KR100428787B1 - 슬러리 저장 유니트 및 사용점에서의 혼합 유니트를 갖는슬러리 공급장치 - Google Patents

슬러리 저장 유니트 및 사용점에서의 혼합 유니트를 갖는슬러리 공급장치 Download PDF

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Abstract

고침전 성질을 갖는 슬러리를 공급하는 장치(apparatus of supplying slurry having high precipitation property)을 제공한다. 이 장치는 슬러리 바틀 내의 슬러리의 전량을 임시로 저장하고 자체순환시키는 슬러리 저장부와, 슬러리 저장부 내의 슬러리의 일부를 희석용액과 혼합/저장시킴과 아울러 자체순환시키는 기능을 갖는 혼합부와, 혼합부 내의 희석된 슬러리를 지속적으로 순환시키는 공급부와, 첨가제를 지속적으로 순환시키는 첨가제 저장부와, 공급부 내의 희석된 슬러리를 첨가제 저장부 내의 첨가제와 혼합시키어 연마장비로 전송시키는 적어도 하나의 사용점 혼합 유니트(mixing unit at a point of use)를 구비한다. 사용점 혼합 유니트는 연마장비에 인접하도록 설치한다.

Description

슬러리 저장 유니트 및 사용점에서의 혼합 유니트를 갖는 슬러리 공급장치{Slurry supply appratus having a mixing unit at a point of use and a slurry storage unit}
본 발명은 반도체소자의 제조에 사용되는 장치(apparatus)에 관한 것으로, 특히 평탄화 공정에 사용되는 화학기계적 연마 장비(CMP machine)에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급장치에 관한 것이다.
반도체소자의 집적도가 증가함에따라 평탄화 공정은 점점 중요해지고 있다. 이러한 평탄화 공정은 주로 화학기계적 연마 장비를 사용하여 실시된다. 상기 화학기계적 연마 장비는 화학기계적 연마 저지막(CMP stopping layer) 역할을 하는 하부층(underlying layer)에 대한 연마 선택비(polishing selectivity)를 갖는 슬러리를 사용한다. 지금까지, 상기 슬러리로서 실리카 슬러리(silica-based slurry; SiO2-based slurry)가 널리 사용되어 왔다.
상기 실리카 슬러리를 화학기계적 연마 장비에 공급하기 위한 종래의 슬러리 공급장치(apparatus)는 탈이온수 및 슬러리 바틀 내에 저장된 슬러리 원액(undiluted slurry)을 소정의 비율로 혼합시키어 상기 슬러리 원액을 희석시키는 혼합탱크를 포함한다. 상기 혼합탱크는 그 측벽으로부터 분기된 센서가지(sensor tree)를 구비한다. 또한, 혼합탱크는 상기 센서가지의 외벽에 부착된 슬러리 원액 수위 감지기(undiluted slurry level sensor) 및 탈이온수 수위 감지기(de-ionized water level sensor)를 구비한다. 상기 슬러리 원액 수위 감지기 및 상기 탈이온수 수위 감지기는 서로 다른 높이에 설치된다. 따라서, 상기 슬러리 원액 수위 감지기 및 상기 탈이온수 수위 감지기의 높이들을 적절히 조절하므로써 상기 희석된 슬러리의 혼합비율을 조절할 수 있다. 예를 들면, 상기 슬러리 원액 수위 감지기가 상기 혼합탱크의 제1 높이에 설치되고 상기 탈이온수 수위 감지기가 상기 제1 높이보다 높은 제2 높이에 설치되는 경우에, 상기 슬러리 원액은 상기 혼합탱크의 상기 제1 높이에 도달할 때까지 채워진 다음, 상기 탈이온수가 상기 제2 높이에 도달할 때까지 채워진다. 따라서, 상기 제1 및 제2 높이들을 적절히 조절함으로써 상기 슬러리 원액 및 상기 탈이온수의 혼합비를 조절할 수 있다.
이에 더하여, 상기 종래의 슬러리 공급장치는 상기 혼합탱크 내의 희석된 슬러리(diluted slurry)를 저장하는 공급탱크를 포함한다. 상기 공급탱크 내의 희석된 슬러리는 순환 루프라인을 통하여 자체적으로 순환된다. 상기 순환 루프라인으로부터 적어도 하나의 희석된 슬러리 공급배관이 분기된다. 따라서, 희석된 슬러리 공급배관을 통하여 화학기계적 연마 장치의 연마 패드 상에 희석된 슬러리가 공급된다.
상기 실리카 슬러리는 주로 실리콘 산화막을 평탄화시키는 공정에 사용된다. 이때, 화학기계적 연마 저지막으로는 실리콘 질화막이 널리 사용된다. 그러나, 고집적 반도체소자의 제조에 있어서, 상기 실리카 슬러리를 사용하는 반도체소자의 제조 공정에 한계가 있다. 예를 들면, 트렌치 소자분리 공정에 있어서, 실리콘 질화막에 대하여 선택비를 갖는 실리카 슬러리를 사용하여 트렌치 영역의 내부를 채우는 실리콘 산화막을 평탄화시킬지라도, 활성영역 상에 형성된 패드 질화막 또한 연마된다. 따라서, 트렌치 소자분리 공정의 신뢰성을 증대시키기(enhance) 위해서는 상기 패드 질화막의 초기 두께를 증가시키는 것이 요구된다. 그러나, 반도체소자의 집적도가 증가함에 따라 트렌치 소자분리 영역의 폭이 감소된다. 따라서, 상기 패드질화막의 초기 두께를 증가시키면, 상기 소자분리 영역 내에 보이드 없이 절연체막을 채우기가 더욱 어렵다.
또한, 상기 패드질화막의 초기 두께를 증가시키는 경우에는, 후속공정에서상기 패드질화막을 제거하기 위한 식각공정시 과잉 식각이 요구된다. 상기 패드 질화막에 대한 과잉식각 공정은 상기 트렌치 영역 내에 형성된 소자분리막의 가장자리에 리세스된 영역의 형성을 유발시킨다. 이러한 리세스된 영역은 상기 활성영역에 형성되는 모스 트랜지스터의 전기적 특성을 저하시킨다. 즉, 모스 트랜지스터의 역협폭 효과(inverse narrow width effect)에 기인하여 써브 쓰레숄드 영역(subthreshold region)에서의 채널 누설전류가 증가한다.
결과적으로, 고집적 반도체소자의 트렌치 소자분리 영역을 형성하기 위해서는 상기 패드 질화막의 초기 두께를 감소시켜야 한다. 이 경우에, 상기 화학기계적 연마 공정의 균일성이 반도체기판의 전체에 걸쳐서 빈약하면, 잔존하는 패드 질화막의 두께 균일도가 현저히 저하되거나 패드 질화막이 국부적으로 제거될 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 최근에 상기 실리카 슬러리보다 높은 연마 선택비를 갖는 세리아 슬러리(ceria-based slurry; CeO2-based slurry)가 화학기계적 연마 공정에 사용되고 있다. 이러한 세리아 슬러리는 세리아 슬러리의 원액(undiluted solution), 탈이온수(de-ionized water) 및 첨가제(additive)의 혼합용액(mixture)이다. 그러나, 상기 세리아 슬러리 내의 세리아 입자(ceria particle)는 상기 실리카 슬러리 내의 실리카 입자보다 더 높은 비중(specific gravity)을 갖는다. 따라서, 상기 세리아 슬러리를 슬러리 공급장치를 통하여 화학기계적 연마 장비의 연마패드 상에 공급하는 동안, 상기 세리아 슬러리 내의 슬러리 입자들, 즉 연마 입자들이 상기 슬러리 공급장치의 공급배관 이나 순환배관 내에 침전(precipitation)되거나 응고(solidification)되기가 쉽다. 이러한 침전된세리아 입자들은 불규칙적으로 배출되어 화학기계적 연마 공정의 균일도를 저하시킨다. 결과적으로, 상기 화학기계적 연마 장비의 연마패드(polishing pad) 상에 균일한 농도 및 균일한 혼합비를 갖는 세리아 슬러리를 공급하기가 어렵다. 이에 따라, 균일하고 안정적이고 신뢰성 있는 화학기계적 연마 공정을 실시하기가 어렵다.
한편, 구리막 또는 텅스텐막을 화학기계적 연마공정으로 평탄화시키기 위해서는 알루미나 슬러리(alumina-based slurry; Al2O3-based slurry)가 널리 사용된다. 이러한 알루미나 슬러리 또한 상기 실리카 슬러리보다 높은 침전특성을 갖는다. 따라서, 상기 세리아 슬러리 또는 상기 알루미나 슬러리와 같은 고침전 특성을 갖는 슬러리를 안정적으로 공급하기 위해서는 새로운 슬러리 공급장치가 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 균일하고 안정적이고 신뢰성 있는 화학기계적 연마 공정에 적합한 슬러리 공급장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 슬러리 공급장치의 개략도이다.
도 2는 도 1에 보여진 슬러리 저장 유니트, 혼합 유니트, 공급 유니트 또는 첨가제 저장 유니트를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 도 1에 보여진 각 필터 유니트(filter unit)를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 도 1에 보여진 사용점에서의 혼합 유니트(mixing unit at a point of use)를 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 도 1의 사용점 혼합 유니트에서 만들어진 혼합된 슬러리의 특성을 시간에 따라 도시한 그래프이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 슬러리 공급장치를 제공한다. 이 장치는 슬러리 원액(undiluted slurry)을 임시로(temporarily) 저장하는 슬러리 저장부(slurry storage portion) 및 상기 슬러리 저장부 내의 슬러리를 희석용액(diluting solution)으로 희석시키는 혼합부(mixing portion)를 구비한다. 상기 슬러리 저장부는 상기 슬러리 저장부 내의 슬러리를 자체순환시키는(self-circulating) 기능을 갖는다. 이와 마찬가지로, 상기 혼합부는 상기 혼합부 내의 희석된 슬러리를 자체순환시키는 기능을 갖는다. 상기 혼합부 내의 희석된 슬러리는 공급부(supply portion)로 전송된다. 상기 공급부는 제1 순환 루프라인(circulation loop line)을 갖는다. 상기 공급부 내의 희석된 슬러리는 상기 제1 순환 루프라인을 통하여 순환된다.
한편, 본 발명에 따른 슬러리 공급장치는 첨가제(additive)를 저장하는 첨가제 저장부(additive storage portion)를 구비한다. 상기 첨가제 저장부는 상기 공급부 처럼 제2 순환 루프라인를 갖는다. 상기 첨가제 저장부 내의 첨가제는 상기 제2 순환 루프라인을 통하여 순환된다. 상기 제1 순환 루프라인을 통하여 순환되는 희석된 슬러리 및 상기 제2 순환 루프라인을 통하여 순환되는 첨가제는 적어도 하나의 사용점 혼합 유니트(mixing unit at a point of use; P.O.U. mixing umit)에 의해 원하는 부피비율(desired volume ratio)로 혼합된다. 상기 사용점 혼합 유니트에 의해 혼합된 슬러리(mixed slurry)는 노즐을 통하여 화학기계적 연마장비(CMP machine)의 연마 패드 상으로 투여된다(dispensed).
