用於加工半導體晶片的集成系統的製作方法
2023-07-30 06:10:36
專利名稱：用於加工半導體晶片的集成系統的製作方法
背景技術：
發明領域本發明通常涉及半導體加工技術，更特定地，涉及集成半導體晶片加工系統。
相關技術描述在半導體工業中，可使用各種工藝在晶片上沉積和腐蝕材料。沉積技術包括諸如電化學沉積(ECD)和電化學機械沉積(ECMD)這樣的工藝。在兩種工藝中，通過讓電流通過與晶片表面(陰極)接觸的電解質而在半導體晶片或工件上沉積導體。ECMD工藝能夠用導電材料均勻地填充晶片表面上的孔洞和溝槽，同時保持表面的平面性。在由本發明的受讓人共同擁有的名為「用於電化學機械沉積的方法和設備」的U.S.Patent No.6,176,992中，可以找到ECMD方法和設備的更詳細的描述。
如果進行傳統的鍍金屬工藝在沉積室中沉積導電材料，可將工件轉移到集束工具的另一腔室中進行機械和化學拋光，例如，化學機械拋光(CMP)。正如所知道的，也可通過在完成ECD和ECMD工藝之後使晶片相對於電極為陽極的(正極的)來進行電化學腐蝕從而移除材料。
不管使用何種工藝，都要在沉積和/或拋光步驟之後將工件轉移到衝洗/清洗位。在衝洗/清洗步驟中，使用諸如水等這樣的流體來衝洗掉沉積和/或拋光工藝產生的各種殘渣，然後將晶片乾燥。
傳統上，加工室設計成多加工位或模塊，排列成集束以形成集束工具或系統。這樣的集束工具或系統通常用於同時加工多個晶片。通常，集束工具由多個加工位或模塊組成，設計成用於特定工作。然而，在這樣的傳統集束工具中，沉積和清洗工藝步驟通常都需要分離的腔室。為此，在已知的集束工具中，對於一個要加工並清洗的晶片，它必需被移至另一加工位或系統。這樣，如此構成的系統需要從特殊加工環境中抓取晶片並將其放入清潔環境中。這可能是不合適的，因為在這樣轉移晶片的過程中，像微粒這樣的汙染物會黏附到晶片上。另外，像取出、轉移和重裝晶片這樣的一系列動作可能會成本高並且耗時，或者需要更大的佔地面積。
為此，需要一種備選的集成處理系統，它減少製造成本並增加製造效率。
發明概述本發明給出了加工許多具有導電前表面的晶片的集成系統。該系統包括許多用於在晶片前表面上沉積或移除金屬的加工子系統。每個加工子系統包括加工室和清洗室。該系統還具有晶片傳送子系統，用於將每個晶片轉移出或轉移入許多加工子系統中合適的一個。許多加工子系統和晶片傳送子系統形成了一個集成系統。
參考下面的附圖、描述和權利要求將能更好地理解本發明的這些和其它特徵、方面和優點。
附圖簡述在下面的詳細描述中，參考作為本發明非限制示例性實施方案的附圖進一步描述了本發明的上述和其它目的、特徵和優點，其中在所有這些附圖中，類似的標號代表本發明的類似部分，其中
圖1示出本發明的第一實施方案，使用許多電化學沉積加工位；圖2示出本發明的第二實施方案，使用許多電化學機械沉積加工位；圖3示出本發明的第三實施方案，使用許多化學機械工藝加工位；
圖4示出本發明的第四實施方案，使用許多電化學拋光或腐蝕加工位；圖5和6示出本發明的第五和第六實施方案，每個都使用至少一個鍍金屬加工位和至少一個導體移除位；圖7示出本發明的第七實施方案，使用許多不同加工位；以及圖8示出本發明的第八實施方案，使用許多不同加工位，包括退火位。
發明詳述本發明給出用於半導體器件製造的系統。該系統包含一些用於進行像電化學機械沉積(ECMD)、電化學沉積(ECD)、化學機械拋光(CMP)和電化學拋光(EC拋光)等加工步驟以及其它像清洗、切邊和乾燥這樣的加工步驟的加工模塊。另外，設計了本發明的集成工具以利用這些加工模塊進行涉及電化學沉積、化學機械拋光和電化學拋光的加工步驟。
如上所述，在ECD、ECMD、CMP或電化學拋光工藝之後，需要從晶片上衝洗掉電解質殘渣，隨後需要乾燥晶片。另外，在這樣的加工之後，有可能必需除去沉積在靠近晶片表面邊緣的地方上的部分金屬。這一工藝通常稱作「斜邊清除」或「切邊」步驟。在本發明中，示例性加工室——即，ECD、ECMD、CMP或電化學拋光室以及它們各自的清洗室——垂直堆疊。然而，在現有技術中，ECD工藝、電化學腐蝕工藝、CMP工藝和清洗工藝是在互相平行放置的不同腔室中進行的。切邊步驟可以在清洗室中進行。在本申請的上下文中，清洗室是進行清洗(使用像水等這樣的流體從其上除去殘渣)和乾燥以及可能的切邊加工步驟的腔室。
現在將參考附圖，其中所有圖中類似的數字指待類似的部分。圖1示出本發明的集成工具100或系統，包含加工部分102和通過緩衝部分106與加工部分相連的裝入/取出部分104或匣子部分加工部分可包含一個或多個加工位108A-108D，它們可以按照圖1所示的方式聚集在加工位102周圍。在本實施方案中，加工位108A-108D可以優選地是垂直堆疊的腔室，可具有電化學沉積(ECD)室和清洗室(即，ECD/清洗室)。如果這樣配置，本發明的集成工具100可以加工不同直徑的晶片。在某一實施方案中，加工位108A和108B可以加工300mm的晶片，而加工位108C、108D加工200mm的晶片，反之亦然。正如前面所提到的，在由本發明的受讓人共同擁有的、於1999年12月17日提出的題為「用於多片加工的垂直結構腔室」的共同未決的U.S.Application Serial No.09/466,014中公開了一個這樣的示例性垂直室設計和工作。在工作時，由第一機器人114將要鍍金屬的晶片110或工件傳送至匣子112中的匣子部分104，然後可將它們中的每一個抓取並轉移至緩衝部分106。