KR20070032934A - 회전식 기부 상에 주조된 일체형 다공성 패드를 제조하기위한 방법 및 재료 - Google Patents

회전식 기부 상에 주조된 일체형 다공성 패드를 제조하기위한 방법 및 재료 Download PDF

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KR20070032934A
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Abstract

본 발명은 기판으로부터 재료, 입자, 또는 화학 약품을 제거하기 위한 브러시 또는 패드를 제조하기 위한 방법 및 재료를 포함한다. 브러시 또는 패드는 다공성 패드 재료를 지지하기 위한 회전식 기부를 포함한다. 기부는 내측 표면 및 외측 표면과, 다공성 패드 재료를 기부와 상호 체결시키기 위한 기부 내의 복수의 채널을 포함한다. 다공성 패드 재료는 기부의 외측 표면의 적어도 일부를 덮고, 다양한 기판으로부터 재료를 제거하기 위해 사용된다. 다공성 패드 재료는 기부 내의 채널들 중 하나 이상을 충전하여 다공성 패드 재료를 기부와 상호 체결시킨다. 바람직하게는, 채널들은 기부의 상기 내측 표면을 외측 표면과 유체 연결시키고, 다공성 패드 결절들의 정렬 및 다공성 패드 내의 유체의 분배를 돕는다.
기판, 세척, 코팅, 브러시, 다공성 패드, 채널

Description

회전식 기부 상에 주조된 일체형 다공성 패드를 제조하기 위한 방법 및 재료{METHODS AND MATERIALS FOR MAKING A MONOLITHIC POROUS PAD CAST ONTO A ROTATABLE BASE}
본 특허 출원은 브라이언트 에녹 벤슨(Briant Enoch Benson)에 의해 발명되고, 2003년 8월 8일자로 회전식 기부 상에 주조된 일체형 다공성 패드를 사용하여 기판으로부터 재료를 제거하기 위한 방법(Methods for Removing Materials from a Substrate Using a Monolithic Porous Pad Cast on a Rotatable Base)이라는 명칭하에 출원된 미국 공개 특허 출원 제60/493,992호에 기초하여 우선권을 주장하며, 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 합체된다. 본 특허 출원은 또한 브라이언트 에녹 벤슨에 의해 발명되고, 2003년 8월 8일자로 회전식 기부 상에 형성된 일체형 다공성 패드를 제조하기 위한 방법 및 재료(Methods and Materials for Making a Monolithic Porous Pad Formed onto a Rotatable Base)라는 명칭하에 출원된 미국 공개 특허 출원 제60/493,755호에 기초하여 우선권을 주장하며, 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 합체된다. 본 특허 출원은 또한 브라이언트 에녹 벤슨에 의해 발명되고, 2003년 8월 8일자로 교환 가능 유체 및 장착 피팅을 갖는 기판으로부터 재료를 제거하기 위한 장치(Device for Removing Material from a Substrate Having Interchangeable Fluid and Mounting Fittings)라는 명칭하에 출원된 미국 공개 특허 출원 제60/493,993호에 기초하여 우선권을 주장하며, 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 합체된다. 본 특허 출원은 또한 브라이언트 에녹 벤슨에 의해 발명되고, 2004년 3월 29일자로 회전식 기부 상에 형성된 일체형 다공성 패드(A Monolithic Porous Pad Formed onto a Rotatable Base)라는 명칭하에 출원된 미국 공개 특허 출원 제60/557,298호에 기초하여 우선권을 주장하며, 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 합체된다.
반도체 장치의 제조에서, 화학·기계적 연마(CMP) 작업 및 웨이퍼 세척을 수행할 필요성이 있다. 통상, 집적 회로 장치는 다중 레벨 구조의 형태이다. 웨이퍼 레벨에서, 확산 영역을 갖는 트랜지스터 장치가 형성된다. 이후의 레벨에서, 금속 상호 연결 라인들이 패턴화되고 트랜지스터 장치에 전기적으로 연결되어, 원하는 기능 장치를 형성한다. 공지된 바와 같이, 패턴화된 전도성 층들이 이산화규소와 같은 유전 재료에 의해 다른 전도성 층들로부터 절연된다. 더 많은 금속화 레벨 및 관련 유전 층들이 형성됨에 따라, 유전 재료를 평탄화할 필요성이 증가한다. 평탄화가 없으면, 추가적인 상호 연결 및 유전 층들의 제조가 표면 지형의 더 큰 변동으로 인해 실질적으로 더 어려워진다. 반도체 제조 공정에서, 금속 상호 연결 패턴들은 웨이퍼 상의 유전 재료 내에 형성되고, 그 다음 과잉의 금속을 제거하기 위해 화학·기계적 평탄화, CMP 작업이 수행된다. 임의의 이러한 CMP 작업 후에, 평탄화된 웨이퍼가 세척되어 입자 및 오염물을 제거할 필요가 있다.
집적 회로와 같은 전자 장치의 제조 시에, 웨이퍼 상의 입자상 오염물, 미량 금속 및 이동성 이온의 존재는 심각한 문제이다. 입자상 오염물은 국소적인 부식, 긁힘 및 집적 회로 내의 "단락(shorts)"과 같은 매우 다양한 문제를 야기할 수 있다. 이동성 이온 및 미량 금속 오염물은 또한 집적 회로의 신뢰성 및 기능적 문제로 이어질 수 있다. 이러한 인자들의 조합은 웨이퍼 상에서의 더 낮은 장치 수율의 결과를 낳고, 이에 의해 웨이퍼 상의 평균 기능 장치의 비용을 증가시킨다. 상이한 제조 단계에 있는 각각의 웨이퍼는 원재료, 장비 제조 시간 및 관련 연구 개발의 측면에서 상당한 투자를 의미한다.
화학·기계적 연마("CMP")는 웨이퍼의 이후의 처리 이전에 웨이퍼 상의 필름을 평탄화하기 위해 일반적으로 사용되는 기술이다. CMP는 보통 연마 패드의 표면 상에 50 내지 100 ㎚ 크기의 마멸 입자를 갖는 연마 슬러리의 도입을 포함한다. 제거되어야 하는 유전 또는 금속 재료의 층을 갖는 웨이퍼가 슬러리를 갖는 연마 패드의 표면에 대해 위치된다. 회전 연마 패드에 대해 웨이퍼를 회전시키는 것은 화학 및 기계적 작용의 조합을 통해 층의 두께를 감소시킨다. 슬러리는 통상 수계이고, 실리카, 알루미나 및 다른 금속 산화물 마멸 재료와 같은 미세 마멸 입자를 포함할 수 있다. 연마가 완료된 후에, 처리된 웨이퍼는 연마 공정으로부터의 잔류 슬러리 및 다른 잔류물을 완전히 제거하기 위해 세척되어야 한다. 표면은 전기 화학 적층, 에칭 및 광 리소그래피와 같은 다른 처리 단계를 위해 준비된다.
연마된 표면의 표면으로부터 잔류 슬러리 재료, 특히 직경이 0.1 미크론 미만인 입자를 세척하기 위해, 세척 브러시가 일반적으로 사용된다. 이러한 세척 브러시는 보통 원통형 형상이며 브러시의 회전 중심을 따라 회전된다. 세척 브러시 는 또한 종종 폴리비닐 알코올("PVA")과 같은 발포 또는 다공성 중합체 재료로 제조된다. 브러시의 회전 운동과 웨이퍼에 대해 브러시 상에 위치되는 힘 또는 압력의 조합은 물론 세척 유체 또는 탈이온수의 인가가 잔류 슬러리 재료를 웨이퍼의 표면으로부터 제거한다.
이러한 브러시는 그의 표면 상에, 기판과 접촉하여 그로부터의 재료 제거를 위한 돌출부 또는 결절을 갖는다. 브러시는 슬리브로서 형성되며, 브러시에 유체를 송출하고 브러시를 회전시키는데 사용되는 코어 지지부 위로 활주된다. 장기간 사용 후에, 브러시는 새로운 브러시 슬리브로 교체되며, 연마 공구가 정지될 것을 요구하여 생산성 손실 및 비가동 시간을 추가한다. 브러시 코어를 따른 브러시 돌출부들의 정렬은 기판을 갖는 브러시의 일정한 접촉을 위해 중요하다. 슬리브 상의 결절들의 간격의 비대칭 정렬 및 뒤틀림은 슬리브 교체와 관련된 문제이다. 새롭게 설치된 브러시는 제품 기판을 세척하기 이전에 길들여지고, 세정되고, 간격이 조정되어야 한다. 종종, 더미 웨이퍼가 세척성과, 치수, 회전 및 더미 웨이퍼와 브러시의 접촉을 포함한 작업 안정성을 보장하는데 사용된다. 이러한 비부가가치 단계는 시간 및 더미 웨이퍼에 있어서 제조자에게 비용이 된다.
세척 작업을 자동화된 방식으로 수행하기 위해, 제조실은 세척 시스템을 채용한다. 세척 시스템은 통상 내부에서 웨이퍼들이 문질러지는 하나 이상의 브러시 박스를 포함한다. 각각의 브러시 박스는 한 쌍의 브러시를 포함하고, 각각의 브러시는 웨이퍼의 각각의 면을 문지른다. 이러한 브러시 박스의 세척 능력을 향상시키기 위해, 브러시를 통해 세척 유체를 송출하는 것(TTB)이 일반적인 관행이다. TTB 유체 송출은 특정 압력에서 브러시 코어 내로 공급되는 유체가 기판 표면 상으로 방출되도록 하는 복수의 구멍을 갖는 브러시 코어를 실시함으로서 달성된다. 유체는 브러시 코어로부터 중합체 재료를 통해 기판 표면 상으로 분배된다. 이상적으로는, 화학 약품이 코어를 통해 유동한 다음 모든 브러시 코어 구멍으로부터 동일한 속도로 코어로부터 유출된다. 코어로 송출되는 화학 약품은 모든 구멍에서 동일하거나 대체로 동일한 속도로 유출되지 않고, 화학 약품 수용 단부 근방의 브러시 코어 구멍들은 화학 약품 수용 단부의 대향 측면의 구멍들보다 대체로 더 빠른 속도로 화학 약품을 유출시킨다는 것이 발견되었다.
반도체 특징부 크기가 감소하고 장치 성능 요구 조건이 계속 증가함에 따라, 세척 기술자들 또한 그와 관련된 공정을 개선하도록 자극 받는다. 이러한 요구를 만족시키기 위해, 동일한 세척 장비는 이제 기본적인 탈이온(DI)수 세척과 다른 작업을 수행하는데 사용되고 있다. 이러한 작업은 웨이퍼의 표면으로부터 입자를 제거하고 그리고/또는 정밀한 재료의 필름을 에칭하기 위한 복잡한 화학 약품들의 인가를 포함한다. 많은 세척 시스템은 이제 불소화수소산과 같은 반응성 화학 약품도 인가하도록 요구되고, 불균일한 인가는 처리되는 웨이퍼에 대해 심각한 영향을 가질 것이다. 예를 들어, 더 많은 HF가 웨이퍼의 일 부분에 인가되고 더 적은 HF가 웨이퍼의 다른 부분에 인가되면, 처리된 웨이퍼의 표면은 웨이퍼를 가로질러 제거된 필름의 양에 있어서 변동을 보일 수 있다.
본 발명의 실시예는 패드를 지지하는데 사용되는 회전식 기부 상으로 직접 주조 또는 성형되는 다공성 브러시 또는 패드를 제조하기 위한 방법 및 재료를 포함한다. 브러시 또는 패드는 기판의 적어도 일부를 유체로 코팅하기 위해 사용될 수 있고, 또는 기판으로부터 재료, 입자, 또는 화학 약품을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 브러시 또는 패드는 다공성 패드 재료와 상호 체결하는 회전식 기부 또는 코어를 포함한다. 기부는 내측 표면 및 외측 표면을 포함하고, 다공성 패드 재료를 기부와 상호 체결시키기 위한 기부 내의 복수의 채널을 가질 수 있다. 다공성 패드 재료는 기부의 외측 표면의 적어도 일부를 덮고, 다양한 기판으로부터 재료를 제거하기 위해 사용될 수 있다. 다공성 패드 재료는 일체형 구조를 갖고, 기부 내의 채널들 중 하나 이상을 충전하여 다공성 패드 재료를 기부와 상호 체결시킨다. 바람직하게는, 다공성 패드 재료로 충전된 채널은 기부의 내측 표면을 외측 표면과 유체 연결시킨다.
본 발명의 일 실시예는 다공성 패드 재료를 지지하는 회전식 기부를 포함하는 기판으로부터 재료를 제거하기 위한 장치이다. 기부는 내측 표면 및 외측 표면을 포함하고, 상기 기부의 내측 표면으로부터 기부의 외측 표면으로의 다공성 패드 재료로 유체를 분배하기 위한 채널을 갖는다. 다공성 패드 재료는 기부의 외측 표면의 적어도 일부를 덮고, 유체와 함께 기판으로부터 입자와 같은 재료 및 박막을 제거하기 위해 사용된다. 바람직하게는, 다공성 패드 재료는 기부의 채널과 상호 체결되고, 더욱 바람직하게는 상기 기부의 내측 및 외측 표면들을 유체 연결시킨다. 회전식 기부는 그와 정합되어 회전식 기부를 유체의 공급원과 상호 연결시키는 하나 이상의 피팅과, 기부를 회전시키기 위한 스핀들 또는 다른 고정구를 가질 수 있다. 유체 피팅 및 기계 구동 피팅을 포함할 수 있는 피팅은 결합에 의해 기부에 정합된다. 상이한 피팅들을 사용함으로써, 단일 회전식 기부가 기부와 함께 상이한 크기 또는 형상의 피팅을 사용함으로써 상이한 재료 제거 공구에 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 표면 상에 돌출부 또는 결절을 갖는 다공성 패드 재료를 지지하는 회전식 기부를 포함하는 기판으로부터 재료를 제거하기 위한 장치이다. 회전식 기부는 내측 표면 및 외측 표면을 포함하고, 돌출부를 지니는 다공성 패드 재료를 통해 기판에 유체를 분배하기 위한 채널을 갖는다. 유체는 기부의 내측 표면으로부터 기부의 외측 표면으로 유동한다. 다공성 패드 재료는 기부의 외측 표면의 적어도 일부를 덮고, 유체와 함께 기판으로부터 입자와 같은 재료 및 박막을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 회전식 기부는 그와 정합되어 회전식 기부를 유체의 공급원과 상호 연결시키는 하나 이상의 피팅과, 기부를 회전시키기 위한 스핀들 또는 다른 고정구를 갖는다. 바람직하게는, 다공성 패드 재료는 기부의 채널과 상호 체결하고, 더욱 바람직하게는 기부의 내측 및 외측 표면들을 유체 연결시킨다. 유체 피팅 및 기계 구동 피팅을 포함할 수 있는 피팅은 결합에 의해 기부에 정합될 수 있다. 상이한 피팅들을 사용함으로써, 단일 회전식 기부가 기부와 함께 상이한 크기 또는 형상의 피팅을 사용함으로써 상이한 재료 코팅 및 제거 공구에 적용될 수 있다. 회전식 기부는 반도체 웨이퍼를 문지르기 위한 브러시일 수 있다.
본 발명의 실시예는 기판을 회전식 기부 코어 상으로 주조 또는 성형된 회전 다공성 패드 재료와 접촉시킴으로써 기판을 세척하는 방법에 관한 것이다. 회전식 기부를 덮는 패드는 내측 표면 및 외측 표면과, 다공성 패드 재료와 기부를 상호 체결시키기 위한 기부 내의 복수의 채널을 포함한다. 기부의 외측 표면의 적어도 일부를 덮는 다공성 패드 재료는 다양한 기판으로부터 재료를 제거하기 위해 사용될 수 있다. 공정에서, 재료 제거 또는 세척 유체는 브러시를 통해 기판의 표면 상으로 적층된다. 브러시의 회전 및 유체의 작용을 통해, 재료는 기판에 대해 다공성 패드 재료를 회전시킴으로써 기판 표면으로부터 제거될 수 있다. 바람직하게는, 기부 내의 채널들은 다공성 패드 재료로 충전되어 다공성 패드를 기부와 상호 체결시키고, 기부의 내측 표면을 외측 표면과 유체 연결시켜서 패드 표면에 유체를 분배한다. 상기 방법은 다공성 패드 및 그의 돌출부 또는 결절에 부착된 기판 재료를 제거하기 위해 회전식 코어 상으로 주조된 다공성 패드를 통해 유체를 분출시키는 작용을 더 포함할 수 있다. 기판의 하나 이상의 표면들은 유체와 함께 회전식 기부 상으로 성형된 회전 다공성 패드와 각각을 접촉시킴으로써 그로부터 재료를 제거할 수 있다.
바람직하게는, 기부 상으로 성형된 다공성 패드 재료는 모(bristle) 또는 결절(node)과 같은 돌출부를 포함하거나, 홈과 같은 표면 리세스를 가질 수 있다. 바람직하게는, 다공성 패드 재료는 회전식 기부 코어의 내측 표면을 덮는다. 기부의 채널들은 바람직하게는 코어의 내측 표면을 코어의 외측 표면과 유체 연결시키고, 채널들 중 하나 이상은 기부를 다공성 패드 재료와 상호 체결시키며 회전 중에 다공성 패드 상의 결절들의 정렬을 유지하는 다공성 패드 재료로 충전된다. 유체는 다공성 패드로 충전된 채널을 통해 기판 표면으로 유체를 유출시킴으로써 회전식 기부의 코어를 통해 기판 상으로 적층될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의해 기판으로부터 제거되는 재료는 박막 금속 산화물 필름, 실리카 필름, 반도체 산화물 필름, 다양한 성분의 입자, 또는 화학 약품 잔류물을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 기판은 구리 또는 구리 상호 연결부를 포함하는 웨이퍼이다. 본 발명의 브러시는 웨이퍼에 스퍼터링된 금속의 조직 또는 유형에 관계없이 메모리 매체 및 웨이퍼를 세척하는데 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 브러시 또는 패드는 기부 상으로 주조 또는 성형된 다공성 패드 재료를 지지하기 위한 회전식 기부를 포함한다. 기부는 내측 표면 및 외측 표면과, 다공성 패드 재료를 기부와 유체 상호 체결시키는 복수의 채널을 포함한다. 다공성 패드 재료는 외측 표면의 적어도 일부를 덮고, 표면 돌출부 또는 리세스를 갖는다. 표면 돌출부를 갖는 다공성 패드 재료는 바람직하게는 기부의 내측 표면으로부터 다공성 패드 재료를 통해 기부의 외측 표면으로 유체를 분배하기 위해 기부 내의 관통 채널들 중 하나 이상을 충전한다. 바람직하게는, 채널과 상호 체결하며 기부의 외측 표면을 덮는 다공성 패드 재료는 일체형 구조를 형성한다.
다른 실시예에서, 브러시 또는 패드는 기부 상으로 주조 또는 성형된 다공성 패드 재료를 지지하기 위한 회전식 기부를 포함한다. 기부는 내측 표면 및 외측 표면과, 다공성 패드 재료를 기부와 상호 체결시키기 위한 기부 내의 복수의 채널을 포함한다. 바람직하게는, 채널은 내측 표면을 기부의 외측 표면과 유체 연결시킨다. 기부의 내측 표면으로부터 기부의 외측 표면을 덮는 다공성 패드로의 유체의 분배를 돕기 위해, 관통 채널들은 기부의 전체에 걸쳐 기부의 중심 지점으로부터 표면 채널에 의해 상호 연결될 수 있는 기부의 외측 모서리로 위치될 수 있다. 다공성 패드 재료는 기부의 외측 표면의 적어도 일부를 덮고, 다공성 패드 재료는 기부의 내측 표면으로부터 다공성 패드 재료를 통해 기부의 외측 표면으로 유체를 분배하기 위해 기부 내의 관통 채널들 및/또는 표면 채널들 중 하나 이상을 충전한다. 바람직하게는, 관통 채널 내에서 기부의 외측 표면을 덮는 다공성 패드 재료는 일체형 구조를 형성한다.
