JP2021170593A - 薬液調合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】調合する異なる薬液の計量精度を向上させ、かつ、簡易な構成で薬液の調合を実現できる薬液調合装置を提供する。【解決手段】調合タンク１３が載せられ、調合タンク１３内に注がれた薬液の量に応じた荷重を電気信号に変換して出力するロードセル３０と、調合タンク１３内に第１の薬液Ａを注ぐ第１の吐出ノズル１６Ａと薬液Ｂを注ぐ第２の吐出ノズル１６Ｂと、第１の吐出ノズル１６Ａを介して調合タンク１３内に注がれる薬液Ａを送る第１の薬液供給ライン１５Ａと、第２の吐出ノズル１６Ｂを介して調合タンク１３内に注がれる薬液Ｂを送る第２の薬液供給ライン１５Ｂと、ロードセル３０の電気信号に基づいて、第１の薬液供給ライン１５Ａからの薬液Ａの注入・停止と第２の薬液供給ライン１５Ｂからの薬液Ｂの注入・停止を各々制御する制御部１４と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は薬液調合装置に関するものであり、特に、異なる二つ以上の薬液を調合するのに適した薬液調合装置に関するものである。

従来、異なる二つ以上の水薬を調合するには、複数の箇所に保管された容器の中からそれぞれ該当する水薬を取り出し、適当な一つの容器にそれぞれの薬液を適量ずつ入れ、混合させることにより調合をしていた（例えば、特許文献１参照）。これらの作業の際に、水薬の供給量を管理するのは、容器に設けられる液面計等を使用している。

また、近年、半導体製造装置の集積度の増加に伴い、配線基板表面の平坦化が重要になり、平坦化のためにＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐ０ｌｉｓｈｉｎｇ：化学的機械研磨）研磨装置が多用されるようになっている。ＣＭＰ研磨装置に使用される研磨剤は、微粒子をｐＨ調整剤等の試薬を含む水溶液に分散させた固液分散系のものがほとんどである。これらの微粒子としては、コロイダルシリカ、フュームドシリカ、酸化セリウム等が一般的に使用されている。

ところで、ＣＭＰ研磨装置における研磨剤の調合装置は、異なる配管から一つの調合槽（タンク）内に、研磨剤原液（研磨剤メーカーから購入した状態のもの）である薬液Ａと添加剤溶液である薬液Ｂをそれぞれ供給して攪拌することにより調合を行っている。この調合では、仕様によっても異なるが、一般には薬液Ａと薬液Ｂとの比率は９：１程度である。また、この場合も、作業の際に研磨剤原液及び添加剤の供給量を管理するのは、タンク内に液面計等の液面検知センサを取り付けたセンサ計量方式が取られており、液面検知センサで得られた液面検知情報に基づいて調合をしている。

特開２０００−１４００７１号公報

しかしながら、上記従来装置の薬液の調合において、研磨剤原液及び添加剤の供給量が正確に管理できないという問題が生じている。すなわち、薬液調合装置の調合槽内における薬液の液面は絶えず振動をしており、鏡面状の液表面とはなっていない。したがって、液面計の検出誤差は避けられない。また、液面計の取り付け精度を出すことは困難である場合が多い。さらに、薬液を調合槽内に供給する場合、薬液の液面に泡が立ち易く、泡により液面計の検出誤差が避けられないという問題点があった。

また、図３を用いて説明すると、調合槽１０１と液面計１０２が共に新しいうちは精度を確保できるが、液面計１０２の経年劣化や、調合槽１０１内の汚れにより、調合槽１０１内に堆積物Ｄが生じると、調合槽１０１内に入れられた薬液１０３の量に誤差が増えるという問題点があった。すなわち、図３の左側の図は正常な状態で、図３の右側の図は液面計１０２の誤差又は堆積物Ｄが生じて、誤差ができる場合などである。

そこで、調合する異なる薬液の計量精度を向上させ、かつ、簡易な構成で薬液の調合を実現できる薬液調合装置を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１に記載の発明は、調合タンク内に、少なくとも第１の薬液と第２の薬液を注いで調合する薬液調合装置であって、前記調合タンクが載せられ、前記調合タンク内に注がれた前記第１の薬液又は前記第２の薬液の量に応じた荷重を電気信号に変換して出力するロードセルと、前記調合タンク内に前記第１の薬液を注ぐ第１の吐出ノズルと前記第２の薬液を注ぐ第２の吐出ノズルと、前記第１の吐出ノズルを介して前記調合タンク内に注がれる前記第１の薬液を送る第１の薬液供給ラインと、前記第２の吐出ノズルを介して前記調合タンク内に注がれる前記第２の薬液を送る第２の薬液供給ラインと、前記ロードセルの前記電気信号に基づいて、前記第１の薬液供給ラインからの第１の薬液の注入・停止と前記第２の薬液供給ラインからの第２の薬液の注入・停止を各々制御する制御部と、を備える薬液調合装置を提供する。

