TWI653102B - 對於以用於化學機械硏磨的晶圓及晶圓邊緣／斜角清洗模組清洗盤／墊的裝置及方法 - Google Patents

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TWI653102B
TWI653102B TW103109115A TW103109115A TWI653102B TW I653102 B TWI653102 B TW I653102B TW 103109115 A TW103109115 A TW 103109115A TW 103109115 A TW103109115 A TW 103109115A TW I653102 B TWI653102 B TW I653102B
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Abstract

提供一種用於在化學機械平坦化(chemical mechanical planarizing；CMP)之後清洗基板之方法及設備。該設備包含：外殼；基板固持件，該基板固持件在第一軸上係可旋轉的且經配置以使基板保持大體上垂直之定向；第一墊固持件，該第一墊固持件具有以平行且間隔關係面向基板固持件之墊保持表面，該第一墊固持件在與第一軸平行可旋轉之第二軸上係可旋轉的；第一致動器，該第一致動器係可操作的以使墊固持件相對於基板固持件移動以改變在第一軸與第二軸之間界定之距離；以及第二墊固持件，該第二墊固持件設置在外殼中，該第二墊固持件具有以平行且間隔關係面向基板固持件之墊保持表面，其中該第二墊固持件與旋轉臂耦接。

Description

對於以用於化學機械研磨的晶圓及晶圓邊緣/斜角清洗模組清洗盤/墊的裝置及方法
本發明之實施例係關於用於在化學機械平坦化(CMP)之後清洗基板之方法及設備。
在製造現代半導體積體電路(IC)之製程中，在沉積後續層之前往往需要平坦化表面以確保光阻遮罩之精確形成且維持堆疊公差。一種用於在IC製造期間平坦化層之方法係化學機械平坦化(CMP)。一般而言，CMP涉及在研磨頭中固持之基板相對於研磨材料相對移動，以自基板移除表面不規則性。在CMP製程中，用可含有研磨劑或化學研磨組成物中之至少一者之研磨流體潤濕研磨材料。可電動輔助此製程，以用電化學方法平坦化基板上之導電材料。
平坦化硬材料(諸如，氧化物)通常要求研磨流體或研磨材料本身包括研磨劑。因為研磨劑往往黏附或變得部分地嵌入正在研磨之材料層，所以在拋光模組上處理基板以 自經研磨層移除研磨劑。拋光模組藉由在存在去離子水或化學溶液之情況下相對於拋光材料移動仍保持在研磨頭中之基板來移除在CMP製程期間所使用之研磨劑及研磨流體。除了所利用之研磨流體及於其上處理基板之材料之外，拋光模組與CMP模組大體上相同。
一旦拋光，便將基板移送至一系列清洗模組，該等清洗模組在平坦化及拋光製程之後且在黏附至基板之任意餘留研磨劑粒子及/或其他污染物可在基板上硬化且產生缺陷之前進一步移除該等研磨劑粒子及/或其他污染物。清洗模組可包括(例如)超音波清洗器、一或多個洗滌器，及烘乾機。將基板支撐在垂直定向之清洗模組係尤其有利的，因為該等清洗模組亦利用重力增進在清洗製程期間粒子之移除，且亦通常係更緊密的。
儘管現有CMP製程已被證實係穩健且可靠的系統，但系統設備之配置需要拋光模組利用可替代地用於額外CMP模組之關鍵空間。然而，某些研磨流體(例如，使用氧化鈰之彼等研磨流體)尤其難以移除且習知地需要在移送至清洗模組之前在拋光模組中處理基板，因為習知清洗模組未曾證明能夠在清洗之前自尚未拋光之氧化物表面令人滿意地移除研磨劑粒子。
因此，在本領域中需要改良之CMP製程及清洗模組。
本發明之實施例係關於用於在化學機械平坦化(CMP)之後清洗基板之方法及設備。在一個實施例中，提供一種粒子清洗模組。該粒子清洗模組包含：外殼；基板固持件，該基板固持件設置在外殼中，該基板固持件經配置以將基板保持在大體垂直定向中，該基板固持件在第一軸上係可旋轉的；第一墊固持件，該第一墊固持件設置在外殼中，該第一墊固持件具有以平行且間隔關係面向基板固持件之墊保持表面，該第一墊固持件在與第一軸平行可旋轉之第二軸上係可旋轉的；第一致動器，該第一致動器係可操作的以使第一墊固持件相對於基板固持件移動以改變在第一軸與第二軸之間界定之距離；以及第二墊固持件，該第二墊固持件設置在外殼中，該第二墊固持件具有以平行且間隔關係面向基板固持件之墊保持表面，該第二墊固持件在與第一軸及第二軸平行之第三軸上係可旋轉的。
在一個實施例中，提供一種粒子清洗模組。該粒子清洗模組包含：外殼；基板固持件，該基板固持件設置在外殼中；第一墊固持件，該第一墊固持件設置在外殼中；第二墊固持件，該第二墊固持件設置在外殼中；以及旋轉臂組件。基板固持件經配置以將基板保持在大體上垂直定向中且基板固持件在第一軸上係可旋轉的。第一墊固持件具有以平行且間隔關係面向基板固持件之墊保持表面，該第一墊固持件在與第一軸平行可旋轉之第二軸上係可旋轉的。第一致動器係可操作的以使第一墊固持件相對於基板固持件移動以改變在第一軸與第二軸之間界定之距離。第二墊固持件具有以平行 且間隔關係面向基板固持件之墊保持表面，該第二墊固持件在與第一軸及第二軸平行之第三軸上係可旋轉的。旋轉臂組件包含旋轉臂及橫向致動器機構，該旋轉臂與第二墊固持件耦接且係可操作的以跨基板之表面掃動第二墊固持件，該橫向致動器機構用於朝基板移動旋轉臂。
在另一實施例中，提供一種用於清洗基板之方法。該方法包含以下步驟：使以垂直定向設置之基板自旋；將清洗流體提供給自旋基板之表面；抵靠自旋基板按壓第一墊；跨基板橫向地移動第一墊；將研磨流體提供給自旋基板之邊緣部分；抵靠自旋基板按壓第二墊；以及跨基板之邊緣橫向地移動第二墊。抵靠自旋基板按壓第一墊之步驟可進一步包含以下步驟：使第一墊自旋。抵靠自旋基板按壓第一墊之步驟可進一步包含以下步驟：使第一墊自旋。該方法可進一步包含以下步驟：在跨基板橫向移動第一墊之前將基板置放在超音波清洗模組中；在跨基板之邊緣橫向移動第二墊之後將基板置放在一或更多個刷模組中；以及在將基板置放在一或更多個刷模組中之後將基板置放在烘乾機中。該方法可進一步包含以下步驟：在將基板置放在超音波清洗模組中之前平坦化基板之表面。該方法可進一步包含以下步驟：在跨基板橫向移動第一墊之後且在將基板置放在一或更多個刷模組中之前將清洗流體提供給基板。
在又一個實施例中，提供一種用於清洗基板之方法。該方法包含以下步驟：使以垂直定向設置之基板自旋；將清洗流體提供給自旋基板之表面；抵靠自旋基板按壓第一 墊；跨基板沿曲線路徑移動第一墊；將研磨流體提供給自旋基板之排除區域及/或邊緣部分；抵靠自旋基板按壓第二墊；以及跨基板之邊緣橫向移動第二墊。
100‧‧‧基板
102a‧‧‧主要表面
102b‧‧‧主要表面
104‧‧‧邊緣
106a‧‧‧裝置區域
106b‧‧‧裝置區域
108a‧‧‧排除區域
108b‧‧‧排除區域
110‧‧‧外邊緣
112‧‧‧斜角
114‧‧‧斜角
200‧‧‧半導體基板化學機械平坦化(CMP)系統
202‧‧‧工廠介面
204‧‧‧負載機器人
206‧‧‧平坦化模組
208‧‧‧控制器
210‧‧‧中央處理單元
212‧‧‧記憶體
214‧‧‧支援電路
216‧‧‧清洗系統
218‧‧‧基板盒
220‧‧‧介面機器人
224‧‧‧輸入模組
226‧‧‧研磨墊
228‧‧‧第一站/平坦化站
230‧‧‧第二站/平坦化站
232‧‧‧第三站/平坦化站
234‧‧‧旋轉料架
236‧‧‧移送站
238‧‧‧上側或第一側
240‧‧‧機器基座
242‧‧‧輸入緩衝站
244‧‧‧輸出緩衝站
