JP2002178261A - 砥液供給装置及び砥液供給装置への添加剤補充方法及び研磨装置 - Google Patents
砥液供給装置及び砥液供給装置への添加剤補充方法及び研磨装置Info
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B57/00—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents
-
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- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 砥液中の過酸化水素水濃度を常に正確に一定
になるように管理維持することができる砥液供給装置及
び砥液供給装置への添加剤補充方法及び研磨装置を提供
すること。 【解決手段】 所定濃度の砥液を貯留する供給タンク３
０と、研磨対象物を研磨する研磨手段４０に供給タンク
３０から砥液を送る砥液配管６７と、所定濃度の添加剤
を供給タンク３０に供給する添加剤供給手段５０とを具
備する。供給タンク３０内の添加剤濃度を測定する添加
剤濃度測定手段３３と、供給タンク３０内の砥液の量を
測定する計量手段３１と、添加剤濃度測定手段３３で測
定した添加剤濃度と計量手段３１で測定した砥液の量か
ら補充すべき添加剤の補充量を算出して算出した量の添
加剤を添加剤供給手段５０によって供給タンク３０に供
給せしめる制御手段９５とを具備する。添加剤の補充は
所定の計量単位毎に行なう。
になるように管理維持することができる砥液供給装置及
び砥液供給装置への添加剤補充方法及び研磨装置を提供
すること。 【解決手段】 所定濃度の砥液を貯留する供給タンク３
０と、研磨対象物を研磨する研磨手段４０に供給タンク
３０から砥液を送る砥液配管６７と、所定濃度の添加剤
を供給タンク３０に供給する添加剤供給手段５０とを具
備する。供給タンク３０内の添加剤濃度を測定する添加
剤濃度測定手段３３と、供給タンク３０内の砥液の量を
測定する計量手段３１と、添加剤濃度測定手段３３で測
定した添加剤濃度と計量手段３１で測定した砥液の量か
ら補充すべき添加剤の補充量を算出して算出した量の添
加剤を添加剤供給手段５０によって供給タンク３０に供
給せしめる制御手段９５とを具備する。添加剤の補充は
所定の計量単位毎に行なう。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、研磨装置に用いる
砥液供給装置に関し、特に過酸化水素水などの添加剤を
安定的に含んだ砥液を供給できる砥液供給装置及び砥液
供給装置への添加剤補充方法及び研磨装置に関するもの
である。
砥液供給装置に関し、特に過酸化水素水などの添加剤を
安定的に含んだ砥液を供給できる砥液供給装置及び砥液
供給装置への添加剤補充方法及び研磨装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体デバイスの高集積化が進む
につれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭く
なりつつある。特に線幅が０．５μｍ以下の光リソグラ
フィの場合、許容される焦点深度が浅くなるためステッ
パーの結像面の平坦度を必要とする。そこで、半導体ウ
エハの表面を平坦化することが必要となるが、この平坦
化法の１手段として研磨ユニット（研磨手段）を備えた
研磨装置により研磨することが行なわれている。
につれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭く
なりつつある。特に線幅が０．５μｍ以下の光リソグラ
フィの場合、許容される焦点深度が浅くなるためステッ
パーの結像面の平坦度を必要とする。そこで、半導体ウ
エハの表面を平坦化することが必要となるが、この平坦
化法の１手段として研磨ユニット（研磨手段）を備えた
研磨装置により研磨することが行なわれている。
【０００３】図４は、研磨ユニットの一例の主要部を示
す図である。研磨ユニットは、上面に研磨クロス（研磨
工具）１４０を貼ったターンテーブル１４２と、回転及
び押圧可能に研磨対象物である半導体ウエハＷを保持す
るトップリング１４４と、研磨クロス１４０に砥液Ｑを
供給する砥液供給ノズル１４６とを備えている。トップ
リング１４４はトップリングシャフト１４８に連結さ
れ、図示しないエアシリンダにより上下動可能に支持さ
れている。
す図である。研磨ユニットは、上面に研磨クロス（研磨
工具）１４０を貼ったターンテーブル１４２と、回転及
び押圧可能に研磨対象物である半導体ウエハＷを保持す
るトップリング１４４と、研磨クロス１４０に砥液Ｑを
供給する砥液供給ノズル１４６とを備えている。トップ
リング１４４はトップリングシャフト１４８に連結さ
れ、図示しないエアシリンダにより上下動可能に支持さ
れている。
【０００４】トップリング１４４はその下面にポリウレ
タン等の弾性マット１５０を備えており、この弾性マッ
ト１５０に密着させて半導体ウエハＷを保持するように
なっている。さらにトップリング１４４は、研磨中に半
導体ウエハＷがトップリング１４４の下面から外れない
ようにするため、円筒状のガイドリング１５２を外周縁
部に備えている。ガイドリング１５２はトップリング１
４４に対して固定され、その下端面はトップリング１４
４の保持面から突出しており、その内側の凹所に半導体
