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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-06
(45)【発行日】2024-11-14
(54)【発明の名称】薬液供給装置及び薬液供給方法
(51)【国際特許分類】
B01J 4/00 20060101AFI20241107BHJP
B24B 37/00 20120101ALI20241107BHJP
B24B 37/10 20120101ALI20241107BHJP
B24B 57/02 20060101ALI20241107BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20241107BHJP
【ＦＩ】
B01J4/00 103
B24B37/00 K
B24B37/10
B24B57/02
H01L21/304 622E
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2022002151
(22)【出願日】2022-01-11
(62)【分割の表示】P 2021080774の分割
【原出願日】2021-05-12
(65)【公開番号】P2022176057
(43)【公開日】2022-11-25
【審査請求日】2022-01-17
【審判番号】
【審判請求日】2022-11-02
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】518440383
【氏名又は名称】株式会社西村ケミテック
(74)【代理人】
【識別番号】100162536
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 豊
(74)【代理人】
【識別番号】100170874
【弁理士】
【氏名又は名称】塩川 和哉
(72)【発明者】
【氏名】兼重 卓爾
【合議体】
【審判長】三崎 仁
【審判官】原 賢一
【審判官】金 公彦
(56)【参考文献】
【文献】特公平２－１２１３９（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】特開平８－２５２４４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－７１１７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－８００３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６０－１７３３９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１２－５２１８９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特公昭４６－３７４８１（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】特開２０１１－１３１２８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－１５５９９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平２－１１９９２９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
B01J4/00-4/04
H01L21/306
B24B37/00,57/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
薬液を貯留するための樹脂製ドラム、前記樹脂製ドラムの天板側から薬液を取り出すための薬液移送流路、及び前記薬液移送流路と接続している薬液供給部を具備する、薬液供給装置であって、前記薬液移送流路が、非容積式ポンプを有しており、
前記薬液移送流路が、前記非容積式ポンプの下流側に支流を設けそこに容積式ポンプを有しており、
前記容積式ポンプは、前記薬液移送流路内を減圧して、前記樹脂製ドラムから薬液を抜き出して前記非容積式ポンプまで薬液を到達させ、前記容積式ポンプには薬液を到達しないように構成されている、
薬液供給装置。
【請求項2】
前記非容積式ポンプは、磁気浮上遠心ポンプである、請求項１に記載の薬液供給装置。
【請求項3】
