处理半导体晶圆之整合系统技术方案

提出一种用于化学机械处理、清洗与干燥半导体工件的整合处理工具。整合处理工具包括ＣＭＰ模组与清洗及干燥模组。在处理过后，工件使用移动外壳从ＣＭＰ模组传送至清洗及干燥模组。在清洗及干燥模组中，在工件藉由移动外壳的支撑结构转动及握持时，清洗机构用于清洗工件。清洗及干燥模组的干燥机构将晶圆从移动外壳抓起，并将其旋干。在整个ＣＭＰ处理、清洗及干燥过程中，晶圆的处理面向下。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术为关于半导体处理技术，且特别是处理半导体晶圆之整合系统。本专利技术也包括执行特定工作的独立处理模组，例如工件清洗与干燥模组。
技术介绍
在半导体工业中，各种处理可用于沉积与蚀刻晶圆上的材质。沉积技术包括如电化学沉积(ECD)与电化学机械沉积(ECMD)处理。在这2种处理中，导体藉由在与工件表面(阴极)接触的电解液中通入电流，而沉积在半导体晶圆或工件上。ECMD处理能够以导电材质均匀地填满工件表面上的孔洞与沟槽，而维持表面的平坦。ECMD方法与装置较详尽的说明，可在同样由本专利技术的受让人所拥有之美国专利号6,176,992标题“用于电化学机械沉积之方法与装置”中获得。如果传统的镀膜处理用于在沉积腔体中沉积导电材质，工件可以转移至用于化学机械研磨(CMP)的群组工具内的另一腔体。如所知，材质移除也可藉由在完成ECD或ECMD处理后使工件相对一电极成为阳极(正极)，使用电化学蚀刻来实现。不管使用何种处理，工件在沉积及/或抛光步骤后，接着传送至冲洗/清洗站或模组。在冲洗/清洗步骤中，因沉积及/或抛光处理所产生的各种残留物以流体冲离工件，例如去离子水或具有少量其它清洗及/或钝化剂的去离子水，且随后将工件加以干燥。传统上，处理腔体设计在复数个处理站或模组内，其排列成群以构成群组工具或系统。这样的群组工具或系统通常用来在同一时间处理复数个工件。一般而言，群组工具装配成复数个处理站或模组，并设计用于特定的工作。然而，在这样的传统群组工具中，沉积与清洗处理步骤典型上都需要不同的腔体。为此原因，在所知的群组工具中，对于要处理与清洗的工件必须移至另一站或系统。所以，这样装配而成的系统需要从特定的处理环境中取出工件，并将它们置入清洗环境。工件可在清洗与干燥模组中加以清洗与干燥，举例而言，使用在此技艺中所知的冲洗与旋干处理。当工件传送至清洗与干燥模组时，污染物可能会附着在工件表面上。这些污染物的来源可能为镀膜/抛光剂、传送机构、周围环境的空气、处理工具、人员、处理化学物品以及类似的事物。工件表面不应有如此的污染物，否则，污染物可能会影响组件的特性，且会造成组件比一般更快速地发生故障。工件由一模组传送至下一模组的速度也很重要。如半导体工业中所熟知，制造工件的生产线由开始至结束必须以最有效率的方式来进行。
技术实现思路
本专利技术针对一种整体群组工具的新颖之清洗与干燥模组。本专利技术进一步提供比目前所用更经济、有效率、无污染物之用于清洗及干燥工件的方法与设备。在本专利技术的一个观点中，提供一种用于处理、清洗及干燥半导体工件的设备。此设备包括用来处理工件表面的处理区域，以及用来清洗与干燥工件的清洗干燥区域。移动外壳将工件从处理区域传送至清洗与干燥区域。移动外壳包括能够握持工件的支撑结构。清洗机构在工件由支撑结构转动并握持时清洗工件。干燥机构从移动外壳接收工件，用来干燥工件。当工件的处理面向下时，工件被握持、清洗与干燥。在本专利技术的另一观点中，提供一种用于在处理模组中清洗与干燥工件的方法，该处理模组具有清洗与干燥区域及处理区域。此方法包括置放工件在移动外壳上、移动移动外壳进入处理模组之清洗与干燥区域、在清洗与干燥区域中使用清洗流体清洗工件表面、从移动外壳传送工件至具有旋转轮之干燥机构并干燥工件。在置放工件至移动外壳的步骤前，在邻接处理模组的清洗与干燥区域之处理区域内，工件表面在置放步骤前加以处理。