TW201429627A - 氣液分離裝置及研磨裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之氣液分離裝置具備：氣液分離槽；氣液導入管，其係延伸至前述氣液分離槽之內部，而在前述氣液分離槽內導入氣液二態流體；噴嘴，其係朝向滯留於前述氣液分離槽底部之液體噴灑純水；排液管，其係與設於前述氣液分離槽底部之液體排出口連通；及排氣管，其係與設於前述氣液分離槽側部之排氣口連通；前述排氣口比前述氣液導入管之下端位於上方。

Description

氣液分離裝置及研磨裝置
本發明係關於一種將從使用液體，特別是容易產生泡沫之液體(發泡性液體)的裝置產生之氣液二態流體分離成氣體與液體而排出的氣液分離裝置、及具備該氣液分離裝置之研磨裝置。
習知有在研磨面供給研磨液(泥漿)而研磨基板表面之研磨裝置。該研磨裝置係產生含有研磨劑及研磨粉之研磨液、與研磨時或洗淨時供給之氮等氣體的氣液二態流體。該氣液二態流體亦可藉由使用於研磨面之洗淨的洗淨排液與前述氮等氣體混合而產生，再者，亦可藉由在研磨液或洗淨排液中混入氣體而產生。
為了防止該氣液二態流體流入排氣管路內，造成排氣管路被液體堵塞，研磨裝置通常具備將氣液二態流體分離成氣體與液體而個別排出之氣液分離裝置。
第一圖係顯示過去之氣液分離裝置的一例之縱剖面前視圖。如第一圖所示，氣液分離裝置具有在上方開口之有底筒狀的氣液分離槽100、及將研磨台(無圖示)等上產生而經排液收集器102所回收之氣液二態流體導入氣液分離槽100內的氣液導入管104。在排液收集器102之底部連接有垂直方向延伸之連結管106。氣液導入管104連結於連結管106之下 端，並向下方延伸，氣液導入管104之下端到達氣液分離槽100之下部。在氣液分離槽100之底部設有與排液管108連通之液體排出口100a。在氣液分離槽100之側部設有與排氣管110連通之排氣口100b。該排氣口100b比氣液導入管104之下端位於上方。排氣管110與排氣閘(Damper)(無圖示)連通。
經排液收集器102回收之氣液二態流體，在氣液導入管104之內部移動而導入氣液分離槽100內部。而後，從氣液二態流體分離而滯留於氣液分離槽100底部之液體，通過液體排出口100a而從排液管108排出，從氣液二態流體分離而上昇至氣液分離槽100上部之氣體，通過排氣口100b流入排氣管110內，並從排氣閘排氣。
在氣液導入管104之下端面設有錐部104a，其係為了防止氣液導入管104內之氣液二態流體流入排氣管110，而將排氣管110之相反側(不與排氣管110相對之側)形成錐狀缺口。
為了有效排出藉由研磨加工而產生之研磨液噴霧，曾提出一種排液、排氣處理裝置法，係將研磨液與研磨液噴霧同時收入排液收集器中，藉由共用之排出管導入氣液分離機構，以該氣液分離機構分離成排液與排氣而排出(例如參照日本特開平10-123336號公報)。又，還提出一種氣液分離裝置，其具備貯存從氣液分離槽之液體排出部排出的液體之收容裝置，在該收容裝置上設置液體排出口與排氣口(例如參照日本特開2008-38712號公報及日本特開2008-38714號公報)；以及一種氣液分離裝置，其係在從外部導入氣液混合體至槽內之管狀噴嘴內部設置螺旋板(例如參照日本實開昭62-109709號公報)。
