(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク内にあるスラリをケミカルメカニカルポリシング装置へ供給するスラリ供給システムにおいて、
スラリを吸入する吸入口が前記タンクの内部に配置させている供給管と、
前記供給管と接続され、蛇腹状の形状を有して伸縮すること又は撓むことにより前記供給管の移動を可能とする連結管と、
前記連結管と接続され、前記供給管及び前記連結管を介して流入する前記スラリを前記ケミカルメカニカルポリシング装置に導入する主供給管と、
前記タンクに前記供給管を鉛直方向に移動可能に支持するガイド手段を備え、前記吸入口のある端部において前記供給管に設置され、スラリの液面までの距離を検出する液面検出センサーと、前記液面検出センサーから下方へ突出することにより前記吸入口を前記スラリの所定の深さに位置させている前記供給管を鉛直方向に移動させるのに前記供給管を両側から挟む一組のローラーと、前記ローラーの少なくとも一方を回転駆動する駆動モーターとを有する駆動手段と、前記液面検出センサーからの出力信号に応じて前記駆動手段を駆動制御する制御部とを有する供給管移動手段と、
前記タンクの中に、常に所定量のスラリが保存されるように当該タンクの上限部と下限部に備えられている複数個のレベルセンサーと、
前記タンクには上側から内部に貫通されて備えられたリターン管と、
前記リターン管に連結されているミッシングタンクの補充管とを具備して、
前記下限部のレベルセンサーによりタンク内に残されているスラリの量が所定量以下に減少すると、前記リターン管及び補充管を通じて所定量の高さに達するまで新しいスラリが供給されることを特徴とするスラリ供給システム。
【請求項２】
前記ローラーの外周面は、前記供給管の外周面に沿った形状を有することを特徴とする請求項１に記載のスラリ供給システム。
【請求項３】
前記ローラーの外周面には、弾性部材が取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載のスラリ供給システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体の製造過程で実行されるケミカルメカニカルポリシング（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、以下「ＣＭＰ」という）において、スラリ（Ｓｌｕｒｒｙ）を供給するスラリ供給システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体ディバイスは、高密度化、微細化及び配線構造の多層化が進み、ウェーハ表面に多くの段差が生じるようになっている。このような段差をなくし、ウェーハ表面を平坦化するために、ＳＯＧ、エッチバック（Ｅｔｃｈ  Ｂａｃｋ）、リフロー（Ｒｅｆｌｏｗ）等の種々の平坦化方法が開発され、半導体製造工程に利用されている。しかしながら、これらの方法では、未だ多くの問題点が生じるために、ウェーハ表面をより完全に平坦化するための方法としてＣＭＰが開発されている。
【０００３】
ＣＭＰ技術は、化学的、物理的な反応を通じてウェーハ表面を平坦化する技術である。ＣＭＰ技術では、ウェーハを研磨布（弾性パッド）表面上に接触させながらスラリ（研磨液）を供給し、ウェーハ表面を化学的に反応させながら圧盤（Ｐｌａｔｅｎ）とキャリアー（ウェーハホルダー）を相対運動させ物理的にウェーハの表面の凹凸部分を平坦化するという原理で研磨が行われる。
【０００４】
このようなＣＭＰ技術を利用する場合、研磨速度と平坦化度が重要となるが、研磨速度等は、ＣＭＰ装置の工程条件、スラリの種類、キャリアーの種類等によって決まる。
【０００５】
スラリのｐＨやイオン濃度等は、ＣＭＰの平坦化プロセスに化学的な影響を与える。スラリには、大きく分けてメタル（Ｍｅｔａｌ）用とオキサイド（Ｏｘｉｄｅ）用との二つの種類がある。スラリは、平坦化作業時、一定量ずつ持続的に供給される。
【０００６】