前記樹脂製ドラムが、その内部をガスで加圧することによって薬液を取り出すことができる加圧ガス供給手段を有している、請求項１又は２に記載の薬液供給装置。
【請求項4】
請求項１～３のいずれか一項に記載の薬液供給装置、及び前記薬液供給装置によって供給された薬液を含む研磨スラリーと研磨パッドとを用いる化学機械研磨装置を含む、化学機械研磨システム。
【請求項5】
請求項３に記載の薬液供給装置を用いて薬液を供給する薬液供給方法であって、前記樹脂製ドラムをガスで加圧して前記樹脂製ドラムの内部の天板側から薬液を取り出すこと、及び
前記薬液移送流路の非容積式ポンプを用いて薬液を前記薬液供給部にまで移送すること
を含む、薬液供給方法。
【請求項6】
請求項１に記載の薬液供給装置を用いて薬液を供給する薬液供給方法であって、前記薬液移送流路の前記容積式ポンプを用いて前記樹脂製ドラムの内部の天板側から薬液を取り出すこと、
前記薬液移送流路の容積式ポンプに薬液が到達する前に前記容積式ポンプの稼働を停止すること、及び
前記薬液移送流路の前記非容積式ポンプを用いて薬液を前記薬液供給部にまで移送すること、
を含む、薬液供給方法。
【請求項7】
基材の化学機械研磨方法であって、請求項５又は６に記載の薬液供給方法によって薬液を供給すること、及び前記供給された薬液を含む研磨スラリーと研磨パッドによって前記基材を研磨することを含む、基材の化学機械研磨方法。
【請求項8】
前記基材が、半導体基板である、請求項７に記載の化学機械研磨方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、薬液供給装置及び薬液供給方法に関する。
【背景技術】
【0002】
様々技術分野において、薬液を定量で供給する装置が用いられている。例えば、医薬品の合成のためには、高度に制御した流量で薬液を供給する必要がある。また、半導体製造プロセス等で用いられる研磨スラリー、洗浄液、めっき液等は、非常に高度に液体量を制御して定量で薬液を供給する必要がある。
【0003】
例えば、半導体製造プロセス等で用いられる研磨スラリーに関して、特許文献１は、非常に高度に定量で液体を提供できる研磨液供給装置を開示している。
【0004】
従来技術において用いられていたダイヤフラムポンプを用いた供給装置では、薬液を供給する際に脈動が生じるという課題があったのに対して、特許文献１に記載の供給装置では、ダイヤフラムポンプを使用せずに、薬液を含むドラムに対して不活性ガスで加圧することによって、ドラム内部の薬液を取り出す構成となっている。このような構成の薬液供給装置であれば、ダイヤフラムポンプによる脈動がないために、液体を高度に定量で供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０２１－８００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１に記載の装置では、ドラムに対して不活性ガスを加圧するために、ドラムが暴発する可能性があった。特許文献１においては、その危険性に対して、ドラムを天板と底板で押さえつけることによってドラムの暴発を防ぐ手段を開示しているものの、ドラムの内圧が高くなりすぎると、ドラムが外見上で膨張していることが分かり、危険性を感じることがある。
【0007】
そこで、本発明は、薬液を高度に定量で供給することができ、かつ安全性の高い薬液供給装置及び薬液供給方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、以下の実施形態を含む本発明により、上記課題を解決できることを見出した。
【0009】
１つの実施形態において、本発明の薬液供給装置は、薬液を貯留するための樹脂製ドラム、前記樹脂製ドラムから薬液を取り出すための薬液移送流路、及び前記薬液移送流路と接続している薬液供給部を具備しており、
前記薬液移送流路が、非容積式ポンプを有しており、
前記樹脂製ドラムが、その内部をガスで加圧することによって薬液を取り出すことができる加圧ガス供給手段を有しているか、かつ／又は前記薬液移送流路が、前記非容積式ポンプの下流側に容積式ポンプを有している。
前記薬液移送流路が、非容積式ポンプを有しており、
前記樹脂製ドラムが、その内部をガスで加圧することによって薬液を取り出すことができる加圧ガス供給手段を有しているか、かつ／又は前記薬液移送流路が、前記非容積式ポンプの下流側に容積式ポンプを有している。
【0010】
１つの実施形態において、薬液供給装置の前記非容積式ポンプは、磁気浮上遠心ポンプである。
