KR20010085552A - 일관성 액체 혼합물 제공 장치 및 혼합물 혼합 및 운반 방법 - Google Patents
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Abstract
사용 지점에서의 사용을 위해 예정된 처리법(a predetermined recipe)에 따라서 일관성 액체 혼합물(a consistent liquid mixture)을 제공하는 시스템, 장치 및 방법이 개시된다. 이러한 장치는 일정한 가스 압력이 그 안에서 유지되는 복수개의 액체 성분 저장소(reservoir)를 구비한다. 복수개의 밸브가 제공되며, 각각의 밸브는 각각의 저장소의 유출구에 접속된다. 전자식 컨트롤러는 일관성 액체 혼합물을 형성하도록 혼합하기 위해 선택된 액체 성분의 예정된 투여량(doses)을 방출하도록 반복 순차식(a repetitive sequence)으로 밸브 동작을 제어한다. 혼합 섹션(a mixing section)은 선택된 액체 성분의 투여량을 함께 혼합하여 액체 혼합물을 형성하도록 투여량을 순차적으로 수용한다.
Description
본 발명은 예정된 처리법(predetermined recipe)에 따라서 정확하고 일관되게 액체 혼합물을 생성하는 장치 및 방법에 관한 것이며, 특정 실시예는 반도체 웨이퍼의 화학기계적 폴리싱 또는 평탄화(chemical mechanical polishing or planarization: CMP) 처리공정을 위한 사용 지점에서 슬러리 혼합물을 생성하는 것이다.
현재의 대부분의 제품 CMP 처리공정은, CMP 워크스테이션에서의 사용 지점으로부터 다소 먼 배치 준비공정(batch preparation process)에서 다소 많은 양의 고가의 슬러리를 혼합하는 것에 의지하고 있다. CMP 처리공정은 많은 폴리싱 워크스테이션 및 많은 웨이퍼가 균일한 웨이퍼 생산을 위해 일관된 슬러리에 의해 처리될 것을 필요로 한다. 일부 슬러리, 특히 산화제를 함유하는 슬러리는 시간이 경과함에 따라 퇴화된다. 슬러리 퇴화는 슬러리의 화학적 성분이 혼합될 시에 바로 개시되는 화학반응에서 초래되는 것이다. 일관된 슬러리를 유지하기 위해서는, 고가의 도량형(度量衡) 계측장비와 스파이킹(spiking) 시스템이 혼합 농도를 모니터하여자동적으로 혼합 농도를 교정한다. 종종, 이들 벌크(bulk) 또는 배치(batch) 슬러리 혼합물은 복귀가 불가능하게 되도록 유동하여, 고가의 슬러리를 낭비하는 결과를 초래한다.
최근에는 사용 지점에서의 슬러리 혼합 또는 주문 혼합(on demand blending)에 대한 개발이 진행되고 있다. 이건 출원인이 권리를 소유하고 있는 미국 특허 제 6,019,250 호에는, 복수의 저장소(reservoirs)로부터 하나 이상의 사용 지점에서 일정한 액체 유량으로 액체를 분배하는 장치 및 방법을 개시하고 있다. 이러한 장치 및 방법은 저장소에 다양한 액체 성분을 충전하고 또한 저수조로부터 다양한 액체 성분을 분배하고 액체가 일정한 유량으로 유동하도록 저장소내에 일정한 가스 압력을 제공하기 위한 제어 밸브용 PLC(programmable logic controller)를 구비한다. 상기 특허의 개시 내용은 참고로서 본 명세서에 인용 합체된다.
또한, 이건 출원인이 권리를 소유하고 있는 다른 미국 특허 제 5,887,974 호에는, 복수의 슬러리 스트림이 집중되고 첨가 화학적 성분이, 균질(均質) 슬러리를 생산하도록 혼합되는 단일 스트림으로 함께 펌핑되는 고정 혼합기 및/또는 호퍼 믹서(hopper mixer)를 사용하는 슬러리 혼합장치를 개시하고 있다. 상기 특허의 개시 내용도 또한 본 명세서에 참고로서 인용 합체된다.
미국 특허 제 5,478,435 호 및 5,407,526 호에는 다른 사용 지점의 사용 슬러리 혼합 및 운반 시스템이 개시되어 있다. 미국 특허 제 5,407,526 호의 시스템에서는, 개별적인 슬러리 성분을 펌프가 슬러리의 혼합을 양호하게 제어하는 상태에서 동작되는 것을 보장하도록 슬러리 펌프들이 단일 모터를 사용하는 것이 바람직하다. 미국 특허 제 5,478,435 호에서는 슬러리와 희석제의 혼합이 CMP공정에서 사용되는 패드상의 사용 지점에서 발생된다. 액체 모니터링 및 제어 시스템은 슬러리 성분에 대한 일관된 온도 및 유량을 유지하는데 사용된다.
이러한 종래의 주문 또는 사용 지점 슬러리 혼합에 의하면, CMP 웨이퍼 처리공정 중에 슬러리 일관성이 향상되고 슬러리 처리법이 보다 유연하게 변경될 수 있는 것이 요망된다. 용어 슬러리는 주지된 바와 같이 액체와 미세하게 분할된 미립자의 혼합을 의미한다.
당 분야에서는 일반적으로 예정된 처리법에 따라 복수의 선택된 액체 성분으로부터 일관된 액체 혼합물을 생성할 수 있는 것이 요구된다. 상기 예정된 처리법은, 시간이 지남에 따라 소망의 처리법이 변경될 때 뿐만 아니라 액체 성분의 특성이 변경될 때도 각각의 액체 성분의 양을 조정할 수 있으며 작업의 유연성을 위해 변화될 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의거, 예정된 처리법에 따라 일관된 액체 혼합물을 생성하는 방법, 장치 및 시스템이 제공된다. 이러한 장치는, 각각의 저장소에 선택된 액체 성분을 투입하는 유입구와 액체 성분이 그를 통해 방출되는 유출구를 구비하는 복수의 액체 성분 저장소를 포함한다. 각각의 저장소 내에 동일한 가스압력을 제공하기 위한 가스 매니폴드가 설치된다. 복수의 밸브는 저장소의 각각의 유출구에 개별적으로 결합된다. 전자식 컨트롤러는, 저장소로부터 정밀한 양 또는 용량의 액체 성분을 방출하여, 예정된 처리법에 따라 액체 혼합물을 형성하도록 함께 혼합되는 투여량(dose)으로 소망의 액체 성분을 제공하도록, 밸브의 반복 순차적인 작동을 제어한다.
