TW583355B - Slurry mixing feeder and slurry mixing and feeding method - Google Patents

Description

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五、發明說明（l) 【發明背景】 【發明之技術領域】 本發明係關於用於供給於漿之於漿混合供給裝置，其 至少包含有依預定比例混合的散布細粒研磨料及一種咬^ 種添加劑溶液，使得化學機械拋光機對例如晶圓表面高^ 密度拋光、表面平整，同時亦係關於用於淤漿混合供終^ |置之淤漿混合供給之方法。 /、％裝 【相關技術之說明】 配合近幾年往高 I s )之發展，使得 整製程方法的化學機 Po1i sh i ng【C Μ P : I拋光方法中會用到淤 |需要包含有用於提升 丨如雙氧水或一氧化二 I)，與散佈之細粒研 丨合作成，原料淤漿可 丨锆石、二氧化錳、二 ! i拋光研磨料，置入於 I液或含界面活化劑之 丨際拋光之散佈拋光研 I的獲得係配合化學反 I底之間化學反應，與 I之間機械動作。

積體、高效用之大型積體電路（乙s 作為例如晶圓基底表面之高精密度平 械拖光（Chemical Mechanical I)方法愈增引人種種興趣。在這種 漿，這種淤漿係由依照被拋光材料之 化學反應之界面活性劑、氧化劑， 鐵之溶液（下文♦即稱為添加溶液 磨料（下文中即稱為原料淤漿）

由包含有氧化矽石、氧化鋁石、$ ，化鈽或與其類似之微細粒子之散佈 乳氧化鉀、氨或與其類似之鹼性水溶 ^獲得。因此，㈣即是使用於實 ^子和添加劑。通常基底良好抛光 f，即發生於淤裂中之添加溶液和基 發生於淤漿中之拋光研磨粒子和基底

583355 丨五、發明說明（2) ! 舉例來說 |上，二氧化矽 時淤漿將會被 鉀之鹼性水溶 粒子之散佈狀 佳之拋光。這 體梦基底上， 子，可達成機 j 另一方面 |石於衆。這種 I 有紹石粒子之 裝於化學機械 I表面與雙氧水 易進行。薄膜 粒子和拋光機 以外之不需要 至於供給 之實施為將混 研磨粒子、具 其類似之物質 要事先預設好 混合物（淤漿 一個問題，淤 甚至是依照需 ’於上述化學機械拋光機中之半導體矽基底 薄膜（氧化薄膜）為一層絕緣材料，於拋光 使用到。這種淤漿之作成，係由例如氫氧化 液加入於含矽石粒子原料淤漿，以改進矽石 態和造成矽石粒子之成為凝結狀態而達成最 種淤漿是供給安裝於化學機械拋光機之半導 藉經由於漿中之矽石粒子和拋光機之拋光墊 械拋光作用移除氧化膜。 ’導體材料鎢金屬薄膜拋光，則會使用到鋁 铭石於漿係由當成氧化劑之雙氧水加入於含 原料游漿所製成。經由供給銘石於漿給安 拋光機之半導體矽基底上，會於鎢金屬薄膜 之間產生化學反應，造成鎢金屬薄膜拋光容 經由反應將會由被當作拋光研磨粒子之鋁石 之拋光塾子進行機械拋光移去除了導體部位 部分。 於漿給上述化學機械拋光機之方法，傳統上 合原料於漿’其包含有按照需要選擇之拋光 有界面活化劑之添加溶液、氧化劑和含有與 ，甚至，如有需要可能用到稀釋水，它們皆 一定比例’然後暫時積存於儲存桶，再將此 )供給至拋光機械。然而，這種方法存在著 衆並不能以良好狀態妥適的供給配合拋光， 求之混合比例，這是因為在混合後積存於儲

583355 、發明說明 (3) 桶 之 時 淤 漿 會 產 性 質 之 降 低 此 兩 要 改 變 混 合 比 例 時 克 服 上 述 之 問 題 5 淤 漿 供 給 裝 置 即 粒 子 的 含 水 溶 液 ( 機 之 轉 床 前 瞬 間 混 而 上 述 曰 本 JP 置 9 根 據 本 發 明 人 供 給 裝 置 中 5 淤 漿 回 授 控 制 之 固 定 流 > 流 量 計 會 發 生 實 方 面 > 固 定 流 速 閥 > 這 種 構 造 將 不 能 〇 上 述 說 明 之 傳 統 給 到 裝 置 上 〇 根 據 上 很 難 保 持 淤 漿 為 中 泵 的 脈 衝 ( 壓 力 持 固 定 流 速 〇 再 者 零 件 部 分 並 未 有 安 5 淤 漿 中 之 微 細 粒 路 内 部 如 果 發 生 堵 不 能 被 消 除 〇 相 信 漿 供 給 重 新 恢 復 之 五 存 佈 需 了 中 磨 光 然 裝 漿 計 察 時 漿 供 統 置 保 之 時 管 丨並 生拋光性質之惡化 種皆伴隨時間發生 ，此方法便有低的

