CN113524020A - 高产量抛光模块以及模块化抛光系统 - Google Patents

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Abstract

本文的实施例包括高产量密度化学机械抛光(CMP)模块和由所述模块形成的可定制模块化CMP系统。在一个实施例中，抛光模块以载具支撑模块、载具装载站、和抛光站为特征。载具支撑模块以载具平台和一个或多个载具组件为特征。一个或多个载具组件各自包含从载具平台悬挂的对应承载头。载具装载站用于将基板传送到承载头和从承载头传送基板。抛光站包含抛光压板。在每个抛光模块内，载具支撑模块、基板装载站、和抛光站包含一对一对一关系。载具支撑模块定位为在设置在抛光压板上方的基板抛光位置与设置在基板装载站上方的基板传送位置之间移动一个或多个载具组件。

Description

高产量抛光模块以及模块化抛光系统
技术领域
本文描述的实施例总体上涉及在制造电子器件时使用的设备，并且更具体地，涉及模块化化学机械抛光(CMP)系统，所述系统可以在半导体器件制造工艺中用于抛光或平坦化基板表面。
背景技术
化学机械抛光(CMP)通常用于高密度集成电路的制造以平坦化或抛光在基板上沉积的材料层。在典型的CMP工艺中，将基板保留在承载头中，所述承载头在抛光流体存在时将基板的背侧压向旋转抛光垫。通过化学和机械活动的组合在与抛光垫接触的基板的材料层表面上移除材料，所述化学和机械活动由基板与抛光垫的相对运动和抛光流体来提供。通常，在完成一个或多个CMP工艺之后，已抛光的基板将被进一步处理到一个或多个CMP后基板处理操作。例如，可使用清洁、检查、和测量操作中的一者或组合来进一步处理已抛光的基板。一旦完成CMP后操作，基板就可以被发送出CMP处理区域到下一个器件制造工艺，诸如光刻、蚀刻、或沉积工艺。
为了节省宝贵的制造地面空间并减少人工成本，CMP系统将通常包括：包含多个抛光站的第一部分，例如，后部；和第二部分，例如，已经与第一部分整合来形成单个抛光系统的前部。第一部分可以包含CMP后清洁、检查、和/或CMP前或CMP后计量站中的一者或组合。通常，可以在CMP系统的第一部分的制造期间定制CMP系统的第一部分，以更具体地满足特定设备客户的需求。
例如，响应于抛光系统的预期用途，诸如针对预期与抛光系统一起使用的基板抛光操作的类型，可以定制CMP系统来改变清洁、检查、或计量站的数量和布置。与第一部分相比，CMP系统的第二部分通常可定制性较低，使得抛光站的数量和布置、以及用于在抛光站之间传送基板的基板搬运系统的数量和布置是固定的。此外，在典型的多压板CMP系统的第二部分中的基板处理产量通常受到第二部分中的基板装载和卸载操作和/或在第二部分的压板之间的基板传送操作的限制。因此，具体地针对具有较短抛光时间需求的抛光工艺，CMP系统的产量密度(每单位时间每单位面积制造地面空间处理的基板)将不期望地受到系统的基板装载/卸载和搬运配置的限制。
由此，在本领域中需要可以根据客户需求定制的模块化CMP系统。进一步需要模块化CMP系统，在所述模块化CMP系统中，各个抛光模块设置为这种布置：抛光模块的基板产量不受到分别将基板装载到所述抛光模块和从所述抛光模块卸载基板的操作的限制。
发明内容
本公开内容总体上涉及高产量密度化学机械抛光(CMP)模块以及包含所述模块的可定制模块化CMP系统。
在一个实施例中，一种抛光模块以载具支撑模块、载具装载站、和抛光站为特征。载具支撑模块以从高架支撑件悬挂的载具平台和一个或多个载具组件为特征。一个或多个载具组件各自包含从载具平台悬挂的对应承载头。载具装载站用于将基板传送到承载头和从承载头传送基板。抛光站包含抛光压板。在每个抛光模块内，载具支撑模块、载具装载站、和抛光站包含一对一对一关系。载具支撑模块定位为在设置在抛光压板上方的基板抛光位置与设置在载具装载站上方的基板传送位置之间移动一个或多个载具组件。
在另一实施例中，一种模块化抛光系统包括第一部分和耦合到第一部分的第二部分。第二部分以多个抛光模块为特征。抛光模块中的至少一者以载具支撑模块、载具装载站、和抛光站为特征。载具支撑模块以一个或多个载具组件和从高架支撑件悬挂的载具平台为特征。一个或多个载具组件各自包含从载具平台悬挂的对应承载头。载具装载站用于将基板传送到承载头和从承载头传送基板。抛光站包含抛光压板。在每个抛光模块内，载具支撑模块、载具装载站、和抛光站包含一对一对一关系。载具支撑模块定位为在设置在抛光压板上方的基板抛光位置与设置在载具装载站上方的基板传送位置之间移动一个或多个载具组件。
在另一实施例中，一种模块化抛光系统包括第一部分和耦合到第一部分的第二部分。第一部分以多个系统装载站、一个或多个基板搬运器、一个或多个计量站、一个或多个CMP后清洁系统、一个或多个特定位置抛光(LSP)系统中的一者、或它们的组合为特征。第二部分以多个抛光模块为特征。至少一个抛光模块以载具支撑模块、载具装载站、和抛光站为特征。载具支撑模块以一个或多个载具组件和从高架支撑件悬挂的载具平台为特征。一个或多个载具组件各自包含从载具平台悬挂的对应承载头。载具装载站用于将基板传送到承载头和从承载头传送基板。抛光站包含抛光压板。在每个抛光模块内，载具支撑模块、载具装载站、和抛光站包含一对一对一关系。载具支撑模块定位为在设置在抛光压板上方的基板抛光位置与设置在载具装载站上方的基板传送位置之间移动一个或多个载具组件。
在一些实施例中，上文描述的实施例的一个或多个载具装载站以擦光(buff)压板为特征，所述擦光压板可以用于在抛光站处处理基板之前和/或之后擦光(例如，软抛光)基板表面。在那些实施例中的一些中，擦光压板可在竖直方向(即，Z方向)上移动，从而腾出空间以使用基板传送件将基板传送到载具装载站并从载具装载站传送基板，和/或便于将基板传送到承载头和从承载头传送基板。在一些实施例中，载具装载站中的一者或多者被配置为边缘校正站，例如，用于在抛光站处处理基板之前和/或之后从靠近基板周向边缘的区域移除材料。
在另一实施例中，提供了一种抛光模块。抛光模块包括界定处理区域的模块化框架。设置在抛光区域内的抛光模块包括抛光站、载具装载站、和载具支撑模块。抛光站包括抛光压板。在一些实施例中，抛光压板可围绕压板轴旋转。这里，载具支撑模块包括载具平台，所述载具平台具有从载具平台悬挂的第一基板载具和第二基板载具。载具平台可围绕平台轴旋转或枢转，以在第一处理模式或第二处理模式之间摆动第一和第二基板载具。当在第一处理模式中时，第一基板载具定位在载具装载站上方，以允许将基板装载到载具装载站中和从载具装载站卸载基板，并且同时将第二基板载具定位在抛光压板之上，以允许第二基板载上的基板抛光。当在第二处理模式中时，第二基板载具定位在载具装载站上方，以允许将基板装载到载具装载站中和从载具装载站卸载基板，并且同时将第一基板载具定位在抛光压板之上，以允许第一基板载具上的基板抛光。
在抛光模块的一些实施例中，载具装载站、载具平台、和抛光压板设置为以下布置：其中载具装载站、平台轴、和压板轴的中心基本上彼此共面。在一些实施例中，载具平台和抛光压板设置为以下布置：其中平台轴和压板轴以第一距离间隔开，并且第一和第二基板载具中的一者或两者的摆动半径是第一距离的约2.5倍或小于第一距离。在一些实施例中，抛光模块包括竖直地设置在模块化框架的相邻拐角之间的多个面板，以将处理区域从模块化抛光系统的其它部分封闭和隔离。在那些实施例中，一个或多个面板具有穿过所述面板形成的狭缝形状开口，以允许将基板传送到处理区域中和传送出处理区域。
在抛光模块的一些实施例中，第一和第二基板载具使用对应的第一和第二载具轴件从载具平台悬挂。在那些实施例中的一些中，耦合到第一和第二载具轴件的相应第一和第二扫描致动器被配置为在相对于平台轴的第一位置与从第一位置径向向外设置的第二位置之间振荡第一和第二轴件。在那些实施例中的一些中，当第一和第二载具轴件中的每一者设置在第一位置中时，确定第一和第二基板载具的摆动半径。
在抛光模块的一些实施例中，载具装载站包括基板擦光站、基板载具清洁站、计量站、基板边缘校正站、或它们的组合。在一些实施例中，模块化框架包括高架支撑件，并且载具平台从高架支撑件悬挂。在其它实施例中，模块化框架包括水平基座，并且载具平台耦合到从水平基座向上延伸的支撑构件。
在一些实施例中，抛光模块进一步包括计算机可读介质，在所述计算机可读介质上存储有用于基板处理方法的指令。在那些实施例中，方法包括将第一基板压向设置在抛光压板上的抛光垫，其中第一基板设置在第一基板载具中。方法进一步包括：在将第一基板压向抛光垫的同时，从第二基板载具卸载至少部分抛光的基板并将待抛光的第二基板装载到第二基板载具中。分别使用载具装载站卸载和装载至少部分抛光的基板和待抛光的第二基板。
在抛光模块的一些实施例中，用于执行方法的指令进一步包括围绕平台轴旋转或枢转载具平台以将第二基板载具定位在抛光压板上方并且将第二基板压向抛光垫。在将第二基板压向抛光垫的同时，方法进一步包括从第一基板载具卸载第一基板和将待抛光的第三基板装载到第一基板载具中。分别使用载具装载站卸载和装载至少部分抛光的第二基板和待抛光的第三基板。
在另一实施例中，一种抛光模块系统包括界定处理区域的模块化框架。在处理区域内，抛光模块包括两个抛光模块。在这个实施例中，两个抛光模块的每一个包括抛光站、载具装载站、和载具支撑模块。每个抛光站包括可围绕压板轴旋转的抛光压板和包括第一基板载具和第二基板载具的载具支撑模块。这里，每个载具支撑模块被配置为在第一处理模式或第二处理模式之间移动第一和第二基板载具。当在第一处理模式中时，第一基板载具定位在载具装载站之上，以允许将基板装载到载具装载站中和从载具装载站卸载基板，并且同时将第二基板载具定位在抛光压板之上，以允许第二基板载具上的基板抛光。当在第二处理模式中时，第二基板载具定位在载具装载站之上，以允许将基板装载到载具装载站中和从载具装载站卸载基板，并且同时将第一基板载具定位在抛光压板之上，以允许第一基板载具上的基板抛光。
在一些实施例中，抛光模块系统进一步包括计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有用于基板处理方法的指令。在那些实施例中，方法包括将第一基板压向设置在抛光压板上的抛光垫，其中第一基板设置在第一基板载具中。方法进一步包括：在将第一基板压向抛光垫的同时，从第二基板载具卸载至少部分抛光的基板并将待抛光的第二基板装载到第二基板载具中。分别使用载具装载站从第二基板载具将至少部分抛光的基板和待抛光的第二基板卸载和装载到第二基板载具。
