TWI652752B - 用於化學機械平坦化後的基板清洗的系統、方法及設備 - Google Patents

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Abstract

本發明實施例包含在化學機械平坦化處理後用於預清洗基板的系統、方法及設備。實施例提供：一外殼、一吸座組件，該吸座組件經配置以牢固地在該外殼內支持一基板、及一拋光墊片組件，該拋光墊片組件經配置以對抗該基板旋轉且同時在該外殼內支撐。該拋光墊片組件包含：一拋光墊片、一可壓縮子墊片，該可壓縮子墊片耦合至該拋光墊片、及一墊片支持器，該墊片支持器耦合至該可壓縮子墊片，及一拋光馬達，該拋光馬達經配置以旋轉該拋光墊片組件。揭露眾多額外態樣。

Description

用於化學機械平坦化後的基板清洗的系統、方法及設備 【交叉引用】
本申請案主張對申請於2014年4月23日，標題為「SYSTEMS,METHODS AND APPARATUS FOR POST-CHEMICAL MECHANICAL PLANARIZATION SUBSTRATE CLEANING」之美國專利第14/260,210號的優先權，茲藉以所有目的參考併入。
本發明的實施例一般相關於包含化學機械平坦化(CMP)的電子裝置製造，且更特定相關於CMP後用於基板拋光預清洗的方法及設備。
在化學機械研磨或平坦化(CMP)處理後，典型地清洗基板以移除CMP處理期間可黏著基板(包含基板的邊緣斜角)之應用或產生的碎屑及顆粒。CMP之後，典型地淋洗基板且將基板傳輸至清洗模組，例如洗滌刷盒、超音波震盪槽、諸如此類。然而，使用傳統清洗方法(例如刷盒洗滌或 超音波震盪槽沉浸)移除CMP之後保持的一些顆粒及殘留物可為困難的。因此，在CMP後的清洗處理期間用於改良的顆粒移除而不刮傷基板的方法及設備為所需的。
在本發明實施例的一些態樣中，提供CMP後基板預清洗系統。該基板預清洗系統包含：一外殼、一吸座組件，該吸座組件經配置以牢固地在該外殼內支持一基板、及一拋光墊片組件，該拋光墊片組件經配置以對抗該基板旋轉且同時在該外殼內支撐。該拋光墊片組件包含：一拋光墊片、一可壓縮子墊片，該可壓縮子墊片耦合至該拋光墊片、及一墊片支持器，該墊片支持器耦合至該可壓縮子墊片。也提供一拋光馬達，該拋光馬達經配置以旋轉該拋光墊片組件。
在其他態樣中，提供CMP後基板預清洗拋光墊片組件。CMP後基板預清洗拋光墊片組件包含：一拋光墊片、一可壓縮子墊片，該可壓縮子墊片耦合至該拋光墊片、及一墊片支持器，該墊片支持器耦合至該可壓縮子墊片。也提供一拋光馬達，該拋光馬達經配置以旋轉該拋光墊片組件。
而在其他態樣中，提供在一CMP後基板預清洗模組中CMP之後預清洗基板的方法。該方法包含：在化學機械平坦化處理後，裝載一基板進入一預清洗系統；固定該基板至一吸座組件；在一旋轉拋光墊片組件被按壓對抗、旋轉、及掃掠跨過該基板的前側時，旋轉該基板；及無視該拋光墊片組件的一墊片支持器傾斜，維持該拋光墊片組件的一拋光墊片平坦而對抗該基板。
藉由以下範例實施例的詳細描述、所附申請專利範圍、及伴隨的圖式，本發明實施例的其他特徵及態樣將變得更完全地顯而易見。
100‧‧‧預清洗系統
102‧‧‧外殼
104‧‧‧吸座組件
106‧‧‧壓盤
108‧‧‧拋光墊片組件
110‧‧‧拋光馬達
112‧‧‧擺臂組件
114‧‧‧化學噴灑組件
116‧‧‧驅動組件
118‧‧‧基板升高組件
120‧‧‧基板支撐件
122‧‧‧噴灑棒組件
124‧‧‧噴灑棒組件
126‧‧‧控制器
200‧‧‧俯視邊緣視圖
202‧‧‧基板
204‧‧‧壓盤
206‧‧‧墊片
208‧‧‧墊片支持器
210‧‧‧角度空隙
302‧‧‧子墊片
304‧‧‧拋光墊片