【0011】
１つの実施形態においては、薬液供給装置の前記樹脂製ドラムは、加圧ガス供給手段を有している。
【0012】
１つの実施形態においては、薬液供給装置の前記薬液移送流路が、容積式ポンプを有している。
【0013】
１つの実施形態においては、本発明は、薬液供給装置、及び前記薬液供給装置によって供給された薬液を含む研磨スラリーと研磨パッドとを用いる化学機械研磨装置を含む、化学機械研磨システムに関する。
【0014】
１つの実施形態は、本発明は、前記樹脂製ドラムが加圧ガス供給手段を有している薬液供給装置を用いて薬液を供給する薬液供給方法であって、
前記樹脂製ドラムをガスで加圧して前記樹脂製ドラムの内部の薬液を取り出すこと、及び
前記薬液移送流路の非容積式ポンプを用いて薬液を前記薬液供給部にまで移送すること
を含む。
前記樹脂製ドラムをガスで加圧して前記樹脂製ドラムの内部の薬液を取り出すこと、及び
前記薬液移送流路の非容積式ポンプを用いて薬液を前記薬液供給部にまで移送すること
を含む。
【0015】
１つの実施形態は、本発明は、薬液供給装置の前記薬液移送流路が、容積式ポンプを有している薬液供給装置を用いて薬液を供給する薬液供給方法であって、
前記薬液移送流路の前記容積式ポンプを用いて前記樹脂製ドラムの内部の薬液を取り出すこと、
前記薬液移送流路の容積式ポンプに薬液が到達する前に前記容積式ポンプの稼働を停止すること、及び
前記薬液移送流路の前記非容積式ポンプを用いて薬液を前記薬液供給部にまで移送すること、
を含む。
前記薬液移送流路の前記容積式ポンプを用いて前記樹脂製ドラムの内部の薬液を取り出すこと、
前記薬液移送流路の容積式ポンプに薬液が到達する前に前記容積式ポンプの稼働を停止すること、及び
前記薬液移送流路の前記非容積式ポンプを用いて薬液を前記薬液供給部にまで移送すること、
を含む。
【0016】
１つの実施形態において、本発明は、基材の化学機械研磨方法であって、上記の実施形態の薬液供給方法によって薬液を供給すること、及び前記供給された薬液を含む研磨スラリーと研磨パッドによって基材を研磨することを含む。
【0017】
１つの実施形態において、本発明は、基材の化学機械研磨方法であって、前記基材は、半導体基板である。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、薬液を高度に定量で供給することができ、かつ安全性の高い薬液供給装置及び薬液供給方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【発明を実施するための形態】
【0020】
図１に、本発明の装置の１つの実施形態を概略的に示す。本発明の薬液供給装置１０は、薬液を貯留するための樹脂製ドラム１１、前記樹脂製ドラム１１から薬液を取り出すための薬液移送流路１５、及び前記薬液移送流路１５と接続している薬液供給部１８を具備する。また、本発明の薬液供給装置１０の薬液移送流路１５は、非容積式ポンプ１６を有しており、前記樹脂製ドラム１１が、その内部をガスで加圧することによって薬液を取り出すことができる加圧ガス供給手段１４を有しているか、かつ／又は前記薬液移送流路１５が、前記非容積式ポンプ１６の下流側に容積式ポンプ１７を有している。
【0021】
この実施形態では、樹脂製ドラム１１から薬液供給部１８まで薬液を供給する途中に、遠心ポンプ等の非容積式ポンプ１６が存在することによって、樹脂製ドラム１１への加圧を大きくする必要がないため、ドラムの暴発の危険性が非常に低い。すなわち、この実施形態では、樹脂製ドラム１１に対しては、樹脂製ドラム１１から薬液供給部１８まで薬液を送り出すための圧力を掛ける必要はなく、樹脂製ドラム１１から非容積式ポンプ１６まで薬液を送り出すための圧力さえ掛ければよい。この場合、非容積式ポンプ１６にまで達した薬液は、非容積式ポンプ１６によって薬液供給部１８まで送り出される。なお、樹脂製ドラム１１に加圧をするのではなく、ダイヤフラムポンプ等の容積式ポンプ１７を、非容積式ポンプ１６の下流側に配置させ、容積式ポンプ１７によって薬液移送流路１５内を減圧することによって、樹脂製ドラム１１の薬液を非容積式ポンプ１６にまで送り出してもよい。
【0022】
