TW200847257A - Electrolytic processing unit device, and method for electrolytic processing, washing, and drying - Google Patents

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Takashi Fujita
Kyouji Watanabe
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Tokyo Seimitsu Co Ltd
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Description

200847257 九、發明說明： [發明所屬技術領域] [0001 ] 本發明係有關電解加工單元裝置及電解加工洗淨乾 燥方法者，特別是關於在進行晶圓之電解加工、洗淨及乾 燥之際所運用的電解加工單元裝置及電解加工洗淨乾燥 方法者。 [先前技術] [0002] 以往，例如在CuCMP的電解研磨中，晶圓的電解加 工、洗淨及乾燥的一連串工程係在各自獨立的複數個模組 分別進行。因此，在晶圓的電解加工、洗淨或乾燥之各工 程中，必需使晶圓依序經由各個棋組，光是那樣也使各模 組間之晶圓搬運工程變多。 [0003] 特別是，在晶圓的電解加工中，一般是將該晶圓翻轉 以對晶圓之表背兩面作加工，所以光是那樣就使晶圓的搬 運系統亦變得複雜。 [0004] 如此，在晶圓的電解研磨中，在對各工程之各模組依 序搬運晶圓並進行加工的情況，在任丨模組一旦發生故障 時則會引起大的問題。例如，於加工處理中，有洗淨工程 的模組發生故障時，在操作者未注意該故障而遲未因應的 情況，在洗淨工程的模組，晶圓的搬運系統停滯，其影審 200847257 亦及於其他工程的複數個棋組其結果，因為其他複數個 模組之搬運系統停滯，所以在加工處理線上流通的所有晶 圓係停滯，該停滯的晶圓與外部空氣或處理液長時間接觸 而具有所謂引起氧化劣化及腐蝕等之不良情形的問題。 [0005] 於是，提案一種當進行電解加工時發生故障時，在所 有的工程之模組即時停止晶圓的搬運，應使晶圓自加工處 理線上，且起動生產管理用的程式的方法（例如，參照專 利文獻4)。 [專利文獻1]日本專利特開2002— 93761號公報 [專利文獻2]美國專利第7084064號公報 [專利文獻4]日本專利特願2002— 178236號公報 [專利文獻3]日本專利特開2006 — 135045號公報 [發明内容] [發明所欲解決之課題] [0006] 但是，如同上述習知技術，在故障發生時，在以利用 複數個模組讓晶圓的搬運即時停止而使該晶圓自加工處 理線上退避的方式來說，具有所謂上述程式的製作變非常 複雜的問題。此外，在習知形態的CMP裝置中，因為主要 是對晶圓進行機械加工，所以需要用以旋轉晶圓研磨用墊 的平臺，但是在電解加工裝置中可省略該平臺。 [0007] 又，在裝置内經過加工、洗淨、乾燥的幾個工程並利 6 200847257 用複數個模組進行處理的情況，例如，在最後的乾燥工程 有故障發生時，只要該故障未被解除，會形成在裝置内有 多數的晶圓停滯的情形。特別是在加工工程或洗淨工程等 t ’就維持那樣停滯放置的場合，會有晶圓表面進一步氧 化或者洗淨液等將表面蝕刻而造成損及晶圓整體品質的 情形發生。在那樣的場合，就算初期發生的故障非常輕 微，但若遲未注意而造成晶圓停滯時，最後會發展成所謂 的將裝置内所有的晶圓弄壊之重大問題。.
[0008] 從這樣的情形可知，針對利用複數個模組進行複數個 工程，在所謂其一個故障會對其他晶圓造成巨大影響乃意 味著，雖說是晶圓的量產處理，但也必需非常注意地進行 裝置運轉，實質上無人運轉是不可能的。 [0009] 又，在近年Cu— Low - k製程中，特別是在電解加工 t ,以防止表面的氧化之目的，有必要將晶圓電解加工令 的環境控制成與大氣不同的環境。再者，於洗淨後的乾燥 工程t亦是’ A 了減輕水痕的發生’同樣有需要將環境控 制成不同於平常的大氣環境之環境。 工 [0010] 在以多數的模組執行如此的環境控制時，則環境 用機構變得非常大，又，在各個工裎中，當對各個晶圓之 出八一個一個進行時，則成為需要非常多的時間。 從這情形也可了解，若是透過一次的環境改變可 加工、洗淨及乾燥全部的話，是非常有效率的。 丁 7 200847257 [0011] 又，在以複數個模組對複數個工程進行處理時，成為 需要有將其模組間繋接之搬運晶圓的機構。如此的搬運機 構也相當花費成本，同時在保養之際，因為是把所有晶圓 處理暫時停止而進行的，所以會對裝置之運轉率造成巨大 的影饗。 [0012] 再者，在以往電解加工之晶圓，要在同一位置進行 Cu的電解加工與Ta的電解加工是有困難的。 [0013] 雖說是電解加工’通常只不過是對化學機械研磨的裳 置賦(予對其通電的機構而執行電解研磨。