306‧‧‧墊片支持器
400‧‧‧拋光墊片組件
402‧‧‧子墊片
404‧‧‧拋光墊片
406‧‧‧墊片支持器
408‧‧‧加強層
410‧‧‧拋光馬達
412‧‧‧黏著劑
414‧‧‧黏著劑
416‧‧‧黏著劑
500‧‧‧方法
502、504、506、508、510、512、514、516‧‧‧步驟
在以下詳細描述及伴隨的圖式中揭露本發明的多種實施例。
第1圖為根據本發明的實施例圖示一範例基板預清洗系統之橫截面側視示意圖。
第2圖為圖示不含可壓縮子墊片的一使用中的範例基板預清洗墊片之示意圖。
第3圖為根據本發明的實施例圖示含有可壓縮子墊片的一使用中的範例基板預清洗拋光墊片之示意圖。
第4圖為根據本發明的實施例圖示一範例基板預清洗拋光墊片組件的細節之示意圖。
第5圖為根據本發明的實施例描繪一範例方法之流程圖。
以下為範例實施例的詳細描述以說明本發明之原則。提供實施例以說明本發明之態樣，但本發明並不受限於任何實施例。本發明的範疇擁有眾多替代、修改及等效物。在以下描述中提出眾多特定細節，以便提供本發明之徹底理解。然而，可根據專利申請範圍實現本發明而無須一些或所有這些特定細節。為了清晰的目的，不會詳細描述相關於本發明之技術領域中公知的技術材料，使得本發明實施例不會 被不必要地混淆。
除非特定說明，否則此處使用術語「研磨」意指從基板移除材料而導致基板的平坦化及/或薄化。CMP處理期間可使用研磨墊片實施研磨以將基板平坦化及/或薄化降至一端點(例如，表面平滑度)。
除非特定說明，否則此處使用術語「拋光」意指移除不慎變成黏著至基板的殘留物及/或顆粒。CMP後「預清洗」處理期間可使用拋光墊片實施拋光。可執行預清洗處理直至達到較低及/或所需表面顆粒的閥值位準。與研磨相比，拋光為使用較軟的拋光墊片的侵蝕性較小的處理，不意圖薄化及/或平坦化基板，而僅是移除黏著或者以其他方式變成附著於基板的碎屑及/或殘留物。例如，可使用海綿樣的材料執行拋光，例如聚乙烯乙酸脂(PVA)或另一相似及/或合適的材料。
除非特定說明，否則此處使用術語「洗滌」意指移除僅為累積於基板上但無須實質力量來移除的殘留物及/或顆粒。可在清洗處理期間執行洗滌(典型地在預清洗處理之後)。與拋光相比，洗滌為使用較軟的刷子(例如，在洗滌刷盒中)的侵蝕性較小的處理，(相較於拋光)不意圖對基板施加顯著的壓力。
如上述，CMP之後，典型地淋洗基板且將基板直接傳輸至清洗模組，例如洗滌刷盒、超音波震盪槽、諸如此類。然而，在傳統刷盒或超音波震盪槽內移除CMP之後保持的一些黏著的顆粒及/或殘留物可為困難的。因此，本發明實施例提供CMP之後、但在傳統洗滌基板清洗之前(及/或替代傳統 洗滌基板清洗)「預清洗」基板的拋光預清洗系統、設備及處理。
相較於傳統清洗處理，預清洗處理可施用較硬的拋光墊片及/或化學輔助清洗處理，以在傳統基板清洗之前清洗從基板移除困難的顆粒及/或殘留物。例如，預清洗處理可以聚氨酯、矽樹脂、聚乙烯乙酸脂或相似的拋光墊片或帶有合適清洗化學物(例如，研磨漿、H2O2溶液等)的刷子施用基板表面的直接前側拋光。本發明實施例施用包含一子墊片之改良的自我校平拋光墊片組件，該子墊片服務以維持拋光墊片的接觸表面實質平行於正被預清洗的基板的表面。調適子墊片以壓縮及/或吸收施加於拋光墊片組件上的任何角度的力矩，或校正拋光墊片及基板之間的任何非平行性，該等力矩導因於側向移動及摩擦力。藉由吸收角度的力矩或不對齊，子墊片允許拋光墊片保持平坦或與基板齊平(即便在基板及拋光墊片彼此相對移動時)。
