專(zhuān)利名稱(chēng)：研磨液的制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及研磨液的制造裝置，更詳細(xì)講例如是調(diào)制在半導(dǎo)體裝置制造工藝的研磨加工中使用的化學(xué)機(jī)械研磨用研磨液的制造裝置，涉及能在線連續(xù)管理研磨液中所定粒徑以上的磨粒產(chǎn)生的研磨液的制造裝置。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體裝置要求更高的集成化、高速化和電力低消耗化，在其制造工藝中，為了在中間工序中使晶片上形成的金屬布線和層間絕緣膜的表面更加平坦，例如，使用二氧化硅系研磨液(CMP漿液)對(duì)晶片表面實(shí)施化學(xué)機(jī)械研磨。當(dāng)前，因?yàn)檠b置的批量生產(chǎn)以及研磨液的組成管理問(wèn)題，在研磨工序中，始終制造上述那樣的研磨液。制造研磨液時(shí)為了獲得準(zhǔn)確的拋光度，必須嚴(yán)格管理磨粒的濃度。而且，由于研磨液中的磨粒逐漸進(jìn)行聚集，凝集的大的磨粒顆粒成為擦傷晶片的因素，因此對(duì)研磨液中磨粒的尺寸管理就顯得更為重要。
在研磨液的制造中，對(duì)所得研磨液進(jìn)行取樣用純水稀釋后，照射一定波長(zhǎng)的光，通過(guò)測(cè)定該透射光和散射光的強(qiáng)度，測(cè)量研磨液中大粒徑磨粒的數(shù)量。利用采樣管理研磨液的理由如下。即，在制造流線上要直接測(cè)定研磨液中磨粒時(shí)，由于泵的波動(dòng)等所致的流量變動(dòng)影響，不能準(zhǔn)確地測(cè)量磨粒的數(shù)量。另外，如上所述的二氧化硅系研磨液，例如，平均粒徑0.2μm左右的二氧化硅粒子為1013個(gè)/ml，濃度非常高，而且，成為問(wèn)題的粒徑大的磨粒的數(shù)目少。因此，即使檢測(cè)出聚集成粒徑3μm以上的磨粒時(shí)，由于適當(dāng)粒徑的磨粒引起光的衰減，通過(guò)直接測(cè)定也很難檢測(cè)出由大粒徑磨粒引起的光衰減。
發(fā)明要解決的課題象上述的研磨液中大粒徑磨粒的檢測(cè)由于需要比較長(zhǎng)的時(shí)間，所以實(shí)際上對(duì)于被取樣的研磨液來(lái)說(shuō)，與所使用的研磨液產(chǎn)生很大的差異。即，所使用的研磨液由于比取樣時(shí)會(huì)進(jìn)一步聚集，所以含有更多的大粒徑磨粒，其結(jié)果是在研磨加工中有時(shí)對(duì)晶片會(huì)產(chǎn)生預(yù)想不到的擦傷。
本發(fā)明是鑒于上述實(shí)際情況而完成的，其目的是提供調(diào)制在半導(dǎo)體裝置制造工藝的研磨加工中所使用的化學(xué)機(jī)械研磨用的研磨液等的研磨液制造裝置，該裝置能在線、連續(xù)且高精度地管理研磨液中所定粒徑以上的磨粒產(chǎn)生。
解決課題的手段為了解決上述課題，本發(fā)明的研磨液制造裝置，是調(diào)制主要由純水和磨粒構(gòu)成的研磨液的研磨液制造裝置，其特征是具備將供給的原漿液和純水進(jìn)行混合，調(diào)制一定磨粒濃度的研磨液的調(diào)制槽和使調(diào)制的研磨液循環(huán)并維持該研磨液的懸濁狀態(tài)的研磨液循環(huán)裝置，而且，上述研磨液循環(huán)裝置含有研磨液循環(huán)用的管路和可調(diào)整流量的旁通管路，在上述旁通管路中設(shè)有檢測(cè)規(guī)定粒徑以上的磨粒并計(jì)測(cè)其數(shù)目的研磨液監(jiān)測(cè)用的顆粒檢測(cè)器，該顆粒檢測(cè)器是遮光式檢測(cè)器，向研磨液通過(guò)的流池內(nèi)照射一定波長(zhǎng)的光，檢測(cè)上述規(guī)定粒徑以上磨粒引起的透射光的衰減，上述流池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是通過(guò)調(diào)整旁通管路的流量能使研磨液以一定流速通過(guò)。
即，上述制造裝置中，由調(diào)制槽混合調(diào)制一定磨粒濃度的研磨液后，通過(guò)研磨液循環(huán)裝置一邊使研磨液循環(huán)一邊維持其懸濁狀態(tài)。又，設(shè)在研磨液循環(huán)管路的旁通管路中的研磨液監(jiān)測(cè)用顆粒檢測(cè)器，向研磨液通過(guò)的流池照射一定波長(zhǎng)的光，檢測(cè)規(guī)定粒徑以上的磨粒引起的透射光的衰減。這時(shí)，在可調(diào)整流量的旁通管路中設(shè)置顆粒檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)和通過(guò)調(diào)整旁通管路流量而可使研磨液以一定流速通過(guò)的流池結(jié)構(gòu)，在限制流池中研磨液的流量的同時(shí)，沒(méi)有研磨液循環(huán)管路中產(chǎn)生的脈動(dòng)等導(dǎo)致的影響，而且，由于降低了流入到流池中的研磨液的小于規(guī)定粒徑的磨粒的絕對(duì)數(shù)，所以能夠分離出由于小于規(guī)定粒徑的磨粒引起的透射光的衰減和由于規(guī)定粒徑以上的磨粒引起的透射光的衰減。
又，在上述制造裝置中，顆粒檢測(cè)器最好具備校正功能，即在檢測(cè)規(guī)定粒徑以上的磨粒引起的透射光的衰減時(shí)，能補(bǔ)正研磨液中規(guī)定粒徑以下的磨粒導(dǎo)致的靈敏度降低，這種校正功能，對(duì)于規(guī)定粒徑以上的磨粒引起的透射光的衰減，可提高其檢測(cè)靈敏度。
