该技术已申请专利。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
用于在处理之后清洁基板的方法和设备
1.领域
2.本公开内容的多个实施方式一般涉及基板处理装备。
3.背景
4.在半导体装置制造领域中，基板可经受沉积或蚀刻处理以选择性地从基板增加或移除材料。在蚀刻处理期间增加或移除材料可能在基板表面上产生不想要的污染(contamination)或残留物，这可能导致后续处理中的缺陷。发明人已观察到，传统的基于等离子体的清洁处理不足以移除不想要的污染。
5.据此，发明人已提供在处理之后从基板移除污染的改进方法和设备。


技术实现要素：

6.本文提供用于移除基板污染的方法和设备。在一些实施方式中，一种多腔室处理设备包括：处理腔室，该处理腔室用于处理基板；工厂接口(factory interface,fi)，该fi经由装载锁定腔室耦接至该处理腔室，该装载锁定腔室设置于该fi和该处理腔室之间；和清洁腔室，该清洁腔室耦接至该fi且构造为冲洗(rinse)和干燥(dry)该基板，其中该清洁腔室包括腔室主体，该腔室主体界定内部空间且在与该fi的接口处具有第一开口以用于传送该基板进入和离开该内部空间。
7.在一些实施方式中，一种处理基板的方法包括以下步骤：在处理腔室中处理该基板；经由工厂接口(fi)在队列周期(queue period)内从该处理腔室传送该基板至清洁腔室，其中将该fi中的压强维持大于该清洁腔室中的压强，以提供从该fi至该清洁腔室的气流；和固定该基板至该清洁腔室的基板支撑件，该清洁腔室具有第一开口和第二开口，该第一开口在与该fi的接口处以用于传送该基板进入和离开该清洁腔室，该第二开口在与该fi的该接口处以用于提供从该fi至该清洁腔室的气流。
8.在一些实施方式中，一种处理基板的方法包括以下步骤：在处理腔室中处理该基板；经由工厂接口(fi)在队列周期内从该处理腔室传送该基板至清洁腔室，其中将该fi中的压强维持大于该清洁腔室中的压强，以提供从该fi至该清洁腔室的气流；和固定该基板至该清洁腔室的基板支撑件，该清洁腔室具有第一开口和第二开口，该第一开口在与该fi的接口处以用于传送该基板进入和离开该清洁腔室，该第二开口在与该fi的该接口处以用于提供从该fi至该清洁腔室的气流；移动该清洁腔室的上壳体和下壳体的至少一者进入封闭位置(closed position)以界定该上壳体和该下壳体之间的处理空间，其中该上壳体包括该基板支撑件；借由注射液体进入该处理空间来冲洗该基板，同时以第一每分钟旋转(rotation per minute,rpm)来旋转该基板持续第一周期时间；借由注射液体进入该处理空间来洗涤(washing)该基板，同时以第二rpm来旋转该基板持续第二周期时间；和借由在该处理空间中以第三rpm旋转该基板持续第三周期时间来干燥该基板。
9.以下描述本公开内容的多个其他和进一步的实施方式。
附图说明
10.可借由参考在附图中描绘的本公开内容的多个说明性实施方式来理解上面简要概括并在下面更详细地讨论的本公开内容的多个实施方式。然而，附图仅图示了本公开内容的多个典型实施方式且因此不被认为是对范围的限制，因为本公开内容可允许其他多个等效的实施方式。
11.图1根据本公开内容的一些实施方式描绘了适于执行用于处理基板的方法的多腔室处理工具100。
12.图2根据本公开内容的一些实施方式描绘了处于传送位置的清洁腔室。
13.图3根据本公开内容的一些实施方式描绘了处于封闭位置的清洁腔室。
14.图4根据本公开内容的一些实施方式描绘了处于断开位置(cracked position)的清洁腔室。
15.图5根据本公开内容的一些实施方式描绘了处理基板的方法。
16.为了便于理解，尽可能地使用相同的附图标记来表示图式共有的相同元件。图式未按比例绘制且为了清楚起见可被简化。一个实施方式的元件和特征结构可有益地并入其他多个实施方式中，而无需进一步叙述。
