CN105210181B - 电镀和/或电抛光硅片的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种电镀和/或电抛光硅片的装置及方法。该装置包括硅片夹、辅助喷头装置(140,240,340)及主喷头装置(180,208,380)。为了电镀和/或电抛光硅片，硅片夹固持硅片并水平移动和旋转。辅助喷头装置供应不带电荷或者带电荷的电解液以覆盖硅片的外边缘及硅片夹。主喷头装置向硅片表面供应带电荷的电解液。本发明能够提高硅片外边缘电镀和/或电抛光均匀性及降低本装置的整体电阻以及提高电镀和/或电抛光速率。

Description

电镀和/或电抛光硅片的装置及方法

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种电镀和/或电抛光半导体硅片上的金属层的装置及方法。

背景技术

集成电路广泛应用于电子工业。集成电路制造于通常被称为半导体硅片的半导体材料上。为了形成集成电路的电子线路，硅片可能要经历例如多次掩膜、刻蚀、电镀及抛光等若干道工艺。

随着电子工业的快速发展，对电子产品的微型化、低功耗和高可靠性的要求变得必然。相应地，作为电子产品的关键构件的集成电路必须提高以满足电子产品的要求。为了增加集成电路的功能，一种方法是减小集成电路的特征尺寸。事实上，集成电路的特征尺寸已经快速从90纳米减小到65纳米，目前已减小至25纳米。毫无疑问地，随着半导体技术的发展，集成电路的特征尺寸还会进一步减小。

然而，对发展更强有力的集成电路的一个潜在的限制因素是互连中不断增大的信号延迟。随着集成电路特征尺寸的不断减小，集成电路中互连密度也相应提高。但是，各个互连更紧密的靠近增大了互连的线间电容，从而导致了互连处更大的信号延迟。通常，已经发现互连延迟随特征尺寸减小的平方而增大。相反，栅延迟随特征尺寸的减小而线性增大。

补偿互连延迟的增大的一个常规方法是增加更多层金属。可是，这样做的一个弊端是提高了生产成本，而且，增加的金属层会产生额外的热，这对芯片的性能和可靠性都是不利的。

因此，铜取代铝已经广泛用于半导体工业以形成金属互连原因在于铜具有比铝更高的电导率，而且铜受电迁移的影响比铝小。然而，在铜能够被广泛用于半导体工业之前，需要新的加工工艺。更具体地说，使用电镀工艺在硅片上沉积铜层，使用电抛光工艺将硅片上多余的铜层去除。在电镀和/或电抛光工艺中，硅片固定在硅片夹上，电解液通过喷头喷涂在硅片上。常见的电镀和/或电抛光装置使用的喷头尺寸较小，其目的是保证电镀或电抛光均匀性。然而，小尺寸的喷头会导致电镀速率和/或电抛光的去除率较低。为了提高电镀速率和/或电抛光的去除率，如果仅简单地增大喷头的尺寸而不做其他的改进，硅片外边缘的电镀和/或电抛光均匀性将会变的很差。如何做到既能够提高电镀速率和/或电抛光的去除率又能保证硅片外边缘电镀和/或电抛光均匀性是一个需要克服的挑战。

发明内容

相应地，本发明的一个目的是提供一电镀和/或电抛光硅片的装置。在一个实施例中，该装置包括硅片夹、辅助喷头装置及主喷头装置。能够水平移动和旋转的硅片夹用来固持硅片。硅片夹上设置有电极、环绕硅片外边缘的金属环及位于金属环与电极之间的绝缘环。辅助喷头装置包括供液管。供液管上设有数个喷嘴以供应电解液使硅片的外边缘至硅片夹的电极之间的区域被电解液覆盖。主喷头装置包括导电体及绝缘喷头。导电体具有固定部及接收部。绝缘喷头具有遮盖及喷液管。喷液管收容于接收部并从接收部穿出以向硅片表面供应电解液。接收部的内圆周表面与喷液管的外圆周表面之间形成有第一间隙。遮盖位于固定部的上方且遮盖与固定部之间形成有第二间隙。

在另一个实施例中，辅助喷头装置的供液管由导电金属制成且用作为辅助电极。

在另一个实施例中，该装置包括硅片夹、辅助喷头装置及主喷头装置。能够水平移动和旋转的硅片夹用来固持硅片。辅助喷头装置包括由导电金属制成且用作为电极的供液管。供液管上设有数个喷嘴以供应电解液使硅片的外边缘被电解液覆盖。

