全序列金属和阻挡层电化学机械处理的制作方法

专利名称：全序列金属和阻挡层电化学机械处理的制作方法
技术领域：
本发明有关于一种用于电化学处理的方法。
背景技术：
电化学机械研磨(ECMP)的技术用以借由电化学溶解而由一基板表面去除传导材料，而同时以较传统研磨程序为弱的机械研磨对该表面进行研磨。ECMP系统通常适用于借由反转偏压极性，而在基板上沉积传导材料。借由在阳极与基板表面之间施加偏压，即可执行电化学溶解，而将基板表面的传导材料溶入周围的电解液。典型地，会借由进行处理的基板上的传导性研磨材料，将偏压施加至基板表面。而基板与传导性研磨材料间的相对运动，则有助于将传导材料由基板去除，而执行研磨程序。
在许多传统系统中，于传导膜层执行ECMP之后，会执行用以去除阻挡层的传统化学机械处理。两部分的处理程序(例，在单一系统上的ECMP及CMP)须要不同的设备及处理消耗品，会导致成本增加。再者，因大部分的ECMP在待处理的基板与已处理的表面间使用较低接触压力，因此当处理期间用以固持基板的头端被用在传统CMP时(其典型需要较高的接触压力)，该等头端将无法提供高处理效能，而导致位于沟槽或其它特征中的传导材料被高度侵蚀。因传统低压CMP阻挡层处理的去除率通常低于100A/min，故使用低压的传统CMP阻挡材料处理过程，并不适用于较大规模的商业化生产。因此，对一系统而言，若可经由电化学处理而去除阻挡材料(如，钌，钽，硝酸钽，钛，硝酸钛等)，会很有助益。
因此，存在对用于金属及阻挡材料的电化学处理的改良方法及装置的需要。

发明内容
本发明提供一种用以在电化学机械研磨系统中，对基板上的阻挡及金属进行处理的方法。本发明提供一种用于对金属及阻挡材料进行电化学处理的方法及装置。在一实施例中，一种对基板进行电化学处理的方法，至少包含以下步骤经由该基板上阻挡材料的一暴露层与一电极间的电解液，建立一导电路径，以小于约2磅/平方英寸的力，压住该基板使抵靠着一处理垫组件，在彼此接触的该基板与该垫组件之间产生相对运动，及在一第一电化学处理步骤期间，于该阻挡层处理工作站以电化学方式去除部分的暴露层。
在另一实施例中，一种对基板进行电化学处理的方法，至少包含以下步骤在一系统的第一处理工作站去除一导电层，其下设置一阻挡层，且在该系统的第二处理工作站，使用一较低基板对处理垫接触压力，而以电化学方式去除该阻挡层。该系统包括一处理工作站，其设置于该第一与第二处理工作站之间，使用多步骤去除程序，以去除传导层的残留部分。
在另一实施例中，该方法包括以下步骤借由位于基板上的阻挡材料暴露层与一电极间的电解液，建立一导电路径，在一阻挡层处理工作站的第一电化学处理步骤期间，以电化学方式去除部分该暴露层，检测第一电化学处理步骤的终点，或在突破(breakthrough)阻挡材料的暴露层之前，即使用阻挡层处理工作站的第二电化学处理步骤的阻挡材料，以电化学方式处理暴露层，及检测第二电化学处理步骤的终点。
在另一实施例中，一种对基板进行电化学处理的方法包括去除一传导层，该传导层具有一阻挡层并位于一系统的第一处理工作站下方，及以电化学方式去除该系统的第二处理工作站处的阻挡层。该系统包括一处理工作站，设置于该第一与该第二处理工作站之间，以用于使用多步骤去除程序的传导层残留物去除。


因此，上文所达成且详述的本发明实施例，可更特别参照后附图标的绘示实施例，做更细部的理解。然而，应理解，附加图标仅绘示本发明的典型实施例，而本发明亦包含其它等效实施例，故不应受限于其范围。
图1是电化学机械研磨系统的平面图；图2是图1系统的第一电化学机械研磨(ECMP)工作站实施例的剖面图；图3A是通过二个相接触组件的大量ECMP工作站的侧剖面图；
图3B-C是相接触组件的另一实施例的剖面图；图3D-E是栓塞的剖面图；图4是相接触组件的实施例的侧面解构剖面图；图5是相接触组件的实施例；图6是另一ECMP工作站的另一实施例的透视图；图7是用于对传导材料及阻挡材料进行电处理的方法的实施例流程图；图8的图绘示示范性电处理方法的实施例的电流及电压对时间的曲线图；图9是用于对传导材料进行电处理的方法的实施例流程图；图10是关于示范性电处理的电压及电流曲线图；图11是用于对传导材料进行电处理的方法的另一实施例流程图；及图12是用于示范性电处理的电流及电压曲线图。
具体实施例方式
本文揭示多个用于由基板去除传导材料及阻挡材料的系统及方法的实施例。虽然下文的实施例主要是针对将材料由(例如，研磨的)基板去除，然而应理解，可用以借由倒转施加于系统的一基板及一电极间的电偏压的极性，而电镀该基板。
设备图1是研磨系统100的实施例的平面图，该系统具有用于对基板进行电化学处理的装置。示范系统100一般包括一制造接口102，一装载机器人104，及一研磨模块106。该装载机器人104设置于靠近制造接口102与该研磨模块106之处，以促进基板122于该二者间的传送。
为了易于控制系统100的模块及整合，另架设一控制器108。该控制器108包括一中央处理单元(CPU)110，一存储器112，及支持电路114。该控制器108耦合至该系统100的多个组件，以帮助完成(例如)平坦化，清洗，及传送程序的控制。
该制造接口102一般包括一清洗模块116，及至少一晶片卡匣118。在该晶片卡匣118，该清洗模块116及一输入模块124之间，会利用一接口自动臂120来帮助传送基板122。为了助于基板122在研磨模块106及制造接口102之间借由钳子(例如，真空钳或机械夹)传送，故架设了该输入模块124。
该研磨模块106包括至少一第一电化学机械研磨(ECMP)工作站128，其设置于环控密室188。可调整并因而受惠于本发明的研磨模块106的范例包括，MIRRA，MIRRA MESATM，REFLEXION，REFLEXIONLK，及REFLEXION LK ECMPTM化学机械研磨系统，以上皆可由美国加洲圣克拉拉，Applied Materials，Inc.取得。其它包括使用处理垫，研磨网，或其组合物的研磨模块，或相对于研磨表面进行旋转，直线或其它平面运动的研磨模块，亦可因本发明而调适受惠。
在图1绘示的实施例中，研磨模块106包括第一ECMP工作站128，一第二ECMP工作站130及一第三ECMP工作站132。在第一ECMP工作站128处经由电化学溶解程序可大量去除基板122上的传导材料。大量去除第一ECMP工作128的材料之后，残留的传导材料会在第二ECMP工作站130，经由多步骤的电化学机械程序而去除，其中该多步骤程序中的部分会配置为去除残留的传导材料。应理解，在不同的工作站执行大量去除程序之后，可用一个以上的ECMP工作站来执行多步骤的去除程序。或者，第一及第二ECMP工作站128，130各者会用来在单一工作站上执行大量及多步骤传导材料的去除。亦应理解，所有的ECMP工作站(例如，图1中绘示的模块106的三个工作站)会配置为使用二步骤去除程序来对传导层处理。
