ブラシコンディショニングおよびパッドコンディショニングのための装置および方法
ブラシボックス内に配置された円柱状ローラの処理表面をコンディショニングするための方法および装置を記載する。一実施形態では、ブラシボックスを記載する。ブラシボックスは、内部容積を有するタンクと、内部容積内に少なくとも部分的に配置された１対の円柱状ローラであって、円柱状ローラの各々が、それぞれの軸の周りを回転可能である、１対の円柱状ローラと、円柱状ローラが近接している第１の位置と円柱状ローラが互いに間隔を空けて離れている第２の位置との間でそれぞれの円柱状ローラを移動させるために円柱状ローラの各々に連結されたアクチュエータアセンブリと、円柱状ローラの各々のためのコンディショニング装置であって、各コンディショニング装置が内部容積内に配置されたコンディショナを含み、ローラが第２の位置にあるときに、コンディショナが円柱状ローラの各々の外側表面と接触する、コンディショニング装置とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電子デバイス製造に関係する。特に、実施形態は、半導体基板、ウエハ、コンパクトディスク、ガラス基板、等などの薄いディスクを洗浄するおよび／または研磨するためのスクラバボックスに関係する。
【背景技術】
【０００２】
スクラバまたはスクラバボックスと時には呼ばれるブラシ洗浄装置を、電子デバイス製造プロセスの１つまたは複数のステージにおいて半導体基板を研磨するためおよび／または洗浄するために多くの場合に利用する。例えば、その上に配置されたパッド材料またはブラシ本体を有する円柱状ローラを使用する洗浄デバイスを、基板の主要面から材料を除去するために基板の少なくとも１つの主要面と接触させることができる。１つの典型的なプロセスでは、化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスを使用して基板を研磨するために、その上に配置されたパッド材料を有する円柱状ローラを、回転する基板に対して回転させ、強く押し付けるようにさせる。別の１つの典型的なプロセスでは、ＣＭＰプロセスの後で基板を洗浄するために、その上に配置されたブラシ本体を有する円柱状ローラを、回転する基板に対して回転させ、強く押し付けるようにさせる。
【０００３】
これらの装置において円柱状ローラ上に配置されたパッド材料またはブラシ本体の研磨表面は、時間とともに摩耗する傾向があり、これが除去速度または洗浄効率を低下させる。したがって、所望の研磨結果または洗浄結果を実現するために、パッド材料またはブラシ本体を頻繁に交換する必要がある場合がある。パッド材料またはブラシ本体の交換は、費用がかかり、ダウンタイムを生じさせ、これがより大きな所有コストおよびより低いスループットという結果をもたらす。
【０００４】
集積回路に対する要求が増加し続けるので、チップ製造業者は、増加したスループットを有する半導体プロセス工作機械設備およびより確固とした処理装置を要求している。かかる要求を満足させるために、スループットを最大にし、機器構成要素の耐用年数を増加させ、所有コストを低下させるために、装置および方法が開発されている。
【０００５】
必要とされるものは、表面の摩耗を取り除き、表面から凝集した材料を除去することのほか、パッド材料またはブラシ本体の耐用寿命を延ばすために、円柱状ローラ上に配置されたパッド材料またはブラシ本体の処理表面をリフレッシュさせるための装置および方法である。
【発明の概要】
【０００６】
本明細書において説明する実施形態は、基板研磨システムまたは基板洗浄システムの一部であるブラシボックス内に配置された円柱状ローラの処理表面をコンディショニングするための方法および装置に関係する。一実施形態では、ブラシボックスを記載する。ブラシボックスは、内部容積を有するタンクと、内部容積内に少なくとも部分的に配置された１対の円柱状ローラであって、円柱状ローラの各々がそれぞれの軸の周りを回転可能である、１対の円柱状ローラと、円柱状ローラが互いに近接している第１の位置と円柱状ローラが互いに間隔を空けて離れている第２の位置との間でそれぞれの円柱状ローラを移動させるために、円柱状ローラの各々に連結されたアクチュエータアセンブリと、円柱状ローラの各々のためのコンディショニング装置であって、各コンディショニング装置が内部容積内に配置されたコンディショナを含み、ローラが第２の位置にあるときに、コンディショナが円柱状ローラの各々の外側表面と接触する、コンディショニング装置とを含む。
【０００７】
別の一実施形態では、ブラシボックスを記載する。ブラシボックスは、内部容積を有するタンクと、内部容積内に配置された１対の円柱状ローラであって、ローラの各々がそれぞれの第１の軸の周りを回転可能である、１対の円柱状ローラと、ローラが互いに近接している第１の位置とローラが互いに間隔を空けて離れている第２の位置との間でそれぞれのローラを移動させるために、円柱状ローラの各々に連結されたアクチュエータアセンブリと、ローラの各々のためのコンディショニング装置であって、各コンディショニング装置が内部容積内に配置されたコンディショナを含み、ローラが第２の位置にあるときに、各コンディショナが円柱状ローラの各々の外側表面と接触し、各コンディショナが第１の軸とは異なる第２の軸の周りを回転可能である、コンディショニング装置とを含む。
【０００８】
別の一実施形態では、基板を処理するための方法を記載する。本方法は、タンクへ基板を搬送するステップと、タンク内に配置された２つの円柱状ローラの間に基板を設置するステップと、円柱状ローラの各々の処理表面が基板の主要面に接触する第１の位置へと２つの円柱状ローラの各々を移動させるステップと、２つの円柱状ローラのうちの少なくとも１つと基板との間に相対的な運動を与えることによって基板を処理するステップと、基板の主要面から間隔を空けて離れた第２の位置へ２つの円柱状ローラの各々を移動させるステップであって、第２の位置が処理表面をコンディショニング装置と接触させることを含む、移動させるステップと、処理表面をコンディショニングしながらタンクの外へ基板を搬送するステップとを含む。
【０００９】
したがって、本発明の上に記述した特徴を詳細に理解することが可能な方式で、上に簡潔に要約されている本発明のより詳しい説明を、その一部が添付した図面に図示されている実施形態を参照することによって知ることができる。しかしながら、添付した図面が本発明の典型的な実施形態だけを図示し、本発明が他の同様に有効な実施形態を許容することができるので、それゆえ、本発明の範囲を限定するようには見なされないことに、留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】スクラバボックスの等角図である。
【図２Ａ】基板処理位置にある円柱状ローラを示す図１のスクラバボックスの上面図である。
【図２Ｂ】基板搬送位置にある円柱状ローラを示す図２Ａのスクラバボックスの上面断面図である。
【図３Ａ】コンディショニング装置の一実施形態の上面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの円柱状ローラおよびコンディショナの側面断面図である。
【図３Ｃ】コンディショニング装置の別の一実施形態の側面断面図である。
【図４Ａ】コンディショニング装置の別の一実施形態の上面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの円柱状ローラおよびコンディショナの断面図である。
【図５Ａ】コンディショニング装置の別の一実施形態の上面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの円柱状ローラおよびコンディショナの断面図である。
【図６】コンディショニング方法の一実施形態を示す流れ図である。
【図７】基板処理方法の一実施形態を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
理解を容易にするために、可能である場合には、複数の図に共通な同一の要素を示すために、同一の参照番号を使用している。一実施形態において開示した要素を、具体的な記述がなくとも別の実施形態において利益をもたらすように利用することができることが予想される。
【００１２】
本明細書において説明する実施形態は、スクラバボックスにおいて利用されるブラシ型洗浄システム内で円柱状ローラ上に配置されたパッド材料またはブラシ本体の処理表面をコンディショニングするためまたはリフレッシュするための装置および方法を一般に提供する。本発明による利点に適合することができるスクラバボックスの実施形態は、ＳＹＣＡＭＯＲＥ（商標）研磨システムおよびＤＥＳＩＣＡ（登録商標）洗浄装置の一部である洗浄モジュールを含み、両者ともＳａｎｔａ Ｃｌａｒａ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａに所在するＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能である。本明細書において説明する実施形態を、他の製造業者から入手可能なブラシ型洗浄システムおよび研磨システムにおいてやはり利用することができる。加えて、スクラバボックスの実施形態を、垂直の向きである基板を処理するように説明しているが、ある実施形態を、水平の向きである基板を処理するように構成されたスクラバボックスにおいて利用することができる。
