JP2001269868A

JP2001269868A - 純水回収・再生・供給装置

Info

Publication number: JP2001269868A
Application number: JP2000088246A
Authority: JP
Inventors: Mutsumi Tanigawa; 睦谷川; Mitsunori Komatsu; 三教小松; Kiyotaka Kawashima; 清隆川島; Hiroshi Shimomoto; 博下元; Katsuya Okumura; 勝弥奥村
Original assignee: Ebara Corp; Toshiba Corp
Current assignee: Ebara Corp; Toshiba Corp
Priority date: 2000-03-28
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2001-10-02
Also published as: US6508695B2; US20010034190A1

Abstract

(57)【要約】【課題】純水を使用する装置から回収した純水の再生
処理工程が簡単で、且つ再生純水供給ライン毎に独立し
て圧力をコントロールして再生純水を使用する装置に供
給できる純水回収・再生・供給装置を提供すること。【解決手段】純水を使用する装置から排出される純水
を回収・再生し、再生した純水を純水を使用する純水使
用装置に供給する純水回収・再生・供給装置であって、
純水回収再生装置３４を具備し、同一工程Ｐｒ１の純水
使用装置（研磨装置１０、２０）から排出される純水を
回収し、該回収した純水を純水回収再生装置３４で不純
物を除去して再生し、再生した純水を再生純水供給ライ
ン３２、３３を通して同一工程Ｐｒ１の純水使用装置
（研磨装置１０、２０）に供給するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウエハ等の基
板を研磨する研磨装置等、純水を使用する純水使用装置
から排出される純水を回収再生し、再生した純水を純水
使用装置に供給する純水回収・再生・供給装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイス製造工場では大量の純水
を使用している。純水の製造には費用がかかり、使用済
みの純水を排水として捨てたのではコストが嵩むので、
コスト削減のため、従来から純水を使用する装置から排
出された純水を回収し、再生し、再利用するための純水
回収・再生設備がある。この従来の純水回収・再生設備
は、全工場の全製造工程で使用される装置から排出され
る純水を集約して一括処理し、再生しているため下記の
ような問題があった。

【０００３】・異なる製造工程からの排水と混合する結
果、排水に含まれている不純物が影響して副生成物が発
生することがある。・酸やアルカリ等の種々の排液が混入するため、回収し
た純水の処理、再生に多くの工程を必要とする。・回収と再生を別装置で行うなど、処理設備の規模が大
きくなる。

【０００４】また、従来の回収・再生設備では、再生し
た再生純水は共通の供給ラインを通して各装置に供給し
ている。そのため、回収・再生設備から各装置毎に圧力
をコントロールして再生純水を供給できないという問題
があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、純水を使用する純水使用装置から
回収した純水の再生処理工程が簡単で、且つ再生純水供
給ライン毎に独立して圧力をコントロールして再生純水
を純水使用装置に供給できる純水回収・再生・供給装置
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、純水を使用する純水使用装置
から排出される純水を回収・再生し、再生した純水を純
水使用装置に供給する純水回収・再生・供給装置であっ
て、純水再生装置を具備し、同一の工程で使用する純水
使用装置から排出される純水を回収し、該回収した純水
を前記純水再生装置で不純物を除去して再生し、該再生
した純水を再生純水供給ラインを通して同一の工程で使
用する純水使用装置に供給するように構成したことを特
徴とする。

【０００７】上記のように純水の回収元と再生純水の供
給先を同一製造工程の純水使用装置に限定することで、
回収する純水に予期しない廃液や薬液の混入を防ぐこと
ができ、再生装置の処理工程の簡素化、小型化が図れ
る。同じ製造工程の純水を使用する純水使用装置に限定
することから、再生純水の純度をそれほど上げる必要が
ない。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の純水回収・再生・供給装置において、再生純水供給ラ
インを複数設けると共に、各再生純水供給ライン毎に独
立した水圧で再生純水を供給できる供給圧力制御機構を
設けたことを特徴とする。

