專利名稱：用于制作澆注在可旋轉基體上的整體式多孔墊的方法和材料的制作方法
相關申請的交叉參考本專利申請要求2003年8月8日提交的序列號為No.60/493992的美國臨時專利申請的優(yōu)先權，其發(fā)明人為BriantEnoch Benson，名稱為“使用澆注在可旋轉基體上的整體式多孔墊從基板上去除材料的方法”，其全部內(nèi)容在此被引作參考；本專利申請還要求2003年8月8日提交的序列號為No.60/493755的美國臨時專利申請的優(yōu)先權，其發(fā)明人為Briant Enoch Benson，名稱為“用于制作形成于可旋轉基體上的整體式多孔墊的方法和材料”，其全部內(nèi)容在此被引作參考；本專利申請還要求2003年8月8日提交的序列號為No.60/493993的美國臨時專利申請的優(yōu)先權，其發(fā)明人為Briant Enoch Benson，名稱為“用于從基板上去除材料并且具有可交換流體和安裝配件的裝置”，其全部內(nèi)容在此被引作參考；本專利申請還要求2004年3月29日提交的序列號為No.60/557298的美國臨時專利申請的優(yōu)先權，其發(fā)明人為Briant Enoch Benson，名稱為“形成于可旋轉基體上的整體式多孔墊”，其全部內(nèi)容在此被引作參考。
背景技術：
在半導體裝置的制造中，需要進行化學機械拋光(CMP)操作和晶片清洗。通常，集成電路裝置為多級結構的形式。在晶片級，形成具有擴散區(qū)的晶體管裝置。在隨后的級中，金屬互連線形成圖案并且與晶體管裝置電連接以形成期望的功能裝置。眾所周知，形成圖案的導電層通過介電材料，如二氧化硅與其它導電層絕緣。隨著更多金屬化級和相關介電層的形成，使介電材料平面化的需要也逐漸增大。如果沒有平面化，更多的互連結構和介電層的制造將因為表面形貌中的更高變化而顯著變得更加困難。在半導體制造過程中，將金屬互連圖案形成于晶片上的介電材料中，然后進行化學機械平面化(CMP)操作以去除過量金屬。在任何此類CMP操作之后，都必須清洗平面化的晶片以去除顆粒和污染物。
在電子裝置，如集成電路的制造中，晶片上面顆粒污染物、痕量金屬和活動離子的存在是一個嚴重的問題。顆粒污染物可以導致很多種問題，如局部腐蝕、刮擦和集成電路中的“短路”?；顒与x子和痕量金屬污染物還可能導致集成電路中的穩(wěn)定性和功能性問題。這些因素的組合導致晶片上更低的裝置產(chǎn)量，由此增加晶片上一般功能裝置的成本?？紤]到原材料、裝置制造時間和相關的研究開發(fā)，在不同的制造階段，每個晶片占據(jù)了很大的投入。
化學機械拋光(CMP)是用于在晶片的隨后處理之前使晶片上的薄膜平面化的常用技術。CMP通常包括將具有50至100納米尺寸磨粒的拋光漿料引到拋光墊的表面上。具有待去除的材料、介電或金屬層的晶片被放在帶有漿料的拋光墊表面上。靠著旋轉拋光墊旋轉晶片將通過化學和機械作用的組合減小層厚。漿料通常為水基并且可以包括精細磨粒，如硅石、氧化鋁和其它金屬氧化物磨料。在拋光完成之后，必須清洗已處理的晶片以完全去除拋光過程產(chǎn)生的殘留漿料和其它殘留物。表面準備進入其它處理步驟，如電化學沉積、蝕刻和照相平版。
為了清洗已拋光面的表面上的殘留漿料，特別是直徑小于0.1微米的顆粒，通常使用清洗用刷具。這些清洗用刷具通常在形狀上為圓柱形并且沿著刷具的中心軸線旋轉。清洗刷具還經(jīng)常由泡沫或多孔性聚合材料，如聚乙烯醇(PVA)構成。刷具的旋轉運動和施加于刷具上靠著晶片的力或壓力以及清洗流體或脫離子水的應用的組合導致從晶片表面上去除殘留漿料。
這些刷具在其表面上具有凸起或突節(jié)用于與基板接觸并且從其上去除材料。刷具形成為套筒并且在用于將流體傳輸給刷具并且旋轉刷具的芯體支承上滑動。在延長的使用中，用新的刷具套筒替換刷具并且需要拋光工具停止，由此增加了生產(chǎn)率和停機時間損失。刷具凸起沿著刷具芯體的排列(alignment)對于刷具與基板的一致接觸很重要。套筒上突節(jié)間隔的非對稱排列和扭曲對于套筒替換是一個問題。新安裝的刷具在清洗產(chǎn)品基板之前必須進行適應、沖洗和形成裂縫。經(jīng)常使用模擬晶片以確保清潔度以及包括尺寸、旋轉和刷具與模擬晶片的接觸的操作穩(wěn)定性。這一非增值步驟對于時間和模擬晶片的制造代價非常昂貴。
為了以自動方式進行清洗工作，制造實驗室使用了清洗系統(tǒng)。清洗系統(tǒng)通常包括一個或多個在其中刮擦晶片的刷盒。每個刷盒包括一對刷具以至于每個刷具各自刮擦晶片的一個側面。為了提高這種刷盒的清洗能力，通常的辦法是通過刷具傳輸清洗流體(TTB)。TTB流體傳輸通過采用具有多個孔的刷具芯體而實現(xiàn)，所述孔允許以特定壓力供應至刷具芯體中的流體被釋放到基板表面上。流體從刷具芯體通過聚合材料分配到基板表面上。理想情況下，化學物質(zhì)流動通過孔，然后從所有刷具芯體孔中以相同速度流出芯體。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，傳輸?shù)叫倔w中的化學物質(zhì)不以相同或基本上相同的速度流出所有孔，并且化學物質(zhì)接收端附近的刷具芯體孔通常以比化學物質(zhì)接收端相對側的孔快得多的速度使化學物質(zhì)流出。
隨著半導體特征尺寸減小并且裝置性能要求繼續(xù)增加，清洗工程師也面臨著改進他們的相關過程的挑戰(zhàn)。為了滿足這些要求，同樣的清洗裝置現(xiàn)在正被用于進行除基本的脫離子(DI)水清洗之外的其它操作。這些操作包括應用復雜的化學物質(zhì)從晶片表面上去除顆粒和/或蝕刻精確的材料薄膜。很多清洗系統(tǒng)現(xiàn)在還需要應用反應性化學物質(zhì)，如氫氟酸，不均勻的應用將對處理中的晶片具有嚴重的影響。例如，如果將更多的HF應用于晶片的一部分上而將更少的應用于晶片的另一部分上，那么處理后的晶片表面可能在越過晶片去除的薄膜數(shù)量方面呈現(xiàn)出變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施方式包括用于制作直接澆注或模塑于用于支承墊子的可旋轉基體上的多孔刷具(刷子)或多孔墊的方法和材料。刷具或墊子可以用于以流體涂覆基板的至少一部分或者它可以用于從基板上去除材料、顆?；蚧瘜W物質(zhì)。刷具或墊子包括與多孔墊材料互鎖的可旋轉基體或芯體。基體包括內(nèi)表面和外表面并且可以具有位于基體中用于將多孔墊材料與基體互鎖的多個溝槽。多孔墊材料覆蓋基體外表面的至少一部分并且可以用于從各種基板上去除材料。多孔墊材料具有整體結構并且可以填充基體中的一個或多個溝槽，由此將多孔墊材料與基體互鎖。優(yōu)選地，填充有多孔墊材料的溝槽使基體的內(nèi)表面與外表面流體連通(fluidlyconnect)。
本發(fā)明的一個實施方式是一種用于從基板上去除材料的裝置，所述裝置包括支承多孔墊材料的可旋轉基體?；w包括內(nèi)表面和外表面并且具有用于將流體從所述基體的內(nèi)表面到基體外表面分配到多孔墊材料上的溝槽。多孔墊材料覆蓋基體外表面的至少一部分并且與流體一起用于從基板上去除材料，如顆粒和薄膜。優(yōu)選地，多孔墊材料與基體的溝槽互鎖，并且更優(yōu)選地，它使所述基體的內(nèi)外表面流體連通。可旋轉基體可以具有一個或多個與其配合的配件(接頭)，所述配件將可旋轉基體與流體源和用于旋轉基體的心軸或其它固定裝置互連。可能包括流體配件和機器驅動配件的配件通過粘結而與基體配合。通過使用不同的配件，單個可旋轉基體可以通過為基體使用不同尺寸或形狀的配件而適合于不同的材料去除工具。
本發(fā)明的另一個實施方式是一種用于從基板上去除材料的裝置，所述裝置包括支承多孔墊材料的可旋轉基體，所述多孔墊材料在其表面上具有凸起或突節(jié)?？尚D基體包括內(nèi)表面和外表面并且具有用于通過帶有多孔墊材料的凸起將流體分配給基板的溝槽。流體從基體的內(nèi)表面流到基體的外表面。多孔墊材料覆蓋基體外表面的至少一部分并且可以與流體一起用于從基板上去除材料，如顆粒和薄膜。可旋轉基體具有一個或多個與其配合的配件，所述配件將可旋轉基體與流體源和用于旋轉基體的心軸或其它固定裝置互連。優(yōu)選地，多孔墊材料與基體的溝槽互鎖，并且更優(yōu)選地，它使基體的內(nèi)外表面流體連通?？赡馨黧w配件和機器驅動配件的配件通過粘結而與基體配合。通過使用不同的配件，單個可旋轉基體可以通過為基體使用不同尺寸或形狀的配件而適合于不同的材料涂覆和去除工具?？尚D基體可以是用于刮擦半導體晶片的刷具。
本發(fā)明的實施方式涉及通過將基板與澆注或模塑于可旋轉基體芯體上的旋轉多孔墊材料接觸而清洗基板的方法。墊子覆蓋可旋轉基體，基體包括內(nèi)表面和外表面以及位于基體中用于將多孔墊材料與基體互鎖的多個溝槽。覆蓋基體外表面的至少一部分的多孔墊材料可以用于從多種基板上去除材料。在材料去除或清洗過程中，流體通過刷具被沉積在基板表面上。通過刷具的旋轉和流體的作用，可以通過靠著基板旋轉多孔墊材料而從基板表面上去除材料。優(yōu)選地，基體中的溝槽填充有多孔墊材料以將多孔墊與基體互鎖并且將基體的內(nèi)表面與外表面流體互連以將流體分配到墊子表面上。該方法還可以包括使流體涌流通過澆注在可旋轉芯體上的多孔墊的行動以去除附著在多孔墊及其凸起或突節(jié)上的基板材料?；宓囊粋€或多個表面可以通過將各個表面與模塑于可旋轉基體上的旋轉多孔墊接觸連同流體一起而從中去除材料。
優(yōu)選地，模塑于基體上的多孔墊材料包括刷毛狀的凸起或突節(jié)或者它可以具有凹槽狀的表面凹陷。優(yōu)選地，多孔墊材料覆蓋可旋轉基體芯體的內(nèi)表面。優(yōu)選地，基體的溝槽使芯體的內(nèi)表面與芯體的外表面流體連通，并且一個或多個溝槽填充有多孔墊材料，所述多孔墊材料將基體與多孔墊材料互鎖并且在旋轉過程中保持多孔墊上突節(jié)的排列?？梢酝ㄟ^使流體流動通過填充溝槽的多孔墊并且流出到基板表面上而使流體通過可旋轉基體的中心沉積在基板上。
通過本發(fā)明的實施方式從基板上去除的材料可以包括薄膜金屬氧化物膜、硅石膜、半導體氧化物膜、各種成分的顆?；蚧瘜W殘留物。優(yōu)選地，基板為包括銅或銅互連的晶片。本發(fā)明的刷具可以用于清洗存儲介質(zhì)和晶片，而不管晶片上噴鍍金屬的紋理或類型。
在另一個實施方式中，刷具或墊子包括用于支承澆注或模塑于基體上的多孔墊材料的可旋轉基體?；w包括內(nèi)表面和外表面并且具有將多孔墊材料與基體互鎖的多個溝槽。覆蓋基體外表面的至少一部分的多孔墊材料具有表面凸起或凹陷。優(yōu)選地，具有表面凸起的多孔墊材料填充基體中的一個或多個通槽以將流體從基體內(nèi)表面通過多孔墊材料分配到基體的外表面。優(yōu)選地，與溝槽互鎖并且覆蓋基體外表面的多孔墊材料形成整體結構。
在另一個實施方式中，刷具或墊子包括用于支承澆注或模塑于基體上的多孔墊材料的可旋轉基體?；w包括內(nèi)表面和外表面以及位于基體中用于將多孔墊材料與基體互鎖的多個溝槽。優(yōu)選地，溝槽使基體的內(nèi)表面與外表面流體連通。為了幫助流體從基體內(nèi)表面分配到覆蓋基體外表面的多孔墊中，通槽可以從基體的中點到可以由表面溝槽互連的基體外邊緣遍布整個基體進行設置。多孔墊材料覆蓋基體外表面的至少一部分并且多孔墊材料填充基體中的一個或多個通槽和/或表面溝槽以將流體從基體內(nèi)表面通過多孔墊材料分配到基體的外表面。優(yōu)選地，位于通槽中并且覆蓋基體外表面的多孔墊材料形成整體結構。
本發(fā)明的一個實施方式是具有可旋轉基體的物品(article)，其中附著性多孔墊材料覆蓋包括基體通孔的可旋轉基體表面的至少一部分，并且優(yōu)選的是全部。覆蓋可旋轉基體的附著性多孔墊材料可以包括覆蓋可旋轉基體表面的至少一部分，并且優(yōu)選的是全部的第一多孔墊材料，所述第一多孔墊材料附著在可旋轉基體上并且允許流體流動通過基體和多孔墊?；w上的附著性多孔墊材料可以具有模塑或澆注在第一附著層上的第二多孔墊材料附著層?？蛇x的是，基體中的一個或多個通孔也可以填充有多孔墊材料。覆蓋至少一部分基體外表面的附著性多孔墊材料在結合到基體表面上之后保持其多孔性并且允許流體從可旋轉基體的中心通過基體中的通孔或溝槽流動到多孔墊外表面層，所述表面層可以用于將流體施加于基板上上，從基板上去除薄膜或者清洗基板。