更一般性地，本發明實施例藉由使用吸座(例如，真空吸座)在CMP之後提供對預清洗基板的緊密安排以支撐基板，使得前側對使用相對小的拋光墊片組件(例如，堆疊的拋光墊片及具有小於基板直徑的直徑之接觸面積的子墊片，例如，具有小於基板直徑一半的直徑之拋光墊片組件)應用於基板前側之特定面積直接拋光為可觸及的。因此，因為使用小的拋光墊片組件，可在清洗期間同時使用直接前側計量，而不需要經由窗部、拋光墊片或類似物來反映。可直接在基板前側上分配化學物(例如，研磨漿)，減輕分配分 佈以及化學消耗。在一些實施例中，可藉由嵌入式噴灑分配器直接輸送化學物(例如，研磨漿)至基板，該嵌入式噴灑分配器裝設於支撐拋光墊片組件的擺臂上。此可藉由改良及/或最佳化對分配的控制來減低化學物消耗。在一個或更多個實施例中，可直接經由拋光墊片組件輸送清洗化學物(例如，研磨漿)。
系統實施例藉由施加不同負載於拋光墊片組件上及/或對該拋光墊片組件應用不同旋轉速率致能基板清洗。藉由拋光墊片組件的位置及拋光墊片組件掃掠剖面(例如，包含掃掠範圍、頻率、形狀、用於各掃掠區域的時間等)，預清洗剖面為可控制的。多種實施例可瞄準基板的特定區域，使得可使用系統以改良基板之邊緣缺陷(例如，減低靠近基板邊緣的缺陷位準)，此種改良是使用傳統清洗方法很難實現的。此外，本發明實施例可提供相似於使用傳統CMP方法(目的為在CMP系統中取代、或重新配置一額外壓盤)所發展的處理之拋光預清洗功能。
在一些實施例中，拋光墊片組件可使用擺臂而受支撐。可經由拋光墊片組件應用化學物(例如，研磨漿)至基板。或者，可使用拋光墊片組件且可經由噴灑噴嘴施加化學物至基板，該噴灑噴嘴嵌入於擺臂主體中及/或耦合至該擺臂主體。在一些實施例中，可使用尼龍剛毛刷與經由刷子中央施加的化學物來原位或易位調整拋光墊片組件。在一些實施例中，可使用鑽石整修碟片(diamond dressing disk)來原位或易位調整拋光墊片組件。在一些實施例中，可在預清洗模組 的外殼中包含用於更換拋光墊片組件(及/或用於更換用於拋光墊片組件調整的尼龍剛毛刷或鑽石碟片)的表面艙口。在拋光期間，可控制拋光墊片組件及基板之間的距離及/或基板上拋光墊片組件的壓力。
在一些實施例中，拋光墊片組件可包含相對軟的拋光墊片(雖然比典型PVA刷子硬)，以清洗掉難以移除的顆粒。本發明實施例提供例如在傳統CMP執行之後對基板前側應用化學拋光處理的能力。因此，可使用本發明實施例以在CMP處理後針對清洗處理準備基板前側表面(例如，使用傳統刷盒或超音波震盪清洗器)。
現在回到第1圖，描繪了CMP後預清洗系統100的範例實施例之側面橫截面視圖。特定的範例預清洗系統100包含外殼102，外殼102封閉用於支持被預清洗基板(未圖示)的吸座組件104(例如，真空吸座組件)。吸座組件104包含壓盤106(例如，垂直壓盤)，在預清洗處理期間基板背側相對於該壓盤保持平坦以用於支撐。在一些實施例中，使用軟的及/或黏結的薄膜以將基板夾緊至壓盤，而無須對基板背側增加損壞。在一些實施例中，可調適壓盤106以在支撐基板時旋轉。
基板前側藉由拋光墊片組件108接觸，拋光墊片組件108藉由拋光馬達110驅動以旋轉，拋光馬達110藉由擺臂組件112支撐。在一些實施例中，擺臂組件112也可支撐化學噴灑組件114，例如，瞄準恰在拋光墊片組件108的接觸面積上方的基板處。或者，化學噴灑組件114可藉由外殼102 支撐。在一些實施例中，拋光墊片組件108可包含一個或更多個通道以輸送清洗化學物經由拋光墊片組件108至基板表面。
在應用清洗化學物於基板時，調適擺臂組件112以掃掠或震盪旋轉的拋光墊片組件108跨過基板前側表面，以影響基板的預清洗。擺臂組件112藉由驅動組件116(例如，齒輪驅動組件)震盪。也可調適驅動組件116以移動擺臂組件112因及拋光墊片組件108，皆遠離及朝向吸座組件104所支持的基板。在一些實施例中，可使用線性支架以代替擺臂以支撐及移動拋光墊片組件108、拋光馬達110及(可選地)化學噴灑組件114。