本明細書において、薬液とは、その種類については特に限定されず、研磨液、洗浄液、めっき液、医薬原料等の薬液又はその１つの成分であることができる。例えば、研磨液は、スラリー、超純水、ケミカル、及び過酸化水素等の酸化剤を所定の割合で調合した液である。ここで、スラリーには、砥粒剤などを含んだスラリー、ＳｉＯ２を含んだアルカリ性スラリー、ＣｅＯ２を含んだ中性スラリー、Ａｌ２Ｏ３を含んだ酸性スラリーなどの種類がある。ケミカルには、シリカ、メロン酸、クエン酸などの種類がある。スラリーやケミカルの有効成分は、この装置の用途、例えば研磨システムにこの装置を用いる場合には、その研磨対象の基材、研磨形状等に応じて決定するとよい。
【0023】
樹脂製ドラム１１は、内壁が薬液に溶解等しないものであれば特に限定されず、ドラムの少なくとも一部が金属製等であってもよい。
【0024】
図２に示すように、例えば、樹脂製ドラム１１は、天板３１と、底板３２と、それらの間に介在する側板３３とを有することができる。ここで、樹脂製ドラム１１の内部は気密になっている。天板３１の上及び底板３２の下には、ドラムサポートユニットであるＳＵＳ板３１１、ＰＶＣ板３１２、ＰＶＣ板３２１、及びＳＵＳ板３２２が設けられている。第１の板であるＳＵＳ板３１１及びＰＶＣ板３１２は、天板３１の上に配置されており、第２の板であるＰＶＣ板３２１及びＳＵＳ板３２２は、底板３２の下に配置されている。ＳＵＮ板３２２の下にはロードセル１２が配置されている。
【0025】
ＳＵＳ板３１２及びＰＶＣ板３１１は、天板３１を上から抑え、ＰＶＣ板３２１及びＳＵＳ板３２２は、底板３２を下から抑え、樹脂製ドラム１１内の加圧による暴発を防ぐ役割を果たすものである。ドラム１１には、エアシリンダー３８が設けられている。エアシリンダー３８により、ＳＵＳ板３１２とＰＶＣ板３１１を上に持ち上げ、天板３１から離すことができる。
【0026】
ただし、図２に示すような樹脂製ドラム１１の構成は、例えば非容積式ポンプ１６の下流側に容積式ポンプ１７を用いる実施形態では、暴発の危険性が極めて低いために、必ずしも必要となるわけではなく、そのような実施形態では、より簡易的な構成の樹脂製ドラムを採用することができる。
【0027】
本発明の装置１０は、加圧ガス供給手段１４を具備することができる。このような実施形態では、容積式ポンプ１７を設置する必要がなく、容積式ポンプ１７を用いた場合に必要な複雑な制御等を行う必要が無いため好ましい。
【0028】
加圧ガス供給手段１４は、樹脂製ドラム１１の内部をガスで加圧することによって薬液を薬液移送流路１５へと取り出すことができる。ここで、ガスは、通常は、窒素、アルゴン等の不活性ガスを用いる。加圧ガス供給手段１４のバルブ１４ａを、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等の制御装置によって制御することができ、必要なタイミングで樹脂製ドラム１１にガスを供給できるようになっている。
【0029】
薬液移送流路１５は、樹脂製ドラム１１から薬液を取り出し、薬液供給部１８に薬液を送り出すための流路であり、非容積式ポンプ１６を有している。
【0030】
非容積式ポンプ１６としては、渦巻ポンプ、タービンポンプ等の遠心ポンプ；軸流ポンプ、斜流ポンプ等のプロペラポンプ；及びカスケードポンプ等の粘性ポンプを挙げることができる。これらのポンプは、樹脂製ドラム１１から薬液を大量に取り出すことができるほどには薬液移送流路１５内を減圧にすることはできないが、薬液がポンプにまで達すれば、薬液供給部１８に薬液を送り出すことができる。一方で、これらのポンプであれば、薬液がポンプでキャビテーションを起こす等のおそれが少ないため、装置全体に対して悪影響を与えることなく、薬液を送り出すことができる。なお、これらのポンプの内部も樹脂製表面を有することが好ましい。
【0031】
非容積式ポンプ１６の中でも、キャビテーションを起こす等のおそれが少ないため、遠心ポンプを用いることが好ましく、特に磁気浮上遠心ポンプを用いることが好ましい。磁気浮上遠心ポンプは、磁気浮上の原理に基づいて、ポンプのインペラを駆動させるものであり、具体的には、ポンプのインペラは密閉されたケーシングの中で非接触の状態で浮上し、モータの回転磁界によって駆動されるポンプである。このポンプは、その内部に回転軸がないため、薬液が存在していない状態での空転も可能であり、また薬液に不純物が混入するおそれが低く好ましい。
【0032】
薬液移送流路１５は、非容積式ポンプ１６の下流側に容積式ポンプ１７を有していてもよい。容積式ポンプ１７によって、薬液移送流路１５内を減圧して、樹脂製ドラム１１から薬液を抜き出すことができる。このような実施形態では、樹脂製ドラム１１に加圧ガス供給手段１４を設置する必要がなく、樹脂製ドラム１１を加圧する必要もないため、安全性が極めて高いため好ましい。