第一圖所示之氣液分離裝置的優點是構造比較精簡，且適合設置於研磨裝置等之下部。但是，因為氣液二態流體係無障礙物地自由掉落在氣液導入管104內部而流至下方，所以氣液二態流體係以相當大之撞擊與氣液分離槽100之底面碰撞。因而，當處理之液體中含有發泡性物質情況下，處理氣液二態流體時，會助長液體發泡，而在滯留於氣液分離槽100底部之液體中產生大量泡沫。如此，若氣液分離槽100內部產生大量泡沫時，該泡沫(液體)會到達排氣管110，流經排氣管110內部，而從排氣閘之下部的凸緣等洩漏。
特別是，研磨裝置廣泛使用包含分散劑等發泡性添加劑的研磨液，換言之，係容易產生泡沫之液體(發泡性液體)。又，伴隨研磨後之噴射洗淨(霧化洗淨)而使用大量處理水及氮等氣體。因而，氣液分離槽100之內部容易產生大量泡沫。
本發明係鑑於上述情形者，目的為提供一種即使滯留於氣液分離槽內部之液體產生泡沫，仍可有效消除該泡沫之氣液分離裝置及具備該氣液分離裝置的研磨裝置。
氣液分離裝置之特徵為具備：氣液分離槽；氣液導入管，其係延伸至前述氣液分離槽之內部，而在前述氣液分離槽內導入氣液二態流體；噴嘴，其係朝向滯留於前述氣液分離槽底部之液體噴灑純水；排液管，其係與設於前述氣液分離槽底部之液體排出口連通；及排氣管，其係與設於前述氣液分離槽側部之排氣口連通；前述排氣口比前述氣液導入管之下 端位於上方。
採用此種構成時，包含容易產生泡沫之液體(發泡性液體)的氣液二態流體以氣液分離槽分離成氣體與液體。即使滯留於氣液分離槽底部之液體產生泡沫，仍可以從噴嘴噴灑之純水消除該泡沫。
一種適合之樣態中，前述噴嘴係由圓錐噴嘴構成，且具備複數個。
採用此種構成時，可朝向滯留於氣液分離槽底部之液體，更均勻且不致洩漏地噴灑純水。
一種適合之樣態中，前述排氣管係與內部設置有捕捉氣體中包含之噴霧的噴霧捕集器之排氣盒連通。
採用此種構成時，即使在排氣管內流動之氣體中含有噴霧，仍可藉由設置於排氣盒之噴霧捕集器捕捉該噴霧。
一種適合之樣態中，前述噴霧捕集器具有：捕集板，其係以氣體流動而碰撞之方式配置；及塞板，其係阻擋被前述捕集板捕捉掉落於下方，而滯留於前述排氣盒底部之液體向下游流動。
研磨裝置具有：研磨台，其係具有研磨面；上方環形轉盤，其係保持基板而按壓於前述研磨面；處理液供給噴嘴，其係供給處理液至前述研磨面；排液收集器，其係配置於前述研磨台之周圍，回收從該研磨台除去之氣液二態流體；及上述氣液分離裝置，其係將前述排液收集器所回收之氣液二態流體分離成氣體與液體後排出。
採用本發明時，可以比較精簡之構成將氣液二態流體分離成 氣體與液體。特別是，可將包含容易產生泡沫之液體(發泡性液體)的氣液二態流體，以氣液分離槽分離成氣體與液體。而且，即使滯留於氣液分離槽底部之液體產生泡沫，仍可以從噴嘴噴灑之純水消除該泡沫，藉此，可避免液體從排氣閘下部之凸緣部洩漏。
10‧‧‧氣液分離裝置
12‧‧‧氣液分離槽
12a‧‧‧液體排出口
12b‧‧‧排氣口
14‧‧‧排液收集器
16‧‧‧氣液導入管
16a‧‧‧錐部
18‧‧‧連結管
20‧‧‧排液管
22‧‧‧排氣管
24‧‧‧噴嘴單元
26‧‧‧支撐塊
28‧‧‧托架
30‧‧‧連接器
32‧‧‧純水供給管
34‧‧‧中央噴嘴
36‧‧‧側部噴嘴
40‧‧‧排氣盒
44‧‧‧噴霧捕集器
46‧‧‧捕集板
48‧‧‧塞板
50‧‧‧研磨台
50a‧‧‧研磨面
52‧‧‧上方環形轉盤
54‧‧‧處理液供給噴嘴
56‧‧‧霧化器
100‧‧‧氣液分離槽
100a‧‧‧液體排出口
100b‧‧‧排氣口
