JP2010263135A - 半導体ウェハの研磨装置、継手、および撹拌コマ - Google Patents
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Abstract
【課題】異なる物性を持った液体を配管内で混合可能な半導体ウェハの研磨装置、継手、および撹拌コマを提供すること。
【解決手段】半導体ウェハの研磨装置において、流体混合部42に、流量の大きな流体の流れ方向となす角αが鋭角で、かつ端部が主流配管接続部511の内部に突出し、流体の流れ方向に沿って折曲して設けられた支流配管接続部521を備えた継手51と、継手51より下流の配管内に撹拌コマ61を備えた。
【選択図】図2
【解決手段】半導体ウェハの研磨装置において、流体混合部42に、流量の大きな流体の流れ方向となす角αが鋭角で、かつ端部が主流配管接続部511の内部に突出し、流体の流れ方向に沿って折曲して設けられた支流配管接続部521を備えた継手51と、継手51より下流の配管内に撹拌コマ61を備えた。
【選択図】図2
Description
本発明は、半導体ウェハの研磨装置、継手、および撹拌コマに関する。
半導体ウェハ等の研磨においては、純水に砥粒、および洗浄剤等、各種成分を混合して研磨液とし、半導体ウェハに供給する必要がある。この研磨液は通常、研磨装置内において、各成分が例えば別々に設置されたタンクからチューブにより供給され、ユースポイントの手前で合流することにより混合される。各成分の合流点には、図12に示すチーズ継手と呼ばれるT字型の継手55が使用される。この継手55は、互いに対向する連結部551、552と、これら連結部551、552と直交する方向に設けられる連結部553とを備え、連結部551、552には、純水等を供給する主流配管421が接続され、連結部553には、砥粒、添加剤等を供給するための支流配管422が接続される。
流体用の継手としては前述のT字型の継手が一般的であるが、流体の性質や混合時の条件等により、独自の継手が採用されている場合もある。例えば、特許文献1には自動車エンジン用の粘性流体継手が記載されている。
流体用の継手としては前述のT字型の継手が一般的であるが、流体の性質や混合時の条件等により、独自の継手が採用されている場合もある。例えば、特許文献1には自動車エンジン用の粘性流体継手が記載されている。
しかしながら、砥粒は、純水とは粘性が大きく異なる上、配合割合により、流速や流量が異なる。そのため、従来のチーズ継手を使用した合流のみでは、砥粒と純水の混合が十分ではなく、粘性の高い砥粒がゲル化するなどの問題が生じていた。また、特許文献1の粘性流体継手は自動車エンジンと連動する複雑な構造のものであり、研磨装置における研磨液の混合には適してない。
そこで本発明の目的は、異なる物性を持った液体を配管内で混合可能な半導体ウェハの研磨装置、継手、および撹拌コマを提供することにある。
本発明に係る半導体ウェハの研磨装置は、異なる物性、流量を持つ少なくとも2種以上の流体を配管中で混合する流体混合部を備え、この混合液により半導体ウェハを研磨する半導体ウェハの研磨装置であって、前記流体混合部は、流量の大きな流体を供給する主流配管が接続される主流配管接続部と、この主流配管接続部に設置され、流量の小さな流体を供給する支流配管が接続される支流配管接続部と、前記主流配管接続部より下流の配管内部に、流れ方向を軸とするらせん状の流路が形成された撹拌部とを備え、前記支流配管接続部は、前記主流配管接続部内を流れる流体の流れ方向となす角が鋭角となるように設置されていることを特徴とする。
この発明によれば、支流配管接続部が主流配管接続部内を流れる流体の流れ方向に対して鋭角に設置されているので、支流配管接続部を流れる流体が流量の大きな流体にスムーズに合流する。
また、この発明によれば、流体混合部の下流の配管内部に、流れ方向を軸とするらせん状の流路が形成された撹拌部を備えるので、混合部で合流し混合された流体がさらに均一に混合される。
ここで撹拌部としては、らせん状の流路を形成するものであればよく、例えば、主流配管の内径に略等しく、中空の筒型栓状体として形成し、一対の孔を栓の上面と底面に最も距離が遠くなるよう対角に配置した部材を設け、栓状体内部にらせん状の流路を形成してもよい。