示范性研磨模块106亦包括一转运工作站136及一转盘134，这皆置于机械基台140的上侧或第一侧138上。在一实施例中，运转工作站136包括一输入缓冲工作站142，一输出缓冲工作站144，一运转自动臂146，及一装载杯状组件148。该输入缓冲工作站142会使用该装载机器人104，接收来自制造接口102的基板。该装载机器人104亦可用来将来自于该输出缓冲工作站144的已研磨基板，转回至该制造接口102。该运转自动臂146可用以移动基板于该缓冲工作站142，144，与该装载杯状组件148之间。
在一实施例中，该运转自动臂146包括二握爪组件，各者具有气动握爪，可沿着该基板的边缘抓住该基板。该运转自动臂146将一已处理基板由该装载杯状组件148传送至该输出缓冲工作站144之时，可同时将待处理的基板，由该输入缓冲工作站142传送至该装载杯状组件148。美国专利案第6,156,124号(颁证日2000/12/05予Tobin)描述了可用以获利的运转工作站范例。
转盘134设置于基台140中央。转盘134典型地包括多个旋臂150，各者支撑一研磨头组件152。图1以虚线绘示二旋臂150，以利于观察运转工作站136及第一ECMP工作站128的研磨表面126。转盘134标以号码，因此研磨头组件152可在研磨工作站128，130，132与运转工作站136之间移动。美国专利案第5,804,507号(颁证日1998/09/08予Perlov等人)描述了可用而改善的转盘。
于基台之上设置一调节装置182，而与研磨工作站128，130，132等各者相邻。该调节装置182会周期性调节设置于工作站128，130，132的研磨材料，以维持均匀的研磨结果。
图2绘示置于第一ECMP工作站128的实施例上的研磨头组件152剖面图。可相同配置第二及第三ECMP工作站130，132。该研磨头组件152通常包括一驱动系统202，其耦合至一研磨头204。该驱动系统202通常至少可供给研磨头204旋转运动。研磨头204须另外经由第一ECMP工作站128而致动，因而留在研磨头204的基板122，会在处理期间，置于第一ECMP工作站128的研磨表面128上。该驱动系统202会与提供信号给驱动系统202的控制器108耦合，以用以控制研磨头204的旋转速率及方向。
在一实施例中，研磨头可以是Applied Materials，Inc.所制造的TITANHEADTM或TITAN PROFILERTM晶片载具。通常，研磨头204包括一外罩214与固定环224，该环可限定出用来容纳基板122的一中央凹槽。该固定环224将置于研磨头204内的基板122框住，以免基板在处理过程由研磨头204底下滑出。该固定环224可由塑料，如PPS，PEEK等，或导电材料，如不锈钢，铜，金，钯等，或以上二种的组合物等材料制成。更应理解，导电材质的固定环224可在ECMP期间施加电偏压，以控制电场。导电材质或施以偏压的固定环在靠近基板边缘处，皆有减缓研磨速率的倾向。应知悉，亦可利用其它类型的研磨头。
第一ECMP工作站128通常包括一平台组件230，在基台140上设置为可旋转。该平台组件230借由一轴承238支撑在基台140上，因此该平台组件230可相对于该基台140而旋转。该基台140中，被轴承238包围的一区是开放的，且可提供用于电信号，机械信号，气动信号，控制信号及连接的导线管，来与该平台组件230通信。
为了在该基台140与该旋转平台组件230之间耦合电信号，机械信号，液体信号，气动信号，控制信号与连接，因此设置了传统的轴承，即旋转接头及滑环，两者合称为旋转耦合器276。该平台组件230典型地会耦合到一马达232，这可使平台组件230产生旋转运动。该马达232会耦合到控制器108，其提供用以控制平台组件230的转速及方向的信号。
该平台组件230的上表面260上方可支撑一处理垫组件222。该处理垫组件可借由磁力，真空吸力，钳力，黏着剂等，固定于该平台组件230上。
在该平台组件230中限定出一液槽206，以促进电解液在研磨表面126的均匀分布。在该平台组件230中会形成多个通路(详情见下文)，以允许电解液由电解液供应源248通过该平台组件230，均匀地流到该液槽206，而在处理期间与基板122接触。应理解，在不同的处理阶段期间，或不同的ECMP工作站128，130，132，电解液成分就会不同。
该处理垫组件22包括一电极292，及至少一研磨部分290。该电极292典型地包括一导电材料，如不锈钢，铜，铝，金，银，更尤其是钨。该电极292可以是对电解液可导磁或不导磁的固体，或者多孔性的固体。至少一接触组件250会在处理垫组件222上方延伸，且可调适为在处理垫组件222上，将基板电耦合至电源242。该电极292亦可耦合至电源242，是故可在基板与电极292之间产生一电位。
为了检测电化学处理的度量指式而设置了一仪表244。该仪表244可在电源242与至少一电极292或接触组件250之间耦合或设置。在一实施例中，该仪表244会配置成提供具有处理的度量指示的控制器108，如，电荷，电流及/或电压。控制器108可利用该度量而依状况调整处理参数，或用以达到终点或做其它的程序阶段检测。
经由处理垫组件222及/或平台组件230会设置一窗口246，且其配置成允许一置于该处理垫组件222上方的传感器254感测研磨效能的度量指示。例如，传感器254可以尤其是涡电流传感器或干涉计。借由传感器254供给控制器108的度量，可提供用以依情况处理量变调整，终点检测，或其它电化学处理阶段检测的信息。在一实施例中，传感器254即为能产生准直光束的干涉计，在处理期间，会瞄准正在研磨的基板122且照射于其一侧上。反射信号间的干扰即可指示处理中的导电层物质的厚度。可用以获利的一种传感器描述于美国专利案第5,893,796号，颁证日1999/04/13予Birang等人，在此以引用的方式并入本文中。
适用于将传导物质由基板122去除的处理垫组件222的实施例，通常包括一研磨表面126，其本质上为电介质。适用于将传导物质由基板122去除的处理垫组件222的其它实施例通常包括一研磨表面126，其本质上是有导电性的。为了耦合该基板至电源，而设置了至少一接触组件250，因此在处理期间，该基板可相对于该电极292而产生偏压。贯穿研磨层290的孔洞210可允许电解液产生一传导路径，介于该基板122与电极292之间。
在一实施例中，处理垫组件222的研磨部分290是介电质，如聚氨酯。可调适为由本发明而获益的处理垫组件的范例描述于美国专利申请案第10/455,941号，申请日2003/06/06，申请人Y.Hu等人(发明名称“CONDUCTIVEPLANARIZING ARTICLE FOR ELECTROCHEMICAL MECHANICAL PLANARIZING”)，及美国专利申请案第10/455,895号，申请日2003/06/06，申请人Y.Hu.等人(发明名称“CONDUCTIVE PLANARIZING ARTICLE FOR ELECTROCHEMICALMECHANICAL PLANARIZING”)。
图3A是贯穿二接触组件250的第一ECMP工作站128的部面剖面图，及图4A是图3A所示的接触组件250中的一者的侧面解构剖面图。该平台组件230包括由其突出的至少一接触组件250，该接触组件250尚耦合至电源242，其调适为在处理期间，对基板122表面施加偏压。该接触组件250会耦合至平台组件230，部分的处理垫组件222，或一分离组件。虽然图3A显示了二个接触组件250，然实质上可使用任何数量的接触组件，且相对于平台组件230的中央线，可作任意数量的结构规划。