在本發(fā)明的另一個實施方式中，多孔墊材料通過澆注或模塑于基體的凹陷溝槽或通孔中而沉積。外殼基體中的溝槽和通孔與多孔墊材料互鎖并且防止多孔墊材料在使用中抬離基體表面。溝槽可以具有可選的第一附著性多孔層，第二多孔層澆注于所述第一層上。多孔墊材料與基體的互鎖還幫助保持沿著基體表面或其軸線的多孔墊材料的凸起或突節(jié)的高度和位置并且提供突節(jié)與基板表面的更均勻的接觸。多孔墊材料與外殼基體的互鎖還消除或顯著減小刷輥的扭曲，該現(xiàn)象對于滑移到基體外殼上或者放在兩個部分基體外殼上的刷具套筒經(jīng)常出現(xiàn)。套筒型刷具和輥子的扭曲可能導致非均勻并且不可復現(xiàn)的基板表面流體接觸、不均勻的材料去除或清洗以及加速的刷具磨損。與可旋轉基體互鎖的整體形成的多孔墊材料保持突節(jié)排列筆直，消除或減小安裝過程中的突節(jié)撕裂并且允許突節(jié)尺寸和形狀上的更高公差，獲得與待處理基板更均勻的接觸。優(yōu)選地，填充有多孔墊材料的溝槽使基體的內(nèi)外表面流體連通。
本發(fā)明的實施方式包括用于制作直接澆注或模塑于用于支承墊子的芯體上的刷具或墊子的方法和材料。墊子或刷具可以用于從基板上去除材料、顆?；蚧瘜W物質(zhì)。刷具或墊子包括用于支承多孔墊材料的可旋轉基體。基體包括內(nèi)表面和外表面以及位于基體中用于將多孔墊材料與基體互鎖的多個溝槽。多孔墊材料覆蓋基體外表面的至少一部分并且用于從各種基板上去除材料。多孔墊材料具有整體結構并且填充基體中的一個或多個溝槽并且將多孔墊材料與基體互鎖。優(yōu)選地，溝槽使基體的內(nèi)表面與外表面流體連通。
多孔墊材料通過澆注或模塑與其互鎖的基體中的溝槽保持旋轉基體上多孔墊材料的排列，更優(yōu)選地，墊子的澆注或模塑保持旋轉基體上多孔墊材料的整體性、排列和空間分布或突節(jié)。將內(nèi)外表面互連的溝槽還幫助將流體從基體內(nèi)表面分配到具有與基板接觸的多孔墊材料的基體外表面。優(yōu)選地，溝槽中、內(nèi)表面上和覆蓋基體外表面的多孔墊材料在結構上為整體。基板可以是可能需要經(jīng)受刮擦以完成清洗操作的任何基板，或者通過蝕刻操作或其它操作進行平面化的基板。例如，基板可以是半導體晶片、磁盤、光學透鏡、平板顯示器。優(yōu)選地，基板將受益于可以將基本上均勻并且可控數(shù)量的流體傳輸?shù)交迳系乃⒕呋驂|子。甚至更優(yōu)選地，基板將受益于采用刷具或墊子進行的表面材料去除或清洗，其中刷具或墊子可以將基本上均勻并且可控數(shù)量的流體傳輸?shù)交迳喜⑶冶３謮|子上的凸起與基板的一致、均勻接觸。
在另一個實施方式中提供了一種方法，該方法用于制作刷具或墊子以至于覆蓋基體的多孔墊材料和填充基體通槽的多孔泡沫材料為整體的。優(yōu)選地，該方法包括在基體外部形成還與基體上的溝槽互鎖的整體式多孔墊材料。該方法包括在包含基體的模具中傾注未聚合多孔基體單體與催化劑的組合物，填充基體中的一個或多個溝槽，然后將該組合物固化以形成物品。將物品與模具脫離。在另一個實施方式中提供了一種方法，該方法用于制作刷具或墊子以至于覆蓋基體的多孔墊材料和填充基體通槽的多孔泡沫材料為整體的。優(yōu)選地，該方法包括在基體外部形成還與基體的溝槽互鎖的整體式多孔墊材料。該方法包括在包含基體的模具中傾注未聚合多孔基體單體與催化劑的組合物，填充基體中的一個或多個溝槽，然后將該組合物固化以形成物品。將物品與模具脫離。優(yōu)選地，用脫模制處理模具以幫助整體式多孔墊結構脫離。
本發(fā)明的實施方式可以用于將涂層應用于基板上或者用作從很多種基板，例如但是不限于半導體晶片、平板顯示器、硬盤和光學裝置如透鏡上去除顆粒、薄膜或化學殘留物的刷具。有利的是，本發(fā)明的實施方式使這種刷具的制造和裝配可以具有很大的靈活性。這是因為可以在多個工具上使用單個帶多孔墊的基體。在本發(fā)明中，刷具可以通過簡單改變將要與可旋轉基體相連的一個或多個配件而安裝在多種清洗工具上，以至于可旋轉基體和墊子可以實現(xiàn)其從一個或多個基板表面上清洗或去除材料的功能。
有利的是，本發(fā)明的實施方式可以用于將流體提供到基板的表面上用于進行清洗或材料去除操作，例如化學機械平面化或CMP后刮擦過程。通過將多孔墊材料與基體互鎖，多孔墊材料相對于基體保持就位。與套筒型刷具上的滑移相比，本發(fā)明的實施方式中的突節(jié)排列不齊和扭曲顯著減小或消除了刷具移動和扭曲。本發(fā)明的另一個優(yōu)勢在于它可以用于將流體分配到輥子和墊子類基體固定裝置。溝槽中的多孔墊材料還可以用于控制液體從流體源到基板的流動。這允許減小外殼芯體中的穿孔或通槽的數(shù)量并且增加它們的尺寸或表面積，而不顯著增加所使用的液體總量。這一點特別有利，因為外殼中更大的穿孔或通槽減小了多孔墊的局部不均勻涌流。此外，通過限制液體的流量，多孔墊引起分配器內(nèi)部的均勻壓力累積。這轉而可以用于形成確保刷具兩端接收等量液體并且均勻涌流的通孔，這改進了刷具上的顆粒去除并且減小或消除了刷具的不均勻磨損。
刷具澆注到一次性芯體上的優(yōu)勢在于芯體和刷具聯(lián)接在一起，消除了刷具摩擦配合在芯體上時所出現(xiàn)的滑移、膨脹和同心度喪失。澆注到芯體上的刷具消除了對于與在芯體上安裝摩擦刷具套筒相關的專用安裝臺和時間的需要。


結合下面說明、所附權利要求書和附圖，可以部分理解本發(fā)明的實施方式的其它方面、特征、益處和優(yōu)勢，其中圖1A顯示了本發(fā)明的實施方式中沿著中空圓柱形管的長度的橫截面，其中所述管帶有可用于可旋轉基體的通槽；圖1B是中空圓柱形管的圖示，其中所述管帶有一個或多個填充有多孔墊材料的通槽；圖1C顯示了帶有填充的通槽并且包括流體配件和工具安裝配件的可旋轉基體；圖2是本發(fā)明的實施方式中沿著中空圓柱形外殼基體的長度的橫截面的示意圖，其中基體的通槽和外表面包括在墊子表面上具有可選凸起的多孔墊材料；圖3A是本發(fā)明的實施方式中沿著中空圓柱形外殼基體的長度的橫截面的示意圖，其中基體的通槽、內(nèi)表面和外表面包括多孔墊材料的填充或覆蓋，其中沒有流體配件或用于將基體與清洗工具相連的配件；圖3B是本發(fā)明的實施方式中沿著中空圓柱形外殼基體的長度的橫截面的示意圖，其中基體的通槽、內(nèi)表面和外表面包括多孔墊材料的填充或覆蓋，其中帶有流體配件或用于將基體與清洗工具相連的配件；圖4是可以作為基體或芯體用于本發(fā)明實施方式中的中空圓柱形管的示意圖，顯示了填充有多孔墊材料的不同通槽；圖5A是本發(fā)明的實施方式中盤形外殼形式的可旋轉基體的示意圖，其中附著性多孔墊層覆蓋可旋轉基體并且第二附著性多孔墊材料模塑或澆注于第一附著性多孔墊層上；圖5B是本發(fā)明的實施方式中沿著盤形外殼基體的直徑的橫截面的示意圖，其中可旋轉基體的通槽、內(nèi)表面和外表面包括多孔墊材料的填充或覆蓋；圖6是本發(fā)明的實施方式中沿著可旋轉中空管形外殼基體的直徑的橫截面的示意圖，其中中空通槽填充有多孔材料并且基體的外表面覆蓋有具有凸起的多孔墊材料；圖7是本發(fā)明的實施方式中沿著可旋轉中空管形外殼基體的直徑的橫截面的示意圖，其中中空通槽填充有多孔材料，基體的內(nèi)表面覆蓋有多孔墊材料并且基體的外表面覆蓋有包括凸起的多孔墊材料；圖8A是本發(fā)明的實施方式中可旋轉中空管形外殼基體的示意圖，其中附著性多孔墊層覆蓋基體并且第二附著性多孔墊材料附著在第一多孔墊層上，所述第二附著性多孔墊材料已經(jīng)模塑或澆注于第一附著性多孔層上；圖8B是本發(fā)明的實施方式中沿著中空管形外殼基體的直徑的橫截面的示意圖，其中可旋轉中空圓柱體具有填充有第一多孔墊材料的通槽，基體外表面覆蓋有第一多孔墊材料和包括凸起并且覆蓋第一多孔墊材料的第二多孔墊材料；圖9是清洗基板的一個或多個表面的本發(fā)明實施方式的示意圖；圖10A顯示了帶有凸起的刷墊的橫截面；圖10B顯示了本發(fā)明的實施方式中沿著中空管形外殼基體的直徑的橫截面，其中中空通槽填充有多孔材料并且基體的外表面覆蓋有第一多孔墊材料；圖10C顯示了通過組合圖10A和圖10B中的部件形成的刷具；圖11A顯示了帶有凸起的刷墊的橫截面；圖11B顯示了本發(fā)明的實施方式中沿著中空管形外殼基體的直徑的橫截面，其中中空通槽填充有多孔材料；圖11C顯示了通過組合圖11A和圖11B中的部件形成的刷具；圖12顯示了外殼基體管的橫截面，所述外殼基體管在可旋轉基體表面中具有溝槽，所述溝槽用于與多孔墊材料互鎖并且保持覆蓋基體表面的多孔墊材料表面上突節(jié)的排列和位置；圖13顯示了使用本發(fā)明的方法和材料模塑于可旋轉基體上的刷具的橫截面的相片；圖14是可以用于制作模塑于本發(fā)明的可旋轉基體上的刷具的模具的圖示；圖15A是本發(fā)明實施方式的非限制性圖示，其具有澆注在第一附著性多孔材料上的多孔墊材料，所述第一附著性多孔材料位于具有通孔的可旋轉基體上；圖15B是澆注在第一附著性多孔材料上的多孔墊材料的本發(fā)明實施方式的非限制性圖示，其中所述第一附著性多孔材料位于可旋轉無孔基體上；圖16是本發(fā)明的材料去除墊的圖示，其包括模塑于可旋轉芯體的溝槽中的多孔墊并且在芯體上具有可交換的流體和工具驅動安裝配件；圖17是本發(fā)明的可旋轉基體芯體的圖示，其芯體上具有可交換的流體和安裝配件；圖18是本發(fā)明的材料去除墊的橫截面的圖示，其包括模塑于可旋轉芯體的溝槽中的多孔墊；圖19A是具有可交換的流體和工具安裝配件的未裝配可旋轉基體芯體的圖示；圖19B是插入基體芯體中的流體配件和工具安裝配件的圖示；圖19C是形成于基體芯體與流體配件之間的接頭的詳細視圖(A)；圖20是圖19A中流體配件1910的詳細圖示；圖21A是圖19A中芯體(1920)外部的圖示；圖21B是圖19A中芯體(1920)的橫截面的視圖；
圖22是圖19A中芯體沿著芯體的旋轉軸線的橫截面，顯示了可旋轉芯體中的溝槽和通孔的布置；圖23是圖19A中工具安裝配件(1930)的圖示；圖24是具有可交換的流體和工具安裝配件的未裝配芯體的另一個實施方式的圖示；圖25是圖24中流體配件的詳細圖示；圖26是圖24中工具安裝配件的詳細圖示。
具體實施例方式
在說明本構成和方法之前，可以理解，本發(fā)明不限于所述的特定分子、成分、方法或協(xié)定，這些都可以變化。另外可以理解，本說明書中所使用的術語僅僅是出于說明特定形式或實施方式的目的，而并不希望限制本發(fā)明的范圍，而本發(fā)明的范圍僅僅由所附權利要求書限定。
另外必須注意到，當用于文中以及所附權利要求書中時，單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”也包括存在多個相同元件的情況，除非上下文以其它方式明確指出。因此，例如，提到“溝槽”時，表示的是一個或多個溝槽及其為本領域技術人員所公知的等價物，等等。除非以其它方式明確規(guī)定，文中使用的全部技術和科學術語具有與本領域普通技術人員的共同理解相同的意思。盡管在本發(fā)明實施方式的實際應用或試驗中可以使用與文中所述相似或等價的任何方法和材料，但是現(xiàn)在要說明的是首選的方法、裝置和材料。文中提到的所有出版物都被引作參考。這里并不表示承認本發(fā)明沒有權利依靠現(xiàn)有發(fā)明早于這些公開文獻提出。
盡管下面將結合半導體基板或晶片的刮擦說明本發(fā)明，但是可以認識到，可以通過本發(fā)明的方法和裝置處理或涂覆其它基板。此外，可以認識到，對于半導體基板或晶片的參考可以包括具有或沒有摻雜的裸露或純凈半導體基板，帶有外延層的半導體基板，在處理的任何階段包含一個或多個元件層的半導體基板，包括銅或銅合金互連的基板，包含一個或多個半導體層的其它類型的基板，如具有絕緣半導體(SIO)裝置的基板，或者用于處理其它裝置和設備如平板顯示器、MEMS裝置、多芯片模塊等的基板。本領域的普通技術人員可以認識到，文中所述清洗系統(tǒng)中的一些步驟可以取決于清洗的基板或基板層以另外的順序和/或以各種溶液出現(xiàn)。例如，在一個洗刷工作臺中可以使用不同的清洗溶液，如水、水和異丙醇、檸檬酸、氫氧化銨、檸檬酸銨和氫氟酸溶液(或溶液的混合物)。而且，其它系統(tǒng)可以包括一個洗刷工作臺或者兩個或兩個以上的洗刷工作臺。而且，其它系統(tǒng)可以省略一個或多個上述工作臺/步驟并且可以包括另外的處理工作臺，如CMP工作臺。