【0033】
たとえば、容積式ポンプ１７を用いる場合には、薬液移送流路１５と薬液供給部１８との間にあるバルブ１８ａを閉じて、容積式ポンプ１７の上流側にあるバルブ１５ａを開く。これにより、薬液移送流路１５内を減圧して、樹脂製ドラム１１から薬液を抜き出して、非容積式ポンプ１６まで薬液を到達させる。薬液が非容積式ポンプ１６に到達したら、容積式ポンプ１７を停止し、バルブ１５ａを閉じて、バルブ１８ａを開く。これにより、稼働中の容積式ポンプ１７に薬液を到達しないようにして、薬液を薬液供給部１８にまで送り出すことができる。薬液を稼働中の容積式ポンプ１７に入ると、薬液を供給する際に脈動が生じることがあり、また薬液によってはキャビテーションを起こす場合があるため、薬液を稼働中の容積式ポンプ１７に入れないように制御することが好ましい。
【0034】
なお、これらの操作の間に、非容積式ポンプ１６は、常に稼働していてもよく、又は必要なタイミングのみで稼働していてもよい。また、これらの操作は、これらの機器に連結しているＰＬＣによって、自動で制御することができる。
【0035】
容積式ポンプ１７としては、例えば、ピストンポンプ、ブランジャーポンプ、ダイヤフラムポンプ等の往復動ポンプ；及びギアポンプ、スクリューポンプ、ベーンポンプ等の回転ポンプを挙げることができるが、特にダイヤフラムポンプを用いることができる。
【0036】
薬液供給部１８は、薬液を使用する場所に提供する部分であり、例えば薬液を他の薬液と混合するためのタンクへの接続部、薬液の調合流路への接続部等であることができる。
【0037】
本発明の薬液供給方法は、上記のような装置を用いて薬液を供給する方法である。１つの実施形態では、この薬液供給方法は、樹脂製ドラム１１が加圧ガス供給手段１４を有している薬液供給装置１０を用いて薬液を供給する。この方法は、樹脂製ドラム１１をガスで加圧して樹脂製ドラム１１の内部の薬液を取り出すこと、及び薬液移送流路１５の非容積式ポンプ１６を用いて薬液を薬液供給部１８にまで移送することを含む。
【0038】
このような実施形態の薬液供給方法では、薬液移送流路１５に非容積式ポンプ１６が存在することによって、樹脂製ドラム１１への加圧を大きくする必要がないため、樹脂製ドラム１１の暴発の危険性が非常に低い。また、薬液移送流路１５に容積式ポンプ１７を用いる必要がなく、容積式ポンプ１７を用いた場合に行われる複雑な制御を回避することができる。
【0039】
また、他の実施形態では、本発明の薬液供給方法は、薬液移送流路１５が、容積式ポンプ１７を有している薬液供給装置１０を用いて薬液を供給する。この方法は、薬液移送流路１５の容積式ポンプ１７を用いて樹脂製ドラム１１の内部の薬液を取り出すこと、薬液移送流路１５の容積式ポンプ１７に薬液が到達する前に容積式ポンプ１７の稼働を停止すること、及び薬液移送流路１５の非容積式ポンプ１６を用いて薬液を薬液供給部１８にまで移送することを含む。
【0040】
このような実施形態の薬液供給方法では、樹脂製ドラム１１に加圧ガス供給手段１４を設置する必要がなく、樹脂製ドラム１１を加圧する必要もないため、安全性が極めて高いため好ましい。
【0041】
本発明の薬液供給方法は、各種のセンサ、計器類によって状態を検知した上で、ＰＬＣ等の制御装置を用いることによって、実行することができる。
【0042】
本発明の薬液供給装置の各構成については、本発明の薬液供給方法に関して説明した各構成を参照することができる。また、本発明の薬液供給方法において用いられる構成についても、本発明の薬液供給装置の各構成を参照することができる。
【0043】
本発明の薬液供給装置１０は、薬液を高度に定量で供給する必要があるすべての技術分野において有用であり、例えば、研磨液、洗浄液、めっき液、医薬原料等の薬液を供給するために用いることができる。したがって、本発明は、薬液供給装置１０を含む研磨システム、洗浄システム、めっき加工システム、医薬品の製造システムにも関する。例えば、本発明が、基材を研磨するための化学機械研磨システムである場合、安全性が非常に高く、かつ研磨スラリーのための薬液が高度に定量で供給されるため、安定して高品質な研磨基材の生産が可能になり、基材が半導体基板である場合には特に有用である。
【0044】
図３は、本発明の薬液供給装置１０を用いた、特許文献１に記載の化学機械研磨（ＣＭＰ）システムを示している。
【0045】