また、この発明によれば、流体混合部の下流の配管内部に、流れ方向を軸とするらせん状の流路が形成された撹拌部を備えるので、混合部で合流し混合された流体がさらに均一に混合される。
ここで撹拌部としては、らせん状の流路を形成するものであればよく、例えば、主流配管の内径に略等しく、中空の筒型栓状体として形成し、一対の孔を栓の上面と底面に最も距離が遠くなるよう対角に配置した部材を設け、栓状体内部にらせん状の流路を形成してもよい。
本発明に係る研磨装置は、異なる物性、流量を持つ少なくとも2種以上の流体を配管中で混合する流体混合部を備え、この混合液により半導体ウェハを研磨する半導体ウェハの研磨装置であって、前記流体混合部は、流量の大きな流体を供給する主流配管が接続される主流配管接続部と、この主流配管接続部に設置され、流量の小さな流体を供給する支流配管が接続される支流配管接続部と、前記主流配管接続部より下流の配管内部に、流れ方向を軸とするらせん状の流路が形成された撹拌部とを備え、前記支流配管接続部は、その先端が前記主流配管接続部の内部に突出し、前記支流配管接続部の先端には、流量の小さな流体の吐出口を、流量の大きな流体の流れの下流方向に向ける逆流規制部が形成されていることを特徴とする。
ここで、逆流規制部としては、例えば、支流配管接続部の先端を斜めに切断してもよく、支流配管接続部の先端を下流側に曲折した構造も採用することができる。
この発明によれば、支流配管接続部を設けることにより、支流配管接続部を流れる流体の流路が、主流配管接続部を流れる流体に合流する際、同じ方向になり、主流配管接続部を流れる流体や気泡が支流配管接続部内に逆流することもなく、逆流防止弁などを別途設ける必要がない。
この発明によれば、支流配管接続部を設けることにより、支流配管接続部を流れる流体の流路が、主流配管接続部を流れる流体に合流する際、同じ方向になり、主流配管接続部を流れる流体や気泡が支流配管接続部内に逆流することもなく、逆流防止弁などを別途設ける必要がない。
本発明では、前記支流配管接続部は、前記主流配管接続部内を流れる流体の流れ方向となす角が鋭角となるように設置され、かつ前記支流配管接続部の先端には、流量の小さな流体の吐出口を、流量の大きな流体の流れの下流方向に向ける逆流規制部が形成されていることがより好ましい。
また、本発明では、前記撹拌部は、前記流量の大きな流体および前記流量の小さな流体を混合する撹拌コマを設けることにより形成されていることが好ましい。
また、本発明では、前記撹拌部は、前記流量の大きな流体および前記流量の小さな流体を混合する撹拌コマを設けることにより形成されていることが好ましい。
さらに、本発明では、前記支流配管接続部を流れる流量の小さな流体の流速は、前記主流配管接続部を流れる流量の大きな流体の流速よりも遅いことが好ましい。
この場合、ベルヌーイの定理により、主流配管接続部内の圧力が下がり、支流配管接続部に対してはアスピレーターと同様の働きが生じる。つまり、支流配管接続部を流れる流体は主流配管接続部に引っ張られ、双方の流体の合流がよりスムーズに行われる上、下流方向から空気が混入し、気泡ができるのを防ぐことができる。支流配管接続部は使用する流体の粘度、比重、温度にも応じて設置されることが好ましい。流速または流量の大きい流体は主流配管接続部を用い、流速または流量の小さい流体は支流配管接続部を用いるようにする。このようにすることで、前述のアスピレーター様の効果をより効果的に奏することが可能になる。
また、本発明では、前記支流配管接続部を複数設けることができる。
この場合、ベルヌーイの定理により、主流配管接続部内の圧力が下がり、支流配管接続部に対してはアスピレーターと同様の働きが生じる。つまり、支流配管接続部を流れる流体は主流配管接続部に引っ張られ、双方の流体の合流がよりスムーズに行われる上、下流方向から空気が混入し、気泡ができるのを防ぐことができる。支流配管接続部は使用する流体の粘度、比重、温度にも応じて設置されることが好ましい。流速または流量の大きい流体は主流配管接続部を用い、流速または流量の小さい流体は支流配管接続部を用いるようにする。このようにすることで、前述のアスピレーター様の効果をより効果的に奏することが可能になる。
また、本発明では、前記支流配管接続部を複数設けることができる。
