专利名称：用于避免在电沉积中粒子聚集的方法和设备的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及在电化学机械加工过程中用于从表面去除粒子并避免粒子聚集在表面上的方法和设备。
背景技术：
常规半导体器件一般包括半导体衬底(通常是硅衬底)和多个依次形成的介质中间层(例如二氧化硅)和由导电材料制成的导电路径或互连。通常在刻蚀到介质中间层中的沟槽中填充导电材料，从而形成互连。在集成电路中，互连网络的多个水平面相对于衬底表面横向延伸。可利用通路或接点电连接在不同层中形成的互连。可通过将导电材料沉积在包括这种部件的衬底之上，从而进行这种部件即通路开口、沟槽、焊盘或接点的导电材料填充工艺。
由于铜和铜合金优异的电迁移和低电阻率特性，因此近年来它们作为互连材料备受关注。铜沉积的优选方法是电沉积。在制造过程中，在预先顺序涂覆有阻挡层和籽晶层的衬底之上沉积铜。阻挡层涂覆通路、沟槽以及介质层的表面以确保良好的粘接性，并且用作阻挡材料以防止铜经过介质绝缘层扩散到半导体器件中。作为典型，籽晶层形成导电材料基底，用于在随后的铜沉积过程中铜膜的生长。典型的阻挡材料一般包括钨、钽、钛、它们的合金和它们的氮化物。可利用各种方法进行沉积工艺。在将铜沉积在半导体晶片表面上的部件中之后，可采用刻蚀、电抛光(也称作电刻蚀)、电化学机械刻蚀(ECME)或化学机械抛光(CMP)步骤。这些方法除去表面场效应区的导电材料，从而仅在通路、沟槽和其它部件中留下导电材料。
在常规电沉积技术中，以敷形的方式在晶片表面上涂覆铜。如图1-3所示，例如当采用常规镀覆技术用铜涂覆晶片表面的双大马士革结构时，产生了相当敷形的膜。图1-3表示在常规工艺中三个可能的阶段。在图1所示的第一阶段中，表示具有宽沟槽11、覆盖有阻挡层13的小通路12和铜籽晶层14的双大马士革结构。当在图2所示第二阶段中电镀铜膜时，铜15迅速填充小通路12，但以敷形的方式涂覆宽沟槽和表面。当继续进行沉积工艺时，在图3所示的第三阶段，宽沟槽也填充有铜，但得到大的台阶“ S”和厚表面铜层“t”。在材料去除步骤中，例如CMP步骤，表面上的厚铜存在昂贵并耗时的问题。可得到薄表面铜的技术担当重任，小或没有“S”台阶是备受关注的，这在图4中例示出。
随着对于平面铜层沉积技术的发展，证实了克服常规电沉积技术的各种缺陷的重要性。例如，题为“Method and Apparatus forElectrochemical Mechanical Deposition”并为本申请的受让人所共同拥有的美国专利US6176992一方面描述了电化学机械沉积技术(ECMD)，该技术实现了导电材料向在衬底表面上的空腔中的沉积，并且在沉积导电材料的同时用衬垫抛光场效应区，从而尽可能减少在场效应区上的沉积，由此产生平面铜沉积。在另一方面，此申请描述了从工件的表面去除导电材料的电化学机械刻蚀(ECME)或电刻蚀或电抛光技术。
题为“Plating Method and Apparatus that Creates aDifferential Between Additive Disposed on a Top Surface and aCavity Surface of a Workpiece Using an External Influence”并与本发明为相同受让人的美国专利申请No.09/740,701一方面描述了通过建立外部影响向衬底电镀导电材料的另一种ECMD方法和设备，例如使工件和掩模间相对运动，从而在工件的顶表面和腔室表面之间存在一段时间的添加剂差别。在保持这种差别的同时，在电极(在此情况是阳极)和衬底之间提供能量，使得腔室表面比顶表面更大程度的相对镀覆。
这些ECMD方法能够以平面方式在工件上的腔室部分之中和之上沉积金属。某些方法甚至可以在腔室之中和之上提供具有过量金属的沉积层。在下文中，衬垫、掩模或清理件统称作工件表面影响装置(WSID)，在上述方法中，在至少一部分电沉积工艺过程中，当工件表面和WSID之间存在物理接触时，可以采用WSID。物理接触、抛光或外部影响通过相对于部件有效地减少顶表面上的生长速率而限制了金属的生长。在包含WSID紧接于金属表面(典型与金属表面接触)的工艺步骤中，小颗粒金属可附在WSID材料上。这些粒子存在的原因在于它们可能刚刚从衬底表面物理去除；或者由于镀液过滤性差，它们来自于镀液。一旦导电金属颗粒自身粘附在WSID上的位置，因为它们相对于电极变为阴极性的，所以会开始增长尺寸。此外，由于它们是导电性的，因此它们会被镀覆，由此增长尺寸。
ECME方法也采用WSID，在使用这些方法时，WSID同样紧接于工件的金属表面，典型与金属表面相接触。在ECME过程中，逆转施于工件表面和电极之间的电压，使工件表面呈阳极性。由此从工件表面除去材料。如果在这种材料去除步骤中不采用WSID，即，如果在工件表面没有机械作用，该工艺恰好称作电化学刻蚀或抛光。应注意，一般来讲，由于ECMD和ECME工艺都包括电化学加工和机械作用，因此以下将两者都称作电化学机械加工(ECMPR)。
除了导电粒子之外，还会有不导电粒子聚集在WSID材料上。不导电粒子可能来自于系统的其它部分，例如由于过滤差而来自镀液，或者由于在加工过程中的磨损而来自于WSID材料自身。
