KR20230117437A - 수평 사전 세정 모듈을 위한 패드 캐리어 - Google Patents

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carrier
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에드워드 골루보프스키
자간 란가라잔
에카테리나 미카일리첸코
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

수평 사전 세정 모듈은 처리 영역을 집합적으로 한정하는 수조 및 덮개를 포함하는 챔버, 처리 영역에 배치된 회전가능한 진공 테이블 - 회전가능한 진공 테이블은 기판 수용 표면을 포함함 -, 회전가능한 진공 테이블에 근접하여 배치된 패드 컨디셔닝 스테이션, 제1 단부 및 제1 단부로부터 원위에 있는 제2 단부를 갖는 패드 캐리어 위치설정 암, 패드 캐리어 위치설정 암의 제1 단부에 결합된 패드 캐리어 조립체, 및 패드 캐리어 위치설정 암의 제2 단부에 결합되고, 회전가능한 진공 테이블 위의 제1 위치와 패드 컨디셔닝 스테이션 위의 제2 위치 사이에서 패드 캐리어 조립체를 스윙하도록 구성된 액추에이터를 포함한다. 패드 캐리어 조립체는 짐벌 베이스, 및 짐벌 베이스에 결합된 패드 캐리어를 포함하고, 짐벌 베이스 및 패드 캐리어는 기계적 클램핑 메커니즘 및 흡인 클램핑 메커니즘에 의해 버핑 패드를 지지하도록 구성된다.

Description

수평 사전 세정 모듈을 위한 패드 캐리어
본원에 설명된 실시예들은 일반적으로, 전자 디바이스들의 제조에 사용되는 장비에 관한 것이고, 더 구체적으로, 반도체 디바이스 제조 프로세스에서 기판의 표면을 세정하는 데 사용될 수 있는 수평 사전 세정(HPC) 모듈에 관한 것이다.
화학적 기계적 연마(CMP)는, 기판 상에 증착된 물질의 층을 평탄화하거나 연마하기 위해 고밀도 집적 회로들의 제조에 통상적으로 사용된다. CMP 프로세스에서 사용되는 수평 사전 세정(HPC) 모듈에서, 회전 버핑 패드가 기판의 표면 상의 물질 층에 대하여 눌려지고, 물질은 버핑 베드와 기판의 상대 운동 및 연마 유체에 의해 제공되는 화학적 및 기계적 활동의 조합을 통해 물질 층에 걸쳐 제거된다. 물질, 예컨대, 통기성 물질 또는 채워진 또는 채워지지 않은 중합체 물질로 형성된 종래의 버핑 패드와 비교하여, 폴리비닐 알콜(PVA) 물질로 형성된 버핑 패드는 기계적 강도 및 내마모성으로 인해 화학적 및 기계적 연마를 위한 높은 전단력을 제공한다. PVA 물질은, 종래의 물질보다 본질적으로 더 두껍고 더 큰 것에 더하여, 물 흡수성이고, 연질이고, 탄성적이다. 또한, 더 큰 버핑 패드는 화학적 기계적 세정에서 성능을 개선하고 버핑 시간을 감소시킨다. 그러나, PVA 물질로 형성된 버핑 패드는, 본질적으로 더 두껍고 더 큰 크기로 인해, 패드 캐리어에 의해 지지될 때 처질 수 있다.
그러므로, 버핑 패드가 처지는 것을 방지하면서 크고 두꺼운 물 흡수성 버핑 패드를 지지하기 위한 시스템들 및 방법들이 필요하다.
본 개시내용의 실시예들은 수평 사전 세정 모듈을 제공한다. 수평 사전 세정 모듈은 처리 영역을 집합적으로(collectively) 한정하는 수조 및 덮개를 포함하는 챔버, 처리 영역에 배치된 회전가능한 진공 테이블 - 회전가능한 진공 테이블은 기판 수용 표면을 포함함 -, 회전가능한 진공 테이블에 근접하여 배치된 패드 컨디셔닝 스테이션, 제1 단부 및 제1 단부로부터 원위에 있는 제2 단부를 갖는 패드 캐리어 위치설정 암(positioning arm), 패드 캐리어 위치설정 암의 제1 단부에 결합된 패드 캐리어 조립체, 및 패드 캐리어 위치설정 암의 제2 단부에 결합되고, 회전가능한 진공 테이블 위의 제1 위치와 패드 컨디셔닝 스테이션 위의 제2 위치 사이에서 패드 캐리어 조립체를 스윙하도록 구성된 액추에이터를 포함한다. 패드 캐리어 조립체는 짐벌 베이스, 및 짐벌 베이스에 결합된 패드 캐리어를 포함하고, 짐벌 베이스 및 패드 캐리어는 기계적 클램핑 메커니즘 및 흡인 클램핑 메커니즘에 의해 버핑 패드를 지지하도록 구성된다.
본 개시내용의 실시예들은 또한, 수평 사전 세정 모듈에서 사용하기 위한 패드 캐리어 조립체를 제공한다. 패드 캐리어 조립체는 짐벌 베이스, 및 짐벌 베이스에 결합된 패드 캐리어를 포함한다. 짐벌 베이스 및 패드 캐리어는 기계적 클램핑 메커니즘 및 흡인 클램핑 메커니즘에 의해 버핑 패드를 지지하도록 구성된다.
본 개시내용의 실시예들은 수평 사전 세정 모듈에서 버핑 패드를 지지하는 방법을 더 제공한다. 방법은, 짐벌 베이스의 립 부분 및 패드 캐리어의 테이퍼링된 부분에 의해 버핑 패드의 주변 에지 상에 버핑 패드를 기계적으로 클램핑하는 단계 - 짐벌 베이스 및 패드 캐리어는 수평 사전 세정 모듈에 결합되고 배치됨 -; 및 흡인 클램핑 메커니즘에 의해, 버핑 패드를 지지하고 버핑 패드가 처지는 것을 방지하는 단계를 포함한다.