在另一个实施例中，该装置包括硅片夹、主腔室、辅助腔室、辅助喷头装置、主喷头装置及保护罩。保护罩包括一圆形部及一矩形部。圆形部设置在主腔室内并包围主喷头装置。矩形部设置在辅助腔室内并遮住辅助喷头装置。矩形部开设有喷射窗口，电解液从喷射窗口喷射出以使硅片的外边缘至硅片夹的电极之间的区域被电解液覆盖。

在另一个实施例中，导电金属包裹着喷射窗口。导电金属用作为辅助电极，当电解液从喷射窗口喷射出时，导电金属使电解液带电荷。

在另一个实施例中，该装置包括硅片夹、主腔室、辅助腔室、辅助喷头装置、主喷头装置及保护罩。能够水平移动和旋转的硅片夹用来固持硅片。保护罩包括一圆形部及一矩形部。圆形部设置在主腔室内并包围主喷头装置。矩形部设置在辅助腔室内并遮住辅助喷头装置。矩形部开设有喷射窗口，电解液从喷射窗口喷射出以使硅片的外边缘被电解液覆盖。喷射窗口被导电金属包裹着，该导电金属用作为电极。

相应地，本发明的另一个目的是提供一种电镀和/或电抛光硅片的方法。该方法包括如下步骤：将硅片固定在硅片夹上；水平移动及旋转硅片夹；向硅片表面供应带电荷的电解液，与此同时，供应无电荷或带电荷的电解液覆盖硅片的外边缘及硅片夹以在硅片的外边缘与电源之间形成电导通。

综上所述，通过供应无电荷或带电荷的电解液覆盖硅片的外边缘及硅片夹以确保在电镀和/或电抛光工艺过程中硅片的外边缘与电源之间始终能够保持电导通，硅片的外边缘与电源之间形成稳定的电连接，从而提高了硅片的外边缘电镀和/或电抛光均匀性及降低了装置的整体电阻。此外，主喷头装置的喷口较大，提高了电镀和/或电抛光效率。

附图说明

通过下面结合附图和实施例的描述，本发明对本领域的技术人员而言将变的更加明显，其中：

图1揭示了本发明的一实施例的电镀和/或电抛光硅片的装置的结构示意图。

图2揭示了硅片夹及处于工作状态的辅助喷头装置的结构示意图。

图3揭示了硅片夹及处于空闲状态的辅助喷头装置的结构示意图。

图4揭示了硅片夹及处于工作状态的辅助喷头装置的仰视图。

图5揭示了硅片夹及处于空闲状态的辅助喷头装置的仰视图。

图6揭示了主喷头装置的结构示意图。

图7揭示了主喷头装置的俯视图。

图8揭示了主喷头装置的喷头的结构示意图。

图9揭示了喷头的剖面结构示意图。

图10揭示了图9中A部的局部放大图。

图11揭示了本发明的另一实施例的电镀和/或电抛光硅片的装置的结构示意图。

图12揭示了图11中的装置在隐藏了硅片夹后的俯视图。

图13揭示了图11中的保护罩的俯视图。

图14揭示了图12中沿A-A的剖视图。

图15揭示了图11中的装置在隐藏了硅片夹及保护罩后的俯视图。

图16揭示了本发明的又一实施例的电镀和/或电抛光硅片的装置的结构示意图。

图17揭示了图16中的装置在隐藏了硅片夹后的俯视图。

图18揭示了图16中的保护罩的俯视图。

图19揭示了图16中的装置在隐藏了硅片夹及保护罩后的俯视图。

图20揭示了本发明的又一实施例的电镀和/或电抛光硅片的装置的保护罩的俯视图。

图21揭示了本发明的又一实施例的电镀和/或电抛光硅片的装置的保护罩的俯视图。

具体实施方式

参考图1至图5所示，揭示了本发明的一实施例的电镀和/或电抛光硅片的装置的结构。该装置基于电化学原理对硅片执行电镀和/或电抛光。该装置包括固持硅片120的硅片夹110。硅片夹110可以是真空夹具，通过真空吸附固持硅片120。硅片夹110上设置有电极111。较佳地，该电极111为环状并环绕硅片120。电镀时，电极111与电源(未示出)的阴极电连接；电抛光时，电极111与电源的阳极电连接。电极111与硅片120之间通过电解液形成电连接。借助于电极111和电解液实现硅片120与电源之间的电连接，下面将会有详细说明。