상기 슬러리 저장부, 상기 혼합부, 상기 공급부 및 상기 첨가제 저장부의 동작은 주 제어 유니트(main control unit)에 의해 제어되고, 상기 적어도 하나의 사용점 혼합 유니트는 부 제어 유니트(sub control unit)에 의해 제어된다. 상기 부 제어 유니트는 적어도 하나의 화학기계적 연마 장비로부터 출력되는 슬러리 공급신호를 입력신호로 채택하여 상기 적어도 하나의 사용점 혼합 유니트를 제어하는 제어신호들을 출력시킨다.
본 발명의 일 양태(aspect)에 따르면, 상기 슬러리 저장부는 상기 슬러리 원액을 임시로 저장하는 슬러리 저장 유니트, 상기 슬러리 저장 유니트의 외부에 설치되어 상기 슬러리 저장 유니트 내의 슬러리를 자체순환시키는 경로(path)를 제공하는 슬러리 순환 루프라인, 상기 슬러리 순환 루프라인의 소정영역에 설치된 펌프 및 상기 슬러리 순환 루프라인 내로 슬러리를 제공하는 슬러리 배관(slurry conduit)을 포함한다. 여기서, 상기 슬러리 순환 루프라인의 유입구(inlet)는 상기 슬러리 저장 유니트의 배출구와 접속되고, 상기 슬러리 순환 루프라인의 배출구(outlet)는 상기 슬러리 저장 유니트의 내부에 위치한다. 또한, 상기 슬러리 배관의 유입구(inlet)는 슬러리 원액이 저장된 슬러리 바틀의 배출구와 접속되고, 상기 슬러리 배관의 배출구(outlet)는 상기 슬러리 저장 유니트의 배출구 및 상기 펌프 사이의 상기 슬러리 순환 루프라인의 소정영역과 접속된다.
이에 더하여, 상기 슬러리 배관의 소정영역에는 제1 슬러리 밸브가 설치되고, 상기 슬러리 저장 유니트의 배출구 및 상기 슬러리 배관의 배출구 사이의 상기 슬러리 순환 루프라인의 소정영역에는 제2 슬러리 밸브가 설치된다. 따라서, 상기 펌프가 동작하는 동안 상기 제1 슬러리 밸브를 열고 상기 제2 슬러리 밸브를 닫으면, 상기 슬러리 바틀 내의 슬러리 원액은 상기 슬러리 배관 및 상기 슬러리 순환 루프라인을 통하여 상기 슬러리 저장 유니트 내로 전송된다. 또한, 상기 펌프가 동작하는 동안 상기 제1 슬러리 밸브를 닫고 상기 제2 슬러리 밸브를 열면, 상기 슬러리 저장 유니트 내의 슬러리는 상기 슬러리 순환 루프라인을 통하여 자체적으로 순환된다.
더 나아가서, 상기 슬러리 저장 유니트는 상기 슬러리 순환 루프라인으로부터 배출되는 슬러리를 저장하는 슬러리 저장탱크, 상기 슬러리 저장 탱크 내의 슬러리를 휘젓는(agitating) 혼합장치(stirring device) 및 상기 슬러리 저장 탱크 내의 슬러리의 양을 측정하는 슬러리 센서를 포함한다. 이에 따라, 상기 혼합장치가 동작하고 상기 슬러리 저장 유니트 내의 슬러리가 순환되는 경우에, 상기 슬러리 내의 연마입자들이 침전(precipitation)되거나 응고(solidification)되는 것을 방지할 수 있다. 결과적으로, 오랜 시간이 경과할지라도, 상기 슬러리 원액의 농도를 균일하게 유지시킬 수 있다. 이에 더하여, 상기 슬러리 저장 탱크 내의 슬러리의 양은 상기 슬러리 센서에 의해 측정된다. 상기 주 제어 유니트는 상기 슬러리 센서에 의해 측정된 슬러리의 양을 모니터한다.
또한, 상기 혼합부는 상기 슬러리 순환 루프라인의 소정영역으로부터 분기된(branched) 슬러리 공급배관(supply conduit), 상기 슬러리 공급배관으로부터 배출되는 슬러리를 저장 및 희석시키는(diluting) 혼합 유니트(mixing unit), 상기 슬러리 공급배관의 소정영역에 설치된 슬러리 공급밸브, 상기 혼합 유니트의 외부에 설치된 희석된 슬러리 순환 루프라인(diluted slurry circulation loop line), 상기 희석된 슬러리 순환 루프라인의 소정영역에 설치된 펌프, 상기 혼합 유니트 내에 희석용액(diluting solution)을 공급하는 희석용액 공급배관 및 상기 희석용액 공급배관에 설치된 희석용액 밸브(diluting solution valve)를 포함한다. 여기서, 상기 혼합 유니트는 앞서 설명한 상기 슬러리 저장 유니트와 동일한 모양(configuration)을 갖는다. 따라서, 상기 혼합 유니트 내의 희석된 슬러리는 상기 펌프에 의해 자체순환(self-circulation)된다. 또한, 상기 혼합 유니트 내부에 설치된 혼합장치(stirring device)에 의해 상기 혼합 유니트 내에 저장된 희석된 슬러리 내의 연마입자들이 침전되거나 응고되는 것을 방지할 수 있다.
상기 슬러리 공급밸브 및 상기 희석용액 밸브는 상기 주 제어 유니트에 의해 제어된다. 즉, 상기 주 제어 유니트는 상기 혼합 유니트 내로 공급되는 슬러리 및 희석용액의 혼합비를 적절히 조절한다.
계속해서, 상기 공급부는 상기 희석된 슬러리 순환 루프라인의 소정영역으로부터 분기된 희석된 슬러리 공급배관(diluted slurry supply conduit), 상기 희석된 슬러리 공급배관의 소정영역에 설치된 희석된 슬러리 공급밸브, 상기 희석된 슬러리 공급배관으로부터 배출되는 희석된 슬러리를 저장하는 공급 유니트, 상기 공급 유니트의 배출구 및 상기 적어도 하나의 사용점 혼합 유니트 사이의 상기 제1 순환 루프라인에 설치된 펌프를 포함한다. 여기서, 상기 공급 유니트 또한 앞서 설명한 슬러리 저장 유니트와 동일한 모양(configuration)을 갖는다. 여기서, 상기 희석된 슬러리 공급밸브는 상기 주 제어 유니트에 의해 조절된다. 즉, 상기 공급 유니트 내의 희석된 슬러리의 양이 미리 정해진 하한값(low limit value)보다 작은 경우에는, 상기 희석된 슬러리 공급밸브가 열린다. 이에 따라, 상기 혼합부 내의 희석된 슬러리가 상기 공급부로 공급된다. 이와 비슷하게, 상기 공급 유니트 내의 희석된 슬러리의 양이 미리 정해진 상한값(upper limit value)에 도달하는 경우에는, 상기 희석된 슬러리 공급밸브가 닫힌다. 따라서, 상기 혼합부 내의 희석된 슬러리는 더 이상 상기 공급부로 공급되지 않는다.
상기 첨가제 저장부는 첨가제를 저장하는 첨가제 저장 유니트, 상기 첨가제저장 유니트 내로 첨가제를 공급하는 첨가제 공급배관, 상기 첨가제 공급배관에 설치된 첨가제 펌프, 및 상기 첨가제 저장 유니트의 배출구 및 상기 적어도 하나의 사용점 혼합 유니트 사이의 상기 제2 순환 루프라인에 설치된 펌프를 포함한다. 여기서, 상기 첨가제 저장 유니트 또한 상기 혼합장치를 제외하고는 앞서 설명한 슬러리 저장 유니트와 동일한 모양(configuration)을 갖는다. 여기서, 상기 첨가제 펌프는 상기 주 제어 유니트에 의해 조절된다. 즉, 상기 첨가제 저장 유니트 내의 첨가제의 양이 미리 정해진 하한값(low limit value)보다 작은 경우에는, 상기 첨가제 펌프가 동작된다. 이에 따라, 상기 첨가제 저장 유니트 내로 첨가제가 공급된다. 이와 비슷하게, 상기 첨가제 저장 유니트 내의 첨가제의 양이 미리 정해진 상한값(upper limit value)에 도달하는 경우에는, 상기 첨가제 펌프의 동작이 중단된다. 따라서, 상기 첨가제 저장 유니트 내로 첨가제가 더 이상 공급되지 않는다.
상기 적어도 하나의 사용점 혼합 유니트는 상기 제1 순환 루프라인의 소정영역으로부터 분기된 제1 배관, 상기 제2 순환 루프라인의 소정영역으로부터 분기된 제2 배관, 상기 제1 배관의 배출구 및 상기 제2 배관의 배출구와 연결된 노즐, 상기 제1 및 제2 배관에 각각 설치된 제1 및 제2 수동밸브들, 상기 제1 수동밸브 및 상기 제1 배관의 배출구 사이에 설치된 제1 유량제어기(flow rate controller) 및 상기 제2 수동밸브 및 상기 제2 배관의 배출구 사이에 설치된 제2 유량제어기를 포함한다. 이에 더하여, 상기 적어도 하나의 사용점 혼합 유니트는 상기 제1 수동밸브 및 상기 제1 유량제어기 사이의 상기 제1 배관에 설치된 제1 자동밸브, 상기 제2 수동밸브 및 상기 제2 유량제어기 사이의 상기 제2 배관에 설치된 제2 자동밸브를 포함한다. 또한, 상기 적어도 하나의 사용점 혼합 유니트는 상기 제1 자동밸브 및 상기 제1 유량제어기 사이의 상기 제1 배관으로부터 분기된 제1 퍼지라인(purge line), 상기 제2 자동밸브 및 상기 제2 유량제어기 사이의 상기 제2 배관으로부터 분기된 제2 퍼지라인, 상기 제1 퍼지라인에 설치된 제1 퍼지밸브 및 상기 제2 퍼지라인에 설치된 제2 퍼지밸브를 포함할 수도 있다. 상기 제1 및 제2 유량제어기들은 상기 희석된 슬러리 및 상기 첨가제의 혼합비를 조절하는 기능을 갖는다. 상기 부 제어 유니트는 상기 제1 자동밸브, 제2 자동밸브, 제1 유량제어기 및 제2 유량제어기를 제어한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬러리 공급장치의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 슬러리 저장 유니트(3)의 외부에 슬러리 순환 루프라인(63)이 설치된다. 상기 슬러리 순환 루프라인(63)의 유입구(inlet)는 상기 슬러리 저장 유니트(3)의 배출구와 접속되고, 상기 슬러리 순환 루프라인(63)의 배출구는 상기 슬러리 저장 유니트(3)의 내부로 연장된다. 또한, 상기 슬러리 순환 루프라인(63)의 소정영역에는 제1 펌프(23)가 설치된다. 상기 제1 펌프(23) 및 상기 슬러리 저장 유니트(3)의 배출구 사이의 상기 슬러리 순환 루프라인(63)의 소정영역으로 부터 슬러리 배관(61)이 분기된다. 상기 슬러리 배관(61)은 슬러리 바틀(1)의 배출구에 접속된다.