然後可由第二機器人116將每個晶片110轉移到加工部分102中的垂直室108A-108D中的某一個內。正如上面所提到的，垂直室108A-108D可被調整以加工200或300毫米的晶片。在電化學沉積和清洗工藝完成之後，以相反的順序進行上面的轉移步驟，將每個晶片從集成工具100中取出。圖2示出本發明的集成工具200或系統的另一實施方案，它包含加工部分202和與加工部分通過緩衝部分206相連的裝入/取出部分204或匣子部分。加工部分可包含一個或多個加工位208A-208D，它們可以按圖2所示的方式聚集在加工部分202周圍。在該實施方案中，加工位208A-208D可優選地為垂直堆疊的腔室，可具有電化學機械沉積(ECMD)室和清洗室(即ECMD/清洗室)，可在工件上進行導電材料的鍍金屬和移除，如上面提到的U.S.Patent No.6,176,992中描述的。如果這樣配置，本發明的集成工具200能夠加工不同直徑的晶片。在某一實施例中，加工位108A和108B能加工300mm的晶片，而加工位108C和108D加工200mm的晶片，反之亦然。正如前面提到的，在由本發明的受讓人共同擁有的、於1999年12月17日提出的題為「用於多片加工的垂直結構腔室」的共同未決的U.S.Application Serial No.09/466,014中公開了一個這樣的示例性垂直室設計和工作。
在工作時，由第一機器人214將要鍍金屬導電材料和/或要將其上已沉積了的導電材料移除的晶片210或工件抓取並傳送至匣子212中的匣子部分204，然後可將它們中的每一個轉移至緩衝部分206。然後可由第二機器人216將每個晶片210轉移至加工部分202中的垂直室208A-208D中的某一個內。正如上面所提到的，垂直室208A-208D可被調整以加工200或300毫米的晶片。在鍍金屬和/或移除以及清洗工藝完成之後，以相反的順序進行上面的轉移步驟，將每個晶片210從集成工具200中取出。圖3示出本發明的集成工具300或系統的另一實施方案，它包含加工部分302和與加工部分通過緩衝部分306相連的裝入/取出部分304或匣子部分。加工部分302可包含一個或多個加工位308A-308D，它們可以按圖3所示的方式聚集在加工部分302周圍。在該實施方案中，加工位308A-308D可優選地為垂直堆疊的腔室，可具有化學機械拋光(CMP)室和清洗室(即CMP/清洗室)。如果這樣配置，本發明的集成工具300能夠加工不同直徑的晶片。在某一實施例中，加工位308A和308B能加工300mm的晶片，而加工位308C和308D加工200mm的晶片，反之亦然。正如前面提到的，在由本發明的受讓人共同擁有的、於1999年12月17日提出的題為「用於多片加工的垂直結構腔室」的共同未決的U.S.Application Serial No.09/466,014中公開了一個這樣的示例性垂直室設計和工作。
在工作時，由第一機器人314將要拋光的晶片310或工件傳送至匣子312中的匣子部分304，然後可將它們中的每一個抓取並轉移至緩衝部分306。然後可由第二機器人316將每個晶片310轉移至加工部分302中的垂直室308A-308D中的某一個內。正如上面所提到的，垂直室308A-308D可被調整以加工200或300毫米的晶片。在化學機械拋光和清洗工藝完成之後，以相反的順序進行上面的轉移步驟，將每個晶片310從集成工具300中取出。圖4示出本發明的集成工具400或系統的另一實施方案，它包含加工部分402和與加工部分通過緩衝部分406相連的裝入/取出部分404或匣子部分。加工部分402可包含一個或多個加工位408A-408D，它們可以按圖4所示的方式聚集在加工部分402周圍。在該實施方案中，加工位408A-408D可優選地為垂直堆疊的腔室，可具有電化學拋光或電化學腐蝕室和清洗室(即EC拋光/清洗室)。如果這樣配置，本發明的集成工具400能夠加工不同直徑的晶片。在某一實施例中，加工位408A和408B能加工300mm的晶片，而加工位408C和408D加工200mm的晶片，反之亦然。正如前面提到的，在由本發明的受讓人共同擁有的、於1999年12月17日提出的題為「用於多片加工的垂直結構腔室」的共同未決的U.S.Application Serial No.09/466,014中公開了一個這樣的示例性垂直室設計和工作。
在工作時，由第一機器人414將要電化學拋光的晶片410或工件傳送至匣子412中的匣子部分404，然後可將它們中的每一個轉移至緩衝部分406。然後可由第二機器人416將每個晶片410抓取並轉移至加工部分402中的垂直室408A-408D中的某一個內。正如上面所提到的，垂直室408A-408D可被調整以加工200或300毫米的晶片。在EC拋光和清洗工藝完成之後，以相反的順序進行上面的轉移步驟，將每個晶片410從集成工具400中取出。
儘管從上面的討論可以清楚看出本發明的優點在於減少汙染物和所消耗的時間——這是因為能在同一垂直室中進行的操作的數量故而無需機器人同樣多地握住晶片，當具有不同加工能力的垂直室做成集成系統的一部分時，就總的吞吐量和降低的汙染來說，還可獲得更進一步的優點。這是因為在與單個加工部分相聯合的不同鍍金屬和移除室的每一個中，都還有一個清洗室。另外，這樣做的話消除了將晶片從某一加工室轉移至一個不同的清洗室然後再轉移至一個不同的加工室所需的總時間，在下文中這將更為明顯。
