JP2005297077A - スラリー補給ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、スラリーの固着が少なく、長期間にわたってメンテナンスをすることなく正確な測定ができる比重測定装置を備えたスラリー補給ユニットを提供することを課題とする。
【解決手段】 スラリー補給ユニット３は、スラリー原液を貯留するための原液タンク３１、スラリータンク２１に原液を輸送するための原液ポンプＰ２、純水タンク３２、純水タンク３２からスラリータンク２１に純水を輸送するための純水ポンプＰ３、比重測定装置３３、スラリータンク２１から比重測定装置３３にスラリーを輸送するためのスラリーポンプＰ４、第２コントローラ３０１、及び筐体３０を備えている。比重測定装置３３は、スラリーを貯留するための測定室３３１、測定室３３１の上部に設けられた荷重測定装置３３２、荷重測定装置３３２から糸状体３３５によってつり下げられた沈子３３４、及び、内部洗浄用のシャワーノズル３３３を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体ウェハーのエッジ研磨装置において使用されるスラリー供給装置にスラリーを補給するためのスラリー補給ユニットに関する。

半導体ウェハーのエッジ部を研磨するエッジ研磨装置には、スラリーが使用される。スラリーは、研磨性能に大きな影響を及ぼすため、成分の管理が重要である。濃度つまり比重は、スラリーの成分の状態を示す重要なファクターであるため、これが所定の範囲内に保たれるように十分に管理することが必要である。

スラリーは、スラリー供給装置から各エッジ研磨装置へ送られるが、従来、このスラリー供給装置は、スラリータンク、スラリー圧送ポンプ、アジテータ、液面検出装置、リターンスラリーフィルター等から構成されており、液面検出装置によりスラリータンク内のスラリー残量が自動的に管理される程度のものが普通であった。

スラリー供給装置内のスラリー残量が減少したとき、スラリー補給ユニットから、スラリー原液、純水その他の添加剤が供給される。このとき、スラリーの比重が測定され、この測定値に応じてそれぞれの供給量が決定される。スラリーの比重の測定は、定期的にタンク内からスラリーを採取し、これをメスシリンダーと目盛り付き浮子式の比重計を用いて目視で測定することが普通であった。

近年、この測定を自動化したいとの要請に応える形で、特許文献１乃至６に見られるように、スラリータンク内や管路に比重測定装置を備えたもの、あるいはスラリーを導いてきて比重測定を行う単独の比重測定装置などが提案されてきている。

エッジ研磨装置で使用されるスラリーは非常に凝集性、固着性が強い性質を有している。上記アジテータ（攪拌機）は、この凝集固着を防止することを目的の一つとして設けられている。

上述の特許文献に見られるような比重測定装置では、測定後にこの装置をどのような状態に保つかについては言及が無く、そのため比重測定装置の内部あるいは測定子は常にスラリーにさらし続けられるものと考えられる。

更に、比重測定ではスラリーが流動すると正確な測定を妨げることから、比重測定装置内では攪拌作用ができるだけ起きないような構造をとる必要があり、このため比重測定装置内でスラリーの凝集が起こりやすくなる。凝集物は内部あるいは測定子に固着し、時間とともに測定の精度が低下するので、定期的に測定装置を分解して付着した凝集物を除去する必要がある。

特許文献７には、比重測定時にスラリーを入れる容器を、測定時以外には純水で満たすことにより、凝集物の付着を防止する技術が開示されている。比重測定には、浮子あるいは沈子を糸状体にてつるし、これをスラリー水面下に一部あるいは全部を沈めたとき糸状体にかかる力を測定する方法が採られている。

通常ではスラリーが触れることがないと思われる糸状体には、飛沫あるいは毛管現象によって這い上がったスラリーがわずかながら付着し、凝集固着する。時間の経過とともにこれが蓄積するため測定が不正確になる。このように単に容器を純水で満たして浸しておくだけでは不十分である。