ウエハＷを保持するようになっている。
タン等の弾性マット１５０を備えており、この弾性マッ
ト１５０に密着させて半導体ウエハＷを保持するように
なっている。さらにトップリング１４４は、研磨中に半
導体ウエハＷがトップリング１４４の下面から外れない
ようにするため、円筒状のガイドリング１５２を外周縁
部に備えている。ガイドリング１５２はトップリング１
４４に対して固定され、その下端面はトップリング１４
４の保持面から突出しており、その内側の凹所に半導体
ウエハＷを保持するようになっている。
【０００５】このような構成により、半導体ウエハＷを
トップリング１４４の下面の弾性マット１５０下部に保
持し、ターンテーブル１４２上の研磨クロス１４０に半
導体ウエハＷをトップリング１４４によって押圧すると
共に、ターンテーブル１４２及びトップリング１４４を
回転させて研磨クロス１４０と半導体ウエハＷを相対運
動させて研磨する。このとき砥液供給ノズル１４６から
研磨クロス１４０上に砥液Ｑを供給する。砥液は、例え
ばアルカリ溶液に微粒子からなる砥粒を懸濁したものを
用い、アルカリによる化学的研磨作用と、砥粒を用いた
機械的研磨作用との複合作用によって半導体ウエハＷを
研磨する。
トップリング１４４の下面の弾性マット１５０下部に保
持し、ターンテーブル１４２上の研磨クロス１４０に半
導体ウエハＷをトップリング１４４によって押圧すると
共に、ターンテーブル１４２及びトップリング１４４を
回転させて研磨クロス１４０と半導体ウエハＷを相対運
動させて研磨する。このとき砥液供給ノズル１４６から
研磨クロス１４０上に砥液Ｑを供給する。砥液は、例え
ばアルカリ溶液に微粒子からなる砥粒を懸濁したものを
用い、アルカリによる化学的研磨作用と、砥粒を用いた
機械的研磨作用との複合作用によって半導体ウエハＷを
研磨する。
【０００６】このような研磨装置において良好な研磨を
行なうには、一定の濃度及び流量の砥液を研磨ユニット
に安定に供給することが要求される。砥液供給系は、例
えばＫＯＨ，ＮＨ4ＯＨ等と粉末シリカを混合した原液
を貯蔵する原液タンクと、この原液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
ンクで調整した砥液を一時的に貯蔵して供給する供給タ
ンクと、これらのタンク間及び供給タンクから研磨ユニ
ットの砥液供給ノズル１４６に砥液を供給するための砥
液供給配管等を備えている。
行なうには、一定の濃度及び流量の砥液を研磨ユニット
に安定に供給することが要求される。砥液供給系は、例
えばＫＯＨ，ＮＨ4ＯＨ等と粉末シリカを混合した原液
を貯蔵する原液タンクと、この原液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
ンクで調整した砥液を一時的に貯蔵して供給する供給タ
ンクと、これらのタンク間及び供給タンクから研磨ユニ
ットの砥液供給ノズル１４６に砥液を供給するための砥
液供給配管等を備えている。
【０００７】そしてこのような砥液には、半導体ウエハ
Ｗの研磨面の改質を目的として酸化剤等の添加剤が用い
られる。具体的には半導体ウエハＷに付けられた銅やタ
ングステンの金属膜を酸化させることを目的としてＨ2
Ｏ2（過酸化水素水）等の酸化剤が添加される。
Ｗの研磨面の改質を目的として酸化剤等の添加剤が用い
られる。具体的には半導体ウエハＷに付けられた銅やタ
ングステンの金属膜を酸化させることを目的としてＨ2
Ｏ2（過酸化水素水）等の酸化剤が添加される。
【０００８】ところで添加剤として例えば過酸化水素水
を用いた場合、砥液中の過酸化水素水濃度によってポリ
ッシングレートに違いが出る（過酸化水素水濃度が低い
とポリッシングレートが低い）。しかしながら過酸化水
素水は時間経過により分解していくため、濃度減少は必
ず起こる。しかも添加剤の添加量は少量であるため、高
い供給精度が要求される。これらのことからポリッシン
グレートを一定にするためには、砥液中の過酸化水素水
等の添加剤の濃度を常に正確に一定になるように管理し
なければならない。
を用いた場合、砥液中の過酸化水素水濃度によってポリ
ッシングレートに違いが出る（過酸化水素水濃度が低い
とポリッシングレートが低い）。しかしながら過酸化水
素水は時間経過により分解していくため、濃度減少は必
ず起こる。しかも添加剤の添加量は少量であるため、高
い供給精度が要求される。これらのことからポリッシン
グレートを一定にするためには、砥液中の過酸化水素水
等の添加剤の濃度を常に正確に一定になるように管理し
なければならない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたものでありその目的は、砥液中の添加剤
（過酸化水素水）濃度を常に正確に一定になるように管
理維持することができる砥液供給装置及び砥液供給装置
への添加剤補充方法及び研磨装置を提供することにあ
る。
みてなされたものでありその目的は、砥液中の添加剤
（過酸化水素水）濃度を常に正確に一定になるように管
理維持することができる砥液供給装置及び砥液供給装置
への添加剤補充方法及び研磨装置を提供することにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明にかかる砥液供給装置は、所定濃度の砥液を貯
留する供給タンクと、前記供給タンクへ添加剤を供給す
る添加剤供給手段と、前記供給タンク内の添加剤濃度を