このＣＭＰシステム１は、半導体製造プロセス等の研磨工程で使用することができる。ＣＭＰシステム１は、研磨液供給装置２と、ＣＭＰ研磨装置８とを有する。
【0046】
研磨液供給装置２は、本発明の薬液供給装置１０を具備しており、本発明の薬液供給装置１０は、ケミカルを供給するための供給装置１０ＣＨＭ、スラリーを供給するための供給装置１０ＳＬＲ、過酸化水素水を供給するための供給装置１０Ｈ２Ｏ２として用いられている。
【0047】
ＣＭＰ研磨装置８の構成は、図７に示したような周知の研磨装置８の構成と概ね同様である。図７に示すように、ＣＭＰシステムは、研磨装置８と研磨液供給装置９とで構成される。研磨対象であるウエーハ８８は、研磨装置８のヘッド８１の下面の貼り付け盤８２に接着される。このヘッド８１により、ウエーハ８８は、定盤８３上の研磨パッド８４に押圧される。研磨液供給装置９のタンク９１には、スラリーを超純水や薬剤により希釈した研磨液が貯留される。研磨液供給装置９のタンク９１内の研磨液をポンプ９２により吸い出し、ノズル８５の先端から研磨パッド８４に研磨液を滴下しつつヘッド８１及び定盤８３を回転させると、ウエーハ８８が研磨パッド８４に押し付けられながら研磨パッド８４の上を摺動する機械的作用と、ウエーハ８８が研磨剤内のスラリーに接触する化学反応的作用とにより、ウエーハ８８の表面が研磨される。
【0048】
図３において、ＣＭＰ研磨装置８の液体送入口８９は、研磨液供給装置２の液体送出口７９と接続されている。ＣＭＰ研磨装置８は、研磨対象であるウエーハ８８を研磨する。研磨液供給装置２は、ＣＭＰ研磨装置８に研磨液を供給する。
【0049】
ＣＭＰ研磨装置８には、研磨液供給装置２のミキシングユニット５０ＣＨＭ、５０ＳＬＲ、及び５０Ｈ２Ｏ２の前後の流量検出点及び濃度検出点における流量及び濃度の目標値を設定する操作子が設けられている。ＣＭＰ研磨装置８において、流量又は濃度の目標値が設定された場合、ＣＭＰ研磨装置８は、設定後の流量又は濃度を示す設定信号を研磨液供給装置２に供給する。
【0050】
研磨液供給装置２は、ＰＬＣ７０、外部の超純水供給源と接続された超純水送入口２９、超純水を供給するための供給装置１０ＤＩＷ、ケミカルを供給するための供給装置１０ＣＨＭ、スラリーを供給するための供給装置１０ＳＬＲ、過酸化水素水を供給するための供給装置１０Ｈ２Ｏ２並びに、超純水、ケミカル、スラリー、及び過酸化水素水の４種類の液体が調合される調合流路４０を有する。例えば、ケミカル供給装置１０ＣＨＭは、ケミカルが貯留されている複数のドラム１１ＣＨＭ、ドラム１１ＣＨＭの重量を検出するロードセル１２ＣＨＭ、ドラム１１ＣＨＭの中の圧力を検出する圧力センサ１３ＣＨＭを有し、スラリー供給装置１０ＳＬＲ及び過酸化水素水供給装置１０Ｈ２Ｏ２も同様の構成を有する。
【0051】
調合流路４０は、ＣＭＰ研磨装置８に至る液体送出口７９の直前に配置されている。調合流路４０は、各供給装置１０のそれぞれの供給部１８と連通している。調合流路４０には、各流路のフローコントローラ６５、流量センサ６１、６３、及び濃度センサ６４が設けられている。
【0052】
各フローコントローラ６５は、流量センサ６２と流量調整バルブ２６が一体になっているユニットである。各フローコントローラ６５は、各供給装置１０から調合流路４０への液体の流量を調整する流量調整手段としての役割を果たすことができる。
【0053】
超純水供給装置１０ＤＩＷには、低圧弁２１（精密レギュレータ）が設けられている。低圧弁２１の働きにより、装置１０ＤＩＷにおける超純水の流量は、一定（例えば、１リッター／分）に保たれる。
【0054】
超純水供給装置１０ＤＩＷは、ミキシングユニット５０ＣＨＭの流入口Ｆ１と繋がっている。ケミカル供給装置１０ＣＨＭは、ミキシングユニット５０ＣＨＭの流入口Ｆ２と繋がっており、ミキシングユニット５０ＣＨＭの流出口Ｆ３は、スラリーとのミキシングユニット５０ＳＬＲの流入口Ｆ１と繋がっており、ミキシングユニット５０ＳＬＲの流出口Ｆ３は、過酸化水素とのミキシングユニット５０Ｈ２Ｏ２の流入口Ｆ１と繋がっており、ミキシングユニット５０Ｈ２Ｏ２の流出口Ｆ３は、液体の送出口７９と繋がっている。各ミキシングユニットは、図４に示すような、スタティックミキサー又はインラインミキサーであってもよい。
【0055】