在此，於化學機 械研磨所使用的墊是使用一般的研磨墊，但是當研磨Cu 之後再研磨Ta時，Cu的研磨屑在Ta研磨時造成不良的 影饗，例如，擔心會有Ta的研磨率變化、或者cu的研磨 屑附著在Ta表面的情形。又，在研磨Cu的電解液、與研 磨Ta的電解液之種類彼此不同的情況，亦有在前述研磨整 上混雜有二種電解液的情形。因而，在透過研磨墊來進行 電解研磨的情況，具有難以利用同一模組進行Cu與Ta二 個研磨工程的問題。 [0014] 同樣的，要兼顧這樣的研磨工程與洗淨工程，當同一 模組内、研磨墊内存在有電解液或磨粒的狀態時，具有損 及所要進行洗淨的環境之問題。 8 200847257 [0015] 此外，如專利文獻2、3所示般，在習知技術中將前 述電解加工裝置與洗淨裝置組合成一個，在實際上也幾乎 是不可能。那是因為電解加工裝置具有平臺且同時對晶圓 表面全面作加工的緣故。通常晶圆是由配置在其上側的晶 圓頭所保持，且平臺被配置在晶圓的下側，晶圓係以保持 成朝下的狀態下被研磨。 [0016] 因此’在洗淨之際或許就按照那樣以朝下方式作洗淨 即可，但是在此狀態，實際上並無法使洗淨液在晶圓表面 作用。 [0017] 又’在專利文獻1所示那樣的一部分的電解加工裝置 中，電極部分在晶圓上一邊掃描一邊持續加工，然而，由 於晶圓是被浸潰於電解浴中作加工，所以難以把洗淨工程 及乾燥工程編入其中。 [0018] 為了使電解加工裝置與洗淨裝置及乾燥裝置結合，係 以使此等裝置中對晶圓夾持的方法儘可能地維持相同的 方式下工夫’又’有必要成為在將晶圓搬運到晶圓夾頭之 際，搬運機構實際上不與各個電解加工單元、洗淨單元等 發生干涉的構成。 [0019] 但是’像以往那樣要滿足所有機能且將所有模組建構 成1個模組是不可能的，且要把進行電解液的供給、電解 9 200847257 加工的控制以及晶圓洗淨的所有模組匯集成一個，實際上 是有困難的。 [0020] 又，於電解加工，在研磨漿等物滯留於單元内時，因 為研磨漿乾燥而緊貼於外部單元的壁面，那會成為粉塵而 堆積在模組内。因此，具有所謂洗淨裝置難以確保潔淨環 境的缺點。 [0021] 由以上的情形，要把電解加工裝置、和為使晶圓返回 半導體工場而再予以洗淨/乾燥成充分正常的狀態的洗淨 裝置、以及其後的乾燥裝置利用同一模組來進行，從破保 潔淨的環境之觀點來看，習知技術是不可能的。 [0022] 又，把晶圓的電解加工、洗淨及乾燥之各工程的模組 匯集成1個，即使在任一工程發生故障，在未使其他模組 流通之晶圓的搬運停滯且其輕微的故障因為其他晶圓停 滞使晶圓表面被改質，結果會發生進展到全部弄壞的故障 之問題。 [0023] 本發明之目的在於，防止這樣的問題，在假設有故障 的情況，並不是藉由在裝置内暫時停止所有接連進行的製 程而使運轉率急速降低，而是藉由各個模組獨立地進行處 理，使得就算有一個故障，也可藉由剩餘的模組進行運轉， 而在整體運轉率未大幅降低之下確保穩定的運轉率，且有 需要晶圓搬運機構，用以將對應於複數個工程的複數個模 10 200847257 組連結，利用該搬運機構來回避裝置整體尺寸變大的情 形0 [0024] 又，以通常的方法，組合電解加工與洗淨乾燥工程容 易想像的問題是’進行電解加工的工程之環境會對後面的 洗淨工程之環境造成不良影饗，亦即本發明之目的在於， 防止微粒的飛散，排除因電解液析出的Cu材料再附著所 產生之污染的不良影響’且消除進行過電·解加工的電解液 在進行下個電解加工工程、洗淨工程之際被帶入。 [0025] 再者’本發明係為了消除在一片晶圓經過複數個模組 進行複數個工程時，發生了當進行一個保養作業使得在裝 置内’/Λ通的全部晶圓暫時停止所造成之裝置運轉率降低 的情況，而衍生出應解決的技術課題，本發明係以解決此 課題為目的。 [解決課題之手段] [0026] 本發明係為達成上述目的而提案者，申請專利範团第 1項所年載之發明係提供一種電解加工單元裝置，其特徵 為，具備：執行晶圓的電解加工的電解加工部；將該加工 後的晶圓洗淨的洗淨部；以及使該加工後或洗淨後的晶圓 乾燥的乾燥部；且建構成將該電解加工部、洗淨部及乾燥 4汉置在同一加工處理室，並能以1個模組執行前述晶圓 的電解加工、洗淨及乾燥。 11 200847257 [0027] 依據此構成’電解加工單元裝置係將電解加工部、洗 淨部及乾燥部設置在间_ v 加工處理莖並統合成1個模 組，因而能在丨個部位連磧地進行晶圓的電解加工、洗淨 及乾燥。X ’就算i個模組發生故障，也不會對其他模組 工 有任何影響，因而也沒有停止其他模組中之晶圓處理加 的必要。 [0028] 申请專利範圍第2項所記載之發㈣提供如申請專 利範圍第1項所記載之電解加工單元裝置，其中上述電解 加工部、洗淨料乾燥部係在圓弧上或直線上 [0029] 依據此構成，因為搆成電解加工單元裝置之電解加工 部、洗淨部及乾燥部係在圓弧上或直線上並列配置，所以 在該電解加工部、洗淨部及乾燥部移送晶圓時，能以可在 前述圓弧或直線方向動作的1台機械手臂來進行晶圓 移送。 [0030] 申請專利範圍第3項所記載之發明係提供如申請專 利範圍第1項或第2項所記載之電解加工單元敦置，其中 上述電解加工部、洗淨部及乾燥部係以1個模組構成，'其 等模組係被一個搬運系統所連結。 ' [0031] 依據此構成，因為構成電解加工部、洗淨部及^1 的1個模組係由一個搬運系統所連結，所以只要在電解力 12 200847257 工部、洗淨部及乾燥部上設置一二 可，在此情況，晶圓於電—台搬運晶圓用的設備即 連續地搬運。 洗淨部及乾燥部中被 [0032] 申請專利範圍第4項所記恭 利範圍第1項至第3項中任_:s .之發明係提供如申請專 置，其中執行上述一連串的工程電:加工單元裝 乾燥部’係建構成可執行獨立 ;洗淨部及 [0033] 運轉保養。 依據此構成，因為電解加 °卩、洗淨部及乾燥部能相 “ A 评' 鮝因而在電解加工部、洗 淨部及乾燥部當中的任1個工敍、隹^ ι 陇、σ U裎進行操作、運轉、保養的 ’卜月況，沒有使其他的工程之運轉等停 [0034] 申清專利範圍第5項所記載之發明係提供如申請專 利範圍第1項或第2項所記載之電解加工單元裝置，其中 在上述電解加工部的近傍，設置有對電解加工後的晶圓外 周部進行倒角加工的斜邊（bevel ing)加工部。 [0035] 依據此構成，在上述晶圓表面之導電性膜是自晶圓中 心朝外周部除去的情況，前述導電性膜在該晶圚的外周部 呈環狀殘留，但是該環狀的導電性膜係於電解加工部近傍 的斜邊加工部被以蚀刻或機械加工方式進行倒角。因此， 電解加工後的晶圓可在不使之自電解加工部移動之下實 施倒角加工。 13 200847257 [0036] 申請專利範圍第6項所却获 利範圍第1 m項或第之發明係提供如申請專 置，其令上述模組具有：進曰所記載之電解加工單元裝 域；不同於該存取區域而用：：圓：搬出搬，^ 頭;以及保持該電解加工二 峙的位置，配設有支持晶圓用=而在與該保持臂對 [〇〇37] 丨®】用洗淨早几而成的洗淨臂。 依據此搆成’因為在與保持上述電解加工頭的保 對峙的位置上配設有支持B 〇 ““ 待日日圓用洗淨皁元而成的洗淨 所以晶圓的洗淨是在離開電解加 [0038] 仃 /請專利㈣第7項所記載之發明隸供如申請專 ’圍第6項所記載之電解加卫單元裝置，其中上述模組 之晶圓用洗淨單元係具備洗淨刷或超音波水供給機 構、氮氣吹送機構。 [0039] 依據此構成，因為上述晶圓用洗淨單元具備洗淨刷或 超音波水供給機構、氮氣吹送機構，因而附著於晶圓表面 的電解液係依刷洗及超音波洗淨而被除去，同時在洗淨時 阻隔晶圓周圍成為氧氣環境。 [0040] 申請專利範圍第8項所記載之發明係提供一種電解 加工單元裝置，其特徵為具備··執行晶圓的電解加工的電 解加工部，·將該加工後的晶圓洗淨的洗淨部；以及使該加 14 200847257 工後或洗淨後的晶圓乾燥的乾燥部；且建構成將該電解加 工部、洗淨部及乾燥部設置在同一加工處理室，並能以！ 個模組執行前述晶圓的電解加工、洗淨及乾燥，而執行前 述電解加工的電極部係由無機質的材料所構成。 [0041] 依據此構成，係具有與上述申請專利範圍第丨項所記 載之發明相同的作用，再加上進行前述電解加工的電極部 是由無機質的材料所形成，因而不同於有機質的材料，能 容易地洗掉在電極部既使用於電極加工的舊電解液，而沒 有舊電解液殘餘的疑慮。 [0042] 申请專利範圍第9項所記載之發明係提供一種電解 加工洗淨乾燥方法，其係具有夾持晶圓的機構，在晶圓爽 碩後’對在晶圓周圍端緣被夾持的電極，與掃描晶圓表面 的電解加工頭之間通電以進行電解加工，其次，解除端緣 夾持，-邊吸附固定晶圓背面，—邊在同位置上因應需要 來研磨端緣部的導電性骐’其後在同位置上，使設置有洗 淨單元的洗料在晶®上掃描，並洗淨該加工後的晶園， 其後在同位置上使該加工後或洗淨後的晶圓乾燥。 依據此方法，由於上述晶圓的電解加工、端緣加工、 ，淨及乾燥之-連串的工程是在同—位置實施，所以沒有 技各3玄工程而使晶圓移動的必要。 [0044] 申請專利範㈣10項所記載之發明係提供中請專利 15 200847257 方法，其中在上述 純水對晶圓表面及 範圍第9項所記載之電解加工洗淨乾燦 電解加工工裎之後及洗淨工程之後，以 電極部進行沖洗。 [0045] / 此方法，因為上述晶圓表面及電極部係在電解加 工後及洗淨後被純水所沖洗，所在 仕日日圓的電解加工後及 除去“者在該晶圓表面之電解液及藥液(洗淨液)被 [發明效果」 [0046] =專利範圍第！項所記載之發明因為是能在！個部 位執仃Μ圓的電解加卫、洗淨及乾燥，所以不要寬廣的* 間，無需如同以往使晶圓在複數個模組間搬運，: 圓搬運系統之機構的省略化。又，就算是丨個模組發^ 障:由於也不需停止其他模組之搬運系統的運轉而讓線上 的晶圓停滯，所以不會因為該停滯而引發晶圓之氧化劣化 或腐蝕的情況’且不需製作複雜的程式。 [0047] 申請專利範圍1 2項所記載之發明，因為能利用i台 機械手#進行將晶_向上料解加n淨部及乾燥 Μ多送~以除了申請專利範圍第i項所記載之發明效果 以外，與以往相較下更能簡易地構成晶圓移送機構。又， 由於電解加ji部、m卩及乾燥部係可因應條件及目的而 s己置成圓弧狀或直線狀，所以具有所謂電解加工部、洗淨 16 200847257 部及乾燥部之配設的自由度提升的優點。 [0048] 申請專利範圍第3項所記載之發明，因為只一 二用以以將晶圓搬運至電解加工部、洗淨部及乾燥部的設 備即可，所以除了 φ〗奎直^ 0 …里 圍第1項或第2項所記載之 果以外，還能減低晶圓搬運機構之設備成本，同時 長：升日日圓搬運機構之運轉率。 [0049] 夺請專利範㈣^項所記載之發明，因為就算是電解 二=部及乾燥部當中任丨個工程有進行操作、運 轉保養的情況，也可在未中斷其他工輕之之 =之所::除了申請專利範圍第1項至第3項中任-項所 電解加i:放：^外’與以往相較之下還具有能圖謀提升 ㈣力工α卜洗淨部或乾燥部 [0050] 钟千<便點 利範㈣5項所記載之發明，對於電解加工後 置在=晶圓外周部的導電性膜之倒角加工，係能利用設 =解加工部近傍的斜邊加工部，在電解加工結束後連 之發明：果所'除了申請專利範圍第1項或第2項所記載 以外’—期待斜邊加玉之生產性提升。 申請__第6销記狀發明， 二淨;=電解加工的場所進行，所以除了申請專。 外，# g或第4項中任-項所記載之發明效果以 況還W止既進行過電解加I的電解液被帶進洗淨部之 17 200847257 [0051] μ專利範圍第7項所記載之發明’因為能利用上述 刷洗及超音波洗淨來將附著在晶圓的電解液除去，且在洗 隔晶圓周圍成為氧氣環境，所以除”請專利範 =6，所記載之發明效果以外，還能提升對晶圓之洗淨 二52]仔以防止氧氣環境引發對晶圓之不良影響於未然。 申a專範IS第8項所記載之發明，係與巾請專利範 ©第1項所記載之發明相同的效果，亦即，可圖謀省略晶 圓搬運系統的機構，防止晶圓之氣化劣化及腐蝕，且可達 成不需製作複雜程式之效果，再者，因為在電極加工既使 用過的舊電解液不殘餘在電極部，故在以新電解液進行電 解加工時，不會發生新電解液㈣電解液反應而使電解加 工有不良影響之疑慮。 [0053] 申請專利範圍第10項所記載之發明係提供如申請專 利範圍第9項所記載之電解加卫洗淨乾燥方法，其中在上 述電解加：L工程之後及洗淨工程之後，以純水對晶圓表面 及電極部進行沖洗。。 [實施方式] [發明最佳實施形態] [0054] 本發明係、藉由具備有進行晶圓的電解加工之電解加 ^對4加工後的晶圓作洗淨的洗淨部、以及使該加工 18 200847257 1 ► 後或洗淨後的晶圓乾燥的乾燥部，且將該電解加工部、洗 淨部及乾燥部設置在同一處理室並能以1個模組執行前 述晶圓的電解加工、洗淨及乾燥的構成，來達成所謂將晶 圓的電解加工工程，洗淨工程及乾燥工程匯集成丨個模 組’且能在任一工程發生故障時，也致於使在其他模組流 通的晶圓停滯且不需作成複雜的程式之目的。 [實施例] [0055] 以下，茲依圖1至圖7來說明本發明之較佳實施例。 本實施例乃適用於進行形成有導電性膜之晶圓的電解加 工、洗淨及乾燥的電解加工單元裝置者◊圖】係顯示本發 明所涉及的電解加工單元裝置之構成例的上視圖，圖2係 顯示圖1之電解加工單元裝置的電解加工部之剖面圖，圖 3係說明依前述電解加工裝置的加卫狀態之要部斜視圖， 圖4係顯示依前述電解加工單元裝置的加工處理工程例 之流程’ ® 5〜圖7係各自為本發明之電解加工單元裝置 的配置例之上視圖。 [0056] 如圖1所示般，電解加工單元裝置i具備··執行晶圓 的電解加工的電解加工部2 ;將該加工後的晶圓讲洗淨 的洗淨W 3 ’以及使該加工後或洗淨後的晶圓[乾燥的乾 :郤4 A等電解加工部2、洗淨部3及乾燥部“系設置 加工處理室（無塵室”，晶圓W由移送用機械手 寿送到加工處理室5。因此，晶圓w的電解加工、洗 19 200847257 淨及乾燥之一連串的工程全部可在加工處理室5實施，在 習知方式中所需3個以上的加工處理工程之模組被統合 成1個被^-體化。 [0057] 在此電解加工單元裝置1中，晶圓W的電解加工、洗 淨及乾燥係被以既定的順序在電解加工部2、洗淨部3及 乾燥部4上進行。 [0058] 上述電解加工部2中，在臂的前端部安裝有炭電極。 此炭電極可以是刷狀，也可以是氈（〖611：)狀。又，亦能構 成為細的磚片狀。炭電極與晶圓直接接觸時會留下傷痕，因 此隔著薄的電解液之薄膜而在半接觸狀態作加工。主要是 進行電解析出加工。又，前述電極除了炭以外，也可以使 用贫屬材料的線材。 [0059] 反正重要的是，像以高分子製作的研磨墊不能是保持 有電解液的材料。在化學機械研磨所使用的研磨墊係由發 泡聚酿胺等所構成，但是其中含有研磨材。因此，在用別 的電解液來加工別的研磨材料時，亦有研磨墊内部所包含 的之前的電解液滲出並與新的其他電解液反應的情況。 [0060] 因此’成為並不需要未持有既用過電解液的有機物， 而需要的是無機物的材料。藉此，例如在使用含有磨粒的 電解液之情況，藉由事前對電極部進行沖洗，成為可容易 地將電解液洗掉，不會有對下個洗淨製程之洗淨環境造成 20 200847257 不良影響的情形。 [0061 ] 又，電解加工結束後，從朝向晶圓w表面的純水噴嘴 (未圖式）對晶圓W表面供給純水並遍及晶圓w全面進行 沖洗。藉此’霓解液係從晶圓w表面完全被置換成純水。 