CN1653597A - 衬底加工设备和衬底加工方法 - Google Patents

衬底加工设备和衬底加工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1653597A
CN1653597A CNA038113015A CN03811301A CN1653597A CN 1653597 A CN1653597 A CN 1653597A CN A038113015 A CNA038113015 A CN A038113015A CN 03811301 A CN03811301 A CN 03811301A CN 1653597 A CN1653597 A CN 1653597A
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
section
electrode
film
processing apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA038113015A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100334691C (zh
Inventor
白樫光彦
安田穗积
粂川正行
小畠严贵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2002143725A external-priority patent/JP3933520B2/ja
Priority claimed from JP2002170588A external-priority patent/JP2004015028A/ja
Application filed by Ebara Corp filed Critical Ebara Corp
Publication of CN1653597A publication Critical patent/CN1653597A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100334691C publication Critical patent/CN100334691C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02082—Cleaning product to be cleaned
    • H01L21/02087—Cleaning of wafer edges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H5/00—Combined machining
    • B23H5/04—Electrical discharge machining combined with mechanical working
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H5/00—Combined machining
    • B23H5/06—Electrochemical machining combined with mechanical working, e.g. grinding or honing
    • B23H5/08—Electrolytic grinding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/34—Accessories
    • B24B37/345—Feeding, loading or unloading work specially adapted to lapping
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic removal of material from objects; Servicing or operating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02082—Cleaning product to be cleaned
    • H01L21/0209—Cleaning of wafer backside
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/32115—Planarisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67075—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching
    • H01L21/6708—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching using mainly spraying means, e.g. nozzles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/6715—Apparatus for applying a liquid, a resin, an ink or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67161—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the layout of the process chambers
    • H01L21/67173—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the layout of the process chambers in-line arrangement
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67207—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process
    • H01L21/67219—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process comprising at least one polishing chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67207—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process
    • H01L21/6723—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process comprising at least one plating chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/7684—Smoothing; Planarisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76843—Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76843—Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric
    • H01L21/76846—Layer combinations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76843—Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric
    • H01L21/76849—Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric the layer being positioned on top of the main fill metal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76871—Layers specifically deposited to enhance or enable the nucleation of further layers, i.e. seed layers
    • H01L21/76873—Layers specifically deposited to enhance or enable the nucleation of further layers, i.e. seed layers for electroplating

Abstract

本发明提供了一种衬底加工设备，该设备可通过利用电解加工方法加工衬底，同时把在CMP加工上的负载降低到最小可能的程度。本发明的衬底加工设备包括：电解加工单元(36)，该单元对具有形成在所述表面上的待加工膜的衬底表面电解地去除，所述单元包括接触该衬底W所述表面的进给区段(373)；倾斜－刻蚀单元(48)，该单元用于刻蚀掉这样的部分，该部分为该衬底的在已经与在该电解加工单元(36)中进给区段(373)接触部分上的保持未加工的待加工膜；用于化学和机械地对衬底表面进行抛光的化学机械抛光单元(34)。

Description

衬底加工设备和衬底加工方法
技术领域
本发明涉及一种衬底加工设备和一种衬底加工方法，更具体地说，本发明涉及可用于对形成在衬底表面上特别是半导体晶片上的导热材料进行加工的衬底加工设备和衬底加工方法。
本发明还涉及这样的衬底加工设备和衬底加工方法，其中用于通过把例如铜或者银等金属嵌入到细小沟道内形成嵌入互连结构，用于例如半导体晶片的衬底表面互连。此外，本发明涉及包括在这样形成的嵌入互连表面上形成保护膜来保护该互连的衬底加工方法以及通过该方法加工的半导体器件。
背景技术
近年来，代替使用铝或者铝合金作为在如半导体晶片的衬底上形成互连电路的材料，有很大趋势来使用具有低电阻率和高电迁移强度的铜(Cu)。铜互连件一般地通过把铜装填到形成在衬底表面上细小沟道而形成。有已知各种技术来用于形成这种铜互连件，这些技术包括化学蒸汽淀积、溅射和电镀。根据任何一种这样的技术，在衬底的几乎整个表面上形成铜膜，然后通过化学机械抛光(CMP)除去不必要的铜。
在由这种过程形成互连件的情况中，该嵌入互连件在平整处理后具有暴露表面。当另外的嵌入互连结构形成在这样一个半导体衬底互连暴露表面上时，可能遇到以下问题。例如，在形成层间介电薄膜下一个过程中，在形成新SiO2隔离夹层期间，该预先形成互连件的暴露表面可能被氧化。此外，在用于形成通孔的SiO2层刻蚀后，暴露在该通孔底部的预先形成互连件可能被蚀刻剂、去皮的抗蚀剂等等污染。
为了避免这种问题，传统上，不仅在暴露该互连件表面的半导体衬底形成电路区域上而且也在该衬底整个表面上形成氮化硅等等保护膜，从而阻止该暴露互连件被蚀刻剂等等污染。
然而，在具有嵌入互连件结构的半导体器件中，在半导体衬底整个表面上提供SiN等等保护膜增加了中间层绝缘膜的介电常数，因此即使当使用例如铜或者银的低电阻率材料用于互连件时就增加了互连延迟，从而该半导体器件性能可能被削弱。
鉴于此，已经提出有选择地用Co(钴)、Co合金、Ni(镍)或者Ni合金等保护膜覆盖在该暴露互连件表面上，其中这些材料具有可良好地黏结到例如铜或者银的性能，同时具有低电阻率(ρ)，例如通过无电极电镀得到合金薄膜。
图1A到1F以工序顺序示出了形成这种具有铜互连件的半导体器件的实例。如图1A所示，例如SiO2或者低-k材料的绝缘膜2a沉积在形成半器件的导电层1a上，其中该导电层1a形成在半导体基部1上。接触孔3和互连沟道4通过光刻技术/蚀刻技术形成在绝缘膜2a内。尔后，TaN等等的阻挡层5形成在该整个表面上，同时作为供电层用于电镀的晶粒层6通过溅射等等形成在该阻挡层5上。
然后，如图1B所示，在该衬底W的表面上进行镀铜，用铜装填该接触孔3和该互连沟道4，同时，在该绝缘膜2a上沉积铜膜7。此后，在该绝缘膜2a上的该阻挡层5、该晶粒层6和该铜膜7通过化学机械抛光(CMP)去除，以便使得充满在该接触孔3和该互连沟道4内的该铜膜7表面和该绝缘膜2a的表面基本上处于相同平面。因此形成了如图1C所示的由该晶粒层6和该铜膜7组成的互连件(铜互连件)8。
接着，如图1D所示，在该衬底表面上进行无电极电镀，以有选择地在互连件8的表面上形成如Co合金或者Ni合金的保护层9，从而用该保护膜9覆盖和保护了互连件8的该暴露表面。此后，如图1E所示，如SiO2或者SiOF的绝缘膜2b附加到该衬底W的表面上。接着，如图1F所示，该绝缘膜2b的表面被平整，以形成多层互连结构。
在各种型式设备中的部件最近变得更精密，同时需要较高精度。由于已经通常使用亚微米制造技术，因此，材料性能主要受到该加工方法的影响。在这种情况下，在这种传统的加工方法中，其中在工件的需要部分被工具在物理上破坏并从其表面上去除，形成了许多缺陷，使该工件性能降低。因此，在不降低该材料性能情况下进行加工是非常重要的。
例如化学抛光、电解加工和电解抛光的加工方法已经得到发展，以便解决这些问题。与传统的物理加工相比，这些方法通过化学溶解反应进行去除加工等等。因此，这些方法没有因为形成塑性变形导致的改变层和断层的缺陷而受到困扰，从而可在不降低该材料性能情况下进行加工。
例如化学机械抛光(CMP)通常需要复杂的操作和控制，同时需要相当长的加工时间。此外，衬底的充分清洁必须在抛光处理后进行。这还在料液或者清洁废液处理中增加了相当多的负担。因此，特别需要完全地去掉CMP或者在CMP上减少负担。同样在这方面，需要指出的是，尽管今后主要地采用具有低介电常数的低-k材料作为该绝缘膜材料，但该低-k材料具有低机械强度，因此难以承受在CMP加工期间作用的应力。因此，从这一点上同样看到，需要能在不产生任何应力情况下对衬底进行平整。
此外，已经报道的是，在电镀同时进行CMP加工即化学机械电解抛光方法。依据这种方法，在镀膜生长表面上进行机械加工，但产生了形成薄膜变性的问题。
另一方面，已经通过去除沉积在该衬底W表面上多余金属并通过化学的机械抛光(CMP)等等使该表面变平而形成该互连件8，而当该保护膜9被有选择地形成在该互连件8的表面上时，如上所述，该保护膜9从该变平表面伸出。在该绝缘膜2b后面沉积后，随着该保护膜9的不整齐形成在该绝缘膜2b的表面上，这使该表面光洁度变差。这可能引起例如在用于在上层形成互连件的光刻加工中不聚焦，并可能因此使该互连件断开或者短路，对在例如半导体晶片的衬底表面上制造的LSI等等性能产生负面影响。因此需要另外的平整处理，以保证在该绝缘膜2b表面上具有足够光洁度。
顺便说的是，如图2所示，当通过在该衬底W的表面上进行镀膜而形成铜膜7时，其中在该表面上具有直径dl即大约0.2μm的细孔3a和宽度d2即约100μm的宽沟道4b，即使当镀液或者容纳在该镀液内添加剂的效果最佳化，镀膜生长可能在该细孔3a上面部分加快，借此该铜膜7在该部分升高，而具有足够高平面性能的镀膜的生长不能在宽沟道4b内形成。这导致在沉积在该衬底W铜膜7平面具有差异(隆起)“a+b”，即在戏孔3a上面升高部分的高度“a”加上在该宽沟道4b上面凹陷部分的深度“b”。因此，为了得到衬底W的希望平整表面，同时罚金孔3a和该宽沟道4b被完全地充满铜，有必要预先提供具有足够地大厚度的铜膜，并在该高度上通过CMP去除相当于上述差异“a+b”的多余部分而去除。
然而，在镀膜的CMP加工中，该镀膜的较大厚度需要较大的抛光量，导致加工时间延长。增加CMP速度以避免加工时间延长可使在CMP加工期间在宽沟道内凹部增加。此外、由于CMP采用用于抛光的料液，在料液和镀液之间的交叉污染成为问题。此外，由于在CMP加工中具有弹性的抛光垫与衬底接触，就不可能有选择地去除该衬底的升高部分。
为了解决这些问题，必须使镀膜厚度尽可能薄，同时即使当罚金孔和宽沟道共同存在于衬底表面上时也要消除该升高部分和凹部，从而提高该光洁度。然而，在目前，当使用如硫酸铜电镀槽进行电解镀膜时，仅仅在该镀液或者添加剂的作用下，不能同时减少该升高部分和减少该凹部。通过使用临时逆电源或者PR脉冲电源作为在薄膜淀积期间镀膜电源，可能减少该升高部分。然而，该方法在减少该凹部中不是有效的，此外降低膜表面质量。
发明内容
鉴于现有技术中的上述问题提出本发明。因此，本发明的第一个目的是提供这样的一种衬底加工设备和一种衬底加工方法，其中通过使用电解加工方法同时把在CMP加工上的负载降低到最小可能的程度来加工衬底，并可把设置在衬底表面上的导电材料加工成平整表面，同时去除(清洁)附着于该衬底表面上的杂质。
本发明的第二目的是提供这样一种衬底加工方法，其中该方法可在互连件表面上有选择地形成保护膜，以保护该互连件，并可保证沉积在该形成保护膜的衬底表面上的绝缘膜等等具有足够的光洁度，从而不需要对该绝缘膜等等表面变平的另外加工过程，本发明同时还提供了通过该加工方法加工的半导体器件。
本发明的另一个目的是提供这样一种衬底加工设备和衬底加工方法，其中即使当作为互连件凹部的细微孔、宽沟道等等共同存在于该衬底表面上时，本发明的设备和方法也能提供具有良好表面光洁度的加工后衬底。
为了实现上述目的，本发明提供一种衬底加工设备，包括：用于载入和载出衬底的加载/卸载区段；用于通过电解作用去除具有形成在其中的待加工膜的衬底表面的电解加工单元，所述电解加工单元包括接触该衬底表面的进给区段；刻蚀单元，该单元用于刻蚀掉这样的部分，该部分为该衬底的在已经与在该电解加工单元中进给区段接触部分上的保持未加工的待加工膜；化学机械抛光单元，该单元用于在化学上和机械地抛光该衬底表面，其中该待加工膜已经从该表面刻蚀掉；以及用于在该衬底加工设备内传送该衬底的传送设备。
图3和4示出了根据本发明电解加工的原理。图3示出了这样一种离子状态，即当安装在加工电极14上的离子交换剂12a和安装在进给电极16上的离子交换剂12b接触或者靠近工件10表面时，同时电压经由电源17施加在该加工电极14和该进给电极16之间，以及如超纯水的液体18从液体供应区段19提供在该加工电极14、该进给电极16和该工件10之间。图4示出了这样一种离子状态，即当安装在加工电极14上的离子交换剂12a接触或者靠近工件10表面以及进给电极16直接接触该工件10时，同时电压经由电源17施加在该加工电极14和该进给电极16之间，以及如超纯水的液体18从液体供应区段19提供在该加工电极14和该工件10之间。
当使用象超纯水那些本身具有较大电阻率的液体时，最好使该离子交换剂12a与该工件10的表面接触。这可降低电阻、降低需要电压并减少功率消耗。在这里电解加工中的“接触”不意味着为如在CMP中的工件上提供物理能(应力)的“压”。
在例如超纯水的液体18中的水分子20通过使用离子交换剂12a、12b而有效地分解成为氢氧根离子22和氢离子24。举例来说，通过在该工件10和该加工电极14之间的电场以及通过液体18的流动，如此产生的该氢氧根离子22被带到与该加工电极14相对的工件10表面上，借此在该工件10附近的氢氧根离子22密度增加，同时该氢氧根离子22与该工件10的原子10a反应。通过这个反应产生的反应生成物26溶于该液体18中，并通过沿着工件10表面上液体18的流动从该工件10上去除。实现了该工件10表面的去除加工。
从上可知，根据本加工方法的去除加工仅仅通过在反应物离子和工件之间的电化学相互作用而实现。因此，在加工原理上，这种电解加工明显地与根据如下原理的CM不同，其中在CMP中，通过把在研磨剂和工件之间的物理相互作用和在抛光液体中的化学物质之间的化学相互作用结合起来，来实现加工。根据上述方法，加工工件10朝向加工电极14的部分。因此，通过移动该加工电极14，该工件10加工成为想要的表面状态。
如上所述，电解去除加工仅仅通过由于电化学相互作用的溶解反应来实现，这种电解加工明显地与根据CMP加工原理不同，其中在CMP中，通过把在研磨剂和工件之间的物理相互作用和在抛光液体中的化学物质之间的化学相互作用结合起来，来实现加工。因此，该电解加工可在不削弱工件材料性能情况下进行工件表面的去除加工。即使当工件材料具有较低的机械强度，例如上述低-k材料，则该工件表面的去除加工也可在对工件任何物理损坏的情况下来实现。此外，与使用电解溶液作为加工液体的传统电解加工相比，通过使用具有不超过500μs/cm的液体、优选的是纯水、更优选的是超纯水作为加工加工液体，就能明显地减少工件表面上的污染物，并在该加工后容易处置废液。
在进给电极16直接接触该工件10(参见图4)的情况中，实际上不可能把加工电极14靠近该工件与该进给电极16接触的部分上。因此，不能加工工件10的那个部分。鉴于此，可以考虑把加工电极14和进给电极16相对该工件10放置(参见图3)，并使该进给电极16和该工件10产生相对运动，从而该工件10可在整个表面上方被加工。然而，在这种情况下，该进给电极16必须始终与该工件10表面接触，这样需要设备具有复杂的结构。根据本发明的衬底加工设备，提供刻蚀单元，该单元用于对在衬底表面上保持未加工的待加工膜刻蚀掉，在该进给电极16直接与该工件10接触情况下，可刻蚀掉保持未加工的待加工膜(在该工件10上)。可因此增加了把电力提供到该工件10上方式的自由度。最好是，该进给电极16与该工件10接触除了器件形成区域外的其他区域，例如该工件10的周围区域。
在本发明优选实施例中，该电解加工单元包括：可接近或者接触该衬底的加工电极；作为进给区段用于把电力提供到衬底的进给电极，其中离子交换剂布置在该衬底与该加工电极和该进给电极中至少一个之间；用于在该加工电极和该进给电极之间施加电压的电源；以及流体供应区段，该区段用于把流体供应在该衬底与该加工电极和该进给电极中至少一个之间，其中在其间放置离子交换剂。
衬底加工设备可还包括用于在该衬底表面上形成待加工膜的成膜单元。该成膜单元例如为用于在该衬底表面上镀膜的镀膜单元。
该衬底加工设备还包括在该成膜单元加工后用于对该衬底退火的退火单元和用于清洁该衬底的清洁单元。
本发明提供另一种衬底加工设备，该设备包括：用于载入和载出衬底的加载/卸载区段；用于通过电解作用去除具有形成在其中的待加工膜的衬底表面的电解加工单元，所述电解加工单元包括接触该衬底表面的进给区段；刻蚀单元，该单元用于刻蚀掉这样的部分，该部分为该衬底的在已经与在该电解加工单元中进给区段接触部分上的保持未加工的待加工膜；以及用于在该衬底加工设备内传送该衬底的传送设备，其中该电解加工单元包括：(i)可接近或者接触该衬底的加工电极；(ii)作为用于把电力提供到该衬底的进给区段的进给电极；(iii)布置在该衬底以及该加工电极和该进给电极中至少一个之间的离子交换剂；(iv)用于在该加工电极和该进给电极之间施加电压的电源；以及(v)流体供应区段，该流体供应区段用于把纯水或者具有不超过500μs/cm电导率液体供应在该衬底以及该加工电极和该进给电极中至少一个之间，同时该离子交换剂布置在其中。
该衬底加工设备可还包括化学机械抛光单元，该单元用于在化学上和机械地对该衬底表面抛光，其中待加工膜已经从该表面刻蚀掉。