본 개시내용의 위에서 언급된 특징들이 상세히 이해될 수 있도록, 위에 간략히 요약된 본 개시내용의 더 구체적인 설명이 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있으며, 이들 중 일부는 첨부 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 본 개시내용은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있기 때문에, 첨부 도면들은 본 개시내용의 전형적인 실시예들만을 예시하고 그러므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다.
도 1a는 하나 이상의 실시예에 따른, 본원에 설명된 수평 사전 세정(HPC) 모듈을 사용하는 예시적인 화학적 기계적 연마(CMP) 처리 시스템의 개략적인 평면도이다.
도 1b는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 1a에 도시된 개략도에 대응할 수 있는 예시적인 CMP 처리 시스템의 상부 등각도이다.
도 1c는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 1a에 도시된 개략도에 대응할 수 있는, 도 1b의 CMP 처리 시스템의 상면도이다.
도 2a는 하나 이상의 실시예에 따른 예시적인 HPC 모듈의 일 측의 상부 등각도이다.
도 2b는 도 2a의 HPC 모듈의 측의 다른 상부 등각도이다.
도 2c는 도 2a의 HPC 모듈의 다른 측의 상부 등각도이다.
도 3a는 하나 이상의 실시예에 따른 예시적인 HPC 모듈의 평면도이다.
도 3b는 하나 이상의 실시예에 따른 예시적인 패드 컨디셔닝 스테이션의 측단면도이다.
도 3c는 하나 이상의 실시예에 따른 예시적인 패드 캐리어 위치설정 암의 측단면도이다.
도 4a는 하나 이상의 실시예에 따른 예시적인 짐벌 베이스 및 패드 캐리어의 측단면도이다.
도 4b 및 4c는 하나 이상의 실시예에 따른 패드 캐리어의 평면도 및 측단면도이다.
도 4d는 하나 이상의 실시예에 따른 패드 캐리어의 측단면도이다.
도 4e 및 4f는 하나 이상의 실시예에 따른 버핑 패드의 상면도들이다.
이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 경우, 도면들에 공통된 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 요소들 및 특징들이 추가의 언급 없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있다는 것이 고려된다.
본원에 설명된 실시예들은 일반적으로, 전자 디바이스들의 제조에 사용되는 장비에 관한 것이고, 더 구체적으로, 반도체 디바이스 제조 프로세스에서 기판의 표면을 세정하는 데 사용될 수 있는 수평 사전 세정(HPC) 모듈에 관한 것이다.
폴리비닐 알콜(PVA) 물질로 형성된 버핑 패드는 기계적 강도 및 내마모성으로 인해 화학적 및 기계적 연마를 위한 높은 전단력을 제공한다. 그러나, PVA 물질은 종래의 물질보다 본질적으로 더 두껍고 더 큰 것에 더하여 물 흡수성이고 연질이고 탄성적이고, 따라서 PVA 물질로 형성된 버핑 패드는 패드 캐리어에 의해 지지될 때 처질 수 있다.
본원에 설명된 실시예들에서, 패드 캐리어들은 화학적 기계적 세정 동안 버핑 패드가 처지는 것을 기계적 클램핑 메커니즘 및 흡인 클램핑 메커니즘에 의해 방지하면서 크고 두꺼운 물 흡수성 버핑 패드를 지지한다.
도 1a는 하나 이상의 실시예에 따른, 본원에 설명된 수평 사전 세정(HPC) 모듈을 사용하는 예시적인 화학적 기계적 연마(CMP) 처리 시스템(100)의 개략적인 평면도이다. 도 1b는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 1a에 도시된 개략도에 대응할 수 있는 예시적인 CMP 처리 시스템(100)의 상부 등각도이다. 도 1c는 하나 이상의 실시예에 따른, 도 1a에 도시된 개략도에 대응할 수 있는, 도 1b의 CMP 처리 시스템(100)의 상면도이다. 도 1b 및 1c에서, CMP 처리 시스템(100) 내의 HPC 모듈을 더 명확히 도시하기 위해, 하우징의 특정 부분들 및 특정한 다른 내부 및 외부 구성요소들이 생략된다. 여기서, CMP 처리 시스템(100)은 제1 부분(105), 및 제1 부분(105)에 결합되고 그와 통합되는 제2 부분(106)을 포함한다. 제1 부분(105)은 복수의 연마 스테이션들(도시되지 않음)을 특징으로 하는 기판 연마 부분이다.
제2 부분(106)은 하나 이상의 CMP 이후 세정 시스템(110), 복수의 시스템 로딩 스테이션들(130), 하나 이상의 기판 취급기, 예를 들어, 제1 로봇(124) 및 제2 로봇(150), 하나 이상의 계측 스테이션(140), 하나 이상의 위치 특정 연마(LSP) 모듈(142), 하나 이상의 HPC 모듈(200) 및 하나 이상의 건조 유닛(170)을 포함한다. HPC 모듈(200)은, 실질적으로 수평 배향으로(즉, x-y 평면에) 배치된 기판(120)을 처리하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 제2 부분(106)은, 실질적으로 수직 배향들로(즉, z-y 평면에) 배치된 기판들(120)을 처리하도록 구성된 하나 이상의 수직 세정 모듈(112)을 선택적으로 포함한다.
각각의 LSP 모듈(142)은 전형적으로, 연마될 기판(120)의 표면 영역보다 적은 표면 영역을 갖는 연마 부재(도시되지 않음)를 사용하여 기판 표면의 일부만을 연마하도록 구성된다. LSP 모듈들(142)은, 터치업을 위해, 예를 들어, 기판(120)의 비교적 작은 부분으로부터 추가적인 물질을 제거하기 위해, 기판이 연마 모듈로 연마된 후에 종종 사용된다.