在另一实施例中，提供了一种基板处理方法。方法包括：将第一基板压向抛光垫，其中抛光垫设置在抛光模块的抛光压板上并且第一基板设置在第一基板载具中。在将第一基板压向抛光垫的同时，方法包括使用载具装载站从第二基板载具卸载至少部分抛光的基板，并且使用载具装载站将待抛光的第二基板装载到第二基板载具中。在这个实施例中，抛光模块包括界定处理区域的模块化框架。在处理区域内，抛光模块包括抛光站、载具装载站、和载具支撑模块。抛光站包括抛光压板，在所述抛光压板上设置有抛光垫。抛光压板可围绕压板轴旋转。载具支撑模块包括载具平台，所述载具平台具有从载具平台悬挂的第一基板载具和第二基板载具。这里，载具平台可围绕平台轴旋转或枢转，以在基板装载站与抛光站之间摆动第一和第二基板载具。
在基板处理方法的一些实施例中，载具装载站包括基板擦光站、基板载具清洁站、计量站、基板边缘校正站、或它们的组合。在一些实施例中，载具装载站包括擦光站，方法进一步包括：在将第一基板压向抛光垫同时使用擦光站处理至少部分抛光的基板。
在一些实施例中，基板处理方法进一步包括围绕平台轴旋转或枢转载具平台来以第二基板载具定位在抛光压板上方并且将第二基板压向抛光垫上。在将第一基板压向抛光垫的同时，方法包括从第二基板载具卸载至少部分抛光的基板并将待抛光的第二基板装载到第二基板载具中。分别使用载具装载站卸载和装载至少部分抛光的基板和待抛光的第二基板。
在基板处理方法的一些实施例中，第一和第二基板载具分别耦合到第一和第二载具轴件，并且第一和第二载具轴件设置为穿过对应的第一和第二槽形开口，所述槽形开口穿过载具平台形成。在那些实施例中，方法进一步包括：在将第一基板压向抛光垫的同时，在第一位置和从第一位置径向向外设置的第二位置之间振荡第一载具轴件。在那些实施例中的一些中，方法进一步包括在围绕平台轴旋转或枢转载具平台之前朝向第一位置移动第一载具轴件，以减小第一基板载具的摆动半径。
在基板处理方法的一些实施例中，载具装载站、载具平台、和抛光压板设置为以下布置：其中载具装载站、平台轴、和压板轴的中心基本上彼此共面。在一些实施例中，载具平台和抛光压板设置为以下布置：其中平台轴和压板轴以第一距离间隔开，并且第一和第二基板载具中的一者或两者的摆动半径是第一距离的约2.5倍或小于第一距离。在一些实施例中，抛光模块包括竖直地设置在模块化框架的相邻拐角之间的多个面板，以封闭和隔离处理区域与模块化抛光系统的其它部分。在那些实施例中，一个或多个面板具有穿过其中形成的狭缝形状开口，以允许将基板传送到处理区域中和传送出处理区域。
在另一实施例中，提供了一种模块化抛光系统。模块化抛光系统包括界定第一处理区域的第一模块化框架。设置在第一处理区域中的模块化抛光系统包括清洁系统和第一基板搬运器。第一基板搬运器可以用于将基板从第二处理区域传送到清洁系统。模块化抛光系统进一步包括耦合到第一模块化框架的一个或多个第二模块化框架。一个或多个第二模块化框架界定第二处理区域，所述第二处理区域中设置有至少两个抛光模块。至少两个抛光模块中的每个单独抛光模块包括抛光压板、载具装载站、和用于在抛光压板与载具装载站之间移动基板载具的基板载具运输系统。
在模块化抛光系统的一些实施例中，两个抛光模块中的至少一者的基板载具是第一基板载具，并且至少一个抛光模块进一步包括第二基板载具。在那些实施例中，基板载具运输系统被配置为同时将第一基板载具定位在抛光压板上方和将第二基板载具定位在载具装载站上方。
在一些实施例中，模块化抛光系统进一步包括设置在第一处理区域与第二处理区域之间的第三基板处理区域，第三基板处理区域包括设置在第三基板处理区域中的一个或多个处理系统。一个或多个处理系统包括一个或多个特定位置抛光模块、一个或多个计量站、一个或多个擦光站、或它们的组合。在那些实施例中，第三处理区域中的一个或多个处理系统设置为以下布置：允许使用第一基板搬运器直接将基板传送到所述处理系统和从所述处理系统传送基板。在那些实施例中的一些中，一个或多个处理系统包含多个处理系统，并且其中多个处理系统中的至少两个处理系统设置为相对于彼此竖直的布置。在一些实施例中，模块化抛光系统进一步包括设置在第一处理区域中的一个或多个处理系统。
在一些实施例中，模块化抛光系统进一步包括多个系统装载站。在那些实施例中，第一处理区域设置在多个系统装载站与第二处理区域之间。在一些实施例中，模块化抛光系统进一步包括多个系统装载站。在那些实施例中，第一基板搬运器设置在清洁系统与第二处理区域之间，并且其中一个或多个第二模块化框架中的至少一部分设置为靠近多个系统装载站。
在另一实施例中，一种模块化系统包括界定第一处理区域的第一模块化框架。设置在第一处理区域中的模块化抛光系统包括清洁系统和第一基板搬运器。第一基板搬运器可以用于将基板从第二处理区域传送到清洁系统。模块化抛光系统进一步包括耦合到第一模块化框架的一个或多个第二模块化框架。一个或多个第二模块化框架界定第二处理区域，所述第二处理区域中设置有第二基板搬运器。模块化抛光系统进一步包括设置在第二处理区域中的两个第一抛光模块。两个第一抛光模块中的每个单独抛光模块包括抛光压板、载具装载站、和用于在抛光压板与载具装载站之间移动基板载具的基板载具运输系统。在这个实施例中，两个第一抛光模块的抛光压板和载具装载站设置为以下布置：允许使用第二基板搬运器直接将基板传送到载具装载站和从载具装载站传送基板。
在模块化系统的一些实施例中，两个第一抛光模块设置为并排布置，其中与第一抛光模块的相应载具装载站相比，第一抛光模块的相应抛光压板中的每一者更靠近第一处理区域。在一些实施例中，两个第一抛光模块中的至少一者的基板载具是第一基板载具，并且至少一个第一抛光模块进一步包括第二基板载具。在那些实施例中，基板载具运输系统被配置为同时将第一基板载具定位在抛光压板上方和将第二基板载具定位在载具装载站上方。
在一些实施例中，模块化系统包括设置在第一处理区域与第二处理区域之间的第三基板处理区域和设置在第三处理区域中的一个或多个处理系统。这里，一个或多个处理系统包含一个或多个特定位置抛光模块、一个或多个计量站、一个或多个擦光站、或它们的组合。在那些实施例中的一些中，一个或多个处理系统包含多个处理系统，并且多个处理系统中的至少两个处理系统设置为相对于彼此竖直的布置。
在一些实施例中，模块化抛光系统进一步包括设置在第二处理区域中的一个或多个第二抛光模块。在那些实施例中，一个或多个第二抛光模块中的每个单独第二抛光模块包括抛光压板、载具装载站、和基板载具运输系统。在那些实施例中，两个第一抛光模块和一个或多个第二抛光模块的抛光压板和载具装载站设置为以下布置：允许使用第二基板搬运器直接将基板传送到所述抛光模块的载具装载站中的每一者和从所述抛光模块的载具装载站中的每一者传送基板。
在模块化系统的一些实施例中，两个第一抛光模块和两个第二抛光模块的载具装载站界定基板搬运区域，在所述基板搬运区域中设置有第二基板搬运器。在那些实施例中，第二基板搬运器定位为将基板从两个第一抛光模块和两个第二抛光模块中的任何一者的载具装载站传送到两个第一抛光模块和两个第二抛光模块的载具装载站中的任何另一者的载具装载站。在那些实施例中的一些中，模块化系统进一步包括设置在第二处理区域中的一个或多个第三抛光模块，其中一个或多个第三抛光模块中的每个单独第三抛光模块包含抛光压板、载具装载站、和基板载具运输系统。在那些实施例中，一个或多个第三抛光模块的抛光压板和载具装载站设置为以下布置：允许使用第三基板搬运器直接将基板传送到所述抛光模块的载具装载站中的每一者并且从所述抛光模块的载具装载站中的每一者传送基板。
在一些实施例中，抛光系统进一步包括设置在两个第一抛光模块中的一者与一个或多个第二抛光模块中的一者之间的基板交换器。在那些实施例中，两个第一抛光模块中的一者的载具装载站是第一载具装载站，一个或多个第二抛光模块中的一者的载具装载站是第二载具装载站，并且基板交换器专用于在第一载具装载站与第二载具装载站之间移动基板。在那些实施例中的一些中，基板交换器可围绕轴移动，以在第一和第二载具装载站之间摆动基板。
在一些实施例中，模块化系统进一步包括多个系统装载站，其中第一处理区域设置在多个系统装载站与第二处理区域之间。在一些实施例中，模块化系统包括多个系统装载站，其中第一基板搬运器设置在清洁系统与第二处理区域之间，并且一个或多个第二模块化框架的至少一部分设置为靠近多个系统装载站。
在另一实施例中，一种模块化抛光系统包括界定第一处理区域的一个或多个第一模块化框架。一个或多个第一模块化框架有第一端和与第一端相对的第二端，并且因此第一处理区域具有第一端和与第一端相对的第二端。模块化抛光系统进一步包括直线基板搬运系统和设置在第一处理区域中的多个抛光模块对。直线基板搬运系统包括从靠近第一端的位置延伸到靠近第二端的位置的第一直线构件和可移动地耦合到第一直线构件的第一基板搬运器。每个抛光模块对包括设置在直线构件的相对侧面上的两个抛光模块。两个抛光模块中的每个抛光模块包括抛光压板、载具装载站、和基板载具运输系统。抛光压板设置为远离直线构件，载具装载站设置为靠近直线构件，并且基板载具运输系统可以用于在抛光压板与载具装载站之间移动基板载具。
在模块化抛光系统的一些实施例中，在抛光模块对中的两个抛光模块中的至少一个抛光模块包括第一基板载具和第二基板载具。在那些实施例中，基板载具运输系统被配置为同时将第一基板载具定位在抛光压板上方并将第二基板载具定位在载具装载站上方，并且使用直线搬运系统的第一基板搬运器从第一处理区域的第一端朝向第二端移动的基板的至少一部分将从载具装载站与其上定位的第二基板载具之间通过。
在模块化抛光系统的一些实施例中，一个或多个第一模块化框架包括界定第一处理区域的下边界的水平构件，并且直线基板搬运系统进一步包括从靠近第一端的位置延伸到靠近第二端的位置的第二直线构件和可移动地耦合到第二直线构件的第二基板搬运器。通常，在那些实施例中，第一直线构件设置在水平构件上方，并且第二直线构件设置在水平构件之下。在模块化抛光系统的一些实施例中，一个或多个第一模块化框架耦合到第二模块化框架，其中第二模块化框架界定第二处理区域，所述第二处理区域中设置有清洁系统。
在另一实施例中，一种模块化抛光系统包括界定第一处理区域的第一模块化框架、设置在第一处理区域中的清洁系统、耦合到第一模块化框架的一个或多个第二模块化框架、和直线基板搬运系统。在这个实施例中，一个或多个第二模块化框架界定第二处理区域，所述第二处理区域中设置有多个抛光模块。单独抛光模块各自包括抛光压板、载具装载站、和用于在抛光压板与基板装载站之间移动基板载具的基板载具运输系统。这里，在多个抛光模块的每一者中的载具装载站设置为靠近第二处理区域的周边。直线搬运系统包括设置在载具装载站与第二处理区域的周边之间的一个或多个直线构件和可移动地耦合到一个或多个直线构件的一个或多个基板搬运器。