본 발명의 일 실시예는 기부 내에 관통 구멍들을 포함하는 회전식 기부 표면의 적어도 일부, 바람직하게는 전부를 덮는 부착식 다공성 패드 재료를 갖는 회전식 기부를 갖는 물품이다. 회전식 기부를 덮는 부착식 다공성 패드 재료는 회전식 기부에 부착되어 유체가 기부 및 다공성 패드를 통해 유동하도록 하는 회전식 기부 표면의 적어도 일부, 바람직하게는 전부를 덮는 제1 다공성 패드 재료를 포함할 수 있다. 기부 상의 부착식 다공성 패드 재료는 제1 부착층 상으로 성형 또는 주조된 다공성 패드 재료의 제2 부착층을 가질 수 있다. 선택적으로, 기부 내의 하나 이상의 관통 구멍들 또한 다공성 패드 재료로 충전될 수 있다. 외측 기부 표면의 적어도 일부를 덮는 부착식 다공성 패드 재료는 기부 표면으로의 결합 후에 그의 다공성을 유지하며, 유체가 회전식 기부의 코어로부터 기부 내의 구멍 또는 채널을 통해 기부에 유체를 인가하여 기판으로부터 필름을 제거하거나 기판을 세척하기 위해 사용될 수 있는 외측 다공성 패드 표면 층으로 유동하도록 허용한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 다공성 패드 재료는 주조 또는 성형에 의해 기부 내의 리세스된 채널 또는 관통 구멍 내로 적층된다. 하우징 기부 내의 채널 및 관통 구멍들은 다공성 패드 재료와 상호 체결하여 사용 중에 기부 표면으로부터의 다공성 패드 재료의 상승을 방지한다. 채널들은 제2 다공성 층이 주조되는 선택적인 부착식 다공성 제1 층을 가질 수 있다. 다공성 패드 재료의 기부와의 상호 체결은 또한 기부 표면 또는 그의 축을 따른 다공성 패드 재료의 돌출부 또는 결절들의 높이 및 위치를 유지하는 것을 돕고, 결절들의 기판 표면과의 더 균일한 접촉을 제공한다. 다공성 패드 재료와 하우징 기부의 상호 체결은 또한 기부 하우징 상으로 활주되거나 2-부품 기부 하우징 상에 위치되는 브러시 슬리브에서 일반적으로 발생하는 브러시 롤러들의 비틀림을 제거하거나 실질적으로 감소시킨다. 슬리브형 브러시 및 롤러의 비틀림은 불균일하고 재현 불가능한 기판 표면 유체 접촉, 불균일한 재료 제거 또는 세척은 물론 가속화된 브러시 마모로 이어질 수 있다. 회전식 기부와 상호 체결되어 일체형으로 형성된 다공성 패드 재료는 결절 정렬 직선을 유지하고, 장착 중의 결절들의 파열을 제거하거나 감소시키고, 결절 크기 및 형상에 대해 훨씬 더 높은 공차를 허용하여 처리되는 기판과의 더 균일한 접촉을 제공한다. 바람직하게는, 다공성 패드 재료로 충전된 채널들은 기부의 내측 및 외측 표면들을 연결시킨다.
본 발명의 실시예는 패드를 지지하는데 사용되는 코어 상으로 직접 주조 또는 성형되는 브러시 또는 패드를 제조하기 위한 방법 및 재료를 포함한다. 패드 또는 브러시는 기판으로부터 재료, 입자, 또는 화학 약품을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 브러시 또는 패드는 다공성 패드 재료를 지지하기 위한 회전식 기부 또는 코어를 포함한다. 기부는 내측 표면 및 외측 표면과, 다공성 패드 재료를 기부와 상호 체결시키기 위한 기부 내의 복수의 채널을 포함한다. 다공성 패드 재료는 기부의 외측 표면의 적어도 일부를 덮고, 다양한 기판으로부터 재료를 제거하기 위해 사용된다. 다공성 패드 재료는 일체형 구조를 갖고, 기부 내의 채널들 중 하나 이상을 충전하여 다공성 패드 재료를 기부와 상호 체결시킨다. 바람직하게는, 채널들은 기부의 내측 표면을 외측 표면과 유체 연결시킨다.
다공성 패드 재료가 주조 또는 성형에 의해 상호 체결되는 기부 내의 채널들은 회전 기부 상에서의 다공성 패드 재료의 정렬을 유지하고, 더욱 바람직하게는 패드의 주조 또는 성형은 회전 기부 상에서의 다공성 패드 재료의 결절들의 완결성, 정렬 및 공간적 분배를 유지한다. 내측 및 외측 표면들을 상호 연결시키는 채널은 또한 기부의 내측 표면으로부터 기판과 접촉하는 다공성 패드 재료를 갖는 기부의 외측 표면으로의 유체의 분배를 돕는다. 바람직하게는, 채널, 내측 기부 표면 내에서 기부의 외측 표면을 덮는 다공성 패드 재료는 일체형 구조이다. 기판은 세척 작업을 완료하기 위해 문질러질 필요가 있을 수 있는 임의의 기판 또는 에칭 작업 또는 다른 준비에 의해 평탄화되는 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판은 반도체 웨이퍼, 디스크, 광학 렌즈, 편평 패널 디스플레이일 수 있다. 바람직하게는, 기판은 기판에 대체로 균일하고 제어된 양의 유체를 송출할 수 있는 브러시 또는 패드로부터 이익을 얻을 것이다. 훨씬 더 바람직하게는, 기판은 기판에 대체로 균일하고 제어된 양의 유체를 송출할 수 있으며 패드 상의 돌출부들의 기판과의 일정하고 균일한 접촉을 유지할 수 있는 브러시 또는 패드에 의한 표면 재료 제거 또는 세척으로부터 이익을 얻을 것이다.
다른 실시예에서, 기부를 덮는 다공성 패드 재료 및 기부의 관통 채널을 충전하는 다공성 발포 재료가 일체형이도록 브러시 또는 패드를 제조하기 위한 방법이 제공된다. 바람직하게는, 상기 방법은 기부 상에서 채널과 상호 체결하는 기부의 외부 상에 일체형 다공성 패드 재료를 형성하는 단계를 포함한다. 방법은 기부를 포함하는 주형 내로 비중합 다공성 기부 단량체 및 촉매의 조합을 주입하는 단계와, 기부 내의 하나 이상의 채널을 충전하는 단계와, 그 다음 물품을 형성하도록 조합을 경화시키는 단계를 포함한다. 물품은 주형으로부터 이형(release)된다. 다른 실시예에서, 기부를 덮는 다공성 패드 재료 및 기부의 관통 구멍을 충전하는 다공성 발포 재료가 일체형이도록 브러시 또는 패드를 제조하기 위한 방법이 제공된다. 바람직하게는, 상기 방법은 기부의 채널과 상호 체결하는 기부의 외부 상의 일체형 다공성 패드 재료를 형성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 기부를 포함하는 주형 내로 비중합 다공성 기부 단량체 및 촉매를 주입하는 단계와, 기부 내의 하나 이상의 채널을 형성하는 단계와, 그 다음 물품을 형성하도록 조합을 경화시키는 단계를 포함한다. 물품은 주형으로부터 이형된다. 바람직하게는, 주형은 일체형 다공성 패드 구조물의 이형을 돕기 위해 이형제로 처리된다.
본 발명의 실시예는 기판에 코팅을 인가하는데 사용되거나, 반도체 웨이퍼, 편평 패널 디스플레이, 하드 디스크 및 렌즈와 같은 광학 장치에 제한되지 않는 매우 다양한 기판으로부터 입자, 박막, 또는 화학 약품 잔류물을 제거하기 위한 브러시로서 사용될 수 있다. 본 발명의 유리한 실시예는 이러한 브러시의 제조 및 조립에 있어서 큰 유연성을 허용한다. 이는 다공성 패드를 갖는 단일 기부가 복수의 공구 상에서 사용될 수 있기 때문이다. 본 발명에서, 브러시는 회전식 기부 및 패드가 기판의 하나 이상의 표면으로부터 재료를 세척 또는 제거하는 기능을 수행할 수 있도록 회전식 기부에 연결되는 하나 이상의 피팅을 단순히 변경함으로써 다양한 세척 공구 상에 장착될 수 있다.
유리하게는, 본 발명의 실시예는 화학·기계적 평탄화 또는 후 CMP 문지름(scrubbing) 공정과 같은 세척 또는 재료 제거 작업을 위해 기판의 표면에 유체를 제공하는데 사용될 수 있다. 다공성 패드 재료를 기부와 상호 체결시킴으로써, 다공성 패드 재료는 기부에 대해 제 위치에 유지된다. 본 발명의 실시예에서의 결절 오정렬 및 비틀림은 슬리브형 브러시 상에서의 슬립에 비해 브러시 워킹(walking) 및 비틀림을 실질적으로 감소시키거나 제거한다. 본 발명의 추가의 장점은 롤러 및 패드형 기부 고정구 모두에 유체를 분배하는데 사용될 수 있는 것이다. 채널 내의 다공성 패드 재료는 또한 유체 공급원으로부터 기판으로의 액체 유동을 제어하는데 사용될 수 있다. 이는 사용되는 액체의 전체량을 현저하게 증가시키지 않고서, 하우징 코어 내의 천공부 또는 관통 채널의 개수가 감소되고 그의 크기 또는 표면적이 증가되도록 허용한다. 이는 하우징 내의 더 큰 천공부 또는 관통 채널이 다공성 패드의 국소화된 불균일 분출을 감소시키므로 특히 유리하다. 더욱이, 액체의 유동을 감소시킴으로써, 다공성 패드는 분배기의 내부에서 균일한 압력 축적을 일으킨다. 이는 결국 브러시의 양단부들이 동량의 액체를 수용하고 균일하게 분출되도록 보장하는 관통 구멍을 형성하는데 사용될 수 있고, 이는 브러시로부터의 입자 제거를 개선하고 브러시의 불균일 마모를 감소시키거나 제거한다.
일회용 코어 상으로 주조된 브러시의 장점은 코어 및 브러시가 상호 결합되어 코어 상으로 마찰 끼워 맞춤된 브러시에서 관찰되는 슬립, 팽창 및 동심성의 손실을 제거하는 것이다. 코어 상으로 주조된 브러시는 특수한 장착 스탠드에 대한 필요성과, 코어 상으로 마찰 브러시 슬리브를 장착하는 것과 관련된 시간을 제거한다.
부분적으로 본 발명의 실시예의 다른 태양, 특징, 이점 및 장점은 다음의 설명, 첨부된 청구범위 및 첨부된 도면과 관련하여 명백해질 것이다.
도1a는 본 발명의 일 실시예의 회전식 기부에 대해 유용한 관통 채널을 갖는 중공 원통형 튜브의 길이를 따른 단면도를 도시한다.
도1b는 다공성 패드 재료로 충전된 하나 이상의 관통 채널을 갖는 중공 원통형 튜브의 도면이다.
도1c는 유체 피팅 및 공구 장착 피팅을 포함하는 충전된 관통 채널을 갖는 회전식 기부를 도시한다.
도2는 패드 표면 상에 선택적인 돌출부를 갖는 다공성 패드 재료를 포함하는 기부의 관통 채널 및 외측 표면을 갖는, 본 발명의 일 실시예의 중공 원통형 하우징 기부의 길이를 따른 단면의 개략도이다.
도3a는 유체 피팅 또는 기부의 세척 공구로의 연결을 위한 피팅이 없는, 충전되거나 덮인 다공성 패드 재료를 포함하는 기부의 관통 채널, 내측 표면 및 외측 표면을 갖는 본 발명의 일 실시예의 중공 원통형 하우징 기부의 길이를 따른 단면의 개략도이다.
도3b는 유체 피팅 및 기부의 세척 공구로의 연결을 위한 피팅이 있는, 충전되거나 덮인 다공성 패드 재료를 포함하는 기부의 관통 채널, 내측 표면 및 외측 표면을 갖는 본 발명의 일 실시예의 중공 원통형 하우징 기부의 길이를 따른 단면의 개략도이다.
도4는 다공성 패드 재료로 충전된 여러 관통 채널을 도시하는 본 발명의 실시예를 위한 기부 또는 코어 내에서 유용한 중공 원통형 튜브의 개략도이다.
도5a는 회전식 기부를 덮는 부착식 다공성 패드 층 및 제1 부착식 다공성 패드 층 상으로 성형 또는 주조된 제2 부착식 다공성 패드 재료를 갖는 본 발명의 일 실시예의 디스크형 하우징 형태의 회전식 기부의 개략도이다.
도5b는 충전되거나 덮인 다공성 패드 재료를 포함하는 회전식 기부의 관통 채널, 내측 표면 및 외측 표면을 갖는 본 발명의 일 실시예의 디스크형 하우징 기부의 직경을 따른 단면의 개략도이다.
도6은 다공성 재료로 충전된 중공 관통 채널 및 돌출부를 갖는 다공성 패드 재료로 덮인 기부의 외측 표면을 갖는 본 발명의 일 실시예의 회전식 중공 튜브 하우징 기부의 직경을 따른 단면의 개략도이다.
도7은 다공성 재료로 충전된 중공 관통 채널, 다공성 패드 재료로 덮인 기부의 내측 표면 및 돌출부를 포함하는 다공성 패드 재료로 덮인 기부의 외측 표면을 갖는 본 발명의 일 실시예의 회전식 중공 튜브 하우징 기부의 직경을 따른 단면의 개략도이다.
도8a는 기부를 덮는 부착식 다공성 패드 층 및 부착식 제1 다공성 층 상으로 성형 또는 주조된 제1 다공성 패드 층에 부착되는 제2 다공성 패드 재료를 갖는 본 발명의 일 실시예의 회전식 중공 튜브 하우징 기부의 개략도이다.
도8b는 제1 다공성 패드 재료로 충전된 관통 채널, 제1 다공성 패드 재료로 덮인 기부의 외측 표면, 및 제1 다공성 패드 재료를 덮는 돌출부를 포함하는 제2 다공성 패드 재료를 갖는 회전식 중공 실린더를 갖는 본 발명의 일 실시예의 중공 튜브 하우징 기부의 직경을 따른 단면의 개략도이다.
도9는 기판의 하나 이상의 표면을 세척하는 본 발명의 일 실시예의 개략도이다.
도10a는 돌출부를 갖는 브러시 패드의 단면도를 도시한다.
도10b는 다공성 재료로 충전된 중공 관통 채널 및 제1 다공성 패드 재료로 덮인 기부의 외측 표면을 갖는 본 발명의 일 실시예의 중공 튜브 하우징 기부의 직경을 따른 단면을 도시한다.
도10c는 도10a 및 도10b의 구성요소들을 조합함으로써 형성된 브러시를 도시한다.
도11a는 돌출부를 갖는 브러시 패드의 단면을 도시한다.
도11b는 다공성 재료로 충전된 중공 관통 채널을 갖는 본 발명의 일 실시예의 중공 튜브 하우징 기부의 직경을 따른 단면을 도시한다.
도11c는 도11a 및 도11b의 구성요소들을 조합함으로써 형성된 브러시를 도시 한다.
도12는 다공성 기부 재료와 상호 체결하고 기부 표면을 덮는 다공성 패드 재료의 표면 상의 결절들의 정렬 및 위치를 유지하기 위해 회전식 기부 표면 내에 채널 홈을 갖는 하우징 기부 튜브의 단면을 도시한다.
도13은 본 발명의 방법 및 재료를 사용하여 회전식 기부 상으로 성형된 브러시의 단면의 사진을 도시한다.
도14는 본 발명의 회전식 기부 상으로 성형된 브러시를 제조하는데 사용될 수 있는 주형의 도면이다.
도15a는 관통 구멍을 갖는 회전식 기판 상의 부착식 제1 다공성 재료 상으로 주조된 다공성 패드 재료를 갖는 본 발명의 일 실시예의 비제한적인 도면이다.
도15b는 회전식 비다공성 기판 상의 부착식 제1 다공성 재료 상으로 주조된 다공성 패드 재료의 본 발명의 일 실시예의 비제한적인 도면이다.
도16은 회전식 코어의 채널 내로 성형된 다공성 패드를 포함하며 코어 상에 교환 가능한 유체 및 공구 구동 장착 피팅을 갖는 본 발명의 재료 제거 패드의 도면이다.
도17은 코어 상에 교환 가능한 유체 및 장착 피팅을 갖는 본 발명의 회전식 기부 코어의 도면이다.
도18은 회전식 코어의 채널 내로 성형된 다공성 패드를 포함하는 본 발명의 재료 제거 패드의 단면도이다.
도19a는 교환 가능한 유체 및 공구 장착 피팅을 갖는 미조립 회전식 기부 코 어의 도면이다.
도19b는 기부 코어 내로 삽입된 유체 피팅 및 공구 장착 피팅의 도면이다.
도19c는 기부 코어와 유체 피팅 사이에 형성된 조인트의 세부(A)이다.
도20은 도19a의 유체 피팅(1910)의 상세도이다.
도21a는 도19a의 코어(1920)의 외부의 도면이다.
도21b는 도19a의 코어(1920)의 단면도이다.
도22는 회전식 코어 내의 채널 및 관통 구멍들의 배치를 도시하는 코어의 회전축을 따른 도19a의 코어의 단면이다.
도23은 도19a의 공구 장착 피팅(1930)의 도면이다.
도24는 교환 가능한 유체 및 공구 장착 피팅을 갖는 미조립 코어의 다른 실시예의 도면이다.
도25는 도24의 유체 피팅의 상세도이다.
도26은 도24의 공구 장착 피팅의 상세도이다.
본 구성 및 방법이 설명되기 전에, 본 발명은 설명된 특정 분자, 성분, 방법 또는 규약에 제한되지 않으며, 이는 이들이 변할 수 있기 때문이라는 것을 이해해야 한다. 또한, 설명에 사용된 용어들은 특정 버전 또는 실시예만을 설명할 목적이며, 첨부된 청구범위에 의해서만 제한될 본 발명의 범주를 제한하려는 것이 아니라는 것을 이해해야 한다.
또한, 본원 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥이 명확하게 달리 지시하지 않으면 복수의 언급을 포함한다는 것을 알아야 한다. 따라서, 예를 들어, 하나의 "채널(channel)"에 대한 언급은 기술 분야에 공지된 하나 이상의 채널 및 그의 등가물 등에 대한 언급이다. 달리 한정되지 않으면, 본원에서 사용되는 모든 기술 및 과학 용어들은 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명된 것과 유사하거나 등가인 임의의 방법 및 재료가 본 발명의 실시예의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 양호한 방법, 장치 및 재료는 이제 설명된다. 본원에서 언급된 모든 문헌은 참조에 의해 본 명세서에 합체되었다. 본원에서, 본 발명이 이전 발명에 의한 이러한 개시 내용을 앞설 권리가 없다는 승인으로서 해석되는 것은 없다.
