CN109420450B - 研磨液浓度调整方法 - Google Patents

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Abstract

提供研磨液浓度调整方法，将研磨液调整为适当的浓度而不浪费研磨液。该研磨液浓度调整方法具有如下的工序：提供工序(S1)，对容器提供纯水和浓缩研磨液；搅拌工序(S2)，使螺旋桨旋转而对容器内的纯水和浓缩研磨液进行搅拌；判断工序(S3)，判断在搅拌工序(S2)中检测到的螺旋桨的转速大于还是小于预先设定的转速n；第1调整工序(S4)，当检测到的转速小于预先设定的转速N(n＜N)时，对容器提供纯水而使螺旋桨的转速n成为预先设定的转速N；以及第2调整工序(S5)，当检测到的转速大于预先设定的转速N(n＞N)时，对容器提供浓缩研磨液而使螺旋桨的转速n成为预先设定的转速N。

Description

研磨液浓度调整方法
技术领域
本发明涉及对研磨液的浓度进行调整的研磨液浓度调整方法。
背景技术
作为对半导体晶片或玻璃基板等工件的表面进行平坦化的方法，使用CMP(Chemical Mechanical Polishing：化学机械研磨)。在CMP中，在研磨装置中一边将旋转的研磨垫按压于工件的表面一边提供研磨液，从而利用研磨液中的磨粒的机械作用和研磨液的化学作用进行研磨。
作为CMP用的研磨液，使用根据要研磨的工件在研磨装置外将浓缩研磨液用纯水稀释而得的研磨液。以往在研磨装置中设置容器，该容器中装入有已将浓缩研磨液预先调整为规定的浓度的研磨液，利用配管从该容器汲取研磨液而提供至研磨中的工件的表面(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2008-036744号公报
但是，当未适当地调整上述容器内的研磨液的浓度时，该研磨液提供至研磨中的工件的表面，从而产生工件的表面未被研磨至预定的程度、或者与预定的程度相比过于研磨等加工不良。在这样的情况下，需要将配管内的研磨液全部抽出，会浪费研磨液。
发明内容
本发明是鉴于这样的问题而完成的，其课题在于提供研磨液浓度调整方法，将研磨液调整为适当的浓度而不浪费研磨液。
本发明是研磨液浓度调整方法，使用研磨液生成机构来调整研磨液的浓度，该研磨液生成机构生成规定的浓度的研磨液，该研磨液生成机构具有：容器；纯水提供部，其对该容器提供纯水；浓缩研磨液提供部，其对该容器提供浓缩后的浓缩研磨液；旋转部，其使螺旋桨旋转，该螺旋桨对提供至该容器的纯水和浓缩研磨液进行搅拌；以及转速检测部，其对该螺旋桨的转速进行检测，其中，该研磨液浓度调整方法具有如下的工序：提供工序，对该容器提供纯水和浓缩研磨液；搅拌工序，利用该旋转部使该螺旋桨旋转而对该容器内的纯水和浓缩研磨液进行搅拌；判断工序，判断在该搅拌工序中由该转速检测部所检测到的转速比预先设定的转速慢还是比预先设定的转速快；第1调整工序，当在该判断工序中判断为由该转速检测部所检测到的转速比预先设定的转速慢的情况下，利用该纯水提供部对该容器提供纯水而使由该转速检测部所检测的转速成为预先设定的转速；以及第2调整工序，当在该判断工序中判断为由该转速检测部所检测到的转速比预先设定的转速快的情况下，利用该浓缩研磨液提供部对该容器提供浓缩研磨液而使由该转速检测部所检测的转速成为预先设定的转速。