본 발명의 장치와 방법은, 모두가 동일한 작동 주기를 가지는 밸브에 대한 동작 사이클의 수를 변경하거나 또는, 밸브의 작동 시간을 변경하면서 즉, 통상적으로 폐쇄된 밸브에 대해 밸브 개방 시간을 변경하면서 밸브를 반복 순차식으로 작동시킴으로써, 매립 설치된 전자식 컨트롤러로부터 정밀하고 일관된 액체 혼합물의 생성을 실행한다.
본 발명의 양호한 실시예에서, 반도체 웨이퍼용 CMP 폴리서와 같은 사용 지점에 일관된 슬러리 혼합물을 생성하기 위한 방법, 장치, 및 시스템이 제공된다. 이러한 장치는 유출구와 각각의 저장소에 선택된 슬러리 성분을 유입하는 유입구를 구비하는 복수의 슬러리 성분 저장소를 포함한다. 가스 공급수단은 각각의 저장소 내에 동일한 가스 압력을 제공하도록 포함된다. 비교적 높은 작동률(high activation rates)을 갖는 것이 바람직한 복수의 밸브가 저장소의 각각의 유출구에 개별적으로 결합된다. 전자식 컨트롤러는 각각의 밸브 동작시 저장소로부터 선택된 성분의 정밀한 투여량을 방출하여, 예정된 일관성 슬러리를 형성하도록 혼합되는 소망의 성분을 제공하도록 복수 밸브의 반복적 순차 동작을 제어한다.
본 발명은 또한, 사용 지점에서 사용되기 위해 장치내에서 혼합되는 선택된 슬러리 처리법(the selected slurry recipe)을 판단하는 중앙 운영식 컨트롤러와 본 발명의 장치가 통신하는 시스템을 구비한다. 상기 시스템은 또한, 복수의 성분저장소에 충전되는 성분이 경유하는 밸브와, 슬러리 성분의 공급원을 구비하는 슬러리 성분 공급체를 포함한다.
양호한 실시예에서, 본 발명은 특정 CMP 처리 조건에 대한 동적 혼합 처리법(dynamically mixing recipes)에서의 유연성과 매우 정밀한 생성 액체 혼합물의 일관성을 갖도록 높은 레벨로 주문 액체 혼합동작(on-demand liquid mixing)을 취하는 것이다. 이러한 시스템은 양호하게 웨이퍼 폴리싱 중에 액체 혼합물을 변경하는 것을 허용하며 그리고 다른 조건에 대해 부가의 웨이퍼를 처리하기 위해 빠른 방향전환을 제공한다.
본 발명은 양호하게, 요구되는 정밀한 양(예를 들면, CMP 실시예에서, 웨이퍼 당 100 내지 200ml)으로 사용 직전에 슬러리와 같은 액체를 혼합하여 웨이퍼 폴리싱 중에 혼합 처리법의 동적 제어(dynamic control of the mix recipe)를 허용하는 차등 접근법(a different approach)을 취한다. 각각의 몇몇 성분 저장소로부터의 많은 소량의 "슛(shots)" 또는 투여(doses)를 발생하는 상당한 고 주파수의 급속 개폐동작 밸브를 활용하여, 소망 슬러리 혼합을 달성하는데 있어서 상당량의 배치(very large batches)에 적용하는 것과 마찬가지로 다수의 극소량 슛(numerous very small shots)에 적용하는 통계적 평균 알고리즘에 의해 정밀한 반복성 슬러리 혼합을 달성할 수 있다. 적어도 3개의 차등 밸브 기술은 특히 소량 혼합 적용에서의 통계적 평균 알고리즘을 달성하는 소망의 밸브 활동 사이클을 제공한다. 1.솔레노이드 구동 밸브, 2.스테퍼 모터 구동 로터리 밸브 및, 3.압전 효과 구동 밸브가 소정의 슬러리 혼합을 이루기 위해 저장소로부터 슬러리 성분의 반복적 적은 투여량을 첨가하는데 사용될 수 있다.
가압형 성분 저장소는 양호하게 일 웨이퍼를 처리하기 위해 각각의 성분을 충분히 유지한다. 재충전 모듈(recharge module)은 웨이퍼 폴리싱 직전에 저장소를 급속히 리필(refill) 한다. 유량은 밸브와 정적 혼합요소를 통한 유압 손실(hydraulic loss)과 관련된 동일한 저장소 분배압력을 유지함으로써 제어된다. 각각의 성분 밸브는 각각의 처리 세그먼트에서 필요한 횟수만큼 순차적으로 "개방/폐쇄" 된다. 임의의 시간에서 일 밸브만이 "개방"되는 것이 바람직하지만, 소정 시간 동안 공급되는 성분 투여량을 증가시키도록 하나 이상의 밸브가 동시에 작동될 수 있다. 인접 밸브의 중첩 작동은 혼합 생성물의 일관된 유량을 보장한다. 각각의 성분 밸브의 "개방" 시간은 현재의 처리 세그먼트의 조건에 따라서 변경된다. 각각의 처리법은 수많은 세그먼트로 구성되고, 각각의 세그먼트는 독특한 혼합 방식(unique mix formula)을 가진다. 컴퓨터 제어는 성분(유입 화학제품)의 도량형, 처리 결과 또는 제품의 요건에 근거하여 동적인 처리 조정을 가능하게 한다. 유량 센서 또는 스케일은 혼합된 생성물의 유동을 모니터하여 각각의 처리 세그먼트의 끝에서의 유량을 호스트 컨트롤러에 보고한다. 이러한 시스템은, 각각의 처리법 다운로드로 한정되는 바와 같은, 불충분한 또는 과도한 유량의 검출시 재형성 가능한 작업(configurable action)을 수행한다. 또한, 가변성 유량 처리법도 가능하다.
양호한 실시예에서, 본 발명의 설계는 5개의 계량 성분과 비계량 성분을 지지하지만 성분 및 저장소의 수는 적절히 선택될 수 있다. 혼합 장치는 CMP 폴리서와 같이 동작하도록 통합된다. 재충전 성분은 외부에서 가압되어야 한다. 처리 질소, 탈이온수 및 세척 화학제품은 세정/정화 및 세척의 편의를 제공한다.
본 발명의 부가적인 목적 및 이점에 대해서는 이하에 기술되는 설명으로 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 본 발명의 목적과 이점은 첨부 청구범위에서 특정하게 기재된 요소를 조합하여 이루어지며, 이하에 기술되는 설명은 발명의 이해를 돕고자 예를 들어서 기재한 것이기에 설명으로서만 유효한 것이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 구성하는 장치, 방법 및 시스템을 첨부 도면을 참고로 설명한다.
