流體區域控制裝置及其操作方法

2023-12-05 00:55:16 1

專利名稱：流體區域控制裝置及其操作方法
技術領域：
本發明涉及一種流體區域控制裝置及其操作方法，尤其涉及一種可應
用於電鍍(plating)工藝、清洗(cleaning)工藝或拋光工藝的流體區域控制裝置 及其操作方法。
背景技術：
目前，用以形成金屬材料層的技術包括有物理氣相沉積、化學氣相沉 積、無電電鍍法、及電鍍法等。其中，由於電化學電鍍(electro chemical plating, ECP)技術具有成本便宜以及產出率快的優點，已被廣泛應用在工業界中。 在電鍍過程中，鍍膜品質會受到鍍液的成分、溫度、電流密度、以及被鍍 物表面的潔淨度等等因素的影響。
請參閱圖1至圖3,圖1至圖3為已知電化學電鍍工藝的工藝示意圖。 如圖1所示，首先提供一晶片10與一電鍍裝置20。電鍍裝置20包括有一 電鍍槽12 、 一電鍍流體22 、陽極系統(anode system ) 14 、 一陰極電極(cathode electrode) 16與一固定組件(fixing component"8。電鍍槽12用以盛裝電鍍 流體22，而電鍍流體22的主要成分為含有金屬離子的溶液。陽極系統14 包括有一陽極室(anode chamber)30、 一陽極電極24、 一過濾薄膜(filter membrane)26、 一擴散薄膜(diffuser membrane)28與一電鍍流體提供管線32。
將晶片10放置於陰極電極16與固定組件18之間，使晶片10被陰極 電極16與固定組件18夾住。接著，如圖2所示，略為傾斜晶片10,使晶 片10與電鍍流體22的液面之間具有一夾角之後，再將晶片10緩緩浸入電 鍍流體22中，使得晶片10的表面上比較不易夾雜氣泡。其後，如圖3所 示，陰極電極16電連接至欲電鍍的晶片10上，為了增進鍍膜厚度的均勻 性， 一般在電鍍時陰極電極16都會旋轉，以確保晶片10能持續接觸到新 鮮的電鍍流體。當此電鍍裝置20被施予一外在電壓或是電流時，由陽極系 統14、電鍍流體22、陰極電極16所組成的電路便會被導通，在陰極電極 16周圍進行還原反應，而將金屬材料鍍在晶片10上。已知電化學電鍍工藝不僅會將金屬材料鍍在晶片IO的晶面上，還會同 時將金屬材料鍍在晶片IO的晶邊上。然而，附著於晶邊表面的金屬材料實 際上並非產品所需。後續在進行其他的半導體工藝時，晶邊表面的金屬材
料經常會因為受到熱應力(thermal stress )或其他因素而發生剝落(peeling ) 的現象，進而造成金屬材料碎裂而產生碎屑或顆粒。尤其是當整批的半導 體晶片放置於化學氣相沉積(chemical vapor deposition, CVD)裝置中進行 CVD工藝時，位置相對上方的晶片IO若發生這種剝落的現象，將會嚴重汙 染其他位置相對下方的晶片IO表面，造成缺陷。此外，在因應工藝所需而 移動晶片10時，此金屬材料的碎屑亦往往會掉落至晶片IO的表面上而汙 染產品，進而影響產品的功能(performance )。
為了避免上述缺陷，已知電化學電鍍工藝之後另需進行額外的清除工 藝、清洗工藝與乾燥工藝，以去除附著於晶邊表面的金屬材料。這不但會 增加工藝時間與工藝成本，還會增加工藝的複雜度，進而可能導致產品的 良率下降。針對電鍍流體22而言，由於已知的陽極系統14、晶片IO與陰 極電極16需整個浸置於電鍍流體22中，且晶片10必須傾斜於電鍍流體22 的液面而浸入，因此已知電化學電鍍工藝需要龐大的電鍍槽12與大量的電 鍍流體22。當電化學電鍍工藝進行一段時間後，工藝就需暫停，以倒出舊 的電鍍流體22並注入新的電鍍流體22。如此一來，電鍍流體22的更換又 會耗費冗長的時間，使得產量降低。
另一方面，為了進行已知電化學電鍍工藝，單一晶片IO必須先被機械 手臂安置於陰極電極16與固定組件18之間，接著傾斜地置入電鍍流體22 中，其後開啟電鍍裝置20進行電鍍反應，再移出電鍍槽12，並進行清洗工 藝與乾燥工藝等等後續工藝。由此可知，受到電鍍裝置20操作上的限制， 已知電化學電鍍工藝無法批次處理大量的晶片10,進而嚴重影響到產品的 產量。再者，已知的電鍍裝置20難以對晶片10進行即時(in-situ)量測，因 此不但使已知技術無法準確且快速地掌控電化學電鍍工藝，量測的步驟也 會必須耗費額外的時間。

發明內容
因此本發明的主要目的之一在於提供一種流體區域控制裝置及其操作 方法，以解決已知技術所產生的問題。根據本發明的 一 實施例，本發明提供一種用於電鍍的流體區域控制裝
置，包括有至少一基底承載基座(substrate holder)、至少一陰極電極、至少 一陽極系統、至少 一控制流體提供管線(confining fluid supplying tube)、至少 一控制流體回補管線(confining fluid recovering tube)、至少 一 工藝流體^是供 管線(process fluid supplying tube)與至少一工藝流體回補管線(process fluid recovering tube)。基底承載基座用以承載至少一半導體基底。陰極電極設置 於基底承載基座的表面上，用以電連接至半導體基底。陽極系統位於基底 承載基座上方，本質上對應於半導體基底而設置，並且與基底承載基座相 距一反應高度(reaction height)。陽極系統與陰極電極之間定義有至少一待處 理區域以及至少一非處理區域。控制流體提供管線與控制流體回補管線皆 對應於非處理區域而設置，分別用於提供與回收至少一控制流體。工藝流 體提供管線與工藝流體回補管線皆對應於待處理區域而設置，分別用於提 供與回收至少 一 電鍍流體。
根據本發明的另 一優選實施例，本發明另提供一種流體區域控制裝置 的操作方法。首先提供至少一流體區域控制裝置，流體區域控制裝置包括 有至少一基底承載基座、至少 一控制流體提供管線與至少一控制流體回補 管線，且基底承載基座上定義有至少一待處理區域與至少一非處理區域。 之後，提供至少一半導體基底，半導體基底固定於基底承載基座上。接著， 開啟控制流體提供管線與控制流體回補管線，使得至少 一控制流體持續從 控制流體提供管線流出，並且流入控制流體回補管線，其中控制流體流過 基底承載基座的非處理區域。然後提供至少一工藝流體，工藝流體接觸基 底承載基座的待處理區域，且工藝流體不溶於控制流體。
為讓本發明的上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉優選 實施方式，並配合附圖，作詳細說明如下。然而如下的優選實施方式與圖 式僅供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制。


圖1至圖3為已知電化學電鍍工藝的工藝示意圖。
圖4繪示的是本發明第一優選實施例的流體區域控制裝置的剖面示意圖。
圖5繪示的是圖4所示的陽極系統的剖面示意圖。圖6繪示的是本發明的 一優選實施例基底承載基座的立體示意圖。 圖7繪示的是本發明的另 一優選實施例基底承載基座的俯視示意圖。 圖8繪示的是本發明的一優選實施例陰極電極的立體示意圖。
圖9繪示的是本發明的另 一優選實施例陰極電極的側視示意圖。
圖10至圖12繪示的是本發明第一、第二、第三與第四管線的截面示意圖。
圖13繪示的是本發明另 一優選實施例的流體區域控制裝置的剖面示意圖。
圖14至圖18繪示的是圖13所示的流體區域控制裝置的操作方法的示意圖。
