JP2017107927A - ワーク加工装置およびこれに用いる薬液収納バッグ - Google Patents

Abstract

【課題】薬液の乾燥、凝集、沈殿等を防止でき、小型化も達成できるワーク加工装置を提供する。【解決手段】処理部６に薬液を供給する薬液供給部７と、ワークの加工もしくは処理を行う前記処理部６を有するワーク加工装置５において、薬液供給部７は、薬液が充填される複数の薬液収納バッグ５０と、複数の薬液収納バッグ５０が装着、保持されるバッグ保持部５２と、複数の薬液収納バッグ５０が着脱自在に接続され、薬液収納バッグ５０から処理部６に薬液を送り込む送液部を有し、薬液収納バッグ５０は、フレキシブル樹脂シートが重ね合わされ、周縁部を溶着された袋状をなすと共に、外部に連通するポート部５３を有し、ポート部５３にバルブ付き継手５４が装着された薬液収納バッグ５０であることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウェーハ等のワークのワーク加工装置およびこれに用いる薬液収納バッグに関する。

半導体ウェーハの研磨装置には、上面に研磨布を貼付した定盤の研磨布に、研磨液供給装置から研磨液を供給しつつ、研磨ヘッドのウェーハ保持プレート（キャリア）に保持されたウェーハの研磨面を接触させ、定盤および研磨ヘッドを相対的に移動させてウェーハの研磨面を研磨するようにするウェーハ研磨装置（ワーク加工装置の一例）がある。
特許文献１には、このようなウェーハ研磨装置における研磨液（スラリー）供給装置が示されている。

半導体ウェーハの研磨プロセスでは、研磨に使う研磨液（スラリー）が研磨装置のスラリーや純水などの液体の流路、および、ウェーハ加工プロセス部、そして、加工中のウェーハ表面で、それらの液体が乾燥することは、研磨性能を劣化させ、またウェーハ表面の平坦度を悪化させ、さらに、装置内の流路や液体タンク内で固化物が詰まって流れを悪くするという大きな問題を生ずる。これを回避する方法として、スラリータンク内を乾燥させないように、スラリーの使用で液面が下がってスラリーが固化しないように、適宜スラリーの補充を自動で行う方法がある。
例えば、特許文献１に示されるスラリー供給装置は、スラリータンク内のスラリー残量を管理するために液面センサーもしくはロードセルを備え、自動的にスラリーの補充、補充停止をするようになっている。このスラリーの自動補充シーケンスに併せて、タイマーによりタンク内壁のスラリーが乾燥する前にスラリーを補充し、またタンク内を湿潤させるために、任意で設定した期間にスプレーノズルで霧を噴射するか、加湿器によりタンク内を加湿するようになっている。

特開２００５−５２９５２

特許文献１に示されるスラリー供給装置によれば、スラリーがタンク内で乾燥、凝集、沈殿等するのを防ぎ、均一な粒子径、均一な固形分濃度が確保でき均一な研磨が可能となる利点がある。しかしながら、特許文献１に示されるスラリー供給装置では、液面センサーを含むスラリー自動補充シーケンスや、加湿器やスプレー装置などが必要となり、制御プログラムの複雑化に加え、大掛かりな装置となってしまう課題がある。

ところで出願人は、ミニマルファブ構想による、直径がほぼ１／２インチサイズの小口径の半導体ウェーハを、１台の研磨装置により、一次研磨（粗研磨）、二次研磨（仕上げ研磨）に加えて、研磨ヘッドの洗浄や、半導体ウェーハの洗浄などを行う多機能の研磨装置を開発している（特開２０１４−１３２６４２）。このような研磨装置では、薬液として、一次研磨液、二次研磨液、洗浄水、リンス液（半導体ウェーハの表面に研磨液が付着した状態で乾燥するのを防ぐ保護液）など、複数の薬液供給装置が必要となるが、一台の研磨装置の回りに、特許文献１に示されるような大型のスラリー（薬液）供給装置を薬液ごとそれぞれに配置することは空間的に困難となる。

本発明は、上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、薬液の乾燥、凝集、沈殿等を防止できるのみならず、複数の薬液を供給するものにおいて、小型化を達成できるワーク加工装置およびこれに用いる薬液収納バッグであって、空気の混入を極力防止できる薬液収納バッグを提供することにある。
薬液収納バッグというものは、例えば、点滴などの医療現場で通常使われてもいる。硬質樹脂を使わない理由は、硬質樹脂であると、薬液が減った分を空気を入れないと、負圧になって、薬液が送出されなくなるからである。薬液収納バッグであれば、内部容量が減ってもその分バッグがしぼんで空気が入ることがない。しかし、点滴などでは患者への点滴位置よりも、ずっと高い位置に薬液収納バッグをつり下げ、重力によって押し出さなければならない制約がある。産業用途ではこの制約が問題となる。使用高さよりも、薬液収納バッグを高く配置しなければならない上、薬液が減ってくると、薬液の重量が減り、薬液を押し出す力も減じて、薬液の流量が減ってしまう問題が発生する。このため、産業用途では、ポンプを使う方法が良いことになる。しかし、ポンプを使っても、薬液収納バッグに空気が入っていたり、空気が混入することは避けなければならない。このような問題は、これまでどのように解決すれば良いのかについて、実用となる方法が見いだされていなかった。本発明では、薬液収納バッグ内への空気の混入を制御する仕組みを提供する。

上記の目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、本発明に係るワーク加工装置は、薬液供給部から処理部に薬液が供給され、該処理部にてワークの加工もしくは処理が行われるワーク加工装置において、前記薬液供給部は、薬液が充填される複数の薬液収納バッグと、該複数の薬液収納バッグが装着、保持されるバッグ保持部と、前記複数の薬液収納バッグが着脱自在に接続され、該薬液収納バッグから前記処理部に薬液を送り込む送液部を有し、前記薬液収納バッグは、２枚のフレキシブル樹脂シートが重ね合わされ、周縁部を溶着された袋状をなすと共に、外部に連通するポート部を有し、該ポート部にバルブ付き継手が装着された薬液収納バッグであることを特徴とする。

