KR20020027279A - 폴리싱 장치로 슬러리를 공급하는 방법 - Google Patents

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Abstract

슬러리 공급 방법 및 슬러리 공급 장치는 화학적 기계적 폴리싱 장치에서 슬러리를 공급할 수 있다. 상기 슬러리는 소정 농도로 슬러리를 저장하는 슬러리 공급조로부터 슬러리 공급 펌프에 의해 화학적 기계적 폴리싱 장치로 공급된다. 슬러리 공급펌프의 작동은 화학적 기계적 폴리싱 장치에서 슬러리를 공급하는 시간 이외의 기간동안에는 일시 정지된다. 폴리싱 장치로 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 장치는 슬러리 공급조로부터 폴리싱 장치까지 유량 Q로 슬러리를 공급하는 펌프를 포함한다. 슬러리의 소정 침강 속도가 V 로 표시될 때, 슬러리 공급조의 수평 단면적은 Q/V 보다 더 작게 설정된다.

Description

폴리싱 장치로 슬러리를 공급하는 방법{METHOD FOR SUPPLYING SLURRY TO POLISHING APPARATUS}
본 발명은 특히 응집성을 갖는 슬러리 공급방법 및 폴리싱 대상물을 화학적 기계적으로 폴리싱하는 폴리싱 장치의 사용에 적합한 슬러리 공급장치에 관한 것이다.
또한 본 발명은 반도체 웨이퍼 등과 같은 폴리싱 대상물의 표면을 균일면 및 경면-마감면(mirror-finished surface)으로 폴리싱하는 폴리싱 장치의 주 본체에 슬러리(폴리싱 유체)를 공급하는 슬러리 공급장치와 그 주 본체와 슬러리 공급장치를 구비한 폴리싱 장치 및 슬러리 공급장치의 작동방법에 관한 것이다.
지금까지, 회로 배선은 더욱 정교해지고, 반도체 디바이스의 집적화가 발전됨에 따라 와이어 사이의 간격은 좁아지고 있다. 특히, 5 마이크론 이하의 라인 폭을 갖는 포토리소그래피의 경우에는, 허용가능한 초점깊이는 매우 얕아서 스테퍼의 묘화 평면은 고도의 균일성이 요구된다. 따라서, 반도체 웨이퍼의 표면은 균일하게 만들어져야 한다. 반도체 웨이퍼의 표면을 평탄화 하는 방법 가운데 하나로는 화학적 기계적 폴리싱 장치를 이용하여 웨이퍼의 표면을 폴리싱하는 방법이 있다.
도 8은 화학적 기계적 폴리싱 장치 주요부의 예를 도시하고 있다. 이러한 장치는 그것의 최상부에 부착된 연마포(폴리싱 공구), 폴리싱 대상물인 반도체 웨이퍼(W)를 회전가능하게 가압하고 잡아주는 톱 링(144) 및 연마포(140)에 슬러리(Q)를 공급하는 슬러리 공급 노즐(146)을 구비한다. 톱 링(144)은 톱 링 샤프트(148)에 연결되고 도면에 나타내지는 않았지만, 공기 실린더로 고정되며, 이로 인해 수직으로 이동가능해진다. 톱 링(144)은 그것의 저부면에 근접하게 부착된 탄성 매트(150), 예를 들어 폴리우레탄 매트를 구비하여 반도체 웨이퍼(W)를 잡아준다. 또한 톱 링(144)은 그것의 외부 에지부에 배치된 원통형 가이드 링(152)를 구비하여, 폴리싱 작업시 상기 톱 링(144)이 그것의 저부면으로 떨어지는 것을 방지한다. 가이드 링(152)은 톱 링(144)에 고정되고, 상기 가이드 링(152)의 저부단면은 톱 링(144)의 고정면으로부터 돌출하여 있으며, 반도체 웨이퍼(W)를 고정하기 위하여 그것의 저단부 내부에 함몰부가 제공된다.
화학적 기계적 폴리싱 장치의 이러한 형태에 있어서, 반도체 웨이퍼(W)는 톱 링(144) 밑에 있는 탄성 매트(150) 아래에 고정된다. 반도체 웨이퍼(W)는 톱 링(144)을 구비한 턴테이블(142)상의 연마포(140)에 대해 가압되어, 턴테이블(142)과 톱 링(144)을 회전시키고 반도체 웨이퍼(W)를 연마포(140)에 대해 상대적으로 이동시키면서 폴리싱된다. 슬러리(Q)는 폴리싱 작업시 슬러리 공급 노즐(146)로부터 연마포(140)에 공급된다.
화학적 기계적 폴리싱 장치를 이용하여 반도체 웨이퍼(W)를 양호하게 폴리싱하기 위하여, 슬러리 공급장치는 일정한 농도 및 유량으로 화학적 기계적 폴리싱 장치에 슬러리(폴리싱 또는 그라인딩 유체)를 안정적으로 공급할 수 있어야 한다. 일반적으로 슬러리 공급장치는, 예를 들어, 슬러리 모액을 저장하는 모액조, 탈이온수(순수), 화학액 등을 이용하여 슬러리 모액을 소정의 농도로 희석시킴으로써슬러리 농도를 조정하는 준비조, 상기 준비조내에 조정된 슬러리를 임시로 저장하는 슬러리 공급조 및 상기 슬러리 공급조로부터 화학적 기계적 폴리싱 장치의 슬러리 공급 노즐(146)로 슬러리를 공급하기 위한 슬러리 공급관을 포함할 수 있다.
슬러리 공급조를 화학적 기계적 폴리싱 장치에 연결하는 종래의 슬러리 공급관은 롤러 펌프를 이용하여 순환 라인으로부터 화학적 기계적 폴리싱 장치내의 테이블로 슬러리를 배출하는 소위 일반적인 순환 및 공급 시스템을 채택한다. 이러한 슬러리 공급관에는 슬러리 공급조로부터 배출된 슬러리를 다시 슬러리 공급조로 반송시키기 위한 순환관 및 슬러리를 공급하는 순환관으로부터 화학적 기계적 폴리싱 장치로 분기된 관이 제공된다. 폴리싱 또는 유휴상태 동안 화학적 기계적 폴리싱 장치가 작동되더라도, 슬러리 공급관은 순환관내에 배치된 순환 펌프를 구비한 슬러리 공급조로부터 상기 배출된 슬러리를 슬러리 공급조로 반송시키는 순환 작업을 수행하도록 배치된다.
여기서, 응집성을 갖는 슬러리는, 슬러리가 유체 상태로 될 때 더 큰 입자 크기를 갖는 입자로 응집하기가 더 쉽다는 것을 유의하여야 할 것이다. 따라서, 이러한 슬러리가 본 발명에 사용된다면, 상술된 방식으로 순환 펌프에 의하여 순환 작업을 수행함으로써 슬러리가 항상 유체 상태로 유지되는 경우 슬러리의 응집화가 가속화될 수 있다는 문제가 생길 수 있다. 다시말해, 상기 공급 시스템은 순환 펌프의 순환 작업을 일시 정지시킬 수 없으며, 상기 슬러리는 모든 화학적 기계적 폴리싱 장치가 유휴 상태가 되지 않는 한 항상 순환되어야 한다. 그렇지 않으면, 슬러리의 응집화가 가속화될 것이다.
최근에는, 반도체 디바이스를 제조하는 단계에서, 반도체 기판상에 복수의 장치 층(device layers)이 형성되어야 할 필요성이 증가하고 있다. 복수의 장치층을 정확하게 형성하기 위해서는, 각 디바이스 층을 덮고 있는 층의 표면을 평탄하게 그리고 경면-마감시킬 필요가 있으며, 폴리싱 장치가 사용된다. 상기 폴리싱 장치는 각각 독립적인 회전수로 회전하는 턴테이블을 구비한 주 본체와 톱 링 및 슬러리 공급장치를 포함한다. 턴테이블과 톱 링 사이에는 반도체 웨이퍼와 같은 폴리싱 대상물이 배치되며, 상기 폴리싱 대상물의 표면은 폴리싱에 사용하는 슬러리를 공급하면서 턴테이블을 회전시킴으로써 균일하고 경면-마감된 표면으로 폴리싱된다.
