(57)【要約】  異なる（例えば、濃縮された）加工材料の共通供給源は、複数の加工ツールが付随する複数の混合マニホールド、加工ステーション、またはその他の使用位置に制御可能に供給され、各ツール、ステーション、または使用位置用の独立制御可能な加工材料混合物が生成される。複数構成要素の加工材料は、供給容器から混合マニホールドを介して還流容器へ循環され、混合および使用直前まで均一性が確保され得る。このような容器は、圧力分配するのに適したライナー式容器を含み得る。
2011506110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工材料搬送システムであって、
少なくとも１つの流体を含む第１の加工材料を収容するように構成された複数の第１の容器と、
前記複数の第１の容器の間の少なくとも１つの第１の循環流路を介して、前記第１の加工材料の少なくとも一部を循環させるように構成された第１の循環装置と、
前記第１の循環装置と第２の加工材料の供給源と少なくとも間欠的に流体連結を行う少なくとも１つの混合マニホールドと、
少なくとも１つの流量制御要素であって、（ｉ）前記少なくとも１つの混合マニホールドへの前記第１の加工材料と、（ｉｉ）前記少なくとも１つの混合マニホールドへの前記第２の加工材料とのうちのいずれかの搬送を調節するように構成された、少なくとも１つの流量制御要素と
を備えるシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、
前記少なくとも１つの第１の循環流路は、前記少なくとも１つの混合マニホールドを導通している
ことを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、
前記少なくとも１つの流量制御要素は、
前記少なくとも１つの混合マニホールドへの前記第１の加工材料の搬送を調節するように構成された第１の流量制御要素と、
前記少なくとも１つの混合マニホールドへの前記第２の加工材料の搬送を調節するように構成された第２の流量制御要素と
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムであって、
前記複数の第１の容器は、
第１の供給容器と、
第１の還流容器と
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムであって、
前記第２の加工材料の供給源は、少なくとも１つの容器であって、前記第２の材料を収容し、且つ、該少なくとも１つの容器から前記第２の材料を圧力分配するように構成された、少なくとも１つの容器を備える
ことを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムであって、
さらに、
第１の加工材料の粒子数、粒径分布、伝導性、濃度、ｐＨ、密度、および組成のうちのいずれかを感知するように構成された感知要素を備えるシステム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムであって、
前記少なくとも１つの循環装置は、前記複数の第１の容器と少なくとも間欠的に流体連結し、且つ、前記複数の第１の容器の少なくとも２つの容器間の流量方向を選択的に制御可能に構成されている
ことを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項１に記載のシステムであって、
さらに、
前記少なくとも１つの混合マニホールドと前記複数の第１の容器との間で流体的に連結された供給／還流切換装置を備え、
前記供給／還流切換装置は、前記複数の第１の容器のうちの１つの第１の容器の作動モードを供給モードから受入モードに選択的に変更し、且つ、前記複数の第１の容器のうちの１つの第２の容器の作動モードを受入モードから供給モードに、およびその逆に変更するように構成されている
ことを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項１に記載のシステムであって、
前記複数の第１の容器は、前記第１の加工材料を収容するように構成された、第１の供給容器と、第１の還流容器と、第１の予備供給容器および第１の予備還流容器のうちの少なくとも１つとを備え、
前記システムは、
さらに、
供給／還流切換装置であって、（ｉ）前記第１の供給容器と、前記第１の還流容器と、前記第１の予備供給容器および第１の予備還流容器のうちの少なくとも１つと、（ｉｉ）前記少なくとも１つの混合マニホールドとの間に流体的に連結された、供給／還流切換装置を備え、
前記供給／還流切換装置は、（ａ）前記第１の予備供給容器および第１の予備還流容器のうちの少なくとも１つの流体分配作動を、（ｂ）前記第１の供給容器および前記第１の還流容器のうちの少なくとも１つに置き換えるように構成されている
ことを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項１に記載のシステムであって、
さらに、
前記複数の第１の容器と前記少なくとも１つの第１の流量制御要素との間に流体的に連結された脱気装置とフィルタとのうちの少なくとも１つを備えるシステム。
【請求項１１】
請求項１に記載のシステムであって、
前記少なくとも１つの混合マニホールドは、前記第１の加工材料と前記第２の加工材料との間の混合を補助するように構成された流入混合要素を備える
ことを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項１に記載のシステムであって、
さらに、
前記少なくとも１つの混合マニホールドと流体連結した背圧マニホールドを備え、
前記背圧マニホールドは、分配作動中に、前記複数の第１の容器のいずれかへの前記第１の加工材料の制御されない流量を抑制するように構成されている
ことを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１に記載のシステムであって、
前記第２の加工材料の供給源は、第２の加工材料分配導管と、前記第２の加工材料を収容するように構成された第２の容器とのうちのいずれかを備える
ことを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシステムであって、
さらに、
少なくとも１つの流体を含む第３の加工材料を収容するように構成された複数の第３の容器と、
前記第３の加工材料の少なくとも一部を前記複数の第３の容器のうちの少なくとも２つの容器の間の少なくとも１つの第３の循環流路を介して循環させるように構成された第３の循環装置であって、前記混合マニホールドは、前記第３の循環装置と少なくとも間欠的に流体連結している、第３の循環装置と、
前記少なくとも１つの混合マニホールドへの前記第３の加工材料の搬送を調節するように構成された少なくとも１つの第３の流量制御要素と
を備えるシステム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のシステムであって、
前記少なくとも１つの第３の循環流路は、前記少なくとも１つの混合マニホールドを導通していることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１４に記載のシステムであって、
さらに、
第４の加工材料の供給源を備え、
前記少なくとも１つの混合マニホールドは、前記第４の加工材料の供給源と少なくとも間欠的に流体連結している
ことを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１に記載のシステムであって、
前記少なくとも１つの混合マニホールドは、少なくとも１つの流体格納容器と流体連結していることを特徴とするシステム。
【請求項１８】
請求項１に記載のシステムであって、
前記少なくとも１つの混合マニホールドは、少なくとも１つの流体利用製造加工ツールと流体連結していることを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のシステムであって、
前記少なくとも１つの流体利用製造加工ツールは、複数の独立制御可能な加工ステーションを含み、前記少なくとも１つの混合マニホールドは、複数の混合マニホールドを備え、前記複数の加工ステーションの各加工ステーションは、前記複数の混合マニホールドの専用混合マニホールドを有する
ことを特徴とするシステム。
【請求項２０】
請求項１８に記載のシステムであって、
前記少なくとも１つの流体利用製造加工ツールは、複数の製造加工ツールを備えること
を特徴とするシステム。
【請求項２１】
請求項２０に記載のシステムであって、
前記少なくとも１つの混合マニホールドは、複数の混合マニホールドを備え、各製造加工ツールは、前記複数の混合マニホールドの少なくとも１つの専用混合マニホールドを有する
ことを特徴とするシステム。
【請求項２２】
請求項２１に記載のシステムであって、
各製造加工ツールは、複数の独立制御可能な加工ステーションを有し、前記複数の加工ステーションにおける各加工ステーションは、前記複数の混合マニホールドの専用混合マニホールドを有する
ことを特徴とするシステム。
【請求項２３】
請求項２２に記載のシステムであって、
前記複数の製造加工ツールは、化学機械平坦化を実行するように構成された複数の平坦化ツールを備え、各加工ステーションは、半導体装置を加工するように構成されている
ことを特徴とするシステム。
【請求項２５】
加工材料を少なくとも１つの使用位置に搬送する方法であって、
前記方法は、
複数の第１の容器のうちの少なくとも２つの容器の間における少なくとも１つの第１の循環流路内に、少なくとも１つの流体を含む第１の加工材料を循環させることと、
少なくとも１つの混合マニホールドへの前記第１の加工材料と第２の加工材料とのうちの少なくとも１つの供給を少なくとも１つの流量制御要素により調節することと、
前記少なくとも１つの混合マニホールド内で前記第１の加工材料と前記第２の加工材料とを混合することと、
前記混合された第１の加工材料と第２の加工材料とを含む所望の材料混合物を、前記少なくとも１つの使用位置に分配することと
を備える方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法であって、
前記少なくとも１つの第１の循環流路は、前記少なくとも１つの混合マニホールドを導通する
ことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２５に記載の方法であって、
前記少なくとも１つの流量制御要素は、第１の流量制御要素と、第２の流量制御要素とを備え、
前記供給を調節する工程は、前記少なくとも１つの混合マニホールドへの前記第１の加工材料の供給を前記第１の流量制御要素により調節することを含み、前記供給を調節する工程は、前記少なくとも１つの混合マニホールドへの前記第２の加工材料の供給を前記第２の流量制御要素により調節することを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２５に記載の方法であって、
前記少なくとも１つの流量制御要素は、第１の流量制御要素と、第２の流量制御要素とを備え、
前記供給を調節する工程は、前記少なくとも１つの混合マニホールドへの前記第１の加工材料の供給を前記第１の流量制御要素により調節することを含み、前記供給を調節する工程は、前記少なくとも１つの混合マニホールドへの前記第１の加工材料の供給を前記第２の流量制御要素により調節することを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２５に記載の方法であって、
前記複数の第１の容器の各容器は、（ｉ）弾力性のある膜材料を含み、且つ前記容器に対する加工材料の浸入または放出のための加工材料ポートを画定する折り畳み式ライナーと、（ｉｉ）前記折り畳み式ライナーを収容するように構成されたハウジングであって、前記第１のポートを受け入れるように構成された第１のオリフィスを少なくとも画定し、前記ハウジングと前記ライナーとは、該ハウジングと該ライナーとの間のシール可能容積を画定し、且つ前記ハウジングは前記ライナーよりも強固である、ハウジングと、（ｉｉｉ）前記シール可能容積内の圧力を変えて、前記加工材料ポートを介した加工材料の浸入または放出を促進するように構成された、少なくとも１つの圧力供給源に連結可能な流体供給路と、を備え、
前記循環させる工程は、前記複数の第１の容器のうちのいずれかの容器の前記シール可能容積内の圧力を選択的に変化させることにより実行される
ことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２５に記載の方法であって、
さらに、
前記第１の加工材料の特性または状態を感知することと、前記感知に反応して前記循環を制御することとを備える方法。
【請求項３１】
請求項２５に記載の方法であって、
さらに、
前記複数の第１の容器のうちのいずれかの容器の前記受入モードと供給モードとを選択的に変更することを備える方法。
【請求項３２】
請求項２５に記載の方法であって、
前記複数の第１の容器は、第１の供給容器、第１の還流容器、および少なくとも１つの予備容器とを備え、
前記方法は、
さらに、
前記材料混合物の分配を中断することなく、前記第１の供給容器と前記第１の還流容器とのうちの少なくとも１つを、前記少なくとも予備容器の作動に選択的に置き換えること  を備える方法。
【請求項３３】
請求項２５に記載の方法であって、
さらに、
前記少なくとも１つの流量制御要素を用いた前記分配中に、前記材料混合物内の前記第１の加工材料と前記第２の加工材料との間の割合を調整することを備える方法。
【請求項３４】
請求項２５に記載の方法であって、
前記少なくとも１つの流量制御要素は、
前記第１の加工材料の供給を調節するように構成された第１の流量制御要素と、
前記第２の加工材料の供給を調節するように構成された第２の流量制御要素と
を備え、
前記方法は、
さらに、
前記第１の流量制御要素と前記第２の流量制御要素とを用いた前記分配中に、前記材料混合物内の前記第１の加工材料と前記第２の加工材料との間の割合を調整することを備える方法。
【請求項３５】
請求項２５に記載の方法であって、
さらに、
前記第１の加工材料と第２の加工材料との間の混合を補助するため、前記少なくとも１つの混合マニホールドに付随する流入ミキサーを介して、前記第１の加工材料と前記第２の加工材料とを流通させることを備える方法。
【請求項３６】
請求項２５に記載の方法であって、
さらに、
複数の第３の容器のうちの少なくとも２つの容器間の少なくとも１つの第３の循環流路内に、少なくとも１つの流体を含む第３の加工材料を循環させることと、
前記少なくとも１つの流量制御要素により、前記少なくとも１つの混合マニホールドへの前記第３の加工材料の供給を調節することと
を備え、
前記混合することは、前記少なくとも１つの混合マニホールド内で前記第１、第２、および第３の加工材料を混合することを含み、前記材料混合物は、さらに、前記第３の加工材料を含む
ことを特徴とする方法。
【請求項３７】
請求項３６に記載の方法であって、
さらに、
第４の加工材料供給源から前記少なくとも１つの混合マニホールドへの第４の加工材料の供給を前記少なくとも１つの流量制御装置により調節することを備え、
前記混合することは、前記少なくとも１つの混合マニホールド内で前記第１、第２、第３、および第４の加工材料を混合することを含み、前記材料混合物は、さらに、前記第４の加工材料を含む
ことを特徴とする方法。
【請求項３８】
請求項３７に記載の方法であって、
前記少なくとも１つの流量制御要素は、複数の流量制御要素を備え、
前記第１、第２、第３、および第４の加工材料のうちの少なくとも３つの流量は、前記複数の流量制御要素の異なる流量制御要素を用いて独立制御される
ことを特徴とする方法。
【請求項３９】
複数の独立制御可能な加工ステーションを有する少なくとも１つの製造加工ツールで使用するように構成されたシステムであって、
前記少なくとも１つの製造加工ツールにより使用される第１の加工材料を供給するように構成された前記第１の加工材料の共通供給源への第１のインターフェースと、
前記少なくとも１つの製造加工ツールにより使用される第２の加工材料を供給するように構成された前記第２の加工材料の共通供給源への第２インターフェースと、
前記複数の加工ステーションの各加工ステーション専用の混合マニホールドを含む複数の混合マニホールドと、
前記複数の混合マニホールドの各混合マニホールド毎に、前記第１の加工材料と前記第２の加工材料とのうちのいずれかの前記混合マニホールドへの搬送を調節するように構成された少なくとも１つの流量制御要素と
を備えるシステム。
【請求項４０】
請求項１または３９に記載のシステムであって、
前記第１の加工材料は、複数の組成上異なる構成要素を含む
ことを特徴とするシステム。
【請求項４１】
請求項１または３９に記載のシステムであって、
前記少なくとも１つの流量制御要素は、流量制御装置を含む
ことを特徴とするシステム。
【請求項４２】
請求項３９に記載のシステムであって、
前記少なくとも１つの流量制御要素は、
前記複数の混合マニホールドへの前記第１の加工材料の搬送を調節するように構成された第１の流量制御要素と、
前記複数の混合マニホールドへの前記第２の加工材料の搬送を調節するように構成された第２の流量制御要素と
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項４３】