例如，於日本 JP 被提出。這種淤漿 原料淤漿）和添加 合，此多數溶液係 2000—202774A案中 的觀察研究存在著 % 混合的準確性是依 速閥門開啟。從流 質上的錯誤，尤其 門亦有原料淤漿堵 按照製程需要供給 習知裝置，該多數 本發明人的觀察研 局水準之準確混合 上下波動）不利於 ’上述說明之傳統 裝任何清洗裝置， 子將由於凝固或沉 塞情形，則微細粒 有一問題尚未被解 初始階段保持準確 和微細拋光粒子散 ’故當淤漿成分 彈性與適用性。為 2000—202774A案 供給裝置，將具研 溶液在被注射入拋 被當作淤漿供給。 所揭露之淤漿供給 下述之問題。在游 靠流量計和受流量 量計之準確性觀 在低流速範圍；另 塞之潛在問題，有 適合之特定比例淤 溶液係由泵分別地 究，亦發現到在系 ，這是因為傳統裝 固定流動速率閥門 裝置對於混合操作 當混合溶液不使用 澱作用而在裝置之 子凝固或沉澱作用 決，那就是尤其在 的液狀混合比例。 583355 五、發明說明（4) — — 【發明之簡單說明】 i 本發明係提供一種淤漿混合供給裝置，它能夠以高度 j確之混合比例和避免品質惡化之良好‘狀態、依照需求之 i流動速率和配合需求之製程供給淤漿至化學機械拋光機。 匕；本發明另外係提供一種淤漿混合供給方法，它能夠以 面ΐ確之混合比例和避免品質惡化之良好狀態、依照需求 動速率和配合需求之製程供給淤漿至化學機械拋光 丨機。

卜發明進一步再提供一種淤漿混合供給裝置，它能夠 在短暫停@夕你 1 J 1保姓* a 曼’而尤其在淤漿供給重新恢復之初始階段 |保持準確的液體混合比例。 ! 上述描沭夕酤班丄 丨詳細的= 裝置方法可由下述本發明之說明而獲得， 丨供认驻Ϊ本發明從其本身而言，它係提供一種於漿混合 ^给裝置供A、於將 需混入Ο·//" Μ聚至化學機械拋光機’該於衆含有依照所 ^和添加溶液，I 該液體至少包含有散佈之細粒研磨料 入口八^ ’且含有許多吸入口對應於不同之液體，使吸 ； 刀別地吸入液驊·〜 輪出口 .士 w 體’它有供給淤漿至化學機械拋光機之 丨線之笳囹总〜\ 文瑕於個別地液體供給管線’該供給管 ! 祀圍係從分別地叨> ^ i之液體以提供混合比口到輸出口，其用於吸入特定量 :死器和壓力調節限制j和傳送吸入之液體到輸出口；有阻 果之輪出側。 4 15分別地配合安裝於供給管線中供給 丨淤漿較佳地係含有 磨料、添加溶液和、、主有按照所需求比例混合之散佈細粒研 °淤漿混合供給裝置較佳地係進—

第9頁 583355 :五、發明說明（5) 丨步含有散佈微 丨個別地吸入口 i高於化學機械 |動速率和壓力 供給泵之輸出 磨料循環流之 ! I係進^步含一 i供給管線，使 I其供給泵較佳 I供給裝置進一 \淤漿液體混合 I化學機械拋光 I 本發明另 丨分別地供給樾 機，它包含連 I的之個別地化 丨散之細粒研磨 | 1們相對應之淤 機，在本淤漿 π漿混合供給 料（原料淤漿 泵讓原料淤漿 環流動之壓力 根據本發 細研磨料之循環流通裝置，使得液體至少在 吸入離開後，其流動速率和壓力係以等於或 拋光研磨機所耗用散佈細粒研磨料之特定流 I ，一控制器用於校正相應於散佈細粒研磨料 速率，其是根據經由持續量測散佈之細粒研 丨 壓力波動。再者，淤漿混合供給裝置較佳地 供給管線，用於供給清水至散佈細粒研磨料 i 得散佈細粒研磨料供給管線可被清水清洗。 i 地是管狀膜片泵。它較佳的方式是淤漿混合 丨 步包含有從化學機械拋光機到供給泵之間的 比例之資訊傳輸裝置，該液體混合比例係依 機之需求。 一方面亦提供一種淤漿混合供給方法，用於 光機所需要之淤漿至多數台之化學機械拋光 接上述具體實施之淤漿混合供給裝置到分別 學機械拋光研磨機，該種液體至少包含有擴 料和添加溶液，係以並聯方式個別地經由它 聚混合供給裝置供給到個別地化學機械拋光 混合供給方法中，它特別的較佳方式是每一 裝置的使用’其循環係至少使散佈細粒研磨 )流經一泵’並安裝有控制器構造使得供給 的輸出速率是根據經由持續量測原料淤漿循 波動而得校正。 明之於漿混合供給裝置，淤漿係由多數種之

583355 (6) 成，它 供給個 確之混 給至化 本發明 至在使 其中之 械抛光 漿混合 細粒研 清水清 階段， 情形， 養將能 具體詳 詳細清楚。本發 技術所存在之問 問題係為原料淤 >見合時，這些於 成穩定的供應淤 溶液組成之淤漿 夠成功得到準確 使得泵流出之傳 五、發明說明 丨液體所構 i淤漿，在 |保持高準 合適地供 1 根據 i I點效果甚 i磨料擴散 ;至化學機 ： 當於 |水至散佈 i管線可被 衆之初始 性。這種 的運作保 【發明之 包含有由 別地液體 合比例， 學機械拋 之淤漿混 用多數種 供給淤漿 機。 供給裝置 磨料供給 洗，使得 淤漿之液 使用自動 夠極為容 細說明】 之一些較 明人長久 續，而經 漿與添加 漿與溶液 漿。本發 液體混合 之控制， 送流動速 細粒研磨 時，可以 能夠避免 光機。 合供給方 液體可以 ’可以被 進一步含 管線時， 縱使在停 體混合比 清洗系統 易。 佳具體實 以來一直 觀察該習 溶液在化 並不能以 明人因此 比例可以 那就是於 率可以降 料散佈其中形成之原料 按照需要之輸出速率和 品質惡化而以良好狀態 法’上述說明之良好優 獲得，它包含有細粒研 混合和以並聯方式供給 有供給清水管線供給清 該散佈細粒研磨料供給 止操作之後重新供給淤 例能夠保持高度準確 作為淤漿混合供給裝置 施，將使 持續研究 知淤漿供 學機械拋 高度準確 想到由原 經由開發 供給淤漿 低至最少 本發明 解決上 給裝置 光機前 比例結 料於漿 一種裝 時該裝 之上下 之說明 述習知 潛在之 之瞬間 合而達 與添加 置而能 置具有 波動，