슬러리 공급장치는 슬러리(폴리싱 유체)를 연속적으로 폴리싱 장치에 공급해야 한다. 폴리싱 처리시, 슬러리 공급이 중단되는 것을 방지하기 위해서는, 완충조(buffer tank)가 적어도 한 시트(sheet)의 반도체 웨이퍼를 폴리싱 할 수 있는 용량의 슬러리를 포함하여 배치된다. 상기 완충조에는 슬러리가 완충조내에 머물러 있거나 폴리싱 입자가 침전하여 슬러리의 농도를 불균일하게 하는 것을 방지하기 위하여 슬러리를 잘 교반시키기 위한 교반 장치가 제공된다. 교반 장치는 완충조내의 슬러리를 교반할 수 있어, 폴리싱 장치에 공급될 슬러리의 농도를 균일하게 유지하며 폴리싱 대상물을 고정밀도로 폴리싱할 수 있게 한다.
본 발명은 상기 상황을 고려하여 만들어 졌으며, 본 발명의 목적은 슬러리 공급 방법 및 화학적 기계적 폴리싱 장치에 슬러리 응집의 가속화를 야기하지 않는적절한 방식으로, 응집성이 있는 슬러리를 포함하는 슬러리를 공급할 수 있는 슬러리 공급장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 폴리싱 장치의 예시를 도시한 시스템 구성도,
도 2는 슬러리의 양이 분당 475 ml로 설정된 경우, 슬러리 공급조(30)로부터 배출된 슬러리를 다시 상기 슬러리 공급조(30)으로 반송시키는 순환 작업을 수행할 때의 높은 응집성을 갖는 슬러리의 입자 크기의 변화 상태의 도표,
도 3은 슬러리의 양이 200 ml로 설정된 경우, 슬러리 공급조(30)로부터 배출된 슬러리를 다시 상기 슬러리 공급조(30)으로 반송시키는 순환 작업을 수행할 때의 높은 응집성을 갖는 슬러리의 입자 크기의 변화 상태의 도표,
도 4는 펌프로부터 배출된 슬러리의 양(순환될 슬러리의 양)이 분당 5 리터로 설정될 경우, 준비조(20)로부터 다시 상기 준비조(30)로 반송시키는 순환 작업을 수행할 때의 높은 응집성을 갖는 슬러리의 입자 크기의 변화 상태의 도표,
도 5는 펌프로부터 배출된 슬러리의 양(순환될 슬러리의 양)이 분당 2 리터로 설정될 경우, 준비조(20)로부터 다시 상기 준비조(20)로 반송시키는 순환 작업을 수행할 때의 높은 응집성을 갖는 슬러리의 입자 크기의 변화 상태의 도표,
도 6은 펌프로부터 배출된 슬러리의 양(순환될 슬러리의 양)이 분당 1 리터로 설정될 경우 준비조(20)로부터 다시 상기 준비조(20)로 반송시키는 순환 작업을수행할 때의 높은 응집성을 갖는 슬러리의 입자 크기의 변화 상태의 도표,
도 7은 슬러리 공급조(30)(및 준비조(20))의 저부 부근의 일부분을 도시한 개략적인 단면도,
도 8은 화학적 기계적 폴리싱 장치의 예시의 주요부를 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 폴리싱 장치의 구성을 도시한 블럭도,
도 10은 도 9의 폴리싱 장치의 슬러리 공급장치를 통하여 순환하는 슬러리의 유량을 변화시킴으로써 공급된 슬러리의 농도 변화를 측정한 결과를 도시한 표이다.
* 참조 부호 및 기호 설명
1 : 슬러리 공급장치
10 : 모액조
20 : 준비조
30 : 슬러리 공급조
40 (40-1, 2, 3, 4) : 화학적 기계적 폴리싱 장치
61 : 탈이온수(또는 화학 용액) 라인
62 : 모액 공급관
63 : 용액 공급관
64 : 순환관
67 (67-1, 2, 3, 4) : 슬러리 공급관
68 (68-1, 2, 3, 4) : 순환관
71 : 모액 공급 펌프
72 : 용액 공급 펌프
73-1, 2, 3, 4 : 슬러리 공급 펌프
81 : 개폐 밸브
82 : 개폐 밸브
83 : 개폐 밸브
84-1, 2, 3, 4 : 개폐 밸브
85-1, 2, 3, 4 : 개폐 밸브
87-1, 2, 3, 4 : 개폐 밸브
88 : 3 방향 스위칭 밸브
146 : 슬러리 공급 노즐
201, 202 : 모액조
205 : 제1펌프
209 : 혼합조
212 : 슬러리 공급조
217 : 제2펌프
241 : 주 본체
251 : 폴리싱 장치
252 : 슬러리 공급장치
H : 배출액
W : 반도체 웨이퍼(폴리싱 대상물)
하지만, 이러한 종래의 슬러리 공급장치는 교반 장치를 갖는 완충조를 구비함에 따라, 상기 장치는 구조가 복잡해지며, 상기 교반은 슬러리의 온도를 상승시켜 슬러리의 냉방 부하(cooling load)를 높게 만든다.
본 발명은 상기 단점을 고려하여 만들어 졌으며, 균일한 농도를 갖는 슬러리를 공급할 수 있는 간단한 구조의 슬러리 공급장치와 슬러리 공급장치가 설치된 폴리싱 장치 및 슬러리 공급장치의 작동 방법을 제공하는 것이 목적이다.
상술된 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 슬러리를 소정농도로 저장하는 슬러리 공급조로부터 폴리싱 대상물을 폴리싱하는 화학적 기계적 폴리싱 장치로 슬러리를 공급하는 방법을 제공하며, 여기서, 슬러리 공급 펌프의 작동은 화학적 기계적 폴리싱 장치에 슬러리를 공급하는 작동 시간 이외의 시간동안에는 일시 정지된다.
또한 본 발명은 작업 과정에서 슬러리 공급 펌프에 의하여 슬러리 공급조로부터 화학적 기계적 폴리싱 장치로 배출된 슬러리 전체를 공급하는 방법을 제공한다.
본 발명은 슬러리를 소정 농도로 저장하는 슬러리 공급조를 구비한 슬러리 공급장치 및 슬러리 공급 펌프를 이용하여 슬러리 공급조로부터 화학적 기계적 폴리싱 장치로 슬러리를 공급하는 슬러리 공급관에는, 폴리싱 처리시 화학적 기계적폴리싱 장치로 슬러리를 공급하는 시간 이외의 시간 동안 화학적 기계적 폴리싱 장치로 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 펌프의 작동을 일시 정지시키는 제어 시스템이 제공되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 화학적 기계적 폴리싱 장치에 사용하는 복수의 턴테이블이 배치되는 것과 슬러리 펌프가 상기 턴테이블을 각각에 배치되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명은, 슬러리 공급장치에는 슬러리의 모액과 탈이온수 또는 화학액을 혼합시켜 슬러리의 모액을 소정의 농도로 조정하고, 상기 소정 농도의 슬러리를 상기 슬러리 공급조로 공급하는 준비조가 제공되며, 상기 제어 시스템은 준비조로부터 배출된 슬러리를 다시 준비조로 반송시키는 순환 작업 및 준비조내의 슬러리를 희석시킴으로써 슬러리의 농도를 조정하는 시간 이외의 시간 동안 준비조내의 슬러리를 교반시키는 교반 작업을 일시 정지시키도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
덧붙여, 본 발명은 슬러리 공급관에 연결된 슬러리 공급조 일부분이 슬러리 공급조의 저부 위쪽에 슬러리 배출구를 설치함으로써 슬러리 공급조의 저부에 침전된 슬러리 덩어리가 슬러리 공급관 안으로 배출되지 않도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 예를 들어 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 슬러리 공급장치는, 소정 슬러리를 폴리싱 장치(251)로 공급하는 슬러리 공급장치(252) 및 폴리싱 장치(251)로 공급될 슬러리를 저장하는 슬러리공급조(212)를 포함하여 이루어지며, 여기서 상기 슬러리는 슬러리 공급조(212)로부터 폴리싱 장치(251)로 유량(Q)으로 공급되며, 소정 슬러리의 폴리싱시 침강 속도(V)로 침전할 경우, 슬러리 공급조(212)의 수평 단면적은 Q/V 보다 더 작아지도록 설정된다. 슬러리를 유량(Q)으로 공급하는 구성은 통상적으로 슬러리를 유량(Q)으로 공급하는 펌프를 설치함으로써 달성될 수 있다.