상기 슬러리 바틀(1) 내에는 슬러리 원액(undiluted slurry), 예를 들면 세리아 슬러리(ceria-based slurry) 또는 알루미나 슬러리(alumina-based slurry)가 저장된다. 상기 슬러리 바틀(1)은 공급자(supplier)로부터 구입된다. 상기 슬러리 원액은 연마입자들(abrasive particles)을 포함한다. 상기 슬러리 원액이 세리아 슬러리인 경우에, 상기 연마입자들은 세리아 입자들에 해당한다. 이와 마찬가지로, 상기 슬러리 원액이 알루미나 슬러리인 경우에, 상기 연마입자들은 알루미나 입자들에 해당한다. 이러한 연마입자들은 시간이 경과함에따라 상기 슬러리 바틀(1)의 바닥에 침전(precipitation)되거나 응고(solidification)되는 성질을 갖는다. 특히, 세리아 슬러리 또는 알루미나 슬러리는 실리카 슬러리와 같은 일반적인 슬러리 보다 강한 침전성질을 보인다. 따라서, 사용 전에 셰이커(shaker; 도시하지 않음)를 사용하여 상기 슬러리 바틀(1)을 흔들어줌으로써, 상기 슬러리 원액 내의 연마입자들을 균일하게 분산(disperse)시키는 것이 요구된다.
상기 슬러리 배관(61)의 소정영역에는 제1 슬러리 밸브(21)가 설치된다. 또한, 상기 슬러리 저장 유니트(3)의 배출구 및 상기 슬러리 배관(61)이 분기된 영역 사이의 상기 슬러리 순환 루프라인(63)에 제2 슬러리 밸브(47)가 설치된다. 상기 제1 슬러리 밸브(21), 제2 슬러리 밸브(47) 및 제1 펌프(23)는 주 제어 유니트(main control unit; 19a)에 의해 제어되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기제1 펌프가 동작하는 동안 상기 제1 슬러리 밸브(21)가 열려지고 상기 제2 슬러리 밸브(47) 닫혀진 경우에는, 상기 바틀(1) 내의 슬러리 원액이 상기 슬러리 배관(61) 및 상기 슬러리 순환 루프라인(63)을 통하여 상기 슬러리 저장 유니트(3) 내로 전송된다. 이때, 상기 셰이커에 의해 흔들려진 슬러리 바틀(1) 내의 슬러리의 전량(total amount)을 단 시간 내에 상기 슬러리 저장 유니트(3) 내로 전송시키는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 바틀(1) 내의 슬러리 원액의 전량은 상기 슬러리 저장 유니트(3) 내에 일시적으로(temporarily) 저장된다. 상기 슬러리 저장 유니트(3) 내에 저장된 슬러리의 양은 전기적인 신호로 변환되고, 상기 슬러리 양에 대한 전기적인 신호는 상기 주 제어 유니트(19a)로 전송된다.
계속해서, 상기 슬러리 저장 유니트(3) 내에 저장된 슬러리는 상기 슬러리 순환 루프라인(63)을 통하여 자체순환되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제1 펌프(23)가 동작하는 동안 상기 제1 슬러리 밸브(21)를 닫고 상기 제2 슬러리 밸브(47)를 열면, 상기 슬러리 저장 유니트(3) 내의 슬러리는 지속적으로 순환된다.
상기 슬러리 배관(61), 상기 슬러리 저장 유니트(3), 상기 슬러리 순환 루프라인(63), 상기 제1 펌프(23), 상기 제1 슬러리 밸브(21) 및 상기 제2 슬러리 밸브(47)는 슬러리 저장부(slurry storage portion; 91)를 구성한다.
이에 더하여, 상기 슬러리 저장부(91)는 상기 제1 펌프(23) 및 상기 슬러리 순환 루프라인(63)의 배출구 사이에 설치된 필터 유니트(25)를 더 포함할 수도 있다. 더 나아가서, 상기 슬러리 저장부(91)는 상기 필터 유니트(25) 및 상기 슬러리순환 루프라인(63)의 배출구 사이에 설치된 슬러리 순환밸브(slurry circulation valve; 39)를 더 포함할 수 있다. 상기 슬러리 순환밸브(39)는 상기 주 제어 유니트(19a)에 의해 열리거나 닫히는 것이 바람직하다.
계속해서, 상기 슬러리 순환 루프라인(63)을 통하여 순환되는 슬러리의 일부는 슬러리 공급배관(supply conduit; 65)을 통하여 혼합 유니트(mixing unit; 5)로 공급된다. 상기 슬러리 공급배관(65)은 상기 제1 펌프(23) 및 상기 슬러리 순환 루프라인(63)의 배출구 사이의 상기 슬러리 순환 루프라인(63)의 소정영역으로부터 분기된 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 상기 슬러리 공급배관(65)은 상기 필터 유니트(25) 및 상기 슬러리 순환밸브(39) 사이의 슬러리 순환 루프라인(63)의 소정영역으로부터 분기된다.
상기 슬러리 공급배관(65)의 소정영역에는 슬러리 공급밸브(supply valve; 41)가 설치되고, 상기 슬러리 공급밸브(41)는 상기 주 제어 유니트(19a)에 의해 열리거나 닫힌다. 따라서, 상기 슬러리 공급밸브(41)가 열리는 경우에는, 상기 슬러리 순환 루프라인(63)을 통하여 순환되는 슬러리의 일부가 상기 혼합 유니트(5)로 배출된다. 이와 반대로, 상기 슬러리 공급밸브(41)가 닫힌 경우에는, 상기 슬러리 저장 유니트(3) 내의 슬러리는 지속적으로 자체순환된다.
상기 혼합 유니트(5) 내로 공급된 슬러리는 희석용액(diluting solution)과 혼합된다. 상기 희석용액으로는 탈이온수(de-ionized water)가 널리 사용된다. 상기 희석용액은 희석용액 공급배관(diluting solution supply conduit; 71)을 통하여 상기 혼합 유니트(5) 내로 공급된다. 상기 희석용액은 제조라인(fabricationline)의 주 시스템에 의해 높은 압력으로 공급된다. 상기 희석용액 공급배관(71)의 소정영역에는 희석용액 밸브(49)가 설치된다. 상기 희석용액 밸브(49)는 상기 주 제어 유니트(19a)에 의해 제어된다. 따라서, 상기 희석용액 밸브(49)가 열려있는 동안에는 상기 혼합 유니트(5) 내로 희석용액이 공급된다. 결과적으로, 상기 슬러리 공급밸브(41) 및 상기 희석용액 밸브(49)를 제어함으로써, 상기 혼합 유니트(5) 내로 공급되는 슬러리 및 희석용액의 혼합비율(mixing ratio)을 적절히 조절하는 것이 가능하다.
상기 희석된 슬러리의 혼합비율을 조절하기 위해서는 여러가지의 방법들이 적용될 수 있다. 이들 여러가지의 방법들중 대표적인 것으로서 로드 셀을 사용하는 방법이 있다. 이 방법은 나중에 자세히 설명할 예정이다.
상기 혼합 유니트(5) 내의 희석된 슬러리의 양은 전기적인 신호로 변환되어 상기 주 제어 유니트(19a)로 전송된다. 상기 혼합 유니트(5) 내의 희석된 슬러리는 희석된 슬러리 순환 루프라인(diluted slurry circulation loop line; 67)을 통하여 자체순환될 수 있다. 상기 희석된 슬러리 순환 루프라인(67)의 소정영역에는 상기 희석된 슬러리를 강제로 순환시키기 위하여 제2 펌프(27)가 설치된다. 상기 제2 펌프(27) 역시 상기 주 제어 유니트(19a)에 의해 제어되는 것이 바람직하다. 상기 슬러리 공급배관(65), 상기 슬러리 공급밸브(41), 상기 혼합 유니트(5), 상기 희석된 슬러리 순환 루프라인(67), 상기 제2 펌프(27), 상기 희석용액 공급배관(71) 및 상기 희석용액 밸브(49)는 혼합부(mixing portion; 93)를 구성한다.
이에 더하여, 상기 혼합부(93)는 상기 제2 펌프(27) 및 상기 희석된 슬러리순환 루프라인(67)의 배출구 사이에 설치된 희석된 슬러리 순환밸브(43)와 아울러서, 상기 제2 펌프(27) 및 상기 희석된 슬러리 순환밸브(43) 사이에 설치된 필터 유니트(29)를 더 포함할 수도 있다. 상기 희석된 슬러리 순환밸브(43)는 상기 주 제어 유니트(19a)에 의해 제어되는 것이 바람직하다.
상기 희석된 슬러리 순환 루프라인(67)을 통하여 순환되는 희석된 슬러리의 일부는 희석된 슬러리 공급배관(diluted slurry supply conduit; 69)을 통하여 공급 유니트(7)로 전송될 수 있다. 상기 희석된 슬러리 공급배관(69)은 상기 제2 펌프(27) 및 상기 희석된 슬러리 순환 루프라인(67)의 배출구 사이의 상기 희석된 슬러리 순환 루프라인(67)으로부터 분기된 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 상기 희석된 슬러리 공급배관(69)은 상기 필터 유니트(29) 및 상기 희석된 슬러리 공급밸브(43) 사이의 희석된 슬러리 순환 루프라인(67)으로부터 분기된다. 상기 희석된 슬러리 공급배관(69)의 소정영역에는 희석된 슬러리 공급밸브(45)가 설치된다. 상기 희석된 슬러리 공급밸브(45)는 상기 주 제어 유니트(19a)에 의해 열리거나 닫히는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 희석된 슬러리 공급밸브(45)가 열린 동안에는, 상기 희석된 슬러리의 일부가 상기 공급 유니트(7)로 공급된다. 상기 공급 유니트(7) 내에 저장된 희석된 슬러리의 양은 전기적인 신호로 변환되어 상기 주 제어 유니트(19a)로 전송된다.
이에 더하여, 상기 공급 유니트(7) 내에 저장된 희석된 슬러리는 제1 순환 루프라인(55) 및 상기 제1 순환 루프라인(55)의 소정영역에 설치된 제3 펌프(31)를 통하여 순환된다. 상기 제3 펌프(31) 역시 상기 주 제어 유니트(19a)에 의해 제어되는 것이 바람직하다. 상기 희석된 슬러리 공급배관(69), 상기 희석된 슬러리 공급밸브(45), 상기 공급 유니트(7), 상기 제1 순환 루프라인(55) 및 상기 제3 펌프(31)는 공급부(supply portion; 95)을 구성한다.
상기 공급부(95)는 상기 제3 펌프(31) 및 상기 공급 유니트(7)의 유입구(inlet) 사이의 상기 제1 순환 루프라인(55)에 설치된 필터 유니트(33)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 공급부(95)는 상기 제3 펌프(31) 및 상기 필터 유니트(33) 사이의 제1 순환 루프라인(55)에 설치된 전도도 계측기(conductivity measurer; 32)를 더 포함할 수 있다. 상기 전도도 계측기(32)는 상기 제1 순환 루프라인(55)을 통하여 순환되는 희석된 슬러리의 혼합비(mixing ratio)를 측정하고, 상기 측정 결과를 주 제어 유니트(19a)로 전송한다. 상기 측정된 혼합비가 원하는 혼합비와 다를 경우에, 상기 주 제어 유니트(19a)는 상기 슬러리 공급밸브(41) 및/또는 상기 희석용액 밸브(49)를 오픈시키어 상기 혼합 유니트(5) 내의 희석된 슬러리의 혼합비를 원하는 범위 내로 재조절한다.