第11頁 583355 ----- —-- · ——.— i五、發明說明（7) ——— — —-------------- |而讓從泵之傳送流動速率穩定。根據這種想法，本發明人 丨持續不斷的努力進一步研究’終於達成本發明。 根據本發明人的研究，多數種不同之液體供给至混入 |機令相對應之供給泵時有一最佳壓力狀況，而供給泵^ = 2變首先係根據個別地供給液體之堡力波動， 起包括這些當泵用於供給個別地液體所 丨=”它拋光機利用到液體時所引起之影〗， 丨ί的油=^些壓力波動對於個別地液體從泵之傳送产動遗 果’發明了下述兩種有效裝 丨預疋製程配合需龙夕士名土十 一衣置可以依 丨度準確混合比適當的供給淤装，可達成高 丨械拋光機。免於。。質惡化、以良好狀態供給至化學機 兩種裝置中之_插於你— 生之脈衝，這種带w ，、母一供給泵供給液體時降低發 供應之淤漿八與上：說Θ *圖1中’從圓 :然後依照需要之特定供給之添加液淤毁B混合， 丨1之具體實施例，學機械拋光機1 5。在圖 丨分別的之栗4循環添加液淤㈣兩者皆藉由 丨用栗4,齡製之供靡ί強調說明的是本發明並不侷限於使 丨用供給…阻= !動力力量。*實施例合併使 器7。每一泵5吸乂直'一步合併使用壓力調節限制 液，並傳送和#給特ϊ ί莖^分別#之供 '給於装和添加溶 、疋里之供給淤漿或添加溶液至化學機

583355 五、發明說明（8) 械抛光機1 衝。根據本 少，因此從 拋光機1 5 例之淤漿供 5 〇每一阻 項裝置，每 供給泵5傳 之數量可以 應0 尼器6讓配 一供給泵5 送原料淤漿 保持穩定， 合與其使用 之脈衝可明 或添加溶液 可達成高度 之泵減少脈 顯地被減 化學機械 $確混合比 另一項裝置是配合使用下述說明控制供應供^ ^ i動電壓的控制系統。這項裝置可依據圖1說明。、5粟^驅 |裝置，供給至化學機械拋光機1 5之原料淤喈釦夫據這項 I 、水不7杰力u、文冻

|的數量是由淤漿混合供給裝置κ注入需求之流動速言 些需求之流動速率的處理，係由程式邏輯控制器i y ° k (Programmable Logic Controller【縮寫 PLC】）配人分

別地泵先前的傳送速率計算程式然後經由控制器丄3 ^ 驅動電壓到相對應之供給泵5。如上之說明，每一供給果 5之輸出速率特性之改變係根據原料淤漿或添加容液被吸 |入供給栗5流動時壓力的上下波動。舉例而言，圖丄顯示 被供給至栗5的原料淤漿a係經由泵4循環流通，其流動 ^率和壓力南於化學機械拋光機消耗之特定數值以避免拋 i光研磨粒子凝固’因此，輸入到供給泵5之原料淤漿將不 i可避免會因原料淤漿經由相對應泵4循環流通產生的震動 i或與其相類似而引起壓力上下波動。在本實施例中，此問 |題將會經由供應供給泵5之驅動電壓的校正系統而獲得克 |服’其能夠達成對上述的壓力上下波動消除或降低。明確 的說’圖1中細顯示該淤漿或溶液於相對應泵4中循環流 |通’每一原料淤漿和添加溶液的壓力上下波動，將持續經

第13頁 583355 I五、發明說明（9) i由相應之檢知器8對相應之供給泵5之供應側（上游） |測，檢知器8之量測數值將傳送至程式邏輯控制器丄 檢 |然，被上述之計算程式當作變數，修正之計算結果會回饋 i到相應之供給泵5之驅動電壓，結果，供給泵5供應 貝 學機械拋光機1 5之輸出流動速率將校正到良好^程戶化 在每一供應到化學機械拋光機之原料淤漿和添加溶液$ ° 給系統中，該供給系統根據本實施例係被配置為淤漿 $ 丨機K，使得上述配合之供給泵5將原料齡衆或添加溶二二 |丨照需求之數量吸入和供應到化學機械拋光機。在將原 I漿和添加溶液供給到化學機械拋光機i 5時，供給泵5於 |輪出狀態將配合組合使用阻尼器6和壓力調節限^^ 最佳地為上述之校正系統。這種組合以； i機了質惡化而以穩定狀態供應淤漿供給至化學機械拋光免 ^本發明中，上述實施例之淤漿混合供給裝置可提供一 洗糸統使得管路中之淤漿可被清水清洗。這種清洗系 混合供給裝置内部管路因等待供應或與其相似狀 題，m?微細粒子沉澱或混凝作用造成之阻塞問 之液體、曰iU短暫停留之後重新供給之初始階段淤漿 系保持高度準確。•然上述之清水清洗 用這種自動清洗；统二ΐ亦可提供一種自動清洗系統。使 、不里目勁π洗糸統能更方便維持工作。 本實施例之;於漿混合供給襞置中，化學機械拋光機

