TW202333895A - 用於水平預清潔模組的墊載體組件 - Google Patents
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Abstract
一種墊載體組件，包括耦接基座和耦接到耦接基座的墊載體，耦接基座和墊載體被配置為藉由機械夾緊機構支撐磨光墊。
Description
本文描述的實施例整體涉及在製造電子裝置中使用的裝備，並且更具體地涉及可用於在半導體裝置製造製程中清潔基板的表面的水平預清潔（HPC）模組。
化學機械拋光（CMP）通常用於製造高密度積體電路以平面化或拋光沉積在基板上的材料層。在CMP製程中使用的水平預清潔（HPC）模組中，旋轉磨光墊壓靠在基板的表面上的材料層上，並且藉由由拋光液以及磨光墊和基板的相對運動提供的化學和機械活動的組合在整個材料層上去除材料。與由材料（諸如多孔材料或經填充或未經填充聚合物材料）形成的一般的磨光墊相比，由聚乙烯醇（PVA）材料形成的磨光墊由於機械強度和耐磨性而為化學和機械拋光提供了高剪切力。除了固有地比一般的材料更厚且更大之外，PVA材料還是吸水的、柔軟的且彈性的。此外，更大的磨光墊提高了效能並減少了在化學機械清潔中的磨光時間。然而，固有地更厚且更大的尺寸，由PVA材料形成的磨光墊在由墊載體支撐時可能下垂。
因此，需要用於支撐大且厚的吸水磨光墊同時防止所述磨光墊下垂的系統和方法。
本案內容的實施例還提供了一種用於在水平預清潔模組中使用的墊載體組件。一種墊載體組件包括：耦接基座和耦接到耦接基座的墊載體。耦接基座和墊載體被配置為藉由機械夾緊機構支撐磨光墊。
本案內容的實施例還提供了一種在水平預清潔模組中支撐磨光墊的方法。所述方法包括：藉由耦接基座的唇部部分和墊載體的錐形部分將磨光墊機械地夾緊在磨光墊的周邊邊緣上，其中耦接基座和墊載體耦接並設置在水平預清潔模組中，並且藉由使用一或多個墊保持特徵來支撐磨光墊並防止磨光墊下垂。
本案內容的實施例可進一步提供一種用於在拋光或清潔製程中使用的墊載體，所述墊載體包括：墊載體組件，所述墊載體組件被配置為耦接到墊載體定位臂的第一端；及支撐板，所述支撐板包括支撐主體。墊載體組件包括夾緊板，所述夾緊板包括夾緊主體，所述夾緊主體包括：一或多個含鐵磁或順磁材料元件，所述一或多個含鐵磁或順磁材料元件設置在夾緊主體內；及第一保持表面，所述第一保持表面設置在夾緊主體的第一側上。支撐板的支撐主體包括：第二保持表面，所述第二保持表面設置在支撐主體的第一側上；及複數個支撐板保持特徵。每個支撐板保持特徵被配置為在磨光墊的唇部部分定位在第一保持表面與第二保持表面之間時接收形成在磨光墊中的墊保持特徵。墊載體可進一步包括耦接基座，所述耦接基座包括耦接主體，所述耦接主體包括設置在主體內的一或多個含鐵磁或順磁材料元件，其中耦接基座的耦接主體內的一或多個含鐵磁或順磁材料元件中的每一者被配置為在耦接基座定位在支撐板的支撐主體的第二側之上時與支撐板的支撐主體內的一或多個含鐵磁或順磁材料元件中的每一者相對，並且支撐板的支撐主體的第二側與第一側相對。耦接基座或夾緊板中的一或多個含鐵磁或順磁材料元件可包括形成為環形形狀的含鐵磁或順磁元件。
本案內容的實施例可進一步提供一種用於在拋光或清潔製程中使用的墊載體，所述墊載體包括墊載體組件，所述墊載體組件被配置為耦接到墊載體定位臂的第一端。墊載體組件包括：耦接基座，所述耦接基座包括耦接主體；及支撐板，所述支撐板包括支撐主體。耦接基座的耦接主體包括：磁體陣列；及第一保持表面，所述第一保持表面設置在耦接主體的第一側上。支撐板的支撐主體包括：磁體陣列，所述磁體陣列設置在支撐主體中；第二保持表面，所述第二保持表面設置在支撐主體的第一側上；及複數個支撐板保持特徵。每個支撐板保持特徵被配置為在磨光墊的唇部部分定位在第一保持表面與第二保持表面之間時接收形成在磨光墊中的墊保持特徵。
本案內容的實施例可進一步提供一種用於在拋光或清潔製程中使用的墊載體，所述墊載體包括墊載體組件，所述墊載體組件被配置為耦接到墊載體定位臂的第一端。墊載體組件包括：夾緊板，所述夾緊板包括夾緊主體；及支撐板，所述支撐板包括支撐主體。夾緊板的夾緊主體包括：一或多個磁體，所述一或多個磁體設置在夾緊主體內；及第一保持表面，所述第一保持表面設置在夾緊主體的第一側上。支撐板的支撐主體包括：第二保持表面，所述第二保持表面設置在支撐主體的第一側上；及複數個支撐板保持特徵。每個支撐板保持特徵被配置為在磨光墊的唇部部分定位在第一保持表面與第二保持表面之間時接收形成在磨光墊中的墊保持特徵。
本案內容的實施例可進一步提供一種用於在拋光或清潔製程中使用的墊載體，所述墊載體包括墊載體組件，所述墊載體組件被配置為耦接到墊載體定位臂的第一端。墊載體組件包括：耦接基座，所述耦接基座包括第一保持表面，所述第一保持表面設置在耦接主體的第一側上；及支撐板，所述支撐板包括支撐主體，所述支撐主體包括第二保持表面，所述第二保持表面設置在支撐主體的第一側上。支撐板具有複數個支撐板保持特徵，其中每個支撐板保持特徵被配置為在磨光墊的唇部部分定位在第一保持表面與第二保持表面之間時接收形成在磨光墊中的墊保持特徵。
本文描述的實施例整體涉及在製造電子裝置中使用的裝備，並且更具體地涉及可用於在半導體裝置製造處理序列的一部分期間清潔基板的表面的水平預清潔（HPC）模組。
