JP2023505180A - 微粒子スラリー及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本開示は、化学的機械的平坦化スラリーを製造する方法を提供する。この方法は、キャリアと複数の研磨粒子とを含む化学的機械的平坦化スラリー前駆体を半透過性繊維膜と接触させることを含む。接触すると、本方法は、化学的機械的平坦化スラリーを濃縮物と流出物とに分離することを更に含む。濃縮物は、化学的機械的平坦化スラリーを含み、流出物は、キャリア及び複数の粒子を含む。流出物の粒子は、濃縮物の研磨粒子のメジアン径よりも小さいメジアン径を有する。この方法では、化学的機械的平坦化スラリー前駆体が供給される入口と流出物が供給される第１の出口との間で測定された圧力差は、約１ｐｓｉ～約１５ｐｓｉの範囲である。

Description

化学的機械的平坦化スラリーなどの微粒子スラリーは、電子部品の製造に使用することができる。しかしながら、様々な化学的平坦化スラリーの有効性は、スラリー中の研磨粒子のサイズによって影響を受ける可能性がある。したがって、所望のサイズを有する研磨粒子を含む化学的機械的平坦化スラリー、並びにそれを製造するための方法及びシステムを開発することが望ましい。

本開示は、化学的機械的平坦化（ＣＭＰ）スラリーを製造する方法を提供する。この方法は、キャリアと複数の研磨粒子とを含む化学的機械的平坦化スラリー前駆体を半透過性繊維膜と接触させることを含む。接触すると、本方法は、化学的機械的平坦化スラリーを濃縮物と流出物とに分離することを更に含む。濃縮物は、化学的機械的平坦化スラリーを含み、流出物は、キャリア及び複数の粒子を含む。流出物の粒子は、濃縮物の研磨粒子のメジアン径よりも小さいメジアン径を有する。この方法では、化学的機械的平坦化スラリー前駆体が供給される入口と流出物が供給される第１の出口との間で測定された圧力差は、約１ｐｓｉ～約１５ｐｓｉの範囲である。

本開示は、化学的機械的平坦化スラリーを生成するためのシステムを更に提供する。システムは、半透過性繊維膜を含む。システムは、半透過性繊維膜と接触している化学的機械的平坦化スラリー前駆体を更に含む。化学的機械的平坦化前駆体スラリーは、キャリアと複数の研磨粒子とを含む。システムは、半透過性繊維膜を少なくとも部分的に含有するケースを更に含む。ケースは、ケースに送り込むための入口、第１の出口、及び第２の出口を含む。システムは、第２の出口に取り付けられ、入口と流体連通する再循環ラインを更に含む。システムは、約１ｐｓｉ～約１５ｐｓｉの範囲の入口と第１の出口との間で測定された圧力差を作り出すように構成されている。

本開示は、微粒子スラリーを更に提供する。微粒子スラリーは、キャリアを含む。微粒子スラリーは、キャリア中に配置された複数の研磨粒子を更に提供する。複数の研磨粒子は、正規分布曲線と比較して、負に歪んだ分布曲線に実質的に合致する粒度分布曲線を有する。研磨粒子の過半数は、少なくとも２０ｎｍのメジアン径を有する。

本開示は、微粒子スラリーを更に提供する。微粒子スラリーは、キャリアを含む。微粒子スラリーは、キャリア中に配置された複数の研磨粒子を更に提供する。複数の研磨粒子は、正規分布曲線と比較して、負に歪んだ分布曲線に実質的に合致する粒度分布曲線を有する。研磨粒子の過半数は、少なくとも３０ｎｍ未満のメジアン径を有する。

図面は、本文書で論じられる様々な実施形態を、例示的にではあるが、限定することなく、全般的に示す。

様々な実施形態による、化学的機械的平坦化スラリーを生成するためのシステムの概略図である。

様々な実施形態による、実施例１で採取されたスラリーの粒度分布を示すグラフである。

様々な実施形態による、実施例２で採取されたスラリーの粒度分布を示すグラフである。

次に、開示された主題のいくつかの実施形態について細部にわたって言及する。実施形態の諸例は部分的に添付の図面に示されている。開示されている主題は、列挙された請求項に関連して記述されるが、例示されている主題は、これらの請求項を開示されている主題に限定することを意図しないことが理解される。

この文書全体にわたって、範囲の形式で表される値は、その範囲の限界として明示的に記載されている数値を含むだけでなく、その範囲内に含まれる全ての個々の数値又は部分範囲も、各数値及び部分範囲が明示的に記載されている場合と同様に含むように、柔軟に解釈すべきである。例えば、「約０．１％～約５％」又は「約０．１％～５％」の範囲は、単に約０．１％～約５％のみを含むのではなく、示されている範囲内の個々の値（例えば、１％、２％、３％、及び４％）及び部分範囲（例えば、０．１％～０．５％、１．１％～２．２％、３．３％～４．４％）もまた含むものとして解釈されるべきである。「約Ｘ～Ｙ」という記述は、特に断りのない限り、「約Ｘ～約Ｙ」と同じ意味を有する。同様に、「約Ｘ、Ｙ、又は約Ｚ」という記述は、特に断りのない限り、「約Ｘ、約Ｙ、又は約Ｚ」と同じ意味を有する。

本文書において、「１つの（a）」、「１つの（an）」、又は「その（the）」という用語は、文脈上明確な別段の指示がない限り、１つ以上を含めるために使用される。「又は」という用語は、特に断りのない限り、非排他的な（nonexclusive）「又は」を指すために使用される。「Ａ及びＢのうちの少なくとも１つ」という記述は、「Ａ、Ｂ、又はＡ及びＢ」と同じ意味を有する。加えて、本明細書で用いられている特に定義されていない表現又は用語は、説明のみを目的としており、限定するためではないと理解されるべきである。節の見出しの使用はいずれも、本文書の読み取りを補助することを意図しており、限定と解釈すべきではなく、節の見出しに関連する情報は、その特定の節の中又は外に存在し得る。

本明細書に記載の方法において、行為は、時間的又は操作上の順序が明示的に記載されている場合を除いて、本開示の原理を逸脱することなく任意の順序で行うことができる。更に、特定の行為が別個に行われることが請求項で明示的に記載されていない限り、それらの行為は同時に行うことができる。例えば、Ｘするという特許請求されている行為及びＹするという特許請求されている行為は、単一の操作で同時に行うことができ、結果として生じるプロセスは特許請求されているプロセスの文言上の範囲内に入る。

本明細書で使用される「約」という用語は、値又は範囲のある程度の変動性、例えば、記述されている値の又は記述されている範囲の限界の１０％以内、５％以内、又は１％以内を許容することができ、かつ正確な記述されている値又は範囲を含む。

本明細書で使用される「実質的に」という用語は、少なくとも約５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．５％、９９．９％、９９．９９％、若しくは少なくとも約９９．９９９％以上等の大部分若しくはほとんど又は１００％を指す。

