(57)【要約】  本発明は、半導体用スラリー供給装置の真空発生手段内にスラリーが流入して固着することにより真空発生手段のオリフィス領域や排気管が詰まることを防止する配管詰まり防止手段が備えられた半導体用スラリー供給装置を開示する。本発明は、半導体素子の製造時に研磨工程でスラリーを供給するための半導体用スラリー供給装置において、前記スラリーが貯蔵された貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクに各々連結され、前記貯蔵タンクからスラリーの供給を受けて外部に排出する複数の加圧ベッセルと、前記加圧ベッセルに連結されて前記加圧ベッセルに真空圧力を発生させる真空発生手段と、前記加圧ベッセルと前記真空発生手段の連結ラインに設けられ、流入される圧縮空気に含まれた異物質を遠心力で圧縮空気から分離させる遠心分離手段とを含んでなることを特徴とする。
2013536995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子の製造時において研磨工程でスラリーを供給するための半導体用スラリー供給装置において、
前記スラリーが貯蔵された貯蔵タンクと、
前記貯蔵タンクに各々連結され、前記貯蔵タンクからスラリーの供給を受けて外部に排出する複数の加圧ベッセルと、
前記加圧ベッセルに連結されて前記加圧ベッセルに真空圧力を発生させる真空発生手段と、
前記加圧ベッセルと前記真空発生手段の連結ラインに設けられ、流入される圧縮空気に含まれた異物質を遠心力で圧縮空気から分離させる遠心分離手段とを含んでなることを特徴とする配管詰まり防止手段が備えられた半導体用スラリー供給装置。
【請求項２】
前記遠心分離手段は、
前記加圧ベッセルに連結された吸入口が側面に形成され、前記吸入口に垂直な位置に排気口が形成された円筒形の筒体からなり、
前記吸入口に流入された圧縮空気は、前記筒体内で渦巻きを形成し、遠心力によって重量のスラリーが圧縮空気から分離されることを特徴とする請求項１に記載の配管詰まり防止手段が備えられた半導体用スラリー供給装置。
【請求項３】
前記筒体は、
下部に向かうほど直径が短くなるように形成され、
前記筒体の下部には、遠心分離されたスラリーが貯蔵されるためのスラリー貯蔵箱が備えられることを特徴とする請求項２に記載の配管詰まり防止手段が備えられた半導体用スラリー供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管詰まり防止手段が備えられた半導体用スラリー供給装置に関するものであって、さらに詳しくは、半導体用スラリー供給装置の真空発生器の内部にスラリー液が流入して固着することにより真空発生器のオリフィス領域や排気管が詰まることを防止する配管詰まり防止手段が備えられた半導体用スラリー供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に半導体素子を製造するための工程技術には、半導体素子の高集積化及び高密度化が要求される。このためには微細なパターン形成技術を適用しなければならない。
【０００３】
一方、配線の多層化構造が要求されることにより、半導体素子の表面構造はさらに複雑になり層間膜の段差はさらに激しくなる傾向がある。このように発生した層間膜の段差は工程不良をもたらすため、除去しなければならない。
【０００４】
これを解消するために、従来は、ウェハーの平坦化技術としてエスオージー(ＳＯＧ)、エッチバック(Ｅｔｃｈ  ｂａｃｋ)、ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ  Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）、リフロー(Ｒｅｆｌｏｗ)工程、及び化学/機械的な研磨工程(以下、ＣＭＰ工程)が適用されていた。このうち、ＣＭＰ工程が最近よく使われているが、このＣＭＰ工程は、ウェハーの大口径化によってウェハーの広くなった面を平坦化するために、化学的な研磨工程と機械的な研磨工程とを一つの工程に結合したものである。これは、特に段差が形成されたウェハーの表面をポリシングパッド上に密着させた後、研磨剤をウェハーとポリシングパッドとの間に注入させてウェハーを平坦化させる方式であって、大口径ウェハーの平坦化工程に適している。
【０００５】
このようなＣＭＰ工程の研磨剤には研磨粒子と化学的添加剤が含有された溶液を使用するが、これをスラリー（ｓｌｕｒｒｙ）という。このような液状のスラリーを使用して半導体ウェハーに化学/機械的な平坦化工程を実施する。このとき、機械的研磨のために適用されるスラリー液のうち、懸濁状態に存在する固形状微粒子は、粒の大きさを一定範囲内で選抜してＣＭＰ装備に供給しなければならない。それは、一定以上の巨大粒子(例えば、オキサイドスラリーの場合は通常１μ以上)がＣＭＰ工程で使用されると、半導体ウェハー上に微細パターン損傷が発生する原因として作用し、半導体ウェハーの不良につながるためである。
【０００６】
また、ＣＭＰ工程設備にスラリーを使用するためには、各々の工程の特徴に合う粒子を選抜して供給するように、別途スラリー供給装置が提供される。このようなスラリー供給装置は、ＣＭＰ工程に使用されるスラリー原液又は工程別特性に合うように添加剤を混合及び希釈した定量の混合液をＣＭＰ装置に供給する。