在清潔製程期間，由聚乙烯醇（PVA）材料形成的磨光墊在要清潔的基板的表面上提供高剪切力，由於材料的機械強度和耐磨性，這用於從基板的表面去除殘餘物。然而，除了固有地比一般的墊材料更厚且更大之外，PVA材料還是吸水的、柔軟的且彈性的，並且因此由PVA材料形成的磨光墊在由墊載體支撐時可能下垂。
在本文描述的實施例中，墊載體支撐大且厚的吸水磨光墊，同時藉由機械夾緊機構、互鎖特徵的使用、磁性夾緊機構及/或抽吸夾緊機構在化學機械清潔製程期間防止磨光墊下垂。
圖1A是根據一或多個實施例的示例性化學機械拋光（CMP）處理系統100的示意性平面圖，所述CMP處理系統100使用本文描述的水平預清潔（HPC）模組。圖1B是根據一或多個實施例的可對應於圖1A所示的示意圖的示例性CMP處理系統100的俯視等距視圖。圖1C是根據一或多個實施例的可對應於圖1A所示的示意圖的圖1B的CMP處理系統100的俯視正視圖。在圖1B和圖1C中，省略了外殼的某些部分和某些其他內部和外部部件，以更清楚地顯示CMP處理系統100內的HPC模組。這裡，CMP處理系統100包括第一部分105和耦接到第一部分105並與第一部分105集成的第二部分106。第一部分105是以複數個拋光站（未示出）為特徵的基板拋光部分。
第二部分106包括一或多個CMP後清潔系統110、複數個系統裝載站130、一或多個基板搬運器（例如，第一機器人124和第二機器人150）、一或多個計量站140、一或多個位置特定拋光（LSP）模組142、一或多個HPC模組200和一或多個乾燥單元170。HPC模組200被配置為處理以基本上水平的取向（即，在x-y平面中）設置的基板120。在一些實施例中，第二部分106可選地包括一或多個豎直清潔模組112，所述一或多個豎直清潔模組112被配置為處理以基本上豎直的取向（即，在z-y平面中）設置的基板120。
每個LSP模組142典型地被配置為使用具有比待拋光基板120的表面積更小的表面積的拋光構件（未示出）僅拋光基板表面的一部分。LSP模組142通常在基板120已經用拋光模組拋光以從基板的相對小的部分修飾（例如，去除額外材料）之後使用。
計量站140用於在拋光之前及/或之後測量設置在基板120上的材料層的厚度，在拋光之後檢查基板120以決定材料層是否已經從基板120的場表面清除，及/或在拋光之前及/或之後檢查基板表面是否有缺陷。在那些實施例中，基於使用計量站140獲得的測量或表面檢查結果，基板120可被返回到LSP模組以進一步拋光及/或被引導到不同基板處理模組或站（諸如第一部分105內的拋光模組）或LSP模組142。如圖1A所示，計量站140和LSP模組142位於第二部分106的區域中，所述區域在CMP後清潔系統110中的一者的部分的上方（在Z方向上）。
第一機器人124被定位成將基板120傳送進出複數個系統裝載站130，例如，在複數個系統裝載站130與第二機器人150之間及/或在CMP後清潔系統110與複數個系統裝載站130之間傳送。在一些實施例中，第一機器人124被定位成在系統裝載站130中的任一者與定位在所述系統裝載站130附近的處理系統之間傳送基板120。例如，在一些實施例中，第一機器人124可用於在系統裝載站130中的一者與計量站140之間傳送基板120。
第二機器人150用於在第一部分105與第二部分106之間傳送基板120。例如，這裡，第二機器人150被定位成將從第一機器人124接收的待拋光基板120傳送到第一部分105以用於在其中進行拋光。然後，使用第二機器人150將經拋光基板120從第一部分105（例如，從第一部分105內的傳送站（未示出））傳送到HPC模組200中的一者及/或在位於第二部分106內的不同站和模組之間傳送。替代地，第二機器人150將基板120從第一部分105內的傳送站傳送到LSP模組142或計量站140中的一者。第二機器人150還可將基板120從LSP模組142或計量站140中的任一者傳送到第一部分105以用於在其中進一步拋光。
圖1A中的CMP處理系統100的特徵在於設置在第二機器人150的任一側上的兩個CMP後清潔系統110。在圖1A中，CMP後清潔系統110中的一者的至少一些模組（例如，一或多個豎直清潔模組112）位於計量站140和LSP模組142下方（在Z方向上）並且因此未示出。計量站140和LSP模組142未在圖1C中示出。在一些其他實施例中，CMP處理系統100的特徵在於僅一個CMP後清潔系統110。這裡，CMP後清潔系統110中的每一者包括HPC模組200、一或多個豎直清潔模組112（例如，刷盒或噴塗箱）、乾燥單元170和用於在這兩者間傳送基板120的基板搬運器180。這裡，每個HPC模組200都設置在第二部分106內靠近第一部分105的位置。
典型地，HPC模組200藉由形成在HPC模組200的側面板中的第一開口（未示出）（例如，藉由設置在側面板中的門或狹縫閥）從第二機器人150接收經拋光基板120。基板120由HPC模組200以水平取向接收以用於定位在其中水平地設置的基板支撐表面上。然後，HPC模組200在使用基板搬運器180從HPC模組200傳送基板120之前在基板120上執行預清潔製程，諸如磨光製程。
基板120藉由第二開口（這裡是開口224（圖1B））從HPC模組200傳送，所述第二開口典型地是穿過HPC模組200的第二側面板設置的水平狹槽，所述水平狹槽可用門（例如，狹縫閥）關閉。因此，當基板120從HPC模組200傳送時，基板120仍處於水平取向。在基板120從HPC模組200傳送之後，基板搬運器180使基板120擺動到豎直位置以用於在CMP後清潔系統110的豎直清潔模組112中進一步處理。