図４は、上記のようなスラリをＣＭＰ装置に供給するための一般的なスラリ供給システムを示したものである。一定容量のスラリを保存するタンク１１が備えられており、このタンク１１には、その上側から内部に貫通された供給管１２が備えられている。供給管１２の吸入口１２ａとタンク１１の底までの距離（Ｈ）は、一般に５ｃｍ以下である。供給管１２は、スラリを不図示のＣＭＰ装置に供給する。
【０００７】
また、タンク１１には、上側から内部にリターン管１４が貫通されている。リターン管１４は、ＣＭＰ装置で使用されなかったスラリをタンク１１の内部に戻すための管である。リターン管１４には、不図示のミックシングタンクからの補充管１５が連結されている。補充管１５からは、新しいスラリがタンク１１に供給される。
【０００８】
スラリは、スラリ管１２を介してＣＭＰ装置へ供給されたり、スラリ管１２及びリターン管１４を介してタンク１１とＣＭＰ装置との間で循環させられたりする。このときに、スラリは、主にポンプ、窒素加圧、又は真空方式を利用して供給又は循環される。
【０００９】
タンク１１には、複数個のレベルセンサー１６、１７、１８及び１９が備えられており、これらのレベルセンサーを用いて、タンク１１内に常に一定量のスラリが保存されるようになっている。すなわち、第１ないし第４レベルセンサー１６、１７、１８及び１９は、タンク１１の上部から下部まで鉛直方向に設置され、タンク１１内に残っているスラリの量をチェックしている。第３レベルセンサー１８又は第４レベルセンサー１９の位置までスラリが消費されると、リターン管１４を通じて第１レベルセンサー１６又は第２レベルセンサー１７の高さまで新しいスラリが供給される。なお、タンク１１内部のスラリの他に空いた空間は、一般に空気（Ａｉｒ）又は窒素雰囲気である。
【００１０】
このようなスラリ供給システムでは、タンク１１の底に、スラリ自体の変形などにより固くなって固化したスラリの残留物等が存在する。スラリの残留物等は、タンク１１内部の流れによってスラリ供給管１１を通じてＣＭＰ装置に流入すると、ＣＭＰ工程でウェーハ上に微細なスクラッチ（Ｓｃｒａｔｃｈ）を発生させる。このスクラッチは、半導体ディバイスの不良、性能を低下の原因となる。スクラッチに起因した半導体ディバイスの不良等は、半導体ディバイスの集積度が高くなるほど増える。このようなスラリの残留物等の変形物がＣＭＰの装置に流入することを防ぐために、スラリ供給システム又はＣＭＰの装置の供給管にフィルタが装着されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようにフィルタを用いてもスクラッチを完全に防止することはできない。また、スラリ変形物の影響でフィルタの寿命は短いものとなる。
【００１２】
また、このようなスラリ変形物は、リターン管１４、タンク１１の内部壁その他あらゆる所で発生しうる。また、タンク１１の内部で生成したスラリ変形物やスラリの固まりは、自身の重量により、タンク１１の下方へ行くほど多く分布するようになる。一方、タンク１１内のスラリをできるだけ多くＣＭＰ装置に供給するために、図４に示されたようにスラリ吸入口１２ａは、タンク１１の底近くに配置される。この距離は、一般に５ｃｍ以下であり、このためにタンク１１の内部の流れによってタンク１１の底周辺のスラリ変形物やスラリの固まり等が供給管１２を通じてＣＭＰ装置に流入するという問題点があった。
【００１３】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、タンク内で供給管の吸入口の位置を常にスラリの上層部に位置するようにすることでタンクの底周辺のスラリ変形物や固まりがＣＭＰの装置に流入することを防止し、スラリの固まり等が比較的少ないタンク上層部のスラリのみをＣＭＰ装置に供給するスラリ供給システムを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るスラリ供給システムは、供給管のスラリを吸入する吸入口をタンクの内部に配置し、伸縮すること又は撓むことができる連結管に供給管を接続し、さらに連結管を主供給管に接続し、供給管、連結管及び主供給管を介してスラリをケミカルメカニカルポリシング装置に導入するとともに、供給管移動手段で供給管を鉛直方向に移動させることとしている。ここで、連結管は、特に伸縮すること又は撓むことができるものであるので、供給管を鉛直方向に移動させることが可能となっている。そして、供給管移動手段は、タンク内のスラリの液面の上下移動に対応して供給管を鉛直方向に移動させるので、常に供給管の吸入口がスラリの液面から所定の深さに位置することとなる。