通常，在电镀或电抛光工艺过程中，金属，具体地，铜很容易聚集在硅片120的外边缘，致使硅片120电镀或电抛光不均匀，尤其是硅片120的外边缘的电镀或电抛光均匀性较差。为了解决该问题，本发明的硅片夹110上设置有环绕硅片120的外边缘的金属环112。在金属环112与电极111之间，硅片夹110上还设置有绝缘环113，绝缘环113将金属环112与电极111隔开，旨在防止金属环112与电极111电导通。电极111的直径大于金属环112的直径，因此，电极111包围绝缘环113和金属环112。

硅片夹110具有设置在其顶部的旋转轴114。旋转轴114能够绕其自身的中心轴旋转，从而带动硅片夹110绕硅片夹110自身的中心轴旋转。旋转轴114安装在位于硅片夹110上方的横梁130上，如图2所示。横梁130水平移动，从而带动硅片夹110水平移动。

在电镀或电抛光工艺过程中，硅片夹110随横梁130一起水平移动且硅片夹110还绕其自身的中心轴旋转。喷涂在硅片120上的电解液形成电解液薄膜覆盖在硅片120和硅片夹110的表面，因此，通过电解液薄膜，硅片夹110上的电极111和硅片120电连接，且电流主要从硅片120的表面流过，从而实现对硅片120电镀或电抛光。然而，在实际工艺过程中，当电镀或电抛光硅片120的外边缘时，电解液有可能直接从硅片120的表面甩掉而不能在硅片120和硅片夹110的表面形成电解液薄膜，硅片夹110上的电极111和硅片120之间的电连接时不时地断开，从而导致硅片120的外边缘电镀或电抛光不均匀。为了提高硅片120的外边缘电镀或电抛光均匀性，本发明提供了辅助喷头装置140。在一个实施例中，辅助喷头装置140安装在横梁130上，该辅助喷头装置140能够随横梁130一起水平移动，辅助喷头装置140与硅片夹110的外边缘之间保持恒定间距，以免妨碍硅片夹110旋转。辅助喷头装置140具有供液管141，供液管141上设有数个排成一排的小的喷嘴142，该喷嘴142向硅片120的外边缘及硅片夹110上喷涂电解液。当电镀或电抛光时，硅片120的外边缘至电极111之间的区域能够被电解液覆盖。供液管141可以与独立的供液系统连接，因此，供液管141内电解液的流量能够独立控制。在马达或汽缸等驱动装置的驱动下，辅助喷头装置140在水平面内转动。具体地，当电镀或电抛光硅片120时，辅助喷头装置140转动90度，供液管141平行于硅片120水平移动的方向，供液管141位于硅片夹110的下方，喷嘴142正对着硅片120的外边缘及硅片夹110，如图1、图2及图4所示。当电镀或电抛光工艺结束后，辅助喷头装置140倒转90度，供液管141垂直于硅片120水平移动的方向，并停止向硅片120的外边缘及硅片夹110供应电解液，如图3和图5所示。

参考图6至图10所示，为了电镀或电抛光，主喷头装置150设置在硅片夹110的下方以喷射带电荷的电解液至硅片120的表面。主喷头装置150具有基部151，通过该基部151，主喷头装置150固定在电镀或电抛光腔室内。连接部152位于基部151的上表面。圆柱形的、中空的保持部153位于连接部152的上表面。基部151、连接部152及保持部153均由绝缘材料制成且不会被电解液腐蚀，也不会与电解液产生化学反应。保持部153接收导电体154，该导电体154由导电性良好的材料制成且不会被电解液腐蚀，也不会与电解液产生化学反应，该材料可以是，例如，不锈钢或铝合金等。导电体154包括固定在保持部153的上表面的固定部1541及圆柱形的、中空的接收部1542，该接收部1542与固定部1541连接并收容在保持部153内。电镀时，导电体154与电源的阳极电连接；电抛光时，导电体154与电源的阴极电连接。

主喷头装置150具有绝缘喷头155。绝缘喷头155具有圆盘形的遮盖1551及喷液管1552，喷液管1552从遮盖1551的中心穿过。喷液管1552的上端口被定义为喷射口，电解液从该喷射口喷出至硅片120的表面。喷射口的形状为圆形。根据电镀或电抛光工艺的不同需求，喷射口的形状可以改变，不仅限于圆形，例如，还可以是三角形、正方形、六边形、八边形等。喷液管1552收容于导电体154的接收部1542并从导电体154的接收部1542中穿出。导电体154的接收部1542的内圆周表面与喷液管1552的外圆周表面之间形成有第一间隙156。遮盖1551位于导电体154的固定部1541的上方，遮盖1551与导电体154的固定部1541之间形成有第二间隙157。喷液管1552的侧墙开设有若干通道1553，每一个通道1553呈倾斜状，且每一个通道1553的内口的最高点低于该通道1553外口的最低点。基于通道1553这一特殊设计以及调节喷液管1552和第一间隙156内的电解液的压力，喷液管1552内的电解液能够从通道1553进入第一间隙156内，而第一间隙156内的电解液不能从通道1553进入喷液管1552内，从而能够降低该装置的整体电阻，并且能够阻止微小气泡从第一间隙156进入喷液管1552。第一间隙156内的电解液的流量能够通过流量调节环1554调节，该流量调节环1554套设在喷液管1552的底端的外圆周表面上。可以根据工艺要求选用不同尺寸的流量调节环1554套设在喷液管1552的底端的外圆周表面上。第二间隙157大小的调节可以通过升高或降低绝缘喷头155来实现。