在WSID的表面上或其附近存在这种粒子是不希望的，因为如果它们变得不受约束并跑到WSID和工件表面之间的界面，它们会在工件表面上引起刮痕、掺杂或其它缺陷，或者它们会确实引起WSID表面上的刮痕，特别是如果WSID具有非平面的表面轮廓的情况下。
因此，在粒子接近于或接触工件表面的平面金属沉积技术中，尤其当粒子处于接触工件表面的WSID上的时候，为了增加产量和所采用的WSID的寿命，消除这些粒子或采用工艺步骤来限制它们的生长是至关重要的。
发明内容
本发明的目的是去除在电化学机械加工(ECMPR)过程中所采用的衬垫、掩模、清理件或WSID上形成的粒子或减小这些粒子的尺寸。
本发明的另一目的是限制在ECMPR过程中所采用的WSID上导电粒子形成或生长的速率。
本发明的再一个目的是减少工件上的缺陷。
通过偶然地构成在ECMPR过程中采用的WSID的条件，以单独或组合的形式在一个实施例中实现了本发明的上述目的。
在一个实施例中，这包括在有修整衬底的情况下放置WSID，并施以偏压，此偏压将除去WSID上的导电粒子或减少导电粒子的尺寸。
在另一个实施例中，利用机械接触构件例如刷子修整WSID，例如通过利用刷子物理地刷WSID，从而进行修整。
在另一个实施例中，通过以不同方向旋转在电沉积过程中采用的WSID，或者通过以不同方向连续旋转衬底或工件，从而进行修整。
正如以下进一步描述的那样，还可以结合上述和其它实施例。
通过结合附图阅读对优选实施例的详细描述，本发明的这些和其它目的、特点和优点更易理解，其中图1-4描述了利用电沉积技术在半导体衬底上的金属电镀过程中的不同加工阶段；图5表示典型电化学机械加工系统的不同部分。
图6描述典型的WSID；图7A描述能够根据本发明工作的典型WSID上的粒子的聚集；图7B描述在另一典型WSID上粒子的聚集；图7C描述在另外一个典型WSID上粒子的聚集；
图7D表示图7C所示的WSID的截面图；图7E表示在典型WSID的表面上粒子聚集；图7F表示在典型WSID的疲劳表面上粒子的聚集；图8描述根据本发明实施例的典型修整衬底的使用；图9-10描述根据本发明的另一典型实施例；图11A描述根据本发明另一实施例的典型修整构件；图11B描述图11A中所示的修整构件的另一典型实施例；图12描述图11A的修整构件的使用；图13-15描述典型机械接触构件以及机械接触构件向具有WSID的电镀系统中的结合。
图16-18表示能够利用本发明进行清洁或修整的典型WSID；以及图19和20表示能够在修整WSID的同时进行电化学机械加工的修整衬底设备。
具体实施例方式
消除在工件表面影响装置(WSID)表面上的导电(典型为金属的)粒子或其它粒子生长的一种方式是利用在电化学机械加工过程中的“粒子消除步骤”，该步骤既可以与电化学机械加工同时使用，也可以在间歇地停止电化学机械加工时使用。此步骤包括采用修整系统，该系统利用能够有助于去除粒子的修整构件。如下所述，这种修整构件可以采取具有机械工作的多个刷子的修整衬底、具有利用机械和电能工作的导电刷的导电修整衬底、或者靠电能工作的修整导电体层的形式。当然，还存在着这些实施例的修改。如下所述，当靠电能工作时，用于涂覆的导体优选是惰性材料，这些材料在下面要描述的偏压下、在镀液中不会阳极化或刻蚀。
现在参考附图，其中相同的标记始终表示相同的部件。图5示意性表示典型的电化学机械加工(ECMPR)系统100，该系统可用于ECMD和ECME工艺。在我们的实施例中，系统100具有电极102、工件104和WSID部分106。当用于ECMD时，它包括镀液，镀液含有离子形式的待沉积金属，并接触电极102和工件104。典型的铜镀液可以是常用在工业中的硫酸铜溶液。工件104可以是将用导电金属(优选为铜)镀覆的典型衬底(优选为硅晶片部分)。衬底104包括将用铜镀覆的前表面108和由承载头(未示出)固定的底表面110。前表面108可包括图1所示的部件。
图6更详细地描述典型WSID部分106，该部分可包括顶表面112和底表面114。WSID106还包括典型通道116，该通道在顶和底表面112、114之间延伸并由具有第一壁118a和第二壁118b的侧壁118限定。通道还在封闭端120和开口端122之间横向延伸。虽然在此实施例中的通道是V形的，但应理解可以采用允许晶片和电极之间进行流体联系的任何形状的通道。
在ECMD工艺中，衬底104的前表面108紧接于用于平面金属沉积的WSID 106的顶表面112或与之接触。当由箭头124表示的镀液输送到通道116时，在前表面108接触WSID106的顶表面112或紧接于顶表面112的同时衬底104围绕旋转轴126旋转。为了解释，旋转轴126可以是位于通道116封闭端120处的点，由此确保衬底104的旋转使得衬底104的整个前表面108与通道116均匀接触。因为将溶液输送并填充通道116，所以它润湿衬底104的前表面108。在衬底和电极102之间施加的电压下、在填充通道116的溶液124存在的情况下，导体或金属例如铜被电镀在衬底的前表面108上，并且衬底104的前表面108还被WSID 106的顶表面112清扫。WSID106顶表面112的清扫有助于获得金属的平面沉积。接着，在压力下连续输送的溶液124沿着箭头128的方向流过通道116，流向通道116的开口端112，并离开WSID 106。
