TWI839656B - 在具有單基板清潔腔室的模組化拋光系統中的基板搬運 - Google Patents

在具有單基板清潔腔室的模組化拋光系統中的基板搬運 Download PDF

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TWI839656B
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伊卡特瑞納 米克海琳全柯
靳 紀
傑更 朗加拉賈
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美商應用材料股份有限公司
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Abstract

本揭露內容的實施例大體係關於化學機械拋光(CMP)系統，並且更具體地，係關於用於製造半導體元件的模組化拋光系統。在一個實施例中，一種拋光系統包括：第一部分，該第一部分具有設置在其中的複數個拋光站；和第二部分，該第二部分耦接到該第一部分，該第二部分包括基板清潔系統。該基板清潔系統包括濕進/乾出基板清潔模組，該濕進/乾出基板清潔模組包括限定腔室容積的腔室殼體。該拋光系統進一步包括基板搬運器，該基板搬運器位於該第二部分中，其中該基板搬運器被定位成經由形成在該腔室殼體的一個或多個側壁中的一個或多個開口傳送基板進出濕入/乾出基板清潔模組。

Description

在具有單基板清潔腔室的模組化拋光系統中的基板搬運
本文描述的實施大體係關於用於製造電子元件的裝備，並且更具體地，係關於用於在半導體元件製造製程中在化學機械拋光(CMP)基板之後清潔和乾燥基板表面的系統。
化學機械拋光(CMP)通常用於製造高密度積體電路，以平坦化或拋光沉積在基板上的材料層。在典型CMP製程中，基板保持在載體頭中，該載體頭在拋光流體的存在下將基板的背面壓向旋轉拋光墊。經由由拋光流體提供的化學和機械活動與基板和拋光墊的相對運動的組合，在與拋光墊接觸的基板的材料層表面上去除材料。典型地，在一個或多個CMP製程完成之後，經拋光的基板將被進一步處理至一個或多個CMP後基板處理操作，諸如清潔、檢查和測量操作中的一種或組合。一旦CMP後操作完成，就可將基板從CMP處理區域送出至下一元件製造製程，諸如微影、蝕刻或沉積製程。
為了節省寶貴的製造場地空間並且降低勞動力成本，CMP系統通常將包括：第一部分，例如後部分，其包括複數個拋光站；和第二部分，例如前部分，其已經與第一部分整合以形成單個拋光系統。第一部分可包括CMP後基板清潔系統、基板表面檢查站和/或CMP前或CMP後計量站中的一種或組合。CMP後清潔系統用於在拋光製程之後清潔和乾燥基板表面。典型地，使用一個或多個基板搬運器(例如，機器人)在CMP後系統的模組之間移動基板。
不幸地，不期望的污染物(諸如殘留的水、拋光流體、拋光副產物和清潔流體)通常餘留在基板搬運器的基板搬運表面上和/或經常被重新引入到該基板搬運表面。交叉污染和/或污染物重新引入到基板搬運表面造成在將基板從拋光系統移除之前污染物被重新引入到清潔且乾燥的基板的表面。基板的活性表面的這種污染可能不利地影響元件性能和/或導致元件失效，這造成了形成在基板上的可用元件的良率被抑制。
因此，本領域中需要解決上述問題的清潔系統和方法。
本揭露內容的實施例大體係關於化學機械拋光(CMP)系統和用於在拋光基板之後清潔和乾燥基板表面的整合式清潔系統，以及與其相關的方法。在一個實施例中，一種拋光系統包括：第一部分，該第一部分具有設置在其中的複數個拋光站；和第二部分，該第二部分耦接到該第一部分，該第二部分包括基板清潔系統。該基板清潔系統包括濕進/乾出基板清潔模組，該濕進/乾出基板清潔模組包括限定腔室容積的腔室殼體。該拋光系統進一步包括基板搬運器，該基板搬運器位於該第二部分中，其中該基板搬運器被定位成經由形成在該腔室殼體的一個或多個側壁中的一個或多個開口傳送基板進出濕入/乾出基板清潔模組。
1~17:基板搬運路徑
100:拋光站
100a:拋光站
102:拋光墊
104:工作臺
106:基板載體
110:載體軸線
112:工作臺軸線
114:流體遞送臂
116:墊調節器元件
118:固定的磨料調節盤
120:軸線
180:基板
200:模組化拋光系統
200b:模組化拋光系統
205:第一部分
220:第二部分
220B:「濕」基板處理區域
221:基板搬運區域
222:系統裝載站
224:基板搬運器
225a:基板保持站
225b:基板保持站
226A:基板搬運器
226B:基板搬運器
228:計量站
229:位置特定拋光(LSP)模組
230:HPC模組
232:整合清潔系統
234:第二清潔模組
235:第四清潔模組
236:SSC模組
240:第一裝載閘腔室
240A:第一裝載閘腔室
240B:第二裝載閘腔室
241:門
242:氣體源
270:系統控制器
271:CPU
272:記憶體
273:支援電路
281:腔室主體
