(57)【要約】【課題】CMPにて使用するスラリーが、例え凝集性、沈降性であっても、巨大粒子の発生が促進されることなくCMPに最適なスラリーを供給することができる方法とその装置を提供する。【解決手段】混合する流体を所定の流量とする流量制御部と、所定の流量とした流体同士を同一流路に流すことにより混合する混合部とを有し、混合して直ちにCMP研磨部に送液することができるから、多量の巨大粒子の発生を回避した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合する流体を所定の流量とする流量制御部と、所定の流量とした流体同士を合流させ同一流路に流すことにより混合する混合部と、を有することを特徴とする２種以上の流体のインライン供給装置。
【請求項２】
混合する流体を所定の流量とする流量制御部と、所定の流量とした流体同士を合流させ同一流路に流すことにより混合する混合部とを有し、該混合部は、ＣＭＰの処理部直前に設けることを特徴とするＣＭＰスラリーの供給装置。
【請求項３】
前記流量制御部が、ポンプ脈動を抑える減圧弁と、流量計と、流量調整ピンチ式バルブと、前記流量計からの信号を処理し前記ピンチ式バルブを制御する電気制御と、から構成される請求項２記載の装置。
【請求項４】
CMPスラリー、添加剤薬液及び純水とを、CMPの処理部直前において同一流路に流すことにより混合する請求項２又は３記載の装置。
【請求項５】
CMPスラリーと添加剤薬液とを前記流量制御部の直前で別々に循環させる配管と、該CMPスラリーと添加剤薬液とをそれぞれ別々に収容する攪拌機構を有するドラムを具備する請求項２〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
パイプ内を流れるCMPスラリーと添加剤薬液とを、流量制御部で所定の混合割合となるように流量を制御した後、同一流路に流すことにより混合して、ＣＭＰの処理部に供給することを特徴とするＣＭＰスラリーの供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体分野でのCMPに用いられるスラリーの供給装置と供給方法に係り、特にセリア系やアルミナ系等の沈降性の高いスラリーを送るのに好適なCMPスラリーの供給装置と供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のCMPスラリーの供給方法とその装置には、沈降性の高いスラリーの場合、10〜20リットル程度の原液タンクにて供給され、送液タンクに移送する直前に個別に攪拌を行う方法がとられていた。
【０００３】
また、従来の方法とその装置には、スラリー原液、添加剤薬液及び純水とを混合する供給タンクを具備し、あらかじめスラリーと添加剤とを混合して供給する方法が採用されていた。そして、供給タンクからは、吐出したスラリーを再び供給タンクに戻す循環用の配管と、この循環用の配管から分岐してCMPにスラリーを供給する配管とを具備するいわゆる大循環〜CMP内ローラーチューブポンプ抜き出しテーブル供給方式が採用されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかして、10〜20リットル程度の原液タンクでは、頻繁に原液タンクを交換しなければならないので、量産工場では生産に支障をきたす場合がありながら、200リットルドラムはスラリーの砥粒成分の沈降が生じてしまうため利用できない問題があった。
【０００５】
また、原液タンクからの移送先である供給タンクは、常にスラリーが貯液、攪拌されていたため、タンク内壁や蓋への飛散によりスラリーが凝集・乾燥し、巨大粒子化した砥粒がCMP部まで送液されてしまうため、ウェーハにダメージを与える問題もあった。
【０００６】
また、調合する供給タンクを具備するものでは、スラリーの種類によっては、添加剤としての薬液をあらかじめ混ぜてしまうと、化学的作用により凝集が促進されるものがあるため、これがウェーハへのダメージを与える問題も生じていた。
【０００７】
また、チューブをしごきながら抜き取りするローラチューブ方式では、チューブ自体が使用していくにつれて発塵し、これがウェーハへのダメージを与える問題も生じていた。
【０００８】
このようなウェーハへのダメージを回避するため、配管内の複数箇所にフィルターを設けて、巨大粒子化した砥粒等を除去する方法がとられているが、巨大粒子は多量に発生するので、フィルターを頻繁に交換しなければならならなかったので、作業能率が上がらないと共にコスト高になる問題があった。
【０００９】
そればかりか、前記供給タンクは、一方の供給タンク内のCMPスラリーがなくなる前に他方の供給タンクに切り替える必要があるため２個設置しなければならないことと、凝集したCMPスラリーの循環用の配管を必要とすることから、装置が大型化する問題があった。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題点を一挙に解決しようとするものであり、CMPに使用するスラリーが、例え凝集性、沈降性であっても、巨大粒子の発生が促進されることなく常にCMPに最適なスラリーを供給することができる方法とその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】
