KR20240024765A

KR20240024765A - 다중 디스크 패드 컨디셔너

Info

Publication number: KR20240024765A
Application number: KR1020237001937A
Authority: KR
Inventors: 제이 구루사미; 스티븐 엠. 주니가; 다카시 후지카와; 정훈 오
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2022-08-15
Filing date: 2022-11-22
Publication date: 2024-02-26
Also published as: CN219901737U; US20240051081A1; WO2024039407A1; CN117584046A; EP4347181A1

Abstract

본 개시내용의 실시예들은 다중 디스크 패드 컨디셔너, 및 화학적 기계적 연마(CMP) 프로세스 동안 다중 디스크 패드 컨디셔너를 사용하는 방법들을 제공한다. 다중 디스크 패드 컨디셔너는 복수의 컨디셔닝 헤드들을 갖고, 복수의 컨디셔닝 헤드들은 그에 부착된 컨디셔닝 디스크들을 갖는다. 다중 디스크 패드 컨디셔너는 컨디셔닝 암, 및 컨디셔닝 암에 부착된 복수의 컨디셔닝 헤드들을 포함할 수 있다. 복수의 컨디셔닝 헤드들 각각은 그에 부착된 컨디셔닝 디스크를 갖는다. 일부 실시예들에서, 컨디셔닝 헤드들 각각은 회전 축을 포함하고, 회전 축들 각각은 컨디셔닝 암의 길이를 따라 연장되는 제1 방향으로 거리를 두고 배치된다.

Description

다중 디스크 패드 컨디셔너

본 개시내용은 화학적 기계적 연마(CMP)에 관한 것이고, 더 구체적으로, 화학적 기계적 연마에서 사용하기 위한 다중 디스크 패드 컨디셔너에 관한 것이다.

집적 회로들은 전형적으로, 전도성, 반전도성, 또는 절연성 층들의 순차적 증착에 의해 기판들, 특히, 규소 웨이퍼들 상에 형성된다. 각각의 층이 증착된 후, 층은 회로 피쳐들을 생성하기 위해 식각된다. 일련의 층들이 순차적으로 증착되고 식각됨에 따라, 기판의 외측 또는 최상위 표면, 즉, 기판의 노출된 표면은 연속적으로 덜 평탄해진다. 이러한 비평탄 외측 표면은 집적 회로 제조자에게 문제를 제공하는데, 이는, 비평탄 표면이 포토리소그래피 장치의 적절한 포커싱을 방지할 수 있기 때문이다. 그러므로, 평탄한 표면을 제공하기 위해 기판 표면을 주기적으로 평탄화할 필요가 있다.

CMP는 하나의 수용된 평탄화 방법이다. 이 평탄화 방법은 전형적으로, 연마될 기판의 표면이 노출된 상태에서, 기판이 캐리어 또는 연마 헤드 상에 장착될 것을 요구한다. 그 다음, 기판은 회전 연마 패드에 대하여 배치된다. 캐리어 헤드는 또한, 기판과 연마 표면 간에 추가적인 운동을 제공하기 위해 회전하고/거나 진동할 수 있다. 또한, 연마재 및 적어도 하나의 화학적 반응성 작용제를 전형적으로 포함하는 연마액이 연마 패드 상에 확산될 수 있다.

연마기가 작동 중일 때, 패드는, 열 및 마모를 생성하는, 압축, 전단 및 마찰을 겪는다. 웨이퍼 및 패드로부터의 슬러리 및 연마된 물질은 패드 물질의 공극들 내로 가압되고, 물질 자체가 엉겨붙게 되고 심지어는 부분적으로 용융된다. "글레이징"으로 때때로 지칭되는 이러한 효과들은 패드의 거칠기, 및 패드 표면 상에 새로운 슬러리를 도포하고 보유하는 능력을 감소시킨다. 그러므로, 포획된 슬러리를 제거하고, 패드 물질을 엉겨붙음제거(unmatting)하거나 재팽창시키거나 재조면화함으로써, 패드를 컨디셔닝하는 것이 바람직하다. 패드는 각각의 기판이 연마된 후에, 또는 다수의 기판들이 연마된 후에 컨디셔닝될 수 있으며, 이는 종종 엑스-시튜 패드 컨디셔닝으로 지칭된다. 패드는 또한, 기판이 연마되는 것과 동시에 컨디셔닝될 수 있으며, 이는 종종 인-시튜 패드 컨디셔닝으로 지칭된다.

그러므로, 연마 패드를 신뢰성있고 균일하게 컨디셔닝할 수 있는 방법 및 디바이스가 필요하다. 또한, 위에서 설명된 문제들을 해결하는 방법 및 디바이스가 필요하다.

본 요약은 아래의 상세한 설명에서 더 설명되는 개념들의 선택을 소개하기 위해 제공된다. 그러나, 본 개시내용의 교시들로부터 실질적으로 벗어나지 않고서 많은 수정이 가능하다. 이에 따라, 그러한 수정들은 청구항들에 정의된 바와 같이 본 개시내용의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다. 본 요약은 청구대상의 주요 특징들 또는 본질적인 특징들을 식별하도록 의도되지 않으며, 청구대상의 범위를 한정하는 데 있어서 보조로서 사용되도록 의도된 것도 아니다.

본 개시내용의 양상은 연마 패드를 컨디셔닝하기 위한 다중 디스크 패드 컨디셔너를 제공하고, 다중 디스크 패드 컨디셔너는 컨디셔닝 암; 및 컨디셔닝 암에 부착된 복수의 컨디셔닝 헤드들을 포함하고, 복수의 컨디셔닝 헤드들 각각은 그에 부착된 컨디셔닝 디스크를 갖고, 복수의 컨디셔닝 헤드들 각각은 회전 축을 포함하고, 회전 축들 각각은 컨디셔닝 암의 길이를 따라 연장되는 제1 방향으로 거리를 두고 배치된다.

본 개시내용의 다른 양상은 연마 패드를 컨디셔닝하는 방법을 제공하고, 방법은 다중 디스크 패드 컨디셔너를 사용하여 연마 패드를 컨디셔닝하는 단계를 포함하고, 다중 디스크 패드 컨디셔너는: 복수의 패드 컨디셔닝 헤드들을 운반하기 위한 컨디셔닝 암을 포함하고; 복수의 컨디셔닝 헤드들 각각은 그에 부착된 컨디셔닝 디스크를 갖고; 복수의 컨디셔닝 헤드들 각각은 회전 축을 포함하고; 회전 축들 각각은 컨디셔닝 암의 길이를 따라 연장되는 제1 방향으로 거리를 두고 배치되고, 연마 패드를 컨디셔닝하는 단계는, 복수의 패드 컨디셔닝 헤드들을 연마 패드의 표면에 대하여 압박하는 단계를 포함한다.

본 개시내용의 또 다른 양상은 연마 시스템을 제공하고, 연마 시스템은: 복수의 연마 모듈들을 포함하고, 각각의 연마 모듈은: 캐리어 플랫폼 및 캐리어 플랫폼으로부터 매달리는 하나 이상의 대응하는 캐리어 헤드를 포함하는 하나 이상의 캐리어 조립체를 포함하는 캐리어 지지 모듈; 하나 이상의 캐리어 헤드로 그리고 하나 이상의 캐리어 헤드로부터 기판들을 이송하기 위한 캐리어 로딩 스테이션; 연마 플래튼을 포함하는 연마 스테이션 - 캐리어 지지 모듈은, 하나 이상의 캐리어 조립체를 연마 플래튼 위에 배치된 기판 연마 위치와 캐리어 로딩 스테이션 위에 배치된 기판 이송 위치 사이에서 이동시키도록 위치됨 -; 및 컨디셔닝 조립체에 부착되고 컨디셔닝 조립체를 따라 선형으로 배치된 복수의 컨디셔닝 헤드들을 갖는 다중 디스크 패드 컨디셔너를 포함하고; 복수의 컨디셔닝 헤드들 각각은 그에 부착된 컨디셔닝 디스크를 갖는다.

다음의 가능한 장점들 중 하나 이상이 실현될 수 있다. 다중 디스크 패드 컨디셔너는 패드 컨디셔닝을 위한 시간을 감소시킬 수 있다. 다중 디스크 패드 컨디셔너는 다수의 컨디셔닝 표면들이 연마 패드 표면에 동시에 접촉할 수 있기 때문에 발생할 추가적이고/거나 더 효율적인 컨디셔닝을 제공한다. 따라서, 컨디셔닝 프로세스 시간이 감소될 수 있고, 종래의 패드 컨디셔너들과 비교하여, 컨디셔닝 요소들의 유효 수명이 연장될 수 있다.

하나 이상의 구현의 세부사항들이 이하의 설명 및 첨부 도면들에 제시된다. 다른 양상들, 특징들 및 장점들은 설명 및 도면들로부터 그리고 청구항들로부터 명백할 것이다.

이하에서, 첨부 도면들을 참조하여 본 개시내용의 특정 실시예들이 설명될 것이고, 첨부 도면들에서 유사한 참조 번호들은 유사한 요소들을 나타낸다. 산업에서의 표준 관행에 따라, 다양한 피쳐들이 축척에 따라 도시되지 않는다는 것이 강조된다. 실제로, 다양한 피쳐들의 치수들은 논의의 명확성을 위해 임의로 증가되거나 감소될 수 있다. 그러나, 첨부 도면들은 본원에 설명된 다양한 구현들을 예시하고, 본원에 설명된 다양한 기술들의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다는 것이 이해되어야 하며, 첨부 도면들에서:
도 1은 종래 기술에 따른 패드 컨디셔닝 조립체의 측면도를 예시하고;
도 2a는 본 개시내용의 다중 디스크 패드 컨디셔너를 갖는 연마 스테이션의 개략적인 측단면도이고;
도 2b는 연마 패드를 컨디셔닝하기 위해 연마 패드 상에 배치되는, 본 개시내용의 다중 디스크 패드 컨디셔너의 개략적인 사시도이고;
도 3은 본 개시내용의 실시예에서 사용되는 다층 디스크의 측면도이고;
도 4a 및 4b는 본 개시내용의 다중 디스크 패드 컨디셔너의 실시예의 개략적인 상면도들을 제공한다. 도 4a는 컨디셔닝 위치의 다중 디스크 패드 컨디셔너를 도시하고, 도 4b는 세정 위치의 다중 디스크 패드 컨디셔너를 도시하고;
도 5는 컨디셔닝 위치에서의, 본 개시내용의 다중 디스크 패드 컨디셔너의 실시예의 개략적인 상면도를 제공하고;
도 6a 및 6b는 본 개시내용의 다중 디스크 패드 컨디셔너의 다른 실시예의 개략적인 상면도들을 제공한다. 도 6a는 컨디셔닝 위치의 다중 디스크 패드 컨디셔너를 도시하고, 도 6b는 세정 위치의 다중 디스크 패드 컨디셔너를 도시하고;
도 7a 및 7b는, 각각, 연마 모듈의 일부로서 사용되는, 본 개시내용의 다중 디스크 패드 컨디셔너의 실시예의 위에서 내려다본 단면도들의 개략적인 측면도들이고;
도 8은 도 7a-7b의 연마 모듈의 대안적인 배열을 개략적으로 예시한다.