圖19繪示的是本發明的第二優選實施例的流體區域控制裝置的剖面示意圖。
圖20繪示的是本發明又一優選實施例的流體區域控制裝置的剖面示意圖。
圖21至圖24繪示的是圖19所示的流體區域控制裝置的操作方法的示意圖。
圖25繪示的是本發明的第三優選實施例的流體區域控制裝置的剖面示
圖26繪示的是本發明流體區域控制裝置的 一操作示意圖。
圖27繪示的是本發明的第四優選實施例的工藝操作設備的示意圖。
圖28是圖27所示的輸送裝置的立體示意圖。
圖29是圖27所示的工藝操作設備於中層的剖面示意圖。
圖30繪示的是本發明的第五優選實施例的工藝操作設備的示意圖。
圖31繪示的是本發明的第六優選實施例的工藝操作設備的示意圖。
圖32繪示的是本發明的第七優選實施例的工藝操作設備的示意圖。
圖33繪示的是本發明的第八優選實施例的工藝操作設備的示意圖。
主要元件符號說明
10晶片 12 電鍍槽
14陽極系統 16 陰極電極
18 固定組件 20 電鍍裝置
22電鍍流體 24 陽極電極26過濾薄膜28擴散薄膜
30陽極室32電鍍流體提供管線
110半導體基底114陽才及系統
116陰極電極118陽極室
120流體區域控制系統124陽才及電^L
126過濾薄膜128擴散薄膜
130基底承載基座130a輸送帶
130b環狀結構132第一管線
134第二管線136第五管線
142第三管線144第四管線
146第六管線148第七管線
152側壁154控制流體
156電鍍流體158拋光漿料
214管線系統216固定組件
220流體區域控制裝置256清洗流體
320流體區域控制裝置322流體區域控制裝置
324自動工藝控制系統350工藝操作設備
360柱狀基臺362圓柱形支架
364外殼366載入/載出裝置
368工藝系統372輸送裝置
420流體區域控制裝置450工藝操作設備
466載入/載出裝置472輸送裝置
478晶種沉積反應室482阻障層沉積反應室
484乾燥反應室486預::冗積反應室
520流體區域控制裝置550工藝操作設備
572輸送帶620流體區域控制裝置
650工藝操作設備672輸送帶
674機械手臂720流體區域控制裝置
7144勉光系統722感測器
724拋光墊固定座751拋光墊
802銅電化學電鍍反應室810晶片介面812銅晶種沉積反應室816裝載埠
822預清洗反應室830單晶片承載室
832緩沖室840預清洗反應室
842緩衝室850工藝操作設備
852鉭/氮化鉭沉積反應室860銅電化學電鍍反應室
870銅化學機械拋光反應室872機械手臂
880覆蓋層反應室890銅化學機械拋光反應室
914系統
具體實施例方式
請參閱圖4與圖5，圖4繪示的是本發明第一優選實施例用於電鍍的流 體區域控制裝置220的剖面示意圖，而圖5繪示的是圖4所示的陽極系統 114的剖面示意圖，其中相同的元件或部位沿用相同的符號來表示。需注意 的是圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。如圖4所示，本實施例 提供一種用於電鍍的流體區域控制裝置220，包括有一流體區域控制系統 120與一陽極系統114。其中，流體區域控制系統120包括有一基底承載基 座130、 一陰極電極116、至少一第一管線132、至少一第二管線134、至 少一第三管線142與至少一第四管線144。
陽極系統114位於基底承載基座130上方，本質上對應於待處理的半 導體基底110而設置。陽極系統114與基底承載基座130相距一反應高度H ， 一方面可作為電鍍反應的電壓來源，另 一 方面可以協助流體區域控制裝置 220去控制工藝流體所佔據的高度。於流體區域控制裝置220中，陽極系統 114可為一S走轉系統(rotary system)或 一 固定系統(fixed system) 。 4灸句話i兌， 相對於基底承載基座130而言，陽極系統114可進行旋轉動作，也可以維 持在固定位置上。另一方面，基底承載基座130也可以選擇要進行旋轉動 作或是維持在固定位置上。如圖5所示，陽極系統114可包括有一陽極電 極124,並且選擇性地包括有至少一第五管線136、 一感測器(sensor)122或 偵測器(detector，未示於圖中)。另外，陽極系統114也可以包括有陽極室 118、過濾薄膜126或擴散薄膜128等元件。
基底承載基座130用以承載至少一半導體基底110。其中，本發明的基 底承載基座130可具有一帶狀(belttype)結構或一環狀(ringtype)結構，如圖6與圖7所示。圖6的基底承載基座130具有至少一輸送帶130a,使眾多待 處理的半導體基底110可利用基底承載基座130依序傳入流體區域控制裝 置220中。圖7的基底承載基座130則具有一環狀結構130b,以容置待處 理的半導體基底110。需注意的是，基底承載基座130亦可同時具有環狀結 構與輸送帶(未示於圖中)，利用環狀結構容置半導體基底110,並利用輸送 帶傳送環狀結構與半導體基底110。
陰極電極116設置於基底承載基座130的表面上，可電連接至半導體 基底IIO。其中，陰極電極116可同時作為一固定組件，用以將半導體基底 110固定於基底承載基座130的一預定位置。有筌於此，陰極電極116可具 有 一靜電吸盤(electrostatic chuck, e-chuck)、 一真空吸盤(vacuum chuck)、 一 環型(ring type)結構或一鉗型(clamp type)結構，如圖8與圖9所示。圖8的 陰極電極116可從半導體基底110的上方往下固定半導體基底110，而圖9 的陰極電極116可固定於基底承載基座130的表面上，從半導體基底110 周圍朝向半導體基底110的方向傾倒而箝制住半導體基底110。基底承載基 座130上，陽極系統114與陰極電極116之間定義有一待處理區域(未示於 圖中)以及一非處理區域(未示於圖中)。部分位於待處理區域內的半導體基 底110預定要接受工藝的處理，而部分位於非處理區域內的半導體基底110 預定不接受工藝的處理。
第一管線132、第二管線134、第三管線142與第四管線144皆位於陽 極系統114周圍，用以提供或者回收工藝所需的化學物質、添加物(additive)、 去離子水、氣體、控制流體等等物質。相對於待處理的半導體基底110而 言，第三管線142與第四管線144位於第一管線132與第二管線134的外 側。第一管線132、第二管線134、第三管線142與第四管線144皆可以具 有任意的管線截面形狀，例如圓形、半圓形、弧形、橢圓形、長方形或是 多邊形等等形狀。舉例來說，圖IO所示的第一管線132與第二管線134皆 為圓管，而第三管線142與第四管線144具有圓弧形的截面。
此外，本發明所述的流體區域控制裝置也可以包括有多個第 一 管線 132、多個第二管線134、多個第三管線142，或者多個第四管線144，並且 讓眾多管線排列成所需的形狀，例如圓形、半圓形、弧形、橢圓形、直線 形或是長方形等等形狀。舉例來說，圖11所示的第一管線132、第二管線 134、第三管線142與第四管線144皆為圓管，且第三管線142與第四管線144分別排列成一圓形圖案。又或者圖12所示，當流體區域控制裝置220 具有側壁152作為輔助時，第三管線142與第四管線1"可以具有線形的 截面，並且互相平行排列。需特別注意的是，圖中所示的各管線皆朝著半 導體基底110的中心方向傾斜，如圖4所示。然而本發明不需局限於此， 本發明流體區域控制裝置220的各管線亦可垂直於半導體基底110的晶面 而設置、背向半導體基底110的中心方向傾斜，甚至是平行於半導體基底 110的晶面而設置。