圖5示出本發明的集成工具500或系統的另一實施方案，它包含加工部分502和與加工部分通過緩衝部分506相連的裝入/取出部分504或匣子部分。加工部分502可包含一個或多個加工位508A、508B和509A、509B，它們可以按圖5所示的方式聚集在加工部分502周圍。在該實施方案中，加工位508A、508B和509A、509B可優選地為垂直堆疊的腔室。垂直堆疊的腔室可排列成一組ECD/清洗腔室508A、508B和一組CMP/清洗腔室509A/509B。正如前面提到的，在由本發明的受讓人共同擁有的、於1999年12月17日提出的題為「用於多片加工的垂直結構腔室」的共同未決的U.S.Application Serial No.09/466,014中公開了一個這樣的示例性垂直室設計和工作。
在工作時，由第一機器人514將要鍍金屬和拋光的晶片510或工件傳送至匣子512中的匣子部分504，然後可將它們中的每一個轉移至緩衝部分506。然後可由第二機器人516將每個晶片510抓取並轉移至加工部分502中的垂直室508A、508B和509A、509B中的某一個內。在某一實施方案中，第二機器人516最初可將晶片510轉移至ECD/清洗室508A。一旦通過沉積所進行的鍍金屬以及最初的清洗完成之後，第二機器人516抓取晶片並將它們轉移至CMP/清洗室509A。在CMP/清洗室509A中進行的化學機械拋光和清洗工藝完成之後，第二機器人516以及然後第一機器人514依次握住每個晶片510，將晶片重新放回集成工具500的匣子512中。正如上面所提到的，垂直室508A、508B或509A、509B可被調整以加工200或300毫米的晶片。
圖6示出本發明的集成工具600或系統的另一實施方案，它包含加工部分602和與加工部分通過緩衝部分606相連的裝入/取出部分604或匣子部分。加工部分602可包含一個或多個加工位608A、608B和609A、609B，它們可以按圖6所示的方式聚集在加工部分602周圍。在該實施方案中，加工位608A、608B和609A、609B可優選地為垂直堆疊的腔室。垂直堆疊的腔室可排列成一組ECD/清洗腔室608A、608B和一組EC拋光/清洗腔室609A/609B。正如前面提到的，在由本發明的受讓人共同擁有的、於1999年12月17日提出的題為 「用於多片加工的垂直結構腔室」的共同未決的U.S.Application Serial No.09/466,014中公開了一個這樣的示例性垂直室設計和工作。
在工作時，由第一機器人614將要鍍金屬和電化學拋光的晶片610或工件傳送至匣子612中的匣子部分604，然後可將它們中的每一個轉移至緩衝部分606。然後可由第二機器人616將每個晶片610抓取並轉移至垂直室608A、608B和609A、609B中的某一個內。在某一實施方案中，第二機器人616最初可將晶片610中的每一個轉移至ECD/清洗室608A。一旦在ECD/清洗室608A中進行了鍍金屬以及隨後最初的清洗，第二機器人616抓取晶片610中的每一個並將它轉移至CMP/清洗室609A。在CMP/清洗室609A中進行的化學機械拋光和清洗工藝完成之後，第二機器人516以及然後第一機器人514依次握住每個晶片610，將晶片重新放回集成工具600的匣子612中。正如上面所提到的，垂直室608A、608B或609A、609B可被調整以加工200或300毫米的晶片。
圖7示出本發明的集成工具700或系統的另一實施方案，它包含加工部分702和與加工部分通過緩衝部分706相連的裝入/取出部分704或匣子部分。加工部分702可包含第一、第二、第三和第四加工位708A、708B、708C和708D，它們可以按圖7所示的方式聚集在加工部分702周圍。在該實施方案中，加工位708A-708D可優選地為垂直堆疊的腔室。第一加工位708A可由ECD/清洗垂直室組成。第二加工位708B可由ECMD/清洗垂直室組成。第三加工位708C可由CMP/清洗垂直室組成。第四加工位708D可由EC拋光/清洗垂直室組成。正如前面提到的，在由本發明的受讓人共同擁有的、於1999年12月17日提出的題為「用於多片加工的垂直結構腔室」的共同未決的U.S.Application Serial No.09/466,014中公開了一個這樣的示例性垂直室設計和工作。
在工作時，由第一機器人714將要鍍金屬(利用ECD和/或ECMD)和電化學拋光或CMP拋光的晶片710或工件傳送至匣子712中的匣子部分704，然後可將它們中的每一個轉移至緩衝部分706。然後可由第二機器人716將每個晶片710抓取並轉移至垂直室708A-708D中的某一個內。
在某一實施方案中，第二機器人716最初可將晶片710轉移至ECMD/清洗室708A。一旦在ECMD/清洗室708B中進行了鍍金屬和/或電拋光以及最初的清洗，第二機器人716抓取晶片710並將它轉移至CMP/清洗室708C或EC拋光/清洗室708D。在CMP/清洗室708C或EC拋光/清洗室708D分別進行的化學機械拋光和清洗或EC拋光和清洗完成之後，第二機器人716以及然後第一機器人714依次握住每個晶片710，將晶片重新放回集成工具700的匣子712中。
在第二實施方案中，第二機器人716最初可將晶片710轉移至ECD/清洗室708A。一旦在ECD/清洗室708B中進行了鍍金屬以及最初的清洗，第二機器人716抓取晶片710並將它轉移至CMP/清洗室708C或EC拋光/清洗室708D。在CMP/清洗室708C或EC拋光/清洗室708D分別進行的化學機械拋光和清洗或EC拋光和清洗完成之後，第二機器人716以及然後第一機器人714依次握住每個晶片710，將晶片重新放回集成工具700的匣子712中。