슬러리 공급조의 수평 단면적이 Q/V 보다 더 작아지도록 형성됨에 따라, 슬러리 공급조내의 슬러리의 수직방향의 유속은 슬러리내의 폴리싱 입자의 침강 속도보다 빠르게 만들 수 있고, 상기 슬러리는 저장조내로 슬러리를 흐르게 함으로써 잘 교반될 수 있게 하며, 슬러리의 농도를 일정한 레벨로 유지하게 한다. 통상의 경우, 상기 슬러리 공급조는 슬러리가 그 수직방향의 최상부로부터 들어가서, 그 수직방향 저부로 배출되도록 구성된다. 슬러리내의 폴리싱 입자의 침강 속도는 슬러리내의 폴리싱 입자 하나가 중력에 의하여 용액(통상적으로 탈이온수)내에 침전되는 속도를 의미한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 도 9에 도시된 바와 같이, 슬러리 공급장치(252), 상기 슬러리 공급장치(252)로부터 슬러리를 공급하는 폴리싱 테이블(242) 및 슬러리 공급장치(252)로부터 공급되며 폴리싱 테이블(242)에는 사용되지 않는 슬러리가 슬러리 공급조(212)로 반송되는 반송 라인(308)을 포함하는 폴리싱 장치를 제공한다.
상술된 방식으로 폴리싱 장치를 배치함으로써, 상기 폴리싱은 폴리싱 대상물을 폴리싱 테이블상에 로딩하고 슬러리 공급장치로부터 폴리싱 장치로 슬러리를 일정한 농도로 공급함으로써 달성될 수 있으며, 상기 폴리싱 테이블에서 사용되지 않은 슬러리는 상기 슬러리를 순환시켜 재사용하는 슬러리 공급조로 반송된다. 슬러리 공급조내의 슬러리가 교반 장치를 이용하여 교반되지 않으면, 슬러리의 냉방 부하는 상기 슬러리를 순환시킴으로써 더 작게 할 수 있다. 또한 슬러리 반송라인에서의 슬러리의 반송 속도가 슬러리의 농도가 일정해지는 소정의 범위내로 설정될 경우 상기 슬러리의 농도는 확실히 일정해 질 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴리싱 장치로 공급될 소정의 슬러리를 저장하는 슬러리 공급조를 구비한 슬러리 공급장치의 작동 방법을 제공하며, 여기서 슬러리 공급조로부터 폴리싱 장치로 공급될 소정의 슬러리의 유량은 슬러리 공급조내의 슬러리의 유속이 소정 슬러리내의 폴리싱 입자의 침강 속도 보다 더 빨라지도록 하는 방식으로 설정된다.
슬러리 공급조내의 슬러리의 유속이 소정 슬러리내의 폴리싱 입자의 침강 속도보다 더 빨라지도록 설정되면, 상기 슬러리는 일정한 농도로 폴리싱 대상물에 공급될 수 있다.
본 발명을 실행하는 방법을 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 폴리싱장치의 예시를 나타내는 시스템 구성 다이어그램이다. 도면에 도시된 바와 같이, 폴리싱장치는, 예를 들어 그 안에 슬러리의 모액을 저장하는 모액조(10)를 구비한 슬러리 공급장치(1)와, 탈이온수(또는 화학용액)로 그 모액을 희석시켜 슬러리의 모액의 농도를 소정의 농도로 조정하는 준비조(preparation tank; 20) 및 상기 준비조(20)내에 있는 소정의 농도의 슬러리를 임시적으로 저장하는 슬러리 공급조(30)를 포함하며, 복수의(본 실시예에서는 4개의 장치) 화학적 기계적 폴리싱장치(40)(40-1 내지 40-4 포함)로 상기 슬러리 공급장치의 슬러리 저장조(30)로부터 슬러리가 공급된다.
준비조(20)에는 개폐밸브(81)를 통해 탈이온수(또는 화학용액) 라인(61)이 연결되고, 다음에는 상기 준비조(20)는 모액 공급펌프(71)와 개폐밸브(82)를 구비한 모액 공급관(62)으로 모액조(10)에 연결된다. 또한, 상기 준비조(20)는 개폐밸브(83)가 설치된 용액공급관(63), 용액공급펌프(72) 및 상기 준비조(20)와 연통하는 순환관(64)에 연결되는 3방향 스위칭 밸브(88)로 슬러리 공급조(30)에 연결된다.
상기 슬러리 공급조(30)에는 그 배출측에 슬러리 공급관(67)이 연결된다. 상기 슬러리 공급관(67)은 트리(tree) 형태로 4개의 브랜치 슬러리 공급관(67-1, 67-2, 67-3, 67-4)으로 분기된다. 상기 4개의 브랜치 슬러리 공급관(67-1, 67-2, 67-3, 67-4)에는 각각 개폐밸브(84-1, 84-2, 84-3, 84-4), 슬러리 공급펌프(73-1, 73-2, 73-3, 73-4) 및 개폐밸브(85-1, 85-2, 85-3, 85-4)가 연결된다.
브랜치 슬러리 공급관(67-1, 67-2, 67-3, 67-4) 각각의 상단은 화학적 기계적 폴리싱장치(40-1, 40-2, 40-3, 40-4) 각각의 슬러리 공급노즐(146)(도 8)과 각각 연통된다. 한편, 슬러리 공급관(67-1, 67-2, 67-3, 67-4)으로부터 분기된 순환관(68-1, 68-2, 68-3, 68-4)은 각각 상기 슬러리 공급관(67-1, 67-2, 67-3, 67-4)의 개폐밸브(85-1, 85-2, 85-3, 85-4)의 상류측에 연결된다. 그 다음, 각각의 순환관(68-1, 68-2, 68-3, 68-4)은 상기 슬러리 공급조(30)에 연결되어 반송하는 순환관(68)으로 합쳐진다. 또한, 순환관(68-1, 68-2, 68-3, 68-4)에는 각각 개폐밸브(87-1, 87-2, 87-3, 87-4)가 설치된다.
화학적 기계적 폴리싱장치(40-1, 40-2, 40-3, 40-4)는 각각 도 8에 도시된 실시예와 실질적으로 동일한 구성을 가진다. 이하, 폴리싱장치의 작동을 좀더 상세히 설명한다. 후술하는 바와 같이, 각 펌프 및 밸브의 구동은 상기 펌프 및 밸브의 구동을 전기적으로 제어하는 제어 유닛(제어 시스템)으로 제어될 수 있다.
개폐밸브(82)가 열리면, 모액 공급펌프(71)가 구동되어, 슬러리 모액이 모액조(10)로부터 준비조(20)로 공급된다. 동시에, 개폐밸브(81)가 열리면, 탈이온수(또는 화학용액) 라인으로부터 준비조(20)로 탈이온수(또는 화학용액)가 공급되어, 상기 슬러리 모액은 탈이온수(또는 화학용액)로 소정의 농도로 희석된다.
