(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学機械研磨装置に、少なくとも砥粒微粒子分散液と添加剤溶液とを含む各液が所望する混合比率で含まれるスラリーを供給するためのスラリー混合供給装置において、
上記各液を夫々に吸引するための各液に対応した数の吸引口と、上記化学機械研磨装置へとスラリーを供給するための排出口とを有し、上記各吸引口から排出口に至る各液の供給経路に、各吸引口から各液を上記混合比率になる特定量で吸引し、吸引した各液を上記排出口側へと吐出させるための供給用ポンプが夫々配置され、且つ、夫々の供給用ポンプの吐出側の供給経路にダンパー及び加圧弁が併設され、
更に、各吸引口から吸引される各液のうちの少なくとも砥粒微粒子分散液を、上記化学機械研磨装置で消費される特定量以上の流量及び圧力で循環させるための手段が上記吸引口の手前側に配置されており、且つ、該手段によって生じる循環液流の圧力変動を測定するための圧力センサーと、上記供給用ポンプからの吐出流量を一定量に保つための、上記圧力センサーからの測定値を用いた上記圧力変動に対する補正機構が組み入れられた上記供給用ポンプの駆動電圧に対する制御装置とが設けられていることを特徴とするスラリー混合供給装置。
【請求項２】
スラリーが、砥粒微粒子分散液と添加剤溶液と純水とを所望する混合比率で含む請求項１に記載のスラリー混合供給装置。
【請求項３】
更に、砥粒微粒子分散液の供給路へ純水を供給するための供給路が設けられていて、砥粒微粒子分散液の供給路を純水で洗浄できるように構成されている請求項１または２に記載のスラリー混合供給装置。
【請求項４】
前記供給用ポンプが、チューブフラム式ポンプである請求項１〜３のいずれか１項に記載のスラリー混合供給装置。
【請求項５】
更に、化学機械研磨装置から、該装置が所望するスラリーの成分混合比率についての情報が、前記供給用ポンプへと伝送されるように構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のスラリー混合供給装置。
【請求項６】
複数台の化学機械研磨装置に夫々が所望するスラリーを供給するスラリー混合供給方法において、各化学機械研磨装置の夫々に請求項１〜５のいずれか１項に記載のスラリー混合供給装置を接続し、その際に、少なくとも砥粒微粒子分散液及び添加剤溶液を含む各液が、各スラリー混合供給装置を介して並列に各化学機械研磨装置に供給されるように配置することを特徴とするスラリー混合供給方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエハ等の基板表面を高精度に研磨し、平坦化する化学機械研磨装置に、少なくとも砥粒微粒子分散液と添加剤溶液とを所望する混合比率で含むスラリーを供給するためのスラリー混合供給装置、及びこれを用いたスラリー混合供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＬＳＩの高集積化、高性能化に伴い、ウエハ等の基板表面を高精度に平坦化するための加工手段としての化学機械研磨（ＣＭＰ）方式が注目されている。かかる方式では、シリカ、アルミナ、ジルコニア、二酸化マンガン、セリア（酸化セリウム）等の微粒子からなる研磨砥粒を、水酸化カリウムやアンモニア等のアルカリ性水溶液や界面活性剤を含む水に分散させた砥粒微粒子分散液（以下、原液スラリーと呼ぶ）に、更に、研磨対象に応じた、界面活性剤や、化学的作用を促進させるための過酸化水素水や硝酸鉄等の酸化剤を含有する添加剤溶液（以下、添加剤溶液と呼ぶ）を混合することで調製したスラリー（研磨砥粒及び添加剤の混合分散溶液であって、実際の研磨処理に用いられるもの）が使用されている。そして、該スラリー中の添加剤溶液と基板との間に生じる化学的作用と、スラリー中の研磨砥粒と基板との間の機械的作用とを複合化させることで、優れた研磨処理を実現している。
【０００３】
例えば、半導体シリコン基板上の層間絶縁膜材料である二酸化珪素膜（酸化膜）を上記化学機械研磨装置によって研磨する場合には、シリカ粒子の分散性の向上と、研磨に最適な粒子の凝集状態を形成するために、シリカ粒子含有の原液スラリーにアルカリ性水溶液、例えば、水酸化カリウム水溶液を添加したスラリーが用いられる。そして、該スラリーを化学機械研磨装置に設置された半導体シリコン基板へと供給し、スラリー中のシリカ粒子と研磨装置の研磨パッドとによる機械研磨によって、上記酸化膜を除去している。
【０００４】
また、配線材料であるタングステン金属膜の研磨においては、アルミナ粒子含有の原液スラリーに、酸化剤として過酸化水素水を添加したアルミナスラリーが用いられている。そして、かかるスラリーを化学機械研磨装置に設置された半導体シリコン基板へと供給することで、タングステン膜表面と過酸化水素とを化学反応させて研磨が容易なタングステン酸化膜を形成させ、該反応生成膜を、研磨砥粒であるアルミナ粒子と研磨装置の研磨パッドとによる機械研磨によって研磨し、配線部以外の不要な部分を除去している。