该等接触组件250通常会经由该平台组件230而电耦合至电源242，且可动地至少部分穿过个别孔洞368而延伸，该等孔洞368形成于处理垫组件222的中。该等接触组件250的位置可选择为在平台组件230上，具有预设的结构规划。为了完成预定程序，个别接触组件250会再次定位于个别孔洞368中，而不含有接触组件的孔洞，则会如图3D-E所示般，以阻塞物392堵住，或以管嘴394填入，这可使电解液由液槽206流到该基板。美国专利申请案第10/445,239号(申请日2003/05/23，申请人Butterfield等人)描述一种调适为因本发明而获益的接触组件。
虽然下文关于图3A而叙述的接触组件250实施例，绘示了滚珠接触物，然而该接触组件250亦可包括具有传导上层，或具有适于使该基板122在处理过程产生电偏压，的结构或组件，以做为替代。例如，如图3B所绘示般地，接触组件250包括一垫状结构350，其具有以导电材料或导电混合物(即，整体散布导电元素或包括含上表面的材料)所制成的上层352，如，内部散布有导电粒子356的聚合物基质354，尤其是导电涂布构造。该垫状结构包括贯穿该结构而形成的至少一孔洞210，以使电解液流至该垫状组件的上表面。美国专利申请案第10/940,603号(申请日2004/09/14，申请人Mao等人)描述适用的接触组件的其它范例。
在一实施例中，该等接触组件250的各者包括一空壳302，一接合器304，一珠状物306，一接触组件314及一钳合轴衬316。该珠状物306的外表面具有传导性，且可动地置收于外壳302中。该珠状物306可放置于一第一位置，使珠状物306至少部分突出该研磨表面126，及可放置于一第二位置，则珠状物306实质上与该研磨表面126齐平。亦应理解，可在该研磨表面126下完全地移动该珠状物306。该珠状物306通常适用于将该基板122电耦合至电源242。应理解到，如图3C所绘示般，用以使基板产生偏压的多个珠状物306，可放置在单一外壳中。
电源242通常可在处理过程中，提供珠状物306正向电偏压。在研磨基板之间，电源可随意地对该珠状物306施加负偏压，以将过程化学物质对该珠状物306的伤害减到最小。
该空壳302可配置成导管，提供用于在处理期间，使电解液供应源248流入该基板122。该外壳302的制造可利用与过程化学物质共存的介电质。在外壳302中所形成的支架326，可避免该珠状物306由外壳302的第一端308掉出。该支架326可随机地包括形成于其内侧的至少一沟槽348，而允许液体由该珠状物306与该支架326之间流出该外壳302。维持液体流经该珠状物306，即可使过程化学物质对珠状物306产生伤害的可能性减到最小。
该接触组件314会在该钳合轴衬316与该接合器304之间耦合。该接触组件314的配置通常为，使该接合器304与珠状物306实质地或完全地通过外壳302内的珠状物位置范围而连接。在一实施例中，该接触组件314配置为弹簧型式。
在图3、图4A-C及图5中所绘示的实施例中，接触组件314包括一由其自身以极数组，伸出多个弯曲物344的环状基台342。该弯曲物344通常可由适用于过程化学物质的弹性导电材料所制成。在一实施例中，该弯曲物344以镀金铍铜制成。
回到图3A及图4A-B，该钳合轴衬316包括一喇叭头424，该喇叭头424具有由其伸出的螺纹杆422。该钳合轴衬316可由介电质或导电材料，或其组合物制成，且在一实施例中，会由与外壳302相同的材料制成。该喇叭头424会以一与接触组件250中央线所夹的锐角保持该等弯曲物344，因此该等接触组件314的弯曲物344会置放为遍布该珠状物306的表面，则在接触组件250的装设期间，经由珠状物306的运动边缘时期，可避免对弯曲物344产生弯曲，黏合及/或伤害。
该珠状物306可以是实心或中空的，且典型地会由导电材料制成。例如，该珠状物306的材料可以是金属，导电聚合物，或以导电材料(如，金属，石墨，尤其是导电材料)填充的聚合材料。或者，该珠状物306可由涂以导电材料的实心或中空核所形成。该核可以不具传导性，及且至少部分涂有导电物。
借由弹簧，浮力或流力中至少一者，该珠状物306通常可关于研磨表面126而致动。在图3中绘示的实施例中，经由接合器304与钳合轴衬316，及来自电解液供应源248的平台组件230所形成的通道流动，可令该珠状物306与该基板在处理期间产生接触。
图6是第二ECMP工作站130的实施例的剖面图。第一及第三ECMP工作站128，132的配置是相似的。第二ECMP工作站130通常包括一平台602，支持完全导电的处理垫组件604。该平台602的结构相似于上述的平台组件230，可使电解液流过处理垫组件604，或，该平台602在相邻处会设置一液体传输臂606，配置成供应电解液到该处理垫组件604的研磨表面。该平台组件602包括至少一仪表244或传感器254(如图2所示般)，以促进其终端检测。
在一实施例中，该处理垫组件604包括夹在一导电垫610与一电极614中间的中介垫612。该导电垫610的顶端处理表面实质上是具传导性的，且通常以导电材料或导电化合物(即，导电组件整个分散于其中或包括含有研磨表面的材料)制成，尤其是如，含导电粒子散布于其中的聚合物母体，或涂有导电物质的组织。该导电垫610，中介垫612，及电极614可制成单一可替换的组件。该处理垫组件604通常可吸水或含有细孔，以允许电解液在电极614与导电垫610顶端面620之间流动。在图6绘示的实施例中，含细孔的处理垫组件610具有孔洞622，以使电解液流通。在一实施例中，导电垫610包括一导电材料，设置于一导电纤维上的聚合物母体上，例如，位于交织涂铜的聚合物上的聚合物母体中的锡粒。该导电垫610亦可用于图3C的实施例中的接触组件250。
会在该导电垫610与中介垫612之间额外设置一导电箔616。该箔616耦合至电源242，且可提供由电源242供应均匀分派的电压到导电垫610。在不包括导电箔616的实施例中，导电垫610会(例如)经由与该垫610成一体的终端，直接耦合到电源242。此外，该垫组件604包括一中介垫618，与该箔616一起提供机械力到覆盖的导电垫610。在适才引用的美国专利申请案第10/455,941号及第10/455,895号中，描述了适用的垫组件的范例。
用以对金属与阻挡层进行电处理的方法图7绘示用以对具有一暴露出来的导电层及其下阻挡层的物质进行电处理的方法700的实施例，而这可应用于上述的系统100。该导电层可以是钨或铜，或具有钨与铜两者暴露的层，等。该阻挡层可以是钌，钽，氮化钽，钛，氮化钛等。一典型地是氧化物的介电层通常会位于该阻挡层下方。该方法700亦可应用在其它的电处理系统。该方法通常典型地会以软件例程的方式，储存在控制器108的存储器112内。该软件例程亦可由一第二CPU(未示)储存及/或执行，该第二CPU与借由该CPU110控制的硬件距离遥远。