前記薬液収納バッグに薬液を充填する際に、バッグ内への空気の混入を防ぐための充填装置を、前記ワーク加工装置に設けることができる。この充填装置は、ワーク加工装置の内部に設けることもできるし、ワーク加工装置の外部に独立して設けることもできる。なお、薬液収納バッグへの薬液充填装置は、前記ワーク加工装置とは別の、単独の別発明としても成立する。
前記充填装置は、例えば、原液の薬液を収納した原液収納部と、純水を収納した純水収納部と、前記薬液収納バッグが載置される載置部と、排出タンクと、前記原液収納部から第１の逆止弁、第１の三方弁、第２の三方弁をこの順に経由して前記薬液収納バッグに通じ、前記原液収納部から前記薬液収納バッグへ薬液を送出しうる第１の管路と、前記純水収納部から、第２の逆止弁、前記第１の三方弁、前記第２の三方弁をこの順に経由して前記薬液収納バッグに通じ、前記純水収納部から前記薬液収納バッグへ純水を送出し得る第２の管路と、前記薬液収納バッグから、前記第２の三方弁、第３の逆止弁をこの順に経由して前記排出タンクに通じ、前記薬液収納バッグから前記排液タンクに空気を排出しうる第３の管路と、前記第１の逆止弁と前記原液収納部との間の前記第１の管路に介装され、該第１の管路を通じて、前記原液収納部から前記薬液収納バッグに薬液を送出する第１の送出ポンプと、前記第２の逆止弁と前記純水収納部との間の前記第２の管路に介装され、該第２の管路を通じて、前記純水収納部から前記薬液収納バッグに純水を送出する第２の送出ポンプと、前記第３の逆止弁と前記排出タンクとの間の前記第３の管路に介装され、該第３の管路を通じて、前記薬液収納バッグから前記排出タンクに空気を排出する第３の送出ポンプとで構成することができる。

また本発明に係る薬液収納バッグは、ワーク加工装置の処理部に薬液を供給するための薬液を収納する薬液収納バッグであって、２枚のフレキシブル樹脂シートが重ね合わされ、周縁部を溶着された袋状をなし、外部に連通するポート部を有し、該ポート部に、バルブ付き継手が装着されると共に、前記ワーク加工装置におけるバッグ保持部に前記バルブ付き継手側を上にして吊り下げ状態に保持するための係止部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、薬液の乾燥、凝集、沈殿等を防止できるのみならず、複数の薬液を供給するものにおいて、小型化を達成できるワーク加工装置およびこれに用いる薬液収納バッグであって、空気の混入を極力防止できる薬液収納バッグを提供することができる。

研磨装置の側面図である。 バッグ保持部を引き出した状態を示す研磨装置の側面図である。 研磨部の説明図である。 受渡しアームの作動状態を示す説明図である。 受渡しアームの回動位置を示す説明図である。 ストッパの回動位置を示す説明図である。 アーム装置の回動位置を示す説明図である。 定盤の説明平面図である。 薬液供給部の拡大側面図である。 薬液供給部の平面図である。 薬液供給部の正面図である。 薬液収納バッグの断面図である。 薬液供給口の説明断面図である。 充填装置の回路図である。 充填装置の他の実施の形態を示す回路図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。
以下、ワーク加工装置の一例として研磨装置５について説明する。図１はその研磨装置５の側面図（側面カバーを外した状態）、図２はバッグ保持部を装置前方側に引き出した状態を示す研磨装置５の側面図（側面カバーを外した状態）である。図３は研磨部の説明図、図４は受渡しアームの作動状態を示す説明図、図５は受渡しアームの回動位置を示す説明図、図６はストッパの回動位置を示す説明図、図７はアーム装置の回動位置を示す説明図である。図８は定盤の説明平面図である。
図１に示す研磨装置５は、本出願人の出願に係るミニマルファブ構想における研磨装置５の一例であり（特開２０１４−１３２６４２）、前記のようにほぼ１／２インチサイズの小口径の半導体ウェーハの研磨に用いるものである（詳細は特開２０１４−１３２６４２の公報を参照）。

図１、図２に示すように、研磨装置５は、中間部が研磨部（処理部）６に形成されており、下部が薬液供給部７に形成されている。また、上部に各部の制御部８が配設されている。
以下、まず研磨部６について説明する。
図３において、１２は処理室であり、研磨装置５の各構成装置が配置されている。ミニマルファブ構想においては、処理室１２の大きさは規格化され、３０ｃｍ四方程度の大きさとされる。したがって、研磨装置５の各構成装置は、この大きさの処理室１２内に配置できるだけの、小型化がなされている。

図３において、１４は搬送アームであり、例えば二股状に形成した載置部１５を有し、該載置部１５上に研磨すべきウェーハ１６が研磨面を上にした状態で橋渡し状に載置され、ウェーハ１６を処理室１２の外部から処理室１２内のほぼ中央部にまで搬入する。なお、搬送アーム１４は、研磨、洗浄、乾燥された後のウェーハ１６を処理室１２外部まで搬出することも行う。搬送アーム１４を移動する機構（図示せず）は、ラックとピニオンを用いた機構、シリンダ機構などが好適であるが、特に限定されない。

搬送アーム１４の下方位置となる処理室１２内には、水平面内で回転可能な定盤１８が配置されている。定盤１８は、図８に示すように、同心状に複数設けられ、それぞれ研磨布４０ａ、４１ａが貼られた、ウェーハを研磨できるだけの所要幅を有する、一次研磨定盤４０および二次研磨定盤４１と、一次研磨定盤４０および二次研磨定盤４１間に設けられた、研磨液を排出するための溝４２と、最内側の前記二次研磨定盤４１の内側となる、定盤１８の中心部に設けられ、研磨ヘッドを洗浄する洗浄部４４とを具備する。二次研磨定盤４１と洗浄部４４との間にも研磨液を排出する溝４５が設けられている。

図３に示すように、定盤１８の側方に位置して、ウェーハ１６の受渡しアーム２０が配置されている。
受渡しアーム２０は軸２１を中心に、図５におけるPos01〜Pos03の間に亘って水平面内で回動する（Pos01は待機位置）。受渡しアーム２０の先端部には反転アーム２２が上下反転可能に設けられている。反転アーム２２の先端部にはウェーハ吸着部２３が設けられている。ウェーハ吸着部２３は、ウェーハ１６を吸着保持して、載置部１５からウェーハ１６を受け取ったり、載置部１５にウェーハ１６を受け渡したりすることが可能になっている。この受渡しアーム２０の各部の駆動は適宜モータ（図示せず）等によって行える（図４、図５）。