具体实施方式
17.本文提供了用于在处理基板之后移除基板污染的方法和设备。发明人已观察到，可在处理后的队列周期内借由冲洗、洗涤和旋转干燥处理来移除基板上的污染(例如，侧壁污染)。该处理可以是沉积处理、蚀刻处理或任何其他合适的处理。在一些实施方式中，队列时间是约30分钟或更短。在一些实施方式中，清洁腔室构造为在单一腔室内执行冲洗、洗涤和旋转干燥处理。在一些实施方式中，清洁腔室有利地整体耦接到多腔室处理工具以在队列周期内清洁基板。
18.图1根据本公开内容的一些实施方式描绘了适于执行用于处理基板的方法的多腔室处理工具100。多腔室处理工具100的范例包括和工具，皆可从加州圣克拉拉的应用材料公司商购获得。可使用具有与其他多腔室处理工具耦接的合适的处理腔室的其他多腔室处理工具或在其他合适的处理腔室中实现本文所述的方法。例如，在一些实施方式中，上面讨论的本发明方法可有利地在多腔室处理工具中执行，使得在处理步骤之间存在有限的真空破坏或没有真空破坏。例如，减少真空破坏可限制或防止在多腔室处理工具中处理的任何基板的污染。也可结合本文提供的教示适当地使用其他处理腔室(包括可从其他制造商获得的处理腔室)。
19.多腔室处理工具100包括处理平台101、工厂接口(fi)104和系统控制器102，该处理平台101是真空紧密的。处理平台101包括多个处理腔室，例如114a、114b、114c和114d，可操作地耦接到真空下的传送腔室103。工厂接口104借由一个或多个装载锁定腔室(例如图1中所展示的106a和106b)选择性地可操作地耦接到传送腔室103。
20.在一些实施方式中，工厂接口104包括至少一个对接站107和至少一个工厂接口机械手(factory interface robot)138以促进基板的传送。至少一个对接站107构造为接受一个或多个前开式标准舱(front opening unified pod,foup)。在图1中展示了标识为105a、105b、105c和105d的四个foup。至少一个工厂接口机械手138构造为通过装载锁定腔
室106a、106b将基板从工厂接口104传送到处理平台101。装载锁定腔室106a和106b的每一个具有耦接到工厂接口104的第一端口和耦接到传送腔室103的第二端口。装载锁定腔室106a和106b耦接到向下泵送并排空(vent)装载锁定腔室106a和106b的压强控制系统(未图示)，以促进基板在传送腔室103的真空环境和工厂接口104的实质周围(例如，大气)环境之间通过。
21.传送腔室103具有设置在传送腔室103中的真空机械手(vacuum robot)142。真空机械手142能够在装载锁定腔室106a和106b与处理腔室114a、114b、114c和114d之间传送基板121。在一些实施方式中，真空机械手142包括一个或多个可绕着各自肩轴旋转的上臂。在一些实施方式中，一个或多个上臂耦接到各自的前臂和腕部构件，使得真空机械手142可延伸进入耦接到传送腔室103的任何处理腔室且从任何处理腔室缩回(retract from)。
22.处理腔室114a、114b、114c和114d耦接到传送腔室103。处理腔室114a、114b、114c和114d的每一者可包括化学气相沉积(cvd)腔室、原子层沉积(ald)腔室、物理气相沉积(pvd)腔室、等离子体增强原子层沉积(peald)腔室和蚀刻腔室(亦即，干式蚀刻腔室)、预清洁/退火腔室或类似腔室。在一些实施方式中，处理腔室114a、114b、114c和114d的至少一者是蚀刻腔室。蚀刻腔室可以是任何合适的处理腔室，构造为借由使用等离子体或蚀刻剂气体以执行干式蚀刻处理来移除基板材料。例如，干式蚀刻处理可包括氧化铝(al2o3)蚀刻、氯化铝(alcl3)蚀刻或类似蚀刻。
