用于水平预清洁模块的垫载体组件的制作方法

1.本文描述的实施例总体涉及在制造电子器件中使用的装备，并且更具体地涉及可用于在半导体器件制造工艺中清洁基板的表面的水平预清洁(hpc)模块。


背景技术：

2.化学机械抛光(cmp)通常用于制造高密度集成电路以平面化或抛光沉积在基板上的材料层。在cmp工艺中使用的水平预清洁(hpc)模块中，旋转磨光垫压靠在基板的表面上的材料层上，并且通过由抛光液以及磨光垫和基板的相对运动提供的化学和机械活动的组合在整个材料层上去除材料。与由材料(诸如多孔材料或经填充或未经填充聚合物材料)形成的常规的磨光垫相比，由聚乙烯醇(pva)材料形成的磨光垫由于机械强度和耐磨性而为化学和机械抛光提供了高剪切力。除了固有地比常规的材料更厚且更大之外，pva材料还是吸水的、柔软的且弹性的。此外，更大的磨光垫提高了性能并减少了在化学机械清洁中的磨光时间。然而，固有地更厚且更大的尺寸，由pva材料形成的磨光垫在由垫载体支撑时可能下垂。
3.因此，需要用于支撑大且厚的吸水磨光垫同时防止所述磨光垫下垂的系统和方法。


技术实现要素：

4.本公开内容的实施例还提供了一种用于在水平预清洁模块中使用的垫载体组件。一种垫载体组件包括：耦接基座和耦接到耦接基座的垫载体。耦接基座和垫载体被配置为通过机械夹紧机构支撑磨光垫。
5.本公开内容的实施例还提供了一种在水平预清洁模块中支撑磨光垫的方法。所述方法包括：通过耦接基座的唇部部分和垫载体的锥形部分将磨光垫机械地夹紧在磨光垫的周边边缘上，其中耦接基座和垫载体耦接并设置在水平预清洁模块中，并且通过使用一个或多个垫保持特征来支撑磨光垫并防止磨光垫下垂。
6.本公开内容的实施例可进一步提供一种用于在抛光或清洁工艺中使用的垫载体，所述垫载体包括：垫载体组件，所述垫载体组件被配置为耦接到垫载体定位臂的第一端；以及支撑板，所述支撑板包括支撑主体。垫载体组件包括夹紧板，所述夹紧板包括夹紧主体，所述夹紧主体包括：一个或多个含铁磁或顺磁材料元件，所述一个或多个含铁磁或顺磁材料元件设置在夹紧主体内；以及第一保持表面，所述第一保持表面设置在夹紧主体的第一侧上。支撑板的支撑主体包括：第二保持表面，所述第二保持表面设置在支撑主体的第一侧上；以及多个支撑板保持特征。每个支撑板保持特征被配置为在磨光垫的唇部部分定位在第一保持表面与第二保持表面之间时接收形成在磨光垫中的垫保持特征。垫载体可进一步包括耦接基座，所述耦接基座包括耦接主体，所述耦接主体包括设置在主体内的一个或多个含铁磁或顺磁材料元件，其中耦接基座的耦接主体内的一个或多个含铁磁或顺磁材料元件中的每一者被配置为在耦接基座定位在支撑板的支撑主体的第二侧之上时与支撑板的
支撑主体内的一个或多个含铁磁或顺磁材料元件中的每一者相对，并且支撑板的支撑主体的第二侧与第一侧相对。耦接基座或夹紧板中的一个或多个含铁磁或顺磁材料元件可包括形成为环形形状的含铁磁或顺磁元件。
7.本公开内容的实施例可进一步提供一种用于在抛光或清洁工艺中使用的垫载体，所述垫载体包括垫载体组件，所述垫载体组件被配置为耦接到垫载体定位臂的第一端。垫载体组件包括：耦接基座，所述耦接基座包括耦接主体；以及支撑板，所述支撑板包括支撑主体。耦接基座的耦接主体包括：磁体阵列；以及第一保持表面，所述第一保持表面设置在耦接主体的第一侧上。支撑板的支撑主体包括：磁体阵列，所述磁体阵列设置在支撑主体中；第二保持表面，所述第二保持表面设置在支撑主体的第一侧上；以及多个支撑板保持特征。每个支撑板保持特征被配置为在磨光垫的唇部部分定位在第一保持表面与第二保持表面之间时接收形成在磨光垫中的垫保持特征。
8.本公开内容的实施例可进一步提供一种用于在抛光或清洁工艺中使用的垫载体，所述垫载体包括垫载体组件，所述垫载体组件被配置为耦接到垫载体定位臂的第一端。垫载体组件包括：夹紧板，所述夹紧板包括夹紧主体；以及支撑板，所述支撑板包括支撑主体。夹紧板的夹紧主体包括：一个或多个磁体，所述一个或多个磁体设置在夹紧主体内；以及第一保持表面，所述第一保持表面设置在夹紧主体的第一侧上。支撑板的支撑主体包括：第二保持表面，所述第二保持表面设置在支撑主体的第一侧上；以及多个支撑板保持特征。每个支撑板保持特征被配置为在磨光垫的唇部部分定位在第一保持表面与第二保持表面之间时接收形成在磨光垫中的垫保持特征。
9.本公开内容的实施例可进一步提供一种用于在抛光或清洁工艺中使用的垫载体，所述垫载体包括垫载体组件，所述垫载体组件被配置为耦接到垫载体定位臂的第一端。垫载体组件包括：耦接基座，所述耦接基座包括第一保持表面，所述第一保持表面设置在耦接主体的第一侧上；以及支撑板，所述支撑板包括支撑主体，所述支撑主体包括第二保持表面，所述第二保持表面设置在支撑主体的第一侧上。支撑板具有多个支撑板保持特征，其中每个支撑板保持特征被配置为在磨光垫的唇部部分定位在第一保持表面与第二保持表面之间时接收形成在磨光垫中的垫保持特征。
附图说明
10.为了可详细地理解本公开内容的上述特征，可通过参考实施例来得到上文简要概述的本公开内容的更具体的描述，所述实施例中的一些在附图中示出。然而，需注意，附图仅示出了本公开内容的典型实施例，并且因此不应被视为对其范围的限制，因为本公开内容可允许其他等效的实施例。