定盤１８の側方には、ウェーハ１６が載置される載置ポートの役割をすると共に、ウェーハ１６の洗浄および乾燥を行う、洗浄・乾燥装置２５が配置されている。受渡しアーム２０は、ウェーハ１６を吸着保持して、搬送アーム１４の載置部１５からウェーハ１６を受け取って（Pos02）、上下反転して洗浄・乾燥装置２５の載置ポートに搬入したり（Pos03）、洗浄・乾燥後のウェーハ１６を洗浄・乾燥装置２５（Pos03）の載置ポートから搬送アーム１４の載置部１５上に受け渡す（Pos02）。

２６はストッパ（押さえアーム）であり、定盤１８の側方に配置され、図６に示すように、軸２７を中心としてPos01〜Pos02の間に亘って回動自在に設けられている。ストッパ２６は、ウェーハの洗浄時、洗浄・乾燥装置２５に搬入されたウェーハ１６の上方位置（Pos02）に回動され、ウェーハ１６が洗浄水の水圧によって飛ばされないようにする。

さらに定盤１８の側方には、研磨ヘッド３０を駆動するアーム装置３１が配置されている。研磨ヘッド３０はアーム装置３１に保持されている。アーム装置３１は軸３２を中心に図７のPos01〜Pos06の間に亘って回動自在に設けられている。
Pos01における研磨ヘッド３０の下方には、ドレッシング材であるリング状砥石（図示せず）が載置される載置部３４が設けられている。さらに、載置部３４に隣接して、ドレッシング材であるブラシ（図示せず）が載置される載置部３５が設けられている。

研磨ヘッド３０は、ウェーハおよびドレッシング材が着脱自在になっていて、アーム装置３１が回動することにより、載置部３４の位置（Pos01）、載置部３５の位置（Pos02）、洗浄・乾燥装置２５の位置（Pos03）、定盤１８の一次研磨定盤（Pos04）の位置、二次研磨定盤（Pos05）の位置、洗浄部（Pos06）の位置の間に亘って移動可能であり、一次研磨、二次研磨、ドレッシング等の工程を連続で行うことができるように多機能化が図られている（図７）。

このように、軸３２を中心に回動するアーム装置３１に研磨ヘッド３０を搭載し、また、載置部３４の位置（Pos01）、載置部３５の位置（Pos02）、洗浄・乾燥装置２５の位置（Pos03）、定盤１８の一次研磨定盤（Pos04）の位置、二次研磨定盤（Pos05）の位置、および洗浄部（Pos06）の位置を同一円弧上に位置するように配置することによって、ウェーハ研磨装置１０の空間的構成をコンパクトにできる。

ウェーハ１６の研磨、洗浄は次のようになされる。
なお、一連の工程は、制御部８により、所定のプログラムに従い行われる。
まず、搬送アーム１４の載置部１５にウェーハ１６を研磨面を上にして載置する。
次いで、搬送アーム１４によりウェーハ１６を処理室１２の外部から処理室１２内に搬入する。
次いで、受渡しアーム２０により、搬送アーム１４からウェーハ１６を受け取って反転し、洗浄・乾燥装置２５の載置ポート上に研磨面を下に向けて載置する。

次いで、アーム装置３１を回動し、研磨ヘッド３０を下降して、研磨ヘッド３０によりウェーハ１６を吸引保持する。
次いで、研磨ヘッド３０を上昇、アーム装置３１を回動、研磨ヘッド３０を下降して、ウェーハ１６を所要圧力で一次研磨定盤４０の研磨布４０ａ上に押圧する。次いで図示しないノズルから研磨液を一次研磨定盤４０上に供給しつつ、定盤１８および研磨ヘッド３０を所要方向に回転させることによって、ウェーハ１６を所要時間一次研磨（粗研磨）する。一次研磨液は、定盤１８が回転することによりその遠心力で、一次研磨定盤４０上から主としてその外方に流出し、外部に排出される。その後、一次研磨液に代えて洗浄液（純水）、リンス液（ウェーハの乾燥を防ぐ界面活性剤入りの保護液）の順で供給し、ウェーハ１６の簡易洗浄を行う。供給された洗浄液およびリンス液は、一次研磨液と同様に遠心力によって外部に排出される。

一次研磨終了後、研磨ヘッド３０を上昇、アーム装置３１を回動、研磨ヘッド３０を下降して、ウェーハ１６を一次研磨定盤４０の内側の二次研磨定盤４１の研磨布４１ａに当接させる。次いで、一次研磨と同様にして、二次研磨液を二次研磨定盤４１の研磨布４１ａに供給しつつ、二次研磨定盤４１および研磨ヘッド３０を所要回転方向に回転して所要時間ウェーハ１６の二次研磨（仕上げ研磨）を行う。二次研磨液は定盤１８が回転する遠心力によって、二次研磨定盤４１の研磨布４１ａ上から溝４２内に流下し、定盤１８外に流出し、外部に排出される。一次研磨液と二次研磨液は混ざり合うことはない。その後、二次研磨液に代えて洗浄液、リンス液の順で供給し、ウェーハ１６の簡易洗浄を行う。供給された洗浄液およびリンス液は、二次研磨液と同様に遠心力によって外部に排出される。

研磨終了後、研磨ヘッド３０を上昇、アーム装置３１を回動、研磨ヘッド３０を下降して、ウェーハ１６を洗浄・乾燥装置２５の載置ポート上に載置する。
洗浄・乾燥装置２５では、洗浄液をウェーハ１６に向けて噴出してウェーハ１６の洗浄を行い、次いでウェーハ１６の乾燥を行う。ウェーハ１６の洗浄を行う際、ストッパ２６がウェーハ１６の上方まで回動し、ウェーハ１６を載置ポート上に保持する。洗浄終了後、乾燥時には、ストッパ２６が定盤１８側方の待機位置まで回動する。

