JPH10503431A - 化学機械的研磨処理に用いるための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は製造操作に使用するためにスラリーケミカルを混合し、貯蔵し、そして送出するための改良された装置と方法に関する。本発明は特に化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスでの使用のため、スラリーケミカルの効果的な製造と取扱に注がれる。当該プロセスではケミカルは大いに研磨作用があり、しばしば製造し取り扱うのが困難である。本発明の装置は、かつては有効でなかった広く多様な混合と取扱の選択性をもたらす。

Description

【発明の詳細な説明】 化学機械的研磨処理に用いるための装置及び方法 発明の背景 １．発明の分野 本発明は、集積回路の製造に用いられるような化学機械的磨き処理に用いられ る懸濁液やスラリー、特に研磨作用のある(abrasive)スラリーを製造し供給する ための装置と方法に関するものである。 ２．従来技術の背景 化学機械的研磨（Chemical Mechanical Polishing ＣＭＰ）は、研磨作用のあ るスラリーが電子ウェーハー製造の間に表面（例えば金属やシリコン）上に施さ れて機械的研磨がされて平坦な均一表面を製造する方法である。ＣＭＰは、改良 された複層からなる集積回路（ＩＣ）装置、特に０．３５ミクロンかそれ以下の ジオメトリーを有した装置の開発と高生産に必要な極めて重要なプロセスと考察 されている。ＣＭＰ処理を確立するにあたって考慮される一つの鍵は、ＣＭＰ処 理のためのケミカル（薬品）をどのように大量に、コスト的に有利で確実に送出 するかにある。イオン除去された（０１）水が最もクリーンな製造環境において 一様に有効であり、酸化物スラリーや金属スラリーのような他のケミカルは注意 深く取り扱い、混合し送出しなければならない有害なケミカルである。 研磨剤のスラリーには必要によって大いに研磨作用があることはＣＭＰ処理で の使用のためにケミカルを供給するプロセスを面倒にする。したがってそのよう なケミカルを混合したり移送するために用いられる装置は磨耗し早期に故障しや すい。例えば在来型のポンプ装置は多くの研磨スラリーにさらされると急速に程 度が劣化する。更に導管内に固体が沈積することで、重大で費用のかかるメンテ ナンス上の問題を生じる。 一般的に、スラリーは液体（主には水）中に非常に細かな研磨剤（２０〜８０ ｎｍ）が懸濁してなる。ＣＭＰ処理に用いられるスラリーの２種の基礎カテゴリ ーは酸化物除去スラリーと金属除去スラリーである。これらスラリーの各々はそ の独特の取り扱いと使用制約を有する。 取扱と使用が最も簡単なスラリーは酸化物除去スラリーである。これは通常、 ＫＯＨの僅かな塩基性希釈液（通常＜１％）として発散シリカ粒子がコロイド状 懸濁液に存在してなる。典型的な組成物は約１０％の固体からなり、１．０から 約１．１の比重範囲を有し、５０ｃＰｓより小さな粘性を有する。コロイド状懸 濁液はＰＨを１０〜１２の範囲に維持することで保持可能である。適当な温度制 御で、このスラリーは１年までの貯蔵寿命を有する。 金属除去スラリーはＣＭＰ処理にとりより新しく、要求の厳しい取り扱い条件 を呈する。このスラリーは銅、アルミニウム、タングステンあるいは類似の金属 を除去するのに用いられ、大いに 研磨作用がある。これは一般的により少ない固体分の懸濁液であリ、ｐＨ２だっ たりする。酸化物除去スラリーに比べて、金属除去スラリーは非常に短い貯蔵寿 命しかなく、通常、数時間内の製造に用いられる。更に或る研磨剤（例えばアル ミナ研磨剤）がコロイド状懸濁液でなく、ケミカル搬送処理に先立ってまたその 搬送処理中に機械的撹拌を必要とすることが、この組成物の使用を面倒にする。 幾つかの場合において、そのようなスラリーは２、３の液体成分と少なくとも１ 種の溶解乃至懸濁された固体成分の組み合わせを必要とする場合があり、そのよ うな場合は定常的な混合と使用までの適当な移動を必要とする。ある新しいスラ リーはまた使用に先立って昇温を必要とすることもある。 容器での人手による搬送と集中的なケミカル送出システムの２つの方法の一つ が通常、製造環境に研磨スラリーを施与するのに適用される。現在有効な技術を 用いては、これらの方法のいずれも十分に満足できるものでない。 最も簡単な施与方法は、容器（例えば５ガロン（１８．９リットル）容器）に おいて予め混合したＣＭＰ装置へのケミカルの人手による搬送である。典型的な 使用率で、これは通常の作業シフトの間に１００ガロンを遥かに越えるスラリー をクリーンな環境へ動かす。このアプローチでの問題はおそらく、首尾一貫しな いケミカル品質、（容器の送出と撤去のための）クリーンな環境を通る多くの運 輸量、高いケミカル取扱費用、高い荷造り費用、高 い容器処理費用、並びに増加する汚染、品質コントロール及び安全性の確保であ る。 より気のきいたアプローチは、離れた化学室から研磨／研磨後のクリーン領域 への連続的な配管を介して製造設備における離れた位置からＣＭＰプロセス装置 へケミカルをポンピングすることである。これによって、かなり減少した大量購 入と取扱コストにおいて大容量のドラム（例えば２００リットル（５５ガロン） ）又は運搬具（totes例えば１２５０リットル（３３０ガロン）まで）でのケミ カルの購入が可能となる。 遠隔の化学室はまた、ファブ(fab)への輸送(traffic)を排除し、ケミカルのよ り安全でより効率的な取り扱いを可能とする。このようなシステムの他の利点は 、トータルシステムインターフェースと任意のプロトコル（例えば、漏れ検知、 需要行列、オンライン監視乃至サンプリング、集中温度制御、システム洗い流し 手入れ、データ取得、遠隔監視等）を含んでいる。 離れた化学室からＣＭＰプロセス装置へのスラリーの移動は、色々なやり方で なされる。ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）（例えばテフロン（登録商 標））の膜を用いたようなポンプは、相変わらずプロセス設備回りでケミカルを 動かす最もありふれた方法である。残念ながら、研磨作用のあるスラリーを動か す際、そのようなポンプは著しい磨耗を経験する。高い使用範囲においては、Ｐ ＴＦＥ膜は２、３月毎に取り替えられる必要がある。こ れは部品の著しいコスト、労働力及び休止時間を呈する。 遥かに十分なシステムは、米国特許第５１４８９４５号(Geatz)の明細書及び 第５３３００７２号（Ferri等）の明細書に開示され、Applied Chemical Soluti ons（カリフォルニア州ホリスター）製で市販されているような真空圧ケミカル 分配装置の使用である。インラインポンプの代わりに、この装置は、ケミカルを 引き込むために連続的に減圧され加圧されてケミカルを使用地点に押し出す中間 容器を用いる。連続的なケミカル送出は、複式の中間容器を用いて、交互に一方 の容器が真空下にケミカルを引き込み、他方の容器が加圧下にケミカルを施与す ることによってなされる。ケミカル導管にポンプが用いられないので、早期のポ ンプ磨損の問題が排除される。そのようなシステムは在来型のポンプ駆動のスラ リー集中送出システムを上回る劇的に改良された性能をもたらす一方、大いに要 求の厳しい研磨スラリーの製造と取り扱いのような、ＣＭＰ加工において見出さ れる操作要件の全てをなお扱っていない。 例えば、既述した様々な取り扱い要件の幾つかを扱うために、ケミカルは通常 使用の直前に、撹拌、ｐＨ及び／又は温度制御が行われうる「デイタンク」に一 時的に蓄えられる。これは上記した混合及び分離の論点の幾つかを減らすことが できるが、幾つかのスラリー構成物（例えば或る金属除去スラリー）で見出され る非常に短い貯蔵寿命乃至高い攻撃的な研磨作用のある構成物の問 題を扱わない。 したがって本発明の第一の目的は、研磨ケミカルや類似の構成物をケミカルの タイプでフレキシブルな使用地点に送出するために改良された集中システムをも たらすことにあり、それは取り扱い可能で早期の磨耗又は研磨作用のあるケミカ ル混合物から攻撃を受けない。 本発明の他の目的は、短い貯蔵寿命の混合物を含み或いは要求の厳しい混合パ ラメータを必要とする大いに不安定なケミカル混合物を容易に取り扱うことがで きるケミカルの送出のための装置と方法をもたらすことである。 本発明のこれら及び他の目的は、次の記述の概観から明らかとなろう。 発明の概要 本発明は、化学機械的研磨（ＣＭＰ）プロセスに用いられる研磨スラリーの形 成と送出のような、ケミカルスラリー材料を製造し製造設備へ送出するための改 良された集中システムである。 本発明の好ましい装置は、ケミカル成分の複数のソースとつながった所定容量 の測定容器を備えてなる。各構成のケミカルは先ず測定容器で測定され、一以上 の混合乃至「デイ」タンクに移される。多数のケミカルが混合タンクで化合され 、下流の設備で用いられるためのスラリーが製造される。そして圧力／真空容器 （ＰＶＶ）システムが、混合タンクからケミカルを引き寄せ、こ れをＣＭＰ乃至他の加工装置へ送出するために用いられる。本発明において多数 の流路が備えられることは、ケミカルにとっての混合及びメンテナンスの選択に おける殆どエンドレスなフレキシビリティーがもたらされる。更に本発明は、よ り大きなケミカルの送出の選択をもたらすように、固形のケミカル成分をスラリ ーケミカルの流れへ容易に混合するための手段を供する。 本発明の装置と方法の利点の一つとして、大いに研磨作用のあるケミカルが劣 化する可能性のあるインラインポンプや他の装置を必要とすることなく移送でき ることがある。更に本発明は、ケミカルが比較的早い混合や要求に応じて（即時 にかバッチからのどちらでも）ケミカルを混合し送出する能力を含む特別な条件 で混合され送出されることを許容する。 図面の説明 本発明の操作は、添付図面に関連して考慮する場合に次の記載から明らかとな る。ここで： 図１は本発明のスラリー分配システムの第１実施態様の概略図である； 図２ａは図１のスラリー分配システムを通る第１流路の概略図であって、液体 測定流れの例を示す； 図２ｂは図１のスラリー分配システムを通る第２流路の概略図であって、固体 溶解及び分配流れの例を示す； 図２ｃは図１のスラリー分配システムを通る第３流路の概略図 であって、混合ドラム再循環流れを示す； 図２ｄは図１のスラリー分配システムを通る第４流路の概略図であって、分配 ループ再循環流れを示す； 図２ｅは図１のスラリー分配システムを通る第５流路の概略図であって、圧力 ／真空容器（ＰＶＶ）組立品流れの洗い流し(flush)を示す； 図２ｆは図１のスラリー分配システムを通る第６流路の概略図であって、ＰＶ Ｖ組立品を通る流れを排出するための混合ドラムを示す； 図２ｇは図１のスラリー分配システムを通る第７流路の概略図であって、流れ を排出するための混合ドラムを示す； 図２ｈは図１のスラリー分配システムを通る第８流路の概略図であって、流れ を排出するための固体溶解容器を示す； 図２ｉは図１のスラリー分配システムを通る第９流路の概略図であって、分配 ／ループ流れを示す； 図３は本発明に用いる固体溶解容器であって、その内部を見せるためにケース の一部が切り取られた正面図である。 発明の詳細な説明 本発明は、ケミカルスラリーを混合して分配するための、特に化学機械的研磨 （ＣＭＰ）加工に用いられるような、大いに研磨作用のあるスラリー混合物の混 合と分配のための改良された装置と方法である。 本発明の装置１０の一実施態様が図１に示される。当該装置は上流の１箇所以 上のケミカルソース１２，１４，１６からケミカルを移送し、当該ケミカルを使 用地点ＣＭＰポリシャや中間の貯蔵施設のような下流の１箇所以上の施設１８ａ ，１ａｂ，１８ｃに分配するために適応させられる。