KR20110018323A

KR20110018323A - 높은 처리량 화학 기계 연마 시스템

Info

Publication number: KR20110018323A
Application number: KR1020107026335A
Authority: KR
Inventors: 알렌 엘. 디'암브라; 알파이 일마즈
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2011-02-23
Also published as: JP5535197B2; CN101990703B; US20090270015A1; WO2009131945A3; WO2009131945A2; US8308529B2; CN101990703A; JP2011519166A

Abstract

기판을 연마하기 위한 시스템 및 방법의 실시예들이 제공된다. 일 실시예에서, 연마 시스템은 광택 모듈, 세정기 및 로봇을 포함하는 연마 시스템이 제공된다. 로봇은 연마 모듈과 세정기 사이에 기판을 전송하기에 충분한 이동 범위를 갖는다. 연마 모듈은 적어도 2개 이상의 연마 스테이션, 적어도 하나의 로드 컵 및 적어도 4 개의 연마 헤드를 포함한다. 연마 헤드는 적어도 2 개의 연마 스테이션과 적어도 1 개의 로드 컵 사이에서 독립적으로 움직이도록 구성된다.

Description

높은 처리량 화학 기계 연마 시스템{HIGH THROUGHPUT CHEMICAL MECHANICAL POLISHING SYSTEM}

[0001] 본 발명의 실시예들은 일반적으로 반도체 제조에 있어서 사용에 적합한 화학 기계 연마 시스템에 관한 것이다.

[0002] 반도체 기판 제조에 있어서, 화학 기계 연마, 즉 CMP의 사용은 집적회로(IC) 제조 동안 물결무늬 인터커넥트 구조(damascene interconnects structures)의 광범위한 사용으로 인해 인기를 얻었다. 많은 상용 CMP 시스템이 강건한 연마 성능을 증명한다 할지라도, 더 정밀한 제작 기술을 요구하는 증가된 처리량 및 소모품의 더 낮은 비용에 대한 계속적인 필요에 따라 작은 라인 폭으로 이동은 연마 시스템에 대한 지속적인 노력을 시킨다. 또한, 가장 통상적인 연마 시스템은 프로세싱 루틴에 대한 변화에 대해 상대적으로 제한된 유연성을 갖어서, 단일 툴을 통해 운전될 수 있는 프로세스의 다양성을 제한한다. 따라서, 어떤 새로운 프로세싱 루틴이 새로운 또는 전용 툴 또는 실질적인 툴 배치 변화에 대한 비용적인 다운타임을 요구할 수 있다.

[0003] 따라서, 개선된 화학 기계적 연마 시스템에 대한 필요가 있다.

[0004] 본 발명의 실시예들은 시스템을 포함하며 연마 기판에 대한 방법이 제공된다. 일 실시예에서, 연마 시스템은 광택 모듈, 세정기 및 로봇을 포함하는 연마 시스템이 제공된다. 로봇은 연마 모듈과 세정기 사이에 기판을 전송하기에 충분한 이동 범위를 갖는다. 연마 모듈은 적어도 2개 이상의 연마 스테이션, 적어도 하나의 로드 컵 및 적어도 4 개의 연마 헤드를 포함한다. 각각의 연마 헤드는 적어도 2 개의 연마 스테이션과 적어도 1 개의 로드 컵 사이에서 독립적으로 움직이도록 구성된다.

[0005] 또 다른 실시예에서, 기판을 연마하는 방법이 제공되어 연마 모듈의 제 1 연마 표면 상에 독립적으로 이동 가능한 연마 헤드에 유지된 2개의 기판을 동시에 연마하는 단계, 연마 모듈의 제 2 연마 표면 상에 독립적으로 이동 가능한 연마 헤드에 유지된 2개의 기판을 동시에 연마하는 단계, 독립적으로 이동 가능한 연마 헤드로부터 한 쌍의 로드 컵에 2 개의 연마된 기판을 동시에 전송하는 단계, 및 한 쌍의 세정 모듈에서 2 개의 연마된 기판을 동시에 세정하는 단계를 포함한다.

[0006] 또 다른 실시예에서, 연마 시스템은 적어도 2 개의 연마 스테이션, 적어도 2 개의 연마 컵, 연마 모듈에 배치된 오버헤드 트랙에 커플링된 적어도 4 개의 연마 헤드를 포함하는 연마 모듈을 포함하고, 여기서 연마 헤드는 적어도 2 개의 연마 스테이션과 오버헤드 트랙에 형성된 적어도 하나의 로드 컵 사이의 레일에서 독립적으로 이동한다.

[0007] 본 발명의 전술된 특징들이 상세하게 이해될 수 있는 방식으로, 위에 짧게 요약된 본 발명의 더 구체적인 설명이 첨부된 도면에서 설명된 실시예들을 참조하여 이루어진다.

[0008] 도 1은 화학 기계적 연마 시스템의 일 실시예의 평면도이다.
[0009] 도 2는 습식 로봇(wet robot)의 일 실시예를 도시한 도 1의 화학적 기계적 연마 시스템의 부분 측면도이다.
[0010] 도 3a 내지 도3d는 연마 스테이션의 다양한 실시예들을 도시한다.
[0011] 도 4는 컨디셔닝 모듈의 일 실시예의 측면도를 도시한다.
[0012] 도 5는 연마 유체 인도 아암의 일 실시예의 측면도이다.
[0013] 도 6a 내지 도 6b는 그 내에 배치된 기판의 이동을 도시한 셔틀의 일 실시예를 도시한다.
[0014] 도 6c는 섹션 라인 6c--6c을 따라 취해진 도 6a의 셔틀에 대한 단면도이다.
[0015] 도 7a 내지 도 7d는 오버헤드 기판 전송 메커니즘을 갖는 세정기(cleaner)의 일 실시예이다.
[0016] 도 8a 내지 도 13c는 연마 시스템의 다른 실시예들에서 실행될 수 있는 기판을 연마하기 위한 다양한 시퀀스를 도시한다.

[0017] 그러나, 본 발명은 다른 동등한 효과적인 실시예들에서 인정될 수 있기 때문에, 첨부된 도면은 단지 본 발명의 전형적인 실시예를 도시하며 따라서 그 범위의 제한이 고려되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 한다.

[0018] 이해를 돕기 위해, 가능하면, 도면에서 공통된 동일한 구성요소를 지칭하기 위해 동일한 도면 번호가 사용되었다. 일 실시예에서 개시된 구성요소들은 특정 인용없이 다른 실시예들에서 바람직하게 사용될 수 있다는 것이 고려된다.

[0019] 도 1은 화학 기계적 연마 시스템의 일 실시예의 평면도이다. 연마 시스템(100)은 일반적으로 팩토리 인터페이스(102), 세정기(104) 및 연마 모듈(106)을 포함한다. 습식 로봇(108)이 제공되어 팩토리 인터페이스(102)와 연마 모듈(106) 사이에서 기판(170)을 전송한다. 습식 로봇(108)은 또한 연마 모듈(106)과 세정기(104) 사이에서 기판을 전송하도록 구성될 수 있다. 작동의 일 실시예에서, 연마 시스템(100)을 통해 반도체 웨이퍼 또는 다른 작업편과 같은 기판의 흐름은 화살표(160)에 의해 지시된다. 기판의 흐름은 연마 모듈(106)을 통해 가변될 수 있고, 이러한 몇몇 실시예들이 도 8a 내지 13c를 참조하여 하기에 더 상세하게 설명된다.

[0020] 팩토리 인터페이스(102)는 일반적으로 하나 이상의 카세트(114)와 하나 이상의 전송 플랫폼(116) 사이에서 기판(170)을 전송하도록 구성된 건식 로봇(110)을 포함한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 4개 기판 스토리지 카세트(114)가 도시된다. 건식 로봇(110)은 일반적으로 4개의 카세트(114)와 하나 이상의 전송 플랫폼(116) 사이에서 전달을 촉진하기에 충분한 범위를 갖는다. 선택적으로, 건조 로봇(110)은 팩토리 인터페이스(102) 내에 측 방향으로 건식 로봇(110)을 위치시키도록 레일 또는 트랙(112) 상에 장착되어서, 크거나 복잡한 로봇 링키지를 요구하는 것없이 건식 로봇(110)의 이동의 범위를 증가시킨다. 덧붙여 건식 로봇(110)은 세정기(104)로부터 기판을 수용하고 세정된 연마 기판을 기판 스토리지 카세트(114)에 반환하도록 구성된다. 하나의 기판 전송 플랫폼(116)이 도 1에 도시된 실시예에 도시된다 할지라도, 적어도 2 개의 기판들이 동시에 습식 로봇(108)에 의해 연마 모듈(106)에 전달하기 위해 열을 이루도록 2개 이상의 기판 전송 플랫폼이 제공될 수 있다.