本発明に係る継手は、流量の大きな流体を供給する主流配管が接続される主流配管接続部と、この主流配管接続部に設置され、流量の小さな流体を供給する支流配管が接続される支流配管接続部とを備えた継手であって、前記支流配管接続部は、前記主流配管接続部内を流れる流体の流れ方向となす角が鋭角となるように接続されており、かつ、その先端は前記主流配管接続部の内部に突出し、前記支流配管接続部の先端には、流量の小さな流体の吐出口を、流量の大きな流体の流れの下流方向に向ける逆流規制部が形成されていることを特徴とする。
本発明は前記半導体ウェハの研磨装置のサブコンビネーション発明としての撹拌コマとしても成立する。具体的には、本発明に係る撹拌コマは、配管内部を塞ぐ一対の底面及び上面を有する円筒状または円錐台状に形成され、円筒または円錐台の胴部外周面にらせん状の溝部が形成されていることを特徴とする。
以上のように、本発明によれば、半導体ウェハの研磨装置において、純水や砥粒など、複数の物性や、流量、流速の異なる流体を配管内で混合し、従来よりも均一な混合液をユースポイントに供給することができる。
以下、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔1〕研磨装置の構成
本発明に係る半導体ウェハWの研磨装置1は研磨液を用いて直径寸法が200mmの半導体ウェハWの表面を複数段階的に研磨する枚葉式の装置である。具体的には、研磨装置1は、半導体ウェハWを1次研磨、2次研磨、仕上げ研磨する装置である。なお、直径寸法が200mm以外の半導体ウェハWを対象とした研磨装置としてもよい。
この研磨装置1は、1次研磨よりも細かい粗さで研磨する2次研磨および仕上げ研磨において砥粒や純水などの流体を混合する流体混合部を備え、ユースポイントの直前で研磨液を混合する。
本発明に係る半導体ウェハWの研磨装置1は研磨液を用いて直径寸法が200mmの半導体ウェハWの表面を複数段階的に研磨する枚葉式の装置である。具体的には、研磨装置1は、半導体ウェハWを1次研磨、2次研磨、仕上げ研磨する装置である。なお、直径寸法が200mm以外の半導体ウェハWを対象とした研磨装置としてもよい。
この研磨装置1は、1次研磨よりも細かい粗さで研磨する2次研磨および仕上げ研磨において砥粒や純水などの流体を混合する流体混合部を備え、ユースポイントの直前で研磨液を混合する。
図1に本発明の一実施形態に係る研磨装置1の要部として、2次研磨部の模式図を示す。2次研磨部は研磨定盤2、研磨ヘッド3、研磨液供給部4を備えて構成される。
研磨定盤2は、図示しないモータによって回転駆動する定盤本体22と、この定盤本体22上にスポンジ等の弾性材料を介して貼設される研磨布23を備えて構成され、研磨布23上に半導体ウェハWの研磨面が当接する。
研磨定盤2は、図示しないモータによって回転駆動する定盤本体22と、この定盤本体22上にスポンジ等の弾性材料を介して貼設される研磨布23を備えて構成され、研磨布23上に半導体ウェハWの研磨面が当接する。
研磨ヘッド3は、半導体ウェハWと略同じ半径の円板上の押圧部31と、この押圧部31の円形中心に設けられる駆動軸32とを備えて構成される。押圧部31による所定の荷重により、半導体ウェハWは研磨定盤2上に押圧される。さらに、駆動軸32が不図示の動力源によって回転することにより、押圧部31が回転し、それとともに、押圧された半導体ウェハWも回転するようになっている。
研磨液供給部4は、研磨定盤2上に砥粒を含む研磨液を供給する部分であり、砥粒原液を所定の流量で供給するタンク41や図示を省略したが、純水を供給するタンク、およびそれらの制御部を備え、流体混合部42において研磨液を混合し、ノズル43から研磨定盤2の研磨布23上に研磨液を供給する。
研磨が終了すると図示しない搬送部により半導体ウェハWは、仕上げ研磨部へ搬送され、仕上げ研磨される。2次研磨部と仕上げ研磨部は同様の構造であるので説明は省略する。
研磨が終了すると図示しない搬送部により半導体ウェハWは、仕上げ研磨部へ搬送され、仕上げ研磨される。2次研磨部と仕上げ研磨部は同様の構造であるので説明は省略する。
〔2〕継手の構造
図2は、本発明の一実施形態に係る流体混合部42の一部を切り欠いた図である。
流体混合部42は、継手51と撹拌コマ61を備えてなる。