虽然本发明的程序已以软件例程实施的方式描述的，然而某些本文所揭露的方法步骤除了在软件控制器内执行外，亦可在硬件内执行。因此，本发明在计算机系统上执行时，即在软件内实施，在硬件内实施时则作为应用程序特定的集成电路，或其它类型的硬件实施，或软件与硬件的组合。
图8绘示的图表800，表示下文的示范性去除或研磨方法的实施例的电流802及电压804曲线。Y轴806标绘安培，而X轴808则标绘时间。
该方法700借由在基板122上形成的导电层上，执行一种大量电化学处理，由步骤702开始。在一实施例中，导电层是厚约6000-8000的钨层。大量处理步骤702位于第一ECMP工作站128。通常当导电层厚度约2000-500时，即会终止大量处理步骤702。
接着，会执行一种多步骤的电化学清洗步骤704，以去除残留的钨，而暴露位于下方的阻挡层，而这在一实施例中，则是钛或氮化钛。在第一ECMP工作站128上，或在其它工作站130，132中的一者上，可执行清洗步骤704。
在清洗步骤704之后，即执行一种电化学阻挡去除步骤706。典型地，电化学阻挡去除步骤706会在第三ECMP工作站132上执行，但亦可在其它ECMP工作站128，130中的一者上执行。
在一实施例中，大量处理步骤702借由移动留在研磨头204的基板122，越过置于第一ECMP工作站128的处理垫组件222，而由步骤712开始。虽然在一实施例中会利用图2、图3A、图4A-C及图5的垫组件，应理解，亦可利用图3B-C中描述中垫及接触组件。在步骤714中，研磨头204会朝向平台组件222方向降低，以令基板122与垫组件222的顶表面接触。该基板122会以约小于每平方英寸2磅的力，对着该垫组件222推进。在一实施例中，这个力约是每平方英寸0.3磅。
在步骤716，在该基板122与处理垫组件222之间进行相对运动。在一实施例中，研磨头204以每分钟30-60转的角速度旋转，而该垫组件222则以每分钟约7-35转的角速度旋转。
步骤718中，供应电解液到处理垫组件604，以建立通过该基板122与该电极614之间的导电路径。该电解液典型地包括硫酸，磷酸，及柠檬酸铵的中至少一者。
步骤720中，电源242会在该垫组件222顶表面与该电极292之间提供偏压。在一实施例中，该电压须维持在小于约3.5伏特的稳定强度。在处理铜材料的另一实施例中，电压须维持在小于约3.0伏特的稳定强度。该垫组件222的至少一接触组件250会与该基板122接触，且允许电压与的耦合。填充处于电极292与基板122间的孔洞210的电解液，可在电源242与基板122之间提供一导电路径，以驱动一电化学机械研磨程序，而在步骤722借由阳离子溶化方法，除去钨材料或其它基板上的导电薄膜。步骤722的程序的除钨速率大约是4000 /min。使用上述铜处理参数的步骤722的程序的除铜速率大约是6000 /min。
步骤724判定大量电处理的终点。终点的判定可使用仪表244所提供的第一处理度量。该仪表244可提供电荷，电压，或电流信息，用以判定基板上的导电材料(例，钨或铜层)的残留厚度。在另一实施例中会利用光学技术，例如，利用传感器254的干涉计。直接测量，或借由从一预设的初始薄膜厚度减去去除的材料量，即可算出残留的厚度。在一实施例中，可借由比较由该基板去除的电荷与关于预设面积的基板的目标电荷量，即可判定终点。在美国专利申请案第10/949,160号(申请日2004/09/24)，第10/056,316号(申请日2002/01/22)及第10/456,851号(申请日2002/06/06)中，描述了可用以判定终点的技术的范例。下文会参照图9-12，描述可由本文描述的方法受益的其它终点技术。
步骤724可配置成在钨层破掉之前，先检测到程序终点。在一实施例中，步骤724的残留钨层的厚度约为500到2000 之间。
一种清洗处理步骤704由步骤726开始，即移动留在研磨头204的基板，通过第二ECMP工作站130的处理垫组件604。步骤728中，研磨头204会朝着平台组件602降低，以令该基板122与该垫组件604的顶表面接触。虽然在一实施例中利用了图6的垫组件，应理解，亦可利用图2、图3A-C、图4A-C及图5中描述的接触组件。该基板122会以约小于每平方英寸2磅的力，对着该垫组件604推进。在另一实施例中，这个力约不大于每平方英寸0.3磅。
步骤729中，进行该基板122与处理垫组件222之间的相对运动。在一实施例中，研磨头204以每分钟30-60转的角速度旋转，而该垫组件222则以每分钟约7-35转的角速度旋转。
步骤730中，供应电解液到处理垫组件604，以建立通过该基板222与该电极614之间的导电路径。步骤730的电解液成分典型地与步骤722者相同。
在步骤73l的第一清洗处理中，电源242会在该垫组件604顶表面与该电极614之间提供第一偏压。在一实施例中，该偏压须维持在约1.5至约2.8伏特的强度范围，以用于钨处理，而在另一实施例中，电压须维持在小于约2.8伏特，以用于铜处理。这个电压差，可使电流通过充满位于电极614与基板122与间的孔洞622的电解液，以驱动一电化学机械研磨程序。步骤731的程序是约1500 /min的除钨速率，及约2000 /min的除铜速率。
步骤732判定电处理步骤731的终点。终点的判定可使用仪表244或传感器254所提供的第一处理度量。在一实施例中，可使用该仪表244感测的电流而检测一第一中断810，来判定终点。该中断810出现在下层开始贯穿导电层(例，钨层)之时。当下层具有较钨层更高的电阻时，处理单元(即，由基板导电部分到电极292的部分)的电阻，会随着钨层的面积相对于下层暴露面积的改变，而造成电流的变化。
响应步骤732的终点检测，会执行步骤734的第二清洗处理，以去除残留的钨层。该基板会以约小于每平方英寸2磅的力，对着该垫组件推进，而在另一实施例中，该基板会以不大于于每平方英寸约0.3磅的力，对着该垫组件推进。步骤734中，会由电源242提供一第二电压。该第二电压会小于等于步骤730中所施加的电压。在一实施例中，该第二电压约1.5至约2.8伏特。该电压会维持在稳定强度，且通过填充位于该电极614与该基板122间的孔洞622中的电解液，以驱动一种电化学机械研磨程序。通常，步骤734程序中，去除铜及钨两者的程序皆是约500至约1200/min的去除率。
步骤736中会判定第二清洗步骤734的终点。终点的判定可使用仪表244或传感器254所提供的第二处理量值，来判定终点。在一实施例中，会借由仪表244所感测的电流来检测电压的第二中断812，而判定终点。该中断812出现于当下层之间的面积比，经由该钨层(其余留在形成于基板122的特制件中，例，栓塞或其它结构)而完全暴露之时。
可随机执行步骤738的第三清洗处理，以由导电层去除任何残留的碎屑。该第三清洗处理步骤738典型地是一计时程序，及在等于或小于步骤734的第二清洗处理的电压电平之下执行。在一实施例中，步骤738的第三清洗处理(亦称为一过度研磨步骤)的持续时间约为15至30秒。