246‧‧‧移送機器人
248‧‧‧裝載罩組件
250‧‧‧臂
252‧‧‧研磨頭組件
256‧‧‧輸出模組
258‧‧‧分區
260‧‧‧清洗模組
262‧‧‧烘乾機
264A‧‧‧超音波清洗模組
264B‧‧‧第一刷模組
264C‧‧‧第二刷模組
266‧‧‧基板搬運器
268‧‧‧機器人
272‧‧‧軌道
274‧‧‧基板夾持器
276‧‧‧基板夾持器
280‧‧‧測量系統
282‧‧‧粒子清洗模組
288‧‧‧殼體
302‧‧‧托架
304‧‧‧安裝板
306‧‧‧致動器
308‧‧‧馬達
310‧‧‧帶
312‧‧‧滑輪
316A‧‧‧平行軌道
316B‧‧‧平行軌道
402‧‧‧外殼
404‧‧‧基板旋轉組件
406‧‧‧第一墊致動組件
408‧‧‧開口
410‧‧‧基板接收器
411‧‧‧Z-Y致動器
412‧‧‧內部體積
414‧‧‧基板固持件
416‧‧‧基板旋轉機構
418‧‧‧底部
420‧‧‧邊緣
423‧‧‧第一軸
424‧‧‧孔洞
426‧‧‧密封構件
430‧‧‧蓋
432‧‧‧接收狹槽
434‧‧‧第一墊固持件組件
436‧‧‧墊致動機構/墊旋轉機構
438‧‧‧墊清洗頭
440‧‧‧軸向致動器
442‧‧‧橫向致動器機構
444‧‧‧墊
446‧‧‧第二軸
450‧‧‧流體輸送噴嘴
452‧‧‧托架
454‧‧‧托架
456‧‧‧托架
458‧‧‧軌道
462‧‧‧基底
464‧‧‧頂部噴霧棒
466‧‧‧底部噴霧棒
468‧‧‧排泄管
470‧‧‧第二墊致動組件
472‧‧‧墊旋轉機構
474‧‧‧墊研磨頭
476‧‧‧橫向致動器機構
478‧‧‧墊固持件
480‧‧‧固持墊
482‧‧‧流體輸送噴嘴
484‧‧‧流體輸送源
486‧‧‧第三軸
488‧‧‧托架
490‧‧‧軸向致動器
492‧‧‧基底
494‧‧‧托架
496‧‧‧軌道
497‧‧‧真空源
498‧‧‧流體輸送源
499‧‧‧流體源
500‧‧‧流體源
502‧‧‧孔
504‧‧‧面
604‧‧‧凹穴
810‧‧‧墊調節組件
820A‧‧‧感測器頭
820B‧‧‧感測器頭
830A‧‧‧清洗噴嘴
830B‧‧‧清洗噴嘴
840‧‧‧噴嘴
905‧‧‧高壓噴霧噴嘴
910‧‧‧墊固持件組件/第一墊固持件組件
920‧‧‧配接器
925‧‧‧馬達軸
930‧‧‧附接機構
940‧‧‧附接機構
950‧‧‧附接機構/鎖定螺釘
960‧‧‧力控制機構
1010‧‧‧箭頭
1020‧‧‧箭頭
1030‧‧‧第二軌道
1100‧‧‧粒子清洗模組
1102‧‧‧外殼
1104‧‧‧蓋
1106‧‧‧第一墊致動組件
1108‧‧‧旋轉臂組件/旋轉臂
1112‧‧‧內部體積
1118‧‧‧底部
1150‧‧‧旋轉臂旋轉馬達
1168‧‧‧排泄管
1170‧‧‧第二墊致動組件
1180‧‧‧旋轉臂
1182‧‧‧橫向致動器機構
1184‧‧‧圓筒
1186‧‧‧彈簧
1310‧‧‧箭頭
1402‧‧‧墊清洗噴霧噴嘴
1404‧‧‧感測器
1504‧‧‧軸向方向
1570‧‧‧調節墊致動組件
1572‧‧‧墊旋轉機構
1574‧‧‧墊研磨頭
1578‧‧‧墊固持件
1580‧‧‧墊
1584‧‧‧流體輸送源
1600‧‧‧邊緣墊研磨組件
1602‧‧‧箭頭
1672‧‧‧墊旋轉機構
1674‧‧‧墊研磨頭
1678‧‧‧墊固持件
1680‧‧‧墊
1686‧‧‧軸
1690‧‧‧軸向致動器
A1‧‧‧第一運動軸
A2‧‧‧第二運動軸
A3‧‧‧第三運動軸
因此，可參照實施例來提供於上文簡要概述的本發明的更詳細描述，以便可更詳細瞭解本發明的上述特徵結構，該等實施例中之一些實施例圖示於附圖中。然而應注意的是，附圖僅圖示本發明之典型實施例且因此不被視為限制本發明之範疇，因為本發明可許可其他同等有效之實施例。
第1圖係基板之一部分之橫截面之示意圖；第2圖圖解說明具有清洗系統之半導體基板化學機械平坦化系統的俯視圖，該清洗系統包括根據本文描述之實施例之粒子清洗模組之一個實施例；第3圖係根據本文描述之實施例之在第2圖中繪示之清洗系統的前視圖；第4圖係根據本文描述之實施例之在第2圖中繪示之粒子清洗模組的橫截面視圖；第5圖係根據本文描述之實施例之沿第4圖之剖面線5-5所取之粒子清洗模組的橫截面視圖；第6圖係根據本文描述之實施例之沿第4圖之剖面線6-6所取之粒子清洗模組的橫截面視圖；第7圖係根據本文描述之實施例之使墊與基板嚙合之墊固持件的俯視圖，該基板由第2圖之粒子清洗模組內之基板固持件保持； 第8圖係具有設置在粒子清洗模組中之墊調節組件之粒子清洗模組的示意性俯視圖；第9A圖至第9C圖係根據本文描述之實施例之盤墊固持件之示意圖；第10A圖至第10D圖係根據本文描述之實施例之盤墊固持件之示意圖；第11圖係根據本文描述之實施例之粒子清洗模組之另一實施例之示意性橫截面圖；第12圖係根據本文描述之實施例之盤墊固持件之另一實施例之橫截面示意圖；第13圖係根據本文描述之實施例之第11圖之粒子清洗模組之另一示意圖；第14圖係根據本文描述之實施例之第11圖之粒子清洗模組之另一示意圖；第15圖係粒子清洗模組之一部分的示意圖，圖解說明根據本文描述之實施例之墊調節組件之另一實施例；及第16圖係根據本文描述之實施例之邊緣墊研磨組件之另一實施例之示意圖。
為了促進理解，在所有可能地方使用相同的元件符號指示諸圖所共有之相同元件。另外，一個實施例之元件可有利地適於在本文描述之其他實施例中利用。
本發明之實施例係關於用於在化學機械平坦化(CMP)之後清洗基板之方法及設備。更特定言之，本發明之實 施例提供用於清洗及/或研磨基板之排除區域及/或邊緣之改良方法及設備。氧化物CMP中使用之研磨劑粒子(例如，氧化鈰(CeO))難以使用傳統PVA刷洗滌移除且往往需要在研磨工具上之額外平臺上執行拋光製程。然而，即使經由研磨平臺上之拋光，晶圓邊緣處(例如，≦2mm)之粒子仍舊極難以移除。
本文描述之某些實施例提供一種清洗製程，在該清洗製程中，在粒子清洗之後在晶圓之排除區域及/或邊緣處執行漿料研磨。本發明之某些實施例提供一種設備，在該設備中，在不影響裝置區域中之研磨效能之情況下在晶圓之排除區域及/或邊緣處實施漿料研磨製程。下文描述為粒子清洗模組之設備有利地允許CMP系統之增加的利用及產量，同時降低有效地清洗基板所需之消耗品之數量及成本，如下文進一步描述。
粒子清洗模組具有可支撐整個晶圓大小之晶圓夾盤及直徑小於50mm之盤刷固持件。晶圓夾盤轉速可大於500rpm且盤刷固持件轉速可大於1000rpm。軟墊(諸如，Politex類型材料)可用作清洗墊。可用壓敏性黏接劑將清洗墊黏接在盤刷固持件之頂部上。在清洗製程期間，藉由晶圓夾盤旋轉晶圓，且具有軟墊之盤刷旋轉且自晶圓之中心掃動至晶圓之邊緣，或反之亦然。可藉由線性馬達控制軟墊與晶圓之間的接觸壓力及/或間隙。此運動可重複若干次直到自除晶圓邊緣處之≦2mm的邊緣排除區處以外的大部分晶圓表面移除研磨劑粒子。然後，執行研磨步驟，其中將研磨墊移動至晶圓 之邊緣且將漿料輸送至緊靠研磨墊，其中在研磨期間使晶圓與墊旋轉且接觸。期望使研磨墊僅研磨排除區域及/或邊緣區域，而不觸摸裝置區域。研磨墊可以高速旋轉以及在晶圓之邊緣來回掃動。在某些實施例中，可期望具有獨立墊，亦即，用於自晶圓之表面移除粒子之第一墊及用於在其中輸送局部漿料之晶圓邊緣處研磨之第二墊。
在某些實施例中，粒子清洗模組使用旋轉臂來代替橫向線性運動設計。盤/墊/流體噴射模組設計使用旋轉臂運動概念以控制盤/墊/流體噴射在晶圓表面上之掃掠。藉由使用旋轉臂運動設計，處理罐密封及維修係較為容易的且生產成本低於當前橫向線性運動盤/墊/流體噴射設計。
