，該夾盤在其中心帶有一個最好是幾毫米深的容腔(未畫出)并且該容腔可以包括一個放置座(未畫出)。晶片12置于該容腔中，背側(cè)開始用常規(guī)類型的輸送或真空機構(gòu)靠在放置座上以保證晶片12在使用中靜止不動并相對于晶片架10固定。一個軸16用來在密閉腔室2內(nèi)提升和放低晶片架10。軸16還適于從一側(cè)向另一側(cè)運動和繞著軸線18旋轉(zhuǎn)，從而晶片架10和晶片12從一側(cè)到另一側(cè)運動或繞著同一軸線18旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明可以使用其他常規(guī)的晶片架。
在ECMD處理期間，用存放于ECMD設(shè)備20中的電解液在晶片12上的孔、溝道、和/或其他希望的區(qū)域中涂布導(dǎo)電材料。在這里所提供的例子中，ECMD設(shè)備20包括一個帶有座24的座組件23，該座24位于一個用來在晶片12上沉積和/或拋光導(dǎo)電材料的陽極26上。電解液(未畫出)可以存放于ECMD設(shè)備20中或者流過座24。在一個實施例中，座24可能包括微孔25以便電解液可以存放于和/或流過座24。這里“微孔”一詞廣義地定義為座24中的能夠使電解液從底面流到該座24的上表面的任何類型的孔洞。再者，在該最佳實施例中，座24應(yīng)是一個研磨座或者至少面對晶片12的座表面應(yīng)是有研磨作用的。
在另一個實施例中，ECMD設(shè)備20可能包括一個帶有圓形或方形座的座組件，該座安裝于繞著另一個軸線旋轉(zhuǎn)的圓柱形陽極上。該設(shè)備在題為“用于電化學(xué)機械沉積的方法和設(shè)備”，共同屬于本發(fā)明的受讓人的共同待決的美國申請No.09/201,929中描述。雖然這里描述了ECMD設(shè)備20的兩個實施例，但是根據(jù)本發(fā)明可以使用其他ECMD設(shè)備和方法。重要的是從以上的例子中要注意到，ECMD處理在密閉腔室2的下段中進(jìn)行。
在ECMD處理中，工件表面的化學(xué)/電化學(xué)蝕刻也可以通過控制晶片表面與陽極26之間的電位差來進(jìn)行。例如，在其中陽極比晶片表面更正的場合當(dāng)施加電位差時可以進(jìn)行沉積。另一方面，在陽極比晶片表面更負(fù)的場合當(dāng)施加電位差時可以進(jìn)行電化學(xué)蝕刻。進(jìn)而，當(dāng)陽極與晶片表面之間的電位差為零時可以進(jìn)行晶片表面的化學(xué)蝕刻。
此外，在ECMD段4中，防飛濺護(hù)罩22A可以使用并從密閉腔室2的內(nèi)壁伸出。防飛濺護(hù)罩22A防止電解液從ECMD段4向腔室2的上段流出。進(jìn)而，如下文詳述，防飛濺護(hù)罩22A還防止凈化液從腔室2的上段進(jìn)入ECMD設(shè)備20。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的第一最佳實施例的第二運行模式的剖視圖。沖洗/凈化段6包括密閉腔室2的上半部。凈化段6與ECMD段4之間的邊界/隔離取決于處理護(hù)罩30，該處理護(hù)罩連接于處理護(hù)罩支架31。處理護(hù)罩支架31可以是一對張緊索的形式，該張緊索環(huán)繞于惰性滾輪32b、32c、32d和電動機驅(qū)動的滾輪32a。電動機驅(qū)動的滾輪32a使處理護(hù)罩支架31和處理護(hù)罩30進(jìn)出腔室2運動。如圖所示，處理護(hù)罩30和支架31位于與水平面50成角度Z處。在最佳實施例中，從水平面50到處理護(hù)罩30平面的角度Z在5～60度之間(或者致使凈化液能從腔室2流出的任何其他角度Z)。處理護(hù)罩30的這種傾斜是需要的，以便在凈化/沖洗晶片12之后凈化液能從密閉腔室2流出。