除了可以於陽極系統114內部裝設管線之外，流體區域控制裝置220 的各部分實際上都可以裝設管線。如圖13所示，流體區域控制系統120可 以還包括有至少一第六管線146與至少一第七管線148,設置於基底承載基 座130內，並對應於半導體基底110的外圍。第六管線146與第七管線148 同樣可以具有上述各式截面，也可以由多個第六管線146或第七管線148 排列成任意形狀。流體區域控制裝置220可以利用管線的閥門或是各流體 壓力來調控第一管線132、第二管線134、第三管線142、第四管線144、 第五管線136、第六管線146或第七管線148的開啟與關閉，且流體區域控 制裝置220也可以調控各管線內的流動流體種類、流動方向、流速，甚至 是各管線的設置角度與位置。
另一方面，除了可以於陽極系統114內部裝設感測器122或偵測器之 外，流體區域控制裝置220的各部分實際上皆可以裝設各種感測器122或 偵測器，例如裝設一溫度感測器、 一流速感測器，或是一可量測晶片表面 狀況(例如:厚度、平坦度…等)的感測器。舉例來說，第一管線132內可以包 括有一感測器122，第二管線134內也可以包括有一感測器122。這些感測 器可以於工藝進行的過程中對工藝狀況或是工藝流體進行即時量測，因此 可以準確且快速地掌控工藝狀況，進而能即時自動回饋並調整各項工藝參 數或是工藝流體的品質。
為了更清楚地說明本發明的特徵所在，以下通過本發明應用於一電化 學電鍍工藝的實例來說明流體區域控制裝置220的一操作方法。請參閱圖 14，其繪示的是圖13所示用於電鍍的流體區域控制裝置220的一操作方法 示意圖，其中相同的元件或部位沿用相同的符號來表示。如圖14所示，首 先提供圖13所示的流體區域控制裝置220。之後，提供至少一半導體基底 110，利用陰極電極116或是其他固定組件將半導體基底110固定於基底承載基座130上。半導體基底110可以為一晶片、 一矽基底或者是矽覆絕緣
(silicon-on-insulator, SOI)基底。於本實施例中，半導體基底110即為一晶 片。由於本實施例晶片的晶面需接受電鍍而形成金屬材料層，且晶片的晶 邊不需要形成金屬材料層，因此流體區域控制裝置220的待處理區域102 是對應至晶片的晶面，而非處理區域104是對應至晶片的晶邊，其中晶片 的晶面可向上放置而面對陽^l系統114。
接著，開啟第三管線142與第四管線144，使得一控制流體154持續從 第四管線144流出，並通過第三管線142回收，而第六管線146與第七管 線148則關閉。其中，控制流體154是用以維持待處理區域內的化學物質 或清洗流體等工藝流體的形狀與位置，使得化學物質不會接觸到半導體基 底110的不需接受工藝處理的部分，例如控制流體154可以為氮氣等惰性 氣體(inert gas)。第四管線144與第三管線142皆設置於半導體基底110的 周圍，分別用於提供與回收控制流體154。此時，控制流體154從第四管線 144流向第三管線142的路徑可形成一流動動線P。通過第三管線142與第 四管線144的配置，流體區域控制裝置220會使域控制流體154流過流體 區域控制裝置220的非處理區域。
然後開啟第一管線132與第二管線134,使得一電鍍流體156持續從第 一管線132流出，並通過第二管線134回收。此處的電鍍流體156即為電 化學電鍍工藝的工藝流體。第一管線132與第二管線134分別用於提供與 回收電鍍流體156，設置於半導體基底110與控制流體154的流動動線P之 間。為了促使電鍍流體156與控制流體154持續流動，流體區域控制裝置 220內部或外部可以裝設一泵浦作為動力來源，但無須局限於此。於本發明 的其他實施例中，工藝流體甚至可以不用持續地提供與持續地回收，而是 先提供一定量的工藝流體來進行反應後，再視情況斟酌是否要回收工藝流 體或是提供新的工藝流體。
由於電鍍流體156與控制流體154彼此不易互溶，因此控制流體154 可以控制電鍍流體156的流動範圍，使得電鍍流體156不會接觸到半導體 基底110上不需接受工藝處理的部分，而只會接觸到半導體基底110上需要 接受工藝處理的部分。如此一來，流體區域控制裝置220可以通過控制流 體154的流速、電鍍流體156的流速、各管線的位置與各管線的角度等等 因素來控制電鍍流體156所佔據的空間。陽極電極124與陰極電極116可於電鍍流體156流出之前或流出之後 電連接至不同電位，如此一來，由陽極電極l24、電鍍流體156、陰極電極 116所組成的電路便會被導通，在陰極電極116周圍進行還原反應，而將金 屬材料鍍在半導體基底110的晶面上。
在前述的狀況下，控制流體154與電鍍流體156〗皮此不會進行反應， 控制流體154是利用其本身與電鍍流體156不互溶的特性來局限電鍍流體 156的位置與形狀。於本發明中，工藝流體與控制流體皆可以為液體狀態、 氣體狀態、蒸汽狀態(vapor state)或是膠體狀態(gel state)。例如，電鍍流體 156是以液體狀態流動，而控制流體154則是以氣體狀態流動。又或者，電 鍍流體156與控制流體154可以同時為液體狀態。甚至，控制流體154可 以包括有一超臨界流體，例如二氧化碳。在本發明的其他實施例中，控制 流體154還可以包括有其他各式物質來輔助工藝的操作或是輔助控制電鍍 流體156的流動。舉例來說，控制流體154可包括有一離子化氣體(ionized gas)、 一熱氣體或是一冷氣體，以改變工藝溫度或是電鍍流體156的溫度與 特性。如此一來，控制流體154 —方面可以維持工藝流體的形狀與位置， 另一方面可以強化工藝，甚至還可以移除半導體基底110上殘留的殘留物。
本發明的主要特徵之一在於利用 一控制流體取代已知的容器，以控制 工藝所需流體的位置及工藝流體佔據的空間。為了達到上述目的，控制流 體與工藝流體彼此互不相溶，則控制流體可通過本身流動的流動動線P來 局限工藝流體佔據的空間、利用控制流體與工藝流體彼此之間的磁力作用 來控制工藝流體佔據的空間，或是利用控制流體與工藝流體彼此之間的電 力作用來控制工藝流體佔據的空間。有鑑於此，控制流體154可包括有具 有》茲性的物質、具有電性的物質、磁流變液(magneto-rheological fluid, MRF)、 電流變液(electro-rheological fluid, ERF)，甚至是固體微粒。由此，流體區域 控制裝置220可以利用磁力(magnetic force)或是電力(electric force)來控制控 制流體154或電鍍流體156的特性，進而控制電鍍流體156的流動。
前述操作方法4又為本發明其中一種實施方式，控制流體154與電鍍流 體156的實際流動方式可依據實際工藝需求而調整。換句話說，針對不同 的工藝需求，本發明的控制流體154或電鍍流體156可以由任何管線流出， 並且於適當的管線進行回收。請參閱圖15至圖18，其繪示的是圖13所示 用於電鍍的流體區域控制裝置220的其他操作方法的示意圖，其中相同的元件或部位仍沿用相同的符號來表示。圖15至圖18所示的操作方法同樣 可應用於一電化學電鍍工藝，這些操作方法與前述操作方法的主要不同之
處在於，控制流體154與電鍍流體156的流動管線有所變動。