本明細書で使用する場合、「ヒドロカルビル」という用語は、直鎖状、分枝状、又は環状の炭化水素から誘導される官能基を指し、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、シクロアルキル、アシル、又はこれらの任意の組み合わせであり得る。ヒドロカルビル基は、（Ｃ_ａ～Ｃ_ｂ）ヒドロカルビルと表すことができ、式中、ａ及びｂは整数であり、ａ～ｂ個の数の炭素原子を有することを意味する。例えば、（Ｃ_１～Ｃ_４）ヒドロカルビルは、このヒドロカルビル基がメチル（Ｃ_１）、エチル（Ｃ_２）、プロピル（Ｃ_３）、又はブチル（Ｃ_４）であり得ることを意味し、（Ｃ_０～Ｃ_ｂ）ヒドロカルビルは、ある特定の実施形態においてヒドロカルビル基が存在しないことを意味する。

本開示の様々な実施形態によれば、化学的機械的平坦化スラリー、化学的機械的平坦化スラリーを製造するための方法、及び化学的機械的平坦化スラリーを製造するための方法を実施するためのシステムが記載されている。本明細書では、化学的機械的平坦化スラリーが記載されているが、本教示は他のタイプの微粒子スラリーに等しく適用され得ることが理解される。化学的機械的平坦化スラリーは、微細電子部品の製造のための化学的機械的研磨又は平坦化プロセスで使用される。様々な実施形態によれば、化学的機械的平坦化又は研磨プロセスは、研磨パッド及び保持リングと組み合わせて研磨性及び腐食性化学的機械的平坦化スラリーを使用し、これは、研磨されているウェハよりも大きい直径を有し得る。例えば、パッド及びウェハは、動的研磨ヘッドによって一緒に押圧され、プラスチック保持リングによって所定の位置に保持され得る。動的研磨ヘッドは、異なる回転軸（例えば、非同心円状）で回転させることができる。これにより、材料が除去され、いかなる不規則なトポグラフィーも均一になる傾向があり、ウェハを平坦又は平面上にする。これは、様々な回路素子の形成のためにウェハを設定するために必要であり得る。

プロセスの有効性を高めるように制御することができる１つのパラメータは、化学的機械的平坦化スラリー中の研磨粒子のサイズを慎重に制御することである。これは、（例えば、５０ｎｍ、４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍ、又は１０ｎｍ未満の主寸法を有する）研磨粒子が実際には、得られた微細電子部品で形成された特徴を遮断するか、又は一緒に融合し得る汚染物質であり得るためである。したがって、様々な実施形態によれば、研磨粒子の大部分が前述の欠点につながらないほど十分に大きい化学的機械的平坦化スラリーを生成するためのシステム及び方法を開発することが有利であり得る。

図１は、システム１００を示す概略的部分断面図である。システム１００は、半透過性繊維膜１０２を含む。半透過性繊維膜１０２は、ケース１０４によって少なくとも部分的に収容されている。ケース１０４は、プラスチック又は金属材料を含むことができ、部分断面図として示されている。ケース１０４は、ケース１０４に送り込む入口１０６を含み、第１の出口１０８及び第２の出口１１０をも含む。システム１００はまた、第２の出口１１０に取り付けられ、入口１０６と流体連通する再循環ライン１１２を含む。システム１００は、化学的機械的平坦化スラリー前駆体１１４を更に含む。システム１００は、電解質、界面活性剤などの成分を再循環ライン１１２に添加することができる補助溶液源１２０を更に含む。システム１００は、第１の出口１０８と流体連通する採取容器１２２を更に含む。

半透過性繊維膜１０２は、少なくとも１つの繊維を含む。様々な実施形態によれば、半透過性繊維膜１０２は、２本以上の繊維を含むことができる。例えば、半透過性繊維膜１０２は、約２本の繊維～約１００，０００本の繊維、約１０本の繊維～約１０，０００本の繊維、約５０本の繊維～約１，０００本の繊維、少なくとも２本の繊維、少なくとも３本の繊維、少なくとも４本の繊維、少なくとも５本の繊維、少なくとも１０本の繊維、少なくとも２０本の繊維、少なくとも３０本の繊維、少なくとも４０本の繊維、少なくとも５０本の繊維、少なくとも１００本の繊維、少なくとも５００本の繊維、少なくとも１，０００本の繊維、少なくとも５，０００本の繊維、少なくとも１０，０００本の繊維、少なくとも２０，０００本の繊維、少なくとも４０，０００本の繊維、少なくとも６０，０００本の繊維、少なくとも８０，０００本の繊維、又は少なくとも１００，０００本の繊維を含むことができる。

繊維は、中空糸又は非中空糸であり得る。半透過性繊維膜１０２が複数の繊維を含む実施形態では、全ての繊維は中空又は非中空であり得る。あるいは、繊維の総数の少なくとも一部が中空である一方で、繊維の総数の別の部分が非中空である繊維の混合物が存在し得る。これらの実施形態では、各部分は、繊維の総量の約５パーセント～繊維の総量の約９５パーセント、約２０パーセント～約７０パーセント、約３０パーセント～約５０パーセント、又は約３０パーセント～約４０パーセントの範囲であり得る。

繊維の少なくともいくつかは、実質的に円筒形の形状を有することができる。実質的に円筒形の形状は、それらの主な直径、主な長さ、又はその両方によって寸法的に特徴付けることができる。繊維の主な長さは、独立して、約１０ｃｍ～約３００ｃｍ、約３０ｃｍ～約２００ｃｍ、又は約５０ｃｍ～約１００ｃｍの範囲であり得る。繊維の主な直径は、独立して、約０．０００５ｍｍ～約５ｍｍ、約０．００１ｍｍ～約２．５ｍｍ、約０．００５ｍｍ～約１．５ｍｍ、約０．０１ｍｍ～約１ｍｍ、又は約０．０５ｍｍ～約０．５ｍｍの範囲であり得る。主な直径は、繊維の外面上の２つの点間で測定された距離を指すことができる。あるいは、繊維が中空糸である実施形態では、主な直径は、内面上の２つの点間で測定された繊維の内径を指すことができる。

半透過性繊維膜１０２の個々の繊維、例えば中空糸は、任意の１つの材料又は材料の組み合わせを含み得る。例えば、個々の繊維は、疎水性芳香族スルホンポリマー及び少なくとも１つの親水性ポリマーを含み得る。半透過性繊維膜１０２の断面は、半透過性繊維膜の外部に位置する保護層と半透過性繊維膜の内部に位置する分離層との間に配置された支持層を含む、三層の環状の構造を有し得る。保護層は外面を含み、分離層は内面を含む。半透過性繊維膜は、厚さを有し、分離層の内面と保護層の外面との間、すなわち半透過性繊維膜の厚さを貫通する開放細孔構造を含む。分離層は、半透過性繊維膜内腔に隣接している。液体と粒度分布を有する粒子とを含有する流体、例えば化学的機械的平坦化スラリー前駆体は半透過性繊維膜の長さに沿って内腔を通過して流れることができる。半透過性繊維膜の厚さを貫通する開放細孔構造は、液体及び粒度分布の低端部における粒子、例えば、分布の最小粒子の一部が、半透過性繊維膜の内面から厚さを通過して外面から流れ出ることを可能にする。分布のより大きな粒子は、半透過性繊維膜の長さに沿って内腔を通過して流れる残りの液体とともに半透過性繊維膜の厚さを通過して輸送されたより小さな粒子から分離される。半透過性繊維膜は既知であり、例えば、それぞれが参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第３，２２８，８７７号、同第３，７５５，０３４号、同第４，２２０，５３５号、同第４，９４０，６１７号、同第５，１８６，８３２号、同第５，２６４，１７１号、同第５，２８４，５８４号、同第５，４４９，４５７号を参照されたい。