継手51は、流量の大きな流体を供給する主流配管421が接続される主流配管接続部511と、この主流配管接続部511に接続され、流量の小さな流体を供給する支流配管422が接続される支流配管接続部521とを備える。継手51と主流配管421および支流配管422はそれぞれ内側に図示しないねじ構造を有する連結部512、513、523により連結されている。これらの連結部512、513、523の構造については、流体が漏れたり、空気が管内に入ってくる構造でなければ、特に限定せず、一般的な流体用の継手の連結部と同様の構造が使用できる。
図2は、本発明の一実施形態に係る流体混合部42の一部を切り欠いた図である。
流体混合部42は、継手51と撹拌コマ61を備えてなる。
継手51は、流量の大きな流体を供給する主流配管421が接続される主流配管接続部511と、この主流配管接続部511に接続され、流量の小さな流体を供給する支流配管422が接続される支流配管接続部521とを備える。継手51と主流配管421および支流配管422はそれぞれ内側に図示しないねじ構造を有する連結部512、513、523により連結されている。これらの連結部512、513、523の構造については、流体が漏れたり、空気が管内に入ってくる構造でなければ、特に限定せず、一般的な流体用の継手の連結部と同様の構造が使用できる。
支流配管接続部521は主流配管接続部511を流れる流量の大きな流体の流れ方向に対し、角度αが45度になるよう設けられている。さらに、支流配管接続部521の下流側の先端は、主流配管接続部511内に突出して設けられており、突出した先端は主流配管接続部内を流れる流量の大きな流体の流れ方向に曲折されている。これにより、支流配管接続部521には壁面522が形成され、流体の逆流を防止できる。
支流配管接続部521の角度αは鋭角であれば特に制限はなく、溶接等により主流配管接続部511に設置される。
また壁面522は支流配管接続部521の先端を折曲して形成してもよいし、壁面522を有する先端を別に製造し、支流配管接続部521に溶接してもよい。
主流配管接続部511の管径には特に制限はないが、流れる流体の流量により選択されるのが好ましい。例えば、1000cc/分の純水を流す場合には、内径が10mmであることが好ましい。流量に対して内径が大きすぎると気泡が入り易く、好ましくない。
一方、支流配管接続部521の管径は主流配管接続部511の管径よりも細く、かつ支流配管接続部521を流れる流体の流速が主流配管接続部511を流れる流体の流速よりも遅いことが好ましい。このことにより、支流配管接続部521内にアスピレーターの効果が生じ、合流がスムーズになると共に、逆流を防止できる。尚、支流配管接続部521においても、流量に対し内径が大きすぎると、前述のように気泡が入るので好ましくない。
また壁面522は支流配管接続部521の先端を折曲して形成してもよいし、壁面522を有する先端を別に製造し、支流配管接続部521に溶接してもよい。
主流配管接続部511の管径には特に制限はないが、流れる流体の流量により選択されるのが好ましい。例えば、1000cc/分の純水を流す場合には、内径が10mmであることが好ましい。流量に対して内径が大きすぎると気泡が入り易く、好ましくない。
一方、支流配管接続部521の管径は主流配管接続部511の管径よりも細く、かつ支流配管接続部521を流れる流体の流速が主流配管接続部511を流れる流体の流速よりも遅いことが好ましい。このことにより、支流配管接続部521内にアスピレーターの効果が生じ、合流がスムーズになると共に、逆流を防止できる。尚、支流配管接続部521においても、流量に対し内径が大きすぎると、前述のように気泡が入るので好ましくない。
主流配管接続部511と支流配管接続部521の内径の最適な組み合わせは、下記式(1)により、流体の断面積、すなわち配管の断面積と流量から求められる流速を比較することにより求めることができる。
[数1]
V=Q/A ・・・(1)
Vは流速(m/sec)、Qは流量(L/sec)、Aは流水の断面積(m2)を示す。
V=Q/A ・・・(1)
Vは流速(m/sec)、Qは流量(L/sec)、Aは流水の断面積(m2)を示す。