11.图1a是根据一个或多个实施例的示例性化学机械抛光(cmp)处理系统的示意性平面图，所述cmp处理系统使用本文描述的水平预清洁(hpc)模块。
12.图1b是根据一个或多个实施例的可对应于图1a所示的示意图的示例性cmp处理系统的俯视等距视图。
13.图1c是根据一个或多个实施例的可对应于图1a所示的示意图的图1b的cmp处理系统的俯视正视图。
14.图2a是根据一个或多个实施例的示例性hpc模块的一侧的俯视等距视图。
15.图2b是根据一个或多个实施例的示例性垫载体定位臂的侧视截面图。
16.图3a至图3d各自是根据一个或多个实施例的耦接基座和垫载体的侧视截面图。
17.图3e是根据一个或多个实施例的垫载体的俯视等距视图。
18.图3f是根据一个或多个实施例的垫载体内的部件的顶部侧视分解图。
19.图4a是根据一个或多个实施例的示例性耦接基座和垫载体的侧视截面图。
20.图4b和图4c是根据一个或多个实施例的垫载体的平面图和侧视截面图。
21.图4d是根据一个或多个实施例的垫载体的侧视截面图。
22.图4e和图4f是根据一个或多个实施例的磨光垫的俯视图。
23.为了便于理解，已经尽可能使用相同的附图标记标示各图共有的相同要素。设想的是，一个实施例的要素和特征可有益地结合在其他实施例中，而无需进一步陈述。
具体实施方式
24.本文描述的实施例总体涉及在制造电子器件中使用的装备，并且更具体地涉及可用于在半导体器件制造处理序列的一部分期间清洁基板的表面的水平预清洁(hpc)模块。
25.在清洁工艺期间，由聚乙烯醇(pva)材料形成的磨光垫在要清洁的基板的表面上提供高剪切力，由于材料的机械强度和耐磨性，这用于从基板的表面去除残余物。然而，除了固有地比常规的垫材料更厚且更大之外，pva材料还是吸水的、柔软的且弹性的，并且因此由pva材料形成的磨光垫在由垫载体支撑时可能下垂。
26.在本文描述的实施例中，垫载体支撑大且厚的吸水磨光垫，同时通过机械夹紧机构、互锁特征的使用、磁性夹紧机构和/或抽吸夹紧机构在化学机械清洁工艺期间防止磨光垫下垂。
27.图1a是根据一个或多个实施例的示例性化学机械抛光(cmp)处理系统100的示意性平面图，所述cmp处理系统100使用本文描述的水平预清洁(hpc)模块。图1b是根据一个或多个实施例的可对应于图1a所示的示意图的示例性cmp处理系统100的俯视等距视图。图1c是根据一个或多个实施例的可对应于图1a所示的示意图的图1b的cmp处理系统100的俯视正视图。在图1b和图1c中，省略了外壳的某些部分和某些其他内部和外部部件，以更清楚地显示cmp处理系统100内的hpc模块。这里，cmp处理系统100包括第一部分105和耦接到第一部分105并与第一部分105集成的第二部分106。第一部分105是以多个抛光站(未示出)为特征的基板抛光部分。
28.第二部分106包括一个或多个cmp后清洁系统110、多个系统装载站130、一个或多个基板搬运器(例如，第一机器人124和第二机器人150)、一个或多个计量站140、一个或多个位置特定抛光(lsp)模块142、一个或多个hpc模块200和一个或多个干燥单元170。hpc模块200被配置为处理以基本上水平的取向(即，在x-y平面中)设置的基板120。在一些实施例中，第二部分106可选地包括一个或多个竖直清洁模块112，所述一个或多个竖直清洁模块112被配置为处理以基本上竖直的取向(即，在z-y平面中)设置的基板120。
29.每个lsp模块142典型地被配置为使用具有比待抛光基板120的表面积更小的表面积的抛光构件(未示出)仅抛光基板表面的一部分。lsp模块142通常在基板120已经用抛光模块抛光以从基板的相对小的部分修饰(例如，去除额外材料)之后使用。
30.计量站140用于在抛光之前和/或之后测量设置在基板120上的材料层的厚度，在
抛光之后检查基板120以确定材料层是否已经从基板120的场表面清除，和/或在抛光之前和/或之后检查基板表面是否有缺陷。在那些实施例中，基于使用计量站140获得的测量或表面检查结果，基板120可被返回到lsp模块以进一步抛光和/或被引导到不同基板处理模块或站(诸如第一部分105内的抛光模块)或lsp模块142。如图1a所示，计量站140和lsp模块142位于第二部分106的区域中，所述区域在cmp后清洁系统110中的一者的部分的上方(在z方向上)。
31.第一机器人124被定位成将基板120传送进出多个系统装载站130，例如，在多个系统装载站130与第二机器人150之间和/或在cmp后清洁系统110与多个系统装载站130之间传送。在一些实施例中，第一机器人124被定位成在系统装载站130中的任一者与定位在所述系统装载站130附近的处理系统之间传送基板120。例如，在一些实施例中，第一机器人124可用于在系统装载站130中的一者与计量站140之间传送基板120。
