JP4852323B2 - 液供給方法、液供給装置、基板研磨装置、液供給流量測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＣＭＰのポリッシング部に使用する研磨液、半導体製造装置のプロセスで使用する液等の液を所定の液供給場所に供給する液供給方法、液供給装置、該液供給装置を用いた基板研磨装置、及び液供給流量測定方法に関するものである。

従来のこの種の液供給装置として、特許文献１に記載されたものや、図１に示す構成のものがある。ここでは図１に示すスラリーと純水を混合してなる研磨液供給装置を例に説明する。研磨液供給装置２００は、インジェクター（ポンプ）２０１、セルフコントロールバルブ（定圧弁）２０２、フローセンサ２０３、オリフィス２０４、コントローラ２０５を備えている。インジェクター２０１では圧力空気（０．３ＭＰａ）２０６を供給口に交互に供給することにより、スラリー２０７又は純水２０８を制御可能な圧力まで昇圧する。フローセンサ２０３で液流量を検知し、その信号Ｓをコントローラ２０５へ伝達し、コントローラ２０５で設定した液流量になるように、セルフコントロールバルブ２０２に送る空気２０９の圧力を調整する。これにより研磨テーブルの研磨面にコントローラ２０５で設定した液流量の研磨液２１０が供給される。セルフコントロールバルブ２０２では、流量を制御するためにオリフィス２０４を使用し、フローセンサ２０３では差圧式で内部にオリフィス２０３ａを使用している。
特開平１１−１２６７６４号公報

上記従来構成の研磨液供給装置２００において、下記のような問題点があった。
（１）フローセンサ２０３の下流にオリフィス２０４があるため、該オリフィス２０４にスラリー２０７が詰まってしまう。また、詰まらないまでも、オリフィス２０４にスラリー２０７が付着して必要な流路よりも狭くなると、流量制御が出来なくなる。
（２）フローセンサ２０３が差圧式フローセンサの場合、センサ内にもオリフィス２０３ａがあり、上記（１）と同様の状態となる。
（３）オリフィス２０３ａ、２０４によって液の流が急激に変化すると、液にストレスがかかり、液によっては凝集等の性状が変化してプロセスに影響を及ぼす。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、液に含まれるスラリー等の粒子状物が付着し配管が詰まることなく、且つ供給する液にストレスを加えることなく、液に性状変化を与えることのない液供給方法、液供給装置、基板研磨装置、液供給流量測定方法を提供することにある。

上記課題を解決するため本発明は、液供給源から所定の液供給場所に所定流量の液を供給する液供給方法において、前記液供給源からの液を収容する鉛直に配置した供給チューブと、前記供給チューブに気体源から圧力気体を供給する圧力気体供給手段と、前記供給チューブ内に供給される圧力気体の圧力を調整する気体圧力調節手段と、前記液供給源から前記供給チューブ及び前記液供給場所への供給口まで流量制御のための絞り部のない配管とを設け、前記供給チューブに前記液供給源から液を供給して充填した後、該供給チューブに前記気体圧力調節手段で圧力の調整された圧力気体を前記圧力気体供給手段で供給し、該気体の圧力により、該供給チューブ内の液を吐出し、前記絞り部のない配管を通して前記液供給場所に供給流量の制御された液を供給することを特徴とする。

また、本発明は、上記液供給方法において、前記供給チューブは複数個であり、各供給チューブ間で連係して液の充填・吐出しを繰り返すことにより、前記液供給場所に連続的に所定流量の液を供給することを特徴とする。

また、本発明は、液供給源から所定の液供給場所に所定流量の液を供給する液供給装置において、前記液供給源からの液を収容する鉛直に配置した供給チューブと、前記供給チューブに気体源から圧力気体を供給する圧力気体供給手段と、前記供給チューブ内に供給される圧力気体の圧力を調整する気体圧力調節手段と、前記液供給源から前記供給チューブ及び液供給場所への供給口まで流量制御のための絞り部のない配管とを設け、前記供給チューブに液を充填した後、該供給チューブに前記気体圧力調節手段で圧力の調整された圧力気体を前記圧力気体供給手段で供給することにより、前記絞り部のない配管を通して前記液供給場所に供給流量が制御された液を供給することを特徴とする。

また、本発明は、上記液供給装置において、前記供給チューブを複数個備え、各供給チューブ間で連係して液の充填・吐出しを繰り返すことにより、前記液供給場所に連続的に所定流量の液を供給することを特徴とする。

また、本発明は、上記液供給装置において、前記供給チューブ内に洗浄液を供給して洗浄する洗浄手段を設け、前記連続的液の供給中液の吐出終了した供給チューブ内を順次洗浄することを特徴とする。

また、本発明は、上記液供給装置において、前記供給チューブ内に気体源からの気体をその圧力を調整して前記供給チューブに供給する気体圧力調節手段を設けると共に、前記供給チューブ内の液面位置を連続的に測定して供給液流量を検出する流量検出手段を設け、該流量検出手段の出力で前記気体圧力調節手段を制御して前記液の供給量を制御することを特徴とする。

また、本発明は、研磨テーブル、研磨液供給装置を備え、該研磨テーブルの研磨面に基板保持機構で保持した被研磨基板を押圧すると共に、該研磨面に前記研磨液供給装置から研磨液を供給し、該研磨面と被研磨基板の相対的運動により、該被研磨基板を研磨する基板研磨装置において、前記研磨液供給装置として上記液供給装置のいずれかを用いたことを特徴とする。