본 발명이 반도체 기판 또는 웨이퍼의 문지름과 관련하여 설명되지만, 다른 기판이 본 발명의 방법 및 장치에 의해 처리 또는 코팅될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 더욱이, 반도체 기판 또는 웨이퍼에 대한 언급은 도핑이 있거나 없는 노출된 또는 순수한 반도체 기판, 성장층을 갖는 반도체 기판, 임의의 처리 단계에서의 하나 이상의 장치 층을 포함하는 반도체 기판, 구리 또는 구리 합금 상호 연결부를 포함하는 기판, 절연체(SIO) 장치 상의 반도체를 갖는 기판과 같은 하나 이상의 반도체 층을 포함하는 다른 유형의 기판, 또는 편평 패널 디스플레이, MEMS 장치, 다중 칩 모듈 등과 같은 다른 장치 및 기기를 처리하기 위한 기판을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 세척 시스템 내의 몇몇 단계들은 세척되는 기판 또는 기판 층에 따라 다른 순서로 그리고/또는 다양한 용액에서 발생할 수 있다는 것 은 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 웨이퍼, 웨이퍼 및 이소프로필 알코올, 구연산, 수산화알루미늄, 구연산암모늄, 및 불소화수소산 용액 (또는 용액들의 혼합물)과 같은 여러 세척 용액들이 브러시 스테이션들 중 하나에서 사용될 수 있다. 또한, 다른 시스템은 하나의 브러시 스테이션, 또는 둘 이상의 브러시 스테이션을 포함할 수 있다. 또한, 다른 시스템은 상기 스테이션/단계들 중 하나 이상을 생략할 수 있으며 CMP 스테이션과 같은 추가의 처리 스테이션을 포함할 수 있다.
교체 가능한 슬리브 형태의 스펀지 또는 브러시는 그의 브러시 코어 상에서의 워킹 및 비틀림과 관련된 문제를 가지며, 더 짧은 브러시 수명을 갖는다. 브러시에 대한 회전 속도는 통상 약 0.8 내지 2 파운드의 항력에서 약 800 내지 1500 rpm의 범위이다. 더 높은 회전 속도 및 항력은 더 빠른 속도로 물품을 세척하기에 종종 양호하지만, 이는 브러시 또는 패드 상의 결절의 신속한 열화로 이어질 수 있다. 본 발명의 실시예에서 설명되는 코어 브러시 상의 주조물은 더 큰 반경 속도로 회전될 수 있고, 이는 이들이 기부 코어의 다공성 패드 재료와의 상호 체결으로 인해 워킹 또는 비틀림되지 않을 수 있기 때문이다. 워킹은 코어 상에서의 브러시의 다른 위치로의 응력 유도 이동을 말한다. 비틀림은 결절들의 그의 원래의 정렬로부터의 응력 유도 재배치를 말한다.
본 발명의 방법에서 사용될 수 있는 세척 및 재료 제거 용액은 탈이온수 및 탈이온수 내의 화학 약품의 혼합물을 포함하지만 그에 제한되지 않는다. 화학 약품은 HF 또는 NH4F와 같은 불소 화합물, NH4OH, 유기산, 유기산의 암모늄염, 알코 올, 음이온성 계면활성제, 염기성, 중성, 또는 산성 pH 환경을 포함할 수 있다. 예를 들어, 염산(HCl)이 pH를 조정하기 위해 용액에 첨가되어 구리 산화물과 같은 표면 코팅을 용해시키는 것을 도울 수 있다. 세척 용액을 조성하는 많은 다른 방식들 중 일례는 탈이온수 내에서 중량을 기준으로 혼합된 0.5% HF, 0.1% 구연산, 및 0.4% NH4OH를 조합하는 것이다. 이러한 예의 용액의 pH 수준은 대략 3이다. EDTA, 옥살산, 탈이온(DI)수, 또는 벤조트리아졸과 같은 부식 방지제도 이러한 세척 용액 내에 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 세척 용액의 조성에 의해 제한되지 않으며 용액 내의 각각의 성분은 유사한 특성을 갖는 다른 화학 약품에 의해 대체될 수 있다는 것을 알아야 한다.
화학·기계적 연마(CMP) 작업 후에 반도체 웨이퍼의 표면을 세척하는 방법은 반도체 웨이퍼의 표면에 바람직하게는 기부 코어 상으로 주조된 브러시를 통해 세척 또는 재료 제거 화학 약품을 인가하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 다공성 패드 재료는 회전식 기부의 하나 이상의 관통 구멍을 충전하고, 기부의 표면 상에 다공성 패드 재료와 상호 체결된 일체형 구조를 형성한다. 보다 더 바람직하게는, 다공성 패드 재료는 회전식 기부의 하나 이상의 관통 구멍을 충전하고, 기부의 내측 및 외측 표면 상에 다공성 패드 재료와 상호 체결된 일체형 구조를 형성한다. 상호 체결된 다공성 패드 및 기부 구조를 갖지만 기부 내에 관통 채널이 없는 브러시는 분사 노즐에 의해 기판의 표면에 인가되는 세척 및 재료 제거 화학 약품을 가질 수 있다. 바람직하게는, 브러시는 기부와 일체형 상호 체결 구조를 형성하는 다공성 패드를 갖는다. 반도체 웨이퍼는 구리 상호 연결부를 가질 수 있으며, 세척 화학 약품은 반도체 웨이퍼의 표면 상의 구리 층을 수용성 구리 산화물 층으로 변환시킨다. 기부 상으로 주조된 다공성 패드 재료를 가지며 기부와 일체형 상호 체결 구조를 형성하는 브러시로 세척 화학 약품 유체를 갖는 반도체 웨이퍼의 표면을 문지르는 것은 반도체 웨이퍼의 표면으로부터 약 100 Å 내지 약 150 Å의 구리 산화물 층의 제거에 사용될 수 있지만 그에 제한되지 않는다. 처리된 웨이퍼 및 브러시는 제2 반도체 웨이퍼를 세척 또는 처리하기 전에 반도체 웨이퍼의 표면 및 브러시로부터 수용성 구리 산화물을 제거하기 위해 반도체 웨이퍼 및 브러시를 탈이온수로 헹굼으로써 추가로 처리될 수 있다. 유체 인가, 문지름 및 헹굼 단계는 브러시 박스 내에서 수행될 수 있다. 처리된 기판은 반도체 웨이퍼의 표면 상에서 약 5 Å 내지 약 30 Å의 두께를 갖는 구리 산화물 층을 가질 것이다.
화학·기계적 연마(CMP) 후에 반도체 웨이퍼의 표면을 세척하는 방법은 코어 상으로 주조된 브러시를 통해 유동하는 세척 화학 약품 내의 H2O2의 양을 제어함으로써 반도체 웨이퍼의 표면 상에 잔류하는 구리 산화물 층의 양을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
브러시를 형성하는 다공성 패드 재료가 기부 내의 채널과 상호 체결되도록 코어 기부 상으로 주조된 브러시는 후 CMP 세척 공정의 일부로서 기판으로부터 SiO2와 같은 초박형 화학 약품 산화물 층을 제거하는데 사용될 수 있다. 이러한 공정에서, 불소화수소산과 같은 산이 코어 브러시 상의 주조물의 코어로 송출되어, 기 부 코어의 관통 채널 내의 다공성 패드 재료를 통해 브러시의 표면으로 유동한다. 또는, 산은 분사기를 사용하여 웨이퍼의 표면에 인가될 수 있다.
20 Å 미만의 이러한 산화물은 매우 희박한 HF 및 회전식 기부와 상호 체결된 브러시를 사용하여 에칭될 수 있다. 약 0.005% HF의 농도를 갖는 불소화수소산이 대략 15 Å 미만의 산화물의 제어된 제거를 수행하는데 사용될 수 있다. 이러한 산화물은 표면을 소수성으로 만들지 않고서, 산화물 층의 표면 상의 또는 산화물 층 내의 입자 및 도금된 잔류물을 포함하는 오염물을 제거한다. 산화물의 얇은 층은 표면이 소수성으로 유지되도록 작업편의 표면 상에 잔류한다. 예를 들어 대략 30 Å을 초과하는 더 두꺼운 산화물 층을 세척하기 위해, 제어된 얇은 산화물 에칭이 사용될 수 있다. 이러한 용도에 대해, (CMP 연마 공정으로부터 산화물 내로 통합될 수 있는) 금속성 입자 오염물의 제거가 중요하다. 금속성 입자 오염물은 작업편 상의 미세 전자 장치 내로 확산되어 이를 고장낼 수 있다. (0.005%의 HF와 같은) 매우 희박한 농도의 HF가 산화물 층 내로의 오염물의 침투의 깊이에 의존하여, 금속성 오염물을 제거하기에 충분할 수 있다. 예를 들어, 금속성 오염물이 표면 아래에서 20 Å을 초과하면, 더 높은 농도의 HF가 필요할 수 있다. 제거되는 산화물의 양은 브러시로 송출되는 HF의 농도, 분배 유량 및 시간에 의해 결정된다. 15 Å 미만의 본래의 산화물 층을 제거하기 위해, 0.005% 농도의 HF가 20 내지 60초의 에칭 시간이 허용될 수 있는 느린 에칭 속도를 가질 수 있다. 필름 에칭 시간은 더 높은 농도를 사용할 때 중요하다. HF의 농도는 원하는 작업편 처리량 또는 제작 속도와 일치하는 산화물 층 제거 속도를 제공하도록 조정될 수 있 다. 후단부 CMP 공정에 대해, 100 Å까지의 산화물의 제거가 연마 공정에 의해 내부에 통합된 금속성 오염물을 적절하게 제거하기 위해 요구될 수 있다. 대략 40 또는 50초 미만 내에 이러한 양의 산화물을 제거하기 위해, HF의 농도는 0.5 내지 1%로 증가된다.
도1a는 유체가 튜브의 내측 표면(190)과 외부 표면(120) 사이에서 유동하도록 허용하기 위해 다양한 예시적인 관통 채널(130, 150, 180)을 갖는 중공 원통형 튜브 기부(100)를 따른 단면을 도시한다. 관통 채널들은 '130' 및 '150'에 의해 도시된 바와 같이 크기가 다를 수 있다. 관통 채널은 관통 채널을 충전하는데 사용되는 다공성 발포 또는 패드 재료의 부착 또는 상호 체결을 증가시키기 위해 노치(140)의 거친 표면 또는 비제한적인 예를 포함할 수 있다. 단부 캡(110)이 성형 중에 실린더의 일 단부를 폐쇄하는데 선택적으로 사용될 수 있으며, 또한 마무리된 하우징 튜브를 공구에 장착하는데 유용하다. 단부 캡(110)은 공급 유체(미도시)의 공급원이 채널(130, 150, 180)을 통해 유동하게 한다. 선택적인 삽입물(170)이 유체 피팅의 이후의 삽입을 위해 튜브의 내경을 오프셋하는데 사용될 수 있거나, 도시되지 않은 기부의 내경을 초과하는 직경을 갖는 단차부 또는 일련의 단차부들이 유체 및 기계 구동 피팅과의 정합을 위해 기부(100) 내로 가공될 수 있다. 단부 캡(110) 및 삽입물(170)은 기부(100) 내로 결합, 성형, 또는 가공될 수 있으며, 바람직하게는 유체 밀봉 시일을 형성한다. 단부 캡(110) 및 내측 표면(190)은 유체를 유지하기 위한 체적을 한정한다.
도1b는 다공성 패드 재료(152)로 충전된 관통 채널(130, 150, 180)들의 하나 이상의 비제한적인 예를 갖는 중공 원통형 튜브(100)를 도시한다. 다공성 재료(152)는 내측 표면(190) 및 외측 표면(120)이 실질적으로 다공성 재료(152)가 없이 유지되도록 관통 채널을 충전하는 것으로 도시되어 있다. 도1b에서, 삽입물(170) 및 단부 캡(110)은 기부 내부에 위치되어 도시되어 있다. 유체 피팅(114) 및 기계 공구 장착 플레이트(112)가 기부에 장착되기 전에 도시되어 있다.
도1c는 다공성 재료(152)로 충전된 관통 채널(130, 150, 180)을 갖는 기부(100)를 도시한다. 다공성 재료(152)는 내측 표면(190) 및 외측 표면(120)이 실질적으로 다공성 재료(152)가 없이 유지되도록 관통 채널을 충전하는 것으로 도시되어 있다. 유체 피팅(114) 및 기계 공구 구동 장착 플레이트(112)는 기부(100)에 장착되어 도시되어 있다. 유체 피팅은 공급원(미도시)으로부터 기부의 코어 내로의 유체의 유동을 허용하고, 기계 장착 피팅은 회전식 기부(100)가 세척 또는 재료 제거 공정에서 기부를 회전시키기 위한 회전 스핀들 또는 고정구에 연결되도록 허용한다. 유체를 위한 입구(106)가 유체 피팅(114)에 의해 제공된다. 도1c에 도시된 실시예는 기부(100) 상에 주조된 제2 다공성 패드 재료의 슬리브(미도시)로 덮여서 브러시 롤러를 형성할 수 있다. 이러한 브러시 롤러는 CMP 세척 공구 내에 설치될 수 있다. 원통형 브러시로서의 용도에서, 가압 유체의 공급원은 유체 입구 피팅(114)에 연결될 것이다. 유체는 입구(160)를 통해 장치 내로 유동하여, 입구(160)를 통해 단부 캡(110) 및 기부(100)의 내측 표면(190)에 의해 형성된 코어 체적부 내로 통과할 것이다. 유체는 다공성 패드 재료(152)로 충전된 예시적인 유동 채널(130, 150, 180)로부터 제2 다공성 패드 층으로 유동할 것이다. 기계 공구 플 레이트(112)는 공구의 회전 샤프트 또는 스핀들에 연결되어 브러시를 기판에 대해 회전시킬 것이다.
도2는 기부 코어 상으로 주조된 다공성 패드 재료를 갖는 중공 원통형 하우징 기부(200)의 길이를 따른 단면의 개략도이다. 예시적인 관통 채널(230, 250, 280)들은 주형 내에서 다공성 재료(252)로 충전되고, 이는 또한 외측 기부 표면(220) 상에 다공성 패드 재료의 층(256)을 형성한다. 다공성 패드 재료(252, 256)는 기부 관통 구멍 및 선택적인 표면 채널(미도시)과 상호 체결하여 패드 표면 상의 돌출부(254)들의 위치 및 간격을 유지한다. 기부 내의 채널들을 다공성 패드와 상호 체결시킴으로써, 워킹 또는 비틀림에 의한 패드의 이동이 감소되거나 제거된다. 다공성 패드(252)는 채널들 중 하나 이상을 충전함으로써 기부의 채널들과 상호 체결하며, 바람직하게는 '256' 및 '254'와 일체형 구조를 형성한다. 바람직하게는, 기부의 채널 또는 표면은 채널 내로 주조 또는 성형된 다공성 패드가 회전 중에 다공성 패드의 당김 또는 비틀림에 의해 제거되는 것을 기계적 및 물리적으로 방지하는 형상을 갖는다. 선택적인 돌출부(254)는 다공성 층(256)을 덮는 것으로 도시되어 있다. 돌출부 이외에, 다공성 층은 리세스된 홈 또는 편평 표면을 가질 수 있지만 그에 제한되지 않는다. 도2에서, 다공성 패드 재료(252, 254, 256)들은 바람직하게는 모두 동일한 재료이며, 성형 공정으로부터 연속적인 일체형 구조를 형성한다. 선택적인 유체 피팅(214) 및 기계 공구 장착 플레이트(212)가 기부(200)에 연결되어 도시되어 있다. 기부(200) 내측 표면(290)은 실질적으로 다공성 패드 재료가 없이 유지된다. 원통형 브러시로서의 용도에서, 가압 유체의 공급원 은 유체 입구 피팅(214)에 연결될 것이다. 유체는 '202'에 의해 도시된 바와 같이 장치 관통 입구(260) 내로 유동하여, 입구(260)를 통해 단부 캡(210) 및 기부(200)의 내측 표면(290)에 의해 형성된 코어 체적부 내로 통과할 것이다. 유체는 예를 들어 채널(280)에 의해 도시된 다공성 패드 재료로 충전된 유동 채널로부터 기판 상에 적층된 다공성 패드 층(256)으로 유동할 것이다.
도3b는 다공성 패드 재료로 충전되거나 덮인 기부의 예시적인 관통 채널(330, 350, 380)들은 물론 내측 표면(390) 및 외측 표면(320)을 갖는 중공 원통형 하우징 기부(300)의 길이를 따른 단면의 개략도이다. '330', '350' 및 '380'에 의해 도시된 관통 채널들은 주형 내에서 다공성 재료(352)로 충전되고, 이는 또한 기부 표면(320) 및 내측 표면(390) 상에 다공성 패드 재료의 층(356, 358)을 형성한다. 다공성 패드 재료는 기부(300)의 관통 채널들과 상호 체결한다. 선택적인 돌출부(354)는 다공성 층(356)을 덮는 것으로 도시되어 있다. 돌출부 이외에, 다공성 층은 리세스된 홈 또는 편평 표면을 가질 수 있지만 그에 제한되지 않는다. 도3b에서, 재료(352, 354, 356, 358)들은 바람직하게는 모두 동일하고, 성형 또는 주조 공정에서 연속적인 일체형 구조를 형성한다. 예시적인 채널(350, 330)들의 적어도 일부를 충전하는 다공성 기부 재료(352, 356)는 사용 중에 기부 표면으로부터의 다공성 패드 재료(356, 354)의 상승을 방지하도록 작용한다. 이는 또한 기부 표면 또는 그의 축을 따른 돌출부 또는 결절(354)들의 높이 및 위치를 유지하는 것을 돕고, 기판 표면과의 더 균일한 접촉을 제공한다. 선택적인 유체 피팅(314) 및 기계 공구 장착 플레이트(312)는 도3b에서 기부(300)에 연결되어 도시되어 있고, 도3a는 유체 피팅 및 기계 구동 피팅이 없는 도3b의 실시예를 도시한다. 기부 내부의 다공성 패드 재료 층(358)은 패드 내측 표면(362)과 기부 내측 기부 표면(390) 사이에서 측정된 두께를 갖는다. 다공성 패드 층(356)은 '366'과 '364' 사이에서 측정된 두께를 갖는다. 돌출부(354)는 '368'과 '366' 사이에서 측정된 높이를 갖는다. 다공성 패드 층(354, 356, 358)의 두께는 주형의 형상 및 치수를 변경함으로써 변할 수 있다. 원통형 브러시로의 용도에서, 가압 유체의 공급원은 유체 입구 피팅(314)에 연결될 것이다. 유체는 장치 관통 입구(360) 내로 그리고 단부 캡(310) 및 기부(300)의 내측 표면(390)에 의해 형성된 코어 내로 유동할 것이다. 유체는 다공성 재료로 충전된 '330'과 같은 유동 채널로부터 유동한 다음 다공성 패드 층(356) 및 돌출부(354)로 분배될 것이다. 도3a는 기부(300) 및 플레이트(310)에 장착되는 유체 또는 공구 피팅(314, 312)을 갖지 않는다.
도4는 본 발명의 실시에 유용한 다공성 패드 재료로 충전된 비제한적인 관통 채널들을 도시하는 개략도이다. 기부 하우징(400)은 입구(460) 및 출구(482)를 갖는 실린더이고, 선택적으로 입구(482)는 단부 캡(미도시)으로 덮인다. 내측 표면(490) 및 외측 표면(420)은 관통 채널(450, 452) 및/또는 세공(480, 486, 484)에 의해 유체 연결된다. 도4에서, 크기가 다른 예시적인 세공(480, 484)들은 다공성 패드 재료로 충전되어 도시되어 있지만, 세공(486)은 충전되지 않았다. 관통 채널(452)은 충전되지 않은 것으로 도시되어 있고, 관통 채널(450)은 다공성 패드 재료로 충전되어 도시되어 있다. 바람직하게는, 기부(400) 내의 세공 및 관통 채널은 다공성 패드 재료로 충전된다. 또한, 기부의 내부로부터 기부의 외측 표면으로 그 리고 도시되지 않은 기부를 덮는 다공성 패드 재료 내로의 유체의 양호한 분배를 돕기 위한 기부(400)를 따른 관통 채널 및 세공의 분포가 도시되어 있다.