如圖15所示，控制流體154同樣是從第四管線144流出，並通過第三 管線142回收。但是電鍍流體156改由第二管線134流出，並通過第一管 線132回收。如圖16所示，控制流體154的流動動線P同樣不變，但電鍍 流體156優選是由第五管線136流出，並通過第一管線132與第二管線134 一起回收。如圖17所示，電鍍流體156由第一管線132流出，並通過第二 管線134回收。而控制流體154由第六管線146流出，並通過第三管線142 回收。又或者圖18所示，電鍍流體156由第一管線132流出，並通過第二 管線134回收。而控制流體154由第六管線146與第七管線148 —起流出， 並通過第三管線142與第四管線144回收。
特別注意的是，前述的流體區域控制裝置220、流體流動動線P與工藝 流體流動動線皆可應用於一溶劑清洗(solvent cleaning)工藝中，且本發明的 流體區域控制裝置220可應用於任何需要控制操作流體的工藝中，例如一 乾燥工藝、 一溼式蝕刻工藝、 一無電電鍍(electrolessplating)工藝、 一化學機 械拋光(chemical mechanical polishing, CMP)工藝，或是一電化學機械拋光工 藝等等。當流體區域控制裝置220應用於清洗工藝時，陽極電極124與陰 極電極116無須電連接至不同電位，且電鍍流體156可更換為清洗流體， 例如一去離子水(deionized water, DIwater)或一超臨界流體。因此， 一半導體 基底110於流體區域控制裝置220中接受電化學電鍍工藝之後，可以關閉 施加於陽極電極與陰極電極的電壓，並且更換工藝流體，旋即於同一裝置 中接受一清洗工藝或是一乾燥工藝。
由此可知，當應用於清洗工藝時，流體區域控制裝置甚至可以不需要 陽極電極與陰極電極二個組件。請參閱圖19，其繪示的是本發明的第二優 選實施例用於清洗的流體區域控制裝置320的剖面示意圖，其中相同的元 件或部位沿用相同的符號來表示。如圖19所示，本實施例提供一種用於清 洗的流體區域控制裝置320。流體區域控制裝置320與流體區域控制裝置 220主要的不同之處在於，用於清洗的流體區域控制裝置320可以不需要陰 極電極116與陽極系統114。因此，流體區域控制裝置220可利用一固定組 件216來固定半導體基底110,並利用一管線系統(tube system)214來協助控制工藝的反應高度H,其中固定組件216可為靜電吸盤、真空吸盤或鉗型
結構。管線系統214位於基底承載基座130上方，本質上對應於半導體基 底110而設置，並且與基底承載基座130相距一反應高度H。基底承載基座 130上定義有一待處理區域(未示於圖中)以及一非處理區域(未示於圖中)。 部分位於待處理區域內的半導體基底110預定要接受工藝的處理，而部分 位於非處理區域內的半導體基底IIO預定不接受工藝的處理。
另外，於本發明的另一實施例中，流體區域控制系統120本身就可以 用於清洗工藝、蝕刻工藝或乾燥工藝，而利用工藝流體本身的重力與控制 流體來維持工藝流體的位置，如圖20所示。
當流體區域控制裝置320應用於蝕刻工藝或清洗工藝時，控制流體與 工藝流體還可以具有其他的流動方式。請參閱圖21至圖24,其繪示的是圖 19所示用於清洗的流體區域控制裝置320的其他操作方法的示意圖，其中 相同的元件或部位仍沿用相同的符號來表示，且此處的半導體基底110同 樣可為一晶片。如圖21所示，當要清洗半導體基底IIO的晶面時，第一管 線132與第二管線134 —起提供工藝所需的清洗流體256,並且由第五管線 136回收清洗流體256。而控制流體154由第六管線146與第七管線148 — 起流出，並由下往上藉著第三管線142與第四管線144回收。或者也可以 如同圖22所示，控制流體154由第三管線142與第四管線144一起流出， 並由上往下藉著第六管線146與第七管線148回收。
當要清洗半導體基底110的晶邊時，流體區域控制裝置320的待處理 區域可對應至半導體基底110的晶邊，而非處理區域可對應至半導體基底 IIO的晶面。如圖23所示，第一管線132與第二管線134—起提供工藝所 需的控制流體154，並且由第五管線136回收控制流體154,以保護位於非 處理區域的晶片的晶面不與清洗流體256接觸。而清洗流體256由第六管 線146流出，並藉著第三管線142回收。再者，如圖24所示，當要清洗半 導體基底110的晶背時，固定組件216可先將半導體基底IIO略為舉起，由 第六管線146提供清洗流體256，第三管線142回收清洗流體256。而控制 流體154由第一管線132與第二管線134流出，並藉著第五管線136回收。
本發明的用於電鍍的流體區域控制裝置220或用於清洗的流體區域控 制裝置320亦可應用於化學機械拋光工藝，其中該工藝可分為傳統化學機 械拋光工藝與電化學拋光工藝。請參照圖25，其繪示的是本發明的第三優選實施例用於拋光的流體區域控制裝置720的剖面示意圖。如圖25所示， 流體區域控制裝置720可以包括有一拋光系統(polishing system)714與一流 體區域控制系統120,其中拋光系統714還包括有一拋光墊(polishing pad) 751、 一拋光墊固定座(padholder)724，以及拋光漿料(slurry)158。
當應用於電化學拋光工藝時，固定組件216可以作為陽極電極，而拋 光墊固定座724可以作為陰才及電才及，用以通電加速拋光效率。此外，當應 用於傳統化學機械拋光工藝時，流體區域控制裝置720可以關閉施加於陽 極電極與陰極電極的電壓，即可於同一裝置中進行傳統化學機械拋光工藝。 換句話說，通過部分元件的更換、開關，以及工藝流體的更換，半導體基 底110可以於單一流體區域控制裝置720中迅速地進行各種不同的工藝， 例如於 一化學機械拋光工藝之後旋即接受 一 清洗工藝。
基底承載基座130上定義有一待處理區域(未示於圖中)以及一非處理 區域(未示於圖中)。部分位於待處理區域內的半導體基底110預定要接受化 學機械拋光工藝的處理，而部分位於非處理區域內的半導體基底110預定 不接受化學機械拋光工藝的處理。尤其注意的是，前述的流體流動動線P 與工藝流體流動動線皆可應用於化學機械拋光工藝中，且拋光墊751的高 度與位置皆可以根據工藝所需而進行調整。要進行化學機械拋光工藝時， 拋光墊751可以向下施壓於半導體基底110表面上，或者基底承載基座130 或固定組件216也可以將半導體基底110上舉至拋光墊751表面。
拋光系統714可以還包括有一可量測晶片平坦度或材料層厚度的感測 器722，以對半導體基底IIO各部位進行一即時的平坦度量測，並可以將量 測結果即時回饋至工藝中。此外，拋光系統714可以包括有各種類型的拋 光裝置，例如一旋轉式(rotarytype)拋光裝置、 一線性(lineartype)拋光裝置、 一軌道式(orbital type)拋光裝置，或是一 固定拋光孩麼粒(fixed abrasive web)系 統。舉例來說，當拋光系統714為一固定拋光微粒系統時，拋光墊751本 身可以具有各種類型的拋光微粒，而流體區域控制裝置720所供應的工藝 流體可以為一去離子水，具有拋光微粒的拋光墊751配合著去離子水即可 滾動拋光整個半導體基底IIO或是半導體基底110的特定區域，例如半導體 基底110表面的材料層的凸起結構。實際操作上，拋光墊751的尺寸可以 比半導體基底110大、比半導體基底110小，或是和半導體基底IIO—樣大。