請求項３９に記載のシステムであって、
前記第１の加工材料は、複数の組成上異なる構成要素を含み、
前記第１の加工材料の供給源は、前記第１の加工材料を収容するように構成された複数の第１の容器を備える
ことを特徴とするシステム。
【請求項４４】
請求項４３に記載のシステムであって、
さらに、
前記複数の第１の容器のうちの少なくとも２つの容器の間の少なくとも１つの第１の循環流路を介して、前記第１の加工材料の少なくとも一部を循環させるように構成された第１の循環装置を備えるシステム。
【請求項４５】
請求項４４に記載のシステムであって、
前記少なくとも１つの第１の循環流路は、前記複数の混合マニホールドを導通する
ことを特徴とするシステム。
【請求項４６】
請求項１または請求項４４に記載のシステムであって、
前記複数の第１の容器における各容器は、
（ｉ）弾力性のある膜材料を含み、且つ前記容器に対する加工材料の浸入または放出のための加工材料ポートを画定する折り畳み式ライナーと、
（ｉｉ）前記折り畳み式ライナーを収容するように構成されたハウジングであって、前記ハウジングは、前記第１のポートを受け入れるように構成された第１のオリフィスを少なくとも画定し、前記ハウジングおよび前記ライナーは、該ハウジングと該ライナーとの間にシール可能容積を画定し、且つ前記ハウジングは、前記ライナーより強固である、ハウジングと、
（ｉｉｉ）前記シール可能容積内の圧力を変えることにより、前記加工材料ポートを介した加工材料の浸入または放出を促進するように構成された、少なくとも１つの圧力源に連結可能な流体供給路と
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項４７】
請求項４６に記載のシステムであって、
前記第１の循環装置は、前記複数の第１の容器における各容器の前記ライナーと少なくとも間欠的に流体連結する可逆的流量循環装置を備える
ことを特徴とするシステム。
【請求項４８】
請求項４５に記載のシステムであって、
前記第１の循環装置は、
少なくとも１つの流体導管を含む流路と、
複数の弁と
を備え、
前記少なくとも１つの圧力供給源は、前記第１の加工材料を所望の状態に維持することを促進するため、前記複数の第１の容器のうちの少なくとも２つの容器の間で、前記第１の加工材料の前記少なくとも一部を周期的に移動させるように構成されている
ことを特徴とするシステム。
【請求項４９】
請求項４４に記載のシステムであって、
さらに、
（ｉ）前記複数の混合マニホールドと、（ｉｉ）前記複数の第１の容器と、の間で流体的に連結された供給／還流切換装置を備え、
前記供給／還流切換装置は、前記複数の第１の容器における１つの第１の容器の作動モードを供給モードから受入モードに選択的に変更し、且つ前記複数の第１の容器のうちの１つの第２の容器の作動モードを受入モードから供給モードに、そしてその逆に変更するように構成されている
ことを特徴とするシステム。
【請求項５０】
請求項４４に記載のシステムであって、
前記複数の第１の容器は、前記第１の加工材料を収容するように構成された、第１の供給容器と、第１の還流容器と、第１の予備供給容器および第１の予備還流容器のうちの少なくとも１つとを備え、
前記システムは、
さらに、
（ｉ）前記第１の供給容器と、前記第１の還流容器と、前記第１の予備供給容器および第１の予備還流容器の少なくとも１つと、（ｉｉ）前記複数の混合マニホールドと、の間で流体的に連結された供給／還流切換装置を備え、
前記供給／還流切換装置は、（ａ）前記第１の予備供給容器および第１の予備還流容器のうちの少なくとも１つの作動を、（ｂ）前記第１の供給容器および前記第１の還流容器のうちの少なくとも１つと置き換えるように構成されている
ことを特徴とするシステム。
【請求項５１】
請求項３９に記載のシステムであって、
さらに、
前記第１のインターフェースと前記少なくとも１つの流量制御要素との間で流体的に連結された脱気装置とフィルタとのうちの少なくとも１つを備えるシステム。
【請求項５２】
請求項３９に記載の方法であって、
前記複数の混合マニホールドのうちの各混合マニホールドは、前記第１の加工材料と第２の加工材料との間の混合を補助するように構成された流入混合要素を備える
ことを特徴とするシステム。
【請求項５３】
請求項４４に記載のシステムであって、
さらに、
前記第１のインターフェースと前記少なくとも１つの流量制御要素との間で流体的に連結された第１の脱気装置と第１のフィルタとのうちの少なくとも１つと、
前記第２のインターフェースと前記少なくとも１つの流量制御要素との間で流体的に連結された第２の脱気装置と第２のフィルタとのうちの少なくとも１つと
を備えるシステム。
【請求項５４】
請求項３９に記載のシステムであって、
さらに、
前記複数の混合マニホールドと流体連結する少なくとも１つの背圧マニホールドを備え、
前記背圧マニホールドは、分配作動中に、前記第１の加工材料の前記第１のインターフェースへの制御されない流量を抑制するように構成されている
ことを特徴とするシステム。
【請求項５５】
請求項３９に記載のシステムであって、
さらに、
前記少なくとも１つの製造加工ツールにより使用される第３の加工材料を供給するように構成された、前記第３の加工材料の共通供給源へのインターフェースを備え、
前記複数の混合マニホールドのうちの各混合マニホールドは、該各混合マニホールドに付随して、前記混合マニホールドへの前記第３の加工材料の搬送を調節するように構成された第３の流量制御要素を備える
ことを特徴とするシステム。
【請求項５６】
請求項１に記載のシステムであって、
さらに、
前記第１の加工材料と前記第２の加工材料との混合物を受け入れるために前記混合マニホールドと連結可能であり、且つ少なくとも１つの貯蔵容器に前記混合物を分配するように構成された分配ツールを備えるシステム。
【請求項５７】
請求項１に記載のシステムであって、
前記混合マニホールドによって生成された前記第１の加工材料および前記第２の加工材料の少なくとも１つの混合物を少なくとも１つの貯蔵容器に搬送するように構成されたシステム。
【請求項５８】
請求項２５に記載の方法であって、
前記使用位置は、
（Ａ）少なくとも１つの貯蔵容器と、
（Ｂ）前記第１の加工材料および前記第２の加工材料の少なくとも１つの混合物を受け入れ、且つ前記混合物を少なくとも１つの貯蔵容器に分配するために、前記少なくとも１つの混合マニホールドと連結可能な少なくとも１つの分配ツールと
のうちのいずれかを備える
ことを特徴とする方法。
【請求項５９】
請求項３９に記載のシステムであって、
さらに、
前記第１の加工材料および前記第２の加工材料の少なくとも１つの混合物を受け入れるために前記複数の混合マニホールドのうちの前記少なくとも１つの混合マニホールドと連結可能であり、且つ前記混合物を少なくとも１つの貯蔵容器に分配するように構成された少なくとも１つの分配ツールを備えるシステム。
【請求項６０】
請求項３９に記載のシステムであって、
前記複数の混合マニホールドのうちの少なくとも１つの混合マニホールドによって生成された前記第１の加工材料および前記第２の加工材料の少なくとも１つの混合物を少なくとも１つの貯蔵容器に搬送するように構成されたシステム。
【請求項６１】
半導体デバイス製造加工ツールの加工ステーションを使用する、半導体デバイスを加工する方法であって、
前記方法は、
加工材料の第１の混合物を生成するために、（ｉ）共通の第１の加工材料供給源からの第１の加工材料と、（ｉｉ）共通の第２の加工材料供給源からの第２の加工材料と、のうちの各々を、加工ステーションと流体連結する第１の混合マニホールドへの供給を独立調節することと、
前記第１の混合物を使用する前記加工ステーションで前記半導体デバイスに第１の加工工程を実行することと、
加工材料の第２の混合物を生成するために、（ｉ）共通の第３の加工材料供給源からの第３の加工材料と、（ｉｉ）（ａ）共通の第４の材料供給源からの第４の加工材料、または（ｂ）前記共通の第１の材料供給源からの前記第１の加工材料の、いずれかと、の各々の、前記加工ステーションと流体連結する前記第１の混合マニホールドへの供給を独立調節することと、
前記第２の混合物を使用する前記加工ステーションで前記半導体デバイスに第２の加工工程を実行することであって、前記第２の加工工程は、実質的に中断することなく前記第１の加工工程に続く、前記第２の混合物を使用する前記加工ステーションで前記半導体デバイスに第２の加工工程を実行することと
を備える方法。
【請求項６２】
第１および第２の半導体デバイス製造加工ツールを使用する、複数の半導体デバイスを加工する方法であって、各半導体デバイス製造加工ツールは、複数の半導体デバイス加工ステーションを有する、複数の半導体デバイスを加工する方法であって、
前記方法は、
（ｉ）共通の第１の加工材料供給源からの第１の加工材料と、（ｉｉ）共通の第２の加工材料供給源からの第２の加工材料と、の各々の、前記複数の半導体加工ステーションにおける第１の選択個別ステーションと流体連結する第１の混合マニホールドへの供給を独立調節し、前記第１の選択ステーションに供給される前記第１の加工材料および前記第２の加工材料の第１の混合物を生成することと、
（ｉ）前記共通の第１の加工材料供給源からの第１の加工材料と、（ｉｉ）共通の第３の加工材料供給源からの第３の加工材料と、の各々の、前記複数の半導体加工ステーションにおける第２の選択個別ステーションと流体連結する第２の混合マニホールドへの供給を独立調節し、前記第２の選択ステーションに供給される前記第１の加工材料および前記第３の加工材料の第２の混合物を生成することと、
前記第１の加工材料と前記第２の加工材料とのいずれかの前記第１の混合マニホールドへの前記供給を変更し、前記第１の選択個別ステーション内での第１の半導体デバイスの加工中に、前記第１の選択個別ステーションに供給される前記第１の混合物の組成を変化させることと、
前記第１の加工材料と前記第２の加工材料とのいずれかの前記第２の混合マニホールドへの前記供給を変更し、前記第２の選択個別ステーション内での第２の半導体デバイスの加工中に、前記第２の選択個別ステーションに供給される前記第２の混合物の組成を変化させることと
を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［関連出願の明示］
本願は、２００７年１２月６日に出願された、「流体を含む加工材料混合物を搬送するシステムおよび方法」という名称の米国特許出願第６０／９９２，９８８号に対する優先権を主張する。前記出願の開示内容は、参照によって、本明細書に完全に記載されているものとして、本明細書に援用される。
［発明の分野］
本発明は、半導体製造において採用される加工を含む流体を使用する加工に、流体を含む加工材料を搬送するシステムおよび方法に関する。
［関連技術の説明］
流体を含む加工材料を加工装置（例えば、加工ツール）へ搬送することは、様々な製造工程で日常的に行われている。数多くの産業では、供給材料は高純度の形態で提供され、実質的に不純物を含まないことが求められる。「供給材料」という用語は、この文脈において、製造および／または工業工程で使用または消費されるあらゆる様々な材料を広く意味する。
【０００２】
半導体およびマイクロ電子デバイスの製造の状況において、少量であってもわずかな不純物が存在すれば、意図された目的に対して不十分またはさらに無用な結果の製品をもたらし得る。したがって、このような製造装置への供給材料の供給に用いられる（例えば、容器および搬送構成要素を含む）搬送システムは、汚染問題を回避する特徴を有していなければならない。粒子脱落、ガス放出、および、容器および搬送構成要素からこれらの内部に収容された供給材料あるいはこれらに接触する供給材料への不純物の他のあらゆる形態の伝達を回避しながら、材料搬送容器は、徹底的にクリーンな状態でなければならない。供給材料が紫外線、熱、環境ガス、加工ガス、破片、および不純物に曝されると供給材料に悪影響が及び得るため、材料搬送システムは、望ましくは、収容された材料を劣化または分解させることなく、供給材料を純粋な状態に維持するべきである。特定の供給材料同士が望ましくない方法（例えば、化学反応や沈殿）で互いに相互作用し得るため、このような構成要素を一緒に格納するのは回避すべきである。純粋な供給材料はかなり高価となり得るため、そのような材料の浪費は最小限にすべきである。また、有毒供給材料および／または危険供給材料に曝すことも回避すべきである。
【０００３】
化学機械研磨（ＣＭＰ）または平坦化は、半導体ウェハおよび／またはウェハ製品の表面から物質を除去し、磨耗等の物理的加工と、溶解、酸化またはキレート化等の化学的加工とを組み合わせることにより、表面を研磨（平坦化）する加工である。最も初歩的な形態では、ＣＭＰは、不要な物質の除去とウェハ表面の平坦化との双方を達成するために、スラリー、具体的には研磨剤と１つまたは複数の活性化学物質との溶液を、ウェハ表面、または半導体ウェハの表面構造上の様々な材料を研磨する研磨パッドに適用することを含んでいる。
【０００４】
典型的なＣＭＰ加工では、様々な原材料を混合してＣＭＰ懸濁液を形成し、このＣＭＰ懸濁液を平坦化装置に送出して作業面に適用する。ＣＭＰ加工用供給材料は、シリカ系研磨剤を含むこともあれば、反応剤（例えば、過酸化水素）を含むこともある。異なる加工作業の間で変化する組み合わせおよび割合で、様々な粒状物質および化学物質が使用され得る。
【０００５】
しかしながら、ＣＭＰ懸濁液に関する１つの問題は、粒状物質が長時間均一で同質の懸濁液中に残っているようなことがない場合が多いことである。粒子が懸濁液中に確実に残るようにするため、例えば、貯蔵タンク内において、ある形態の撹拌、かき混ぜ、または混合が、典型的に、使用直前に行われる。（例えば、粒子分布や固体割合に基づく）懸濁液は、流体を常に流動させている状態に保つことにより維持され得るが、望ましくない凝集を生じさせ得る過剰なせん断力が同伴粒子に加えられるのを防止するために注意をしなければならない。ＣＭＰ懸濁液は、研磨剤でもあり反応剤でもあるため、ＣＭＰ懸濁液を移動させる専用のポンプまたは撹拌機が過剰に摩耗しやすく、実質的に効率が低下し、さらに早期故障を生じさせる。
【０００６】
ＣＭＰツールは、一般的に、複数の加工ステーションを含み、各ステーションは、連続した加工工程を実行するように構成されている。図１Ａは、３つのステーション１２，１４，１６を介してウェハを連続運搬するために用いられる中央ウェハ処理装置１１を有する第１ＣＭＰツール１０を図示しており、各ステーションは、プラテン１３，１５，１７を有し、プラテン１３，１５，１７上でウェハが加工される。このＣＭＰツール１０は、連続ウェハ加工を行うように設計されており、例えば、第１ステーション１２では、第１ウェハに対して第１加工工程を実行し、第２ステーション１４では、第２ウェハに対して第２加工工程が実行され、第３ステーション１６では、第３ウェハに対して第３加工工程が実行され、さらなるウェハがウェハステージング領域１８に装填され得る。図１Ｂは、第１ＣＭＰツールに類似する第２ＣＭＰツール２０（即ち、中央ウェハ処理装置２１と３つのステーション２２，２４，２６とを有し、各ステーションは、プラテン２３，２５，２７と、ウェハ装填／撤去領域２８とを有している）を図示しているが、第２ＣＭＰツール２０は、さらに、さらなるウェハ加工（例えば、モノエチレングリコール（ｍｅｇ）を用いた洗浄、粒子および／または有機物の除去のためのブラシ洗浄、および／またはウェハ乾燥）を行うための複数のブラッシングおよび／または仕上げステーション３０を含み、ブラッシングおよび／または仕上げステーション３０は、ウェハを運搬するように構成された、付随するウェハ処理装置３１，３２を有する。
【０００７】
図１Ｃに図示されるように、典型的な半導体装置製造設備４０は、並行して作動する複数のＣＭＰツール２０Ａ〜２０Ｅを含んでいる。このようなツール２０Ａ〜２０Ｅは、典型的に、製造フロア（「ファブ」）に配置され、供給材料容器および搬送構成要素は、隣接するサブレベル（「サブファブ」）に配置される。機械的ミキサー４１は、供給容器４２内のＣＭＰスラリーを均一状態に維持するために用いられる。このスラリーは、配送タンク４５に供給され、この配送タンク４５からは、スラリー配送ポンプ４６がグローバル配送ループ４８を介してスラリーを各ＣＭＰツール２０Ａ〜２０Ｅの１つのステーション（例えば、第１加工ステーションまたは第２加工ステーション）に送り込む。図１Ｃでは、読者が理解しやすいように、単一のスラリー配送網の構成要素のみが図示されており、ツール２０Ａ〜２０Ｅにおける、加工ステーションの対応する各グループが、対応するグローバル供給ループを有している（例えば、各ツール２０Ａ〜２０Ｅのための第１加工ステーションは、第１グローバル供給ループに連結されて、第１スラリーまたは混合物を第１グローバル供給ループに供給し、各ツール２０Ａ〜２０Ｅのための第２加工ステーションは、第２グローバル供給ループに連結されて、第２スラリーまたは混合物を第２グローバル供給ループに供給するといったことなど）ことは理解されることになる。ポンプ４６および／または他の構成要素を制御するための信号を供給するために、（例えば、配送ループ４８とセンサ通信を行う）遠隔計測装置４７が設けられてもよい。配送ループ４８は、好ましくは、配送タンク４５への還流を含むとともに、グローバル配送ループ４８内の圧力を適切に維持するため、当該配送ループ４８内に背圧制御弁４９が配置される。残念ながら、共通のＣＭＰスラリーを複数のＣＭＰツールに送出する配送ループを使用すると、配送タンク４５からグローバル配送ループ４８を介した各ツール２０Ａ〜２０Ｅまでの流体流路の長さが異なることに起因した異なるＣＭＰスラリー供給圧力条件に少なくとも部分的に起因したばらつきが、これらのツールによって製造される装置間に生じる傾向がある。