在另一实施例中，提供了一种抛光系统。抛光系统包括界定第一处理区域的一个或多个第一模块化框架和设置在第一处理区域中的多个抛光模块。多个抛光模块中的每个单独抛光模块包括抛光压板、载具装载站、和用于在抛光压板与载具装载站之间移动基板载具的载具运输系统。抛光系统进一步包括用于在多个抛光模块中的任何一者的载具装载站与多个抛光模块中的任何另一者的载具装载站之间传送基板的基板搬运系统。这里，多个抛光模块中的任何一者是被配置为用于多阶段基板抛光序列的第一抛光阶段的第一站，并且多个抛光模块中的任何另一者是被配置为用于多阶段基板抛光序列的第二抛光阶段的第二站。在抛光系统的一些实施例中，一个或多个载具装载站包括基板擦光站、基板载具清洁站、计量站、基板边缘校正站、或它们的组合。
在一些实施例中，抛光系统进一步包括多个第二站和计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有用于基板处理方法指令。方法包括：(a)将第一基板压向第一抛光垫，(b)确定多个第二站中的可用站，(c)将第一基板传送到多个第二站中的可用第二站，(d)将第一基板压向第二抛光垫，以及(e)对第二基板重复(a)-(d)。这里，第一抛光垫设置在第一站的抛光压板上，并且第二抛光垫设置在可用第二站的抛光压板上。
在抛光系统的一些实施例中，多个抛光模块中的至少一者包括第一基板载具和第二基板载具，并且抛光系统进一步包括计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有用于基板处理方法指令。方法包括：(a)在存在第一抛光流体时将第一基板压向设置在至少一个抛光模块的抛光压板上的抛光垫，其中第一基板设置在第一基板载具中，和(b)与(a)同时，从第二基板载具卸载至少部分抛光的基板并将待抛光的第二基板装载到第二基板载具中。
在抛光系统的一些实施例中，多个抛光模块包括至少四个抛光模块，至少四个抛光模块的载具装载站共同界定基板搬运区域，基板搬运系统包括设置在基板搬运区域中的基板搬运器，并且基板搬运器定位为将基板从至少四个抛光模块中的任何一者的载具装载站传送到至少四个抛光模块中的任何另一者的载具装载站。在那些实施例中的一些中，基板搬运系统进一步包括设置在至少四个抛光模块中的两个抛光模块之间的基板交换器，两个抛光模块中的一者的载具装载站是第一载具装载站，并且两个抛光模块中的另一者的载具装载站是第二载具装载站，并且基板交换器专用于在第一载具装载站与第二载具装载站之间移动基板。在那些实施例中的一些中，基板交换器可围绕轴移动，以在第一和第二载具装载站之间摆动基板。
在抛光系统的一些实施例中，多个抛光模块中的至少一者的基板载具是第一基板载具，并且至少一个抛光模块进一步包含第二基板载具，并且至少一个抛光模块的载具运输系统被配置为同时将第一基板载具定位在抛光压板上方和将第二基板载具定位在载具装载站上方。在那些实施例中的一些中，多个抛光模块中的至少一个的载具运输系统包括载具支撑模块。在那些实施例中的一些中，载具支撑模块包括支撑构件、耦合到支撑构件的载具平台、以及从载具平台悬挂的第一和第二基板载具。在那些实施例中的另一些中，载具支撑模块包括耦合到一个或多个第一模块化框架的高架支撑件的轨道组件、耦合到轨道组件的多个托架、以及分别耦合到多个托架中的对应托架的第一和第二基板载具。
在抛光系统的一些实施例中，多个抛光模块包括设置在第一处理区域中的至少两个抛光模块。在那些实施例中，抛光系统进一步包括耦合到第一模块化框架的第二模块化框架，其中第二模块化框架界定第二处理区域和设置在第二处理区域中的抛光后清洁系统。这里，基板搬运系统包括设置在第二处理区域中的基板搬运器。两个抛光模块设置为以下布置：允许使用基板搬运器将基板传送到所述抛光模块的载具装载站和从所述抛光模块的载具装载站传送基板。在那些实施例中的一些中，抛光系统进一步包括设置在第一处理区域与第二处理区域之间的第三处理区域以及设置在第三处理区域中的一个或多个处理系统。这里，一个或多个处理系统包括一个或多个特定位置抛光模块、一个或多个计量站、一个或多个擦光站、或它们的组合。在第三处理区域中的一个或多个处理系统设置为以下布置：允许使用基板搬运器直接将基板传送到所述处理系统和从所述处理系统传送基板。
在另一实施例中，一种基板处理方法包括：(a)将第一基板压向第一抛光垫，其中第一抛光垫设置在抛光系统的第一抛光模块的抛光压板上。抛光系统包括第一抛光模块和多个第二抛光模块。第一和第二抛光模块中的每个单独抛光模块包括抛光压板和载具装载站。第一抛光模块被配置为用于多阶段基板抛光序列的第一抛光阶段，并且多个第二抛光模块各自被配置为用于多阶段基板抛光序列的第二阶段。第一和第二抛光模块中的每一者包括抛光压板、基板载具装载站、以及用于在第一抛光模块的载具装载站与多个抛光模块中的任何一者和多个第二抛光模块的载具装载站中的任何一者之间传送基板的基板搬运系统。方法进一步包括：(b)确定多个第二抛光模块中的可用第二抛光模块，(c)将第一基板传送到多个第二抛光模块中的可用第二抛光模块，(d)在存在第二抛光流体时将第一基板压向第二抛光垫，以及(e)在第二基板上重复(a)-(d)。这里，第二抛光垫设置在可用抛光模块的抛光压板上。
在基板处理方法的一些实施例中，第一和第二抛光模块中的每个单独抛光模块进一步包括用于在抛光压板与载具装载站之间移动基板载具的载具运输系统。
在基板处理方法的一些实施例中，第一抛光模块包括第一基板载具和第二基板载具。在那些实施例中，方法进一步包括：在将第一基板压向第一抛光垫的同时，将第二基板装载到第二基板载具中。在那些实施例中的一些中，第一抛光模块的载具运输系统包括载具支撑模块，并且载具支撑模块包括支撑构件、耦合到支撑构件的载具平台、以及从载具平台悬挂的第一和第二基板载具。在其它实施例中，载具支撑模块包括轨道组件、耦合到轨道组件的多个托架、以及分别耦合到多个托架中的对应托架的第一和第二基板载具。
在基板处理方法的一些实施例中，使用设置在第一抛光模块与可用的第二抛光模块之间的专用基板交换器将第一基板从第一抛光模块传送到可用的第二抛光模块。
在基板处理方法的一些实施例中，第一抛光模块和多个第二抛光模块包括至少四个抛光模块，至少四个抛光模块的载具装载站共同界定基板搬运区域，基板搬运系统包括设置在基板搬运区域中的基板搬运器，并且基板搬运器定位为将基板从至少四个抛光模块中的任何一者的载具装载站传送到至少四个抛光模块中的任何另一者的载具装载站。
在基板处理方法的一些实施例中，载具装载站包括基板擦光站、基板载具清洁站、计量站、基板边缘校正站、或它们的组合。
附图说明
为了以能够详细理解本公开内容的上述特征所用的方式，可以参考实施例对上文所简要概述的本公开内容进行更具体的描述，这些实施例中的一些在附图中示出。然而，应当注意，附图仅示出本公开内容的典型实施例，并且由此不被认为限制本公开的范围，因为本公开内容可以允许其它等效的实施例。
图1A是根据一个实施例的抛光模块的示意性侧视图，所述抛光模块可以用作在本文描述的一个或多个模块化抛光系统中的多个抛光模块中的一个或多个抛光模块。
图1B是沿着线A'-A'截取的图1A的抛光模块的自顶向下剖面图。
图1C示意性地示出图1A至图1B的抛光模块的替代布置。
图2A至图2B是各自包含图1A至图1B中阐述的多个抛光模块的模块化抛光系统的各个实施例的示意性自顶向下剖面图。
图3A是根据另一实施例的包含图1A至图1B中阐述的多个抛光模块的模块化抛光系统的示意性自顶向下剖面图。
图3B是根据一个实施例的模块间基板交换器的示意性自顶向下视图，所述模块间基板交换器可以与本文描述的模块化抛光系统中的任一者一起使用。
图4是根据另一实施例的包含多个抛光模块(诸如在图1A至图1B中阐述的)的模块化抛光系统的示意性自顶向下剖面图。
图5A是根据另一实施例的模块化抛光系统的示意性自顶向下视图。
图5B是图5A所示的模块化抛光系统的一部分的侧视图。
图6是根据另一实施例的模块化抛光系统的示意性自顶向下剖面图。
图7是根据一个实施例的示出抛光模块的替代布置的示意性自顶向下剖面图。
图8A是抛光模块的替代实施例的示意性自顶向下剖面图，所述抛光模块可以与图2至图7中阐述的抛光系统中的任何一者或组合一起使用。
图8B是根据一个实施例的图8B的直线抛光站的示意性侧视图。
图9是直线抛光站的替代实施例的示意性侧视图，所述直线抛光站可以与图2至图8中阐述的抛光系统中的任何一者或组合一起使用。
图10是根据一个实施例的示出可以使用本文描述的模块化抛光系统执行的基板处理方法的图。
图11是根据另一实施例的模块化抛光系统的示意性自顶向下剖面图。
图12是根据另一实施例的模块化抛光系统的示意性自顶向下剖面图。
图13是根据另一实施例的抛光模块的示意性侧视图，所述抛光模块可以用作本文描述的模块化抛光系统的多个抛光模块中的一个或多个抛光模块。
为了便于理解，在可能的情况下，已使用相同附图标记来表示附图中共用的相同元件。可以预期一个实施例的元件和特征可有利地结合在其它实施例中而无需另外详述。
具体实施方式
本公开内容的实施例总体上涉及在半导体器件制造工业中使用的化学机械抛光(CMP)系统。更具体地，本文的实施例涉及高产量密度化学机械抛光(CMP)模块以及包含它的可定制模块化CMP系统。
图1A是根据一个实施例的抛光模块的示意性侧视图，所述抛光模块可以用作本文描述的模块化抛光系统的多个抛光模块中的一个或多个抛光模块。图1B是沿着线A'-A'截取的图1A的自顶向下剖面图。
这里，抛光模块100a设置在模块化框架110内，并且包括载具支撑模块120，所述载具支撑模块120包含第一载具组件130a和第二载具组件130b，其中载具组件130a、b中的每一者包括对应的承载头131。抛光模块100a进一步包括用于将基板装载到承载头和从承载头卸载基板的站，本文中为载具装载站140和抛光站150。在本文的实施例中，在模块化框架110内，载具支撑模块120、载具装载站140、和抛光站150以一对一对一关系设置。本文描述的一对一对一关系和布置便于同时进行至少两个基板180的基板装载/卸载和抛光操作，从而实现本文描述的高产量密度基板搬运方法。
这里，模块化框架110以多个竖直设置的支撑件(本文中为直立支撑件111)、水平设置的桌面112、和设置在桌面112上方且与桌面112间隔开的高架支撑件113为特征。直立支撑件111、桌面112、和高架支撑件113共同界定处理区域114。这里，当自顶向下观察时(图1B)，模块化框架110具有通常为矩形的占地面积，其中直立支撑件111中的四个单独的直立支撑件111分别耦合到桌面112和高架支撑件113两者的四个面向外的拐角。在其它实施例中，桌面112和高架支撑件113可以在其它适当的位置处耦合到直立支撑件111，所述位置已被选择成防止在直立支撑件111与基板搬运操作之间的干扰。在其它实施例中，当自顶向下观察时，模块化框架110可以包含任何期望的占地面积形状。
在一些实施例中，抛光模块100a进一步包括多个面板115(图1B中的虚线所示)，每个面板115竖直地设置在模块化框架110的相邻拐角之间，用于将处理区域114从模块化抛光系统100的其它部分封闭和隔离。在那些实施例中，一个或多个面板115将通常具有穿过面板115形成的狭缝形状开口(未示出)，以适应将基板传送到处理区域114中和传送出处理区域114。