可使用包含基板支撐件120的基板升高組件118以支持及放置基板於吸座組件104的壓盤106上，直至基板被固定至壓盤106，例如，經由藉由吸座組件104施加的真空壓力。在一些實施例中，CMP後預清洗系統100可包含前側噴灑棒組件122及背側噴灑棒組件124，皆裝設於外殼102上方部分中且被放置以允許在基板(例如，在吸座上旋轉)降低進入及/或升高離開系統100時的淋洗應用(例如，去離子(DI)水)。
CMP後預清洗系統100也包含控制器126，控制器126可操作以啟動、監視、及控制系統100的多種組件。在一些實施例中，控制器126包含處理器及操作以儲存可由處理氣執行之指令(例如，軟體程式)的記憶體。處理器可包含輸入/輸出(I/O)介面，調適該I/O介面以傳送控制信號至系 統的多種組件(例如，吸座組件104、拋光墊片組件108、拋光馬達110、擺臂組件112、化學噴灑組件114、驅動組件116、基板升高組件118、噴灑棒組件122、124等)與傳送狀態信號至監視及控制系統100的外接系統。相似地，可進一步調適I/O介面以接收來自外接系統的控制信號及來自感應器(例如，壓力回饋轉換器、旋轉速度感應器、計量感應器等)或系統100的多種組件之其他構件的狀態信號。I/O介面、外接系統、及系統100的多種組件之間的溝通可經由有線(未圖示)或經由無線信號。
現在回到第2圖，描繪了基板202的俯視邊緣視圖200，由壓盤204所支撐的基板202是使用墊片206及墊片支持器208(不帶有子墊片，如此處所提供(下方描述))來清洗的。當在箭頭A所指示之方向上推壓墊片206跨過基板202表面時，經由墊片206及墊片支持器208施加壓力，摩擦力在箭頭B所指示的方向上產生墊片206及基板202之間等量且反向的剪力。剪力導致墊片206及墊片支持器208上的角度的力矩，且可發生墊片支持器208約0.1度至約1度的傾斜。或者，墊片及墊片支持器可變得相對於基板傾斜，導因於加工及/或相似強度的組件容忍度。這些因素之任一者可導致角度空隙210且墊片206僅有部分接觸抵靠基板202。該角度空隙210意味著拋光期間更長的處理時間及局部高壓面積。該高壓可導致金屬表面上的刮傷及不均勻的拋光墊片磨耗。拋光墊片206及墊片支持器208之相對高的長寬比及小尺寸使得以靠近基板表面的旋轉點來支撐墊片支持器208的 環架設計為困難的。
回到第3圖，本發明實施例的拋光墊片組件108解決上述在CMP後預清洗模組100中使用子墊片302、拋光墊片304、及墊片支持器306的問題。藉由在拋光墊片304及墊片支持器306之間加入相對可壓縮的子墊片302，拋光墊片304維持與基板202的完全接觸。
更特定地，在拋光墊片304及基板202之間藉由剪力產生角度力矩時，相對軟的子墊片302會下沉，使得拋光墊片304保持與基板202接觸，在墊片支持器306傾斜時分佈負載。此導致在固定負載、更大的接觸面積、及更一致的墊片磨耗下更一致的壓力。
進一步地，更均勻的壓力幫助防止刮傷、延長拋光墊片304的使用壽命、及改良顆粒移除的效率。在沒有子墊片302的墊片支持器306傾斜時，拋光墊片304的接觸面積減少。因此，針對給定的施加力，較小接觸面積處的拋光墊片壓力增加。因此，為了保持高於刮傷壓力閥值，應減低施加力。然而，避免刮傷壓力閥值及有效移除顆粒兩者之施加力總量可低於拋光系統的實際能力。
拋光墊片的使用壽命係由拋光墊片304的最薄部分來決定。若拋光墊片304在墊片支持器306傾斜時無法維持與基板202均勻的接觸，拋光墊片304的外部邊緣較拋墊片304的其他部分磨耗得更快，因而拋光墊片的使用壽命更快速地消耗，即便很少使用拋光墊片304的中央部分。藉由使用根據本發明實施例之設置於拋光墊片304及墊片支持器306 之間的相對可壓縮的子墊片302，造成更均勻的壓力分佈、經歷更均勻的磨耗，因而，達成更長的拋光墊片使用壽命。