应注意，上面描述衬底104的旋转和移动假设WSID 106是静止的。应理解，上述的系统100允许衬底或WSID运动，或它们两者都运动，由此产生了相同的相对作用。但为了便于描述，继续按照衬底的运动描述本发明。此外，通道的形状和形式可以不同。当系统100用于ECME时，虽然仍可以采用与ECMD所用的相同的镀液，但也可以用电刻蚀溶液、电抛光溶液或刻蚀溶液取代。在ECME的情况中，WSID典型接触上述工件，但施加在衬底和电极102之间的电压与用于电镀的电压相反，并且与利用修整衬底修整WSID时所采用的电压的极性相同，上述修整衬底也利用施加的电压，正如下面描述的那样。
图7A例示出当如上所述在WSID 106上围绕旋转轴126旋转衬底104时如何进行通过通道116的平面镀覆工艺。应理解，对于阴极性的ECMD，在溶液124中的离子正性充电。因此，在沉积过程中，在其上进行沉积的衬底表面108相对于变为阳极的电极102显示阴极性(更负)。应注意，电极可以是惰性电极(例如Pt、石墨或涂覆有Pt的Ti等)，或者它可以由与沉积到衬底表面108上的金属相同的金属制成(可消耗电极)。当阴极电压施加于衬底表面108时，来自镀液126的金属沉积到衬底表面108上。然而，如上所述，当工艺进行时，粒子130可形成在通道116的侧壁118上。在本发明的工艺中，上述ECMD工艺可重复将金属涂覆在特定数量的衬底表面上，直至在WSID上的金属粒子生长变成问题。发生粒子生长的机率取决于许多因素，尤其是如何进行电镀和在电镀过程中所采用的施加电压。但通常来说，在加工10-100个晶片或典型在加工20-50个晶片之后，所不需要的粒子可能开始变为问题。类似地，在ECME工艺中，粒子同样会附着于WSID并变为问题。如上所述，在WSID的表面上或紧接于其表面存在这种粒子是不希望的，因为如果它们变得不受约束并跑到WSID/衬底表面表面界面，它们会在表面上引起刮痕、掺杂或其它缺陷，或者它们会确实引起WSID表面上的刮痕，特别是如果WSID具有非平面的轮廓。例如，当这种粒子生长超过0.5微米时，利用本发明的教导去除它们、至少减小它们的尺寸是有利的。
应理解，可接连地进行ECMD、ECME和其它工艺，可以进行任何数量的这种工艺，此后进行修整步骤，然后可重复进行任何数量的这种工艺。例如，典型地，ECMD工艺后接着ECME工艺，ECME工艺后接着ECMD工艺。然后，还希望根据本发明进行WSID的修整，然后再继续进行一定数量的工艺，例如另一组的ECMD、ECME和ECMD工艺。作为选择，修整可以在EMME工艺前的ECMD工艺之后进行。
如上所述，在WSID中的通道可以具有不同的形状和尺寸。图7B例示出具有通道502和顶表面503或清扫表面的WSID 500，该通道呈狭缝形，优选为基本平行的狭缝。通道502可具有侧壁504。通道允许电解液或其它溶液在电极(未示出)和晶片506(点划线示出)的前表面之间流动，此晶片可以旋转和横向移动。在此例中，WSID的顶表面503进行清扫动作。当ECMD或ECME工艺进行时，粒子508可吸附在侧壁504上。然而，正如能够在图7C的顶视图和图7D的截面图中看出的那样，WSID 500A可具有凸起表面510，该表面小于WSID 500A的顶表面503A。在此实施例中，由凸起表面510进行清扫工作。正如前述情况，在ECMPR进行时，粒子508可吸附在凸起表面510的侧壁512上。下面更详细地描述利用本发明的教导去除这种不需要的粒子。
在上述例子中，作为主要的粒子生长或存在位置描述了通道和凸起表面侧壁。但这种不想要的粒子可能在WSID的其它位置，例如在WSID的顶表面上。图7E表示WSID部分600。WSID 600的顶表面602可具有不同的表面部件604，这些部件可增强晶片表面(未示出)的机械清扫。部件604包括研磨颗粒。正如图7E所示，粒子可吸附在或在某些情况下生长在表面部件的不同位置上，应利用本发明的教导去除这些粒子。如图7F所示，在加工过程中，WSID的顶表面602的部分608可能会疲劳和松脱，形成粒子606，损伤晶片表面。
因此，根据本发明教导的清扫工艺不仅在这种疲劳部分608从表面脱落之后清除它们，而且在从表面脱落之前、一旦它们微弱地附着于顶表面就安全地去除它们。
为了这一效果，在一个实施例中，利用修整导体层134涂覆图8中所示的修整衬底132，并由修整衬底132代替衬底104。修整衬底132的此实施例可进行WSID 106的电化学清洁以除去导电粒子。如下所述，修整衬底的选择性实施例可具有机械接触构件，以便机械地清扫WSID 106(参见图11)并除去导电和不导电粒子。如下所述，机械接触构件可机械地将粒子从它们聚集的位置驱散开。图8中修整导体层134的表面136呈阳极性或比电极102更正，提供例如0.1-100mA/cm2典型在1-20mA/cm2范围内的阳极电流密度。这种阳极电流可经过足以减少或消除这种粒子的一段时间。此时间段典型为2-10秒。修整导体是在阳极条件下、在镀液中不会被或至少基本上不会被阳极化或刻蚀或改变其特性的材料。它还不应当脱落任何颗粒。因此，它优选由硬覆层制成。