282:腔室容積
283:清潔站
284:墊載體臂
285:墊調節站
286:清潔墊
287:墊載體
288:流體分配臂
289:墊調節器
290:基座
291:真空吸盤
293:排放口
300a:SSC模組
300b:SSC模組
301:第一開口
302:第二開口
303:腔室殼體
310:側壁
320:第一側壁
330:第二側壁
340:腔室容積
401:基板搬運器臂
402:基板搬運器臂
500a:SSC模組
500b:SSC模組
501:隧道
503:隧道
505a:基板傳送隧道
505b:基板傳送隧道
505c:基板傳送隧道
507:致動器
600a:SSC模組
600b:SSC模組
600c:SSC模組
603:端效器清潔和/或乾燥系統
605:排流管
610:濕區域
611:濕處理模組
612a:濕升降杆
612b:乾升降杆
613:乾升降杆
614:噴射杆
615:第三基板搬運器
616:濕處理杯
618:噴射噴嘴
619:輪
620:乾區域
621:基板支撐件
622:馬達
630:暴露的內表面
631:實體分隔件
660:入口
678:電離器棒
679:電源
681:第一流體源
682:第二流體源
為了可詳細地理解本揭露內容的上述特徵，可參考實施例來得到以上簡要地概述的本揭露內容的更具體的描述，實施例中的一些示出在附圖中。然而，需注意，附圖僅僅示出了示例性實施例，並且因此不應當被視為對其範圍的限制，並且可允許其他等效實施例。
圖1是根據一個實施例的可用作本文描述的模組化拋光系統的複數個拋光模組中的一者或多者的拋光站的拋光站的示意性側視圖。
圖2A是根據一個實施例的模組化拋光系統的示意性俯視剖視圖。
圖2B是圖2A的模組化拋光系統的示意性透視圖。
圖2C是根據另一個實施例的模組化拋光系統的示意性頂視圖。
圖2D是根據一個實施例的可與圖2A至圖2C的模組化拋光系統一起使用的水平預清潔(HPC)模組的示意性側視圖。
圖3A至圖3B是可與圖2A至圖2B的模組化系統拋光系統一起使用的單基板清潔(SSC)模組的實施例的示意性透視圖。
圖4A是圖2A至圖2B示出的基板搬運器中的一者的示意性頂視圖。
圖4B是根據另一個實施例的可與圖2A至圖2B的模組化系統拋光系統一起使用的基板搬運器的頂視圖。
圖5A至圖5B是圖3A示出的濕清潔腔室的替代實施例的示意性透視圖。
圖6A至圖6B是可與圖2A至圖2B的模組化拋光系統一起使用的單基板清潔(SSC)模組的替代實施例的示意性俯視剖視圖。
圖6C是根據一個實施例的圖6A的腔室的外部部分的示意性透視圖。
為了促進理解，已經盡可能使用相同的附圖標記標示各圖共有的相同要素。設想的是，實施例的要素和特徵可有益地結合在其他實施例中，而無需進一步陳述。
本揭露內容的實施例大體係關於用於半導體元件製造行業的化學機械拋光(CMP)系統。更具體地，本文的實施例係關於用於CMP系統的改善的清潔模組。
一般來講，清潔系統的各個清潔模組用於清潔和乾燥經拋光的基板的表面。典型的清潔系統包括複數個濕清潔站，諸如一個或多個拋光站、一個或多個噴射站和一個或多個刷盒，以及乾燥站。使用基板搬運器將經拋光的基板從位於拋光系統的第一部分中的拋光站傳送到位於拋光系統的第二部分中的清潔系統。典型地，經拋光的基板在其表面上具有殘留的拋光流體、水和其他拋光污染物，並且因此在「濕」狀況下從第一部分傳送到第二部分。用 於傳送基板的基板搬運器被配置用於在濕狀況下搬運基板並且通常被稱為「濕」基板搬運器或機器人。一旦進入前部分，在被傳送到乾燥站之前使用一個或多個濕基板搬運器在複數個清潔模組中的各個清潔模組之間傳送基板。使用濕基板搬運器將基板傳送到乾燥站，並且使用被配置用於搬運乾基板的不同的基板搬運器(即，「乾」基板搬運器)將基板從乾燥站取出。
圖1是可用作本文描述的模組化拋光系統的拋光模組中的一者或多者的拋光站的示例拋光站100的示意性側視圖。這裡，拋光站100具備具有固定到其上的拋光墊102的工作臺104以及基板載體106。基板載體106面對工作臺104和安裝在其上的拋光墊102。基板載體106用於將設置在其中的基板180的材料表面推靠在拋光墊102的拋光表面上，同時同時地圍繞載體軸線110旋轉。典型地，工作臺104圍繞工作臺軸線112旋轉，同時旋轉基板載體106從工作臺104的內半徑到外半徑來回掃掠，以部分地減少拋光墊102的不均勻磨損。
拋光站100進一步包括流體遞送臂114和墊調節器組件116。流體遞送臂114定位在拋光墊102上方並且用於將拋光流體(例如，其中懸浮有磨料的拋光漿料)遞送到拋光墊102的表 面。典型地，拋光流體含有pH調節劑和其他化學活性成分(諸如氧化劑)，以使得能夠對基板180的材料表面進行化學機械拋光。墊調節器元件116用於經由在拋光基板180之前、之後或期間將固定的磨料調節盤118推靠在拋光墊102的表面上來調節拋光墊102。將調節盤118推靠在拋光墊102上包括圍繞軸線120旋轉調節盤118並且從工作臺104的內半徑到工作臺104的外半徑掃掠調節盤118。調節盤118用於從拋光墊102的拋光表面磨蝕、移開和去除拋光副產物或其他碎屑。
