JP2004098286A - スラリー供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】　ＣＭＰ装置に供給するスラリーの凝集による研磨粒子の粗大化を抑制する。
【解決手段】　スラリー供給装置Ａは、密閉されたスラリーボトル１，２と、配管系統３と、ウエット窒素生成装置４と、ウエット窒素供給用配管５と、吸引ノズル１３ａ，１３ｃと、噴出ノズル１３ｂ，１３ｄと、温度調節器１２と、流量調節弁７ａ〜７ｊ，７ｘと、送液ポンプ９ａ，９ｂと、各送液ポンプ９ａ，９ｂの運転や流量を制御するための制御系１０とを備えている。配管系統３における配管の接続部には継ぎ手を設けず、配管のコーナー部の形状は、例えば曲率半径が５ｃｍ以上の曲線形状として、スラリー３０の溜まりをなくすようにしている。
【選択図】　　　　図１

Description

　本発明は、基板の化学的機械的研磨（ＣＭＰ）を行なうために使用されるスラリーの供給装置に関する。

　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、層間絶縁膜の平坦化などの目的で、研磨粒子としてのヒュームドシリカやコロイダルシリカをアンモニア等のアルカリ性溶液中に分散させてなるスラリーを用いた化学機械的研磨（Chemical Mechanical Polish）を行なって、基板平坦度を高く維持する技術が知られている。

　例えば、図８は、特許文献１に開示されている研磨剤供給装置（以下、「スラリー供給装置」という）Ｆ１の構造を示す断面図である。

　同図に示すように、スラリー供給装置Ｆ１は、研磨スラリーである研磨剤１０９が貯溜されているタンク１０１と、タンク１０１から研磨装置にスラリーを供給するための供給路１０２と、供給路１０２に介設されたポンプ１０４と、供給路１０２のポンプ１０４の下流側に介設された流量調整用の弁１０３と、供給路１０２の先端に設けられＣＭＰ装置の研磨パッドに研磨剤１０９を滴下するための供給ノズル１１０と、研磨剤１０９を撹拌するためのプロペラを有する撹拌機１０６とを備えている。また、供給路１０２の弁１０３の上流側から分岐した循環路１０５が設けられていて、循環路１０５からタンク１０１に研磨剤１０９を戻して研磨剤を循環させるように構成されている。そして、タンク１０１内の研磨剤１０９の温度はヒータ１０７により調節可能となっており、ヒータ１０７の温度はヒータ温度制御部１０８によって制御される。研磨時においては、弁１０３の開度を調整して、ポンプ１０４によってタンク１０１から吸い上げた研磨剤１０９のうちの所定量を供給ノズル１１０から研磨パッドに供給するとともに、残りの研磨剤１０９を循環路１０５を通してタンク１０１に戻す。一方、非研磨時においては、弁１０３を閉じて、研磨剤１０９の全量をタンク１０１に戻すことにより、研磨剤１０９の循環のみを行なわせる。

　ところで、コロイダルシリカの場合、１次粒子は微細な粒径（２０〜３０ｎｍ）を有するが、各シリカの１次粒子がある程度凝集して粒径が１００〜２００ｎｍの２次粒子を形成している。また、ヒュームドシリカの場合は製造時から１００〜２００ｎｍの粒径を有している。この粒径１００〜２００ｎｍの２次粒子が実際には研磨作用に寄与していると考えられている。

　一方、研磨粒子の凝集があまりに加速されて、５００ｎｍ程度を越える粒径を有するまでに研磨粒子が粗大化されると、被研磨物にマイクロスクラッチを発生させる。

　そこで、上記従来のスラリー供給装置Ｆ１では、スラリーである研磨剤１０９を常時循環し、かつプロペラによって撹拌することにより、研磨剤の沈降，凝集を抑制している。

　また、図１０は、一般的に従来のスラリー供給装置の研磨剤が流れる配管系統において設けられている継ぎ手の構造を示す断面図である。このように、コーナー部や直線部において各種形状の継ぎ手を利用することにより、複雑な形状の配管を実現し、スラリー供給装置内の配管面積の低減と装置全体のコンパクト化とを図っている。
特開平１０−１５８２２号公報（要約書）