在此示例中，HPC模組200具有面向CMP處理系統100的第一部分105的第一端202、背向第一端202的第二端204、面向第二機器人150的第一側206和背向第一側206的第二側208。第一側206和第二側208在第一端202與第二端204之間正交地延伸。
複數個豎直清潔模組112位於第二部分106內。一或多個豎直清潔模組112是用於從基板的表面去除拋光副產物的接觸式和非接觸式清潔系統中的任一種或組合，例如，噴塗箱及/或刷盒。
乾燥單元170用於在基板已經被豎直清潔模組112處理之後並在基板120由第一機器人124傳送到系統裝載站130之前乾燥基板120。這裡，乾燥單元170是水平乾燥單元，使得乾燥單元170被配置為在基板120設置在水平取向上時藉由開口（未示出）接收基板120。
在本文中，基板120是使用基板搬運器180來在HPC模組200與豎直清潔模組112之間、在豎直清潔模組112中的各者之間以及在豎直清潔模組112與乾燥單元170之間移動的。
在本文的實施例中，包括基板搬運器180的CMP處理系統100的操作由系統控制器160引導。系統控制器160包括可程式設計中央處理單元（CPU）161，可程式設計CPU 161可與記憶體162（例如，非揮發性記憶體）和支援電路163一起操作。支援電路163一般地耦接到CPU 161並包括耦接到CMP處理系統100的各種部件的快取記憶體、時鐘電路、輸入/輸出子系統、電源等和它們的組合，以促進對CMP處理系統100的各種部件的控制。CPU 161是在工業環境中使用的任何形式的通用電腦處理器中的一種（諸如可程式設計邏輯控制器（PLC）），以用於控制處理系統的各種部件和子處理器。耦接到CPU 161的記憶體162是非暫時性的，並且典型地是易獲得的記憶體中的一者或多者，諸如隨機存取記憶體（RAM）、唯讀記憶體（ROM）、軟碟機、硬碟或任何其他形式的本端或遠端的數位儲存。
典型地，記憶體162是包含指令的非暫時性電腦可讀取儲存媒體的形式（例如，非揮發性記憶體），該等指令在由CPU 161執行時促進CMP處理系統100的操作。在記憶體162中的指令是程式產品的形式，諸如實現本案內容的方法的程式。程式碼可遵照許多不同程式設計語言中的任一種。在一個示例中，本案內容可被實現為儲存在用於與電腦系統一起使用的電腦可讀取儲存媒體上的程式產品。程式產品的（多個）程式定義實施例（包括本文描述的方法）的功能。
說明性非暫時性電腦可讀取儲存媒體包括但不限於：(i) 可在其上永久地儲存資訊的不可寫儲存媒體（例如，在電腦內的唯讀記憶體裝置，諸如可由CD-ROM驅動器讀取的CD-ROM盤、快閃記憶體、ROM晶片或任何類型的固態非揮發性半導體記憶體裝置，例如固態驅動器（SSD））；及(ii) 在其上儲存可變更資訊的可寫儲存媒體（例如，在磁碟機或硬碟內的軟碟或任何類型的固態隨機存取半導體記憶體）。當實施引導本文描述的方法的功能的電腦可讀取指令時，此類電腦可讀取儲存媒體是本案內容的實施例。在一些實施例中，本文闡述的方法或其部分由一或多個專用積體電路（ASIC）、現場可程式設計閘陣列（FPGA）或其他類型的硬體實現方式執行。在一些其他實施例中，本文闡述的基板處理及/或搬運方法由軟體常式、ASIC、FPGA及/或其他類型的硬體實現方式的組合執行。一或多個系統控制器160可與本文描述的各種模組化拋光系統中的一者或任何組合及/或所述模組化拋光系統的單獨的拋光模組一起使用。
圖2A是可用於本文描述的CMP處理系統100中的示例性HPC模組200的第二側208的俯視等距視圖。在圖2A中，省略了維修進出面板，以更清楚地示出HPC模組200的內部部件。
通常，HPC模組200包括由共同地限定處理區域212的複數個側面板形成的腔室210、盆214和蓋216。
第一側面板218形成在HPC模組200的面向第二機器人150的第一側206上，並且包括用於用第二機器人150將基板120定位在可旋轉真空台230上的第一基板搬運器進出門（未示出）。第二側面板222形成在HPC模組200的背對第一部分105的第二端204上。第二側面板222包括用於用基板搬運器180從可旋轉真空台230移除基板120的第二基板搬運器進出門開口224。第三側面板226形成在HPC模組200的第二側208上。第三側面板226包括維修進出面板開口228。形成在HPC模組200的相對側面板上的第一基板搬運器進出門和維修進出面板開口228的對稱性有利地提供了可安裝在處理系統100的任一側上的水平磨光模組，如圖1C所示。
設置在處理區域212內的HPC模組200進一步包括用於真空卡緊基板120的可旋轉真空台230、設置在可旋轉真空台230徑向外側的環形基板升降機構270、靠近可旋轉真空台230設置的墊調節站280以及可在可旋轉真空台230之上的第一位置與在墊調節站280之上的第二位置之間移動的墊載體定位臂300。可旋轉真空台230、環形基板升降機構270、墊調節站280和墊載體定位臂300各自獨立地安裝到盆214。