本发明提供一种衬底加工方法，该方法包括：对具有形成在其中待加工膜的衬底表面进行电解加工，同时使进给元件与该衬底表面接触；刻蚀掉该衬底与该进给元件接触的部分上保持未加工的待加工膜；以及在该刻蚀后在化学上和机械地抛光该衬底表面。
在本发明优选实施例中，该电解加工步骤包括：使加工电极接近或者接触该衬底，同时通过作为进给元件的进给电极把电力提供到该衬底；把离子交换剂布置在该衬底以及该加工电极和该进给电极中至少一个之间；把流体供应在该衬底和该加工电极与该进给电极中至少一个之间，其中该离子交换剂布置在其间；以及在该加工电极和该进给电极之间施加电压；
该待加工膜可在电解加工前形成在该衬底的表面上。
本发明提供另一种衬底加工方法，该方法包括：对具有形成在其中待加工膜的衬底表面进行电解加工；以及刻蚀掉该衬底与该进给元件接触的部分上保持未加工的待加工膜，其中该电解加工包括：使加工电极接近或者接触衬底，同时通过作为进给元件的进给电极把电力提供到衬底；把离子交换剂布置在该衬底以及该加工电极和该进给电极中至少一个之间；把纯水或者具有不超过500μs/cm电导率液体供应在该衬底以及该加工电极和该进给电极中至少一个之间，同时该离子交换剂布置在其中；以及在该加工电极和该进给电极之间施加电压。
在刻蚀后该衬底的表面可在化学上和机械地抛光。该待加工膜可在电解加工前形成在该衬底的表面上。
本发明提供另一种衬底加工方法，该方法包括：把互连件材料埋入到用于在衬底表面上形成的互连件的细微沟道内；去除不必要的互连件材料并使该衬底表面变平；进一步去除该互连件材料，从而形成用于装入所述细微沟道上部内的凹部；以及在用于装填的该凹部有选择地形成保护膜。
根据本方法，当该保护膜有选择地形成在用于装填的沟道以保护该互连件的表面时，该保护膜的表面可与如绝缘膜的非互连件区域表面齐平。这可阻止来自该平整表面的该保护膜的突起形成，从而保证随后沉积在衬底表面上的绝缘膜等等具有足够表面光洁度。
优选的是，该保护膜为多层复合薄膜。该复合薄膜可由具有不同物理性能即执行不同功能的片层组成。例如，可使用阻止互连件氧化的氧化阻止层和阻止互连件热扩散的热扩散阻止层的结合。通过利用这种作为保护膜的薄片层可同时有效地阻止互连件氧化和热扩散。在这种情况下，该热扩散阻止层可由具有优良耐热性的Co或者Co合金组成，而该氧化阻止层可由具有优良抗氧化性的Ni或者Ni合金组成。此外，最好是，该氧化阻止层附加到该热扩散阻止层的表面上。这样，通过把该热扩散阻止层表面用该氧化阻止层覆盖，例如，在用于形成具有多层互连件结构的半导体器件的氧化性气氛中，在绝缘膜(氧化膜)沉积中，在使氧化阻止效果不降低情况下，互连件的氧化可被阻止。
该保护膜可由无电极电镀形成。该互连件材料的去除可通过化学机械抛光、化学蚀刻或者电解加工进行。
在本发明优选实施例中，该电解加工工序包括：使加工电极接近或者接触该衬底，同时通过进给电极把电力提供到该衬底；把离子交换剂布置在该衬底以及该加工电极和该进给电极中至少一个之间；把流体供应在该衬底和该加工电极与该进给电极中至少一个之间，其中该离子交换剂布置在其间；以及在该加工电极和该进给电极之间施加电压。
在例如超纯水的液体中的水分子通过使用离子交换剂而有效地分解成为氢氧根离子和氢离子。例如，通过在该衬底和该加工电极之间的电场以及通过该液体的流动，如此产生的氢氧根离子被带到与该加工电极相对的衬底表面上，借此在该衬底附近氢氧根离子密度增加，而该氢氧根离子与该衬底的原子起反应。因此实现了衬底表面的去除加工。
优选的是，该液体为纯水或者具有不超过500μs/cm电导率的液体。
在这里，纯水是指不超过10μs/cm电导率的水。在这里，电导率值是指在1atm、25摄氏度下的对应值。通过在电解加工中利用纯水可使清洁加工不在工件的已加工表面上留下杂质，借此在该电解加工后的清洗步骤可被简化。具体地说，在该电解加工后一或者两次清洁足够。
此外，代替纯水或者超纯水，同样还可以使用这样的液体，即通过把表面活性剂等等加到纯水或者超纯水中而得到的、具有不超过500μs/cm电导率、优选的是不超过50μs/cm、更优选的是不超过0.1μs/cm的液体。由于在纯水或者超纯水中表面活性剂的存在，该液体可形成这样的层，该层用来均匀地抑制在该衬底W和该离子交换剂369a之间交界面离子迁移，从而使离子交换浓度(金属溶解)适中，提高了已加工面的光洁度。
在本发明优选实施例中，该电解加工步骤包括：使加工电极接近或者接触该衬底，同时借助于进给电极把电力提供到该衬底；把纯水或者具有不超过500μs/cm电导率的液体供应在该衬底和该加工电极之间；以及在该加工电极和该进给电极之间施加电压。
通过在该衬底和该加工电极之间的电场以及通过该液体的流动，氢氧根离子被带到与该加工电极相对的衬底表面上，借此在该衬底附近氢氧根离子密度增加，而该氢氧根离子与该衬底的原子起反应。通过该反应而产生的反应生成物溶于该液体中，并通过沿着该衬底表面液体的流动而从该衬底上去掉。因此实现了互连件材料的去除加工。
本发明提供一种半导体器件，该半导体器件包括具有用于形成在表面互连件的细微沟道的衬底，所述细微沟道充满互连件材料，同时保护膜形成在该互连件材料表面上。
优选的是，该保护膜为多层复合薄膜。
本发明提供又一种衬底加工设备，该设备包括：用于保持衬底的机头区段；对该衬底表面电镀以形成电镀金属膜的镀膜区段；用于在该镀膜后清洁该衬底的清洁区段；以及电解加工区段，该区段用于这样对在该衬底上至少所述金属膜进行电解去除加工，即通过在该清洁后使离子交换剂存在于该衬底和电极之间、并在液体存在情况下把电压施加在该衬底和该电极之间；其中该机头区段能够在该镀膜区段、该清洁区段和该电解区段之间移动，同时保持该衬底。
根据该衬底加工设备，该镀膜、该清洁和该电解加工可依次进行。可以重复进行这些加工。通过在不同的位置进行该镀膜加工和该电解加工，可按需要预先确定相应加工过程的加工时间和其他加工条件，从而使相应的加工过程最优化。此外，通过分别提供该镀膜区段和该电解加工区段，不同的液体可在没有交叉污染情况下用在两个区段。
优选的是，该清洁区段布置在该镀膜区段和该电解加工区段之间。这可阻止用于该镀膜区段中例如硫酸铜水溶液的具有比较高电导率的液体到达该电解加工区段。
该清洁区段可带有清洗液喷嘴，同时还带有在清洁后干燥该衬底的干燥装置。干燥装置的提供使在镀膜或者电解加工后处于干燥状态时的衬底返回到盒子。
在本发明的优选实施例中，通过在镀膜后的衬底和电极之间供应纯水、超纯水或者具有不超过500μs/cm电导率的液体，该电解加工区段进行电解加工。
此外，在该镀膜区段的镀膜和在该电解加工区段的电解加工至少重复地进行两次。
在本发明的优选实施例中，该镀膜区段包括阳极、布置在该阳极和该衬底之间的离子交换剂以及用于在该离子交换剂和该衬底之间供应镀液的镀液供应区段。这样，通过在该该镀膜区段的阳极和该衬底之间布置离子交换剂，来自该镀液供应区段的镀液可被阻止直接碰撞到该阳极表面上，从而阻止由于该镀液和流出而导致形成在该阳极表面黑膜的向上卷曲。最好是，该离子交换剂具有透水性。例如，由离子交换纤维或者多孔膜制成的纺织或者非纺织的布可使液体穿过。
在本发明的优选实施例中，该机头区段包括能打开/关闭的进给接触元件，该元件用于对保持在该机头区段下部表面的衬底优选实施例进行保持，并把电力供应到该衬底。优选的是，该进给接触元件由沿着该机头区段圆周方向以一定间隔布置的多个元件组成，从而可实现把电力供应到该衬底上，同时把衬底稳定地保持在该机头区段。
最好是，该进给接触元件具有由金属组成的进给元件，该金属与在该衬底上的金属膜不反应。通过利用这种进给元件，可阻止由于它的氧化造成的导电率减少。
最好是，该电解加工区段具有用于对在该衬底表面上金属膜厚度进行探测的传感器。这样就能监控电解加工的进展情况。
该镀膜区段和该电解镀膜区段每个均具有电源。
在本发明的优选实施例中，该机头区段、该镀膜区段、该清洁区段和该电解加工区段安装在加工单元内。优选的是，该加工单元带有用于把惰性气体供应到该加工单元内的惰性气体供应区段。优选的是，在该加工单元内，通过对例如氮气的惰性气体进行封装而进行惰性气体的供应。词语“惰性气体的封装”在这里是指加工单元用带减小颗粒的纯净气体充满。具体地说，通过使加工单元内压力比外压力略微高，颗粒可阻止从该外部流入到该加工单元，导致附着于该衬底表面的颗粒减小。此外，惰性气体的封装可阻止在电解加工期间纯水溶解氧浓度增加。这将使纯水质量稳定，并抑制在电解加工期间来自纯水的气泡的产生，从而使电解加工性能稳定。
在本发明的优选实施例中，该电解加工区段和该镀膜区段连接到共同的电源上，同时该电源可借助于电源选择器开关可切换地连接到该电解加工区段或者该镀膜区段。
本发明提供又一种衬底加工方法，该方法包括：对衬底的表面镀膜；在该镀膜之后对该衬底清洁；以及如下进行电解去除加工，即通过使离子交换剂存在于在该清洁后的该衬底和电极之间、并把具有不超过500μs/cm电导率的液体供应在该衬底和该电极之间；其中该镀膜、该清洁和该电解加工至少重复进行两次。
这样，在该衬底镀膜后，通过把具有不超过500μs/cm电导率的具有供应在该镀膜的衬底和该电极之间，通过进行电解加工，可有效地去除形成在该镀膜上衬底的升高部分，借此该衬底表面的光洁度可得到提高。这样，由于在电阻上不同，具有不超过500μs/cm电导率的液体不能完全地电解地分解，离子电流集中在靠近或者接触离子交换剂的衬底升高部分上，同时离子作用于该衬底上的金属膜(升高部分)上。因此，靠近或者接触该离子交换的该升高部分可有效地去除，借此该衬底的光洁度可提高。特别是当该液体是电导率不超过10μs/cm的纯水或者电导率不超过0.1μs/cm的超纯水时，可实现良好的电解加工，具有增强的升高部分去除效果。
此外，通过在镀膜后清洁该衬底，为具有良好导电性的液体可完全用纯水替换，则可在具有低导电率的纯水、超纯水等等环境下进行电解加工(电解抛光)。特别地，通过在该电解加工中使用纯水或者超纯水，在该衬底表面的大部分升高部分可以高选择性去除。此外，通过在电解加工后再次进行对衬底镀膜，可阻止在镀膜时升高部分的过分形成，而即使当细微孔和大孔(宽沟道)共同存在于该衬底表面时，也可得到具有良好表面光洁度的电镀金属膜。
本发明提供又一种衬底加工设备，该设备包括：用于保持衬底的机头区段；对该衬底表面电镀以形成电镀金属膜的镀膜区段；用于在该镀膜后清洁该衬底的清洁区段；以及具有加工电极的电解加工区段，该区段用于这样对在该衬底上至少所述金属膜进行电解去除加工，即在液体存在情况下通过把电压施加在清洁后的衬底和该加工电极之间；其中该机头区段能够在该镀膜区段、该清洁区段和该电解区段之间移动，同时保持该衬底。
在本发明的优选实施例中，该电解加工区段通过把酸性溶液供应在镀膜后的衬底和该加工电极之间而进行电解加工。举例来说，可使用例如稀硫酸溶液或者稀磷酸溶液的大约0.01到大约0.1重量百分比的酸性溶液作为加工液体。
本发明提供又一种衬底加工方法，该方法包括：对衬底的表面镀膜；在该镀膜之后对该衬底表面清洁；通过在液体存在情况下把电压施加在该衬底和加工电极之间而对在清洁后衬底表面进行电解加工；其中该镀膜、该清洁和该电解加工至少重复进行两次。
优选的是，使离子交换剂存在于该衬底和该加工电极之间。优选的是，该液体为纯水、超纯水或者具有不超过500μs/cm电导率的液体或者电解质溶液。
附图说明
图1A到1F以工序顺序示出了铜互连件形成的实例的示意图；
图2为示出了在半导体衬底镀膜时在形成高度差的示意图；
图3为示出了根据本发明电解加工原理的示意图，其中电解加工这样进行，即通过使加工电极和进给电极接近衬底(工件)、并把纯水或者具有不超过500μs/cm电导率的液体供应在该加工电极、该进给电极和该衬底(工件)；
图4为示出了根据本发明电解加工原理的示意图，其中该电解加工这样进行，即通过把离子交换剂只安装在该加工电极上并把液体供应在该加工电极和该衬底(工件)之间；
图5为大略地示出了根据本发明实施例的衬底加工设备结构的平面图；
图6为大略地示出了图5所示该镀膜单元的垂直剖面图；
图7为大略地示出了图5所示该退火单元的垂直剖面图；
图8为大略地示出了图5所示该退火单元的水平剖面图；
图9为示出了图5所示该电解加工单元结构的示意图；
图10为图9所示该电解加工单元的平面图；
图11为示出了在图10所示还原区段中进行的阳离子交换剂还原原理的示意图；
图12为大略地示出了图5所示该倾斜-刻蚀单元的垂直剖面图；
图13为大略地示出了图5所示该CMP单元的垂直剖面图。
图14A为示出了当在具有形成在衬底表面上两种不同材料膜的该表面电解加工中观察时的在电流和时间之间关系的图象；
图14B为示出了当在具有形成在衬底表面上两种不同材料膜的该表面电解加工中观察时的在电压和时间之间关系的图象；
图15A到15F为按照工序示出了通过本发明实施例的衬底加工方法形成铜互连件的实例；
图16为大略地示出了衬底加工方法设备结构的平面图，其中该设备实现图15A到15F所示的衬底加工方法；
图17为大略地示出了图16中无电极电镀单元的剖面图；
图18为大略地示出了另一个无电极电镀单元的剖面图；
图19为大略地示出了电解加工单元的垂直剖面正视图，其中该单元可用于代替图16中所示的CMP单元；
图20为图19的平面图；
图21为大略地示出了另一个电解加工单元的垂直剖面正视图；
图22为图21的平面图；
图23为大略地示出了又一个电解加工单元的垂直剖面正视图；
图24为图23的平面图；
图25为大略地示出了又一个电解加工单元的垂直剖面正视图；
图26为图25的平面图；
图27为大略地示出了根据本发明另一个实施例的衬底加工设备结构的平面图；
图28为示出了安装在图27的衬底加工设备中衬底加工单元的平面图；
图29为图28的垂直剖面正视图。
图30为图28的垂直剖面侧视图。
图31为图28中衬底加工单元机头区段旋转臂的主要部分的垂直剖面图；
图32为图31一部分的放大图；
图33为该机头区段衬底保持件的平面图；
图34为该机头区段衬底保持件的下部平面图；
图35为示出了图28中该衬底加工单元镀膜区段的垂直剖面图；
图36为示出了图28中该衬底加工单元电解加工区段的垂直剖面图；
图37为示出了根据本发明另一个实施例的衬底加工单元的平面图；
图38为图37的垂直剖面正视图；
图39为图37中衬底加工单元机电极区段的机头区段主要部分的垂直剖面图；
图40为示出了在图39中电解加工区段的机头区段和电极区段之间关系的平面图；
图41为根据本发明另一个衬底加工方法的衬底加工过程流程图；
图42A到42F为示出了图41衬底加工过程的示意图，其中该过程包括镀膜和电解加工的循环；
图43为该衬底加工单元变型示意图，其中大略地示出了带有离子交换剂还原区段的电解加工区段以及不同类型液体提供给该电解加工区段和还原区段；
图44为示出了设置在图28中该衬底加工单元上清洁区段的垂直剖面图；以及
图45为该衬底加工单元另一个变型的平面图。
实施本发明的最佳方式
下面参照附图来详细描述本发明的优选实施例。在下面描述中，相同或者对应的元件或者部件用相同标号表示，同时对其多余的描述省略。以下描述实施例使用半导体晶片作为衬底，同时借助于衬底加工设备加工半导体晶片。然而，需要注意的是，本发明当然可用于除了半导体晶片以外的衬底上。
图5为大略地示出了根据本发明实施例的衬底加工设备结构的平面图。如图5所示，该衬底加工设备包括一对加载/卸载区段30和可移动传送机械手32，其中该加载/卸载区段30作为把容纳例如半导体晶片的衬底的盒子载入和载出的区段，而可移动传送机械手32作为在该设备内传送该衬底的传送装置。化学机械抛光单元(CMP单元)34和电解加工单元36布置在该传送机械手32的与该加载/卸载区段30的相对侧。推动器34a、36a分别布置在该CMP单元34和该电解加工单元36内该传送机械手32可到达的位置内。
在该传送机械手32的行程轴线32a两侧上，在每一侧都设置四个单元。在一侧，从该加载/卸载区段30侧，以这样顺序布置有，用于在该衬底表面上形成待加工膜的作为膜形成单元的镀膜单元38、用于在镀膜后清洁该衬底的清洁单元40、用于在镀膜后对该衬底退火的退火单元42以及用于使该衬底翻转的换向机44。在另一个侧，从该加载/卸载区段30侧，以这样顺序布置有，用于在CMP后清洁该衬底的清洁单元46、用于远离形成在或者粘附在该衬底外围部分(倾斜部分和边缘部分)进行刻蚀的该待加工膜倾斜刻蚀单元48、在刻蚀后用于清洁该衬底的清洁单元50以及用于翻转该衬底的换向机52。此外，在该加载/卸载区段30旁边布置有监控区段54，在通过电解加工单元36执行的电解加工期间，该监控区段54用于监控作用在以下描述的加工电极和进给电极之间电压或者在其间流动电流。
紧接着描述在衬底加工设备中的镀膜单元38。图6为大略地示出了该镀膜单元38实例的垂直剖面图。该镀膜单元38用于通过在该衬底表面上镀膜而形成作为工件的待加工膜。如图6所示，该镀膜单元38包括用于容纳镀液80的上部敞开的圆筒形电镀槽82以及衬底保持件84，其中该保持件84用于可拆卸地保持衬底，其中它的正面向下朝向这样的位置，其中该衬底W覆盖该电镀槽82的上部开口。在该电镀槽82的内部，平板形状的阳极板86水平地布置，其中当该阳极板86浸于该镀液80内时成为阳极，而同时衬底作为阴极。该电镀槽82底部中心部分与镀液喷射管88连通，其中该镀液喷射管88用于向上形成镀液喷射流。此外，镀液接收器90围绕该电镀槽82上部外圆周设置。
在该镀膜单元38操作中，通过该衬底保持件84保持的其正面向下的衬底位于该电镀槽82上面，同时给定电压施加在该阳极板(阳极)86和该衬底(阴极)W之间，同时该镀液80从该镀液喷射管88向上喷射，从而该镀液80的喷射流击打在该衬底W底面(要镀表面)上，借此镀膜电流被允许在该阳极板86和该衬底W之间流动，因此镀膜形成在该衬底W的底面上。
下面描述在衬底加工设备中的退火单元42。图7为大略地示出了该退火单元42的垂直剖面图，而图8为大略地示出了该退火单元42的水平剖面图。如图7和8所示，该退火单元42包括具有用于衬底W载入和载出的门120的腔室122、布置在该腔室122内用于把该衬底W加热到例如400摄氏度的热板124、以及布置在该腔室122内热板124下面用于例如通过在该热板124内部流动冷却水而把该衬底W冷却的冷却板126。
该退火单元42同样具有多个垂直地移动的提升销128，该提升销128穿过该冷却板126并从其中向上和向下延伸用于把该衬底W放置并保持在其上端。该退火单元42还包括气体引入管130和气体排放管132，其中在退火期间，该气体引入管用于把抗氧化气体引入在该衬底W和该热板124之间，而气体排放管132用于对这样的气体进行排放，其中该气体已经从气体引入管130引入并在该衬底W和该热板124之间流动。该管130和132跨越该热板124布置在相对两侧。
如图8所示，该气体引入管130连接到混合气体引入管道142，而该管道142随后通连到混合器140上，在这里通过装有过滤器134a的N2气体引入管线136引入的N2气体以及通过装有过滤器134b的H2气体引入管线138引入的H2气体混合，以形成经过该混合气体引入管线142流到该气体引入管130的混合气体。
在操作中，通过镀膜单元38已经在该衬底W的表面上形成镀膜，同时该衬底W已经穿过门120被运送到该腔室122内，该衬底W保持在该提升销128上，同时该提升销128抬起到这样的位置，在该位置，在保持在该提升销128上衬底W和该热板124之间的距离成为例如0.1-1.0mm的值。该衬底W然后通过该热板124被加热到例如400摄氏度，同时抗氧化气体从气体引入管130被引入，同时气体可在该衬底W和热板124之间流动，同时气体从该气体排放管132排出，从而使该衬底W退火，与此同时阻止其氧化。该退火处理可在大约几十秒到60秒内完成。该衬底W的加热温度可在100摄氏度-600摄氏度范围内任意选择。
在退火完成后，该提升销128被下降到这样的位置，在该位置，在保持在该提升销128上衬底W和冷却板126之间的距离变成例如0-0.5mm的值。通过把冷却水引入到该冷却板126内，该衬底W通过该冷却板126在例如10-60秒内冷却到100摄氏度或者更低的温度。该冷却衬底W被送到下一阶段。尽管在该实施例中，具有百分之几H2气体的N2气体混合气体用作上述抗氧化气体，但也可单独采用N2气体。
紧接着描述在衬底加工设备中的电解加工单元36。图9为示出了在衬底加工设备中该电解加工单元36的示意图。图10为图9的平面图。如图9和10所示，该电解加工单元36包括可垂直地移动并水平地转动的臂360、支撑在该臂360自由端的盘形电极区段361、布置在该电极区段361下面的衬底保持件362以及用于把电压供应在以下描述的加工电极369和进给电极(进给区段)373之间的电源363。
该臂360可通过旋转电机364致动而水平地旋转，其中该臂360连接到回转轴365的上端，而回转轴365联接到该旋转电机364上。该回转轴365可通过驱动用于垂直运动的电机367而垂直地移动，其中该回转轴365连接到滚珠丝杠366，而臂360连接到垂直地延伸的滚珠丝杠366上。
可通过驱动中空电机368而旋转的电极区段361联接到中空电机368上，用于在衬底保持件362保持的衬底W和电极区段369之间产生相对运动。如上所述，该臂360用于垂直地移动以及水平地旋转、该电极区段361能够随着该臂360垂直地移动并水平地旋转。
加工电极369固定到该电极区段361的下部，同时其表面朝下。该加工电极369连接到阴极上，该阴极从该电源363穿过形成在该回转轴365内的中空部分延伸到集流环370，此外还从该集流环365经由该中空电机368的中空部分伸出。离子交换器369a安装在该加工电极369的表面上(底面)。该离子交换剂369a可由无纺布组成，具有阴离子交换基或者阳离子交换基。优选的是，阳离子交换剂带有强酸型阳离子交换基(磺酸基)；然而，也可采用带有弱酸性阳离子交换基(羧基)的阳离子交换剂。优选的是，尽管阴离子交换剂带有强碱性阴离子交换基(季铵基)，但也可采用带有弱碱性的阴离子交换基(三或者更低的氨基)。
带有强碱性阴离子交换基团的无纺布可通过例如以下方法制备：具有20-50μs纤维直径以及大约90％孔隙度的聚烯烃无纺布经受所谓的辐射接合聚合，该辐射接合聚合包括γ-射线照射该无纺布上以及随后的接合聚合，从而引入接合链；以及因此引入的接合链接着胺化以把季铵基引入在那里面。引入离子交换基的能力可通过引入接合链数量来确定。该接合聚合可通过利用例如丙烯酸、苯乙烯、glicidyl异丁烯酸、钠styrenesulfonate或者chloromethylstyrene的单体来进行。接合链的数量可通过调整单体浓度、反应温度和反应时间来控制。这样，接合程度，即在接合聚合后无纺布重量与在接合聚合以前该无纺布重量的比率可最大形成500％。因此，在接合聚合后引入离子交换基的能力可最多得到5meq/g。
带有强碱性阳离子交换基的无纺布可通过以下方法制备：在带有强碱性阴离子交换基无纺布的情况中，具有20-50μm纤维直径以及大约90％孔隙度的聚烯烃无纺布经受所谓的辐射接合聚合，该辐射接合聚合包括γ-射线照射该无纺布上以及随后的接合聚合，从而引入接合链；以及因此引入的接合链接着用加热的硫酸处理以把磺酸基引入在那里面。如果该接合链用加热磷酸处理，则可引入磷酸基。该接枝度可最大达到500％，同时在接合聚合后如此引入的离子交换基能力可最大达到5meq/g。
