專利名稱：以機(jī)電方式和/或機(jī)電化學(xué)方式從微電子基板清除導(dǎo)電材料的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以機(jī)電方式和/或機(jī)電化學(xué)方式從微電子基板清除導(dǎo)電材料的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
一般情況下，微電子基板和基板組件包括具有與導(dǎo)電線路連接的部件，比如存儲單元的導(dǎo)電材料。導(dǎo)電線路的形成方法是，首先在半導(dǎo)體材料中形成溝道或其它凹槽，然后，在凹槽中疊置導(dǎo)電材料(如金屬)。隨后，再選擇地除去所述導(dǎo)電材料，以在半導(dǎo)體材料中留下從一個(gè)部件向另一個(gè)部件延伸的導(dǎo)電線路。
電解技術(shù)已經(jīng)用于淀積金屬層和從半導(dǎo)體基板去除金屬層。比如，經(jīng)過中間電解質(zhì)向?qū)щ妼邮┘咏涣麟娏饕猿ソ饘賹拥囊恍┎糠?。在如圖1所示的一種設(shè)備中，一個(gè)常規(guī)的設(shè)備60包括與電流源21耦合的第一電極20a和第二電極20b。第一電極20a直接固定到半導(dǎo)體基板10的金屬層11上，并通過向下移動第二電極，直到第二電極接觸電解質(zhì)31為止，使第二電極20b至少部分地浸沒在置于金屬層11的表面上的液體電解質(zhì)31中。阻擋層22保護(hù)第一電極20a不與電解質(zhì)31直接接觸。電流源21經(jīng)過電極20a和20b以及電解質(zhì)31向基板10施加交流電流，從而可以從導(dǎo)電層11除去導(dǎo)電材料。交流電流信號可以有各種各樣的波形，如Frankenthal等人在題為“在硅集成電路上鈦-鉑-金金屬化中鉑的電蝕刻”(Bell Laboratories)的出版物中公開的那些波形，本文引用該出版物全文作為參考文獻(xiàn)。
圖1所示設(shè)備的一個(gè)缺點(diǎn)是，這種設(shè)備不可能從固定第一電極20a區(qū)域的導(dǎo)電層11上除去這種材料，因?yàn)?，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，阻擋層22阻止電解質(zhì)31與基板10接觸。此外，如果第一電極20a在這個(gè)區(qū)域接觸電解質(zhì)，這個(gè)電解過程可能使第一電極20a性能變壞。還有另一個(gè)缺點(diǎn)是，這種電解過程不可能均勻地從基板10上除去所述材料。例如，在導(dǎo)電層11內(nèi)可能產(chǎn)生一些剩余導(dǎo)電材料的“孤島”，這些地方?jīng)]有與第一電極20a直接電連接。剩余的導(dǎo)電材料可能干擾導(dǎo)電線路的形成和/或操作，利用電解過程除去它們可能是很困難的，或者說是不可能的，除非第一電極20a重新定位以便與這樣一些“孤島”耦合。
一種解決上述一些缺點(diǎn)的處理方法是，在基板10的周邊附近固定多個(gè)第一電極20a，以增強(qiáng)清除導(dǎo)電材料的均勻性。然而，不管有多少附加的第一電極20a，依然存在導(dǎo)電材料形成的這些“孤島”。另一種處理方法是用惰性材料，如碳，形成電極20a、20b，并取消阻擋層22，以增加導(dǎo)電層11與電解質(zhì)31接觸的區(qū)域。然而，在清除導(dǎo)電材料的過程中，這樣一種惰性電極不可能像反應(yīng)性更強(qiáng)的電極那樣有效，惰性電極在基板10上依然可能會留下導(dǎo)電材料。
圖2表示另一種解決上述一些缺點(diǎn)的處理方法，其中，將兩個(gè)其板10部分地浸入一個(gè)含有電解質(zhì)31的容器30中。把第一電極20a固定到基板10上，而將第二電極20b固定到另一個(gè)基板10上。這種處理方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，電極20a、20b都不接觸電解質(zhì)。然而，完成這種電解過程以后，依然存在所述的導(dǎo)電材料“孤島”，并且從電極20a、20b與基板10的固定點(diǎn)處清除導(dǎo)電材料可能會是很困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及以機(jī)電方式和/或機(jī)電化學(xué)方式從微電子基板清除導(dǎo)電材料的方法和設(shè)備。本發(fā)明一個(gè)方面的一種設(shè)備，它包括一個(gè)支撐部件，所述支撐部件的結(jié)構(gòu)適于攜帶微電子基板。第一和第二電極的位置相互分隔開，并且當(dāng)由支撐部件攜帶微電子基板時(shí)，所述第一和第二電極與微電子基板分開。至少一個(gè)電極能與可改變電信號的源耦合。至少一部分拋光介質(zhì)定位在電極與支撐部件之間，所述拋光介質(zhì)包括一個(gè)拋光表面；確定拋光表面的位置，使其可以在微電子基板由支撐部件攜帶時(shí)與微電子基板接觸。使第一和第二電極的至少一部分從拋光表面向下凹入。
按照本發(fā)明的另一方面，所述設(shè)備包括用于提供液體，如電解液的多個(gè)流動通路，所述流動通路至少靠近拋光表面與微電子基板之間的界面。譬如，可將所述流動通路定位在拋光介質(zhì)中和/或在第一和第二電極中的至少一個(gè)電極中。按照本發(fā)明的又一方面，所述流動通路可以包括從拋光介質(zhì)的拋光表面向下凹入的孔。
按照本發(fā)明的再一方面，一種從微電子基板除去材料的方法包括定位微電子基板，使其靠近第一和第二電極，并與第一和第二電極分隔開，第一和第二電極分別沿第一和第二軸延長。所述方法還包括以下步驟沿垂直于第一和第二軸中至少一個(gè)軸的方向相對于第一和第二電極移動微電子基板，同時(shí)傳送一個(gè)可變電信號，使其通過第一和第二電極以及微電子基板。
按照本發(fā)明又一方面的方法包括使微電子基板與拋光介質(zhì)的拋光表面接觸，將微電子基板定位在第一和第二電極的附近，并與第一和第二電極隔開，所述第一和第二電極還被彼此隔開，并從拋光表面向下凹入。所述方法還包括以下步驟相對所述第一和第二電極移動微電子基板，同時(shí)傳送一個(gè)可變電信號，使其通過第一和第二電極以及微電子基板。按照本發(fā)明的又一方面，借助第一電極、第二電極和/或拋光介質(zhì)，將比如電解質(zhì)液體類的液體，引入一個(gè)至少靠近拋光表面與微電子基板之間界面的區(qū)域。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)從半導(dǎo)體基板清除導(dǎo)電材料設(shè)備的局部示意側(cè)視圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)從兩個(gè)半導(dǎo)體基板清除導(dǎo)電材料設(shè)備的局部示意側(cè)視圖；圖3是本發(fā)明一種實(shí)施例從微電子基板清除導(dǎo)電材料、并具有支撐部件和一對電極的設(shè)備的局部示意側(cè)視圖；圖4是本發(fā)明另一實(shí)施例用于清除導(dǎo)電材料和用于檢測清除導(dǎo)電材料的微電子基板特征的設(shè)備的局部示意側(cè)視圖；圖5是本發(fā)明又一實(shí)施例包括兩種電解質(zhì)設(shè)備的局部示意側(cè)視圖；圖6是本發(fā)明再一實(shí)施例的靠近多個(gè)電極的基板的局部示意平面圖；圖7是本發(fā)明再一實(shí)施例的一個(gè)電極和一個(gè)基板的剖面?zhèn)纫晥D；圖8A是本發(fā)明再一實(shí)施例用于包圍電極對的部分支撐的局部示意立體圖；圖8B-8C是本發(fā)明再一實(shí)施例電極的立體圖；圖9是本發(fā)明再一實(shí)施例用于平整化和電解處理微電子基板設(shè)備的局部示意側(cè)視圖；圖10是本發(fā)明再一實(shí)施例的平整墊和多個(gè)電極的局部示意圖的分解立體圖；圖11是本發(fā)明再一實(shí)施例用于平整化和電解處理微電子基板設(shè)備的局部示意側(cè)視圖；圖12A-B示意地表示本發(fā)明再一實(shí)施例電解處理微電子基板所用的電路和波形；圖13是本發(fā)明一種實(shí)施例的具有電極和拋光介質(zhì)的部分設(shè)備的局部示意剖面立體圖；圖14是本發(fā)明另一實(shí)施例的具有電極和拋光介質(zhì)的設(shè)備的局部示意剖面立體圖；圖15是本發(fā)明又一實(shí)施例的具有電極和拋光介質(zhì)的設(shè)備的局部示意剖面立體圖；圖16是本發(fā)明再一實(shí)施例具有帶橢圓表孔的拋光介質(zhì)的設(shè)備的局部示意剖面立體圖；圖17是本發(fā)明再一實(shí)施例支撐基板以便沿一條路徑移動的設(shè)備的立體圖；圖18是本發(fā)明再一實(shí)施例具有一定取向的電極的設(shè)備的立體圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明描述用于從制造微電子器件中使用的微電子基板和基板組件上清除導(dǎo)電材料的方法和設(shè)備。以下的描述以及圖3-18中給出本發(fā)明一些實(shí)施例的許多特定細(xì)節(jié)，以便徹底理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，本發(fā)明可能還有附加的實(shí)施例，或者可以在缺少以下描述的幾個(gè)細(xì)節(jié)的情況下實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