沿著密閉腔室2的兩個側(cè)壁，處理護(hù)罩30的一端配合進(jìn)入窄縫34而另一端進(jìn)入殼體38，致使在ECMD段4與凈化段6之間形成一個物理邊界。在本發(fā)明中可以使用在密閉腔室2中支承處理護(hù)罩30和處理護(hù)罩支架31的其他方法。處理護(hù)罩30靠運動處理護(hù)罩支架31的滾輪組32a、32b、32c和32d進(jìn)出殼體38運動。滾輪32a最好是連接于能夠既沿順時針方向又沿逆時針方向使?jié)L輪32a旋轉(zhuǎn)的機械裝置，以便處理護(hù)罩30的一端可以從一個壁向?qū)χ诺谋谶\動，從而在兩個段4、6之間形成臨時的邊界。在其他實施例中，可以使用其他裝置和方法來從殼體38向密閉腔室2運動和定位處理護(hù)罩30到如圖2中所示的位置。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的第一最佳實施例的處理護(hù)罩支承機構(gòu)的透視圖。此圖示出位于其中進(jìn)行沖洗/凈化步驟的第二運行模式的處理護(hù)罩30和處理護(hù)罩支架31。粘膠、螺釘和螺母或諸如此類可以用來把處理護(hù)罩30的底面連接于處理護(hù)罩支架31。
處理護(hù)罩30由這樣的材料制成，即該材料足夠剛性以便在凈化液流出凈化段6時支承凈化液，同時足夠撓性以便在它被存放于殼體38中時彎曲。最好是，處理護(hù)罩30和處理護(hù)罩支架31由與腔室中所使用的化學(xué)品相容的塑料、金屬、或涂層金屬之類的材料制成。處理護(hù)罩30造型成配合密閉腔室2內(nèi)側(cè)的配置以便防止凈化液進(jìn)入ECMD段4。
回過來參照圖2，凈化段6還包括用來向晶片12噴灑沖洗/凈化液42的多個噴嘴40。一個進(jìn)口管44用來使凈化液流過噴嘴40。凈化液42可以是水、酸性或堿性溶液、或者有機溶劑。第二組防飛濺護(hù)罩22B可以位于凈化段6中以便防止凈化液42從密閉腔室2的上段流出。
在根據(jù)本發(fā)明的第一最佳實施例的運行中，在如前所述進(jìn)行ECMD處理之后，支承晶片12的晶片架10從沉積段4豎直提升，致使它位于用來沖洗、甩干、和干燥處理的凈化段腔室6中。晶片架10在處理護(hù)罩支架331(即兩組繩索)(圖3)之間豎直提升。然后處理護(hù)罩30被處理護(hù)罩支架31用滾輪32a、32b、32c、32d從殼體38引導(dǎo)進(jìn)入密閉腔室2從而在兩個段4、6之間形成一個物理邊界。處理護(hù)罩30應(yīng)該足夠撓性以便在從殼體38向密閉腔室2引導(dǎo)期間彎曲，但是還應(yīng)該足夠剛性以便被引導(dǎo)進(jìn)入窄縫34。可以使用任何公知的設(shè)備和方法來引導(dǎo)處理護(hù)罩30進(jìn)出殼體38。然后沖洗/凈化液42通過噴嘴40施加于晶片12。在此一處理期間，滴落到處理護(hù)罩30上的沖洗/凈化液42流向殼體38或一個外部容器(未畫出)以便存放和/或處置。處理護(hù)罩30的傾斜使用過的沖洗/凈化液42流出密閉腔室2。
如現(xiàn)有技術(shù)中所公知的，本發(fā)明的凈化處理是甩干、沖洗、和干燥處理。晶片架10使晶片12以極高的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。沖洗/凈化液42用噴嘴40施加/噴淋于晶片表面。一旦噴淋完成，該晶片通過晶片架10的旋轉(zhuǎn)來干燥。然后晶片被輸送到下一個處理站。
本發(fā)明擬增加另一個處理步驟，致使在進(jìn)行ECMI)之前和之后晶片12被凈化。例如，在ECMD段4中進(jìn)行ECMD處理之前晶片12可以先在凈化段6中被凈化。然后，晶片可以在凈化段6中被第二次凈化。在凈化段6中使用的溶液可以包含能使晶片12表面改性的化學(xué)品。例如，一種溫和蝕刻液可以用于此一目的。
圖4～圖7示出本發(fā)明的第二最佳實施例的剖視圖。在本第二實施例中，用多個擋板來分隔下處理段和上處理段。例如，當(dāng)擋板150處于如圖4中所示的豎直位置時可以在下段中進(jìn)行第一處理。另一方面，當(dāng)擋板150處于如圖6中所示的大體上水平位置時可以在上段中進(jìn)行第二處理。