도 1은 본 발명의 장치와 시스템을 개략적으로 설명하는 도면.
도 2a는 저장소 구조와 방출 밸브를 도시하기 위해 부분적으로 절결하여 단면으로 나타낸, 본 발명의 장치의 측면도.
도2b는 저장소 구조를 도시하기 위해 종축선에 대해 소정 각도로 부분적으로 절결하여 나타낸, 본 발명의 장치의 측면도.
도 3은 5개의 성분 저장소 실시예에 대한 밸브 개방 시간과 5개의 고속도 밸브의 반복적 순차동작을 나타내는 타이밍 챠트.
도 4는 본 발명에 사용되는 전자식 제어동작의 전기 배선도.
도 5는 본 발명의 방법에서의 단계를 설명하는 흐름도.
도 6은 혼합 및 유량 측정 섹션내에 구비되는 혼합 기판의 평면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10: 시스템 12: 슬러리 혼합장치
13: CMP 폴리싱 워크스테이션 14: 중앙 운영 제어센터
20: 가스 매니폴드 섹션 24: 저장소 섹션
39: 혼합실 40: 스미어 혼합 기판
46: 전자식 제어 섹션 54: 마이크로컨트롤러
이하, 첨부 도면에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 실시예에 대해 상세히 설명한다. 가능한, 도면 및 명세서에서는 동일한 또는 유사한 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여한다.
본 발명은 예정된 처리법에 따라 액체 혼합물을 생성하는 정밀하고 일관된 액체 성분의 혼합에 적용되지만, 본 발명의 양호한 실시예는 사용 지점에서의 슬러리 혼합물에 대해 기재된다.
도 1은 도시되지 않은 RF 또는 광학 링크에 의해 배선 또는 링크될 수 있는 도시된 바와 같은 통신 링크를 통해 중앙 원격 호스트 제어조작 센터(14)에 통신방향으로 결합된 사용 지점 슬러리 혼합장치(12)를 구비하는 슬러리 혼합 시스템(10)을 가진 본 발명의 실시예의 시스템과 장치를 개략적으로 설명하는 도면이다. 중앙 제어조작 센터(14)는 다수의 사용 지점 슬러리 혼합 장치(12)의 수와 CMP 폴리싱 워크스테이션(13)을 제어한다.
시스템(10)은 상세히 후술되는 바와 같이 장치(12)에 접속된 슬러리 성분 공급체(16) 및 가스압력 공급체(18)를 구비한다. 슬러리 성분 공급체(16)는, 사용 지점 장치(12)에 대해 필요한 슬러리 처리 성분의 공급을 제어하는 도시되지 않은 공급제어 밸브에 의해, 계량 성분을 제공하는 복수 슬러리 성분 공급부재(17-1 내지 17-5)와 비계량 성분을 제공하는 공급부재(17-6)를 구비한다.
장치(12)는 도 1에 개략적으로 도시되고, 도 2a와 도 2b에서는 부분 단면 측면도로 도시되어 있다. 장치(12)는 상부로부터 시작되는 다음의 섹션들을 구비한다. 즉, 질소와 같은 불활성 가스의 일정한 압력이 저장소 섹션(24)을 구비하는 5개의 대체로 원통형인 저장소(22-1, 22-2, 22-3, 22-4, 22-5)내에 유지되도록 하는 가스 압력 공급수단(18)에 접속된 가스 매니폴드 섹션(20)을 포함한다. 이들 5개의 저장소(22-1 내지 22-5)는 원통형 장치(12)의 중앙 종방향 축선을 중심으로 이격된 환상 어레이(annular array)로 배열된다. 본 명세서에 기재된 본 발명의 실시예에서는 5개의 저장소가 도시되었지만, 저장소의 수는 변경될 수 있다. 5개의 저장소는 대부분의 슬러리 처리 주문을 만족하기에 충분한 슬러리 성분을 삽입하여야 한다. 밸브의 수는 제공된 저장소의 수에 부합하는 것이 바람직하다. 저장소 용량은 단일 웨이퍼 폴리싱에 대한 슬러리 조건을 만족시키기 위해 다른 성분을 충분히 유지하도록 선택된다. 예를 들어 저장소는 각각 100ml의 용량을 가진다. 각각의 저장소의 저부 연장 단부는 고속 밸브 섹션(32)에 접속된 유출구 통로(30)로이어지는 중앙 유출구(28)를 가진 원추형 단부 폐쇄부(26)를 구비한다.
밸브 섹션(32)은 저장소 섹션 밑에 배치되고, 각각 저장소와 결합된, 5개의 고속 솔레노이드 밸브(34-1, 34-2, 34-3, 34-4, 34-5)를 구비한다. 밸브는 그와 접속되는 원통형 저장소의 종축선에 대해 횡방향으로 장착된다. 유출구 통로(30)는 밸브 유입구에 접속되고, 밸브 유출구는 밸브 유출구 통로(36)를 경유하여 혼합유량 계측 섹션(38)에 접속된다. 주지된 다양한 기술이 슬러리 성분을 혼합하기 위해 공급되는 정밀한 성분 투여량(dose)을 혼합하는데 사용될 수 있지만, 양호한 실시예에서는 스미어 혼합실(smear mixing chamber)(39)이 혼합 유량 계측 섹션(38)에 포함된다. 혼합 유량 계측 섹션(38)은 대체로 평탄한 스미어 혼합 기판(40)을 관통하여 중앙 구멍(42)을 통해 밸브 유출구 통로(36) 아래로 이격된 혼합실(39)을 구비한다. 슬러리가 중앙 구멍(42)으로부터 CMP 워크피스상에 방출될 때 혼합 슬러리 유량을 측정하기 위해 유량 계측 센서(43)가 섹션(38)에 포함된다. 스미어 혼합실(39)은 환상 측벽, 저부 기판 및 상부 벽에 의해 규정된다. 유출구 통로(30)는 상부 벽의 구멍 안으로 이어진다. 혼합실은 저부 기판과 상부 벽 사이에 예를 들어 약 0.020인치의 매우 작은 높이를 가진다. 투여된 성분의 혼합을 촉진시키기 위하여, 양호한 실시예에서 복수의 환상 홈이 챔버(39)의 상부 벽에 형성된다. 환상 홈은 중앙 구멍(42)을 중심으로 동심적으로 배치된다. 상기 환상 홈은 동심적으로 이격되며, 홈의 폭은 약 0.25인치이며 홈의 길이는 약 0.060인치이다.