特開平０５−０５７６１２号公報 特開平０７−１００７３８号公報 特開２０００−２６３４４１号公報 特開平０９−２６９２８７号公報 特開２００１−２６０００６号公報 特開２００２−２７３６５９号公報 特開２０００−２３０８９４号公報

本発明は、上に述べた問題の解決、つまり、スラリーの固着が少なく、長期間にわたってメンテナンスをすることなく正確な測定ができる比重測定装置を備えたスラリー補給ユニットを提供することを課題とするものである。

上記課題は、以下の手段によって解決される。すなわち、本発明の第１番目の解決手段は、スラリータンクにスラリー原液と純水とを供給するためのスラリー補給ユニットであって、スラリー原液を貯留するための原液タンク、上記原液タンクから上記スラリータンクに原液を輸送するための原液ポンプ、純水を貯留するための純水タンク、上記純水タンクから上記スラリータンクに純水を輸送するための純水ポンプ、比重測定装置、上記スラリータンクから上記比重測定装置にスラリーを輸送するためのスラリーポンプ、上記原液ポンプ、上記純水ポンプ、上記比重測定装置、及び、上記スラリーポンプの動作を制御するためのコントローラ、及び、上記原液タンク、上記原液ポンプ、上記純水タンク、上記純水ポンプ、上記比重測定装置、上記スラリーポンプ、及び、上記コントローラを収容する筐体を備えており、上記比重測定装置は、上記スラリーポンプによって送り込まれたスラリーを貯留するための測定室、上記測定室の上部に設けられた荷重測定装置、上記荷重測定装置から糸状体によって上記測定室内につり下げられた沈子、及び、上記コントローラによって純水の噴出が制御され、上記測定室内、上記糸状体、及び上記沈子を洗浄するためのシャワーノズル、及び、上記コントローラによって制御され、上記測定室内の液体を排出する排出装置を備えていることを特徴とするスラリー補給ユニットである。

第２番目の解決手段は、第１番目の発明のスラリー補給ユニットにおいて、上記比重測定装置は、更に、上記測定室内の液面位置を検出するための液面検出装置を備えていることを特徴とするスラリー補給ユニットである。

第３番目の解決手段は、第１番目又は第２番目の発明のスラリー補給ユニットにおいて、上記スラリーポンプは、チューブポンプであることを特徴とするスラリー補給ユニットである。

第４番目の解決手段は、第１番目から第３番目までのいずれかの発明のスラリー補給ユニットにおいて、上記コントローラは、上記比重測定装置によるスラリーの比重測定が終了した後、上記スラリーポンプを逆転させてスラリーを上記スラリータンクに戻す排出制御を行うものであることを特徴とするスラリー補給ユニットである。

第５番目の解決手段は、第１番目から第３番目までのいずれかの発明のスラリー補給ユニットにおいて、上記コントローラは、上記比重測定装置によるスラリーの比重測定が終了した後、上記測定室内のスラリーを排出する排出制御を行うものであることを特徴とするスラリー補給ユニットである。

第６番目の解決手段は、第４番目又は第５番目の発明のスラリー補給ユニットにおいて、上記コントローラは、上記測定室からのスラリー排出の後、上記排出装置を開いた状態で上記シャワーノズルから純水を噴出させることによって内部の洗浄を行わせるように制御するものであることを特徴とするスラリー補給ユニットである。

第７番目の解決手段は、第６番目の発明のスラリー補給ユニットにおいて、上記コントローラは、上記洗浄が終了した後には上記排出装置を制御して上記測定室を純水で満たし、比重測定時には上記排出装置を制御して上記測定室から純水を排出した後に、上記スラリーポンプによって上記測定室にスラリーを送り込むように制御するものであることを特徴とするスラリー補給ユニットである。

本発明によれば、比重測定装置の内部あるいは測定子は常にスラリーにさらし続けられることがなく、スラリーの凝集付着、これによる測定精度が低下が防止される。また、単に容器を純水で満たして浸しておくだけでなく洗浄を行うため、測定装置を分解して付着した凝集物を除去するための定期的なメンテナンスの回数を少なくすることができる。