【００１５】
また、本発明に係るスラリ供給システムでは、タンクにガイド手段を備え、供給管を鉛直方向に移動可能に支持することが好ましい。
【００１６】
上記連結手段は、蛇腹状の形状を有することにより伸縮すること又は撓むことができるようにすることが好ましい。
【００１７】
また、供給管移動手段としては、浮力のある浮上体を用い、これを吸入口の近くで供給管に取り付けることで、浮上体の浮力により供給管を移動させることが好ましい。
【００１８】
また、供給管移動手段として浮上体を用いる場合には、供給管の吸入口を浮上体の底面から下方に突出させる。このようにすれば、浮上体は常に液面に位置することから、吸入口も常にスラリの所定の深さに位置することとなる。
【００１９】
なお、浮上体は、浮き袋であることが好ましい。
【００２０】
上記の他に、供給管移動手段は、供給管の吸入口のある端部に設置され、液面までの距離を検出する液面検出センサーと、供給管を鉛直方向に移動させる駆動手段と、液面検出センサーからの出力信号に応じて駆動手段を駆動制御する制御部とから構成することであってもよい。この場合には、液面検出センサーが液面までの距離の応じて所定の信号を制御部に出力し、制御部は、受けた信号に応じて駆動手段を制御し、そして駆動手段が供給管を液面の位置に対応して適切に鉛直方向に移動させる。
【００２１】
この場合にも、供給管を液面検出センサーから下方へ突出するさせることで、吸入口をスラリの所定の深さに位置させることができる。
【００２２】
また、上記駆動手段は、供給管を両側から挟む一組のローラーと、ローラーの少なくとも一方を回転駆動する駆動モーターとから構成すれば、ローラーと供給管との間の摩擦力で、供給管が移動するようになる。
【００２３】
ここで、上記ローラーの外周面を供給管の外周面に沿った形状とすると、上記摩擦力が大きくなる。
【００２４】
また、ローラーの外周面に弾性部材、特にゴム部材を取り付けるとによってもその摩擦力を大きくすることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について詳しく説明する。
【００２６】
図１は、本発明による半導体ＣＭＰ工程用のスラリ供給システムを示している。このスラリ供給システムは、所定量のスラリを保存するタンク１１１を備える。タンク１１１には、上側から内部へ貫通された供給管１１３が設置されている。
【００２７】
供給管１１３の吸入口１１３ａは、タンク１１１の内部にあり、供給管移動手段により、常にスラリの上層部に浸されるように配置されている。タンク１１１の外部に位置する供給管１１３の他端は、メイン供給管１１２と伸縮連結手段を介して接続されている。ここで、メイン供給管１１２は、スラリを供給するためにＣＭＰ装置に連結されている管である。供給管１１３をメイン供給管１１２に伸縮連結手段を介して連結しているのは、スラリの液面に対して垂直な方向への供給管１１３の移動を可能とするためである。
【００２８】
上記の供給管移動手段は、供給管１１３の下端部に固定され、自身の浮力で常にスラリの液面に位置する浮上体１２０からなる。供給管１１３の吸入口１１３ａは、少なくとも浮上体１２０の底面より低い所に配置されており、常にスラリの上層部に予め設定された深さａだけ浸されている。浮上体１２０は、浮力が大きい浮き袋等で構成されていることが好ましい。
【００２９】
浮上体１２０の作用により、供給管１１３は、タンク１１１内のスラリの増減、すなわち、液面の上下移動に対応して鉛直方向に移動する。供給管１１３の吸入口１１３ａは、スラリの増減時にも常にスラリの上層部に設定された深さａだけ浸された状態を保つ。
【００３０】
