JP6491419B2 - ハウジングおよびこれを備えた砥液供給ユニット並びに基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、砥液供給ユニットのハウジングに係り、特に、CMPユニットへ砥液を供給する配管供給部品を収容するためのハウジングに関する。
半導体ウェハなどの基板に対して各種処理を行うために、基板処理装置が用いられている。基板処理装置の一例としては、基板の表面の研磨処理を行うためのCMP(Chemical Mechanical Polishing)装置が挙げられる。
CMP装置は、基板の研磨処理を行うための研磨ユニット、基板の洗浄処理及び乾燥処理を行うための洗浄ユニット、研磨ユニットへ基板を受け渡すと共に洗浄ユニットによって洗浄処理及び乾燥処理された基板を受け取るロード/アンロードユニットなどを備える。また、CMP装置は、研磨ユニット、洗浄ユニット、及びロード/アンロードユニット内で基板の搬送を行う搬送ユニットを備えている。CMP装置は、搬送ユニットによって基板を搬送しながら研磨、洗浄、及び乾燥の各種処理を順次行う。
研磨ユニットは、表面に研磨パッドが貼り付けられた回転可能な研磨テーブルと、この研磨テーブルに対向して半導体ウェハを保持する基板保持手段を有している。実際に半導体ウェハを研磨する際には、研磨パッド上に砥液が供給され、半導体ウェハと研磨パッドの間に砥液が存在する状態で研磨処理が行われる。このため、基板処理装置には砥液供給ユニットが内蔵されるか、或いは併設されている。
図10は、従来の研磨システム(基板処理装置)101を示すブロック図である(特許文献1の図1参照)。この研磨システム101は、2つの研磨装置104と、これらの研磨装置104に砥液を供給する砥液供給装置103を備えている。砥液供給装置103は、原液を収容する原液タンク110と、これを所定の濃度に薄めるための希釈液を貯留する希釈液タンク112の2つの供給源と、これらの供給源から配管114,116を介して供給される原料を合流させて所定濃度の砥液とする混合部118とからなる。
特開平11−138438号公報
ところで、上述したように、従来の砥液供給装置103は砥液供給部品を具備している。このため、それぞれの砥液供給部品が接続される接続部も多数となる。これらの接続部は、砥液が漏洩しないように適切に接続されていることが大前提である。しかしながら、接続部の数が多ければ、接続不良などにより接続部から砥液が漏洩する場合がある。また、長期間の使用によって接続部のシールが劣化して砥液が漏洩する場合もある。一般的に、砥液供給装置は、砥液供給部品をハウジングで収容している場合が多く、砥液が漏洩した場合にはハウジング内に砥液が残留してしまうことがあった。
漏洩した砥液をハウジングの外部に排出するためのドレイン配管を備える砥液供給装置も存在はしているが、砥液を排出するための積極的な工夫はなされていなかった。また、砥液が確実に排出されない場合、長期間の残留によって砥液が乾燥・固着・滞積してしまい、復旧作業に手間がかかってしまっていた。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、砥液供給ユニット内に漏洩した砥液を確実に排出でき、復旧時の作業を最小限にすることができるハウジングを提供することを目的の一つとしている。なお、上述の解決すべき課題は一例であって、本発明によってその他の課題を同時に解決できる可能性があることは言うまでもないことである。このため、本発明は、上述の課題によって限定解釈されるべきではない。
第1手段は、砥液供給部品を収容するハウジングであって、このハウジング内部の底面の少なくとも一部は傾斜面であり、この底面の最も低い部位の近傍に少なくとも1つのドレイン配管が設けられている、という構成を採っている。このような構成を採ることで、ハウジング内で砥液の漏洩が発生した場合には、砥液は底面の傾斜面に沿って下方へ流れ落ちる。このため、水平な底面の場合と比較して、砥液が残留しにくく、迅速に砥液がハウジングの外部に排出される。特に、ドレイン配管が底面板の最も低い部位の近傍に設けられていることから、漏洩した砥液の全て或いは大部分を排出することができる。