藉由使用根據本發明實施例之拋光墊片304及墊片支持器306之間的相對可壓縮的子墊片302，也獲得改良的顆粒移除效率。藉由基板上更大的有效拋光墊片接觸面積，改良基板覆蓋率。因此，減低清洗整個基板的時間而導致改良的處理效率。
第4圖為根據本發明實施例之放大示意橫截面側視圖，相對於先前視圖逆時針旋轉90度，且描繪拋光墊片組件400的範例之細節。如同其他此處圖式，第4圖並非依尺寸繪製，而使得本發明實施例之特徵可更清楚的體現。第4圖中所展示的拋光墊片組件400之特定範例一般整體形狀為圓柱狀，具有高度0.5mm至約5mm的整體剖面高度及約25mm至約150mm的直徑。亦可能是其他形狀或大小。所描繪的範例包含設置於拋光墊片404及墊片支持器406之間的可壓縮子墊片402。
此外，所繪製實施例包含設置於可壓縮子墊片402及拋光墊片404之間之可選的加強層408。在一些實施例中，加強層408提供拋光墊片404及子墊片402之間改良的接合。換句話說，加強層408提供更穩定及堅固的基底以接合較軟的拋光墊片404及子墊片402，以確保使用期間可靠的接合能承受施加的剪力。在一些實施例中，加強層408可約低於0.5mm。亦可使用其他厚度。加強層408可由聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)或其他相對剛性的聚合物(例如，聚乙烯或聚丙烯) 形成。
墊片支持器406耦合至拋光馬達410。可使用黏著劑(例如，壓力感應黏著劑，PSA)、熱接合、或機械扣件以固定墊片支持器406至拋光馬達410。相似地，可使用黏著劑412、414、416(例如，PSA)、熱接合、或機械扣件以固定拋光墊片404至加強層408、加強層408至可壓縮子墊片402、及可壓縮子墊片402至墊片支持器406。在一些實施例中，可整合地與拋光墊片404及/或可壓縮子墊片402形成加強層408。相似地，可在未使用可選的加強層408的實施例中整合地與拋光墊片404形成可壓縮子墊片402。在其他實施例中，可整合地與拋光墊片404及加強層408兩者形成壓縮子墊片402。
在一些實施例中，拋光墊片404可為約0.5mm至約2mm厚。亦可使用其他厚度。拋光墊片404可具有平坦或有紋路的接觸表面，該紋路可為溝槽、浮凸、或其他紋路。拋光墊片404的體積孔隙度可為約10%至約40%。可使用其他體積孔隙度的墊片。在一些實施例中，拋光墊片404可具有從約10至約40的蕭氏(Shore)D硬度數值，且在其他實施例中，可具有從約5至約30的蕭氏(Shore)A硬度數值。亦可使用其他硬度的墊片。在一些實施例中，可使用傳統研磨墊片作為拋光墊片。
可壓縮子墊片402可為約0.5mm至約2mm厚。亦可使用其他厚度。子墊片402可具有約1psi至約20psi的可壓縮彈性係數。亦可使用其他可壓縮模數的墊片。在一些實 施例中，可壓縮子墊片402可為調整大小及可壓縮的，以足夠容納高至約1度的墊片支持器傾斜角度。在其他實施例中，可容納更大的傾斜角度。
為了確保拋光墊片404在傾斜墊片支持器406期間於基板上保持平坦，可選擇可壓縮子墊片402及拋光墊片404使得可壓縮子墊片402較拋光墊片404更可壓縮兩倍以上。因此，當子墊片402具有約1psi至約20psi的可壓縮彈性係數時，拋光墊片404可具有約大於2psi至約大於40psi的可壓縮彈性係數。本發明實施例之子墊片402較使用於墊片堆疊中的研磨墊片軟。