また、本発明は、液供給源からの液を収容する鉛直に配置した供給チューブと、前記供給チューブに気体源から圧力気体を供給する圧力気体供給手段と、前記供給チューブ内に供給される圧力気体の圧力を調整する気体圧力調節手段と、前記液供給源から前記供給チューブ及び液供給場所への供給口まで流量制御のための絞り部のない配管とを設け、前記供給チューブに液供給源から液を供給して充填した後、該供給チューブに前記気体圧力調節手段で圧力の調整された圧力気体を供給し、該気体の圧力により、該供給チューブ内の液を吐出し、前記絞り部のない配管を通して前記液供給場所に供給流量の制御された液を供給し、前記供給チューブ内の液面位置を連続的に測定し、該液の供給流量を測定することを特徴とする。

本発明によれば、供給チューブに液を供給して充填した後、該供給チューブに気体圧力調節手段で圧力の調整された圧力気体を圧力気体供給手段で供給し、該気体の圧力により、該供給チューブ内の液を吐出し、絞り部のない配管を通して液供給場所に供給流量の制御された液を供給するため、構成が簡単で液に含まれるスラリー等の粒子状物が付着し配管が詰まることなく、液に何らストレスを加えることがないから、性状変化を与えることなく、液供給場所に液を供給する液供給方法を提供できる。

また、本発明によれば、供給チューブは複数個であり、各供給チューブ間で連係して液の充填・吐出しを繰り返すことにより、液供給場所に所定流量の液を連続的に供給することができる。

また、本発明によれば、液供給源からの液を収容する鉛直に配置した供給チューブと、供給チューブに気体源から圧力気体を供給する圧力気体供給手段と、供給チューブ内に供給される圧力気体の圧力を調整する気体圧力調節手段と、液供給源から供給チューブ及び液供給場所への供給口まで流量制御のための絞り部のない配管とを設け、供給チューブに液を充填した後、該供給チューブに気体圧力調節手段で圧力の調整された圧力気体を圧力気体供給手段で供給することにより、絞り部のない配管を通して液供給場所に供給流量が制御された液を供給するので、スラリー等の粒子状物が付着し配管が詰まることなく、液に何らストレスを加えることがないから、性状変化を与えることのなく、液供給場所に液を供給できる液供給装置を提供できる。

また、本発明によれば、各供給チューブ間で連係して液の充填・吐出しを繰り返すことにより、液供給場所に所定流量の液を連続的に供給することができる。

また、本発明によれば、供給チューブ内に洗浄液を供給して洗浄する洗浄手段を設け、連続的液の供給中液の吐出終了した供給チューブ内を順次洗浄するので、供給チューブ内にスラリー等の液に含まれる粒状物が付着堆積することなく、供給チューブ下流側の配管内を常に液供給に適した状態に維持することができる。

また、本発明によれば、供給チューブ内の液面位置を連続的に測定して供給液流量を検出する流量検出手段を設け、該流量検出手段の出力で気体圧力調節手段を制御して液の供給量を制御するので、簡単な制御構成で供給する液流量を精度良く制御できる。

また、本発明によれば、研磨液供給装置として上記液供給装置のいずれかを用いたので、研磨テーブルの研磨面に供給された研磨液に性状変化を与えることがなく、被研磨基板の最適な研磨を実施することができる。

また、本発明によれば、供給チューブに液供給源から液を供給して充填した後、該供給チューブに気体圧力調節手段で圧力の調整された圧力気体を供給し、該気体の圧力により、該供給チューブ内の液を吐出し、絞り部のない配管を通して液供給場所に供給流量の制御された液を供給し、供給チューブ内の液面位置を連続的に測定し、該液の供給流量を測定するので、複雑な流量センサを用いることなく、液流量を測定できる。

以下、本発明の実施形態例を図面に基づいて説明する。本実施形態例ではＣＭＰ装置の研磨テーブルの研磨面に研磨液（砥液）を供給する液供給装置を例に説明する。図２は本発明に係る液供給装置の概略フローを示す図である。図２において、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３はそれぞれ液を収容する供給チューブ（筒状の圧力容器）であり、複数本（ここでは３本）縦（鉛直）に配置されている。供給チューブＴ１、Ｔ２、Ｔ３のそれぞれには上下部に開口が設けられ、上部開口にはそれぞれ配管Ｌ１−１、Ｌ１−２、Ｌ１−３の一端が接続され、下部開口にはそれぞれ配管Ｌ２−１、Ｌ２−２、Ｌ２−３の一端が接続されている。また、供給チューブＴ１、Ｔ２、Ｔ３のそれぞれには液面レベルを検知する液面センサＬＳ−１、ＬＳ−２、ＬＳ−３が設けられている。

配管Ｌ１−１にはＤＩＷ逆流阻止バルブＶ−Ｎ１、ソレノイドバルブＳＶ−１、電空レギュレータＲＥＧ−１が直列に接続されている。また、配管Ｌ１−２にはＤＩＷ逆流阻止バルブＶ−Ｎ２、ソレノイドバルブＳＶ−２、電空レギュレータＲＥＧ−２が直列に接続されている。また、配管Ｌ１−３にはＤＩＷ逆流阻止バルブＶ−Ｎ３、ソレノイドバルブＳＶ−３、電空レギュレータＲＥＧ−３が直列に接続されている。配管Ｌ１−１、Ｌ１−２、Ｌ１−３の他端は互いに接続され、窒素（Ｎ₂）ガス源１００に接続されている。電空レギュレータＲＥＧ−１、ＲＥＧ−２、ＲＥＧ−３はそれぞれ真空源１０１に接続されている。配管Ｌ１−１、Ｌ１−２、Ｌ１−３の供給チューブＴ１、Ｔ２、Ｔ３の上部開口に接続された一端部のそれぞれにはＤＩＷ供給バルブＶ−Ｗ１、Ｖ−Ｗ２、Ｖ−Ｗ３を介して配管Ｌ３−１、Ｌ３−２、Ｌ３−３の一端が接続され、該配管Ｌ３−１、Ｌ３−２、Ｌ３−３の他端はＤＩＷ（純水）供給源１０２に接続されている。