附图说明图1为本专利技术之系统的图示说明，包括本专利技术的整合化学机械处理站之实施例；图2为本专利技术之另一系统的图示说明，包括本专利技术的化学机械抛光处理站；图3为本专利技术之另一系统的图示说明，包括本专利技术的化学机械抛光处理站与退火站；图4为本专利技术之化学机械抛光处理站的图示说明；图5为本专利技术之清洗干燥模组的图示说明，包括根据本专利技术之一实施例的清洗与干燥机构；图6为指示握持轴及干燥器夹钳之相关位置的晶圆之图示说明；图7为干燥器的晶圆释放与握持机构之实施例的图示说明；图8为本专利技术之另一系统的图示说明，其具有复数个化学机械抛光站与退火站；图9为本专利技术之退火站的图示说明，其中此站具有退火槽及用作缓冲区的缓冲槽；图10为整合化学机械抛光处理站之另一实施例的图示说明；图11为本专利技术之整合化学机械抛光处理站的化学处理/清洗/冲洗-干燥模组之图示说明；图12为本专利技术的化学处理/清洗/冲洗-干燥模组之平面图示；图13为本专利技术的化学处理/清洗/冲洗-干燥模组之图示说明，其中晶圆以模组的清洗机构加以清洗；图14A-14B为用于模组中的的滚筒毛刷之图示说明；图15为本专利技术的化学处理/清洗/冲洗-干燥模组之图示说明，其中在晶圆清洗过后，晶圆由干燥主轴取出； 图16为本专利技术的化学处理/清洗/冲洗-干燥模组之图示说明，其中晶圆以模组的干燥主轴旋干；以及图17为本专利技术之系统的图示说明，包括复数个化学处理/清洗/冲洗-干燥模组。具体实施例方式本专利技术现在将更加详尽地加以说明，其将进一步明了本专利技术之较佳实施例。如他处所说明，基于原理及在此讲述的，不同实施例之各种改进与取代是可行的。本专利技术之较佳实施例将参考图1-17加以说明，其中类似的零件、部件、滚筒、齿轮、轨道、马达、横杆等等在不同的图中标示成类似的参考数字。再者，特定的参数与零件在此提出，其意欲做为解释而非限制。较佳实施例将使用工件或晶圆为例加以说明，但是如封装体、平面显示器及磁头之不同应用也可使用本专利技术。本专利技术说明工件清洗与干燥模组。本专利技术之清洗与干燥模组能在不同时间处理不同直径的工件，但对于一次给定的处理进行典型上将处理相同尺寸的工件。工件可以使用移动外壳从镀膜或抛光处理模组传送。本专利技术提供一种用于半导体组件制作的系统。系统包含数种处理模组，以进行如电化学机械处理(ECMPR)、电化学沉积(ECD)、化学机械抛光(CMP)及电化学抛光(EC-抛光)之处理步骤，其整合如清洗、边缘斜角去除及干燥之其它处理步骤。电化学机械处理(ECMPR)一词用在包括电化学机械沉积(ECMD)处理与电化学机械蚀刻(ECME)，其也称为电化学机械抛光(ECMP)。应注意一般ECMD与ECME处理称为电化学机械处理(ECMPR)，因为两者包含电化学处理与机械作用。此外，本专利技术之整合工具设计成利用这些处理模组来进行有关电化学沉积、化学机械抛光及电化学抛光之多重处理步骤。在ECD、ECMP、CMP或电化学抛光处理之后，电解液残留物须冲离晶圆，且随后晶圆必须加以干燥。此外，在这些处理后必须移除部份的金属，其沉积在靠近晶圆表面边缘。此处理通常称为「斜边清洗」或「边缘移除」步骤。在本专利技术中，某些示范的处理腔体，即ECD、ECMPR或电化学抛光腔体以及其各别的清洗腔体乃垂直堆迭，虽然在此也说明了一额外的CMP腔体，其清洗腔体与化学机械抛光区域水平配置。边缘移除步骤可在清洗腔体中进行，不论清洗腔体对于处理是垂直配置与否。在此应用的背景中，清洗腔体为进行清洗(使用例如水或类似之流体以去除残留物)、干燥与可能的边缘移除处理步骤之腔体。图1描绘本专利技术之整合工具100或系统，其包含晶圆处理区域102以及透过缓冲区域106连接至处理区域102的装载/卸载区域104或卡匣区域。处理区域102可以包含1个或更多的电化学机械处理站或子系统108A-108C，以及1个或更多的化学机械抛光处理站或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理、清洗与干燥半导体工件之装置，此装置包含：处理工件表面的处理区域；从处理区域传送工件至清洗与干燥区域之移动外壳，其中移动外壳具有能够握持工件的支撑结构；当工件以支撑结构转动并握持时，用于清洗工件的清洗机构 ；以及用于从移动外壳接收工件并干燥工件的干燥机构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2002-2-15 60/357,148;US 2002-7-20 60/397,7401.