正如上面提到的，垂直室708A、708B或708C、708D可被調整以加工200或300毫米的晶片。儘管上述實施方案以四個加工位為例，但是應當理解，使用多於四個——例如六個——加工位也是處於本發明的範圍中的。
這種情況也在本發明的範圍中上述系統還可包含用於使晶片退火的退火室。當包括了退火室時，優選地使退火室靠近緩衝區，退火室要包括能加熱晶片的「熱」部分和能夠在退火完成後冷卻晶片的「冷」部分。這樣的退火室通常將能一次處理一個晶片，這是眾所周知的。這樣，我們相信無需再作進一步的描述。關於本發明的優點在於退火室與其它加工位集成的方式，這能使效率和吞吐量最大化。
取決於系統的結構，有可能只有兩個機器人中的其中一個能夠將晶片放入退火室或從退火室中取出晶片。如果兩個機器人都可以進行這樣的操作，如下所述，那麼如果在退火之後沒有進一步的操作，正如下文中將要描述的，那麼退火室可用作替代的緩衝區。
圖8示出本發明的集成工具800或系統的另一實施方案，它使用如上所述的退火室，包含加工部分802和與加工部分通過緩衝部分806相連的裝入/取出部分804或匣子部分。加工部分802可包含第一、第二、第三、第四和第五加工位808A、808B、808C、808D和808E，它們可以按圖8所示的方式聚集在加工部分802周圍。第一加工位808A可由能夠處理200mm晶片的ECD/清洗垂直室或ECMD/清洗垂直室(它們都可用於更大的系統)組成。第二加工位808B可由能夠處理300mm晶片的ECD/清洗垂直室或ECMD/清洗垂直室(它們都可用於更大的系統)組成。第三加工位808C可由能夠處理200mm晶片的CMP/清洗垂直室或EC拋光/清洗垂直室(它們都可用於更大的系統)組成。第四加工位808D可由能夠處理300mm晶片的CMP/清洗垂直室或EC拋光/清洗垂直室(它們都可用於更大的系統)組成。正如前面提到的，在由本發明的受讓人共同擁有的、於1999年12月17日提出的題為「用於多片加工的垂直結構腔室」的共同未決的U.S.Application Serial No.09/466,014中公開了一個這樣的示例性垂直室設計和工作。第五室808E可由退火室組成，如上所述。
在工作時，由第一機器人814將要鍍金屬(利用ECD和/或ECMD)的晶片810或工件傳送至匣子812中的匣子部分804，然後可將它們中的每一個轉移至緩衝部分806。然後可由第二機器人816將每個晶片810抓取並轉移至垂直室808A-808E中的某一個內。
在某一實施方案中，第二機器人816最初可將晶片810轉移至ECMD/清洗室808A和808B中的某一個內，這取決於晶片的尺寸。一旦在ECMD/清洗室808A或808B中進行了晶片表面鍍金屬和/或導電材料的移除，第二機器人816抓取晶片810並將它轉移至退火室808E。一旦在退火室中進行了退火和冷卻，就可由第二機器人816將晶片810抓取並傳送至CMP/清洗室或EC拋光/清洗室808C或808D，這取決於晶片的尺寸。一旦使用CMP/清洗室或EC拋光/清洗室808C或808D將導電材料從晶片的前表面取出，並且同一垂直室內的後續清洗完成，第二機器人816以及然後第一機器人814可協同工作將晶片重新放回匣子部分804中。作為另一實施方案，如果退火之後無需進一步的加工，則可由第一機器人814從退火室中抓取晶片並直接送回到匣子部分804。
在上面提到的各種實施方案中，已經指出本發明能夠處理放入匣子部分的不同尺寸的晶片。在每個不同匣子中的晶片的尺寸通過，例如使用系統控制器所用的軟體標記而得知。此外，提起晶片的機械手可探測每個晶片的中心——不論它的尺寸如何——並正確地將晶片抓起。
另外，對於每個晶片，系統控制器載入那個晶片所需的加工序列或程序，加工序列的各個部分由不同的加工位來進行。當將一個特定晶片送至一個特定加工位時，可由系統控制器在一個指令中將程序的那個部分送入加工位模塊，然後就可進行那種加工，然後還可以跟蹤正在被發送的晶片。
儘管在生產環境中通常對每個晶片採用相同的加工序列——這也是本發明所能預期的，但是在某些研究中，發現對每個晶片的加工進行更多的控制是有益的。這樣，由於每個晶片被送至合適的加工位——它可包括同一類型處理不同尺寸晶片的加工位，系統控制器將跟蹤晶片在系統中的進程，以使從加工位到加工位的傳送協調。
當然，應當理解，前面所述的這些設計本發明的優選實施方案，只要不超出下面權利要求中提出的本發明的精神和範圍，可以對
權利要求
1.集成系統，用於加工許多晶片，其中每個晶片具有導電前表面，該系統包含許多加工子系統，其中每個加工子系統包含用於在每個晶片的導電前表面上沉積或除去至少部分導電材料的加工室，以及相對加工室垂直放置用於除去相應加工室在前使用過程中在晶片上聚集的殘渣的清洗室；以及晶片傳送子系統，用於將晶片送入或送出這許多加工子系統並送入或送出一個晶片保存系統。
2.根據權利要求1的系統，其中每個加工子系統的加工室為電化學機械沉積室。
3.根據權利要求1的系統，其中每個加工子系統的加工室為電化學沉積室。
4.根據權利要求1的系統，其中每個加工子系統的加工室為化學機械拋光室。
5.根據權利要求1的系統，其中每個加工子系統的加工室為電化學拋光室。
6.根據權利要求1的系統，其中每個加工子系統聚集在鄰近晶片傳送子系統的地方。