32.第二机器人150用于在第一部分105与第二部分106之间传送基板120。例如，这里，第二机器人150被定位成将从第一机器人124接收的待抛光基板120传送到第一部分105以用于在其中进行抛光。然后，使用第二机器人150将经抛光基板120从第一部分105(例如，从第一部分105内的传送站(未示出))传送到hpc模块200中的一者和/或在位于第二部分106内的不同站和模块之间传送。替代地，第二机器人150将基板120从第一部分105内的传送站传送到lsp模块142或计量站140中的一者。第二机器人150还可将基板120从lsp模块142或计量站140中的任一者传送到第一部分105以用于在其中进一步抛光。
33.图1a中的cmp处理系统100的特征在于设置在第二机器人150的任一侧上的两个cmp后清洁系统110。在图1a中，cmp后清洁系统110中的一者的至少一些模块(例如，一个或多个竖直清洁模块112)位于计量站140和lsp模块142下方(在z方向上)并且因此未示出。计量站140和lsp模块142未在图1c中示出。在一些其他实施例中，cmp处理系统100的特征在于仅一个cmp后清洁系统110。这里，cmp后清洁系统110中的每一者包括hpc模块200、一个或多个竖直清洁模块112(例如，刷盒或喷涂箱)、干燥单元170和用于在这两者间传送基板120的基板搬运器180。这里，每个hpc模块200都设置在第二部分106内靠近第一部分105的位置。
34.典型地，hpc模块200通过形成在hpc模块200的侧面板中的第一开口(未示出)(例如，通过设置在侧面板中的门或狭缝阀)从第二机器人150接收经抛光基板120。基板120由hpc模块200以水平取向接收以用于定位在其中水平地设置的基板支撑表面上。然后，hpc模块200在使用基板搬运器180从hpc模块200传送基板120之前在基板120上执行预清洁工艺，诸如磨光工艺。
35.基板120通过第二开口(这里是开口224(图1b))从hpc模块200传送，所述第二开口典型地是穿过hpc模块200的第二侧面板设置的水平狭槽，所述水平狭槽可用门(例如，狭缝阀)关闭。因此，当基板120从hpc模块200传送时，基板120仍处于水平取向。在基板120从hpc模块200传送之后，基板搬运器180使基板120摆动到竖直位置以用于在cmp后清洁系统110的竖直清洁模块112中进一步处理。
36.在此示例中，hpc模块200具有面向cmp处理系统100的第一部分105的第一端202、背向第一端202的第二端204、面向第二机器人150的第一侧206和背向第一侧206的第二侧208。第一侧206和第二侧208在第一端202与第二端204之间正交地延伸。
37.多个竖直清洁模块112位于第二部分106内。一个或多个竖直清洁模块112是用于
从基板的表面去除抛光副产物的接触式和非接触式清洁系统中的任一种或组合，例如，喷涂箱和/或刷盒。
38.干燥单元170用于在基板已经被竖直清洁模块112处理之后并在基板120由第一机器人124传送到系统装载站130之前干燥基板120。这里，干燥单元170是水平干燥单元，使得干燥单元170被配置为在基板120设置在水平取向上时通过开口(未示出)接收基板120。
39.在本文中，基板120是使用基板搬运器180来在hpc模块200与竖直清洁模块112之间、在竖直清洁模块112中的各者之间以及在竖直清洁模块112与干燥单元170之间移动的。
40.在本文的实施例中，包括基板搬运器180的cmp处理系统100的操作由系统控制器160引导。系统控制器160包括可编程中央处理单元(cpu)161，可编程cpu 161可与存储器162(例如，非易失性存储器)和支持电路163一起操作。支持电路163常规地耦接到cpu 161并包括耦接到cmp处理系统100的各种部件的高速缓存、时钟电路、输入/输出子系统、电源等和它们的组合，以促进对cmp处理系统100的各种部件的控制。cpu 161是在工业环境中使用的任何形式的通用计算机处理器中的一种(诸如可编程逻辑控制器(plc))，以用于控制处理系统的各种部件和子处理器。耦接到cpu 161的存储器162是非暂时性的，并且典型地是易获得的存储器中的一者或多者，诸如随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、软盘驱动器、硬盘或任何其他形式的本地或远程的数字存储。
41.典型地，存储器162是包含指令的非暂时性计算机可读存储介质的形式(例如，非易失性存储器)，所述指令在由cpu 161执行时促进cmp处理系统100的操作。在存储器162中的指令是程序产品的形式，诸如实现本公开内容的方法的程序。程序代码可遵照许多不同编程语言中的任一种。在一个示例中，本公开内容可被实现为存储在用于与计算机系统一起使用的计算机可读存储介质上的程序产品。程序产品的(多个)程序定义实施例(包括本文描述的方法)的功能。
42.说明性非暂时性计算机可读存储介质包括但不限于：(i)可在其上永久地存储信息的不可写存储介质(例如，在计算机内的只读存储器装置，诸如可由cd-rom驱动器读取的cd-rom盘、闪存存储器、rom芯片或任何类型的固态非易失性半导体存储器装置，例如固态驱动器(ssd))；以及(ii)在其上存储可变更信息的可写存储介质(例如，在磁盘驱动器或硬盘驱动器内的软盘或任何类型的固态随机存取半导体存储器)。当实施引导本文描述的方法的功能的计算机可读指令时，此类计算机可读存储介质是本公开内容的实施例。在一些实施例中，本文阐述的方法或其部分由一个或多个专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其他类型的硬件实现方式执行。在一些其他实施例中，本文阐述的基板处理和/或搬运方法由软件例程、asic、fpga和/或其他类型的硬件实现方式的组合执行。一个或多个系统控制器160可与本文描述的各种模块化抛光系统中的一者或任何组合和/或所述模块化抛光系统的单独的抛光模块一起使用。