又，在上述制造裝置的更好形態(tài)中，為了向研磨裝置供給更高品質(zhì)的研磨液，在研磨液循環(huán)裝置的后段設(shè)有研磨液供給裝置，將通過(guò)該研磨液循環(huán)裝置循環(huán)的研磨液供給研磨裝置，而且，該研磨液供給裝置含有研磨液供給管路和可調(diào)整流量的旁通管路，在上述旁通管路中設(shè)有研磨液監(jiān)測(cè)用的顆粒檢測(cè)器，檢測(cè)規(guī)定粒徑以上的磨粒，并測(cè)出其數(shù)量，該顆粒檢測(cè)器是遮光式檢測(cè)器，向研磨液通過(guò)的流池照射一定波長(zhǎng)的光，檢測(cè)由上述規(guī)定粒徑以上的磨粒引起的透射光的衰減，上述流池的結(jié)構(gòu)是通過(guò)調(diào)整上述旁通管路的流量使研磨液能以一定流速通過(guò)。
即，上述制造裝置中，通過(guò)研磨液供給裝置將通過(guò)研磨液循環(huán)裝置循環(huán)的研磨液供到研磨裝置，同時(shí)，設(shè)在研磨液供給管路的旁通管路中的與上述一樣的研磨液監(jiān)測(cè)用顆粒檢測(cè)器，向研磨液通過(guò)的流池照射一定波長(zhǎng)的光，檢測(cè)由規(guī)定粒徑以上的磨粒引起的透射光的衰減。這時(shí)，和上述一樣，在供給研磨液用的可調(diào)整流量的旁通管路中設(shè)置顆粒檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)和通過(guò)調(diào)整旁通管路的流量使研磨液能以一定流速通過(guò)的流池結(jié)構(gòu)，在限制流池中的研磨液流量的同時(shí)，沒(méi)有在研磨液供給管路中產(chǎn)生的波動(dòng)等所致的影響，而且，由于降低了流入流池的研磨液中的規(guī)定粒徑以下的磨粒的絕對(duì)數(shù)，所以能夠分離由規(guī)定粒徑以下的磨粒引起的透射光的衰減和由規(guī)定粒徑以上的磨粒引起的透射光的衰減。
又，上述各形態(tài)的制造裝置中，在研磨液監(jiān)測(cè)用的顆粒檢測(cè)器上最好具備校正功能，在檢測(cè)由規(guī)定粒徑以上的磨粒引起的透射光衰減時(shí)，能補(bǔ)正由研磨液中規(guī)定粒徑以下的磨粒導(dǎo)致的靈敏度降低，該校正功能對(duì)于由規(guī)定粒徑以上的磨粒引起的透射光的衰減，可提高其檢測(cè)靈敏度。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1是涉及本發(fā)明的研磨液制造裝置的簡(jiǎn)要系統(tǒng)圖。
圖2是局部剖面地顯示適用于本發(fā)明的研磨液制造裝置的顆粒檢測(cè)器原理的側(cè)面圖和平面圖。
圖3是表示由顆粒檢測(cè)器的傳感器輸出和轉(zhuǎn)換的控制用脈沖信號(hào)例子的圖。
符號(hào)說(shuō)明2調(diào)制槽3研磨液槽56管路561旁通管路57管路571旁通管路61過(guò)濾器62過(guò)濾器
7顆粒檢測(cè)器74流池8顆粒檢測(cè)器9研磨裝置L1原液供給裝置L2純水供給裝置L3添加劑供給裝置L4研磨液循環(huán)裝置L5研磨液供給裝置發(fā)明的實(shí)施方案根據(jù)


本發(fā)明的研磨液制造裝置的一實(shí)施方案。圖1是本發(fā)明的研磨液制造裝置的簡(jiǎn)要系統(tǒng)圖。圖2是局部剖面地表示適用于本發(fā)明的研磨液制造裝置的顆粒檢測(cè)器原理的圖，其中的圖(a)是側(cè)面圖，圖(b)是平面圖。另外，圖3是表示由顆粒檢測(cè)器的傳感器輸出和轉(zhuǎn)換的控制用的脈沖信號(hào)的例子的圖。圖1的系統(tǒng)圖中省去了閥類(lèi)和測(cè)量?jī)x表等。在以下的實(shí)施例說(shuō)明中僅適當(dāng)?shù)貙⒀心ヒ褐圃煅b置記為「制造裝置」。
本發(fā)明的制造裝置是調(diào)制主要由純水和磨粒形成的研磨液，是調(diào)制典型地適用于半導(dǎo)體裝置的研磨的化學(xué)機(jī)械研磨用的例如二氧化硅系研磨液(CMP)的研磨液制造裝置，是可在線制造高品質(zhì)研磨液的裝置。
二氧化硅系研磨液其主成分是熱解二氧化硅磨粒和純水，磨粒粒徑通常小于5μm，小于3μm更好，最好為0.1～2μm，同時(shí)，磨粒的含量一般為10～30重量％。在上述研磨液中，也可根據(jù)需要添加添加劑。作為添加劑，在研磨金屬布線的表面時(shí)和去除插頭時(shí)，只要是能將它們氧化的成分就可，一般使用過(guò)氧化氫。研磨硅層時(shí)，作為添加劑使用氫氧化鉀等堿。這些酸或堿通過(guò)下述的添加劑供給裝置(L3)以水溶液的形式進(jìn)行添加。
本發(fā)明的制造裝置，如圖1所示，至少具有調(diào)制槽(2)和研磨液循環(huán)裝置(L4)。其中，調(diào)制槽(2)是將供給的原漿液，即，例如含有粒徑3μm以下的磨粒的原漿液與純水混合，調(diào)制一定磨粒濃度的研磨液。研磨液循環(huán)裝置(L4)使調(diào)制的研磨液進(jìn)行循環(huán)，并維持該研磨液的懸濁狀態(tài)。
通常，調(diào)制槽(2)，通過(guò)原液供給裝置(L1)供給一定濃度的原漿液，通過(guò)純水供給裝置(L2)(圖示省略)供給純水。又，在調(diào)制槽(2)的后段設(shè)有研磨液槽(3)，貯存在調(diào)制槽(2)調(diào)制的研磨液，上述研磨液循環(huán)裝置(L4)的構(gòu)成可循環(huán)研磨液槽(3)的研磨液。進(jìn)一步地，構(gòu)成的研磨液槽(3)還可以通過(guò)添加劑供給裝置(L3)供給上述的添加劑。