$ 14頁 [ s--------------—__^ ____ — I五、發明說明（10) __________________ 需要流動速率能直接地輸入到淤漿 分，或者藉從化學機械拋光機的狀^供給裝置之主要 ^將游漿供應，因為採用上述外部】；聯絡系統由外部交 在經由監看化學機械拋光機狀態而以=輸入方法可以獲 丨，淤漿供給狀態，使得能夠得到摔 ^控方式適當的控 i較完美之平坦。 探作改善和在基底拋光時 | 本發明第一實施例之淤漿混合供级 丨實施例之淤漿混合供給裝置，請參=裝置和本發明第二 I:進—步詳細說明。圖1係為將兩種：1和圖3 ’將在以 i種液體混合供給裝置圖說，而圖體混合在一起之兩 之三種液體混合供給裝置圖式說昍將三種液體混合在 成淤漿之液體並沒有特別的限制月。本發明中被作為 漿和添加溶液。多數種之液體可 =們至少含有原料 稽ΐ混合有兩種或更多種添加溶液之蓋其中，舉例而 =種或更多種原料淤漿和添，—種混合淤漿、如 i釋之清水在其中。 办液说合、和混合著作為稀 I : 1和圖3中，工代表其 i液體A )之圓桶，2代表其 ：有原料齡聚（以下稱 丨：：）之圓桶，液體A係含有如氧：：加溶液（以下稱液 ;化鈽石之細粒研磨料以散佈分 j矽石、氧化鋁石、氧 i似物之水，液體B係含有如界面活界面活化劑或其類 液將被供作與液體A混合， 劑和氧化劑之添加冷 (以下稱液體C)之圓桶」=為其内封裝有清， 體C被用於作為稀釋或混合於】上：：中之供給褒置，液 '液體A或液體B使其形成合

583355 五、發明說明（11) 適 狀 態 9 或 被 用 於 作 為 液 體 1 中 之 兩 種 液 體 混 合 供 給 裝 A 内 部 管 路 之 清 洗 〇 4 代 表 液 體 C 循 環 流 通 之 泵 5 至 於 一 般 用 途 泵 即 可 以 〇 泵 4 配 衝 i 波 動 阻 尼 器 可 得 到 較 佳 ! | 接 下 來 將 對 個 別 地 液 體 ：1 和 圖 3 中 之 原 料 淤 漿 液 體 和 傳 送 回 圓 桶 1 ， 因 此 原 料 送 循 環 〇 在 用 於 形 成 淤 漿 之 淤 漿 存 在 著 含 於 其 中 之 細 粒 題 在 圖 1 和 圖 3 之 實 施 例 係 原 料 齡 漿 在 經 由 帶 動 形 成 之 供 給 泵 5 j 在 圖 1 和 圖 3 控 I 制 器 1 4 而 得 之 需 求 流 動 丨換 1 成 驅 動 電 壓 傳 送 至 供 給 泵 丨液 體 A 由 於 經 閥 門 9 而 能 夠 丨給 1 至 供 給 泵 5 然 後 再 從 供 | A 從 供 給 泵 5 之 輸 出 速 率 受 大 1 ^ 小 的 影 響 ， 其 適 當 之 處 理 丨壓 力 波 動 大 小 和 將 資 訊 經 由 給 泵 5 > 液 體 A 即 能 夠 如 上 率 輪 出 5 進 一一 步 流 經 過 阻 尼 果 供 給 泵 5 之 脈 衝 波 動 會 A内部管路之清洗。顯示於圖 置，清洗清水W僅限用於液體 分別地作為液體A、液體B、 泵4，可以使用如膜片式泵之 合使用安裝未有說明之降低脈 之實施例。 流動作說明，首先，顯示於圖 A，將被泵4從圓桶1被吸入 淤漿可以按照特定流動速率輸 個別地液體中，特別的是原料 研磨料會有可能凝固之潛在問 中，其較佳地構造採用方式， 循環流動狀態後供給至分別的 之說明實施例中，從程式邏輯 速率訊號將在控制器1 3中轉 5 ’使得供給栗5因而驅動。 以特定流動速率循環流動和供 給泵5輪出。此時，基於液體 到液體A循環流動之壓力波動 方式是經由壓力檢知器8監看 程式邏輯控制器1 4傳回至供 述從供給栗5以特定之流動速 器6和壓力調節限制器7 ，結 減低’而後液體A以：種狀態

第16頁 583355 丨五、發明說明（12) I到達閥Η 1 1 。 ' 在圖1和圖3之每一實施例中，如同液體Α之情 液體B亦是按照特定流動速率輸送循環經泵4從圓桶 吸入和傳送回圓桶2 ，然而，不同於原料淤漿溶液， B添加溶液按照其性質可能不會牵涉發生像凝固之問 i因此液體B不一定必然需要經由泵4循環流動，淤漿 i供給裝置之構造可係為使用動力供給方法將液體B供 1供給泵5而不需使用任何之泵。液體B由循環或動力

I I方法所形成流動之壓力波動大小的影響，其適當之處 i式是經由壓力檢知器8監看壓力波動大小和將資訊經 式邏輯控制器1 4傳回至供給泵5 ，液體B即能夠如 從供給泵5以特定之流動速率傳送出，進一步流經過 I器6和壓力調節限制器7，結果，供給泵5之脈衝波 I減低，而後液體B以此種狀態到達閥門1 1 。 丨 在圖3所顯示之三種液體混合系統，液體B如上 I合訊號傳送至供給泵5使其以特定流動速率流經混和 i |2。液體C經由按照需要所安裝之阻尼器6和壓力調 I制器7和選擇用閥門1 0而供應到液體B供給管線， |B在混和器1 2中與液體C混合，然後混合體到達閥 1 〇 在圖3所顯示之第二實施例，與液體B混合之液 亦如同液體A情形經由分別的之泵4以特定流動速率 環，與液體B相同情形，液體C供應到供給泵5可以 動力供給方法而不需使用泵。液體C由循環或動力供 形， 2被 液體 題， 混合 應到 供給 理方 由程 上述 阻尼 動會 述配 器1 節限 液體 門1 體C 循 使用 給方