分離層は、それらの質量によって粒子のカットオフを有するように構成することができる。例えば、分離層は、２，０００～２００，０００ダルトン、約５，０００ダルトン～約１００，０００ダルトン、約３０，０００ダルトン～約５０，０００ダルトンの範囲のカットオフを有し得る。分離層内の細孔構造は、支持層の細孔の平均サイズが最初に分離層から最大孔径を有するゾーンまで増加し、次いでこのゾーンを超えて外層に向かって減少するように勾配を有するように構成され得る。あるいは、細孔径は、分離層が勾配を含まないように実質的に同じであり得る。平均細孔径は、５μｍ～約１００μｍ、１０μｍ～約８０μｍ、又は１０μｍ～約５０μｍの範囲であり得る。細孔の少なくとも一部は、貫通孔であり得る。半透過性繊維膜１０２の全孔隙率は、約５５体積％～約９５体積％、６０体積％～約９０体積％、又は約７０体積％～約８５体積％の範囲であり得る。半透過性繊維膜１０２の壁厚は、約１００μｍ～４５０μｍ、約１５００μｍ～約３７５μｍ、又は約２００μｍ～約３００μｍの範囲であり得る。

半透過性繊維膜１０２は、ポリマー成分及び溶媒系の均一な紡糸液から生成することができる。ポリマー成分は、疎水性芳香族スルホンポリマーと少なくとも１つの親水性ポリマーとを含み得る。紡糸液中のスルホンポリマーの濃度は、約１７重量％～約２７重量％又は約２０重量％～約２５重量％の範囲であり得る。紡糸液は、約２０重量％～約２５重量％の疎水性芳香族スルホンポリマー、又は約２３重量％～約２４重量％の疎水性芳香族スルホンポリマーを更に含み得る。スルホンポリマーはまた、膜の特性を選択的に改質するために、例えば、酸化防止剤、核剤、ＵＶ吸収剤などの添加剤を含むことができる。

半透過性繊維膜１０２が様々な実施形態に従って含むことができる好適な疎水性芳香族スルホンポリマーは、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルホン、又はポリアリールエーテルスルホンである。様々な実施形態によれば、疎水性芳香族スルホンポリマーは、以下の式（Ｉ）及び（ＩＩ）で示される繰り返し分子単位を有するポリスルホン又はポリエーテルスルホンであり得る。

長鎖ポリマーは、一方では、疎水性芳香族スルホンポリマーと相溶性を示し、それ自体が親水性である繰り返しポリマー単位を有する、少なくとも１つの親水性ポリマーとして使用され得る。好適な親水性ポリマーは、少なくとも１０，０００ダルトンの平均分子量Ｍ_Ｗを有するものであり得る。親水性ポリマーは、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリグリコールモノエステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエートなどのポリソルビテート、カルボキシメチル－セルロース、又はこれらのポリマーの改質物若しくはコポリマーであり得る。ポリビニルピロリドン及びポリエチレングリコールが好適な例である。

様々な実施形態によれば、少なくとも１つの親水性ポリマーはまた、異なる親水性ポリマーの混合物を含み得る。親水性ポリマーは、例えば、化学的に異なる親水性ポリマー又は異なる分子量を有する親水性ポリマーの混合物、例えば、分子量が５倍以上異なるポリマーの混合物であり得る。様々な実施形態によれば、少なくとも１つの親水性ポリマーは、ポリビニルピロリドン又はポリエチレングリコールと親水性改質芳香族スルホンポリマーとの混合物を含む。様々な実施形態によれば、親水性改質芳香族スルホンポリマーは、スルホン化芳香族スルホンポリマー、特に、様々な実施形態による膜及び方法で使用される疎水性芳香族スルホンポリマーのスルホン化改質物であり得る。ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリエーテルスルホン、及びポリビニルピロリドンの混合物は、様々な実施形態による半透過性繊維膜１０２に使用することができる。親水性改質芳香族スルホンポリマーが存在する結果として、用途における特に安定した親水性特性を有する半透過性繊維膜１０２が得られる。

システム１００は、入口１０６と第１の出口１０８との間の圧力降下が最小化され得ることを確実にするように構成されている。この圧力降下は、入口１０６及び第１の出口１０８を様々な方法で構成することによって達成することができる。例えば、第１の出口１０８は、入口１０６と実質的に同じサイズであるように構成することができる。例えば、これは、第１の出口１０８の主な直径が入口１０６のものと実質的に同じであり得ることを意味することができる。更なる実施形態では、第１の出口１０８は、第１の出口１０８からの流れが実質的に妨げられないように、制限デバイス（例えば、バルブ）を含まなくてもよい。第１の出口１０８に取り付けられた制限デバイスがある実施形態では、デバイスは、第１の出口１０８が本質的に制限されないように係合されなくてもよい。この方法での第１の出口１０８の構成は、入口１０６と第１の出口１０８との間で測定された圧力差を、約１ｐｓｉ～約１５ｐｓｉ、約３ｐｓｉ～約１３ｐｓｉ、又は約５ｐｓｉ～約１０ｐｓｉの範囲で作り出すことに役立ち得る。

システム１００内に位置する化学的機械的平坦化スラリー前駆体１１４は、ポンプ１１６によって駆動され得る。ポンプ１１６は、入口１０６の上流に位置付けられて示されている。しかしながら、更なる実施形態では、ポンプ１１６は、任意の他の好適な場所に位置することができる。例えば、ポンプ１１６は、第１の出口１０８又は第２の出口１１０の下流に位置してもよい。再循環ライン１１２は、第２の出口１１０と入口１０６との間で溶液を供給するために使用することができる。

システム１００によって生成された化学的機械的平坦化スラリー１１８は、その構成要素によって特徴付けることができる。例えば、化学的機械的平坦化スラリー１１８は、キャリア及び複数の研磨粒子を含むことができる。キャリアは、水溶液又は有機溶液を含み得る。キャリアが水溶液である実施形態では、キャリアは、約５５重量％～約１００重量％の水、約７０重量％～約１００重量％の水、又は約９０重量％～約１００重量％の水を含み得る。更に、キャリアが有機溶液である実施形態では、キャリアは、約５５重量％～約１００重量％の置換若しくは非置換の（Ｃ_１～Ｃ_２０）ヒドロカルビル、約９０重量％～約１００重量％の置換若しくは非置換の（Ｃ_１～Ｃ_２０）ヒドロカルビル、約５５重量％、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、又は約１００重量％未満、それに等しい、又はそれを超える置換若しくは非置換（Ｃ_１～Ｃ_２０）のヒドロカルビルを含み得る。