본 발명은 또한 기판의 재료 제거 또는 세척을 위한 패드로서 사용될 수 있다. 도5a는 체적부(504a)를 형성하도록 측면(506a) 및 상부(500a)를 갖는 디스크형 하우징 기부(508a)의 직경을 따른 단면을 도시한다. 중공 로드(516a)가 도시되지 않은 선택적인 기계 구동 또는 유체 장착 플레이트를 통해 상부(500a)에 연결된다. 로드(516a)는 패드(556a)에 유체를 송출하고 장치를 회전시키는데 사용된다. 가압 공급원으로부터의 유체는 '502a'에 의해 도시된 바와 같이 로드(516a)를 통해 장치 공동(504a)으로 진입하여 내측 표면(590a) 및 외측 표면(520a)을 갖는 기부(508a)에 부착된 내측 다공성 패드 층(562a)을 통해 유동한다. 유체는 '504a'로부터 채널(550a), 부착된 다공성 패드 층(562a) 및 제2 다공성 패드 층(565a)을 통해 다공성 돌출부(554a)로 유동한다. 제1 다공성 패드 재료(562a)는 기부 표면(520a) 및 제2 다공성 패드 층(556a)에 부착되어, 다공성 패드 재료(556a)를 기부(508a)와 결합시킨다. 다공성 패드 층은 바람직하게는 관통 구멍(550a)을 덮지만, 관통 구멍(550a)들 중 하나 이상을 충전할 수도 있다. 선택적으로, 다공성 패드 재료(562a, 556a)는 기부(508a)에 결합된 단일 부착식 다공성 패드 재료를 형성한다. 다공성 패드 층(556a)은 기부(508a)의 외측 표면(520a)을 덮고, 표면 리세스 특징부(522a)를 가질 수 있다. 다공성 재료(558a, 562a)들은 바람직하게는 모두 동일한 재료 조성이며, 성형 또는 주조 공정으로부터 연속적인 일체형 구조를 형성한다.
본 발명은 또한 기판의 재료 제거 또는 세척을 위한 패드로서 사용될 수 있다. 도5b는 체적부(504b)를 형성하도록 측면(506b) 및 상부(500b)를 갖는 디스크형 하우징 기부(508b)의 직경을 따른 단면을 도시한다. 중공 로드(516b)가 도시되지 않은 선택적인 기계 구동 또는 유체 장착 플레이트를 통해 상부(500b)에 연결된다. 로드(516b)는 패드(556b)에 유체를 송출하고 장치를 회전시키는데 사용된다. 가압 공급원으로부터의 유체는 '502b'에 의해 도시된 바와 같이 로드(516b)를 통해 장치 공동(504b)으로 진입하고, 내측 다공성 패드 층(558b)을 통해 예시적인 관통 채널(550b), 패드 층(556b) 내로 그리고 다공성 돌출부(554b)로 유동한다. 관통 구멍(550b)을 충전하는 다공성 패드 재료는 패드 재료를 기부(508b)와 상호 체결한다. 다공성 패드 층은 상부 표면(562b)을 갖고, 기부(508b)의 내측 표면(590b)을 덮는다. 다공성 패드 층(556b)은 기부(508b)의 외측 표면(520b)을 덮고, 표면 리세스 특징부(522b)를 가질 수 있다. 다공성 재료(558b, 552b, 554b, 556b)들은 바람직하게는 모두 동일한 재료 조성이며, 성형 공정으로부터 연속적인 일체형 구조를 형성한다.
본 발명의 다양한 변형은 당업자에게 공지되는 바와 같이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도6은 내측 표면(690) 및 외측 표면(620)을 갖는 중공 튜브 하우징(600)의 직경을 따른 단면을 도시한다. 관통 채널(650)들은 다공성 패드 재료로 충전되어 그와 상호 체결하는 것으로 도시되어 있으며, 이는 또한 기부 외측 표면(620)을 덮는 돌출부(654)를 갖는 다공성 패드 층(656)을 형성한다. 채널(650) 내의 다공성 재료는 다공성 패드 재료(656)를 기부(600)와 상호 체결시킨다. 관통 채널 내에서 기부를 덮는 다공성 재료는 일체형 구조를 형성하고, 다공성 패드 재료(656)는 장치의 코어(672) 내의 내측 표면(690)에 실질적으로 존재하지 않는다. 장치의 코어(672)는 공구로부터 유체를 수용하여 이를 채널(650)을 통해 표면 상의 다공성 패드 층(656)으로 분배시키도록 세척 또는 재료 제거 공구로부터의 로드에 연결될 수 있다. 기부(600)는 기부 및 다공성 패드 재료를 기판에 대해 회전시키기 위해, 도시되지 않은 기계 구동 피팅을 거쳐 연결될 수 있다. 도7은 내측 표면(790) 및 외측 표면(720)을 갖는 중공 튜브 하우징 기부(700)의 직경을 따른 단면을 도시한다. 관통 채널(750)들은 기부(700)를 패드 재료(756, 758)와 상호 체결시키는 다공성 패드 재료로 충전되어 도시되어 있다. 다공성 패드 재료는 기부의 내측 표면(790)을 덮는 다공성 층(758) 및 기부 외측 표면(720)을 덮는 돌출부(754)들을 갖는 외측 다공성 패드 층(756)을 형성한다. 관통 채널(750) 내와 코어(772) 내부에서 기부를 덮는 다공성 재료는 바람직하게는 일체형 구조를 형성한다. 장치의 코어(772)는 공구로부터 도시되지 않은 기부(700)에 연결된 유체 피팅을 통해 유체를 수용하여 이를 채널(750)을 통해 표면 다공성 패드 층(756)으로 분배한다. 기부(700)는 기부 및 다공성 패드 재료를 처리되는 기판에 대해 회전시키기 위해, 도시되지 않은 기계 구동 피팅을 거쳐 연결될 수 있다.
도8a는 코어(872a)를 갖는 회전식 기판(820a)을 덮는 제1 부착식 다공성 패드 재료(856a)를 갖는 본 발명의 일 실시예의 개략도이다. 제1 다공성 패드 재료(856a)는 다공성 패드 재료(856a)의 제1 층의 적어도 일부, 바람직하게는 전부 상으로 주조 또는 성형된 다공성 패드 재료(859a)의 제2 층을 가질 수 있다. 기부 (800a)는 관통 채널(850a)과, 부착식 제1 다공성 패드 재료(856a)로 덮인 외측 표면(820a)을 갖는다. 외측 표면(820a)에 부착된 다공성 패드 재료(856a)는 다공성 패드 재료의 예비 성형 패드를 기부(800a)에 성형함으로써 표면(820a)에서 회전식 기판(800a)에 화학적 또는 기계적으로 결합될 수 있다. 기부(800a)를 덮는 제1 다공성 패드 재료(856a)는 다공성 패드를 회전식 기판의 표면에 주조, 용제 결합, 또는 성형함으로써 결합될 수 있다. 이러한 제1 다공성 패드 재료는 제1 및 제2 패드 재료들 사이에서 이들의 화학적 결합, 또는 기계적 상호 체결 결합, 또는 조합에 의해 859a와 같은 제1 다공성 패드 층을 유지하거나 상호 체결시키기 위한 부착층으로서 역할할 수 있다. 기부(800a)를 덮는 부착식 다공성 패드 재료(856a)는 바람직하게는 관통 구멍(850a)을 덮고 기부 표면(802a)으로의 결합 후에 그의 다공성을 유지한다. 이러한 다공성은 유체가 802a에 의해 도시된 바와 같이 코어(872a)로부터 구멍(850a)을 통해 외측 패드 층(859a)으로 유동하도록 허용한다. 선택적인 실시예에서, 다공성 패드 재료는 기부 표면(802a)을 덮는 부착식 상호 체결 일체형 다공성 패드 재료(856a)를 형성하도록, 도시되지 않은 관통 채널(850a)들 중 하나 이상의 일부를 충전할 수 있다. 외측 표면(820a)을 덮는 다공성 패드 재료 층(856a)은 바람직하게는 제2 다공성 패드 층(859a)보다 더 얇고, 돌출부를 갖거나 갖지 않을 수 있다. 층(856a)의 외측 표면은 제2 성형 공정에 의해 또는 층(856a) 위로 제2 예비 성형 다공성 패드 재료 또는 세척 브러시를 활주시킴으로써, 돌출부를 구비하여 도시된 다공성 패드 재료(859a)의 제2 층으로 덮일 수 있다. 제2 다공성 패드 재료는 교체 가능한 슬리브일 수 있거나, 유체(802a)에 의해 처리되는 기판에 유체를 더 양호하게 분배하기 위해 다공성 재료 층(856a)과 다른 유체 전도성을 가질 수 있다.
도8b에서, 기부 관통 채널을 충전하는 부착식 다공성 층을 갖는 일 실시예의 개략도가 도시되어 있다. 기부(800b)는 상호 체결 일체형 다공성 패드 재료(856b)로 충전된 관통 채널(850b) 및 그로 덮인 외측 표면(820b)을 갖는다. 외측 표면(820b)을 덮는 다공성 패드 재료 층(856b)은 얇고 돌출부를 갖지 않는다. 층(856b)의 외측 표면은 제2 성형 또는 주조 공정에 의해 또는 층(856b) 위로 제2 예비 성형 다공성 패드 재료 또는 세척 브러시를 활주시킴으로써, 돌출부를 구비하여 도시된 다공성 패드 재료의 제2 층(859b)으로 덮일 수 있다. 제2 다공성 패드 재료는 교체 가능한 슬리브일 수 있거나, 유체(802b)에 의해 처리되는 기판에 유체를 더 양호하게 분배하기 위해 다공성 재료 층(856b)과 다른 유체 전도성을 가질 수 있다.
본 발명의 장치는 도9에 도시된 바와 같이 기판(910)의 하나 이상의 표면으로부터 재료를 제거하는데 사용될 수 있다. 이러한 비제한적인 도면에서, 장치는 상부 기판 표면(912) 위의 브러시 롤러(920) 및 바닥 기판 표면(914) 아래의 브러시 롤러(930)로서 단면으로 도시되어 있다. 도7에 상세하게 도시된 것과 유사한 브러시(920)는 세척 공구(미도시)로부터의 유체 도관에 연결된 기부에 부착된 천공 로드(992) 또는 유체 피팅으로부터 가압 유체(902)를 받을 수 있다. 유체(902)는 천공 로드(992)를 둘러싸는 다공성 패드 재료 층(958)을 통해 그리고 다공성 패드 재료로 충전된 채널(950)을 통해 유동한다. 유체는 다공성 패드 층(956) 내의 돌 출부를 통해 기판으로 예시적으로 송출되며, 이는 또한 기판이 회전될 때 기판으로부터 입자 및 재료를 제거한다. 기부에 부착된 천공 로드(994) 또는 유체 피팅은 도7에 도시된 것과 유사한 브러시(930)로 유체(903)를 송출한다. 유체(903)는 천공 로드(993)를 둘러싸는 다공성 패드 재료 층(958)을 통해 그리고 다공성 패드 재료로 충전된 채널(950)을 통해 유동한다. 유체는 다공성 패드 층(956) 내의 돌출부를 통해 기판으로 예시적으로 송출되며, 이는 또한 기판이 회전될 때 기판의 바닥으로부터 입자 및/또는 재료를 제거한다.
도10a는 돌출부 및 내측 표면(1080)을 갖는 제2 다공성 브러시 패드(1059)의 단면을 도시한다. 도10b는 코어(1072)와 일체형 구조로 다공성 재료(1058)로 충전된 중공 관통 채널(1050)을 갖는 중공 튜브 하우징 기부(1000)의 직경을 따른 단면을 도시한다. 하우징 기부는 내측 표면(1090) 및 외측 표면(1020)을 갖는다. 내측 표면(1090)은 다공성 패드 재료의 층을 갖거나 갖지 않을 수 있다. 기부의 외측 표면(1020)은 외측 표면(1062)을 갖는 제1 다공성 패드 재료 층(1058)으로 덮일 수 있다. 제1 다공성 패드 재료는 화학적 결합, 기계적 결합 또는 상호 체결, 또는 이러한 결합들의 조합에 의해 기부 표면(1020)으로의 다공성 층(1058)의 주조, 용제 결합, 또는 성형에 의해 결합될 수 있다. 도10a의 제2 다공성 브러시 패드(1059)의 내측 표면(1080)은 도10c에 도시된 바와 같이 복합 브러시 장치(1002)를 형성하도록 제1 다공성 패드 층(1058)의 외측 표면(1062) 위로 주조, 성형, 또는 활주될 수 있다. 바람직하게는, 제2 다공성 브러시 패드(1059)는 제1 다공성 패드 층(1058) 상으로 주조되고, 제1 다공성 층에 화학적 결합, 기계적 결합, 또는 이들 의 조합으로 결합된다. 선택적으로, 다공성 패드 층(1058)은 관통 채널(1050)과 상호 체결하지 않는다(미도시). 제1 다공성 패드 재료 및 제2 다공성 패드 재료는 단일 층일 수 있고, 바람직하게는 동일한 재료로부터 형성된다.
도11a는 돌출부 및 내측 표면(1180)을 갖는 제2 다공성 브러시 패드(1159)의 단면을 도시한다. 도11b는 다공성 패드 재료(1152)로 충전된 하나 이상의 중공 관통 채널을 포함하는 중공 튜브 하우징 기부(1100)의 직경을 따른 단면을 도시한다. 도11c는 도11a 및 도11b의 구성요소들에 의해 형성된 브러시를 도시한다. 장치(1102)는 기부(1110)와 일체형 구조를 형성하도록 채널(1150)을 충전하여 그와 상호 체결하는 다공성 패드 재료(1158)를 갖는다. 제2 다공성 브러시 패드(1159)는 기부(1100)를 덮고, 다공성 패드 재료로 충전된 채널과 접촉한다.
하우징 기부의 표면 상에 다공성 패드 재료를 유지하는 한 가지 방법은 하우징의 표면 내에 리세스된 채널, 기둥, 또는 중공부를 형성하는 것이다. 리세스된 구멍, 기둥, 또는 채널은 바람직하게는 그의 바닥에서 그의 상부에서보다 더 큰 개구를 갖는다. 도12에서, 기부(1200)는 예시적인 리세스된 채널(1232, 1234)을 갖는다. 상부 표면 부분(1236, 1238)들은 리세스된 채널(1234)이 절결되는 기부 외측 표면의 일부이다. 기부(1200) 상으로 주조된 다공성 기부 재료(1256)는 다공성 패드 재료를 기부(1200)와 상호 체결시키기 위해 기부의 표면(1220) 아래로의 표면 리세스의 적어도 일부를 충전한다. 이는 사용 중에 기부 표면으로부터의 다공성 패드 재료(1256)의 상승을 방지하고, 기부(1200) 표면 또는 회전축을 따른 돌출부 또는 결절(1254)들의 높이 및 위치를 유지하는 것을 돕는다. 기부(1200)는 또한 도시되지 않은 기계 구동 피팅에 연결될 수 있다. 브러시로서의 용도에서, 도12의 실시예는 당업자에게 공지되는 바와 같이 외부 분사기에 의해 처리되는 기판 상에 분배되는 화학 약품 또는 다른 유체를 가질 수 있다. '1234' 및 '1232'와 유사한 채널들은 기부의 내측 및 외측 표면을 유체 연결시키는 관통 구멍 및 다공성 패드 재료를 갖는 기부 내에 형성될 수 있다.
도13은 본 발명의 회전식 기부 상으로 성형된 브러시의 단면의 사진이다. 도13은 예시적인 관통 채널(1300)은 물론 다공성 패드 재료로 충전되거나 그로 덮인 기부의 내측 표면(1390) 및 외측 표면(1320)을 갖는 중공 원통형 하우징 기부(1300)의 길이를 따른 단면을 도시한다. '1380'에 의해 도시된 관통 채널들은 주형 내에서 다공성 재료(1352)로 충전되어 도시되어 있으며, 이는 또한 기부 표면(1320, 1390) 상의 다공성 패드 재료의 층(1356, 1358)을 형성한다. 다공성 패드 재료는 기부(1300)의 관통 채널(1380)과 상호 체결한다. 결절 돌출부(1354)들은 다공성 층(1356)을 덮는 것으로 도시되어 있다. 재료(1352, 1354, 1356, 1358)들은 모두 동일하며, 연속적인 일체형 구조를 형성한다. 예시적인 채널(1352)을 충전하는 다공성 기부 재료는 '1365' 및 '1358'과 상호 체결하며, 특히 높은 회전 속도에서의 사용 중에 기부 표면으로부터의 다공성 패드 재료(1356, 1354)의 상승을 방지하도록 작용한다. 상호 체결은 또한 기부 표면 또는 그의 축을 따른 돌출부 또는 결절(1354)들의 높이 및 위치를 유지하는 것을 돕고, 결절(1354)의 기판 표면과의 더 균일한 접촉을 제공한다. 유체 피팅(1314) 및 세척 기계 공구 단부 캡(1312)이 기부(1300)에 연결되어 도시되어 있다. 기부 내부의 다공성 패드 재료 층(1358)은 패드 내측 표면(1362)과 기부 내측 기부 표면(1390) 사이에서 측정된 두께를 갖는다. 다공성 패드 층(1354, 1356, 1358)의 두께는 주형의 형상 및 치수를 변경함으로써 변할 수 있다. 원통형 브러시로서의 용도에서, 가압 유체의 공급원은 유체 입구 피팅(1314)에 연결될 것이다. 유체는 유체 피팅의 입구(1360)를 통해 장치 내로 그리고 기부(1300)의 내측 표면(1390)에 의해 형성된 코어(1372) 내로 유동할 것이다. 유체는 다공성 패드 층(1358)을 통해 다공성 재료(1352)로 충전된 '1350'과 같은 유동 채널로부터 유동한 다음 다공성 패드 층(1356) 및 결절(1354)로 분배된다.
도14는 본 발명의 회전식 기부 상으로 성형된 브러시를 만드는데 사용될 수 있는 주형을 도시한다. 주형은 단부 캡(1401)을 주형 슬리브(1402)에 밀봉하는 o-링(1406)을 갖는 단부 캡(1401)을 포함한다. 주형 슬리브(1402)는 다공성 패드 내에 돌출부 또는 리세스를 생성하는데 사용되고, 주형 슬리브(1402)를 충전하는 비중합 다공성 패드 단량체 및 촉매를 관통 채널을 구비하여 도시된 코어 조립체(1404) 내에 유지하기 위해 수축 랩 필름(1403)에 의해 둘러싸일 수 있다. 상부 충전재 캡(1407)은 주형 슬리브의 상부를 밀봉하고 주형 코어를 코어의 중심 내에 유지하는데 사용된다. 미늘형 유체 피팅(1408)이 상부 충전재 캡(1407) 상에 제공된다.
도15a는 선택적인 돌출부(1524)를 갖는 주조 또는 성형된 다공성 패드 층(1520)이 다공성 부착층(1514)을 통해 회전식 기부(1505)에 상호 체결되는 본 발명의 일 실시예를 도시한다. 회전식 기부는 기부(1506)에 결합된 유체 입구 및 회전 샤프트(1502)로부터의 유체(1504)의 유동을 위한 복수의 채널(1510)을 가질 수 있다. 유체(1504)는 다공성 부착층(1514)을 통해 그리고 선택적인 돌출부를 갖는 다공성 패드(1520)를 통해 유동할 수 있다. 도15b는 선택적인 돌출부(1560)를 갖는 주조 또는 성형된 다공성 패드(1558)가 다공성 부착층(1554)을 통해 비다공성 기판(1550)과 상호 체결되는 본 발명의 일 실시예를 도시한다. 비다공성 기판은 세척 또는 연마 공구로부터의 회전식 진공 척에 결합될 수 있다.