図3〜図5に上記式(1)を用いて計算した配管内径と流速の関係の例を示す。本発明においては、支流配管接続部521は主流配管接続部511よりも細く、かつ純水の流速よりも砥粒の流速が遅くなるよう支流配管接続部521の配管内径を選択することが好ましいので、各図において純水の流速を示す破線よりも下方にプロットされる配管内径が好ましい。すなわち、配管内径10mmの主流配管接続部511に1L/minの流量で純水を流し砥粒と混合する場合、砥粒の流量が0.05L/minのときは、図3に示すように、例えば、3mm以上10mm未満の内径の支流配管接続部521であることが好ましい。また、砥粒の流量が0.1L/minのときは、図4に示す通り、例えば配管内径が4mm以上10mm未満の支流配管接続部521であることが好ましく、砥粒の流量が0.025L/minのときは図5に示すように、配管内径が2mm以上10mm未満の支流配管接続部521であることが好ましい。
〔3〕撹拌コマの構造
図2に示された撹拌コマ61は、本発明の一実施形態に係る撹拌コマの正面図である。撹拌コマ61は流れ方向を軸とするらせん状の流路を形成することにより、主流配管421から供給される流量の大きな流体と支流配管422から供給される流量の小さな流体を混合撹拌する部材であり、継手51の下流側の主流配管421内に設けられる。
この撹拌コマ61は、シリコーン樹脂等の合成樹脂を一体成形した円錐台形状の部材であり、その胴部外周面には、円錐台の底面611から上面612に向かう方向を軸としてらせん状の溝部613が幅3mmで2回転分形成されている。撹拌コマ61は、径の大きな底面を主流配管421の上流側に向けて配置され、底面611側の径は主流配管421の内径10mmより小さい。
従って、上流から流れてきた流体はこの撹拌コマ61の溝部613に沿いらせん状に下流に向かって流れていくので、自動的に撹拌される。撹拌コマ61は円錐台形で、円筒形のものと比べて、配管内で流体が流れる空間を大きくとることができるので、小さな撹拌コマ61でも撹拌効率が高いものが得られる。
撹拌コマ61の径の大きさは主流配管421内に収容でき、かつ流体が詰まることなくらせん状に通過可能な大きさであれば特に制限はない。尚、形状についても、前述の両端面の断面積が同じ円筒形の撹拌コマはもちろん、配管内にらせん状の流路を形成できるものであれば、特に制限なく使用できる。
図2に示された撹拌コマ61は、本発明の一実施形態に係る撹拌コマの正面図である。撹拌コマ61は流れ方向を軸とするらせん状の流路を形成することにより、主流配管421から供給される流量の大きな流体と支流配管422から供給される流量の小さな流体を混合撹拌する部材であり、継手51の下流側の主流配管421内に設けられる。
この撹拌コマ61は、シリコーン樹脂等の合成樹脂を一体成形した円錐台形状の部材であり、その胴部外周面には、円錐台の底面611から上面612に向かう方向を軸としてらせん状の溝部613が幅3mmで2回転分形成されている。撹拌コマ61は、径の大きな底面を主流配管421の上流側に向けて配置され、底面611側の径は主流配管421の内径10mmより小さい。
従って、上流から流れてきた流体はこの撹拌コマ61の溝部613に沿いらせん状に下流に向かって流れていくので、自動的に撹拌される。撹拌コマ61は円錐台形で、円筒形のものと比べて、配管内で流体が流れる空間を大きくとることができるので、小さな撹拌コマ61でも撹拌効率が高いものが得られる。
撹拌コマ61の径の大きさは主流配管421内に収容でき、かつ流体が詰まることなくらせん状に通過可能な大きさであれば特に制限はない。尚、形状についても、前述の両端面の断面積が同じ円筒形の撹拌コマはもちろん、配管内にらせん状の流路を形成できるものであれば、特に制限なく使用できる。
〔4〕実施形態の変形
本発明は、前述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能である。
例えば、前記実施形態において、継手51の構造を図6、図7、図8の形状にしたものも使用できる。
図6において、継手52の支流配管接続部524は主流配管接続部514に鋭角に形成されている。
図7において、継手53の支流配管接続部525は主流配管接続部515に垂直な角度に形成されたT字型の継手であり、主流配管接続部515内に突出した支流配管接続部525の先端が主流配管接続部515を流れる流体の流れに沿って曲折形成され、主流配管接続部515を流れる流体の流れに沿った壁面526を有する。
