專利名稱：基片加工方法
技術領域：
本發明涉及一種基片加工方法，并且更具體地說，涉及用于將銅填充到形成于一個半導體基片的表面上的細凹槽中從而形成一個銅互連模式的方法。
背景技術：
近年來，隨著生產量的增加和半導體芯片的高度集成化，發展采用具有低電阻率和高電遷移阻力的銅(Cu)作為用于在一個半導體芯片上形成一個互連電路的金屬材料、以取代鋁或鋁合金，這已經引起了人們的注意。這種類型的銅連接通常是通過將銅填充到形成于基片表面上的細凹槽來形成的。用于形成銅連接的方法包括CVD、噴濺和電鍍。
圖62A至62C表示一個通過一系列步驟進行鍍銅以形成銅連接的例子。如圖62A所示，一個SiO2絕緣膜2被沉積在一個已經形成一個半導體裝置的半導體基片1上的一個導體層1a上。一個接觸孔3和用于互連的溝道4利用平板印刷術和蝕刻技術形成于該絕緣膜2上。一個TaN的阻擋層5或類似物形成于接觸孔3和溝道4上，并且一個銅籽晶層(copper seedlayer)7進一步形成于其上，以便作為一個用于電鍍的電源層。
如圖62B所示，在半導體基片W的表面上進行鍍銅，以便將銅填充到該半導體基片1的接觸孔3和溝道4中并且還在絕緣膜2上沉積一層銅膜6。然后，通過化學機械拋光(CMP)去除絕緣膜2上的銅膜6和阻擋層5，從而使填充到接觸孔3和溝道4中用于連接的銅膜6的表面直接位于絕緣膜2的表面上。在這種方法中，形成如圖62C所示的一個由鍍銅膜6構成的連接。
圖63表示一個用于在凈化室中執行上述形成連接的步驟的基片處理設備的整體結構。在凈化室中，設置有一個絕緣膜形成裝置10、一個平板印刷和蝕刻裝置12、一個阻擋層形成裝置14、一個銅籽晶層形成裝置26、一個鍍銅裝置18、和一個CPM裝置20。具有由絕緣膜形成裝置10形成的絕緣膜2的基片W容納在一個基片盒22中，可并且被輸送到平板印刷和蝕刻裝置12以便進行后續步驟。在被設置在基片盒22中的情況下，具有在平板印刷和蝕刻裝置12中形成的用于連接的接觸孔3和溝道4的基片W被輸送到阻擋層形成裝置14，以便進行后續步驟。在被容納在基片盒22中的情況下，在各裝置中被處理的基片W被輸送到后續步驟，從而順序執行連接形成步驟。
圖64示意性地表示一個用于上述類型的鍍銅的傳統鍍銅裝置的總體結構。該鍍銅裝置包括一個向上開口并在其內裝有電鍍液的柱狀鍍槽602，和一個適于可拆卸地保持一個基片W的可旋轉基片保持件604，以便使一個面朝下并將基片W置于一個封閉鍍槽602的上端開口部分的位置上。在鍍槽602內部，一個浸入到電鍍液600中作為一個陽極的平板狀陽極板(陽極)606被水平放置，并且基片W的籽晶層被作為陰極。該陽極板606包括一個銅板或銅球的集合。
一個具有安裝在內側的泵608的電鍍液供應管610被連接到鍍槽602的底部中心。在鍍槽602的外側放置電鍍液容器612。而且，已經流入電鍍液容器612中的電鍍液通過一個電鍍液返回管614返回到泵608中。
由于采用這種結構，基片W被基片保持件604面朝向地保持在鍍槽602的頂部，并且在這種狀態下被旋轉。以一個加在陽極板606(陽極)和基片W的籽晶層(陰極)之間的預定電壓驅動泵608，以便將電鍍液600引入鍍槽602，從而使在陽極板606和基片W的籽晶層之間形成電鍍電流以便在基片W的下表面上形成一個鍍銅膜。
這時，已經溢流出鍍槽602的電鍍液600被電鍍液容器612回收，并且再循環。
在半導體制造過程中銅易于擴散到二氧化硅膜中，使二氧化硅膜的絕緣性惡化，并且在輸送、存儲和基片處理步驟中導致交叉污染。銅還可能污染凈化室的內部。
更詳細地說，具有形成于其上的銅籽晶層基片在被設置在基片盒中的情況下被輸送到鍍銅裝置，具有在鍍銅裝置中形成的銅膜的基片在被放入基片盒的情況下被輸送到CMP裝置。因此，粘附到基片上的非常活躍且對于其它步驟有害的銅粒子和銅離子易于擴散到凈化室中。
當通過采用鍍銅裝置將一個鍍銅膜沉積在基片的表面上時，基片籽晶層中心和陽極之間的電壓與基片籽晶層周圍和陽極之間的電壓不一致，這是因為形成于基片表面的銅籽晶層的電阻造成的。因此，基片周圍上的鍍銅膜的膜厚大于基片中心處的鍍銅膜的膜厚。
當用一個拋光裝置對在基片周圍比中心處更厚的鍍銅膜進行拋光時，鍍銅膜在基片周圍處保持未拋光，或者在中心處鍍銅膜被過分刮擦，該現象稱為凹陷。
陽極和基片之間的距離可以充分延長以增加電鍍液自身的電阻，從而減小銅籽晶層的電阻的影響。該措施可以使鍍銅膜的膜厚更加均勻，但導致設備變大。

發明內容
本發明是鑒于上述情況而提出的。其目的是提供一種基片處理方法，該方法可以將鍍銅膜更均勻地沉積到基片表面上；其可以將多余的鍍銅膜拋光掉而不會留下未刮擦的部分或導致凹陷；并且其可以防止來自形成在基片表面上的銅膜的有害銅，例如來自銅籽晶層或銅膜的有害銅使凈化室內部被污染。
根據本發明的一個方案，提供一種將金屬填充到基片表面上的細溝道中的方法，包括在基片上形成阻擋層，并在阻擋層上形成籽晶層；提供一個電鍍設備，該電鍍設備具有一個用于保持基片的第一基片保持件、一個容納電鍍液的電鍍池、一個陽極和一個調節電磁場的虛陽極(Virtual anode)；提供一個拋光設備，該設備具有一個用于保持基片以便在基片的中心部分和周圍部分以不同的壓力將基片壓在一個拋光表面上的第二基片保持件；將具有阻擋層和籽晶層的基片輸送到電鍍設備；將基片保持在第一基片保持件中并且將基片置于電鍍液中；產生電磁場；通過電鍍將第一金屬填充到溝道中并在基片的整個表面上形成第一金屬的電鍍膜，其中，利用虛陽極調節電磁場，以便在基片中心部分和周圍部分之間的電鍍膜的厚度差被最小化；從電鍍池中移出基片；在電鍍設備中洗滌和干燥該基片；將基片輸送到拋光設備；將基片保持在第二基片保持件中；通過將基片壓在拋光表面上拋光并去除電鍍膜，其中，在中心部分和周圍部分將基片壓到拋光表面上的壓力被調節；在拋光設備中洗滌和干燥該基片；并且從拋光設備輸送基片。
根據本發明的另一個方案，提供一種用于將金屬填充到一個基片表面的溝道中的方法，包括提供一個電鍍設備；提供一個拋光設備，該拋光設備具有一個基片保持件，用于保持該基片以便在基片的中心部分和周圍部分以不同的壓力將基片壓在一個拋光表面上；在基片上形成一個阻擋層；將具有阻擋層的基片輸送到電鍍設備；將基片保持在電鍍設備的第一電鍍液中；用第一電鍍液將第一層電鍍到阻擋層的整個表面上；將基片保持在電鍍設備中的第二電鍍液中；用第二電鍍液將金屬填充到由第一層覆蓋的溝道中，并在基片表面上形成金屬的第二電鍍層；在電鍍設備中洗滌并干燥基片；將基片輸送到拋光設備；將基片保持在基片保持件中；通過將基片壓向拋光表面對第二電鍍層進行拋光，其中，在中心部分和周圍部分將基片壓向拋光表面的壓力被調節；在拋光設備中洗滌并干燥基片；并且從拋光設備輸送基片。
根據本發明的另一個方案，提供一種將金屬填充到基片表面的溝道中的方法，包括在基片上形成阻擋層，并在阻擋層上形成籽晶層；提供一個電鍍設備，該電鍍設備具有一個用于保持基片的第一基片保持件、一個容納電鍍液的電鍍池和一個陽極；提供一個拋光設備，該設備具有一個用于保持基片以便將基片壓在一個拋光表面上的第二基片保持件；將具有阻擋層和籽晶層的基片輸送到電鍍設備；通過在電鍍單元或無電敷鍍單元中沉積附加的金屬對籽晶層進行加強；將基片保持在第一基片保持件中并且將基片置于電鍍液中；產生電磁場；通過電鍍將第一金屬填充到溝道中并在基片的整個表面上形成第一金屬的電鍍膜；從電鍍池中移出基片；在電鍍設備中洗滌和干燥該基片；將基片輸送到拋光設備；將基片保持在第二基片保持件中；通過將基片壓在拋光表面上拋光并去除電鍍膜，在拋光之后蓋鍍(cap-plating)第二金屬，以便在被拋光的基片的鍍膜上形成一個保護鍍層；洗滌并干燥該基片。
根據本發明的另一個方案，提供一種將金屬填充到基片表面的溝道中的方法，包括提供一個敷鍍設備；提供一個拋光設備，該拋光設備具有一個用于保持基片的基片保持件，以便在基片的中心部分和周圍部分以不同的壓力將基片壓在一個拋光表面上；在基片上形成一個阻擋層；將具有阻擋層的基片輸送到敷鍍設備；將基片保持在敷鍍設備的第一敷鍍液中；用電鍍設備中的第一敷鍍液在阻擋層的整個表面上無電敷鍍一個第一層；將基片保持在敷鍍設備的第二敷鍍液中；在基片和陽極之間產生一個電磁場；用第二敷鍍液將金屬填充到被第一層覆蓋的溝道中，并在基片表面上形成金屬的第二鍍層；在敷鍍設備中洗滌和干燥基片；將基片輸送到拋光設備；將基片保持在基片保持件中；通過將基片壓向拋光表面對第二鍍層拋光，其中，在中心部分和周圍部分將基片壓向拋光表面的壓力被調節；在拋光設備中洗滌并干燥基片；從拋光設備輸送基片。
本發明的上述和其它目的、特征及優點將由下面的結合符合的描述變得更加清楚，附圖以舉例的方式表示本發明的優選實施例。


圖1是表示根據本發明的基片加工設備的整體結構的示意圖；圖2是一個敷鍍裝置的整體布局圖；圖3是表示敷鍍裝置的裝載/卸載部分的示意圖；圖4是該敷鍍裝置的敷鍍單元的示意剖視圖；圖5是該敷鍍裝置的基片清洗裝置的示意圖；圖6是表示該敷鍍裝置的基片清洗裝置的另一個例子的示意剖視圖；圖7是一個CMP裝置的整體布局圖；圖8是表示該CMP裝置的一個頂圈和一個拋光臺之間的關系的示意圖；
圖9是表示該CMP裝置的一個頂圈和一個拋光臺之間的關系的剖視圖；圖10是表示圖9所示的頂圈的垂直剖視圖；圖11是圖9所示的頂圈的底視圖；圖12A至12E是表示該CMP裝置的一個頂圈中的接觸件(中心袋和環形管)的其它例子的垂直剖視圖；圖13是表示該CMP裝置的一個頂圈中的接觸件(中心袋和環形管)的另一個例子的垂直剖視圖；圖14A和14B是表示該CMP裝置的一個頂圈中的接觸件(中心袋和環形管)的其它例子的垂直剖視圖；圖15是表示該CMP裝置的另一個頂圈的垂直剖視圖；圖16是表示該CMP裝置的一個頂圈中的接觸件(中心袋和環形管)的又一個例子的垂直剖視圖；圖17是表示一個基片輸送箱的平面圖；圖18是表示基片輸送箱的正視圖；圖19是表示基片輸送箱的一個不同的例子的剖視平面圖；圖20是沿圖19的A-A線的剖視圖；圖21是不同的基片輸送箱的正視圖；圖22是不同的基片輸送箱的底視圖；圖23是關于該不同的基片輸送箱的使用狀態的說明的示意圖；圖24是表示基片輸送箱的另一個不同例子的剖視平面圖；圖25是沿圖24的B-B線的剖視圖；圖26是表示該基片加工設備的整體結構的另一個例子的示意圖；圖27是表示該基片加工設備的整體結構的又一個例子的示意圖；
圖28是表示具有膜厚分布調節功能的鍍銅裝置的一個例子的示意剖視圖；圖29是表示具有膜厚分布調節功能的鍍銅裝置的另一個例子的示意剖視圖；圖30是表示具有膜厚分布調節功能的鍍銅裝置的另一個例子的示意剖視圖；圖31是表示具有膜厚分布調節功能的鍍銅裝置的另一個例子的示意剖視圖；圖32是表示具有膜厚分布調節功能的鍍銅裝置的另一個例子的示意剖視圖；圖33是表示具有膜厚分布調節功能的鍍銅裝置的另一個例子的示意剖視圖；圖34是表示具有膜厚分布調節功能的鍍銅裝置的另一個例子的示意剖視圖；圖35是表示具有膜厚分布調節功能的鍍銅裝置的另一個例子的示意剖視圖；圖36是表示具有膜厚分布調節功能的鍍銅裝置的另一個例子的示意剖視圖；圖37是表示具有膜厚分布調節功能的鍍銅裝置的另一個例子的示意剖視圖；圖38是表示具有膜厚分布調節功能的鍍銅裝置的另一個例子的示意剖視圖；圖39是表示具有膜厚分布調節功能的鍍銅裝置的另一個例子的示意剖視圖；
圖40是表示具有膜厚分布調節功能的鍍銅裝置的另一個例子的示意剖視圖；圖41是表示一個具有拋光量調節功能的CMP裝置的例子的透視圖；圖42是圖41的縱向剖視正視圖；圖43A和43B是表示圖42的一個變例的示意圖，圖43A是平面圖；圖43B是縱向剖視圖正視圖；圖44是表示該具有拋光量調節功能的CMP裝置的另一個例子的透視圖；圖45是圖44的縱向剖視正視圖；圖46是圖45的一個平面圖；圖47是表示基片加工設備的另一個例子的平面設計圖；圖48是表示基片加工設備的又一個例子的平面設計圖；圖49A至49E是關于兩階段敷鍍的說明的示意圖；圖50是關于圖49A至49E的一個變例的說明的示意圖；圖51是表示測量銅籽晶層的電阻以便控制鍍銅裝置和CMP裝置的一個例子的框圖；圖52是表示同時作為銅籽晶層電阻測量端子和陰極的一個電端子部件的例子的剖視圖；圖53是表示圖52的一部分的透視圖；圖54A至54C是電端子的不同例子的剖視圖；圖55A和55B是關于具有不同的電端子部件的一個對中機構的說明的剖視圖；圖56是關于使用圖52中所示電端子部件的銅籽晶層電阻測量的說明的示意圖；
圖57是關于另一種測量銅籽晶層電阻的方法的說明的示意圖；圖58A和58B是關于測量銅籽晶層電阻的又一種方法的說明的示意圖；圖59A至59C是關于測量銅籽晶層電阻的又一種方法的說明的示意圖；圖60是表示同時作為銅籽晶層電阻測量端子和陰極的電端子部件的另一個例子的剖視圖；圖61是關于使用圖60中所示電端子部件測量銅籽晶層電阻的說明的示意圖；圖62A至62C是表示通過在一系列步驟中鍍銅形成一個銅連接的例子的示意圖；圖63是表示一個傳統的基片加工設備的整體結構的示意圖；圖64是表示一個傳統的敷鍍裝置的示意剖視圖；圖65是一個基片敷鍍設備的例子的平面圖；圖66是表示在圖65所示的基片敷鍍設備中的氣流的示意圖；圖67是表示在圖65所示的基片敷鍍設備中的局部氣流的剖視圖；圖68是圖65中所示的基片敷鍍設備的透視圖，該設備被設置在一個凈化室中；圖69是基片敷鍍設備的另一個例子平面圖；圖70是基片敷鍍設備的又一個例子的平面圖；圖71是基片敷鍍設備的又一個例子的平面圖；圖72是表示半導體基片加工設備的一個平面結構的例子的示意圖；圖73是表示半導體基片加工設備另一個平面結構的例子的示意圖；圖74是表示半導體基片加工設備又一個平面結構的例子的示意圖；
圖75是表示半導體基片加工設備又一個平面結構的例子的示意圖；圖76是表示半導體基片加工設備又一個平面結構的例子的示意圖；圖77是表示半導體基片加工設備又一個平面結構的例子的示意圖；圖78是表示在圖77所示的半導體基片加工設備中各個步驟的流程的示意圖；圖79是表示一個坡口(bevel)和背側清洗單元的例子的示意結構的示意圖；圖80是表示一個無電敷鍍設備的例子的示意結構的示意圖；圖81是表示無電敷鍍設備的另一個例子的示意結構的示意圖；圖82是一個退火單元的例子的垂直剖視圖；圖83是表示該退火單元的橫向剖視圖；圖84是表示另一個敷鍍單元的平面圖；圖85是沿圖84的A-A線的剖視圖；圖86是一個基片保持件和一個陰極部分放大剖視圖；圖87是一個基片保持件的正視圖；圖88是一個陰極部分的剖視圖；圖89是一個電極臂的平面圖；圖90是圖89的縱向剖視正視圖；圖91是沿圖89的E-E線的剖視圖；圖92是以放大的方式表示圖91的一部分的放大示意圖；圖93是一個狀態的平面圖，其中，電極臂的一個電鍍部分的殼體已經被去除；圖94是表示籽晶層的加強步驟的流程的流程圖；
圖95A至95C表示在一系列步驟中通過對一個基片表面進行敷鍍形成由銅構成的連接，然后可選擇地在連接上形成一個保護層。
具體實施例方式
現在將參考附圖對本發明的優選實施例進行詳細描述，它不構成對本發明的限制。
圖1表示根據本發明的一個實施例的基片加工設備的整體結構。在一個凈化室中，設置有一個絕緣膜形成裝置10、一個平板印刷和蝕刻裝置12、一個阻擋層形成裝置14、一個銅籽晶層形成裝置16、一個鍍銅裝置18和一個CMP裝置20。如圖62A以這樣的順序在基片W的表面上，利用絕緣膜形成裝置10形成一個絕緣膜2，利用平板印刷和蝕刻裝置12形成用于連接的一個接觸孔3和一個溝道4，利用阻擋層形成裝置14形成一個阻擋層5，并且利用銅籽晶層形成裝置16形成一個銅籽晶層7。利用鍍銅裝置18對基片W的表面鍍銅以形成一個銅膜6，如圖62B所示。然后，利用CMP裝置20在基片W的表面上進行化學機械拋光，以便形成一個由圖62C所示的銅膜6構成的連接。
用于在基片W表面上形成銅籽晶層7的銅籽晶層形成裝置16，用于通過對基片W的表面鍍銅形成銅膜6的鍍銅裝置18，以及用于處理暴露出銅膜6的基片W的CMP裝置20在凈化室中被分隔壁分開，并且也與凈化室隔開。具有暴露于其表面上的銅籽晶層7或銅膜6的基片W被設置在一個基片盒22中。該基片盒22被設置在一個基片輸送箱24中，并且由基片輸送箱24與基片盒22一起將基片W在密封狀態下被輸送到下一步驟。即，在基片W被裝在基片盒22中且基片盒22被密封在基片輸送箱24中的狀態下，進行基片W從銅籽晶層形成裝置16向鍍銅裝置18的輸送，基片W從鍍銅裝置18向CMP裝置20的輸送，和基片W從CMP裝置20的輸送。即，在基片W與凈化室隔開的狀態下進行這些輸送活動。
圖2表示鍍銅裝置18的整體結構。該敷鍍裝置18被設置在一個被分隔壁分開的矩形設備26中，并且適于連續地執行半導體基片的鍍銅。該設備26被一個分隔壁28分隔成一個敷鍍空間30和一個清洗空間32，并且敷鍍空間30和清洗空間32能夠分別獨立地吸入和排出空氣。分隔壁28設有一個可開/關的閘板(未示出)。清洗空間32的壓力低于大氣壓，且高于敷鍍空間30的壓力。因此，清洗空間32內的空氣不會流到設備26之外的清洗室中，并且敷鍍空間30內的空氣不會流入清洗空間32。
一個用于放置裝有基片盒22的基片輸送箱24的裝載/卸載部分35、和兩個用于以純凈水清洗(沖洗)被敷鍍的基片并干燥被清洗的基片的清洗/干燥裝置27被設置在清潔空間32內。進一步設有一個用于輸送基片的固定和可旋轉的第一輸送裝置(四軸機械手)29。所用的該清洗/干燥裝置27的類型例如為，具有用于同時向基片的表面側和背側供應超純水的清洗液供應嘴，并且以高速旋轉該基片以使其脫水并干燥。
在敷鍍空間30內，設有兩個在敷鍍之前用于對基片進行預處理、且通過一個翻轉機構31將基片的上側翻轉朝下的預處理單元33；四個用于在基片面朝下的表面上鍍銅的敷鍍單元34；和兩個用于放置和保持基片的第一基片臺36a和36b。還設有一個用于輸送基片的自推進、可旋轉的第二輸送裝置(四軸機械手)38。
在清洗空間32中，設置有兩個基片清洗裝置40，用于以一種化學溶液、例如一種酸溶液或氧化劑溶液清洗被敷鍍的基片；和兩個位于基片清洗裝置40和清洗/干燥裝置27之間的第二基片臺42a和42b。在介于兩個基片清洗裝置40之間的位置上，設有一個用于輸送基片的固定、可旋轉的第三輸送裝置(四軸機械手)44。
第一基片臺之一36b和第二基片臺之一42b可以允許用水洗滌基片，并且分別設有一個用于將基片上側翻轉向下的翻轉機構31。
第一輸送裝置29適于輸送放置并裝在裝載/卸載部分35、清洗/干燥裝置27和第二基片臺42a、42b中的基片盒22之中的基片。該第二輸送裝置38適于輸送在第一基片臺36a、36b、預處理單元33和敷鍍單元34之中的基片。第三輸送裝置4適于輸送第一基片臺36a、36b、基片清洗裝置40和第二基片臺42a、42b之中的基片。
在設備26內部，一個用于容納一調節—操作基片的容器46被包括在第一基片臺36a下面。第二輸送裝置38適于從容器46中抽出調節—操作基片，并且在一個調節操作結束后將該基片返回到容器46中。按照這種方式，該用于容納調節—操作基片的容器46被設置在設備26內，因此使其可以防止污染或與為了一個調節操作從外部引入該調節—操作基片有關的生產量的減少。
容器46的放置位置可以是設備26中的任何位置，只要其是一個允許調節—操作基片可以被任何輸送裝置退回并容納起來的位置就可以。通過將容器46置于第一基片臺36a附近，可以啟動一個采用調節操作基片的調節操作以進行預處理，隨后進行敷鍍，并且該基片在清洗/干燥之后可以被返回到容器46中。
用于進行預處理以增加基片的電鍍可濕性的預處理單元可以被省略。或者，可以安裝用于進行預鍍以在進行敷鍍之前加強形成在基片上的銅籽晶層的預鍍單元，以代替敷鍍單元之一或預處理單元之一。在這種情況下，代替預處理單元，安裝有用于在預鍍和敷鍍和/或敷鍍后之間以水進行洗滌的水洗單元。
所用的輸送裝置29是一個具有兩個落入手(drop-in hands)，其中位于上側的一個是干燥手，位于下側的另一個是濕潤手。所用的輸送裝置38、44每一個具有兩個落入手，它們都是濕潤手。然而，不言而喻，這種輸送裝置并非限定性的。
下面，將概述敷鍍裝置18中的基片流程。該基片被裝在基片盒22中，其表面(半導體裝置形成側、或加工側)朝上，并且該基片盒22被裝在基片輸送箱24中。在這種情況下，該基片被輸送并放置在裝載/卸載部分35中。第一輸送裝置29從基片盒22中抽出基片，將其移向第二基片臺42a，并且將其放置于第二基片臺42a上。第三輸送裝置44將第二基片臺42a上的基片輸送到第一基片臺36a。然后，第二輸送裝置38從第一基片臺36a接收基片，并將其傳遞給預處理單元33。在由預處理單元33完成預處理后，翻轉機構31將基片上側翻轉朝下，使基片表面朝下。被翻轉的基片被再次傳遞給第二輸送裝置38。第二輸送裝置38將基片傳遞給敷鍍單元34的一個敷鍍頭。
在基片于敷鍍單元34中被敷鍍并脫去敷鍍液之后，該基片被傳遞給第二輸送裝置38，該第二輸送裝置38將基片帶至第一基片臺36b。該基片被第一基片臺36b的翻轉機構31翻轉，使其表面側朝上。在該翻轉狀態下，基片被第三輸送裝置44移向基片清洗裝置40。已經被化學溶液清洗、用純凈水沖洗并旋轉取出該基片清洗裝置40的基片，被第三輸送裝置44帶至第一基片臺42b。然后，該第一輸送裝置29從第一基片臺42b接收該基片，并且將基片輸送到清洗/干燥裝置27，清洗/干燥裝置27用純凈水沖洗該基片并將其旋轉干燥。被旋轉干燥的基片被第一輸送裝置29輸送并返回到被輸送到裝載/卸載部分35的基片輸送箱24內的基片盒22中。
這里，由預處理單元進行的預處理可以被省略。當安裝有預敷鍍單元時，從基片盒抽出的基片被預鍍單元進行預鍍，并且在水洗步驟之后或者不經過水洗步驟，該基片被敷鍍單元敷鍍。在敷鍍之后，對該基片進行水洗步驟或者不進行水洗步驟，并且輸送到第一清洗裝置。
圖3是表示裝載/卸載部分35的示意圖。該裝載/卸載部分35設有放置裝有基片盒22的基片輸送箱24的臺子50。當基片輸送箱24被設置在臺子50的一個提升架52上時，該提升架52和基片輸送箱24的底板24a被鎖在一起。底板24a被安裝在基片輸送箱24的底部上，以便封閉基片輸送箱24的底部開口。然而，與提升架52和底板24a的鎖定同時，臺子50和基片輸送箱24相互緊密接觸，并且底板24a從基片輸送箱24上被釋放，成為自由狀態。
提升架52被連接到一個提升機構54上，并且放置基片盒22的底板24a一旦從基片輸送箱24中被釋放而變為自由，則與提升架52成一整體地上下移動。當確定該提升架52和底板24a已經被鎖定時，使該提升架52下降，并且放置基片盒22的底板24a向下移動，從而使得可以從基片盒22中抽出基片W。
圖4表示敷鍍單元34，其主要包括一個裝有敷鍍液60的大致呈柱狀的敷鍍槽62，和一個位于敷鍍槽62之上且適于保持基片W的敷鍍頭64。圖4表示敷鍍單元34處于敷鍍位置的狀態，在所述敷鍍位置上，基片W被敷鍍頭64所保持并且敷鍍液60的液體高度上升。