圖2A是具有根據本文描述的實施例形成的整合清潔系統232的模組化拋光系統200的示意性俯視剖視圖。圖2B是圖2A的模組化拋光系統的示意性透視圖。這裡，模組化拋光系統200具備第一部分205和耦接到第一部分205的第二部分220。第一部分205包括複數個拋光站100a、100b，諸如圖1描述的拋光站100，為了減少視覺混亂，其在這裡未示出。
第二部分220包括複數個系統裝載站222、一個或多個基板搬運器224、226A與226B、一個或多個計量站228、一個或多個位置特定拋光(LSP)模組229(圖2B)和基板清潔系統232。一個或多個基板搬運器224、226A與 226B單獨地或組合地使用以在第一部分205與第二部分220之間傳送基板180，從而在第二部分220內移動基板，包括在其各種模組、站和系統之間移動，以及將基板傳送進出系統裝載站222。LSP模組229典型地被配置為使用具有小於要拋光的基板的表面積的表面積的拋光構件(未示出)僅拋光基板表面的一部分。LSP模組229通常在基板已經在拋光模組內被拋光之後使用以從基板的相對小的部分進行修正(例如，去除額外材料)。
基板清潔系統232促進在拋光基板180之後從該基板的表面去除殘留拋光流體和拋光副產物。這裡，基板清潔系統232包括一個或多個第一清潔模組(諸如一個或多個水平預清潔(HPC)模組230(在圖2D中進一步描述))、一個或多個第二清潔模組234(諸如刷箱和/或噴射站)和一個或多個第三清潔模組(諸如一個或複數個單基板清潔(SSC)模組236(示出三個))。在一些實施例中，基板清潔系統232進一步包括一個或多個第四清潔模組235，該一個或多個第四清潔模組被配置為使用硫酸(H2SO4)和過氧化氫(H2O2)的溶液從基板的表面清潔拋光流體殘留物。
在一些實施例中，諸如圖2B所示，複數個SSC模組236以豎直堆疊佈置設置。SSC模組236的堆疊佈置促成同時處理設置在SSC模組236中的每一者中的複數個個別基板。SSC模組236中的每一者被配置為使用一種或多種「濕」清潔和/或漂洗流體清潔基板並且在此之後乾燥基板，由此減弱對在習知的多站式清潔系統的個別濕清潔和乾燥站之間進行耗時的基板傳送搬運操作的需要。與習知的拋光系統相比，在豎直堆疊佈置中使用複數個SSC模組236有益地增加了模組化拋光系統200的基板處理輸送量密度。
這裡，模組化拋光系統200的操作由系統控制器270引導。系統控制器270包括可程式化中央處理單元(CPU)271，該可程式化CPU可與記憶體272(例如，非揮發性記憶體)和支援電路273一起操作。支援電路273以習知方式耦接到CPU 271，並且包括耦接到模組化拋光系統200的各種部件的快取記憶體、時鐘電路、輸入/輸出子系統、電源等以及上述項的組合，以促成對模組化拋光系統的控制。CPU 271是在工業環境中使用的任何形式的通用電腦處理器中的一種，諸如可程式化邏輯控制器(PLC)，用於控制處理系統的各種部件和子處理器。耦接到 CPU 271的記憶體272是非暫態的，並且典型地是易獲得的記憶體中的一者或多者，諸如隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、軟碟機、硬碟或任何其他形式的數位儲存裝置(本地或遠端)。
典型地，記憶體272是含有指令的非暫態電腦可讀儲存介質的形式(例如，非揮發性記憶體)，該指令在由CPU 271執行時促成模組化拋光系統200的操作。在記憶體272中的指令是程式產品的形式，諸如實現本揭露內容的方法的程式。程式碼可遵照許多不同程式化語言中的任一種。在一些示例中，本揭露內容可被實現為儲存在用於與電腦系統一起使用的電腦可讀儲存介質上的程式產品。程式產品的程式定義實施例(包括本文描述的方法)的功能。
例示性非暫態電腦可讀儲存介質包括但不限於：(i)其上可持久地儲存資訊的不可寫儲存介質(例如，在電腦內的唯讀記憶體裝置，諸如可由CD-ROM驅動器讀取的CD-ROM碟、快閃記憶體記憶體、ROM晶片或任何類型的固態非揮發性半導體記憶體元件，例如固態驅動器(SSD))；和(ii)在其上儲存可變更資訊的可寫儲存介質(例如，在磁碟機或硬碟驅動器內的軟碟或任何類型的固態隨機存取半導體記憶體)。當 實施指示本文中描述的方法的功能的電腦可讀指令時，此類電腦可讀儲存介質是本揭露內容的實施例。在一些實施例中，本文闡述的方法或其部分由一個或多個專用積體電路(ASIC)、現場可程式化閘陣列(FPGA)或其他類型的硬體實現方式執行。在一些其他實施例中，本文闡述的基板處理和/或搬運方法由軟體常式、ASIC、FPGA和/或其他類型的硬體實現方式的組合執行。一個或多個系統控制器270可與本文描述的各種模組化拋光系統中的一者或任何組合和/或其單獨的拋光模組一起使用。