一种电化学阻挡去除步骤706由步骤740开始，借由移动残留在研磨头204中的基板，通过置于第三ECMP工作站1132的处理垫组件604。在步骤741中，研磨头204会朝向该平台组件602降低，以令该基板122与该垫组件604的顶表面接触。虽然在一实施例中利用图6的垫组件，然而应理解，亦可替代地利用图2、图3A-C、图4A-C及图5中所描述的垫与接突组件。在该基板122上暴露的阻挡材料，会以小于约每平方英寸2磅的力，对着该垫组件604，而在一实施例中，则是每平方英寸小于约0.8磅。
步骤742中，提供了该基板122与该处理垫组件222之间的相对运动。在一实施例中，该研磨头204会以约每分钟30-60转的角速度旋转，而该垫组件22则以约每分钟7-35转的角速度旋转。
在步骤744中，会供应电解液到该处理垫组件604，以建立通过该基板12与该电极614间的导电路径。用于阻挡去除的电解液成分会与用于去除钨的电解液不同。在一实施例中，第一ECMP工作站132所提供的电解液成分，包括磷酸或硫酸及一催化剂。该电解液亦可调适为防止或抑制在阻挡层上的氧化反应。为了活化钛或其它阻挡层会选择适当的催化剂，以选择性地与错合剂反应，是故可轻易地去除及/或溶解该阻挡层，而损失最少或不损失铜或钨。该电解液成分可额外包括酸碱性调节剂及螫合剂，如，胺基酸，有机胺，及邻苯二甲酸或其它有机石碳酸，砒碇甲酸，或其衍生物。该电解液可随机地含有研磨物。研磨物可依需求去除部分的下层氧化层。
在第一阻挡程序步骤746中，会由电源242提供偏压至该垫组件604的顶表面与该电极614之间。该电压会维持在约1.5至约3.0伏特的范围的稳定强度。经由充满在位于该电极614与该基板122间的孔洞的电解液，可建立一导电路径，以驱动一电化学机械研磨程序。步骤746的程序的除钛速率通常为约500至约1000/min。可比得上关于其它阻挡材料的去除速率。
步骤748判定电处理步骤746的终点。可使用由仪表244或传感器254所提供的第一处理量值来判定终点。电化学阻挡去除步骤706的电流及电压纪录曲线即是图8的曲线802，804，且就其本身而论，已为达简洁而省略。在一实施例中，可使用该仪表244所感测的电流而检测一第一中断，来判定步骤748的终点。该第一中断出现在下层(典型地是氧化物)开始穿破该阻挡层之时。当下层氧化层的电阻与该阻挡层不同时，处理单元间的电阻改变会与阻挡层不同。
步骤748响应终点检测，会执行一第二清洗处理步骤750，以去除残留的钨层。在步骤750，会由电源242提供一第二电压。该第二电压会小于等于第一阻挡清洗步骤746的电压。在一实施例中，该电压值约为1.5至2.5伏特。该电压会维持在稳定强度，且会令电流通过充填在位于该电极614与该基板122间的孔洞622的电解液，以驱动电化学机械研磨程序。步骤750程序的去除速率通常小于第一阻挡程除步骤746的300至600/min。
在步骤752判定电处理步骤750的终点。可使用由仪表244或传感器254所提供的第二处理量值来判定终点。在一实施例中，可使用该仪表244所感测的电流而检测一第二中断，来判定终点。该第二中断出现在氧化层间的面积比值经由阻挡层(余留在形成于基板122中的特制件中。)而完全暴露之时。
可随机地执行一种第三清洗处理步骤754，以由阻挡层去除任何残留的碎屑。该第三清洗处理步骤754典型地是一计时程序，且可使用小于等于第二清洗处理步骤750的电压电平来执行。在一实施例中，该第三洁洁程序步骤754(亦称作过度研磨步骤)的持续时间为约15至约30秒。
图7绘示用以对导电材料进行电处理的方法700的实施例，该导电材料例如，铜，钨，钽，氮化钽，钛，氮化钛，等，这皆可用于上述的系统100中。该方法700亦可用在其它的电处理系统。该方法700通常储存在控制器108的存储器112中，典型地做为一软件例程。一第二CPU(未示)亦可储存及/或执行该软件例程，该第二CPU与被CPU110所控制的硬件距离遥远。
该方法开始于步骤702，即在形成于该基板122上的导电层(例如，铜)上执行一种大量电化学处理。在一实施例中，该大量处理步骤702位于该第一ECMP工作站128。该大量处理步骤702通常终止于导电层厚度为约2000至1000 之时。
接着，会执行一种多步骤电化学清洗步骤704，以去除残留的铜材料，暴露出下层的阻挡层，典型地为钽，氮化钽，钛，氮化钛，等。该清洗步骤704可在第一ECMP工作站128上执行，或在其它工作站130，132中的一者上执行。
该清洗步骤704之后，即执行一种电化学阻挡去除步骤706。典型地，会在该第三ECMP工作站132上执行该电化学阻挡去除步骤706，但亦可在其它ECMP工作站128，130中的一者上执行。
在一实施例中，大量处理步骤702会由步骤712开始，即移动余留在该研磨头204的基板122，通过置于该第一ECMP工作站128的处理垫组件222。虽然在一实施例中利用了图2、图3A、图4A-C及图5的垫组件，然应理解，亦可替代地利用图3B-C及图6中绘示的垫与接触组件。在步骤714中，该研磨头204会朝向该平台组件230降低，以令该基板122与该垫组件222的顶表面接触。在一实施例中，该基板122会以小于每平方英寸2英磅的力，压向该垫组件222。
步骤716中，会在该基板122与该处理垫组件222之间进行相对运动。在一实施例中，该研磨头204会以小于约每分钟50转的角速度旋转，而该垫组件222则会以至少每分钟50转的角速度旋转。
步骤718中，会供应电解液到该处理垫组件222，以在该基板122与该电极222之间建立一导电路径。在步骤719中，会由电源242提供电流，而流经该垫组件222的顶表面与该电极294之间。在一实施例中，该电流会维持在约4至5安培的范围的稳定强度。实质上，会同时执行步骤716，718及719。
在对钨处理的实施例中，为了获得相同的去除速率，电流必须是铜处理所需的三倍。例如，步骤719可提供约12至约15安培的电流，来去除钨导电层。
该垫组件222的顶表面会与该基板122接触，且可允许电流与的耦合。填充在位于该电极292与该基板122间的孔洞210的电解液，可在该电源242与该基板122之间提供一导电路径，以驱动一电化学机械研磨程序，而借由步骤720的阳离子溶解方法，去除该基板122表面上的导电材料(如，铜)。步骤720程序的去除速率通常为6000 /min。
在步骤722判定大量电处理的终点。可使用由仪表244所提供的第一处理量值，来判定终点。该仪表244可提供电荷，电压，或电流信息，用以判定基板上的导电材料(例，铜层)的残留厚度。在另一实施例中，会利用干涉计技术，例如，利用传感器254的干涉计。直接测量，或借由从一预设的初始薄膜厚度减去去除的材料量，即可算出残留的厚度。在一实施例中，可借由比较由该基板去除的电荷与关于预设面积的基板的目标电荷量，即可判定终点。在美国专利申请案第10/056,316号(申请日2002/01/22)，第10/456,851号(申请日2002/06/06)中，描述了可用以判定终点的技术的范例。
步骤722可配置成在钨层破掉之前，先检测到程序终点。在一实施例中，步骤722的残留铜层的厚度约为1000到2000 之间。
此刻额外参照图8所绘示的电流及电压曲线802，804的图表800，描述该清洗处理步骤704的实施例。Y轴806标绘安培，而X轴808标绘时间。