第2手段は、第1手段の構成に加え、底面は、全面がドレイン配管に向けて砥液を流す傾斜面である、という構成を採っている。
第3手段は、第1手段又は第2手段の構成に加え、底面の少なくとも一部は、親水性又は撥水性のコーティングが施されている、という構成を採っている。
第4手段は、第1手段から第3手段のいずれかの構成に加え、底面は、異なる傾斜方向及び/又は異なる傾斜角度を有する複数の傾斜面の組み合わせを含む、という構成を採っている。
第5手段は、第1手段から第4手段の何れかの構成に加え、底面のうち最も高い位置の近傍に、洗浄水を放出する洗浄水供給機構が設けられている、という構成を採っている。
第6手段は、第1手段から第5手段の何れかの構成に加え、ハウジング内に、砥液の漏洩を検知する砥液漏洩センサを備える、という構成を採っている。
第7手段は、第1手段から第6手段の何れかのハウジングと、このハウジング内に収容される砥液供給部品とを備える砥液供給ユニット、という構成を採っている。
第8手段は、第7手段の構成に加え、砥液供給部品は、砥液供給手動バルブ、フィルタ、流量調整器、砥液供給バルブの少なくとも1つを含む、という構成を採っている。
第9手段は、第7手段又は第8手段の砥液供給ユニットと、研磨ユニットとを備えた、基板処理装置、という構成を採っている。
本発明の一実施形態に係る砥液供給ユニットの外観の斜視図である。 図1に開示した砥液供給ユニットにおいて、側面の一部と天面を仮想的に透明化した場合の斜視図である。 図2に開示した砥液供給ユニットから砥液供給部品を取り除いた場合の斜視図である。 図3に開示された第1の底面板を示す図であり、図4(A)は斜視図であり、図4(B)は図4(A)のB方向から見た図であり、図4(C)は図4(A)のC方向から見た図である。 図3に開示された第2の底面板を示す図であり、図5(A)は斜視図であり、図5(B)は図5(A)のB方向から見た図であり、図5(C)は図5(A)のC方向から見た図である。 図2とは逆の方向から見た場合の砥液供給ユニットの斜視図である。 図6に開示された洗浄水供給機構を示す拡大斜視図である。 図7に開示した洗浄水供給機構を含むハウジングを示す斜視図である。 砥液供給ユニットとその他の構成要素を示すブロック図である。 従来の砥液供給装置を含む基板処理装置を示すブロック図である。
以下に、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。なお、以下に説明する個別の構成要素を任意に組み合わせた発明についても、本発明が対象とする技術思想に含まれるものである。
[全体概要]
本実施形態は、砥液供給ユニットであって、各種の砥液供給部品と、この砥液供給部品を収容するハウジングとを備えている。そして、このハウジングの内部の底面の少なくとも一部は傾斜面であり、この底面の最も低い部位の近傍に少なくとも1つのドレイン配管が設けられている。
具体的には、図1に示すように、ハウジング3は箱状に形成されており、外部から砥液を取り込むための砥液取込口21と、研磨ユニット(図示略)へ砥液を供給するための砥液供給出口23と、ハウジング3内で漏洩した砥液を外部に排出するためのドレイン配管25がそれぞれ設けられている。本実施形態では、砥液取込口21はハウジング3の所定部位の下面に設けられ、砥液供給出口23はハウジング3の上面に設けられている。また、ドレイン配管25はハウジング3の側面に設けられ、砥液の排出及び排出停止を切り替える切替バルブ25aが接続されている。なお、上述のハウジング3の形状や、砥液取込口21、砥液供給出口23、ドレイン配管25の設置位置は一例であって、上述の位置に限定されるものではない。