化学的機械的平坦化スラリー１１８の研磨粒子は、任意の好適な材料から形成することができる。例えば、研磨粒子は、無機材料、有機材料、又はそれらの混合物を含み得る。研磨粒子が無機材料を含む例では、無機材料は、元素金属、金属合金、金属酸化物、セラミック、又はそれらの混合物を含み得る。セラミック材料の例としては、アルミナ、シリカ、セリア、窒化ケイ素、ガラス、アルミナ－五酸化リン、アルミナ－ボリア－シリカ、ジルコニア、ジルコニア－アルミナ、ジルコニア－シリカ、酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、焼結酸化アルミニウム、炭化ケイ素材料、二ホウ化チタン、炭化ホウ素、炭化タングステン、炭化チタン、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ガーネット、溶融アルミナ－ジルコニア、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、又はこれらの組み合わせを挙げることができる。

研磨粒子が有機材料を含む場合、研磨粒子は、比較的「軟質」研磨粒子として特徴付けることができる。本明細書に記載の軟質研磨粒子は、任意の好適な材料又は材料の組み合わせを含むことができる。例えば、軟質研磨粒子は、１つ以上の重合性樹脂を含む重合性混合物の反応生成物を含むことができる。１つ以上の重合性樹脂は、フェノール樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、ビニルエーテル樹脂、アミノプラスト樹脂（ペンダントα、β不飽和カルボニル基を含み得る）、アクリレート樹脂、アクリル化イソシアヌレート樹脂、イソシアヌレート樹脂、アクリル化ウレタン樹脂、アクリル化エポキシ樹脂、アルキル樹脂、ポリエステル樹脂、乾性油、又はこれらの混合物から選択され得る。重合性混合物は、可塑剤、酸触媒、架橋剤、界面活性剤、穏和な研磨剤、顔料、触媒、及び抗菌剤などの追加の成分を含むことができる。

本明細書に記載の研磨粒子は、任意の好適な形態に実質的に従うことができる。研磨粒子の個々の形態は、研磨粒子のアスペクト比が約１．０～約５．０、約１．０～約３．０、約１．０～約２．０、又は約１．０～約１．５の範囲であるようなものであり得る。研磨粒子の好適な形状の例には、実質的に球形の形態を有するものが含まれ得る。様々な実施形態によれば、研磨粒子は、具体的に制御された幾何学的形状を有するように形成することができ、複製された形状を含む粒子である成形研磨粒子と呼ぶことができる。形状は、例えば、ピラミッド、円錐、ブロック、立方体、球体、円柱、棒、三角形、六角形、正方形などの任意の好適な形状の三次元形状であり得る。

様々な実施形態によれば、本明細書に記載の化学的機械的平坦化スラリー１１８は、多くの好適な方法に従って形成することができる。いくつかの実施形態では、化学的機械的平坦化スラリー１１８は、システム１００を使用して形成することができる。

一例として、システム１００を使用して化学的平坦化スラリー１１８を製造する方法は、化学的機械的平坦化スラリー前駆体１１４を半透過性繊維膜１０２と接触させる工程を含み得る。化学的機械的平坦化スラリー前駆体１１８は、入口１０６を通して供給することができ、ここでは、前駆体がシステム１００の内部に入り、半透過性繊維膜１０２と接触するように駆動される。化学的機械的平坦化スラリー前駆体１１４は、それがキャリアと複数の研磨粒子とを含むという点で、最終化学的機械的平坦化スラリー１１８と内容が同様である。しかしながら、化学的平坦化スラリー前駆体１１４は、それが化学的機械的平坦化スラリー１１８よりもサイズによる研磨粒子のより広い分布を有するという点で、組成が異なる。

化学的機械的平坦化スラリー前駆体１１４と化学的機械的平坦化スラリー１１８自体との間の研磨粒子のサイズの差は、化学的機械的平坦化スラリー前駆体１１４を濃縮物と流出物とに分離することによって達成される。半透過性繊維膜１０２は、特定のサイズの粒子のみが通過することを可能にするように構成されている。この部分は、第１の出口１０８を通過する流出物としてケース１０４を離れる。半透過性繊維膜１０２を通過することができない化学的機械的平坦化スラリー前駆体１１４の部分は、化学的機械的平坦化スラリー１１８を含む濃縮物として、第２の出口１１０を通過してケース１０４を離れる。化学的機械的平坦化スラリー前駆体１１４の濃縮物及び流出物への分離の結果は、その中の研磨粒子のメジアン径が流出物の研磨粒子のメジアン径よりも大きい濃縮物の化学的機械的平坦化スラリー１１８をもたらす。メジアン径を計算するために使用される個々の研磨粒子についてのそれぞれのサイズは、個々の研磨粒子の主な寸法であり得る。参考のために、流出物中に見られる研磨粒子のメジアン径は、約３０ｎｍ、２５、２０、１５、１０、５、又は約１ｎｍ以下であり得る。逆に、化学的機械的平坦化スラリー１１８の研磨粒子のメジアン径は、約１ｎｍ、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、１０５、１１０、１１５、１２０、１２５、１３０、１３５、１４０、１４５、又は１５０ｎｍ以上であり得る。

化学的機械的平坦化スラリーでは、研磨粒子の粒度分布は、非ガウス分布として特徴付けることができる。例えば、化学的機械的平坦化スラリーは、左に歪んだ又は負に歪んだ分布を有することができる。逆に、流出物は、右に歪んだ又は正に歪んだ分布を有することができる。理解されるように、典型的なガウス分布は対称であり、正確に同じである２つのテールを有する。しかしながら、歪んだ分布は、テールのうちの一方が他方よりも長いことから生じる。理解されるように、左に歪んだ分布は長い左テールを有する。左に歪んだ分布は、負に歪んだ分布とも呼ばれる。なぜなら、数直線（例えば、ｘ軸）には、負の方向に長いテールがあるからである。これはまた、ピークの左側にあることを意味する。更に理解されるように、右に歪んだ分布は、長い右テールを有する。右に歪んだ分布は、正に歪んだ分布とも呼ばれる。なぜなら、数直線に対して正の方向に長いテールがあるからである。これはまた、ピークの右側にあることを意味する。

化学的機械的平坦化スラリー１１８を形成するために、システム１００の様々なパラメータを制御することができる。例えば、上述のように、入口１０６と第１の出口１０８との間の圧力差を約１ｐｓｉ～約１５ｐｓｉに維持することが有用であり得る。比較的低い圧力差は、半透過性繊維膜１０２と接触するように強いられ、したがって膜１０２の細孔を目詰まりさせる可能性のある流出物中の研磨粒子のメジアン径よりも大きなサイズを有する研磨粒子をより少なくするという結果となり得る。目詰まりのリスクを最小限に抑えるか、又は軽減する別の方法は、化学的機械的平坦化スラリー前駆体１１４が半透過性繊維膜１０２の個々の繊維を通してポンピング又は吸引される流量を制御することである。様々な実施形態によれば、この流量は、約０．５ｍｌ／分～約１５０ｍｌ／分、約０．５ｍｌ／分～約１００ｍｌ／分、約０．５ｍｌ／分～約５０ｍｌ／分、約０．５ｍｌ／分～約２５ｍｌ／分、約０．５ｍｌ／分～約５ｍｌ／分、又は約１．２ｍｌ／分～約２．３ｍｌ／分の範囲であり得る。これらの速度値は、繊維ごとに計算することができるか、又は全ての繊維若しくは複数の繊維にわたる集計測定値であり得る。いくつかの実施形態では、上記の流量は、入口１０６を通過する化学的機械的平坦化スラリー前駆体１１４の流量であり得る。化学的機械的平坦化スラリー１１８が繊維を通して吸引される特定の速度は、入口１０６と第１の出口１０８との間の圧力差によって制御され得る。流量を制御することはまた、システム１００の適切かつ安定した濾過能力を確保するのに役立ち得る。流量及び圧力変化を制御することはまた、膜１０２を目詰まりさせるナノ粒子を除去するために半透過性繊維膜１０２を逆洗浄する必要性を低減するのに役立ち得る。