圖2B是可用於圖2A的HPC模組200中的示例性墊載體定位臂300的側視截面圖。墊載體定位臂300靠近可旋轉真空台230和墊調節站280設置（圖2A）。墊載體定位臂300的遠端302包括可豎直地移動的墊載體組件304，以用於在其下端處支撐磨光墊306。墊載體組件304包括用於使磨光墊306圍繞軸線c2旋轉的頭部電機308，軸線c2基本上對準在重力方向上。墊載體組件304包括耦接基座310，耦接基座310經由軸311耦接到頭部電機308並且還將墊載體314耦接到頭部電機308。在一些實施例中，墊載體314的尺寸被設定為支撐具有在約40mm與150mm之間、諸如在約70mm與150mm之間、諸如約134mm的直徑的磨光墊306，所述直徑比類似的清潔模組中使用的一般磨光墊更大。在一些實施例中，與一般的預清潔模組相比，本案內容的墊載體定位臂300支撐更大的磨光墊306。
在HPC模組200中的處理期間，藉由使用第二機器人150將基板120傳送通過形成在第一側面板226中的開口並將基板120定位在升降桿組件203內的複數個升降桿上，將基板定位在可旋轉真空台230上。升降桿組件203包括複數個升降桿，所述複數個升降桿可藉由使用升降桿致動器（未示出）來升高和降低，以便允許將基板120定位在可旋轉真空台230的表面上和從可旋轉真空台230的表面移除。然後，可藉由使用泵219來在基板120與形成在可旋轉真空台230的表面中的開口之間產生真空。然後，藉由使用頭部電機308和致動器組件217來使旋轉磨光墊306與基板的表面接觸。在一些實施例中，還在處理期間藉由使用可旋轉致動器227來旋轉可旋轉真空台230和基板120。然後，可藉由使用可旋轉致動器213以振盪弧形運動將旋轉磨光墊306跨基板120的表面平移。在一些實施例中，可旋轉致動器213可以振盪旋轉運動旋轉磨光墊306，所述振盪旋轉運動覆蓋小於整個360度旋轉的角度。在旋轉磨光墊306跨基板120的表面平移時，第一處理流體（諸如DI水及/或一或多個第一清潔流體）可從流體源221施加到基板120的表面。在處理達期望時間段之後，停止處理，並且藉由以相反次序執行上文提及的步驟來將基板從HPC模組200移除。然而，如下文將解釋的，將藉由使用第二機器人150或第三機器人（未示出）來藉由開口209從HPC模組200有益地移除基板。
圖3A是根據本案內容的一個實施例的可在圖2A的墊載體組件304中使用的墊載體314的側視橫截面圖。墊載體314包括耦接基座310、支撐板315和磨光墊306。在一些實施例中，耦接基座310和支撐板315的配合經由由設置在支撐板315內的複數個磁體318和設置在耦接基座310內的複數個磁體316產生的磁引力耦接在一起。設置在支撐板315內的複數個磁體318和與耦接基座310一起設置的複數個磁體316還被配置為在耦接基座310與支撐板315之間供應用於壓縮磨光墊306的唇部部分306A的夾緊力。在一些實施例中，耦接基座310是被配置為接收支撐板315的撓性元件。在一些實施例中，耦接基座310中的磁體316是從外部電源（未示出）接收電力的電磁體，所述外部電源藉由耦接到頭部電機308的旋轉軸311的滑環連接到設置在耦接基座310中的電磁體。在一些實施例中，磁體318或磁體316可用鐵磁材料或甚至一些順磁材料代替，其被相對磁體（諸如分別是磁體316或磁體318）吸引。在一些實施例中，磁體316和磁體318類似地定位在圍繞墊載體314的中心軸線（例如，與圖2B所示的軸線c2重合的軸線）分佈的陣列中。在一些實施例中，磁體陣列316或磁體陣列318由環形元件代替，所述環形元件是鐵磁或順磁的並且具有與墊載體314的中心軸線重合的中心軸線。替代地，如圖3B所示，支撐板315包括在支撐板315的頂表面中的螺紋孔363。耦接基座310和支撐板315藉由複數個緊韌體320和螺紋孔363耦接在一起，所述複數個緊韌體320和螺紋孔363還被配置為在耦接基座310與支撐板315之間提供夾緊力，所述夾緊力用於壓縮磨光墊306的唇部部分306A。在一些實施例中，磁體和緊韌體兩者用於將支撐板315耦接到耦接基座310。在一個實施例中，耦接基座310可藉由快速釋放附件（未示出）連接到軸311（如圖2B所示），因此，可容易地移除墊載體314以用於在墊載體314上的磨光墊306替換，然後將墊載體314快速地重新安裝在軸311上。
在一些實施例中，如圖3C至圖3D所示，墊載體314包括如上文關於圖3A和圖3B描述的耦接基座310和支撐板315，並且進一步包括夾緊板312，並且如所組合，這些部件被配置為夾緊並保持磨光墊306的唇部部分306A。圖3E進一步示出耦接到磨光墊306的夾緊板312的一個實施例的俯視等距視圖。夾緊板312包括主體312E，主體312E包括封閉區域312F的陣列，每個封閉區域312F包含磁體318、埋頭孔區域312C、凹槽312D和表面312A。參考圖3C、圖3D和圖3E，耦接基座310、夾緊板312和支撐板315可藉由使用處於中心區域中的定位件312B及/或配合元件（諸如夾緊板312的凹槽312D和耦接基座310的配合元件310B）相對於彼此定位、耦接和對準。在一些實施例中，處於中心區域中的配合元件在X-Y平面中形成為非圓柱形或非圓形形狀，諸如矩形、橢圓形或甚至星形，以允許配合元件在耦接基座310與夾緊板312之間傳遞扭矩。在一些實施例中，如圖3C所示，耦接基座310和夾緊板312的配合經由由設置在夾緊板312內的複數個磁體318和與耦接基座310一起設置的複數個磁體316產生的磁引力耦接。替代地，在如圖3D所示的一個實施例中，夾緊板312包括複數個埋頭螺紋孔362，每個埋頭螺紋孔362被配置為接受緊韌體320。耦接基座310和夾緊板312的配合經由複數個緊韌體320和螺紋孔362來耦接。在一些實施例中，使用磁體和緊韌體兩者來將夾緊板312耦接到耦接基座310。
