(57)【要約】【課題】  洗浄液等の液体を多量に無駄にすることなく、しかも正確に成分調整のできる液体の成分調整方法を提供する。【解決手段】  成分制御装置４は、バッチ的に液体の成分を調整している。まず、使用設備が運転中か否かを判断し、運転中である場合には、一定時間間隔で原液の補充を行う。その際に、成分測定装置５より液体の成分値を入力し、その値に応じて、原液の補充量を決定する。使用装置が運転中でないときは、成分測定装置５で測定された成分のうち、目標値より不足している成分の原液を補充することにより成分調整を行う。【選択図】  図１
2005340313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２種類以上の液体をタンク内で混合して使用設備に供給する液体供給装置において、前記液体の成分を調整する方法であって、前記使用設備が動作していないときには、測定された前記液体の成分に応じて、濃度が低下している原液のみを前記タンクに供給することで前記液体の濃度を調整し、前記使用設備が作動しているときは、測定された前記液体の成分に応じて、原液の供給量の比を調整することで前記液体の濃度を調整することを特徴とする液体の成分調整方法。
【請求項２】
請求項１に記載の液体の成分調整方法であって、前記使用設備が動作していないときに、測定された前記液体の成分と目標成分の差が所定以上あるときは、前記使用設備が動作していないときに行う液体の成分調整を行わないことを特徴とする液体の成分調整方法。
【請求項３】
請求項１に記載の液体の成分調整方法であって、測定された前記液体の成分と目標成分の差が所定以上あるときは、前記タンク内の液体を所定量だけ強制的に排出するプロセスを有することを特徴とする液体の成分調整方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の液体の成分調整方法であって、前記使用設備が動作していないときに、原液の供給が開始された場合、それが終了するまで、前記使用設備の運転を停止することを特徴とする液体の成分調整方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４に記載の液体の成分調整方法により成分を調整された洗浄液を、研磨前後のウエハの洗浄に用いていることを特徴とするＣＭＰ研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にＣＭＰ研磨装置においてウエハの洗浄に用いられる薬液等の、液体の成分を調整する方法、及びＣＭＰ研磨装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の高集積化、微細化に伴って、半導体製造プロセスの工程は、増加し複雑になってきている。これに伴い、半導体デバイスの表面は、必ずしも平坦ではなくなってきている。半導体デバイスの表面に於ける段差の存在は、配線の段切れ、局所的な抵抗の増大などを招き、断線や電気容量の低下をもたらす。また、絶縁膜では耐電圧劣化やリークの発生にもつながる。
【０００３】
一方、半導体集積回路の高集積化、微細化に伴って、光リソグラフィに用いられる半導体露光装置の光源波長は短くなり、半導体露光装置の投影レンズの開口数、いわゆるＮＡは大きくなってきている。これにより、半導体露光装置の投影レンズの焦点深度は、実質的に浅くなってきている。焦点深度が浅くなることに対応するためには、今まで以上に半導体デバイスの表面の平坦化が要求されている。
【０００４】
このような半導体デバイスの表面を平坦化する方法としては、化学的機械的研磨（Chemical Mechanical PolishingまたはChemical Mechanical Planarization、以下ではＣＭＰと称す）技術が広く行われている。現在、ＣＭＰ技術はウエハの全面を平坦化できる唯一の方法である。
【０００５】
ＣＭＰはウエハの鏡面研磨法を基に発展しており、図２に示すようなＣＭＰ装置を用いて行われている。図２において、１１は研磨パッド、１２は研磨パッド保持部（研磨ヘッド）、１３は研磨対象物であるウエハ、１４は研磨定盤、１５は研磨液（スラリー）、１６は研磨液供給部である。研磨パッド１１としては、シート状の発泡ポリウレタンが多く用いられている。
【０００６】
ウエハ１３は研磨定盤１４の上に固定され、研磨定盤１４と共に回転している。研磨パッド１１は研磨ヘッド１２に固定され、研磨ヘッド１２の回転・揺動と共に回転・揺動される。そして、ウエハ１３に所定の圧力で押し付けられる。この状態で、研磨液１５が研磨液供給部１６からウエハ１３上に供給される。研磨液１６はウエハ１３上で拡散し、研磨パッド１１とウエハ１３の相対運動に伴って研磨パッド１１とウエハ１３の間に入り込み、ウエハ１３の被研磨面を研磨する。即ち、研磨パッド１１とウエハ１３の相対運動による機械的研磨と、研磨液１５の化学的作用が相乗的に作用して良好な研磨が行われる。