当电镀和/或电抛光时，硅片120固定在硅片夹110上且硅片120的待电镀和/或电抛光的表面朝向主喷头装置150。辅助喷头装置140转动90度，供液管141位于硅片夹110的下方，喷嘴142正对着硅片120的外边缘及硅片夹110。横梁130带动硅片夹110及辅助喷头装置140水平移动，与此同时，硅片夹110绕其自身的中心轴旋转。辅助喷头装置140和主喷头装置150分别向硅片120的表面喷射电解液。辅助喷头装置140通过喷嘴142向硅片120的外边缘及硅片夹110喷射电解液，硅片120的外边缘至硅片夹110的电极111之间的区域在整个电镀和/或电抛光过程中能够一直被电解液覆盖，因此，硅片120与电源之间的电连接是稳定的。主喷头装置150通过喷液管1552向硅片120的表面喷射电解液。导电体154的接收部1542的内圆周表面上产生的气泡随着第一间隙156内电解液被排挤出主喷头装置150。流经第一间隙156的电解液被绝缘喷头155的遮盖1551挡回，因此而不会到达硅片120的表面。由于喷液管1552的侧墙开设有若干通道1553，因此，第一间隙156内的气泡不会进入喷液管1552，从而提高了电镀和/或电抛光的质量。通过电解液，导电体154、硅片120、电极111以及电源构成了电流回路，而且电流主要从硅片120的表面流过，实现了对硅片120电镀和/或电抛光。为了提高电镀和/或电抛光速率，喷液管1552的内径较大且与绝缘环113或金属环112的宽度成比例，以阻止主喷头装置150将电解液喷射至电极111上，从而降低装置的电阻并确保电流主要从硅片120的表面流过。较佳地，喷液管1552的内径是绝缘环113或金属环112的宽度的0.5至1.5倍。通过喷嘴142向硅片120的外边缘及硅片夹110喷射的电解液的流量不能太大，以免电解液从硅片120的外边缘及硅片夹110处滴落并与主喷头装置150喷出的电解液构成回路。

在本发明的另一个实施例中，辅助喷头装置的供液管由抗酸性的导电金属制成并用作为辅助电极。在电镀工艺中，供液管与电源的阴极电连接；在电抛光工艺中，供液管与电源的阳极电连接。通过喷嘴向硅片的外边缘及硅片夹喷射带电荷的电解液。

在本发明的另一个实施例中，硅片夹上设置有环绕硅片的外边缘的金属环，硅片夹可以省略电极和绝缘环。辅助喷头装置的供液管由抗酸性的导电金属制成并用作为电极。在电镀工艺中，供液管与电源的阴极电连接；在电抛光工艺中，供液管与电源的阳极电连接。通过喷嘴向硅片的外边缘及硅片夹的金属环之间的区域喷射带电荷的电解液。

参考图11至图15所示，揭示了本发明的另一实施例的电镀和/或电抛光硅片的装置的结构。该装置包括固定硅片220的硅片夹210。与图1所示的硅片夹110一样，硅片夹210具有电极211、金属环212及设置在电极211与金属环212之间的绝缘环213。在电镀工艺中，电极211与电源的阴极电连接；在电抛光工艺中，电极211与电源的阳极电连接。电极211与硅片220之间通过电解液电连接。硅片夹210具有设置在其顶部的旋转轴214。旋转轴214能够绕其自身的中心轴旋转，从而带动硅片夹210绕硅片夹210自身的中心轴旋转。旋转轴214安装在位于硅片夹210上方的横梁上，横梁水平移动，从而带动硅片夹210水平移动。