この構成によれば、薬液の調合にロードセルを使用し、第１の薬液及び第２の薬液の比重及び調合比等の薬液情報を制御部に予め入力しておく。また、必要に応じて計量前にロードセルの秤量を０にリセットする。そして、制御部は、調合タンクを載せたロードセルからの電気信号と薬液情報とに基づいて、調合タンク内に必要とする第１の薬液及び第２の薬液の注入量を演算して、その注入量を更に重量に換算することにより、ロードセルで計量しながら、必要とする量の第１の薬液を第１の吐出ノズルから、又、第２の薬液を第２の吐出ノズルから吐出注入させて調合することができる。また、制御部は、ロードセルの計量結果により、第１の薬液供給ラインからの第１の薬液の注入・停止と第２の薬液供給ラインからの第２の薬液の注入・停止をそれぞれ制御する。したがって、調合比・薬液比重等を無段階に調整することができるので、薬液の種類や比重等が変わっても、同じ装置で対応することができる。これにより、薬液の調合精度（品質）が高く、僅かの量の薬液の計量が行える。また、調合タンクに入れられた薬液を、ロードセルにより計量するだけなので、簡易な構成であり、調合タンク内の泡立ち等を考慮する必要もなくなる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成において、前記調合タンクは、前記第１の吐出ノズル又は前記第２の吐出ノズルから吐出されて前記調合タンクの底面側に向かう前記薬液の流れを滑らかにするための曲面を、前記調合タンクの内側底面近傍に設けている、薬液調合装置を提供する。

この構成によれば、第１の吐出ノズル又は第２の吐出ノズルから吐出されて、調合タンクの底面側に向かう第１の又は第２の薬液は、調合タンクの内側底面近傍に設けられている曲面に沿って滑らかに流れる。これにより、調合タンク内の液全体を大きく揺るがしたり、液面に泡等を作ったりすることなく、調合タンク内に第１の薬液及び第２の薬液が注がれるので、ロードセルによる薬液の計量精度の向上が期待できる。また、液面に作られる泡等を無くすことができるので、液面計等と併用して高精度に計量をすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成において、前記第１の吐出ノズルの吐出口及び前記第２の吐出ノズルの吐出口は、前記調合タンクの垂直な内面に向けて下向きに傾斜して設けている、薬液調合装置を提供する。

この構成によれば、吐出ノズルが、調合タンク内の内周面に沿って平行に配置されている場合は、吐出のズルの吐出口は真下を向いて配置されるので、吐出口から吐出された薬液は真下に向かって、調合タンクの内周面と平行に流れる。そして、調合タンクの内面から離れて調合タンクの中心側を流れる薬液には、流れに多少の乱れが生じて泡立ち等が発生し易い。これに対して、吐出ノズルの吐出口を内面に向けて下向きに傾斜して設けた場合は、吐出口から吐出される薬液は、調合タンク内の内面に斜め上方から下面側に向けて吐出して吹き付けられ、さらに内面に倣って下側に流れるので、流れに乱れが生じることなく滑らかに流れ、スムーズに注がれて貯蔵される。これにより、調合タンク内の液全体を大きく揺るがしたり、液面に泡等を作ったりすることなく、調合タンク内に薬液が供給されるので、ロードセルによる薬液の計量精度の向上がさらに期待できる。また、液面に作られる泡等を無くすことができるので、液面計等と併用してさらに高精度に計量することもできる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の構成において、前記第１の薬液供給ラインと前記第２の薬液供給ラインの途中に、前記第１の薬液又は前記第２の薬液の供給送圧を切り換えて、前記第１の薬液供給ライン内を通る前記第１の薬液の供給速度と前記第２の薬液供給ライン内を通る前記第２の薬液の供給速度を調整可能な圧力可変手段を設けている、薬液調合装置を提供する。

この構成によれば、圧力可変手段の制御により、第１の薬液供給ラインを通って第１の吐出ノズル側に第１の薬液を送る速度及び第２の薬液供給ラインを通って第２の吐出ノズル側に第２の薬液を送る速度を調整することができる。すなわち、ロードセルの薬液計量に大きな影響を及ぼすことがない薬液注入を開始した初期には、圧力可変手段の制御で薬液の供給送圧の圧力を上げると、第１の薬液又は第２の薬液を調合タンク内に高速で注入することができる。反対に、調合タンクへの粗方の薬液供給が終り、ロードセルの薬液計量に影響を及ぼすと思われる最後の頃には、圧力可変手段の制御で第１の薬液又は第２の薬液の供給送圧の圧力を下げると、薬液を調合タンク内にゆっくりと、又、調合タンク内の薬液を大きく揺らすことなく静かに注いで薬液計量の精度を上げることができる。これにより、薬液の供給時間であるタクトタイムの短縮が図れるとともに、ロードセルの薬液計量精度の向上を図ることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の構成において、
前記第１の薬液と前記第２の薬液が、ＣＭＰスラリー用薬液を調合する液体である、薬液調合装置を提供する。