这里，载具支撑模块120从高架支撑件113悬挂，并且包括穿过高架支撑件113中的开口设置的支撑轴件121、耦合到支撑轴件121的致动器122、和耦合到支撑轴件121且由支撑轴件121支撑的载具平台123。致动器122用于围绕支撑轴件的轴A在顺时针和逆时针方向上旋转或替代地枢转支撑轴件121，并且因此旋转或替代地枢转载具平台123。在其它实施例(未示出)中，支撑轴件121可以安装在基座112上和/或耦合到基座112来从所述基座向上延伸。在那些实施例中，载具平台121耦合到支撑轴件121的上端、设置在所述上端上、和/或以其它方式由所述上端支撑。在那些实施例中，支撑轴件121可以竖直地设置在下文描述的载具装载站140与抛光站150之间的区域中。
如图所示，载具平台123为载具组件130a、b提供支撑并且耦合到设置在处理区域114中的支撑轴件121的末端。这里，载具平台123包含上表面和与上表面相对的面向桌面的下表面。载具平台123示出为圆柱盘，但可包含尺寸设计成用于支撑载具组件130a、b的部件的任何适当的形状。载具平台123通常由相对轻重量的刚性材料形成，诸如对常用的抛光流体的腐蚀效果有抵抗性的铝。这里，载具平台123具有穿过载具平台123设置的多个开口124(图1B)。在一些实施例中，载具支撑模块120进一步包括设置在载具平台123的上表面上的壳体125(图1A中的虚线所示)。壳体125期望地防止从抛光工艺过度喷涂的抛光流体与部件接触并且导致部件腐蚀，所述部件在由壳体125界定的区域中的载具平台123上或上方设置。有利地，壳体125还防止污染物和/或其它缺陷导致颗粒从壳体125中包含的部件传送到基板处理区域，否则这可能导致对基板表面的破坏，诸如刮擦和/或其它缺陷。
如图所示，载具平台123为两个载具组件(第一载具组件130a和第二载具组件130b)提供支撑，使得在模块化框架110内，载具支撑模块120和载具组件130a、b以一对二关系布置。因此，在模块化框架110内，载具支撑模块120，载具组件130a、b，载具装载站140，和抛光站150以一对二对一对一的关系布置。在一些实施例中，载具支撑模块120仅支撑单个载具组件，诸如第一载具组件130a。在一些实施例中，载具支撑模块120支撑不多于两个载具组件，诸如第一载具组件130a和第二载具组件130b。在一些实施例中，载具支撑模块120被配置为支撑不多于且不少于两个载具组件130a、b。
通常，载具组件130a、b中的每一个包含承载头131、耦合到承载头131的载具轴件132、一个或多个致动器(诸如第一致动器133和第二致动器134)、和气动组件135。这里，第一致动器133耦合到载具轴件132，并且用于围绕相应载具轴件B或B’旋转载具轴件132。第二致动器134耦合到第一致动器133并且用于使载具轴件132在相对于载具平台121的第一位置与从第一位置径向向外设置的第二位置或到第一位置与第二位置之间设置的位置之间振荡距离X(1)。通常，在基板抛光期间振荡载具轴件132以在抛光垫152的内径与抛光垫152的外径之间扫描承载头131，并且因此扫描设置在承载头131中的基板180，从而至少部分地防止抛光垫152的不均匀磨损。有利地，通过振荡载具轴件132赋予承载头131的直线(扫描)运动还可以用于将承载头131定位在抛光垫152上，使得承载头131不干扰抛光流体分配臂153和/或垫调节臂155(图1B)的定位。在一些实施例中，直线运动用于在旋转或枢转载具平台121之前朝向轴A缩回承载头131。当承载头131在载具装载站140与抛光站150之间围绕轴A摆动时，朝向轴A缩回承载头131提供较小的摆动半径。若期望额外的部件，则这种较小的摆动半径有利地为向抛光模块100添加其它部件腾出空间。在一些实施例中，距离X(1)在约5mm到约50mm之间。
穿过相应的开口124(图1B)(这里为径向槽)设置载具轴件132，穿过载具平台123设置开口124。通常，致动器133和134设置在载具平台123上方并且封闭在由载具平台123和壳体125界定的区域内。当承载头131从基板抛光移动到基板装载或卸载位置时，在载具平台123中的开口124的相应位置和穿过开口124设置的载具轴件132的位置确定了承载头131的摆动半径R(1)。承载头131的摆动半径R(1)可以确定在本文描述的模块化抛光系统中的抛光模块100a之间的最小间隔以及在处理模块内执行工艺的能力，所述处理模块对于抛光工艺是非原位的(ex-situ)，即，不与抛光工艺同时进行。
在一些实施例中，承载头131的摆动半径R(1)不大于待抛光基板的半径的约2.5倍，诸如不大于待抛光基板的半径的约2倍，诸如不大于待抛光基板的半径的约1.5倍。例如，针对被配置为抛光300mm直径基板的抛光模块100a，承载头131的摆动半径R(1)可以是约750mm或更小，诸如约600mm或更小、或者约450mm或更小。适当缩放可以用于被配置为抛光其它大小的基板的抛光模块。承载头131的摆动半径R(1)可以大于、小于、或与载具平台123的摆动半径R(2)相同。例如，在一些实施例中，承载头131的摆动半径R(1)等于或小于载具平台123的摆动半径R(2)。
这里，每个承载头131通过一个或多个导管(未示出)流体耦合到气动组件135，穿过载具轴件132设置所述导管。如本文所使用的术语“流体耦合”是指直接或间接连接为使得两个或多个元件流体连通(即，使得流体可以在两个或多个元件之间直接或间接流动)的两个或多个元件。通常，使用旋转接头(未示出)将气动组件135流体耦合到载具轴件132，所述旋转接头允许气动组件135保持在相对于载具平台123固定的位置，同时承载头131在气动组件135下方旋转。气动组件135将加压气体和/或真空提供到承载头131，例如，提供到设置在承载头131内的一个或多个腔室(未示出)。在其它实施例中，由如本文描述的气动组件135的部件执行的一个或多个功能也可以由机电部件(例如，机电致动器)来执行。
承载头131将通常以诸如气囊、膜片、或膜层(未示出)之类的柔性部件中的一个或多个柔性部件为特征，所述柔性部件可以与承载头131的其它部件一起界定设置在所述柔性部件中的腔室。承载头131的柔性部件和用所述柔性部件界定的腔室可用于基板抛光以及基板装载和卸载操作两者。例如，可加压由一个或多个柔性部件界定的腔室以通过将承载头的部件压向基板背侧来将设置在承载头中的基板推向抛光垫。当完成抛光时、或在基板装载操作期间，可以通过将真空施加到相同或不同腔室来导致与基板背侧接触的膜层的向上偏转来将基板真空夹持(chuck)到承载头。膜层的向上偏转将在膜与基板之间产生低压袋，因此将基板真空夹持到承载头131。在基板卸载操作期间，其中将基板从承载头131卸载到载具装载站140中，可以将加压气体引入腔室中。腔室中的加压气体导致膜的向下偏转，从而将基板从承载头131a、b释放到载具装载站140中。
这里，载具装载站140是装载罩，所述装载罩包含盆141、设置在盆141中的升降构件142、和耦合到升降构件142的致动器143。在一些实施例中，载具装载站140耦合到提供清洁流体(诸如去离子水)的流体源144，所述清洁流体可以用于在基板抛光之前和/或之后从基板180和/或承载头131清洁残留抛光流体。通常，将基板180以“面向下”定向(即，器件侧向下定向)装载到载具装载站140中。因此，为了最小化通过与升降构件142的表面接触而对基板的器件侧表面的破坏，升降构件142将通常包含环形基板接触表面，所述环形基板接触表面围绕基板180的圆周、或围绕基板180的圆周的部分支撑基板180。在其它实施例中，升降构件142将包含多个升降杆，所述升降杆被布置为在基板180的外圆周附近或在基板180的外圆周处接触基板180。一旦将基板180装载到载具装载站140中，致动器143用于在Z方向上朝向在致动器143上方定位的承载头131移动升降构件142，并且因此移动基板180，以便真空夹持到承载头131中。承载头131随后移动到抛光站150，使得基板180可以在抛光站150上抛光。
在其它实施例中，载具装载站140以擦光压板为特征，所述擦光压板可以用于在抛光站处处理基板之前和/或之后擦光(例如，软抛光)基板表面。在那些实施例中的一些中，擦光压板可在竖直方向(即，Z方向)上移动，以便为使用基板传送件将基板传送到载具装载站和从载具装载站传送基板腾出空间和/或促进将基板传送到承载头131和从承载头131传送基板。在一些实施例中，载具装载站140被进一步配置为边缘校正站，例如，用于在抛光站150处处理基板之前和/或之后从靠近基板的圆周边缘的区域移除材料。在一些实施例中，载具装载站140被进一步配置为计量站和/或缺陷检查站，所述计量站和/或缺陷检查站可以用于在抛光之前和/或之后测量设置在基板上的材料层的厚度，以在抛光之后检查基板来确定是否已经从基板的场表面清除材料层、和/或在抛光之前和/或之后检查基板表面的缺陷。在那些实施例中，基于使用计量站和/或缺陷检查站获得的测量结果或表面检查结果，可以将基板返回到抛光垫以进一步抛光、和/或引导至不同的基板处理模块或站(诸如不同的抛光模块100或LSP模块230)。
这里，穿过载具装载站140的中心C设置的竖直线与圆形基板180的中心共线(例如，当自顶向下观察硅晶片时)。如图所示，当将基板180装载到设置在基板180上方的承载头131或从承载头131卸载基板180时，中心C与轴件的轴B或B’共线。在其它实施例中，当基板180设置在承载头131中时，基板180的中心C可以从轴件的轴B偏移。
抛光站150以压板151、抛光垫152、抛光流体分配臂153、耦合到流体分配臂153的致动器154、垫调节器臂155、耦合到垫调节器臂155的第一端的致动器156、和垫调节器157为特征。垫调节器157耦合到垫调节器臂155的远离第一端的第二端。为了减少视觉混乱，流体分配臂153、垫调节器臂155、分别耦合到流体分配臂153和垫调节器臂155的致动器154、156、以及垫调节器157未在图1A中示出，而是在图1B中示出。在其它实施例中，流体分配臂153可以设置在相对于抛光压板151的旋转中心的固定的位置中，即，设置在相对于压板轴D的固定的位置中。在一些实施例中，流体分配臂153可以是弯曲的，以便避免在承载头131围绕支撑轴件的轴A摆动时干扰承载头131。