測定する添加剤濃度測定手段と、前記添加剤濃度測定手
段により測定した添加剤濃度が所定値外の第一の濃度に
なった場合に前記添加剤供給手段から前記供給タンクへ
添加剤を供給し、添加剤濃度を前記所定値内の第二の濃
度にするように制御する制御手段とを具備することを特
徴とする。
め本発明にかかる砥液供給装置は、所定濃度の砥液を貯
留する供給タンクと、前記供給タンクへ添加剤を供給す
る添加剤供給手段と、前記供給タンク内の添加剤濃度を
測定する添加剤濃度測定手段と、前記添加剤濃度測定手
段により測定した添加剤濃度が所定値外の第一の濃度に
なった場合に前記添加剤供給手段から前記供給タンクへ
添加剤を供給し、添加剤濃度を前記所定値内の第二の濃
度にするように制御する制御手段とを具備することを特
徴とする。
【００１１】また本発明は、前記砥液供給装置にさらに
供給タンク内の砥液の量を測定する計量手段を設置し、
前記制御手段は、前記添加剤濃度測定手段で測定した添
加剤濃度と前記計量手段で測定した砥液の量から補充す
べき添加剤の補充量を算出して算出した量の添加剤を前
記添加剤供給手段によって供給タンクに供給せしめるこ
とによって添加剤濃度を前記第一の濃度から第二の濃度
にすることを特徴とする。
供給タンク内の砥液の量を測定する計量手段を設置し、
前記制御手段は、前記添加剤濃度測定手段で測定した添
加剤濃度と前記計量手段で測定した砥液の量から補充す
べき添加剤の補充量を算出して算出した量の添加剤を前
記添加剤供給手段によって供給タンクに供給せしめるこ
とによって添加剤濃度を前記第一の濃度から第二の濃度
にすることを特徴とする。
【００１２】また本発明は、前記添加剤の供給を、所定
の計量単位毎に行なうことを特徴とする。
の計量単位毎に行なうことを特徴とする。
【００１３】また本発明にかかる砥液供給装置への添加
剤補充方法は、所定濃度の砥液を貯留する供給タンク
と、前記供給タンクへ添加剤を供給する添加剤供給手段
とを具備する砥液供給装置への添加剤補充方法におい
て、前記供給タンク内の添加剤濃度を測定する工程と、
前記供給タンク内の添加剤濃度が所定値外の第一の濃度
になった場合に添加剤の補充量を算出して算出した量の
添加剤を添加剤供給手段から前記供給タンクへ供給する
ことで添加剤濃度を前記所定値内の第二の濃度にする工
程とを具備することを特徴とする。
剤補充方法は、所定濃度の砥液を貯留する供給タンク
と、前記供給タンクへ添加剤を供給する添加剤供給手段
とを具備する砥液供給装置への添加剤補充方法におい
て、前記供給タンク内の添加剤濃度を測定する工程と、
前記供給タンク内の添加剤濃度が所定値外の第一の濃度
になった場合に添加剤の補充量を算出して算出した量の
添加剤を添加剤供給手段から前記供給タンクへ供給する
ことで添加剤濃度を前記所定値内の第二の濃度にする工
程とを具備することを特徴とする。
【００１４】また本発明は、前記供給タンク内の添加剤
濃度が第一の濃度になった場合に補充する添加剤の補充
量を、供給タンク内の砥液残量と添加剤濃度から算出す
ることを特徴とする。
濃度が第一の濃度になった場合に補充する添加剤の補充
量を、供給タンク内の砥液残量と添加剤濃度から算出す
ることを特徴とする。
【００１５】また本発明にかかる研磨装置は、研磨対象
物を保持して研磨工具に押圧して砥液を供給しながら研
磨する研磨手段と、請求項１又は２又は３記載の砥液供
給装置とを備えてなることを特徴とする。
物を保持して研磨工具に押圧して砥液を供給しながら研
磨する研磨手段と、請求項１又は２又は３記載の砥液供
給装置とを備えてなることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図１は本発明にかかる砥液
供給装置の一例を示すシステム構成図である。同図に示
すようにこの砥液供給装置は、砥液原液の入った複数
（図では二台）の原液タンク１０と、砥液原液を純水
（又は薬液）により希釈して濃度を調整する調整タンク
２０と、調整タンク２０で濃度が調整された砥液を一旦
貯蔵して研磨ユニット４０に供給する供給タンク３０
と、添加剤である過酸化水素水原液を一旦貯蔵して所定
の計量単位毎に供給タンク３０にこれを供給する過酸化
水素水計量タンク５０とを具備して構成されている。
を参照して詳細に説明する。図１は本発明にかかる砥液
供給装置の一例を示すシステム構成図である。同図に示
すようにこの砥液供給装置は、砥液原液の入った複数
（図では二台）の原液タンク１０と、砥液原液を純水
（又は薬液）により希釈して濃度を調整する調整タンク
２０と、調整タンク２０で濃度が調整された砥液を一旦
貯蔵して研磨ユニット４０に供給する供給タンク３０
と、添加剤である過酸化水素水原液を一旦貯蔵して所定
の計量単位毎に供給タンク３０にこれを供給する過酸化
水素水計量タンク５０とを具備して構成されている。
【００１７】ここで調整タンク２０には純水ライン６１
が接続され、また原液タンク１０，１０と調整タンク２
０間は原液ポンプ７１を有する原液配管６２によって連
結されている。各原液タンク１０の吐出側配管には開閉
バルブ８１が取り付けられている。一方調整タンク２０
と供給タンク３０間は開閉バルブ８３を取り付けた送液
配管６３によって連結されており、また調整タンク２０
からは送液配管６３と分岐するように排水用配管６４が
接続されている。排水用配管６４には排水バルブ８５が
取り付けられている。排水用配管６４と排水バルブ８５
は例えば調整タンク２０内を洗浄する場合に洗浄液の排