在某些實施例中，粒子清洗模組設計提供多晶圓處理之常見設計佈局。舉例而言，藉由替換盤、墊或流體噴射，該粒子清洗模組設計可執行此常見模組中之諸多類型之晶圓清洗製程。粒子清洗模組亦提供用於晶圓邊緣清洗及晶圓斜角清洗之可撓性邊緣清洗盤/墊。盤/墊/流體噴射可進出移動以控制至晶圓表面之處理力及距離。晶圓上之盤/墊清洗壓力可設定為自0Lb至5Lb。此外，晶圓真空夾盤設計提供對較高盤/墊處理力之完整晶圓支撐。晶圓夾持器設計在處理及漂洗期間提供晶圓之兩側(前側及後側)之晶圓邊緣接觸。
下文將參照可使用化學機械研磨製程設備(諸如，MIRRATM、MIRRA MESATM、REFLEXION®、REFLEXION LKTM及REFLEXION® GTTM化學機械平坦化系統，可購自加利福尼亞州聖克拉拉市之應用材料公司(Applied Materials,Inc.)) 執行之平坦化製程及組成物描述本文描述之實施例。其他平坦化模組(包括使用處理墊、平坦化板或以上之組合之彼等平坦化模組，以及使基板以旋轉、線性或其他平面運動方式相對於平坦化表面移動之彼等平坦化模組)亦可經調適以受益於本文描述之實施例。另外，使用本文描述之方法或組成物賦能化學機械研磨之任一系統可加以利用。以下設備描述係說明性的且不應被理解或解釋為限制本文描述之實施例之範疇。
第1圖係基板100之一部分之橫截面之示意圖。參照第1圖，基板100可包括兩個主要表面102a、102b及邊緣104。基板100之每一主要表面102a、102b可包括裝置區域106a、106b及排除區域108a、108b。(然而通常，兩個主要表面102a、102b中之僅一者將包括裝置區域及排除區域。)排除區域108a、108b可用作裝置區域106a、106b與邊緣104之間的緩衝區。基板100之邊緣104可包括外邊緣110及斜角112、114。斜角112、114可定位在外邊緣110與兩個主要表面102a、102b之排除區域108a、108b之間。本發明經調適以在不影響裝置區域106a、106b之情況下清洗及/或研磨基板100之外邊緣110及至少一個斜角112、114。在一些實施例中，亦可清洗或研磨排除區域108a、108b之所有或部分。
第2圖圖解說明具有清洗系統216之半導體基板化學機械平坦化(CMP)系統200的俯視圖，該清洗系統包括本發明之粒子清洗模組282之一個實施例。儘管提供用於第2圖中之CMP系統200及清洗系統216之示例性配置，但預期， 本發明之粒子清洗模組282之實施例可單獨利用，或與具有替代性配置之清洗系統及/或具有替代性配置之CMP系統一起利用。
除清洗系統216外，示例性CMP系統200通常亦包括工廠介面202、負載機器人204及平坦化模組206。貼近工廠介面202及平坦化模組206設置負載機器人204以促進基板100在該工廠介面202與平坦化模組206之間的移送。
提供控制器208以促進對CMP系統200之模組之控制及整合。控制器208包含中央處理單元(CPU)210、記憶體212及支援電路214。控制器208耦接至CMP系統200之各個部件以促進對(例如)平坦化清洗及移送製程之控制。
工廠介面202通常包括介面機器人220及一或更多個基板盒218。採用介面機器人220以在基板盒218、清洗系統216與輸入模組224之間移送基板100。如將在下文進一步描述，輸入模組224經定位以促進基板100在平坦化模組206與工廠介面202之間的移送。
視情況，可在設置在工廠介面202中之測量系統280中測試退出清洗系統216之經研磨基板。測量系統280可包括光學量測裝置，諸如可購自位於加利福尼亞州森尼維耳市之Nova測量儀器公司(Nova Measuring Instruments,Inc.)的NovaScan 420。測量系統280可包括用於促進基板自光學量測裝置或其他測量裝置之進入及外出之緩衝站(未圖示)。一個此類適合緩衝器係在於2001年6月12日頒布給Pinson等人之美國專利第6,244,931號中描述。
平坦化模組206包括至少一個CMP站。預期CMP站可配置為電化學機械平坦化站。在於第2圖中繪示之實施例中，平坦化模組206包括複數個CMP站，該等CMP站圖解說明為設置在環境控制之殼體288中之第一站228、第二站230及第三站232。第一站228包括經配置以利用含研磨劑之研磨流體執行氧化物平坦化製程之習知CMP站。預期可替代地執行CMP製程以平坦化其他材料，包括使用其他類型之研磨流體。因為CMP製程本質上係習知的，所以為了簡潔起見已省略對該CMP製程之進一步描述。將在下文進一步詳細地論述第二站230及第三站232。
示例性平坦化模組206亦包括設置在機器基座240之上側或第一側238上之移送站236及旋轉料架234。在一個實施例中，移送站236包括輸入緩衝站242、輸出緩衝站244、移送機器人246及裝載罩組件248。負載機器人204經配置以自輸入模組224擷取基板且將基板移送至輸入緩衝站242。負載機器人204亦用於將經研磨基板自輸出緩衝站244返回至輸入模組224，隨後藉由介面機器人220使經研磨基板在返回至耦接至工廠介面202之盒218之前自該輸入模組224前進穿過清洗系統216。移送機器人246用於在緩衝站242、244與裝載罩組件248之間移動基板。
在一個實施例中，移送機器人246包括兩個夾持器組件，該等夾持器組件各自具有藉由基板之邊緣固持基板之氣動夾持器手指。移送機器人246在將經處理基板自裝載罩組件248移送至輸出緩衝站244的同時可同時地將待處理之 基板自輸入緩衝站242移送至裝載罩組件248。在於2000年12月5日頒發給Tobin之美國專利申請案第6,156,124號中描述可加以利用之移送站之實例。
旋轉料架234設置在基底240之中心上。旋轉料架234通常包括複數個臂250，該等臂250各自支撐研磨頭252。以虛線圖示在第2圖中繪示之臂250中之兩者，使得可看見第一站228及移送站236之研磨墊226之平坦化表面。旋轉料架234係可轉位的，使得研磨頭組件252可在平坦化站228、230、232與移送站236之間移動。在於1998年9月8日頒布給Perlov等人之美國專利第5,804,507號中描述可加以利用之一個旋轉料架。
清洗系統216自經研磨基板移除在研磨之後餘留之研磨碎片、研磨劑、研磨流體及/或餘量沉積材料。清洗系統216包括複數個清洗模組260、基板搬運器266、烘乾機262及輸出模組256。基板搬運器266自輸入模組224擷取自平坦化模組206返回之經處理基板100且移送基板100穿過複數個清洗模組260及烘乾機262。烘乾機262乾燥退出清洗系統216之基板且藉由介面機器人220促進基板在清洗系統216與工廠介面202之間的移送。烘乾機262可為自旋漂洗烘乾機或其他適合的烘乾機。可發現適合的烘乾機262之一個實例為MESATM或Desica®基板清洗器(Substrate Cleaner)之部分，兩者可購自加利福尼亞州聖克拉拉市之應用材料公司(Applied Materials,Inc.)。
在於第2圖中繪示之實施例中，用於清洗系統216中之清洗模組260包括超音波清洗模組264A、粒子清洗模組282、第一刷模組264B及第二刷模組264C。然而，應理解，本發明之粒子清洗模組282可供併入具有一或更多個模組類型之一或更多個模組之清洗系統使用。模組260中之每一者經配置以處理垂直定向之基板，亦即，經研磨表面處於大體上垂直平面中之一基板。垂直平面由垂直於第2圖中所圖示之X軸及Z軸之Y軸表示。下文將進一步參照第4圖論述粒子清洗模組282。