洗浄・乾燥が終了したウェーハ１６を、受渡しアーム２０により洗浄・乾燥装置２５の載置ポート上から搬送アーム１４上に受け渡し、搬送アーム１４によりウェーハ１６を処理室１２外に搬出して、ウェーハ１６の研磨が終了する。
なお、ウェーハ１６を洗浄・乾燥装置２５で洗浄している間に、研磨ヘッド３０の洗浄を行うようにする。すなわち、研磨ヘッド３０を上昇、アーム装置３１を回動、研磨ヘッド３０を下降して、研磨ヘッド３０を二次研磨定盤４１の内側の洗浄部４４のブラシ（図示せず）に当接させる。そして、洗浄部４４を回転させると共に、ノズル（図示せず）から研磨ヘッド３０に向けて洗浄水を噴出して、研磨ヘッド３０の洗浄をする。洗浄水は、溝４５を通じて外部に排出される。

また、研磨ヘッド３０の洗浄後、定盤１８のドレッシングを行うようにする。すなわち、研磨ヘッド３０により、載置部３４からリング状砥石を吸引保持して定盤１８上に移動し、定盤１８を回転して、一次研磨定盤４０および二次研磨定盤４１のドレッシングを行う。定盤１８のドレッシング後、リング状砥石を載置部３４に戻す。
さらにドレッシング後、研磨ヘッド３０により、載置部３５からブラシを吸引保持して定盤１８上に移動し、定盤１８を回転して、一次研磨定盤４０および二次研磨定盤４１のドレッシング（仕上げドレッシング）を行う。ドレッシング後、ブラシを載置部３５に戻す。

そして、ドレッシング終了後、研磨ヘッド３０を再度洗浄部に移動し、研磨ヘッド３０の洗浄を行う。研磨ヘッド３０の洗浄後、研磨ヘッド３０を待機位置（Pos01）に戻し、これにより一連の研磨工程を終了する。
このように、ウェーハ１６の洗浄・乾燥を行っている間に、研磨ヘッド３０の洗浄、一次研磨定盤４０、二次研磨定盤４１のドレッシングを併行して行うことによって、効率よく一連の処理が行える。
なお、定盤１８のドレッシングは、ウェーハ１６の研磨の終了後その都度行ってもよいし、適宜複数枚のウェーハ１６の研磨終了後に行ってもよい。
さらに、一次研磨と二次研磨の間に、洗浄部４４による研磨ヘッド３０の洗浄と洗浄・乾燥装置２５によるウェーハ１６の洗浄とを追加してもよい。
また、ウェーハ１６の洗浄を洗浄部４４で行い、研磨ヘッド３０の洗浄およびドレッシングを洗浄・乾燥装置２５が配置されている位置で行うようにしてもよい。

続いて薬液供給部７について図９〜図１２により説明する。
図９は薬液供給部７の拡大側面図（側壁板を外した状態）、図１０はその平面図、図１１はその正面図である。図１２は薬液収納バッグの断面図、図１３はその薬液供給口の説明断面図である。
薬液供給部７は、前記研磨部（処理部）６の下方に位置して設けられている。
薬液供給部７は、研磨装置５において、研磨部６に、一次研磨液、二次研磨液、ワークの表面が乾燥するのを防ぐ保護液（リンス液）、研磨ヘッド３０の洗浄液（純水）などの各種薬液を供給し、ワークの各種処理が行えるようになっている。なお、本実施の形態では、薬液を、純水を含むものとして定義する。
各種薬液は、それぞれ薬液収納バッグ（以下単にバッグということがある）５０に収納され、薬液供給部７におけるバッグ保持部５２に吊り下げ状態で保持されるようになっている。

バッグ５０は、図１２、図１３に示されるように、２枚のフレキシブル樹脂シートが重ね合わされ、その周縁部同士を溶着された袋状をなすと共に、その口元部に、外部に連通する樹脂製のポート部５３が溶着され、該ポート部５３にバルブ付き継手５４が装着されたものである。フレキシブル樹脂シートは、ＰＰ、ＰＥ、ＰＴＦＥ等の透明の樹脂材を用いると好適である。またフレキシブル樹脂シートは、複数層からなるラミネートシートを用いることもできる。この場合、内側のシートは耐薬品性に優れる樹脂材とし、外側のシートは比較的強度の大きい樹脂シートとすることができる。
なお、２枚のフレキシブル樹脂シートを重ね合せるのではなく、１枚のフレキシブル樹脂シートを二つ折りにした状態で、両側縁部および口元部の所要部位を溶着して袋状に形成してもよい。
バッグ５０は、筒形状から袋状に成形されたものではなく、２枚のフレキシブル樹脂シートを重ね合せた状態で、その周縁部同士を溶着して、袋状に成形されたものであるため、その内部容量が減ると、２枚のフレキシブル樹脂シート同士が、離れた位置から重なり合った成形時の形状に近づき、より安定した形状に向かうことになって、バッグ５０内に空気を入れることなく、確実にしぼませることができる。また、１枚のフレキシブル樹脂シートを二つ折りにした状態から袋状にした場合でも、その折り返し部分が、バッグ５０の縮む動き（しぼむ方向の動き）を妨げないように成形されていればよい。

バルブ付き継手５４は、継手部５５と、継手部５５に螺着されるバルブ５６とからなる。バルブ５６は、公知のルアーロック方式の継手５７を端部に備えるものが好適である。
また、バルブの操作を省略したい場合は、バルブ５６を弁に置き換えるとよい。例えば、継手部５５と接続可能で、継手を備えると共に、継手部５５に接続すると自動で開き、継手部５５との接続を解除すると自動で閉じる弁を有する弁付き継手（図示せず）を用いると好適である。
継手部５５は、Ｏリング５８によりシールされてポート部５３に装着される。
また、バッグ５０には、薬液が少量となった場合にも吸引により送液できるように、底近くまで伸びる薬液吸引パイプ６１がバルブ付き継手５４に固定されている（図１２（Ａ））。

バッグ５０は、前記のように、バッグ保持部５２に吊り下げ状態で保持される。
バッグ保持部５２は、図１２（Ｂ）に示されるように、先端がほぼＵ字状をなす吊り下げ具６０を有し、この吊り下げ具６０のＵ字状部に、ポート部５３が挿入されることにより、バッグ５０が吊り下げ状態で保持されることになる。ポート部５３の上部にはフランジ部（係止部）５３ａが設けられ、このフランジ部５３ａが吊り下げ具６０に引っかかることによって、バッグ５０がバルブ付き継手５４側を上にして吊り下げ状態に保持される。
このように、バッグ５０を吊り下げ状態にすれば、不測の事態によってバルブ付き継手５４の接続部分に不具合が発生し、薬液が漏れ出したとしても、液漏れを最小限に抑えることができる。