도16은 성형된 표면 돌출부(1612)를 갖는 다공성 패드(1610)를 포함하는 본 발명의 재료 제거 패드의 도면이다. 다공성 패드(1610)는 회전식 코어의 채널 내로 성형되고, 교체 가능한 유체 입구 피팅(1620) 및 장치를 회전시키기 위한 공구 상의 회전식 샤프트 또는 고정구로의 연결을 위해 코어에 부착되는 공구 구동 장착 피팅(1600)을 갖는다.
도17은 코어에 부착된 교체 가능한 유체 피팅(1720) 및 장치를 회전시키기 위한 공구 상의 회전식 샤프트 또는 고정구로의 연결을 위해 코어에 부착되는 공구 구동 장착 피팅(1700)을 갖는 직경(1730)의 코어(1710)의 도면이다. 코어는 코어 또는 기부(1710)를 통한 채널(1760)을 구비하여 도시되어 있다. 채널들은 패드 재료를 기부(1710)와 상호 체결시키기 위해 주조로부터 다공성 패드 재료로 충전될 것이다. 채널(1740)들의 길이, 그들의 서로로부터의 간격 및 그 높이(1750)는 채널들 내의 다공성 패드 재료를 통한 유체의 원하는 유량 및 분배에 의존하여 변할 수 있다.
도18은 외경(1830)을 갖는 회전식 코어(1834)의 도시되지 않은 채널 내로 성 형된 다공성 패드(1824)를 포함하는 본 발명의 재료 제거 패드의 단면도이다. 다공성 패드 상의 돌출부(1844)들은 직경(1840) 및 패드(1820)의 표면으로부터의 높이(1800)를 갖는다. 패드(1810)의 외경은 돌출부(1844)들의 외부로부터 측정된다.
도19a는 교체 가능한 유체 피팅(1910) 및 공구 구동 장착 피팅(1900)을 갖는 채널(1924)을 포함하는 미조립의 노출된 기부 코어(1920)의 도면이다. 채널(1924)들은 바람직하게는 다공성 패드 재료로 충전되어 기부(1920)와 상호 체결한다. 도19b는 코어의 내부 내로 삽입되어 '1940'의 최종 조립 길이를 갖는 유체 피팅 및 공구 장착 피팅의 도면이다. 피팅(1910, 1930)이 코어의 내부 내로 삽입되어 도시되어 있지만, 본 발명의 이러한 실시예 또는 다른 실시예의 유사한 피팅이 코어의 외측 표면 상으로의 장착을 위해 당업자에 의해 채택될 수 있다. 도19c는 도19b의 세부(A)이며, 코어(1920)와 유체 피팅(1910) 사이에 형성된 조인트를 도시한다. 유체 및 기계 구동 피팅은 용제 결합, 초음파 용접, 방사선 가열을 포함하지만 그에 제한되지 않는 방법에 의해 또는 피팅의 외부 표면(1950) 및 코어의 내부 표면(1960) 상에 가공된 나사에 의해 코어에 부착, 정합, 또는 고정될 수 있다.
도20은 도19a의 유체 피팅(1910)의 상세도이다. 피팅(2010)은 재료 제거 공구로부터 도19의 코어(1920) 내로의 유체 유동을 위한 조각을 통해 연장되는 도관(2040)을 갖는다. 내경부(2080)는 공구로부터 유체 도관을 수용하기 위해 사용될 수 있다. 피팅(2010)은 유체 도관을 피팅(2010)과 함께 유지하기 위한 도시되지 않은 o-링 또는 압축 피팅을 가질 수 있다. 개구(2060, 2080, 2040)의 크기 및 구성은 변할 수 있고, 유체 피팅을 만드는 당업자에게 공지되는 바와 같이 본 설명에 의해 제한되지 않는다. 본 발명의 한 가지 장점은 코어 상으로 주조된 다공성 패드가 임의의 연마, 문지름, 또는 세척 기계와 함께 사용되는 다양한 유체 공급원, 도관, 및/또는 유지 메커니즘으로 코어를 구성하도록 매우 다양한 피팅(2010)을 갖출 수 있는 것이다.
도21a는 도19a의 코어(1920)의 외부의 상세도이다. 도21a에서, 코어 또는 기부 하우징(2120)은 하우징(2120)을 따라 서로로부터 분리된(2108) 코어를 통한 복수의 슬릿 또는 타원형 채널(2124)을 포함한다. 슬릿은 다공성 패드 재료로 충전될 것이다. 슬릿들의 폭(2116)은 물론 그들의 분리(2108)는 제한없이 변할 수 있다. 도21b는 직경(2104)이 공구의 용도 및 요구에 의존하여 변할 수 있는 코어(2120)의 단면도이다. 도면은 기부(2120) 내측 표면(2154) 및 외측 표면(2150)을 도시하고, 다공성 패드 재료는 외측 및 내측 표면과 접촉할 수 있다. 슬릿들의 길이(2136)도 다공성 패드 재료로 충전된 후에 더 많은 유체가 채널을 통해 유동하도록 허용하기 위해 변할 수 있다. 코어의 바닥에서의 슬릿들 중 하나가 단면(2126)으로 도시되어 있고, 바람직하게는 다공성 패드를 기부(2120)에 상호 체결시키기 위해 마무리된 장치 내에서 다공성 패드 재료로 충전된다. 코어의 내부 표면은 유체 및 공구 피팅을 위한 하나 이상의 단차부 또는 정지부를 포함하도록 가공 또는 성형될 수 있다. 2개의 단차부(2120, 2128)들의 내경은 단지 예시적인 목적으로 도시되어 있다. 단차부들의 깊이(2144, 2140)도 단지 예시적인 목적으로 도시되어 있다.
도22는 변할 수 있는 각도(2200)에 의해 서로에 대해 코어를 통해 다공성 패 드 재료와 상호 체결하기 위한 채널(2202, 2204)들의 배치를 도시하는 도19a의 코어의 단면이다. 코어의 벽 두께(2110)는 코어 재료의 강도, 코어에 의해 유지되는 유체의 원하는 체적, 및 슬릿을 가로지른 유체 압력 강하와 같지만 그에 제한되지 않는 고려에 의존하여 변할 수 있다. 코어의 내부 상의 단차부(2120, 2130)도 코어의 벽 두께(2110)의 선택에 의해 직경이 변할 수 있다.
도23은 도19a의 공구 구동 장착 피팅(1930)의 도면이다. 공구 장착 피팅(2316)은 공구의 회전 요소에 정합되는 각도에 의해 형성된 리세스(2320) 및 선택적인 측벽 테이퍼(2330)를 갖는 키이 개구(2336)를 갖는다. 도시되지 않은 요소는 코어에 결합 또는 고정되어 코어 및 다공성 패드를 회전시키는 피팅(2316)에 연결된다. 키이 개구(2336)의 크기 및 구성은 당업자에게 공지되는 바와 같이 변할 수 있으며 본 설명에 의해 제한되지 않는다. 본 발명의 한 가지 장점은 코어 상으로 주조된 다공성 패드가 코어를 임의의 기판 코팅 기계의 회전 고정구 또는 스핀들 또는 임의의 연마, 문지름, 또는 세척 기계의 회전 고정구 또는 스핀들로 구성하도록 매우 다양한 피팅(2316)을 갖출 수 있는 것이다.
본 발명의 유체 피팅 및 공구 장착 피팅은 가스켓 또는 o-링으로 대향 표면들을 정합시킴으로서 무간극 피팅을 위해 구성될 수 있다.
도24는 코어를 통해 패드를 채널(2424)과 상호 체결시키도록 성형된 도시되지 않은 다공성 패드를 지지하기 위한 미조립 코어(2400)의 다른 예의 도면이다. 채널은 패드 재료를 기부(2400)와 상호 체결시키기 위해 다공성 패드 재료로 충전될 수 있다. 코어는 교환 가능한 유체 수신 피팅(2414)의 감소된 단부(2410)가 삽 입되는 단부(2420) 및 공구 구동 장착 피팅(2434)의 감소된 단부(2430)가 삽입되는 단부(2440)를 갖는다. 유체 피팅(2414) 및 기계 구동 피팅(2434)은 용제 결합, 초음파 용접, 방사선 결합을 포함하지만 그에 제한되지 않는 방법에 의해 또는 피팅의 외부 표면 및 코어의 내부 표면 상에 가공된 나사에 의해 코어(2400)에 부착, 정합, 또는 고정될 수 있다.
도25는 도24의 유체 피팅(2414)의 상세도이다. 유체 피팅(2510)은 재료 제거 공구로부터의 유체의 공급원으로부터 도24의 코어(2400) 내로의 유체 유동을 위한 조각(2510)을 통해 연장되는 도관(2500)을 갖는다. 내경부(2520)는 공구로부터의 유체 도관을 수용하기 위해 사용될 수 있다. 피팅(2510)은 또한 예를 들어 유체 도관을 피팅(2510)과 함께 유지하기 위해 도시되지 않은 o-링 또는 압축 피팅을 가질 수 있지만 그에 제한되지 않는다. 개구(2500, 2520)의 크기 및 구성은 유체 피팅을 만드는 당업자에게 공지되는 바와 같이 변할 수 있고 본 설명에 의해 제한되지 않는다. 본 발명의 한 가지 장점은 도24의 코어(2400) 상으로 주조된 다공성 패드가 임의의 연마, 문지름, 또는 세척 기계와 함께 사용되는 유체 공급원, 도관, 및/또는 유지 메커니즘으로 코어를 구성하도록 매우 다양한 피팅(2410)을 갖출 수 있는 것이다. 유체 피팅은 코어(2400)에 삽입 및 결합되도록 허용하는 직경(2524)을 갖는 테이퍼진 단부(2414)를 갖는다. 피팅(2510)의 상부에 대한 크기(2534) 및 테이퍼진 단부 크기(2550)는 조립된 장치가 설계된 임의의 공구의 길이 및 높이 요구에 따라 변할 수 있다.
도26은 도24의 공구 장착 피팅(2434)의 상세도이다. 공구 구동 장착 피팅 (2600)은 공구의 회전 요소 또는 고정구에 정합하기 위한 하나 이상의 리세스 깊이(2634)를 갖는 개구(2620) 및 리세스 깊이(2630)를 갖는 개구(2610)를 갖는다. 키이 개구들은 구동 장착 피팅(2600) 둘레에서 각도(2624)를 이루어 중심(2604)으로부터 오프셋되어 위치될 수 있다. 도시되지 않은 공구의 회전 요소는 코어에 결합 또는 고정되어 코어 및 다공성 패드를 회전시키는 피팅(2600)에 연결된다. 피팅(2600)은 직경(2638)을 갖는 그의 단부에서 코어의 내부 내로 삽입되어, 결합, 나사 밀봉, 또는 다른 밀봉 기술에 의해 기부(2400)의 내부에 고정된다. 피팅의 감소된 직경부(2638)는 길이(2640)를 갖는다. 이러한 치수들은 공구 및 패드의 전체 크기 요구는 물론 요구되는 밀봉의 강도에 의존하여 변할 수 있다. 키이 개구(2620, 2610)의 크기 및 구성은 당업자에게 공지되는 바와 같이 변할 수 있으며 본 설명에 의해 제한되지 않는다. 본 발명의 한 가지 장점은 코어 상으로 주조된 다공성 패드가 임의의 코팅, 연마, 문지름, 또는 세척 기계의 회전 고정구로 코어를 구성하도록 매우 다양한 피팅(2600)을 갖출 수 있는 것이다.
본 발명의 실시예들은 웨이퍼 기판을 세척하기 위한 자동화된 웨이퍼 세척 스테이션 내의 브러시로서 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 단일 크기의 회전식 기부로부터의 브러시들은 기부의 단부 상의 피팅의 교환에 의해 웨이퍼 기판을 세척하기 위한 복수의 상이한 자동화된 웨이퍼 세척 스테이션 내에서 사용될 수 있다. 세척 스테이션은 세척 제어기 스테이션에 의해 자동화된 방식으로 제어될 수 있다. 웨이퍼, 편평 패널 디스플레이, 광학 장치 및 하드 디스크에 제한되지 않는 다른 기판들은 부적당한 실험이 없이 당업자에게 공지되는 바와 같이 기판 취급 장 비 및 화학 약품을 변형하여 유사한 스테이션을 사용하여 세척 또는 연마될 수 있다. 웨이퍼 세척 스테이션은 송신기 스테이션, 세척 스테이지, 회전 헹굼 및 건조(SRD) 스테이션, 및 수신기 스테이션을 포함할 수 있다. 세척 공정에서, 반도체 웨이퍼는 초기에 송신기 스테이션 내로 위치될 수 있다. 송신기 스테이션은 그 다음 웨이퍼를 (한번에 하나씩) 세척 스테이지로 송출한다. 세척 스테이지는 제1 세척 스테이지 및 제2 세척 스테이지로 분할될 수 있지만, 단지 하나의 세척 스테이지도 유효할 것이다. 세척 스테이지를 통과한 후에, 웨이퍼는 세척 유체 및 임의의 오염물을 제거하기 위해 출구 스프레이를 통과한다. SRD 스테이션은 웨이퍼를 건조시키고, 그 다음 웨이퍼는 일시적인 저장을 위해 수신기 스테이션으로 송출될 수 있다.
브러시 장착 시스템은 브러시가 장착되는 강성 브러시 코어 또는 맨드릴을 포함한다. 맨드릴은 결국 브러시 장착 조립체들 사이에 장착된다. 하나의 브러시 장착 조립체는 원통형 스핀들 또는 다른 회전 고정구를 갖는 종래의 모터 구동식 브러시 장착 조립체일 수 있다. 브러시 장착 조립체는 장착 플레이트와 같은 장착 부재를 거쳐 웨이퍼 문지름 장치의 벽에 장착될 수 있다. 베어링이 장착 플레이트에 고정될 수 있고, 스핀들은 베어링 상에 회전식으로 장착된다. 강성 코어에 연결될 수 있는 다른 장착 조립체의 부분은 모터 구동되지 않는 장착 조립체를 통해 브러시에 세척 액체를 공급하기 위해 강성 코어에 의해 그에 전달되는 회전 운동을 갖는다.
송신기 스테이션 및 수신 스테이션은 바람직하게는 복수의 웨이퍼를 포함하 는 카세트를 수납하도록 구성된다. 제1 및 제2 세척 스테이지는 바람직하게는 매우 부드럽고 다공성인 본 발명의 PVA 브러시 세트를 포함한다. 이러한 브러시들은 공구에 장착된 브러시이고, 서로로부터 수평으로 위치된다. 브러시들은 다공성 패드 재료를 코어와 상호 체결시키는 일체형 다공성 패드 재료로 덮인 기부 또는 브러시 코어를 포함한다. 브러시들은 브러시를 회전시키기 위한 샤프트의 제1 단부에 장착될 수 있다. 회전 조합체가 이러한 회전 샤프트의 제2 단부에 장착된다. 회전 샤프트는 내부에 형성된 중심 공동을 갖고, 이는 액체가 회전 조합체로부터 샤프트를 통해 브러시 기부의 내부 내로 유동하도록 허용한다. 샤프트는 브러시들이 장착되는 영역 내에 천공부를 가지며, 이는 액체가 샤프트로부터 코어의 관통 채널을 충전하는 다공성 패드 재료를 통해 브러시 기부 또는 코어의 내측 표면으로 그리고 브러시의 표면으로 분배되도록 허용한다.
단일 브러시는 단일 기판 표면의 재료 제거 또는 세척을 위해 사용될 수 있다. 또는, 한 쌍의 브러시가 각각 웨이퍼 또는 다른 기판의 상부 표면 및 바닥 표면을 문지르기 위해 사용될 수 있다. 통상, 웨이퍼는 브러시들의 표면이 도9에 도시된 바와 같이 웨이퍼의 표면과 접촉하면서 브러시들이 회전축 둘레에서 회전할 때 특정 방향으로 회전된다. 브러시들은 브러시 코어 또는 기부 재료 상에 장착된다. 브러시 코어는 일 단부에서, 공구로부터의 튜브 또는 유체 도관에 연결되는 유체 입구를 갖도록 구성된다. 따라서, 튜브는 브러시 기부 내에서 코어에 원하는 유체를 공급할 것이다. 다공성 패드 재료로 충전된 복수의 구멍 또는 채널을 갖는 브러시 코어는 코어 내로 제공된 유체가 다공성 패드 또는 브러시 재료를 통해 브 러시 코어를 균일하게 빠져나가도록 허용하여, 브러시 또는 패드 표면에 원하는 유체를 균일하게 제공한다. 다공성 패드 재료로 충전된 복수의 채널을 갖는 기부는 다공성 패드 재료를 기부에 상호 체결시키고, 브러시 결절들의 워킹 또는 비틀림을 방지하거나 감소시킨다.
웨이퍼는 수평 또는 수직 배향으로 문질러질 수 있다. 브러시는 웨이퍼의 양면이 웨이퍼의 각각의 면 상에 동일한 대향 압력을 사용하여 균일하게 문질러지도록 원하는 방향으로 회전하도록 구성된다. 수직 웨이퍼 문지름에 대한 더 많은 정보에 대해서는, 본원에서 전체적으로 참조된 발명의 명칭이 "웨이퍼 세척 장치(Wafer Cleaning apparatus)"인 미국 특허 제5,875,507호를 참조할 수 있다.
본 발명의 기부 하우징은 실린더, 튜브, 또는 맨드릴일 수 있고, 또는 디스크 또는 짧은 실린더일 수 있다. 하우징 기부는 바람직하게는 회전 대칭축을 갖는다. 도4 및 도5a는 본 발명에서 유용한 회전식 기부 또는 고정구의 비제한적인 다른 실시예를 도시한다. 다공성 패드 재료로 덮일 수 있으며 다공성 패드 재료와 상호 체결할 수 있고, 세척 또는 연마되는 기판과 적절한 접촉을 할 수 있는 임의의 기부 형상이 본 발명에서 사용될 수 있다. 도1에 도시된 바와 같이, 기부는 내측 표면(190) 및 외측 표면(120)을 갖는다. 이러한 표면들은 바람직하게는 기부를 성형 및 코팅하기 전에 오일 및 이온성 오염물과 같은 표면 오염물을 제거하도록 세척된다.
주형이 매끄러운 패드 표면 또는 도10b에 도시된 바와 같거나 돌출부를 갖는 패드 표면을 주조하는데 사용될 수 있고, 돌출부들은 도6에 도시된 바와 같은 모 및 결절을 포함하지만 그에 제한되지 않는 다양한 형상을 갖는다. 주형은 주형으로부터의 패드의 이형을 돕기 위해 그의 표면에 인가된 폴리테트라플루오로에틸렌과 같은 퍼플루오르화 재료의 코팅을 가질 수 있고, 주형 자체가 폴리테트라플루오로에틸렌으로부터 만들어질 수 있거나 주형은 하나 이상의 세그먼트로 만들어질 수 있다. THF 내의 파라핀 왁스와 같은 이형제가 기부의 표면의 일부에 인가될 수 있거나, 기부 재료는 성형 이전에 화학적으로 처리될 수 있다. 기부 상의 주형 내에서 형성된 다공성 패드 재료는 주형으로부터 제거된다.
