JP2024500753A - 水平予洗浄モジュール用のパッドキャリア - Google Patents

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Abstract

水平予洗浄モジュールは、処理エリアを集合的に画定する容器及びリッドを含むチャンバ、処理エリア内に配置された回転可能な減圧テーブルであって、基板受容面を含む回転可能な減圧テーブル、回転可能な減圧テーブルに近接して配置されたパッド調整ステーション、第１の端部及び第１の端部から遠位の第２の端部を有するパッドキャリア配置アーム、パッドキャリア配置アームの第１の端部に結合されたパッドキャリアアセンブリ、並びに、パッドキャリア配置アームの第２の端部に結合されたアクチュエータであって、回転可能な減圧テーブルの上の第１の位置とパッド調整ステーションの上の第２の位置との間で、パッドキャリアアセンブリを旋回させるように構成されたアクチュエータを含む。パッドキャリアアセンブリは、ジンバルベース、及びジンバルベースに結合されたパッドキャリアを含み、ジンバルベース及びパッドキャリアは、機械的クランプ機構及び吸引クランプ機構によってバフ研磨パッドを支持するように構成されている。【選択図】図４Ｃ

Description

[0001] 本明細書で説明される実施形態は、広くは、電子デバイスの製造においいて使用される装備に関し、特に、半導体デバイス製造プロセスにおいて基板の表面を洗浄するために使用されてよい水平予洗浄（HPC）モジュールに関する。
[0002] 化学機械研磨（CMP）は、一般的に、高密度集積回路の製造で使用され、基板上に堆積した材料の層を平坦化又は研磨する。CMPプロセスにおいて使用される水平予洗浄（HPC）モジュールでは、回転するバフ研磨パッド（buffing pad）が、基板の表面上の材料層に対して押し付けられる。材料は、研磨流体及びバフ研磨パッドと基板との相対運動によって提供される化学的及び機械的活動の組み合わせを介して、材料層の全体にわたり除去される。微孔質材料（poromeric material）又は充填ポリマー材料若しくは非充填ポリマー材料などの材料で形成される従来のバフ研磨パッドと比較して、ポリビニルアルコール（PVA）材料で形成されたバフ研磨パッドは、機械的強度及び耐研磨性により、化学機械研磨のための高い剪断力を提供する。従来の材料よりも本来的に厚くて大きいことに加えて、PVA材料は、吸水性、柔軟性、及び伸縮性がある。更に、より大きなバフ研磨パッドは、化学機械洗浄における性能を改善し、バフ研磨時間を低減させる。しかし、PVA材料で形成されたバフ研磨パッドは、本来的により厚く且つより大きいことにより、パッドキャリアによって支持されたときに、たるむ可能性がある。
[0003] したがって、バフ研磨パッドがたるむことを防止しながら、大きくて厚い吸水性バフ研磨パッドを支持するためのシステムと方法が必要とされている。
[0004] 本開示の複数の実施形態は、水平予洗浄モジュールを提供する。水平予洗浄モジュールは、処理エリアを集合的に画定する容器（basin）及びリッド（lid）を含むチャンバ、処理エリア内に配置された回転可能な減圧テーブルであって、基板受容面を含む回転可能な減圧テーブル、回転可能な減圧テーブルに近接して配置されたパッド調整ステーション、第１の端部及び第１の端部から遠位の第２の端部を有するパッドキャリア配置アーム、パッドキャリア配置アームの第１の端部に結合されたパッドキャリアアセンブリ、並びに、パッドキャリア配置アームの第２の端部に結合されたアクチュエータであって、回転可能な減圧テーブルの上の第１の位置とパッド調整ステーションの上の第２の位置との間で、パッドキャリアアセンブリを旋回させるように構成されたアクチュエータを含む。パッドキャリアアセンブリは、ジンバルベース、及びジンバルベースに結合されたパッドキャリアを含み、ジンバルベース及びパッドキャリアは、機械的クランプ機構及び吸引クランプ機構によってバフ研磨パッドを支持するように構成されている。
[0005] 本開示の複数の実施形態はまた、水平予洗浄モジュールにおいて使用されるパッドキャリアアセンブリも提供する。パッドキャリアアセンブリは、ジンバルベース、及びジンバルベースに結合されたパッドキャリアを含む。ジンバルベース及びパッドキャリアは、機械的クランプ機構及び吸引クランプ機構によってバフ研磨パッドを支持するように構成されている。
[0006] 本開示の複数の実施形態は、水平予洗浄モジュール内でバフ研磨パッドを支持する方法を更に提供する。該方法は、ジンバルベースのリップ部とパッドキャリアのテーパ部によって、バフ研磨パッドの周縁部上でバフ研磨パッドを機械的にクランプすることを含む。その場合、ジンバルベースとパッドキャリアは結合され、水平予洗浄モジュール内に配置される。該方法は更に、吸引クランプ機構によって、バフ研磨パッドを支持し、バフ研磨パッドのたるみを防止することを含む。