原液供給裝置(L1)是將原漿液從原液槽(1)向調(diào)制槽(2)進(jìn)行壓力輸送的裝置，它是由從原液槽(1)至調(diào)制槽(2)的配管(51)和波紋管方式等定流量泵(未圖示)等構(gòu)成。原液槽(1)是將原漿液供給調(diào)制槽(2)的貯槽，是由具有耐腐蝕性的固定式容器或可移動(dòng)式容器構(gòu)成的。
原液槽(1)具有可與從系統(tǒng)外搬入的原漿液輸送容器連接的配管(未圖示)，通過(guò)該配管，利用氮?dú)獾榷栊詺怏w從輸送容器加壓輸送原漿液。又，為了防止與空氣接觸，原液槽(1)上附設(shè)有惰性氣體供給配管(未圖示)。
調(diào)制槽(2)是將研磨液的濃度調(diào)整成規(guī)定濃度并貯存調(diào)整好濃度的研磨液的貯槽。例如，為了提高耐腐蝕性，調(diào)制槽(2)由用氟樹(shù)脂形成襯里的容器構(gòu)成。調(diào)制槽(2)中設(shè)有計(jì)量輸入的原漿液和純水重量的計(jì)量器，計(jì)量液量的光式、導(dǎo)電率式、靜電電容式等可點(diǎn)測(cè)定的液面計(jì)(未圖示)。又，為了防止與空氣接觸，調(diào)制槽(2)上附設(shè)有惰性氣體供給配管(未圖示)。
純水供給裝置(L2)是向調(diào)制槽(2)供給稀釋用的純水的裝置，設(shè)有從利用離子交換樹(shù)脂等分離精制超純水的公知的純水制造裝置至調(diào)制槽(2)的管路(52)，通常，利用附設(shè)在純水制造裝置上的泵，將用純水制造裝置制造的純水加壓輸送到調(diào)制槽(2)。
制造量的規(guī)模小時(shí)，也可以使在調(diào)制槽(2)調(diào)制的研磨液通過(guò)研磨液循環(huán)裝置(L4)直接進(jìn)行循環(huán)，并且送往研磨裝置(9)(模座裝置)，為了穩(wěn)定地將研磨液供給多個(gè)研磨裝置(9)，通常在調(diào)制槽(2)的后段配置上述研磨液槽(3)。在圖1示出的裝置中，是將在調(diào)制槽(2)混合調(diào)制的研磨液通過(guò)泵(41)和管路(53)送往研磨液槽(3)。圖中的管路(54)是根據(jù)需要，對(duì)研磨液的濃度進(jìn)行監(jiān)控并將研磨液返回調(diào)制槽(2)的回流用管路。
研磨液槽(4)是向外部研磨裝置供給被調(diào)制的研磨液的貯槽。又，為了以水溶液供給象上述那樣的酸或堿的添加劑，例如，由氟樹(shù)脂襯里的耐腐蝕性容器構(gòu)成。為了計(jì)測(cè)研磨液的液量和添加劑的添加量，研磨液槽(4)中設(shè)有光式、導(dǎo)電率式、靜電電容式等可點(diǎn)測(cè)定的液面計(jì)(未圖示)。又，為了防止與空氣接觸，研磨液槽(4)中附設(shè)有惰性氣體供給配管(未圖示)。
將添加劑供給研磨液槽(4)的添加劑供給裝置(L3)是從另行設(shè)置的添加劑槽(未圖示)向研磨液槽(3)加壓輸送添加劑的裝置，其構(gòu)成包括從添加劑槽取出添加劑的管路(未圖示)，流量可變而且可控制在一定流量的磁電機(jī)泵等送液用的定量泵(未圖示)和向研磨液槽(3)供給添加劑的管路(55)等。
進(jìn)一步地，為了防止磨粒成分的沉降和聚集，在研磨液槽(4)中設(shè)有攪拌機(jī)構(gòu)，利用射流不斷地?cái)嚢柩心ヒ?。攪拌機(jī)構(gòu)可由攪拌葉片等旋轉(zhuǎn)裝置構(gòu)成，例如，攪拌機(jī)構(gòu)由附設(shè)于下述研磨液循環(huán)裝置(L4)中的管路(56)的回流側(cè)端部，即，插入到研磨液槽(3)內(nèi)的配管端部的噴射式噴嘴(未圖示)構(gòu)成。這種噴射式噴嘴利用從管路(56)的回流側(cè)端部噴出的作為驅(qū)動(dòng)加壓流體的研磨液的噴出能量，能在研磨液槽(3)底部附近發(fā)生射流。
再者，雖然未作圖示，但為了提高研磨液和添加劑的混合效率，本發(fā)明的制造裝置也可以采用另一種形式，即在調(diào)制槽(2)和研磨液槽(3)之間配置混合槽，將由調(diào)制槽(2)供給的研磨液和由添加劑供給裝置(L3)供給的添加劑在混合槽內(nèi)預(yù)先混合后，用研磨液槽(3)貯存添加了添加劑的研磨液。
研磨液循環(huán)裝置(L4)是為了恒定維持被調(diào)制的研磨液的懸濁狀態(tài)并減少研磨液中的磨粒聚集，同時(shí)將研磨液直接供入下述的研磨液供給裝置(L5)而設(shè)置，其構(gòu)成可使研磨液槽(3)的研磨液循環(huán)。即，研磨液循環(huán)裝置(L4)是由從研磨液槽(3)取出研磨液且將研磨液返回研磨液槽(3)的研磨液循環(huán)管路(56)和輸送研磨液的泵(42)等構(gòu)成。
研磨液和上述一樣，是使粒徑例如3μm以下的磨粒分散的液體，但是伴隨著時(shí)間的推移，磨粒會(huì)進(jìn)行聚集，長(zhǎng)成粒徑大于3μm的大的磨粒(以下適當(dāng)稱(chēng)作「大粒徑磨?！?。因此，在研磨裝置(9)中使用研磨液時(shí)，將為了防止大粒徑磨粒引起的晶片擦痕，在研磨液循環(huán)用管路(56)中，將循環(huán)路用的過(guò)濾器(61)配置于下述顆粒檢測(cè)器(7)的上游側(cè)，以捕捉預(yù)先設(shè)定的規(guī)定粒徑以上的磨粒，具體講，例如捕捉3μm以上粒徑的磨粒。