ハウジング3の側面と天面は、概ね2つの主要部5、7に分かれている。一方の主要部5(図1における手前側)は、ハッチ部分となっており、取っ手5aを引くことで蝶番5bを中心に回動して、作業者がハウジングの内部へアクセスするのを可能としている。本実施形態では、手前側の側面の下方に2つの蝶番5bが連結され、一方、取っ手5aは同側面の上部に設けられている。ハウジング3の他方の主要部7(図1における奥側)は固定されており、上述した砥液供給出口23が上面に設置されている。
図2は、砥液供給ユニット1の内部が見えるように、ハウジング3の手前の2つの側面と天面を仮想的に透明化した図である。この図に示すように、砥液取込口21は外部の砥液供給源(図示略)から延びる砥液配管9を受け入れている。そして砥液配管9はハウジング3の内部の砥液供給部品に接続される。具体的には、砥液配管9は砥液配管接続部11に接続される。砥液配管接続部11は略直角に曲がっており、砥液供給手動バルブ13に接続されている。
砥液供給手動バルブ13は、作業者が操作することで、砥液の供給と停止を手動で切り替えるためのものである。具体的には、砥液供給手動バルブ13の上部にはレバー13aが設置されており、このレバー13aを一方側に倒すことで砥液供給を停止し、他方側に倒すことで砥液供給を開始することができる。このような手動の操作を可能とするために
、上述したハウジング3の一方の主要部5が開放できるようになっているのである。なお、砥液配管接続部11と砥液供給手動バルブ13の間に、所定のフィルタを設けることが望ましい。これは、砥液供給源から取り込まれる砥液に異物などが含まれている可能性があるからである。
砥液供給手動バルブ13には、所定の配管を介して砥液供給バルブ15が接続されている。この砥液供給バルブ15は、図示しない制御部からの指令に応じて、砥液の供給を制御するものである。本実施形態の砥液供給ユニット1は、3系統の砥液供給部品を有しており、それぞれの系統の砥液供給部品に砥液供給バルブ15が接続されている。このため、制御部は各砥液供給バルブ15を制御して、どの系統の砥液供給部品にどのようなタイミングで砥液を供給するかを制御することが可能である。また、砥液供給バルブ15には、流量調整器を設けることが望ましい。なぜなら、砥液の供給量を制御したい場合に、例えば砥液の供給と停止を切り替えて行う手法では、砥液供給の際に脈動が生じてしまうからである。但し、砥液供給バルブ15が、開度を連続的に調整できる形式のものであれば、個別に流量調整器を設ける必要はない。
それぞれの砥液供給バルブ15の下流側には砥液供給ライン17が接続されており、これらの砥液供給ライン17が束ねられて、砥液供給出口23から外部に引き出される。そして、各砥液供給ライン17は、図示しない研磨ユニットまで延設されている。なお、本実施形態では、3系統の砥液供給部品を有しているが、これは一例であって、本発明はこれに限定されるものではない。このため、1系統だけの配管であっても良いし、4系統以上の配管を設けてもよい。
図3は、ハウジング3から主な砥液供給部品を取り外した状態を示す図である。この図に示すように、本実施形態のハウジング3は、全体として段付きの2つの底面からなる。そして、高い方(奥側)の底面(以下「第1の底面板18」という)は砥液供給手動バルブ13と砥液供給バルブ15が設置され、低い方(手前側)の底面(以下、「第2の底面板19」という)は、上述の砥液配管接続部11が設置される部分である。なお、このような段付き構造の底面はあくまでも一例であって、段差を設けずに全ての底面をほぼ同一面としてもよい。
また、図3に示すように、光学式砥液漏洩センサ20がドレイン配管25の近傍に設けられている。これは、砥液の漏洩が発生した場合、最も低い位置には確実に砥液が到達するからである。この砥液漏洩センサ20は、第2の底面板19の表面の色が砥液によって変化したことを検知して、砥液の漏洩を検出できるようになっている。