该离子交换剂369a的基料可以是例如聚乙烯或者聚丙烯的聚烯烃或者任何其它有机聚合物。此外，除了无纺布形式外，该离子交换剂也可以是纺织品、纸张、多孔材料、网状或者短纤维等等形式。当聚乙烯或者聚丙烯用作该基料时，接合聚合可这样实现：既通过首先把放射线照射在该基料(预照射)上从而形成自由基，然后把该自由基与单体反应，借此可得到带有很少杂质的均匀接合链。另一方面，当除了聚烯烃以外的有机聚合物用作该基料时，可通过把具有单体的基料注入并在基料上照射放射线(γ-射线、电子束或者UV-射线)(同时照射)而实现自由基引发聚合。尽管该方法未能提供均匀的接合链，但它适用于各式各样的基体材料。
通过使用具有阴离子交换基或者阳离子交换基的无纺布作为该离子交换剂369a，则有可能的是，纯水或者超纯水或者例如电解溶液的液体可自由地在该无纺布内移动，并容易在该无纺布内达到具有水分解催化活性的活性点，从而许多水分子分解成氢离子和氢氧根离子。此外，通过纯水或者超纯水或者例如电解溶液的液体的移动，通过水分解产生的该氢氧根离子可有效地被带到该衬底W的表面，借此甚至用施加的较低电压也可得到高电流。
当该离子交换剂369a只具有阴离子交换基和阳离子交换基中一种时，在可电解加工材料上形成限制，此外由于该极性而可能形成杂质。为了解决该问题，该阴离子交换剂和该阳离子交换剂可叠加，或者该离子交换剂369a可带有阴离子交换基和阳离子交换基本身两者、借此要加工材料的范围可变宽，同时阻止了杂质的形成。
至于该电极，通过该电解反应而形成的它的氧化作用和分解作用通常是一个问题。因此优选利用电极材料碳、相对不活泼的贵金属、导热氧化物或者导热陶瓷。电极当氧化时增加其电阻并引起外加电压升高。通过用例如铂的很难氧化的材料或者用例如氧化铱的导热氧化物保护电极的表面，可阻止由于电极材料氧化作用而导致的导电率降低。
通孔361a形成在该电极区段361的中央部。该通孔361a通连作为供应纯水、优选的是超纯水的纯水供应区段的纯水供应管371，该供应管371垂直地延伸在该中空电机368内。纯水或者超纯水经由该纯水供应管371和该通孔361a自该衬底W上面供应到该衬底W的表面(上表面)。
通过布置在该电极区段361下面的衬底保持件362，该衬底W可拆卸地保持，同时它的表面朝上(面朝上)。用于在该衬底W和该电极部分372之间产生相对运动的衬底旋转电机372布置在该衬底保持件362下面。该衬底保持件362连接到该衬底旋转电机372上，从而该衬底保持件362可通过驱动该衬底旋转电机372而旋转。
如图10所示，沿着该衬底保持件362的圆周方向，在确定位置上，提供有多个进给电极(进给区段)373。当该衬底W通过该衬底保持件362保持时，该进给电极373与该衬底W的周围接触，借此把该电力传递到铜膜(参见图1B)。这些进给电极连接到该电源363的阳极。不过，根据实施例的电解加工用于把该进给电极373带到与该衬底W周围(倾斜部分)接触的位置上，该进给电极373可与除了该衬底W周围以外的衬底表面接触。
根据该实施例，如图9所示，该电解加工单元设备36使用这样一个作为该电极区段361，该电极区段361比该衬底保持件362保持的那些衬底W具有足够较小直径，从而该衬底表面不能完全地由该电极区段361覆盖。该电极区段361的尺寸不局限于上述实施例。
根据该实施例，该加工电极369连接到该电源363的阴极上，同时该进给电极(进给区段)373连接到该电源363的阳极。取决于要加工的材料，连接到该电源363阴极上的该电极可以是进给电极，而连接到该电源363阳极上的电极可以是加工电极。更具体地说，当要加工的材料是铜、钼、铁等等时，电解加工在该阴极侧进行，因此连接到该电源363阴极上的电极应该是该加工电极，而连接到该阳极上的该电极应该是该进给电极。另一方面，在是铝、硅等等情况中，电解加工在该阳极侧进行。相应地，连接到该电源363阳极的该电极应该是加工电极，而连接到该电源363阴极的电极应该是该进给电极。
如图10所示，用于使安装在该电极区段361上离子交换剂369a还原的还原区段374布置在该衬底保持件362旁边。在该离子交换剂369a是阳离子交换剂的情况中，只有阳离子(正离子)可在该阳离子交换剂内电移动或者迁移。当还原阳离子交换剂时，如图11所示，提供有，一对再生电极377a和反电极377b、布置在该电极之间的隔离物376以及布置在该反电极377b和该隔离物376之间作为待还原离子交换剂的阳离子交换剂369a。液体A从第一液体供应区段378a供应到该隔离物376和该再生电极377a之间，而液体B从第二液体供应区段378b供应到该隔离物376和该反电极377b之间，同时，电压从再生电源379施加到作为阴极的该再生电极377a和作为阳极的反电极377b之间。在材料加工期间，待加工材料的溶解离子M+已经被吸收在该阳离子交换剂(待还原离子交换剂)369a中，然后从该反电极(阳极)377b侧朝向该再生电极(阴极)377a侧移动并穿过该隔离物376。通过供应在该隔离物376和该再生电极377a之间的液体A的流动，已经穿过该隔离物376的该离子M+从该系统中排出。这样，该阳离子交换剂369a被还原。在该离子交换剂369a为阴离子交换剂的情况中，从该还原电源379施加的电压的正负可颠倒。
所希望的是，该隔离物376不阻碍从待还原离子交换剂369a上去除的杂质离子穿过其中迁移，并抑制在该隔离物376和该还原电极377a之间流动的液体(包括在该液体中离子)从其中穿过进入到该离子交换剂369a侧。在这方面，离子交换剂允许阳离子或者阴离子从穿过其中选择性渗透，并可阻止在该隔离物376和该还原电极377a之间流动的液体浸入到该待还原离子交换剂369a侧。这样，适当选择的离子交换剂可满足上该隔离物的要求。具有相同离子交换基作为该待还原离子交换剂的离子交换作用能适合于该隔离物376。
所希望的是，要提供在该隔离物376和该还原电极377a之间的液体应该是例如电解溶液的液体，该液体具有高电导率，同时通过与从该离子交换剂369a上去掉待加工的离子反应不形成很难溶解或者不溶解化合物。这样、该液体用于排出那些离子，该离子已经从该待还原离子交换剂369a移动，并穿过该隔离物376，通过该液体流动从该系统中流出。由于上述具有高电导率的液体具有低电阻，因此该液体可降低在该还原区段的电能消耗。此外，没有通过与该杂质离子反应形成不溶解化合物(副产品)的上述液体可阻止固体物质粘着到该隔离物376上。可根据要排放杂质离子的种类来选择适当的液体。例如，当对用于铜电解抛光的离子交换剂还原时，可使用1wt％浓度或者更高浓度的硫酸。
在还原过程期间，该还原区段374和待还原离子交换剂369a可形成相对运动。代替该隔离物376，离子交换无纺布可布置在该待还原离子交换剂369a和该还原电极377a之间。在这种情况下，上面描述的电压施加在该还原电极377a和该反电极377b之间，同时把液体(纯水)供应在该两个离子交换剂之间，借此积聚在该离子交换剂369a上的该离子移动到该离子交换无纺布内。
接着描述在衬底加工设备中的倾斜-刻蚀单元48。图12为大略地示出了该倾斜-刻蚀单元48的垂直剖面图。如图12所示，根据该实施例该倾斜-刻蚀单元48包括用于以高速旋转衬底W同时水平地保持该衬底W的衬底保持部380、放置在由该衬底保持部380保持的衬底W表面接近中央部上面的中心喷嘴382、放置在该衬底W围缘部上面的边缘喷嘴384以及放置在该衬底W后部接近中央部下面的后喷嘴386。
该衬底保持部380定位在底下的圆筒形防水壳388上，并用于通过旋压用夹头390、沿着该衬底W围缘部的圆周方向、在多个位置保持该衬底W，其中状态为该衬底W表面向上朝向。该中心喷嘴382和该边缘喷嘴384分别向下指向，以及后部喷嘴386向上指向。
酸性溶液从该中心喷嘴382供应到该衬底W表面的中央部，并在离心力作用下遍布该衬底W的整个表面上。形成在该衬底W表面上电路区域的铜自然氧化膜通过该酸性溶液被立即去除，由此阻止在该衬底W的表面上生长。该酸性溶液可包括盐酸、氢氟酸、硫酸、柠檬酸、草酸或其组合，这些酸性溶液通常用于半导体制造工艺中的清洗过程。该酸性溶液可包括在不氧化酸范围内的任何酸。氢氟酸的酸性溶液是更优越的，因为它还可以用来清洁该衬底W的背面以及减少使用化学制品数目。此外，在氢氟酸情况下，优选的是，该氢氟酸浓度为5％重量比或者更少，以便不致使铜表面变粗糙。
氧化剂溶液连续地或者断续地从该边缘喷嘴384中供应到该衬底W周围。在该衬底W周围上部以及外围表面上生长的铜膜迅速地被氧化剂溶液氧化，同时通过来自于该中心喷嘴382的酸性溶液刻蚀以及溶解掉而散布在该衬底W的整个表面上。由于该铜膜在除了供应该氧化剂溶液点以外的区域被刻蚀，因此该氧化剂溶液浓度和数量不需要较高。该氧化剂溶液可包括臭氧、过氧化氢、硝酸、次氯酸或者其组合，这些氧化剂溶液通常用于半导体制造工艺中的清洗过程。如果使用臭氧水，则优选的是，臭氧应该含有20ppm或更多以及200ppm或者更少。如果使用过氧化氢，则优选的是，应该含有10％或更多重量比以及80％或者更少重量比的过氧化氢。如果使用次氯酸，则优选的是，应该含有1％或更多重量比以及50％或者更少重量比的次氯酸。
氧化剂溶液和用于二氧化硅膜的蚀刻剂同时或者交替地从后面喷嘴386供应到该衬底W背面的中央部。附着于该衬底W背面的铜与该衬底W的硅一起通过该氧化剂溶液被氧化，以及通过用于二氧化硅膜的蚀刻剂刻蚀掉。该氧化剂溶液可包括臭氧、过氧化氢、硝酸、次氯酸或者其组合。更优越的，由于使用的化学制品数目减少了，因此为后面喷嘴386供应与提供给该衬底W周围氧化剂溶液相同的氧化剂溶液。有可能使用硝酸作为二氧化硅膜的蚀刻剂。通过利用为该衬底表面清洁的硝酸能减少化学制品数目。
该边缘喷嘴384适合于在该衬底W直径方向上移动。该边缘喷嘴384的移动宽度L设定成该边缘喷嘴384可任意地定位在从该衬底外围端表面朝向中心方向上。同时根据该衬底W的尺寸、用途等等输入一套用于L的数值。通常，切边宽度C设定在2mm到5mm范围。在该衬底转速为从后部到面部液体移动量不成问题的某个值或者较高值情况中，在该切边宽度C内待加工膜(铜膜)可被去除。
下面将描述该倾斜-刻蚀单元48使用的实例。该边缘喷嘴384位置可调整，从而该切边宽度C根据该衬底W尺寸和使用该衬底W的目的来设定。则该衬底W由该衬底保持件380水平地保持，同时在水平平面内随着该衬底保持件380旋转。例如，DHF(稀释氟硼酸)被连续地从该衬底W表面的中央部供应到该中央喷嘴382，同时例如，H2O2被连续地或者断续地从该边缘喷嘴384供应到该衬底W的周围。
在该衬底W周围上切边宽度C的区域(边缘和斜面)内，形成HF和H2O2混合溶液，该混合溶液迅速地把该衬底W表面上的铜刻蚀掉。HF和H2O2的混合溶液可从该边缘喷嘴384供应到该衬底的周围，从而用于刻蚀该衬底W周围的铜。DHF和H2O2的浓度决定了铜刻蚀速度。
同时，例如化学溶液H2O2和DHF按照H2O2和DHF顺序分别地从后面喷嘴386中供应。因此，附着于该衬底W背面的铜通过H2O2被氧化，而通过DHF刻蚀掉，从而在该衬底W背面上铜污染物就能被去除。
然后，用纯水清洗该衬底W对该该衬底W进行旋转干燥，于是完成该衬底W的加工。存在于该衬底W表面周围(边缘和斜面)的切边宽度C的铜膜以及在该衬底W背面铜污染物可在例如80秒内被同时去除。
紧接着描述在衬底加工设备中的CMP单元34。图13为大略地示出了该CMP单元34的垂直剖面图。如图13所示，该CMP单元34包括具有抛光布(抛光垫)340和顶圈344的抛光台342，其中该抛光布(抛光垫)340作为固定到那里的抛光表面，而顶圈344用于保持要抛光的衬底W。保持要抛光的衬底W的顶圈344把该衬底W压在该抛光台342上的该抛光布340上。在操作中，该衬底W保持在该顶圈344上，并通过该顶圈344压在该抛光垫340上。该抛光片342和该顶圈344围绕它们自身轴线彼此相对地旋转，从而对该衬底W的表面进行抛光。此时该研磨剂液体从研磨剂送液喷头346供应到该抛光布340。该研磨剂液体例如包括具有悬浮在其中的硅石细粒磨料颗粒的碱性溶液等等。因此，该衬底W通过该碱性溶液化学作用和该细粒磨料颗粒机械作用两者进行抛光。
随着抛光进行，抛光液体和磨碎颗粒可能附着于该抛光布340上，于是该CMP单元34的抛光速度下降，同时该抛光后的衬底易于抛光不整齐。因此，该CMP单元34带有在抛光以前或者以后或者在抛光过程中复原该抛光布340表面的修整器348。在操作中，该修整器348的修整表面压在该抛光台342上的抛光布340抛光表面上，同时该修整器348和该抛光台342彼此相对地旋转，从而使得该修整表面与该抛光表面滑动接触。这样，去除了附着于该抛光表面的抛光液体和磨碎颗粒，同时进行该抛光表面的平整和还原。
下面描述通过本实施例衬底加工设备进行的一系列加工。
如图1A所示，如容纳如衬底W的盒子具有形成在该表面的晶粒层6，该衬底W定位在该加载/卸载区段30，同时通过该传送机械手32从该盒子中取出一个衬底W。根据需要，该传送机械手32把该衬底W传送到该换向机44或者52上，以翻转该衬底W，从而该具有晶粒层6的正面朝下。该翻转后的衬底W再次由该传送机械手32夹持，并被传送到该镀膜单元38。
在该镀膜单元38中，例如进行铜电镀，以在衬底W表面上形成作为导电薄膜(待加工材料)的如铜膜7(参见图1B)。在该镀膜完成后，该衬底W通过该传送机械手32被传送到该清洁单元40上，在这里该衬底被清洁。在清洁后该衬底W由该传送机械手传送到该退火单元42。
在该退火单元42中，进行热处理以对该衬底W进行退火。该传送机械手32把该退火后衬底W传送到该换向机44，从而该正面朝上。该翻转衬底W由该传送机械手32夹持，并通过该运送机械手32传送到在该电解加工单元36中的该推动器36a并放置在该推动器36a上。在该推动器36a上的衬底W接着传送到该电解加工单元36的衬底保持件362上，同时该衬底W放置并保持在该衬底保持件362上。
在该电解加工单元36中，该电极区段361被降下以便使得该离子交换剂369a接近于保持在该衬底保持件362上该衬底W的表面或者与之接触。当把纯水或者超纯水供应在该衬底W的上表面时，给定电压施加在该加工电极369和该进给电极373之间，而该衬底保持件362和该电极区段361旋转，同时，该臂360旋转以在该衬底W的上表面上移动该电极区段361。在通过该离子交换剂369a产生的氢离子和氢氧根离子作用下，在该加工电极(阴极)369，形成在该衬底W表面上的不必要铜膜7被处理掉，借此由铜膜7和晶粒层6组成的互连件(铜互连件)8形成(参见图1C)。
在这里，在电解加工期间供应在该衬底W和该离子交换剂369a之间的纯水是指具有不超过10μs/cm电导率的水，而超纯水是指具有不超过0.1μs/cm电导率的水。在电解加工中利用不包含电解质的纯水或者超纯水可阻止例如电解质的杂质粘附并保持在该衬底W的表面上。此外，在电解加工期间溶解的铜离子等等立即通过离子交换反应由离子交换剂369a捕捉。这可阻止溶解的铜离子等等在该衬底W的其他部分上再沉淀，或者阻止氧化成污染该衬底W表面的微粒。
代替纯水或者超纯水，例如、有可能使用具有不超过500μs/cm电导率的液体，该液体为通过把电解质加到纯水或者超纯水中而得到的电解溶液。通过利用这样的电解溶液可进一步降低电阻同时降低降低功率消耗。例如NaCl或者Na2SO4的中性盐溶液、例如HCl或者H2SO4的酸或者例如氨水的碱溶液可用作电解溶液，同时根据该工件的性能有选择地使用这些方案。
此外，代替纯水或者超纯水，同样还可以使用这样的液体，即通过把表面活性剂等等加到纯水或者超纯水中而得到的、具有不超过500μs/cm电导率、优选的是不超过50μs/cm、更优选的是不超过0.1μs/cm(不小于10MQcm电阻率)的液体。由于在纯水或者超纯水中表面活性剂的存在，该液体可形成这样的层，该层用来均匀地抑制在该衬底W和该离子交换剂369a之间交界面离子迁移，从而使离子交换浓度(金属溶解)适中，提高了已加工面的光洁度。该表面活性剂浓度理想的是不超过100ppm。当该电导率的值太高，该电流效率降低，同时加工速度减小。使用具有不超过500μs/cm、优选的是不超过50μs/cm、更优选的是不超过0.1μs/cm电导率的液体可得到希望的加工还原速率。
该监控器54监控施加在该加工电极369和该进给电极373之间的电压或者在其间流动的电流，以在电解质处理期间探测结束点(加工的终点)。需要注意的是，根据要加工材料在电解加工中电流(外加电压)变化的这个关系与电压(电流)是相同的。例如，如图14A所示，材料B膜和材料A膜按照该顺序叠加到衬底W上，当在该衬底W表面电解加工中监控电流时，在材料A加工期间观察到恒定电流，在转变到加工不同的材料B后发生变化。同样地如图14B所示，尽管在材料A加工期间在该加工电极和该进给电极之间施加恒定电压，在转换到加工不同的材料B后，该施加的电压发生变化。图14A借助于实例示出了与材料A电解加工相比电流更难以在材料B电解加工中流动的情况，而图14B示出了与材料A电解加工相比外加电压在材料B电解加工中变成较高的情况。从上面描述的实例可知，对在电流或者在电压中变化进行监控可确保探测到结束点。
尽管这个实施例示出了该监控器54监控施加在该加工电极和该进给电极之间电压或者在其间流动电流以探测加工结束点的情况，同样可以使该监控器54监控监控正在被加工衬底状态的变化，以探测加工任意设定的结束点。在这种情况下，“加工的结束点”是指对于在加工表面规定区域而获得的希望加工量的点，或者根据与被加工表面上规定区域的加工量有相互关系的参数来确定达到与希望加工量对应量的点。通过即使在加工过程中这样任意地设定和探测加工结束点，就能进行多个阶段的电解加工。
例如，该加工量可通过如下方式确定，即探测当该加工表面到达不同的材料时由于形成的摩擦系数差异而导致摩擦力变化，或者探测通过去除该衬底表面不规则物而形成的摩擦力变化。加工结束点可根据这样确定的加工量来得到探测。在电解加工期间，通过该待加工表面电阻或者通过在水分子和在液体(纯水)中的离子之间碰撞而形成热量，其中离子在该加工表面和待加工表面之间迁移。当在受控恒定电压作用下加工如沉积在衬底表面上的铜膜时，随着电解加工进行以及阻挡层和绝缘膜变得暴露，电阻增加，同时电流值降低，因此热值逐渐降低。因此，加工量可通过探测热值变化而确定。可因此探测加工的结束点。做为选择的是，在衬底上待加工膜的膜厚可通过这样探测，即探测当该加工表面到达不同的材料时由于形成反射率差异而导致的反射光强度变化。加工结束点可根据这样确定的膜厚来得到探测。在衬底上待加工膜的膜厚也可通过如下方式确定，即在例如为铜膜的待加工导电膜内形成涡流，并监控在该衬底内流动的涡流，以探测例如频率或者电路电阻变化。可这样探测加工的结束点。此外，在电解加工中，加工速率取决于在该加工电极和该进给电极之间流动的电流值，同时该加工量与电量成正比例，该电量确定为该电流值和加工时间的乘积。因此，该加工量可通过对由电流值和加工时间乘积确定的电量进行积分、并探测到达预定值的积分值来确定。可这样探测加工的结束点。
在电解加工完成后，断开该电源363，同时该电极区段36 1和该衬底保持件362的旋转停止。此后，在该衬底保持件362上的衬底W移动到该推动器36a上，同时在该推动器36a上的衬底被该传送机械手32夹持并传送到该倾斜-刻蚀单元48上。根据该实施例，该进给电极373直接与在电解加工中的衬底W接触。因此，实际上不能使得加工电极369接近于衬底与进给电极373接触的部分。因此，那部分不能被加工，也就是说，导电膜在衬底W与该进给电极3 73接触的部分上保持未加工状态。根据该实施例，在电解加工后，保持未加工的该导电薄膜通过该倾斜-刻蚀单元48被刻蚀掉。
在该倾斜-刻蚀单元48中，用化学液体刻蚀掉在衬底W表面上不必要的铜膜，即在衬底W在电解加工单元36中已经与该进给电极(进给区段)373接触的部分上保持未加工的铜膜。在该刻蚀完成后，该衬底W通过该传送机械手32被传送到该清洁单元50上，在这里该衬底被清洁。该传送机械手32把清洁的衬底W传送到该换向机52，在那里衬底W翻转，从而正面朝下。该翻转衬底W再次由该传送机械手32夹持，并通过该传送机械手32传送到在CMP单元34中的该推动器34a并放置在该推动器34a上。在该推动器34a上的衬底W接着传送到该CMP单元34的顶圈344上，同时该衬底W通过该顶圈344保持。
在该CMP单元34中，该衬底W的表面通过化学机械抛光而形成象平面镜一样的表面。在上述电解加工中，存在着阻挡层5(参见图1A)在电解加工后在该衬底W表面上保持未加工的情况。这样的阻挡层5可通过在该CMP单元34中抛光而去除。当希望进一步对例如氧化膜的绝缘膜2a抛光掉时，通过该CMP单元34的抛光同样有效。在该抛光完成后，该衬底W通过该传送机械手32被传送到该清洁单元46上，在这里该衬底被清洁。此后，在根据需要通过该换向机44或者52对该衬底W翻转之后，该衬底W通过该传送机械手32返回到在该加载/卸载区段30内的盒子。
尽管在上述实施例中，镀膜单元38和电解加工单元36分别地设置，但也可以把这些单元集成在一个单元内。此外，该镀膜单元38、该CMP单元34和该退火单元42可根据需要选择性地设置。这样，视情况而定，在构成该衬底加工设备中，这些单元中一个或多个可省略。
如在上文描述的那样，根据本发明，不同于CMP加工，例如衬底的工件电解加工可通过电化学作用进行，同时不对工件产生将削弱工件性能的任何物理缺陷。此外，本电解加工设备和方法可有效地去除(清洁)粘附在工件表面上的物质。因此，本发明可完全地去掉CMP加工或者至少减少在CMP上的负担。此外，衬底的该电解加工可甚至仅仅利用纯水或者超纯水而实现。这消除了例如电解质的杂质将粘附或者保持在该衬底表面上的可能，可在去除加工后简化清洗过程以及显著地减少了在废液处理上的负担。
图15A到15F为按照工序示出了通过本发明实施例的衬底加工方法形成铜互连件的实例。如图15A所示，例如SiO2或者低-k材料的氧化膜沉积在形成半器件的导电层1A上，其中该导电层1a形成在半导体基部1上。作为互连件细小沟道的接触孔3和互连沟道4通过光刻技术/蚀刻技术形成在绝缘膜2a内。尔后，TaN等等的阻挡层5形成在该整个表面上，同时作为供电层用于电镀的晶粒层6通过溅射等等形成在该阻挡层5上。
然后，如图15B所示，在该衬底W的表面上进行镀铜，用铜装填该接触孔3和该互连沟道4，同时，在该绝缘膜2a上沉积铜膜7。此后，在该绝缘膜2a上的该阻挡层5、该晶粒层6和该铜膜7通过化学机械抛光(CMP)去除，以便使得充满在该接触孔3和该互连沟道4内的该铜膜7表面和该绝缘膜2a的表面基本上处于相同平面。因此形成了如图15C所示的由该晶粒层6和该铜膜7组成的互连件(铜互连件)8。
此外，通过化学机械抛光等方式，继续去除在该互连沟道4上的阻挡层5、晶粒层6和铜膜7，从而如图15D所示，在该互连沟道4上部形成具有预定深度的用于装填的凹部4a。这样，即使在充满在该接触孔3和该互连沟道4内铜膜7的表面变成与该绝缘膜2a表面平齐后，继续通过化学机械抛光等等方式去除该阻挡层5、晶粒层6和铜膜7，以进一步去除在该互连沟道4内阻挡层5、晶粒层6和铜膜7，而当形成在该互连沟道4上部内用于装填的凹部4a到达预定深度时，去除操作终止。
做为选择，可通过通过化学机械抛光(CMP)或者电解加工首先去除在该绝缘膜2a上的阻挡层5、晶粒层6和铜膜7，直到已填满在该接触孔3和该互连沟道4内铜膜7的表面变成与该绝缘膜2a表面齐平，然后通过化学蚀刻去除在该互连沟道4内的阻挡层5、晶粒层6和该铜膜7。
如图15E所示，在如此形成在该衬底W中的凹部4a内，例如由热扩散阻止层9a和氧化阻止层9b组成的多层复合薄膜的保护膜9有选择地形成，从而利用该保护膜9覆盖并保护该互连件8的暴露表面。更具体地说，在用水洗涤该衬底W后，在衬底W表面上进行第一阶段的无电极电镀，以在互连件8表面上有选择地形成热扩散阻止层9a，其中该热扩散阻止层9a例如由Co合金组成。紧接着，在对衬底水洗涤后，进行第二阶段无电极电镀，以在热扩散阻止层9a表面上有选择地形成例如由Ni合金组成的氧化阻止层9b。使该保护膜9的厚度与用于装填的凹部4a厚度近似相同，即使该保护层9的表面与该绝缘膜2b表面平齐。