上流のケミカルソースは、 ケミカルドラムやケミカル運搬具のようなプロセスケミカルのなにか適当なソー スからなっていたりする。更に図示されるように、上流のケミカルソースはまた 、イオン除去された水の供給部か超純水（ＵＰＷ）供給部１６か他の連続的ケミ カルソースに接続した導管を備えてなっていたりする。 図示の実施形態において、上流のソース１２，１４，１６の各々はそれぞれ管 路２４ａ，２４ｂ，２４ｃに関する手動バルブ２０ａ，２０ｂ，２０ｃと自動バ ルブ２２ａ，２２ｂ，２２ｃによって制御される。管路２４ａ，２４ｂ，２４ｃ の各々は測定容器２６に接続する。管路２４ｃはまた下記されるように管路２８ に接続する。 測定容器26はソース１２，１４又は１６から施与される各々のケミカルの量の 多数の又は25の正確な測定をもたらすために供される(言い換えれば、測定容器 はケミカルの所望量を達成するために繰り返して充填されうるか、一回の充填に 関して必要な量のケミカルをもたらすためのサイズに作られている)。示された 容器は、約1.6ガロンの液体を保持するタンクを備えてなっている。 容器が所望量に満たされた際に測定容器２６への流れを自動的に止めるために、 （不図示の）複数のセンサがタンクに備えられていてもよい。測定容器は、ポン プを備えたり、加圧下にソース１２，１４及び／又は１６を置いたり、重力送り をもたらすために測定容器のレベルよりも上方にソースを持ち上げたり、あるい はケミカルを容器内に引き込むようにするために真空下に測定容器を置くように したりすることを含め、どのような公知のやり方によって満たされてもよい。 液体は、管路３０を通って測定容器２６を出て、ライン３２ａ，３２ｂ，３２ ｃを介して３本の異なる流路の一つに導かれる。ライン３２ａ，３２ｂ，３２ｃ の各々を通る流れはそれぞれ自動バルブ３４ａ，３４ｂ，３４ｃによって制御さ れる。ライン３２ａを介して出るケミカルはライン３８を介して混合タンク３６ に送られる。ライン３２ｂを介して出るケミカルはライン４２を介して混合タン ク４０に送られる。 混合タンク３６，４０は本発明において多様な目的に供される。最も重要なこ ととして、これらタンクは、測定された量のケミカルが送出され下流の施設によ って使用されるための正確に混合されたスラリーを製造するために化合される混 合容器として供される。次にこれらタンクは、ケミカルスラリーが下流の施設か らの要求により運び出される一時的貯蔵領域として作用する。第三に、撹拌器（ 例えば回転するパドルバッフル、ガス噴霧器システム、 超音波振動器等）、加熱乃至冷却システム等のような機構を混合タンクに組み込 んで、当該混合タンクに貯蔵されたケミカル構成物が、たとえ直ちに使用されな いにしても徹底的に混合されて維持され存続される。そのような規則的な混合が 多くの適用にとって重要であると考えられるが、固体懸濁液(solid suspensions )が下記のように創出される場合のように化学的分離や沈澱が生じるような場合 において特に重要である。 ライン３２ｃを介して出るケミカルはライン４６を介して固体混合器４４に送 られる。当該固体混合器４４は、測定容器２６からの液状のケミカル成分と混合 されるべき固形のケミカル成分（例えば微粒子、結晶又はケーキ）を保持するレ セプタクル(receptacle)を備えてなる。以下に詳細に説明されるように、本発明 は液状のケミカルの流れを固体混合器４４を通して導き、固形のケミカル成分は （例えば液状のケミカル成分に溶解することによって、あるいはその中に単に懸 濁させることによって）ケミカルの流れに浮遊させて運ばれるようになる。この 装置は貯蔵寿命が短く形成後に短時間で使用しなければならないケミカル構成物 を速やかに混合するのに特に適する。ケミカルは固体混合器４４をライン４８を 介して出て、ライン５０ａか５０ｂのどちらかを通って導かれる。ライン５０ａ と５０ｂへの流れは、自動バルブ５２ａ，５２ｂによって制御される。 ライン５０ａはケミカルをライン３２ａに送り、そしてライン ３８及び混合タンク３６へ送る。ライン５０ｂはケミカルをライン３２ｂに送り 、そしてライン４２及び混合タンク４０へ送る。 説明されたように、統合された送出システムにおいてはケミカル供給にとって 分かれた遠隔の化学室に据え付けられること、また場合によっては下流のプロセ ス器具から移されることはごく普通のことである。そのように分かれていること を考えると、ケミカルを下流の施設に送出し、必要の場合には低い需要の期間中 にそのような施設からケミカルを再循環するための信頼のある機構が備えられる ことはまったく重要である。そのような条件でケミカルを誘導するために在来の ポンプを使用するこれまでの試みは、攻撃的な研磨スラリーが急速にポンプ機構 の程度を落とし、メンテナンスの時間と費用を非常に増加させるので、相対的に 不出来であることが判明した。 本発明において、ケミカルを混合タンク３６，４０から下流の施設１８へ動か すための「エンジン」として１個以上の圧力／真空容器（ＰＶＶ）組立品５４， ５６を用いることが好ましい。この装置は、それぞれ参照として組み込まれた米 国特許第５１４８９４５号（Geatz）の明細書及び第５３３００７２号（Ferri等 ）の明細書に詳細に記載されている。圧力／真空容器組立品は、圧縮ガス発生器 乃至タンクのような真空発生器３７ａと圧力源５７ｂの両方に接続された多数の シール缶を備えてなる。ケミカルをポンピングする代わりに、負圧が容器中に形 成され、ケミカルが 部分真空下で容器中に吸い込まれる。容器が満たされると、当該容器はケミカル を容器から加圧下に最終的な目的地へ運ぶために加圧される。 一方の容器を満たしながら他方の容器を空にして２個以上のＰＶＶ組立品を並 行に操作することによって、液体の定常的な流れがそのようなシステムによって 送出可能となる。