[0007] 上述した本開示の特徴を詳細に理解できるように、一部が添付の図面に例示されている実施形態を参照しながら、上記に短く要約した本開示をより具体的に説明する。しかし、添付の図面は、本開示の典型的な実施形態のみを例示しており、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容し得るので、添付の図面は、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。
[0008] １以上の実施形態による、本明細書で説明される水平予洗浄（HPC）モジュールを使用する、例示的な化学機械研磨（CMP）処理システムの概略平面図である。 [0009] １以上の実施形態による、図１Ａで示されている概略図に対応してよい、例示的なCMP処理システムの上面等角図である。 [0010] １以上の実施形態による、図１Ａで示されている概略図に対応してよい、図１ＢのCMP処理システムの上面図である。 [0011] １以上の実施形態による例示的なHPCモジュールの片側の上面等角図である。 [0012] 図２ＡのHPCモジュールの片側の別の上面等角図である。 [0013] 図２ＡのHPCモジュールの別の片側の上面等角図である。 [0014] １以上の実施形態による例示的なHPCモジュールの平面図である。 [0015] １以上の実施形態による例示的なパッド調整ステーションの側面断面図である。 [0016] １以上の実施形態による例示的なパッドキャリア配置アームの側面断面図である。 [0017] １以上の実施形態による例示的なジンバルベース及びパッドキャリアの側面断面図である。 [0018] 図４Ｂ及び図４Ｃは、１以上の実施形態によるパッドキャリアの平面図及び側面断面図である。 図４Ｂ及び図４Ｃは、１以上の実施形態によるパッドキャリアの平面図及び側面断面図である。 [0019] １以上の実施形態によるパッドキャリアの側面断面図である。 [0020] 図４Ｅ及び図４Ｆは、１以上の実施形態によるバフ研磨パッドの上面図である。 図４Ｅ及び図４Ｆは、１以上の実施形態によるバフ研磨パッドの上面図である。
[0021] 理解を容易にするために、可能な場合には、図面に共通する同一の要素を指し示すのに同一の参照番号が使用された。一実施形態の要素及び特徴は、追加の記述がなくても、他の複数の実施形態に有益に組み込むことができると考えられている。
[0022] 本明細書で説明される実施形態は、広くは、電子デバイスの製造においいて使用される装備に関し、特に、半導体デバイス製造プロセスにおいて基板の表面を洗浄するために使用されてよい水平予洗浄（HPC）モジュールに関する。
[0023] ポリビニルアルコール（PVA）材料で形成されたバフ研磨パッドは、機械的強度及び耐研磨性により、化学機械研磨のための高い剪断力を提供する。しかし、PVA材料は、従来の材料よりも本来的に厚くて大きいことに加えて、吸水性、柔軟性、及び伸縮性がある。したがって、PVA材料で形成されたバフ研磨パッドは、パッドキャリアによって支持されたときにたるむ可能性がある。
[0024] 本明細書で説明される複数の実施形態では、化学機械洗浄中に機械的クランプ機構及び吸引クランプ機構によって、バフ研磨パッドがたるむことを防止しながら、パッドキャリアが、大きくて厚い吸水性バフ研磨パッドを支持する。
[0025] 図１Ａは、１以上の実施形態による、本明細書で説明される水平予洗浄（HPC）モジュールを使用する、例示的な化学機械研磨（CMP）処理システム１００の概略平面図である。図１Ｂは、１以上の実施形態による、図１Ａで示されている概略図に対応してよい、例示的なCMP処理システム１００の上面等角図である。図１Ｃは、１以上の実施形態による、図１Ａで示されている概略図に対応してよい、図１ＢのCMP処理システム１００の上面図である。図１Ｂ及び図１Ｃでは、CMP処理システム１００内のHPCモジュールをより明瞭に示すために、ハウジングの特定の部品、並びに特定の他の内部及び外部構成要素が省略されている。ここで、CMP処理システム１００は、第１の部分１０５、及び、第１の部分１０５に結合され、第１の部分と一体化された第２の部分１０６を含む。第１の部分１０５は、複数のステーション（図示せず）を備えている基板研磨部分である。
[0026］ 第２の部分１０６は、１以上のCMP後洗浄システム１１０、複数のシステムローディングステーション１３０、１以上の基板ハンドラー（例えば、第１のロボット１２４及び第２のロボット１５０）、１以上の計測ステーション１４０、１以上の位置特定研磨（LSP）モジュール１４２、１以上のHPCモジュール２００、並びに１以上の乾燥ユニット１７０を含む。HPCモジュール２００は、実質的に水平な配向（すなわち、x-y平面内）に配置された基板１２０を処理するように構成されている。幾つかの実施形態では、第２の部分１０６が、任意選択的に、実質的に垂直な配向（すなわち、z-y平面内）に配置された基板１２０を処理するように構成された１以上の垂直洗浄モジュール１１２を含む。
[0027] 各LSPモジュール１４２は、典型的には、被研磨基板１２０の表面積よりも小さい表面積を有する研磨部材（図示せず）を使用して、基板表面の一部分のみを研磨するように構成されている。LSPモジュール１４２は、しばしば、基板の比較的小さい部分から更なる材料をタッチアップ（例えば、除去）するために、基板１２０が研磨モジュールを用いて研磨された後で使用される。
