スラリー供給装置及びスラリー供給方法
【課題】ダブルの供給系を設けることなく、ダブルの供給系と同様にスラリーの供給エンジンがダウンしても、処理中のウエハを完全に処理することができ、初期投資のコストを低減したまま、処理中のウエハの損害を出すことなく処理できるスラリー供給装置及び方法を提供すること。
【解決手段】少なくとも一つのスラリー供給タンクと、スラリーをＣＭＰ装置に供給する供給エンジンと、供給タンク内のスラリーをＣＭＰ装置に供給し供給タンクに循環する循環ラインと、循環ライン内のスラリーをＣＭＰ装置に供給する分岐ラインと、分岐ラインに設けたバルブと、ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な量のスラリーを保持できる容量を有する分岐ラインに接続したバッファー部材と、供給エンジンが停止したときバッファー部材内の残留スラリーを加圧し、ＣＭＰ装置に供給する加圧部材とよりなるスラリー供給装置及びスラリー供給方法。
【解決手段】少なくとも一つのスラリー供給タンクと、スラリーをＣＭＰ装置に供給する供給エンジンと、供給タンク内のスラリーをＣＭＰ装置に供給し供給タンクに循環する循環ラインと、循環ライン内のスラリーをＣＭＰ装置に供給する分岐ラインと、分岐ラインに設けたバルブと、ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な量のスラリーを保持できる容量を有する分岐ラインに接続したバッファー部材と、供給エンジンが停止したときバッファー部材内の残留スラリーを加圧し、ＣＭＰ装置に供給する加圧部材とよりなるスラリー供給装置及びスラリー供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程のうち、スラリーを使用する化学機械的研磨工程（CMP：Chemical Mechanical Polishing）（以下、ＣＭＰ工程と称す）にスラリーを供給するスラリー供給装置及びスラリー供給方法に関する。本発明に係るスラリー供給方法及びスラリー供給装置は、スラリーの供給に限定されることなく、ＣＭＰ工程で使用されるその他の薬液等の供給を包含するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体基板上にトランジスタ等を形成する製造工程において、半導体デバイスの超微細化や高段差化が進み、これに伴って半導体基板の表面を高度に平坦化することが求められている。かかる要求に対し、研磨粒子として、例えば、比較的分散性のよいヒュームドシリカやコロイダルシリカ等のシリカ系の研磨粒子を用い、これらを薬液及び純水等に分散させてなるスラリーによってＣＭＰ工程を行って、半導体基板を平坦にする処理が行われている。
そして、上記したようなＣＭＰ工程において望ましい研磨を行うには、一定の濃度及び流量のスラリーを安定して供給することが要求される。この場合に用いられるスラリー供給装置は、通常、原液スラリーを収納したタンクと、この原液スラリーを純水や薬液等で希釈して所定の濃度に調整する調整タンクと、この調整タンクで調整したスラリーを一時的に貯蔵する供給タンクと、供給タンクから研磨装置のスラリー供給ノズルにスラリーを供給するための供給機能と、それらに関わる配管、バルブ、モニタリング機器等を備えて構成されている。
【０００３】
更に、上記した供給タンクと研磨装置とをつなぐ従来のスラリー供給配管では、供給タンクから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研磨装置にスラリーを供給する供給用の配管とを具備する循環ヘッダー供給方式を採用しており、研磨装置の研磨運転とアイドル中の何れの状態においても、スラリーの循環運転は、常に継続して行われている。スラリーの供給において常に循環運転が必要となる理由は、スラリーという薬液には「砥粒」が入っているため、静置させておくと、その「砥粒」がタンク底や配管下部に沈降するという特徴があるためである。即ち、この砥粒の沈降が起こった場合、研磨装置に供給されるスラリーは、本来よりも砥粒濃度が薄い状態のスラリーになってしまう可能性があり、研磨性能に重大な影響を与えてしまう。このため、スラリーの供給においては、循環ヘッダー供給方式が一般的に行われ、この砥粒の沈降を抑制することが行われている。
【０００４】
ここで、スラリーの移送方法（供給エンジン）としては、下記に述べるように、いくつかの方法がある。第１の方法では、容積型ポンプ、通常は、空気軌道の二重ダイヤフラムタイプ、ベローズタイプのものを使用して、スラリーの一括供給源からの吸込側入口での揚程と、出口での圧力の両方を同時に生じさせる。この方法においては、スラリーは、スラリードラムから引き上げられ、ポンプを通じて推進され、そして、使用箇所へと押し出される（以下、これをポンプ式による供給方法或いは供給方式という）。
【０００５】
上記ポンプ式による供給方式では、スラリーの一括供給源からの最小限の揚程を生じさせることができる。しかしながら、このポンプ式による供給方式における系では汚染の問題が満ちている。即ち、ポンプのダイヤフラムやベローズ材料［例えば、テフロン（登録商標）］の急速な伸び縮みは、機械的劣化の原因となり、その際に生じる劣化副生物（劣化副生物の多くは小さ過ぎて、現状の技術のろ過装置ではろ過することができない）は、スラリーのプロセス流に入り込む。又、更にポンプの急速な動作は、ポンプに大きな衝撃を生じさせたり、スラリー凝集を生じさせ、重大な問題となることがある。
上記によって明らかなように、このポンプ式による供給方法では、円滑なスラリーの供給を実現するために、絶え間のない保守を行わなくてはならない。
【０００６】
ポンプ式によるスラリーの供給方式が有する上記した問題点に鑑み、ポンプを通じてスラリーを推進することなく、真空系と加圧系とを使って、スラリーを入れる容器を交互に減圧及び昇圧することで、スラリーを供給する方法がある（以下、この供給方式をプレッシャーバキューム方式という）。この方式では、容器内を真空にすることによって、スラリーを一括供給源から、供給する容器へと抜き出すことができ、次いで、容器内を加圧することによって、スラリーを、最終使用箇所へ、或いは、昇圧することができる１又は２以上の中間容器とへ送り出すことができる。
【０００７】
上記プレッシャーバキューム方式では、複数のスラリーの貯蔵用の容器が使用されるが、複数の貯蔵容器を使用することで、該容器からのスラリーの供給と、供給されてスラリーの量が減少した容器へとスラリーを再充填することを同時に行うことができる。このため、プレッシャーバキューム方式では、本質的に脈動がない状態で、無制限に連続してスラリーの供給を行うことが可能である。更に、プレッシャーバキューム方式によるスラリーの供給方法は、前記した、劣化、汚染及び保守の問題に悩まされがちな、従来のポンプ式による供給方法（インラインポンプ）の代替方法として、以前より注目されている（例えば、特許文献１参照）。又、この方法は、更なる工夫によって、系内の流動を制御することが可能であり、特に、従来のポンプ式による供給方法における保守の問題を解決することを可能とする。
【０００８】
しかしながら、ポンプ方式に比べて一般的にプレッシャーバキューム方式は、スラリーにストレスを与え難く優れているが、スラリー種（特に、研磨粒子材料の種類）に依存するものの、下記に述べるように、多かれ少なかれ、スラリーを構成している研磨粒子の凝集の問題がある。スラリーは、流動させたり撹拌させたりする等の物理的な要因によって、その粒子径が大きくなる性質がある。従って、上述したように、循環運転によって常にスラリーを流動させておくと、スラリーの粗大粒子を増加させてしまうという問題がある。この粗大粒子が増加することによる問題としては、研磨性能、例えば、スクラッチや、研磨レートや、均一性に影響を与えてしまい、歩留りの面からみても改良する必要がある。
【０００９】
