用于化学机械平坦化后的基板抛光预清洁的系统、方法和装置的制造方法
【专利说明】用于化学机械平坦化后的基板抛光预清洁的系统、方法和装置
[0001 ] 本申请要求于2013年10月25日提交的美国临时专利申请N0.61/895，527以及于2013年11月27日提交的美国临时专利申请N0.61/909，973的优先权，其中的每一项临时专利申请都通过弓I用形式而整体并入本文。
技术领域
[0002]本发明的实施例总体涉及包含化学机械平坦化(化学机械研磨，CMP)的电子器件制造，并且特别涉及用于CMP之后的基板抛光预清洁的方法与装置。
【背景技术】
[0003]在对基板执行了化学机械平坦化(CMP)工艺之后，典型地清洁基板以将不想要的碎肩与颗粒从此基板去除。例如，浆料、经研磨的基板料或其他残余物可能粘附至基板(包含此基板的边缘斜角)。
[0004]在CMP之后，基板可经冲洗，并且被转移至清洁模块(诸如，洗涤器刷箱、兆声波槽等)以去除此类不想要的材料。然而，在CMP之后保留的一些颗粒与残余物可能难以使用刷箱洗涤、兆声波槽浸没等常规的清洁方法来去除。
【发明内容】
[0005]在一些实施例中，提供一种用于清洁基板的装置，所述装置包含:(I)基板卡盘，经配置以利用可接取的基板的前侧来支撑所述基板；(2)抛光衬垫组件，经配置以支撑抛光衬垫，所述抛光衬垫的直径小于所述基板的直径；以及(3)摆动手臂，所述摆动手臂耦接至所述抛光衬垫，并且经配置以:沿所述基板的前侧定位并旋转所述抛光衬垫；以及控制在清洁期间由所述抛光衬垫抵靠所述基板的前侧而施加的力的量。所述基板卡盘、所述抛光衬垫组件与所述摆动手臂经配置以抛光清洁所述基板。
[0006]在一些实施例中，提供一种用于在化学机械平坦化之后清洁基板的预清洁抛光模块，所述预清洁抛光模块包含:(I)槽；(2)基板卡盘，定位在所述槽内且经配置以利用可接取的基板的前侧来支撑所述基板；(3)抛光衬垫组件，定位在所述槽内且经配置以支撑抛光衬垫，所述抛光衬垫的直径小于所述基板的直径；以及(4)摆动手臂，所述摆动手臂定位在所述槽内，耦接至所述抛光衬垫组件，并且经配置以:沿所述基板的前侧定位并旋转所述抛光衬垫组件；以及控制在清洁期间由所述抛光衬垫抵靠所述基板的前侧而施加的力的量；以及(5)衬垫调整站，定位在所述槽内，并且经配置以执行清洁所述抛光衬垫和调整所述抛光衬垫中的至少一项，所述衬垫调整站定位成使得所述摆动手臂是可旋转的以将所述抛光衬垫放置为邻近所述衬垫调整站。所述基板卡盘、所述抛光衬垫组件与所述摆动手臂经配置以在化学机械平坦化工艺之后抛光清洁所述基板。
[0007]在一些实施例中，提供一种在基板抛光模块中清洁基板的方法，所述方法包含以下步骤:(I)将基板装载到所述抛光模块中；(2)将所述基板固定至基板卡盘；(3)使用所述基板卡盘来旋转所述基板；(4)在所述基板上方移动摆动手臂，所述摆动手臂具有可旋转的抛光衬垫；(5)旋转所述抛光衬垫；(6)按压所述抛光衬垫抵靠所述基板的前侧；以及(7)使用所述摆动手臂，跨所述基板的前侧使所述旋转的抛光衬垫扫过，从而清洁所述基板。
[0008]通过下述对示例实施例的详细描述、所附权利要求书以及所附附图，本发明的实施例的其他特征和方面将变得更加完整地清楚。
【附图说明】
[0009]在以下【具体实施方式】和所附附图中公开本发明的各种实施例。
[0010]图1A是根据本发明的一个或多个实施例而提供的、用于预清洁抛光基板的示例预清洁抛光系统或“模块”的主视图。
[0011]图1B与图1C是根据本发明的实施例而提供的、当摆动手臂在转移操作期间和/或用于经由保养舱口进行保养而摆离基板时图1A中的预清洁抛光模块的主视图。
[0012]图2是根据本发明的一个或多个实施例而提供的图1A的预清洁抛光模块的部分断面侧视图。
