(57)【要約】【課題】  正確な濃度で処理液を製造できる簡単な構成の処理液製造装置の実現。【解決手段】  第１液と第２液を混合して化学機械研磨装置で使用する処理液を製造する処理液製造装置であって、調合槽5A,5Bと、第１液源1から調合槽へ供給する第１液の流量を計量する第１流量計11と、第２液源2から調合槽へ供給する第２液の流量を計量する第２流量計12と、処理液の製造量及び第１液と第２液の混合比に応じて第１液及び第２液の供給を制御する制御部13とを備える。【選択図】      図２
2006319194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１液と第２液を混合して化学機械研磨装置で使用する処理液を製造する処理液製造装置であって、
調合槽と、
第１液源から前記調合槽へ供給する前記第１液の流量を計量する第１流量計と、
第２液源から前記調合槽へ供給する前記第２液の流量を計量する第２流量計と、
処理液の製造量及び前記第１液と第２液の混合比に応じて、前記第１液及び第２液の供給を制御する制御部とを備えることを特徴とする処理液製造装置。
【請求項２】
前記第１液は薬液であり、前記第２液は純水である請求項１に記載の処理液製造装置。
【請求項３】
前記第１液源と前記第１流量計の間に設けられ、前記第１液の流量を安定化する定流量弁を備える請求項１又は２に記載の処理液製造装置。
【請求項４】
前記第１流量計は、前記第１液の供給圧力が一定になるようにする定圧弁と、バルブ及び圧力センサを有する流量コントローラとを備える請求項１又は２に記載の処理液製造装置。
【請求項５】
前記調合槽は、第１調合槽と第２調合槽の２つの調合槽を備え、
前記第１流量計から供給される前記第１液を、前記第１調合槽と前記第２調合槽のいずれかに供給するように切り換える第１バルブシステムと、
前記第２流量計から供給される前記第２液を、前記第１調合槽と前記第２調合槽のいずれかに供給するように切り換える第２バルブシステムとを備える請求項１から４のいずれか１項に記載の処理液製造装置。
【請求項６】
濃度を検出する濃度計と、
前記第１調合槽の処理液を前記濃度計に供給する状態と前記第２調合槽の処理液を前記濃度計に供給する状態を切り換える測定切り換え手段とを備える請求項５に記載の処理液製造装置。
【請求項７】
第１液と第２液を混合して化学機械研磨装置で使用する処理液を製造する処理液製造装置であって、
調合槽と、
第１液源から前記調合槽へ供給する前記第１液の流量を計量する第１流量計と、
第２液源から前記調合槽へ供給する前記第２液の流量を計量する第２流量計と、
前記調合槽の処理液の濃度を検出する濃度計と、
前記濃度計の検出した濃度に応じて、前記調合槽の処理液の濃度が所望の濃度値になるように、前記第１液及び第２液の供給を制御する制御部とを備えることを特徴とする処理液製造装置。
【請求項８】
前記調合槽は、第１調合槽と第２調合槽の２つの調合槽を備え、
前記第１流量計から供給される前記第１液を、前記第１調合槽と前記第２調合槽のいずれかに供給するように切り換える第１バルブシステムと、
前記第２流量計から供給される前記第２液を、前記第１調合槽と前記第２調合槽のいずれかに供給するように切り換える第２バルブシステムとを備える請求項７に記載の処理液製造装置。
【請求項９】
前記第１調合槽の処理液を前記濃度計に供給する状態と前記第２調合槽の処理液を前記濃度計に供給する状態を切り換える測定切り換え手段とを備える請求項８に記載の処理液製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つの液を混合して、半導体製造プロセスで、ウエハ上に形成された層の表面を化学機械研磨(Chemical Mechanical Polishing: CMP)する化学機械研磨（ＣＭＰ）装置において洗浄液として使用される処理液を製造する処理液製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体製造プロセスにおいては、ＣＭＰ装置を使用してプロセスの途中のウエハの表面を化学機械研磨（ＣＭＰ）することが行われており、特許文献１などに説明されている。ＣＭＰ装置は、研磨パッドを貼り付けたプラテンを回転させ、研磨パッド上にスラリィ（研磨粒子を含んだ研磨液）を供給しながら、ウエハ保持機構に保持されたウエハを回転しながら研磨パッドに押し付けて、ウエハの表面に形成された絶縁膜や金属膜の層を研磨する。
【０００３】