第17頁

圖解說明巾，間門工工是 之前。在閥門1 i ，液體 ^和液體B混合在一起。 °兒明之方法形成為合適和 混^亦可達到依需求混合 式是從淤漿混合供給裝置 ，其間通過從閥門1 1延 和器1 2 ，而後供給至化 五、發明說明（13) 法所形成流動之壓力波動的影響，Α ^ 由壓力檢知器8監看壓力波動^將二=當之處理方 器14傳回至供給泵5 。在圖3之二由程式邏 裝置的構造，液體C配合傳遞到供仏=，淤漿混 動逮率輸送，進一步供給流過阻5之資訊以 7降低供給泵5脈衝，到達閥門Ί n 全刀调即 的供給管線。 110，然後供給到 在圖1和圖3之個別 緊鄰化學機械拋光機1 5 處是如上述說明包含液體 到達閥門1 1時已被上述 流動速率，而他們的液體 合適淤漿。淤漿的輸出方 σ到化學機械拋光機1 5 給管線上所需求安裝之混 拋光機15之轉盤。 在本實施例使用淤漿混合供給裝置實際進行拋 多數台之化學機械拋光機通常如圖2與圖4所示在 作。此時，多數台之淤漿供給裝置κ(圖2和圖3 供給裝置）連接到上述說明之個別地液體循環管線 所顯不，被分別的化學機械拋光機1 5需求之液體 聯方式供給。不同於僅操作一台淤漿混合供給裝置 上述方式操作之多數台混合供給裝置在循環流動或 供應到混合供給裝置1 5上游側時液體壓力可能會 式是經 輯控制 合供給 特定流 限制器 液體B 被安裴 到達該 在液體 穩定的 比例之 K輸出 伸之供 學機械 光時， 同時操 為三台 ，如圖 是以並 K，以 以動力 產生波

第18頁 I ...... ......... ‘… I五、發明說明（14) ----------------------_ I動，這些波動亦會對供應到 丨產生波動。 、餘之混合機15之液體壓力 I 由於每一液體從其相對應 丨係根據相同液體被泵5叨A A 7 之輸出速率的特性改變 * //IL 厭-J丄 :波動在多數台混合機K遠姓n主收壓力波動，液體流動之 丨更大，這個問題在液體被 僅早口混合機K操作時 丨為嚴重。 相對應泵5當循環流時更 I 在多數台混合機仄以並排操作時夕奋 ;之實施之構造，係為每一循環或動.^實施例中，它最佳 i由上述之壓力檢知器持續監看給液體之壓力係經 i輯控制器1 4，根據訊號經由==2，值傳送至程式邏 丨校正，計算結果轉換成訊號回送計算程式運作 丨"達成控制。結果，液體從 之控制器 流動壓力之波動將被自動校正，7 輸出流動速率其 丨率。縱使在淤t供應到並聯之多=士適¥之輸出流動速 :游衆亦能以高準確之混人比例、商Ϊ °化學機械拋光機時， 械拋光機。 口 j適且地供應到個別地化學機 定明之系5最好是使用固定流動速率果

Ci; 一般係使用管狀膜片式系、伸縮管式栗和膜 ^ Ϊ °本發明較佳地係使用如圖5所示之管狀膜片式 身有：ΐ片^具有％漿凝結不會發生與比起彡他泵本 構：Ϊ =衝？優點，管狀膜片式栗將配合圖五顯示作其 、說月，止回閥3 2分別地安裝於兩管狀膜片3工 a 、31b之上下，凸輪34經由馬達33驅動旋轉，造

583355 • --------------------------------….— 一 五、發明說明（15) — 成伸縮管3 6於作動區改變體積，因而管狀膜片3工 3 1 b可對如密封清水之不可愿縮流體執行泵唧抽吸^ 作，舉例而言，突然地從程式邏輯控制器當（未顯亍、 1 -需求流動速率訊號3 7將在控制器丄3轉換成 i動電壓，使得馬達33被驅動電壓驅動旋轉。 在圖f中之官狀膜片3 1 a是呈被壓縮狀態 丨特定數量導入到管狀膜片31a的液體輪出到 ：： 丨側），這時候’管狀膜片3 1…2側開啟，而在；f i片31b在PU成開啟’使得特定數 |被吸入到管狀膜片3 1 b，這時候 =【上側 丨2側被止回閥32關閉，按照此方式，」丄^^在13 |交替地吸入到此兩個管狀膜片，+ ^&特叱數罝之液體將 丨“交替地輸出，因：^可=狀膜片3“、3 出，*了要降低每一供給流動速率穩定輸 液體將進-步流經阻尼器6和壓力調節：Π ?輸出之 關於本發明使用之阻尼器，口要θ ° 丨衝的任何阻尼器皆能使用1如：：可降低供給泵5脈 |構’使液體流經管狀膜片内部，具有管狀膜片之結 卜壓縮管狀膜片㊉内，·壓縮作用=預”力空氣沖 ，壓力上下波動，可降低脈衝而伴，5輸出之液體 關於本發明使用之壓力調節限；§保$而求之流動速率。 膑片之孔狀結構，*液體流心：膜像内，具有管狀 定的壓力空氣沖入壓縮管狀 ：片内冑’而外部以- 、片向内，因而對管狀膜片泵