この構成によれば、ロードセルにより調合用タンクの重量を計量しながらＣＭＰスラリー用で使用される材料を含む研磨用薬液を吐出ノズルより吐出させて調合することができる。また、制御部では、調合比・薬液比重等を無段階に調整することができるので、ＣＭＰスラリー用材料の種類や比重等が変わっても、同じ装置で対応することができる。特に、例えば微粒子をｐＨ調整剤等の試薬を含む水溶液に分散させた固液分散系の研磨剤原液を使用した場合、微粒子としてコロイダルシリカ、フュームドシリカ、酸化セリウム等が一般的に使用されているが、これらの微粒子は薬液供給ライン内や吐出ノズル内で固まり易い。しかしながら、この構成では、ロードセルにより調合用タンクの重量を計量しながら調合するので、例え微粒子が固まりかけていたとしても、重量を計量しながら調合するので、大きな誤差が生じることはない。これらより、ＣＭＰスラリー薬液の調合精度（品質）の向上と調合作業の簡易化が図れる。

発明によれば、調合タンクを載せたロードセルからの電気信号と薬液情報とに基づいて、制御部が調合タンク内に必要とする薬液の注入量を演算して、その注入量を重量に換算し、ロードセルにて計量しながら薬液を吐出ノズルより吐出注入させて、複数の薬液の計量と調合を１つの調合タンクで精度良く簡単に調合することができる。
また、調合比・薬液比重等を無段階に調整することができるので、薬液の種類や比重等が変わっても、同じ装置で対応することができる。
また、さらに調合タンクに入れられた薬液を、ロードセルにより計量するだけなので、簡易な構成で正確に調合を行うことができるとともに、調合タンク内の泡立ち等を考慮する必要もなくなる。これにより、異なる薬液の計量精度を高めて品質を向上させ、かつ、簡易な構成の薬液調合装置を得ることができる。

本発明の実施の形態に係る実施例として示す薬液調合装置を模式的に示す図である。 本発明の薬液調合装置の効果の一例を説明するための模式図である。 従来技術の問題点を説明するための模式図である。

本発明は、調合する異なる薬液の計量精度を向上させ、かつ、簡易な構成で薬液の調合を実現できる薬液調合装置を提供するという目的を達成するために、調合タンク内に、少なくとも第１の薬液と第２の薬液を注いで調合する薬液調合装置であって、前記調合タンクが載せられ、前記調合タンク内に注がれた前記第１の薬液又は前記第２の薬液の量に応じた荷重を電気信号に変換して出力するロードセルと、前記調合タンク内に前記第１の薬液を注ぐ第１の吐出ノズルと前記第２の薬液を注ぐ第２の吐出ノズルと、前記第１の吐出ノズルを介して前記調合タンク内に注がれる前記第１の薬液を送る第１の薬液供給ラインと、前記第２の吐出ノズルを介して前記調合タンク内に注がれる前記第２の薬液を送る第２の薬液供給ラインと、前記ロードセルの前記電気信号に基づいて、前記第１の薬液供給ラインからの第１の薬液の注入・停止と前記第２の薬液供給ラインからの第２の薬液の注入・停止を各々制御する制御部と、を備える構成としたことにより実現した。

以下、本発明の実施形態に係る一実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明に係る薬液調合装置１０の要部構成を模式的に示すものである。図１に示す薬液調合装置１０は、半導体製造装置で配線基板の表面を平坦化するために加工するＣＭＰ研磨装置における研磨用流体であるスラリーを調合する場合を一例としている。

図１に示す薬液調合装置１０は、少なくとも、薬液Ａを貯めておく貯留タンク１１Ａと薬液Ｂを貯めておく貯留タンク１１Ｂと、薬液Ａと薬液Ｂとを所定の割合（本実施例では薬液Ａを９、薬液Ｂを１の割合）で調合してなるスラリー１２を貯める調合槽である調合タンク１３と、薬液調合装置１０の全体を決められた手順に従って制御する制御部１４を備えている。なお、薬液Ａと薬液Ｂとの調合割合は、スラリーの用途等に応じて任意に設定されるものである。また、貯留タンク１１Ａ及び貯留タンク１１Ｂは、薬液供給配管１５を介して調合タンク１３と連結されている。

制御部１４はマイクロコンピュータで構成されており、マイクロコンピュータに組み込まれたプログラムにより薬液調合装置１０の全体を決められた手順で制御する。

薬液供給配管１５は、貯留タンク１１Ａに通じる第１の薬液供給ライン１５Ａと、貯留タンク１１Ｂに通じる第２の薬液供給ライン１５Ｂとを有している。また、第１の薬液供給ライン１５Ａの出口側には第１の吐出ノズル１６Ａが連結され、第２の薬液供給ライン１５Ｂの出口側には第２の吐出ノズル１６Ｂが連結されている。そして、第１の薬液供給ライン１５Ａを通って送られて来る薬液Ａは第１の吐出ノズル１６Ａを介して調合タンク１３内に吐出注入され、第２の薬液供給ライン１５Ｂを通って送られて来る薬液Ｂは第２の吐出ノズル１６Ｂを介して調合タンク１３内に吐出注入できるようになっている。