作為該過(guò)濾器(61)，使用具有孔徑設(shè)計(jì)成1.0～5.0μm的聚丙烯制深度型過(guò)濾材料的通常流體過(guò)濾器。再者，研磨液循環(huán)裝置(L4)為了管理研磨液槽(3)的添加劑濃度，也可以通過(guò)旁通配管(未圖示)向濃度測(cè)定裝置(未圖示)供給研磨液。
本發(fā)明的制造裝置為了在研磨液循環(huán)裝置(L4)中管理研磨液中的大粒徑磨粒的產(chǎn)生及其數(shù)量，而在研磨液循環(huán)裝置(L4)的研磨液循環(huán)管路(56)中備有利用流量調(diào)節(jié)閥(未圖示)和節(jié)流孔等可調(diào)節(jié)流量的旁通管路(561)，而且，在該旁通管路(561)中設(shè)有監(jiān)視研磨液的顆粒檢測(cè)器(7)，以檢測(cè)上述規(guī)定粒徑以上的磨粒，即預(yù)先設(shè)定的粒徑以上的大磨粒，例如3μm以上粒徑的磨粒并計(jì)測(cè)其數(shù)量。
如上述所述，使二氧化硅系研磨液中適宜磨粒的平均粒徑例如小于3μm時(shí)，由于聚集的進(jìn)行，粒徑會(huì)達(dá)到3μm以上，根據(jù)情況有時(shí)會(huì)達(dá)到數(shù)μm以上，但是，這種大粒徑磨粒的數(shù)量與研磨液中適宜粒徑的磨粒數(shù)量相比，是極少數(shù)。例如，研磨液中適宜磨粒的平均粒徑為0.2μm左右時(shí)，相對(duì)于其數(shù)量1013個(gè)/ml，成為擦傷原因的大粒徑磨粒數(shù)為10～1000個(gè)/ml。因此，作為顆粒檢測(cè)器(7)，可使用遮光式檢測(cè)器，向研磨液通過(guò)的流池(74)照射一定波長(zhǎng)的光，檢測(cè)由于規(guī)定粒徑以上的磨粒引起的透射光的衰減。
遮光式檢測(cè)器的基本結(jié)構(gòu)已為公知，這種檢測(cè)器具備向在透明流池中流動(dòng)的流體(漿液)照射光，利用感光元件檢測(cè)透射光的光通量的結(jié)構(gòu)，從流池中通過(guò)的粒子引起的光的吸收、反射或散射導(dǎo)致光通量減少，由此計(jì)測(cè)出粒子的尺寸，又，通過(guò)作為脈沖而得到的光通量變化次數(shù)計(jì)測(cè)粒子的數(shù)量。
具體講，如圖2所示，顆粒檢測(cè)器(7)主要部分由以下部分構(gòu)成，即利用由電源電路(71)供給的電力發(fā)出一定波長(zhǎng)光的鎢絲燈、發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光器等光源(72)、將光源(72)照射的光，例如聚光成扁平帶狀光束的聚光透鏡(73)、由石英玻璃等透明材料形成例如方形截面的筒狀的流池(74)、檢測(cè)從流池(74)通過(guò)的光源(72)的透射光強(qiáng)度的光電二極管、光陣列等感光元件(75)、將感光元件(75)的輸出信號(hào)進(jìn)行增幅的增幅器(76)、和將該感光元件的信號(hào)進(jìn)行演算處理的演算處理裝置(包括存儲(chǔ)、演算元件的演算電路)等。
一般講，在計(jì)測(cè)研磨液中的大粒徑的磨粒時(shí)，如前所述，必須檢測(cè)磨粒濃度例如為10～30重量％的研磨液中的極少數(shù)的磨粒?？墒牵捎谠O(shè)定作為檢測(cè)對(duì)象的大粒徑磨粒的粒徑下限值，導(dǎo)致合適的磨粒引起的光的吸收、反射或散射產(chǎn)生的影響(噪音)很大，很難準(zhǔn)確地檢測(cè)出大粒徑的磨粒。又，泵等機(jī)器導(dǎo)致流體存在波動(dòng)時(shí)，也不能準(zhǔn)確地計(jì)測(cè)出粒子數(shù)量。
對(duì)此，在本發(fā)明中，通過(guò)在由旁通管路(561)限制流量的旁通管路(561)中設(shè)置顆粒檢測(cè)器(7)，防止了研磨液循環(huán)管路(56)中脈動(dòng)的影響，而且，降低了適當(dāng)粒徑的磨粒造成的影響(噪音)，能準(zhǔn)確地檢測(cè)出數(shù)量少的大粒徑磨粒。即，流池(74)的構(gòu)成是通過(guò)調(diào)整旁通管路(561)的流量能使研磨液以一定流速通過(guò)。通常，流池(74)中研磨液的流量設(shè)定為1～500ml/分，流速設(shè)定為0.1～1m/秒。另外，為了更準(zhǔn)確地檢測(cè)大粒徑磨粒，流池(74)中的光的透射距離最好設(shè)定為0.1～100mm。
又，在本發(fā)明的制造裝置中，為了更高精度地檢測(cè)循環(huán)的研磨液中的大粒徑磨粒，顆粒檢測(cè)器(7)具有校正功能，即在檢測(cè)由預(yù)先設(shè)定的規(guī)定粒徑以上的磨粒引起的透射光衰減時(shí)，補(bǔ)正研磨液中小于規(guī)定粒徑的磨粒(適宜的粒徑磨粒)引起的靈敏度降低。這種校正功能通常設(shè)置在上述演算處理裝置中。
即，在顆粒檢測(cè)器(7)中，如圖3(a)所示，感光元件(75)將接收到的光信號(hào)作為脈沖信號(hào)輸出，上述演算處理裝置的形式是將得到的脈沖信號(hào)進(jìn)行波形處理為如圖3(b)所示的波形后，計(jì)算出比預(yù)先用標(biāo)準(zhǔn)試樣設(shè)定的下限的閾值電壓高的信號(hào)數(shù)。作為上述的標(biāo)準(zhǔn)試樣，使用含有一定量(例如15重量％)的小于規(guī)定粒徑的磨粒(例如粒徑小于3μm的磨粒)，且將與要檢測(cè)的粒徑(例如3μm)相同的粒徑的聚苯乙烯膠乳粒子作為標(biāo)準(zhǔn)粒子而添加的研磨液。