様々な実施形態によれば、より多量の化学的機械的平坦化スラリー１１８が流出物として捕捉される化学的機械的平坦化スラリー前駆体１１４の量よりも化学的機械的平坦化スラリー１１８が濃縮物として採取される。様々な実施形態によれば、化学的機械的平坦化スラリー１１８として採取される化学的機械的平坦化スラリー１１８の量は、流出物として存在する化学的機械的平坦化スラリー前駆体１１４の量よりも約５重量％～約９０重量％大きい範囲であり得、約２５重量％～約８５重量％大きい、又は約５０重量％～約８０重量％大きい範囲であり得る。

化学的機械的平坦化スラリー１１８の更なる量を採取ために、又はあまりに小さい研磨粒子を除去するために、濃縮物として採取される化学的機械的平坦化スラリー１１８は、システム１００を通して再循環させることができる。再循環は、再循環ライン１１２を介して第２の出口１１０から化学的機械的平坦化スラリー１１８を駆動し、入口１０６に戻ることによって達成することができる。

本開示の様々な実施形態は、例示によって提供される以下の実施例を参照することによって、よりよく理解することができる。本開示は、本明細書に記載されている実施例に限定されない。
実施例

試験方法
誘導結合プラズマ原子発光分析装置（ＩＣＰ－ＡＥＳ）による元素分析
元のＣＭＰスラリー、流出物、及び保持流体をＩＣＰ－ＡＥＳによって分析した。それらを室温で５分間超音波処理し、１分間ボルテックスで混合した後、サンプリングした。次いで、溶液を１０ｍＬのＭｉｌｌｉＱ水（＞１８ＭΩ・ｃｍ）で希釈した。希釈係数は、実施例１の流出物の容積では１０００であり、実施例２の流出物では１００であり、元のスラリー及び保持スラリーでは１００，０００である。５分間の超音波処理の後、希釈試料を以下の手順に従って、ＩＣＰ－ＡＥＳによって分析した。

元素分析に使用した機器は、Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ Ｏｐｔｉｍａ ８３００ＤＶ ＩＣＰ－ＡＥＳであった。溶液を、ペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）同心ネブライザー、続いてＰＦＡ Ｓｃｏｔｔダブルパススプレーチャンバを介してＩＣＰ－ＡＥＳに導入した。軸方向ビューの信号を記録した。０、０．２、０．５、及び１ｍｇ／Ｌのケイ素（Ｓｉ）を含有する標準溶液を使用して生成された４点外部検量線に対して試料を分析した。０．５ｐｐｍの品質管理用標準物質を使用して、分析中の検量線の精度を監視した。０．５ｐｐｍのスカンジウム溶液を試料及び標準物質と一緒に測定して、内部標準とした。発光波長２５１．６１１ｎｍをＳｉ分析用に使用した。

未知の試料のＳｉ（ｍｇ／Ｌ）を、検量線に基づいて計算した。Ｓｉ濃度（ｍｇ／Ｌ）をＳｉＯ_２中の４７重量％のＳｉの質量分率に基づいて、ＳｉＯ_２（ｍｇ／Ｌ）に変換した。生成した値を、以下の表１に示す。

動的光散乱（ＤＬＳ）による粒子分析
すべてのＤＬＳ測定は、Ｍｉｒｃｒｏｔｒａｃ，ＩＮＣ，Ｍｏｎｔｇｏｍｅｒｙｖｉｌｌｅ ＰＡから入手可能なＭｉｃｒｏｔｒａｃ Ｎａｎｏｔｒａｃ Ｆｌｅｘ Ｉｎ－ｓｉｔｕ Ａｎａｌｙｚｅｒを使用して行った。１８０°ヘテロダイン動的光散乱に基づいて、Ｎａｎｏｔｒａｃ Ｆｌｅｘは、最大４０％ｗ／ｖの材料濃度を測定することができる。この機器は、０．８～６，５００ナノメートルのサイズの範囲の粒子を測定する。全ての試料は、いかなる希釈もせずにそのまま測定した。

走査型移動度粒径測定器（ＳＭＰＳ）による粒子分析
実施例１及び２では、元のＣＭＰスラリー、流出物、及び保持流体をＳＭＰＳによって分析した。それらを室温で５分間超音波処理し、１分間ボルテックスで混合した後、サンプリングした。次いで、溶液を５０ｍＬのＭｉｌｌｉＱ水（＞１８ＭΩ・ｃｍ）で希釈した。希釈係数は、実施例１及び２の流出物の容積では２００であり、元のスラリー及び保持スラリーの容積では１０００である。５分間超音波処理した後、以下の手順に従って、希釈した試料をＳＭＰＳによって分析した。

ＳＭＰＳ機器は、動的移動度分析器（ＤＭＡ）、ＴＳＩ ３０８０静電分類器及びＴＳＩ ３７８８ Ｎａｎｏ Ｗａｔｅｒ－Ｂａｓｅｄ凝縮粒子カウンター（ＣＰＣ）に結合されたＴＳＩ ３４８５液体ナノ粒子ネブライザーを含んだ（全てがＳｈｏｒｅｖｉｅｗ，ＭＮのＴＳＩ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄから入手）。ＴＳＩ Ａｅｒｏｓｏｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｍａｎａｇｅｒソフトウェアを使用して、データを収集した。ＳＭＰＳシステムは、ＴＳＩ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄによって提供され、水溶液中に懸濁した２８ｎｍのＳｉＯ_２の４．４×１０^１３粒子／ｍＬを含有する参照材料溶液を使用して較正した。試料をネブライザーの加圧サンプリングチャンバに配置し、キャピラリーを通して噴霧した。試料流量は０．５ｍＬ／分であり、希釈比は体積で１００：１であった。次いで、乾燥エアロゾルを、電圧が－１１Ｖから－９．７ｋＶに上昇するＤＭＡを通過させた。ＤＭＡ中のシース流を１５Ｌ／分に設定した。シリカの直径を、粒子の投影面積に反比例する電気移動度によって特徴付けた。サイズ決定されたら、粒子をＣＰＣに移動させ、そこでそれらをカウントした。図２は、実施例１の粒子の直径及び頻度を示すグラフであり、図３は実施例２の粒子の直径及び頻度を示すグラフである。

