JP2023514968A - 基板のｓｐｍ加工 - Google Patents

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Abstract

複数の基板から微粒子を除去する基板洗浄システムは、基板に洗浄液を適用するための第１の容器と、基板にリンス液を適用するための第２の容器と、ロボットシステムとを含む。第１の容器は、第１の容器の上部にある少なくとも２つの開閉可能なアクセスポートと、第１の容器内でそれぞれのエッジにおいて基板を保持する複数の支持体とを含む。第２の容器は、第２の容器内でそれぞれのエッジにおいて基板を保持する複数の支持体を有する。ロボットシステムは、基板を第１の容器の上部にある少なくとも２つの開閉可能なアクセスポートを通して輸送し、基板を第２の容器の上部を通して輸送する。【選択図】図２

Description

本開示は、基板の研磨後のインライン洗浄に関する。
集積回路は、通常、シリコンウエハに導電層、半導電層、絶縁層を順次堆積させ、その後の層の処理によって基板（例えば、半導体ウエハ）に形成される。
ある製造ステップでは、充填層を非平面上に堆積させ、非平面が露出するまで充填層を平坦化する。例えば、導電性充填層をパターニングされた絶縁層に堆積させて、絶縁層のトレンチや孔を埋めることができる。その後、絶縁層の隆起したパターンが露出するまで充填層を研磨する。
化学機械研磨（ＣＭＰ）は、平坦化方法の一つとして認められている。この平坦化方法では、通常、基板をキャリアヘッドに取り付ける必要がある。基板の露出面は、回転する研磨パッドに当てられる。キャリアヘッドは、基板を研磨パッドに押し付けるために、制御可能な荷重を基板に与える。研磨パッドの表面には、研磨粒子を有するスラリ等の研磨液が供給される。例えば、ＣＭＰにおける銅充填層の研磨では、酸化セリウムを研磨粒子として使用し得る。
研磨粒子のスラリは、酸化セリウム微粒子と有機添加物を含んでいてよく、研磨プロセスからの他の炭素系残留物を含み得る。これらの微粒子を除去するために、基板を、過酷な酸化溶媒の使用を含み得る洗浄プロセスにかけることができる。例えば、硫酸と過酸化水素の混合物（ＳＰＭ）を使用して、研磨後の基板の表面から酸化セリウム微粒子を除去することができる。ＳＰＭ洗浄は、各基板を別々の容器の槽に入れる並行分離モードで実行され得る。
一態様では、複数の基板から微粒子を除去する基板洗浄システムは、基板に洗浄液を適用するための第１の容器と、基板にリンス液を適用するための第２の容器と、ロボットシステムとを含む。第１の容器は、第１の容器の上部にある少なくとも２つの開閉可能なアクセスポートと、第１の容器内でそれぞれのエッジにおいて基板を保持する複数の支持体とを含む。第２の容器は、第２の容器内でそれぞれのエッジにおいて基板を保持する複数の支持体を有する。ロボットシステムは、基板を第１の容器の上部にある少なくとも２つの開閉可能なアクセスポートを通して輸送し、基板を第２の容器の上部を通して輸送する。
別の態様では、研磨後の基板を処理するための洗浄システムは、少なくとも２つの洗浄要素と、複数のロボットとを含むＳＰＭ（sulfuric peroxide mix）モジュールを含む。ＳＰＭモジュールは、ＳＰＭ液を保持する第１の容器と、第１の容器の液中に５から２０枚の基板を保持する５から２０個の第１の支持体とを有するＳＰＭクリーナと、リンス液を保持する第２の容器と、第２の容器の液中に５から２０枚の基板を保持する５から２０個の第２の支持体とを有するリンスステーションとを含む。少なくとも２つの洗浄要素は、メガソニッククリーナ、回転ブラシクリーナ、バフパッドクリーナ、ジェットスプレークリーナ、ケミカルスピンクリーナ、スピンドライヤ、及びマランゴニドライヤから構成される群から選択され、少なくとも２つの洗浄要素の各々は、一度に一つの基板を処理するように構成される。複数のロボットは、基板を第１の容器の上部にある少なくとも２つのポートのうちの第１のポートを通して第１の容器の支持体上へ輸送し、基板を第１の容器の上部にある少なくとも２つのポートのうちの第１又は第２のポートを通して第１の容器から取り出し、基板を第２の容器の上部を通して第２の容器の支持体上へ輸送し、基板を第２の容器から取り出し、基板を少なくとも２つの洗浄要素のうちの第１の洗浄要素へ輸送し、基板を少なくとも２つの洗浄要素のうちの第２の洗浄要素へ輸送するように構成される。
別の態様では、複数の基板から微粒子を除去するための方法は、洗浄液槽を保持する第１の容器の上部にある複数の開閉可能なアクセスポートのうちの第１のアクセスポートを開くことと、第１の基板を第１のアクセスポートを通して挿入し、第１の基板を洗浄液槽の複数の支持体のうちの１つの支持体上に送達することと、第１のアクセスポートを閉じることと、第１の容器の上部にある複数の開閉可能なアクセスポートのうちの第２のアクセスポートを開くことと、第２の基板を第２のアクセスポートを通して挿入し、基板を洗浄液槽の複数の支持体のうちの第２の支持体上に送達することと、第２のアクセスポートを閉じることと、第１の容器の上部にある第１のアクセスポートを開くことと、第１の基板を第１のアクセスポートを通して取り出し、第１の基板をリンスステーション内に送達することと、第１のアクセスポートを閉じることと、第１の容器の上部にある第２のアクセスポートを開くことと、第２の基板を第２のアクセスポートを通して取り出し、第２の基板をリンスステーション内に送達することと、第２のアクセスポートを閉じることとを含む。
