JP2005313266A - Slurry feeding device, and feeding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体分野でのCMPに用いられるスラリーの供給装置と供給方法に係り、特にセリア系やアルミナ系等の沈降性の高いスラリーを送るのに好適なCMPスラリーの供給装置と供給方法に関する。 The present invention relates to a slurry supply apparatus and supply method used for CMP in the semiconductor field, and more particularly to a CMP slurry supply apparatus and supply method suitable for feeding a slurry having high sedimentation properties such as ceria and alumina. .
従来のCMPスラリーの供給方法とその装置には、沈降性の高いスラリーの場合、10〜20リットル程度の原液タンクにて供給され、送液タンクに移送する直前に個別に攪拌を行う方法がとられていた。 In the conventional CMP slurry supply method and apparatus, in the case of a highly sedimentable slurry, a method in which the slurry is supplied in a stock solution tank of about 10 to 20 liters and individually stirred immediately before being transferred to the solution supply tank is used. It was done.
また、従来の方法とその装置には、スラリー原液、添加剤薬液及び純水とを混合する供給タンクを具備し、あらかじめスラリーと添加剤とを混合して供給する方法が採用されていた。そして、供給タンクからは、吐出したスラリーを再び供給タンクに戻す循環用の配管と、この循環用の配管から分岐してCMPにスラリーを供給する配管とを具備するいわゆる大循環〜CMP内ローラーチューブポンプ抜き出しテーブル供給方式が採用されていた。 Moreover, the conventional method and the apparatus were equipped with the supply tank which mixes a slurry undiluted solution, an additive chemical | medical solution, and a pure water, and the method of mixing and supplying a slurry and an additive previously was employ | adopted. And, from the supply tank, a so-called general circulation-CMP inner roller tube comprising a circulation pipe for returning the discharged slurry to the supply tank again, and a pipe branched from the circulation pipe to supply the slurry to the CMP. The pump extraction table supply method was adopted.
しかして、10〜20リットル程度の原液タンクでは、頻繁に原液タンクを交換しなければならないので、量産工場では生産に支障をきたす場合がありながら、200リットルドラムはスラリーの砥粒成分の沈降が生じてしまうため利用できない問題があった。 However, in a stock solution tank of about 10 to 20 liters, the stock solution tank must be replaced frequently, so there is a possibility that production may be hindered in a mass production factory. There was a problem that could not be used because it would occur.
また、原液タンクからの移送先である供給タンクは、常にスラリーが貯液、攪拌されていたため、タンク内壁や蓋への飛散によりスラリーが凝集・乾燥し、巨大粒子化した砥粒がCMP部まで送液されてしまうため、ウェーハにダメージを与える問題もあった。 In addition, the supply tank, which is the transfer destination from the stock solution tank, always stores and agitates the slurry. As a result, the slurry agglomerates and dries due to scattering on the inner wall and lid of the tank, and the abrasive particles that have become giant particles reach the CMP section. Since the liquid was fed, there was a problem of damaging the wafer.
また、調合する供給タンクを具備するものでは、スラリーの種類によっては、添加剤としての薬液をあらかじめ混ぜてしまうと、化学的作用により凝集が促進されるものがあるため、これがウェーハへのダメージを与える問題も生じていた。 In addition, depending on the type of slurry, if the chemical tank as an additive is mixed in advance depending on the type of slurry, aggregation may be promoted by chemical action, which may damage the wafer. There was also a problem to give.
また、チューブをしごきながら抜き取りするローラチューブ方式では、チューブ自体が使用していくにつれて発塵し、これがウェーハへのダメージを与える問題も生じていた。 Further, in the roller tube method in which the tube is extracted while squeezing, dust is generated as the tube itself is used, which causes a problem of damaging the wafer.
このようなウェーハへのダメージを回避するため、配管内の複数箇所にフィルターを設けて、巨大粒子化した砥粒等を除去する方法がとられているが、巨大粒子は多量に発生するので、フィルターを頻繁に交換しなければならならなかったので、作業能率が上がらないと共にコスト高になる問題があった。 In order to avoid such damage to the wafer, a method is provided in which filters are provided at a plurality of locations in the piping to remove the abrasive particles that have become giant particles, but large quantities of particles are generated. Since the filter had to be changed frequently, there was a problem that the work efficiency was not improved and the cost was increased.
そればかりか、前記供給タンクは、一方の供給タンク内のCMPスラリーがなくなる前に他方の供給タンクに切り替える必要があるため2個設置しなければならないことと、凝集したCMPスラリーの循環用の配管を必要とすることから、装置が大型化する問題があった。 Moreover, two supply tanks must be installed because it is necessary to switch to the other supply tank before the CMP slurry in one supply tank runs out, and piping for circulating aggregated CMP slurry is required. Therefore, there is a problem that the apparatus becomes large.