供給チューブＴ１、Ｔ２、Ｔ３の下部開口に接続された配管Ｌ２−１、Ｌ２−２、Ｌ２−３の一端部はそれぞれ研磨液充填バルブＶ−Ｐ１、Ｖ−Ｐ２、Ｖ−Ｐ３を介して研磨液供給源１０３に接続された研磨液充填配管Ｌ４に接続されている。また、該配管Ｌ２−１、Ｌ２−２、Ｌ２−３の一端部はそれぞれ研磨液供給バルブＶ−Ｓ１、Ｖ−Ｓ２、Ｖ−Ｓ３を介して研磨テーブル１０４の研磨面に研磨液を供給する研磨液供給配管Ｌ５に接続されている。また、該配管Ｌ２−１、Ｌ２−２、Ｌ２−３の一端のそれぞれは、排水バルブＶ−Ｄ１、Ｖ−Ｄ２、Ｖ−Ｄ３を介して排水配管Ｌ６に接続されている。ここで、配管Ｌ２−１、Ｌ２−２、Ｌ２−３、研磨液充填配管Ｌ４、及び研磨液供給配管Ｌ５には流量を制御するためのオリフィス等の絞り部はいっさい設けていない。

ソレノイドバルブＳＶ−１、ＳＶ−２、ＳＶ−３は供給チューブＴ１、Ｔ２、Ｔ３内を大気に開放したり、電空レギュレータＲＥＧ−１、ＲＥＧ−２、ＲＥＧ−３に接続したりするものである。供給チューブＴ１、Ｔ２、Ｔ３内に研磨液がない状態で、ソレノイドバルブＳＶ−１、ＳＶ−２、ＳＶ−３を大気側に操作し、ＤＩＷ逆流阻止バルブＶ−Ｎ１、Ｖ−Ｎ２、Ｖ−Ｎ３を開き、研磨液充填バルブＶ−Ｐ１、Ｖ−Ｐ２、Ｖ−Ｐ３を開くことにより、研磨液供給源１０３から研磨液が供給チューブＴ１、Ｔ２、Ｔ３内に充填される。各供給チューブＴ１、Ｔ２、Ｔ３内の研磨液の液面レベルは液面センサＬＳ−１、ＬＳ−２、ＬＳ−３で連続的に検出され、その検出信号はコントロール部１０５に伝送されており、コントロール部１０５は液面が所定の「高レベル」に達したら、研磨液充填バルブＶ−Ｐ１、Ｖ−Ｐ２、Ｖ−Ｐ３を閉じることにより、研磨液の供給は停止される。

供給チューブＴ１、Ｔ２、Ｔ３内に研磨液が充填された状態で電空レギュレータＲＥＧ−１、ＲＥＧ−２、ＲＥＧ−３を通して、供給チューブＴ１、Ｔ２、Ｔ３のそれぞれに窒素（Ｎ₂）ガス源１００から窒素ガスを供給することにより、各供給チューブＴ１、Ｔ２、Ｔ３内の研磨液が下部開口から配管Ｌ２−１、Ｌ２−２、Ｌ２−３に吐出され、研磨液供給バルブＶ−Ｓ１、Ｖ−Ｓ２、Ｖ−Ｓ３、及び研磨液供給配管Ｌ５を通して研磨テーブル１０４の研磨面（上面）に供給される。供給チューブＴ１、Ｔ２、Ｔ３から吐出される研磨液の流量を制御するために、電空レギュレータＲＥＧ−１、ＲＥＧ−２、ＲＥＧ−３は供給チューブＴ１、Ｔ２、Ｔ３に供給する窒素ガスのガス圧を制御する。即ち、供給チューブＴ１、Ｔ２、Ｔ３のそれぞれから吐出される研磨液の吐出流量を一定にするために、電空レギュレータＲＥＧ−１、ＲＥＧ−２、ＲＥＧ−３は供給チューブＴ１、Ｔ２、Ｔ３に供給する窒素ガスのガス圧を調節する。電空レギュレータＲＥＧ−１、ＲＥＧ−２、ＲＥＧ−３の応答性を向上させるためにそれぞれは真空源１０１に接続されている。

供給チューブＴ１、Ｔ２、Ｔ３のそれぞれの研磨液の有無、吐出される研磨液の流量は液面センサＬＳ−１、ＬＳ−２、ＬＳ−３で液面レベルを検知することで検知できる。即ち、供給チューブＴ１、Ｔ２、Ｔ３の横断面積は既知であるから液面レベルを検知することで、吐出し研磨流量を検知できる。この液面センサＬＳ−１、ＬＳ−２、ＬＳ−３としては、フロートを使用し、その位置に応じた信号を出力する渦電流式、超音波式等連続的に液面レベルを検出できるものであれば、使用できる。

供給チューブＴ１、Ｔ２、Ｔ３のそれぞれの研磨液が無くなった場合、ＤＩＷ逆流阻止バルブＶ−Ｎ１、Ｖ−Ｎ２、Ｖ−Ｎ３を閉じ、ＤＩＷ供給バルブＶ−Ｗ１、Ｖ−Ｗ２、Ｖ−Ｗ３とＤＩＷ排水バルブＶ−Ｄ１、Ｖ−Ｄ２、Ｖ−Ｄ３を開いて、供給チューブＴ１、Ｔ２、Ｔ３のそれぞれに洗浄液としてＤＩＷ（純水）を供給・排水することにより、供給チューブＴ１、Ｔ２、Ｔ３のそれぞれの内部を洗浄をする。洗浄した後、ＤＩＷ供給バルブＶ−Ｗ１、Ｖ−Ｗ２、Ｖ−Ｗ３を閉じ、ＤＩＷ逆流阻止バルブＶ−Ｎ１、Ｖ−Ｎ２、Ｖ−Ｎ３を開くことにより、供給チューブＴ１、Ｔ２、Ｔ３に窒素ガスを供給し、それぞれの内部の洗浄水を排出（パージ）する。