【００１３】
図１は、上に説明したような洗浄モジュールにおいて利用することができるスクラバボックス１００の等角図である。スクラバボックス１００は、第１の支持体１２５および第２の支持体１３０中に少なくとも部分的に入れられているタンク１０５を含む。支持体１２５、１３０の各々を、スクラバボックス１００のタンク１０５に対して外である（すなわち外側にある）リンケージ１１０に連結する。支持体１２５、１３０の各々は、アクチュエータ１３５を支持するように適合している。各アクチュエータ１３５を、タンク１０５の内側に置かれた円柱状ローラ１１５、１２０（図２Ａに図示する）に連結する。アクチュエータ１３５は、軸Ａ’およびＡ”の周りでのそれぞれ円柱状ローラ１１５、１２０の回転運動を与える。アクチュエータ１３５の各々を、軸Ａ’およびＡ”の周りにそれぞれ円柱状ローラ１１５、１２０を回転させるように適合した直接駆動サーボモータなどの駆動モータとすることができる。アクチュエータ１３５の各々を、円柱状ローラ１１５、１２０の回転速度を制御するように適合したコントローラに連結する。
【００１４】
リンケージ１１０を、支持体１２５、１３０の各々、ベース１４０、およびアクチュエータ１４５に連結する。基板１０１（図２に図示する）の主要面に対して、タンク１０５の内側に置かれた円柱状ローラ１１５、１２０の使いやすく正確な作動／運動のために、リンケージ１１０を利用する。加えて、ブラシ１１５、１２０、アクチュエータ１３５、および支持体１２５、１３０の間の回転連結を実現するために、クリアランスホール（図示せず）をタンク１０５内に形成することができる。フレキシブルワッシャ、シールまたはベローズなどの柔軟な結合素子１５０を、各穴の周りに配置することができ、タンク１０５と支持体１２５、１３０との間に装着することができる。かかる配置は、（１）タンク１０５の壁に対して円柱状ローラ１１５、１２０の相対運動を可能にし、（２）別のやり方ではタンク壁中の穴を通してタンク１０５の内部へと通過するはずの粒子汚染に対して基板１０１を保護し、および／または（３）流体が穴を通って排出されることを防止する一方で、タンク１０５内の流体レベルが穴のレベルに達するまたは超えることを可能にする。リンケージ１１０の運動を制御するために、アクチュエータ１４５をコントローラに連結する。
【００１５】
第１の支持体１２５および第２の支持体１３０を（互いに上側におよび内側に向かって、ならびに／または互いに下側におよび外側に向かって離れて）ピボット回転するように適合させることができるピボット点１１２によって、第１の支持体１２５および第２の支持体１３０の各々をベース１４０に連結する。動作では、第１の支持体１２５および第２の支持体１３０を、ベース１４０に対して、図１に示したように、それぞれの円弧１４６１、１４６２を介して同時に移動させることができる。かかる運動は、第１の円柱状ローラ１１５および第２の円柱状ローラ１２０を図２Ａに示したように基板１０１に対して閉じさせることができる、またはスクラバボックス１００への基板１０１の挿入および／またはこれからの取り出しを可能にするために、第１の円柱状ローラ１１５および第２の円柱状ローラ１２０を（図２Ｂに示したように）間の間隔を空けて離すことができる。
【００１６】
図２Ａは、円柱状ローラ１１５、１２０が閉じられている、すなわち基板１０１の主要面に対して押し付けられている処理位置にある円柱状ローラ１１５、１２０を示している図１のスクラバボックス１００の上面図である。図２Ｂは、円柱状ローラ１１５、１２０が基板の搬送を容易にするように間隔を空けて離れている搬送位置にある図２Ａのスクラバボックス１００の上面図である。スクラバボックス１００はまた、１つまたは複数の駆動モータ１４４および回転装置１４７を含む。基板１０１を支持するようにおよび／または係合するように構成され、基板１０１の回転を容易にするように構成されたローラアセンブリに、駆動モータ１４４の各々および回転装置１４７を連結する。
【００１７】
円柱状ローラ１１５、１２０の各々は、その上に配置された管状カバー１２８を含む。管状カバー１２８を、基板１０１を研磨するために利用することができるパッド材料または基板１０１を洗浄するように適合したブラシ本体から作られた脱着可能なスリーブとすることができる。
【００１８】
管状カバー１２８として利用することができるパッド材料の例は、化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスにおいて典型的に利用される高分子パッド材料を含む。高分子材料を、ポリウレタン、ポリカーボネート、フロロポリマ、ＰＴＦＥ、ＰＴＦＡ、硫化ポリフェニレン（ＰＰＳ）、またはこれらの組み合わせとすることができる。パッド材料は、連続気泡または独立気泡発泡ポリマ、エラストマ、フェルト、含浸フェルト、プラスチック、および処理化学薬品に対応する類似の材料をさらに備えることができる。別の一実施形態では、パッド材料は、多孔質コーティングを用いて含浸させたフェルト材料である。
【００１９】
管状カバー１２８として利用することができるブラシ本体の例は、発泡材料（例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリウレタン）などの高分子材料、ならびに熱可塑性材料、またはナイロンなどのポリアミド材料を含む。管状カバー１２８は、基板１０１を削り落すためおよび基板１０１の洗浄を引き起こすために利用する複数の盛り上がった形体、小結節、またはブリッスル（図示せず）をさらに含むことができる。
【００２０】
管状カバー１２８の具体的な材料に応じて、管状カバー１２８の処理表面の洗浄効果および／または研磨効果は、適した気孔率および平均細孔サイズに一般に依存する。ある実施形態では、管状カバー１２８の処理表面の気孔率を、約８５％よりも大きくすることができる。管状カバー１２８の他の特性は、望ましい平均細孔サイズまたは開口を含む。細孔サイズ開口は、ある実施形態では約１０ミクロンから約２００ミクロンまでの範囲である。細孔構造が、基板の機能面の洗浄またはそこからの材料除去をもたらす。研磨コンパウンド保持、研磨活性度または除去活性度、ならびに材料搬送および流体搬送などの属性が、除去速度にやはり影響を及ぼす。
【００２１】
基板からの材料の最適な除去を容易にするように、比較的高く安定な除去速度および／または最大にした洗浄効率を提供するために、これらの微視的な細孔を完全にかつ均等に開かせなければならない。これらの細孔構造は、開いているときに、処理表面の濡れ性を向上させることによって、処理表面粗さを維持することによって、および、例えば、研磨コンパウンドから供給される砥粒粒子などの研磨コンパウンドを分散させることによって、材料除去を促進させる。
【００２２】
研磨プロセスまたは洗浄プロセス中の基板から材料を除去するプロセスにおいて、管状カバー１２８の処理表面は、摩耗するようになり、除去した材料、化学物質、およびその他の副生成物が管状カバー１２８の処理表面に付着するようになる。管状カバー１２８の洗浄効率および／または研磨効率を維持するために、管状カバー１２８を交換することができる、これはコストがかかり、時間がかかる。あるいは、管状カバー１２８の処理表面を向上させるために、管状カバー１２８の処理表面を、定期的にコンディショニングするまたはリフレッシュすることができる。
【００２３】
図２Ａおよび図２Ｂは、円柱状ローラ１１５、１２０の各々の上に配置された管状カバー１２８の処理表面をコンディショニングするためおよび／またはリフレッシュするために利用することができるコンディショニング装置２００の一実施形態を図示する。この実施形態では、専用のコンディショニング装置２００を、円柱状ローラ１１５、１２０の各々に対して設けているが、１つだけのコンディショニング装置２００を利用することができる。コンディショニング装置２００を、１つまたは複数の支持体部材２１０によってタンク１０５の側壁２０５に隣接して装着する。コンディショニング装置２００をタンク１０５の中心から離して設置する、それで、コンディショニング装置２００が基板搬送および／または基板研磨プロセスもしくは洗浄プロセスを邪魔しない。しかしながら、第１の支持体１２５および第２の支持体１３０を互いに離して下に向けておよび外に向けて作動させるときには、コンディショニング装置２００を円柱状ローラ１１５、１２０の各々と接触するように設置する。一実施形態では、第１の支持体１２５および第２の支持体１３０の移動が、円柱状ローラ１１５、１２０をそれぞれのコンディショニング装置２００と接触させる。円柱状ローラ１１５、１２０がこの位置にあるときには、円柱状ローラ１１５、１２０とコンディショニング装置２００との間に相対的な運動を生じさせることによって、円柱状ローラ１１５、１２０の各々の上に配置された管状カバー１２８の処理表面を、コンディショニングすることができる。
【００２４】
一実施形態では、円柱状ローラ１１５、１２０は、コンディショニング装置２００に対してそれぞれの第１の軸Ａ’およびＡ”の周りを回転する。軸Ａ’およびＡ”の回転方向は、同じであることも異なることもある。例えば、第１の軸Ａ’および第２の軸Ａ”の回転方向を、両方とも時計回りまたは反時計回りとすることができる。あるいは、第１の軸Ａ’の回転方向を時計回りとすることができ、第２の軸Ａ”の回転方向を反時計回りとすることができる、またはこの逆にすることができる。別の一実施形態では、円柱状ローラ１１５、１２０の運動または軸回転に基づいて円柱状ローラ１１５、１２０の各々に対して、コンディショニング装置２００を回転させることができる。別の一実施形態では、コンディショニング装置２００および円柱状ローラ１１５、１２０の両方を独立に回転させることができる。