43.图2a是可用于本文描述的cmp处理系统100中的示例性hpc模块200的第二侧208的俯视等距视图。在图2a中，省略了维修进出面板，以更清楚地示出hpc模块200的内部部件。
44.通常，hpc模块200包括由共同地限定处理区域212的多个侧面板形成的腔室210、盆214和盖216。
45.第一侧面板218形成在hpc模块200的面向第二机器人150的第一侧206上，并且包括用于用第二机器人150将基板120定位在可旋转真空台230上的第一基板搬运器进出门
(未示出)。第二侧面板222形成在hpc模块200的背对第一部分105的第二端204上。第二侧面板222包括用于用基板搬运器180从可旋转真空台230移除基板120的第二基板搬运器进出门开口224。第三侧面板226形成在hpc模块200的第二侧208上。第三侧面板226包括维修进出面板开口228。形成在hpc模块200的相对侧面板上的第一基板搬运器进出门和维修进出面板开口228的对称性有利地提供了可安装在处理系统100的任一侧上的水平磨光模块，如图1c所示。
46.设置在处理区域212内的hpc模块200进一步包括用于真空卡紧基板120的可旋转真空台230、设置在可旋转真空台230径向外侧的环形基板升降机构270、靠近可旋转真空台230设置的垫调节站280以及可在可旋转真空台230之上的第一位置与在垫调节站280之上的第二位置之间移动的垫载体定位臂300。可旋转真空台230、环形基板升降机构270、垫调节站280和垫载体定位臂300各自独立地安装到盆214。
47.图2b是可用于图2a的hpc模块200中的示例性垫载体定位臂300的侧视截面图。垫载体定位臂300靠近可旋转真空台230和垫调节站280设置(图2a)。垫载体定位臂300的远端302包括可竖直地移动的垫载体组件304，以用于在其下端处支撑磨光垫306。垫载体组件304包括用于使磨光垫306围绕轴线c2旋转的头部电机308，轴线c2基本上对准在重力方向上。垫载体组件304包括耦接基座310，耦接基座310经由轴311耦接到头部电机308并且还将垫载体314耦接到头部电机308。在一些实施例中，垫载体314的被尺寸设定为支撑具有在约40mm与150mm之间、诸如在约70mm与150mm之间、诸如约134mm的直径的磨光垫306，所述直径比类似的清洁模块中使用的常规磨光垫更大。在一些实施例中，与常规的预清洁模块相比，本公开内容的垫载体定位臂300支撑更大的磨光垫306。
48.在hpc模块200中的处理期间，通过使用第二机器人150将基板120传送通过形成在第一侧面板226中的开口并将基板120定位在升降杆组件203内的多个升降杆上，将基板定位在可旋转真空台230上。升降杆组件203包括多个升降杆，所述多个升降杆可通过使用升降杆致动器(未示出)来升高和降低，以便允许将基板120定位在可旋转真空台230的表面上和从可旋转真空台230的表面移除。然后，可通过使用泵219来在基板120与形成在可旋转真空台230的表面中的开口之间产生真空。然后，通过使用头部电机308和致动器组件217来使旋转磨光垫306与基板的表面接触。在一些实施例中，还在处理期间通过使用可旋转致动器227来旋转可旋转真空台230和基板120。然后，可通过使用可旋转致动器213以振荡弧形运动将旋转磨光垫306跨基板120的表面平移。在一些实施例中，可旋转致动器213可以振荡旋转运动旋转磨光垫306，所述振荡旋转运动覆盖小于整个360度旋转的角度。在旋转磨光垫306跨基板120的表面平移时，第一处理流体(诸如di水和/或一种或多种第一清洁流体)可从流体源221施加到基板120的表面。在处理达期望时间段之后，停止处理，并且通过以相反次序执行上文提及的步骤来将基板从hpc模块200移除。然而，如下文将解释的，将通过使用第二机器人150或第三机器人(未示出)来通过开口209从hpc模块200有益地移除基板。
49.图3a是根据本公开内容的一个实施例的可在图2a的垫载体组件304中使用的垫载体314的侧视横截面图。垫载体314包括耦接基座310、支撑板315和磨光垫306。在一些实施例中，耦接基座310和支撑板315的配合经由由设置在支撑板315内的多个磁体318和设置在耦接基座310内的多个磁体316产生的磁引力耦接在一起。设置在支撑板315内的多个磁体318和与耦接基座310一起设置的多个磁体316还被配置为在耦接基座310与支撑板315之间