在本發(fā)明的制造裝置中設(shè)有原液供給裝置(L1)、調(diào)制槽(2)、純水供給裝置(L2)、研磨液槽(3)、添加劑供給裝置(L3)、研磨液循環(huán)裝置(L4)、基于下述研磨液供給裝置(L5)的控制及上述顆粒檢測(cè)器(7)的檢測(cè)信號(hào)而進(jìn)行發(fā)布下述警報(bào)的控制裝置(10)。該控制裝置(10)主要由以下裝置構(gòu)成即，將各儀器的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字變換的輸入裝置、含有存貯裝置的程序控制器或計(jì)算機(jī)等演算處理裝置和將來(lái)自演算處理裝置的控制信號(hào)進(jìn)行模擬變換的輸出裝置。
以下對(duì)利用本發(fā)明制造裝置的研磨液的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。在本發(fā)明的制造裝置中，首先從原液槽(1)向調(diào)制槽(2)計(jì)量供給一定磨粒濃度的原漿液，利用純水供給裝置(L2)向調(diào)制槽(2)計(jì)量供給規(guī)定量的純水后，在調(diào)制槽(2)中混合調(diào)制研磨液。這時(shí)，通過(guò)泵(41)和管路(54)，一邊使調(diào)制槽(2)的研磨液進(jìn)行循環(huán)，一邊利用附設(shè)在管路(54)中的濃度計(jì)量器測(cè)定漿液濃度，同時(shí)根據(jù)測(cè)定結(jié)果對(duì)原漿液或純水的供給量進(jìn)行微調(diào)整，據(jù)此將研磨液的磨粒濃度(漿液濃度)調(diào)整到例如15重量％。
在調(diào)制槽(2)調(diào)制的研磨液通過(guò)管路(53)供給到研磨液槽(3)內(nèi)。接著，根據(jù)需要從添加劑供給裝置(L3)通過(guò)管路(55)向供給到研磨液槽(3)的研磨液供給上述添加劑。而且，通過(guò)設(shè)在研磨液槽(3)中的上述攪拌機(jī)構(gòu)攪拌混合添加劑，調(diào)制所規(guī)定的磨粒濃度和所規(guī)定的添加劑濃度的研磨液。再者，將流過(guò)研磨液循環(huán)裝置(L4)的管路(56)的研磨液的一部分供給到濃度測(cè)定裝置中，基于其測(cè)定結(jié)果，控制由添加劑供給裝置(L3)供給的添加劑量或由管路(53)供給的研磨液的供給量，據(jù)此調(diào)整添加劑的濃度。
在研磨液槽(3)中最后調(diào)制的規(guī)定組成的研磨液，由研磨液循環(huán)裝置(L4)進(jìn)行循環(huán)。即，使用研磨液循環(huán)裝置(L4)的泵(42)和管路(56)，將從研磨液槽(3)取出的研磨液再回流到研磨液槽(3)，據(jù)此維持研磨液中的磨粒的均勻懸濁狀態(tài)。這時(shí)，安裝在管路(56)的過(guò)濾器(61)，在循環(huán)的研磨液中捕捉到進(jìn)行聚集的規(guī)定粒徑以上的大粒徑磨粒。由此可使不含有大粒徑磨粒的研磨液在管路(56)中循環(huán)。
可是，研磨液中的上述大粒徑磨粒，在研磨液槽(3)和研磨液循環(huán)裝置(L4)中滯留時(shí)間越長(zhǎng)越增加，并且由于過(guò)濾器(61)的功能降低也導(dǎo)致其增加。對(duì)此，本發(fā)明的制造裝置中，將管路(56)中的一部分研磨液供給旁通管路(561)，由旁通管路(561)中的研磨液監(jiān)測(cè)用顆粒檢測(cè)器(7)對(duì)研磨液進(jìn)行監(jiān)測(cè)。即，設(shè)在旁通管路(561)的顆粒檢測(cè)器(7)向研磨液通過(guò)的流池(74)照射一定波長(zhǎng)的光，通過(guò)檢測(cè)大于規(guī)定粒徑的磨粒，例如3μm以上的大粒徑磨粒引起的透射光衰減，來(lái)計(jì)測(cè)研磨液中大粒徑的磨粒數(shù)。
這時(shí)，在可調(diào)整流量的旁通管路(561)設(shè)置顆粒檢測(cè)器(7)，通過(guò)調(diào)整旁路管路(561)的流量而使研磨液能以一定流速通過(guò)的流池(74)的結(jié)構(gòu)，限制流池(74)中研磨液的流量，同時(shí)不會(huì)有在研磨液循環(huán)管路中產(chǎn)生的泵等機(jī)器的波動(dòng)等造成的影響。而且，由于降低了流入流池(74)的研磨液中的小于規(guī)定粒徑的磨粒的絕對(duì)數(shù)，所以利用演算處理裝置處理由感光元件(75)感光的流池(74)的透射光時(shí)，可以分離出由于小于規(guī)定粒徑的適宜磨粒(例如粒徑小于3μm的磨粒)引起的透射光的衰減和大于規(guī)定粒徑的磨粒(例如粒徑3μm以上的磨粒)引起的透射光的衰減，其結(jié)果，可準(zhǔn)確地計(jì)測(cè)規(guī)定粒徑以上的磨粒數(shù)。
又，顆粒檢測(cè)器(7)所具備的校正功能，在檢測(cè)上述大粒徑磨粒引起的透射光的衰減時(shí)，可補(bǔ)正由研磨液中小于規(guī)定粒徑的磨粒導(dǎo)致的靈敏度降低，進(jìn)一步提高對(duì)由大粒徑磨粒引起的透射光衰減的檢測(cè)靈敏度。因此，對(duì)于在研磨液循環(huán)裝置(L4)的管路(56)中循環(huán)的研磨液，本發(fā)明的制造裝置能在線、連續(xù)且高精度地管理大于規(guī)定粒徑的磨粒的產(chǎn)生及其數(shù)量。