下文更詳細(xì)地述及的是本發(fā)明的一種可能的應(yīng)用，其中在下段中進(jìn)行的第一處理是沉積/拋光處理而在上段中進(jìn)行的第二處理是沖洗/凈化處理。
參照圖4，一個密閉腔室100包括與上述類似的兩個段，一個沉積/拋光下段104和一個沖洗/凈化上段106。在第一運行模式中，在段104中進(jìn)行沉積/拋光，而在第二運行模式中，在段106中進(jìn)行沖洗/凈化步驟。
在根據(jù)本發(fā)明的第二最佳實施例的第一運行模式中，隨著在下段104中進(jìn)行沉積和拋光處理，晶片架10如上所述支承晶片12。擋板150靠連接軸/滾輪152而位于豎直位置，致使晶片架10可以用軸16放低到下段104中。
在沉積和拋光處理期間，導(dǎo)電材料用電解液涂布于晶片12中的孔、溝道和/或其他希望的區(qū)域，同時導(dǎo)電材料從晶片上的不希望的區(qū)域被拋光。沉積/拋光設(shè)備120類似于本文中前面所述者。在這里所提供的例子中，設(shè)備120包括一個帶有座124的座組件123，該座124位于一個用來在晶片12上沉積和/或拋光導(dǎo)電材料的陽極126上。腔室100還包括密封和防飛濺部134和O形圈132以防止任何溶液從腔室100流出。
圖5示出在從沉積/拋光處理向沖洗/凈化處理過渡期間本發(fā)明的第二最佳實施例的剖視圖。在下段104中的沉積和拋光處理之后，晶片架10用軸16提升到幾乎其最上位置。然后擋板150用連接軸/滾輪152從它們的豎直位置向它們的水平位置運動。一旦擋板150位于它們的最終水平位置，就可以進(jìn)行第二運行模式(沖洗/凈化)。
圖6示出在沖洗/凈化處理期間使用的本發(fā)明的第二最佳實施例的剖視圖。晶片架10從圖5中的晶片架10的其最上位置稍微放低到適于沖洗/凈化晶片12的位置。晶片12的沖洗/凈化處理與本文前面所述者類似，其中沖洗凈化液經(jīng)由噴嘴140和在此一領(lǐng)域通常使用的其他進(jìn)口管提供。在其他實施例中，晶片12可以像現(xiàn)有技術(shù)中所公知的那樣用刷子來刷洗。應(yīng)該指出，從晶片12滴落的用過的沖洗/凈化液被擋板150引導(dǎo)沿著上段106的側(cè)壁進(jìn)入出口流道151。這樣一來，用過的溶液用下文更詳細(xì)地述及的出口流道151排出腔室100。
擋板150由這樣的材料制成，即該材料足夠剛性以便在凈化液流出沖洗/凈化段106時支承凈化液。最好是，擋板150由塑料或特氟隆之類材料，或者與腔室中所使用的化學(xué)品相容的任何其他材料制成。
使用本發(fā)明的第二實施例的附加優(yōu)點在于，當(dāng)腔室100未使用時，擋板150可以位于水平位置以便封閉腔室100的下段104。當(dāng)下段104用擋板150來封閉時，這減少/消除電解液從腔室100的蒸發(fā)，借此節(jié)省制造商的金錢和資源。
在根據(jù)本發(fā)明的第一或第二最佳實施例的沖洗/凈化處理期間，晶片12可以用晶片架10以5至200rpm，但是最好是在10至150rpm之間，旋轉(zhuǎn)。沖洗/凈化液可以以2至2000ml/min，但是最好是在5至800ml/min之間，向晶片12施加5至15秒時間。然后，晶片12可以通過以500至2500rpm，但是最好是在800至2000rpm之間，使晶片12旋轉(zhuǎn)大約10秒時間來甩干。在該沖洗/凈化處理之后，晶片12可以用晶片架10從腔室2或100輸送到另一個處理裝置。
圖7示出根據(jù)本發(fā)明的第二最佳實施例的上腔室的透視圖。利用電動機153擋板150可以繞著連接軸/滾輪152的軸線上下運動。進(jìn)而，擋板150設(shè)計成當(dāng)它們處于關(guān)閉位置時，落在擋板150上的用過的溶液沿著上段106的壁流入出口流道151。然后用過的溶液從出口流道151排出到一個容器(未畫出)中以便循環(huán)和/或處置。