　ところで、研磨粒子の凝集があまりに加速されて、例えば５００ｎｍ程度の粒径を有するまでに研磨粒子が粗大化されると、被研磨物にマイクロスクラッチを発生させるだけでなく、研磨レートを低下させるなどの問題があることもわかってきた。

　図９は、本発明者らが行なった実験結果であって、固形分濃度が異なるスラリー１とスラリー２との研磨レートの相違を比較するグラフである。同図に示すように、スラリー１はスラリー２よりも固形分濃度が１％小さいだけであるのに、研磨レートは大幅に低下していることがわかる。このような固形分濃度の低下は研磨粒子の粗大化によってタンク内に沈降するなどして生じ、研磨粒子の粗大化を抑制することは、研磨レートの適正化の観点からも重要であることがわかってきた。

　しかしながら、上記従来のスラリー供給装置においては、研磨粒子の凝集化の低減という観点から見ると、以下のような問題があった。

　第１に、図８に示すごとくタンク１０１内でプロペラを有する撹拌機１０６により撹拌を行なっているが、それでもスラリー中の研磨粒子の粗大化があまり改善されていないことが判明した。

　第２に、スラリー供給装置Ｆ１の配管系統において、多くの継ぎ手を用いているが、図１０に示すように、継ぎ手内で２つの配管が接続される領域Ｒｇにおいては、配管同士の間の隙間や段差が多くあり、この部分にスラリーの溜まりが生じることにより、研磨粒子の粗大化を加速していると考えられる。

　第３に、タンク１０１内の液面の変化によって、タンク１０１の内壁にスラリーの固化物が付着し、いったん付着した固化物がタンク１０１内に崩れ落ちることによっても、粗大化粒子の増大を招いていると思われる。

　そして、このような研磨粒子の粗大化が加速されることで、被研磨物におけるマイクロスクラッチの発生や、研磨レートの低下・不安定化が生じていた。

　本発明の目的は、配管の内部における段差や隙間のある部分の低減を図ることにより、研磨粒子の粗大化を抑制し、もって、被研磨物におけるマイクロスクラッチの低減や、研磨レートの適正化を図ることにある。

　本発明の第１のスラリー供給装置は、化学機械的研磨装置に対して研磨剤であるスラリーを供給するためのスラリー供給装置であって、スラリーを貯溜するための容器と、上記容器からスラリーを吸引するための第１のノズルと、上記容器にスラリーを戻すための第２のノズルと、上記化学機械的研磨装置にスラリーを滴下するための第３のノズルと、
　上記第１のノズル及び第３のノズルに接続され、スラリーを化学機械的研磨装置に供給するための第１の配管と、上記第２のノズル及び上記第１の配管に接続され、上記第１の配管を流れるスラリーの少なくとも一部を上記第３のノズルからバイパスさせて、上記第２のノズルに戻すための第２の配管と、上記第１の配管を流れるスラリーの上記第３のノズルと上記第２の配管とに対する供給量を調節するための調節弁と、上記第１及び第２の配管のうち少なくともいずれか一方の配管に介設され、スラリーを強制的に流すためのポンプとを備えるとともに、上記第１の配管及び上記第２の配管の中間部分において、継ぎ手が設けられていない。

　これにより、スラリーの流通路において、継ぎ手内における段差や隙間をなくすことができるので、スラリーの滞留に起因する粗大化した研磨粒子の発生を抑制することができる。

　本発明の第２のスラリー供給装置は、化学機械的研磨装置に対して研磨剤であるスラリーを供給するためのスラリー供給装置であって、スラリーを貯溜するための容器と、上記容器からスラリーを吸引するための第１のノズルと、上記容器にスラリーを戻すための第２のノズルと、上記化学機械的研磨装置にスラリーを滴下するための第３のノズルと、上記第１のノズル及び第３のノズルに接続され、スラリーを化学機械的研磨装置に供給するための第１の配管と、上記第２のノズル及び上記第１の配管に接続され、上記第１の配管を流れるスラリーの少なくとも一部を上記第３のノズルからバイパスさせて、上記第２のノズルに戻すための第２の配管と、上記第１の配管を流れるスラリーの上記第３のノズルと上記第２の配管とに対する供給量を調節するための調節弁と、上記第１及び第２の配管のうち少なくともいずれか一方の配管に介設され、スラリーを強制的に流すためのポンプとを備えるとともに、上記第１の配管及び上記第２の配管のコーナー部における曲率半径は５ｃｍ以上である。