圖3F圖示支撐板315和磨光墊306的一個實施例的分解圖。支撐板315包括複數個支撐板保持特徵315C、表面315A，並且可以可選地包含複數個螺紋特徵，所述複數個螺紋特徵被配置為接收緊韌體320的一部分。在一些實施例中，支撐板315進一步包括複數個封閉區域（未示出），每個封閉區域包含磁體318，如上文類似地討論的。在一些實施例中，支撐板315進一步包括一或多個互鎖特徵，如在支撐板315中的周邊邊緣處的凹陷部315D所示。提供凹陷部315D以進一步改進磨光墊306的唇部部分306A在支撐板315與耦接基座310之間的保持，或在一些實施例中在支撐板315與夾緊板312之間的保持。在一些實施例中，磨光墊306包覆成型到支撐板315上，使得它們成為不可分離的組件。
在一些實施例中，磨光墊306由聚乙烯醇（PVA）材料形成。PVA材料具有親水性，並且可吸水和保水。在潤濕時，PVA材料是彈性的、撓性的且柔軟的，具有機械強度和耐磨性。與用作磨光墊的一般的材料（諸如多孔材料或經填充或未經填充聚合物材料）相比，PVA材料為化學和機械清潔提供了高剪切力。由PVA材料形成的磨光墊306具有大於70mm的直徑，所述直徑大於由一般的材料形成的具有約67mm的直徑的典型的磨光墊的直徑。更大的磨光墊提高了效能並減少了在化學機械清潔中的磨光時間。此外，由PVA材料形成的磨光墊306比由一般的材料形成的典型的磨光墊厚。墊載體314被設計為支撐大且厚的吸水磨光墊306，同時藉由機械夾緊和支撐機構防止磨光墊306下垂。
在一個實施例中，參考圖3A，當抵靠耦接基座310定位並準備好執行磨光製程時，磨光墊306的唇部部分306A被壓縮在耦接基座310和支撐板315相應的兩個表面310A和315A之間。在支撐板315的磁體318與耦接基座310的磁體316之間產生的磁引力用於產生在支撐板315的表面315A與耦接基座310的表面310A之間壓縮磨光墊306的唇部部分306A的力。在一個實施例中，兩個表面310A與315A彼此基本上平行。在一些實施例中，表面315A及/或唇部部分306A的相對表面包括一或多個互鎖特徵，如圖3F中的支撐板315中的凹陷部315D所示。提供互鎖特徵以進一步改進磨光墊306的唇部部分306A在表面310A與315A之間的保持。在一些實施例中，表面310A和315A（在處理期間唇部部分306A設置在其間）的夾緊區域被定向為使得它們垂直於磁體318和316對準的方向（即，Z方向）及/或平行於磨光墊306的拋光表面306D（例如，X-Y平面）。在一些實施例中，如圖3B、圖3C和圖3D所示，複數個緊韌體320被配置為供應用於壓縮磨光墊306的唇部部分306A的夾緊力。在一些實施例中，緊韌體320可包括一或多個定位銷。在磁體316和318或緊韌體320的任一配置中，唇部部分306A內的材料可被壓縮在其未壓縮狀態的約5%至95%之間，諸如在磨光墊306的唇部部分306A的材料（例如，PVA）的原始厚度的約20%至約80%之間，或約40%與約60%之間。
參考圖3A至圖3D和圖3F，在一些實施例中，墊載體314包括複數個保持特徵335，其中磨光墊306的墊保持特徵306C與支撐板315的支撐板保持特徵315C接合。保持特徵335形成機械夾緊機構的一部分並用於在處理期間定位和保持磨光墊306相對於支撐板315的位置，並且因此在磨光墊306已經被處理化學品浸透之後及/或還在處理期間施加各種剪切和壓縮載荷時定位和保持磨光墊306相對於支撐板315的位置。保持特徵335還用於防止磨光墊306的部分相對於支撐板315下垂。當在基板上執行磨光製程之前或之後相對於墊載體314移動基板時，磨光墊306的下垂可能不期望地導致磨光墊306的下垂部分接觸基板的表面。
參考圖3F，在一些實施例中，磨光墊306和支撐板315各自分別包括墊保持特徵306C和支撐板保持特徵315C，墊保持特徵306C和支撐板保持特徵315C以期望配合圖案形成，以便最小化或防止磨光墊的下垂磨光墊306並將墊306機械地夾緊到支撐板以可靠地處理在處理期間施加到磨光墊306的載荷。在一些實施例中，可形成保持特徵335，使得墊保持特徵306C和支撐板保持特徵315C形成能夠基本上固定磨光墊306相對於支撐板315的位置的重疊配合及/或過盈配合。如圖3A至圖3D所示，墊保持特徵306C可形成為倒錐形形狀，並且支撐板保持特徵315C可形成為埋頭孔配置，使得墊保持特徵306C的最頂部部分與支撐板保持特徵315C的下部部分重疊。在一些實施例中，複數個保持特徵之每一者保持特徵335的墊保持特徵306C和支撐板保持特徵315C形成為圓形、橢圓形、螺旋形或槽形配置。在一些配置中，保持特徵335的陣列或圖案包括兩種或更多種不同保持特徵形狀。