【００２５】
コンディショニング装置２００は、管状カバー１２８との機械的接触によって管状カバー１２８の処理表面を洗浄するように、削り落すように、または向上させるように構成された物品である。一実施形態では、コンディショニング装置２００は、研磨剤材料から作られた研磨剤物品であるおよび／またはダイアモンドもしくはセラミック材料などの研磨剤粒子を含む。あるいは、コンディショニング装置２００を、管状カバー１２８の処理表面の硬度よりも硬い材料から作ることができる。例は、とりわけ他の材料の中で、ガラス、ケイ素材料、熱硬化性物質、アルミニウムまたはタングステンなどのプロセス対応金属を含む。コンディショニング装置２００の外側表面を、管状カバー１２８の処理表面の研磨作用を向上させるために粗くすることができる。この実施形態では、各コンディショニング装置２００は、細長い円柱状部材または管状部材である。他の実施形態では、各コンディショニング装置２００を、ブリッスルを有する平坦なブラシもしくは円柱状ブラシまたはディスク形状をした部材として構成することができる。
【００２６】
図３Ａは、円柱状ローラ１１５上に配置された管状カバー１２８の処理表面３０１と接触しているコンディショナ３００を有するコンディショニング装置２００の一実施形態の上面図である。この実施形態では、コンディショナ３００は、円柱状ロッドまたは円柱状チューブ３０２形である。一実施形態では、コンディショナ３００は、管状カバー１２８の処理表面３０１を削り落すように適合した粗くした外側表面３０３を含む。一実施形態では、コンディショナ３００の外側表面３０３は、複数の研磨剤粒子３０５を含む。
【００２７】
この実施形態では、コンディショナ３００を、円柱状ローラ１１５に対して回転するように適合させる。コンディショナ３００を、スピンドル３１２によって各端部で支持体部材２１０に連結する。スピンドル３１２は、支持体部材２１０および円柱状ローラ１１５に対するコンディショナ３００の回転を可能にする。コンディショナ３００を、円柱状ローラ１１５の回転に基づいて回転させるように適合させることができる、またはコンディショナ３００を、円柱状ローラ１１５とは独立に回転させることができる。一実施形態では、第３の軸Ｂと呼ぶことができる軸Ｂの周りにコンディショナ３００を回転させるアクチュエータ３１５に、コンディショナ３００を連結する。一実施形態では、コンディショナ３００を回転させることができるが、円柱状ローラ１１５は静止している。別の一実施形態では、コンディショナ３００を軸Ｂの周りに回転させることができるが、円柱状ローラ１１５は軸Ａ”の周りを回転する。一態様では、回転軸Ａ”およびＢは、実質的に平行である。一実施形態では、回転軸Ａ’およびＡ”の回転方向を、両方とも時計回りまたは反時計回りとすることができる。あるいは、軸Ａ’の回転方向を時計回りとすることができ、軸Ａ”の回転方向を反時計回りとすることができる、またはこの逆にすることができる。別の一実施形態では、軸Ｂの回転方向を時計回りとすることも反時計回りとすることもでき、回転運動を、円柱状ローラ１１５、１２０の回転とは独立にすることができる。さらに別の一実施形態では、円柱状ローラ１１５、１２０およびコンディショナ３００のうちのいずれかまたはすべての回転力を、パルス的にオンおよびオフさせることができ、回転速度を変更するために変えることができ、および／または間欠的に反対にすることができる。
【００２８】
図３Ｂは、図３Ａの円柱状ローラ１１５およびコンディショナ３００の断面図である。コンディショナ３００は、コア３２０を含み、これをコンディショナ３００の縦軸上に配置されたシャフトとすることができる。コア３２０を、スピンドル３１２（図３Ａ）に連結することができる。円柱状ローラ１１５は、円柱状ローラ１１５の縦軸上の管状コア３１７を含むマンドレルアセンブリ３１６を含む。管状コア３１７は、管状コア３１７から円柱状ローラ１１５の周辺へと延びる複数の放射状導管３１８と連通する。一実施形態では、基板の処理中に放射状導管３１８を通して管状カバー１２８へ洗浄流体または研磨流体を与える流体源３１９に、管状コア３１７を連結する。別の一実施形態では、流体源３１９は、処理表面３０１の洗浄を向上させるために、コンディショニング中に管状カバー１２８へ流体を与える。この実施形態では、流体源３１９は、放射状導管３１８を通して管状カバー１２８へ液体またはガスを与える。一実施形態では、流体を、処理表面３０１からの材料の除去を促進させることができる他の材料の中でとりわけ、イオンが除去された水（ＤＩＷ）、アルゴン、窒素、ヘリウムなどの不活性ガスとすることができる。
【００２９】
図３Ｃは、コンディショナ３００の少なくとも一部の周囲を囲むまたは取り巻くハウジング３２５を有するコンディショニング装置２００の別の一実施形態の側面断面図である。ハウジング３２５は、管状カバー１２８の処理表面３０１と接触するように適合したワイパ３２８を含む。一実施形態では、ワイパ３２８は、処理表面３０１を削り落すために利用されるブリッスルおよび／または研磨剤（図示せず）を含む。この実施形態では、ワイパ３２８を、コンディショナ３００を用いてまたは用いずに利用することができる。例えば、一実施形態では、ワイパ３２８を、コンディショナ３００を必要とせずにコンディショニング装置として利用することができる。別の一実施形態では、ワイパ３２８を、コンディショニングプロセスによって生成されるいずれかの材料を抑制するためにコンディショナ３００とともに利用する。この実施形態では、ワイパ３２８を、管状カバー１２８の処理表面３０１のトポロジに対応するように適合したフレキシブル材料または柔軟な材料から作成する。コンディショナ３００を用いるまたは用いないワイパ３２８の使用に応じて、ワイパ３２８用の材料は、セラミック、ガラス、熱可塑性物質などの堅固な材料ならびにポリマ、プラスチック、シリコン、エラストマおよびゴムなどのより柔軟な材料を含む。
【００３０】
一実施形態では、ハウジング３２５が、負圧領域３３５の周囲を囲む。この実施形態では、ハウジング３２５は、領域３３５内に負圧を発生させるまたは維持するように適合した真空ポンプ３３０と流体連結する。この実施形態では、ワイパ３２８を、ハウジング３２５内に負圧を封じ込めるための柔軟なシールとして構成する。処理表面３０１の洗浄を、真空ポンプ３３０からの吸引によって向上させることができる。管状カバー１２８の処理表面３０１から除去した材料ならびに何らかの流体を、ハウジング３２５の内部から除去し、廃棄物システムまたは排除システムへ送ることができる。
【００３１】
図４Ａは、円柱状ローラ１１５上に配置された管状カバー１２８の処理表面３０１と接触しているコンディショナ４００を有するコンディショニング装置２００の別の一実施形態の上面図である。この実施形態では、コンディショナ４００を、円柱状ローラ１１５の長さに及ぶ棒状の形状をした構造部材４０２を有するブラシまたはコームとして構成する。構造部材４０２の各端部を、支持体部材２１０に連結する。この実施形態では、支持体部材２１０のうちの一方または両方を、構造部材４０２の一方または両方の端部に圧力をかけるように適合した線形アクチュエータ４１５に連結する。このようにして、コンディショナ４００と管状カバー１２８の処理表面３０１との間の圧力または力を、変えることができる。動作では、円柱状ローラ１１５を軸Ａ”の周りに回転させ、一方でコンディショナ４００を管状カバー１２８の処理表面３０１に対して制御できるように強く押し付ける。
【００３２】
図４Ｂは、図４Ａの円柱状ローラ１１５およびコンディショナ４００の断面図である。一実施形態では、コンディショナ４００は、ブリッスル、研磨剤粒子、構造的突起物、またはこれらの組み合わせとすることができる複数の盛り上がった形体４０５を含む。図示していないが、コンディショナ４００を、図３Ｃに示したような真空ポンプと連通するハウジングによって周囲を囲むことができる。
【００３３】
図５Ａは、円柱状ローラ１１５上に配置された管状カバー１２８の処理表面３０１と接触しているコンディショナ５００を有するコンディショニング装置２００の別の一実施形態の上面図である。この実施形態では、コンディショナ５００は、本体５０２の幾何学的中心のところで支持体部材５１０に連結されたディスク形状をした本体５０２を含む。この実施形態では、支持体部材５１０をアクスルとして適合させ、アクスルを、軸Ｃの周りに本体５０２を回転させるために利用するアクチュエータ５１５に連結する。この実施形態では、タンク１０５の内部容積が真空ポンプ３３０によってもたらされる負圧を封じ込めることを可能にするリッド（図示せず）とともに、タンク１０５を設けることができる。材料が管状カバー１２８の処理表面３０１から除去されるので、除去された材料、ならびに何らかの流体を、タンク１０５の内部から除去し、廃棄物システムまたは排除システムへと送ることができる。
【００３４】