【０００８】
複数ステーションＣＭＰツールの異なる加工ステーションで実行される連続作業は、例えば、（例えば、第１ステーションでの）バルク銅除去、（例えば、第２ステーションでの）銅洗浄、（例えば、第３ステーションでの）障害物除去、その後の１つまたは複数のブラシ洗浄工程での（例えば、１つまたは複数のブラシ洗浄ステーションでの）ブラシ洗浄工程を含み得る。これらのような作業は、十分な結果をもたらすのに様々な時間を必要とし得る。上記作業の連続性を考慮すると、生産品質を犠牲にすることなく、生産効率を最適化するように、任意の複数ステーションＣＭＰツールにおける連続する各ステーションでの加工時間を一致またはほとんど一致させるなどして、あらゆる「ボトルネック」作業の加工時間を短縮することが望ましいであろう。また、ＣＭＰ加工ツールは、空になった供給材料容器を補充するための定期的中断を必要とせずに、連続してまたは実質的に連続して作動可能であることが望ましいであろう。
【０００９】
個別配送システムの数を減らすため、典型的には、１つまたは２つのＣＭＰスラリー（即ち、ＣＭＰ化学物質、化学物質／粒子状物質の組み合わせ、および／または粒子状物質の粒度）だけを各ＣＭＰツールに供給して、ツール内の各ステーションにとって使用可能なスラリー数を制限する。場合によっては、ＣＭＰスラリーは、ＣＭＰツールの異なる加工ステーションで採用される作業毎に異なり得る。このような場合、典型的には、各種のステーションは、撹拌またはかき混ぜによってスラリーを所望の状態に保つための専用の貯蔵タンクと、専用のスラリー配送タンクであって、この専用のスラリー配送タンクから異なるＣＭＰツール間の同種のステーションにスラリーを配送する、専用のスラリー配送タンクとを有する。上記に示したように、いくつかの複数ステーションＣＭＰツールを用いる半導体装置製造設備において、異なるＣＭＰツール間の同種のステーションを１つまたは複数の共通の供給材料配送タンクに連結し、各ツールの専用貯蔵タンクの必要性を低減するようにしてもよい。ＣＭＰステーションの種類が異なれば、異なるスラリー（または他の供給材料）配送ループを有してもよい。複数のＣＭＰツールにグローバルスラリー配送ループを用いると、各ツールへのスラリー供給条件にばらつきが生じ、製造加工の融通性が制限される。その理由は、（１）時間関数としてスラリー供給条件を迅速に変化させることができない、または（２）異なるＣＭＰツールおよび／またはステーションで異なる化学物質を同時に使用できないためである。さらに、複数のグローバル配送ループの設置および保守費用を低減するため、典型的に、複数のＣＭＰツール一式に対して、１つまたは２つのスラリー配送ループのみが採用される。別の構成では、各ＣＭＰツールに対して専用スラリー貯蔵／撹拌タンクが用いられるが、このような構成は、多数のタンクや関連する撹拌および搬送装置の購入および保守を伴う高い費用を必要とする。
【００１０】
理想的な供給材料搬送システムでは、異なるＣＭＰ化学物質、化学物質／粒状物質の組み合わせ、および／または粒状物質の粒度を、異なる時間に、および／または時間関数としての異なる組み合わせで、時間差がなく、最小数の供給材料容器から、最小限の浪費で、異なるＣＭＰツールおよび異なる種類のＣＭＰステーションに供給することが可能であろう。また、濃縮された材料は、事前混合された従来の製剤よりも長持ちし、高コスト効率であるため、高濃度の供給材料の使用が望ましい。
【００１１】
当業者によって理解されるように、複数構成要素供給材料の搬送に伴う前述の課題の様々な組み合わせは、食品および飲料加工、化学製品製造、医薬品製造、生体材料製造、およびバイオプロセスを含むがこれらに限定されない、ＣＭＰ以外の分野における、流体を使用する加工に本質的に伴うものでもある。
【００１２】
流体を含む複数構成要素の加工材料を採用する流体使用の加工において、供給材料を供給する際に、前述の問題を軽減することが望ましいであろう。
［発明の概要］
本発明の特定の実施形態は、（少なくとも１つの供給源が好ましくは濃縮されている）異なる加工材料の共通供給源を使用し、各加工ツールおよび／またはステーション毎に少なくとも１つの専用混合マニホールドを使用し、各混合マニホールドへの各加工材料の供給を調節し、且つ、異なる加工ツールおよび／または加工ステーションに付随する各混合マニホールドにおいて所望の割合で加工材料を混合することにより、複数流体を使用する加工ツールおよび／または加工ステーションに流体を含む供給材料を供給することに付随する問題を回避する。複数構成要素の加工材料の供給源は、第１の供給容器と第１の還流容器とを含んでもよく、第１の材料の少なくとも一部を供給容器と還流容器との間で循環させるため、循環装置が設けられる。これらのような容器には、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．（米国コネティカット州ダンベリー）から市販されている様々な容器（例えば、ＮＯＷＰＡＫ（商標）容器）等の、非ガス接触および圧力分配に適合されたライナー式容器が含まれ得る。
【００１３】
１つの局面では、本発明は、加工材料搬送システムであって、少なくとも１つの流体を含む第１の加工材料を収容するように構成された複数の第１の容器と、前記第１の加工材料の少なくとも一部を少なくとも１つの第１の循環流路を介して前記複数の第１の容器間に循環させるように構成された第１の循環装置と、前記第１の循環装置および第２の加工材料の供給源と少なくとも間欠的に流体連結する少なくとも１つの混合マニホールドと、少なくとも１つの流量制御要素であって、（ｉ）前記少なくとも１つの混合マニホールドへの前記第１の加工材料と、（ｉｉ）前記少なくとも１つの混合マニホールドへの前記第２の加工材料とのいずれの搬送も調節するように構成された、少なくとも１つの流量制御要素と、を備える加工材料搬送システムに関する。
【００１４】
他の別の局面では、本発明は、加工材料を少なくとも１つの使用位置に搬送する方法に関し、この方法は、複数の第１の容器のうちの少なくとも２つの容器間における少なくとも１つの第１の循環流路に、少なくとも１つの流体を含む第１の加工材料を循環させることと、少なくとも１つの混合マニホールドへの前記第１の加工材料と第２の加工材料とのうちの少なくとも１つの供給を少なくとも１つの流量制御要素により調節することと、前記少なくとも１つの混合マニホールドにおいて前記第１の加工材料と前記第２の加工材料とを混合することと、前記混合された第１の加工材料と第２の加工材料とを含む所望の材料混合物を前記少なくとも１つの使用位置に分配することとを備える。好ましくは、前記少なくとも１つの第１の循環流路は、前記少なくとも１つの混合マニホールドを導通する。
【００１５】
他の別の局面では、本発明は、複数の独立制御可能な加工ステーションを有する少なくとも１つの製造加工ツールとともに使用するように構成されたシステムに関し、このシステムは、第１のツールおよび第２のツールのそれぞれによって用いられる前記第１の加工材料を供給するように構成された第１の加工材料の共通供給源への第１のインターフェースと、第１のツールおよび第２のツールのそれぞれによって用いられる前記第２の加工材料を供給するように構成された第２の加工材料の共通供給源への第２のインターフェースと、複数の加工ステーションにおける各加工ステーション専用の混合マニホールドを含む複数の混合マニホールドと、複数の混合マニホールドにおける各混合マニホールド毎に、第１の加工材料と第２の加工材料とのいずれかの混合マニホールドへの搬送を調節するように構成された少なくとも１つの流量制御要素とを含んでいる。
【００１６】
他の別の局面では、本発明は、半導体デバイス製造加工ツールにおける加工ステーションを使用して、半導体デバイスを加工する方法に関し、この方法は、加工材料の第１の混合物を生成するために、（ｉ）共通の第１の加工材料供給源からの第１の加工材料と、（ｉｉ）共通の第２の加工材料供給源からの第２の加工材料と、のそれぞれの、加工ステーションと流体連結する第１の混合マニホールドへの供給を独立調節することと、第１の混合物を使用する加工ステーションで半導体デバイスに第１の加工工程を実行することと、加工材料の第２の混合物を生成するために、（ｉ）共通の第３の加工材料供給源からの第３の加工材料と、（ｉｉ）（ａ）共通の第４の材料供給源からの第４の加工材料、または（ｂ）共通の第１材料供給源からの第１の加工材料のいずれか、との各々の、加工ステーションと流体連結する第１の混合マニホールドへの供給を独立調節することと、第２の混合物を使用する加工ステーションで半導体デバイスに第２の加工工程を実行することであって、第２の加工工程は、実質的に中断することなく、第１の加工工程に続く、第２の混合物を使用する加工ステーションで半導体デバイスに第２の加工工程を実行することとを備えている。
【００１７】
他の別の局面では、本発明は、第１および第２の半導体デバイス製造加工ツールを用いて、複数の半導体デバイスを加工する方法であって、各半導体デバイス製造加工ツールは、複数の半導体デバイス加工ステーションを有する、複数の半導体デバイスを加工する方法に関し、この方法は、（Ａ）（ｉ）共通の第１の加工材料供給源からの第１の加工材料と、（ｉｉ）共通の第２の加工材料供給源からの第２の加工材料と、のそれぞれの、前記第１の半導体製造ツールにおける前記複数の半導体加工ステーションの第１の選択個別ステーションと流体連結する第１の混合マニホールドへの供給を独立調節して、第１の選択個別ステーションに供給される前記第１の加工材料および前記第２の加工材料の第１の混合物を生成することと、（Ｂ）（ｉ）前記共通の第１の加工材料供給源からの前記第１の加工材料と、（ｉｉ）前記共通の第２の加工材料供給源からの第２の加工材料と、のそれぞれの、前記第１の半導体製造ツールにおける前記複数の半導体加工ステーションにおける第２の選択個別ステーションと流体連結する第２の混合マニホールドへの供給を独立調節して、前記第２の選択個別ステーションに供給される前記第１の加工材料および前記第２の加工材料の第２の混合物を生成することと、（Ｃ）前記第１の加工材料と前記第２の加工材料とのいずれかの、前記第１の混合マニホールドへの前記供給を変更して、第１の選択個別ステーション内での第１の半導体デバイスの加工中に第１の選択個別ステーションに供給される前記第１の混合物の組成を変化させることと、（Ｄ）前記第１の加工材料と前記第２の加工材料とのいずれかの、前記第２の混合マニホールドへの前記供給を変更して、前記第２の選択個別ステーション内での第２の半導体デバイスの加工中に前記第２の選択個別ステーションに供給される前記第２の混合物の組成を変化させることと、を備えている。
【００１８】
他の別の局面では、さらなる利点のために前述の局面のいずれかを組み合わせてもよい。
本発明の他の局面、特徴、および実施形態は、以下の開示および添付の特許請求の範囲から、より完全に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】複数の加工ステーションを有する第１従来型複数ステーション平坦化ツールの概略平面図であって、各ステーションが、ウェハ上で連続する加工工程を実行するように構成されている、概略平面図である。
【図１Ｂ】複数の加工ステーションを有する第２従来型複数ステーション平坦化ツールの概略平面図であって、図１Ａにおけるツールと類似しているが、複数のブラッシングおよび／または仕上げステーションと、関連するウェハ処理装置とが追加された、概略平面図である。
【図１Ｃ】機械的混合または撹拌により第１スラリーを所望状態に維持し、グローバル配送ループを介して、一群の平坦化ツールの各平坦化ツールの１つの加工ステーションに第１スラリーを搬送するように構成された、従来型加工材料搬送システムの様々な構成要素間の連結を図示する概略図である。
【図２】本発明の１つの実施形態に係る第１加工材料搬送システムの少なくとも一部の様々な構成要素間の連結を図示する概略図であって、本システムが、共通の一式の加工材料供給源からの材料の様々な混合物を複数ステーション平坦化ツールの様々な加工ステーションに供給するように構成され、供給源のいくつかが、ポンプを介して加工材料を循環させることなく圧力分配するように構成されている、概略図である。
【図３】本発明の１つの実施形態に係る第２加工材料搬送システムの少なくとも一部の様々な構成要素間の連結を図示する概略図であって、本システムが、第１および第２流量制御装置によりそれぞれ搬送される第１加工材料および第２加工材料を受け入れるように構成された混合マニホールドを含んでいる、概略図である。
【図４】本発明の１つの実施形態に係る第３加工材料搬送システムの少なくとも一部の様々な構成要素間の連結を図示する概略的相互連結図であって、第１および第２濃縮材料供給源、および第３および第４追加材料供給源からの加工材料の制御された搬送を受け入れるように構成された混合マニホールドを含み、第１および第２材料供給源がそれぞれ、供給容器と還流容器とを有する、概略的相互連結図である。
【図５】本発明の特定の実施形態に係る材料搬送システムに使用可能な第１混合マニホールドの様々な構成要素間の連結を図示する概略的相互連結図である。
【図６】本発明の特定の実施形態に係る材料搬送システムに使用可能な第２混合マニホールドの様々な構成要素間の連結を図示する概略的相互連結図である。
【図７】本発明の特定の実施形態に係る材料搬送システムに使用可能な第３混合マニホールドの様々な構成要素間の連結を図示する概略的相互連結図である。
【図８】本発明の１つの実施形態に係る第４加工材料搬送システムの少なくとも一部の様々な構成要素間の連結を図示する概略的相互連結図であって、主供給容器および主還流容器と、冗長なまたは予備の供給容器および還流容器とを含み、切換モジュールが、好ましくは、（ｉ）供給容器と還流容器との間、および（ｉｉ）主容器と２次容器との間のいずれかに流れを切り換えるように構成されている、概略的相互連結図である。
【図９】本発明の１つの実施形態に係る第５加工材料搬送システムの少なくとも一部の様々な構成要素間の連結を図示する概略的相互連結図であって、供給容器、還流容器、および予備容器を含み、切換モジュールが、好ましくは、いずれかの容器間で流れを切り換えるように構成されている、概略的相互連結図である。
【図１０】本発明の１つの実施形態に係る第６加工材料搬送システムの少なくとも一部の様々な構成要素間の連結を図示する概略的相互連結図であって、供給容器、還流容器、および供給／還流切換モジュールを含み、供給／還流切換モジュールが、下流システム構成要素を介したバルク流方向に影響することなく、供給容器と還流容器との間の作動を切り換えるように構成されている、概略的相互連結図である。
【図１１Ａ】（ｉ）４つの材料を収容する冗長な対の（好ましくはライナー式）容器（合計で１６個の容器）からの圧力分配により供給される４つの異なる加工材料と、（ｉｉ）管路により供給される２つの異なる加工材料と、の様々な組み合わせを、各々が少なくとも３つのウェハ加工ステーションを有する５つの異なる平坦化ツールに供給するように構成されたシステムの様々な構成要素間の連結を図示する相互連結図であって、本システムが、各平坦化ツールの各ウェハ加工ステーション毎に混合マニホールドを含んでいる、相互連結図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａにおける相互連結図の（左）拡大部分である。
【図１１Ｃ】図１１Ａにおける相互連結図の（右）拡大部分である。
【図１２】１６個の容器を含む図１１Ａに図示されたシステムの一部を示す透視図である。
【図１３Ａ】圧力キャビネット内に配置され、本発明の様々な実施形態に係る流体供給システムに使用可能な、圧縮部を含むドラムの上部断面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａにおける圧縮ドラムを収容する圧力キャビネットの透視図である。
【図１４】複数ステーション半導体平坦化ツールに適用されるウェハ加工方法のパラメータを開示する表であって、加工材料の混合物が、第１ステーションＰ１に供給される時間に対して変化する組成を有している表である。
【図１５】従来のシステムおよび加工方法を採用する複数ステーション半導体平坦化ツールにおける様々なステーションのウェハ加工時間を表す棒グラフである。
【図１６】本発明の様々な実施形態に係るシステムおよび方法により、第１ステーションにおいて時変組成を有する加工材料を採用する複数ステーション半導体平坦化ツール、または異なる組成を有するあらゆる数の加工材料を連続的に採用する複数ステーション半導体平坦化ツールの、様々なステーションにおける改善されたウェハ加工時間を表す棒グラフである。
【図１７】本発明の実施形態に係るシステムおよび方法を用いる複数ステーション半導体平坦化ツールにおける第１および第２プラテンにより採用された様々なテスト加工で得られた、加工時間およびディッシング（ｄｉｓｈｉｎｇ）測定値を含むテストデータを、従来の加工と比較して提供する表である。
【図１８Ａ】第１時間依存型混合物組成プロファイルを図示する、重ね合わせられた折れ線グラフであって、本発明の実施形態に係るシステムおよび方法に使用可能な、ウェハ加工中に半導体平坦化ツールの第１ステーションに供給される複数の加工材料の混合物における様々な構成要素についての時間の関数としての流量を含んでいる、折れ線グラフである。