7.根據權利要求6的系統，其中晶片傳送子系統包括至少一個晶片傳送機器人。
8.根據權利要求1的系統，其中每個加工子系統中的清洗室通過進行使用流體的清洗和乾燥除去殘渣。
9.根據權利要求8的系統，其中流體為水。
10.根據權利要求8的系統，其中每個加工子系統中的每個清洗室除去沉積在靠近晶片邊緣處的導電材料。
11.根據權利要求10的系統，其中晶片傳送子系統只傳送乾燥的晶片。
12.根據權利要求1的系統，其中晶片傳送子系統只傳送乾燥的晶片。
13.根據權利要求1的系統，其中晶片傳送子系統包括第一和第二晶片傳送機器人，第一晶片傳送機器人從匣子中移出每個晶片並將其放入緩衝器中，其後從緩衝器中移出每個晶片並將其重新放回匣子中；以及第二晶片傳送機器人從緩衝器中移出每個晶片並將其放入許多加工子系統中的某一個中，其後從該某個加工子系統中移出每個晶片並將其重新放回緩衝器中。
14.根據權利要求13的系統，其中晶片傳送子系統只傳送乾燥的晶片。
15.根據權利要求14的系統，其中每個加工子系統的加工室為電化學機械沉積室。
16.根據權利要求14的系統，其中每個加工子系統的加工室為電化學沉積室。
17.根據權利要求14的系統，其中每個加工子系統的加工室為化學機械拋光室。
18.根據權利要求14的系統，其中每個加工子系統的加工室為電化學拋光室。
19.根據權利要求13的系統，其中許多加工子系統中的至少某一個能夠處理某一尺寸的晶片，而許多加工子系統中的另一個能夠處理與某一尺寸的晶片尺寸不同的晶片；以及第一和第二機器人每個都能傳送這兩種不同尺寸的晶片。
20.根據權利要求1的系統，其中許多加工子系統中的至少某一個能夠處理某一尺寸的晶片，而許多加工子系統中的另一個能夠處理與某一尺寸的晶片尺寸不同的晶片；以及
21.根據權利要求20的系統，其中每個加工子系統的加工室為電化學機械沉積室。
22.根據權利要求20的系統，其中每個加工子系統的加工室為電化學沉積室。
23.根據權利要求20的系統，其中每個加工子系統的加工室為化學機械拋光室和電化學拋光室之一。
24.加工至少一個具有導電前表面的晶片的方法，使用的集成晶片加工系統包括至少一個加工子系統和晶片傳送子系統，後者能夠將至少一個晶片從一個保存區移至至少一個加工子系統，該方法包含以下步驟使用晶片傳送子系統將晶片從保存區移至該至少一個加工子系統；在該至少一個加工子系統中，使用位於該至少一個加工子系統中的加工室處理晶片的導電前表面上操作，獲得已加工的晶片；將已加工的晶片從加工室中垂直移至同樣位於該至少一個加工子系統中的清洗室；在清洗室中清洗已加工的晶片，除去沉積在其上的殘渣，獲得清潔晶片；以及在清洗室中乾燥清潔晶片，獲得乾燥晶片。
25.根據權利要求24的方法，進一步包括使用晶片傳送子系統將乾燥晶片從該至少一個加工子系統移至保存區的步驟。
26.根據權利要求24的方法，其中處理晶片的步驟進行電化學機械沉積。
27.根據權利要求24的方法，其中處理晶片的步驟進行電化學沉積。
28.根據權利要求24的方法，其中處理晶片的步驟進行化學機械拋光。
29.根據權利要求24的方法，其中處理晶片的步驟進行電化學拋光。
30.集成系統，用於加工許多晶片，其中每個晶片具有導電前表面，該系統包含許多加工子系統，其中至少一個第一加工子系統，包含用於在每個晶片的導電前表面上沉積導體的第一加工室，和相對第一加工室垂直放置用於除去第一加工室使用過程中在晶片上聚集的殘渣的第一清洗室；以及至少一個第二加工子系統，包含用於在每個晶片的導電前表面上沉積導體的第二加工室和相對第二加工室垂直放置用於除去第二加工室使用過程中在晶片上聚集的殘渣的第二清洗室；以及晶片傳送子系統，用於將晶片送入或送出該許多加工子系統並送入或送出一個晶片保存系統。
31.根據權利要求30的系統，其中第一加工子系統包括電化學沉積室而第二加工子系統包括化學機械拋光室。
32.根據權利要求30的系統，其中第一加工子系統包括電化學沉積室而第二加工子系統包括電化學拋光室。
33.根據權利要求30的系統，其中第一加工子系統包括電化學機械沉積室而第二加工子系統包括化學機械拋光室。
34.根據權利要求30的系統，其中第一加工子系統包括電化學機械沉積室而第二加工子系統包括電化學拋光室。
35.根據權利要求30的系統，其中晶片傳送子系統只傳送乾燥的晶片。
36.根據權利要求30的系統，其中每個加工子系統聚集在晶片傳送子系統附近。
37.根據權利要求30的系統，其中每個加工子系統中的清洗室通過進行使用流體的清洗和乾燥除去殘渣。
38.根據權利要求37的系統，其中第一加工子系統包括電化學沉積室而第二加工子系統包括化學機械拋光室。
39.根據權利要求37的系統，其中第一加工子系統包括電化學沉積室而第二加工子系統包括電化學拋光室。
40.根據權利要求37的系統，其中第一加工子系統包括電化學機械沉積室而第二加工子系統包括化學機械拋光室。
41.根據權利要求37的系統，其中第一加工子系統包括電化學機械沉積室而第二加工子系統包括電化學拋光室。
42.根據權利要求30的系統，其中第一清洗室除去沉積在靠近晶片邊緣的地方的部分導體。
43.根據權利要求30的系統，其中晶片傳送子系統只傳送乾燥的晶片，且包括第一和第二晶片傳送機器人，第一晶片傳送機器人從匣子中移出每個晶片並將其放入緩衝器中，其後從緩衝器中移出每個晶片並將其重新放回匣子中；以及第二晶片傳送機器人從緩衝器中移出每個晶片並將其放入許多加工子系統中的某一個中，其後從該某個加工子系統中移出每個晶片並將其重新放回緩衝器中。