化学的機械的平坦化（ＣＭＰ）スラリーから微粒子を除去する
実施例１
ＤＬＳを使用して測定した平均粒径を有するコロイド状シリカＣＭＰスラリー７９を３Ｍ ＵＦＰＴモジュールを通して濾過した。ＵＦＰＴモジュールは、同じ一般的な構成を有し、３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ ＭＮから入手可能な３Ｍ ＬＩＱＵＩ－ＦＬＵＸ膜モジュールＵＦ－ＰＥＳシリーズ、タイプＷ０５－０８Ａの同じ半透過性繊維膜を使用する。ＵＦＰＴモジュールは、より大きなＵＦ－ＰＥＳ Ｗ０５－０８Ａモジュールで使用される多孔質中空糸１０本のみを含む。上記のスラリーを、Ｖｉｔｏｎ管材を備えた蠕動ポンプを使用して、１００ｍｌ／分でポンピングした。中空糸の多孔質壁を通過しなかった流体として定義される保持流体を採取し、並びに中空糸の多孔質壁を通過した流体として流出物を採取した。元のＣＭＰスラリー、流出物、及び保持流体を誘導結合プラズマ原子発光分析法（ＩＣＰ－ＡＥＳ）及び走査型移動度粒径測定（ＳＭＰＳ）分析に供した。

実施例２
動的光散乱（ＤＬＳ）を使用して測定した２４ｎｍの平均粒径を有するコロイド状シリカＣＭＰスラリー２４を、３Ｍ ＵＦＰＴモジュールを通して濾過した。ＵＦＰＴモジュールは、Ｗ２０－０８Ａ、Ｗ１０－０８Ａ、及びＷ０５－０８ＡなどのＵＦ－ＰＥＳシリーズのより大きなモジュールで使用される多孔質中空糸１０本を含んでいた。上記のスラリーを、Ｖｉｔｏｎ管材を備えた蠕動ポンプを使用して、１００ｍｌ／分でポンピングした。中空糸の多孔質壁を通過しなかった流体として定義される保持流体を採取し、並びに中空糸の多孔質壁を通過した流体として流出物を採取した。元のＣＭＰスラリー、流出物、及び保持流体をＩＣＰ－ＡＥＳ及びＳＭＰＳ分析に供した。

用いた用語及び表現は、限定ではなく説明の用語として使用したものであり、そのような用語及び表現を使用する際、図示及び記載する特徴又はその一部分の均等物を除外する意図はなく、本開示の実施形態の範囲内で様々な修正形態が可能であることが理解される。したがって、特定の実施形態及び任意選択の特徴によって、本開示を具体的に開示したが、本明細書に開示する概念の修正形態及び変形形態を、当業者であれば用いることができ、そのような修正形態及び変形形態は、本開示の実施形態の範囲内であると見なされることが理解されるべきである。

追加の実施形態
以下の例示的な実施形態を示すが、その番号付けは重要度を示すものと解釈されるものではない。

実施形態１は、微粒子スラリーを製造する方法であって、方法が、
キャリアと複数の研磨粒子とを含む微粒子スラリー前駆体を、半透過性繊維膜と接触させることと、
微粒子スラリー前駆体を濃縮物と流出物とに分離することと、を含み、
濃縮物が、微粒子スラリーを含み、
流出物がキャリアとキャリア内に配置された複数の粒子とを含み、流出物の粒子が、濃縮物の研磨粒子のメジアン径よりも小さいメジアン径を有し、
微粒子スラリー前駆体が供給される入口と流出物が供給される第１の出口との間で測定された圧力差が、約１ｐｓｉ～約１５ｐｓｉの範囲である、方法を提供する。

実施形態２は、濃縮物を少なくとも１回再循環させることを更に含む、実施形態１に記載の方法を提供する。

実施形態３は、流出物の粒子の過半数が、約１０ｎｍ以下であるメジアン径を有する、実施形態１又は２のいずれか１つに記載の方法を提供する。

実施形態４は、流出物の粒子の過半数が、約２０ｎｍ以下であるメジアン径を有する、実施形態１～３のいずれか１つに記載の方法を提供する。

実施形態５は、微粒子スラリー前駆体が、半透過性繊維膜の繊維を通して、約０．５ｍｌ／分～約１５０ｍｌ／分の範囲の速度でポンピング又は吸引される、実施形態１～４のいずれか１つに記載の方法を提供する。

実施形態６は、微粒子スラリー前駆体が、半透過性繊維膜の繊維を通して、約１．２ｍｌ／分～約２．３ｍｌ／分の範囲の速度でポンピング又は吸引される、実施形態１～５のいずれか１つに記載の方法を提供する。

実施形態７は、入口と第１の出口との間の圧力差が、約１ｐｓｉ～約１０ｐｓｉの範囲である、実施形態１～６のいずれか１つに記載の方法を提供する。

実施形態８は、入口と第１の出口との間の圧力差が、約２ｐｓｉ～約４ｐｓｉの範囲である、実施形態１～７のいずれか１つに記載の方法を提供する。

実施形態９は、入口と第１の出口との間の圧力差が、約３ｐｓｉである、実施形態１～８のいずれか１つに記載の方法を提供する。

実施形態１０は、より多量の微粒子スラリー前駆体が、流出物として第１の出口を通過するよりも濃縮物として第２の出口を通過する、実施形態１～９のいずれか１つに記載の方法を提供する。

実施形態１１は、濃縮物としてシステム内に存在する量の微粒子スラリー前駆体粒子の量が、流出物として存在する量よりも約５重量％～約９０重量％大きい範囲である、実施形態１０に記載の方法を提供する。

実施形態１２は、濃縮物としてシステム内に存在する量の微粒子スラリー粒子の量が、流出物として存在する量よりも約５０重量％～約８０重量％大きい範囲である、実施形態１０又は１１のいずれか１つに記載の方法を提供する。

実施形態１３は、第１の出口が制限を含まない、実施形態１～１２のいずれか１つに記載の方法を提供する。

実施形態１４は、微粒子スラリーを生成するためのシステムであって、システムが、
半透過性繊維膜と、
半透過性繊維膜と接触している微粒子スラリー前駆体であって、キャリアと複数の研磨粒子とを含む、微粒子前駆体スラリーと、
半透過性繊維膜を少なくとも部分的に収容するケースであって、
ケースに送り込む入口と、
第１の出口と、
第２の出口とを含むケースと、
第２の出口に取り付けられ、入口と流体連通する再循環ラインとを含み、
システムが、約１ｐｓｉ～約１５ｐｓｉの範囲の入口と第１の出口との間で測定された圧力差を作り出すように構成されている、システムを提供する。

実施形態１５は、半透過性繊維膜が、中空糸を含む、実施形態１４に記載のシステムを提供する。

実施形態１６は、入口の上流又は下流に位置付けられたポンプを更に含む、実施形態１４又は１５のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態１７は、半透過性繊維膜が、
疎水性芳香族スルホンポリマーと、
親水性ポリマーと、を含む、実施形態１４～１６のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態１８は、疎水性ポリマーが、疎水性芳香族スルホンポリマーを含む、実施形態１７に記載のシステムを提供する。