스미어 혼합 기판(40)은 도 6에 평면도로 도시되어 있다. 스미어 혼합기판(40)은 혼합 유량 계측 섹션(38)내에 예를 들면 1 - 2ml의 체적을 가지는 혼합실의 저부를 형성하는 원형 평판이다. 중앙 방출구 또는 오리피스(42)는 기판(40)을 관통하도록 제공된다. 기판(40) 둘레 부근에 도시된 5개의 점선 원형 패턴(41)은 5개의 성분 저장소로부터 밸브 유출구 통로를 경유하여 기판상에 방출되는 초기 성분 투여량을 나타낸다. 액체 성분 투여량은 확장하는 원형 패턴으로 급속도로 퍼지며, 그 후 각각의 밸브의 순차적인 반복 개방에 의해 반복적으로 투여된다. 퍼지는 액체 성분 투여량은 CMP 워크피스상으로 중앙 구멍(42)을 통해 방출되는 소망의 슬러리 혼합물로 함께 혼합된다. 유량 센서(43)는 점선으로 개략적인 형태로 도시된 바와 같이 중앙 방출 구멍에 인접한 기판(40)의 출구측에 장착된다.
전자식 제어 섹션(46)은 도 1의 개략도에서 장치(12)의 측부에 장착되고, 장치(12)의 임의의 위치에 장착될 수 있으며 도 4의 개략적 배선도에 도시된 마이크로컨트롤러(48)로부터의 배선 연결이 데이타 통신을 위해 중앙조작 제어 센터(14)로 이어진다. 고속도 밸브의 개방동작을 제어하도록 전자식 제어 섹션(46)이 고속도 밸브에 접속되는 방식을 포함하며, 전자식 제어 섹션(46)이 상세히 후술된다.
슬러리 성분 공급라인(48)이 슬러리 성분 공급체(16)로부터 각각의 저장소로 연장되어, 각각의 저수조가 통상적으로 슬러리 농축물, 과산화수소와 같은 산화제, 탈이온수, 및 CMP 처리공정에 사용되는 주지의 그외의 선택된 화학성분인 슬러리 성분으로 충전되도록 한다.
또한, 제 2 공급라인(50)은 혼합 및 유량 계측 섹션(38)으로 연장되어, 비계량된 탈이온수 또는 다른 유체의 유동이, 혼합실을 넘쳐 흘러 슬러리 혼합물이 방출된 후에 시스템을 정화 또는 세정하거나 또는 혼합실 중앙 출구 구멍을 통하여 웨이퍼에 탈이온수 또는 다른 화학작용제를 제공한다.
다른 사용 지점 슬러리 혼합 시스템과 본 발명의 장치의 양호한 차이는 CMP 워크피스상에 정형화되고 침착될 수 있는 매우 정밀하며 일관된 슬러리 혼합물이다. 양호하게, 본 발명의 장치는 특정 CMP 조건에 대해 슬러리 처리법을 최적화할 수 있도록 한다. 또한, 본 발명의 장치는 양호하게 웨이퍼 폴리싱 중에 슬러리 처리법을 변경할 수 있게 한다. 이것은 밸브의 일회 개방당, 선택 성분의 프로그램 가능한 용량을 적어도 2회 투여, 양호하게는 약 5 내지 20회의 소량 투여에 의해 방출하는 고속도 밸브의 반복 순차적 동작의 결과로서, 예정된 처리법에 따르는 액체 혼합물을 형성하도록 첨가되는 슬러리 성분을 매우 정확하게 제어함으로써 달성된다. 이러한 투여량은 기판(40) 둘레에 방출되며, 이들 투여량은 기판(40)상에서 원형 패턴으로 빠르게 퍼져나가 혼합물이 중앙 방출구멍(42)으로 전진할 때 기판(40)상에서 발생되는 스미어 혼합내의 다른 슬러리 성분의 투여량과 혼합된다.
양호한 실시예에서 특정 선택된 슬러리 성분의 투여량은 통상적으로 폐쇄되는 밸브의 밸브 개방시간을 제어함으로써 제어된다. 이것은, 선택된 성분에 대한 각각의 밸브에 반복 순차적으로 적용되는 주기적인 4각파 밸브 개방 신호를 도시하는 도 3에 잘 나타나 있다. 여기에는 개별적인 5개 밸브에 각각 적용되는 밸브 개방신호에 대한 5개 플롯(52-1 내지 52-5)이 있으며 그리고 밸브 개방신호의 지속기간은 일정한 압력하에서 저장소로부터 혼합 및 유량 계측 섹션으로 흐르는 슬러리 성분의 용량을 제어한다. 이러한 밸브 개방 신호는 도 3에 천분의1초(milliseconds)의 시간에 대하여 플롯된다. 도 3은 성분 밸브가 1성분으로부터 5성분으로 순차적으로 개방되고, 다음 이러한 밸브 개방 패턴은 처리 세그먼트가 완료될 때까지 반복됨을 나타낸다. 도 3의 예에서는, 불규칙한 밸브 에러에 대한 보상에 기초하여 슬러리 혼합물내의 성분 비율을 매우 정확하고 정밀하게 제공하는 각각의 성분 밸브에 대한 6회의 밸브 개방 사이클이 있다. 밸브 사이클의 수를 증가시킴으로써 보다 더 정확한 성분 비율이 얻어질 수 있으므로, 매 처리 세그먼트에 대한 20밸브 개방 사이클에서 불규칙한 밸브 에러가 거의 전부 소거된다. 높은 혼합비를 갖는 소량의 액체 혼합물 배치(small liquid mixture batch)에 대해서, 개방 동작 당 밸브 개방 시간을 수 밀리초로부터 수백 밀리초로 변경시킬 수 있다. 도 3의 예에서 볼 수 있는 바와 같이, 각각의 성분에 대한 6회 밸브 개방동작의 반복 시퀀스(sequence)는 200밀리초를 약간 넘어서 완료되는 것으로 나타나 있지만, 도시된 실시예에 의하면 밸브 개방 시간이 255밀리초까지 증가될 수 있다. 상술된 바와 같은 소량 액체 혼합물 배치에 대해서, 완전한 혼합과 정밀한 성분 혼합을 보장하도록, 선택된 수의 작동 시퀀스가 적용되는 밸브의 작동은, 밸브가 약 1 내지 255밀리초의 짧은 시간 동안 개방되도록 이루어져야 한다. 보다 빠른 밸브 동작 속도는 보다 넓은 성분 혼합 비율의 사용을 가능하게 한다.