上記液供給装置の具体的動作は下記の順序で行う。
（１）先ず、供給チューブＴ１内に研磨液がなく、洗浄済みで、研磨液供給バルブＶ−Ｓ１が閉じ、排水バルブＶ−Ｄ１が閉じている場合、供給チューブＴ１内を研磨液で充填する。即ち、ＤＩＷ逆流阻止バルブＶ−Ｎ１を開き、ソレノイドバルブＳＶ−１を大気側に接続し、研磨液充填バルブＶ−Ｐ１を開くことにより、研磨液供給源１０３から研磨液が供給チューブＴ１内に供給され、該供給チューブＴ１内が研磨液で充填される。供給チューブＴ１内の液面レベルは液面センサＬＳ−１で検出され、該液面レベルが所定の「高レベル」に達すると、コントローラ部１０５は研磨液充填バルブＶ−Ｐ１を閉じて、研磨液の供給を停止し、研磨液の充填は終了する。

（２）供給チューブＴ１内の研磨液の吐出しを行う。即ち、ソレノイドバルブＳＶ−１を電空レギュレータＲＥＧ−１側に接続し、ＤＩＷ逆流阻止バルブＶ−Ｎ１と研磨液供給バルブＶ−Ｓ１を開き、電空レギュレータＲＥＧ−１を通して供給チューブＴ１内に窒素ガス源１００から研磨液の吐出流量が所定の設定値となるように、調整した窒素ガスを供給する。研磨液の吐出流量は液面センサＬＳ−１で液面レベルを連続的に検出し、その検出信号はコントロール部１０５に送られるから、該コントロール部１０５は研磨液の吐出流量が上記設定値に維持されるように、吐出流量検出値と設定値を比較しその差分に応じた信号を電空レギュレータＲＥＧ−１に送りフィードバック制御する。同時に供給チューブＴ２内に研磨液を充填する。即ち、ＤＩＷ逆流阻止バルブＶ−Ｎ２を開き、ソレノイドバルブＳＶ−２を大気側に接続し、研磨液充填バルブＶ−Ｐ２を開くことにより、研磨液供給源１０３からの研磨液を供給チューブＴ２内に供給し、液面センサＬＳ−２で供給チューブＴ２内の液面レベルを検出し、該液面レベルが所定の「高レベル」に達すると、コントローラ部１０５は研磨液充填バルブＶ−Ｐ２を閉じて充填は終了する。

（３）供給チューブＴ１の液面が「低レベル」となって研磨液の吐出終了、即ち、液面センサＬＳ−１が「低レベル」を検出し、ＤＩＷ逆流阻止バルブＶ−Ｎ１と研磨液供給バルブＶ−Ｓ１を閉じて吐出を終了する。同時に供給チューブＴ２内の研磨液の吐出しを開始する。即ち、ＤＩＷ逆流阻止バルブＶ−Ｎ２を開き、ソレノイドバルブＳＶ−２を電空レギュレータＲＥＧ−２側に接続し、研磨液供給バルブＶ−Ｓ２を開き、電空レギュレータＲＥＧ−２を通して供給チューブＴ２内に窒素ガス源１００から研磨液の吐出流量が所定の設定値となるように調整した窒素ガスを供給して研磨液の吐出しを開始する。同時に供給チューブＴ３内に研磨液を充填する。即ち、ＤＩＷ逆流阻止バルブＶ−Ｎ３を開き、ソレノイドバルブＳＶ−3を大気側に接続し、研磨液充填バルブＶ−Ｐ３を開く、研磨液供給源１０３から研磨液を供給チューブＴ３内に充填する。

（４）供給チューブＴ１内を洗浄する。即ち、ＤＩＷ逆流阻止バルブＶ−Ｎ１を閉じ、ＤＩＷ供給バルブＶ−Ｗ１と排水バルブＶ−Ｄ１を開いて、供給チューブＴ１内に所定の設定時間、洗浄液としてＤＩＷを供給・排水して、供給チューブＴ１内を洗浄する。

（５）上記所定の設定時間が経過して洗浄が終了したら、供給チューブＴ１内のＤＩＷのパージを行う。即ち、ＤＩＷ供給バルブＶ−Ｗ１を閉じ、ＤＩＷ逆流阻止バルブＶ−Ｎ１を所定の設定時間開いて、電空レギュレータＲＥＧ−１を通して洗浄液排出（パージ）に必要な流量の窒素ガスを供給チューブＴ１内に供給し、供給チューブＴ１内のＤＩＷを排出（パージ）する。該所定の設定時間が経過し、ＤＩＷの排出が終了したら、ＤＩＷ逆流阻止バルブＶ−Ｎ１と排水バルブＶ−Ｄ１を閉じる。

（６）供給チューブＴ２の液面が「低レベル」となって研磨液の吐出終了する。即ち、液面センサＬＳ−２が「低レベル」を検出し、ＤＩＷ逆流阻止バルブＶ−Ｎ２と研磨液供給バルブＶ−Ｓ２を閉じる。同時に供給チューブＴ３内の研磨液の吐出しを開始する。即ち、ＤＩＷ逆流阻止バルブＶ−Ｎ３を開き、ソレノイドバルブＳＶ−３を電空レギュレータＲＥＧ−３側に接続し、研磨液供給バルブＶ−Ｓ３を開き、電空レギュレータＲＥＧ−３を通して供給チューブＴ３内に窒素ガス源１００から研磨液の吐出流量が所定の設定値となるように、調整した窒素ガスを供給し研磨液の吐出しを開始する。同時に上記と同じ手順で供給チューブＴ１内に研磨液を充填する。