本発明は、このような従来の問題点を一挙に解決しようとするものであり、CMPに使用するスラリーが、例え凝集性、沈降性であっても、巨大粒子の発生が促進されることなく常にCMPに最適なスラリーを供給することができる方法とその装置を提供することを目的とする。 The present invention is intended to solve such conventional problems at once, and even if the slurry used for CMP is cohesive and sedimentary, the generation of large particles is not promoted. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus capable of always supplying an optimum slurry for CMP.
上記目的に沿う本発明の構成は、混合する流体を所定の流量とする流量制御部と、所定の流量とした流体同士を同一流路に流すことにより混合する混合部と、を有することを特徴とする。本発明の装置は、主としてCMPスラリーの供給用として使用されるが、水と弗酸のような2種以上の流体のインライン混合に適用することもできる。 The configuration of the present invention that meets the above-described object has a flow rate control unit that sets a fluid to be mixed to a predetermined flow rate, and a mixing unit that mixes fluids having a predetermined flow rate by flowing them in the same flow path. And The apparatus of the present invention is mainly used for supplying CMP slurry, but can also be applied to in-line mixing of two or more fluids such as water and hydrofluoric acid.
本発明のCMPスラリーの供給装置は、所定の流量とする流量制御部と、所定の流量とした流体同士を同一流路に流すことにより混合する混合部とを有し、該混合部は、CMPの処理部直前に設けることを特徴とする(請求項2)。CMPの処理部直前とは、CMPスラリーと添加剤とを混合後CMPの処理部に移送するまでに、ウェーハにダメージを与えるような凝集が生じない距離の意味である。 The CMP slurry supply apparatus of the present invention has a flow rate control unit having a predetermined flow rate, and a mixing unit that mixes fluids having a predetermined flow rate by flowing them in the same flow path. It is provided immediately before the processing section (claim 2). The term “immediately before the CMP processing portion” means a distance at which agglomeration that damages the wafer does not occur before the CMP slurry and the additive are mixed and transferred to the CMP processing portion.
前記流量制御部は、ポンプ脈動を抑える減圧弁と、流量計と、流量調整ピンチ式バルブと、前記流量計からの信号を処理し前記ピンチ式バルブを制御する電気制御と、から構成するのが好ましい(請求項3)。このように構成することにより、これまでウェーハへのダメージを与える原因の一つであったローラーチューブポンプを使用することなく、CMPに最適なスラリーを制御して供給することが可能になる。 The flow rate control unit includes a pressure reducing valve that suppresses pump pulsation, a flow meter, a flow rate adjustment pinch type valve, and an electric control that processes a signal from the flow meter and controls the pinch type valve. Preferred (claim 3). With this configuration, it is possible to control and supply the optimum slurry for CMP without using a roller tube pump, which has been one of the causes of damage to the wafer.
CMPスラリー、添加剤薬液及び純水とを、CMPの処理部直前において同一流路に流すことにより混合するのが好ましい(請求項4)。 It is preferable to mix the CMP slurry, the additive chemical solution, and pure water by flowing them in the same flow path immediately before the CMP processing section.
このように構成することにより、従来の供給タンクで発生していた凝集・乾燥し巨大粒子化した砥粒の発生を完全に抑えることができるほか、CMPスラリーを循環させる必要もなくなるので、装置を小型化することもできる。 By configuring in this way, it is possible to completely suppress the generation of agglomerated and dried abrasive grains that have occurred in conventional supply tanks, and it is not necessary to circulate CMP slurry. It can also be miniaturized.
CMPスラリーと添加剤薬液とを前記流量制御部の直前で別々に循環させる配管と、該CMPスラリーと添加剤薬液とをそれぞれ別々に収容する攪拌機構を有するドラムを具備するのが好ましい(請求項5)。このように構成することにより、量産工場に最適なドラム容量である200リットルのスラリードラムを使用することができ、頻繁に行っていたドラム交換作業が1/5から1/10回に減り、且つドラム内を高速攪拌翼で攪拌することによって、スラリーの状態をCMPにとって最適な状態に維持することが可能になる。 It is preferable to provide a drum having a pipe for separately circulating the CMP slurry and the additive chemical solution immediately before the flow rate control unit, and a stirring mechanism for separately storing the CMP slurry and the additive chemical solution, respectively. 5). By configuring in this way, it is possible to use a 200 liter slurry drum that is the optimal drum capacity for a mass production factory, reducing the number of frequently performed drum replacement operations from 1/5 to 1/10 times, and By stirring the inside of the drum with a high-speed stirring blade, it becomes possible to maintain the state of the slurry in an optimum state for CMP.