【０００５】
上記のような化学機械研磨装置へスラリーを供給するための機構としては、従来から、適宜に選択された研磨砥粒を含有する原液スラリーと、界面活性剤や酸化剤等を含む添加剤溶液、更には必要に応じて用いられる希釈用の水とを予め所定の比率で混合し、一時的に貯蔵タンクに蓄液した後、その混合液（スラリー）を研磨装置へ供給する方式が採用されている。しかしながら、この場合に、貯蔵タンク内に蓄液されている間に生じる混合後の時間経過に伴うスラリーの研磨特性の劣化や、スラリー中における研磨微粒子の分散性の低下、或いは、スラリーを構成する成分の混合比率を変更させる場合の可変性や応用性の乏しさによって、処理に適合する良好な状態で、しかも所望する混合比率のスラリーを適確に供給することができないという問題があった。これに対して、例えば、特開２０００−２０２７７４公報に、砥粒水溶液（原液スラリー）と添加溶液とを、研磨装置の研磨定盤に噴射する直前で混合器によって混合し、上記複数の溶液をスラリーとして供給するスラリーの供給装置が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らの検討によれば、上記特開２０００−２０２７７４公報に記載されているスラリーの供給装置では、下記に挙げる課題を有することがわかった。即ち、スラリーの混合精度は、流量計と、それによってフィードバックを受けて開度を調節する定流量弁のみに依存しているが、流量計においては、その精度を考慮した場合に、特に低流量域での誤差が大きく、また、定流量弁においては、原液スラリーの閉塞が懸念され、かかる構成では、所望する処理に適合した特定の混合比率のスラリーを適確に供給することができない場合がある。更に、上記従来の装置においては、複数の溶液はポンプによって装置へと供給されているが、本発明者らの検討によれば、ここで用いられているポンプの脈動（圧力変動）は、定流量弁の一定流量維持に悪影響を及ぼすため、この機構によっては、スラリーの混合精度を高精度に維持することが難しいこともわかった。また、上記従来の装置は、混合する部位に対する洗浄機構を有していないことから、混合液未使用時に、スラリー中の微粒子の沈降や凝集によって装置内配管に閉塞が生じた場合には、これらを除去することができず、特に、スラリーの供給を再開した初期段階において、その混合比率の精度維持に問題が残ることが考えられる。
【０００７】
従って、本発明の目的は、所望する処理に適合した任意の流量で、且つ高精度の混合比率で、劣化のない良好な状態のスラリーを化学機械研磨装置へと適確に供給することが可能なスラリー混合供給装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、所望する処理に適合した任意の流量で、且つ高精度の混合比率で、劣化のない良好な状態のスラリーを複数の化学機械研磨装置へと適確に供給することが可能なスラリー混合供給方法を提供することにある。
更に、本発明の目的は、スラリーの供給を一時停止した状態から再開した場合における初期段階でも、スラリーの混合比率を高精度に維持できるスラリー混合供給装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、下記の本発明によって達成される。即ち、本発明は、化学機械研磨装置に、少なくとも砥粒微粒子分散液と添加剤溶液とを含む各液が所望する混合比率で含まれるスラリーを供給するためのスラリー混合供給装置において、上記各液を夫々に吸引するための各液に対応した数の吸引口と、上記化学機械研磨装置へとスラリーを供給するための排出口とを有し、上記各吸引口から排出口に至る各液の供給経路に、各吸引口から各液を上記混合比率になる特定量で吸引し、吸引した各液を上記排出口側へと吐出させるための供給用ポンプが夫々配置され、且つ、夫々の供給用ポンプの吐出側の供給経路にダンパー及び加圧弁が併設され、更に、各吸引口から吸引される各液のうちの少なくとも砥粒微粒子分散液を、上記化学機械研磨装置で消費される特定量以上の流量及び圧力で循環させるための手段が上記吸引口の手前側に配置されており、且つ、該手段によって生じる循環液流の圧力変動を測定するための圧力センサーと、上記供給用ポンプからの吐出流量を一定量に保つための、上記圧力センサーからの測定値を用いた上記圧力変動に対する補正機構が組み入れられた上記供給用ポンプの駆動電圧に対する制御装置とが設けられていることを特徴とするスラリー混合供給装置である。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態は、上記において、スラリーが、原液スラリーと添加剤溶液と純水とを所望する混合比率で含むスラリー混合供給装置、また、上記において、更に、原液スラリーの供給路へ純水を供給するための供給路が設けられていて、原液スラリーの供給路を純水で洗浄できるように構成されているスラリー混合供給装置、また、上記において、供給用ポンプが、チューブフラム式ポンプであるスラリー混合供給装置、また、上記において、更に、化学機械研磨装置から、該装置が所望するスラリーの成分混合比率についての情報が、供給用ポンプへと伝送されるように構成されているスラリー混合供給装置が挙げられる。