圖3是本發(fā)明一種實(shí)施例從微電子基板或基板組件110清除導(dǎo)電材料的設(shè)備160的局部示意側(cè)視圖。按照本實(shí)施例的一方面，所述設(shè)備160包括容器130，其中具有電解質(zhì)131，電解質(zhì)131可為液體或凝膠狀態(tài)。支撐部件140相對容器130支撐所述微電子基板110，因此，基板110的導(dǎo)電層111與電解質(zhì)131接觸。所述導(dǎo)電層111可以包括金屬，如鉑、鎢、鉭、金、銅，或者其它導(dǎo)電材料。按照本實(shí)施例的另一方面，所述支撐部件140與基板驅(qū)動單元141耦合，基板驅(qū)動單元141相對容器130移動支撐部件140和基板110。譬如，基板驅(qū)動單元141可以平移支撐部件140(如箭頭“A”所示)和/或轉(zhuǎn)動支撐部件140(如箭頭“B”所示)。
所述設(shè)備160還可以包括由支撐部件124相對微電子基板110支撐的第一電極120a和第二電極120b(統(tǒng)稱電極120)。按照本實(shí)施例的一方面，支撐臂124與電極驅(qū)動單元123耦合，以便相對微電子基板110移動電極120。譬如，電極驅(qū)動單元123可在實(shí)際上與導(dǎo)電層111平行的平面內(nèi)沿朝向微電子基板110的導(dǎo)電層111或者離開所述導(dǎo)電層111的方向移動電極(如箭頭“C”所示)，和/或沿垂直于導(dǎo)電層111的方向移動電極(如箭頭“D”所示)。作為選擇，所述電極驅(qū)動單元123可按照另外的可供選擇方式移動電極，或者在基板驅(qū)動單元141能在基板110與電極120之間提供充分的相對運(yùn)動時(shí)，可以省去電極驅(qū)動單元123。
在上述參照圖3的實(shí)施例中，利用引線128將電極120耦合到電流源121，以便向電解質(zhì)131和導(dǎo)電層111提供電流。在操作過程中，電流源121向電極120提供交流電流(單相或多相)。電流通過電解質(zhì)131并與導(dǎo)電層111發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，以便從導(dǎo)電層111去除所述材料(比如原子或原子團(tuán))。電極120和/或基板110可以彼此相對移動，以便從導(dǎo)電層111的被選擇部分或從整個(gè)導(dǎo)電層111上去除所述材料。
按照圖3所示設(shè)備160一種實(shí)施例的一個(gè)方面，將電極120與導(dǎo)電層111之間的距離D1設(shè)置成小于第一電極120a和第二電極120b之間的距離D2。進(jìn)而，電解質(zhì)131的電阻一般比導(dǎo)電層111的電阻大。于是，交流電流遵循電阻最小的路徑從第一電極120a開始，穿過電解質(zhì)131到導(dǎo)電層111，再通過電解質(zhì)131返回第二電極120b。作為選擇，可在第一電極120a與第二電極120b之間定位一種低介電的材料(未示出)，以便在電極120之間斷開最初并未通過導(dǎo)電層111的直接電聯(lián)系。
圖3所示設(shè)備160一種實(shí)施例的特征之一是，電極120不接觸基板110的導(dǎo)電層111。這種布置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，它可以消除對照圖1和2描述的來自電極120與導(dǎo)電層111之間的直接電連接的剩余導(dǎo)電材料。例如，設(shè)備160可以消除靠近電極與導(dǎo)電層之間接觸區(qū)的剩余導(dǎo)電材料，因?yàn)殡姌O120不接觸導(dǎo)電層111。
上述對照附圖3所述設(shè)備160的另一特征是，基板110和/或電極120可以彼此相對地移動，以將電極120定位在靠近導(dǎo)電層111的任何一點(diǎn)。這種布置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，可以在靠近導(dǎo)電層每一部分的位置依次定位電極120，以便從整個(gè)導(dǎo)電層111除去所述材料。作為另一種可供選擇的方式，當(dāng)希望只清除導(dǎo)電層111的被選擇部分的導(dǎo)電材料時(shí)，可以將電極120移動到那些被選擇的部分，而使導(dǎo)電層111的其余部分原封不動。
圖4是本發(fā)明另一實(shí)施例包括支撐部件240的設(shè)備260的局部示意側(cè)視圖，所述支撐部件240的位置適于支撐基板110。按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，所述支撐部件240支撐基板110，導(dǎo)電層111的面向上?；弪?qū)動單元241有如上面對照圖3所述那樣，可以移動所述支撐部件240和基板110。第一和第二電極220a、220b定位在導(dǎo)電層111的上方，并與電流源221耦合。支撐部件224相對于基板110支撐電極220，并耦合到電極驅(qū)動單元223，以便在支撐導(dǎo)電層111的表面上，按基本上與上述對照圖3描述的類似方式移動電極220。
按照圖4所示實(shí)施例的一個(gè)方面，設(shè)備260還包括電解容器230，該電解容器230具有供料導(dǎo)管237，供料導(dǎo)管237有孔238，所述孔238的位置靠近電極220。于是，可將電解質(zhì)231就近設(shè)置在電極220與導(dǎo)電層111之間的界面區(qū)239內(nèi)，而不必覆蓋整個(gè)導(dǎo)電層111。電解質(zhì)231和從導(dǎo)電層111清除的導(dǎo)電材料一起在基板110上邊流動，并被收集在電解質(zhì)容器232內(nèi)。電解質(zhì)231和導(dǎo)電材料的混合物可流到一個(gè)回收設(shè)備233，回收設(shè)備233可從電解質(zhì)231中除去大部分導(dǎo)電材料。定位在回收設(shè)備233下游方向的過濾器234可對電解質(zhì)231實(shí)行附加的過濾。泵235使被回收的電解質(zhì)231經(jīng)返回管路236回到電解質(zhì)容器230。
按照圖4所示實(shí)施例的另一方面，設(shè)備260可包括傳感器組件250，傳感器組件250具有定位在導(dǎo)電層111附近的傳感器251以及與傳感器251耦合用以處理傳感器251產(chǎn)生的信號的傳感器控制單元252?？刂茊卧?52也可以相對基板110移動傳感器251。按照本實(shí)施例的另一方面，可以經(jīng)過反饋路徑253耦合到電極驅(qū)動單元223和/或基板驅(qū)動單元241。因此，傳感器251能確定導(dǎo)電層111的哪些區(qū)域需要附加的材料清除，傳感器251可以彼此相對地移動電極220和/或基板110，以將電極220定位在這些區(qū)域上。作為另一種可供選擇的方式，比如清除過程完全為可重復(fù)的情況下，可使電極220和/或基板110按預(yù)先確定的移動規(guī)劃彼此相對移動。
傳感器251和傳感器控制單元252可以是一系列適宜結(jié)構(gòu)中的任何一種結(jié)構(gòu)。例如，按照一種實(shí)施例，傳感器251可為光學(xué)傳感器，清除導(dǎo)電材料時(shí)，所述光學(xué)傳感器通過檢測從基板110反射光的強(qiáng)度、波長或相移來檢測導(dǎo)電層111被清除的情況。作為另一種可供選擇的方式，傳感器251可以發(fā)射并檢測具有其它波長輻射的反射，如x射線。按照又一實(shí)施例，傳感器251可以測量導(dǎo)電層111在兩個(gè)選擇點(diǎn)之間的電阻或電容變化。按照本實(shí)施例的另一方面，一個(gè)或兩個(gè)電極220可以完成傳感器251的功能，以及如上所述的材料清除功能，因此，無需單獨(dú)的傳感器251。按照又一實(shí)施例，傳感器251可以檢測當(dāng)清除導(dǎo)電層111時(shí)從電流源221抽取的電壓和/或電流的變化。
在參照附圖4如上描述的任一實(shí)施例中，可使傳感器251的位置與電解質(zhì)231分開，因?yàn)殡娊赓|(zhì)231集中在電極220與導(dǎo)電層111之間的界面區(qū)239。從而，可以改善傳感器251確定電解過程進(jìn)展情況的準(zhǔn)確性，因?yàn)殡娊赓|(zhì)231不太可能干擾傳感器251的工作。例如，當(dāng)傳感器251為光學(xué)傳感器時(shí)，電解質(zhì)231不太可能使從基板110表面反射的輻射發(fā)生畸變，因?yàn)閭鞲衅?51的位置遠(yuǎn)離界面區(qū)239。
上述參照附圖4描述的設(shè)備260一種實(shí)施例的另一特征是，或者利用再生的電解質(zhì)，或者利用新的電解質(zhì)，連續(xù)地提供加到界面區(qū)239的電解質(zhì)231。這個(gè)特征的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，能將電極220與導(dǎo)電層111之間的電化學(xué)反應(yīng)維持在很高的水平并且是相同的水平。
