DE19919108A1 - Zuführvorrichtung für Schleifmittel - Google Patents

Abstract

Konventionelle Vorrichtungen für die Zufuhr von Suspensions-Schleifmittel zu Schleifanlagen entnehmen das Schleifmittel mittels eines Schlauches einem Vorratsfaß. In dem Faß befindet sich ein Rührer, der die Suspension gleichmäßig halten soll. Diese Anordnung weist zahlreiche Nachteile auf. So setzten sich Festanteile am Faßboden oder in der teils langen Schlauchzufuhr ab. Der Faßinhalt kann nicht vollständig verwertet werden. Eine Gefährdung des Bedienpersonals im Umgang mit den offenen Fässern ist möglich. Daher stellt die vorliegende Erfindung eine Zuführvorrichtung vor, bei der das Suspensions-Schleifmittel mittels einer Pumpe (4) in einer Ringleitung (3) von einem Vorratsbehälter (1) weg und wieder zu ihm zurückgeführt wird. Kurze Abzweigungen (6) ermöglichen daran angeschlossenen Schleifanlagen (5) die Entnahme des Schleifmittels. In bevorzugten Ausführungsformen wird eine Mischanlage integriert, die ein automatisches Ansetzen neuen Schleifmittels ermöglicht, wenn der Inhalt im Vorratsbehälter unter einen bestimmten Stand sinkt. Hierbei werden aus Ausgangsbehältern (18) Ausgangsstoffe in einen Mischbehälter (8) eindosiert und vermengt. Wenn der Inhalt im Vorratsbehälter (1) unter einen weiteren, niedrigeren Stand sinkt, wird aus dem Mischbehälter (8) Suspensions-Schleifmittel über eine Verbindungsleitung (9) mit Pumpe (10) in den Vorratsbehälter (1) umgepumpt. Die Anlage erhält das Suspensions-Schleifmittel gleichmäßig suspendiert, ermöglicht einen automatischen ...

Description

Die vorliegende Erfindung ist auf eine Zuführvorrichtung für Suspensions-Schleifmittel und ein Verfahren zur Zuführung eines solchen Schleifmittels gerichtet.

Schleifanlagen zum Polieren von Werkstücken werden üblicherweise mit Schleifmitteln betrieben, die pastenförmig oder flüssig sind. Hierbei kann es sich um Substanzen handeln, die den Schleifvorgang bewirken, wie z. B. Pasten mit Schleifkörnern, Suspensionen mit Feststoffanteilen, oder um Flüssigkeiten, die lediglich der Unterstützung oder Kühlung des Werkstückes oder der Schleifvorrichtung dienen, wie z. B. Wasser oder Öl. Beim sogenannten chemisch-mechanischen Polieren, wie es beispielsweise beim Polieren von Wafern eingesetzt wird, umfaßt das Suspensions-Schleifmittel mehrere aktive Substanzen. Diese sogenannte "Slurry" besteht zum einen aus chemisch aktiven Flüssigkeiten, wie KOH, Ammoniak oder Eisennitrat, die ein Herabsetzen der Bindungskräfte der Oberfläche bewirken, zum anderen aus festen Bestandteilenn wie Aluminium- oder Siliziumoxid, die eine abschleifende Wirkung bzw. einen mechanischen Abtrag auf das Werkstück ausüben. Von der Konsistenz her ist die Slurry eine Flüssigkeit mit Feststoffanteil. Die Slurry kann sowohl sauer als auch basisch sein, ist jedoch typischerweise nicht im neutralen pH-Bereich. Dabei kommen mitunter auch zusätzliche Puffersysteme zum Einsatz, um die Konstanz des pH-Wertes zu gewährleisten. Ein wichtiges Kriterium für die Qualität einer Slurrys ist die Gleichmäßigkeit der Verteilung der Festbestandteile, wobei insbesondere keine Klumpen entstehen dürfen. Da der Schleifvorgang beim chemisch-mechanischen Polieren von dieser Slurry wesentlich beeinflusst wird, ist dessen permanente Anwesenheit zwischen einem Schleifuntergrund, dem sogenannten Pad oder Poliertuch, und dem Werkstück, durch kontinuierlichen Nachschub an Slurry zu gewährleisten. Dies geschieht über ein Zuführungssystem, das mittels einer Pumpe permanent oder schubweise dieses Suspensions-Schleifmittel zum Ort des Polierens bringt und auf das Pad aufbringt.

Üblicherweise wird ein Suspensions-Schleifmittel aus den gewünschten Komponenten vor Ort hergestellt und dann der Anlage zugeführt. Beim Polieren von Wafern für die Halbleiterindustrie werden z. B. solche Suspensions- Schleifmittel zum chemisch-mechanischen Polieren in verschiedenen Prozeßstufen eingesetzt. Die Handhabung der dort eingesetzten Suspensions-Schleifmittel weist zudem besondere Schwierigkeiten bzw. Anforderungen auf. Die verwendeten Slurries haben einen pH, der zwischen 1 und 12 liegen kann, enthalten teils leicht flüchtige Bestandteile, die einen mehr oder minder geschlossenen Kreislauf bedingen, und Festanteile aus Körnern wie z. B. SiO₂ oder Al₂O₃, die dazu tendieren, aus dem Suspensions-Schleifmittel auszufallen oder/und zu kristallisieren. Beim Waferpolieren werden die Suspensions-Schleifmittel aus den flüssigen Bestandteilen durch Suspendieren der Festanteile in der Flüssigkeit angesetzt und danach in Fässern in den für die Politur nötigen Reinraumbereich verbracht, wo das Suspensions- Schleifmittel mittels eines in das Faß reichenden Tauchstabes und eines daran befestigten Schlauches und einer Pumpe der Anlage zugeführt wird. Dabei sorgt ein in das Faß gehängter Rührer mit Rührstab dafür, daß das Suspensions-Schleifmittel in einer permanenten Bewegung gehalten wird, um ein Ausfallen der Festanteile zu verhindern.