可替換套筒形式的海綿或刷具具有在其刷具芯體上移動和扭曲的問題并且具有更短的刷具壽命。刷具的旋轉速度通常在大約800至1500rpm的范圍內(nèi)，具有大約0.8至2磅的拖曳力。以更高的速度清洗物品經(jīng)常將更愿意采用更高的旋轉速度和拖曳力，但是，這可能導致刷具或墊子上突節(jié)的快速退化。在本發(fā)明的實施方式中所述澆注在芯體上的刷具可以以更高的徑向速度旋轉，因為它們由于基體芯體與多孔墊材料的互鎖而不會移動或扭曲。移動表示由應力引起的刷具轉移到芯體上的不同位置。扭曲表示由應力引起的突節(jié)遷移到它們的初始排列之外。
可以用于本發(fā)明的方法中的清洗和材料去除溶液包括但是不限于脫離子水和脫離子水中化學物質(zhì)的混合物?；瘜W物質(zhì)可以包括氟化化合物，如HF或NH4F；NH4OH，有機酸，有機酸的銨鹽，乙醇，陰離子表面活性劑；堿性、中性或酸性pH環(huán)境。例如，可以將鹽酸(HCl)添加到溶液中以調(diào)節(jié)pH值，并且?guī)椭芙獗砻嫱繉樱缪趸~。配成清洗溶液的很多不同方法的一個例子是按重量混合在脫離子水中的0.5％HF、0.1％檸檬酸和0.4％NH4OH。該例子中溶液的pH值大約為3。EDTA、草酸、脫離子(DI)水或阻蝕劑，如苯并三唑也可以用于這種清洗溶液中。但是應該注意到，本發(fā)明不受清洗溶液的配方的限制，并且溶液中的每種成分可以由具有相似特性的不同化學物質(zhì)替換。
在化學機械拋光(CMP)之后清洗半導體晶片表面的方法包括將清洗或材料去除化學物質(zhì)應用于半導體晶片的表面上，并且優(yōu)選的是通過澆注在基體芯體上的刷具應用的步驟。優(yōu)選地，多孔墊材料填充可旋轉基體的一個或多個通孔并且與基體表面上的多孔墊材料形成互鎖的整體結構。甚至更優(yōu)選地，多孔墊材料填充可旋轉基體的一個或多個通孔并且與基體內(nèi)外表面上的多孔墊材料形成互鎖的整體結構。帶有互鎖多孔墊和基體結構但是在基體中沒有通孔的刷具可以通過噴霧嘴將清洗或材料去除化學物質(zhì)應用于基板的表面上。優(yōu)選地，刷具具有與基體形成整體互鎖結構的多孔墊材料。半導體晶片可以具有銅互連結構，其中清洗化學物質(zhì)將半導體晶片表面上的銅層轉變成水溶性的氧化銅層。用具有澆注在基體上的多孔墊材料并且與基體形成整體互鎖結構的刷具刮擦具有清洗化學物質(zhì)流體的半導體晶片的表面可以用于，但是不限于，從半導體晶片的表面上去除大約100埃至大約150埃之間的氧化銅層。處理的晶片和刷具在清洗或處理另一個半導體晶片之前可以通過用脫離子水沖洗半導體晶片和刷具進一步進行處理以從半導體晶片和刷具的表面上去除水溶性氧化銅。流體應用、刮擦和沖洗步驟可以在刷盒中進行。處理的基板將在半導體晶片的表面上具有其厚度在大約5埃至大約30埃之間的氧化銅層。
在化學機械拋光(CMP)之后清洗半導體晶片表面的方法還可以包括通過控制流過澆注在芯體上的刷具的清洗化學物質(zhì)中的H2O2數(shù)量來控制留在半導體晶片表面上的氧化銅層數(shù)量。
澆注在芯體基體以至于形成刷具的多孔墊材料與基體中的溝槽互鎖的刷具可以用于從基板上去除超薄的化學氧化物層，如SiO2，作為CMP后清洗過程的一部分。在該過程中，酸，如氫氟酸被傳輸?shù)綕沧⒃谛倔w上的刷具的中心，在這里它通過基體芯體的通槽中的多孔墊材料流到刷具的表面。作為選擇，可以使用噴霧器將酸應用于晶片的表面上。
小于20埃的這種氧化物可以使用非常稀的HF和與可旋轉基體互鎖的刷具進行蝕刻。其濃度為大約0.005％HF的氫氟酸可以用于對小于大約15埃的氧化物進行受控去除。該氧化物去除氧化物層表面上或者氧化物層內(nèi)的污染物，包括顆粒和噴鍍殘留物，而不使表面疏水。一薄層氧化物留在工件的表面上以至于表面保持親水。為了清洗較厚，例如大于大約30埃的氧化物層，可以使用受控的薄氧化物蝕刻。對于這些應用，去除金屬顆粒污染物(可能包含在由CMP拋光過程產(chǎn)生的氧化物中)很重要。金屬顆粒污染物可以擴散到工件上的微電子裝置中并且使它們失效。取決于污染物穿入氧化物層的深度，非常稀的HF濃度(例如0.005％HF)可能足以去除金屬污染物。例如，如果金屬污染物在表面以下超過20埃，就可能需要更高的HF濃度。去除的氧化物數(shù)量由傳輸?shù)剿⒕叩腍F濃度、分配流動速度和時間決定。為了去除小于15埃的自生氧化物層，0.005％的HF濃度可能具有很慢的蝕刻速度，而20至60秒的蝕刻時間可以接收。當使用更高濃度時薄膜蝕刻時間很重要。HF濃度可以調(diào)節(jié)為提供與期望的工件生產(chǎn)量或生產(chǎn)速度一致的氧化物層去除速度。對于后端的CMP過程，可能需要去除達到100埃的氧化物以充分去除通過拋光過程包含于其中的金屬污染物。為了在小于大約40或50秒時間內(nèi)去除該數(shù)量的氧化物，HF濃度被增加至0.5-1.0％。
圖1A顯示了沿著中空圓柱形管基體100的長度的橫截面，所述基體具有各個示例性的通槽130、150和180用于允許管的內(nèi)表面190與外表面120之間的流體流動。如130和150所示，通槽可以在尺寸上不同。通槽可以包括粗糙表面或者非限制性示例的切口140用于增加填充通槽的多孔泡沫或墊材料的附著力或互鎖。端蓋110可以選擇性地用于在模塑過程中封閉圓柱體的一端并且還可以用于將成品外殼管安裝到工具上。端蓋110將導致供給流體源(未示出)流動通過溝槽130、150和180?？蛇x的嵌入件170可以用于偏移管的內(nèi)徑用于隨后插入流體配件或者具有比基體內(nèi)徑更大直徑的步驟或一系列步驟(未示出)，或者可以機加工到基體100中用于與流體和機器驅動配件配合。端蓋110和嵌入件170可以粘結、模塑或者機加工到基體100中，并且優(yōu)選的是形成流體密封。端蓋110和內(nèi)表面190形成用于容納流體的體積。
圖1B顯示了中空圓柱形管100，其中一個或多個非限制性示例的通槽130、150和180填充有多孔墊材料152。多孔墊材料152顯示為剛好填充通槽以至于內(nèi)表面190和外表面120保持基本上沒有多孔材料152。在圖1B中，嵌入件170和端蓋110顯示為位于基體內(nèi)部。流體配件114和機器工具安裝板112顯示為在安裝到基體之前。
圖1C顯示了基體100，其中通槽130、150和180填充有多孔材料152。多孔材料152顯示為剛好填充通槽以至于內(nèi)表面190和外表面120保持基本上沒有多孔材料152。流體配件114和機器工具驅動安裝板112顯示為安裝在基體100上。流體配件允許流體從流體源(未示出)流入基體的中心；機器安裝配件允許可旋轉基體100與旋轉心軸或固定裝置相連用于在清洗或材料去除過程中旋轉基體。流體入口106由流體配件114提供。圖1C所示實施方式可以覆蓋有澆注在基體100上的第二多孔墊材料的套筒(未示出)以形成刷輥。這種刷輥可以安裝在CMP清洗工具上。在作為圓柱形刷具的使用中，加壓流體源將與流體進入配件114相連。流體將流入裝置直通入口160，通過入口160并且進入由端蓋110和基體100的內(nèi)表面190形成的芯體體積中。流體將流出填充有多孔墊材料152的示例性流動溝槽130、150和180，并且流出到第二多孔墊層。機器工具板112將與工具的旋轉軸或心軸相連以靠著基板旋轉刷具。
圖2是沿著中空圓柱形外殼基體200的長度的橫截面的示意圖，其中基體具有澆注在基體芯體上的多孔墊材料。示例性通槽230、250和280在模具中填充多孔材料252，該模具還在基體外表面220上形成一個多孔墊材料層256。多孔墊材料252和256通過孔和可選的表面溝槽(未示出)與基體互鎖以保持墊子表面上的凸起254的位置和間距。通過將基體中的溝槽與多孔墊互鎖，減小或消除了墊子的移動或扭曲運動。多孔墊252通過填充一個或多個溝槽與基體的溝槽互鎖，并且優(yōu)選地，與256和254形成整體結構。優(yōu)選地，基體的溝槽或表面具有一定形狀以機械上和物理上防止?jié)沧⒒蚰Ｋ苡跍喜壑械亩嗫讐|在旋轉過程中通過多孔墊的拖拉或扭曲而被移出?？蛇x的凸起254顯示為覆蓋多孔層256。除了凸起之外，多孔層可以具有但是不限于凹槽或平坦表面。在圖2中，優(yōu)選地，多孔墊材料252、254和256都為相同材料并且通過模塑過程形成連續(xù)的整體結構?？蛇x的流體配件214和機器工具安裝板212顯示為與基體200相連?；w200的內(nèi)表面290保持基本上沒有多孔材料。在作為圓柱形刷具的使用中，加壓流體源將與流體進入配件214相連。流體將如202所示流入裝置直通入口260，通過入口260并且流入由端蓋210和基體200的內(nèi)表面290形成的芯體體積。流體將流出填充有多孔墊材料的流動溝槽，例如由溝槽280所表示，并且流出到多孔墊層256以沉積在基板上。
圖3B是沿著中空圓柱形外殼基體300的長度的橫截面的示意圖，其中示例性通槽330、350和380以及基體的內(nèi)表面390和外表面320填充或覆蓋有多孔墊材料。由330、350和380表示的通槽在模具中填充多孔材料352，該模具還在基體表面320和內(nèi)表面390上形成多孔墊材料層356和358。多孔墊材料與基體300的通槽互鎖?？蛇x的凸起354顯示為覆蓋多孔層356。除了凸起之外，多孔層可以具有但是不限于凹槽或平坦表面。在圖3B中，優(yōu)選地，材料352、354、356和358都相同并且在模塑或澆注過程中形成連續(xù)的整體結構。填充示例性溝槽350和330的至少一部分的多孔墊材料352和356用于防止在使用過程中多孔墊材料356和354從基體表面上抬離。它還幫助保持沿著基體表面或其軸線的凸起或突節(jié)354的高度和位置并且提供與基板表面更均勻的接觸。可選的流體配件314和機器工具安裝板312顯示為與圖3B中的基體300相連。圖3A顯示了圖3B的實施方式，其中沒有流體配件和機器驅動配件。基體內(nèi)部的多孔墊材料層358具有在墊子內(nèi)表面362與基體內(nèi)表面390之間測量的厚度。多孔墊層356具有在366與364之間測量的厚度。凸起354具有在368與366之間測量的高度。多孔墊層354、356和358的厚度可以通過改變模具的形狀和尺寸而變化。在作為圓柱形刷具的使用中，加壓流體源將與流體進入配件314相連。流體將流入裝置直通入口360，并且流入由端蓋310和基體300的內(nèi)表面390形成的芯體。流體將流出填充有多孔材料的流動溝槽，如330，然后向外分配到多孔墊層356和凸起354。圖3A沒有安裝在基體300和板310上的流體或工具配件314和312。
圖4是用于本發(fā)明實際應用中的填充有多孔墊材料的非限制性通槽的示意圖?；w外殼400為帶有入口460和出口482的圓柱體，可選的是，出口482由端蓋(未示出)遮蓋。內(nèi)表面490和外表面420通過通槽450和452和/或小孔480、486和484流體連通。在圖4中不同尺寸的示例性小孔480和484顯示為填充有多孔墊材料，而小孔486沒有填充。通槽452顯示為沒有填充并且通槽450顯示為填充有多孔墊材料。優(yōu)選地，基體400中的小孔和通槽填充有多孔墊材料。另外還顯示了通槽和小孔沿著基體400的分布以幫助優(yōu)先將流體從基體內(nèi)部分配到基體的外表面并且進入覆蓋基體的多孔墊材料(未示出)中。
本發(fā)明還可以用作對基板進行材料去除或清洗的墊子。圖5A顯示了沿著盤形外殼基體508a的直徑的橫截面，所述基體具有側部506a和頂部500a以形成體積504a。中空桿516a通過可選的機器驅動或流體安裝板(未示出)與頂部500a相連。桿516a被用于將流體傳輸給墊子556a并且旋轉裝置。502a所示來自加壓源的流體通過桿516a進入裝置空腔504a并且流動通過內(nèi)多孔墊層562a，所述內(nèi)多孔墊層附著在具有內(nèi)表面590a和外表面520a的基體508a上。流體從504a流動通過溝槽550a、附著性(adhering)多孔墊層562a和第二多孔墊層556a并且流到多孔凸起554a。第一多孔墊材料562a附著在基體表面520a和第二多孔墊層556a上并且將多孔墊材料556a與基體508a結合。優(yōu)選地，多孔墊材料層覆蓋通孔550a，但是它也可以填充一個或多個通孔550a?？蛇x的是，多孔墊材料562a和556a形成結合到基體508a上的單個附著性多孔墊材料。多孔墊層556a覆蓋基體508a的外表面520a并且可以具有表面凹陷特征522a。優(yōu)選地，多孔材料558a、562a都為相同的材料成分并且通過模塑或澆注過程形成連續(xù)的整體結構。