（７）以降、供給チューブＴ１、Ｔ２、Ｔ３の順番で、研磨液の充填、研磨液の吐出し、洗浄、洗浄液のパージを繰り返す。

上記研磨テーブルへの研磨液の供給に際して、上記のように配管Ｌ２−１、Ｌ２−２、Ｌ２−３、研磨液充填配管Ｌ４、及び研磨液供給配管Ｌ５には流量を制御するためのオリフィス等の絞り部はいっさい設けていないから、研磨液に含まれるスラリー等の粒子状物が付着して配管が詰まることなく、且つ供給する研磨液にストレスを加えることがないから、研磨液の性状に変化を与え、被研磨物の研磨に悪影響を与えることもない。

上記液供給装置の動作を要約すると下記の（ａ）乃至（ｄ）のようになる。
（ａ）供給チューブＴに研磨液等の液を充填し、該供給チューブＴ内に窒素ガス等の気体を供給し、その気体の圧力によって該供給チューブＴ内の液を圧送する。
（ｂ）上記気体の圧力は電空レギュレータＲＥＧによって所定の吐出流量になるようにコントロールする。
（ｃ）供給チューブＴ内の液面レベルは液面センサＬＳで連続的に測定することで液の吐出流量を検出し、コントロール部１０５で液吐出流量が一定流量になるように電空レギュレータＲＥＧをフィードバック制御する。
（ｄ）供給チューブＴを複数使用し、各供給チューブＴ間で連係して、液充填、液吐出し、洗浄を順番に繰り返すことで、連続的に一定流量の液を吐出すことができ、且つ液供給中に供給チューブＴ内を洗浄することができる。

図３は上記構成の液供給装置において、供給チューブＴがＴ１、Ｔ２、Ｔ３の３本の場合の作動チャートを示す図である。図において、矢印Ａは液充填を、矢印Ｂは液吐出しを、矢印Ｃは洗浄を、矢印Ｄは洗浄液のパージをそれぞれ示す。図３に示すように、周期ＳＴ１では供給チューブＴ１に液充填を行う。周期ＳＴ２では供給チューブＴ１から液吐出しを行い、供給チューブＴ２に液充填を行う。周期ＳＴ３では供給チューブＴ１の洗浄・洗浄液パージを行い、チューブＴ２から液吐出しを行い、供給チューブＴ３に液充填を行う。周期ＳＴ４では供給チューブＴ１に液充填を行い、供給チューブＴ２の洗浄・洗浄液パージを行い、供給チューブＴ３から液吐出しを行う。周期ＳＴ５では供給チューブＴ１から液吐出しを行い、供給チューブＴ２に液充填を行い、供給チューブＴ３の洗浄・洗浄液パージを行う。周期ＳＴ６では周期ＳＴ３と同様、供給チューブＴ１の洗浄・洗浄液パージを行い、チューブＴ２から液吐出しを行い、供給チューブＴ３に液充填を行う。周期ＳＴ７では周期ＳＴ４と同様、供給チューブＴ１に液充填を行い、供給チューブＴ２の洗浄・洗浄液パージを行い、供給チューブＴ３から液吐出しを行う。

図４は供給チューブＴがＴ１、Ｔ２の２本の場合の作動チャートを示す図である。図４において、図３と同様、矢印Ａは液充填を、矢印Ｂは液吐出しを、矢印Ｃは洗浄を、矢印Ｄは洗浄液のパージをそれぞれ示す。周期ＳＴ１では供給チューブＴ１に液充填を行う。周期ＳＴ２では供給チューブＴ１から液吐出しを行い、供給チューブＴ２に液充填を行う。周期ＳＴ３では供給チューブＴ１の洗浄・洗浄液パージ、液充填を行い、チューブＴ２から液吐出しを行う。周期ＳＴ４では供給チューブＴ１から液吐出しを行い、供給チューブＴ２の洗浄・洗浄液パージ、液充填を行う。周期ＳＴ５では周期ＳＴ３と同様、供給チューブＴ１の洗浄・洗浄液パージ、液充填を行い、チューブＴ２から液吐出しを行う。

供給チューブＴから吐出される液の吐出流量は、電空レギュレータＲＥＧを通して供給チューブＴに供給される窒素ガスの圧力に依存するから、液吐出流量を精度良く一定量とするには、電空レギュレータＲＥＧが窒素ガス圧を精度よく調節できなければならない。電空レギュレータＲＥＧとしては市販のものを使用することができる。

図５は電空レギュレータＲＥＧの一構成例を示す図である。図５において、１１はＯリング、１２はボトムバルブ、１３はボディ、１４はディスク、１５はダイアフラム、１６はバルブベース、１７は圧力センサ、１８はハウジング、１９は３方弁、２０をロッド、２１はトップバルブ、２２はＥ型止メ輪、２３はプレートカバー、２４は入力ポート、２５は出力ポートである。入力ポート２４を図２の窒素ガス源１００に接続し、出力ポート２５を配管Ｌ１に接続する。