계측 스테이션(140)은, 연마 이전 및/또는 이후에 기판(120) 상에 배치된 물질 층의 두께를 측정하고, 기판의 필드 표면으로부터 물질 층이 제거되었는지를 결정하기 위해 연마 이후에 기판(120)을 검사하고/거나, 연마 이전 및/또는 이후에 결함들에 대해 기판 표면을 검사하는 데 사용된다. 그러한 실시예들에서, 기판(120)은, 계측 스테이션(140)을 사용하여 획득된 측정 또는 표면 검사 결과들에 기초하여, 추가의 연마를 위해 연마 패드로 복귀될 수 있고/있거나, 상이한 기판 처리 모듈 또는 스테이션, 예컨대, 제1 부분(105) 내의 연마 모듈 또는 LSP 모듈(142)로 지향될 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 계측 스테이션(140) 및 LSP 모듈(142)은 CMP 후 세정 시스템들(110) 중 하나의 세정 시스템의 부분들의 (Z 방향으로) 위에 있는 제2 부분(106)의 영역에 위치된다.
제1 로봇(124)은 복수의 시스템 로딩 스테이션들(130)로 그리고 복수의 시스템 로딩 스테이션들(130)로부터, 예를 들어, 복수의 시스템 로딩 스테이션들(130)과 제2 로봇(150) 사이에서 그리고/또는 CMP 후 세정 시스템(110)과 복수의 시스템 로딩 스테이션들(130) 사이에서 기판들(120)을 이송하도록 위치된다. 일부 실시예들에서, 제1 로봇(124)은 시스템 로딩 스테이션들(130) 중 임의의 것과 그에 근접하여 위치된 처리 시스템 사이에서 기판(120)을 이송하도록 위치된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 제1 로봇(124)은 시스템 로딩 스테이션들(130) 중 하나와 계측 스테이션(140) 사이에서 기판(120)을 이송하는 데 사용될 수 있다.
제2 로봇(150)은 기판(120)을 제1 부분(105)과 제2 부분(106) 사이에서 이송하는 데 사용된다. 예를 들어, 여기서 제2 로봇(150)은 제1 부분(105)에서의 연마를 위해, 제1 로봇(124)으로부터 수용된 연마될 기판(120)을 제1 부분(105)으로 이송하도록 위치된다. 그 다음, 제2 로봇(150)은 연마된 기판(120)을 제1 부분(105)으로부터, 예를 들어, 제1 부분(105) 내의 이송 스테이션(도시되지 않음)으로부터, HPC 모듈들(200) 중 하나로 그리고/또는 제2 부분(106) 내에 위치된 상이한 스테이션들과 모듈들 사이에서 이송하는 데 사용된다. 대안적으로, 제2 로봇(150)은 기판(120)을 제1 부분(105) 내의 이송 스테이션으로부터 LSP 모듈들(142) 또는 계측 스테이션(140) 중 하나로 이송한다. 제2 로봇(150)은 또한, 제1 부분(105)에서의 추가의 연마를 위해, 기판(120)을 LSP 모듈들(142) 또는 계측 스테이션(140) 중 어느 하나로부터 제1 부분(105)으로 이송할 수 있다.
도 1a의 CMP 처리 시스템(100)은 제2 로봇(150)의 양 측 상에 배치된 2개의 CMP 후 세정 시스템들(110)을 특징으로 한다. 도 1a에서, CMP 후 세정 시스템들(110) 중 하나의 세정 시스템의 적어도 일부 모듈들, 예를 들어, 하나 이상의 수직 세정 모듈(112)은 계측 스테이션(140) 및 LSP 모듈(142)의 (Z 방향으로) 아래에 위치되고, 따라서 도시되지 않는다. 계측 스테이션(140) 및 LSP 모듈(142)은 도 1c에 도시되지 않는다. 일부 다른 실시예들에서, CMP 처리 시스템(100)은 단 하나의 CMP 후 세정 시스템(110)을 특징으로 한다. 여기서, CMP 후 세정 시스템들(110) 각각은 HPC 모듈(200), 하나 이상의 수직 세정 모듈(112), 예를 들어, 브러쉬 또는 스프레이 박스들, 건조 유닛(170), 및 기판들(120)을 이들 사이에서 이송하기 위한 기판 취급기(180)를 포함한다. 여기서, 각각의 HPC 모듈(200)은 제1 부분(105)에 근접한 위치에서 제2 부분(106) 내에 배치된다.
전형적으로, HPC 모듈(200)은 연마된 기판(120)을 HPC 모듈(200)의 측 패널에 형성된 제1 개구부(도시되지 않음)를 통해, 예를 들어, 측 패널에 배치된 도어 또는 슬릿 밸브를 통해 제2 로봇(150)으로부터 수용한다. 기판(120)은, HPC 모듈(200)의 수평으로 배치된 기판 지지 표면 상에 위치시키기 위해 HPC 모듈(200)에 의해 수평 배향으로 수용된다. 그 다음, HPC 모듈(200)은 기판(120)이 기판 취급기(180)를 사용하여 HPC 모듈(200)로부터 이송되기 전에 기판(120)에 대해 사전 세정 프로세스, 예컨대, 버핑 프로세스를 수행한다.
기판(120)은 HPC 모듈(200)로부터 제2 개구부를 통해 이송되며, 제2 개구부, 여기서는 개구부(224)(도 1b)는, 전형적으로, 도어, 예를 들어, 슬릿 밸브로 폐쇄가능한 HPC 모듈(200)의 제2 측 패널을 통해 배치되는 수평 슬롯이다. 따라서, 기판(120)은 HPC 모듈(200)로부터 이송될 때 여전히 수평 배향이다. 기판(120)이 HPC 모듈(200)로부터 이송된 후, 기판 취급기(180)는 CMP 후 세정 시스템(110)의 수직 세정 모듈들(112)에서의 추가의 처리를 위해 기판(120)을 수직 위치에 스윙한다.
이 예에서, HPC 모듈(200)은 CMP 처리 시스템(100)의 제1 부분(105)을 향하는 제1 단부(202), 제1 단부(202) 반대쪽을 향하는 제2 단부(204), 제2 로봇(150)을 향하는 제1 측(206), 및 제1 측(206) 반대쪽을 향하는 제2 측(208)을 갖는다. 제1 및 제2 측들(206, 208)은 제1 및 제2 단부들(202, 204) 사이에서 직교하여 연장된다.