現在回到第5圖，以流程圖的形式呈現本發明實施例的範例方法500。在操作中，在CMP模組中處理後，基板202被垂直裝載進入預清洗系統100(502)。在一些替代的實施例中，可配置預清洗系統使得基板於水平取向裝載及預清洗。當基板202被降低至基板支撐件120，可經由噴灑棒組件122、124可選地且同時地以去離子水或其他淋洗溶液噴灑基板202的兩側(504)。基板202接著藉由吸座組件104被固定至壓盤106(506)。在一些實施例中，旋轉基板202(508)，同時旋轉的拋光墊片組件108被按壓對抗、旋轉、及掃掠跨過基板前側(510)。當拋光墊片組件108掃掠對抗基板202時，產生角度的力矩而傾斜拋光墊片組件108的墊片支持器306(第3圖)，且可壓縮子墊片302下沉以維持拋光墊片304相對於基板202平坦(512)。一旦達到預清洗處理的結束，就從基板202移除拋光墊片組件108，基板202從吸座組件 104釋放，且基板202被升高離開預清洗系統(514)。當基板202被升高離開系統100時，可經由噴灑棒組件122、124可選地且同時地以去離子水或其他淋洗溶液噴灑基板202的兩側(516)。
容易地顯而易見的，於此描述之多種方法可藉由，例如，合適的程式化通用電腦或其他計算裝置(或於其控制下)來實行。典型地，處理器(例如，一個或更多個微處理器)從記憶體或類似裝置接收指令，並執行該等指令，因而實施由該等指令定義的一個或更多個處理。進一步地，可以多種方式使用多種媒體(例如，電腦可讀式媒體)儲存及傳送實行該等方法的程式。在一些實施例中，可使用硬線電路或定製硬體來取代或組合用於多種實施例處理之實行的軟體指令。因此，實施例不限於任何特定硬體及軟體的組合。相應地，處理的描述同樣地描述用於實施處理的至少一個設備，且同樣地描述用於實施該處理的至少一個電腦可讀式媒體及/或記憶體。實施該處理的設備可包含適於實施該處理的構件及裝置(例如，處理器、輸入及輸出裝置)。電腦可讀式媒體可儲存適於實施該方法的程式元件。
本揭示案對發明所屬領域具有通常知識者提供數個實施例及/或發明的致能描述。其中一些該等實施例及/或發明可未在本申請案中主張，然而可在主張本申請案優先權權益的一個或更多個接續申請案中主張。申請人意圖申請額外申請案，以追求已揭露且致能但未於本申請案中主張的申請標的之專利。例如，在一些實施例中，在CMP處理期間可使用 可壓縮子墊片，以確保處理期間使用於平坦化的墊片被相對於(例如，平行於)基板的主要表面平坦支持。
相應地，雖然已結合本發明的範例性實施例揭露本發明，但是應理解：其他實施例亦可落入本發明之範疇內，如以下申請專利範圍所定義。

Claims (18)

  1. 一種基板預清洗系統，包括：一外殼；一吸座組件，該吸座組件經配置以牢固地在該外殼內支持一基板；及一拋光墊片組件，該拋光墊片組件經配置以對抗該基板旋轉且在該外殼內支撐，其中該拋光墊片組件經配置以支撐一拋光墊片，且該拋光墊片組件包含：一可壓縮子墊片，該可壓縮子墊片耦合至該拋光墊片，及一墊片支持器，該墊片支持器耦合至該可壓縮子墊片及一拋光馬達，該拋光馬達經配置以旋轉該拋光墊片組件；其中在預清洗期間當該墊片支持器傾斜時調適該可壓縮子墊片下沉，以使該拋光墊片相對於該基板保持平坦。
  2. 如請求項1所述之基板預清洗系統，其中該可壓縮子墊片較該拋光墊片更可壓縮兩倍以上。
  3. 如請求項1所述之基板預清洗系統，其中在化學機械平坦化處理後及一清洗模組的應用前，調適該系統以預清洗基板。
  4. 如請求項1所述之基板預清洗系統，其中該拋光墊片組件進一步包含介於該拋光墊片及該可壓縮子墊片之間的一加強層(stiffener layer)。
  5. 如請求項1所述之基板預清洗系統，其中使用黏著、熱接合、及機械扣件之其中至少一者以在該拋光墊片組件內耦合該拋光墊片及該可壓縮子墊片在一起。
  6. 如請求項1所述之基板預清洗系統，其中該拋光墊片組件具有小於該基板的直徑的一直徑。