在本發(fā)明的制造裝置中，通過(guò)上述那樣地在線管理所得研磨液，可以隨時(shí)地將高品質(zhì)研磨液供給到研磨裝置(9)。例如，在本發(fā)明的制造裝置中，可以具有當(dāng)顆粒檢測(cè)器(7)檢測(cè)的大于規(guī)定粒徑的磨粒的平均一定流量的數(shù)量超過(guò)管理界限時(shí)發(fā)出警報(bào)的功能。這種磨粒數(shù)的管理功能和發(fā)出報(bào)警的功能，通常在上述控制裝置(10)中具備。另外可以是伴隨著上述的報(bào)警而停止向研磨裝置(9)供給研磨液的方式。又，通過(guò)在線管理研磨液，在過(guò)濾器(61)的功能降低時(shí)，可直接更換過(guò)濾器的過(guò)濾材料，能隨時(shí)、高品質(zhì)地維持向研磨裝置(9)供給的研磨液。
又，雖然沒(méi)有圖示，但在本發(fā)明的制造裝置中，在循環(huán)管路(56)中與過(guò)濾器(61)并列地配置循環(huán)路用的第2過(guò)濾器，當(dāng)顆粒檢測(cè)器(7)檢測(cè)的大于規(guī)定粒徑的磨粒的平均一定流量的數(shù)超過(guò)管理界限時(shí)，可將流路切換到第2過(guò)濾器一側(cè)。即，通過(guò)在管路(56)中并行插入2列過(guò)濾大于規(guī)定粒徑的磨粒的過(guò)濾器，在過(guò)濾器(61)的功能降低時(shí)，可以直接切換到功能沒(méi)有降低的第2過(guò)濾器，在不停止運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下隨時(shí)地將高品質(zhì)研磨液供給研磨裝置(9)。
在上述的研磨液循環(huán)裝置(L4)中，為了向研磨裝置供給研磨液，通常附設(shè)多條管路，這種研磨液供給用的管路是根據(jù)研磨裝置的工作狀況控制管路中的隔離閥，據(jù)此向研磨裝置供給研磨液。因此，當(dāng)靠近研磨裝置的停止時(shí)間時(shí)，則滯留在研磨液供給管路的研磨液中的磨粒會(huì)進(jìn)行聚集，其結(jié)果是，盡管由研磨液循環(huán)裝置(L4)供給不含大粒徑磨粒的研磨液，但仍將含有進(jìn)行聚集的磨粒的研磨液供給研磨裝置，從而擔(dān)心產(chǎn)生晶片的擦傷。
因此，本發(fā)明的制造裝置中，為了向研磨裝置(9)供給更高品質(zhì)的研磨液，也可以具有如下特定的研磨液供給裝置(L5)。即，如圖1所示，在研磨液循環(huán)裝置(L4)的后段具有研磨液供給裝置(L5)，該裝置和上述研磨液循環(huán)裝置(L4)中的情況一樣，其構(gòu)成可管理研磨液中的大粒徑磨粒產(chǎn)生，而且將通過(guò)研磨液循環(huán)裝置(L4)循環(huán)的研磨液供給研磨裝置(9)。
具體講，研磨液供給裝置(L5)，通常是由向各研磨裝置(9)供給研磨液的多條供給線所構(gòu)成，各個(gè)供給線都具有研磨液供給管路(57)及其旁通管路(571)。而且，構(gòu)成的旁通管路(571)通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥(未圖示)和節(jié)流孔等可調(diào)節(jié)流量，在這種旁通管路(571)中設(shè)有研磨液監(jiān)測(cè)用的顆粒檢測(cè)器(8)，以檢測(cè)大于規(guī)定粒徑的磨粒，并計(jì)測(cè)出其數(shù)量。又，在各研磨液供給用的研磨液供給管路(57)中，在顆粒檢測(cè)器(8)的上游側(cè)配置與捕捉大于規(guī)定粒徑的磨粒的上述過(guò)濾器(61)一樣的過(guò)濾器(62)。
作為顆粒檢測(cè)器(8)，和上述顆粒檢測(cè)器(7)一樣，使用遮光式檢測(cè)器，向研磨液通過(guò)的流池照射一定波長(zhǎng)的光，檢測(cè)由上述大于規(guī)定粒徑的磨粒引起的透射光的衰減。并且，顆粒檢測(cè)器(8)的流池將光的透過(guò)距離設(shè)定成0.1～100mm為好。又，構(gòu)成的顆粒檢測(cè)器(8)的流池是通過(guò)調(diào)整旁通管路(571)的流量而使研磨液能以一定流速通過(guò)的。
顆粒檢測(cè)器(8)的結(jié)構(gòu)與圖2所示顆粒檢測(cè)器(7)的結(jié)構(gòu)一樣。而且，該顆粒檢測(cè)器(8)具有校正功能，在檢測(cè)由大于規(guī)定粒徑的磨粒引起的透射光的衰減時(shí)，補(bǔ)正由研磨液中小于規(guī)定粒徑的磨粒引起的靈敏度降低。另外，這種校正功能，和上述顆粒檢測(cè)器(7)中的一樣，設(shè)置在顆粒檢測(cè)器(8)的演算處理裝置中。
在上述的研磨液供給裝置(L5)中，將流入研磨液循環(huán)裝置(L4)的管路(56)的研磨液供給研磨裝置(9)時(shí)，設(shè)在旁通管路(571)中的顆粒檢測(cè)器(8)，向研磨液通過(guò)的流池照射一定波長(zhǎng)的光，通過(guò)檢測(cè)大于規(guī)定粒徑的磨粒，例如3μm以上的大粒徑的磨粒引起的透射光的衰減，計(jì)測(cè)出研磨液中大粒徑的磨粒的數(shù)量。
這時(shí)，與上述顆粒檢測(cè)器(7)的情況一樣，在可調(diào)整流量的旁通管路(571)中設(shè)置顆粒檢測(cè)器(8)的結(jié)構(gòu)和通過(guò)調(diào)整旁通管路(571)的流量而使研磨液能以一定流速通過(guò)流池的結(jié)構(gòu)，能限制流池中研磨液的流量，同時(shí)也沒(méi)有管路(57)中產(chǎn)生的機(jī)器波動(dòng)等影響，而且，由于降低了流入流池的研磨液中的小于規(guī)定粒徑的磨粒的絕對(duì)數(shù)，所以利用演算處理裝置處理流池的透射光時(shí)，能分離出由于小于規(guī)定粒徑的適宜的磨粒引起的透射光的衰減和由于大于規(guī)定粒徑的磨粒引起的透射光的衰減，其結(jié)果是可準(zhǔn)確地計(jì)測(cè)出大于規(guī)定粒徑的磨粒的數(shù)量。
