用于传送包含流体的处理材料组合的系统和方法技术方案

不同（例如，浓缩）的处理材料的公共源被可控地供应到与多个处理工具、处理站或者其他使用点相关联的多个混合歧管，以产生用于每个工具、站或者使用点的独立可控的处理材料混合物。多构成的处理材料可以从供应容器通过混合歧管被循环到返回容器，以保证同质，直到在混合和使用之前时为止。这样的容器可以包括基于衬管的容器，其被适配来用于压力分配。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请要求2007年12月 6 日提交的、标题为SYSTEMS ANDMETHODS FOR DELIVERY OF FLUID-CONTAINING PROCESSMATERIAL COMBINATION”的美国专利申请No. 60/992，988 的 优先权。上述申请的公开内容通过引用而像在此完全给出那样结合于此。本专利技术涉及用于向使用流体的处理传送包含流体的处理材料的系统和方法，包括在半导体制造中使用的处理。
技术介绍
常规上，在多个制造处理中执行向处理设备(例如，处理工具)传送包含流体的处 理材料。多个工业要求以超纯的形式并且基本上没有杂质地提供馈给材料。在本上下文中 的术语“馈给材料”广义地表示在制造和/或工业处理中使用或消耗的各种材料的任何一 种。在制造半导体或微电子器件的环境中，甚至少量的特定杂质的存在会使得得到的 产品对于其意欲的目的有缺陷或甚至无用。因此，用于向这样的制造设备供应馈给材料的 传送系统(例如，包括容器和传送组件)必须具有避免污染问题特性。材料传送容器必须 在条件上严格地清洁，同时避免粒子脱落、除气和任何其他形式将污染物从容器和传送系 统向其中或者与其接触地布置的馈给材料传送。考虑到馈给材料向紫外光、热、环境气体、 工艺气体、碎片和杂质的暴露会不利地影响这样的材料，期望材料传送系统应当将馈给材 料保持在纯净状态中，而没有使包含材料的变差或分解。特定的馈给材料可以以不期望有 的方式(例如，化学反应或沉淀)来彼此相互作用，因此应当避免这样的构成的组合存储。 因为纯馈给材料会很昂贵，因此应当最小化这样的材料的浪费。也应当避免向有毒和/或 有害的馈给材料的暴露。化学机械抛光(CMP)或平坦化是下述处理其中，从半导体晶片和/或晶片产品的 表面去除材料，并且将诸如研磨的物理处理与诸如溶解、氧化或螯合的化学处理耦合来进 行抛光(平坦化)表面。在其最基本的形式中，CMP包含向晶片表面或抛光衬垫施加浆料， 具体上是研磨剂和一个或多个活性化学品的溶液，所述抛光衬垫抛光在半导体晶片的表面 结构上的不同材料，以实现去除不想要的材料和平坦化晶片表面。在典型的CMP处理中，混合了各种供给材料以形成CMP悬浮液，所述CMP悬浮液被 传送到平坦化设备以施加到加工表面。用于CMP处理的一种馈给材料可以包括基于硅的研 磨剂，并且另一种馈给材料可以包括反应剂(例如，过氧化氢)。可以以在不同的处理操作 之中不同的组合和比例来使用各种微粒材料和试剂。但是，CMP悬浮液的一个问题是微粒材料经常不保持在均勻的同质的悬浮液中达 到很长时间。通常，在使用之前使用某种形式的搅拌、搅动或混合——例如在存储罐中—— 以保证微粒留在悬浮液中。可以通过将流体保持在不断的移动中来保持和所述悬浮液(例 如，基于粒子分布和固体百分比)；但是，必须注意避免将所输送的粒子受到过量的剪切 力，那会导致不期望有的结块。CMP悬浮液是有研磨作用的和反应性的，使得专用于移动这样的流体的泵或搅拌器受到过量的磨损，导致大大降低的效率或甚至过早的故障。 CMP工具一般包括多个处理站，并且每个站被适配来执行顺序处理步骤。图IA图 解了第一 CMP工具10，其具有中央晶片处理器11，所述中央晶片处理器11用于通过三个站 12、14、16来依序传送晶片，三个站12、14、16每个具有其上处理晶片的压板13、15、17。CMP 工具10被设计用于顺序晶片处理例如，将第一晶片在第一站12进行第一处理步骤，而第 二晶片在第二站14经历第二处理步骤，而第三晶片在第三站16经历第三处理步骤，另外的 晶片可以被加载在晶片工作台区域18中。图IB图解了第二 CMP工具20，其与第一 CMP工 具类似(即，具有中央晶片处理器21和三个站22、24、26，其中每个具有压板23、25、27和晶 片加载/卸载区域28)，但是还包括用于进一步的晶片处理(例如，meg-辅助的清洁、用于 粒子和/或有机去除的刷洗清洁和/或晶片干燥)的多个刷洗站和/或修整站30，并且所 述刷洗站和/或修整站30具有被适配来用于晶片传送的相关联的晶片处理器31、32。如图IC中所示，典型的半导体器件生产设施40包括并行地操作的多个CMP工具 20A-20E。这样的工具20A-20E通常位于制造场地(“fab”)，并且馈给材料容器和传送系 统位于子相邻级(“sub-fab”)。