CN109313128A - 浆料溶液的浓度测定及调节装置 - Google Patents

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CN109313128A CN201780034866.6A CN201780034866A CN109313128A CN 109313128 A CN109313128 A CN 109313128A CN 201780034866 A CN201780034866 A CN 201780034866A CN 109313128 A CN109313128 A CN 109313128A
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Abstract

根据实施方式的浆料溶液的浓度测定装置包括：传感器部，其包括测定溶液的电导率的第一传感器、测定溶液的超声波传播速度的第二传感器以及测定溶液的吸光度的第三传感器；以及浓度测定部，其分析由传感器部所输入的上述电导率、超声波传播速度以及吸光度而实时测定溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度。

Description

浆料溶液的浓度测定及调节装置
技术领域
本发明涉及一种浆料溶液的浓度测定及调节装置。
背景技术
随着半导体器件的微细化、高密度化以及多层构造化，在使用更微细的图案形成技术，由此半导体器件的表面构造变得复杂且各层间绝缘膜的台阶也在变大。因此，作为用于去除形成于半导体基板上的特定膜上的台阶的平坦化技术，代表性的有利用化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，以下称为“CMP”)工艺的技术。
CMP工艺是指利用研磨垫和浆料而使晶片表面平坦化的方法，更具体地讲，是一种使研磨垫和晶片接触并对研磨垫和晶片实施混合了旋转及直线运动的轨道运动且利用含有研磨剂的浆料进行研磨的工艺。就使用于CMP工艺的浆料的组成而言，主要由起物理作用的研磨颗粒和起化学作用的蚀刻剂(etchant)等化合物的混合物组成。
在如半导体、LCD、LED、太阳能等产业的制造工艺中，CMP工艺是其重要度最近在日益升高的工艺。对于CMP工艺而言，使用于CMP的浆料是非常重要的物质，其大部分分散在水和过氧化氢的混合溶液中而供给。此时，过氧化氢的浓度和浆料的浓度给CMP工艺带来非常重大的影响，因此过氧化氢和浆料的浓度管理是非常重要的工艺管理关键。
迄今为止，在半导体产业现场使用的浆料溶液的测定方法仅利用一种测定原理进行了测定。具体地讲，迄今为止在半导体产业现场使用的浆料溶液的测定方法仅利用单一的超声波原理而仅测定了浆料溶液中的过氧化氢的浓度。然而，在仅利用超声波原理而测定浆料溶液中的过氧化氢的浓度时，发生浆料的浓度给过氧化氢的浓度测定带来影响的现象。也就是说，即使过氧化氢的浓度保持一定，若浆料的浓度变化则在过氧化氢的浓度测定上也会产生误差。另外，迄今为止在半导体产业现场使用的浆料溶液的测定方法并未测定浆料溶液中的浆料的浓度。
发明内容
技术问题
实施方式的目的在于提供一种在向CMP装置供给浆料溶液时实时同时测定浆料溶液中所含有的过氧化氢的浓度和浆料的浓度的浆料溶液的浓度测定及调节装置。
另外，实施方式的目的在于提供一种利用所测定的过氧化氢的浓度和浆料的浓度而调节浆料溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度的浆料溶液的浓度测定及调节装置。
解决问题方案
根据实施方式的浆料溶液的浓度测定装置包括：传感器部，其包括测定溶液的电导率的第一传感器、测定溶液的超声波传播速度的第二传感器以及测定溶液的吸光度的第三传感器；以及浓度测定部，其分析由传感器部所输入的上述电导率、超声波传播速度以及吸光度而实时测定溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度。
这里，在上述浓度测定部的分析，利用上述过氧化氢的浓度、上述浆料的浓度以及上述电导率而给出式4，利用上述过氧化氢的浓度、上述浆料的浓度以及上述超声波传播速度而给出式5，利用上述过氧化氢的浓度、上述浆料的浓度以及上述吸光度而给出式6，并分析式4、式5、式6而能够测定上述过氧化氢的浓度和上述浆料的浓度。
这里，通过上述式4和式5的组合、上述式5和式6的组合、上述式4和式6的组合或上述式4至式6的组合中一个组合而能够测定上述过氧化氢的浓度和上述浆料的浓度。
这里，通过多元回归分析(multiple regression analysis)而能够测定上述过氧化氢的浓度和上述浆料的浓度。
这里，在上述浓度测定部能够实时同时测定上述过氧化氢的浓度和上述浆料的浓度。