钛(Ti)、钨(W)和钽(Ta)的惰性氮化物、或铂(Pt)或含Pt合金、或铱(Ir)或含铱合金是用于沉积普通金属或含Cu、Ni、Co等的金属合金的金属沉积工艺的这种修整导体的好例子。应注意，这种修整导体不必具有象铜那样非常低的电阻。虽然也可以采用低电阻，但是每平方0.1-10欧姆的表面电阻就足够了。在此方案中，修整衬底132可以是涂覆有修整导体层134的半导体晶片。当阳极电压施加于修整衬底132上的修整导体层134时，在WSID 106上或紧接于WSID 106的金属粒子也相对于电极102变为阳极性的。作为优选，在此工艺过程中，修整导体层的表面物理接触WSID的表面。如上所述，在修整衬底132上的修整导体层134基本上不受到阳极电压的影响，但金属粒子130阳极化并刻蚀到镀液124中。此刻蚀工艺导致粒子130完全溶在溶液124中或使粒子130变小，由此从它们所处的位置(例如它们吸附自身的侧壁118)脱离出来，这样流动的镀液124就可以洗掉它们。
在另一个实施例中，修整构件可用于机械地驱散天然、导电或不导电的粒子。如图11A所示，修整构件200是板状物，优选为盘形，具有前表面202和背表面204。前表面202可具有机械接触构件206，以机械地清洁WSID 106。机械接触构件206可以是刷子、刮子等。在此实施例中，以近似垂直排列的方式在前表面202上设置两行刷子206，使得它们在前表面202的中心彼此交叉。如图11B所示，在另一个实施例中，修整构件200A具有前表面202A和背表面204A。在此实施例中，前表面可包括多个机械接触构件206A，它们在整个修整构件200A的前表面202A上分布。也可以有效地采用其它的刷子变化。
刷子206和修整构件200可由导电材料或绝缘体制成，这取决于是否需要它们进行修整，正如在此解释的那样。当WSID需要清洁时，将修整构件放置在晶片载体、工件支架或承载头上，修整构件在旋转或移动的同时降低至WSID。如图12所示，在操作中，在刷子206和粒子130之间的机械作用从粒子所处位置如侧壁118驱散粒子，而无论粒子导电与否。在此过程中优选保持镀液流动，以洗去可被驱散的任何粒子。虽然修整构件200可用于机械地清洁WSID，但也可以用于如第一实施例所示的电化学清洁。在这种情况下，修整构件和刷子206必须由导电材料制成，或者它们必须涂覆有在镀液中不会阳极化的导体。将电接点208可滑动地或以其他方式连接到背表面204的边缘部分，这样阳极电压施加于修整构件。接点还可以在边缘的右侧或前表面上。在此工艺过程中，施加的电压允许与导电刷接触的导电粒子电化学选择性地溶解，同时刷子的机械作用机械地去除导电和不导电粒子。
在上述实施例中，当利用镀液124随后加工工件时，粒子不会对膜的整体性构成威胁，这是因为WSID的表面基本上没有粒子。例如，如果在不采用修整工艺的条件下沉积铜，在利用WSID接触进行了超过20-50个晶片之后，粒径可以生长至超过10微米，并且在这些粒子沿着通道边缘聚集。粒径和生长速率会随着每衬底所用的电荷和每晶片的加工时间而变化。一般来说，可在加工了一些个晶片例如10-50个晶片之后进行修整处理，虽然也应理解，利用修整系统前所加工晶片的数量需要在所需产量和可忍受的不需要粒子的浓度之间平衡。
在本发明的另一实施例中，通过控制在从运行到运行(run torun)的工艺中衬底或晶片的旋转方向，实现了沿着WSID 106的通道粒子聚集和生长的消除或至少减少了这种粒子的形成和/或生长。如图9所示，在此实施例中，在第一衬底136加工过程中，第一衬底136或晶片沿第一方向138首先旋转。如图10所示，在第二衬底140或晶片的加工过程中，衬底140沿与第一方向138完全相反的第二方向142旋转。以这种方式，开始沿着通道116的第一侧壁118a聚集的导电或不导电粒子130会散开，并在第二衬底140的加工循环的过程中被推入这些通道，而不会给它们生长的机会来严重影响衬底上涂层的质量。虽然此方法还可用于ECME，但它尤其适合应用于ECMD。
上述实施例还可以一起使用以进一步减少不需要粒子的存在。
如上所述，WSID可具有不同的通道结构和形状。如图13、14和15所示，在另一实施例中，包括刷子构件250的修整装置249可结合在具有WSID 400的电化学机械加工(ECMPR)系统300中。
图16-18示出可利用本发明清洁或修整的典型WSID 400，虽然只要合适也可以采用任何形状的WSID，例如图7B或7C中所示出的一个。WSID包括通道系统402，该系统402包括凹进通道区404和凸出清扫或抛光区406。通道系统402优选由多于一个通道例如第一通道408和第二通道410和多于一个抛光区406构成。各通道408、410由封闭端412和开口端414构成。封闭端412形成WSID400的中心。在没有严重影响本发明特性的情况下，开口端414还可以按其它方式形成。作为优选，凸出抛光区406由顶表面416和侧壁418构成。侧壁418从凹进区404的表面420抬高顶表面。凸出抛光区的顶表面优选以共面的方式形成。可为研磨性的顶表面416在加工期间清扫晶片表面，无论那是ECMD，还是ECME。顶表面可以是网纹状的，例如图7E所示。多个孔422在WSID 400的底表面和凹进区之间延伸。通道区中的孔422形成为一定形状，使得孔422的内、外壁对应于从WSID的中心以给定半径的弧，随着它们接近于WSID的中心逐渐变小，并以交错方式从WSID的中心在相对侧上分布(以所示间隔排列孔)以确保整个晶片受到均匀提供的电解液。