圖4A是示例性墊載體314的側剖視圖，所述墊載體314包括可用於圖2B的墊載體組件304中的耦接基座310和支撐板315。在一些實施例中，耦接基座310包括磁體316，並且支撐板315包括磁體318，使得耦接基座310和墊載體314經由磁力耦接。在一些實施例中，磁體316和磁體318類似地定位在圍繞墊載體314的中心軸線（例如，與圖2B所示的軸線c2重合的軸線）分佈的陣列中。在一個實施例中，磁體316和磁體318包括鐵磁或順磁材料。在一些實施例中，磁體陣列316或磁體陣列318由環形元件代替，所述環形元件是鐵磁或順磁的並且具有與墊載體314的中心軸線重合的中心軸線。耦接基座310和支撐板315經由緊韌體320對準。在一些實施例中，緊韌體320可包括螺釘和螺栓。在替代實施例中，耦接基座310和支撐板315經由對準銷或定位銷對準。
墊載體314還可包括唇環321，唇環321具有在唇環321的周邊邊緣上的唇環周邊部分322。支撐板315包括處於支撐板315的周邊邊緣上的錐形部分324，錐形部分324從支撐板315的底表面朝向支撐板315的面向耦接基座310的頂表面逐漸變細，使得錐形部分324基本上平行於唇環321的唇環周邊部分322的內表面。唇環321的唇環周邊部分322和支撐板315的錐形部分324一起沿磨光墊唇部部分306A的周邊邊緣機械地夾緊磨光墊306。支撐板315具有在底表面上的在約70mm與150mm之間、諸如約128mm的直徑和在約2mm與10mm之間或在約3mm與7mm之間、諸如約4.2mm的厚度。在一些實施例中，支撐板315在頂表面上的直徑比支撐板315的直徑小約1mm與約5mm之間。
圖4B和圖4C是根據一個實施例的墊載體314的平面圖和側視截面圖。在圖4C中，還圖示唇環321、支撐板315和磨光墊306的一部分。在一些實施例中，墊載體314包括複數個保持特徵335，其中磨光墊306的墊保持特徵306C與支撐板315的支撐板保持特徵315C接合。支撐板315包括支撐板保持特徵315C，墊保持特徵306C藉由支撐板保持特徵315C被推入支撐板保持特徵315C。支撐板保持特徵315C是圓形通孔，具有在約10mm與約25mm之間，諸如約15mm的直徑，並且從面向耦接基座310的表面朝向面向磨光墊306的表面負向地逐漸變細（即，在面向耦接基座310的表面處的直徑比在面向磨光墊306的表面處的直徑大）。墊保持特徵306C是圓柱形形狀的，具有的直徑略大於支撐板保持特徵315C的直徑，使得墊保持特徵306C在被插入支撐板保持特徵315C中時被壓縮。耦接基座310、唇環321和支撐板315可由塑膠或聚合物（諸如聚醚醚酮（PEEK））形成。可使用機械夾緊機構來牢固地支撐磨光墊306，所述機械夾緊機構包括唇環321的唇部周邊部分322、在支撐板315的周邊邊緣處的錐形部分324、以及支撐板保持特徵315C和墊保持特徵306C。在圖4B和圖4C中，圖示一個圓形支撐板保持特徵315C和一個圓柱形墊保持特徵306C。然而，如圖3F所示，支撐板315可具有多個支撐板保持特徵315C，每個支撐板保持特徵315C接收一個墊保持特徵306C，以產生將磨光墊306保持在相對於墊載體314的位置的保持力。墊保持特徵306C可以是任何凸起形狀，並且支撐板保持特徵315C具有與墊保持特徵306C的形狀匹配的形狀，使得墊保持特徵306C和支撐板保持特徵315C形成用於保持磨光墊306的重疊配合及/或過盈配合。
圖4D是根據另一個實施例的墊載體314的側視截面圖。墊載體314包括中心支撐板保持特徵315C，墊保持特徵306C藉由中心支撐板保持特徵315C被推入支撐板保持特徵315C中，如在圖4C示出的實施例中那樣。在這個實施例中，與磨光墊306接觸的背襯330設置在磨光墊306的表面上。背襯330可設置在磨光墊306的面向支撐板315的表面上。背襯330可由塑膠形成並增加了磨光墊306的硬度，從而進一步防止磨光墊306下垂。在一些實施例中，凸起墊保持特徵306C可包括在墊保持特徵306C的頂表面中的空腔或孔327，並且與孔327的形狀匹配的圓盤328可被插入孔327內。墊孔可以是任何形狀，優選地是與墊保持特徵306C的形狀匹配的形狀，並且圓盤328具有與孔327的形狀匹配但直徑略寬的形狀，使得墊保持特徵306C中的孔327和圓盤328形成用於進一步在墊保持特徵306C與支撐板保持特徵315C之間產生增強的壓力配合的重疊配合及/或過盈配合。在這個實施例中，圓盤328可由塑膠或聚合物，諸如聚醚醚酮（PEEK）或其他固體耐化學材料，諸如陶瓷、鋁或不銹鋼來形成。
圖4E和圖4F是根據其他實施例的磨光墊306的俯視圖。在這些實施例中，磨光墊306具有形成在磨光墊306的面向支撐板315的表面上的凸起墊保持特徵306C，並且支撐板315具有多個支撐板保持特徵315C，墊保持特徵306C中的一者接合在多個支撐板保持特徵315C中的每一者中。磨光墊306的墊保持特徵306C被佈置成以彼此重疊接觸的方式插入支撐板315的支撐板保持特徵315C中，從而產生保持力以保持磨光墊306抵靠墊載體314。在圖4E中，多個凸起墊保持特徵306C是柱形狀，並且墊保持特徵306C中的每一者接合在支撐板315的匹配支撐板保持特徵315C中。在圖4F中，墊保持特徵306C包括柱形狀的中心墊保持特徵306C，所述中心墊保持特徵306C接合在與柱形狀匹配的圓形支撐板保持特徵315C中，並且墊保持特徵306C還包括徑向輻條，所述徑向輻條中的每一者接合與徑向輻條的形狀匹配的矩形槽形狀的支撐板保持特徵315C。
在本文描述的實施例中，墊載體支撐大且厚的吸水磨光墊（諸如由聚乙烯醇（PVA）材料形成的磨光墊），同時在化學機械清潔中藉由機械夾緊機構防止磨光墊下垂。由聚乙烯醇（PVA）材料形成的磨光墊由於機械強度和耐磨性而為化學和機械拋光提供高剪切力。大尺寸的磨光墊提供改進的清潔效能。