Dieser Methode der Suspensions-Schleifmittel-Aufbereitung und Zuführung sind eine Reihe von Nachteilen zu eigen. Das Herstellen und Transportieren der Suspensions-Schleifmittel ist arbeitsaufwendig. Das Durchrühren des Suspensions- Schleifmittels am Einsatzort gewährleistet keine einwandfreie Suspension, vielmehr kommt es zu einem zumindest teilweisen Entmischen der Chemikalien, häufig schon beim Transport zum Einsatzort. Zudem ist bereits beim Einstellen des Rührers in das Faß, daß derzeit durch Bedienpersonal vorgenommen wird, keine zuverlässige Reproduzierbarkeit der Rührerposition in den Fässern gewährleistet. Auch im Zuführschlauch kann es zum Absetzen der Festanteile kommen, insbesondere bei längeren Betriebspausen, in denen kein Suspensions-Schleifmittel gefördert wird. Diesem Absetzen kann derzeit nur kostenintensiv begegnet werden, indem das im Zuführschlauch befindliche Suspensions-Schleifmittel vor Wiederanlaufen der Anlage verworfen wird. Das Rühren mittels eines Rührstabes, der üblicherweise aus Metall mit einer Teflonbeschichtung besteht, führt zudem zu einem gewissen Abrieb am Rührstab. Beim Faßwechsel können zudem durch Abrieb des Rührstablagers oder durch das Ablegen des Rührstabes auf einem Untergrund Verunreinigungen vom Rührstab in das Faß gelangen. Auch am Faß kann, z. B. durch unabsichtlichen Kontakt des Rührstabes mit dem Faßdeckel oder dem Faßboden, Abrieb entstehen, der das Suspensions-Schleifmittel verunreinigt. Weiterhin kann das Faß nicht vollständig abgedichtet werden, da der Rührer und der Ansaugschlauch über Öffnungen hineingeführt werden müssen. Bei der Verwendung einer solchen Vorrichtung bei der Waferpolitur kann es durch das ständige Verbringen von Fässern in den Reinraumbereich zu Problemen mit der Partikeldichte in diesen Räumen kommen.

Schließlich lassen sich die Fässer nicht vollständig entleeren; es verbleibt vielmehr stets ein nicht mehr verwertbarer Rest, bei üblichen Fässern von 50 l beispielsweise etwa 3 l. Dieser kann verworfen werden, was die Produktionskosten erhöht, oder in das nächste Faß geschüttet werden, was Verunreinigungen oder Festanteile, die sich trotz Rühren am Boden abgesetzt haben, mitschleppt, so daß die Qualität und Zusammensetzung des Suspensions- Schleifmittels abnimmt. Speziell bei der Waferpolierung wird jeweils ein komplettes Lot an Wafern in einem Durchgang poliert. Während des Durchganges eines Lots darf der Ablauf nicht unterbrochen werden, so daß auch ein Faßwechsel nicht möglich ist. Mithin verbleibt auch von daher ein Rest in den Fässern, wenn absehbar ist, daß das nächste Lot nicht mehr mit dem restlichen Inhalt des Fasses poliert werden kann. Auch in diesem Fall muß der Rest verworfen oder wieder in das neue Faß gefüllt werden, mit den gleichen Konsequenzen wie oben geschildert. Schließlich erfüllt der gesamte, arbeitsintensive Vorgang der Bereitstellung und Zuführung von Suspensions-Schleifmittel mit giftigen oder zumindest gesundheitsschädlichen Bestandteilen auch nicht die Anforderungen an den bestmöglichen Gesundheitsschutz der beteiligten Arbeitnehmer.

Es besteht somit starker Bedarf an Verbesserungen der Suspensions-Schleifmittel-Zufuhr von Waferpolieranlagen im speziellen, aber auch von anderen Schleifanlagen, die mit ähnlichen Schleifmitteln operieren.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zuführvorrichtung für Schleifmittel bereitzustellen, bei der Verunreinigungen minimiert werden, die Durchmischung des Suspensions-Schleifmittels stets gleichmäßig ist, insbesondere die Korngrößenverteilung des Feststoffanteils konstant bleibt, der Arbeitsaufwand reduziert wird, die Anforderungen an einen Reinraumbetrieb erfüllt werden und der Gesundheitsschutz erfüllt werden kann. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Bereitstellung einer Zuführvorrichtung für Suspensions-Schleifmittel gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 und einem Verfahren zur Zuführung von Schleifmittel gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 18. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.

In einem Aspekt liegt die Erfindung in der Bereitstellung eines Kreislaufsystems, welches das Suspensions-Schleifmittel in einem suspendierten Zustand erhält.

In einem weiteren Aspekt kann das Beschicken der Zuführvorrichtung deutlich vereinfacht werden.

In einem weiteren Aspekt erlaubt die Automatisierung der Herstellung des Suspensions-Schleifmittels einen vereinfachten Betrieb.

Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung eine Zuführvorrichtung für Schleifmittel bereit, die zumindest einen Vorratsbehälter für Suspensions-Schleifmittel, eine Ringleitung, die von dem zumindest einen Vorratsbehälter weg- und zu diesem zurückführt, zumindest eine Abzweigung für den Anschluß einer Abnahmeanlage, und zumindest eine Pumpe, die das Suspensions-Schleifmittel im Vorratsbehälter und der Ringleitung umwälzt, aufweist.