[0021] 습식 로봇(108) 일반적으로 연마 모듈(106)상에 배치된 로드 컵(122)과 팩토리 인터페이스(102)의 전달 플랫폼(116) 사이에서 기판을 전달하기에 충분한 이동 범위를 갖는다. 일 실시예에서, 습식 로봇(108)은 트랙(120)에 장착되어 습식 로봇(108)의 선형 이동을 촉진시킨다. 트랙(120)은 기판 전달 동안 발생된 진동을 격리하도록 설비의 플로어에 장착될 수 있다. 대안적으로, 트랙(120)은 팩토리 인터페이스(102), 연마 모듈(106) 또는 세정기(104)의 하나 이상에 커플링될 수 있다.

도 2의 연마 시스템(100)의 부분 측면도에 덧붙여 참조하면, 습식 로봇(108)은 전달 플랫폼(116)으로부터 피처-사이드-업(feature-side-up)(face-up) 배향으로 기판(170)을 회수하고 기판을 로드 컵들 중 하나에 피처-사이드-다운(feature-side-down)(face-down) 배향으로 기판을 위치시키기에 충분한 범위의 이동을 갖도록 구성된다. 다수의 로봇들 중 임의의 것이 이러한 이동을 수행하도록 구성될 수 있다는 것이 고려된다.

[0023] 하나의 실시예에서, 습식 로봇(108)은 리스트 어셈블리(wrist assembly, 176)에 커플링된 링키지(174)를 포함한다. 링키지(174)는 습식 로봇(108)의 본체에 대해 리스트 어셈블리(176)를 연장하거나 축소하도록 구성된다. 리스트 어셈블리(176)는 일반적으로 링키지(174)에 제 1 커넥터(186)을 커플링하는 제 1 부재(188)를 포함한다. 모터(미도시)는 제 1 부재(188)를 통해 한정된 축선을 중심으로 제 1 커넥터(186)를 회전시키도록 제공된다. 제 2 부재(186)가 제 1 커넥터(186)의 각 측면으로부터 연장된다. 제 2 부재(184)의 각각은 제 2 커넥터(182)에 커플링된다. 모터(미도시)는 제 2 부재(184)를 통해 한정된 축선을 중심으로 제 2 커넥터(182)를 회전시키도록 제공된다. 일 실시예에서 제 2 커넥터(182)의 각각은 독립적으로 회전될 수 있다. 일반적으로, 제 1 및 제 2 부재(188, 184)의 배향은 수직하다. 엔드 이펙터(180)는 제 2 부재(184)에 수직한 배향으로 제 2 커넥터(182)로부터 연장된다. 모터(보이지 않음)는 긴 축에 엔드 이펙터(180)를 회전시키도록 제공될 수 있다.

[0024] 엔드 이펙터(180)는 일반적으로 기판(170)을 고정하는 메카니즘 클램프 또는 석션 장치와 같은 하나 이상의 그리퍼를 포함한다. 일 실시예에서, 그리퍼가 엔트 이펙터(180)의 양쪽 측면 상에 제공되어 엔드 이펙터(180)의 한쪽 측면(either side)에 기판을 선택적으로 고정시킨다. 이러한 방법으로, 단일 엔드 이펙터(180)는 2 개의 기판을 동시에 홀딩되고, 및/또는 엔드 연마 및 비연마 기판을 이펙터(180)의 전용된 측면들에 홀딩하도록 활용될 수 있다. 습식 로봇(108)의 효율을 도시하는 작동의 일 모드에서, 엔드 이펙터(180)는 로드 컵(122)으로부터 프로세스 기판을 회수하는 동안 프로세싱되지 않은 기판을 홀딩할 수 있고, 이후 연마 모듈의 근처를 떠나지 않고 로드 컵의 프로세싱되지 않은 기판을 적층(deposit)하도록 180도 회전시킬 수 있다.

[0025] 엔드 이펙터(180)의 이동 범위는 기판들이 페이스-업 수평 배향으로 팩토리 인터페이스(102)로부터 회수되고, 로드 컵(122)에 의해 전달을 촉진시키도록 페이스-다운 수평 배향으로 플립되며(flipped) 세정기(104)에 전달 동안 수직한 배향으로 모로 세워지게 한다.

[0026] 도 1 내지 도 2 양쪽을 또한 참조하여, 연마 모듈(106)은 기판이 하나 이상의 연마 헤드(126)에 유지되는 동안 기판이 연마되는 복수의 연마 스테이션(124)을 포함한다. 연마 스테이션(124)은 하나 이상의 연마 헤드(126)에 의해 인터페이스에 크기화되어 하나 이상의 기판의 연마가 동시에 단일 연마 스테이션(124)에서 발생할 수 있도록 한다. 연마 헤드(126)는 오버헤드 트랙(128)에 장착되는 캐리지(220)에 커플링된다. 오버헤드 트랙(128)은 연마 스테이션(124) 및 로드 컵(122) 위에 연마 헤드(126)를 선택적으로 위치시키는 것을 촉진하는 연마 모듈(106) 주위에 캐리지(220)가 선택적으로 위치되도록 한다. 도 1 내지 도 2에 도시된 실시예에서, 오버헤드 트랙(128)은 연마 헤드(126)를 유지하는 캐리지(220)가 선택적으로 회전되고 및/또는 로드 컵(122) 및 연마 스테이션(124)에서 멀어지도록하는 원형 구성(도 1에서 점선으로 도시됨)을 갖는다. 오버헤드 트랙(128)은 타원형, 오벌(overal), 선형 또는 다른 적절한 배향을 포함하는 다른 구성을 가질 수 있다.

[0027] 도 1 내지 도 2의 실시예가 2 개의 연마 스테이션(124)을 갖는 연마 모듈(106)을 도시한다고 할지라도, 연마 모듈(106)이 단일 연마 스테이션(124), 3 개의 연마 스테이션(124), 또는 연마 모듈(106)에 피팅될 수 있는 다른 수의 연마 스테이션(124)을 포함할 수 있다는 것이 고려된다. 연마 모듈(106)은 연마 스테이션(124)들 모두에 작용하도록 단일 로드 컵(122)을 포함할 수 있고, 또는 목표된 다른 수의 로드 컵(122)을 포함할 수 있다.

[0028] 일 실시예에서, 오버헤드 트랙(128)은 연마 스테이션(124)이 내부 프레임(202)에 커플링되는 동안 외부 프레임(204)에 커플링된다. 내부 및 외부 프레임(202, 204)은 서로 연결되는 것없이 설비의 플로어(200)에 커플링된다. 디커플링된 내부 및 외부 프레임(202, 204)은 캐리지(220)의 움직임과 관련된 진동이 연마 표면(130)으로부터 실질적으로 격리되어서, 연마 결과들에 포텐셜 영향을 최소화하게 한다. 또한, 기계 베이스 없는 내부 프레임(202)의 사용은 통상의 설계에 대해 중요한 비용 절약을 제공한다.

[0029] 바신(basin 210)은 연마 모듈(106) 내에 액체를 포획하거나 채널링하도록 내부 프레임(202)상에 배치된다. 바신(210)이 구조적 부재가 아니기 때문에, 바신(210)은 액체 채널링 및 부품 쉴딩을 위해 내부 컨투어를 통합하는 방식으로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 바신(210)은 진공-형성된 플라스틱 부재이다.

[0030] 도 2에 도시된 실시예에서, 오버헤드 트랙(128)과 캐리지(220) 사이의 인터페이스의 부분도가 도시된다. 캐리지(220)는 오버헤드 트랙(128)의 내부 레일(222) 및 외부 레일(224)에 가이드(226)에 의해 커플링된다. 내부 및 외부 레일(222, 224)은 외부 프레임(204)에 커플링된다. 내부 및 외부 레일(222, 224) 및 가이드(226)가 일본 도쿄에 위치된 THK 주식 회사로부터 판매되는 것과 같은 정밀 베이링 어셈블리를 포함한다.

[0031] 각 캐리지(220)는 액츄에이터(228)에 의해 오버헤드 트랙(128)의 내부 및 외부 레일(222, 224)을 따라 제어가능하게 위치된다. 액츄에이터(228)는 기어 모터, 서보 모터, 리니어 모터, 소이어 모터(sawyer motor) 또는 오버헤드 트랙(128)을 따라 캐리지(220)를 정확하게 위치시키기 위해 적절한 다른 이동 제어 장치의 형태일 수 있다. 캐리지(220)는 로드컵(122) 또는 연마 표면(130) 위에 연마 헤드(126)를 위치시키기 위해 사용되어서, 프로세싱 동안 연마 표면(130)을 가로질러 연마 헤드(126)를 스윕하거나, 연마 헤드(126), 로드컵(122) 또는 연마 표면(130)의 유지관리를 위해 로드컵(122) 및 연마 표면(130)에서 멀리하여 연마 헤드(126)를 위치시킨다. 일 실시예에서, 각 캐리지(220)가 오버헤드 트랙(128)에 커플링된 다른 캐리지(220)와 독립적으로 이동될 수 있도록 각각의 캐리지(220)는 교대 극성(alternating polarity)으로 배열된 자석을 갖는 외부 프레임(204)에 커플링된 자석 트랙에 의해 인터페이싱되는 리니어 모터를 포함한다.