容器の充填と空の切替えを調整することによって、ポンプシス テムによって一般的に送出される「パルス的な」流れよりも非常に優れる定常的 で途切れず脈打たない流れが、そのようなシステムから送出可能であることが示 された。スラリー分配の領域においてより重要なことは、ＰＶＶ組立品の使用が 流体路から全てのポンプ機構や類似の障害物を取り除いたことである。これは単 に汚染の危険を減らしただけでなく、攻撃的なスラリーケミカルに移動部品をさ らすことに固有のメンテナンスの問題も除いた。 本発明での使用のために、ＰＶＶ組立品５４，５６の各々は単一の缶組立品を 備えていてもよく、好ましくは並列に配置された多数の缶を備えていてもよい。 必要とされるスラリーの量が比較的極小である場合において、途切れない流れを 送出するために単一の缶を用いることが可能である。 本発明において、ＰＶＶ組立品５４はライン５８を介して混合タンク３６に接 続され、ＰＶＶ組立品５６はライン６０を介して混合タンク４０に接続される。 ＰＶＶ組立品５４，５６への流れ はそれぞれ自動バルブ６２ａ，６２ｂによって制御される。ケミカルが管路６４ を介してＰＶＶ組立品５４を出て、３つの流路、ライン６６ａ，６６ｂ，６６ｃ の一つに導かれる。ライン６６ａ，６６ｂ，６６ｃの各々を通る流れはそれぞれ 自動バルブ６８ａ，６８ｂ，６８ｃによって制御される。 ケミカルを下流の施設１８へ送出するために、Ｓケミカルはライン６６ｂを通 って、バルブ７０を過ぎ、管路７２を介して下流の施設へ導かれる。ケミカルは 要求のあり次第、それぞれ施与バルブ７４ａ，７４ｂ，７４ｃを開くことによっ て下流の施設１８ａ，１８ｂ，１８ｃへ送出される。本発明はケミカルをどのよ うな数であれ所望数の下流施設へ供給するために用いられると理解されなければ ならない。幾つか又は全てのケミカルスラリーが下流の施設で必要ないならば、 ケミカルは戻りライン７６を介して施与装置へ戻される。 ライン６６ｃを通ってＰＶＶ組立品５４を出るケミカルはライン３８を介して 混合タンク３６へ戻される。この再循環路は低い需要の期間中に非常に重要で、 ケミカルスラリーの定常的な動きとケミカル成分の遥かに良好な混合を保証する 。実際、そのような循環と混合は、混合タンクが撹拌か他の混合手段を備えてい ないところで適当なケミカル混合物にとって非常に重要である。 ライン６６ａを通ってＰＶＶ組立品５４を出るケミカルはドレーンライン７８ に送られ、最後にドレーン８０へ送られる。ドレ ーンライン７８とドレーン８０は、システムがサービスのため、又は清掃のため 、又はケミカル取り替えのために空にされなければならない場合に、用いられる 。 同様の経路システムがＰＶＶ組立品５６を出るケミカルのために備えられる。 ケミカルは管路８２を介してＰＶＶ組立品５６を出て、３つの流路、ライン８４ ａ，８４ｂ，８４ｃの一つに導かれる。ライン８４ａ，８４ｂ，８４ｃの各々を 通る流れはそれぞれ自動バルブ８６ａ，８６ｂ，８６ｃによって制御される。ラ イン８４ｂを出るケミカルは、ライン６６ｂを介してＰＶＶ組立品５４を出るケ ミカルと同じ路を通って（即ち、バルブ７０を通り、ライン７２を経由して下流 の施設１８へ）導かれる。ライン８４ｃを介して出るケミカルはライン４２を介 して混合タンク４０へ再循環される。ライン８４ａを介して出るケミカルはドレ ーンライン７８とドレーン８０へ案内される。 下流の施設１８からライン７６を介して戻るケミカルは、多数の異なるやり方 で施与される。ライン７６を出る流れは手動バルブ８８によって制御され、３つ の可能な流路、ライン９０ａ，９０ｂ，９０ｃの一つに導かれる。これらライン の各々を通る流れは自動バルブ９２ａ，９２ｂ，９２ｃによって制御される。ラ イン９０ａを通る流れはドレーンライン７８とドレーン８０へ移る。ライン９０ ｂを通る流れはライン３２ｂへ、そしてライン４２を介して混合タンク４０へ移 る。ライン９０ｃを通る流れはライン ３２ａへ、そしてライン３８を介して混合タンク３６へ移る。 この記述から、下流の施設から戻るケミカルが当該ケミカルの元の混合タンク へ戻ったり、異なる混合タンクにいったり、処分のためにドレーンへいったりす ることを含み装置での所望の流路に案内されることが明らかであろう。繰り返せ ば、それら流れの任意性は、低い需要か需要がない機械の間でもケミカルが連続 して動いて混合することを保証する。 本発明の装置の使用選択性を増すために、多数の他の任意の流路がまた備えら れる。例えば、求められる場合にケミカルのシステムを水で洗い流すことを助け るために、ドレーンラインと連関の取付バルブとがこのシステムの多数の部品に 備えられる。これには、混合タンク３６からのライン９４ａと連関のバルブ９６ ａ；混合タンク４０からのライン９４ｂと連関のバルブ９６ｂ；及び固体混合器 ４４からのライン９４ｃと連関のバルブ９６ｃが含まれる。ＵＰＷライン２８と ＰＶＶ組立品５４，５６の各々の間の接続をもたらす連関のバルブ１００ａ，１ ００ｂを備えたライン９８ａと９８ｂは、クリーニングサイクルの間に水でシス テムを洗い流すことを補助する。 この装置に備えられる他の有益な付属品には、バルブ６２ａ又は６２ｂを開く 前のライン５８と６０の液体の効力検定をモニターするための各々のラインのセ ンサ１０２ａ，１０２ｂ；及び要求される際に装置内へ超純水を供給するための 、ＵＰＷライン２ ８とドレーンライン７８に接続されたウォーターガン１０４が含まれる。本発明 に用いられるのに適当なセンサ１０２には、ｐＨ電極、イオン選択電極、抵抗率 プローブ、比重センサ、温度センサ等が含まれる。 最後に、圧縮ガスシステム１０５がライン１０６を介して固体混合器４４に接 続され、バルブ１０８と圧力スイッチ１１０によって制御される。