한편, 첨가제(additive)는 첨가제 공급배관(aditive supply conduit; 73)을 통하여 첨가제 저장 유니트(additive storage unit; 9) 내로 공급된다. 상기 첨가제는 상기 희석된 슬러리의 연마 선택비를 조절하는 데 사용된다. 상기 첨가제 공급배관(73)의 소정영역에는 첨가제 펌프(51)가 설치된다. 상기 첨가제 펌프(51)는 상기 주 제어 유니트(19a)에 의해 제어되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 첨가제 저장 유니트(9)는 그 내부에 저장된 첨가제의 양을 전기적인 신호로 변환시키어 상기 주 제어 유니트(19a)로 전송한다. 따라서, 상기 첨가제 저장 유니트(9) 내의 첨가제가 미리 정해진 하한값보다 작은 경우에는, 상기 첨가제 펌프(51)가 동작되어 상기 첨가제 저장 유니트(9) 내로 첨가제가 공급된다.
상기 첨가제 저장 유니트(9) 내의 첨가제는 제2 순환 루프라인(57) 및 상기 제2 순환 루프라인(57)에 설치된 제4 펌프(35)를 통하여 순환된다. 상기 제4 펌프(35) 역시 상기 주 제어 유니트(19a)에 의해 제어되는 것이 바람직하다. 상기 첨가제 공급배관(73), 상기 첨가제 펌프(51), 상기 첨가제 저장 유니트(9), 상기 제2 순환 루프라인(57) 및 상기 제4 펌프(35)는 첨가제 저장부(additive storage portion; 97)를 구성한다.
이에 더하여, 상기 첨가제 저장부(97)는 상기 제2 순환 루프라인(57)에 설치된 필터 유니트(37) 및 상기 첨가제 공급배관(73)에 설치된 첨가제 공급밸브(53)를 더 포함할 수도 있다. 상기 필터 유니트(37)는 상기 제4 펌프(35) 및 상기 제2 순환 루프라인(57)의 배출구 사이에 설치되는 것이 바람직하고, 상기 첨가제 공급밸브(53)는 상기 첨가제 펌프(51) 및 상기 첨가제 저장 유니트(9) 사이에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 제1 및 제2 순환 루프라인들(55, 57)을 통하여 순환되는 희석된 슬러리 및 첨가제는 적어도 하나의 사용점 혼합 유니트(mixing unit at a point of use; P.O.U. mixing unit)에 의해 원하는 비율로 혼합된다. 본 실시예는 2개의 상기 사용점 혼합 유니트들(P.O.U. mixing units; 11, 13)을 보여주고 있으나, 상기 사용점 혼합 유니트들의 개수는 1개이거나 3개 이상일 수도 있다. 상기 사용점 혼합 유니트들(11, 13)의 각각은 1대의 화학기계적 연마 장비(CMP machine)와 접속되고,독립적으로 혼합비를 조절한다. 따라서, 상기 제1 사용점 혼합 유니트(11)는 그에 접속된 제1 화학기계적 연마 장비(15)에서 진행되는 연마 공정에 적합한 혼합된 슬러리(mixed slurry)를 제공할 수 있고, 상기 제2 사용점 혼합 유니트(13)는 그에 접속된 제2 화학기계적 연마 장비(17)에서 진행되는 연마 공정에 적합한 혼합된 슬러리(mixed slurry)를 제공할 수 있다.
상기 제1 및 제2 사용점 혼합 유니트들(11, 13)은 부 제어 유니트(sub control unit(19b)에 의해 제어된다. 이에 더하여, 상기 부 제어 유니트(19b)는 상기 제1 및 제2 사용점 혼합 유니트들(11, 13)의 상태를 모니터하고 상기 모니터된 결과를 상기 제1 및 제2 화학기계적 연마 장비들(15, 17)로 전송한다.
구체적으로, 작업자는 상기 제1 및 제2 화학기계적 연마 장비들(15, 17) 내에서 진행되는 연마 공정들에 적합한 혼합비들, 즉 제1 및 제2 혼합비들을 미리 설정하고, 상기 설정된 혼합비들을 부 제어 유니트(19b) 내에 입력한다. 상기 제1 화학기계적 연마 장비(15)로부터 제1 슬러리 공급신호(first slurry supply signal; Φ14)가 출력되면, 상기 부 제어 유니트(19b)는 상기 제1 사용점 혼합 유니트(11)가 상기 희석된 슬러리 및 상기 첨가제를 상기 제1 혼합비로 섞이도록 제1 슬러리 밸브 제어신호(a first slurry valve control signal; Φ16) 및 제1 첨가제 밸브 제어신호(a first additive valve control signal; Φ17)와 아울러서 제1 슬러리 유량 제어/모니터 신호(a first slurry flow rate control/monitor signal; φ11) 및 제1 첨가제 유량 제어/모니터 신호(a first additive flow rate control/monitor signal; φ12)를 출력시킨다. 여기서, 상기 제1 슬러리 유량제어/모니터 신호(φ11)는 슬러리의 유량을 제어할 뿐만 아니라 슬러리의 유량을 모니터하여 상기 부 제어 유니트(19b)로 전송하는 역할을 한다. 이와 마찬가지로, 상기 제1 첨가제 유량 제어/모니터 신호(φ12) 역시 첨가제의 유량을 제어할 뿐만 아니라 첨가제의 유량을 모니터하여 상기 부 제어 유니트(19b)로 전송하는 역할을 한다.
또한, 상기 제1 사용점 혼합 유니트(11)로부터 배출되는 혼합된 슬러리의 혼합비는 제1 전도도 측정기(first conductivity measurer; 81)를 통하여 측정된다. 상기 제1 전도도 측정기(81)는 상기 측정된 혼합비를 상기 부 제어 유니트(19b)로 전송한다. 상기 부 제어 유니트(19b)는 상기 제1 슬러리 유량 및 상기 제1 첨가제 유량이 허용된 범위를 벗어나거나 상기 혼합된 슬러리의 혼합비가 허용된 범위를 벗어나는 경우에는, 상기 제1 화학기계적 연마 장비(15)로 제1 공정정지 신호(first process stop signal;Φ13)를 전송하여 상기 제1 화학기계적 연마 장비(15)에서 진행되는 공정을 중단시킨다.
이와 마찬가지로, 상기 제2 화학기계적 연마 장비(17)로부터 제2 슬러리 공급신호(second slurry supply signal; Φ24)가 출력되면, 상기 부 제어 유니트(19b)는 상기 제2 사용점 혼합 유니트(13)가 상기 희석된 슬러리 및 상기 첨가제를 상기 제2 혼합비로 섞이도록 제2 슬러리 밸브 제어신호(second slurry valve control signal; Φ26) 및 제2 첨가제 밸브 제어신호(second additive valve control signal; Φ27)와 아울러서 제2 슬러리 유량 제어/모니터 신호(second slurry flow rate control/monitor signal; φ21) 및 제2 첨가제 유량 제어/모니터신호(second additive flow rate control/monitor signal; φ22)를 출력시킨다. 여기서, 상기 제2 슬러리 유량 제어/모니터 신호(φ21)는 슬러리의 유량을 제어할 뿐만 아니라 슬러리의 유량을 모니터하여 상기 부 제어 유니트(19b)로 전송하는 역할을 한다. 이와 마찬가지로, 상기 제2 첨가제 유량 제어/모니터 신호(φ22) 역시 첨가제의 유량을 제어할 뿐만 아니라 첨가제의 유량을 모니터하여 상기 부 제어 유니트(19b)로 전송하는 역할을 한다.
또한, 상기 제2 사용점 혼합 유니트(13)로부터 배출되는 혼합된 슬러리의 혼합비는 제2 전도도 측정기(second conductivity measurer; 83)를 통하여 측정된다. 상기 제2 전도도 측정기(83)는 상기 측정된 혼합비를 상기 부 제어 유니트(19b)로 전송한다. 상기 부 제어 유니트(19b)는 상기 제2 슬러리 유량 및 상기 제2 첨가제 유량이 허용된 범위를 벗어나거나 상기 혼합된 슬러리의 혼합비가 허용된 범위를 벗어나는 경우에는, 상기 제2 화학기계적 연마 장비(17)로 제2 공정정지 신호(second process stop signal;Φ23)를 전송하여 상기 제2 화학기계적 연마 장비(17)에서 진행되는 공정을 중단시킨다.
한편, 상기 슬러리 저장부(91), 상기 혼합부(93), 상기 공급부(95) 또는 상기 첨가제 저장부(97)가 정상적으로 동작하지 않는 경우에, 상기 주 제어 유니트(19a)는 상기 부 제어 유니트(19b)를 통하여 상기 제1 및 제2 사용점 혼합 유니트들(11, 13)과 아울러서 상기 제1 및 제2 화학기계적 연마 장비들(15, 17)을 제어한다. 예를 들면, 상기 제1 순환 루프라인(55)을 통하여 흐르는 희석된 슬러리의 혼합비가 원하는 혼합비와 다른 경우에, 상기 주 제어 유니트(19a)는 상기 부제어 유니트(19b)를 통하여 상기 제1 및 제2 사용점 혼합 유니트들(11, 13) 및 상기 제1 및 제2 화학기계적 연마 장비들(15, 17)의 동작을 정지시킨다. 이와 반대로, 상기 제1 또는 제2 사용점 혼합 유니트(11 또는 13)로부터 배출되는 혼합된 슬러리의 혼합비가 원하는 혼합비와 다른 경우에, 상기 부 제어 유니트(19b)는 상기 주 제어 유니트(19a)를 통하여 상기 슬러리 저장부(91), 상기 혼합부(93), 상기 공급부(95) 또는 상기 첨가제 저장부(97)를 제어한다. 또한, 상기 제1 및 제2 사용점 혼합 유니트들(11, 13)은 퍼지 수단(purging means)을 포함할 수도 있다.
도 2는 도 1에 보여진 상기 혼합 유니트(5)를 자세히 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 혼합 유니트(5)는 슬러리 공급배관(107a; 도 1의 65)으로부터 배출되는(flowed out) 슬러리 및 희석용액 공급배관(107c; 도 1의 71)으로부터 배출되는 희석용액을 혼합 및 저장하는 혼합탱크(mixing tank; 101)를 포함한다. 상기 혼합탱크(101) 내의 희석된 슬러리는 희석된 슬러리 순환 루프라인(107b; 도 1의 67)을 통하여 순환되고, 상기 희석된 슬러리 순환 루프라인(107b)으로부터 배출되는 희석된 슬러리는 상기 혼합탱크(mixing tank; 101) 내에 저장된다. 상기 혼합탱크(101)의 측벽 및 바닥이 서로 만나는 부분은 소정의 곡률(curvature; R)을 갖는 둥근 형태인 것이 바람직하다. 이는, 상기 혼합 탱크(101) 내의 희석된 슬러리의 침전을 최소화시키기 위함이다. 또한, 상기 혼합탱크(101)의 바닥은 그것의 중심부분을 향하여 경사진 원뿔형태(conical shape)를 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 희석된 슬러리순환 루프라인(107b)의 유입구(inlet)가 상기 혼합탱크(101)의 바닥의 중심부에 접속되는 경우에, 상기 희석된 슬러리가 침전 및 응고되는 것을 방지할 수 있다. 다시 말해서, 상기 혼합탱크(101)의 배출구는 그것의 바닥의 중심부에 위치하는 것이 바람직하다. 이에 더하여, 상기 혼합탱크(101)의 높이(H)는 그 것의 내경(inner diameter; W)보다 큰 것이 바람직하다. 이는 상기 혼합탱크(101)의 크기에 비하여 그것의 바닥의 면적을 상대적으로 감소시킴으로써, 상기 혼합탱크(101) 내의 희석된 슬러리의 침전을 최소화시키기 위함이다.