水用に使用する。なお２１は液面レベルセンサ（砥液及
び純水計量センサ）である。
が接続され、また原液タンク１０，１０と調整タンク２
０間は原液ポンプ７１を有する原液配管６２によって連
結されている。各原液タンク１０の吐出側配管には開閉
バルブ８１が取り付けられている。一方調整タンク２０
と供給タンク３０間は開閉バルブ８３を取り付けた送液
配管６３によって連結されており、また調整タンク２０
からは送液配管６３と分岐するように排水用配管６４が
接続されている。排水用配管６４には排水バルブ８５が
取り付けられている。排水用配管６４と排水バルブ８５
は例えば調整タンク２０内を洗浄する場合に洗浄液の排
水用に使用する。なお２１は液面レベルセンサ（砥液及
び純水計量センサ）である。
【００１８】一方供給タンク３０には、過酸化水素水計
量タンク５０からの過酸化水素水供給配管６５が接続さ
れている。過酸化水素水供給配管６５には開閉バルブ８
９が接続され、また過酸化水素水計量タンク５０には過
酸化水素水供給ライン６６が接続されている。供給タン
ク３０にはその吐出側に砥液供給ポンプ７３を具備する
砥液配管６７が接続されている。砥液配管６７は供給タ
ンク３０に戻る循環配管であり、その途中からは複数本
（図では４本）の配管６８が分岐され開閉バルブ８７を
介してそれぞれ研磨ユニット４０の砥液供給ノズル１４
６（図４参照）に至っている。供給タンク３０の上部に
は供給タンク３０内部の砥液面の高さを測定する液面レ
ベルセンサ３１が設置され、また供給タンク３０の側面
下部には砥液中の過酸化水素水濃度を検出する濃度計３
３が設置されている。濃度計３３としては例えば超音波
方式を用いた濃度計を用いる。またこの供給タンク３０
にはオーバーフロー管６９が接続されている。
量タンク５０からの過酸化水素水供給配管６５が接続さ
れている。過酸化水素水供給配管６５には開閉バルブ８
９が接続され、また過酸化水素水計量タンク５０には過
酸化水素水供給ライン６６が接続されている。供給タン
ク３０にはその吐出側に砥液供給ポンプ７３を具備する
砥液配管６７が接続されている。砥液配管６７は供給タ
ンク３０に戻る循環配管であり、その途中からは複数本
（図では４本）の配管６８が分岐され開閉バルブ８７を
介してそれぞれ研磨ユニット４０の砥液供給ノズル１４
６（図４参照）に至っている。供給タンク３０の上部に
は供給タンク３０内部の砥液面の高さを測定する液面レ
ベルセンサ３１が設置され、また供給タンク３０の側面
下部には砥液中の過酸化水素水濃度を検出する濃度計３
３が設置されている。濃度計３３としては例えば超音波
方式を用いた濃度計を用いる。またこの供給タンク３０
にはオーバーフロー管６９が接続されている。
【００１９】前記過酸化水素水計量タンク５０は、過酸
化水素水供給ライン６６から供給されてくる過酸化水素
水原液を、その上部に設置した液面レベルセンサ５１に
よって過酸化水素水計量タンク５０内部の過酸化水素水
原液面の高さを測定して計量して所定の液量ずつ供給タ
ンク３０に供給するものである。
化水素水供給ライン６６から供給されてくる過酸化水素
水原液を、その上部に設置した液面レベルセンサ５１に
よって過酸化水素水計量タンク５０内部の過酸化水素水
原液面の高さを測定して計量して所定の液量ずつ供給タ
ンク３０に供給するものである。
【００２０】また前記液面レベルセンサ３１と濃度計３
３の出力は、制御手段９５に入力される。制御手段９５
は液面レベルセンサ３１からの信号によって供給タンク
３０内の砥液残量を算出するとともに、下記する方法に
よって供給タンク３０に供給すべき過酸化水素水原液の
量を算出し、過酸化水素水計量タンク５０と開閉バルブ
８９を制御して供給タンク３０に算出した所定量の過酸
化水素水原液を供給する。なおこの制御手段９５は実際
には開閉バルブ８９以外の各バルブやポンプをも駆動制
御することで、砥液供給装置全体の動作を制御している。
３の出力は、制御手段９５に入力される。制御手段９５
は液面レベルセンサ３１からの信号によって供給タンク
３０内の砥液残量を算出するとともに、下記する方法に
よって供給タンク３０に供給すべき過酸化水素水原液の
量を算出し、過酸化水素水計量タンク５０と開閉バルブ
８９を制御して供給タンク３０に算出した所定量の過酸
化水素水原液を供給する。なおこの制御手段９５は実際
には開閉バルブ８９以外の各バルブやポンプをも駆動制
御することで、砥液供給装置全体の動作を制御している。
【００２１】研磨ユニット４０は、この実施形態では前
記図４で説明したのと同様の構造のものを使用してい
る。
記図４で説明したのと同様の構造のものを使用してい
る。
【００２２】次にこの砥液供給装置の動作を説明する。
まず何れかの開閉バルブ８１を開いて原液ポンプ７１を
駆動することで何れかの原液タンク１０から砥液原液を
調整タンク２０に送り、同時に純水ライン６１から調整
タンク２０内に供給された純水によって砥液原液を希釈
して所定の濃度の砥液に調整する。原液タンク１０を複
数必要とするのは、どちらかの原液タンク１０が空にな
っても研磨ユニット４０への砥液の連続供給を行なうた
めである。
まず何れかの開閉バルブ８１を開いて原液ポンプ７１を
駆動することで何れかの原液タンク１０から砥液原液を
調整タンク２０に送り、同時に純水ライン６１から調整
タンク２０内に供給された純水によって砥液原液を希釈
して所定の濃度の砥液に調整する。原液タンク１０を複
数必要とするのは、どちらかの原液タンク１０が空にな