上記構成の電空レギュレータＲＥＧにおいて、入力ポート２４を図２の窒素ガス源１００に接続し、出力ポート２５を配管Ｌ１に接続する。コントローラ部１０５から入力信号により、３方弁１９が作動し、入力ポート２４よりダイヤフラム１５の上側が加圧される。ダイヤフラム１５の上側が加圧されると、ボトムバルブ１２が開き、ダイアフラム１５の下側の圧（二次側圧）が上昇する。圧力センサ１７で、ダイアフラム１５の下側の圧力を測定し、ダイアフラム１５の上下の圧力が入力信号で設定された圧力で釣り合うように、３方弁１９の開閉にてダイアフラム１５の下側の圧（二次側圧）を調節して、供給チューブＴに供給する窒素ガス圧を調整する。

次に、上記構成の液供給装置を研磨液供給装置として備えたＣＭＰ装置を説明する。図６はＣＭＰ装置の全体構成を示す平面図である。ＣＭＰ装置は、矩形状のハウジング３１を備えており、該ハウジング３１の内部は隔壁３２、３３、３４によってロード／アンロード部４０と研磨部５０と洗浄部６０とに区画されている。これらのロード／アンロード部４０、研磨部５０、及び洗浄部６０は、それぞれ独立に組み立てられ、独立に排気されるものである。

ロード／アンロード部４０は、多数の半導体ウエハをストックするウエハカセットを載置する２つ以上（図では３つ）のフロントロード部４１を備えている。これらのフロントロード部４１は、ＣＭＰ装置の幅方向（長手方向と垂直な方向）に隣接して配列されている。フロントロード部４１には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ボッド、又はＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）を搭載することができる。ここで、ＳＭＩＦ、ＦＯＵＰは、内部にウエハカセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。

また、ロード／アンロード部４０には、フロントロード部４１の並びに沿って走行機構４２が敷設されており、この走行機構４２上にウエハカセットの配列方向に沿って移動可能な第１搬送機構としての第１搬送ロボット４３が設置されている。第１搬送ロボット４３は走行機構４２を移動することによってフロントロード部４１に搭載されたウエハカセットにアクセスできるようになっている。この第１搬送ロボット４３は上下に２つのハンドを備えており、例えば、上側のハンドをウエハカセットに半導体ウエハを戻すときに使用し、下側のハンドを研磨前の半導体ウエハを搬送するときに使用して、上下のハンドを使い分けることができるようになっている。

研磨部５０は、半導体ウエハの研磨が行われる領域であり、第１研磨ユニット５１−１と第２研磨ユニット５１−２とを内部に有する第１研磨部５１と、第３研磨ユニット５２−１と第４研磨ユニット５２−２とを内部に有する第２研磨部５２とを備えているこれらの第１研磨ユニット５１−１、第２研磨ユニット５１−２、第３研磨ユニット５２−１、及び第４研磨ユニット５２−２は装置の長手方向に沿って配列されている。

図６に示すように、第１研磨ユニット５１−１は、研磨面を有する研磨テーブル５３Ａと、半導体ウエハを保持し且つ半導体ウエハを研磨テーブル５３Ａに対して押圧しながら研磨するための基板保持機構としてのトップリング５４Ａと、研磨テーブル５３Ａに研磨液やドレッシング液（例えば、純水）を供給する研磨液供給ノズル５５Ａと、研磨テーブル５３Ａのドレッシングを行うドレッサ５６Ａと、液体（例えば純水）と気体（例えば窒素ガス）の混合流体を霧状にして１又は複数のノズルから研磨テーブル５３Ａの研磨面に噴射するアトマイザ５７Ａとを備えている。

また、同様に、第２研磨ユニット５１−２は、研磨テーブル５３Ｂと、トップリング５４Ｂと、研磨液供給ノズル５５Ｂと、ドレッサ５６Ｂと、アトマイザ５７Ｂとを備えており、第３研磨ユニット５２−１は、研磨テーブル５３Ｃと、トップリング５４Ｃと、研磨液供給ノズル５５Ｃと、ドレッサ５６Ｃと、アトマイザ５７Ｃとを備えており、第４研磨ユニット５２−２は、研磨テーブル５３Ｄと、トップリング５４Ｄと、研磨液供給ノズル５５Ｄと、ドレッサ５６Ｄと、アトマイザ５７Ｄとを備えている。上記研磨液供給ノズル５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃ、５５Ｄはそれぞれ図２に示す液供給装置の研磨液供給配管Ｌ５に接続されている。

第１研磨部５１の第１研磨ユニット５１−１及び第２研磨ユニット５１−２と洗浄部６０との間には、長手方向に沿った４つの搬送位置（ロード／アンロード部４０側から順番に第１搬送位置ＴＰ１、第２搬送位置ＴＰ２、第３搬送位置ＴＰ３、第４搬送位置ＴＰ４とする）の間でウエハを搬送する第２（直動）搬送機構としての第１リニアトランスポータ７１が配置されている。この第１リニアトランスポータ７１の第１搬送位置ＴＰ１の上方には、ロード／アンロード部４０の第１搬送ロボット４３から受け取ったウエハを反転する反転機７２が配置されており、その下方には上下に昇降可能なリフタ７３が配置されている。

また、第２搬送位置ＴＰ２の下方には上下に昇降可能なプッシャ７４が、第３搬送位置ＴＰ３の下方には上下に昇降可能なプッシャ７５が、第４搬送位置ＴＰ４の下方には上下に昇降可能なリフタ７６がそれぞれ配置されている。

また、第２研磨部５２には、第１リニアトランスポータ７１に隣接して、長手方向に沿った３つの搬送位置（ロード／アンロード部４０側から順番に第５搬送位置ＴＰ５、第６搬送位置ＴＰ６、第７搬送位置ＴＰ７とする）の間で半導体ウエハを搬送する第２（直動）搬送機構としての第２リニアトランスポータ７７が配置されている。この第２リニアトランスポータ７７の第５搬送位置ＴＰ５の下方には上下に昇降可能なリフタ７８が、第６搬送位置ＴＰ６の下方には上下に昇降可能なプッシャ８０が、第７搬送位置ＴＰ７の下方には上下に昇降可能なプッシャ８１がそれぞれ配置されている。