再回到图14，系统300包括下腔室302、上腔室304和支撑晶片的承载头305。下腔室302由包括电化学机械加工(ECMPR)单元306的腔室构成。ECMPR单元306包括电极308和WSID 400。如上所述，在加工过程中，电解液312接触电极308并流过WSID400。在题目为“A Vertically Configured Chamber Used ForMultiple Processes”的待审美国专利申请09/466014中包括这样一种系统的描述，该申请由本发明的受让人所共同拥有。修整装置也结合在ECMPR单元306中。上腔室304通过可移动挡板或折板314与下腔室302隔开。在此实施例中，晶片装在上腔室304中并下降到用于ECMPR的下腔室302。一旦ECMPR完成，装晶片的承载头就提升到上腔室304，关闭折板314。在上腔室304中清洗并烘干晶片的同时，用刷构件250在下腔室302中修整WSID。
同样参考图14，利用能够使刷构件250在WSID的第一端326和WSID 328的第二端之间以箭头A和B方向移动的刷组件324，在WSID 400上移动刷构件250。刷组件也是一部分修整装置。在WSID表面上刷构件的横向移动机械地清除了该表面的导电和不导电粒子。第一位置是刷构件250的原位置，当修整工艺完成时该刷构件保持在原位置。虽然刷构件250可用于机械地清洁WSID，但同样也可以用于在上一个实施例那样的电化学清洁。在这种情况下，刷构件250必须由导电材料制成，或者它必须涂覆有在镀液中不会阳极化的导体。电接点(未示出)可连接到刷构件250，以便向它施以阳极电位。在加工过程中，电压的施加使得在刷子的机械作用机械地去除导电和不导电粒子的同时、接触导电刷的导电粒子选择性地电化学溶解。
如图15所示，通过连接到刷组件324的带子331的连接器330机械地连接刷构件250。驱动马达332沿着加工单元306的侧面同时移动带子331。马达332沿箭头A和B的方向移动带子331、连接器330和连接到它们的刷构件250。带子324通过轴334和轮子336连接到马达332。如上所述，下腔室302通过可移动挡板314与上腔室304隔开。挡板314的上表面包括清洗液喷嘴316。在此实施例中，在将清洗液通过喷嘴316输送到晶体表面的同时，在上腔室304进行清洗。用过的溶液通过排出口320离开系统。在加工过程中，旋转衬底载体或承载头305。一旦ECMPR加工完成，在下腔室302修整WSID的同时在上腔室304中清洗并烘干晶片。在WSID修整过程中，刷组件达到工作位置并经过WSID移动以清扫WSID表面。如图15所示，在工艺完成时，刷组件移回到其原位置。虽然图15中公开了特定设计，但应理解，可采用许多不同的机构以在WSID上移动刷构件，从而实施在此公开的修整发明。
图19和20描述了包括带有刷子704的承载头702的另一个修整装置700的侧视图和修整装置700的底视图。如所示那样，刷子704设置在承载头702的外围。刷子704以如前所述相同方式通过机械运动进行WSID706的修整。但在此实施例中，可在同一步骤中同时进行工件708的ECMPR(ECMD或ECME)和WSID 706的修整。在此特定位置，为了修整整个WSID 706，WSID 706的横向移动优选等于或大于承载头702的半径，这样可有效清洁它覆盖的WSID部分。
虽然参考本发明的特定实施例在此描述了本发明，上述说明还包括修改、各种变化和替换。因此应理解，在不脱离本发明的实质和范围的情况下，在某些时候将采用本发明的某些特征而没有相应采用其它特征。
权利要求
1.一种包括调整工件表面影响装置的加工方法，在采用溶液这种工件表面影响装置被用于在工件上进行的至少一种电化学机械加工的至少一部分的过程中，该方法包括在电化学机械加工中采用溶液在工件上进行操作，在电化学机械加工过程中将工件表面影响装置设置在所述工件附近一段时间，所述电化学机械加工还引起粒子在工件表面影响装置上的聚集；以及在进行另一电化学机械加工之前调整工件表面影响装置，该调整使得聚集粒子的数量减少或聚集粒子的尺寸减小。
2.根据权利要求1的方法，进一步包括进行另一电化学机械加工的步骤。
3.根据权利要求2的方法，其中此电化学机械加工是第一电化学机械沉积工艺，另一电化学机械加工是第二电化学机械沉积工艺。
4.根据权利要求3的方法，其中在工件上进行第一电化学机械沉积工艺，并在与上述工件不同的另一工件上进行第二电化学机械沉积工艺。
5.根据权利要求3的方法，其中在此工件上进行第一电化学机械沉积工艺，在此工件上进行第二电化学机械沉积工艺。
6.根据权利要求2的方法，其中电化学机械加工是电化学机械沉积工艺，另一电化学机械加工是电化学机械刻蚀工艺。
7.根据权利要求6的方法，其中在此工件上进行电化学机械沉积工艺，并在此工件上进行电化学机械刻蚀工艺。
8.根据权利要求1的方法，其中电化学机械加工是电化学机械沉积工艺，在调整步骤中减少的粒子是导电粒子，这些导电粒子在电化学机械沉积工艺过程中形成并聚集、并且基本上由电化学机械沉积工艺中沉积的导电材料构成。