다음의 설명에서, 본 개시내용의 일부 실시예들의 이해를 제공하기 위해 다수의 세부사항들이 제시된다. 다음의 개시내용은 다양한 실시예들의 상이한 특징들을 구현하기 위한 많은 상이한 실시예들 또는 예들을 제공한다는 것이 이해되어야 한다. 본 개시내용을 단순화하기 위해 구성요소들 및 배열들의 특정 예들이 아래에 설명된다. 물론, 이들은 단지 예들이고, 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 추가적으로, 본 개시내용은 다양한 예들에서 참조 번호들 및/또는 문자들을 반복할 수 있다. 이러한 반복은 단순성 및 명확성을 위한 것이며, 그 자체가, 논의된 다양한 실시예들 및/또는 구성들 사이의 관계를 나타내지 않는다. 그러나, 시스템 및/또는 방법론이 이러한 세부사항들 없이 실시될 수 있다는 것, 및 설명된 실시예들로부터의 다수의 변형들 또는 수정들이 가능하다는 것이 관련 기술분야의 통상의 기술자들에 의해 이해될 것이다. 본 설명은 제한적인 의미로 간주되어서는 안 되며, 오히려 단지, 구현들의 일반적인 원리들을 설명하기 위한 목적으로 이루어진 것이다. 설명된 구현들의 범위는 발행된 청구항들을 참조하여 확인되어야 한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "연결한", "연결", "연결된", "~와 연결", 및 "연결하는"이라는 용어들은 "~와 직접 연결" 또는 "하나 이상의 요소를 통해 ~와 연결"을 의미하는 데 사용되고; "세트"라는 용어는 "하나의 요소" 또는 "하나 초과의 요소"를 의미하는 데 사용된다. 또한, "결합", "결합하는", "결합된", "함께 결합된", 및 "~와 결합된"이라는 용어들은 "함께 직접 결합된" 또는 "하나 이상의 요소를 통해 함께 결합된"을 의미하는 데 사용된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "상향" 및 "하향"; "상부" 및 "하부"; "최상부" 및 "바닥"이라는 용어들; 및 주어진 지점 또는 요소에 대한 상대 위치들을 나타내는 다른 유사한 용어들이, 일부 요소들을 더 명확히 설명하기 위해 활용된다.

본 개시내용의 실시예들은, 기판 연마와 동시에 연마 패드 표면을 컨디셔닝하고 텍스처링하기 위해 컨디셔닝 디스크, 예를 들어, 연마 다이아몬드 입자들로 코팅된 디스크가 회전 연마 패드에 대하여 가압되는 인-시튜 패드 컨디셔닝 단계를 포함하는 CMP 프로세스들을 제공한다. 그러나, 본 개시내용의 실시예들은 연마 패드의 엑스-시튜 컨디셔닝을 또한 허용한다는 것이 이해되어야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 알려진 패드 컨디셔닝 조립체(10)를 예시한다. 패드 컨디셔닝 조립체(10)는 베이스(12), 암(14), 컨디셔닝 헤드(16), 및 컨디셔닝 헤드(16)에 장착된 패드 컨디셔너(18)를 포함할 수 있다. 패드 컨디셔너(18)는 연마 입자들을 상부에 갖는 컨디셔닝 표면(20)을 가질 수 있다. 컨디셔닝 표면(20)은 연마 패드의 표면에 대하여 문지르고 연마 패드의 표면을 연마하도록 구성될 수 있다. 컨디셔닝 헤드(16)는, 패드 컨디셔너(18)의 컨디셔닝 표면(20)이 연마 패드의 연마 표면(도시되지 않음)에 맞물릴 수 있도록 패드 컨디셔너(18)를 (도 1에 도시된 바와 같은) 상승된 후퇴 위치로부터 하강된 연장 위치로 (화살표(21)에 의해 표시된 바와 같이) 수직으로 이동시키도록 구성될 수 있다. 컨디셔닝 헤드(16)는 종축(15)을 중심으로 패드 컨디셔너(18)를 회전시키도록 더 구성될 수 있다. 암(14)은 컨디셔닝 헤드(16)가 왕복 운동으로 연마 패드 표면(도시되지 않음)에 걸쳐 스위핑할 수 있도록 종축(15)을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다. 패드 컨디셔너(18)의 회전 운동과 컨디셔닝 헤드(16)의 왕복 운동은, 패드 컨디셔너(18)의 컨디셔닝 표면(20)으로 하여금, 오염물질들을 제거하고 표면을 재텍스처링하기 위해 연마 표면을 연마하는 것에 의해 연마 패드의 연마 표면을 컨디셔닝하게 할 수 있다.

본 개시내용의 실시예들에서, 패드 컨디셔닝을 위한 시간을 감소시킬 수 있는 다중 디스크 패드 컨디셔너가 제공된다. 다중 디스크 패드 컨디셔너는 다수의 컨디셔닝 표면들이 패드 컨디셔닝 프로세스 동안 연마 패드 표면에 동시에 접촉하고 연마 패드 표면을 연마할 수 있기 때문에 발생할 추가적인 패드 적용범위 및/또는 더 효율적인 컨디셔닝을 제공한다. 따라서, 컨디셔닝 프로세스 시간들이 감소될 수 있고, 단일 컨디셔닝 표면을 활용하는 종래의 패드 컨디셔너들과 비교하여, 컨디셔닝 요소들의 유효 수명이 연장될 수 있다.

본 개시내용의 다중 디스크 패드 컨디셔너의 실시예가 도 2a 및 2b에 예시된다. 구체적으로, 도 2a는 연마 스테이션(30) 내의 다중 디스크 패드 컨디셔너(50)의 개략적인 측단면도를 제공하고, 도 2b는 연마 패드를 컨디셔닝하기 위해 연마 패드(40) 상에 배치되는, 본 개시내용의 다중 디스크 패드 컨디셔너(50)의 개략적인 사시도를 제공한다.

도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, CMP 장치의 연마 스테이션(30)은, 연마 패드(40)를 지지하는 회전가능한 디스크 형상 플래튼(34), 및 기판(71)을 연마 패드(40)에 대하여 유지하기 위한 캐리어 헤드(70)를 포함한다. 본원에 논의된 바와 같이, CMP 장치는 다수의 연마 스테이션들을 포함할 수 있다.

본 개시내용의 실시예들에서, 연마 패드(40)는 외측 층(44) 및 더 연질인 후면 층(42)을 갖는 2층 연마 패드일 수 있다. 일부 경우들에서, 연마 패드(40)는 연질 연마 패드 또는 3D 프린팅된 연마 패드일 수 있다. 즉, 연마 패드(40)의 구성 물질들은 연질 물질들, 또는 중합체 물질들을 포함할 수 있는 3D 프린팅 물질들을 포함할 수 있다. 연마 패드는 40 내지 80 쇼어 D 스케일의 경도를 가질 수 있다.

플래튼(34)은 축(35)을 중심으로 회전하도록 작동가능하다. 예를 들어, 모터(32)는 플래튼(34) 및 연마 패드(40)를 회전시키기 위해 구동 샤프트(38)를 회전시킬 수 있다.

캐리어 헤드(70)는 지지 구조(72), 예를 들어, 캐러셀 또는 트랙으로부터 매달리며, 캐리어 헤드가 축(77)을 중심으로 회전할 수 있도록, 구동 샤프트(74)에 의해 캐리어 헤드 회전 모터(76)에 연결된다. 선택적으로, 캐리어 헤드(70)는, 예를 들어 캐러셀 또는 트랙(72) 상의 슬라이더 상에서 측방향으로 또는 캐러셀 자체의 회전 진동에 의해서 진동할 수 있다. 작동 시에, 플래튼은 플래튼의 중심 축(35)을 중심으로 회전되며, 캐리어 헤드는 캐리어 헤드의 중심 축(77)을 중심으로 회전되고, 연마 패드(40)의 최상부 표면에 걸쳐 측방향으로 병진된다. 다수의 캐리어 헤드들이 존재하는 경우, 각각의 캐리어 헤드(70)는 캐리어 헤드의 연마 파라미터들의 독립적인 제어를 가질 수 있는데, 예를 들어, 각각의 캐리어 헤드(70)는 각각의 기판(71)에 가해지는 압력을 독립적으로 제어할 수 있다.

캐리어 헤드(70)는 기판(71)의 후면측과 접촉하기 위한 기판 장착 표면을 갖는 가요성 멤브레인(80), 및 기판(71) 상의 상이한 구역들, 예를 들어, 상이한 방사상 구역들에 상이한 압력들을 가하기 위한 복수의 가압가능한 챔버들(82)을 포함할 수 있다. 캐리어 헤드(70)는 또한, 기판을 유지하기 위한 유지 링을 포함할 수 있다.

연마 스테이션(30)은, 연마액(38), 예컨대, 슬러리를 연마 패드(40) 상에 분배하기 위해 공급 포트 또는 조합된 공급-헹굼 암(39)을 포함할 수 있다.