以下、図面に基づき本発明の実施例を説明する。図１は、単数あるいは複数のエッジ研磨装置１・・・、スラリー供給ユニット２、スラリー補給ユニット３からなるシステム全体を示す説明図である。

エッジ研磨装置１・・は半導体ウェハーのエッジ部を研磨するための研磨装置であって、特別のものではない。

スラリー供給ユニット２
スラリー供給ユニット２は、スラリータンク２１を備えており、このスラリータンク２１からポンプＰ１と管路Ｌ１を通してこれらエッジ研磨装置１・・にスラリーが供給される。エッジ研磨装置１・・で使用されたスラリーは管路Ｌ２を通してスラリータンク２１に環流される。フィルタ２１６は、環流するスラリーに混入した塵埃等を除去する。第１コントローラ２１４は、エッジ研磨装置１・・あるいは全体システムの指令を受けてポンプＰ１の動作を制御する。

スラリータンク２１には、アジテータ２１１、アジテータを回転駆動するためのモータＭ１が備えられており、スラリータンク２１内のスラリーを常時攪拌する。スラリータンク２１には、冷却コイル２１２及び温度センサ２１３が備えられており、第１コントローラ２１４は工場冷却水ラインから管路Ｌ３通して冷却コイル２１２に供給される冷却水の流量をバルブＶ１で制御してスラリーの温度を一定範囲に保つ。管路Ｌ４は冷却を終えた冷却水を廃棄又は工場冷却水ラインに戻す。

第１コントローラ２１４はスラリーの残量を液面検出装置２１５によって監視しており、スラリーレベルがＨ−Ｌ間に維持されるように監視する。残量がレベルＬよりも少なくなったとき、スラリー補給ユニット３の第２コントローラ３０１に信号が送られ、スラリーの補給動作が行われる。

スラリー補給ユニット３
スラリー補給ユニット３は、筐体３０、原液タンク３１、純水タンク３２、比重測定装置３３、及び上述の第２コントローラ３０１を備えている。

原液タンク３１はスラリーの原液を貯留するためのタンクであって、スラリー原液を攪拌するためのアジテータ３１１とこれを回転駆動するモータＭ２及びスラリー原液の残量を検出する液面検出装置３１２を備えている。スラリー原液は、原液ポンプＰ２により管路Ｌ５を通してスラリータンク２１に供給される。この原液ポンプＰ２には、チューブポンプのような吐出量（輸送量）を正確に制御することができ、腐食やスラリ−が固着しにくいものを使用することが好ましい。

純水タンク３２は不純物の少ない純水を貯留するためのタンクであって、純水は、純水ポンプＰ３により管路Ｌ６を通してスラリータンク２１に供給される。この純水ポンプＰ３には、吐出量（輸送量）を正確に制御することができるチューブポンプ等を使用することが好ましい。

比重測定装置３３は、測定室３３１、その上部の荷重測定装置３３２、測定室３３１内に向かって開口するシャワーノズル３３３を備えている。沈子３３４は、上記荷重測定装置３３２の荷重検出端からナイロン糸などの糸状体３３５によって測定室３３１内につり下げられている。液面検出装置３３６は測定室３３１内のスラリー液面の位置を検出する。

測定室３３１には、スラリーポンプＰ４によって、管路Ｌ７を通してスラリータンク２１からスラリーが注入され、後述の比重測定をした後、逆にスラリータンク２１に戻される。ドレーンバルブ３３７は、測定室３３１内の液体、つまり、スラリータンク２１へ戻した後に底部に残ったスラリー及び後述の洗浄用純水、を機外へ排出する。

比重計測部３０２は、荷重測定装置３３２の測定値（荷重）を計測、表示し、第２コントローラ３０１に渡す。

第２コントローラ３０１
既述のように、液面検出装置２１５がスラリータンク２１内のスラリーがレベルＬ以下になったことを検知すると、第１コントローラ２１４は第２コントローラ３０１に信号を送り、ドレーンバルブ３３７を開き、それまで測定室３３１内に満たされていた純水を排出する。