吊り下げ具６０は、バッグ保持部５２の上部に支持部６２に支持されている。
支持部６２は、支持棒６３を介してスライダー６４に固定されている（図１１）。
スライダー６４は、基台６５下部に固定されたレール６６に沿って、前後方向に移動可能に設けられている。したがって、バッグ保持部５２は、レール６６に沿って研磨装置５の前後方向に移動可能となっており、装置の前方側に引き出された際、バッグ保持部５２が露出するようになっている。これにより、空となったバッグ５０の交換作業等が容易に行える。

なお、吊り下げ具６０は、図１０に明確なように、平面視、千鳥状に交互にずらした状態で５個配置されている。これにより、薬液が収納された扁平状態のバッグ５０を、交互に、幅方向に約１／３の範囲で重なった状態で吊り下げ、保持できるようになっている。
このように、扁平状態のバッグ５０を幅方向にずらして重なった状態で保持できるので、薬液収納部７の奥行、および幅を小さくでき、ミニマルファブ構想における研磨装置５の小型化に寄与し、処理室が３０ｃｍ四方程度の大きさとなっている規格にも対応できる。さらに、複数（例えば、５個）のバッグ５０を備えることが可能となり、複数の異なる薬液を充填したバッグ５０を装備することにより、ワーク加工装置の実用性を高めている。また、複数の同じ薬液を充填したバッグ５０を装備すれば、バッグの交換および連続運転を容易にできる。
このように、ワーク加工装置は、複数のバッグ５０を交換容易に備えることで、使い勝手を良くしている。例えば、研磨液と純水と別々にバッグ５０に充填して装備すれば、混ぜながら供給することもできる（請求項９）。

バッグ５０は、前記のように、２枚のフレキシブル樹脂シートが重ね合わされ、その周縁部同士を溶着された袋状をなしている。そして、バッグ５０には、空気抜きがなされた状態で所要量の薬液が充填される。これにより、薬液が空気に触れることがないため、薬液の酸化防止がなされる。また、薬液が使用されて薬液量が減少してきても、フレキシブルシートからなるバッグ５０がそのまま縮むため、外気の流入が無く、薬液の乾燥による凝集・凝固物の発生を防ぐことができる。
つまり、従来のワーク加工装置では、スラリー（薬液）の供給に硬質樹脂タンクを用いていたが、本発明では、硬質樹脂タンクを小型化するのではなく、本発明の技術分野において実績のないバッグ５０を採用するために、バッグ５０の強度、薬液に対する化学的安定性等の確認を行った後、上記の凝集・凝固物の発生を防ぐという作用効果を獲得しつつ、装置コストの低減も実現している。
なお、バッグ５０への薬液充填において、空気抜きがなされるとしても、１００％の空気抜きを意味するものではなく、空気抜き手段の限界により、多少の空気は残存させてもよい。つまり、多少の空気が残存する状態であっても、バッグ５０内の薬液が空気に触れることによる影響を実用上問題のないレベルに低減できればよい。
図１３に示されるようにバルブ付き継手５４の継手部５５には、薬液流路５５ａの内外に通じる貫通孔６７が、継手部５５におけるＯリング５８よりも下方の位置に設けられている。これにより、薬液流路５５ａは、貫通孔６７を通じてバッグ５０の上部にも連通している。薬液の送液が開始されると、薬液吸引パイプ６１を通じてバッグ５０内の下層液が吸引されるが、それと同時に、貫通孔６７、薬液流路５５ａからバッグ５０内の空気を含む上層液が吸引される。その結果、送液開始前に残存していた空気が排出されることになる。つまり、薬液の送液を開始すれば、バッグ５０内の薬液は空気に触れない状態で保持されることになる。

図９に示されるように、各バッグ５０は、ルアーロック方式の継手５７にチューブ６８が接続され、このチューブ６８が送液ポンプ６９に接続される。この送液ポンプ６９により、各バッグ５０から、研磨部６における、一次研磨定盤４０、二次研磨定盤４１、洗浄部４４、洗浄・乾燥装置２５等に各種薬液が送液され、各種処理が行われる。
チューブ６８、送液ポンプ６９等により送液部を構成する。
なお、バッグ保持部５２に保持された状態のバッグ５０の重量を計測する計測部（図示せず）が設けられている。計測部によりバッグ５０の重量が所要重量以下になった際に、制御部８により警告部から警報を発するようにし、バッグ５０の交換時期が到来していることを知らせるようになっている。
また、５９は、研磨部６にて使用され、回収された薬液が収容される排液タンクである。

バッグ５０には、前記のように、空気抜きした状態で、薬液が充填される。
バッグ５０に薬液を充填するには、図１４に示す充填装置７０を用いると好適である。
充填装置７０について説明する。なお、本実施の形態では、充填装置７０は、ワーク加工装置（研磨装置５）の一構成として、研磨装置５の内部に、あるいは研磨装置５の外部に設けられるものであるが、充填装置７０は、ワーク加工装置（研磨装置５）とは別異の、単独の別発明としても成立する。
符号７１は原液の薬液を収納した原液収納部である。７２は純水を収納した純水収納部である。７３はバッグ５０が載置される載置部である。載置部７３には、バッグ５０の重量を計測する計測部（図示せず）を設けると好適である。
７４は排出タンクである。
７５は第１の管路であり、原液収納部７１から第１の逆止弁７６、第１の三方弁７７、第２の三方弁７８をこの順に経由し、さらにバルブ５６を経由してバッグ５０に通じ、原液収納部７１からバッグ５０へ薬液を送出しうる管路である。

８０は第２の管路であり、純水収納部７２から、第２の逆止弁８１、第１の三方弁７７、第２の三方弁７８をこの順に経由して、さらにバルブ５６を経由してバッグ５０に通じ、純水収納部７２からバッグ５０へ純水を送出しうる管路である。
８３は第３の管路であり、バッグ５０から、バルブ５６、第２の三方弁７８、第３の逆止弁８４をこの順に経由して排出タンク７４に通じ、バッグ５０から排出タンク７４に空気を排出しうる管路である。