由此也可推知，當用於清洗的流體區域控制裝置320裝設有至少一拋光墊時，流體區域控制裝置320即可進行傳統化學機械拋光工藝。
因為流體區域控制裝置720可以利用控制流體來控制拋光漿料158或 去離子水的位置，並且控制拋光墊751的高度與位置來拋光整個半導體基 底110或是半導體基底110的特定區域，因此流體區域控制裝置720具有以 下幾個優點。首先，流體區域控制裝置720可以輕易地調整待處理區域與 非處理區域的位置，也可以輕易地調整半導體基底110的相對位置，所以 可以針對半導體基底110的特定區域進行拋光，而不必擔心位於其他區域
的半導體基底iio或材料層受到拋光而損耗或破壞。
其次，於傳統的蝕刻工藝、傳統的沉積工藝，或是傳統的拋光工藝之 後，單一半導體基底U0或是其上某一材料層的表面往往會出現均勻度
(uniformity)不佳的問題，例如於傳統的拋光工藝之後，半導體基底110的邊 緣會較薄而中心會較厚。由於流體區域控制裝置720可以輕易地調整待處 理區域與非處理區域的位置，也可以即時量測半導體基底110的平坦度或 材料層的厚度，所以能自動拋光出具有良好均勻度的半導體基底110或材料層。
再者，由於流體區域控制裝置720是利用控制流體來控制所需接受拋 光的位置，因此流體區域控制裝置720可以具有任意尺寸的拋光墊751，不 像傳統拋光機臺的拋光墊尺寸通常必須大於半導體基底110的尺寸。另外， 因為流體區域控制裝置720可針對待處理區域施加拋光漿料158或去離子 水，因此可以避免拋光漿料158接觸到半導體基底110上其他易受汙染的 區域，也可以節省拋光漿料158或去離子水的使用量，避免不必要的成本 損耗。
另外需注意的是，本發明用於電鍍的流體區域控制裝置220、用於清洗 的流體區域控制裝置320與用於拋光的流體區域控制裝置720都可以對晶 片的特定區域進行工藝處理。請參閱圖26，圖26繪示的是本發明流體區域 控制裝置的一操作示意圖。如圖26所示，流體區域控制裝置可以包括有一 流體區域控制系統120與一系統914,其中系統914可以是陽極系統114、 管線系統214或拋光系統714。流體區域控制裝置可對半導體基底110進行 區域性的電鍍工藝、清洗工藝或是拋光工藝。這裡的待處理區域不需限定 在晶面與晶邊，可以對應至半導體基底110上的任意位置，例如對應至晶 片上的某個有源區域，而半導體基底110上的其餘部分則可對應至非處理區域，例如非處理區域可以對應至晶片上的某個周邊區域。在其他實施例 中，待處理區域可以對應至晶片的晶面、晶背、晶邊，或是任何需要處理 的局部區域，而晶片的其餘部分則可以對應至非處理區域。
綜上所述，由於本發明是利用控制流體來控制工藝流體的位置，因此 不像已知電化學電鍍工藝需要龐大的電鍍槽與大量的電鍍流體。此外，本 發明的控制流體與工藝流體都可以循環再利用。控制流體或工藝流體經過 管線回收後，可以直接經另 一個管線回流至流體區域控制裝置中繼續利用。 或者，回收的工藝流體與控制流體也可以經過即時的處理或非即時的處理 之後，再供應至流體區域控制裝置中繼續利用。換句話說，本發明可以根 據回收流體或回收工藝流體的狀態與成分比例而添加新的流體或工藝流體 進行調配，也可以對回收流體或回收工藝流體進行適當的分離步驟，接著 再將處理過的流體或工藝流體供應至流體區域控制裝置中。如此一來，本 發明可以輕易且即時地調整工藝流體的成分比例與狀態，使工藝維持在良 好的狀況，無須耗費冗長的時間與龐大的成本去更換工藝流體，還可以減 少工藝流體的使用量。此外，本發明亦可視工藝需求提供一加熱裝置設置 於流體控制裝置中，用以加熱半導體基底或工藝流體，進而提升工藝所需 的反應溫度或加快其反應速度。
另 一 方面，本發明流體區域控制裝置可以通過流速與管線的控制而使 工藝僅作用於半導體基底上需接受工藝處理的部分，並且同時確保工藝不 會作用於半導體基底上不需接受工藝處理的部分，因此可以避免電化學電
鍍工藝於晶片邊緣鍍上金屬層，省略邊緣金屬的移除步驟(edge bevel removal step, EBR step)，進而節省工藝時間與工藝成本，並且降低工藝的複雜度。
由於本發明可利用控制流體取代已知的容器來控制工藝流體的位置， 因此可以打破出傳統裝置的局限而發展出各式各樣的工藝操作設備。請參 閱圖27至圖29，圖27繪示的是本發明的第四優選實施例的工藝操作設備 350的示意圖，圖28是圖27所示的輸送裝置372的立體示意圖，而圖29 是圖27所示的工藝操作設備350於中層的剖面示意圖，其中相同的元件或 部位沿用相同的符號來表示。如圖27至圖29所示，工藝操作設備350包 括有一4主狀基臺360、 一自動工藝控制系統(automatic process control system, APC system)324、多個流體區域控制裝置322、至少一載入/載出裝置(loading/unloading device) 366與至少一輸送裝置372。柱狀基臺360可為一 直立式基臺，其中，工藝操作設備350包括有上層、中層與下層，且每一 層皆可連接至六個工藝裝置。在本實施例中，中層的其中一個工藝裝置可 以為前述的載入/載出裝置366，而其餘工藝裝置可以包括有流體區域控制 裝置322或是其他所需的反應艙室。自動工藝控制系統324能即時偵測工 藝操作設備350的工藝效果，以即時調校各工藝的參數設定。
流體區域控制裝置322可具有前述流體區域控制裝置220、流體區域控 制裝置320或流體區域控制裝置720的結構，並位於柱狀基臺360的至少 一側面，用以對半導體基底110進行一電化學電鍍工藝、 一清洗工藝或一 化學機械拋光工藝等等各式具有流體的半導體工藝。換句話說，各流體區 域控制裝置322分別具有一基底承載基座130與一工藝系統368。當流體區 域控制裝置322應用於電化學電鍍工藝時，工藝系統368可以為陽極系統 114;當流體區域控制裝置322應用於清洗工藝時，工藝系統368可以為管 線系統214;當流體區域控制裝置322應用於化學機械拋光工藝時，工藝系 統368則可以為拋光系統714。
如圖29所示，柱狀基臺360包括有一圓柱形支架362與一具有角柱形 結構的外殼364。於本實施例中，外殼364為一個六角柱結構，具有六個側 面。圓柱形支架362於中層上可連接至五個工藝系統368與一個載入/載出 裝置366，且各工藝系統368與載入/載出裝置366可對應至外殼364的一 側面。於本發明的其他實施例中，柱狀基臺360可以包括有任何形狀的支 架與外殼，例如各種角柱形的支架、螺旋形的支架，或是圓柱形的外殼等
輸送裝置372位於柱狀基臺360周圍，用以將多個半導體基底110分 別傳送至載入/載出裝置366。當要進行工藝操作時，輸送裝置372的機械 手臂374可先滑動至待處理的半導體基底110所在之處，以擷取一個半導 體基底110。之後，利用輸送裝置372移動並且旋轉半導體基底110，使半 導體基底110平行放置於載入/載出裝置366的平臺上。載入/載出裝置366 是平行於柱狀基臺360的側面而設置，用以將半導體基底110載入及/或載 出(loadand/orunload)柱狀基臺360，其上亦可具有一真空吸盤，用以固定半 導體基底110。機械手臂374優選是一多片式(multipleblades)機械手臂，其 關節處皆可自由轉動，以使機械手臂374可以進行三維方向的攫取與移動。單一半導體基底110放置於載入/載出裝置366上後，柱狀基臺360可 以進行水平旋轉及/或上下移動，而把半導體基底IIO放置於一個流體區域 控制裝置322的基底承載基座130上，接著載入/載出裝置366再旋轉回到 原來對應至輸送裝置372的位置。此時，輸送裝置372可以重複前述傳送 的步驟來傳送下一個半導體基底110，直到工藝操作設備350各層的各基底 承載基座130上皆裝填有一半導體基底110。