供应用于压缩磨光垫306的唇部部分306a的夹紧力。在一些实施例中，耦接基座310是被配置为接收支撑板315的柔性元件。在一些实施例中，耦接基座310中的磁体316是从外部电源(未示出)接收电力的电磁体，所述外部电源通过耦接到头部电机308的旋转轴311的滑环连接到设置在耦接基座310中的电磁体。在一些实施例中，磁体318或磁体316可用铁磁材料或甚至一些顺磁材料代替，其被相对磁体(诸如分别是磁体316或磁体318)吸引。在一些实施例中，磁体316和磁体318类似地定位在围绕垫载体314的中心轴线(例如，与图2b所示的轴线c2重合的轴线)分布的阵列中。在一些实施例中，磁体阵列316或磁体阵列318由环形元件代替，所述环形元件是铁磁或顺磁的并且具有与垫载体314的中心轴线重合的中心轴线。替代地，如图3b所示，支撑板315包括在支撑板315的顶表面中的螺纹孔363。耦接基座310和支撑板315通过多个紧固件320和螺纹孔363耦接在一起，所述多个紧固件320和螺纹孔363还被配置为在耦接基座310与支撑板315之间提供夹紧力，所述夹紧力用于压缩磨光垫306的唇部部分306a。在一些实施例中，磁体和紧固件两者用于将支撑板315耦接到耦接基座310。在一个实施例中，耦接基座310可通过快速释放附件(未示出)连接到轴311(如图2b所示)，因此，可容易地移除垫载体314以用于在垫载体314上的磨光垫306替换，然后将垫载体314快速地重新安装在轴311上。
50.在一些实施例中，如图3c至图3d所示，垫载体314包括如上文关于图3a和图3b描述的耦接基座310和支撑板315，并且进一步包括夹紧板312，并且如所组合，这些部件被配置为夹紧并保持磨光垫306的唇部部分306a。图3e进一步示出耦接到磨光垫306的夹紧板312的一个实施例的俯视等距视图。夹紧板312包括主体312e，主体312e包括封闭区域312f的阵列，每个封闭区域312f包含磁体318、埋头孔区域312c、凹槽312d和表面312a。参考图3c、图3d和图3e，耦接基座310、夹紧板312和支撑板315可通过使用处于中心区域中的定位元件312b和/或配合元件(诸如夹紧板312的凹槽312d和耦接基座310的配合元件310b)相对于彼此定位、耦接和对准。在一些实施例中，处于中心区域中的配合元件在x-y平面中形成为非圆柱形或非圆形形状，诸如矩形、椭圆形或甚至星形，以允许配合元件在耦接基座310与夹紧板312之间传递扭矩。在一些实施例中，如图3c所示，耦接基座310和夹紧板312的配合经由由设置在夹紧板312内的多个磁体318和与耦接基座310一起设置的多个磁体316产生的磁引力耦接。替代地，在如图3d所示的一个实施例中，夹紧板312包括多个埋头螺纹孔362，每个埋头螺纹孔362被配置为接受紧固件320。耦接基座310和夹紧板312的配合经由多个紧固件320和螺纹孔362来耦接。在一些实施例中，使用磁体和紧固件两者来将夹紧板312耦接到耦接基座310。
51.图3f示出了支撑板315和磨光垫306的一个实施例的分解图。支撑板315包括多个支撑板保持特征315c、表面315a，并且可以可选地包含多个螺纹特征，所述多个螺纹特征被配置为接收紧固件320的一部分。在一些实施例中，支撑板315进一步包括多个封闭区域(未示出)，每个封闭区域包含磁体318，如上文类似地讨论的。在一些实施例中，支撑板315进一步包括一个或多个互锁特征，如在支撑板315中的周边边缘处的凹陷部315d所示。提供凹陷部315d以进一步改进磨光垫306的唇部部分306a在支撑板315与耦接基座310之间的保持，或在一些实施例中在支撑板315与夹紧板312之间的保持。在一些实施例中，磨光垫306包覆成型到支撑板315上，使得它们成为不可分离的组件。
52.在一些实施例中，磨光垫306由聚乙烯醇(pva)材料形成。pva材料具有亲水性，并
且可吸水和保水。在润湿时，pva材料是弹性的、柔性的且柔软的，具有机械强度和耐磨性。与用作磨光垫的常规的材料(诸如多孔材料或经填充或未经填充聚合物材料)相比，pva材料为化学和机械清洁提供了高剪切力。由pva材料形成的磨光垫306具有大于70mm的直径，所述直径大于由常规的材料形成的具有约67mm的直径的典型的磨光垫的直径。更大的磨光垫提高了性能并减少了在化学机械清洁中的磨光时间。此外，由pva材料形成的磨光垫306比由常规的材料形成的典型的磨光垫厚。垫载体314被设计为支撑大且厚的吸水磨光垫306，同时通过机械夹紧和支撑机构防止磨光垫306下垂。
53.在一个实施例中，参考图3a，当抵靠耦接基座310定位并准备好执行磨光工艺时，磨光垫306的唇部部分306a被压缩在耦接基座310和支撑板315相应的两个表面310a和315a之间。在支撑板315的磁体318与耦接基座310的磁体316之间产生的磁引力用于产生在支撑板315的表面315a与耦接基座310的表面310a之间压缩磨光垫306的唇部部分306a的力。在一个实施例中，两个表面310a与315a彼此基本上平行。在一些实施例中，表面315a和/或唇部部分306a的相对表面包括一个或多个互锁特征，如图3f中的支撑板315中的凹陷部315d所示。提供互锁特征以进一步改进磨光垫306的唇部部分306a在表面310a与315a之间的保持。在一些实施例中，表面310a和315a(在处理期间唇部部分306a设置在其间)的夹紧区域被定向为使得它们垂直于磁体318和316对准的方向(即，z方向)和/或平行于磨光垫306的抛光表面306d(例如，x-y平面)。在一些实施例中，如图3b、图3c和图3d所示，多个紧固件320被配置为供应用于压缩磨光垫306的唇部部分306a的夹紧力。在一些实施例中，紧固件320可包括一个或多个定位销。在磁体316和318或紧固件320的任一配置中，唇部部分306a内的材料可被压缩在其未压缩状态的约5％至95％之间，诸如在磨光垫306的唇部部分306a的材料(例如，pva)的原始厚度的约20％至约80％之间，或约40％与约60％之间。