第２コントローラ３０１は、さらに、スラリーポンプＰ４を動作させ、スラリータンク２１からスラリーを測定室３３１内、液面がレベルＨになるまで送り込む。このとき、液面レベルの制御は液面検出装置３３６の検出に基づくが、スラリーポンプＰ４の作動時間をタイマーによって所定時間動作させる、あるいは、スラリーポンプＰ４を所定回転数だけ回転させるようにすることも可能である。

体積と重さがすでに知られている沈子３３４は液面レベルＨ下にあり、この状態で糸状体３３５にかかる荷重を荷重測定装置３３２によって測定する。これによって、スラリーの比重は計算できるので、比重計測部３０２でスラリーの比重を計算、表示し、その測定値信号を第２コントローラ３０１に送る。

第２コントローラ３０１は、上記測定計算されたスラリー比重から、スラリータンク２１内のスラリー比重を所定範囲内に収めるための補給すべき純水とスラリー原液の量を計算する。

ポンプＰ２によってスラリー原液が、また、ポンプＰ３によって純水がスラリータンク２１に補給される。これらの補給量は、第２コントローラ３０１が各ポンプの回転数あるいは回転時間を調整することによって制御される。

上記補給の間、あるいはその前後に、第２コントローラ３０１は、測定室３３１内のスラリーをスラリーポンプＰ４によってスラリータンク２１に戻すように制御し、ついで、ドレーンバルブ３３７を開き底部に残ったスラリーを廃棄する。なお、測定室３３１内のスラリーはスラリータンク２１に戻すことなく、最初からドレーンバルブ３３７を開いて全部を廃棄するようにすることも可能である。

測定室３３１内のスラリーが全て排出された後、第２コントローラ３０１はシャワーノズル３３３を開いて純水を噴射し、測定室３３１内部に付着しているスラリーの洗浄を行う。このとき、洗浄した水は、開いたままのドレーンバルブ３３７を通って排出される。シャワーノズル３３３は、測定室３３１内のあらゆる方向に向かって純水を噴射するので、測定室３３１の内壁のみならず、糸状体３３５に付着したスラリーが洗い流される。

上記洗浄の後水が十分に引いてから、スラリー比重の再測定を行う。この再測定は、補給によってスラリータンク２１内のスラリーが所定の比重になったかどうかを確認するためであって、これが適切でないとき、上と同様にしてスラリー原液又は純水をスラリータンク２１に補給して微調整を行う。再測定とこの調整補給は、より正確なスラリー比重を得るためである。そのため、これらは任意であり必ずしもこの過程を設けなければならないというものではない。

第２コントローラ３０１は、上記補給あるいは上記調整補給の後にシャワー洗浄し、シャワーノズル３３３を開いたままドレーンバルブ３３７を閉じる。シャワーノズル３３３から純水が噴出し続けるため、測定室３３１内には純水が貯まっていく。液面検出装置は、貯まる純水の表面を監視しており、液面レベルＨまで純水の噴出は続けられる。

次の比重測定まで、測定室３３１には純水が貯められたままである。これによって、洗浄したにもかかわらず測定室３３１内及び糸状体３３５に非常にわずかなスラリーが液状で付着し残った場合でも、純水に浸されて乾燥しないため、これが固化して測定室３３１、沈子３３４、糸状体３３５に付着することを防止できる。特に測定精度を低下させる沈子３３４と糸状体３３５への付着はこれにより防止され、精度の向上が期待できる。