【０００７】
一般的にこの場合、ＰＯＵ（Ｐｏｉｎｔ  ｏｆ  Ｕｓｅｒ；供給出口）側への移送は、加圧ベッセル(Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｖｅｓｓｅｌ)を使用して、さらに静的な状態を維持し、スラリーが固まる現象を最大防止しながら移送する。
【０００８】
そのために、加圧ベッセルと加圧ベッセルへのスラリーの吸入を行う真空発生装置、そして圧力を発生させて移送させるＮ２気体提供手段が提供される。ここで、加圧ベッセルへスラリーが充填される原理は、ベルヌーイ原理が適用される。具体的に、真空発生器（ａｓｐｉｒａｔｏｒ）で負圧を発生させると、この真空発生器の負圧力によって加圧ベッセル内部に負圧(真空圧)が発生し、加圧ベッセルへスラリーが流入され、加圧ベッセルにスラリーが一定量満たされる。
【０００９】
このとき、吸入の頂点で、加圧ベッセル内部に満たされていたスラリーが液滴の状態で真空発生装置に吸入される現象が時々発生する。これは、非常に小さな数滴のスラリーが加圧ベッセルから飛び出し、真空発生器に吸入される現象であって、この際に吸入されたスラリー液は工程の進行とともに累積され、この状態で乾燥されると、スラリー固形体の状態で固着される。このとき、スラリー固形体は真空発生器のオリフィスを塞ぐ結果をもたらし、結果的に真空発生を妨害して設備の動作を止めるので、工程の損失をもたらす。
【００１０】
また、スラリー液が真空発生器の排気側を越えて累積される場合は、設備自体にさらに大きな損失をもたらすことになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、半導体用スラリー供給装置の真空発生手段内にスラリーが流入して固着することにより真空発生手段のオリフィス領域や排気管が詰まることを防止する配管詰まり防止手段が備えられた半導体用スラリー供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記のような目的を達成するための本発明の一実施形態によると、半導体素子の製造時に研磨工程でスラリーを供給するための半導体用スラリー供給装置において、前記スラリーが貯蔵された貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクに各々連結され、前記貯蔵タンクからスラリーの供給を受けて外部に排出する複数の加圧ベッセルと、前記加圧ベッセルに連結されて前記加圧ベッセルに真空圧力を発生させる真空発生手段と、前記加圧ベッセルと前記真空発生手段の連結ラインに設けられ、流入される圧縮空気に含まれた異物質を遠心力で圧縮空気から分離させる遠心分離手段とを含んでなる配管詰まり防止手段が備えられた半導体用スラリー供給装置が提供される。
【００１３】
前記遠心分離手段は、前記加圧ベッセルに連結された吸入口が側面に形成され、前記吸入口に垂直な位置に排気口が形成された柱形状の筒体からなり、前記吸入口に流入された圧縮空気は、前記筒体内で渦巻きを起こし、遠心力によって重量のスラリーが圧縮空気から分離されることが好ましい。
【００１４】
前記筒体は、下部に向かうほど上部より直径が短くなるように形成され、前記筒体の下部には、遠心分離されたスラリーが貯蔵されるためのスラリー貯蔵箱が備えられる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、半導体用スラリー供給装置と真空発生手段に遠心分離機を設けて、流入される圧縮空気内に含まれているスラリーを遠心分離させ、純粋な圧縮空気のみ真空発生手段に流入されるようにすることによって、スラリー液の流入による詰まり現象を防止し、設備損失や工程損失が発生することを未然に防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施例による配管詰まり防止手段が備えられた半導体用スラリー供給装置を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施例による配管詰まり防止手段が備えられた半導体用スラリー供給装置の真空発生装置の構成を示す例示図である。
【図３】本発明の一実施例による配管詰まり防止手段が備えられた半導体用スラリー供給装置の遠心分離手段の構成を示す平面図である。
【図４】本発明の一実施例による配管詰まり防止手段が備えられた半導体用スラリー供給装置の遠心分離手段の構成を示す側面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施例による配管詰まり防止手段が備えられた半導体用スラリー供給装置を示す構成図であり、図２は本発明の一実施例による配管詰まり防止手段が備えられた半導体用スラリー供給装置の真空発生装置の構成を示す例示図である。
【００１９】
図１に示したように、本発明の配管詰まり防止手段が備えられた半導体用スラリー供給装置は、貯蔵タンク１０、加圧ベッセル２１,２２、真空発生手段３０、及び遠心分離手段４０から構成される。
【００２０】