另一方面，根据实施方式的浆料溶液的浓度测定及调节装置包括：传感器部，其包括测定溶液的电导率的第一传感器、测定上述溶液的超声波传播速度的第二传感器以及测定上述溶液的吸光度的第三传感器；浓度测定部，其分析由上述传感器部所输入的上述电导率、上述超声波传播速度以及上述吸光度而实时测定上述溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度；以及浓度调节部，其从上述浓度测定部接收上述过氧化氢的浓度和上述浆料的浓度输入，并调节上述过氧化氢的量、上述浆料的量以及水的量中至少一个量，使得上述过氧化氢的浓度和上述浆料的浓度在预定范围内。
这里，上述浓度调节部能够包括：控制部，其将所输入的上述过氧化氢的浓度和上述浆料的浓度与上述预定范围进行比较而计算所要调节的上述过氧化氢的量、上述浆料的量以及上述水的量；过氧化氢供给部，其根据上述控制部的计算而供给过氧化氢；浆料供给部，其根据上述控制部的计算而供给浆料；以及水供给部，其根据上述控制部的计算而供给水。
这里，上述浓度调节部能够实时接收上述过氧化氢的浓度和上述浆料的浓度输入。
这里，上述浓度调节部能够实时调节上述过氧化氢的浓度和上述浆料的浓度。
发明效果
利用根据实施方式的浆料溶液的浓度测定装置，由于包括测定溶液的电导率的第一传感器、测定溶液的超声波传播速度的第二传感器以及测定溶液的吸光度的第三传感器并分析电导率、超声波传播速度以及吸光度，因此能够准确地测定溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度。
利用根据实施方式的浆料溶液的浓度测定装置，由于在浓度测定部的分析是利用过氧化氢的浓度、浆料的浓度以及电导率而给出式4，利用过氧化氢的浓度、浆料的浓度以及超声波传播速度而给出式5，利用过氧化氢的浓度、浆料的浓度以及吸光度而给出式6，并分析式4、式5、式6而测定过氧化氢的浓度和浆料的浓度，因此能够更准确地测定溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度。
利用根据实施方式的浆料溶液的浓度测定装置，由于通过式4和式5的组合、式5和式6的组合、式4和式6的组合或式4至式6的组合中一个组合而测定过氧化氢的浓度和浆料的浓度，因此能够与浆料溶液的种类无关地使用。
利用根据实施方式的浆料溶液的浓度测定装置，由于通过多元回归分析而测定过氧化氢的浓度和浆料的浓度，因此能够更准确地测定溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度，且能够实时测定。
利用根据实施方式的浆料溶液的浓度测定及调节装置，由于包括传感器部、浓度测定部以及浓度调节部，因此能够实时测定过氧化氢的浓度和浆料的浓度，且与实时测定的过氧化氢的浓度和浆料的浓度对应而调节过氧化氢的量、浆料的量以及水的量中至少一个量，从而能够使浆料溶液的浓度保持在预定范围内。由此能够使使用于CMP工艺的浆料溶液的浓度保持一定，并使浆料溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度保持一定，从而能够防止CMP工艺中的缺陷。
利用根据实施方式的浆料溶液的浓度测定及调节装置，由于包括：控制部，其将所输入的过氧化氢的浓度和浆料的浓度与预定范围进行比较而计算所要调节的过氧化氢的量、浆料的量以及水的量；过氧化氢供给部，其根据控制部的计算而供给过氧化氢；浆料供给部，其根据控制部的计算而供给浆料；以及水供给部，其根据控制部的计算而供给水，因此能够更准确地调节浆料溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度。
利用根据实施方式的浆料溶液的浓度测定及调节装置，由于浓度调节部实时调节过氧化氢的浓度和浆料的浓度，因此将使用于CMP工艺的浆料溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度实时保持一定，从而进一步能够防止CMP工艺中的缺陷。
附图说明
图1是适用了根据本发明的实施方式的浆料溶液的浓度测定及调节装置的CMP工艺系统的简图。
图2是根据本发明的第一实施方式的浆料溶液的浓度测定装置和适用了该浓度测定装置的浆料溶液的浓度测定及调节装置的简图。
图3是根据本发明的第二实施方式的浆料溶液的浓度测定装置和适用了该浓度测定装置的浆料溶液的浓度测定及调节装置的简图。
图4是根据本发明的实施方式的浓度调节部和制备槽的简图。
图5是示出了浆料溶液自然蒸发时的过氧化氢的浓度变化的图表。
图6是示出了在浆料溶液中仅添加浆料的情况下的过氧化氢的浓度变化的图表。
图7是示出了在浆料溶液中添加水的情况下的过氧化氢的浓度变化的图表。
具体实施方式