実施形態１９は、疎水性芳香族スルホンポリマーが、スルホン化芳香族スルホンポリマーである、実施形態１８に記載のシステムを提供する。

実施形態２０は、疎水性芳香族スルホンポリマーが、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、又はそれらのコポリマーである、実施形態１８又は１９のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態２１は、親水性ポリマーが１０，０００ダルトンを超える重量平均分子量を有する、実施形態１７～２０のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態２２は、親水性ポリマーが、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、及び親水性修飾芳香族スルホンポリマー、又はそれらの混合物を含む、実施形態１７～２０のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態２３は、半透過性繊維膜が、内面と、外向きに面する外面と、壁厚を有する中間壁とを備え、内面において繊維膜が、外面に近接してかつ支持層に隣接する分離層に隣接している開放細孔分離層を有する、実施形態１４～２２のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態２４は、分離層の細孔が、約５μｍ～約１００μｍの範囲の平均サイズを有する、実施形態２３に記載のシステムを提供する。

実施形態２５は、分離層の細孔が、約１０μｍ～約５０μｍの範囲の平均サイズを有する、実施形態２３又は２４のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態２６は、細孔の少なくとも一部が貫通孔である、実施形態２３～２５のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態２７は、半透過性繊維膜が、約０．５μｍ～約２ｍｍの範囲の内径を有する１つ以上の中空糸を含む、実施形態１４～２６のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態２８は、半透過性繊維膜が、約０．７５μｍ～約１．２μｍの範囲の直径を有する１つ以上の繊維を含む、実施形態１４～２７のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態２９は、半透過性繊維膜が、少なくとも５本の繊維を含む、実施形態１４～２８のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態３０は、半透過性繊維膜が、５～１００，０００本の繊維を含む、実施形態１４～２９のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態３１は、第１の出口が制限デバイスを含まない、実施形態１４～３０のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態３２は、第１の出口が、制限されていない、実施形態１４～３１のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態３３は、キャリアが、水溶液又は有機溶液を含む、実施形態１４～３２のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態３４は、水溶液が、約９０重量％～約１００重量％の水を含む、実施形態３３に記載のシステムを提供する。

実施形態３５は、有機溶液が置換又は非置換の（Ｃ_１～Ｃ_２０）ヒドロカルビルを含む、実施形態３３又は３４のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態３６は、研磨粒子が、実質的に球形の形態を個々に含む、実施形態１４～３５のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態３７は、個々の研磨粒子のアスペクト比が、約１～約２の範囲である、実施形態１４～３６のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態３８は、個々の研磨粒子のアスペクト比が、約１．０～約１．５の範囲である、実施形態１４～３７のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態３９は、個々の研磨粒子のアスペクト比が、約１である、実施形態１４～３８のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態４０は、研磨粒子が、無機材料、有機材料、又はそれらの混合物を含む、実施形態１４～３９のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態４１は、無機材料が、元素金属、金属合金、金属酸化物、セラミック、又はそれらの混合物を含む、実施形態４０に記載のシステムを提供する。

実施形態４２は、無機材料が、アルミナ、シリカ、セリア、窒化ケイ素、ガラス、アルミナ－五酸化リン、アルミナ－ボリア－シリカ、ジルコニア、ジルコニア－アルミナ、ジルコニア－シリカ、酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、焼結酸化アルミニウム、炭化ケイ素材料、二ホウ化チタン、炭化ホウ素、炭化タングステン、炭化チタン、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ガーネット、溶融アルミナ－ジルコニア、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態４０又は４１のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態４３は、有機材料が、１つ以上の重合性樹脂を含む重合性混合物の反応生成物を含む、実施形態４０～４２のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態４４は、１つ以上の重合性樹脂が、フェノール樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、ビニルエーテル樹脂、アミノプラスト樹脂、アクリレート樹脂、アクリル化イソシアヌレート樹脂、イソシアヌレート樹脂、アクリル化ウレタン樹脂、アクリル化エポキシ樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、染色油、又はそれらの混合物である、実施形態４３に記載のシステムを提供する。

実施形態４５は、重合性混合物が、可塑剤、酸触媒、架橋剤、界面活性剤、軽度の研磨剤、顔料、触媒、及び抗菌剤のうちの少なくとも１つを更に含む、実施形態４３又は４４のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態４６は、研磨粒子のモース硬度値が、個々に、約４～約１０の範囲である、実施形態１４～４５のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態４７は、研磨粒子のモース硬度値が、個々に、約５～約９の範囲である、実施形態１４～４６のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態４８は、微粒子スラリーが、界面活性剤、酸化剤、阻害剤、不動態化剤、キレート化剤、又はそれらの混合物を更に含む、実施形態１４～４７のいずれか１つに記載のシステムを提供する。

実施形態４９は、微粒子スラリーであって、
キャリアと、
キャリア内に配置された複数の研磨粒子と、を含み、複数の研磨粒子が正規分布曲線に対して正に歪んだ分布曲線に実質的に合致する粒度分布曲線を有し、研磨粒子の過半数が、少なくとも２０ｎｍのメジアン径を有する、微粒子スラリーを提供する。

実施形態５０は、研磨粒子の過半数が少なくとも３０ｎｍのメジアン径を有する、実施形態４９に記載の微粒子スラリーを提供する。

実施形態５１は、研磨粒子の過半数が、約２０ｎｍ～約１００ｎｍの範囲のメジアン径を有する、実施形態４９又は５０のいずれか１つに記載の微粒子スラリーを提供する。

実施形態５２は、研磨粒子の過半数が、約３０ｎｍ～約９０ｎｍの範囲のメジアン径を有する、実施形態４９～５１のいずれか１つに記載の微粒子スラリーを提供する。

実施形態５３は、化学的平坦化スラリーが、約２０ｎｍ以下のメジアン径を有するいかなる研磨粒子も実質的に含まない、実施形態４９～５２のいずれか１つに記載の微粒子スラリーを提供する。

実施形態５４は、化学的平坦化スラリーが、約１０ｎｍ以下のメジアン径を有するいかなる研磨粒子も実質的に含まない、実施形態４９～５３のいずれか１つに記載の微粒子スラリーを提供する。

実施形態５５は、化学的平坦化スラリーが、約１ｎｍ～約２０ｎｍの範囲のメジアン径を有するいかなる研磨粒子も実質的に含まない、実施形態４９～５４のいずれか１つに記載の微粒子スラリーを提供する。

実施形態５６は、化学的平坦化スラリーが、約５ｎｍ～約１５ｎｍの範囲のメジアン径を有するいかなる研磨粒子も実質的に含まない、実施形態４９～５５のいずれか１つに記載の微粒子スラリーを提供する。