다른 실시예에서는, 예정된 처리법이 밸브가 적어도 2회 동작 사이클로 가변 동작 개방 시간 주기를 가지도록 제어되는 제어 알고리즘에 의해 수행된다. 다량의 액체 성분의 배치(large batch)가 정밀하게 혼합되면, 밸브 동작 주기와 사이클은 상술된 실시예에서 기술된 소량의 배치(small batch)에 대한 것과 같이 고속 및단시간 주기(high rate and short time period)일 필요는 없다.
마이크로컨트롤러(54)는 전자식 제어섹션(46)의 주 요소이고, 전자식 회로 배선도는 도 4에 도시된 바와 같이 시스템(10)의 다양한 요소에 접속된 마이크로컨트롤러(54)를 도시한다. 양호한 마이크로컨트롤러로는 미국 아리조나주 챈들러에 소재하는 마이크로칩 테크놀러지 인코포레이티드의 제품으로 제품 번호 PIC18C452이다. 마이크로컨트롤러(54)는 호스트 운영 컨트롤러(14)와 통신을 수행하여 처리 지시를 수신하고 이를 확인한다. 이것은 혼합 및 유량 계측 섹션내의 유량계에 접속되어 슬러리 혼합물 유량과 워크피스로의 혼합 슬러리의 운반 완료를 피드백한다. 이것은 성분 저장소내의 유체 레벨을 측정하는 저장소상의 센서로의 접속 및 슬러리 성분 공급수단이 슬러리 성분을 저장소에 공급할 준비가 되었음을 지시하는 다양한 센서로부터의 접속을 통해 에러 검출 기능을 수행한다.
마이크로컨트롤러(54)는 5개 고속도 밸브(34-1 내지 34-5)의 각각에 접속되어 밸브의 개방동작을 제어하는 솔레노이드에 밸브 개방 신호가 인가되는 것을 제어하며, 마이크로컨트롤러(54)는 밸브의 반복 시퀀스와 밸브 개방 신호의 지속기간을 제어한다. 고속도 밸브는 솔레노이드 밸브가 바람직하다. 고속도 밸브의 예로는 Saint Goblain Performance Plastics의 FURON 디비죤에 의해 공급되며 상표명 BIO-VALVE로 판매되는 솔레노이드 밸브가 있다.
양호한 마이크로컨트롤러(54)는 호스트 운영 컨트롤러와 통신하기 위한 직렬 통신 포트를 가진 40핀 면장착 디바이스(40pin surface mount device)이다. 양호하게, 마이크로컨트롤러(54)는 데이타 메모리 1536bytes 그리고 프로그램 메모리32K의 회로내 프로그램 능력(in-circuit programming capability)을 갖는다.
약 40MHz로 작동하는 초고속 디바이스인 마이크로컨트롤러(54)는 개개의 8진법 드라이버 래치(octal driver latch)에 의해 솔레노이드 밸브에 접속되는데, 이 8진법 드라이버 래치는 초고속 마이크로컨트롤러가 밸브 동작에 대해 비교적 고속인 약 300Hz까지의 속도로 동작하는 솔레노이드에 동작 신호를 공급하도록 한다.
마이크로컨트롤러(54)는 도 4에서 다른 시스템 요소에 도식적으로 접속되어 있다. 전위원(a source of potential)(56)은 8진법 드라이버 래치 수단(60)을 경유하여 밸브 솔레노이드(58) 및 마이크로컨트롤러에 전력을 제공한다. 단일 수단(60)과 솔레노이드(58)가 도 4에 도시되어 있지만, 여기에는 5개의 밸브와 성분 저장소가 있기 때문에 5개의 개별 수단과 솔레노이드가 있는 것으로 이해하여야 한다. 마이크로컨트롤러는 회로내 프로그램용 프로그램 수단(64)과 접지수단(62)에 접속되어 있다. 도 1과 관련하여 기술된 바와 같이, 호스트 운영 컨트롤러(14)는 마이크로컨트롤러(54)에 직렬 데이터 링크를 경유하여 결합되며, CMP 워크스테이션(13)을 포함하는 다른 장비와 장치(12)의 통합 작동을 보장하도록 호스트 운영 컨트롤러(14)는 슬러리 처리 정보와 일반적 제어 정보를 제공한다. 마이크로컨트롤러는 저장소내의 액체 레벨을 측정하고 슬러리 유량을 측정하기 위한 다양한 센서를 구비하는 센서 수단(66)으로부터 센서 데이터를 수신한다. 기능 및 준비수단(enable and ready means)(68)은 보조 지지 및 안전 수단의 상태에 대해 마이크로컨트롤러에 입력 신호를 제공하고 그리고 마이크로컨트롤러로부터 피드백 신호를 수신한다.
마이크로컨트롤러(54)는 각각의 저장소내의 성분의 상대적 용량을 나타내는 저장소와 관련된 센서로부터 그리고 슬러리 유량 센서로부터 센서 입력신호를 수신한다. 이러한 방식으로 마이크로컨트롤러는 슬러리 혼합공정을 모니터 한다. 슬러리 성분 공급수단 및 가스압력 공급체와 관련된 센서가 중요한 공급의 차단이 있는 경우 슬러리 혼합 사이클의 개시를 저지하는 안전 신호로서 마이크로컨트롤러에 입력신호를 제공한다. 슬러리 처리 데이터는 호스트 운영 컨트롤러로부터 제공되며 슬러리 혼합 작업을 수행하는데 사용되기 위해 마이크로컨트롤러 메모리에 저장된다.
각각의 웨이퍼 처리공정에 바로 앞서, 전자식 컨트롤러는 호스트 운영 컨트롤러로부터 처리법 다운로드(recipe download)를 수신한다. 이러한 처리법은 요구되는(또는 소망의) 혼합 비율을 나타내는 밸브 동작시간의 시퀀스를 구비한다. 밸브 동작시간에 더하여, 상기 처리법은 또한 전자식 컨트롤러가 처리 이행중에 각각의 처리 세그먼트에 적용하는 반복 요소를 포함한다. 처리 세그먼트 밸브 타이밍의 각각의 반복은 통계적 평균화 공정에 의해 랜덤 에러를 감소시킨다. 반복이 많을수록 랜덤 에러의 감소가 커진다.
도 5의 흐름도에는 슬러리 성분의 혼합을 위한 작업과 공정이 도시된다. 슬러리 처리 혼합이 개시되면, 마이크로컨트롤러는 단계(510)에서, 높은 액체 레벨 센서로부터 저장소가 완전 충전되어 있는 가를 판단한다. 만일 저장소가 완전 충전되어 있지 않다면, 마이크로프로세서는 단계(515)에서 용기 리필 요구 코드를 전송한다. 모든 저장소 용기가 완전 충전된 경우, 마이크로프로세서는 단계(520)에서 리필 요구(refill request)를 종료한다.