在下述的详细说明中参照将能够实施本发明的特定实施方式以例示方式来图示的附图。将详细说明这些实施方式以使本领域技术人员足可实施本发明。应当理解的是，本发明的各种实施方式虽然互不相同但无须相互排斥。例如，这里所记载的特定形状、构造以及特性有关于一个实施方式而在不脱离本发明的精神和范围的情况下能够以另一实施方式来具体实现。另外，应当理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下能够变更公开的各个实施方式中的个别构成要素的位置或配置。因此，下述的详细说明并不是要用来进行限定，只要说明得清楚，则本发明的范围仅由与其各权利要求所要求保护的范围等同的范围以及所附的权利要求所限定。在附图中，相似的附图标记在多个方面指称相同或相似的功能。
<第一实施方式>
在半导体CMP工艺中主要使用的浆料溶液包含过氧化氢和浆料两种。过氧化氢主要起化学反应并发挥清洁作用。浆料发挥物理(机械)研磨作用。浆料溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度与执行CMP工艺的膜对应而变化。尤其在浆料的情况下，不仅浆料的浓度根据CMP工艺而变化，而且浆料的种类也根据CMP工艺而变化。这样，使用于CMP的浆料溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度以及浆料的种类会相异。
图1是适用了根据本发明的实施方式的浆料溶液的浓度测定及调节装置的CMP工艺系统的简图。
参照图1，适用了根据本发明的实施方式的浆料溶液的浓度测定装置的CMP工艺系统包括：制备槽10，其制备预定浓度的浆料溶液；CMP设备20，其接受浆料溶液供给而执行CMP工艺；以及浓度测定装置80，其测定制备槽10的浆料溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度。另外，适用了根据本发明的实施方式的浆料溶液的浓度测定及调节装置的CMP工艺系统能够进一步包括调节制备槽10的浆料溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度的浓度调节部90。
图2是根据本发明的第一实施方式的浆料溶液的浓度测定装置和适用了该浓度测定装置的浆料溶液的浓度测定及调节装置的简图。
参照图1和图2，根据第一实施方式的浆料溶液的浓度测定装置80包括传感器部51和浓度测定部55。传感器部51包括测定溶液的电导率的第一传感器52、测定溶液的超声波传播速度的第二传感器53以及测定溶液的吸光度的第三传感器54。浓度测定部55分析由传感器部51所输入的电导率、超声波传播速度以及吸光度而实时测定溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度。
具体地讲，浓度测定部55向第一传感器52、第二传感器53、第三传感器54各自发送驱动信号52a、驱动信号53a、驱动信号54a，并分析由第一传感器52、第二传感器53、第三传感器54所输入的数据52b、数据53b、数据54b而测定浆料溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度。这里，第一传感器是测定溶液的电导率的传感器，第二传感器是测定溶液的超声波传播速度的传感器，第三传感器是测定溶液的UV吸收的传感器。
如图1和图2所示，制备槽10的浆料溶液在浓度测定装置80的传感器部51与制备槽10之间沿着循环流路60流动。传感器部51的第一传感器52、第二传感器53、第三传感器54分别测定沿着循环流路60流动的浆料溶液的电导率、超声波传播速度以及吸光度。这里，为了便于理解起见，以斜线图案的圆来图示了循环流路60中的过氧化氢，并以点图案的圆来图示了浆料。
接收了驱动信号52a、驱动信号53a、驱动信号54a的第一传感器52、第二传感器53、第三传感器54分别向浆料溶液发送用于测定过氧化氢的浓度和浆料的浓度的信号，并接收返回的信号而测定过氧化氢的浓度和浆料的浓度。例如，第一传感器52为了测定浆料溶液的电导率而向浆料溶液发送电信号，第二传感器53为了测定在浆料溶液中的超声波传播速度而向浆料溶液发送超声波信号，第三传感器54为了测定浆料溶液的吸光度而向浆料溶液发送UV光源信号。
更具体地说明如下：第一传感器52能够根据浆料溶液中存在的溶质的物理性质或量而测定电导率的变化。这里，第一传感器52受离子的浓度或强度的影响大且不易检测非导电性物质的浓度变化。第二传感器53根据浆料溶液中存在的溶质的物理性质或量而能够测定超声波信号受到干扰而其速度或大小变化的现象。这里，第二传感器53受颗粒的大小或密度的影响大。第三传感器54根据浆料溶液中存在的溶质的物理性质或量而能够测定光的信号受到干扰而光的反射角、强度、量等变化的现象或发生分光现象。这里，第三传感器54受溶质所具有的固有的物理、能量特性影响。由于这种光源的原材料有多种，因而根据光源而能够采用多种原材料。