该清洗处理步骤704由步骤724开始，即移动留在研磨头204的基板122，通过第二ECMP工作站130的处理垫组件604。步骤726中，研磨头204会朝着平台组件602降低，以令该基板122与该垫组件604的顶表面接触。虽然在一实施例中利用了图6的垫组件，应理解，亦可利用图2、图3A-C、图4A-C及图5中描述的垫与接触组件。步骤728中，会供应电解液到该处理垫组件604，以建立通过该基板122与该电极614间的传导路径。
在第一清洗处理步骤730，由电源242提供一第一电流，且会流经该垫组件604顶表面与该电极614之间。在一实施例中，电流(以曲线802)绘示会维持在约5至约4安培的稳定强度，且会流经填充位于该电极614与该基板122间的孔洞622的电解液，以驱动一电化学机械研磨程序。步骤730程序的去除速率通常与步骤722者相同。
步骤732判定电处理步骤730的终点。终点的判定可使用仪表244或传感器254所提供的第一处理度量，来判定终点。在一实施例中，该仪表244可提供感测到的电压，来检测一第一中断810，而判定终点。该第一中断810出现在下层开始贯穿导电层(例，铜层)之时。当下层具有较铜层更高的电阻时，处理单元(即，由基板导电部分到电极292的部分)间的电阻，会随着铜层的面积相对于下层暴露面积的改变，而造成电阻的变化。
在钨去除程序中，因为钨与下层氮化钛材料间的反射度相近，得使传统光学检测不易进行，是故利用电流(或电压)来判定终点的检测尤其有用。
响应步骤732的终点检测，可执行一第二清洗处理步骤734，以去除残留的铜层。在步骤734，电源242会提供一第二电流。该电流会维持在小于步骤730的电流的稳定强度，且流经填充该电极614与该基板122间的孔洞620的电解液，以驱动一电化学机械研磨程序。例如，可提供约1.5至约4.5安培的范围的电流。步骤734程序的去除速率通常约为500至约1500/min。在钨处理中，该电流范围约为4.5至约13.5安培，以获得500-2000/min的去除速率。
在步骤736判定电处理步骤734的终点。终点的判定可使用仪表244或传感器254所提供的第二处理度量，来判定终点。在一实施例中，该仪表244感测到的电压，可检测一第二中断812，而判定终点。该第二中断812出现在下层完全暴露，且余留的铜层实质上位于形成于基板122中的特制件中(例，铜线及通道)之时。
可随机地执行一第三清洗处理步骤738，以由该导电层去除任何残留的碎屑。该第三清洗处理步骤738典型地是一计时程序，且可在小于等于第二清洗处理步骤732的电流电平下执行。在一实施例中，该第三清洗处理步骤738(亦称为过度研磨步骤)的持久时间约为15至30秒。在步骤738期间，电流可降低至小于用于先前处理步骤的电流电平，例如，低至约0.5至3安培。
电化学阻挡去除步骤706开始于步骤740，即移动余留在该研磨头204的基板122，通过设置于该第三ECMP工作站132的处理垫组件604。在步骤742，该研磨头204会朝向该平台组件602降低，以令该基板122与该垫组件604的顶表面接触。虽然在一实施例中利用了图6的垫组件，然而应理解，亦可替代地利用第2、3A-C、4A-C及5图中绘示的垫与接触组件。在一实施例中，该基板122会以小于每平方英寸2磅的力，压向该垫组件604。在步骤744，会供应电解液至该处理垫组件604，以在该基板122与该电极614之间建立一导电路径。用于阻挡去除的电解液与用于铜程除的电解液不同。
在一实施例中，在第三ECMP工作站132提供的电解液成分包括磷酸或硫酸，及一催化剂。该电解液亦可调适为防止或抑制在阻挡层上的氧化物形成。为了活化钛或其它阻挡层会选择适当的催化剂，以选择性地与错合剂反应，是故可轻易地去除及/或溶解该阻挡层，而损失最少的或不损失铜或钨。该电解液成分可额外包括酸碱性调节剂及螫合剂，如，胺基酸，有机胺，及邻苯二甲酸或其它有机石碳酸，砒碇甲酸，或其衍生物。该电解液可随机地含有研磨物。研磨物可依需求去除部分的下层氧化层。
在第一阻挡层处理步骤746中，电源242会提供一第一电流，且流经该垫组件604的顶表面与该电极614之间。在一实施例中，该电流会维持在约1.5至约6安培的范围的稳定强度，且流经填充在位于该电极614与该基板122间的孔洞620的电解液，以驱动一电化学机械研磨程序。步骤746程序的去除速率通常约为500-2000/min。
步骤748判定电处理步骤746的终点。终点的判定可使用仪表244或传感器254所提供的第一处理度量，来判定终点。该电化学阻挡去除步骤706的电流及电压曲线绘示于图8的图表中，且就其本身而论，则因简洁而略去。在一实施例中，该仪表244所感测的电压，可检测一第一中断，而判定步骤748的终点。该第一中断出现在下层(典型地为氧化物)开始贯穿阻挡层之时。当下层氧化层具有较阻挡层更高的电阻时，处理单元间的电阻会与阻挡层不同。
响应步骤748的终点检测，可执行一第二清洗处理步骤750，以去除残留的铜层。在步骤748，电源242会提供一第二电流。该电流会维持在小于步骤746的电流的稳定强度，且流经填充该电极614与该基板122间的孔洞620的电解液，以驱动一电化学机械研磨程序。例如，在一实施例中，可提供约3.5至约2.5安培的范围的电流。步骤748程序的去除速率通常约为1000/min。
在步骤752判定电处理步骤750的终点。终点的判定可使用仪表244或传感器254所提供的第二处理度量，来判定终点。在一实施例中，该仪表244感测到的电压，可检测一第二中断，而判定终点。该第二中断出现在氧化层完全暴露之时。
可随机地执行一第三清洗处理步骤754，以由该阻挡层去除任何残留的碎屑。该第三清洗处理步骤738典型地是一计时程序，且可在小于等于第二清洗处理步骤746的电流电平下执行。在一实施例中，该第三清洗处理步骤754(亦称为过度研磨步骤)的持久时间约为15至30秒。
图9是关于一种电化学处理的方法900的另一实施例流程图。除了借由图10所示的电流与电压曲线1002，1004的图表1000，即电流242所供给的稳定电压所驱动，该电化学处理该方法900实质上与上述的方法800是相同的。Y轴1006标绘安培，而X轴1008则标绘时间。
在一实施例中，该方法开始于步骤902，即在形成于该基板122上的导电层(例，一铜层)上，执行一种大量电化学处理。该大量处理步骤902通常会终止于导电层厚度为约2000至1000 之时。
接着，会执行一种多步骤电化学清洗步骤904，以去除余留的铜材料，使下层阻挡层暴露出来。在该第一ECMP工作站128上，或者在其它ECMP工作站130，132中的一者上，可执行该清洗步骤904。在清洗步骤904之后，即执行一种电化学阻挡去除步骤906。典型地，会在该第三ECMP工作站132上执行该电化学阻挡去除步骤906，但亦可替代地在其它ECMP工作站128，130中的一者上执行的。