根据本发明的研磨液浓度调整方法，根据对容器内的研磨液进行搅拌的螺旋桨的转速来判断研磨液的浓度是否适当，在检测到的转速比预先设定的转速慢时，对容器提供纯水而将研磨液稀释至适当的浓度，在检测到的转速比预先设定的转速快时，对容器提供浓缩研磨液而使研磨液变浓至适当的浓度，从而能够将研磨液调整为适当的浓度。并且，通过将该研磨液提供至研磨装置，能够防止产生研磨液的浪费。
附图说明
图1是例示出研磨液浓度调整方法的实施所使用的研磨液生成机构的剖视图。
图2是示出研磨液浓度调整方法的流程图。
图3是示出螺旋桨的转速的推移例的曲线图。
标号说明
1：研磨液生成机构；2：容器；2a：底；2b：侧壁；3：纯水提供部；4：浓缩研磨液提供部；5：螺旋桨；6：旋转部；7：转速检测部；8：液面检测部；9：控制部；10：泵；31：纯水提供源；32：配管；33：电磁阀；41：浓缩研磨液提供源；42：配管；43：电磁阀；61：旋转轴；62：电动机；71：码盘；72：光传感器部；W：纯水；C：浓缩研磨液；R：研磨液；Ra：液面；S1：提供工序；S2：搅拌工序；S3：判断工序；S4：第1调整工序；S5：第2调整工序；S6：加工工序。
具体实施方式
图1所示的研磨液生成机构1具有：容器2，其贮存研磨液；纯水提供部3，其对容器2提供纯水W；浓缩研磨液提供部4，其对容器2提供浓缩研磨液C；螺旋桨5，其对提供至容器2的纯水W和浓缩研磨液C进行搅拌；旋转部6，其使螺旋桨5旋转；转速检测部7，其对螺旋桨5的转速进行检测；液面检测部8，其对容器2内的研磨液R的液面Ra进行检测；以及控制部9，其根据转速检测部7和液面检测部8的检测值，对纯水提供部3和浓缩研磨液提供部4进行控制。
容器2与研磨装置相邻地设置。在容器2的一方的侧壁2b的下部连接有泵10，其用于汲取容器2内的研磨液R而提供至未图示的研磨装置。
纯水提供部3具有贮存纯水的纯水提供源31，纯水提供源31经由配管32而与容器2的上部连接。在配管32上设置有电磁阀33，其用于对从纯水提供源31向容器2的纯水W的提供量进行控制。
浓缩研磨液提供部4具有贮存浓缩研磨液的浓缩研磨液提供源41，浓缩研磨液提供源41经由配管42而与容器2的上部连接。在配管42上设置有电磁阀43，其用于对从浓缩研磨液提供源41向容器2的浓缩研磨液C的提供量进行控制。
螺旋桨5配置在容器2的底2a的附近。旋转部6具有：在上下方向上延伸的旋转轴61；以及使旋转轴61旋转的电动机62，螺旋桨5固定于旋转轴61的下端。旋转轴61的上端与电动机62的旋转轴连结。电动机62是DC电动机(直流电动机)，始终以一定的电力进行驱动。当DC电动机以一定的电力驱动时，当施加于旋转轴的负荷变大时，转速与其成比例地减少，当施加于旋转轴的负荷变小时，转速与其成比例地增大。
另外，电动机62并不限于DC电动机，只要是由于施加于旋转轴的负荷而改变转速的电动机即可。
这里，施加于电动机62的旋转轴的负荷是对螺旋桨5所作用的研磨液R的粘性阻力。因此，当研磨液R的粘度变高时，施加于电动机62的旋转轴的负荷也变高，电动机62和螺旋桨5的转速降低。另一方面，当研磨液R的粘度变低时，施加于电动机62的旋转轴的负荷也降低，电动机62和螺旋桨5的转速上升。研磨液R的浓度越高，则研磨液R的粘度也越高，因此能够检测研磨液R的浓度的高低作为螺旋桨5的转速的大小。
也可以根据由对容器2内的研磨液R的液面Ra进行检测的液面检测部8检测到的液面Ra的高度来设定系数，对转速检测部7所检测的转速乘以系数而计算出浓度。关于预先设定的系数，在液面检测部8所检测的液面Ra的高度高时该系数较大，在液面Ra的高度低时该系数较小。由此，即使转速检测部7所检测的转速为相同的值，液面Ra高时与液面Ra低时相比，研磨液R的浓度变低。