【０００９】上記のように供給圧力制御機構を設けたこ
とにより、供給先の純水使用装置の使用条件に応じた圧
力で再生純水の供給が可能となる。また、通常の工程よ
り高い純水圧力を要求する工程への利用も可能となる。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の純水回収・再生・供給装置において、供給圧力制御機
構は、純水使用装置からの信号により再生純水の供給圧
力を必要に応じて可変できることを特徴とする。

【００１１】上記のように供給圧力制御機構は、純水使
用装置からの信号により再生純水の供給圧力を必要に応
じた圧力に可変できるので、必要とされる条件に応じた
圧力で再生純水を供給でき、各純水使用装置は最適な運
転状態で純水を使用することができる。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の純水回収・再生・供給装置において、純水使用装置か
ら排出される純水を回収する回収ラインと排水する排水
ラインに切り替えて流す切替バルブを具備し、該純水使
用装置から排出される純水の状態により、該純水を前記
回収ラインと排水ラインに振り分けるように構成したこ
とを特徴とする。

【００１３】純水使用装置から排出される純水の状態に
より、回収ラインと排水ラインに振り分けることによ
り、回収に適さない不純物等の混入した純水が回収ライ
ンに流入することを防止でき、装置の運転効率を向上さ
せることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。なお、本実施形態例では、純水
を使用する純水使用装置として研磨装置を例に説明する
が、本発明で対象とする純水使用装置は研磨装置に限定
されるものではなく、純水を使用する装置であればよ
い。

【００１５】図１は本発明に係る純水回収・再生・供給
装置の構成例を示す図である。本純水回収・再生・供給
装置は半導体ウエハ等の基板に形成されたＣｕ、Ｗ、Ｓ
ｉＯ ₂等の膜を研磨する半導体製造工程に関するもので
あり同一の膜種を研磨する工程の研磨装置から排出され
る純水を回収し、再生して、純水を回収した装置と同一
の膜種を研磨する研磨装置に供給するものである。図１
において、１０、２０はそれぞれ半導体ウエハ等の基板
を研磨する研磨装置（ＣＭＰ装置）である。研磨装置１
０は２つの基板研磨機構１１、１４と、２つの基板洗浄
機構１２、１５、２つの基板洗浄乾燥機構１３、１６を
具備し、研磨装置２０は２つの基板研磨機構２１、２４
と、２つの基板洗浄機構２２、２５、２つの基板洗浄乾
燥機構２３、２６を具備する。

【００１６】研磨装置１０の基板研磨機構１１、基板洗
浄機構１２及び基板洗浄乾燥機構１３と、研磨装置２０
の基板研磨機構２１、基板洗浄機構２２及び基板洗浄乾
燥機構２３とは同一の同じ膜種を処理する製造工程Ｐｒ
１に属し、該同一の製造工程Ｐｒ１に属する基板研磨機
構１１、２１、基板洗浄機構１２、２２及び基板洗浄乾
燥機構１３、２３から排出される純水は回収ライン３０
を通して、純水回収再生装置３４に回収される。研磨装
置１０、２０から排出される純水を回収ライン３０と排
水ライン３１に振り分ける切替バルブＶａが設けられて
いる。

【００１７】研磨する膜種によって再生に適さない固形
物や酸・アルカリを含む研磨薬液等の異物の混入した純
水が排出される場合は、その排出された純水を切替バル
ブＶａで排水ライン３１に導き系外へ排出する。再生に
適さない回収水が回収された場合は回収装置内で酸とア
ルカリで中和反応が起き塩が生成されたり、固形物によ
って装置のメンテナンス頻度が増したりする。また、添
加剤等の薬液の混入によっては研磨レートに影響をおよ
ぼすものもある。

【００１８】再生に適した純水は、切替バルブＶａから
純水回収再生装置３４に導かれる。再生に適した純水は
回収ライン３０中に設けられたセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３
で検知される。センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３は光学式の濁度
計、ｐＨ計、粒子カウンタ等を用いている。該純水回収
再生装置３４では回収した純水から不純物を除去する等
の再生処理を行い、再生した純水を独立した再生純水供
給ライン３２、再生純水供給ライン３３を介して研磨装
置１０の基板研磨機構１１、研磨装置２０の基板研磨機
構２１にそれぞれ供給している。