在一实施例中，该大量处理步骤902实质上与上述的大量处理步骤702是相同的。该大量处理步骤702实质上利用电源242所提供的稳定电压，来驱动该电化学处理。在一实施例中，该电压会实质上维持在约1至约4伏特的范围的稳定强度。该大量电处理的终点可如上述般判定，例如，在其它用于终点检测的方法的中，尤其是可借由加总由该导电层去除的电荷。应注意的是，在绘示于曲线1002左侧的该第一处理步骤期间，当导电层变薄时，电流会减少。这在去除钨时尤其明显，故因此，该曲线斜率可用以判定该导电层的去除速率或残留厚度。厚度对电流改变的信息可凭经验发现或计算得到，且可储存于该控制器108可存取的数据库中，该控制器108用在终点检测，去除量变控制，或其它过程控制。
此刻执行清洗处理步骤904。除了电化学处理会以稳定电压驱动的外，该清洗处理步骤904与上述的步骤904是相同的。在一实施例中，该电压在大量与清洗处理步骤902，904间是稳定的。在另一实施例中，驱动该清洗处理步骤904的电压会小于先前的处理步骤。
借由该仪表244所监控的电流曲线1002，可检测一第一中断1010，而判断该处理步骤904的第一终点。亦可使用其它方法判定该第一终点。该第一中断1010的检测表示该铜层被贯穿。
借由检测电流曲线1002的第二中断1012，即可判断该处理步骤904的第二终点。可使用其它替代方法判断该第二终点。该第二中断可判断该铜层的清洗。在借由该第二中断1012判断第二终点的检测之后，可随机地在清洗处理步骤904期间，执行一种计时过度研磨步骤。
除了以实质上稳定的电压驱动该电化学处理以外，该电化学阻挡去除步骤906实质上与上述的阻挡去除步骤706是相同的。该电压通常实质上维持在不大于用于步骤902，904的电压的稳定强度。在一实施例中，该电压会维持在实质上小于约3伏特的稳定强度，以用于至少大部分的阻挡去除。该电压可随机地因阻挡去除程序的残留去除部分而降低。
因此，本发明提供一种用于对一基板进行电化研磨的改良装置及方法。该装置可有助于使用单一工具，即可由一基板有效率地去除大量及残留的金属与阻挡材料。关于完整顺序的金属与阻挡去除的电化学处理的利用，在处理期间，最少氧化损失之下，可对导体提供低度侵蚀及毁损。应理解，本文所教示描述的方法及装置，可用以借由使施加到该电极及该基板的偏压极性变为相反，而使材料沉积在一基板上。
上文皆针对本发明的实施例而描述，然而，在不违反本发明的基本范围之下，亦可设计其种种实施例，且下文的权利要求可判定本发明的范围。
权利要求
1.一种电处理一基板的方法，包含经由一电解液而于该基板上一暴露的阻挡材料层与一电极之间，建立一导电路径；以小于约2磅/平方英寸的力，推压该基板使其抵靠着一研磨垫组件；在该互相接触的基板与垫组件间提供相对运动；及于一第一电化学处理步骤期间，在一阻挡层处理工作站中，以电化学方式去除该暴露层的一部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该第一电化学处理步骤更包含以下步骤恰在该暴露的阻挡材料层被贯穿之时，或之前，检测该第一电化学处理步骤的一终点；于一第二电化学处理步骤期间，在该阻挡层处理工作站中，电化学处理该暴露的阻挡材料层；及检测该第二电化学处理步骤的一终点。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该建立一导电路径的步骤更包含令电解液由该电极下方流经该处理垫组件而与该基板接触。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该第二电化学处理步骤更包含检测一第一终点；以一较慢速率对该基板进行电处理；及检测一第二终点，其代表残留阻挡材料已由该基板清除。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该检测第一终点步骤更包含检测流通于该基板与该电极间的电流的一第一中断。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该检测第二终点步骤更包含检测流通于该基板与该电极间的电流的一第二中断。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该电解液更包含一催化剂，及以下至少一者一硫酸、一磷酸、一胺基酸、一有机胺、一邻苯二甲酸、一有机石碳酸或砒碇甲酸或其的衍生物。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，更包含在该处理系统内，以电化学方式去除设置于该阻挡层上方的一导电层。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该阻挡材料以下至少一者钌、钛、氮化钛、钽、及氮化钽。
10.一种电化学处理一基板的方法，该基板具有一暴露的导电层及一位于其下的阻挡层，该方法包含经由一电解液而于该基板上暴露的导电材料层与一电极之间，建立一导电路径，其中该导电材料铜或钨；于一第一电化学处理步骤期间，在一阻挡层处理工作站中，以电化学方式去除该暴露层的一部分；将该基板传送至一阻挡层去除工作站；以小于约2磅/平方英寸的力，推压该基板使其抵靠着一研磨垫组件，该研磨垫组件设置在该阻挡层处理工作站中；经由一电解液而于该阻挡层与一电极之间，建立一导电路径；及以电化学方式处理该阻挡层。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，更包含恰在该暴露的导电材料层被贯穿之时，或之前，检测该第一电化学处理步骤的终点；在一第二电化学处理步骤中，以电化学方式处理该暴露的导电材料层；及检测该第二电化学处理步骤的终点。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该阻挡层处理步骤更包含恰在该暴露的阻挡材料层被贯穿之时，或之前，检测该第一电化学处理步骤的终点；在一第二电化学处理步骤中，于该阻挡层处理工作站中，以电化学方式处理该暴露的阻挡材料层；及检测该第二电化学处理步骤的终点。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，该第二电化学处理步骤更包含在检测到该第二终点之后，过度研磨该基板。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，该检测第一终点的步骤更包含检测流通于该基板与该电极间的电流的一第一中断。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，该检测第二终点的步骤更包含检测流通于该基板与该电极间的电流的一第二中断。
16.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在上述阻挡层去除工作站中的电解液，更包含一催化剂，及以下至少一者硫酸或磷酸。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在该第一处理工作站中的电解液成分，与该第二处理工作站中的电解液成分不同。