Vorzugsweise sind die Querschnitte der Ringleitung und die Pumpe so ausgewählt, daß an allen Abzweigungen ein konstanter Suspensions-Schleifmittelfluß gewährleistet ist. Die. Zuführvorrichtung kann weiterhin eine Mischanlage zur Herstellung des Suspensions-Schleifmittels aufweisen, welche einen Mischbehälter und eine Verbindungsleitung zwischen Mischbehälter und Vorratsbehälter beinhaltet. Vorzugsweise weist die Verbindungsleitung eine Pumpe zum Umpumpen des hergestellten Suspensions-Schleifmittels von dem Mischbehälter in den Vorratsbehälter auf. Die Zuführvorrichtung kann vorzugsweise desweiteren eine Mischanlagensteuerung aufweisen, welche einen Füllstandsanzeiger zum Erkennen zumindest eines ersten Füllzustandes des Vorratsbehälters und ein erstes Signalmittel zum Ausgeben eines Nachfüllsignals bei Erkennung des ersten Füllzustandes umfasst.

Hierbei kann der Füllstandsanzeiger vorzugsweise zumindest einen zweiten Füllzustand erkennen, in dem mehr Suspensions- Schleifmittel im Vorratsbehälter ist als beim ersten Füllzustand. Die Mischanlagensteuerung beinhaltet dann ein zweites Signalmittel zum Ausgeben eines Herstellsignals bei Erkennung des zweiten Füllzustandes.

Das erste und/oder zweite Signalmittel gibt vorzugsweise ein optisches oder/und akustisches Signal ab.

Die Mischanlagensteuerung kann weiterhin ein Nachfüllsignaleingabemittel aufweisen, welches das Vorliegen eines Nachfüllsignals erkennt, sowie ein Steuerungsmittel zum Ansteuern der Pumpe in der Verbindungsleitung, um beim Erkennen eines Nachfüllsignals Suspensions-Schleifmittel vom Mischbehälter in den Vorratsbehälter umzupumpen oder umpumpen zu können. Ferner kann die Mischanlagensteuerung Mittel zum Erkennen der Fertigstellung des herzustellenden Suspensions-Schleifmittels im Mischbehälter und ein drittes Signalmittel zum Ausgeben eines Fertigstellungssignals aufweisen. Beispielsweise kann das Mittel zum Erkennen der Fertigstellung des herzustellenden Suspensions-Schleifmittels eine Zeitschaltuhr oder ein Viskositätsmessgerät sein.

Vorzugsweise weist die Mischanlage weiterhin eine Dosieranlage mit zumindest einem Ausgangsbehälter für Ausgangssubstanzen des Suspensions-Schleifmittels, Zuführleitungen von den Ausgangsbehältern zum Mischbehälter und zumindest einen Dosierer zum Eindosieren der Ausgangssubstanzen in den Mischbehälter auf. Der Dosierer kann beispielsweise eine Meßpumpe sein, wenn eine einzudosierende Ausgangssubstanz flüssig ist, oder ein Waage, wenn eine einzudosierende Ausgangssubstanz fest ist.

Die Mischanlagensteuerung kann weiterhin umfassen ein Herstellsignaleingabemittel zum Erkennen eines Herstellsignals des zweiten Signalmittels, eine Dosierersteuerung zum Steuern des zumindest einen Dosierers der Dosieranlage beim Erkennen des Herstellsignals, ein Fertigstellsignaleingabemittel zum Erkennen eines Fertigstellungssignals des dritten Signalmittels, ein Nachfüllsignaleingabemittel zum Erkennen eines Nachfüllsignals und Steuerungsmittel zur Steuerung der Pumpe in der Verbindungsleitung beim Erkennen eines Fertigstellungssignals und eines Nachfülsignals. Hierbei können mehrere Vorratsbehälter und/oder mehrere Ringleitungen vorgesehen sein.

Die Erfindung beinhaltet weiterhin ein Verfahren zur Zuführung eines Suspensions-Schleifmittels zu zumindest einer Schleifanlage, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

• 1. Bereitstellen eines Vorratsbehälters (1) mit Suspensions- Schleifmittel und einer Ringleitung (3) mit Abzweigen (6) zu der zumindest einen Schleifanlage (5);
• 2. Ansaugen des Suspensions-Schleifmittels aus dem Vorratsbehälter (1);
• 3. Durchpumpen durch die Ringleitung (3);
• 4. Entnehmen einer benötigten Menge von Suspensions- Schleifmittel durch die zumindest eine Schleifanlage (5) an einem Abzweig (6); und
• 5. Rückführen des durch die Ringleitung (3) geflossenen Suspensions-Schleifmittels in den Vorratsbehälter (1)

Das Verfahren kann weiterhin die folgenden Schritte umfassen:

• A) Erkennen eines ersten Füllzustandes des Vorratsbehälters (1), bei dem ein Nachliefern eines Suspensions-Schleifmittels notwendig wird; und
• B) Umpumpen von Suspensions-Schleifmittel aus einem Mischbehälter (8) in den Vorratbehälter (1) nach dem Erkennen des ersten Füllzustandes.

Alternativ kann das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte umfassen:

• a) Erkennen eines ersten Füllzustandes des Vorratsbehälters (1), bei dem ein Nachliefern eines Suspensions-Schleifmittels notwendig wird;
• b) Erkennen eines Fertigstellungszustandes des Suspensions- Schleifmittels; und
• c) Umpumpen von Suspensions-Schleifmittel aus einem Mischbehälter (8) in den Vorratbehälter (1) nach dem Erkennen des ersten Füllzustandes und des Fertigstellungszustandes.