別の態様では、複数の基板から微粒子を除去するための方法は、洗浄液槽を保持する第１の容器の上部にある複数の開閉可能なアクセスポートのうちの第１のアクセスポートを開くことと、第１の基板を第１のアクセスポートを通して挿入し、第１の基板を洗浄液槽の第１の位置上に送達することと、第１のアクセスポートを閉じることと、第１の基板を洗浄液槽の第１の位置から第２の位置へ移送することと、第１の容器の上部にある複数の開閉可能なアクセスポートのうちの第２のアクセスポートを開くことと、第１の基板を第２のアクセスポートを通して取り出し、第１の基板をリンスステーション内に送達することと、第２のアクセスポートを閉じることとを含む。
実装態様は、以下の特徴のうちの１又は複数を含み得る。
コンベヤは、複数の基板を保持し、複数の基板を支持体間で同時にシフトさせるための複数のグリッパを含み得る。少なくとも１つのグリッパは、少なくとも１つの基板を支持体から持ち上げるために、垂直方向に作動可能であってよい。第１又は第２の容器の複数の支持体の各々は、少なくとも１つのグリッパによって把持されるように、基板を上昇した位置に持ち上げるための垂直アクチュエータを更に含み得る。少なくとも１つのグリッパ用の支持アームは、複数の支持体の上方又は下方に延在し得る。第１及び第２の容器のコンベヤは、容器内で支持体を横方向に移動させるように構成され得る。
コントローラは、ロボットシステムに、基板をポートを通して送達させ、基板を同じポートから回収させるように構成され得る。少なくとも２つの開閉可能なアクセスポートは、独立して作動可能であってよい。共通のアクチュエータが、少なくとも２つの開閉可能なアクセスポートを同時に開閉し得る。
洗浄液は、硫酸と過酸化水素の３対１の混合物であってよい。リンス液は、実質的に脱イオン水を含み得る。第１の容器は、洗浄液用のヒータ及びフィルタを含む再循環流体経路を含み得る。第２の容器は、リンス液用のヒータ及びフィルタを含む再循環流体経路を含み得る。第２の容器は、第２の容器の内部領域内にリンス液を噴霧するための複数のノズルを有し得る。
基板は、先入れ先出し（ＦＩＦＯ）モードで、第１の容器から送出され得る。複数の支持体の各支持体は、第１の基板を第１のアクセスポートを通して挿入してから、第１の基板を第１のアクセスポートを通して取り出すまでの時間内に、複数の基板から基板を受け入れ得る。
少なくとも２つの洗浄要素には、回転ブラシクリーナ、バフパッドクリーナ、又はジェットスプレークリーナが含まれ得る。
第１の基板が第１の位置から離れて移動し、第１の基板が洗浄液槽から取り出される前に、第１のアクセスポートが開かれてよく、第２の基板が第１のアクセスポートを通して挿入されてよく、第２の基板が洗浄液槽の第１の位置に送達されてよく、第１のアクセスポートが閉じられてよい。洗浄液槽で第１の基板を処理する時間は、８分から１２分の範囲であり得る。第１の基板を第１の位置から第２の位置へ移送することは、基板を第１の固定支持体に載置することと、第１の容器のロボットを用いて第１の基板を第１の固定支持体から第２の固定支持体へ移動させることとを含み得る。第１の基板を第１の位置から第２の位置へ移送することは、第１の基板を支持体に載置することと、支持体を第１の位置から第２の位置へ移動させることとを含み得る。
特定の実装態様は、以下の可能な利点のうちの１又は複数を含み得るが、これらに限定されない。インラインＳＰＭ処理システムは、多数の基板のバッチモード処理を実行することができる。ＳＰＭ処理は、ＣＭＰシステムに統合することができ、それによって、基板のカセットを別のＳＰＭシステムへ輸送する必要がなくなり、基板を移動させる時間が短縮されるため、サイクルタイムが改善される。また、インラインＳＰＭ処理システムは、処理容器内の溶液を再循環及びろ過することで、基板１枚あたりに必要な処理薬液の量を減らし、基板１枚あたりのコストを低減することができる。インラインＳＰＭ処理システムは、先入れ先出しモードで動作することにより、基板をＳＰＭ槽により長い時間停留させ、システム全体のスループットを低下させずに清浄度を確保し、統合ＣＭＰ装置の設置面積を縮小することができる。
１又は複数の実装態様の詳細を、添付の図面及び以下の説明に記載する。他の態様、特徴、及び利点は、説明及び図面、並びに特許請求の範囲から明らかになる。
化学機械研磨システムの概略上面図である。 インライン型ＳＰＭ洗浄槽の概略断面図である。 Ａ～Ｄは、ピックアンドプレース型ＦＩＦＯ方式による基板洗浄の概略図である。 Ａ～Ｄは、連続ＦＩＦＯ方式による基板洗浄の概略図である。 Ａ～Ｆは、ウォーキングビームシステムの概略図である。 Ａ～Ｆは、ランニングビームシステムの概略図である。 コンベヤシステムの概略図である。
様々な図面中の同様の符号は、同種の要素を示している。
ＳＰＭ洗浄は、各基板を別々の処理チャンバの槽に入れる並列分離モードで実行され得る。これにより、複数の基板の並行処理が可能になるが、別々の容器を使用することにより、処理薬液、例えば、硫酸及び過酸化水素の使用が増加する可能性がある。更に、薬液は再利用できない可能性があり、各基板に新たな薬液が必要になる場合がある。この薬液は、かなりの出費となり得る。
更に、ＳＰＭ処理に要する時間は、研磨時間に対してかなり大きく、例えば、１０倍以上にもなることがある。したがって、ＳＰＭプロセスがスループットを低下させないように研磨システムのスループットに一致させるためには、多数の基板をＳＭＰによって並列処理する必要がある。しかし、複数のＳＰＭチャンバを設けて、各チャンバで１枚の基板を処理することは、コスト、クリーンルームにおける利用可能な設置面積、薬液コストに起因して実現不可能な可能性がある。
これらの課題の１又は複数に対処し得るアプローチは、複数の基板を同じタンクで処理するＳＰＭ処理システムを有することである。