圖5是設(shè)備360的局部示意側(cè)視圖。設(shè)備360可通過第一電解質(zhì)331a和第二電解質(zhì)331b向基板110引導(dǎo)交流電流。按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，將第一電解質(zhì)331a設(shè)置在兩個(gè)第一電解質(zhì)容器330a中，而將第二電解質(zhì)331b設(shè)置在一個(gè)第二電解質(zhì)容器330b中。所述設(shè)備360還包括電極320，電極320在圖中被表示為第一電極320a和第二電極320b，每個(gè)電極都耦合到一個(gè)電流源321上，并且每個(gè)電極都被容納在兩個(gè)第一電解質(zhì)容器330a當(dāng)中的一個(gè)內(nèi)。作為另一種可供選擇的方式，可將電極320之一耦合接地。電極320可以包括材料銀、鉑、銅和/或其它材料，第一電解質(zhì)331a可以包括氯化鈉、氯化鉀、硫酸銅和/或其它能夠與形成電極320的材料相容的電解質(zhì)。
按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，所述第一電解質(zhì)容器330a包括流動限制器322，比如是一種可滲透的隔離膜，可由特氟隆(TeflonTM)、燒結(jié)材料(如燒結(jié)玻璃、石英或藍(lán)寶石)，或者其它適宜的多孔材料形成這種可滲透的隔離膜，它們使得離子能在第一電解質(zhì)容器330a與第二電解質(zhì)容器330b之間來回通過，但不允許第二電解質(zhì)330b向內(nèi)朝向電極320通過(比如按與鹽橋(salt bridge)大體類似的方式)。作為另一種可供選擇的方式，可以從第一電解質(zhì)源339向電極容器330a提供第一電解質(zhì)331a，提供的壓力和速率要足夠大，以便可以向外引導(dǎo)第一電解質(zhì)331a通過流動限制器322，而不允許第一電解質(zhì)331a或第二電解質(zhì)331b通過流動限制器322返回。在任何一種實(shí)施例中，第二電解質(zhì)330b借助于所述第一電解質(zhì)331a穿過所述流動限制器322的流動，保持與電極320的電耦合。
按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，所述設(shè)備360還可以包括支撐部件340，該支撐部件340利用面向電極320的導(dǎo)電層111支撐所述基板110。譬如，可將支撐部件340定位在第二電解質(zhì)容器330b內(nèi)。按照本實(shí)施例的另一方面，通過一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動單元(未示出)可使支撐部件340和/或電極320彼此相對地移動。
上述參照附圖5描述的設(shè)備360的一種實(shí)施例的特點(diǎn)之一是，可以選擇第一電解質(zhì)331a，使其能與電極320相容。這個(gè)特征的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，與常規(guī)電解質(zhì)相比，第一電解質(zhì)331a不太可能使電極320性能下降。相反，在選擇第二電解質(zhì)331b時(shí)，并未考慮它的這種效應(yīng)對電極320的影響，因?yàn)榈诙娊赓|(zhì)331b通過流動限制器322與電極320是化學(xué)隔離的。因此，第二電解質(zhì)331b可以包括鹽酸或者其它能夠與基板110的導(dǎo)電層111發(fā)生嚴(yán)重反應(yīng)的試劑。
圖6是微電子基板110的俯視平面圖，微電子基板110位于具有本發(fā)明幾種實(shí)施例形狀和結(jié)構(gòu)的多個(gè)電極的下面。為了說明的目的，在同一個(gè)微電子基板110附近表示出幾種不同類型的電極。然而，在實(shí)踐中，可相對于單個(gè)微電子基板110定位同一種類型的電極。
按照一種實(shí)施例，可對電極720a和720b進(jìn)行分組，形成電極對770a，其中每個(gè)電極720a、720b耦合到一個(gè)電流源121的相對的終端(圖3)。電極770a、770b可以具有細(xì)長的或條形的形狀，并且可以布置成沿基板110的直徑方向彼此平行地延伸。如以上參照附圖3所述的那樣，選擇電極對370a的各相鄰電極之間的間隔，以便可以引導(dǎo)電流進(jìn)入基板110。
按照一種可供選擇的實(shí)施例，可對電極720c和720d進(jìn)行分組，形成電極對770b，其中的每個(gè)電極720c、720d可以具有楔形或者“餅”形的形狀，朝著微電子基板110的中心向內(nèi)逐漸變細(xì)。在又一實(shí)施例中，可對狹窄的條形電極720e和720f進(jìn)行分組，形成電極對770c，其中的每個(gè)電極720e、720f從微電子基板110的中心113開始向外朝向微電子基板110的周邊112沿徑向延伸。
按照再一個(gè)實(shí)施例，單獨(dú)一個(gè)電極720g可在微電子基板110大約一半的面積上延伸，并且可以具有半圓形的平臺形狀。這個(gè)電極720g可以與另一電極(未示出)分為一組，所述另一個(gè)電極的形狀對應(yīng)于電極720g的鏡像圖像，這兩個(gè)電極可以耦合到電流源121，以便按參照附圖3-5描述的任何方式向微電子基板110提供交流電流。
圖7是部分基板110的局部示意剖面?zhèn)纫晥D，所述基板110定位于上面參照圖6描述的電極720e的下面。按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，電極720c具有上表面771和與上表面771相對并且面向基板110的導(dǎo)電層111的下表面772。按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，所述下表面772從基板110的中心113開始，向下朝向基板110的周邊逐漸變細(xì)，使電極720c具有楔形斷面。按照另一種方式，電極720c可以具有板形結(jié)構(gòu)，如圖7所示那樣定位它的下表面772，它的上表面平行于下表面772。任何一種實(shí)施例的一個(gè)特征是，電極720c與基板110之間的電耦合在朝向基板110的周邊112的方向比起朝向基板110的中心113的方向來會更強(qiáng)些。在基板110的周邊112向電極720c移動的速率比基板110的中心113的這個(gè)速率更快時(shí)，比如當(dāng)基板110圍繞它的中心轉(zhuǎn)動時(shí)，這一特征可能會是有益。因此，可將電極720c成形為用以考慮電極和基板110之間的相對運(yùn)動。
按照另一實(shí)施例，電極720c可能具有其它形狀。比如，下表面772可以具有彎曲的斷面，而不再是平直的斷面。按照另一種方式，上面參照圖6描述的任何電極(或者具有除圖6所示形狀以外形狀的其它電極)都可以具有傾斜的或者彎曲的下表面。按照又一實(shí)施例，可將電極成形為其它形狀，其中考慮了電極與基板110之間的相對運(yùn)動。
圖8A是本發(fā)明另一實(shí)施例用于支撐多個(gè)電極的電極支撐473的局部示意圖。按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，電極支撐473可以包括多個(gè)電極孔474，每個(gè)電極孔或者容納第一電極420a，或者第二電極420b。第一電極420a通過孔474耦合到第一引線428a，第二電極420b耦合到第二引線428b。引線428a和428b二者都耦合到一個(gè)電流源421。因此，第一電極420a和第二電極420b的每一對470都確定由上面參照圖3-5描述的基板110和電解質(zhì)(一種或多種)完成的電路的一部分。
按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，可使第一引線428a偏離第二引線428b，以減小引線之間發(fā)生短路和/或電容耦合的可能性。按照本實(shí)施例的另一方面，所述電極支撐473的結(jié)構(gòu)大體上類似于上面參照附圖1-7描述的結(jié)構(gòu)當(dāng)中的任何一種。例如，上面參照圖6描述的各個(gè)電極中的任何一種(如320a、320c、320e、320g)，都可以用電極支撐473代替，該電極支撐473具有相同的整體形狀，并且包括多個(gè)孔474，而且每個(gè)孔容納第一電極420a或第二電極420b當(dāng)中之一。按照本實(shí)施例的另一方面，電極支撐473的結(jié)構(gòu)適于以機(jī)械的方式從微電子基板清除材料，例如，以大體上類似于下面參照圖9-11和13-18描述的方法進(jìn)行這種清除。
按照本實(shí)施例的再一方面，對于圖8A所示電極對的布置的方式與在電極420a、420b與微電子基板110之間的附近位置布置電極對的方式(圖7)相應(yīng)，和/或可將電極對470布置成使得與在電極420a、420b與微電子基板110之間的相對移動速率相應(yīng)。例如，可將電極對470的重心提高到基板110的周邊112，或者使之位于電極對470與基板110之間的相對速度相對較高的其它區(qū)域(見圖7)。相應(yīng)地，提高電極對470的重心，可以被增大的電解電流，用以補(bǔ)償較大的相對速度。進(jìn)而，在電極靠近導(dǎo)電層111的區(qū)域(比如基板110的周邊112)內(nèi)，每個(gè)電極對470的第一電極420a和第二電極420b都可能會靠得相當(dāng)近，因?yàn)榻嚯x地靠近導(dǎo)電層111會使第一電極420a和第二電極420b之間直接電耦合的概率減小。按照本實(shí)施例的再一方面，對于提供給不同電極對470的幅度、頻率和/或波形，都可能根據(jù)不同的因素，比如電極對470和微電子基板110之間的間隔、電極對470和微電子基板110之間的相對速度而有所變化。