圖8示出本發(fā)明的又一個最佳實施例的剖視圖。在本實施例中，晶片12經(jīng)由安裝在擋板150上的噴霧器141被沖洗。沖洗/凈化液可以經(jīng)由布置在擋板150內(nèi)側(cè)/外側(cè)的各種導(dǎo)管/管子供給到噴霧器。雖然圖8示出安裝在每個擋板150上的一個噴霧器141，但是在每個擋板150上可以安裝多于或少于一個噴霧器。
噴霧器141還可以用來吹送空氣/氣體，致使晶片12能夠迅速干燥。還可能使用用于不同的目的的不同的噴霧器(也就是一個用于液體而一個用于氣體)。在其他實施例中，安裝于擋板150上的噴霧器(圖8)和側(cè)安裝的噴嘴(圖6)兩者可以同時用于沖洗/凈化晶片12。
雖然已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明的涉及在下段中沉積和在上段中沖洗/凈化的一項具體應(yīng)用，但是本發(fā)明擬在上段和下段中進(jìn)行其他類型的處理，這些段靠可動的處理護(hù)罩或擋板隔開。在此一場合，噴嘴和/或噴霧器可以用來向晶片表面提供各種“處理液”或“處理氣體”。例如，如上所述，如果上段用于凈化，則處理液可能是凈化液。另一方面，如果上段中的處理是蝕刻或表面改性處理，則處理液可能是溫和蝕刻液。進(jìn)而，在上段中可能向晶片表面引入O2、CF4、Cl2、NH2之類處理氣體。當(dāng)引入氣體時晶片還可以被加熱(用燈泡等)以便可以造成表面改性。例如，O2氣體可以用來在下段中進(jìn)行下一個處理步驟之前氧化晶片表面。
在其他情況下，上段可以用于沉積，在此一場合處理液可以包含作為施加溶液的結(jié)果在晶片表面上引起膜生長的化學(xué)品。諸如非電鎳、鈀、金、銅、鉑之類非電材料沉積液是可能用于上段中在晶片表面上沉積一層膜的處理液的例子。
在上段或下段中如上所述的處理順序可能改變，從而允許在每個段中進(jìn)行多種處理。例如，晶片表面可以先用凈化/蝕刻液在上段中在擋板/處理護(hù)罩處于它們的/它的適當(dāng)位置的情況下被凈化、蝕刻、改性等。在凈化/蝕刻晶片表面之后，晶片可以還是在上段中進(jìn)一步?jīng)_洗/干燥。然后，在把擋板/處理護(hù)罩重新定位之后，晶片可以被放低進(jìn)入下段，在那里可以進(jìn)行金屬沉積和拋光。沉積的金屬可以是Cu、Au、Pt、Ni、Co、Ni-Co合金之類。在沉積之后，晶片可以再次被提升到上段，致使晶片表面可以被凈化。在凈化處理之后，可以如上所述在上段中進(jìn)行沉積步驟。例如，在下段中的Ni沉積之后，可以在上段中利用非電Au溶液施加(用噴嘴/噴霧器)在Ni鍍敷晶片表面上而在Ni膜之上沉積Au。在此一階段Au溶液和晶片還可以被加熱。在上腔室中的沉積之后，可以在上段中進(jìn)行另一次沖洗和凈化處理。
根據(jù)以上的討論，本發(fā)明的一個重要方面在于它提供一種立式配置腔室，致使可以在該腔室的不同段中進(jìn)行多種處理。諸段用可動的處理護(hù)罩或擋板彼此隔開，致使在一個段中所使用的化學(xué)不影響在另一個段中所使用的不同的化學(xué)。雖然以上所示的例子公開了兩個段，但是只要每個段的物理高度和腔室的總高度保持在合理的范圍內(nèi)，可以使用三個或更多個段。
例如，立式配置腔室可以分段成帶有頂段、中段、和底段的三個或更多個段。頂段可以用于用第一組噴嘴/噴霧器和處理護(hù)罩/擋板，在晶片表面上第一次沉積導(dǎo)電材料，該處理護(hù)罩/擋板如本文中前面所述防止沉積液進(jìn)入中段。然后在把第一處理護(hù)罩定位于其殼體中或把擋板定位于其豎直位置之后，晶片可以放低進(jìn)入中段。然后晶片表面可以用第二組噴嘴/噴霧器和處理護(hù)罩/擋板被凈化、沖洗等，該處理護(hù)罩/擋板防止凈化液、沖洗液等進(jìn)入腔室的底段。在把第二處理護(hù)罩定位于其殼體中或把擋板定位于其豎直位置之后，晶片可以進(jìn)一步放低進(jìn)入腔室的底段以便附加沉積。然后，晶片可以提升到中段以便第二次凈化/沖洗?？梢悦靼?，此一處理能夠繼續(xù)而允許多個凈化/沖洗和沉積步驟。