한편, 상기 슬러리 공급배관(107a)의 배출구 및 상기 희석된 슬러리 순환루프라인(107b)의 배출구는 상기 혼합탱크(101)의 바닥의 가장자리에 근접하도록 연장되는 것이 바람직하다. 이에 더하여, 상기 슬러리 공급배관(107a)의 배출구 및 상기 희석된 슬러리 순환루프라인(107b)의 배출구는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 혼합탱크(101)의 중심부를 향하여 구부러진 것이 바람직하다.
더 나아가서, 상기 혼합 유니트(5)는 상기 혼합탱크(101) 내의 용액의 양을 측정하는 초음파 센서(ultrasonic sensor; 109) 또는 로드 셀(load cell; 105)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 초음파 센서(109)는 상기 혼합탱크(101)의 뚜껑(lid)에 설치된다. 상기 초음파 센서(109)에 의해 측정된 용액의 양은 전기적인 신호로 변환되고(converted), 상기 전기적인 신호는 상기 주 제어 유니트(19a)로 전송된다. 한편, 상기 로드셀(105)은 상기 혼합탱크(101)의 하부에 위치한다. 다시 말해서, 상기 혼합탱크(101)는 상기 로드 셀(load cell; 105) 상에 놓여진다. 상기 로드셀(105)은 상기 혼합탱크(101) 및 그 내부에 저장된 용액의 무게를 측정하여상기 혼합탱크(101) 내의 용액의 양을 산출한다. 상기 용액의 양은 전기적인 신호로 변환되어 상기 주 제어유니트(19a)로 전송된다.
종래의 기술에서 언급된 바와 같이 탱크 내의 용액의 양을 측정하는 수단으로 수위 감지기(level sensor)가 널리 사용되어 왔다. 이때, 상기 수위 감지기는 탱크의 측벽으로부터 분기된 센서가지(sensor tree)에 부착된다. 이러한 센서가지 및 수위 감지기를 사용하여 탱크 내의 용액의 양을 측정하는 경우에, 상기 센서가지 내의 용액은 응고되기가 쉽다. 이에 따라, 종래기술에서 탱크 내의 용액의 양을 정확히 측정하기가 어렵다. 그러나, 상술한 본 발명의 실시예처럼 상기 초음파 센서(109) 또는 로드 셀(105)을 사용하는 경우에는, 상기 센서가지가 요구되지 않는다. 따라서, 본 발명에 따르면, 혼합탱크 내의 희석된 슬러리의 양 뿐만 아니라 상기 희석된 슬러리의 혼합비를 정확히 조절할 수 있다. 상기 로드 셀을 사용하여 슬러리 원액 및 희석용액(diluting solution)을 원하는 비율, 예컨대 1:3의 혼합비율로 혼합시키는 방법을 아래에 설명하기로 한다. 상기 혼합비율은 설명의 편의상 무게비율로 가정한다.
먼저, 상기 슬러리 공급배관(107a)를 통하여 슬러리 원액을 상기 혼합 탱크(101) 내로 공급한다. 상기 슬러리 원액의 무게가 원하는 제1 무게에 도달하면, 상기 주 제어 유니트(19a)는 상기 슬러리 공급밸브(41)를 닫고 상기 희석용액 밸브(49)를 연다. 이에 따라, 상기 희석용액이 상기 혼합탱크(101) 내로 공급된다. 상기 희석용액의 무게가 원하는 무게 즉, 상기 제1 무게의 3배에 도달하면, 상기 주 제어 유니트(19a)는 상기 희석용액 밸브(49)를 닫는다. 이에 따라, 상기 슬러리원액 및 상기 희석용액의 혼합비율을 원하는 값으로 조절할 수 있다.
이에 더하여, 상기 혼합 유니트(5)는 상기 혼합탱크(101)의 중심부에 설치된 혼합장치(stirring device)를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 혼합장치는 상기 혼합탱크(101)의 뚜껑의 중심부에 설치된 모터(111), 상기 모터(111)와 연결되고 상기 혼합탱크(101)의 바닥의 중심부에 근접하도록 연장된 회전축(rotating shaft; 113), 및 상기 회전축(113)의 하부에 고정된 프로펠러(115)를 구비한다. 이에 따라, 상기 모터(111)를 동작시키면, 상기 혼합탱크(101) 내의 희석된 슬러리는 지속적으로 휘저어진다(agitated). 결과적으로, 상기 혼합탱크(101) 내의 희석된 슬러리가 침전되거나 응고되는 것을 방지할 수 있다.
상기 혼합 유니트(5)의 모양(configuration)은 상기 슬러리 저장 유니트(3), 상기 공급 유니트(7) 및 상기 첨가제 저장 유니트(9)에 적용할 수 있다. 즉, 상기 슬러리 저장 유니트(3) 및 상기 공급 유니트(7)는 상기 혼합 유니트(5)와 동일한 모양(configuration)을 갖는다. 또한, 상기 첨가제 저장 유니트(9)도 상기 혼합 유니트(5)와 동일한 모양을 가지나 혼합장치를 포함하지는 않는다.
도 3은 도 1의 필터 유니트들(25, 29, 33, 37)을 상세히 설명하기 위한 개략도이다.
도 3을 참조하면, 상기 필터 유니트들(25,29,33,37)의 각각은 제1 및 제2 세갈래 밸브들(three way valves; 127a, 127b) 및 상기 제1 및 제2 세갈래 밸브들(127a, 127b) 사이에 개재된 제1 필터(121a)를 포함한다. 상기 제1 세갈래 밸브(127a)는 하나의 유입구(inlet) 및 두개의 배출구(outlet)를 갖고, 상기 제2세갈래 밸브(127b)는 두개의 유입구들 및 하나의 배출구를 갖는다. 상기 제1 세갈래 밸브(127a)의 두개의 배출구들중 제1 배출구는 제1 배관(first conduit; 125a)의 일 단과 접속되고, 상기 제2 세갈래 밸브(127b)의 두개의 유입구들중 제1 유입구는 상기 제1 배관(125a)의 타 단과 접속된다. 상기 제1 필터(121a)는 상기 제1 배관(125a)의 소정영역에 설치되어 상기 제1 배관(125a)을 통하여 흐르는 용액 내의 오염입자들(contaminants)을 여과한다. 이와 마찬가지로, 상기 제1 세갈래 밸브(127a)의 두개의 배출구들중 제2 배출구는 제2 배관(second conduit; 125b)의 일 단과 접속되고, 상기 제2 세갈래 밸브(127b)의 두개의 유입구들중 제2 유입구는 상기 제2 배관(125b)의 타 단과 접속된다. 상기 제2 배관(125b)의 소정영역에는 제2 필터(121b)가 설치될 수도 있다. 상술한 제1 및 제2 세갈래 밸브들(127a, 127b)은 수동밸브일 수 있다.
정상적인 동작을 위해서는, 상기 제1 세갈래 밸브(127a)의 제1 배출구 및 상기 제2 세갈래 밸브(127b)의 제1 유입구를 오픈시키고, 상기 제1 세갈래 밸브(127a)의 제2 배출구 및 상기 제2 세갈래 밸브(127b)의 제2 유입구를 닫는다. 이에 따라, 상기 제1 세갈래 밸브(127a)의 유입구를 통하여 흘러들어온 용액은 상기 제1 배관(125a), 상기 제1 필터(121a) 및 상기 제2 세갈래 밸브(127b)의 배출구를 통하여 흘러나온다(flowed out). 이때, 상기 제1 필터(121a)는 도 2에 도시된 바와 같이 그 것의 하부(123a)가 위로 향하도록 설치되는 것이 바람직하다. 이는, 상기 제1 배관(125a)을 통하여 흐르는 용액이 상기 제1 필터(121a)를 통과하는 동안 상기 용액이 제1 필터(127a)의 하부(123a)에 침전되는 것을 방지하기 위함이다.이와 마찬가지로, 상기 제2 필터(121b) 역시 그것의 하부(123b)가 위로 향하도록 설치되는 것이 바람직하다.
다음에, 상기 제1 필터(121a)를 새로운 필터로 교체하거나 수리하는(fix) 것이 요구되는 경우에는, 상기 제1 세갈래 밸브(127a)의 제2 배출구 및 상기 제2 세갈래 밸브(127b)의 제2 유입구를 오픈시키고 상기 제1 세갈래 밸브(127a)의 제1 배출구 및 상기 제2 세갈래 밸브(127b)의 제1 유입구를 닫는다. 이에 따라, 상기 제1 세갈래 밸브(127a)의 유입구를 통하여 흘러들어온 용액은 상기 제2 배관(125b), 상기 제2 필터(121b) 및 상기 제2 세갈래 밸브(127b)의 배출구를 통하여 흘러나온다(flowed out). 상기 제2 필터(121b)가 설치되지 않은 경우에는, 상기 용액은 상기 제2 배관(125b)을 통하여 바이패스된다(by-passed). 이어서, 상기 제1 필터를 새로운 필터로 교체하거나 수리한 후에, 상기 제1 세갈래 밸브(127a)의 제1 배출구 및 상기 제2 세갈래 밸브(127b)의 제1 유입구를 오픈시키고, 상기 제1 세갈래 밸브(127a)의 제2 배출구 및 상기 제2 세갈래 밸브(127b)의 제2 유입구를 닫는다. 결과적으로, 상기 필터 유니트 내의 어느 하나의 필터가 교체되거나 수리될지라도, 상기 순환 루프라인을 통하여 흐르는 용액은 항상 순환된다. 따라서, 슬러리 또는 희석된 슬러리 내의 연마제 입자들(abrasive particles)이 침전되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 각 필터를 그것의 하부가 위로 향하도록 설치함으로써, 필터를 통과하는 슬러리 또는 희석된 슬러리 내의 연마제 입자들이 필터 내에 침전되는 것을 최소화시킬 수 있다.
도 4는 도 1에 보여진 사용점 혼합 유니트(11, 13)의 개략도이다.
도 4를 참조하면, 제1 배관(161a)이 상기 제1 순환 루프라인(55)의 소정영역으로부터 분기된다. 이와 마찬가지로, 제2 배관(161b)이 상기 제2 순환 루프라인(57)의 소정영역으로부터 분기된다. 상기 제1 및 제2 배관들(161a, 161b)의 배출구들은 하나의 노즐(155)에 연결된다. 따라서, 상기 제1 배관(161a)을 통하여 흐르는 희석된 슬러리는 상기 노즐(155) 내에서 상기 제2 배관(161b)을 통하여 흐르는 첨가제와 혼합된다. 상기 제1 배관(161a)의 소정영역에는 제1 수동밸브(151a)가 설치되고, 상기 제2 배관(161b)의 소정영역에는 제2 수동밸브(151b)가 설치된다.