又，顆粒檢測(cè)器(8)所具備的校正功能是在檢測(cè)由大粒徑的磨粒引起的透射光的衰減時(shí)，可補(bǔ)正由于研磨液中的小于規(guī)定粒徑的磨粒引起的靈敏度降低，能進(jìn)一步提高對(duì)大粒徑磨粒引起的透射光的衰減的檢測(cè)靈敏度。因此，具有研磨液供給裝置(L5)的本發(fā)明制造裝置，可在線、連續(xù)且高精度地管理在通過(guò)管線(57)向研磨裝置(9)供給的研磨液中的大于規(guī)定粒徑的磨粒的產(chǎn)生及其數(shù)量。
在上述管路(57)中，通過(guò)在線管理研磨液，本發(fā)明的制造裝置可向研磨裝置(9)供給更高品質(zhì)的研磨液。例如，在本發(fā)明的制造裝置中，和上述形態(tài)一樣，可具有當(dāng)顆粒檢測(cè)器(8)檢測(cè)的大于規(guī)定粒徑的磨粒的平均規(guī)定流量的數(shù)超過(guò)管理界限時(shí)發(fā)出報(bào)警的功能。報(bào)警功能設(shè)在上述的控制裝置(10)中。并且，本發(fā)明的制造裝置在發(fā)出上述報(bào)警的同時(shí)，也可立即停止研磨液供給裝置(L5)供給研磨液，其結(jié)果是，可防止向研磨裝置(9)供給含有大粒徑的磨粒的研磨液，并能有效地防止晶片的擦傷等研磨裝置(9)中的加工不良現(xiàn)象。
又，雖然未圖示，但在本發(fā)明的制造裝置中，在研磨液供給用管路(57)中與過(guò)濾器(62)并列地配置供給路用的第2過(guò)濾器，當(dāng)顆粒檢測(cè)器(8)檢測(cè)的大于規(guī)定粒徑的磨粒的平均一定流量的數(shù)超過(guò)管理界限時(shí)，可將流路切換到第2過(guò)濾器側(cè)。即，與研磨液循環(huán)裝置(L4)中的一樣，通過(guò)在管路(57)中并行插入2列過(guò)濾大于規(guī)定粒徑的磨粒的過(guò)濾器，在過(guò)濾器(62)的功能降低時(shí)，可立即切換到功能沒(méi)有降低的第2過(guò)濾器，不會(huì)停止供給研磨液并可向研磨裝置(9)供給更高品質(zhì)的研磨液。
另外，本發(fā)明中，要管理的磨粒的粒徑，可根據(jù)研磨條件適當(dāng)設(shè)定。又，設(shè)置上述的顆粒檢測(cè)器(7)和顆粒檢測(cè)器(8)，并不僅限于管理磨粒，而且也能管理在泵、閥等機(jī)器或管路中產(chǎn)生的顆粒(異物)。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的研磨液制造裝置，在研磨液循環(huán)管路的旁通管路中設(shè)置遮光式特定的顆粒檢測(cè)器，由于能可靠地計(jì)測(cè)大于規(guī)定粒徑的磨粒，所以能在線、連續(xù)且高精度地管理在調(diào)制槽調(diào)制并在研磨液循環(huán)裝置的管路中循環(huán)的研磨液中的大于規(guī)定粒徑的磨粒的產(chǎn)生及其數(shù)量，并能隨時(shí)地向研磨裝置供給高品質(zhì)的研磨液。又，顆粒檢測(cè)器具有特定的校正功能時(shí)，能進(jìn)一步提高大于規(guī)定粒徑的磨粒的檢測(cè)靈敏度。
又，根據(jù)具有特定的研磨液供給裝置的本發(fā)明制造裝置，在研磨液供給用管路的旁通管路中設(shè)置遮光式的特定顆粒檢測(cè)器，由于能可靠地計(jì)測(cè)大于規(guī)定粒徑的磨粒，所以能在線、連續(xù)且高精度地管理通過(guò)研磨液供給管路向研磨裝置供給的研磨液中的大于規(guī)定粒徑的磨粒的產(chǎn)生及其數(shù)量，能向研磨裝置中供給更高品質(zhì)的研磨液。其結(jié)果是可有效地防止晶片的擦痕等在研磨裝置中的加工不良現(xiàn)象，又，顆粒檢測(cè)器具有特定校正功能時(shí)，可進(jìn)一步提高大于規(guī)定粒徑的磨粒的檢測(cè)靈敏度。
權(quán)利要求
1.一種研磨液的制造裝置，它是調(diào)制主要由純水和磨粒構(gòu)成的研磨液的研磨液制造裝置，其特征是它具有將供給的原漿液和純水進(jìn)行混合并調(diào)制一定磨粒濃度的研磨液的調(diào)制槽(2)和使被調(diào)制的研磨液進(jìn)行循環(huán)并維持該研磨液的懸濁狀態(tài)的研磨液循環(huán)裝置(L4)，而且，研磨液循環(huán)裝置(L4)含有研磨液循環(huán)管路(56)和可調(diào)整流量的其旁通管路(561)，在旁通管路(561)中設(shè)有檢測(cè)大于規(guī)定粒徑的磨粒且計(jì)測(cè)其數(shù)量的研磨液監(jiān)測(cè)用顆粒檢測(cè)器(7)，顆粒檢測(cè)器(7)是向研磨液通過(guò)的流池(74)照射一定波長(zhǎng)的光并檢測(cè)由于大于規(guī)定粒徑的磨粒引起的透射光的衰減的遮光式檢測(cè)器，構(gòu)成的流池(74)是通過(guò)調(diào)整旁通管路(561)的流量而使研磨液能以一定流速通過(guò)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的研磨液制造裝置，其特征是顆粒檢測(cè)器(7)在檢測(cè)由于大于規(guī)定粒徑的磨粒引起的透射光的衰減時(shí)，具有補(bǔ)正由于研磨液中的低于規(guī)定粒徑的磨粒引起的靈敏度降低的校正功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所記載的研磨