前記伸縮連結手段は、伸縮すること及び撓むことが自在の蛇腹管１２１で構成することが望ましい。この蛇腹管１２１は、固定設置され不動であるメイン供給管１１２に対し、供給管１１３が鉛直方向に移動することを可能にしている。なお、タンク１１１の上面には、供給管１１３が貫通され、鉛直方向に移動可能なように供給管１１３を支持するガイド１２２を設置し、供給管１１３の鉛直方向移動が容易となるようにすることが望ましい。
【００３１】
一方、タンク１１１には、上側から内部に貫通されたリターン管１１４が備えられている。  ＣＭＰ装置で使用されず循環させられるスラリは、リターン管１１４を介してタンク１１１に戻され、保存される。リターン管１１４には、ミックシングタンク（不図示）の補充管１１５が連結されており、補充管１１５から新しいスラリが供給され、タンク１１１に追加されるようになっている。
【００３２】
また、タンク１１１には、複数個のレベルセンサー１１６、１１７、１１８及び１１９が備えられている。これらのレベルセンサーは、タンク１１１の中に、常に所定量のスラリが保存されるようにするために備えられている。すなわち、第１レベルセンサーないし第４レベルセンサー１１６、１１７、１１８及び１１９がタンク１１１の上部から下部まで鉛直方向に設置され、タンク１１１内に残っているスラリの量をチェックしている。第３レベルセンサー１１８又は第４レベルセンサー１１９の位置までスラリが減少すると、リターン管１１４を通じて第１レベルセンサー１１６又は第２レベルセンサー１１７の高さに達するまで新しいスラリが供給される。
【００３３】
上記構成のスラリ供給システムでは、ポンプ、窒素加圧又は真空方式を利用してタンク１１１内のスラリが供給管１１３に吸入口１１３ａより吸入される。そして、スラリは、供給管１１３と連結されたメイン供給管１１２を介してＣＭＰ装置に連続的に供給される。
【００３４】
浮上体１２０は、浮力により常にスラリの液面に浮くので、スラリの連続的な供給でタンク１１１内のスラリが消費され、スラリの液面が徐々に低くなると、浮上体１２０及びこれに固定された供給管１１３も徐々に下方に移動する。これにより、供給管１１３の吸入口１１３ａは、液面から設定された深さａの位置に常に配置される。一方、タンク１１１内のスラリ変形物又は固まりなどは、主に底の方に分布されているので、浮上体１２０の作用によりその位置をスラリの液面近くに維持されている吸入口１１３ａは、スラリ変形物等から離隔され、常に、スラリの上層部で比較的にきれいなスラリを吸入する。この結果、スラリ変形物又は固まりがＣＭＰ装置に供給されることが減少する。
【００３５】
吸入口１１３ａがスラリに浸される設定深さａは、浮上体１２０を供給管１１３に固定する際のその固定位置を調節することで変更することが可能である。供給管１１３の一端は、メイン供給管１１２と蛇腹管１２１を介して連結されているので、蛇腹管１２の伸縮又は撓みにより、供給管１１３が少なくとも鉛直方向に移動することが可能になる。したがって、スラリの液面の位置が上下に移動しても、供給管１１３は常にそれに追従して移動し、スラリをＣＭＰ装置に供給することができる。
【００３６】
スラリが消費され、スラリの液面の位置が第３レベルセンサー１１８又は第４レベルセンサー１１９まで下がると、リターン管１１４を通じて新しいスラリがタンク１１１の内部に供給され補充される。再びスラリの液面が上昇し、第１レベルセンサー１１６又は第２レベルセンサー１１７の位置に液面が到達すると、スラリの供給が止められる。
【００３７】
前述したように、浮上体１２０は浮力によって常にスラリの液面に浮いているので、スラリの液面が再び高くなると、浮上体１２０及びこれに固定された供給管１１３も液面とともに徐々に上昇する。また、このときに蛇腹管１２１が圧縮され、供給管１１３の上昇が可能となる。この結果、供給管１１３の吸入口１１３ａは、液面から設定深さａの位置に常に配置される。
【００３８】