9.根据权利要求1的方法，其中电化学机械加工是电化学机械刻蚀工艺，在调整步骤中减少的粒子是导电粒子，这些导电粒子在电化学机械刻蚀工艺过程中形成并聚集、并且基本上由电化学机械刻蚀工艺中去除的导电材料构成。
10.根据权利要求1的方法，其中在调整步骤中减少的粒子是不导电粒子。
11.根据权利要求1的方法，其中调整步骤包括在电极和调整构件之间施加电位差。
12.根据权利要求11的方法，其中电化学机械加工是采用与上述电位差相反的另一种电位差的电化学机械沉积工艺，在调整步骤中减少的粒子是导电粒子，这些导电粒子在电化学机械沉积工艺过程中聚集并且基本上由电化学机械沉积工艺沉积的导电材料构成。
13.根据权利要求11的方法，其中电化学机械加工是采用与上述电位差具有相同极性的另一电位差的电化学机械刻蚀工艺，在调整步骤中减少的粒子是导电粒子，这些导电粒子在电化学机械刻蚀工艺过程中聚集并且基本上由电化学机械刻蚀工艺去除的导电材料构成。
14.根据权利要求11的方法，其中调整步骤进一步包括在工件表面影响装置和调整构件之间建立摩擦机械接触。
15.根据权利要求14的方法，其中调整步骤相对于工件表面影响装置旋转调整构件。
16.根据权利要求14的方法，其中调整步骤相对于工件表面影响装置在横向上移动调整构件。
17.根据权利要求1的方法，其中调整步骤进一步包括在工件表面影响装置和调整构件之间建立摩擦机械接触。
18.根据权利要求17的方法，其中调整步骤相对于工件表面影响装置旋转调整构件。
19.根据权利要求17的方法，其中调整步骤相对于工件表面影响装置在横向上移动调整构件。
20.根据权利要求2的方法，其中此电化学机械加工是多个电化学机械加工，另一电化学机械加工是另外的多个电化学机械加工。
21.根据权利要求20的方法，其中多个电化学机械加工包括电化学机械沉积工艺和电化学机械刻蚀工艺。
22.根据权利要求21的方法，其中另外的多个电化学机械加工包括另外的电化学机械沉积工艺和另外的电化学机械刻蚀工艺。
23.根据权利要求20的方法，其中多个电化学机械加工包括第一电化学机械沉积工艺和电化学机械刻蚀工艺和第二电化学机械沉积工艺。
24.根据权利要求23的方法，其中另外的多个电化学机械加工包括另外的第一电化学机械沉积工艺、另外的电化学机械刻蚀工艺和另外的第二电化学机械沉积工艺。
25.根据权利要求1的方法，其中在电化学机械加工中采用溶液在工件上进行工作的步骤中，工件表面影响装置接触工件一段时间。
26.根据权利要求1的方法，其中在电化学机械加工中采用溶液在工件上进行工作的步骤中，工件表面影响装置没有接触工件一段时间。
27.根据权利要求1的方法，其中在工作步骤中，溶液流过在工件表面影响装置中形成的通道，在调整步骤中，减少在通道内形成的粒子。
28.根据权利要求1的方法，其中在工作步骤中，溶液流过在工件表面影响装置中形成的通道，在调整步骤中，减少在通道内形成的与电化学机械加工有关的导电粒子。
29.根据权利要求1的方法，其中在工作步骤中，溶液流过在工件表面影响装置中形成的通道，在调整步骤中，减少在通道内形成的与电化学机械沉积有关的导电粒子。
30.根据权利要求1的方法，进一步包括步骤在完成工作步骤时，去掉接近于工件表面影响装置设置的工件；和使调整构件接近于工件表面影响装置，以便接着进行调整步骤。
31.根据权利要求30的方法，其中去掉和取来步骤均采用支架，在工作步骤中支架支撑工件，在调整步骤中支架支撑调整构件。
32.根据权利要求31的方法，其中调整步骤包括在电极和调整构件之间施加电位差。
33.根据权利要求32的方法，其中电化学机械加工是采用与上述电位差相反的另一种电位差的电化学机械沉积工艺，在调整步骤中减少的粒子是导电粒子，这些导电粒子在电化学机械沉积工艺过程中聚集并且基本上由电化学机械沉积工艺沉积的导电材料构成。
34.根据权利要求32的方法，其中电化学机械加工是采用与上述电位差具有相同极性的另一电位差的电化学机械刻蚀工艺，在调整步骤中减少的粒子是导电粒子，这些导电粒子在电化学机械刻蚀工艺过程中聚集并且基本上由电化学机械刻蚀工艺去除的导电材料构成。
35.根据权利要求32的方法，其中调整步骤进一步包括在工件表面影响装置和调整构件之间建立摩擦机械接触。
36.根据权利要求35的方法，其中建立摩擦机械接触的步骤利用作为部分调整构件的刷子来建立。
37.根据权利要求35的方法，其中调整步骤相对于工件表面影响装置旋转调整构件。
38.根据权利要求35的方法，其中调整步骤相对于工件表面影响装置在横向上移动调整构件。
39.根据权利要求31的方法，其中调整步骤进一步包括在工件表面影响装置和调整构件之间建立摩擦机械接触。
40.根据权利要求39的方法，其中调整步骤相对于工件表面影响装置旋转调整构件。
41.根据权利要求39的方法，其中调整步骤相对于工件表面影响装置在横向上移动调整构件。