っても研磨ユニット４０への砥液の連続供給を行なうた
めである。
【００２３】そして調整タンク２０内で所定の濃度に調
整された砥液は、開閉バルブ８３を開くことで送液配管
６３を介して供給タンク３０に供給される。供給タンク
３０に貯蔵された砥液は、砥液供給ポンプ７３の駆動に
伴って砥液配管６７内を流れて循環し、何れかの研磨ユ
ニット４０による研磨時にこれに対応する開閉バルブ８
７を開いてその研磨ユニット４０の図４に示す砥液供給
ノズル１４６から砥液を研磨クロス１４０上に供給す
る。
整された砥液は、開閉バルブ８３を開くことで送液配管
６３を介して供給タンク３０に供給される。供給タンク
３０に貯蔵された砥液は、砥液供給ポンプ７３の駆動に
伴って砥液配管６７内を流れて循環し、何れかの研磨ユ
ニット４０による研磨時にこれに対応する開閉バルブ８
７を開いてその研磨ユニット４０の図４に示す砥液供給
ノズル１４６から砥液を研磨クロス１４０上に供給す
る。
【００２４】一方供給タンク３０内への過酸化水素水原
液の供給は以下のようにして行なう。即ちまず供給タン
ク３０内の砥液残量が液面レベルセンサ３１によって１
０Ｌ、２０Ｌ、３０Ｌ、・・・（即ち１０Ｌ区切り）と
なったとき、濃度計３３によって供給タンク３０内の砥
液の過酸化水素水濃度を測定する。この実施形態では過
酸化水素水の濃度を１．７〜２．０（ｗｔ％）の範囲に
入るように調整することとしているので、この測定値が
前記規定した過酸化水素水濃度範囲（１．７〜２．０
（ｗｔ％））内に入っているか否かを制御装置９５にお
いて判断する。
液の供給は以下のようにして行なう。即ちまず供給タン
ク３０内の砥液残量が液面レベルセンサ３１によって１
０Ｌ、２０Ｌ、３０Ｌ、・・・（即ち１０Ｌ区切り）と
なったとき、濃度計３３によって供給タンク３０内の砥
液の過酸化水素水濃度を測定する。この実施形態では過
酸化水素水の濃度を１．７〜２．０（ｗｔ％）の範囲に
入るように調整することとしているので、この測定値が
前記規定した過酸化水素水濃度範囲（１．７〜２．０
（ｗｔ％））内に入っているか否かを制御装置９５にお
いて判断する。
【００２５】そして過酸化水素水濃度が規定した過酸化
水素水濃度範囲未満であった場合（即ち過酸化水素水濃
度が１．７（ｗｔ％）未満になっていた場合（所定値外
の第一の濃度の場合））は、補充に必要な過酸化水素水
源液（３０ｗｔ％）の量を求め、その求めた量を過酸化
水素水計量タンク５０で計量した後、開閉バルブ８９を
開いて供給タンク３０に供給する。
水素水濃度範囲未満であった場合（即ち過酸化水素水濃
度が１．７（ｗｔ％）未満になっていた場合（所定値外
の第一の濃度の場合））は、補充に必要な過酸化水素水
源液（３０ｗｔ％）の量を求め、その求めた量を過酸化
水素水計量タンク５０で計量した後、開閉バルブ８９を
開いて供給タンク３０に供給する。
【００２６】ここで過酸化水素水原液の補充量は、供給
タンク３０内の砥液残量及び砥液中の過酸化水素水濃度
によって決定するが、その決定方法を図２を用いて説明
する。ここで図２は供給タンク３０内の砥液残量に対し
て所定計量単位ずつの過酸化水素水原液（濃度３０ｗｔ
％）を補充した時の過酸化水素水濃度と過酸化水素水濃
度アップ率とを示す図である。なお同図に示す「１計
量」とは、濃度３０（ｗｔ％）の過酸化水素水原液を９
２．５（ｍＬ）供給することを意味する（「ｎ計量」と
はそのｎ倍の量を意味する）。即ち図２において例えば
供給タンク３０内の砥液残量が３０Ｌでそのときの過酸
化水素水濃度が１．７（ｗｔ％）のとき、２計量（１８
５ｍＬ）の過酸化水素水原液（３０ｗｔ％）を供給する
と、過酸化水素水濃度が１．８８８（ｗｔ％）（所定値
内の第二の濃度）、過酸化水素水濃度のアップ率が１
１．０８４％となる。
タンク３０内の砥液残量及び砥液中の過酸化水素水濃度
によって決定するが、その決定方法を図２を用いて説明
する。ここで図２は供給タンク３０内の砥液残量に対し
て所定計量単位ずつの過酸化水素水原液（濃度３０ｗｔ
％）を補充した時の過酸化水素水濃度と過酸化水素水濃
度アップ率とを示す図である。なお同図に示す「１計
量」とは、濃度３０（ｗｔ％）の過酸化水素水原液を９
２．５（ｍＬ）供給することを意味する（「ｎ計量」と
はそのｎ倍の量を意味する）。即ち図２において例えば
供給タンク３０内の砥液残量が３０Ｌでそのときの過酸
化水素水濃度が１．７（ｗｔ％）のとき、２計量（１８
５ｍＬ）の過酸化水素水原液（３０ｗｔ％）を供給する
と、過酸化水素水濃度が１．８８８（ｗｔ％）（所定値
内の第二の濃度）、過酸化水素水濃度のアップ率が１
１．０８４％となる。
【００２７】そして制御装置９５は測定した供給タンク
３０内の砥液残量と過酸化水素水濃度とによって、図２
に示すデータから、同図に示す太枠内に入る過酸化水素
水の計量数を求め、供給タンク３０にその求めた計量数
分だけの過酸化水素水を供給する。
３０内の砥液残量と過酸化水素水濃度とによって、図２
に示すデータから、同図に示す太枠内に入る過酸化水素
水の計量数を求め、供給タンク３０にその求めた計量数
分だけの過酸化水素水を供給する。
【００２８】即ち例えば供給タンク３０の砥液残量が５
０Ｌで、供給タンク３０内過酸化水素水濃度が１．７ｗ
ｔ％になった場合、計量数は４又は５になり、従って例
えば５計量分（９２．５ｍＬ×５）を供給量として算出
する。なお太枠は過酸化水素水濃度を所定の範囲に維持
するのに好適な範囲を定めたものである。即ち例えば砥