又，在晶圓W周圍的杯（未圖式）内側亦建構成具有供給 洗淨用純水之淋浴喷嘴，使得自晶圓#飛散並飛散到杯= 側的電解液可完全地洗掉。 [0062] 此外，位在既進行過電解加工的前述臂的前端之電 極，係自晶圓W的加工位置離開。而離開晶圓加工位置的 待機位置上具有被純水所充滿的穴部，將電極材料浸漬在 那並洗淨附著在電極上的電解液。穴部不斷被供給純水而 呈溢流的狀態。又，就算超音波是像炭刷那樣的電極材 料，藉由毛細管現象而滲入刷子間的電解液也會被完全地 洗掉。 [0063] 由以上的構成，係以即便是執行電解加工也不會讓其 電解加工帶到&面的;先淨工程般地具備有對晶圓w表 面及電極構件等進行沖洗的機構，可在不使電解加工的環 境狀況就那樣地帶到下個洗淨工程，而能在潔淨的環 行洗淨。 [0064] ^述電解加工部2係實施除去晶圓w表面的導電性骐 之1久加工及2次加工。又，電解加工部2設置有斜邊加 21 200847257 工部7,利用該斜邊加玉部7執行前述除去加工後殘留於 晶圓W外周部的端緣部之倒角加工。再者於電解加工部 2設置有塗布機構（未圖式），用以在2次加工結束後對 晶圓W塗布氧化防止液。 [0065] 圖2及圖3顯示電解加工部2之具體的構成例。8係 載置固定晶圓W之可旋轉驅動的晶圓保持台，晶園保持台 8的上面u有用以載置固定晶圓^之.固定機構9 示例中係設置真空夾頭部。 [0066] 而且，在晶圓保持台8上方配置加工頭1〇，在該加 工”0的前端部’如圓3所示般，加…⑽與晶圓 W上面具有微小間隙並相對般地作設置。又，此加工頭1() 係女，在圓保持台8之—側近傍所配設的臂或滑件 Π構件12,圖示例中係被安裝在雙臂型可動構件12 称^，該可動構件12的基端部係以在高度可調整的 =轴13之上部可水平旋動地連結著。因此，藉由使加工 自:㈣中心朝外周部水平旋動，加工電極係朝 日日圓W的半徑方向外方移動。 [0067] 8 :^的外周部，以可裝卸地安裝有與晶圓保持台 8 -趙紅轉的6個晶圓夹頭21〜 26係配置成在晶a) W冰闲+丄 寻日日®央碩21〜 直成在a曰圓W外周方向具有等間隔。又，晶圓 :進退〜Γ:系配置成可對晶圓保持台8上的晶圓W外周部 作進退動作且可進行上下位置調整。再者，在各晶圓= 22 200847257 21〜26的内側各自設置有對晶圓w供給電氣用的饋電電 極A〜F ,各饋電電極A〜F的周圍以密封材封止保護而防 止液體等之浸入。又，在各個饋電電極A〜F間，裝入用 以測定彼此的電阻之試驗器（未圖式）。或是，對一個試 驗器依序切換電極而得以檢查饋電電極A〜F間的阻抗之 機構。 [0068] 利用直流的低電壓電源15將電壓施加到前述饋電電 極A〜F與加工電極11之間，又，利用供給喷嘴16將電 解液（漿）17供給到晶圓w上面。此電解液17適用破酸、 硝酸鈉、氯化銨、硫酸或鹽酸抑或該等之混合液。 [0069] 電極部係利用炭等物所形成。當電極接近晶圓W時， 依電解液17的水膜而成為水漂（hy dr op lan)狀態時，使電 極間間隙非常地小，晶圓W上的凸部形成電解集中，成為 可僅將凸部選擇性地加工除去。 [0070] 電極部的形狀係以相對於對向的晶圓表面呈平面形 狀者為宜。但是，電極形狀大到某個程度時，成為平面與 平面之關係，會有電極的一部分不知在哪褢與晶圓W表面 接觸的情形。假設接觸時，除了會短路以外，因為硬質的 炭與晶圓時會造成傷痕，所以係以形成微小間隙且以没有 會在面内接觸的部分之程度來把電極面積作小即可。有關 有效的電極面精’係以φ 20mm左右為宜。 23 200847257 [0071] ^ 在純杯地仰賴電解析出加工的情況，特別是在 CU或Ta等，有在表面形成保護層(Passivation)的情形。 在那種情況，電流量急劇地減少，會有在某個地方未進行 :工的情形。在此情況’作為電極構造，是以炭刷的電極 為適當。由於形成刷狀’前端係呈與晶圓W表面接觸 :狀！，而在晶圓W 一邊旋轉一邊被供給電解液的狀態 ,刖端部分完全不接觸而形成有微小間隙。 [0072] 例如，在使用捆紮有多條〇·丨5mm左右的細線之炭刷 時，一支一支刷子的前端所及於晶圃w表面的壓力，雖然 各個刷子橈曲極微量，但始終有一定的壓力施加。因為此 壓力而更在晶圓W與炭刷電極間形成微小間隙，依其間 隙，晶圓W上的凸部係被選擇性地電解加工。 [0073] 電解加工時，對旋轉的晶圓w與加工電極丨丨之間一 邊供給電解液17, 一邊施加電壓並進行電解研磨，藉此使 晶圓W上面的導電性膜被均一地進行除去加工。在此情 況，加工電極11係自晶圓W的中心朝向外周部緩緩地掃 描移動。 [0074] 在晶圓W中心結束加工，藉由使既結束加工的領域持 續擴展至外周部之要領，可將晶圓w全面一樣地進行加 工◊在使安裝有加工電極11的可動構件（臂）12進行掃 描之際，因應晶圓W的加工狀況來變化掃描速度即可。 24 200847257 [0075] ♦日日ϋ W S面之加工狀況的監控，可藉由在電解加工之 掃描臂上女裝能識別晶圓w表面之顏色變化的感測器來 達成。表面之膜的顏色變化，在w的情況，膜種 由Cu骐切換為Ta膜之際可明瞭地觀察膜之顏色變化。 [0076] ^此外，作為可識別表面的色變化之感測器，使用分光 十等P可以稜銃或光柵對光進行分光，而其分光後的 光’係使用浜松赫德古斯公司所製造的線性圖像感測器 alnearimageSensor)S39〇1/S39〇4系列等來求取在各波 長之強度分布’藉此成為可精確檢出膜的色變化。 [0077] 曰電解加工結束後，為了把電解加工後的電解液丨7從 :圓W表面除去’而設置有沖洗卫程。該沖洗X程中，包 a有除了對晶圓w表面進行沖洗以外，還對晶圓夾頭21 〜26及其下面的加工洗淨杯内全部以純水喷淋而洗掉的 工程。 [0078] 又，上述洗淨部3中，係利用筆刷對電解加工後的晶 圓w進行洗淨。筆刷係適用以聚乙烯醇（)製作的海 綿等。首先，使晶圓w旋轉，並對晶圓w表面中央部附近 供給洗淨藥液或水。其後，藉由筆刷在晶圓w上進行掃描， 可將晶圓W表面完全地洗淨（丨次洗淨）。 [0079] 其次，會有即使洗淨晶圓w表面亦有一部分微粒殘留 25 200847257 的it況。在那時，接著以純水進行 超立m斗 %沈好。特別是利用 :曰波洗淨_ W時，可將該晶圓你表 去（2次洗淨）。 不兀王隙 [0080] 又’筆刷及超音波產生部，係以垂絲18為中心而 :裝於可水平旋動之洗淨部用可動臂19的前端部2〇，該 =淨部用可動臂丨9係配設在晶圓保持台8之他方側近 傍。因此’設置在前述可動臂19之前端部2〇的筆刷及超 音波產生部，係、透過讓洗淨部用可動f 19水平旋動而可 在晶圓W的半徑方向移動。 [0081 ] 又，因材料而異，會有在利用筆刷的物理洗淨中無法 去除污染的情況。在此種情況，係具備朝向晶圓w配置的 藥液喷嘴（未®式）。特別是，電解液的添加劑成分及析 出的金屬材料成分等’有時作為晶圓#的污染成分會有造 成不良影響的情況。 [0082] 在這樣的場合，會有為除去晶圓w的污染成分而使用 氟酸或塩酸等酸的藥液，或是使用4等之驗性藥液的情 形。可將如此的藥液與筆刷工程併用以除去污染，同時除 去晶圓W表面的微粒。 [0083] 再者，建構成前述使用過的藥液也全部與晶圓w的周 圍的杯接觸並被排出。又，因為是作成已飛散的藥液亦依 杯内的純水淋浴而被隨時洗掉，所以再度進行電解加工 26 200847257 時，既於洗淨時使用過的藥液不會造成不良影饗。 [0084] 又，接著，在對既使用過的藥液進行沖洗的工程中， f以是施加超音波的純水洗淨。藉由施加超音波，可更有 效地對晶圓W表面的藥液進行沖洗，又，對於附著在杯内 側的藥液也能完全地洗掉。 [0085] 在下一個最後的乾燥工程中，亦是在利用純水對晶圓 W表面進行沖洗之後，可維持該狀態進行旋乾。晶圓夾頭 21〜26的最高旋轉數設定為可旋轉到2〇〇〇rpm。 [0086] 通常’在電解研磨所使用的研磨頭或研磨平台等之尺 寸過大，且也具有重量，所以當以高速作旋轉時會引起裝置 整體的振動。但是，在本發明之既輕量化的晶圓夾頭21 〜26中，在電解加工後進行洗淨，其後，使用相同的晶 圓夾頭21〜26可南速旋轉至20 OOrpm而使之乾燥。 [0087] 、 又’在使用Low - k材料的製程中，因為晶圓w表面 具有撥水性，有產生水痕的情況。在此情況，不適用普通 的旋乾。其一個原因是，作為發生水痕的機構，因為晶圓 W表面的撥水性，·使得水不成為一個而被除去，而在途中 分斷成小的水滴。被認為該水珠係取入氡氣，而取入該氣 氣的水係與Low — k材料反應而形成組成不同的♦氧化 物0 27 200847257 [0088] 為處理此種問題，電解加工、洗淨乾燥模組整體係形 成於緊密且密封的容器，且設計為可耐到1〇個大氣壓的 壓力谷器。特別是在最後的乾燥工程申，可作成在氮氣環 境增壓到8個大氣壓左右為止而作旋乾即可。 [0089] 藉由氮氣環境，可避免形成因純水所含之氧氣而在 L〇w—k材料表面形成有不必要的水痕之矽氧化物。又， 利用增壓使水的接觸角增大，可作成外睨上没有撥水性的 環境^>藉由形成此種環境，即使進行旋乾也能防止水痕的 形成。 [0090] 此外，有關利用旋乾而不形成水痕的其他方法，可考 量預先在進行旋乾前的沖洗工程，使得要作供給的純水含 有IPA等之醇等。含冑心的水在晶圓以表面上漁湖度提 升接觸角變非弟大。其結果，即便是利用通常的旋乾， 可在未使晶ϋ W表面產生水痕之下獲得乾燥表面。 [0091] 其次，在晶圓乾燥部4將洗淨後的晶圓W旋乾。在此 情況，可將電解加卫時所裝制晶圓夾頭21〜26自晶圓 1卸下，不卸下亦可。之後，藉由旋轉該晶圓W，可將附 著於晶® W表面的電解液及水甩開般地分離除去。 [0092] ^ 又改以使用混合有醇的水溶液來取代純水，使得表 面張力降低而變得容易旋乾。特別是對表面是撥水性的 28 200847257