583355 !五、發明說明（16) ~ i上游側液體壓力造成緊壓，使用管狀膜片結構是必須的 |因為希望有阻尼作用和脈衝可進一步被抵銷。 八 般 |另一方面，泵4可以選擇如膜片泵、伸縮管泵等一 丨用途之泵使用。 ’ | 本發明將經由實際之例子作更詳細之說明。 | (供給泵合併使用阻尼器和/或壓力調節限制器之效果增 \進確認） θ i關於使混合供給裝置達成輸出流動速率穩定循環之研 究’在圖3例中供給果5使用管狀膜片式果（ CO.’LTD.製造），且供給泵5合併使用阻尸田 σ邯1之用阻尼器6和壓力調節 限制器7，和三種液體（本研究中、、杳走诵# 4上 Ρ r π水通常被當作液體） ;作循，流動，此系統將被當成參考範例—^至於除^安 ^有官^膜片泵而未裝有阻尼器6和壓力調節限制器7外而 另;：ί Ϊ : : ϊ ^ Γί混合供給裝置為了要與參考範例-區 了:至於參考範例三混合供給裝置除 ;二ϊ 1 6外而餘與範例一相同。在 實驗中，清水之壓力將被設定為0 MPa不你爾毛J ，古σ、成 :免由管狀膜片泵中之壓力上下波勤 7 ，：^疋避 丨h下油叙白氣 > 么刀上下波動的影響，沒有使用壓力 ，上下波動自動校正系統，關於上十 開％上述構造從分別地混合供給 ! · :二輸出之〜動速率將經由_累進計量缸（…虹““

Metering Cylinder)精確計算备一祭 :率。 明’ 7异母早位時間之流動速 圖6顯不參考範例—斑~ λ. I» . 丨時間流動# i \ J 、—根據時間變動的每一單位 I W间抓勁迷率，由圖六，可刃 丁 乂確…範例三有使用阻尼器6

583355 I五、發明說明 |比範例二 k時間流 丨為了使輸 I I發現是不 I ffl 7 丨動之影響 性比例， 使得輸出 混合供給 當然 之直線， (說，輸出 I I供給流動 I也一直會 :壓力調節 (17) 混合供 動速率 出流動 夠的。 顯示管 圖說， 而和圖 流動速 裝置中 ’當清 然而， 流動速 持續不 發生錯 限制器 給裝置僅安裝有管狀膜片泵使用的每一單 之上下波動（變動範圍）是明顯地降低， 速率達成直線性，僅單獨地使用阻尼器被 狀膜片泵5之輪出流動速率受清水上下波 可以確信輸出流動速率與泵驅動電壓呈線 6相比，因另外裝有壓力調節限制器7而 率明顯穩定。同樣之試驗在圖1兩種液體 操作’也是得到相同之結果。 水之供給壓力為〇 MPa被發現可獲得理想 當壓力增加時，直線之斜度改變，換句話 率增加。從這裡發現，可以預期到當液體 斷地產生壓力上下波動時，輸出流動速率 誤。此問題僅採用單獨地裝有阻尼器6和 7並無法被完全消除。 丨（循壤系統使用壓力上下波動之校正系統的效果確認） ! 上述之參考範例一至三中，清水之壓力被設定在〇 | MPa。它是由圖7所得到的結果，即當清水經由循環供給 |到混合供給裝置其清水壓力所產生之上下波動，會影響每 |一管狀膜片式泵之輸出流動速率。參考範例四系統除了清 |水循環使用泵4外其餘與上述參考範例一相同，參考範例 i五系統除了附加一自動校正系統用於因泵所引起之清水流 丨動之壓力波動外其餘與上述參考範例四相同，這些情況之 輸出流動速率穩定度將被研究。在參考範例四和五中，水

583355 f五、發明說明（18) 一般用於三種液體中。 圖8顯示管狀膜片式泵之輸出流動速率的波動，在參 考範例五中係有採用自動校正系統用於於泵4清水循環流 動之壓力波動’參考範例四則未使用自動校正系統。結果 可以綠認的是’由泵4供應之液體壓力在上游側縱使產生 波動’使用自動校正系統可以讓管狀膜片泵之輸出流動速 率保持固定。換句話說，縱使泵4液體之流動壓力產生波 動，在經由監看波動和自動校正供給泵5之輸出流動速率 後，供給泵5之輸出流動速率可以保持固定狀態。同樣之 測試實施於圖1使用兩種液體之混合機亦得到同樣之結 果。 實例一 、一實例一系統係相似於參考範例五除了液體係將清水換 成二種液體，即是，一種微細氧化矽石粒子散佈其中之 化矽石淤漿（液體A )、雙氧水氧化劑（液體B /)、和清水 〇液體C)，該個別地液體經由相對應之泵4循環，然 |以特定流動速率供應到相對應之供給泵5 ，以需求之^ i速率被輸入到個別地供給泵5 ，而泵之流動速率亦被= ^，結果，從表一可以得到確認，即三種不同性質液^ ’應於該液體之特定流動速率供應到不同分別地 所有液體穩定之輸出速率可以達成不會受到供认卜二 i側液體壓力波動之影響。 、口 上游

583355 五、發明說明（19) 表一網 _結果 液體名稱 需求流動速率 (mL/min ) 輸出流動速率 (mL/min ) 誤差 (% ) 液體A 氧化矽石淤漿 140 1 3 7.5 -1.79 液體B 雙氧水氧化劑 2 0 20.0 0.00 液體C 淸水 6 0 6 1.5 2.5 0 ί實例二 ! 實例二系統係相似於參考範例五除了液體係將清水換 |成三種液體，即是，一種微細氧化鈽石粒子散佈其中之氧 |化鈽石淤漿（液體Α)、界面活化劑添加液（液體Β)和 I清水（液體C)，該個別地液體經由相對應之泵4循環， 丨然後以特定流動速率供應到相對應之供給泵5 ，以需求之 流動速率被輸入到個別地供給泵5 ，而泵之流動速率亦被 量測，結果，從表二可以得到確認，即三種不同性質液體 以相應於該不同液體之特定流動速率供應，對於所有液體 穩定之輸出速率可以達成不會受到供給泵5上游側液體壓 力波動之影響。特別的是，微細氧化鈽石粒子有高沉澱凝 固傾向，因此，要以良好狀態供應氧化鈽石淤漿到化學機 械拋光機是非常難以控制。然而，從表二可以獲得確認， 縱使氧化鈽石淤漿（液體A )亦可保持穩定輸出流動速 率，和使用本發明之混合供給裝置可以讓含有氧化鈽石淤 i