在一些實施例中，諸如如圖2C所示，SSC模組236中的個別SSC模組設置在第二部分220的相對側上，使得一個或多個基板搬運器226A與226B設置在兩者之間。在一些實施例中，模組化拋光系統200進一步包括設置在基板搬運器224與一個或多個基板搬運器226A與226B之間、設置在個別基板搬運器226A與226B之間和/或設置在第二部分220的不同模組和系統之間(例如，基板保持站225b)的一個或多個基板保持站225a至225b。在一些實施例中，模組化拋光系統200包括設置在第一部分205與第二部分220之間的基板保持站225a以促進基板在兩者之間的分段運輸(staging)和傳送。這裡，基 板保持站225a至225b各自被配置為保持多個基板並且可用於濕或乾基板分段運輸以增加基板搬運操作和/或基板處理序列的靈活性。
在一些實施例中，模組化拋光系統200進一步包括設置在SSC模組236與基板搬運器224之間的一個或多個第一裝載閘腔室240A和/或設置在個別基板搬運器226A與226B之間和在「濕」基板處理區域之間的一個或多個第二裝載閘腔室240B。典型地，裝載閘腔室240A中的每一者包括腔室主體或腔室壁，該腔室主體或腔室壁限定裝載閘容積，該裝載閘容積中設置有基板保持站225b。從基板搬運器224所在的基板搬運區域221、SSC模組236和/或基板搬運器226A所在的區域進入裝載閘容積的通路是經由穿過它們之間的相應腔室壁設置的開口提供的，並且開口中的每一者都可用門241密封。
典型地，藉由以確保在任何一個時間上不超過一個的通向裝載閘容積的門241打開的順序單獨地打開和關閉門241中的每一者，將基板傳送進出裝載閘腔室240A和240B。因此，裝載閘腔室240A至240B可用於將拋光系統200的個別模組和/或部分的氣氛彼此流體隔離以防止和/或顯著地減少污染物在它們之間的流動。因此，已經在SSC模組236中處理的清潔且 乾燥的基板可從SSC模組236傳送到裝載閘腔室240A且從裝載閘腔室240A傳送到基板搬運區域221而不將清潔且乾燥的基板暴露於「濕」基板處理區域220B的氣氛。
在一些實施例中，使用與裝載閘容積流體耦接的氣體源242將清潔乾燥空氣(CDA)或惰性氣體(例如，N2)提供到該裝載閘容積。在一些實施例中，基板搬運區域221的氣氛維持在比第一部分205高的壓力下，並且裝載閘腔室240A至240B和SSC模組236維持在兩者之間的壓力下。在各種腔室和模組的門在基板搬運區域221與第一部分205之間打開和關閉時，經由設置在基板搬運區域與第一部分之間的腔室維持從基板搬運區域到第一部分的從高到低壓力梯度確保系統中的氣流從基板搬運區域221移動到第一部分205。因此，壓力梯度防止不期望的污染物從第一部分205、處理區域220B和SSC模組236流入到裝載閘腔室240A至240B中和/或流入到基板搬運區域221中。在一個示例中，在順序定位的處理腔室或處理區域之間(諸如在SSC模組236與裝載閘腔室240A至240B之間，或者在基板搬運區域221與裝載閘腔室240A至240B之間)的壓降在約0.1與約5英寸w.g.之間。
在一些實施例中，裝載閘腔室可在基板傳送製程期間保持關閉，直到門241的一側或多側上的相對濕度下降到低於預定參考相對濕度(RH)值。RH可經由發起使適量的惰性氣體從惰性氣體供應源流入到門241一側上的期望區域來降低。例如，可期望在打開分隔裝載閘腔室240和SSC模組236、600b的門241之前發起使適量的惰性氣體流入到裝載閘腔室240(圖2C或圖6B)中。替代地，例如，可能期望發起使適量的惰性氣體流入SSC模組236、600b中來降低其中的RH，並且然後確保在打開將裝載閘腔室240和SSC模組236、600b分開的門241之前在腔室之間形成期望的壓力梯度。
圖2C中的裝載閘腔室240A、240B、基板搬運器226A與226B和單基板清潔SSC模組236的佈置允許定義的基板搬運路徑(如順序編號的箭頭1-17所示)，這有利地減少在濕基板和乾基板與基板搬運表面之間的暴露，從而減少本來可能與之相關聯的交叉污染事件。
個別的HPC模組230在圖2D中示出，並且包括限定腔室容積282的腔室主體281以及共同地設置在腔室容積282中的清潔站283、墊載體臂284和墊調節器站285。清潔站283包括用於在水平方向上支撐基板180並且圍繞軸A旋轉 基板180的真空吸盤291和用於將清潔流體分配到基板180的表面的流體分配臂288。墊載體臂284可圍繞軸線B樞轉以使固定到墊載體287的清潔墊286掃過基板180的表面並對其施加下壓力。這裡，墊載體臂284被配置為在基板180與墊調節站285之間移動墊載體287以及因此移動清潔墊286。墊調節器站285包括墊調節器289，例如刷或磨盤，其用於清潔和復原清潔墊286的表面。真空吸盤291和固定在其上的基板180的水平取向使得清潔墊286能夠將更大的力施加在基板180上，並且由此實現難以從該基板的表面去除拋光流體副產物(例如，拋光流體殘留物)的更大的清潔效率。這裡，使用穿過腔體281的基座290設置的排放口293收集清潔流體，使得HPC模組230可定位在第二部分220的上部分中以有利地允許其他模組或系統定位在其下方.