기부의 내측 및 외측 표면들은 매끄럽거나, 울퉁불퉁하거나, 다공성 패드 재료 부착 및 기부와의 상호 체결을 향상시키고 유체 분배를 촉진시키기 위해 평행하거나 교차하는 얕은 표면 채널의 해칭 패턴으로 조질화될 수 있다. 표면 채널들은 다공성 패드를 상호 체결하기 위한 노치가 형성된 정방형 또는 반원형과 같지만 그에 제한되지 않는 다양한 형상을 가질 수 있고, 내측 및 외측 기부 표면들을 상호 연결시키거나 그렇지 않을 수 있다. 도12는 다공성 패드 재료를 기판에 상호 체결시키기 위해 유용한 표면 채널들의 비제한적인 예를 도시하고, 채널들은 회전식 기부의 내측 및 외측 표면들을 상호 연결시키지 않는다. 표면 채널들은 성형된 다공성 패드 재료를 유지하고, 그가 채널 외부로 기부로부터 멀리 당겨지거나 신장되는 것을 방지한다. 이러한 표면 채널들은 플래튼 기부를 가로지른 상이한 반경에서 튜브, 나선형 채널, 또는 원형 표면 채널의 축을 따른 다양한 기하학적 형상의 선형 채널을 포함할 수 있지만 그에 제한되지 않는다. 표면 채널들의 실제 형상 또는 기하학적 형상은 변할 수 있으며 모두 제거될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 기부 및 표면 채널들은 또한 도4에 도시된 바와 같이 기부의 내측 표면을 기부의 외측 표면과 유체 연결시키는 다양한 구멍, 세공, 관통 채널, 또는 슬릿을 구비할 수 있다. 기부는 CMP 세척 공정 또는 CMP 재료 제거 공정에서 유용한 공중합체 재료를 포함한 임의의 화학적으로 불활성인 중합체 재료일 수 있다. 기부는 바람직하게는 CPVC, PVC, PVDF, PFA, 및 ECTFE와 같지만 그에 제한되지 않는 함염소 또는 함불소 중합체를 포함한다. 기부 재료는 그를 강성으로 만드는 두께를 가지며, 회전 및 기판에 대한 가압 중에 그의 형상을 유지한다. 또한, 두께는 삽입된 피팅에 대한 지지를 제공해야 한다. 벽 두께는 약 0.127 cm(0.05 인치)를 초과할 수 있으며 바람직하게는 약 0.127 cm(0.05 인치)로부터 약 1.905 cm(0.75 인치)를 초과하는 범위이지만, 다른 것도 유용할 수 있다. 일 실시예에서, 구멍 또는 관통 채널들은 브러시의 중심보다 브러시의 단부 근방에서 서로 더 가까이 형성된다. 결과적으로, 더 많은 양의 액체가 브러시의 중심보다 단부에 제공된다. 이는 브러시의 단부 근방에서 더 큰 유효 웨이퍼 표면적이 세척되어야 하는 웨이퍼 세척 작업에서 특히 유리하다.
기부의 외측 표면을 덮는 다공성 패드는 표면 채널, 세공, 구멍, 관통 채널, 및/또는 슬릿 중 하나 이상을 충전하고, 다공성 패드 재료를 기부 하우징과 상호 체결시킨다. 다공성 패드는 기부 상으로 주조된다. 이러한 상호 체결은 다공성 패드 표면 상의 돌출부들의 정렬을 유지하고, 기판과의 일정한 접촉을 제공한다. 기부 내의 채널들을 다공성 패드와 상호 체결시킴으로써, 워킹 또는 비틀림에 의한 패드의 이동이 감소되거나 제거된다. 다공성 패드는 채널들 중 하나 이상을 충전 함으로써 기부의 채널과 상호 체결한다. 바람직하게는, 기부의 채널들 또는 표면은 채널 내로 주조 또는 성형된 다공성 패드가 회전 중에 다공성 패드의 당김 또는 비틀림에 의해 제거되는 것을 방지한다. 브러시 또는 패드의 다공성 특성은 브러시 또는 패드의 전체에 걸쳐 유체를 흡수하고 균일하게 분배할 것이다. 다공성 브러시 또는 패드는 브러시 또는 패드의 전체에 걸쳐 유동, 위킹(wicking), 또는 모세관 작용에 의해 유체를 흡수하여 기판으로 분배할 수 있다. 바람직한 관통 채널들은 불용성 고체로 그를 충전하거나 플라스틱 플러그로 그를 패킹한 다음 성형 후에 플러그를 제거함으로써 성형 공정 중에 다공성 패드 재료에 의해 충전되지 않은 상태로 남아있을 수 있다.
양호한 실시예에서, 롤러 또는 브러시 내에서 사용되는 원통형 기부에 대한 코어는 약 1.27 cm(0.50 인치) 내지 약 12.7 cm(5 인치) 사이의 범위의 외경을 가질 수 있다. 디스크형 기부에 대해, 직경은 30.48 cm(12 인치) 이상까지의 범위일 수 있다. 내측 표면의 일부를 다공성 패드 또는 브러시 재료로 덮음으로써, 코어의 실제 체적은 감소될 수 있다. 기부의 내측 표면을 덮는 다공성 재료의 층은 약 15 mm 미만일 수 있다.
도2에 도시된 '214' 및 도2에 도시된 '212'와 같지만 그에 제한되지 않는 단부 캡이 세척 공구, 유체의 가압 공급원, 공구로부터 기부를 회전시키기 위한 고정구, 또는 이들의 조합으로의 회전식 기부의 연결을 제공하기 위해 기부에 연결될 수 있다. 기부 자체에서와 같이, 단부 캡은 하우징에 성형될 수 있거나, 기부 재료의 원료편 내로 가공될 수 있거나, 분리되어 그리고 기부와 결합되어 만들어질 수 있다. 이러한 비제한적인 예는 본 발명의 기부 하우징이 재료 제거 기능을 수행하기 위한 유체를 수납하고 회전하기 위해 기존의 공구에 연결 또는 정합될 수 있는 다양한 방식을 예시한다. 매우 다양한 공구로의 연결을 위한 다양한 피팅이 기부에 결합될 수 있다. 단부 캡 또는 다른 피팅이 코어에 부착 또는 정합될 수 있다. 이러한 피팅은 각각 도19a 및 도24에서 비제한적인 예에 의해 도시된 유체 피팅(1910, 2414) 및 기계 구동 피팅(1930, 2434)을 포함하지만 그에 제한되지 않는다. 단부 캡은 분리되어 그리고 화학 약품, 방사선, 또는 초음파 결합 기술을 사용하여 기부에 결합되어 만들어질 수 있다. 이러한 비제한적인 예는 본 발명의 기부 하우징이 재료 제거 기능을 수행하기 위해 유체를 수납하고 기부와 상호 체결된 다공성 패드 재료로 코팅된 기부를 회전시키기 위해 기존의 공구에 연결 또는 정합될 수 있는 다양한 방식을 예시한다. 매우 다양한 공구로의 연결을 위한 다양한 피팅이 기부에 결합될 수 있다.
보어 내부의 체적이 신속하게 충전되기 때문에, 보어는 신속하게 가압될 것이며, 유체는 다공성 패드 재료로 충전된 복수의 관통 채널을 통해 코어를 덮는 다공성 패드 재료의 표면으로 신속하게 유출될 준비가 될 것이다. 복수의 구멍 또는 관통 채널들은 약 0.0127 cm(0.005 인치) 내지 약 1.27 cm(0.50 인치) 사이의 범위의 직경을 가질 수 있다. 미크론 크기의 구멍을 갖는 세라믹 또는 중합체 구성의 다공성의 소결된 튜브 자재도 기부로서 사용될 수 있다. 상이한 직경의 관통 구멍들의 조합이 사용되어 맨드릴 또는 기부를 가로질러 분포될 수 있다. 더 큰 직경의 구멍 또는 표면적의 관통 채널들은 더 넓은 면적에 걸쳐 코어로부터 다공성 패 드 표면으로 유체를 분배할 수 있으며 브러시를 덮는 다공성 패드의 전체 길이의 전체에 걸쳐 유체의 더 균일한 분배의 결과를 낳는다. 기부 내의 구멍 또는 슬릿의 개수를 변화시키는 것도 유체가 기부를 통해 유동하는 표면적을 증가시키는데 사용될 수 있다.
본 발명의 장치 내의 기부와 다공성 패드의 상호 체결은 유체로 기판을 코팅하는 용도에 대해 또는 임의의 개수의 기판 유형, 예를 들어 반도체 웨이퍼, 하드 드라이브 디스크, 편평 패널 디스플레이 등으로부터의 재료 제거에 대해 변형될 수 있다. 또한, 브러시 코어 또는 브러시 기부는 임의의 크기, 예를 들어 100 mm 웨이퍼, 200 mm 웨이퍼, 300 mm 웨이퍼, 더 큰 웨이퍼, 작은 하드 디스크 등의 기판 문지름 및 재료 제거 용도에 대해 그의 길이 또는 직경이 변형될 수 있다. 300 mm 이상의 직경의 웨이퍼에 대해, 회전식 기부의 길이는 약 25 cm를 초과할 수 있다. 또한, 임의의 수의 유체, 예를 들어 탈이온수, 암모니아 함유 화학 약품 혼합물, HF 함유 화학 약품 혼합물, 계면활성제 함유 화학 약품 혼합물 및 많은 다른 변경이 브러시 또는 패드로 송출될 수 있다는 것을 알아야 한다.
복수의 표면 채널 또는 관통 채널들이 기부 내에 형성된다. 채널들은 다공성 패드 재료의 외측 표면으로 유체를 분배하기 위해 기부의 중심 지점으로부터 기부의 외측 모서리로 대칭 또는 비대칭 패턴으로 위치될 수 있다. 채널들은 기부를 가로질러 동일한 크기 또는 다른 크기일 수 있다. 바람직하게는, 채널들은 기부의 중심보다 기부의 외측 모서리로 더 많은 체적의 유체를 송출하도록 기부를 가로질러 위치될 수 있다. 패드 재료의 세공 내의 유체는 상기 기부의 내측 표면을 통해 상기 기부의 채널들 내의 다공성 재료와 유체 연통하는 가압 유체의 공급원으로부터의 것일 수 있다.
유체 송출은 유체가 특정 압력으로 브러시 또는 패드 내로 공급되어 외측 브러시 또는 패드 표면 내로 방출되도록 허용하는 복수의 구멍을 갖는 브러시 또는 패드 코어를 실시함으로써 달성된다. 사용 중에, 액체는 기부의 내부로부터 다공성 패드 재료로 충전된 기부 내의 하나 이상의 천공부 또는 관통 채널을 통해 유동한다. 천공부 내의 다공성 패드 재료를 통해 유동한 후에, 유체는 기부 외부를 덮는 다공성 패드 재료의 전체에 걸쳐 분배되고, 여기서 처리되는 기판과 함께 사용된다. 유체 입구 압력 이외에, 기부의 내측 표면으로부터 하우징으로의 액체의 유동은 액체가 그를 통해 유동해야 하는 기부 내의 종방향 슬릿, 구멍, 또는 세공의 치수를 적절하게 선택함으로써 제어될 수 있다. 통상, 단면적을 증가시키는 것은 특정 슬릿 또는 구멍을 통한 액체의 유동을 증가시킨다. 따라서, 샤프트로부터 브러시 또는 패드 하우징으로의 액체의 유동은 분배기의 관통 구멍들의 단면적을 선택함으로써 쉽게 제어된다. 기부 내의 천공부 또는 관통 채널들의 표면적의 변경은 기부의 길이 또는 직경을 따라 이루어질 수 있다. 이는 관통 채널(130, 180)들이 크기가 다른 도1a에 개략적으로 도시되어 있고, 이는 또한 관통 구멍(484, 480)들이 크기가 다르고 관통 채널(450)들과 다른 도4에 개략적으로 도시되어 있다. 기부의 벽 두께도 내측 표면으로부터 두꺼운 기부보다 더 적은 유동을 허용하는 두꺼운 기부를 갖는 외측 표면으로의 액체의 유동을 결정할 것이다. 마지막으로, 다공성 기부 재료의 다공성 및 표면 에너지는 유체의 전도성에 기여한다. 유체와 같 은 더 높은 다공성 및 표면 에너지는 유체 유동을 증가시키고 표면 습윤을 유지하는데 양호하다.
도12에 도시된 바와 같이, 기판으로부터 재료, 입자, 또는 오염물을 제거하기 위한 장치는 다공성 패드 재료를 지지하기 위한 회전식 기부를 포함한다. 기부는 내측 표면 및 외측 표면과, 다공성 패드 재료를 기부와 상호 체결시키기 위한 기부 내의 복수의 채널을 포함한다. 다공성 패드 재료는 기부의 외측 표면의 적어도 일부를 덮고, 기판으로부터 재료를 제거하기 위해 사용된다. 다공성 패드 재료는 기부 내의 채널들 중 하나 이상을 충전하고, 다공성 패드 재료를 기부와 상호 체결시킨다. 도2에 도시된 바와 같이, 채널들은 기부의 내측 표면을 외측 표면과 유체 연결시킨다. 기부 내의 관통 채널(250)들은 유체를 기부의 내측 표면으로부터 다공성 패드 재료를 통해 기부의 외측 표면으로 분배하고, 또한 다공성 패드 재료를 기부와 상호 체결시킨다. 관통 채널들은 다공성 재료를 유지 또는 부착 및 상호 체결하는 것을 돕기 위해 노치 형성, 홈 형성, 또는 조질화될 수 있다. 바람직하게는, 다공성 패드 재료는 또한 기판으로부터 재료를 제거하기 위해 기부의 외측 표면의 적어도 일부를 덮는다. 기판으로부터 재료, 입자, 또는 오염물을 제거하기 위한 도16의 장치는 다공성 패드 재료를 지지하기 위한 회전식 기부를 포함한다. 기부는 내측 표면 및 외측 표면과, 다공성 패드 재료를 기부와 상호 체결시키기 위한 기부 내의 복수의 채널을 포함한다. 다공성 패드 재료는 기부의 외측 표면의 적어도 일부를 덮고, 기판으로부터 재료를 제거하기 위해 사용된다. 다공성 패드 재료는 기부 내의 채널들 중 하나 이상을 충전하고, 다공성 패드 재료를 기부 와 상호 체결시킨다. 도21b에 도시된 바와 같이, 채널(2126)들은 기부의 내측 표면을 외측 표면과 유체 연결시킨다. 기부 내의 관통 채널(2126)들은 유체를 기부의 내측 표면으로부터 다공성 패드 재료(미도시)를 통해 기부의 외측 표면으로 분배한다. 관통 채널들은 다공성 재료를 유지 또는 부착하는 것을 돕기 위해 노치 형성, 홈 형성, 또는 조질화될 수 있다. 바람직하게는, 다공성 패드 재료는 또한 기판으로부터 재료를 제거하기 위해 기부의 외측 표면의 적어도 일부를 덮는다.
다공성 패드 재료는 롤러의 형상으로 기부를 덮을 수 있으며, 여기서 다공성 패드 재료를 지지하는데 사용되는 실린더의 측벽의 외측 표면의 적어도 일부가 덮인다. 또는, 다공성 패드 재료는 도5a 및 도5b에 도시된 바와 같이 패드 또는 디스크의 형상인 기부일 수 있고, 다공성 패드 재료는 실린더의 단부 캡의 외측 표면의 적어도 일부를 덮고 회전식 기부는 기계 구동 및 기부의 중심으로의 유체 유동을 위해 사용되는 단일 피팅에 장착된다.
다공성 패드 재료는 기부의 외측 표면의 적어도 일부를 덮는다. 다공성 패드 재료는 화학적, 기계적, 또는 이들 조합의 결합에 의해 부착층을 형성하도록 회전식 기부의 하나 이상의 표면에 결합될 수 있다. 회전식 기부 하우징 표면과의 부착층을 형성한 후에, 다공성 패드 재료는 유체가 다공성 패드 재료를 통해 유동하도록 허용한다. 다공성 패드 재료의 이후의 층들은 기부에 결합된 다공성 패드 재료 상으로 성형 또는 주조될 수 있다. 추가의 다공성 패드 층은 기부 내의 유동 채널로부터 받은 유체로부터의 유체 유동에 대한 다공성을 유지하면서 제1 다공성 층에 화학적으로, 기계적으로, 또는 이들의 조합을 이용하여 결합될 수 있다. 선 택적으로, 다공성 패드 재료는 기부 내의 유체 유동 채널들 중 하나 이상을 충전할 수 있다.
다공성 패드 재료는 기부의 외측 표면의 적어도 일부를 덮고, 다공성 패드 재료는 기부 내의 관통 채널들 중 하나 이상의 충전한다. 바람직하게는, 관통 채널을 충전하고 기부 표면을 덮는 다공성 패드 재료는 다공성 패드 재료를 기부와 상호 체결시키는 일체형 구조로 연속적으로 형성된다. 더욱 바람직하게는, 다공성 패드 재료는 관통 채널 또는 기부를 충전하고, 다공성 패드 재료의 연속적으로 형성된 일체형 구조로 기부의 외측 표면 및 내측 표면을 덮는다. 기부 또는 하우징의 외측 표면을 덮는 다공성 패드 재료는 약 1 mm를 초과하는 두께를 가질 수 있으며, 바람직하게는 약 1 내지 약 20 mm이다.
본 발명의 장치는 또한 가압될 수 있는 다공성 재료 패드 내에 유체를 포함할 수 있다. 유체는 물과, 수산화암모늄 또는 불소화수소산과 같지만 그에 제한되지 않는 수성 화학 약품을 포함할 수 있다. 가압 유체의 공급원은 기부의 내측 표면 및 코어를 통해 장치 기부의 채널 내의 다공성 재료와 유체 연통한다.
기부를 덮는 다공성 패드 재료는 바람직하게는 기판으로부터 입자 또는 재료를 제거하기 위해 또는 기판을 가로질러 유체를 분배하기 위해 표면 돌출부 또는 리세스를 포함한다. 돌출부를 갖는 다공성 패드 재료는 기부 내의 채널들 중 하나 이상을 충전하고 다공성 패드 재료를 기부와 상호 체결시킨다. 기부 내의 채널들은 다공성 패드 재료의 표면 상의 돌출부들의 정렬, 높이, 및/또는 분포를 유지한다. 바람직하게는, 채널들은 기부의 내측 표면을 외측 표면과 유체 연결한다. 기 부 내의 관통 채널들은 유체를 기부의 내측 표면으로부터 다공성 패드 재료를 통해 기부의 외측 표면으로 분배한다.
본 발명의 롤러 및 패드 장치는 비중합 스펀지 단량체 및 단량체를 중합하기 위한 촉매의 조합을 주형 내로 주입하는 것을 포함하는 작용에 의해 만들어질 수 있다. 주형은 다공성 패드 재료를 하우징과 상호 체결시키기 위해 다공성 패드 재료로 충전된 예비 성형 채널들을 갖는 하우징 또는 기부를 포함한다. 주형 내의 비중합 스펀지 단량체 및 촉매의 조합은 경화되고, 하우징 내의 채널들을 충전하는 다공성 패드 재료를 갖는 하우징이 주형으로부터 이형된다. 최종 제품은 기부 상으로 주조된 브러시 또는 패드이다. 바람직하게는, 주형은 하우징을 덮는 다공성 패드 재료의 표면 조직을 형성하기 위한 외측 주형을 또한 포함한다. 외측 주형은 외측 다공성 패드 재료의 형상, 높이 및 두께를 제어하는데 사용된다. 돌출부들은 정방형 형상 또는 사각형 형상의 실린더일 수 있지만 그에 제한되지 않는다. 돌출부 또는 결절 높이는 약 5 cm 미만일 수 있으며, 그의 직경은 약 2 cm 미만일 수 있다. 연속적인 표면 돌출부가 브러시 또는 패드와 유사한 길이 및 약 2 cm 이하의 폭을 가지고 형성될 수도 있다. 더욱 바람직하게는, 주형은 하우징의 내측 표면을 코팅하는 다공성 패드 재료의 내층의 두께를 제어하기 위한 내측 주형을 포함한다.