圖8B-8C表示本發(fā)明的再一實(shí)施例同心布置的電極820(圖中示出第一電極820a和第二電極820b)。按照圖8B所示的一種實(shí)施例，可以圍繞第二電極820b同心地定位第一電極820a，在第一電極820a和第二電極820b之間可設(shè)置一種介電材料829。第一電極820a可以圍繞第二電極820b限定一個(gè)完整的360°的弧，如圖8B所示者；或者按照另一種方式，第一電極820a可以限定一個(gè)小于360°的弧。
按照另一種實(shí)施例，如圖8C所示，可將第一電極820a同心地設(shè)置在兩個(gè)第二電極820b之間，在相鄰電極820之間設(shè)置介電材料829。按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，可將電流以不發(fā)生任何相移的方式提供給每個(gè)第二電極820b。按照另一種方式，可使提供給一個(gè)第二電極820b的電流相對于另一個(gè)第二電極820b具有相移。在本實(shí)施例的又一個(gè)方面，提供給每個(gè)第二電極820b的電流具有除相位以外的其它不同的特征，比如幅度特征。
上面參照圖8B-8C描述的電極820的一個(gè)特征是，第一電極820a可屏蔽(一個(gè)或多個(gè))第二電極820b，而不受其它電流源的干擾。例如，可使第一電極820a可耦合接地，用以便屏蔽第二電極820b。這種布置的優(yōu)點(diǎn)之一在于，可以更加準(zhǔn)確地控制經(jīng)電極820加給基板110(圖7)的電流。
圖9示意地表示本發(fā)明一種實(shí)施例的用于平整化和電解處理微電子基板110的設(shè)備560。按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，所述設(shè)備560具有支架平臺580，該平臺的上表面581位于定位平整墊片582的工作部分“W”的工作部分。所述上表面58 1通常為一剛性板，可提供平直的堅(jiān)實(shí)表面，在平整化期間，使平整墊片582的特定部分被固定到這個(gè)表面上。
所述設(shè)備560還可以具有多個(gè)滾輪，用于引導(dǎo)、定位和保持平整墊片582在所述上表面581上。這些滾輪可以包括供料滾輪583、第一和第二惰輪584a、584b、第一和第二導(dǎo)向滾輪585a、585b，以及卷曲滾輪586。供料滾輪583攜帶平整墊片582未用過的或者操作前的部分，卷曲滾輪586攜帶平整墊片582已用過的或者操作后的部分。此外，第一惰輪584a和第一導(dǎo)向滾輪585a可以在所述上表面581上拉長平整墊片582，以保持平整墊片582在操作期間靜止不動。電機(jī)(未示出)驅(qū)動供料滾輪583和卷曲滾輪586之一，以使平整墊片582能夠穿過所述上表面581依序前進(jìn)。因此，已用過的部分能夠迅速地被干凈的平整墊片582的操作前部分代替，以提供一個(gè)堅(jiān)固一致的表面，用以平整化和/或清潔所述基板110。
所述設(shè)備560還可以具有托架組件590，用于在平整化期間控制和保護(hù)基板110。托架組件590可以包括基板夾持器592，用于在平整化過程的適當(dāng)階段拾取、夾持和釋放所述基板110。托架組件590還可以具有支架594，用于攜帶可沿支架594平移的傳動組件595。傳動組件595可以具有執(zhí)行機(jī)構(gòu)596、耦合到執(zhí)行機(jī)構(gòu)596的傳動軸597，以及從傳動軸597突出的一個(gè)臂598。臂598經(jīng)過終端軸599攜帶基板夾持器592，使傳動組件595能夠圍繞軸E-E(箭頭“R1”所示)移動基板夾持器592。終端軸599還可以圍繞它的中心軸F-F(箭頭“R2”所示)轉(zhuǎn)動基板夾持器592。
平整墊片582和平整化溶液587確定一種平整化介質(zhì)，這種平整化介質(zhì)以機(jī)械方式和/或化學(xué)一機(jī)械方式從基板110表面除去材料。設(shè)備560中所用的平整墊片582可以是一種固定摩擦式平整墊，其中將摩擦顆粒固定地粘結(jié)到一種懸浮介質(zhì)中。于是，平整化溶液587可以是一種沒有摩擦顆粒的“干凈”的溶液，因?yàn)槟Σ令w粒固定地分布在平整墊片582的平整化表面588上。在其它應(yīng)用中，平整墊片582可以是沒有摩擦顆粒的非摩擦式的平整墊片，而平整化溶液587可以是具有摩擦顆粒和化學(xué)試劑，以便從基板110除去材料的稀漿。
為用設(shè)備560平整化基板110，在存在平整化溶液587的情況下，托架組件590使基板110壓緊平整墊片582的平整化表面588。然后，驅(qū)動組件595圍繞軸E-E移動基板夾持器592，并以任選的方式圍繞軸F-F轉(zhuǎn)動基板夾持器592，以平移基板110穿過平整化表面588。結(jié)果，在平整化介質(zhì)中的摩擦顆粒和/或化學(xué)試劑就以化學(xué)方式和/或化學(xué)-機(jī)械平整化(CMP)方式從基板110的表面除去所述的材料。相應(yīng)地，平整墊片582通過除去從基板110的導(dǎo)電層111突出的粗糙部分，可以平滑基板110。
按照本實(shí)施例的另一方面，設(shè)備560可以包括電解質(zhì)供料容器530，這個(gè)電解質(zhì)供料容器530利用導(dǎo)管537將電解質(zhì)傳送至平整墊片582的平整化表面，有如下面參照圖10所述的那樣。設(shè)備560還可以包括電流源521，電流源521耦合到支架平臺580和/或上表面581上，以便向定位在支架平臺580和/或所述上表面581的電極提供電流。因而，設(shè)備560可以以電解的方式從導(dǎo)電層111上除去材料，去除的方式與上面參照圖1-8C描述的方式類似。
在上面參照圖9描述的一種實(shí)施例的設(shè)備560的一個(gè)方面，首先，通過電解方式而后通過化學(xué)-機(jī)械平整化方式，從基板110的導(dǎo)電層111依次去除所述材料。例如，從導(dǎo)電層111去除材料的電解方式使導(dǎo)電層111變得粗糙。在所選的電解處理時(shí)間周期已經(jīng)過去之后，可以中止電解處理操作，并且通過化學(xué)-機(jī)械平整化加工方式去除額外的材料。按照另一種方式，可以同時(shí)進(jìn)行電解方式和化學(xué)-機(jī)械平整化方式。對于這些處理安排當(dāng)中的任何一種而言，上面參照圖9描述的一種實(shí)施例的設(shè)備560的一個(gè)特點(diǎn)是，同一個(gè)設(shè)備560可通過化學(xué)-機(jī)械平整化方式來平整化基板110，而且還可以經(jīng)過電解方式從基板110上清除材料。這種安排的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，不需要將基板110從一個(gè)設(shè)備移動到另一個(gè)設(shè)備就能經(jīng)受化學(xué)-機(jī)械平整化和電解這兩種處理方式。
在上面參照圖9描述的一種實(shí)施例的設(shè)備560的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，與一些常規(guī)方法相比，可以期望在彼此結(jié)合使用這些方法時(shí)，可以更迅速和更準(zhǔn)確地從基板110上清除材料。例如，有如上述，電解方式清除材料的數(shù)量相對較大，但會使微電子基板110變得粗糙，而平整化方法清除的材料較少，但可以平滑和/或平整微電子基板110。
圖10是上面參照圖9描述的部分設(shè)備560的局部分解立體示意圖。按照圖10所示一種實(shí)施例的一個(gè)方面，上表面581容納多個(gè)電極對570，每個(gè)電極對都包括第一電極520a和第二電極520b。第一電極520a耦合到第一引線528a，第二電極520b耦合到第二引線528b。第一引線528a和第二引線528b都耦合到電流源521(圖9)。按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，通過包括TeflonTM或其它適宜介電材料的一個(gè)電極介電層529a，可使第一電極520a和第二電極520b隔開。電極介電層529a因此而可以控制第一電極520a與第二電極520b之間區(qū)域的體積和介電常數(shù)，從而可以控制電極之間的電耦合。
可以通過平整墊片582使電極520a和520b電耦合到微電子基板110(圖9)。按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，平整墊片582中的電解質(zhì)531是飽和的，所述電解質(zhì)531是通過孔538由供料導(dǎo)管537提供的，所述孔538位于平整墊片582正下方的上表面581內(nèi)。因此，要選擇電極520a和520b，使它們與電解質(zhì)531是相容的。在另一種布置中，可以從上邊向平整墊片582提供電解質(zhì)531(比如將電解質(zhì)531放在平整化溶液587中)，而不是通過上表面581向平整墊片582提供。