该装置进一步包括主腔室280、辅助腔室290、主喷头装置250、辅助喷头装置240及保护罩260。主喷头装置250位于主腔室280内，主喷头装置250与主喷头装置150的结构与功能完全相同，因此，在此不再对主喷头装置250作重复说明。辅助喷头装置240位于辅助腔室290内，辅助喷头装置240具有细长的、管状的供液管241。供液管241开设有数个喷嘴242，该数个喷嘴242排列成数行数列，以向硅片220的外边缘和硅片夹210供应电解液。电镀或电抛光时，硅片220的外边缘至硅片夹210的电极211之间的区域能够一直被电解液覆盖，因此，硅片220的外边缘与硅片夹210的电极211之间能够形成稳定的电连接。供液管241可以与独立的供液系统连接，使得供液管241内的电解液的流量能够独立控制。主腔室280与辅助腔室290之间设置有隔离墙270，隔离墙270将主腔室280与辅助腔室290分隔成两个独立的腔室。主腔室280内的电解液不能进入辅助腔室290，辅助腔室290内的电解液也不能进入主腔室280。

保护罩260包括一圆形部261及一矩形部262。圆形部261布置在主腔室280内并包围主喷头装置250。矩形部262布置在辅助腔室290内并遮住辅助喷头装置240。矩形部262的中部开设有喷射窗口263，电解液从该喷射窗口263喷射至硅片220的外边缘及硅片夹210上。矩形部262还开设有细长的狭缝264，该狭缝264靠近喷射窗口263。矩形部262具有侧壁265，侧壁265向上延伸形成第一凹槽266，第一凹槽266位于矩形部262的上表面。第一凹槽266用于回收从辅助喷头装置240喷射至硅片220的外边缘及硅片夹210上的电解液。第一凹槽266回收的电解液从狭缝264流回辅助腔室290以便循环使用。侧壁265向下延伸形成第二凹槽267，第二凹槽267位于矩形部262的下表面。第二凹槽267收容隔离墙270及辅助喷头装置240。

当使用该装置电镀和/或电抛光硅片220时，硅片220固定在硅片夹210上，硅片220的待电镀和/或电抛光的表面朝向主喷头装置250。硅片夹210移动至主喷头装置250的上方。通过使用例如两个设置在硅片夹210上的磁性连接装置，保护罩260在电镀和/或电抛光过程中能够与硅片夹210一起移动，当电镀和/或电抛光工艺结束后，保护罩260与硅片夹210分离，硅片夹210从主喷头装置250的上方移走。硅片夹210水平移动的同时绕其自身的中心轴旋转，辅助喷头装置240和主喷头装置250分别向硅片220的表面喷射电解液。辅助喷头装置240通过喷嘴242及喷射窗口263向硅片220的外边缘及硅片夹210喷射电解液。硅片220的外边缘至硅片夹210的电极211之间的区域在整个电镀和/或电抛光过程中能够一直被电解液覆盖，因此，硅片220与电极211之间的电连接是稳定的，从而提高了硅片220外边缘的电镀和/或电抛光的均匀性，并且降低了该装置的整体电阻。从隐藏在矩形部262下方的其他喷嘴242喷出的电解液被矩形部262挡回，从而不能到达硅片220的外边缘。由于喷射窗口263的限制，辅助喷头装置240在硅片220的外边缘及硅片夹210上喷涂电解液的区域大小是恒定的，其目的在于保证电解液均匀分布在硅片220的外边缘至硅片夹210的电极211之间的区域。硅片220的外边缘和硅片夹210上的电解液滴落在第一凹槽266中，第一凹槽266回收的电解液从狭缝264流回辅助腔室290以便循环使用。保护罩260的圆形部261能够防止喷射至硅片220及硅片夹210上的电解液飞溅出主腔室280和辅助腔室290。

参考图16至图19所示，揭示了本发明的又一实施例的电镀和/或电抛光硅片的装置的结构。该装置包括固定硅片320的硅片夹310，硅片夹310具有电极311、金属环312、绝缘环313及旋转轴314。

与图11及图12所揭示的装置相比，本实施例的装置包括两个辅助腔室390及两个辅助喷头装置340。两个辅助腔室390分布在主腔室380相对的两侧。每个辅助腔室390与主腔室380之间由隔离墙370分隔开。每个辅助喷头装置340具有细长的、管状的供液管341。供液管341开设有数个喷嘴342，该数个喷嘴342排列成数行数列，以向硅片320的外边缘和硅片夹310供应电解液。电镀或电抛光时，硅片320的外边缘至硅片夹310的电极311之间的区域能够一直被电解液覆盖，因此，硅片320的外边缘与硅片夹310的电极311之间能够形成稳定的电连接。主喷头装置350位于主腔室380内以向硅片320的表面供应电解液。