23.清洁腔室144耦接到工厂接口104且构造为在处理腔室114a、114b、114c和114d的一个或多个中处理之后清洁或移除来自基板121的污染。例如，真空机械手142可将基板121从处理腔室114a、114b、114c和114d的一者传送到装载锁定腔室106a和106b的一者。至少一个工厂接口机械手138的一者可将基板121从装载锁定腔室106a和106b传送到清洁腔室114。在一些实施方式中，清洁腔室144在工厂接口104的一侧上耦接到工厂接口104，该侧不同于装载锁定腔室106a和106b且不同于foup(例如，105a、105b、105c和105d)。一旦将基板121设置在清洁腔室144中，清洁腔室144可执行以执行冲洗、洗涤和旋转干燥功能(在下面更详细地描述)以从基板121移除污染，例如，来自干式蚀刻处理的侧壁污染。
24.系统控制器102使用清洁腔室144和处理腔室114a、114b、114c和114d的直接控制或替代地借由控制与清洁腔室144和处理腔室114a、114b、114c和114d相关联的计算机(或控制器)来控制多腔室处理工具100的操作。系统控制器102一般包括中央处理单元(cpu)130、存储器134和支持电路132。cpu130可以是可在工业环境中使用的任何形式的通用计算机处理器中的一种。支持电路132传统上耦接到cpu 130且可包括缓存、时钟电路、输入/输出子系统、电源和类似电路。软件例程(例如，上述处理方法)可储存在存储器134中，且在由cpu 130执行时，将cpu 130转换成系统控制器102。也可由位于多腔室处理工具100远程的第二控制器(未图示)来储存和/或执行软件例程。
25.在操作中，系统控制器102使得能够从各个腔室和系统进行数据收集和反馈，以优化多腔室处理工具100的效能并向系统部件提供指令。例如，存储器134可以是具有指令的非暂时性计算机可读储存介质，在由cpu 130(或系统控制器102)执行时，这些指令执行本文描述的方法。
26.图2根据本公开内容的一些实施方式描绘了处于传送位置的清洁腔室200。清洁腔室200可以是清洁腔室144。清洁腔室200一般具有在清洁腔室200中界定内部空间202的腔
室主体210。在一些实施方式中，清洁腔室200包括设置在内部空间中以界定清洁腔室200的上隔室280和下隔室290的分隔板208。分隔板208包括多个开口252以引导气流270从上隔室280到下隔室290。腔室主体210包括泵送端口264，泵送端口264耦接到泵266以控制内部空间202的压强并从内部空间202排出气体。在一些实施方式中，泵送端口264设置在腔室主体210的侧壁上。在一些实施方式中，泵送端口264在下隔室290处。泵送端口264可包括穿过腔室主体210的多个开口(图2中仅展示一个开口)。
27.在一些实施方式中，除了多个开口252之外，没有其他穿过分隔板208的开口。在一些实施方式中，除了多个开口252之外，分隔板208在分隔板208和腔室主体210的侧壁之间界定气流槽268以将气流270从上隔室280引导至下隔室290。气流槽269可在上隔室280和下隔室290之间提供额外的气流以提供上隔室280和下隔室290之间的压强差的控制。在一些实施方式中，分隔板208包括耦接到分隔板208的调谐板(divider plate)262以在调谐板262和腔室主体210之间界定气流槽268。在一些实施方式中，可调整调谐板262的尺寸以调整气流槽268的宽度。在一些实施方式中，气流槽268是约3.0mm至约15.0mm宽。在一些实施方式中，气流槽268是实质延伸上隔室280的全长的矩形槽。
28.清洁腔室200包括均设置在内部空间202内的上壳体204和下壳体206。在一些实施方式中，上壳体204和下壳体206设置在上隔室280中。在一些实施方式中，下壳体206耦接到分隔板208。在一些实施方式中，多个开口252靠近下壳体206设置。在一些实施方式中，多个开口252包括绕着下壳体206设置的四个开口。