因此，平整墊片582可以包括平整墊介電層520b，平整墊介電層520b定位在平整墊片582和電極520a、520b之間。當(dāng)平整墊介電層520b就位時(shí)，電極520a、520b是隔離的，不與電解質(zhì)531發(fā)生物理接觸，因此電極520a、520b所選的材料并非一定要與電解質(zhì)531相容。
按照上面參照圖10描述的任何一種實(shí)施例，與一些常規(guī)電解設(shè)備相比，平整墊片582有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。比如，平整墊片582可以均勻地隔開電極520a、520b與微電子基板110(圖9)，這就能夠提高以電解方式從導(dǎo)電層111(圖9)清除材料的均勻性。平整墊片582還可以具有摩擦顆粒589，用于按照上面參照圖9描述的方式平整化微電子基板110。進(jìn)而，平整墊片582還可以過濾從電極520a、520b上腐蝕掉的碳或其它材料，防止電極材料接觸微電子基板110。還有，平整墊片582還可以用作泡沫材料，用于維持電解質(zhì)531與微電子基板110的緊密靠近。
圖11是本發(fā)明另一實(shí)施例的用于平整化和/或電解處理微電子基板110的旋轉(zhuǎn)設(shè)備660的局部示意剖面?zhèn)纫晥D。按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，設(shè)備660具有大體上為圓形的平臺680、托架690、定位在平臺680上的平整墊片682、和在平整墊片682上的平整化溶液687。平整墊片682可以是一種固定摩擦式的平整墊片682，或者按照另一種方式，平整化溶液687可以是具有摩擦元件的的懸浮物的稀漿。驅(qū)動組件695轉(zhuǎn)動(沿箭頭“G”)和/或往復(fù)移動(沿箭頭“H”)平臺680，從而可以在平整化期間移動平整墊片682。
在平整化期間，托架組件690用于控制和保護(hù)微電子基板110。一般地說，托架組件690具有基板夾持器692，基板夾持器692具有墊片694，用于利用吸附作用夾持微電子基板110。驅(qū)動組件690一般要轉(zhuǎn)動和/或平移基板夾持器692(分別用箭頭“I”和“J”表示)。按照另一種方式，基板夾持器692可以包括一個(gè)有一定重量的自由漂浮圓盤，這個(gè)圓盤能在平整墊片682上滑移(未示出)。
為了利用設(shè)備660平整化微電子基板110，所述托架組件690將微電子基板110壓在平整墊片682的表面688上。平臺680和/或基板夾持器692彼此相對移動，然后平移微電子基板110，使其穿過平整化表面688。結(jié)果，在平整墊片682中的摩擦顆粒和/或在平整化溶液687中的化學(xué)試劑就將所述材料從微電子基板110的表面上清除掉。
所述設(shè)備660還可以包括電流源621，該電流源621利用引線628a和628b耦合到一個(gè)或多個(gè)電極對670(圖11示出其中之一)。電極對670可與平臺680整體式地形成在一起，它的形成方式與電極520a、520b(圖10)與上表面581(圖10)整體式地形成的方式大體上相同。按照另一種方式，電極對670可以與平整墊片682整體式地形成在一起。按照任何一種實(shí)施例，電極對670所包括的電極的形狀和結(jié)構(gòu)大體上類似于上面參照圖3-10描述的以電解方式從微電子基板110上清除導(dǎo)電材料的任何一個(gè)電極的形狀和結(jié)構(gòu)。可以在上面參照圖9描述的化學(xué)-機(jī)械平整化方式之前、當(dāng)中、或者之后實(shí)行電解方法。
圖12A是上面參照圖10所述一些部件的示意電路圖?？蓪⒂嘘P(guān)這個(gè)電路的分析應(yīng)用于上面參照圖3-11描述的任何設(shè)備。如圖12A所示，分別用引線528a、528b將電流源521耦合到第一電極520a和第二電極520b。電極520a和520b利用在一個(gè)設(shè)備中的電解質(zhì)531耦合到微電子基板110，所述設(shè)備用兩組并聯(lián)的電容器和電阻器示意地表示。第三電容器和電阻器表示微電子基板110相對于地，或者相對另外的電位“浮動”。
按照圖12A所示實(shí)施例的一個(gè)方面，電流源521可以耦合到幅度調(diào)制器522，幅度檢測器522調(diào)制由電流源521產(chǎn)生的信號，如圖12B所示者。因此，電流源521可以產(chǎn)生高頻波804，幅度調(diào)制器522可以監(jiān)視該高頻波804上的低頻波802。例如，高頻波804可以包括一系列正的或負(fù)的電壓尖峰，這些尖峰包含在由低頻波802確定的方波包絡(luò)內(nèi)。高頻波804的每個(gè)尖峰都具有相當(dāng)陡峭的上升時(shí)間斜率，以便可以穿過介電層向電解質(zhì)傳送電荷，高頻波804的每個(gè)尖峰還有比較緩慢的下降時(shí)間斜率。所述下降時(shí)間斜率可限定一條直線，比如由高頻波804表示的那樣；所述下降時(shí)間斜率或者限定一條曲線，比如由高頻波804a表示的那樣。按照另一實(shí)施例，高頻波804和低頻波802可能具有其它形狀，這比如取決于靠近電極420的介電層和電解質(zhì)的特定特征、基板110的特征和/或從基板110清除材料的額定速率。
這種布置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，高頻信號能夠傳送從電極520a、520b到微電子基板110所需的電能，而低頻監(jiān)視信號可以更加有效地促進(jìn)電解質(zhì)531與微電子基板110的導(dǎo)電層111之間的電化學(xué)反應(yīng)。因此，上面參照附圖3-11描述的任一實(shí)施例和/或下面參照圖13-18描述的任一實(shí)施例除了要包括一個(gè)電流源外，還要包括一個(gè)幅度調(diào)制器。
圖13是本發(fā)明另一實(shí)施例的配置成用機(jī)電方式和/或機(jī)電化學(xué)方式從微電子基板110清除導(dǎo)電材料的設(shè)備1360的一部分的局部示意剖面立體圖。按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，設(shè)備1360包括拋光介質(zhì)1382和多個(gè)電極對1370。每個(gè)電極對1370都可包括第一電極1320a和第二電極1320b，它們沿著平行的軸1390被拉長。每個(gè)電極1320a和1320b都有一個(gè)與軸1390垂直的寬度W1，電極1320a和1320b可由拋光墊部分1383分開。每個(gè)拋光墊部分1383可具有與軸1390垂直的寬度W2，并且可有一個(gè)細(xì)長的拋光表面1386。按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，拋光墊部分1383的拋光表面1386突出，超過電極1320a和1320b。因此，電極1320a和1320b可以從拋光表面1386向下凹入距離RD，而拋光表面1386接觸微電子基板110，以便以機(jī)械方式、機(jī)電方式和/或機(jī)電化學(xué)方式從微電子基板110清除導(dǎo)電材料。按照一種實(shí)施例，向下凹入距離RD的值可從約0.1mm到約10mm。按照另外的實(shí)施例，向下凹入距離RD可有其它數(shù)值，這比如取決于電極1320a和1320b和拋光墊部分1383的特定幾何狀態(tài)。
按照本實(shí)施例的另一方面，拋光墊部分1383可包括流動通路1384，每個(gè)流動通路1384都有孔1385，所述孔1385靠近對應(yīng)的拋光表面1386。流動通路1384耦合到供料導(dǎo)管1337，供料導(dǎo)管1337又耦合到電解流體容器(圖13中未示出)。按照一種實(shí)施例，流動通路1384可為在導(dǎo)管1337和拋光表面1386之間的分立的直線通路，如圖13所示那樣。按照另一實(shí)施例，拋光墊部分1383可以是多孔的，流動通路1384可以包括相互連接的回旋狀路徑組成的網(wǎng)絡(luò)。按照這些實(shí)施例中的任何一個(gè)，流動通路1384至少在微電子基板110和拋光表面1386之間的界面附近提供電解質(zhì)1331(例如電解液體)。
按照一種實(shí)施例，拋光墊部分1383可以包括聚氨酯材料，或者其它合適的材料，比如可從Rodel公司(Phoenix，Arizona)得到的被結(jié)合在拋光墊中的那些材料。按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，拋光墊部分1383的寬度W1可以小于填隙式電極1320a、1320b的寬度W2，以使電極1320a、1320b和微電子基板110之間能夠有足夠大的電氣關(guān)聯(lián)。按照另外的實(shí)施例，電極1320a、1320b和拋光墊部分1383可以有另外的相對尺寸，這取決于這些部件的特定幾何狀態(tài)。