[0032] 일 실시예에서, 각각의 캐리지(220)는 단일 연마 헤드(126)를 지지한다. 본 발명으로부터 장점을 갖도록 구성될 수 있는 적절한 연마 헤드의 예시들은 어플라이드 머티리얼스사에 의한 TITAN 상표 하에 판매된 것들을 포함한다. 다른 연마 헤드가 또한 사용될 수 있다는 것이 고려된다.

[0033] 연마 헤드(126)는 샤프트(232)에 의해 캐리지(220)에 커플링된다. 모터(234)는 캐리지(220)에 커플링되며 샤프트(232)를 제어가능하게 회전하도록 배열되어서, 프로세싱 동안 그 내에 배치된 연마 헤드(126) 및 기판(170)을 회전시킨다.

[0034] 연마 헤드(126) 또는 캐리지(220)의 적어도 하나는 연마 표면(130)에 대해 연마 헤드(126)의 높이를 제어하기 위해 액츄에이터(236)를 포함한다. 일 실시예에서 액츄에이터(236)는 연마 헤드(126)가 약 6 psi 이하, 예컨대 약 1.5 psi보다 작게 연마 표면(130)에 대해 가압하도록 한다.

[0035] 선택적으로, 캐리지(220)의 하나 이상은 액세서리 장치(240)를 지지할 수 있다. 액세서리 장치(240)는 패드 계측 유닛(pad metrology unit), 연마 표면 컨디셔닝 장치, 연마 표면(130) 또는 다른 대상의 조건을 검출하기 위한 센서, 기판 결함 맵핑 장치, 기판 계측 유닛, 패드 세정용 진공, 슬러리 도는 연마 유체 절달 노즐, 카메라 또는 비디오 장치, 레이저, 하나 이상의 세정 유체 제트, 플래튼 어셈블리 리프팅 고정 또는 다른 장치일 수 있다. 액세서리 장치(240)가 연마 헤드(126)에 추가하여 또는 대체하여 캐리지(220)에 커플링될 수 있다.

[0036] 예를 들어, 연마 헤드들(126) 중 하나는 캐리지(220)으로부터 디커플링되어 액세서리 장치(240)로 대체될수 있다. 액세서리 장치(240)는 프로세싱 및/또는 시스템 세정 동안, 다른 시간들 사이에서 사용될 수 있다. 덧붙여, 각 캐리지(220)가 다른 캐리지들과 독립적으로 이동하기 때문에, 다른 연마 헤드(126)가 기판 처리량에 거의 또는 전혀 영향없이 기판 프로세싱을 위해 사용되는 동안 액세서리 장치(240)는 연마 헤드들(126) 중 하나를 대체할 수 있다.

[0037] 이제 도 1을 주로 참조하면, 연마 모듈(106)의 대향하는 코너에 위치된 2 개의 연마 스테이션(124)이 도시된다. 적어도 하나의 로딩 컵(122)(2개의 로드 컵(122)이 도시됨)이 습식 로봇(108)에 가장 가까운 연마 스테이션들(124) 사이에서 연마 모듈(106)의 코너에 있다. 선택적으로, 제 3 연마 스테이션(124) (점선으로 도시됨)이 로드 컵(122)과 대향하는 연마 모듈(106)의 코너에 위치될 수 있다. 대안적으로, 로드 컵(122)(또한 점선으로 도시)의 제 2 쌍이 습식 로봇과 인접하게 위치된 로드 컵(122)과 대향하게 연마 모듈(106)의 코너에 위치될 수 있다. 추가적인 연마 스테이션(124)이 더 큰 점유(footprint)를 갖는 시스템의 연마 모듈(106)에 통합될 수 있다는 것이 고려된다.

[0038] 2 쌍의 로드 컵(122)을 갖는 이러한 실시예에서, 선택적 스테이징 로봇(136)이 로드 컵들(122) 사이에 기판을 전달하기 위해 사용될 수 있다. 스테이징 로봇(136)은 스테이징 로봇(136)의 이동 범위를 증가시키도록 트랙(138)에 슬라이딩되게 장착될 수 있다. 트랙(138)은 도시된 바와 같이 선형, 원형 또는 다른 구성일 수 있다. 기판 계측 유닛이 캐리지들(220) 중 하나에 커플링되거나 스테이징 로봇(136)의 이동 범위 내에 위치될 때 스테이징 로봇(136)은 기판 계측 유닛(액세서리 장치(240))과 인터페이싱하기 위해 기판을 플립하도록 또한 구성될 수 있다. 플립된 기판은 기판 계측 유닛(metrology unit)과 인터페이싱 하는 동안 로드 컵들 중 하나에 배치되거나 스테이징 로봇(136)에 의해 홀딩될 수 있다.

[0039] 로드 컵(122)은 일반적으로 습식 로봇(108) 및 연마 헤드(126) 사이에서 전달을 촉진시킨다. 적절한 로드 컵들의 실시예들이 1999년 10월 8일 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 09/414, 907호; 2004년 11월 15일 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 10/988,647호; 2007년 6월 1일 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 11/757,193호에 기재된 바와 같이 개시되나, 이에 제한되지 않는다.

[0040] 각 연마 스테이션(124)은 일반적으로 연마 표면(130), 컨디셔닝 모듈(132) 및 연마 유체 인도 모듈(134)을 포함할 수 있다. 연마 표면(130)은 프로세싱 동안 연마 표면(130)을 회전시키는 플래튼 어셈블리(도 1에 미도시) 상에 지지된다. 일 실시예에서, 연마 표면(130)은 화학 기계적 연마 및/또는 전기화학 기계적 연마 프로세스 중 적어도 하나에 대해 적절한다.

[0041] 도 3a 내지 도 3d는 연마 표면(130)을 지지 하기 위해 사용될 수 있는 플래튼 어셈블리의 다양한 실시예들을 도시한다. 여기에 도시되지 않았지만, 플래튼 어셈블리들은 간섭계 장비와 같은 종점 탐지 장비를 포함할 수 있고, 이러한 것들의 일 실시예는 1999년 2월 4일 출원된미국 특허출원 번호 09/244,456에 기재되어 있다.

[0042] 도 3a에 도시된 실시예에서, 플래튼 어셈블리(300)는 유전체 연마 패드(304)를 지지한다. 패드(304)의 상부 표면은 연마 표면(130)을 형성한다. 플래튼 어셈블리(300)는 하나 이상의 베어링(3112)에 의해 내부 프레임(202) 상에 지지된다. 플래튼(302)이 플래튼 어셈블리(300)을 회전시키기 위해 사용되는 모니터(308)에 샤프트(306)에 의해 커플링된다. 모터(308)는 내부 프레임(202)에 브래킷(310)에 의해 커플링될 수 있다. 일 실시예에서, 모터(308)는 직접 드라이브 모터이다. 다른 모터가 샤프트(306)를 회전시키기 위해 사용될 수 있다는 것이 고려된다. 도 3a에 도시된 실시예에서, 모니터(308)는 플래튼 어셈블리(300)을 회전시키기 위해 사용되어 기판(170)이 연마 헤드(126)에 의해 연마 표면(130)에 맞대어 유지되는 동안 그위에 유지된 패드(304)가 프로세싱 동안 회전된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 플래튼 어셈블리(300)가 충분히 커서 상이한 연마 헤드(126)에 의해 유지된 적어도 2개의 기판의 연마를 수용할 연마 패드(304)를 지지할 수 있다. 일 실시예에서, 유전체 연마 패드(304)는 예르르 들어 42 인치와 같이 약 30 내지 약 52 인치 사이의 직경으로 30 인치보다 더 크다. 유전체 연마 패드(304)가 동시에 2 개의 기판을 연마하기 위해 사용될 수 있다 할지라도, 동시에 그위에 연마되는 기판의 수당 패드 유닛 면적은 통상적인 단일 기판 패드보다 훨씬 더 커서, 패드 유효 수명이 예를 들어 패드당 약 2000 기판에 접근하게, 상당히 연장되게 한다.