ＣＭＰ装置では、ウエハの表面を研磨前及び研磨後に洗浄する必要があり、洗浄を行う時には、洗浄液製造装置で製造した洗浄液をＣＭＰ装置に供給する。洗浄液としては、過酸化水素、アンモニア、フッ酸などを純水と混合した溶液が使用されるが、各種の溶液を複数混合した溶液が使用される場合もある。本発明は、ＣＭＰ装置に供給する処理液を製造する処理液製造装置に関する。
【０００４】
処理液はＣＭＰ装置で洗浄に使用されるので、金属イオンなどを含まないようにする必要があり、処理液製造装置は金属製の経路や容器を使用できない。
【０００５】
図１は、従来の処理液製造装置の概略構成を示す図である。この処理液製造装置は、薬液源１から供給される過酸化水素水やアンモニア水などの薬液を、純水源２から供給される純水と混合して所定の濃度の薬液を製造して、ＣＭＰ装置の洗浄機に供給する。薬液源１から供給される薬液は、空気操作弁(air operated valve)Ｖ１を介して秤量槽３に注入される。秤量槽３には液面センサ４が設けられており、秤量槽３に注入された薬液の液面を検出することにより、秤量槽３内の薬液の量を検出する。このようにして計量された秤量槽３内の薬液は、空気操作弁Ｖ３及びＶ４を介して第１の調合槽５Ａに、及び空気操作弁Ｖ３及びＶ６を介して第２の調合槽５Ｂに注入される。
【０００６】
一方、純水源２から供給される純水は、空気操作弁Ｖ５を介して第１の調合槽５Ａに、及び空気操作弁Ｖ７を介して第２の調合槽５Ｂに注入される。第１の調合槽５Ａ及び第２の調合槽５Ｂには、液面センサ６Ａ及び６Ｂがそれぞれ設けられており、第１の調合槽５Ａ及び第２の調合槽５Ｂに注入された液体の液面を検出することにより、第１の調合槽５Ａ及び第２の調合槽５Ｂの液体量が検出できる。前述のように、第１の調合槽５Ａ及び第２の調合槽５Ｂに注入される薬液の量は秤量槽３により計量されているので、第１の調合槽５Ａ及び第２の調合槽５Ｂの液体量が検出できれば、薬液を純水で希釈した時の濃度が判明する。純水の量は、第１の調合槽５Ａ及び第２の調合槽５Ｂの液体量から薬液の量を減じた量である。
【０００７】
調合槽が２個設けられているのは、一方の調合槽の処理液をＣＭＰ装置の洗浄機に供給している間に、他方の調合槽で処理液を製造するためである。第１の調合槽５Ａ及び第２の調合槽５Ｂの処理液は、空気操作弁Ｖ８及びＶ９を介してポンプ７に供給され、ポンプ７により加圧された後、空気操作弁Ｖ１０を介して洗浄機に供給される。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２７５９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のように、従来の処理液製造装置は、薬液の計量を液面センサで秤量槽の液面を検出することにより行い、薬液と純水の混合液の計量を液面センサで混合槽の液面を検出することにより行っている。しかし、上記のように、処理液中に金属イオンが含まれないようにする必要があり、液面センサも耐薬品性であることが要求される。このような条件を満たす液面センサは検出精度が不十分であり、処理液の混合比の精度が悪いという問題がある。
【００１０】
また、処理液の製造量及び濃度は連続的に任意に変更できることが要求される。液面センサはセンサの位置を調整することにより計量する量を任意に設定できるという利点があるが、センサ位置の設定を連続して変化させるのは難しく、処理液の製造量及び濃度を小刻みに設定できないという問題がある。
【００１１】
また、揮発性の薬液の場合、混合液の状態でも薬液成分が蒸発して濃度が変化するという問題がある。特に、２個の混合槽を使用して、一方の混合槽の処理液を供給する場合残量が徐々に減少するが、残量が減少した状態では薬液成分の蒸発による濃度変化への影響が大きくなり、残った処理液の濃度が大きく変化するという問題を生じる。このような問題を回避するため、処理液の残量が少なくなると残量を廃棄することも行われているが、これは溶液を無駄にしてコスト増加の要因になる。
【００１２】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、第１の目的は、正確な濃度で処理液を製造できる処理液製造装置の実現であり、第２の目的は、処理液を無駄にすることのない処理液製造装置の実現である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記第１の目的を実現するため、本発明の第１の態様の処理液製造装置は、第１液と第２液を混合して化学機械研磨装置で使用する処理液を製造する処理液製造装置であって、調合槽と、第１液源から前記調合槽へ供給する前記第１液の流量を計量する第１流量計と、第２液源から前記調合槽へ供給する前記第２液の流量を計量する第２流量計と、処理液の製造量及び前記第１液と第２液の混合比に応じて、前記第１液及び第２液の供給を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第１の態様の処理液製造装置は、混合する第１液及び第２液の量を、精密な第１流量計及び第２流量計で計量して、計量した値に基づいて瞬時に調合槽への供給を制御するため、高精度の混合が可能である。