然后，在对衬底W水洗涤后，继之以干燥，如图15F所示，例如SiO2或者SiOF的绝缘膜2b附加在该衬底W的表面上。通过使保护膜9的表面与绝缘膜2b的表面齐平，该保护膜9可被阻止突出该变平表面。这保证了随后沉积在衬底表面上绝缘膜2b具有足够表面光洁度，从而消除了对使绝缘膜2b表面变平附加过程的需要。
通过用多层复合薄膜-保护膜9如此有选择地覆盖互连件8暴露表面并保护该互连件8，可有效地阻止互连件8氧化和热扩散，其中的多层复合薄膜由例如Co合金组成的、可有效地阻止互连件8热扩散的热扩散阻止层9a和由例如Ni合金组成的、可有效地阻止互连件8氧化的氧化阻止层9b组成。在这方面，单独用Co或者Co合金层的互连件保护不能有效地阻止互连件氧化，而同时单独用Ni或者Ni合金层的互连件保护也不能有效地阻止该互连件的热扩散。两层结合可克服该缺点。
此外，通过把该氧化阻止层9b叠加在热扩散阻止层9a表面上，例如，在用于形成具有多层互连件结构的半导体器件的氧化性气氛中，在绝缘膜2b沉积后，在使氧化阻止效果不降低情况下，互连件的氧化可被阻止。
尽管在这个实施例中，采用由热扩散阻止层9a和氧化阻止层9b组成的双层复合薄膜作为保护膜9，当然也能使用单一层或者三或更多层的保护膜。
根据该实施例，可采用Co-W-B合金作为热扩散阻止层9a。可使用含有Co离子、络合剂、pH缓冲剂、pH调整剂、作为还原剂的烷基胺甲硼烷以及包含钨化合物的镀液、并把衬底W表面浸入在该镀液中，可形成Co-W-B合金热扩散阻止层9a。
如果需要的是，该镀液可还包含从一种或者多种重金属化合物和硫化合物以及表面活性剂中挑选出来的稳定剂中至少一种稳定剂。此外，通过使用例如氨水或者氢氧化铵的pH调整剂，该镀液被调整到在优选的是在5-14、更优选的是在6-10pH范围内。镀液温度通常在30-90摄氏度范围内，优选的是在40-80摄氏度。在该镀液中钴离子可从例如硫酸钴、氯化钴或者醋酸钴的钴盐中提供。钴离子的量通常在0.001-1.0mol/L、优选的是在0.01-0.3mol/L范围内。
该络合剂的具体实例可包括例如醋酸的羧酸类或者它们的盐；例如酒石酸以及柠檬酸的oxycarboxylic酸类以及它们的盐；以及例如甘氨酸的aminocarboxylic酸类以及它们的盐。这些化合物既可单独地使用，也可作为两种或更多化合物的混合物使用。络合剂的总数通常在0.001-1.5mol/L、优选的是在0.01-1.0mol/L范围内。
pH缓冲剂的具体实例可包括硫酸铵、氯化铵以及硼酸。该pH缓冲剂通常以0.01-1.5mol/L、优选的是0.1-1mol/L的量来使用。pH调整剂的实例可包括氨水以及(氢氧化四甲铵TMAH)。通过使用该pH调整剂，该镀液的pH值通常调整到5-14、优选的是6-10范围内。
作为还原剂的烷基胺甲硼烷具体地说可以是二甲胺甲硼烷(DMAB)或者二乙胺甲硼烷。该还原剂通常以0.01-1.0mol/L、优选的是0.01-0.5mol/L的量来使用。
含钨化合物的实例可包括钨酸或者它的盐以及例如磷钨酸类(如H3(PW12P40)nH2O)的杂多酸类以及它们的盐。该含钨化合物通常以0.001-1.0mol/L、优选的是0.01-0.1mol/L的量来使用。
除上述成分外，其它已知的添加剂也可加入到该镀液内。可用添加剂实例包括可以是例如铅化合物等重金属化合物的电镀槽稳定剂、例如硫氰酸盐的含硫化合物或者其混合物以及阴离子、阳离子或者非离子类的表面活性剂。
通过利用没有钠的烷基胺(borone)作为还原剂可以把氧化电流施加到铜、铜合金、银或者银合金上，从而避免对加入钯催化剂的需要，这样，通过把该衬底W表面浸入到该镀液内，而进行直接的无电极电镀。
尽管该实例采用用于该热扩散阻止层9a的Co-W-B，但同样可能采用作为单一物质的Co、Co-W-P合金、Co-P合金、Co-B合金等等用于热扩散阻止层9a。
根据该实施例，Ni-B合金可用于该氧化阻止层9b。通过使用含镍离子无电极电镀溶液、用于镍离子的络合剂、烷基胺甲硼烷或者用于镍离子作为还原剂的氢硼化合物以及氨离子，其中该镀液的pH值可在如8-12范围内调整，并把衬底W表面浸入到该镀液内，从而可形成该氧化阻止层(Ni-B合金层)9b。该镀液温度通常在50到90摄氏度，优选的是在55到75摄氏度。
用于该镍离子的该络合剂实例可包括苹果酸以及甘氨酸。例如，NaBH4可用作该氢硼(horohydride)化合物。如上所述，通过利用烷基胺(borone)作为该还原剂，可避免对加入钯催化剂的需要，同时通过把该衬底W表面浸入到该镀液内而进行无电极电镀。如上所述，通过利用带有用于形成Co-W-B合金层的无电极电镀溶液普通还原剂，就可能连续地进行无电极电镀。
尽管该实例采用用于氧化阻止层9b的Ni-B合金，但也可采用作为单一物质的Ni、Ni-P合金或者Ni-W-P合金等等用于氧化阻止层9b。此外，尽管该实例采用铜作为互连件材料，也可以替代地使用铜合金、银或者银合金。
图16为大略地示出了衬底加工设备结构的平面图，其中该设备实现图15A到15F所示的衬底加工。该衬底加工设备包括在矩形地板空间的一端并排布置的一对化学机械抛光CMP)单元210a、210b以及在该空间另一端布置的一对装载/卸载区段，其中该装载/卸载区段用于每一容纳例如半导体晶片的衬底W的盒子212a、212b放置在其中。两个传送机械手214a、214b布置在连接该CMP单元210a、210b和加载/卸载区段的路线上。在该输送管线两侧布置换向机216，218。在该换向机216、218两侧布置清洁单元220a、220b和无电极电镀单元222a、222b。此外，垂直地移动的推动器236设置在输送管线侧的CMP单元210a、210b内，其中该输送管线侧用于把衬底W在该推动器236和该CMP单元210a、210b之间传送。
图17为大略地示出了该无电极电镀单元222a、222b结构的视图。在该实例中，一个无电极电镀单元222a用于进行上面描述的第一阶段无电极电镀，例如，以在互连件8表面上形成热扩散阻止层9a，另一个无电极电镀单元222b用于进行上面描述的第二阶段无电极电镀，例如，以在该热扩散阻止层9a表面上形成该氧化阻止层9b。除了用于这些无电极电镀单元中镀液不同外，这些无电极电镀单元222a、222b具有相同结构。
每一无电极电镀单元222a、222b包括用于把衬底W保持在其上表面上的保持装置、用于对由保持装置911保持的衬底W要镀表面(上表面)围缘部分进行接触以密封该围缘部分的拦截元件931以及用于把镀液供应到具有用拦截元件931密封的围缘部分的衬底W镀膜表面上的喷头941。每一无电极电镀单元222a和222b此外还包括，位于该保持装置911上部外围附近用于把清洗液供应到该衬底W镀膜表面上的清洗液供应装置951、用于回收排出的清洗液等等(电镀废液)的回收容器961、用于吸入和回收保持在该衬底W上镀液的镀液回收喷嘴965以及用于旋转驱动该保持装置911的电机M。
该保持装置911在它的上表面具有衬底放置部913，用于放置和保持该衬底W。该衬底放置部913用于放置和固定该衬底W具体地说，该衬底放置部913具有真空吸引机构(未示出)，该机构用于通过真空抽吸吸引在其后部的衬底W。后部加热器915为平面状，从下面加热该衬底W的镀膜表面并保持加热状态，该后部加热器915安装在该衬底放置部913后部。该后部加热器915例如由橡胶加热器组成。该保持装置911用于通过该电机M旋转并通过提升装置(未示出)垂直地移动。
该拦截元件931是圆筒形的，具有设于其下部用于密封该衬底W外围缘的密封部933，并安装成不能从该示出的位置垂直地移动。
该喷头941为这样的结构，该结构具有设置在前端部的许多喷嘴，用于把供应的镀液以淋浴形式扩散，并基本上均匀地把它供应到该衬底W的镀膜表面上。该清洗液供应装置951具有从喷嘴953喷射清洗液的结构。
该镀液回收喷嘴965用于向上和向下移动以及摆动，该镀液回收喷嘴965前端用于向该拦截元件931内下降，并吸入在该衬底W上的镀液，其中该拦截元件931位于衬底W上表面围缘部分上。
紧接着，将描述每一无电极电镀单元222a和222b的操作。首先，该保持装置911从该示出状态下降，以在该保持装置911和该拦截元件931之间提供预定尺寸间隙，同时该衬底W位于并固定到该衬底放置部913上。例如8英寸晶片用作该半导体衬底W。
然后，如图17所示，该保持装置911提升，使得它的上表面与该拦截元件931下部表面接触，同时该衬底W外围通过该拦截元件931密封部933密封。此时，该衬底W的表面处于敞开状态。
接着，该衬底W本身通过加热器915后部直接加热，同时被加热到50摄氏度的镀液从该喷头941喷射出，从而把该镀液倾泄在衬底W的几乎整个表面上。由于该衬底W表面被拦截元件931围绕，因此，倾泻的镀液全部保持在衬底W表面上。供应镀液的量可以是少量，这样将在该衬底W表面上变成1mm厚度(大约30ml)。如在该实施例中那样，保持在待镀膜表面上镀液厚度可以是10mm或者更少，以及甚至可以是1mm。如果少量供应镀液是足够的，则用于加热该镀液的加热设备也可以是小尺寸的。
如果该衬底W本身适合于受热，则加热需要较大功率消耗的该镀液温度不必升得太高。由于功率消耗可以减小，这样是优选的，同时在镀液性能上变化也能被阻止。用于加热衬底W的功率消耗可以很小，同时储存在该衬底W上镀液量也同时很少。这样，通过后部加热器915对衬底W的贮热能力很容易实现，同时该后部加热器915的能力可很小，该设备可更紧凑。如果使用直接冷却该衬底W本身的装置话，可在镀膜期间进行加热和冷却切换，以改变该镀膜条件。由于保持在该衬底上的镀液为少量，因此可以良好灵敏度进行温度控制。
该衬底W通过该电机M瞬时旋转，以对待镀膜表面进行均匀的液体淋湿，然后待镀膜表面的镀膜在衬底W处于稳定状态的这样状态下进行。具体地说，该衬底W以100rpm或者更少只旋转1秒，以用该镀液均匀地淋湿衬底W的待镀膜表面。然后，该衬底W保持稳态，同时无电极电镀进行1分钟。该瞬间旋转时间至多为10秒或者更少。
在该镀膜处理完成后，该镀液回收喷嘴965的前端下降到这样的区域，其中该区域接近在衬底W围缘部分上的拦截元件931内部，以吸入该镀液。此时，如果该衬底W以例如100rpm或者更少的转速旋转，则在离心力作用下，保持在该衬底W的镀液可聚集在该衬底W围缘部分上的拦截元件931的部分，从而可以良好效率和高回收率进行该镀液的回收。该保持装置911降低以把该衬底W从该拦截元件931分离。该衬底W开始旋转，同时该清洗液(超纯水)从该清洗液供应装置951的喷嘴953喷溅在衬底W的镀膜表面上，以冷却该镀膜表面，同时进行稀释和清洁，从而使该无电极电镀反应停止。此时，从该喷嘴953喷溅的清洗液可提供给该拦截元件931以同时进行该拦截元件931的清洗。此时该电镀废液回收到该回收容器961内而废弃。
曾经使用的镀液不再使用，而是丢弃。如上所述，与在现有技术相比较，用于该设备的镀液量可非常少。这样，即使没有再使用，废弃的镀液量也很少。在一些情况中，可不安装该镀液回收喷嘴965，已经使用的镀液可作为电镀废液与该清洗液一起回收到该回收容器961内。
然后，该衬底W通过电机M以高速旋转，用于利用离心力脱水，接着该衬底W从该保持装置911上去掉。
图18为另一个无电极电镀单元222a和222b的示意构成图。图18的实例与图17所示的上述的无电极电镀膜设备不同之处在于，没有在该保持装置911中提供后部加热器915，而在该保持装置911上面布置灯加热器917，而灯加热器917 917和喷头941-2集成在一起。例如具有不同半径的多个环状灯加热器917同心地设置，同时该喷头941-2的多个喷嘴943-2以一个圆圈形式从在灯加热器917之间的间隙敞开。该灯加热器917可由单一螺旋灯加热器组成，或者可由各种结构和配置的其它灯加热器组成。
即使利用该结构，该镀液可从每一喷嘴943-2基本上均匀地以喷淋形式供应到衬底W的待镀膜表面上。此外，该衬底W的加热和贮热能力可通过该灯加热器917直接均匀地实现。该灯加热器917不仅加热该衬底W和该镀液，而且也加热周围空气，这样呈现出作用在该衬底W上的贮热能力。
通过该灯加热器917的衬底W直接加热需要具有相对较大功率消耗的该灯加热器917。代替这样的灯加热器917，图17所示的相对小功率消耗的灯加热器917和后部加热器915可组合，用于主要利用该后部加热器915加热该衬底W，同时主要通过该灯加热器917实现该镀液和周围空气的贮热。在与该上述的实施例相同的方式中，可设置直接或者间接地冷却该衬底W的装置以进行温度控制。
根据图16所示的上述衬底加工设备，沉积在衬底W表面上的铜膜7(参见图15B)用该CMP单元210a、210b抛光去掉。代替该CMP单元210a、210b，可使用电解加工单元用于通过电解加工去除该铜膜7等等。该CMP单元210a、210b结构与图13所示的结构相同，因此省略对其描述。
图19和20示出了电解加工单元。该电解加工单元440a包括衬底保持件446和绝缘材料制成的盘形电极区段448。其中该衬底保持件446支撑在旋转臂444自由端，而旋转臂444可水平地旋转，用于吸引和保持该衬底W，其中正面朝下(所谓的“面朝下”方式)，而电极区段448位于该衬底保持件446下面。该电极区段448具有嵌入其中的扇形加工电极450和进给电极452，这些电极交替地布置，它们的表面(顶面)暴露。离子交换剂456安装在该电极区段448的上表面，以便覆盖该加工电极450和该进给电极452的表面。
仅仅用具有该加工电极450和该进给电极452的电极区段448作为实例，该实施例采用这样的电极，该电极具有比该衬底W直径大两倍，从而该衬底W的整个表面均可经受电解加工。
该旋转臂444经由滚珠丝杠462通过驱动用于垂直运动的电机460上下移动，并连接到通过驱动旋转电机464旋转的回转轴466的上端。该衬底保持件446连接到安装在该旋转臂444自由端上的旋转电机468上，并允许通过驱动该旋转电机旋转。
该电极区段448直接连接到中空电机470上，并可通过驱动该中空电机470而旋转。作为用于供应纯水、优选的是超纯水的纯水供应区段的通孔448a形成在该电极区段448的中央部。该通孔448a连接到纯水供应管472上，而该纯水供应管472垂直地延伸在该中空电机470内。纯水或者超纯水通过该通孔448a供应，并经由该离子交换剂456提供给衬底W整个加工表面。可设置每个均连接到该纯水供应管472上的多个通孔448a，以便于加工液体越过该衬底W的整个加工表面。
此外，作为纯水供应区段用于供应纯水或者超纯水的纯水喷嘴474布置在该电极区段448上面，在该电极区段448径向延伸，并具有多个供应端口。纯水或者超纯水从该衬底W上面和下面如此提供给该衬底W的表面上。在这里，纯水是指具有不超过10μs/cm电导率的水，而超纯水是指具有不超过0.1μs/cm电导率的水。代替纯水，可使用具有不超过500μs/cm电导率的液体或者任何电解溶液。通过在加工期间供应电解溶液，可去除例如加工产物和溶解气体的加工不稳定因子，同时可以良好再生性均匀地实现加工。
根据该实施例，在圆周方向，多个扇形电极板476布置在该电极区段448，而电源480的阴极和阳极经由集流环478交替地连接到电极板476上。连接到电源480阴极的电极板476成为加工电极450，而连接到电源480阳极的电极板476变成进给电极452。由于铜电解加工在阴极侧进行，因此这用于例如铜的加工。取决于被加工的材料，阴极侧可以是进给电极，而阳极侧可以是加工电极。更具体地说，当要加工的材料是铜、钼、铁等等时，电解加工在该阴极侧进行，因此连接到该电源480阴极上的电极板476应该是该加工电极450，而连接到该阳极上的该电极板476应该是该进给电极452。另一方面，在是铝、硅等等情况中，电解加工在该阳极侧进行。相应地，连接到该电源阳极的该电极板应该是加工电极，而连接到该电源阴极的电极板应该是该进给电极。
通过在电极区段448的圆周方向，如此分别和交替地布置该加工电极450和该进给电极452，不需要把电供应到导电薄膜(待加工部)的固定进给部，同时加工可在衬底整个表面上实现。
该电解加工单元440a具有控制器496，该控制器496控制该电源480以便允许该电源480任意地控制从该电源480到该加工电极450和该进给电极452之间的电压和电流中至少一个。该电解加工单元440a还带有电量积分器(电量计)498，该积分器连接到从该电源480阴极伸出的导线，以探测该电流值，通过该电流值和该加工时间乘积来确定电量，并对该电量积分从而确定使用电力总数。来自该电量积分器498的输出信号输入到该控制器496，同时来自该控制器496的输出信号输入到电源480。
此外，如图20所示，用于恢复该离子交换剂456的还原区段484设置。该还原区段484包括旋转臂486和由该旋转臂486在其自由端保持的还原头488，该旋转臂486具有基本上与该保持该衬底保持件446的旋转臂444相似的结构，并跨越该电极区段448位于旋转臂444的相对侧。在操作中，该与用于加工的相反的电势从该电源480提供到该离子交换剂456上(参见图19)，从而促进例如粘附在该离子交换剂456上的铜的杂质溶解。在加工期间该离子交换剂456的还原因此能实现。该还原的离子交换剂456通过提供给该电极区段448上表面的纯水或者超纯水清洗。
紧接着，描述通过该电解加工单元440a进行的电解加工。
首先，例如如图15B所示的衬底W在其表面具有作为导体膜的铜膜7(待加工部分)，该衬底W被该电解加工单元440a的衬底保持件446所保持和吸引，而该衬底保持件446通过该旋转臂444移动到该电极区段448正上方的加工位置。该衬底保持件446然后通过驱动用于垂直运动的该电机460下降，从而通过该衬底保持件446保持的该衬底W接触或者接近于该离子交换剂456的表面，其中该该离子交换剂456安装在电极区段448的上表面上。
紧接着，来自在该加工电极450和该进给电极452之间电源480施加一个给定电压或者电流，同时该衬底保持件446和该电极区段448旋转。同时，通过该通孔448a，从该电极区段448下面到其上表面，供应水或者超纯水，同时通过该纯水喷嘴474，从该电极区段448上面到其上表面供应纯水或者超纯水，从而把纯水或者超纯水注入到该加工电极450、该进给电极452和该衬底W之间的空间内，从而形成在该衬底W上导体膜(铜膜7)的电解加工通过在该离子交换剂456中产生的氢离子或者氢氧根离子而实现。根据上述电解加工单元440a，大量氢离子或者氢氧根离子可通过允许纯水或者超纯水在离子交换剂456内流动而形成，同时大量这样的离子可提供给衬底W的表面，借此该电解加工可有效地进行。
更具体地说，通过使纯水或者超纯水在该离子交换剂456内流动，足够量的水可提供给官能团(在带有强酸型阳离子交换基的离子交换剂中的磺酸基)，从而增加分解水分子的量，同时通过水流可去除在该导体膜(铜膜7)和氢氧根离子之间反应而形成的加工产物(包括气体)，借此加工效率得到提高。这样纯水或者超纯水的流动是必要的，以及理想的是，水流应该是恒定和均匀的。水流的恒定性和均匀性导致离子供应以及加工产物去除中的恒定性和均匀性，这随后导致在加工中具有恒定性和均匀性。
在电解加工完成后，该电源480与该加工电极450和进给电极452断开，同时该衬底保持件446和电极区段448的旋转停止。此后，该衬底保持件446升高，以及加工衬底W传送到下一个程序。
在该实施例中，纯水或者超纯水提供在该电极区段448和该衬底W之间。还可以代替纯水或者超纯水使用通过把表面活性剂等等加到纯水或者超纯水而得到的液体，如上所述，其中该液体具有不超过500μs/cm、优选的是不超过50μs/cm、更优选的是不超过0.1μs/cm不小于10MQcm电阻率)的电导率。
根据该实施例，通过在该衬底W和该加工电极450以及该进给电极452之间放入离子交换剂456，该加工速率显著地提高。在这方面，使用超纯水的电化学加工通过在超纯水中氢氧根离子和待加工材料之间的化学相互反应而实现。然而，在常温常压条件下，在超纯水中作为反应物的氢氧根离子的量少到10-7mol/L，从而由于除了用于去除加工反应外的反应(例如氧化膜形成反应)外，该去除加工效率可降低。因此，需要增加氢氧根离子，以有效地进行去除加工。用于增加氢氧根离子的方法是通过使用催化物质促进超纯水的分解反应，离子交换剂可有效地用作这样的催化物质。更具体地说，通过在离子交换剂中官能团和水分子之间交互作用，与水分子分解反应有关的活化能下降，借此该水的分解得到促进，从而提高了加工速率。
此外，根据此实施例，在电解加工时，该离子交换剂456接触或者接近于该衬底W。当该离子交换剂456接近于该衬底W时，然而取决于它们之间的距离，在某种程度上电阻较大，因此，稍微高的电压是必要的，以提供必要的电流密度。然而，另一方面，由于具有无接触关系，很容易沿着该衬底W表面形成纯水或者超纯水流，借此形成在该衬底表面上的反应产物可有效地去除。在该离子交换剂456与该衬底W接触的情况中，该电阻变得很小，因此只需要施加低电压，借此可降低该功率消耗。
如果电压升高而增加该电流密度以便提高加工速率的话，则当在该电极和该衬底(待加工工件)之间的电阻较大时，可发生放电。放电的发生可在衬底表面出现高低不平，这样不能形成均匀和平坦的加工面。相反，由于当该离子交换剂456与该衬底W接触时，该电阻非常小，因此可避免放电的发生。
当通过使用具有阳离子交换基的离子交换剂作为离子交换剂456而进行电解加工时，在加工后该离子交换剂(阳离子交换剂)456的离子交换基充满着铜，借此紧接着步骤的加工效率下降。当通过使用具有阴离子交换基的离子交换剂作为该离子交换剂456进行电解加工时，氧化铜的微粒可形成并附着于该离子交换剂(阴离子交换剂)456的表面上，借此实现加工速率，从而损害待加工衬底表面加工速率的均匀性，同时颗粒可污染下一个待加工衬底的表面。
在操作中，为了消除这样的缺点，与用于加工的相反的电势从电源480提供给离子交换剂456，从而促进例如经由还原头部488附着于该离子交换剂456上铜的杂质的溶解。在加工期间该离子交换剂456的还原因此能实现。该还原的离子交换剂456通过提供给该电极区段448上表面的纯水或者超纯水清洗。
图21和22示出了另一个电解加工单元440b。在该电解加工单元440b中，该电极区段448的旋转中心O1远离该衬底保持件446旋转中心O2一定距离；该电极区段448围绕该旋转中心O1旋转，同时该衬底保持件446围绕该旋转中心O2旋转。此外，该加工电极450和该进给电极452经由该集流环478导电连接到该电源480。此外根据该实例，该电极区段448设计成具有比该衬底保持件446较大的直径，大到这样程度以致于当电极区段448围绕该旋转中心O1旋转而该衬底保持件围绕该旋转中心O2旋转时，该电极区段448覆盖通过该衬底保持件446保持的该衬底W的整个表面。
根据该电解加工单元440b，通过经由该衬底保持件446旋转该衬底，同时通过驱动该中空电机470旋转该电极区段448，进行衬底W表面的电解加工，同时把纯水或者超纯水供应到该电极区段448的上表面上，同时把给定电压施加在该加工电极450和该进给电极452之间。
该电极区段448或者衬底保持件446可代替旋转产生例如滚动的盘旋移动或者往复运动。