敷鍍槽62具有一個朝上開口且具有一個置于底部的陽極66的敷鍍室68，和一個容納敷鍍室68中的敷鍍液60的敷鍍容器70。在敷鍍容器70的內周壁上，沿周向等間距地設置有向敷鍍室68的中心水平突出的敷鍍液噴嘴72。這些敷鍍液噴嘴72與一個在敷鍍容器70中垂直延伸的敷鍍液供應通道連通。
一個設有許多例如大約3mm的孔的沖孔板74被設置在敷鍍室68中的陽極66之上的一個位置上，以便防止形成在陽極66表面上的黑膜被敷鍍液60攜帶并流出。
敷鍍容器70還設有一個第一敷鍍液排出口76，用于從敷鍍室68的底部周邊將敷鍍室68中的敷鍍液排出；一個第二敷鍍液排出口80，用于排出已經溢流過設置在敷鍍容器70上端部中的擋壩部件78的敷鍍液60；和一個第三敷鍍液排出口82，用于在溢流出擋壩部件78之前排出敷鍍液。流過第二敷鍍液排出口80和第三敷鍍液排出口82的敷鍍液在敷鍍容器70的下端部混合并被排出。
由于采用該結構，當敷鍍過程中敷鍍液供應量很大時，敷鍍液被通過第三敷鍍液排出口82排出到外面，并且同時導致溢流過擋壩部件78并通過第二敷鍍液排出口80排出到外面。當敷鍍過程中敷鍍液供應量較小時，敷鍍液通過第三敷鍍液排出口82排出到外面，并且同時導致通過一個設置在擋壩部件78中的開口，并且通過第二敷鍍液排出口80排出到外面。這些設計可以容易適應敷鍍液量的大小。
在敷鍍室68的內周附近設有一個垂直流量調節圈84和一個水平流量調節圈86，水平流量調節圈86的外周端部固定到敷鍍容器70上。流量調節圈84和86用于通過在敷鍍室68中被分成上下部液流的敷鍍液60的液流來提高敷鍍液表面的中心，以便使下部液流平滑，并且使電流密度的分布更加均勻。
敷鍍頭64具有一個可旋轉、位于底部的柱狀殼體90，其向下開口并且在其周壁上具有一個開口88、和垂直可動的壓桿94，所述壓桿94具有一個連接到其下端上的壓圈92。
該殼體90被連接到一個電機96的輸出軸98上，并且適于利用電機96的驅動進行旋轉。壓桿94被沿著環形支撐架108的圓周方向懸掛在預定位置上，所述環形支撐架108由一個軸承可旋轉地支撐在一個滑動件104的下端，所述滑動件104可借助固定在一個圍繞電機96的支撐件100上的導向缸102的促動向上和向下運動。因此，該壓桿94根據導向缸102的促動向上和向下運動，并且當基片W被保持時適于與殼體90成一整體地旋轉。
支撐件100被安裝在一個滑動基座114上，滑動基座114螺紋連接到滾珠絲杠112上并且與其成一體地上下運動，滾珠絲杠112隨著電機110的驅動旋轉。而且，支撐件100被一個上殼體116所包圍，并且與上殼體116一起隨著電機110的驅動上、下運動。在敷鍍過程中圍繞在殼體90周圍的下殼體118被安裝到敷鍍容器70的上表面上。
圖84至93表示敷鍍單元2012的另一個實施例。該敷鍍單元2012如圖84所示設有一個基片處理部分2020，用于執行敷鍍處理及其附帶的處理。一個用于容納敷鍍液的敷鍍液盤2022與基片處理部分2020相鄰設置。還設置有一個電極臂部分2030，該電極臂部分2030具有一個電極部分2028，該電極部分2028設置在可繞一個旋轉軸2024擺動的臂2026的自由端并且在基片處理部分2020和敷鍍液盤2020之間擺動。而且，一個預涂覆/回收臂2032和一個用于向基片噴射純凈水或化學液體、例如離子水進而還有氣體等的固定噴嘴2034被沿基片處理部分2020橫向設置。在該實施例中，設置有三個固定噴嘴2034，并且其中的一個被用于供應純凈水。
基片處理部分2020，如圖85和86所示，具有一個用于保持基片使其被敷鍍的表面朝上的基片保持件2036，和一個位于基片保持件2036之上以便包圍基片保持件2036的周部的陰極2038。而且，設有一個圍繞在基片保持件2036周部、用于防止各種在處理過程中使用的化學液體的散射的大體呈圓柱形的底罐2040，以便可通過一個氣缸2042垂直運動。
基片保持件2036適于被氣缸2044在一個下部基片輸送位置A、一個上部敷鍍位置B和一個介于它們之間的預處理/清洗位置C之間提升和下降。該基片保持件2036還適于借助一個旋轉電機2046和一個皮帶2048以任意加速度和任意速度與陰極部分2038成一整體地旋轉。一個基片輸入和輸出開口(未示出)面對基片輸送位置A設置在敷鍍單元2012的一個側面上。當該基片保持件2036被升至敷鍍位置B時，陰極部分2038的密封件2090和陰極2088(下面將要說明)與被基片保持件2036保持的基片W的周邊部分接觸。另一方面，罐2040具有一個位于基片輸入和輸出開口下面的上端，并且當罐2040上升時，罐2040的上端到達陰極部分2038之上的一個位置封閉基片輸入和輸出開口，如圖86中的虛線所示。
敷鍍液盤2022用于當未進行敷鍍時用敷鍍液濕潤由敷鍍液浸漬的材料2110和電極臂部2030的一個陽極2098(后面將要說明)。
如圖87所示，基片保持件2036具有一個圓盤狀的基片臺2068和六個間隔設置在基片臺2068外周邊緣上的垂直支撐臂2070，用于將基片W保持在支撐臂2070的各上表面中的一個水平面上。卡指2076可旋轉地安裝在支撐臂2070的上端，用于向下壓基片W并且夾住基片W的外周邊緣。
卡指2076分別具有與壓力銷2080的上端相連的下端部，所述壓力銷2080通常被盤簧2078向下促動。當壓力銷2080被向下移動時，卡指2076徑向向內旋轉到一個封閉位置。一個支撐板2082被設置在基片臺2068之下，用于與開口銷2080的下端配合并將它們向上推。
當基片保持件2036位于如圖85所示基片輸送位置A時，壓力銷2080被支撐板2082嚙合并且向上推動，從而使卡指2076向外旋轉并打開。當基片臺2068被抬起時，開口銷2080在盤簧2078的回復力的作用下下降，從而使卡指2076向內旋轉并關閉。
如圖88所示，陰極部分2038包括一個固定到安裝于支撐板2082周邊上的垂直支撐柱2084上端的環形架2086(參見圖87)，多個安裝到環形架2086的下表面上并且向內突出的陰極2088，和一個安裝在環形架2086的一個上表面上、蓋住陰極2088的上表面的環形密封件2090。該密封件2090適于具有一個向內、向下傾斜并逐漸薄壁化的內周邊緣部分，并且具有一個向下懸掛的內周端部。
當基片保持件2036已經升至敷鍍位置B時，如圖86所示，陰極2088被壓在基片保持件2036保持的基片W的外周邊緣部分上，從而允許電流通過基片W。同時，密封件2090的一個內周端部在壓力下與基片W周邊的上表面接觸，以水密封方式密封其接觸部分。結果，防止供應到基片W上表面(被敷鍍的表面)上的敷鍍液從基片W的端部滲出，并且防止敷鍍液污染陰極2088。
如圖89至93所示，電極臂部分2030的電極頭2028包括一個通過球軸承2092連接到擺動臂2026的自由端上的殼體2094，一個圍繞殼體2094的柱狀支撐架2096，和一個通過將周邊部分夾在殼體2094和支撐架2096之間而被固定的陽極2098。該陽極2098蓋住殼體2094的一個開口，殼體2094具有一個在其內確定的抽吸室2100。在抽吸室2100中，設有一個連接到從敷鍍液供應單元(未示出)延伸出來的敷鍍液供應管2102上的徑向延伸的敷鍍液引入管2104，并且保持在與陽極的上表面鄰接。一個與抽吸室2100連通的敷鍍液排出管2106被連接到殼體2094上。
如果敷鍍液引入管2104為集管結構，則敷鍍液引入管2104將有效地向帶敷鍍的表面均勻供應敷鍍液。特別是，敷鍍液引入管2104具有一個在其縱向上連續延伸的敷鍍液引入通道2104a，和多個沿敷鍍液引入通道2104a按給定間距隔開且由此向下延伸與之連通的敷鍍液引入口2104b。陽極2098具有多個在其中限定在與敷鍍液引入口2104b相應的位置上的敷鍍液供應口2098a。該陽極2098還具有多個垂直延伸且形成在其整個區域上的通孔2098b。從敷鍍液供應管2102引入敷鍍液引入管2104的敷鍍液流過敷鍍液引入口2104b和敷鍍液供應口2098a到達陽極2098之下的一個位置。隨著將陽2098極浸入到敷鍍液中，該敷鍍液排出管2106被排空，以便將敷鍍液經過通孔2098b和抽吸室2100從敷鍍液排出管2106排放到陽極2098之下。
在該實施例中，包括吸水材料并覆蓋陽極2098整個表面的敷鍍液浸漬材料2110被安裝到陽極2098的下表面上。敷鍍液浸漬材料2110浸漬有敷鍍液，以便濕潤陽極2098的表面，從而防止黑膜由于干燥和氧化落到基片的被敷鍍表面上，并且當敷鍍液在基片的被敷鍍表面和陽極2098之間流動時同時有利于空氣溢出到外部。
敷鍍液浸漬材料2110同時具有保持液體和使液體從其中通過的功能，并且具有優異的耐化學性。具體地，該敷鍍液浸漬材料2110對于包含高濃度硫酸的酸性敷鍍液具有抗蝕性。敷鍍液浸漬材料2110例如包括聚丙烯紡織物，以防止硫酸溶液中的雜質的洗提對敷鍍效果(敷鍍速度、抵抗和填充特性)造成惡劣影響。敷鍍液浸漬材料2110可以包括聚乙烯、聚脂、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚氨酯和這些材料的衍生物中的至少一種材料，而不采用聚丙烯。無紡織物或海綿狀結構可以用于代替紡織物。可以利用由鋁土和SiC等制成的多孔陶瓷和熔結聚丙烯。
設置多個在下端分別具有一個頭部的固定銷2112，使該頭部被設置在敷鍍液浸漬材料2110中以便不能被向上釋放，并且一個軸部刺入到陽極2098的內部，并且固定銷2112被U形板簧2114向上促動，從而敷鍍液浸漬材料2110借助板簧2114的回復力與陽極2098的下表面緊密接觸并安裝到陽極2098上。采用這種設計，即使當陽極2098的厚度隨著敷鍍的過程逐漸減小，敷鍍液浸漬材料2110也可以可靠地與陽極2098的下表面緊密接觸。因此，其可以防止空氣進入到陽極2098的下表面和敷鍍液浸漬材料2110之間而引起敷鍍不良。
當浸漬材料2110具有足夠強度、例如為一個多孔陶瓷時，不需要使用用于固定浸漬材料的銷便可以將陽極置于浸漬材料之上。
當基片保持件2036在敷鍍位置B上時(參見圖86)，電極頭2028被下降直到由基片保持件2036保持的基片W和敷鍍液浸漬材料2110之間的間隙達到例如大約0.5至3mm為止。然后，從敷鍍液供應管2102供應敷鍍液，以便填充基片W的要敷鍍的上表面和陽極2098之間的間隙，而同時由敷鍍液浸漬敷鍍液浸漬材料2110，從而敷鍍基片W的上表面。
圖5是基片清洗裝置40的一個示意圖。如圖5所示，基片W、例如一個具有一個形成于除其表面周邊部分之外區域中的電路的基片，被旋轉夾頭120在沿著周邊部分的圓周方向的多個位置上夾住，并且被一個基片保持件122水平保持。因此，該基片W適于以高速水平旋轉。該基片也可以被一個保持機構垂直保持，不過在這里將對其水平保持進行說明。一個中心噴嘴124被向下設置在被基片保持件122保持的基片W的表面的大致中心部分之上，并且一個邊緣噴嘴126被向下設置在基片表面的周邊部分之上。而且，兩個背側噴嘴128和130被向上設置于基片W背側的大致中心部分之下。基片的周邊部分是指在基片周邊的一個未形成電路的區域，或者是指在基片周邊的已經形成了電路但最終不用作芯片的區域。中心噴嘴124可以被安裝在基片表面的中心和周邊部分之間的所需位置上，但是從噴嘴供給的溶液被供應到基片的中心。基片的中心優選地是指基片直徑的20％以內，更優選地是指基片直徑的10％以內。類似地，背側噴嘴128、130可以被安裝在基片背側的中心和周邊部分之間的所需位置上，但是從噴嘴供給的溶液優選供應給基片的中心。
如圖6所示，可以設有一個背側噴嘴128，并且邊緣噴嘴126可以垂直運動或沿基片W的徑向水平運動，以便在水平方向上可以調節從基片W起的高度H或運動寬度L的范圍。而且，基片保持件122的外周可以被一個防水蓋132包圍。此外，一個固定噴嘴(未示出)可以被安裝在一個防水蓋132的裝置內側表面等上，并且可以根據需要將純凈水、去離子水或其它化學溶液(酸溶液、堿溶液、表面活性劑或抗蝕劑)供應給基片。
下面，將說明采用這種清洗裝置的清洗方法。
首先，基片W與基片保持件122成一整體地水平旋轉，而這時基片W是被基片保持件122通過旋轉夾頭120水平保持的。在這種狀態下，從中心噴嘴124將酸溶液供應到基片W表面的中心。即使在基片W表面上的電路形成部分上已經形成了銅的自然氧化膜，當基片W旋轉時，這種自然氧化膜也會立即被散布到基片W整個表面上的酸溶液去除掉。因此，自然氧化膜不會成長。對于該酸溶液，例如可以采用通常被用于半導體裝置制造工藝的清洗步驟中的鹽酸、氫氟酸、硫酸、檸檬酸和草酸中的任何一種或它們的組合。然而，酸溶液可以是任何非氧化性酸。氫氟酸可以用于清洗基片W的背側(后面將要說明)，并且因此優選對于不同目的共用相同的化學制劑。同時，考慮到去除氧化膜的效果，氫氟酸的濃度優選為重量百分比為0.1％或更高。為了避免使銅的表面粗糙，其濃度優選為重量百分比為5％或更低。
另一方面，從邊緣噴嘴126連續或間歇地向基片W的周邊部分供應氧化劑溶液。通過這一處理，形成于基片W周邊部分的上表面的端表面上的銅膜等被氧化劑溶液迅速氧化，并且被從中心噴嘴124同時供應并已經散布到基片W的整個表面上的酸溶液蝕刻。結果，銅膜等被溶解并去除。用酸溶液蝕刻還發生于氧化劑溶液供應位置之外的部位，從而酸溶液的濃度和供應量不需要增加。對于氧化劑溶液可以采用例如通常用于半導體裝置制造工藝的清洗步驟中的臭氧、過氧化氫、硝酸和次氯酸鹽中的任何一種或它們的組合。如果采用臭氧水，其量優選為大于等于20ppm而小于等于200ppm。在過氧化氫的情況下，其優選濃度為重量百分比大于等于10％，但小于等于80％。如果采用次氯酸鹽，則其優選濃度為重量百分比大于等于1％，但小于等于50％。
同時，氧化劑和酸溶液、例如氫氟酸被同時或交替地從背側噴嘴128和130供應到基片W背側的中心。通過這種處理，粘附在基片W背側上的銅等可以隨基片的硅一起被氧化劑溶液氧化，并且被酸溶液腐蝕帶走。
在分別同時或交替地從兩個背側噴嘴128和130進行氧化劑溶液和酸溶液供應過程中，如果氧化劑溶液的供應首先停止，則獲得一個憎水表面；如果酸溶液的供應首先停止，則獲得一個親水表面。在任何一種情況下，基片的背側可以被被調節成適于實現基片加工的需要。
對于氧化劑溶液，可以采用例如前面提到的臭氧、過氧化氫、硝酸和次氯酸鹽中的任何一種或它們的組合。對于酸溶液，可以采用前述的非氧化性酸，例如鹽酸、氫氟酸、硫酸、檸檬酸或草酸。另外，可以用氧化性酸、例如硝酸去除銅，這是因為與基片W的表面側不同，在其背側沒有電路。如果采用氧化性酸、例如硝酸的酸溶液，則該酸溶液本身還充當氧化劑溶液，從而可以單獨地采用氧化性酸溶液，而不需要使用氧化劑溶液。優選地，氧化劑溶液應當與供應給基片W表面的周邊部分的氧化劑溶液相同，以便減少所用化學試劑的類型。
圖7表示CMP裝置20的整個結構。如圖7所示，該CMP裝置20包括一個用于放置裝有基片盒22的基片輸送箱24的裝載/卸載部分140。該裝載/卸載部分140包括如圖3所示的四個臺子50。一個具有兩只手的輸送機械手144被設置在軌道142上，以便該輸送機械手144可以沿軌道142運動并接近相應裝載/卸載臺50上的基片盒22中。
輸送機械手144具有兩只以垂直間隔關系設置的手，并且下面的手僅用于從基片盒22中取出基片，而上面的手僅用于將基片送回到基片盒22中。這種布置可以將一個已經被清洗的干凈的基片放置在上側并且不被污染。下面的手是一個真空抽吸式手，用于在真空作用下保持一個基片，上面的手是一個凹槽支撐式手，用于利用形成于該手上的凹槽支撐基片的周邊。即使由于微小的位移使基片沒有位于基片盒22中的正常位置上，真空抽吸式手也可以保持基片和輸送基片，而由于凹槽支撐式手不像真空抽吸式手那樣會將灰塵集中起來，所以其可以在保持基片干凈的狀態下對其進行輸送。兩個清洗設備146和148相對于輸送機械手144的軌道142被設置在基片盒22的相對側。清洗設備146和148設置在輸送機械手144的手可以接近的位置上。在兩個清洗設備146和148之間且輸送機械手144可以接近的位置上，設有一個具有四個晶片支撐件150、152、154和156的晶片站158。清洗設備146和148具有一個用于通過高速旋轉基片使基片干燥的旋轉干燥機構，并且因此，可以在不改變清洗模式的情況下對基片進行兩階段清洗或三階段清洗。
一個設置有清洗設備146和148以及具有晶片支撐件150、152、154和156的晶片站158的區域B和一個設置有基片盒22和輸送機械手144的區域A被分隔壁160隔開，以便區域B和區域A的清洗可以被分開。分隔壁160具有一個用于使基片從中通過的開口，并且一個閘板162設置在分隔壁160的開口處。一個具有兩只手的輸送機械手164被設置在輸送機械手164可以接近清洗設備146和三個晶片支撐件150、154和156的位置上，并且具有兩只手的輸送機械手166被設置在輸送機械手166可以接近清洗設備148和三個晶片支撐件152、154和156的位置上。
晶片支撐件150用于在輸送機械手144和輸送機械手164之間輸送基片，并且具有一個用于檢測是否有基片的傳感器168。基片支撐件152用于在輸送機械手144和輸送機械手166之間輸送基片，并且具有一個用于檢測是否有基片的傳感器170。晶片支撐件154用于從輸送機械手166向輸送機械手164輸送基片，并且具有一個用于檢測是否有基片的傳感器172和用于供應沖洗液以防止基片干燥或對基片進行沖洗的沖洗噴嘴178。晶片支撐件156用于從輸送機械手164向輸送機械手166輸送基片，并且具有一個用于檢測是否有基片的傳感器176和用于供應沖洗液以防止基片干燥或對基片進行沖洗的沖洗噴嘴178。晶片支撐件154和156設置在一個公共的防止水濺射的蓋中，該蓋具有一個用于從其中輸送基片的開口，該開口與一個閘板188相結合。晶片支撐件154被設置在晶片支撐件156之上，并且晶片支撐件154用于支撐一個已經被清洗的基片而晶片支撐件156用于支撐一個待清洗的基片，從而，可防止被清洗的基片受到沖洗水的污染，否則沖洗水將落到其上。在圖7中示意性地表示出了傳感器168、170、172和174，沖洗噴嘴174和178，以及閘板180，但并未精確表示出它們的位置和形狀。
輸送機械手164和輸送機械手166分別具有兩只以垂直間隔關系設置的手。輸送機械手164和輸送機械手166各自的上面的手用于將已經被清洗的基片輸送到清洗設備或晶片站158的晶片支撐件。輸送機械手164和輸送機械手166各自的下面的手用于輸送未清洗的基片或待拋光的的基片。由于下面的手用于向一個反轉裝置或從一個反轉裝置輸送基片，所以上面的手不會被從反轉裝置的上壁落下的沖洗水滴所污染。
清洗設備182被設置在一個與清洗設備146相鄰且輸送機械手164的手可以接近的位置上，并且另一個清洗設備184被設置在一個與清洗設備148相鄰且輸送機械手166的手可以接近的位置上。
所有清洗設備146、148、182和184，晶片站158的晶片支撐件150、152、154和156，以及輸送機械手164和166被設置在區域B中。對區域B中的壓力進行調節使其低于區域A中的壓力。各清洗設備182和184能夠清洗基片的兩個表面。
該CMP裝置20具有一個由用于包圍其中各個組成部分的分隔壁構成的殼體190。該殼體190構成一個包圍結構。殼體190的內部被隔板160、192、194、196和198分隔成多個隔室或腔室(包括區域A和B)。
形成一個通過分隔壁196與從區域B分開的拋光室，并且進一步被分隔壁198分成兩個區域C和D，其中設有兩個旋轉臺，和一個用于保持基片并在拋光過程中將基片壓向旋轉臺的頂圈。即，旋轉臺200和202被設置在區域C中，旋轉臺204和206被設置在區域D中。而且，頂圈208被設置在區域C中且頂圈210被設置在區域D中。
一個用于向區域C中的旋轉臺200供應磨蝕液的磨蝕液噴嘴212和一個用于修整旋轉臺200的修整器214被設置在區域C中。一個用于向區域D中的旋轉臺204供應磨蝕液的磨蝕液噴嘴216和一個修整旋轉臺204的修整器218設置在區域D中。一個用于修整區域C中的旋轉臺202的修整器220設置在區域C中，并且一個用于修整區域D中的旋轉臺206的修整器222設置在區域D中。旋轉臺202和206可以被用于測量基片上的一層的厚度的濕式厚度測量裝置所代替。如果設置有這種濕式厚度測量裝置，則它們可以在基片被拋光之后立即測量基片上的一層的厚度，并且因此可以根據被測量值對拋光過的基片進一步拋光或控制用于拋光下一基片的拋光過程。
圖8表示頂圈208與旋轉臺200和202之間的關系。頂圈210與旋轉臺204和206之間的關系與頂圈208與旋轉臺200和202之間的關系相同。如圖8所示，頂圈208被可旋轉的頂圈驅動軸230從頂圈頭部232支撐起來。頂圈頭部232被可以成角度安置的支撐軸235支撐，并且頂圈210可以接近旋轉臺200和202。修整器214被可旋轉的修整器驅動軸234從修整器頭部236支撐起來。修整器頭部236被可成角度安置的支撐軸238支撐，用以在修整臺204上的一個備用位置和一個修整位置之間移動修整器214。修整器220被類似地由可旋轉的修整器驅動軸240從修整器頭242支撐起來。修整器頭242被一個可成角度安置的支撐軸244支撐，用以在一個旋轉臺202上的一個備用位置和一個修整位置之間移動該修整器220。
如圖7所示，在被分隔壁196與區域B分開的區域C中并且在輸送機械手164的手可以接近的位置上，設有一個用于反轉基片的反轉裝置250，并且在輸送機械手166的手可以接近的位置上設有一個用于反轉基片的反轉裝置252。區域B和區域C、D之間的分隔壁196具有兩個分別被用于使基片從其中通過的開口，一個用于向反轉裝置250或從反轉裝置250輸送基片，另一個用于向反轉裝置252或從反轉裝置252輸送基片。閘板254和256設置在分隔板196的各開口處。
反轉裝置250和252分別具有一個用于夾住基片的卡盤機構，一個用于反轉基片的反轉機構和一個用于檢測卡盤機構是否夾有基片的基片檢測傳感器。輸送機械手164將基片輸送到反轉裝置250，并且輸送機械手164將基片輸送到反轉裝置252。
旋轉輸送器258被設置在反轉裝置250和252和頂圈208、210之下，用于在清洗室(區域B)和拋光室(區域C和D)之間輸送基片。旋轉輸送器258具有四個等角度間隔的用于放置基片的臺子，并且可以在其上同時保持多個基片。當旋轉輸送器258的臺子的中心與被反轉裝置250或252保持的基片的中心對齊時，已經被輸送到反轉裝置250和252的基片通過促動位于旋轉輸送器258之下的提升機構260或262被輸送到旋轉輸送器258。通過將旋轉輸送器258旋轉90°，放置手旋轉輸送器258的臺子上的基片被輸送到頂圈208或210之下的一個位置處。這時，頂圈208或210通過擺動被預先置于旋轉輸送器258之上。當頂圈208或210的中心與放置在旋轉輸送器258的臺子上的基片的中心對齊時，基片通過促動位于旋轉輸送器258之下的推進機構264和266被從旋轉輸送器258輸送到頂圈208或210。