８５は第１の送出ポンプであり、第１の逆止弁７６と原液収納部７１との間の第１の管路７５に介装され、第１の管路７５を通じて、原液収納部７１からバッグ５０に薬液を送出するポンプである。
８６は第２の送出ポンプであり、第２の逆止弁８１と純水収納部７２との間の第２の管路８０に介装され、第２の管路８０を通じて、純水収納部７２からバッグ５０に純水を送出するポンプである。
８７は第３の送出ポンプであり、第３の逆止弁８４と排出タンク７４との間の第３の管路８３に介装され、第３の管路８３を通じて、バッグ５０から排出タンク７４に空気を排出するポンプである。

なお、本実施の形態では、第１の送出ポンプ８５としてシリンジを用いている。この場合には、シリンジ８５と原液収納部７１との間の第１の管路７５に第４の逆止弁８８を介装する必要がある。また、本実施の形態では、第３の送出ポンプ８７としてシリンジを用いている。この場合には、シリンジ８７と排出タンク７４との間の第３の管路８３に第５の逆止弁８９を介装する必要がある。

本実施の形態における充填装置７０は、バッグ５０に、薬液の原液を純水で希釈した状態で充填できるようになっている。
充填装置７０を用いて薬液をバッグ５０に充填する手順について説明する。
<薬液収納バッグ５０の真空引き操作>
シリンジ８７を動作させ、バッグ５０内の空気を吸引し、第３の管路８３を通じて排出タンク７４に空気を排出し、バッグ５０内の空気抜きをする。
<管路内への薬液の充填>
シリンジ８５を動作させ、原液収納部７１内の薬液（原液）を、第２の三方弁７８までの第１の管路７５内、および第２の三方弁７８から排出タンク７４側への第３の管路８３内に送り込む。
<薬液の計量充填操作>
次いで第２の三方弁７８を切り替え、シリンジ８５を動作させ、原液収納部７１内の薬液を計量しつつバッグ５０内に送り込む。この場合、第２の三方弁７８とバッグ５０との間の管路は、当所空であったのに薬液が満たされ、残留することから、この管路の容積分だけ不足した状態でバッグ５０内に薬液が送り込まれる。

<管路内の純水置換操作>
次いで、第１の三方弁７７、第２の三方弁７８を切り替え、第２の送出ポンプ８６を作動し、第２の三方弁７８までの第２の管路８０内、および第２の三方弁７８から排出タンク７４側への第３の管路８３内に純水を送り込む。
<純水の計量充填操作>
次いで、第２の三方弁７８を切り替え、第２の送出ポンプ８６を作動させ、第２の管路８０を通じて、純水をバッグ５０内に送り込む。その際、第２の三方弁７８とバッグ５０との間の管路に残留していた不足分の薬液は押し出されてバッグ５０内に送り込まれるから、バッグ５０内に結局シリンジ８５で計量した分の薬液が送り込まれることになる。純水の供給は、載置部７３に設けた計測部によって、バッグ５０の重量を計測することによって、所要量の純水をバッグ５０に供給するようにする。
上記のようにして、バッグ５０内に、必要な濃度に希釈した薬液を調整することができる。
上記各操作の際、第１の三方弁７７および第２の三方弁７８は、必要な所要方向に切り替えることは言うまでもない。
上記実施の形態では、シリンジ８５により、薬液を容積計量してバッグに送り込むようにしたが、通常のポンプを用いて、重量計測して送り込むようにしてもよい。

バルブ５６を閉じて、充填装置７０からバッグ５０を外して、研磨装置５のバッグ保持部５２に装着することによってバッグ５０を使用できることになる。
なお、上記実施の形態では、薬液を希釈した状態に調整したが、薬液を原液のままバッグ５０内に充填して、研磨装置５の研磨部６に供給する中途の段階で、純水で希釈して研磨部６に送り込むようにしてもよい。バッグ５０に原液を充填する場合にも、上記充填装置７０を用いることができる。
充填装置７０を用いてバッグ５０へ薬液を充填する際の空気抜きの構造と機能は、バッグ５０を研磨装置５に装着した際にも適用できる。例えば、バッグ５０を研磨装置５に装着後に、経時変化や研磨作業等によって、水分が何らかの理由で蒸発したり、空気がバッグ５０中に混入しても、貫通孔６７がバッグ５０の上端部に配置されているため、貫通孔６７を通して即座に空気をバッグ５０の外へ排出することができる。

図１５は、充填装置７０の他の実施の形態を示す回路図である。
図１４に示す実施の形態と同一の部材は同一の符号を付している。
本実施の形態では、バッグ５０に、第１の薬液と第２の薬液を調合しながら充填できるようになっている。すなわち、原液収納部７１に第１の薬液を収納し、純水収納部７２に他の薬液たる第２の薬液を収納しておくのである。
操作手順は、図１４の充填装置７０の回路図を用いた場合と同じであるため、省略する。図１５のものでは、充填する液体がどちらも（純水以外の）薬液となり、薬液の充填する量が増加するので、シリンジによる計量作業を行わず、重量の計測値を用いて計算している。よって、シリンジの代わりに送出ポンプ８５を採用している。

上記実施の形態では、ワーク加工装置として、半導体ウェーハの研磨装置５を例として説明したが、これに限られることはなく、ＣＶＤ装置等の各種半導体製造装置や、切削油等の薬液を使用する研削機等にも本発明を適用できる。
上記実施の形態では、充填装置を用いてバッグ５０に殆ど空気が入らないように薬液を充填し、その薬液が充填されたバッグ５０をワーク研磨装置に装備して送液を開始すれば、バッグ５０に残っていた空気を抜くことができるようになっており、薬液の乾燥による凝集・凝固物の発生のないシステムを実現している。
従来のワーク加工装置による多品種少量生産では、薬液の交換および保管に困難性があったが、本発明は、交換容易で長期保管にも適したシステムになっている。
ミニマルファブ構想は、巨額の投資を必要としない超小型生産システムとして、多品種少量生産を可能にするだけではなく、多品種変量生産（或いは、変種変量生産）にも対応できる。また、ミニマルファブ構想の実現によって、製品を製造するときのムダを省き、製品コストを下げれば、国際競争力を身に着けながら、且つ、地球環境への影響を抑えることになる。
本発明は、半導体産業にとって期待の大きいミニマルファブ構想の一翼を担う技術であり、その構想の実現に貢献できると考えている。