机械混合器41用于将在供应器皿42中的CMP浆料保持 在均勻的状态中。所述浆料被馈送到分配罐45，浆料分配泵46将浆料从分配罐45通过全 局分配回路泵吸到每个CMP工具20A-20E中的一个站(例如，第一处理站或第二处理站)。 应当明白，在工具20A-20E中的每个相应的一组处理站具有相应的全局供应回路(例如，每 个工具20A-20E的第一处理站连接到第一全局供应回路，以向其供应第一浆料或混合物， 并且用于每个工具20A-20E的第二处理站连接到第二全局供应回路，以向其供应第二浆料 或混合物，等等)，在图IC中仅仅图解了单个浆料分发网络的组件以促进读者的理解。远 程仪器47可以被提供(例如，与分发回路48进行传感连通)来提供用于控制泵46和/或 其他组件的信号。分发回路48优选地包括向分配罐45的返回，其中布置了反压控制阀49 以将在全局分发回路48中保持足够的压力。不幸的是，用于向多个CMP工具馈给公共CMP 浆料的分发回路的使用倾向于引入在由这样的工具生产的器件之间的可变性，其至少部分 地归因于不同的CMP浆料供应压力条件，所述不同的CMP浆料供应压力条件归因于从分配 罐45通过全局分发回路48到每个工具20A-20E的不同流体流动路径长度。在多站CMP工具的不同处理站执行的顺序操作可以包括例如本体铜去除(例如， 在第一站)、铜清除(例如，在第二站)和阻挡层去除(例如，在第三站)，其后是在一个或 多个刷洗清洁步骤处的刷洗清洁(例如，在一个或多个刷洗清洁站处)。这样的操作会需要 不同的时段来产生满意的结果。在给出操作的顺序特性的情况下，期望例如通过下述方式 来减少用于任何“瓶颈”操作的处理时间匹配或几乎匹配在给定的多站CMP工具的每个顺 序站处的处理时间，以便优化生产效率，而不牺牲生产质量。也期望允许CMP处理工具在连 续或基本上连续的基础上操作，而不需要定期中断以重新填满耗尽的馈给材料容器。为了减少独立的分发系统的数量，通常向每个CMP工具仅仅提供一种或两种CMP 浆料(即，CMP化学品、化学品/微粒组合和/或微粒大小)，因此限制了在工具中的每个站 可以获得的浆料的数目。在一些情况下，CMP浆料可以对于在CMP工具的不同处理站使用的 操作不同。在这种情况下，通常每个类型的站具有专用的存储罐，用于通过搅拌或搅动来 将浆料保持在期望的条件中；以及，专用的浆料分配罐，从其将浆料分发到在不同的CMP工 具中的类似类型的站。如上所述，在使用几个多站CMP工具的半导体器件生产设施中，在不同工具中的类似类型的站可以连接到一个或多个共同的馈给材料分配罐，因此减少了对于 每个工具的专用存储罐的需要。不同的CMP站类型可以具有不同的浆料(或其他馈给材料) 分发回路。用于多个CMP工具的全局浆料分发回路的使用导致在向每个工具的浆料供应条本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理材料传送系统，包括：多个第一容器，所述多个第一容器被适配来包含第一处理材料，所述第一处理材料包括至少一个流体；第一循环设备，所述第一循环设备被配置来通过在所述多个第一容器之间的至少一个第一循环流动路径来循环所述第一处理材料的至少一部分；至少一个混合歧管，所述至少一个混合歧管与所述第一循环设备和第二处理材料源至少进行间歇的流体连通；以及，至少一个流量控制元件，所述至少一个流量控制元件被适配来调整下述的传送中的任何一个：（ｉ）所述第一处理材料到所述至少一个混合歧管，以及（ｉｉ）所述第二处理材料到所述至少一个混合歧管。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-12-6 60/992,988一种处理材料传送系统，包括多个第一容器，所述多个第一容器被适配来包含第一处理材料，所述第一处理材料包括至少一个流体；第一循环设备，所述第一循环设备被配置来通过在所述多个第一容器之间的至少一个第一循环流动路径来循环所述第一处理材料的至少一部分；至少一个混合歧管，所述至少一个混合歧管与所述第一循环设备和第二处理材料源至少进行间歇的流体连通；以及，至少一个流量控制元件，所述至少一个流量控制元件被适配来调整下述的传送中的任何一个(i)所述第一处理材料到所述至少一个混合歧管，以及(ii)所述第二处理材料到所述至少一个混合歧管。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个第一循环流动路径延伸通过所述 至少一个混合歧管。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个流量控制元件包括第一流量控制 元件和第二流量控制元件，所述第一流量控制元件被适配来调整所述第一处理材料向所述 至少一个混合歧管的供应，并且所述第二流量控制元件被适配来调整所述第二处理材料向 所述至少一个混合歧管的供应。