図１は、化学機械研磨（ＣＭＰ）システム１００を示す内部図である。システム１００は、概して、ファクトリインターフェースモジュール１０２、投入モジュール１０４、ポリッシャモジュール１０６、及び洗浄モジュール１０８を含む。４つの主要な構成要素は、一般に、ＣＭＰシステム１００内に配置される。
ファクトリインターフェース１０２は、複数の基板カセット１１０を保持する支持体、チャンバを囲むハウジング１１１、及び１又は複数のインターフェースロボット１１２を含む。ファクトリインターフェースロボット１１２は、概して、カセット１１０とシステム１００の他のモジュールのうちの１又は複数との間で基板を移送するのに必要な可動範囲を提供する。
未処理の基板は、概して、インターフェースロボット１１２によって、カセット１１０から投入モジュール１０４へ移送される。投入モジュール１０４は、概して、インターフェースロボット１１２と移送ロボット１１４との間の基板の移送を促進する。移送ロボット１１４は、基板を投入モジュール１０４とポリッシャ１０２との間で移送する。
ポリッシャ１０６は、概して、移送ステーション１１６と、１又は複数の研磨ステーション１１８とを含む。移送ステーション１１６は、研磨モジュール１０６内に配置され、基板を移送ロボット１１４から受け入れるように構成される。移送ステーション１１６は、基板を、研磨中に基板を保持する研磨ステーション１１８のキャリアヘッド１２０へ移送する。
研磨ステーション１１８は、研磨パッド１２０が位置する回転可能な円盤状プラテンを含む。プラテンは、軸を中心に回転するように動作可能である。研磨パッド１２０は、外側研磨層とより軟らかいバッキング層とを有する２層研磨パッドであってよい。研磨ステーション１１８は、研磨液、例えば、研磨スラリを研磨パッド１２０上に分注するための、分注アーム１２２を更に含む。研磨スラリにおいて、研磨粒子は酸化ケイ素であり得るが、幾つかの研磨プロセスでは、酸化セリウム研磨粒子を使用する。研磨ステーション１１８は、研磨パッド１２０を一貫した表面粗さに維持するコンディショナヘッド１２３も含み得る。
研磨ステーション１１８は、少なくとも１つのキャリアヘッド１２４を含む。キャリアヘッド１２４は、研磨工程の間、基板１０を研磨パッド１１０に対して保持するように動作可能である。基板に実行される研磨工程の後に、キャリアヘッド１２４は、基板を移送ステーション１１６に戻すように移送する。
次に、移送ロボット１１４は、基板を、研磨モジュール１０６とＣＭＰシステム１００の残り部分とを接続する開口部を通して研磨モジュール１０６から取り出す。移送ロボット１１４は、水平に配向された基板を研磨モジュール１０６から取り出し、基板を垂直に再配向して洗浄モジュール１０８に載置する。
洗浄モジュール１０８は、概して、独立して又は一致して動作し得る１又は複数の洗浄装置を含む。例えば、洗浄モジュール１０８は、図１において上から下へ、ＳＰＭモジュール１２８（以下に更に説明する）、投入モジュール１２９、１又は複数のブラシ又はバフ仕上げパッドクリーナ１３１、１３２、メガソニッククリーナ１３３、及びドライヤ１３４を含み得る。他の可能な洗浄装置には、ケミカルスピンクリーナ及びジェットスプレークリーナが含まれる。輸送システム、例えば、ロボットアームを支持するオーバーヘッドコンベヤ１３０は、装置から装置へ基板をウォーキング、又はランニングで運ぶことができる。簡単に説明すると、１又は複数のクリーナ１３１、１３２は、基板を載置することができ、基板の表面を回転ブラシ又は回転バフ仕上げパッドと接触させて、残っている全ての微粒子を除去する装置である。その後、基板はメガソニッククリーナ１３３へ移送され、高周波振動によって洗浄液中に制御されたキャビテーションを発生させて洗浄される。あるいは、メガソニッククリーナは、ブラシ又はバフ仕上げパッドクリーナ１３１、１３２の前に位置決めされ得る。最終的なリンスは、乾燥モジュール１３４へ移送される前に、リンスモジュールで実行され得る。
図１は、ＳＰＭモジュール１２８をシーケンスにおける最初の洗浄装置として図示したが、これは、実際の物理的位置又は洗浄工程の順序には必要ない（ただし、工程順序と同じ物理的順序で洗浄装置を有することは、スループットにとってより効率的である）。例えば、基板は、ブラシ又はバフ仕上げパッドクリーナ（例えば、バフパッド）により処理され、次にＳＰＭモジュールにより処理され、次に別のブラシ又はバフ仕上げパッドクリーナ（例えば、回転ブラシ）により処理され、次にジェットスプレークリーナにより処理され得る。
上述したように、ＣＭＰシステム１００は、基板を研磨モジュール１０６から洗浄モジュール１０８内へ移送する。研磨プロセスからの破片、例えば、研磨パッド又はスラリからの研磨粒子又は有機材料が、基板に付着する場合がある。これらの材料の一部、例えば、酸化セリウム微粒子、及び研磨モジュール１０６からの有機添加物は、上に挙げたクリーナ１３１、１３２、１３３で除去することが困難である。したがって、基板は、洗浄モジュール１０８内のインライン型ＳＰＭ（sulfuric peroxide mixture）モジュール１２８に移動される。図１に示すＳＰＭモジュールは、多数の基板のインライン型ＳＰＭ洗浄を同時にできるようにするモジュールである。ＳＰＭモジュール１２８は、洗浄容器１２４及びリンス容器１２６の２つの容器を含む。
図２に、ＳＰＭモジュール１２８の切断側面図を示す。ＳＰＭモジュール１２８は、洗浄容器１２４、リンス容器１２６、及びＳＰＭモジュール１２８内の基板を移送するための１又は複数の専用ロボットアーム１３７のロボットシステムを含む。ＳＰＭモジュール１２８のハウジングは、一般に、硫酸と過酸化物との混合物と共に使用するのに適した（例えば、反応性のない）任意の材料からできていてよい。図２に、隣接して位置決めされ、基部で接続された洗浄容器１２４及びリンス容器１２６を示したが、一般に、容器は、プロセスに適した任意の方法でＣＭＰシステム１００内のどこにでも配置することができる。