図４（Ａ）は、ミキシングユニット５０ＣＨＭ、５０ＳＬＲ、５０Ｈ２Ｏ２の正面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）を矢印Ｂ方向から見た図である。図４（Ｃ）は、図４（Ｂ）の内部を示す図である。図５は、図４（Ｂ）の一部断面図である。ミキシングユニット５０ＣＨＭ、５０ＳＬＲ、５０Ｈ２Ｏ２は、２つの流入口Ｆ１及びＦ２と１つの流出口Ｆ３とをもったハウジングＨＺと、ハウジングＨＺ内に収められた攪拌スクリューＳＣＲとを有する。
【0056】
ハウジングＨＺの本体は、供給装置１０ＤＩＷ、１０ＣＨＭ、１０ＳＬＲ、１０Ｈ２Ｏ２の配管と略同じか僅かに太い直径をもった中空な円筒体である。ハウジングＨＺの本体の延在方向の一端に流入口Ｆ１があり、他端に流出口Ｆ３がある。ハウジングＨＺの本体の側面における流入口Ｆ１の近傍に、流入口Ｆ２がある。流入口Ｆ２は、ハウジングＨＺの本体の中に連通している。
【0057】
流入口Ｆ１は、ハウジングＨＺ内の配管ＨＫ１と連通している。配管ＨＫ１の先端は攪拌スクリューＳＣＲと繋がっている。流入口Ｆ２は、ハウジングＨＺ内の配管ＨＫ２と連通している。図５に示すように、配管ＨＫ２の下端における幅方向の２辺は、配管ＨＫ１の内周面に当接している。配管ＨＫ２内の底と、底よりも僅かに上側の２か所の位置には、２つの液体吐出口ＨＬ１、ＨＬ２がある。配管ＨＫ１内において、２つの液体吐出口ＨＬ１、ＨＬ２は、攪拌スクリューＳＣＲのほうを向いている。
【0058】
攪拌スクリューＳＣＲは、軸棒ＡＸＳに、Ｎ（Ｎは、２以上の自然数、図４（Ｃ）の例では、Ｎ＝５）個の捩れ羽根ＶＬ-ｋ（ｋ＝１～Ｎ）を間隔をあけて配置したものである。軸棒ＡＸＳは、ハウジングＨＺの流入口Ｆ１と流出口Ｆ３において支持されている。捩れ羽根ＶＬ-ｋは、軸棒ＡＸＳの外周面に沿って半回転（１８０度）捩った形状をなしている。複数個の捩れ羽根ＶＬ-ｋ（ｋ＝１～Ｎ）は、９０度ずつ位相をずらして配置されており、相前後する捩れ羽根ＶＬ-ｋは、９０度ずれて直交している。相前後する捩れ羽根ＶＬ-ｋの間隔は等しくなっている。相前後する捩れ羽根ＶＬ-ｋの間隔は、捩れ羽根ＶＬ-ｋ自体の寸法（前後方向の幅）より短くなっている。
【0059】
ミキシングユニット５０ＣＨＭの流入口Ｆ１及び流入口Ｆ２からミキシングユニット５０ＣＨＭ内に流入した２種類の液（超純水とケミカル）は、ミキシングユニット５０ＣＨＭ内において攪拌されながら混ざり合い、２種類の液を調合した液が、ミキシングユニット５０ＣＨＭの流出口Ｆ３から送出される。他のミキシングユニットについても同様である。
【0060】
図３において、流量センサ６１ＣＨＭは、調合流路４０内におけるミキシングユニット５０ＣＨＭの流入口Ｆ１の直前の位置の液（超純水）の単位時間あたりの流量を検出し、流量の検出信号を出力する。流量センサ６２ＣＨＭは、調合流路４０内におけるミキシングユニット５０ＣＨＭの流入口Ｆ２の直前の位置の液（ケミカル）の単位時間あたりの流量を検出し、流量の検出信号を出力する。流量センサ６３ＣＨＭは、調合流路４０内におけるミキシングユニット５０ＣＨＭの流出口Ｆ３の直後の位置の液（超純水とケミカルを調合した液）の単位時間あたりの流量を検出し、流量の検出信号を出力する。濃度センサ６４ＣＨＭは、調合流路４０内におけるミキシングユニット５０ＣＨＭの流出口Ｆ３の直後の位置の液の濁度を、液体の濃度として検出し、濃度の検出信号を出力する。他の各流量センサについても同様である。
【0061】
ＰＬＣ７０は、研磨液供給装置２の制御手段としての役割を果たす装置である。ＰＬＣ７０は、調合流路４０内の液体の流量及び濃度に応じて、流量調整手段であるフローコントローラ６５ＣＨＭ、６５ＳＬＲ、６５Ｈ２Ｏ２の動作を制御する第１の制御と、液体の種類毎の複数のドラム１１ＣＨＭ、１１ＳＬＲ、１１Ｈ２Ｏ２の貯留量に応じて、ドラム１１ＣＨＭ、１１ＳＬＲ、１１Ｈ２Ｏ２と供給装置１０ＣＨＭ、１０ＳＬＲ、１０Ｈ２Ｏ２との連通を制御する第２の制御とを実行する。これは、ＰＬＣ７０は、図１に記載の各装置のＰＬＣと共通化されていてもよく、又は別々に設けられていてもよい。
【0062】
より詳細に説明すると、第１の制御では、ＰＬＣ７０は、フローコントローラ６５ＣＨＭの流量調整バルブ２６ＣＨＭの開度を、流量センサ６１ＣＨＭ、６２ＣＨＭ、６３ＣＨＭの検出信号とＣＭＰ研磨装置８から与えられる設定信号が示す流量の目標値との関係、及び濃度センサ６４ＣＨＭの検出信号とＣＭＰ研磨装置８から与えられる設定信号が示す濃度の目標値との関係に基づいて決定した開度にし、以後の流量センサ６１ＣＨＭ、６２ＣＨＭ、６３ＣＨＭの検出信号、及び濃度センサ６４ＣＨＭの検出信号に基づいて流量調整バルブ２６ＣＨＭの開度を補正する。
【0063】