这里，抛光站150进一步包括栅栏158(在图1A的剖面中示出)，所述栅栏158围绕抛光压板102并且与抛光压板102间隔开以界定排水槽159。在排水槽159中收集抛光流体和抛光流体副产物，并且通过与排水槽159流体连通的排水管160从排水槽159移除所述抛光流体和抛光流体副产物。在其它实施例中，栅栏158可以包含围绕抛光压板102的相应部分设置或部分地设置在抛光压板102的相应部分上方的一个或多个区段，和/或可以包含设置在载具装载站140与抛光站150之间的一个或多个区段。这里，压板151可围绕压板轴D旋转，所述压板轴D穿过压板151的中心竖直地延伸。这里，抛光站150以单个压板151为特征，使得载具支撑模块120、载具装载站140、和压板151以一对一对一关系设置。
通常，载具支撑模块120和抛光站150布置为最小化抛光模块100a的占地面积。例如，在一个实施例中，在支撑轴件的轴A与压板轴D之间的距离X(2)不大于承载头131的摆动半径R(1)的2.5倍，诸如不大于承载头的摆动半径R(1)的2倍、不大于1.5倍、或不大于1.25倍。
这里，流体分配臂153被配置为在抛光垫的中心处或靠近抛光垫的中心(即，靠近穿过抛光垫设置的压板轴D)分配抛光流体。所分配的抛光流体通过由压板151的旋转赋予抛光流体的离心力从压板151的中心径向向外分布。例如，这里的致动器154耦合到流体分配臂153的第一端，并且用于围绕轴E移动流体分配臂153，使得流体分配臂153的第二端可以定位在压板151的中心和设置在压板151上的抛光垫152之上或附近。
垫调节器臂155包含耦合到致动器156的第一端和耦合到垫调节器157的第二端。致动器156围绕穿过第一端设置的轴F摆动垫调节器157，并且同时将垫调节器157压向设置在垫调节器157下方的抛光垫152的表面。垫调节器157通常是刷子或固定研磨调节器(例如，金刚石镶嵌的盘)中的一者，垫调节器157用于研磨和复原抛光垫152的抛光表面。
这里，将垫调节器157压向抛光垫152，同时从抛光垫152的外径到或靠近抛光垫152的中心来回扫描，此时压板151在垫调节器15下方旋转，并且因此抛光垫152在垫调节器15下方旋转。垫调节器157用于原位调节(即，与基板抛光同时)、非原位调节(即，在基板抛光之间的期间)或二者。通常，在存在流体(诸如抛光流体或去离子水)时将垫调节器157压向抛光垫152，所述流体在垫调节器157与抛光垫152之间提供润滑。通过在抛光垫152上方定位流体分配臂153来将流体分配到接近压板轴D的抛光垫152上。通常，载具支撑模块120和抛光站150布置为使得承载头131的摆动半径R(1)不在流体分配臂153或垫调节器157中的一者或两者的摆动路径内。这种布置有利地允许非原位调节抛光垫152，同时载具支撑模块120在载具装载和基板抛光位置之间枢转承载头131，如下文进一步描述的。
通常，载具支撑模块120、载具组件130a、b、载具装载站140、和抛光站150设置为以下布置：期望地最小化抛光模块100a的无尘室占地面积。在本文中，使用当载具支撑模块120设置在第一或第二处理模式中的一者中时的承载头131、载具装载站140、和压板151与由它们界定的第一平面G和第二平面G’(平面G在图1B和图1C中图示，平面G’在图1C中图示)的相对位置来进行对布置的描述。
在图1A至图1B中，载具支撑模块120设置在第一处理模式中。在第一处理模式中，第一载具组件130a设置在压板151上方，并且第二载具组件130b设置在载具装载站140上方。即，在第一处理模式中，第二载具组件130b的承载头131定位在载具装载站140上方以允许将基板装载到所述载具装载站140和从所述载具装载站140卸载基板。在第二处理模式(未示出)中，载具平台123将围绕支撑轴件的轴A旋转或枢转为180°的角度θ，并且第一载具组件130a和第二载具组件130b的相对位置将倒转。即，在第二处理模式中，第二载具组件130a的承载头131将定位在载具装载站140上方以允许将基板装载到所述载具装载站140和从所述载具装载站140卸载基板。
在本文中，参考图1B和图1C所示的第一平面G和第二平面G’来描述载具支撑模块120和抛光站150的相对位置。第一平面G是与压板151的通常水平的垫安装表面正交的竖直平面，并且由支撑轴件的轴A和载具装载站140的竖直中心C来进一步界定。通常，当载具支撑模块120设置在第一或第二处理模式中时，载具轴件的轴B和B’将设置在第一平面G内。如图1B所示，支撑轴件的轴A、竖直中心C、和压板轴D彼此共面并且因此共同界定第一平面G。
在其它实施例中，压板轴D从第一平面G偏移，以便与支撑轴件的轴A形成第二平面G’。第二平面G’在图1C中示意性地表示。在那些实施例中，当载具支撑模块120设置在第一或第二处理模式的任一者中时，第一平面G和第二平面G’将通常形成45°或更大的角度θ(2)，诸如60°或更大、75°或更大、90°或更大，例如95°或更大。
有利地，图1A至图1C中描述的抛光模块100a(包括其替代实施例和其替代实施例的组合)可以被独立地制造，用于稍后整合到高产量密度的可定制模块化抛光系统中。在图2至图7中提供了可以使用抛光模块100a形成的可定制模块化抛光系统的示例。
图2A是根据一个实施例的模块化抛光系统的示意性自顶向下剖面图，所述模块化抛光系统包含图1A至图1C中阐述的多个抛光模块。这里，模块化抛光系统200a以第一部分220和耦合到第一部分220的第二部分205为特征。第二部分205包括共用框架110的两个抛光模块100a、b，所述框架110包括直立支撑件111、共用桌面112、和共用高架支撑件113。在其它实施例中，抛光模块100a、b中的每一者分别包含单独的框架110(诸如图1A至图1B所示)，所述框架110耦合在一起以形成第二部分205。
如图1A至图1C中所示和描述的，抛光模块100a、b中的每一者的特征在于以一对一对一关系设置的载具支撑模块120、载具装载站140、和抛光站150。如图1A至图1C中所示和描述的，相应抛光模块100a、b的抛光站150中的每一者以单个压板151为特征，使得相应抛光模块100a、b中的每一者包含以一对一对一关系设置的载具支撑模块120、载具装载站140、和压板151。
通常，抛光模块100b基本上与图1A至图1C中描述的抛光模块100a的实施例类似，并且可以包括其替代实施例或其替代实施例的组合。例如，在一些实施例中，两个抛光模块中的一者(例如，抛光模块100a)被配置为支持较长的材料移除抛光工艺，而另一抛光模块(例如，100b)被配置为支持较短的材料移除后擦光工艺。在那些实施例中，在抛光模块100a上处理的基板随后传送到抛光模块100b。通常，较短的材料移除后擦光工艺将是产量限制工艺，所述工艺将受益于在图1A至图1C中描述的产量增加的两个载具组件130a、b布置。因此，在一些实施例中，在模块化抛光系统内的一个或多个基板抛光模块可以包含单个载具组件130a或130b，而在模块化抛光系统内的其它抛光模块包含两个载具组件130a和130b。
这里，抛光模块100a、b设置为并排布置，其中抛光模块100a、b的第一平面G通常彼此平行或基本上彼此平行，诸如在彼此平行30°内、在彼此平行20°内、或在彼此平行10°内。这里，抛光模块100a、b中的每一者“面向”第一部分220。如本文所使用，当载具支撑模块120和载具装载站140更靠近模块化抛光系统200a的部件或部分且抛光站150更远离所述部件或部分时，抛光模块“面向”所述部件或部分。例如，在图2A中，抛光模块100a、b的载具支撑模块120和载具装载站140(图1A所示)比抛光站150更靠近第一部分220。
在另一实施例中，诸如图2B所示，抛光模块100a、b被定向为“背离”第一部分220。如本文所使用，当抛光站150更靠近模块化抛光系统的部件或部分且载具支撑模块120更远离所述部件或部分时，抛光模块“背离”所述部件或部分。在其中抛光模块100a、b被定向为背离第一部分的一些实施例中，可能期望使用第三机器人314来促进基板搬运。在这个实施例中，由第二机器人226将来自第一部分220的基板180装载到传送站216中。基板180随后由第三机器人314从传送站216拾取，以被移动到载具装载站140中的一者。
通常，第一部分220包含多个系统装载站222、一个或多个基板搬运器(例如，第一机器人224和第二机器人226)、一个或多个计量站228、一个或多个特定位置抛光(LSP)模块230、和一个或多个CMP后清洁系统232中的一者或组合。LSP模块230通常被配置为仅使用抛光构件(未示出)抛光基板表面的一部分，所述抛光构件具有与待抛光基板的表面积相比更小的表面积。LSP模块230通常在已经在抛光模块内抛光基板之后用于从基板的相对小的部分修饰(touch up)(例如，移除)额外的材料。在一些实施例中，一个或多个LSP模块230可以包括在第二部分205内来代替抛光模块100a、b中的一者。
在其它实施例中，一个或多个LSP模块230可以以任何其它期望的布置设置在本文阐述的模块化抛光系统内。例如，一个或多个LSP模块230可以设置在第一部分220与第二部分205之间、在本文描述的任何布置中相邻设置的抛光模块100a-i之间、和/或靠近本文描述的第二部分的任一者的末端，相应第二部分的末端远离第一部分。在一些实施例中，模块化抛光系统可以包括一个或多个擦光模块(未示出)，所述擦光模块可以以上文针对LSP模块230描述的任何布置设置。在一些实施例中，第一部分220以至少两个CMP后清洁系统232为特征，所述CMP后清洁系统可以设置在第二机器人226的相对侧面上。
CMP后清洁系统促进从基板180移除残留抛光流体和抛光副产物，并且可以包括刷子或喷涂盒234和干燥单元236中的任何一者或组合。第一机器人224和第二机器人226结合使用以在第二部分205与第一部分220之间(包括在第二部分205与第一部分220的各个模块、站、和系统之间)传送基板180。例如，这里，第二机器人226至少用于将基板传送到相应抛光模块100a、b的载具装载站140并从所述载具装载站140传送基板和/或在所述载具装载站140之间传送基板。
在本文的实施例中，模块化抛光系统200的操作由系统控制器270引导。系统控制器270包括可编程中央处理单元(CPU)271，所述可编程中央处理单元271可与存储器272(例如，非易失性存储器)和支持电路273一起操作。支持电路273通常耦合到CPU 271并且包含耦合到模块化抛光系统200的各个部件的缓存、时钟电路、输入/输出子系统、电源等等、和它们的组合，以促进对模块化抛光系统200进行控制。CPU 271是在工业设置中使用的任何形式的通用计算机处理器中的一者(诸如可编程逻辑控制器(PLC))，用于控制处理系统的各个部件和子处理器。耦合到CPU 271的存储器272是非瞬态的，并且通常为容易获得的存储器中的一者或多者，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘或任何其它形式的数字存储(本地或远程)。