[0028] 計測ステーション１４０は、材料層がそのフィールド表面からクリアされたかどうかを判定するために研磨後に基板１２０を検査するために、並びに／又は、研磨前及び／若しくは研磨後に基板表面の欠陥を検査するために、研磨前並びに／又は研磨後に基板１２０上に配置された材料層の厚さを測定するために使用される。それらの実施形態では、計測ステーション１４０を使用して得られた測定又は表面検査の結果に基づいて、基板１２０が、更なる研磨のために研磨パッドに戻されてよく、及び／又は、第１の部分１０５内の研磨モジュール、若しくはLSPモジュール１４２などの、異なる基板処理モジュール若しくはステーションに向けられてよい。図１Ａで示されているように、計測ステーション１４０及びLSPモジュール１４２は、CMP後洗浄システム１１０のうちの１つの部分の上方（Z方向）にある第２の部分１０６の領域内に位置付けられている。
[0029] 第１のロボット１２４は、例えば、複数のシステムローディングステーション１３０と第２のロボット１５０との間、及び／又は、CMP後洗浄システム１１０と複数のシステムローディングステーション１３０との間で、複数のシステムローディングステーション１３０へ、及び、複数のシステムローディングステーション１３０から、基板１２０を移送するように配置されている。幾つかの実施形態では、第１のロボット１２４が、システムローディングステーション１３０のうちのいずれかと、それに近接して配置された処理システムとの間で、基板１２０を移送するように配置されている。例えば、幾つかの実施形態では、第１のロボット１２４を使用して、システムローディングステーション１３０のうちの１つと計測ステーション１４０との間で、基板１２０を移送することができる。
[0030] 第２のロボット１５０は、第１の部分１０５と第２の部分１０６との間で、基板１２０を移送するために使用される。例えば、ここで、第２のロボット１５０は、第１のロボット１２４から受け取った被研磨基板１２０を、第１の部分１０５の内部で研磨するために第１の部分１０５に移送するように配置されている。次いで、第２のロボット１５０が、研磨された基板１２０を、第１の部分１０５から、例えば、第１の部分１０５内の移送ステーション（図示せず）から、HPCモジュール２００のうちの１つへ、及び／又は、種々のステーションと第２の部分１０６内に位置付けられたモジュールとの間で移送するために使用される。代替的に、第２のロボット１５０は、第１の部分１０５内の移送ステーションから、LSPモジュール１４２又は計測ステーション１４０のうちの一方へ、基板１２０を移送する。第２のロボット１５０はまた、基板１２０を、LSPモジュール１４２又は計測ステーション１４０のうちのいずれかから、第１の部分１０５の内部で更に研磨するために第１の部分１０５へ移送してもよい。
[0031] 図１ＡのCMP処理システム１００は、第２のロボット１５０の両側に配置された２つのCMP後洗浄システム１１０を備えている。図１Ａでは、CMP後洗浄システム１１０のうちの１つの少なくとも幾つかのモジュール、例えば、１以上の垂直洗浄モジュール１１２が、計測ステーション１４０及びLSPモジュール１４２の下方（Z方向）に位置付けられており、したがって、図示されていない。計測ステーション１４０及びLSPモジュール１４２は、図１Ｃでは図示されていない。幾つかの他の実施形態では、CMP処理システム１００が、１つだけのCMP後洗浄システム１１０を備えている。ここで、CMP後洗浄システム１１０の各々は、HPCモジュール２００、１以上の垂直洗浄モジュール１１２（例えば、ブラシ又はスプレーボックス）、乾燥ユニット１７０、及びそれらの間で基板１２０を移送するための基板ハンドラー１８０を含む。ここで、各HPCモジュール２００は、第１の部分１０５に近接した位置で第２の部分１０６内に配置されている。
[0032] 典型的には、HPCモジュール２００が、HPCモジュール２００の側部パネル内に形成された第１の開口部（図示せず）を通して、例えば、側部パネル内に配置されたドア又はスリットバルブを通して、第２のロボット１５０から研磨された基板１２０を受け取る。基板１２０は、HPCモジュール２００内の水平に配置された基板支持面上に配置するために、水平配向でHPCモジュール２００によって受け取られる。次いで、HPCモジュール２００は、基板ハンドラー１８０を使用して基板１２０がHPCモジュール２００から移送される前に、基板１２０に予洗浄プロセス（バフ研磨プロセスなど）を実行する。
[0033] 基板１２０は、第２の開口部を通してHPCモジュール２００から移送される。ここで、開口部２２４（図１Ｂ）は、典型的には、ドア（例えば、スリットバルブ）を用いて閉鎖可能なHPCモジュール２００の第２の側部パネルを貫通して配置された水平スロットである。したがって、基板１２０は、HPCモジュール２００から移送されるときに、依然として水平配向にある。基板１２０が、HPCモジュール２００から移送された後で、基板ハンドラー１８０は、CMP後洗浄システム１１０の垂直洗浄モジュール１１２内での更なる処理のために、基板１２０を垂直姿勢に旋回させる。