[0013]图3是根据本发明的实施例而提供的、示出耦接至摆动手臂的化学物质递送机构的示例实施例的、图1A至图1C的摆动手臂的侧视图。
[0014]图4A是根据本发明的一个或多个实施例而提供的、耦接至抛光衬垫组件的图1A至图1C的摆动手臂的部分横断面图。
[0015]图4B是根据本发明的实施例而提供的、耦接至电机和抛光衬垫组件的风箱的等距视图。
[0016]图5A与图5B是根据本发明的实施例而提供的、图4A的抛光头帽盖与弯曲板的等距底视图。
[0017]图6是根据本发明的实施例而提供的、图1A至图1C的基板支撑件的等距视图。
[0018]图7是根据本发明的实施例而提供的、图1A至图1C的衬垫调整站的主视图。
[0019]图8为根据本发明实施例而提供的、与图1A至图1C的预清洁抛模块的基板卡盘一起使用的载体膜的示意性图示。
[0020]图9是根据本发明的实施例的、在CMP之后预清洁抛光基板的示例方法的流程图。
【具体实施方式】
[0021]在本发明的一个或多个实施例中，提供一种用于去除使用常规的刷洗涤、兆声波清洁等可能难以去除的浆料、经研磨的基板材料或其他残余物。所述预清洁抛光模块可允许对基板的任何区域(诸如，基板边缘或斜角)的针对性的抛光清洁，所述基板边缘或斜角可能难以在刷箱洗涤器或兆声波槽内清洁。
[0022]在一些实施例中，预清洁抛光模块包含基板卡盘和抛光衬垫，所述基板卡盘用于在预清洁抛光期间固持基板，所述抛光衬垫耦接至摆动手臂，所述摆动手臂允许所述抛光衬垫在预清洁抛光期间跨所述基板的前表面摆动。所述基板卡盘与所述抛光衬垫中的一者或两者可以在抛光清洁期间旋转。提供冲洗流体递送机构和/或化学物质递送机构，以便(例如，在预清洁抛光之前、期间或之后)冲洗所述基板和/或将清洁化学物质递送至所述基板。在一些实施例中，所述化学物质递送机构可以耦接至所述摆动手臂，并且可在预清洁抛光期间伴随所述摆动手臂一起行进。
[0023]如本文中所使用，除非另外指定，否则术语“研磨”(“polish)旨在意味着导致基板的平坦化或薄化的、从基板上对材料的去除。可以在使用研磨衬垫的CMP工艺期间执行研磨，以便将基板平坦化并薄化至终点(例如，特定的表面平滑度或层厚度)。
[0024]如本文中所使用，除非另外指定，否则术语“抛光”(“buff”)旨在意味着移除在无意间已经粘着至基板上的残余物或其他颗粒。可在CMP之后的期间，在使用抛光衬垫的预清洁抛光工艺期间执行抛光。可以执行预清洁抛光工艺，直到已经达到表面颗粒的下限阈值或以其他方式预定义的阈值为止。与研磨相比，预清洁抛光是较不激进的工艺，此较不激进的工艺使用不旨在薄化基板而仅去除已经粘着至或以其他方式附连至基板的碎肩或残余物的较软的抛光衬垫。
[0025]如本文中所使用，除非另外指定，否则术语“洗涤”(“scrub”)旨在意味着去除已经累积在基板上但不需要显著的力来去除的残余物和颗粒。可以在预清洁抛光工艺之后，在清洁工艺期间执行洗涤。示例清洁工艺包含刷洗或兆声波清洁。与预清洁抛光相比，洗涤是较不激进的工艺，所述较不激进的工艺使用不旨在将显著的压力施加至基板的软刷(例如，在洗涤器刷箱中)和/或兆声波能量。
[0026]在CMP之后，典型地冲洗基板，并且直接将此基板转移至清洁模块(诸如，洗涤器刷箱、兆声波槽等)。然而，在常规的刷箱或兆声波槽内，在CMP之后保留的一些粘着的颗粒和残余物可能难以去除。因此，本发明的实施例提供在CMP之后但在常规的洗涤基板清洁之前(和/或取代常规的洗涤基板清洁)提供“预清洗”基板的预清洗抛光系统、装置和工艺。
[0027]与常规的清洁工艺相比，预清洁抛光工艺可采用较硬的抛光衬垫和/或化学辅助的清洁工艺，以便在常规的基板清洁之前清洁难以从基板上去除的颗粒和/或残余物。例如，预清洁抛光工艺可以采用利用聚氨酯、硅酮、聚乙烯醇或具有适宜的清洁化学物质(例如，酸溶液、基溶液、H202(过氧化氢)溶液等)的类似的抛光衬垫或刷来对基板表