【００１９】再生純水供給ライン３２、再生純水供給ラ
イン３３には、それぞれ独立した圧力で再生純水を供給
できる供給圧力制御機構（後に詳述）が設けられてい
て、研磨装置１０、２０から通信ラインＬ１、Ｌ２を通
して伝送される信号に応じて基板研磨機構１１、基板研
磨機構２１にそれぞれ任意の圧力で再生純水を供給でき
るようになっている。

【００２０】また、図示は省略するが、他の同一の研磨
工程Ｐｒ２に属する研磨装置１０の基板研磨機構１４、
基板洗浄機構１５及び基板洗浄乾燥機構１６と、研磨装
置２０の基板研磨機構２４、基板洗浄機構２５及び基板
洗浄乾燥機構２６から排出される純水も同じように純水
回収再生装置に回収され、再生処理され、それぞれ独立
した再生純水供給ラインを通して基板研磨機構１４及び
基板研磨機構２４に供給されるようになっている。ま
た、本システムでは基板研磨機構１１、２１、１４、２
４から排出されるスラリーを含む排液から純水を回収す
るようにもなっている。

【００２１】図２は基板研磨機構での再生純水の使用形
態例を示す図で、図２（ａ）は再生純水を霧状にして噴
射する場合を、図２（ｂ）は再生純水で研磨クロス面３
６の目立てや再生のために行うドレッシングをする場合
をそれぞれ示す。再生純水を霧状にして噴霧する場合は
図２（ａ）に示すように、ノズル３５に再生純水を再生
純水供給ライン３２を通して比較的低圧（例えば０．３
ＭＰａ）で供給すると共に、高圧の窒素（Ｎ₂）ガスを
例えば０．３〜０．７ＭＰａで高圧ガス供給ライン３７
を通して供給し、再生純水と窒素ガスの混合流体を霧状
にして研磨テーブルの研磨クロス面３６に噴射して研磨
クロス面を洗浄する。

【００２２】また、再生純水でドレッシングする場合は
図２（ｂ）に示すように、ノズル３５に再生純水を再生
純水供給ライン３２を通して高圧（例えば１ＭＰａ）で
供給し、再生純水を高速ジェットで研磨クロス面３６に
噴射する。このように基板研磨機構１１の使用状態に応
じて所定の圧力で再生純水を供給することができる。

【００２３】図３は基板研磨機構部でのその他の再生純
水の使用形態例を示す図である。図３（ａ）は研磨テー
ブル１００まわりのカバー１０１に再生純水を流す場合
を示している。研磨テーブル１００まわりのカバー１０
１の表面には研磨時に使用するスラリーが付着すること
が多いが、該カバー１０１の表面にノズル１０２を介し
て再生純水をかけることにより、スラリーが付着・固着
するのを防止できる。カバー１０１にかけられた再生純
水は飛散したスラリーと共に、研磨テーブル１００の回
りにある排水ピット１０３に流れる。勿論排水ピット１
０３にも再生純水をかけてスラリーの付着を防止してい
る。

【００２４】図３（ｂ）は基板を保持し研磨するトップ
リングヘッド１０４の洗浄を示す図である。トップリン
グヘッド１０４が、被研磨基板を保持する面に上向きに
ノズル１０５を介して再生純水を吹きかけている。ま
た、図３（ｃ）は図示しないが、下面に、研磨クロス面
３６に接触してドレッシングを行うためのブラシやダイ
ヤモンド粒子が電着されたプレートを備えるドレッサー
１０６を洗浄する洗浄桶１０７を示す図であるが、洗浄
桶１０７に再生純水を供給し、ドレッサー１０６の乾燥
を防いでいる。