转速检测部7具有码盘71和光传感器部72。码盘71是在周向上等间隔地设置有多个缝(贯通孔)的圆板状的部件，与旋转轴61呈同心状固定。光传感器部72具有分别配设在码盘71的上下的发光元件和受光元件，每当从发光元件发出的光通过码盘71的缝而被受光元件受光时，发出输出信号。码盘71与固定有螺旋桨5的旋转轴61一起旋转，因此根据光传感器部72的输出信号来检测螺旋桨5的转速n。
液面检测部8设置于容器2的深度方向的中间位置，当容器2内的研磨液R的液面Ra为规定的高度以上时，液面检测部8发出输出信号。作为液面检测部8，可使用浮子式、光学式等液位传感器。
控制部9具有CPU和存储器，CPU将存储器用作作业区域并逐次执行程序，从而生成与来自转速检测部7和液面检测部8的检测信号相应的控制信号，对纯水提供部3和浓缩研磨液提供部4的电磁阀33、43进行控制。
以下，参照图2的流程图对使用图1所示的研磨液生成机构1的研磨液生成方法进行说明。图2所示的各工序在控制部9的控制下实施。
(1)提供工序
在该研磨液生成方法中，首先实施提供工序S1，对容器2提供纯水W和浓缩研磨液C。即，通过将纯水提供部3的电磁阀33开阀，从而从纯水提供源31对容器2提供纯水W，并且通过将浓缩研磨液提供部4的电磁阀43开阀，从而从浓缩研磨液提供源41对容器2提供浓缩研磨液C。
(2)搅拌工序
在开始了对容器2提供纯水W和浓缩研磨液C之后，开始如下的搅拌工序S2：使螺旋桨5旋转而对容器2内的纯水W和浓缩研磨液C进行搅拌。在本工序中，在容器2内生成研磨液R，其是纯水W和浓缩研磨液C的混合液。
(3)判断工序
对容器2提供纯水W和浓缩研磨液C因而在容器2内积存研磨液R，该研磨液R是纯水W和浓缩研磨液C的混合液，当液面检测部8检测到研磨液R的液面Ra达到了规定的高度以上时，转速检测部7对螺旋桨5的转速进行检测。然后，开始如下的判断工序S3：判断该检测到的转速n比预先设定的转速N慢还是快。这里，预先设定的转速N存储于控制部9所具有的存储器，转速n与转速N的比较处理也在控制部9中进行。
(4)第1调整工序
当在判断工序S3中判断为转速检测部7检测到的转速n小于预先设定的转速N的(n＜N)时，实施第1调整工序S4。在第1调整工序S4中，通过将电磁阀43闭阀而停止对容器2提供浓缩研磨液C，在保持纯水提供部3的电磁阀33开阀的状态下仅实施纯水W的提供。
实施第1调整工序S4至转速检测部7检测到的转速n成为预先设定的转速N为止。转速n成为预先设定的转速N意味着研磨液R的粘度降低至规定的粘度，即研磨液R成为适当的浓度。
(5)第2调整工序
当在判断工序S3中判断为转速检测部7检测到的转速n大于预先设定的转速N(n＞N)时，实施第2调整工序S5。在第2调整工序S5中，将纯水提供部3的电磁阀33闭阀而停止对容器2提供纯水W，在保持浓缩研磨液提供部4的电磁阀43开阀的状态下仅实施浓缩研磨液C的提供。
实施第2调整工序S5至转速检测部7检测到的转速n成为预先设定的转速N为止。转速n成为预先设定的转速N意味着研磨液R的粘度上升至规定的粘度，即研磨液R成为适当的浓度。
另外，在判断工序中，当检测到的转速n等于预先设定的转速N的情况下，不实施第1调整工序S4和第2调整工序S5的任意工序，保持对容器2的纯水W和浓缩研磨液C的提供比例。