通常，存储器272是含有指令的非瞬态计算机可读存储媒介的形式(例如，非易失性存储器)，当由CPU 271执行时，所述指令促进模块化抛光系统200的操作。存储器272中的指令是程序产品的形式，诸如实现本公开内容的方法的程序。程序代码可以符合数种不同编程语言中的任何一种。在一个实例中，本公开内容可以实现为与计算机系统一起使用的存储在计算机可读存储介质上的程序产品。程序产品的(多个)程序定义实施例(包括本文描述的方法)的功能。
说明性非瞬态计算机可读存储介质包括但不限于：(i)不可写存储介质(例如，在计算机内的只读存储器器件，诸如可由CD-ROM驱动器读取的CD-ROM盘、快闪存储器、ROM芯片或任何类型的固态非易失性半导体存储器器件)，例如，固态驱动器(SSD)，在所述固态驱动器上可以永久存储信息的；以及(ii)可写存储介质(例如，在软盘驱动器内的软盘或硬盘驱动器或任何类型的固态随机存取半导体存储器)，在所述可写存储介质上存储可改变的信息。当携带指导本文描述方法的功能的计算机可读指令时，此类计算机可读存储介质为本公开内容的实施例。在一些实施例中，本文阐述的方法或所述方法的部分由一个或多个专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、或其它类型的硬件实施方式来执行。在一些其它实施例中，本文阐述的基板处理和/或搬运方法由软件例程、(多个)ASIC、FPGA和/或其它类型的硬件实施方式的组合来执行。一个或多个系统控制器270可以与本文描述的各种模块化抛光系统和/或与模块化抛光系统的单独的抛光模块中的一个或任何组合一起使用。
图3A是根据一个实施例的模块化抛光系统的示意性自顶向下剖面图，所述模块化抛光系统包含设置为替代布置的多个抛光模块。图3B是可以与本文描述的模块化抛光系统中的任何一者或组合一起使用的模块间基板交换器350的示意性表示。模块化抛光系统300以第一部分320和耦合到第一部分320的第二部分305为特征。第一部分320可以基本上与图2描述的第一部分220相同，包括第一部分220的特征或替代实施例的任何一者或组合。
这里，第二部分305以四个抛光模块100a-d、从高架支撑件(诸如图1中描述的高架支撑件113)悬挂的第三机器人314和传送站216为特征。抛光模块100c、d设置为背离第一部分320的并排布置。例如，在图3中，与载具支撑模块120和载具装载站140相比，相应抛光模块100c、d中的每一者的抛光站150更靠近第一部分320。
这里，抛光模块100c、d共用框架110，诸如上文在图2a中关于抛光模块100a、b所描述的。在一些实施例中，单独抛光模块中的每一者以一对一布置设置在对应框架中，并且单独框架耦合在一起以形成在本文阐述的任何模块化抛光系统中描述的第二部分。在其它实施例中，单个框架可以用于支撑两个或更多个抛光模块、三个或更多个、四个或更多个、五个或更多个、或者六个或更多个抛光模块。在一些实施例中，各自支撑不同数量的抛光模块的单独框架可以耦合在一起以形成本文阐述的模块化抛光系统中的任何一者或组合。例如，支撑两个抛光模块的单独框架可以与各自支撑单个抛光模块的两个单独框架耦合在一起、与支撑两个模块的另一单独框架耦合在一起、和/或与支撑四个或更多个抛光模块的单独框架耦合在一起，以实现期望的抛光系统配置。
在这个实施例中，抛光模块100a、b通过抛光模块100c、d与第一部分320间隔开。抛光模块100a、b设置为并排布置，所述抛光模块100a、b各自面向抛光模块100c、d以界定其间的基板传送区域。第三机器人314设置在基板传送区域中以促进对抛光模块100a-d中的每一者的载具装载站140(如图1A所示)的访问。传送站216设置在第二机器人226与第三机器人314之间的区域中。
通常，由第二机器人226将来自第一部分320的基板180装载到传送站216中。基板180随后由第三机器人314从传送站216拾取，以移动到载具装载站140中的一者。在一些实施例中，抛光模块100a-d中的一者或多者被配置为用于不同的抛光工艺，诸如图2A中描述的材料移除和材料擦光后工艺。在那些实施例中，在将基板180传送回传送站216以供由第二机器人226拾取之前，第三机器人314可以用于在抛光模块100a-d之间传送基板180。
这里，抛光模块100c、d设置为以下布置：其中抛光模块100c、d的第一平面G通常彼此平行，诸如上文关于抛光模块100a、b之间的布置所描述的。抛光模块100c、d中的每一者以设置为一对一对一关系的载具支撑模块120、载具装载站140、和抛光站150为特征。相应抛光模块100c、d的抛光站150中的每一者以单个压板151为特征，使得相应抛光模块100c、d中的每一者包含设置为一对一对一关系的载具支撑模块120、载具装载站140、和抛光压板。通常，抛光模块100c、d基本上与如上文描述的抛光模块100a、b类似，包括抛光模块100a、b的特征的替代实施例或替代实施例的组合。在一些实施例中，一个或多个LSP系统230可以包括在第二部分305内以代替抛光模块100a-d中的一者或多者。
在一些实施例中，本文描述的模块化抛光系统进一步包括基板交换器，所述基板交换器专用于在抛光模块和/或其它基板处理模块之间移动基板，诸如图3A至图3B中示出的模块间基板交换器350。在图3A中，模块间基板交换器350设置在相邻抛光模块之间，例如，设置在抛光模块100a与100c之间以及在抛光模块100b与100d之间。在一些实施例中，一个或多个模块间基板交换器350可以用于促进在抛光模块100与不同类型的基板处理模块(诸如LSP模块230或擦光模块(未示出))之间相对快速的基板传送。在那些实施例中，相应模块间基板交换器350设置在抛光模块100与邻近抛光模块100定位的不同类型的基板处理模块之间。
在图3B中，模块间基板交换器350设置在两个相邻抛光模块(例如，图3A所示的抛光模块100a和c)的载具装载站140之间。这里，模块间基板交换器350以枢转臂352、致动器354、和终端受动器356为特征。致动器354耦合到枢转臂352的第一端，并且终端受动器356耦合到枢转臂352的第二端。致动器354用于围绕轴H摆动终端受动器356，并且因此围绕轴H摆动设置在终端受动器356上的基板180。通常，终端受动器356耦合到真空件(未示出)，所述真空件可以用于在基板180在载具装载站140之间移动时将基板180牢固地固定到终端受动器356。
在一些实施例中，致动器354可以在Z方向上可移动以进一步促进基板搬运。模块间基板交换器350有利地通过促进模块间基板传送(例如，在多压板抛光工艺中)而不给其它基板搬运器(机器人)增加负担和/或不增加等待基板搬运器空闲的延迟来提供较高的基板处理产量。换句话说，模块间基板交换器350可以用于通过减少顺序移动的数量来改进本文描述的模块化抛光系统的总体基板处理产量，所述顺序移动将需要由其它基板搬运器(机器人)执行。
图4是根据一个实施例的模块化抛光系统的示意性自顶向下剖面图，所述模块化抛光系统包含设置为替代布置的多个抛光模块。模块化抛光系统400以耦合到第二部分405的第一部分420为特征。第一部分420可以分别与上文在图2至图3中描述的第一部分220、320基本上相同，包括第一部分220、320的特征或替代实施例中的任何一者或组合。
这里，第二部分405以抛光模块100a-f、第三机器人314、传送站216(后文为第一传送站216)、从高架支撑件(诸如图1A中描述的高架支撑件113)悬挂的第四机器人414、和第二传送站416为特征。这里，抛光模块100a-d、第一传送站216、和第三机器人314设置为图3中所示和描述的布置。抛光模块100e、f共用框架110，诸如上文关于抛光模块100a、b所描述的，所述抛光模块100e、f耦合到抛光模块100a、b的框架110。抛光模块100e、f设置为以下布置：其中抛光模块100e、f的第一平面G通常彼此平行，诸如上文关于抛光模块100a、b之间的布置所描述的。抛光模块100e、f分别面向抛光模块100a、b。第四机器人414设置在由抛光模块100a、b和抛光模块100e、f界定的区域中。第二传送站416设置在第三机器人314与第四机器人414之间。
图5A是根据另一实施例的模块化抛光系统的示意性自顶向下视图。图5B是图5A所示的模块化抛光系统的一部分的侧视图。这里，模块化抛光系统500以直线基板搬运系统530和耦合到第一部分520的第二部分505为特征。直线基板搬运系统530促进第二部分505中的高产量基板搬运。第一部分520可以分别与图2至图4中描述的第一部分220、320、420中的任何一者基本上相同，包括第一部分220、320、420的特征或第一部分220、320、420的特征的替代实施例中的任何一者或组合。
第二部分505以各自包含一对抛光模块100g、h的多个模块化框架510(图5B中示出并标记)为特征。每个模块化框架510以多个直立支撑件511、水平设置的桌面512、和设置在桌面512上方且与桌面512间隔开的高架支撑件513(图5B所示)为特征。直立支撑件511、桌面512、和高架支撑件513共同界定处理区域514。
这里，抛光模块100g、h中的每一者以设置为一对一对一关系的载具支撑模块120、载具装载站140、和抛光站150为特征。相应抛光模块100g、h的抛光站150中的每一者以单个压板151为特征，使得相应抛光模块100g、h中的每一者包含设置为一对一对一关系的载具支撑模块120、载具装载站140、和压板151。通常，抛光模块100g、h与如上文描述的抛光模块a-f基本上类似，包括抛光模块a-f发热特征的替代实施例或替代实施例的组合。
这里，在一对内的抛光模块100g、h中的每一者被布置为使得它们在处理区域514内面向彼此，以便促进使用直线基板搬运系统530的基板搬运。如图所示，在模块化框架510内的抛光模块100g、h中的每一者彼此对准，使得抛光模块100g的平面G与抛光模块100h的平面G基本上共面。在其它实施例中，一对的抛光模块100g、h可以彼此偏移，使得抛光模块的平面G平行或基本上平行，例如，在平行约10°内。
这里，直线基板搬运系统530以直线构件532(例如，诸如轨道、导轨、或带)以及一个或多个梭件(shuttle)534为特征，所述梭件可移动地设置在直线构件532上或耦合到直线构件532。直线构件532从第二部分505的第一端延伸到靠近与所述第一端相对的第二部分505的第二端的位置。这里，第一端靠近第一部分520。通常，直线基板搬运系统530进一步包括设置在第二机器人226与第二部分505之间的区域中的一个或多个基板传送站536，以促进将基板180从第一部分520传送到梭件534。这里，梭件534包含用于从传送站536取回基板的一个或多个臂538(图5B所示)。