图23和24示出了又一个电解加工单元440c。在该电解加工单元440c中，在图21和22所示前面实例中，在该衬底保持件446和该电极区段448之间的位置关系是相反的。而该衬底W保持其正面朝上(所谓的“面朝上”方式)，从而电解加工在该衬底表面(上表面)进行。这样，该衬底保持件446位于该电极区段448下面，保持衬底W正面朝上，同时通过驱动用于旋转的电机468而围绕围绕它自身轴线旋转。另一方面，该电极区段448具有覆盖有离子交换剂456的加工电极450和进给电极452，该电极区段位于该衬底保持件446上面，通过该旋转臂444该其自由端保持正面朝下，同时通过驱动该中空电机470围绕其自身轴线旋转。此外从该电源480伸出的导线穿过形成在该回转轴466上的中空部分并到达该集流环478，以及更进一步穿过该中空电机470的中空部分并到达加工电极450和进给电极452，以在其间施加电压。
经由形成在该电极区段448中央部的该通孔448a，纯水超纯水从该纯水供应管472从该衬底W上面供应到该衬底W的正面(上表面)。
用于恢复安装在电极区段448的该离子交换剂456的还原区段492布置在该衬底保持件446旁边。该还原区段492包括充满例如稀酸溶液的还原槽494。在操作中，该电极区段448通过该旋转臂444移动到位于该还原槽494正上方的位置，然后下降，从而至少电极区段448的离子交换剂456沉浸在该还原槽494的酸性溶液内。此后，与用于加工电势相反的电势提供到电极板476，即通过把加工电极450连接到该电源480的阳极，同时把该进给电极452连接到该电源480的阴极，从而促进附着于该离子交换剂456上例如铜的杂质的溶解，因此恢复该离子交换剂456。该还原后离子交换剂456例如通过超纯水清洗。
还根据该实施例，该电极区段448设计成具有比由该衬底保持件446保持的衬底W足够更大的直径。通过降低该电极区段448来进行衬底W表面的电解加工，从而该离子交换剂456接触或者接近于由该衬底保持件446保持的衬底W，然后使该衬底保持件446和该电极区段448旋转，同时旋转该旋转臂444，以沿着该衬底W上表面移动该电极区段448，同时把纯水或者超纯水供应到该衬底的上表面上，同时把给定电压施加在该加工电极450和该进给电极452之间。
图25和26示出了又一个电解加工单元440d。该电解加工单元440d使用这样一个作为该电极区段448，该电极区段448比该衬底保持件446保持的那些衬底W具有足够较小直径，从而该衬底W表面不能完全地由该电极区段448覆盖。在该实例中，该离子交换剂456为三层结构(叠合)，包括一对强酸型阳离子交换纤维456a、456b和插入在该强酸型阳离子交换纤维456a、456b之间的一个强酸型阳离子交换薄膜456c。该离子交换剂(叠合)456具有良好的透水性和高硬度，此外，与该衬底W相对的暴露表面(下部表面)具有良好的平滑度。其他结构与图23和24中所示的相同。
通过把该离子交换剂456制造成包括例如无纺布、纺织品和多孔膜的离子交换材料叠加层的多层结构，就能提高该离子交换剂456整个离子交换能力，借此例如在铜去除(抛光)加工中阻止形成氧化物，从而避免该氧化物负面影响该加工速率。在这方面，当离子交换剂456的整个离子交换能力小于在去除加工期间离子交换剂456吸取的铜离子量，则该氧化物应该不可避免地形成在该离子交换剂456表面上或者在其内部，这样对加工速率产生负面影响。这样，氧化物的形成取决于离子交换剂的离子交换能力，同时超过该能力的铜离子将要变成该氧化物。氧化物的形成因此能通过使用多层离子交换剂作为离子交换剂456而有效地阻止，其中该多层离子交换剂由具有提高总离子交换能力的离子交换材料叠加层组成。
如在上文描述的那样，根据在图15A和15F中所示的衬底加工方法，当该保护膜有选择地形成在用于装填的凹部以保护该互连件的表面时，该保护膜的表面可与非互连件区域如绝缘膜表面齐平。这可阻止来自该平整表面的该保护膜的突起形成，从而保证随后沉积在衬底表面上的绝缘膜等等具有足够表面光洁度。这样，对该绝缘膜表面抛光的过程等等可省略，导致半导体器件生产成本降低。
图27为大略地示出了根据本发明另一个实施例的衬底加工设备结构的平面图。如图27所示，该衬底加工设备容纳在矩形外壳501内。在该外壳501内，依次进行衬底的镀膜和电解加工。该衬底加工设备包括一对用于载入和载出容纳多个衬底盒子的加载/卸载单元502、一对用于通过化学液体清洁该衬底的倾斜-刻蚀/清洁单元503、一对用于在其中放置和保持该衬底并颠倒该衬底的衬底载物台504以及四个用于衬底进行镀膜和电解加工的衬底加工设备505。此外，在外壳501内布置有，用于在该加载/卸载单元502之间传送该衬底的第一传送机械手506、该倾斜-刻蚀/清洁单元503和该衬底载物台504、以及用于在该衬底载物台504和该衬底加工设备505之间传送该衬底的第二传送机械手507。
在位于该加载/卸载单元502上的盒子内，容纳正面(器件表面，待加工表面)朝上的衬底。该第一传送机械手506把该衬底从该盒子当中取出，并把该衬底传送到该衬底载物台504，同时把该衬底放置在该衬底载物台504上。通过该衬底载物台504的换向机使衬底颠倒，从而该正面朝下，然后通过第二传送机械手507夹住。在第二运送机械手507的把柄上，该衬底W在它的外围部分被放置并保持，从而该衬底表面不与该把柄接触。第二传送机械手507把该衬底传送到以下描述的衬底加工单元505的机头区段541，同时在衬底加工单元505内，该衬底被镀膜和电解加工。
下面将详细描述安装在本实施例衬底加工设备内的衬底加工单元505。图28为衬底加工单元505的平面图，图29为图28的垂直剖面正视图，以及图30为图28的垂直剖面侧视图。如图28和29所示，该衬底加工单元505通过隔板510分成两个衬底加工段，即用于进行衬底镀膜的电镀区段520和用于进行衬底电解加工的电解加工区段530。该电镀区段520和该电解加工区段530被包围在限定加工空间508的罩511内。如图28和29所示，一个用于载入和载出衬底的开口512形成在罩511的电解加工区段530侧的侧壁上，同时开口512带能打开/关闭的活门513。该活门513连接到活门打开/关闭气缸514。通过驱动该活门打开/关闭气缸514，该活门513上下移动以便启闭该开口512。通过这样密封地关闭该衬底加工单元505的加工空间508、用罩511和活门513容纳该电镀区段520和该电解加工区段530，在该镀膜中形成的雾等等被阻止从该衬底加工单元505的加工空间扩散出。
此外，如图29所示，惰性气体(净化气体)供应端口515设于该罩511上部，同时例如N2气体的惰性气体(净化气体)从该惰性气体供应端口515供应到该加工空间508内。圆筒形通风管道516设置在该罩511底部，同时在该加工空间508内的气体通过该通风管道516排放出。
如图28所示，臂形清洁喷嘴517作为用于清洁已经在该镀膜区段520镀膜的衬底的清洁区段，该喷嘴布置在该加工空间内的该镀膜区段520和该电解区段530之间。该清洁喷嘴517连接到未示出的清洗液供应源，同时清洗液(如纯水)从该清洁喷嘴517朝该衬底W下部表面喷溅。该清洁喷嘴517是可旋转的，根据需要在镀膜或者电解加工后，进行衬底的清洁。
如图28到30所示，可在该电镀区段520和该电解加工区段530之间旋转的旋转臂540安装在该衬底加工单元505内。用于保持该衬底的机头区段541垂直地安装该该旋转臂540的自由端一侧。如图28所示，通过旋转该旋转臂540，该机头区段541可在镀膜位置P和电解加工位置Q之间移动，其中在镀膜位置P，在该镀膜区段520内进行衬底的镀膜，而在电解加工位置Q，在该电解加工区段530进行衬底的电解加工。机头区段541在该镀膜位置P和该电解加工位置Q之间的移动不能仅仅通过旋转臂540的旋转而实现。这样，机头区段541的移动也可例如通过该机头区段541的平动来实现。
图31为示出了该旋转臂540和该机头区段541主要部分的垂直剖面图。如图31所示，该旋转臂540固定在可旋转中空支柱542上端上，并通过该支柱542的旋转水平地转动。通过轴承543支撑的转动轴544穿过该支柱542的中空部分，并可相对于该支柱542旋转。此外，主动皮带轮545安装在该转动轴544的上端。
如图31所示，该机头区段541连接到该旋转臂540，并主要是包括固定到该旋转臂540上的外壳546、垂直地穿过该外壳546的转动轴547、用于在其下部表面保持该衬底W的衬底保持件548以及相对于该外壳546垂直地移动的可动部件549。该衬底保持件548与该旋转轴547下端连接。
该旋转轴547通过轴承550支撑，并可相对于该外壳546旋转。主动皮带轮551安装在该转动轴547的上部，同时同步皮带552在上述主动皮带轮545和主动皮带轮551之间延伸。这样，该转动轴547随着在该支柱542上转动轴544的旋转而旋转，同时该衬底保持件548与该转动轴547一起旋转。
在该可动部件549和该外壳546之间有密封材料形成密封空间554，气源通道555与该密封空间554连通。利用通过该气源通道555把空气供应到该密封空间554内以及从该空间排出该空气，该可动部件549可相对于该外壳546垂直地移动。此外，向下延伸压力棒556设置在该可动部件549周围。
如图31所示，该衬底保持件548包括：与该转动轴547下端连接的凸缘部分560、用于通过真空吸力把该衬底W吸引在该吸引板561下部表面上的吸引板561以及环绕该吸引板561周边的导向环562。该吸引板561由例如陶瓷或者增强树脂形成，以及多个吸孔561a形成在该吸引板561上。
图32为图31一部分的放大图。如图32所示，与该吸引板561吸孔561a连通的空间563形成在该凸缘部分560和该吸引板561之间。O形环564布置在该凸缘部分560和该吸引板561之间。该空间563用该O形环564密封。此外，软密封环565布置在该吸引板561的周围表面上，即在该吸引板561和该导向环562之间。当该衬底W被吸引并保持在该吸引板561上时，该密封环565与该衬底W的后表面的外围部分接触。
图33为该衬底保持件548的平面图。如图32到33所示，六个卡盘机构570在该沿圆周方向以一定间隔设置在该衬底保持件548上。如图32所示，每个卡盘机构570包括安装在该凸缘部分560上表面的台座571、垂直地移动的杆572以及可围绕支撑轴573旋转的进给接触元件574。螺母575安装在该杆572的上端，而螺旋压簧576插入在该螺母575和该台座571之间。
如图32所示，该进给接触元件574和该杆572经由水平移动的销577连接。该进给接触元件574这样设计，以便当该杆572向上移动时，该进给接触元件574围绕该支撑轴573旋转并向内关闭，同时当该杆572向下移动时，该进给接触元件574围绕该支撑轴573旋转并向外张开。这样，当该可动部件549(参见图31)向下移动从而该压力棒556并该螺母575接触并向下压该棒572时，该棒572抵抗该螺旋压簧576的压力向下移动，借此该进给接触元件574围绕该支撑件573旋转并向外张开。另一方面，当该可动部件549向上移动时，该棒572通过该螺旋压簧576的弹性力上升，借此该进给接触元件574围绕该支撑轴573旋转并向内闭合。通过设置在六个位置的卡盘机构570，该衬底W通过该进给接触元件定位并保持它的外围部分，同时稳定地保持在该衬底保持件548的下部表面。
图34为该衬底保持件548的下部平面图。如图34所示，在该进给接触元件574被安装的位置上，径向地延伸的凹槽562a形成在该导向环562的下部表面。在该进给接触元件574张开和关闭时，该进给接触元件574在该导向环562的凹槽562a内移动。
如图32所示，导电的进给元件578安装在每个进给接触元件574的内表面上。该进给元件578与导电进给板579接触。该进给板579经由螺栓580被电连接到电源电缆581上，同时电源电缆581连接到电源702(参见图35)上。当该进给接触元件574向内闭合并保持在该衬底W的外围部分时，该进给接触元件574的进给元件578与该衬底W的外围部分接触并把电力提供到该衬底W的铜膜7(参见图1B和15B)最好是该进给元件578由这样的金属制成，该金属与在该衬底W上待加工金属是不反应的。
如图31所示，旋转接头582设置在每个转动轴547的上端，从设于该衬底保持件548上连接器583伸出的管子584经由该旋转接头582连接到管子585，该管子585从该电源702和在该设备中真空泵(未示出)伸出。上述电源电缆581罩在该管子584，585内，从而该进给接触元件574的进给元件578与在该设备中的电源702导电连接。此外，与每个空间563连通用于衬底吸引的管子还罩在该管子584，585内，从而通过驱动该真空泵，该衬底W可被吸引在该吸引板561的下部表面上。
下面将参照图29和30来描述为了实现该垂直与水平运动、旋转运动的驱动装置以及该机头区段541的旋转。该驱动装置600布置在除了该加工空间508以外的位置，其中该加工空间由该衬底加工单元505的罩511来限定。因此，来自该驱动装置600的颗粒等等被阻止进入该镀膜区段520等等。另外，在该驱动装置600上在镀膜中形成的烟雾等等的影响可被降低，借此该驱动装置600的耐用性可得到改进。
该驱动装置600主要由设于该衬底加工单元505框架上的轨道601、设置在该轨道601上的滑动基座602和安装在该滑动基座602并相对于该滑动基座602垂直地移动的提升基部603组成。上述支柱542可转动地支撑在该提升基部603上。因此，当该提升基部603在该轨道601上滑动时，该机头区段541水平地移动(在图28所示的A方向)。该提升基部603带有旋转电机604和铰链吊挂式电机605，而该滑动基座602带有升降电机(未示出)。
从动皮带轮606安装在该支柱542下端，而该支柱542支撑在该提升基部603下端，并随着该支柱542一起旋转。同步皮带607在从动皮带轮606和安装在该铰链吊挂式电机605轴上的主动皮带轮608之间延伸。这样，该支柱542通过驱动该铰链吊挂式电机605旋转，借此被固定到该支柱542上的臂540也旋转。
该提升基部603带有滑动件610，该滑动件610可通过设于该滑动基座602上滑动件支撑609而垂直地被引导。当该提升基部603的滑动件610通过该滑动基座602的滑动件支撑609来这样引导时，该提升基部603通过未示出的提升机构来垂直地移动。
随着该转动轴544一起旋转的从动皮带轮611安装在转动轴544下端，而该转动轴544插入在该支柱542内，同时同步皮带612在该从动皮带轮611和主动皮带轮613之间延伸，其中该主动皮带轮613安装在该旋转电机604的轴上。这样，通过驱动该旋转电机604并经由该同步皮带552，该转动轴544旋转，其中该同步皮带552延伸在安装到该转动轴544的该主动皮带轮545和安装在该机头区段541转动轴547上的从动皮带轮551之间，该转动轴547也旋转。
下面描述在该衬底加工单元505上的该镀膜区段520。图35为示出了该镀膜区段520主要部分的垂直剖面图。如图35所示，保持镀液的大概圆筒形的镀槽620设置在该镀膜区段520。拦截元件621设置在该镀槽620内，同时向上敞开的镀膜腔室622由该拦截元件621所限定。经由电源选择器开关700连接到该设备中的电源702的阳极623布置在该镀膜腔室622底部。优选的是，该阳极623由含有0.03到0.05％重量比磷的含磷铜制成。这样的含磷铜用来在镀膜期间在该阳极623表面上形成所谓的黑膜。该黑膜可抑制残渣的形成。
在该拦截元件621的内圆周壁上，用于朝该镀膜腔室622中心喷溅镀液的多个镀液喷口(镀液供应区段)624沿圆周方向以一定间隔设置。该镀液喷口624与镀液供应通道625连通，而镀液供应通道625在该拦截元件621内垂直地延伸。该镀液供应通道625连接到镀液供给泵626(参见图30)上，从而通过驱动该泵626，预定量的镀液从该镀液喷口624供应到该镀膜腔室622。在该拦截元件621的外侧，形成镀液排放槽627，用于把溢出该拦截元件621的镀液排放掉。从该拦截元件621溢出的镀液经过该镀液排放通道627流入到储液槽(未示出)之内。
根据本实施例，离子交换剂(离子交换膜)628布置成它可覆盖住阳极623的表面。设置该离子交换膜628以阻止来自该镀液喷口624的喷溅流直接撞击到该阳极623表面上，从而阻止形成在该阳极623表面上的黑膜由于该镀液而导致的向上卷曲和流出。需要注意的是，该镀膜区段的结构不局限于本实施例。
下面描述在该衬底加工单元505上该电解加工区段530。图36为示出了该电解加工区段530主要部分的垂直剖面图。如图36所示，该电解加工区段530包括矩形电极区段630和连接到该电极区段630的中空滚动电机631。通过驱动该中空滚动电机631，该电极区段630产生弧形移动而不旋转，即所谓的滚动(平移的转动)。
该电极区段630包括多个在B方向延伸的电极元件632(参见图28)和向上敞开的容器633。该多个电极元件632在该容器633内以均一的间距平行布置。每个电极元件632包括电极634，经由该电源选择器开关700以及整体地覆盖在该电极634表面上的离子交换剂(离子交换膜)635，该电极634连接到在该设备中的电源702。该离子交换剂635通过布置在该电极634两侧的保持板636而安装在该电极634上。
根据该实施例，该电极元件632的电极634交替地连接到该电源702的阴极和阳极上。例如，如图36所示，加工电极634a连接到该电源702的阴极上，同时进给电极634b经由该电源选择器开关700连接到该阳极上。例如，当加工铜时，在阴极侧发生电解加工，因此连接到该阴极的电极634变成加工电极634a，而连接到该阳极的电极634变成进给电极634b。这样，根据本实施例，该加工电极634a和该进给电极634b平行和交替地布置。如上所述，根据被加工材料的不同，连接到该电源阴极的电极可用作进给电极，而连接到该阳极的电极可用作加工电极。
通过在垂直于该电极元件632纵向方向上这样交替地设置该加工电极634a和该进给电极634b，就不再必要提供用于把电力供应到该衬底W导电薄膜(要加工材料)的进给区段，同时该衬底W整个表面的加工变成可能。此外，在该加工期间，在垂直于纵向的方向上，通过使由该衬底保持件548保持的衬底扫描一定距离，该距离对应于在相邻加工电极634a之间的间距整数倍，则可实现均匀的加工。此外，通过改变施加在电极634之间脉冲波形电压的正负极，就能溶解该电解产物，同时通过加工多次重复可改进已加工表面的光洁度。
如图36所示，在每个电极元件632的两侧，在该衬底W和该电极元件632的离子交换剂635之间设置用于供应纯水或者超纯水的纯水供给喷嘴637。该纯水供给喷嘴637连接到纯水供给泵638(参见图29)，从而通过驱动该泵638，预定量的纯水或者超纯水从该纯水供给喷嘴637提供在该衬底W和该离子交换器635之间。
根据该实施例，该容器633充满从该纯水供给喷嘴637供应的液体，在进行电解加工同时该衬底W沉浸在该液体中。在该容器633的外侧，设置用于排放从该容器633圆周壁633a溢出的液体的液体排放槽639。从该圆周壁633a溢出的液体经过该液体排放槽639流入到该废液缸(未示出)内。
根据本实施例，该电源702通过该电源选择器开关700切换，从而当在该镀膜区段520进行镀膜时，该进给接触元件574的进给元件578连接到该电源702的阴极上，同时该阳极623连接到该电源702的阳极上，同时当在该电解加工区段530进行电解加工时，该电极元件632的电极634交替地连接到阴极以及连接到该电源702的阳极。
通过该进给接触元件574的进给元件578，可以实现专门地把电力供应给该衬底，并利用图36所示的所有电极634作为加工电极。由于在这种情况下，直接和仅仅通过该卡盘机构570，电力直接供应给该衬底，该衬底与该进给电极(进给元件574)接触的部分很小，也就是说，气泡形成区域减小。此外，加工电极的数目加倍，也就是说，在电解加工期间越过该衬底的加工电极数目增加，借此在整个衬底表面的加工均匀性和加工速率提高。
此外，尽管在本实施例中，通过该电源选择器开关700，该电源702在镀膜区段520和该电解加工区段530之间切换，就能为该镀膜区段520和该电解加工区段530提供单独的能源。
下面描述利用图27所示的衬底加工设备、用于加工例如半导体衬底的衬底的一系列工序。首先，在一个盒子内预先把衬底定位，其中它们的正面(器件表面，待加工表面)朝上，而该盒子位于该加载/卸载单元502上。该第一传送机械手506把一个衬底从放置在该加载/卸载单元502上盒子中取出，并把该衬底传送到衬底载物台504，同时把该衬底放置在该衬底载物台504上。通过该衬底载物台504的换向机使在该衬底载物台504上的衬底颠倒，然后通过第二传送机械手507夹住。驱动该衬底加工单元505的活门打开/关闭汽缸514，以打开该活门513、同时通过第二传送机械手507从形成在该盖子511上的开口512把该衬底W插入到该衬底加工单元505内。
在把该衬底传送到该衬底加工单元505前，该驱动装置600的旋转电机被驱动，以使支柱542旋转一个预定角度，以便把该机头区段541移动到在该电解加工区段530上方的该电解加工位置Q(参见图28)。此外，该可动部件549降低以把该压力棒556带到与该卡盘机构570螺母575接触的位置，从而抵抗该螺旋压簧576的压力下压该棒572，以向外打开该进给接触元件574。
第二传送机械手507的把柄已经被插入该衬底加工单元505中，该把柄提升使得该衬底W的上表面(背面)与该衬底保持件548的吸引板561下部表面接触。此后，该可动部件549提升以向内闭合该卡盘机构570的进给接触元件574。这样，该衬底W通过该进给接触元件574定位并保持。该进给接触元件574的进给元件与该衬底W的外围部分接触，也就是说，此时，从该电源702到该衬底W的进给成为可能。驱动该真空泵以把空气从该空间563排出，从而把该衬底W吸引到该吸引板561的下部表面上。此后，第二传送机械手507的把柄从该衬底加工单元505退出，同时关闭该活门513。
随后，驱动该驱动装置600的铰链吊挂式发动机605，以把该支柱542旋转预定角度，以便把保持该衬底W的机头区段541移动到位于该镀膜区段520上方的该镀膜位置P。此后，驱动该驱动装置600的升降电动机，以把该支柱542降低预定距离，从而把保持在该衬底保持件548下部表面上的该衬底W浸入到该镀槽620内的镀液中。此后，该驱动装置600的旋转电机604被驱动，以经由在该支柱542上的该转动轴544使机头区段541的转动轴547旋转，从而以中等转速(每分钟几十转)使该衬底W旋转。然后电流在该阳极623和该衬底W之间经过，以在该衬底W表面上形成铜膜(镀膜)7(参见图15B)。在该镀膜中，可以把这样的脉冲电压施加在该阳极623和该衬底W之间，其中该电位周期地转到0或者反向电位。
在该镀膜完成后，该衬底W的旋转停止，同时驱动装置600的升降电动机被驱动以把该支柱542和该机头区段541提升预定距离。接着，驱动该驱动装置600的铰链吊挂式发动机605，以把该支柱542旋转预定角度，从而把保持该衬底W的机头区段541移动到位于该清洁喷嘴517(喷水器)上方的位置。此后，驱动该驱动装置600的升降电动机以使该支柱542降低预定距离。接着，驱动该驱动装置600的旋转电机604，以使该衬底保持件548以例如100min-1速度旋转，同时清洗液(纯水)从该清洁喷嘴517朝着该衬底W下部表面方向喷溅，以在镀膜后清洁该衬底W和进给接触元件574等等，同时用纯水替换该镀液。