　これにより、コーナー部におけるスラリーの溜まりをなくすことができるので、粗大化した研磨粒子の発生を抑制することができる。

　本発明の第３のスラリー供給装置は、化学機械的研磨装置に対して研磨剤であるスラリーを供給するためのスラリー供給装置であって、スラリーを貯溜するための密閉された容器と、上記容器からスラリーを吸引するための第１のノズルと、上記容器にスラリーを戻すための第２のノズルと、上記化学機械的研磨装置にスラリーを滴下するための第３のノズルと、上記第１のノズル及び第３のノズルに接続され、スラリーを化学機械的研磨装置に供給するための第１の配管と、上記第２のノズル及び上記第１の配管に接続され、上記第１の配管を流れるスラリーの少なくとも一部を上記第３のノズルからバイパスさせて、上記第２のノズルに戻すための第２の配管と、上記第１の配管を流れるスラリーの上記第３のノズルと上記第２の配管とに対する供給量を調節するための調節弁と、上記第１及び第２の配管のうち少なくともいずれか一方の配管に介設され、スラリーを強制的に流すためのポンプと、上記容器内部に外部からウエット雰囲気のガスを供給するウエットガス供給手段とを備えている。

　これにより、容器内が湿った雰囲気になるので、容器内の液面が変化しても、内壁におけるスラリーの固化物の発生を確実に防止することができる。

　本発明のスラリー供給装置によれば、化学機械的研磨装置に研磨剤を供給するに際し、研磨粒子の粗大化を抑制し、もって、被研磨物におけるマイクロスクラッチの発生を抑制し、研磨レートの安定化を図ることができる。

　図１は、本発明の実施形態に係るスラリー供給装置Ａ及びＣＭＰ装置の構成を概略的に示す図である。

　同図に示すように、本実施形態に係るスラリー供給装置Ａは、内部が密閉された２つのスラリーボトル１，２と、各スラリーボトル１，２からＣＭＰ装置６まで延びる配管系統３と、各スラリーボトル１，２に供給される湿気を含んだ窒素（ウエット窒素）を生成するためのウエット窒素生成装置４と、ウエット窒素生成装置４からのウエット窒素を各スラリーボトル１，２に供給するためのウエット窒素供給用配管５と、ウエット窒素生成装置４に窒素，純水をそれぞれ供給するための配管４１，４２とを備えている。

　また、各スラリーボトル１，２内には、スラリー３０をスラリーボトル１，２から吸引して配管系統３に送り出すための吸引ノズル１３ａ，１３ｃと、スラリー３０をスラリーボトル１，２に噴出しながら戻すための噴出ノズル１３ｂ，１３ｄとが配置されている。そして、各ノズル１３ａ〜１３ｄから配管系統３の各配管３ａ〜３ｄがそれぞれ延びている。すなわち、各吸引ノズル１３ａ，１３ｃには送出側分岐配管３ａ，３ｃがつながり、各噴出ノズル１３ｂ，１３ｄには戻し側分岐配管３ｂ，３ｄがつながっている。そして、各送出側分岐配管３ａ，３ｃが１つにまとまって送出側合流配管３ｅとなり、この合流配管３ｅからＣＭＰ装置６まで延びるスラリー供給用配管３ｘと、供給側の合流配管３ｅからスラリー供給用配管３ｘに流れなかった残りのスラリー３０を戻すための戻し側合流配管３ｆとが設けられており、戻し側分岐配管３ｂ，３ｄは、戻し側合流配管３ｆからそれぞれ各スラリーボトル１，２に向かって分岐している。