洗浄容器１２４の左側に図示したのは、移送ロボット１１４が洗浄される基板１０ａを載置する受け入れステーション１８０である。洗浄モジュールのロボットアーム、例えばＳＰＭモジュール１２８のロボットアーム１３７は、次に基板１０ａを把持し、受け入れステーション１８０からそれを取り出す。
リンス容器１２６の右側に図示したのは、移送ロボット１１４が洗浄及びリンスされた基板１０ａを載置する払い出しステーション１８２である。洗浄モジュールのロボットアーム、例えば、オーバーヘッドコンベヤは、次に、基板１０ａを把持し、払い出しステーション１８２からそれを取り出す。
洗浄容器１２４及びリンス容器１２６の各々の上面に位置決めされるのは、複数の操作可能なアクセスポート１５０である。アクセスポート１５０は、タンクからの煙霧及び液体の漏れを低減するために閉じることができ、これにより、清浄度を向上させ、オペレータのリスクを低減することができる。一般に、各容器は少なくとも２つの操作可能なアクセスポート１５０を有するが、幾つかの実施形態では、リンスタンクは、開いた上部を有し得る、例えば、ロボットアーム１３７の引き込み位置とタンクの液体との間にカバーがない場合がある。図２に、各容器の上方にある２つの操作可能なアクセスポート１５０を示したが、一般に、２つを超えてもよい。幾つかの実装態様では、各容器の複数のアクセスポート１５０は、最大４０ポートになり得る。アクセスポート１５０は、ロボットシステムからのコマンドに応答してアクセスポート１５０を開く又は閉じるために、独立した又は統合されたコントローラによって操作され得る。各容器のアクセスポート１５０は、同時に操作することができる、あるいは、独立して操作することができる。アクセスポート１５０の一例は、スリットバルブである。
洗浄容器１２４及びリンス容器１２６は、液体を保持することができる内部区画を含む。洗浄容器１２４は、洗浄液１３４、例えば、ＳＰＭで充填される。幾つかの実装態様では、洗浄液１３４は、硫酸と過酸化水素を３：１で含む混合物であってよい。充填された洗浄区画に隣接して、少なくとも１つのオーバーフローベースン１３６がある。
ベースン１３６は、内部区画を概ね囲む任意の領域であってよい。洗浄液１３４が内部区画内で再循環されるとき、内部区画からオーバーフローする全ての洗浄液１３４は、オーバーフローベースン１３６に捕捉され、フィルタリング、加熱及び補充システム１３８に方向づけされ、内部区画に戻される。
システムコントローラからの信号を受信すると、例えば、基板１０ａがロボットアーム１３７によって把持されると、少なくとも１つのアクセスポート１５０が開けられる。次に、ロボットアーム１３７は、基板１０ａを開いたポート１５０を通して挿入し、基板１０ａを支持体１４０に載置する。
基板支持体１４０が、基部に沿って配置され、洗浄容器１２４及びリンス容器１２６の長さに沿って間隔を空けて配置される。各支持体１４０は、基板１０をエッジに沿って把持することができ、基板１０を動かないように保持することができる。概ね、各容器は少なくとも１つの支持体を有する。図２に、洗浄容器１２４とリンス容器１２６の各々に５つの支持体を示したが、一般に、最大４０の支持体１４０が存在し得る。図２に、更に、支持体１４０に載置された基板１０ｂを示す。
次に、ロボットアーム１３７がアクセスポート１５０から引き込まれ、ポート１５０が閉じられる。支持体１４０のラインに隣接して位置決めされるのは、基板グリッパ１７２を用いて１つの固定支持体１４０から次の支持体へと基板を順次輸送するためのウォーキングビームシステム１４２である。図２に、４つのグリッパ１７２を有するウォーキングビームシステム１４２を示したが、一般に、支持体１４０の数よりも少ないグリッパを有し得る。ウォーキングビーム基板輸送システムのレールは、内部区画の長さに沿って、支持体１４０と平行に延在する。ウォーキングビーム１４２システムの更なる詳細を、図５Ａ～図５Ｆに示す。
基板１０の洗浄容器１２４内での洗浄時間が完了すると、例えば、最初の支持体１４０ａから最後の支持体１４０ｂに移動すると、次に、基板１０の上方の操作可能なアクセスポート１５０が開かれ、基板１０がロボットアーム１３７を介して取り出される。次に、ポート１５０が閉じ、ロボットアームが、基板１０をリンス容器１２６のアクセスポート１５０の上方の位置まで移送する。次に、コントローラシステムは、基板１０をリンス容器１２６内のどこに載置することができるかを決定し、支持体１４０の上方の関連するポート１５０を開く。ロボットアームは、開いたポート１５０を通して基板１０ａを挿入し、基板１０ａを支持体１４０に載置する。次に、ロボットアーム１３７がアクセスポート１５０から引き込まれ、ポート１５０が閉じられる。
リンス容器１２６は、高温リンス液１３５で充填された内部区画を含む。例えば、液体１３５は、脱イオン水であってよい。リンス容器１２６内のリンス液１３５は、容器１２６に載置されたときに基板から残留洗浄液１３４を除去するために、ＳＰＭモジュール１２８の動作中に循環される。溢れたリンス液１３５は、容器から流出させることができる。あるいは、基板は、リンス容器１２６のリンス液１３５で噴霧され得る。
リンス容器１２６は、リンス時間の間、基板１０を輸送するために、本明細書に記載の任意の基板１０搬送機構、例えば、ウォーキングビーム、ランニングビーム、又はコンベヤを用いることが可能である。
バッチモードで基板を処理すること、例えば、図２のＳＰＭモジュール１２８は、多数の基板に対する効率及び材料使用に対する利点を達成する。先入れ先出し（ＦＩＦＯ）モードで洗浄又はリンスを実行することにより、システム１００の全体的なスループットに影響を与えることなく、ＳＰＭモジュールのコントローラによって指示された時間だけ各基板を処理することが可能になり、これは、他のシステムモジュールにおける時間よりも長くてよい。