在頂圈208或210的一個真空抽吸機構的真空作用下，保持輸送到頂圈208或210的基片，并且將基片輸送到旋轉臺200或204。此后，該基片被包括安裝在旋轉臺200或204上的拋光布或磨石(或一個固定的拋光板)的拋光表面進行拋光。第二旋轉臺202和206分別被設置在頂圈208和210可以接近的位置上。采用這種設計，基片的首次拋光可以由第一旋轉臺200或204進行，并且基片的二次拋光可以由第二旋轉臺202或206進行。或者，基片的首次拋光可以由第二旋轉臺202或206進行，然后基片的二次拋光可以由第一旋轉臺200或204進行。在這種情況下，由于第二旋轉臺202或206具有比第一旋轉臺200或204直徑小的拋光表面，所以將一個比拋光布更昂貴的磨石(或固定的拋光板)安裝到第二旋轉臺202或206上，以便進行對基片的首次拋光。另一方面，壽命較短但比磨石(或固定的拋光板)便宜的拋光布被安裝在第一旋轉臺200或204上，以便對基片的精拋光。這種布置或應用可以減少拋光設備的運行成本。如果將拋光布安裝在第一旋轉臺上并且將磨石(或固定拋光板)安裝在第二旋轉臺上，則可以以較低的成本設置旋轉臺系統。這是因為磨石(或固定拋光板)比拋光布更昂貴，并且磨石(或固定拋光板)的價格基本與磨石的直徑成比例。而且，由于拋光布的壽命比磨石(或固定拋光板)短，所以如果在載荷相對較輕的條件下、例如在精拋光時使用拋光布，則拋光布的壽命可以延長。而且，如果拋光布的直徑大，則與基片接觸的機會或頻率被分散，從而可提供較長的壽命、較長的維修周期和提高了的半導體裝置生產率。
在基片被第一旋轉臺200拋光之后和頂圈208移動到第二旋轉臺202之前，從與旋轉臺200相鄰的清洗液噴嘴270向在頂圈208與旋轉臺200間隔的位置上被頂圈208保持的基片供應清洗液。因為基片在移動到第二旋轉臺202之前被沖洗，所以可防止在旋轉臺之間的輸送過程中被污染，從而避免旋轉臺的交叉污染。
而且，兩階段拋光可以以下述方式進行，即，在采用Rodel Nitta公司制造的以商品名稱IC1000/SUBA400出售的拋光布作為第一拋光表面，并且采用Rodel Nitta公司制造的以商品名稱POLITEX出售的拋光布作為第二拋光表面，并且基片首先被第一拋光表面拋光，然后被第二拋光表面拋光。即使不采用小尺寸的第二旋轉臺，這種兩階段拋光也可以通過采用兩個大尺寸的旋轉臺來進行。如上所述，盡管已經對由兩個不同的拋光布進行的兩階段拋光進行了說明，但是其也可以有相同的拋光布或相同的磨石來進行。在基片被第一拋光表面和第二拋光表面拋光之后，第一和第二拋光表面分別被修整器214、218、220和222修整。該修整過程是一個用于修復已經由于對基片的拋光而退化了的旋轉臺拋光表面的過程。該過程也稱為調節或調整。
已經被拋光的基片被返回到在反轉路程中的反轉裝置250或252。返回到反轉裝置250或252的基片被從沖洗噴嘴供應的純凈水或化學制劑沖洗。而且，頂圈208或210的已經將基片移開的基片保持表面也被從清洗噴嘴而來的純凈水或化學制劑清洗，并且在一些情況下，為了防止基片保持表面干燥也對頂圈208或210的基片保持表面進行沖洗。一個或多個用于清洗推進機構的清洗噴嘴被設置在分隔壁上。為了提高半導體裝置的生產率或基片的清洗效果，可以在基片被頂圈208或210保持的狀態下用化學制劑沖洗基片。而且，可以在基片被旋轉輸送器258保持的狀態下用化學制劑清洗該基片。而且，可以用噴嘴清洗提升機構260或262(下面將要說明)。
在圖8的右側，表示出了旋轉輸送機構258、反轉裝置250或252、提升機構260或262和推進機構264或266的關系。如圖8所示，反轉單元250或252置于旋轉輸送器258之上，并且提升機構260或262和推進機構264和266被設置在旋轉輸送器258之下。
下面，將說明用于輸送基片的輸送路徑。
構建所有的軟件，以便所有單元或裝置自由結合并設置在拋光設備中基片的正常加工路徑中。加工路徑的例子如下1)方法(兩個盒并行處理)，其中，在兩個區域C和D的一個中加工一個基片盒22中的基片，并且在兩個區域C和D的另一個中處理另一個基片盒22中的基片；2)方法(一個盒并行處理)，其中，將一個基片盒22中的基片任意地分配到區域C和區域D中；以及3)方法(串行處理)，其中，在區域C和D的一個中加工一個基片盒22中的基片，并隨后在區域C和D的另一個中進行加工。
在清洗室中，按照下述六個過程中的任何一個對從拋光室排出的被拋光基片進行加工A)過程，其中，用兩排清洗設備分兩階段清洗基片并排出，即，從清洗設備182到清洗設備146和從清洗設備184到清洗設備148；B)過程，其中，用一排清洗設備分三階段清洗基片并排出，即，從清洗設備184到清洗設備148并隨后到清洗設備146，或者，用一排清洗設備分三階段清洗基片并排出，即，從清洗設備182到清洗設備184或148，并隨后到清洗設備146；
C)過程，其中，分三階段清洗基片并排出，即在一階段中通過兩個清洗設備進行，即，清洗設備182、184中任何未進行清洗的一個，即，從清洗設備148到清洗設備146；D)過程，其中，用一排清洗設備分四階段清洗基片并排出，即，從清洗設備184到清洗設備148，再到清洗設備182，然后到清洗設備146；E)過程，其中，用一排清洗設備分四階段清洗基片并排出，即，從清洗設備182到清洗設備184，再到清洗設備148，然后到清洗設備146；以及F)過程，其中，在已經在第一階段被拋光的基片被清洗設備182清洗并且再次在第二階段中進行拋光之后，用一排清洗設備分三階段清洗基片并排出，即，從清洗設備184到清洗設備148，再到清洗設備146。
方法1)-3)和過程A)-F)的組合使它們分別具有下述特征(1-A)在對于兩個基片盒進行不同加工的情況下，并且在大量基片被高速排出的情況下，這種組合是有效的。如果對兩個基片盒進行不同的加工，則例如采用由兩個dry-in和dry-out型拋光設備的組合所提供的設備結構或布置。由于這種組合提供了最大的通過量，所以其被用于以對從兩個基片盒而來的基片進行相同加工的方式實現較高的生產能力。
(2-A)對于以較短的時間周期加工一個基片盒中的基片，這種組合是有效的。這種組合還允許一個基片盒中的基片在兩個任意的不同類型的加工過程中被加工。
(3-A)
在這種情況下，兩個清洗階段的至少一個階段中清洗一個基片所需的時間比在兩個拋光階段的任意一個中拋光一個基片所需的時間長，如果由一排清洗設備執行兩個清洗階段，則由于清洗時間長而使拋光能力將降低。在這種情況下，如果由兩排清洗設備執行兩個清洗階段，則可以不受清洗時間影響地輸送被拋光的基片。在這種情況下，這種組合的效率較高。
(1-B)這種組合用于在拋光過程之后需要三個或更多類型的清洗過程的情況下。由于利用一排清洗設備進行清洗過程，所以按照這種組合的清洗過程的清洗能力降低，但這種組合可有效地用于拋光時間比清洗時間長的情況。
(2-B)這種組合用于僅有一塊被處理而不是向組合(1-B)那樣一次處理多塊的情況，并且具有與組合(1-B)相同的優點。
(3-B)這種組合用于象組合(1-B)那樣需要三個清洗階段的情況下。
(1-C)這種組合具有與組合(1-B)相同的優點。如果第一清洗階段的清洗時間比在其它晶片處理單元中的處理時間長，則由兩個清洗設備執行第一清洗階段，用以防止基片堵塞在第一清洗設備處，從而提高了處理能力。
(2-C)如組合(1-C)那樣，由于與組合(2-B)相同的原因而采用這種組合。
(3-C)如組合(1-C)那樣，由于與組合(3-B)相同的原因而采用這種組合。
(1，2，3-D，E)這種組合用于除采用各自的拋光室之外需要四個清洗階段的情況。
(3-F)在兩階段拋光處理中，這種組合用于在第二拋光階段之前將基片輸送通過一個清洗過程，用以防止帶有在第一拋光階段使用的磨蝕液的基片在第二拋光階段被拋光。
如上所述，由于根據本發明的拋光設備具有兩個分別具有旋轉臺200和204的拋光部分，所以當一個拋光部分被檢查和維修時，而拋光設備可以采用拋光部分運行。
清洗部分具有用于清洗基片的清洗設備146、148、182和184。當使用至少一個清洗設備且使拋光設備運行時，另一個清洗設備可以被檢查和維修。
圖9是表示CMP裝置的頂圈和拋光臺之間的關系的剖視圖。如圖9所示，一個拋光臺304被設置在頂圈300之下，并且具有一個安裝到其上表面上的拋光墊302。一個磨蝕液供應噴嘴306被設置在拋光臺304之上并且向拋光臺304上的拋光墊302上供應拋光液Q。
在市場上各種類型的拋光墊均有銷售。例如，由Rodel Inc.制造的SUBA800、IC-1000和IC-1000/SUBA400(雙層布)，和由Fjimi Inc.制造的Surfin xxx-5和Surfin000。SUBA800、Surfin xxx-5和Surfin 000是由聚氨酯樹脂粘結而成的無紡織物，并且IC-1000是硬質泡沫聚氨酯(單層)。泡沫聚氨酯是多孔材料并且具有大量形成于其表面上的細凹槽或孔。
頂圈300通過一個萬向接頭308連接到頂圈驅動軸310上。該頂圈驅動軸310連接到一個固定在頂圈頭部312上的頂圈氣缸314上。操作該頂圈氣缸314，使頂圈驅動軸310垂直運動，從而使頂圈300作為一個整體升、降。頂圈氣缸314還被操作用于將一個固定在頂圈主體316下端上的固定環318壓在拋光臺304上。該頂圈氣缸314通過一個調節器R1被連接到一個壓縮空氣源(流體源)320上，所述調節器調節供應給頂圈氣缸314的壓力，從而調節固定環318對拋光墊302的壓力。
頂圈驅動軸310被一個鍵(未示出)連接到一個旋轉套筒322。旋轉套筒322具有一個固定于其周圍的定時皮帶輪324。一個具有驅動軸的頂圈電機326被固定到頂圈頭部312的上表面上。定時皮帶輪324通過一個定時皮帶328被可操作地連接到一個安裝在頂圈電機326的驅動軸上的定時皮帶輪330上。當向頂圈電機326供能時，旋轉定時皮帶輪330、定時皮帶328和定時皮帶輪324，以便使旋轉套筒322和頂圈驅動軸310同步旋轉，從而旋轉頂圈300。該頂圈頭部312被支撐在一個固定支撐在一個支架(未示出)的頂圈頭部軸332上。
圖10是表示頂圈300的垂直剖視圖，圖11是圖10所示的頂圈300的底視圖。如圖10所示，頂圈300包括具有一個在其中限定有存儲空間的柱狀殼體式的頂圈主體316，和一個固定在頂圈主體316的底端上的固定環318。頂圈主體316由具有高強度和剛性的材料、例如金屬或陶瓷制成。該固定環318由高剛性合成樹脂、陶瓷等制成。
頂圈主體316包括一個柱狀殼體316a，一個插入到柱狀殼體316a中的環形壓力片支撐件316b，和一個安裝在柱狀殼體316a的上表面的外周邊緣上的環形密封件316c。保持環316被固定到柱狀殼體316a的下端部上，并且具有一個徑向向內突出的下部。固定環318可以與頂圈主體316形成一個整體。
頂圈驅動軸310被設置在頂圈主體316的柱狀殼體316a的中心之上。該頂圈主體316通過萬向接頭310連接到頂圈驅動軸310上。萬向接頭310具有一個球面軸承機構，利用該球面軸承機構，頂圈主體316和頂圈驅動軸310相互傾斜；和一個用于將頂圈驅動軸310的旋轉傳遞給頂圈主體316的旋轉傳遞機構。該旋轉傳遞機構和球面軸承機構將壓力和旋轉力從頂圈驅動軸310傳遞給頂圈主體316，同時允許頂圈主體316和頂圈驅動軸310相互傾斜。
球面軸承機構包括一個限定于頂圈驅動軸310的下表面中心的球面凹槽310a，一個限定于殼體316a的上表面中心的球面凹槽316d，和一個由高硬度材料、例如陶瓷制成且插入到球面凹槽310a和316d之間的軸承滾珠334。該旋轉傳遞機構包括一個固定在頂圈驅動軸310上的驅動銷(未示出)，和一個固定到殼體316a上的被動銷(未示出)。當驅動銷和被動銷相互垂直相對運動時，保持驅動銷與被動銷的嚙合。頂圈驅動軸310的旋轉通過驅動銷和被動銷被傳遞給頂圈主體316。即使當頂圈主體316相對于頂圈驅動軸310傾斜時，驅動銷和被動銷在接觸的運動點也保持相互配合，從而可以可靠地將頂圈驅動軸310的轉矩傳遞給頂圈主體316。
頂圈主體316和固定在頂圈主體316上的固定環318共同具有一個限定于其內的空間，在該空間中容納有一個具有一個與被頂圈300保持的基片W的上表面接觸的底端表面的彈性墊336、一個環形保持環340、和一個用于支撐彈性墊336的圓盤形卡盤(支撐件)342。彈性墊336具有一個夾在保持環340和固定在保持環340下端上的夾板342之間的徑向外邊緣，并且徑向向內延伸，以便覆蓋夾板342的下表面，因此在彈性墊336和夾板342之間形成一個空間。
夾板342可以由金屬制成。然而，當待拋光的基片被頂圈所保持的狀態下用渦流方式測量形成于基片表面上的薄膜厚度時，夾板342優選由非磁性材料、例如氟樹脂或陶瓷等絕緣材料制成。
包括一個彈性薄膜的增壓片344延伸于保持環340和頂圈主體316之間。增壓片344具有一個夾在殼體316a和頂圈主體316的增壓片支撐件316b之間的徑向外邊緣，并且一個夾在保持環340的上部340a的和止擋部340b之間的徑向內邊緣。頂圈主體316、夾板342、保持環340和增壓片344共同在頂圈主體316內限定出壓力室346。如圖10所示，包括管和連接件的流體通道348與壓力室346連通，所述壓力室346通過一個與流體通道348相連的調節器R2連接到壓縮空氣源320上。增壓片344由強度高和耐用的橡膠材料、例如三元乙丙橡膠(EPDM)、聚氨酯橡膠、硅橡膠等制成。
在增壓片344由例如橡膠等彈性材料制成的情況下，如果增壓片344被夾在固定環318和頂圈主體316之間，則增壓片344作為一個彈性材料被彈性變形，并且所需的水平表面不能被保持在固定環318的下表面上。為了在固定環318的下表面上保持所需的水平表面，增壓片344被夾在頂圈主體316的殼體316a和在本實施例中作為一個單獨部件設置的增壓片支撐件316b之間。固定環318可以相對于頂圈主體316垂直運動，或者固定環318可以具有獨立于頂圈主體316能夠對拋光表面加壓的結構。在這種情況下，增壓片344不需要按上述方式固定。
在殼體316a的上表面中靠近密封件316c安裝于其上的外周邊緣處，限定出一個環形槽式的清洗液通道350。清洗液通道350通過一個形成于密封件316c中的通孔352與一個液流通道354連通，并且通過液流通道354供應清洗液(純凈水)。在殼體316a和增壓片支撐件316b中限定出多個連通孔356，其與清洗液通道350連通。連通孔356與一個限定在彈性墊336的外周表面和固定環318的內周表面之間的小間隙G連通。流體通道354通過一個旋轉接頭(未示出)被連接到一個清洗液源(未示出)上。
限定在彈性墊336和夾板342之間的空間在其中容納有一個作為與彈性墊336接觸的中心接觸件的中心袋360，和一個作為與彈性墊336接觸的外部接觸件的環形管362。這些接觸件可以與彈性墊336接觸。在本實施例中，如圖10和11所示，具有環形接觸表面的中心袋360被設置在夾板342的下表面中心，并且具有環形接觸表面的環形管362圍繞中心袋360置于其徑向外部。具體地，中心袋360和環形管362以預定的間隔隔開。彈性墊336、中心袋360和環形管362分別由強度高且耐用的橡膠材料、例如三元乙丙橡膠(EPMD)、聚氨酯橡膠、硅橡膠等制成。
限定在夾板342和彈性墊336之間的空間被中心袋360和環形管362分成多個空間(第二壓力室)。具體地，一個壓力室364被限定于中心袋360和環形管362之間，并且壓力室366被限定在環形管362的徑向外部。
中心袋360包括一個與彈性墊336的上表面接觸的彈性薄膜368，和一個用于可拆卸地將彈性薄膜368保持定位的中心袋保持件(保持構件)370。該中心袋保持件370具有限定于其中的螺紋孔370a，并且被擰入螺紋孔370a中的螺栓372可拆卸地固定到夾板342下表面的中心。中心袋360具有一個被彈性薄膜368和中心袋保持件370限定在其中的中心壓力室374(第一壓力室)。
類似地，環形管362包括一個與彈性墊336上表面接觸的彈性薄膜376，和一個用于可拆卸地將彈性薄膜376保持定位的環形管保持件(保持構件)378。該環形管保持件378具有限定于其中的螺紋孔，并且被擰入螺紋孔378a中的螺栓380可拆卸地固定到夾板342下表面上。該環形管362具有一個被彈性薄膜376和環形管保持件378限定于其中的中間壓力室382(第一壓力室)。
包括管子和連接件的流體通道384、386、388和390分別與壓力室364、366、中心壓力室374和中間壓力室382連通。壓力室364、366、374和382分別通過調節器R3、R4、R5和R6被連接到壓縮空氣源320上，而調節器R3、R4、R5、R6分別與流體通道384、386、388和390連接。流體通道348、384、386、388和390通過安裝在頂圈驅動軸310上端的旋轉接頭(未示出)連接到各調節器R2、R3、R4、R5和R6上。
通過流體通道348、384、386、388和390向壓力室346、364、366、374和382供應增壓流體、例如增壓空氣或大氣，或者將其排出。如圖9所示，連接到壓力室346、364、366、374和382的流體通道348、384、386、388和390上的調節器R2至R6可以分別對供應給壓力室346、364、366、374和382的增壓流體的壓力進行調節，以便獨立控制壓力室346、364、366、374和382中的壓力，或者獨立地將大氣或真空引入到壓力室346、364、366、374和382中。因此，壓力室346、364、366、374和382中的壓力被調節器R2至R6單獨地改變，從而可以通過彈性墊336在基片的局部區域中對基片W壓在拋光墊302上的單位面積的壓力進行調節。在一些應用中，壓力室346、364、366、374和382可以被連接到真空源392上。
在這種情況下，可以獨立地對供應給壓力室364、366、374和382的增壓流體或大氣進行溫度控制，從而從待拋光表面的背側直接控制基片的溫度。具體地，當對各壓力室獨立地進行溫度控制時，可以在CPM的化學拋光過程中控制化學反應速率。
如圖11所示，多個開口400形成于彈性墊336中。夾板342具有徑向內部抽吸部分402和由此向下延伸的徑向外部抽吸部分404。位于中心袋360和環形管362之間的開口400允許內部抽吸部分402暴露于外部，并且位于環形管362外側的開口400允許外部抽吸部分404暴露于外部。在本實施例中，彈性墊336具有允許暴露出八個抽吸部分402、404的八個開口400。
各內部抽吸部分402具有一個與一流體通道406連通的孔402a，并且各外部抽吸部分404具有一個與一流體通道408連通的孔404a。因此，內部抽吸部分402和外部抽吸部分404通過各流體通道406、408和閥V1、V2被連接到諸如一個真空泵的真空源392上。當抽吸部分402、404被真空源392排空以便在其連通孔402a、404a的下部開口端產生一個負壓時，基片W被負壓吸到抽吸部分402、404的下端部上。抽吸部分402、404具有彈性片402b、404b，例如安裝到它們的下端部上的薄橡膠片，用于與基片W彈性接觸并在其下表面上保持基片W。
如圖10所示，當基片W被拋光時，抽吸部分402、404的下端位于彈性墊336的下表面之上，而不從彈性墊336的下表面向下突出。當基片W被吸到抽吸部分402、404上時，抽吸部分402、404的下端位于與彈性墊336的下表面相同的高度上。
由于在彈性墊336的外周表面和固定環318的內周表面之間具有一個小間隙G，所以保持環340、夾板342和安裝在夾板342上的彈性墊336可以相對于頂圈主體316和固定環318垂直運動，并且因此構成一個相對于頂圈主體316和固定環318的浮動結構。多個齒340c從保持環340的止擋部340b的外周邊緣徑向向外突出。當隨著保持環340的向下運動，齒340c與固定環318的徑向向內突出部分的上表面嚙合時，限制保持環340的任何進一步的向下運動。
下面將說明頂圈300的操作和結構。
當基片W被輸送到拋光設備時，頂圈300被移向一個基片被輸送到的位置，并且抽吸部分402、404的連通孔402a、404a通過流體通道406、408被真空源392排空。基片W被連通孔402a、404a的抽吸作用吸到抽吸部分402、404的下端上。在基片W被吸到頂圈300上的情況下，頂圈300被移動到其上具有拋光表面(拋光墊302)的拋光臺304之上的一個位置處。固定環318保持基片W的外周邊緣，以便基片不會從頂圈300上移開。
為了拋光基片W的下表面，基片W被保持在頂圈300的下表面上，并且起動連接到頂圈驅動軸310上的頂圈氣缸314，以便以預定的壓力將固定到頂圈300下端上的固定環318壓在拋光臺304上的拋光表面上。然后，增壓流體在各自的壓力下被分別供應給壓力室364、366、中心壓力室374和中間壓力室382，從而將基片W壓在拋光臺304的拋光表面上。然后，拋光液供應噴嘴306向拋光墊302上供應拋光液Q。因此，利用拋光墊302與存在于基片W待拋光的下表面和拋光墊302之間的拋光液Q一起對基片W拋光。
在供應給壓力室364、366的增壓流體的壓力作用下，基片W位于壓力室364、366之下的局部區域被壓在拋光墊302上。在供應給中心壓力室374的增壓流體的壓力下，位于中心壓力室374之下的基片的局部區域通過中心袋360的彈性薄膜368和彈性墊336壓在拋光墊302上。在供應給中間壓力室382的增壓流體的壓力下，位于中間壓力室382之下的基片W的局部區域通過環形管362的彈性薄膜376和彈性墊336壓在拋光墊302上。
因此，作用于基片W的各局部區域上的拋光壓力可以通過對供應給各個壓力室364、366、374和382的增壓流體的壓力的控制獨立地進行調節。具體地，各調節器R3至R6獨立地調節供應給壓力室364、366、374和382的增壓流體的壓力，以便調節用于將基片W的局部區域壓在拋光臺304的拋光墊302上的壓力。通過獨立地調節對基片W的各局部區域的拋光壓力，基片W被壓在被旋轉的拋光臺304上的拋光墊302上。類似地，可以由調節器R1調節供應給頂圈氣缸314的增壓流體的壓力，以便調節固定環318對拋光墊302的壓力。當基片W被拋光時，固定環318對拋光墊302的壓力和將基片W壓在拋光墊302上的壓力可以被適當地調節，從而以所需的壓力分布對基片W的中心區C1、內部區域C2、中間區域C3和周圍區域C4施加拋光壓力(參見圖11)。
基片W位于壓力室364、366之下的局部區域被分成通過彈性墊336從流體施加壓力的區域，和增壓流體直接施加壓力的區域、例如位于開口400至下的區域。然而，施加在這兩個區域上的壓力相互是相等的。當基片W被拋光時，彈性墊336與開口400附近的基片W上表面緊密接觸，以便防止供應給壓力室364、366的增壓流體流出到外部。