저장소 용기가 모두 완전 충전되어 있다고 판단되면, 마이크로컨트롤러는 단계(525)에서 마지막으로 사용된 현재의 슬러리 혼합 처리법의 재사용 여부를 지시하는 호스트 운영 컨트롤러로부터의 신호를 수신한다. 만일 지시가 신규 처리법을 사용하는 것이라면, 마이크로컨트롤러는 단계(530)에서 전체 수의 처리 세그먼트를 수신하고 단계(535)에서 100처리 세그먼트에 이를 때까지 수신하여 저장할 수 있는데, 이러한 처리 세그먼트는 소정 웨이퍼에 대한 순차적인 CMP 처리 단계 중에 사용되는 것이다. 마이크로컨트롤러는 단계(540)에서 처리 세그먼트 길이 신호를 수신하고 단계(545)에서 처리 요구되는 밸브 개방시간 펄스폭 변조 값을 연산하여, 단계(550)에서 확인작업 처리 데이터를 호스트 컨트롤러에 다시 전송 한다. 만일 단계(525)에서의 판단이 현재 처리법을 재사용 하는 것이면, 공정처리는 단계(555)로 진행하여 호스트 컨트롤러(14)로 확인작업 처리 데이터를 전송하며 호스트 컨트롤로는 단계(555)에서 처리법 확인을 판단한다. '예' 신호이면 단계(560)에서 혼합 준비 신호를 보낸다. 만일 상기 처리법이 확인되지 않으면, 단계(565)에서 처리 에러 신호가 발생되며, 에러 신호 제한치를 초과하였는지를 단계(570)에서 판단한다. 만일 상기 처리법을 확인하는 재시도 제한치가 초과되지 않았다면, 처리공정은 단계(530)로 복귀한다. 만일 제한치가 초과 되었다면, 단계(575)에서 실패 신호가 혼합 비준비 신호 송신 단계(580)로 송신되고, 단계(585)에서 혼합 장치를 정지 모드로 놓는다.
만일, 단계(555)에서 처리법이 확인되면, 단계(590)에서 혼합 개시 신호가수신되고, 그 후 혼합 밸브 시퀀스 발생 단계(generate blending valve sequences step)(600), 유량계 점검 단계(check flow meter step)(610), 및 최소 시간 후에 유량이 소정 범위내에 있는 가를 재점검 하는 단계(620)가 이어진다. 만일 단계(620)에서 유량이 소정의 범위에 있지 않다면, 단계(640)에서 유량 에러 신호가 송신된다. 만일 유량이 범위 내에 있으면, 혼합은 단계(630)에서 처리법이 끝날 때까지 지속되고, 그 후 단계(635)에서 혼합 완료 신호가 송신되고, 단계(640)에서 혼합 비준비 신호가 송신되고 그 후 단계(585)에서 장치가 정지 모드로 놓인다. 만일 상기 처리가 종결되지 않았다면, 상기 공정은 혼합 밸브 시퀀스 발생 단계(600)로 복귀하여, 처리가 종결될 때까지 공정이 진행한다.
CMP공정처리 워크스테이션에서, 로보트는 폴리싱을 위해 반도체 웨이퍼를 위치시키고, 본 발명의 장치의 저장소는 폴리싱 동안 리필된다. 호스트 컨트롤러로부터의 신규 처리법이 다운로드 되고 확인된다. 호스트 컨트롤러로부터 개시 신호를 수신하면, 사용 지점 장치는 마이크로컨트롤러 메모리에 저장되는 처리법에서 특정된 바와 같이 처리 세그먼트를 혼합한다. 각각의 처리 세그먼트가 완료될 때, 유량 데이터 확인이 호스트 컨트롤러에 송신된다. 상기 처리가 완료되거나 또는 다른 지시를 수신하면, 사용 지점 장치는 대기 스테이션으로 복귀하고, 부분적 시스템 정화/세척을 실행하여 다음 웨이퍼를 기다린다. 만일 장치가 오랜 기간 동안 공회전(idle)하면, 완전한 시스템 정화/세척은 다음 웨이퍼에 대한 신선한 슬러리(fresh slurry)를 보장한다.
본 발명은 처리되는 각각의 웨이퍼에 대해 독특한 처리법을 실행하는 능력을갖는다. 처리법 조정의 해결은 유입 화학물의 편차, 타겟 공정처리 실행의 변경, 또는 다른 측정 가능한 요소의 교정을 허용하기에 충분히 우수한 것이다. 이러한 능력은 여러 처리 이점을 제공한다.
현재의 대량 화학적 분배 시스템에서는, 화학적 밀도가 이상적 형태로부터 변경된다. 이러한 변경은 화학적 준비 중에 이용되는 혼합/희석 방법, 준비에 따른 시간, 저장 상태 등의 부정확성으로 인해서 초래된다. 순(pure) 화학물의 농도를 측정하는 작업은 일반적으로 복합 혼합물(예를 들면, CMP 슬러리)의 농도를 측정하려는 시도에 비해서 훨씬 단순한 것이다. 많은 대량 분배 시스템은 FCMS(a central factory control and monitoring systems)에 매개변수(도전성, 밀도, pH, 특정 이온 등)를 보고하는 계측장치를 구비한다. 이러한 정보는 일반적인 반도체 제조 설비에 용이하게 이용될 수 있는 것이다. 본 발명의 전자식 컨트롤러는 유입 화학물 농도의 편차가 혼합된 액체로부터 제거될 수 있도록 5 종류의 액체간의 밸브 동작시간비를 조정하도록 프로그램 된다.
사용 지점에서의 혼합 액체의 특성은, 다른 처리 조건이 변경됨에 따라 시간 경과에 의해 변하기 쉽다. 이들 편차는 부품의 구조간의 상이, 전 처리 단계에서의 편차, 또는 부품의 의도된 사용에 있어서의 변화에 기인할 수 있다. 본 발명은 웨이퍼간의 또는 배치간의 처리 편차가 최소화 되도록 5 종류의 액체간의 밸브 작동시간 비율을 조정하도록 프로그램될 수 있다.