42.一种加工设备，该加工设备包括在存在溶液的工件电化学机械加工过程中采用的一个工件表面影响装置上的粒子的去除，该设备包括用于在所述工件上进行电化学机械加工的电化学机械加工系统，它包括一个电极；适于支撑所述工件的一个支架；适于与所述工件电接触的一个端子；以及一个工件表面影响装置，其中所述电化学机械加工系统适于采用溶液在工件上进行操作，在电化学机械加工过程中所述工件表面影响装置被设置在所述工件附近一段时间，所述电化学机械加工还引起粒子在工件表面影响装置上的聚集；以及调整系统，用于调整工件表面影响装置并由此使得聚集粒子的数量减少或使得聚集粒子的尺寸减小。
43.根据权利要求42的设备，其中调整系统安装到支架，并适于同时进行工件表面影响装置的调整和工件上的电化学机械加工。
44.根据权利要求42的设备，其中调整系统包括上面有多个刷子的调整衬底，多个刷子适于机械接触工件表面影响装置。
45.根据权利要求44的设备，其中在从支架去掉工件时将调整衬底安装到支架上。
46.根据权利要求42的设备，其中调整系统包括在溶液中不会阳极化的调整导体层，调整导体层适于电连接到使聚集粒子的数量减少或使聚集粒子的尺寸减小的电位差。
47.根据权利要求46的设备，其中在从支架去掉工件时将调整导体层固定到支架。
48.根据权利要求42的设备，其中调整系统和电化学机械加工系统位于竖直构成的腔室系统的下腔室中，竖直构成的腔室系统还包括上腔室和可移动挡板，上腔室包括清洁工件的清洁系统，可移动挡板适于在采用上腔室时将下腔室与上腔室隔开。
49.根据权利要求48的设备，其中调整系统包括安装到调整衬底的多个刷子和刷子移动组件，将刷子移动组件构成为在工件表面影响装置上移动多个刷子，以调整工件表面影响装置。
50.根据权利要求49的设备，其中调整系统适于在工件表面影响装置上工作，与此同时，清洁系统适于在工件上工作。
51.根据权利要求49的设备，其中多个刷子和调整衬底具有导电覆层，该导电覆层不会在下腔室内设置的溶液中阳极化，调整衬底适于电连接到使聚集粒子的数量减少或使聚集粒子的尺寸减小的电位差。
52.根据权利要求51的设备，其中调整系统适于在工件表面影响装置上工作，与此同时，清洁系统适于在工件上工作。
53.根据权利要求51的设备，其中导电覆层由惰性导体构成。
54.根据权利要求48的设备，其中调整系统包括调整导体层，该调整导体层不会在下腔室内设置的溶液中阳极化，调整导体层适于电连接到使聚集粒子的数量减少或使聚集粒子的尺寸减小的电位差。
55.根据权利要求54的设备，其中调整导体层由惰性导体构成。
59.根据权利要求48的设备，其中调整系统适于在工件表面影响装置上工作，与此同时，清洁系统适于在工件上工作。
60.根据权利要求42的设备，其中电化学机械加工系统位于竖直构成的腔室系统的下腔室中，竖直构成的腔室系统还包括上腔室和可移动挡板，当采用上腔室时该可移动挡板适于将下腔室与上腔室隔开。
61.根据权利要求61的设备，进一步包括清洁设在上腔室中的工件的清洁系统。
62.根据权利要求60的设备，其中当支架不再支撑工件时，支架还适于支撑调整系统。
63.根据权利要求62的设备，其中调整系统包括安装到调整衬底的多个刷子，将多个刷子构成为与工件表面影响装置相对移动，以调整工件表面影响装置。
64.根据权利要求63的设备，其中多个刷子和调整衬底具有导电覆层，该导电覆层不会在下腔室内设置的溶液中阳极化，调整衬底适于电连接到使聚集粒子的数量减少或使聚集粒子的尺寸减小的电位差。
65.根据权利要求64的设备，其中导电覆层由惰性导体构成。
66.根据权利要求62的设备，其中调整系统包括调整导体层，该调整导体层不会在下腔室内设置的溶液中阳极化，调整导体层适于电连接到使聚集粒子的数量减少或使聚集粒子的尺寸减小的电位差。
67.根据权利要求66的设备，其中调整导体层由惰性导体构成。
68.一种用于加工工件并去除在工件表面影响装置上的粒子的系统，工件表面影响装置结合镀液采用以加工工件，包括适于容纳工件并将工件移近工件表面影响装置的支架；适于利用在电极和工件之间施加的第一电位差并借助镀液将导电材料沉积到工件上的设备，该设备带有紧接于工件的工件表面影响装置；和具有调整导体层的调整构件，适于在利用在电极和调整构件的调整导体层之间施加的第二电位差沉积导电材料的过程中帮助去除聚集在工件表面影响装置上的粒子的至少第一部分，第二电位差与第一电位差的极性相反。
69.根据权利要求68的系统，其中调整构件还包括机械接触构件，以机械地去除聚集在工件表面影响装置的粒子的至少第二部分。
70.根据权利要求68的系统，其中当支架不再支撑工件时，支架还适于支撑调整构件。
71.一种加工工件并去除在工件表面影响装置上的粒子的方法，工件表面影响装置与镀液结合使用以加工工件，该方法包括在电极和工件之间施加第一电位差；在存在第一电位差的条件下借助镀液将导电材料沉积到工件上，工件表面影响装置的顶表面紧接于工件；以及相对于工件表面影响装置的顶表面移动具有至少一个机械接触构件的调整构件，由此从工件表面影响装置机械地去除了在导电材料沉积过程中聚集在工件表面影响装置上的粒子的至少一部分。
72.根据权利要求71的方法，其中至少一个机械接触构件包括多个导电刷，并且在有助于从工件表面去除粒子的步骤中进一步包括将第二电位差施加于多个导电刷的步骤。
73.根据权利要求72的方法，其中移动的步骤使得在至少一个机械接触构件和工件表面影响装置之间相对旋转运动。
74.根据权利要求73的方法，其中移动的步骤使得在至少一个机械接触构件和工件表面影响装置之间相对横向运动。