図５Ｂは、図５Ａの円柱状ローラ１１５およびコンディショナ５００の断面図である。コンディショナ５００は、外側表面５０３を含み、外側表面を、管状カバー１２８の処理表面３０１を削り落すために粗くすることができる。一実施形態では、外側表面５０３は、複数の盛り上がった形体５０５を含み、これを、ブリッスル、研磨剤粒子、構造的突起物、またはこれらの組み合わせとすることができる。
【００３５】
この実施形態では、コンディショナ５００を、円柱状ローラ１１５に対して回転するように適合させる。円柱状ローラ１１５に対する本体５０２の回転を容易にするために、コンディショナ５００を支持体部材５１０に連結する。コンディショナ５００を、円柱状ローラ１１５の回転に基づいて回転させるように適合させることができる、またはコンディショナ５００が、円柱状ローラ１１５とは独立に回転させられる場合がある。一実施形態では、本体５０２を第４の軸Ｃと呼ぶことができる軸Ｃの周りで回転させるアクチュエータ５１５に、コンディショナ５００を連結する。一実施形態では、本体５０２を回転させることができるが、円柱状ローラ１１５は静止している。別の一実施形態では、本体５０２を軸Ｃの周りに回転させることができるが、円柱状ローラ１１５は軸Ａ”の周りを回転する。一態様では、回転軸Ａ”は、回転軸Ｃに実質的に垂直である。
【００３６】
図６は、本明細書において説明したコンディショニング装置２００を使用するコンディショニング方法６００の一実施形態を示す流れ図である。６１０ところでは、処理表面３０１を有する円柱状ローラ１１５、１２０の一方または両方を、本明細書において説明したコンディショナ３００、４００または５００などのコンディショナに接触するように設置する。６２０ところでは、相対的な運動を、処理表面３０１とコンディショナとの間に与える。相対的な運動を、コンディショナに対して円柱状ローラ１１５、１２０を回転させることによって、円柱状ローラ１１５、１２０に対してコンディショナを回転させることによって、またはこれらの組み合わせによって与えることができる。
【００３７】
図７は、本明細書において説明したようなスクラバボックス１００を使用する基板処理方法７００の一実施形態を示す流れ図である。７１０ところでは、基板を、２つの円柱状ローラ１１５、１２０の間の位置までタンク１０５へと搬送する。７２０ところでは、２つの円柱状ローラ１１５、１２０の各々を、円柱状ローラ１１５、１２０の処理表面３０１と基板の主要面との間の接触を容易にする第１の位置へと基板に向けて強く押し付ける。ステップ７２０中には、円柱状ローラ１１５、１２０および基板を、洗浄プロセスまたは研磨プロセスを実行するために相対的に回転させることができる。
【００３８】
７３０のところでは、基板の搬送を容易にするために、基板から離して円柱状ローラ１１５、１２０を間隔を空けて設置する第２の位置へと、円柱状ローラ１１５、１２０を移動させる。第２の位置は、円柱状ローラ１１５、１２０の各々の処理表面をコンディショニング装置と接触させることをやはり含み、コンディショニング装置を本明細書において説明したようなコンディショナ３００、４００、または５００とすることができる。図６に説明したようなコンディショニング方法を、基板をタンク１０５の外へ搬送しながら実行することができる。もう１つの基板をタンク１０５中へと搬送し、方法を７１０のとろで始めて繰り返すことができるまで、コンディショニング方法を継続することができる。
【００３９】
本明細書において説明したようなコンディショニング装置２００の実施形態は、スクラバボックス１００の円柱状ローラ１１５、１２０上で利用される管状カバー１２８の処理表面３０１の寿命を延長する。コンディショニング装置２００の使用は、円柱状ローラ１１５、１２０をタンク１０５から取り除く必要がないように、円柱状ローラ１１５、１２０の処理表面３０１のその場洗浄を提供する。一実施形態では、新品または未使用の管状カバー１２８の処理表面３０１を、スクラバボックス１００内で実行されるブレークインプロセスにおいてコンディショニングすることができる。ブレークインプロセスにおいてコンディショニング装置２００を使用することは、ダミーウエハの必要性を最小にするまたは削除し、時間を節約する。加えて、基板搬送プロセス中での円柱状ローラ１１５、１２０の処理表面３０１のコンディショニングは、スクラバボックス１００のスループットに影響を及ぼさない。本明細書において説明したようなコンディショニング装置２００は、細孔を開かせることによって、ならびに処理表面３０１から凝集物および／または余剰な材料を除去することによって、管状カバー１２８の最適な処理表面３０１をやはり維持する。最適な処理表面３０１は、除去速度または洗浄効率を増加させ、管状カバー１２８の交換頻度を最小にする。したがって、スループットを最大にしながら、所有コストを最小にする。
【００４０】
上記は本発明の実施形態に向けられているが、本発明の別の実施形態およびさらなる実施形態を、本発明の基本的な範囲から乖離せずに考案することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電子デバイス製造に関係する。特に、実施形態は、半導体基板、ウエハ、コンパクトディスク、ガラス基板、等などの薄いディスクを洗浄するおよび／または研磨するためのスクラバボックスに関係する。
【背景技術】
【０００２】
スクラバまたはスクラバボックスと時には呼ばれるブラシ洗浄装置を、電子デバイス製造プロセスの１つまたは複数のステージにおいて半導体基板を研磨するためおよび／または洗浄するために多くの場合に利用する。例えば、その上に配置されたパッド材料またはブラシ本体を有する円柱状ローラを使用する洗浄デバイスを、基板の主要面から材料を除去するために基板の少なくとも１つの主要面と接触させることができる。１つの典型的なプロセスでは、化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスを使用して基板を研磨するために、その上に配置されたパッド材料を有する円柱状ローラを、回転する基板に対して回転させ、強く押し付けるようにさせる。別の１つの典型的なプロセスでは、ＣＭＰプロセスの後で基板を洗浄するために、その上に配置されたブラシ本体を有する円柱状ローラを、回転する基板に対して回転させ、強く押し付けるようにさせる。
【０００３】
これらの装置において円柱状ローラ上に配置されたパッド材料またはブラシ本体の研磨表面は、時間とともに摩耗する傾向があり、これが除去速度または洗浄効率を低下させる。したがって、所望の研磨結果または洗浄結果を実現するために、パッド材料またはブラシ本体を頻繁に交換する必要がある場合がある。パッド材料またはブラシ本体の交換は、費用がかかり、ダウンタイムを生じさせ、これがより大きな所有コストおよびより低いスループットという結果をもたらす。
【０００４】
集積回路に対する要求が増加し続けるので、チップ製造業者は、増加したスループットを有する半導体プロセス工作機械設備およびより確固とした処理装置を要求している。かかる要求を満足させるために、スループットを最大にし、機器構成要素の耐用年数を増加させ、所有コストを低下させるために、装置および方法が開発されている。
【０００５】
必要とされるものは、表面の摩耗を取り除き、表面から凝集した材料を除去することのほか、パッド材料またはブラシ本体の耐用寿命を延ばすために、円柱状ローラ上に配置されたパッド材料またはブラシ本体の処理表面をリフレッシュさせるための装置および方法である。
【発明の概要】
【０００６】
本明細書において説明する実施形態は、基板研磨システムまたは基板洗浄システムの一部であるブラシボックス内に配置された円柱状ローラの処理表面をコンディショニングするための方法および装置に関係する。一実施形態では、ブラシボックスを記載する。ブラシボックスは、内部容積を有するタンクと、内部容積内に少なくとも部分的に配置された１対の円柱状ローラであって、円柱状ローラの各々がそれぞれの軸の周りを回転可能である、１対の円柱状ローラと、円柱状ローラが互いに近接している第１の位置と円柱状ローラが互いに間隔を空けて離れている第２の位置との間でそれぞれの円柱状ローラを移動させるために、円柱状ローラの各々に連結されたアクチュエータアセンブリと、円柱状ローラの各々のためのコンディショニング装置であって、各コンディショニング装置が内部容積内に配置されたコンディショナを含み、ローラが第２の位置にあるときに、コンディショナが円柱状ローラの各々の外側表面と接触する、コンディショニング装置とを含む。
【０００７】
別の一実施形態では、ブラシボックスを記載する。ブラシボックスは、内部容積を有するタンクと、内部容積内に配置された１対の円柱状ローラであって、ローラの各々がそれぞれの第１の軸の周りを回転可能である、１対の円柱状ローラと、ローラが互いに近接している第１の位置とローラが互いに間隔を空けて離れている第２の位置との間でそれぞれのローラを移動させるために、円柱状ローラの各々に連結されたアクチュエータアセンブリと、ローラの各々のためのコンディショニング装置であって、各コンディショニング装置が内部容積内に配置されたコンディショナを含み、ローラが第２の位置にあるときに、各コンディショナが円柱状ローラの各々の外側表面と接触し、各コンディショナが第１の軸とは異なる第２の軸の周りを回転可能である、コンディショニング装置とを含む。
【０００８】