44.根據權利要求30的系統，其中第一和第二機器人都能夠傳送至少兩種不同尺寸的晶片。
45.加工至少一個具有導電前表面的晶片的方法，使用的集成晶片加工系統包括許多加工子系統和一個晶片傳送子系統，該方法包含以下步驟使用晶片傳送子系統將晶片從保存區移至第一加工子系統；在該第一加工子系統中，使用位於第一加工子系統中的第一加工室處理晶片的導電前表面，至少在晶片的導電前表面上沉積導電材料，以獲得已初步加工的晶片；將已初步加工的晶片從第一加工室中垂直移至同樣位於第一加工子系統中的第一清洗室；在第一清洗室中清洗已初步加工的晶片，除去沉積在其上的殘渣，獲得初步清潔晶片；在清洗室中乾燥初步清潔晶片，獲得初步乾燥晶片；使用晶片傳送子系統將初步乾燥晶片從第一加工子系統移至第二加工子系統；在該第二加工子系統中，使用位於第二加工子系統中的第二加工室處理初步乾燥晶片的導電前表面，除去晶片導電前表面上的部分導電材料，以獲得已加工的晶片；將已加工的晶片從第二加工室中垂直移至同樣位於第二加工子系統中的第二清洗室；在第二清洗室中清洗已加工的晶片，除去沉積在其上的殘渣，獲得清潔晶片；以及在第二清洗室中乾燥清潔晶片，獲得乾燥晶片。
46.根據權利要求45的方法，進一步包括使用晶片傳送子系統將乾燥晶片從第二加工子系統移至保存區的步驟。
47.根據權利要求45的方法，進一步包括除去沉積在靠近晶片邊緣處的部分導電材料的步驟。
48.根據權利要求45的方法，其中使用第一加工室處理晶片的導電前表面的步驟使用電化學沉積室；以及使用第一加工室處理晶片的導電前表面的步驟使用化學機械拋光室。
49.根據權利要求45的方法，其中使用第一加工室處理晶片的導電前表面的步驟使用電化學沉積室；以及使用第一加工室處理晶片的導電前表面的步驟使用電化學拋光室。
50.根據權利要求45的方法，其中使用第一加工室處理晶片的導電前表面的步驟使用電化學機械沉積室；以及使用第一加工室處理晶片的導電前表面的步驟使用化學機械拋光室。
51.根據權利要求45的方法，其中使用第一加工室處理晶片的導電前表面的步驟使用電化學機械沉積室；以及使用第一加工室處理晶片的導電前表面的步驟使用電化學拋光室。
52.集成系統，用於加工許多晶片，其中每個晶片具有導電前表面，該系統包含許多加工子系統，其中每個加工子系統包含用於在每個晶片的導電前表面上沉積或除去至少部分導體的加工室以及相對於加工室垂直放置用於除去加工室使用過程中在晶片上聚集的殘渣的清洗室，其中這許多加工子系統中的第一個為電化學沉積室；這許多加工子系統中的第二個為電化學機械沉積室；這許多加工子系統中的第三個為化學機械沉積室；以及這許多加工子系統中的第四個為電化學拋光室；以及晶片傳送子系統，用於將晶片送入或送出這許多加工子系統並送入或送出晶片保存系統。
53.根據權利要求52的系統，其中每個加工子系統聚集在晶片傳送子系統附近。
54.根據權利要求52的系統，其中晶片傳送子系統包括至少一個晶片傳送機器人。
55.根據權利要求52的系統，其中晶片傳送子系統包括至少兩個晶片傳送機器人。
56.根據權利要求52的系統，其中每個加工子系統中的清洗室通過進行使用流體的清洗和乾燥除去殘渣。
57.根據權利要求52的系統，其中第一和第二加工子系統中的每個清洗室除去沉積在晶片邊緣附近的部分導體。
58.根據權利要求52的系統，其中晶片傳送子系統傳送乾燥的晶片。
59.根據權利要求52的系統，其中晶片傳送子系統只傳送乾燥的晶片。
60.根據權利要求52的系統，其中晶片傳送子系統包括第一和第二晶片傳送機器人，第一晶片傳送機器人從匣子中移出每個晶片並將其放入緩衝器中，其後從緩衝器中移出每個晶片並將其重新放回匣子中；以及第二晶片傳送機器人從緩衝器中移出每個晶片並將其放入許多加工子系統中的某一個中，其後從該某個加工子系統中移出每個晶片並將其重新放回緩衝器中。
61.集成系統，用於加工許多晶片，其中每個晶片具有導電前表面，該系統包含許多加工子系統，其中至少一個第一加工子系統包含用於在每個晶片的導電前表面上沉積導體的第一加工室；至少一個第二加工子系統包含用於除去每個晶片導電前表面上的部分導體的第二加工室；以及晶片傳送子系統，用於將晶片送入或送出這許多加工子系統並送入或送出晶片保存系統。
62.根據權利要求61的系統，其中第一加工子系統包括電化學沉積室而第二加工子系統包括化學機械拋光室。
63.根據權利要求61的系統，其中第一加工子系統包括電化學沉積室而第二加工子系統包括電化學拋光室。
64.根據權利要求61的系統，其中第一加工子系統包括電化學機械沉積室而第二加工子系統包括化學機械拋光室。
65.根據權利要求61的系統，其中第一加工子系統包括電化學機械沉積室而第二加工子系統包括電化學拋光室。
66.根據權利要求61的系統，其中第一加工子系統進一步包含與其關聯用於除去第一加工室使用過程中在晶片上聚集的殘渣的清洗室；第二加工子系統進一步包含與其關聯用於除去第二加工室使用過程中在晶片上聚集的殘渣的清洗室；以及晶片傳送子系統只傳送乾燥的晶片。
67.根據權利要求66的系統，其中每個加工子系統聚集在晶片傳送子系統附近。
68.根據權利要求61的系統，其中每個加工子系統中的清洗室通過進行使用流體的清洗和乾燥除去殘渣。
69.根據權利要求68的系統，其中第一加工子系統包括電化學沉積室而第二加工子系統包括化學機械拋光室。