【００１５】
例えば、第１液は薬液であり、第２液は純水である。
【００１６】
薬液に対応する第１液は、純水に対応する第２液に比べて混合比が小さいので、第１流量計で計量する場合も低流量であり、流量が不安定になるという問題がある。そこで、第１液源と第１流量計の間に、第１液の流量を安定化する定流量弁を備えることが望ましい。
【００１７】
また、薬液に対応する第１液が発泡性の場合には、流量が不安定で流量計の計量値が不安定になるので、第１流量計は、第１液の供給圧力が一定になるようにする定圧弁と、バルブ及び圧力センサを有する流量コントローラとを備えるように構成することが望ましい。
【００１８】
調合槽は、単一でもよいが、上記のように、第１調合槽と第２調合槽の２つの調合槽を備えることが望ましい。
【００１９】
上記第２の目的を実現するため、本発明の第２の態様の処理液製造装置は、第１液と第２液を混合して化学機械研磨装置で使用する処理液を製造する処理液製造装置であって、調合槽と、第１液源から前記調合槽へ供給する前記第１液の流量を計量する第１流量計と、第２液源から前記調合槽へ供給する前記第２液の流量を計量する第２流量計と、前記調合槽の処理液の濃度を検出する濃度計と、前記濃度計の検出した濃度に応じて、前記調合槽の処理液の濃度が所望の濃度値になるように、前記第１液及び第２液の供給を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明の第２の態様の処理液製造装置は、調合槽内の液の濃度を検出しながら、調合槽に供給する第１液と第２液の量を調整するので、調合槽内の液を所望の濃度値にできる。したがって、残液が減少するなどして、調合槽内の処理液の濃度が変化した時にも第１液と第２液を供給して、所望の濃度値の処理液を所望量だけ製造することができる。
【００２１】
調合槽は、単一でもよいが、上記のように、第１調合槽と第２調合槽の２つの調合槽を備えることが望ましい。
【００２２】
濃度計は高価なので、２つの調合槽を備える場合には、第１調合槽の処理液と第２調合槽の処理液を選択的に濃度計に供給できるようにして、濃度計を共用することが望ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の第１の態様によれば、簡単な構成で、正確な濃度で処理液を製造できる。
【００２４】
本発明の第１の態様によれば、残液がある状態からでも、所望の濃度の処理液を所望の量だけ製造できるので、処理液を無駄にすることがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図２は、本発明の第１実施例のＣＭＰ装置で使用する処理液を製造する処理液製造装置の構成を示す図である。図１と比較して明らかなように、第１実施例の処理液製造装置は、図１の従来の装置における空気操作バルブＶ１とＶ３、秤量槽３、及び液面センサ４の代わりに、空圧源８、精密レギュレータ９、定流量弁１０及び流量計１１を設け、空気操作バルブＶ４、６及びＶ５、７の開閉を制御する制御部１３を設けた点が、従来例と異なり、他の部分は従来例と同じである。
【００２６】
薬液は、純水に比べて供給量が小さいので低流量であり、流量が不安定になるという問題がある。そこで、第１実施例では、薬液源２と流量計１１の間に、薬液の流量を安定化する定流量弁１０を設けている。定流量弁１０は、空圧源８から供給され、精密レギュレータ９で圧力を精密に調整された空気圧により制御される。流量計１１及び１２は、例えば超音波式流量計であり、流量を精密に瞬時に測定することができる。流量計１１及び１２は、通過する薬液及び純水の量を正確に計量し、所定量を流した時に制御部１３に信号を出力する。制御部１３は、この信号に応じて、空気操作バルブＶ４、６及びＶ５、７を閉じるように制御する。これにより、調合槽５Ａ又は５Ｂに所定量の薬液及び純水を供給することができる。
【００２７】
調合槽５Ａ又は５Ｂには、液面センサ６Ａ及び６Ｂがそれぞれ設けられているが、これらの液面センサ６Ａ及び６Ｂは、槽内の液量を検出するためのものである。
【００２８】