光学式砥液漏洩センサ20で砥液の漏洩が検出されると、図示しない制御部がプロセスインターロックの指令を出力する。プロセスインターロックとは、基板処理装置への新規の半導体ウェハの投入を禁止する処理である。光学式砥液漏洩センサ20は、僅かな量の砥液でも検出できる可能性が高く、早い段階で砥液漏洩を検出することができる。また、光学式砥液漏洩センサ20の他に、フロート式砥液漏洩センサ22も設けられている。フロート式砥液漏洩センサ22は、第2の底面板19の表面に設けられ、砥液の漏洩及び滞留の進行に伴って、フロートが浮き上がることで砥液漏洩を検出する。このため、僅かな砥液漏洩は検出できないが、大量の砥液が漏洩した場合にこれを検出できる。フロート式砥液漏洩センサ22が砥液漏洩を検出した場合には、制御部が故障表示指令を出力すると共に、砥液供給を停止して基板処理装置も完全に停止させる。
図4は、第1の底面板18を説明する図である。図4(A)に示すように、第1の底面板18は段付き構造であって、奥側が高い部位18aで手前側が低い部位18bで構成されている。但し、この第1の底面板18は段付き構造ではなく、略同一面状に形成しても
よい。第1の底面板18に形成されている傾斜について、図4(B)及び図4(C)を参照しながら説明する。図4(B)は、図4(A)のB方向から第1の底面板18を見た図である。この図に示すように、第1の底面板18は、左側が高く右側が低くなっている。段付き構造の高い部位18aは、左側から右側に向かって2〜3°程度降下する傾斜面となっており、低い部位18bも左側から右側に向かって2〜3°程度降下する傾斜面となっている。このため、第1の底面板18の表面に落ちた砥液は、左側から右側に向かって流れる。
図4(C)は、図4(A)のC方向から第1の底面板18を見た図である。この図に示すように、低い部位18bは右側から左側に向かって2〜3°程度降下する傾斜面となっている。このように、第1の天面板18の低い部位18bは、図4(A)において左奥側から右手前側に向かって降下する傾斜と、右奥側から左手前側に向かって降下する傾斜の組み合わせによって、低い部位18b対角線方向に降下する傾斜面となる(図4(A)の太い矢印)。従って、漏洩した砥液は、この傾斜面に沿って流れることとなる。本実施形態の底面の傾斜角は2〜3°程度であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、1°程度の傾斜角でもよいし、3°を超える傾斜角であってもよい。
次に、図5に基づいて第2の底面板19について説明する。ここで、図5(A)は第2の底面板19の全体斜視図であり、図5(B)は図5(A)のB方向から見た図であり、図5(C)は図5(A)のC方向から見た図である。図5(A)に示すように、第2の底面板19には、左手前側から右奥側に向かって(長手方向に沿って)降下するような傾斜面が設けられている。但し、最も奥側の部分には、左右(短手方向)に分かれて逆傾斜の傾斜面19a,19bが設けられており、これらの傾斜面19a,19bの間にドレイン配管25が設けられるようになっている。本実施形態においては、第2の底面板19の短手方向の中央ではなく、右寄りの位置に最も低い部位が設けられている。また、第2の底面板19の傾斜角度は第1の底面板18と同様に2〜3°程度であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、1°程度の傾斜角でもよいし、3°を超える傾斜角であってもよい。
また、図5(B)によれば、第2の底面板19の長手方向の傾斜の状態がより明確に分かる。すなわち、傾斜面は左側から右側に向かって降下している。そして、右端部において逆傾斜の傾斜面19b(19a)が示されている。この逆傾斜の傾斜面19b(19a)は、漏洩した砥液を第2の底面板19の幅方向の中央領域に向けて導くためのものである。このため、仮に逆傾斜の傾斜面19b(19a)に砥液が落ちた場合でも、図5(A)中の細く短い矢印に示すように、その砥液は傾斜面19a,19bに沿って流れ落ち、砥液の主要な流れに合流して最終的にドレイン配管25に集まる。また、図5(C)に示すように、図5(A)のC方向から見ると、2つの逆傾斜の傾斜面19a,19bの間が最も低い部位となっており、この部位にドレイン配管25が配置されている。