これに対し、上記方法のうちのポンプ式によるスラリー供給方法において、研磨装置がアイドル中はスラリーの循環を停止して、ポンプが一定間隔で交互に運転・停止する間欠運転を行うようにすることで、ポンプの圧力によって研磨剤中の研磨粒子が衝突する等の原因で粗大化することが抑制されるといった提案がある（特許文献２参照）。しかしながら、この方法では、研磨装置が停止している間はスラリーの供給装置を停止させる必要があるため、研磨装置の運転を再び開始する際に、新たに供給装置を起動させなくてはならず、スラリーの供給が可能となる安定した供給流量や圧力となるまでに時間を要するという欠点がある。
【００１０】
また、従来、スラリー供給システムとして、１台のスラリー供給装置から複数台（例えば２０台）へ供給ループと分岐バルブにより供給する集中供給方式が実施されており、この集中供給方式の場合は、コスト的にもオペレーション的にも効率的なシステムとなる一方で、スラリー供給装置のスラリーを供給するポンプ、プレッシャー・バキューム・ベッセル（ＰＶＶ）等の供給エンジンが故障などで停止した場合に全停止となるリスクがあった。即ち、ＣＭＰ工程にて研磨処理中にスラリーの供給が停止した場合、処理中のウエハは、スクラップ又はリワークなどが必要な状況となり、顧客の生産原価にダメージを与えることになる。
【００１１】
この欠点を解消するため、本発明者等は、供給全停止のリスクへの対策として、フルリダンダンシー供給方式を開発した。
この方式の詳細は、後述するが、この方式は、ダブルループを組み、２台の供給装置と２本の供給ループで相互バックアップを行うことで、片方の供給が停止してもＣＭＰ工程への供給を停止することなく続行する方式であり、供給停止のないシステムとして大きな効果を有している。
【００１２】
しかし、国際的な半導体価格競争の中で、設備投資についてもコストダウンが求められ、このようなダブルループを組むシステムに対してのコスト削減提案が要求されている。この方式は、以下のような特徴を有している。
１）１種類のスラリーについて２本の供給ループを設けた。
２）複数の供給先（ＣＭＰ装置；最大２０台程度）にスラリーを同時に供給する。
３）バルブボックス内バルブにて、各ループからの供給先を切替える（通常は各ループの受持ちが半々になるように制御する。）バルブ切替えの制御は、制御盤から行う。
４）片方の供給装置がダウンした場合は、他方の供給装置からの供給ループに即時自動切換えを行う。（この状態は、ダウン機が復旧後手動で切替え、復旧するまで継続する。）
５）メリットとしては、一方の供給機がダウンしても供給を継続可能となる。即ち、従来は、ＣＭＰ工程にて研磨処理中に供給が停止すると、ウエハの損害が発生するが、これを防ぐことができるとともに、片方の供給系で供給を継続したまま、他方のメンテナンスをすることが可能となる。
６）デメリットとしては、ダブルで供給系を設けることによる初期投資のコストが大となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特表平６−５００６２１号公報
【特許文献２】特開２０００−１５８３３９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、ダブルの供給系を設けることなく、供給機がダウンしても処理中のウエハの損害を出すことなく処理を行うことができ、初期投資のコストを低減できるスラリー供給装置及びスラリー供給方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記目的を達成するため、第１の課題解決手段として、少なくとも一つのスラリー供給タンクと、該スラリー供給タンク内のスラリーを少なくとも一つのＣＭＰ装置に供給する供給エンジンと、前記スラリー供給タンク内のスラリーを各ＣＭＰ装置に供給し前記スラリー供給タンクに循環する循環ラインと、該循環ライン内のスラリーを各ＣＭＰ装置に供給する分岐ラインと、前記各分岐ラインに設けたバルブと、各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有する前記分岐ラインに接続したバッファー部材と、前記供給エンジンが停止したとき前記バッファー部材内に残留するスラリーを加圧し、各ＣＭＰ装置に供給する加圧部材とよりなることを特徴とするスラリー供給装置を提供することにある。
【００１６】
本発明は、第２の課題解決手段として、前記加圧部材として、窒素ガス等の不活性ガス及び／又は純水を用い、前記バッファー部材内に残留するスラリーを各ＣＭＰ装置に供給すること特徴とするスラリー供給装置を提供することにある。
【００１７】
本発明は、第３の課題解決手段として、前記バッファー部材として、前記分岐ラインと前記各ＣＭＰ装置の中間に設けた、各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有するバッファー容器を用いたことを特徴とするスラリー供給装置を提供することにある。
【００１８】
本発明は、第４の課題解決手段として、前記バッファー部材として、各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有するよう、太いパイプ径の分岐ラインを用いたこと特徴とするスラリー供給装置を提供することにある。
【００１９】
本発明は、第５の課題解決手段として、前記バッファー部材として、各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有するよう、長さを長くした分岐ラインを用いたこと特徴とするスラリー供給装置を提供することにある。
【００２０】
本発明は、第６の課題解決手段として、少なくとも一つのスラリー供給タンクと、該スラリー供給タンク内のスラリーを少なくとも一つのＣＭＰ装置に供給する供給エンジンと、前記スラリー供給タンク内のスラリーを各ＣＭＰ装置に供給し前記スラリー供給タンクに循環する循環ラインと、該循環ライン内のスラリーを各ＣＭＰ装置に供給する分岐ラインと、前記各分岐ラインに設けたバルブと、各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有する前記分岐ラインに接続したバッファー部材と、前記供給エンジンが停止したとき前記バッファー部材に接続した前記バッファー部材内に残留するスラリーを加圧し、各ＣＭＰ装置に供給する加圧部材とよりなり、
前記バッファー部材は、各ＣＭＰ装置にて処理中のウエハの処理を完了するのに十分な容量を保存できる容量とし、前記供給エンジンがダウンしたとき前記バルブを切り替え、前記加圧部材を加圧し、前記バッファー部材内に残留するスラリーの残液を各ＣＭＰ装置に供給し、各ＣＭＰ装置にて処理中のウエハの処理を完了することを特徴とするスラリー供給方法を提供することにある。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ダブルの供給系を設けることなく、ダブルの供給系を用いた場合と同様に、スラリーの供給エンジンがダウンしても、処理中のウエハを完全に処理することができるので、初期投資のコストを低減したまま、処理中のウエハの損害を出すことなく処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明者の開発に係る本発明の参考例であるダブルの供給系を用いたフルリダンダンシーシステムを示す模式図
【図２】本発明の一実施例を示す模式図
【図３】本発明の他の実施例を示す模式図
【図４】本発明の更に他の実施例を示す模式図
【図５】本発明の更に他の実施例を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、本発明者の開発に係る本発明の参考例であるダブルの供給ループＡと供給ループＢ及び供給装置Ａ及び供給装置Ｂを用いたフルリダンダンシーシステムを示す模式図である。
図１において、１〜１０は、供給装置Ａにおいて、スラリー１及びスラリー２をＣＭＰ装置であるＣＭＰ−１〜ＣＭＰ−ｎに供給するための一方の供給ループＡを示したものであり、１は、スラリー１のスラリータンク、２は、スラリー１の供給エンジン、３は、スラリー１の循環ライン、４−１ａ、４−１ｂ〜４−ｎａ、４−ｎｂは、スラリー１の分岐ライン、５−１ａ、５−１ｂ〜５−ｎａ、５−ｎｂは、スラリー１のバルブ、６は、スラリー２のスラリータンク、７は、スラリー２の供給エンジン、８は、スラリー２の循環ライン、９−１ａ、９−１ｂ〜９−ｎａ、９−ｎｂは、スラリー２の分岐ライン、１０−１ａ、１０−１ｂ〜１０−ｎａ、１０−ｎｂは、スラリー２のバルブである。