[0034] この実施例では、HPCモジュール２００が、CMP処理システム１００の第１の部分１０５に対向する第１の端部２０２、第１の端部２０２の反対側を向いている第２の端部２０４、第２のロボット１５０に対向する第１の側部２０６、及び第１の側部２０６の反対側を向いている第２の側部２０８を有する。第１及び第２の側部２０６、２０８は、第１及び第２の端部２０２、２０４の間を直交する方向に延在する。
[0035] 複数の垂直洗浄モジュール１１２は、第２の部分１０６内に位置付けられている。１以上の垂直洗浄モジュール１１２は、基板の表面から研磨副生成物を除去するための接触及び非接触洗浄システム（例えば、スプレーボックス及び／又はブラシボックス）のいずれか１つ又は組み合わせである。
[0036] 乾燥ユニット１７０は、基板が垂直洗浄モジュール１１２によって処理された後で、基板１２０が第１のロボット１２４によってシステムローディングステーション１３０に移送される前に、基板１２０を乾燥させるために使用される。ここで、乾燥ユニット１７０は、水平乾燥ユニットである。したがって、乾燥ユニット１７０は、基板１２０が水平配向に配置されている間に、開口部（図示せず）を通して基板１２０を受け取るように構成されている。
[0037] ここで、基板１２０は、基板ハンドラー１８０を使用して、HPCモジュール２００と垂直洗浄モジュール１１２との間、垂直洗浄モジュール１１２のうちの個々のものの間、及び垂直洗浄モジュール１１２と乾燥ユニット１７０との間で移動される。
[0038] 本明細書の複数の実施形態では、基板ハンドラー１８０を含むCMP処理システム１００の動作が、システムコントローラ１６０によって指示される。システムコントローラ１６０は、メモリ１６２（例えば、不揮発性メモリ）及びサポート回路１６３と共に動作可能なプログラム可能な中央処理装置（CPU）１６１を含む。サポート回路１６３は、通常、CPU１６１に結合されており、CMP処理システム１００の様々な構成要素に結合された、キャッシュ、クロック回路、入／出力サブシステム、電源など、及びそれらの組み合わせを備え、これらの構成要素の制御を容易にする。CPU１６１は、処理システムの様々な構成要素及びサブプロセッサを制御するための、産業設定で使用される任意の形態の汎用コンピュータプロセッサの１つ（プログラム可能な論理制御装置（PLC）など）である。CPU１６１に結合されたメモリ１６２は、非一時的あり、典型的には、ランダムアクセスメモリ（RAM）、読み出し専用メモリ（ROM）、フロッピーディスクドライブ、ハードディスク、又は、他の任意の形態のローカル若しくはリモートのデジタル記憶装置といった、容易に入手可能なメモリのうちの１以上である。
[0039] 典型的には、メモリ１６２が、CPU１６１によって実行されるとCMP処理システム１００の動作を促進する指示命令を包含する、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体（例えば、不揮発性メモリ）の形態を採る。メモリ１６２内の指示命令は、本開示の方法を実装するプログラムなどのプログラム製品の形態を採る。プログラムコードは、幾つかの異なるプログラミング言語のうちの任意の１つに適合してよい。一実施例では、本開示が、コンピュータシステムと共に使用されるコンピュータ可読記憶媒体に記憶されたプログラム製品として実装されてよい。プログラム製品の（１以上の）プログラムは、複数の実施形態（本明細書で説明される方法を含む）の機能を規定する。
[0040] 例示的で非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、非限定的に、（ｉ）情報が永続的に記憶されてよい書き込み不可能な記憶媒体（例えば、CD‐ROMドライブ、フラッシュメモリ、ROMチップ、又は任意の種類の固体不揮発性半導体メモリデバイス（例えば、半導体ドライブ（SSD））によって読み出し可能なCD‐ROMディスクなどのコンピュータ内の読出し専用メモリデバイス）、及び（ｉｉ）変更可能な情報が記憶される書き込み可能な記憶媒体（例えば、ディスケットドライブ若しくはハードディスクドライブ内のフロッピーディスク又は任意の種類の固体ランダムアクセス半導体メモリ）を含む。本明細書で説明される方法の機能を指示するコンピュータ可読指示命令を運ぶときには、このようなコンピュータ可読記憶媒体が、本開示の実施形態となる。幾つかの実施形態では、本明細書で説明される方法又はその部分が、１以上の特定用途向け集積回路（ASIC）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）、又は他の種類のハードウエア実装によって実行される。幾つかの他の実施形態では、本明細書で説明される基板処理及び／又は取り扱い方法が、ソフトウエアルーチン、ASIC、FPGA、及び／又は他の種類のハードウエア実装の組み合わせによって実行される。１以上のシステムコントローラ１６０は、本明細書で説明される様々なモジュール式研磨システムのうちの１つ又は任意の組み合わせ、及び／又は、それらの個々の研磨モジュールと共に使用されてよい。