上述の第1及び第2の底面板18,19の表面は、親水性又は撥水性のコーティングが施されている。親水性コーティングを施すことで、小さな傾斜角度であっても、確実に砥液を低い方に流すことができるからである。一方、撥水性コーティングを施した場合は、所定値以上の傾斜角度があれば砥液を迅速に排出することが可能である。また、砥液の付着を防止することもできる。但し、コーティングは本発明に必須な構成ではなく、通常の表面処理(塗装や防錆加工など)だけでもよい。なお、コーティングはハウジングの底面に限定されるものではなく、ハウジングの内側の側壁面に施してもよい。
以上説明したように、ハウジング3の第1及び第2の底面板18,19は、全体が傾斜面となっている。このため、仮にハウジング3内で砥液が漏洩した場合でもあっても、傾斜面によって砥液が最も低い部位に流れ落ち、ハウジング3内に滞留することがない。こ
のため、砥液の漏洩が発生した場合の復旧作業の負担を大きく軽減することができる。なお、第1及び第2の底面板18,19の全面を傾斜面にする必要はなく、一部のみを傾斜面としてもよい。
図6は、砥液供給ユニット1を図2の視点とは逆の方向から見た斜視図である。この図に示すように、第1の底面板18の段差構造の高い部位18aの近傍には、洗浄水供給機構31が設けられている。この設置部位は、ハウジング3内の最も高い位置である。この洗浄水供給機構31は、水平方向に延びる小径配管の洗浄水ノズル31aと、この洗浄水ノズル31aに接続されている洗浄水バルブ31bとからなる。そして、洗浄水バルブ31bには、外部の洗浄水源(図示略)が接続されている。洗浄水源は、通常の上水でも良いし、その他の供給源であってもよい。なお、洗浄水バルブ31bは、開閉操作を容易になし得るように、ハウジング3の外部に設置されている。
図7は、洗浄水供給機構31をハウジング3の内部側から見た斜視図である。この図に示すように、洗浄水供給機構31の洗浄水ノズル31aには、等間隔で吐出用穴31cが形成されている。この吐出用穴31cは略水平方向に穿孔されており、洗浄水を略水平方向に吐出させるようになっている。本実施形態では、5つの吐出用穴31cが形成されている。なお、上述の吐出用穴31cの数や穿孔方向はあくまでも一例であって、これに限定されるものではない。例えば、吐出用穴31cを鉛直下方に向けても良いし、鉛直上方に向けてもよい。あるいは斜め下方や斜め上方に向けてもよい。さらに、より多数の吐出用穴31cを形成してもよいし、穴ではなくスリット状の開口を形成することで、幅広に洗浄水を吐出させるようにしてもよい。
図8は、第1及び第2の底面板18,19と洗浄水供給機構31の全体を示す斜視図である。この図から分かるように、洗浄水供給機構31から洗浄水が吐出すると、第1の底面板18の高い部位18aに落ちる。そして、砥液を洗い流しながら第1の底面板18の低い部位18bを対角線方向に流れ落ちる。このため、第1の底面板18を流れ落ちる洗浄水と砥液は、第2の底面板19との段差を流れ落ちる。そして、第2の底面板19に落ちた洗浄液と砥液は、第2の底面板19の傾斜面によりドレイン配管25に向かって流れる。ドレイン配管25は第2の底面板19の最下部近傍に配置されているので、洗浄液と砥液の混合液体がドレイン配管25に流れ込み、ハウジング3の外部に排出される。このように、洗浄水供給機構31を設けることで、砥液がハウジング3の底面に付着していた場合であっても、確実にこれを洗い流すことができる。特に、第1及び第2の底面板18,19の傾斜が緩やかな場合には、砥液が第1及び第2の底面板18,19の表面に残留することも考えられるが、洗浄水供給機構31の洗浄水により迅速に砥液を洗浄することができる。このため、砥液の漏洩が発生した場合でも、迅速且つ確実に復旧作業を行うことができる。