【００１０】
更に、本発明の別の実施形態は、複数台の化学機械研磨装置に夫々が所望するスラリーを供給するスラリー混合供給方法において、各化学機械研磨装置の夫々に、上記いずれかの形態のスラリー混合供給装置を接続し、その際に、少なくとも原液スラリー及び添加剤溶液を含む各液が、各スラリー混合供給装置を介して並列に各化学機械研磨装置に供給されるように配置することを特徴とするスラリー混合供給方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を挙げて、本発明を詳細に説明する。本発明者らは、上記した従来技術の課題を解決すべく鋭意検討した結果、化学機械研磨装置の直前で原液スラリーと添加剤溶液とを混合させる従来のスラリー供給装置では、高精度の混合比率でこれらの溶液を混合させ安定した状態のスラリーを供給することができない場合があることに鑑みて、これらの液を供給する際のポンプからの吐出流量の変動を最小限に抑制できる手段を開発し、ポンプからの吐出流量を安定化させれば、少なくとも原液スラリーと添加剤溶液とを含む各液からなるスラリーの混合比率を、高精度にコントロールできるようになると考え検討した結果、本発明に至った。
【００１２】
本発明者らの検討によれば、混合供給装置内の供給用ポンプへ送液される複数の液には夫々最適圧力条件があり、供給用ポンプの吐出流量特性は、先ず、この送液される各液の圧力変動に依存する。そして、この圧力変動には、各液の送液にポンプを用いた場合等に発生する脈動によるものと、複数台の化学機械研磨装置へ各液を並列に供給する場合における他の研磨装置で液を使用することに対する影響によるものとがある。本発明者らは、これらの圧力変動を最小限とすることが、各液の供給用ポンプからの吐出流量の変動を最小限にする有力な手段となり得ることに着目して開発を行った。その結果、下記の２つの手段が有効であり、これらの手段を用いることで、所望する処理に適合した任意の流量で、且つ高精度の混合比率で、劣化のない良好な状態のスラリーを化学機械研磨装置へと適確に供給することが可能になることを見いだした。
【００１３】
その１つの手段は、供給用ポンプによる送液に伴う脈動を最小限とするためのものである。かかる方法を、図１に基づいて説明する。図１では、ドラム１から供給された原液スラリーＡと、ドラム２から供給された添加剤溶液Ｂとを混合させて、これらの液を所望する特定の液量で化学機械研磨装置１５へと供給する。図１に示した例では、原液スラリーＡ及び添加剤溶液Ｂはいずれもポンプ４によって循環されているが、本発明はこれに限定されず、ポンプを用いずに圧送される場合もある。本発明では、これらの各液から特定量の液を吸引し、化学機械研磨装置１５側へと特定量で吐出して供給する供給用ポンプ５と、該ポンプによって発生する脈動を低減するためのダンパー６を組み合わせて用い、更に、これに加圧弁７を組み合わせて用いる。かかる手段によれば、供給用ポンプ５の脈動が著しく低減され、化学機械研磨装置１５側へと供給される供給用ポンプ５からの吐出液量が安定に維持され、高精度な混合比率のスラリーの供給が可能となる。
【００１４】
更に、もう１つの手段は、供給用ポンプへの駆動電圧に下記の制御機構を組み入れる方法である。かかる方法を、図１に基づいて説明する。この方法では、化学機械研磨装置１５への各液の供給量は、スラリー混合供給装置Ｋへ任意の要求流量として入力され、予め得られたポンプの吐出流量演算式を基にＰＬＣ（Programmable Logic Controller；演算・制御回路、以下ＰＬＣと略記する）１４にて処理されて、供給用ポンプ５へコントローラ１３を介して駆動電圧として伝送される。ここで、前記したように、供給用ポンプ５の吐出流量特性は、該ポンプ５へと吸引されてくる液流の圧力変動に依存する。これに対して、図１に示したように、例えば、供給用ポンプ５へと送液される原液スラリーＡは、研磨砥粒の沈降を防止するために、ポンプ４を介して化学機械研磨装置によって消費される特定量以上の流量及び圧力で循環されている。従って、供給用ポンプ５内へ導入される送液は、どうしても循環させているポンプ４の脈動等によって液流の圧力変動を有するものとなる。そこで、本発明では、供給用ポンプ５の駆動電圧に、上記圧力変動に対する補正機構を組み入れることで、この問題の解決を図る。具体的には、図１に示したポンプ４によって循環している供給用ポンプ５の供給側（１次側）の液流の圧力変動を、センサー８にて常時監視し、該センサー８での測定値をＰＬＣ１４へと伝送し、該測定値を上記演算式の変数として使用することで、補正された演算結果を供給用ポンプ５の駆動電圧へとフィードバックし、これにより供給用ポンプ５の化学機械研磨装置１５への吐出流量が良好な状態となるように補正する。