別の一実施形態では、基板を処理するための方法を記載する。本方法は、タンクへ基板を搬送するステップと、タンク内に配置された２つの円柱状ローラの間に基板を設置するステップと、円柱状ローラの各々の処理表面が基板の主要面に接触する第１の位置へと２つの円柱状ローラの各々を移動させるステップと、２つの円柱状ローラのうちの少なくとも１つと基板との間に相対的な運動を与えることによって基板を処理するステップと、基板の主要面から間隔を空けて離れた第２の位置へ２つの円柱状ローラの各々を移動させるステップであって、第２の位置が処理表面をコンディショニング装置と接触させることを含む、移動させるステップと、処理表面をコンディショニングしながらタンクの外へ基板を搬送するステップとを含む。
【０００９】
したがって、本発明の上に記述した特徴を詳細に理解することが可能な方式で、上に簡潔に要約されている本発明のより詳しい説明を、その一部が添付した図面に図示されている実施形態を参照することによって知ることができる。しかしながら、添付した図面が本発明の典型的な実施形態だけを図示し、本発明が他の同様に有効な実施形態を許容することができるので、それゆえ、本発明の範囲を限定するようには見なされないことに、留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】スクラバボックスの等角図である。
【図２Ａ】基板処理位置にある円柱状ローラを示す図１のスクラバボックスの上面図である。
【図２Ｂ】基板搬送位置にある円柱状ローラを示す図２Ａのスクラバボックスの上面断面図である。
【図３Ａ】コンディショニング装置の一実施形態の上面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの円柱状ローラおよびコンディショナの側面断面図である。
【図３Ｃ】コンディショニング装置の別の一実施形態の側面断面図である。
【図４Ａ】コンディショニング装置の別の一実施形態の上面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの円柱状ローラおよびコンディショナの断面図である。
【図５Ａ】コンディショニング装置の別の一実施形態の上面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの円柱状ローラおよびコンディショナの断面図である。
【図６】コンディショニング方法の一実施形態を示す流れ図である。
【図７】基板処理方法の一実施形態を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
理解を容易にするために、可能である場合には、複数の図に共通な同一の要素を示すために、同一の参照番号を使用している。一実施形態において開示した要素を、具体的な記述がなくとも別の実施形態において利益をもたらすように利用することができることが予想される。
【００１２】
本明細書において説明する実施形態は、スクラバボックスにおいて利用されるブラシ型洗浄システム内で円柱状ローラ上に配置されたパッド材料またはブラシ本体の処理表面をコンディショニングするためまたはリフレッシュするための装置および方法を一般に提供する。本発明による利点に適合することができるスクラバボックスの実施形態は、ＳＹＣＡＭＯＲＥ（商標）研磨システムおよびＤＥＳＩＣＡ（登録商標）洗浄装置の一部である洗浄モジュールを含み、両者ともＳａｎｔａ Ｃｌａｒａ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａに所在するＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能である。本明細書において説明する実施形態を、他の製造業者から入手可能なブラシ型洗浄システムおよび研磨システムにおいてやはり利用することができる。加えて、スクラバボックスの実施形態を、垂直の向きである基板を処理するように説明しているが、ある実施形態を、水平の向きである基板を処理するように構成されたスクラバボックスにおいて利用することができる。
【００１３】
図１は、上に説明したような洗浄モジュールにおいて利用することができるスクラバボックス１００の等角図である。スクラバボックス１００は、第１の支持体１２５および第２の支持体１３０中に少なくとも部分的に入れられているタンク１０５を含む。支持体１２５、１３０の各々を、スクラバボックス１００のタンク１０５に対して外である（すなわち外側にある）リンケージ１１０に連結する。支持体１２５、１３０の各々は、アクチュエータ１３５を支持するように適合している。各アクチュエータ１３５を、タンク１０５の内側に置かれた円柱状ローラ１１５、１２０（図２Ａに図示する）に連結する。アクチュエータ１３５は、軸Ａ’およびＡ”の周りでのそれぞれ円柱状ローラ１１５、１２０の回転運動を与える。アクチュエータ１３５の各々を、軸Ａ’およびＡ”の周りにそれぞれ円柱状ローラ１１５、１２０を回転させるように適合した直接駆動サーボモータなどの駆動モータとすることができる。アクチュエータ１３５の各々を、円柱状ローラ１１５、１２０の回転速度を制御するように適合したコントローラに連結する。
【００１４】
リンケージ１１０を、支持体１２５、１３０の各々、ベース１４０、およびアクチュエータ１４５に連結する。基板１０１（図２に図示する）の主要面に対して、タンク１０５の内側に置かれた円柱状ローラ１１５、１２０の使いやすく正確な作動／運動のために、リンケージ１１０を利用する。加えて、ブラシ１１５、１２０、アクチュエータ１３５、および支持体１２５、１３０の間の回転連結を実現するために、クリアランスホール（図示せず）をタンク１０５内に形成することができる。フレキシブルワッシャ、シールまたはベローズなどの柔軟な結合素子１５０を、各穴の周りに配置することができ、タンク１０５と支持体１２５、１３０との間に装着することができる。かかる配置は、（１）タンク１０５の壁に対して円柱状ローラ１１５、１２０の相対運動を可能にし、（２）別のやり方ではタンク壁中の穴を通してタンク１０５の内部へと通過するはずの粒子汚染に対して基板１０１を保護し、および／または（３）流体が穴を通って排出されることを防止する一方で、タンク１０５内の流体レベルが穴のレベルに達するまたは超えることを可能にする。リンケージ１１０の運動を制御するために、アクチュエータ１４５をコントローラに連結する。
【００１５】
第１の支持体１２５および第２の支持体１３０を（互いに上側におよび内側に向かって、ならびに／または互いに下側におよび外側に向かって離れて）ピボット回転するように適合させることができるピボット点１１２によって、第１の支持体１２５および第２の支持体１３０の各々をベース１４０に連結する。動作では、第１の支持体１２５および第２の支持体１３０を、ベース１４０に対して、図１に示したように、それぞれの円弧１４６１、１４６２を介して同時に移動させることができる。かかる運動は、第１の円柱状ローラ１１５および第２の円柱状ローラ１２０を図２Ａに示したように基板１０１に対して閉じさせることができる、またはスクラバボックス１００への基板１０１の挿入および／またはこれからの取り出しを可能にするために、第１の円柱状ローラ１１５および第２の円柱状ローラ１２０を（図２Ｂに示したように）間の間隔を空けて離すことができる。
【００１６】
図２Ａは、円柱状ローラ１１５、１２０が閉じられている、すなわち基板１０１の主要面に対して押し付けられている処理位置にある円柱状ローラ１１５、１２０を示している図１のスクラバボックス１００の上面図である。図２Ｂは、円柱状ローラ１１５、１２０が基板の搬送を容易にするように間隔を空けて離れている搬送位置にある図２Ａのスクラバボックス１００の上面図である。スクラバボックス１００はまた、１つまたは複数の駆動モータ１４４および回転装置１４７を含む。基板１０１を支持するようにおよび／または係合するように構成され、基板１０１の回転を容易にするように構成されたローラアセンブリに、駆動モータ１４４の各々および回転装置１４７を連結する。
【００１７】
円柱状ローラ１１５、１２０の各々は、その上に配置された管状カバー１２８を含む。管状カバー１２８を、基板１０１を研磨するために利用することができるパッド材料または基板１０１を洗浄するように適合したブラシ本体から作られた脱着可能なスリーブとすることができる。
【００１８】
管状カバー１２８として利用することができるパッド材料の例は、化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスにおいて典型的に利用される高分子パッド材料を含む。高分子材料を、ポリウレタン、ポリカーボネート、フロロポリマ、ＰＴＦＥ、ＰＴＦＡ、硫化ポリフェニレン（ＰＰＳ）、またはこれらの組み合わせとすることができる。パッド材料は、連続気泡または独立気泡発泡ポリマ、エラストマ、フェルト、含浸フェルト、プラスチック、および処理化学薬品に対応する類似の材料をさらに備えることができる。別の一実施形態では、パッド材料は、多孔質コーティングを用いて含浸させたフェルト材料である。
【００１９】
管状カバー１２８として利用することができるブラシ本体の例は、発泡材料（例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリウレタン）などの高分子材料、ならびに熱可塑性材料、またはナイロンなどのポリアミド材料を含む。管状カバー１２８は、基板１０１を削り落すためおよび基板１０１の洗浄を引き起こすために利用する複数の盛り上がった形体、小結節、またはブリッスル（図示せず）をさらに含むことができる。