隨後，可採用前述任一種操作方式同時對各半導體基底110進行一電 化學電鍍工藝、 一晶面/晶背/晶邊清洗工藝、 一化學機械拋光工藝及/或一電 化學機械拋光工藝。工藝處理完畢之後，圓柱形支架362可以再水平旋轉 及/或上下移動，以將各半導體基底110皆載出柱狀基臺360。其後，圓柱 形支架362可以再繼續裝載待處理的半導體基底110。
於本發明的其他實施例中，流體區域控制裝置322與載入/載出裝置366 的位置，以及流體區域控制裝置322所進行的工藝皆可調換或調整，且工 藝操作設備350也可以包括有其他種類的工藝設備，例如一乾燥裝置。
由於本發明是利用控制流體來控制工藝流體的位置，而不像傳統工藝 要將半導體基底IIO浸置於溶液槽中，故在此實施例中，流體區域控制裝 置322無須局限於水平放置方式，而可以使半導體基底110與流體區域控 制裝置322皆直立操作。因此，工藝操作設備350可以設計成直立式的設 備，並將載入/載出裝置366垂直整合於工藝操作設備350中，進而有效節 省工藝操作設備350的佔地面積。此外，工藝操作設備350還可以對半導 體基底110進行批次(batch)處理，因此可以大幅地提升工藝的產量。
另外，本發明也可以將流體區域控制裝置與各種不同的反應裝置整合 於同一工藝操作設備。請參閱圖30，圖30繪示的是本發明的第五優選實施 例的工藝操作設備450的示意圖，其中相同的元件或部位仍沿用相同的符 號來表示。如圖30所示，工藝操作設備450包括有一 自動工藝控制系統324、 一載入/載出裝置466、至少一流體區域控制裝置420、至少一輸送裝置472、 至少一晶種沉積反應室478、至少一阻障層沉積反應室482、至少一乾燥反 應室484與至少一預沉積(pre-deposition)的反應室486(例如:溶劑清洗或等離 子體清洗室)。
於此實施例中，輸送裝置472可為一機械手臂。當半導體基底110置 入工藝操作設備450的載入/載出裝置466後，輸送裝置472可以將半導體基底110往返傳送於載入/載出裝置466、流體區域控制裝置420、晶種沉積 反應室478、阻障層沉積反應室482、乾燥反應室484與預沉積反應室486 之間。載入/載出裝置466在此可同時作為一載出裝置，而於其他實施例中， 工藝操作設備450亦可還包括有一載出裝置。
流體區域控制裝置420可具有前述流體區域控制裝置220、流體區域控 制裝置320或流體區域控制裝置720的結構，用以對半導體基底110進行 一電化學電鍍工藝、 一清洗工藝或一化學機械拋光工藝等等各式具有流體 的半導體工藝。晶種沉積反應室478可用以對半導體基底110進行一晶種 沉積工藝，阻障層沉積反應室482可用以對半導體基底110進行一阻障層 沉積工藝，乾燥反應室484可用以對半導體基底110進行一乾燥工藝及/或 一退火工藝，而預沉積反應室486用以對半導體基底110進行一預沉積工
藝
特別注意的是，晶種沉積反應室478、阻障層沉積反應室482、乾燥反 應室484與預沉積反應室486等等反應室實際上並非本實施例的必要元件。 本實施例主要的特徵在於，本發明的流體區域控制裝置420不需要具有龐 大的電鍍溶液槽，不需要事先將半導體基底110安裝於陰極電極與固定組 件之間，也不需局限於真空環境之中，因此可以輕易地與其他各式各樣的 反應裝置一起整合於同一個工藝操作設備450之中。因此，其所屬技術領 域具有通常知識者應可理解，本實施例的晶種沉積反應室478、阻障層沉積 反應室482、乾燥反應室484與預沉積反應室486實際上也可以被其他工藝 反應室所取代，例如後沉積(post-deposition)反應室、拋光工藝反應室、濺鍍 工藝反應室、任何化學氣相沉積反應室或任何物理氣相沉積反應室等等。
請參閱圖31，圖31繪示的是本發明的第六優選實施例的工藝搡作設備 850的示意圖，其中相同的元件或部位仍沿用相同的符號來表示。如圖31 所示，工藝操作設備850為一全功能式系統(all-in-one system)或一集群系統 (cluster system)，包括有 一 自動工藝控制系統324 、至少 一 裝載埠(load part)816、至少 一單晶片承載室(single wafer load lock chamber, SWLL chamber)830、 二個預清洗反應室(pre-cleaning chamber)840、 822、至少一鉭 /氮化鉭沉積反應室(Ta/TaN deposition chamber)852、至少一銅晶種沉積反應 室812、 二個緩沖室(buffer chamber)832、 842、 二個銅電化學電鍍(Cu ECP) 反應室860、 802、 二個銅化學機械拋光(CuCMP)反應室870、 8卯、至少一覆蓋層(caplayer)反應室880，以及三個機械手臂872,利用此系統晶片可在 不需破真空的情況下進行所有的工藝步驟。
裝載埠816，用來裝載晶片盒，是晶片盒進出工藝操作設備850的出入 口，以提供晶片加工。為使適用於迷你環境的技術，裝載埠816可具有至 少一晶片介面810。其中，晶片介面810可以是一個標準機械介面(standard mechanical interface, SMIF)，以裝載至少一標準化的SMIF型晶片盒。或者， 裝載埠816的晶片介面810亦可為適用前開式整合搶(front opening unified pod， FOUP)形式的晶片盒。需注意的是，工藝操作設備850可包括有多個 裝載埠816，且裝載埠816可具有多個晶片介面810,這些裝載埠816或晶 片介面810實際上可以裝設於工藝操作設備850的任何位置。
單晶片承載室830可具有一定向平面對準器(orientor)，用以把晶片的定 向平面(orientation),或將缺口(notch)對準至所定位的位置。或者，單晶片承 載室830可用以對晶片進行除氣(degas)、冷卻、吹氣(pump)、潔淨(purge) 等等步驟。預清洗反應室840與預清洗反應室822可於晶片進行沉積工藝 之前對晶片進行一預清洗工藝。鈦/氮化鈦沉積反應室852是用以於晶片表 面沉積一鈦金屬層及/或一氮化鈦層，鈦金屬層或氮化鈦層可作為介電層與 銅層之間的阻障層。銅晶種沉積反應室812可以於晶片表面沉積一銅晶種 層。緩衝室832與緩沖室842可作為定向平面對準器，也可以對晶片進行 除氣、冷卻、吹氣、潔淨、退火(anneal)或測量(metrology)等等步驟。
銅電化學電鍍反應室860與銅電化學電鍍反應室802可具有前述流體 區域控制裝置220的結構，用以對半導體基底110進行一電化學電鍍工藝， 以於前述銅晶種層表面鍍上一層所需的銅層。銅化學機械拋光反應室870 與銅化學機械拋光反應室890可具有前述流體區域控制裝置720的結構， 用以對半導體基底110進行一化學機械拋光工藝。此外，銅電化學電鍍反 應室860、銅電化學電鍍反應室802、銅化學機械拋光反應室870與銅化學 機械拋光反應室890皆可用以對半導體基底110進行一預清洗工藝、 一後 清洗(post cleaning)工藝或一乾燥工藝。覆蓋層反應室880是用以於晶片表 面沉積一覆蓋層來保護晶片表面，可用以避免晶片的銅層離開工藝操作設 備850之後氧化而形成氧化物，也可以避免外界的汙染物接觸覆蓋層下方 的材料層或裝置。