복수의 수직 세정 모듈들(112)은 제2 부분(106) 내에 위치된다. 하나 이상의 수직 세정 모듈(112)은 기판의 표면들로부터 연마 부산물들을 제거하기 위한 접촉 및 비접촉 세정 시스템들, 예를 들어, 스프레이 박스들 및/또는 브러쉬 박스들 중 임의의 하나 또는 이들의 조합이다.
건조 유닛(170)은, 기판이 수직 세정 모듈들(112)에 의해 처리된 후에 그리고 기판(120)이 제1 로봇(124)에 의해 시스템 로딩 스테이션(130)으로 이송되기 전에 기판(120)을 건조시키는 데 사용된다. 여기서, 건조 유닛(170)은 수평 건조 유닛이고, 그에 의해 건조 유닛(170)은 기판(120)이 수평 배향으로 배치되어 있는 동안 개구부(도시되지 않음)를 통해 기판(120)을 수용하도록 구성된다.
본원에서, 기판들(120)은 기판 취급기(180)를 사용하여 HPC 모듈(200)과 수직 세정 모듈들(112) 사이에서, 수직 세정 모듈들(112) 중 개별 세정 모듈들 사이에서, 그리고 수직 세정 모듈들(112)과 건조 유닛(170) 사이에서 이동된다.
본원의 실시예들에서, 기판 취급기(180)를 포함하는 CMP 처리 시스템(100)의 작동은 시스템 제어기(160)에 의해 지시된다. 시스템 제어기(160)는 메모리(162)(예를 들어, 비휘발성 메모리) 및 지원 회로들(163)과 함께 작동가능한 프로그램가능 중앙 처리 유닛(CPU)(161)을 포함한다. 지원 회로들(163)은 CPU(161)에 통상적으로 결합되고, CMP 처리 시스템(100)의 다양한 구성요소들의 제어를 용이하게 하기 위해, 그에 결합된, 캐시, 클럭 회로들, 입력/출력 서브시스템들, 전력 공급부들 등 및 이들의 조합들을 포함한다. CPU(161)는 처리 시스템의 다양한 구성요소들 및 서브프로세서들을 제어하기 위해서 산업 현장에서 사용되는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중 하나, 예컨대, 프로그램가능 로직 제어기(PLC)일 수 있다. CPU(161)에 결합된 메모리(162)는 비일시적이며, 전형적으로, 쉽게 입수가능한 메모리들, 예컨대, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 플로피 디스크 드라이브, 하드 디스크, 또는 임의의 다른 형태의 로컬 또는 원격 디지털 저장소 중 하나 이상이다.
전형적으로, 메모리(162)는 CPU(161)에 의해 실행될 때 CMP 처리 시스템(100)의 작동을 용이하게 하는 명령어들을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체(예를 들어, 비휘발성 메모리)의 형태이다. 메모리(162)에 있는 명령어들은, 본 개시내용의 방법들을 구현하는 프로그램과 같은 프로그램 제품의 형태이다. 프로그램 코드는 다수의 상이한 프로그래밍 언어들 중 임의의 것을 따를 수 있다. 일 예에서, 본 개시내용은 컴퓨터 시스템과 함께 사용하기 위한 컴퓨터 판독가능한 저장 매체 상에 저장된 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 프로그램 제품의 프로그램(들)은 (본원에 설명된 방법들을 포함하는) 실시예들의 기능들을 정의한다.
예시적인 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체는: (i) 정보가 영구적으로 저장될 수 있는 기입 불가능한 저장 매체(예를 들어, 컴퓨터 내의 판독 전용 메모리 디바이스들, 예컨대, CD-ROM 드라이브에 의해 판독가능한 CD-ROM 디스크들, 플래시 메모리, ROM 칩들 또는 임의의 유형의 고체 상태 비휘발성 반도체 메모리 디바이스들, 예컨대, 솔리드 스테이트 드라이브들(SSD)); 및 (ii) 변경가능한 정보가 저장되는 기입가능한 저장 매체(예를 들어, 디스켓 드라이브 내의 플로피 디스크들 또는 하드 디스크 드라이브 또는 임의의 유형의 고체 상태 랜덤 액세스 반도체 메모리)를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 그러한 컴퓨터 판독가능한 저장 매체는, 본원에 설명된 방법들의 기능들을 지시하는 컴퓨터 판독가능한 명령어들을 보유하는 경우, 본 개시내용의 실시예들이다. 일부 실시예들에서, 본원에 설명된 방법들, 또는 그의 부분들은 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그램가능 게이트 어레이들(FPGA들) 또는 다른 유형들의 하드웨어 구현들에 의해 수행된다. 일부 다른 실시예들에서, 본원에 설명된 기판 처리 및/또는 취급 방법들은 소프트웨어 루틴들, ASIC(들), FPGA들 및, 또는, 다른 유형들의 하드웨어 구현들의 조합에 의해 수행된다. 하나 이상의 시스템 제어기(160)는 본원에 설명된 다양한 모듈식 연마 시스템들 중 하나 또는 이들의 임의의 조합과 함께, 그리고/또는 그의 개별 연마 모듈들과 함께 사용될 수 있다.
도 2a는 본원에 설명된 CMP 처리 시스템(100)에 사용될 수 있는 예시적인 HPC 모듈(200)의 제2 측(208)의 상부 등각도이다. 도 2a에서, HPC 모듈(200)의 내부 구성요소들을 더 명확히 도시하기 위해 서비스 액세스 패널이 생략된다. 도 2b는 도 2a의 HPC 모듈(200)의 제2 측(208)의 다른 상부 등각도이다. 도 2b에서, HPC 모듈(200)의 내부 구성요소들을 더 명확히 도시하기 위해 덮개(216)의 최상부 패널이 더 생략된다. 도 2c는 도 2a의 HPC 모듈(200)의 제1 측(206)의 상부 등각도이다. 도 2c에서, HPC 모듈(200)의 내부 구성요소들을 더 명확히 도시하기 위해 덮개(216)가 생략된다.