另外，关于预先设定的转速N，可以如图3那样设定幅度(转速幅度Na)。即，只要检测到的转速n落入预先设定的转速幅度Na内，则意味着研磨液R是适当的浓度。例如如图3所示，在检测到的转速n小于转速幅度Na的范围的情况下，从第1调整开始时起，停止浓缩研磨液C的提供并且仅实施纯水W的提供，当检测到的转速n上升而进入转速幅度Na的范围时，再开始浓缩研磨液C的提供。另一方面，在检测到的转速n大于转速幅度Na的范围的情况下，从第2调整开始时起停止纯水W的提供并且仅实施浓缩研磨液C的提供，当检测到的转速n下降而进入转速幅度Na的范围时，再开始纯水W的提供。
(6)加工工序
根据判断工序S3对转速n的判断结果，实施第1调整工序S4和第2调整工序S5，从而将容器2内的研磨液R的粘度保持为适当的浓度。这样，在将容器2内的研磨液R保持为适当的浓度的状态下，实施加工工序S6。在加工工序S6中，驱动泵10，汲取容器2内的研磨液R而提供至在研磨装置研磨中的工件。
如以上所说明的那样，根据本实施方式，根据对容器2内的研磨液R进行搅拌的螺旋桨5的转速n大于或小于预先设定的转速N来判断研磨液R的浓度，当转速n小于预先设定的转速N时，对容器2提供纯水W而将研磨液R稀释至适当的浓度，当转速n大于预先设定的转速N时，对容器2提供浓缩研磨液C而使研磨液R变浓至适当的浓度，从而能够将研磨液R调整为适当的浓度。因此，能够防止研磨液R的浓度调整错误所致的工件的加工不良以及研磨液的浪费。
另外，使用因作用于螺旋桨5的研磨液R的粘性阻力而改变转速的电动机62而检测研磨液R的浓度的高低作为螺旋桨5的转速n的大小，并根据该转速n来控制对容器2的纯水W和浓缩研磨液C的提供量，因此能够以廉价的结构实现用于调整研磨液R的浓度的控制系统。
另外，在调整了研磨液R的浓度之后，通过泵10对研磨装置提供研磨液，因此在研磨液生成机构1与研磨装置之间的配管内始终流通适当的浓度的研磨液。因此，无需从该配管抽出研磨液，能够防止产生研磨液的浪费。

Claims (1)

1.一种研磨液浓度调整方法，使用研磨液生成机构来调整研磨液的浓度，该研磨液生成机构生成规定的浓度的研磨液，
该研磨液生成机构具有：
容器；
纯水提供部，其对该容器提供纯水；
浓缩研磨液提供部，其对该容器提供浓缩后的浓缩研磨液；
旋转部，其使螺旋桨旋转，该螺旋桨对提供至该容器的纯水和浓缩研磨液进行搅拌；
转速检测部，其对该螺旋桨的转速进行检测；以及
液面检测部，其对该容器内的研磨液的液面进行检测，
根据由对该容器内的研磨液的液面进行检测的该液面检测部检测到的液面的高度来设定系数，对该转速检测部所检测的转速乘以系数而计算出浓度，
其中，该研磨液浓度调整方法具有如下的工序：
提供工序，对该容器提供纯水和浓缩研磨液；
搅拌工序，利用该旋转部使该螺旋桨旋转而对该容器内的纯水和浓缩研磨液进行搅拌；
判断工序，当该液面检测部检测到研磨液的液面达到了规定的高度以上时，该转速检测部对该螺旋桨的转速进行检测，然后判断在该搅拌工序中由该转速检测部所检测到的转速比预先设定的转速慢还是比预先设定的转速快；
第1调整工序，当在该判断工序中判断为由该转速检测部所检测到的转速比预先设定的转速慢的情况下，利用该纯水提供部对该容器提供纯水而使由该转速检测部所检测的转速成为预先设定的转速；以及
第2调整工序，当在该判断工序中判断为由该转速检测部所检测到的转速比预先设定的转速快的情况下，利用该浓缩研磨液提供部对该容器提供浓缩研磨液而使由该转速检测部所检测的转速成为预先设定的转速。
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