【００１５】
上記したように、本発明のスラリー混合供給装置Ｋにおける化学機械研磨装置１５への各液の供給機構では、供給用ポンプ５によって所望する特定量の液が吸引されて化学機械研磨装置１５側へと送られるが、その際に、供給用ポンプ５からの吐出状態を、先に述べたダンパー６及び加圧弁７、より好ましくは上記補正機構を組み合わせることで制御する。そして、かかる組み合わせとすることで、各液の混合比率を高精度に保ち、しかも劣化のないスラリーを化学機械研磨装置へと安定供給することを達成する。
【００１６】
更に、本発明では、スラリー混合供給装置の形態を、上記に加えて、原液スラリーの供給路を純水によって洗浄することのできる洗浄機構を有するものとすれば、供給待機時におけるスラリー粒子の沈降・凝集による混合供給装置内配管の閉塞の問題を解決でき、供給を一時停止した後、再開した場合の初期におけるスラリーの混合比率についても、高精度に維持させることが可能となる。更に、上記の純水による洗浄機構は手動操作としてもよいが、自動洗浄機構とすることもできるので、メンテナンス操作をより容易なものとすることが可能である。
【００１７】
また、本発明のスラリー混合供給装置においては、化学機械研磨装置に要求される任意の要求流量を、スラリー混合供給装置本体に直接入力する方式とすることも、スラリーの供給先である化学機械研磨装置からネットワークを使用した外部伝送によって入力する方式とすることもできる。上記外部伝送によって入力する方式を採用すれば、化学機械研磨の状態を観察しながらスラリーの供給状態を適確にコントロールする遠隔操作が可能となるので、操作性の向上、及び研磨する基板の、より完全な平坦度達成が可能となる。
【００１８】
以下、図１及び３を参照しながら本発明にかかるスラリー混合供給装置を更に詳細に説明する。図１は、２液を混合するための２液混合供給装置であり、図３は、３液を混合するための３液混合供給装置である。本発明において、スラリーを構成する混合させる液としては、少なくとも原液スラリーと添加剤溶液とを含むものであればよく、例えば、原液スラリーと２種類以上の添加剤溶液、２種類以上の原液スラリーと添加剤溶液との組み合わせ、或いは、これらと、これらを希釈するための純水との組み合わせ等、複数の液を使用することができる。
【００１９】
図１及び３において、１は、シリカ、アルミナ、セリア等の砥粒微粒子を、界面活性剤等が含まれる水に分散させた状態の原液スラリー（以下、Ａ液と呼ぶ）を封入したドラムであり、２は、Ａ液と混合される界面活性剤や酸化剤等の添加剤溶液（以下、Ｂ液と呼ぶ）を封入したドラムである。３は、純水（以下、Ｃ液と呼ぶ）を封入したドラムを示す。Ｃ液は、図３に示した装置においては、Ａ液またはＢ液を適宜な状態に希釈・混合するため、若しくはＡ液の配管内を洗浄するために使用する。尚、図１に示した２液混合供給装置の場合には、別途、Ａ液の配管内を洗浄するための洗浄用純水Ｗを使用する。４は、Ａ、Ｂ及びＣ液の各液を循環させるためのポンプである。該ポンプ４としては、ダイヤフラムポンプ等の一般的なポンプを用いればよい。また、該ポンプ４に組み合わせて、不図示の脈動低減用のダンパーを配置することも好ましい態様である。
【００２０】
次に、各液の流れを説明する。先ず、Ａ液である原液スラリーは、図１及び３に示したように、ドラム１からポンプ４によって吸引、吐出されて再びドラム１へと戻されて、特定量の液流で循環している。スラリーの構成に使用する各液の中で、特に原液スラリーは、含有されている砥粒微粒子が沈降する恐れがあるので、図１及び３に示した例のように、循環流とした状態から供給用ポンプ５へと送液する構成とすることが好ましい。図１及び３に示した例では、ＰＬＣ１４からの要求流量信号がコントローラ１３にて駆動電圧に変換され、供給用ポンプ５へと伝送されると、供給用ポンプ５が駆動し、特定量の液量で循環しているＡ液がバルブ９を通過して供給用ポンプ５へ送液され、該ポンプ５から吐出される。その際、供給用ポンプ５からのＡ液の吐出液量に対しての、Ａ液の循環液流の圧力変動による影響は、該圧力変動を圧力センサー８によってモニターし、その情報をＰＬＣ１４によって供給用ポンプ５へフィードバックすることで適正化されている。このようにして供給用ポンプ５から特定液量で吐出されたＡ液は、更にダンパー６及び加圧弁７を介することで供給用ポンプ５の脈動が低減されて、Ａ液はこの状態でバルブ１１に到達する。
【００２１】