本発明のCMPスラリーの供給方法は、CMPスラリーと添加剤薬液とを、流量制御部で所定の混合割合となるように流量を制御して同一流路に流すことにより混合した後、CMPの処理部に供給することを特徴とする。 In the CMP slurry supply method of the present invention, the CMP slurry and the additive chemical solution are mixed by flowing the flow rate through the same flow path with the flow rate control unit controlled at a predetermined mixing ratio, and then the CMP process. It supplies to a part.
要するに本発明は、添加剤をあらかじめ混合すると、添加剤の作用により凝集が促進されるスラリーであっても、CMPの処理部直前で添加剤と混合するので、CMPに最適なスラリーを供給することが可能になるようにしたことを要旨とするものである。 In short, the present invention supplies the optimum slurry for CMP, because even when the additive is mixed in advance, even if the slurry is agglomerated by the action of the additive, it is mixed with the additive immediately before the CMP processing section. The gist is that it has become possible.
本発明により、CMPにて使用するスラリーが例え凝集性、沈降性で大容量ドラムで供給される場合であっても、CMPの処理部直前で添加剤と混合するので、凝集、沈降の発生が促進されないから、量産工場の生産性に支障をきたさずにCMPに最適なスラリーを供給することができる。 According to the present invention, even if the slurry used in CMP is coagulable and sedimentary and is supplied by a large-capacity drum, it is mixed with the additive immediately before the CMP treatment section, so that aggregation and sedimentation occur. Since it is not promoted, it is possible to supply the optimum slurry for CMP without affecting the productivity of the mass production plant.
次に、本発明の実施の形態を図1から図4に基づいて説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本発明にかかるCMPスラリーの供給装置の一例を示す配管構成図である。 FIG. 1 is a piping configuration diagram showing an example of a CMP slurry supply apparatus according to the present invention.
図1に示すように、この装置では、スラリー原液又は薬液の入ったドラム1,2と、スラリーを攪拌する攪拌機4とスラリーと薬液添加剤とを循環送液するポンプ3とを具備している。ドラム1,2の一方にスラリー原液、他方に薬液が収容されている。薬液収容用ドラムには、攪拌機4は特に必要としないが、このようにすれば、スラリー原液をいずれのタンクにも収容することができる。スラリー原液又は薬液は、流量制御部8へのバルブ6,6の直前とドラム1,2との間を循環するようになっている。
As shown in FIG. 1, this apparatus includes
工場から給液される純水11は、純水導入用のバルブ5から導入され、スラリー用バルブ6と流量制御部8の洗浄用として使用される。また、純水導入用のバルブ5とスラリー用バルブ6とを、一体のバルブマニホールド21とすることによって、液溜りのないCMPに最適なスラリーを供給することができる。尚、一般には、スラリー用バルブ6,6の一方をスラリー用、他方を薬液(添加剤)用として使用するが、両方をスラリー用として使用することもできる。
流量制御部8は、ポンプ脈動を抑える減圧弁101、流量計102、流量調整ピンチ式バルブ103及び前記流量計102からの信号を処理しピンチ式バルブ103を制御する電気制御104とから構成されている。
The
別々の流量制御部8を通ったスラリー原液と薬液とは、混合部9で合流して同一配管内を通ってCMP研磨部10に送られて、処理対象ウェーハ51の研磨に供される。尚、この同一配管内で、純水導入用バルブ5から、減圧弁101、流量計102及びバルブ7を通った希釈用純水11と混合される。
The slurry stock solution and the chemical solution that have passed through the separate flow
また、スラリー原液、薬液ドラム1,2は、それぞれ二本立ての切り替え式とすることによって、途切れることの無い給液が可能となる。
In addition, the slurry stock solution and the
図2は、本発明のCMPスラリーの供給装置の他の実施例を示す配管構成図である。図1と重複する名称は、符号aを付して表記する。 FIG. 2 is a piping configuration diagram showing another embodiment of the CMP slurry supply apparatus of the present invention. The names overlapping with those in FIG.
図2に示すようにこの実施例では、スラリー原液もしくは薬液の工場給液受け入れ15,16と純水受け入れ11aと、スラリーもしくは薬液の希釈用純水導入バルブ7a、流量制御部8a、ウェーハ処理部12、薬液濃度計13及び処理対象ウェーハ51aを具備した例を示す。本実施例の装置では、CMPスラリーに換えて、過酸化水素水、弗酸などの無機薬液を流量制御し、処理部への供給に好適に使用することもできる。薬液濃度計13によって、スラリー若しくは薬液が所定の濃度になっていることを確認できる。
As shown in FIG. 2, in this embodiment, the slurry supply solution or chemical
図3は、本発明にかかるCMPスラリーの供給装置の他の実施例を示す配管構成図である。図1、図2と重複する名称は符号bを付して表記する。 FIG. 3 is a piping configuration diagram showing another embodiment of the CMP slurry supply apparatus according to the present invention. The names that overlap with those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the symbol b.