圧力スイッチ １１０は、容器内に液体を許容するに先立って固体混合器４４内に固体を置いた 後の固体混合器４４の気体シール（固体溶解）をテストするのに用いられる圧力 センサである。このシステムは、メンテナンス中に液体を固体混合器４４及び連 関のラインを通って液体を押すのを助けるために窒素のような圧縮ガスを備える 。ＰＶＶ組立品システムに用いられる圧縮ガスがまた、適当な接続でこれらの目 的のために用いられてもよい。 上記システムが手動で操作されうる一方、下流の施設の需要と低い需要期間中 のケミカルの正常な循環のための必要とにのみ応答する手放し操作を保証するた めにバルブの自動切り換えに適応するように特に設計されると理解されなければ ならない。このことについて、電子接続１１２は下流の施設と本発明の装置１０ の間に含まれなければならない。これらの接続１１２はシステムでの需要をモニ ターし、流路を切り換えることでそのような需要に答えるために、マイクロプロ セッサー又は類似の装置によって用 いられる。電子制御を許容するバルブが本発明において自動的に操作されるバル ブに使用される一方、Fluoroware Inc．（ミネソタ州チャスカ）から市販されて いるINTREGRAモデルのバルブのような気体によって操作されるダイアフラムタイ プのバルブを用いることが好ましい。 上の記述から、ありうる莫大な数の流路が本発明の装置とともに用いられるこ とが当てはまるだろう。そのような流路の単なるサンプルが図２ａから２ｉに示 される。 図２ａは、ケミカルソース１２から測定容器２６を通り混合タンク３６への測 定された量の単一のケミカルをもたらすための（ありうる約６本の流路の）一つ の流路１１４を明らかにする。代替の流路はケミカルを３つのソース１２，１４ ，１６から２個の混合タンク３６か４０のいずれかへ導く。 図２ｂは、固体のケミカル成分を超純水の流れに浮遊させて運ぶための（あり うる約２本の流路の）流路１１６を明らかにする。この流路１１６はソース１６ から測定容器２６を通り、固体混合器４４を通り、混合タンク３６へＵＰＷを運 ぶ。 図２ｃは、混合タンク３６とＰＶＶ組立品５４の間でケミカルスラリーを再循 環するための（ありうる約２本の流路の）流路１１８を明らかにする。 図２ｄは、ケミカルスラリーを混合タンク４０からＰＶＶ組立品５６を通りラ イン７２を介して下流の施設へ分配し、下流の施 設からライン７６を介して混合タンク４０へ戻して再循環させるための（ありう る約２本の流路の）流路１２０を明らかにする。 図２ｅは、装置の一部をＵＰＷで洗い流すための（ありうる約２本の流路の） 流路１２２を明らかにする。水はソース１６からＰＶＶ組立品５６を通って導か れ（プロセスにおいてＰＶＶ組立品を洗い流す）、混合タンク４０へ充填される 。 図２ｆは、混合タンク４０から排水し、ＰＶＶ組立品５６を通り、ドレーン８ ０から出ていくための（ありうる約２本の流路の）流路１２４を明らかにする。 図２ｇは、混合タンク４０から排水し、ドレーン８０から出ていくための（あ りうる約２本の流路の）流路１２６を明らかにする。 図２ｈは、固体混合器４４から排水し、ドレーン８０から出ていくための（あ りうる約２本の流路の）流路１２８を明らかにする。 図２ｉは、装置の一部をＵＰＷで洗い流すための（ありうる約２本の流路の） 別の流路１３０を明らかにする。この例において、水はソース１６からＰＶＶ組 立品５６を通りライン７２から出て、ライン７６へ戻り、ドレーン８０から出る 。 言及されたように、多数の他の流路が本発明の装置に容易に備えられる。その ようにして、装置は実質的にケミカル材料をありうる多様なソースから運び、こ れらを混合し、混合状態でこれら を維持し、要求のあり次第、最終使用乃至中間の施設へ送出することが可能であ る。本発明の装置は、非常に短い貯蔵寿命を有するか困難な取扱条件を有するス ラリー状ケミカルが条件として指定されるところで特に有効である。 本発明の最も重要な利点の一つは、多数の混合タンクを備えることである。並 列に配置された２個以上のタンクを備えることによって、各々のタンクが要求の あり次第、下流の施設へ定常的な送出を保証するためにスラリーの供給部を有し て維持されうる。更に、この配置によって、メンテナンスや修理のためにシステ ム全体の停止する必要なしに１個のタンクをラインから取り外すことが可能であ る。 本発明の装置は、ケミカルスラリーを生じるのに用いられるケミカルの実質的 にどのような化合を伴っても用いられうると考えられる。補助的ケミカルソース は、液体でも固体でも、その目的から逸脱することなく本発明に速やかに組み入 れられうる。 本発明の装置は、一般的に混合したり取り扱ったりすることが困難なケミカル 構成物を混合し送出するに特に有効であると考えられる。それら構成物の幾つか は即時の混合と分配を必要とする。これは単に下流の施設から要求のあり次第、 ケミカル成分を混合タンクに分配し、ケミカル構成物を混合タンクから下流の施 設へ直ちに施与することによって本発明の装置で容易に達成される。本発明で可 能な正確さ、柔軟性及び速度によって、集中システム を通して供給することがかつては非実用的であった要求のあり次第の送出のこの 形式が可能である。 本発明を特に独特なものとする本発明の要素の一つは、固体混合器４４の使用 を通じて各種の固体材料をケミカル流れに浮遊させて容易に運ぶその可能性であ る。図３に示されるように、好ましい固体混合器は透過性ライナ１３４を収容す るレセプタクル１３２を備えてなっている。ライナ１３４は混合されるべき固体 材料１３６で充填され、固体混合器４４を流体導管に取付具１３８，１４０を介 して取り付けることで液体の流れが当該レセプタクル１３２を通って導かれる。 そのような適用のために少しも設計されていないけれども、海綿状ポリテトラ フルオロエチレンから構成されるもののような在来のフィルターカートリッジや フィルターバッグが本発明のための透過性ライナ１３４として容易に供されるこ とが見出された。