【００２５】図４は純水回収再生装置３４の構成例を示
す図である。純水回収再生装置３４は１次タンク４０を
有し、該１次タンク４０には回収ライン３０を介して研
磨装置１０及び２０から排出された純水が自然流下によ
り回収されるようになっている。１次タンク４０にはｐ
Ｈ値を検出するｐＨセンサ４１、水位センサ４２（低水
位検出用）、水位センサ４３（高水位検出用）、水位セ
ンサ４４（超高水位検出用）及び排水ライン４５が設け
られている。

【００２６】５０は循環用ポンプ、５１はフィルタ、５
２は紫外線照射機、５３は不純物センサ、５４は背圧弁
であり、これら循環用ポンプ５０、フィルタ５１、紫外
線照射機５２、不純物センサ５３及び背圧弁５４は循環
ライン５５で接続され、１次タンク４０の回収純水Ｗ２
が循環する循環濾過系を構成する。フィルタ５１の上流
側と下流側の循環ライン５５には圧力計５６、５７が接
続され、フィルタ５１の流入側と流出側の圧力差を検出
することができるようになっている。

【００２７】上記フィルタ５１で不純物が除去された純
水は再生純水ライン５８を通って再生純水タンク５９に
送られるようになっている。再生純水ライン５８には圧
力計６０及び逆洗ライン６２が接続され、流量計６１が
挿入接続されている。６３は純水源６４から純水を供給
する純水供給ラインであり、該純水供給ライン６３には
前記逆洗ライン６２、再生純水タンク５９に純水を追加
するための純水追加ライン６５が接続されている。ま
た、純水供給ライン６３には元圧計６６が接続され、更
にレギュレータ６７及び逆止弁６８が挿入接続されてい
る。また、純水追加ライン６５には流量計６９が挿入接
続されている。更に純水供給ライン６３には、死水防止
のためのライン６３ａが設けられており、排水ライン４
６に接続されている。

【００２８】再生純水タンク５９には、オーバフローし
た再生純水を１次タンク４０に戻すオーバフローライン
７０が接続されている。また、再生純水タンク５９に
は、水位センサ７１（超低水位検出用）、水位センサ７
２（低水位検出用）、水位センサ７３（中間水位検出
用）、水位センサ７４（超高水位検出用）及びｐＨセン
サ７６が設けられている。また、再生純水タンク５９の
上部には再生純水Ｗ３の液面変化時の呼吸用のフィルタ
７５が設けられている。なお、オーバフローライン７０
は１次タンク４０内の雰囲気（排気雰囲気）が戻らない
ように液溜めＵ字形状７０ａとなっている。

【００２９】不純物を除去するフィルタ５１は、限外濾
過膜やセラミックフィルタであり、通常フィルタとは異
なり、交換不要、目詰まりしにくい等の利点を有し、定
期的（又は圧力計５６、５７でフィルタ５１の流入側と
流出側の圧力差を監視し圧力差が所定値を越えた場合）
に逆洗ライン６２から所定圧の純水Ｗ１を送り逆洗を行
う。循環ライン５５を循環する回収純水Ｗ２には紫外線
照射機５２から紫外線を照射し、回収純水Ｗ２にバクテ
リアが発生するのを抑える。

【００３０】また、この循環する回収純水Ｗ２中の不純
物濃度を不純物センサ５３で監視し、該不純物濃度が所
定値を越えた場合、弁Ｖ１を開き弁Ｖ２を閉じて排水ラ
イン４６を通して排水する。なお、不純物センサ５３は
純水の比抵抗を測定する比抵抗計や純水中のパーティク
ルをカウントするパーティクルカウンタで構成する。

【００３１】再生純水タンク５９から研磨装置１０の基
板研磨機構１１に再生純水Ｗ３を供給する再生純水供給
ライン３２には、供給ポンプ７７、供給フィルタ７８、
不純物センサ７９及び絞り付き開閉弁８０が挿入接続さ
れ、更に圧力センサ８１及びリリーフ弁８２が接続され
ている。また、研磨装置２０の基板研磨機構２１に再生
純水を供給する再生純水供給ライン３３には、供給ポン
プ８３、供給フィルタ８４、不純物センサ８５及び絞り
付き開閉弁８６が挿入接続され、更に圧力センサ８７及
びリリーフ弁８８が接続されている。