液残量が５０Ｌで補充する過酸化水素水原液の量が６計
量だと過酸化水素水濃度が２ｗｔ％を超えてしまい、ま
た３計量以下だと過酸化水素水濃度は規定値範囲内に入
るがあまり過酸化水素水濃度が増加しないので短時間で
再び過酸化水素水原液を補充しなければならなくなる。
そこで最適な量として４又は５計量の範囲を最適な補充
量の範囲として太枠内に入れたのである。
０Ｌで、供給タンク３０内過酸化水素水濃度が１．７ｗ
ｔ％になった場合、計量数は４又は５になり、従って例
えば５計量分（９２．５ｍＬ×５）を供給量として算出
する。なお太枠は過酸化水素水濃度を所定の範囲に維持
するのに好適な範囲を定めたものである。即ち例えば砥
液残量が５０Ｌで補充する過酸化水素水原液の量が６計
量だと過酸化水素水濃度が２ｗｔ％を超えてしまい、ま
た３計量以下だと過酸化水素水濃度は規定値範囲内に入
るがあまり過酸化水素水濃度が増加しないので短時間で
再び過酸化水素水原液を補充しなければならなくなる。
そこで最適な量として４又は５計量の範囲を最適な補充
量の範囲として太枠内に入れたのである。
【００２９】以上の操作を繰り返すことにより、供給タ
ンク３０内の砥液の過酸化水素水濃度は、常に１．７〜
２．０（ｗｔ％）の範囲内に管理・維持され、精密に制
御された過酸化水素水濃度の砥液が各研磨ユニット４０
に供給でき、ポリッシング時の過酸化水素水濃度変化に
対する影響を抑えることができる。
ンク３０内の砥液の過酸化水素水濃度は、常に１．７〜
２．０（ｗｔ％）の範囲内に管理・維持され、精密に制
御された過酸化水素水濃度の砥液が各研磨ユニット４０
に供給でき、ポリッシング時の過酸化水素水濃度変化に
対する影響を抑えることができる。
【００３０】なお上述のように過酸化水素水原液の添加
量は少量であるため、高い供給精度が要求され、このた
め供給タンク３０の砥液残量を精度良く読み取る必要が
あり、同時に供給する過酸化水素水原液の量を精度良く
しなければならない。このため本実施形態では液面レベ
ルセンサ３１，５１として超音波センサを使用すること
で、タンク上方に設置した１つの液面レベルセンサ３
１，５１によってそれぞれ液面レベルセンサ３１，５１
から液面までの距離を連続的に正確に検出して正確な砥
液残量と正確な過酸化水素水原液供給量とを測定してい
る。もし液面レベルセンサ３１として供給タンク３０の
側面に１点のみ測定できる液面検知センサを取り付けよ
うとした場合は、砥液残量を精度良く測定しようとする
と、設置するセンサの数を増やさなければならなくな
る。そこで本実施形態では上述のように１台のみで液面
までの距離を連続して正確に測定できる液面レベルセン
サ３１を採用したのである。この点は液面レベルセンサ
５１においても同様である。
量は少量であるため、高い供給精度が要求され、このた
め供給タンク３０の砥液残量を精度良く読み取る必要が
あり、同時に供給する過酸化水素水原液の量を精度良く
しなければならない。このため本実施形態では液面レベ
ルセンサ３１，５１として超音波センサを使用すること
で、タンク上方に設置した１つの液面レベルセンサ３
１，５１によってそれぞれ液面レベルセンサ３１，５１
から液面までの距離を連続的に正確に検出して正確な砥
液残量と正確な過酸化水素水原液供給量とを測定してい
る。もし液面レベルセンサ３１として供給タンク３０の
側面に１点のみ測定できる液面検知センサを取り付けよ
うとした場合は、砥液残量を精度良く測定しようとする
と、設置するセンサの数を増やさなければならなくな
る。そこで本実施形態では上述のように１台のみで液面
までの距離を連続して正確に測定できる液面レベルセン
サ３１を採用したのである。この点は液面レベルセンサ
５１においても同様である。
【００３１】図３は本発明の他の実施形態にかかる砥液
供給装置を示すシステム構成図である。同図に示す砥液
供給装置において図１に示す砥液供給装置と相違する点
は、過酸化水素水計量タンク５０の過酸化水素水供給配
管６５を供給タンク３０に接続する代わりに、調整タン
ク２０に接続した点である。このように構成しても本発
明の目的は達成できる。即ちこの実施形態の場合、調整
タンク２０において所定量の砥液原液、純水が計量混合
され、供給タンク３０へ供給される。供給タンク３０に
付けられた濃度計３３で過酸化水素水濃度が所定値以下
になった場合に制御手段９５によって定められた所定量
の過酸化水素水が過酸化水素水計量タンク５０により計
量され、調整タンク２０を通過し、供給タンク３０へ供
給される。即ち前記濃度計３３によって過酸化水素水の
濃度が１．７（ｗｔ％）未満にまで減少したことを検出
した場合は、前記実施形態と同様にして過酸化水素水原
液の補充量を制御装置９５において計量単位で算出し、
求めた量の過酸化水素水原液を過酸化水素水計量タンク
５０で計量した後、開閉バルブ８９を開いて調整タンク
２０に投入し、開閉バルブ８３を開くことで供給タンク
３０に送液する。なお調整タンク２０自体で過酸化水素
水原液の計量を行い、その代わりに過酸化水素水計量タ
ンク５０を省略しても良い（この場合は調整タンク２０
が添加剤供給手段となる）。調整タンク２０には砥液原
液や純水の量を計測するセンサが取り付けられているの
で、この調整タンク２０に液面レベルセンサ５１を取り
付ける代わりにこれらのセンサを利用して計量を行って
も良い。
供給装置を示すシステム構成図である。同図に示す砥液
供給装置において図１に示す砥液供給装置と相違する点