本發(fā)明還可以用作對基板進行材料去除或清洗的墊子。圖5B顯示了沿著盤形外殼基體508b的直徑的橫截面，所述基體具有側部506b和頂部500b以形成體積504b。中空桿516b通過可選的機器驅動或流體安裝板(未示出)與頂部500b相連。桿516b被用于將流體傳輸給墊子556b并且旋轉裝置。502b所示來自加壓源的流體通過桿516b進入裝置空腔504b并且流動通過內(nèi)多孔墊層558b，流入示例性的通槽550b、墊子層556b并且流到多孔凸起554b。填充通孔550b的多孔墊材料將墊材料與基體508b互鎖。多孔墊層具有頂面562a并且覆蓋基體508b的內(nèi)表面590b。多孔墊層556b覆蓋基體508b的外表面520b并且可以具有表面凹陷特征522b。優(yōu)選地，多孔材料558b、552b、554b和556b都為相同的材料成分并且通過模塑過程形成連續(xù)的整體結構。
如本領域的技術人員所公知的那樣，可以進行本發(fā)明的各種修改。例如，圖6顯示了沿著具有內(nèi)表面690和外表面620的中空管形外殼基體600的直徑的橫截面。通槽650顯示為填充有互鎖的多孔墊材料，所述多孔墊材料還與覆蓋基體外表面620的凸起654形成多孔墊層656。溝槽650中的多孔材料將多孔墊材料656與基體600互鎖。位于通槽中并且覆蓋基體的多孔材料形成整體結構。多孔墊材料656基本上不存在于裝置的芯體672中的內(nèi)表面690上。裝置的芯體672可以與來自清洗或材料去除工具的桿相連以接收來自工具的流體并且通過溝槽650將流體分配到表面上的多孔墊層656?；w600可以通過機器驅動配件(未示出)進行連接以靠著基板旋轉基體和多孔墊材料。圖7顯示了沿著具有內(nèi)表面790和外表面720的中空管形外殼基體700的直徑的橫截面。通槽750顯示為填充有將基體700與墊材料756和758互鎖的多孔墊材料。多孔墊材料形成覆蓋基體內(nèi)表面790的多孔層758和帶有凸起754并且覆蓋基體外表面720的外多孔墊層756。優(yōu)選地，位于通槽750中、芯體772內(nèi)部并且覆蓋基體的多孔材料形成整體結構。裝置的芯體772通過與基體700相連的流體配件(未示出)接收來自工具的流體并且通過溝槽750將流體分配到表面多孔墊層756?；w700可以通過機器驅動配件(未示出)進行連接以靠著待處理的基板旋轉基體和多孔墊材料。
圖8A是具有第一附著性多孔墊材料856a的本發(fā)明實施方式的示意圖，所述第一附著性多孔墊材料覆蓋具有芯體872a的可旋轉基體800a。第一多孔墊材料856a可以具有澆注或模塑于第一多孔墊材料層856a的至少一部分，并且優(yōu)選地，全部上的第二多孔墊材料層859a。基體800a具有通槽850a和覆蓋有第一附著性多孔墊材料856a的外表面820a。附著在外表面820a上的多孔墊材料856a可以通過使預成形的多孔墊材料墊模塑到基體800a上而化學上或機械上結合到具有表面820a的可旋轉基體800a上。覆蓋基體800a的第一多孔墊材料856a可以通過澆注、溶劑結合或模塑多孔墊而結合到可旋轉基體的表面上。該第一多孔墊材料可以用作附著層以通過第一和第二墊材料之間的化學結合、或機械互鎖結合、或其組合保持或互鎖第二多孔墊層，如859a。優(yōu)選地，覆蓋基體800a的附著性多孔墊材料856a覆蓋通孔850a，同時在結合到基體表面820a上之后保持其多孔性。該多孔性允許流體從芯體872a流動通過孔850a并且流到墊子外層859a，如802a所示。在可選實施方式中，多孔墊材料可以填充一個或多個通槽850a(未示出)的一部分以形成覆蓋基體表面820a的附著并互鎖的整體式多孔墊材料856a。優(yōu)選地，覆蓋外表面820a的多孔墊材料層856a比第二多孔墊層859a更薄并且可以具有或沒有凸起。層856a的外表面可以通過第二個模塑過程或者通過在層856a上滑動第二預成形多孔墊材料或清洗刷而覆蓋有第二多孔墊材料層859a(圖中顯示為具有凸起)。第二多孔墊材料可以是可替換的套筒或者可以具有不同于多孔材料層856a的流導以將流體通過流體流動802a更好地分配到待處理的基板。
在圖8B中顯示了具有填充基體通槽的附著性多孔層的實施方式的示意圖?；w800b具有填充的通槽850b和覆蓋有互鎖的整體式多孔墊材料856b的外表面820b。覆蓋外表面820b的多孔墊材料856b很薄并且沒有凸起。層856b的外表面可以通過第二個模塑或澆注過程或者通過在層856b上滑動第二預成形多孔墊材料或清洗刷具而覆蓋有第二多孔墊材料層859b(圖中顯示為具有凸起)。第二多孔墊材料可以是可替換的套筒或者可以具有不同于多孔材料層856b的流導以將流體通過流體流動802b更好地分配到待處理的基板。第二多孔墊材料859b可以具有與第一多孔墊材料856b相同或不同的成分。
本發(fā)明的裝置可以用于從基板910的一個或多個表面上去除材料，如圖9中所示。在該非限制性圖示中，裝置以橫截面顯示為基板頂面912上的刷輥920和基板底面914下的刷輥930。與圖7中詳細顯示相似的刷具920可以接收來自與基體相連的穿孔桿992或流體配件的加壓流體902，其中基體與來自清洗工具(未示出)的流體導管相連。流體902流動通過環(huán)繞穿孔桿992的多孔墊材料層958和填充有多孔墊材料的通槽950。流體示例性地通過多孔墊層956中的凸起傳輸?shù)交?，其中多孔墊層956在其旋轉時還從基板上去除顆粒和材料。與基體相連的穿孔桿994或流體配件將流體903傳輸?shù)脚c圖7中所示相似的刷具930。流體903流動通過環(huán)繞穿孔桿994的多孔墊材料層958和填充有多孔墊材料的通槽950。流體示例性地通過多孔墊層956中的凸起傳輸?shù)交?，其中多孔墊層956在其旋轉時還從基板底部去除顆粒和/或材料。
圖10A顯示了帶有凸起并且具有內(nèi)表面1080的第二多孔刷墊1059的橫截面。圖10B顯示了沿著中空管形外殼基體1000的直徑的橫截面，其中所述基體具有芯體1072和填充有整體結構多孔材料1058的中空通槽1050。外殼基體具有內(nèi)表面1090和外表面1020。內(nèi)表面1090可以具有或沒有多孔墊材料層?；w的外表面1020可以覆蓋有具有外表面1062的第一多孔墊材料層1058。第一多孔墊材料可以通過化學結合、機械結合或互鎖或這些結合方式的組合通過多孔層1058的澆注、溶劑結合或模塑結合到基體表面1020上。圖10A中第二多孔刷墊1059的內(nèi)表面1080可以在第一多孔墊層1058的外表面1062上進行澆注、模塑或滑動以形成如圖10C所示的復合刷裝置1002。優(yōu)選地，第二多孔刷墊1059被澆注在第一多孔墊層1058上并且通過化學結合、機械結合或這些結合方式的組合結合到第一多孔層上?？蛇x的是，多孔墊層1058不與通槽1050互鎖(未示出)。第一多孔墊材料和第二多孔墊材料可以為單層，優(yōu)選地，它們由相同材料形成。
圖11A顯示了具有凸起并且具有內(nèi)表面1180的第二多孔刷墊1159的橫截面。圖11B顯示了沿著中空管形外殼基體1100的直徑的橫截面，其中基體包括一個或多個填充有多孔墊材料1152的中空通槽。圖11C顯示了由圖11A中和圖11B中的部件形成的刷具。裝置1102具有填充溝槽1150并與其互鎖以至于與基體1100形成整體結構的多孔墊材料1158。第二多孔刷墊1159覆蓋基體1100并且接觸填充有多孔墊材料的溝槽。
在外殼基體的表面上保持多孔墊材料的一種方法是在外殼表面的表面中形成凹陷溝槽、柱或洞坑。優(yōu)選地，凹陷孔、柱或溝槽在其底部具有比其頂部更大的開口。在圖12中，基體1200具有示例性的凹陷溝槽1232和1234。頂面部分1236和1238是凹陷溝槽1234切入的基體外表面的一部分。澆注在基體1200上的多孔墊材料1256填充沉入至基體表面1220中的表面凹陷的至少一部分以將多孔墊材料與基體1200互鎖。這防止多孔墊材料1256在使用過程中抬離基體表面并且?guī)椭３盅刂w1200表面或其旋轉軸線的凸起或突節(jié)1254的高度和位置?；w1200還可以與機器驅動配件(未示出)相連。在作為刷具的使用中，如本領域技術人員所公知的那樣，圖12中的實施方式可以將化學物質(zhì)或其它流體通過外部噴霧器分配在待處理的基板上。與1234和1232相似的溝槽可以形成于具有使基體內(nèi)外表面流體連通的通孔和多孔墊材料的基體中。
圖13是模塑于本發(fā)明的可旋轉基體上的刷具的橫截面的相片。圖13顯示了沿著中空圓柱形外殼基體1300的長度的橫截面，其中示例性通槽1380以及基體的內(nèi)表面1390和外表面1320填充或覆蓋有多孔墊材料。1380表示的通槽顯示為在模具中填充多孔材料1352，該模具還形成基體表面1320和1390上的多孔墊材料層1356和1358。多孔墊材料與基體1300的通槽1380鎖。突節(jié)狀的凸起1354顯示為覆蓋多孔層1356。材料1352、1354、1356和1358都相同并且形成連續(xù)的整體結構。填充示例性溝槽1352的多孔墊材料將1365和1358互鎖并且用于防止多孔墊材料1356和1354在使用過程中，特別是在很高的旋轉速度下抬離基體表面?；ユi還幫助保持沿著基體表面或其軸線的凸起或突節(jié)1354的高度和位置并且提供突節(jié)1354與基板表面更均勻的接觸。流體配件1314和清洗機器工具端蓋1312顯示為與基體1300相連?；w內(nèi)部的多孔墊材料層1358具有在墊子內(nèi)表面1362與基體內(nèi)表面1390之間測量的厚度。多孔墊層1354、1356和1358的厚度可以通過改變模具的形狀和尺寸而變化。在作為圓柱形刷具的使用中，加壓流體源將與流體進入配件1314相連。流體將流入流體配件的裝置直通入口1360，并且流入由基體1300的內(nèi)表面1390形成的芯體1372。流體將流動通過多孔墊1358，流出填充有多孔材料1352的流動溝槽如1350，然后向外分配到多孔墊層1356和突節(jié)1354。
圖14顯示了可以用于制作模塑于本發(fā)明的可旋轉基體上的刷具的模具。模具包括端蓋1401，其中O形圈1406將端蓋1401密封在模具套筒1402上。模具套筒1402用于形成多孔墊中的凸起或凹陷并且可以被收縮性包覆薄膜1403包圍以保持填充模具套筒1402并且位于顯示為具有通槽的芯體組件1404中的未聚合多孔墊單體和催化劑。填充頂蓋1407用于密封模具套筒的頂部并且將模具芯體1405保持在芯體的中心內(nèi)部。帶倒鉤的流體配件1408被設置給填充蓋頂1407。
圖15A顯示了本發(fā)明的一個實施方式，其中具有可選凸起1524的澆注或模塑多孔墊層1520通過多孔附著層1514與可旋轉基體1506互鎖?？尚D基體可以具有多個溝槽1510用于來自與基體1506相連的流體入口和旋轉軸1502的流體1504的流動。流體1504可以流動通過多孔附著層1514，并且通過具有可選凸起的多孔墊1520。圖15B顯示了本發(fā)明的一個實施方式，其中具有可選凸起1560的澆注或模塑多孔墊1558通過多孔附著層1554與無孔基體1550互鎖。無孔基體可以與清洗或拋光工具的旋轉真空卡盤相連。
圖16是本發(fā)明的材料去除墊的圖示，其包括具有模塑的表面凸起1612的多孔墊1610。多孔墊1610模塑于可旋轉芯體的溝槽中，其中芯體具有與芯體相連的可交換的流體進入配件1620和工具驅動安裝配件1600用于連接到工具上的可旋轉軸或固定裝置上以旋轉裝置。