【００２４】
１１〜２０は、供給装置Ｂにおいて、スラリー１及びスラリー２をＣＭＰ装置であるＣＭＰ−１〜ＣＭＰ−ｎに供給するための他方の供給ループＢを示したものであり、１１は、スラリー１のスラリータンク、１２は、スラリー１の供給エンジン、１３は、スラリー１の循環ライン、１４−１ａ、１４−１ｂ〜１４−ｎａ、１４−ｎｂは、スラリー１の分岐ライン、１５−１ａ、１５−１ｂ〜１５−ｎａ、１５−ｎｂは、スラリー１のバルブ、１６は、スラリー２のスラリータンク、１７は、スラリー２の供給エンジン、１８は、スラリー２の循環ライン、１９−１ａ、１９−１ｂ〜１９−ｎａ、１９−ｎｂは、スラリー２の分岐ライン、２０−１ａ、２０−１ｂ〜２０−ｎａ、２０−ｎｂは、スラリー２のバルブである。
２１は、バルブ５−１ａ、５−１ｂ〜５−ｎａ、５−ｎｂ、１０−１ａ、１０−１ｂ〜１０−ｎａ、１０−ｎｂ、１５−１ａ、１５−１ｂ〜１５−ｎａ、１５−ｎｂ、２０−１ａ、２０−１ｂ〜２０−ｎａ、２０−ｎｂを収納したバルブボックス、２２は、本スラリー供給装置の制御盤を示したものである。
【００２５】
以下、上記２台の供給装置Ａ及びＢと２台の供給ループＡ及びＢを用いたフルリダンダンシーの供給システムを説明する。
このシステムでは、１種類のスラリー１を２本の供給ループＡ及びＢを用いて複数のＣＭＰ装置ＣＭＰ−１〜ＣＭＰ−ｎに供給するものであり、先ず、片方の供給ループＡについて説明する。スラリータンク１内のスラリー１を供給エンジン２により、循環ライン３に送り出し、バルブボックス２１内の分岐ライン４−１ａ、バルブ５−１ａよりＣＭＰ−１に供給する。その後、スラリー１は、再び循環ライン３よりスラリータンク１に戻され、循環される。
【００２６】
そして、上記片方の供給ループＡの供給装置Ａがダウンした場合、バルブボックス２１内のバルブを切替え、他方の供給ループＢの供給装置Ｂよりスラリータンク１１内のスラリー１を供給エンジン１２により、循環ライン１３に送り出し、バルブボックス２１内のバルブ１４−１ａ、分岐ライン１５−１ａよりＣＭＰ−１に供給する。その後、スラリー１は、再び循環ライン１３よりスラリータンク１１に戻され、循環される。
【００２７】
一方、スラリー２は、スラリータンク６内から供給エンジン７により、循環ライン８に送り出し、バルブボックス２１内の分岐ライン９−１ａ、バルブ１０−１ａよりＣＭＰ−１に供給する。その後、スラリー２は、再び循環ライン８よりスラリータンク６に戻され、循環される。
そして、上記片方の供給ループＡの供給装置Ａがダウンした場合、バルブボックス２１内のバルブを切替え、他方の供給ループＢの供給装置Ｂよりスラリータンク１６内のスラリー２を供給エンジン１７により、循環ライン１８に送り出し、バルブボックス２１内のバルブ２０−１ａ、分岐ライン１９−１ａよりＣＭＰ−１に供給する。その後、スラリー２は、再び循環ライン１８よりスラリータンク１６に戻され、循環される。
【００２８】
この方式は、ダブルループを組み、２台の供給装置と２本の供給ループで相互バックアップを行うことで、片方の供給が停止してもＣＭＰ工程への供給を停止することなく続行する方式であり、供給停止のないシステムとしての実績が確立している。尚、ダブルループの実施例として、２種類のスラリー×ダブルループ＝４本ループについて説明したが、その他として１エンジン仕様の例もあり、この場合は、１種類のスラリー×ダブルループ＝２本ループとなる場合もある。
しかし、国際的な半導体価格競争の中で、設備投資についてもコストダウンが求められ、このようなダブルループを組むシステムに対してのコスト削減提案が要求されている。
【００２９】
本発明は、上記のような本発明者の開発に係る本発明の参考例であるダブルループを組むシステムの利点をそのまま生かしたまま、初期投資のコストを削減するために開発したシステムである。以下その詳細を説明する。
【００３０】
図２及び図３は、本発明の一実施例を示す模式図である。
図２は、図１におけるダブルループＡ、Ｂ及びダブル供給装置Ａ、Ｂの片方の供給ループＡ、供給装置Ａを示したものであり、同一の部品には同一の符号を付してあり、スラリー１の循環ライン３の分岐ライン４−１ａ、４−１ｂ、・・・・・４−ｎａ、４−ｎｂに設けられた各バルブ５−１ａ、５−１ｂ、・・・・・５−ｎａ、５−ｎｂと各ＣＭＰ装置のＣＭＰ−１、ＣＭＰ−２、・・・・・ＣＭＰ−ｎとの間にバッファー容器２３−１ａ、２３−１ｂ、・・・・・２３−ｎａ、２３−ｎｂが設けられている。
２４−１ａ、２４−１ｂ、・・・・・２４−ｎａ、２４−ｎｂは、スラリー２の循環ライン８の分岐ライン９−１ａ、９−１ｂ、・・・・・９−ｎａ、９−ｎｂに設けられた各バルブ１０−１ａ、１０−１ｂ、・・・・・１０−ｎａ、１０−ｎｂと各ＣＭＰ装置のＣＭＰ−１、ＣＭＰ−２、・・・・・ＣＭＰ−ｎとの間に設けられたバッファー容器である。２５は、分岐ラインを窒素ガスまたは純水で加圧するための切替えバルブによる加圧部材、２２は、本スラリー供給装置の制御盤を示したものである。
【００３１】
スラリー１は、図１に示したダブルループと同様にして、スラリータンク１内のスラリー１を供給エンジン２により、循環ライン３に送り出し、バルブボックス２１内のバルブ５−１ａ、分岐ライン４−１ａよりＣＭＰ−１に供給する。その後、スラリー１は、再び循環ライン３よりスラリータンク１に戻され、循環される。循環流量は、４リットル／分、供給圧力は、１５０ｋＰａとした。この条件は一例であり、スラリーの種類などによって最適化する。
尚、スラリー２は、同様にして、スラリータンク６より循環ライン８によって循環使用される。
【００３２】
本発明においては、１種類のスラリー（スラリー１）には、１本の供給ループＡを使用し、複数のＣＭＰ装置（ＣＭＰ−１、〜ＣＭＰ−ｎ）にスラリーを供給する。
各分岐ライン４−１ａ、４−１ｂ・・・・・〜４−ｎａ、４−ｎｂには、バッファー容器２３−１ａ、２３−１ｂ、・・・・・２３−ｎａ、２３−ｎｂが設けられている。このバッファー容器２３−１ａ、２３−１ｂ、・・・・・２３−ｎａ、２３−ｎｂの詳細は、図３に示す通りであり、ＣＭＰ装置（ＣＭＰ−１、〜ＣＭＰ−ｎ）にて研磨中のウエハの処理が完了するのに十分な容量を有するよう設計される。
【００３３】
そして、供給装置Ａの供給エンジン２がダウンしたとき、バルブボックス２１内の各バルブ５−１ａ、５−１ｂ、・・・・・５−ｎａ、５−ｎｂを切り替えて、分岐ライン４−１ａ、４−１ｂ・・・・・〜４−ｎａ、４−ｎｂを加圧部材２５内の窒素ガスで加圧し、ユースポイントで所望の供給圧、例えば１３０ｋＰａが得られるよう調節し、バッファー容器２３−１ａ、２３−１ｂ、・・・・・２３−ｎａ、２３−ｎｂ内のスラリー残液を窒素ガスによりＣＭＰ装置（ＣＭＰ−１、〜ＣＭＰ−ｎ）に加圧供給し、ＣＭＰ装置（ＣＭＰ−１、〜ＣＭＰ−ｎ）において処理中のウエハの処理を完了させる。
供給装置Ａの供給エンジン２がダウンして、バッファー容器２３−１ａ、２３−１ｂ、・・・・・２３−ｎａ、２３−ｎｂでの加圧供給に切り替わったことは、制御盤２２により、電気信号等によりＣＭＰ装置（ＣＭＰ−１、〜ＣＭＰ−ｎ）に伝達される。ＣＭＰ装置（ＣＭＰ−１、〜ＣＭＰ−ｎ）は、処理中のウエハの研磨が完了次第、安全に停止され、手動での復旧処理がなされるまで停止状態が継続される。
【００３４】
加圧部材２５としては、窒素ガス等の不活性ガス、若しくはＤＩＷのような純水、又は両者を併用することができる。加圧部材による加圧としては、ユースポイントで所望の供給圧力が１３０ｋＰａとすることが好ましい。
バッファー容器２３−１ａ、２３−１ｂ、・・・・・２３−ｎａ、２３−ｎｂとしては、各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有するよう設計する必要があり、５００ｍｌ以上とすることが必要である。
【００３５】
図４は、本発明の他の実施例を示す模式図である。図４は、バッファー部材として、バッファー容器２３−１ａ、２３−１ｂ、・・・・・２３−ｎａ、２３−ｎｂを設ける代わり、分岐ライン４−１ａ、４−１ｂ・・・・・〜４−ｎａ、４−ｎｂのライン径を太くし、２６−１ａ、２６−１ｂ・・・・・〜２６−ｎａ、２６−ｎｂとしたものであり、その太さは、各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有するよう設計する必要があり、容量を５００ｍｌ以上、外径２５．４ｍｍ、内径２２．３ｍｍ、長さ１．５５ｍ以上とすることが好ましい。