  7. 一種預清洗拋光墊片組件，包括：一可壓縮子墊片，該可壓縮子墊片經配置以耦合至一拋光墊片，及一墊片支持器，該墊片支持器耦合至該可壓縮子墊片及一拋光馬達，該拋光馬達經配置以旋轉該拋光墊片組件對抗一基板；其中在預清洗期間當該墊片支持器傾斜時調適該可壓縮子墊片下沉，以使該拋光墊片相對於該基板保持平坦。
  8. 如請求項7所述之預清洗拋光墊片組件，其中該可壓縮子墊片較該拋光墊片更可壓縮兩倍以上。
  9. 如請求項7所述之預清洗拋光墊片組件，其中在化學機械平坦化處理後及一清洗模組的應用前，調適該拋光墊片組件以用以預清洗基板。
  10. 如請求項7所述之預清洗拋光墊片組件，其中該拋光墊片組件進一步包含介於一拋光墊片及該可壓縮子墊片之間的一加強層。
  11. 如請求項7所述之預清洗拋光墊片組件，其中使用黏著、熱接合、及機械扣件之其中至少一者以在該拋光墊片組件內耦合該拋光墊片及該可壓縮子墊片在一起。
  12. 如請求項7所述之預清洗拋光墊片組件，其中該拋光墊片組件具有小於該基板的直徑的一直徑。
  13. 一種在一基板預清洗模組中預清洗基板的方法，該方法包括以下步驟：在化學機械平坦化處理後，裝載一基板進入一預清洗系統；固定該基板至一吸座組件；在一旋轉拋光墊片組件被按壓對抗、旋轉、及掃掠跨過該基板的前側時，旋轉該基板；及無視該拋光墊片組件的一墊片支持器傾斜，維持該拋光墊片組件的一拋光墊片相對於該基板平坦。
  14. 如請求項13所述之方法，進一步包括以下步驟：提供一拋光墊片組件，該拋光墊片組件包含一可壓縮子墊片，其中該可壓縮子墊片較該拋光墊片更可壓縮兩倍以上。
  15. 如請求項13所述之方法，進一步包括以下步驟：提供一拋光墊片組件，該拋光墊片組件包含一可壓縮子墊片，其中在預清洗期間當該墊片支持器傾斜時調適該可壓縮子墊片下沉，以使該拋光墊片相對於該基板保持平坦。
  16. 如請求項13所述之方法，該方法進一步包括以下步驟：提供一拋光墊片組件，其中在化學機械平坦化處理後及一清洗模組的應用前，調適該拋光墊片組件以預清洗基板。
  17. 如請求項13所述之方法，該方法進一步包括以下步驟：提供一拋光墊片組件，該拋光墊片組件包含一可壓縮子墊片及一加強層，其中該加強層設置介於該拋光墊片及該可壓縮子墊片之間。
  18. 如請求項13所述之方法，該方法進一步包括以下步驟：提供一拋光墊片組件，其中該拋光墊片組件具有小於該基板的直徑的一直徑。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11664213B2 (en) * 2019-12-26 2023-05-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Bevel edge removal methods, tools, and systems
CN113078078A (zh) * 2021-03-19 2021-07-06 长鑫存储技术有限公司 晶圆清洗方法及晶圆清洗装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5551986A (en) * 1995-02-15 1996-09-03 Taxas Instruments Incorporated Mechanical scrubbing for particle removal
JPH08250455A (ja) * 1995-02-15 1996-09-27 Texas Instr Inc <Ti> 化学機械的に研磨される半導体ウェーハ面から汚染粒子を除去する方法および装置
JP4048396B2 (ja) * 1998-04-21 2008-02-20 旭硝子株式会社 板状材への加圧方法及び加圧装置