図３は、本発明の第２実施例のＣＭＰ装置で使用する処理液を製造する処理液製造装置の構成を示す図である。図２と比較して明らかなように、第２実施例の処理液製造装置は、薬液源２が過酸化水素水を供給する過酸化水素水減２Ａであり、図２の第１実施例の装置における空圧源８、精密レギュレータ９、定流量弁１０及び流量計１１の代わりに、定圧弁２１及び流量コントローラ２２を設けた点が第１実施例と異なり、他の部分は第１実施例と同じである。
【００２９】
過酸化水素水は、発泡性であり、図２の構成では、流量が安定せず、流量計で正確に流量を測定するのが難しいという問題を生じる。そこで、第２実施例では、手動式の定圧弁２１を設け、高速応答性のバルブと圧力センサを内蔵した流量コントローラ２２を設けて、発泡性の過酸化水素水の流量を正確に測定できるようにしている。
【００３０】
図４は、本発明の第３実施例のＣＭＰ装置で使用する処理液を製造する処理液製造装置の構成を示す図である。図２と比較して明らかなように、第３実施例の処理液製造装置は、第１実施例と第２実施例の構成を合せ、更に調合槽５Ａ及び５Ｂ内の処理液の濃度を測定する濃度計３１を設けた構成を有する。
【００３１】
濃度計３１は、処理液中の超音波の伝播速度及び導電率を検出することにより濃度を検出する超音波濃度計を使用する。超音波濃度計は、液体内の３成分のうちの２成分の濃度、例えば、純水とアンモニア水と過酸化水素水のうちのアンモニア（水）と過酸化水素（水）の２成分の濃度を検出することができる。
【００３２】
第１調合槽５Ａ内の処理液の濃度を検出する時には、空気操作バルブＶ２１とＶ２２を閉じ、空気操作バルブＶ１９とＶ２０を開放した状態で、ポンプ３２を動作させることにより、第１調合槽５Ａ内の処理液が濃度計３１内を循環し、濃度が検出される。第２調合槽５Ｂ内の処理液の濃度を検出する時には、空気操作バルブＶ１９とＶ２０を閉じ、空気操作バルブＶ２１とＶ２２を開放した状態で、ポンプ３２を動作させることにより、第２調合槽５Ｂ内の処理液が濃度計３１内を循環し、濃度が検出される。
【００３３】
第３実施例の処理液製造装置では、第１実施例と同様に、一方の調合槽内の処理液をＣＭＰ装置の洗浄機に供給している間に、他方の調合槽に薬剤及び純水を供給して処理液を製造する。この時供給する薬剤及び純水の量は流量計１１及び１２で精密に測定されるので所望の濃度の処理液を製造することができる。一方の調合槽内の処理液は、処理液の供給による残液の減少及び時間の経過にしたがって濃度が変化するので、濃度計３１で一方の調合槽内の処理液の濃度を監視し、濃度が許容範囲を超えた時には、薬液又は純水を追加供給して処理液の濃度が許容範囲内に入るようにする。このようにして、一方の調合槽内の処理液は常に所定の濃度に維持される。
【００３４】
また、調合槽に薬剤及び純水を供給して処理液を製造する時に製造中の処理液の濃度を検出して、所望の濃度になるように薬剤及び純水の供給量を制御することも可能である。また、調合槽内の処理液が減少した時には、ＣＭＰ装置の洗浄機に処理液を供給しない間に、調合槽に薬剤及び純水を供給して処理液の量を増加させ、処理液の濃度を所望の濃度にするように管理することも可能であり、この場合には調合槽は１個でよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上説明したように、本発明によれば、所望の濃度の処理液を高精度で製造すると共に常時所望の濃度に維持することが可能であるので、精密な濃度の処理液を必要とする分野に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ＣＭＰ装置で使用する処理液を製造する従来の処理液製造装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例のＣＭＰ装置で使用する処理液を製造する処理液製造装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の第２実施例のＣＭＰ装置で使用する処理液を製造する処理液製造装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の第３実施例のＣＭＰ装置で使用する処理液を製造する処理液製造装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    薬液源
２    純水源
５Ａ、５Ｂ    調合槽
６Ａ、６Ｂ    液面センサ
１０    定流量弁
１１、１２    流量計
１３    制御部
【図１】
2006319194.tif 000003
【図２】
2006319194.tif 000004
【図３】
2006319194.tif 000005
【図４】
2006319194.tif 000006