　さらに、スラリー供給装置Ａには、スラリー３０の温度を制御するためのヒータ及びクーラーを有する温度調節器１２と、温度調節器１２内に配設された熱交換コイル３ｚとを備えている。そして、送出側分岐配管３ａ，３ｃからは熱交換コイル３ｚにスラリーを流すための入口側分岐配管３ｇ，３ｉがそれぞれ分岐しており、各入口側分岐配管３ｇ，３ｉが１つにまとまって入口側合流配管３ｋとなってから熱交換コイル３ｚの入口に接続されている。一方、熱交換コイル３ｚの出口からは出口側合流配管３ｌが延びた後、出口側分岐配管３ｈ，３ｊに分岐してから、戻し側分岐配管３ｂ，３ｄにそれぞれ接続されている。

　なお、上記各配管には、それぞれ流量を調節するための流量調節弁７ａ〜７ｊ，７ｘが介設されている。

　さらに、戻し側分岐配管３ｂ，３ｄには、送液ポンプ９ａ，９ｂが介設されていて、この送液ポンプ９ａ，９ｂによりスラリー３０を各スラリーボトル１，２の底面側に噴出している。

　また、各送液ポンプ９ａ，９ｂの運転や流量を制御するための制御系１０が設けられており、ＣＭＰ装置による研磨中にはスラリー３０を常時循環させるべく送液ポンプ９ａ，９ｂを常時運転する一方、ＣＭＰ装置のアイドル中には送液ポンプ９ａ，９ｂを一定の時間間隔で交互に運転・停止させる間欠運転を行なっている。例えば、アイドル中には１時間に５分間程度の割合で送液ポンプ９ａ，９ｂを運転させて、スラリー３０を循環させている。

　さらに、各スラリーボトル１，２には、スラリー３０をサンプリングするためのサンプリングポート８ａ〜８ｃ，８ｄ〜８ｆが付設されており、各サンプリングポート８ａ〜８ｃ，８ｄ〜８ｆには弁１５ａ〜１５ｃ，１５ｄ〜１５ｆがそれぞれ介設されている。すなわち、スラリー３０中の研磨粒子の径の分布状態などを測定すべく、スラリーボトル１，２の上部，中間部，下部のサンプリングポート８ａ〜８ｃ，８ｄ〜８ｆからスラリー３０をいつでも採取できるように構成されている。

　また、ノズル高さ調整機構１１ａ〜１１ｄにより、吸引ノズル１３ａ，１３ｃ及び噴出ノズル１３ｂ，１３ｄの高さ位置を自在に調整できるように構成されている。

　一方、ＣＭＰ装置６は、研磨定盤６２と、研磨定盤６２を回転駆動するための下側回転軸６１と、研磨定盤６２の上に貼り付けられたポリウレタン製の研磨パッド６３と、キャリア６５を回転駆動するための上側回転軸６４とを備えており、上記キャリア６５に被研磨物であるウエハ６６が取り付けられている。そして、スラリー供給用配管３ｘにつながる先端ノズルから研磨パッド６３にスラリーを滴下するように構成されている。

　以上、本実施形態に係るスラリー供給装置Ａの概略的な構成について説明したが、そのうちの特徴的な構成の詳細について、以下に説明する。

　　−撹拌方法−
　本実施形態においては、図１に示すようにスラリーボトル１，２内にプロペラによる撹拌機を設置せずに、噴出ノズル１３ｂ，１３ｄによるスラリー３０の噴出によってスラリー３０の撹拌を行なっている。これは、以下の実験結果に基づく改良点である。

　図２（ａ），（ｂ）は、それぞれプロペラによる撹拌前と撹拌後における研磨粒子の径分布を示すグラフである。図２（ａ）に示すように、プロペラによる撹拌前における研磨粒子の径は０．０６〜０．３μｍの範囲に分布している。それに対し、図２（ｂ）に示すように、プロペラによる撹拌後における研磨粒子の径は、０．０６〜４μｍの範囲に分布しており、５００ｎｍ以上の粒径を持つ研磨粒子が増大していることがわかる。これは、研磨粒子とプロペラとの衝突の際に、研磨粒子の分散状態を維持するための電気的立体構造が崩れるなどシリカの表面の状態が変化し、プロペラ周辺の局部的なエネルギー発生の影響によって研磨粒子同士が衝突することで、研磨粒子が凝集し沈降することによると考えられる。