연마 스테이션(30)은 또한, 본 개시내용의 다중 디스크 패드 컨디셔너(50)의 실시예를 포함한다. 일 실시예에서, 본 개시내용의 다중 디스크 패드 컨디셔너(50)는 선형으로 배열된 복수의 컨디셔닝 헤드들을 포함한다. 도 2a 및 2b에 예시된 예에서, 다중 디스크 패드 컨디셔너(50)는 3개의 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c)을 포함하지만, 특정 컨디셔닝 응용에 대한 사양에 따라, 임의의 개수의 컨디셔닝 헤드들이 활용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c)이 다중 디스크 패드 컨디셔너(50)의 컨디셔닝 암(52)을 따라 실질적으로 동일한 간격을 갖는 것으로 도시되지만, 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b, 54c)의 간격은 특정 컨디셔닝 프로세스에 유용한 임의의 간격으로 설정될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 도시된 바와 같이, 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c)에 더하여, 본 개시내용의 다중 패드 컨디셔너(50)는 베이스(53)(도 4a-7b) 및 베이스에 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c)을 연결하는 컨디셔닝 암(52)을 포함한다. 베이스(53)는 암 축(52A)(도 7a)을 중심으로 암(52)의 일부를 회전시키도록 구성된 액추에이터(59)를 포함할 수 있다. 따라서, 베이스(53)는 암(52) 및 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c)이 연마 패드(40)의 표면에 걸쳐 스위핑하게 하도록 구성된다.

연마 스테이션(30)은 또한, 세정액 및/또는 헹굼액을 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c)에 전달하도록 구성된 하나 이상의 노즐을 포함하는 세정 스테이션(90)(도 4a 및 4b에 도시됨)을 포함할 수 있다. 세정 스테이션(90)은 또한, 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c) 중 각각의 컨디셔닝 헤드의 컨디셔닝 표면과 맞물리도록 구성되는 연마 디스크들의 하나 이상의 브러쉬를 포함할 수 있다. 컨디셔닝 암(52) 및 베이스(53)는 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c)을 세정 스테이션(90) 밖으로 이동시킬 수 있고, 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c)을 연마 패드(40)의 최상부에 배치할 수 있다. 일부 실시예들에서, 세정 스테이션(90)은 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c)을 동시에 처리하도록 구성되고, 따라서, 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c)의 구성, 예컨대, 도 4a-4b 및 6a-6b에 예시된 구성들에 매칭되도록 성형된다.

컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c)은 연마 패드(40)와 동시에 접촉하게 될 수 있는 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 아래에 논의되는 바와 같이, 패드 컨디셔닝 레시피의 적어도 일부 동안 전체 개수보다 적은 개수의 컨디셔닝 디스크들을 연마 패드(40)와 동시에 접촉시키는 것이 바람직하다. 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c)은 일반적으로, 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c)의 바닥에 위치되고, 각각의 축(51a, 51b 및 51c)을 중심으로 회전할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 회전 축들(51a, 51b 및 51c) 각각은 컨디셔닝 암(52)의 길이를 따라 연장되는 제1 방향으로 거리를 두고 배치되고, 여기서 길이는 일반적으로, 암 축(52A)(도 7a)과 컨디셔닝 암(52)의 대향 원위 단부(opposing distal end) 사이의 거리에 의해 정의된다. 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c)의 바닥 표면은 컨디셔닝 프로세스 동안 연마 패드(40)의 표면에 접촉하는 연마 영역들을 포함한다. 컨디셔닝 동안, 연마 패드(40) 및 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c) 양쪽 모두가 회전할 수 있고, 그에 의해, 이러한 연마 영역들이 연마 패드(40)의 표면에 대해 이동하고, 이로써 연마 패드(40)의 표면을 연마하고 재텍스처링한다.

컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c)은 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c)을 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c)에 부착하기 위한 메커니즘들(예컨대, 기계적 부착 시스템들, 예를 들어, 볼트들 또는 스크류들, 또는 자기 부착 시스템들), 및 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c)을 각각의 회전 축(51a, 51b 및 51c)을 중심으로 회전시키기 위한 메커니즘들(예컨대, 컨디셔너 헤드 내부의 회전자들 또는 암을 통한 구동 벨트들)을 포함한다. 본 개시내용의 실시예들에서, 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c) 및 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c)은, 각각의 컨디셔닝 헤드(54a, 54b 및 54c)가 동일한 분당회전수(RPM)로 회전하게 하기 위해, 단일 모터에 의해 구동된다. 일 예에서, 각각의 컨디셔닝 헤드(54a, 54b 및 54c)는 연마 플래튼의 RPM과 실질적으로 동일한 RPM 또는 유사한 RPM(+/- 20%)으로 회전한다. 대안적인 실시예들에서, 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c)은 상이한 모터들, 상이한 기어링, 또는 관련 기술분야에 알려져 있는 다른 회전 제어 메커니즘들의 사용을 통해 상이한 RPM들로 회전될 수 있다.

일부 실시예들에서, 회전 연마 패드의 반경에 따른 회전 연마 패드(40)의 선형 속도의 변동으로 인해(즉, 속도 (v) = ω·r, 여기서 ω는 각속도(rad/s)이고, r은 플래튼의 반경(mm)), 암(52)이 연마 패드에 걸쳐 스위핑될 때, 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c) 각각의 회전 속도를 연마 패드 상에서의 그들의 방사상 위치에 대해 조정하는 것이 바람직하다. 일 예에서, 암(52)이 플래튼(34)의 반경과 정렬될 때(예를 들어, 도 5에서 실선으로 된 다중 디스크 패드 컨디셔너(50)), 컨디셔닝 헤드(54c)는 컨디셔닝 헤드(54a)의 각속도보다 큰 각속도를 갖는 컨디셔닝 헤드(54b)의 각속도보다 큰 각속도로 회전된다. 다른 예에서, 암(52)이 플래튼(34)의 반경에 대해 접선 관계로 정렬될 때(예를 들어, 도 5에서 파선으로 된 다중 디스크 패드 컨디셔너(50)), 컨디셔닝 헤드(54c)는 컨디셔닝 헤드(54b) 및 컨디셔닝 헤드(54a)의 각속도와 유사한 각속도로 회전될 수 있는데, 이는 컨디셔닝 헤드들 각각에 의해 경험되는 패드의 선형 속도가 유사할 것이기 때문이다. 본 개시내용의 실시예들에서, 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c) 및 연마 패드(40)(즉, 플래튼) 양쪽 모두는 패드 컨디셔닝 프로세스 동안 가변 RPM으로 구동된다. 하나의 처리 구성에서, 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c) 및 연마 패드(40)는, 패드 컨디셔닝 프로세스 동안의 각각의 순간에, 실질적으로 동일한 RPM 또는 유사한 RPM(+/- 20%)으로 구동된다.

추가적으로, 다중 디스크 패드 컨디셔너(50)는 또한, 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c)과 연마 패드(40) 사이의 압력(즉, 하향력)을 조절하기 위한 메커니즘들(예컨대, 베이스 또는 컨디셔닝 헤드들 내부의 공압 또는 기계적 액추에이터들)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 컨디셔닝 디스크들(54a, 54b 및 54c)은 연마 패드(50)에 대한 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c)의 압력을 조정하기 위해 하향력 액추에이터를 각각 포함할 수 있다. 본 개시내용의 실시예들에서, 하향력 액추에이터는, 베이스(53) 내에 배치되고 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c) 전부의 압력을 균일하게 제어하기 위해 사용되는 단일 전자 압력 조절기(EPR)를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 대안적인 실시예들에서, 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c)의 압력은 더 양호한 제어를 위한 힘 생성 디바이스를 포함하는 하향력 액추에이터의 사용에 의해 독립적으로 조절될 수 있다. 그러한 압력 제어 메커니즘들은 알려져 있고, 본 개시내용의 실시예들에서 많은 가능한 구현들을 가질 수 있으며, 예를 들어, 공기 실린더들, 블래더들, 솔레노이드들 또는 다른 유사한 디바이스들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 컨디셔닝 디스크들(54a, 54b 및 54c) 각각에 인가되는 압력은, 컨디셔닝 디스크들(54a, 54b 및 54c) 중 하나 이상이 연마 패드(40)와 접촉하여 배치되도록 조정된다. 따라서, 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c)과 연마 패드(40) 사이의 압력을 조절하기 위해 사용되는 하향력 액추에이터 또는 하향력 액추에이터들은 또한, 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c) 중 하나 이상을 연마 패드의 표면으로부터 후퇴시키고/거나 처리 동안 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c) 중 하나 이상의 다른 컨디셔닝 디스크와 연마 패드(40) 사이에 정압을 동시에 생성하도록 구성된다.

본 개시내용의 실시예들에서, 다중 디스크 패드 컨디셔너(50)의 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c)은 연마 요소들, 예컨대, 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c)에 고정된 연마 다이아몬드 입자들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 다른 조성물들, 예컨대, 탄화규소가 연마 다이아몬드 입자들을 대신하여 또는 그에 추가하여 사용될 수 있다는 것이 이해된다. 연마 다이아몬드 입자들은 연마 패드(40)로부터 물질을 제거(예를 들어, 절단, 연마, 스크래핑)할 수 있는 구조를 제공한다. 각각의 개별 연마 다이아몬드 입자는 하나 이상의 절단점, 리지 또는 메사를 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 연마 다이아몬드 입자들은 형상이 실질적으로 직육면체이다. 그러한 "블록형" 연마 입자들은 다른 형상들, 예컨대, 들쭉날쭉한 형상, 팔면체 형상 등과 비교하여, 3D 프린팅된 연마 패드들에 사용되는 물질의 우수한 컨디셔닝, 예를 들어, 패드에 걸쳐 균일한 표면 거칠기를 유지하면서 낮은 마모율을 제공할 수 있다. 일부 구현들에서, 연마 다이아몬드 입자들은 크기가 125-250 ㎛이다. 일부 구현들에서, 다이아몬드 연마 입자들은 140-200 ㎛, 예를 들어, 150-180 ㎛의 평균 직경, 및 40 ㎛ 미만, 예를 들어, 30 ㎛ 미만, 예를 들어, 20 ㎛ 미만, 예를 들어, 10 ㎛ 미만의 표준 편차를 갖는다. 이러한 크기 범위는, 3D 프린팅된 연마 패드들에 사용되는 물질의 우수한 컨디셔닝, 예를 들어, 패드에 걸쳐 균일한 표면 거칠기를 유지하면서 낮은 마모율을 제공할 수 있다.