【００２０】
管状カバー１２８の具体的な材料に応じて、管状カバー１２８の処理表面の洗浄効果および／または研磨効果は、適した気孔率および平均細孔サイズに一般に依存する。ある実施形態では、管状カバー１２８の処理表面の気孔率を、約８５％よりも大きくすることができる。管状カバー１２８の他の特性は、望ましい平均細孔サイズまたは開口を含む。細孔サイズ開口は、ある実施形態では約１０ミクロンから約２００ミクロンまでの範囲である。細孔構造が、基板の機能面の洗浄またはそこからの材料除去をもたらす。研磨コンパウンド保持、研磨活性度または除去活性度、ならびに材料搬送および流体搬送などの属性が、除去速度にやはり影響を及ぼす。
【００２１】
基板からの材料の最適な除去を容易にするように、比較的高く安定な除去速度および／または最大にした洗浄効率を提供するために、これらの微視的な細孔を完全にかつ均等に開かせなければならない。これらの細孔構造は、開いているときに、処理表面の濡れ性を向上させることによって、処理表面粗さを維持することによって、および、例えば、研磨コンパウンドから供給される砥粒粒子などの研磨コンパウンドを分散させることによって、材料除去を促進させる。
【００２２】
研磨プロセスまたは洗浄プロセス中の基板から材料を除去するプロセスにおいて、管状カバー１２８の処理表面は、摩耗するようになり、除去した材料、化学物質、およびその他の副生成物が管状カバー１２８の処理表面に付着するようになる。管状カバー１２８の洗浄効率および／または研磨効率を維持するために、管状カバー１２８を交換することができる、これはコストがかかり、時間がかかる。あるいは、管状カバー１２８の処理表面を向上させるために、管状カバー１２８の処理表面を、定期的にコンディショニングするまたはリフレッシュすることができる。
【００２３】
図２Ａおよび図２Ｂは、円柱状ローラ１１５、１２０の各々の上に配置された管状カバー１２８の処理表面をコンディショニングするためおよび／またはリフレッシュするために利用することができるコンディショニング装置２００の一実施形態を図示する。この実施形態では、専用のコンディショニング装置２００を、円柱状ローラ１１５、１２０の各々に対して設けているが、１つだけのコンディショニング装置２００を利用することができる。コンディショニング装置２００を、１つまたは複数の支持体部材２１０によってタンク１０５の側壁２０５に隣接して装着する。コンディショニング装置２００をタンク１０５の中心から離して設置する、それで、コンディショニング装置２００が基板搬送および／または基板研磨プロセスもしくは洗浄プロセスを邪魔しない。しかしながら、第１の支持体１２５および第２の支持体１３０を互いに離して下に向けておよび外に向けて作動させるときには、コンディショニング装置２００を円柱状ローラ１１５、１２０の各々と接触するように設置する。一実施形態では、第１の支持体１２５および第２の支持体１３０の移動が、円柱状ローラ１１５、１２０をそれぞれのコンディショニング装置２００と接触させる。円柱状ローラ１１５、１２０がこの位置にあるときには、円柱状ローラ１１５、１２０とコンディショニング装置２００との間に相対的な運動を生じさせることによって、円柱状ローラ１１５、１２０の各々の上に配置された管状カバー１２８の処理表面を、コンディショニングすることができる。
【００２４】
一実施形態では、円柱状ローラ１１５、１２０は、コンディショニング装置２００に対してそれぞれの第１の軸Ａ’およびＡ”の周りを回転する。軸Ａ’およびＡ”の回転方向は、同じであることも異なることもある。例えば、第１の軸Ａ’および第２の軸Ａ”の回転方向を、両方とも時計回りまたは反時計回りとすることができる。あるいは、第１の軸Ａ’の回転方向を時計回りとすることができ、第２の軸Ａ”の回転方向を反時計回りとすることができる、またはこの逆にすることができる。別の一実施形態では、円柱状ローラ１１５、１２０の運動または軸回転に基づいて円柱状ローラ１１５、１２０の各々に対して、コンディショニング装置２００を回転させることができる。別の一実施形態では、コンディショニング装置２００および円柱状ローラ１１５、１２０の両方を独立に回転させることができる。
【００２５】
コンディショニング装置２００は、管状カバー１２８との機械的接触によって管状カバー１２８の処理表面を洗浄するように、削り落すように、または向上させるように構成された物品である。一実施形態では、コンディショニング装置２００は、研磨剤材料から作られた研磨剤物品であるおよび／またはダイアモンドもしくはセラミック材料などの研磨剤粒子を含む。あるいは、コンディショニング装置２００を、管状カバー１２８の処理表面の硬度よりも硬い材料から作ることができる。例は、とりわけ他の材料の中で、ガラス、ケイ素材料、熱硬化性物質、アルミニウムまたはタングステンなどのプロセス対応金属を含む。コンディショニング装置２００の外側表面を、管状カバー１２８の処理表面の研磨作用を向上させるために粗くすることができる。この実施形態では、各コンディショニング装置２００は、細長い円柱状部材または管状部材である。他の実施形態では、各コンディショニング装置２００を、ブリッスルを有する平坦なブラシもしくは円柱状ブラシまたはディスク形状をした部材として構成することができる。
【００２６】
図３Ａは、円柱状ローラ１１５上に配置された管状カバー１２８の処理表面３０１と接触しているコンディショナ３００を有するコンディショニング装置２００の一実施形態の上面図である。この実施形態では、コンディショナ３００は、円柱状ロッドまたは円柱状チューブ３０２形である。一実施形態では、コンディショナ３００は、管状カバー１２８の処理表面３０１を削り落すように適合した粗くした外側表面３０３を含む。一実施形態では、コンディショナ３００の外側表面３０３は、複数の研磨剤粒子３０５を含む。
【００２７】
この実施形態では、コンディショナ３００を、円柱状ローラ１１５に対して回転するように適合させる。コンディショナ３００を、スピンドル３１２によって各端部で支持体部材２１０に連結する。スピンドル３１２は、支持体部材２１０および円柱状ローラ１１５に対するコンディショナ３００の回転を可能にする。コンディショナ３００を、円柱状ローラ１１５の回転に基づいて回転させるように適合させることができる、またはコンディショナ３００を、円柱状ローラ１１５とは独立に回転させることができる。一実施形態では、第３の軸Ｂと呼ぶことができる軸Ｂの周りにコンディショナ３００を回転させるアクチュエータ３１５に、コンディショナ３００を連結する。一実施形態では、コンディショナ３００を回転させることができるが、円柱状ローラ１１５は静止している。別の一実施形態では、コンディショナ３００を軸Ｂの周りに回転させることができるが、円柱状ローラ１１５は軸Ａ”の周りを回転する。一態様では、回転軸Ａ”およびＢは、実質的に平行である。一実施形態では、回転軸Ａ’およびＡ”の回転方向を、両方とも時計回りまたは反時計回りとすることができる。あるいは、軸Ａ’の回転方向を時計回りとすることができ、軸Ａ”の回転方向を反時計回りとすることができる、またはこの逆にすることができる。別の一実施形態では、軸Ｂの回転方向を時計回りとすることも反時計回りとすることもでき、回転運動を、円柱状ローラ１１５、１２０の回転とは独立にすることができる。さらに別の一実施形態では、円柱状ローラ１１５、１２０およびコンディショナ３００のうちのいずれかまたはすべての回転力を、パルス的にオンおよびオフさせることができ、回転速度を変更するために変えることができ、および／または間欠的に反対にすることができる。
【００２８】
図３Ｂは、図３Ａの円柱状ローラ１１５およびコンディショナ３００の断面図である。コンディショナ３００は、コア３２０を含み、これをコンディショナ３００の縦軸上に配置されたシャフトとすることができる。コア３２０を、スピンドル３１２（図３Ａ）に連結することができる。円柱状ローラ１１５は、円柱状ローラ１１５の縦軸上の管状コア３１７を含むマンドレルアセンブリ３１６を含む。管状コア３１７は、管状コア３１７から円柱状ローラ１１５の周辺へと延びる複数の放射状導管３１８と連通する。一実施形態では、基板の処理中に放射状導管３１８を通して管状カバー１２８へ洗浄流体または研磨流体を与える流体源３１９に、管状コア３１７を連結する。別の一実施形態では、流体源３１９は、処理表面３０１の洗浄を向上させるために、コンディショニング中に管状カバー１２８へ流体を与える。この実施形態では、流体源３１９は、放射状導管３１８を通して管状カバー１２８へ液体またはガスを与える。一実施形態では、流体を、処理表面３０１からの材料の除去を促進させることができる他の材料の中でとりわけ、イオンが除去された水（ＤＩＷ）、アルゴン、窒素、ヘリウムなどの不活性ガスとすることができる。
【００２９】