탈이온수 또는 화학용액으로 슬러리를 희석시킴으로써, 준비조(20)에서 슬러리의 농도를 조정하는 동안 준비조(20)내의 용액은, 상기 준비조(20)안에 장착된 교반 임펠러(stirring impeller; 도시되지 않음)로 상기 용액을 회전시키거나, 또는 개폐밸브(83)를 개방하고 3방향 스위칭 밸브(88)를 순환관(64)쪽으로 스위칭하고 용액 공급펌프(72)를 구동시킴으로써 용액 공급관(63)으로부터 순환관(64)을 통해 준비조(20)내의 슬러리를 순환시킴으로써 혼합될 수 있다. 희석시켜 상기 슬러리를 조정하는 시간 이외의 기간 동안에는, 준비조(20)로부터 배출된 슬러리를 상기 준비조(20)로 다시 순환시키는 순환 작업 및 준비조(20)내에서 교반 임펠러로 상기 슬러리를 교반시키는 교반 작업이 일시 정지된다.
본 실시예에 사용될 슬러리는, 응력이 부과될 때 폴리싱 입자들이 더 큰 덩어리로 응집하는 응집성을 가질 수 있다. 좀 더 상세하게는, SS-25(Cabot 제품), ILD 1300(Rodel 제품) 및 PLANERLITE 4213(Fujimi 제품)을 포함할 수 있다.
그 후, 준비조(20)에서 소정의 농도로 조정된 슬러리는, 3방향 스위칭 밸브(88)를 용액 공급관(63)쪽으로 스위칭하고 용액 공급펌프(72)를 구동함으로써 슬러리 공급조(30)로 이송된다.
예를 들면, 폴리싱작업이 화학적 기계적 폴리싱장치(40-2)에 의하여 실행되는 경우에는, 개폐밸브(84-2, 85-2)가 열리고, 슬러리 공급펌프(73-2)가 구동되어, 슬러리 공급조(30)안의 슬러리가 화학적 기계적 폴리싱장치(40-2)로 공급된다. 특히, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 슬러리는 슬러리 공급노즐(146)로부터 연마포(140)상으로 공급되어 반도체 웨이퍼(W)를 폴리싱한다. 폴리싱작업시, 개폐밸브(87-2)는 닫히게 되고, 슬러리 공급펌프(73-2)가 구동되어, 공급된 모든 슬러리는 화학적 기계적 폴리싱장치(40-2)로 공급되며, 슬러리 공급조(30)안으로 순환되는 슬러리는 없도록 된다.
또한, 화학적 기계적 폴리싱장치(40-2)로 폴리싱작업시, 상기 폴리싱작업이 이루어지지 않는 모든 개폐밸브(84-1, 84-3, 84-4, 85-1, 85-3, 85-4, 87-1. 87-3, 87-4) 및 화학적 기계적 폴리싱장치의 나머지(즉, 40-1, 40-3, 40-4) 각각은 닫히고, 상기 슬러리 공급펌프(73-1, 73-3, 73-4)는 일시 정지되어, 관 시스템(pipe system) 안으로 이송되는 슬러리가 없도록 한다.
다시 말해, 본 발명에 따르면, 화학적 기계적 폴리싱장치(40-1, 40-3, 40-4)를 위한 슬러리 공급펌프(73-1, 73-3, 73-4)의 작동은 각각 유휴 상태에 있는 동안일시 정지된다. 동시에, 슬러리 공급펌프(73-2)에 의하여 슬러리 공급조(30)로부터 배출된 모든 슬러리는 폴리싱 처리시 화학적 기계적 폴리싱장치(40-2)로 공급된다.
이하, 폴리싱 처리시, 슬러리 공급조(30)안에서 슬러리의 순환을 일시 정지시키는 것과 상기 슬러리를 배타적으로 화학적 기계적 폴리싱장치 또는/및 장치들(40-1, 40-2, 40-3 또는/및 40-4)로 공급하는 것은 후술하는 바와 같은 이유 때문이다. 도 2 및 도 3은 각각 상술된 실시예에 사용되는 슬러리 공급조(30)로부터 배출되어 상기 슬러리 공급조(30)로 반송하는 고응집성을 갖는 슬러리를 순환시키는 순환 작업상에서 슬러리의 입자 크기들이 변화되는 상태를 나타내는 그래프이다. 도 2 및 도 3은 펌프로부터 배출된 슬러리의 펌프량(순환되고 있는 슬러리의 양)이 각각 분당 475ml 및 분당 200ml로 설정되는 경우, 슬러리의 입자 크기의 변화 상태를 나타낸다.
도 2 및 도 3의 각 중앙에 있는 그래프에 있어서, 가로축은 슬러리를 순환시키는 순환 시간(시)을, 세로축은 누적분포곡선의 50% Q값에 대응하는 슬러리의 입자 크기(마이크론)를 나타낸다. 도 2 및 도 3에 있어서, 각각의 좌측 및 우측 그래프에서 가로축은 슬러리의 입자 크기(마이크론)를 나타내는 반면, 좌측 그래프의 세로축은 각 입자 크기에 대한 분포율을, 우측 그래프의 세로축은 더 작은 입자 크기로부터 더 큰 입자 크기로의 누적분포곡선의 율(%)을 나타낸다. 또한, 좌측의 그래프는 테스트 전의 슬러리의 입자 크기 분포를 나타내며, 우측의 그래프는 테스트 후(최종 측정 시간에서)의 슬러리의 입자 크기 분포를 나타낸다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 슬러리의 입자 크기는 펌프로부터 배출된슬러리의 양이 많아질수록 더 커지는 반면, 슬러리의 입자 크기는 펌프로부터 배출된 슬러리의 양이 적어질수록 거의 변하지 않는다는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 공급될 슬러리의 양이 더 적어지도록 제어되면, 화학적 기계적 폴리싱장치(40-1, 40-2, 40-3, 40-4)로 공급될 슬러리의 입자 크기는 소정의 적당한 범위의 슬러리 입자 크기 이내로 유지될 수 있고, 반도체 웨이퍼(W)는 최적의 방식으로 폴리싱작업이 행해질 수 있다.
특히, 본 실시예에서는, 하나의 슬러리 공급펌프가 화학적 기계적 폴리싱장치 중 하나에 각각 연결된다. 이러한 구성은 상술한 방식으로 폴리싱 처리시 화학적 기계적 폴리싱장치로의 슬러리의 공급 및 폴리싱작업의 일시 정지(유휴 상태)를 용이하게 제어할 수 있다. 또한, 이러한 구성은 슬러리가 응집되지 않는(또는 거의 응집되지 않는) 상태로, 모든 슬러리가 폴리싱 처리시 슬러리 공급조(30)로부터 배출되는 슬러리를 순환시키지 않고도 화학적 기계적 폴리싱장치로 즉시 공급 가능하게 하도록 한다.
그 다음, 도 4 내지 도 6은 각각 본 실시예에 사용된 바와 같이, 준비조(20)로부터 배출된 슬러리가 다시 상기 준비조(20)로 돌아가도록 슬러리를 순환시키는 순환 작업을 수행함에 있어, 고응집성을 갖는 슬러리의 입자 크기의 변화 상태를 나타낸다. 도 4 내지 도 6은 펌프로부터 배출된 슬러리의 양(순환될 슬러리의 양)이 각각 분당 5 리터, 분당 2 리터 및 분당 1 리터로 설정되는 경우, 슬러리의 입자 크기의 변화 상태를 나타낸다. 그래프 각각의 가로 및 세로축은 도 2 또는 도 3의 경우와 동일하다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 슬러리의 입자 크기는 펌프로부터 배출된 슬러리의 양이 더 많아질수록 더 커지는 반면, 펌프로부터 배출된 슬러리의 양이 더 적어지면 슬러리의 입자 크기는 거의 변하지 않는다는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 슬러리를 희석시키는 조정 시간 이외의 기간 동안, 준비조(20)로부터 배출된 슬러리가 다시 상기 준비조(20)로 반송하는 순환 작업 및 준비조(20)에서 슬러리를 교반시키는 교반 작업을 일시 정지하도록 제어하여, 공급될 슬러리의 양이 더 적어지게 되면, 슬러리 공급조(30)로 공급될 슬러리의 입자 크기는 소정의 적절한 범위의 입자 크기 이내로 유지될 수 있다. 이는 반도체 웨이퍼(W)를 폴리싱하기 위한 최적의 폴리싱작업을 하도록 한다.