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个第一容器包括第一供应容器和第一返 回容器。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二处理材料源包括至少一个容器，所述至 少一个容器包含所述第二材料，并且被适配来用于压力分配来自于其的所述第二材料。6.根据权利要求1所述的系统，还包括感测元件，所述感测元件被适配来感测第一处 理材料的粒子数、粒子大小分布、传导率、浓度、PH、密度和成分中的任意个。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个循环设备与所述多个第一容器至 少进行间歇的流体连通，并且被适配来允许在所述多个第一容器中的至少两个容器之间的 流向的选择性控制。8.根据权利要求1所述的系统，还包括供应/返回转换设备，所述供应/返回转换设备流体地耦合在所述至少一个混合歧管 与所述多个第一容器之间；其中，所述供应/返回设备被适配来将所述多个第一容器中的第一容器的操作模式从 供应模块式选择性地改变为接收模式，并且将所述多个第一容器中的第二容器的操作模式 从接收模式改变为供应模式，并且反之亦然。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个第一容器包括第一供应容器、第一返回 容器以及第一备份供应容器和第一备份返回容器中的至少一个，所述第一供应容器、第一 返回容器以及第一备份供应容器和第一备份返回容器中的至少一个被适配来包含所述第 一处理材料，所述系统还包括供应/返回转换设备，所述供应/返回转换设备流体地耦合在下述部分之间(i)所述 第一供应容器、所述第一返回容器、以及所述第一备份供应容器和所述第一备份返回容器 中的所述至少一个，以及(ii)所述至少一个混合歧管；其中，所述供应/返回转换设备被适配来利用(a)第一备份供应容器和第一备份返回容器中的所述至少一个的流体分配操作替换(b)所述第一供应容器和所述第一返回容器 中的至少一个的流体分配操作。10.根据权利要求1所述的系统，还包括除气器和过滤器中的至少一个，所述除气器和 过滤器中的至少一个流体地耦合在所述多个第一容器与所述至少一个第一流量控制元件 之间。11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个混合歧管包括直通混合元件，所 述直通混合元件被适配来帮助在所述第一处理材料与第二处理材料之间的混合。12.根据权利要求1所述的系统，还包括反压歧管，所述反压歧管与所述至少一个混 合歧管进行流体连通，其中，所述反压歧管被适配来抑制在分配操作期间所述第一处理材 料向所述多个第一容器中的任何容器的不受控制的流动。13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二处理材料源包括第二处理材料分配导 管和被适配来包含所述第二处理材料的第二容器中的任意个。14.根据权利要求13所述的系统，还包括多个第三容器，所述多个第三容器被适配来包含第三处理材料，所述第三处理材料包 括至少一个流体，第三循环设备，所述第三循环设备被适配来将所述第三处理材料的至少一部分通过在 所述多个第三容器中的至少两个容器之间的至少一个第三循环流动路径来循环，其中，所 述混合歧管与所述第三循环设备至少进行间歇的流体连通；以及至少一个第三流量控制元件，所述至少一个第三流量控制元件被适配来调整所述第三 处理材料向所述至少一个混合歧管的供应。15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述至少一个第三循环流动路径延伸通过所 述至少一个混合歧管。16.根据权利要求14所述的系统，还包括第四处理材料源，其中，所述至少一个混合歧 管与所述第四处理材料源至少进行间歇的流体连通。17.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个混合歧管与至少一个包含流体的 器皿进行流体连通。18.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个混合歧管与至少一个使用流体的 制造处理工具进行流体连通。19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述至少一个使用流体的制造处理工具包括 多个独立可控的处理站，所述至少一个混合歧管包括多个混合歧管，并且所述多个处理站 中的每个处理站具有所述多个混合歧管的专用混合歧管。20.根据权利要求18所述的系统，其中，所述至少一个使用流体的制造处理工具包括 多个制造处理工具。21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述至少一个混合歧管包括多个混合歧管，并 且每个制造处理工具具有所述多个混合歧管中的至少一个专用混合歧管。