Vor Schritt A) bzw. a) können sich die folgenden, weiteren Schritte einfügen:

• A) Erkennen eines zweiten Füllzustandes des Vorratsbehälters (1), bei dem ein Neuansetzen von Suspensions-Schleifmittel notwendig wird, wobei beim zweiten Füllzustand mehr Suspensions-Schleifmittel im Vorratsbehälter (1) vorhanden ist als beim ersten Füllzustand;
• B) Einfüllen der Komponenten des Suspensions-Schleifmittels in einen Mischbehälter (8) nach Erkennen des zweiten Füllzustandes; und
• C) Vermischen der Komponenten,

wobei Schritt II) folgende Schritte umfassen kann:

• A) Abmessen der Mengen an Komponenten des Suspensions- Schleifmittels
• B) Zuführen der abgemessenen Komponenten zum Mischbehälter (8).

Die vorliegende Erfindung soll nunmehr im Einzelnen erläutert werden, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen folgendes dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt das Schema einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zuführvorrichtung.

Fig. 2 zeigt das Schema einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer zusätzlichen Dosieranlage.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Zuführvorrichtung zur Verfügung, bei der möglichst viele der Schwachstellen der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ausgeschaltet werden. Erfindungsgemäß umfaßt die Vorrichtung einen Vorratsbehälter, eine ringförmige Leitung, die von diesem Vorratsbehälter weg und zu diesem zurückführt und eine Pumpe, die das Suspensions-Schleifmittel durch die Ringleitung und den Vorratsbehälter umwälzt. Die Pumpe kann dabei entweder permanent in Betrieb sein oder getaktet arbeiten, wenn kein Suspensions-Schleifmittel entnommen wird. Diese Ringleitung wird mit zumindest einer Abzweigung(en) versehen, an denen die an ihr angeschlossenen Schleifanlagen das jeweils benötigten Suspensions-Schleifmittel entnehmen können.

Eine erfindungsgemäße Zuführvorrichtung ist in Fig. 1 gezeigt. Am Vorratsbehälter 1 ist eine Ringleitung 3 über einen Entnahmeanschluß 2 angeschlossen. Eine Pumpe 4 saugt das Suspensions-Schleifmittel aus dem Vorratsbehälter 1 an und drückt es in die Ringleitung 3. Bei den Polieranlagen 5 sind Abzweigungen 6 vorgesehen, die möglichst kurz gehalten werden. Die zur Entnahme notwendigen Ventile etc. sind in den Polieranlagen selbst enthalten. Das Ende der Ringleitung 3 ist über einen weiteren Anschluß, den Zuführanschluß 7 wieder mit dem Vorratsbehälter 1 verbunden.

Die Ringleitung kann bis dicht an die Polieranlagen herangeführt werden, so daß es nicht zu einem Absetzen in langen Zuführleitungen während Standzeiten der Schleifanlagen kommen kann, da die permanente oder getaktete Bewegung des Suspensions-Schleifmittels in der Ringleitung die Festanteile ständig aufwirbelt. Der fehler- und kontaminationskritische Rührer wird eliminiert, indem die Durchmischung durch Verwirbelungen erzeugt wird, die bei der Zuführung des Suspensions-Schleifmittels in der Ringleitung und beim Absaugen und Zurückfließen des Suspensions-Schleifmittels in den Vorratsbehälter entstehen. Da zudem Umpumpen und Durchmischen des Suspensions-Schleifmittels von einem Aggregat durchgeführt werden, sinken die Kosten einer solchen Zuführvorrichtung gegenüber den bislang verwendeten und wird die Wartung vereinfacht. Da der Vorratsbehälter an der Ringleitung verbleibt und nicht wie die bisher verwendeten Fässer ständig ausgetauscht werden muß, kann er größer als diese sein und von beliebiger, für die Anlage zweckmäßiger Größe. Die Größe des Vorratsbehälters ermöglicht auch das Ansetzen größerer Mengen von Suspensions-Schleifmittels in einem Ansatz, was der Genauigkeit der Anteile an einzelnen Komponenten zugute kommt. Eine vorzugweise Größe des Vorratsbehälters findet ihre Grenze in der Standzeit des jeweils verwendeten Suspensions-Schleifmittels, da die Chargengröße sinnvollerweise so gewählt wird, daß sie innerhalb der Standzeit des Schleifmittels verbraucht werden kann, ohne daß zu große Reste im Vorratsbehälter verbleiben würden. Der Vorratsbehälter kann daher in seiner Größe der standzeitbedingten Chargengröße angepasst werden. Auch die Ausnutzung des Suspensions-Schleifmittel wird verbessert, da weniger Reste in den Fässern verworfen werden müssen. Schließlich stellt der Vorratsbehälter einen Suspensions- Schleifmittel-Puffer bereit, der das Nachfüllen neuen Suspensions-Schleifmittels ermöglicht, ohne daß der Prozeßablauf unterbrochen werden muß. Zudem wird aufgrund der längeren Verwendungszeiten der Überwachungsaufwand der Anlage verringert.

Die in der Ringleitung verwendete Pumpe 4 ist z. B. eine Membranpumpe oder eine andere, zum Transport von Suspensionen geeignete Pumpe. Die Pumpe wird vorteilhafterweise so überdimensioniert, daß das Zu- und Abschalten von Entnahmen nicht zu Druckänderungen im Gesamtsystem führen kann, um den gleichmäßigen Zufluß von Schleifmittel zu allen Entnahmen stets gewährleisten zu können. So kann die Pumpe beispielsweise auf eine Pumpleistung von 60-120 l/min ausgelegt sein, während der Verbrauch an typischen Entnahmestellen bei ca. 200 ml/min liegt. Demzufolge ist auch die Ringleitung 3 von entsprechend großzügig bemessenem Durchmesser.

Der Vorratsbehälter 1 kann speziell gestaltet sein, um eine optimale Durchmischung zu ermöglichen und das Absetzen der Festanteile zu verhindern. Der Vorratsbehälter sollte keine Kanten und Ecken haben, an denen sich Festbestandteile der Suspension absetzen könnten. Bevorzugt wird vielmehr ein Vorratsbehälter 1 mit runden Innenwänden ohne vorstehende Nähte o. ä. Beispielsweise kann der Vorratsbehälter aus einem Zylinder bestehen, an den unten eine Hohlhalbkugel angeschweisst oder anders angebracht ist.