[0043] 프로세싱 동안 또는 다른 방법으로 목표된 경우에, 컨디셔닝 모듈(132)은 연마 표면(130)을 접촉하여 컨디셔닝하도록 작용될 수 있다. 또한, 연마 유체는 프로세싱 동안 연마 유체 인도 모듈(134)을 통해 연마 표면(130)에 인도된다. 연마 유체 인도 모듈(134)에 의해 제공된 유체의 분배는 연마 표면(130)의 측방향 표면을 가로질러 연마 유체의 분배를 제어하도록 선택될 수 있다. 오직 하나의 연마 헤드(126), 컨디셔닝 모듈(132) 및 연마 유체 인도 모듈(134)이 명료화를 위해 도 3a에 도시된다는 것을 유의해야 한다.

[0044] 도 3b는 플래튼 어셈블리(320)의 다른 실시예를 도시한다. 일 실시예에서, 전도성 패드 어셈블리(322)는 전도성 레이어(324) 및 전극(328) 사이에 끼워진 서브패드(326)를 포함한다. 전극(328)은 플래튼(302) 상에 또는 근접하게 배치된다. 전도성 레이어(324)의 상부 표면은 연마 표면(130)을 형성한다. 복수의 홀들 또는 개구들(330)이 전도성 레이어(324) 및 서브패드(326)를 통해 형성되어서 전극(328)이 연마 표면(130)에 노출된다. 전원(334)은 전극(328) 및 전도성 레이어(324)에 슬립 링(332)을 통해 커플링된다. 전도성 층(324)은 연마 표면(130) 상에 배치된 기판(170)에 전원(334)을 커플링한다. 프로세싱 동안, 전도성 연마 유체는 개구(330)를 채우는 유체 인도 아암에 의해 연마 표면(130) 상에 배치되어서, 전극(328)과 전도성 레이어(324) 상에 배치된 기판(170) 사이에 전도성 경로를 제공한다. 전위 차이가 전도성 레이어(324)와 전극(328) 사이에 제공될 때, 전기기계적 연마 프로세스가 구리, 텅스텐 및 동류의 것과 같은 전도성 소재를 제거하기 위해 구동되고, 기판 상에 수행될 수 있다. 일례에서, 본 발명으로부터 장점을 갖도록 구성될 수 있는 전도성 패드 어셈블리가 2003년 6월 6일 출원된 미국 특허 일련 번호 10/455,895에 기재되어 있고 이에 제한되지 않는다.

[0045] 도 3c는 연마 표면(130)을 형성하는 연마 소재(342)의 웹을 지지하는 플래튼 어셈블리(340)의 다른 실시예를 도시한다. 연마 소재(342)의 웹은 공급 롤(344)과 데이크-업 롤(346) 사이에 플래튼(302) 상에 배치된다. 연마 소재(342)는 프로세싱 동안 플래튼(302)의 표면을 가로질러 증분적으로 인덱싱되거나 플래튼(302)을 가로질러 연속적으로 병진할(translated) 수 있다. 대안적으로, 연마 소재(342)의 웹은 연속적으로 벨트(belt)될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 연마 소재(342)의 웹은 프로세싱 기판들 사이에서 인덱싱될 수 있다. 연마 소재(342)의 웹은 로터리 커플러(348)를 통해 진공 소스(350)로부터 제공된 진공의 어플리케이션에 의해 플래튼(302)에 유지될 수 있다. 본 발명으로부터 장점을 갖도록 구성될 수 있는 플래튼 어셈블리의 실시예들이 이전에 참조된 1999년 2월 4일 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 09/244, 456호에 기재되어 있다.

[0046] 도 3d는 연마 표면(130)이 형성된 연마 소재(376)의 웹을 지지하는 플래튼 어셈블리(360)의 다른 실시예를 도시한다. 연마 소재(376)는 공급 롤(344)과 테이크-업 롤(346) 사이의 플래튼(362) 위에 통과된다. 플래튼(362)은 슬립 링(332)을 통해 전원(334)에 커플링되는 전극(364)를 포함한다. 접촉 롤러(366)는 슬립(332)을 통해 전원(334)에 연결된다. 연마 소재(376)는 유전체 서브패드(370)에 연결된 전도성 레이어(368)를 포함한다. 연마 표면(130)은 전도성 레이어(368) 상에 형성된다. 도 3d의 실시예에 그 중 하나가 도시된 다수의 홀들 또는 개구들(372)이 제공되어 바이어스가 전원(334)에 의해 인가될 때 플래튼 어셈블리(360) 상에 배치된 전해질이 전도성 레이어(368)와 전극(364) 사이에 전도성 경로를 형성한다. 본 발명으로부터 장점을 갖도록 구성될 수 있는 연마 소재 및 플래튼 어셈블리의 일 실시예가 2007년 4월 12일 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 11/695,484호에 기재되어 있다.

[0047] 도 1로 돌아와서, 일 실시예에서 연마 표면(130)은 적어도 2 개의 기판들의 연마를 동시에 수용할 수 있도록 구성된다. 이러한 실시예에서, 연마 스테이션(124)은 각각의 기판(170)과 인터페이싱하기에 바로 앞서 연마 표면(130)의 지역에 연마 유체를 컨디셔밍하고 제공하는 2 개의 연마 유체 인도 모듈(134) 및 2 개의 컨디셔닝 모듈(132)을 포함한다. 덧붙여, 연마 유체 인도 모듈들(134) 각각은 연마 유체의 특정 분배가 프로세싱 동안 각 기판과 각각 인터페이싱되도록 연마 표면(130) 상에 연마 유체의 미리 결정된 분배를 독립적으로 제공하기 위해 위치된 아암을 포함한다.

[0048] 도 4는 컨디셔닝 모듈(132)의 일 실시예를 도시한다. 컨디셔닝 모듈(132)은 내부 프레임(202)에 커플링된다. 컨디셔닝 모듈(132)은 그로부터 외팔보로(cantilevered) 연장된 아암(404)을 갖는 타워(402)를 포함한다. 아암(404)의 말단부는 컨디셔닝 헤드(406)를 지지한다. 컨디셔닝 디스크(408)는 컨디셔닝 헤드(406)에 제거가능하게 부착된다. 컨디셔닝 헤드(406)의 회전 위치, 예컨대 스윕은 컨디셔닝 동안 연마 표면(130)을 가로질러 아암(404)을 회전시키고 목표된 때 연마 표면에서 멀어지게 아암(404)을 위치시키도록 구성되는 모터 또는 액츄에이터(412)에 의해 제어된다. 제 2 모터(420)는 컨디셔닝 헤드(406) 및/또는 디스크(408)를 통해 축선을 중심으로 컨디셔닝 헤드(406) 및/또는 디스크(408)를 회전시키기 위해 사용된다. 일 실시예에서, 모터(420)가 바신(210) 아래에 장착되어 샤프트들 및 벨트들(미도시)에 의해 컨디셔닝 헤드(406)에 커플링된다. 본 발명으로부터 장점을 갖도록 구성될 수 있는 컨디셔닝 모듈의 일 실시예가 2005년 8월 22일 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 11/209,167호에 설명되어 있다.

[0049] 컨디셔닝 헤드(406)의 높이는 액츄에이터(418)에 의해 제어될 수 있다. 일 실시예에서, 액추에이터(418)는 가이드(414)에 커플링된다. 가이드(414)는 타워(402)에 커플링된다. 가이드(414)는 내부 프레임(202)에 커플링된 레일(416)을 따라 위치될 수 있어서 액츄에이터(418)가 아암(404) 및 컨디셔닝 헤드(406)의 높이를 제어할 수 있다. 칼라(424)는 액체가 타워(402)와 바신(210) 사이에 통과되는 것을 방지하기 위해 제공된다. 일 실시예에서, 액츄에이터(418)는 헤드(406) 또는 아암(404) 중 하나에 위치되어 연마 표면(130)에 대해 디스크(408)의 높이를 제어할 수 있다. 작동 중에, 액츄에이터(412)가 연마 표면(130) 위에 컨디셔닝 헤드(406)를 위치시킨다. 액츄에이터(418)가 연마 표면(130)과 접촉하여 디스크(408)의 컨디셔닝 표면(410)을 가져오기 위해 작용한다. 모터(420)는 컨디셔닝 헤드(406)의 중심 축선을 중심으로 디스크(408)에 회전 이동을 가한다. 디스크(408)는 컨디셔닝 동안 액추에이터(410)에 의해 연마 표면(130)을 가로질러 스윕될 수 있다. 연마 유체 인도 모듈(134) 위에 아암(404)의 높이가 긴 아암(404)을 허용하고, 이에 의해 헤드(406)가 경로에서 패드 반경에 의해 더 정렬된 연마 표면(130)을 스윕하도록 허용하고, 이는 컨디셔닝 균일성을 증진시킨다.