该装置进一步包括保护罩360。保护罩360包括一圆形部361及两个对称分布在圆形部361两侧的矩形部362。每个矩形部362开设有喷射窗口363及狭缝364。

图12揭示的装置与图17揭示的装置的区别在于后者还具有另一个辅助喷头装置340、另一个辅助腔室390及另一个矩形部362，以提高电镀和/或电抛光的效率和质量。

参考图20所示，揭示了本发明的又一实施例的电镀和/或电抛光硅片的装置的保护罩的俯视图。该保护罩460包括一圆形部461及一矩形部462。矩形部462的中部开设有喷射窗口463，电解液从该喷射窗口463喷射至硅片的外边缘及硅片夹上。矩形部462还开设有细长的狭缝464，该狭缝464靠近喷射窗口463。与图13所示的保护罩260相比，该保护罩460还包括抗酸性的导电金属468，导电金属468包裹着喷射窗口463。导电金属468可以用作为辅助电极，当电解液从喷射窗口463喷出时，导电金属468使电解液带电荷。在电镀和/或电抛光工艺中，带电荷的电解液能够一直覆盖硅片的外边缘至硅片夹的电极之间的区域。电镀时，导电金属468与电源的阴极电连接；电抛光时，导电金属468与电源的阳极电连接。

参考图21所示，揭示了本发明的又一实施例的电镀和/或电抛光硅片的装置的保护罩的俯视图。该保护罩560包括一圆形部561及两个矩形部562。每个矩形部562的中部开设有喷射窗口563，电解液从该喷射窗口563喷射至硅片的外边缘及硅片夹上。每个矩形部562还开设有细长的狭缝564，该狭缝564靠近喷射窗口563。与图18所示的保护罩360相比，该保护罩560还进一步包括两个抗酸性的导电金属568，每个导电金属568分别包裹着一个喷射窗口563。导电金属568可以用作为辅助电极，当电解液从喷射窗口563喷出时，导电金属568使电解液带电荷。在电镀和/或电抛光工艺中，带电荷的电解液能够一直覆盖硅片的外边缘至硅片夹的电极之间的区域。电镀时，导电金属568与电源的阴极电连接；电抛光时，导电金属568与电源的阳极电连接。

在本发明的另一个实施例中，如果保护罩包括有用作为电极的导电金属，硅片夹则可以省略掉电极及绝缘环。

相应地，一种电镀和/或电抛光硅片的方法包括如下步骤：

步骤1：将硅片固定在硅片夹上；

步骤2：水平移动及旋转硅片夹；及

步骤3：向硅片表面供应带电荷的电解液，与此同时，供应无电荷的电解液覆盖硅片的外边缘及硅片夹以在硅片的外边缘与电源之间形成电导通。

相应地，另一种电镀和/或电抛光硅片的方法包括如下步骤：

步骤1：将硅片固定在硅片夹上；

步骤2：水平移动及旋转硅片夹；及

步骤3：向硅片表面供应带电荷的电解液，与此同时，供应带电荷的电解液覆盖硅片的外边缘及硅片夹以在硅片的外边缘与电源之间形成电导通。

由上述可知，通过供应无电荷或带电荷的电解液以覆盖硅片的外边缘及硅片夹，在电镀和/或电抛光工艺过程中硅片的外边缘与电源之间始终能够保持电导通，硅片的外边缘与电源之间形成稳定的电连接，从而提高了硅片的外边缘电镀和/或电抛光均匀性，且降低了装置的整体电阻。此外，主喷头装置的喷口较大，提高了电镀和/或电抛光速率。

本发明的上述描述己具体、详实的揭露了相关技术。而以上所述实施例只是用来说明本发明，而不是用来限制本发明的，显然许多修改和变化都可能根据上述揭露而作出。对于本领域技术人员来说，这些显而易见的修改和变化仍都应属于本发明的权利范围。

Claims (33)

1.一种电镀和/或电抛光硅片的装置，包括：

硅片夹，水平移动和旋转并夹持硅片，所述硅片夹上设置有电极、环绕硅片外边缘的金属环及位于金属环与电极之间的绝缘环；

辅助喷头装置，包括供液管，所述供液管上设有数个喷嘴以供应电解液，使硅片的外边缘至所述硅片夹的电极之间的区域被电解液覆盖；及

主喷头装置，包括导电体及绝缘喷头，所述导电体具有固定部及接收部，所述绝缘喷头具有遮盖及喷液管，所述喷液管收容于所述接收部并从接收部穿出以向硅片表面供应电解液，所述接收部的内圆周表面与所述喷液管的外圆周表面之间形成有第一间隙，所述遮盖位于所述固定部的上方，所述遮盖与所述固定部之间形成有第二间隙。