按照這種方式，基片W被分成可以在獨立的壓力下受壓的同心圓和環形區域C1至C4。由于施加在這些區域上的壓力可以被獨立的控制，所以與施加到其上的壓力有關的圓形和環形區域C1至C4的拋光率可以被單獨地控制。因此，即使基片W表面上待拋光的薄膜厚度在徑向上產生變化，也可以對基片W表面的薄膜均勻地進行拋光，而不會產生拋光不充分或拋光過度。更具體地說，即使基片W表面上待拋光的薄膜厚度隨基片W的徑向位置而產生差異，但是，位于薄膜較厚區域上的壓力室中的壓力比位于薄膜較薄區域上的壓力室中的壓力高，或者位于薄膜較薄區域上的壓力室中的壓力比位于薄膜較厚區域上的壓力室中的壓力低。按照這種方式，施加在薄膜較厚區域上的壓力比施加在薄膜較薄區域上的壓力高，從而有選擇地增加了薄膜較厚區域的拋光率。因而，基片W的整個表面可以被精確拋光至所需的高度，而不受形成薄膜時的薄膜厚度分布的影響。
通過控制施加在固定環318上的壓力，可以防止任何圍繞在基片W周邊上的不需要的邊緣。如果基片W周邊上待拋光的薄膜具有較大的厚度變化，則有意地增加或減小施加在固定環318上的壓力，以便控制對基片W周邊拋光率。當增壓流體被供應給壓力室364、366、374和382時，夾板342受到向上的力。在本實施例中，增壓流體通過流體通道348被供應給壓力室346，以便防止夾板342在從壓力室364、366、374和382而來的力的作用下被抬起。
如上所述，由頂圈氣缸314施加的用于將固定環318壓在拋光墊302上的壓力和由供應給壓力室364、366、374和382的增壓流體施加的用于將基片W的局部區域壓在拋光墊302上的壓力被適當地調節，以便對基片W進行拋光。當對基片W的拋光完成時，按照與上述相同的方式，在真空的作用下將基片W吸到抽吸部分402、404的下端上。這時，停止向壓力室364、366、374和382供應增壓流體，并且壓力室364、366、374和382與大氣連通。因此，抽吸部分402、404的下端與基片W接觸。壓力室346與大氣連通或被排空以便在其中產生一個負壓。如果壓力室346保持高壓，則基片W僅在與抽吸部分402、404接觸的區域中被強力壓在拋光表面上。因此，需要立即減小壓力室346中的壓力。因此，如圖10所示，可以設置穿過頂圈主體316的減壓口410，用以立即減少壓力室346中的壓力。在這種情況下，當對壓力室346加壓時，需要通過流體通道348連續向壓力室346中供應增壓流體。減壓口410包括一個用于當在壓力室346中產生一個負壓時防止外部空氣流入壓力室346的止回閥(未示出)。
在基片W被吸到抽吸部分402、404的下端上之后，整個頂圈300被移向一個基片將被輸送到的位置上。然后，流體、例如壓縮空氣或氮和純水的混合物通過抽吸部分402、404的連通孔402a、404a被噴射到基片W上，以便從頂圈300上釋放基片W。
用于拋光基片W的拋光液Q傾向于流過彈性墊336的外周表面和固定環318之間的間隙G。如果拋光液Q被牢固地沉積在間隙G中，則會妨礙保持環340、夾板342和彈性墊336相對于頂圈主體316和固定環318順暢地垂直運動。為了避免這種缺點，通過流體通道354向清洗液通道350供應清洗液(純凈水)。因此，純凈水通過連通孔356被供應到間隙G之上的一個區域，清洗限定出該間隙G的構件，去除拋光液Q的沉積。優選在拋光基片W被釋放之后供應純凈水，并且一直供應到下一個待拋光基片被吸到頂圈300上為止。還可以優選地在下一個基片被拋光之前將所有被供應的純凈水排出到頂圈300之外，并且因此，如圖10所示，為了排出純凈水在固定環318設有多個通孔318a。而且，如果在限定于固定環318、保持環340和增壓片344之間的空間412中產生一個壓力，則其用于防止夾板342在頂圈主體316中被抬起。因此，為了允許夾板342在頂圈主體316中平滑地抬起，優選設有通孔318a，用于以大氣壓力平衡空間412中的壓力。
如上所述，根據本實施例，對壓力室364、366、中心袋360中的壓力室374、和環形管362中的壓力室382中的壓力單獨地進行控制，以便控制作用在基片W上的壓力。而且，根據本實施例，可以通過改變中心袋360和環形管362的位置和尺寸，很容易地改變施加于基片W上的壓力受到控制的區域。下面將說明改變施加在基片W上的壓力受到控制的區域的例子。
圖12A至12E和圖13是表示一個CPM裝置的基片保持件中的接觸件(中心袋360和環形管362)的其它例子的垂直剖視圖。
如圖12A和12B所示，施加在基片上的壓力受到控制的區域C1可以利用另一個具有不同尺寸的中心袋360改變。在這種情況下，當用于使限定于中心袋360中的壓力室374與流體通道388連通的孔370b的尺寸和形狀、以及用于將中心袋保持件370安裝到夾板342上的螺紋孔370a的尺寸和位置被預先確定時，可以簡單地通過預備一個具有不同尺寸的中心袋保持件370來改變施加到基片上的壓力受到控制的范圍。在這種情況下，不需要更換夾板342。
如圖12C和12D所示，施加在基片上的壓力受到控制的區域C3的寬度和/或位置可以被一個具有不同尺寸和/或形狀的環形管362改變。而且，如圖12E所示，多個孔414和螺紋孔(未示出)可以被設置在夾板342的預定的徑向位置上。在這種情況下，連通孔378b被定位于一個對應于連通孔414中的一個的位置上，并且其它連通孔(和螺紋孔)被裝入用于對流體進行密封的螺栓416。因此，環形管362可以沿徑向方向靈活地安裝，以便壓力受到控制的區域可以被靈活地改變。
如圖13所示，一個從彈性薄膜368的周邊向外徑向突出的突起368a可以被設置在中心袋360的下表面上，并且一個從彈性薄膜376的周邊徑向突出的突起376a可以設置在環形管362的下表面上。突起368a、376a由與中心袋360和環形管362相同的材料制成。如上所述，當該基片被拋光時，增壓流體被供應給位于中心袋360和環形管362之間的壓力室364和圍繞環形管362的壓力室366。因此，利用供應給壓力室364、366的增壓流體使突起368a、376a與彈性墊336緊密接觸。因此，即使供應給與中心袋360相鄰的壓力室364的增壓流體的壓力比供應給限定在中心袋360中的壓力室374的增壓流體的壓力高很多，也可以防止與中心袋360相鄰的高壓流體流入到中心袋360的較低部分中。類似地，即使供應給與環形管362相鄰的壓力室364或366的增壓流體的壓力比供應給限定在環形管362中的壓力室382的增壓流體的壓力高很多，也可以防止與環形管362相鄰的高壓流體流入到環形管362的較低部分中。因此，突起368a、376a可以加寬各壓力室中的壓力控制范圍，以便更穩定地對基片加壓。
彈性薄膜368、376可以部分具有不同的厚度或者可以部分地包含一個非彈性件，以便中心袋360的彈性薄膜368的變形和環形管362的彈性模376的變形更為理想。圖14A表示一個例子，其中環形管362的彈性薄膜376具有比與彈性墊336接觸的表面厚的側表面376b。圖14B表示一個例子，其中環形管362的彈性膜376在其側表面部分地包括非彈性件376d。在這些例子中，彈性薄膜側表面由于壓力室中的壓力而產生的變形可以適當受到限制。
如上所述，形成于基片表面上的薄膜的分布根據沉積方法和沉積設備而變化。根據本實施例，一個基片保持設備可以改變壓力室的位置和尺寸，用以簡單地通過中心袋360和中心袋保持件370、或環形管362和環形管保持件378的變化對基片施加壓力。因此，可以容易地根據薄膜的分布來改變壓力受到控制的位置和區域，以便以較低的成本進行拋光。換而言之，基片保持件可以適應形成于待拋光基片上的薄膜的各種厚度分布。中心袋360或環形管362的形狀和位置變化導致位于中心袋360和環形管362之間的壓力室364、和圍繞環形管362的壓力室366的尺寸變化。
圖15是表示一個CMP裝置的另一個頂圈300的垂直剖視圖。該頂圈300具有一個代替彈性墊的密封環420。該密封環420包括一個僅覆蓋靠近其外周邊緣的夾板342的下表面的彈性薄膜。在這一實施中，為了使結構簡單，在夾板342上即沒有設置內部抽吸部分(在圖10中由參考標號402標出)也沒有設置外部抽吸部分(在圖10中由參考標號402標出)。然而，如上所述，也可以在夾板342上設置用于吸引基片的抽吸部分。密封環420由強度高且耐用的橡膠材料例如三元乙丙橡膠(EPDM)、聚氨酯橡膠、硅橡膠等制成。
密封環420被設置成這樣的狀態，即，密封環420的下表面與基片W的上表面接觸。密封環420具有一個被夾在夾板342和保持環340之間的徑向外邊緣。基片W具有一個限定在其外邊緣內的凹槽，其被稱作一個凹口或取向平面，用于確定或識別基片的取向。因此，該密封環420應當優選地從諸如一個凹口或取向平面的凹槽的最內側位置徑向向內延伸。
如上面所述，中心袋360被設置在夾板342的下表面中心，并且一個環形管362被以圍繞中心袋360的關系設置在中心袋360的徑向外部。
在這一實施例中，在待拋光的基片W被頂圈300保持在基片W與密封環420、中心袋360的彈性薄膜368和環形管362的彈性薄膜376接觸的狀態下。因此，基片W、夾板342和密封環420在它們之間聯合確定出一個空間。該空間被中心袋360和環形管362分成多個空間(第二壓力室)。具體地，在中心袋360和環形管362之間確定出一個壓力室364，并且一個壓力室366被相對于環形管362徑向向外確定。
包含管和連接件的流體通道384、386、388和390分別與壓力室364、366、一個限定在中心袋360中的中心壓力室(第一壓力室)374、以及一個限定在環形管362中的中間壓力室(第一壓力室)382相連通。壓力室364、366、374和382通過各調節器連接到壓縮空氣源上，所述各調節器分別連接到流體通道384、386、388和390上。連接到壓力室346、364、366、374和382的流體通道348、384、386、388和390上的調節器可以分別調節供應給壓力室346、364、366、374和382的增壓流體的壓力，從而獨立地控制壓力室346、364、366、374和382中的壓力，或者獨立地向壓力室346、364、366、374和382中引入大氣或真空。因此，壓力室346、364、366、374和382中的壓力被調節器單獨地改變，以便可以在基片W的局部區域中調節壓力。在一些應用中，壓力室346、364、366、374和382可以被連接到一個真空源392上。
下面將說明頂圈300的操作及結構。
當基片W被輸送到拋光設備時，頂圈300被移向一個基片將被輸送到的位置上，并且在預定的壓力下向中心袋360和環形管362提供增壓流體，以便使中心袋360和環形管362的下表面與基片W的上表面緊密接觸。此后，壓力室364、366通過流體通道384、386被連接到一個真空源上，以便在壓力室364、366中產生一個負壓，從而在真空下吸引基片W。
為了拋光基片W的下表面，基片W被保持在頂圈300的下表面上，并且連接到頂圈驅動軸310上的頂圈氣缸314被促動，將固定到頂圈300下端上的固定環318以預定的壓力壓在拋光臺304上的拋光表面上。然后，壓力流體被分別在各自的壓力下供應給壓力室364、366、中心壓力室374和中間壓力室382，從而將基片W壓在拋光臺304的拋光表面上。隨后，拋光液供應噴嘴306將拋光液Q供應到拋光墊302上。因此，基片W被拋光墊302用存在于基片W待拋光的下表面和拋光板302之間的拋光液Q拋光。
基片W位于壓力室364、366之下的局部區域在供應給壓力室364、366的增壓流體的壓力下被壓在拋光墊302上。基片W位于中心壓力室374之下的局部區域在供應給中心壓力室374的增壓流體的壓力下經過中心袋360的彈性薄膜368被壓在拋光墊302上。基片W位于中間壓力室382之下的局部區域在供應給中間壓力室382的增壓流體的壓力下經過環形管362的彈性薄膜376被壓在拋光墊302上。
因此，作用于基片W的各局部區域上的拋光壓力可以通過控制供應給各壓力室364、366、374和382的增壓流體的壓力被獨立地調節。因而，基片W被分成可以在獨立的壓力下受壓的同心圓和環形區域。依賴于施加到其上的壓力的圓形和環形區域的拋光率可以被獨立地控制，這是因為，施加到這些區域上的壓力可以被單獨地控制。因此，即使基片W表面上待拋光的薄膜的厚度在徑向上存在變化，也可以對基片W表面上的薄膜均勻地拋光，而不會產生拋光不足或拋光過度。更具體地說，即使基片W表面上待拋光的薄膜厚度隨基片W上的徑向位置而不同，但是位于薄膜較厚區域上的壓力室中的壓力大于位于薄膜較薄區域上的壓力室中的壓力，或者位于薄膜較薄區域上的壓力室中的壓力小于位于薄膜較厚區域上的壓力室中的壓力。按照這種方式，施加給薄膜較厚區域的壓力比施加給薄膜較薄區域的壓力大，從而有選擇地增加了薄膜較厚區域的拋光率。因此，基片W的整個表面可以被精確拋光至所需的高度，而不受薄膜形成時造成的薄膜厚度分布的影響。
當基片W被拋光時，密封環420與基片的上表面緊密接觸，從而密封這一空間。因此，防止增壓流體流出到壓力室366的外部。
當完成對基片的拋光時，以與上面所述相同的方式在真空的作用下吸引基片W，然后，壓力室346與大氣連通或被排空以便在其中形成一個負壓。在吸住基片W之后，整個頂圈300被移動到基片W由此被輸送的位置。然后，將流體、例如壓縮空氣或氮和純凈水混合物通過流體通道384、386噴射給基片，以便從頂圈300上釋放基片W。如果中心袋360的彈性薄膜368和環形管362的彈性薄膜376具有限定在它們的下表面上的通孔，則由于流過這些通孔的流體對基片W施加向下的力，所以可以從頂圈300上順暢地釋放基片W。在基片W被從頂圈300上釋放之后，大部分頂圈300的下表面被暴露出來。因此，在基片被拋光和釋放之后可以相對容易地清洗頂圈300的下表面。
在上述實施例中，流體通道348、384、386、388和390被作為分開的通道設置。然而，流體通道和壓力室的布置可以根據施加給基片W的壓力的大小和施加壓力的位置而改變。例如，這些通道可以相互連接，或者壓力室可以相互連接。
壓力室364、366可以被連接到壓力室346上形成一個壓力室，而不需要用流體通道384與壓力室364連通和用流體通道386與壓力室366連通。在這種情況下，壓力室346、364、366中的壓力可以利用經流體通道348供應的增壓流體以等壓力控制。如果不需要在壓力室364和壓力室366之間提供壓力差，并且中心壓力室374和中間壓力室382中的壓力不大于壓力室346、364、366中的壓力，則上述布置可以省去流體通道384、386，從而減少流體通道的數目并簡化流體通道。
當內部抽吸部分304和外部抽吸部分404被設置在卡盤342上時，如圖10和11所示，不僅在與抽吸部分402、404連通的流體通道406、408中產生真空，而且可以將增壓流體供應給流體通道406、408。在這種情況下，抽吸部分402、404中對基片的抽吸和對壓力室364、366的增壓流體的供應可以由一個相應的通道進行。因此，不需要設置兩個流體通道，即流體通道384、386，從而減少流體通道的數目并簡化流體通道。
卡盤342具有一個從其外圓周邊向下突出的突起422，用于保持彈性薄膜336或密封環420的下周部的形狀(參見圖10和15)。然而，如果由于材料等因素，不需要保持彈性薄膜336或密封環420的形狀，則卡盤342不需要具有這樣的突起。圖16是表示頂圈300的垂直剖視圖，其中卡盤342不具有圖10和11中所示的實施例的突起422。在這種情況下，基片W可以從其中心部分至其外周部分均勻地受壓。而且，通過省略凸起422該基片可以容易地追隨拋光表面上的一個大的波浪或波動。
在上述實施例中，拋光表面由拋光墊構成。然而，拋光表面不限于此。例如，該拋光表面可以由一個固定研磨件構成。該固定研磨件形成一個包含被粘合劑固定的磨粒的平板狀。采用固定研磨件，通過從固定研磨件上自生成的磨粒進行拋光。固定研磨件包括磨粒、粘合劑和氣孔。例如，采用平均顆粒直徑為0.5μm的二氧化鈰(CeO2)作為磨粒，并且采用環氧樹脂作為粘合劑。這種固定研磨件形成一個較硬的拋光表面。該固定研磨件包括一個具有由一個固定研磨件層和一個安裝到固定研磨件層上的彈性拋光墊構成的雙層結構的固定研磨墊。上述的IC-1000可以被用于其它硬質拋光表面。
圖17和18表示基片輸送箱24的一個例子，其中，容納表面上的銅膜暴露出來的基片W的基片盒22被裝在其中并被密封，并且封閉狀態中的基片W被與基片盒22一起輸送。基片輸送箱24包括普通的SMIF或HOOP。一個顆粒去除過濾器和一個風扇電機可以被安裝在基片輸送箱24中，以便循環和凈化基片輸送箱24中的氣體，從而可以防止基片之間的交叉污染。同時，可以通過在基片輸送箱24內同時安裝化學吸附過濾器和顆粒過濾器去除顆粒和離子。當然，也可以僅使用一個顆粒過濾器，以及將一個去離子過濾器作為化學過濾器。當風扇電機等被安裝在基片輸送箱24中時，其可以在將基片輸送箱24安裝到基座部件等上時，從一個設置在基座部件中的插座口等提供電流，從而旋轉風扇電機，而代替在基片輸送箱24中設置電池。
而且，可以通過在基片輸送箱24中設置除濕手段、例如除濕劑控制基片輸送箱24內的濕度，從而防止氧化膜的產生。在這種情況下，基片輸送箱24中的濕度被減小到優選為10％或更小，并且更優選地減小到5％或更小。如果存在在低濕度下由于產生靜電而使半導體裝置損壞的可能，則需要將各基片的銅表面接地，以便允許當基片被輸送和/或存儲時將靜電釋放。
基片輸送箱24的內部通常充滿空氣，但是采用氧氣量有限的惰性氣體等可以防止銅被氧化。氧氣的量優選為10,000ppm或更少，更優選為1,000ppm或更少。
圖19至22表示基片輸送箱24的其它例子。這種基片輸送箱24，例如用于輸送和存儲多個容納在固定于一個箱體501內部的槽狀匣504中的300mm的基片W。基片輸送箱24包括一個矩形管狀箱體501，一個通過連接到一個基片送入/送出門自動開關裝置上、用于機械地打開/關閉形成于箱體501的一個側表面上的開口部分的基片送入/送出門502，一個位于與開口部分相對側上且適于蓋住一個用于安裝和拆卸過濾器和風扇電機的開口的閉合件503，用于保持基片W的槽狀匣504，一個ULPA過濾器505，一個化學過濾器506，和一個風扇電機507。
基片送入/送出門502可以被機械地打開和關閉。用于與運動連接銷508(參見圖23)配合、以便高精度地定位基片送入/送出門自動開/關裝置的V形槽509被設置在箱體501的底部。定位銷接收部分510、和用于開/關所述門的彈鍵鎖被插入其中的接收部分511被設置在基片送入/送出門502中，以便可以從基片送入/送出門自動開/關裝置側進行自動開/關。而且，設有機器搬運凸緣512，以便可以采用例如OHT(頂部提升輸送)或AGV(自動導向車輛)的輸送裝置進行輸送。V形槽509、定位銷接收部分510、用于開/關所述門的彈鍵鎖被插入其中的接收部分511、機器搬運凸緣512和其它與自動界面相關的部件被按照SEMI標準E1.9、E47.1、E57和E62設計。
箱體501的內部被分隔板530分隔成一個在中心處的中心室513a和由分隔板530分隔的一對位于中心室513a兩側的側室513b。分隔板530與形成一對的左、右槽狀匣504成一整體地定位，以便在基片送入/送出門502和閉合件503之間形成間隙。具有向所述門展開以便與基片W配合的錐形部分的槽狀匣504被成一整體地設置在分隔板530的一個面對基板送入/送出門502的部分上。
在中心室513a面對封閉件503的部分中，構成顆粒去除過濾器的ULPA過濾器505主要用于去除顆粒，并且設置構成氣態雜質誘捕過濾器、用以去除雜質氣體的化學過濾器506，以便空氣可以從封閉件503向基片送入/送出門502流動。風扇電機507設置在誘捕過濾器506的上游，以便將空氣送向基片送入/送出門502。
基片送入/送出門502的相對端部成形成一個向內平滑彎曲的形狀，并且一個三角形流路調節板514被設置在基片送入/送出門502的中心。基片送入/送出門502還裝配有固定夾具515，用于防止基片的移動。類似地，封閉件503的內表面是一個向內的曲線形狀，并且一個三角形流路調節板516被設置在封閉件503的中心處。而且，用于向多個基片W均勻地供應清潔空氣的流路調節板517被安裝到兩個與該向內內的清潔空氣供應開口相鄰的位置上。
當容納有25個基片W時，例如，第一和第二十五個基片W與基片輸送箱24的內壁表面之間的間隙被設置得比其它相鄰基片之間的間隙寬。采用這種布置，阻礙了對基片W的流速均勻的供應，但是設置在向內清潔空氣供應開口處的流路調節板517使得第一和第二十五個基片W與承載體之間的流速相對于相鄰基片之間的流速均勻化，從而有效地進行凈化。
一個包括有一個二次電池的電源單元518被設置在封閉件503的底部，并且具有一個用于連接到風扇電機507的端子519上的接觸件。一個用于風扇電機507的操作控制基片被結合到電源單元518中。按照符合已經被編程到控制基片中的控制程序的操作和中斷時間以及轉數控制風扇電機507。一個充電端子520被設置在電源單元518的底部。當基片輸送箱24被設置在基片送入/送出門自動開/關裝置或一個充電站上時，充電端子520被連接到該裝置中的端子上，從而自動對二次電池充電。
在本實施例中，氣體雜質誘捕過濾器506由用于去除有機物的包住顆粒的活性炭、和用于去除無機離子的離子交換無紡織物構成。介質可以是研磨成粉的活性炭、活性炭纖維、高純度硅、沸石、陶瓷或滲透活性炭。活性炭纖維可以通過將人造絲、紅藻氨酸醇、聚丙烯腈、石油或石油瀝青成型成纖維狀獲得，并且對纖維含碳材料進行所謂的活化反應，即，用蒸汽或二氧化碳在800℃或更高的高溫進行氣化反應。活性炭纖維可以包含不用于吸附的粘合劑等，其目的是保持強度并防止產生灰塵。然而，低含量的粘合劑等作為一種材料是需要的。
由于在活化過程中已經將無定形碳等去除，所以活性炭在本結構中具有許多氣孔。這些氣孔和較大的比表面積使活性炭具有較強的物理吸附能力。一個具有上述優點的填充有顆粒活性炭的活性炭過濾器在商業上是可以獲得的。同樣在市場上，作為用于空氣過濾器的薄膜材料是一種包含有活性炭過濾器的過濾器、和一種具有承載于開放的多孔結構的聚氨酯泡沫上的大約0.5mm直徑的顆粒活性炭的過濾器，所述前一種活性炭過濾器具有不易產生粉塵、加工性能高、氣孔比顆粒活性炭細、并且比表面積大的優點。
與半導體基片材料相同的高純度的硅可以被用作吸附劑。高純度硅的表面態具有兩種類型親水型和憎水型，并且親水型和憎水型的吸附特性不同。通常，被稀氫氟酸洗滌過的憎水型表面對環境較敏感，并且即使在濃度非常低的情況下也對碳氫化合物表現出很高吸附特性。然而，當生成氧化膜時憎水表面硅變成親水表面。因此，憎水表面硅具有吸附特性隨時間而改變的缺點。親水表面對具有極性的有機物、例如BHT(2，6-二叔丁基-對甲酚)或DBP(鄰苯二甲酸二丁酯)具有很高的吸附性。任何高純度的硅都不能被單獨地有效應用，而是需要與活性炭結合使用。
離子交換無紡織物或纖維可以通過例如利用輻射嫁接聚合反應引入離子交換基而獲得。即，使一個由有機聚合物例如聚乙烯或聚丙烯等聚合物、或者天然生成的高分子纖維、或紡織纖維例如棉花或羊毛構成的基礎材料被射線、例如電子束或伽馬射線照射，以便產生許多活性點。這些活性點具有非常高的活性，并且被稱為基。一個單體被化學粘接到這些基上，從而可以賦予與基礎材料特性不同的單體特性。