図２は、本発明による半導体ＣＭＰ工程用のスラリ供給システムであって、図１に示したものと異なる供給管移動手段を有するものを示している。また、図３は、図２の線ＩＶ−ＩＶにおけるスラリ供給システムの拡大断面図である。図２に示すスラリ供給システムでは、タンク１１１の内部に位置する供給管１１３の末端部に液面検出センサー２２０が固定されている。液面検出センサー２２０は、スラリの液面との間の距離を監視するためのセンサーであり、液面検出センサー２２０とスラリの液面との間の距離が予め設定された距離ｂに等しいときに出力信号をオン（若しくはオフ）とし、その距離が設定距離ｂと異なる場合又は液面検出センサー２２０がスラリの液面と接触した場合に出力信号をオフ（若しくはオン）とする。なお、液面検出センサー２２０としては、通常のフロートタイプセンサー（Ｆｌｏａｔ  Ｔｙｐｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）を使用することが望ましい。
【００３９】
供給管１１３には、タンク１１の外部において、液面検出センサー２２０の出力信号に応じて、供給管１１３を少なくとも鉛直方向に移動させる駆動手段が設置されている。この駆動手段は、液面検出センサー２２０の出力信号の入力を受ける駆動制御部２２１によって制御される。図３にみられるように、駆動手段は、タンク１１１の上方に設置された駆動モーター２２２と、駆動モーター２２２により正、逆回転し、供給管１１３を上下方向に移動させる一組の原動ローラー２２３及び従動ローラー２２４からなる。
【００４０】
原動ローラー２２３及び従動ローラー２２４は、供給管１１３を間に挟むように固定プレーム２２５に回転可能に設置されている。この状態において、原動ローラー２２３及び従動ローラー２２４は、供給管１１３の両側に密着している。なお、原動ローラー２２３は、駆動モーター２２２の軸２２２ａに固定されている。
【００４１】
原動ローラー２２３が駆動モータ２２２により正方向又は逆方向に回転駆動されると、原動ローラー２２３及び従動ローラー２２４で両側から挟まれている供給管１１３が摩擦力で上下方向に移動するようになる。なお、原動ローラー２２３及び従動ローラー２２４は、その外周面の断面形状が供給管１１３の外周面の断面形状とほぼ一致する形状、つまり、その外周面の形状が、供給管の外周面に沿った形状とするのが好ましい。これは、原動ローラー２２３及び従動ローラー２２４と供給管１１３との接触面積を増大させることで、それらの間の摩擦力を高くするためである。通常供給管１１３の断面形状が原形であるので、原動ローラー２２３及び従動ローラー２２４の断面形状は半円形に形成される。
【００４２】
また、供給管１１３と密着して接触する原動ローラー２２３及び従動ローラー２２４の外周面にゴム材質のバンド２２６を装着することが望ましい。あるいは、バンド２２６を使用しないで原動ローラー２２３及び従動ローラー２２４自体をゴム材質で製造することであってもよい。これも、弾性部材を利用して、原動ローラー２２３及び従動ローラー２２４と供給管１１３との間の摩擦力を高くするためである。
【００４３】
上記構成の供給管移動手段において、タンク１１１内のスラリがＣＭＰ装置に供給されることにより消費され、その液面が徐々に低くなると、液面検出センサー２２０と液面との間の距離が設定距離ｂより増大するので、液面検出センサー２２０の出力信号がオン（若しくはオフ）になる。液面検出センサー２２０の出力信号がオン（若しくはオフ）になると、駆動モーター２２２が駆動して供給管１１３を下方に移動させる。
【００４４】
より具体的に説明すると以下のようになる。すなわち、液面と液面検出センサー２２０との間の距離が設定距離ｂより増大すると、液面検出センサー２２０が出力信号をオンとする。駆動制御部２２１は、この出力信号を受けて、液面が低くなったことを認識し、直ちに駆動モーター２２２を駆動させる。このとき、駆動モータ２２２は、予め設定されている時間だけ正転駆動し、その後停止する。駆動モータ２２２の駆動により、原動ローラー２２３も正転し、駆動モータの駆動時間に対応した距離だけ供給管１１３を鉛直下方に移動させる。
【００４５】
この際に、供給管１１３の移動距離は、吸入口１１３ａが液面から常に設定深さａの位置に配置されるように設定することが望ましい。また、吸入口１１３ａの設定深さａは、液面検出センサー２２０と液面との間の設定距離ｂより大きく設定する。これは、液面検出センサー２２０と液面との間が設定距離ｂより離れた場合にも、吸入口１１３ａが空気中に露出しないようにするためである。
【００４６】