일반적으로, HPC 모듈(200)은 챔버(210), 수조(214), 및 덮개(216)를 포함하고 이는 처리 영역(212)을 집합적으로 한정하는 복수의 측 패널들로 형성된다.
제1 측 패널(218)은 제2 로봇(150)을 향하는 HPC 모듈(200)의 제1 측(206) 상에 형성된다. 제1 측 패널(218)은 제2 로봇(150)을 이용하여 기판(120)을 회전가능한 진공 테이블(230) 상에 위치시키는 데 사용되는 제1 기판 취급기 액세스 도어(220)를 포함한다. 제2 측 패널(222)은 제1 부분(105)을 등진 HPC 모듈(200)의 제2 단부(204) 상에 형성된다. 제2 측 패널(222)은 기판 취급기(180)를 이용하여 기판(120)을 회전가능한 진공 테이블(230)로부터 제거하는 데 사용되는 제2 기판 취급기 액세스 도어(221)를 포함한다. 제3 측 패널(226)은 HPC 모듈(200)의 제2 측(208) 상에 형성된다. 제3 측 패널(226)은 서비스 액세스 패널 개구부(228)를 포함한다. HPC 모듈(200)의 대향 측 패널들 상에 형성된 서비스 액세스 패널 개구부(228) 및 제1 기판 취급기 액세스 도어(220)의 대칭성은 도 1c에 예시된 바와 같이 처리 시스템(100)의 양 측 상에 설치될 수 있는 수평 버핑 모듈을 유리하게 제공한다.
처리 영역(212) 내에 배치된, HPC 모듈(200)은 기판(120)을 진공 척킹하기 위한 회전가능한 진공 테이블(230), 회전가능한 진공 테이블(230)의 외측에 방사상으로 배치된 환형 기판 리프트 메커니즘(270), 회전가능한 진공 테이블(230)에 근접하여 배치된 패드 컨디셔닝 스테이션(280), 및 회전가능한 진공 테이블(230) 위의 제1 위치와 패드 컨디셔닝 스테이션(280) 위의 제2 위치 사이에서 이동가능한 패드 캐리어 위치설정 암(300)을 더 포함한다.
회전가능한 진공 테이블(230), 환형 기판 리프트 메커니즘(270), 패드 컨디셔닝 스테이션(280), 및 패드 캐리어 위치설정 암(300)은 각각 수조(214)에 독립적으로 장착된다. HPC 모듈(200)은 수조(214)에 장착된 헹굼 매니폴드(290)를 더 포함한다. 기판 중심 헹굼 바(292) 및 하나 이상의 기판 스프레이 바(294)는 헹굼 매니폴드(290)의 측으로부터 연장된다. 기판 중심 헹굼 바(292)는 헹굼 유체, 예를 들어, 세정 유체 또는 물을 회전가능한 진공 테이블(230)의 중심 영역을 향하여 지향시키는 데 사용된다. 기판 스프레이 바들(294)은 회전가능한 진공 테이블(230)의 하나 이상의 다른 영역, 예를 들어, 회전가능한 진공 테이블(230)의 주연 영역 또는 측 부분을 향하여 스프레이를 지향시키는 데 사용된다. 헹굼 매니폴드(290)는 수조(214)의 코너를 향하여 위치되고, 기판 중심 헹굼 바(292) 및 기판 스프레이 바들(294)은 제2 측 패널(222) 내부에서 HPC 모듈(200)의 제2 단부(204)를 따라 연장된다. 일부 실시예들에서, 헹굼 매니폴드(290)는 제2 측(208)에 인접한다(도 2a-2b). 일부 다른 실시예들에서, 헹굼 매니폴드(290)는 제1 측(206)에 인접한다(도 2c). HPC 모듈(200)은 수조(214)에 장착된 브러쉬 헹굼부(296)를 더 포함한다. 브러쉬 헹굼부(296)는 패드 컨디셔닝 스테이션(280)의 하나 이상의 구성요소를 헹구기 위해 HPC 모듈(200)의 제1 단부(202)를 향하여 그리고 패드 컨디셔닝 스테이션(280)에 인접하여 위치된다.
도 3a는 도 2c의 HPC 모듈(200)의 평면도이다. 환형 기판 리프트 메커니즘(270)은 회전가능한 진공 테이블(230)의 외측에 방사상으로 배치된다. 리프트 메커니즘(270)은 회전가능한 진공 테이블(230)의 원주 에지에 근접하여 배치된 복수의 기판 접촉 지점들(272)을 포함한다. 기판 접촉 지점들(272) 각각은 척 플레이트(232)를 둘러싸는 기판 후프(274) 상에 형성된 상향 숄더이다. 리프트 메커니즘(270)은, 기판(120)을 회전가능한 진공 테이블(230)의 기판 수용 표면(266)으로부터 들어올릴 때, 복수의 기판 접촉 지점들(272) 중 하나가, 복수의 기판 접촉 지점들(272)의 다른 기판 접촉 지점들보다 먼저 기판(120)에 접촉하도록 구성된다. 환형 기판 리프트 메커니즘(270)은, 기판(120)을 척 플레이트(232)로부터 제거하기 위해, 앞에서 설명된 진공 압력의 배기 및 선택적 질소 퍼지와 함께 작동한다. 유리하게, 기판 리프트 메커니즘(270)의 사용은 배기 및 선택적 질소 퍼지 단독에 비해 기판(120)의 더 빠른 척킹해제를 가능하게 한다.