54.参考图3a至图3d和图3f，在一些实施例中，垫载体314包括多个保持特征335，其中磨光垫306的垫保持特征306c与支撑板315的支撑板保持特征315c接合。保持特征335形成机械夹紧机构的一部分并用于在处理期间定位和保持磨光垫306相对于支撑板315的位置，并且因此在磨光垫306已经被处理化学品浸透之后和/或还在处理期间施加各种剪切和压缩载荷时定位和保持磨光垫306相对于支撑板315的位置。保持特征335还用于防止磨光垫306的部分相对于支撑板315下垂。当在基板上执行磨光工艺之前或之后相对于垫载体314移动基板时，磨光垫306的下垂可能不期望地导致磨光垫306的下垂部分接触基板的表面。
55.参考图3f，在一些实施例中，磨光垫306和支撑板315各自分别包括垫保持特征306c和支撑板保持特征315c，垫保持特征306c和支撑板保持特征315c以期望配合图案形成，以便最小化或防止磨光垫的下垂磨光垫306并将垫306机械地夹紧到支撑板以可靠地处理在处理期间施加到磨光垫306的载荷。在一些实施例中，可形成保持特征335，使得垫保持特征306c和支撑板保持特征315c形成能够基本上固定磨光垫306相对于支撑板315的位置的重叠配合和/或过盈配合。如图3a至图3d所示，垫保持特征306c可形成为倒锥形形状，并且支撑板保持特征315c可形成为埋头孔配置，使得垫保持特征306c的最顶部部分与支撑板保持特征315c的下部部分重叠。在一些实施例中，多个保持特征中的每个保持特征335的垫保持特征306c和支撑板保持特征315c形成为圆形、椭圆形、螺旋形或槽形配置。在一些配置中，保持特征335的阵列或图案包括两种或更多种不同保持特征形状。
56.图4a是示例性垫载体314的侧剖视图，所述垫载体314包括可用于图2b的垫载体组
件304中的耦接基座310和支撑板315。在一些实施例中，耦接基座310包括磁体316，并且支撑板315包括磁体318，使得耦接基座310和垫载体314经由磁力耦接。在一些实施例中，磁体316和磁体318类似地定位在围绕垫载体314的中心轴线(例如，与图2b所示的轴线c2重合的轴线)分布的阵列中。在一个实施例中，磁体316和磁体318包括铁磁或顺磁材料。在一些实施例中，磁体阵列316或磁体阵列318由环形元件代替，所述环形元件是铁磁或顺磁的并且具有与垫载体314的中心轴线重合的中心轴线。耦接基座310和支撑板315经由紧固件320对准。在一些实施例中，紧固件320可包括螺钉和螺栓。在替代实施例中，耦接基座310和支撑板315经由对准销或定位销对准。
57.垫载体314还可包括唇环321，唇环321具有在唇环321的周边边缘上的唇环周边部分322。支撑板315包括处于支撑板315的周边边缘上的锥形部分324，锥形部分324从支撑板315的底表面朝向支撑板315的面向耦接基座310的顶表面逐渐变细，使得锥形部分324基本上平行于唇环321的唇环周边部分322的内表面。唇环321的唇环周边部分322和支撑板315的锥形部分324一起沿磨光垫唇部部分306a的周边边缘机械地夹紧磨光垫306。支撑板315具有在底表面上的在约70mm与150mm之间、诸如约128mm的直径和在约2mm与10mm之间或在约3mm与7mm之间、诸如约4.2mm的厚度。在一些实施例中，支撑板315在顶表面上的直径比支撑板315的直径小约1mm与约5mm之间。
58.图4b和图4c是根据一个实施例的垫载体314的平面图和侧视截面图。在图4c中，还示出了唇环321、支撑板315和磨光垫306的一部分。在一些实施例中，垫载体314包括多个保持特征335，其中磨光垫306的垫保持特征306c与支撑板315的支撑板保持特征315c接合。支撑板315包括支撑板保持特征315c，垫保持特征306c通过支撑板保持特征315c被推入支撑板保持特征315c。支撑板保持特征315c是圆形通孔，具有在约10mm与约25mm之间，诸如约15mm的直径，并且从面向耦接基座310的表面朝向面向磨光垫306的表面负向地逐渐变细(即，在面向耦接基座310的表面处的直径比在面向磨光垫306的表面处的直径大)。垫保持特征306c是圆柱形形状的，具有的直径略大于支撑板保持特征315c的直径，使得垫保持特征306c在被插入支撑板保持特征315c中时被压缩。耦接基座310、唇环321和支撑板315可由塑料或聚合物(诸如聚醚醚酮(peek))形成。可使用机械夹紧机构来牢固地支撑磨光垫306，所述机械夹紧机构包括唇环321的唇部周边部分322、在支撑板315的周边边缘处的锥形部分324、以及支撑板保持特征315c和垫保持特征306c。在图4b和图4c中，示出了一个圆形支撑板保持特征315c和一个圆柱形垫保持特征306c。然而，如图3f所示，支撑板315可具有多个支撑板保持特征315c，每个支撑板保持特征315c接收一个垫保持特征306c，以产生将磨光垫306保持在相对于垫载体的位置的保持力314。垫保持特征306c可以是任何凸起形状，并且支撑板保持特征315c具有与垫保持特征306c的形状匹配的形状，使得垫保持特征306c和支撑板保持特征315c形成用于保持磨光垫306的重叠配合和/或过盈配合。