このように、図２に示したスラリ供給システムでは、タンク内のスラリの液面が低くなると、同時に吸入口１１３ａの位置も低くなるので、吸入口１１３ａが常に液面から設定深さａの位置に維持される。
【００４７】
スラリが消費され、スラリの液面が第３レベルセンサー１１８又は第４レベルセンサー１１９の位置まで下がると、前述したようにリターン管１１４を通じて新しいスラリが供給されるので、タンク１１１内の液面が徐々に高くなる。スラリの液面が上昇し、液面と液面検出センサー２２０との間隔が設定値より狭くなる、又は液面と液面検出センサー２２０とが接触すると、液面検出センサー２２０の出力信号がオフとなる。この結果、駆動モーター２２２が逆転駆動し、供給管１１３を上方に移動させる。すなわち、液面検出センサー２２０の出力信号がオフとなると、その出力信号を入力された駆動制御部２２１は液面が高くなったことを認識し、直ちに駆動モーター２２２を予め設定された時間だけ駆動させ、その後、駆動モータを停止させる。これにより、駆動モーター２２２は、原動ローラー２２３を設定された時間だけ逆転駆動する。供給管１１３は、原動ローラー２２３と従動ローラー２２４の間の摩擦力により、一定距離だけ上方に移動し、駆動モーター２２２の駆動停止と同時に移動を止める。なお、この時の供給管１１３の移動距離は、液面検出センサー２２０と液面との間の距離が、設定距離ｂより大きならないように設定し、これにより、吸入口１１３ａが液面から設定深さａに位置するようにする。
【００４８】
このように、図２に示したスラリ供給システムでは、液面が高くなると同時に吸入口１１３ａの位置も高くなるので、吸入口１１３ａが常に液面から設定深さａの位置に維持される。なお、スラリの液面が高くなり、第１又は第２レベルセンサー１１６、１１７に達するようになると、スラリの補充が中断される。
【００４９】
以上において、本発明を記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術的思想の範囲内で多様な変形及び修正が可能であることは当業者にとって明白なことであり、このような変形及び修正が添付された特許請求の範囲に属することは当然なことである。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による半導体ＣＭＰ工程用のスラリ供給システムによると、タンク内におけるスラリの液面の上下に対応して供給管の吸入口も上下方向に移動するので、液面に対する吸入口の位置を常に所定の設定深さに維持できる。この結果、主にタンクの底に分布しているスラリ変形物又は固まりが吸入口を通じてＣＭＰ装置に供給されること減り、スラリ変形物除去のためにシステム内に設置されているフィルタの寿命が延び、また、スラリ変形物又は固まりに起因して不良な半導体が生産されることが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＣＭＰ工程用のスラリ供給システムを示す図である。
【図２】本発明によるＣＭＰ工程用のスラリ供給システムであって、図１と異なる供給管移動手段を備えるものを示す図である。
【図３】図２のＩＶ−ＩＶ線の拡大断面図である。
【図４】従来のＣＭＰ工程用のスラリ供給システムを示した図である。
【符号の説明】
１１、  １１１    タンク
１２      供給管
１２ａ、  １１３ａ      吸入口
１４、  １１４    リターン管
１５、  １１５    補充管
１６、１７、１８、１９    レベルセンサー
１１２      メイン供給管
１１３      供給管
１１６、  １１７、  １１８、  １１９      レベルセンサー
１２０      浮上体
１２１      蛇腹管
１２２      ガイド
２２０      液面検出センサー
２２１      駆動制御部
２２２      駆動モーター
２２３、２２４      ローラー
２２５      固定プレーム
２２６      バンド
【図１】
0003563585.tif 000002
【図２】
0003563585.tif 000003
【図３】
0003563585.tif 000004
【図４】
0003563585.tif 000005