なお、本実施例では、薬液の調合は、薬液Ａと薬液Ｂの二種類の場合について説明しているが、二種類以上の場合もある。二種類以上の場合は、それぞれの追加される薬液を貯留しておく貯留タンクの追加と、調合タンク１３に連結される薬液供給用ライン等も追加される。

更に詳述すると、薬液Ａは、研磨剤メーカーから購入した、例えば微粒子をｐＨ調整剤等の試薬を含む水溶液に分散させた固液分散系の研磨剤原液で、微粒子としてはコロイダルシリカ、フュームドシリカ、酸化セリウム等が一般的に使用される。一方、薬液Ｂは薬液Ａと調合される添加剤溶液、例えば純水である。

第１の薬液供給ライン１５Ａは、貯留タンク１１Ａから送られて来る薬液Ａの供給送圧を高圧に調整する圧力調整手段１７Ａと、薬液Ａの供給送圧を低圧に調整する圧力調整手段１７Ｂと、共通供給ライン１５Ｃに対して圧力調整手段１７Ａと圧力調整手段１７Ｂのいずれか一方を有効に接続するとともに残りの他方を非接続にするように択一的に切り換え接続する接続切換弁１７Ｃと、を有する第１の圧力可変手段１８Ａを備えている。

また、第２の薬液供給ライン１５Ｂも、貯留タンク１１Ｂから送られて来る薬液Ｂの供給送圧を高圧に調整する圧力調整手段１７Ａと、薬液Ｂの供給送圧を低圧に調整する圧力調整手段１７Ｂと、共通供給ライン１５Ｃに対して圧力調整手段１７Ａと圧力調整手段１７Ｂのいずれか一方を有効に接続するとともに残りの他方を非接続にするように択一的に切り換え接続する接続切換弁１７Ｃと、を各々有する第１の圧力可変手段１８Ｂを備えている。

また、第１の薬液供給ライン１５Ａの下流側には、第１の薬液供給ライン１５Ａと第１の吐出ノズル１６Ａとの間の連通をオン・オフする第１の開閉弁１９Ａと、第１の開閉弁１９Ａを通って送られて来る薬液Ａの送液速度を、高速と低速との間で、任意の速度に調整可能な第２の圧力可変手段２０Ａを設けている。すなわち、第２の圧力可変手段２０Ａにより、第２の圧力可変手段２０Ａ内を通過する薬液Ａの送液速度を調整すると、第１の吐出ノズル１６Ａから調合タンク１３内に向けて吐出される薬液Ａの吐出圧の強さを変えることができる。

また、第２の薬液供給ライン１５Ｂの下流側にも、第２の薬液供給ライン１５Ｂと第２の吐出ノズル１６Ｂとの間の連通をオン・オフする第２の開閉弁１９Ｂと、第２の開閉弁１９Ｂを通って送られて来る薬液Ｂの送液速度を、高速と低速との間で、任意の速度に調整可能な第２の圧力可変手段２０Ｂを設けている。すなわち、第２の圧力可変手段２０Ｂにより、第２の圧力可変手段２０Ｂ内を通過する薬液Ｂの送液速度を調整すると、第２の吐出ノズル１６Ｂから調合タンク１３内に向けて吐出される薬液Ｂの吐出圧の強さを変えることができる。

なお、上述した、圧力調整手段１７Ａ、圧力調整手段１７Ｂ、接続切換弁１７Ｃ、第１の開閉弁１９Ａ、第２の開閉弁１９Ｂ、第２の圧力可変手段２０Ａ、第２の圧力可変手段２０Ｂ等の制御は、制御部１４により予め決められた手順で制御されるものである。

調合槽である調合タンク１３は、ロードセル３０上に固定して配置されている。調合タンク１３内には、貯留タンク１１Ａから第１の薬液供給ライン１５Ａを通って送られて来る薬液Ａが第１の吐出ノズル１６Ａを通して注がれ、貯留タンク１１Ｂから第２の薬液供給ライン１５Ｂを通って送られて来る薬液Ｂが第２の吐出ノズル１６Ｂを通して注がれ、それぞれ貯留される。薬液Ａを注ぐ第１の吐出ノズル１６Ａ及び薬液Ｂを注ぐ第２の吐出ノズル１６Ｂは、第１の吐出ノズル１６Ａから吐出された薬液Ａ、又は、第２の吐出ノズル１６Ｂから吐出された薬液Ｂが、それぞれ調合タンク１３の内周面に沿って緩やかに下降するように、図１に示すように貯留タンク１１Ａの内側面の片側に偏って配置されている。