29.上壳体204一般包括主体205和基板支撑件216以用于将基板121固定到基板支撑件216。在一些实施方式中，主体205具有穹顶状(dome-like)的形状。基板支撑件216包括多个接收指部220以用于将基板121固定、夹持或以其他方式可移除地耦接到基板支撑件216。在一些实施方式中，多个接收指部220包括用于接收基板121的边缘的沟槽(groove)或槽(slot)。基板支撑件216可相对于上壳体204的中心轴218旋转以冲洗、洗涤、或旋转干燥基板121。在一些实施方式中，顶部电机246设置在上壳体204中并经由支撑轴件236耦接到基板支撑件216。在一些实施方式中，在冲洗、洗涤或旋转干燥处理的至少一个处理期间，顶部电机246使支撑轴件236、基板支撑件216和固定到基板支撑件216的基板121绕着中心轴218相对于主体205旋转。
30.在一些实施方式中，支撑轴件236包括穿过支撑轴件236设置的中心通道244。净化气体供应件248可流体地耦接到中心通道244以用于使净化气体通过中心通道244到基板121的背表面。净化气体供应件248可包括惰性气体，例如氮气、氦气、氩气或类似气体。
31.腔室主体210包括在腔室主体210的侧壁中与工厂接口104的接口处的第一开口214，以促进将基板121传送进入和离开内部空间202。例如，至少一个工厂接口机械手138的一个的末端执行器212可将基板121传送进入内部空间202且促进将基板121固定到上壳体204。在一些实施方式中，在如图2中所描绘的传送位置中，在被固定到具有处于“面向上”定向的基板支撑件216的上壳体204之前，基板121被定向为“面向上”穿过第一开口214。在一些实施方式中，在传送位置中，在被固定到具有处于“面向下”定向的基板支撑件216的上壳体204之前，基板121可被定向为“面向下”穿过第一开口214。在一些实施方式中，第一开口214可容纳具有200mm、300mm、450mm或类似长度的直径的基板121。
32.在一些实施方式中，腔室主体210包括在与工厂接口104的接口处的第二开口260
或槽(slot)以用于增加清洁腔室200中的空气循环。第二开口260有利地确保没有湿气被困在内部空间202的顶部处，湿气可潜在地进入工厂接口104。在一些实施方式中，第二开口260垂直地设置在第一开口214上方。在一些实施方式中，第二开口260的尺寸类似于第一开口214。在一些实施方式中，第一开口214和第二开口260流体地耦接到上隔室280。
33.下壳体206包括在下壳体206中界定处理空间232的主体222。在一些实施方式中，下壳体206包括设置在处理空间232中的多个喷嘴224。多个喷嘴224构造为引导液体朝向上壳体204以在被夹持到上壳体204时冲洗或洗涤基板121(下面关于图3描述更多细节)。
34.在一些实施方式中，第一电机234经由支撑臂240耦接到上壳体204。第一电机234构造为从传送位置选择性地绕着支撑臂240的细长轴(elongate axis)250旋转上壳体204至处理位置(见图4和5)，该传送位置是基板支撑件216背对下壳体206处(亦即，“面向上”定向)，该处理位置是基板支撑件216面对下壳体206处(亦即，“面向下”定向)。在一些实施方式中，升降机构242耦接到支撑臂240以相对于下壳体206选择性地升高或降低上壳体204。升降机构242可以是线性致动器等。在一些实施方式中，升降机构242在一个端处耦接到上壳体204且在另一端处耦接到分隔板208。