在操作中，經由藉由介面機器人220自盒218中之一者將基板100移送至輸入模組224開始CMP系統200。負載機器人204隨後使基板自輸入模組224移動至平坦化模組206之移送站236。將基板100載入至研磨頭252中，以水平定向在研磨墊226上移動且抵靠研磨墊226進行研磨。一旦基板被研磨，經研磨基板100便返回至移送站236，機器人204可自該移送站236將基板100自平坦化模組206移送至輸入模組224，同時將基板旋轉至垂直定向。基板搬運器266隨後自輸入模組224擷取基板，移送基板穿過清洗系統216之清洗模組260。模組260中之每一者經調適以在整個清洗製程中將基板支撐在垂直定向中。一旦清洗完成，經清洗基板100便前往輸出模組256。經清洗基板100藉由介面機器人220返回至盒218中之一者，同時將經清洗基板100返回至水平定向。視情況，介面機器人220可在基板返回至盒218之前將經清洗基板移送至測量系統280。
儘管可利用任一適合基板搬運器，但在第2圖中繪示之基板搬運器266包括具有至少一個夾持器(圖示兩個夾持器274、276)之機器人268，該機器人268經配置以在輸入模組224、清洗模組260與烘乾機262之間移送基板。視情況，基板搬運器266可包括第二機器人(未圖示)，該第二機器人經配置以在最後清洗模組260與烘乾機262之間移送基板以降低交叉污染。
在於第2圖中繪示之實施例中，基板搬運器266包括耦接至分區258之軌道272，該分區258使盒218及介面機器人220與清洗系統216分離。機器人268經配置以沿軌道272橫向移動以促進對清洗模組260、烘乾機262及輸入及輸出模組224、256之存取。
第3圖繪示根據本發明之一個實施例之基板搬運器266之前視圖。基板搬運器266之機器人268包括托架302、安裝板304及基板夾持器274、276。托架302可滑動地安裝在軌道272上且由致動器306沿平行於Z軸之由軌道272界定之第一運動軸A1水平地驅動。致動器306包括耦接至帶310之馬達308。托架302附接至帶310。在馬達308使帶310圍繞定位在清洗系統216之一端處之滑輪312前進時，托架302沿軌道272移動以選擇性地定位機器人268。馬達308可包括編碼器(未圖示)以協助將機器人268精確定位在輸入及輸出模組224、256及各個清洗模組260上方。或者，致動器306可為能夠控制托架302沿軌道272之位置之任一形式之旋轉或線性致動器。在一個實施例中，托架302由具有帶傳動之 線性致動器(諸如由位於日本東京之THK公司市售之GL15B線性致動器)驅動。
安裝板304首先耦接至托架302。安裝板304包括至少兩個平行軌道316A-B，沿第二運動軸A2及第三運動軸A3獨立地致動夾持器274、276沿該等平行軌道316A-B之定位。第二運動軸A2及第三運動軸A3垂直於第一軸A1定向且平行於Y軸。
第4圖繪示第2圖之粒子清洗模組282之橫截面視圖。粒子清洗模組282包括外殼402、基板旋轉組件404、第一墊致動組件406及第二墊致動組件470。儘管圖示第一墊致動組件406及第二墊致動組件470，但應理解，可經由單個墊致動組件執行本文描述之實施例。舉例而言，第一墊致動組件406及第二墊致動組件470可定位於獨立外殼中。外殼402包括位於外殼之頂部處之開口408及位於外殼之底部418處之基板接收器410。穿過外殼402之底部418形成排泄管468以允許自外殼402移除流體。開口408允許機器人268(在第4圖中未圖示)將基板垂直地移送至界定在外殼402內之內部體積412。外殼402可視情況包括蓋430，該蓋430可開啟及關閉以允許機器人268進出外殼402。
基板接收器410具有面向上與Y軸平行之基板接收狹槽432。接收狹槽432經定大小以接受基板100之周邊，藉此允許基板搬運器266之夾持器274、276中之一者將基板100以大體上垂直定向置放在接收狹槽432中。基板接收器410耦接至Z-Y致動器411。可致動Z-Y致動器411以在Y軸上 向上移動基板接收器410以使設置在基板接收器410中之基板100之中線與基板旋轉組件404之中線對準。一旦基板100之中線與基板旋轉組件404之中線對準，便可致動Z-Y致動器411以在Z軸上移動基板接收器410以使基板100接觸基板旋轉組件404，此舉隨後致動以將基板100夾持至基板旋轉組件404。在基板100已經夾持至基板旋轉組件404之後，可致動Z-Y致動器411以在與基板100及基板旋轉組件404分離之情況下在Y軸上移動基板接收器410，使得由基板旋轉組件404固持之基板100可在不接觸基板接收器410之情況下旋轉。
基板旋轉組件404設置在外殼402中且包括耦接至基板旋轉機構416之基板固持件414。基板固持件414可為靜電夾盤、真空夾盤、機械夾持器或用於在於粒子清洗模組282內之處理期間旋轉基板的同時牢固地固持基板100之任一其他適合的機構。較佳地，基板固持件414係靜電夾盤或真空夾盤。
第5圖係沿第4圖之剖面線5-5所取之粒子清洗模組282之橫截面視圖，因此圖解說明基板固持件414之面504。參照第4圖及第5圖兩者，基板固持件414之面504包括流體耦接至真空源497之一或更多個孔502。真空源497係可操作的以在基板100與基板固持件414之間施加真空，藉此固定基板100與基板固持件414。一旦由基板固持件414固持基板100，基板接收器410便在與Y軸平行之垂直方向上向下朝外殼402之底部418移動以與基板分離，如在第5 圖中所見。基板接收器410可在水平方向上朝外殼402之邊緣420移動以與基板進一步分離。
基板固持件414藉由延伸穿過穿過外殼402形成之孔洞424之第一軸423耦接至基板旋轉機構416。孔洞424可視情況包括密封構件426以在第一軸423與外殼402之間提供密封。由基板旋轉機構416可控制地旋轉基板固持件414。基板旋轉機構416可為電動機、空氣馬達，或適用於旋轉基板固持件414及夾持至該基板固持件414之基板100的任一其他馬達。基板旋轉機構416耦接至控制器208。在操作中，基板旋轉機構416旋轉第一軸423，該第一軸423旋轉基板固持件414及固定至該基板固持件414之基板100。在一個實施例中，基板旋轉機構416以至少500轉每分鐘(rpm)之速率旋轉基板固持件414(及基板100)。
第一墊致動組件406包括墊旋轉機構436、墊清洗頭438及橫向致動器機構442。墊清洗頭438位於外殼402之內部體積412中且包括固持墊444及流體輸送噴嘴450之墊固持件434。流體輸送噴嘴450耦接至流體輸送源498，該流體輸送源498在清洗基板100期間將去離子水、化學溶液或任一其他適合的流體提供給墊444。可將蓋430移動至封閉流體輸送噴嘴450上方之外殼402之開口408之位置以防止流體在處理期間自外殼402溢出。
墊固持件434之中線可與基板固持件414之中線對準。墊固持件434(及墊444)具有遠小於基板100之直徑之直徑，例如至少小於基板之直徑之一半或甚至小於基板之直 徑之約八分之一。在一個實施例中，墊固持件434(及墊444)可具有小於約25mm之直徑。墊固持件434可利用夾子、真空、黏接劑或允許因在清洗多個基板100之後墊444變磨損而週期性地替換墊444之其他適用技術來固持墊444。