当該ライナの透過性は、固体混合器を通過するケミカルの流れ 率と、固体材料が液体の流れに浮遊して運ばれるようになる速度に適合するよう に調整されなければならない。この構成は広く多様な固体のケミカル成分を液体 のケミカルの流れに混合するのに適していると考えられる。 本発明の特定の実施態様がここに開示されているけれども、そのような開示に 本発明を限定するものではなく、変更修正が次の請求の範囲の範囲内で組み込ま れ、具現化されうるものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年１０月１８日 【補正内容】 図面の説明 本発明の操作は、添付図面に関連して考慮する場合に次の記載から明らかとな る。ここで： 図１は本発明のスラリー分配システムの第１実施態様の概略図である； 図１ａは図１のスラリー分配システムの左側部分を示すより詳細な概略図であ る； 図１ｂは図１のスラリー分配システムの右側部分を示すより詳細な概略図であ る； 図２ａは図１のスラリー分配システムを通る第１流路の概略図であって、液体 測定流れの例を示す； 図２ｂは図１のスラリー分配システムを通る第２流路の概略図であって、固体 溶解及び分配流れの例を示す； 図２ｃは図１のスラリー分配システムを通る第３流路の概略図であって、混合 ドラム再循環流れを示す； 図２ｄは図１のスラリー分配システムを通る第４流路の概略図であって、分配 ループ再循環流れを示す； 図２ｅは図１のスラリー分配システムを通る第５流路の概略図であって、圧力 ／真空容器（ＰＶＶ）組立品流れの洗い流し(flush)を示す； 図２ｆは図１のスラリー分配システムを通る第６流路の概略図であって、ＰＶ Ｖ組立品を通る流れを排出するための混合ドラム を示す； 図２ｇは図１のスラリー分配システムを通る第７流路の概略図であって、流れ を排出するための混合ドラムを示す； 図２ｈは図１のスラリー分配システムを通る第８流路の概略図であって、流れ を排出するための固体溶解容器を示す； 図２ｉは図１のスラリー分配システムを通る第９流路の概略図であって、分配 ／ループ流れを示す； 図３は本発明に用いる固体溶解容器であって、その内部を見せるためにケース の一部が切り取られた正面図である。 発明の詳細な説明 本発明は、ケミカルスラリーを混合して分配するための、特に化学機械的研磨 （ＣＭＰ）加工に用いられるような、大いに研磨作用のあるスラリー混合物の混 合と分配のための改良された装置と方法である。 本発明の装置１０の一実施態様が図１に示される。当該装置は上流の１箇所以 上のケミカルソース１２，１４，１６からケミカルを移送し、当該ケミカルを使 用地点ＣＭＰポリシャや中間の貯蔵施設のような下流の１箇所以上の施設１８ａ ，１８ｂ，１８ｃに分配するために適応させられる。上流のケミカルソースは、 ケミカルドラムやケミカル運搬具のようなプロセスケミカルのなにか適当なソー スからなっていたりする。更に図示されるように、上流のケミカルソースはまた 、イオン除去された水の供給部か超 純水（ＵＰＷ）供給部１６か他の連続的ケミカルソースに接続した導管を備えて なっていたりする。 図示の実施形態において、上流のソース１２，１４，１６の各々はそれぞれ管 路２４ａ，２４ｂ，２４ｃに関する手動バルブ２０ａ，２０ｂ，２０ｃと自動バ ルブ２２ａ，２２ｂ，２２ｃによって制御される。管路２４ａ，２４ｂ，２４ｃ の各々は測定容器２６に接続する。管路２４ｃはまた下記されるように管路２８ に接続する。 測定容器２６はソース１２，１４又は１６から施与される各々のケミカルの量 の多数の又は正確な測定をもたらすために供される（言い換えれば、測定容器は ケミカルの所望量を達成するために繰り返して充填されうるか、一回の充填に関 して必要な量のケミカルをもたらすためのサイズに作られている）。 本発明での使用のために、ＰＶＶ組立品５４，５６の各々は単一の缶組立品を 備えていてもよく、好ましくは並列に配置された多数の缶を備えていてもよい。 必要とされるスラリーの量が比較的極小である場合において、途切れない流れを 送出するために単一の缶を用いることが可能である。 本発明において、ＰＶＶ組立品５４はライン５８を介して混合タンク３６に接 続され、ＰＶＶ組立品５６はライン６０を介して混合タンク４０に接続される。 ＰＶＶ組立品５４，５６への流れはそれぞれ自動バルブ６２ａ，６２ｂによって 制御される。ケミカルが管路６４を介してＰＶＶ組立品５４を出て、３つの流路 、ライン６６ａ，６６ｂ，６６ｃの一つに導かれる。ライン６６ａ，６６ｂ，６ ６ｃの各々を通る流れはそれぞれ自動バルブ６８ａ，６８ｂ，６８ｃによって制 御される。 ケミカルを下流の施設１８へ送出するために、ケミカルはライン６６ｂを通っ て、バルブ７０を過ぎ、管路７２を介して下流の施設へ導かれる。ケミカルは要 求のあり次第、それぞれ施与バルブ７４ａ，７４ｂ，７４ｃを開くことによって 下流の施設１８ａ，１８ｂ，１８ｃへ送出される。本発明はケミカルをどのよう な数であれ所望数の下流施設へ供給するために用いられると理解されなければな らない。幾つか又は全てのケミカルスラリーが下流の施設で必要ないならば、ケ ミカルは戻りライン７６を介して施与装置へ戻される。 ライン６６ｃを通ってＰＶＶ組立品５４を出るケミカルはライン３８を介して 混合タンク３６へ戻される。この再循環路は低い需要の期間中に非常に重要で、 ケミカルスラリーの定常的な動きとケミカル成分の遥かに良好な混合を保証する 。実際、そのような循環と混合は、混合タンクが撹拌か他の混合手段を備えてい ないところで適当なケミカル混合物にとって非常に重要である。 請求の範囲 １．