[0041] 図２Ａは、本明細書で説明されるCMP処理システム１００において使用されてよい例示的なHPCモジュール２００の第２の側部２０８の上面等角図である。図２Ａでは、HPCモジュール２００の内部構成要素をより明瞭に示すために、サービスアクセスパネルが省略されている。図２Ｂは、図２ＡのHPCモジュール２００の第２の側部２０８の別の上面等角図である。図２Ｂでは、HPCモジュール２００の内部構成要素をより明瞭に示すために、リッド２１６の上部パネルが更に省略されている。図２Ｃは、図２ＡのHPCモジュール２００の第１の側部２０６の上面等角図である。図２Ｃでは、HPCモジュール２００の内部構成要素をより明瞭に示すために、リッド２１６が省略されている。
[0042] 概して、HPCモジュール２００は、処理エリア２１２を集合的に画定する複数の側部パネルで形成された、チャンバ２１０、容器２１４、及びリッド２１６を含む。
[0043] 第２のロボット１５０に対向するHPCモジュール２００の第１の側部２０６には、第１の側部パネル２１８が形成されている。第１の側部パネル２１８は、第２のロボット１５０を用いて回転可能な減圧テーブル２３０上に基板１２０を配置するために使用される第１の基板ハンドラーアクセスドア２２０を含む。第１の部分１０５から離れるように向いているHPCモジュール２００の第２の端部２０４には、第２の側部パネル２２２が形成されている。第２の側部パネル２２２は、基板ハンドラー１８０を用いて回転可能な減圧テーブル２３０から基板１２０を除去するために使用される第２の基板ハンドラーアクセスドア２２１を含む。HPCモジュール２００の第２の側部２０８には、第３の側部パネル２２６が形成されている。第３の側部パネル２２６は、サービスアクセスパネル開口部２２８を含む。HPCモジュール２００の両側のパネルに形成されている第１の基板ハンドラーアクセスドア２２０とサービスアクセスパネル開口部２２８との対称性は、有益なことに、図１Ｃで示されているように、処理システム１００のいずれの側にも設置され得る水平バフ研磨モジュールを提供する。
[0044] HPCモジュール２００は、処理エリア２１２内に配置された、基板１２０を減圧チャックするための回転可能な減圧テーブル２３０、回転可能な減圧テーブル２３０の径方向外向きに配置された環状基板リフト機構２７０、回転可能な減圧テーブル２３０に近接して配置されたパッド調整ステーション２８０、及び回転可能な減圧テーブル２３０の上の第１の位置とパッド調整ステーション２８０の上の第２の位置との間で移動可能なパッドキャリア配置アーム３００を更に含む。
[0045] 回転可能な減圧テーブル２３０、環状基板リフト機構２７０、パッド調整ステーション２８０、及びパッドキャリア配置アーム３００は、各々、独立して容器２１４に取り付けられている。HPCモジュール２００は、容器２１４に取り付けられたリンスマニホールド２９０を更に含む。基板中心リンスバー２９２及び１以上の基板スプレーバー２９４が、リンスマニホールド２９０の側面から延在する。基板中心リンスバー２９２は、回転可能な減圧テーブル２３０の中心エリアに向けて、リンス流体（例えば、洗浄流体又は水）を導くために使用される。基板スプレーバー２９４は、回転可能な減圧テーブル２３０の１以上の他のエリア（例えば、回転可能な減圧テーブル２３０の外周エリア又は側部）に、スプレーを向けるために使用される。リンスマニホールド２９０は、容器２１４の隅に向けて配置され、基板中心リンスバー２９２及び基板スプレーバー２９４は、第２の側部パネル２２２の内側のHPCモジュール２００の第２の端部２０４に沿って延在する。幾つかの実施形態では、リンスマニホールド２９０が、第２の側部２０８に隣接している（図２Ａ～図２Ｂ）。幾つかの他の実施形態では、リンスマニホールド２９０が、第１の側部２０６に隣接している（図２Ｃ）。HPCモジュール２００は、容器２１４に取り付けられたブラシリンス２９６を更に含む。ブラシリンス２９６は、パッド調整ステーション２８０の１以上の構成要素をリンスするために、HPCモジュール２００の第１の端部２０２に向けて、パッド調整ステーション２８０に隣接して配置されている。
[0046] 図３Ａは、図２ＣのHPCモジュール２００の平面図である。環状基板リフト機構２７０は、回転可能な減圧テーブル２３０の径方向外側に配置されている。リフト機構２７０は、回転可能な減圧テーブル２３０の周縁部に近接して配置された複数の基板接点２７２を含む。基板接点２７２の各々は、チャックプレート２３２を取り囲む基板フープ２７４上に形成された上向きの肩部である。リフト機構２７０は、基板１２０を回転可能な減圧テーブル２３０の基板受容面２６６から持ち上げるときに、複数の基板接点２７２の他のものより先に、複数の基板接点２７２のうちの１つが基板１２０と接触するように構成されている。環状基板リフト機構２７０は、チャックプレート２３２から基板１２０を取り外すために、前述された減圧の通気及び任意選択的な窒素パージと協働する。有益なことに、基板リフト機構２７０を使用することによって、通気及び任意選択的な窒素パージだけと比較して、基板１２０のデチャック（dechuck）をより迅速に行うことができる。