墊444可由聚合材料製造，該聚合材料諸如多孔橡膠、聚胺基甲酸酯等，例如，可購自特拉華州紐瓦克市之Rodel公司之POLYTEXTM墊。在一個實施例中，墊固持件434可用於固持刷或任一其他適合的清洗裝置。墊固持件434藉由第二軸446耦接至墊旋轉機構436。第二軸446定向成與Z軸平行且自內部體積412延伸穿過穿過外殼402形成之細長狹縫到達墊旋轉機構436。墊旋轉機構436可為電動機、空氣馬達，或適用於抵靠基板旋轉墊固持件434及墊444之任一其他適合的馬達。墊旋轉機構436耦接至控制器208。在一個實施例中，墊旋轉機構436以至少約1000rpm之速率旋轉墊固持件434(及墊444)。
墊旋轉機構436藉由軸向致動器440耦接至托架454。軸向致動器440耦接至控制器208或其他適合的控制器且係可操作的以使墊固持件434沿Z軸移動以使墊444抵靠由基板固持件414固持之基板100且與該基板100分離而移動。軸向致動器440可為盤餅形圓筒、線性致動器或用於使墊固持件434在與Z軸平行之方向上移動之任一其他適合的機構。在操作中，在基板固持件414與基板接觸且固持該基板之後，軸向致動器440在Z軸方向上驅動墊固持件434以與基板100接觸。
如第6圖中所繪示，托架454藉由橫向致動器機構442經由允許墊清洗頭438在與X軸平行之方向上橫向移動之托架456及軌道458耦接至基底462。托架452可滑動地安裝在軌道458上且由橫向致動器機構442水平驅動以跨基板100掃掠墊444。橫向致動器機構442可為導螺桿、線性致動器或用於使清洗頭438水平移動之任一其他適合的機構。橫向致動器機構442耦接至控制器208或其他適合的控制器。
第二墊致動組件470包括墊旋轉機構472、墊研磨頭474及橫向致動器機構476。墊研磨頭474位於外殼402之內部體積412中且包括固持墊480及流體輸送噴嘴482之墊固持件478。流體輸送噴嘴450耦接至流體輸送源484，該流體輸送源484在基板100之排除區域及/或邊緣區域之研磨期間將研磨漿料、去離子水、化學溶液或任一其他適合的流體提供給墊480。可將蓋430移動至封閉流體輸送噴嘴482上方之外殼402之開口408之位置以防止流體在處理期間自外殼402溢出。
第二墊固持件478之中線可與基板100之邊緣對準。第二墊固持件478(及研磨墊480)具有遠小於基板100之直徑之直徑，例如至少小於基板之直徑之一半或甚至小於基板之直徑之約八分之一。在一個實施例中，第二墊固持件478(及研磨墊480)可具有小於約50mm之直徑。第二墊固持件478可利用夾子、真空、黏接劑或允許因在研磨多個基板100之邊緣之後研磨墊480變磨損而週期性地替換研磨墊480之其他適用技術來固持研磨墊480。
研磨墊480可由聚合材料製造，該聚合材料諸如多孔橡膠、聚胺基甲酸酯等，例如，可購自特拉華州紐瓦克市之Rodel公司之POLYTEXTM墊。研磨墊480可為固定研磨墊。第二墊固持件478藉由第三軸486耦接至墊旋轉機構472。第三軸486定向成與Z軸平行且自內部體積412延伸穿過穿過外殼402形成之細長狹縫到達墊旋轉機構472。墊旋轉機構472可為電動機、空氣馬達，或適用於抵靠基板100旋轉第二墊固持件478及研磨墊480之任一其他適合的馬達。墊旋轉機構472耦接至控制器208。在一個實施例中，墊旋轉機構472以至少約1000rpm之速率旋轉第二墊固持件478(及研磨墊480)。
墊旋轉機構472藉由軸向致動器490耦接至托架488。軸向致動器490耦接至控制器208或其他適合的控制器且係可操作的以使第二墊固持件478沿Z軸移動以使研磨墊480抵靠由基板固持件414固持之基板100且與該基板100分離而移動。軸向致動器490可為盤餅形圓筒、線性致動器或用於使第二墊固持件478在與Z軸平行之方向上移動之任一其他適合的機構。在操作中，在基板固持件414與基板接觸且固持該基板之後，軸向致動器490在Z軸方向上驅動第二墊固持件478以與基板100接觸。
如第6圖中所繪示，托架488藉由橫向致動器機構476經由允許墊研磨頭474在與X軸平行之方向上橫向移動之托架494及軌道496耦接至基底492。托架494可滑動地安裝在軌道496上且由橫向致動器機構476水平驅動以跨基板 100掃掠研磨墊480。橫向致動器機構476可為導螺桿、線性致動器或用於使研磨頭474水平移動之任一其他適合的機構。橫向致動器機構476耦接至控制器208或其他適合的控制器。
跨粒子清洗模組282中之基板100掃掠清洗墊444已有力地證明瞭自基板100之表面有效地移除來自研磨流體之粒子(諸如，研磨劑)的能力。此外，跨排除區域及/或邊緣區域掃掠研磨墊480已證明瞭自基板100之表面(例如，基板之排除區域及/或邊緣區域)有效地移除粒子(諸如，研磨劑、餘量沉積材料及/或研磨漿料)的能力。因此，除粒子清洗外亦包括在晶圓邊緣處之研磨步驟已有力地證明瞭邊緣缺陷改良。因此，大體上消除了對研磨模組上之專用拋光站之需求。
第7圖係使墊444及墊480分別與由基板固持件414保持之基板100嚙合之第一墊固持件434及第二墊固持件478之側視圖。在操作中，關於第一墊固持件434，軸向致動器440促使墊444抵靠由基板旋轉機構416旋轉之基板100，同時墊旋轉機構436使墊444自旋。橫向致動器機構442使墊固持件434及墊444在水平方向上跨基板100之表面移動。當墊444與基板100接觸時，流體輸送噴嘴450將去離子水、化學溶液或任一其他適合的流體中之至少一者提供給正在由墊444處理之基板100之表面。因此，墊444以最小移動清洗基板之表面。
在操作中，關於第二墊固持件478，軸向致動器490促使研磨墊480抵靠由基板旋轉機構416旋轉之基板100，同時墊旋轉機構472使研磨墊480自旋。橫向致動器機構476使第二墊固持件478及研磨墊480在水平方向上跨基板100之表面移動。當研磨墊480與基板100之排除區域及/或邊緣區域接觸時，流體輸送噴嘴482將研磨漿料、去離子水、化學溶液或任一其他適合的流體中之至少一者提供給正在由研磨墊480處理之基板100之表面。因此，墊444以最小移動清洗基板之邊緣。
應理解，儘管第7圖繪示同時接觸基板100之墊444及研磨墊480，但本文描述之實施例不需要基板與墊444及研磨墊480同時接觸。舉例而言，可相對於由研磨墊480執行之邊緣研磨製程(例如，在之前及/或之後)順序地執行由墊444執行之粒子清洗製程。
本發明之一個優勢係與基板100之大小相比之墊444及480之相對小的大小。習知系統使用定位於研磨模組上之大墊來清洗較小基板，其中基板與墊百分百接觸。大墊易於捕獲在基板中往往引起刮痕及缺陷之研磨劑及微粒。然而，本發明之較小墊顯著地較不易於捕獲研磨劑及微粒，此舉有利地產生較清潔的墊及具有較少刮痕及缺陷之基板。另外，本發明之較小墊顯著地降低消耗品之成本，包括在處理期間利用之流體的量及替換墊之成本方面。此外，本發明之較小墊顯著地允許容易地移除或替換墊。
返回參照第6圖，一旦基板經清洗且基板之邊緣已經研磨，墊致動組件406、470收回墊固持件434、478及墊444、480以遠離基板100(以虛線圖示)。墊固持件434及墊444可在與X軸平行之方向上直線地移動遠離基板且從外殼402之內部體積412移出以進入耦接至外殼402之凹穴604。將墊固持件434及墊444定位在如第6圖中之虛線圖示之凹穴604中且定位在外殼402之內部體積412之外之步驟有利地為機器人268進入外殼402且在無損壞墊444或基板100之危險之情況下移送基板提供更大空間，同時允許外殼402更小且更便宜。