図３Ｃは、コンディショナ３００の少なくとも一部の周囲を囲むまたは取り巻くハウジング３２５を有するコンディショニング装置２００の別の一実施形態の側面断面図である。ハウジング３２５は、管状カバー１２８の処理表面３０１と接触するように適合したワイパ３２８を含む。一実施形態では、ワイパ３２８は、処理表面３０１を削り落すために利用されるブリッスルおよび／または研磨剤（図示せず）を含む。この実施形態では、ワイパ３２８を、コンディショナ３００を用いてまたは用いずに利用することができる。例えば、一実施形態では、ワイパ３２８を、コンディショナ３００を必要とせずにコンディショニング装置として利用することができる。別の一実施形態では、ワイパ３２８を、コンディショニングプロセスによって生成されるいずれかの材料を抑制するためにコンディショナ３００とともに利用する。この実施形態では、ワイパ３２８を、管状カバー１２８の処理表面３０１のトポロジに対応するように適合したフレキシブル材料または柔軟な材料から作成する。コンディショナ３００を用いるまたは用いないワイパ３２８の使用に応じて、ワイパ３２８用の材料は、セラミック、ガラス、熱可塑性物質などの堅固な材料ならびにポリマ、プラスチック、シリコン、エラストマおよびゴムなどのより柔軟な材料を含む。
【００３０】
一実施形態では、ハウジング３２５が、負圧領域３３５の周囲を囲む。この実施形態では、ハウジング３２５は、領域３３５内に負圧を発生させるまたは維持するように適合した真空ポンプ３３０と流体連結する。この実施形態では、ワイパ３２８を、ハウジング３２５内に負圧を封じ込めるための柔軟なシールとして構成する。処理表面３０１の洗浄を、真空ポンプ３３０からの吸引によって向上させることができる。管状カバー１２８の処理表面３０１から除去した材料ならびに何らかの流体を、ハウジング３２５の内部から除去し、廃棄物システムまたは排除システムへ送ることができる。
【００３１】
図４Ａは、円柱状ローラ１１５上に配置された管状カバー１２８の処理表面３０１と接触しているコンディショナ４００を有するコンディショニング装置２００の別の一実施形態の上面図である。この実施形態では、コンディショナ４００を、円柱状ローラ１１５の長さに及ぶ棒状の形状をした構造部材４０２を有するブラシまたはコームとして構成する。構造部材４０２の各端部を、支持体部材２１０に連結する。この実施形態では、支持体部材２１０のうちの一方または両方を、構造部材４０２の一方または両方の端部に圧力をかけるように適合した線形アクチュエータ４１５に連結する。このようにして、コンディショナ４００と管状カバー１２８の処理表面３０１との間の圧力または力を、変えることができる。動作では、円柱状ローラ１１５を軸Ａ”の周りに回転させ、一方でコンディショナ４００を管状カバー１２８の処理表面３０１に対して制御できるように強く押し付ける。
【００３２】
図４Ｂは、図４Ａの円柱状ローラ１１５およびコンディショナ４００の断面図である。一実施形態では、コンディショナ４００は、ブリッスル、研磨剤粒子、構造的突起物、またはこれらの組み合わせとすることができる複数の盛り上がった形体４０５を含む。図示していないが、コンディショナ４００を、図３Ｃに示したような真空ポンプと連通するハウジングによって周囲を囲むことができる。
【００３３】
図５Ａは、円柱状ローラ１１５上に配置された管状カバー１２８の処理表面３０１と接触しているコンディショナ５００を有するコンディショニング装置２００の別の一実施形態の上面図である。この実施形態では、コンディショナ５００は、本体５０２の幾何学的中心のところで支持体部材５１０に連結されたディスク形状をした本体５０２を含む。この実施形態では、支持体部材５１０をアクスルとして適合させ、アクスルを、軸Ｃの周りに本体５０２を回転させるために利用するアクチュエータ５１５に連結する。この実施形態では、タンク１０５の内部容積が真空ポンプ３３０によってもたらされる負圧を封じ込めることを可能にするリッド（図示せず）とともに、タンク１０５を設けることができる。材料が管状カバー１２８の処理表面３０１から除去されるので、除去された材料、ならびに何らかの流体を、タンク１０５の内部から除去し、廃棄物システムまたは排除システムへと送ることができる。
【００３４】
図５Ｂは、図５Ａの円柱状ローラ１１５およびコンディショナ５００の断面図である。コンディショナ５００は、外側表面５０３を含み、外側表面を、管状カバー１２８の処理表面３０１を削り落すために粗くすることができる。一実施形態では、外側表面５０３は、複数の盛り上がった形体５０５を含み、これを、ブリッスル、研磨剤粒子、構造的突起物、またはこれらの組み合わせとすることができる。
【００３５】
この実施形態では、コンディショナ５００を、円柱状ローラ１１５に対して回転するように適合させる。円柱状ローラ１１５に対する本体５０２の回転を容易にするために、コンディショナ５００を支持体部材５１０に連結する。コンディショナ５００を、円柱状ローラ１１５の回転に基づいて回転させるように適合させることができる、またはコンディショナ５００が、円柱状ローラ１１５とは独立に回転させられる場合がある。一実施形態では、本体５０２を第４の軸Ｃと呼ぶことができる軸Ｃの周りで回転させるアクチュエータ５１５に、コンディショナ５００を連結する。一実施形態では、本体５０２を回転させることができるが、円柱状ローラ１１５は静止している。別の一実施形態では、本体５０２を軸Ｃの周りに回転させることができるが、円柱状ローラ１１５は軸Ａ”の周りを回転する。一態様では、回転軸Ａ”は、回転軸Ｃに実質的に垂直である。
【００３６】
図６は、本明細書において説明したコンディショニング装置２００を使用するコンディショニング方法６００の一実施形態を示す流れ図である。６１０ところでは、処理表面３０１を有する円柱状ローラ１１５、１２０の一方または両方を、本明細書において説明したコンディショナ３００、４００または５００などのコンディショナに接触するように設置する。６２０ところでは、相対的な運動を、処理表面３０１とコンディショナとの間に与える。相対的な運動を、コンディショナに対して円柱状ローラ１１５、１２０を回転させることによって、円柱状ローラ１１５、１２０に対してコンディショナを回転させることによって、またはこれらの組み合わせによって与えることができる。
【００３７】
図７は、本明細書において説明したようなスクラバボックス１００を使用する基板処理方法７００の一実施形態を示す流れ図である。７１０ところでは、基板を、２つの円柱状ローラ１１５、１２０の間の位置までタンク１０５へと搬送する。７２０ところでは、２つの円柱状ローラ１１５、１２０の各々を、円柱状ローラ１１５、１２０の処理表面３０１と基板の主要面との間の接触を容易にする第１の位置へと基板に向けて強く押し付ける。ステップ７２０中には、円柱状ローラ１１５、１２０および基板を、洗浄プロセスまたは研磨プロセスを実行するために相対的に回転させることができる。
【００３８】
７３０のところでは、基板の搬送を容易にするために、基板から離して円柱状ローラ１１５、１２０を間隔を空けて設置する第２の位置へと、円柱状ローラ１１５、１２０を移動させる。第２の位置は、円柱状ローラ１１５、１２０の各々の処理表面をコンディショニング装置と接触させることをやはり含み、コンディショニング装置を本明細書において説明したようなコンディショナ３００、４００、または５００とすることができる。図６に説明したようなコンディショニング方法を、基板をタンク１０５の外へ搬送しながら実行することができる。もう１つの基板をタンク１０５中へと搬送し、方法を７１０のとろで始めて繰り返すことができるまで、コンディショニング方法を継続することができる。
【００３９】
本明細書において説明したようなコンディショニング装置２００の実施形態は、スクラバボックス１００の円柱状ローラ１１５、１２０上で利用される管状カバー１２８の処理表面３０１の寿命を延長する。コンディショニング装置２００の使用は、円柱状ローラ１１５、１２０をタンク１０５から取り除く必要がないように、円柱状ローラ１１５、１２０の処理表面３０１のその場洗浄を提供する。一実施形態では、新品または未使用の管状カバー１２８の処理表面３０１を、スクラバボックス１００内で実行されるブレークインプロセスにおいてコンディショニングすることができる。ブレークインプロセスにおいてコンディショニング装置２００を使用することは、ダミーウエハの必要性を最小にするまたは削除し、時間を節約する。加えて、基板搬送プロセス中での円柱状ローラ１１５、１２０の処理表面３０１のコンディショニングは、スクラバボックス１００のスループットに影響を及ぼさない。本明細書において説明したようなコンディショニング装置２００は、細孔を開かせることによって、ならびに処理表面３０１から凝集物および／または余剰な材料を除去することによって、管状カバー１２８の最適な処理表面３０１をやはり維持する。最適な処理表面３０１は、除去速度または洗浄効率を増加させ、管状カバー１２８の交換頻度を最小にする。したがって、スループットを最大にしながら、所有コストを最小にする。
【００４０】
上記は本発明の実施形態に向けられているが、本発明の別の実施形態およびさらなる実施形態を、本発明の基本的な範囲から乖離せずに考案することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部容積を有するタンクと、
前記内部容積の外部に配置されたそれぞれの支持体部材に連結された１対の円柱状ローラであって、前記円柱状ローラの各々が、前記内部容積内に少なくとも部分的に配置され、それぞれの軸の周りを回転可能である、１対の円柱状ローラと、
前記円柱状ローラが互いに近接している第１の位置と前記円柱状ローラが互いに間隔を空けて離れている第２の位置との間で前記それぞれの円柱状ローラを移動させるために、前記円柱状ローラの各々に連結されたアクチュエータアセンブリと、