I 漿之混合物（淤漿）以良好狀態供應到化學機械拋光機。 |

第24頁 583355 五、發明說明（20) 表二 評價結果 液體名稱 需求流動速率 (mL/min ) 輸出流動速率 (mL/min ) 誤差 (% ) 液體A 氧化鈽石淤漿 50 50.0 0.00 液體B 界面活化劑 100 9 8.0 一 2 · 0 0 液體C 淸水 50 50.5 1.00 實例三 與實例一之情況相似，三種液體是氧化矽石淤漿（液 體A )、雙氧水氧化劑（液體B )和清水（液體C )，如 圖4所示以並聯狀態供應到三台化學拋光機，個別地液體 :以需求之流動速率輸入供給泵5，而從供給泵之輸出流動 速率將被探討，結果從表三可以獲得確認，供給泵5可配 合需求之流動速率，對於所有之液體輸出穩定流動速率。 表三 評價結果 拋光機 液體名稱 需求流動速率 (mL/min ) 輸出流動速率 (mL/min ) 誤差（％ ) 1 液體A 氧化矽石淤漿 1 50 15 1.5 1.00 液體B 雙氧水氧化劑 3 0 3 0.5 1.6 7 液體C 淸水 50 48.5 -3.00 2 液體A 氧化矽石淤漿 1 50 1 48.0 -1.3 3 液體B 雙氧水氧化劑 30 3 1.0 3.3 3 液體C 淸水 50 5 0.0 0.00 3 液體A 氧化矽石淤漿 15 0 1 5 2.0 1.3 3 液體B 雙氧水氧化劑 30 3 0.0 0.00 液體C 淸水 5 0 5 1.0 2.0 0

第25頁 583355 丨五 :實 ί 丨裝 I水 I 丨應 |操 ί再 、發明說明（21) 例四 例：測試完後，將操作停止並且讓游毁仏 置仔留-天，然後讓清水（液體c )供應管線 ：： 以2 L/mi η流動速率供應到氧化鈽石淤漿（液體μ : π 工線5分鐘，接著游漿混合供給裝置和實例：相同，供 作，結果從下方表三可以獲得確認，如同實例二^ : 重新恢復操作時仍然可以迅速得到穩定的輸出速率=。 _ 評價結果 液體名稱 需求流動速率 (mL/min ) 輸出淀ϋ動速率 (mL/min ) 誤差 液體A 氧化铈石淤漿 50 49.5 Ί.〇〇 液體B 界面活化劑 10 0 1 00.5 δΤ^〇~ 液體C 淸水 50 48.5 ~37〇〇~ 實例五系統係相似於參考範例五除了將圖3之三種液 實例五 ，散體泵動 給到5 置子液之流量供應泵 裝粒C應之被合供給 給石劑對求亦混地供 供矽化相需率體別到 合化氧經以速液分受 混氧水後是動種率會 體細氧然體流二速不 液微雙環液之用動， 種種和循地泵使流率 二一 } 4別而在定速 之，A果個，，特出 述是體之於5認之輸 所即液應關泵確同之 1 ，C對。給得不定 圖種漿相應供獲以穩 成二淤以供地以體成 換成石體率別可液達 置換矽液速個五質以 裝體化地動到表性可 給液氧別流入從同， 供之之個定輸果不5 合用中，特被結，泵 混使其}以率。置給 體而佈B5速測裝供

583355 五、發明說明（22) 上游側液體壓力波動之影響。

實例六 測試實施係相似於實例五 細氧化鈽石粒子散佈其中之氧 當成添加液之界面活化劑（液 個別地液體以相對應之泵4循 以特定流動速率供應。關於個 率被輸入到個別地供給泵5， 結果，從表六顯示兩種液體從 率可以達成穩定，不會受到供 之影響。因此，可以獲得確認 氧化铈石淤漿之液體混合物（ 難以良好狀態供應到拋光機， 給裝置仍可以使個別地液體輸 除了氧化矽石淤漿換成由微 化鈽石淤漿（液體A)和被 體B )取代雙氧水氧化劑。 環然後經相對應之供給泵5 別地液體是以需求之流動速 而栗之流動速率亦被量測。 相對應之供給泵5之輸出速 給泵5上游側液體壓力波動 的是，雖然在使用關於含有 淤漿）因有沉澱凝固傾向很 但此實例中二種液體混合供 出流動速率持續保持穩定。

583355 I五、發明說明（23) 表六 評價結果 液體名稱 需求流動速率 (mL/min ) 輸出流動速率 (mL/min ) 福(% ) 液體A 氧化矽石淤漿 75 74.0 — 1.3 3 液體B 每面活化劑 15 0 15 2.5 1.6 7 丨實例七 | 與實例六之情況相似，二種液體是氧化鈽石淤漿（液 ί體A )和界面活化劑（液體B )，如圖2所示以並聯狀態 I供應到三台化學拋光機，個別地液體以需求之流動速率輸 |入供給泵5 ，而從供給泵5之輸出流動速率將被探討，結 |果從下方表七可以獲得確認，兩種液體可配合需求之流動 I速率而輸出穩定流動速率。