は、過酸化水素水計量タンク５０の過酸化水素水供給配
管６５を供給タンク３０に接続する代わりに、調整タン
ク２０に接続した点である。このように構成しても本発
明の目的は達成できる。即ちこの実施形態の場合、調整
タンク２０において所定量の砥液原液、純水が計量混合
され、供給タンク３０へ供給される。供給タンク３０に
付けられた濃度計３３で過酸化水素水濃度が所定値以下
になった場合に制御手段９５によって定められた所定量
の過酸化水素水が過酸化水素水計量タンク５０により計
量され、調整タンク２０を通過し、供給タンク３０へ供
給される。即ち前記濃度計３３によって過酸化水素水の
濃度が１．７（ｗｔ％）未満にまで減少したことを検出
した場合は、前記実施形態と同様にして過酸化水素水原
液の補充量を制御装置９５において計量単位で算出し、
求めた量の過酸化水素水原液を過酸化水素水計量タンク
５０で計量した後、開閉バルブ８９を開いて調整タンク
２０に投入し、開閉バルブ８３を開くことで供給タンク
３０に送液する。なお調整タンク２０自体で過酸化水素
水原液の計量を行い、その代わりに過酸化水素水計量タ
ンク５０を省略しても良い（この場合は調整タンク２０
が添加剤供給手段となる）。調整タンク２０には砥液原
液や純水の量を計測するセンサが取り付けられているの
で、この調整タンク２０に液面レベルセンサ５１を取り
付ける代わりにこれらのセンサを利用して計量を行って
も良い。
【００３２】また上記実施形態では添加剤供給手段とし
て過酸化水素水計量タンク５０を用いているが、その代
わりに過酸化水素水供給ライン６６に流量計を取り付け
てその積算値を求めることでこれに代えても良い。但し
添加剤として本実施形態のように過酸化水素水を用いた
場合、流量計を用いると泡が発生して精密な計量が阻害
される恐れがあるので、過酸化水素水計量タンク５０の
方が好ましい。
て過酸化水素水計量タンク５０を用いているが、その代
わりに過酸化水素水供給ライン６６に流量計を取り付け
てその積算値を求めることでこれに代えても良い。但し
添加剤として本実施形態のように過酸化水素水を用いた
場合、流量計を用いると泡が発生して精密な計量が阻害
される恐れがあるので、過酸化水素水計量タンク５０の
方が好ましい。
【００３３】以上本発明の実施形態を説明したが、本発
明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求
の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範
囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書
及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であって
も、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技
術的思想の範囲内である。
明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求
の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範
囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書
及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であって
も、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技
術的思想の範囲内である。
【００３４】例えば上記実施形態では添加剤として過酸
化水素水（酸化剤）を用いたが、それ以外の酸化剤（例
えば硝酸鉄等）や酸化剤以外の添加剤の補充にも本発明
を適用できる。また上記実施形態では供給タンク３０に
おける過酸化水素水濃度の測定を１０Ｌ区分ごとに行っ
たが、リニアに連続して測定しても良い。また上記実施
形態では砥液配管６７を供給タンク３０に循環させた
が、循環させず使い捨て等にしても良い。また上記実施
形態では砥液配管６７に複数台の研磨ユニット４０を接
続したが、１台の研磨ユニットであっても良い。
化水素水（酸化剤）を用いたが、それ以外の酸化剤（例
えば硝酸鉄等）や酸化剤以外の添加剤の補充にも本発明
を適用できる。また上記実施形態では供給タンク３０に
おける過酸化水素水濃度の測定を１０Ｌ区分ごとに行っ
たが、リニアに連続して測定しても良い。また上記実施
形態では砥液配管６７を供給タンク３０に循環させた
が、循環させず使い捨て等にしても良い。また上記実施
形態では砥液配管６７に複数台の研磨ユニット４０を接
続したが、１台の研磨ユニットであっても良い。
【００３５】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、砥液中の添加剤濃度を常に正確な値に管理維持する
ことができ、ポリッシングにおいて添加剤の濃度変化に
対する影響を抑えることができるという優れた効果を有
する。
ば、砥液中の添加剤濃度を常に正確な値に管理維持する
ことができ、ポリッシングにおいて添加剤の濃度変化に
対する影響を抑えることができるという優れた効果を有
する。
【図１】本発明にかかる砥液供給装置の一例を示すシス
テム構成図である。
テム構成図である。
【図２】供給タンク３０内の砥液残量に対して所定計量