도 3b는 도 3a의 HPC 모듈(200)에 사용될 수 있는 예시적인 패드 컨디셔닝 스테이션(280)의 측단면도이다. 패드 컨디셔닝 스테이션(280)은 회전가능한 진공 테이블(230)에 근접하여 배치된다. 패드 컨디셔닝 스테이션(280)은 수조(214)를 등진 컨디셔닝 브러쉬(282)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 컨디셔닝 브러쉬(282)는 섬유 물질을 포함한다. 일부 실시예들에서, 섬유들은 나일론 또는 다른 유사한 물질로 형성된다. 컨디셔닝 브러쉬(282)는 회전가능한 브러쉬 샤프트(284)에 결합된다. 브러쉬 샤프트(284)는 컨디셔닝 유체 공급원(도시되지 않음)에 유체 결합되는 수조(214)를 통해 연장된다. 브러쉬 샤프트(284)는 컨디셔닝 유체, 예를 들어, 탈이온수를 컨디셔닝 브러쉬(282)에 근접하여 배치된 스프레이 노즐(286)에 이송하도록 구성된다. 패드 컨디셔닝 스테이션(280)의 작동 동안, 컨디셔닝 브러쉬(282)는 브러쉬 샤프트(284)에 의해 회전된다. 회전 동안, 컨디셔닝 유체는 브러쉬 샤프트(284)를 통해 스프레이 노즐(286)로 유동하고, 이에 의해 컨디셔닝 브러쉬(282)를 습윤시키고 컨디셔닝 프로세스를 용이하게 한다.
도 3c는 도 3a의 HPC 모듈(200)에 사용될 수 있는 예시적인 패드 캐리어 위치설정 암(300)의 측단면도이다. 패드 캐리어 위치설정 암(300)은 회전가능한 진공 테이블(230) 및 패드 컨디셔닝 스테이션(280)에 근접하여 배치된다. 패드 캐리어 위치설정 암(300)의 원위 단부(302)는 수직으로 이동가능한 패드 캐리어 조립체(304)를 포함하고 이는 그의 하부 단부에 버핑 패드(306)를 지지하기 위한 것이다. 패드 캐리어 조립체(304)는 중력의 방향으로 실질적으로 정렬되는 축(c2)을 중심으로 버핑 패드(306)를 회전시키기 위한 헤드 모터(308)를 포함한다. 패드 캐리어 조립체(304)는 구형 베어링(312)에 의해 헤드 모터(308)에 결합된 짐벌 베이스(310)를 포함하고, 패드 캐리어 조립체(304)의 버핑 표면이 축(c2)에 직교하는 평면에 대하여 피봇하는 것을 허용한다. 패드 캐리어 조립체(304)는 짐벌 베이스(310)에 결합된 패드 캐리어(314)를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 패드 캐리어(314)는 사전 세정 모듈들에서 사용되는 종래의 버핑 패드들보다 큰 약 134 mm의 직경을 갖는 버핑 패드(306)를 지지하도록 크기가 정해진다. 일부 실시예들에서, 본 개시내용의 패드 캐리어 위치설정 암(300)은 종래의 사전 세정 모듈들에 비해 더 큰 버핑 패드(306)를 지지한다.
도 4a는 도 3c의 패드 캐리어 조립체(304)에서 사용될 수 있는 예시적인 짐벌 베이스(310) 및 패드 캐리어(314)의 측단면도이다. 일부 실시예들에서, 짐벌 베이스(310) 및 패드 캐리어(314)가 자기력을 통해 결합되도록, 짐벌 베이스(310)는 자석들(316)을 포함하고 패드 캐리어(314)는 자석들(318)을 포함한다. 짐벌 베이스(310) 및 패드 캐리어(314)는 위치결정 핀들(320)을 통해 정렬된다.
일부 실시예들에서, 버핑 패드(306)는 폴리비닐 알콜(PVA) 물질로 형성된다. PVA 물질은 친수성이고, 물을 흡수하고 보유할 수 있다. 습윤될 때, PVA 물질은 탄성적이고, 가요성이고, 연질이고, 기계적 강도 및 내마모성을 갖는다. 버핑 패드로서 사용되는 종래의 물질, 예컨대, 통기성 물질 또는 채워진 또는 채워지지 않은 중합체 물질에 비해, PVA 물질은 화학적 및 기계적 세정을 위해 높은 전단력을 제공한다. PVA 물질로 형성된 버핑 패드(306)는 약 134 mm의 직경을 갖고, 이는 약 67 mm의 직경을 갖는, 종래의 물질로 형성된 전형적인 버핑 패드의 직경보다 크다. 더 큰 버핑 패드는 화학적 기계적 세정에서 성능을 개선하고 버핑 시간을 감소시킨다. 또한, PVA 물질로 형성된 버핑 패드(306)는 종래의 물질로 형성된 전형적인 버핑 패드보다 두껍다. 패드 캐리어(314)는 버핑 패드(306)가 처지는 것을 기계적 클램핑 메커니즘 및 흡인 클램핑 메커니즘에 의해 방지하면서 크고 두꺼운 물 흡수성 버핑 패드(306)를 지지하도록 설계된다.
짐벌 베이스(310)는 짐벌 베이스(310)의 주변 에지 상에 립 부분(322)을 더 포함한다. 패드 캐리어(314)는 패드 캐리어(314)의 주변 에지 상에 테이퍼링된 부분(324)을 포함하고, 테이퍼링된 부분은 짐벌 베이스(310)를 향하는 패드 캐리어(314)의 최상부 표면을 향해 바닥 표면으로부터 테이퍼링되고, 그에 의해, 테이퍼링된 부분(324)은 짐벌 베이스(310)의 립 부분(322)의 내측 표면에 실질적으로 평행하다. 짐벌 베이스(310)의 립 부분(322) 및 패드 캐리어(314)의 테이퍼링된 부분(324)은 버핑 패드(306)의 주변 에지를 따라 버핑 패드(306)를 함께 기계적으로 클램핑한다. 패드 캐리어(314)는 바닥 표면 상에서 약 128 mm의 직경, 및 약 4.2 mm의 두께를 갖는다. 최상부 표면 상의 패드 캐리어(314)의 직경은 패드 캐리어(314)의 직경보다 약 4.6 mm만큼 더 작다.