基板移送在清洗之後藉由使基板接收器410在與Y軸平行之方向上向上移動以使基板100嚙合在接收狹槽432中開始。一旦基板設置在基板接收狹槽432中，基板固持件414藉由關掉由真空源497提供之真空且視情況提供穿過基板固持件414之孔502之氣體以使基板與基板固持件414分離來釋放基板100。隨後使具有設置在接收狹槽432中之基板100之基板接收器410在與Z軸平行之方向上橫向地移動遠離基板固持件414自基板固持件414分離基板100。機器人268之夾持器274、276中之一者自基板接收器410擷取基板100且自外殼402移除基板100。可選頂部噴霧棒464及底部噴霧棒466跨內部體積412定位且可用去離子水或任一其他適合的流體噴灑基板100以在由機器人268自粒子清洗模組282移除基板100時清洗基板100。噴霧棒464、466中之至少一者可用於在抵靠基板接收器410夾持之前潤濕基板100以移 除可潛在地刮擦基板之背側之粒子及/或改良藉由基板接收器410之夾持。噴霧棒464、466可耦接至不同流體源499、500，使得可將不同流體提供給噴霧棒464、466中之每一者，或噴霧棒464、466兩者皆可耦接至單個流體輸送源。
返回參照第2圖之平坦化模組206，由於粒子清洗模組282大體上消除對如在習知系統中所需之設置在站230、232中之一者中之拋光墊之需要，第二站230及第三站232兩者皆可用於執行CMP製程。由於第二站230及第三站232用於CMP製程，所以粒子清洗模組282之使用有利地增加CMP系統200之產量。粒子清洗模組282之垂直基板定向亦係有利的，此乃因此情況與在研磨模組中利用之傳統橫向設計相比在更緊湊佔據面積中移除粒子。
此外，粒子清洗模組282有效地清洗基板且減小第一拋光模組264B及第二拋光模組264C之刷上之微粒的裝載。因此，有利地增加第一刷模組264B及第二刷模組264C中之刷的使用壽命。因此，粒子清洗模組尤其難以在不需要研磨模組中之拋光站之情況下移除研磨流體且同時釋放第二站及/或第三站用於額外CMP站以增加平坦化系統之產量。
在一些實施例中，可由控制器208控制用於旋轉基板100的一或更多個驅動器及用於推動墊及/或研磨膜抵靠基板之表面或基板邊緣之邊緣的致動器。同樣地，流體輸送噴嘴450、482之操作亦可在控制器208之導引下。控制器208可經調適以自驅動器及/或致動器接收指示以下之回饋信號：(1)經施加以驅動基板100(例如，旋轉固持基板100之真空 夾盤)之能量及/或扭矩的量；及/或(2)分別施加至致動器以推動墊444、480抵靠基板100之力的量。此等回饋信號可用於決定已自基板100移除之材料的量，此決定可包括(例如)是否已移除特定材料層及/或是否已達到所要邊緣輪廓。舉例而言，在研磨程序期間旋轉基板100之扭矩(或旋轉基板100所耗費之能量)之減少可指示基板100與墊444、480之間的摩擦力之減少。扭矩或旋轉能量之減少可對應於在基板100與墊444、480之間的接觸點處或附近自基板100之邊緣移除之材料的量及/或特性邊緣輪廓(例如，基板100之邊緣處之形狀、曲率或平順化位準)。
或者或另外，定位成與基板100之邊緣接觸之摩擦力感測器可提供指示已自基板100之邊緣移除之材料之量的信號。
在一些實施例中，墊444、480可具有順從基板邊緣之可調整量的能力。在某些實施例中，可選擇墊材料，使得墊444、480具有順從基板邊緣之可調整量的能力。在某些實施例中，墊444、480可為或包括可膨脹的球囊，使得藉由添加更多空氣或液體或其他流體，墊變得更堅硬，且藉由降低球囊中之空氣或液體或其他流體之量，墊變得更順從。在一些實施例中，流體供應器可在操作者或經程式化及/或使用者操作之控制器之導引下使球囊膨脹/緊縮。在此等實施例中，諸如矽橡膠或諸如此類者之彈性體材料可用於球囊以進一步增強墊伸展且順從基板邊緣之能力。此一實施例將允許操作者/控制器藉由(例如)限制泵入球囊之流體的量來精確控制 研磨墊480超出排除區域108a及/或108b多遠且進入斜角112、114(若有)多遠(參見第1圖)以與基板100接觸。舉例而言，一旦抵靠具有緊縮球囊之墊444置放基板外邊緣110，球囊便可膨脹使得墊444被迫捲繞且順從基板100之外邊緣110及一或更多個斜角112、114而不捲繞至基板100之裝置區域106a、106b。
第8圖係粒子清洗模組282之示意性俯視圖，該粒子清洗模組282具有用於調節墊444之墊調節組件810及具有經定位以用於偵測設置在其中之盤墊444之位置之感測器頭820a、820b之零間隙校準感測器。清洗模組282亦包括用於朝粒子清洗模組282之各個部件導引清洗流體(例如，去離子水)之一對清洗噴嘴830a及830b以及用於朝邊緣墊480導引清洗流體(例如，去離子水)以調節且自邊緣墊480移除碎片之噴霧噴嘴840。如第8圖中所繪示，第二墊致動組件1170不與在第4圖中繪示之第二墊致動組件1170一樣在橫向方向上移動。
零間隙校準感測器之感測器頭820a、820b可與控制器208耦接。零間隙校準感測器經配置以偵測盤墊444相對於基板100之表面之位置。
第9A圖至第9C圖係根據本文描述之實施例之第一墊致動組件406之示意圖。第10A圖至第10D圖係根據本文描述之實施例之第一墊致動組件406之示意圖。
第9A圖係粒子清洗模組282之部分示意圖，其中墊調節組件810包括用於朝第一墊致動組件406之墊444導 引清洗流體之高壓噴霧噴嘴905。墊調節組件810經定位成毗鄰基板固持件414，使得第一墊致動組件406可沿軌道458橫向移動至可由調節組件444存取墊444所處之基板固持件414之側部。
參照第9B圖、第9C圖、第10B圖、第10C圖及第10D圖，第一墊致動組件406包括第一墊固持件組件910、用於使第一墊固持件組件434與墊固持件組件910耦接之配接器920。第一墊固持件組件910可與墊致動機構436之馬達軸925耦接。第一墊固持件組件910可經由一或更多個附接機構930(例如，夾緊螺釘)與墊致動機構436耦接。配接器920可經由一或更多個附接機構940(例如，鎖定銷)與第一墊固持件組件910耦接。第一墊固持件434可經由一或更多個附接機構950(例如，鎖定螺釘)與配接器920耦接。
第一墊固持件434可自配接器920移除以替換。為了替換墊444，只需鬆開鎖定螺釘950且可在不移除第一墊固持件組件910及配接器920之情況下移除第一墊固持件434及墊444。在某些實施例中，在不使用配接器之情況下使第一墊固持件組件910與第一墊固持件組件434直接耦接。力控制機構960(例如，壓縮彈簧)可定位於配接器920與第一墊固持件434之間。
第10A圖係第一墊致動組件406之一個實施例之示意性透視圖。第一墊致動組件406與軌道458耦接。如由箭頭1010所繪示，第一墊致動組件406可沿軌道458移動。第一墊致動組件406亦與第二軌道1030耦接以使第一墊致動組 件406在由箭頭1020圖示之方向上移動。由箭頭1020圖示之方向上之移動允許墊444接觸基板100用於研磨及清洗基板且亦允許墊444接觸調節組件810用於調節墊444。
第11圖係根據本文描述之實施例之粒子清洗模組1100之另一實施例之示意性橫截面圖。可使用粒子清洗模組1100來代替在先前論述之實施例中及該等先前論述之實施例之粒子模組282。類似於粒子清洗模組282，粒子清洗模組1100包括外殼1102、基板旋轉組件404、第一墊致動組件1106及第二墊致動組件1170。然而，不同於粒子清洗模組282，粒子清洗模組1100之第一墊致動組件1106包括旋轉臂1108且第二致動組件1170係靜止的(例如，不像第二致動組件470一樣沿軌道橫向移動)。儘管圖示第一墊致動組件1106及第二墊致動組件1170，但應理解，可經由單個墊致動組件執行本文描述之實施例。舉例而言，第一墊致動組件1106及第二墊致動組件1170可定位於獨立外殼中。外殼1102包括位於外殼之頂部處之開口(未圖示)及位於外殼1102之底部1118處之基板接收器410。穿過外殼1102之底部1118形成排泄管1168以允許自外殼1102移除流體。開口1108允許機器人268(在第11圖中未圖示)將基板垂直地移送至界定在外殼1102內之內部體積1112。外殼1102可視情況包括蓋1104，該蓋1104可開啟及關閉以允許機器人268進出外殼1102。