雖然已經(jīng)描述了具體的實施例，其中包括具體的設(shè)備、處理步驟、處理參數(shù)、材料、溶液等，但是在閱讀本公開時對于本專業(yè)的普通技術(shù)人員來說對所公開的實施例的各種修改是顯而易見的。因而應(yīng)該指出，這些實施例僅是廣泛的說明性的而不是限制性的，并且應(yīng)該指出，本發(fā)明不限于所圖示和所描述的具體的實施例。本專業(yè)的技術(shù)人員將會很容易明白，對實施例的許多修改是可能的而不脫離本發(fā)明的新傳授和優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種用來沉積導(dǎo)電材料和凈化工件的腔室，包括一個適于把該腔室界定為一個上段和一個下段的可動護(hù)罩；一個位于該下段中并用來在該工件上沉積導(dǎo)電材料的沉積設(shè)備；以及一個或多個位于該上段的內(nèi)壁上的用來向該工件提供凈化液的噴嘴。
2.據(jù)權(quán)利要求1的腔室，還包括工件架，該工件架適于在該下段或上段中支承該工件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的腔室，其中該工件架還適于從一側(cè)向另一側(cè)運動和在該下段與上段之間上下運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的腔室，其中該工件架還適于繞著第一軸線旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的腔室，其中該沉積設(shè)備包括一個電化學(xué)機械沉積設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的腔室，其中該下段還包括從該下段的內(nèi)壁伸出的第一組防飛濺護(hù)罩。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的腔室，其中該上段還包括一個從該上段的內(nèi)壁伸出并位于一個或多個噴嘴上方的第二組防飛濺護(hù)罩。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的腔室，其中該可動護(hù)罩靠一個護(hù)罩支架來支承。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的腔室，其中該護(hù)罩支架包括一組耦合于一組滾輪的繩索。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的腔室，其中該可動護(hù)罩適于用該護(hù)罩支架進(jìn)出該腔室運動。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的腔室，還包括一個在內(nèi)壁之一上的窄縫和一個殼體，致使該可動護(hù)罩的一端可以位于該窄縫內(nèi)而另一端可以位于該殼體內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的腔室，其中該可動護(hù)罩位于從水平面一個角度處。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的腔室，其中該可動護(hù)罩包括一對附接于連接滾輪的擋板。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的腔室，其中該可動護(hù)罩包括一種撓性材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的腔室，其中一個或多個噴嘴還適于向該工件提供干燥氣體。