2.根据权利要求1所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，所述喷液管的侧墙开设有若干通道，每一个通道呈倾斜状，每一个通道的内口的最高点低于该通道外口的最低点。

3.根据权利要求1所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，还进一步包括流量调节环，所述流量调节环套设在所述喷液管的底端的外圆周表面上以调节第一间隙内电解液的压力。

4.根据权利要求1所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，所述辅助喷头装置的供液管与独立的供液系统连接以独立控制供液管内电解液的流量。

5.根据权利要求1所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，所述辅助喷头装置在水平面内转动，当电镀和/或电抛光硅片时，供液管位于硅片夹的下方，喷嘴正对着硅片的外边缘及硅片夹。

6.根据权利要求5所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，当电镀和/或电抛光工艺结束后，所述辅助喷头装置在水平面内转动90度并停止向硅片的外边缘及硅片夹供应电解液。

7.根据权利要求1所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，还进一步包括横梁，所述横梁水平移动并位于所述硅片夹的上方，所述硅片夹具有旋转轴，所述旋转轴安装在横梁上并能够带动硅片夹绕其自身的中心轴旋转。

8.根据权利要求7所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，所述辅助喷头装置安装在所述横梁上，所述辅助喷头装置随横梁一起水平移动。

9.根据权利要求1所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，所述主喷头装置具有中空的保持部，所述导电体的固定部固定在保持部的上表面，导电体的接收部收容在保持部内。

10.根据权利要求1所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，所述喷液管的上端口被定义为喷射口，电解液从该喷射口喷出至硅片的表面，喷射口的形状为圆形、三角形、正方形、六边形或八边形。

11.根据权利要求1所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，所述喷液管的内径与所述硅片夹的绝缘环的宽度成比例。

12.根据权利要求1所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，所述喷液管的内径与所述硅片夹的金属环的宽度成比例。

13.根据权利要求11或12所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，所述比例为0.5至1.5倍。

14.根据权利要求1所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，所述硅片夹为真空夹具。

15.根据权利要求1所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，所述辅助喷头装置的供液管由导电金属制成并用作为辅助电极。

16.一种电镀和/或电抛光硅片的装置，包括：

硅片夹，水平移动和旋转并夹持硅片；

辅助喷头装置，包括供液管，所述供液管由导电金属制成并用作为电极，所述供液管上设有数个喷嘴以向硅片的外边缘供应电解液；及

主喷头装置，包括导电体及绝缘喷头，所述导电体具有固定部及接收部，所述绝缘喷头具有遮盖及喷液管，所述喷液管收容于所述接收部并从接收部穿出以向硅片表面供应电解液，所述接收部的内圆周表面与所述喷液管的外圆周表面之间形成有第一间隙，所述遮盖位于所述固定部的上方，所述遮盖与所述固定部之间形成有第二间隙。

17.根据权利要求16所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，所述硅片夹上设置有环绕硅片外边缘的金属环，所述辅助喷头装置供应电解液以覆盖硅片外边缘至硅片夹的金属环之间的区域。

18.一种电镀和/或电抛光硅片的装置，包括：

硅片夹，水平移动和旋转并夹持硅片，所述硅片夹上设置有电极、环绕硅片外边缘的金属环及位于金属环与电极之间的绝缘环；

主腔室；

辅助腔室，与所述主腔室分隔开；

辅助喷头装置，位于辅助腔室内并具有供液管，所述供液管上设有数个喷嘴；

主喷头装置，位于所述主腔室内并具有导电体及绝缘喷头，所述导电体具有固定部及接收部，所述绝缘喷头具有遮盖及喷液管，所述喷液管收容于所述接收部并从接收部穿出以向硅片表面供应电解液，所述接收部的内圆周表面与所述喷液管的外圆周表面之间形成有第一间隙，所述遮盖位于所述固定部的上方，所述遮盖与所述固定部之间形成有第二间隙；及

保护罩，具有一圆形部及一矩形部，所述圆形部布置在所述主腔室内并包围所述主喷头装置，所述矩形部布置在所述辅助腔室内并遮住所述辅助喷头装置，所述矩形部开设有喷射窗口，电解液从所述喷射窗口喷射至硅片的外边缘及所述硅片夹上，使硅片的外边缘至所述硅片夹的电极之间的区域被电解液覆盖。

19.根据权利要求18所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，所述主腔室与所述辅助腔室之间设置有隔离墙，所述隔离墙将主腔室与辅助腔室分隔成两个独立的腔室。