図3に示すようにこの実施例では、スラリー原液もしくは薬液の工場給液受け入れ15b、16bと純水受け入れ11bと、スラリーもしくは薬液の希釈用純水導入用バルブ7b、流量制御部8b、CMP研磨部もしくは洗浄部などのウェーハ処理部12b、成分濃度計13b、処理対象ウェーハ51b、調合後の貯液槽17、攪拌機4b、循環及び送液ポンプ18、循環及び送液切り替えバルブ19とから構成した例を示す。本実施例では、処理部直前に貯液槽17を設置し濃度をモニター測定することによって、さらに安定した濃度のCMPスラリーをCMP処理部、洗浄部へ送液することができる。
As shown in FIG. 3, in this embodiment, the slurry supply solution or chemical
図4は、本発明の流量制御部の応答性と流量安定性を表したものである。横軸cは時間経過を表わし単位は秒である。縦軸dは流量を表わし単位は毎分1立方センチメートルである。測定は、毎分100立方センチメートルを時間0秒でスタートし、60秒後に停止、さらに30秒後にスタートし、60秒後停止を各流量ごとに3回ずつ行い、毎分100(g)、200(f)、300立方センチメートル(e)の流量設定で流し、実流量を測定しグラフに重ねて表記した。スタート後各流量ごとに若干異なるが8秒後に目標流量に達した。図4から明らかなように、本発明においては目標濃度に対し、±0.2から2.0パーセントの範囲で制御が可能である。
FIG. 4 shows the responsiveness and flow stability of the flow control unit of the present invention. The horizontal axis c represents the passage of time and the unit is seconds. The vertical axis d represents the flow rate, and the unit is 1 cubic centimeter per minute. The measurement starts at 100 cubic centimeters per minute at
本発明は、半導体CMPプロセスのスラリー供給装置、特に沈降性、凝集性の高いセリアスラリーを研磨装置に送液するスラリー供給装置として有用であるので、利用可能性が高い。 Since the present invention is useful as a slurry supply device for a semiconductor CMP process, particularly as a slurry supply device for sending ceria slurry having high sedimentation and cohesion properties to a polishing device, the present invention has high applicability.
また、これまで秤量槽と調合槽を用いて行っていた供給装置と比較し、装置寸法を小さくでき、槽洗浄の必要がないことからも環境への負荷の少ない装置となるため、セリアスラリー以外の他のスラリーにも産業上の利用可能性は高い。 In addition to the ceria slurry, since the equipment size can be reduced compared to the supply equipment that has been used so far using the weighing tank and the mixing tank, and the equipment is less burdened on the environment because there is no need for tank cleaning. Other slurries have high industrial applicability.
さらには、スラリーに限らず、二種以上の薬液のインライン混合にも適用可能で、装置寸法を小さくでき、槽洗浄の必要がないことからも産業上の利用可能性は高い。 Furthermore, it is applicable not only to slurry but also to in-line mixing of two or more kinds of chemicals, the apparatus size can be reduced, and since there is no need for tank cleaning, industrial applicability is high.
1 スラリー又は薬液ドラム
2 スラリー又は薬液ドラム
3 スラリー又は薬液送液ポンプ
4,4b攪拌機
5 純水導入バルブ
6 スラリー用バルブ
7,7a,7b純水導入バルブ
8,8a,8b流量制御部
9 インライン混合部
10 CMP研磨部
11,11a,11b工場給液純水
12,12b CMP処理部または洗浄部
13,13b 成分濃度計
15,15b スラリーまたは工場給液薬液
16,16b スラリーまたは工場給液薬液
17 貯液槽
18 循環、送液ポンプ
19 循環、送液切り替えバルブ
51,51a,51b ウェーハ
101 減圧弁
102 流量計
103 流量調整ピンチ式バルブ
104 電気制御
c 時間経過(秒)
d 流量(1㎤/分)
e 毎分300立方センチメートル
f 毎分200立方センチメートル
g 毎分100立方センチメートル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Slurry or chemical |
d Flow rate (1 ㎤ / min)
Claims (6)
The CMP slurry flowing in the pipe and the additive chemical are controlled by the flow rate control unit so that a predetermined mixing ratio is obtained, and then mixed by flowing in the same flow path to be supplied to the CMP processing unit. A CMP slurry supply method characterized by the above.
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