在该清洁完成后，该驱动装置600的铰链吊挂式发动机605被驱动以使该支柱542旋转预定角度，从而把该机头区段541移动到在该电解加工区段530上方的该电解加工位置Q。此后，驱动该驱动装置600的升降电动机，以把该支柱542降低预定距离，从而把保持在该衬底保持件548下部表面上的该衬底W带到接近于或者接触该电极区段630的离子交换剂635表面的位置。此后，驱动该中空滚动电机631，以使该电极区段630产生滚动，同时驱动滑动电机，以使该衬底W扫描对应于在相邻加工电极634A之间间距整数倍的距离。同时纯水或者超纯水从该纯水供给喷嘴637供应在该衬底W和该电极元件632之间，从而把该衬底浸入在该容器633内的液体中。
在电解加工期间，该衬底W的上述扫描操作重复地进行。此外，在每个扫描操作后，该衬底W旋转一个预定角度，例如20度或者30度。由于该电极形状和配置、运行条件等等，可降低已加工表面的不均匀性。
该电源选择器开关700交替地切换成把该电极元件632的电极634连接到该电源702的阴极以及阳极上，从而电压被施加，同时该电极634连接到该电源702的阴极作为加工电极634a，而该电极634连接到该阳极作为电极634b。一旦图36所示的所有电极634形成加工电极，则该进给接触元件574的进给元件578连接到该电源702的阳极上，同时该电极634连接到该阴极上。
通过由该离子交换剂635产生的氢离子以及氢氧根离子作用，可在该加工电极(阴极)634a实现在该衬底W表面上的该导电膜(铜膜7)的电解加工。在该电解加工期间，可以把这样的脉冲电压施加在该加工电极634a和进给电极634b之间，其中该电位周期地转到0或者反向电位。
在使用象超纯水的液体的情况中，在该电解加工中，该超纯水本身具有较大电阻率，优选的是，使该离子交换剂635与该衬底W接触。这样可降低该电阻，由此降低施加的电压并降低功率消耗。该“接触”不意味着为如在CMP中的工件上提供物理能(应力)的“压”。因此，本实施例的电解加工区段530不带有这样的按压机构，例如象在CMP设备中使用的抵抗衬底而压抛光元件的机构。在CMP情况中，抛光表面通常在大约20-50kPa压力下与衬底接触。另一方面，据本实施例的电解加工单元，该离子交换剂635可在例如不超过20kPa压力下与该衬底W接触。即使在不超过10kPa压力下，也能实现足够去除加工效果。
可代替纯水或者超纯水而使用通过把电解质加到例如纯水或者超纯水中而得到的任何电解质溶液。通过利用电解质溶液可降低电阻同时降低降低功率消耗。例如NaCl或者Na2SO4的中性盐溶液、例如HCl或者H2SO4的酸或者例如氨水的碱溶液可用作电解质溶液，同时根据该工被加工材料的性能而适当地选择。
在使用电解质溶液作为加工液体的情况下，优选的是，代替该离子交换剂635而提供一个接触元件，而该接触元件与该衬底W表面上的导电薄膜(铜膜7)接触并擦掉该导电薄膜。最好是，该接触元件本身是可渗透液体的，或者通过提供许多细小孔而形成可渗透液体的，同时也是弹性的，从而它可能保持与该衬底保持密封接触，并不损坏该衬底。此外，还优选的是，该接触元件可导电或者可离子交换。这种接触元件的具体实例包括例如泡沫聚氨酯的多孔聚合物、例如无纺布的纤维状材料、各种波纹细丝带以及擦洗清洁元件。
在这种情况下，可通过利用含例如硫酸铜或者硫酸铵电解质的电解质溶液作为加工液体，把该铜膜7(参见图15B)表面阳极化作为互连件材料，并用该接触元件擦掉该铜膜。还可以把螯合剂加到电解质溶液，以便对该铜膜7的表面螯合(参见图15B)，从而使该表面脆弱以便于该铜膜7的擦掉。
此外，可以进行复合加工，该加工为例如通过把磨粒加到电解质溶液或者纯水的加工液体中或者同时提供加工液体和含磨粒的浆液、利用磨粒的电解加工和机械抛光的组合。
举例来说，可使用例如稀硫酸溶液或者稀磷酸溶液的大约0.01到大约0.1重量百分比酸性溶液作为加工液体。
还可以代替纯水或者超纯水使用通过把表面活性剂等等加到纯水或者超纯水而得到的液体，其中该液体具有不超过500μs/cm、优选的是不超过50μs/cm、更优选的是不超过0.1μs/cm(不小于10MQcm电阻率)的电导率，而该电导率可通过加入表面活性剂而调整。由于表面活性剂的存在，该液体可形成这样的层，该层用来均匀地抑制在该衬底W和该离子交换剂635之间交界面离子迁移，从而使离子交换浓度(金属溶解)适中，提高了已加工面的光洁度。优选的是，该液体的表面活性剂浓度不超过100ppm。当该液体的电导率值太高时，该电流效率降低，同时加工速度减小。使用具有不超过500μs/cm、优选的是不超过50μs/cm、更优选的是不超过0.1μs/cm电导率的液体可得到希望的加工速率。
当希望以增加的选择性来只有选择地去除在该衬底上镀膜的升高部分时，最好把该电导率调整到不超过50μs/cm、更优选的是不超过2.5μs/cm。
在电解加工完成后，断开该电源702，同时该电极区段630的滚动停止。此后，驱动该驱动装置600的升降电动机以使该支柱542和该机头区段541升高预定距离。此后，打开设于该衬底加工单元505上的该活门513，同时该第二运送机械手507从形成在该盖子511上的开口512插入到该衬底加工单元505内。第二传送机械手507把柄然后提升到可接纳该衬底W的位置。此后，该可动部件549降低使得该压棒556与该卡盘机构570的螺母575接触，从而抵抗该螺旋压簧576的压力来下压该棒572，以向外打开该进给接触元件574，借此该衬底W被释放并放置在第二传送机械手507的把柄上。然后，放置衬底W的第二传送机械手507的把柄从该衬底加工单元505中退出，同时关闭该活门513。
在该镀膜和电解加工后接纳该衬底W的第二传送机械手507该衬底W移动到该衬底载物台504上，并把该衬底W放置在该衬底载物台504上。在该衬底载物台504上的该衬底被该第一传送机械手506夹持，同时该第一传送机械手506把该衬底W传送到该倾斜刻蚀/清洁单元503。在该倾斜-刻蚀/清洁单元503中，在镀膜和电解加工后的衬底W用化学液体清洁，同时，在该衬底W倾斜部分上形成的薄铜膜等等被刻蚀掉。此外，该衬底W被水洗并干燥。当在该倾斜-刻蚀/清洁单元503中清洁后，该衬底W通过该第一传送机械手506返回到该加载/卸载单元502的盒子上。这样完成一系列加工。
事实上，通过在该电解加工区段530使用本实施例该衬底按压设备并利用2.5μs/cm、50μs/cm和500μs/cm导电率的液体，进行衬底的加工。结果，已经证实的是，由于该加工衬底升高部分选择性去除和光洁度，优选的是，具有较低电导率的液体是最好的。用具有普通纯水级别的2.5μs/cm电导率的液体得到最好的光洁度。
下面参照图37和38来详细描述根据本发明又一个实施例的在衬底加工设备中的衬底加工单元。在下面描述中，与在上述实施例衬底加工单元中使用的具有相同操作或者功能的那些相同元件或部件，给出相同的参考数字，对其多余的描述省略。
图37为该衬底加工单元505的平面图，图38为图37的垂直剖面正视图。如图37和38所示，该衬底加工单元505通过隔板510分成两个衬底加工段，即用于进行衬底镀膜的电镀区段520和用于进行衬底电解加工的电解加工区段530。该电镀区段520和该电解加工区段530被包围在限定加工空间508的罩511内。可围绕轴517a旋转的清洁喷嘴517布置在该加工空间508内。在镀膜和电解加工后的衬底用例如从该清洁喷嘴517喷溅的纯水清洁。
用于载入和载出衬底的开口512形成在该罩511的该电解加工区段530侧的侧壁上，同时开口带有可打开/关闭的活门513。该活门513连接到活门打开/关闭气缸514。通过驱动该活门打开/关闭气缸514，该活门513上下移动以便启闭该开口512。通过这样密封地关闭该衬底加工单元505，在该镀膜中形成的烟雾等等被阻止从该衬底加工单元505中扩散出。
如图38所示，惰性气体(净化气体)供应端口515设于该罩511上部，同时例如N2气体的惰性气体(净化气体)从该惰性气体供应端口515供应到该衬底加工单元505内。圆筒形通风管道516设置在该罩511底部，同时在该加工空间508内的气体通过该通风管道516排放出。
如图37所示，臂形清洁喷嘴517为清洁已经在该镀膜区段520镀膜的衬底的清洁区段以及清洁已经在该电解加工区段530电解加工的衬底的清洁区段，该喷嘴布置在该镀膜区段520和该电解区段530之间。该清洁喷嘴517连接到未示出的清洗液供应源，同时清洗液(如纯水)从该清洁喷嘴517朝该衬底W下部表面喷溅。该清洁喷嘴517可围绕该轴517a旋转，并在电解加工期间从图37中所示的位置退出。
可在该电镀区段520和该电解加工区段530之间旋转的旋转臂540安装在该衬底加工单元505内。用于保持该衬底的机头区段541垂直地安装该该旋转臂540的自由端一侧。如图37所示，通过旋转该旋转臂540，该机头区段541可在镀膜位置P和电解加工位置Q之间移动，其中在镀膜位置P，在该镀膜区段520内进行衬底的镀膜，而在电解加工位置Q，在该电解加工区段530进行衬底的电解加工。
该电解加工区段530包括布置在机头区段541下面的盘状电极区段651和连接到该电极区段651的电源704。
该旋转臂540可通过旋转电机652致动而水平地旋转，其中该旋转臂540安装在与该旋转电机连接的旋转轴653的上部。该回转轴653连接到滚珠丝杠654，而该滚珠丝杠654垂直地延伸，以通过驱动用于垂直运动的该电机655而与该旋转臂540垂直地移动，其中该滚珠丝杠654连接到该用于垂直运动的电机655上。
图31为示出了该旋转臂540和该机头区段541主要部分的垂直剖面图。如图31所示、该旋转臂540固定在可旋转中空支柱542的上端，并通过该支柱542的旋转而水平地旋转。通过轴承543支撑的转动轴544穿过该支柱542的中空部分，并可相对于该支柱542旋转。此外，从动带轮545安装在该转动轴544的上端。
如图31所示，该机头区段541连接到该旋转臂540，并主要是包括固定到该旋转臂540上的外壳546、垂直地穿过该外壳546的转动轴547、用于在其下部表面保持该衬底W的衬底保持件548以及相对于该外壳546垂直地移动的可动部件549。该衬底保持件548与该转动轴547的下端连接。
可通过驱动旋转电机而旋转的机头区段541联接到旋转电机(第一驱动元件)上，用于在通过衬底保持件362保持的衬底W和电极区段651之间产生相对运动。如上所述，该旋转臂540适合于垂直地移动以及垂直地旋转。该机头区段541垂直地移动并随着该旋转臂540垂直地旋转。
用于在该衬底W和该电极区段651之间产生相对运动的中空电机656(第二驱动元件)布置在该电极区段651下面。驱动端形成在该中空电机656主轴上端部分上，并与该主轴中心偏心地布置，从而该电极区段651产生滚动(平移转动)。
图39为大略地示出了该机头区段541和该电解加工区段530的垂直剖面图，而图40为示出了在该衬底W和该电解加工区段530的电极区段651之间关系的平面图。在图40中，用虚线示出了衬底W。如图39和40所示，该电极区段651包括直径比该衬底W大的大体上圆盘形的加工电极660、位于该加工电极660周围部分上的多个进给电极661以及把加工电极660和该进给电极661隔开的绝缘体662。如图39所示，该加工电极660的上表面覆盖有离子交换剂663空，而该进给电极661的上表面覆盖有离子交换剂664。该离子交换剂663和664可整体地形成。在图40中示出了该离子交换剂663，664。
根据本实施例，由于在该电极区段651和该机头区段541之间的尺寸关系，在电解加工期间，不能从该电极区段651上面把纯水或者超纯水供应到该电极区段651的上表面。这样如图39和40所示，在该加工电极660上形成液体供应孔665，该液体供应孔665用于把纯水或者超纯水供应到该加工电极660的上表面。根据本实施例，许多流体供应孔665从该加工电极660中心径向地布置。该流体供应孔665连接到贯穿该中空电机656中空部分的纯水供应管，从而纯水或者超纯水通过该流体供应孔665供应到该电极区段651的上表面。
在本实施例中，该加工电极660连接到该电源704的阴极上，同时该进给电极66 1连接到该电源704的阳极。如上所述，根据被加工材料的不同，连接到该电源阴极的电极可用作进给电极，而连接到该阳极的电极可用作加工电极。
在电解加工期间，驱动该旋转电机以使该衬底W旋转，同时，该中空电机665被驱动，以使该电极区段651产生围绕卷绕中心“O”(参见图40)的滚动。通过如此使由该机头区段541保持的衬底W和该加工电极660在涡旋区域S内产生相对运动，从而实现了该衬底W整个表面(铜膜7)的加工。该电解加工区段的电极区段651设计成在相对运动期间，该运动中心(根据本实施例的涡旋运动中心“O”)始终在衬底W范围内。通过这样使该加工电极660直径比该衬底W直径大、并使该加工电极660的运动中心始终在该衬底W范围内，就能最好地均衡在该衬底W表面上方加工电极660的存在频率。还可以显著地降低该电极区段651的尺寸，导致整个设备尺寸显著降低以及重量明显减少。优选的是，该加工电极660的直径比该衬底W和该加工电极660相对运动距离与该衬底W直径之和大根据本实施例为涡旋半径“e”并小于该衬底W直径的两倍。
由于该衬底W不能用该进给电极661存在的区域加工，因此，与另一个区域相比，其中用该进给电极661布置外围部分，该加工速率很低。因此，最好使由该进给电极661占有的面积(区域)较小，以降低该进给电极661对加工速率的影响。从这个观点上看，根据本实施例，具有较小面积的多个进给电极661布置在该加工电极660的外围部分，同时至少一个进给电极661被允许在该相对运动期间接近于或者接触该衬底W。这样与把环状进给电极布置在该加工电极660外围部分的情况相比就能减少不加工区域，从而阻止该衬底W外围部分保持未加工。
接着，来描述通过根据本发明衬底加工设备的衬底加工(电解加工)。给定电压从该电源704施加在该加工电极660和该进给电极661之间，以通过由该离子交换剂663，664的酸产生的氢离子或者氢氧根离子作用，在该加工电极(阴极)660对该衬底W表面上导电薄膜(铜膜7)进行电解加工。该加工在该衬底W朝向该加工电极660的部分上进行。如上所述，通过使该衬底W和该加工电极660产生相对运动，可加工该衬底W的整个表面。同样如上所述，通过使该加工电极660的直径比该衬底W的直径较大，同时使该加工电极660的运动中心“O”始终位于该衬底W范围内，就能最好地使该加工电极660的在该衬底W表面上的存在频率得到均衡。还能显著地降低该电极区段651的尺寸，导致整个设备显著的尺寸减小以及重量减轻。
下面参照图41来描述包括镀膜、清洁和电解加工循环的衬底加工过程。如图28和37所示，可在该电镀区段520和该电解加工区段530之间旋转的旋转臂540安装在该衬底加工单元505内。用于保持该衬底的机头区段541垂直地安装该该旋转臂540的自由端一侧。通过使该旋转臂540旋转，通过该机头区段541保持的衬底可在进行该衬底镀膜的该镀膜位置520和进行该衬底电解加工(电解抛光)的电解加工区段530之间移动。此外，该清洁喷嘴517设于该衬底加工单元505，从而在镀膜和电解加工后的衬底可被清洁。
如上面参照图2所述的那样，当进行镀铜以在衬底W表面上形成铜膜时，其中在该衬底W上共同存在细微孔3a和宽沟道4b，则在该细微孔3a内或者在其上面镀膜的生长得到促进，从而该铜膜7易于在该细微孔3a上升高，导致升高部分的形成。另一方面，在该宽沟道4b内不可能有具有增强流平性的镀膜生长。结果，在对应于在细微孔3a上方升高部分高度和在宽沟道4b内凹陷部分深度之和的高度差形成在沉积在该衬底W上的铜膜7。为了降低这种高度差的形成，最好重复地进行镀膜和电解加工(电解抛光)。
图42A到42F为示出了衬底加工过程的图表，其中重复地进行两次镀膜和电解抛光。首先，在该镀膜区段520中进行上述衬底W的电解铜镀膜，以把铜大部分地埋入该细微孔3a内。在此阶段，升高部分已经局部地形成在该细微孔3a上方，而该宽沟道4b还没有充满铜(参见图42A)。这是由于高图案密度区域具有较大表面积，而作为镀膜促进剂的镀液中的添加剂在该窄孔内浓缩，借此镀膜生长在存在该细微孔3a区域得到促进。在该镀膜后，该衬底W用纯水清洁，从而从该衬底W表面上去除该镀液。此后，在该电解加工区段530进行电解加工，以去除在该细微孔3a上方局部地形成的升高部分(参见图42B和42C)。这样就完成了第一系列的镀膜、清洁和电解加工。
接着，在用纯水清洁该衬底后，在该镀膜区段520再次进行电解镀膜。当该宽沟道4b变成完全地充满铜时，终止该电解镀膜。在该阶段，该宽沟道4b被完全充满铜，同时铜膜(镀膜)7同样形成在该细微孔3a内或者上面(参见图42D)。在用纯水洗涤该衬底后，在该电解加工区段530再次进行电解加工。通过第二次电解镀膜，铜膜7的表面几乎变平，留下具有理想厚度的铜膜7，利用该厚度，该细微孔3a和该宽沟道4b被装填(参见图42E和42F)。举例来说，可得到具有良好表面光洁度、大约50-100nm膜厚度的该铜膜(镀膜)7。在该电解加工后的衬底用纯水清洁，继之以干燥，从而终止第二系列镀膜、清洁和电解加工。
尽管已经描述重复地进行两次镀膜和电解加工的情况，当然也可以重复地进行三次或更多系列加工。此外，有可能完全去除用于在该衬底表面内形成器件互连件的不必要铜膜部分，而只留下在该图案上的铜膜。通过这样重复地多次地进行镀膜和电解加工，与在一次电解加工阶段中对较大高度差变平的情况相比，可以较短时间获得较平的加工后表面。使用具有低导电率液体的镀膜和电解加工循环可阻止在细微孔区域升高部分的过度形成，同时可提供已经加工的衬底，其中铜膜以高效率平平地埋入在孔和宽沟道两者中。
图43示出了电解加工区段变化的简图。T该电解加工区段具有用于对离子交换剂(阳离子交换剂671a和/或阴离子交换剂671b)进行还原的还原区段670a、670b。
每个还原区段670a、670b包括接近于或者接触该离子交换剂(阳离子交换剂671a和/或阴离子交换剂671b)布置的隔离物672、形成在该加工电极673或者该进给电极674和该隔离物672之间的排放部分675以及用于向该排放部分675提供排放污染物的排放液体A的排放液供应区段676。当例如衬底W的工件靠近或者接触该离子交换剂(阳离子交换剂671a和/或阴离子交换剂671b)时，用于排放污染物的排放液体A从该排放液供应区段676提供到该排放部分675，同时用于电解加工的加工液体B从电解加工液体供应区段677提供在该隔离物672和该离子交换剂阳离子交换剂671a和/或阴离子交换剂671b)之间，同时电压从加工电源678施加在作为阴极的该加工电极673和作为阳极的该进给电极674之间，从而进行电解加工。
在该电解加工期间，在该阳离子交换剂671a，例如待加工材料溶解离子M+的离子吸收在该阳离子交换剂，该离子朝该加工电极(阴极)673移动，并穿过该隔离物672。通过供应在该隔离物672和该加工电极673之间的排放液体A的流动，已经穿过该隔离物672的该离子M+从该系统中排出。这样，该阳离子交换剂671a被还原。当阳离子交换剂用作该隔离物672时，该隔离物(阳离子交换剂)672可只允许来自该阳离子交换剂671a的离子M+穿透。另一方面，在该阴离子交换剂671b中，在该阴离子交换剂671b中的离子X-朝该进给电极(阳极)674移动，并穿过该隔离物672。通过供应在该隔离物672和该进给电极674之间的排放液体A的流动，已经穿过该隔离物672的该离子M+从该系统中排出。这样，该阴离子交换剂671b被还原。当阴离子交换剂用作该隔离物672时，该隔离物(阴离子交换剂)672可只允许来自该阴离子交换剂的离子X-穿透。
优选的是，具有低导电率的例如纯水或者超纯水的液体用作该加工液体，从而提高了电解加工的效率。优选的是，具有高电导率(电解溶液)的液体作为排放液供应，其中该排放液在该隔离物672和该加工电极673或者该进给电极674之间流动。例如NaCl或者Na2SO4的中性盐水溶液、例如HCl或者H2SO4的酸或者例如氨水的碱可用作电解溶液，并可根据工件性能而适当被选择。这可提高该离子交换剂的还原效率。
如图40所示，优选的是，该电极区段具有用于探测在衬底金属膜(铜膜7)-电解加工目标的厚度的传感器668。包括例如光源单元和光电探测器的光学传感器可用作该传感器668。通过从该光源单元朝金属膜表面发出光并探测来自金属膜的反射光，该光学传感器可探测该金属膜(铜膜7)的厚度。激光或者LED光可用作从该光源单元发出的光。
可选择的是，可以把涡流传感器布置在该金属膜(铜膜7)附近。该涡流传感器在该金属膜上形成涡流并探测该涡流的强度。可根据探测到的涡流强度来探测膜厚度。同样还可以把温度传感器布置在该金属膜-电解加工的目标附近。利用在该金属膜电解加工期间发出的热随着膜厚度变化而变化的事实，在该膜厚度上的变化可从放出的热的变化来探测。输入到用于使该机头区段或者该电解加工区段旋转的驱动电机的电流值随着该金属膜-电解加工目标的厚度变化而变化。因此，可以从该电流值的变化来探测膜厚度变化。利用提供这样的探测金属膜厚度的装置，就能精确地确定在电解加工期间膜的厚度，这样就能以高精度进行该加工。
图44为示出了设置在该衬底加工单元505上清洁区段的垂直剖面图。如图44所示，该清洁区段717包括多个清洁喷嘴718和臂状吹风机719，其中该多个清洁喷嘴718用于朝着该衬底W外围部分方向喷溅清洗液并清洁该衬底，而该臂状吹风机719用于在清洁后干燥该衬底。该清洁喷嘴718连接到未示出的清洗液供应源上，同时清洗液(例如纯水)从该清洁喷嘴718朝该衬底W下部表面方向喷溅。该吹风机719经由一个气源通道720连接到未示出的气体供应源，以及干燥气体(例如空气或者N2气体)从该吹风机719朝着该衬底W下部表面方向喷溅。该吹风机719被设计成可旋转。
根据该清洁区段717，在从该清洁喷嘴718朝着该衬底W下部表面方向喷溅清洗液后，该衬底保持件548的转速提高到例如300min-1，用于干燥。同时，空气从该吹风机719吹到该衬底W，也用于干燥该衬底。有必要用通常的利用离心力脱水以使该衬底大概在大约2000min-1速度旋转。根据同样使用空气吹动的本实施例，这样高的转速没有必要。
该衬底加工单元的结构不局限于上述一种。例如，如图45所示，可以提供围绕固定旋转臂540的该支柱542的多个衬底加工区段。根据图45所示的实施例，该镀膜区段520、该清洁区段710和该电解加工区段530围绕该支柱542布置，从而通过该支柱542的旋转，该机头区段541可在该镀膜区段520、该清洁区段710和该电解加工区段530之间移动。这便于一系列的衬底加工：衬底的镀膜；在镀膜之后该衬底的清洁；在清洁之后该衬底的电解加工；以及在电解加工之后该衬底的清洁。在该镀膜衬底和安装在该电极上离子交换剂之间，通过供应具有不超过50μs/cm电导率的液体，进行电解加工，借此可实现良好的加工，同时具有去除该金属镀膜升高部分的增强效果。通过重复一系列工序，即镀膜、清洁、电解加工和清洁，在该衬底表面细微孔上方过度地形成的该金属镀膜升高部分可通过电解加工去除，同时把具有良好表面光洁度的铜埋入到细微孔和该宽沟道共同存在的衬底上。
如在上文描述的那样，根据本发明，通过在衬底镀膜后进行电解加工，通过在该镀膜衬底和该电极之间供应具有不超过500μs/cm电导率的液体，可有效地去除形成在该镀膜中该衬底的升高部分，借此可提高该衬底的光洁度。这样，由于在电阻上不同，具有不超过500μs/cm电导率的液体不能完全地电解地分解，离子电流集中在靠近或者接触离子交换剂的衬底升高部分上，同时离子作用于该衬底上的金属膜(升高部分)上。因此，靠近或者接触该离子交换剂的该升高部分可有效地去除，借此该衬底的光洁度可提高。