調合タンク１３は、第１の吐出ノズル１６Ａから注がれる薬液Ａ及び第２の吐出ノズル１６Ｂから注がれる薬液Ｂがそれぞれ注がれる側と対応する内側の底面１３ａの近傍に、調合タンク１３の上部から底面１３ａ側へ向かうに従い徐々に内側（中心側）へ向かう曲面２１を設けている。この曲面２１は、第１の吐出ノズル１６Ａ及び第２の吐出ノズル１６Ｂからそれぞれ吐出されて、調合タンク１３の底面１３ａ側へ向かう薬液Ａ及び薬液Ｂの滑らかな流れを生成する。すなわち、調合タンク１３の上部に配置された第１の吐出ノズル１６Ａから薬液Ａ又は第２の吐出ノズル１６Ｂから薬液Ｂが注がれて落下すると、調合タンク１３内での薬液Ａ又は薬液Ｂの流れる軌跡は、図中に点線で示すように曲面２１に沿って滑らかに流れ、調合タンク１３内に溜められている液全体を大きく揺るがしたり、液面に泡等を作ったりすることなく、調合タンク１３内に薬液Ａ及び薬液Ｂが供給される。なお、本実施例では、第１の吐出ノズル１６Ａ及び第２の吐出ノズル１６Ｂは、第１の吐出ノズル１６Ａ及び第２の吐出ノズル１６Ｂの上側を調合タンク１３の垂直な内周側面に対して角度θだけ内側（中心側）に傾け、第１の吐出ノズル１６Ａの吐出口１６Ａａの向きと第２の吐出ノズル１６Ｂの吐出口１６Ｂａの向きを、それぞれ調合タンク１３の垂直な内周側面に向けて下向きに設けている。

ロードセル３０は、調合タンク１３内に注がれて溜まった薬液Ａ及び薬液Ｂの荷重を計り、その計量結果を電気信号に変換して制御部１４に出力できる重量計測器（秤）であり、調合前の秤量を０にリセットすることにより、調合タンク１３等の重量を除いて薬液だけを計測できるようになっている。

次に、このように構成された薬液調合装置１０の動作を説明する。まず、調合する薬液Ａ及び薬液Ｂの、比重及び調合比等の薬液情報を制御部１４に予め入力しておく。また、必要に応じてロードセル３０の秤量を０にリセットする。

次いで、貯留タンク１１Ａ内から薬液Ａを取り出して調合タンク１３に供給する。このとき、制御部１４は、第１の開閉弁１９Ａを開、第２の開閉弁１９Ｂを閉とし、接続切換弁１７Ｃを高速（Ｈ）側に切り換え保持する。そして、貯留タンク１１Ａ側の図示しないポンプを駆動させて、貯留タンク１１Ａ内の薬液Ａを第１の薬液供給ライン１５Ａ内に送る。第１の薬液供給ライン１５Ａ内に送られた薬液Ａは、圧力調整手段１７Ａ、接続切換弁１７Ｃ、第１の開閉弁１９Ａ、第１の吐出ノズル１６Ａを通って吐出口１６Ａａから調合タンク１３の内周側面へ向けて吐出注入される。

なお、薬液Ａの吐出注入では、接続切換弁１７Ｃが高速（Ｈ）側に接続されているので、第１の薬液供給ライン１５Ａ内を薬液Ａが高速で流れ、これにより最初は早く薬液Ａを調合タンク１３内に入れることができる。この初期時の注入では、計量は大雑把で良いので、計量よりも供給速度を優先する。また、吐出ノズル１６から調合タンク１３内に吐出注入させる薬液Ａの全体の速度は、第２の圧力可変手段２０Ａにより無段階で調整することができる。

そして、調合タンク１３内に注入されて溜まった薬液Ａの量は、調合タンク１３を載せたロードセル３０からの電気信号により制御部１４で知ることができる。制御部１４では、ロードセル３０からの電気信号と薬液情報とに基づいて、調合タンク１３内に必要とする薬液Ａの液量を演算して、その液量を重量に換算し、所定の重量となるまで薬液Ａを第１の吐出ノズル１６Ａより吐出注入させる。

また、制御部１４は、調合タンク１３内に所定重量の薬液Ａが注入されて溜まったら、次に接続切換弁１７Ｃが低速（Ｌ）側に切り換え接続される。接続切換弁１７Ｃを低速（Ｌ）側に切り換え接続させると、第１の薬液供給ライン１５Ａ内を流れる薬液Ａの流れが低速になり、これにより最後はゆっくりと薬液Ａを調合タンク１３内に入れることができる。この供給終了時期では、計量は正確でなくてはならないので、速度よりも計量精度を優先する。また、この場合も、吐出ノズル１６から調合タンク１３内に吐出注入させる薬液Ａの全体の速度は、第２の圧力可変手段２０Ａにより無段階で調整することができる。そして、ロードセル３０からの電気信号により制御部１４が、調合タンク１３内に溜まった薬液Ａの量が所定量に達したことを認識したら、制御部１４は貯留タンク１１Ａ側のポンプを停止させるとともに、第１の開閉弁１９Ａを閉、接続切換弁１７Ｃを高速（Ｈ）側に切り換えて保持する。これにより第１の吐出ノズル１６Ａからの薬液Ａの吐出注入は止まる。これにより、調合タンク１３内には必要とする量の薬液Ａが貯められる。