바람직하게는, 기부와 상호 체결된 다공성 패드 재료는 폴리비닐알코올을 포함하고, 하우징은 폴리비닐클로라이드를 포함한다. 바람직하게는, 본 발명의 다공성 패드 재료는 칼슘 이온 및 염소 이온과 같은 유해한 불순물을 ppm 수준 미만으 로 포함한다. 다공성 중합체 패드 재료는 크기가 약 1 미크론을 초과하거나, 크기가 약 0.5 미크론을 초과하거나, 크기가 약 0.1 미크론을 초과하는 다공성 중합체 재료의 (예를 들어, 가교 결합되지 않은) 헐거운 부분이 실질적으로 없다.
도3b 및 도5b에 도시된 바와 같이, 장치는 크기 및 형상의 범위가 용도에 의존할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 장치는 표면 상에 돌출부를 갖는 브러시 롤러, 또는 매끄러운 표면을 갖는 브러시 롤러로서 형성될 수 있다. 이러한 브러시 롤러는 특정 세척 용도 또는 반도체 웨이퍼, 하드 디스크, 및 다른 기판과 같은 장치로부터의 재료 제거를 만족시키기 위한 형상 및 크기를 갖는다. 장치는 또한 디스크, 퍽 브러시 및 플러그의 형태일 수 있다.
본 발명의 브러시 상의 주조물은 견고하고 다공성이고 탄성이며 일정한 마멸 저항성을 갖는 적합한 재료를 사용하여 만들어질 수 있다. 대부분의 실시예에서, 장치를 위한 주요 원시작 재료는 폴리비닐 알코올이지만, 다른 것일 수 있다. 단지 일례로서, 폴리비닐 알코올이 폴리비닐 아세탈 다공성 탄성 재료를 형성하는데 사용된다. 다공성 재료는 세척성, 세공 형성제 또는 공정의 유형, 폴리비닐 알코올의 폴리비닐 아세탈로의 변환을 위해 채용되는 알데하이드의 유형, 및 다른 인자에 의존하여 특징이 변한다. 바람직하게는, PVA 스펀지 재료는 25 중량% 미만의 공중합체를 함유하거나 10 중량% 이하의 고체의 수용성 중합체와 합금된 폴리비닐 아세테이트 단일 중합체 또는 폴리비닐 아세테이트로부터 제작된 폴리비닐 알코올의 수용액과 혼합된 산 촉매 및 알데하이드로부터 준비될 수 있다. 다공성 재료의 특성에 영향을 미치는 다른 인자는 반응제들의 상대 분율, 반응 온도 및 시간, 및 제조 공정의 일반적인 조건 및 시작 재료를 또한 포함한다. 제조 공정의 세척성도 이러한 장치의 제조에서 중요하다.
외측 브러시 또는 패드 표면은 기판의 정교한 표면과의 직접 접촉이 스크래치 또는 다른 손상을 일으키지 않도록 매우 다공성이며 부드러운 재료로 만들어진다. 바람직하게는, 외측 브러시 표면은 폴리비닐 알코올(PVA) 발포체를 포함하는 재료로 만들어진다. 하지만, 본원에서 전체적으로 참조된, 쉰들러(Schindler)의 미국 특허 제4,083,906호{폴리에틸렌 글라이콜-폴리아크릴아마이드(Polyethylene glycol-Polyacrylamide)}, 안드로스 니콜라스(Andros Nicholas)의 미국 특허 제5,311,634호{계면활성제 공기 발포 시스템 및 코어 주조(Surfactant Air Foam Systems and Core Cast)}, 로젠블라트 솔로몬(Rosenblatt Solomon)의 미국 특허 제5,554,659호{계면활성제 공기 발포체(Surfactant Air Foam)}, 윌슨 크리스토퍼(Wilson Christopher)의 미국 특허 제2,609,347호{초기 계면활성제 발포 시스템(Early Surfactant Foam Systems)}, 및 니시무라(Nishimura) 등의 미국 특허 제3,663,470호{초기 전분계 스펀지(Early Starch Based Sponges)}를 포함한 나일론, 폴리우레탄, 또는 폴리우레탄 및 PVA의 조합, 또는 기부 내의 채널과 상호 체결하며 기판 표면을 긁지 않으며 공정에 대해 적합한 재료 제거를 제공하는 다른 공중합체와 같지만 그에 제한되지 않는 다른 성형 가능 재료가 사용될 수 있다.
코어 상으로 조직화된 브러시 또는 패드를 성형하는 것은 맨드릴로부터 새롭게 주조되는 브러시를 제거하기 위한 필요성을 제거하여 이러한 공정 중에 손상되는 브러시의 일정 손실을 감소시킨다. 과잉의 반응제 및 탈출성 입자를 제거하기 위한 코어 상의 스펀지의 세척은 이들이 더욱 적극적으로 교반되기 때문에 세정 사이클 중에 개선된다.
본 발명의 브러시 및 패드의 세척 효과 및 재료 제거 효율은 또한 다공성 패드 재료의 다공성 및 세공 크기에 의존할 수 있다. 다공성 패드 재료는 패드 재료에 유연성을 제공해야 하지만, 다공성 재료가 그의 강도를 잃을 정도로 너무 많이 다공성일 필요는 없다. 다공성은 약 85%를 초과할 수 있다. 다공성이 폴리비닐 알코올 다공성 탄성 재료에 대해 85% 미만이 장치에서, 패드는 불량한 유연성을 가질 수 있다. 다공성은 약 95% 미만일 수 있으며, 이는 더 큰 다공성 값은 불량한 강도를 제공할 수 있기 때문이다. 다른 특징은 바람직한 평균 세공 크기 또는 개구를 포함한다. 몇몇 실시예의 세공 크기 개구는 약 10 미크론 내지 약 200 미크론의 범위이다. 평균 세공 개구가 10 미크론 미만의 장치에서, 다공성 탄성 재료는 불량한 다공성 및/또는 유동 특성을 가질 수 있어서, 세척 롤의 성능을 불만족스럽게 만든다. 또는, 200 미크론을 초과하는 평균 세공 개구는 일관되지 않은 불량한 구성 때문에 세척 롤에 대해 부적합할 수 있다. 당연히, 선택된 세공 크기 및 다공성은 다공성 패드 재료를 형성하는데 사용되는 용도 및 재료에 의존한다.
본 발명에 대해 사용 가능한 폴리비닐 아세탈 다공성 탄성 재료는 예를 들어 300 MW 내지 3,000 MW의 평균 중합도 및 5% 내지 30%의 수용액을 형성하도록 80%를 초과하는 비누화도를 갖는 적어도 하나의 폴리비닐 알코올을 용해시키고, 용액에 세공 형성제를 추가하고, 재료가 불용성이 될 때까지 용액을 포름알데하이드 또는 아세트알데하이드와 같은 알데하이드와 반응시킴으로써 공지된 방식으로 생성될 수 있다. 이러한 경우에, 중합체는 50 내지 70 몰%의 아세탈 단위이다. 중합체가 50 몰% 미만의 아세탈 단위를 갖는 몇몇 실시예에서, 보유된 폴리비닐 알코올은 사용 시에 제품으로부터 누출되어 세척되는 물품을 바람직하지 않게 오염시킬 수 있다. 중합체가 70 몰%를 초과하는 아세탈 단위를 갖는 경우에, 장치는 다른 실시예에서 불량한 탄성 및 유연성을 가질 수 있다.
상기 장치들이 통상 선택된 형상 및 크기로 설명되었지만, 다른 구성도 사용될 수 있다. 단지 일례로서, 중합체 제품은 롤에 대해 각도를 이루어 형성된 복수의 평행 홈을 갖는 치차형 구성을 가질 수 있다. 또한, 발포 제품의 표면 상의 돌출부 또는 돌기들은 다양한 형상, 예를 들어 원형, 타원형, 사각형, 마름모, 원통형 피라미드 등을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 돌출부들은 정방형 또는 사각형 형상의 프로파일을 갖는다. 인접한 돌출부들 사이의 간격은 약 1 mm를 초과할 수 있으며, 바람직하게는 약 1 mm 내지 약 30 mm 이상의 범위이다.
다른 기술도 표면 처리 용도에 대해 사용되는 다공성 중합체 장치를 제조하는데 사용될 수 있다. 이러한 기술은 무엇보다도 공기 주입 발포 또는 스펀지 제품 및 다른 것을 포함한다.
통상, 연마 패드는 CMP 공정의 기계적 태양을 수행하는 브러시를 포함한다. 브러시는 패드 형태 또는 롤러 형태일 수 있다. 롤러는 또한 웨이퍼를 세척하는데 사용될 수 있고, 일반적으로 롤러의 외측 원통형 표면 둘레에 복수의 모 또는 돌출부를 포함한다. 롤러 브러시는 롤러의 전체 몸체를 가로질러 고정된 피치로 설정된 사각형 돌출부들을 가질 수 있다. 하나의 이러한 롤러 브러시의 단면의 일례가 도12에 도시되어 있다. 정방형 또는 사각형 돌출부들이 아래에 놓인 기판에 스크래치를 일으킬 수 있는 돌출부의 외측 모서리 둘레에서 오염물(예를 들어, 슬러리 축적물)을 수집하거나 분산시키는 용도에서, 돌출부들은 바람직하게는 프로파일이 둥글거나 구형이다.
본 발명의 다양한 태양 및 장점은 다음의 비제한적인 예를 참조하여 이해될 것이다.
예1
일정량의 Airvol V-107이 에어 프로덕츠 인크.(Air Products Inc.)로부터 구입되었다. 폴리비닐알코올이 다음과 같이 용해되었다. 180 g의 폴리비닐알코올 V-107 및 600 g의 수돗물. 혼합물은 모든 폴리비닐 알코올이 용해될 때까지 혼합되어 약 100℃로 가열되었다.
이러한 혼합물로부터, 작은 테스트 배치가 다음과 같이 만들어졌다. 30% 폴리비닐알코올 용액 175 g, 37% 포름알데하이드 48 g, 36% 황산 27 g, 전분 13.5 g. 이러한 원료들은 전분, H2SO4, 포름알데하이드, 및 마지막으로 30% PVA 용액의 순서로 혼합되었다. 이러한 새로운 혼합물은 혼입 공기가 없었다. 용액은 점성이 낮고, 불투명하고, 실온에 있었다. 모든 이들 재료는 폴리비닐클로라이드 주형 내로 부어져서 3시간 동안 70℃로 가열되었다. 주형 내에서 형성된 스펀지의 검사는 PVC 주형 표면에 대한 과도한 결합을 드러냈다. 몇몇의 스펀지 재료는 H2O2/NaHCO3로 처리되어 검사되었다.
스펀지는 잘 전개되었고, 백색이며, 부드럽고, 양호한 위킹 작용에 의해 주형에 잘 일치되었다. PVC 표면은 THF 내의 파라핀 왁스의 10% 용액인 주형 이형제로 미리 처리될 수 있다.
예2
본 발명의 다른 부분은 본 발명의 세척 브러시가 브러시의 외부 표면으로부터 모를 파열시키지 않고서 주형으로부터 효율적으로 제거될 수 있도록 PVC 브러시 주형을 준비하기 위한 방법이다. PVC 브러시 주형에 PVA를 주입하기 전에, 테트라하이드로푸란(THF) 및 파라핀의 양호한 혼합물을 PVC 주형에 인가하는 것은 PVA가 현저하게 점착되지 않는 코팅을 생성한다는 것이 발견되었다. 제조의 완료 시에, 설명된 방법에 의해 준비된 PVC 주형을 사용하여, 브러시는 주형으로부터 손으로 쉽게 제거될 수 있다.
이론에 의해 구속되지 않기를 희망하면서, 파라핀 및 THF 혼합물은 적절한 분율로 인가될 때, PVC, THF, 및 파라핀의 요소들 중 일부 또는 전부로 구성된 합금 층을 형성함으로써 PVC 재료 상에 작용하는 것으로 믿어진다. 이러한 합금 층은 합금 층 아래에 위치된 순수한 PVC가 노출될 때까지 주형으로부터 물리적으로 긁혀나올 수 있는 보이는 광택의 형태이다. 합금 층은 내구성이며, 복수의 제조 사이클을 통해 주형 상에 남아있을 수 있다. 합금 층이 PVC 주형으로부터 제거되면, 이는 파라핀 및 THF 혼합물로 재코팅되어 주형의 비점착성 품질을 재생시킬 수 있다.
적절한 비점착 코팅 특징을 달성하는 것으로 발견된 파라핀 및 THF의 양호한 혼합물은 1 리터의 THF에 대한 약 10 g의 파라핀(10g/l)을 추가하는 것이다. 이러한 양호한 혼합물은 주형 내로 쉽게 유동하기 위한 양호한 유체 특징의 결과를 낳고, 합금 층의 생성을 쉽게 달성한다. 그러나, THF에 대한 파라핀의 유효 범위는 대략 5g/l 내지 20g/l인 것이 발견되었다. 대략 5g/l 아래에서, THF는 PVC에 대해 효과적으로 작용하여 합금 층을 생성하기에 너무 빨리 휘발하고, 대략 20g/l 위에서, 파라핀은 결정화되고 혼합물은 PVC 브러시 주형을 코팅하기에 충분히 유용한 유체가 아니다.
본 발명의 세척 브러시를 제조하는 제1 단계로서, PVC 주형이 제공된다. 주형은 PVC 파이프, 코어 및 PVC 파이프 상에 끼워지는 단부 캡으로 구성된다. PVC 파이프는 파이프 벽을 통해 드릴링된 모를 형성하기에 적절한 크기의 복수의 구멍을 갖는 표준 원통형 PVC 파이프일 수 있다. 모 구멍들의 밀도는 마무리된 브러시의 모 밀도와 정합하도록 대략 평방 인치당 70개이다. 단부 캡은 파이프의 각각의 단부 상에 끼워지도록 제공되어, 주형이 충전될 때 각각의 단부로부터의 PVA 재료의 유출을 방지하기 위한 수단을 제공한다. 코어가 PVC 파이프의 중공 원통형 내부 내의 중심 위치 내에 끼워지도록 제공되고, 코어는 마무리된 브러시의 중공 내경을 생성하기 위한 것이다. 다음으로, 주형의 PVA 접촉 표면은 파라핀 및 THF 혼합물로 코팅되고, 합금 층이 형성되도록 허용된다. 건조 광택이 PVA 접촉 표면 상에 나타날 때, 합금 층이 형성되고 주형은 제작에 사용될 준비가 된다. 다음으로, 플라스틱 랩이 주형 둘레에 인가되어 PVA가 모 구멍으로부터 유출되는 것을 방지한다. 다음으로, 단부 캡이 파이프의 하단부 상에 위치되고, 주형은 PVA 혼합물로 충전된다.
PVA 혼합물은 포름알데하이드 또는 파라포름알데하이드, 산 촉매, PVA 및 전분으로 구성된다. 전분은 세공 형성제이며, 이는 마무리된 브러시의 다공성 품질을 생성한다. PVA 혼합물에 의한 주형의 충전 시에, 제2 단부 캡이 파이프의 상단부 상에 위치된다. 다음으로, 주형은 충분한 속도로 그의 장축을 따라 수직으로 회전되어 PVA 혼합물이 모 구멍 내로 유동하여 공기 방울을 PVA로부터 구축하도록 허용한다. 회전 후에, 상부 캡이 제거된다. PVA 혼합물로부터의 공기 방울의 구축은 PVA의 수준이 주형의 내부에서 강하되게 한다. 주형은 다음으로 본 발명의 브러시를 완전히 형성하기에 적절한 수준으로 주형을 충전하기에 충분한 PVA 혼합물의 추가량으로 마무리된다. 주형은 필요하다면 임의의 추가 소량의 공기 방울이 제거되도록 다시 회전될 수 있다. 다음으로, 주형은 오븐 내에 위치되어 약 51.7℃(125℉)에서 약 16 내지 24시간 동안 경화된다. 최종적으로 경화되면, 적어도 하나의 단부 캡 및 코어가 마무리된 브러시에 접근하도록 제거된다. 브러시는 그 다음 브러시의 일 단부를 손으로 잡아서 그를 파이프로부터 자유롭게 함으로써 파이프로부터 제거될 수 있다.
예3
이러한 전향적인 예는 화학·기계적 평탄화 공정에 뒤이어 구리 금속의 층을 갖는 웨이퍼를 세척하는 것을 설명한다. 웨이퍼는 세척 시스템의 제1 브러시 박스 내로 도입될 수 있다. 제1 브러시 박스 내에서, 세척 화학 약품이 브러시의 기부 코어에 상호 체결된 코어 다공성 패드 재료 상의 주조물로 형성된 브러시를 통해 웨이퍼 상에 인가될 수 있다. 제1 브러시 박스 내의 브러시를 통해 인가된 세척 화학 약품은 기판 표면 상의 구리 재료를 수용성 형태로 제어 가능하게 변환시킨다. 구리 재료는 웨이퍼의 표면으로부터 제어된 양의 구리를 제거하기 위해 수용성 형태로 변환된다. 웨이퍼는 제1 브러시 박스로부터 제2 브러시 박스로 이동될 수 있다. 제2 브러시 박스 내에서, 제2 세척 화학 약품이 웨이퍼 표면을 세척하고 브러시에서 구리를 세척하기 위해 제2 브러시 박스의 브러시를 통해 웨이퍼의 표면에 인가될 수 있다. 제2 세척 화학 약품은 제1 브러시 박스 내의 세척 화학 약품과 동일한 화학 성분을 함유할 수 있다. 브러시를 통해 인가되는 제2 세척 화학 약품의 목적은 웨이퍼 표면으로부터 세척된 구리 및 다른 재료를 브러시에서 세척하는 것이다. 제2 세척 화학 약품은 약 3초 내지 약 10초 동안 브러시를 통해 인가될 수 있다. 다음으로, 웨이퍼는 웨이퍼 표면 및 브러시로부터 제2 세척 화학 약품을 제거하기 위해 제2 브러시 박스의 브러시를 통해 물을 유동시킴으로써 탈이온(DI)수로 헹궈질 수 있다. 웨이퍼 표면은 바람직하게는 약 20초 내지 약 40초 동안 헹궈진다. 제2 브러시 박스 내에서의 작업 후에, 웨이퍼는 회전, 헹굼, 및 건조(SRD) 스테이션으로 전달될 수 있고, 그 후에 웨이퍼는 이후의 처리를 위한 출력 스테이션 내에 저장될 수 있다.
예4
이러한 전향적인 예에서, 브러시 기판과 상호 체결한 코어 다공성 패드 재료 상의 주조물을 갖는 브러시는 산화물 표면의 제어된 층을 제거하고 친수성 표면을 유지하기 위해 에칭제와 함께 사용된다.
CMP 공정은 작업편의 양면을 동시에 문지르는 스크러버 내에서 수행될 수 있다. 세척 공정에서, 불소화수소산(HF) 용액이 브러시 코어와 상호 체결한 다공성 PVA 패드 층을 갖는 브러시의 코어로 송출될 수 있다. 불소화수소산(HF) 용액을 브러시 코어로 송출한 후에, HF 용액은 브러시의 다공성 패드 재료로 충전된 채널들을 통해 작업편에 인가될 수 있다. 이는 브러시에 의한 작업편의 화학·기계적 문지름이 뒤따를 수 있다. 용액은 작업편의 브러시 문지름과 동시에 인가될 수 있다.
HF 용액의 농도는 제거되는 산화물의 양에 의존하여 대략 0.005% 내지 1.0% HF의 범위 내일 수 있다. 용액은 바람직하게는 물 속의 대략 0.005% HF의 혼합물을 포함한다. HF 용액은 예를 들어 20 내지 40 또는 25 내지 35 또는 약 35초의 소정의 시간 동안 웨이퍼에 인가될 수 있다.