[0050] 도 5는 연마 유체 인도 모듈(134)의 일 실시예를 도시한다. 연마 유체 인도 모듈(134)은 외팔보로 연장된 아암(504)를 갖는 타워(502)를 포함한다. 타워(502)는 연마 표면(130)에 인접한 내부 프레임(202)에 커플링되고 컨디셔닝 모듈(132)의 아암(404)과 멀어지게 될 만큼 충분히 짧다. 액츄에이터(514)는 연마 표면(130) 위에 아암(504)의 회전 위치를 제어하도록 제공되어 목표된 때 연마 표면(130)에서 완전히 멀어지게 아암(504)을 스윙하도록 작용될 수 있다. 칼라(524)는 유체가 타워(502)와 바신(210) 사이에 통과되는 것을 방지하기 위해 제공된다.

[0051] 다수의 포트들이 아암(504)에 제공되어 유체 소스(512)로부터 연마 유체를 연마 표면(130)에 제공한다. 도 5에 도시된 실시예에서, 3 개의 포트(506, 508, 510)이 도시된다. 하나 이상의 포트가 연마 표면(130)에 연마 유체를 제공하기 위해 활용할 수 있다는 것이 고려된다. 복수의 포트 각각은 연마 표면(130)에 연마 유체의 상이한 양 및/또는 조성을 제공하도록 독립적으로 제어될 수 있다는 것이 또한 고려되어진다. 따라서, 아암(504)의 다양한 각도 배향과 포트(506, 508, 510)을 통해 제공된 유체의 양 및/또는 타입 사이에, 연마 표면(130) 상에 연마 유체의 분배가 목표된 대로 제어될 수 있다. 본 발명으로부터 장점을 갖도록 구성될 수 있는 유체 인도 모듈의 일 실시예가 2005년 12월 8일 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 11/298,643호에 설명되어 있다.

[0052] 연마 유체 소스(512)는 전기 보조 화학 기계적 연마에 적합한 전해질, 화학적 기계적 연마에 적합한 슬러리 및/또는 연마 표면(130) 상에 기판(170)을 프로세싱하기 적합한 다른 유체를 제공할 수 있다. 연마 유체 소스(512)는 연마 표면(130)에 연마 유체의 1000ml/min까지 및 이를 초과하여 제공할 수 있다. 2개의 연마 유체 인도 모듈(134)이 단일 연마 표면(130)상에 연마기판을 동시에 연마하는 동안 연마 유체를 인도하도록 활용될 수 있기 때문에, 연마된 기판당 연마 유체의 양에서 전체 감소가 통상적인 시스템에 걸쳐 실현될 수 있도록 연마 유체의 몇몇의 공유가 각각의 기판에 발생한다.

[0053] 선택적으로, 복수의 노즐(530)이 세정 유체 소스(532)로부터 연마 표면(130) 상에 세정 유체를 지향하도록 제공된다. 일 실시예에서, 세정 유체 소스(532)가 노즐(530)을 통해 고압의 탈이온수를 제공하여 연마 표면(130)으로부터 연마 부산물을 제거한다.

[0054] 도 1로 돌아와서, 처리된 기판은 습식 로봇(108)에 의해 세정기(104)에 전달을 위해 연마 모듈(106)의 로드 컵(122)에 반환된다. 세정기는 일반적으로 셔틀(140) 및 하나 이상의 세정 모듈(144)을 포함한다. 셔틀(140)은 습식 로봇(108)으로부터 하나 이상의 세정 모듈(144)에 처리된 기판의 핸드-오프를 촉진하는 전달 메카니즘(142)을 포함한다.

[0055] 도 6a 내지 도 6c는 셔틀(140)의 일 실시예를 도시한다. 셔틀(140)의 전달 메커니즘(142)은 습식 로봇(108)에 인접한 로드 위치(602)에서 세정기(104)에 인접한 언로드 위치(604)로 연마 모듈(106)로부터 반환되는 연마된 기판(170)을 이동시키도록 활용된다. 일 실시예에서, 전달 메커니즘(142)은 트로프(trough, 608)에 장착되는 로드없는(rodless) 실린더(606)이다. 복수의 고정구(612)가 가이드(614)에 커플링된다. 가이드(614)는 로드없는 실린더(606)를 따라 제어가능하게 위치된다. 고정구(612)는 가이드(614)가 실린더(606)를 따라 전진됨으로서 로드 및 언로드 위치(602, 604) 사이에 이동되는 동안 실질적으로 수직한 위치로 기판(170)을 지지하도록 활용된다.

[0056] 하나의 실시예에서, 2 개의 고정구(612)는 단일 기판(170)을 지지하기 위해 활용된다. 일 실시예에서, 고정구(612)는 실린더(620)에 의해 커플링된 2 개의 디스크(616, 618)를 포함한다. 실린더(620)는 디스크(616, 618)의 직경보다 훨씬 작은 직경을 가져서, 기판(170)의 에지를 수용하는 슬롯을 생성한다. 단일 기판을 지지하는 고정구(612)의 쌍이 단일 가이드(614)에 커플링될 수 있다. 또 다른 실시예에서,2 개의 기판을 지지하는 고정구(612)의 2 개의 쌍이 단일 가이드(614)에 커플링될 수 있다. 기판은 다른 적합한 메커니즘을 이용하여 셔틀(140)을 내로 전달될 수 있다는 것이 고려된다.

[0057] 일 실시예에서, 트로프(608)는 도면 부호(610)에 의해 도시된 바와 같이 선택적으로 유체로 채워질 수 있다. 유체(610)는 기판(170)으로부터 소재를 헹구거나 및/또는 흩어지게 하기에 적합한 조성일 수 있다. 일 실시예에서, 유체가 탈이온수이다. 고정구(612)는 기판(170)이 로드 및 언로드 위치(602, 604) 사이에서 제거되는 동안 회전을 야기하도록 구성되어서, 기판(170)의 표면으로부터 연마 부산물의 제거를 강화할 수 있다.

[0058] 트로프(608) 내의 유체 레벨은 트로프(608)의 바닥에 형성된 포트(630)에 커플링된 선택기 밸브(632)를 선택적으로 개방 및 폐쇄하는 것에 의해 제어될 수 있다. 선택 밸브(632)는 유체 소스(624)로부터의 유체가 트로프(608)에 형성된 볼륨을 유입하도록 설정될 수 있고, 포트(630)를 밀봉하는 위치에 설정될 수 있고, 및/또는 상기 트로프(608)로부터 유체의 제거를 촉진하도록 배수구(632)에 포트(630)를 유체적으로 커플링하는 위치에 설정될 수 있다.

[0059] 다른 실시예에서, 하나 이상의 유체 제트(622)는 셔틀(140)에 있는 동안 기판(170)의 표면에 대하여 유체의 스트림을 지향하도록 제공될 수 있다. 도 6c에 도시된 일 실시예에서, 2 개의 유체 제트(622)가 기판(170)의 대향하는 측면들에 대하여 유체를 지향하도록 트로프(608)의 측벽들 상에 제공된다. 유체는 유체 소스(624)로부터 또는 다른 유체 저장조로부터 제트(622)를 통해 제공될 수 있다. 트로프(608)가 유체에 의해 채워지거나 비워지는 어느 하나 동안, 공기 또는 다른 가스가 제트(622)를 통해 제공될 수 있다는 것이 고려되어야 한다.

[0060] 또 다른 실시예에서, 하나 이상의 트랜스듀서(626)가 트로프(608)에 장착되거나 인접하게 배치될 수 있다. 트랜듀서(626)는 전원(628)에 의해 에너지화될 수 있고, 이에 의해, 기판(170)의 표면에 에너지를 지향시켜서, 연마 부산물의 제거를 강화시킨다.

[0061]도 1로 돌아와서, 프로세싱된 기판이 오버헤드에 의해 하나 이상의 세정 모듈(144)을 통해 셔틀(140)로부터 전달된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 2개의 세정 모듈들(144)이 정렬된, 평행 배열로 도시된다. 세정 모듈(144)의 각각은 일반적으로 하나 이상의 메가소닉 세정기들, 하나 이상의 브러시 박스들, 하나 이상의 스프레이 제트 박스들 및 하나 이상의 건조기(dryer)들을 포함한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 세정 모듈(144)의 각각은 메가소닉 세정기(146), 2개의 브러시 박스 모듈(148), 스프레이 제트 모듈(150) 및 건조기(152)를 포함한다. 건조기를 떠나는 건조된 기판(152)은 웨이퍼 스토리지 카세트(114)들 중 하나의 빈 슬롯에 건조된 기판(170)을 반환하는 건식 로봇(110)에 의한 반환을 위해 수평 배향으로 회전된다. 본 발명으로부터 장점을 갖도록 구성될 수 있는 세정 모듈의 일 실시예는 캘리포니아, 산타 클라라에 위치한 어플라이드 머티어리얼스 주식 회사로부터 시판되는 DESCIA^®이다.