도 7은 슬러리 공급조(30)(및 준비조(20))의 저부 부근의 일부분을 도시한 간략한 단면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 슬러리 공급관(67)(및 용액 공급관(63))에 연결된 슬러리 공급조(30)(및 준비조(20))의 일부분은 상기 슬러리 공급관(67)(및 용액 공급관(63))의 상단이 상기 슬러리 공급조(30)(및 준비조(20))의 저부로부터 위쪽으로 돌출되도록 구성된다. 슬러리 공급관(67)(및 용액 공급관(63))이 돌출되어 있는 슬러리 공급조(30)(및 준비조(20))의 저부는 함몰된 형태로 트랩부(trap section; 35)가 제공된다.
이러한 구성은 슬러리 공급관(30)(및 준비조(20))의 작업 일시 정지로 인하여 그 안에 슬러리가 침전될지라도, 상기 트랩부에 침전된 슬러리 응집체가 슬러리 공급관(67)(및 용액 공급관(63))의 상단으로부터 직접 배출되어지는 것을 방지할 수 있다. 이러한 구성은 또한 공급될 슬러리의 입자 크기를 소정의 적당한 레벨로유지시키고, 반도체 웨이퍼(W)를 폴리싱하기 위한 최적의 폴리싱작업을 실행하는 것에 도움이 될 수 있다. 도 7에 있어서, 배출액(H)을 배출시키기 위하여 관(69) 및 개폐밸브(89)가 배치되고, 이들 요소들은 도 1로부터 생략되어 있다.
상술한 실시예에 있어서, 순환관(68, 68-1, 68-2, 68-3, 68-4)은 슬러리 공급조(30)내에 순환관 시스템을 형성하도록 배치된다. 하지만, 여기서 이러한 관 시스템은 본 실시예에 사용되지 않음을 유의해야 하는데, 그 이유는 슬러리를 순환시킴으로써 상기 슬러리를 슬러리 공급조(30)로 되돌아가도록 할 필요가 없기 때문이다. 이러한 이유로, 본 발명에서는 관 시스템을 위치시킬 필요가 없다.
지금까지 본 발명은 상술된 실시예에 의하여 설명되었지만, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라, 청구항에 청구되고 명세서와 도면에 기술된 범위 및 기술적 사상내에서 다양한 변형이 가능하다는 것을 이해하여야 할 것이다. 또한, 청구항 및 기술 내용에 특별히 언급되지 않은 어떠한 임의의 형태, 구성 및 물질들도 본 발명에 의하여 그것들에 대한 작용 및 효과를 입증할 수 있는 한, 본 발명의 범위 및 기술적 사상내에 포함된다고 이해하여야 할 것이다. 예를 들어, 화학적 기계적 폴리싱장치들은 도 8에 도시된 구조를 갖는 것에 제약되지 않고, 다양한 여러 구조를 가질 수 있다는 것은 말할 것도 없다.
본 발명을 실행하는 방법을 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼를 폴리싱하는 폴리싱장치(251)의 구성을 도시한 블럭도이다. 상기 폴리싱장치(251)는 폴리싱장치의 주 본체(241) 및 슬러리 공급장치(252)를 포함할 수 있다.
폴리싱장치의 주 본체(241)는 본 발명에서 폴리싱 테이블로서 사용되는 턴테이블(242)과 톱링(243)을 포함할 수 있다. 상기 톱링(243)은 반도체 웨이퍼(W)를 부착 및 유지시킨다. 상기 반도체 웨이퍼(W)는 턴테이블(242)과 톱링(243) 사이에 클램핑되고, 턴테이블(242)을 회전시켜 폴리싱된다.
슬러리 공급장치(252)는 슬러리의 모액을 각각 담고 있는 모액조(201, 202)와, 탈이온수와 상기 슬러리의 모액을 혼합시키는 혼합조(209)와, 본 발명에서 슬러리 공급조로서 사용되고, 사용시의 농도를 갖는 슬러리를 폴리싱장치의 주 본체(241)로 공급하는 공급조(212)와, 슬러리의 모액을 혼합조(209)로 이송시키는 제1펌프(205) 및 상기 폴리싱장치의 주 본체(241)로 슬러리를 이송시키는 제2펌프(217)를 포함할 수 있다.
슬러리의 모액을 공급하는 모액 공급 라인(301)은 모액조(201, 202)와 혼합조(209)에 연결되고, 제1펌프(205)는 그 사이에 배치된다. 모액 검출 센서(220)와 밸브(203)는 모액조(201) 부근의 모액 공급 라인(301)에 배치되고, 모액 검출 센서(221)와 밸브(204)는 모액조(202) 부근의 모액 공급 라인(301)에 배치된다. 밸브(206)는 혼합조(209) 부근의 모액 공급 라인(301)의 제1펌프(205)의 하류에 제공된다.
상기 혼합조(209)에는 생산 설비 라인(도시되지 않음)으로부터 탈이온수를 공급시키는 탈이온수 공급 라인(302)이 연결되고, 상기 탈이온수 공급 라인(302)에는 밸브(207, 208)가 설치된다. 상기 밸브(207)는 혼합조(209) 부근에 위치한다.
액면 검출 센서(222, 223, 224)는 일반적으로 원통형 형태로 수직으로 배치되는 혼합조(209)에 액면 높이의 순서대로 장착된다. 상기 액면 검출 센서(224)는 최저 액면을 검출하도록 배치된다. 또한, 오버플로우 라인(303)은 액면 검출 센서(222)에 의하여 검출된 액면보다 더 높은 액면으로 혼합조에 배치되어, 혼합된 슬러리가 오버플로우 되도록 한다.
혼합 슬러리 공급 라인(304)은 혼합조(209)를 슬러리 공급조(212)에 연결시킨다. 다음에 상기 혼합 슬러리 공급 라인(304)에는 밸브(211)가 제공된다. 상기 혼합 슬러리 공급 라인(304)은 밸브(211)의 상류 위치에서 밸브(210)가 제공되는 배출 라인(305)으로 분기된다. 상기 혼합 슬러리 공급 라인(304)은 또한 슬러리 공급조(212)의 최상부 또는 그 최상부 부근에 연결된다. 따라서, 혼합된 슬러리는 수직 아래쪽으로 슬러리 공급조(212)의 상부로부터 그 저부쪽으로 흐르게 된다.
슬러리 공급조(212)에는 액면 높이의 순서로 액면 검출 센서(225, 226, 227)가 제공된다. 상기 액면 검출 센서(227)는 최저의 액면을 검출하도록 배치된다. 또한, 오버플로우 라인(306)은 액면 검출 센서(225)에 의하여 검출된 액면보다 더 높은 액면으로 베치되어, 공급된 슬러리의 오버플로우를 허용한다. 상기 오버플로우 라인(306)에는 상기 슬러리 공급조(212)안으로 들어가는 공기의 양을 줄이고, 상기 슬러리 공급조(212)안으로 이물질이 들어가는 것을 막도록 작동할 수 있는 필터(213)가 제공된다.
슬러리 공급 라인(307)은 슬러리 공급조(212)를 폴리싱장치의 주 본체(241)에 연결하고 있으며, 슬러리 공급조(212) 부근에 밸브(215)가 제공된다. 제2펌프(217)는 밸브(215)의 하류 위치에서 슬러리 공급 라인(307)상에 장착되고,다음에는 상기 제2펌프(217)로부터 배출 압력의 맥동(pulsation)을 제어하기 위한 댐퍼(218)가 상기 제2펌프(217)의 하류 위치에서 슬러리 공급 라인(307)상에 장착된다. 밸브(231)는 또한 폴리싱장치의 주 본체(241) 부근 및 상기 댐퍼(218)의 하류 위치에서 슬러리 공급 라인(307)상에 제공된다. 닫힌 밸브(231)가 열리면, 슬러리가 턴테이블(242)로 공급된다.