圖3A至圖3B是根據一些實施例的可用作圖2A至圖2B所示的SSC模組236的一部分或作為其替代的相應單基板清潔(SSC)模組300a、300b的示意性等距視圖。
這裡，SSC模組300a、300b中的個別的模組中的每一者包括腔室殼體303，該腔室殼體限定腔室容積340和設置在腔室容積340中的清 潔站(未示出)，諸如圖6A至圖6B所示的清潔站中的一者。一般來講，通常，SSC模組300a、300b被配置用於濕處理基板以從其去除殘留的拋光污染物(例如，經由使用一種或多種清潔流體)和用於隨後乾燥基板兩者。因此，SSC模組300a、300b中的每一者都提供個別的單基板濕入乾出清潔系統。
在本文中，SSC模組300a、300b中的每一者具備一個或多個狹槽形開口，例如第一開口301和可選的第二開口302，該一個或多個狹槽形開口穿過腔室殼體303的一個或多個側壁310設置。第一開口301和第二開口302提供通向腔室容積340的基板搬運器通路，並且由此促成基板傳送進出清潔站。例如，在圖3A中，SSC模組300a包括穿過側壁310中的一者設置的第一開口301和設置在與第一開口301相同的側壁310中的可選的第二開口302。如圖3A所示，第二開口302位於側壁310在第一開口301下方(在Y方向上)的一部分中。在一些實施例中，「濕」要處理基板經由第二開口302傳送到腔室容積340中，並且「乾」經處理基板經由第一開口301被傳送出腔室容積340。替代地，第一開口301和第二開口302可分別穿過不同側壁設置，諸如如圖3B所示，其中第一開口301穿過複數個側 壁310中的第一側壁320設置，並且第二開口302設置在複數個側壁310中的第二側壁330上。在第一開口301和第二開口302穿過不同側壁設置的實施例中，第一開口301和第二開口302可在Y方向上位於不同或基本上相同的位置。
在圖3B中，第一側壁320和第二側壁330設置在SSC模組300b的相對側上。在其他實施例中，第一開口301和第二開口302可設置為穿過彼此正交的相應側壁。有益地，第一開口301和第二開口302放置在不同側壁320、330和/或相同側壁310(圖3A)中以及每個開口專用於濕基板或乾基板的傳送如所期望地最小化在進入SSC模組236的濕基板和離開SSC模組236的乾基板之間交叉污染。第一開口301和第二開口302可相對於底板(即，在Y方向上)定位在基本上相同或不同的豎直高度處。
圖4A和圖4B是可用作圖2A至圖2C所示的一個或多個基板搬運器的基板搬運器226A與226B的示意性頂視圖。基板搬運器226A與226B被配置為在X、Y和Z方向上移動基板，並且在一些實施例中，將基板的取向從豎直取向改變為水平取向，反之亦然，以促進基板在模組化拋光系統200的各種模組和系統之間的傳送。這裡，基板搬運器226A與226B包括基板搬 運器臂401與/或基板搬運器臂402，每個臂具有與其耦接的端效器。在圖4A中，基板搬運器226A具有單個端效器，其可用於將濕基板傳送到SSC模組300a、300b中和從中取出乾基板。
在圖4B中，基板搬運器226B具備基板搬運器臂401和基板搬運器臂402以及與其耦接的對應的第一端效器和第二端效器。這裡，第一端效器專用於搬運濕基板，即，要傳送到SSC模組300a、300b的基板，而第二端效器專用於搬運乾基板，即，要從SCC模組300a、300b轉送的基板。使用專用端效器將基板傳送進出SSC模組300a、300b如所期望地減少從傳送到SSC模組300a、300b中的濕基板表面接收到的不期望污染物到傳送出SSC模組300a、300b的乾基板的表面的不期望的傳送。在一些實施例中，第一端效器用於經由第一開口301將基板傳送到SSC模組300a、300b中，並且第二端效器用於經由第二開口302將基板傳送出SSC模組300a、300b。
圖5A至圖5B是相應單基板清潔(SSC)模組500a至500b的替代實施例的示意性透視圖，每個SSC模組都用作圖2A至圖2C所示的SSC模組236的一部分或作為其替代。這裡，SSC模組500a包括限定腔室容積340的腔室殼體303。腔 室殼體303包括複數個側壁310，其中側壁310中的一者中形成有第一開口301，並且隧道501與第一開口301對準地設置並且從側壁310向外延伸以限定基板傳送隧道505a。在一些實施例中，隧道501耦接到致動器507，該致動器被配置為例如經由相對於側壁310向上或向下(在Y方向上)移動隧道來使隧道移動遠離第一開口301。在彼等實施例中，當乾基板被傳送出腔室容積340時，隧道501可移動遠離第一開口301，並且當濕基板被傳送到腔室容積340中時，隧道501可移動返回以與第一開口301對準。因此，在彼等實施例中，隧道501可用於在基板被裝載到其中時防止濕基板將污染物傳送到SSC模組500a的開口301和/或側壁310的表面。
在一些實施例中，諸如如圖5B所示，隧道503固定地耦接到SSC模組500b，諸如固定地耦接到SSC模組500b的側壁310，並且與第一開口301對準地設置以與其一起限定基板傳送隧道505b。在彼等實施例中，隧道可從側壁310向外延伸、從側壁310向內延伸以至少部分地設置在腔室容積340中，或者兩者皆可(如圖所示)。在其他實施例中，隧道503與第二開口302對準地設置。在一些實施例中，SSC模組500b包括複數個隧道503，每個隧道與相應開口 301、302對準地設置以與其一起限定對應基板傳送隧道505b。典型地，在該等實施例的每一者中，開口301、302中的一者用於將濕基板傳送到腔室容積340中，並且兩個開口301、302中的另一者用於將乾基板傳送出腔室容積340，由此最小化污染物和/或流體向乾燥基板的表面的重新引入。