【００３６】
図５は、本発明の他の実施例を示す模式図である。図５は、バッファー部材として、バッファー容器２３−１ａ、２３−１ｂ、・・・・・２３−ｎａ、２３−ｎｂを設ける代わり、分岐ライン４−１ａ、４−１ｂ・・・・・〜４−ｎａ、４−ｎｂをコイル状のパイプとし、その長さを長くし、２７としたものであり、その長さは、各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有するよう設計する必要があり、容量を５００ｍｌ以上、外径９．５３ｍｍ、内径６．３８ｍｍ、長さ１８．７７ｍ以上とすることが好ましい。
【実施例】
【００３７】
次に、本発明の実施例を説明する。但し、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００３８】
＜実施例１＞
図２及び図３に示す工程に従って実施した。その設定値は、以下の通りとした。
スラリー１：Ｃｕ層研磨用スラリー
スラリー２：バリアメタル膜研磨用スラリー
供給エンジン２、７：プレッシャーバキュームベッセル
ＣＭＰ装置：２０台 ＣＭＰ−１、ＣＭＰ−２、・・・ＣＭＰ−２０
循環流量：４リットル／分
供給ループ圧力：１５０ＫＰａ
バッファー容器の容量：５００ｍｌ
Ｎ2加圧：１５０ＫＰａ
その結果、供給エンジンが停止後も、１３０ＫＰａのユースポイント供給圧でＣＭＰ装置への供給を継続し、処理中のウエハの研磨を完了させることができた。
【００３９】
＜実施例２＞
図２及び図４に示す工程に従って実施した。その設定値は、以下の通りとした。
スラリー１、スラリー２、供給エンジン２、７として、実施例１と同じものを使用した。
ＣＭＰ装置：２０台 ＣＭＰ−１、ＣＭＰ−２、・・・ＣＭＰ−２０
循環流量：４リットル／分
供給ループ圧力：１５０ＫＰａ
分岐ラインの径：３／８インチ、６．５ｍ
バッファー容量：６００ｍｌ
Ｎ2加圧：１５０ＫＰａ
その結果、供給エンジンが停止後も、１３０ＫＰａのユースポイント供給圧でＣＭＰ装置への供給を継続し、処理中のウエハの研磨を完了させることができた。
【００４０】
＜実施例３＞
図２及び図５に示す工程に従って実施した。その設定値は、以下の通りとした。
スラリー１、スラリー２、供給エンジン２、７として、実施例１と同じものを使用した。
ＣＭＰ装置：２０台 ＣＭＰ−１、ＣＭＰ−２、・・・ＣＭＰ−２０
循環流量：４リットル／分
供給圧力：１５０ＫＰａ
Ｎ2加圧：１５０ＫＰａ
実施例１に記載の通常の分岐ラインと同径のＰＦＡチューブの長さを長くするため、図５に示すように分岐ラインをコイル状にした。また、分岐ラインとしては、循環ラインと同径（外形９．５２ｍｍ、内径６．３８ｍｍ）のＰＦＡチューブを採用した。なお、本実施例において、１枚のウエハ研磨に必要なスラリー残液は、２００ｍｌ／分×３分＝６００ｍｌであるため、必要なチューブ長として、１８．７７ｍ、直径７０ｍｍのコイル状とし、コイル全長は、８８０ｍｍとした。
その結果、Ｎ2加圧時に気泡が混入することなく、バッファー内のスラリー残液を押し出すことができ、供給エンジンが停止した後もＣＭＰ装置への供給を継続し、処理中のウエハの研磨を完了させることができた。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、ダブルの供給系を設けることなく、ダブルの供給系を用いた場合と同様に、スラリーの供給エンジンがダウンしても、処理中のウエハを完全に処理することができるので、初期投資のコストを低減したまま、処理中のウエハの損害を出すことなく処理を行うことができるスラリー供給装置及びスラリー供給方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１：スラリー１のスラリータンク
２：スラリー１の供給エンジン
３：スラリー１の循環ライン
４−１ａ、４−１ｂ〜４−ｎａ、４−ｎｂ：スラリー１の分岐ライン
５−１ａ、５−１ｂ〜５−ｎａ、５−ｎｂ：スラリー１のバルブ
６：スラリー２のスラリータンク
７：スラリー２の供給エンジン
８：スラリー２の循環ライン
９−１ａ、９−１ｂ〜９−ｎａ、９−ｎｂ：スラリー２の分岐ライン
１０−１ａ、１０−１ｂ〜１０−ｎａ、１０−ｎｂ：スラリー２のバルブ
１１：スラリー１のスラリータンク
１２：スラリー１の供給エンジン
１３：スラリー１の循環ライン
１４−１ａ、１４−１ｂ〜１４−ｎａ、１４−ｎｂ：スラリー１の分岐ライン
１５−１ａ、１５−１ｂ〜１５−ｎａ、１５−ｎｂ：スラリー１のバルブ
１６：スラリー２のスラリータンク
１７：スラリー２の供給エンジン
１８：スラリー２の循環ライン
１９−１ａ、１９−１ｂ〜１９−ｎａ、１９−ｎｂ：スラリー２の分岐ライン
２０−１ａ、２０−１ｂ〜２０−ｎａ、２０−ｎｂ：スラリー２のバルブ
２１：バルブ５−１ａ、５−１ｂ〜５−ｎａ、５−ｎｂ、１０−１ａ、１０−１ｂ〜１０−ｎａ、１０−ｎｂ、１５−１ａ、１５−１ｂ〜１５−ｎａ、１５−ｎｂ、２０−１ａ、２０−１ｂ〜２０−ｎａ、２０−ｎｂを収納したバルブボックス
２２：本スラリー供給装置の制御盤
２３−１ａ、２３−１ｂ、・・・・・２３−ｎａ、２３−ｎｂ：バッファー容器
２４−１ａ、２４−１ｂ、・・・・・２４−ｎａ、２４−ｎｂ：バッファー容器
２５：加圧部材
２６−１ａ、２６−１ｂ・・・・・〜２６−ｎａ、２６−ｎｂ：バッファー容器
２７：バッファー容器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程のうち、スラリーを使用する化学機械的研磨工程（CMP：Chemical Mechanical Polishing）（以下、ＣＭＰ工程と称す）にスラリーを供給するスラリー供給装置及びスラリー供給方法に関する。本発明に係るスラリー供給方法及びスラリー供給装置は、スラリーの供給に限定されることなく、ＣＭＰ工程で使用されるその他の薬液等の供給を包含するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体基板上にトランジスタ等を形成する製造工程において、半導体デバイスの超微細化や高段差化が進み、これに伴って半導体基板の表面を高度に平坦化することが求められている。かかる要求に対し、研磨粒子として、例えば、比較的分散性のよいヒュームドシリカやコロイダルシリカ等のシリカ系の研磨粒子を用い、これらを薬液及び純水等に分散させてなるスラリーによってＣＭＰ工程を行って、半導体基板を平坦にする処理が行われている。
そして、上記したようなＣＭＰ工程において望ましい研磨を行うには、一定の濃度及び流量のスラリーを安定して供給することが要求される。この場合に用いられるスラリー供給装置は、通常、原液スラリーを収納したタンクと、この原液スラリーを純水や薬液等で希釈して所定の濃度に調整する調整タンクと、この調整タンクで調整したスラリーを一時的に貯蔵する供給タンクと、供給タンクから研磨装置のスラリー供給ノズルにスラリーを供給するための供給機能と、それらに関わる配管、バルブ、モニタリング機器等を備えて構成されている。
【０００３】
更に、上記した供給タンクと研磨装置とをつなぐ従来のスラリー供給配管では、供給タンクから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研磨装置にスラリーを供給する供給用の配管とを具備する循環ヘッダー供給方式を採用しており、研磨装置の研磨運転とアイドル中の何れの状態においても、スラリーの循環運転は、常に継続して行われている。スラリーの供給において常に循環運転が必要となる理由は、スラリーという薬液には「砥粒」が入っているため、静置させておくと、その「砥粒」がタンク底や配管下部に沈降するという特徴があるためである。即ち、この砥粒の沈降が起こった場合、研磨装置に供給されるスラリーは、本来よりも砥粒濃度が薄い状態のスラリーになってしまう可能性があり、研磨性能に重大な影響を与えてしまう。このため、スラリーの供給においては、循環ヘッダー供給方式が一般的に行われ、この砥粒の沈降を抑制することが行われている。