於此實施例中，機械手臂872可為一單片式(single blade)機械手臂或一多片式(multipleblades)機械手臂。當晶片置入工藝操作設備850後，機械手 臂872可以將晶片往返傳送於裝載埠816、單晶片承載室830、緩沖室832、 842與各反應室802、 812、 822、 840、 852、 860、 870、 880、 890之間。
其所屬技術領域具有通常知識者應可理解，根據所需的產品產量 (throughput)與產品品質(quality),本實施例的各反應室802、 812、 822、 840、 852、 860、 870、 880、 890實際上也可以被其他工藝反應室所取代，例如後 沉積反應室、賊鍍工藝反應室、任何化學氣相沉積反應室或任何物理氣相 沉積反應室等等。本實施例是以一銅工藝來說明本發明應用於一後段工藝 (back-end-of-the-line process, BEOL process)的全功能式系統的工藝i殳備，其 所屬技術領域具有通常知識者亦應理解，本發明不需局限於銅工藝，而可 以用於形成任何所需的材料層或半導體結構。
再者，本發明亦可利用輸送帶作為半導體基底110於工藝操作設備內 部的輸送媒介。請參閱圖32，圖32繪示的是本發明的第七優選實施例的工 藝操作設備550的示意圖，其中相同的元件或部位仍沿用相同的符號來表 示。如圖32所示，工藝操作設備550包括有一自動工藝控制系統324、 一 載入/載出裝置466、至少一流體區域控制裝置520、至少一輸送帶572、至 少一晶種沉積反應室478、至少一阻障層沉積反應室482、至少一乾燥反應 室484與至少一預沉積反應室486。其中，流體區域控制裝置520可具有前 述流體區域控制裝置220、流體區域控制裝置320或流體區域控制裝置720 的結構，用以對半導體基底110進行一電化學電鍍工藝、 一清洗工藝或一 化學機械拋光工藝等等工藝。
與第五實施例主要的不同處在於，本實施例的輸送裝置包括有一輸送 帶572。當半導體基底110置入工藝操作設備550的載入/載出裝置466後， 輸送帶572可以承載半導體基底110往返傳送於流體區域控制裝置420、晶 種沉積反應室478、阻障層沉積反應室482、乾燥反應室484與預沉積反應 室486之間。由於本發明的流體區域控制裝置520不需要事先將半導體基 底110安裝於陰極電極與固定組件之間，因此工藝操作設備550隻需利用 一個簡單的輸送帶572就可以將半導體基底110置入各反應室接受工藝處 理。
傳統電化學電鍍裝置、傳統清洗工藝，或是傳統化學機械拋光裝置通 常為開放式系統，工藝流體或其中的化學物質容易逸散於周圍環境中，使得裝置周圍的溼度大增，並且可能讓周圍環境中存在具汙染性的化學物質， 因此這些傳統裝置難以與其他工藝裝置互相整合。由於本發明流體區域控 制裝置的工藝流體的使用量減少，且工藝流體能被流體區域控制裝置迅速 回收，所以流體區域控制裝置本身與流體區域控制裝置的周圍可以具有較 小的溼度。因此，本發明的流體區域控制裝置可以克服已知裝置的限制， 與各種不同的反應裝置整合於同一工藝操作設備。 一方面可以節省半導體 基底於各機臺設備間往返的運送時間，另一方面可以避免半導體基底的材 料層於運送的過程中遭到外界氧化，進而節省了去除氧化物所需的龐大工 藝時間與工藝成本。
此外，本發明亦可同時利用輸送帶與機械手臂作為工藝操作設備的輸 送設備。請參閱圖33，圖33繪示的是本發明的第八優選實施例的工藝操作
設備650的示意圖，其中相同的元件或部位仍沿用相同的符號來表示。如 圖33所示，工藝操作設備650包括有一自動工藝控制系統324、至少一流 體區域控制裝置620、 一輸送帶672與一機械手臂674。其中，流體區域控 制裝置620可具有前述流體區域控制裝置220、流體區域控制裝置320或流 體區域控制裝置720的結構，用以對半導體基底110進行一電化學電鍍工 藝、 一清洗工藝或一化學機械拋光工藝等等工藝。機械手臂674用以傳送 半導體基底110往返於輸送帶672與流體區域控制裝置620之間，而輸送 帶672用以將半導體基底IIO傳進並且傳出工藝操作設備650。
當要接受流體區域控制裝置620的處理時，待處理的半導體基底110 先通過輸送帶672傳送至流體區域控制裝置620周圍。接著，機械手臂674 夾取前述半導體基底110，並將半導體基底110置入流體區域控制裝置620 的基底承載基座130上。其後，流體區域控制裝置620可先對半導體基底 110進行一電化學電鍍工藝或一清洗工藝等等工藝。待流體區域控制裝置 620處理完成之後，機械手臂674再將半導體基底IIO放回輸送帶672上， 並且由輸送帶672將半導體基底110送往後續的工藝設備。此時，工藝操 作設備650則可以繼續處理下一個半導體基底110。
由此可知，由於半導體基底無須先安置於陰極電極與固定組件之間， 也不需要傾斜地置入電鍍流體中，所以本發明的工藝操作設備可以批次處 理大量的半導體基底，有效地提升產品的產量。基底承載基座可以利用其 輸送帶或環狀結構直接將半導體基底傳送至預定位置接受工藝流體的處理，因此工藝操作設備甚至可以省略半導體基底的載入/載出裝置，且半導 體基底的浸潤過程也比已知技術更為簡單。
以上所述僅為本發明的優選實施例，凡依本發明權利要求所做的均等 變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1. 一種用於電鍍的流體區域控制裝置，包括有至少一基底承載基座，用以承載至少一半導體基底；至少一陰極電極，設置於該基底承載基座上，用以電連接該半導體基底；至少一陽極系統，位於該基底承載基座上方，本質上對應於該半導體基底而設置，並且與該基底承載基座相距一反應高度，該陽極系統與該陰極電極之間定義有至少一待處理區域以及至少一非處理區域；至少一控制流體提供管線，對應於該非處理區域而設置，用於提供至少一控制流體；至少一控制流體回補管線，對應於該非處理區域而設置，用於回收該控制流體；至少一工藝流體提供管線，對應於該待處理區域而設置，用於提供至少一電鍍流體；以及至少一工藝流體回補管線，對應於該待處理區域而設置，用於回收該電鍍流體。
2. 如權利要求1所述的流體區域控制裝置，其中該流體區域控制裝置 是應用於至少一電化學電鍍工藝。
3. 如權利要求1所述的流體區域控制裝置，其中該控制流體是液體狀 態、氣體狀態、蒸汽狀態或是膠體狀態。
4. 如權利要求1所述的流體區域控制裝置，其中該半導體基底是晶片， 該待處理區域是對應至該晶片的晶面，而該非處理區域是對應至該晶片的 晶邊。
5. —種流體區域控制裝置，包括有至少一基底承載基座，用以承載至少一半導體基底，該基底承載基座上定義有至少一待處理區域以及至少一非處理區域；至少一固定組件，設置於該基底承載基座上，用以固定該半導體基底； 至少一控制流體提供管線，對應於該非處理區域而設置，用於提供至少一控制流體；至少一控制流體回補管線，對應於該非處理區域而設置，用於回收該控制流體；至少一工藝流體提供管線，對應於該待處理區域而設置，用於提供至 少一工藝流體；以及至少一工藝流體回補管線，對應於該待處理區域而設置，用於回收該 工藝流體。