圖17是具有直徑1730的芯體1710的圖示，其具有可交換的與芯體相連的流體配件1720和與芯體相連的工具驅動安裝配件1700用于連接到工具上的可旋轉軸或固定裝置上以旋轉裝置。芯體顯示為帶有穿過芯體或基體1710的溝槽1760。溝槽將通過澆注被填充多孔墊材料以將墊材料與基體1710互鎖。溝槽的長度1740、彼此的間距1724及其高度1750可以取決于通過溝槽中多孔墊材料的期望流動速度和流體分布而變化。
圖18是本發(fā)明的材料去除墊的橫截面的圖示，其包括模塑于具有外徑1830的可旋轉芯體1834的溝槽(未示出)中的多孔墊1824。多孔墊上的凸起1844具有直徑1840和自墊子1820表面的高度1800。墊子1810的外徑從凸起1844的外面測量。
圖19A是包括溝槽1924并且具有可交換的流體配件1910和工具驅動安裝配件1930的未裝配暴露基體芯體1920的圖示。優(yōu)選地，溝槽1924填充有多孔墊材料以將其與基體1920互鎖。圖19B是插入芯體內(nèi)部并且具有最終裝配長度1940的流體配件和工具安裝配件的圖示。盡管顯示為配件1910和1930插入芯體內(nèi)部，但是本領域的技術人員可以采用與本發(fā)明的該實施方式或其它實施方式中的相似配件安裝在芯體的外表面上。圖19C是圖19B中的詳細視圖A并且顯示了形成于芯體1920與流體配件1910之間的接頭。流體和機器驅動配件可以通過一定方式與芯體連接、配合或固定，所述方式包括但是不限于溶劑結合、超聲波焊接、輻射加熱或配件外表面1950與芯體內(nèi)表面1960上的機加工螺紋。
圖20是圖19A中流體配件1910的詳細圖示。配件2010具有延伸通過工件用于流體從材料去除工具流入圖19所示芯體1920的管道2040。內(nèi)徑2080可以用于容納工具的流體管道。配件2010可以具有O形圈或壓縮配件(未示出)用于將流體管道保持在配件2010上。如流體配件制造領域中的技術人員所公知的那樣，開口2060、2080和2040的尺寸和結構可以變化并且不受本說明書的限制。本發(fā)明的一個優(yōu)勢在于澆注在芯體上的多孔墊可以安裝多種配件2010以使芯體適應多種流體源、管道和/或用于任何拋光、刮擦或清洗機上的把持裝置。
圖21A是圖19A中芯體1920外部的詳細圖示。在圖21A中，芯體或基體外殼2120包括穿過芯體并且沿著外殼2120彼此間隔2108的多個狹縫或橢圓形溝槽2124。狹縫將被填充多孔墊材料。狹縫的寬度2116及其間隔2108可以不受限制地變化。圖21B是芯體2120的橫截面的視圖，其中芯體的直徑2104可以取決于工具的應用和需要而變化。視圖顯示了基體2120的內(nèi)表面2154和外表面2150，多孔墊材料可以接觸內(nèi)外表面。狹縫的長度2136也可以變化以允許在填充多孔墊材料之后通過溝槽的更大流體流量。位于芯體底部的一個狹縫以橫截面2126顯示，并且優(yōu)選的是在成品裝置中填充有多孔墊材料以將多孔墊與基體2120互鎖。芯體的內(nèi)表面可以機加工或模塑為包括一個或多個用于流體和工具配件的臺階或端止。兩個臺階2120和2128的內(nèi)徑僅僅出于示例的目的而顯示。臺階的深度2144和2140也僅僅出于示例的目的而顯示。
圖22是圖19A中芯體的橫截面，顯示了用于與穿過芯體的多孔墊材料互鎖的溝槽2202和2204相對于彼此以可以變化的角度2200的布置。芯體的壁厚2110可以取決于下面考慮而變化，例如但是不限于芯體材料的強度、期望由芯體容納的流體體積和狹縫上的流體壓降。芯體內(nèi)部的臺階2120和2130也可以通過選擇芯體的壁厚2110而在其直徑上變化。
圖23是圖19A中工具安裝配件1930的圖示。工具安裝配件2316具有楔形開口2336，所述開口具有凹陷2320和以配合工具旋轉元件的角度形成的可選側壁錐度2330。元件(未示出)與已經(jīng)結合或固定到芯體上的配件2316相連并且旋轉芯體和多孔墊。如制造領域中的技術人員所公知的那樣，楔形開口2336的尺寸和結構可以變化并且不受本說明書的限制。本發(fā)明的一個優(yōu)勢在于澆注在芯體上的多孔墊可以安裝多種配件2316以使芯體適應任何基板涂覆機的旋轉固定裝置或心軸，或任何拋光、刮擦或清洗機上的旋轉固定裝置或心軸。
本發(fā)明的流體配件和工具安裝配件可以通過將相對表面與墊圈或O形圈配合而構成為零間隙配合。
圖24是用于支承多孔墊(未示出)的未裝配芯體2400的另一個實施例的圖示，其中多孔墊模塑為將墊子與穿透芯體的溝槽2424互鎖。溝槽可以填充有多孔墊材料用于將墊材料與基體2400互鎖。芯體具有端部2420和端部2440，其中可交換的流體接收配件2414的縮小端部2410插入端部2420中，而工具驅動安裝配件2434的縮小端部2430插入端部2440中。流體配件2414和機器驅動配件2434可以通過一定方式與芯體2400連接、配合或固定，所述方式包括但是不限于溶劑結合、超聲波焊接、輻射加熱或配件外表面與芯體內(nèi)表面上的機加工螺紋。
圖25是圖24中流體配件2414的詳細圖示。流體配件2510具有延伸通過工件2510的管道2500，所述管道用于流體從材料去除工具的流體源流入圖24所示芯體2400中。內(nèi)徑2520可以用于容納來自工具的流體管道。配件2510還可以具有，例如但是不限于O形圈或壓縮配件(未示出)用于將流體管道保持在配件2510上。如流體配件制造領域中的技術人員所公知的那樣，開口2500和2520的尺寸和結構可以變化并且不受本說明書的限制。本發(fā)明的一個優(yōu)勢在于澆注在圖24中芯體2400上的多孔墊可以安裝多種配件2410以使芯體適應流體源、管道和/或用于任何拋光、刮擦或清洗機上的把持裝置。流體配件具有其直徑允許其插入并且結合到芯體2400上的錐形端部2414。配件2510的頂部的尺寸2534和錐形端部尺寸2550可以根據(jù)裝配的裝置所設計使用的工具的長度和高度需要而變化。
圖26是圖24中工具安裝配件2434的詳細圖示。工具驅動安裝配件2600具有一個或多個具有凹陷深度2634的楔形開口2620和具有凹陷深度2630的開口2610用于配合工具的旋轉元件或固定裝置。楔形開口可以環(huán)繞驅動安裝配件2600并且從中心偏移2604以角度2624設置。工具的旋轉元件(未示出)與已經(jīng)結合或固定到芯體上的配件2600相連并且旋轉芯體和多孔墊。配件2600在其具有直徑2638的一端插入芯體內(nèi)部并且通過粘結、螺紋密封或其它密封技術固定到基體2400的內(nèi)部。配件的縮小直徑部分2638具有長度2640。這些尺寸可以取決于工具和墊子的總體尺寸需要以及所需的密封強度而變化。如制造領域中的技術人員所公知的那樣，楔形開口2620和2610的尺寸和結構可以變化并且不受本說明書的限制。本發(fā)明的一個優(yōu)勢在于澆注在芯體上的多孔墊可以安裝多種配件2600以使芯體適應任何涂覆、拋光、刮擦或清洗機的旋轉固定裝置。
本發(fā)明的實施方式可以用作自動化晶片清洗工作臺中的刷具用于清洗晶片基板。在一些實施方式中，單個尺寸的可旋轉基體通過交換基體端部上的配件可以用于很多不同的自動化晶片清洗工作臺中用于清洗晶片基板。清洗工作臺可以由清洗控制器工作臺以自動化方式進行控制。如本領域技術人員所公知的那樣，其它基板，例如但是不限于晶片、平板顯示屏、光學裝置和硬盤可以使用修改了基板把持裝置和化學物質(zhì)的類似工作臺進行清洗或拋光而不需要過度不當試驗。晶片清洗工作臺可以包括傳送工作臺、清洗臺、旋轉沖洗干燥(SRD)工作臺和接收工作臺。在清洗過程中，半導體晶片開始可以置于傳送工作臺中。傳送工作臺然后將晶片(一次一個)傳送到清洗臺。清洗臺可以分成第一清洗臺和第二清洗臺，盡管只有一個清洗臺也可以工作。在通過清洗臺之后，為了去除清洗流體和任何污染物，晶片經(jīng)過出口噴霧器。SRD臺使晶片干燥并且然后將它傳輸?shù)浇邮展ぷ髋_進行臨時存儲。
刷具安裝系統(tǒng)包括安裝刷具的剛性刷具芯體或心軸。心軸轉而安裝在刷具安裝裝置之間。一個刷具安裝裝置可以是具有圓柱形心軸或其它旋轉固定裝置的由電機驅動的傳統(tǒng)刷具安裝裝置。刷具安裝裝置可以經(jīng)由安裝構件，如安裝板安裝到晶片刮擦裝置的壁上。軸承可以固定到安裝板上并且心軸可旋轉地安裝在軸承上。可以與剛性芯體相連的另一個安裝裝置部分具有通過剛性芯體傳輸給它的旋轉運動，并且通過非電機驅動的安裝裝置將清洗液體供應給刷具。
優(yōu)選地，傳送工作臺和接收工作臺適合于接收包含多個晶片的盒子。優(yōu)選地，第一和第二清洗臺包括一組本發(fā)明的柔軟而多孔的PVA刷具。這些刷具被安裝到工具上并且彼此水平設置。刷具包括覆蓋有將多孔墊材料與芯體互鎖的整體式多孔墊材料的基體或刷具芯體。刷具可以安裝到用于旋轉刷具的軸的第一端。旋轉接頭被安裝到這些旋轉軸的第二端。旋轉軸具有形成于其中的中心空腔，所述空腔允許液體從旋轉接頭通過軸并且流入刷具基體的內(nèi)部。軸在刷具所安裝的區(qū)域中具有穿孔，所述穿孔允許液體從軸分配到刷具基體或芯體的內(nèi)表面，通過填充芯體通槽的多孔墊材料并且流出到刷具的表面。
單個刷具可以用于單個基板表面的材料去除或清洗。作為選擇，可以將一對刷具分別用于刮擦晶片或其它基板的頂面和底面。通常，使晶片沿特定方向旋轉而刷具關于旋轉軸線旋轉，同時刷具的表面如圖9所示與晶片表面接觸。刷具安裝在刷具芯體或基體材料上。刷具芯體構成為在一端具有與來自工具的導管或流體管道相連的流體入口。導管因此將需要的流體供應到刷具基體內(nèi)部的芯體。其多個孔或溝槽填充有多孔墊材料的刷具芯體允許供應到芯體中的流體通過多孔墊或多孔刷具材料均勻地流出刷具芯體，因此將需要的流體均勻地供應到刷具或墊子表面。其多個溝槽填充有多孔墊材料的基體將多孔墊材料與基體互鎖并且防止或減小刷具突節(jié)的移動或扭曲。
晶片可以以水平或豎直方位刮擦。刷具構成為沿期望的方向旋轉以至于在晶片各個側面上使用相等、相對的壓力而使晶片的兩側得到均勻的刮擦。需要關于豎直晶片刮擦的更多信息，可以參考名稱為“晶片清洗裝置”的美國專利No.5875507，其內(nèi)容在此被引作參考。
本發(fā)明的基體外殼可以是圓柱體、管或心軸，并且作為選擇可以是盤或短圓柱體。優(yōu)選地，外殼基體具有旋轉對稱的軸線。圖4和圖5A顯示了可以用于本發(fā)明中的可旋轉基體或固定裝置的非限制性可選實施方式?？梢愿采w有多孔墊材料、與多孔墊材料互鎖并且與待清洗或待拋光基板具有適當接觸的任何基體形狀都可以用于本發(fā)明中。如圖1中所示，基體具有內(nèi)表面190和外表面120。優(yōu)選地，這些表面在模塑和涂覆基體之前被清洗以去除表面污染物，如油和離子污染物。
模具可以用于澆注光滑墊子表面或如圖10B所示的墊子表面，或者帶有凸起的墊子表面，其中所述凸起具有多種形狀，包括但是不限于刷毛和如圖6所示的突節(jié)。模具可以具有應用于其表面上的氟化材料，如聚四氟乙烯的涂層以幫助將墊子與模具脫離，模具本身可以由聚四氟乙烯制成，或者模具可以由一個或多個部分構成。脫模制，如THF中的固體石蠟可以應用于基體表面的一部分上，或者基體材料可以在模塑之前進行化學處理。在模具中形成于基體上的多孔墊材料與模具脫離。
基體的內(nèi)外表面可以是光滑的、滾花的或帶有由平行或相交的淺表面溝槽構成的雕刻圖案的粗糙表面，以提高多孔墊材料與基體的附著力和互鎖并且改善流體分配。表面溝槽可以具有各種形狀，例如但是不限于切口方形或者具有圓角以與多孔墊互鎖，并且可以與內(nèi)外基體表面互鎖或不互鎖。圖12顯示了可以用于使多孔墊材料與基體互鎖的表面溝槽的非限制性實施例，其中溝槽沒有將可旋轉基體的內(nèi)外表面互連。表面溝槽保持模塑的多孔墊材料并且防止它被拖拉或拉出溝槽并且離開基體。這種表面溝槽可以包括但是不限于沿著導管軸線的各種幾何尺寸的直線溝槽、螺旋溝槽或壓板基體上不同曲率的圓形表面溝槽。應該理解，表面溝槽的實際形狀或幾何尺寸可以變化并且可以完全消除?；w和表面溝槽還可以設置有多種如圖4所示使基體內(nèi)表面與基體外表面流體連通的孔、小孔、通槽或狹縫?；w可以是可以用于CMP清洗過程或者CMP材料去除過程中的任何化學上惰性的聚合材料，包括共聚物材料。優(yōu)選地，基體包括氯化或鹵化聚合物，例如但是不限于CPVC、PVC、PVDF、PFA和ECTFE。基體材料具有一定厚度以使其為剛性并且在靠著基板旋轉和按壓的過程中保持其形狀。另外，厚度應該為嵌入配件提供支承。壁厚可以大于大約0.05英寸，并且優(yōu)選的是在大約0.05英寸至大于大約0.75英寸的范圍內(nèi)，但是也可以使用其它值。在一個實施方式中，孔或通槽形成為在刷具的端部附近比在刷具的中間更靠近。結果，為刷具的端部提供了比中間更大的液體流量。這在必須以更高效率清洗刷具端部附近晶片表面區(qū)域的晶片清洗操作中特別有利。