這一技術將單體嫁接到基礎材料上，并因此稱為嫁接聚合。當具有砜基、羧基、氨基等離子交換基的單體、例如苯乙烯磺酸鈉、丙烯酸或芳基胺等，通過輻射嫁接聚合被粘接到聚乙烯無紡織物基礎材料上時，可以獲得無紡織物型的離子交換劑，這種離子交換劑具有比通常稱為離子交換樹脂的離子交換珠高的離子交換率。
類似地，一個能夠接受離子交換基的單體、例如苯乙烯、氯甲基苯乙烯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯腈或丙烯醛可以與基礎材料一起被輻射嫁接聚合，并從而引入一個離子交換基。在這種情況下，可以在基礎材料上形成一個離子交換劑。
對于ULPA過濾器或HEPA過濾器的過濾器介質，采用玻璃纖維。然而已經發現，玻璃纖維與用于在半導體基片制造過程的氟化氫(HF)蒸汽發生反應產生BF3，因此存在問題。近年來，用作過濾器介質PTFE(聚四氟乙烯)的ULPA過濾器和HEPA過濾器已經在市場上銷售，這種過濾器介質不會混入硼或金屬雜質，并且不受酸、堿和有機溶劑的影響。玻璃纖維或PTFE可以根據需要進行選擇。
當容納有多個基片W的基片輸送箱24被送入圖1所示的鍍銅裝置18中時，進行反應，例如，將參照圖23進行說明。
鍍銅裝置18具有一個基片送入/送出門自動開/關裝置。當基片輸送箱24被送入鍍銅裝置18中時，其被放置在一個預定的位置上。當從清洗室通過一個閘式閥等切斷基片輸送箱24時，基片送入/送出門自動開/關裝置打開基片送入/送出門502。然后，基片W被敷鍍裝置18中的一個基片操作機械手521取出，并且進行加工。加工后的基片W被返回到基片輸送箱24中。在所有基片W被加工完成之后，基片送入/送出門502被基片送入/送出門自動開/關裝置關閉，以便密封基片輸送箱24。從此刻起，開始風扇電機507的操作，以便凈化基片輸送箱24內的空氣。當基片送入/送出門502被關閉時，基片輸送箱24通過OHT或AGV被輸送到一個基片加工過程或裝置，或者一個存儲倉庫。
按照預先設定的程序操作風扇電機507，從而產生一個從風扇電機507流向氣體雜質誘捕過濾器(化學過濾器)506、ULPA過濾器505和中心室513a的氣流。進入中心室513a的氣流被設置在基片送入/送出門502處的流路調節板514平滑地分支，并且各氣流通過側室513b且返回風扇電機507。按照這種方式，形成一個氣體循環路徑。
空氣在通過氣體雜質誘捕過濾器506和ULPA過濾器505時被凈化，并且隨后被位于與槽狀匣504成一整體的分隔板530開口內側處的入口流路調節板517導入基片W之間的間隙。通過設置入口流路調節板517，可以防止空氣過多地流入到基片W和與槽狀匣504成一整體的分隔板530之間的間隙中。已經從基片W之間通過的空氣沿著流路調節板514和基片送入/送出門502的內表面流動，掉轉方向，通過側室513b，并返回到風扇電機507。
在這一過程中，附著到各部分上的固體物質例如顆粒、或由此產生的氣體物質被循環氣流帶走。循環氣流被位于基片W上游的兩個過濾器505和506凈化，并到達基片W。因此，不僅從外部來的污染、而且由基片輸送箱24內存在的物質造成的所謂自身污染均可被防止。
風扇電機507的運行方式可以考慮采用適于基片輸送箱24的使用狀態的適當模式。通常，該運行在初始階段是連續或以高流速進行的，以便確保消除已經帶入到基片輸送箱24中的污染。在過去一定時間之后，流速降低，或者間歇地運行，以便防止從裝在基片輸送箱24中的基片W和安裝在基片輸送箱24內的部件上產生污染。通過這種分級運行，風扇電機507的電源消耗被降低，從而減小了二次電池的更換頻率。
當基片輸送箱24被設置為寬度W為389.5mm、深度D為450mm并且高度H為335mm，且在基片輸送箱24中裝有25個尺寸為300mm的基片時，包括基片在內的總重量為大約10kg。在本實施例中，通過啟動風扇電機507，空氣量為0.12m3/min的循環空氣可以流入基片輸送箱24中，使通過基片W之間的間隙中心的空氣速率達到0.03m/s。可以通過改變風扇電機507增加或減少循環空氣量。
圖24和25表示基片輸送箱24的另一個例子。這個例子與圖19至22所示的例子的不同之處在于，基片W的尺寸為200mm，用于機械界面的門523位于箱底，并且基片W被裝在基片盒22中，并且以這種條件容納在基片輸送箱24中。對基片輸送箱24中的空氣進行凈化的方法與圖19至22所示的例子相同。在這個例子中，一個用于驅動風扇電機507的二次電池和一個風扇電機控制電路被包括在箱子的門523中。
當基片輸送箱24被設置成寬度W為283mm、深度D為342mm并且高度H為254mm，且25個尺寸為200mm的基片被裝入到基片輸送箱24中時，包括基片W和基片盒22在內總重量大約為6kg。在這個例子中，通過啟動風扇電機507，可以使空氣量為0.05m3/min的循環空氣流入到基片輸送箱24中，使通過基片W之間的間隙的中心的空氣的流速達到0.03m/s。
圖26表示本發明的另一個基片加工設備的整體結構。通過采用一個具有膜厚分布調節功能的鍍銅裝置620形成圖62B中所示的銅膜(鍍銅膜)6。基片表面上的銅膜(鍍銅膜)6的厚度通常等于或小于2微米，優選等于或小于1微米。采用一個膜厚分布測量裝置622測量銅膜6在整個表面上的膜厚分布。利用一個具有拋光量調節功能的拋光裝置(CPM裝置)624對基片表面進行化學機械拋光，以便如圖62C所示形成一個由銅膜6構成的銅連接。對于這一過程，根據由膜厚分布測量裝置622測量的結果，將控制信號、例如電場控制信號和敷鍍時間控制信號輸入到鍍銅裝置620中，以便控制鍍銅裝置620，并且將控制信號、例如壓力控制信號輸入CMP裝置624，以便控制CMP裝置624。
控制的細節如下對于鍍銅裝置620，用膜厚分布測量裝置622測量形成于基片上的整個表面的銅膜(鍍銅膜)6的膜厚分布，所述膜厚分布測量裝置622利用例如渦流厚度檢測原理來找出基片中心處的銅膜(鍍銅膜)6的膜厚和基片周邊上的膜厚之間的差異。根據所獲得的結果，對鍍銅裝置620進行反饋控制，以便在目標基片測量之后，在待加工的基片表面上沉積出厚度更加均勻的鍍銅膜，即，基片中心處鍍銅膜的膜厚和基片周邊的膜厚之間的差被最小化。對于CMP裝置624，作為一個后續加工步驟，根據對整個表面上的膜厚分布的測量結果，例如通過調節施加在基片中心和周邊上的壓力來調節基片中心和周邊處的拋光量，從而在拋光之后最終獲得平直的銅膜(鍍銅膜)6。
如上所述，采用具有膜厚分布調節功能的鍍銅裝置620并進行反饋控制，以便更均勻地在基片表面上沉積一個鍍銅膜。而且，采用具有拋光量調節功能的CPM裝置，并且根據膜厚分布的精確測量調節鍍銅膜的拋光量，從而可以最終獲得平直的鍍銅膜。
如圖27所示，在用CPM裝置624進行拋光之后，可以用一個膜厚分布測量裝置626在鍍銅膜的中心和周邊處對整個表面上的膜厚分布進行測量，并且根據測量的結果，對CPM裝置624反饋控制(對作用于基片的壓力進行精密調節)。
圖28至40表示具有膜厚分布調節機構的鍍銅裝置620的不同實施例。與圖64中所示的現有例子的構件相同或相應的構件將采用相同的標號，并且將部分地省略對它們的說明。
圖28表示一個鍍銅裝置620，該鍍銅裝置620包括一個平板形、高電阻結構(虛陽極)630，該結構630被設置在一個浸入到敷鍍槽602內的敷鍍液600中的陽極板(陽極)606和一個被基片保持件604保持且置于敷鍍槽602的上部中的基片W之間。高電阻機構630具有比敷鍍液600高的電阻率，并且包括例如一個薄膜或陶瓷板。該高電阻結構630平行于陽極板放置在敷鍍槽602的橫截面的整個區域中。
根據這種布置，經過高電阻結構630，陽極板606和形成于基片W的表面(下表面)上的銅籽晶層7(參見62A)之間的電阻可以高于當它們之間的間隙單獨由銅敷鍍液600構成時所產生的電阻。這可以減少由于形成于基片W表面上的銅籽晶層7的電阻的影響而造成的整個表面上的電流密度中的差異。因此，銅籽晶層電阻的影響可以被減小，而不用完全使陽極板606和基片W之間的距離變長，從而可以使鍍銅膜的膜厚更加均勻。
圖29表示一個鍍銅裝置620，該裝置包括一個平行地置于陽極板606和基片W之間的平板形絕緣體(虛陽極)632，以代替圖28中的高電阻結構630。該絕緣體632在中心處具有一個中心孔632a，并且尺寸小于敷鍍槽602的截面。由于這一絕緣體632，敷鍍電流僅流過絕緣體632的中心孔632a的內部，和流過絕緣體632的外周端表面與敷鍍槽602的內周表面之間的間隙，從而使沉積的鍍銅膜變厚，特別是在基片的中心變厚。
圖30表示包括圖29的絕緣體632的鍍銅裝置620，該絕緣體632具有較大的尺寸并且具有一個與敷鍍槽602的內周表面接觸的外周端表面。由于這一結構，敷鍍電流僅流過絕緣體632的中心孔632a的內部，從而進一步使基片W中心處沉積的鍍銅膜變厚。
圖31表示一個鍍銅裝置620，其包括一個置于一個陽極板606和一個基片W之間與基片W的中心相對應的位置上的導體(虛陽極)634。導體634具有比敷鍍液600低的電阻率。更多的敷鍍電流流過導體634，從而在基片W的中心處形成一個較厚的鍍銅膜。
圖32是圖29的變例，表示一個鍍銅裝置620，其包括一個在其任意位置上具有多個任意尺寸通孔632b的絕緣體632。由于這種結構，敷鍍電流僅流過通孔632b的內部，從而使得基片W的任意位置上的鍍銅膜的膜厚較大。
圖33是圖32的一個變例，表示一個鍍銅裝置620，其包括一個在其任意位置上具有多個任意尺寸的通孔632b的絕緣體，和一個埋在任意通孔632b之中的導體636。根據這種結構，流過導體636內部的敷鍍電流比流過沒有導體的通孔632b內部的電流大，從而在基片W的任意位置上沉積出厚度較大的銅膜。
圖34表示圖28的一個變例，表示一個鍍銅裝置620，其包括一個具有比敷鍍液600的電阻率高且包括例如一個薄膜或陶瓷板的高電阻結構630。該高電阻結構630具有從中心開始向著周邊逐漸增加的厚度。高電阻結構630的電阻在周邊比中心高，因此使銅籽晶層的電阻的影響較小。結果，具有更均勻厚度的鍍銅膜被沉積到基片W的表面上。
圖35表示圖32的一個變例，表示一個鍍銅裝置620，其包括一個在其任意位置上具有多個尺寸(內徑)相同的通孔632c的絕緣體632，以便在基片W的平面上任意地分布相同尺寸的通孔632c。通過這樣做，可以容易地制造絕緣體632。
圖36表示一個鍍銅裝置620，其包括一個中心相對于周邊向上隆起成山形的陽極板606。因此陽極板606的中心到基片W的距離比陽極板606的周邊到基片W的距離短。結果，比正常情況更大的敷鍍電流流過基片的中心，從而在基片上沉積出厚度均勻的鍍銅膜。
圖37表示圖36的一個變例，表示一個鍍銅裝置630，其包括一個球殼式向上彎曲的平板形陽極板606，從而使陽極板606的中心到基片W的距離比從陽極板606的周邊到基片W的距離短。
一個所謂的黑膜形成于陽極板(陽極)606的表面上。如果黑膜的脫落片靠近并粘附到基片W的被處理表面(表面)上，則對鍍銅膜產生不利影響。因此，優選用一個過濾膜638圍住陽極板606，如圖38所示，并通過采用該過濾膜638防止黑膜的脫落片流出。在這個例子中，為圖30所示的例子提供了一個過濾膜636，但不言而喻，這也可以用于其它的例子。
圖39表示一個鍍銅裝置630，其包括與圖29所示相同的具有中心孔632a的絕緣體632。該絕緣體632被連接到一個上、下運動機構640的向上、下運動的桿642上，并且根據上、下運動機構640的驅動，改變絕緣體632相對于正極606和基片W的相對位置。根據這一發明，陽極板606和基片W之間的電場可以通過絕緣體632被調節。
圖40表示一個鍍銅裝置630，其包括一個具有多個通孔644a的盤形絕緣體(虛陽極)644，和一個具有多個通孔646a且可旋轉地疊置在絕緣體644上的類似盤形的絕緣體(虛陽極)646。通過旋轉機構648的一個旋轉桿650使絕緣體之一646旋轉，以便改變兩個絕緣體644和646的相位。絕緣體644和646相互連通的通孔644a和646a的數目根據相位的變化而變化。根據這種設計，可以通過調節絕緣體646的旋轉角度來調節陽極板606和基片W之間的電場。
圖41至46表示具有一個拋光量調節機構的CMP裝置(拋光裝置)624。
圖41和42表示一個CMP裝置624，其包括一個由帶狀拋光布或具有固定于其上的磨粒的布構成的拋光帶652。拋光帶652被環繞在一對輥子654和654之間，使其拋光表面朝外。被拋光頭656吸住并保持的基片W被壓在運動著的拋光帶652上，而基片W同時被旋轉。從磨蝕液供應噴嘴658向拋光帶652的拋光表面供應磨蝕液或純凈水(含有pH值調節劑)。
一個壓力裝置668被設置在拋光頭656之下并且處于該壓力裝置668和拋光頭656將拋光帶652的運行上側夾在其中的一個位置上。該壓力裝置668包括一個中心盤664和一個圍繞中心盤664的環形板666。中心盤664和環形板666被裝在殼體660中，并且可以通過促動器662a、662b單獨地上升和下降。由于這一壓力裝置668，環形板666的上表面例如可以突出到中心盤664的上表面之上，從而可以使其對基片W的周邊部分的拋光量比基片W的中心部分的拋光量大。
在這種情況下，如圖9至16所示，拋光頭656可以是在基片整個表面上施加單一壓力的拋光頭，或者可以是一個頂圈300。
如圖43A和43B所示，聚四氟乙烯670(商標)可以被粘到中心盤664和環形板666的上表面，從而在拋光帶652和中心盤664之間產生摩擦，并且可以縮小拋光帶652和環形板666。
在拋光銅的過程中，當向拋光表面供應拋光液時，采用固定到帶子上的磨粒比采用拋光布更好，這是因為對于作為軟金屬的銅可以使凹陷最小化。
圖44至46表示CMP裝置的另一個例子。在該CMP裝置624中，一個直徑大于基片W的旋轉臺676被連接到旋轉軸674的上端，該旋轉軸674隨著電機672的旋轉而旋轉。基片W被保持在旋轉臺676的上表面，使其設置成形面(表面)朝上，并且在這種狀態下被旋轉。一個具有固定于其上的磨粒或拋光布且直徑比基片W的半徑小的拋光工具678在旋轉時被壓在基片W上，并且同時從磨蝕液供應噴嘴680向基片W的表面供應磨蝕液或純凈水，以便拋光基片W。用一個位于拋光工具678旁邊的膜厚傳感器682測量拋光之后鍍銅膜的膜厚。
該拋光工具678在基片的徑向方向上運動，以便對基片的整個表面進行拋光。如果鍍銅膜在基片的周邊比基片的中心厚，則拋光工具678在基片周邊上的徑向移動速度應當降低。而且，安裝一個膜厚傳感器682、例如一個光學傳感器，以便控制拋光工具678的徑向移動速度，同時測量正被拋光的基片的環形區域處的鍍銅膜厚度。通過這樣做，基片中心和周邊之間的鍍銅膜膜厚的差異可以變平。在這種情況下，如圖46所示，膜厚傳感器682的位置優選在拋光工具678沿基片旋轉方向的下游，并且供應拋光液的位置優選在拋光工具678沿基片旋轉方向的上游。
具有用于對在基片W的中心和周邊處的敷鍍銅膜進行厚度調節的膜厚調節機構的鍍銅裝置620、膜厚分布測量裝置622、和能夠調節基片W中心和周邊處的拋光量的CMP裝置(拋光裝置)624中的一些或全部被整合成一個單一的設備。
下述實施例表示該整體設備的一些例子。如圖47所示，籽晶層形成室可以被加到該整體設備中。籽晶層的形成可以采用一個普通的CVD裝置或濺射裝置進行，或者通過無電敷鍍進行。阻擋層形成裝置可以被包括在該整體形式中。
圖47是表示半導體基片加工設備的一個平面結構的示意圖。本半導體基片加工設備包括一個裝載/卸載部分701、一個鍍銅裝置620、一個第一機械手703、一個第三清洗器704、一個翻轉機構705、一個翻轉機構706、一個第二清洗器707、一個第二機械手708、一個第一清洗器709、一個第一CMP裝置624a、和一個第二CMP裝置624b。一個用于測量在敷鍍前和敷鍍后的鍍膜膜厚的膜厚分布測量裝置622、和一個用于測量拋光后半導體基片W上干燥的鍍銅膜的膜厚的膜厚分布測量裝置626被設置在第一機械手703附近。
膜厚分布測量裝置622、626，特別是用于測量拋光后的膜厚分布的膜厚分布測量裝置626，可以被設置在第一機械手703的手上。盡管沒有說明，但是膜厚分布測量裝置622可以被設置在鍍銅裝置620的半導體基片送入/送出口處，以便測量送入的半導體基片W的膜厚，和送出的半導體基片W的膜厚。
第一CMP裝置624a包括一個拋光臺710a、一個頂圈710b、一個頂圈頭部710c、一個膜厚分布測量裝置626a和一個推進器710e。第二CMP裝置624b包括一個拋光臺711a、一個頂圈711b、一個頂圈頭部711c、一個膜厚分布測量裝置626b和一個推進器711e。
一個裝有容納有半導體基片W的基片盒22的箱子被設置在裝載/卸載部分701的臺子上，所述半導體基片W具有用于連接的接觸孔3和溝道4以及形成在其上的籽晶層7。該箱子被箱子打開/關閉機構打開，然后用第一機械手從基片盒22中取出半導體基片W，并將其送入鍍銅裝置620中用以形成銅膜6。在銅膜6形成之前，利用膜厚分布測量裝置626測量籽晶層7的膜厚。由鍍銅裝置620形成銅膜6。在形成銅膜6之后，基片被鍍銅裝置620沖洗或清洗。如果時間允許，基片可被干燥。
當半導體基片W被第一機械手703從鍍銅裝置620中取出時，利用膜厚分布測量裝置626測量銅膜(鍍銅膜)6的膜厚分布。測量方法與對籽晶層7的測量方法相同。測量結果被作為半導體基片上的記錄數據記錄在一個記錄器(未示出)中，并且還被用于對鍍銅裝置620的異常的判斷。在測量了膜厚之后，第一機械手7將半導體基片W輸送到翻轉機構705中，該翻轉機構705反轉半導體基片W，使其上側朝下(已經形成銅膜6的表面朝下)。
第二機械手708從翻轉機構705上拾起半導體基片，并將半導體基片W放置在CMP裝置624a的推進器710e上。頂圈710b吸住推進器710e上的半導體基片W，并將半導體基片W上已經形成銅膜6的表面壓在拋光臺710a的拋光表面上，以便進行拋光。
采用二氧化硅、鋁土或二氧化鈰作為拋光銅膜6的磨粒，采用主要用酸性材料、例如過氧化氫對銅進行氧化的材料作為氧化劑。一個用于將通過的液體調節到預定溫度的溫度調節流體管道被連接到拋光臺710a的內部，以便將拋光臺710a的溫度保持在一個預定值。為了將含有磨粒和氧化劑的漿液的溫度也保持在一個預定的值，在用于噴射漿液的漿液噴嘴中設有一個溫度調節器。盡管沒有示出，用于休整的水等的溫度也被調節。按照這種方式，為了修整，拋光臺710a的溫度、漿液的溫度和用于休整的水等的溫度被保持在預定的值，從而使化學反應速率保持恒定。作為拋光臺710a，具體地，采用具有高導熱率的鋁土或陶瓷、例如SiC等。
為了檢測拋光的終點，采用設置在拋光臺710a上的一個渦流式膜厚測量機構或一個光學膜厚測量機構對銅膜6進行膜厚測量；或者進行阻擋層5的表面檢測。當發現銅膜6的膜厚為零時或者當檢測到阻擋層5的表面時，作為拋光的終點。
在銅膜6的拋光完成之后，頂圈710b將半導體基片W返回到推進器710e上。第二機械手708拾起半導體基片W，并將其放到第一清洗器709中。這時，化學液被噴射到推進器710e上的半導體基片W的表面側和背側上，以便去除顆粒或使顆粒難以粘附到其上。
在第一清洗器709中，半導體基片W的表面側和背側被例如用一個PVA海綿輥洗滌清洗。在第一清洗器709中，從噴嘴噴出的清洗流體主要是純凈水，但也可以是混有表面活性劑和/或螯合劑的混合物，并且將pH值調節到與氧化銅的零電位一致。而且，一個超聲波振動元件可以被設置在噴嘴上，以便對被噴射的清洗流體施加超聲波振動。在洗滌清洗過程中，半導體基片W被一個旋轉輥夾住并且在水平面上旋轉。
在清洗完成后，第二機械手708將半導體基片W輸送到第二CMP裝置624b，并且將半導體基片W放置在推進器711e上。頂圈711b吸住推進器711e上的半導體基片W，并且將半導體基片W上已經形成阻擋層5的表面壓在拋光臺711a的拋光表面上，以便進行拋光。拋光臺711a和頂圈711b的結構與拋光臺710a和頂圈710b的結構相同。
拋光臺711a頂部上的拋光表面由一個聚氨酯泡沫、例如IC1000，或者具有固定在其上的磨粒或浸有磨粒的材料構成。通過拋光表面和半導體基片W的相對運動進行拋光。這時，采用二氧化硅、鋁土或二氧化鈰作為磨粒或漿液。根據待拋光的薄膜類型調整化學液體。
在完成拋光之后，頂圈711b將半導體基片W輸送到推進器711e。第二機械手708拾起推進器711e上的半導體基片W。這時，可以將化學液體噴射到推進器711e上的半導體基片W的表面側和背面側，以便去除顆粒或使顆粒難以粘附到其上。
第二機械手708將半導體基片W輸送到第二清洗器707以進行清洗。第二清洗器707的結構也與第一清洗器709的結構相同。主要采用純凈水作為用于去除顆粒的清洗流體，并且也可以采用表面活性劑、螯合劑或pH值調節劑。半導體基片W的表面被PVA海綿輥洗滌清洗。從噴嘴向半導體基片W的背側噴射一種強化學液體、例如DHF，以便蝕刻擴散的銅。在沒有擴散問題的情況下，由一個PVA海綿輥采用與用于半導體基片W表面的化學液體相同的化學液體洗滌清洗半導體基片W的背側。
隨著上述清洗的完成，第二機械手708拾起半導體基片W，并將其輸送到翻轉機構706，該翻轉機構706將半導體基片W翻過來，使上側朝下。然后，被翻轉的半導體基片W被第一機械手703拾起并放置在第三清洗器704中。第三清洗器704將被超聲波振動激起的超音速水噴射到半導體基片W的表面上，以便清洗半導體基片W。這時，用公知的鉛筆型海綿添加純凈水、表面活性劑、螯合劑或pH值調節劑，半導體基片W的表面可被清洗。然后，通過旋轉干燥對半導體基片進行干燥。
圖48是表示基片加工設備的另一個例子的平面布局的示意圖。這種基片加工設備包括阻擋層形成單元811、一個籽晶層形成單元812、一個鍍膜形成單元(敷鍍裝置)813、一個退火單元814、一個第一清洗單元815、一個坡口/背側清洗單元816、一個蓋鍍單元817、一個第二清洗單元818、一個第一校準和膜厚測量儀表841、一個第二校準和膜厚測量儀表842、一個第一基片翻轉機構843、一個第二基片翻轉機構844、一個基片臨時放置臺845、一個第三膜厚測量儀表846、一個裝載/卸載部分820、一個第一CMP裝置821、一個第二CMP裝置822、一個第一機械手83 1、一個第二機械手832、一個第三機械手833和一個第四機械手834。
在這個例子中，一個無電敷鍍鍍銅裝置可以作為阻擋層形成單元811，一個無電敷鍍鍍銅裝置可以作為籽晶層形成單元812，并且一個電鍍裝置可以作為鍍膜形成單元813。
圖49A至49E表示一個例子，其中，通過兩個具有不同膜厚分布特性的鍍銅裝置將膜厚分布調整得更加均勻。如圖49B所示，第一階段敷鍍裝置620a是一個設計用于沉積具有周邊處膜厚增加的膜厚分布特性的鍍銅膜P1的裝置。如圖49C所示，第二階段敷鍍裝置620b是一個設計用于沉積具有在中心處膜厚增加的膜厚分布特性的鍍銅膜P2的裝置。