본 개시내용의 다른 실시예에서, 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c) 각각은 다층 다이아몬드 디스크를 포함한다. 도 3은 다층 다이아몬드 디스크(300)의 실시예의 측면도를 제공한다. 도시된 바와 같이, 각각의 다층 다이아몬드 디스크(300)는 일반적으로 평면 디스크 형태의 지지 플레이트(302)를 포함한다. 지지 플레이트(302)는 컨디셔닝 디스크들(54a, 54b 및 54c)과 접촉할 수 있는 상부 표면(302a), 및 하부 표면(302b)을 갖는다. 지지 플레이트(302)는 내구성있는 강성 물질, 예를 들어, 금속, 예컨대, 스테인리스 강, 또는 세라믹일 수 있다.

고무, 엘라스토머, 실리콘 등으로 구성된 가요성 부재(304)가 지지 플레이트(302)의 하부 표면(302b)에 부착된다. 가요성 부재(304)의 상부 표면(304a)은 지지 플레이트(302)의 하부 표면(302b)에 부착된다. 가요성 부재(304)의 하부 표면(304b)은 가요성 물질, 예컨대, 엘라스토머 물질로 구성된 가요성 백킹 요소(306)에 부착된다. 일 예에서, 가요성 백킹 요소(306)는 고무 또는 실리콘 물질을 포함한다. 일 실시예에서, 가요성 백킹 요소(306)는 얇은 금속 플레이트(예를 들어, SST 또는 알루미늄(Al) 포일 또는 플레이트) 등을 포함한다. 가요성 백킹 요소(306)는 패드 컨디셔닝 프로세스 동안 다층 다이아몬드 디스크(300) 및 패드(40)에 하향력을 인가하도록 구성된 하향력 액추에이터에 의해 인가되는 하중들 하에서 변형가능해야 한다.

이 실시예에서, 연마 다이아몬드 입자들(308)은 다양한 기법들에 의해 가요성 백킹 요소(306)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 연마 다이아몬드 입자들(308)은 알려진 전기도금 및/또는 전착 프로세스들에 의해 가요성 백킹 요소(306)에 부착될 수 있다. 다른 예로서, 연마 다이아몬드 입자들(308)은 유기 결합, 납땜 또는 용접 프로세스들에 의해 가요성 백킹 요소(306)에 부착될 수 있다.

본 개시내용의 이 실시예에서의 다층 디스크(300)는 연마 다이아몬드 입자들(308)과 연마 패드(306) 사이에 더 양호한 접촉을 제공한다. 가요성 부재(304) 및 가요성 백킹 요소(306)에 의해 제공되는 가요성은, 심지어, 컨디셔닝 프로세스로부터의 통상의 마모 및 인열을 통해 마멸된 연마 다이아몬드 입자들(308)에 대해서도, 연마 다이아몬드 입자들(308)이 연마 패드(40)와 실질적으로 일정한 접촉을 유지할 수 있게 한다. 가요성 부재(304) 및 가요성 백킹 요소(308)는 압력이 지지 플레이트(302)에 인가될 때 개별 연마 다이아몬드 입자들(308) 사이에 일정한 접촉을 유지하도록 굴곡된다.

도 4a 및 4b는 본 개시내용의 다중 디스크 패드 컨디셔너(50)의 실시예의 개략적인 상면도들을 제공한다. 컨디셔닝을 준비하기 위해, 도 4a에 도시된 바와 같이, 컨디셔닝 암(52)은 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c)이 연마 패드(40) 위에 위치되도록 컨디셔닝 베이스(51)에 대하여 회전된다. 컨디셔닝을 수행하기 위해, 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c) 내부의 공압 또는 기계적 액추에이터들(도시되지 않음)은 연마 패드(40)와 맞물리도록 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c)의 수직 위치를 조정한다. 이전에 논의된 바와 같이, 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c)에 인가되는 압력은 단일 EPR에 의해 균일하게 인가될 수 있거나, 대안적인 실시예들에서, 압력은 개별 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c) 각각에 독립적으로 인가될 수 있다.

컨디셔닝 동안, 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c) 내에 하우징된 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c)은 미리 정의된 방향으로 회전된다. 미리 정의된 방향은 연마 스테이션의 최상부 측으로부터 볼 때 반시계 방향 또는 시계 방향일 수 있다. 도 4a 및 4b에 도시된 실시예에서, 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c)은 하나 이상의 벨트(60)를 통해 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c) 및/또는 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c)에 회전력을 부여하는 단일 모터(58)에 의해 구동된다. 대안적인 실시예들에서, 체인들, 롤러 체인들, 스프로켓들, 또는 관련 기술분야에 알려진 다른 메커니즘들이 컨디셔닝 디스크들의 회전을 구동하는 데 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 대안적인 실시예들에서, 개별 모터들(도시되지 않음) 또는 기어링 메커니즘들이 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c)을 독립적으로 구동하는 데 사용될 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다.

연마 스테이션(20)은 또한, 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c)을 헹굼 또는 세정하기 위한 세정액을 포함하는 세정 스테이션(90)을 포함할 수 있다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 컨디셔닝 암(52)은 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c)을 연마 패드(40)로부터 멀리 세정 스테이션(90)의 최상부 위치 내로 이동시켰다. 세정 단계는 새로운 기판들이 연마되고 있거나 변경되는 동안 발생할 수 있다.

도 4a 및 4b에 도시된 실시예에서, 컨디셔닝 암(52)은, 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c)이 연마 패드(40)와 맞물리는 동안, 각각의 컨디셔닝 디스크(56a, 56b 및 56c)가 연마 패드(40)의 특정 방사상 구역 상에 작용하도록 정지 상태로 유지되거나 소량만큼 스위핑할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같은 대안적인 실시예들에서, 컨디셔닝 암(52)은, 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b 및 56c)이, 연마 패드(40) 상에서 컨디셔닝 암(52)의 방사상 위치에 따라, 연마 패드(40)의 표면 상의 다수의 구역들 또는 유사한 구역들 상에 동시에 작용할 수 있도록 연마 패드(40)의 에지까지 스위핑할 수 있다.

본 개시내용의 다중 디스크 패드 컨디셔너(50)의 대안적인 실시예가 도 6a 및 6b에 도시된다. 도 6a는 컨디셔닝 위치의 다중 디스크 패드 컨디셔너(50)를 도시하고, 도 6b는 세정 위치의 다중 디스크 패드 컨디셔너(50)를 도시한다. 이 실시예에서, 복수의(2개가 도시됨) 컨디셔닝 헤드 피벗 베이스들(120a, 120b)이 존재하고, 각각의 피벗 베이스(120a, 120b)는 컨디셔닝 헤드 피벗 암(122a, 122b)을 갖고, 컨디셔닝 헤드 피벗 암은, 컨디셔닝 헤드 피벗 암들(122a, 122b)이, 화살표들(121)에 의해 표시된 바와 같이 피벗 베이스들(120a, 120b)에 대하여 회전할 수 있도록, 컨디셔닝 암(52)에 회전가능하게 부착된다. 피벗 암들(122a, 122b)의 회전은 다른 액추에이터들, 벨트들 또는 다른 알려진 메커니즘들과 조합하여 액추에이터(58)에 의해 제어될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 피벗 암들(122a, 122b)의 회전은 동일한 RPM으로 균일할 수 있거나, 각각의 피벗 암(122a, 122b)에 대해 독립적으로 제어될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

도 6a 및 6b에 도시된 실시예에서, 피벗 암들(122a, 122b)은 하나 이상의 컨디셔닝 헤드를 더 포함한다. 도시된 실시예에서, 각각의 피벗 암(122a, 122b)은 2개의 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b, 54c 및 54d)을 갖지만, 다른 실시예들은 특정 컨디셔닝 응용의 사양들 및 요건들에 따라 임의의 개수의 컨디셔닝 헤드를 가질 수 있다. 본 개시내용의 이전의 실시예들과 함께 논의된 바와 같이, 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b, 54c 및 54d)은 연마 패드에 맞물리기 위한 연마 디스크들 또는 연마 영역들을 더 포함하고, 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b, 54c 및 54d)은 동일한 RPM으로 균일하게 또는 독립적으로 회전할 수 있다.

도 6a에 예시된 바와 같이, 이 실시예에서, 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b, 54c 및 54d)이 독립적으로 회전하고 있는 동안, 그리고 피벗 암들(122a, 122b)이 회전하고 있는 동안, 컨디셔닝 암(52)이 스위핑하도록 연마 패드(40)가 다중 디스크 컨디셔너(50)에 의해 맞물리고, 컨디셔닝 프로세스의 효율의 증가를 초래하는데, 이는 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b, 54c 및 54d) 내에 하우징된 컨디셔닝 디스크들(56a, 56b, 56c 및 56d)이 연마 패드(40)의 다수의 영역들을 동시에 다룰 수 있기 때문이다. 일단 컨디셔닝 프로세스가 완료되면, 도 6b에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b, 54c 및 54d)은 세정 스테이션(90)에 대한 접근을 위해 선형 정렬로 회전될 수 있다.

도 7a 및 7b는 높은 처리량 밀도의 CMP 시스템에서 사용되는 본 개시내용의 다중 디스크 패드 컨디셔너의 실시예들을 도시한다. 도 7a는 본원에 설명된 바와 같은 복수의 연마 모듈들 중 하나 이상으로서 사용될 수 있는, 일 실시예에 따른 높은 처리량의 CMP 연마 시스템의 개략적인 측면도이다. 도 7b는 선(A-A)을 따라 취해진, 도 7a의 위에서 내려다본 단면도이다.