図8は例えば継手51において、支流配管接続部527を複数設けた継手54を示した図である。本継手において、支流配管接続部は、支流配管接続部527A、527Bのように混合液に混合する成分の数に応じて、複数設けることができる。このようにすることで、複数の流体を継手54内で混合できる。支流配管接続部527A、527Bの位置は特に制限はなく、図8に示すように主流配管接続部516内のやや上流と下流に順に配置してもよいし、他の支流配管接続部に対向するように配置することも可能である。尚、支流配管接続部527Aの先端は主流配管接続部516内に突出し、主流配管接続部516を流れる流体の流れに沿った壁面528Aが曲折形成され、支流配管接続部527Bの先端にも同様に主流配管接続部516を流れる流体の流れに沿った壁面528Bが設けられている。
また、本発明の流体混合部42、44、45、46は半導体ウェハの二次研磨および仕上げ研磨用の砥粒や各種成分の混合のみでなく、他の流体の混合にも利用可能である。
本発明は、前述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能である。
例えば、前記実施形態において、継手51の構造を図6、図7、図8の形状にしたものも使用できる。
図6において、継手52の支流配管接続部524は主流配管接続部514に鋭角に形成されている。
図7において、継手53の支流配管接続部525は主流配管接続部515に垂直な角度に形成されたT字型の継手であり、主流配管接続部515内に突出した支流配管接続部525の先端が主流配管接続部515を流れる流体の流れに沿って曲折形成され、主流配管接続部515を流れる流体の流れに沿った壁面526を有する。
図8は例えば継手51において、支流配管接続部527を複数設けた継手54を示した図である。本継手において、支流配管接続部は、支流配管接続部527A、527Bのように混合液に混合する成分の数に応じて、複数設けることができる。このようにすることで、複数の流体を継手54内で混合できる。支流配管接続部527A、527Bの位置は特に制限はなく、図8に示すように主流配管接続部516内のやや上流と下流に順に配置してもよいし、他の支流配管接続部に対向するように配置することも可能である。尚、支流配管接続部527Aの先端は主流配管接続部516内に突出し、主流配管接続部516を流れる流体の流れに沿った壁面528Aが曲折形成され、支流配管接続部527Bの先端にも同様に主流配管接続部516を流れる流体の流れに沿った壁面528Bが設けられている。
また、本発明の流体混合部42、44、45、46は半導体ウェハの二次研磨および仕上げ研磨用の砥粒や各種成分の混合のみでなく、他の流体の混合にも利用可能である。
本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
次に本発明の実施例について説明する。
〔実施例1〕
図2に示した継手51と撹拌コマ61を用い純水1L/minを主流配管421に、砥粒0.05L/minを支流配管422に流し研磨液を混合した。尚、継手51の主流配管接続部511は内径10mm、支流配管接続部521を内径3mmとした。
〔比較例1〕
従来の流体混合部、すなわち図12に示すように主流配管接続部と支流配管接続部の内径が共に10mmである従来型のチーズ継手55を用い、撹拌コマは設置せず、実施例1と同量・同流速の純水と砥粒を流し、研磨液を混合した。
〔比較例2〕
実施例1において、撹拌コマを設置しない流体混合部を用い研磨液を混合した。
〔実施例1〕
図2に示した継手51と撹拌コマ61を用い純水1L/minを主流配管421に、砥粒0.05L/minを支流配管422に流し研磨液を混合した。尚、継手51の主流配管接続部511は内径10mm、支流配管接続部521を内径3mmとした。
〔比較例1〕
従来の流体混合部、すなわち図12に示すように主流配管接続部と支流配管接続部の内径が共に10mmである従来型のチーズ継手55を用い、撹拌コマは設置せず、実施例1と同量・同流速の純水と砥粒を流し、研磨液を混合した。
〔比較例2〕
実施例1において、撹拌コマを設置しない流体混合部を用い研磨液を混合した。
実施例1および比較例1により研磨液を混合し、それぞれの研磨液について、pH、比重、電導度、粘度、および二次粒子径を測定した。
二次粒子径の測定は、濃厚系粒径アナライザー(大塚電子株式会社製、商品名:FPAR-1000)を用いて、動的光散乱法により行った。