洗浄部６０は、研磨後の半導体ウエハを洗浄する領域であり、第２搬送ロボット６１と、該第２搬送ロボット６１から受け取った半導体ウエハを反転する反転機６８と、研磨後の半導体ウエハを洗浄する４つの洗浄機６４〜６７と、反転機６８及び洗浄機６４〜６７の間でウエハを搬送する第３搬送機構としての搬送ユニット６２とを備えている。これらの第２搬送ロボット６１、反転機６８、及び洗浄機６４〜６７は、長手方向に沿って直列に配置されている。また、これらの洗浄機６４〜６７の上部には、クリーンエアフィルタを有するフィルタファンユニット（図示せず）が設けられており、このフィルタファンユニットによりパーティクルが除去されたクリーンエアが常時下方に向かって吹き出している。また、洗浄部６０の内部は、研磨部５０からのパーティクルの流入を防止するために研磨部５０よりも高い圧力に常時維持されている。

次に、上記構成のＣＭＰ装置おいて、半導体ウエハを研磨する処理について説明する。半導体ウエハをシリーズ処理する場合には、半導体ウエハは、フロントロード部４０のウエハカセットから第１搬送ロボット４３の上側ハンドで取り出され、反転機７２に渡され反転される。該反転された半導体ウエハは第１リニアトランスポータ７１の第１搬送位置でリフタ７３により第１リニアトランスポータ７１に渡され、第２搬送位置ＴＰ２に移送され、該第２搬送位置ＴＰ２でプッシャ７４に渡され、ここでトップリング５４Ａに渡され、該トップリング５４Ａで研磨テーブル５３Ａの研磨面に押圧され、研磨される。

研磨された半導体ウエハはトップリング５４Ａから第２搬送位置ＴＰ２でプッシャ７４に渡され、ここで第１リニアトランスポータ７１に渡され、第３搬送位置ＴＰ３に移送され、プッシャ７５に渡され、ここでトップリング５４Ｂに渡され、該トップリング５４Ｂで研磨テーブル５３Ｂの研磨面に押圧され、研磨される。該研磨された半導体ウエハは第３搬送位置ＴＰ３でプッシャ７５により第１リニアトランスポータ７１に渡され、第４搬送位置ＴＰ４に移送され、ここでリフタ７６により第２搬送ロボット６１に渡され、該第２搬送ロボット６１から第５搬送位置ＴＰ５にあるリフタ７８に渡され、該リフタ７８より第２リニアトランスポータ７７に渡され、第６搬送位置ＴＰ６に移送され、ここでプッシャ８０によりトップリング５４Ｃに渡され、該トップリング５４Ｃで研磨テーブル５３Ｃの研磨面に押圧され、研磨される。

研磨された半導体ウエハはトップリング５４Ｃから第６搬送位置ＴＰ６でプッシャ８０により第２リニアトランスポータ７７に渡され、第７搬送位置ＴＰ７に移送され、ここでプッッシャ８１でトップリング５４Ｄに渡され、該プッシャ８０で研磨テーブル５３Ｄの研磨面に押圧され、研磨される。研磨された半導体ウエハは第７搬送位置ＴＰ７でトップリング５４Ｄからプッシャ８１に渡され、該プッシャ８１から第２リニアトランスポータ７７に渡され、第５搬送位置ＴＰ５に移送され、リフタ７８により第２搬送ロボット６１に渡される。該第２搬送ロボット６１から反転機６８に渡され反転され、搬送ユニット６２のチャッキングユニットに渡される。半導体ウエハは、チャッキングユニット、１次洗浄機６４、チャッキングユニット、２次洗浄機６５、チャッキングユニット、３次洗浄機６６、チャッキングユニット、４次洗浄機６７と移送され、洗浄される。続いて第１搬送ロボット４３の上側ハンドでフロントロード部４１のウエハカセットに収容される。

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のない何れの形状・構造・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。例えば、上記実施形態例ではＣＭＰ装置の研磨テーブルの研磨面に研磨液を供給する研磨液供給装置に本発明に係る液供給装置を用いる例を示したが、これに限定されるわけでなく、液に含まれる成分により配管が詰まるおそれがなく、且つ液の性状変化がない液供給装置として広い分野での使用が考えられる。

従来の液供給装置の構成例を示す図である。 本発明に係る液供給装置の概略構成例を示す図である。 本発明に係る液供給装置の供給チューブが３本の場合の作動チャートを示す図である。 本発明に係る液供給装置の供給チューブが２本の場合の作動チャートを示す図である。 電空レギュレータの構成例を示す図である。 本発明に係る基板研磨装置の平面構成例を示す図である。