　そこで、本実施形態のごとく、ポンプ９ａ，９ｂの循環圧力によりスラリー３０を噴出させてスラリー３０を撹拌することにより、スラリーの凝集を抑制することができる。特に、本実施形態においては、ノズル高さ位置調整機構１１ｂ，１１ｄにより噴出ノズル１３ｂ，１３ｄの高さ位置が調整可能に構成されているので、スラリーボトル１，２内のスラリー３０の撹拌作用を最大限発揮できる位置に噴出ノズル１３ｂ，１３ｄを設置することができる。

　なお、図１には、スラリーボトル１，２内において１つの噴出ノズル１３ｂ，１３ｄしか示されていないが、これらは必要に応じて多数本配置することができ、これにより、撹拌作用を高めることができる。

　また、撹拌作用をより高く維持するためには、噴出ノズル１３ｂ，１３ｄの高さ位置はスラリーボトル１，２の底面から５ｃｍ以下であることが好ましい。

　また、噴出ノズル１３ｂ，１３ｄの先端部分をより小さく絞ることにより、スラリー３０の噴出速度を高めることができるので、撹拌作用も向上する。

　　−間欠運転−
　一方、本実施形態のようなポンプ９ａ，９ｂの圧力を利用したスラリー３０の噴出による撹拌方式においても、ある程度の凝集は生じているものと思われる。これは、ＣＭＰ装置６におけるウエハの研磨中においても、あるいは非研磨時（アイドル中）においても、ポンプ９ａ，９ｂの循環圧力の影響で研磨粒子同士が衝突し、研磨粒子の分散状態を維持するための電気的立体構造が崩れ、凝集することはありうるからである。一方、全く撹拌を行なわなかった場合、スラリーボトル１，２内でのスラリーの沈降が生じるため、固形分濃度が不均一になり、均一な研磨を行なうことができなくなる。この現象は、スラリーの種類などによっても異なるが、４８〜７２時間程度で現れる。したがって、アイドル中にスラリーの撹拌を全く行なわないのでは、４８〜７２時間が経過するたびにスラリー３０を交換する必要が生じ、研磨作業の支障を招く。

　そこで、本実施形態では、制御系１０により、ポンプ９ａ，９ｂを間欠的に運転させるように制御している。すなわち、ＣＭＰ装置６による研磨中は、ポンプ９ａ，９ｂは常時運転させてスラリー３０の循環と噴出による撹拌とを常時行なっているが、非研磨時つまりアイドル状態ではポンプ９ａ，９ｂを間欠的に運転して、スラリー３０の循環と撹拌とを間欠的に行なっている。具体的には、アイドル状態においては、１時間について５分間程度だけポンプ９ａ，９ｂの運転を行なっている。

　図３は、アイドル状態においてもポンプ９ａ，９ｂの運転を常時行なった場合と、アイドル状態においてポンプ９ａ，９ｂの運転を間欠的に行なった場合とにおける使用時間の経過に対する研磨粒子のメジアン径の変化を示すデータである。同図に示すように、常時運転の場合には、メジアン径がすぐに０．３μｍ程度に達するのに対し、間欠運転の場合には、メジアン径は０．１５μｍ前後に維持されている。

　このように、アイドル中におけるスラリー循環用のポンプ９ａ，９ｂの間欠運転により、研磨粒子の粗大化を効果的に抑制することができる。この方法は、研磨粒子の粗大化によるスラリー３０の寿命はスラリーの循環時間によって決まるのであれば、循環を必要な時間だけ行なうという考え方でもある。

　下記表１は、従来の撹拌方法と本発明の撹拌方法とについて、スラリーボトルにおける上部，中間部及び底部から採取したスラリーの３０μｌ中の粗大化粒子（径が５００ｎｍ以上のもの）の数と、各部のスラリーを用いてＣＭＰを行なったときの被研磨物（ウエハ）上のマイクロスクラッチの数とを示す表である。表１に示されるように、従来の撹拌方法の場合には、上部における粗大化した研磨粒子数は少ないものの、中間部及び底部における粗大化した研磨粒子数は非常に多く、不均一な分布状態となっていることがわかる。本発明の撹拌方法によって、スラリーボトル１，２の上部，中間部，底部における粗大化した研磨粒子数は低減するとともに、均一化されていることがわかる。