各測定結果を表1に、二次粒子径の粒度分布を図9に示す。
二次粒子径の測定は、濃厚系粒径アナライザー(大塚電子株式会社製、商品名:FPAR-1000)を用いて、動的光散乱法により行った。
各測定結果を表1に、二次粒子径の粒度分布を図9に示す。
〔測定結果〕
図9において、実施例1と比較例1を比較すると、実施例1においては1000nmより大きい粒子が減少していることがわかる。これは砥粒のゲル化による径の大きな粒子が減少していることを意味し、混合部による研磨液の混合が良好に行われていることを示している。
また、表1に示された研磨液の物性から、二次粒子径以外の物性にはほとんど変化がなく、研磨液として必要なその他の物性は保たれていることがわかる。二次粒子径は実施例1でより小さくなっており、これは、前述の通り、1000nmより大きい粒子が減少したことによるものである。
図9において、実施例1と比較例1を比較すると、実施例1においては1000nmより大きい粒子が減少していることがわかる。これは砥粒のゲル化による径の大きな粒子が減少していることを意味し、混合部による研磨液の混合が良好に行われていることを示している。
また、表1に示された研磨液の物性から、二次粒子径以外の物性にはほとんど変化がなく、研磨液として必要なその他の物性は保たれていることがわかる。二次粒子径は実施例1でより小さくなっており、これは、前述の通り、1000nmより大きい粒子が減少したことによるものである。
次に、液中パーティクルカウンタ(Rion社製、商品名:KS71)を用いて、実施例1〜比較例2により混合した研磨液0.03L中の3μm以上と5μm以上の粒子数をそれぞれ測定し、一元配置分析およびStudentのt検定を用い、有意水準0.05として、有意差の有無を検討した。
図10に3μm以上の粒子の一元配置分析、図11に5μm以上の粒子の一元配置分析の結果を示し、それぞれ有意水準0.05としたStudentのt検定結果を合わせて示した。
図10に3μm以上の粒子の一元配置分析、図11に5μm以上の粒子の一元配置分析の結果を示し、それぞれ有意水準0.05としたStudentのt検定結果を合わせて示した。
〔検討結果〕
図10より、3μm以上の粒子をカウントした場合、実施例1、比較例1および比較例2について、それぞれ有意差が認められることがわかった。また図11より、5μm以上の粒子をカウントした場合、実施例1と比較例1および比較例2との間には有意差が認められるが、比較例1と比較例2の間には有意差が認められないことがわかった。
図10より、3μm以上の粒子をカウントした場合、実施例1、比較例1および比較例2について、それぞれ有意差が認められることがわかった。また図11より、5μm以上の粒子をカウントした場合、実施例1と比較例1および比較例2との間には有意差が認められるが、比較例1と比較例2の間には有意差が認められないことがわかった。
以上の結果から、本発明の継手と撹拌コマを備えた研磨液混合部は従来のチーズ継手を利用した流体混合部と比較して、混合された流体内の粒子が細かく、好ましく混合されることがわかる。
本発明の継手および撹拌コマは、純水と砥粒を良好に混合できるため、半導体ウェハの研磨装置に利用できる。
1…研磨装置、2…研磨定盤、3…研磨ヘッド、4…研磨液供給部、22…定盤本体、23…研磨布、31…押圧部、32…駆動軸、41…タンク、42…流体混合部、43…ノズル、51…継手、61…撹拌コマ、421…主流配管、422…支流配管、511…主流配管接続部、512,513,523…連結部、521…支流配管接続部、522…壁面、613…溝部、W…半導体ウェハ
Claims (8)
- 異なる物性、流量を持つ少なくとも2種以上の流体を配管中で混合する流体混合部を備え、この混合液により半導体ウェハを研磨する半導体ウェハの研磨装置であって、
前記流体混合部は、
流量の大きな流体を供給する主流配管が接続される主流配管接続部と、
この主流配管接続部に設置され、流量の小さな流体を供給する支流配管が接続される支流配管接続部と、
前記主流配管接続部より下流の配管内部に、流れ方向を軸とするらせん状の流路が形成された撹拌部とを備え、
前記支流配管接続部は、前記主流配管接続部内を流れる流体の流れ方向となす角が鋭角となるように設置されている