表七 評價結果 拋光機 液體名稱 需求流動速率 (mL/min ) 輸出流動速率 (mL/min ) 誤差（％ ) 1 液體A 氧化鈽石淤漿 67 6 8.0 1.49 液體B 界面活化劑 13 3 1 3 3.5 0.3 8 2 液體A 氧化矽石淤漿 6 7 6 5.5 -2.24 液體B 界面活化劑 13 3 1 3 3.0 0.00 3 液體A 氧化矽石淤漿 67 67.0 0·00 液體B 界面活化劑 13 3 1 3 5.5 1.88 第28頁 583355 〆 I五、發明說明（24) 丨實例八 | I 在實例六測試完後，將操作停止並且讓淤漿混合供給 :裝置停留一天，然後將清水以2 L/m in流動速率引入到氧 丨化鈽石淤漿（液體A )供應管線5分鐘，接著淤漿混合供 :給裝置和實例六相同情形操作，結果從下方表八可以獲得 確認，如同實例六測試，再重新恢復操作時仍然可以迅速 得到穩定的輸出速率。 表八 評價結果 液體名稱 需求流動速率 (mL/min ) 輸出流動速率 (mL/min) 誤差 (% ) 液體A 氧化矽石灘 75 76.0 1.3 3 液體B 界面活化劑 150 1 48.5 -1.00 583355 丨圖式簡單說明 I【圖式之簡單說明】 I圖1 :本發明第一實施例之淤漿混合供給裝置之簡單方塊 ! ; 丨 說明圖。 丨

|圖2 :圖1之淤漿混合供給裝置使用於多數化學機械拋光 I

! I 機情形之簡單方塊說明圖。 丨 圖3 :本發明第二實施例之淤漿混合供給裝置之簡單方塊 丨 說明圖。 旧4:圖3之淤漿混合供給裝置使用於多數化學機械拋光 機情形之簡單方塊說明圖。 |圖5 :本發明所使用之管式膜片泵構造之說明圖。 1圖6 :本發明第二實施例之淤漿混合供給裝置顯示受設阻 泥器有益影響所呈現之量測結果圖。 i圖7:本發明第二實施例之淤漿混合供給裝置顯示受設壓 力調節限制器有益影響所呈現之量測結果圖，亦顯 示傳送流動速率在上游側因壓力上下波動形成之錯 誤。 圖8:本發明第二實施例之淤漿混合供給裝置受使用自動 校正系統影響所呈現之量測結果圖。 1 4、程式邏輯控制器 1 5、化學機械拋光機 K、淤漿混合供給裝置 【圖式標號說明 ! 1 、圓桶 ；2 、圓桶 ,4 、泵

第30頁 Λ 583355 圖式簡單說明 5、供給泵 | 6 、阻泥器 ! 7 、壓力調節限制器 | 8 、檢知器 | 9 、閥門 11 1 、閥門 | 1 2 、混合器 1 3 、控制器 3 1 a 、管狀膜片 3 1 b 、管狀膜片 3 2 、止回閥 3 3 、馬達 3 4、凸輪 3 5、不可壓縮流體 3 6 、伸縮管 3 7、需求流動速率訊號

第31頁

Claims (1)

1. 申請]圍 一二 i置了；到化學機械拋光機之於聚混合供給 需求現合比例之液體，該液體至少包 Ϊ::=研磨料〜溶液，及包括： 及入口，係用於吸入該洛辦 到該液體； 麗，該許多之吸入口分別地對應 一輸出口，係用於供給 供給系，係分別地安裝於X该化學機械拋光機； 為從該個別地吸入口延柚°λ液體供給官線上，該供給管線 液體產生該混合比例，;^出口，用於吸入特定量該 阻泥器和壓力調節限制考輸，已吸入之液體到該輸出口； 線上之該供給泵之輸出&上係分別地配合安裝於該供給管 i浆如申請專利範圍第1項所述之齡裝混合供給裝置，該 係包含有依照雨、、曰 加溶液和清水!"犯口比例之該散佈之細粒研磨料、該添 供給裝置更』f :第1項或第2項所述之淤漿混合 :二開=環，使該個別地 ”該化學機械拋光機消耗c力係以等於 疋速率與壓力，與 政佈之細粒研磨料之特 一控制器，至小 供仏布的-f夕用於校正該散佈之細粒研廢4:1〜 供，-果的輸出逮率，其是根據不斷地量相對應之 N Θ政佈之細粒研 刈3355

   皇I虎 91112847 六、申請專利範圍 步包含： 磨料之循環壓力波動所得之數值 j、=申請專利範圍第3項所述之淤漿混合供給裝 2¾ 一 人. ^ 管線，係、用於供給清水到該散佈之細粒研磨料之供 :s '、、上，使得該散佈之細粒研磨料可被該清水清洗。 該 5、 如申請專利範圍第4項所述之淤漿混合供給裝置 供給泵係為管狀膜片式泵。 更 6、 如申凊專利範圍第5項所述之淤漿混合供給裝置 進一步包含： 一裝置’係用於從該化學機械拋光機傳遞該淤漿中液體混 合比例的資訊到該供給泵，該液體混合比例係依照該化學 機械拋光機之需求。 7、 一種游漿混合供給方法，係用於將該拋光所需求之淤 漿分別地供給到多數台化學機械拋光機，其包含： 將申請專利範圍第1至6項中之任一項所述之淤漿混合供給 裝置分別地連接到個別地化學機械拋光機，使至少含有散 佈之細粒研磨料和添加溶液之液體經由它們相對應於漿混 合供給裝置以並聯方式供給到化學機械拋光機。

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