[0047] 図３Ｂは、図３ＡのHPCモジュール２００内で使用されてよい例示的なパッド調整ステーション２８０の側面断面図である。パッド調整ステーション２８０は、回転可能な減圧テーブル２３０に近接して配置されている。パッド調整ステーション２８０は、容器２１４から離れるように向いている調整ブラシ２８２を含む。幾つかの実施形態では、調整ブラシ２８２が繊維状の材料を含む。幾つかの実施形態では、繊維がナイロン又は別の同様な材料から形成される。調整ブラシ２８２が、回転可能なブラシシャフト２８４に結合されている。ブラシシャフト２８４は、調整流体源（図示せず）に流体結合された容器２１４を貫通して延在する。ブラシシャフト２８４は、調整ブラシ２８２に近接して配置されたスプレーノズル２８６に調整流体（例えば、脱イオン水）を搬送するように構成されている。パッド調整ステーション２８０の動作中に、調整ブラシ２８２はブラシシャフト２８４によって回転される。回転中に、調整流体は、ブラシシャフト２８４を通ってスプレーノズル２８６に流れ、それによって、調整ブラシ２８２を濡らし、調整プロセスを容易にする。
[0048] 図３Ｃは、図３ＡのHPCモジュール２００内で使用されてよい例示的なパッド調整アーム３００の側面断面図である。パッドキャリア配置アーム３００が、回転可能な減圧テーブル２３０及びパッド調整ステーション２８０に近接して配置されている。パッドキャリア配置アーム３００の遠位端３０２は、垂直に移動可能なパッドキャリアアセンブリ３０４の下側端部においてバフ研磨パッド３０６を支持するためのパッドキャリアアセンブリ３０４を含む。パッドキャリアアセンブリ３０４は、重力の方向において実質的に整列した軸c2の周りでバフ研磨パッド３０６を回転させるためのヘッドモータ３０８を含む。パッドキャリアアセンブリ３０４は、球面軸受３１２によってヘッドモータ３０８に結合されたジンバルベース３１０を含み、パッドキャリアアセンブリ３０４のバフ研磨面が、軸c2と直交する平面に対して枢動することを可能にする。パッドキャリアアセンブリ３０４は、ジンバルベース３１０に結合されたパッドキャリア３１４を更に含む。幾つかの実施形態では、パッドキャリア３１４が、予洗浄モジュールにおいて使用される従来のバフ研磨パッドよりも大きい約１３４mmの直径を有するバフ研磨パッド３０６を支持するようにサイズ決定される。幾つかの実施形態では、本開示のパッドキャリア配置アーム３００が、従来の予洗浄モジュールと比較してより大きなバフ研磨パッド３０６を支持する。
[0049] 図４Ａは、図３Ｃのパッドキャリアアセンブリ３０４において使用されてよい例示的なジンバルベース３１０及びパッドキャリア３１４の側面断面図である。幾つかの実施形態では、ジンバルベース３１０が磁石３１６を含み、パッドキャリア３１４が磁石３１８を含む。それによって、ジンバルベース３１０とパッドキャリア３１４は、磁力を介して結合されている。ジンバルベース３１０とパッドキャリア３１４は、位置特定ピン３２０を介して位置合わせされている。
［0050］ 幾つかの実施形態では、バフ研磨パッド３０６がポリビニルアルコール（PVA）材料で形成されている。PVA材料は、親水性であり、水を吸収し、保持することができる。PVA材料は、濡れたときに、伸縮性、可撓性、及び柔軟性があり、機械的強度及び耐研磨性を持つ。微孔質材料又は充填ポリマー材料若しくは非充填ポリマー材料などの、バフ研磨パッドとして使用される従来の材料と比較して、PVA材料は、化学機械洗浄のための高い剪断力を提供する。PVA材料で形成されたバフ研磨パッド３０６は、約１３４mmの直径を有する。それは、従来の材料で形成された典型的なバフ研磨パッド（約６７mmの直径を有する）の直径よりも大きい。より大きなバフ研磨パッドは、化学機械洗浄における性能を改善し、バフ研磨時間を低減させる。更に、PVA材料で形成されたバフ研磨パッド３０６は、従来の材料で形成された典型的なバフ研磨パッドよりも厚い。機械的クランプ機構及び吸引クランプ機構によって、バフ研磨パッド３０６がたるむことを防止しながら、大きくて厚い吸水性のバフ研磨パッド３０６を支持するように、パッドキャリア３１４が設計されている。
[0051] ジンバルベース３１０は、ジンバルベース３１０の周縁部にリップ部３２２を更に含む。パッドキャリア３１４は、パッドキャリア３１４の周縁部にテーパ部３２４を含む。テーパ部３２４は、パッドキャリア３１４の下面からジンバルベース３１０に対向する上面に向けて先細りする。つまり、テーパ部３２４は、ジンバルベース３１０のリップ部３２２の内面と実質的に平行である。ジンバルベース３１０のリップ部３２２とパッドキャリア３１４のテーパ部３２４は、共に、バフ研磨パッド３０６の周縁部に沿ってバフ研磨パッド３０６を機械的にクランプする。パッドキャリア３１４は、下面で約１２８mmの直径を有し、約４．２mmの厚さを有する。パッドキャリア３１４は、上面で下面のパッドキャリア３１４の直径よりも約４．６mmだけ小さい直径を有する。