参照图2，浓度测定装置80的浓度测定部55接收在传感器部51测定的浆料溶液的电导率数据52b、超声波传播速度数据53b、吸光度数据54b输入。
根据实施方式的浆料溶液的浓度测定装置能够对浆料溶液的电导率数据52b、超声波传播速度数据53b、吸光度数据54b进行多元回归分析而求出过氧化氢的浓度和浆料的浓度。具体地讲，根据实施方式的浓度测定部55根据在传感器部51所测定的电导率数据52b、超声波传播速度数据53b、吸光度数据54b与浆料溶液的过氧化氢的浓度的预先求得的预定关系以及所测定的电导率数据52b、超声波传播速度数据53b、吸光度数据54b与浆料溶液的浆料的浓度的预先求得的预定关系而能够测定浆料溶液的过氧化氢的浓度和浆料的浓度。这里，预先求得的预定关系可以是预先数据库化而存储于浓度测定部55的预定关系。
更具体地讲，若将所要测定的过氧化氢的浓度设为X，浆料的浓度设为Y，水的浓度设为Z，则浆料溶液的浓度可由下式1表示。
<式1>
aX+bY+cZ＝100
这里，a、b、c分别是根据电导率、超声波传播速度、吸光度而变更的系数。
此时，由于Z＝100-X-Y，因此，上述式1可由下式2表示。
<式2>
aX+bY+c(100-X-Y)＝100
若以过氧化氢的浓度和浆料的浓度来整理式1，则式1可由式3表示。
<式3>
(a-c)X+(b-c)Y＝100(1-c)
此时，若以A＝a-c、B＝b-c、C＝100(1-c)来进行代换，则根据电导率、超声波传播速度、吸光度而能够以下式4至下式6表示。根据电导率数据的过氧化氢的浓度(X)与浆料的浓度(Y)的预定关系可由下式4表示。
<式4>
AX+BY＝C
这里，A是根据电导率数据52b而变化的过氧化氢的浓度(X)的系数，B是根据电导率数据52b而变化的浆料的浓度(Y)的系数，C是取决于所测定的电导率数据52b的常数值。例如，C可以是在过氧化氢和浆料的特定浓度下测定的电导率值(CD)。
另外，根据超声波传播速度数据53b的过氧化氢的浓度(X)与浆料的浓度(Y)的预定关系可由下式5表示。
<式5>
A′X+B′Y＝C′
这里，A′是根据超声波传播速度数据53b而变化的过氧化氢的浓度(X)的系数，B′是根据超声波传播速度数据53b而变化的浆料的浓度(Y)的系数，C′是取决于所测定的超声波传播速度数据53b的常数值。例如，C′可以是在过氧化氢和浆料的特定浓度下测定的超声波传播速度值(US)。
而且，根据吸光度数据54b的过氧化氢的浓度(X)与浆料的浓度(Y)的预定关系可由下式6表示。
<式6>
A″X+B″Y＝C″
这里，A″是根据吸光度数据54b而变化的过氧化氢的浓度(X)的系数，B″是根据吸光度数据54b而变化的浆料的浓度(Y)的系数，C″是取决于所测定的吸光度数据54b的常数值。例如，C″可以是在过氧化氢和浆料的特定浓度下测定的吸光度值(ABS)。
若利用这样求得的式4至式6，则通过实验就能够求得系数A、B、A′、B′、A″、B″。例如，能够一边变更已知的过氧化氢的浓度和浆料的浓度一边从浆料溶液测定电导率，其可由下式7表示。
<式7>
AX0+BY0＝C00
AX0+BY1＝C01
AX1+BY0＝C10
……
AXn+BYn＝Cnn
可求得能够满足上述式7中所示的所有式子的系数A、B。
另外，能够一边变更已知的过氧化氢的浓度和浆料的浓度一边从浆料溶液测定超声波传播速度，其可由下式8表示。
<式8>
A′X0+B′Y0＝C00′
A′X0+B′Y1＝C01′
A′X1+B′Y0＝C10′
……
A′Xn+B′Yn＝Cnn′
可求得能够满足上述式8中所示的所有式子的系数A′、B′。
另外，能够一边变更已知的过氧化氢的浓度和浆料的浓度一边从浆料溶液测定吸光度，其可由下式9表示。
<式9>
A″X0+B″Y0＝C00″
A″X0+B″Y1＝C01″
A″X1+B″Y0＝C10″
……
A″Xn+B″Yn＝Cnn″
可求得能够满足上述式9中所示的所有式子的系数A″、B″。
若这样求得系数，则能够预先生成包括通过实验而测定的电导率C、超声波传播速度C′、吸光度C″中的至少一个、通过式7至式9而求得的系数对{A、B}、{A′、B′}、{A″、B″}中的至少一个的匹配表(matching table)。
其后，在需要知道所使用的浆料溶液的过氧化氢的浓度(X)和浆料的浓度(Y)时，利用基于预先生成的匹配表从预定的浆料溶液测定的电导率数据、超声波传播速度数据、吸光度数据而能够提取系数。
作为其一个例子，从匹配表中找出与所测定的电导率数据、超声波传播速度数据、吸光度数据一致的数据而能够提取与该数据相应的系数。
作为另一例子，在与所测定的电导率数据、超声波传播速度数据、吸光度数据一致的数据并不存在的情况下，从匹配表中找出最相近的数据而能够提取与该数据相应的系数。
而且，利用所测定的电导率数据、超声波传播速度数据、吸光度数据和所提取的系数而能够求出过氧化氢的浓度(X)和浆料的浓度(Y)。