또한, 상기 제1 수동밸브(151a) 및 상기 제1 배관(161a)의 배출구 사이에는 제1 유량제어기(flow rate controller; 153a)가 설치되고, 상기 제2 수동밸브(151b) 및 상기 제2 배관(161b)의 배출구 사이에는 제2 유량제어기(153b)가 설치된다. 상기 제1 유량제어기(153a) 및 상기 제2 유량제어기(153b)는 각각 도 1에 보여진 부 제어 유니트(19b)로부터 출력되는 제1 또는 제2 슬러리 유량 제어/모니터 신호(Φ11 또는 Φ21) 및 제1 또는 제2 첨가제 유량 제어/모니터 신호(Φ21 또는 Φ21)에 의해 제어된다. 따라서, 상기 제1 유량제어기(153a)를 통과하는 희석된 슬러리의 유량 및 상기 제2 유량제어기(153b)를 통과하는 첨가제의 유량은 작업자가 원하는 혼합비(mixing ratio)에 따라 적절히 제어될 수 있다. 다시 말해서, 상기 희석된 슬러리 및 상기 첨가제의 혼합비는 연마공정에 따라 결정된다.
상기 제1 수동밸브(151a) 및 상기 제1 유량제어기(153a) 사이의 상기 제1 배관(161a)에 제1 자동밸브(152a)가 설치된다. 이와 마찬가지로, 상기 제2수동밸브(151b) 및 상기 제2 유량제어기(153b) 사이의 상기 제2 배관(161b)에는 제2 자동밸브(152b)가 설치된다. 상기 제1 및 제2 자동밸브들(152a, 152b)은 각각 도 1에 보여진 부 제어 유니트(19b)로부터 출력되는 제1 또는 제2 슬러리 밸브 제어신호(Φ16 또는 Φ26) 및 제1 또는 제2 첨가제 밸브 제어신호(Φ17 또는 Φ27)에 의해 열리거나 닫힌다. 이에 더하여, 상기 노즐(155)의 소정영역에는 제1 또는 제2 전도도 측정기(81 또는 83)가 설치된다. 상기 제1 또는 제2 전도도 측정기(81 또는 83)는 상기 노즐(155)을 통하여 흐르는 상기 혼합된 슬러리의 혼합비를 측정하고 상기 측정된 결과를 상기 부 제어 유니트(19b)로 전송한다.
상기 제1 자동밸브(152a) 및 상기 제1 유량제어기(153a) 사이의 상기 제1 배관(161a)으로부터 제1 퍼지라인(purge line)이 분기된다. 상기 제1 퍼지라인의 소정영역에는 제1 퍼지밸브(157a)가 설치된다. 이와 마찬가지로, 상기 제2 자동밸브(152b) 및 상기 제2 유량제어기(153b) 사이의 상기 제2 배관(161b)으로부터 제2 퍼지라인(purge line)이 분기된다. 상기 제2 퍼지라인의 소정영역에는 제2 퍼지밸브(157b)가 설치된다.
새로운 연마 공정을 진행하기 위해서는 상기 희석된 슬러리 및 첨가제의 혼합비를 변화시키는 것이 요구될 수 있다. 이때, 상기 새로운 연마공정의 균일도를 향상시키기 위하여, 상기 제1 배관(161a), 상기 제2 배관(161b) 및 상기 노즐(155) 내에 잔존하는 이전의 혼합용액(previous mixture)은 완전히 퍼지되는 것이 바람직하다. 이러한 퍼지공정은 상기 제1 및 제2 수동밸브들(151a, 151b)을 닫고 상기 제1 및 제2 퍼지밸브들(157a, 157b)을 오픈시키고 상기 제1 및 제2 퍼지라인들에탈이온수 및 불활성 가스를 주입시킴으로써 수행될 수 있다. 상기 불활성 가스로서 질소 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 결과적으로, 상기 퍼지공정을 실시할지라도, 상기 공급부(95) 내의 희석된 슬러리 및 상기 첨가제 저장부(97) 내의 첨가제는 각각 상기 제1 및 제2 순환 루프라인들(55, 57)을 통하여 지속적으로 순환된다. 따라서, 상기 공급부(95) 내의 희석된 슬러리 내의 입자들이 침전되거나 응고되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 희석된 슬러리 및 첨가제의 혼합용액(mixture), 즉 혼합된 슬러리의 특성은 도 5에 보여진 바와 같이 시간이 경과함에 따라 변화한다. 도 5에 있어서, 가로축은 시간(T)을 나타내고, 세로축은 혼합된 슬러리의 연마 선택비를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 상기 혼합된 슬러리의 연마 선택비(polishing selectivity)는 제1 시간(t1)까지 지속적으로 감소한다. 그러나, 상기 제1 시간(t1)이 경과하면, 상기 혼합된 슬러리의 연마 선택비는 포화되어 더 이상 감소하지 않는다. 이에 따라, 상기 노즐(도 4의 155)이 길수록 상기 혼합된 슬러리의 연마 선택비의 변동(fluctuation)은 더욱 증가한다. 이는, 상기 노즐을 통하여 흐르는 혼합된 슬러리의 유속(speed of the running mixture)이 연마공정에 따라 상기 제1 및 제2 유량제어기들에 의해 변화될 수 있기 때문이다. 다시 말해서, 연마공정에 따라서 상기 혼합된 슬러리가 상기 노즐 내에 존재하는 시간이 변할 수 있기 때문이다. 이에 더하여, 상기 노즐이 길면, 높은 연마 선택비를 얻기가 어렵다. 이에 따라, 연마 공정의 생산성 및 신뢰성이 저하된다.
또한, 상기 제1 및 제2 배관들(도 4의 161a, 161b) 역시 짧은 것이 바람직하다. 이는, 상기 제1 및 제2 배관들이 긴 경우에, 상기 제1 및 제2 배관들 내에 잔존하는 희석된 슬러리 및 첨가제를 완전히 퍼지시키는 것이 어렵기 때문이다. 이에 더하여, 상기 제1 및 제2 배관들이 긴 경우에는, 연마공정이 진행되지 않는 동안 상기 제1 배관 내에 잔존하는 희석된 슬러리의 양이 증가한다. 따라서, 상기 제1 배관 내의 희석된 슬러리가 침전되거나 응고되기가 쉽다.
결과적으로, 상기 제1 및 제2 배관들의 길이 및 상기 노즐의 길이를 최소화시키기 위하여 상기 사용점 혼합 유니트(11, 13)는 화학기계적 연마장비와 가깝도록 설치되는 것이 바람직하다. 다시 말해서, 상기 사용점 혼합 유니트(11, 13)가 상기 연마장비에 가깝도록 설치되면, 상기 희석된 슬러리가 상기 첨가제와 혼합된 후에 상기 혼합용액이 상기 노즐의 배출구에 도달하는 데에 상기 제1 시간(t1)보다 빠른 제2 시간(t2)이 걸린다. 따라서, 상기 제2 시간(t2)이 감소될수록 상기 제2 시간의 변동이 감소한다. 결과적으로, 상기 사용점 혼합 유니트(11, 13)가 상기 연마장비와 가까울수록 상기 연마장비에 공급되는 상기 혼합용액의 특성은 더욱 균일하다.
상술한 바와 같이 혼합된 슬러리의 특성의 변동을 최소화시키고 상기 제1 배관 내에 잔존하는 희석된 슬러리의 양을 최소화시키기 위해서는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1 및 제2 수동밸브들(151a, 151b)와 아울러서 상기 제1 및 제2 배관들(161a, 161b)의 분기점들(branch points)이 모두 사용점 혼합 유니트(11, 13) 내에 위치하는 것이 바람직하다.
도 1 내지 도 4를 다시 참조하여 도 1에 보여진 제1 화학기계적 연마장비(CMP1) 및/또는 제2 화학기계적 연마 장비(CMP2)에 혼합된 슬러리를 공급하는 방법을 설명하기로 한다.
먼저, 슬러리 원액(undiluted slurry)이 저장된 상기 슬러리 바틀(1)을 셰이커를 사용하여 흔들므로써 상기 슬러리 원액 내에 침전된 슬러리 입자들을 균일하게 분산시킨다(disperse). 상기 슬러리 바틀(1)을 상기 슬러리 배관(61)의 인입구와 접속시킨다. 이어서, 상기 제1 슬리리 밸브(21)를 열고 상기 제2 슬러리 밸브(47)를 닫는다. 상기 제1 펌프(23)를 동작시킨다. 이에 따라, 상기 슬러리 바틀(1) 내의 슬러리 원액의 전량(total amount)은 상기 슬러리 배관(61) 및 상기 슬러리 순환 루프라인(63)을 통하여 상기 슬러리 저장 유니트(3)의 슬러리 저장 탱크 내에 임시로 저장된다. 상기 슬러리 저장 탱크 내에 설치된 혼합장치(stirring device)를 동작시키어 상기 슬러리 저장 탱크 내의 슬러리를 지속적으로 휘젓는다(agitate). 이에 따라, 상기 슬러리 저장 탱크 내에서 상기 슬러리에 함유된 연마입자들이 응고되거나 침전되는 것을 방지할 수 있다.
계속해서, 상기 슬러리 순환밸브(39)를 오픈시킨 후에, 상기 제1 펌프(23)를 지속적으로 동작시키어 상기 슬러리 저장 탱크 내의 슬러리를 자체순환시킨다. 상기 제1 또는 제2 화학기계적 연마 장비(CMP1 또는 CMP2)에서 실시될 연마 공정에 적합한 혼합된 슬러리를 형성하기 위하여 상기 슬러리 공급밸브(41)를 연 다음, 슬러리 원액을 상기 혼합 탱크 내에 공급한다. 상기 혼합탱크 내에 원하는 양의 슬러리 원액이 저장되면, 상기 슬러리 공급밸브(41)를 닫는다. 이어서, 상기 희석용액 밸브(49)를 오픈시키어 상기 혼합탱크 내에 희석용액을 공급한다. 상기 혼합 탱크내에 원하는 양의 희석용액이 저장되면, 상기 희석용액 밸브(49)를 닫는다. 이에 따라, 상기 혼합 탱크 내에서 상기 슬러리 원액 및 희석용액의 혼합용액, 즉 희석된 슬러리가 만들어진다. 여기서, 상기 희석된 슬러리의 혼합비는 상술한 방법 이외에도 여러가지의 다른 방법들로 조절할 수 있다.
이에 더하여, 상기 혼합 탱크 내에 설치된 혼합장치를 동작시키어 상기 희석된 슬러리를 지속적으로 휘젓는다(agitate). 이어서, 상기 희석된 슬러리 순환밸브(43)를 오픈시킨 후에, 상기 제2 펌프(27)를 동작시키어 상기 혼합 탱크 내의 희석된 슬러리를 자체순환시킨다. 이에 따라, 상기 혼합 탱크 내의 희석된 슬러리가 응고되거나 침전되는 것을 방지할 수 있다.