本发明可提供具有优良表面光洁度的加工后金属膜或者埋入互连件。此外，本发明可减小为获得该平整加工金属膜或者埋入互连件的镀膜的厚度，并从经济观点上看也因此是有利的。
工业实用性
本发明涉及一种衬底加工设备和一种衬底加工方法，其中用于对形成在衬底表面上特别是半导体晶片上导热材料进行加工。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.一种衬底加工设备，包括：
用于载入和载出衬底的加载/卸载区段；
用于通过电解作用去除具有形成在其中的待加工膜的衬底表面的电解加工单元，所述电解加工单元包括接触该衬底表面的进给区段；
刻蚀单元，该单元用于刻蚀掉这样的部分，该部分为该衬底的在已经与在该电解加工单元进给区段接触部分的保持未加工的待加工膜；
化学机械抛光单元，该单元用于在化学上和机械地抛光该衬底表面，所述待加工膜已经从该表面刻蚀掉；以及
用于在该衬底加工设备内传送该衬底的传送装置。
2.根据权利要求1的衬底加工设备，其中该电解加工单元包括：
能够接近或者接触该衬底的加工电极；
作为用于把电力提供到该衬底的进给区段的进给电极；
布置在该衬底以及该加工电极和该进给电极中至少一个之间的离子交换剂；
用于在该加工电极和该进给电极之间施加电压的电源；以及
流体供应区段，该流体供应区段用于把流体供应在该衬底和该加工电极与该进给电极中至少一个之间，其中该离子交换剂布置在其间。
3.根据权利要求1的衬底加工设备，还包括用于在该衬底表面上形成待加工膜的成膜单元。
4.根据权利要求3的衬底加工设备，其中成膜单元为用于在该衬底表面上镀膜的镀膜单元。
5.根据权利要求3的衬底加工设备，还包括在该成膜单元中在该加工后用于对该衬底退火的退火单元。
6.根据权利要求1的衬底加工设备，还包括用于清洁该衬底的清洁单元。
7.一种衬底加工设备，包括：
用于载入和载出衬底的加载/卸载区段；
用于通过电解作用去除具有形成在其中的待加工膜的衬底表面的电解加工单元，所述电解加工单元包括接触该衬底表面的进给区段；
刻蚀单元，该单元用于刻蚀掉这样的部分，该部分为该衬底的在已经与在该电解加工单元中进给区段接触部分的保持未加工的待加工膜；以及
用于在该衬底加工设备内传送该衬底的传送设备，
其中该电解加工单元包括：
(vi)能够接近或者接触该衬底的加工电极；
(vii)作为用于把电力提供到该衬底的进给区段的进给电极；
(viii)布置在该衬底以及该加工电极和该进给电极中至少一个之间的离子交换剂；
(ix)用于在该加工电极和该进给电极之间施加电压的电源；以及
(x)流体供应区段，该流体供应区段用于把纯水或者具有不超过500μs/cm电导率液体供应在该衬底以及该加工电极和该进给电极中至少一个之间，同时该离子交换剂布置在其中。
8.根据权利要求7的衬底加工设备，还包括化学机械抛光单元，该单元用于在化学上和机械地对该衬底表面抛光，所述待加工膜已经从该表面刻蚀掉。
9.根据权利要求7的衬底加工设备，还包括用于在该衬底表面上形成待加工膜的成膜单元。
10.根据权利要求9的衬底加工设备，其中成膜单元为用于在该衬底表面上镀膜的镀膜单元。
11.根据权利要求9的衬底加工设备，还包括在该成膜单元中在该加工后用于对该衬底退火的退火单元。
12.根据权利要求7的衬底加工设备，还包括用于清洁该衬底的清洁单元。
13.一种衬底加工方法，包括：
对具有形成在其中的待加工膜的衬底表面进行电解加工，同时使进给元件与该衬底表面接触；
刻蚀掉该衬底与该进给元件接触的部分上的保持未加工的待加工膜；以及
刻蚀之后，化学和机械地抛光该衬底表面。
14.根据权利要求13的衬底加工方法，其中该电解加工步骤包括：
使加工电极接近或者接触该衬底，同时通过作为进给元件的进给电极把电力提供到该衬底；
把离子交换剂布置在该衬底以及该加工电极和该进给电极中至少一个之间；把流体供应在该衬底和该加工电极与该进给电极中至少一个之间，其中该离子交换剂布置在其间；
在该加工电极和该进给电极之间施加电压；
15.根据权利要求13的衬底加工方法，还包括在该电解加工之前在该衬底表面上形成待加工膜。
16.一种衬底加工方法，包括：
对具有形成在其中的待加工膜的衬底表面进行电解加工；以及
刻蚀掉该衬底与该进给元件接触的部分上的保持未加工的待加工膜；
其中该电解加工步骤包括：
使加工电极接近或者接触该衬底，同时通过作为进给元件的进给电极把电力提供到该衬底；
把离子交换剂布置在该衬底以及该加工电极和该进给电极中至少一个之间；把纯水或者具有不超过500μs/cm电导率液体供应在该衬底以及该加工电极和该进给电极中至少一个之间，同时该离子交换剂布置在其中；以及
在该加工电极和该进给电极之间施加电压。
17.根据权利要求16的衬底加工方法，还包括刻蚀后在化学上和机械地抛光该衬底表面。
18.根据权利要求16的衬底加工方法，还包括在该电解加工之前在该衬底表面上形成待加工膜。
19.(修改)一种衬底加工方法，包括：
把互连件材料埋入到用于在衬底表面上形成的互连件的细微沟道内；
去除不必要的互连件材料并使该衬底表面变平；通过电解加工进一步去除该互连件材料，从而在所述细微沟道上部形成用于装填的凹部；以及
在用于装填的该凹部有选择地形成保护膜。
20.根据权利要求19的衬底加工方法，其中该保护膜为多层复合薄膜。
21.根据权利要求19的衬底加工方法，其中该保护膜通过无电极电镀形成。
22.(删去)
23.(删去)
24.(删去)
25.根据权利要求24的衬底加工方法，其中该电解加工包括：
使加工电极接近或者接触该衬底，同时通过进给电极把电力提供到该衬底；
把离子交换剂布置在该衬底以及该加工电极和该进给电极中至少一个之间；
把流体供应在该衬底和该加工电极与该进给电极中至少一个之间，其中该离子交换剂布置在其间；以及
在该加工电极和该进给电极之间施加电压。
26.根据权利要求25的衬底加工方法，其中该液体为纯水或者具有不超过500μs/cm电导率的液体。
27.根据权利要求24的衬底加工方法，其中该电解加工包括：
使加工电极接近或者接触该衬底，同时借助于进给电极把电力提供到该衬底；
把纯水或者具有不超过500μs/cm电导率的液体供应在该衬底和该加工电极之间；以及
在该加工电极和该进给电极之间施加电压。
28.(修改)一种半导体器件，包括具有用于形成在表面的互连件的细微沟道的衬底，所述细微沟道充满互连件材料，同时包括多层复合薄膜的保护膜形成在该互连件材料表面上。
29.(修改)根据权利要求28的半导体器件，其中所述多层复合薄膜包括热扩散阻止层和氧化阻止层。
30.一种衬底加工设备，包括：
用于保持衬底的机头区段；
对衬底表面电镀以形成电镀金属膜的镀膜区段；
用于在镀膜之后清洁该衬底的清洁区段；以及
电解加工区段，该区段用于这样对在该衬底上至少所述金属膜进行电解去除加工，即通过使离子交换剂存在于清洁后的该衬底和电极之间、并在液体存在的情况下把电压施加在该衬底和该电极之间；
其中该机头区段能够在该镀膜区段、该清洁区段和该电解区段之间移动，同时保持该衬底。
31.根据权利要求30的衬底加工设备，其中该清洁区段布置在该镀膜区段和该电解加工区段之间。
32.根据权利要求30的衬底加工设备，其中该清洁区段包括清洗液喷嘴。
33.根据权利要求30的衬底加工设备，其中该清洁区段包括用于在清洁后干燥该衬底的干燥装置。
34.根据权利要求30的衬底加工设备，其中该电解加工区段通过如下这样进行该电解加工，即通过把纯水、超纯水或者具有不超过500μs/cm电导率的液体供应在镀膜后的该衬底与该电极之间。
35.根据权利要求30的衬底加工设备，其中在该镀膜区段的镀膜和在该电解加工区段的电解去除加工至少重复地进行两次。
36.根据权利要求30的衬底加工设备，其中该镀膜区段包括：
阳极；
布置在该阳极和该衬底之间的离子交换剂；以及
用于把镀液供应到该离子交换剂和该衬底之间的镀液供应区段。
37.根据权利要求30的衬底加工设备，其中该机头区段包括能打开/关闭的进给接触元件，该元件用于对保持在该机头区段下部表面的衬底外围部分进行保持，并把电力供应到该衬底。
38.根据权利要求37的衬底加工设备，其中该进给接触元件由沿着该机头区段圆周方向以预定间隔布置的多个元件组成。
39.根据权利要求37的衬底加工设备，其中该进给接触元件具有由金属形成的进给元件，该金属与在该衬底上的金属膜不反应。
40.根据权利要求30的衬底加工设备，其中该电解加工区段具有用于对在该衬底上金属膜的厚度进行探测的传感器。
41.根据权利要求30的衬底加工设备，其中该镀膜区段和该电解镀膜区段每个均具有电源。
42.根据权利要求30的衬底加工设备，其中该机头区段、该镀膜区段、该清洁区段以及该电解加工区段安装在一个加工单元内。
43.根据权利要求42的衬底加工设备，其中该加工单元带有用于把惰性气体供应到该加工单元内的惰性气体供应区段。
44.根据权利要求30的衬底加工设备，其中该电解加工区段和该镀膜区段连接到共同的电源上，同时该电源可通过电源选择器开关可切换地连接到该电解加工区段或者该镀膜区段。
45.一种衬底加工设备，包括：
用于保持衬底的机头区段；
对衬底表面电镀以形成电镀金属膜的镀膜区段；
用于在该镀膜后清洁该衬底的清洁区段；以及
具有加工电极的电解加工区段，该区段用于这样对在该衬底上至少所述金属膜进行电解去除加工，即在液体存在情况下通过把电压施加在清洁后的衬底和该加工电极之间；
其中该机头区段能够在该镀膜区段、该清洁区段和该电解区段之间移动，同时保持该衬底。
46.根据权利要求45的衬底加工设备，其中该清洁区段布置在该镀膜区段和该电解加工区段之间。
47.根据权利要求45的衬底加工设备，其中该清洁区段包括清洗液喷嘴。
48.根据权利要求45的衬底加工设备，其中该清洁区段包括用于在清洁后干燥该衬底的干燥装置。
49.根据权利要求45的衬底加工设备，其中该电解加工区段通过如下这样进行该电解加工，即通过把纯水、超纯水或者具有不超过500μs/cm电导率的液体供应到镀膜后该衬底和该电极之间。
50.根据权利要求45的衬底加工设备，其中在该镀膜区段的镀膜和在该电解加工区段的电解去除加工至少重复地进行两次。
51.根据权利要求45的衬底加工设备，其中该镀膜区段包括：
阳极；
布置在该阳极和该衬底之间的离子交换剂；以及
用于把镀液供应到该离子交换剂和该衬底之间的镀液供应区段。
52.根据权利要求45的衬底加工设备，其中该机头区段包括能打开/关闭的进给接触元件，该元件用于对保持在该机头区段下部表面的衬底外围部分进行保持，并把电力供应到该衬底。
53.根据权利要求52的衬底加工设备，其中该进给接触元件由沿着该机头区段圆周方向以预定间隔布置的多个元件组成。
54.根据权利要求53的衬底加工设备，其中该进给接触元件具有由金属形成的进给元件，该金属与在该衬底上的金属膜不反应。
55.根据权利要求45的衬底加工设备，其中该电解加工区段具有用于对在该衬底上的金属膜的厚度进行探测的传感器。
56.根据权利要求45的衬底加工设备，其中该镀膜区段和该电解镀膜区段每个均具有电源。
57.根据权利要求45的衬底加工设备，其中该机头区段、该镀膜区段、该清洁区段以及该电解加工区段安装在一个加工单元内。
58.根据权利要求57的衬底加工设备，其中该加工单元带有用于把惰性气体供应到该加工单元内的惰性气体供应区段。
59.根据权利要求45的衬底加工设备，其中该电解加工区段和该镀膜区段连接到共同的电源上，同时该电源可通过电源选择器开关可切换地连接到该电解加工区段或者该镀膜区段。
60.根据权利要求45的衬底加工设备，其中该电解加工区段通过把酸性溶液供应到镀膜后的衬底和该加工电极之间而进行电解加工。
61.一种衬底加工方法，包括：
对衬底的表面镀膜；
在该镀膜之后对该衬底清洁；以及
如下进行电解去除加工，即通过使离子交换剂存在于该清洁后的该衬底和电极之间、并把具有不超过500μs/cm电导率的液体供应到该衬底和该电极之间；
其中该镀膜、该清洁和该电解加工至少重复进行两次。
62.一种衬底加工方法，包括：
对衬底的表面镀膜；
在该镀膜之后对该衬底表面清洁；
通过在液体存在情况下把电压施加到该衬底和加工电极之间而对清洁后的衬底表面进行电解加工；
其中该镀膜、该清洁和该电解加工至少重复进行两次。
63.根据权利要求62的衬底加工方法，其中使离子交换剂存在于该衬底和该加工电极之间。
64.根据权利要求62的衬底加工方法，其中所述液体为纯水或者具有不超过500μs/cm电导率的液体或者电解质溶液。
65.根据权利要求62的衬底加工方法，其中所述液体为一种酸性溶液。
66.(增加)一种衬底加工方法，包括：
把互连件材料埋入到用于在衬底表面上形成的互连件的细微沟道内；
去除不必要的互连件材料并使该衬底表面变平；
通过化学机械抛光进一步去除该互连件材料，从而在所述细微沟道上部内形成用于装填的凹部；以及
在用于装填的该凹部有选择地形成保护膜。
67.(增加)根据权利要求66的衬底加工方法，其中该保护膜为多层复合薄膜。
68.(增加)根据权利要求66的衬底加工方法，其中该保护膜为由无电极电镀形成。

Claims (65)

1.一种衬底加工设备，包括：
用于载入和载出衬底的加载/卸载区段；
用于通过电解作用去除具有形成在其中的待加工膜的衬底表面的电解加工单元，所述电解加工单元包括接触该衬底表面的进给区段；
刻蚀单元，该单元用于刻蚀掉这样的部分，该部分为该衬底的在已经与在该电解加工单元进给区段接触部分的保持未加工的待加工膜；
化学机械抛光单元，该单元用于在化学上和机械地抛光该衬底表面，所述待加工膜已经从该表面刻蚀掉；以及
用于在该衬底加工设备内传送该衬底的传送装置。
2.根据权利要求1的衬底加工设备，其中该电解加工单元包括：
能够接近或者接触该衬底的加工电极；
作为用于把电力提供到该衬底的进给区段的进给电极；
布置在该衬底以及该加工电极和该进给电极中至少一个之间的离子交换剂；
用于在该加工电极和该进给电极之间施加电压的电源；以及
流体供应区段，该流体供应区段用于把流体供应在该衬底和该加工电极与该进给电极中至少一个之间，其中该离子交换剂布置在其间。
3.根据权利要求1的衬底加工设备，还包括用于在该衬底表面上形成待加工膜的成膜单元。
4.根据权利要求3的衬底加工设备，其中成膜单元为用于在该衬底表面上镀膜的镀膜单元。
5.根据权利要求3的衬底加工设备，还包括在该成膜单元中在该加工后用于对该衬底退火的退火单元。
6.根据权利要求1的衬底加工设备，还包括用于清洁该衬底的清洁单元。
7.一种衬底加工设备，包括：
用于载入和载出衬底的加载/卸载区段；
用于通过电解作用去除具有形成在其中的待加工膜的衬底表面的电解加工单元，所述电解加工单元包括接触该衬底表面的进给区段；
刻蚀单元，该单元用于刻蚀掉这样的部分，该部分为该衬底的在已经与在该电解加工单元中进给区段接触部分的保持未加工的待加工膜；以及
用于在该衬底加工设备内传送该衬底的传送设备，
其中该电解加工单元包括：
(i)能够接近或者接触该衬底的加工电极；
(ii)作为用于把电力提供到该衬底的进给区段的进给电极；
(iii)布置在该衬底以及该加工电极和该进给电极中至少一个之间的离子交换剂；
(iv)用于在该加工电极和该进给电极之间施加电压的电源；以及
(v)流体供应区段，该流体供应区段用于把纯水或者具有不超过500μs/cm电导率液体供应在该衬底以及该加工电极和该进给电极中至少一个之间，同时该离子交换剂布置在其中。
8.根据权利要求7的衬底加工设备，还包括化学机械抛光单元，该单元用于在化学上和机械地对该衬底表面抛光，所述待加工膜已经从该表面刻蚀掉。
9.根据权利要求7的衬底加工设备，还包括用于在该衬底表面上形成待加工膜的成膜单元。
10.根据权利要求9的衬底加工设备，其中成膜单元为用于在该衬底表面上镀膜的镀膜单元。
11.根据权利要求9的衬底加工设备，还包括在该成膜单元中在该加工后用于对该衬底退火的退火单元。
12.根据权利要求7的衬底加工设备，还包括用于清洁该衬底的清洁单元。
13.一种衬底加工方法，包括：
对具有形成在其中的待加工膜的衬底表面进行电解加工，同时使进给元件与该衬底表面接触；
刻蚀掉该衬底与该进给元件接触的部分上的保持未加工的待加工膜；以及
刻蚀之后，化学和机械地抛光该衬底表面。
14.根据权利要求13的衬底加工方法，其中该电解加工步骤包括：
使加工电极接近或者接触该衬底，同时通过作为进给元件的进给电极把电力提供到该衬底；
把离子交换剂布置在该衬底以及该加工电极和该进给电极中至少一个之间；把流体供应在该衬底和该加工电极与该进给电极中至少一个之间，其中该离子交换剂布置在其间；
在该加工电极和该进给电极之间施加电压；
15.根据权利要求13的衬底加工方法，还包括在该电解加工之前在该衬底表面上形成待加工膜。
16.一种衬底加工方法，包括：
对具有形成在其中的待加工膜的衬底表面进行电解加工；以及
刻蚀掉该衬底与该进给元件接触的部分上的保持未加工的待加工膜；
其中该电解加工步骤包括：
使加工电极接近或者接触该衬底，同时通过作为进给元件的进给电极把电力提供到该衬底；
把离子交换剂布置在该衬底以及该加工电极和该进给电极中至少一个之间；把纯水或者具有不超过500μs/cm电导率液体供应在该衬底以及该加工电极和该进给电极中至少一个之间，同时该离子交换剂布置在其中；以及
在该加工电极和该进给电极之间施加电压。
17.根据权利要求16的衬底加工方法，还包括刻蚀后在化学上和机械地抛光该衬底表面。
18.根据权利要求16的衬底加工方法，还包括在该电解加工之前在该衬底表面上形成待加工膜。
19.一种衬底加工方法，包括：
把互连件材料埋入到用于在衬底表面上形成的互连件的细微沟道内；
去除不必要的互连件材料并使该衬底表面变平；
进一步去除该互连件材料，从而在所述细微沟道上部形成用于装填的凹部；以及
在用于装填的该凹部有选择地形成保护膜。
20.根据权利要求19的衬底加工方法，其中该保护膜为多层复合薄膜。
21.根据权利要求19的衬底加工方法，其中该保护膜通过无电极电镀形成。
22.根据权利要求19的衬底加工方法，其中通过化学机械抛光进行该互连件材料的去除。
23.根据权利要求19的衬底加工方法，其中通过化学蚀刻进行该互连件材料的去除。
24.根据权利要求19的衬底加工方法，其中通过电解加工进行该互连件材料的去除。
25.根据权利要求24的衬底加工方法，其中该电解加工包括：
使加工电极接近或者接触该衬底，同时通过进给电极把电力提供到该衬底；
把离子交换剂布置在该衬底以及该加工电极和该进给电极中至少一个之间；
把流体供应在该衬底和该加工电极与该进给电极中至少一个之间，其中该离子交换剂布置在其间；以及
在该加工电极和该进给电极之间施加电压。
26.根据权利要求25的衬底加工方法，其中该液体为纯水或者具有不超过500μs/cm电导率的液体。
27.根据权利要求24的衬底加工方法，其中该电解加工包括：
使加工电极接近或者接触该衬底，同时借助于进给电极把电力提供到该衬底；
把纯水或者具有不超过500μs/cm电导率的液体供应在该衬底和该加工电极之间；以及
在该加工电极和该进给电极之间施加电压。
28.一种半导体器件，包括具有用于形成在表面互连件的细微沟道的衬底，所述细微沟道充满互连件材料，同时保护膜形成在该互连件材料表面上。
29.根据权利要求28的半导体器件，其中该保护膜为多层复合薄膜。
30.一种衬底加工设备，包括：
用于保持衬底的机头区段；
对衬底表面电镀以形成电镀金属膜的镀膜区段；
用于在镀膜之后清洁该衬底的清洁区段；以及
电解加工区段，该区段用于这样对在该衬底上至少所述金属膜进行电解去除加工，即通过使离子交换剂存在于清洁后的该衬底和电极之间、并在液体存在的情况下把电压施加在该衬底和该电极之间；
其中该机头区段能够在该镀膜区段、该清洁区段和该电解区段之间移动，同时保持该衬底。
31.根据权利要求30的衬底加工设备，其中该清洁区段布置在该镀膜区段和该电解加工区段之间。
32.根据权利要求30的衬底加工设备，其中该清洁区段包括清洗液喷嘴。
33.根据权利要求30的衬底加工设备，其中该清洁区段包括用于在清洁后干燥该衬底的干燥装置。
34.根据权利要求30的衬底加工设备，其中该电解加工区段通过如下这样进行该电解加工，即通过把纯水、超纯水或者具有不超过500μs/cm电导率的液体供应在镀膜后的该衬底与该电极之间。
35.根据权利要求30的衬底加工设备，其中在该镀膜区段的镀膜和在该电解加工区段的电解去除加工至少重复地进行两次。
36.根据权利要求30的衬底加工设备，其中该镀膜区段包括：
阳极；
布置在该阳极和该衬底之间的离子交换剂；以及
用于把镀液供应到该离子交换剂和该衬底之间的镀液供应区段。
37.根据权利要求30的衬底加工设备，其中该机头区段包括能打开/关闭的进给接触元件，该元件用于对保持在该机头区段下部表面的衬底外围部分进行保持，并把电力供应到该衬底。
38.根据权利要求37的衬底加工设备，其中该进给接触元件由沿着该机头区段圆周方向以预定间隔布置的多个元件组成。
39.根据权利要求37的衬底加工设备，其中该进给接触元件具有由金属形成的进给元件，该金属与在该衬底上的金属膜不反应。
40.根据权利要求30的衬底加工设备，其中该电解加工区段具有用于对在该衬底上金属膜的厚度进行探测的传感器。
41.根据权利要求30的衬底加工设备，其中该镀膜区段和该电解镀膜区段每个均具有电源。
42.根据权利要求30的衬底加工设备，其中该机头区段、该镀膜区段、该清洁区段以及该电解加工区段安装在一个加工单元内。
43.根据权利要求42的衬底加工设备，其中该加工单元带有用于把惰性气体供应到该加工单元内的惰性气体供应区段。
44.根据权利要求30的衬底加工设备，其中该电解加工区段和该镀膜区段连接到共同的电源上，同时该电源可通过电源选择器开关可切换地连接到该电解加工区段或者该镀膜区段。
45.一种衬底加工设备，包括：
用于保持衬底的机头区段；
对衬底表面电镀以形成电镀金属膜的镀膜区段；
用于在该镀膜后清洁该衬底的清洁区段；以及
具有加工电极的电解加工区段，该区段用于这样对在该衬底上至少所述金属膜进行电解去除加工，即在液体存在情况下通过把电压施加在清洁后的衬底和该加工电极之间；
其中该机头区段能够在该镀膜区段、该清洁区段和该电解区段之间移动，同时保持该衬底。
46.根据权利要求45的衬底加工设备，其中该清洁区段布置在该镀膜区段和该电解加工区段之间。
47.根据权利要求45的衬底加工设备，其中该清洁区段包括清洗液喷嘴。
48.根据权利要求45的衬底加工设备，其中该清洁区段包括用于在清洁后干燥该衬底的干燥装置。
49.根据权利要求45的衬底加工设备，其中该电解加工区段通过如下这样进行该电解加工，即通过把纯水、超纯水或者具有不超过500μs/cm电导率的液体供应到镀膜后该衬底和该电极之间。
50.根据权利要求45的衬底加工设备，其中在该镀膜区段的镀膜和在该电解加工区段的电解去除加工至少重复地进行两次。
51.根据权利要求45的衬底加工设备，其中该镀膜区段包括：
阳极；
布置在该阳极和该衬底之间的离子交换剂；以及
用于把镀液供应到该离子交换剂和该衬底之间的镀液供应区段。
52.根据权利要求45的衬底加工设备，其中该机头区段包括能打开/关闭的进给接触元件，该元件用于对保持在该机头区段下部表面的衬底外围部分进行保持，并把电力供应到该衬底。
53.根据权利要求52的衬底加工设备，其中该进给接触元件由沿着该机头区段圆周方向以预定间隔布置的多个元件组成。
54.根据权利要求53的衬底加工设备，其中该进给接触元件具有由金属形成的进给元件，该金属与在该衬底上的金属膜不反应。
55.根据权利要求45的衬底加工设备，其中该电解加工区段具有用于对在该衬底上的金属膜的厚度进行探测的传感器。