【０００４】
ここで、スラリーの移送方法（供給エンジン）としては、下記に述べるように、いくつかの方法がある。第１の方法では、容積型ポンプ、通常は、空気軌道の二重ダイヤフラムタイプ、ベローズタイプのものを使用して、スラリーの一括供給源からの吸込側入口での揚程と、出口での圧力の両方を同時に生じさせる。この方法においては、スラリーは、スラリードラムから引き上げられ、ポンプを通じて推進され、そして、使用箇所へと押し出される（以下、これをポンプ式による供給方法或いは供給方式という）。
【０００５】
上記ポンプ式による供給方式では、スラリーの一括供給源からの最小限の揚程を生じさせることができる。しかしながら、このポンプ式による供給方式における系では汚染の問題が満ちている。即ち、ポンプのダイヤフラムやベローズ材料［例えば、テフロン（登録商標）］の急速な伸び縮みは、機械的劣化の原因となり、その際に生じる劣化副生物（劣化副生物の多くは小さ過ぎて、現状の技術のろ過装置ではろ過することができない）は、スラリーのプロセス流に入り込む。又、更にポンプの急速な動作は、ポンプに大きな衝撃を生じさせたり、スラリー凝集を生じさせ、重大な問題となることがある。
上記によって明らかなように、このポンプ式による供給方法では、円滑なスラリーの供給を実現するために、絶え間のない保守を行わなくてはならない。
【０００６】
ポンプ式によるスラリーの供給方式が有する上記した問題点に鑑み、ポンプを通じてスラリーを推進することなく、真空系と加圧系とを使って、スラリーを入れる容器を交互に減圧及び昇圧することで、スラリーを供給する方法がある（以下、この供給方式をプレッシャーバキューム方式という）。この方式では、容器内を真空にすることによって、スラリーを一括供給源から、供給する容器へと抜き出すことができ、次いで、容器内を加圧することによって、スラリーを、最終使用箇所へ、或いは、昇圧することができる１又は２以上の中間容器とへ送り出すことができる。
【０００７】
上記プレッシャーバキューム方式では、複数のスラリーの貯蔵用の容器が使用されるが、複数の貯蔵容器を使用することで、該容器からのスラリーの供給と、供給されてスラリーの量が減少した容器へとスラリーを再充填することを同時に行うことができる。このため、プレッシャーバキューム方式では、本質的に脈動がない状態で、無制限に連続してスラリーの供給を行うことが可能である。更に、プレッシャーバキューム方式によるスラリーの供給方法は、前記した、劣化、汚染及び保守の問題に悩まされがちな、従来のポンプ式による供給方法（インラインポンプ）の代替方法として、以前より注目されている（例えば、特許文献１参照）。又、この方法は、更なる工夫によって、系内の流動を制御することが可能であり、特に、従来のポンプ式による供給方法における保守の問題を解決することを可能とする。
【０００８】
しかしながら、ポンプ方式に比べて一般的にプレッシャーバキューム方式は、スラリーにストレスを与え難く優れているが、スラリー種（特に、研磨粒子材料の種類）に依存するものの、下記に述べるように、多かれ少なかれ、スラリーを構成している研磨粒子の凝集の問題がある。スラリーは、流動させたり撹拌させたりする等の物理的な要因によって、その粒子径が大きくなる性質がある。従って、上述したように、循環運転によって常にスラリーを流動させておくと、スラリーの粗大粒子を増加させてしまうという問題がある。この粗大粒子が増加することによる問題としては、研磨性能、例えば、スクラッチや、研磨レートや、均一性に影響を与えてしまい、歩留りの面からみても改良する必要がある。
【０００９】
これに対し、上記方法のうちのポンプ式によるスラリー供給方法において、研磨装置がアイドル中はスラリーの循環を停止して、ポンプが一定間隔で交互に運転・停止する間欠運転を行うようにすることで、ポンプの圧力によって研磨剤中の研磨粒子が衝突する等の原因で粗大化することが抑制されるといった提案がある（特許文献２参照）。しかしながら、この方法では、研磨装置が停止している間はスラリーの供給装置を停止させる必要があるため、研磨装置の運転を再び開始する際に、新たに供給装置を起動させなくてはならず、スラリーの供給が可能となる安定した供給流量や圧力となるまでに時間を要するという欠点がある。
【００１０】
また、従来、スラリー供給システムとして、１台のスラリー供給装置から複数台（例えば２０台）へ供給ループと分岐バルブにより供給する集中供給方式が実施されており、この集中供給方式の場合は、コスト的にもオペレーション的にも効率的なシステムとなる一方で、スラリー供給装置のスラリーを供給するポンプ、プレッシャー・バキューム・ベッセル（ＰＶＶ）等の供給エンジンが故障などで停止した場合に全停止となるリスクがあった。即ち、ＣＭＰ工程にて研磨処理中にスラリーの供給が停止した場合、処理中のウエハは、スクラップ又はリワークなどが必要な状況となり、顧客の生産原価にダメージを与えることになる。
【００１１】
この欠点を解消するため、本発明者等は、供給全停止のリスクへの対策として、フルリダンダンシー供給方式を開発した。
この方式の詳細は、後述するが、この方式は、ダブルループを組み、２台の供給装置と２本の供給ループで相互バックアップを行うことで、片方の供給が停止してもＣＭＰ工程への供給を停止することなく続行する方式であり、供給停止のないシステムとして大きな効果を有している。
【００１２】
しかし、国際的な半導体価格競争の中で、設備投資についてもコストダウンが求められ、このようなダブルループを組むシステムに対してのコスト削減提案が要求されている。この方式は、以下のような特徴を有している。
１）１種類のスラリーについて２本の供給ループを設けた。
２）複数の供給先（ＣＭＰ装置；最大２０台程度）にスラリーを同時に供給する。
３）バルブボックス内バルブにて、各ループからの供給先を切替える（通常は各ループの受持ちが半々になるように制御する。）バルブ切替えの制御は、制御盤から行う。
４）片方の供給装置がダウンした場合は、他方の供給装置からの供給ループに即時自動切換えを行う。（この状態は、ダウン機が復旧後手動で切替え、復旧するまで継続する。）
５）メリットとしては、一方の供給機がダウンしても供給を継続可能となる。即ち、従来は、ＣＭＰ工程にて研磨処理中に供給が停止すると、ウエハの損害が発生するが、これを防ぐことができるとともに、片方の供給系で供給を継続したまま、他方のメンテナンスをすることが可能となる。
６）デメリットとしては、ダブルで供給系を設けることによる初期投資のコストが大となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特表平６−５００６２１号公報
【特許文献２】特開２０００−１５８３３９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、ダブルの供給系を設けることなく、供給機がダウンしても処理中のウエハの損害を出すことなく処理を行うことができ、初期投資のコストを低減できるスラリー供給装置及びスラリー供給方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記目的を達成するため、第１の課題解決手段として、少なくとも一つのスラリー供給タンクと、該スラリー供給タンク内のスラリーを少なくとも一つのＣＭＰ装置に供給する供給エンジンと、前記スラリー供給タンク内のスラリーを各ＣＭＰ装置に供給し前記スラリー供給タンクに循環する循環ラインと、該循環ライン内のスラリーを各ＣＭＰ装置に供給する分岐ラインと、前記各分岐ラインに設けたバルブと、各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有する前記分岐ラインに接続したバッファー部材と、前記供給エンジンが停止したとき前記バッファー部材内に残留するスラリーを加圧し、各ＣＭＰ装置に供給する加圧部材とよりなることを特徴とするスラリー供給装置を提供することにある。
【００１６】
本発明は、第２の課題解決手段として、前記加圧部材として、窒素ガス等の不活性ガス及び／又は純水を用い、前記バッファー部材内に残留するスラリーを各ＣＭＰ装置に供給すること特徴とするスラリー供給装置を提供することにある。