一旦从传送站536取回一个或多个基板180，梭件534就沿着直线构件532移动，以将每个基板180定位在抛光模块100g、h的期望载具装载站140中。在一些实施例中，在基板180移动到期望的载具装载站140时，基板180的至少一部分将从载具装载站140与定位在所述载具装载站140上方的相应承载头131之间通过。与使用一个或多个固定位置机器人的模块化系统相比，这种配置有利地允许在抛光模块100g、h之间相对更紧密的间隔。例如，在一些实施例中，在一对抛光模块100g、h的载具装载站140之间的距离X(3)不大于待抛光基板的直径的8倍，诸如7倍或更小、6倍或更小，例如，小于待抛光基板的直径的5倍。在一些实施例中，在一对抛光模块100g、h的支撑轴件的轴A之间的间隔不大于待抛光基板的直径的5倍。例如，针对被配置为抛光300mm基板的模块化抛光系统，在一对抛光模块100g、h的支撑轴件的轴A之间的间隔不大于1500mm。
在一些实施例中，直线基板搬运系统530进一步包括设置在桌面512下面的基板返回路径540(图5B中部分示出)。基板返回路径540包括靠近第二部分505的第二端设置的一个或多个组件(诸如一个或多个升降机542)、设置在桌面512下面的第二直线构件544(诸如轨道、导轨、或带)、以及设置在直线构件544上或耦合到直线构件544的第二梭件546。通常，一旦基板180已完成第二部分505中的处理，第一梭件534将从载具装载站140取回基板180并将基板传送到升降机542。升降机542将基板180移动到桌面512之下的区域，在所述区域处，第二梭件546将基板180从升降机542移动到靠近处理系统的第一部分520设置的传送站(未示出)，在所述传送站处，基板180可以由第二机器人226取回以用于基板180中的CMP后处理。
图6是模块化抛光系统的另一实施例的示意性自顶向下视图。这里，模块化抛光系统600以第二部分605、耦合到第二部分605的第一部分620、和直线传送系统630为特征。第二部分605成对610布置的多个抛光模块100i、j为特征。抛光模块100i、j中的每一者的特征在于以一对一对一关系布置的载具支撑模块120、载具装载站140(未示出)、和抛光站150。相应抛光模块100i、j的抛光站150中的每一者以单个压板151为特征，使得相应抛光模块100i、j中的每一者包含设置为一对一对一关系的载具支撑模块120、载具装载站140、和压板151。这里，在对610内的抛光模块100i、j被布置为背离彼此，使得抛光模块100i、j的相应载具装载站140靠近第二部分605的外周边设置。通常，抛光模块100i、j与如上文描述的抛光模块100a-h基本上类似，包括抛光模块100a-h的替代实施例或替代实施例的组合。
直线传送系统630以第一直线构件632、正交地设置到第一直线构件632的多个第二直线构件634、多个传送站636、和多个梭件638为特征。适当的直线构件632、634的示例包括轨道、导轨、带、或它们的组合。梭件638可以可移动地设置在直线构件632、634上或耦合到直线构件632、634。这里，梭件638中的一者或多者包含枢转臂。第一直线构件632设置在抛光模块100i、j与第一部分620之间。第二直线构件634分别设置在第二部分605的周边与载具装载站140之间。
在图2至图6中，示出了具有偶数个抛光模块的模块化抛光系统，所述抛光模块通常被布置为使得平面G与抛光模块的第二部分的第一端平行或正交。在其它实施例中，模块化抛光系统可以包含奇数个抛光模块，例如，1、2、3、5、或更多。在可以与本文描述的模块化抛光系统中的任何一者或组合结合的一些其它实施例中，抛光模块被布置为使得平面G通常不与抛光模块的第二部分的第一端平行或正交。例如，在图7所示的模块化抛光系统700中，抛光模块700a、b设置为使得平面G在距与模块化抛光系统700的第一端平行的20°到70°之间。抛光模块700a、b可以与上文描述的抛光模块100a-j基本上类似，包括抛光模块100a-j的特征的任何组合或替代实施例。
上文在图1A至图1C和图2至图7中描述的抛光模块通常包含具有可旋转压板151的抛光站150，所述可旋转压板151具有牢固地固定到可旋转压板151的抛光垫152。在其它实施例中，图1A至图1C和图2至图7的抛光模块中的一者或多者可以包含直线抛光压板，诸如下文在图8A至图8B和图9中所阐述的。
图8B是图8B的直线抛光站810的示意性侧视图。这里，抛光模块800以抛光站810为特征，所述抛光站810可以用于在上文描述的任何一个抛光模块100a-j和700a、b中代替压板151。这里，直线抛光站810包含平台802，所述平台802中设置有压板804(图8B中的虚线所示)。抛光垫808通常是带，即，具有环形周边，使用在平台820的相对端上设置的多个辊806来沿着X方向移动所述带，同时将基板(未示出)压向所述带。抛光站810可以在上文描述的任何一个抛光模块100a-j和700a、b中代替压板151使用。这里，载具支撑模块120的平面G与抛光垫816的指引(index)方向正交或基本上正交，例如在正交20°内。
图9是可围绕压板轴D旋转的卷对卷抛光垫抛光系统900的替代实施例的示意性侧视图。卷对卷系统900可以在上文描述的任何实施例中代替压板151和抛光垫152的组合使用。这里，卷对卷系统900包括平台912和卷对卷抛光垫916，所述平台912中设置有压板914(虚线所示)，所述卷对卷抛光垫916设置在供应心轴(spindle)918和卷取心轴920之间。通常，抛光垫916在基板抛光之间在X方向上被指引，以为下一基板抛光工艺提供未使用的抛光垫的至少一部分。
有利地，设置在上文描述的模块化抛光系统的第一部分中的抛光模块、单独部件、系统、站、和机器人、上文阐述的搬运系统的任何一者或组合(包括其单独特征或替代实施例)可以以任何期望布置组合，以提供定制的模块化抛光系统。所提供的定制的模块化抛光系统由高产量密度抛光模块形成，所述抛光模块降低拥有成本、最大化系统生产率、并且允许配置灵活性来满足使用抛光系统的客户的特定处理需求。
图10是示出可以使用本文阐述的模块化抛光系统中的任一者执行的处理基板的方法1000的图。通常，使用抛光模块(诸如图1A的抛光模块100a)执行方法1000，所述抛光模块被配置为用于使用第一承载头抛光第一基板，同时从第二承载头卸载相应已抛光基板并且将待抛光基板装载到第二承载头。
在活动1010处，方法1000包括在抛光流体存在时将基板压向抛光垫。通常，基板设置在第一抛光模块的第一承载头中。在活动1020处，方法1000包括在将第一基板压向抛光垫的情况下，从第一抛光模块的第二承载头卸载至少部分抛光的基板，并且随后将待抛光的第二基板装载到第二承载头。
在一些实施例中，方法1000进一步包括使用基板交换器(例如，模块间基板交换器350)将至少部分抛光的基板传送到第二抛光模块，所述基板交换器设置在第一抛光模块与第二抛光模块之间。
图11是根据另一实施例布置的模块化抛光系统1100的示意性自顶向下视图。这里，模块化抛光系统1100以第一部分1120、第二部分1105、和设置在第一部分1120与第二部分1105之间的第三部分1130为特征。第一部分1120可以与本文描述的任何其它第一部分基本上相同，并且可以包括其特征或替代实施例的任何一者或组合。如图11所示，第一部分1120以多个系统装载站222、一个或多个CMP后清洁系统232、用于将基板180传送到多个系统装载站222并从多个系统装载站222传送基板180的第一机器人224、和第二机器人226为特征。第二部分1105通常包括多个抛光模块(未示出)，所述抛光模块可以以本文描述的任何布置设置。第二部分1105还可以包括传送站216、一个或多个第三机器人314、一个或多个模块间基板交换器350、和/或直线基板搬运系统530中的一者或组合，或以本文描述的任何配置设置的它们的替代实施例。
这里，第三部分1130包括LSP模块230、擦光站231、和/或一个计量站228中的任何一者或多者或组合。在一些实施例中，竖直地(即，在Z方向上)堆叠模块和/或站中的一者或多者。通常，第二机器人226用于将基板180传送到第三部分1130中设置的模块和站并从所述模块和站传送基板180，以及将基板180传送到第二部分1105中的抛光模块和/或基板传送站并从所述抛光模块和/或基板传送站传送基板180。例如，这里的第二机器人226被配置为使固定有基板180(例如，通过真空)的终端受动器延伸穿过第三部分1130并延伸到由第二部分1105界定的区域中，以将基板装载到设置在所述区域中的抛光模块、基板搬运系统、和/或基板传送站并从所述抛光模块、基板搬运系统、和/或基板传送站卸载基板。
在上文描述的模块化抛光系统中，将包含抛光模块100的系统的部分示出为远离系统装载站222，而将包含一个或多个CMP后清洁系统232的系统部分示出为在系统装载站222近侧。然而，可以预期本文描述的模块化系统的灵活性可以用于促进基板处理系统(例如，抛光、计量、清洁、擦光、LSP、装载、和/或搬运系统)的任何其它期望的布置，诸如图12所示的模块化抛光系统1200的布置。
图12是根据另一实施例的模块化抛光系统1200的示意性自顶向下视图。这里，模块化抛光系统1200包括第一部分1220和部分1205。第一部分1220可以包括多个系统装载站222、多个基板搬运器(这里为第一机器人224和第二机器人1224)、一个或多个计量站228、一个或多个特定位置抛光(LSP)模块230、一个或多个擦光站231、和/或一个或多个CMP后清洁系统232中的一者或组合。第二部分1205以设置为以下布置的多个抛光模块100为特征：所述布置与模块化抛光系统200的第二部分205基本上相同。在其它实施例中，第二部分1205可以包含本文描述的其它模块化抛光系统的第二部分的布置中的任何一者或组合。
如图12所示，第二部分1205的至少一部分可以设置为靠近系统装载站222和第一机器人224。第二机器人1242可以设置在一个或多个CMP后清洁系统232与第二部分1205之间。通常，第二机器人1242用于将基板传送到第一机器人224并将基板从第一机器人224传送到第二部分1205、将基板传送到一个或多个CMP后清洁系统232和/或其它模块或系统(228、230、和/或231)并从一个或多个CMP后清洁系统232和/或其它模块或系统传送基板、以及在第二部分1205与一个或多个CMP后清洁系统232和/或其它模块或系统(228、230、和/或231)之间传送基板。在一些实施例中，第二机器人1242设置在导轨或轨道1244上。在一些实施例中，第三部分(未示出，诸如图11中描述的第三部分1130)，可以设置在第二机器人1242与第二部分1205之间。