ＳＰＭモジュール１２８の別の実装態様を図３Ａ～図３Ｄに示す。この実装態様は、容器内基板輸送システムを利用しない。すなわち、この実装態様は、容器内の基板１０の輸送のために、ウォーキングビーム又はランニングビームシステムを利用しない。その代わりに、ロボットアーム（複数可）（図示せず）は、洗浄１２５及びリンス１２６の容器内の固定支持体１４０間で基板１０を輸送する。ＳＰＭモジュール１２８のこの実装態様はまた、洗浄容器１２４及びリンス容器１２６内に含まれる機能部品が少なく、高苛性溶液内での動作部品の摩耗を防止する。
図３Ａ～図３Ｄの洗浄１２５及びリンス１２６容器は、容器の底部に沿って配置された固定支持体１４０と、支持体１４０の数と同じ数の上面に沿った同数の操作可能なアクセスポート１５０、すなわち各支持体１４０に対して１つのポート１５０とを有するように図示されている。
図３Ａ～図３Ｄでは、同時に動作するアクセスポート１５０を図示したが、ポート１５０が独立して開閉できるように、各ポートに対して別々のアクチュエータが存在し得る。前者は、全てのポートを共通のアクチュエータで駆動させることを可能にし、コストを下げることができる。後者は、基板が載置されている支持体１４０に関連するポート１５０、又は基板が取り出される支持体１４０に関連するポート１５０のみを開くことができ、これにより煙霧又は液体の漏れを低減することができる。
ＳＰＭモジュール１２８のこの実装態様は、ロボットアーム（複数可）が個々の基板を把持し、コントローラによって指定された場所に基板を載置し、次に同じ場所から基板をピックアップするという作業を実行するため、「ピックアンドプレース」方式で動作することが可能である。特に、ＳＰＭモジュール１２８のこの実装態様は、洗浄容器１２４内に載置された最初の基板が洗浄容器１２４から取り出された最初の基板であるＦＩＦＯ方式を実行することができる。しかし、ＳＰＭモジュール１２８のこの実装態様は、任意のタイミングが可能であり、各基板の処理時間を制御するために、基板を任意の順序で取り出すことができる。
図３Ａに、３つの基板１０ａ、１０ｂ、及び１０ｃを有するＳＰＭモジュールを示す。基板１０ａは、移送ロボット１１４によって載置された後、洗浄容器１２４の受け入れステーションに図示されている。基板１０ｂは、洗浄容器１２４に図示されている。基板１０ｃは、洗浄容器１２４での洗浄時間が完了した後、リンス容器１２６に図示されている。
図３Ｂに、定置ＦＩＦＯプロセスの最初のステップを示す。基板１０ａは、ロボットアームによって受け入れステーションから取り出され、洗浄容器１２４のアクセスポート１５０が開かれ、基板１０ａが空の支持体１４０に載置される。次に、ロボットアームがアクセスポート１５０から引き込まれ、ＳＰＭコントローラは基板１０ａの洗浄時間の開始時刻を記録する。
洗浄時間は、一般に、微粒子の除去又は溶解に十分であると決定される任意の時間であるが、幾つかの実装態様では、約８分から約１２分（例えば、約９分から約１１分、又は約１０分）であってよい。
図３Ｃに、基板１０ｂの洗浄時間の終了を示す。洗浄容器１２４のアクセスポート１５０が開かれ、ロボットアームが支持体１４０から基板１０ｂを取り出し、アクセスポート１５０を通してロボットアームを引き込む。次に、コントローラシステムは、空の支持体１４０に対応するリンス容器１２６のアクセスポート１５０を開く。基板１０ｂは、アクセスポート１５０を通して挿入され、支持体１４０に載置される。次に、ロボットアームがポート１５０を通って引き込まれ、コントローラは、基板１０ａのリンス時間の開始時刻を記録する。
リンス時間は、一般に、残留ＳＰＭの希釈に十分であると決定される任意の時間であるが、幾つかの実装態様では、約８分から約１２分（例えば、約９分から約１１分、又は約１０分）であってよい。
図３Ｄに、基板１０ｃのリンス時間の終了を示す。リンス容器１２４のアクセスポート１５０が開かれ、ロボットアームが支持体１４０から基板１０ｃを取り出し、アクセスポート１５０を通してロボットアームを引き込む。次に、ロボットアームは、右側の払い出しステーションの支持体内に基板１０ｃを挿入する。次に、ＳＰＭシステムの移送ロボットが、ＳＰＭモジュールから基板１０ｃを取り出すことができる。
図３Ａ～図３Ｄに示したものの代替的なＦＩＦＯ方式を、図４Ａ～図４Ｄに示す。図４Ａ～図４ＤのＦＩＦＯ動作モードは、基板１０が連続的又は時限的に輸送される方法を示すものであり、本明細書に記載の様々な容器内輸送システム、例えば図５Ａ～図５Ｆのウォーキングビームシステム１４２、図６Ａ～図６Ｆのランニングビームシステム１４４、又は図７のコンベヤ、又は別の容器内輸送システムを使用することが可能である。各支持体に対してアクセスポート１５０がある図３Ａ～図３Ｄに示すシステムとは異なり、図４Ａ～図４Ｄに示す構成は、２つのアクセスポート１５０のみを有し、そのうちの第１は基板を挿入するために、第２は基板を取り出すために使用される。
図４ＡのＳＰＭモジュールは、例示的な基板１０ａ、１０ｂ、及び１０ｃを含む多数の基板１０と共に図示されている。移送ロボット１１４によって載置された後の基板１０ａを、洗浄容器１２４の受け入れステーションに示す。基板１０ｂを、洗浄容器１２４に示す。洗浄容器１２４での洗浄時間を完了した後の基板１０ｃを、リンス容器１２６に示す。
ＳＰＭモジュール１００の受け入れステーションに基板１０ａが載置されると、コントローラは、次に、ウォーキングビーム１４２に指示して、洗浄容器１２４内の複数の基板をある距離だけ前方に輸送させる。距離は、洗浄容器１２４の全長の分数であってよい。一般に、最初の開放可能なアクセスポート１５０と最後の開放可能なアクセスポート１５０との間の距離を支持体の数で割って、洗浄容器１２４から配置された又は取り出された基板ごとに移動が必要な距離を決定することができる。