覆蓋基體外表面的多孔墊填充一個或多個表面溝槽、小孔、孔、通槽和/或狹縫并且將多孔墊材料與基體外殼互鎖。多孔墊被澆注在基體上。該互鎖保持多孔墊表面上凸起的排列并且提供與基板的一致接觸。通過將基體中的溝槽與多孔墊互鎖，減小或消除了墊子的移動或扭曲運動。多孔墊可以通過填充一個或多個溝槽而與基體的溝槽互鎖。優(yōu)選地，基體的溝槽或表面具有一定形狀以機械上或物理上防止?jié)沧⒒蚰Ｋ苡跍喜壑械亩嗫讐|在旋轉過程中通過多孔墊的拖拉或扭曲而被移出。刷具或墊子的多孔特性將通過整個刷具或墊子吸收并均勻地分配流體。多孔刷具或多孔墊可以通過遍布整個刷具或墊子的流動、虹吸或毛細作用吸收流體并將流體分配到基板。如果需要，通槽可以通過用不溶性固體填充它們或者用塑料塞子填塞它們?nèi)缓笤谀Ｋ苤笕サ羧佣谀Ｋ苓^程中保持不被多孔墊材料填充。
在優(yōu)選實施方式中，用于輥子或刷具的圓柱形基體的芯體可以具有位于大約0.50英寸至大約5英寸范圍內(nèi)的外徑。對于盤形基體，直徑可以達到12英寸或更大。通過用多孔墊或多孔刷具材料覆蓋一部分內(nèi)表面，可以減小芯體的實際體積。覆蓋基體內(nèi)表面的多孔材料層可以小于大約15mm。
端蓋，例如但是不限于圖2中所示的214和圖2中所示的212可以與基體相連用于提供可旋轉基體與清洗工具、加壓流體源、來自工具的用于旋轉基體的固定裝置，或其組合的連接。對于基體本身，端蓋可以模塑于外殼上，可以機加工成基體材料的坯料，或者單獨制造并且結合到基體上。這些非限制性實施例顯示了本發(fā)明的基體外殼與用于接收流體并且旋轉以進行材料去除功能的現(xiàn)有工具連接或配合的各種方式。用于連接多種工具的多種配件可以與基體相連。端蓋或其它配件可以與芯體連接或配合。這些配件包括但是不限于通過圖19A和圖24中非限制性實施例分別顯示的流體配件1910和2414以及機器驅動配件1930和2434。端蓋可以單獨制造并且使用化學、輻射或超聲波結合技術結合到基體上。這些非限制性實施例說明了本發(fā)明的基體外殼可以與用于接收流體并且旋轉涂覆有與基體互鎖的多孔墊材料的基體以進行材料去除功能的現(xiàn)有工具連接或配合的各種方式。用于連接多種工具的多種配件可以與基體相連。
因為小孔內(nèi)的體積被快速填充，因此小孔將被快速加壓并且流體將容易通過填充有多孔墊材料的所述多個通槽或孔快速流出，并且流出到覆蓋芯體的多孔墊材料的表面。所述多個孔或通槽可以具有位于大約0.005英寸至大約0.50英寸范圍內(nèi)的直徑。具有微米級孔的陶瓷或聚合結構的多孔燒結管件也可以用作基體?？梢栽谡麄€心軸或基體上使用并且分布不同直徑的通孔的組合。更大直徑的孔或更大表面積的通槽可以在更大的區(qū)域上將流體從芯體分配到多孔墊表面并且導致流體在覆蓋刷具的多孔墊的整個長度上更均勻的分配。改變基體中孔或狹縫的數(shù)量還可以增加用于流體流動通過基體的表面積。
本發(fā)明的裝置中基體與多孔墊的互鎖可以修改為用于以流體涂覆基板或者用于從任意數(shù)量的基板類型，例如半導體晶片、硬盤、平板顯示器等上去除材料。另外，刷具芯體或刷具基體可以修改其長度或直徑用于任何尺寸，例如100mm晶片、200mm晶片、300mm晶片、更大的晶片、小硬盤等的基板刮擦和材料去除應用。對于300mm直徑或更大的晶片，可旋轉基體的長度可能大于大約25cm。應該注意到，可以通過刷具或墊子傳輸許多流體，例如DI水、含氨的化學混合物、含HF的化學混合物、含表面活性劑的化學混合物和其它變化形式。
所述多個表面溝槽或通槽形成于基體中。溝槽可以以對稱或非對稱模式從基體的中心點至基體的外邊緣設置，用于將流體分配到多孔墊材料的外表面。溝槽可以在基體上具有相同尺寸或不同尺寸。優(yōu)選地，溝槽可以在基體上設置為與基體中心相比將更大量的流體傳輸?shù)交w外邊緣。墊材料的小孔內(nèi)部的流體可以來自通過所述基體的內(nèi)表面與所述基體的溝槽中的多孔材料形成流體流通的加壓流體源。
流體傳輸通過制作具有多個孔的刷具或墊子芯體而實現(xiàn)，所述孔允許流體以特定壓力被供應到刷具或墊子芯體中以至被釋放到刷具或墊子外表面。在使用中，液體從基體內(nèi)部流動通過基體中填充有多孔墊材料的一個或多個穿孔或通槽。在流動通過穿孔中的多孔墊材料之后，流體遍布覆蓋基體外面、用于待處理基板的多孔墊材料進行分配。除了流體入口壓力之外，可以通過適當選擇基體中液體必須流動通過的縱向狹縫、孔或小孔的尺寸而控制液體從基體內(nèi)表面到外殼的流量。通常，增加橫截面積會增加通過特定狹縫或孔中的液體流量。于是，從軸到刷具或墊子外殼的液體流量通過選擇分配器的通孔的橫截面積很容易得到控制?？梢匝刂w的長度或直徑改變基體中的穿孔或通槽的表面積。這一點示意性示于圖1A中，其中通槽130和180具有不同的尺寸，并且這一點還示意性示于圖4中，其中通孔484和480在尺寸上不同并且還與通槽450不同?；w的壁厚也決定從內(nèi)表面到外表面的液體流量，更厚的基體允許比更薄的基體更小的流量。最后，多孔墊材料的孔隙率和表面能促進流體的流導。針對流體的更高的孔隙率和表面能更能增加流體流量和保持表面濕潤。
如圖12中所示，用于從基板上去除材料、顆?；蛭廴疚锏难b置包括支承多孔墊材料的可旋轉基體?；w包括內(nèi)表面和外表面以及基體中用于將多孔墊材料與基體互鎖的多個溝槽。多孔墊材料覆蓋基體外表面的至少一部分并且用于從基板上去除材料。多孔墊材料填充基體中的一個或多個溝槽并且將多孔墊材料與基體互鎖。如圖2中所示，溝槽使基體的內(nèi)表面與外表面流體連通。基體中的通槽250將流體從基體的內(nèi)表面通過多孔材料分配到基體的外表面并且還將多孔墊材料與基體互鎖。通槽可以是帶切口的、凹槽的或粗糙的以幫助保持或附著并互鎖多孔材料。優(yōu)選地，多孔墊材料還覆蓋基體外表面的至少一部分以便從基板上去除材料。圖16中用于從基板上去除材料、顆?；蛭廴疚锏难b置包括支承多孔墊材料的可旋轉基體。基體包括內(nèi)表面和外表面以及基體中用于將多孔墊材料與基體互鎖的多個溝槽。多孔墊材料覆蓋基體外表面的至少一部分并且用于從基板上去除材料。多孔墊材料填充基體中的一個或多個溝槽并且將多孔墊材料與基體互鎖。如圖21B中所示，溝槽2126使基體的內(nèi)表面與外表面流體連通。基體中的通槽2126將流體從基體的內(nèi)表面通過多孔材料(未示出)分配到基體的外表面。通槽可以是帶切口的、凹槽的或粗糙的以幫助保持或附著多孔材料。優(yōu)選地，多孔墊材料還覆蓋基體外表面的至少一部分以便從基板上去除材料。
多孔墊材料可以覆蓋輥子形式的基體，其中用于支承多孔墊材料的圓柱體的側壁的外表面的至少一部分被覆蓋。作為選擇，多孔墊材料可以是如圖5A和圖5B中所示的墊子或盤形的基體，其中多孔墊材料覆蓋圓柱體的端蓋的外表面的至少一部分并且可旋轉基體安裝在用于機器驅動和流動到基體中心的流體流動的單個配件上。
多孔墊材料覆蓋基體外表面的至少一部分。多孔墊材料可以通過化學結合、機械結合或這些結合方式的組合結合到可旋轉基體的一個或多個表面上以形成附著層。在與可旋轉基體外殼表面形成附著層之后，多孔墊材料允許通過多孔墊材料的流體流動。隨后的多孔墊材料層可以模塑或澆注于與基體結合的第一多孔墊材料上。另外的多孔墊層可以化學上、機械上或者使用結合方式的組合結合到第一多孔層上，同時保持對從基體流動溝槽容納的流體進行流體流動的多孔性。可選的是，多孔墊材料可以填充基體中的一個或多個流體流動溝槽。
多孔墊材料覆蓋基體外表面的至少一部分并且多孔墊材料填充基體中的一個或多個通槽。優(yōu)選地，填充通槽并且覆蓋基體表面的多孔墊材料連續(xù)地形成為將多孔墊材料與基體互鎖的整體結構。更優(yōu)選地，多孔墊材料填充基體的通槽并且以連續(xù)形成的多孔墊材料的整體結構覆蓋基體的外表面和內(nèi)表面。覆蓋基體或外殼的外表面的多孔墊材料可以具有大于大約1mm，并且優(yōu)選的是從大約1mm至大約20mm的厚度。
本發(fā)明的裝置還可以包括可以被加壓的多孔墊材料中的流體。流體可以包括水和水性化學物質(zhì)，例如但是不限于氫氧化銨或氫氟酸。加壓流體源通過基體的內(nèi)表面和芯體與裝置基體的溝槽中的多孔材料形成流體流通。
優(yōu)選地，覆蓋基體的多孔墊材料包括表面凸起或凹陷用于從基板上去除顆?；虿牧匣蛘哂糜谠诨迳戏峙淞黧w。帶有凸起的多孔墊材料填充基體中的一個或多個溝槽并且將多孔墊材料與基體互鎖?；w中的溝槽保持多孔墊材料表面上凸起的排列、高度和/或分布。優(yōu)選地，溝槽使基體的內(nèi)表面與外表面流體連通。基體中的通槽將流體從基體的內(nèi)表面通過多孔墊材料分配到基體的外表面。
本發(fā)明的輥子和墊子裝置可以通過下面行動制成，包括將未聚合海綿單體與用于使單體聚合的催化劑的組合物倒入模具中。模具包括帶有預成形溝槽的外殼或基體，其中溝槽被填充多孔墊材料以至將多孔墊材料與外殼互鎖。模具中未聚合海綿單體與催化劑的組合物被固化并且?guī)в刑畛渫鈿ぶ械臏喜鄣亩嗫讐|材料的外殼與模具脫離。最終產(chǎn)品是澆注在基體上的刷具或墊子。優(yōu)選地，模具還包括外模具用于形成覆蓋外殼的多孔墊材料的表面紋理。外模具用于控制外多孔墊材料的形狀、高度和厚度。凸起可以是但是不限于方形形狀或矩形形狀的圓柱體。凸起或突節(jié)高度可以小于大約5cm，并且它們的直徑小于大約2cm。連續(xù)的表面凸起也可以按照與刷具或墊子類似的長度和大約2cm或更小的寬度形成。更優(yōu)選地，模具包括內(nèi)模具用于控制覆蓋外殼內(nèi)表面的多孔墊材料內(nèi)層的厚度。
優(yōu)選地，與基體互鎖的多孔墊材料包括聚乙烯醇并且外殼包括聚氯乙烯。優(yōu)選地，本發(fā)明的多孔墊材料包括低于PPM級的有害雜質(zhì)，如鈣離子、鐵離子之類的金屬離子和氯離子。多孔聚合墊構件基本上沒有尺寸上大于大約1微米，或者尺寸上大于大約0.5微米，或者尺寸上大于大約0.1微米的多孔聚合構件的疏松部分(例如，非交聯(lián)的)。
如圖3B和圖5B中所示，裝置取決于應用場合可以在尺寸和形狀上變化。根據(jù)一個實施方式，裝置可以形成為在其表面上具有凸起的刷輥或者具有光滑表面的刷輥。這些刷輥具有合適的形狀和尺寸以滿足一些裝置，如半導體晶片、硬盤和其它基板的特定清洗應用場合或者材料去除。裝置還可以是盤、圓盤刷和塞子的形式。
本發(fā)明刷具上的澆注物可以使用牢固、多孔、彈性并且具有一定耐磨性的合適的材料制作。在大多數(shù)實施方式中，用于裝置的主要起始原料為聚乙烯醇，但是也可以是其它材料。僅僅作為示例，聚乙烯醇被用于形成聚乙烯醇縮醛多孔彈性材料。多孔材料取決于清潔度、成孔劑或工藝的類型、用于將聚乙烯醇轉換為聚乙烯醇縮醛的醛的種類以及其它因素而在特性上不同。優(yōu)選地，PVA海綿材料可以由酸催化劑和與聚乙烯醇的水溶液混合的醛制成，其中聚乙烯醇的水溶液由含有重量百分比低于25％共聚物的聚乙烯醇縮醛共聚物或聚乙烯醇縮醛制成，或者與水溶性聚合物混合至固體重量百分比不超過10％。影響多孔材料特性的其它因素還包括反應物的相對比例、反應溫度和時間以及制造過程中的一般狀況和起始原料。制造過程的清潔度在這些裝置的制造中也很重要。
刷具或墊子外表面由多孔并且柔軟的材料構成以至于與基板精細表面的直接接觸不會引起刮擦或其它損傷。優(yōu)選地，刷具外表面由包括聚乙烯醇(PVA)泡沫的材料構成。盡管可以使用與基體中的溝槽互鎖并且不刮擦基板表面并且為過程提供適當?shù)牟牧先コ芰Φ钠渌赡Ｋ懿牧?，例如但是不限于尼龍、聚氨酯、或聚氨酯與PVA的組合物或者其它共聚物，包括Schindler的美國專利No.4083906(聚乙二醇-聚丙烯酰胺)，Andros、Nicholas的美國專利No.5311634(表面活性劑空氣泡沫系統(tǒng)和中心澆注)，Rosenblatt、Solomon的美國專利No.5554659(表面活性劑空氣泡沫)，Wilson、Christopher的美國專利No.2609347(早期表面活性劑泡沫系統(tǒng))以及Nishimura等人的美國專利No.3663470(基于早淀粉的海綿)，上述專利的全部內(nèi)容在此被引作參考。