59.图4d是根据另一个实施例的垫载体314的侧视截面图。垫载体314包括中心支撑板保持特征315c，垫保持特征306c通过中心支撑板保持特征315c被推入支撑板保持特征315c中，如在图4c示出的实施例中那样。在这个实施例中，与磨光垫306接触的背衬330设置在磨光垫306的表面上。背衬330可设置在磨光垫306的面向支撑板315的表面上。背衬330可由塑料形成并增加了磨光垫306的硬度，从而进一步防止磨光垫306下垂。在一些实施例中，凸起垫保持特征306c可包括在垫保持特征306c的顶表面中的空腔或孔327，并且与孔327的形状
匹配的圆盘328可被插入孔327内。垫孔可以是任何形状，优选地是与垫保持特征306c的形状匹配的形状，并且圆盘328具有与孔327的形状匹配但直径略宽的形状，使得垫保持特征306c中的孔327和圆盘328形成用于进一步在垫保持特征306c与支撑板保持特征315c之间产生增强的压力配合的重叠配合和/或过盈配合。在这个实施例中，圆盘328可由塑料或聚合物，诸如聚醚醚酮(peek)或其他固体耐化学材料，诸如陶瓷、铝或不锈钢来形成。
60.图4e和图4f是根据其他实施例的磨光垫306的俯视图。在这些实施例中，磨光垫306具有形成在磨光垫306的面向支撑板315的表面上的凸起垫保持特征306c，并且支撑板315具有多个支撑板保持特征315c，垫保持特征306c中的一者接合在多个支撑板保持特征315c中的每一者中。磨光垫306的垫保持特征306c被布置成以彼此重叠接触的方式插入支撑板315的支撑板保持特征315c中，从而产生保持力以保持磨光垫306抵靠垫载体314。在图4e中，多个凸起垫保持特征306c是柱形状，并且垫保持特征306c中的每一者接合在支撑板315的匹配支撑板保持特征315c中。在图4f中，垫保持特征306c包括柱形状的中心垫保持特征306c，所述中心垫保持特征306c接合在与柱形状匹配的圆形支撑板保持特征315c中，并且垫保持特征306c还包括径向辐条，所述径向辐条中的每一者接合与径向辐条的形状匹配的矩形槽形状的支撑板保持特征315c。
61.在本文描述的实施例中，垫载体支撑大且厚的吸水磨光垫(诸如由聚乙烯醇(pva)材料形成的磨光垫)，同时在化学机械清洁中通过机械夹紧机构防止磨光垫下垂。由聚乙烯醇(pva)材料形成的磨光垫由于机械强度和耐磨性而为化学和机械抛光提供高剪切力。大尺寸的磨光垫提供改进的清洁性能。
62.本公开内容的实施例还可提供水平预清洁模块。水平预清洁模块包括：腔室，所述腔室包括共同地限定处理区域的盆和盖；可旋转真空台，所述可旋转真空台设置在处理区域中，所述可旋转真空台包括基板接收表面；垫调节站，所述垫调节站靠近可旋转真空台设置；垫载体定位臂，所述垫载体定位臂具有第一端和远离第一端的第二端；垫载体组件，所述垫载体组件耦接到垫载体定位臂的第一端；以及致动器，所述致动器耦接到垫载体定位臂的第二端并被配置为使垫载体组件在可旋转真空台之上的第一位置与在垫调节站之上的第二位置之间摆动。垫载体组件包括耦接基座和耦接到耦接基座的垫载体，耦接基座和垫载体被配置为通过机械夹紧机构支撑磨光垫。
63.虽然前述内容针对的是本公开内容的实施例，但是在不脱离本公开内容的基本范围的情况下，可设想本公开内容的其他和进一步实施例，并且本公开内容的范围由所附权利要求书确定。

技术特征：
1.一种用于在抛光或清洁工艺中使用的垫载体，包括：垫载体组件，所述垫载体组件被配置为耦接到垫载体定位臂的第一端，其中所述垫载体组件包括：夹紧板，所述夹紧板包括夹紧主体，所述夹紧主体包括：一个或多个含铁磁或顺磁材料元件，所述一个或多个含铁磁或顺磁材料元件设置在所述夹紧主体内；以及第一保持表面，所述第一保持表面设置在所述夹紧主体的第一侧上；以及支撑板，所述支撑板包括支撑主体，所述支撑主体包括：第二保持表面，所述第二保持表面设置在所述支撑主体的第一侧上；以及多个支撑板保持特征，其中每个支撑板保持特征被配置为在磨光垫的唇部部分定位在第一保持表面与第二保持表面之间时接收形成在所述磨光垫中的垫保持特征。2.如权利要求1所述的垫载体，进一步包括耦接基座，所述耦接基座包括耦接板主体，所述耦接板主体包括设置在所述耦接板主体内的一个或多个含铁磁或顺磁材料元件，其中所述耦接基座的所述耦接板主体内的所述一个或多个含铁磁或顺磁材料元件中的每一者被配置为在所述耦接基座定位在所述支撑板的所述支撑主体的第二侧之上时与所述支撑板的所述支撑主体内的所述一个或多个含铁磁或顺磁材料元件中的每一者相对，并且所述支撑板的所述支撑主体的所述第二侧与所述第一侧相对。3.如权利要求2所述的垫载体，其中所述耦接基座或所述夹紧板中的所述一个或多个含铁磁或顺磁材料元件包括形成为环形形状的含铁磁或顺磁元件。