図４Ｂにおいて、ウォーキングビームシステム１４２のグリッパ１７２は、洗浄容器１２４及びリンス容器１２６の上部にある最後のアクセスポート１５０に向かって基板１０ｂ及び１０ｃを輸送する。図４Ｂに、容器１２４及び１２６の底部に沿ったウォーキングビームシステム１４２を示したが、一般に、基板は、本明細書に記載の任意の輸送機構、例えば、ランニングビーム、ウォーキングビーム、又はコンベヤによって移動させることができる。
基板１０ｂ及び１０ｃの洗浄時間が完了し、それらが洗浄容器１２４及びリンス容器１２６の最後のアクセスポートの下に位置決めされると、アクセスポート１５０がコントローラによって開かれる。次に、ロボットアーム（図示せず）が、基板１０ｂを洗浄容器１２４から取り出し、それをリンス容器１２６の第１の開いたアクセスポートを通して挿入する。基板１０ｂは、第１の支持体１４０に載置され、ロボットアームは、リンス容器１２６の第１のアクセスポートから引き込まれる。
ロボットアームは、次に、基板１０ｃをリンス容器１２６から取り出し、基板１０ｃを払い出しステーションに載置する。
基板１０ａは、ロボットアームによって受け入れステーションから取り出され、洗浄容器１２６の第１の開いたアクセスポートを通して挿入される。基板１０ａは、第１の支持体１４０に載置され、ロボットアームは、洗浄容器１２６の第１のアクセスポートから引き込まれる。
図４Ｄに示すように、ＣＭＰシステムの移送ロボットは次に、別の基板１０ｄをＳＰＭモジュールの受け入れステーションに載置し、基板１０ｃをターミナルステーションから回収して、ＣＭＰシステムの次のモジュールに移動させることができる。
図５Ａ～図５Ｆは、ウォーキングビームシステム１４２とその動作を示す概略図である。図５Ａに示すように、基板１０は、洗浄容器１２４又はリンス容器１２６内の支持体１４０に垂直に位置決めされる。図５Ｂは、支持体１４０の基板１０の図５Ａの左側からの端面図である。ウォーキングビームは、明確にするために図示していない。再び図５Ａを参照すると、対向側面で基板１０に隣接する２つのウォーキングビームレール１７０ａ及び１７０ｂがある。各ウォーキングビームレール１７０ａ及び１７０ｂに結合されているのは、それぞれグリップ装置１７２ａ及び１７２ｂである。グリップ装置１７２は、互いに対向し、基板１０と一直線上になるように配置され得る。
図５Ｃに示すように、コントローラからの信号で、グリッパ１７２ａ及び１７２ｂが作動して基板１０に向かって移動し、これにより、対向側面のエッジに接触し得る。図５Ｄは、左側のグリッパ１７２ａが接触している支持体１４０の基板１０を示す端面図である。
図５Ｅに示すように、ウォーキングビームシステム１４２は、次にグリッパ１７２を上昇させ、それによって基板１０を支持体１４０から、基板１０の底部エッジが支持体１４０の上部エッジより上になる高さまで持ち上げる。あるいは、基板がグリッパ１７２内に載置されるように、支持体（複数可）１４０を下降させることができる。次に、グリッパ１７２は、図５Ｆに示すように、基板１０を次の順位の支持体１４０ｎへ移送するために、ウォーキングビーム１７０に沿って軸方向に移動する。洗浄容器１２４及びリンス容器１２６内で動作する場合、ウォーキングビームグリッパ１７２は、容器の基板１０を次の順位の支持体１４０に同時に移送するために一致して動作する。
ウォーキングビームシステム１４２の代替例として、図６Ａ～図６Ｆに、ＳＰＭシステム１２８の洗浄容器１２４及びリンス容器１２６が基板１０の動きを制御するために用いることができるランニングビームシステム１４４の詳細を示す。図６Ａに、レール１７０が容器の上部に沿って長手方向に延在するランニングビームシステム１４４を示す。グリッパ１７２は、レール１７０から下に向かって延在し、基板１０の対向するエッジに沿ってアライメントされている。図６Ｂは、支持体１４０の基板１０の図６Ａの左側からの端面図である。ランニングビームは、明確にするために図示していない。再び図６Ａを参照すると、ランニングビームシステム１４２は、レール１７０及びグリップ装置１７２を含むウォーキングビーム１４０システムと同じ構成要素を含む。
図６Ｃに示すように、コントローラからの信号で、グリッパ１７２ａ及び１７２ｂが作動して基板１０に向かって移動し、これにより、対向側面のエッジに接触し得る。図６Ｄは、左側のグリッパ１７２ａが接触している支持体１４０の基板１０を示す端面図である。
図６Ｅに示すように、グリッパ１７２は、基板１０を把持した後に上に向かって引っ込み、それによって基板１０を支持体１４０から、基板１０の底部エッジが支持体１４０の上部エッジより上になる高さまで持ち上げる。次に、グリッパ１７２は、図６Ｆに示すように、基板１０を次の順位の支持体へ移送するために、ランニングビーム１７０に沿って軸方向に移動する。ウォーキングビームシステム１４２が洗浄容器１２４又はリンス容器１２６の基板１０全部を同時に移動させるのに対し、ランニングビームシステム１４４は基板を個別に移動させる。ランニングビームシステム１４４は、洗浄容器１２４又はリンス容器１２６の出口に最も近い基板１０を次の順位の支持体１４０に移動させ、連続する基板１０を容器の出口に向かって移動させるように動作する。
図５Ａ～図５Ｆ及び図６Ａ～図６Ｆに示すウォーキング１４２及びランニングビーム１４４システムの代替例として、図７に、ＳＰＭモジュール１２８の洗浄容器１２４及びリンス容器１２６を通して基板１０を移動するのに使用可能なコンベヤシステム７００を示す。コンベヤ７００は、連続ベルト７１０に取り付けられた複数の支持体１４０を含む。一般に、ベルト７１０は、少なくとも１つの支持体１４０を有し得る。幾つかの実装態様では、バッキング７１０は、最大８０個の支持体１４０を含み得る。