這兩個鍍銅裝置620a和620b被串行設置以便對基片鍍銅，從而如圖49D所示沉積出鍍銅膜P1，并隨后如圖49E所示在其上沉積出鍍銅膜P2。通過調節用于這些敷鍍步驟的時間周期，可以獲得一個具有更均勻的膜厚分布的鍍銅膜。這種方法甚至可以在敷鍍過程中改變基片中心和周邊處的厚度分布。由于該方法僅需要改變敷鍍時間并且不需要機械調節機構，所以可以在原位調節鍍銅膜厚度分布。
如果第二階段敷鍍之后的鍍銅膜的膜厚在中心處較大，可以增加用于第一階段敷鍍的敷鍍時間或敷鍍電流，或者減少用于第二階段敷鍍的敷鍍時間或敷鍍電流。這種調節可以減小第二階段敷鍍之后的基片中心和周邊處的鍍銅膜的膜厚變化。
不用說，第一階段敷鍍裝置可以是一個設計用于沉積具有在中心處膜厚增加的膜厚分布特性的鍍銅膜的裝置，并且第二階段敷鍍裝置可以是一個設計用于沉積具有在周邊膜厚增加的膜厚分布特性的鍍銅膜的裝置。
如圖50所示，可以利用第一階段敷鍍裝置620a進行第一階段敷鍍，利用膜厚分布測量裝置622a測量鍍銅膜的膜厚分布，并且根據測量結果調節第二階段敷鍍裝置620b的敷鍍時間。在這種情況下，可以進一步減小第二階段敷鍍后基片中心和周邊處的鍍銅膜的膜厚變化。
按照這種方式，能夠調節基片中心和周邊處的鍍銅膜膜厚的敷鍍裝置、和用于測量基片中心和周邊的膜厚分布測量裝置的結合使用，可以進行調節使得敷鍍后的基片中心和周邊處的鍍銅膜的膜厚變化減小。這可以通過一個簡單的調節來實現，通過采用公知技術、例如反饋控制和/或前饋控制的控制裝置實現自動化。而且，其不僅可以進行調節使得基片中心和周邊處的鍍銅膜的膜厚變化減小，而且可以敷鍍出一個具有一種在基片的中心和周邊處的鍍銅膜的膜厚分布的鍍銅膜，所述分布適合于CMP裝置對基片周邊和中心的拋光特性。例如，當敷鍍裝置與一個在基片中心比在周邊拋光更多的拋光裝置相結合時，敷鍍一個在基片中心比在周邊更厚的鍍銅膜是可取的。
為了拋光鍍銅膜，這里采用的可以單獨調節基片中心和周邊壓力的CMP裝置，可以是一個普通的CMP裝置，該CMP裝置將由旋轉頭保持的基片壓在一個安裝到普通的旋轉臺上的拋光布上，并且用供應給拋光布的磨蝕液對基片進行拋光。然而，一個具有固定于其上的磨粒的固定磨粒型拋光裝置是需要的，以便防止凹陷。所需的頭是一個利用流體壓力對基片加壓的頭。當采用固定磨粒型拋光裝置時，由于拋光可能會在鍍銅膜的表面上產生刮擦。為了將其去除，需要在第一階段用固定磨粒拋光基片，并且在第二階段用拋光布和磨蝕液進行普通拋光，從而去除刮擦。
具有對于在基片的中心和周邊的鍍銅膜的膜厚分布調節機構的敷鍍裝置、膜厚分布測量裝置、和能夠調節基片中心和周邊的拋光量的CMP裝置，可以被分開裝在清洗室中。在這種情況下，為了防止鍍銅膜表面氧化，需要采用基片輸送箱、例如在前述實施例中提到的SMIF或HOOP，并且進一步采用一個適于在基片輸送箱內部進行空氣循環的輸送裝置，并且通過一個置于基片輸送箱內部的顆粒過濾器、或者將這種顆粒過濾器與一個化學過濾器且進一步與一個減濕器結合起來，將圍繞基片的大氣中的氣體與清洗室隔離開，從而控制顆粒量、氧量、或蒸汽量。而且，需要利用一個分隔板等將各裝置內部的大氣與清洗室隔開，從而控制裝置內的氧或蒸汽的量。
而且，如圖51所示，可以在鍍銅之前測量形成于基片表面上的銅籽晶層7的電阻，并且根據該結果，可以調節用于鍍銅膜的中心和周邊的鍍銅裝置的膜厚分布調節機構。對銅籽晶層電阻的測量可以采用一個除敷鍍裝置之外的裝置。然而，需要在實際敷鍍狀態下測量陰極和銅籽晶層之間的電阻，所以應當采用敷鍍裝置的陰極接觸來測量銅籽晶層的電阻。
圖52至63表示同時用作銅籽晶層電阻測量端子和陰極的電端子部件的例子。如圖52和53所示，一個半導體基片W被設置在一個基片放置站900之上，所述基片敷鍍站900包括一個絕緣體，形成基片表面的銅籽晶層朝下。在一個接收基片W的基片放置站900的表面上，以預定間隔沿圓周方向設置多個電端子902。當同時作為一個陰極時，該電端子902至少需要被防止與敷鍍液接觸。為了這一目的，密封件904、906被設置在電端子902的兩側(外側和內側)，并且密封件609被一個密封壓力件908加壓，從而在這個例子中構成一個密封機構。可以僅設置用于電端子902的內部密封材料906。
在這個實施例中，電端子902形成一個矩形形狀，但是也可以如圖54A中所示，形成與銅籽晶層線接觸的刀刃形狀。而且，雖然沒有示出，但電端子902也可以是尖頂形的，以便與銅籽晶層點接觸。該點接觸可以減小電端子和銅籽晶層之間的電阻。
而且，如圖54B所示，需要提供一個彈簧910被設置在各電端子902之下的結構，從而使各電端子902被彈簧910的彈性力向上促動并被恒定的力單獨地壓在銅籽晶層上。另外，如圖54C所示，可以設置一個電端子由彎曲金屬板構成且可以被自身壓在銅籽晶層上的結構。至少電端子902的表面需要由金屬或白金制成，以便減少電端子和銅籽晶層之間的接觸電阻。
基片放置站900應具有一個對中機構，以便電端子902不會與基片W偏離。對中機構的例子是，基片放置站900與基片W接觸的內周表面是一個斜面900a，如圖55A所示，以及其中一個金屬板被彎曲以便具有用于基片的對中機構，從而構成一個電端子902，并且一個用于基片的對中機構被賦予電端子902本身，如圖55B所示。
在這些例子中，用于測量銅籽晶層的電阻的裝置在銅籽晶層朝下的狀態下對電阻進行測量。然而，不必說，也可以在銅籽晶層朝上的狀態下測量電阻。
下面，將說明測量銅籽晶層電阻的方法。
為了測量銅籽晶層的電阻，可以在相對于基片W的中心相互相對設置的兩個電端子902和902之間施加一個直流電壓，并且測量流過兩個電端子902和902之間的電流。通過對將基片W的中心夾在其間的電端子902和902之間的這種測量，如圖56所示，可以獲得多個數據(在這個例子中因為有八個電端子，所以有四個數據)。由于在電阻的測量中存在誤差，所以可以通過多種方法來找到整個基片的電阻值，例如，計算數據的算術平均值，計算均方根，和用除最大值和最小值之外的測量數據進行平均。
將由此獲得的籽晶層電阻測量值與籽晶層電阻的標準值進行比較。如果測量值大于標準值，則可能是鍍銅膜在基片的周邊部分比在基片的中心部分厚。因此，調節鍍銅裝置的基片中心/周邊膜厚調節機構，以便使鍍銅膜平直。
而且，如圖57所示，可以采用兩個相鄰的電端子902和902作為電極來測量這兩個相鄰電端子和對應的兩個位于相對于基片中心的相對側上的相鄰的電端子之間的電阻值。在這種情況下，如圖58A和58B所示，電端子902的組合可以采用相鄰的電端子902連續地改變，以便進行測量。
另外，如圖59A至59C所示，可以測量繞基片W邊緣設置的任意電端子902和902之間的電阻，(例如，電端子的數目在這個例子中是八個，因而存在最多720個測量)，并且可以解出相應的聯立方程，從而可以近似地獲得銅籽晶層電阻的平面分布。這種方法的采用基本上給出了基片中心和基片邊緣周圍之間的電阻R10到R80，如圖61所示。
圖60和61表示測量銅籽晶層電阻分布的另一個例子。該例子包括一個電極端子臂914，該電極端子臂914具有中心電端子912，它與基片W中心的銅籽晶層接觸。在這個例子中，電極端子臂914是可動式的，并且僅當測量電阻時移動到基片W的中心，并且當進行敷鍍時退回。
在這個例子中，一個直流電壓被依次地施加到基片中心處的中心電端子912和繞基片邊緣設置的各電端子902之間。測量這時流過的電流值，從而可以找到置于基片中心的中心電端子9 12和置于基片周邊的各電端子902之間的銅籽晶層的電阻R10、R20…R80，如圖61所示。
根據這樣找到的銅籽晶層電阻分布(例如，R10到R80)，單獨地調節和控制在鍍銅時施加給陰極的各電端子的電壓，因此，使其不僅可以調節基片徑向上的鍍銅膜膜厚分布，而且可以調節基片圓周方向上的鍍銅膜的膜厚。通過采用適于前饋順序控制的普通控制裝置自動地進行這些調節。
圖65是一個基片敷鍍設備的例子的平面圖。圖65所示的基片敷鍍設備包括一個用于裝載容納半導體基片的基片盒的裝載/卸載區域1520、一個用于加工半導體基片的加工區域1530、和一個用于清洗/干燥被敷鍍的半導體基片的清洗/干燥區域1540。該清洗/干燥區域1540位于裝載/卸載區域1520和加工區域1530之間。一個分隔板1521被設置在裝載/卸載區域1520和清洗/干燥區域1540之間。并且一個分隔板1523被設置在清洗/干燥區域1540和加工區域1530之間。
分隔板1521具有一個限定于其中的通道(未示出)，用于在裝載/卸載區域1520和清洗/干燥區域1540之間輸送半導體基片，并且支撐一個用于開/關該通道的閘板1522。該分隔板1523具有一個限定于其中的通道(未示出)，用于在清洗/干燥區域1540和加工區域1530之間輸送半導體基片，并且支撐一個用于開/關該通道的閘板1524。可以單獨地向清洗/干燥區域1540和加工區域1530供應和排出氣體。
圖65所示的基片敷鍍設備被設置在一個清洗室中，該清洗室容納有半導體制造設備。裝載/卸載區域1520、加工區域1530和清洗/干燥區域1540中的壓力選擇如下裝載/卸載區域1520中的壓力＞清洗/干燥區域1540中的壓力＞加工區域1530中的壓力。
裝載/卸載區域1520中的壓力低于清洗室中的壓力。因此，空氣不會從加工區域1530流入清洗/干燥區域1540，并且空氣不會從清洗/干燥區域1540流入裝載/卸載區域1520。而且，空氣不會從裝載/卸載區域1520流入清洗室中。
裝載/卸載區域1520裝有一個裝載單元1520a和一個卸載單元1520b，它們分別容納有一個用于存儲半導體基片的基片盒。清洗/干燥區域1540容納有兩個用于以水來清洗被敷鍍的半導體基片的水清洗單元1541，和兩個用于干燥被敷鍍半導體基片的干燥單元1542。各水清洗單元1541可以包括一個鉛筆型清洗器或一個輥子，所述鉛筆型清洗器具有一個安裝于其前端上的海綿層，所述輥子具有一個安裝在其外周表面上的海綿層。各干燥單元1542可以包括一個干燥器，用于高速旋轉半導體基片以使其脫水和干燥。清洗/干燥區域1540還具有一個用于輸送半導體基片的輸送單元(輸送機械手)1543。
加工區域1530裝有多個用于在敷鍍之前對半導體基片進行預處理的預處理室1531，和多個用銅對半導體基片進行敷鍍的敷鍍室。該加工區域1530還具有一個用于輸送半導體基片的輸送單元(輸送機械手)1543。
圖66表示空氣流入基片敷鍍設備的側視圖。如圖66所示，將新鮮空氣從外部通過一個管道1546引入，并且當向下的清潔空氣繞著水清洗單元1541和干燥單元1542流動時，由風扇迫使其通過高性能過濾器1544從一個天花板1540a進入清洗干燥/區域1540。大多數被供應的清潔空氣從一個地板1540b通過一個循環管道1545返回到天花板1540a，由此利用風扇迫使清潔空氣再次通過過濾器1544進入到清洗/干燥區域1540中。部分清潔空氣從水清洗單元1541和干燥單元1542通過管道1552排出到清洗/干燥區域1540之外。
在容納預處理室1531和敷鍍室1532的加工區域1530中，即使該加工區域1530是一個潮濕的區域，也不允許將顆粒施加到半導體基片的表面上。為了防止顆粒被加到半導體基片上，向下的清潔空氣繞預處理室1531和敷鍍室1532流動。新鮮空氣被從外部通過管道1539引入并且被風扇強迫通過高性能的過濾器1533，從一個天花板1530a進入到加工區域1530。
如果作為被引入到加工區域1530中的向下的清潔空氣流的所有清潔空氣總是從外部提供的，則總是需要向加工區域1530引入和從其中排出大量的空氣。根據這一實施例，空氣從加工區域1530通過管道1553以足以保持加工區域1530中的壓力低于清洗/干燥區域1540的壓力的速率排出，并且幾乎所有被引入加工區域1530的向下的清潔空氣都通過循環管道1534、1535循環。該循環管道1534從清洗/干燥區域1540延伸并且被連接到天花板1530a之上的過濾器1533上。循環管道1535被設置在清洗/干燥區域1540中并且連接到清洗/干燥區域1540中的管道1534上。
已經通過加工區域1530的循環空氣包含從溶液池帶來的化學霧和氣體。化學霧和氣體被一個洗滌器1536和位于連接到管子1535上的管子1534中的霧分離器1537、1538從循環空氣中去除掉。從清洗/干燥區域1540通過洗滌器1536和霧分離器1537、1538返回到天花板1530a上的循環管道1534進行循環的空氣，不含有任何化學霧和氣體。然后，利用風扇迫使清潔空氣通過過濾器1533循環回到加工區域1530中。
部分空氣被從加工區域1530通過連接到加工區域1530的地板1530b上的管道1553排出。含有化學霧和氣體的空氣也通過管道1553從加工區域1530排出。與通過管道1553排出的空氣的量相當的新鮮空氣，在相對于清洗室中的壓力產生于敷鍍室1530中的負壓的作用下，從管道1539供應到敷鍍室1530中。
如上所述，裝載/卸載區域1520中的壓力高于清洗/干燥區域1540中的壓力，而清洗/干燥區域1540中的壓力高于加工區域1530中的壓力。因此，當閘板1533、1524(參見圖65)打開時，如圖67所示，空氣依次流過裝載/卸載區域1520、清洗/干燥區域1540和加工區域1530。從清洗/干燥區域1540和加工區域1530排出的空氣流過管道1552、1553進入一個延伸到清洗室之外的公共管道1554(參見圖68)。
圖68表示圖65所示的基片敷鍍設備的透視圖，其被設置在清洗室中。該裝載/卸載區域1520包括一個側壁，該側壁具有一個限定于其中的盒體輸送口1555和一個控制板1556，并且其被暴露在一個在清洗室中被一個分隔壁1557隔開的工作區1558中。分隔壁1557還在清洗室中隔出一個應用區1559，在其中安裝基片敷鍍設備。基片敷鍍設備的其它側壁被暴露在空氣清潔度低于工作區1558中的空氣清潔度的應用區1559中。
如上所述，清洗/干燥區域1540被設置在裝載/卸載區域1520和加工區域1530之間。分隔壁1521被設置在裝載/卸載區域1520和清洗/干燥區域1540之間。分隔壁1523被設置在清洗/干燥區域1540和加工區域1530之間。一個干燥的半導體基片從工作區1558通過盒體輸送口1555裝入到基片敷鍍設備中，然后在基片敷鍍設備中進行敷鍍。對敷鍍的半導體基片進行清洗和干燥，之后從基片敷鍍設備通過盒體輸送口1555卸下，送入工作區1558。因此，沒有顆粒和霧氣加到半導體基片的表面上，并且防止具有比應用區1557更高的空氣清潔度的工作區被顆粒、化學霧和清洗溶液霧所污染。
在圖65和66所示的實施例中，基片敷鍍設備具有裝載/卸載區域1520、清洗/干燥區域1540和加工區域1530。然而，一個容納化學機械拋光單元的區域可以被設置在加工區域1530之中或與其相鄰，并且清洗/干燥區域1540可以被設置在加工區域1530之中或在容納化學機械拋光單元的區域和裝載/卸載區域1520之間。在干燥的半導體基片可以被裝到基片敷鍍設備中的范圍內，任何其它適當的區域和單元布局也可以被采用，并且可以清洗并干燥被敷鍍的半導體基片，且之后從基片敷鍍設備中卸下基片。
在上述實施例中，本發明被用于用來敷鍍半導體基片的基片敷鍍設備。然后，本發明的原理也可以適用于用來敷鍍除半導體基片以外的基片的基片敷鍍設備。而且，基片上被基片敷鍍設備敷鍍的區域不限于基片上的連接區域。該基片敷鍍設備可以被用于用除銅以外的金屬敷鍍基片。
圖69是基片敷鍍設備的另一個例子的平面圖。圖69中所示的基片敷鍍設備包括一個用于裝載半導體基片的裝載單元1601、一個用銅敷鍍半導體基片的鍍銅室1602、一對用水來清洗半導體基片的水清洗室1603和1604、一個用于對半導體基片進行化學和機械拋光的化學機械拋光單元1605、一對用水來清洗半導體基片的清洗室1606和1607、一個用于干燥半導體基片的干燥室1608、和一個用于將其上帶有連接膜的半導體基片卸下的卸載單元1609。該基片敷鍍設備還具有一個用于向室1602、1603、1604、化學機械拋光單元1605、室1606、1607、1608和卸載單元1609輸送半導體基片的晶片輸送機構(未示出)。該卸載單元1601、室1602、1603、1604、化學機械拋光單元1605、室1606、1607、1608、和卸載單元1609被結合到一個單一的整體設計中，作為一個設備。
基片敷鍍設備按下述進行操作晶片輸送機構將其上尚未形成連接膜的半導體基片W從置于裝載單元1601中的基片盒1601-1輸送到鍍銅室1602。在鍍銅室1602中，在半導體基片W的一個表面上形成鍍銅膜，所述半導體基片W的表面具有一個由連接溝道和連接孔(接觸孔)構成的連接區域。
當在鍍銅室1602中于半導體基片W上形成鍍銅膜之后，半導體基片W通過晶片輸送機構被輸送到一個水清洗室1603、1604，并且被水清洗室1603、1604中之一內的水清洗。該被清洗的半導體基片W被晶片輸送機構輸送到化學機械拋光單元1605。化學機械拋光單元1605從半導體基片W的表面上去除不需要的鍍銅膜，留下在連接溝道和連接孔中的一部分鍍銅膜。在鍍銅膜沉積之前，由TiN等制成的阻擋層形成于包括連接溝道和連接孔的內表面在內的半導體基片W的表面上。
然后，帶有剩余的鍍銅膜的半導體基片被晶片輸送機構輸送到水清洗室1606、1607之一中，并且在水清洗室1607、1608之一中用水進行清洗。然后，在干燥室1608中干燥被清洗的半導體基片W，此后，具有作為連接膜的剩余鍍銅膜的被干燥的半導體基片W被放置在卸載單元1609中的基片盒1609-1中。
圖70表示基片敷鍍設備的又一個例子的平面圖。圖70所示的基片敷鍍設備與圖69中所示的基片敷鍍設備的不同之處在于，其另外還包括一個鍍銅室1602、一個水清洗室1610、一個預處理室1611、一個用于在半導體基片上的鍍銅膜上形成一個保護鍍層的保護層敷鍍室1612、一個水清洗室1613和1614、和一個化學機械拋光單元1615。裝載單元1601、室1602、1602、1603、1604、1614、化學機械拋光單元1605、1615、室1606、1607、1608、1610、1611、1612、1613、和卸載單元1609被結合在一個單一的整體設計中，作為一個設備。
圖70所示的基片敷鍍設備按下述進行操作從置于裝載單元1601中的基片盒1601-1向鍍銅室1602、1602之一順序供應一個半導體基片W。在鍍銅室1602、1602之一中，在半導體基片W的一個表面上形成鍍銅膜，所述半導體基片W的表面具有由連接溝道和連接孔(接觸孔)構成的連接區域。使用兩個鍍銅室1602、1602，以便允許在一個較長的時間內用銅膜敷鍍半導體基片W。特別是，可以利用鍍銅室1602之一中的電鍍將半導體基片W鍍上一個主銅膜，并隨后利用另一個鍍銅室1602中的無電敷鍍鍍上一個副銅膜。基片敷鍍設備可以具有多于兩個的鍍銅室。
在水清洗室1603、1604之一中用水清洗具有形成于其上的鍍銅膜的半導體基片W。然后，化學機械拋光單元1605從半導體基片W的表面去除鍍銅膜中不需要的部分，留下在連接溝道和連接孔中的一部分鍍銅膜。
此后，具有剩余鍍銅膜的半導體基片W被輸送到水清洗室1610，在其中用水清洗半導體基片W。然后，半導體基片W被輸送到預處理室1611，并且在其中進行用于保護鍍層沉積的預處理。被預處理的半導體基片W被輸送到保護層敷鍍室1612。在保護層敷鍍室1612中，在半導體基片W上的連接區域中的鍍銅膜上形成一個保護鍍層。例如，該保護鍍層通過無電敷鍍由鎳(Ni)和硼(B)形成。
當半導體基片在水清洗室1613、1614之一中被清洗之后，在化學機械拋光單元1615中，將沉積在鍍銅膜上的保護鍍層的上部被拋光掉，以便使保護鍍層平直。
在對保護鍍層拋光之后，在水清洗室1606、1607之一中用水清洗半導體基片W，在干燥室1608中進行干燥，并隨后送入卸載單元1609中的基片盒1609-1。
圖71是基片敷鍍設備的又一個例子的平面圖。如圖71所示，該基片敷鍍設備包括一個在其中心的具有一個機械手臂1616-1的機械手1616，并且還具有一個鍍銅室1602、一對水清洗室1603和1604、一個化學機械拋光單元1605、一個預處理室1611、一個保護層敷鍍室1612、一個干燥室1608、和一個裝載/卸載部分1617，該裝載/卸載部分1617被設置在機械手1616周圍并且位于機械手臂1616-1能夠接近的位置上。一個用于裝載半導體基片的裝載單元1601和一個用于卸載半導體基片的卸載單元1609與裝載/卸載部分1617相鄰設置。機械手1616、室1602、1603、1604、化學機械拋光單元1605、室1608、1611、1612、裝載/卸載部分1617、裝載單元1601、和卸載單元1609被結合在一個單一的整體設計中，作為一個設備。
圖71所示的基片敷鍍設備按如下操作一個待敷鍍的半導體基片從裝載單元1601輸送到裝載/卸載部分1617，由機械手臂1616-1從該處接收半導體基片并且輸送到鍍銅室1602。在鍍銅室1602中，一個鍍銅膜形成于半導體基片的表面上，該半導體基片的表面具有一個由連接溝道和連接孔構成的連接區域。具有形成于其上的鍍銅膜的半導體基片被機械手臂1616-1輸送到化學機械拋光單元1605。在化學機械拋光單元1605中，從半導體基片W的表面上去除鍍銅膜，留下在連接溝道和連接孔中的一部分鍍銅膜。
然后，該半導體基片被機械手臂1616-1輸送到水清洗室1604，在其中用水清洗半導體基片。然后，半導體基片被機械手臂1616-1輸送到預處理室1611，在其中對半導體基片進行用于沉積一個保護鍍層的預處理。被預處理的半導體基片被機械手臂1616-1輸送到保護層敷鍍室1612。在保護層敷鍍室1612中，在半導體基片W上的連接區域中的鍍銅膜上形成一個保護鍍層。具有形成于其上的保護鍍層的半導體基片被機械手臂1616-1輸送到水清洗室1604，在其中用水清洗半導體基片。被清洗的半導體基片被機械手臂1616-1輸送到干燥室1608，在其中對半導體基片進行干燥。被干燥的半導體基片被機械手臂1616-1輸送到裝載/卸載部分1617，由此將被敷鍍的半導體基片輸送到卸載單元1609。
圖72是表示半導體基片加工設備的另一個例子的平面結構的示意圖。該半導體基片加工設備的結構為，其中設置有一個裝載/卸載部分1701、一個鍍銅單元1702、一個第一機械手1703、一個第三清洗機械1704、一個反轉機械1705、一個反轉機械1706、一個第二清洗機械1707、一個第二機械手1708、一個第一清洗機械1709、一個第一拋光設備1710、和一個第二拋光設備1711。一個用于測量敷鍍前和敷鍍后的膜厚的敷鍍前和敷鍍后膜厚測量儀表1712、和一個用于在拋光后的干燥狀態下測量半導體基片W的膜厚的干燥狀態膜厚測量儀表1713被設置在第一機械手1703附近。
第一拋光設備(拋光單元)1710具有一個拋光臺1710-1、一個頂圈1710-2、一個頂圈頭部1710-3、一個膜厚測量儀表1710-4、和一個推進器1710-5。第二拋光設備(拋光單元)1 711具有一個一個拋光臺1711-1、一個頂圈1711-2、一個頂圈1711-3、一個膜厚測量儀表1711-4、和一個推進器1711-5。