図１及び３に示した例では、上記Ａ液の場合と同様の方法で、Ｂ液も、ドラム２からポンプ４によって吸引、吐出されて再びドラム２へと戻されて、特定液量で循環されている。しかしながら、Ｂ液である添加剤溶液は、Ａ液である原料スラリーの場合と異なり、種類によっては沈降等の恐れがないため、必ずしもポンプ４によって循環させる必要はなく、ポンプを使用せずに圧送方式で供給用ポンプ５へと送液されるように構成してもよい。Ｂ液の循環若しくは圧送方式による液流の圧力変動の影響は、該圧力変動を圧力センサー８によってモニターし、その情報をＰＬＣ１４によって供給用ポンプ５へフィードバックすることで適正化されている。このようにして供給用ポンプ５から特定液量で吐出されたＢ液は、更にダンパー６及び加圧弁７を介することで、供給用ポンプ５の脈動が低減されて、Ｂ液はこの状態でバルブ１１に到達する。
【００２２】
更に、この場合に、図３に示した３液を混合する系においては、上記のようにして、供給用ポンプ５へと伝送された信号に応じて特定液量で吐出されたＢ液は、ダンパー６及び加圧弁７を介し、必要に応じて設置されている、バルブ１０からＢ液の液路中に送られてくるＣ液との混合器１２を通過してＣ液と混合されて、バルブ１１へと到達する。
【００２３】
図３に示した例では、Ｂ液と混合されるＣ液も、Ａ液と同様にポンプ４によって特定液量で循環されているが、Ｂ液の場合と同様に、ポンプを使用せずに圧送方式で供給用ポンプ５へと送液してもよい。Ｃ液の循環若しくは圧送方式による液流の圧力変動の影響は、Ａ液及びＢ液の場合と同様に、該圧力変動を圧力センサー８によってモニターし、その情報をＰＬＣ１４によって供給用ポンプ５へフィードバックすることで適正化されている。そして、図３に示した例では、供給用ポンプ５へと伝送された信号に応じて特定液量で吐出されたＣ液は、更に、ダンパー６及び加圧弁７を介することで供給用ポンプ５の脈動が低減されて、バルブ１０に到達し、Ｂ液の液路へと送られるように構成されている。
【００２４】
図１及び３に示したように、バルブ１１は、化学機械研磨装置１５の直前に配置されており、ここで、上記で説明したようにして到達されるＡ液及びＢ液を含む各液が混合される。バルブ１１に到達した各液は、その特定液量が、上記した方法で夫々が適正化されて安定した状態となっているので、これらの混合液であるスラリーは、所望する混合比率を良好な状態で達成したものとなる。そして、この状態でスラリー混合供給装置Ｋの排出口から排出されたスラリーは、バルブ１１から化学機械研磨装置１５への液路中に必要に応じて設置された混合器１２を通過して、化学機械研磨装置１５の研磨テーブル１５’へと供給される。
【００２５】
実際に本発明のスラリー混合供給装置Ｋを使用して研磨処理を行なう場合には、図２及び４に示すように、通常、化学機械研磨装置１５を同時に複数台稼動させることが行われる。その場合、上記した各液の循環ラインにスラリー混合供給装置Ｋが複数台接続されて（図２及び４では３台）、図示したように、各化学機械研磨装置１５によって所望する各液が並列に供給される。スラリー混合供給装置Ｋが１台稼動している時と異なり、上記の状態で複数台の混合供給装置Ｋが稼動している時は、混合供給装置Ｋの一次側の循環液または圧送液の流体圧力に変動が生じ、他の混合供給装置Ｋへの流体圧力に変動を及ぼす場合がある。
【００２６】
供給用ポンプ５からの各液の吐出流量特性は、供給用ポンプ５へ吸引される各液の液流の圧力変動に依存するため、混合供給装置Ｋが複数台接続されているために生じる液流の圧力変動は、混合供給装置が１台稼動している場合よりも大きくなる。特に、この問題は、供給用ポンプ５へ吸引される各液を循環流としている場合に大きな問題となる。
【００２７】
従って、混合供給装置Ｋを並列に複数台稼動させる形態においては、先に述べた圧力センサー８によって循環液或いは圧送液の圧力を常時測定し、該測定値をＰＬＣ１４へと伝送し、かかる信号に応じて吐出流量演算式による補正をし、補正された演算結果を信号化して供給用ポンプ５のコントローラ１３にフィードバックする構成とすることが好ましい。この結果、供給用ポンプ５の吐出流量に対する液流の圧力変動による影響は自動補正され、吐出流量が適正化されるので、複数台の化学機械研磨装置へ並列にスラリーを供給する構成においても、高精度の混合比率を達成したスラリーを各化学機械研磨装置に適確に供給することが可能となる。
【００２８】
本発明に使用する供給用ポンプ５としては、定流量ポンプを使用することが好ましい。定流量ポンプとしては、一般的に、チューブフラム式、ベローズ式、ダイヤフラム式のものが使用されているが、本発明では、図５に示したようなチューブフラム式ポンプを用いることが好ましい。チューブフラム式ポンプは、スラリー凝集がなく、ポンプ自身の脈動が他のポンプに比べて小さいという特長を有する。図５に示した概略構成図に従って、チューブフラム式ポンプの構造について説明する。２個のチューブフラム３１ａ及び３１ｂの上下には、夫々逆止弁３２が配置されており、モータ３３の回転によって駆動されるカム３４によってアクチュエーター部のベローズ３６が容積変化することにより、例えば、封入純水のような非圧縮流体３５を介してチューブフラム３１ａ及び３１ｂのポンピング動作が行われる。尚、ＰＬＣ（不図示）からの要求吐出流量信号３７がコントローラ１３にてポンプ駆動電圧３８に変換され、このモータ駆動電圧３８によりモータ３３は回転する。