【００１７】
本発明は、第３の課題解決手段として、前記バッファー部材として、前記分岐ラインと前記各ＣＭＰ装置の中間に設けた、各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有するバッファー容器を用いたことを特徴とするスラリー供給装置を提供することにある。
【００１８】
本発明は、第４の課題解決手段として、前記バッファー部材として、各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有するよう、太いパイプ径の分岐ラインを用いたこと特徴とするスラリー供給装置を提供することにある。
【００１９】
本発明は、第５の課題解決手段として、前記バッファー部材として、各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有するよう、長さを長くした分岐ラインを用いたこと特徴とするスラリー供給装置を提供することにある。
【００２０】
本発明は、第６の課題解決手段として、少なくとも一つのスラリー供給タンクと、該スラリー供給タンク内のスラリーを少なくとも一つのＣＭＰ装置に供給する供給エンジンと、前記スラリー供給タンク内のスラリーを各ＣＭＰ装置に供給し前記スラリー供給タンクに循環する循環ラインと、該循環ライン内のスラリーを各ＣＭＰ装置に供給する分岐ラインと、前記各分岐ラインに設けたバルブと、各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有する前記分岐ラインに接続したバッファー部材と、前記供給エンジンが停止したとき前記バッファー部材に接続した前記バッファー部材内に残留するスラリーを加圧し、各ＣＭＰ装置に供給する加圧部材とよりなり、
前記バッファー部材は、各ＣＭＰ装置にて処理中のウエハの処理を完了するのに十分な容量を保存できる容量とし、前記供給エンジンがダウンしたとき前記バルブを切り替え、前記加圧部材を加圧し、前記バッファー部材内に残留するスラリーの残液を各ＣＭＰ装置に供給し、各ＣＭＰ装置にて処理中のウエハの処理を完了することを特徴とするスラリー供給方法を提供することにある。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ダブルの供給系を設けることなく、ダブルの供給系を用いた場合と同様に、スラリーの供給エンジンがダウンしても、処理中のウエハを完全に処理することができるので、初期投資のコストを低減したまま、処理中のウエハの損害を出すことなく処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明者の開発に係る本発明の参考例であるダブルの供給系を用いたフルリダンダンシーシステムを示す模式図
【図２】本発明の一実施例を示す模式図
【図３】本発明の他の実施例を示す模式図
【図４】本発明の更に他の実施例を示す模式図
【図５】本発明の更に他の実施例を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、本発明者の開発に係る本発明の参考例であるダブルの供給ループＡと供給ループＢ及び供給装置Ａ及び供給装置Ｂを用いたフルリダンダンシーシステムを示す模式図である。
図１において、１〜１０は、供給装置Ａにおいて、スラリー１及びスラリー２をＣＭＰ装置であるＣＭＰ−１〜ＣＭＰ−ｎに供給するための一方の供給ループＡを示したものであり、１は、スラリー１のスラリータンク、２は、スラリー１の供給エンジン、３は、スラリー１の循環ライン、４−１ａ、４−１ｂ〜４−ｎａ、４−ｎｂは、スラリー１の分岐ライン、５−１ａ、５−１ｂ〜５−ｎａ、５−ｎｂは、スラリー１のバルブ、６は、スラリー２のスラリータンク、７は、スラリー２の供給エンジン、８は、スラリー２の循環ライン、９−１ａ、９−１ｂ〜９−ｎａ、９−ｎｂは、スラリー２の分岐ライン、１０−１ａ、１０−１ｂ〜１０−ｎａ、１０−ｎｂは、スラリー２のバルブである。
【００２４】
１１〜２０は、供給装置Ｂにおいて、スラリー１及びスラリー２をＣＭＰ装置であるＣＭＰ−１〜ＣＭＰ−ｎに供給するための他方の供給ループＢを示したものであり、１１は、スラリー１のスラリータンク、１２は、スラリー１の供給エンジン、１３は、スラリー１の循環ライン、１４−１ａ、１４−１ｂ〜１４−ｎａ、１４−ｎｂは、スラリー１の分岐ライン、１５−１ａ、１５−１ｂ〜１５−ｎａ、１５−ｎｂは、スラリー１のバルブ、１６は、スラリー２のスラリータンク、１７は、スラリー２の供給エンジン、１８は、スラリー２の循環ライン、１９−１ａ、１９−１ｂ〜１９−ｎａ、１９−ｎｂは、スラリー２の分岐ライン、２０−１ａ、２０−１ｂ〜２０−ｎａ、２０−ｎｂは、スラリー２のバルブである。
２１は、バルブ５−１ａ、５−１ｂ〜５−ｎａ、５−ｎｂ、１０−１ａ、１０−１ｂ〜１０−ｎａ、１０−ｎｂ、１５−１ａ、１５−１ｂ〜１５−ｎａ、１５−ｎｂ、２０−１ａ、２０−１ｂ〜２０−ｎａ、２０−ｎｂを収納したバルブボックス、２２は、本スラリー供給装置の制御盤を示したものである。
【００２５】
以下、上記２台の供給装置Ａ及びＢと２台の供給ループＡ及びＢを用いたフルリダンダンシーの供給システムを説明する。
このシステムでは、１種類のスラリー１を２本の供給ループＡ及びＢを用いて複数のＣＭＰ装置ＣＭＰ−１〜ＣＭＰ−ｎに供給するものであり、先ず、片方の供給ループＡについて説明する。スラリータンク１内のスラリー１を供給エンジン２により、循環ライン３に送り出し、バルブボックス２１内の分岐ライン４−１ａ、バルブ５−１ａよりＣＭＰ−１に供給する。その後、スラリー１は、再び循環ライン３よりスラリータンク１に戻され、循環される。
【００２６】
そして、上記片方の供給ループＡの供給装置Ａがダウンした場合、バルブボックス２１内のバルブを切替え、他方の供給ループＢの供給装置Ｂよりスラリータンク１１内のスラリー１を供給エンジン１２により、循環ライン１３に送り出し、バルブボックス２１内のバルブ１４−１ａ、分岐ライン１５−１ａよりＣＭＰ−１に供給する。その後、スラリー１は、再び循環ライン１３よりスラリータンク１１に戻され、循環される。
【００２７】
一方、スラリー２は、スラリータンク６内から供給エンジン７により、循環ライン８に送り出し、バルブボックス２１内の分岐ライン９−１ａ、バルブ１０−１ａよりＣＭＰ−１に供給する。その後、スラリー２は、再び循環ライン８よりスラリータンク６に戻され、循環される。
そして、上記片方の供給ループＡの供給装置Ａがダウンした場合、バルブボックス２１内のバルブを切替え、他方の供給ループＢの供給装置Ｂよりスラリータンク１６内のスラリー２を供給エンジン１７により、循環ライン１８に送り出し、バルブボックス２１内のバルブ２０−１ａ、分岐ライン１９−１ａよりＣＭＰ−１に供給する。その後、スラリー２は、再び循環ライン１８よりスラリータンク１６に戻され、循環される。
【００２８】
この方式は、ダブルループを組み、２台の供給装置と２本の供給ループで相互バックアップを行うことで、片方の供給が停止してもＣＭＰ工程への供給を停止することなく続行する方式であり、供給停止のないシステムとしての実績が確立している。尚、ダブルループの実施例として、２種類のスラリー×ダブルループ＝４本ループについて説明したが、その他として１エンジン仕様の例もあり、この場合は、１種類のスラリー×ダブルループ＝２本ループとなる場合もある。
しかし、国際的な半導体価格競争の中で、設備投資についてもコストダウンが求められ、このようなダブルループを組むシステムに対してのコスト削減提案が要求されている。
【００２９】
本発明は、上記のような本発明者の開発に係る本発明の参考例であるダブルループを組むシステムの利点をそのまま生かしたまま、初期投資のコストを削減するために開発したシステムである。以下その詳細を説明する。
【００３０】
図２及び図３は、本発明の一実施例を示す模式図である。
図２は、図１におけるダブルループＡ、Ｂ及びダブル供給装置Ａ、Ｂの片方の供給ループＡ、供給装置Ａを示したものであり、同一の部品には同一の符号を付してあり、スラリー１の循環ライン３の分岐ライン４−１ａ、４−１ｂ、・・・・・４−ｎａ、４−ｎｂに設けられた各バルブ５−１ａ、５−１ｂ、・・・・・５−ｎａ、５−ｎｂと各ＣＭＰ装置のＣＭＰ−１、ＣＭＰ−２、・・・・・ＣＭＰ−ｎとの間にバッファー容器２３−１ａ、２３−１ｂ、・・・・・２３−ｎａ、２３−ｎｂが設けられている。