밸브(215)의 상류의 슬러리 공급 라인(307)을 배출 라인(305)에 연결하는 상기 라인에는 밸브(214)가 제공된다. 밸브(215)의 하류의 슬러리 공급 라인(307)을 배출 라인(305)에 연결하고, 밸브(216)가 제공되는 또 다른 라인이 배치된다. 상기 슬러리 공급 라인(307)은 또한 슬러리 공급조(212)의 수직 최저부에 연결되고, 이에 따라 슬러리 공급조(212)내에서 수직 아래쪽으로 흐른 슬러리가 슬러리 공급조(212)로부터 슬러리 공급 라인(307)으로 공급되도록 하게 한다.
슬러리 공급조(212)로부터 턴테이블(242)로 공급되지 않은 슬러리는, 본 발명에서 슬러리-반송 경로로서 사용되는 순환 라인(308)을 통해 슬러리 공급조(212)로 되돌아간다. 한편, 슬러리 공급조(212)로부터 턴테이블(242)로 공급된 슬러리는 폴리싱하기 위하여 사용 후에 밸브(232)를 구비한 배출 라인(309)으로 폐유체로 배출된다. 상기 순환 라인(308)은 되돌아온 슬러리가 상기 슬러리 공급조(212)안에서 수직 아래쪽으로 흐르도록 배치된다.
상기 슬러리는 슬러리 공급 라인(307)으로부터 밸브(231)를 통해 폴리싱장치의 주 본체(241)의 턴테이블(242)로 공급되어, 반도체 웨이퍼(W)를 폴리싱하는데 사용된다. 바이패스 라인(310)이 슬러리 공급 라인(307)으로부터 폴리싱장치의 주본체(241)를 우회하여 배치되고, 밸브(233)가 제공되며, 3방향 밸브(219)의 상류측을 댐퍼(218)의 하류측에 연결시킨다. 또 다른 바이패스 라인(311)은 3방향 밸브(219)에서 순환 라인(308)으로부터 분기되어, 배출 라인(305)에 연결된다. 상기 순환 라인(308)을 통해 흐르는 슬러리는 보통의 경우에 슬러리 공급조(212)로 되돌아가지만, 3방향 밸브(219)를 스위칭하여 슬러리 공급조(212)로 되돌아가지 않고 배출 라인(305)안으로 배출될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 폴리싱장치(251)의 작용에 관하여 설명한다.
(1) 슬러리의 모액은 각각 밸브(203) 및 밸브(204)를 통해 상기 슬러리의 모액이 저장되어 있는 모액조(201, 202) 중 어느 하나로부터 제1펌프(205)에 의하여 흡입되어, 혼합조(209)로 공급된다. 슬러리의 모액이 상기 모액조(201)로부터 흡입되는 경우, 밸브(203)는 열리고, 밸브(204)는 닫힌다. 한편, 슬러리의 모액이 상기 모액조(202)로부터 흡입되는 경우에는, 밸브(204)가 열리고, 밸브(203)가 닫힌다. 혼합조(209)로 공급될 슬러리 모액의 양의 관리는 제1펌프(205)의 작동을 일시 정지시키고, 혼합조(209)내의 슬러리의 액면 높이가 상기 혼합조(209)의 액면 검출 센서(224)에 의하여 검출될 때, 밸브(206)를 닫음으로써 행해질 수 있다.
(2) 상기 슬러리의 모액이 혼합조(209)로 공급된 후에는, 밸브(207, 208)가 열려 탈이온수 공급 라인(302)으로부터 혼합조(209)로 탈이온수가 공급된다. 혼합조(209)로 공급될 탈이온수의 양은 탈이온수를 공급하는 펌프(도시되지 않음)를 일시 정지시키거나, 또는 혼합조(209)내의 용액의 액면 높이가 혼합조(209)의 액면 검출 센서(223)에 의하여 검출될 때, 밸브(207)를 닫음으로써 관리될 수 있다. 상기 액면 검출 센서(222)는 액면 검출 센서(223, 224)가 작동하지 않는 경우에 상기 혼합조(209)로부터 유체의 오버플로우를 감지하는 센서이다. 슬러리의 모액의 액 높이가 상기 액면 검출 센서(222)에 의하여 검출되면, 상기 제1펌프(205)는 일시 정지되고, 밸브(206, 207, 203(또는 204))는 닫힌다.
(3) 상기 탈이온수가 혼합조(209)로 공급된 후에는, 닫힌 밸브(211)가 열려 혼합조(209)내에서 희석된 슬러리를 중력에 의하여 슬러리 공급조(212)안으로 떨어뜨리고, 희석된 슬러리 전체를 슬러리 공급조(212)로 이송시키게 한다. 여기서, 혼합조(209)는 슬러리 공급조(212)보다 충분히 더 높은 높이에 위치한다는 점에 유의해야 한다.
(4) 상술한 단계(1) 내지 단계(3)는 슬러리 공급조(212)내의 슬러리의 액면 높이가 상승할 때까지 반복되고, 그것의 액면 높이는 액면 검출 센서(226)에 의하여 검출된다. 상기 공급조(212)내의 슬러리의 액 높이가 상기 액면 검출 센서(226)에 의하여 검출된 후에는, 혼합조(209)내의 전체 슬러리는 공급조로 이송된 후, 밸브(211)가 닫힌다. 혼합조(209)내의 전체 슬러리를 이송시키는 관리는 타이머 제어에 의하여 행해질 수 있다.
더욱 상세하게는 슬러리의 액 높이가 액면 높이 검출 센서(226)에 의해 검출된 후, 비록 도시는 생략 되었지만 3리터 전량의 슬러리가 중력에 의해 혼합조 (209)로부터 슬러리 공급조(212)로 떨어지는 시간이 다 된 후 밸브(211)의 동작이 개시되도록 설정된 타이머에 의해 열린 밸브(211)가 닫히도록 제어된다. 그러나, 본 명세서에서는 혼합조(209)로부터 슬러리 공급조(212)까지 3리터 전량의 슬러리의 이송은 슬러리 전체가 이송된 것으로 설정된다.
슬러리가 슬러리 공급조(212)로 공급된 후, 제2펌프(217)는 밸브(215)에 의해 슬러리 공급 라인(307)을 거쳐 폴리싱 장치의 주본체(241)로 슬러리의 공급을 개시한다. 제2펌프(217)로부터 배출되는 슬러리의 양은 순환 라인(308)을 거쳐 슬러리 공급조(212)로 순환 및 반송되는 슬러리의 양(분당 5리터 이상)에 폴리싱 장치의 주 본체(241)로 공급되는 슬러리의 양을 합한 것일 수 있다. 폴리싱 장치의 주본체(241)로 슬러리를 공급하는 것이 불필요하다면, 제2펌프 (217)에 의해 배출된 슬러리 전체는 순환 라인(308)을 거쳐 슬러리 공급 라인(307)으로부터 순환되어 슬러리 공급조(212)로 반송된다. 이 때, 밸브(231)가 잠겨진다.
슬러리가 폴리싱 장치의 주본체(241)에 연속적으로 공급되고 공급조(212)내의 슬러리의 액 높이가 액면 높이 검출 센서(226)에 의해 더이상 검출되지 않는다면 앞에서 포함된 단계(1) 내지 (4)가 수행된다. 공급조(212)내의 슬러리의 액 높이가 액면 높이 검출 센서(227)에 의해 더이상 검출되지 않을 때, 제2펌프(217)의 동작은 일시 정지되며 폴리싱 장치는 멈추게 된다.