다음에, 상기 희석된 슬러리의 소정량은 상기 희석된 슬러리 공급밸브(45)를 통하여 상기 공급부(95) 내의 공급 탱크(supply tank) 내로 공급된다. 상기 공급 탱크 내에 저장되는 희석된 슬러리의 양이 상한값에 도달하면 상기 희석된 슬러리 공급밸브(45)는 상기 주 제어 유니트(19a)에 의해 닫힌다.
상기 공급 탱크 내에 저장된 희석된 슬러리는 상기 공급 탱크 내에 설치된 혼합장치에 의해 휘저어진다(agitated). 이에 더하여, 상기 공급 탱크 내의 희석된 슬러리는 상기 제3 펌프(31)를 동작시킴으로써 상기 제1 순환 루프라인(55)을 통하여 순환된다. 따라서, 상기 공급부(95) 내의 희석된 슬러리가 응고되거나 침전되는 것을 방지할 수 있다. 더 나아가서, 상기 제1 순환 루프라인(55)을 통하여 순환되는 희석된 슬러리의 혼합비는 상기 제1 순환 루프라인(55)에 설치된 상기 전도도 계측기(32)에 의해 측정되고, 상기 측정된 혼합비는 상기 주 제어 유니트(19a)로전송된다. 상기 주 제어 유니트(19a)는 상기 측정된 혼합비와 작업자에 의해 설정된(setted) 혼합비를 비교한다. 만일, 상기 측정된 혼합비 및 상기 설정된 혼합비 사이의 차이가 허용된 오차의 범위를 벗어나는 경우에, 상기 슬러리 공급밸브(41) 및 상기 희석용액 밸브(49)는 상기 주 제어 유니트(19a)에 의해 다시 제어되어 원하는 혼합비를 갖는 희석된 슬러리를 제공한다.
한편, 상기 첨가제 펌프(51)를 동작시키어 상기 첨가제 유니트(9) 내의 첨가제 저장 탱크 내에 첨가제를 공급한다. 상기 첨가제 저장 탱크 내의 첨가제의 양이 상한값에 도달하면, 상기 첨가제 펌프(51)는 상기 주 제어 유니트(19a)에 의해 더 이상 동작하지 않는다. 이와 반대로, 상기 첨가제 저장 탱크 내의 첨가제가 하한값에 도달하면, 상기 첨가제 펌프(51)는 상기 주 제어 유니트(19a)에 의해 다시 동작한다. 따라서, 상기 첨가제 저장 탱크 내의 첨가제가 고갈되는(short) 것을 방지할 수 있다. 상기 첨가제 저장 탱크 내의 첨가제는 상기 제4 펌프(35)를 동작시킴으로써 상기 제2 순환 루프라인(57)을 통하여 순환된다.
상기 제1 순환 루프라인(55) 및 상기 제2 순환 루프라인(57)을 통하여 각각 순환되는 희석된 슬러리 및 첨가제는 상기 제1 및/또는 제2 사용점 혼합 유니트(11 및/또는 13)에 의해 소정의 비율로 혼합되고, 상기 혼합된 슬러리는 노즐(도 4의 155)을 통하여 제1 및/또는 제2 연마장비(15 및/또는 17)로 공급된다. 여기서, 상기 제1 및 제2 사용점 혼합 유니트들(11, 13)의 각각은 상기 부 제어 유니트(19b)에 의해 제어된다.
상기 제1 연마장비(15)를 사용하여 연마 공정이 완료되면, 상기 제1 사용점혼합 유니트(11) 내의 제1 및 제2 수동밸브들(151a, 151b)을 닫는다. 이어서, 상기 제1 및 제2 퍼지밸브들(157a, 157b)을 열고 상기 제1 및 제2 퍼지라인들 내에 탈이온수 및 질소가스를 공급한다. 이에 따라, 상기 제1 사용점 혼합 유니트(11) 내의 제1 및 제2 배관들(161a, 161b)과 아울러 상기 노즐(155) 내에 잔존하는 혼합된 슬러리를 완전히 제거한다. 상기 제2 사용점 혼합 유니트(13) 역시 상술한 방법을 사용하여 퍼지시킬 수 있음은 자명하다. 이에 따라, 연마장비들이 대기상태에 있을지라도, 본 발명에 따른 슬러리 공급장치 내에서 슬러리 원액, 희석된 슬러리 및 혼합된 슬러리가 침전되거나 응고되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 슬러리 저장부 내의 슬러리 원액, 혼합부 내의 희석된 슬러리, 공급부 내의 희석된 슬러리, 및 첨가제 저장부 내의 첨가제를 지속적으로 순환시킨다. 이에 따라, 슬러리 원액 및 희석된 슬러리 내에 함유된 연마입자들이 침전되거나 응고되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 공급부 내의 희석된 슬러리를 첨가제 저장부 내의 첨가제와 혼합시키는 적어도 하나의 사용점 혼합 유니트를 연마장비에 인접하도록 설치한다. 이에 따라, 균일한 특성을 갖는 혼합된 슬러리를 연마장비로 공급할 수 있다.

Claims (42)

  1. 슬러리를 저장하는 바틀(bottle);
    상기 바틀 내의 상기 슬러리를 저장하되, 상기 저장된 슬러리를 자체순환시키는(self-circulating) 슬러리 저장부(slurry storage portion);
    상기 슬러리 저장부 내의 상기 슬러리의 소정량(predetermined amount)을 희석용액과 희석시키되, 상기 희석된 슬러리(diluted slurry)를 자체순환시키는 혼합부(mixing portion);
    상기 혼합부 내의 상기 희석된 슬러리를 저장 및 순환시키되, 제1 순환 루프 라인(circulation loop line)을 갖는 공급부(supply portion);
    첨가제(additive)를 저장 및 순환시키되, 제2 순환 루프 라인을 갖는 첨가제 저장부(additive storage portion); 및
    상기 제1 순환 루프 라인을 통하여 순환되는 상기 희석된 슬러리 및 상기 제2 순환 루프 라인을 통하여 순환되는 상기 첨가제를 혼합시키는 적어도 하나의 사용점 혼합 유니트(P.O.U. mixing unit; mixing unit at a point of use)를 포함하는 슬러리 공급장치(slurry supply system).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬러리 저장부, 상기 혼합부, 상기 공급부 및 상기 첨가제 저장부의 동작을 제어하는 주 제어 유니트(main control unit)를 더 포함하는 것을 특징으로하는 슬러리 공급장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬러리는 세리아 슬러리(ceria-based slurry) 또는 알루미나 슬러리(alumina-based slurry)인 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 슬러리 저장부는
    상기 바틀 내의 슬러리를 일시적으로 저장하는 슬러리 저장 유니트;
    상기 슬러리 저장 유니트의 외부에 설치되되, 그것의 인입구는 상기 슬러리 저장 유니트의 배출구(outlet)에 접속되고 그것의 배출구는 상기 슬러리 저장 유니트의 내부에 위치하는 슬러리 순환 루프라인;
    상기 슬러리 순환 루프라인의 소정영역에 설치된 제1 펌프;
    상기 제1 펌프 및 상기 슬러리 저장 유니트의 배출구 사이의 상기 슬러리 순환 루프라인으로 부터 분기되되, 상기 슬러리 바틀의 배출구와 접속되도록 연장된 슬러리 배관;
    상기 슬러리 배관의 소정영역에 설치된 제1 슬러리 밸브; 및
    상기 슬러리 저장 유니트의 배출구 및 상기 슬러리 배관이 상기 슬러리 순환 루프라인으로 부터 분기된 영역 사이의 상기 슬러리 순환 루프라인에 설치된 제2 슬러리 밸브를 포함하되, 상기 제1 슬러리 밸브, 상기 제2 슬러리 밸브 및 상기제1 펌프는 상기 주 제어 유니트에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 슬러리 저장 유니트는
    상기 슬러리 순환 루프 라인으로부터 배출되는 슬러리를 저장하는 슬러리 저장 탱크;
    상기 슬러리 저장 탱크 내의 슬러리의 양을 측정하고 상기 측정된 슬러리의 양을 전기적인 출력신호로 변환(convert)시키되, 상기 전기적인 출력신호를 상기 주 제어 유니트로 전송시키는 슬러리 센서; 및
    상기 슬러리 저장 탱크 내의 슬러리를 휘젓는(agitating) 제1 혼합장치(stirring device)를 포함하되, 상기 제1 혼합장치는 상기 슬러리 저장 탱크의 중심부 상에 설치된 모터, 상기 모터와 연결되고 상기 슬러리 저장 탱크의 바닥에 근접하도록 연장된 회전축 및 상기 회전축의 하부에 고정된 프로펠러를 갖는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 슬러리 저장 탱크의 내경(inner diameter)은 그 것의 높이보다 작은 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 슬러리 저장 탱크의 측벽과 바닥이 만나는 부분은 소정의 곡률(curvature)과 함께 둥근 형태(rounded shape)를 갖고, 상기 슬러리 저장 탱크의 바닥은 중심부분을 향하여 경사진 원뿔형태(conical shape)를 갖는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 슬러리 저장 유니트의 배출구는 상기 슬러리 저장 탱크의 바닥의 중심에 위치하는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 슬러리 순환 루프 라인의 배출구는 상기 슬러리 저장탱크의 바닥의 가장자리에 근접하도록 연장되고, 상기 슬러리 저장탱크의 중심을 향하여 구부러진 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 슬러리 센서는 초음파(ultrasonic waves) 센서이고, 상기 초음파 센서는 상기 슬러리 저장 탱크의 뚜껑에 설치된(installed) 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 슬러리 센서는 로드 셀(load cell)이고, 상기 슬러리 저장탱크는 상기 로드 셀 상에 위치하는 것을 특징으로 슬러리 공급장치.