【００２９】
図５では、チューブフラム３１ａが押された状態にあり、例えば、チューブフラム３１ａ内に特定液量導入されていたＡ液は、Ｐ２（吐出側）に向けて吐出されたところである。この際、チューブフラム３１ａのＰ２側は開口しており、Ｐ１側は逆止弁３２によって閉じられている。これと同時に、もう一方のチューブフラム３１ｂは、アクチュエーター部のベローズ３６の容積変化によってＰ１側において開放された状態にあるため、Ｐ１側からＡ液が特定液量で吸引されてきてチューブフラム３１ｂ内に導入される。この際、チューブフラム３１ｂのＰ２側は逆止弁３２によって閉じられている。このようにして、２個のチューブフラム中に交互に特定量の液体が吸引され、交互にチューブフラム３１ａ及び３１ｂから吐出されることにより特定流量で液体が安定して吐出される。本発明では、供給用ポンプ５の脈動の低減を図るために、供給用ポンプ５から吐出される液を、更にダンパー６及び加圧弁７を通過させている。
【００３０】
本発明で使用するダンパー６としては、供給用ポンプ５の脈動を抑制することができるものであれば、いずれのものも使用できる。例えば、内部が、チューブフラム構造をしており、その内部を流体が通過し、外部から一定圧力のエアーを封入することによりチューブフラムが内部方向へ圧縮され、これにより供給用ポンプ５からの吐出時に流体が与えられた圧力変動を緩衝して脈動を低減し、所望の流量を一定に確保することが可能な構造を有するもの等を使用することができる。
【００３１】
また、本発明で使用することのできる加圧弁７としては、例えば、内部がチューブフラム構造を要しており、その内部を流体が通過し、外部からある圧力でエアーを封入することによりチューブフラムを内部方向へ圧縮するオリフィスの構造を有し、チューブフラムポンプ一次側の流体圧力に対して絞りを行えるもの等を使用することができる。ここで、チューブフラム構造を要した方が、ダンパーの効果が期待できるため、より脈動を緩衝することが可能であり、望ましい。
【００３２】
また、ポンプ４としては、一般的なポンプ、例えば、ダイヤフラム式やベローズ式のポンプから、適宜に選択して使用することができる。
【００３３】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
＜供給用ポンプへ、ダンパー及び／または加圧弁を組み合わせることによる効果の確認＞
図３に示す回路図において、供給用ポンプ５にチューブフラム式ポンプ（（株）イワキ製）を用い、該ポンプ５にダンパー６、更に加圧弁７を組み合わせた混合供給装置を用い、３液（ここでは全て純水を使用）を循環させて、吐出流量の安定性を調べた。この系を参考例１とした。また、比較のために、参考例１に対してダンパー６及び加圧弁７を用いないチューブフラム式ポンプ単体の混合供給装置を参考例２とし、チューブフラム式ポンプにダンパー６のみを組み合わせた混合供給装置を参考例３とした。以上の試験においては、チューブフラム式ポンプへの圧力変動の影響をなくすために、ポンプ４を使用せずに純水の圧力を０ＭＰａに設定し、圧力変動の自動補正機構は使用しなかった。上記した各形態の混合供給装置からの吐出流量は低流量であるため、吐出純水をメスシリンダーにて秤量し、単位時間当たりの吐出流量を実測した。
【００３４】
図６は、参考例２及び３における単位時間当たりの吐出流量の経時変化を示したものである。図６から明らかなように、ダンパー６を使用した参考例３の場合は、チューブフラム式ポンプ単体の混合供給装置を使用した参考例２との場合と比較して、単位時間当たりの吐出流量の変動（振れ幅）が明らかに低減されることが確認できた。但し、吐出流量の直線性を求めるためには、ダンパーのみでは不足であることが分かった。
【００３５】
図７は、参考例１において、純水の圧力を変動させることによるチューブフラム式ポンプ５の吐出流量の影響を示したものである。ポンプ駆動電圧に対して吐出流量が直線的に比例しており、図６と比較すると、加圧弁７の追加により吐出流量が明らかに安定したことが確認できた。尚、図１に示した２液混合供給装置を使用して上記と同様の試験をしたところ、上記と同様の結果が得られた。
【００３６】
しかしながら、純水供給圧力が０ＭＰａの場合は理想的な直線となるが、圧力が増加するに従って直線の傾きが変わり、即ち、吐出流量も増加してしまうことが分かった。このことは、供給される液流に常時圧力変動が生じた場合、吐出流量に常時誤差を生じることが予想される。従って、ダンパー６及び加圧弁７の採用のみでは、かかる問題については完全に対応できないと言える。
【００３７】
＜循環させた系の圧力変動に対する自動補正機構の効果の確認＞