例如，在利用示出电导率和超声波传播速度的浆料溶液的情况下，整理式4和式5而能够以下式10来表示过氧化氢的浓度(X)和浆料的浓度(Y)。
<式10>
因此，若通过这种方式利用式4至式6对过氧化氢的浓度(X)和浆料的浓度(Y)进行整理，则整理式能够生成为如下式11。
<式11>
X＝f(US，CD，ABS)
Y＝g(US，CD，ABS)
这里，US是超声波传播速度数据，CD是电导率数据，ABS是吸光度数据。
利用上述整理式即可确定性地测定过氧化氢的浓度和上述浆料的浓度。在浆料显示电导率的情况下利用式4至式6中的至少2个以上式子即可生成整理式，在浆料并不显示电导率的情况下利用式5和上述式6即可生成整理式。
进而，在浆料溶液具有电导率的情况下，为了根据过氧化氢和浆料的混合溶液使用环境而提高浓度测定的准确性，能够将过氧化氢的浓度X设为仅与CD、ABS相关的函数，并将浆料的浓度Y设为仅与US、CD相关的函数而表示如下。
<式12>
X＝f(CD，ABS)
Y＝g(US，CD)
在与此相反的情况下，还能够将过氧化氢的浓度X设为仅与US、CD相关的函数，并将浆料的浓度Y设为仅与CD、ABS相关的函数而示出。
另外，在某些浆料和过氧化氢的混合溶液，由于浆料和过氧化氢的相互作用而在求过氧化氢和浆料浓度的式子中能够包括常数D、E。
<式13>
这里D、E是常数。
观察在如上所述的背景下通过实际实验而推导出的浆料浓度和过氧化氢浓度的计算式，则如下表1。
表1
项目 浆料的浓度(Y) 过氧化氢的浓度(X)
浆料1 86.612*ABS+86.612*CD+42.4396*US 16.72*US-12.8*CD-6.7*ABS
浆料2 4.393*ABS-6.472*US+0.59 1.3*ABS-US+0.557
浆料3 44.916*CD-21.887*ABS+1.21 5.32*CD+3.6*US-1.23
观察上述表1可知，在浆料溶液的浆料1(Slurry1)将电导率、超声波传播速度、吸光度均测定而求出过氧化氢的浓度和浆料的浓度，在浆料溶液的浆料2(Slurry2)测定超声波传播速度和吸光度而求出过氧化氢的浓度和浆料的浓度，在浆料溶液的浆料3(Slurry3)测定电导率和吸光度而求出浆料的浓度并测定电导率和超声波传播速度而求出过氧化氢的浓度。
这样，就过氧化氢的浓度(X)与浆料的浓度(Y)的关系而言，由于可由3个式子来表示，因此，通过式4和式5的组合、式5和式6的组合、式4和式6的组合或式4至式6的组合中一个组合就能够测定过氧化氢的浓度(X)和浆料的浓度(Y)。
作为一个例子，在利用示出电导率的浆料的情况下，将式4整理成与X相关的式子之后代入到式5中，则能够得到未知数为单一的Y的式子。因此，整理未知数为单一的Y的式子，则可知浆料的浓度(Y)。其后，将浆料的浓度(Y)代入到式4或式5中，则能够得到未知数为单一的X的式子。因此，整理未知数为单一的X的式子则可知过氧化氢的浓度(X)。
作为另一例子，在利用并不显示电导率的浆料的情况下，将式5整理成与X相关的式子之后代入到式6中，则能够得到未知数为单一的Y的式子。因此，整理未知数为单一的Y的式子，则可知浆料的浓度(Y)。其后，将浆料的浓度(Y)代入到式5或式6中，则能够得到未知数为单一的X的式子。因此，整理未知数为单一的X的式子，则可知过氧化氢的浓度(X)。
根据实施方式的浆料溶液的浓度测定装置80由于通过循环流路60而持续测定由传感器部51所输入的电导率、超声波传播速度以及吸光度，因此能够实时测定浆料溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度。另外，根据实施方式的浆料溶液的浓度测定装置80，由于通过对由互不相同的传感器所测定的浆料溶液的电导率、超声波传播速度以及吸光度数据进行多元回归分析而测定过氧化氢的浓度和浆料的浓度，因此能够同时测定过氧化氢的浓度和浆料的浓度。
这样，根据实施方式的浆料溶液的浓度测定装置80，由于分析利用测定溶液的电导率的第一传感器、测定溶液的超声波传播速度的第二传感器以及测定溶液的吸光度的第三传感器而测定的电导率、超声波传播速度以及吸光度，因此能够准确地测定溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度。
另外，根据实施方式的浆料溶液的浓度测定装置能够同时测定浆料溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度，由此防止浆料的浓度变化对过氧化氢的浓度测定导致误测，从而能够同时准确地测定过氧化氢的浓度和浆料的浓度。
另外，就在浓度测定部55的分析而言，由于利用过氧化氢的浓度、浆料的浓度以及电导率而给出式4，并利用过氧化氢的浓度、浆料的浓度以及超声波传播速度而给出式5，且利用过氧化氢的浓度、浆料的浓度以及吸光度给出式6，而且分析式4至式6而测定过氧化氢的浓度和浆料的浓度，因此能够更准确地测定溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度。