18.一种电处理一基板的方法，其包含经由一电解液而于该基板上暴露的阻挡材料层与一电极之间，建立一导电路径；于一第一电化学处理步骤期间，在一阻挡层处理工作站中，以电化学方式去除该暴露层的一部分；恰在该暴露的阻挡材料层被贯穿之时，或之前，检测该第一电化学处理步骤的终点；于一第二电化学处理步骤期间，在该阻挡层处理工作站中，以电化学方式处理该暴露的阻挡材料层；及检测该第二电化学处理步骤的终点。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，更包含让该基板上的阻挡材料与一处理垫组件接触；及以一研磨运动相对于该垫组件来移动该基板。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，该第二电化学处理步骤更包含检测一第一终点；以一较低速率来处理该基板；及检测一第二终点，其代表残留阻挡材料已由该基板清除。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，该检测第一终点步骤更包含检测流通于该基板与该电极间的电位差的一第一中断；且其中该检测第二终点步骤更包含检测流通于该基板与该电极间的电位差的一第二中断。
22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，该检测第一终点步骤更包含检测流通于该基板与该电极间的电流的一第一中断。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，该检测第二终点步骤更包含检测流通于该基板与该电极间的电流的一第二中断。
24.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，更包含在该处理系统内，以电化学方式去除一位于该阻挡层上方的一导电层。
25.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，更包含由该基板与该电极间的电流变化来判定该阻挡层的残留厚度。
26.一种电化学处理一基板的方法，该基板具有一暴露的导电层及位于其下的一阻挡层，该方法包含经由一电解液而于该基板上暴露的导电材料层与一电极之间，建立一导电路径；于一第一电化学处理步骤期间，在一第一处理工作站中，以电化学方式去除该暴露层的一部分；恰在该暴露的导电材料层被贯穿之时，或之前，检测该第一电化学处理步骤的终点；于一第二电化学处理步骤期间，以电化学方式处理该暴露的导电材料层；检测该第二电化学处理步骤的终点；将该基板传送至一阻挡层去除工作站；及以电化学方式处理该阻挡层。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，在该第一处理工作站执行该第一电化学处理步骤；及将该基板传送至一第二处理工作站，该第二处理工作站为执行该第二电化学处理步骤之处。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，该第二电化学处理步骤更包含检测一第一终点；以一较低速率处理该基板；及检测一第二终点，其代表残留导电材料已由该基板清除。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，该检测第一终点的步骤更包含检测流通于该基板与该电极间的电位差的一第一中断；及检测流通于该基板与该电极间的电位差的一第二中断。
30.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，该检测第一终点的步骤更包含检测流通于该基板与该电极间的电流的一第一中断；及检测流通于该基板与该电极间的电流的一第二中断。
31.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，该以电化学方式处理阻挡层的步骤更包含检测一第一终点；以一较低速率处理该基板；及检测一第二终点，其代表残留阻挡材料已由该基板清除。
32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，该检测第一终点的步骤更包含检测流通于该基板与该电极间的电位差的一第一中断；及检测流通于该基板与该电极间的电位差的一第二中断。
33.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，该检测第一终点的步骤更包含检测流通于该基板与该电极间的电流的一第一中断；及检测流通于该基板与该电极间的电流的一第二中断。
34.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，更包含由一电流变化来判定该导电材料的厚度。
35.一种电化学处理一基板的方法，该基板具有一暴露的导电层及一位于其下的阻挡层，该方法包含将该基板置于一处理系统的一第一处理工作站的一处理垫组件上；经由一电解液而于该基板上暴露的导电材料层与一电极之间，建立一导电路径；在该互相接触的处理垫组件与基板之间提供一研磨运动；于一第一电化学处理步骤期间，在一第一处理工作站中，以电化学方式去除该暴露层的一部分；恰在该暴露的导电材料层被贯穿之时，或之前，检测该第一电化学处理步骤的终点；于一第二电化学处理步骤期间，以电化学方式处理该暴露的导电材料层；检测该第二电化学处理步骤的终点；将该基板传送至一阻挡层去除工作站；经由一电解液而于该阻挡层与一设置在该阻挡层去除工作站中的电极之间，建立一导电路径；于一第一电化学阻挡层处理步骤期间，在一阻挡层处理工作站中，以电化学方式去除该阻挡层的一部分；恰在该暴露的阻挡材料层被贯穿之时，或之前，检测该第一电化学阻挡层处理步骤的终点；于一第二电化学阻挡层处理步骤期间，在一阻挡层处理工作站中，以电化学方式处理该阻挡层；及检测该第二电化学处理步骤的终点。
36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，该检测阻挡层与导电材料层处理步骤的至少二终点的步骤，更包含检测该基板与该电极间的电位差的中断。
37.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，该检测阻挡层与铜材料处理步骤的至少二终点的步骤，更包含检测于该基板与该电极间所测量的电流中断。
38.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，更包含由电流的一变化来判定该导电材料的残留厚度。
全文摘要
本发明公开了一种用于对金属及阻挡材料进行电化学处理的方法及装置。在一实施例中，一种用以对基板进行电化学处理的方法，至少包含以下步骤经由一位于该基板上方的暴露阻挡材料层与一电极间的电解液，建立一导电路径，以小于约2磅/平方英寸的力，推压该基板使抵靠着一处理垫组件，在该彼此接触的基板与垫组件之间产生相对运动，及在一第一电化学处理步骤期间，在一阻挡层处理工作站中，以电化学方式去除该暴露层的一部分。
文档编号B24B37/04GK101022910SQ200580027704
公开日2007年8月22日 申请日期2005年8月18日 优先权日2004年9月14日
发明者毛大新, 贾仁合, 王志弘, 田园, 刘凤Q, 弗拉蒂米尔·加尔伯特, 柯圣豪, 斯坦·D·蔡, 陈良毓, 胡永其 申请人:应用材料股份有限公司