５ 研磨装置、６ 研磨部、７ 薬液供給部、８ 制御部、１２ 処理室、１４ 搬送アーム、１５ 載置部、１６ ウェーハ、１８ 定盤、２０ 受渡しアーム、２１ 軸、２２ 反転アーム、２５ 洗浄・乾燥装置、２６ ストッパ、２７ 軸、３０ 研磨ヘッド、３１ アーム装置、３２ 軸、３４ 載置部、３５ 載置部、４０ 一次研磨定盤、４０ａ 研磨布、４１ 二次研磨定盤、４１ａ 研磨布、４２ 溝、４４ 洗浄部、４５ 溝、５０ 薬液収納バッグ、５２ バッグ保持部、５３ ポート部、５４ バルブ付き継手、５５ 継手部、５５ａ 薬液流路、５６ バルブ、５７ 継手、５８ Ｏリング、５９ 排液タンク、６０ 吊り下げ具、６１ 薬液吸引パイプ、６２ 支持部、６３ 支持棒、６４ スライダー、６５ 基台、６６ レール、６７ 貫通孔、６８ チューブ、６９ 送液ポンプ、７０ 充填装置、７１ 原液収納部、７２ 純水収納部、７３ 載置部、７４ 排出タンク、７５ 第１の管路、７６ 第１の逆止弁、７７ 第１の三方弁、７８ 第２の三方弁、８０ 第２の管路、８１ 第２の逆止弁、８３ 第３の管路、８４ 第３の逆止弁、８５ 第１の送出ポンプ（シリンジ）、８６ 第２の送出ポンプ、８７ 第３の送出ポンプ（シリンジ）、８８ 第４の逆止弁、８９ 第５の逆止弁

前記薬液収納バッグに薬液を充填する際に、バッグ内への空気の混入を防ぐための充填装置を、前記ワーク加工装置に設けることができる。この充填装置は、ワーク加工装置の内部に設けることもできるし、ワーク加工装置の外部に独立して設けることもできる。なお、薬液収納バッグへの薬液充填装置は、前記ワーク加工装置とは別の、単独の別発明としても成立する。
前記充填装置は、例えば、原液の薬液を収納した原液収納部と、純水を収納した純水収納部と、前記薬液収納バッグが載置される載置部と、排出タンクと、前記原液収納部から第１の逆止弁、第１の三方弁、第２の三方弁をこの順に経由して前記薬液収納バッグに通じ、前記原液収納部から前記薬液収納バッグへ薬液を送出しうる第１の管路と、前記純水収納部から、第２の逆止弁、前記第１の三方弁、前記第２の三方弁をこの順に経由して前記薬液収納バッグに通じ、前記純水収納部から前記薬液収納バッグへ純水を送出し得る第２の管路と、前記薬液収納バッグから、前記第２の三方弁、第３の逆止弁をこの順に経由して前記排出タンクに通じ、前記薬液収納バッグから前記排出タンクに空気を排出しうる第３の管路と、前記第１の逆止弁と前記原液収納部との間の前記第１の管路に介装され、該第１の管路を通じて、前記原液収納部から前記薬液収納バッグに薬液を送出する第１の送出ポンプと、前記第２の逆止弁と前記純水収納部との間の前記第２の管路に介装され、該第２の管路を通じて、前記純水収納部から前記薬液収納バッグに純水を送出する第２の送出ポンプと、前記第３の逆止弁と前記排出タンクとの間の前記第３の管路に介装され、該第３の管路を通じて、前記薬液収納バッグから前記排出タンクに空気を排出する第３の送出ポンプとで構成することができる。

このように、軸３２を中心に回動するアーム装置３１に研磨ヘッド３０を搭載し、また、載置部３４の位置（Pos01）、載置部３５の位置（Pos02）、洗浄・乾燥装置２５の位置（Pos03）、定盤１８の一次研磨定盤（Pos04）の位置、二次研磨定盤（Pos05）の位置、および洗浄部（Pos06）の位置を同一円弧上に位置するように配置することによって、ウェーハ研磨装置５の空間的構成をコンパクトにできる。

続いて薬液供給部７について図９〜図１３により説明する。
図９は薬液供給部７の拡大側面図（側壁板を外した状態）、図１０はその平面図、図１１はその正面図である。図１２は薬液収納バッグの断面図、図１３はその薬液供給口の説明断面図である。
薬液供給部７は、前記研磨部（処理部）６の下方に位置して設けられている。
薬液供給部７は、研磨装置５において、研磨部６に、一次研磨液、二次研磨液、ワークの表面が乾燥するのを防ぐ保護液（リンス液）、研磨ヘッド３０の洗浄液（純水）などの各種薬液を供給し、ワークの各種処理が行えるようになっている。なお、本実施の形態では、薬液を、純水を含むものとして定義する。
各種薬液は、それぞれ薬液収納バッグ（以下単にバッグということがある）５０に収納され、薬液供給部７におけるバッグ保持部５２に吊り下げ状態で保持されるようになっている。

Claims (18)