図9は、上述した砥液供給ユニット1とその他の構成要素を示すブロック図である。この図において、砥液や洗浄液の物理的な流れは太い線で示しており、信号の流れは細い線で示している。砥液供給ユニット1の砥液取込口21には、ポンプ51を介して砥液供給源53に接続されている。砥液供給源53から供給された砥液は、砥液供給接続部11、砥液供給手動バルブ13、砥液供給バルブ15を通り、砥液供給出口23から研磨ユニット52へ供給される。光学式砥液漏洩センサ20とフロート式砥液漏洩センサ22の出力は制御部55に送信され、制御部55では研磨ユニット52、洗浄液供給機構31、ポンプ51などの動作を制御する。
以上説明したように、本発明は以下の形態を有する。
[形態1]
砥液供給部品を収容するハウジングであって、このハウジング内部の底面の少なくとも一部は傾斜面であり、この底面の最も低い部位の近傍に少なくとも1つのドレイン配管が設けられている、ハウジング。
[形態2]
前記底面は、全面が前記ドレイン配管に向けて前記砥液を流す傾斜面である、形態1に記載のハウジング。
[形態3]
前記底面の少なくとも一部は、親水性又は撥水性のコーティングが施されている、形態1又は2に記載のハウジング。
[形態4]
前記底面は、異なる傾斜方向及び/又は異なる傾斜角度を有する複数の傾斜面の組み合わせを含む、形態1から3の何れか一項に記載のハウジング。
[形態5]
前記底面のうち最も高い位置の近傍に、洗浄水を放出する洗浄水供給機構が設けられている、形態1から4の何れか一項に記載のハウジング。
[形態6]
前記ハウジング内に、前記砥液の漏洩を検知する砥液漏洩センサを備える、形態1から5の何れか一項に記載のハウジング。
[形態7]
形態1から6の何れか一項に記載のハウジングと、このハウジング内に収容される砥液供給部品とを備える砥液供給ユニット。
[形態8]
前記砥液供給部品は、砥液供給手動バルブ、フィルタ、流量調整器、砥液供給バルブの少なくとも1つを含む、形態7に記載の砥液供給ユニット。
[形態9]
形態7又は8に記載の砥液供給ユニットと、研磨ユニットとを備えた、基板処理装置。
本発明は、CMP装置の研磨ユニットに砥液を供給する砥液供給ユニットにおいて、砥液供給部品を収容するハウジングに利用することが可能である。
1 砥液供給ユニット
3 ハウジング
5 一方の主要部
5a 取っ手
5b 蝶番
7 他方の主要部
9 砥液配管
11 砥液配管接続部
13 砥液供給手動バルブ
13a レバー
15 砥液供給バルブ
17 砥液供給ライン
18 第1の底面板
18a 高い部位
18b 低い部位
19 第2の底面板
19a,19b 逆傾斜の傾斜面
20 光学式砥液漏洩センサ
21 砥液取込口
22 フロート式砥液漏洩センサ
23 砥液供給出口
25 ドレイン配管
25a 切替バルブ
31 洗浄水供給機構
31a 洗浄水ノズル31a
31b 洗浄水バルブ
31c 吐出用穴

Claims (8)

  1. 砥液供給部品を収容するハウジングであって、このハウジング内部の底面の少なくとも一部は傾斜面であり、この底面の最も低い部位の近傍に少なくとも1つのドレイン配管が設けられており、
    前記底面のうち最も高い位置の近傍に、洗浄水を放出する洗浄水供給機構が設けられている、ハウジング。
  2. 前記底面は、全面が前記ドレイン配管に向けて前記砥液を流す傾斜面である、請求項1に記載のハウジング。
  3. 前記底面の少なくとも一部は、親水性又は撥水性のコーティングが施されている、請求項1又は2に記載のハウジング。
  4. 前記底面は、異なる傾斜方向及び/又は異なる傾斜角度を有する複数の傾斜面の組み合わせを含む、請求項1から3の何れか一項に記載のハウジング。
  5. 前記ハウジング内に、前記砥液の漏洩を検知する砥液漏洩センサを備える、請求項1からの何れか一項に記載のハウジング。
  6. 請求項1からの何れか一項に記載のハウジングと、このハウジング内に収容される砥液供給部品とを備える砥液供給ユニット。
  7. 前記砥液供給部品は、砥液供給手動バルブ、フィルタ、流量調整器、砥液供給バルブの少なくとも1つを含む、請求項に記載の砥液供給ユニット。
  8. 請求項6又は7に記載の砥液供給ユニットと、研磨ユニットとを備えた、基板処理装置。
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