Low—k材料，適用這樣的製程。 [0093] 其-人’針對本實施例之晶圓W加工處理的一例，茲一 邊參…、圖4 一邊作說明。首先，藉由機械手臂6將晶圓识 移送到加玉處理室5，並使晶圆W載放在晶圓保持台上。 其利用晶圓夾頭21〜26夾持晶圓W。該夾持亦包含有 使s曰圓夾頭和同時對晶圓w表面供給電氣的饋電部接觸 的意味。且實現定中心的功能而使晶圓w被保持在晶圓保 持台的中央部。對於晶圓夾頭所夾持的晶圓，制晶圓保 持台的真空編真空，藉此，晶圓w係強固地受晶圓保 持台8所吸引並被保持。 [0094] 臂的前端所安裝的加工電極U肖晶圓w表面作用以執^ 電解加工。在電解加工部2利用電解研磨對晶圓w 導電性膜（Cu膜或Ta膜）進行除去力…亦即 與加工電極11之間—邊供給電解液Π-邊施加 ㈣’使加^極11自晶® W中心朝向外周部掃描移動， 藉此而從晶圓w中心遍及外周而將晶圓 依序均-地進行除去加步驟sn w上面㈣電性骐 [0095] 地除去加X之後，將耐㈣液（lm):電性膜進行均一 士· ^ A)從晶圓W的中心％ 布到外周部。而且，在電解加工中最終 τ、金 周部之環狀的Cu #，係在斜邊加工Α ;、曰日圓W的外 ^利用蝕刻或機械 29 200847257 加工方式予以除去（步驟S2)。 [0096] 其次，電解加工後之晶圓w係以不移動而保持其原來 的狀態，在不同於電解加工用的掃描臂之另一個臂的洗淨 部3被洗淨。具體而言，係使筆刷與晶圓w表面接觸，並 在邊流通洗淨液或純水邊進行洗淨之後，利用既施加了超 音波的純水進行沖洗而加以洗淨（步驟S3、4 )。 [0097] 然後，洗淨後的晶圓w係在乾燥部4被旋乾。亦即， 藉由在晶圓保持台8上旋轉該晶圓w，附著在晶圓w表面 的電解液1 7及水係依離心力而甩開般地被分離除去（步 驟 S5) 〇 [0098] 如此，本實施例因為是將電解加工部2、洗淨部3及 乾燥部4設置在加工處理室5並模組化成1個，所以不僅 可圖謀裝置整體之緊密化及設置空間的縮小化，也可在j 個卩位上連續依序地實施晶圓W的電解加工、洗淨及乾燥 之各加工處理。 [0099] 又’ 一貫進行晶圓w的電解加工、洗淨、及乾燥的模 組，為保持潔淨度，係供給自上方經過高效率微粒過渡器 (HEPA : High Efficiency Particular Air filter)的 下向流（down f 1 ow )之氣流。藉此，在模組内，特別是晶 圓W周圍，由於是配置在始終一樣的清淨氣流之中，所以 一直到進行最後的晶圓W乾燥之後，可將持有沒有微粒的 30 200847257 清淨表面之晶圓w轉送到搬運用機械手臂。 [0100] 又，特別是為了解決電解加卫及洗淨乾燥時的水痕問 亦可於模組内，特別是在晶圓U傍附近進行吹送， ::圓W上部配置從砸導入N2的喷冑，將冷却的N2 亡。至晶圓W的附近’藉此可形成將晶圓w周圍與含有氧 氣的環境作局部隔離/遮斷的狀態。 [0101] 再者，由於環境内沒有氣氣，可防止〜表面在電解 加工中發生氧化，同時在晶圓乾燥卫程中，可防止既溶入 純水中的氧氣與Low-k材料表面作用而形成水 [0102] 因此，即使在構成1個模組之電解加工部2、洗淨部 3或乾燥部4當中任-發生故障時，ά於該影響不會對二 他棋組的加工處理工程造成任何影響，所以沒有必要停/止 其他模組的加X處理工程之線上運轉，而沒有像以往帶來 因晶圓W停滯所造成的氧化劣化或腐蝕，更沒有 複雜的程式。 [0103] 圖5或圖6係本發明所涉及的電解加工單元裝置1之 其他配置例，且係在加工處理室5使電解加工部2、洗淨 邻3及乾燥部4呈圓弧狀或直線狀配置。晶圓w對該電解 加工部2、洗淨部3及乾燥部4之移送，係利用可在任意 方向動作（含直線動作及旋動動作）之雙臂型機械手^ 27來進行。此外，電解加工部2、洗淨部3及乾燥部4乃 31 200847257 如圖7所示般，也能在夾住呈可彼此獨立動作配置的2台 機械手臂27、27之兩側上各自設置。 [0104] 就算是如此構成，因為晶圓W的電解加工部、洗淨及 乾燥全部能以1個模組來實施，所以就算在該模組發生故 障’也沒有必要使其他模組的晶圓w之加工處理停止。且 又省略了習知型的CMP裝置所需之研磨墊用旋轉機構，因 為能減少機械加工部，故其分量可圖謀裝置機構之簡化及 輕量化。 [0105] 再者，與以往具满有執行電解加工、洗淨及乾燥的複 數個專用模組之方式不同，本發明因為沒有必要在複數個 模組間設置用以搬運晶圓w的機構，故能圖謀機構及加工 程式更加簡化。 [0106] 上述實施例中，係把構成電解加工單元裝置的電解加 工部、洗淨部及乾燥部之數量作成各1個，但是該電解加 工部、洗淨部及乾燥部的數量也可因應需要而設置複數 個。 [0107] 如同以上說明，本發明中構成電解加工部、洗淨部及 乾燥部的1個模組係被一個搬運系統所連結。因此，在電 解加工部、洗淨部及乾燥部進行搬運晶圓W的機構只需設 置一台即可，在此情況，可在電解加工部、洗淨部及耗燥 4中連續地搬運晶圓W。因此’成為可降低晶圓搬運系統 32 200847257 之成本，同時提升晶圓搬運機構之運轉率。 [0108] 再者，電解加工部、洗淨部及乾燥部係可相互獨立地 進行操作、運轉及保養。其結果為，在電解加丄部、洗淨 =及乾燥部當中要在任⑽卫程執行操作、運轉、保養的 情況’並沒有必要停止其他的工裎之運轉等。因此，提升 電解加工部、洗淨部或乾燥部的運轉率。 [0109] 在與保持電解加工頭的保持臂對峙之位置上，配設支 持晶圓用洗淨單^而成的洗淨f，藉此，晶圓丨的洗淨係 在離開電解加玉的場所進行i此，防止既執行過電解加 工的電解液被帶進洗淨部。 [0110] 又，晶圓用洗淨單元因為具備有洗淨刷或超音波水供 給機構、氮氣吹送機構，所以附著在晶圓w表面的電解液 係依刷洗及超音波洗淨而被除去，而且在洗淨時，遮斷晶 圓W周圍成為氧氣環境。因此，對晶圓w洗淨的效果提升， 沒有因為氧氣環境而使晶固讲受到不良影響的情形。 [0111] 此外，藉由電極部是由無機質的材料所形成，使得在 電極加工既使用過的舊電解液不會殘餘在電極部。因此， 在以新電解液作電解加工時，可防止新電解液與舊電解液 產生反應。 [0112] 而且，晶圓W之電解加工、端緣加工、洗淨及乾燥之 33 200847257 -連串工程係在同一位置被實施。因此，可在無需工 程使晶圓w移動之下連續地實行前述一連串的‘工程。Λ [0113] 本實施例中，晶圓W表面以及電極部係在電解加工後 及洗淨後、利用純水沖洗。因此，在晶圓w之電解加工 及洗淨中，附著在該晶圓w表面之電解液及藥液係被完全 地除去。如此，可有效地防止因電解液及藥液所造成的晶 圓W之加工品質降低的情形。 [0114] 此外，本發明係可在不逸脫本發明的精神之下進行各 種改變，而且，本發明當然可及於該改變者。 [圖式簡單說明] [0115] [圊1 ]顯示本發明之一實施例，係電解加工單元裝置 的構成例之上視圖。 [圓2]顯示圖1之電解加工單元裝置的電解加工部之 剖面圖。 [圖3 ]係說明-實施例所涉及的電解加工裝置之加 工狀態的要部斜視圖。 [圖4 ]顯示一實施例所涉及的電解加工單元裝置之 加工處理工程例的流程。 [圖5 ]顯示本發明的電解加工單元裝置之配置例的 上視圖。 [圖6]顯示本發明的電解加工單元裝置之其他配置 34 200847257 例的上視圖。 [圖7]顯示本發明的電解加工單元裝置之再其他配 置例的上視圖。 [主要元件符號說明] [0116] 1 電解加工單元裝置 2 電解加工部 3 洗淨部 4 乾燥部 5 加工處理室 6 機械手臂 7 斜邊加工部 8 晶圓保持台 9 固定機構（真空夾頭部） 10 加工頭 11 加工電極 12 可動構件 13 垂直軸 15 電源 16 喷嘴 17 電解液（漿） 18 垂直軸 19 可動臂 20 前端部 21〜 26 晶圓夾頭 27 機械手臂 W 晶圓 A〜F 饋電電極 S卜 S2、S3、S4、S5 步驟 35

Claims (1)

  1. 200847257 十、申請專利範圍： 1. 一種電解加工單元裝置，其特徵為 具備’執行晶圓的電解加工的電解加工部；將該加 工後的晶®洗淨的洗淨部；以及使該加m淨後的 晶圓乾燥的乾燥部； 且建構成將該電解加工部、洗淨部及乾燥部設置在 同加工處理室，並能以】個模組執行前述晶圓的電解 加工、洗淨及乾燥。 2. 如申請專利範㈣μ所記載之電解加工單元裝置，其 中 洗淨部及乾燥部係在圓弧上或直 項所記載之電解加工單元裝置，其 上述電解加工部 線上並列配置。 3·如申請專利範圍第 中 ，疋净#及乾燥部係以1個模組構 成，其等模組係被一個搬運系統所連结。 4.t申請專利範圍第丨項所記載之電解加工單元裝置，其 中 執仃上述一連串的工程之電解加工部、洗 燥部，係建構成可執行獨立地操作、 養6 5:申請專利範圍第丨項所記載之電解加工翠元:置，其 在上述電解加工部的近傍’設置有對電解加工後的 日曰圓外周部進行倒角加工的斜邊加工部。 6.如申請專利範圍第丨項所記載之電解加工單元裝置，其 36 200847257 t 上述模組具有：進行晶®之搬出搬人的存取區域； 不同於該存取區域而用以進行電解加工的電解加工 頭；以及保持該電解加工頭的保持臂， 。在與該保持臂對峙的位置’配設有支持晶圓用洗淨 單元而成的洗淨臂。 7·如申请專利範圍第6項所記載之電解加工單元裝 中 . ，再 上述模組中之晶圓用洗淨單元係具備洗淨刷或超音 波水供給機構、氮氣吹送機構。 8· —種電解加工單元裝置，其特微為 具備··執行晶圓的電解加工的電解加工部；將該加 :後的晶圓洗淨的洗淨部；以及使該加工後或洗淨後的 晶圊乾燥的乾燥部；且建構成將該電解加工部、洗淨部 及乾燥部設置在同一加工處理室，並能以丨個模組執行 前述晶圓的電解加工、洗淨及乾燥，而執行前述電解加 工的電極部係由無機質的材料所構成。 9. 一種電解加工洗淨乾燥方法，係具有夾持晶圓的機構， 於晶圓夾持後，對在該晶圓周圍端緣被夾持的電極，與 掃描該晶圓表面的電解加工頭之間通電以進行電解加 工’其-人’解除端緣夾持，將前述晶圓背面吸附固定， 且於同位置因應需要來研磨邊緣部的導電性膜，其後在 同位置’使設有洗淨單元的洗淨臂在晶圓上掃描，並將 違加工後的晶圓洗淨，其後在同位置使該加工後或洗淨 後的晶圓乾燥。 37 200847257 1 0.如申請專利範圍第9項所記載之電解加工洗淨乾燥方 法，其中 在上述電解加工工程之後及洗淨工程之後，以純水 對晶圓表面及電極部進行沖洗。 38
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