Der Entnahmeanschluß 2 wird vorzugsweise an der untersten Stelle des Vorratsbehälters 1 angeordnet, wobei im Vorratsbehälter 1 noch am Auslaß ein zusätzliches Element zum Brechen von Strudeln angeordnet sein kann, welches ein Ansaugen von Luft verhindern soll, wenn der Vorratsbehälter 1 sich leert.

Demgegenüber ist der Zuführanschluß 7 oben am Vorratsbehälter 1 angeordnet und so ausgerichtet, daß der Zuflüß von Suspensions-Schleifmittel die Suspension im Vorratsbehälter 1 in Drehung versetzt, was eine gleichmäßige, permanente Durchmischung der Suspension ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Zuführvorrichtung erfordert keinerlei Modifikationen an den bestehenden Schleifanlagen. Diese können vielmehr einfach an eine Abzweigung 6 angeschlossen werden.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird der Vorratsbehälter manuell gefüllt. Durch eine weitere Automatisierung können jedoch der Arbeitsaufwand gesenkt und die Qualität der Bereitstellung des Suspensions- Schleifmittels in verschiedener Hinsicht weiter verbessert werden.

Daher umfaßt die Zuführvorrichtung vorzugsweise eine Mischanlage zur Herstellung des Suspensions-Schleifmittels, die einen Mischbehälter und eine Verbindungsleitung zwischen Mischbehälter und Vorratsbehälter umfaßt. Wichtig bei der Konfiguration der Mischanlage ist, daß eine gute Durchmischung der Bestandteile in der Mischanlage erfolgt. Dies gewährleistet, daß die Festbestandteile des Schleifmittels länger in Suspension bleiben. Eine solche Mischanlage ist ebenfalls in Fig. 1 dargestellt, in der der Mischbehälter 8 über eine Verbindungsleitung 9 mit dem Vorratsbehälter 1 verbunden ist. Das Umfüllen zwischen den beiden Behältern kann über die Gravitation erfolgen, wenn eine Höhendifferenz zwischen beiden Behältern besteht, wird jedoch vorzugsweise durch ein Pumpe 10 durchgeführt, die in der Verbindungsleitung 9 angeordnet ist und das Suspensions- Schleifmittel zwischen Mischbehälter 8 und Vorratsbehälter 1 umpumpt. Auch bei dieser Pumpe kann es sich beispielsweise um eine Membranpumpe handeln.

Bei dieser Ausführungsform wird der Transport von Fässern zwischen der Mischanlage und dem Verwender, wie es im Stand der Technik üblich war, vermieden. Wird die Zuführvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform in einer Produktionsanlage für Wafer verwendet, entfällt zudem ein Verbringen der Fässer in den Reinraumbereich, wodurch eine mögliche Ursache für Verunreinigungen ausgeschaltet wird. Auch die gesundheitliche Belastung des Bedienpersonals wird minimiert, da es sich nunmehr um ein fast gänzlich geschlossenes System handelt.

Wahlweise kann am Vorratsbehälter 1 eine zusätzliche Möglichkeit für ein manuelles Befüllen vorgesehen werden, um auch bei einem Ausfall der Mischanlage Unterbrechungen der Schleifprozesse zu vermeiden.

Auch am Mischbehälter 8 kann eine weitere Möglichkeit der Entnahme von Suspensions-Schleifmittel vorgesehen werden, z. B. als manueller Zapfhahn 11 oder als weitere Pumpleitung.

Vorzugsweise umfaßt die Zuführvorrichtung zur weiteren Automatisierung eine Mischanlagensteuerung, die in verschiedenen Automatisierungsgraden bereitgestellt werden kann.

In einer Ausführungsform umfaßt die Steuerung einen Füllstandsanzeiger 12 zum Erkennen zumindest eines ersten Füllzustandes des Vorratsbehälters und ein erstes Signalmittel zur Ausgabe eines Nachfüllsignals bei Erkennung des ersten Füllzustandes. Dieses Signal wird also ausgelöst, wenn der Vorratsbehälter bald leer wird. Wenn der Füllstandsanzeiger erkennt, daß der Suspensions- Schleifmittelvorrat zur Neige geht, wird ein Signal ausgelöst, das diesen Zustand anzeigt. Dies kann beispielsweise ein optisches oder akustisches Signal an den Bediener der Anlage sein, der daraufhin das Umpumpen aus dem Mischbehälter in den Vorratsbehälter bewirkt. Das Signal kann aber auch direkt innerhalb der Mischanlagensteuerung verwendet werden, indem es einem Nachfüllsignaleingabemittel zugeführt wird, das daraufhin eine Pumpensteuerung aktiviert, welche das Suspensions-Schleifmittel umpumpt. Vorzugsweise wird der Pumpvorgang dann beendet, wenn die gewünschte Chargengröße umgepumpt ist, die beispielsweise durch die Standzeiten des Suspensions-Schleifmittels festgelegt sind. In Fig. 1 ist das Nachfüllsignaleingabemittel als Teil einer Steuerung 13 dargestellt, die über Signalleitung 14 mit dem ersten Signalmittel 12a und dem Füllstandsanzeiger 12 und über Steuerleitung 15 mit der Pumpe 10 verbunden ist. In Fig. 1 sind der Füllstandsanzeiger 12 und das erste Signalmittel 12a als eine integrierte Baueinheit dargestellt. Es versteht sich jedoch, daß die beiden Elemente auch voneinander getrennt sein können.