調合タンク１３への薬液Ａの注入供給が済んだら、次に薬液Ｂの注入供給を開始する。薬液Ｂの注入供給の開始は、制御部１４が、第２の開閉弁１９Ｂを開、第１の開閉弁１９Ａを閉とし、接続切換弁１７Ｃを高速（Ｈ）側に切り換え保持する。そして、貯留タンク１１Ｂ側の図示しないポンプを駆動させて、貯留タンク１１Ｂ内の薬液Ｂを第２の薬液供給ライン１５Ｂ内へ送る。第２の薬液供給ライン１５Ｂ内に送られた薬液Ｂは、圧力調整手段１７Ｂ、接続切換弁１７Ｃ、第２の開閉弁１９Ｂ、第２の吐出ノズル１６Ｂを通って吐出口１６Ｂａから調合タンク１３内の内周側面へ向けて吐出注入される。

なお、この薬液Ｂの吐出注入でも、接続切換弁１７Ｃが高速（Ｈ）側に接続されているので、第２の薬液供給ライン１５Ｂ内を薬液Ｂが高速で流れ、これにより最初は早く薬液Ｂを調合タンク１３内に入れることができる。この場合も、初期時の注入では、計量は大雑把で良いので、計量よりも供給速度を優先する。また、吐出ノズル１６から調合タンク１３内に吐出注入させる薬液Ｂの全体の速度は、第２の圧力可変手段２０Ｂにより無段階で調整することができる。

そして、調合タンク１３内に注入されて溜まった薬液Ｂの量も、調合タンク１３を載せたロードセル３０からの電気信号により制御部１４で知ることができる。制御部１４では、ロードセル３０からの電気信号と薬液情報とに基づいて、調合タンク１３内に必要とする薬液Ｂの液量を演算して、その液量を重量に換算し、所定の重量となるまで薬液Ｂを第２の吐出ノズル１６Ｂより吐出注入させる。

また、制御部１４は、調合タンク１３内に所定重量の薬液Ｂが供給されたら、次に接続切換弁１７Ｃを低速（Ｌ）側に切り換え接続させる。接続切換弁１７Ｃが低速（Ｌ）側に切り換え接続させると、第２の薬液供給ライン１５Ｂ内を流れる薬液Ｂの流れが低速になり、これにより最後はゆっくりと薬液Ｂを調合タンク１３内に入れることができる。ここでも、供給終了時期の計量は正確でなくてはならないので、速度よりも計量精度を優先する。また、この場合も、第２の吐出ノズル１６Ｂから調合タンク１３内に吐出注入させる薬液Ｂの全体の速度は、第２の圧力可変手段２０Ｂにより無段階で調整することができる。そして、ロードセル３０からの電気信号により制御部１４が、調合タンク１３内に溜まった薬液Ｂの量が所定量に達したことを認識したら、制御部１４は貯留タンク１１Ｂ側のポンプを停止させるとともに、第２の開閉弁１９Ｂを閉、接続切換弁１７Ｃを高速（Ｈ）側に切り換えて保持する。これにより第２の吐出ノズル１６Ｂからの薬液Ｂの吐出注入は止まる。これにより、調合タンク１３内には必要とする量の薬液Ｂが必要とする薬液Ａと共に貯留される。

また、調合タンク１３内に所定量の薬液Ａと所定量の薬液Ｂが貯留されたら、図示しない攪拌装置により、攪拌すると所定の調合された薬液、すなわち半導体製造装置で配線基板の表面を平坦化するために加工するＣＭＰ研磨装置における研磨用流体であるスラリーが形成される。

したがって、本実施例の構成による薬液調合装置１０によれば、薬液Ａと薬液Ｂとを調合するのにロードセル３０を使用するとともに、薬液Ａの比重と薬液Ｂの比重、及び、薬液Ａと薬液Ｂとの調合比等の薬液情報を、制御部１４に予め入力しておく。そして、制御部１４は、調合タンク１３を載せたロードセル３０からの電気信号と薬液情報とに基づいて、調合タンク１３内に必要とする薬液Ａと薬液Ｂの注入量を演算して、その注入量を重量に換算し、ロードセル３０で計量をしながら薬液Ａを第１の吐出ノズル１６Ａから、又、薬液Ｂを第２の吐出ノズル１６Ｂより吐出させて攪拌することにより、必要量だけ簡単に調合することができる。なお、計量前にロードセル３０の秤量を０にセットしてから計量をすると、例え調合タンク１３内が汚れて堆積物Ｄがあったとしても、堆積物Ｄなどに影響されることなく、薬液の量だけを正確に計量して調合することができる。

すなわち、図２を用いて説明すると、例えば、一つの調合タンク１３を用いて薬液Ａを５００ｇ（グラム）、薬液Ｂを５００ｇの比で調合する場合、図２の左側の図のように調合タンク１３内に堆積物Ｄがない場合には、薬液Ａを５００ｇ（グラム）、薬液Ｂを５００ｇの比で調合することができる。一方、ロードセル３０の経年劣化や、調合タンク１３の内部が汚れて堆積物Ｄが２ｇあったとしても、計量前にロードセル３０の秤量を０にリセットしてから同一のロードセル３０で計量すると、２ｇの堆積物Ｄの質量は、計量前のロードセル３０の０リセットにより吸収されて存在しないものとなり、調合タンク１３内には薬液Ａと薬液Ｂが各々５００ｇずつ精度良く注入される。これにより、ロードセル３０の劣化や堆積物Ｄの有無に影響されることなく、高精度に調合することができる。