本案內容的實施例還可提供水平預清潔模組。水平預清潔模組包括：腔室，所述腔室包括共同地限定處理區域的盆和蓋；可旋轉真空台，所述可旋轉真空台設置在處理區域中，所述可旋轉真空台包括基板接收表面；墊調節站，所述墊調節站靠近可旋轉真空台設置；墊載體定位臂，所述墊載體定位臂具有第一端和遠離第一端的第二端；墊載體組件，所述墊載體組件耦接到墊載體定位臂的第一端；及致動器，所述致動器耦接到墊載體定位臂的第二端並被配置為使墊載體組件在可旋轉真空台之上的第一位置與在墊調節站之上的第二位置之間擺動。墊載體組件包括耦接基座和耦接到耦接基座的墊載體，耦接基座和墊載體被配置為藉由機械夾緊機構支撐磨光墊。
雖然前述內容針對的是本案內容的實施例，但是在不脫離本案內容的基本範圍的情況下，可設想本案內容的其他和進一步實施例，並且本案內容的範圍由所附申請專利範圍決定。
100:化學機械拋光（CMP）處理系統
105:第一部分
106:第二部分
110:CMP後清潔系統
112:豎直清潔模組
120:基板
124:第一機器人
130:系統裝載站
140:計量站
142:位置特定拋光（LSP）模組
150:第二機器人
160:系統控制器
161:可程式設計中央處理單元（CPU）
162:記憶體
163:支援電路
170:乾燥單元
180:基板搬運器
200:HPC模組
202:第一端
203:升降桿組件
204:第二端
206:第一側
208:第二側
210:腔室
212:處理區域
213:可旋轉致動器
214:盆
216:蓋
217:致動器組件
218:第一側面板
219:泵
221:流體源
222:第二側面板
224:開口
226:第三側面板
227:可旋轉致動器
228:維修進出面板開口
230:可旋轉真空台
270:環形基板升降機構
280:墊調節站
300:墊載體定位臂
302:遠端
304:墊載體組件
306C:墊保持特徵
306D:拋光表面
306A:唇部部分
306:旋轉磨光墊
308:頭部電機
310:耦接基座
310A:表面
310B:配合元件
311:軸
312E:主體
312F:封閉區域
312B:定位件
312C:埋頭孔區域
312D:凹槽
312:夾緊板
312A:表面
314:墊載體
315D:凹陷部
315A:表面
315:支撐板
315C:支撐板保持特徵
316:磁體
318:磁體
320:緊韌體
321:唇環
322:唇環周邊部分
324:錐形部分
327:孔
328:圓盤
330:背襯
335:保持特徵
362:埋頭螺紋孔
363:螺紋孔
為了可詳細地理解本案內容的上述特徵，可藉由參考實施例來得到上文簡要概述的本案內容的更具體的描述，所述實施例中的一些在附圖中示出。然而，需注意，附圖僅圖示本案內容的典型實施例，並且因此不應被視為對其範圍的限制，因為本案內容可允許其他等效的實施例。
圖1A是根據一或多個實施例的示例性化學機械拋光（CMP）處理系統的示意性平面圖，所述CMP處理系統使用本文描述的水平預清潔（HPC）模組。
圖1B是根據一或多個實施例的可對應於圖1A所示的示意圖的示例性CMP處理系統的俯視等距視圖。
圖1C是根據一或多個實施例的可對應於圖1A所示的示意圖的圖1B的CMP處理系統的俯視正視圖。
圖2A是根據一或多個實施例的示例性HPC模組的一側的俯視等距視圖。
圖2B是根據一或多個實施例的示例性墊載體定位臂的側視截面圖。
圖3A至圖3D各自是根據一或多個實施例的耦接基座和墊載體的側視截面圖。
圖3E是根據一或多個實施例的墊載體的俯視等距視圖。
圖3F是根據一或多個實施例的墊載體內的部件的頂部側視分解圖。
圖4A是根據一或多個實施例的示例性耦接基座和墊載體的側視截面圖。
圖4B和圖4C是根據一或多個實施例的墊載體的平面圖和側視截面圖。
圖4D是根據一或多個實施例的墊載體的側視截面圖。
圖4E和圖4F是根據一或多個實施例的磨光墊的俯視圖。
為了便於理解，已經儘可能使用相同的元件符號標示各圖共有的相同要素。設想的是，一個實施例的要素和特徵可有益地結合在其他實施例中，而無需進一步陳述。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
306:旋轉磨光墊
312:夾緊板
315:支撐板
316:磁體
318:磁體
320:緊韌體
335:保持特徵
306A:唇部部分
306C:墊保持特徵
306D:拋光表面
310B:配合元件
312A:表面
312D:凹槽
312E:主體
315A:表面
Claims (20)
- 一種用於在一拋光或清潔製程中使用的墊載體，包括： 一墊載體組件，該墊載體組件被配置為耦接到一墊載體定位臂的一第一端，其中該墊載體組件包括： 一夾緊板，該夾緊板包括一夾緊主體，該夾緊主體包括： 一或多個含鐵磁或順磁材料元件，該一或多個含鐵磁或順磁材料元件設置在該夾緊主體內；及 一第一保持表面，該第一保持表面設置在該夾緊主體的一第一側上；及 一支撐板，該支撐板包括一支撐主體，該支撐主體包括： 一第二保持表面，該第二保持表面設置在該支撐主體的一第一側上；及 複數個支撐板保持特徵， 其中每個支撐板保持特徵被配置為在一磨光墊的一唇部部分定位在第一保持表面與第二保持表面之間時接收形成在該磨光墊中的一墊保持特徵。