液制造裝置，其特征是它具有貯存在調(diào)制槽(2)中調(diào)制的研磨液的研磨液槽(3)，且構(gòu)成的研磨液循環(huán)裝置(L4)可將研磨液槽(3)的研磨液循環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所記載的研磨液制造裝置，其特征是構(gòu)成的研磨液槽(3)可利用添加劑供給裝置(L3)供給添加劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中的任一項(xiàng)所記載的研磨液制造裝置，其特征是在研磨液循環(huán)管路(56)中，在顆粒檢測(cè)器(7)的上游測(cè)，配置捕捉大于規(guī)定粒徑的磨粒的循環(huán)路用過(guò)濾器(61)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所記載的研磨液制造裝置，其特征是在循環(huán)用管路(56)中，與過(guò)濾器(61)并列配置循環(huán)路用的第2過(guò)濾器，在由顆粒檢測(cè)器(7)檢測(cè)的大于規(guī)定粒徑的磨粒的平均一定流量數(shù)超過(guò)管理界限時(shí)，可將流路切換到上述第2過(guò)濾器一側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中的任一項(xiàng)所記載的研磨液制造裝置，其特征是它具有在由顆粒檢測(cè)器(7)檢測(cè)的大于規(guī)定粒徑的磨粒的平均一定流量數(shù)超過(guò)管理界限時(shí)發(fā)出警報(bào)的功能。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7中的任一項(xiàng)所記載的研磨液制造裝置，其特征是在研磨液循環(huán)裝置(L4)的后段備有將通過(guò)研磨液循環(huán)裝置(4)循環(huán)的研磨液供給研磨裝置(9)的研磨液供給裝置(L5)，而且，研磨液供給裝置(L5)含有研磨液供給管路(57)和可調(diào)整流量的其旁通管路(571)，在旁通管路(571)上設(shè)有檢測(cè)大于規(guī)定粒徑的磨粒且計(jì)測(cè)其數(shù)量的研磨液監(jiān)測(cè)用顆粒檢測(cè)器(8)，顆粒檢測(cè)器(8)是向研磨液通過(guò)的流池照射一定波長(zhǎng)的光并檢測(cè)由于大于規(guī)定粒徑的磨粒引起的透射光的衰減的遮光式檢測(cè)器，構(gòu)成的上述流池是通過(guò)調(diào)整旁通管路(571)的流量而使研磨液能以一定流速通過(guò)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所記載的研磨液制造裝置，其特征是顆粒檢測(cè)器(8)具有在檢測(cè)由于大于規(guī)定粒徑的磨粒引起的透射光的衰減時(shí)，補(bǔ)正由于研磨液中低于規(guī)定粒徑的磨粒引起的靈敏度降低的校正功能。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所記載的研磨液制造裝置，其特征是在研磨液供給管路(57)中，在顆粒檢測(cè)器(8)的上游側(cè)配置捕捉大于規(guī)定粒徑的磨粒的供給路用過(guò)濾器(62)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所記載的研磨液制造裝置，其特征是在研磨液供給管路(57)中，與過(guò)濾器(62)并列地配置供給路用的第2過(guò)濾器，在由顆粒檢測(cè)器(8)檢測(cè)的大于規(guī)定粒徑的磨粒的平均一定流量數(shù)超過(guò)管理界限時(shí)，可將流路切換到上述第2過(guò)濾器一側(cè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8～11中的任何一項(xiàng)所記載的研磨液制造裝置，其特征是它具有在利用顆粒檢測(cè)器(8)檢測(cè)的大于規(guī)定粒徑的磨粒的平均一定流量數(shù)超過(guò)管理界限時(shí)發(fā)出警報(bào)的控制裝置(10)。
全文摘要
本發(fā)明提供將在半導(dǎo)體裝置制造工藝的研磨加工中所使用的二氧化硅系研磨液進(jìn)行調(diào)制的研磨液制造裝置,該裝置可在線、連續(xù)且高精度地管理研磨液中大于規(guī)定粒徑的磨粒的產(chǎn)生。研磨液的制造裝置是調(diào)制主要由純水和磨粒構(gòu)成的研磨液的制造裝置,它具有調(diào)制一定磨粒濃度的研磨液的調(diào)制槽(2)和使被調(diào)制的研磨液循環(huán)的研磨液循環(huán)裝置(L4)。而且,在可調(diào)節(jié)研磨液循環(huán)裝置(L4)的管路(56)流量的旁通管路(561)上設(shè)有檢測(cè)大于規(guī)定粒徑的磨粒且計(jì)測(cè)其數(shù)量的遮光式研磨液監(jiān)測(cè)用顆粒檢測(cè)器(7)。
文檔編號(hào)B24B37/00GK1356369SQ0114336
公開(kāi)日2002年7月3日 申請(qǐng)日期2001年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月17日
發(fā)明者近藤郁, 津田直紀(jì), 高崎紀(jì)博, 板東嘉文, 日野增美, 宮田堅(jiān)洋 申請(qǐng)人:理音株式會(huì)社, 三菱化學(xué)工程株式會(huì)社