35.在一些实施方式中，在基板支撑件216处于“面向上”定向时，摆臂272在基板支撑件216和固定到基板支撑件216上的基板121之上延伸。在一些实施方式中，摆臂272耦接到上壳体204，如图2中所示。在一些实施方式中，摆臂272耦接到分隔板208。摆臂272包括一个或多个喷嘴274以喷洒一种或多种流体以从基板121移除污染或湿气。例如，一个或多个喷嘴274可喷洒液体，例如水、异丙醇(ipa)或类似液体。在另一个范例中，一个或多个喷嘴274可吹送(blow)气体，例如压缩(compress)干燥空气(cda)、氮(n2)或类似气体。在一些实施方式中，一个或多个喷嘴274包括两个管以吹送上述流体的任何组合。摆臂272可旋转或扫掠(sweep)跨过基板121。
36.图3根据本公开内容的一些实施方式描绘了处于封闭位置的清洁腔室200。在封闭位置中，基板支撑件216面对下壳体206，且上壳体204与下壳体206密封地接合，上壳体204与下壳体206之间有处理空间232。在一些实施方式中，上壳体204包括环状沟槽304以用于容纳密封构件316，密封构件316构造为在处于封闭处理位置时在上壳体204和下壳体206之间提供密封。在一些实施方式中，密封构件316是可膨胀以密封地接合下壳体206和上壳体204的柔性管。
37.清洁腔室200包括用于向多个喷嘴224供应液体的液体源310，例如水源。在一些实施方式中，多个喷嘴224包括第一喷嘴阵列306，第一喷嘴阵列306可在下壳体206的处理空间232内旋转且构造为引导液体308朝向固定到基板支撑件216的基板121的前侧352。在一些实施方式中，液体是水、去离子水或类似液体。在一些实施方式中，在约20摄氏度至80摄氏度度的温度下在基板121处引导的液体。
38.在一些实施方式中，多个喷嘴224耦接到中心轴312。在一些实施方式中，中心轴312是中空的以提供从液体源310到多个喷嘴224的导管。在一些实施方式中，多个喷嘴224是从中心轴230径向向外跨越的线性喷嘴阵列。在一些实施方式中，中心轴312耦接到第二电机360以在处理空间232内绕着中心轴件312的中心轴旋转多个喷嘴224。
39.在一些实施方式中，下壳体206包括从下壳体206的底部表面332延伸至设置在下壳体206的侧壁中的一个或多个侧洗涤喷嘴318的一个或多个侧洗涤通道330。一个或多个
侧洗涤喷嘴318构造为引导液体径向向内朝向基板121的侧壁。一个或多个侧洗涤通道330可流体地耦接到第二液体源320或液体源310。在一些实施方式中，第二液体源320供应与液体源310相同的液体。
40.在一些实施方式中，下壳体206包括从处理空间232延伸到下壳体206的底部表面332的排放开口(drain opening)302。排放开口302流体地耦接到排放口(drain)350以用于从处理空间232排出液体。在一些实施方式中，第二泵338流体地耦接到处理空间232以控制处理空间232的压强或从处理空间232排出气体。将内部空间202的压强有利地维持等于或小于工厂接口104内的压强以最小化或防止来自清洁腔室200的液体或潮湿空气进入工厂接口104。在一些实施方式中，将下隔室290中的压强有利地维持等于或小于上隔室280中的压强以将气流从上隔室280引导至下隔室290并最小化或防止来自清洁腔室200的液体或潮湿空气进入工厂接口104。
41.图4根据本公开内容的一些实施方式描绘了处于断开位置的清洁腔室200。在断开位置中，基板支撑件216面对下壳体206，且上壳体204与下壳体206稍微间隔开在上壳体204与下壳体206之间的间隙410。换言之，在断开位置中，下壳体206不与上壳体204密封地接合。在一些实施方式中，升降机构242促进选择性地将上壳体204维持在封闭位置或断开位置。在一些实施方式中，升降机构242耦接到下壳体206以选择性地将上壳体204和下壳体206维持在封闭位置或断开位置中。在一些实施方式中，旋转干燥处理有利地发生在断开位置中，使得来自清洁腔室200的干燥空气可置换在冲洗和洗涤处理期间产生的来自处理空间232的潮湿空气。