参照图1和图2，根据实施方式的浆料溶液的浓度测定及调节装置包括浓度测定装置80和浓度调节部90。浓度测定装置80包括：传感器部51，其包括测定溶液的电导率的第一传感器52、测定溶液的超声波传播速度的第二传感器53以及测定溶液的吸光度的第三传感器54；以及浓度测定部55，其分析由传感器部51所输入的电导率数据52b、超声波传播速度数据53b以及吸光度数据54b而实时测定溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度。浓度调节部90接收由浓度测定装置80所输入的过氧化氢的浓度和浆料的浓度，并调节过氧化氢的量、浆料的量以及水的量中至少一个量使得过氧化氢的浓度和浆料的浓度在预定范围内。
对于浓度调节部90的说明将参照图4进行如下。
<第二实施方式>
图3是根据本发明的第二实施方式的浆料溶液的浓度测定装置和适用了该浓度测定装置的浆料溶液的浓度测定及调节装置的简图。
参照图1和图3，根据第二实施方式的浆料溶液的浓度测定装置80包括传感器部51、浓度测定部55以及显示部58。传感器部51包括测定溶液的电导率的第一传感器52、测定溶液的超声波传播速度的第二传感器53以及测定溶液的吸光度的第三传感器54。浓度测定部55分析由传感器部51所输入的电导率、超声波传播速度以及吸光度而实时测定溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度。显示部58接收由浓度测定部55所输入的浆料溶液的过氧化氢的浓度和浆料的浓度并将其显示。
另外，根据第二实施方式的浆料溶液的浓度测定及调节装置包括浓度测定装置80和浓度调节部90。浓度调节部90接收由浓度测定装置80所输入的过氧化氢的浓度和浆料的浓度，并调节过氧化氢的量、浆料的量以及水的量中至少一个量使得过氧化氢的浓度和浆料的浓度在预定范围内。
这里，由于在第一实施方式中已对传感器部51和浓度测定部55进行了说明，因此，以下省略对传感器部51和浓度测定部55的说明，而仅对显示部58进行说明。
显示部58为了调节浆料溶液的浓度而能够显示从浓度测定部55输入的过氧化氢的浓度和浆料的浓度。
这样，根据第二实施方式的浆料溶液的浓度测定装置，由于显示部58接收所输入的浆料溶液的过氧化氢的浓度和浆料的浓度并将其显示，因此具有使用者能够确认浆料溶液的状态的优点。
以下的对浓度调节部的说明同样地适用于第一实施方式和第二实施方式。
图4是根据本发明的实施方式的浓度调节部和制备槽的简图。
参照图4，浓度调节部90能够包括控制部91、过氧化氢供给部92、浆料供给部93以及水供给部94。控制部91将所输入的过氧化氢的浓度和浆料的浓度与预定范围进行比较而计算所要调节的过氧化氢的量、浆料的量以及水的量。过氧化氢供给部92根据控制部91的计算而供给过氧化氢。过氧化氢供给部92通过流路95而与制备槽10连接。浆料供给部93根据控制部91的计算而供给浆料。浆料供给部93通过流路96而与制备槽10连接。水供给部94根据控制部91的计算而供给水。水供给部94通过流路97而与制备槽10连接。
浓度调节部90接收由浓度测定部55所输入的过氧化氢的浓度和浆料的浓度，并通过分别与制备槽10连接的过氧化氢供给部92、浆料供给部93以及水供给部94而能够调节过氧化氢的量、浆料的量以及水的量中至少一个量使得过氧化氢的浓度和浆料的浓度在预定范围内。这里，就浓度调节部90接收由浓度测定部55所输入的过氧化氢的浓度和浆料的浓度而言，可以是实时接收输入。另外，就浓度调节部90调节过氧化氢的浓度和浆料的浓度而言，可以是实时调节。而且，过氧化氢的浓度的预定范围和浆料浓度的预定范围能够预先存储于浓度调节部90，且过氧化氢的浓度的预定范围和浆料浓度的预定范围能够在预先存储于浓度测定部55之后传递至浓度调节部90。
具体地讲，控制部91将所输入的过氧化氢的浓度与过氧化氢的浓度的预定范围进行比较，并将所输入的浆料的浓度与浆料的浓度的预定范围进行比较。此时，若所输入的过氧化氢的浓度不在过氧化氢的浓度的预定范围内，则能够计算所要向制备槽10供给的过氧化氢的量、浆料的量以及水的量使得过氧化氢的浓度在过氧化氢的浓度的预定范围内。另外，若所输入的浆料的浓度不在浆料的浓度的预定范围内，则能够计算所要向制备槽10供给的过氧化氢的量、浆料的量以及水的量使得浆料的浓度在浆料的浓度的预定范围内。
作为一个例子，若过氧化氢的浓度不在预定范围内，则从过氧化氢供给部91向制备槽10供给过氧化氢而能够增加过氧化氢的浓度或者从水供给部93供给水而能够降低过氧化氢的浓度，若浆料的浓度不在预定范围内，则从浆料供给部92向制备槽10供给浆料而能够增加浆料的浓度或者从水供给部93供给水而能够降低浆料的浓度。