在一些實施例中，第一開口301和/或第二開口302包括門(未示出)和門致動器(未示出)，該門和門致動器可用於在關閉位置時密封第一開口301和/或第二開口302以允許基板在打開位置時傳送進出第一開口301和/或第二開口302。當門在關閉位置時，SSC模組500b的內部，例如腔室容積340，理想地與第二部分220的環境隔離以限制來自第二部分的污染物流入其中。
圖6A是根據另一個實施例的SSC模組600a的一部分的示意性俯視剖視圖，其可用作圖2A至圖2B所示的SSC模組236的一部分或作為其替代。這裡，SSC模組600a被示出為與模組化拋光系統200b的一部分整合，該模組化拋光系統200b基本上類似於圖2A至圖2B的模組化拋光系統200。在可與本文揭露的其他實施例結合的一個實施例中，諸如在具有圖3A至圖3B 和圖5A至圖5B所示的特徵的任何組合的情況下，SSC模組600a具備兩個分開的區段：濕區域610和乾區域620，並且模組化拋光系統200b使用圖4B描述的第二基板搬運器226B將基板傳送進出兩個區域。如上所述，第二基板搬運器226B具有兩個基板搬運器臂401、402，每個基板搬運器臂可專用於濕基板搬運或乾基板搬運，以便減少在濕區域610與乾區域620之間的交叉污染。
在一些實施例中，端效器清潔和/或乾燥系統603與第二基板搬運器226B相鄰地設置。端效器清潔和/或乾燥系統603經由在基板傳送操作之間清潔和/或乾燥基板搬運器臂401來使得相同基板搬運器臂401能夠用於傳送濕基板180和乾基板180兩者。典型地，端效器清潔和/或乾燥系統603包括耦接到流體源的一個或多個噴射噴嘴。在清潔操作期間，清潔和/或乾燥系統603將清潔流體流(例如，去離子(DI)水)引導到基板搬運器臂或端效器的一個或多個部分以去除任何不期望的污染物。在乾燥操作期間，清潔和/或乾燥系統603可引導氣體(例如，N2、CDA)和/或其他類型的流體(例如，含酒精的蒸汽)穿過基板搬運器臂或端效器中的一者或多個部分以促進這些部件的乾燥。
濕區域610上可包括若干部件，以便清潔基板180並且還防止基板180過早乾燥，這可能造成餘留在基板180上的碎屑或其他不期望的顆粒。例如，濕區域610可包括一組濕升降杆612a，該組濕升降杆是基板支撐件621的一部分並且設置在濕處理模組611內。濕處理模組611包括濕處理杯616，該濕處理杯被配置為收集在SSC模組600a的濕區域610中執行的濕清潔製程期間施加到基板的表面的任何流體。濕處理杯616可連接到排放系統(未示出)和排流管(未示出)。
濕區域610包括一個或多個噴射杆614(示出三個)，諸如多於兩個噴射杆614，或者三個或更多個噴射杆614。噴射杆614中的每一者包括複數個噴嘴，該複數個噴嘴在噴射杆定位在基板180上方時將流體(例如，DI水)引導到基板180上。這裡，一個或多個噴射杆614中的每一者包括複數個噴嘴。在一些實施例中，第一流體源681和第二流體源682流體耦接到複數個噴射杆614中的各個噴射杆。在一個實施例中，第一流體源681向噴射杆614提供DI水。在一個實施例中，第二流體源682向噴射杆614提供一種或多種清潔流體(例如，酸、堿、溶劑、乾燥劑(例如，酒精)等)。系統控制器270控制 第一流體源681和/或第二流體源682。在一個實施例中，濕基板放置感測器(未示出)設置在濕區域610中以偵測運輸到濕區域610中的基板180是否足夠濕。如果在濕區域610內進行濕處理之前或期間確定基板180未足夠潤濕，則可啟動噴射杆以將流體遞送到基板的表面。在完成在SSC模組600a的濕區域610中執行的濕清潔製程後，可在將基板傳送到乾區域620之前將乾燥劑和/或氣體施加到基板。
另外，SSC模組600a可包括分開的第三基板搬運器615，該第三基板搬運器被配置為在濕區域610與乾區域620之間傳送基板180。該第三基板搬運器615允許濕區域610和乾區域620在SSC模組600a內分開。SSC模組600a可包括設置在其中的基板搬運器清潔和/或乾燥系統(未示出)。基板搬運器清潔和/或乾燥系統可類似於與端效器清潔和/或乾燥系統603一起使用的上述系統。
殘留物和其他不想要的顆粒可能餘留在基板180的外邊緣上；因此，期望一種用於清潔基板180的外邊緣的設備。例如，在SSC模組600a中執行的基板清潔製程的不同時間期間，輪619可由致動器(未示出)移動並選擇性地定位以清潔基板180的邊緣。替代地，或者與輪619 結合地，噴射噴嘴618可被定位成經由沿著基板180的邊緣噴射清潔流體(例如，DI水)來清潔基板180的邊緣。基板180在基板支撐件621上旋轉，使得噴射噴嘴618或輪619清潔基板180的整個外邊緣。馬達622為基板支撐件621的旋轉提供動力。
為了防止流體積聚在SSC模組600a的濕區域610的暴露表面上，暴露的內表面630可成角度或傾斜，以便將流體引導向排流管605。排流管定位在SSC模組600a的相對低的部分處。在可與本文揭露的其他實施例結合的一個實施例中，SSC模組600a包括密封件(未示出)以防止流體逸出濕區域610並撞擊在乾區域620和/或腔室的其他部分上。