【００３２】供給ポンプ７７、８３はインバータによる
回転数制御することで再生純水の供給条件（圧力や流
量）をコントロールできるポンプであり、再生純水供給
ライン３２、３３の水圧を圧力センサ８１、８７で監視
しながらそれぞれ基板研磨機構１１、２１の使用条件に
合った水圧で再生純水Ｗ３を供給する。なお、絞り付き
開閉弁８０、８６は供給される再生純水の圧力、流量を
調整するためのものである。再生純水供給ライン３２、
３３から再生純水を供給する場合は、バルブＶ４、Ｖ５
を開き（バルブＶ３は閉）、供給ポンプ７７、８３を起
動して行う。

【００３３】再生純水タンク５９内の再生純水Ｗ３の水
位は、水位センサ７１、７２、７３、７４により監視さ
れ、図示しない制御手段により供給ポンプ７７、８３の
運転や純水追加ライン６５を通して純水追加が行われ
る。

【００３４】上記純水回収再生装置３４を構成する各機
器は筐体９０内に収容され、該筐体９０の底部に設けら
れた液溜り９１に溜まった水はドレン配管９２を通して
排水される。また、液溜り９１には漏水センサ９３を設
けている。また、図４において、８９は１次タンク内の
回収純水Ｗ２を排水するためのバルブである。

【００３５】次に研磨装置と純水回収・再生・供給装置
の通信について図５を用いて説明する。上述したよう
に、再生純水は純水回収再生装置３４から研磨装置１
０、２０で必要とする水圧に昇圧して供給される。必要
とされる水圧は研磨装置１０、２０の状態によって異な
ってくる。基板の研磨時は、研磨面に砥液が供給されて
いるため、再生純水の使用は研磨面まわりに限られてい
る。即ち、ドレッサーの乾燥防止水や砥液飛散を防ぐカ
バーの乾燥防止等への供給であり、再生純水の流量は少
なく、水圧は低い状態となる。

【００３６】この時は純水回収再生装置３４は、再生純
水の供給能力を落すことになる（０．０３〜０．３ＭＰ
ａ）。また、被研磨基板の研磨が終了し研磨面のドレッ
シングを行っている時には、研磨面の洗浄が必要となる
ため、高圧・大流量の再生純水が必要となる。純水回収
再生装置３４は供給ポンプ（昇圧ポンプ）７７、７８の
回転数を上げて高圧・大流量の再生純水を供給する。こ
のように研磨装置１０、２０の状態によって、純水回収
再生装置３４の運転状態を変えることになるため、研磨
装置１０、２０との通信が必要となる。

【００３７】通信の状態はタイミングを合わせるのに必
要な接点の短絡だけでよいが、お互いの運転状態が監視
できるようなコンピュータを用いた通信を行っている。
これにより、再生純水の昇圧のタイミングを図るだけで
なく、研磨装置１０、２０で昇圧条件や供給圧力を設定
することも可能となる。純水回収再生装置３４と研磨装
置１０、２０はそれぞれ通信ライン（通信ケーブル）Ｌ
１、Ｌ２を介して接続されており、それぞれの研磨装置
１０、２０の条件によって純水回収再生装置３４の供給
ポンプ７７、８３の吐出圧力がそれぞれコントロールさ
れている。

【００３８】

【発明の効果】以上、説明したように各請求項に記載の
発明によれば下記のような優れた効果が期待できる。

【００３９】請求項１に記載の発明によれば、純水の回
収元と再生純水の供給先を同一の工程で使用する純水使
用装置に限定することで、回収する純水に予期しない廃
液や薬液の混入を防ぐことができ、純水再生装置の再生
処理工程の簡素化、小型化が図れる。また、同じ工程の
純水使用装置に限定することから、再生純水の純度をそ
れほど上げる必要がない。