在CMP工艺中，若过氧化氢的浓度或浆料的浓度变化，则CMP工艺发生缺陷，因此，在CMP工艺中将浆料溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度保持一定是非常重要的工艺变量。因此，在供给浆料溶液的过程中准确地测定浆料溶液的浓度以及调节浓度可谓是非常重要的问题。
这样，根据实施方式的浆料溶液的浓度测定及调节装置能够实时测定过氧化氢的浓度和浆料的浓度且与实时测定的过氧化氢的浓度和浆料的浓度对应而调节过氧化氢的量、浆料的量以及水的量中至少一个量使得浆料溶液的浓度能够实时保持在预定范围内。由此，能够将使用于CMP工艺的浆料溶液的浓度保持一定，并将浆料溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度保持一定，从而能够防止CMP工艺中的缺陷。
以下将现有的仅测定超声波的传播的测定方法和利用了根据实施方式的浆料溶液的浓度测定装置的测定方法进行比较。
现有的浆料的浓度测定方法采用一个浓度测定传感器。现有的浆料的浓度测定方法在大多数情况下测定超声波的传播而仅测定浆料溶液中的过氧化氢的浓度。现有的浆料的浓度测定方法在一些情况下使用折射仪而仅测定浆料溶液中的过氧化氢的浓度。然而，浆料溶液是包含过氧化氢和浆料的双组分体系溶液，因此，即使仅凭一种浓度测定传感器来仅测定过氧化氢的浓度，也由于过氧化氢的浓度测定受浆料的浓度影响，因而难以准确地测定过氧化氢的浓度。也就是说，即使过氧化氢的浓度相同，过氧化氢的浓度测定其测定结果也随浆料的浓度的变化而变化。
图5是示出了浆料溶液自然蒸发时的过氧化氢的浓度变化的图表。这里，现有的仅测定超声波的传播的测定方法的结果是过氧化氢[1](H2O2[1])，其为示于中部的线；利用了根据实施方式的浆料溶液的浓度测定及调节装置的测定方法的结果是过氧化氢[2](H2O2[2])，其为示于最下方的线；浆料的浓度是浆料(Slurry)，其为示于最上方的线。
图5是可知在测定浆料溶液的过氧化氢的浓度时随浆料的浓度变化而在过氧化氢的浓度测定上发生误测的一个例示。一定量的浆料溶液在自然蒸发时浆料溶液中的过氧化氢和水蒸发导致浆料浓缩。参照图5，实际上过氧化氢的蒸发和浆料浓缩导致过氧化氢的浓度变稀，而现有的测定方法所测定的结果是过氧化氢的浓度反而增加。这是由于浆料的浓度给过氧化氢的浓度测定带来影响之故。根据本发明的测定方法示出了近似于实际浓度的结果。
这样，现有的仅测定超声波的传播的测定方法发生误测，与此相反，利用了根据实施方式的浆料溶液的浓度测定及调节装置的测定方法具有即使在含有浆料的状态下产生蒸发也能够准确地测定浓度的优点。
图6是示出了在浆料溶液中仅添加浆料的情况下的过氧化氢的浓度变化的图表。这里，现有的仅测定超声波的传播的测定方法的结果是过氧化氢[1](H2O2[1])，其为示于中部的线；利用了根据实施方式的浆料溶液的浓度测定及调节装置的测定方法的结果是过氧化氢[2](H2O2[2])，其为示于最下方的线；浆料的浓度是浆料(Slurry)，其为示于最上方的线。另外，利用中和分析测定了实际浓度。
图6是可知在测定浆料溶液的过氧化氢的浓度时随浆料的浓度变化而在过氧化氢的浓度测定上发生误测的另一例示。若保持一定量的过氧化氢不变且仅添加浆料，则测定结果应为过氧化氢的浓度保持不变而仅有浆料的浓度增加。由于过氧化氢保持不变且仅有浆料的浓度增加，因此实际测定结果应为过氧化氢的浓度降低，然而，参照图6，现有的仅测定超声波的传播的测定方法所测定的结果是过氧化氢的浓度反而增加。与此相反，利用了根据实施方式的浆料溶液的浓度测定及调节装置的测定方法示出了几乎接近实际浓度的结果。
这样，现有的仅测定超声波的传播的测定方法发生误测，与此相反，利用了根据实施方式的浆料溶液的浓度测定及调节装置的测定方法具有即使浆料的浓度变化也能够准确地测定过氧化氢的浓度的优点。
图7是示出了在浆料溶液中添加水的情况下的过氧化氢的浓度变化的图表。这里，现有的仅测定超声波的传播的测定方法的结果是过氧化氢[1](H2O2[1])，其为示于中部的线；利用了根据实施方式的浆料溶液的浓度测定及调节装置的测定方法的结果是过氧化氢[2](H2O2[2])，其为示于最上方的线；浆料的浓度是浆料(Slurry)，其为示于最下方的线。另外，利用中和分析测定了实际浓度。
图7是可知在测定浆料溶液的过氧化氢的浓度时随水的浓度变化而在过氧化氢的浓度测定上发生误测的又一例示。参照图7，若在一定量的过氧化氢和浆料中仅添加纯水(DI water)，则现有的仅测定超声波的传播的测定方法的测定结果是过氧化氢的浓度降低幅度大，但过氧化氢的浓度的实际降低量却非常小。即、现有的仅测定超声波的传播的测定方法产生测定误差。与此相反，利用了根据实施方式的浆料溶液的浓度测定及调节装置的测定方法示出了几乎接近实际浓度的结果。