여기서, 연마 모듈(200a)은 모듈식 프레임(210) 내에 배치되고, 제1 캐리어 조립체(230a) 및 제2 캐리어 조립체(230b)를 포함하는 캐리어 지지 모듈(220)을 포함하며, 여기서, 캐리어 조립체들(230a, 230b) 각각은 대응하는 캐리어 헤드(231)를 포함한다. 연마 모듈(200a)은, 기판들을 캐리어 헤드들로 그리고 캐리어 헤드들로부터 로딩 및 언로딩하기 위한 스테이션, 본원에서는 캐리어 로딩 스테이션(240), 및 연마 스테이션(250)을 더 포함한다. 본원의 실시예들에서, 캐리어 지지 모듈(220), 캐리어 로딩 스테이션(240), 및 연마 스테이션(250)은 모듈식 프레임(210) 내에 일대일대일 관계로 배치된다. 본원에서 설명된 이러한 일대일대일 관계 및 배열들은, 본원에 설명된 높은 처리량 밀도의 기판 취급 방법들을 가능하게 하기 위해 적어도 2개의 기판들(280)의 동시적인 기판 로딩/언로딩 및 연마 작동들을 용이하게 한다.

여기서, 모듈식 프레임(210)은, 복수의 수직으로 배치된 지지부들, 본원에서는 직립 지지부들(211), 수평으로 배치된 테이블탑(212), 및 테이블탑(212) 위에 배치되고 그로부터 이격된 오버헤드 지지부(213)를 특징으로 한다. 직립 지지부들(211), 테이블탑(212), 및 오버헤드 지지부(213)는 처리 영역(214)을 집합적으로 한정한다. 여기서, 모듈식 프레임(210)은 위에서 내려다볼 때(도 7b) 일반적으로 직사각형의 풋프린트를 갖고, 여기서 직립 지지부들(211)의 4개의 개별 직립 지지부들은 테이블탑(212) 및 오버헤드 지지부(213) 양쪽 모두의 4개의 외향 코너들에 각각 결합된다. 다른 실시예들에서, 테이블탑(212) 및 오버헤드 지지부(213)는 직립 지지부들(211)과 기판 취급 작동들 사이의 간섭을 방지하도록 선택된 다른 적합한 위치들에서 직립 지지부들(211)에 결합될 수 있다. 다른 실시예들에서, 모듈식 프레임(210)은 위에서 내려다볼 때 임의의 원하는 풋프린트 형상을 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 연마 모듈(200a)은, 처리 영역(214)을 둘러싸고 이 처리 영역을 모듈식 연마 시스템(200)의 다른 부분들로부터 격리시키기 위해 모듈식 프레임(210)의 인접한 코너들 사이에 각각 수직으로 배치된 복수의 패널들(215)을 더 포함한다. 그러한 실시예들에서, 패널들(215) 중 하나 이상은 전형적으로, 처리 영역(214) 안팎으로의 기판 이송을 수용하기 위해 패널을 통해 형성된 슬릿 형상 개구부(도시되지 않음)를 가질 것이다.

여기서, 캐리어 지지 모듈(220)은 오버헤드 지지부(213)로부터 매달리고, 오버헤드 지지부(213)의 개구부를 통해 배치된 지지 샤프트(221), 지지 샤프트(221)에 결합된 액추에이터(222), 및 지지 샤프트(221)에 결합되고 지지 샤프트에 의해 지지되는 캐리어 플랫폼(223)을 포함한다. 액추에이터(222)는, 지지 샤프트(221)를, 그리고 따라서 캐리어 플랫폼(223)을 지지 샤프트 축(A)을 중심으로 시계 방향 및 반시계 방향으로 회전시키거나 대안적으로 피벗시키기 위해 사용된다. 다른 실시예들(도시되지 않음)에서, 지지 샤프트(221)는 베이스(212)로부터 상향 연장되도록 베이스 상에 장착되고/거나 베이스에 결합될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 캐리어 플랫폼(221)은 지지 샤프트(221)의 상단부에 결합되고, 상단부 상에 배치되고/거나 상단부에 의해 다른 방식으로 지지된다. 그러한 실시예들에서, 지지 샤프트(221)는, 아래에서 설명되는 캐리어 로딩 스테이션(240)과 연마 스테이션(250) 사이의 영역에 수직으로 배치될 수 있다.

도시된 바와 같이, 캐리어 플랫폼(223)은 캐리어 조립체들(230a, 230b)에 대한 지지를 제공하고, 처리 영역(214)에 배치되는 지지 샤프트(221)의 단부에 결합된다. 여기서, 캐리어 플랫폼(223)은 상부 표면, 및 상부 표면에 대향하는, 테이블탑을 향한 하부 표면을 포함한다. 캐리어 플랫폼(223)은 원통형 디스크로서 도시되지만, 캐리어 조립체들(230a, 230b)의 구성요소들을 지지하도록 크기가 정해진 임의의 적합한 형상을 포함할 수 있다. 캐리어 플랫폼(223)은 전형적으로, 통상적으로 사용되는 연마 유체들의 부식 영향들에 저항성이 있는 비교적 경량의 강성 물질, 예컨대, 알루미늄으로 형성된다. 일부 실시예들에서, 캐리어 지지 모듈(220)은, 캐리어 플랫폼(223)의 상부 표면 상에 배치된 하우징(225)을 더 포함한다. 하우징(225)은 바람직하게, 연마 프로세스로부터의 연마 유체 과분무가, 하우징(225)에 의해 한정된 영역의 캐리어 플랫폼(223) 상에 또는 캐리어 플랫폼 위에 배치된 구성요소들과 접촉하게 되고 구성요소들에 부식을 야기하는 것을 방지한다. 유익하게, 하우징(225)은 또한, 입자들을 야기하는 오염물질들 및/또는 다른 결함이, 하우징에 포함된 구성요소들로부터 기판 처리 영역들로 이송되는 것을 방지하는데, 그렇게 하지 않으면 그러한 오염물질들 및/또는 다른 결함은 기판 표면에 손상, 예컨대, 스크래치들 및/또는 다른 결함성을 야기할 수 있다.

도시된 바와 같이, 캐리어 플랫폼(223)은 2개의 캐리어 조립체들, 즉, 제1 캐리어 조립체(230a) 및 제2 캐리어 조립체(230b)에 지지를 제공하고, 이에 의해, 캐리어 지지 모듈(220) 및 캐리어 조립체들(230a, 230b)은 모듈식 프레임(210) 내에서 일대이 관계로 배열된다. 따라서, 캐리어 지지 모듈(220), 캐리어 조립체들(230a, 230b), 캐리어 로딩 스테이션(240), 및 연마 스테이션(250)은 모듈식 프레임(210) 내에서 일대이대일대일 관계로 배열된다. 일부 실시예들에서, 캐리어 지지 모듈(220)은 단일 캐리어 조립체, 예컨대, 제1 캐리어 조립체(230a)만을 지지한다. 일부 실시예들에서, 캐리어 지지 모듈(220)은 2개 이하의 캐리어 조립체들, 예컨대, 제1 캐리어 조립체(230a) 및 제2 캐리어 조립체(230b)를 지지한다. 일부 실시예들에서, 캐리어 지지 모듈(220)은 2개 이하 및 2개 이상의 캐리어 조립체들(230a, 230b)을 지지하도록 구성된다.

전형적으로, 캐리어 조립체들(230a, 230b) 각각은 캐리어 헤드(231), 캐리어 헤드(231)에 결합된 캐리어 샤프트(232), 하나 또는 복수의 액추에이터, 예컨대, 제1 액추에이터(233) 및 제2 액추에이터(234), 및 공압 조립체(235)를 포함한다. 여기서, 제1 액추에이터(233)는 캐리어 샤프트(232)에 결합되고, 캐리어 샤프트(232)를 각각의 캐리어 축(B 또는 B')을 중심으로 회전시키는 데 사용된다. 제2 액추에이터(234)는 제1 액추에이터(233)에 결합되고, 캐리어 플랫폼(221)에 대한 제1 위치와 제1 위치로부터 방사상 외측에 배치된 제2 위치 사이의 거리(도시되지 않음)만큼 또는 제1 위치와 제2 위치 사이에 배치된 위치들로 캐리어 샤프트(232)를 진동시키는 데 사용된다. 전형적으로, 캐리어 샤프트(232)는, 적어도 부분적으로, 연마 패드(40)의 불균등한 마모를 방지하기 위해, 연마 패드(40)의 내경과 연마 패드(40)의 외경 사이에서 캐리어 헤드(231)를, 그리고 따라서, 캐리어 헤드에 배치된 기판(280)을 스위핑하도록 기판 연마 동안 진동된다. 유익하게, 캐리어 샤프트(232)를 진동시킴으로써 캐리어 헤드(231)에 부여되는 선형(스위핑) 운동은 또한, 캐리어 헤드(231)가 연마 유체 분배 암(253) 및/또는 다중 디스크 패드 컨디셔닝 암(52)(도 7b)의 위치결정과 간섭되지 않도록 연마 패드(40) 상에 캐리어 헤드(231)를 위치시키는 데 사용될 수 있다.

캐리어 샤프트들(232)은 캐리어 플랫폼(223)을 통해 배치된 개구부들을 통해 배치된다. 전형적으로, 액추에이터들(233 및 234)은 캐리어 플랫폼(223) 위에 배치되고, 캐리어 플랫폼(223) 및 하우징(225)에 의해 한정된 영역 내에 둘러싸인다. 캐리어 플랫폼(223)의 개구부들의 각각의 위치들 및 개구부들을 통해 배치된 캐리어 샤프트들(232)의 위치는, 캐리어 헤드(231)가 기판 연마로부터 기판 로딩 또는 언로딩 위치로 이동될 때의 캐리어 헤드의 스윙 반경을 결정한다. 캐리어 헤드(231)의 스윙 반경은, 본원에 설명된 모듈식 연마 시스템들의 연마 모듈들(200a) 사이의 최소 간격뿐만 아니라, 연마 프로세스에 대해 엑스-시튜인, 즉, 그와 동시에 수행되지 않는 처리 모듈 내에서의 프로세스들을 수행하는 능력도 결정할 수 있다.