前記加圧ベッセル２１,２２は複数からなり、貯蔵タンク１０に並列連結され、スラリーの供給を受けてＰＯＵ（Ｐｏｉｎｔ  ｏｆ  Ｕｓｅｒ；供給出口）に排出する役割をする。
【００２１】
このとき、加圧ベッセル２１,２２へのスラリーの提供は、真空発生手段３０から提供される真空圧力(負圧力)によってなされる。すなわち、真空発生手段３０は、加圧ベッセル２１,２２に配管を介して各々連結され、加圧ベッセル２１,２２の内部に真空圧力が作用されるようにする。これにより、加圧ベッセル２１,２２に配管で連結された貯蔵タンク１０のスラリーが真空圧により加圧ベッセル２１,２２に流入される。このとき、真空発生手段３０に適用される圧縮ガス(真空圧力形成ガス)には、Ｎ２ガスや天然ガスが適用される。
【００２２】
図２に示したように、この真空発生手段３０は、真空ポート３１の両側にノズル３２とディフューザー３３とが結合された構造で提供される。このとき、ノズル３２とディフューザー３３との間にはオリフィス３６が形成され、供給路３５を介してＮ２ガスが供給されると、ディフューザー３３の排出路３４を介して排気されるが、真空ポート３１内にはオリフィス３６によって排出路３４の入口に流入される気体の流れ(オリフィス領域と排出路の出口側の圧力差によって発生；ベンチュリー効果)が形成され、真空ポート３１内に負圧を発生させる。これにより、流入路３７に連通された加圧ベッセル２１,２２内に真空圧力を発生させることができる。
【００２３】
一方、加圧ベッセル２１,２２で真空圧が発生されると、加圧ベッセル２１,２２にスラリーが供給される過程でスラリー液が真空ポート３１まで流入される現象が時々発生する。前述した従来の問題のように、スラリー粒子が真空ポート３１を介して流入され、オリフィス３６や排出路３４に固着することを防止するために、本発明では遠心分離手段４０をさらに提供する。
【００２４】
図３は本発明の一実施例による配管詰まり防止手段が備えられた半導体用スラリー供給装置の遠心分離手段の構成を示す平面図であり、図４は本発明の一実施例による配管詰まり防止手段が備えられた半導体用スラリー供給装置の遠心分離手段の構成を示す側面図である。
【００２５】
図３と図４に示したように、遠心分離手段４０は円筒形の筒体４６にスラリー貯蔵箱４２が備えられた構造で提供される。このとき、筒体４６の側面には吸入口４３が形成され、この吸入口４３に垂直に筒体４６の上部には排出口４４が形成される。また、吸入口４３は加圧ベッセル２１,２２と各々連結され、排出口４４は真空発生手段３０と連結される。
【００２６】
また、筒体４６は、下端４１に向かうほど狭くなる形態をなし、内周面に傾斜面４５が形成されるように構成される。これにより、下部に向かうほど筒体４６の幅が狭くなるため、渦巻き発生時に傾斜面４５に沿って回転加速度が増加される。もちろん、筒体４６を上下直径の同一な円筒形に形成することも可能である。
【００２７】
また、筒体４６の下端４１にはスラリー貯蔵箱４２が連結され、遠心力によって分離されたスラリーが重力によって下降することにより、最終的に貯蔵される。このとき、スラリー貯蔵箱４２は筒体４６から着脱可能であって、貯蔵されたスラリーを簡便に処理することができる。
【００２８】
このような構成を有する遠心分離手段４０の作用は、まず、吸入口４３を介して圧縮空気とともにスラリーが流入されると、筒体４６の内周面に沿って渦巻き(サイクロン現象)を起こしながら排出口４４を介して圧縮空気が抜け出る。これは、図３に示したように、吸入口４３が筒体４６の側面縁に設けられ、吸入口４３と排出口４４が互いに垂直に配置されることにより、円筒形の筒体４６内で吸入された圧縮空気が筒体４６の内周面に沿って加速され、渦巻き(渦流)を起こしながら排出口４４を介して排気される流れを有する。
【００２９】
このように筒体４６の内部で流入された圧縮空気が渦巻きを起こすと、遠心力によって比較的重量のスラリーは外側に押し出される。このとき、スラリーは筒体４６の傾斜面４５に沿って回転するが、スラリーは重量によってさらに下端４１側に回転しながら沈降(下降)し、結局は、スラリー貯蔵装置４２に貯蔵される。
【００３０】
一方、純粋圧縮空気(スラリーが分離された圧縮空気)は、筒体４６の中心側に集中し、排出口４４を介して真空発生手段３０に流入される。このとき、排出口４４を介して排出される圧縮空気は、スラリーが含有されていない純粋な圧縮空気が排出されるため、真空発生手段３０にスラリーが流入され、固着することによって発生する詰まり現象を未然に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上では本発明を特定の実施例について図示し、説明したが、本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者なら、請求範囲に記載された本発明の技術的思想の要旨を逸脱しない範囲で、いくらでも多様に変更して実施することができるのである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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