また、制御部１４は、ロードセル３０の計量結果により、第１の薬液供給ライン１５Ａからの薬液Ａの供給・停止（投入量）と第２の薬液供給ライン１５Ｂからの薬液Ｂの供給・停止（投入量）をそれぞれ制御することができるので、調合比・薬液比重等を無段階に自動で調整することができる。さらに、薬液の種類や比重等が変わっても、同じ装置で対応することができる。これにより、薬液の調合精度（品質）が高く、僅かの量の薬液の調合が行える。

また、調合タンク１３に入れられた薬液Ａ及び薬液Ｂを、ロードセル３０により計量するだけで済み、液面を検出するものでないので、調合タンク１３内の泡立ち等を考慮する必要もなくなる。

また、調合タンク１３は、第１の吐出ノズル１６Ａから吐出されて調合タンク１３の底面１３ａ側に向かう薬液Ａ又は第２の吐出ノズル１６Ｂから吐出されて調合タンク１３の底面１３ａ側に向かう薬液Ｂの流れを滑らかにする曲面２１を、調合タンク１３の内側における底面１３ａの近傍に設けているので、第１の吐出ノズル１６Ａから吐出されて調合タンク１３の底面１３ａ側に向かう薬液Ａ、又は、第２の吐出ノズル１６Ｂから吐出されて調合タンク１３の底面１３ａ側に向かう薬液Ｂは、調合タンク１３の底面１３ａの近傍に設けている曲面２１に沿って滑らかに流れる。これにより、調合タンク１３内の液全体を大きく揺るがしたり、液面に泡等を作ったりすることなく、調合タンク１３内に薬液が供給されるので、ロードセルに３０よる薬液Ａ又は薬液Ｂの計量精度の向上が期待できる。また、液面に作られる泡等を無くすことができるので、液面計等と併用して高精度に計量をすることも可能になる。

さらに、第１の吐出ノズル１６Ａの吐出口１６Ａａ及び第２の吐出ノズル１６Ｂの吐出口１６Ｂａを、調合タンク１３内の垂直な内側面に向けて、鋭角下向きに設けているので、吐出口１６Ａａ及び吐出口１６Ｂａから吐出された薬液Ａ又は薬液Ｂは、調合タンク１３内の内側面に斜め上方から吹き付けられるとともに、さらに内側面に倣って下側に流れるので、流れに乱れが生じることなく、滑らかに流れて貯蔵される。これにより、調合タンク１３内の液全体をと大きく揺るがしたり、液面に泡等を作ったりすることなく、調合タンク内に薬液を供給できるので、ロードセルによる薬液の計量精度の向上がさらに期待できる。また、液面に作られる泡等を無くすことができるので、液面計等と併用してさらに高精度に計量することもできる。

また、第１の薬液供給ライン１５Ａ及び第２の薬液供給ライン１５Ｂに、薬液（第１の薬液）Ａ又は薬液（第２の薬液）Ｂの供給送圧を切り換えて送る供給速度を少なくとも高速・低速の二段階に調整可能な第１の圧力可変手段１８Ａ、１８Ｂを設け、薬液Ａ又は薬液Ｂを吐出ノズル１６側に送る供給速度を少なくとも高速・低速の二段階に調整できるようにしている。したがって、ロードセル３０の薬液計量に大きな影響を及ぼすことがない薬液供給を開始した注入初期には、第１の圧力可変手段１８Ａ、１８Ｂの制御で薬液供給の圧力を上げると、薬液Ａ又は薬液Ｂを調合タンク１３内に高速で供給することができる。反対に、調合タンク１３への粗方の薬液供給が終り、ロードセル３０の薬液計量に影響を及ぼすと思われる最後の頃には、第１の圧力可変手段１８Ａ、１８Ｂの制御で薬液供給の圧力を下げると、薬液Ａ又は薬液Ｂを調合タンク１３内にゆっくりと、又、調合タンク１３内の薬液を大きく揺らすことなく静かに供給されて薬液計量の精度を上げることができる。これにより、薬液の供給時間であるタクトタイムの短縮が図れるとともに、ロードセル３０の薬液計量精度の向上を図ることができる。なお、第１の圧力可変手段１８Ａ、１８Ｂの切り換えは、高速・低速の二段階以上であってもよい。また、無段階であってもよい。