16.一種用來沉積導(dǎo)電材料和凈化工件的腔室，包括一組帶有上表面并適于把該腔室界定為一個下段和一個上段的擋板；一個位于該下段中用來在該工件上沉積導(dǎo)電材料的沉積設(shè)備；以及一個或多個位于該組擋板的上表面上的噴霧器，用來向該工件提供凈化液。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的腔室，還包括一個適于在該下段或上段中支承該工件的工件架。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的腔室，其中該工件架還適于從一側(cè)向另一側(cè)運動和在該下段與上段之間上下運動。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的腔室，其中該工件架還適于繞著第一軸線旋轉(zhuǎn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的腔室，其中該沉積設(shè)備包括一個電化學(xué)機械沉積設(shè)備。
21.根據(jù)權(quán)利要求16的腔室，其中該下段還包括一個O形圈和一個密封和防飛濺部分。
22.根據(jù)權(quán)利要求16的腔室，其中該上段包括一個或多個位于該上段的內(nèi)壁上用以向該工件提供凈化液的噴嘴。
23.根據(jù)權(quán)利要求16的腔室，其中該組擋板連接于連接滾輪，以便使該組擋板從豎直位置向水平位置，或從水平位置向豎直位置運動。
24.根據(jù)權(quán)利要求16的腔室，其中該上腔室包括用來從該腔室排出凈化液的出口通道。
25.根據(jù)權(quán)利要求16的腔室，其中一個或多個噴霧器還適于向該工件提供干燥氣體。
26.一種在一個腔室中在工件上沉積導(dǎo)電材料并凈化該工件的方法，該方法包括以下步驟放低該工件進(jìn)入該腔室的一個下段；在該腔室的該下段中在該工件上沉積導(dǎo)電材料；把該工件從該下段提升到該腔室的上段；把可動護(hù)罩定位于該下段與該上段之間；以及在該上段中凈化該工件。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中放低和提升步驟包括提供工件架的步驟，其中該工件架用一個附接于該工件架的可動軸被放低和提升。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中該沉積步驟還包括用電化學(xué)機械沉積處理來沉積導(dǎo)電材料的步驟。
29.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中該凈化步驟還包括以下步驟使該工件繞著第一軸線旋轉(zhuǎn)；向該工件提供凈化液；以及通過旋轉(zhuǎn)該工件來干燥該工件。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中該提供步驟還包括從一組位于該上腔室的內(nèi)壁上的噴嘴噴淋凈化液。
31.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中該可動護(hù)罩包括一組連接于連接滾輪的擋板而且其中該提供步驟還包括從位于該組擋板的上表面的一組噴霧器噴淋凈化液。
32.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中該可動護(hù)罩包括一個附接于一個護(hù)罩支架的撓性護(hù)罩。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其中該護(hù)罩支架包括一組耦合于一組滾輪的繩索。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中該撓性護(hù)罩適于用該護(hù)罩支架進(jìn)出該腔室運動。
35.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，還包括一個在一個內(nèi)壁上的窄縫和一個殼體，致使該撓性護(hù)罩的一端可以位于該窄縫內(nèi)而另一端可以位于該殼體內(nèi)。