바람직하게는 슬러리의 액 높이가 액면 높이 검출 센서(227)에 의해 더이상 슬러리 공급조(212)에서 검출되지 않는다면, 한 장의 반도체 웨이퍼(W)를 폴리싱하는데 필요한 슬러리의 양 뿐만 아니라 제2펌프(217)에 의해서 순환 라인(308)을 거쳐 슬러리를 순환시키는데 필요한 양에 대응하는 전체양보다 더 많은 양이 슬러리 공급조(212)안에 슬러리가 남아있도록 설정된다.
더욱 상세하게는, 액면 높이 검출 센서(226)는 슬러리 탱크(212)에서 슬러리의 액 높이가 더이상 검출되지 않는 이후의 소정 시간동안 타이머 제어에 의해 폴리싱 동작이 수행되는 것이 안전하며, 제2펌프(217)의 동작은 액면 높이 검출 센서(227)가 슬러리의 액 높이가 더이상 검출되지 않는 이후의 제 2펌프(217)의 공운전을 막기 위해 일시 정지되도록 하는 것이 안전하다.
모액조(201) 또는 모액조(202)내의 슬러리 모액이 비워지고 있는지의 여부는 슬러리 모액이 제1펌프(205)에 의해 흡입될 때 모액 검출 센서(220) 또는 모액 검출 센서(221) 각각에 의해 슬러리 모액이 더 이상 검출되지 않는 사실에 의해 결정된다. 2개의 모액조(201 및 202)를 위치시키는 이유는 모액조중 하나가 비어 있게 될 때에도 폴리싱 장치의 주본체(241)로 슬러리 모액이 연속적으로 공급될 수 있기 때문이다.
즉, 2개의 모액조의 배치는 나머지 하나의 다른 모액조가 비어있을 때에도 제1펌프(205)에 의해서 그것들중 어느 하나로부터 모액이 흡입되도록 한다. 모액조중 하나가 비어간다면, 작업자는 나머지 다른조가 비워지기 전에(예를 들어, 하나의 탱크가 비게되는 즉시) 상기 비워진 조를 교환할 수 있다.
혼합조(209)의 액면 높이 검출 센서(223 또는 224)가 작동하지 않을 때, 또는 센서가 작동하더라도 슬러리가 혼합조(209)로 계속 공급되고 있을 때, 혼합조 (209)에서 혼합된 슬러리의 유체 높이의 상한이 액면 높이 검출 센서(222)에 의해 제어될 수 있다. 즉, 혼합 슬러리의 액 높이가 액면 높이 검출 센서(222)에 의해 검출되는 경우에, 제1펌프(205)와 도시 되지는 않았지만 탈이온수를 공급하는 펌프는 일시 중지된다. 또한, 액면 높이 검출 센서(222)가 작동하지 않거나 액면 높이검출 센서(222)가 작동하더라고 제1펌프(205) 또는 도시 생략된 탈이온수를 공급하는 펌프가 일시 정지되지 않는다면, 유체는 혼합 탱크(209)의 상측벽부에 배치된 오버플로우 라인(303)으로부터 배출된다.
슬러리 공급조(212)의 액 높이 검출 센서(225 또는 226)가 작동하지 않거나, 슬러리 공급조(212)의 액면 높이 검출 센서(225 또는 226)가 작동하더라도, 슬러리 공급조(212)내로 유체가 계속 공급되고 있다면, 밸브(211)는 상술된 방식으로 타이머에 의해 제어되어 닫혀진다. 따라서, 어떠한 슬러리도 슬러리 공급조(212)에 공급되지 않는다. 밸브(212)가 타이머 제어에 의해 닫혀지지 않고 슬러리 공급조 (212)의 슬러리의 액 높이가 더욱 상승한다면, 슬러리 공급조(212)의 상측벽부에 배치된 오버플로우 라인(306)으로부터 유체가 배출된다.
모액 탱크(201 또는 202)로부터 제1펌프에 의하여 혼합 탱크(209)까지 슬러리의 모액을 이송시키는 단계동안, 모액 검출 센서(220 또는 221)가 슬러리의 모액을 검출할 수 없을 때 조차 다른 기기의 작동을 방해하지 않도록 도시되지는 않았지만 타이머에 의해 일정 시간동안 타이머 제어가 수행되고 있게 된다. 소정의 일정 시간에 걸쳐 모액 검출 센서(220,221)에 의해 슬러리 모액이 검출되지 않으면, 제1펌프(205)의 작용이 일시 정지된다.
혼합조(209)에서 유체가 배출되게 될 때, 닫힌 밸브(210)가 열린다. 한편, 슬러리 공급조(212)내의 유체가 배출되게 될 때, 닫힌 밸브(214)는 열린다. 제2펌프 (217)가 유지되도록 슬러리 공급 라인(307)으로부터 유체가 배출될 때, 열린 밸브(215)가 닫히고 닫힌 밸브(216)는 열린다. 제2펌프(217)의 보전을 위하여 유체를슬러리 공급 라인(307)으로부터 배출해야 할 때에는, 열린 밸브(215)가 닫히고 닫힌 밸브(216)가 열린다.
그러면, 본 발명의 이러한 실시예에서 슬러리 공급조(212)(완충조)의 형상등에 관련된 설명이 주어질 것이다. 슬러리 공급조(212)는 일반적으로 원통 형상이고 수직으로 배치된다. 슬러리 공급조(212)는 조 직경이 200 mm 이고, 조의 단면적이 31,400 mm2이고, 조의 높이가 대략 800 mm 이 될 것이다. 슬러리 공급 라인(307)과 순환 라인(308) 각각의 관의 크기는 3/4 인치이다(관 내경은 15.88임).
순환하는 유체량(순환 라인(308)을 통하는 순환량)은 분당 5리터 이상이다. 이 때, 슬러리 공급조(212)내의 슬러리의 수직 유속은 0.00264 m/s 이상으로 설정 되고 순환 라인내의 유속은 0.42 m/s 이상이 되도록 설정된다. 이들 조건하에서, 상기 설정은 슬러리 공급조(212)내의 폴리싱 입자의 침강을 회피할 수 있고 슬러리의 농도를 균일하게 할 수 있다는 것이 확인된다. 일반적으로 슬러리 공급조(212)의 원통형 형상은 슬러리가 원활하게 흐르도록 사용될 수 있다.
그 후, 슬러리 공급조(212) 내부 및 슬러리 공급 라인(307)을 통해 흐르고 있는 슬러리의 양 및 순환 라인(308)을 통해 순환하는 슬러리 양이 변화할 때 슬러리의 농도의 균일성의 변화에 대하여 이러한 실시예에서 슬러리 공급 장치(252)에 의해 측정된 결과에 관련하여 도 10 및 선택적으로는 도 9를 참조하여 설명될 것이다. 본 측정동안, 밸브(231)는 닫혀진다. 슬러리 공급 라인(307)과 순환 라인(308)의 관 크기, 및 조 크기 및 슬러리 공급조(212)의 조 단면 크기는 상술된 것과 같은 방식으로 설정된다.
슬러리의 순환양은 세 가지 사례, 즉, 사례 1에서는 분당 10리터, 사례 2에서는 분당 5리터, 사례 3에서는 분당 1.4리터로 구분되었다. 그리고, 농도로 공급하는 슬러리의 농도의 편차는 각각의 사례에서 측정된다. 이 때, 각각의 사례에서의 관을 통과하는 유속은 사례1에서는 0.842 m/s, 사례 2에서는 0.421 m/s, 및 사례 3에서는 0.118 m/s로 설정되고, 슬러리 공급조(212)에서 유속은 사례 1에서는 0.00531 m/s, 사례 2에서는 0.00265 m/s, 및 사례 3에서는 0.00074 m/s로 설정된다. 상기 슬러리(슬러리)로서, 산화 세륨 또는 알루미나 형태의 침전되는 슬러리가 사용되고 상기 슬러리의 초기 농도는 각각의 사례 1 과 사례 2 에서 중량 퍼센트에서 4.7%가 되도록 설정되고 사례 3에서는 중량 퍼센트에서 4.5%가 되도록 설정된다.