SSC模組600a的乾區域620包括一組乾升降杆613，該組乾升降杆被配置為在基板180被乾燥時支撐該基板。乾區域620進一步包括在乾區域620上與基板支撐件621相鄰地設置的電離器棒678。電離器棒678能夠引導空氣流以產生空氣幕，該空氣幕在基板180從濕區域610傳遞到乾區域620時撞擊在該基板上。電源679用於在從電離器棒678流出的氣體流出電離器棒678時對該氣體進行電離。所得的電離氣體用於 去除在處理期間形成在基板180上的任何殘留電荷。
在一些實施例中，實體分隔件631設置在濕區域610與乾區域620之間。實體分隔件631可包括狹槽形開口，該狹槽形開口的大小被設定為允許由第三基板搬運器615在濕區域610與乾區域620之間傳送基板。
為了進一步減少不想要的氣流，SSC模組600a可包括氣流管理系統(未示出)。在可與本文揭露的其他實施例結合的一個實施例中，氣流管理系統包括定位在SSC模組600a的處理區域的至少一部分上方的HEPA過濾器以及局部排放系統。在一個實施例中，氣流管理系統是用於在至少傳送一個或多個基板180進出SSC模組600a期間維持SSC模組600a內的正壓力的設備。在一個實施例中，氣流管理系統包括耦接到SSC模組600a的開口的一個或多個裝載閘。
在其他實施例中，諸如如圖6B所示，SSC模組600b可具有在腔室容積340內的單個處理站，該處理站被配置用於在此之後對基板的順序濕處理和乾燥。在圖6B中，SSC模組600b與基本上類似於圖2A至圖2B的模組化拋光系統200或圖6A的模組化拋光系統200b的模組化拋 光系統整合。這裡，SSC模組600b可包括圖3A至圖3B、圖5A至圖5B和圖6A中描述的特徵中的任一者或組合。這裡，SSC模組600b被配置用於濕處理(例如，使用一種或多種流體進行清潔)和使用同一基板支撐件621在腔室容積340的區域中進行乾燥兩者。這裡，使用第一組升降杆(這裡是濕升降杆612a)將基板傳送到基板支撐件。一旦基板被清潔和乾燥，使用第二組升降杆(這裡是乾升降杆612b)從基板支撐件621提升基板以促進基板搬運器臂接取基板。因此，其上可能有殘留流體的濕升降杆612a不與乾基板接觸，並且可如所期望地避免殘留流體從濕升降杆612a重新引入到基板表面。
圖6C是根據一個實施例的圖6A的SSC模組600a的外部分的示意性透視圖。在可與本文揭露的其他實施例結合的一個實施例中，隧道501與第一開口301對準以限定與其配准的基板傳送隧道505c。基板傳送隧道505c期望地防止設置在經由第一開口301進入SSC模組600c的濕基板180的表面上的流體和/或其他污染物滴落在或遷移到從第二開口離開SSC模組600a的乾基板180的表面上302。濕基板180在A方向上在入口660處進入基板傳送隧道505c，並且乾基板在被運輸到模組化拋光系統200b的其他處 理區域(例如，複數個系統裝載站222中的一者)之前在B方向上離開第二開口302。
這裡，基板傳送隧道505a至505c中的每一者的寬度大於要處理的基板的直徑，例如大於320mm、大於約大於約350mm或在約300mm與約400mm之間。基板傳送隧道505a至505c具有足以容納基板以及基板搬運器的端效器的厚度的高度，諸如約2.5cm或更大、約5cm或更大、約7.5cm或更大、或約10cm或更大，或者在約2.5cm與約20cm之間，諸如在約2.5cm與約15cm之間或在約2.5cm與約10cm之間。在一些實施例中，諸如在隧道從側壁310向外延伸或向內延伸到腔室容積340中的情況下，隧道的長度可大於約100mm，諸如大於約150mm、大於約200mm、大於約250mm或大於約300mm，或者在約100mm與約1000mm之間，諸如在約100mm與約750mm之間或在約100mm與約500mm之間。在一些實施例中，長高比(長度與高度，其中高度在Y方向上測量)大於5：1，諸如大於約10：1。以上隧道大小可用於大小被設定為處理300mm基板的SSC模組。適當縮放可用於大小被設定為處理具有不同直徑的基板的SSC模組。
有益地，上述濕清潔系統和相關基板搬運和傳送方案顯著地減少和/或減弱在單晶片 濕清潔腔室中的濕入/乾出法清潔製程之後流體和/或其他污染物非所需要地重新引入到乾基板表面。經由在CMP後清潔製程之後防止污染物重新引入到表面基板上，可如所期望地避免增加的缺陷率和受抑制的可用元件收率和/或與其相關聯的元件性能和可靠性問題。
儘管前述內容針對的是本揭露內容的實施例，但是在不脫離本揭露內容的基本範圍的情況下可設想本揭露內容的其他和進一步實施例，並且本揭露內容的範圍由所附申請專利範圍的範圍確定。
100:拋光站
102:拋光墊
104:工作臺
106:基板載體
110:載體軸線
112:工作臺軸線
114:流體遞送臂
116:墊調節器元件
118:固定的磨料調節盤
120:軸線
180:基板

Claims (24)