　　−ノズルの高さ−
　図４は、上記表１のデータをグラフ化したものである。同図に示すように、底部に沈殿しているスラリーは粗大化した研磨粒子の数が特に多く、これを用いてＣＭＰを行なったときのマイクロスクラッチの数もこれにほぼ比例して多い。

　図５は、本実施形態に係るスラリーボトル１と各ノズル１３ａ，１３ｂの詳細構造を示す断面図である。ただし、図１に示す他方のスラリーボトル２及び各ノズル１３ｃ，１３ｄも図５に示す構造を有している。

　本実施形態では、プロペラによる撹拌を行なっていないので、スラリーボトル１，２の底部において粗大化した研磨粒子の沈殿はほとんど生じない。しかしながら、撹拌前から、凝集しているシリカ粒子の混入やスラリー３０の沈降が生じている可能性はある。

　そこで、図５に示すように、粗大化した研磨粒子が沈降している可能性のあるスラリーボトル１，２の底部からはスラリーを吸引しないようにする。例えば、スラリーボトル１，２の底面から３ｃｍ以上の高さ位置にある範囲では粗大化した研磨粒子をほとんど含まないスラリー３０ａが存在し、スラリーボトル１，２から３ｃｍよりも小さい高さ位置にある範囲では、粗大化した研磨粒子を多く含む沈降したスラリー３０ｂがある可能性がある。そこで、スラリーボトル１，２の底面から５ｃｍよりも小さい高さ位置にある範囲のスラリーは吸引しない構造とすることで、粗大化した研磨粒子がＣＭＰ装置に送られるのを確実に防止することができる。

　また、図１に示すノズル高さ調整機構１１ａ，１１ｂにより、吸引ノズル１３ａ，１３ｃの高さ位置を調整可能に構成することにより、上述の効果をより顕著に発揮することができる。

　　−ノズルの形状−
　図５に示すように、吸引ノズル１３ａは先端が軸方向に対して斜めにカットされた楕円形の端面形状を有し、噴出ノズル１３ｂは先端が軸方向に対して垂直にカットされた円形の端面形状を有している。

　図６（ａ），（ｂ）は、それぞれ本実施形態の吸引ノズル１３ａと従来の吸引ノズルとの先端面形状の相違による吸引領域の相違を示す図である。図６（ｂ）に示すように、従来の先端が軸方向に対して垂直にカットされた吸引ノズルには、主としてスラリーボトルの底部付近からスラリーが吸引されるので、スラリーボトルの底部に滞留しがちな粗大化した研磨粒子も吸引されてＣＭＰ装置に送られる結果、被研磨物のマイクロスクラッチの増大や研磨レートの低下などを招いていた。それに対し、図６（ａ）に示すように、本実施形態の吸引ノズル１３ａが斜めにカットされた先端面を有していることで、スラリーボトル１の底部に滞留しがちな粗大化した研磨粒子の取り込みを抑制することができ、被研磨物（ウエハ６６）のマイクロスクラッチの発生や研磨レートの低下などを抑制することができる。

　ただし、吸引ノズル１３ａ，１３ｃの先端を封鎖しておき、円筒面に複数の開口を設けて、この複数の開口からスラリー３０を吸引するようにしても、本実施形態と同様の効果を発揮することはできる。

　　−配管の接続構造−
　本実施形態では、図１の配管系統３における配管の接続部には継ぎ手を設けずに、溶接による接続を行なっている。合流配管と分岐配管との接続部と、容器と配管との接続部も溶接により接続する。さらに、配管のコーナー部の形状は、例えば曲率半径が５ｃｍ以上の曲線形状として、スラリー３０の溜まりをなくすようにしている。

　このような配管構造を採用することにより、スラリー３０の流通路において、従来のような直線部や曲線部に使用されていた継ぎ手内における段差や隙間の存在を解消し、スラリー３０の滞留に起因する粗大化した研磨粒子の発生を抑制することができる。

　　−スラリーの温度制御−
　図７は、ウエハの研磨レートのスラリー温度依存性を示す特性図である。同図に示すように、スラリー温度が高くなるにつれて研磨レートが低下する傾向があるが、スラリー温度２０〜２６℃の範囲では、研磨レートはそれほど大きく変化していない。そこで、本実施形態では、図１に示す温度調節器１２により、スラリー３０の一部を循環経路から分流させて温度調節を行なうことにより、研磨レートの安定化を図ることができる。