一种用于处理、清洗与干燥半导体工件之装置，此装置包含处理工件表面的处理区域；从处理区域传送工件至清洗与干燥区域之移动外壳，其中移动外壳具有能够握持工件的支撑结构；当工件以支撑结构转动并握持时，用于清洗工件的清洗机构；以及用于从移动外壳接收工件并干燥工件的干燥机构。2.如申请专利范围第1项之装置，进一步包含另一个移动外壳，以传送工件至用来处理的处理区域。3.如申请专利范围第1项之装置，其中支撑结构包含复数个支撑器，其具有至少2个闲置支撑器与1个驱动支撑器。4.如申请专利范围第3项之装置，其中驱动支撑器连接至用于转动工件的工件转动机构。5.如申请专利范围第1项之装置，其中清洗机构包含毛刷。6.如申请专利范围第1项之装置，其中清洗机构包含超音波清洗器。7.如申请专利范围第1项之装置，其中清洗机构包含溶液供应系统。8.如申请专利范围第5项之装置，其中毛刷为滚筒毛刷。9.如申请专利范围第7项之装置，其中溶液供应系统包含在清洗时导引清洗溶液至工件的喷嘴。10.根据申请专利范围第1项之装置，其中干燥机构包含旋转轮；复数个位在旋转轮外缘用来固定工件的夹钳；以及用来转动旋转轮的工具。11.如申请专利范围第1项之装置，其中在工件表面向下时，工件在移动外壳上被握持与清洗。12.如申请专利范围第11项之装置，其中在工件表面向下时，干燥机构接收与干燥晶圆。13.如申请专利范围第1项之装置，其中处理区域包含化学机械抛光装置。14.如申请专利范围第1项之装置，其中处理区域包含电化学机械处理装置。15.一种在具有清洗与干燥区域及处理区域的处理模组中用来清洗与干燥工件的方法，包含放置工件在移动外壳上；移动移动外壳至处理模组的清洗与干燥区域在清洗与干燥区域中使用清洗流体清洗工件表面；从移动外壳传送工件至具有旋转轮的干燥机构；以及干燥工件。16.如申请专利范围第15项之方法，进一步包含在放置步骤前，在邻接处理模组的清洗与干燥区域之处理区域内，处理工件表面。17.如申请专利范围第16项之方法，进一步包含在另一个移动外壳上传送工件至外壳处理模组。18.如申请专利范围第15项之方法，进一步包含在清洗步骤时，使用工件转动机构转动工件。19.如申请专利范围第15项之方法，进一步包含藉由转动旋转轮来干燥工件。20.如申请专利范围第16项之方法，其中处理、放置、移动、清洗、传送与干燥的步骤，在工件表面向下时进行。21.如申请专利范围第16项之方法，其中处理步骤包含化学机械抛光。22.如申请专利范围第16项之方法，其中处理步骤包含电化学机械处理。23.一种用来在具有外壳的清洗模组内干燥半导体工件的装置，包含附在外壳的第1汽缸与第2汽缸；附在外壳的马达，马达具有连接至在外缘有复数个用来固定工件的夹钳之旋转轮的马达轴。24.如申请专利范围第23项之装置，其中第1汽缸允许复数个夹钳作垂直移动。25.如申请专利范围第23项之装置，其中第2汽缸透过马达轴提供空气，使得夹钳能够啮合与松开工件。26.一种使用1个或多个的轨道从处理模组传送工件至清洗模组的移动外壳，包含可延着1个或多个的轨道移动之基底；以及连接至基底的门，其中门能在移动外壳位于清洗模组内时密封清洗模组。27.如申请专利范围第26项之移动外壳，其中门使用托架、螺钉与弹簧连接至基底。28.如申请专利范围第27项之移动外壳，其中弹簧提供适当的张力以密封清洗模组。29.如申请专利范围第26项之移动外壳，进一步包含连接至基底的中心部份；连接至中心部份的复数个横杆；以及复数个支撑器，其中每个支撑器连接至复数个横杆其中之一。30.如申请专利范围第29项之移动外壳，其中复数个支撑器包含至少2个闲置的支撑器与1个驱动支撑器。31.如申请专利范围第30项之移动外壳，其中驱动支撑器包括齿轮。32.如申请专利范围第31项之移动外壳，其中齿轮能够与工件转动机构的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰拉亚西伊，伯利斯葛兹曼，贝纳德M佛瑞，伯格斯雷A那可司基，德格拉斯W杨，哈马洋达理，布兰特M巴萨尔，
申请(专利权)人：ASM努突尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]