[0052] 図４Ｂ及び図４Ｃは、１以上の実施形態によるパッドキャリア３１４の平面図及び側面断面図である。図４Ｃでは、ジンバルベース３１０の一部分及びバフ研磨パッド３０６も示されている。パッドキャリア３１４は、中央スロット３２６を含む。中央スロット３２６を貫通して、ロッド３２８がバフ研磨パッド３０６の中に押し込まれる。スロット３２６は、円形であり、約１５mmの直径を有し、ジンバルベース３１０に対向する面からバフ研磨パッド３０６に対向する面に向けて負のテーパが付けられている（すなわち、ジンバルベース３１０に対向する面における直径は、バフ研磨パッド３０６に対向する面における直径よりも大きい）。ロッド３２８は、円筒形であり、スロット３２６の直径よりもわずかに大きい直径を有する。それによって、ロッド３２８は、スロット３２６の中に挿入されたときに圧縮される。ロッド３２８、パッドキャリア３１４、及びバフ研磨パッド３０６は、互いに密封され、外側の大気圧と比較して、その内側により低い圧力領域を生成する。大気圧は、ロッド３２８、パッドキャリア３１４、及びバフ研磨パッド３０６によって取り囲まれたより低い圧力領域を押圧し、バフ研磨パッド３０６用の吸引クランプ力を生成する。ジンバルベース３１０及びパッドキャリア３１４は、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）などのプラスチック又はポリマーで形成されてよい。ジンバルベース３１０のリップ部３２２及びパッドキャリア３１４の周縁部による機械的クランプ機構と、ロッド３２８及びバフ研磨パッド３０６による吸引クランプ機構とにより、バフ研磨パッド３０６は、パッドキャリア３１４によって確実に支持され得る。図４Ｂ及び図４Ｃでは、１つの円形スロット３２６及び１つの円筒形ロッド３２８が示されている。しかし、パッドキャリア３１４は、複数のスロット３２６を有してよい。各スロット３２８は、１つのロッド３２８を受け入れて、バフ研磨パッド３０６に対するより大きな吸引クランプ力を生成する。ロッド３２８は、任意の形状であってよく、スロットは、ロッド３２８の形状に合致する形状を有する。それによって、ロッド３２８及びパッドキャリア３１４は、その内側に低圧を生成する。
[0053] 図４Ｄは、第２の実施形態によるパッドキャリア３１４の側面断面図である。図４Ｄでは、ジンバルベース３１０の一部分及びバフ研磨パッド３０６も示されている。図４Ｃで示されている第１の実施形態のように、パッドキャリア３１４は、中央スロット３２６を含み、中央スロット３２６を貫通して、ロッド３２８がバフ研磨パッド３０６の中に押し込まれる。第２の実施形態では、バフ研磨パッド３０６と接触するバッキング３３０が、パッドキャリア３１４の表面上に配置されている。バッキング３３０は、プラスチックで形成されてよく、バフ研磨パッド３０６に剛性を加え、バフ研磨パッド３０６がたるむことを更に防止する。
[0054] 図４Ｅ及び図４Ｆは、第３の実施形態によるバフ研磨パッド３０６の上面図である。第３の実施形態では、バフ研磨パッド３０６が、パッドキャリア３１４に対向するバフ研磨パッド３０６の表面上に形成された***した接触フィーチャを有する。パッドキャリア３１４は、複数のスロット３２６を有する。各スロット３２６内に、接触フィーチャのうちの１つが係合する。バフ研磨パッド３０６の***した接触フィーチャとパッドキャリア３１４は、互いに対して密封され、外側の大気圧と比較して、その内側により低い圧力領域を生成し、バフ研磨パッド３０６に対して吸引クランプ力を生成する。図４Ｅでは、***した接触フィーチャが、複数の支柱３３２であり、各支柱３３２は、パッドキャリア３１４の１つのスロット３２６内に係合する。図４Ｆでは、接触フィーチャが、支柱３３４の形状と合致する円形スロット３２６内に係合する支柱３３４、及び複数の放射状スポーク３３６を含む。各放射状スポーク３３６は、放射状スポーク３３６の形状と合致する矩形状スロット３２６内に係合する。
[0055] 本明細書で説明される複数の実施形態では、化学機械洗浄において、機械的クランプ機構及び吸引クランプ機構によって、バフ研磨パッドがたるむことを防止しながら、パッドキャリアが、ポリビニルアルコール（PVA）材料で形成されたバフ研磨パッドなどの、大きくて厚い吸水性のバフ研磨パッドを支持する。ポリビニルアルコール（PVA）材料で形成されたバフ研磨パッドは、機械的強度及び耐研磨性により、化学機械研磨のための高い剪断力を提供する。大きなサイズのバフ研磨パッドは、改善された洗浄性能を提供する。
[0056] 以上の説明は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱せずに本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が考案されてよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって規定される。

Claims (17)

  1. 水平予洗浄モジュールであって、
    集合的に処理エリアを画定する容器とリッドを備えるチャンバ、
    前記処理エリア内に配置された回転可能な減圧テーブルであって、基板受容面を含む回転可能な減圧テーブル、
    前記回転可能な減圧テーブルに近接して配置されたパッド調整ステーション、
    第１の端部及び前記第１の端部から遠位の第２の端部を有するパッドキャリア配置アーム、
    前記パッドキャリア配置アームの前記第１の端部に結合されたパッドキャリアアセンブリ、並びに