在芯體上模塑帶紋理的刷具或墊子消除了對于從心軸上取下新澆注刷具的需要，減小了在該過程中損壞刷具的損失。因為它們以更大的侵入程度攪動，因此清洗芯體上的海綿以去掉過量反應物和臨時顆粒的效果得到改進。
本發(fā)明的刷具和墊子的清洗效率和材料去除效率也可能決定于多孔墊材料的孔隙率和孔徑。多孔墊材料應該為墊材料提供撓性但是沒有過大的孔隙率以至于墊材料降低強度?？紫堵士赡艹^大約85％。在聚乙烯醇縮醛多孔彈性材料的孔隙率低于85％的裝置中，墊子可能具有很差的撓性?？紫堵士赡艿陀诖蠹s95％，因為更大的孔隙率值可能提供很差的強度。其它特性包括理想的平均孔徑或孔隙。一些實施方式中的孔徑在大約10微米至大約200微米的范圍內(nèi)。在平均孔隙低于10微米的裝置中，多孔彈性材料可能具有很差的彈性和/或流動性，由此使清洗輥的性能不令人滿意。作為選擇，超過200微米的平均孔隙因為不一致的小孔結構而可能不適合于清洗輥。當然，所選擇的孔徑和孔隙率決定于應用場合和用于形成多孔墊材料的材料。
可以用于本發(fā)明的聚乙烯醇縮醛多孔彈性材料可以以公知的方式生產(chǎn)，例如，通過在水中溶解至少一份具有300MW至3000MW平均聚合度和不低于80％皂化度的聚乙烯醇以形成5％至30％的水溶液，添加成孔劑到溶液中并且將溶液與醛，如甲醛或乙醛反應直到材料變成非水溶性的。在這種情況中，聚合物具有50至70摩爾百分比的縮醛單元。在一些具有低于50摩爾百分比的縮醛單元的聚合物實施方式中，殘留的聚乙烯醇在使用后可能從產(chǎn)品中滲出并且不利地污染待清洗的物品。在具有高于70摩爾百分比的縮醛單元的聚合物其它實施方式中，裝置可能具有很差的彈性和撓形。
盡管上述裝置通常以選擇的形狀和尺寸進行說明，但是也可以使用可選結構。僅僅作為示例，聚合產(chǎn)品可以具有齒輪狀結構，其具有許多與輥子成一定角度形成的平行凹槽。另外，泡沫產(chǎn)品表面上的凸起或突出可以包括多種形狀，例如圓形、橢圓形、矩形、菱形、圓柱形、金字塔形等。優(yōu)選地，凸起具有方形或矩形輪廓。相鄰凸起直徑的間距可能大于大約1mm，并且優(yōu)選地，在大約1mm至大約30mm或更大的范圍內(nèi)。
其它技術也可以用于制造用于表面處理應用場合的多孔聚合裝置。這些技術包括空氣注射的泡沫或海綿產(chǎn)品以及其它技術。
通常，拋光墊包括進行CMP過程的機械作用的刷具。刷具可以為墊子的形式或者為輥子的形式。輥子也可以用于清洗晶片并且通常包括很多環(huán)繞輥子外圓周表面的刷毛、或凸起。輥刷可以具有在輥子的整個本體上以固定間距設定的矩形凸起。這種輥刷的一個例子以橫截面示于圖12中。在方形或矩形凸起收集或增加凸起外表面周圍的污染物(例如，漿料積聚)的應用場合中，所述凸起也可以導致對下面基板的刮擦，優(yōu)選的是凸起在輪廓中為圓形或球形。
結合下面的非限制性實施例可理解本發(fā)明的各方面和優(yōu)勢。
實施例1從Air Products Inc購買一定量的Airvol V-107。將聚乙烯醇按如下方式溶解180g聚乙烯醇V-107和600g自來水。將混合物進行混合并且加熱到大約100℃直到全部聚乙烯醇溶解。
利用該混合物，按如下方式制作小試驗批量濃度30％聚乙烯醇溶液175g；濃度37％甲醛48g；濃度36％硫酸27g；和玉米淀粉13.5g。將這些成分混合按淀粉、H2SO4、甲醛、最后為濃度30％PVA溶液的順序混合。這一新的混合物沒有殘留空氣。溶液具有很低的粘度、不透明并且處于室溫。將該材料全部倒入聚氯乙烯模具中并且加熱到70℃保持三個小時。模具中所形成的海綿的檢查顯示過量結合到PVC模具表面。一些海綿材料被用H2O2/NaHCO3進行處理并且研究。
海綿很好地形成，白色，柔軟并且通過良好的毛細作用很好地順應模具。PVC表面可以采用脫模劑如THF中固體石蠟的10％溶液進行預處理。
實施例2本發(fā)明的另一部分是用于制作PV刷具C模具以至于本發(fā)明的清洗刷具可以有效地與模具脫離而不會撕裂刷具外表面上的刷毛的方法。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在用PVA注射PV刷具C模具之前，將四氫呋喃(THF)與石蠟的首選混合物應用到PVC模具上形成PVA甚至不會稍微附著的涂層。在完成制造之后，使用通過所述方法制備的PVC模具，用手可以輕松地將刷具從模具中取出。
不希望受到原理的約束，石蠟與THF的混合物在以適當比例應用時相信會通過形成由PVC、THF和石蠟中的一些或所有元素構成的合金層而作用于PVC材料。該合金層具有可見光澤的形式，所述層可以物理上從模具上刮掉直到位于合金層下面的純PVC露出。該合金層經(jīng)久耐用并且可以通過多個制造周期而保留在模具上。當合金層從PVC模具上脫離時，可以用石蠟和THF的混合物重新涂覆以重新產(chǎn)生模具的不粘特性。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)為獲得適當不粘涂層特性的石蠟與THF的首選混合物是將大約10g石蠟添加到1升THF中(10g/l)而獲得的。該首選混合物產(chǎn)生良好的流體特性，用于輕松流入模具中并且輕松實現(xiàn)合金層的形成。但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，石蠟與THF比率的有效范圍在大約5g/l至20g/l。在大約5g/l以下，THF揮發(fā)太快以至于不能有效作用于PVC并且形成合金層，而高于大約20g/l，石蠟結晶并且混合物不是足以用于涂覆PV刷具C模具的流體。
作為制造本發(fā)明清洗刷具的第一步，提供PVC模具。該模具由PVC管、用于安裝在PVC管上的芯體和端蓋構成。PVC管可以為帶有多個適當尺寸的孔的標準圓柱形PVC管，所述孔用于形成刷毛并且鉆透管壁。刷毛孔的密度為每平方英寸大約70個以匹配成品刷具的刷毛密度。端蓋設置為安裝在管的各個端部，由此提供防止PVA材料在填充模具時從各端流出的裝置。芯體設置為安裝在PVC管的中空圓柱形內(nèi)部中的中心位置，芯體用于形成成品刷具的中空內(nèi)徑。接下來，模具的PVA接觸表面被涂覆石蠟與THF的混合物并且允許合金層形成。當干性光澤(dry sheen)出現(xiàn)在PVC接觸表面上時，合金層形成并且模具準備用于生產(chǎn)。然后在模具的周圍應用塑料包覆物以阻止PVA流出刷毛孔。接下來，將端蓋放在管的下端并且用PVA混合物填充模具。
PVA混合物由甲醛或多聚甲醛、酸催化劑、PVA和淀粉構成。淀粉為成孔劑，其形成成品刷具的多孔特性。在用PVA混合物填充模具之后，將第二個端蓋放在管的上端。接下來，將模具以足夠的速度沿其長軸豎直旋轉以允許PVA混合物流入刷毛孔并且迫使空氣從PVA中冒出。在旋轉之后將上端蓋取下。迫使氣泡從PVA混合物中冒出導致PVA的液面在模具內(nèi)部降低。然后用足以填充模具至合適液面以完全形成本發(fā)明刷具的額外數(shù)量的PVA混合物填充模具。如果需要，可以再次旋轉模具以去除任何更多微量的空氣氣泡。接下來將模具放在烤爐上在大約華氏溫度125度下連續(xù)固化大約16至24小時。當最終固化之后，將至少一個端蓋和芯體取下以接觸成品刷具。然后可以通過用手抓住刷具的一端并且使其與管脫離而將刷具從管中取出。
實施例3本啟示性實施例說明了跟隨化學機械平面化過程之后清洗具有一層銅金屬的晶片?？梢詫⒕湃肭逑聪到y(tǒng)的第一個刷盒中。在第一個刷盒中可以通過刷具將清洗化學物質(zhì)應用于晶片上，所述刷具由澆注在芯體上與刷具的基體芯體互鎖的多孔墊材料構成。在第一個刷盒中通過刷具應用的清洗化學物質(zhì)將基板表面上的銅材料可控地轉變成水溶形式。銅材料被轉變成水溶形式以便于從晶片表面上去除可控數(shù)量的銅?？梢詫⒕瑥牡谝粋€刷盒轉移到第二個刷盒。在第二個刷盒中，為了清洗晶片表面并且清洗銅刷，可以通過第二個刷盒的刷具將第二種清洗化學物質(zhì)應用于晶片的表面上。第二種清洗化學物質(zhì)可以含有與第一個刷盒中的清洗化學物質(zhì)相同的化學成分。通過刷具應用的第二種清洗化學物質(zhì)的目的是清洗銅刷和可能已經(jīng)從晶片表面清洗的其它材料。第二種清洗化學物質(zhì)可以通過刷具應用大約3秒至大約10秒。接下來可以通過使水流動通過第二個刷盒的刷具采用脫離子(DI)水沖洗晶片以從晶片表面和刷具上去除第二種清洗化學物質(zhì)。優(yōu)選地，將晶片表面沖洗大約20秒至大約40秒。在第二個刷盒中的操作之后，可以將晶片轉移到旋轉沖洗干燥(SRD)工作臺，之后可以將晶片存儲在輸出工作臺中用于后面的處理。
實施例4在本啟示性實施例中，帶有澆注在芯體上的與刷具基體互鎖的多孔墊材料的刷具與蝕刻劑一起用于去除受控的氧化物表面層并且保持親水表面。
可以在同時擦洗工件雙側的擦洗器中進行CMP過程。在清洗過程中可以將氫氟酸(HF)溶液傳輸?shù)骄哂信c刷具芯體互鎖的多孔PVA墊層的刷具芯體中。在將氫氟酸(HF)傳輸?shù)剿⒕咝倔w之后，可以通過刷具的填充有刷具多孔墊材料的溝槽將HF溶液應用于工件上。這之后可以用刷具進行工件的化學機械擦洗?？梢栽谒⒕卟料垂ぜ耐瑫r應用溶液。
決定于要去除的氧化物數(shù)量，HF溶液的濃度可以在大約0.005％至1.0％HF的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，溶液包括水中大約0.005％HF的混合物。HF溶液可以以預定的時間段，例如20至40、或25至35或大約35秒應用于晶片上。
實施例5在本啟示性實施例中，帶有與刷具基體互鎖的多孔墊材料的刷具被用于集成電路，如微處理器或動態(tài)隨機存取存儲裝置的制造過程的清洗步驟中。
用于制造電子裝置，如微處理器或動態(tài)隨機存取存儲裝置的方法為本領域的技術人員眾所周知。這些裝置包括應用于晶片表面上的活性元件上以形成與外部電子電路和裝置電接觸的金屬互連結構和介電層。這些介電和金屬層使用標準平版印刷、材料沉積和化學機械平面化技術形成。在化學機械平面化之后，通過將包括電子裝置和互連的晶片與模塑于芯體上的PVA刷具接觸而清洗晶片以去除殘留漿料和化學物質(zhì)。該刷具具有位于刷具基體中的多個溝槽用于將多孔PVA刷墊材料與刷具基體互鎖并且用于將清洗流體分配到帶有電子裝置的晶片表面。一旦晶片已經(jīng)得到清洗，它就可以經(jīng)受進一步的處理步驟以完成其制造，包括密封和模切晶片以包裝單個集成電路裝置。
實施例6本啟示性實施例說明了如何制造澆注在芯體上的刷具并將其結合到流體和機器驅動配件上。作為制造本發(fā)明清洗刷具的第一個步驟，提供PVC模具。該模具由PVC管、用于安裝在PVC管上的芯體和端蓋構成。PVC管可以為帶有多個適當尺寸的孔的標準圓柱形PVC管，所述孔用于形成刷毛并且鉆透管壁。刷毛孔的密度為每平方英寸大約70個以匹配成品刷具的刷毛密度。端蓋設置為安裝在管的各個端部，由此提供防止PVA材料在填充模具時從各端流出的裝置。芯體設置為安裝在PVC管的中空圓柱形內(nèi)部中的中心位置，芯體用于形成成品刷具的中空內(nèi)徑。然后在模具的周圍應用塑料包覆物以阻止PVA流出刷毛孔。接下來，將端蓋放在管的下端并且用PVA混合物填充模具。
PVA混合物由甲醛或多聚甲醛、酸催化劑、PVA和淀粉構成。淀粉為成孔劑，其形成成品刷具的多孔特性。在用PVA混合物填充模具之后，將第二個端蓋放在管的上端。接下來，將模具以足夠的速度沿其長軸豎直旋轉以允許PVA混合物流入刷毛孔并且迫使空氣從PVA中冒出。在旋轉之后將上端蓋取下。迫使氣泡從PVA混合物中冒出導致PVA的液面在模具內(nèi)部降低。然后用足以填充模具至合適液面以完全形成本發(fā)明刷具的額外數(shù)量的PVA混合物填充模具。如果需要，可以再次旋轉模具以去除任何更多微量的空氣氣泡。接下來將模具放在烤爐上在大約華氏溫度125度下連續(xù)固化大約16至24小時。當最終固化之后，將至少一個端蓋和芯體取下以接觸成品刷具。然后可以通過用手抓住刷具的一端并且使其與管脫離而將刷具從管中取出。由PVC坯料制成的如圖4中所示的流體配件和如圖4中所示的機器驅動配件可以溶劑結合到PVC芯體上。