1. 処理部に薬液を供給する薬液供給部と、ワークの加工もしくは処理を行う前記処理部を有するワーク加工装置において、
   前記薬液供給部は、
   薬液が充填される複数の薬液収納バッグと、
   該複数の薬液収納バッグが装着、保持されるバッグ保持部と、
   前記複数の薬液収納バッグが着脱自在に接続され、該薬液収納バッグから前記処理部に薬液を送り込む送液部を有し、
   前記薬液収納バッグは、
   フレキシブル樹脂シートが重ね合わされ、周縁部を溶着された袋状をなすと共に、外部に連通するポート部を有し、該ポート部にバルブ付き継手が装着された薬液収納バッグであることを特徴とするワーク加工装置。
2. 前記薬液収納バッグに空気抜きがなされた状態で薬液が充填されていることを特徴とする請求項１記載のワーク加工装置。
3. 前記バッグ保持部が前記処理部の下方に配置されると共に、装置前方に引出可能に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のワーク加工装置。
4. 前記薬液収納バッグは、前記バッグ保持部に、前記バルブ付き継手側を上にして、吊り下げ状態に保持され、バッグ内を下方に向けて伸びる薬液吸引パイプを具備することを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載のワーク加工装置。
5. 前記薬液収納バッグは、扁平状態で、隣接するもの同士交互に幅方向にずれた状態で吊り下げられることを特徴とする請求項４記載のワーク加工装置。
6. 前記バッグ保持部に保持された状態の前記薬液収納バッグの重量を計測する計測部を有することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載のワーク加工装置。
7. 前記バルブ付き継手がルアーロック方式の継手であることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載のワーク加工装置。
8. 前記薬液収納バッグには、薬液として研磨液が充填されるバッグが含まれることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載のワーク加工装置。
9. 前記薬液収納バッグには、薬液として研磨液および純水が各々別々に充填されるバッグが含まれることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載のワーク加工装置。
10. 前記薬液収納バッグには、薬液として、ワークをリンスするリンス液が充填されるバッグが含まれることを特徴とする請求項１〜９いずれか１項記載のワーク加工装置。
11. 前記薬液収納バッグには、薬液として、ワークを洗浄する洗浄液が充填されるバッグが含まれることを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項記載のワーク加工装置。
12. 前記小口径半導体ウェーハが１／２インチサイズの半導体ウェーハであることを特徴とする請求項１〜１１いずれか１項記載のワーク加工装置。
13. 前記薬液収納バッグに薬液を充填する充填装置を具備し、該充填装置は、前記薬液収納バッグ内の空気を排出する空気排出部と、前記薬液収納バッグに充填される薬液の重量もしくは容量を計測する計測部とを有することを特徴とする請求項１〜１２いずれか１項記載のワーク加工装置。
14. 前記充填装置は、
    原液の薬液を収納した原液収納部と、
    純水を収納した純水収納部と、
    前記薬液収納バッグが載置される載置部と、
    排出タンクと、
    前記原液収納部から第１の逆止弁、第１の三方弁、第２の三方弁をこの順に経由して前記薬液収納バッグに通じ、前記原液収納部から前記薬液収納バッグへ薬液を送出しうる第１の管路と、
    前記純水収納部から、第２の逆止弁、前記第１の三方弁、前記第２の三方弁をこの順に経由して前記薬液収納バッグに通じ、前記純水収納部から前記薬液収納バッグへ純水を送出し得る第２の管路と、
    前記薬液収納バッグから、前記第２の三方弁、第３の逆止弁をこの順に経由して前記排出タンクに通じ、前記薬液収納バッグから前記排液タンクに空気を排出しうる第３の管路と、
    前記第１の逆止弁と前記原液収納部との間の前記第１の管路に介装され、該第１の管路を通じて、前記原液収納部から前記薬液収納バッグに薬液を送出する第１の送出ポンプと、
    前記第２の逆止弁と前記純水収納部との間の前記第２の管路に介装され、該第２の管路を通じて、前記純水収納部から前記薬液収納バッグに純水を送出する第２の送出ポンプと、
    前記第３の逆止弁と前記排出タンクとの間の前記第３の管路に介装され、該第３の管路を通じて、前記薬液収納バッグから前記排出タンクに空気を排出する第３の送出ポンプとを具備することを特徴とする請求項１３記載のワーク加工装置。
15. 前記第１の送出ポンプがシリンジであり、該シリンジと前記原液収納部との間の前記第１の管路に第４の逆止弁が介装され、
    前記第３の送出ポンプがシリンジであり、該シリンジと前記排出タンク排出タンクとの間の前記第３の管路に第５の逆止弁が介装されていることを特徴とする請求項１４記載のワーク加工装置。
16. 前記充填装置は、
    第１の薬液を収納した第１の薬液収納部と、
    第２の薬液を収納した第２の薬液収納部と、
    前記薬液収納バッグが載置される載置部と、
    排出タンクと、
    前記第１の薬液収納部から第１の逆止弁、第１の三方弁、第２の三方弁をこの順に経由して前記薬液収納バッグに通じ、前記第１の薬液収納部から前記薬液収納バッグへ第１の薬液を送出しうる第１の管路と、
    前記第２の薬液収納部から、第２の逆止弁、前記第１の三方弁、前記第２の三方弁をこの順に経由して前記薬液収納バッグに通じ、前記第２の薬液収納部から前記薬液収納バッグへ第２の薬液を送出し得る第２の管路と、
    前記薬液収納バッグから、前記第２の三方弁、第３の逆止弁をこの順に経由して前記排出タンクに通じ、前記薬液収納バッグから前記排液タンクに空気を排出しうる第３の管路と、
    前記第１の逆止弁と前記第２の薬液収納部との間の前記第１の管路に介装され、該第１の管路を通じて、前記第２の薬液収納部から前記薬液収納バッグに第２の薬液を送出する第１の送出ポンプと、
    前記第２の逆止弁と前記第２の薬液収納部との間の前記第２の管路に介装され、該第２の管路を通じて、前記第２の薬液収納部から前記薬液収納バッグに第２の薬液を送出する第２の送出ポンプと、
    前記第３の逆止弁と前記排出タンクとの間の前記第３の管路に介装され、該第３の管路を通じて、前記薬液収納バッグから前記排出タンクに空気を排出する第３の送出ポンプとを具備することを特徴とする請求項１３記載のワーク加工装置。
17. ワーク加工装置の処理部に薬液を供給するための薬液を収納する薬液収納バッグであって、
    フレキシブル樹脂シートが重ね合わされ、周縁部を溶着された袋状をなし、外部に連通するポート部を有し、該ポート部に、バルブ付き継手が装着されると共に、前記ワーク加工装置におけるバッグ保持部に前記バルブ付き継手側を上にして吊り下げ状態に保持するための係止部が設けられていることを特徴とする薬液収納バッグ。
18. 前記バルブ付き継手の薬液流路に接続され、バッグ底部方向に延びる薬液吸引パイプを備えると共に、前記バルブ付き継手に、前記薬液流路の内外に通じ、前記薬液流路とバッグ上部を連通する貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１７記載の薬液収納バッグ。