70.根據權利要求68的系統，其中第一加工子系統包括電化學沉積室而第二加工子系統包括電化學拋光室。
71.根據權利要求68的系統，其中第一加工子系統包括電化學機械沉積室而第二加工子系統包括化學機械拋光室。
72.根據權利要求68的系統，其中第一加工子系統包括電化學機械沉積室而第二加工子系統包括電化學拋光室。
73.根據權利要求66的系統，其中第一清洗室除去沉積在晶片邊緣附近的部分導體。
74.根據權利要求61的系統，其中晶片傳送子系統只傳送乾燥的晶片，它包括第一和第二晶片傳送機器人，第一晶片傳送機器人從匣子中移出每個晶片並將其放入緩衝器中，其後從緩衝器中移出每個晶片並將其重新放回匣子中；以及第二晶片傳送機器人從緩衝器中移出每個晶片並將其放入許多加工子系統中的某一個中，其後從該某個加工子系統中移出每個晶片並將其重新放回緩衝器中。
75.集成系統，用於加工許多晶片，其中每個晶片具有導電前表面，該系統包含許多加工子系統，其中每個加工子系統包含用於在每個晶片的導電前表面上沉積或除去至少部分導電材料的加工室以及相對於加工室垂直放置用於除去相應加工室使用過程中在晶片上聚集的殘渣的清洗室；退火室，能夠至少退火一個晶片；以及晶片傳送子系統，用於將晶片送入或送出這許多加工子系統並送入或送出晶片保存系統。
76.根據權利要求75的系統，其中每個加工子系統的加工室為電化學機械沉積室。
77.根據權利要求75的系統，其中每個加工子系統的加工室為電化學沉積室。
78.根據權利要求75的系統，其中每個加工子系統的加工室為化學機械拋光室。
79.根據權利要求75的系統，其中每個加工子系統的加工室為電化學拋光室。
80.根據權利要求75的系統，其中每個加工子系統聚集在晶片傳送子系統附近。
81.根據權利要求80的系統，其中晶片傳送子系統包括至少一個晶片傳送機器人。
82.根據權利要求75的系統，其中每個加工子系統中的清洗室通過進行使用流體的清洗和乾燥除去殘渣。
83.根據權利要求82的系統，其中每個加工子系統中的每個清洗室除去沉積在晶片邊緣的部分導電材料。
84.根據權利要求83的系統，其中晶片傳送子系統只傳送乾燥的晶片。
85.根據權利要求75的系統，其中晶片傳送子系統只傳送乾燥的晶片。
86.根據權利要求75的系統，其中晶片傳送子系統包括第一和第二晶片傳送機器人，第一晶片傳送機器人從匣子中移出每個晶片並將其放入緩衝器中，其後從緩衝器或退火室中移出每個晶片並將其重新放回匣子中；以及第二晶片傳送機器人從緩衝器中移出每個晶片並將其放入許多加工子系統中的某一個中，其後從該某個加工子系統中移出每個晶片並將其重新放回緩衝器或退火室中。
87.根據權利要求86的系統，其中晶片傳送子系統只傳送乾燥的晶片。
88.根據權利要求87的系統，其中每個加工子系統的加工室為電化學機械沉積室。
89.根據權利要求87的系統，其中每個加工子系統的加工室為電化學沉積室。
90.根據權利要求87的系統，其中每個加工子系統的加工室為化學機械拋光室。
91.根據權利要求87的系統，其中每個加工子系統的加工室為電化學拋光室。
92.集成系統，用於加工許多晶片，其中每個晶片具有導電前表面，該系統包含許多加工子系統，其中至少一個第一加工子系統包含用於在每個晶片的導電前表面上沉積導體的第一加工室以及相對於第一加工室垂直放置用於除去第一加工室使用過程中在晶片上聚集的殘渣的第一清洗室；至少一個第二加工子系統包含用於從每個晶片的導電前表面上除去部分導體的第二加工室以及相對於第二加工室垂直放置用於除去第二加工室使用過程中在晶片上聚集的殘渣的第二清洗室；退火室，用於退火每個晶片；以及晶片傳送子系統，用於將晶片送入或送出這許多加工子系統和退火室並送入或送出晶片保存系統。
93.根據權利要求92的系統，其中第一加工子系統包括電化學沉積室而第二加工子系統包括化學機械拋光室。
94.根據權利要求92的系統，其中第一加工子系統包括電化學沉積室而第二加工子系統包括電化學拋光室。
95.根據權利要求92的系統，其中第一加工子系統包括電化學機械沉積室而第二加工子系統包括化學機械拋光室。
96.根據權利要求92的系統，其中第一加工子系統包括電化學機械沉積室而第二加工子系統包括電化學拋光室。
97.根據權利要求92的系統，其中晶片傳送子系統只傳送乾燥的晶片。
98.根據權利要求92的系統，其中每個加工子系統聚集在晶片傳送子系統附近。
99.根據權利要求92的系統，其中每個加工子系統中的清洗室通過進行使用流體的清洗和乾燥除去殘渣。
100.根據權利要求99的系統，其中第一加工子系統包括電化學沉積室而第二加工子系統包括化學機械拋光室。
101.根據權利要求99的系統，其中第一加工子系統包括電化學沉積室而第二加工子系統包括電化學拋光室。
102.根據權利要求99的系統，其中第一加工子系統包括電化學機械沉積室而第二加工子系統包括化學機械拋光室。
103.根據權利要求99的系統，其中第一加工子系統包括電化學機械沉積室而第二加工子系統包括電化學拋光室。
104.根據權利要求92的系統，其中第一清洗室除去沉積在晶片邊緣附近的部分導體。
105.根據權利要求92的系統，其中晶片傳送子系統只傳送乾燥的晶片，它包括第一和第二晶片傳送機器人，第一晶片傳送機器人從匣子中移出每個晶片並將其放入緩衝器中，其後從緩衝器中移出每個晶片並將其重新放回匣子中；以及第二晶片傳送機器人從緩衝器中移出每個晶片並將其放入許多加工子系統中的某一個中，其後從該某個加工子系統中移出每個晶片並將其重新放回緩衝器中。