【図１８Ｂ】第２時間依存型混合物組成プロファイルを図示する、重ね合わせられた折れ線グラフであって、本発明の実施形態に係るシステムおよび方法に使用可能な、ウェハ加工中に半導体平坦化ツールにおける第１ステーションに供給される複数の加工材料の混合物の様々な構成要素についての時間の関数としての流量を含んでいる、折れ線グラフである。
【図１９Ａ】貯蔵容器から供給される、ＶＡＺと表示された事前混合された組成物で研磨された２つのウェハに関して得られたウェハ位置の関数としての銅除去率プロファイル（オングストローム／分）データの、重ね合わせられたプロットを含んでいる。
【図１９Ｂ】濃縮された加工材料構成要素を使用する使用位置またはその近傍で混合された、ＶＡＺと表示された組成物で研磨された２つのウェハに関して得られたウェハ位置の関数としての銅除去率プロファイル（オングストローム／分）データの重ね合わせられたプロットを含んでいる。
【図２０】第１加工部において平坦化ツールの第１ステーションで「ＶＵＬ」と表示された組成物を用いてウェハを研磨し、引き続き、中断することなく第２加工部において「ＶＡＺ」と表示された組成物を用いて研磨する研磨時間（秒）の関数としての予想および実際の銅除去量（オングストローム）を示す折れ線グラフである。
【図２１Ａ】化学機械平坦化加工を適用する前の、マイクロ電子デバイス基板上に堆積された様々な例示的な層の概略断面図であって、バルク層およびランディング（ｌａｎｄｉｎｇ）層の典型的な厚さの範囲を（キロオングストロームで）示している、概略断面図である。
【図２１Ｂ】化学機械平坦化加工を適用する前の、特定のバルクおよびランディング層の厚さを含む、マイクロ電子デバイス基板上に堆積された様々な層の第１例の概略断面図である。
【図２１Ｃ】化学機械平坦化加工を適用する前の、特定のバルクおよびランディング層の厚さを含む、マイクロ電子デバイス基板上に堆積された様々な層の第２例の概略断面図である
【図２１Ｄ】マイクロ電子デバイス基板上に堆積された様々な層の第３例の概略断面図であって、「Ｐ１初期」加工部により除去されるバルク層の第１部分と、「Ｐ１後期」加工部により除去されるバルク層の第２部分とを示している、概略断面図である。
【図２１Ｅ】ＣＭＰツールの複数ステーションにおけるプラテンＰ３で加工可能な、マイクロ電子デバイス基板上の誘電層上に堆積された障壁層の概略断面図である。
【図２２Ａ】図示された粒径分布プロファイル（右側）を有する第１加工材料前駆物質を含む混合された加工材料を生成するための０〜１２０秒以内の期間の時間関数としての流量パラメータ（左側）を含み、この第１加工材料前駆物質が７５ナノメートルの識別粒径分布ピークを有している。
【図２２Ｂ】図示された粒径分布プロファイル（右側）を有する第２加工材料前駆物質を含む混合された加工材料を生成するための０〜１２０秒以内の期間の時間関数としての流量パラメータ（左側）を含み、この第２加工材料前駆物質が２５ナノメートルの識別粒径分布ピークを有している。
【図２２Ｃ】図示された粒径分布プロファイル（右側）を有する第３加工材料前駆物質を含む混合された加工材料を生成するための０〜１２０秒以内の期間の時間関数としての流量パラメータ（左側）を含み、この第３加工材料前駆物質が５０ナノメートルの識別粒径分布ピークを有している。
【図２２Ｄ】時間依存型加工材料混合物を得るために組み合わされる図２２Ａ〜２２Ｃに図示された粒径分布プロファイルを有する第１、第２、および第３加工材料前駆物質の、６１〜９０秒以内の期間の時間関数としての前駆物質流量パラメータ（左側）を含み、第１、第２、および第３重複粒径分布プロファイル（右側）が重ね合わされている。
【図２３Ａ】半導体装置平坦化に関する本発明の様々な実施形態に係るシステムおよび方法に使用可能な、「標準ＶＡＺ」と表示される第１不希釈複数構成要素加工材料の組成情報の表を提供している。
【図２３Ｂ】半導体装置平坦化に関する本発明の様々な実施形態に係るシステムおよび方法に使用可能な、「ＶＡＺ−Ｘ」、「ＶＡＺ−Ｄ」および「ＶＡＺ−Ｃ」と表示される第２、第３、および第４希釈複数構成要素平坦化加工材料の組成情報の表を提供している。
【図２４】図２３Ｂに開示された組成と同一または類似の組成を有する複数構成要素平坦化加工材料を用いて得られた銅除去率（オングストローム／秒）を示す棒グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［発明の詳細な説明、およびその好ましい実施形態］
以下の特許文献の開示は、参照によって、各々の全体が本明細書に援用される。
・２００７年５月９日に出願された「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＭＡＴＥＲＩＡＬ  ＢＬＥＮＤＩＮＧ  ＡＮＤ  ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＩＯＮ」という名称の米国特許出願第６０／９１６，９６６号
・２００８年５月９日に出願され、２００８年１１月２０日に国際特許出願公開第ＷＯ２００８／１４１２０６号として公開された、「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＭＡＴＥＲＩＡＬ  ＢＬＥＮＤＩＮＧ  ＡＮＤ  ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＩＯＮ」という名称の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ０８／６３２７６号
・「ＲＥＴＵＲＮＡＢＬＥ  ＡＮＤ  ＲＥＵＳＡＢＬＥ，ＢＡＧ−ＩＮ−ＤＲＵＭ  ＦＬＵＩＤ  ＳＴＯＲＡＧＥ  ＡＮＤ  ＤＩＳＰＥＮＳＩＮＧ  ＣＯＮＴＡＩＮＥＲ  ＳＹＳＴＥＭ」という名称の米国特許第６，６９８，６１９号
・「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＭＩＮＩＭＩＺＩＮＧ  ＴＨＥ  ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＰＡＲＴＩＣＬＥＳ  ＩＮ  ＵＬＴＲＡＰＵＲＥ  ＬＩＱＵＩＤＳ」という名称の米国特許第７，１８８，６４４号
・「ＣＨＥＭＩＣＡＬ  ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ  ＰＯＬＩＳＨＩＮＧ  ＣＯＭＰＯＳＩＴＩＯＮＳ，ＡＮＤ  ＰＲＯＣＥＳＳ  ＦＯＲ  ＴＨＥ  ＣＭＰ  ＲＥＭＯＶＡＬ  ＯＦ  ＩＲＩＤＩＵＭ  ＴＨＩＮ  ＵＳＩＮＧ  ＳＡＭＥ」という名称の米国特許第６，３９５，１９４号
・「ＰＲＯＣＥＳＳＥＳ  ＦＯＲ  ＣＨＥＭＩＣＡＬ−ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ  ＰＯＬＩＳＨＩＮＧ  ＯＦ  Ａ  ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ  ＷＡＦＥＲ」という名称の米国特許第６，５７９，７９８号
・「ＣＨＥＭＩＣＡＬ  ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ  ＰＯＬＩＳＨＩＮＧ  ＣＯＭＰＯＳＩＴＩＯＮＳ  ＦＯＲ  ＣＭＰ  ＲＥＭＯＶＡＬ  ＯＦ  ＩＲＩＤＩＵＭ  ＴＨＩＮ  ＦＩＬＭＳ」という名称の米国特許第６，６９９，４０２号
・２００７年１月３１日に出願された米国特許出願第６０／８８７，４３５号
・２００８年１月３１日に出願され、２００８年８月７日に国際特許出願公開第ＷＯ２００８／０９５０７８号として公開された、「ＳＴＡＢＩＬＩＺＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＰＯＬＹＭＥＲ−ＳＩＬＩＣＡ  ＤＩＳＰＥＲＳＩＯＮＳ  ＦＯＲ  ＣＨＥＭＩＣＡＬ  ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ  ＰＯＬＩＳＨＩＮＧ  ＳＬＵＲＲＹ  ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ」という名称の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０５２６１４号
・２００６年６月６日に出願され、２００６年１２月１４日に国際特許出願公開第ＷＯ／２００６／１３３２４９号として公開された、「ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ  ＣＨＥＭＩＣＡＬ  ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ  ＰＯＬＩＳＨＩＮＧ  ＣＯＭＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＰＲＯＣＥＳＳ  ＦＯＲ  ＳＩＮＧＬＥ  ＰＬＡＴＥＮ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ」という名称の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０２２０３号
本発明は、特定の実施形態において、（少なくとも１つの供給源が好ましくは濃縮されている）異なる加工材料の共通供給源を使用し、各加工ツールおよび／またはステーション毎に少なくとも１つの専用混合マニホールドを使用し、各加工材料の各混合マニホールドへの供給を調節し、且つ異なる加工ツールおよび／または加工ステーションに付随する各混合マニホールドにおいて加工材料を所望の割合で混合することにより、流体を含む供給（加工）材料を、複数の流体を使用する加工ツールおよび／または加工ステーションに供給するシステムおよび方法に関する。構成要素の分離および／または成層化を最小限にするため、１つまたは複数の複数構成要素の加工材料を、好ましくは少なくとも１つの混合マニホールドを介して循環させてもよい。単一の加工材料容器内に配置される構成要素は、実質的な化学反応、沈殿、または分解を起こすことなく、相互に混合可能であるべきである。本明細書に記載されたような、異なる（例えば、濃縮された）加工材料は異なる組成を有することになるものと考えられるが、所望の最終使用用途と合致すれば、異なる加工材料供給源により供給される複数構成要素の加工材料において共通の構成要素が存在し得る。１つの実施形態では、少なくとも１つの加工材料は、複数の組成的に異なる構成要素を含む。
【００２１】
本発明の実施形態に係るシステムおよび方法は、以下を含む複数の利点を提供する。
・並行して作動する複数の流体を使用する加工ツールステーションへの加工材料の供給におけるばらつきの低減。
・連続した材料（例えば、半導体装置）加工工程中に、時間関数として加工材料の組成を変化させることが可能。
・スループットを最大化するために、プラテンからプラテンおよび／または層から層であろうとなかろうと、連続する複数工程加工作業を最適化させることが可能。
・使用位置で（例えば、相互におよび／または他の構成要素と）混合されるあらゆる数の高濃縮材料を使用可能。
・様々な加工材料混合成分の必要性の排除。
【００２２】
図２は、異なる加工材料混合物を半導体平坦化ツール２０に供給するように構成され、且つ（図１Ｂに関して本明細書において上述した）複数の加工ステーション２２，２４，２６，２８，３０を備える、本発明の１つの実施形態に係る加工材料搬送システム１００における少なくとも一部の様々な構成要素間の連結を図示する概略図であり、少なくとも特定のステーション２２，２４，２６は、加工プラテン２３，２５，２７を含んでいる。第１〜第５加工材料の共通容器１０１〜１０５が、水および過酸化水素等の（例えば、管路により供給される）加工材料のさらなる供給物１０６，１０７とともに設けられている。共通容器１０１〜１０５はそれぞれ、好ましくは、オーバーパック内に配置された折り畳み式ライナーを含んで、流体供給源１０８により制御された加圧を受ける間隙空間を画定し、ライナーが圧縮されて加工材料がライナーから分配される。このような圧力分配は、ポンプによる加工材料の移動の必要性を排除し得る。別の実施形態では、様々な種類の容器と、加圧および／またはポンプ手段とが採用され得る。
【００２３】
加工材料搬送システム１００は、好ましくは、各加工ステーション２２，２４，２６，２８，３０について専用の材料混合マニホールド１１１，１１２，１１３，１１４，１１５を含み、各専用材料混合マニホールドは、（例えば、共通容器１０１〜１０５または供給物１０６，１０７からの）様々な加工材料を所望の割合で混合するよう構成されている。このような混合は、好ましくは、最終使用位置またはその近傍で行われる。混合されると反応したり、あるいは不適合となり得る加工材料の組み合わせの場合、このような加工材料を使用位置の直前で（所望の割合で）混合用に相互に分けておくことにより、上記問題が回避される。図示のように、各混合マニホールド１１１〜１１５は、（例えば、「サブファブ」レベルに配置された）付随する材料供給容器１０１〜１０５の１つ上のフロアに典型的に位置する、半導体加工設備の「ファブ」レベルに配置されてもよい。材料搬送システム１００における容器１０１〜１０５および他のあらゆる所望の構成要素（例えば、フィルタ、脱気装置、流量制御要素等）は、適切なエンクロージャ１１０内に配置されてもよい。
【００２４】
本明細書において使用されるような「混合マニホールド」という用語は、材料の複数の流れを受け入れ、且つこのような材料を相互に接触可能とするように構成されたあらゆる様々な構造物を含むものとして解釈されるべきである。１つの実施形態では、混合マニホールドは、複数の流体連結を有する管または導管を画定する構造物を含む。別の実施形態では、混合マニホールドは、様々な材料の流れが相互に接触可能なように構成された、１つまたは複数の管または導管の取付部品（例えば、継手、エルボ等）を含む。混合マニホールドは、好ましくは、当該混合マニホールド内に収容される（例えば、流される）材料と反応しない材料から形成される。１つの実施形態では、混合マニホールドは、機械加工や穴あけ等の従来の技術により様々な流路が画定されたフルオロポリマー構造物（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のブロック等）を含んでいる。混合マニホールドは、さらに、手動または自動で作動され得る、バルブ等のあらゆる様々な流量制御装置を含み得る。さらに、本明細書に記載されているような、あらゆる様々な種類のセンサがマニホールドにさらに追加または統合されてもよい。
【００２５】
図２は、本発明の理解を明確にするために、単純化した形態で提供されている。当業者であれば理解するように、および以下に詳細に説明するように、市販のシステムの動作および制御を拡張するため、多数の構成要素を追加することが望ましい。
【００２６】
１つの実施形態では、流体を含む複数構成要素の供給材料は、混合マニホールドおよびその後加工ツール内等の使用位置に分配される前、または材料の貯蔵および／または運搬用の１つまたは複数の容器に分配するため、実質的に均一状態に保たれる。１つの実施形態では、循環装置は、第１容器の折り畳み式ライナーと第２容器の折り畳み式ライナーとを含む流路において可逆的流量循環装置を含み得る。容器間に流体を循環させる加工は、流体を実質的に均一状態に保つためのに役立つ。循環を必要とする加工材料は、好ましくは、使用位置に分配する前に少なくとも一回、１つの容器から他の容器に循環される。好ましい循環装置は、１つの容器の内容物を他の容器に圧力分配し、また、その逆に圧力分配できるように構成された構成要素を含む。当業者であれば理解するように、代替的にまたは追加的に、循環装置は、（ポンプ、容積型ポンプ、蠕動ポンプ、ピストンまたはバネ駆動装置等を含む）あらゆる所望の材料循環構成要素を含み得る。
【００２７】
図３は、加工材料搬送システム５０における少なくとも一部を図示しており、加工材料搬送システム５０は、第１流体を含む複数構成要素供給材料を循環させるように構成され、加工ツール９９（または、代替的に、材料貯蔵容器および／または材料運搬容器等の別の使用位置、または混合材料を貯蔵容器等の１つまたは複数の適切な容器に分配および／または梱包するために使用される分配および／または梱包ツール）に最終分配するため、混合マニホールド９５に複数構成要素供給材料を制御放出する前に、複数構成要素供給材料の均一性を維持する。システム５０は、加工材料供給容器５１を含み、加工材料供給容器５１は、第１折り畳み式ライナー５４を収容する第１ハウジング５２を有する。第１シール可能容積５３は、第１ハウジング５２と第１折り畳み式ライナー５４との間に画定されている。第１ハウジング５２は、好ましくは、第１ライナー５４より強固であるため、第１シール可能容積５３の加圧は、第１折り畳み式ライナー５４を圧縮してライナー５４内のあらゆる供給材料を供給容器５１から放出するのに有効である。供給容器５１に取り付けられた第１蓋５６は、流体流路（即ち、流体供給路）を含み、この流体流路は、第１折り畳み式ライナー５４の内部５５と第１放出または還流導管７１との間の流体連結を可能にする。オプションの第１浸漬管５７は、第１蓋５６から第１折り畳み式ライナー５４の内部５５内に延在し、分配を補助し得る。循環および分配前および／または循環および分配中であろうとなかろうと、供給容器５１または供給容器５１の内容物の重量または他の測定可能なパラメータを感知するため、オプションの第１スケールまたは他のセンサ５９が配置され得る。