  12. 제 4 항에 있어서,
    상기 슬러리 저장부는
    상기 제1 펌프 및 상기 슬러리 저장 유니트의 유입구 사이의 상기 슬러리 순환 루프 라인에 설치된 필터 유니트; 및
    상기 필터 유니트 및 상기 슬러리 저장 유니트의 유입구 사이의 상기 슬러리 순환 루프 라인에 설치된 슬러리 순환 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  13. 제 4 항에 있어서,
    상기 혼합부는
    상기 제1 펌프 및 상기 슬러리 저장 유니트의 유입구 사이의 상기 슬러리 순환 루프라인의 소정영역으로부터 분기된(branched) 슬러리 공급배관(supply conduit);
    상기 슬러리 공급 배관과 접속되고, 상기 슬러리 공급배관으로부터 배출되는(flowed out) 슬러리를 저장 및 희석시키는 혼합 유니트(mixing unit);
    상기 슬러리 공급배관의 소정영역에 설치되고, 상기 주 제어 유니트에 의해제어되는 슬러리 공급밸브(slurry supply valve);
    상기 혼합 유니트의 외부에 설치되되, 그 일 단은 상기 혼합 유니트의 배출구(outlet)와 접속되고 그 타 단은 상기 혼합 유니트의 내부에 위치된 희석된 슬러리 순환 루프 라인(diluted slurry circulation loop line);
    상기 희석된 슬러리 순환루프 라인의 소정영역에 설치되되, 상기 혼합 유니트 내의 희석된 슬러리를 자체순환시킴과 아울러 상기 공급부로 전송시키는 제2 펌프;
    상기 혼합 유니트 내부로 탈이온수를 공급하는 탈이온수 공급배관; 및
    상기 탈이온수 공급배관의 소정영역에 설치된 탈이온수 밸브를 포함하되, 상기 탈이온수 밸브는 상기 주 제어 유니트에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 혼합 유니트는
    상기 슬러리 공급배관으로부터 배출되는 슬러리, 상기 탈이온수 공급배관으로부터 배출되는 탈이온수 및 상기 희석된 슬러리 순환 루프 라인으로부터 배출되는 희석된 슬러리를 저장시키는 혼합 탱크(mixing tank);
    상기 혼합 탱크 내의 희석된 슬러리의 양을 측정하고 상기 희석된 슬러리의 양을 전기적인 출력신호로 변환(convert)시키되, 상기 전기적인 출력신호를 상기 주 제어 유니트로 전송시키는 희석된 슬러리 센서(diluted slurry sensor); 및
    상기 혼합 탱크 내의 희석된 슬러리를 휘젓는(agitating) 제2 혼합 장치(stirring device)를 포함하되, 상기 제2 혼합장치는 상기 혼합 탱크의 중심부 상에 설치된 모터, 상기 모터와 연결되고 상기 혼합 탱크의 바닥에 근접하도록 연장된 회전축, 및 상기 회전축의 하부에 고정된 프로펠러를 갖는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 혼합 탱크의 내경(inner diameter)은 그 것의 높이보다 작은 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 혼합 탱크의 측벽과 바닥이 만나는 부분은 소정의 곡률(curvature)과 함께 둥근 형태(rounded shape)를 갖고, 상기 혼합 탱크의 바닥은 중심부분을 향하여 경사진 원뿔형태(conical shape)를 갖는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 혼합 유니트의 배출구는 상기 혼합 탱크의 바닥의 중심에 위치하는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 슬러리 공급배관의 배출구(outlet) 및 상기 희석된 슬러리 순환 루프 라인의 배출구는 상기 혼합 탱크의 바닥의 가장자리에 근접하도록 연장되고, 상기 혼합 탱크의 중심을 향하여 구부러진 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 희석된 슬러리 센서는 초음파(ultrasonic waves) 센서이고, 상기 초음파 센서는 상기 혼합 탱크의 뚜껑에 설치된(installed) 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 희석된 슬러리 센서는 로드 셀(load cell)이고, 상기 혼합 탱크는 상기 로드 셀 상에 위치하는 것을 특징으로 슬러리 공급장치.
  21. 제 13 항에 있어서,
    상기 혼합부는
    상기 제2 펌프 및 상기 혼합 유니트의 유입구 사이의 상기 희석된 슬러리 순환 루프 라인에 설치된 필터 유니트; 및
    상기 필터 유니트 및 상기 슬러리 저장 유니트의 유입구 사이의 상기 희석된 슬러리 순환 루프 라인에 설치된 희석된 슬러리 순환 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  22. 제 13 항에 있어서,
    상기 공급부는
    상기 제2 펌프 및 상기 혼합 유니트의 유입구 사이의 상기 희석된 슬러리 순환 루프라인의 소정영역으로부터 분기된(branched) 희석된 슬러리 공급배관(supply conduit);
    상기 희석된 슬러리 공급배관의 소정영역에 설치되고, 상기 주 제어 유니트에 의해 제어되는 희석된 슬러리 공급밸브(diluted slurry supply valve);
    상기 희석된 슬러리 공급 배관과 접속되고, 상기 희석된 슬러리 공급배관으로부터 배출되는(flowed out) 희석된 슬러리를 저장하는 공급 유니트(supply unit); 및
    상기 공급 유니트의 배출구 및 상기 적어도 하나의 사용점 혼합 유니트 사이의 상기 제1 순환 루프라인에 설치된 제3 펌프를 포함하되, 상기 제1 순환 루프 라인은 상기 공급 유니트의 외부에 설치된 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 공급 유니트는
    상기 희석된 슬러리 공급배관으로부터 배출되는 희석된 슬러리 및 상기 제1 순환 루프 라인으로부터 배출되는 희석된 슬러리를 저장하는 공급 탱크(supply tank);
    상기 공급 탱크 내의 희석된 슬러리의 양을 측정하고 상기 희석된 슬러리의 양을 전기적인 출력신호로 변환(convert)시키되, 상기 전기적인 출력신호를 상기 주 제어 유니트로 전송시키는 공급 슬러리 센서(supply slurry sensor); 및
    상기 공급 탱크 내의 희석된 슬러리를 휘젓는(agitating) 제3 혼합 장치를 포함하되, 상기 제3 혼합장치는 상기 공급 탱크의 중심부 상에 설치된 모터, 상기 모터와 연결되고 상기 혼합 탱크의 바닥에 근접하도록 연장된 회전축, 및 상기 회전축의 하부에 고정된 프로펠러를 갖는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 공급 탱크의 내경(inner diameter)은 그 것의 높이보다 작은 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 공급 탱크의 측벽과 바닥이 만나는 부분은 소정의 곡률(curvature)과 함께 둥근 형태(rounded shape)를 갖고, 상기 공급 탱크의 바닥은 중심부분을 향하여 경사진 원뿔형태(conical shape)를 갖는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 공급 유니트의 배출구는 상기 공급 탱크의 바닥의 중심에 위치하는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 희석된 슬러리 공급배관의 배출구(outlet) 및 상기 제1 순환 루프라인의 배출구는 상기 공급 탱크의 바닥의 가장자리에 근접하도록 연장되고, 상기 공급 탱크의 중심을 향하여 구부러진 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  28. 제 23 항에 있어서,
    상기 공급 슬러리 센서는 초음파(ultrasonic waves) 센서이고, 상기 초음파 센서는 상기 공급 탱크의 뚜껑에 설치된(installed) 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  29. 제 23 항에 있어서,
    상기 공급 슬러리 센서는 로드 셀(load cell)이고, 상기 공급 탱크는 상기 로드 셀 상에 위치하는 것을 특징으로 슬러리 공급장치.
  30. 제 22 항에 있어서,
    상기 공급부는
    상기 제3 펌프 및 상기 공급 유니트의 유입구 사이의 상기 제1 순환 루프 라인에 설치된 필터 유니트; 및
    상기 필터 유니트 및 상기 제3 펌프 사이의 상기 제1 순환 루프 라인에 설치된 전도도 계측기(conductivity measurer)를 더 포함하되, 상기 전도도 계측기는 상기 제1 순환 루프라인을 통하여 흐르는 상기 희석된 슬러리의 혼합비(mixing ratio)를 측정하고 상기 측정된 혼합비를 상기 주 제어 유니트로 전송시키는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  31. 제 2 항에 있어서,
    상기 첨가제 저장부는
    상기 첨가제를 저장하는 첨가제 저장 유니트;
    상기 첨가제 저장 유니트 내부로 첨가제를 공급하는 첨가제 공급배관;
    상기 첨가제 공급배관의 소정영역에 설치되되, 상기 주 제어 유니트에 의해 제어되는 첨가제 펌프; 및
    상기 첨가제 저장 유니트의 배출구 및 상기 적어도 하나의 사용점 혼합 유니트 사이의 상기 제2 순환 루프라인에 설치된 제4 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 첨가제 저장 유니트는
    상기 첨가제 공급배관으로부터 배출되는 첨가제 및 상기 제2 순환 루프 라인으로부터 배출되는 첨가제를 저장하는 첨가제 저장 탱크; 및
    상기 첨가제 저장 탱크 내의 첨가제의 양을 측정하고 상기 측정된 첨가제의양을 전기적인 출력신호로 변환(convert)시키되, 상기 전기적인 출력신호를 상기 주 제어 유니트로 전송시키는 첨가제 센서(additive sensor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 첨가제 저장 탱크의 내경(inner diameter)은 그 것의 높이보다 작은 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 첨가제 저장 탱크의 측벽과 바닥이 만나는 부분은 소정의 곡률(curvature)과 함께 둥근 형태(rounded shape)를 갖고, 상기 첨가제 저장 탱크의 바닥은 중심부분을 향하여 경사진 원뿔형태(conical shape)를 갖는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 첨가제 저장 유니트의 배출구는 상기 첨가제 저장 탱크의 바닥의 중심에 위치하는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  36. 제 32 항에 있어서,
    상기 첨가제 공급배관의 배출구(outlet) 및 상기 제2 순환 루프라인의 배출구는 상기 첨가제 저장 탱크의 바닥의 가장자리에 근접하도록 연장되고, 상기 첨가제 저장 탱크의 중심을 향하여 구부러진 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  37. 제 32 항에 있어서,
    상기 첨가제 센서는 초음파(ultrasonic waves) 센서이고, 상기 초음파 센서는 상기 첨가제 저장 탱크의 뚜껑에 설치된(installed) 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  38. 제 32 항에 있어서,
    상기 첨가제 센서는 로드 셀(load cell)이고, 상기 첨가제 저장 탱크는 상기 로드 셀 상에 위치하는 것을 특징으로 슬러리 공급장치.
  39. 제 31 항에 있어서,
    상기 첨가제 저장부는 상기 제4 펌프 및 상기 적어도 하나의 사용점 혼합 유니트 사이의 상기 제2 순환 루프 라인에 설치된 필터 유니트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  40. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 사용점 혼합 유니트는
    상기 제1 순환 루프라인으로부터 분기된 제1 배관;
    상기 제2 순환 루프라인으로부터 분기된 제2 배관;
    상기 제1 배관의 배출구 및 상기 제2 배관의 배출구와 연결된 노즐;
    상기 제1 배관에 설치된 제1 수동밸브;
    상기 제2 배관에 설치된 제2 수동밸브;
    상기 제1 수동밸브 및 상기 제1 배관의 배출구 사이의 상기 제1 배관에 설치되되, 부 제어 유니트에 의해 제어되는 제1 유량 제어기;
    상기 제2 수동밸브 및 상기 제2 배관의 배출구 사이의 상기 제2 배관에 설치되되, 상기 부 제어 유니트에 의해 제어되는 제2 유량 제어기;
    상기 제1 수동밸브 및 상기 제1 유량제어기 사이의 상기 제1 배관에 설치되되, 상기 부 제어 유니트에 의해 제어되는 제1 자동밸브;
    상기 제2 수동밸브 및 상기 제2 유량제어기 사이의 상기 제2 배관에 설치되되, 상기 부 제어 유니트에 의해 제어되는 제2 자동밸브;
    상기 제1 자동밸브 및 상기 제1 유량 제어기 사이의 상기 제1 배관으로부터 분기된 제1 퍼지 라인;
    상기 제2 자동밸브 및 상기 제2 유량 제어기 사이의 상기 제2 배관으로부터 분기된 제2 퍼지 라인;
    상기 제1 퍼지 라인에 설치된 제1 퍼지 밸브; 및
    상기 제2 퍼지 라인에 설치된 제2 퍼지 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  41. 제 1 항에 있어서,
    상기 희석용액은 탈이온수인 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
  42. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬러리 저장부는 상기 바틀 내의 슬러리를 일시적으로 저장하는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급장치.
KR10-2001-0074547A 2001-11-28 2001-11-28 슬러리 저장 유니트 및 사용점에서의 혼합 유니트를 갖는슬러리 공급장치 KR100428787B1 (ko)

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