도 4b 및 4c는 제1 실시예에 따른 패드 캐리어(314)의 평면도 및 측단면도이다. 도 4c에서, 짐벌 베이스(310) 및 버핑 패드(306)의 부분이 또한 도시된다. 패드 캐리어(314)는 중앙 슬롯(326)을 포함하고, 중앙 슬롯을 통해 로드(328)가 버핑 패드(306) 내로 눌려진다. 슬롯(326)은 약 15 mm의 직경을 갖는 원형 형상이고, 짐벌 베이스(310)를 향하는 표면으로부터 버핑 패드(306)를 향하는 표면 쪽으로 음으로 테이퍼링된다(즉, 짐벌 베이스(310)를 향하는 표면에서의 직경은 버핑 패드(306)를 향하는 표면에서의 직경보다 크다). 로드(328)는, 로드(328)가 슬롯(326) 내로 삽입될 때 압축되도록 슬롯(326)의 직경보다 약간 더 큰 직경을 갖는 원통형 형상을 갖는다. 로드(328), 패드 캐리어(314) 및 버핑 패드(306)는 서로 간에 밀봉되고, 외부의 대기압과 비교하여 내부에 더 낮은 압력 영역을 생성한다. 대기압은 로드(328), 패드 캐리어(314) 및 버핑 패드(306)에 의해 둘러싸인 더 낮은 압력 영역을 누르고, 버핑 패드(306)를 위한 흡인 클램핑 힘을 생성한다. 짐벌 베이스(310) 및 패드 캐리어(314)는 플라스틱 또는 중합체, 예컨대, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)으로 형성될 수 있다. 짐벌 베이스(310)의 립 부분(322) 및 패드 캐리어(314)의 주변 에지에 의한 기계적 클램핑 메커니즘, 및 로드(328) 및 버핑 패드(306)에 의한 흡인 클램핑 메커니즘을 이용하여, 버핑 패드(306)는 패드 캐리어(314)에 의해 견고하게 지지될 수 있다. 도 4b 및 4c에서, 하나의 원형 슬롯(326) 및 하나의 원통형 로드(328)가 예시된다. 그러나, 패드 캐리어(314)는 다수의 슬롯들(326)을 가질 수 있고, 슬롯들 각각은 버핑 패드(306)에 대한 더 많은 흡인 클램핑 힘을 생성하기 위해 하나의 로드(328)를 수용한다. 로드(328)는 임의의 형상을 가질 수 있고, 슬롯은 로드(328) 및 패드 캐리어(314)가 그 내부에 낮은 압력을 생성하도록 로드(328)의 형상과 매칭되는 형상을 갖는다.
도 4d는 제2 실시예에 따른 패드 캐리어(314)의 측단면도이다. 도 4d에서, 짐벌 베이스(310) 및 버핑 패드(306)의 부분이 또한 도시된다. 패드 캐리어(314)는, 도 4c에 도시된 제1 실시예에서와 같이, 중앙 슬롯(326)을 포함하고, 중앙 슬롯을 통해 로드(328)가 버핑 패드(306) 내로 눌려진다. 제2 실시예에서, 버핑 패드(306)와 접촉하는 백킹(330)이 패드 캐리어(314)의 표면 상에 배치된다. 백킹(330)은 플라스틱으로 형성될 수 있고, 버핑 패드(306)에 강성을 추가하여, 버핑 패드(306)가 처지는 것을 더 방지한다.
도 4e 및 4f는 제3 실시예에 따른 버핑 패드(306)의 상면도들이다. 제3 실시예에서, 버핑 패드(306)는 패드 캐리어(314)를 향하는 버핑 패드(306)의 표면 상에 형성된 상승된 콘택 피쳐들을 갖고, 패드 캐리어(314)는 다수의 슬롯들(326)을 갖고, 이 슬롯들 각각에서 콘택 피쳐들 중 하나가 맞물린다. 패드 캐리어(314)및 버핑 패드(306)의 상승된 콘택 피쳐들은 서로에 대해 밀봉되고, 외부의 대기압에 비교하여 내부에 더 낮은 압력 영역을 생성하며, 버핑 패드(306)에 대한 흡인 클램핑 힘을 생성한다. 도 4e에서, 상승된 콘택 피쳐들은 다수의 필러들(332)이고, 필러들(332) 각각은 패드 캐리어(314)의 하나의 슬롯(326)에 맞물린다. 도 4f에서, 콘택 피쳐들은 필러(334)의 형상과 매칭되는 원형 슬롯(326)에 맞물리는 필러(334), 및 방사상 스포크들(336)을 포함하고, 방사상 스포크들 각각은 방사상 스포크들(336)의 형상과 매칭되는 직사각형 슬롯(326)에 맞물린다.
본원에 설명된 실시예들에서, 패드 캐리어들은 크고 두꺼운 물 흡수성 버핑 패드, 예컨대, 폴리비닐 알콜(PVA) 물질로 형성된 버핑 패드를 지지하면서, 화학적 기계적 세정 동안 버핑 패드가 처지는 것을 기계적 클램핑 메커니즘 및 흡인 클램핑 메커니즘에 의해 방지한다. 폴리비닐 알콜(PVA) 물질로 형성된 버핑 패드는 기계적 강도 및 내마모성으로 인해 화학적 및 기계적 연마를 위한 높은 전단력을 제공한다. 큰 크기의 버핑 패드는 개선된 세정 성능을 제공한다.