처리 단계를 통한 성분의 유동은 부품간의 요구되는 처리 특성의 편차를 발생시킬 수 있는 것이다. 이들 편차는 부품 구조간의 상이, 이전 처리 단계에서의편차, 또는 부품의 의도된 사용에 있어서의 변화에 기인한 것이다. 본 발명은 부품에 대한 처리 단계의 이행이 부품의 특정한 조건에 부합하도록 5 종류의 액체 간의 밸브 작동시간 비율을 조정하도록 프로그램될 수 있다. 이러한 조정은 부품들이 임의의 순서로 처리 단계를 통해 유동하여 부품간의 배칭(batching) 및 배치간의 수작업 기계 설정을 제거하도록 사용될 수 있다. 이러한 조정은 또한 이전 처리 단계로 인한 부품의 측정 가능한 변화를 보상하는데 사용될 수 있다.
본 명세서에 기재된 내용을 참고로 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 다른 실시예를 인식한 것이며, 본 명세서에 기재된 실시예는 단지 예시로서 간주되며, 본 발명의 사상 및 범위는 특허 청구범위에 의해 규정되도록 의도된다.
본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼에 대한 CMP 처리 공정을 위한 슬러리 혼합물을 생산하는 공정에 있어서, 일정한 가스 압력이 그 안에 유지되는 다수의 액체 성분 저장소를 구비시키고, 저장소의 유출구에 접속된 밸브를 반복 순차적으로 제어함으로써, 예정된 처리법에 따르는 다수의 선택된 액체 성분으로부터 일관된 액체 혼합물을 생성하여, 정확한 반복성 슬러리 혼합물의 생성을 달성할 수 있다.
Claims (14)
- 예정된 일관성 액체 혼합물을 제공하는 장치에 있어서,각각의 저장소가 복수의 선택된 액체 성분 중 적어도 하나의 성분을 각각의 저장소에 유입시키기 위한 유입구를 구비하는, 복수의 액체 성분 저장소와,각각의 저장소 내에 동일한 가스 압력을 제공하도록 구조된 가스 공급체와,각각의 저장소 유출구에 개별적으로 결합되는 복수의 밸브와,예정된 일관성 액체 혼합물을 제공하도록 상기 복수의 저장소로부터 적어도 하나의 선택된 성분의 예정된 투여량을 각각의 밸브 작동시에 방출하기 위해 상기 복수의 밸브의 작동을 반복 순차적으로 작동시키는 전자식 컨트롤러를 포함하는예정된 일관성 액체 혼합물 제공 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 장치는 혼합 조립체를 추가로 포함하며, 상기 액체 성분을 혼합시키기 위해 예정된 투입량의 성분이 상기 혼합 조립체내로 방출되어 상기 예정된 일관성 액체 혼합물을 형성하고, 상기 혼합 조립체는 방출구를 구비하는예정된 일관성 액체 혼합물 제공 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 혼합 조립체는 액체 유량 계측수단을 구비하는예정된 일관성 액체 혼합물 제공 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 혼합 조립체는 혼합 조립체를 정화, 세척 및 세정하는 작업 중 적어도 하나를 실행하기 위한 유체를 유입시키는 유입구를 구비하는예정된 일관성 액체 혼합물 제공 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 혼합 조립체는 원형의 평탄한 스미어 혼합 기판(smear mixing substrate)을 포함하며, 상기 기판은 그것을 관통하는 중앙 방출 구멍을 가지는예정된 일관성 액체 혼합물 제공 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 복수개의 저장소는 복수개의 원통형 저장소 부재의 종축선과 일치되는중앙 종축선을 중심으로 환상 어레이(annular array)로 배열된 각각의 원통형 부재인예정된 일관성 액체 혼합물 제공 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 전자식 컨트롤러는 선택된 액체 성분으로 저장소를 충전하는 작업을 제어하는예정된 일관성 액체 혼합물 제공 장치.
- 제 1 항에 있어서,예정된 액체 투여량은 액체 성분을 내포하는 저장소의 전체 용량의 일부로 이루어지는예정된 일관성 액체 혼합물 제공 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 밸브는 통상적으로 폐쇄되는 밸브이며, 상기 전자식 컨트롤러는 밸브가 일정한 개방 시간으로 동작하도록 밸브 동작을 순차적으로 제어하고, 그리고 각각의 성분 저장소 밸브에 대한 작동 수는 생성되는 액체 혼합물내에 예정된 액체 성분의 비율을 제공하기 위해 각각의 성분 저장소로부터의 상대적 투여량을 제어하도록 변경되는예정된 일관성 액체 혼합물 제공 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 밸브는 통상적으로 폐쇄되는 밸브이며, 상기 전자식 컨트롤러는 각각의 밸브가 생성되는 액체 혼합물내에 예정된 액체 성분의 비율을 제공하기 위해 각각의 성분 저장소로부터의 개별적인 투여량을 제어하도록 예정된 상이한 개방 시간을 가지도록 밸브 동작을 순차적으로 제어하는예정된 일관성 액체 혼합물 제공 장치.
- 제 1 항에 있어서,전자식 컨트롤러는, 각각의 성분 저장소 밸브에 대한 작동 사이클의 수를 변경하면서 동일한 작동 시간으로 각각의 밸브 작동을 순차적으로 함으로써 예정된 성분 투여량을 제어하는예정된 일관성 액체 혼합물 제공 장치.
- 복수개의 액체 성분 저장소가 각각 액체 성분 유입구와, 각 저장소 내에 동일한 가스압력을 유지하기 위한 가스 압력 유입구 및 조절장치와, 그리고 각각의 저장소로부터 정밀한 양의 선택된 액체 성분을 배출하기 위해 밸브에 결합된 배출구를 구비하는, 예정된 처리법(a predetermined recipe)에 따라서 예정된 액체 혼합물을 혼합 및 운반하는 방법에 있어서,선택된 액체 성분으로 상기 복수개의 액체 성분 저장소를 충전하는 단계와,각각의 저장소 내에 동일한 가스 압력을 유지하는 단계와,각각의 밸브 작동 기간 동안 선택된 액체 성분의 정밀한 투여량을 상기 복수 저장소로부터 액체 혼합기 안으로 방출하도록 상기 저장소 배출 밸브의 동작을 반복 순차적으로 하고, 액체 혼합 처리가 완료될 때까지 밸브 개방동작을 반복 순차적으로 지속하는 단계와,사용 지점에서의 사용을 위한 예정된 액체 혼합물을 형성하도록 성분 투여량을 혼합 및 운반하는 단계를 포함하는방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 밸브의 반복 순차적 개방은 예정된 액체 혼합물에 첨가되는 각각의 액체 성분에 대해 적어도 2회의 반복 작동 사이클을 포함하는방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 밸브의 반복 순차적 개방은 각각의 성분 저장소 밸브에 대한 작동 사이클의 수를 변경하면서 각각의 밸브에 대한 동일한 작동 시간을 갖는방법.