本発明の実施例のスラリー補給ユニットを含むシステム全体を示す説明図である。

符号の説明

１ エッジ研磨装置
２１ スラリータンク
２ スラリー供給ユニット
２１１ アジテータ
２１２ 冷却コイル
２１３ 温度センサ
２１４ 第１コントローラ
２１５ 液面検出装置
２１６ フィルタ
３ スラリー補給ユニット
３０ 筐体
３０１ 第２コントローラ
３０２ 比重計測部
３１ 原液タンク
３１１ アジテータ
３１２ 液面検出装置
３２ 純水タンク
３３ 比重測定装置
３３１ 測定室
３３２ 荷重測定装置
３３３ シャワーノズル
３３４ 沈子
３３５ 糸状体
３３６ 液面検出装置
３３７ ドレーンバルブ
Ｌ１〜Ｌ４ 管路
Ｍ１、Ｍ２ モータ
Ｐ１ ポンプ
Ｐ２ 原液ポンプ
Ｐ３ 純水ポンプ
Ｐ４ スラリーポンプ
Ｖ１ バルブ

Claims (7)

1. スラリータンクにスラリー原液と純水とを供給するためのスラリー補給ユニットであって、
   スラリー原液を貯留するための原液タンク、
   上記原液タンクから上記スラリータンクに原液を輸送するための原液ポンプ、
   純水を貯留するための純水タンク、
   上記純水タンクから上記スラリータンクに純水を輸送するための純水ポンプ、
   比重測定装置、
   上記スラリータンクから上記比重測定装置にスラリーを輸送するためのスラリーポンプ、
   上記原液ポンプ、上記純水ポンプ、上記比重測定装置、及び、上記スラリーポンプの動作を制御するためのコントローラ、及び、
   上記原液タンク、上記原液ポンプ、上記純水タンク、上記純水ポンプ、上記比重測定装置、上記スラリーポンプ、及び、上記コントローラを収容する筐体
   を備えており、
   上記比重測定装置は、
   上記スラリーポンプによって送り込まれたスラリーを貯留するための測定室、
   上記測定室の上部に設けられた荷重測定装置、
   上記荷重測定装置から糸状体によって上記測定室内につり下げられた沈子、及び、
   上記コントローラによって純水の噴出が制御され、上記測定室内、上記糸状体、及び上記沈子を洗浄するためのシャワーノズル、及び、
   上記コントローラによって制御され、上記測定室内の液体を排出する排出装置
   を備えていることを特徴とするスラリー補給ユニット。
2. 請求項１に記載されたスラリー補給ユニットにおいて、
   上記比重測定装置は、更に、上記測定室内の液面位置を検出するための液面検出装置を備えていること
   を特徴とするスラリー補給ユニット。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載されたスラリー補給ユニットにおいて、
   上記スラリーポンプは、チューブポンプであること
   を特徴とするスラリー補給ユニット。
4. 請求項１から請求項３までのいずれかに記載されたスラリー補給ユニットにおいて、
   上記コントローラは、上記比重測定装置によるスラリーの比重測定が終了した後、上記スラリーポンプを逆転させてスラリーを上記スラリータンクに戻す排出制御を行うものであること
   を特徴とするスラリー補給ユニット。
5. 請求項１から請求項３までのいずれかに記載されたスラリー補給ユニットにおいて、
   上記コントローラは、上記比重測定装置によるスラリーの比重測定が終了した後、上記測定室内のスラリーを排出する排出制御を行うものであること
   を特徴とするスラリー補給ユニット。
6. 請求項４又は請求項５のいずれかに記載されたスラリー補給ユニットにおいて、
   上記コントローラは、
   上記測定室からのスラリー排出の後、上記排出装置を開いた状態で上記シャワーノズルから純水を噴出させることによって内部の洗浄を行わせるように制御するものであること
   を特徴とするスラリー補給ユニット。
7. 請求項６に記載されたスラリー補給ユニットにおいて、
   上記コントローラは、上記洗浄が終了した後には上記排出装置を制御して上記測定室を純水で満たし、比重測定時には上記排出装置を制御して上記測定室から純水を排出した後に、上記スラリーポンプによって上記測定室にスラリーを送り込むように制御するものであること
   を特徴とするスラリー補給ユニット。

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