圖13所示一種實(shí)施例設(shè)備1360的特征之一是，電極1320a、1320b從拋光表面1386向下凹入。因此，電極1320a、1320b可以經(jīng)過電解質(zhì)1331與微電子基板110電接觸，而不是與微電子基板110實(shí)現(xiàn)直接物理接觸。按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，露出電極1320a、1320b面向微電子基板110的表面，以便與電解質(zhì)1331直接電接觸。按照另外的實(shí)施例，可以利用保護(hù)膜或者可以保護(hù)電極1320a、1320b的其它結(jié)構(gòu)封閉或者部分封閉電極1320a、1320b，同時(shí)還須允許經(jīng)過電解質(zhì)1331在電極1320a、1320b和微電子基板110之間實(shí)現(xiàn)電的交換。
圖13所示一種實(shí)施例設(shè)備1360的另一特征是，至少在拋光表面1386和微電子基板110之間的界面附近(有些實(shí)施例中直接在這個(gè)界面上)提供電解質(zhì)1331。因此，電解質(zhì)1331可以潤滑微電子基板110和拋光表面1336之間的界面，促進(jìn)以化學(xué)方式從微電子基板110清除所述材料和/或傳送清除的顆粒，使之離開所述界面。同時(shí)，還可將電解質(zhì)1331填充在相鄰拋光墊部分1383之間的凹陷中，以便在電極1320a、1320b和微電子基板110之間實(shí)現(xiàn)電氣關(guān)聯(lián)，相應(yīng)地，便于用電的方法從微電子基板110清除材料。
圖14是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例配置的設(shè)備1460的一部分的局部剖面立體示意圖。按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，設(shè)備1460包括具有第一電極1420a和第二電極1420b的電極對1470。電極1420a、1420b包括具有孔1485的流動通路1484，用于向微電子基板110的表面附近提供電解質(zhì)1331。相應(yīng)地，流動通路1484連接到供料導(dǎo)管1447，供料導(dǎo)管1447又耦合到電解流體源。
按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，通過一個(gè)介電層1429使每個(gè)電極1420a、1420b與它的相鄰電極分隔開。介電層1429可以終止在與電極1420a、1420b和上表面對齊的平面上?？筛鶕?jù)電極1420a、1420b和介電層1429的面向上的邊緣定位拋光介質(zhì)1482。按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，拋光介質(zhì)1482可以包括子墊片1487，用于支撐拋光墊部分1483。每個(gè)拋光墊部分1483可以包括拋光表面1486，拋光表面1486與微電子基板110接觸的方式大體上類似于上面描述的方式。按照本實(shí)施例的另一方面，子墊片1487包括與流動通路的孔1485對齊的多個(gè)孔，以便允許來自流動通路1484的電解質(zhì)1331的未被禁止的流動。按照另一實(shí)施例，子墊片1487可以具有多孔的組分，以便有助于在相鄰的拋光墊部分1483之間的界面中分配電解質(zhì)1331。按照又一種實(shí)施例，可以省去子墊片1487，可將拋光墊部分1483可以與介電層1429集成在大體與上面參照圖13描述的類似設(shè)備中。
圖14所示一種實(shí)施例設(shè)備1460的一個(gè)特征是，流動通路1484的孔1485從微電子基板110和拋光表面1486之間的界面向下凹入。因此，電解質(zhì)1331可從流動通路1484自由流出，而不管是否存在微電子基板110。
圖15是本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例布置的具有電極1520a、1520b以及拋光介質(zhì)1582的設(shè)備1560的局部立體圖。按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，拋光介質(zhì)1582包括從電極1520a、1520b上突出出來的拋光墊部分1583。每個(gè)拋光墊部分1583都包括一個(gè)拋光表面1586和多個(gè)流動通路1584。每個(gè)流動通路1584都具有一個(gè)孔1585，所述孔1585在拋光表面1586附近，用于向微電子基板110和拋光表面1586之間的界面附近提供電解質(zhì)1331。按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，拋光墊部分1583可以包括圍繞每個(gè)孔1585的凹陷1587。相應(yīng)地，電解質(zhì)1331可以從流動通路1584向外流動，同時(shí)微電子基板110可以定位在正上方。
圖16是本發(fā)明再一實(shí)施例配置的具有拋光介質(zhì)1682的設(shè)備1660的局部立體圖。按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，拋光介質(zhì)1682包括靠緊第一電極1620a和第二電極1620b定位的拋光墊片1683和子墊片1687。電極1620a、1620b通過介電層1629被分隔開。介電層1629包括具有孔1685的流動通路1684，用于向拋光介質(zhì)1682與微電子基板110之間的界面(圖15)附近傳送電解質(zhì)1331。
按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，拋光介質(zhì)1682包括具有多個(gè)凹陷1689的拋光表面1686。凹陷1689可以整個(gè)穿過拋光墊片1683和子墊片1687，露出孔1685和電極1620a、1620b的向上表面。相應(yīng)地，凹陷1689司提供來自孔1685的電解質(zhì)1331的未經(jīng)禁止的流動，并且可以(經(jīng)過電解質(zhì)1331)在電極1620a、1620b與微電子基板110之間進(jìn)行電的交換。拋光介質(zhì)1682還可以包括橫向通道1688，橫向通道1688可以連接相鄰的凹陷1689，并使電解質(zhì)能夠從一個(gè)凹陷1689流到另一個(gè)凹陷1689，而不受微電子基板110的阻擋。
按照上面參照圖16描述的實(shí)施例的一個(gè)方面，所述凹陷1689可以具有大體上呈橢圓的平臺形狀。按照另外的實(shí)施例，所述凹陷1689還可以具有允許電解質(zhì)1331從孔1685流動并且允許在電極1620a、1620b與微電子基板110之間經(jīng)過電解質(zhì)1331進(jìn)行電氣關(guān)聯(lián)的其它形狀(比如圓形)。相應(yīng)地，凹陷1689可以整個(gè)地穿過拋光墊片1683和子墊片1687(有如上述那樣)延伸，或者在另一實(shí)施例中，所述凹陷1689可以穿過拋光墊片1683延伸，但不穿過子墊片1687。子墊片1687因此而具有多孔的組分，允許電解質(zhì)1331從孔1685穿過子墊1687擴(kuò)散進(jìn)入凹陷1689中。
圖17是本發(fā)明再一實(shí)施例配置的設(shè)備1760的俯視立體圖。按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，所述設(shè)備1760包括電極對1770，每個(gè)電極對1770都具有相互隔開的第一電極1720a和第二電極1720b。所述設(shè)備1760可以進(jìn)一步還包括拋光介質(zhì)1782，拋光介質(zhì)1782具有從電極1720a、1720b的向上表面上突出的拋光墊部分1783。因此，電極1720a、1720b和拋光介質(zhì)1782可以按照與上面所述方式大體類似的方式從微電子基板110清除導(dǎo)電材料。
微電子基板110的直徑為D，設(shè)備1760的長度為L，寬度為W，這兩者均大于微電子基板直徑D。因此，微電子基板110可以在拋光介質(zhì)1782上移動，這種移動的所有時(shí)間內(nèi)，都處在與一些電極1720a、1720b實(shí)現(xiàn)電氣關(guān)聯(lián)狀態(tài)中。當(dāng)微電子基板110移動時(shí)，不同的電極1720a、1720b電極對與微電子基板110進(jìn)行電氣關(guān)聯(lián)。
按照本實(shí)施例的另一方面，電極1720a、1720b和拋光墊部分1783沿平行于軸1790的方向被拉長。微電子基板110可沿箭頭A所示方向相對拋光介質(zhì)1782來回移動。按照本實(shí)施例的另一方面，在箭頭A和軸1790之間的角度Θ約為90°或者更小些。按照一種特定的實(shí)施例，角度Θ的值可為約45°。因此，在處理期間，微電子基板110可以穿過由對應(yīng)的多個(gè)電極對1770產(chǎn)生的多個(gè)電場。這種布置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，就微電子基板110的中心相對于拋光介質(zhì)1782不移動的設(shè)備而言，可以提高從微電子基板110清除導(dǎo)電材料的均勻性。