[0062] 도 7a 내지 도 7d는 각각 세정기(104)의 모듈들을 통해 기판(170)을 전진시키는데 활용될 수 있는 세정기(104)의 오버헤드 전달 메카니즘(700)의 일 실시예의 평면도, 전면도, 후면도 및 측면도이다. 일 실시예에서, 오버헤드 전달 메커니즘(700)은 한 쌍의 전달 장치(702)를 포함한다. 전달 장치(702)는 측방향으로 엇갈리게 배치되어 전달 장치들(702) 중 하나가 셔틀(140)로부터 기판(170)을 반환하고 반환된 기판을 적어도 메가소닉 세정기(146) 및 2 개의 브러시 박스 모듈(148)을 통해 전진시키기에 충분한 이동 범위를 갖는다. 다른 전달 장치(702)는 스프레이 제트 모듈(150) 및 건조기(152)를 통해 브러시 박스 모듈(148)로부터 기판(170)을 반환하고 전진시키기에 충분한 이동 범위를 갖는다. 다른 구성들을 갖는 전달 메카니즘이 활용될 수 있다는 것이 고려된다.

[0063] 하나의 실시예에서, 전달 장치(702)가 액츄에이터(708)에 의해 메인 레일(706)을 따라 선택적으로 위치될 수 있는 가이드(704)를 포함한다. 일 실시예에서, 액추에이터(708)는 스탭퍼 모터에 의해 구동된 리드 스크류이다. 액츄에이터의 다른 타입들이 세정 모듈(144)의 일부들 위에 가이드(704)를 선택적으로 위치시키기 위해 활용될 수 있다는 것이 고려된다.

[0064] 교차 부재(710)가 가이드(704)에 커플링된다. 2개의 엔드 이펙터 어셈블리(712)는 교차 부재(cross member, 710)의 반대 단부에 커플링된다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 교차 부재(710)가 그 중간 포인트로부터 오프셋되는 가이드(704)에 커플링되어서 각각의 엔드 이펙터 어셈블리(712)가 각 세정 모듈(144)의 위에 중심으로 위치된다. 레일(706)은 세정기(104) 위에 전달 메카니즘(700)을 매다는 지지 프레임 또는 구조체에 커플링될 수 있다.

[0065] 각 엔드 이펙터 어셈블리(712)는 수직 지지 부재(732)에 커플링되는 제 1 그리퍼 어셈블리(722) 및 제 2 그리퍼 어셈블리(724)를 포함한다. 수직 지지 부재(732)는 교차 부재(710)에 커플링된다. 각 그리퍼 어셈블리(724, 722)는 가이드(728)에 의해 레일(730)에 커플링되는 그리퍼(734)를 포함한다. 레일(730)은 수직 지지 부재(732)에 커플링된다. 그리퍼(734)가 지지 부재(732)에 대해 연장되고 축소될 수 있도록 액추에이터(726)는 레일(730)을 따라 가이드(728)를 선택적으로 위치시키도록 제공된다. 그리퍼(734)는 기판(170)이 고정될 수 있는 슬롯을 형성하는 복수의 핑커(736)를 포함한다. 작동에서, 제 1 쌍의 그리퍼 어셈블리가 각 세정 모듈의 전방 단부에 작용하도록 위치되는 반면, 제 2 쌍의 그리퍼 어셈블리가 각 세정 모듈의 후방 단부에 작용하도록 위치된다. 예를 들어, 제 1 그리퍼 어셈블리(722)는 모듈들 중 하나, 예를 들어 세정 모듈(144)의 브러시 박스 모듈(148)로부터 브러시된 기판을 반환하도록 활용될 수 있다. 일단 제 1 그리퍼 어셈블리(722)가 브러시 박스 모듈(148)에서 멀어지게 위치되도록 축소되면, 엔드 이펙터 어셈블리(712)가 현재-비어있는(now-empty) 브러시 박스 모듈(148) 위에 제 2 그리퍼 어셈블리(724)를 위치시키도록 병진된다. 제 2 그리퍼 어셈블리(724)가 이후 브러시 박스 모듈(148)의 다른 기판(170)을 적층하도록 연장된다. 현재-빈 제 2 그리퍼 어셈블리(724)는 이후 브러시 박스 모듈(148)에서 멀어지게 축소되고 엔드 이펙터 어셈블리(712)가 스프레이 제트 모듈(150)과 같은, 다음 모듈로 병진된다. 빈 제 2 그리퍼 어셈블리(724)가 스프레이 제트 모듈(150)로부터 닦여진 기판을 회수하도록 연장된다. 엔드 이펙터 어셈블리(712)는 이후 스프레이 제트 모듈(150) 위에 제 1 그리퍼 어셈블리(722)를 위치시키도록 병진되고, 이에 의해 브러시 박스 모듈(148)로부터 회수되는 브러시된 기판이 제 1 그리퍼 어셈블리(722)에 의해 현재-비어있는 스프레이 제트 모듈(150)에 병진될 수 있도록 한다.

[0066] 따라서, 연마될 기판을 연마 모듈(106)에 로딩하기 위한 시퀀스가 세정기(104)를 통해 연마 모듈(106)로부터 팩토리 인터페이스(102)에 대한 루트 상에 반환되는 기판을 통과시키기 위한 작동의 일 모드와 함께 설명되어 졌다. 위에서 설명한 바와 같이, 연마 모듈로 유입되는 기판은 다수의 시퀀스를 활용하여 프로세싱될 수 있고, 이러한 시퀀스의 몇몇이 하기에 설명된다. 연마 시스템(100)은 다른 시퀀스가 활용될 수 있는 충분한 유연성을 제공한다는 것이 고려된다.

[0067] 도 8a 내지 도 13c는 위에서 설명한 연마 시스템(100)의 작동의 다양한 모드를 도시한다. 도시된 연마 시퀀스는 연마 시스템(100)에서 바람직하게 실행될 수 있는 가능한 연마 시퀀스를 철저히 규명하는 것으로 의도된 것이 아니라, 단지 특정 모드의 작동을 도시한다.

[0068] 도 8a 내지 도8d는 2 개의 연마 스테이션(124) 상에 기판을 일련으로 연마하기 위한 연마 시퀀스의 일 실시예를 도시한다. 시퀀스는 2 개의 연마 스테이션(124), 2개의 로드 컵 (122) 및 4개의 연마헤드(126)를 갖는 연마 모듈(106) 상에 수행된다. 연마 헤드(126)는 도 8a의 캐리지(미도시) 상에 지지되며, 이는 연마 스테이션(124) 및 로드 컵(122) 위헤 목표된 대로 각각 연마 헤드(126)를 선택적으로 위치시키도록 활용될 수 있다. 도 8a 및 다른 후속하는 도면에 도시된 바와 같이, 가각의 연마 헤드(126)는 아라비아 숫자 1, 2, 3 또는 4에 의해 지정되며, 연마 스테이션(124)은 A 또는 B로 지정되어 작동 동안 연마 모듈(106)을 통해 연마 헤드(126)에 유지된 기판의 순차적인 움직임을 도시한다. 도 8a에 도시된 실시예에서, 연마 헤드(1)는 로드 컵(122)들 중 하나와 결합되어 연마될 기판을 수용하게 도시된다. 연마 헤드(2)는 연마 스테이션(A) 상에 위치되어 그 위에 기판(170)을 연마한다. 연마 헤드(3, 4)는 연마 모듈(106)의 좌측 하단 코너에 위치된 연마 스테이션(B)와 기판을 결합되도록 위치되게 도시된다.

[0069] 연마하는 동안, 연마 유체가 연마 헤드(126)를 갖는 연마 표면(130)에 제공되어 연마 표면(130)은 연마 헤드(126)에 의해 회전되는 기판과 접촉하는 동안 회전된다. 선택적으로 연마 헤드(126)가 프로세싱 동안 앞뒤로 스윕될 수 있다. 화살표로 표시된 바와 같이, 연마 헤드(126)의 스윕은 연마 스테이션(124)의 영역에 의해 단지 제한되며, 일 실시예에서 캐리지가 그 위에 조정가능하게 위치되는 트랙의 연속적인 속성에 의해 적절하게 제한된다.

[0070] 미리 결정된 연마 기간 후에, 연마 헤드(1)가 고정되게 하는 캐리지가 연마 스테이션(A)에 연마 헤드(1)를 위치시키기 위해 기동된다. 그림 8B에 도시된 바와 같이, 연마 헤드(1)의 이동은 연마 헤드(2, 3)의 이동으로 디커플링되고, 이는 이들 각각의 위치에서 연마 모듈(106)의 연마 스테이션(A, B)과 결합되게 된다. 연마 헤드(4)는 연마 스테이션(B)으로부터 움직여서 로드 컵(122)에 연마된 기판(170)을 해제시킨다.