【００２８】
システム５０は、さらに、供給容器５１と特徴が同類または実質的に同一であり得る還流容器６１を含む。代替的に、還流容器６１は、容量、材料、分配の種類、または他の所望の局面において、供給容器５１と異なってもよい。還流容器６１は、第２折り畳み式ライナー６４を収容する第２ハウジング６２を含み、第２折り畳み式ライナー６４と第２ハウジング６２との間に第２シール可能容積６３が配置されている。第２蓋６６は、還流容器６１に取り付けられ、第２折り畳み式ライナー６４の内部６５と第２放出または還流導管７２との間の流体連結を許容する流体流路を含む。オプションの第２浸漬管６７は、第２蓋６６から第２折り畳み式ライナー６４の内部まで延在し、分配を補助し得る。還流容器６１または還流容器６１の内容物とセンサ通信を行うオプションの第２スケールまたは他のセンサ６９がさらに設けられてもよい。
【００２９】
容器５１，６１のうちの少なくとも１つの内容物が空になったときにシステム５０に新しい（例えば、材料を含んだ）容器を導入できることを含む目的のため、放出／還流導管７１，７２に遮断弁７５，７６がそれぞれ設けられている。循環導管７３は、遮断弁７５，７６間に延在し、循環導管７３に沿って配置されているのは、オプションの加工材料特性センサ７７、オプションの加工材料流量センサ７８、および出口弁７９であり、循環導管７３と下流流量制御装置６０との間で、間欠的に、あるいは制御可能に、あるいは選択的に流体連結が行われる。
【００３０】
供給容器５１における第１シール可能容積５３と、還流容器３０における第２シール可能容積６３と選択的に流体連結する少なくとも１つの圧力供給源８０が設けられている。少なくとも１つの圧力供給源８０と容器５１，６１との間に配置されているのは、弁８３，８４である。弁８３は、導管８１，８５を介した少なくとも１つの圧力供給源８０と第１シール可能空間５３との間の流路を開くために選択的に作動可能であり、さらに第１シール可能空間５３から通気孔８３’に圧力を放出するために作動可能である。同様に、弁８４は、導管８２，８６を介した少なくとも１つの圧力供給源８０と第２シール可能空間６３との間の流路を開くために選択的に作動可能であり、さらに第２シール可能空間６３から通気孔８４’に圧力を放出するために作動可能である。各弁８３，８４は、好ましくは三方弁であり、または１つまたは複数の二方弁と置換されてもよい。
【００３１】
循環導管７３と流体連結する出口弁７９または（図示しない）通気孔弁に吸引を行うなどして、システム５０の作動前に、循環導管７３から流体を抜いてもよい。循環導管７３の長さおよび直径は、２つの容器５１，６１間に所望の容量を提供するように選択され得る。所望に応じて混合作用を向上させるため、オリフィスまたは弁等の１つまたは複数のオプションの流量制限要素または（図示しない）流入混合要素を循環導管７３内に配置してもよい。
【００３２】
システム５０の作動では、加圧流体（例えば、空気または窒素等の気体、または水等の液体等）が、少なくとも１つの圧力供給源８０から、導管８１、弁８３、導管８５、および蓋５６を介して供給されて、第１シール可能容積または空間５３が加圧され（またはその圧力が変更され）、第１折り畳み式ライナー５４が圧縮されて第１供給材料の一部がライナー５４から第１放出導管７１と弁７５とを介して循環導管７３に放出される。本発明の特定の実施形態では、加圧流体を供給して折り畳み式ライナーまたはハウジング内部を圧縮し、折り畳み式ライナーまたはハウジング内部から材料を移動させているが、同じ結果をもたらす他の機械、装置または機構（例えば、ピストンおよび／またはバネ駆動機構）を使用することもできる。上記作動中、混合マニホールド９５および加工ツール９９（または他の使用位置）との流体連結を無効化するために、出口弁７９が配置されている。第２弁７６は、第１供給材料の流量が還流容器６１の第２折り畳み式ライナー６４に入るのが許容されるときに開かれ得り、折り畳み式ライナー６４の容量が増大したときに、第２シール可能空間６３を通気するため、弁８４が開かれる。十分な量の第１供給材料が循環導管７３に（およびオプション的に還流容器６１内に）導入された後、加圧流体が、少なくとも１つの圧力供給源８０から、導管８２、弁８４、導管８６、および第２蓋６６を介して供給されて、第２シール可能空間６３が加圧されることで、第１供給材料が第２ライナー６４から第２放出導管７２および弁７６を介して循環導管７３に放出される。
【００３３】
各容器５１，６１の作動状態は、第１供給材料の循環方向に依存して、時間の経過とともに繰り返し変化し得る。「供給容器」および「還流容器」という名称は、本明細書では単に参照しやすいように用いられ、この点で制限することを意図するものではない。容器５１，６１の一方が、最初は第１供給材料で充填される一方で、容器５１，６１の他方が、最初は空であってもよい。容器５１，６１のいずれかまたは双方は、空になるとシステム５０から排除され、好ましくは第１供給材料が補充された対応する容器と交換され得る。
【００３４】
少なくとも１つの圧力供給源８０から第１シール可能容積５３と第２シール可能容積６３とを連続して加圧する加工は、必要に応じて逆転および繰り返され、最初に供給容器５１内に収容される第１供給材料を循環させ、望ましくは第１供給材料を均一状態に維持する。第１供給材料の均一性は、センサ７７で監視される。このようなセンサ７７は、伝導性、濃度、ｐＨ、および組成等の、供給材料のあらゆる所望の１つまたは複数の特性を測定し得る。１つの実施形態では、センサ７７は、光電気粒径分布センサ等の粒子センサを備える。別の実施形態では、センサ７７は、高純度伝導性センサを備える。センサ７７によって生成される信号に反応して、循環が実行および／または変更され得る。流量センサ７８は、同様に、第１供給材料の均一性を監視するために用いられ得る。例えば、第１供給材料が実質的に異なる粘度の構成要素を含んでいる場合、流量が複数回逆転した後の循環導管７３の流速が実質的に一定であれば、供給材料は実質的に均一状態にあると言えよう。
【００３５】
第１供給材料の均一状態が達成されたときに、第１供給材料は、弁７９から第１流量制御要素６０を介して混合マニホールド９５に供給され得る。混合マニホールド９５では、第１供給材料は、第２流量制御装置９０を介して第２加工材料供給源９１から供給される第２供給材料と混合される。第１供給材料の流速および割合と、第２供給材料の流速および割合とは、流量制御要素６０，９０によりそれぞれ調整され得る。混合マニホールドから、（（図示しない）追加の供給材料供給源によって提供されるさらなる供給材料を含み得る）第１供給材料と第２供給材料とのうちのいずれかの混合物が、加工ツールや、１つまたは複数の（例えば、材料の貯蔵および／または運搬用）容器または混合された加工材料を１つまたは複数の容器に梱包するために採用される１つまたは複数のツール等の使用位置に供給される。
【００３６】
当業者であれば認識するように、所望の種類および程度の加工材料流量制御を提供するために、あらゆる望ましい流量制御要素が使用され得る。１つの実施形態では、専用流量制御要素を有さない加工材料供給源もあれば、専用流量制御要素を有する加工材料供給源もある。流量制御要素は、所望であれば、混合マニホールドに組み込まれてもよい。流量以外のパラメータ（例えば、粒子数、粒径分布、濃度、ｐＨ、伝導性、密度、および組成）を測定する１つまたは複数のセンサを、流量制御要素と併用し、適切な組成の混合物が提供されることを確実にしてもよい。例えば、以下の方法のいずれかにより、（例えば、１つまたは複数のＡＴＭＩ  ＮＯＷＰａｋ（商標）容器からの）圧力により分配される材料の分配に対する流量制御を行ってもよい。
・固定されたオリフィスを介して分配する容器への供給圧力のＩ対Ｐ（電流対圧力）またはＶ対Ｐ（電圧対圧力）制御
・流量計によるフィードバックを用いた容器への供給圧力のＩ対Ｐ（電流対圧力）またはＶ対Ｐ（電圧対圧力）制御
・流量計のフィードバックにより制御される弁の制御
・時間に対する供給容器の重量の監視
好ましい実施形態では、流量制御要素は流量制御装置を備える。様々な種類の流量制御装置が採用され得るが、望ましい流量制御装置の種類の例は、ＮＴ（登録商標）電子流量制御装置（米国ミネソタ州チャスカのＥｎｔｅｇｒｉｓ、Ｉｎｃ．）である。「流量制御装置」という用語は、以下のいくつかの実施形態で用いられることになる。それぞれの場合で、流量制御装置として他の種類の流量制御要素と置換され得ることを理解すべきである。１つの実施形態では、流量制御要素は、（例えば、ニードル弁または制御可能な流量特性を有する適切な他のあらゆる種類の弁を含む）手動または自動作動弁を備えている。
【００３７】
システム５０の様々な構成要素のいずれかの作動は、制御装置９６を用いるなどして自動化されてもよい。このような制御装置９６は、さらに、（例えば、センサ７７，７８およびスケール５９，６９を含むがこれらに限定されない）様々な種類のセンサからのセンサ入力信号を受信し、予めプログラムされた命令に従って適切な動作を実行し得る。１つの実施形態では、制御装置９６は、マイクロプロセッサを基礎とした産業用制御装置、パーソナルコンピュータ等を備える。
【００３８】
半導体製造の背景において、加工材料を循環させるためのライナー式容器の使用は、混合された供給容器を用いた従来型システムに対して特定の利点をもたらす。（例えば、スラリーを循環させるときの）ポンプ使用や加速するポンプ摩耗が回避され得る。ライナー式容器は、上部空間がない状態、または上部空間がないことに近い状態に加工材料を維持することを可能にするので、加工材料と環境ガス（例えば、空気）との間の接触が最小限となる。さらに、このようなライナーは使い捨て可能であるため、機械的に混合された加工材料の供給タンクの定期的な洗浄および保守は不要である。
【００３９】
図３に図示された循環導管７３は、混合マニホールド９５を介した加工材料の循環を行わない。循環路出口弁７９が循環導管７３と流量制御装置６０との間の流体連結を無効化する場合、弁７９と混合マニホールド９５との間に配置された加工材料は、材料特性、導管寸法、貯蔵時間等を含む様々な要因に応じて、分離または成層化し得る。したがって、特定の実施形態おいては、第１材料の分離または成層化の可能性を排除するように、第１材料循環流路は混合マニホールドを導通することがより望ましいことがある。
【００４０】
図４には、混合マニホールドを介した加工材料の循環を含む加工材料搬送システムが図示されている。システム１５０は、加工材料を循環させるように構成された２つの供給源を含む、４つの異なる加工材料の供給源を含んでいる。第１複数構成要素加工材料は、第１供給容器１５１Ａにより、第１流量制御装置１５２を介して、混合マニホールド１９５内に配置された第１循環弁１５７に供給され得る。第１加工材料を所望の均一状態に維持するため、第１加工材料は、第１循環弁１５７の１つの（例えば、ノーマルオープンの）ポートを介して第１還流容器１５１Ｂに循環され得る。第１加工材料を混合マニホールド１９５の共通導管１９６に分配することが望ましい場合、第１還流容器１５１Ｂへの（例えば、ノーマルオープンの）ポートを閉じ、別の（例えば、ノーマルクローズの）ポートを開き、第１加工材料を共通導管１９６に受け入れることにより、第１循環弁１５７を分配作動に切り換えてもよい。同様に、第２複数構成要素の加工材料は、第２供給容器１６１により、第２流量制御装置１６２を介して、混合マニホールド１９５内に配置された第２循環弁１６７に供給され得る。第２加工材料を第１循環弁１６７の１つの（例えば、ノーマルオープンの）ポートを介して第２還流容器１６１Ｂに循環させることにより、第２加工材料を望ましい均一状態に維持してもよい。第２加工材料を共通導管１９６内に分配することが望ましい場合、第２還流容器１６１Ｂへの（例えば、ノーマルオープンの）ポートを閉じ、弁１６７の別の（例えば、ノーマルクローズの）ポートを開き、第２加工材料を共通導管１９６に受け入れることにより、第２循環弁１６７を分配作動に切り換えてもよい。図４に図示されるように、第１加工材料は、研磨剤を含む濃縮材料であってもよく、第２加工材料は、阻害剤を含む濃縮材料であってもよい。
【００４１】
第３および第４加工材料供給源１７１，１８１はそれぞれ、再循環機能を有することなく、流量制御装置１７２，１８２および（例えば、ノーマルクローズの）弁１７７，１８７を介して、第３および第４加工材料を混合マニホールド１９５の共通導管１９６に供給し得る。例えば、加工材料は、単一の成分を含み、および／または分離または成層化しない場合、上記の再循環は必要とされないことがある。図示のように、第３加工材料は、過酸化水素を含み得り、第４加工材料は、水を含み得る。所望の別の加工材料を使用してもよい。
【００４２】
図４は、４つの供給源１５１Ａ，１６１Ａ，１７１，１８１から加工材料を受け入れる、混合マニホールド１９５内の（三方弁１５７，１６７および二方弁１７７，１８７を含む）特定の一群の弁１９７を図示しているが、任意の混合マニホールド１９５内にあらゆる所望の数または構成の弁および／または他の流量制御装置が設けられてもよく、混合マニホールド１９５が、あらゆる望ましい数の加工材料供給源から加工材料を受け入れるように構成されてもよいことは理解されるべきである。１つの実施例では、逆流を防止する１つまたは複数の逆止め弁が混合マニホールドに組み込まれてもよい。好ましい実施形態では、混合マニホールドの出口ポートまたは放出ポートで所望の混合生成物、流速、選択された材料の割当量等を得るため、所望の数の弁が、（例えば、混合マニホールド内にまたは混合マニホールドの上流に）設けられ、マニホールドを流通するあらゆる選択材料の流量を選択的に許可または防ぐ。
【００４３】
混合マニホールド１９５は、任意に、加工ツールまたは加工ツールのステーション（例えば、図１Ｂに関して上記で説明した加工ツールの第１プラテン２３）等の使用位置に供給される所望の加工材料混合物の２つ以上の加工材料間の混合を促進するため、流入ミキサー１９８（例えば、静的ミキサー）を含んでもよい。
【００４４】
複数の加工ツールおよび／または複数の加工ツールの複数の加工ステーション（または他の所望の複数の使用位置）を含むシステムの場合、好ましくは、加工ツールおよび／またはステーション（または各他の使用位置）毎に、専用混合マニホールドが設けられる。図４は、混合マニホールド１９５に隣接配置される第２プラテン２５および第３プラテン２７を図示しているが、これらのようなプラテン２５，２７はそれぞれ、好ましくは、（図示しない）個別の専用混合マニホールドを有する。
【００４５】
１つの実施形態では、本明細書に記載のように、少なくとも１つの分配ツールが、システムにおける少なくとも１つの混合マニホールドに連結可能であり、この少なくとも１つの分配ツールは、第１および第２加工材料のうちの少なくとも１つの混合物を受け入れるように配置され、且つ前記少なくとも１つの混合物を少なくとも１つの貯蔵容器に分配または搬送するように構成される。また、１つまたは複数の分配ツールは、様々な貯蔵容器内に１つまたは複数の加工材料混合物を梱包する役割も果たし得る。このような梱包は、好ましくは、少なくとも１つの貯蔵容器内に混合された材料を密封する役割を果たす。混合された材料を収容する貯蔵容器は、次の段階で、分配ツールに隣接する別の加工ツールで短期的に使用されるか、または他の場所で使用されるために搬送され得る。
【００４６】
図５は、第１および第２供給容器２０１Ａ，２０２Ａからそれぞれ第１および第２加工材料を受け入れるように構成された混合マニホールド２００を図示しており、第１および第２加工材料はそれぞれ、第１および第２循環制御弁２１１，２１２をそれぞれ介して、第１および第２還流容器２０１Ｂ，２０２Ｂに循環される。混合マニホールド２００は、さらに、制御弁２１３，２１４をそれぞれ介して、第３および第４加工材料供給物２０３，２０４からそれぞれ第３および第４加工材料を受け入れるように構成されている。各制御弁２１１，２１２，２１３，２１４は、好ましくは、マニホールド２００の共通導管２１９からの逆流を抑制するため、付随する逆止め弁２１１’，２１２’，２１３’，２１４’（各場合において、それぞれ、任意に、その出口に沿って弁２１１，２１２，２１３，２１４内に組み込まれている）を含んでいる。逆止め弁２１２’〜２１４’が対応する制御弁２１２〜２１４内に組み込まれる場合、逆止め弁２１２’〜２１４’を各制御弁２１２〜２１４の本体部分内に保持するため、プラグ２１５〜２１７が設けられ得る。様々な加工材料の導管を共通導管２１９に連結するため、継手および／または他の連結構成要素が設けられ得る。各加工材料は、望ましくは、混合マニホールド２００の上流の（図示しない）専用の流量制御装置を介して供給される。混合マニホールド２００は、さらに、任意の流入混合要素２１８を含み得る。（上述のような）加工ツール２０、または代替的に、材料貯蔵および／または運搬容器は、望ましくは、第１〜第４加工材料のあらゆる組み合わせの混合物を受け入れるため、混合マニホールドの下流に配置され、このような混合物の組成および／または流速は、（図示しない）上流の流量制御装置および／または制御弁２１１〜２１４の作動により迅速に変化するようにされている。マニホールド２００を使用して、例えば、平坦化ツールの（プラテンを含む）加工ステーションに加工材料を供給してもよい。