예5
이러한 전향적인 예에서, 브러시 기판과 상호 체결한 다공성 패드 재료를 갖는 브러시는 마이크로 프로세서 또는 동적 임의 접근 메모리 장치와 같은 집적 회로의 제조 공정 내의 세척 단계에서 사용된다.
마이크로 프로세서 또는 동적 임의 접근 메모리 장치와 같은 전자 장치를 만드는 방법은 당업자에게 공지되어 있다. 이러한 장치들은 외부 전자 회로 및 장치와의 전기 접속을 형성하기 위해 웨이퍼 표면 상의 능동 장치에 인가되는 금속 상호 연결부 및 유전 층을 포함한다. 이러한 유전 및 금속 층들은 표준 리소그래피, 재료 적층, 및 화학·기계적 평탄화 기술을 사용하여 형성된다. 화학·기계적 평 탄화 후에, 웨이퍼는 전자 장치 및 상호 연결부를 포함하는 웨이퍼를 코어 PVA 상에 성형된 브러시와 접촉시킴으로써 잔류 슬러리 및 화학 약품을 제거하도록 세척된다. 이러한 브러시는 다공성 PVA 브러시 패드 재료를 브러시 기부와 상호 체결시키고 세척 유체를 전자 장치를 갖는 웨이퍼의 표면으로 분배하기 위한 브러시 기부 내의 복수의 채널을 갖는다. 웨이퍼가 세척되면, 이는 개별 집적 회로 장치를 패키징하기 위해 웨이퍼를 밀봉 및 다이싱하는 것을 포함한 그의 제조를 완료하기 위한 추가의 처리 단계를 받을 수 있다.
예6
이러한 전향적인 예는 코어 브러시 상의 주조물이 어떻게 만들어져서 유체 및 기계 구동 피팅에 결합될 수 있는 지를 설명한다. 본 발명의 세척 브러시를 제조하는 제1 단계로서, PVA 주형이 제공된다. 주형은 PVC 파이프, 코어 및 PVC 파이프 상에 끼워지는 단부 캡으로 구성된다. PVC 파이프는 파이프 벽을 통해 드릴링된 모를 형성하기 위한 적절한 크기의 복수의 구멍을 갖는 표준 원통형 PVC 파이프일 수 있다. 모 구멍들의 밀도는 마무리된 브러시의 모 밀도와 정합하도록 대략 평방 인치당 70개이다. 단부 캡은 파이프의 각각의 단부 상에 끼워지도록 제공되어, 주형이 충전될 때 각각의 단부로부터의 PVA 재료의 유출을 방지하기 위한 수단을 제공한다. 코어가 PVC 파이프의 중공 원통형 내부 내의 중심 위치 내에 끼워지도록 제공되고, 코어는 마무리된 브러시의 중공 내경을 생성하기 위한 것이다. 다음으로, 플라스틱 랩이 주형 둘레에 인가되어 PVA가 모 구멍으로부터 유출되는 것을 방지한다. 다음으로, 단부 캡이 파이프의 하단부 상에 위치되고, 주형은 PVA 혼합물로 충전된다.
PVA 혼합물은 포름알데하이드 또는 파라포름알데하이드, 산 촉매, PVA, 및 전분으로 구성된다. 전분은 세공 형성제이며, 이는 마무리된 브러시의 다공성 품질을 생성한다. PVA 혼합물에 의한 주형의 충전 시에, 제2 단부 캡이 파이프의 상단부 상에 위치된다. 다음으로, 주형은 충분한 속도로 그의 장축을 따라 수직으로 회전되어 PVA 혼합물이 모 구멍 내로 유동하여 공기 방울을 PVA로부터 구축하도록 허용한다. 회전 후에, 상부 캡이 제거된다. PVA 혼합물로부터의 공기 방울의 구축은 PVA의 수준이 주형의 내부에서 강하되게 한다. 주형은 다음으로 본 발명의 브러시를 완전히 형성하기에 적절한 수준으로 주형을 충전하기에 충분한 PVA 혼합물의 추가량으로 마무리된다. 주형은 필요하다면 임의의 추가 소량의 공기 방울이 제거되도록 다시 회전될 수 있다. 다음으로, 주형은 오븐 내에 위치되어 약 51.7℃(125℉)에서 약 16 내지 24시간 동안 경화된다. 최종적으로 경화되면, 적어도 하나의 단부 캡 및 코어가 마무리된 브러시에 접근하도록 제거된다. 브러시는 그 다음 브러시의 일 단부를 손으로 잡아서 그를 파이프로부터 자유롭게 함으로써 파이프로부터 제거될 수 있다. PVC 자재로부터 만들어진 도4에 도시된 바와 같은 유체 피팅 및 도4에 도시된 바와 같은 기계 구동 피팅이 PVC 코어에 용제 결합될 수 있다.
본 발명이 다양한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 당업자는 변경이 본 발명의 취지 및 범주를 벗어나지 않고서 형태 및 세부에 있어서 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 웨이퍼는 대체로 원형인 실리콘 웨이퍼, 유리 웨 이퍼, 세라믹 웨이퍼, 산화물 웨이퍼, 텅스텐 웨이퍼일 수 있지만, 다른 유형의 웨이퍼가 사용될 수 있다. 더욱이, 다양한 값, 재료 및 치수가 제공되었지만, 이러한 값, 재료 및 치수는 단지 예시적이며 비제한적이고, 다른 값, 재료 및 치수가 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 사각형 단면을 갖는 슬롯 대신에, 반원형 슬롯과 같은 다른 단면 형상을 갖는 슬롯이 사용될 수 있다. 더욱이, 다양한 액체가 설명되었지만, 대체로 임의의 액체 또는 화학 약품이 본 발명에 따른 웨이퍼 세척제 및 브러시 조립체와 함께 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 다양한 알코올, 계면활성제, 암모니아계 용액, 완충 용액, 고 pH 용액 및 저 pH 용액이 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 다음의 청구범위에 의해서만 제한된다.

Claims (69)

  1. 유체가 기부의 내측 표면과 외측 표면 사이에서 유동하도록 하는 하나 이상의 관통 채널을 갖는 회전식 기부와,
    상기 기부의 외측 표면의 적어도 일부를 덮고, 회전식 기부와 상호 체결된 다공성 재료를 포함하는 물품.
  2. 제1항에 있어서, 다공성 재료는 상기 관통 채널들 중 하나 이상을 충전하는 물품.
  3. 제1항에 있어서, 상기 다공성 재료는 상기 회전식 기부의 내측 표면의 일부를 덮는 물품.
  4. 제1항에 있어서, 상기 회전식 기부는 상기 기부를 회전 샤프트에 장착하기 위한 피팅을 더 포함하는 물품.
  5. 제1항에 있어서, 상기 다공성 재료는 하나 이상의 결절(nodule)을 갖는 패드인 물품.
  6. 제1항에 있어서, 상기 다공성 재료는 부착식 다공성 패드 층을 통해 회전식 기부와 상호 체결하는 물품.
  7. 제1항에 있어서, 상기 다공성 패드는 상기 관통 채널들 중 하나 이상을 충전함으로써 회전식 기부와 상호 체결하는 물품.
  8. 제1항에 있어서, 상기 다공성 재료는 상기 기부의 외측 표면 상에 주조 또는 성형되는 물품.
  9. 회전식 기부 상에 주조된 돌출부를 갖는 부착식 다공성 패드 재료를 갖는 회전식 기부를 포함하고,
    상기 다공성 패드는 회전식 기부 표면의 적어도 일부를 덮고, 상기 부착식 다공성 패드는 유체가 부착식 다공성 패드를 통해 유동하도록 하는 물품.
  10. 제9항에 있어서, 상기 회전식 기부는 부착식 다공성 재료의 제1 층을 포함하고, 상기 부착식 다공성 패드 재료는 상기 제1 층의 상부 상에 주조된 돌출부를 갖는 물품.
  11. 제9항에 있어서, 상기 회전식 기부는 관통 구멍들을 갖는 하우징인 물품.
  12. 기판으로부터 재료를 제거하기 위한 물품이며,
    내측 표면 및 외측 표면을 포함하고, 복수의 채널을 갖는 회전식 기부와,
    상기 기부의 외측 표면의 적어도 일부를 덮는 다공성 패드 재료를 포함하고,
    상기 다공성 패드 재료는 상기 기부 내의 상기 채널들 중 하나 이상을 충전하여 상기 다공성 패드 재료를 상기 기부와 상호 체결시키는 물품.
  13. 제12항에 있어서, 상기 채널들은 기부의 상기 내측 표면을 상기 외측 표면과 유체 연결시키는 물품.
  14. 제12항에 있어서, 상기 기부는 튜브인 물품.
  15. 제12항에 있어서, 상기 기부는 디스크인 물품.
  16. 제12항에 있어서, 상기 기부의 외측 표면의 적어도 일부를 덮는 상기 다공성 패드 재료는 상기 다공성 패드 재료의 표면 상에 돌출부를 포함하는 물품.
  17. 제12항에 있어서, 상기 패드 재료는 상기 기부의 내측 표면의 일부를 덮는 물품.
  18. 제12항에 있어서, 상기 패드는 일체형 구조를 갖는 물품.
  19. 제12항에 있어서, 상기 다공성 패드 재료는 폴리비닐알코올을 포함하는 물품.
  20. 제12항에 있어서, 상기 다공성 패드 재료는 유체를 상기 다공성 패드 재료를 통해 상기 기부의 내측 표면으로부터 상기 기부의 외측 표면으로 분배하는 물품.
  21. 기판으로부터 재료를 제거하기 위한 물품이며,
    내측 표면 및 외측 표면을 갖는 회전식 기부와,
    기판으로부터 재료를 제거하기 위해 상기 기부의 외측 표면의 적어도 일부를 덮는 다공성 패드 재료를 포함하고,
    상기 다공성 패드 재료는 상기 기부와 상호 체결되고, 상기 기부와 상호 체결된 상기 다공성 패드 재료는 상기 다공성 패드 재료의 표면 상의 돌출부들의 정렬을 유지하는 물품.
  22. 제21항에 있어서, 상기 기부는 상기 기부의 상기 내측 표면을 상기 외측 표면과 유체 연결시키는 하나 이상의 관통 채널을 더 포함하는 물품.
  23. 제21항에 있어서, 가압 유체의 공급원을 더 포함하고, 상기 가압 유체는 상기 기부의 내측 표면을 통해 상기 기부의 채널들 내의 다공성 재료와 유체 연통하는 물품.
  24. 제21항에 있어서, 상기 다공성 패드 재료는 유체를 상기 다공성 패드 재료를 통해 상기 기부의 내측 표면으로부터 상기 기부의 외측 표면으로 분배하는 물품.
  25. 기부 상에 일체형 다공성 패드를 제조하는 방법이며,
    기부를 포함하는 주형 내로 상기 기부 내의 하나 이상의 채널을 충전하는 비중합 스펀지 단량체 및 촉매의 조합을 주입하는 단계와,
    상기 기부와 상호 체결된 다공성 패드 재료를 형성하도록 상기 조합을 경화시키는 단계와,
    상기 기부와 상호 체결된 상기 다공성 패드 재료를 상기 주형으로부터 이형시키는 단계를 포함하는 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 주형의 표면은 이형제로 처리되는 방법.
  27. 제25항에 있어서, 상기 스펀지 재료는 폴리비닐알코올을 포함하는 방법.
  28. 제25항에 있어서, 상기 기부는 회전식 기부인 방법.
  29. 제25항에 있어서, 상기 기부는 채널들을 포함하는 방법.
  30. 제25항에 있어서, 상기 회전식 기부는 상기 기부 상에 제1 다공성 부착층을 포함하는 방법.
  31. 유체가 기부의 내측 표면과 외측 표면 사이에서 유동하도록 하는 하나 이상의 관통 채널을 갖는 회전식 기부와,
    상기 기부의 외측 표면의 적어도 일부를 덮는 성형된 다공성 재료를 포함하고,
    상기 다공성 재료는 회전식 기부와 상호 체결된 물품.
  32. 제31항에 있어서, 상기 다공성 재료는 상기 관통 채널들 중 하나 이상을 충전하는 물품.
  33. 제31항에 있어서, 상기 다공성 재료는 상기 회전식 기부의 내측 표면의 일부를 덮는 물품.
  34. 제31항에 있어서, 상기 회전식 기부는 상기 기부를 회전 샤프트에 장착하기 위한 피팅을 더 포함하는 물품.
  35. 제31항에 있어서, 상기 다공성 재료는 하나 이상의 결절을 갖는 패드인 물품.
  36. 제31항에 있어서, 상기 다공성 재료는 부착식 다공성 패드 층을 통해 회전식 기부와 상호 체결하는 물품.
  37. 제31항에 있어서, 상기 다공성 패드는 상기 관통 채널들 중 하나 이상을 충전함으로써 회전식 기부와 상호 체결하는 물품.
  38. 제31항에 있어서, 상기 다공성 재료는 상기 기부의 외측 표면 상에 주조 또는 성형되는 물품.
  39. 기판을 코팅하는 방법이며,
    관통 구멍들을 갖는 회전식 기부와 상호 체결된 다공성 패드 재료의 코어 내로 유체를 제공하는 단계와,
    상기 기부를 회전시키면서 상기 유체를 상기 다공성 패드 재료를 통해 기판에 인가하는 단계를 포함하는 방법.
  40. 제39항에 있어서, 상기 기판에 인가되는 유체를 경화시키는 작용을 더 포함하는 방법.
  41. 기판을 세척하는 방법이며,
    회전식 기부와 상호 체결된 다공성 패드 재료와 상기 기판을 접촉시키는 단계와,
    상기 기판으로부터 재료를 제거하기 위한 유체를 상기 기판 상으로 적층시키는 단계와,
    상기 기부를 회전시킴으로써 상기 기판으로부터 재료를 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 기부는 내측 표면 및 외측 표면과, 상기 다공성 패드 재료를 상기 기부와 상호 체결시키기 위한 상기 기부 내의 복수의 관통 구멍을 포함하고, 상기 다공성 패드 재료는 기판으로부터 재료를 제거하기 위해 상기 기부의 외측 표면의 적어도 일부를 덮는 방법.
  42. 제41항에 있어서, 상기 다공성 패드의 관통 구멍들은 상기 유체를 다공성 패드 표면으로 분배하기 위해 기부의 상기 내측 표면을 외측 표면과 유체 연결시키는 방법.
  43. 제41항에 있어서, 상기 다공성 패드에 부착된 기판 재료를 제거하기 위해 다공성 패드를 통해 유체를 분출시키는 작용을 더 포함하는 방법.
  44. 제41항에 있어서, 상기 기판으로부터 제거되는 재료는 박막, 입자, 또는 화학 약품 잔류물인 방법.
  45. 제41항에 있어서, 상기 다공성 패드 재료는 돌출부 또는 리세스를 포함하는 방법.
  46. 제41항에 있어서, 상기 다공성 패드 재료는 상기 기부의 내측 표면을 덮는 방법.
  47. 제41항에 있어서, 상기 웨이퍼는 구리 상호 연결부를 포함하는 방법.
  48. 기판을 세척하는 방법이며,
    상기 기판을 회전식 기부를 덮는 회전 다공성 패드 재료와 접촉시키는 단계와,
    상기 다공성 패드의 채널들 내의 다공성 패드 재료를 통해 상기 기판으로부터 재료를 제거하기 위해 상기 기판 상으로 유체를 적층시키는 단계와,
    상기 다공성 패드를 회전시킴으로써 상기 기판으로부터 재료를 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 기부는 내측 표면 및 외측 표면과, 상기 다공성 패드 재료를 상기 기부와 상호 체결시키기 위한 상기 기부 내의 복수의 채널을 포함하고, 상기 채널들은 기부의 상기 내측 표면을 상기 외측 표면과 유체 연결시키고, 상기 다공성 패드 재료는 기판으로부터 재료를 제거하기 위해 상기 기부의 외측 표면의 적어도 일부를 덮는 방법.
  49. 제48항에 있어서, 상기 다공성 패드 재료에 부착된 재료를 제거하기 위해 패드 재료를 통해 유체를 분출시키는 작용을 더 포함하는 방법.
  50. 제48항에 있어서, 기판으로부터 제거되는 재료는 박막, 입자, 또는 화학 약품 잔류물인 방법.
  51. 제48항에 있어서, 상기 다공성 패드 재료는 돌출부 또는 리세스를 포함하는 방법.
  52. 제48항에 있어서, 상기 다공성 패드 재료는 상기 기부의 내측 표면을 덮는 방법.
  53. 제48항에 있어서, 상기 기판은 구리 상호 연결부를 포함하는 방법.
  54. 제48항에 있어서, 제거되는 재료는 구리 산화물 또는 실리콘인 방법.
  55. 기판으로부터 재료를 제거하기 위한 물품이며,
    유체가 기부의 내측 표면과 외측 표면 사이에서 유동하도록 하는 하나 이상 의 관통 채널을 갖는 회전식 기부와,
    회전식 기부와 상호 체결되어 상기 기부의 외측 표면의 적어도 일부를 덮는 다공성 재료와,
    상기 회전식 기부와 정합되는 하나 이상의 피팅을 포함하는 물품.
  56. 제55항에 있어서, 상기 다공성 패드 재료는 기부의 채널들과 상호 체결하는 물품.
  57. 제55항에 있어서, 상기 기부를 덮고 상기 채널들과 상호 체결하는 다공성 패드 재료는 상기 기부의 내측 및 외측 표면들을 유체 연결시키는 물품.
  58. 제55항에 있어서, 상기 피팅은 결합에 의해 상기 기부에 정합되는 물품.
  59. 제55항에 있어서, 상기 피팅은 유체 피팅 및 기계 구동 공구 피팅을 포함하는 물품.
  60. 제55항에 있어서, 유체 피팅은 기계 구동 공구 피팅인 물품.
  61. 제55항에 있어서, 상기 회전식 기부는 피팅을 상기 기부와 정합시킴으로써 상이한 재료 제거 공구들로 구성되는 물품.
  62. 기판으로부터 재료를 제거하기 위한 물품이며,
    돌출부를 갖는 다공성 패드 재료와 상호 체결되어 내측 표면 및 외측 표면을 갖는 회전식 기부와,
    상기 기판으로부터 재료를 다공성 패드 재료로 제거하기 위해 유체를 상기 기부의 상기 내측 표면으로부터 상기 외측 표면으로 분배하기 위한 기부 내의 채널들과,
    상기 회전식 기부와 정합되는 하나 이상의 피팅을 포함하고,
    상기 다공성 패드 재료는 기판으로부터 재료를 제거하기 위해 상기 기부의 외측 표면의 적어도 일부를 덮는 물품.
  63. 제62항에 있어서, 상기 다공성 패드 재료는 기부의 채널들과 상호 체결하는 물품.
  64. 제62항에 있어서, 상기 기부를 덮고 상기 채널들과 상호 체결하는 다공성 패드 재료는 상기 기부의 내측 및 외측 표면들을 유체 연결시키는 물품.
  65. 제62항에 있어서, 상기 피팅은 결합에 의해 상기 기부에 정합되는 물품.
  66. 제62항에 있어서, 상기 피팅은 유체 피팅 및 기계 구동 공구 피팅을 포함하 는 물품.
  67. 제62항에 있어서, 유체 피팅은 기계 구동 공구 피팅인 물품.
  68. 제62항에 있어서, 상기 회전식 기부는 상기 기부와 하나 이상의 피팅을 정합시킴으로써 상이한 재료 제거 공구들에 대해 사용될 수 있는 물품.
  69. 제62항에 있어서, 상기 회전식 기부는 반도체 웨이퍼를 문지르기 위한 브러시인 물품.
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