上記参考例１〜３では純水の圧力を０ＭＰａに設定したが、図７の結果から、純水を循環させることによって混合供給装置へ供給される純水の圧力に変動が生じた場合は、チューブフラム式ポンプからの吐出流量は影響を受けるものと予想された。そこで、先に行った参考例１に対し、更に、ポンプ４を使用して純水を循環させた系を参考例４とし、及び、これに加えてポンプ４による液流の圧力変動の自動補正機構を使用した系を参考例５として、これらの場合における吐出流量の安定性を調べた。参考例４及び５においても、使用する３液は全て純水を使用した。
【００３８】
図８は、ポンプ４によって循環させている液流の圧力変動に対する自動補正機構を使用した参考例５の場合と、使用しない参考例４の場合において、チューブフラム式ポンプの吐出流量の変動を示したものである。この結果、ポンプ４によって供給されてくる一次側の流体圧力が変動したとしても、上記自動補正機構を使用すれば、チューブフラム式ポンプからの吐出流量を一定に維持できることが確認できた。即ち、ポンプ４による液流の圧力変動があったとしても、これをモニターし、供給用ポンプ５からの吐出流量を自動補正することで、供給用ポンプからの吐出流量を一定量に保つことが可能となる。尚、図１に示した２液混合供給装置を使用して上記と同様の試験をしたところ、上記と同様の結果が得られた。
【００３９】
＜実施例１＞
前記した参考例５において、使用液体を純水から、シリカ微粉体が分散されたシリカスラリー（Ａ液）、酸化剤である過酸化水素水（Ｂ液）、及び純水（Ｃ液）の３種類の液に代えた系を実施例１とした。上記の各液は、夫々のポンプ４によって循環されて、特定液量で供給用ポンプ５に夫々送液される。そして、各供給用ポンプ５に入力された要求流量と、該ポンプからの吐出流量を測定した。この結果、表１に示したように、供給用ポンプ５に送液される特定液量が異なり、且つ性状の異なる３種類の液を使用した場合に、いずれの液においても、供給用ポンプ５の一次側の流体圧力変動に左右されずに、安定した吐出流量が得られることが確認できた。
【００４０】
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【００４１】
＜実施例２＞
前記した参考例５において、使用液体を純水から、セリア微粉体が分散されたセリアスラリー（Ａ液）、添加剤としての界面活性剤（Ｂ液）及び、純水（Ｃ液）の３種類の液に代え、これを実施例２とした。上記の各液は、夫々のポンプ４によって循環されて、夫々、特定液量で供給用ポンプ５に送液される。そして、各液について、供給用ポンプ５に入力された要求流量と、該ポンプからの吐出流量を測定した。この結果、表２に示したように、送液される特定液量が異なり、且つ性状の異なる３種類の液を供給した場合において、供給用ポンプ５の一次側の流体圧力変動に左右されることなく、いずれの液においても吐出流量が安定していることが確認できた。特に、セリア微粉体は、沈降性が著しく、従来より、化学機械研磨装置に良好な状態でセリアスラリーを供給するためには、非常に困難な管理が必要となっていた。これに対し、表２に示したように、セリアスラリー（Ａ液）においても安定な吐出流量を維持できることが確認され、本発明の装置を用いれば、化学機械研磨装置へと、セリアスラリーを含む混合溶液（スラリー）を良好な状態で供給することができることがわかった。
【００４２】
0003774681.tif 000003
【００４３】
＜実施例３＞
実施例１と同様の条件で、化学機械研磨装置３台に、シリカスラリー（Ａ液）、酸化剤である過酸化水素水（Ｂ液）、及び純水（Ｃ液）の３種類の液を、図４に示したように並列に供給した。そして、各液の供給ポンプ５に入力された要求流量と、吐出流量を調べた。この結果、下記の表３に示したように、いずれの液についても、各液の要求流量に対して、供給ポンプ５から安定した吐出流量が得られることが確認できた。
【００４４】
0003774681.tif 000004
【００４５】
＜実施例４＞
実施例２における試験終了後、稼動を停止し、そのままの状態で１日間放置した。その後、純水（Ｃ液）の経路のみを稼動させて、セリアスラリー（Ａ液）の供給路へと２Ｌ／ｍｉｎの流量で、純水を５分間流した。その後、実施例２と同様の条件で稼動させたところ、下記の表４に示したように、実施例２の場合と同様に、稼動再開直後から、安定した吐出流量が得られることが確認できた。
【００４６】
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【００４７】
＜実施例５＞
前記した参考例５において、図３に示した３液混合供給装置を図１に示した２液混合供給装置に代え、使用液体を、シリカ微粉体が分散されたシリカスラリー（Ａ液）と、酸化剤である過酸化水素水（Ｂ液）の２種類の液に代えた系を実施例５とした。これらの液を夫々のポンプ４によって循環させ、特定液量で供給用ポンプ５へと夫々送液させた。そして、各液について、供給用ポンプ５へ入力された要求流量と、該ポンプ５からの吐出流量を測定した。表５に示したように、２液混合供給装置を使用した場合にも、供給用ポンプ５に送液される特定液量が異なり、且つ性状の異なる液を、供給用ポンプ５の一次側の流体圧力変動に左右されることなく、安定した吐出流量で供給できることが確認できた。