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| JP4403177B2 (ja) * | 2004-04-15 | 2010-01-20 | 東京エレクトロン株式会社 | 液処理装置および液処理方法 |
| US7337920B2 (en) * | 2004-04-23 | 2008-03-04 | A.C. Dispensing Equipment, Inc. | Fluid dispensing apparatus |
| US20060191871A1 (en) * | 2005-02-25 | 2006-08-31 | Sheng-Yu Chen | Cmp slurry delivery system and method of mixing slurry thereof |
| ES2579452T3 (es) | 2005-02-28 | 2016-08-11 | Honeywell International Inc. | Procedimiento mejorado para mezclar refrigerantes |
| WO2007034580A1 (ja) * | 2005-09-23 | 2007-03-29 | Sadatoshi Watanabe | ナノ流体生成装置および洗浄処理装置 |
| KR20100017695A (ko) * | 2007-05-09 | 2010-02-16 | 어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드 | 재료 혼합과 분배를 위한 시스템 및 방법 |
| US7866509B2 (en) * | 2007-07-25 | 2011-01-11 | The Coca-Cola Company | Dispensing nozzle assembly |
| EP2223332A4 (en) * | 2007-12-06 | 2012-07-11 | Foresight Proc Llc | SYSTEMS AND METHODS FOR DELIVERING COMBINATIONS OF TREATMENT MATERIAL CONTAINING FLUID |
| JP5359285B2 (ja) * | 2009-01-07 | 2013-12-04 | 東京エレクトロン株式会社 | 処理装置及び処理装置の運転方法 |
| US9216364B2 (en) | 2013-03-15 | 2015-12-22 | Air Products And Chemicals, Inc. | Onsite ultra high purity chemicals or gas purification |
| US9770804B2 (en) | 2013-03-18 | 2017-09-26 | Versum Materials Us, Llc | Slurry supply and/or chemical blend supply apparatuses, processes, methods of use and methods of manufacture |
| WO2015143118A1 (en) * | 2014-03-19 | 2015-09-24 | Graco Minnesota Inc. | Method and apparatus for dispensing fluid |
| US10782711B2 (en) * | 2017-10-23 | 2020-09-22 | Honeywell International Inc. | System and method for round robin product blending |
| US11437250B2 (en) * | 2018-11-15 | 2022-09-06 | Tokyo Electron Limited | Processing system and platform for wet atomic layer etching using self-limiting and solubility-limited reactions |
| JP7104996B2 (ja) * | 2019-08-22 | 2022-07-22 | 上海海洋大学 | 氷衣液調合装置及び方法 |
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| CN111633563B (zh) * | 2020-06-15 | 2021-09-14 | 衢州学院 | 抛光介质制备装置和方法、机械化学抛光设备和方法 |
| US11858086B2 (en) * | 2020-06-15 | 2024-01-02 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | High-throughput, precise semiconductor slurry blending tool |
| US20220076967A1 (en) * | 2020-09-10 | 2022-03-10 | Changxin Memory Technologies, Inc. | Wet etching control system, wet etching machine and wet etching control method |
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|---|---|---|---|---|
| DE1694348C3 (de) * | 1967-11-21 | 1975-09-25 | Enka Glanzstoff Ag, 5600 Wuppertal | Verfahren zum kontinuierlichen Einmischen einer Pigmentdispersion in eine Polyamidschmelze |
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| US4021278A (en) | 1975-12-12 | 1977-05-03 | International Business Machines Corporation | Reduced meniscus-contained method of handling fluids in the manufacture of semiconductor wafers |
| US4025311A (en) * | 1976-01-09 | 1977-05-24 | Bochinski Julius H | Programmed fluid sampling and analysis apparatus |
| US4601409A (en) * | 1984-11-19 | 1986-07-22 | Tritec Industries, Inc. | Liquid chemical dispensing system |
| US4823987A (en) * | 1986-04-28 | 1989-04-25 | Ryco Graphic Manufacturing, Inc. | Liquid mixing system and method |
| US5078302A (en) * | 1989-07-17 | 1992-01-07 | Fluid Management Limited Partnership | Paint dispensing apparatus |
| US5370274A (en) * | 1989-11-24 | 1994-12-06 | Ohmi; Tadahiro | Apparatus for cleaning a wafer surface |
| US5407526A (en) | 1993-06-30 | 1995-04-18 | Intel Corporation | Chemical mechanical polishing slurry delivery and mixing system |
| US5478435A (en) | 1994-12-16 | 1995-12-26 | National Semiconductor Corp. | Point of use slurry dispensing system |
| JP3311203B2 (ja) | 1995-06-13 | 2002-08-05 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置、半導体ウェーハの化学的機械的ポリッシング方法 |
| US6050283A (en) * | 1995-07-07 | 2000-04-18 | Air Liquide America Corporation | System and method for on-site mixing of ultra-high-purity chemicals for semiconductor processing |
| TW426556B (en) * | 1997-01-24 | 2001-03-21 | United Microelectronics Corp | Method of cleaning slurry remnants left on a chemical-mechanical polish machine |
| US5957759A (en) * | 1997-04-17 | 1999-09-28 | Advanced Micro Devices, Inc. | Slurry distribution system that continuously circulates slurry through a distribution loop |
| US6019250A (en) | 1997-10-14 | 2000-02-01 | The Boc Group, Inc. | Liquid dispensing apparatus and method |
| US5887974A (en) | 1997-11-26 | 1999-03-30 | The Boc Group, Inc. | Slurry mixing apparatus and method |
| US6027240A (en) * | 1998-04-24 | 2000-02-22 | Han; Leon M. | Apparatus and method for precise mixing, delivery and transfer of chemicals |
| US6168048B1 (en) * | 1998-09-22 | 2001-01-02 | American Air Liquide, Inc. | Methods and systems for distributing liquid chemicals |
| US5992620A (en) | 1998-10-15 | 1999-11-30 | Holtom; Ronald P. | Accident report kit |
| US6098843A (en) * | 1998-12-31 | 2000-08-08 | Silicon Valley Group, Inc. | Chemical delivery systems and methods of delivery |
| US6348124B1 (en) * | 1999-12-14 | 2002-02-19 | Applied Materials, Inc. | Delivery of polishing agents in a wafer processing system |
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| ES2287153T3 (es) * | 2000-08-18 | 2007-12-16 | Fbd Partnership Lp | Maquina de bebidas congeladas. |
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