コンベヤシステム７００は、ベルト７１０の内面に接触する駆動機構７２０、例えば、２つの駆動輪も含む。図７に、２つの駆動輪を図示したが、一般に、洗浄容器１２４及びリンス容器１２６内に必要な数の支持体を運ぶために必要な数が存在し得る。駆動機構７２０は、ローカルＳＰＭコントローラ、又はＣＭＰコントローラを介して制御され得る。駆動機構７２０は、容器１２４及び１２６内で動作可能であってよい、又は容器の外部で動作可能であり、例えば、磁気駆動システムであり得る。
一般に、コンベヤの支持体は、バッキング７１０の外面に沿って一定間隔を空けて配置され得る。バッキング７１０の支持体１４０の数は、バッキング７１０の上面に、容器１２４及び１２６で処理されている基板の数と等しい数の支持体が存在するような数であってよい。駆動機構７２０は、バッキング７１０に保持された基板を連続的又は断続的に輸送し得る。断続的に動作する駆動機構７２０は、駆動機構７２０が動作していない、例えば静止している間、ロボットアーム１３７が基板１０を回収し、基板１０を支持体１４０内に載置するように動作する。駆動機構７２０の輸送速度は、最初のアクセスポートにおいて支持体に載置された基板が、決められた時間の後に最後のアクセスポートに到達するような速度であってよい。
本発明の多数の実施形態について説明してきた。それにもかかわらず、本発明の主旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更がなされ得ることが理解されよう。したがって、他の実施形態は、以下の特許請求の範囲の範囲内にある。

Claims (25)

  1. 複数の基板から微粒子を除去する基板洗浄システムであって、
    基板に洗浄液を適用するための第１の容器であって、前記第１の容器の上部にある少なくとも２つの開閉可能なアクセスポートと、前記第１の容器内で前記基板のそれぞれのエッジにおいて前記基板を保持する複数の支持体とを更に含む、第１の容器と、
    基板にリンス液を適用するための第２の容器であって、前記第２の容器内で前記基板のそれぞれのエッジにおいて前記基板を保持する複数の支持体を含む、第２の容器と、
    基板を前記第１の容器の上部にある前記少なくとも２つの開閉可能なアクセスポートを通して輸送し、基板を前記第２の容器の上部を通して輸送するためのロボットシステムと
    を備える、システム。
  2. 前記第２の容器は、上部と、前記第２の容器の上部にある前記少なくとも２つの開閉可能なアクセスポートとを有する、又は前記第２の容器は、開いた上部を有する、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記第１の容器は、前記第１の容器内に載置された基板を輸送するための前記第１の容器内のコンベヤを更に含む、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記第１の容器の支持体よりも、前記第１の容器のアクセスポートの数の方が多い、請求項３に記載のシステム。
  5. 前記少なくとも２つの開閉可能なアクセスポートは入口ポートと出口ポートとから構成され、前記支持体は一連の位置に配置され、前記入口ポートは前記一連の最初の位置の上に位置し、前記出口ポートは前記一連の最後の位置の上に位置する、請求項３に記載のシステム。
  6. 前記第１の容器のコンベヤは、前記支持体から少なくとも１つの基板を保持して前記少なくとも１つの基板を支持体間でシフトさせるための少なくとも１つのグリッパを有するウォーキングビームを含む、請求項３に記載のシステム。
  7. 前記コンベヤは、前記支持体が固定されるベルトと、前記ベルトを駆動する駆動ローラとを含む、請求項３に記載のシステム。
  8. 同数のアクセスポート及び支持体があり、各アクセスポートは対応する支持体の上方に位置決めされる、請求項１に記載のシステム。
  9. 前記支持体は、前記第１の容器の固定された横方向位置に支持される、請求項８に記載のシステム。
  10. 装置は、前記第１の容器の上部にある前記少なくとも２つの開閉可能なアクセスポート、及び前記第２の容器の上部にある前記少なくとも２つの開閉可能なアクセスポートのうちの第２のアクセスポートを通して基板を輸送するためのロボットアームを更に備える、請求項１に記載のシステム。
  11. 前記第２の容器の上部にある前記少なくとも２つの開閉可能なアクセスポートのうちの第１のアクセスポートを通して前記基板を輸送するための第１のロボットアームと、前記第２の容器の上部にある前記少なくとも２つの開閉可能なアクセスポートのうちの第２のアクセスポートを通して基板を輸送するための第２のロボットアームとを更に備える、請求項１に記載のシステム。
  12. 前記第１の容器は、前記洗浄液の槽を保持するタンクを含み、前記ロボットシステムは、前記基板を前記槽内に下降させるように構成される、請求項１に記載のシステム。
  13. 前記第２の容器は、前記リンス液の槽を保持するタンクを含み、前記ロボットシステムは、前記基板を前記槽内に下降させるように構成される、請求項１に記載のシステム。
  14. 前記第１の容器の前記少なくとも２つの開閉可能なアクセスポートは、２から２０個の開閉可能なアクセスポートを含む、請求項１に記載のシステム。
  15. 研磨後の基板を処理するための洗浄システムであって、
    ＳＰＭ（sulfuric peroxide mix）モジュールであって、