Die Steuerung 13 kann aus einzelnen, miteinander verdrahteten Komponenten bestehen oder auch in einer Baueinheit, wie z. B. in einem Prozeßrechner oder SPS zusammengefasst sein. Demzufolge können die Entscheidungsprozesse, welche die Zuführvorrichtung steuern, als Bauelemente fest vorgegeben sein oder als Programm des Prozeßrechners oder einer anderen integrierten Steuerungseinheit realisiert sein.

Eine weitere Automatisierung läßt sich erreichen, wenn die Mischanlagensteuerung erkennen kann, ob das herzustellende Suspensions-Schleifmittel bereits fertiggestellt ist, um den Umpumpvorgang erst dann einzuleiten, wenn das Suspensions- Schleifmittel auch tatsächlich verwendbar ist. Hierzu wird vorzugsweise ein Mittel zum Erkennen der Fertigstellung des Suspensions-Schleifmittels in der Mischanlage bereitgestellt, sowie ein drittes Signalmittel zur Ausgabe eines Fertigstellungssignals. Das Mittel zur Erkennung der Fertigstellung kann in einer einfachen Ausführungsform eine Zeitschaltuhr sein, die gestartet wird, wenn die Durchmischung der Komponenten des Suspensions-Schleifmittels beginnt und die nach einer vorgegebenen Zeit die Signalisierung bewirkt. Das Mittel kann allerdings auch ein Viskositätsmesser oder ein Meßgerät für eine andere geeignete physikalische Größe sein (in Fig. 1 mit Bezugszeichen 16 gekennzeichnet), der über das dritte Signalmittel 16a das Fertigstellungssignal generiert, wenn der Viskositätswert oder die andere physikalische Größe des Suspensions- Schleifmittels einen vorgegebenen Wert erreicht. In Fig. 1 sind das Mittel 16 zur Erkennung der Fertigstellung und das dritte Signalmittel zu einer integrierten Baueinheit zusammengefasst dargestellt. Es versteht sich jedoch, daß die Elemente auch voneinander getrennt realisiert werden können.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der mit Fig. 1 übereinstimmende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. In dieser bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Mischanlage weiterhin eine Dosieranlage mit zumindest einem Ausgangsbehälter 18 für Ausgangssubstanzen des Suspensions-Schleifmittels, Zuführleitungen 19 von diesen Ausgangsbehälter(n) 18, die zum Mischbehälter 8 führen, und pro Ausgangsbehälter 18 einen Eindosierer 20, der die zu dosierende Menge der jeweiligen Ausgangssubstanz abmißt. Typischerweise werden 2-5 Ausgangsbehälter 18 bereitgestellt. Die Ausgangsbehälter 18 können dabei für flüssige wie für feste Stoffe ausgelegt sein, wobei die Zuführleitungen 19 für die darin zu transportierenden Substanzen geeignet sein müssen. Die zum Einsatz kommenden Dosierer 20 können zum Beispiel Meßpumpen oder Wägeeinrichtungen sein, je nachdem, ob flüssige oder feste Stoffe eindosiert werden sollen. Das Wasser, das als Basis der Suspension dient, kann dabei ebenfalls eingewogen werden oder aber über einen separaten Zulauf manuell oder automatisch bis zu einem bestimmten Füllstand zugegeben werden.

In einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) kann die gesamte Mischanlage auf einer Waage angeordnet sein, was eine höhere Flexibilität bei der Einwaage der einzelnen Komponenten ermöglicht. Die Feststoffdosierung kann so vorgenommen werden, daß der jeweilige Feststoff zunächst mit etwas Flüssigkeit angesetzt und vermischt wird. Der so dosierte Feststoff kann über die Waage genau bemessen werden. Abweichungen von den Sollkonzentrationen können durch Ausgleichen mittels der flüssigen Bestandteile kompensiert werden. Dies ergibt eine hohe Genauigkeit der Mischung trotz der Feststoffdosierung.

Um das Suspensions-Schleifmittel möglichst frisch zu erhalten, ist es von Vorteil, den Vorratsbehälter 1 soweit als möglich zu entleeren, bevor frisches Suspensions- Schleifmittel zugegeben wird. Daher ist es vorteilhaft, wenn der Füllstandsanzeiger 12 erst dann eine Nachfüllaufforderung initiiert, wenn der Vorratsbehälter 1 praktisch leer ist. Dann aber kann die Zeit zwischen Signal und der vollständigen Entleerung so kurz werden, daß das Herstellen frischen Suspensions-Schleifmittels nicht mehr rechtzeitig möglich ist. Daher wird in einer bevorzugten Ausführungsform ein Füllstandsanzeiger 12 bereitgestellt, der zusätzlich einen zweiten Füllzustand erkennen kann, in dem noch mehr Suspensions-Schleifmittel im Vorratsbehälter ist als beim ersten Füllzustand, und der die Ausgabe eines Herstellsignals für Suspensions-Schleifmittel initiieren kann. Dieses Signal wird stets vor dem Nachfüllsignal ausgegeben und ermöglicht die rechtzeitige Herstellung von Suspensions-Schleifmittel. Wie bereits oben, kann hierbei entweder über ein zweites Signalmittel 12b eine Anzeige für Bedienpersonal bewerkstelligt werden, oder das Signal des Signalmittels 12b wird (in Fig. 1 über eine Signalleitung 14a) einer Steuerung, z. B. als Bestandteil der Steuerung 13, zugeführt, die ein Herstellsignaleingabemittel zum Erkennen des Herstellsignals des zweiten Signalmittels 12a, eine Dosierersteuerung (in Fig. 1 in die Steuerung 13 integriert) zum Steuern der Dosierer 20 der Dosieranlage bei Erkennen des Herstellsignals, ein Fertigstellsignaleingabemittel zum Erkennen eines Fertigstellungssignals des dritten Signalmittels 16a, ein Nachfüllsignaleingabemittel zum Erkennen eines Nachfüllsignals und Steuerungsmittel zur Steuerung der Pumpe 10 in der Verbindungsleitung beim Erkennen eines Fertigstellungssignals und eines Nachfüllsignals umfaßt. Mit dieser besonders bevorzugten Mischanlagensteuerung läßt sich eine weitgehende Automatisierung erreichen. Die Steuerung 13 erkennt durch die Herstellaufforderung, daß neues Suspensions-Schleifmittel hergestellt werden muß und veranlaßt die Dosieranlage über die Dosiersignalleitungen 21 zur Abgabe der jeweils benötigten Mengen an Ausgangssubstanzen, die von der Dosieranlage an den Mischbehälter abgegeben werden, wo sie über ein Rührwerk gemischt werden. Wenn die Steuerung 13 das Nachfüllsignal und das Fertigstellungssignal erkannt hat, schaltet sie die Pumpe 10 ein, die das Suspensions- Schleifmittel vom Mischbehälter 8 zum Vorratsbehälter 1 pumpt.