【００１１】
上記目的に沿う本発明の構成は、混合する流体を所定の流量とする流量制御部と、所定の流量とした流体同士を同一流路に流すことにより混合する混合部と、を有することを特徴とする。本発明の装置は、主としてCMPスラリーの供給用として使用されるが、水と弗酸のような２種以上の流体のインライン混合に適用することもできる。
【００１２】
本発明のＣＭＰスラリーの供給装置は、所定の流量とする流量制御部と、所定の流量とした流体同士を同一流路に流すことにより混合する混合部とを有し、該混合部は、ＣＭＰの処理部直前に設けることを特徴とする（請求項２）。CMPの処理部直前とは、CMPスラリーと添加剤とを混合後CMPの処理部に移送するまでに、ウェーハにダメージを与えるような凝集が生じない距離の意味である。
【００１３】
前記流量制御部は、ポンプ脈動を抑える減圧弁と、流量計と、流量調整ピンチ式バルブと、前記流量計からの信号を処理し前記ピンチ式バルブを制御する電気制御と、から構成するのが好ましい（請求項３）。このように構成することにより、これまでウェーハへのダメージを与える原因の一つであったローラーチューブポンプを使用することなく、CMPに最適なスラリーを制御して供給することが可能になる。
【００１４】
CMPスラリー、添加剤薬液及び純水とを、CMPの処理部直前において同一流路に流すことにより混合するのが好ましい（請求項４）。
【００１５】
このように構成することにより、従来の供給タンクで発生していた凝集・乾燥し巨大粒子化した砥粒の発生を完全に抑えることができるほか、CMPスラリーを循環させる必要もなくなるので、装置を小型化することもできる。
【００１６】
CMPスラリーと添加剤薬液とを前記流量制御部の直前で別々に循環させる配管と、該CMPスラリーと添加剤薬液とをそれぞれ別々に収容する攪拌機構を有するドラムを具備するのが好ましい（請求項５）。このように構成することにより、量産工場に最適なドラム容量である200リットルのスラリードラムを使用することができ、頻繁に行っていたドラム交換作業が1/5から1/10回に減り、且つドラム内を高速攪拌翼で攪拌することによって、スラリーの状態をCMPにとって最適な状態に維持することが可能になる。
【００１７】
本発明のＣＭＰスラリーの供給方法は、CMPスラリーと添加剤薬液とを、流量制御部で所定の混合割合となるように流量を制御して同一流路に流すことにより混合した後、ＣＭＰの処理部に供給することを特徴とする。
【００１８】
要するに本発明は、添加剤をあらかじめ混合すると、添加剤の作用により凝集が促進されるスラリーであっても、CMPの処理部直前で添加剤と混合するので、CMPに最適なスラリーを供給することが可能になるようにしたことを要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、CMPにて使用するスラリーが例え凝集性、沈降性で大容量ドラムで供給される場合であっても、CMPの処理部直前で添加剤と混合するので、凝集、沈降の発生が促進されないから、量産工場の生産性に支障をきたさずにCMPに最適なスラリーを供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の実施の形態を図１から図４に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、本発明にかかるCMPスラリーの供給装置の一例を示す配管構成図である。
【００２２】
図１に示すように、この装置では、スラリー原液又は薬液の入ったドラム１，２と、スラリーを攪拌する攪拌機４とスラリーと薬液添加剤とを循環送液するポンプ３とを具備している。ドラム１，２の一方にスラリー原液、他方に薬液が収容されている。薬液収容用ドラムには、攪拌機４は特に必要としないが、このようにすれば、スラリー原液をいずれのタンクにも収容することができる。スラリー原液又は薬液は、流量制御部８へのバルブ６，６の直前とドラム１，２との間を循環するようになっている。
【００２３】
工場から給液される純水１１は、純水導入用のバルブ５から導入され、スラリー用バルブ６と流量制御部８の洗浄用として使用される。また、純水導入用のバルブ５とスラリー用バルブ６とを、一体のバルブマニホールド２１とすることによって、液溜りのないCMPに最適なスラリーを供給することができる。尚、一般には、スラリー用バルブ６，６の一方をスラリー用、他方を薬液（添加剤）用として使用するが、両方をスラリー用として使用することもできる。
【００２４】
流量制御部８は、ポンプ脈動を抑える減圧弁１０１、流量計１０２、流量調整ピンチ式バルブ１０３及び前記流量計１０２からの信号を処理しピンチ式バルブ１０３を制御する電気制御１０４とから構成されている。
【００２５】