[0071] 이러한 시간 동안, 습식 로봇(108)이 연마된 기판을 포함하는 로드 컵(122)인 인접한 비어있는 로드컵(122) 내로 연마될 기판을 전달한다. 도 8c에서, 현재 비어 있는 연마 헤드(4)가 연마될 기판을 유지하는 로드 컵(122)으로 이동하여서 기판이 연마 헤드(4)에 로딩될 수 있다. 연마 헤드(3)가 연마 스테이션(B)의 반대편으로 이동하여 연마 스테이션(A)을 떠나는 연마 헤드(2)에 대한 공간을 만든다.

[0072] 연마 헤드(1)는 이후 연마 스테이션(B)의 반대 편으로 이동한다. 이 포인트에서, 연마되도록 준비된 기판을 현재 홀딩하는 연마 헤드(4)는 도 8a에 도시된 바와 유사하게, 연마 스테이션(A)으로 이동되도록 준비된다.

[0073] 도 8a 내지 도 8d는 하나의 작동 모드를 도시하며 여기서 기판은 적어도 2 개의 연마 스테이션(124)에서 프로세싱된다. 이러한 시퀀스를 갖는 예시적인 연마 프로세스는 제 1 연마 스테이션 상에 구리 또는 텅스텐과 같은 전도성 소재의 벌크 제거(bulk removal), 이에 후속되는 제 2 연마 스테이션 상에 구리 및/또는 배리어 레이어의 잔여 제거를 갖는 프로세스를 포함한다. 다른 두 단계의 연마 프로세스가 또한 이러한 방식으로 수행될 수 있다. 전술된 구성에서, 두-단계의 구리 연마(분리된 연마 스테이션 상의 각각의 단계)는 시간당 약 80 기판의 처리량을 가질 수 있다. 산화물 제거 프로세스에 대해, 시간당 약 170 기판이 실현될 수 있다.

[0074] 도 9a 내지 도 9d는 연마 시스템(100) 상에 실행될 수 있는 연마 시퀀스의 다른 실시예를 도시한다. 도 9a 내지 도 9d에 도시된 연마 시퀀스는 두-단계 연마 프로세스를 도시하고 여기서 기판은 쌍으로 연마되며, 먼저 제 2 연마 스테이션 상의 연마에 의해 후속되는 하나의 연마 스테이션 상에 있다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 연마 헤드(1 및 2)는 로드컵(122)에 의해 인터페이스되어 연마될 기판을 회수한다. 연마 헤드(3 및 4)는 연마 스페이션(A)에 기판을 프로세싱하도록 위치된다. 일단 연마될 기판이 연마 헤드(1, 2) 내로 로딩되면, 연마 헤드(1, 2)는 이후 도 9b에 도시된 바와 같이, 연마 스테이션(B) 위에서 회전된다. 연마 헤드(3, 4)에 배치된 기판이 프로세싱을 완성했을 때, 연마 헤드(3 및 4)는 도 9c에 도시된 바와 같이 로드 컵(122)과 결합되어 회전한다. 연마된 기판은 연마 헤드(3, 4)로부터 로드 컵(122)에 전달되고 거기서 기판들은 이후 습식 로봇(108)에 의해 회수되어 세정기(104)로 이동된다. 습식 로봇(108)은 연마될 새로운 쌍의 기판들을 로드컵(122)에 추가적으로 전달하여서, 거기서 기판들이 이후 연마 헤드(3, 4)에 전달된다. 연마헤드(3, 4)는 이후 연마 모듈(106)의 우측 상부 코너에 위치된 비어있는 연마 스테이션(A)에 전달되고, 이에 의해 도 9d에 도시된 바와 같이, 연마 모듈(106)로부터 연마된 기판을 전달하고 연마될 새로운 쌍의 기판을 수용하도록 현재 준비된 연마 헤드(1, 2)와 결합되도록 로드컵(122)을 해제(free)한다.

[0075] 도 10a 내지 도 10d는 연마 모듈(106)에서 실행될 수 있는 연마 시퀀스의 다른 실시예를 도시한다. 도 10a 내지 도 10d에 도시된 시퀀스는 기판이 연마 모듈로부터 제거에 선행하여 단일 패드 상에 쌍으로 연마되는 시퀀스를 도시한다.

[0076] 도 10a에 도시된 실시예에서, 연마 헤드(1, 2)는 연마될 기판(170)을 회수하도록 로드 컵(122) 위에 위치된다. 연마헤드(3, 4)는 연마 스테이션(A) 위에 위치된다. 연마헤드(1, 2)는 이후 기판을 비어있는 연마 스테이션(B)에 전달된다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 연마 헤드(3, 4)에 유지된 기판이 연마된 후에, 연마 헤드(3, 4)가 회전되어 도 10c에 도시된 바와 같이 로드 컵(122)과 인터페이스된다. 연마헤드(3, 4)는 연마된 기판을 로드 컵(122)에 전달한다. 연마된 기판은 이후 습식 로봇(108)에 의해 로드 컵(172)으로부터 제거된다. 습식 로봇(108)은 이후 연마될 새로운 쌍의 기판을 로드 컵(122) 내로 로딩한다. 새로운 쌍의 기판은 이후 연마 헤드(3, 4)에 전달된다. 도 10d에 도시된 바와 같이, 연마헤드(3, 4)는 연마될 새로운 기판을 비어있는 연마 스테이션(A)에 이동시키서, 프로세싱이 연마 스테이션(B)에서 완성될 때 로드 컵(122)을 자유롭게 떠나게 하여 연마 헤드(1, 2)로부터 연마된 기판을 수용한다.

[0077] 도 11a 내지 도 11h는 연마 모듈(106)에서 실행될 수 있는 연마 시퀀스의 다른 실시예를 도시한다. 도 11a 내지 도 11h는 기판들이 연마 모듈(106)로부터 제거하기에 선행하여 2 개의 연마 표면(130) 상에 쌍으로 연마되는 시퀀스를 도시한다. 로드 컵(122)의 제 2 쌍은 시스템 처리량을 강화하기 위한 버퍼로서 습식 로봇(108)과 대향하는 연마 모듈(106)의 코너에서 활용된다. 로드 컵(122)들 사이에 기판을 전달하도록 활용되는 스테이징 로봇(136)(미도시)은 간결함을 위해 도 11a 내지 도 11h에 도시되지 않는다.

[0078] 도 11a에 도시된 실시예에서, 연마 헤드(1, 2)는 연마될 기판(170)을 회수하도록 로드 컵(122) 위에 위치된다. 연마헤드(3, 4)는 연마 스테이션(A) 위에 위치된다. 연마헤드(1, 2)는 이후 도 11b에 도시된 바와 같이 비어 있는 연마 스테이션(B)에 기판을 전달한다. 도 11c에 도시된 바와 같이, 연마 헤드(3, 4)에 유지된 기판이 연마된 후에, 연마 헤드(1, 2)에 유지된 기판이 연마 스테이션(B) 상에 계속하여 연마되기 때문에, 연마 헤드(3, 4)는 회전되어 습식 로봇(108)에 가까운 로드 컵(122)과 대향하는 로드컵(122)과 인터페이스한다.

[0079] 도 11d에 도시된 바와 같이, 연마 헤드(3, 4)가 습식 로봇(108)에 인접한 로드 컵(122)에 회전하여 연마될 새로운 쌍의 기판(170)을 회수하고 연마헤드(1, 2)에 유지된 기판이 연마 스테이션(A)에 전달되는 동안 (3C, 4C로 지정된) 연마된 기판들이 로드컵에 있다. 연마된 기판(3C, 4C)은 이후 도 11e에 도시된 바와 같이, 스테이징 로봇(136)에 의해 로드 컵(122)들 사이에 전달된다. 도 11f에 도시된 바와 같이, 연마된 기판(3C, 4C)은 습식 로봇(108)에 의해 연마 모듈(106)로부터 결국 제거되는 반면, 연마 헤드(1, 2)에 유지된 기판은 2개의 스테이션 연마 시퀀스를 완성한 후에 연마 시퀀스(A)로부터 로드 컵(122)에 전달된다.

[0080] 도 11g에 도시된 바와 같이, 연마 기판(1C, 2C)은 로드 컵(122)에 남겨지고 연마 헤드(1, 2)는 습식 로봇(108)에 가장 가까운 로드 컵(122)에 반환되어 연마될 새로운 쌍의 기판들을 로딩한다. 도 11h에 도시된 바와 같이, 연마 헤드(1, 2)는 연마될 새로운 쌍의 기판을 비어있는 연마 스테이션(B)에 전달되고, 연마된 기판(1C, 2C)은 스테이징 로봇(136)에 의해 습식 로봇(108)에 가장 가까운 로드 컵(172)에 전달되며 거기서 기판들이 연마 모듈(106)로부터 결국 제거되어 습식 로봇(108)에 세정기(104)의 셔틀(140)로 전달된다.