また、第１の薬液供給ライン１５Ａと第１の吐出ノズル１６Ａとの間、及び、第２の薬液供給ライン１５Ｂと第２の吐出ノズル１６Ｂとの間に、第１の吐出ノズル１６Ａ及び第２の吐出ノズル１６Ｂから吐出注入される薬液Ａ又は薬液Ｂの供給送圧を調整可能にする第２の圧力可変手段２０Ａ、２０Ｂを設け、第１の吐出ノズル１６Ａ又は第２の吐出ノズル１６Ｂから調合タンク１３内に向けて吐出される、薬液Ａ又は薬液Ｂの吐出圧力を無段階に調整できるようにしている。したがって、ロードセル３０の薬液計量に大きな影響を及ぼすことがない薬液供給を開始した初期には、第２の圧力可変手段２０Ａ、２０Ｂの制御で吐出圧力を上げて薬液Ａ又は薬液Ｂを調合タンク１３内に高速で供給し、反対に、調合タンク１３への粗方の薬液供給が終り、ロードセル３０の薬液計量に影響を及ぼすと思われる最後の頃には、第２の圧力可変手段２０Ａ、２０Ｂの制御により吐出圧力を下げると、薬液Ａ又は薬液Ｂを調合タンク１３内にゆっくりと、また調合タンク１３内の薬液を大きく揺らすことなく静かに供給して薬液計量の精度を上げることができる。これにより、薬液の供給時間であるタクトタイムの短縮が図れるとともに、ロードセル３０の薬液計量精度の向上を図ることができる。

また、この薬液調合装置をＣＭＰ研磨装置で用いる、ＣＭＰスラリー用材料を含む研磨用薬液の調合で使用すると、特に、薬液Ａに、例えば微粒子をｐＨ調整剤等の試薬を含む水溶液に分散させた固液分散系の研磨剤原液を使用した場合、微粒子としてはコロイダルシリカ、フュームドシリカ、酸化セリウム等が一般的に使用されているが、これらの微粒子は第１の薬液供給ライン１５Ａ内や第１の吐出ノズル１６Ａ内で凝固し易い。しかし、本実施例の構成では、ロードセル３０により調合タンク１３の重量を計量しながら調合するので、例え微粒子が凝固しかけていたとしても、大きな誤差が生じることはない。これにより、調合精度の高いＣＭＰスラリーを簡単に得ることができる。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を成すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

１０ ：薬液調合装置
１１Ａ ：貯留タンク
１１Ｂ ：貯留タンク
１２ ：スラリー
１３ ：調合タンク
１３ａ ：底面
１４ ：制御部
１５ ：薬液供給配管
１５Ａ ：第１の薬液供給ライン
１５Ｂ ：第２の薬液供給ライン
１６Ａ ：第１の吐出ノズル
１６Ａａ：吐出口
１６Ｂ ：第２の吐出ノズル
１６Ｂａ：吐出口
１７Ａ ：圧力調整手段
１７Ｂ ：圧力調整手段
１７Ｃ ：接続切換弁
１８Ａ ：第１の圧力可変手段
１８Ｂ ：第１の圧力可変手段
１９Ａ ：第１の開閉弁
１９Ｂ ：第２の開閉弁
２０Ａ ：第２の圧力可変手段
２０Ｂ ：第２の圧力可変手段
２１ ：曲面
３０ ：ロードセル
Ａ ：薬液（第１の薬液）
Ｂ ：薬液（第２の薬液）
Ｄ ：堆積物
θ ：角度

Claims (5)

1. 調合タンク内に、少なくとも第１の薬液と第２の薬液を注いで調合する薬液調合装置であって、
   前記調合タンクが載せられ、前記調合タンク内に注がれた前記第１の薬液又は前記第２の薬液の量に応じた荷重を電気信号に変換して出力するロードセルと、
   前記調合タンク内に前記第１の薬液を注ぐ第１の吐出ノズルと前記第２の薬液を注ぐ第２の吐出ノズルと、
   前記第１の吐出ノズルを介して前記調合タンク内に注がれる前記第１の薬液を送る第１の薬液供給ラインと、
   前記第２の吐出ノズルを介して前記調合タンク内に注がれる前記第２の薬液を送る第２の薬液供給ラインと、
   前記ロードセルの前記電気信号に基づいて、前記第１の薬液供給ラインからの第１の薬液の注入・停止と前記第２の薬液供給ラインからの第２の薬液の注入・停止を各々制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする薬液調合装置。
2. 前記調合タンクは、前記第１の吐出ノズル又は前記第２の吐出ノズルから吐出されて前記調合タンクの底面側に向かう前記薬液の流れを滑らかにするための曲面を、前記調合タンクの内側底面近傍に設けている、ことを特徴とする請求項１に記載の薬液調合装置。
3. 前記第１の吐出ノズルの吐出口及び前記第２の吐出ノズルの吐出口は、前記調合タンクの垂直な内面に向けて下向きに傾斜して設けている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の薬液調合装置。
4. 前記第１の薬液供給ラインと前記第２の薬液供給ラインの途中に、前記第１の薬液又は前記第２の薬液の供給送圧を切り換えて、前記第１の薬液供給ライン内を通る前記第１の薬液の供給速度と前記第２の薬液供給ライン内を通る前記第２の薬液の供給速度を調整可能な圧力可変手段を設けている、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の薬液調合装置。
5. 前記第１の薬液と前記第２の薬液が、ＣＭＰスラリー用薬液を調合する液体である、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の薬液調合装置。
   

Images