106.根據權利要求25的設備，其中退火室包括退火區和冷卻區。
107.加工至少一個具有導電前表面的晶片的方法，使用的集成晶片加工系統包括許多加工子系統和一個晶片傳送子系統，該方法包含以下步驟使用晶片傳送子系統將晶片從保存區移至第一加工子系統；在該第一加工子系統中，使用位於第一加工子系統中的第一加工室處理晶片的導電前表面，至少在晶片的導電前表面上沉積導電材料，獲得已初步加工的晶片；將已初步加工的晶片從第一加工室中垂直移至同樣位於第一加工子系統中的第一清洗室；在第一清洗室中清洗已初步加工的晶片，除去沉積在其上的殘渣，獲得初步清潔晶片；在清洗室中乾燥初步清潔晶片，獲得初步乾燥晶片；使用晶片傳送子系統將初步乾燥晶片從第一加工子系統移至退火室；在退火室中對初步乾燥晶片進行退火，獲得退火晶片；使用晶片傳送子系統將退火晶片從退火室移至第二加工子系統；在該第二加工子系統中，使用位於第二加工子系統中的第二加工室處理退火晶片的導電前表面，除去晶片導電前表面上的部分導電材料，獲得已加工的晶片；將已加工的晶片從第二加工室中垂直移至同樣位於第二加工子系統中的第二清洗室；在第二清洗室中清洗已加工的晶片，除去沉積在其上的殘渣，獲得清潔晶片；以及在第二清洗室中乾燥清潔晶片，獲得乾燥晶片。
108.根據權利要求107的方法，進一步包括使用晶片傳送子系統將乾燥晶片從第二加工子系統移至保存區的步驟。
109.根據權利要求107的方法，進一步包括除去沉積在靠近晶片邊緣處的部分導電材料的步驟。
110.根據權利要求107的方法，其中使用第一加工室處理晶片的導電前表面的步驟使用電化學沉積室；以及使用第一加工室處理晶片的導電前表面的步驟使用化學機械拋光室。
111.根據權利要求107的方法，其中使用第一加工室處理晶片的導電前表面的步驟使用電化學沉積室；以及使用第一加工室處理晶片的導電前表面的步驟使用電化學拋光室。
112.根據權利要求107的方法，其中使用第一加工室處理晶片的導電前表面的步驟使用電化學機械沉積室；以及使用第一加工室處理晶片的導電前表面的步驟使用化學機械拋光室。
113.根據權利要求107的方法，其中使用第一加工室處理晶片的導電前表面的步驟使用電化學機械沉積室；以及使用第一加工室處理晶片的導電前表面的步驟使用電化學拋光室。
114.集成系統，用於加工許多晶片，其中每個晶片具有導電前表面，該系統包含許多加工子系統，其中至少一個第一加工子系統包含用於在每個晶片的導電前表面上沉積導體的第一加工室；至少一個第二加工子系統包含用於除去每個晶片導電前表面上的部分導體的第二加工室；退火室，用於退火每個晶片；以及晶片傳送子系統，用於將晶片送入或送出這許多加工子系統並送入或送出晶片保存系統。
115.根據權利要求114的系統，其中第一加工子系統包括電化學沉積室而第二加工子系統包括化學機械拋光室。
116.根據權利要求114的系統，其中第一加工子系統包括電化學沉積室而第二加工子系統包括電化學拋光室。
117.根據權利要求114的系統，其中第一加工子系統包括電化學機械沉積室而第二加工子系統包括化學機械拋光室。
118.根據權利要求114的系統，其中第一加工子系統包括電化學機械沉積室而第二加工子系統包括電化學拋光室。
119.根據權利要求114的系統，其中第一加工子系統進一步包含與其關聯用於除去第一加工室使用過程中在晶片上聚集的殘渣的清洗室；第二加工子系統進一步包含與其關聯用於除去第二加工室使用過程中在晶片上聚集的殘渣的清洗室；以及晶片傳送子系統只傳送乾燥的晶片。
120.根據權利要求119的系統，其中每個加工子系統聚集在晶片傳送子系統附近。
121.根據權利要求119的系統，其中每個加工子系統中的清洗室通過進行使用流體的清洗和乾燥除去殘渣。
122.根據權利要求121的系統，其中第一加工子系統包括電化學沉積室而第二加工子系統包括化學機械拋光室。
123.根據權利要求121的系統，其中第一加工子系統包括電化學沉積室而第二加工子系統包括電化學拋光室。
124.根據權利要求121的系統，其中第一加工子系統包括電化學機械沉積室而第二加工子系統包括化學機械拋光室。
125.根據權利要求121的系統，其中第一加工子系統包括電化學機械沉積室而第二加工子系統包括電化學拋光室。
126.根據權利要求119的系統，其中第一清洗室除去沉積在晶片邊緣附近的部分導體。
127.根據權利要求119的系統，其中晶片傳送子系統只傳送乾燥的晶片，它包括第一和第二晶片傳送機器人，第一晶片傳送機器人從匣子中移出每個晶片並將其放入緩衝器中，其後從緩衝器中移出每個晶片並將其重新放回匣子中；以及第二晶片傳送機器人從緩衝器中移出每個晶片並將其放入許多加工子系統中的某一個中，其後從該某個加工子系統中移出每個晶片並將其重新放回緩衝器中。
128.根據權利要求114的設備，其中退火室包括退火區和冷卻區。
全文摘要
本發明給出了一種集成系統，用於加工許多具有導電前表面的晶片。該系統包括許多用於在晶片前表面上沉積或從其上除去金屬的加工子系統。每個加工子系統包括加工室和清洗室。該系統還具有用於將每個晶片送入或送出這許多加工子系統中合適的一個的晶片傳送子系統。這許多加工子系統和晶片傳送子系統形成了集成系統。
文檔編號H01L21/00GK1491426SQ02805136
公開日2004年4月21日 申請日期2002年1月14日 優先權日2001年1月16日
發明者賈拉勒·阿什賈伊, 胡馬雲·塔利, 塔利, 賈拉勒 阿什賈伊 申請人:納託爾公司