　　−スラリーボトルの構造−
　本実施形態のスラリー供給装置においては、スラリーボトル１，２が密閉され、しかも、内部がウエット窒素で満たされているので、スラリーボトル１，２の内部におけるスラリーの固化が抑制される。すなわち、スラリーボトル１，２内では、蒸発したＮＨ₄ ＯＨやウエット窒素によってスラリーボトル１，２内の湿度を９５％以上に高めている。したがって、スラリーボトル１，２内の液面が変化しても、スラリーボトル１，２の内壁におけるスラリーの固化物の発生を確実に防止することができる。

　　−サンプリングポートの取り付け−
　また、スラリー３０の構造の変化が生じていないことを確認すべく、スラリーボトル１，２に、それぞれサンプリングポート８ａ〜８ｃ，８ｄ〜８ｆを設けているので、スラリーが寿命に達する時点の正確な判断や、異常状態の発生時における異常解消のための措置や、異常状態に突入する前の状態の検知による異常状態の発生の阻止などが可能となり、ＣＭＰ作業を安定した状態で行うことができる。

　半導体装置の製造工程においては、研磨粒子としてシリカが広く用いられ、以上の説明ではこれを実施形態として示したが、本発明は、このような半導体装置の製造分野に限られるものではなく、研磨材料もシリカに限定されるものではない。すなわち、半導体結晶体から半導体ウエハを製造する際や、半導体以外のウエハの製造や、半導体デバイス以外のデバイスの製造プロセス中のＣＭＰ及びＣＭＰ以外の研磨方式において、スラリー状の研磨材を使用する際の凝集による研磨粒子の粗大化を防止するために利用することができる。シリカ以外の研磨剤としては、例えば酸化セリウム，アルミナ，酸化マンガンなどを用いる場合に適用することができる。

　本発明のスラリー供給装置又はスラリー供給方法は、ＬＳＩ等の半導体装置やそのたの構造部品を製造するプロセスで行なわれる，化学的機械的研磨（ＣＭＰ）を行なう工程で利用することができる。

本発明の実施形態に係るスラリー供給装置及びＣＭＰ装置の構成を概略的に示す図である。 それぞれプロペラによる撹拌前と撹拌後における研磨粒子の径分布を示すグラフである。 アイドル状態においてポンプの常時運転を行なった場合と間欠運転を行なった場合における使用時間の経過に対する研磨粒子のメジアン径の変化を示すデータである。 従来のスラリーボトルにおける上部，中間部及び底部から採取したスラリーの粗大化粒子の数とマイクロスクラッチの数との相関関係を示すグラフである。 本発明の実施形態におけるスラリーボトルと吸引ノズル，噴出ノズルとの形状や位置関係を説明するための断面図である。 それぞれ本実施形態の吸引ノズルと従来の吸引ノズルとの先端面形状の相違による吸引領域の相違を示す図である。 ウエハの研磨レートのスラリー温度依存性を示す特性図である。 従来の研磨剤供給装置の構造の例を示す断面図である。 本発明者らが行なった実験結果であって、固形分濃度が互いに異なる２種類のスラリーの研磨レートの相違を比較するグラフである。 従来より一般的に従来のスラリー供給装置の研磨剤が流れる配管系統において設けられている継ぎ手の構造を示す断面図である。

符号の説明

　１　　スラリーボトル
　２　　スラリーボトル
　３　　配管系統
　３ａ，３ｃ　送出側分岐配管
　３ｂ，３ｄ　戻し側分岐配管
　３ｅ　送出側合流配管
　３ｆ 戻し側合流配管
　３ｇ，３ｉ　入口側分岐配管
　３ｈ，３ｊ　出口側分岐配管
　３ｋ　入口側合流配管
　３ｌ　出口側合流配管
　３ｘ　スラリー供給用配管
　３ｚ　熱交換コイル
　４　　ウエット窒素生成装置
　５　　ウエット窒素供給用配管
　６　　ＣＭＰ装置
　７ａ〜７ｊ，７ｘ　流量調節弁
　８ａ〜８ｆ　サンプリングポート
　９ａ，９ｂ　ポンプ
　１０　制御系
　１１ａ〜１１ｄ　高さ調節機構
　１２　温度調節器
　１３ａ，１３ｃ　吸引ノズル
　１３ｂ，１３ｄ　噴出ノズル
　１５ａ〜１５ｆ　弁