ケミカルスラリーを下流にある少なくとも１箇所の施設に送出するための装 置にして、 液体ケミカル成分が導かれる所定容量の測定容器と； 当該測定容器を、各々が液体ケミカル成分を備えてなる多数のケミカルソース と接続する導管と； 測定容器を少なくとも１個の混合タンクと接続する導管と； 前記少なくとも１個の混合タンクと連通し、ケミカルが負圧下に前記少なくと も１個の混合タンクから引かれ、ケミカルが正圧下に前記少なくとも１箇所の下 流の施設に送出されるようになった圧力／真空容器にして、前記少なくとも１個 の混合タンクと前記少なくとも１箇所の下流の施設との両方に流体連通している 圧力／真空容器と； 貫通するケミカルの流れを制御するために上記導管の各々に備えられたバルブ と を備えてなり、多数のケミカルソースの少なくとも１つからのケミカルを化合す ることでケミカルスラリーが混合タンク内で製造され、当該少なくとも１つのス ラリーが前記少なくとも１個の混合タンクから下流の施設に送出される装置。 ２．固体のケミカル成分を保持するレセプタクルにして、少なくとも１種の液体 ケミカル成分の流れに固体ケミカル成分をのせて運ぶために前記液体ケミカル成 分の少なくとも１種が通過するレセプタクルを更に備えてなり； 当該レセプタクルを介して測定容器から液体のケミカル成分を案内し、測定容 器から液体ケミカル成分の流れに固体ケミカル成分をのせて運ぶために上記レセ プタクルが測定容器と流体連通で接続する、請求項１の装置。 ３．上記レセプタクルが、測定容器と当該レセプタクルの間に液体連通をもたら す導管に取り付けられ、その結果、前記少なくとも１種の液体ケミカル成分の流 れがレセプタクルを通して案内され、固体ケミカル成分がその中にのせられて運 ばれる、請求項２の装置。 ４．使用地点を有する前記少なくとも１箇所の下流施設に上記スラリーを送出す るための手段を更に備えてなり、当該スラリーが使用地点から要求あり次第、混 合可能であり、当該スラリーの形成に続いて直ぐに当該使用地点に送出されるよ うに、前記手段がスラリーを送出する、請求項３の装置。 ５．上記レセプタクルが、固体のケミカル成分を収容し液体ケミカル成分を通過 する透過性ライナーを収容し、当該ライナーは固体ケミカル成分の通路を液体ケ ミカル成分の流れにのせて運ばれるそれに制限する、請求項２の装置。 ６．２個の混合タンクを更に備えてなり、導管が当該混合タンクの各々に接続さ れる、請求項１の装置。 ７．使用地点を有する前記少なくとも１箇所の下流施設に上記スラリーを送出す るための手段を更に備えてなり、当該スラリーが使用地点から要求あり次第、混 合可能であり、当該スラリーの形成に続いて直ぐに使用地点に送出されるように 、前記手段がスラリーを送出する、請求項１の装置。 ８．前記少なくとも１箇所の下流施設が少なくとも１個のポリシャを備えてなり ； スラリーが使用に先立って前記少なくとも１個の混合タンクに貯蔵可能である 、請求項１の装置。 ９．前記少なくとも１箇所の下流施設を前記少なくとも１個のタンクに接続する 再循環導管を更に有し、当該再循環導管によって低い要求の期間中にスラリーが 前記少なくとも１個の混合タンクから取り除かれ、前記少なくとも１個の混合タ ンクに入れ替えられる、請求項８の装置。 １０．前記少なくとも１個の混合タンクが使用に先立ってスラリーを通常の動き に維持する手段を有する、請求項９の装置。 １１．多数の混合タンクを備えてなり、各混合タンクが測定容器と前記少なくと も１箇所の下流施設に接続される、請求項１の装置。 １２．化学機械的研磨処理に用いるためのケミカル混合物を製造 する方法にして、 少なくとも２個の上流のケミカルソースに接続する測定容器を有する装置をも たらすこと； 当該測定容器と少なくとも１個の混合タンクの間の接続をもたらすこと； 前記少なくとも１個の混合タンクから下流の施設にケミカルを誘導するための 、少なくとも１個の圧力／真空容器を備えた手段をもたらすこと； 上記測定容器を第１成分のケミカルで満たし、当該第１成分ケミカルを前記少 なくとも１個の混合タンクに移送すること； 上記測定容器を第２成分のケミカルで満たし、当該第２成分ケミカルを前記少 なくとも１個の混合タンクに移送すること； ケミカル混合物を製造するために前記少なくとも１個の混合タンク内で上記成 分ケミカルを混合すること； 当該ケミカル混合物を前記少なくとも１個の混合タンクから下流の施設に送出 すること を備えてなる方法。 １３．下流の施設からケミカル混合物の要求があるまで前記少なくとも混合タン ク内に当該ケミカル混合物を貯蔵すること；及び 要求あり次第、前記少なくとも１個の混合タンクからケミカル混合物を送出す ること を更に備えてなる請求項１２の方法。 １４．上記下流施設が使用地点を有しており、 当該使用地点から要求あり次第、ケミカル混合物を混合すること；及び 当該ケミカル混合物の形成に続いて直ぐに使用地点にケミカル混合物を送出す ること を更に備えてなる請求項１２の方法。 １５．第３のケミカル成分を保持し、第１及び第２成分のケミカルの少なくとも １つが通過して第３ケミカル成分を測定容器からの成分ケミカルの流れにのせて 運ぶためのレセプタクルをもたらすこと； 成分ケミカルを測定容器からレセプタクルを通して案内し、第３のケミカル成 分を測定容器からの成分ケミカルの流れにのせて運ぶために測定容器からの成分 ケミカルの流れをレセプタクルを通して案内すること を更に備えてなる請求項１２の方法。 １６．第３のケミカル成分が収容され、成分ケミカルの流れが通過するようにな った透過性ライナーを有するレセプタクルをもたらすこと を更に備えてなる請求項１５の方法。 １７．前記少なくとも１個の混合タンクに接続する圧力／真空容器を備え、負圧 下にケミカル混合物を前記少なくとも１個の混合タンクから当該圧力／真空容器 に引き、正圧下にケミカル混合物 を当該圧力／真空容器から下流の施設に送出すること を更に備えてなる請求項１２の方法。 １８．各々が測定容器と下流の施設に接続された多数の混合タンクをもたらすこ と； 下流の施設のためにケミカルの定常的な供給を維持するために必要であるよう に測定容器から異なる混合タンクへの成分ケミカルの流れを調整すること を更に備えてなる請求項１２の方法。 【図１ａ】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギーツ ジェイ． トビン アメリカ合衆国 ノースカロライナ州 27713 ダーラム ハンプシャー コート ５ (72)発明者 コーレット ゲーリー エル. アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95023 ホリスター サム アベニュー 751