【０００７】
このようなＣＭＰ研磨装置においては、ＣＭＰ研磨前、ＣＭＰ研磨後のウエハを洗浄するための洗浄装置が並設されているのが普通である。このような洗浄装置においては、ウエハを回転させながら、その表裏面に洗浄液を供給し、回転ブラシにより表裏面の洗浄を行うようになっている。
【０００８】
このような目的に使用される洗浄液は、通常２種類以上の薬液を混合して製造されているが、メーカー側で所定の成分に調整してユーザーに供給する場合と、洗浄装置の付属設備として設けられた薬液混合装置により混合されて使用される場合がある。後者の場合には、決められた薬液を予め所定の割合でタンク内に注入し、混合することにより成分調整を行うバッチ処理による、薬液の成分調整が行われていた。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−６７７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、バッチ処理による成分調整による場合、使用中に経時変化により成分が目標値から外れてくる場合がある。このような場合には、成分の調整を行うためには、一旦設備を停止し、タンク内の洗浄液を排出してから、再び薬液を予め所定の割合でタンク内に注入し、混合する必要があり、その分洗浄液が無駄になるという問題点があった。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、洗浄液等の液体を多量に無駄にすることなく、しかも正確に成分調整のできる液体の成分調整方法、及びこの方法により調整された洗浄液を使用したＣＭＰ研磨装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するための第１の手段は、２種類以上の液体をタンク内で混合して使用設備に供給する液体供給装置において、前記液体の成分を調整する方法であって、前記使用設備が動作していないときには、測定された前記液体の成分に応じて、濃度が低下している原液のみを前記タンクに供給することで前記液体の濃度を調整し、前記使用設備が作動しているときは、測定された前記液体の成分に応じて、原液の供給量の比を調整することで前記液体の濃度を調整することを特徴とする液体の成分調整方法（請求項１）である。
【００１３】
本手段においては、フィードバック制御により、リアルタイムに液体の成分調整を行っている。そして、通常の状態、使用設備が作動している状態では、測定された液体の成分に応じて、タンクへの原液の供給量の比を調整するようにしているので、精密な制御を行うことができる。
【００１４】
一方、使用設備が作動していない状態では、濃度が低下している原液のみを前記タンクに供給することで前記液体の濃度を調整しているので、タンクレベルを不必要に上げることなく、液体の成分を調整することができる。この場合、液体の成分値が目標範囲に入った場合には、原液の供給を停止した状態にすることは言うまでもない。
【００１５】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記使用設備が動作していないときに、測定された前記液体の成分と目標成分の差が所定以上あるときは、前記使用設備が動作していないときに行う液体の成分調整を行わないことを特徴とする液体の成分調整方法（請求項２）である。
【００１６】
前記使用設備が動作しておらず、しかも、測定された前記液体の成分と目標成分の差が所定以上あるときには、不足している成分の原液を多量に供給する必要があり、そのために、タンクのレベルが上がりすぎる恐れがある。よって、本手段においては、このような場合には制御を行わないようにしている。
【００１７】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段であって、測定された前記液体の成分と目標成分の差が所定以上あるときは、前記タンク内の液体を所定量だけ強制的に排出するプロセスを有することを特徴とするもの（請求項３）である。
【００１８】
測定された前記液体の成分と目標成分の差が所定以上あるときには、そのような液体を使用設備に送出することは好ましくなく、できるだけ速く目標成分値に調整する必要がある。本手段においては、このような場合、タンク内の液体を所定量だけ強制的に排出するようにしているので、残った液体の量が少なくなり、それだけ速く目標成分値に調整することが可能となる。又、タンク内の液体のレベルが上がりすぎることを防止することができる。