圖18是本發(fā)明再一實(shí)施例配置的設(shè)備1860的俯視立體圖。按照本實(shí)施例的一個(gè)方面，所述設(shè)備1860具有電極對1870，每個(gè)電極對1870都包括第一電極1820a和第二電極1820b。相鄰的電極1820a和1820b由介電層1829隔開。所述設(shè)備1860進(jìn)一步還可包括拋光介質(zhì)1782，拋光介質(zhì)1782大體上類似于上面討論的拋光介質(zhì)當(dāng)中的任何一種，不過，為簡潔計(jì)，圖18中未予示出。
按照本實(shí)施例的另一方面，電極1820a和1820b可以具有人字形形狀，并且可沿周邊進(jìn)行布置，以確定長方形的場。例如，每個(gè)電極1820a和1820b都可包括一個(gè)頂部或者成角度的部分1821，以及從所述頂部或者成角度的部分821伸出的第一和第二部分1822、1823。第一和第二部分1822、1823可以確定值為180°或以下的內(nèi)角。按照一種特定的實(shí)施例，α角的值可為約90°；按照另外的實(shí)施例，α可有其它值。按照這些實(shí)施例當(dāng)中的任何一種，當(dāng)微電子基板110(圖17)相對于電極1820a和1820b移動時(shí)，微電子基板110暴露到由多個(gè)電極對1870產(chǎn)生的多個(gè)電場中。有如上面參照圖17所討論的那樣，這種布置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可以改善從微電子基板110清除導(dǎo)電材料的均勻性。
從上述可以理解，雖然這里為了進(jìn)行說明已經(jīng)描述本發(fā)明的一些特定的實(shí)施例，但在不偏離本發(fā)明構(gòu)思和范圍的條件下，可以進(jìn)行各種改型。比如，圖13-18所示的拋光介質(zhì)是面向上的，它與微電子基板的面向下的表面相接觸，而其它實(shí)施例的拋光介質(zhì)可以是面向下的，以便接觸微電子基板的面向上的表面。以上所述設(shè)備的其它實(shí)施例包括在個(gè)分開附圖中所示特征的組合。例如，本發(fā)明一種實(shí)施例的設(shè)備包括在拋光介質(zhì)和電極這二者中的液體流動通路。液體流動通路可與相同的或不同的液體源耦合。因此，除受所附權(quán)利要求書限制以外，本發(fā)明不受限制。
權(quán)利要求
1.一種從微電子基板上清除材料的設(shè)備，所述設(shè)備包括支撐部件，所述支撐部件配置成可拆地?cái)y帶微電子基板；第一電極，它在微電子基板被支撐部件攜帶時(shí)與微電子基板分隔開；第二電極，它在微電子基板被支撐部件攜帶時(shí)與微電子基板分隔開，第二電極與第一電極分隔開，該二電極中的至少一個(gè)與可變電信號源耦合；拋光介質(zhì)，該拋光介質(zhì)的至少一部分定位在電極與支撐部件之間，并且該拋光介質(zhì)具有一個(gè)拋光表面，定位所述拋光表面，以在微電子基板被支撐部件攜帶時(shí)使拋光表面與微電子基板接觸，其中，第一和第二電極的至少一部分從拋光表面向下凹入。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述拋光介質(zhì)包括拋光墊部分。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述拋光介質(zhì)包括多個(gè)流動通路，這些流動通路與液體源耦合，并且每個(gè)流動通路至少在拋光表面的附近有一孔，該孔的位置適于至少在拋光表面的附近分配所述液體。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一和第二電極面向所述支撐部件。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一電極、第二電極，以及第一和第二電極之間的拋光介質(zhì)的一部分沿著平行軸被拉長。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一電極、第二電極，以及第一和第二電極之間的拋光介質(zhì)的一部分通常沿直線的平行軸被拉長。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述拋光介質(zhì)包括聚氨酯材料。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一和第二電極從拋光表面向下凹入，向下凹入的距離從約0.1毫米到約10毫米。
9.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述微電子基板有一直徑并且第一和第二電極中的每一個(gè)的長度大于該直徑。
10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一電極具有長度和第一寬度，該第一寬度小于所述長度，并且通常垂直于該長度；所述拋光介質(zhì)具有第二寬度，該第二寬度小于所述第一寬度。
11.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一電極具有多個(gè)流動通路，這些流動通路與液體源耦合，并且每個(gè)流動通路至少在拋光表面附近有一孔，該孔的位置至少適于在拋光表面附近分配液體。
12.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述拋光介質(zhì)具有多個(gè)流動通路，這些流動通路與液體源耦合，并且每個(gè)流動通路至少在拋光表面附近有一孔，而且拋光介質(zhì)在每個(gè)孔附近都有一凹陷，所述凹陷偏離拋光表面。
13.一種從微電子基板上清除材料的設(shè)備，所述設(shè)備包括支撐部件，所述支撐部件配置成可拆地?cái)y帶微電子基板；第一電極，它在微電子基板被支撐部件攜帶時(shí)與微電子基板分隔開；第二電極，它在微電子基板被支撐部件攜帶時(shí)與微電子基板分隔開，第二電極與第一電極分隔開，該二電極中的至少一個(gè)與可變電信號源耦合；拋光介質(zhì)，該拋光介質(zhì)的至少一部分定位在電極與支撐部件之間，并且該拋光介質(zhì)有一拋光表面，定位該拋光表面，以便在微電子基板被支撐部件攜帶時(shí)使拋光表面與微電子基板接觸，其中所述拋光介質(zhì)具有至少一個(gè)與第一和第二電極對齊的開口，定位所述開口，以使在微電子基板被支撐部件攜帶時(shí)能在電極與微電子基板間實(shí)現(xiàn)電氣關(guān)聯(lián)。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述第一和第二電極直接面向所述支撐部件。
15.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，由設(shè)置于所述第一、第二電極以及支撐部件之間設(shè)介電材料使第一和第二電極直接面向所述支撐部件。
16.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述開口通常具有橢圓形狀。
17.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述拋光介質(zhì)包括多個(gè)與液體源耦合的流動通路，并且每個(gè)流動通路具有至少接近拋光表面的孔，確定該孔的位置，以便至少在拋光表面附近分配液體。
18.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述拋光介質(zhì)具有多個(gè)與液體源耦合的流動通路，并且每個(gè)流動通路具有至少接近拋光表面的孔，而且拋光介質(zhì)的開口與該孔對齊。
19.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述第一電極、第二電極以及拋光介質(zhì)沿平行軸被拉長。
20.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述第一和第二電極從拋光表面向下凹入。
21.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述第一電極具有多個(gè)與液體源耦合的流動通路，并且每個(gè)流動通路具有至少接近拋光表面的孔，確定該孔的位置，以便在拋光表面附近分配所述液體。
22.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述第一電極具有多個(gè)與液體源耦合的流動通路，并且每個(gè)流動通路具有至少接近拋光表面的孔，該孔與拋光墊片中的開口對齊，以便在拋光表面附近分配所述液體。
23.一種處理微電子基板用的設(shè)備，所述設(shè)備包括支撐部件，所述支撐部件配置成可拆地?cái)y帶微電子基板；第一電極，它在微電子基板被支撐部件攜帶時(shí)與微電子基板分隔開；第二電極，它在微電子基板被支撐部件攜帶時(shí)與微電子基板分隔開，第二電極與第一電極分隔開，該二電極中的至少一個(gè)與可變電信號源耦合，其中所述第一和第二電極中的至少一個(gè)具有與液體源耦合的流動通路，該流動通路有孔；拋光介質(zhì)，該拋光介質(zhì)的至少一部分定位在電極和支撐部件之間，并且該拋光介質(zhì)具有拋光表面，定位所述拋光表面，以使在微電子基板被支撐部件攜帶時(shí)拋光表面與微電子基板接觸，所述拋光介質(zhì)至少定位在流動通路的孔的附近。