US6413388B1 (en) 2000-02-23 2002-07-02 Nutool Inc. Pad designs and structures for a versatile materials processing apparatus
US6269510B1 (en) * 1999-01-04 2001-08-07 International Business Machines Corporation Post CMP clean brush with torque monitor
US6217426B1 (en) * 1999-04-06 2001-04-17 Applied Materials, Inc. CMP polishing pad
US7232752B2 (en) 2001-04-24 2007-06-19 United Microelectronics Corp. Method of removing contaminants from a silicon wafer after chemical-mechanical polishing operation
JP2003039305A (ja) * 2001-08-01 2003-02-13 Minolta Co Ltd 研磨装置
JPWO2004105113A1 (ja) * 2003-05-26 2006-07-20 株式会社ニコン Ｃｍｐ研磨用研磨体、ｃｍｐ研磨装置、ｃｍｐ研磨方法、及び半導体デバイスの製造方法
US7288165B2 (en) * 2003-10-24 2007-10-30 Applied Materials, Inc. Pad conditioning head for CMP process
US7655565B2 (en) * 2005-01-26 2010-02-02 Applied Materials, Inc. Electroprocessing profile control
JP2006303180A (ja) * 2005-04-20 2006-11-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 基板の固定方法
US7344989B2 (en) 2005-08-19 2008-03-18 Nec Electronics America, Inc. CMP wafer contamination reduced by insitu clean
JP4814677B2 (ja) * 2006-03-31 2011-11-16 株式会社荏原製作所 基板保持装置および研磨装置
JP2007305745A (ja) * 2006-05-10 2007-11-22 Nikon Corp 研磨体、研磨装置、これを用いた半導体デバイス製造方法およびこの方法により製造される半導体デバイス
KR101004432B1 (ko) * 2008-06-10 2010-12-28 세메스 주식회사 매엽식 기판 처리 장치
CN201887033U (zh) * 2010-11-12 2011-06-29 北大方正集团有限公司 治具及清洗机
KR102229920B1 (ko) * 2013-10-25 2021-03-19 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 화학 기계적 평탄화 후의 기판 버프 사전 세정을 위한 시스템, 방법 및 장치

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