36.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中在已經(jīng)向該工件提供凈化液之后，該溶液利用該可動護(hù)罩流出該腔室。
37.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中該干燥步驟還包括向該工件吹送干燥氣體。
38.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中該定位可動護(hù)罩的步驟包括把該護(hù)罩定位于從水平面一個角度處的步驟。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的方法，其中該角度在5～60度之間。
40.一種用來沉積導(dǎo)電材料并凈化半導(dǎo)體工件表面的單個密閉腔室，包括一個可動護(hù)罩，該可動護(hù)罩適于把該密閉腔室分割成一個下段和一個上段，致使新創(chuàng)建的上段基本上不包含任何在新創(chuàng)建的下段中所使用的化學(xué)品，而且其中該下段用來在該半導(dǎo)體工件的表面上沉積導(dǎo)電材料而該上段用來凈化該半導(dǎo)體工件的表面。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的單個密閉腔室，還包括一個適于支承該工件的工件架，其中該工件架適于從該下段向該上段和從該上段向該下段運動。
42.根據(jù)權(quán)利要求40的單個密閉腔室，其中該下段包括一個用來在該工件的表面上沉積導(dǎo)電材料的電化學(xué)機械沉積設(shè)備。
43.根據(jù)權(quán)利要求42的單個密閉腔室，其中該下段還包括從該下段的內(nèi)壁伸出的第一組防飛濺護(hù)罩。
44.根據(jù)權(quán)利要求40的單個密閉腔室，其中該上段包括一組從該上段的內(nèi)壁伸出的適于向該工件提供凈化液的噴嘴。
45.根據(jù)權(quán)利要求44的單個密閉腔室，其中該上段還包括在該組噴嘴上方從該上段的內(nèi)壁伸出的防飛濺護(hù)罩。
46.根據(jù)權(quán)利要求40的單個密閉腔室，其中該可動護(hù)罩靠一個護(hù)罩支架來支承。
47.根據(jù)權(quán)利要求46的單個密閉腔室，其中該護(hù)罩支架包括一組耦合于一組滾輪的繩索。
48.根據(jù)權(quán)利要求47的單個密閉腔室，其中該可動護(hù)罩適于用該護(hù)罩支架進(jìn)出該腔室運動。
49.根據(jù)權(quán)利要求40的單個密閉腔室，還包括一個在內(nèi)壁之一上的窄縫和一個殼體，致使該可動護(hù)罩的一端可以位于該窄縫內(nèi)而另一端可以位于該殼體內(nèi)。
50.根據(jù)權(quán)利要求40的單個密閉腔室，其中該可動護(hù)罩包括一對附接于連接滾輪的擋板。
51.一種用來沉積導(dǎo)電材料并凈化工件的腔室，包括用來把該腔室分割成一個下段和一個上段的機構(gòu)；用來在該腔室的該下段中在該工件上沉積導(dǎo)電材料的機構(gòu)；以及用來在該腔室的該上段中凈化該工件的機構(gòu)。
52.一種用來對工件進(jìn)行至少兩個處理步驟的腔室，包括一個把該腔室界定為一個下段和一個上段的可動護(hù)罩；用來在該腔室的該下段中進(jìn)行第一處理步驟的機構(gòu)；以及用來在該腔室的該上段中進(jìn)行第二處理步驟的機構(gòu)。
53.根據(jù)權(quán)利要求52的腔室，還包括一個適于在該下段和該上段中支承該工件的工件架。
54.根據(jù)權(quán)利要求53的腔室，其中該工件架還適于從一側(cè)到另一側(cè)運動和在該下段與該上段之間上下運動。
55.根據(jù)權(quán)利要求53的腔室，其中該工件架還適于繞著第一軸線旋轉(zhuǎn)。