符号の説明

Ｔ 供給チューブ
ＲＥＧ 電空レギュレータ
ＳＶ ソレノイドバルブ
ＬＳ 液面センサ
Ｖ−Ｎ ＤＩＷ逆流阻止バルブ
Ｖ−Ｗ ＤＩＷ供給バルブ
Ｖ−Ｐ 研磨液充填バルブ
Ｖ−Ｓ 研磨液供給バルブ
Ｖ−Ｄ 排水バルブ
Ｌ１ 配管
Ｌ２ 配管
Ｌ３ 配管
Ｌ４ 研磨液充填配管
Ｌ５ 研磨液供給配管
Ｌ６ 排水配管
１１ Ｏリング
１２ ボトムバルブ
１３ ボディ
１４ ディスク
１５ ダイヤフラム
１６ バルブベース
１７ 圧力センサ
１８ ハウジング
１９ ３方弁
２０ ロッド
２１ トップバルブ
２２ Ｅ型止メ輪
２３ プレートカバー
２４ 入力ポート
２５ 出力ポート
３１ ハウジング
３２ 隔壁
３３ 隔壁
３４ 隔壁
４０ ロード／アンロード部
４１ フロントロード部
４２ 走行機構
４３ 第１搬送ロボット
５０ 研磨部
５１ 第１研磨部
５２ 第２研磨部
５３Ａ 研磨テーブル
５３Ｂ 研磨テーブル
５３Ｃ 研磨テーブル
５３Ｄ 研磨テーブル
５４Ａ トップリング
５５Ａ 研磨液供給ノズル
５５Ｂ 研磨液供給ノズル
５５Ｃ 研磨液供給ノズル
５５Ｄ 研磨液供給ノズル
５６Ａ ドレッサ
５６Ｂ ドレッサ
５６Ｃ ドレッサ
５６Ｄ ドレッサ
５７Ａ アトマイザ
５７Ｂ アトマイザ
５７Ｃ アトマイザ
５７Ｄ アトマイザ
６０ 洗浄部
６１ 第２搬送ロボット
６２ 搬送ユニット
６４ 洗浄機
６５ 洗浄機
６６ 洗浄機
６７ 洗浄機
７１ 第１リニアトランスポータ
７２ 反転機
７３ リフタ
７４ プッシャ
７５ プッシャ
７６ リフタ
７７ 第２リニアトランスポータ
７８ リフタ
８０ プッシャ
８１ プッシャ

Claims (8)

1. 液供給源から所定の液供給場所に所定流量の液を供給する液供給方法において、
   前記液供給源からの液を収容する鉛直に配置した供給チューブと、
   前記供給チューブに気体源から圧力気体を供給する圧力気体供給手段と、
   前記供給チューブ内に供給される圧力気体の圧力を調整する気体圧力調節手段と、
   前記液供給源から前記供給チューブ及び前記液供給場所への供給口まで流量制御のための絞り部のない配管とを設け、
   前記供給チューブに前記液供給源から液を供給して充填した後、該供給チューブに前記気体圧力調節手段で圧力の調整された圧力気体を前記圧力気体供給手段で供給し、該気体の圧力により、該供給チューブ内の液を吐出し、前記絞り部のない配管を通して前記液供給場所に供給流量の制御された液を供給することを特徴とする液供給方法。
2. 請求項１に記載の液供給方法において、
   前記供給チューブは複数個であり、各供給チューブ間で連係して液の充填・吐出しを繰り返すことにより、前記液供給場所に連続的に所定流量の液を供給することを特徴とする液供給方法。
3. 液供給源から所定の液供給場所に所定流量の液を供給する液供給装置において、
   前記液供給源からの液を収容する鉛直に配置した供給チューブと、
   前記供給チューブに気体源から圧力気体を供給する圧力気体供給手段と、
   前記供給チューブ内に供給される圧力気体の圧力を調整する気体圧力調節手段と、
   前記液供給源から前記供給チューブ及び前記液供給場所への供給口まで流量制御のための絞り部のない配管とを設け、
   前記供給チューブに液を充填した後、該供給チューブに前記気体圧力調節手段で圧力の調整された圧力気体を前記圧力気体供給手段で供給することにより、前記絞り部のない配管を通して前記液供給場所に供給流量が制御された液を供給することを特徴とする液供給装置。
4. 請求項３に記載の液供給装置において、
   前記供給チューブを複数個備え、各供給チューブ間で連係して液の充填・吐出しを繰り返すことにより、前記液供給場所に連続的に所定流量の液を供給することを特徴とする液供給装置。
5. 請求項４に記載の液供給装置において、
   前記供給チューブ内に洗浄液を供給して洗浄する洗浄手段を設け、前記連続的液の供給中液の吐出終了した供給チューブ内を順次洗浄することを特徴とする液供給装置。
6. 請求項３に記載の液供給装置において、
   前記供給チューブ内に気体源からの気体をその圧力を調整して前記供給チューブに供給する気体圧力調節手段を設けると共に、前記供給チューブ内の液面位置を連続的に測定して供給液流量を検出する流量検出手段を設け、該流量検出手段の出力で前記気体圧力調節手段を制御して前記液の供給量を制御することを特徴とする液供給装置。
7. 研磨テーブル、研磨液供給装置を備え、該研磨テーブルの研磨面に基板保持機構で保持した被研磨基板を押圧すると共に、該研磨面に前記研磨液供給装置からの研磨液を供給し、該研磨面と被研磨基板の相対的運動により、該被研磨基板を研磨する基板研磨装置において、
   前記研磨液供給装置として請求項３乃至６のいずれか１項に記載の液供給装置を用いたことを特徴とする基板研磨装置。
8. 液供給源からの液を収容する鉛直に配置した供給チューブと、
   前記供給チューブに気体源から圧力気体を供給する圧力気体供給手段と、
   前記供給チューブ内に供給される圧力気体の圧力を調整する気体圧力調節手段と、
   前記液供給源から前記供給チューブ及び液供給場所への供給口まで流量制御のための絞り部のない配管とを設け、
   前記供給チューブに液供給源から液を供給して充填した後、該供給チューブに前記気体圧力調節手段で圧力の調整された圧力気体を供給し、該気体の圧力により、該供給チューブ内の液を吐出し、前記絞り部のない配管を通して前記液供給場所に供給流量の制御された液を供給し、
   前記供給チューブ内の液面位置を連続的に測定し、該液の供給流量を測定することを特徴とする液供給流量測定方法。

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