【００１９】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、前記使用設備が動作していないときに、原液の供給が開始された場合、それが終了するまで、前記使用設備の運転を停止することを特徴とするもの（請求項４）である。
【００２０】
前述のように、使用設備が作動していない場合には、不足している成分のみを補充するように制御が行われるが、この場合、予めどの程度の量の補充を行うかを決定して、その分の補充を行うのが普通である。このような場合に、原液の補充中に使用設備への液の送出が開始されると、濃度比が変化し、濃度補正精度が保てなくなる可能性がある。本手段においては、このようなことを避けるため、原液の供給が開始された場合、それが終了するまで、前記使用設備の運転を停止するようにしている。
【００２１】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第１の手段から第４の手段のいずれかの液体の成分調整方法により成分を調整された洗浄液を、研磨前後のウエハの洗浄に用いていることを特徴とするＣＭＰ研磨装置（請求項５）である。
【００２２】
本手段においては、正確に成分調整された洗浄液でウエハの洗浄を行うことができるので、確実な洗浄効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、洗浄液等の液体を多量に無駄にすることなく、しかも正確に成分調整のできる液体の成分調整方法、及びこの方法により調整された洗浄液を使用したＣＭＰ研磨装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の１例である液体の成分調整方法を説明するための図である。
【００２５】
タンク１には、原液Ａ、原液Ｂ、原液Ｃが供給され、混合されてポンプ２により使用設備に供給されている。各原液の供給ラインには、流量測定装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃが設けられており、その出力は、成分制御装置４に入力されている。又、タンク１には、成分測定装置５と、レベル計６が設けられており、これらの出力も成分制御装置４に入力されている。成分制御装置４には、この他に使用設備が運転中か停止中かを示す信号が入力されている。
【００２６】
この実施の形態においては、成分制御装置４は、バッチ的に液体の成分を調整している。まず、使用設備が運転中か否かを判断し、運転中である場合には、一定時間間隔で原液の補充を行う。その際に、成分測定装置５より液体の成分値を入力し、その値に応じて、原液の補充量を決定する。
【００２７】
例えば、目標とする液体Ａ、Ｂ、Ｃの成分比がＸＡ：ＸＢ：ＸＣ（ＸＡ＋ＸＢ＋ＸＣ＝１）であった場合に、実測された成分比がＸＡ±σ、ＸＢ±σ、ＸＣ±σ内（以下「許容誤差内」という）に入っていれば、原液の補充量比をＸＡ：ＸＢ：ＸＣのままとする。もし、この中に入っていない場合に、実測された成分比がＸＡＲ：ＸＢＲ：ＸＣＲ（ＸＡＲ＋ＸＢＲ＋ＸＣＲ＝１）であったとすると、例えば、原液の補充量比を（２ＸＡ−ＸＡＲ）：（２ＸＢ−ＸＢＲ）：（２ＸＣ−ＸＣＲ）とする。原液全体の補充量は一定値としておく。
【００２８】
このようにして、各原液毎の補充量が決定されると、成分制御装置４は、各原液に対応する供給開閉弁７Ａ、７Ｂ、７Ｃを開とする信号を送り、各原液をタンク１内に供給する。そして、流量測定装置３Ａ、３Ｂ、３Ｃからの信号を入力し、決定された量の原液が供給されたときに、それぞれ対応する供給開閉弁７Ａ、７Ｂ、７Ｃを閉とする信号を送り、原液の供給を停止する。
【００２９】
このような制御は、タンク１のレベル制御と関連付けて行うことが好ましい。例えば、レベル計６からの信号を入力し、タンク１内の液体のレベルが第１の所定値以上である場合には、測定された成分が許容誤差内に入っていれば、原液の供給を行わず、許容誤差内に入っていない場合には、排出弁８を開としてタンク１内の液体のレベルを第２の所定値まで下げ、その上で原液の供給を行うようにしてもよい。
【００３０】
逆に、タンク１内の液体のレベルが第３の所定値以上である場合には、測定された成分が許容誤差内に入っていれば、原液の供給を行わず、許容誤差内に入っていない場合に原液の供給を行うようにしてもよい。
【００３１】
さらに、タンク１内の液体のレベルに応じて、全体としての原液の供給量や比率を決定するようにしてもよい。
【００３２】
成分制御装置４は、使用設備が運転中でないときは、成分測定装置５で測定された成分のうち、目標値より不足している成分の原液を補充することにより成分調整を行う。則ち、測定された成分が許容誤差内にあるときは、特別の制御は行わない。測定された成分が許容誤差内にないとき、タンク１内の液体のレベルから計算された液体量を勘案し、液体を目標成分とするために必要な原液の補充量を計算する。