基板接收器410具有面向上與Y軸平行之基板接收狹槽(在第11圖中未圖示)。接收狹槽經定大小以接受基板100之周邊，藉此允許基板搬運器266(參見第3圖)之夾持 器274、276中之一者將基板100以大體上垂直定向置放在接收狹槽中。基板接收器410耦接至Z-Y致動器411。Z-Y致動器411可經致動以在Y軸上向上移動基板接收器410，以使設置在基板接收器410中之基板100之中線與基板旋轉組件404之中線對準。一旦基板100之中線與基板旋轉組件404之中線對準，便可致動Z-Y致動器411以使基板接收器410在Z軸上移動以使基板100接觸基板旋轉組件404，此舉隨後致動以將基板100夾持至基板旋轉組件404。在基板100已經夾持至基板旋轉組件404之後，可致動Z-Y致動器411以使基板接收器410在與基板100及基板旋轉組件404分離之情況下在Y軸上移動，使得由基板旋轉組件404固持之基板100可在不接觸基板接收器410之情況下旋轉。
基板旋轉組件404設置在外殼1102中且包括耦接至基板旋轉機制416之基板固持件414。基板固持件414可為靜電夾盤、真空夾盤、機械夾持器或用於在於粒子清洗模組1100內之處理期間旋轉基板的同時牢固地固持基板100之任一其他適合的機構。較佳地，基板固持件414係靜電夾盤或真空夾盤。
第一墊致動組件1106包括墊旋轉機構436、墊清洗頭438及旋轉臂組件1108。墊清洗頭438位於外殼1102之內部體積1112中且包括固持墊444之墊固持件434，及流體輸送噴嘴450。流體輸送噴嘴450耦接至流體輸送源498，該流體輸送源498在清洗基板100期間將去離子水、化學溶液或任一其他適合的流體提供給墊444。
墊固持件434(及墊444)具有遠小於基板100之直徑之直徑，例如至少小於基板之直徑之一半或甚至小於基板之直徑之約八分之一。在一個實施例中，墊固持件434(及墊444)可具有小於約25mm之直徑。墊固持件434可利用夾子、真空、黏接劑或允許因在清洗多個基板100之後墊444變磨損而週期性地替換墊444之其他適用技術來固持墊444。
墊444可由聚合材料製造，該聚合材料諸如多孔橡膠、聚胺基甲酸酯等，例如，可購自特拉華州紐瓦克市之Rodel公司之POLYTEXTM墊。在一個實施例中，墊固持件434可用於固持刷或任一其他適合的清洗裝置。墊固持件434藉由第二軸446耦接至墊旋轉機構436。第二軸446定向成與Z軸平行且自內部體積1112延伸穿過穿過外殼402形成之細長狹縫到達墊旋轉機構436。墊旋轉機構436可為電動機、空氣馬達，或適用於抵靠基板旋轉墊固持件434及墊444之任一其他適合的馬達。墊旋轉機構436耦接至控制器208。在一個實施例中，墊旋轉機構436以至少約1000rpm之速率旋轉墊固持件434(及墊444)。
墊旋轉機構436藉由軸向致動器440耦接至托架454。軸向致動器440耦接至控制器208或其他適合的控制器且係可操作的以使墊固持件434沿Z軸移動以使墊444抵靠由基板固持件414固持之基板100且與該基板100分離而移動。軸向致動器440可為盤餅形圓筒、線性致動器或用於使墊固持件434在與Z軸平行之方向上移動之任一其他適合的機構。在操作中，在基板固持件414與基板接觸且固持該基 板之後，軸向致動器440在Z軸方向上驅動墊固持件434以與基板100接觸。
旋轉臂組件1106包括旋轉臂1180、旋轉臂旋轉馬達1150、用於使旋轉臂1180朝基板100移動之橫向致動器機構1182。橫向致動器機構1182可包含在圓筒1184中/外之盤墊臂，該盤墊臂與彈簧1186耦接以用於力控制及阻尼。
第二墊致動組件1170包括墊旋轉機構472及墊研磨頭474。墊研磨頭474位於外殼1102之內部體積1112中且包括固持墊480之墊固持件478及流體輸送噴嘴482。流體輸送噴嘴482耦接至流體輸送源484，該流體輸送源484在基板100之排除區域及/或邊緣區域之研磨期間將研磨漿料、去離子水、化學溶液或任一其他適合的流體提供給墊480。
第二墊固持件478之中線可與基板100之邊緣對準。第二墊固持件478(及研磨墊480)具有遠小於基板100之直徑之直徑，例如至少小於基板之直徑之一半或甚至小於基板之直徑之約八分之一。在一個實施例中，第二墊固持件478(及研磨墊480)可具有小於約50mm之直徑。第二墊固持件478可利用夾子、真空、黏接劑或允許因在研磨多個基板100之邊緣之後研磨墊480變磨損而週期性地替換研磨墊480之其他適用技術來固持研磨墊480。
研磨墊480可由聚合材料製造，該聚合材料諸如多孔橡膠、聚胺基甲酸酯等，例如，可購自特拉華州紐瓦克市之Rodel公司之POLYTEXTM墊。研磨墊480可為固定研磨墊。第二墊固持件478藉由第三軸486耦接至墊旋轉機構472。第 三軸486定向成與Z軸平行且自內部體積1112延伸穿過穿過外殼1102形成之細長狹縫到達墊旋轉機構472。墊旋轉機構472可為電動機、空氣馬達，或用於抵靠基板100旋轉第二墊固持件478及研磨墊480之任一其他適合的馬達。墊旋轉機構472耦接至控制器208。在一個實施例中，墊旋轉機構472以至少約1000rpm之速率旋轉第二墊固持件478(及研磨墊480)。
墊旋轉機構472藉由軸向致動器490耦接至托架488。軸向致動器490耦接至控制器208或其他適合的控制器且係可操作的以使第二墊固持件478沿Z軸移動以使研磨墊480抵靠由基板固持件414固持之基板100且與該基板100分離而移動。軸向致動器490可為盤餅形圓筒、線性致動器或用於使第二墊固持件478在與Z軸平行之方向上移動之任一其他適合的機構。在操作中，在基板固持件414與基板接觸且固持該基板之後，軸向致動器490在Z軸方向上驅動第二墊固持件478以與基板100接觸。
在粒子清洗模組1102中跨基板100掃掠清洗墊444已有力地證明自基板100之表面有效地移除粒子(諸如，來自研磨流體之研磨劑)的能力。此外，跨排除區域及/或邊緣區域掃掠研磨墊480已證明自基板100之表面(例如，基板之排除區域及/或邊緣區域)有效地移除粒子(諸如，研磨劑、餘量沉積材料及/或研磨漿料)的能力。因此，除粒子清洗外亦包括在晶圓邊緣之研磨步驟已有力地證明瞭邊緣缺陷改良。因此，大體上消除了對研磨模組上之專用拋光站之需求。
第12圖係根據本文描述之實施例之盤墊固持件之另一實施例之橫截面示意圖。
第13圖係根據本文描述之實施例之第11圖之粒子清洗模組1100之另一示意圖。第13圖繪示旋轉臂1180沿由箭頭1310所圖示之曲線路徑之掃動運動。
第14圖係根據本文描述之實施例之第11圖之粒子清洗模組1100之另一示意圖。第14圖繪示旋轉臂1180及附接墊444沿箭頭1310之掃動運動以與墊調節組件810及墊清洗噴霧噴嘴1402互動以將清洗流體(例如，去離子水)輸送至墊444之表面。用於偵測基板100之存在之感測器1404定位於基板接收器410上。