一個容納其中形成有用于連接的通孔和溝道且其上形成有一個籽晶層的半導體基片W的盒體1701-1，被放置在裝載/卸載部分1701的一個裝載口上。第一機械手1703從盒體1701-1上拾起半導體基片W，并且將半導體基片W送入在其中形成鍍銅膜的鍍銅單元1702。這時，用敷鍍前和敷鍍后膜厚測量儀表1712測量籽晶層的膜厚。通過對半導體基片W的表面進行親水處理并隨后鍍銅，形成鍍銅膜。在形成鍍銅膜之后，在鍍銅單元1702中進行半導體基片W的沖洗或清洗。
當半導體基片W被第一機械手1703從鍍銅單元1702取出時，用敷鍍前和敷鍍后膜厚測量儀表1712測量鍍銅膜的膜厚。其測量結果被作為關于半導體基片的記錄數據記錄到一個記錄裝置(未示出)中，并且被用于對鍍銅單元1702的異常進行判斷。在膜厚測量之后，第一機械手1703將半導體基片W輸送到反轉機械1705，并且反轉機械1705反轉半導體基片W(其上已經形成鍍銅膜的表面朝下)。第一拋光設備1710和第二拋光設備1711以串行模式和并行模式進行拋光。下面，將說明串行模式拋光。
在一串行模式拋光中，由拋光設備1710進行首次拋光，由拋光設備1711進行二次拋光。第二機械手1708拾起反轉機械1705上的半導體晶片W，并且將半導體基片放置在拋光設備1710的推進器1710-5上。頂圈1710-2利用抽吸作用將半導體基片W吸在推進器1710-5上，并且在壓力下使半導體基片W的鍍銅膜表面與拋光臺1710-1的拋光表面接觸，以便進行首次拋光。通過首次拋光，鍍銅膜基本上被拋光。拋光臺1710-1的拋光表面由泡沫聚氨酯例如IC1000、或具有固定到其上或浸入其中的磨粒的材料構成。隨著拋光表面和半導體基片W的相對運動，對鍍銅膜進行拋光。
在對鍍銅膜的拋光完成之后，半導體基片W被頂圈1710-2返回到推進器1710-5上。第二機械手1708拾起半導體基片W，并且將其送入第一清洗機械1709。這時，可以將一種化學液體噴向推進器1710-5上的半導體基片W的表面和背側，以便從其上去除顆粒或使顆粒難以粘附到其上。
在第一清洗機械1709中的清洗完成之后，第二機械手1708拾起半導體基片W，并將半導體基片W放置在第二拋光設備1711的推進器1711-5上。頂圈1711-2利用抽吸作用將半導體基片W吸到推進器1711-5上，并使半導體基片W具有形成于其上的阻擋層的表面在壓力下與拋光臺1711-1的拋光表面接觸，進行二次拋光。拋光臺的結構與頂圈1711-2相同。通過二次拋光，使阻擋層被拋光。然而，可能存在首次拋光之后留下的銅膜和氧化膜也被拋光的情況。
拋光臺1711-1的拋光表面由泡沫聚氨酯例如IC1000、或具有固定于其上或浸入其中的磨粒的材料構成。隨著拋光表面與半導體基片W的相對運動進行拋光。這時，二氧化硅、鋁土、氧化鈰等被用作磨粒或漿液。根據待拋光的薄膜類型對化學液體進行調節。
通過主要采用光學膜厚測量儀表測量阻擋層的膜厚、并且檢測出已經變成零的膜厚或者包括SiO2的絕緣膜的表面顯露出來，以此進行二次拋光的終點檢測。而且，具有圖像處理功能的膜厚測量儀表用作設置在拋光臺1711-1附近的膜厚測量儀表1711-4。通過采用這種測量儀表，對氧化膜進行測量，從而作為半導體基片W的處理記錄存儲起來，并用于判斷已經完成二次拋光的半導體基片W是否能夠被輸送到后續步驟。如果未達到二次拋光的終點，則進行重拋光。如果由于任何異常原因而過度拋光超過了預定值，則停止半導體基片加工設備，以便避免下面的拋光，從而不會增加有缺陷的產品。
在二次拋光完成之后，半導體基片W被頂圈1711-2移動到推進器1711-5。第二機械手1708拾起推進器1711-5上的半導體基片W。這時，化學液體可以被噴射到推進器1711-5上的半導體基片W的表面或背側上，以便從其上去除顆粒或者使顆粒難以附著到其上。
第二機械手1708將半導體基片W帶到對半導體基片W進行清洗的第二清洗機械1707。第二清洗機械1707的結構也與第一清洗機械1709的結構相同。半導體基片W的表面被PVA海綿輥用清洗液進行清洗，所述清洗液包括加有表面活性劑、螯合劑或pH值調節劑的純凈水。從噴嘴向半導體基片W的背側噴射強化學液、例如DHF，用以對在其上擴散的銅進行蝕刻。如果沒有擴散問題，則由PVA海綿輥采用與用于該表面的化學液體相同的化學液體進行洗滌清洗。
在上述清洗完成之后，第二機械手1708拾起半導體基片W并且將其輸送到反轉機械1706，并且反轉機械1706反轉半導體基片W。已經反轉過來的半導體基片W被第一機械手1703拾起，并且被輸送到第三清洗機械1704。在第三清洗機械1704中，由超聲波振動激起的振動水被噴射向半導體基片W的表面，用以清洗半導體基片W。這時，可以由一種已知的鉛筆型海綿用清洗液對半導體基片W的表面進行清洗，所述清洗液包括添加有表面活性劑、螯合劑或pH值調節劑的純凈水。此后，通過旋轉干燥使半導體基片干燥。
如上所述，如果已經用設置在拋光臺1711-1附近的膜厚測量儀表1711-4測量了膜厚，則不再對半導體基片W進行進一步的加工并且將其容納在置于裝載/卸載部分1771的卸載口上的盒中。
圖73是表示半導體基片加工設備的另一個例子的平面結構的示意圖。該基片加工設備與圖72中所示的基片加工設備不同，其中代替圖72中的鍍銅單元1702，設有蓋鍍單元1750。
一個容納形成有鍍銅膜的半導體基片W的盒體1701-1被設置在裝載/卸載部分1701的一個裝載口上。從盒體1701-1取出的半導體基片W被輸送到第一拋光設備1710或第二拋光設備1711，在所述設備中對鍍銅膜表面進行拋光。在對鍍銅膜的拋光完成之后，在第一清洗機械1709中清洗半導體基片W。
在第一清洗機械1709中的清洗完成后，半導體基片W被輸送到蓋鍍單元1750，在該單元中在鍍銅膜表面上進行蓋鍍，用以防止鍍銅膜被大氣氧化。已經進行了蓋鍍的半導體基片被第二機械手1708從蓋鍍單元1750送至用純凈水或去離子水進行清洗的第二清洗單元1707。完成清洗后的半導體基片被返回到置于裝載/卸載部分1701上的盒體1701-1中。
圖74是表示半導體基片加工設備的又一個例子的平面結構的示意圖。該基片加工設備與圖73中所示的基片加工設備的不同在于，其中代替圖73中的第三清洗機械1709，設有一個退火單元1751。
如上所述在拋光單元1710或1711中被拋光并在第一清洗機械1709中被清洗的半導體基片W，被輸送給蓋鍍單元1750，在該單元1750中在鍍銅膜的表面上進行蓋鍍。已經進行過蓋鍍的半導體基片被第二機械手從蓋鍍單元1750送至第一清洗機械1707，在第一清洗機械1707中對其進行清洗。
在第一清洗機械1709中的清洗完成之后，半導體基片W被輸送到退火單元1751，在退火單元1751中基片被退火，從而使鍍銅膜被合金化，以便增強鍍銅膜的電遷移阻力。已經進行了退火處理的半導體基片W被從退火單元1751送至第二清洗單元1707，在第二清洗單元1707中用純凈水或去離子水對其進行清洗。完成清洗后的半導體基片W被返回到置于裝載/卸載部分1701上的盒體1701-1中。
圖75是表示基片加工設備的另一個例子的平面布局結構的示意圖。在圖75中，由與圖72中相同的參考標號指出的部分表示相同或相應的部分。在該基片加工設備中，推進器指示器1725被靠近第一拋光設備1710和第二拋光設備1711設置。基片放置臺1721、1722分別靠近一個第三清洗機械1704和一個鍍銅單元1702設置。一個機械手1723靠近第一清洗機械1709和第三清洗機械1704設置。而且，一個機械手1724靠近第二清洗機械1707和鍍銅單元1702設置，并且一個干燥狀態膜厚測量儀表1713靠近裝載/卸載部分1701和第一機械手1703設置。
在上述結構的基片加工設備中，第一機械手1703從放置在裝載/卸載部分1701的裝載口上的盒體1701-1中取出半導體基片W。在用干燥狀態膜厚測量儀表1713測量阻擋層和籽晶層的膜厚之后，第一機械手1703將半導體基片W放置在基片放置臺1721上。在干燥狀態膜厚測量儀表1713被設置在第一機械手1703的手上的情況下，在其上進行膜厚的測量，并且基片被放置在基片放置臺1721上。第二機械手1723將基片放置臺1721上的半導體基片W輸送到鍍銅單元1702，在鍍銅單元中形成鍍銅膜。在鍍銅膜形成之后，用敷鍍前和敷鍍后膜厚測量儀表1712測量鍍銅膜的膜厚。然后，第二機械手1723將半導體基片W輸送到推進器指示器1725并裝載于其上。
在該串行模式中，一個頂圈頭部1701-2利用抽吸作用將半導體基片W保持在推進器指示器1725上，將其輸送到一個拋光臺1710-1，并且將半導體基片W壓在一個拋光臺1710-1的一個拋光表面上以便進行拋光。按照與上面所述相同的方式進行對拋光的終點檢測。完成拋光后的半導體基片W被頂圈1710-2輸送到推進器指示器1725，并裝載于其上。第二機械手1723取出半導體基片W，并且將其送入第一清洗機械1709進行清洗。然后，該半導體基片W被輸送到推進器指示器1725，并裝載于其上。
一個頂圈頭部1711-2利用抽吸作用將半導體基片W保持在推進器指示器1725上，將其輸送到拋光臺1711-1，并將半導體基片W壓在拋光臺1711-1上的一個拋光表面上，以便進行拋光。按照與上述相同的方式進行對拋光的終點檢測。完成拋光后的半導體基片W被頂圈頭部1711-2輸送到推進器指示器1725，并裝載于其上。第三機械手1724拾起半導體基片W，并且用一個膜厚測量儀表1726測量其膜厚。然后，半導體基片W被送至第二清洗機械1707進行清洗。此后，半導體基片W被送入第三清洗機械1704，在其中對基片W進行清洗并隨后通過旋轉干燥進行干燥。然后，由第三機械手1724拾起半導體基片W，并放置在基片放置臺1722上。
在并行模式中，頂圈1710-2或1711-2利用抽吸作用將半導體基片W保持在推進器指示器1725上，將其輸送到拋光臺1710-1或1711-1，并且將半導體基片W壓在拋光臺1710-1或1711-1的拋光表面上進行拋光。在膜厚測量之后，第三機械手1724拾起半導體基片W，并且將其放置在基片放置臺1722上。
第一機械手1703將基片放置臺1722上的半導體基片W輸送到干燥狀態膜厚測量儀器1713。在測量了膜厚之后，半導體基片W被返回給裝載/卸載部分1701的盒體1701-1。
圖76是表示基片加工設備的另一平面布局結構的示意圖。該基片加工設備是這樣一種基片加工設備，即，其在不具有形成于其上的籽晶層的半導體基片W上形成一個籽晶層和一個鍍銅層，并且對這些薄膜進行拋光以便形成連接。
在基片拋光設備中，一個推進器指示器1725靠近第一拋光設備1710和第二拋光設備1711設置，基片放置臺1721、1722分別靠近第二清洗機械1707和籽晶層形成單元1727設置，并且，一個機械手1723靠近籽晶層形成單元1727和鍍銅單元1702設置。而且，一個機械手1724靠近第一清洗機械1709和第二清洗機械1707設置，并且一個干燥狀態膜厚測量儀表1713靠近裝載/卸載部分1701和第一機械手1702設置。
第一機械手1703從一個放置在裝載/卸載部分1701的裝載口上的盒體1701-1中取出一個在其上具有一阻擋層的半導體基片W，并且將其放置在基片放置臺1721上。然后，第二機械手1723將半導體基片W輸送到籽晶形成單元1727，在該單元中形成籽晶。通過無電敷鍍形成籽晶。第二機械手1723能夠利用敷鍍前和敷鍍后膜厚測量儀表1712對具有形成于其上的籽晶層的半導體基片進行籽晶層厚度測量。在膜厚測量之后，半導體基片被送入鍍銅單元1702，在該單元中形成鍍銅膜。
在鍍銅膜形成之后，測量其膜厚，并且半導體基片被輸送到一個推進器指示器1725。一個頂圈1710-2或1711-2利用抽吸作用將半導體基片W保持在推進器指示器1725上，并且將其輸送到拋光臺1710-1或1711-1進行拋光。在拋光之后，頂圈1710-2或1711-2將半導體基片W輸送到一個膜厚測量儀表1710-4或1711-4以便測量膜厚。然后，頂圈1710-2或1711-2將半導體基片W輸送到推進器指示器1725，并將基片W放置于其上。
然后，第三機械手1724從推進器指示器1725上拾起半導體基片W，并且將其送入第一清洗機械1709。第三機械手1724從第一清洗機械1709上拾起被清洗的半導體基片W，將其送入第二清洗機械1707，并且將被清洗并干燥的半導體基片放置在基片放置臺1722上。然后，第一機械手1703拾起半導體基片W，并將其輸送到干燥狀態膜厚測量儀表1713，在其上測量膜厚，并且第一機械手1703將基片W送入放置在裝載/卸載部分1701的卸載口上的盒體1701-1。
在圖76所示的基片加工設備中，通過在一個半導體基片W上形成一個阻擋層、一個籽晶層和一個鍍銅膜而形成連接，并對它們進行拋光，所述半導體基片W具有形成于其上的電路模式的通路孔或溝道。
容納有形成阻擋層之前的半導體基片W的盒體1701-1被放置在裝載/卸載部分1701的裝載口上。第一機械手1703從放置在裝載/卸載部分1701的裝載口上的盒體1701-1取出半導體基片W，并且將其放置在基片放置臺1721。然后，第二機械手1723將半導體基片W輸送到籽晶形成單元1727，在該單元中形成阻擋層和籽晶層。通過無電敷鍍形成阻擋層和籽晶層。第二機械手1723將其上形成有阻擋層和籽晶層的半導體基片W帶至測量阻擋層和籽晶層的膜厚的敷鍍前和敷鍍后膜厚測量儀表1712。在測量了膜厚之后，半導體基片W被帶至鍍銅單元1702，在該單元中形成鍍銅膜。
圖77是表示基片加工設備的另一個例子的平面布局結構。在該基片加工設備中，設有一個阻擋層形成單元1811、一個籽晶層形成單元1812、一個敷鍍單元1813、一個退火單元1814、一個第一清洗單元1815、一個坡口和背側清洗單元1816、一個蓋鍍單元1817、一個第二清洗單元1818、一個第一校準器和膜厚測量儀表1841、一個第二校準器和膜厚測量儀表1842、一個第一基片反轉機構1843、一個第二基片反轉機構1844、一個基片臨時放置臺1845、一個第三膜厚測量儀表1846、一個裝載/卸載部分1820、一個第一拋光設備1821、一個第二拋光設備1822、一個第一機械手1831、一個第二機械手1832、一個第三機械手1833、和一個第四機械手1834。膜厚測量儀表1841、1842和1846是單元式的，具有與其它單元(敷鍍、清洗、退火單元等)的正面尺寸相同的大小，并且因此是可相互更換的。
在這個例子中，可以將一個無電敷鍍鍍釕(Ru)設備作為阻擋層形成單元1811，將一個無電敷鍍鍍銅設備作為籽晶層形成單元1812，并且將一個電鍍設備作為敷鍍單元1813。
圖78是表示本基片加工設備中的各個步驟的流程的流程圖。下面將根據這一流程圖說明該設備中的各個步驟。首先，一個由第一機械手1831從放置在裝載和卸載單元1820上的盒體1820a中取出的半導體基片，被以待敷鍍表面朝上的方式放置到第一校準器和膜厚測量單元1841中。為了對進行膜厚測量的位置設定一個參考點，進行用于膜厚測量的凹口對正，然后獲得形成銅膜之前的半導體基片上的膜厚數據。
然后，由第一機械手1831將半導體基片輸送到阻擋層形成單元1811。該阻擋層形成單元1811是用于通過無電敷鍍鍍釕(Ru)在半導體基片上形成一個阻擋層的設備，并且該阻擋層形成單元1811形成一個釕膜，作為防止銅擴散到半導體裝置的中間層絕緣膜(例如SiO2)中的薄膜。在清洗/干燥步驟之后排出的半導體基片被第一機械手1831輸送到第一校準器和膜厚測量單元1841，在該單元中測量半導體基片的膜厚，即阻擋層的膜厚。
進行了膜厚測量之后的半導體基片被第二機械手1832送到籽晶形成單元1812中，并且通過無電敷鍍鍍銅在阻擋層上形成一個籽晶層。在清洗/干燥步驟之后排出的半導體基片被第二機械手1832輸送到第二校準器和膜厚測量儀表1842，用于在半導體基片被輸送到由滲透敷鍍單元形成的敷鍍單元1813之前確定一個凹口位置，然后利用膜厚測量儀表1842進行用于鍍銅的凹口對正。如果需要，可以在膜厚測量儀表1842中再次測量形成銅膜之前的半導體基片的膜厚。
已經完成凹口對正的半導體基片被第三機械手1833輸送到敷鍍單元1813，在該單元中對半導體基片進行鍍銅。在清洗/干燥步驟之后排出的半導體基片被第三機械手1833輸送到坡口和背側清洗單元1816，在該單元中，將半導體基片周圍部分上不必要的銅膜(籽晶層)去掉。在該坡口和背側清洗單元1816中，在預定時間內蝕刻出所述坡口，并且用化學液體、例如氫氟酸清洗粘附到半導體基片背側上的銅。這時，在將半導體基片輸送到坡口和背側清洗單元1816之前，由第二校準器和膜厚測量儀表1842對半導體基片進行膜厚測量，以便獲得敷鍍形成的銅膜的厚度值，并且根據所獲得的結果，可以任意地改變進行蝕刻的坡口蝕刻時間。被施以坡口蝕刻的區域是與基片的周邊部分對應并且在其上不形成電路的區域，或者是雖然形成電路但最終不作為芯片使用的區域。一個坡口部分包含在這一區域中。
在坡口和背側清洗單元1816中經過清洗/干燥步驟之后排出的半導體基片，被第三機械手1833輸送到基片反轉機構1843。在半導體基片被基片反轉機構1843反轉以便使敷鍍表面朝下之后，半導體基片被第四機械手1834引入到退火單元1814，以便使連接部分穩定化。在退火處理之前和/或之后，半導體基片被送入第二校準器和膜厚測量單元1842，在該單元中測量形成于半導體基片上的銅膜的膜厚。然后，半導體基片被第四機械手1834送入第一拋光設備1821，在其中對半導體基片的銅膜和籽晶層進行拋光。
這時，采用所需的磨粒等，但是也可以采用固定的研磨以防止凹陷并增強表面的平直度。在首次拋光完成之后，半導體基片被第四機械手1834輸送到第一清洗單元1815，在其中進行清洗。該清洗是洗滌清洗，其中長度大致與半導體基片直徑相同的輥子被設置在半導體基片的表面和背側，并且旋轉半導體基片和輥子，同時使純凈水或去離子水流過，從而清洗半導體基片。
在首次清洗完成之后，半導體基片被第四機械手1834輸送到二次拋光設備1822，在該設備中對半導體基片上的阻擋層進行拋光。這時，采用所需的磨粒等，但是也可以采用固定的研磨以便防止凹陷和增加表面的平直度。在完成二次拋光之后，半導體基片被第四機械手1834再次輸送到第一清洗單元1815，在該單元中進行洗滌清洗。在完成清洗之后，半導體基片被第四機械手1834輸送到第二基片反轉機構1844，在該機構中半導體基片被反轉以便使敷鍍表面朝上，然后由第三機械手將半導體基片放置在基片臨時放置臺1845上。
半導體基片被第二機械手1832從基片臨時放置臺1845輸送到蓋鍍單元1817，在該單元中，在銅表面上進行蓋鍍以便防止由于大氣使銅氧化。已經進行了蓋鍍的半導體基片被第二機械手1832從蓋鍍單元1817送至測量銅膜厚度的第三膜厚測量儀表146。此后，半導體基片被第一機械手1831送入第二清洗單元1818，在該單元中用純凈水或去離子水對其進行清洗。完成清洗之后的半導體基片被返回到放置在裝載/卸載部分1820上的盒體1820a中。
按照這種方式，如圖95A至95C所示，形成由銅構成的連接，然后通過無電敷鍍蓋鍍可選擇地在該連接上形成一個保護層，用以保護該連接。
具體地，如圖95A所示，一個SiO2的絕緣膜2被沉積在半導體裝置形成在其上的基片1的一個導電層上1a上，通過平板印刷或蝕刻技術形成用于一個連接的接觸孔3和溝道4，在其上形成一個包含TiN等的阻擋層5，并且在其上進一步形成一個籽晶層7。
然后，如圖95B所示，在半導體基片W的表面上鍍銅，以便將銅填充到半導體基片W的接觸孔3和溝道4中并且在絕緣膜2上沉積出一個銅膜6。然后，通過化學機械拋光(CMP)去除絕緣膜2上的銅膜6，如圖95C所示，以便使填充到接觸孔3和溝道4中用于一個連接的銅膜6的表面與絕緣膜2的表面齊平。在暴露的金屬表面上形成一個連接保護層8。
在這種情況下，籽晶層7可以被加強，從而形成一個沒有較薄部分的完善的層。圖94是一個表示加強處理步驟的流程的流程圖。
首先，具有一個籽晶層7的基片W(參見圖95A)被輸送到一個包括一個電鍍單元或一個無電敷鍍單元的預鍍單元，用以在籽晶層7上沉積附加的金屬(步驟1)。
接著，在電鍍單元或無電敷鍍單元中進行第一階段敷鍍(預鍍)，從而加強并完善籽晶層7的較薄部分(步驟2)。
在完成第一階段敷鍍之后，根據需要，將基片W輸送到洗滌部分，用水進行洗滌(步驟3)，并且隨后輸送到一個敷鍍單元，用于將金屬填充到所述溝道中。
接著，在敷鍍單元中于基片W的表面上進行第二階段敷鍍，從而實現用銅進行填充(步驟4)。由于籽晶層7已經通過第一階段敷鍍被加強而形成一個沒有較薄部分的完善的層，所以在第二階段敷鍍中電流均勻流過籽晶層7，從而可以不形成任何空穴地完成銅的填充。
在第二階段敷鍍完成之后，根據需要將基片W輸送到洗滌部分用水進行洗滌(步驟5)。此后，基片W被輸送到坡口—蝕刻/化學清洗單元，在該單元中用化學液體對基片進行清洗，并且將形成于基片W的坡口部分上的薄銅膜等蝕刻掉(步驟6)。然后，將該基片輸送到清洗/干燥部分，進行清洗和干燥(步驟7)。此后，用第一輸送裝置將基片返回到裝載/卸載部分的盒體中(步驟8)。
下面，將說明用于敷鍍圖95A中所示的半導體基片W的電鍍過程。
通過將半導體基片W浸入到第一敷鍍液中進行第一敷鍍加工，所述第一敷鍍液例如為用于印刷電路板的高勻鍍能力的硫酸銅敷鍍液。這一過程在形成于半導體基片W表面中的溝道的整個表面上形成一個均勻的初始薄鍍膜，其中，該表面包括所述溝道的底壁和側壁。這里，高勻鍍能力的硫酸銅溶液具有低硫酸銅濃度、和高硫酸濃度，并且勻鍍能力和敷鍍均勻性優良。這種溶液的成分的一個例子為，硫酸銅5100g/l和硫酸100250g/l。
由于敷鍍液具有低硫酸銅濃度和高硫酸濃度，所以溶液的傳導率高并且極化作用大，從而提高了勻鍍能力。因而，敷鍍金屬被均勻地敷鍍在半導體基片W的表面上，消除了形成于細溝道的側表面和底表面上的未敷鍍區域。
在清洗半導體基片W之后，通過將半導體基片W浸入到第二敷鍍液中進行第二敷鍍過程，所述第二敷鍍液例如為裝飾用硫酸銅敷鍍液。該過程將銅填充到所述溝道中并在基片表面上形成一個具有平直表面的鍍銅膜。這里，硫酸銅敷鍍液具有高硫酸銅濃度和低硫酸濃度，并且均化能力優良。這種溶液的成分的一個例子為，硫酸銅100300g/l和硫酸10100g/l。
這里，均化能力確定了描述敷鍍表面上的光滑度的質量。
包括一個電鍍單元或一個無電敷鍍單元的預鍍單元可以被設置在電鍍設備中。
校準器和膜厚測量儀表1841、校準器和膜厚測量儀表1842對基片的凹口部分進行定位并測量膜厚。
可以省略籽晶層形成單元1812。在這種情況下，可以在一個敷鍍單元1813中于阻擋層上直接形成一個鍍膜。
籽晶層形成單元可以包括一個電鍍單元或一個無電敷鍍單元。在這種情況下，一個由銅膜制成的籽晶層例如通過電鍍或無電敷鍍形成于阻擋層上，此后可以在一個敷鍍單元1813中于阻擋層上形成一個鍍膜。