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ケミカルスラリーを下流にある少なくとも１箇所の施設に送出するための装 置にして、 液体ケミカル成分が導かれる所定容量の測定容器と； 当該測定容器を多数のケミカルソースと接続する導管と； 測定容器を少なくとも１個の混合タンクと接続する導管と； 混合タンクと連通し、ケミカルが負圧下に混合タンクから引かれ、ケミカルが 正圧下に下流の施設に送出されるようになった圧力／真空容器にして、混合タン クと下流の施設との両方に流体連通している圧力／真空容器と； 貫通するケミカルの流れを制御するために上記導管の各々に備えられたバルブ と を備えてなり、ケミカルソースの各々からのケミカルを化合することでケミカル スラリーが混合タンク内で製造され、当該スラリーが混合タンクから下流の施設 に送出される装置。 ２．固体のケミカル成分を保持するレセプタクルにして、液体ケミカル成分の流 れに固体ケミカル成分をのせて運ぶために液体ケミカル成分の少なくとも１種が 通過するレセプタクルを更に備えてなり； 当該レセプタクルを介して測定容器から液体のケミカル成分を案内し、測定容 器から液体ケミカル成分の流れに固体ケミカル成分をのせて運ぶために上記レセ プタクルが測定容器と流体連通で接続する、請求項１の装置。 ３．上記レセプタクルが導管に取り付けられ、スラリーがレセプタクルを介して 案内され、固体ケミカル成分がその中にのせられて運ばれる、請求項２の装置。 ４．上記スラリーが使用地点を備える下流の施設に送出され； 当該スラリーが使用地点から要求あり次第、混合され、その形成に続いて直ぐ に使用地点に送出される、請求項３の装置。 ５．上記レセプタクルが、固体のケミカルを収容し液体ケミカル成分を通過する 透過性ライナーを収容し、固体ケミカル成分の通路を液体ケミカル成分の流れに のせて運ばれるそれに制限する、請求項２の装置。 ６．２個の混合タンクを更に備えてなり、導管が当該混合タンクの各々に接続さ れる、請求項１の装置。 ７．スラリーが使用地点を有する下流の施設に送出され； 当該スラリーが使用地点から要求あり次第、混合され、その形成に続いて直ぐに 使用地点に送出される、請求項１の装置。 ８．下流の施設が混合タンクを備えてなり； スラリーが使用に先立って当該混合タンクに貯蔵される、請求項１の装置。 ９．再循環導管を更に有し、低い要求の期間中にスラリーが混合タンクから取り 除かれ、混合タンクに入れ替えられる、請求項８の装置。 １０．混合タンクが使用に先立ってスラリーを通常の動きに維持する手段を有す る、請求項９の装置。 １１．多数の混合タンクを備えてなり、各混合タンクが測定容器と下流の施設に 接続される、請求項１の装置。 １２．化学機械的研磨処理に用いるためのケミカル混合物を製造する方法にして 、 少なくとも２個の上流のケミカルソースに接続する測定容器を有する装置をも たらすこと； 当該測定容器と少なくとも１個の混合タンクの間の接続をもたらすこと； 混合タンクから下流の施設にケミカルを誘導するための手段をもたらすこと； 上記測定容器を第１成分のケミカルで満たし、当該第１成分ケミカルを上記混 合タンクに移送すること； 上記測定容器を第２成分のケミカルで満たし、当該第２成分ケミカルを上記混 合タンクに移送すること； ケミカル混合物を製造するために混合タンク内で上記成分ケミカルを混合する こと； 当該ケミカル混合物を混合タンクから下流の施設に送出するこ と を備えてなる方法。 １３．下流の施設からケミカル混合物の要求があるまで混合タンク内に当該ケミ カル混合物を貯蔵すること；及び 要求あり次第、混合タンクからケミカル混合物を送出することを更に備えてな る請求項１２の方法。 １４．使用地点を有する下流の施設にケミカル混合物を送出すること； 使用地点から要求あり次第、ケミカル混合物を混合すること；及び その形成に続いて直ぐに使用地点にケミカル混合物を送出すること を更に備えてなる請求項１２の方法。 １５．第３のケミカル成分を保持し、第１及び第２成分のケミカルの少なくとも １つが通過して第３ケミカル成分を測定容器からの成分ケミカルの流れにのせて 運ぶためのレセプタクルをもたらすこと； 成分ケミカルを測定容器からレセプタクルを通して案内し、第３のケミカル成 分を測定容器からの成分ケミカルの流れにのせて運ぶために測定容器からの成分 ケミカルの流れをレセプタクルを通して案内すること を更に備えてなる請求項１２の方法。 １６．第３のケミカル成分が収容され、他のケミカル成分が通過するようになっ た透過性ライナーを有するレセプタクルをもたらすこと を更に備えてなる請求項１５の方法。 １７．混合タンクに接続する圧力／真空容器を備え、負圧下にケミカル混合物を 混合タンクから当該圧力／真空容器に引き、正圧下にケミカル混合物を当該圧力 ／真空容器から下流の施設に送出すること を更に備えてなる請求項１２の方法。 １８．各々が測定容器と下流の施設に接続された多数の混合タンクをもたらすこ と； 下流の施設のためにケミカルの定常的な供給を維持するために必要であるよう に測定容器から異なる混合タンクへの流れを調整すること を更に備えてなる請求項１２の方法。