【００４８】
0003774681.tif 000006
【００４９】
＜実施例６＞
本実施例では、実施例５においては、シリカスラリーを、セリア微粉体が分散されたセリアスラリー（Ａ液）に代え、過酸化水素水に代えて、添加剤として界面活性剤（Ｂ液）を使用した。その際、これらの液を夫々のポンプ４によって循環させ、特定液量で供給用ポンプ５に夫々送液した。そして、各液について、供給用ポンプ５へ入力された要求流量と、該ポンプ５からの吐出流量を測定した。この結果、表６に示したように、いずれの液においても、供給用ポンプ５の一次側の流体圧力変動に左右されることなく、供給用ポンプ５からの吐出流量が安定している。これにより、本実施例で使用した２液混合供給装置で供給した場合においても、沈降が著しく、良好な状態で化学機械研磨装置に供給することが非常に困難であったセリアスラリーを含む混合液（スラリー）についても、各液の安定な吐出流量を維持できることが確認された。
【００５０】
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【００５１】
＜実施例７＞
実施例６と同様の条件で、図２に示したようにして、化学機械研磨装置３台に、セリアスラリー（Ａ液）と界面活性剤（Ｂ液）の２種類の液を、これらの装置に並列に供給した。この場合における各液を供給する供給ポンプ５に入力された要求流量と、該ポンプ５からの吐出流量を調べた。この結果、下記の表７に示したように、各液の要求流量に対して、安定した吐出流量がそれぞれ得られることが確認できた。
【００５２】
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【００５３】
＜実施例８＞
実施例６における試験終了後、稼動を停止し、そのままの状態で１日間放置した。その後、セリアスラリー（Ａ液）の供給路へと２Ｌ／ｍｉｎの流速で５分間純水を流して洗浄した。その後、実施例６と同様の条件で稼動させたところ、下記の表８に示したように、稼動再開直後から、実施例６の場合と同様の吐出流量が安定して得られることが確認できた。
【００５４】
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【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、砥粒微粒子が分散されている原液スラリーを含む複数の種類の液からなるスラリーを供給する場合に、各液が夫々に所望する任意の吐出流量で、且つ高精度の混合比率を維持し、しかも劣化のない良好な状態のスラリーを化学機械研磨装置へと適確に供給できるスラリー混合供給装置が提供される。
また、本発明によれば、複数の化学機械研磨装置へと並行して、砥粒微粒子が分散されている原液スラリーを含む複数の液を混合して供給する場合にも、上記の優れた効果が得られるスラリー混合供給方法が提供される。
更に、本発明によれば、稼動を停止した状態からスラリーの供給を再開した初期段階においても、スラリーの混合比率を高精度に維持することができるスラリー混合供給装置が提供される。また、その場合に、使用する洗浄機構を自動化すれば、メンテナンスが容易なスラリー混合供給装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の概略構成図である。
【図２】図１の装置を複数の化学機械研磨装置に適用した場合の概略構成図である。
【図３】本発明の装置の概略構成図である。
【図４】図３の装置を複数の化学機械研磨装置に適用した場合の概略構成図である。
【図５】本発明の装置に使用するチューブフラム式ポンプの概略構成図である。
【図６】本発明の装置を構成するダンパーの効果を示す測定結果である。
【図７】本発明の装置を構成する加圧弁の効果と、一次側の圧力変動に対する吐出流量の誤差を示す測定結果である。
【図８】本発明の装置に使用する自動補正機構の効果を示す測定結果である。
【符号の説明】
１、２、３：ドラム
４：ポンプ
５：供給用ポンプ
６：ダンパー
７：加圧弁
８：圧力センサー（実際にはスラリー混合供給装置内に収納されている）
９、１０、１１：バルブ
１２：混合器
１３：コントローラ
１４：ＰＬＣ
１５：化学機械研磨装置
１５’：研磨テーブル
Ｋ：スラリー混合供給装置
Ｗ：洗浄用純水
３１ａ、３１ｂ：チューブフラム
３２：逆止弁
３３：モータ
３４：カム
３５：非圧縮流体
３６：ベローズ
３７：要求吐出流量信号
３８：ポンプ駆動電圧
Ｐ１：吸引側（１次側）
Ｐ２：吐出側
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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