24.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中，所述流動通路是第一流動通路，所述液體源是第一液體源，所述孔是第一孔，而且所述拋光介質(zhì)包括多個(gè)與第一液體源和/或第二液體源耦合的第二流動通路，每個(gè)第二流動通路至少具有接近拋光表面的第二孔，確定第二孔的位置，以便至少在拋光表面附近分配第一和/或第二液體。
25.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中，所述第一電極、第二電極以及拋光介質(zhì)沿平行軸被拉長。
26.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中，所述拋光介質(zhì)包括聚氨酯材料。
27.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中，所述第一電極和第二電極從拋光表面向下凹入。
28.一種從微電子基板清除材料的設(shè)備，包括支撐部件，所述支撐部件配置成可拆地?cái)y帶一個(gè)微電子基板；第一電極，它在微電子基板被支撐部件攜帶時(shí)與微電子基板分隔開；第二電極，它在微電子基板被支撐部件攜帶時(shí)與微電子基板分隔開，第二電極與第一電極分隔開，該二電極中的至少一個(gè)與可變電信號源耦合，其中所述第一和第二電極中的每一個(gè)具有第一部分、第二部分以及在第一和第二部分之間的成角度部分，所述第一和第二部分在它們之間確定一個(gè)內(nèi)角，所述內(nèi)角的值為180°或更?。灰约皰伖饨橘|(zhì)，該拋光介質(zhì)的至少一部分定位在電極與支撐部件之間，并且該拋光介質(zhì)具有拋光表面，定位所述拋光表面，以便在微電子基板被支撐部件攜帶時(shí)使拋光表面與微電子基板接觸。
29.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中，所述第一和第二電極的至少一部分從拋光表面向下凹入。
30.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中，所述第一電極和第二電極中的每一個(gè)都具有人字形狀。
31.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中，所述第一和第二電極形成第一人字形電極對，并且所述設(shè)備還包括第二、第三和第四人字形電極對，它們被彼此靠近地布置，確定一個(gè)長方形的場。
32.一種從微電子基板上清除材料的方法，包括如下步驟在第一電極附近并與第一電極隔開地定位微電子基板，第一電極沿第一軸軸被拉長；在第二電極附近并與第二電極隔開地定位微電子基板，第二電極與第一電極是隔開的，第二電極沿第二軸軸被拉長；沿與第一和第二軸中至少一個(gè)相交的方向相對第一和第二電極移動微電子基板，同時(shí)通過第一和第二電極以及微電子基板傳送可變電信號。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中，還包括嚙合微電子基板與拋光介質(zhì)，同時(shí)通過第一和第二電極以及微電子基板傳送可變電信號的步驟。
34.如權(quán)利要求32所述的方法，其中，還包括步驟嚙合微電子基板與拋光介質(zhì)，同時(shí)通過第一和第二電極以及微電子基板傳送可變電信號；在微電子基板和拋光介質(zhì)之間的界面上從微電子基板清除材料。
35.如權(quán)利要求32所述的方法，其中，還包括步驟嚙合微電子基板與拋光介質(zhì)的拋光表面，同時(shí)通過第一和第二電極以及微電子基板傳送可變電信號；并且在第一電極附近定位微電子基板包括步驟在第一電極附近定位微電子基板，使所述第一電極從拋光表面向下凹入。
36.如權(quán)利要求32所述的方法，其中，在第一電極附近定位微電子基板的步驟包括在第一人字形的電極附近定位微電子基板；在第二電極附近定位微電子基板的步驟包括在第二人字形的電極附近定位微電子基板。
37.一種從微電子基板上清除材料的方法，包括如下步驟使微電子基板與拋光介質(zhì)的拋光表面接觸；在第一電極附近并與第一電極隔開地定位微電子基板，第一電極從拋光表面向下凹入；在第二電極附近并與第二電極隔開地定位微電子基板，第二電極與第一電極是隔開的，第二電極從拋光表面向下凹入；相對于第一和第二電極移動微電子基板，同時(shí)通過第一和第二電極以及微電子基板傳送可變電信號。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中，還包括在微電子基板和拋光表面之間的界面上從微電子基板上清除材料的步驟。
39.如權(quán)利要求37所述的方法，其中，拋光介質(zhì)的步驟包括拋光墊部分，并且所述方法還包括在拋光墊部分和微電子基板之間設(shè)置拋光液體的步驟。
40.如權(quán)利要求37所述的方法，其中，所述第一和第二電極沿一個(gè)軸被拉長，并且所述移動微電子基板的步驟包括沿與所述軸交叉的方向移動微電子基板。
41.如權(quán)利要求37所述的方法，其中，所述第一和第二電極中的至少一個(gè)包括與拋光液體源耦合的流動通路，并且所述方法還包括引導(dǎo)拋光液體穿過流動通路和至少拋光介質(zhì)和微電子基板之間的界面附近的步驟。
42.如權(quán)利要求37所述的方法，其中，所述拋光介質(zhì)包括與拋光液體源耦合的流動通路，并且所述方法還包括引導(dǎo)拋光液體穿過流動通路和至少拋光介質(zhì)和微電子基板之間界面附近的步驟。
43.一種從微電子基板上清除材料的方法，包括如下步驟使微電子基板與拋光介質(zhì)的拋光表面接觸；在第一電極以及與第一電極隔開的第二電極附近并與所述第一電極和所述第二電極隔開地定位微電子基板；引導(dǎo)液體穿過拋光介質(zhì)中的通路，向至少在拋光表面和微電子基板之間的界面附近的區(qū)域流動；相對拋光表面以及第一和第二電極移動微電子基板，同時(shí)通過第一和第二電極以及微電子基板傳送可變電信號，以便從微電子基板上清除材料。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其中，所述第一和第二電極沿一個(gè)軸被拉長，并且所述移動微電子基板的步驟包括沿與所述軸交叉的方向移動微電子基板。
45.如權(quán)利要求43所述的方法，其中，所述通路是第一通路，液體是第一液體，并且所述方法還包括引導(dǎo)第一液體和/或第二液體通過第一和第二電極中的至少一個(gè)電極內(nèi)的第二流動通路的步驟。
46.如權(quán)利要求43所述的方法，其中，所述引導(dǎo)液體的流動的步驟包括引導(dǎo)電解質(zhì)的流動。
47.如權(quán)利要求43所述的方法，其中，所述引導(dǎo)液體的流動的步驟包括引導(dǎo)液體向從拋光表面向下凹入的孔流動。
48.如權(quán)利要求43所述的方法，其中，所述引導(dǎo)液體的流動的步驟包括引導(dǎo)液體進(jìn)入在第一、第二電極中的至少一個(gè)和微電子基板之間的一個(gè)開口的流動。
49.一種從微電子基板上清除材料的方法，包括如下步驟使微電子基板與拋光介質(zhì)的拋光表面接觸；在第一導(dǎo)電電極以及與第一導(dǎo)電電極隔開的第二電極附近并與所述第一導(dǎo)電電極和所述第二電極隔開地定位微電子基板；引導(dǎo)液體穿過至少一個(gè)所述電極內(nèi)的通路，向至少在拋光表面和微電子基板之間界面附近的區(qū)域流動；相對拋光表面以及第一和第二電極移動微電子基板，同時(shí)通過這些電極以及微電子基板傳送可變電信號，以便從微電子基板上清除材料。
50.如權(quán)利要求49所述的方法，其中，所述第一和第二電極沿一個(gè)軸被拉長，并且所述移動微電子基板的步驟包括沿與所述軸交叉的方向移動微電子基板。
51.如權(quán)利要求49所述的方法，其中，所述通路是第一通路，液體是第一液體，并且所述方法還包括引導(dǎo)第一液體和/或第二液體通過拋光介質(zhì)中的第二流動通路的步驟。
52.如權(quán)利要求49所述的方法，其中，所述引導(dǎo)液體的流動的步驟包括引導(dǎo)電解質(zhì)的流動。
53.如權(quán)利要求49所述的方法，其中，所述引導(dǎo)液體的流動的步驟包括引導(dǎo)液體向從拋光表面向下凹入的孔流動。
全文摘要
以機(jī)電方式和/或機(jī)電化學(xué)方式從微電子基板清除材料的方法和設(shè)備。所述設(shè)備包括被配置成可拆地?cái)y帶微電子基板的支撐部件以及彼此隔開并與微電子基板隔開的第一和第二電極。拋光介質(zhì)定位在電極和支撐部件之間，該拋光介質(zhì)具有拋光表面，定位所述拋光表面，以與微電子基板接觸。第一和第二電極的至少一部分從拋光表面向下凹入。通過在電極和/或拋光介質(zhì)中的流動通路，在所述凹陷中提供液體，如電解液體。從至少一個(gè)電極經(jīng)電解質(zhì)向微電子基板傳送可變電信號，以便從微電子基板上清除材料。
文檔編號B24B37/04GK1688411SQ03824282
公開日2005年10月26日 申請日期2003年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月29日
發(fā)明者沃恩奇·李, 斯科特·G·米克爾, 斯科特·E·穆爾 申請人:微米技術(shù)有限公司