56.根据权利要求45的衬底加工设备，其中该镀膜区段和该电解镀膜区段每个均具有电源。
57.根据权利要求45的衬底加工设备，其中该机头区段、该镀膜区段、该清洁区段以及该电解加工区段安装在一个加工单元内。
58.根据权利要求57的衬底加工设备，其中该加工单元带有用于把惰性气体供应到该加工单元内的惰性气体供应区段。
59.根据权利要求45的衬底加工设备，其中该电解加工区段和该镀膜区段连接到共同的电源上，同时该电源可通过电源选择器开关可切换地连接到该电解加工区段或者该镀膜区段。
60.根据权利要求45的衬底加工设备，其中该电解加工区段通过把酸性溶液供应到镀膜后的衬底和该加工电极之间而进行电解加工。
61.一种衬底加工方法，包括：
对衬底的表面镀膜；
在该镀膜之后对该衬底清洁；以及
如下进行电解去除加工，即通过使离子交换剂存在于该清洁后的该衬底和电极之间、并把具有不超过500μs/cm电导率的液体供应到该衬底和该电极之间；
其中该镀膜、该清洁和该电解加工至少重复进行两次。
62.一种衬底加工方法，包括：
对衬底的表面镀膜；
在该镀膜之后对该衬底表面清洁；
通过在液体存在情况下把电压施加到该衬底和加工电极之间而对清洁后的衬底表面进行电解加工；
其中该镀膜、该清洁和该电解加工至少重复进行两次。
63.根据权利要求62的衬底加工方法，其中使离子交换剂存在于该衬底和该加工电极之间。
64.根据权利要求62的衬底加工方法，其中所述液体为纯水或者具有不超过500μs/cm电导率的液体或者电解质溶液。
65.根据权利要求62的衬底加工方法，其中所述液体为一种酸性溶液。
CNB038113015A 2002-05-17 2003-05-16 衬底加工设备和衬底加工方法 Expired - Fee Related CN100334691C (zh)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP143725/2002 2002-05-17
JP2002143725A JP3933520B2 (ja) 2002-05-17 2002-05-17 基板処理装置及び基板処理方法
JP170588/2002 2002-06-11
JP2002170588A JP2004015028A (ja) 2002-06-11 2002-06-11 基板処理方法及び半導体装置
JP2002382128 2002-12-27
JP382128/2002 2002-12-27
PCT/JP2003/006130 WO2003098676A1 (en) 2002-05-17 2003-05-16 Substrate processing apparatus and substrate processing method

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2007101367018A Division CN101101861A (zh) 2002-05-17 2003-05-16 衬底加工设备和衬底加工方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1653597A true CN1653597A (zh) 2005-08-10
CN100334691C CN100334691C (zh) 2007-08-29

Family

ID=29553984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB038113015A Expired - Fee Related CN100334691C (zh) 2002-05-17 2003-05-16 衬底加工设备和衬底加工方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20060234508A1 (zh)
EP (1) EP1506572A1 (zh)
KR (1) KR20050004156A (zh)
CN (1) CN100334691C (zh)
TW (1) TWI291732B (zh)
WO (1) WO2003098676A1 (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102285628A (zh) * 2010-06-18 2011-12-21 王云翔 用于半导体微细加工的喷胶装置及衬底的喷涂方法
CN102412136A (zh) * 2011-05-13 2012-04-11 上海华力微电子有限公司 一种消除金属表面突起物的化学机械抛光装置及方法
CN102765043A (zh) * 2012-07-03 2012-11-07 上海华力微电子有限公司 一种浅沟槽隔离工艺研磨装置及其使用方法
CN105529278A (zh) * 2014-09-29 2016-04-27 盛美半导体设备（上海）有限公司 加工半导体结构的装置
CN110815035A (zh) * 2019-11-14 2020-02-21 杭州众硅电子科技有限公司 一种结合研磨和单晶圆清洗模组的化学机械平坦化设备
CN115244228A (zh) * 2021-02-25 2022-10-25 株式会社荏原制作所 镀覆装置以及镀覆装置的气泡除去方法
TWI801498B (zh) * 2018-02-14 2023-05-11 日商迪思科股份有限公司 加工裝置

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7799200B1 (en) 2002-07-29 2010-09-21 Novellus Systems, Inc. Selective electrochemical accelerator removal
US20050048768A1 (en) * 2003-08-26 2005-03-03 Hiroaki Inoue Apparatus and method for forming interconnects
US7578920B2 (en) 2003-09-26 2009-08-25 Ebara Corporation Electrolytic processing method
US8372757B2 (en) 2003-10-20 2013-02-12 Novellus Systems, Inc. Wet etching methods for copper removal and planarization in semiconductor processing
US7972970B2 (en) 2003-10-20 2011-07-05 Novellus Systems, Inc. Fabrication of semiconductor interconnect structure
US8158532B2 (en) * 2003-10-20 2012-04-17 Novellus Systems, Inc. Topography reduction and control by selective accelerator removal
US8530359B2 (en) 2003-10-20 2013-09-10 Novellus Systems, Inc. Modulated metal removal using localized wet etching
WO2005042810A2 (en) 2003-10-31 2005-05-12 E.I Du Pont De Nemours And Company Membrane -mediated electropolishing
JP2007523264A (ja) 2004-02-23 2007-08-16 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 膜式電解研磨向け装置
US7268074B2 (en) * 2004-06-14 2007-09-11 Enthone, Inc. Capping of metal interconnects in integrated circuit electronic devices
US7718009B2 (en) * 2004-08-30 2010-05-18 Applied Materials, Inc. Cleaning submicron structures on a semiconductor wafer surface
JP4955976B2 (ja) * 2005-01-21 2012-06-20 東京エレクトロン株式会社 塗布、現像装置及びその方法
JP4519037B2 (ja) * 2005-08-31 2010-08-04 東京エレクトロン株式会社 加熱装置及び塗布、現像装置
JP4937559B2 (ja) 2005-09-14 2012-05-23 株式会社Ｓｏｋｕｄｏ 基板処理装置および基板処理方法
KR100830762B1 (ko) * 2005-09-14 2008-05-20 가부시키가이샤 소쿠도 노출처리를 받은 기판의 처리장치 및 처리방법
KR100710192B1 (ko) * 2005-12-28 2007-04-20 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 소자의 배선 형성방법
KR100893182B1 (ko) * 2007-06-01 2009-04-15 주식회사 엘트린 웨이퍼 세정방법
JP5471268B2 (ja) * 2008-12-26 2014-04-16 大日本印刷株式会社 貫通電極基板及びその製造方法
TW201041193A (en) * 2009-05-07 2010-11-16 Anteya Technology Corp LED supporting frame structure
KR101107672B1 (ko) * 2009-08-27 2012-01-25 삼성전기주식회사 기판의 도금방법
CN102484061B (zh) 2009-09-02 2015-08-19 诺发系统有限公司 降低的各向同性蚀刻剂材料消耗及废料产生
JP5631815B2 (ja) 2011-06-29 2014-11-26 東京エレクトロン株式会社 めっき処理方法、めっき処理装置および記憶媒体
TWI556319B (zh) * 2011-11-30 2016-11-01 半導體能源研究所股份有限公司 半導體裝置的製造方法
JP5788349B2 (ja) * 2012-03-19 2015-09-30 東京エレクトロン株式会社 めっき処理装置、めっき処理方法および記憶媒体
JP5926086B2 (ja) * 2012-03-28 2016-05-25 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置および基板処理方法
JP6026362B2 (ja) * 2013-07-09 2016-11-16 東京エレクトロン株式会社 基板処理システム、基板処理システムの制御方法、及び記憶媒体
JP6472693B2 (ja) 2015-03-24 2019-02-20 株式会社荏原製作所 基板処理装置
DE102017203553A1 (de) * 2017-03-04 2018-09-06 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Objektpräparationseinrichtung und Teilchenstrahlgerät mit einer Objektpräparationseinrichtung sowie Verfahren zum Betrieb des Teilchenstrahlgeräts
CN110709980A (zh) * 2017-04-26 2020-01-17 崇硕科技公司 具有提高的生产量和加工灵活性的cmp机器
TWI823970B (zh) * 2018-07-31 2023-12-01 日商東京威力科創股份有限公司 基板液處理裝置及基板液處理方法
WO2020048311A1 (zh) * 2018-09-07 2020-03-12 杭州众硅电子科技有限公司 一种化学机械平坦化设备和晶圆传输方法、晶圆平坦化单元
JP2020105590A (ja) * 2018-12-27 2020-07-09 キオクシア株式会社 基板処理装置および基板処理方法
US20220308465A1 (en) * 2021-03-26 2022-09-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and apparatus for removing contamination

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3837783B2 (ja) * 1996-08-12 2006-10-25 森 勇蔵 超純水中の水酸基による加工方法
EP0971403A1 (en) * 1998-07-07 2000-01-12 Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw Method for forming copper-containing metal studs
US6709565B2 (en) * 1998-10-26 2004-03-23 Novellus Systems, Inc. Method and apparatus for uniform electropolishing of damascene ic structures by selective agitation
JP2000150611A (ja) * 1998-11-06 2000-05-30 Canon Inc 試料の処理システム
WO2000034995A1 (fr) * 1998-12-07 2000-06-15 Japan Science And Technology Corporation Procede d'usinage/nettoyage avec des ions hydroxyde dans de l'eau ultrapure
JP2001064799A (ja) * 1999-08-27 2001-03-13 Yuzo Mori 電解加工方法及び装置
JP4513145B2 (ja) * 1999-09-07 2010-07-28 ソニー株式会社 半導体装置の製造方法および研磨方法
JP2001110809A (ja) * 1999-10-04 2001-04-20 Toshiba Corp 半導体装置
US6611060B1 (en) * 1999-10-04 2003-08-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device having a damascene type wiring layer
US6653226B1 (en) * 2001-01-09 2003-11-25 Novellus Systems, Inc. Method for electrochemical planarization of metal surfaces
US6383917B1 (en) * 1999-10-21 2002-05-07 Intel Corporation Method for making integrated circuits
US6114243A (en) * 1999-11-15 2000-09-05 Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd Method to avoid copper contamination on the sidewall of a via or a dual damascene structure
WO2001048800A1 (fr) * 1999-12-24 2001-07-05 Ebara Corporation Procede et appareil de traitement de tranche de semi-conducteur
JP3907151B2 (ja) * 2000-01-25 2007-04-18 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
JP2001284355A (ja) * 2000-03-30 2001-10-12 Sony Corp 半導体装置およびその製造方法
TW571005B (en) * 2000-06-29 2004-01-11 Ebara Corp Method and apparatus for forming copper interconnects, and polishing liquid and polishing method
JP4141114B2 (ja) * 2000-07-05 2008-08-27 株式会社荏原製作所 電解加工方法及び装置
JP4644924B2 (ja) * 2000-10-12 2011-03-09 ソニー株式会社 半導体装置およびその製造方法
US6709874B2 (en) * 2001-01-24 2004-03-23 Infineon Technologies Ag Method of manufacturing a metal cap layer for preventing damascene conductive lines from oxidation
US6638863B2 (en) * 2001-04-24 2003-10-28 Acm Research, Inc. Electropolishing metal layers on wafers having trenches or vias with dummy structures
US6537913B2 (en) * 2001-06-29 2003-03-25 Intel Corporation Method of making a semiconductor device with aluminum capped copper interconnect pads
US20030003710A1 (en) * 2001-06-29 2003-01-02 Anjaneya Modak Method of making a semiconductor device that includes a dual damascene interconnect

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102285628A (zh) * 2010-06-18 2011-12-21 王云翔 用于半导体微细加工的喷胶装置及衬底的喷涂方法
CN102412136A (zh) * 2011-05-13 2012-04-11 上海华力微电子有限公司 一种消除金属表面突起物的化学机械抛光装置及方法
CN102765043A (zh) * 2012-07-03 2012-11-07 上海华力微电子有限公司 一种浅沟槽隔离工艺研磨装置及其使用方法
CN102765043B (zh) * 2012-07-03 2015-07-22 上海华力微电子有限公司 一种浅沟槽隔离工艺研磨装置及其使用方法
CN105529278A (zh) * 2014-09-29 2016-04-27 盛美半导体设备（上海）有限公司 加工半导体结构的装置
CN105529278B (zh) * 2014-09-29 2019-08-16 盛美半导体设备（上海）有限公司 加工半导体结构的装置
TWI801498B (zh) * 2018-02-14 2023-05-11 日商迪思科股份有限公司 加工裝置
CN110815035A (zh) * 2019-11-14 2020-02-21 杭州众硅电子科技有限公司 一种结合研磨和单晶圆清洗模组的化学机械平坦化设备
CN115244228A (zh) * 2021-02-25 2022-10-25 株式会社荏原制作所 镀覆装置以及镀覆装置的气泡除去方法
CN115244228B (zh) * 2021-02-25 2023-08-25 株式会社荏原制作所 镀覆装置以及镀覆装置的气泡除去方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20060234508A1 (en) 2006-10-19
TW200402825A (en) 2004-02-16
WO2003098676A1 (en) 2003-11-27
KR20050004156A (ko) 2005-01-12
EP1506572A1 (en) 2005-02-16
CN100334691C (zh) 2007-08-29
TWI291732B (en) 2007-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1653597A (zh) 衬底加工设备和衬底加工方法
CN100346009C (zh) 电解加工装置和方法
CN1463467A (zh) 电解处理装置和衬底处理设备
CN1260778C (zh) 基片加工方法
CN1187481C (zh) 电解处理装置
CN1306572C (zh) 电抛光半导体器件上金属互连的装置
CN1253606C (zh) 镀铜溶液、镀敷方法和镀敷装置
CN1265425C (zh) 基片处理装置
CN1276483C (zh) 以电化学机械研磨法进行衬底平坦化
CN1633520A (zh) 镀膜装置和方法
CN1222641C (zh) 电镀设备及方法
CN1341277A (zh) 半导体基片处理装置及处理方法
CN1545728A (zh) 半导体器件及其制造方法、以及电镀液
CN1191605C (zh) 在电镀和/或电抛光期间装载和定位半导体工件的方法与设备
CN100346008C (zh) 用于再生离子交换剂的方法与设备以及电解处理装置
CN1540738A (zh) 等离子体处理装置、聚焦环和基座
CN1507505A (zh) 铜镀液及用其镀覆基板的方法
CN1120095C (zh) 制做用于金属印刷板的铝支座的方法
JP2007521391A (ja) 半導体ウェーハの薄膜を堆積および平坦化する装置および方法
CN1269432A (zh) 阳极氧化方法和该方法的操作装置
CN1833314A (zh) 基片处理装置、基片处理方法和基片固定装置
CN1742119A (zh) 电镀装置和电镀方法
CN1280872C (zh) 电镀装置
CN1309876C (zh) 用于阳极氧化的设备及方法
CN1217374C (zh) 制造电场放射型电子源的方法和装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20070829

Termination date: 20100516