【００４７】
図６は、第１供給容器２０１から第１加工材料を受け入れるように構成された混合マニホールド２１０を図示しており、この第１加工材料は、第１循環制御弁２１１を介して第１還流容器２０１Ｂに循環される。混合マニホールド２１０は、さらに、第２および第３加工材料供給部２０２，２０３からそれぞれ、制御弁２１２，２１３をそれぞれ介して、第２および第３加工材料を受け入れるように構成されている。各制御弁２１１，２１２，２１３は、好ましくは、混合マニホールドの共通導管２１９からの逆流を抑制するため、付随する逆止め弁２１１’，２１２’，２１３’（各場合において、それぞれ、任意に、その出口に沿って弁２１１、２１２、２１３内に組み込まれている）を含んでいる。逆止め弁２１２’〜２１３’を対応する制御弁２１２〜２１３内に組み込む場合、逆止め弁２１２’，２１４’を各制御弁２１２，２１３の本体部分内に保持するため、プラグ２１５〜２１６が設けられ得る。様々な加工材料の導管を共通導管２１９に連結するため、継手および／または他の連結構成要素が設けられ得る。前述のように、各加工材料は、望ましくは、混合マニホールド２１０の上流に配置された（図示しない）専用の流量制御装置を介して供給され、混合マニホールド２１０は、さらに、任意の流入混合要素２１８を含み得る。混合マニホールド２１０は、好ましくは、第１〜第３加工材料のあらゆる組み合わせの混合物を下流の加工ツール２０（または他の所望の使用位置）に供給するために配置され、このような混合物の組成および／または流速は、（図示しない）上流の流量制御装置および／または制御弁２１１〜２１３の作動により迅速に変化するようにされている。
【００４８】
図７は、第１加工材料供給部２０１から第１制御弁２１１を介して第１加工材料を受け入れ、且つ第２制御弁２１２を介して第２加工材料供給部２０２を受け入れるように構成された混合マニホールド２２０を図示しており、どちらの加工材料も混合マニホールド２２０を循環しないようにされている。各制御弁２１１，２１２は、好ましくは、付随する逆止め弁２１１’，２１２’を有する。第１および第２加工材料の導管を共通導管２１９に連結するため、継手２１５および／または他の相互連結構成要素が設けられ得る。前述のように、各加工材料は、望ましくは、混合マニホールド２１０の上流の（図示しない）専用流量制御装置を介して供給され、混合マニホールド２２０は、さらに、任意の流入混合要素２１８を含み得る。混合マニホールド２２０は、好ましくは、あらゆる所望の割合の第１および第２加工材料の混合物を下流の加工ツール２０（または他の所望の使用位置）に供給するように配置されている。マニホールド２２０は、すすぎ洗いまたはパッド洗浄ステーションへの材料の供給に使用するのに適し得る。
【００４９】
図５〜７は、特定の混合マニホールド構成を図示しているが、当業者であれば、あらゆる望ましい数の加工材料を混合するために同類の混合マニホールドを構築し得ることを理解するであろう。この場合、あらゆる、または全ての加工材料も、混合マニホールドを循環するようにされている。混合マニホールドに供給されるあらゆる特定の加工材料用に冗長または予備の容器対を設ける場合、このような冗長対の一方または双方に含まれる材料を、アイドル状態時または使用前の所望のある時点で、混合または撹拌するようにされてもよい。好ましくは、制御システムは、対応する「有効な」容器対から特定量の材料が分配された後（または対応する「有効な」容器対内に閾量の材料が残っているとき）、「アイドル状態」の予備用容器対の間で混合作業を開始する。制御システムは、いつ混合を開始し、対応する「有効な」容器対から材料が完全になくなる前にいつ予備容器対に切り換えるのかを予測または決定するようにプログラムされ得る。１つの実施形態では、流量制御装置を用いて、任意の容器対から分配された材料の量を追跡または監視することができ、結果として得られる信号は、容器補充作動、容器切換作動、および／または容器対切換作動を開始するために使用できる。
【００５０】
図８は、混合マニホールド２４２を循環するようにされた第１加工材料用の冗長な容器対を含む、加工材料搬送システム２２０における少なくとも一部の様々な構成要素を図示している。図８には、単一の加工材料の混合マニホールド２４２への供給が図示されているが、このような材料をあらゆる所望の調整可能な流量および／または割合で混合し、且つ加工ツール（例えば、上述したようなＣＭＰツール２０のプラテン２３）または他の所望の使用位置に分配するため、個別の流量制御を有し、且つ循環するようにされてもされていなくても、さらなる加工材料が混合マニホールド２４２に供給されるようにされていることを理解すべきである。
【００５１】
搬送システム２２０は、主第１材料供給容器２２１Ａ、主第１材料還流容器２２１Ｂ、副第１材料供給容器２２１Ａ、および主第１材料還流容器２２１Ｂを含み、主第１材料容器対２２１Ａ，２２１Ｂからの第１加工材料が混合マニホールド２４２に送出される第１状態から、副第１材料容器対２２１Ｃ，２２１Ｄからの第１加工材料が混合マニホールド２４２に送出される第２状態に、流量を切換可能な供給／還流切換装置２３１を有している。主材料容器対２２１Ａ，２２１Ｂが使用される場合、（混合マニホールド内の背圧を調節し、分配作動中の容器のいずれかへの第１加工材料の制御されない流量を防止するために）主第１材料供給容器２２１Ａからの材料は、供給／還流切換装置２３１、流量制御装置２４０、混合マニホールド２４２、背圧マニホールド２４４を循環し、再び供給／還流切換装置２３１を介して主第１材料還流容器２２１Ｂに循環する。いずれか一方の容器対は、供給／還流切換装置２３１を用いて、選択的に分離され得る。副材料容器対２２１Ｃ，２２１Ｄの使用前または使用予定時に、副第１材料供給容器２２１Ｃからの材料は、供給／還流切換装置２３１、流量制御装置２４０、混合マニホールド２４２、背圧マニホールド２４４を循環し、再び供給／還流切換装置２３１を介して副第１材料還流容器２２１Ｄに循環する。
【００５２】
主および副第１材料容器対２２１Ａ〜２２１Ｂ，２２１Ｃ〜２２１Ｄの使用により、混合マニホールド２４２への第１材料の供給を中断することなく、１つの容器または１つの容器対を（例えば、前記第１材料を収容する）別の容器または別の容器対に交換することができる。供給／還流切換装置２３１を用いることにより、さらに、流量制御装置２４０、混合マニホールド２４２、および背圧マニホールド２４４を介した第１材料流量方向を変えることなく、還流容器２２１Ｂ，２２１Ｄに対する供給容器２２１Ａ，２２１Ｃの供給／還流作動を切り換えることが可能である。供給／還流切換装置２３１は、上記機能を提供するため、当業者が所望に応じて選択および構成するあらゆる種類および数の制御可能な弁を含み得る。切換動作を自動的に開始することができるように、（図示しない）あらゆる様々なセンサが、供給／還流切換装置２３１に連結されてもよい。例えば、センサは、任意の供給容器内の加工材料のレベルが低いことを検出すると、加工材料を別の容器（例えば、付随する還流容器、または冗長な供給容器）から流すことができるように、供給／還流切換装置２３１の切換を開始してもよい。
【００５３】
システム２２０は、好ましくは、脱気、濾過、およびレベル感知の設備のうちの少なくとも１つを含み、これら設備のうちの少なくとも１つは、例えば、これらの設備のうちのいずれかまたは全てを提供するモジュール２３８によって提供され得る。このようなモジュール２３８は、好ましくは、流量制御装置２４０（または他の種類の流量制御要素）の上流に配置される。１つの実施形態では、このようなモジュール２３８は、（図示しない）貯蔵容器を含み、この貯蔵容器の底部から、液体を含む加工材料が抽出され、この貯蔵容器の上部部分から、ガスが抽出されて通気孔に向けられる。このような貯蔵容器内の（例えば、液体を含む）加工材料のレベルおよび／または存在は、貯蔵容器とセンサ通信を行うように配置されたあらゆる適切なセンサで感知され得る。
【００５４】
さらなる実施形態は、第１加工材料が混合マニホールドを循環可能に構成された、（４つではなくむしろ）３つの容器を用い、いずれか１つの容器は、第１加工材料が補充された交換用容器と取り換えられるようにされている。図９を参照すると、加工材料搬送システム２５０の少なくとも一部は、３つの容器２５１Ａ，２５１Ｂ，２５１Ｃを含み、これら３つの容器２５１Ａ，２５１Ｂ，２５１Ｃは、最初は、供給容器２５１Ａ、還流容器２５１Ｂ、および予備供給／還流容器２５１Ｃとして構成され得る。供給容器内に最初に配置される第１加工材料は、供給／還流切換装置２６１、流量制御装置２７０、混合マニホールド２８０、背圧マニホールドを介して循環し、再び供給／還流切換装置２６１を介して還流容器２５１Ｂに循環することができる。大量の第１加工材料が還流容器２５１Ｂに供給される場合、供給容器２５１Ａが空になると、供給／還流切換装置２６１は、第１材料を含む還流容器２５１Ｂが供給容器として作動できるように、好ましくは、さらに、予備還流容器２５１Ｃが還流容器として作動できるように切り換えられ得る。あるいは、予備供給／還流容器２５１Ｃは、最初に多量の第１加工材料を収容し、最初の供給容器２５１Ａが空になったら、供給／還流切換装置２６１は、予備供給／還流容器２５１Ｃが供給容器として作動できるように、好ましくは、さらに、還流容器２５１Ｂが還流容器として機能できるように切り換えられ得る。各容器２５１Ａ，２５１Ｂ，２５１Ｃを独立的に分離させ、各容器を交換用容器と取り換えてもよい。
【００５５】
付随する（図示しない）流量制御装置を有する少なくとも１つのさらなる加工材料が混合マニホールド２８０に供給され、あらゆる所望の割合および流速で第１加工材料と混合されて加工材料混合物が生成され、加工ツール（例えば、上述のようなＣＭＰツール２０のプラテン２３）または他の所望の使用位置に分配され得る。前述のように、システム２５０は、好ましくは、脱気、濾過、およびレベル感知の設備のうちの少なくとも１つを含み、これら設備のうちの少なくとも１つは、例えば、このような設備のうちのいずれかまたは全てを提供するモジュール２３８によって提供され得る。
【００５６】
図１０は、図８〜９で示した実施形態に類似する加工材料搬送システム３００の少なくとも一部を図示しているが、供給／還流切換装置３１１内の様々な切換流路３１２〜３１５が図示されている。システム３００は、加工材料供給容器３０１Ａおよび加工材料還流容器３０１Ｂを含む。加工材料は、供給／還流切換装置３１１、流量制御装置３２０、混合マニホールド３３０、背圧マニホールド３４０を介し、再び供給／還流切換装置３１１を介して、一方の容器から他方の容器に循環し得る。第１作動モードでは、供給／還流切換装置３１１は、流路３１２および３１３を構築し、加工材料供給容器３０１Ａが混合マニホールド３３０に加工材料を供給し、加工材料還流容器３０１Ｂが混合マニホールド３３０から材料を受け入れることができるようにする。第２作動モードでは、供給／還流切換装置３１１は、流路３１４および３１５を構築し、加工材料還流容器３０１Ｂが加工材料を混合マニホールド３３０に供給し、加工材料供給容器３０１Ａが混合マニホールド３３０から材料を受け入れることができるようにする。いずれの作動モードにおいても、流量制御装置３２０、混合マニホールド３３０、および背圧マニホールド３４０を流通する加工材料の方向は変わらない。
【００５７】
付随する（図示しない）流量制御装置を有する少なくとも１つのさらなる加工材料は混合マニホールド３３０に供給され、あらゆる所望の割合および流速で第１加工材料と混合されて加工材料混合物が生成され、加工ツール（例えば、上述したようなＣＭＰツール２０のプラテン２３）または他の所望の使用位置に分配され得る。前述のように、システム３００は、好ましくは、脱気、濾過、およびレベル感知の設備のうちの少なくとも１つを含み、これら設備のうちの少なくとも１つは、例えば、このような設備のうちのいずれかまたは全てを提供するモジュール３１８によって提供され得る。
【００５８】
図１１Ａ〜１１Ｃは、（ｉ）４つの材料を収容する冗長なライナー式容器対（合計１６個の容器）から圧力分配することにより供給される４つの異なる加工材料と、（ｉｉ）２つの異なる管路により供給される加工材料と、の様々な組み合わせを、少なくともプラテンを含むウェハ加工ステーション２３Ａ〜２３Ｅ，２５Ａ〜２５Ｅ，２７Ａ〜２７Ｅをそれぞれ有する５つの異なる平坦化ツールに供給するように構成された、加工材料供給システム４００を図示している（図１１Ｂ〜１１Ｃには、拡大された部分４００Ａ〜４００Ｂが図示されている）。システム４００は、１５個の混合マニホールド４９３Ａ〜４９３Ｅ，４９５Ａ〜４９５Ｅ，４９７Ａ〜４９７Ｅを含み、さらに５つの平坦化ツール２０Ａ〜２０Ｅの各ウェハ加工ステーション２３Ａ〜２３Ｅ，２５Ａ〜２５Ｅ，２７Ａ〜２７Ｅに専用の１つの混合マニホールドを有している。各ウェハ加工ステーション２３Ａ〜２３Ｅ，２５Ａ〜２５Ｅ，２７Ａ〜２７Ｅは専用マニホールドを含むため、ツール２０Ａ〜２０Ｅの各ステーション２３Ａ〜２３Ｅ，２５Ａ〜２５Ｅ，２７Ａ〜２７Ｅに供給される加工材料の各マニホールド流量および組成への各入力は、独立制御され得る。１つの実施形態では、全ツール２０Ａ〜２０Ｅ間の各加工ステーション２３Ａ〜２３Ｅ，２５Ａ〜２５Ｅ，２７Ａ〜２７Ｅは、独立制御される。別の実施形態では、ツール２０Ａ〜２０Ｅの各対応する一式の加工ステーション２３Ａ〜２３Ｅ，２５Ａ〜２５Ｅ，２７Ａ〜２７Ｅは、一群として制御され得る。このような構成は、単一ツールのステーション間の材料供給条件における変化は許容するが、異なるツールの対応するステーション間の材料供給条件における変化は許容しない。
【００５９】
第１材料は、二対の第１材料容器４０１Ａ〜４０１Ｂ，４０１Ｃ−４０１Ｄにより、システム４００への供給および／またはシステム４００からの帰還がなされ、第２材料は、二対の第２材料容器４０２Ａ〜４０２Ｂ，４０２Ｃ−４０２Ｄにより、システム４００への供給および／またはシステム４００からの帰還がなされ、第３材料は、二対の第３材料容器４０３Ａ〜４０３Ｂ，４０３Ｃ−４０３Ｄにより、システム４００への供給および／またはシステム４００からの帰還がなされ、第４材料は、二対の第４材料容器４０４Ａ〜４０４Ｂ，４０４Ｃ〜４０４Ｄにより、システム４００への供給および／またはシステム４００からの帰還がなされる。図示のように、容器４０１Ａ〜４０１Ｄ，４０２Ａ〜４０２Ｅ，４０３Ａ〜４０３Ｅ，４０４Ａ〜４０４Ｅは、外部圧力供給源４８０および様々な制御弁４８１への連結により圧力分配するように構成されたライナー式容器であってもよい。さらなる加工材料は、直接導管供給により（即ち、循環機能を用いずに）、供給源４０５，４０６から供給される。このようなさらなる加工材料は、例えば、過酸化水素および水、またはあらゆる適切な１つまたは複数の流体材料を含み得る。各供給源４０５，４０６は、脱気、濾過、およびレベル感知の設備のうちの１つまたは複数のいずれかを提供するため、付随する脱気／濾過／レベル感知モジュール４２５，４２６を有し得る。
【００６０】
供給／還流切換装置４１１〜４１４は、容器４０１Ａ〜４０１Ｄ，４０２Ａ〜４０２Ｅ，４０３Ａ〜４０３Ｅ，４０４Ａ〜４０４Ｅの各群毎に設けられており、例えば、他の容器対が加工材料で補充された場合、または容器内の材料を均一状態に維持して分配作動を容易にするために他の容器対を混合または撹拌する場合、各容器グループの一対の容器が他の容器対に代わって作動し得る。さらに、供給／還流切換装置４１１〜４１４は、好ましくは、各容器の作動モードを供給モードから還流モード、またはその反対方向に切換可能にさらに構成される。各供給／還流切換装置４１１〜４１４は、所望の切換設備を提供するため、複数の独立作動可能な制御弁を含む。各供給／還流切換装置４１１〜４１４は、前記脱気、濾過、およびレベル感知設備のうちのいずれかを提供するように構成された下流の脱気／濾過／レベル感知モジュール４２１〜４２４に加工材料を供給する。各モジュール４２１〜４２４は、望ましくない気体、不純物、濾液等を除去できるように、通気孔／排水溝モジュール４３１〜４３４と選択的に流体連結する。各供給／還流切換装置４１１〜４１４は、さらに、供給／還流切換装置４１１〜４１４に付随する一群の容器４０１Ａ〜４０１Ｄ，４０２Ａ〜４０２Ｅ，４０３Ａ〜４０３Ｅ，４０４Ａ〜４０４Ｅの各容器に上記材料を戻すため、背圧マニホールド４４１〜４４３から還流加工材料を受け入れる。
【００６１】
加工材料は、各脱気／濾過／レベル感知モジュール４２１〜４２６から、流量制御装置モジュール４５０Ａ〜４５０Ｅに供給される。各第１〜第６加工材料は、各流量制御装置モジュール４５０Ａ〜４５０Ｅに供給され、各流量制御装置モジュール４５０Ａ〜４５０Ｅは、複数の流量制御装置を含む。異なる混合マニホールド４９３Ａ〜４９３Ｅ，４９５Ａ〜４９５Ｅ，４９７Ａ〜４９７Ｅに供給される各加工材料の流量は、異なる流量制御装置で制御される。
【００６２】