単位ずつの過酸化水素水原液を補充した時の過酸化水素
水濃度と過酸化水素水濃度アップ率とを示す図である。
単位ずつの過酸化水素水原液を補充した時の過酸化水素
水濃度と過酸化水素水濃度アップ率とを示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態にかかる砥液供給装置を
示すシステム構成図である。
示すシステム構成図である。
【図４】研磨ユニットの一例の主要部を示す図である。
１０ 原液タンク ２０ 調整タンク ３０ 供給タンク ３１ 液面レベルセンサ（計量手段） ３３ 濃度計（添加剤濃度測定手段） ４０ 研磨ユニット（研磨手段） ５０ 過酸化水素水計量タンク（添加剤供給手段） ５１ 液面レベルセンサ ６１ 純水ライン ６２ 原液配管 ６３ 送液配管 ６４ 排水用配管 ６５ 過酸化水素水供給配管（添加剤供給手段） ６６ 過酸化水素水供給ライン（添加剤供給手段） ６７ 砥液配管 ６８ 配管 ６９ オーバーフロー管 ７１ 原液ポンプ ７３ 砥液供給ポンプ ８１ 開閉バルブ ８３ 開閉バルブ ８５ 排水バルブ ８７ 開閉バルブ ８９ 開閉バルブ（添加剤供給手段） ９５ 制御手段 Ｗ 半導体ウエハ（研磨対象物） １４０ 研磨クロス（研磨工具） １４２ ターンテーブル １４４ トップリング １４６ 砥液供給ノズル １４８ トップリングシャフト １５０ 弾性マット １５２ ガイドリング
フロントページの続き (72)発明者 豊増 富士彦 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 Ｆターム(参考） 3C047 FF08 FF11 GG15 GG20 3C058 AA07 AC04 CA01 CB01 CB03
Claims (6)
- 【請求項１】 所定濃度の砥液を貯留する供給タンク
と、 前記供給タンクへ添加剤を供給する添加剤供給手段と、 前記供給タンク内の添加剤濃度を測定する添加剤濃度測
定手段と、 前記添加剤濃度測定手段により測定した添加剤濃度が所
定値外の第一の濃度になった場合に前記添加剤供給手段
から前記供給タンクへ添加剤を供給し、添加剤濃度を前
記所定値内の第二の濃度にするように制御する制御手段
とを具備することを特徴とする砥液供給装置。 - 【請求項２】 前記砥液供給装置にはさらに供給タンク
内の砥液の量を測定する計量手段を設置し、 前記制御手段は、前記添加剤濃度測定手段で測定した添
加剤濃度と前記計量手段で測定した砥液の量から補充す
べき添加剤の補充量を算出して算出した量の添加剤を前
記添加剤供給手段によって供給タンクに供給せしめるこ
とによって添加剤濃度を前記第一の濃度から第二の濃度
にすることを特徴とする請求項１記載の砥液供給装置。 - 【請求項３】 前記添加剤の供給は、所定の計量単位毎
に行なうことを特徴とする請求項１又は２記載の砥液供
給装置。 - 【請求項４】 所定濃度の砥液を貯留する供給タンク
と、 前記供給タンクへ添加剤を供給する添加剤供給手段とを
具備する砥液供給装置への添加剤補充方法において、 前記供給タンク内の添加剤濃度を測定する工程と、 前記供給タンク内の添加剤濃度が所定値外の第一の濃度
になった場合に添加剤の補充量を算出して算出した量の
添加剤を添加剤供給手段から前記供給タンクへ供給する
ことで添加剤濃度を前記所定値内の第二の濃度にする工
程とを具備することを特徴とする砥液供給装置への添加
剤補充方法。 - 【請求項５】 前記供給タンク内の添加剤濃度が第一の
濃度になった場合に補充する添加剤の補充量は、供給タ
ンク内の砥液残量と添加剤濃度から算出することを特徴
とする請求項４記載の砥液供給装置への添加剤補充方
法。 - 【請求項６】 研磨対象物を保持して研磨工具に押圧し
て砥液を供給しながら研磨する研磨手段と、請求項１又
は２又は３記載の砥液供給装置とを備えてなることを特
徴とする研磨装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000378849A JP2002178261A (ja) | 2000-12-13 | 2000-12-13 | 砥液供給装置及び砥液供給装置への添加剤補充方法及び研磨装置 |
| TW090130864A TW541231B (en) | 2000-12-13 | 2001-12-13 | Abrasive liquid feed apparatus, method for feeding additive to abrasive liquid feed apparatus, and polishing apparatus |
| KR1020010079032A KR20020046999A (ko) | 2000-12-13 | 2001-12-13 | 연마액공급장치, 연마액공급장치에 첨가제를 공급하는방법 및 폴리싱장치 |
| US10/013,670 US6722953B2 (en) | 2000-12-13 | 2001-12-13 | Abrasive liquid feed apparatus, method for feeding additive to abrasive liquid feed apparatus, and polishing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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