盡管已經(jīng)結合各個實施方式說明了本發(fā)明，但是本領域的技術人員可以認識到，可以在形式和細節(jié)上進行改變而不脫離本發(fā)明的精髓和范圍。例如，晶片可以是基本上為圓形的硅晶片、玻璃晶片、陶瓷晶片、氧化物晶片、鎢晶片，盡管也可以使用其它類型的晶片。此外，盡管已經(jīng)提供了各種數(shù)值、材料和尺寸，可以理解，這些數(shù)值、材料和尺寸僅僅是示例性的而非限制性的并且可以使用其它數(shù)值、材料和尺寸。例如，不使用具有矩形橫截面的狹槽，而使用具有其它橫截面形狀的狹槽，如半圓形狹槽。此外，盡管已經(jīng)提出了各種液體，但可以理解，基本上任何液體或化學物質(zhì)都可以與根據(jù)本發(fā)明的清洗器和刷具裝置一起使用。例如，各種乙醇、表面活性劑、氨基溶液、緩沖溶液、高pH值溶液和低pH值溶液都可以使用。因此，本發(fā)明僅僅由權利要求限定。
權利要求
1.一種物品，包括可旋轉基體，其具有一個或多個允許流體在所述基體的內(nèi)表面與外表面之間流動的通槽；多孔材料，其覆蓋所述基體的外表面的至少一部分，所述多孔材料與可旋轉基體互鎖。
2.根據(jù)權利要求1所述的物品，其特征在于，所述多孔材料填充一個或多個所述通槽。
3.根據(jù)權利要求1所述的物品，其特征在于，所述多孔材料覆蓋所述可旋轉基體的內(nèi)表面的一部分。
4.根據(jù)權利要求1所述的物品，其特征在于，所述可旋轉基體還包括用于將所述基體安裝到旋轉軸上的配件。
5.根據(jù)權利要求1所述的物品，其特征在于，所述多孔材料是具有一個或多個突節(jié)的墊子。
6.根據(jù)權利要求1所述的物品，其特征在于，多孔材料通過附著性多孔墊層與可旋轉基體互鎖。
7.根據(jù)權利要求1所述的物品，其特征在于，多孔墊通過填充一個或多個所述通槽而與可旋轉基體互鎖。
8.根據(jù)權利要求1所述的物品，其特征在于，多孔材料被澆注或模塑于所述基體的外表面上。
9.一種物品，包括可旋轉基體，其帶有澆注在所述可旋轉基體上并且具有凸起的附著性多孔墊材料，所述多孔墊覆蓋可旋轉基體表面的至少一部分，所述附著性多孔墊允許被流體流動通過。
10.根據(jù)權利要求9所述的物品，其特征在于，可旋轉基體包括第一層附著性多孔材料，所述附著性多孔墊材料具有澆注在所述第一層頂上的凸起。
11.根據(jù)權利要求9所述的物品，其特征在于，可旋轉基體是具有通孔的外殼。
12.一種用于從基板上去除材料的物品，包括可旋轉基體，所述基體包括內(nèi)表面和外表面，所述可旋轉基體具有多個溝槽；和多孔墊材料，其覆蓋所述基體的外表面的至少一部分，所述多孔墊材料填充所述基體中的一個或多個所述溝槽并且將所述多孔墊材料與所述基體互鎖。
13.根據(jù)權利要求12所述的物品，其特征在于，溝槽使基體的所述內(nèi)表面與所述外表面流體連通。
14.根據(jù)權利要求12所述的物品，其特征在于，所述基體為管。
15.根據(jù)權利要求12所述的物品，其特征在于，所述基體為盤。
16.根據(jù)權利要求12所述的物品，其特征在于，覆蓋所述基體外表面的至少一部分的所述多孔墊材料包括位于所述多孔墊材料表面上的凸起。
17.根據(jù)權利要求12所述的物品，其特征在于，所述墊材料覆蓋所述基體的內(nèi)表面的一部分。
18.根據(jù)權利要求12所述的物品，其特征在于，多孔墊具有整體結構。
19.根據(jù)權利要求12所述的物品，其特征在于，多孔墊材料包括聚乙烯醇。
20.根據(jù)權利要求12所述的物品，其特征在于，所述多孔墊材料將流體從所述基體的內(nèi)表面通過所述多孔墊材料分配到所述基體的外表面。
21.一種用于從基板上去除材料的物品，包括可旋轉基體，其包括內(nèi)表面和外表面；多孔墊材料，其覆蓋所述基體的外表面的至少一部分以便從基板上去除材料，所述多孔墊材料與所述基體互鎖；與所述基體互鎖的所述多孔墊材料維持所述多孔墊材料表面上凸起的排列。
22.根據(jù)權利要求21所述的物品，其特征在于，基體還包括使所述基體的所述內(nèi)表面與所述外表面流體連通的一個或多個通槽。
23.根據(jù)權利要求21所述的物品，還包括加壓流體源，所述加壓流體通過所述基體的內(nèi)表面與所述基體的溝槽中的多孔材料形成流體流通。
24.根據(jù)權利要求21所述的物品，其特征在于，所述多孔墊材料將流體從所述基體的內(nèi)表面通過所述多孔墊材料分配到所述基體的外表面。
25.一種在基體上制作整體式多孔墊的方法，包括在包含所述基體的模具中傾注未聚合海綿單體與催化劑的組合物，所述組合物填充所述基體中的一個或多個溝槽；使所述組合物固化以形成與所述基體互鎖的多孔墊材料；將與所述基體互鎖的所述多孔墊材料脫離所述模具。
26.根據(jù)權利要求25所述的方法，其特征在于，所述模具的表面被用脫?；衔锾幚?。
27.根據(jù)權利要求25所述的方法，其特征在于，海綿材料包括聚乙烯醇。
28.根據(jù)權利要求25所述的方法，其特征在于，基體為可旋轉基體。
29.根據(jù)權利要求25所述的方法，其特征在于，基體包括溝槽。
30.根據(jù)權利要求25所述的方法，其特征在于，可旋轉基體包括位于所述基體上的第一多孔附著層。
31.一種物品，包括可旋轉基體，其具有一個或多個允許流體在所述基體的內(nèi)表面與外表面之間流動的通槽；模塑的多孔材料，其覆蓋所述基體的外表面的至少一部分，所述多孔材料與可旋轉基體互鎖。
32.根據(jù)權利要求31所述的物品，其特征在于，多孔材料填充一個或多個所述通槽。
33.根據(jù)權利要求31所述的物品，其特征在于，所述多孔材料覆蓋所述可旋轉基體的內(nèi)表面的一部分。
34.根據(jù)權利要求31所述的物品，其特征在于，所述可旋轉基體還包括用于將所述基體安裝到旋轉軸上的配件。
35.根據(jù)權利要求31所述的物品，其特征在于，所述多孔材料是具有一個或多個突節(jié)的墊子。
36.根據(jù)權利要求31所述的物品，其特征在于，多孔材料通過附著性多孔墊層與可旋轉基體互鎖。
37.根據(jù)權利要求31所述的物品，其特征在于，多孔墊通過填充一個或多個所述通槽而與可旋轉基體互鎖。
38.根據(jù)權利要求31所述的物品，其特征在于，多孔材料被澆注或模塑于所述基體的外表面上。
39.一種涂覆基板的方法，包括將流體供應到與具有通孔的可旋轉基體互鎖的多孔墊材料的芯體中；在旋轉所述基體的同時通過所述多孔墊材料將所述流體施加于基板上。
40.根據(jù)權利要求39所述的方法，還包括使施加于基板上的流體固化的步驟。
41.一種清洗基板的方法，包括使所述基板接觸與可旋轉基體互鎖的多孔墊材料，其中，所述基體包括內(nèi)表面和外表面，所述基體中的多個通孔用于將所述多孔墊材料與所述基體互鎖，并且多孔墊材料覆蓋所述基體的外表面的至少一部分以便從基板上去除材料；將用于從所述基板上去除材料的流體沉積到所述基板上；和通過旋轉所述基體而從所述基板上去除材料。
42.根據(jù)權利要求41所述的方法，其特征在于，所述多孔墊的通孔使基體的所述內(nèi)表面與外表面流體連通，以將所述流體分配到多孔墊表面。
43.根據(jù)權利要求41所述的方法，還包括使流體涌流通過多孔墊以去除附著在多孔墊上的基板材料的步驟。
44.根據(jù)權利要求41所述的方法，其特征在于，被從基板上去除的材料為薄膜、顆?；蚧瘜W殘留物。
45.根據(jù)權利要求41所述的方法，其特征在于，所述多孔墊材料包括凸起或凹陷。
46.根據(jù)權利要求41所述的方法，其特征在于，多孔墊材料覆蓋所述基體的內(nèi)表面。
47.根據(jù)權利要求41所述的方法，其特征在于，所述晶片包括銅互連結構。
48.一種清洗基板的方法，包括使所述基板接觸旋轉的多孔墊材料，所述墊材料覆蓋可旋轉基體，所述基體包括內(nèi)表面和外表面；所述基體中的多個溝槽用于將所述多孔墊材料與所述基體互鎖；所述溝槽使基體的所述內(nèi)表面與所述外表面流體連通，并且多孔墊材料覆蓋所述基體的外表面的至少一部分以便從基板上去除材料；通過所述多孔墊的溝槽中的多孔墊材料將用于從所述基板上去除材料的流體沉積到所述基板上；和通過旋轉所述多孔墊而從所述基板上去除材料。
49.根據(jù)權利要求48所述的方法，還包括使流體涌流通過墊材料以去除附著在多孔墊材料上的材料的步驟。
50.根據(jù)權利要求48所述的方法，其特征在于，被從基板上去除的材料為薄膜、顆?；蚧瘜W殘留物。
51.根據(jù)權利要求48所述的方法，其特征在于，所述多孔墊材料包括凸起或凹陷。
52.根據(jù)權利要求48所述的方法，其特征在于，多孔墊材料覆蓋所述基體的內(nèi)表面。
53.根據(jù)權利要求48所述的方法，其特征在于，基板包括銅互連結構。
54.根據(jù)權利要求48所述的方法，其特征在于，去除的材料為銅或硅的氧化物。
55.一種用于從基板上去除材料的物品，包括可旋轉基體，其具有允許流體在所述基體的內(nèi)表面與外表面之間流動的一個或多個通槽；多孔材料，其覆蓋所述基體的外表面的至少一部分，所述多孔材料與可旋轉基體互鎖；一個或多個配件，其與所述可旋轉基體配合。
56.根據(jù)權利要求55所述的物品，其特征在于，多孔墊材料與基體的溝槽互鎖。
57.根據(jù)權利要求55所述的物品，其特征在于，覆蓋基體并且與所述溝槽互鎖的多孔墊材料使所述基體的內(nèi)外表面流體連通。
58.根據(jù)權利要求55所述的物品，其特征在于，所述配件通過粘結而配合在所述基體上。
59.根據(jù)權利要求55所述的物品，其特征在于，配件包括流體配件和機器驅動工具配件。
60.根據(jù)權利要求55所述的物品，其特征在于，流體配件是機器驅動工具配件。
61.根據(jù)權利要求55所述的物品，其特征在于，所述可旋轉基體通過配件與所述基體的配合而適合于不同的材料去除工具。
62.一種用于從基板上去除材料的物品，包括可旋轉基體，其與具有凸起的多孔墊材料互鎖，所述基體包括內(nèi)表面和外表面；溝槽，其位于基體中，用來將用于從基板上去除材料的流體從所述基體的所述內(nèi)表面至所述外表面分配到多孔墊材料，其中所述多孔墊材料覆蓋所述基體的外表面的至少一部分以便從基板上去除材料；一個或多個配件，其與所述可旋轉基體配合。
63.根據(jù)權利要求62所述的物品，其特征在于，多孔墊材料與基體的溝槽互鎖。
64.根據(jù)權利要求62所述的物品，其特征在于，覆蓋基體并且與所述溝槽互鎖的多孔墊材料使所述基體的內(nèi)外表面流體連通。
65.根據(jù)權利要求62所述的物品，其特征在于，所述配件通過粘結而配合在所述基體上。
66.根據(jù)權利要求62所述的物品，其特征在于，配件包括流體配件和機器驅動工具配件。
67.根據(jù)權利要求62所述的物品，其特征在于，流體配件是機器驅動工具配件。
68.根據(jù)權利要求62所述的物品，其特征在于，所述可旋轉基體通過一個或多個配件與所述基體的配合而適用于不同的材料去除工具。
69.根據(jù)權利要求62所述的物品，其特征在于，所述可旋轉基體是用于擦洗半導體晶片的刷具。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于制作從基板上去除材料、顆?；蚧瘜W物質(zhì)的刷具或墊子的方法和材料。刷具或墊子包括用于支承多孔墊材料的可旋轉基體。基體包括內(nèi)表面和外表面以及位于基體中的用于將多孔墊材料與基體互鎖的多個溝槽。多孔墊材料覆蓋基體外表面的至少一部分并且用于從各種基板上去除材料。多孔墊材料填充基體中的一個或多個溝槽并且將多孔墊材料與基體互鎖。優(yōu)選地，溝槽使基體的所述內(nèi)表面與外表面流體連通并且有助于多孔墊突節(jié)的排列和多孔墊內(nèi)部流體的分布。
文檔編號B24D3/32GK1863645SQ200480029204
公開日2006年11月15日 申請日期2004年7月13日 優(yōu)先權日2003年8月8日
發(fā)明者布賴恩特·伊諾克·本森 申請人:安格斯公司