具体的には、ＰＬＣ７０は、流量センサ６１ＣＨＭ、６２ＣＨＭ、６３ＣＨＭの検出信号が示す流量が流量の目標値よりも大きく、その差が所定値以上である場合、流量調整バルブ２６ＣＨＭの開度を小さくすることを指示する制御信号をフローコントローラ６５ＣＨＭに供給する。また、ＰＬＣ７０は、流量センサ６１ＣＨＭ、６２ＣＨＭ、６３ＣＨＭの検出信号が示す流量が目標値よりも小さく、その差が所定値以上である場合、流量調整バルブ２６ＣＨＭの開度を大きくすることを指示する制御信号をフローコントローラ６５ＣＨＭに供給する。
【0064】
また、ＰＬＣ７０は、濃度センサ６４ＣＨＭの検出信号が示す濃度が濃度の目標値よりも大きく、その差が所定値以上である場合、流量調整バルブ２６ＣＨＭの開度を小さくすることを指示する制御信号をフローコントローラ６５ＣＨＭに供給する。また、ＰＬＣ７０は、濃度センサ６４ＣＨＭの検出信号が示す濃度が目標値よりも小さく、その差が所定値以上である場合、流量調整バルブ２６ＣＨＭの開度を大きくすることを指示する制御信号を供給する。
【0065】
同様にして、ＰＬＣ７０は、他のフローコントローラの流量調整バルブの開度を補正する。
【0066】
第２の制御では、ＰＬＣ７０は、ケミカルが貯留されている複数のドラム１１ＣＨＭの圧力センサ１３ＣＨＭの検出信号を基に、ドラム１１ＣＨＭの圧力を求めると共に、ロードセル１２ＣＨＭの検出信号を基に、ドラム１１ＣＨＭのケミカルの貯留量を求める。図６に示すように、ＰＬＣ７０は、複数のドラム１１ＣＨＭのうちケミカル供給装置１０ＣＨＭに連通しているドラム１１ＣＨＭ（図６の例ではドラム１）の液体の貯留量が所定値ＴＨＬＱ１を下回ったとき、そのドラム１１ＣＨＭの第１のチューブの弁を閉弁してケミカル供給装置１０ＣＨＭとの連通を解除すると共に、ドラム１１ＣＨＭの第２のチューブの弁を閉弁してドラム１１ＣＨＭの加圧を停止する。また、このとき、別のドラム１１ＣＨＭのうち、液体の貯留量が所定量を超えており、内部の圧力が所定値ＴＨＰＲ１を超えているドラム１１ＣＨＭ（図５の例ではドラム２）を選択し、選択したドラム１１ＣＨＭの第１のチューブの弁を開弁してケミカル供給装置１０ＣＨＭと連通させる。また、このとき、別のドラム１１ＣＨＭのうち、液体の貯留量が所定量を超えており、内部の圧力が所定値ＴＨＰＲ１に達していないドラム１１ＣＨＭ（図６の例ではドラム３）を選択し、選択したドラム１１ＣＨＭの第２のチューブの弁を開弁してそのドラム１１ＣＨＭに加圧ガス供給手段１４ＣＨＭから窒素を送出させ、ドラム１１ＣＨＭの加圧を開始する。
【0067】
同様に、ＰＬＣ７０は、圧力センサ１３ＳＬＲ、ロードセル１２ＳＬＲの検出信号に基づいて、スラリーが貯留されているドラム１１ＳＬＲとスラリー供給装置１０ＳＬＲとの連通を制御し、圧力センサ１３Ｈ２Ｏ２、ロードセル１２Ｈ２Ｏ２の検出信号に基づいて、過酸化水素水が貯留されているドラム１１Ｈ２Ｏ２と過酸化水素供給装置１０Ｈ２Ｏ２との連通を制御する。
【符号の説明】
【0068】
１ 化学機械研磨システム
２ 研磨液供給装置
８ 化学機械研磨装置
１１ ドラム
１４ 加圧ガス供給手段
１５ 薬液移送流路
１６ 非容積式ポンプ
１７ 容積式ポンプ
１８ 薬液供給部
１４ａ、１５ａ、１８ａ バルブ
２１ 低圧弁
２６ 流量調整バルブ
２９ 超純水送入口
３１ 天板
３２ 底板
３３ 側板
３８ エアシリンダー
４０ 調合流路
５０ ミキシングユニット
６１、６２、６３ 流量センサ
６４ 濃度センサ
６５ フローコントローラ
７０ ＰＬＣ
７９ 送出口
８１ ヘッド
８３ 定盤
８４ 研磨パッド
８５ ノズル
８８ ウエーハ
８９ 液体送入口
９１ タンク
９２ ポンプ
３１１ ３１２ ３２１ ３２２ 板
２ 研磨液供給装置
８ 化学機械研磨装置
１１ ドラム
１４ 加圧ガス供給手段
１５ 薬液移送流路
１６ 非容積式ポンプ
１７ 容積式ポンプ
１８ 薬液供給部
１４ａ、１５ａ、１８ａ バルブ
２１ 低圧弁
２６ 流量調整バルブ
２９ 超純水送入口
３１ 天板
３２ 底板
３３ 側板
３８ エアシリンダー
４０ 調合流路
５０ ミキシングユニット
６１、６２、６３ 流量センサ
６４ 濃度センサ
６５ フローコントローラ
７０ ＰＬＣ
７９ 送出口
８１ ヘッド
８３ 定盤
８４ 研磨パッド
８５ ノズル
８８ ウエーハ
８９ 液体送入口
９１ タンク
９２ ポンプ
３１１ ３１２ ３２１ ３２２ 板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