4.如权利要求1所述的垫载体，其中所述一个或多个含铁磁或顺磁材料元件包括磁性的含铁磁元件的阵列。5.如权利要求1所述的垫载体，其中所述一个或多个含铁磁或顺磁材料元件包括形成为环形形状的含铁磁或顺磁元件。6.如权利要求1所述的垫载体，其中所述支撑板进一步包括在所述第二保持表面的周边边缘处的一个或多个互锁特征。7.如权利要求1所述的垫载体，其中所述垫保持特征形成为倒锥形形状，并且所述支撑板保持特征形成为埋头孔配置，使得所述垫保持特征的最顶部部分与所述支撑板保持特征的下部部分重叠。8.一种用于在清洁工艺中使用的垫载体，包括：垫载体组件，所述垫载体组件被配置为耦接到垫载体定位臂的第一端，其中所述垫载体组件包括：耦接基座，所述耦接基座包括耦接主体，所述耦接主体包括：磁体阵列，所述磁体阵列设置在所述耦接主体内；以及第一保持表面，所述第一保持表面设置在所述耦接主体的第一侧上；支撑板，所述支撑板包括支撑主体，所述支撑主体包括：磁体阵列，所述磁体阵列设置在所述支撑主体内；以及第二保持表面，所述第二保持表面设置在所述支撑主体的第一侧上；以及多个支撑板保持特征，
其中每个支撑板保持特征被配置为在磨光垫的唇部部分定位在第一保持表面与第二保持表面之间时接收形成在所述磨光垫中的垫保持特征。9.如权利要求8所述的垫载体，其中所述耦接基座的所述耦接主体内的所述磁体阵列内的每个磁体被配置为在所述耦接基座定位在所述支撑板的所述支撑主体的第二侧之上时与所述支撑板的所述支撑主体内的所述磁体阵列内的每个磁体相对，并且所述支撑板的所述支撑主体的所述第二侧与所述第一侧相对。10.如权利要求8所述的垫载体，其中所述耦接基座的所述耦接主体内的所述磁体阵列或所述支撑板的所述支撑主体内的所述磁体包括含铁磁或顺磁元件。11.如权利要求8所述的垫载体，其中所述耦接基座的所述耦接主体内的所述磁体阵列和所述支撑板的所述支撑主体内的所述磁体阵列形成为环形形状。12.如权利要求8所述的垫载体，其中所述垫保持特征形成为倒锥形形状，并且所述支撑板保持特征形成为埋头孔配置，使得所述垫保持特征中的每一者的最顶部部分与所述支撑板保持特征中的每一者的下部部分重叠。13.一种用于在抛光或清洁工艺中使用的垫载体，包括：垫载体组件，所述垫载体组件被配置为耦接到垫载体定位臂的第一端，其中所述垫载体组件包括：夹紧板，所述夹紧板包括夹紧主体，所述夹紧主体包括：磁体阵列，所述磁体阵列设置在所述夹紧主体内；以及第一保持表面，所述第一保持表面设置在所述夹紧主体的第一侧上；以及支撑板，所述支撑板包括支撑主体，所述支撑主体包括：第二保持表面，所述第二保持表面设置在所述支撑主体的第一侧上；以及多个支撑板保持特征，其中每个支撑板保持特征被配置为在磨光垫的唇部部分定位在第一保持表面与第二保持表面之间时接收形成在所述磨光垫中的垫保持特征。14.如权利要求13所述的垫载体，进一步包括耦接基座，所述耦接基座包括耦接主体，所述耦接主体包括设置在所述耦接主体内的磁体阵列，其中所述耦接主体内的所述磁体阵列的每个磁体被配置为在所述耦接基座定位在所述支撑板的所述支撑主体的第二侧之上时与所述支撑板的所述支撑主体内的所述磁体阵列的所述磁体中的每一者相对，并且所述支撑板的所述支撑主体的所述第二侧与所述第一侧相对。15.如权利要求14所述的垫载体，其中所述耦接基座的所述耦接主体内的所述磁体阵列或所述支撑板的所述支撑主体内的所述磁体包括含铁磁或顺磁元件。16.如权利要求14所述的垫载体，其中所述耦接基座的所述耦接主体内的所述磁体阵列和所述支撑板的所述支撑主体内的所述磁体阵列形成为环形形状。17.如权利要求13所述的垫载体，其中所述垫保持特征形成为倒锥形形状，并且所述支撑板保持特征形成为埋头孔配置，使得所述垫保持特征中的每一者的最顶部部分与所述支撑板保持特征中的每一者的下部部分重叠。18.一种用于在抛光或清洁工艺中使用的垫载体，包括：
垫载体组件，所述垫载体组件被配置为耦接到垫载体定位臂的第一端，其中所述垫载体组件包括：耦接基座，所述耦接基座包括耦接主体，所述耦接主体包括：第一保持表面，所述第一保持表面设置在所述耦接主体的第一侧上；以及支撑板，所述支撑板包括支撑主体，所述支撑主体包括：第二保持表面，所述第二保持表面设置在所述支撑主体的第一侧上；以及多个支撑板保持特征，其中每个支撑板保持特征被配置为在磨光垫的唇部部分定位在第一保持表面与第二保持表面之间时接收形成在所述磨光垫中的垫保持特征。19.如权利要求18所述的垫载体，其中设置在所述支撑主体中的多个孔是多个埋头螺纹孔，每个螺纹孔被配置为接收紧固件，所述支撑主体被配置为经由多个紧固件和所述埋头螺纹孔耦接到所述耦接基座。20.如权利要求18所述的垫载体，其中所述垫保持特征形成为倒锥形形状，并且所述支撑板保持特征形成为埋头孔配置，使得所述垫保持特征中的每一者的最顶部部分与所述支撑板保持特征中的每一者的下部部分重叠。

技术总结
一种垫载体组件，包括耦接基座和耦接到耦接基座的垫载体，耦接基座和垫载体被配置为通过机械夹紧机构支撑磨光垫。过机械夹紧机构支撑磨光垫。过机械夹紧机构支撑磨光垫。


技术研发人员：E
受保护的技术使用者：应用材料公司
技术研发日：2023.02.13
技术公布日：2023/8/23