일부 실시예들에서, 캐리어 헤드(231)의 스윙 반경은 연마될 기판의 직경의 약 2.5배 이하, 예컨대, 연마될 기판의 직경의 약 2배 이하, 예컨대, 연마될 기판의 직경의 약 1.5배 이하이다. 예를 들어, 300 mm 직경의 기판을 연마하도록 구성된 연마 모듈(100a)의 경우, 캐리어 헤드(231)의 스윙 반경은 약 750 mm 이하, 예컨대, 약 600 mm 이하, 또는 약 450 mm 이하일 수 있다. 다른 크기의 기판들을 연마하도록 구성된 연마 모듈들에 대해 적절한 크기조정이 사용될 수 있다. 캐리어 헤드(231)의 스윙 반경은 캐리어 플랫폼(223)의 스윙 반경보다 더 크거나 더 작거나 동일할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 캐리어 헤드(231)의 스윙 반경은 캐리어 플랫폼(223)의 스윙 반경 이하이다.

여기서, 각각의 캐리어 헤드(231)는, 캐리어 샤프트(232)를 통해 배치된 하나 이상의 도관(도시되지 않음)을 통해 공압 조립체(235)에 유체 결합된다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "유체 결합"이라는 용어는, 2개 이상의 요소들이 유체 연통하도록, 즉, 유체가 그들 사이에서 직접 또는 간접적으로 유동할 수 있도록 직접 또는 간접적으로 연결되는 2개 이상의 요소들을 지칭한다. 전형적으로, 공압 조립체(235)는, 캐리어 헤드(231)가 캐리어 플랫폼(223) 아래에서 회전하는 동안 공압 조립체(235)가 캐리어 플랫폼에 대해 정지 위치에 유지되는 것을 허용하는 로터리 결합체(도시되지 않음)를 사용하여 캐리어 샤프트(232)에 유체 결합된다. 공압 조립체(235)는 가압된 가스들 및/또는 진공을 캐리어 헤드(231)에, 예를 들어, 캐리어 헤드(231) 내에 배치된 하나 이상의 챔버(도시되지 않음)에 제공한다. 다른 실시예들에서, 본원에 설명된 바와 같은 공압 조립체(235)의 구성요소들에 의해 수행되는 하나 이상의 기능은 또한, 전기기계 구성요소들, 예를 들어, 전기기계 액추에이터들에 의해 수행될 수 있다.

캐리어 헤드(231)는, 캐리어 헤드(231)의 다른 구성요소들과 함께, 캐리어 헤드에 배치된 챔버들을 한정할 수 있는 가요성 구성요소들, 예컨대, 블래더들, 다이어프램들, 또는 멤브레인 층들(도시되지 않음) 중 하나 이상을 종종 특징으로 할 것이다. 캐리어 헤드(231)의 가요성 구성요소들 및 가요성 구성요소들에 의해 한정된 챔버들은 기판 연마 및 기판 로딩 및 언로딩 작동들 양쪽 모두에 유용하다. 예를 들어, 하나 이상의 가요성 구성요소에 의해 한정되는 챔버는, 캐리어 헤드의 구성요소들을 기판의 후면측에 대하여 누름으로써, 캐리어 헤드에 배치된 기판을 연마 패드를 향하여 압박하도록 가압될 수 있다. 연마가 완료될 때, 또는 기판 로딩 작동들 동안, 기판은, 기판의 후면측과 접촉하는 멤브레인 층의 상향 편향을 야기하기 위해 동일하거나 상이한 챔버에 진공을 인가함으로써, 캐리어 헤드에 진공 척킹될 수 있다. 멤브레인 층의 상향 편향은 멤브레인과 기판 사이에 저압 포켓을 생성할 것이고, 따라서, 기판을 캐리어 헤드(231)에 진공 척킹할 것이다. 기판이 캐리어 헤드(231)로부터 캐리어 로딩 스테이션(240) 내로 언로딩되는 기판 언로딩 작동들 동안, 가압된 가스가 챔버 내로 도입될 수 있다. 챔버의 가압된 가스는 기판을 캐리어 헤드(231a, 231b)로부터 캐리어 로딩 스테이션(240) 내로 방출하기 위해 멤브레인의 하향 편향을 야기한다.

여기서, 캐리어 로딩 스테이션(240)은 수조(241), 수조(241)에 배치된 리프트 부재(242), 및 리프트 부재(242)에 결합된 액추에이터(243)를 포함하는 로드 컵을 갖는다. 일부 실시예들에서, 캐리어 로딩 스테이션(240)은, 기판 연마 이전 및/또는 이후에 기판(280) 및/또는 캐리어 헤드(231)로부터 잔류 연마 유체들을 세정하는 데 사용될 수 있는 세정 유체들, 예컨대, 탈이온수를 제공하는 유체 공급원(244)에 결합된다. 전형적으로, 기판(280)은 "아래를 향한" 배향, 즉, 디바이스 측이 아래인 배향으로 캐리어 로딩 스테이션(240) 내로 로딩된다. 따라서, 리프트 부재(242)의 표면들과의 접촉을 통한 기판의 디바이스 측 표면에 대한 손상을 최소화하기 위해, 리프트 부재(242)는 기판(280)을 기판의 둘레 주위에서, 또는 둘레의 부분들 주위에서 지지하는 환형 기판 접촉 표면을 종종 포함할 것이다. 다른 실시예들에서, 리프트 부재(242)는 기판의 외측 둘레에 근접하여 또는 외측 둘레에서 기판(280)에 접촉하도록 배열된 복수의 리프트 핀들을 포함할 것이다. 일단 기판(280)이 캐리어 로딩 스테이션(240) 내로 로딩되면, 캐리어 헤드(231) 내로의 진공 척킹을 위해, 리프트 부재(242)를, 그리고 따라서 기판(280)을 그 위에 위치된 캐리어 헤드(231)를 향하여 이동시키는 데 액추에이터(243)가 사용된다. 그 다음, 캐리어 헤드(231)는 기판(180)이 연마 스테이션 상에서 연마될 수 있도록 연마 스테이션(250)으로 이동된다.

다른 실시예들에서, 캐리어 로딩 스테이션(240)은 기판이 연마 스테이션에서 처리되기 이전 및/또는 이후에 기판 표면을 버핑하는, 예를 들어, 부드럽게 연마하는 데 사용될 수 있는 버프 플래튼을 특징으로 한다. 그러한 실시예들 중 일부에서, 기판 이송을 사용하여 캐리어 로딩 스테이션으로의 그리고 캐리어 로딩 스테이션으로부터의 기판 이송을 위한 공간을 만들고/거나 캐리어 헤드들(231)로의 그리고 캐리어 헤드들로부터의 기판 이송을 용이하게 하기 위해, 버프 플래튼은 수직 방향으로 이동가능하다. 일부 실시예들에서, 캐리어 로딩 스테이션(240)은, 예를 들어, 기판이 연마 스테이션(250)에서 처리되기 이전 및/또는 이후에, 기판의 둘레 에지에 근접한 영역들로부터 물질을 제거하기 위해, 에지 보정 스테이션으로서 더 구성된다. 일부 실시예에서, 캐리어 로딩 스테이션(240)은, 연마 이전 및/또는 이후에 기판 상에 배치된 물질 층의 두께를 측정하고, 기판의 필드 표면으로부터 물질 층이 제거되었는지를 결정하기 위해 연마 이후에 기판을 검사하고/거나, 연마 이전 및/또는 이후에 결함들에 대해 기판 표면을 검사하는 데 사용될 수 있는, 결함 검사 스테이션 및/또는 계측 스테이션으로서 더 구성된다. 그러한 실시예들에서, 기판은, 계측 및/또는 결함 검사 스테이션을 사용하여 획득된 측정치 또는 표면 검사 결과들에 기초하여, 추가의 연마를 위해 연마 패드로 복귀될 수 있고/거나, 상이한 기판 처리 모듈 또는 스테이션, 예컨대, 상이한 연마 모듈(200) 또는 LSP 모듈(330)(도 8에 도시됨)로 지향될 수 있다.

여기서, 캐리어 로딩 스테이션(240)의 중심(C)을 통해 배치된 수직선은 원형 기판(280)(예를 들어, 위에서 내려다볼 때 규소 웨이퍼)의 중심과 동일 선상에 있다. 도시된 바와 같이, 중심(C)은 기판(280)이 그 위에 배치된 캐리어 헤드(231)에 로딩되거나 그로부터 언로딩될 때 샤프트 축(B 또는 B')과 동일 선상에 있다. 다른 실시예들에서, 기판(280)이 캐리어 헤드(231)에 배치될 때, 기판(280)의 중심(C)은 샤프트 축(B)으로부터 오프셋될 수 있다.

연마 스테이션(250)은 플래튼(251), 연마 패드(40), 연마 유체 분배 암(253), 유체 분배 암(253)에 결합된 액추에이터(도시되지 않음), 패드 컨디셔닝 암(52), 패드 컨디셔닝 암(52)의 제1 단부에 결합된 모터 또는 액추에이터(58), 패드 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c), 및 세정 스테이션(90)을 특징으로 한다. 패드 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c)은 패드 컨디셔닝 암(52)에 결합된다. 다른 실시예들에서, 유체 분배 암(253)은 연마 플래튼(251)의 회전 중심에 대해 고정된 위치에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 유체 분배 암(253)은, 캐리어 헤드들(231)이, 캐리어 플랫폼(223)에 결합된 액추에이터(222)에 의해 회전될 때 캐리어 헤드들(231)과의 간섭을 회피하도록 만곡될 수 있다.

여기서, 연마 스테이션(250)은, 연마 플래튼(251)을 둘러싸고 그로부터 이격되어 배수조(259)(도 7a)를 한정하는 펜스(258)(도 7a)를 더 포함한다. 연마 유체 및 연마 유체 부산물들은 배수조(259)에 수집되고, 배수조와 유체 연통하는 배수부(260)를 통해 배수조로부터 제거된다. 다른 실시예들에서, 펜스(258)는 연마 플래튼(251)의 각각의 부분들 주위에 배치되거나 각각의 부분들 위에 부분적으로 배치된 하나 이상의 섹션을 포함할 수 있고/거나 캐리어 로딩 스테이션(240)과 연마 스테이션(250) 사이에 배치된 하나 이상의 섹션을 포함할 수 있다. 여기서, 플래튼(251)은 플래튼(251)의 중심을 통해 수직으로 연장되는 플래튼 축(D)을 중심으로 회전가능하다. 여기서, 연마 스테이션(250)은, 캐리어 지지 모듈(220), 캐리어 로딩 스테이션(240), 및 플래튼(251)이 일대일대일 관계로 배치되도록 단일 플래튼(251)을 특징으로 한다.