第15圖係粒子清洗模組之一部分的示意圖，圖解說明根據本文描述之實施例之墊調節組件810之另一實施例。墊調節組件810包括用於旋轉調節墊1580且使調節墊1580在軸向方向1504上朝待調節墊移動之調節墊致動組件1570。調節墊1580可為調節盤。調節墊致動組件1570包括墊旋轉機構1572及墊研磨頭1574。墊研磨頭1574位於外殼1102之內部體積1112中且包括固持墊1580之墊固持件1578及流體輸送噴嘴1402。流體輸送噴嘴1402耦接至流體輸送源1584，該流體輸送源1584在墊444之調節期間將研磨漿料、去離子水、化學溶液或任一其他適合的流體提供給墊1580。
第16圖係根據本文描述之實施例之邊緣墊研磨組件1600之另一實施例之示意圖。可使用邊緣墊清洗組件1600來代替第二墊致動組件470或第二墊致動組件1170。邊緣墊 清洗組件1600在如箭頭1602所圖示之1度與10度之間係可調整的，此情況提供對基板100之邊緣之更佳存取以改良清洗。
邊緣墊研磨組件1600包括墊旋轉機構1672、墊研磨頭1674及軸向致動器機構476。墊研磨頭1674位於外殼1102之內部體積1112中且包括固持墊1680之墊固持件1678及流體輸送噴嘴。流體輸送噴嘴耦接至流體輸送源，該流體輸送源在基板100之排除區域及/或邊緣區域之研磨期間將研磨漿料、去離子水、化學溶液或任一其他適合的流體提供給墊480。
邊緣墊固持件1678之中線可與基板100之邊緣對準。邊緣墊固持件1678(及研磨墊1680)具有遠小於基板100之直徑之直徑，例如至少小於基板之直徑之一半或甚至小於基板之直徑之約八分之一。在一個實施例中，邊緣墊固持件1678(及研磨墊1680)可具有小於約50mm之直徑。邊緣墊固持件1678可利用夾子、真空、黏接劑或允許因在研磨多個基板100之邊緣之後研磨墊1680變磨損而週期性地替換研磨墊1680之其他適用技術來固持研磨墊1680。
研磨墊1680可由聚合材料製造，該聚合材料諸如多孔橡膠、聚胺基甲酸酯等，例如，可購自特拉華州紐瓦克市之Rodel公司之POLYTEXTM墊。研磨墊1680可為固定研磨墊。邊緣墊固持件1678藉由軸1686耦接至墊旋轉機構1672。墊旋轉機構1672可為電動機、空氣馬達，或用於抵靠基板100旋轉第二墊固持件1678及研磨墊1680之任一其他適合的馬 達。墊旋轉機構1672耦接至控制器208。在一個實施例中，墊旋轉機構1672以至少約1000rpm之速率旋轉第二墊固持件1678(及研磨墊1680)。
墊旋轉機構1672可藉由軸向致動器1690耦接至托架(未圖示)。軸向致動器1690耦接至控制器208或其他適合的控制器且係可操作的以使邊緣墊固持件1678沿z軸移動以使研磨墊1680抵靠由基板固持件414固持之基板100之邊緣移動。軸向致動器1690可為盤餅形圓筒、線性致動器或用於使邊緣墊固持件1678在與Z軸平行之方向上移動之任一其他適合的機構。在操作中，在基板固持件414與基板接觸且固持該基板之後，軸向致動器1690在Z軸方向上驅動邊緣墊固持件1678以與基板100接觸。
儘管上文針對本發明的實施例，但可在不脫離本發明的基本範疇的情況下設計本發明的其他及進一步實施例，且本發明之範疇由以下申請專利範圍決定。

Claims (19)

  1. 一種粒子清洗模組，該模組包含：一外殼；一基板固持件，該基板固持件設置在該外殼中，該基板固持件經配置以將一基板保持在一大體垂直定向中，該基板固持件在一第一軸上係可旋轉的；一第一墊固持件，該第一墊固持件設置在該外殼中，該第一墊固持件具有以一平行且間隔關係面向該基板固持件之一墊保持表面，該第一墊固持件在與該第一軸平行可旋轉之一第二軸上係可旋轉的；一第一致動器，該第一致動器係可操作的以使該第一墊固持件朝向該基板固持件移動以改變在該第一致動器與該基板固持件之間界定之一距離；一第二墊固持件，該第二墊固持件設置在該外殼中，該第二墊固持件具有以一平行且間隔關係面向該基板固持件之一墊保持表面，該第二墊固持件在與該第一軸及該第二軸平行之一第三軸上係可旋轉的；及一旋轉臂組件，該旋轉臂組件包含：一旋轉臂，該旋轉臂與該第二墊固持件耦接且係可操作的以用於跨該基板之該表面掃動該第二墊固持件；及一第二致動器機構，該第二致動器機構用於使該旋轉臂朝向該基板固持件移動。
  2. 如請求項1所述之粒子清洗模組，該粒子清洗模組進一 步包含：一第三墊固持件，該第三墊固持件設置在該外殼中，該第三墊固持件具有用於固持一調節盤之一墊保持表面，該調節盤用於調節藉由該第一墊固持件所固持的一墊，且該第三墊固持件在與該第一軸及該第二軸平行之一第四軸上係可旋轉的。
  3. 如請求項1所述之粒子清洗模組，其中該第一墊固持件之該墊保持表面經定位以接觸一基板之一排除區域及/或邊緣部分。
  4. 如請求項1所述之粒子清洗模組，該粒子清洗模組進一步包含：一基板接收器，該基板接收器設置在該外殼中，該基板接收器具有經配置以接受一基板之一基板接收狹槽。
  5. 如請求項4所述之粒子清洗模組，其中該基板接收器係可操作的以在與該基板之一中線對準之一第一位置及與該基板分離之一第二位置之間移動。
  6. 如請求項1所述之粒子清洗模組，其中該第一墊固持件之一直徑小於該基板固持件之直徑。
  7. 如請求項1所述之粒子清洗模組，其中該第二墊固持件之一直徑小於該基板固持件之直徑。
  8. 如請求項1所述之粒子清洗模組，其中該第一墊固持件之一直徑為該基板固持件之該直徑之八分之一。
  9. 如請求項1所述之粒子清洗模組，其中該基板固持件係一靜電夾盤或一真空夾盤。
  10. 如請求項1所述之粒子清洗模組，該粒子清洗模組進一步包含：一基板旋轉機構，該基板旋轉機構係可操作的以使該基板固持件繞該第一軸旋轉且該基板旋轉機構藉由一第一軸耦接至該基板固持件。
  11. 如請求項1所述之粒子清洗模組，該粒子清洗模組進一步包含：複數個噴霧棒，該等噴霧棒設置在該外殼中且經配置以在該外殼中分配一清洗流體。
  12. 如請求項1所述之粒子清洗模組，其中該外殼進一步包含經配置以允許一機器人進出該外殼之一蓋。
  13. 如請求項1所述之粒子清洗模組，該粒子清洗模組進一步包含：一凹穴，該凹穴耦接至該外殼且經配置以接收該第一墊固持件。
  14. 一種用於清洗一基板的方法，該方法包含以下步驟：使以一垂直定向設置之一基板自旋；將一清洗流體提供給該自旋基板之一表面；抵靠該自旋基板按壓一第一墊；使該第一墊跨該基板沿一曲線路徑移動；將一研磨流體提供給該自旋基板之一排除區域及/或邊緣部分；抵靠該自旋基板按壓一第二墊；及使該第二墊跨該基板之該邊緣橫向移動。
  15. 如請求項14所述之方法，其中抵靠該自旋基板按壓該第一墊之步驟進一步包含以下步驟：使該第一墊自旋。
  16. 如請求項15所述之方法，其中抵靠該自旋基板按壓該第二墊之步驟進一步包含以下步驟：使該第二墊自旋。
  17. 如請求項16所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：在使該第一墊跨該基板移動之前將基板置放在一超音波清洗模組中； 在使該第二墊跨該基板之該邊緣橫向地移動之後將該基板置放在一或更多個刷模組中；及在將該基板置放在該一或更多個刷模組中之後將該基板置放在一烘乾機中。
  18. 如請求項17所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：在將該基板置放在該超音波清洗模組中之前平坦化該基板之一表面。
  19. 如請求項17所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：在使該第一墊跨該基板移動之後且在將該基板置放在該一或更多個刷模組中之前將該清洗流體提供至該基板。
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