ことを特徴とする半導体ウェハの研磨装置。 - 異なる物性、流量を持つ少なくとも2種以上の流体を配管中で混合する流体混合部を備え、この混合液により半導体ウェハを研磨する半導体ウェハの研磨装置であって、
前記流体混合部は、
流量の大きな流体を供給する主流配管が接続される主流配管接続部と、
この主流配管接続部に設置され、流量の小さな流体を供給する支流配管が接続される支流配管接続部と、
前記主流配管接続部より下流の配管内部に、流れ方向を軸とするらせん状の流路が形成された撹拌部とを備え、
前記支流配管接続部は、その先端が前記主流配管接続部の内部に突出し、
前記支流配管接続部の先端には、流量の小さな流体の吐出口を、流量の大きな流体の流れの下流方向に向ける逆流規制部が形成されている
ことを特徴とする半導体ウェハの研磨装置。 - 請求項1に記載の半導体ウェハの研磨装置であって、
前記支流配管接続部の先端には、流量の小さな流体の吐出口を、流量の大きな流体の流れの下流方向に向ける逆流規制部が形成されている
ことを特徴とする半導体ウェハの研磨装置。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の半導体ウェハの研磨装置であって、
前記撹拌部は、前記流量の大きな流体および前記流量の小さな流体を混合する撹拌コマを設けることにより形成されている
ことを特徴とした半導体ウェハの研磨装置。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の半導体ウェハの研磨装置であって、
前記支流配管接続部を流れる流量の小さな流体の流速は、前記主流配管接続部を流れる流量の大きな流体の流速よりも遅い
ことを特徴とした半導体ウェハの研磨装置。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載の半導体ウェハの研磨装置であって、
前記支流配管接続部が複数設けられた
ことを特徴とした半導体ウェハの研磨装置。 - 流量の大きな流体を供給する主流配管が接続される主流配管接続部と、この主流配管接続部に設置され、流量の小さな流体を供給する支流配管が接続される支流配管接続部とを備えた継手であって、
前記支流配管接続部は、前記主流配管接続部内を流れる流体の流れ方向となす角が鋭角となるように設置されており、
かつ、その先端は前記主流配管接続部の内部に突出し、
前記支流配管の接続部の先端には、流量の小さな流体の吐出口を、流量の大きな流体の流れの下流方向に向ける逆流規制部が形成されている
ことを特徴とする継手。 - 撹拌コマであって、
配管内部を塞ぐ一対の底面及び上面を有する円筒状または円錐台状に形成され、
円筒または円錐台の胴部外周面にらせん状の溝部が形成されている
ことを特徴とする撹拌コマ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009114255A JP2010263135A (ja) | 2009-05-11 | 2009-05-11 | 半導体ウェハの研磨装置、継手、および撹拌コマ |
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JP2009114255A Pending JP2010263135A (ja) | 2009-05-11 | 2009-05-11 | 半導体ウェハの研磨装置、継手、および撹拌コマ |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130015638A (ko) * | 2011-08-04 | 2013-02-14 | 세메스 주식회사 | 기판처리장치 |
WO2016031186A1 (ja) * | 2014-08-27 | 2016-03-03 | 日本電気株式会社 | 相変化冷却装置および相変化冷却方法 |
CN113474445A (zh) * | 2019-01-08 | 2021-10-01 | 赛多利斯斯泰帝生物科技有限责任公司 | 生物处理技术设备 |
-
2009
- 2009-05-11 JP JP2009114255A patent/JP2010263135A/ja active Pending
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