- 如請求項1之墊載體，進一步包括一耦接基座，該耦接基座包括一耦接板主體，該耦接板主體包括設置在該耦接板主體內的一或多個含鐵磁或順磁材料元件，其中 該耦接基座的該耦接板主體內的該一或多個含鐵磁或順磁材料元件中的每一者被配置為在該耦接基座定位在該支撐板的該支撐主體的一第二側之上時與該支撐板的該支撐主體內的該一或多個含鐵磁或順磁材料元件中的每一者相對，並且 該支撐板的該支撐主體的該第二側與該第一側相對。
- 如請求項2之墊載體，其中該耦接基座或該夾緊板中的該一或多個含鐵磁或順磁材料元件包括形成為一環形形狀的一含鐵磁或順磁元件。
- 如請求項1之墊載體，其中該一或多個含鐵磁或順磁材料元件包括磁性的含鐵磁元件的一陣列。
- 如請求項1之墊載體，其中該一或多個含鐵磁或順磁材料元件包括形成為一環形形狀的一含鐵磁或順磁元件。
- 如請求項1之墊載體，其中該支撐板進一步包括在該第二保持表面的一周邊邊緣處的一或多個互鎖特徵。
- 如請求項1之墊載體，其中該墊保持特徵形成為一倒錐形形狀，並且該支撐板保持特徵形成為一埋頭孔配置，使得該墊保持特徵的一最頂部部分與該支撐板保持特徵的下部部分重疊。
- 一種用於在清潔製程中使用的墊載體，包括： 一墊載體組件，該墊載體組件被配置為耦接到一墊載體定位臂的一第一端，其中該墊載體組件包括： 一耦接基座，該耦接基座包括一耦接主體，該耦接主體包括： 一磁體陣列，該磁體陣列設置在該耦接主體內；及 一第一保持表面，該第一保持表面設置在該耦接主體的一第一側上； 一支撐板，該支撐板包括一支撐主體，該支撐主體包括： 一磁體陣列，該磁體陣列設置在該支撐主體內；及 一第二保持表面，該第二保持表面設置在該支撐主體的一第一側上；及 複數個支撐板保持特徵， 其中每個支撐板保持特徵被配置為在一磨光墊的一唇部部分定位在第一保持表面與第二保持表面之間時接收形成在該磨光墊中的一墊保持特徵。
- 如請求項8之墊載體，其中 該耦接基座的該耦接主體內的該磁體陣列內的每個磁體被配置為在該耦接基座定位在該支撐板的該支撐主體的一第二側之上時與該支撐板的該支撐主體內的該磁體陣列內的每個磁體相對，並且 該支撐板的該支撐主體的該第二側與該第一側相對。
- 如請求項8之墊載體，其中該耦接基座的該耦接主體內的該磁體陣列或該支撐板的該支撐主體內的該磁體包括一含鐵磁或順磁元件。
- 如請求項8之墊載體，其中該耦接基座的該耦接主體內的該磁體陣列和該支撐板的該支撐主體內的該磁體陣列形成為一環形形狀。
- 如請求項8之墊載體，其中該墊保持特徵形成為一倒錐形形狀，並且該支撐板保持特徵形成為一埋頭孔配置，使得該墊保持特徵中的每一者的一最頂部部分與該支撐板保持特徵中的每一者的下部部分重疊。
- 一種用於在一拋光或清潔製程中使用的墊載體，包括： 一墊載體組件，該墊載體組件被配置為耦接到一墊載體定位臂的一第一端，其中該墊載體組件包括： 一夾緊板，該夾緊板包括一夾緊主體，該夾緊主體包括： 一磁體陣列，該磁體陣列設置在該夾緊主體內；及 一第一保持表面，該第一保持表面設置在該夾緊主體的一第一側上；及 一支撐板，該支撐板包括一支撐主體，該支撐主體包括： 一第二保持表面，該第二保持表面設置在該支撐主體的一第一側上；及 複數個支撐板保持特徵， 其中每個支撐板保持特徵被配置為在一磨光墊的一唇部部分定位在第一保持表面與第二保持表面之間時接收形成在該磨光墊中的一墊保持特徵。
- 如請求項13之墊載體，進一步包括一耦接基座，該耦接基座包括一耦接主體，該耦接主體包括設置在該耦接主體內的一磁體陣列，其中 該耦接主體內的該磁體陣列的每個磁體被配置為在該耦接基座定位在該支撐板的該支撐主體的一第二側之上時與該支撐板的該支撐主體內的該磁體陣列的該磁體中的每一者相對，並且 該支撐板的該支撐主體的該第二側與該第一側相對。
- 如請求項14之墊載體，其中該耦接基座的該耦接主體內的該磁體陣列或該支撐板的該支撐主體內的該磁體包括一含鐵磁或順磁元件。
- 如請求項14之墊載體，其中該耦接基座的該耦接主體內的該磁體陣列和該支撐板的該支撐主體內的該磁體陣列形成為一環形形狀。
- 如請求項13之墊載體，其中該墊保持特徵形成為一倒錐形形狀，並且該支撐板保持特徵形成為一埋頭孔配置，使得該墊保持特徵中的每一者的一最頂部部分與該支撐板保持特徵中的每一者的下部部分重疊。
- 一種用於在一拋光或清潔製程中使用的墊載體，包括： 一墊載體組件，該墊載體組件被配置為耦接到一墊載體定位臂的一第一端，其中該墊載體組件包括： 一耦接基座，該耦接基座包括一耦接主體，該耦接主體包括： 一第一保持表面，該第一保持表面設置在該耦接主體的一第一側上；及 一支撐板，該支撐板包括一支撐主體，該支撐主體包括： 一第二保持表面，該第二保持表面設置在該支撐主體的一第一側上；及 複數個支撐板保持特徵， 其中每個支撐板保持特徵被配置為在一磨光墊的一唇部部分定位在第一保持表面與第二保持表面之間時接收形成在該磨光墊中的一墊保持特徵。
- 如請求項18之墊載體，其中設置在該支撐主體中的複數個孔是複數個埋頭螺紋孔，每個螺紋孔被配置為接收一緊韌體，該支撐主體被配置為經由複數個緊韌體和該埋頭螺紋孔耦接到該耦接基座。
- 如請求項18之墊載體，其中該墊保持特徵形成為一倒錐形形狀，並且該支撐板保持特徵形成為一埋頭孔配置，使得該墊保持特徵中的每一者的一最頂部部分與該支撐板保持特徵中的每一者的下部部分重疊。
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