坡口和背側清洗單元1816可以同時進行邊緣(坡口)銅蝕刻和背側清洗，并且可以抑制在基片表面上的電路形成部分處的銅的自然氧化膜的生長。圖79表示坡口和背側清洗單元1816的一個示意圖。如圖79所示，坡口和背側清洗單元1816具有一個基片保持部分1922，其位于底部柱狀防水蓋1920內側，并且適于在基片W表面朝上的狀態下以高速旋轉基片W，同時在沿著基片周邊部分的圓周方向的多個位置上由旋轉卡盤1921水平保持基片W；一個中心噴嘴1924，其被設置在由基片保持部分1922保持的基片W的表面的大致中心部分之上；和一個邊緣噴嘴1926，其被設置在基片的周邊部分之上。中心噴嘴1924和邊緣噴嘴1926朝向下方。一個背側噴嘴1928被設置在基片W背側的大致中心部分之下，并且朝向上方。邊緣噴嘴1926適于在基片W的徑向和高度方向上移動。
邊緣噴嘴1926的運動寬度L被設置為邊緣噴嘴1926可以沿著從基片的外周端表面朝向中心的方向被任意定位，并且根據基片W的尺寸、用途等輸入L的設定值。通常，邊緣切斷寬度C被設定在2mm至5mm的范圍內。在這種情況下，基片的旋轉速度是一個特定值或者高于從背側向表面移動的液體的量不會產生問題的值，邊緣切斷寬度C之內的銅膜可以被去除。
下面，將說明采用這種清洗設備的清洗方法。首先，由基片保持部分1922的旋轉卡盤1921水平地保持基片，使基片W與基片保持部分1922成一整體地水平旋轉。在這種狀態下，從中心噴嘴1924向基片W的表面的中心部分供應酸溶液。該酸溶液可以是非氧化性酸，且采用氫氟酸、鹽酸、硫酸、檸檬酸、草酸等。另一方面，從邊緣噴嘴1926向基片W的周邊部分連續或間歇地供應氧化劑溶液。作為氧化劑溶液，采用臭氧水溶液、過氧化氫水溶液、硝酸水溶液或次氯酸鈉水溶液，或者采用它們的組合。
按照這種方式，形成于半導體基片W的周邊部分C中的上表面和端表面上的銅膜等被氧化劑溶液迅速氧化，并且同時被從中心噴嘴1924供應且散布到基片整個表面上的酸溶液蝕刻，從而將其溶解并去除。通過在基片的周邊部分混合酸溶液和氧化劑溶液，與在被供應之前制成的它們的混合物相比，可以獲得銳利的蝕刻輪廓。這時，由它們的濃度確定對銅的蝕刻速率。如果銅的自然氧化膜形成在基片表面上的電路形成部分中，則這種自然氧化被隨著基片的旋轉散布到基片整個表面上的酸溶液立即去除，并且再也不會生長。在停止從中心噴嘴1924供應酸溶液之后，停止從邊緣噴嘴1926供應氧化劑溶液。結果，暴露于該表面上的硅被氧化，并且可以抑制銅的沉積。
另一方面，從背側噴嘴1928同時或交替地向基片背側的中心部分供應氧化劑溶液和二氧化硅膜蝕刻劑。因此，以金屬形態粘附到半導體基片W的背側上的銅等可以與基片的硅一起被氧化劑溶液氧化，并且可以用二氧化硅膜蝕刻劑蝕刻并去除。這種氧化劑溶液優選與供應給表面的氧化劑溶液相同，因為這樣可以減少化學制劑類型的數目。氫氟酸可以被用作二氧化硅膜蝕刻劑，并且如果將氫氟酸用作基片表面上的酸溶液，則可以減少化學制劑的數目。因此，如果首先停止氧化劑的供應，則獲得憎水表面。如果首先停止蝕刻劑溶液的供應，則獲得飽水表面(親水表面)，并且因此可以將背側表面調節到滿足后續過程需要的狀態。
按照這種方式，酸溶液、即蝕刻溶液被供應給基片以便去除殘留在基片W表面上的金屬離子。然后，供應純凈水，以便用純凈水代替蝕刻溶液并去除蝕刻溶液，然后通過旋轉干燥使基片干燥。通過這種方式，同時去除半導體基片表面上周邊部分處的邊緣切斷寬度C之內的銅膜和背側上的銅污染，從而例如在80秒之內完成這一處理。邊緣的蝕刻切斷寬度可以被任意設置(2mm至5mm)，但是蝕刻所需的時間不取決于切斷寬度。
在CMP過程之前和敷鍍之后進行的退火處理，對于后續的CMP處理和連接的電特性具有良好的效果。觀察在CMP處理之后未退火的寬連接表面(幾微米單位)，表現出許多缺陷，例如造成整個電連接的電阻增加的微小空穴。通過進行退火使電阻的增加有了改善。在不進行退火時，窄連接未顯示出空穴。因此，晶粒長大的程度被推斷為涉及到這樣一些現象。即，下述機理可以被推測在窄連接中難以發生晶粒長大。另一方面，在寬連接中，晶粒長大隨著退火處理繼續進行。在晶粒長大過程中，太小以至于難以被SEM(掃描電子顯微鏡)看到的鍍膜中的細小氣孔聚集并向上運動，因此在連接的上部形成微小空穴狀的凹陷。退火單元1814中的退火條件是氫(2％或更少)被加入到氣體氣氛中，溫度在300℃到400℃的范圍內，并且時間在1到5分鐘的范圍內。在這些條件下，獲得上述效果。
圖82和83表示一個退火單元1814。該退火單元1814包括一個具有用于裝入和取出半導體基片W的門2000的室2002，一個置于室2002中的上部位置中、用于將半導體基片W加熱到例如400℃的加熱板2004，和一個置于室2002中的下部位置上、用于通過例如在板內流動的冷卻水冷卻半導體基板W的冷卻板2006。退火單元1814還具有多個垂直可動升降銷2008，該升降銷2008穿過冷卻板2006并向上和向下延伸，用以將半導體基片W放置和保持于其上。退火單元進一步包括一個用于在退火過程中將抗氧化氣體引入半導體基片W和加熱板2004之間的氣體引入管2010，和用于排出已經從氣體引入管2010引入并且在半導體基片W和加熱板2004之間流動的氣體的氣體排出管2012。管2010和2012被設置在加熱板2004的對側。
該氣體引入管2010被連接到一個混合氣體引入管線2022上，該混合氣體引入管線2022又被連接到混合器2020上，在該處，被引導通過一個包含有過濾器2014a的N2氣引入管線2016的N2氣，和被引導通過包含有過濾器2014b的H2氣引入管線2018的H2氣被混合形成一個混合氣體，該混合氣體流過管線2022進入到氣體引入管2010。
在操作中，已經通過門2000送入室2002的半導體基片W被保持在升降銷2008上，并且升降銷2008被抬起到保持在提升銷1008上的半導體基片W和加熱板2004之間的距離變為例如0.1-1.0mm的位置處。在這種狀態下，半導體基片W通過加熱板2004被加熱到例如400℃，并且同時，從氣體引入管2010引入抗氧化氣體并且允許該氣體在半導體基片W和加熱板2004之間流動，同時從氣體排出管2012排出氣體，從而對半導體基片退火同時防止其氧化。退火處理可以在大約幾十秒至60秒內完成。基片的加熱溫度可以在100-600℃之間選擇。
在完成退火后，升降銷2008被下降到保持在升降銷2008上的半導體基片W和冷卻板2006之間的距離變為例如0-0.5mm的位置處。在這種狀態下，通過將冷卻水引入到冷卻板2006中，由冷卻板在10-60秒內將半導體基片W冷卻到100℃或更低。冷卻的半導體基片被送至下一步驟。
N2氣與百分之幾的H2氣的混合氣體被用作上述抗氧化氣體。然而，可以單獨地采用N2氣。
退火單元可以被放置在電鍍設備中。
圖80是無電敷鍍設備的示意性結構圖。如圖80所示，這種無電敷鍍設備包括用于保持一個其上表面將被敷鍍的半導體基片W的保持機構1911；一個擋壩部件1931，用于與由保持機構1911保持的半導體基片W的待敷鍍表面(上表面)的周邊部分接觸，對周邊部分進行密封；和一個用于向具有被擋壩部件1931密封的周邊部分的半導體基片的待敷鍍表面供應敷鍍液的噴頭1941。該無電敷鍍設備進一步包括置于保持機構1911的上部外周附近、用于向半導體基片W的待敷鍍表面供應清洗液的清洗液供應機構1951；一個用于回收排出的清洗液等(敷鍍廢液)的回收容器1961；一個用于吸入并回收保持在半導體基片W上的敷鍍液的敷鍍液回收嘴1965；和一個用于旋轉驅動保持機構1911的電機M。下面將對各個構件進行說明。
保持機構1911在其上表面上具有一個用于放置和保持半導體基片W的基片放置部分1913。該基片放置部分1913適于放置并固定半導體基片W。具體地，基片放置部分1913具有一個用于通過真空抽吸將半導體基片W吸向其背側的真空抽吸機構(未示出)。一個平板式且從下側對半導體基片W的待敷鍍表面加熱以保持其溫熱的背側加熱器1915，被安裝到基片放置部分1913的背側上。背側加熱器1915例如由橡膠加熱器構成。該保持機構1911適于被電機M旋轉并且可以被升降機構(未示出)垂直移動。
擋壩構件1931是管狀的，具有一個設置在其下部、用于密封半導體基片W的外周邊緣的密封部分1933，并且安裝成不能從所示位置垂直運動。
噴頭1941是這樣的結構，具有許多設置在前端的噴嘴，用于以淋浴的形式分散所供應的敷鍍液，并將其大致均勻地供應給半導體基片W的待敷鍍的表面。清洗液供應機構1951具有一個用于從噴嘴1953噴射清洗液的結構。
敷鍍液回收嘴1965可上下運動和擺動，并且敷鍍液回收嘴1965的前端適于被向著位于半導體基片W的上表面周邊部分上的擋壩構件1931的內部下降，并吸入半導體基片W上的敷鍍液。
下面，將說明無電敷鍍設備的操作。首先，從圖示狀態下降保持構件1911，以便在保持機構1911和擋壩機構1931之間提供一個預定尺寸的間隙，并且半導體基片W被放置并固定在基片放置部分1913上。例如將一個8英寸的晶片作為半導體基片使用。
然后，保持機構1911被升起，以便使其上表面與所示的擋壩構件1931的下表面接觸，并且半導體基片W的外周被擋壩部件1931的密封部分1933密封。這時，半導體基片W的表面處于開放狀態。
然后，半導體基片W本身被背側加熱器1915直接加熱使半導體基片W的溫度例如達到70℃(一直保持到敷鍍終止)。然后，從噴頭1941噴射被加熱到例如50℃的敷鍍液，以便將敷鍍液傾注到半導體基片W的大至整個表面上。由于半導體基片W的表面被擋壩構件1931所圍繞，所以被傾注的敷鍍液全都保持在半導體基片W的表面上。所供應的敷鍍液的量可以是較少的量，其可以在半導體基片W的表面上是1mm厚(大約30ml)。保持在待敷鍍表面上的敷鍍液的深度可以是10mm或更少，并且在本實施例中甚至可以是1mm。如果少量被供應的敷鍍液已經足夠，則用于加熱敷鍍液的加熱設備尺寸可以較小。在這一例子中，通過加熱，半導體基片W的溫度被升高到70℃，并且敷鍍液的溫度被升高到50℃。因此，半導體基片的待敷鍍表面變成例如60℃，并且因此在這一例子中，可以實現敷鍍反應的溫度最佳化。
半導體基片W被電機M瞬時旋轉，以便使待敷鍍的表面被液體均勻地濕潤，并隨后在半導體基片W處于靜止狀態的情況下對待敷鍍表面進行敷鍍。具體地，將半導體基片W以100rpm或更小速度旋轉僅僅1秒鐘，以便使半導體基片W的待敷鍍表面被敷鍍液均勻濕潤。隨后，半導體基片W保持靜止，并且進行1分鐘的無電敷鍍。瞬時旋轉時間最長為10秒鐘或更少。
在完成敷鍍處理之后，敷鍍液回收嘴1965的前端被下降到一個靠近半導體基片W的周邊部分上擋壩構件1931內側的區域，以便吸入敷鍍液。這時，如果以一個旋轉速度、例如100rpm或更小旋轉半導體基片W，則可以在離心力的作用下將半導體基片W上殘留的敷鍍液收集到半導體基片W周邊部分上的擋壩構件1931的部分中，以便可以有效且回收率高地進行敷鍍液的回收。保持機構1911被下降，以便將半導體基片W與擋壩構件1931分開。開始旋轉半導體基片W，并且從清洗液供應機構1951的噴嘴1953將清洗液(超純水)噴射到半導體基片W的敷鍍表面上，以便對敷鍍表面進行冷卻，并同時進行稀釋和清洗，從而停止無電敷鍍反應。這時，從噴嘴1953噴出的清洗液可以被供應給擋壩構件1931，以便同時對擋壩構件1931進行清洗。這時，敷鍍廢液被回收到回收容器1961中并被廢棄。
然后，半導體基片W被電機以高速旋轉，用以進行旋轉干燥，然后從保持機構1911中將半導體基片W移開。
圖81是另一種無電敷鍍的結構示意圖。圖81的無電敷鍍設備與圖80的無電敷鍍設備的不同在于，代替在保持機構1911中設置背側加熱器1915，在保持機構1911之上設置一個燈式加熱器1917，并且燈式加熱器1917和噴頭1941-2形成一個整體。例如，多個具有不同半徑的環形燈式加熱器1917被同心設置，并且噴頭1941-2的許多噴嘴1943-2從燈式加熱器1917之間的間隙呈環形打開。燈式加熱器1917可以由單個螺旋燈式加熱器構成，或者可以由各種結構和設計的其它燈式加熱器構成。
即使在這種結構中，也可以以淋浴的方式大體均勻地從各噴嘴1943-2向半導體基片W的待敷鍍表面供應敷鍍液。而且，可以由燈式加熱器1917直接均勻地對半導體基片W進行加熱和保溫。燈式加熱器1917不僅加熱半導體基片W和敷鍍液，而且加熱環境空氣，因此在半導體基片W上表現出保溫效果。
燈式加熱器1917對半導體基片W的直接加熱需要具有相對較大電力消耗量的燈式加熱器1917。代替這些燈式加熱器1917，具有相對較小電力消耗量的燈式加熱器1917和圖79所示的背側加熱器1915可以被結合起來用于加熱半導體基片W，主要用背側加熱器1915加熱半導體基片W，并且主要用燈式加熱器1917對敷鍍液和環境空氣進行保溫。可以以與前述實施例相同的方式設置直接或間接冷卻半導體基片W的裝置，以便進行溫度控制。
優選利用無電敷鍍工藝進行上面所述的蓋鍍，但也可以利用電鍍工藝進行。
盡管已經詳細顯示和描述了本發明的一些優選實施例，但是應當理解，在不超出后面所附的權利要求的范圍的情況下可以進行各種改變和變型。
工業上的可應用性本發明適用于一種基片加工方法，并且更具體地說，適用于用銅填充形成于半導體基片表面上的細凹槽，從而形成一個銅互連模式的方法。
權利要求
1.一種將金屬填充到基片表面上的細溝道中的方法，包括在基片上形成阻擋層，并在阻擋層上形成籽晶層；提供一個電鍍設備，該電鍍設備具有一個用于保持基片的第一基片保持件、一個容納電鍍液的電鍍池、一個陽極和一個調節電磁場的虛陽極；提供一個拋光設備，該設備具有一個用于保持基片以便在基片的中心部分和周圍部分以不同的壓力將基片壓在一個拋光表面上的第二基片保持件；將具有阻擋層和籽晶層的基片輸送到電鍍設備；將基片保持在第一基片保持件中并且將基片置于電鍍液中；產生電磁場；通過電鍍將第一金屬填充到溝道中并在基片的整個表面上形成第一金屬的電鍍膜，其中，利用虛陽極調節電磁場，以便在基片中心部分和周圍部分之間的電鍍膜的厚度差被最小化；從電鍍池中移出基片；在電鍍設備中洗滌和干燥該基片；將基片輸送到拋光設備；將基片保持在第二基片保持件中；通過將基片壓在拋光表面上拋光并去除電鍍膜，其中，在中心部分和周圍部分將基片壓到拋光表面上的壓力被調節；在拋光設備中洗滌和干燥該基片；并且從拋光設備輸送基片。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括對電鍍基片退火的步驟。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，退火步驟在一個置于電鍍設備中的退火單元中進行。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括在拋光之后蓋鍍第二金屬，以便在被拋光的基片的鍍膜上形成一個保護鍍層的步驟。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，蓋鍍步驟在一個無電敷鍍設備中進行。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，無電敷鍍設備被設置在拋光設備中。
7.如權利要求4所述的方法，其特征在于，進一步包括在蓋鍍之后對被蓋鍍的基片進行退火的步驟。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括在拋光之前測量基片上的鍍膜厚度的步驟。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，根據測量步驟的輸出結果，調節在拋光設備中將基片壓在拋光表面上的壓力。
10.如權利要求1所述的方法，其特征在于，基片上的鍍膜厚度等于或小于2.0微米。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，基片上的鍍膜厚度等于或小于1.0微米。
12.如權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括當在基片上形成阻擋層且在阻擋層上形成籽晶層之后，將基片裝載到一個基片輸送箱中；并且將基片輸送到電鍍設備；其中，基片被保持在基片輸送箱中，在該基片輸送箱中的空氣與基片輸送箱外部相比，顆粒污染、化學污染、氧氣和濕度中的至少一種被減小。
13.如權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括在從拋光設備輸送基片之前，將基片裝載到一個基片輸送箱中；并且從拋光設備輸送基片；其中，基片被保持在基片輸送箱中，在該基片輸送箱中的空氣與基片輸送箱外部相比，顆粒污染、化學污染、氧氣和濕度中的至少一種被減小。
14.如權利要求1所述的方法，其特征在于，對壓在基片上的壓力進行調節，以便除了在溝道中之外，沒有阻擋層殘留在基片的表面上。
15.如權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括在將第一金屬填充到溝道中的步驟之前，通過利用電鍍單元或無電敷鍍單元沉積附加的金屬，對籽晶層進行加強。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于，電鍍單元或無電敷鍍單元被設置在電鍍設備中。
17.如權利要求1所述的方法，其特征在于，第一金屬包括銅。
18.一種用于將金屬填充到一個基片表面的溝道中的方法，包括提供一個電鍍設備；提供一個拋光設備，該拋光設備具有一個基片保持件，用于保持該基片以便在基片的中心部分和周圍部分以不同的壓力將基片壓在一個拋光表面上；在基片上形成一個阻擋層；將具有阻擋層的基片輸送到電鍍設備；將基片保持在電鍍設備的第一電鍍液中；用第一電鍍液將第一層電鍍到阻擋層的整個表面上；將基片保持在電鍍設備中的第二電鍍液中；用第二電鍍液將金屬填充到由第一層覆蓋的溝道中，并在基片表面上形成金屬的第二電鍍層；在電鍍設備中洗滌并干燥基片；將基片輸送到拋光設備；將基片保持在基片保持件中；通過將基片壓向拋光表面對第二電鍍層進行拋光，其中，在中心部分和周圍部分將基片壓向拋光表面的壓力被調節；在拋光設備中洗滌并干燥基片；并且從拋光設備輸送基片。
19.如權利要求18所述的方法，其特征在于，進一步包括對電鍍基片退火的步驟。
20.如權利要求19所述的方法，其特征在于，在放置于電鍍設備中的退火單元中進行退火步驟。
21.如權利要求18所述的方法，其特征在于，進一步包括在拋光之后蓋鍍第二金屬，以便在被拋光的基片的鍍膜上形成一個保護鍍層。
22.如權利要求21所述的方法，其特征在于，蓋鍍步驟在一個無電敷鍍設備中進行。
23.如權利要求22所述的方法，其特征在于，無電敷鍍設備被設置在拋光設備中。
24.如權利要求21所述的方法，其特征在于，進一步包括在蓋鍍之后對蓋鍍基片進行退火的步驟。
25.如權利要求18所述的方法，其特征在于，進一步包括在拋光之前測量基片上的鍍膜厚度的步驟。
26.如權利要求25所述的方法，其特征在于，根據測量步驟的輸出結果，調節在拋光設備中將基片壓在拋光表面上的壓力。
27.如權利要求18所述的方法，其特征在于，基片上的鍍膜厚度等于或小于2微米。
28.如權利要求27所述的方法，其特征在于，基片上的鍍膜厚度等于或小于1微米。
29.如權利要求18所述的方法，其特征在于，進一步包括當在基片上形成阻擋層之后，將基片裝載到一個基片輸送箱中；并且將基片輸送到電鍍設備；其中，基片被保持在基片輸送箱中，在該基片輸送箱中的空氣與基片輸送箱外部相比，顆粒污染、化學污染、氧氣和濕度中的至少一種被減小。
30.如權利要求18所述的方法，其特征在于，進一步包括在從拋光設備輸送基片之前，將基片裝載到一個基片輸送箱中；并且從拋光設備輸送基片；其中，基片被保持在基片輸送箱中，在該基片輸送箱中的空氣與基片輸送箱外部相比，顆粒污染、化學污染、氧氣和濕度中的至少一種被減小。
31.如權利要求18所述的方法，其特征在于，對壓在基片上的壓力進行調節，以便除了在溝道中之外，沒有阻擋層殘留在基片的表面上。
32.如權利要求18所述的方法，其特征在于，進一步包括在將第一金屬填充到溝道中的步驟之前，在電鍍單元或無電敷鍍單元中通過沉積附加的金屬對籽晶層進行加強。
33.如權利要求32所述的方法，其特征在于，電鍍單元或無電敷鍍單元被設置在電鍍設備中。
34.如權利要求18所述的方法，其特征在于，第一金屬包括銅。
35.一種將金屬填充到基片表面的溝道中的方法，包括在基片上形成阻擋層，并在阻擋層上形成籽晶層；提供一個電鍍設備，該電鍍設備具有一個用于保持基片的第一基片保持件、一個容納電鍍液的電鍍池和一個陽極；提供一個拋光設備，該設備具有一個用于保持基片以便將基片壓在一個拋光表面上的第二基片保持件；將具有阻擋層和籽晶層的基片輸送到電鍍設備；通過在電鍍單元或無電敷鍍單元中沉積附加的金屬對籽晶層進行加強；將基片保持在第一基片保持件中并且將基片置于電鍍液中；產生電磁場；通過電鍍將第一金屬填充到溝道中并在基片的整個表面上形成第一金屬的電鍍膜；從電鍍池中移出基片；在電鍍設備中洗滌和干燥基片；基片輸送到拋光設備；將基片保持在第二基片保持件中；通過將基片壓在拋光表面上拋光并去除電鍍膜；在拋光之后蓋鍍第二金屬，以便在被拋光的基片的鍍膜上形成一個保護鍍層；以及洗滌并干燥基片。
36.如權利要求35所述的方法，其特征在于，進一步包括對電鍍基片退火的步驟。
37.如權利要求35所述的方法，其特征在于，進一步包括在蓋鍍之后對被蓋鍍的基片進行退火的步驟。
38.如權利要求35所述的方法，其特征在于，第一金屬包括銅。
39.一種將金屬填充到基片表面的溝道中的方法，包括提供一個敷鍍設備；提供一個拋光設備，該拋光設備具有一個用于保持基片的基片保持件，以便在基片的中心部分和周圍部分以不同的壓力將基片壓在一個拋光表面上；在基片上形成一個阻擋層；將具有阻擋層的基片輸送到敷鍍設備；將基片保持在敷鍍設備的第一敷鍍液中；用電鍍設備中的第一敷鍍液在阻擋層的整個表面上無電敷鍍一個第一層；將基片保持在敷鍍設備的第二敷鍍液中；在基片和陽極之間產生一個電磁場；用第二敷鍍液將金屬填充到被第一層覆蓋的溝道中，并在基片表面上形成金屬的第二鍍層；在敷鍍設備中洗滌和干燥基片；將基片輸送到拋光設備；將基片保持在基片保持件中；通過將基片壓向拋光表面對第二鍍層拋光，其中，在中心部分和周圍部分將基片壓向拋光表面的壓力被調節；在拋光設備中洗滌并干燥基片；從拋光設備輸送基片。
全文摘要
一種基片加工方法，包括在一個基片的表面上形成銅膜的步驟。這些步驟包括通過電鍍將第一金屬填充到溝道中以便在基片的整個表面上形成一個第一金屬的鍍膜的步驟，其中通過虛陽極調節電磁場，以便基片的中心部分和周邊部分之間的鍍膜厚度的差被最小化，并且通過將基片壓在拋光表面上拋光并去除鍍膜，其中，在中心部分和周邊部分處將基片壓在拋光表面上的壓力被調節。
文檔編號B24B37/04GK1473357SQ01804554
公開日2004年2月4日 申請日期2001年12月4日 優先權日2000年12月4日
發明者近藤文雄, 三島浩二, 田中亮, 鈴木庸子, 戶川哲二, 井上裕章, 二, 子, 章 申請人:株式會社荏原制作所