22.根据权利要求21所述的系统，其中，每个制造处理工具具有多个独立可控的处理 站，以及所述多个处理站中的每个处理站具有所述多个混合歧管的专用混合歧管。23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述多个制造处理工具包括多个平坦化工具， 所述多个平坦化工具被适配来执行化学机械平坦化，并且每个处理站被适配来处理半导体器件。24.25.一种用于向至少一个使用点传送处理材料的方法，所述方法包括在多个第一容器中的至少两个容器之间的至少一个第一循环流动路径中循环第一处 理材料，所述第一处理材料包括至少一个流体；使用至少一个流量控制元件来调整将所述第一处理材料和第二处理材料中的至少一 个向至少一个混合歧管的供应；在所述至少一个混合歧管中混合所述第一处理材料和所述第二处理材料；以及，向所述至少一个使用点分发期望的材料混合物，所述材料混合物包括所述混合的第一 处理材料和第二处理材料。26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述至少一个第一循环流动路径延伸通过所 述至少一个混合歧管。27.根据权利要求25所述的方法，其中，所述至少一个流量控制元件包括第一流量控 制元件和第二流量控制元件，其中，所述供应调整步骤包括使用所述第一流量控制元件来 调整所述第一处理材料向所述至少一个混合歧管的供应，并且所述供应调整步骤包括使 用所述第二流量控制元件来调整所述第二处理材料向所述至少一个混合歧管的供应。28.根据权利要求25所述的方法，其中，所述至少一个流量控制元件包括第一流量控 制元件和第二流量控制元件，其中，所述供应调整步骤包括使用所述第一流量控制元件来 调整所述第一处理材料向所述至少一个混合歧管的供应，并且所述供应调整步骤包括使 用所述第二流量控制元件来调整所述第一处理材料向所述至少一个混合歧管的供应。29.根据权利要求25所述的方法，其中，所述多个第一容器中的每个容器包括(i)可收缩的衬管，所述可收缩的衬管包括柔 性膜材料，并且限定用于相对于所述容器进入或排出处理材料的处理材料端口，(ii)外壳， 所述外壳被适配来包含所述可收缩衬管，所述外壳限定至少第一孔口，所述至少第一孔口 被适配来接收所述第一端口，其中，所述外壳和所述衬管在其间限定可密封的体积，并且其 中，所述外壳比所述衬管更硬；以及(iii)流体馈给通道，所述流体馈给通道可耦合到至少 一个压力源，所述至少一个压力源被适配来修改在所述可密封的体积内的压力，以促进处 理材料通过所述处理材料端口的进入或排出；以及通过选择性地改变在所述多个第一容器中的任何容器的可密封体积中的压力来执行 所述循环步骤。30.根据权利要求25所述的方法，还包括感测所述第一处理材料的属性或条件，并且 响应于所述感测来控制所述循环。31.根据权利要求25所述的方法，还包括选择性地改变所述多个第一容器中的任何 容器的所述接收模式和供应模式。32.根据权利要求25所述的方法，其中，所述多个第一容器包括第一供应容器、第一返 回容器和至少一个备份容器，所述方法还包括选择性地利用所述至少一个备份容器的操 作替换所述第一供应容器和所述第一返回容器中的至少一个的操作，而不中断所述材料混 合物的分发。33.根据权利要求25所述的方法，还包括使用所述至少一个流量控制元件，在所述分 发期间，调整在所述材料混合物中的所述第一处理材料与所述第二处理材料之间的比例。34.根据权利要求25所述的方法，其中，所述至少一个流量控制元件包括第一流量控 制元件和第二流量控制元件，所述第一流量控制元件被配置来调整所述第一处理材料的供 应，所述第二流量控制元件被配置来调整所述第二处理材料的供应，所述方法还包括使用 所述第一流量控制元件和所述第二流量控制元件在所述分发期间来调整在所述材料混合 物中的所述第一处理材料与所述第二处理材料之间的比例。35.根据权利要求25所述的方法，还包括使所述第一处理材料和所述第二处理材料 流过与所述至少一个混合歧管相关联的直通混合器，以帮助在所述第一处理材料与第二处 理材料之间的混合。36.根据权利要求25所述的方法，还包括在多个第三容器中的至少两个容器之间的至少一个第三循环流动路径中，循环包括至 少一个流体的第三处理材料；以及使用所述至少一个流量控制元件来调整所述第三处理材料向所述至少一个混合歧管 的供应；其中，所述混合包括在所述至少一个混合歧管中混合所述第一、第二和第三处理材料， ...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰EQ休斯，唐纳德D瓦尔，史蒂文M吕科特，彼得弗热施卡，
申请(专利权)人：弗赛特加工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]