6. 如權利要求5所述的流體區域控制裝置，其中該流體區域控制裝置 是應用於至少一溶劑清洗工藝、至少一無電電鍍工藝或至少一晶背/晶邊清洗工藝。
7. 如權利要求5所述的流體區域控制裝置，還包括有至少一管線系統， 位於該基底承載基座上方，本質上對應於該半導體基底而設置，並且與該 基底承載基座相距一反應高度。
8. 如權利要求5所述的流體區域控制裝置，還包括有至少一拋光系統， 位於該基底承載基座上方，本質上對應於該半導體基底而設置。
9. 如權利要求8所述的流體區域控制裝置，其中該拋光系統包括有至 少一拋光墊。
10. —種工藝操作設備，包括有 至少一柱狀基臺；以及至少一流體區域控制裝置，位於該柱狀基臺的至少一側面，該流體區域控制裝置包括有至少一基底承載基座，平行於該柱狀基臺的該側面而設置，用以承載至少一半導體基底；至少一固定組件，用以固定該半導體基底； 至少一工藝流體提供管線，用於提供至少一工藝流體； 至少一工藝流體回補管線，用於回收該工藝流體； 至少一控制流體提供管線，設置於該半導體基底的周圍，用於提供至少一控制流體；以及至少一控制流體回補管線，設置於該半導體基底的周圍，用於回收該控制流體。
11. 如權利要求10所述的工藝操作設備，還包括至少一自動工藝控制系統。
12. 如權利要求IO所述的工藝操作設備，其中該柱狀基臺是直立式基
13. 如權利要求10所述的工藝操作設備，其中該柱狀基臺具有多個側面。
14. 如權利要求IO所述的工藝操作設備，還包括有至少一載入/載出裝 置，位於該柱狀基臺的至少一側面，用以將該半導體基底載入/載出該柱狀基臺。
15. 如權利要求14所述的工藝操作設備，其中該載入/載出裝置是平行 於該柱狀基臺的該側面而設置。
16. 如權利要求14所述的工藝操作設備，還包括有至少一輸送裝置， 位於該柱狀基臺周圍，用以將該半導體基底傳送至該載入/載出裝置。
17. 如權利要求16所述的工藝操作設備，其中該輸送裝置先旋轉該半 導體基底，使該半導體基底平行於該載入/載出裝置後，再將該半導體基底 放入該載入/載出裝置。
18. 如權利要求IO所述的工藝操作設備，其中該柱狀基臺具有水平旋 轉與上下移動的功能。
19. 如權利要求IO所述的工藝操作設備，其中該固定組件是陰極電極， 且電連接至該半導體基底。
20. 如權利要求19所述的工藝操作設備，還包括有至少一陽極系統， 其中該陽極系統包括有至少 一 陽極電極與至少 一感測器。
21. 如權利要求IO所述的工藝操作設備，其中該流體區域控制裝置是 應用於至少一電化學電鍍工藝、至少一拋光工藝或至少一晶面/晶背/晶邊清 洗工藝。
22. —種工藝操作設備，包括有至少一載入/載出裝置，用以載入/載出至少一半導體基底； 至少一輸送裝置，用以傳送該半導體基底；至少 一 晶種沉積反應室，用以對該半導體基底進行至少 一晶種沉積工 藝；以及至少一流體區域控制裝置，包括有至少一基底承載基座，用以承載該半導體基底； 至少一固定組件，用以固定該半導體基底； 至少一工藝流體提供管線，用於提供至少一工藝流體；至少一工藝流體回補管線，用於回收該工藝流體；至少一控制流體提供管線，設置於該半導體基底的周圍，用於提供至少一控制流體；以及至少一控制流體回補管線，設置於該半導體基底的周圍，用於回收該控制流體。
23. 如權利要求22所述的工藝操作設備，還包括有至少一阻障層沉積 反應室，用以對該半導體基底進行至少一阻障層沉積工藝。
24. 如權利要求22所述的工藝操作設備，還包括至少一自動工藝控制系統。
25. 如權利要求22所述的工藝操作設備，還包括有至少一乾燥反應室， 用以對該半導體基底進行至少一乾燥工藝及/或一退火工藝。
26. 如權利要求22所述的工藝操作設備，還包括有至少一預沉積反應 室，用以對該半導體基底進行至少一預沉積工藝。
27. 如權利要求22所述的工藝操作設備，其中該固定組件是陰極電極， 且電連接至該半導體基底。
28. 如權利要求27所述的工藝操作設備，還包括有至少一陽極系統， 其中該陽極系統包括有至少 一 陽極電極與至少 一感測器。
29. 如權利要求22所述的工藝操作設備，其中該流體區域控制裝置是 用以對該半導體基底進行至少一電化學電鍍工藝、至少一晶面/晶背/晶邊清 洗工藝、至少一化學機械拋光工藝及/或至少一電化學機械拋光工藝。
30. 如權利要求22所述的工藝操作設備，其中該工藝操作設備是全功 能式系統或集群系統。
31. 如權利要求22所述的工藝操作設備，其中該工藝操作設備應用於 至少一銅工藝。
32. 如權利要求22所述的工藝操作設備，其中該輸送裝置包括有至少 一機械手臂或至少 一輸送帶。
33. —種流體區域控制裝置的操作方法，包括有提供至少 一流體區域控制裝置，該流體區域控制裝置包括有至少 一基 底承載基座、至少一控制流體提供管線與至少一控制流體回補管線，且該 流體區域控制裝置中定義有至少 一待處理區域與至少 一 非處理區域；提供至少一半導體基底，該半導體基底固定於該基底承載基座上；開啟該控制流體提供管線與該控制流體回補管線，使得至少 一控制流 體持續從該控制流體提供管線流出，並且流入該控制流體回補管線，其中該控制流體流過該流體區域控制裝置的該非處理區域；以及提供至少 一工藝流體，該工藝流體接觸該流體區域控制裝置的該待處 理區域，且該工藝流體不溶於該控制流體。
34. 如權利要求33所述的操作方法，其中該操作方法是應用於至少一 電化學電鍍工藝、至少一晶面/晶背/晶邊清洗工藝、至少一化學機械拋光工 藝或至少 一 電化學機械拋光工藝。
35. 如權利要求33所述的操作方法，其中該工藝流體是電鍍流體、清 洗流體、超臨界流體或拋光漿料。
36. 如權利要求33所述的操作方法，其中該控制流體是液體狀態、氣 體狀態、蒸汽狀態、超臨界流體或是膠體狀態。
37. 如權利要求33所述的操作方法，其中該半導體基底是晶片。
38. 如權利要求37所述的操作方法，其中該待處理區域是對應至該晶 片的晶面，而該非處理區域是對應至該晶片的晶邊。
39. 如權利要求37所述的操作方法，其中該待處理區域是對應至該晶 片的晶邊，而該非處理區域是對應至該晶片的晶面。
40. 如權利要求37所述的操作方法，其中該待處理區域是對應至該晶 片的晶面，而該非處理區域是對應至該晶片的晶背。
41. 如權利要求37所述的操作方法，其中該待處理區域是對應至該晶 片的晶背，而該非處理區域是對應至該晶片的晶面。
42. 如權利要求37所述的操作方法，其中該晶片具有至少一有源區域 與至少一周邊區域。
43. 如權利要求42所述的操作方法，其中該待處理區域是對應至該晶 片的該有源區域，而該非處理區域是對應至該晶片的該周邊區域。
全文摘要
本發明是提供一種流體區域控制裝置及其操作方法。流體區域控制裝置包括有至少一基底承載基座、至少一工藝流體提供管線、至少一工藝流體回補管線、至少一控制流體提供管線與至少一控制流體回補管線。工藝流體提供管線提供至少一工藝流體，使工藝流體接觸晶片的晶面。控制流體提供管線則持續提供至少一控制流體。控制流體不溶於工藝流體，其會流過晶片的晶邊，使得工藝流體被局限於特定的空間之內。
文檔編號H01L21/445GK101435100SQ200710186748
公開日2009年5月20日 申請日期2007年11月16日 優先權日2007年11月16日
發明者施惠紳, 簡佑芳 申請人:聯華電子股份有限公司