    前記パッドキャリア配置アームの前記第２の端部に結合されたアクチュエータであって、前記回転可能な減圧テーブルの上の第１の位置と前記パッド調整ステーションの上の第２の位置との間で、前記パッドキャリアアセンブリを旋回させるように構成されたアクチュエータを備え、
    前記パッドキャリアアセンブリは、ジンバルベース及び前記ジンバルベースに結合されたパッドキャリアを備え、前記ジンバルベース及び前記パッドキャリアは、機械的クランプ機構及び吸引クランプ機構によってバフ研磨パッドを支持するように構成されている、水平予洗浄モジュール。
  2. 前記ジンバルベースは、複数の磁石を備え、
    前記パッドキャリアは、複数の磁石を備え、
    前記ジンバルベースと前記パッドキャリアは、磁力を介して結合されている、請求項１に記載の水平予洗浄モジュール。
  3. 前記ジンバルベースは、前記ジンバルベースの周縁部にリップ部を備え、前記パッドキャリアは、前記パッドキャリアの周縁部にテーパ部を備え、前記リップ部と前記パッドキャリアは、前記バフ研磨パッドの周縁部に沿って前記バフ研磨パッドを機械的にクランプする、請求項１に記載の水平予洗浄モジュール。
  4. 前記パッドキャリアは、前記パッドキャリアによって支持された前記バフ研磨パッドに前記吸引クランプ機構を提供するために、前記バフ研磨パッドの中に押し込まれるように構成されたロッドを受け入れるスロットを有する、請求項１に記載の水平予洗浄モジュール。
  5. 前記パッドキャリアは、前記パッドキャリアによって支持された前記バフ研磨パッドに剛性を提供するために、前記バフ研磨パッドに接触するプラスチックのバッキングを備える、請求項１に記載の水平予洗浄モジュール。
  6. 前記パッドキャリアは、前記パッドキャリアによって支持された前記バフ研磨パッドに前記吸引クランプ機構を提供するために、前記バフ研磨パッドの表面上に形成された***したフィーチャを受け入れる複数のスロットを有する、請求項１に記載の水平予洗浄モジュール。
  7. 水平予洗浄モジュールにおいて使用されるパッドキャリアアセンブリであって、
    ジンバルベース、及び
    前記ジンバルベースに結合されたパッドキャリアを含み、
    前記ジンバルベース及び前記パッドキャリアは、機械的クランプ機構及び吸引クランプ機構によってバフ研磨パッドを支持するように構成されている、パッドキャリアアセンブリ。
  8. 前記ジンバルベースは、複数の磁石を備え、
    前記パッドキャリアは、複数の磁石を備え、
    前記ジンバルベースと前記パッドキャリアは、磁力を介して結合されている、請求項７に記載のパッドキャリアアセンブリ。
  9. 前記ジンバルベースは、前記ジンバルベースの周縁部にリップ部を備え、前記パッドキャリアは、前記パッドキャリアの周縁部にテーパ部を備え、前記リップ部と前記パッドキャリアは、前記バフ研磨パッドの周縁部に沿って前記バフ研磨パッドを機械的にクランプする、請求項７に記載のパッドキャリアアセンブリ。
  10. 前記パッドキャリアは、前記パッドキャリアによって支持された前記バフ研磨パッドに前記吸引クランプ機構を提供するために、前記バフ研磨パッドの中に押し込まれるように構成されたロッドを受け入れるスロットを有する、請求項７に記載のパッドキャリアアセンブリ。
  11. 前記パッドキャリアは、前記パッドキャリアによって支持された前記バフ研磨パッドに剛性を提供するために、前記バフ研磨パッドに接触するプラスチックのバッキングを備える、請求項７に記載のパッドキャリアアセンブリ。
  12. 前記パッドキャリアは、前記パッドキャリアによって支持された前記バフ研磨パッドに前記吸引クランプ機構を提供するために、前記バフ研磨パッドの表面上に形成された***したフィーチャを受け入れる複数のスロットを有する、請求項７に記載のパッドキャリアアセンブリ。
  13. 水平予洗浄モジュール内でバフ研磨パッドを支持する方法であって、
    ジンバルベースのリップ部とパッドキャリアのテーパ部によって、バフ研磨パッドの周縁部上で前記バフ研磨パッドを機械的にクランプすることであって、前記ジンバルベースと前記パッドキャリアは結合され、水平予洗浄モジュール内に配置される、前記バフ研磨パッドを機械的にクランプすること、及び
    吸引クランプ機構によって、前記バフ研磨パッドを支持し、前記バフ研磨パッドのたるみを防止することを含む、方法。
  14. 前記バフ研磨パッドが、ポリビニルアルコール（PVA）材料を含む、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記吸引クランプ機構が、前記パッドキャリアのスロットを貫通して前記バフ研磨パッドの中に押し込まれるロッドを備える、請求項１３に記載の方法。
  16. 前記パッドキャリアの表面にプラスチックのバッキングを配置することを更に含み、前記プラスチックのバッキングは前記バフ研磨パッドと接触する、請求項１３に記載の方法。
  17. 前記吸引クランプ機構は、複数のスロット及び前記バフ研磨パッドの表面上に形成された***したフィーチャを備え、前記複数のスロットは、各々、前記***したフィーチャのうちの１つを受け入れる、請求項１３に記載の方法。
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