前記円柱状ローラの各々のためのコンディショニング装置であって、各コンディショニング装置が前記内部容積内に配置されたコンディショナを含み、前記ローラが前記第２の位置にあるときに、前記コンディショナが前記円柱状ローラの各々の外側表面と接触する、コンディショニング装置と
を備えた、ブラシボックス。
【請求項２】
前記コンディショナが、１つまたは複数の支持体部材によって前記タンクの側壁に連結される、請求項１に記載のブラシボックス。
【請求項３】
前記コンディショナが、前記１つまたは複数の支持体部材によって前記タンクの前記側壁に回転できるように連結される、請求項２に記載のブラシボックス。
【請求項４】
前記１つまたは複数の支持体部材が、アクチュエータに連結される、請求項３に記載のブラシボックス。
【請求項５】
前記円柱状ローラが、第１の軸および第２の軸の周りを回転可能であり、前記第１の軸が、前記第２の軸とは異なり、前記第２の軸に平行である、請求項４に記載のブラシボックス。
【請求項６】
前記アクチュエータが、前記第１の軸または前記第２の軸に実質的に平行である第３の軸の周りに前記コンディショナを回転させる、請求項５に記載のブラシボックス。
【請求項７】
前記アクチュエータが、前記第１の軸または前記第２の軸に実質的に垂直である第４の軸の周りに前記コンディショナを回転させる、請求項５に記載のブラシボックス。
【請求項８】
前記コンディショニング装置が、
前記コンディショナの周りに配置されたハウジングであって、前記ハウジングが真空ポンプに連結される、ハウジング
をさらに備えた、請求項１に記載のブラシボックス。
【請求項９】
前記ハウジングが、前記第２の位置にある前記円柱状ローラの前記外側表面と接触するように適合した少なくとも１つのワイパを含む、請求項８に記載のブラシボックス。
【請求項１０】
内部容積を有するタンクと、
前記内部容積の外部に移動できるように配置されたそれぞれの支持部材に連結された１対の円柱状ローラであって、前記円柱状ローラの各々が、前記内部容積内に少なくとも部分的に配置され、それぞれの軸の周りを回転可能である、１対の円柱状ローラと、
前記ローラが互いに近接している第１の位置と前記ローラが互いに間隔を空けて離れている第２の位置との間で前記それぞれのローラを移動させるために、前記円柱状ローラの各々に連結されたアクチュエータアセンブリと、
前記ローラの各々のためのコンディショニング装置であって、各コンディショニング装置が前記内部容積内に配置されたコンディショナを含み、前記ローラが前記第２の位置にあるときに、各コンディショナが前記円柱状ローラの各々の外側表面と接触し、各コンディショナが前記第１の軸とは異なる第２の軸の周りを回転可能である、コンディショニング装置と
を備えた、ブラシボックス。
【請求項１１】
各コンディショナが、１つまたは複数の支持体部材によって前記タンクの側壁に回転できるように連結される、請求項１０に記載のブラシボックス。
【請求項１２】
前記１つまたは複数の支持体部材が、アクチュエータに連結される、請求項１１に記載のブラシボックス。
【請求項１３】
前記アクチュエータが、前記第２の軸の周りに前記コンディショナを回転させ、前記第２の軸が前記第１の軸に実質的に平行である、請求項１２に記載のブラシボックス。
【請求項１４】
前記アクチュエータが、前記第２の軸の周りに前記コンディショナを回転させ、前記第２の軸が前記第１の軸に実質的に垂直である、請求項１２に記載のブラシボックス。
【請求項１５】
前記コンディショニング装置が、
前記コンディショナの周りに配置されたハウジングであって、前記ハウジングが真空ポンプに連結される、ハウジング
をさらに備えた、請求項１０に記載のブラシボックス。
【請求項１】
内部容積を有するタンクと、
前記内部容積の外部に配置されたそれぞれの支持体部材に連結された１対の円柱状ローラであって、前記円柱状ローラの各々が、前記内部容積内に少なくとも部分的に配置され、それぞれの軸の周りを回転可能である、１対の円柱状ローラと、
前記円柱状ローラが互いに近接している第１の位置と前記円柱状ローラが互いに間隔を空けて離れている第２の位置との間で前記それぞれの円柱状ローラを移動させるために、前記円柱状ローラの各々に連結されたアクチュエータアセンブリと、
前記円柱状ローラの各々のためのコンディショニング装置であって、各コンディショニング装置が前記内部容積内に配置されたコンディショナを含み、前記ローラが前記第２の位置にあるときに、前記コンディショナが前記円柱状ローラの各々の外側表面と接触する、コンディショニング装置と
を備えた、ブラシボックス。
【請求項２】
前記コンディショナが、１つまたは複数の支持体部材によって前記タンクの側壁に連結される、請求項１に記載のブラシボックス。
【請求項３】
前記コンディショナが、前記１つまたは複数の支持体部材によって前記タンクの前記側壁に回転できるように連結される、請求項２に記載のブラシボックス。
【請求項４】
前記１つまたは複数の支持体部材が、アクチュエータに連結される、請求項３に記載のブラシボックス。
【請求項５】
前記円柱状ローラが、第１の軸および第２の軸の周りを回転可能であり、前記第１の軸が、前記第２の軸とは異なり、前記第２の軸に平行である、請求項４に記載のブラシボックス。
【請求項６】
前記アクチュエータが、前記第１の軸または前記第２の軸に実質的に平行である第３の軸の周りに前記コンディショナを回転させる、請求項５に記載のブラシボックス。
【請求項７】
前記アクチュエータが、前記第１の軸または前記第２の軸に実質的に垂直である第４の軸の周りに前記コンディショナを回転させる、請求項５に記載のブラシボックス。
【請求項８】
前記コンディショニング装置が、
前記コンディショナの周りに配置されたハウジングであって、前記ハウジングが真空ポンプに連結される、ハウジング
をさらに備えた、請求項１に記載のブラシボックス。
【請求項９】
前記ハウジングが、前記第２の位置にある前記円柱状ローラの前記外側表面と接触するように適合した少なくとも１つのワイパを含む、請求項８に記載のブラシボックス。
【請求項１０】
内部容積を有するタンクと、
前記内部容積の外部に移動できるように配置されたそれぞれの支持部材に連結された１対の円柱状ローラであって、前記円柱状ローラの各々が、前記内部容積内に少なくとも部分的に配置され、それぞれの軸の周りを回転可能である、１対の円柱状ローラと、
前記ローラが互いに近接している第１の位置と前記ローラが互いに間隔を空けて離れている第２の位置との間で前記それぞれのローラを移動させるために、前記円柱状ローラの各々に連結されたアクチュエータアセンブリと、
前記ローラの各々のためのコンディショニング装置であって、各コンディショニング装置が前記内部容積内に配置されたコンディショナを含み、前記ローラが前記第２の位置にあるときに、各コンディショナが前記円柱状ローラの各々の外側表面と接触し、各コンディショナが前記第１の軸とは異なる第２の軸の周りを回転可能である、コンディショニング装置と
を備えた、ブラシボックス。
【請求項１１】
各コンディショナが、１つまたは複数の支持体部材によって前記タンクの側壁に回転できるように連結される、請求項１０に記載のブラシボックス。
【請求項１２】
前記１つまたは複数の支持体部材が、アクチュエータに連結される、請求項１１に記載のブラシボックス。
【請求項１３】
前記アクチュエータが、前記第２の軸の周りに前記コンディショナを回転させ、前記第２の軸が前記第１の軸に実質的に平行である、請求項１２に記載のブラシボックス。
【請求項１４】
前記アクチュエータが、前記第２の軸の周りに前記コンディショナを回転させ、前記第２の軸が前記第１の軸に実質的に垂直である、請求項１２に記載のブラシボックス。
【請求項１５】
前記コンディショニング装置が、
前記コンディショナの周りに配置されたハウジングであって、前記ハウジングが真空ポンプに連結される、ハウジング
をさらに備えた、請求項１０に記載のブラシボックス。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１３−５０８９６９（Ｐ２０１３−５０８９６９Ａ）
【公表日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５３５２０３（Ｐ２０１２−５３５２０３）
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４６５９９
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０４９６７１
【国際公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４６５９９
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０４９６７１
【国際公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（３９００４０６６０）アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド (1,346)
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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