[0081] 도 12a 내지 도 12c는 연마 모듈(106)에서 실행될 수 있는 연마 시퀀스의 다른 실시예를 도시한다. 도 12a 내지 도 12c에 도시된 시퀀스는 기판들이 연마 모듈로부터 제거에 선행하여 적어도 3 개의 연마 스테이션들(124)을 통해 순차적으로 쌍으로 연마되는 시퀀스를 도시한다.

[0082] 도 12a에 도시된 실시예에서, 연마 헤드(1, 2)는 연마될 기판(170)을 회수하도록 로드 컵(122) 위에 위치된다. 연마 헤드(3, 4)는 연마 스테이션(A) 위에 위치되고, 연마 헤드(5, 6)는 연마 스테이션(B) 위에 위치된다. 도 12b에 도시된 바와 같이, 연마헤드(5, 6)는 이후 비어있는 연마 스테이션(C)에 기판을 전달하고 연마 헤드(3, 4)는 현재 비어있는(now vacant) 연마 스테이션(B)로 전진하고 연마 헤드(1, 2)는 현재 비어 있는(now vacant) 연마 스테이션(A)로 전진한다. 도 12c에 도시된 바와 같이, 연마 헤드(5, 6)는 이후 연마 스테이션(C)으로부터 로드 컵(122)에 기판을 전달하고, 연마 헤드(3, 4)는 비어 있는 연마 스테이션(C)로 전진하고 연마 헤드(1, 2)는 현재 비어 있는 연마 스테이션(B)로 전진한다. 연마된 기판이 로드 컵(122)에서 연마될 기판을 위해 교환된 후에, 연마 헤드(5, 6)은 이후 기판을 연마 스테이션(A)에 기판을 전달하고, 도 12a에서 시작되는 시퀀스를 반복한다.

[0083] 도 13a 내지 도 13c는 연마 모듈(106)에서 실행될 수 있는 연마 시퀀스의 다른 실시예를 도시한다. 도 13a 내지 도 13c에 도시된 시퀀스는 기판들이 연마 모듈로부터 제거에 선행하여 적어도 3 개의 연마 스테이션들(124)을 통해 순차적으로 연마되는 시퀀스를 도시한다.

[0084] 도 13a에 도시된 실시예에서, 연마 헤드(1)는 연마될 기판(170)을 회수하도록 로드 컵(122)들 중 하나 위에 위치된다. 도 13a에 도시된 바와 같이, 연마 헤드(2, 3)는 연마 스테이션(A) 위에 위치되고, 연마 헤드(4, 5)는 연마 스테이션(B) 위에 위치되며 연마 헤드(6)은 연마 스테이션(C) 위에 위치된다. 도 13b에 도시된 바와 같이, 연마 헤드(6)는 이후 연마 스테이션(C)으로부터 로드 컵(122)에 연마된 기판을 전달하고, 연마 헤드(5)는 현재 비어있는 연마 스테이션(C)로 전진하고 연마 헤드(4, 3 ,2, 1)는 다음의 반시계방향 연마 스테이션(A, B, C)으로 전진한다. 도 13c에 도시된 바와 같이, 연마 헤드(6)는 이후 로드 컵들(122) 중 하나에 연마될 새로운 기판을 수용한다.

[0085] 전술한 내용은 본 발명의 실시예들을 지향하는 반면, 다른 또는 추가적인 본 발명의 실시예들이 기본적인 범위로부터 벗어남없이 고안될 수 있고, 그 범위가 후속하는 청구범위에 의해 결정된다.

Claims

연마 시스템으로서,
연마 모듈;
세정기; 및
상기 연마 모듈과 상기 세정기 사이에 기판을 전달하기에 충분한 이동 범위를 갖는 로봇을 포함하고,
상기 연마 모듈이
2 개 이상의 연마 스테이션;
하나 이상의 로드 컵; 및
상기 2 개 이상의 연마 스테이션과 상기 1 개 이상의 로드 컵 사이에서 독립적으로 움직이도록 구성된 4 개 이상의 연마 헤드를 포함하는
연마 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 4 개 이상의 연마 헤드가 원형 트랙에 커플링되는
연마 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 세정기가
2 개의 세정 모듈을 포함하고,
각 세정 모듈은 메가소닉 세정 모듈, 브러시 박스, 유체 제트 모듈 및 건조기를 포함하는
연마 모듈.
제 3 항에 있어서,
상기 세정기가
2 쌍의 그리퍼 어셈블리를 갖는 전달 메카니즘을 포함하고,
상기 그리퍼 어셈블리의 제 1 쌍이 각 세정 모듈의 전방 단부에 작용하도록 위치되고 상기 그리퍼 어셈블리의 제 2 쌍이 각 세정기 모듈의 후방 단부에 작용하도록 위치되는
연마 모듈.
제 4 항에 있어서,
상기 로봇과 상기 전달 메커니즘 사이에 기판을 이동시키도록 구성된 셔틀을 더 포함하는
연마 모듈.
연마 모듈의 제 1 연마 표면 상에서 독립적으로 이동 가능한 연마 헤드에 유지된 2 개의 기판을 동시에 연마하는 단계;
상기 연마 모듈의 제 2 연마 표면으로 상기 독립적으로 이동 가능한 연마 헤드에 유지된 2 개의 기판을 이동시키는 단계;
상기 연마 모듈의 제 2 연마 표면 상에서 상기 독립적으로 이동 가능한 연마 헤드에 유지된 2 개의 기판을 동시에 연마하는 단계를 포함하는
기판을 연마하기 위한 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 연마 모듈의 제 2 연마 표면으로 상기 독립적으로 이동 가능한 연마 헤드에 유지된 2 개의 기판을 이동시키는 단계가
상기 제 1 연마 표면에서 상기 제 2 연마 표면으로 상기 2 개의 기판을 동시에 전달하는 단계를 더 포함하는
기판을 연마하기 위한 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 연마 모듈의 제 2 연마 표면으로 상기 독립적으로 이동 가능한 연마 헤드에 유지된 2 개의 기판을 이동시키는 단계가
상기 제 1 연마 표면에서 상기 제 2 연마 표면으로 상기 2 개의 기판을 순차적으로 전달하는 단계를 더 포함하는
기판을 연마하기 위한 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 2 개의 기판을 연마하기에 앞서 한 쌍의 로드 컵으로부터 상기 제 1 연마 표면에 상기 2 개의 기판을 동시에 전달하는 단계를 더 포함하는
기판을 연마하기 위한 방법.
제 6 항에 있어서,
한 쌍의 세정 모듈에서 연마된 상기 2 개의 기판을 동시에 건조하는 단계를 더 포함하는
기판을 연마하기 위한 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 연마 모듈의 제 2 연마 표면으로 상기 독립적으로 이동 가능한 연마 헤드에 유지된 2 개의 기판을 이동시키는 단계가
상기 연마 헤드를 오버헤드 트랙을 따라 회전시키는 단계를 더 포함하는
기판을 연마하기 위한 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 2 개의 기판을 셔틀로의 한 쌍의 로드 컵에 동시에 전달하는 단계;
상기 셔틀 상에 있을 때 상기 2 개의 기판을 측방향으로 전달하는 단계; 및
상기 셔틀로부터 한 쌍의 세정 모듈로 상기 2 개의 기판을 전달하는 단계를 더 포함하는
기판을 연마하기 위한 방법.
연마 시스템으로서,
연마 모듈을 포함하고,
상기 연마 모듈이
2 개 이상의 연마 스테이션;
2 개 이상의 로드 컵;
상기 2 개 이상의 연마 스테이션 위에 배치된 오버헤드 트랙에 커플링된 복수의 캐리지들 - 상기 캐리지들이 상기 오버헤드 트랙을 따라 독립적으로 회전 가능함 -; 및
2 개 이상의 연마 헤드 - 각 연마 헤드가 상기 캐리지들 중 각각의 하나에 커플링되고, 상기 캐리지들이 상기 2 개 이상의 연마 스테이션 및 상기 하나 이상의 로드 컵 위에 상기 연마 헤드를 독립적으로 위치시키도록 구성됨 - 를 포함하는
연마 시스템.
제 13 항에 있어서,
상기 연마 모듈에 커플링되는 세정기를 더 포함하고,
상기 세정기는 2 개 이상의 세정 모듈을 포함하고, 각 세정 모듈이 메카소닉 세정 모듈, 브러시 박스, 유체 제트 모듈 및 건조기를 더 포함하는
연마 시스템.
제 13 항에 있어서,
상기 캐리지들 중 하나에 커플링되는 액세서리 장치를 더 포함하는
연마 시스템.