    ＳＰＭ液を保持する第１の容器と、前記第１の容器の液中に５から２０枚の基板を保持する５から２０個の第１の支持体とを有するＳＰＭクリーナと、
    リンス液を保持する第２の容器と、前記第２の容器の液中に５から２０枚の基板を保持する５から２０個の第２の支持体とを有するリンスステーションと
    を含む、ＳＰＭモジュールと、
    メガソニッククリーナ、回転ブラシクリーナ、バフパッドクリーナ、ジェットスプレークリーナ、ケミカルスピンクリーナ、スピンドライヤ、及びマランゴニドライヤから構成される群から選択された少なくとも２つの洗浄要素であって、各々が一度に一つの基板を処理するように構成された、少なくとも２つの洗浄要素と、
    基板を前記第１の容器の上部にある前記少なくとも２つのポートのうちの第１のポートを通して前記第１の容器の支持体上へ輸送し、前記基板を前記第１の容器の上部にある前記少なくとも２つのポートのうちの第１又は第２のポートを通して前記第１の容器から取り出し、前記基板を前記第２の容器の上部を通して前記第２の容器の支持体上へ輸送し、前記基板を前記第２の容器から取り出し、前記基板を前記少なくとも２つの洗浄要素のうちの第１の洗浄要素へ輸送し、前記基板を前記少なくとも２つの洗浄要素のうちの第２の洗浄要素へ輸送するように構成された複数のロボットと
    を備えるシステム。
  16. 基板投入ステーションと、前記複数のロボットに、前記基板を前記投入ステーションから前記ＳＰＭモジュールへ、前記ＳＰＭモジュールから前記少なくとも２つの洗浄要素のうちの前記第１の洗浄要素へ、及び前記少なくとも２つの洗浄要素のうちの前記第１の洗浄要素から前記少なくとも２つの洗浄要素のうちの前記第２の洗浄要素へ輸送させるように構成されたコントローラとを備える、請求項１５に記載のシステム。
  17. 基板投入ステーションと、前記複数のロボットに、前記基板を前記投入ステーションから前記少なくとも２つの洗浄要素のうちの前記第１の洗浄要素へ輸送させ、前記基板を前記少なくとも２つの洗浄要素のうちの前記第１の洗浄要素から前記ＳＰＭモジュールへ、及び前記ＳＰＭモジュールから前記少なくとも２つの洗浄要素のうちの前記第２の洗浄要素へ輸送させるように構成されたコントローラとを備える、請求項１５に記載のシステム。
  18. 前記複数のロボットは、第１の軸に沿って移動可能なアームを有する第１のロボットを含む、請求項１５に記載のシステム。
  19. 前記ＳＰＭモジュール、前記少なくとも２つの洗浄要素のうちの前記第１の洗浄要素、及び前記少なくとも２つの洗浄要素のうちの前記第２の洗浄要素は、前記第１の軸に沿って上述の順序で配置される、請求項１８に記載のシステム。
  20. 前記少なくとも２つの洗浄要素のうちの前記第１の洗浄要素、前記ＳＰＭモジュール、及び前記少なくとも２つの洗浄要素のうちの前記第２の洗浄要素は、前記第１の軸に沿って上述の順序で配置される、請求項１８に記載のシステム。
  21. 前記ＳＰＭクリーナ及び前記リンスステーションは、前記第１の軸に垂直な第２の軸に沿って並んで配置される、請求項１８に記載のシステム。
  22. 前記複数のロボットは、前記基板を前記ＳＰＭクリーナから前記リンスステーションへ輸送する第２のロボットを含む、請求項２１に記載のシステム。
  23. 前記複数のロボットは、前記基板を投入ステーションから前記ＳＰＭモジュールへ輸送する第３のロボットを含む、請求項２２に記載のシステム。
  24. 複数の基板から微粒子を除去するための方法であって、
    洗浄液槽を保持する第１の容器の上部にある複数の開閉可能なアクセスポートのうちの第１のアクセスポートを開くことと、
    第１の基板を前記第１のアクセスポートを通して挿入し、前記第１の基板を前記洗浄液槽の複数の支持体のうちの１つの支持体上に送達することと、
    前記第１のアクセスポートを閉じることと、
    前記第１の容器の上部にある前記複数の開閉可能なアクセスポートのうちの第２のアクセスポートを開くことと、
    第２の基板を前記第２のアクセスポートを通して挿入し、前記基板を前記洗浄液槽の前記複数の支持体のうちの第２の支持体上に送達することと、
    前記第２のアクセスポートを閉じることと、
    前記第１の容器の上部にある前記第１のアクセスポートを開くことと、
    前記第１の基板を前記第１のアクセスポートを通して取り出し、前記第１の基板をリンスステーション内に送達することと、
    前記第１のアクセスポートを閉じることと、
    前記第１の容器の上部にある前記第２のアクセスポートを開くことと、
    前記第２の基板を前記第２のアクセスポートを通して取り出し、前記第２の基板をリンスステーション内に送達することと、
    前記第２のアクセスポートを閉じることと
    を含む方法。
  25. 複数の基板から微粒子を除去するための方法であって、
    洗浄液槽を保持する第１の容器の上部にある複数の開閉可能なアクセスポートのうちの第１のアクセスポートを開くことと、
    第１の基板を前記第１のアクセスポートを通して挿入し、前記第１の基板を前記洗浄液槽の第１の位置上に送達することと、
    前記第１のアクセスポートを閉じることと、
    前記第１の基板を前記洗浄液槽の前記第１の位置から第２の位置へ移送することと、
    前記第１の容器の上部にある前記複数の開閉可能なアクセスポートのうちの第２のアクセスポートを開くことと、
    前記第１の基板を前記第２のアクセスポートを通して取り出し、前記第１の基板をリンスステーション内に送達することと、
    前記第２のアクセスポートを閉じることと
    を含む方法。
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