42.图5根据本公开内容的一些实施方式描绘了处理基板的方法500。在502处，在多腔室处理工具(例如，多腔室处理工具100)的处理腔室(例如，处理腔室114a、114b、114c和114d中的一个)中处理基板(例如，基板121)。在一些实施方式中，处理腔室是蚀刻腔室。在一些实施方式中，处理腔室是用于执行干式蚀刻处理的蚀刻腔室。在一些实施方式中，处理腔室是沉积腔室，例如物理气相沉积(pvd)腔室、化学气相沉积(cvd)腔室、原子层沉积(ald)腔室等。
43.在504处，经由工厂接口(fi)(例如，工厂接口104)在队列周期内将基板从处理腔室传送到清洁腔室(例如，清洁腔室200)。将fi中的压强维持大于清洁腔室中的压强以提供从fi到清洁腔室的气流。在一些实施方式中，队列周期小于6小时。在一些实施方式中，队列周期有利地是约2分钟至约30分钟。在一些实施方式中，装载锁定腔室(例如，装载锁定腔室106a和106b)可在将基板传送至清洁腔室之前用作冷却腔室。在一些实施方式中，在传送到清洁腔室之前，将基板保持在冷却腔室中持续约1分钟至约5分钟以冷却基板。
44.在506处，将基板固定到清洁腔室的基板支撑件(例如，基板支撑件216)。在一些实施方式中，清洁腔室的上壳体(例如，上壳体204)包括基板支撑件。在一些实施方式中，基板被“面向上”固定至基板支撑件上。在一些实施方式中，基板被“面向下”固定至基板支撑件。在基板被“面向上”固定的实施方式中，在固定基板之后，上壳体绕着支撑臂(例如，支撑臂240)的细长轴(例如，细长轴250)旋转大约180度，使得基板面对清洁腔室的下壳体。
45.在508处，清洁腔室的上壳体和下壳体(例如，下壳体206)朝向彼此移动到封闭位置，在上壳体和下壳体之间界定处理空间(例如，处理空间232)。在一些实施方式中，在封闭位置中，上壳体至少部分地设置在下壳体内。
46.在510处，借由注射液体进入处理空间来冲洗基板，同时以第一每分钟旋转(rpm)来旋转基板持续第一周期时间。在一些实施方式中，经由多个喷嘴224或多个侧洗涤喷嘴318的至少一者来冲洗基板。在一些实施方式中，第一rpm是约20rpm至约800rpm。
47.在一些实施方式中，设置在上壳体和下壳体之间的密封部(seal)(亦即，密封构件316)在冲洗基板的同时膨胀，以在上壳体和下壳体之间形成密封(seal)。在一些实施方式中，设置在上壳体和下壳体之间的密封部在冲洗基板之前膨胀，以在上壳体和下壳体之间形成密封。
48.在512处，借由注射液体进入处理空间来洗涤基板，同时以第二rpm来旋转基板持续第二周期时间。在一些实施方式中，第二周期时间大于第一周期时间。在一些实施方式中，借由注射液体来洗涤基板包括以下步骤：将液体从下壳体引导朝向基板的暴露前侧和基板的侧壁。在一些实施方式中，经由多个喷嘴224或多个侧洗涤喷嘴318的至少一者来洗涤基板。在一些实施方式中，第一周期时间和第二周期时间总和(together)在约10秒到约300秒之间。在一些实施方式中，第二rpm是约300rpm至约1000rpm。在洗涤基板的同时，多个喷嘴224可绕着中心轴件(例如，中心轴件312)旋转。洗涤基板时注射的液体的流率可大于冲洗基板时注射的液体的流率。
49.在514处，借由以第三rpm在处理空间中旋转基板持续第三周期时间来干燥基板。在一些实施方式中，在干燥基板之前，上壳体和下壳体被彼此远离地垂直地放置而成断开位置。在一些实施方式中，第三rpm是约1000rpm至约1800rpm。在一些实施方式中，第二rpm大于第一rpm，且第三rpm大于第一rpm和第二rpm。在一些实施方式中，第三周期时间是约30秒至约180秒。
50.虽然上文针对本公开内容的多个实施方式，在不脱离本公开内容基本范围的情况下，可设计本公开内容的多个其他和进一步的实施方式。