【００４０】請求項２に記載の発明によれば、供給圧力
制御機構を設けたことにより、供給先の装置の使用条件
に応じた圧力で再生純水の供給が可能となる。また、通
常より高い工程の純水圧力を要求する工程への利用も可
能となる。

【００４１】請求項３に記載の発明によれば、供給圧力
制御機構は、純水使用装置からの信号により再生純水の
供給圧力を必要に応じた圧力に可変できるので、使用条
件に応じた圧力で再生純水を供給でき、各純水使用装置
は最適な運転状態で純水を使用することができる。

【００４２】請求項４に記載の発明によれば、純水使用
装置から排出される純水の状態により、回収ラインと排
水ラインに振り分けることにより、回収に適さない不純
物等の混入した純水が回収ラインに流入することを防止
でき、装置の運転効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る純水回収・再生・供給装置の構成
例を示す図である。

【図２】本発明に係る純水回収・再生・供給装置の再生
純水の使用形態例を示す図で、図２（ａ）は再生純水を
霧状にして噴射する場合を、図２（ｂ）は再生純水でド
レッシングする場合を示す図である。

【図３】本発明に係る純水回収・再生・供給装置の再生
純水の使用形態例を示す図で、図３（ａ）は研磨テーブ
ル回りのカバーに再生純水を流す場合を、図３（ｂ）は
再生純水でトップリングを洗浄する場合を、図３（ｃ）
は再生純水でドレッサーを洗浄する場合を示す図であ
る。

【図４】本発明に係る純水回収・再生・供給装置の純水
回収再生装置の構成例を示す図である。

【図５】本発明に係る純水回収・再生・供給装置の研磨
装置と純水回収再生装置の通信状態を説明するための図
である。

【符号の説明】

１０研磨装置１１基板研磨機構１２基板洗浄機構１３基板洗浄乾燥機構１４基板研磨機構１５基板洗浄機構１６基板洗浄乾燥機構２０研磨装置２１基板研磨機構２２基板洗浄機構２３基板洗浄乾燥機構２４基板研磨機構２５基板洗浄機構２６基板洗浄乾燥機構３０回収ライン３２再生純水供給ライン３３再生純水供給ライン３４純水回収再生装置３５ノズル３６研磨クロス面３７高圧ガス供給ラインＬ１通信ラインＬ２通信ライン

フロントページの続き (72)発明者小松三教東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者川島清隆東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者下元博東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者奥村勝弥神奈川県川崎市幸区小向東芝町一番地株式会社東芝研究開発センター内Ｆターム(参考） 3C047 GG07 GG13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】純水を使用する純水使用装置から排出さ
れる純水を回収・再生し、再生した純水を純水使用装置
に供給する純水回収・再生・供給装置であって、純水再生装置を具備し、同一の工程で使用する純水使用
装置から排出される純水を回収し、該回収した純水を前
記純水再生装置で不純物を除去して再生し、該再生した
純水を再生純水供給ラインを通して前記同一の工程で使
用する純水使用装置に供給するように構成したことを特
徴とする純水回収・再生・供給装置。
【請求項２】請求項１に記載の純水回収・再生・供給
装置において、前記再生純水供給ラインを複数設けると共に、各再生純
水供給ライン毎に独立した水圧で再生純水を供給できる
供給圧力制御機構を設けたことを特徴とする純水回収・
再生・供給装置。
【請求項３】請求項２に記載の純水回収・再生・供給
装置において、前記供給圧力制御機構は、前記純水使用装置からの信号
により前記再生純水の供給圧力を必要に応じて可変でき
ることを特徴とする純水回収・再生・供給装置。
【請求項４】請求項１に記載の純水回収・再生・供給
装置において、前記純水使用装置から排出される純水を回収する回収ラ
インと排水する排水ラインに切り替えて流す切替バルブ
を具備し、該純水使用装置から排出される純水の状態に
より、該純水を前記回収ラインと排水ラインに振り分け
るように構成したことを特徴とする純水回収・再生・供
給装置。