別々の流量制御部８を通ったスラリー原液と薬液とは、混合部９で合流して同一配管内を通ってCMP研磨部１０に送られて、処理対象ウェーハ５１の研磨に供される。尚、この同一配管内で、純水導入用バルブ５から、減圧弁１０１、流量計１０２及びバルブ７を通った希釈用純水１１と混合される。
【００２６】
また、スラリー原液、薬液ドラム１，２は、それぞれ二本立ての切り替え式とすることによって、途切れることの無い給液が可能となる。
【００２７】
図２は、本発明のCMPスラリーの供給装置の他の実施例を示す配管構成図である。図１と重複する名称は、符号ａを付して表記する。
【００２８】
図２に示すようにこの実施例では、スラリー原液もしくは薬液の工場給液受け入れ１５，１６と純水受け入れ１１ａと、スラリーもしくは薬液の希釈用純水導入バルブ７ａ、流量制御部８ａ、ウェーハ処理部１２、薬液濃度計１３及び処理対象ウェーハ５１ａを具備した例を示す。本実施例の装置では、ＣＭＰスラリーに換えて、過酸化水素水、弗酸などの無機薬液を流量制御し、処理部への供給に好適に使用することもできる。薬液濃度計１３によって、スラリー若しくは薬液が所定の濃度になっていることを確認できる。
【００２９】
図３は、本発明にかかるＣＭＰスラリーの供給装置の他の実施例を示す配管構成図である。図１、図２と重複する名称は符号ｂを付して表記する。
【００３０】
図３に示すようにこの実施例では、スラリー原液もしくは薬液の工場給液受け入れ１５ｂ、１６ｂと純水受け入れ１１ｂと、スラリーもしくは薬液の希釈用純水導入用バルブ７ｂ、流量制御部８ｂ、ＣＭＰ研磨部もしくは洗浄部などのウェーハ処理部１２ｂ、成分濃度計１３ｂ、処理対象ウェーハ５１ｂ、調合後の貯液槽１７、攪拌機４ｂ、循環及び送液ポンプ１８、循環及び送液切り替えバルブ１９とから構成した例を示す。本実施例では、処理部直前に貯液槽１７を設置し濃度をモニター測定することによって、さらに安定した濃度のCMPスラリーをＣＭＰ処理部、洗浄部へ送液することができる。
【００３１】
図４は、本発明の流量制御部の応答性と流量安定性を表したものである。横軸ｃは時間経過を表わし単位は秒である。縦軸ｄは流量を表わし単位は毎分１立方センチメートルである。測定は、毎分１００立方センチメートルを時間０秒でスタートし、６０秒後に停止、さらに３０秒後にスタートし、６０秒後停止を各流量ごとに３回ずつ行い、毎分１００（ｇ）、２００（ｆ）、３００立方センチメートル（ｅ）の流量設定で流し、実流量を測定しグラフに重ねて表記した。スタート後各流量ごとに若干異なるが８秒後に目標流量に達した。図４から明らかなように、本発明においては目標濃度に対し、±０．２から２．０パーセントの範囲で制御が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、半導体ＣＭＰプロセスのスラリー供給装置、特に沈降性、凝集性の高いセリアスラリーを研磨装置に送液するスラリー供給装置として有用であるので、利用可能性が高い。
【００３３】
また、これまで秤量槽と調合槽を用いて行っていた供給装置と比較し、装置寸法を小さくでき、槽洗浄の必要がないことからも環境への負荷の少ない装置となるため、セリアスラリー以外の他のスラリーにも産業上の利用可能性は高い。
【００３４】
さらには、スラリーに限らず、二種以上の薬液のインライン混合にも適用可能で、装置寸法を小さくでき、槽洗浄の必要がないことからも産業上の利用可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施例を示す配管構成図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す配管構成図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す配管構成図である。
【図４】本発明の流量制御部の応答性と流量安定性を測定したグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
１  スラリー又は薬液ドラム
２  スラリー又は薬液ドラム
３  スラリー又は薬液送液ポンプ
４，４ｂ攪拌機
５  純水導入バルブ
６  スラリー用バルブ
７，７ａ，７ｂ純水導入バルブ
８，８ａ，８ｂ流量制御部
９  インライン混合部
１０  ＣＭＰ研磨部
１１，１１ａ，１１ｂ工場給液純水
１２，１２ｂ  ＣＭＰ処理部または洗浄部
１３，１３ｂ  成分濃度計
１５，１５ｂ  スラリーまたは工場給液薬液
１６，１６ｂ  スラリーまたは工場給液薬液
１７  貯液槽
１８  循環、送液ポンプ
１９  循環、送液切り替えバルブ
５１，５１ａ，５１ｂ  ウェーハ
１０１  減圧弁
１０２  流量計
１０３  流量調整ピンチ式バルブ
１０４  電気制御
ｃ  時間経過（秒）
ｄ  流量（１&#13220;／分）
ｅ  毎分３００立方センチメートル
ｆ  毎分２００立方センチメートル
ｇ  毎分１００立方センチメートル
【図１】
2005313266.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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