【００３３】
例えば、目標とする液体Ａ、Ｂ、Ｃの成分比がＸＡ：ＸＢ：ＸＣ（ＸＡ＋ＸＢ＋ＸＣ＝１）であった場合に、実測された成分比ＸＡＲ：ＸＢＲ：ＸＣＲ（ＸＡＲ＋ＸＢＲ＋ＸＣＲ＝１）であったとし、ＸＡＲとＸＢＲが目標値を下回っていたとすると、原液Ａと原液Ｂのみを補充する。その量をそれぞれＶＡ、ＶＢとし、現在タンク１の中にある液体の量をＶとすると、ＶＡ、ＶＢが以下の関係を満たすように、ＶＡ、ＶＢを定める。
（Ｖ＊ＸＡＲ＋ＶＡ）：（Ｖ＊ＸＢＲ＋ＶＢ）：Ｖ＊ＸＣＲ
＝ＸＡ：ＸＢ：ＸＣ
このようにして、各原液毎の補充量が決定されると、成分制御装置４は、各原液に対応する供給開閉弁７Ａ、７Ｂを開とする信号を送り、各原液をタンク１内に供給する。そして、流量測定装置３Ａ、３Ｂからの信号を入力し、決定された量の原液が供給されたときに、それぞれ対応する供給開閉弁７Ａ、７Ｂを閉とする信号を送り、原液の供給を停止する。
【００３４】
このようにして原液を補充した場合に、タンク１内の液体のレベルがその上限値を超えてしまう場合がある。このような場合には、成分制御装置４は、原液を補充する前に、排出弁８を開として、所定量の液体を排出し、タンク１内の液体のレベルを下げてから原液の補充を行うようにする。原液供給後の液体の総量は、（Ｖ＋ＶＡ＋ＶＢ）となるので、これから、タンク内のレベルが上限値を超えるかどうかを判定することができる。
【００３５】
液体のレベルを下げてから原液の補充を行う動作を、実測成分と目標成分の差が所定値以上となった場合に行うようにしてもよい。通常の場合、レベル制御によりタンク１内の液体のレベルは所定範囲に保たれているので、実測成分と目標成分の差が所定値以上になると、原液の補充量が多くなり、補充後の液体のレベルが上限を超える可能性が大きいからである。さらに、実測成分と目標成分の差が所定値以上となった場合には、使用設備停止中の成分制御を行わないようにしてもよい。なお、原液補充中はレベル制御は行わないようにする。レベル制御における原液補充動作と、成分調整のための原液補充動作が干渉しないようにするためである。
【００３６】
原液の補充が終了してから、タンク１内の液体の成分が均一になる時間だけ待って、再び成分値を測定し、それが許容誤差以内に入っていない場合には、再び、上記の制御を繰り返すようにする。
【００３７】
又、原液の補充を行っている間、又はそれに加えて成分が安定するまでの間は、使用設備の運転を停止する信号を使用設備の制御装置に送出することが好ましい。これにより、成分の不安定な液体が、使用設備に供給されることを防止することができる。
【００３８】
以上の説明においては、使用設備の運転中においても原液の補充はバッチ処理で行っていた。則ち、所定時間毎に、成分測定値を入力し、それに応じて原液をバッチ処理的に補充していた。
【００３９】
しかし、原液供給ラインに流量制御装置を設け、かつ、タンク１の液体レベルの制御を連続制御とすることにより、原液の供給を連続的に行うこともできる。則ち、レベル制御系は、タンク１内の液体レベルを一定値又は所定範囲内に保つように原液を供給するような制御系とし、成分調整系は、その際の原液の混合比率を成分測定値に応じて変更するようにする。
【００４０】
このようにすると、使用設備の運転中には、タンク１内の液体レベルを一定値又は所定範囲内に保ちながら、液体の成分を所定範囲に保つことが可能となる。使用設備の運転が停止されると、タンク１内の液体のレベルが上昇し、それに応じて、原液の供給が停止される。
【００４１】
本発明の実施の形態であるＣＭＰ研磨装置の構成は、図２に示した従来のＣＭＰ研磨装置と変わるところはなく、ただ、それに付随する洗浄装置の洗浄液に、本発明の液体の成分調整方法によって成分が調整された洗浄液を使用しているところのみが異なるだけなので、その説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態の１例である液体の成分調整方法を説明するための図である。
【図２】ＣＭＰ研磨装置の構成の概要を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…タンク、２…ポンプ、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…流量測定装置、４…成分制御装置、５…成分測定装置、６…レベル計、７Ａ，７Ｂ，７Ｃ…供給開閉弁、８…排出弁
【図１】
2005340313.tif 000003
【図２】
2005340313.tif 000004