図１１Ａ〜１１Ｅに示された各混合マニホールド４９３Ａ〜４９３Ｅ，４９５Ａ〜４９５Ｅ，４９７Ａ〜４９７Ｅの特徴は、上記図５に関連して記載した混合マニホールド２００と一致し得り、各混合マニホールド４９３Ａ〜４９３Ｅ，４９５Ａ〜４９５Ｅ，４９７Ａ〜４９７Ｅは、循環する２つの加工材料を受け入れ、循環しない２つの加工材料を受け入れ、且つこれらの材料の混合物を生成するように構成される。第３プラテンで採用される所望の障壁除去加工に応じて、各ツール２０Ａ〜２０Ｅの第３ステーション２７Ａ〜２７Ｅ（Ｐ３）に専用の各混合マニホールド４９７Ａ〜４９７Ｅの特徴は、代替的に、図６または図７に示された混合マニホールドのいずれかと一致し得る。各々が３つのウェハ加工ステーション２３Ａ〜２３Ｅ，２５Ａ〜２５Ｅ，２７Ａ〜２７Ｅを含む複数の平坦化ツール２０Ａ〜２０Ｅは、混合マニホールド４９３Ａ〜４９３Ｅ，４９５Ａ〜４９５Ｅ，４９７Ａ〜４９７Ｅの下流に配置される。循環作動中、第１および第２循環加工材料は、混合マニホールドを循環し、容器４０１Ａ〜４０１Ｄ，４０２Ａ〜４０２Ｅ，４０３Ａ〜４０３Ｅ，４０４Ａ〜４０４Ｅに戻る。分配作動中、各混合マニホールド４９３Ａ〜４９３Ｅ，４９５Ａ〜４９５Ｅ，４９７Ａ〜４９７Ｅにより生成された加工材料混合物は、対応するウェハ加工ステーション２３Ａ〜２３Ｅ，２５Ａ〜２５Ｅ，２７Ａ〜２７Ｅに供給される。
【００６３】
各混合マニホールド４９３Ａ〜４９３Ｅ，４９５Ａ〜４９５Ｅ，４９７Ａ〜４９７Ｅは、循環するようにされた２つの加工材料を受け入れるように構成されている。システム４００は、（容器４０１Ａ〜４０１Ｄ，４０２Ａ〜４０２Ｅ，４０３Ａ〜４０３Ｅ，４０４Ａ〜４０４Ｅに対して）循環するようにされた４つの異なる加工材料を含んでいる。つまり、異なる加工材料は、異なる混合マニホールド４９３Ａ〜４９３Ｅ，４９５Ａ〜４９５Ｅ，４９７Ａ〜４９７Ｅに供給され得る。異なる加工材料が、異なる混合マニホールド４９３Ａ〜４９３Ｅ，４９５Ａ〜４９５Ｅ，４９７Ａ〜４９７Ｅに供給され得るということは、各ウェハ加工ステーション２３Ａ〜２３Ｅ，２５Ａ〜２５Ｅ，２７Ａ〜２７Ｅが異なるウェハ加工要件を有し得るという所望の最終用途と一致する。
【００６４】
加工材料の混合とその混合物のウェハ加工ステーションへの供給との間の時間差を最小化するため、各混合マニホールド４９３Ａ〜４９３Ｅ，４９５Ａ〜４９５Ｅ，４９７Ａ〜４９７Ｅの出口と、混合された材料がその付随するウェハ加工ステーション２３Ａ〜２３Ｅ，２５Ａ〜２５Ｅ，２７Ａ〜２７Ｅに放出される位置との間の導管容量は最小化されるべきである。導管容量の最小化は、導管長を短くし、導管直径を小さくすることによって達成することができる。重力によって補助されて加工材料を分配できるようにするには、ウェハ加工ステーション（またはウェハ加工ステーション内のプラテン）の上側に混合導管を配置することが望ましくなり得る。
【００６５】
システム４００の様々な要素のいずれの作動も、好ましくは、（図示しない）集中または分散制御装置を用いるなどして自動化される。このような制御装置は、さらに、様々な種類のセンサからのセンサ入力信号を受信し、予めプログラムされた命令に従って適切な動作を実行し得る。１つの実施形態では、制御装置は、マイクロプロセッサを基礎とした産業用制御装置、パーソナルコンピュータ等を備える。好ましくは表示機能およびユーザー入力機能（例えば、タッチスクリーンディスプレイ）を含む上記制御装置用遠隔ユーザインターフェースが設けられてもよい。
【００６６】
図１２は、図１１Ａ〜１１Ｃにおけるシステム４００の一部を示す透視図である。１６個の容器４０１Ａ〜４０１Ｅ，４０２Ａ〜４０２Ｅ，４０３Ａ〜４０３Ｄ，４０４Ａ〜４０４Ｄは、好ましくは（図示しない）複数の平坦化ツールに対して床４６８の下に配設された、部屋またはエンクロージャ４６７内に設けられる。各供給容器の容量は、各付随する還流容器（例えば、４０Ｌ）よりも大きくなり得る（例えば、１８０Ｌ）。流量制御装置モジュール４５０Ａ〜４５０Ｅは、弁および制御構成要素を収容するキャビネット４６６とともに、エンクロージャ４６７の外側のキャビネット内に配置されてもよい。表示機能およびユーザー入力機能を提供するため、システム４００と有線または無線通信する遠隔インターフェース４７９が設けられてもよい。
【００６７】
加工材料を分配するためのライナー式圧力分配容器について上述したが、本発明に係るシステムおよび方法は、このような特定の容器の使用に限定されない。強固または半強固な容器の空洞内に配置された第１袋の材料内容物は、同様に空洞内に配置され、第１袋を加圧する位置に配置される第２袋を膨張（例えば、第１袋内の化学反応または外部圧力供給源により供給される作動流体の追加による自己膨張）させることにより、分配され得る。ライナーを用いた容器またはライナーを用いない容器は、ピストン作動、バネ作動、または他の種類の圧力分配のために使用されてもよい。様々な種類のポンプ（例えば、往復ポンプ、容積型ポンプ、蠕動ポンプ等）を使用してもよい。重力に補助されたポンプ作用を使用してもよい。１つの実施形態では、図１３Ａ〜１３Ｂを参照すると、加工材料を分配する分配装置５００は、付随するドアシール５０６を有する回転ドア５０５を備える圧力キャビネット５０３を含み得る。折り畳み式容器５０１、または折り畳み式部分（またはライナー）を含む容器は、回転ドアを介して圧力キャビネット５０３内に挿入され得る。加圧流体（例えば、空気、窒素、水等）を圧力キャビネット５０３に制御可能に供給し、折り畳み式容器５０１から（図示しない）放出導管を介して加工流体を押してもよい。
【００６８】
加圧流体としての液体の使用は、このような液体に混入される気泡が、誤った計器測定を生じさせたり、このような液体と有害な作用を起こし得るため、加圧ガスが折り畳み式ライナーを通過（例えば、このようなライナーのピンホールによる漏れ）してライナーに収容された加工材料に接触するのを回避することが特に望ましいと考えられる。さらに、圧縮ガスの代わりに非圧縮流体（液体）を使用すると、ライナーの外側領域に印加される力をより大きくすることができる。この力の増加により分配圧力が高まり、ユーザーは長い管または高所の管の流量を克服することが可能となる。このような作動液は、（図示しない）供給弁を介して、容器とその容器内の折り畳み式ライナーとの間の間隙容量に供給され得る。このような作動液の加圧は、従来型油圧システムと同様に、作動可能な「マスター」シリンダーにより制御され得る。マスターシリンダーに力が加わるため、作動液はその力を（分配される材料を収容する）ライナーに伝達し、分配ポートを介して材料をライナーから押し出す。ライナーを通過するガスの減少、ライナーおよびライナー内に配置された材料に加えられる力の増加、および流量制御の改善可能性は全て、ライナー式圧力分配の作動材料として液体を用いることによりもたらされる利点である。
【００６９】
本発明の様々な実施形態に係る加工材料に接触することを意図された収容材料（例えば、ライナー、ライナー材料、容器材料、導管等）の特徴は、このような加工材料と適合すべきであって、例えば、このような加工材料の反応や劣化を促進するものであってはならない。材料収容ライナーが（例えば、圧力分配のために）気体と接触する場合、このようなライナーの内面および／または外面は、ガス不浸透性またはガス不透過性材料で被着または被覆されてもよい。代替的に、所望に応じて流体がライナーを通過できるように、選択性材料または半透過性材料でライナーを形成してもよい。ライナーは、実質的に純粋な単一材料層、または異なる材料の複数層で形成され得る。望ましいライナーは、所望の最終使用用途に適切な、許容限度内に高度な構造的完全性、弾力性、融通性、および信頼性（例えば、平均故障間隔）によって特徴付けられるべきである。
【００７０】
加工材料搬送システム４００および本明細書に記載の本発明に係る同様のシステムは、複数の加工ツールおよび／または加工ステーション（または他の所望の使用位置）への供給にグローバル加工材料配送ループを必要としない。グローバルループは本質的に、グローバルループから材料を受け入れる複数のツールまたはステーションの搬送圧力にばらつきを伴うため、グローバルループを排除することにより、複数の使用位置への加工材料の供給におけるばらつきを低減する。
【００７１】
使用位置の直前で必要に応じて加工材料を混合することにより、数多くの利点が得られる。使用位置の直前で必要に応じて加工材料を混合することにより、従来型の事前混合製剤よりも長く持続する高濃度の化学物質または材料の使用が可能となる。また、使用位置の直前で必要に応じて加工材料を混合することにより、連続した材料（例えば、半導体デバイス）加工工程中に、時間関数として加工材料の組成を変化させることが可能になる。繊細な構造（例えば、パターン密度、機能アスペクト比、および副構造材料の組成等の要因に依存する、機械的変形、亀裂、および破砕のいずれかを生じさせる可能性のある構造）の平坦化を実行するとき、加工材料の組成を変化させることができれば、このような構造に研磨ヘッドからの高いダウンフォースを印加することなく所望の除去率を達成するのに有用となり得る。繊細な構造の例として、多孔質の低誘電率材料（例えば、誘電膜）で被覆されたウェハが挙げられる。このウェハは、高い研磨ダウンフォースに曝されると、応力亀裂や層間剥離を生じる傾向がある。したがって、このような材料は、典型的に、約１ｐｓｉ（７ｋＰａ）の研磨ヘッドダウンフォースで研磨される。加工材料の組成を制御可能に変化させる能力は、さらに、連続した複数工程加工作業を最適化し、スループットを最大化することを可能にする。連続研磨ステーションＰ１、Ｐ２、およびＰ３を含むウェハ加工ツールの場合、このような最適化は、例えば、Ｐ１、Ｐ２、またはＰ３時間の低減、Ｐ１、Ｐ２、およびＰ３の合計時間の低減、Ｐ１およびＰ２の合計時間の低減、およびＰ１、Ｐ２、およびＰ３時間のいずれかの均衡化を含み得る。
【００７２】
このような目標を達成するための代数的均衡化公式は、本開示の恩恵を受ける当業者によって考案され得る。研磨ツールのスループットを向上させる試みの中で考慮すべき要因は、研磨ツールの種類、研磨パッドの化学機械的特性、除去される材料の種類、除去される材料の量、および／または所望の終点厚さプロファイル、ＣＭＰ製剤の化学機械的特性、およびウェハに加えられるダウンフォースを含むが、これらに限定されない。これらを含む要因の適切な選択および調整は、当業者の技術の範囲内である。
【００７３】
図１４は、複数ステーション半導体平坦化ツールに適用されるウェハ加工パラメータを示しており、加工材料の混合物の組成は、第１ステーションＰ１に供給される時間に対して変化する。ツールは、連続バルク銅除去（Ｐ１）、銅洗浄（Ｐ２）、および障壁除去（Ｐ３）の加工を実行するために用いられ得る３つのステーションＰ１〜Ｐ３を含んでいる。図１４の中央列に記載されているように、従来の複数ステーションツールの作動方法は、ステーションＰ１とＰ２とで同一の事前混合ＣＭＰ組成物を使用する。右列に記載されているように、ステーションでの連続した平坦化作業は、それぞれ異なる加工材料組成を採用した２つの（「初期」対「後期」）加工に分割され得る。Ｐ１初期加工は、約１０，０００オングストローム／秒の除去率で３５秒間、「ＶＵＬ」と称される組成物を含み得る。Ｐ１プラテンの作動を中断することなく、前の「ＶＵＬ」組成物に代わって、「ＶＡＺ」と称される第２組成物を供給することにより、Ｐ１後期加工が開始され、ＶＡＺ組成物は、約６，０００オングストローム／秒の除去率を提供する。Ｐ１初期除去加工は高速除去と高平坦化効率とにより特徴付けられるのに対し、ＶＡＺを使用するＰ１後期除去加工は、低速除去と低欠陥性および低ディッシング率とにより特徴付けられる。（「ディッシング」とは、銅線または接着パッド等の堆積された表面形状における望ましくない凹部の形成を意味する。）第３列にさらに記載されているように、「ＶＵＬ」および「ＶＡＺ」は、脱イオン水（「ＤＩＷ」）、過酸化水素、および濃縮材料「Ｖ１−ＵＬ３．６倍」（ＶＵＬおよびＶＡＺの双方で使用）および「ＡＺ１０倍」（ＶＡＺのみで使用）を様々な割合で混合することにより形成され得る。記載されているように、Ｖ１−ＵＬは、５部のＶ１−ＵＬ３．６倍と１０部のＤＩＷと３部の過酸化水素とを混合することにより形成され得る。ＶＡＺは、５部のＶ１−ＵＬ３．６倍と１０部のＤＩＷと３部の過酸化水素と２部のＡＺとを混合することにより形成され得る。Ｐ１加工の後、ＶＡＺは、Ｐ２加工において最長６０秒間ウェハ製品上で使用され得る。Ｐ３加工の特徴は従来のＰ３加工と変わらないが、Ｐ１初期／Ｐ１後期ハイブリッド加工の適用によりウェハ表面条件が改善されるため、バフ研磨要件が低減され得る。
【００７４】
図１５と図１６とを比較すると、複数ステーション平坦化ツールにおける連続加工工程の最適化の利点は明らかである。図１５は、従来の加工材料供給システムおよび加工方法を採用する複数ステーション半導体平坦化ツールにおける様々なステーションのウェハ加工時間を表す棒グラフを提供している。図示のように、（プラテン１、２、および３と、ブラシかけ洗浄１および２を表す）ステーションＰ１、Ｐ２、Ｐ３、ＢＢ１、およびＢＢ２における加工時間はそれぞれ、６０秒、１２０秒、７０秒、３０秒、および３０秒である。ステーションＰ２における加工は、使用する加工材料は同じであるが相互に異なる作動パラメータ（例えば、パッド圧力、パッド速度等）を使用し得るベース加工、ベース過剰研磨、および拡張過剰研磨の各工程を含む。ステーションＰ２における１２０秒という加工時間は、ツール内の他のあらゆるステーションにおける加工時間をはるかに超えているため、明らかに製造上のボトルネックとなることを示している。
【００７５】
図１６は、本発明の様々な実施形態に係るシステムおよび方法において、時変組成の加工材料を第１ステーションで採用する複数ステーション半導体平坦化ツールの様々なステーションの改善されたウェハ加工時間を表す棒グラフを提供している。具体的には、このようなステーションでの加工中に第１ステーションに供給される第１材料の組成がＶＵＬからＶＡＺに変化することにより、第２ステーションにおける加工時間が大幅に短縮され（６０秒対１２０秒）、さらに第３ステーションでの加工時間も短縮された（６０秒対７０秒）。上述の作動の背景となる基本原理は、もとのＰ２加工の内容をＰ１加工（例えば、「後期Ｐ１」中）にシフトすることにある。例えば、（例えば、ＶＵＬを使用する）「初期Ｐ１」加工中のバルク銅除去率を上昇させることにより、ステーションＰ１での加工時間が短縮され、もとのＰ２加工を確保することができる。
【００７６】
図１７は、本明細書に記載のシステムおよび方法を用いた複数ステーション半導体平坦化ツールの第１および第２プラテンで採用された様々なテスト加工で得られた加工時間およびディッシング測定値を含むテストデータを、従来型加工と比較して示した表である。特定のデータ一式は、（例えば、ＶＵＬを採用する初期Ｐ１工程、およびＶＡＺを採用する後期Ｐ１工程を含む）ウェハ加工中に少なくとも第１プラテンへの組成を変化させる加工を表している。第１項目では、プラテン１（Ｐ１）とプラテン２（Ｐ２）との双方における加工時間がそれぞれ６０秒と５７秒という許容可能な低い数値でほとんど一致し、また、ディッシング測定値が許容可能に低いという望ましい結果を示している。
【００７７】
図１８Ａおよび図１８Ｂは、時間に依存する混合物組成プロファイルを示す第１および第２の重ね合わせられた折れ線グラフを提供しており、折れ線グラフには、ウェハ加工中に半導体平坦化ツールの第１ステーションに供給される複数加工材料混合物の様々な成分の時間（秒）の関数としての流量（ミリリットル／分）が含まれている。各折れ線グラフは、（Ａ）脱イオン水、（Ｂ）「Ｃｕ−Ａ」と称される組成物および過酸化物、（Ｃ）「Ｃｕ−Ｂ」と称される組成物、といった３つの構成要素と、合計（複合）流量を表す項目（Ｄ）とを表している。図１８Ａ〜１８Ｂに提供されている流量測定値は、ツールの出口ノズル上流に配置された流量制御装置から得たものであり、算出遅延時間は、合計流速約１００ミリリットル／分で１４秒であることが留意される。
【００７８】
図１８Ａを参照すると、０秒から開始して１０秒間、上流の混合マニホールドで材料混合を開始するために「出水」状態が構築され、あらゆる静的材料の混合マニホールドとツールとの間の供給導管をパージするためにツールに十分な材料が運搬される。１０秒の時点で、構成要素Ａ，Ｂ，Ｃの流量は所望レベルまで減少し、所望の流率の第１「ＶＵＬ」混合物が生成され、「初期Ｐ１」研磨加工（例えば、バルク銅除去の実行）が開始される。１６秒の時点で、構成要素Ａの流量が減少し、構成要素Ｃの流量が増大して第２「ＶＡＺ」混合物が生成される。しかし、混合マニホールドから加工ツール（または他の所望の使用位置）への材料輸送遅延時間（例えば、１４秒の輸送遅延）に起因して、このようなＶＡＺ混合物は、３０秒（即ち、１６秒の開始時間に１４秒の遅延を加えた時間）の時点までツールに到達しない。３０秒から６０秒の期間に、ＶＡＺ混合物を用いた「後期Ｐ１」加工が開始される。
【００７９】
図１８Ｂも同様の結果を示しているが、「初期Ｐ１」の期間が長く、「後期Ｐ１」の期間が短くなっている。図１８Ｂを参照すると、０秒の時点で開始して、１０秒間、「出水」状態が構築されている。１０秒の時点で、構成要素Ａ，Ｂ，Ｃの流量は所望レベルまで減少し、所望の流率の第１「ＶＵＬ」混合物が生成され、「初期Ｐ１」研磨加工（例えば、バルク銅除去の実行）が開始される。２６秒の時点で、構成要素Ａの流量は減少し、構成要素Ｃの流量は増加して、第２「ＶＡＺ」混合物が生成される。しかし、混合マニホールドから加工ツール（または他の所望の使用位置）への材料輸送遅延時間（例えば、１４秒の輸送遅延）により、このようなＶＡＺ混合物は４０秒の時点までツールに到達しない。４０秒から６０秒の期間に、ＶＡＺ混合物を用いた「後期Ｐ１」加工が開始される。
【００８０】