图13是根据另一实施例的抛光模块1300的示意性侧视图，所述抛光模块可以用作在本文描述的模块化抛光系统中的任一者中的多个抛光模块中的一者或多者。抛光模块1300设置在模块化框架110内并且包括设置为一对一对一关系的载具支撑模块1310、载具装载站140、和抛光站150。模块化框架110、载具装载站140、和抛光站150可以与上文关于抛光模块100描述的那些基本上相同，并且可以包括其中阐述的特征和/或其替代实施例中的任何一者或组合。
这里，载具支撑模块1310包括从高架支撑件113悬挂的导轨组件1315。导轨组件1315包括轨道组件1323、耦合到轨道组件1323的一个或多个托架1320、和分别耦合到一个或多个托架1320的一个或多个对应载具组件(这里为第一和第二基板载具组件1330a、b)。
导轨组件1315通常被配置为促进从第二基板载具组件1330b的基板载具131装载/卸载基板180，同时使用第一基板载具组件1330a的基板载具131来抛光不同的基板180。如图所示，轨道组件1323包含闭环，在所述闭环中每个托架1320可以被控制为同步移动(例如，联合地驱动)或在所述闭环上独立地移动。轨道组件1323可以具有任何适当的形状，以适配在由框架110界定的区域内，诸如当自顶向下观察时具有基本上圆形或矩形形状或者当自顶向下观察时具有甚至看起来是随机的形状。在其它实施例中，轨道组件1323可以包含多个单独轨道，当自顶向下观察时所述轨道可以是弯曲的、基本上直的、或具有任何其它期望形状。
基板载具组件1330a、b可以包括抛光模块100的基板载具组件130a、b的特征(包括其替代实施例)的任何一者或组合，所述基板载具组件1330a、b中的至少一些可以分别封闭在耦合到一个或多个托架1320中的一者的对应壳体1325内。
模块化抛光系统的实施例进一步通过提供随机(例如，不连续)抛光模块接入来提供在多个抛光模块之间的基板处理序列的灵活性。随机抛光模块接入期望通过减少或基本上消除通常与常规抛光非随机接入抛光系统相关联的基板处理瓶颈来改进抛光系统产量。例如，在一些实施例中，系统控制器270可以用于将基板处理序列的一部分(诸如多阶段基板抛光序列的第二抛光阶段)基于适当配置的抛光模块的可用性指派给所述抛光模块。本文的实施例进一步提供基板搬运系统(诸如模块间基板交换器350)，所述基板搬运系统有利地减少更中心地定位的基板搬运器(例如，基板搬运机器人226、314、和414)的使用负担。当组合时，与常规抛光系统相比，在本文的模块化抛光系统中阐述的随机抛光模块接入和基板搬运系统提供了相对更高的基板产量密度。
在一些实施例中，本文阐述的模块化抛光系统和基板搬运系统可以被配置为在多阶段基板抛光工艺中促进高产量密度基板处理。通常，为了促进多阶段抛光工艺，在模块化抛光系统内的一个或多个抛光站150将与其它抛光站150不同地配置。例如，不同地配置的抛光站150可以使用不同类型的抛光垫152、不同类型的垫调节器157、和/或可以在基板抛光工艺的一个阶段期间使用一种或多种个不同类型的抛光流体。通常，在被传送到用于多阶段抛光工艺的第二阶段的第二抛光站之前，基板将在用于多阶段抛光工艺中的一个阶段的第一抛光站处抛光。额外抛光站可以被配置为用于期望的许多抛光阶段。
有利地，由于由本文阐述的基板搬运系统提供的随机抛光模块接入，模块化抛光系统的抛光模块100中的任一者可以被配置为用于多阶段抛光工艺的任何期望的阶段。由于本文阐述的基板搬运系统允许以任何期望的序列在抛光模块中的任一者之间传送基板，1-阶段、2-阶段、3-阶段、4-阶段或更多阶段的基板处理的灵活性独立于在模块化抛光系统内对应配置的抛光模块的位置。在一些实施例中，本文提供的随机抛光模块接入可以用于将基板基于抛光模块的可用性指派给任何期望的抛光模块，所述抛光模块被配置为用于多阶段抛光序列中的适当阶段，因此减少经常与抛光站之间、抛光阶段之间、和/或基板之间的处理持续时间变化性相关联的基板处理瓶颈。因此，本文描述的模块化抛光系统和基板处理方法通过最小化通常与基板搬运操作相关联的压板停机时间来提供增加的抛光压板利用率。
虽然上述内容针对本公开内容的实施例，但是在不脱离本公开内容的基本范围的情况下，可能设计出本公开内容的其它和进一步实施例，并且本公开内容的范围是由随附权利要求书确定。

Claims (20)

1.一种抛光系统，包括：
多个抛光模块，所述多个抛光模块各自包含：
载具支撑模块，所述载具支撑模块包含：
载具平台；以及
一个或多个载具组件，所述一个或多个载具组件包含从所述载具平台悬挂的一个或多个对应承载头；
载具装载站，所述载具装载站用于将基板传送到所述一个或多个承载头和从所述一个或多个承载头传送基板；以及
包含抛光压板的抛光站，其中所述载具支撑模块定位为在设置在所述抛光压板上方的基板抛光位置与设置在所述载具装载站上方的基板传送位置之间移动所述一个或多个载具组件。
2.如权利要求1所述的抛光系统，其中在每个所述抛光模块内，所述载具支撑模块、所述载具装载站、和所述抛光压板包含一对一对一关系。
3.如权利要求1所述的抛光系统，其中所述一个或多个载具组件中的各个载具组件包含：
承载头；
耦合到所述承载头的载具轴件，所述载具轴件设置为穿过所述载具平台中的开口；
耦合到所述载具轴件的第一致动器，所述第一致动器用于围绕载具轴旋转所述载具轴件；以及
气动组件，所述气动组件穿过所述载具轴件流体耦合到所述承载头。
4.如权利要求3所述的抛光系统，其中
所述载具支撑模块包含两个载具组件，每个载具组件包含对应的承载头，并且
所述两个载具组件在所述载具支撑模块内布置为使得当所述承载头中的一者定位在所述载具装载站上时，所述承载头中的另一个承载头将定位在所述抛光压板上。
5.如权利要求3所述的抛光系统，其中所述承载头中的一者是第一承载头且所述另一个承载头是第二承载头，并且其中所述抛光系统进一步包含计算机可读介质，在所述计算机可读介质上存储有用于基板处理方法的指令，所述方法包含：
在存在抛光流体时将第一基板压向设置在所述抛光压板上的抛光垫，其中所述第一基板设置在所述第一承载头中；以及
在将所述第一基板压向所述抛光垫的同时，从所述第二承载头卸载至少部分抛光的基板并且将待抛光的第二基板装载到所述第二承载头。
6.如权利要求1所述的抛光系统，其中所述载具装载站也是擦光站、计量站、边缘校正站、或它们的组合。
7.如权利要求1所述的抛光系统，进一步包含设置在两个抛光模块之间的基板交换器，其中所述两个抛光模块中的一者的载具装载站是第一载具装载站，并且所述两个抛光模块中的另一者的载具装载站是第二载具装载站，并且其中所述基板交换器专用于在所述第一载具装载站与所述第二载具装载站之间移动基板。
8.如权利要求7所述的抛光系统，其中所述基板交换器可围绕轴移动，以在所述第一和第二载具装载站之间摆动基板。
9.如权利要求1所述的抛光系统，进一步包含多个系统装载站、一个或多个基板搬运器、一个或多个计量站、一个或多个CMP后清洁系统、特定位置抛光(LSP)系统中的一者，或它们的组合。
10.如权利要求9所述的抛光系统，进一步包含设置在由所述多个抛光模块界定的区域中的机器人。
11.如权利要求1所述的抛光系统，其中所述多个抛光模块和基板传送系统设置为以下布置：使得使用所述基板传送系统来穿过所述抛光系统移动的待处理基板的至少一部分将从载具装载站与定位在所述载具装载站上的承载头之间通过。
12.如权利要求8所述的抛光系统，其中
所述抛光系统的第一部分包含多个系统装载站、一个或多个基板搬运器、一个或多个计量站、一个或多个CMP后清洁系统、一个或多个特定位置抛光(LSP)系统中的一者或组合，
所述抛光系统的第二部分耦合到所述第一部分，
所述第二部分包含所述多个抛光模块，并且
所述多个抛光模块中的至少两个抛光模块设置为以下布置：允许使用设置在所述第一部分中的基板搬运器直接将基板传送到所述抛光模块的相应载具装载站和从所述相应载具装载站传送基板。
13.一种抛光系统，包含：
多个抛光模块，其中每个抛光模块包含抛光压板、载具装载站、第一承载头、第二承载头、和被配置为同时将所述第一承载头定位在所述抛光压板上方并且将所述第二承载头定位在所述载具装载站上方的载具运输系统。
14.如权利要求13所述的抛光系统，进一步包含计算机可读介质，在所述计算机可读介质上存储有用于基板处理方法的指令，所述方法包含：
在存在抛光流体时将第一基板压向抛光垫，其中所述第一基板设置在第一抛光模块的所述第一承载头中；以及
在将所述第一基板压向所述抛光垫的同时，从所述第一抛光模块的第二承载头卸载至少部分抛光的基板并且将待抛光的第二基板装载到所述第二承载头。
15.如权利要求13所述的抛光系统，其中
所述多个抛光模块中的至少一者的所述载具运输系统是载具支撑模块，所述载具支撑模块包含：
支撑轴件；
耦合到所述支撑轴件的载具平台；以及
从所述载具平台悬挂的所述第一和第二承载头，
其中在所述至少一个抛光模块内，所述载具支撑模块、所述载具装载站、和所述抛光压板包含一对一对一关系。
16.如权利要求13所述的抛光系统，其中
所述抛光系统的第一部分包含多个系统装载站、一个或多个基板搬运器、一个或多个计量站、一个或多个CMP后清洁系统、一个或多个特定位置抛光(LSP)系统中的一者或组合，
所述抛光系统的第二部分耦合到所述第一部分，
所述第二部分包含所述多个抛光模块，并且
所述多个抛光模块中的至少两个抛光模块设置为以下布置：允许使用设置在所述第一部分中的基板搬运器直接将基板传送到所述抛光模块的相应载具装载站且从所述相应载具装载站传送基板。
17.一种基板处理方法，包含：
在存在抛光流体时将第一基板压向抛光垫，其中所述第一基板设置在第一抛光模块的第一承载头中；以及
在将所述第一基板压向所述抛光垫的同时，从所述第一抛光模块的第二承载头卸载至少部分抛光的基板，并且随后将待抛光的第二基板装载到所述第二承载头。
18.如权利要求17所述的方法，进一步包含：
使用设置在所述第一抛光模块与所述第二抛光模块之间的基板交换器将所述至少部分抛光的基板传送到第二抛光模块，其中
所述第一抛光模块的载具装载站是第一载具装载站，并且所述第二抛光模块的载具装载站是第二载具装载站，并且其中
所述基板交换器专用于在所述第一载具装载站与所述第二载具装载站之间移动基板。
19.如权利要求17所述的方法，其中所述第一抛光模块包含载具装载站和载具支撑模块，所述载具支撑模块具有从所述载具支撑模块悬挂的所述第一和第二承载头，并且其中所述方法进一步包含：
至少部分绕着轴旋转所述载具支撑模块，以在设置在所述抛光垫之上的基板抛光位置与设置在所述载具装载站之上的基板传送位置之间移动所述第一和第二承载头。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述载具装载站、所述载具支撑模块、所述第一和第二承载头、和所述第一抛光模块的抛光压板包含一对一对二对一关系。
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