56.根據(jù)權(quán)利要求52的腔室，其中該第一處理步驟包括該工件上的一個表面的沉積、拋光、蝕刻、以及改性之一。
57.根據(jù)權(quán)利要求52的腔室，其中該第二處理步驟包括該工件上的一個表面的沖洗、凈化、沉積、蝕刻、改性、以及干燥之一。
58.根據(jù)權(quán)利要求52的腔室，其中該可動護(hù)罩靠一個護(hù)罩支架來支承。
59.根據(jù)權(quán)利要求58的腔室，其中該護(hù)罩支架包括一組耦合于一組滾輪的繩索。
60.根據(jù)權(quán)利要求59的腔室，其中該可動護(hù)罩適于用該護(hù)罩支架進(jìn)出該腔室運動。
61.根據(jù)權(quán)利要求58的腔室，還包括一個在內(nèi)壁之一上的窄縫和一個殼體，致使該可動護(hù)罩的一端可以位于該窄縫內(nèi)而另一端可以位于該殼體內(nèi)。
62.根據(jù)權(quán)利要求52的腔室，其中該可動護(hù)罩位于從水平面一個角度處。
63.根據(jù)權(quán)利要求52的腔室，其中該可動護(hù)罩包括一對附接于連接滾輪的擋板。
64.根據(jù)權(quán)利要求52的腔室，其中該可動護(hù)罩包括一種撓性材料。
65.一種對工件進(jìn)行至少兩個處理步驟的方法，該方法包括以下步驟把該工件放低進(jìn)入該腔室的一個下段；在該腔室的該下段中對該工件進(jìn)行第一處理步驟；把該工件從該下段提升到該腔室的上段；把該可動護(hù)罩定位于該下段與該上段之間；以及在該上段中對該工件進(jìn)行第二處理步驟。
66.根據(jù)權(quán)利要求65的方法，其中該第一處理步驟包括該工件上的一個表面的沉積、拋光、蝕刻、以及改性之一。
67.根據(jù)權(quán)利要求65的方法，其中該第二處理步驟包括該工件上的一個表面的沖洗、凈化、沉積、蝕刻、改性、以及干燥之一。
68.一種對工件進(jìn)行至少兩個處理步驟的方法，該方法包括以下步驟在把可動護(hù)罩定位于腔室的上段與下段之間之后在上段中對工件進(jìn)行第二處理步驟；重新定位該可動護(hù)罩致使該工件可以被放低進(jìn)入該腔室的下段；把該工件放低進(jìn)入該腔室的該下段；在該腔室的該下段中對該工件進(jìn)行第一處理步驟。
69.根據(jù)權(quán)利要求68的方法，其中該第一處理步驟包括工件上的一個表面的沉積、拋光、蝕刻、以及改性之一。
70.根據(jù)權(quán)利要求68的方法，其中該第二處理步驟包括工件上的一個表面的沖洗、凈化、沉積、蝕刻、改性、以及干燥之一。
71.根據(jù)權(quán)利要求70的方法，其中該蝕刻或改性步驟還包括向該工件的表面提供來自基本上由O2、CF4、Cl2和NH2組成的一組中的一種氣體。
72.根據(jù)權(quán)利要求71的方法，還包括在向該工件的表面提供氣體的同時加熱該工件的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種密閉腔室,該腔室用來進(jìn)行多種處理步驟,例如沉積、拋光、蝕刻、改性、沖洗、凈化、以及干燥工件上的一個表面。在本發(fā)明的一個例子中,該腔室用來在半導(dǎo)體晶片上電化學(xué)機械沉積導(dǎo)電材料。然后同一密閉腔室可以用來沖洗和凈化同一晶片。結(jié)果,本發(fā)明消除了對用來沉積導(dǎo)電材料和凈化晶片的分開的處理站的需要。于是,用本發(fā)明,可以減少成本和物理空間,同時提供用一個密閉腔室在晶片表面上進(jìn)行多種處理的高效設(shè)備和方法。
文檔編號H01L21/3063GK1423830SQ00818435
公開日2003年6月11日 申請日期2000年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月17日
發(fā)明者康斯坦丁·沃勒達(dá)斯基, 博古斯勞·A·納格斯基, 利馬·沃勒達(dá)斯基, 道格拉斯·W·揚, 凱普連·烏澤, 赫梅楊·塔利 申請人:納托爾公司