In Fig. 1 ist das zweite Signalmittel 12b als integraler Bestandteil der Füllstandsanzeige ausgeführt. Es versteht sich jedoch, daß man diese Elemente auch voneinander separat realisieren kann. Der Füllstandsanzeiger 12 kann auch, im Gegensatz zur Darstellung der Fig. 1 mehrstöckig ausgeführt sein, also mehrere Füllstandssensoren beinhalten. Schließlich ist es auch möglich, entweder die beiden Signalmittel 12a und 12b zu einem zusammenzufassen, daß beide Signal generieren kann und die Signalleitungen 14 und 14a als eine einzige, für beide Signale vorgesehene Signalleitung auszuführen, bei der die Signale voneinder unterscheidbar übertragen werden.

Es können auch mehrere Vorratsbehälter 1 in der Zuführvorrichtung integriert werden, wenn die benötigte Menge an Suspensions-Schleifmittel größer ist oder um die Reinigung eines der Mischbehälter 8 zu ermöglichen, ohne das die Produktion unterbrochen werden muß.

Es ist ebenso denkbar, daß die erfindungsgemäße Zuführvorrichtung mehrere Ringleitungen 3 beinhaltet, die zu verschiedenen Gruppen von Schleifanlagen geführt werden. Auf diese Weise können die Querschnitte der Leitungen und die Pumpleistung besser an die Bedürfnisse der einzelnen Schleifanlagen angepaßt werden.

Auch ist es möglich, mehrere Zuführvorrichtungen an eine Mischanlage anzuschließen. Hier muß demzufolge die Mischanlagensteuerung entsprechend erweitert werden, um Anforderungen mehrerer Füllstandsanzeiger 12 bearbeiten zu können. Eine solche zentrale Mischanlage bietet den Vorteil, daß die Kapazität der Mischanlage, die im Allgemeinen größer ist als die Nachfrage durch eine einzelne Ringleitung 3 mit einer Anzahl von Abzweigungen 6 zu Polieranlagen 5, besser ausgenutzt wird, was einen ökonomischen Vorteil bedeutet.

Generell bewirkt der modular konzipierte Aufbau der erfindungsgemäßen Zuführvorrichtung eine hohe Flexibilität bei Umbauten und Erweiterungen von Polieranlagen.

Bezugszeichenliste

1

Vorratsbehälter

2

Entnahmeanschluß

3

Ringleitung

4

Pumpe

5

Polieranlage

6

Abzweigung

7

Zuführanschluß

8

Mischbehälter

9

Verbindungsleitung

10

Pumpe

11

Zapfhahn

12

Füllstandsanzeiger

12

a Erstes Signalmittel

12

b zweites Signalmittel

13

Steuerung

14

Signalleitung

14

a Signalleitung

15

Steuerleitung

16

Mittel zur Erkennung der Fertigstellung

16

a Drittes Signalmittel

17

Signalleitung

18

Ausgangsbehälter

19

Zuführungsleitungen

20

Eindosierer

Claims (18)

1. Zuführvorrichtung für Schleifmittel mit zumindest einen Vorratsbehälter (1) für Suspensions-Schleifmittel, einer Ringleitung (3), die von dem zumindest einen Vorratsbehälter (1) weg- und zu diesem zurückführt, zumindest einer Abzweigung (6) für den Anschluß einer Abnahmeanlage (5), und zumindest einer Pumpe (4), die das Suspensions-Schleifmittel im Vorratsbehälter (1) und der Ringleitung (3) umwälzt.

2. Zuführvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Ringleitung (3) und die Pumpe (4) so ausgewählt sind, daß an allen Abzweigungen (6) ein konstanter Suspensions-Schleifmittelfluß gewährleistet ist.

3. Zuführvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführvorrichtung weiterhin aufweist eine Mischanlage zur Herstellung des Suspensions- Schleifmittels, welche einen Mischbehälter (8) und eine Verbindungsleitung (9) zwischen Mischbehälter (8) und Vorratsbehälter (1) aufweist.

4. Zuführvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (9) eine Pumpe (10) zum Umpumpen des hergestellten Suspensions- Schleifmittels von dem Mischbehälter (8) in den Vorratsbehälter (1) aufweist.

5. Zuführvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführvorrichtung weiterhin umfaßt eine Mischanlagensteuerung, welche einen Füllstandsanzeiger (12) zum Erkennen zumindest eines ersten Füllzustandes des Vorratsbehälters (1 und ein erstes Signalmittel (12a) zum Ausgeben eines Nachfüllsignals bei Erkennung des ersten Füllzustandes aufweist.

6. Zuführvorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstandsanzeiger (12) zumindest einen zweiten Füllzustand erkennen kann, in dem mehr Suspensions-Schleifmittel im Vorratsbehälter (1) ist als beim ersten Füllzustand, und daß die Mischanlagensteuerung weiterhin ein zweites Signalmittel (12b) zum Ausgeben eines Herstellsignals bei Erkennung des zweiten Füllzustandes aufweist.

7. Zuführvorrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und/oder zweite Signalmittel (12a, 12b) ein optisches oder/und akustisches Signal abgibt.

8. Zuführvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischanlagensteuerung weiterhin aufweist ein Nachfüllsignaleingabemittel, welches das Vorliegen eines Nachfüllsignals erkennt, und ein Steuerungsmittel (13, 15) zum Ansteuern der Pumpe (10) in der Verbindungsleitung (9), um beim Erkennen eines Nachfüllsignals Suspensions-Schleifmittel vom Mischbehälter (8) in den Vorratsbehälter (1) umzupumpen oder umpumpen zu können.

9. Zuführvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischanlagensteuerung weiterhin Mittel zum Erkennen der Fertigstellung des herzustellenden Suspensions-Schleifmittels (16) im Mischbehälter und ein drittes Signalmittel (16a) zum Ausgeben eines Fertigstellungssignals aufweist.

10. Zuführvorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Erkennen der Fertigstellung des herzustellenden Suspensions-Schleifmittels eine Zeitschaltuhr ist.

11. Zuführvorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (16) zum Erkennen der Fertigstellung des herzustellenden Suspensions-Schleifmittels ein Viskositätsmessgerät ist.

12. Zuführvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischanlage weiterhin aufweist eine Dosieranlage mit zumindest einem Ausgangsbehälter (18) für Ausgangssubstanzen des Suspensions- Schleifmittels, Zuführleitungen (19) von den Ausgangsbehältern (18) zum Mischbehälter (8) und zumindest einen Dosierer (20) zum Eindosieren der Ausgangssubstanzen in den Mischbehälter (8).

13. Zuführvorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierer (20) eine Meßpumpe ist, wenn eine einzudosierende Ausgangssubstanz flüssig ist.

14. Zuführvorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierer (20) ein Waage ist, wenn eine einzudosierende Ausgangssubstanz fest ist.

15. Zuführvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischanlagensteuerung weiterhin umfaßt ein Herstellsignaleingabemittel zum Erkennen eines Herstellsignals des zweiten Signalmittels, eine Dosierersteuerung (13, 21) zum Steuern des zumindest einen Dosierers (20) der Dosieranlage beim Erkennen des Herstellsignals, ein Fertigstellsignaleingabemittel zum Erkennen eines Fertigstellungssignals des dritten Signalmittels, ein Nachfüllsignaleingabemittel zum Erkennen eines Nachfüllsignals und Steuerungsmittel (13, 15) zur Steuerung der Pumpe (10) in der Verbindungsleitung (9) beim Erkennen eines Fertigstellungssignals und eines Nachfülsignals.

16. Zuführvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Vorratsbehälter (1) vorgesehen sind.

17. Zuführvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ringleitungen (3) vorgesehen sind.

18. Verfahren zur Zuführung eines Suspensions-Schleifmittels zu zumindest einer Schleifanlage, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

• 1. Bereitstellen eines Vorratsbehälters (1) mit Suspensions- Schleifmittel und einer Ringleitung (3) mit Abzweigen (6) zu der zumindest einen Schleifanlage (5);
• 2. Ansaugen des Suspensions-Schleifmittels aus dem Vorratsbehälter (1);
• 3. Durchpumpen durch die Ringleitung (3);
• 4. Entnehmen einer benötigten Menge von Suspensions- Schleifmittel durch die zumindest eine Schleifanlage (5) an einem Abzweig (6); und
• 5. Rückführen des durch die Ringleitung (3) geflossenen Suspensions-Schleifmittels in den Vorratsbehälter (1)
• 6. Verfahren gemäß Anspruch 18, weiterhin umfassend die folgenden Schritte:
  • A) Erkennen eines ersten Füllzustandes des Vorratsbehälters (1), bei dem ein Nachliefern eines Suspensions-Schleifmittels notwendig wird; und
  • B) Umpumpen von Suspensions-Schleifmittel aus einem Mischbehälter (8) in den Vorratbehälter (1) nach dem Erkennen des ersten Füllzustandes.
• 7. Verfahren gemäß Anspruch 18, weiterhin umfassend die folgenden Schritte:
  • a) Erkennen eines ersten Füllzustandes des Vorratsbehälters (1), bei dem ein Nachliefern eines Suspensions-Schleifmittels notwendig wird;
  • b) Erkennen eines Fertigstellungszustandes des Suspensions- Schleifmittels; und
  • c) Umpumpen von Suspensions-Schleifmittel aus einem Mischbehälter (8) in den Vorratbehälter (1) nach dem Erkennen des ersten Füllzustandes und des Fertigstellungszustandes.
• 8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19 oder 20, weiter umfassend folgende Schritte vor Schritt A) bzw. a):
  • A) Erkennen eines zweiten Füllzustandes des Vorratsbehälters (1), bei dem ein Neuansetzen von Suspensions-Schleifmittel notwendig wird, wobei beim zweiten Füllzustand mehr Suspensions-Schleifmittel im Vorratsbehälter (1) vorhanden ist als beim ersten Füllzustand;
  • B) Einfüllen der Komponenten des Suspensions-Schleifmittels in einen Mischbehälter (8) nach Erkennen des zweiten Füllzustandes; und
  • C) Vermischen der Komponenten.
• 9. Verfahren gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt II) folgende Schritte umfaßt:
  • 1. Abmessen der Mengen an Komponenten des Suspensions- Schleifmittels
  • 2. Zuführen der abgemessenen Komponenten zum Mischbehälter (8).