２４−１ａ、２４−１ｂ、・・・・・２４−ｎａ、２４−ｎｂは、スラリー２の循環ライン８の分岐ライン９−１ａ、９−１ｂ、・・・・・９−ｎａ、９−ｎｂに設けられた各バルブ１０−１ａ、１０−１ｂ、・・・・・１０−ｎａ、１０−ｎｂと各ＣＭＰ装置のＣＭＰ−１、ＣＭＰ−２、・・・・・ＣＭＰ−ｎとの間に設けられたバッファー容器である。２５は、分岐ラインを窒素ガスまたは純水で加圧するための切替えバルブによる加圧部材、２２は、本スラリー供給装置の制御盤を示したものである。
【００３１】
スラリー１は、図１に示したダブルループと同様にして、スラリータンク１内のスラリー１を供給エンジン２により、循環ライン３に送り出し、バルブボックス２１内のバルブ５−１ａ、分岐ライン４−１ａよりＣＭＰ−１に供給する。その後、スラリー１は、再び循環ライン３よりスラリータンク１に戻され、循環される。循環流量は、４リットル／分、供給圧力は、１５０ｋＰａとした。この条件は一例であり、スラリーの種類などによって最適化する。
尚、スラリー２は、同様にして、スラリータンク６より循環ライン８によって循環使用される。
【００３２】
本発明においては、１種類のスラリー（スラリー１）には、１本の供給ループＡを使用し、複数のＣＭＰ装置（ＣＭＰ−１、〜ＣＭＰ−ｎ）にスラリーを供給する。
各分岐ライン４−１ａ、４−１ｂ・・・・・〜４−ｎａ、４−ｎｂには、バッファー容器２３−１ａ、２３−１ｂ、・・・・・２３−ｎａ、２３−ｎｂが設けられている。このバッファー容器２３−１ａ、２３−１ｂ、・・・・・２３−ｎａ、２３−ｎｂの詳細は、図３に示す通りであり、ＣＭＰ装置（ＣＭＰ−１、〜ＣＭＰ−ｎ）にて研磨中のウエハの処理が完了するのに十分な容量を有するよう設計される。
【００３３】
そして、供給装置Ａの供給エンジン２がダウンしたとき、バルブボックス２１内の各バルブ５−１ａ、５−１ｂ、・・・・・５−ｎａ、５−ｎｂを切り替えて、分岐ライン４−１ａ、４−１ｂ・・・・・〜４−ｎａ、４−ｎｂを加圧部材２５内の窒素ガスで加圧し、ユースポイントで所望の供給圧、例えば１３０ｋＰａが得られるよう調節し、バッファー容器２３−１ａ、２３−１ｂ、・・・・・２３−ｎａ、２３−ｎｂ内のスラリー残液を窒素ガスによりＣＭＰ装置（ＣＭＰ−１、〜ＣＭＰ−ｎ）に加圧供給し、ＣＭＰ装置（ＣＭＰ−１、〜ＣＭＰ−ｎ）において処理中のウエハの処理を完了させる。
供給装置Ａの供給エンジン２がダウンして、バッファー容器２３−１ａ、２３−１ｂ、・・・・・２３−ｎａ、２３−ｎｂでの加圧供給に切り替わったことは、制御盤２２により、電気信号等によりＣＭＰ装置（ＣＭＰ−１、〜ＣＭＰ−ｎ）に伝達される。ＣＭＰ装置（ＣＭＰ−１、〜ＣＭＰ−ｎ）は、処理中のウエハの研磨が完了次第、安全に停止され、手動での復旧処理がなされるまで停止状態が継続される。
【００３４】
加圧部材２５としては、窒素ガス等の不活性ガス、若しくはＤＩＷのような純水、又は両者を併用することができる。加圧部材による加圧としては、ユースポイントで所望の供給圧力が１３０ｋＰａとすることが好ましい。
バッファー容器２３−１ａ、２３−１ｂ、・・・・・２３−ｎａ、２３−ｎｂとしては、各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有するよう設計する必要があり、５００ｍｌ以上とすることが必要である。
【００３５】
図４は、本発明の他の実施例を示す模式図である。図４は、バッファー部材として、バッファー容器２３−１ａ、２３−１ｂ、・・・・・２３−ｎａ、２３−ｎｂを設ける代わり、分岐ライン４−１ａ、４−１ｂ・・・・・〜４−ｎａ、４−ｎｂのライン径を太くし、２６−１ａ、２６−１ｂ・・・・・〜２６−ｎａ、２６−ｎｂとしたものであり、その太さは、各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有するよう設計する必要があり、容量を５００ｍｌ以上、外径２５．４ｍｍ、内径２２．３ｍｍ、長さ１．５５ｍ以上とすることが好ましい。
【００３６】
図５は、本発明の他の実施例を示す模式図である。図５は、バッファー部材として、バッファー容器２３−１ａ、２３−１ｂ、・・・・・２３−ｎａ、２３−ｎｂを設ける代わり、分岐ライン４−１ａ、４−１ｂ・・・・・〜４−ｎａ、４−ｎｂをコイル状のパイプとし、その長さを長くし、２７としたものであり、その長さは、各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有するよう設計する必要があり、容量を５００ｍｌ以上、外径９．５３ｍｍ、内径６．３８ｍｍ、長さ１８．７７ｍ以上とすることが好ましい。
【実施例】
【００３７】
次に、本発明の実施例を説明する。但し、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００３８】
＜実施例１＞
図２及び図３に示す工程に従って実施した。その設定値は、以下の通りとした。
スラリー１：Ｃｕ層研磨用スラリー
スラリー２：バリアメタル膜研磨用スラリー
供給エンジン２、７：プレッシャーバキュームベッセル
ＣＭＰ装置：２０台 ＣＭＰ−１、ＣＭＰ−２、・・・ＣＭＰ−２０
循環流量：４リットル／分
供給ループ圧力：１５０ＫＰａ
バッファー容器の容量：５００ｍｌ
Ｎ2加圧：１５０ＫＰａ
その結果、供給エンジンが停止後も、１３０ＫＰａのユースポイント供給圧でＣＭＰ装置への供給を継続し、処理中のウエハの研磨を完了させることができた。
【００３９】
＜実施例２＞
図２及び図４に示す工程に従って実施した。その設定値は、以下の通りとした。
スラリー１、スラリー２、供給エンジン２、７として、実施例１と同じものを使用した。
ＣＭＰ装置：２０台 ＣＭＰ−１、ＣＭＰ−２、・・・ＣＭＰ−２０
循環流量：４リットル／分
供給ループ圧力：１５０ＫＰａ
分岐ラインの径：３／８インチ、６．５ｍ
バッファー容量：６００ｍｌ
Ｎ2加圧：１５０ＫＰａ
その結果、供給エンジンが停止後も、１３０ＫＰａのユースポイント供給圧でＣＭＰ装置への供給を継続し、処理中のウエハの研磨を完了させることができた。
【００４０】
＜実施例３＞
図２及び図５に示す工程に従って実施した。その設定値は、以下の通りとした。
スラリー１、スラリー２、供給エンジン２、７として、実施例１と同じものを使用した。
ＣＭＰ装置：２０台 ＣＭＰ−１、ＣＭＰ−２、・・・ＣＭＰ−２０
循環流量：４リットル／分
供給圧力：１５０ＫＰａ
Ｎ2加圧：１５０ＫＰａ
実施例１に記載の通常の分岐ラインと同径のＰＦＡチューブの長さを長くするため、図５に示すように分岐ラインをコイル状にした。また、分岐ラインとしては、循環ラインと同径（外形９．５２ｍｍ、内径６．３８ｍｍ）のＰＦＡチューブを採用した。なお、本実施例において、１枚のウエハ研磨に必要なスラリー残液は、２００ｍｌ／分×３分＝６００ｍｌであるため、必要なチューブ長として、１８．７７ｍ、直径７０ｍｍのコイル状とし、コイル全長は、８８０ｍｍとした。
その結果、Ｎ2加圧時に気泡が混入することなく、バッファー内のスラリー残液を押し出すことができ、供給エンジンが停止した後もＣＭＰ装置への供給を継続し、処理中のウエハの研磨を完了させることができた。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、ダブルの供給系を設けることなく、ダブルの供給系を用いた場合と同様に、スラリーの供給エンジンがダウンしても、処理中のウエハを完全に処理することができるので、初期投資のコストを低減したまま、処理中のウエハの損害を出すことなく処理を行うことができるスラリー供給装置及びスラリー供給方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１：スラリー１のスラリータンク
２：スラリー１の供給エンジン
３：スラリー１の循環ライン
４−１ａ、４−１ｂ〜４−ｎａ、４−ｎｂ：スラリー１の分岐ライン
５−１ａ、５−１ｂ〜５−ｎａ、５−ｎｂ：スラリー１のバルブ
６：スラリー２のスラリータンク