Claims (5)

1. 　化学機械的研磨装置に対して研磨剤であるスラリーを供給するためのスラリー供給装置であって、
   　スラリーを貯溜するための容器と、
   　上記容器からスラリーを吸引するための第１のノズルと、
   　上記容器にスラリーを戻すための第２のノズルと、
   　上記化学機械的研磨装置にスラリーを滴下するための第３のノズルと、
   　上記第１のノズル及び第３のノズルに接続され、スラリーを化学機械的研磨装置に供給するための第１の配管と、
   　上記第２のノズル及び上記第１の配管に接続され、上記第１の配管を流れるスラリーの少なくとも一部を上記第３のノズルからバイパスさせて、上記第２のノズルに戻すための第２の配管と、
   　上記第１の配管を流れるスラリーの上記第３のノズルと上記第２の配管とに対する供給量を調節するための調節弁と、
   　上記第１及び第２の配管のうち少なくともいずれか一方の配管に介設され、スラリーを強制的に流すためのポンプとを備えるとともに、
   　上記第１の配管及び上記第２の配管の中間部分において、継ぎ手が設けられていないことを特徴とするスラリー供給装置。
2. 　化学機械的研磨装置に対して研磨剤であるスラリーを供給するためのスラリー供給装置であって、
   　スラリーを貯溜するための容器と、
   　上記容器からスラリーを吸引するための第１のノズルと、
   　上記容器にスラリーを戻すための第２のノズルと、
   　上記化学機械的研磨装置にスラリーを滴下するための第３のノズルと、
   　上記第１のノズル及び第３のノズルに接続され、スラリーを化学機械的研磨装置に供給するための第１の配管と、
   　上記第２のノズル及び上記第１の配管に接続され、上記第１の配管を流れるスラリーの少なくとも一部を上記第３のノズルからバイパスさせて、上記第２のノズルに戻すための第２の配管と、
   　上記第１の配管を流れるスラリーの上記第３のノズルと上記第２の配管とに対する供給量を調節するための調節弁と、
   　上記第１及び第２の配管のうち少なくともいずれか一方の配管に介設され、スラリーを強制的に流すためのポンプとを備えるとともに、
   　上記第１の配管及び上記第２の配管のコーナー部における曲率半径は５ｃｍ以上であることを特徴とするスラリー供給装置。
3. 　化学機械的研磨装置に対して研磨剤であるスラリーを供給するためのスラリー供給装置であって、
   　スラリーを貯溜するための密閉された容器と、
   　上記容器からスラリーを吸引するための第１のノズルと、
   　上記容器にスラリーを戻すための第２のノズルと、
   　上記化学機械的研磨装置にスラリーを滴下するための第３のノズルと、
   　上記第１のノズル及び第３のノズルに接続され、スラリーを化学機械的研磨装置に供給するための第１の配管と、
   　上記第２のノズル及び上記第１の配管に接続され、上記第１の配管を流れるスラリーの少なくとも一部を上記第３のノズルからバイパスさせて、上記第２のノズルに戻すための第２の配管と、
   　上記第１の配管を流れるスラリーの上記第３のノズルと上記第２の配管とに対する供給量を調節するための調節弁と、
   　上記第１及び第２の配管のうち少なくともいずれか一方の配管に介設され、スラリーを強制的に流すためのポンプと、
   　上記容器内部に外部からウエット雰囲気のガスを供給するウエットガス供給手段と
   を備えていることを特徴とするスラリー供給装置。
4. 　請求項３に記載のスラリー供給装置において、
   　上記容器に付設され、上記容器からスラリーをサンプリングのために採取するためのサンプリングポートをさらに備えていることを特徴とするスラリー供給装置。
5. 　請求項４記載のスラリー供給装置において、
   　上記サンプリングポートは、上記容器の上部，中間部及び底部に取り付けられていることを特徴とするスラリー供給装置。

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