초기 농도로부터 슬러리 공급조(212)의 슬러리 농도의 변화량은 사례 1에서는 +/-4% 미만, 사례 2에서는 +/-4% 미만, 사례 3에서는 +/-32% 미만이 된다는 것을 알 수 있다. 이들 결과로부터, 사례 1과 사례 2는 10% 미만의 설정 표준을 만족시킨다는 것을 알 수 있었다. 또한, 본 발명의 이러한 실시예에서의 슬러리 공급 장치에서, 순환 유량이 분당 5리터 이상이 되도록 설정될 때 균일한 농도로 슬러리가 공급될 수 있다는 것은 상기 결과로부터 알 수 있다.
슬러리의 순환 유량은 분당 5 내지 22 리터의 범위에 있도록 설정되는 것이 바람직한데, 이는 슬러리의 지나치게 빠른 순환 유속이 폴리싱 입자의 응집으로 인해 폴리싱 성능에 역영향을 미칠 수 있기 때문이다. 본 발명의 이러한 실시예에서슬러리 공급 장치(252)는 슬러리 공급조(212)에서 슬러리를 교반시키기 위해 소정 형태의 교반장치를 필요로하지 않으며, 이와는 달리 상기 교반 장치로 슬러리를 교반시킴으로써 이와 다르게 나타나는 슬러리 온도 증가에 대한 위험이 없도록 하기 위함이라는 것이 이해되어야 한다. 또한 초기 농도로부터의 슬러리 공급조(212)에서 슬러리의 농도 변화량에 대한 설정 표준은 +/- 5% 미만이 되도록 설정되도록 하는 것이 바람직하다.
그 후, 혼합조(209)에서 탈이온수로 슬러리 모액을 혼합화/탈이온화는 탈이온수가 혼합 탱크(209)로 공급되는 유속을 이용하여 수행될 수 있다. 바람직하게는 공급 유속은 0.332 m/s 이상이 되고, 이러한 유속에서 혼합화/탈이온화의 시점에서의 조정량의 절반(1.5리터) 이상은 분당 4리터 이상의 공급 유량을 갖도록 설정된다. 본 발명의 이러한 실시예에서, 탈이온수 공급 라인(302)용 관의 외경과 내경은 각각 12.7 mm 및 9.5 mm가 되도록 설정된다.
상술된 바와 같이, 본 발명은 화학적 기계적 장치에 사용되는 슬러리가 응집성이 있을 때 조차, 슬러리가 상기 슬러리의 응집을 촉진시키지 않도록 적절한 상태에서 화학적 기계적 폴리싱 장치에 공급될 수 있다는 점에서 주목할 만한 효과를 증명할 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명은 슬러리 공급조의 수평 단면적이 Q/V 보다 더 작게 설정되기 때문에 슬러리 공급조에서 슬러리의 수직 방향의 유속이 슬러리내의폴리싱 입자의 침강보다 더 빨라질 수 있게 되고, 저장조를 통과하는 슬러리의 흐름으로 인해 슬러리가 교반되기 때문에 슬러리 공급조내의 슬러리 농도가 일정한 수준으로 유지될 수 있고 폴리싱 장치로 공급되는 슬러리 농도가 일정하게 유지될 수 있다는 이점을 제공한다.

Claims (11)

  1. 소정 농도로 슬러리를 저장하는 슬러리 공급조부터 폴리싱 대상물을 화학적 기계적 폴리싱하는 폴리싱 장치로 슬러리 공급 펌프에 의하여 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 방법으로서,
    슬러리 공급 펌프의 작동은 폴리싱 공정에서 상기 폴리싱 장치로 상기 슬러리를 공급하는 시간이외의 기간동안 일시 정지되는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬러리 공급펌프에 의해 상기 슬러리 공급조로부터 배출된 슬러리가 폴리싱 공정에서 폴리싱 장치로 모두 공급되는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급 방법.
  3. 소정 농도에서 슬러리를 저장하는 슬러리 공급조,
    슬러리 공급펌프에 의해 슬러리 공급조로부터 폴리싱 장치로 상기 슬러리를 공급하는 슬러리 공급관, 및
    폴리싱 공정에서 상기 폴리싱 장치에 상기 슬러리를 공급하는 시간 이외의 기간동안 상기 폴리싱 장치에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 펌프의 작동을 일시 정지하는 제어 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 폴리싱 장치와 함께 사용하기 위하여 복수의 턴테이블이 위치되고 상기 슬러리 공급 펌프는 상기 턴테이블을 위하여 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 슬러리 공급 장치는 상기 슬러리의 모액을 탈이온수 또는 화학 용액과 혼합시킴으로써 소정 농도로 조정된 슬러리를 상기 슬러리 공급조로 공급하기 위한 준비조가 제공되고, 및
    상기 제어 시스템은 상기 준비조내의 상기 슬러리의 희석에 의한 조정 시간 이외의 기간동안에는 상기 준비조로부터 배출된 슬러리를 상기 준비조로 반송시키는 순환 동작과 상기 준비조에서 상기 슬러리를 교반하는 교반 동작을 일시 정지시키는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 슬러리를 배출하는 출구를 위치시킴으로써 상기 슬러리 공급관 내부로 상기 슬러리 공급조의 저부에 침전된 슬러리 응집체가 배출되지 않도록 상기 슬러리 공급관에 연결된 상기 슬러리 공급조의 일부가 배치되는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 슬러리 공급 장치는 상기 슬러리의 모액을 탈이온수 또는 화학 용액과 혼합시킴으로써 소정 농도로 조정된 슬러리를 상기 슬러리 공급조로 공급하는 준비조가 제공되고, 및
    상기 제어 시스템은 상기 준비조내의 상기 슬러리의 희석에 의한 조정 시간 이외의 기간동안에는 상기 준비조로부터 배출된 슬러리를 상기 준비조로 반송시키는 순환 동작과 상기 준비조에서 상기 슬러리를 교반하는 교반 동작을 일시 정지시키는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 슬러리를 배출하는 출구를 위치시킴으로써 상기 슬러리 공급관 내부로 상기 슬러리 공급조의 저부에 침전된 슬러리 응집체가 배출되지 않도록 상기 슬러리 공급관에 연결된 상기 슬러리 공급조의 일부가 배치되는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급 장치.
  9. 폴리싱 장치로 소정 슬러리를 공급하는 슬러리 공급 장치에서,
    상기 폴리싱 장치로 공급될 상기 슬러리를 저장하는 슬러리 공급조를 포함하고,
    상기 슬러리는 유량 Q로 상기 슬러리 공급조로부터 상기 폴리싱 장치로 공급되고, 및
    상기 소정 슬러리내의 폴리싱 입자의 침강 속도가 V로 표시될 때, 상기 슬러리 공급조의 수평 단면적이 Q/V 보다 더 작게 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 슬러리 공급 장치를 포함하는 폴리싱 장치에 있어서,
    슬러리가 상기 슬러리 공급 장치로부터 공급되는 폴리싱 테이블, 및
    상기 폴리싱 테이블을 위하여 사용되지 않은 상기 슬러리 공급 장치에서 상기 슬러리 공급조로 공급된 상기 슬러리의 일부를 반송시키는 슬러리-반송 경로를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱 장치.
  11. 폴리싱 장치에 공급될 소정 슬러리를 저장하는 슬러리 공급조를 구비한 슬러리 공급 장치의 조작 방법으로서,
    상기 소정 공급조로부터 상기 폴리싱 장치로 공급될 상기 소정 슬러리의 유량은 상기 슬러리 공급조내의 상기 슬러리의 유속이 상기 소정 슬러리내의 폴리싱 입자의 침강 속도보다 더 빠르게 하는 방식으로 설정되는 것을 특징으로 하는 슬러리 공급 장치의 조작 방법.
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