75.根据权利要求71的方法，其中移动的步骤使得在包括多个刷子的至少一个机械接触构件和工件表面影响装置之间相对运动。
76.根据权利要求71的方法，其中工件表面影响装置包括多个通道，镀液流过所述通道，在使镀液连续通过多个通道的步骤中以及在移动的步骤中，在电极和调整构件的至少一个机械接触构件之间施加第二电位差，第二电位差与帮助从工件表面影响装置中去除导电粒子的第一电位差极性相反。
77.根据权利要求71的方法，进一步包括步骤在工作步骤完成时从接近于工件表面影响装置设置的位置去掉工件；和使调整构件接近于工件表面影响装置，以便能接着进行调整步骤。
78.根据权利要求77的方法，其中去掉和取来步骤都采用支架，在沉积步骤中支架支撑工件，在移动步骤中支架支撑调整构件。
79.一种用于加工工件并去除在工件表面影响装置上的粒子的系统，工件表面影响装置与镀液结合使用以加工工件，包括适于在施予到电极和工件之间的第一电位差存在的情况下、借助镀液并利用紧接于工件的工件表面影响装置将导电材料沉积到工件上的装置；适于容纳工件的支架，以将工件移至紧接于工件表面影响装置，从而发生通过装置的导电材料的沉积，并且在通过装置的沉积完成时将工件从紧接于工件表面影响装置的位置移开；以及调整构件，调整构件具有至少一个机械接触构件并适于相对于工件表面影响装置的顶表面移动，这样在导电材料沉积的过程中在工件表面影响装置上聚集的粒子的至少一部分从工件表面影响装置中机械地去除。
80.根据权利要求79的系统，其中装置还适于在利用在电极和调整构件的至少一个机械接触构件之间施加的第二电位差沉积导电材料的过程中除去在工件表面影响装置上聚集的粒子的至少第二部分，第二电位差与第一电位差的极性相反，至少一个机械接触层由惰性导体构成，这样至少一个机械接触层导体不会在镀液中阳极化。
81.根据权利要求79的装置，其中当支架不再支撑工件时，支架还适于支撑调整构件。
82.一种包括在工件表面影响装置上减少粒子聚集的加工方法，工件表面影响装置与镀液结合使用以在第一和第二工件上工作，该方法包括利用紧接于第一工件的工件表面影响装置采用镀液将第一导电材料沉积到第一工件上，沉积过程中使得工件表面影响装置和第一工件之间以第一旋转方向相对旋转运动；用第二工件取代第一工件；利用紧接于第二工件的工件表面影响装置将第二导电材料沉积在第二工件上，沉积过程中使得工件表面影响装置和第二工件之间以与第一旋转方向相反的第二旋转方向相对旋转运动，由此从工件表面影响装置除去了在第一导电材料沉积过程中在工件表面影响装置上聚集的粒子的至少一部分。
83.根据权利要求82的方法，其中引起相对旋转的步骤旋转工件表面影响装置和第一或第二工件中的一个。
84.根据权利要求82的方法，其中引起相对旋转的步骤同时旋转工件表面影响装置和第一或第二工件。
85.一种用于加工工件并去除在工件表面影响装置上的粒子的系统，工件表面影响装置与镀液结合使用以加工工件，该系统包括在下腔室中设置的沉积装置，用于利用紧接于工件的工件表面影响装置将导电材料从镀液沉积到工件上；和调整构件，适于定位在下腔室内并在由沉积装置沉积导电材料的过程中去除在工件表面影响装置上聚集的粒子的至少一部分；和支架，适于在采用沉积装置的同时在下腔室中定位工件。
86.根据权利要求85的系统，还包括在上腔室中设置的清洁系统，其中上、下腔室能够利用可移动挡板隔开。
87.根据权利要求85的系统，其中调整构件适于与工件表面影响装置相对运动，这样导电粒子就从工件表面影响装置机械地去除。
88.根据权利要求85的系统，其中调整构件适于在调整构件和工件表面影响装置之间施加电位差，以有助于从工件表面影响装置去除粒子。
89.根据权利要求85的系统，其中支架适于围绕第一轴旋转。
90.根据权利要求89的系统，其中支架还适于在下腔室内从一侧移至另一侧。
91.根据权利要求85的系统，其中沉积装置包括电化学机械沉积装置。
92.根据权利要求85的系统，其中调整构件包括刷构件。
93.根据权利要求92的系统，还包括刷组件，在横向上移动连接其上的刷构件，其中刷组件设置在下腔室中。
94.根据权利要求93的装置，其中调整构件适于在工件表面影响装置上工作，与此同时，另一系统在上腔室中的工件上工作。
95.根据权利要求94的系统，其中刷组件包括在横向上移动刷构件的驱动装置。
全文摘要
本发明提出了用于去除在电沉积过程中采用的工件表面影响装置上形成的金属粒子或缩小其尺寸以及限制这些粒子在工件表面影响装置上的形成或生长速率的系统和方法。根据典型方法，工件表面影响装置(400)偶尔设置成与涂覆有惰性材料的调整衬底接触，反转施加于电沉积系统的偏压。根据另一典型方法，利用机械接触构件例如刷子(250)调整工件表面影响装置(400)，例如通过用刷子(250)物理刷洗工件表面影响装置(400)来进行工件表面影响装置(400)的调整。根据另一典型方法，在电沉积过程中工件表面影响装置(400)以不同方向旋转。
文档编号B24B37/04GK1561280SQ02809512
公开日2005年1月5日 申请日期2002年3月26日 优先权日2001年3月30日
发明者布兰特·M·拜索, 赛普利安·乌左赫, 胡马云·塔里耶赫 申请人:纳托尔公司