这样，现有的仅测定超声波的传播的测定方法示出不准确的结果，与此相反，利用了根据实施方式的浆料溶液的浓度测定及调节装置的测定方法具有能够准确地测定过氧化氢的浓度的优点。
这样，若在过氧化氢和浆料的双组分体系的浓度测定中使用现有的一种测定方法，则在测定过氧化氢的浓度时浆料的浓度变化导致过氧化氢的浓度测定的误测。另外，现有的测定方法仅测定过氧化氢的浓度，并不测定浆料的浓度。
以上虽然参照附图和实施方式进行了说明，但熟知本技术领域的本领域技术人员能够理解在不逸出所附的权利要求书中所记载的本申请的技术思想的范围内能够对本申请中所公开的各实施方式进行各种修改和变更。以上在各实施方式中所说明的特征、构造、效果等包括于本发明的至少一个实施方式，而未必仅限定于一个实施方式。进而，例示于各实施方式的特征、构造、效果等对于其它各实施方式也由各实施方式所属领域的普通技术人员进行组合或变形而能够实施。因此，涉及这些组合和变形的内容应当解释为包括于本发明的范围。
工业上可利用性
根据本发明，能够提供一种浆料溶液的浓度测定及调节装置，其能够更准确地测定浆料溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度且能够实时测定。
另外，根据本发明，能够提供一种浆料溶液的浓度测定及调节装置，其利用所测定的过氧化氢的浓度和浆料的浓度而能够调节浆料溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度。
另外，根据本发明，能够提供一种浆料溶液的浓度测定及调节装置，其由于实时调节过氧化氢的浓度和浆料的浓度，因此将过氧化氢的浓度和浆料的浓度保持一定，从而能够防止CMP工艺中的缺陷。

Claims (9)

1.一种浆料溶液的浓度测定装置，其特征在于，包括：
传感器部，其包括测定溶液的电导率的第一传感器、测定上述溶液的超声波传播速度的第二传感器以及测定上述溶液的吸光度的第三传感器；以及，
浓度测定部，其分析由上述传感器部所输入的上述电导率、上述超声波传播速度以及上述吸光度而实时测定上述溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度。
2.根据权利要求1所述的浆料溶液的浓度测定装置，其特征在于，
在上述浓度测定部的分析，利用上述过氧化氢的浓度、上述浆料的浓度以及上述电导率而给出式4，利用上述过氧化氢的浓度、上述浆料的浓度以及上述超声波传播速度而给出式5，利用上述过氧化氢的浓度、上述浆料的浓度以及上述吸光度而给出式6，并分析式4、式5、式6而测定上述过氧化氢的浓度和上述浆料的浓度。
3.根据权利要求2所述的浆料溶液的浓度测定装置，其特征在于，
通过上述式4和式5的组合、上述式5和式6的组合、上述式4和式6的组合或上述式4至式6的组合中一个组合而测定上述过氧化氢的浓度和上述浆料的浓度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的浆料溶液的浓度测定装置，其特征在于，
通过多元回归分析而测定上述过氧化氢的浓度和上述浆料的浓度。
5.根据权利要求1所述的浆料溶液的浓度测定装置，其特征在于，
在上述浓度测定部实时同时测定上述过氧化氢的浓度和上述浆料的浓度。
6.一种浆料溶液的浓度测定及调节装置，其特征在于，包括：
传感器部，其包括测定溶液的电导率的第一传感器、测定上述溶液的超声波传播速度的第二传感器以及测定上述溶液的吸光度的第三传感器；
浓度测定部，其分析由上述传感器部所输入的上述电导率、上述超声波传播速度以及上述吸光度而实时测定上述溶液中的过氧化氢的浓度和浆料的浓度；以及，
浓度调节部，其从上述浓度测定部接收上述过氧化氢的浓度和上述浆料的浓度输入，并调节上述过氧化氢的量、上述浆料的量以及水的量中至少一个量，使得上述过氧化氢的浓度和上述浆料的浓度在预定范围内。
7.根据权利要求6所述的浆料溶液的浓度测定及调节装置，其特征在于，
上述浓度调节部包括：
控制部，其将所输入的上述过氧化氢的浓度和上述浆料的浓度与上述预定范围进行比较而计算所要调节的上述过氧化氢的量、上述浆料的量以及上述水的量；
过氧化氢供给部，其根据上述控制部的计算而供给过氧化氢；
浆料供给部，其根据上述控制部的计算而供给浆料；以及，
水供给部，其根据上述控制部的计算而供给水。
8.根据权利要求6所述的浆料溶液的浓度测定及调节装置，其特征在于，
上述浓度调节部实时接收上述过氧化氢的浓度和上述浆料的浓度输入。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的浆料溶液的浓度测定及调节装置，其特征在于，
上述浓度调节部实时调节上述过氧化氢的浓度和上述浆料的浓度。
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