本開示の恩恵を受ける当業者であれば理解するように、２つ以上の加工材料のあらゆる適切な組み合わせは、所望の流速および割合で混合マニホールドに供給され、この混合された生成物は（例えば、連続した加工作業中に）加工に供給され、複数工程の連続または他の加工作業に関して所望の結果が達成され得る。１つの実施形態では、相互に反応性を有する加工材料前駆物質は、加工ツールまたは他の所望の使用位置にその反応生成物を供給するために分配される直前に、混合マニホールドで混合され得る。
【００８１】
また、本発明に係るシステムおよび方法を用いて、ウェハ間およびウェハ内均一性（ＷＩＷＮＵ）研磨均一性が実証された。図１９Ａは、貯蔵容器から供給されるＶＡＺと称される事前混合組成物で研磨された２つのウェハについて得られたウェハ位置の関数としての銅除去率プロファイル（オングストローム／分）データの重ね合わせられたプロットを含んでいる。図１９Ｂは、濃縮加工材料構成要素を用いて使用位置またはその近傍で混合されるＶＡＺと称される組成物で研磨された２つのウェハについて得られたウェハ位置の関数としての銅除去率プロファイル（オングストローム／分）データの重ね合わせられたプロットを含んでいる。図１９Ｂで示されているように除去のばらつき度合が低いことから明らかなように、図１９Ａより図１９Ｂで優れた研磨結果が実証されている。
【００８２】
図２０は、第１加工部において「ＶＵＬ」と称される組成物を用いて平坦化ツールの第１ステーションでウェハを研磨し、引き続いて中断することなく第２加工部において「ＶＡＺ」と称される組成物を用いて研磨する場合の、研磨時間（秒）の関数としての予測および実際の銅除去（オングストローム）を示す折れ線グラフである。上の重ね合わせられた線は、第２加工部で行われるそれぞれ１５、２５、および３５秒間のＶＡＺを用いた研磨の前に行われる、ＶＵＬを用いた３０秒間の第１加工部を含む研磨に関する予測および実際のデータを提供している。下の重ね合わせられた線は、第１加工部で行われるそれぞれ２０、３０、および４０秒間のＶＵＬを用いた研磨の後に行われる、２５秒間のＶＡＺを用いた第２加工部を含む研磨に関する予測および実際のデータを提供している。各場合において、ＶＡＺおよびＶＵＬは、平坦化ツールに隣接して配置された混合マニホールドで使用される直前に（濃縮スラリー含有組成物を含む）複数の構成要素を混合することにより、本明細書に開示されたシステムおよび方法に従って形成された。図示のように時間に対する除去が直線的であり、且つ算出された除去率と測定された除去率とがほぼ一致していることから、濃縮物から生成された使用位置加工材料混合物を用いた平坦化能力は予測可能であることがわかる。この場合、この混合物の組成は、連続したウェハ平坦化加工中に変化する。これにより、本明細書に開示されたシステムおよび方法は、複数工程の連続ウェハ平坦化加工の代数的均衡化工程に適用され得る。
【００８３】
複数工程の連続ウェハ平坦化加工を最適化（例えば、代数的均衡化）する際に採用可能な工程を示す例を、図２１Ａ〜２１Ｄを参照しながら以下に説明する。図２１Ａは、化学機械平坦化加工の適用前の、マイクロ電子デバイス基板上に堆積されたバルク層およびランディング層の典型的な厚さ範囲（キロオングストローム）を提供している。図２１Ｂ〜２１Ｃは、化学機械平坦化加工の適用前の、特定のバルク層およびランディング層の厚さを含むマイクロ電子デバイス基板上に堆積された様々な層の例を提供している。
【００８４】
連続加工工程に適用される、（図１Ａ、図１Ｂ、および図２に示すような）３つのプラテンＰ１，Ｐ２，Ｐ３を含む典型的なＣＭＰシステムにおいて、第１プラテンＰ１の終点（「ＥＰ」）システムは、銅（Ｃｕ）の厚さを監視し、終点基準（例えば、破線で示された予め設定された厚さ）を検出すると研磨を中止する命令を生成する。同様に、第２プラテンＰ２のＥＰシステムは、Ｃｕが除去されたことを（例えば、光学的に）検出すると、研磨を中止する命令を生成する。下記の記載において、除去率は「ＲＲ」と省略され得る。最適化は、以下の式により、Ｐ１、Ｐ２およびＰ３の研磨時間から判断することから開始されることになる。
【００８５】
Ｐ１時間（ｔP1）＝バルクＣｕ厚さ／ＲＲ（バルク）
Ｐ２時間（ｔP2）＝Ｃｕ厚さ（ランディング）／ＲＲ（ランディング）
Ｐ３時間（ｔP3）＝障壁厚さ／ＲＲ（障壁）
例えば、Ｐ１時間＝６０秒、Ｐ２時間＝８０秒、およびＰ３時間＝１００秒の場合、Ｐ２とＰ３とがボトルネックとなり、これらの研磨時間を第１に均衡化すべきである。
【００８６】
３，０００オングストロームのランディング層の上に配置された８，０００オングストロームのバルク層を開示している図２２Ｂを参照すると、
典型的に、ＲＲP1＝４，０００〜１５，０００Ａ／分であり、ＲＲP2＝１，５００〜２，５００Ａ／分である。
【００８７】
ＲＲP1＝５，０００Ａ／分、ＲＲP2＝１，７００Ａ／分の場合、
ｔP1＝８，０００Ａ／５，０００Ａ／分＝９６秒となり、
ｔP2＝３，０００Ａ／１，７００Ａ／分＝１０６秒となる。
【００８８】
ｔP1とｔP2との間の時間差が相対的にかなり小さいため、この結果は比較的均衡化されている。
以下のパラメータの変化を仮定すると、
ＲＲP1＝１０，５００Ａ／分の場合、およびＲＲP2が前記の例と同じままである場合、
ｔP1＝８，０００Ａ／１０，５００Ａ／分＝４６秒となり、
ｔP2＝３，０００Ａ／１，７００Ａ／分＝１０６秒となる。
【００８９】
ｔP1とｔP2との間の時間差は絶対的および割合的に非常に大きいため、この結果は非均衡である。
Ｐ１時間とＰ２時間とを均衡化するには、図２１Ｃに示すように、Ｐ１にて、さらにＣｕを除去することができる。具体的には、
ＲＲP1とＲＲP2とが上記と同じままである場合、
ｔP1＝９，５００Ａ／１０，５００Ａ／分＝５４秒となり、
ｔP2＝１，５００Ａ／１，７００Ａ／分＝５３秒となる。
【００９０】
この結果は、プラテンＰ１およびＰ２において、加工時間に関して均衡化されている。
図２１Ｄは、マイクロ電子デバイス基板上に堆積された様々な層の第３例の概略断面図であり、「Ｐ１初期」加工部により除去されるバルク層の第１部分と、「Ｐ１後期」加工部により除去されるバルク層の第２部分とを示している。ランディング層はプラテンＰ２により除去されると仮定する。図２１Ｅを参照すると、障壁層および誘電層は、複数ステーションＣＭＰツールの第３プラテンＰ３を用いて加工され得る。障壁材料および誘電層を研磨するとき、層ごとに最適化された２つ以上の研磨製剤をオンザフライで混合し、Ｐ３に搬送することができる。
【００９１】
前述に基づくと、一般的な均衡化式／方程式は、以下のように提供され得る。
【００９２】
【数１】
2011506110.tif 000003
【００９３】
したがって、複数工程の連続ウェハ平坦化加工の様々な工程は、最適化および／または代数的に均衡化され、ツール利用率と加工効率とを改善し得る。全体的な目標は、ステーションごとの個別の加工時間（例えばΣｔP1）を短縮し、ステーション加工時間を相互に均衡化することである。合計加工時間が最長のステーションが、ツールのスループットを決定および制限する。
【００９４】
１つの実施形態では、加工材料混合物は、異なる粒径分布プロファイルで特徴づけられる加工材料または加工材料前駆物質から形成され得る。バルク材料膜を除去するには高粒径を有するスラリー組成物が望ましく、材料厚さが薄くなると、低粒径を有するスラリー組成物が望ましくなり得る。確実に流速が実質的に一定となるように、小さい粒径を有する第２構成要素が加えられるにつれて、大きい粒径を有する第１構成要素を含む溶液の割合は、徐々に縮小し得る。粒径分布が時間に対して変化するに従い、化学添加物（例えば、キレート化剤、酸化剤、阻害剤等）も調整してもよい。
【００９５】
図２２Ａは、図示の粒径分布プロファイル（右側）を有する第１加工材料前駆物質を含有する混合加工材料の生成における、０〜１２０秒以内の期間に関する時間の関数としての流量パラメータ（左側）を含み、第１加工材料前駆物質の識別可能な粒径分布ピークは、７５ナノメートルである。図２２Ｂは、図示の粒径分布プロファイル（右側）を有する第２加工材料前駆物質を含有する混合加工材料の生成における、０〜１２０秒以内の期間に関する時間の関数としての流量パラメータ（左側）を含み、第２加工材料前駆物質の識別可能な粒径分布ピークは、２５ナノメートルである。図２２Ｃは、図示の粒径分布プロファイル（右側）を有する第３加工材料前駆物質を含有する混合加工材料の生成における、０〜１２０秒以内の期間に関する時間の関数としての流量パラメータ（左側）を含み、第３加工材料前駆物質の識別可能な粒径分布ピークは、５０ナノメートルである。図２２Ｄは、時間に依存する加工材料混合物を得るために組み合わされる、図２２Ａ〜２２Ｃに図示された粒径分布プロファイルを有する第１、第２、および第３加工材料前駆物質についての、６１〜９０秒以内の期間に関する時間の関数としての前駆物質流量パラメータ（左側）を含み、第１、第２、および第３粒径分布プロファイルが重ね合わされている（右側）。
【００９６】
したがって、混合された加工材料の組成の変化は、化学的組成だけでなく、粒径、粒子の種類（例えば、結晶構造）異性体含有率等の組成パラメータの変化も含み得る。特定の実施形態では、生物学的組成も時間に伴って変化し得る。
【００９７】
図２３Ａ〜２３Ｂは、「ＶＡＺ」、「ＶＡＺ−Ｘ」（４．３倍希釈）、「ＶＡＺ−Ｄ」（４．３３倍希釈）、および「ＶＡＺ−Ｃ」と称される組成物の組成情報に関する表を提供している。これらの図における「ＰＶＰ」は、ポリビニルピロリドン（非イオン水溶性ポリマー）を指し、「ＳＥＡ」は、ヒドロキシプロピルセルロースを指す。表に列挙された「研磨剤」の種類は特に指定されないが、ＣＭＰ製剤用の望ましい研磨剤としては、ＤＰ６１９０コロイド珪酸（米国マサチューセッツ州アッシュランドのＮｙａｃｏｌ  Ｎａｎｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．）が挙げられる。
【００９８】
図２４は、図２３Ｂに開示された組成と同一または同様の組成を有する複数構成要素の平坦化加工材料を用いて得られた銅除去率（オングストローム／秒）を示す棒グラフである。異なる除去率を有する各組成物は、使用位置のすぐ上流で必要に応じて様々な加工材料を混合することにより得ることができる。これは、特定の加工で特定の研磨時間を達成するため、スラリー組成を調整することが望ましい可能性を示している。
【００９９】
前述のように、本明細書に開示された新規のシステムおよび方法を用いて、好ましくは少なくとも１つの（好ましくは複数の）濃縮供給材料を含む、複数の供給材料を用いたあらゆる所望の製剤を調製し得る。所望の混合された生成物は、銅膜の平坦化効率が改善されたスラリーを含む、様々な平坦化工程に適切なＣＭＰスラリー組成物を含む。１つの実施形態では、混合された最終生成物は、例えば、少なくとも１つの研磨剤、少なくとも１つの溶媒、少なくとも１つの不活性化剤、および少なくとも１つの反凝集剤を含み得る銅（Ｃｕ）のＣＭＰスラリー（即ち、銅層の平坦化に適切なＣＭＰスラリー）を含む。好ましくは、少なくとも１つの反凝集剤は、高分子添加物である。別の実施形態では、混合された最終生成物は、少なくとも１つの研磨剤、少なくとも１つの溶媒、および少なくとも１つのキレート化剤を含むＣｕのＣＭＰスラリーを含み得る。別の実施形態では、混合された最終生成物は、少なくとも１つの研磨剤成分、少なくとも１つの溶媒、少なくとも１つの不活性化剤、少なくとも１つの高分子添加物、少なくとも１つのキレート化剤、少なくとも１つの抗菌剤、少なくとも１つの消泡剤、少なくとも１つのレオロジー剤、および少なくとも１つの緩衝剤を含むＣｕのＣＭＰスラリーを含み得る。別の実施形態では、混合された最終生成物は、少なくとも１つの研磨剤成分、少なくとも１つの溶媒、少なくとも１つの不活性化剤、および少なくとも１つの高分子添加物を含むＣｕのＣＭＰスラリーを含み得り、不活性化剤と高分子添加物との重量比は、約１：１〜２０：１の範囲であり、研磨剤と高分子添加物との重量比は、約２：１〜５０：１の範囲である。
【０１００】
１つの実施形態では、本明細書に記載の流体供給システムおよび方法は、金属を有するマイクロ電子デバイス基板と障壁層材料との研磨に適用され、この方法は、（ａ）マイクロ電子デバイス基板から実質的に金属を除去して障壁層材料を露出させるために、プラテン上の上記デバイス基板を十分な時間、ＣｕのＣＭＰ条件下で第１ＣＭＰ組成物と接触させることであって、前記ＣｕのＣＭＰ組成物は、少なくとも１つの研磨剤、少なくとも１つの溶媒、少なくとも１つの不活性化剤、および少なくとも１つの高分子添加物を含む、プラテン上の上記デバイス基板を十分な時間、ＣｕのＣＭＰ条件下で第１ＣＭＰ組成物と接触させることと、（ｂ）マイクロ電子デバイス基板から実質的に障壁層材料を除去するために、デバイス基板上に障壁層材料を有するデバイス基板を同一プラテン上で十分な時間、障壁のＣＭＰ条件下で障壁ＣＭＰ組成物と接触させることであって、障壁ＣＭＰ組成物は、少なくとも１つの不活性化剤、少なくとも１つの選択性修正添加物、少なくとも１つの溶媒、少なくとも１つの研磨剤、および任意の少なくとも１つの酸化剤を含む、デバイス基板上に障壁層材料を有するデバイス基板を同一プラテン上で十分な時間、障壁のＣＭＰ条件下で障壁ＣＭＰ組成物と接触させることと、を含んでいる。
【０１０１】
１つの実施形態では、本明細書に開示されたような、複数の容器を採用するシステムおよび方法は、ＣｕのＣＭＰ組成試薬を含み、（ａ）ＣｕのＣＭＰ組成物は、少なくとも１つの不活性化剤、少なくとも１つの高分子添加物、少なくとも１つの研磨剤、および少なくとも１つの溶媒を含み、（ｂ）障壁ＣＭＰ組成物を形成するためにＣｕのＣＭＰ組成物との組み合わせに適した１つまたは複数のさらなる成分が１つまたは複数の容器内に供給され、１つまたは複数のさらなる成分は、少なくとも１つの障壁層除去促進剤、少なくとも１つの選択性促進剤、およびこれらの組み合わせで構成される群から選択される、ことを特徴とする。
【０１０２】
１つの実施形態では、本明細書に開示されたようなシステムおよび方法は、水溶性ポリマー（ＷＳＰ）および架橋アクリル酸系ポリマーで構成される群から選択される架橋凝集を生じさせる添加物と、反凝集剤とを用いて、水素結合による凝集力に対抗して化学機械研磨（ＣＭＰ）製剤を安定化させる。
【０１０３】
銅との使用に適したＣＭＰ製剤、および銅を含有するウェハの化学機械平坦化を参照しながら本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はそのように限定されない。例えば、貴金属等の他のウェハ材料の化学機械平坦化に有用な製剤も同様に、本明細書におけるシステムおよび加工を用いて、使用位置またはその付近で混合且つ搬送され得る。このようなシステムおよび加工の設計は、本願が提供する教示を理解する当業者にとっては容易に明らかであろう。
【０１０４】
本明細書に記載のシステムおよび方法は、ＣＭＰの特定の用途に限定されない。さらなる実施形態では、本明細書に記載のシステムおよび方法を用いて、半導体および／またはマイクロ電子の用途で使用されるフォトレジスト剥離剤、ｐＣＭＰ製剤、および洗浄液等の加工材料を混合および／または分配し得る。本明細書に記載の本発明のシステムおよび方法は、前記分野外の幅広い適用性を有し、且つ例えば使用位置において２つ以上の物質または成分の混合および／または搬送を必要とするあらゆる場合に用いられ得る。例えば、さらなる実施形態では、本明細書に記載のシステムおよび方法は、（Ａ）人または動物が消費可能な食品または飲料の製造、（Ｂ）化学製品製造、（Ｃ）医薬品製造、（Ｄ）生体材料製造、および（Ｅ）バイオプロセスでの用途に適合され得る。
【０１０５】
本発明は、本発明の特定の態様、特徴、例示的な実施形態を参照しながら本明細書において記載されているが、本発明の有用性はこのように限定されず、本明細書の開示に基づいて、本発明の技術分野の当業者に提案されているように、むしろ多数の他の変形、修正、および別の実施形態に拡大し、且つこれらを包含することが認識されよう。特定の最終使用または用途に望ましい場合は、本明細書において個別に開示されている様々な要素および工程を集約して、異なる組み合わせおよび置き換えを行い、さらなる利点を提供し得る。したがって、以下に記載の特許請求の範囲による本発明は、その精神および範囲内において、すべての上記の変形、修正、および他の実施形態を含むものとして、幅広く理解および解釈されることを意図している。
【図３】
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【図４】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１７】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２１Ｄ】
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【図２１Ｅ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２２Ｄ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１２】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１８Ａ】
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【国際調査報告】
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