여기서, 유체 분배 암(253)(도 7b)은 연마 패드의 중심에서 또는 중심에 근접하여, 즉, 연마 패드를 통해 배치된 플래튼 축(D)에 근접하여 연마 유체들을 분배하도록 구성된다. 분배된 연마 유체는, 플래튼(251)의 회전에 의해 연마 유체에 부여되는 원심력에 의해 플래튼(251)의 중심으로부터 방사상 외측으로 분배된다. 예를 들어, 여기서, 액추에이터(254)는 유체 분배 암(253)의 제1 단부에 결합되고, 유체 분배 암(253)의 제2 단부가 플래튼(251) 및 플래튼 상에 배치된 연마 패드(40)의 중심 위에 또는 그에 근접하여 위치될 수 있도록 유체 분배 암(253)을 회전가능하게 이동시키는 데 사용된다.

패드 컨디셔닝 암(52)은 컨디셔닝 베이스(53)와 함께 배치된 액추에이터(59)에 결합된 제1 단부, 및 패드 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c)에 결합된 제2 단부를 포함한다. 액추에이터(59)는 컨디셔닝 베이스(53)의 암 축(52A)에 대하여 패드 컨디셔닝 암(52)을 스윙한다. 위에서 논의된 바와 같이, 하나 이상의 하향력 액추에이터는 패드 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c)을 그 아래에 배치된 연마 패드(40)의 표면을 향하여 동시에 압박하도록 구성된다. 본원에서 논의되는 바와 같이, 패드 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c)은 전형적으로, 연마 패드(40)의 연마 표면(252)을 연마하고 회생시키는 데 사용되는 브러쉬 또는 고정식 연마재 컨디셔닝, 예를 들어, 다이아몬드 매립 컨디션 디스크(56a, 56b, 56c)를 포함한다.

여기서, 패드 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c)은, 플래튼(251), 그리고 따라서 연마 패드(40)가 그 아래에서 회전하는 동안, 연마 패드(40)의 외경으로부터 연마 패드(40)의 중심까지 또는 중심에 근접하여 앞뒤로 스위핑되면서 연마 패드(40)에 대하여 압박된다. 본 개시내용의 다중 디스크 패드 컨디셔너(50)는 인-시튜 컨디셔닝, 즉, 기판 연마와 동시에, 그리고 엑스-시튜 컨디셔닝, 즉, 기판 연마 사이의 기간들, 또는 양쪽 모두에 사용된다. 전형적으로, 패드 컨디셔닝 헤드들(54a, 54b 및 54c)은 유체, 예컨대, 연마 유체 또는 탈이온수의 존재 하에 연마 패드(40)에 대하여 압박되며, 유체는 이들 사이에 윤활을 제공한다. 유체는 유체 분배 암(253)을 플래튼 축 위에 위치시킴으로써 플래튼 축(D) 근처에서 연마 패드(40) 상에 분배된다. 전형적으로, 캐리어 지지 모듈(220) 및 연마 스테이션(250)은, 캐리어 헤드(231)의 스윙 반경이 유체 분배 암(253) 또는 다중 디스크 패드 컨디셔너(50) 중 하나 또는 양쪽 모두의 스윙 경로 내에 있지 않도록 배열된다. 이러한 배열은 유익하게, 캐리어 지지 모듈(220)이, 아래에 더 설명되는 바와 같이 캐리어 헤드들(231)을 캐리어 로딩 위치와 기판 연마 위치 사이에서 피벗시키는 동안, 연마 패드(40)의 엑스-시튜 컨디셔닝을 허용한다.

전형적으로, 캐리어 지지 모듈(220), 캐리어 조립체들(230a, 230b), 캐리어 로딩 스테이션(240), 및 연마 스테이션(250)은 연마 모듈(100a)의 청정실 풋프린트를 바람직하게 최소화하는 배열로 배치된다. 본원에서, 배열의 설명은, 캐리어 지지 모듈(220)이 제1 또는 제2 처리 모드 중 하나로 배치될 때, 캐리어 헤드들(231), 캐리어 로딩 스테이션(240), 및 플래튼(251)의 상대 위치들을 사용하여 이루어진다.

도 7a-7b에서, 캐리어 지지 모듈(220)은 제1 처리 모드로 배치된다. 제1 처리 모드에서, 제1 캐리어 조립체(230a)는 플래튼(251) 위에 배치되고, 제2 캐리어 조립체(230b)는 캐리어 로딩 스테이션(240) 위에 배치된다. 일 예에서, 제1 처리 모드에서, 제2 캐리어 조립체(230b)의 캐리어 헤드(231)는 캐리어 로딩 스테이션(240) 내로의 그리고 그로부터의 기판 로딩 및 언로딩을 허용하기 위해 캐리어 로딩 스테이션 위에 위치된다. 제2 처리 모드(도시되지 않음)에서, 캐리어 플랫폼(223)은 지지 샤프트 축(A)에 대하여 180 °의 각도(θ)로 회전 또는 피벗될 것이고, 제1 캐리어 조립체(230a)와 제2 캐리어 조립체(230b)의 상대 위치들은 반전될 것이다. 이 예에서, 제2 처리 모드에서, 제2 캐리어 조립체(230a)의 캐리어 헤드(231)는 캐리어 로딩 스테이션(240) 내로의 그리고 그로부터의 기판 로딩 및 언로딩을 허용하기 위해 캐리어 로딩 스테이션 위에 위치될 것이다.

도 8은, 일 실시예에 따른, 도 7a-7b에 제시된 바와 같은 다중 디스크 패드 컨디셔너들을 갖는 복수의 연마 모듈들을 포함하는 모듈식 연마 시스템의 위에서 내려다본 개략적인 단면도이다. 여기서, 모듈식 연마 시스템(300a)은 제1 부분(320) 및 제1 부분(320)에 결합된 제2 부분(305)을 특징으로 한다. 제2 부분(305)은, 직립 지지부들(211), 공유된 테이블탑(212), 및 공유된 오버헤드 지지부(213)(예컨대, 도 7a에 도시된 바와 같음)를 포함하는 프레임(210)을 공유하는 2개의 연마 모듈들(200a, 200b)을 포함한다. 다른 실시예들에서, 연마 모듈들(200a, 200b) 각각은, 함께 결합되어 제2 부분(305)을 형성하는 개별 프레임들(210)(예컨대, 도 7a-7b에 도시된 바와 같음)을 각각 포함한다.

연마 모듈들(200a, 200b) 각각은, 도 7a-7b에 도시되고 설명된 바와 같이 일대일대일 관계로 배치된, 캐리어 지원 모듈(220), 캐리어 로딩 스테이션(240), 및 연마 스테이션(250)을 특징으로 한다. 각각의 연마 모듈들(200a, 200b)의 연마 스테이션들(250) 각각은, 각각의 연마 모듈들(200a, 200b) 각각이, 도 7a-7b에 도시되고 설명된 바와 같이 일대일대일 관계로 배치된, 캐리어 지지 모듈(220), 캐리어 로딩 스테이션(240), 및 플래튼(251)을 포함하도록 단일 플래튼(251)을 특징으로 한다.

전형적으로, 연마 모듈(200b)은 도 7a-7b에 설명된 연마 모듈(200a)의 실시예와 실질적으로 유사하고, 그의 대안적인 실시예들, 또는 대안적인 실시예들의 조합들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 2개의 연마 모듈들 중 하나, 예를 들어, 연마 모듈(200a)은 더 긴 물질 제거 연마 프로세스를 지원하도록 구성되는 한편, 다른 연마 모듈, 예를 들어, 연마 모듈(200b)은 더 짧은 사후 물질 제거 버핑 프로세스를 지원하도록 구성된다. 그러한 실시예들에서, 연마 모듈들(200a) 상에서 처리된 기판들은, 그 다음, 연마 모듈(200b)로 이송된다. 종종, 더 짧은 사후 물질 제거 버핑 프로세스는, 도 7a-7b에 설명된 처리량 증가의 2개의 캐리어 조립체(230a, 230b) 배열로부터 이익을 얻을 처리량 제한 프로세스일 것이다. 따라서, 일부 실시예들에서, 모듈식 연마 시스템 내의 하나 이상의 기판 연마 모듈은 단일 캐리어 조립체(230a 또는 230b)를 포함할 수 있는 한편, 모듈식 연마 시스템 내의 다른 연마 모듈들은 2개의 캐리어 조립체들(230a 및 230b)을 포함한다.

전형적으로, 제1 부분(320)은 복수의 시스템 로딩 스테이션들(222), 하나 이상의 기판 취급기, 예를 들어, 제1 로봇(324) 및 제2 로봇(326), 하나 이상의 계측 스테이션(328), 하나 이상의 위치 특정 연마(LSP) 모듈(330), 및 하나 이상의 CMP 이후 세정 시스템(332) 중 하나 또는 이들의 조합을 포함한다. LSP 모듈(330)은 전형적으로, 연마될 기판의 표면적 미만인 표면적을 갖는 연마 부재(도시되지 않음)를 사용하여 기판 표면의 일부만을 연마하도록 구성된다. LSP 모듈들(330)은, 터치업하기 위해, 예를 들어, 기판의 비교적 작은 부분으로부터 추가적인 물질을 제거하기 위해, 기판이 연마 모듈 내에서 연마된 후에 종종 사용된다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 LSP 모듈(330)은 연마 모듈들(200a, 200b) 중 하나를 대신하여 제2 부분(305) 내에 포함될 수 있다.

다른 실시예들에서, 하나 이상의 LSP 모듈(330)은 본원에 설명된 모듈식 연마 시스템들 내에 임의의 다른 원하는 배열로 배치될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 LSP 모듈(330)은 제1 부분(320)과 제2 부분(305) 사이에, 인접하여 배치된 연마 모듈들(200a-i) 사이에 본원에 설명된 배열들 중 임의의 배열로, 그리고/또는 본원에 설명된 제2 부분들 중 임의의 부분의 단부에 근접하여 배치될 수 있고, 각각의 제2 부분의 단부는 제1 부분으로부터 원위에 있다. 일부 실시예들에서, 모듈식 연마 시스템들은, LSP 모듈(330)에 대해 위에서 설명된 배열들 중 임의의 배열로 배치될 수 있는 하나 이상의 버핑 모듈(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 부분(320)은, 제2 로봇(326)의 대향 측들 상에 배치될 수 있는 적어도 2개의 CMP 이후 세정 시스템들(332)을 특징으로 한다.