전술한 내용은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들은 그의 기본 범위로부터 벗어나지 않고 안출될 수 있으며, 그의 범위는 후속하는 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (17)

  1. 수평 사전 세정 모듈로서,
    처리 영역을 집합적으로 한정하는 수조 및 덮개를 포함하는 챔버;
    상기 처리 영역에 배치된 회전가능한 진공 테이블 - 상기 회전가능한 진공 테이블은 기판 수용 표면을 포함함 -;
    상기 회전가능한 진공 테이블에 근접하여 배치된 패드 컨디셔닝 스테이션;
    제1 단부 및 상기 제1 단부로부터 원위에 있는 제2 단부를 갖는 패드 캐리어 위치설정 암;
    상기 패드 캐리어 위치설정 암의 상기 제1 단부에 결합된 패드 캐리어 조립체; 및
    상기 패드 캐리어 위치설정 암의 상기 제2 단부에 결합되고, 상기 회전가능한 진공 테이블 위의 제1 위치와 상기 패드 컨디셔닝 스테이션 위의 제2 위치 사이에서 상기 패드 캐리어 조립체를 스윙하도록 구성된 액추에이터
    를 포함하고,
    상기 패드 캐리어 조립체는 짐벌 베이스, 및 상기 짐벌 베이스에 결합된 패드 캐리어를 포함하고, 상기 짐벌 베이스 및 상기 패드 캐리어는 기계적 클램핑 메커니즘 및 흡인 클램핑 메커니즘에 의해 버핑 패드를 지지하도록 구성되는, 수평 사전 세정 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 짐벌 베이스는 자석들을 포함하고,
    상기 패드 캐리어는 자석들을 포함하고,
    상기 짐벌 베이스 및 상기 패드 캐리어는 자기력을 통해 결합되는, 수평 사전 세정 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 짐벌 베이스는 상기 짐벌 베이스의 주변 에지 상에 립 부분을 포함하고, 상기 패드 캐리어는 상기 패드 캐리어의 주변 에지 상에 테이퍼링된 부분을 포함하고, 이로써, 상기 립 부분 및 상기 패드 캐리어는 버핑 패드의 주변 에지를 따라 버핑 패드를 기계적으로 클램핑하는, 수평 사전 세정 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 패드 캐리어는, 상기 흡인 클램핑 메커니즘을 버핑 패드에 제공하기 위해, 상기 패드 캐리어에 의해 지지되는 버핑 패드 내로 눌려지도록 구성된 로드를 수용하는 슬롯을 갖는, 수평 사전 세정 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 패드 캐리어는, 버핑 패드에 강성을 제공하기 위해, 상기 패드 캐리어에 의해 지지되는 버핑 패드와 접촉하는 플라스틱 백킹을 포함하는, 수평 사전 세정 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 패드 캐리어는 버핑 패드에 상기 흡인 클램핑 메커니즘을 제공하기 위해, 상기 패드 캐리어에 의해 지지되는 버핑 패드의 표면 상에 형성된 상승된 피쳐들을 수용하는 복수의 슬롯들을 갖는, 수평 사전 세정 모듈.
  7. 수평 사전 세정 모듈에서 사용하기 위한 패드 캐리어 조립체로서,
    짐벌 베이스; 및
    상기 짐벌 베이스에 결합된 패드 캐리어
    를 포함하고,
    상기 짐벌 베이스 및 상기 패드 캐리어는 기계적 클램핑 메커니즘 및 흡인 클램핑 메커니즘에 의해 버핑 패드를 지지하도록 구성되는, 패드 캐리어 조립체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 짐벌 베이스는 자석들을 포함하고,
    상기 패드 캐리어는 자석들을 포함하고,
    상기 짐벌 베이스 및 상기 패드 캐리어는 자기력을 통해 결합되는, 패드 캐리어 조립체.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 짐벌 베이스는 상기 짐벌 베이스의 주변 에지 상에 립 부분을 포함하고, 상기 패드 캐리어는 상기 패드 캐리어의 주변 에지 상에 테이퍼링된 부분을 포함하고, 이로써, 상기 립 부분 및 상기 패드 캐리어는 버핑 패드의 주변 에지를 따라 버핑 패드를 기계적으로 클램핑하는, 패드 캐리어 조립체.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 패드 캐리어는, 상기 흡인 클램핑 메커니즘을 버핑 패드에 제공하기 위해, 상기 패드 캐리어에 의해 지지되는 버핑 패드 내로 눌려지도록 구성된 로드를 수용하는 슬롯을 갖는, 패드 캐리어 조립체.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 패드 캐리어는, 버핑 패드에 강성을 제공하기 위해, 상기 패드 캐리어에 의해 지지되는 버핑 패드와 접촉하는 플라스틱 백킹을 포함하는, 패드 캐리어 조립체.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 패드 캐리어는 버핑 패드에 상기 흡인 클램핑 메커니즘을 제공하기 위해, 상기 패드 캐리어에 의해 지지되는 버핑 패드의 표면 상에 형성된 상승된 피쳐들을 수용하는 복수의 슬롯들을 갖는, 패드 캐리어 조립체.
  13. 수평 사전 세정 모듈에서 버핑 패드를 지지하는 방법으로서,
    짐벌 베이스의 립 부분 및 패드 캐리어의 테이퍼링된 부분에 의해 버핑 패드의 주변 에지 상에 상기 버핑 패드를 기계적으로 클램핑하는 단계 - 상기 짐벌 베이스 및 상기 패드 캐리어는 수평 사전 세정 모듈에 결합되고 배치됨 -; 및
    흡인 클램핑 메커니즘에 의해, 상기 버핑 패드를 지지하고, 상기 버핑 패드가 처지는 것을 방지하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 버핑 패드는 폴리비닐 알콜(PVA) 물질을 포함하는, 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 흡인 클램핑 메커니즘은 상기 패드 캐리어의 슬롯을 통해 상기 버핑 패드 내로 눌려지는 로드를 포함하는, 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 패드 캐리어의 표면에 플라스틱 백킹을 배치하는 단계 - 상기 플라스틱 백킹은 상기 버핑 패드와 접촉함 - 를 더 포함하는, 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 흡인 클램핑 메커니즘은 상기 버핑 패드의 표면 상에 형성된 상승된 피쳐들 및 복수의 슬롯들을 포함하고, 상기 복수의 슬롯들은 각각, 상기 상승된 피쳐들 중 하나를 수용하는, 방법.
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