20.根据权利要求18所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，所述保护罩的矩形部开设有狭缝。

21.根据权利要求18所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，所述保护罩的矩形部具有侧壁，所述侧壁向上延伸形成第一凹槽，第一凹槽位于矩形部的上表面。

22.根据权利要求21所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，所述矩形部的侧壁向下延伸形成第二凹槽，所述第二凹槽位于矩形部的下表面。

23.根据权利要求18所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，所述保护罩还进一步包括一导电金属，所述导电金属包裹着所述喷射窗口，所述导电金属用作为辅助电极，当电解液从所述喷射窗口喷出时，导电金属使电解液带电荷。

24.根据权利要求18所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，还进一步包括另一个辅助腔室及位于该另一个辅助腔室内的另一个辅助喷头装置，所述保护罩还进一步包括另一个矩形部，该另一个矩形部布置在该另一个辅助腔室内并遮住该另一个辅助喷头装置，该另一个矩形部开设有喷射窗口，电解液从该喷射窗口喷射至硅片的外边缘及硅片夹上，使硅片的外边缘至硅片夹的电极之间的区域被电解液覆盖。

25.根据权利要求24所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，所述的两个辅助腔室分布在所述主腔室相对的两侧，每个辅助腔室与所述主腔室之间由隔离墙分隔开。

26.根据权利要求24所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，所述保护罩的另一个矩形部开设有狭缝。

27.根据权利要求24所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，所述保护罩的另一个矩形部具有侧壁，所述侧壁向上延伸形成第一凹槽，第一凹槽位于该矩形部的上表面。

28.根据权利要求27所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，所述保护罩的另一个矩形部的侧壁向下延伸形成第二凹槽，所述第二凹槽位于该矩形部的下表面。

29.根据权利要求24所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，所述保护罩还包括另一个导电金属，该导电金属包裹着所述另一个矩形部的喷射窗口，该导电金属用作为辅助电极，当电解液从喷射窗口喷出时，导电金属使电解液带电荷。

30.一种电镀和/或电抛光硅片的装置，包括：

硅片夹，水平移动和旋转并夹持硅片；

主腔室；

辅助腔室，与所述主腔室分隔开；

辅助喷头装置，位于辅助腔室内，所述辅助喷头装置具有供液管，所述供液管上设有数个喷嘴；

主喷头装置，位于所述主腔室内，所述主喷头装置包括导电体及绝缘喷头，所述导电体具有固定部及接收部，所述绝缘喷头具有遮盖及喷液管，所述喷液管收容于所述接收部并从接收部穿出以向硅片表面供应电解液，所述接收部的内圆周表面与所述喷液管的外圆周表面之间形成有第一间隙，所述遮盖位于所述固定部的上方，所述遮盖与所述固定部之间形成有第二间隙；及

保护罩，包括一圆形部及一矩形部，所述圆形部布置在所述主腔室内并包围所述主喷头装置，所述矩形部布置在所述辅助腔室内并遮住所述辅助喷头装置，所述矩形部开设有喷射窗口，电解液从所述喷射窗口喷射至硅片的外边缘，导电金属包裹着喷射窗口，所述导电金属用作为电极，当电解液从所述喷射窗口喷出时，导电金属使电解液带电荷。

31.根据权利要求30所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，所述硅片夹具有环绕硅片外边缘的金属环，从所述喷射窗口喷出的电解液覆盖硅片外边缘至硅片夹的金属环之间的区域。

32.根据权利要求30所述的电镀和/或电抛光硅片的装置，其特征在于，还进一步包括另一个辅助腔室及位于该另一个辅助腔室内的另一个辅助喷头装置，所述保护罩还进一步包括另一个矩形部，该另一个矩形部布置在该另一个辅助腔室内并遮住该另一个辅助喷头装置，该另一个矩形部开设有喷射窗口，电解液从该喷射窗口喷射至硅片的外边缘，另一个导电金属包裹着开设在该另一个矩形部上的喷射窗口，该另一个导电金属用作为电极，当电解液从开设在该另一个矩形部上的喷射窗口喷出时，该另一个导电金属使电解液带电荷。

33.一种电镀和/或电抛光硅片的方法，包括：

将硅片固定在硅片夹上；

水平移动及旋转硅片夹；及

通过主喷头装置向硅片表面供应带电荷的电解液，与此同时，通过辅助喷头装置供应无电荷或带电荷的电解液覆盖硅片的外边缘及硅片夹以在硅片的外边缘与电源之间形成电导通。