  1. 一種拋光系統，包括：一第一部分，該第一部分具有設置在其中的複數個拋光站；一第二部分，該第二部分耦接到該第一部分，該第二部分包括一基板清潔系統，該基板清潔系統包括一濕進/乾出基板清潔模組，該濕進/乾出基板清潔模組包括：一腔室殼體，該腔室殼體限定一腔室容積，其中該腔室殼體的一第一側壁具有從中穿過形成的一第一開口；一基板支撐件，該基板支撐件設置在該腔室容積中；和一第一門或第一閥，該第一門或第一閥可操作以覆蓋或密封該第一開口；和一基板搬運器，該基板搬運器位於該第二部分中，其中該基板搬運器被定位成經由該第一開口將基板傳送到該腔室容積中。
  2. 如請求項1所述的拋光系統，其中該腔室殼體的該第一側壁或一第二側壁具有從中穿過形成的一第二開口，並且一第二門或第二閥可操作以覆蓋或密封該第二開口。
  3. 如請求項2所述的拋光系統，進 一步包括一裝載閘腔室，該裝載閘腔室與該基板清潔模組相鄰，其中該裝載閘腔室中的一開口與該第二開口對準。
  4. 如請求項2所述的拋光系統，其中該第二開口穿過該第二側壁設置，並且該第二側壁與該第一側壁相鄰。
  5. 如請求項2所述的拋光系統，其中該第二開口穿過該第一側壁設置在該第一開口上方。
  6. 如請求項5所述的拋光系統，其中該基板搬運器包括：一第一端效器，該第一端效器耦接到一第一臂；和一第二端效器，該第二端效器耦接到一第二臂，其中該第一端效器用於經由該第一開口將濕基板傳送到該腔室容積中，並且該第二端效器用於經由該第二開口將乾基板從該腔室容積傳送出。
  7. 如請求項5所述的拋光系統，進一步包括一隧道，該隧道從該腔室殼體向外延伸，其中該隧道與該第一開口或該第二開口對準地設置以允許基板從中傳送通過。
  8. 如請求項7所述的拋光系統，其 中該隧道耦接到一致動器，該致動器可操作以在基板傳送進出該腔室容積期間將該隧道移動遠離該第一開口或該第二開口。
  9. 一種基板清潔系統，包括：一腔室殼體，該腔室殼體限定一腔室容積，該腔室殼體的一第一側壁具有從中穿過形成的一第一開口以用於將一基板接收到該腔室容積中；一基板支撐件，該基板支撐件設置在該腔室容積中；一第一升降杆組件，該第一升降杆組件包括複數個第一杆以用於從一基板搬運器接收一基板並且將該基板定位在該基板支撐件上；和一第二升降杆組件，該第二升降杆組件包括複數個第二杆，該複數個第二杆被定位成從該基板支撐件提升該基板以允許該基板搬運器接取該基板，其中該複數個第二杆不同於該複數個第一杆。
  10. 如請求項9所述的基板清潔系統，進一步包括：一隧道，該隧道從該腔室殼體向外延伸，其中該隧道與該第一開口對準地設置以允許基板從中傳送通過； 一裝載閘腔室，該裝載閘腔室鄰近該腔室殼體，其中該裝載閘腔室中的一開口與穿過該腔室殼體的一第二側壁設置的一第二開口對準，並且該第二側壁與該第一側壁相鄰；和一基板搬運器，該基板搬運器被定位成經由該隧道將基板傳送到該腔室容積中，其中該基板搬運器包含：一第一端效器，該第一端效器耦接到一第一臂；和一第二端效器，該第二端效器耦接到一第二臂，其中該第一端效器用於經由該第一開口將濕基板傳送到該腔室容積中，並且該第二端效器用於經由該第二開口將乾基板從該腔室容積傳送出。
  11. 如請求項9所述的基板清潔系統，進一步包括一個或多個第一噴嘴，該一個或多個第一噴嘴被定位成將一乾燥流體引導到該複數個第一升降杆處。
  12. 如請求項9所述的基板清潔系統，進一步包括一隧道，該隧道與該第一開口對準地設置以與其限定一基板傳送路徑。
  13. 如請求項9所述的基板清潔系統， 其中該腔室殼體的一第二側壁具有從中穿過形成的一第二開口，並且一門或閥可操作以覆蓋或密封該第二開口。
  14. 如請求項13所述的基板清潔系統，進一步包括一裝載閘腔室，該裝載閘腔室與該基板清潔系統相鄰，其中該裝載閘腔室中的一開口與該第二開口對準。
  15. 如請求項14所述的基板清潔系統，其中該第二側壁與該第一側壁相鄰。
  16. 如請求項12所述的基板清潔系統，其中一第二開口穿過該第一側壁設置在該第一開口上方。
  17. 如請求項12所述的基板清潔系統，其中該隧道延伸到該腔室容積中。
  18. 如請求項16所述的基板清潔系統，進一步包括一隧道，該隧道從該腔室殼體向外延伸，其中該隧道與該第一開口或該第二開口對準地設置以允許基板從中傳送通過。
  19. 如請求項16所述的基板清潔系統，其中該隧道耦接到一致動器，該致動器可操作以在基板傳送進出該腔室容積期間將該隧道移動遠離該第一開口或該第二開口。
  20. 如請求項11所述的基板清潔系 統，進一步包括一個或多個第二噴嘴，該一個或多個第二噴嘴接近該基板支撐件設置並且被定位成將一流體朝向設置在其上的一基板的一外周邊緣引導。
  21. 如請求項10所述的基板清潔系統，該基板清潔系統進一步包括一第一門或第一閥，該第一門或第一閥可操作以覆蓋或密封該第一開口，其中該腔室殼體的該第一側壁或該第二側壁具有從中穿過形成的一第二開口，並且一第二門或第二閥可操作以覆蓋或密封該第二開口。
  22. 如請求項21所述的基板清潔系統，其中該第二開口穿過該第二側壁設置，並且該第二側壁與該第一側壁相鄰。
  23. 如請求項21所述的基板清潔系統，其中該第二開口穿過該第一側壁設置在該第一開口上方。
  24. 如請求項23所述的基板清潔系統，該基板清潔系統進一步包括一隧道，該隧道從該腔室殼體向外延伸，其中該隧道與該第一開口或該第二開口對準地設置以允許基板從中傳送通過。
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