CMP 이후 세정 시스템은 기판(280)으로부터의 잔류 연마 유체들 및 연마 부산물들의 제거를 용이하게 하고, 브러쉬 또는 분무 박스들(334) 및 건조 유닛(336) 중 임의의 것 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 로봇들(324, 326)은, 다양한 모듈들, 스테이션들 및 이들의 시스템들 사이를 포함하여, 제2 부분(305)과 제1 부분(320) 사이에서 기판들(280)을 이송하기 위해 조합하여 사용된다. 예를 들어, 여기서, 제2 로봇(326)은 적어도, 기판들을 각각의 연마 모듈들(200a, 200b)의 캐리어 로딩 스테이션들(240)로 그리고 그로부터 그리고/또는 그들 사이에서 이송하는 데 사용된다.

본원의 실시예들에서, 모듈식 연마 시스템(300)의 작동은, 메모리(예를 들어, 비휘발성 메모리) 및 지원 회로들과 함께 작동가능한 프로그램가능 중앙 처리 유닛(CPU)을 포함하는 시스템 제어기(도시되지 않음)에 의해 지시된다. 지원 회로들은 CPU에 통상적으로 결합되고, 모듈식 연마 시스템(300)의 다양한 구성요소들의 제어를 용이하게 하기 위해, 그에 결합된, 캐시, 클럭 회로들, 입력/출력 하위시스템들, 전력 공급부들 등 및 이들의 조합들을 포함한다. CPU는 처리 시스템의 다양한 구성요소들 및 하위 프로세서들을 제어하기 위해서 산업 현장에서 사용되는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중 하나, 예컨대, 프로그램가능 로직 제어기(PLC)일 수 있다. CPU에 결합된 메모리는 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.

본 개시내용의 몇몇 실시예들이 위에서 상세히 설명되었지만, 관련 기술분야의 통상의 기술자들은, 본 개시내용의 교시들로부터 실질적으로 벗어나지 않고서 많은 수정들이 가능하다는 것을 쉽게 인식할 것이다. 이에 따라, 그러한 수정들은 청구항들에 정의된 바와 같이 본 개시내용의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다. 본 개시내용의 범위는 이하의 청구항들의 언어에 의해서만 결정되어야 한다. 청구항들 내의 "포함"이라는 용어는 청구항의 요소들의 언급된 목록이 개방 그룹이도록 "적어도 포함"을 의미하는 것으로 의도된다. 단수형 용어들 및 다른 단수형 용어들은, 구체적으로 배제되지 않는 한, 그의 복수 형태들을 포함하도록 의도된다.

Claims

연마 패드를 컨디셔닝하기 위한 다중 디스크 패드 컨디셔너로서,
컨디셔닝 암; 및
상기 컨디셔닝 암에 부착된 복수의 컨디셔닝 헤드들
을 포함하고,
상기 복수의 컨디셔닝 헤드들 각각은 그에 부착된 컨디셔닝 디스크를 갖고,
상기 복수의 컨디셔닝 헤드들 각각은 회전 축을 포함하고,
상기 회전 축들 각각은, 상기 컨디셔닝 암의 길이를 따라 연장되는 제1 방향으로 거리를 두고 배치되는, 다중 디스크 패드 컨디셔너.
제1항에 있어서,
상기 컨디셔닝 암은, 상기 컨디셔닝 암의 제1 단부를 상기 연마 패드에 걸쳐 스위핑할 수 있는 회전가능한 베이스에 부착되는, 다중 디스크 패드 컨디셔너.
제1항에 있어서,
상기 복수의 컨디셔닝 헤드들은 컨디셔닝 프로세스 동안 그들 각각의 회전 축을 중심으로 동일한 분당회전수(RPM)로 회전하도록 구성되는, 다중 디스크 패드 컨디셔너.
제1항에 있어서,
상기 복수의 컨디셔닝 헤드들은 패드 컨디셔닝 프로세스 동안 그들 각각의 회전 축을 중심으로 상이한 분당회전수(RPM)로 회전하도록 구성되는, 다중 디스크 패드 컨디셔너.
제1항에 있어서,
상기 복수의 컨디셔닝 헤드들과 상기 연마 패드 사이에 균일한 압력을 유지하기 위한 하나 이상의 하향력 액추에이터를 더 포함하는, 다중 디스크 패드 컨디셔너.
제1항에 있어서,
상기 복수의 컨디셔닝 헤드들 각각과 상기 연마 패드 사이의 압력을 독립적으로 조절하기 위한 하나 이상의 하향력 액추에이터를 더 포함하는, 다중 디스크 패드 컨디셔너.
제1항에 있어서,
상기 다중 디스크 패드 컨디셔너는, 상기 복수의 컨디셔닝 헤드들을 세정하기 위한 세정 스테이션을 포함하는 연마 스테이션 내에 배치되는, 다중 디스크 패드 컨디셔너.
제1항에 있어서,
상기 컨디셔닝 디스크들 각각은 지지 플레이트, 가요성 부재 및 가요성 백킹 요소를 포함하고,
상기 가요성 백킹 요소는 상기 연마 패드를 컨디셔닝하기 위한 연마 영역들을 포함하고,
상기 가요성 부재는 상기 지지 플레이트와 상기 가요성 백킹 요소 사이에 배치되는, 다중 디스크 패드 컨디셔너.
제8항에 있어서,
상기 연마 영역들은 다이아몬드 입자들을 포함하는, 다중 디스크 패드 컨디셔너.
제8항에 있어서,
상기 연마 영역들은 탄화규소를 포함하는, 다중 디스크 패드 컨디셔너.
제8항에 있어서,
상기 컨디셔닝 디스크들 중 각각의 컨디셔닝 디스크의 상기 가요성 백킹 요소는, 상기 다중 패드 컨디셔너가 상기 연마 패드를 컨디셔닝하고 있는 동안, 연마 입자들과 상기 연마 패드 사이에 실질적으로 균일한 접촉을 야기하도록 구성되는, 다중 디스크 패드 컨디셔너.
제11항에 있어서,
상기 지지 플레이트는 금속 또는 세라믹 물질로 구성되는, 다중 디스크 패드 컨디셔너.
제11항에 있어서,
상기 가요성 부재는 엘라스토머 물질로 구성되는, 다중 디스크 패드 컨디셔너.
제11항에 있어서,
상기 가요성 백킹 부재는 엘라스토머 물질 또는 금속 플레이트로 구성되는, 다중 디스크 패드 컨디셔너.
연마 패드를 컨디셔닝하는 방법으로서,
다중 디스크 패드 컨디셔너를 사용하여 상기 연마 패드를 컨디셔닝하는 단계
를 포함하고,
상기 다중 디스크 패드 컨디셔너는:
복수의 패드 컨디셔닝 헤드들을 운반하기 위한 컨디셔닝 암을 포함하고;
상기 복수의 컨디셔닝 헤드들 각각은 그에 부착된 컨디셔닝 디스크를 갖고;
상기 복수의 컨디셔닝 헤드들 각각은 회전 축을 포함하고;
상기 회전 축들 각각은, 상기 컨디셔닝 암의 길이를 따라 연장되는 제1 방향으로 거리를 두고 배치되고,
상기 연마 패드를 컨디셔닝하는 단계는, 상기 복수의 패드 컨디셔닝 헤드들을 연마 패드의 표면에 대하여 압박하는 단계를 포함하는, 방법.
제15항에 있어서,
상기 연마 패드를 컨디셔닝하는 단계는:
상기 연마 패드를 제1 분당회전수(RPM)로 회전시키는 단계; 및
상기 컨디셔닝 디스크들 각각을 상기 제1 분당회전수(RPM)로 회전시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
제15항에 있어서,
상기 연마 패드를 컨디셔닝하는 단계는, 컨디셔닝 프로세스 동안 상기 컨디셔닝 디스크들 중 적어도 하나의 컨디셔닝 디스크를 그들 각각의 회전 축을 중심으로 상이한 RPM들로 회전시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
제15항에 있어서,
상기 연마 패드를 컨디셔닝하는 단계는, 상기 복수의 패드 컨디셔닝 헤드들을 연마 패드의 표면에 대하여 압박하면서 상기 컨디셔닝 디스크들과 상기 연마 패드 사이에 일정한 압력을 유지하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제15항에 있어서,
상기 연마 패드를 컨디셔닝하는 단계는, 상기 컨디셔닝 디스크들 중 적어도 하나와 상기 연마 패드 사이의 독립적인 압력 제어를 유지하는 단계를 더 포함하는, 방법.
연마 시스템으로서,
복수의 연마 모듈들
을 포함하고, 상기 복수의 연마 모듈들 각각은:
캐리어 플랫폼, 및 상기 캐리어 플랫폼으로부터 매달리는 하나 이상의 대응하는 캐리어 헤드를 포함하는 하나 이상의 캐리어 조립체를 포함하는 캐리어 지지 모듈;
상기 하나 이상의 캐리어 헤드로 그리고 상기 하나 이상의 캐리어 헤드로부터 기판들을 이송하기 위한 캐리어 로딩 스테이션;
연마 플래튼을 포함하는 연마 스테이션 - 상기 캐리어 지지 모듈은, 상기 하나 이상의 캐리어 조립체를 상기 연마 플래튼 위에 배치된 기판 연마 위치와 상기 캐리어 로딩 스테이션 위에 배치된 기판 이송 위치 사이에서 이동시키도록 위치됨 -; 및
컨디셔닝 암에 부착되고 상기 컨디셔닝 암의 길이를 따라 연장되는 제1 방향으로 거리를 두고 배치된 복수의 컨디셔닝 헤드들을 갖는 다중 디스크 패드 컨디셔너를 포함하고;
상기 복수의 컨디셔닝 헤드들 각각은 그에 부착된 컨디셔닝 디스크를 갖는, 연마 시스템.