７：スラリー２の供給エンジン
８：スラリー２の循環ライン
９−１ａ、９−１ｂ〜９−ｎａ、９−ｎｂ：スラリー２の分岐ライン
１０−１ａ、１０−１ｂ〜１０−ｎａ、１０−ｎｂ：スラリー２のバルブ
１１：スラリー１のスラリータンク
１２：スラリー１の供給エンジン
１３：スラリー１の循環ライン
１４−１ａ、１４−１ｂ〜１４−ｎａ、１４−ｎｂ：スラリー１の分岐ライン
１５−１ａ、１５−１ｂ〜１５−ｎａ、１５−ｎｂ：スラリー１のバルブ
１６：スラリー２のスラリータンク
１７：スラリー２の供給エンジン
１８：スラリー２の循環ライン
１９−１ａ、１９−１ｂ〜１９−ｎａ、１９−ｎｂ：スラリー２の分岐ライン
２０−１ａ、２０−１ｂ〜２０−ｎａ、２０−ｎｂ：スラリー２のバルブ
２１：バルブ５−１ａ、５−１ｂ〜５−ｎａ、５−ｎｂ、１０−１ａ、１０−１ｂ〜１０−ｎａ、１０−ｎｂ、１５−１ａ、１５−１ｂ〜１５−ｎａ、１５−ｎｂ、２０−１ａ、２０−１ｂ〜２０−ｎａ、２０−ｎｂを収納したバルブボックス
２２：本スラリー供給装置の制御盤
２３−１ａ、２３−１ｂ、・・・・・２３−ｎａ、２３−ｎｂ：バッファー容器
２４−１ａ、２４−１ｂ、・・・・・２４−ｎａ、２４−ｎｂ：バッファー容器
２５：加圧部材
２６−１ａ、２６−１ｂ・・・・・〜２６−ｎａ、２６−ｎｂ：バッファー容器
２７：バッファー容器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのスラリー供給タンクと、該スラリー供給タンク内のスラリーを少なくとも一つのＣＭＰ装置に供給する供給エンジンと、前記スラリー供給タンク内のスラリーを各ＣＭＰ装置に供給し前記スラリー供給タンクに循環する循環ラインと、該循環ライン内のスラリーを各ＣＭＰ装置に供給する分岐ラインと、前記各分岐ラインに設けたバルブと、各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有する前記分岐ラインに接続したバッファー部材と、前記供給エンジンが停止したとき前記バッファー部材内に残留するスラリーを加圧し、各ＣＭＰ装置に供給する加圧部材とよりなることを特徴とするスラリー供給装置。
【請求項２】
前記加圧部材として、窒素ガス等の不活性ガス及び／又は純水を用い、前記バッファー部材内に残留するスラリーを各ＣＭＰ装置に供給すること特徴とする請求項１に記載のスラリー供給装置。
【請求項３】
前記バッファー部材として、前記分岐ラインと前記各ＣＭＰ装置の中間に設けた各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有するバッファー容器を用いたこと特徴とする請求項１に記載のスラリー供給装置。
【請求項４】
前記バッファー部材として、各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有するよう、太いパイプ径の分岐ラインを用いたこと特徴とする請求項１に記載のスラリー供給装置。
【請求項５】
前記バッファー部材として、各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有するよう、長さを長くした分岐ラインを用いたこと特徴とする請求項１に記載のスラリー供給装置。
【請求項６】
少なくとも一つのスラリー供給タンクと、該スラリー供給タンク内のスラリーを少なくとも一つのＣＭＰ装置に供給する供給エンジンと、前記スラリー供給タンク内のスラリーを各ＣＭＰ装置に供給し前記スラリー供給タンクに循環する循環ラインと、該循環ライン内のスラリーを各ＣＭＰ装置に供給する分岐ラインと、前記各分岐ラインに設けたバルブと、各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有する前記分岐ラインに接続したバッファー部材と、前記供給エンジンが停止したとき前記バッファー部材に接続した前記バッファー部材内に残留するスラリーを加圧し、各ＣＭＰ装置に供給する加圧部材とよりなり、
前記バッファー部材は、各ＣＭＰ装置にて処理中のウエハの処理を完了するのに十分な容量を保存できる容量とし、前記供給エンジンがダウンしたとき前記バルブを切り替え、前記加圧部材を加圧し、前記バッファー部材内に残留するスラリーの残液を各ＣＭＰ装置に供給し、各ＣＭＰ装置にて処理中のウエハの処理を完了することを特徴とするスラリー供給方法。
【請求項１】
少なくとも一つのスラリー供給タンクと、該スラリー供給タンク内のスラリーを少なくとも一つのＣＭＰ装置に供給する供給エンジンと、前記スラリー供給タンク内のスラリーを各ＣＭＰ装置に供給し前記スラリー供給タンクに循環する循環ラインと、該循環ライン内のスラリーを各ＣＭＰ装置に供給する分岐ラインと、前記各分岐ラインに設けたバルブと、各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有する前記分岐ラインに接続したバッファー部材と、前記供給エンジンが停止したとき前記バッファー部材内に残留するスラリーを加圧し、各ＣＭＰ装置に供給する加圧部材とよりなることを特徴とするスラリー供給装置。
【請求項２】
前記加圧部材として、窒素ガス等の不活性ガス及び／又は純水を用い、前記バッファー部材内に残留するスラリーを各ＣＭＰ装置に供給すること特徴とする請求項１に記載のスラリー供給装置。
【請求項３】
前記バッファー部材として、前記分岐ラインと前記各ＣＭＰ装置の中間に設けた各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有するバッファー容器を用いたこと特徴とする請求項１に記載のスラリー供給装置。
【請求項４】
前記バッファー部材として、各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有するよう、太いパイプ径の分岐ラインを用いたこと特徴とする請求項１に記載のスラリー供給装置。
【請求項５】
前記バッファー部材として、各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有するよう、長さを長くした分岐ラインを用いたこと特徴とする請求項１に記載のスラリー供給装置。
【請求項６】
少なくとも一つのスラリー供給タンクと、該スラリー供給タンク内のスラリーを少なくとも一つのＣＭＰ装置に供給する供給エンジンと、前記スラリー供給タンク内のスラリーを各ＣＭＰ装置に供給し前記スラリー供給タンクに循環する循環ラインと、該循環ライン内のスラリーを各ＣＭＰ装置に供給する分岐ラインと、前記各分岐ラインに設けたバルブと、各ＣＭＰ装置内にセットされているウエハを処理するのに充分な容量のスラリーを保持できる容量を有する前記分岐ラインに接続したバッファー部材と、前記供給エンジンが停止したとき前記バッファー部材に接続した前記バッファー部材内に残留するスラリーを加圧し、各ＣＭＰ装置に供給する加圧部材とよりなり、
前記バッファー部材は、各ＣＭＰ装置にて処理中のウエハの処理を完了するのに十分な容量を保存できる容量とし、前記供給エンジンがダウンしたとき前記バルブを切り替え、前記加圧部材を加圧し、前記バッファー部材内に残留するスラリーの残液を各ＣＭＰ装置に供給し、各ＣＭＰ装置にて処理中のウエハの処理を完了することを特徴とするスラリー供給方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−４０６４２（Ｐ２０１２−４０６４２Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８３８０１（Ｐ２０１０−１８３８０１）
【出願日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【出願人】（５９７１４０５２３）アプリシアテクノロジー株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【出願人】（５９７１４０５２３）アプリシアテクノロジー株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
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