実施形態５７は、キャリアが水溶液又は有機溶液を含む、実施形態４９～５６のいずれか１つに記載の微粒子スラリーを提供する。

実施形態５８は、水溶液が、約９０重量％～約１００重量％の水を含む、実施形態５７に記載の微粒子スラリーを提供する。

実施形態５９は、有機溶液が置換又は非置換の（Ｃ_１～Ｃ_２０）ヒドロカルビルを含む、実施形態５７又は５８のいずれか１つに記載の微粒子スラリーを提供する。

実施形態６０は、研磨粒子が、実質的に球形の形態を個々に含む、実施形態４９～５９のいずれか１つに記載の微粒子スラリーを提供する。

実施形態６１は、個々の研磨粒子のアスペクト比が、約１～約２の範囲である、実施形態４９～６０のいずれか１つに記載の微粒子スラリーを提供する。

実施形態６２は、個々の研磨粒子のアスペクト比が、約１．０～約１．５の範囲である、実施形態４９～６１のいずれか１つに記載の微粒子スラリーを提供する。

実施形態６３は、個々の研磨粒子のアスペクト比が、約１である、実施形態４９～６２のいずれか１つに記載の微粒子スラリーを提供する。

実施形態６４は、研磨粒子が、無機材料、有機材料、又はそれらの混合物を含む、実施形態４９～６３のいずれか１つに記載の微粒子スラリーを提供する。

実施形態６５は、無機材料が、元素金属、金属合金、金属酸化物、セラミック、又はそれらの混合物を含む、実施形態６４に記載の微粒子スラリーを提供する。

実施形態６６は、無機材料が、アルミナ、シリカ、セリア、窒化ケイ素、ガラス、アルミナ－五酸化リン、アルミナ－ボリア－シリカ、ジルコニア、ジルコニア－アルミナ、ジルコニア－シリカ、酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、焼結酸化アルミニウム、炭化ケイ素材料、二ホウ化チタン、炭化ホウ素、炭化タングステン、炭化チタン、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ガーネット、溶融アルミナ－ジルコニア、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態６４又は６５のいずれか１つに記載の微粒子スラリーを提供する。

実施形態６７は、有機材料が、１つ以上の重合性樹脂を含む重合性混合物の反応生成物を含む、実施形態６４～６６のいずれか１つに記載の微粒子スラリーを提供する。

実施形態６８は、１つ以上の重合性樹脂が、フェノール樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、ビニルエーテル樹脂、アミノプラスト樹脂、アクリレート樹脂、アクリル化イソシアヌレート樹脂、イソシアヌレート樹脂、アクリル化ウレタン樹脂、アクリル化エポキシ樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、染色油、又はそれらの混合物である、実施形態６７に記載の微粒子スラリーを提供する。

実施形態６９は、研磨粒子のモース硬度値が、個々に、約４～約１０の範囲である、実施形態４９～６８のいずれか１つに記載の微粒子スラリーを提供する。

実施形態７０は、研磨粒子のモース硬度値が、個々に、約５～約９の範囲である、実施形態４９～６９のいずれか１つに記載の微粒子スラリーを提供する。

実施形態７１は、界面活性剤、酸化剤、阻害剤、不動態化剤、キレート化剤、又はそれらの混合物を更に含む、実施形態４９～７０のいずれか１つに記載の微粒子スラリーを提供する。

実施形態７２は、化学的機械的平坦化スラリーが、微粒子スラリーである、実施形態４９～７１のいずれか１つに記載の微粒子スラリーを提供する。

Claims (20)

1. 微粒子スラリーを製造する方法であって、前記方法が、
   キャリアと複数の研磨粒子とを含む微粒子スラリー前駆体を、半透過性繊維膜と接触させることと、
   前記微粒子スラリー前駆体を濃縮物と流出物とに分離することと、を含み、
   前記濃縮物が、前記微粒子スラリーを含み、
   前記流出物が前記キャリアと前記キャリア内に配置された複数の粒子とを含み、
   前記流出物の前記粒子が、前記濃縮物の前記研磨粒子のメジアン径よりも小さいメジアン径を有し、
   前記微粒子スラリー前駆体が供給される入口と前記流出物が供給される第１の出口との間で測定された圧力差が、約１ｐｓｉ～約１５ｐｓｉの範囲である、方法。
2. 前記濃縮物を少なくとも１回再循環させることを更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記流出物の前記粒子の過半数が、約１０ｎｍ以下であるメジアン径を有する、請求項１又は２のいずれか一項に記載の方法。
4. 前記流出物の前記粒子の過半数が、約２０ｎｍ以下であるメジアン径を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記入口と前記第１の出口との間の前記圧力差が、約１ｐｓｉ～約１０ｐｓｉの範囲である、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記入口と前記第１の出口との間の前記圧力差が、約２ｐｓｉ～約４ｐｓｉの範囲である、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
7. より多量の前記微粒子スラリー前駆体が、前記流出物として第１の出口を通過するよりも前記濃縮物として第２の出口を通過する、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記第１の出口が制限を含まない、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
9. 微粒子スラリーを生成するためのシステムであって、前記システムが、
   半透過性繊維膜と、
   前記半透過性繊維膜と接触している微粒子スラリー前駆体であって、キャリアと複数の研磨粒子とを含む、微粒子前駆体スラリーと、
   前記半透過性繊維膜を少なくとも部分的に収容するケースであって、
   前記ケースに送り込む入口と、
   第１の出口と、
   第２の出口と、を含むケースと、
   前記第２の出口に取り付けられ、前記入口と流体連通する再循環ラインと、を含み、
   前記システムが、約１ｐｓｉ～約１５ｐｓｉの範囲の前記入口と前記第１の出口との間で測定された圧力差を作り出すように構成されている、システム。
10. 前記半透過性繊維膜が、中空糸を含む、請求項９に記載のシステム。
11. 前記半透過性繊維膜が、
    疎水性芳香族スルホンポリマー、及び
    親水性ポリマーを含む、請求項９又は１０に記載のシステム。
12. 前記半透過性繊維膜が、内面と、外向きに面する外面と、壁厚を有する中間壁とを備え、前記内面において前記繊維膜が、前記外面に近接してかつ支持層に隣接する分離層に隣接している開放細孔分離層を有する、請求項９～１１のいずれか一項に記載のシステム。
13. 前記分離層の細孔が、約５μｍ～約１００μｍの範囲の平均サイズを有する、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記分離層の細孔が、約１０μｍ～約５０μｍの範囲の平均サイズを有する、請求項１２又は１３のいずれか一項に記載のシステム。
15. 前記半透過性繊維膜が、約０．５μｍ～約２ｍｍの範囲の内径を有する１つ以上の中空糸を含む、請求項９～１４のいずれか一項に記載のシステム。
16. 微粒子スラリーであって、
    キャリアと、
    前記キャリア内に配置された複数の研磨粒子と、を含み、
    前記複数の研磨粒子が正規分布曲線に対して正に歪んだ分布曲線に実質的に合致する粒度分布曲線を有し、前記研磨粒子の過半数が、少なくとも２０ｎｍのメジアン径を有する、微粒子スラリー。
17. 前記研磨粒子の過半数が、約２０ｎｍ～約１００ｎｍの範囲のメジアン径を有する、請求項１６に記載の微粒子スラリー。
18. 前記研磨粒子が、実質的に球形の形態を個々に含む、請求項１６又は１７に記載の微粒子スラリー。
19. 前記研磨粒子が、無機材料、有機材料、又はそれらの混合物を含む、請求項１６～１８のいずれか一項に記載の微粒子スラリー。
20. 前記無機材料が、アルミナ、シリカ、セリア、窒化ケイ素、ガラス、アルミナ－五酸化リン、アルミナ－ボリア－シリカ、ジルコニア、ジルコニア－アルミナ、ジルコニア－シリカ、酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、焼結酸化アルミニウム、炭化ケイ素材料、二ホウ化チタン、炭化ホウ素、炭化タングステン、炭化チタン、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ガーネット、溶融アルミナ－ジルコニア、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、又はそれらの組み合わせを含む、請求項１９に記載の微粒子スラリー。
    

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