102‧‧‧排液收集器
104‧‧‧氣液導入管
104a‧‧‧錐部
106‧‧‧連結管
108‧‧‧排液管
110‧‧‧排氣管
W‧‧‧基板
第一圖係顯示過去氣液分離裝置之一例的縱剖面前視圖。
第二圖係顯示本發明之實施形態的氣液分離裝置之縱剖面前視圖。
第三圖係顯示第二圖所示之氣液分離裝置具備的噴嘴單元之前視圖。
第四圖係第三圖所示之噴嘴單元的右側視圖。
第五圖係顯示具備第二圖所示之氣液分離裝置的研磨裝置之概要圖。
以下，參照圖式說明本發明之實施形態。
第二圖係顯示本發明之實施形態的氣液分離裝置之縱剖面前視圖。如第二圖所示，氣液分離裝置10具有在上方開口之有底筒狀的氣液分離槽12；以及將研磨台50(參照第五圖)等產生而由排液收集器14所回收之氣液二態流體導入氣液分離槽12內的氣液導入管16。在排液收集器14之底部連接有垂直方向延伸的連結管18。氣液導入管16連結於連結管18下部並向下方延伸，氣液導入管16之下端到達氣液分離槽12之下部。在氣液分離槽12之底部設有與排液管20連通之液體排出口12a。在氣液分離槽12之側部設有與排氣管22連通之排氣口12b。該排氣口12b比氣液導入管16之下端位於上方。
為了防止在氣液導入管16內流動之氣液二態流體流入排氣 管22，而在氣液導入管16之下端面設有錐部16a。該錐部16a係形成於排氣管22相反側(不與排氣管22相對之側)之氣液導入管16下部的錐狀缺口部。
在氣液分離槽12之內部，且位於氣液分離槽12之排氣管側的內面與氣液導入管16的外周面之間配置有噴嘴單元24。該噴嘴單元24經由支撐塊26而固定於在排氣管22之內周面固定的托架28。支撐塊26經由連接器30(參照第四圖)而連接於純水供給管32，該純水供給管32從氣液分離槽12延伸至排氣管22之內部。純水供給管32連接於延伸至外部之無圖示的純水供給管路。
如第三圖及第四圖詳細所示，在噴嘴單元24之支撐塊26上支撐有位於中央之中央噴嘴34、以及位於該中央噴嘴34之側方的一對側部噴嘴36。在支撐塊26之內部形成有將從純水供給管32供給之純水供給至各噴嘴34、36的純水流路。
中央噴嘴34例如係由具有60°之寬度而圓錐狀地噴灑純水的圓錐噴嘴構成，且以其噴出口朝向垂直下方之方式而垂直配置。側部噴嘴36亦同樣地，例如係由具有60°之寬度而圓錐狀噴灑純水的圓錐噴嘴構成，且以其噴出口朝向對垂直線傾斜角度θ程度之方向的方式傾斜而配置。該傾斜角度θ，例如係20°(θ=20°)。
純水從純水供給管32通過支撐塊26內部之純水流路，而供給至各噴嘴34、36。供給至各噴嘴34、36之純水，從各噴嘴34、36之噴出口朝向滯留於氣液分離槽12底部的液體噴灑。特別是，各噴嘴34、36係使用圓錐噴嘴，而從由圓錐噴嘴構成之複數個噴嘴34、36更廣範圍地噴灑純水，可朝向滯留於氣液分離槽12底部之液體，更均勻且不致洩漏地噴灑純水。
將包含容易產生泡沫之液體(發泡性液體)的氣液二態流體以氣液分離槽12分離成氣體與液體時，容易從滯留於氣液分離槽12底部之液體產生泡沫。即使在此種情況下，仍可藉由從各噴嘴34、36朝向滯留於氣液分離槽12底部之液體噴灑純水，以純水消除該泡沫。
排氣管22連接於將其內部氣體之流動從垂直方向直角地變更為水平方向的排氣盒40。在該排氣盒40之下游側設置有排氣閘(無圖示)。藉此，在排氣管22內流動之氣體流入排氣盒40內部，並將其流動從垂直方向直角地變更為水平方向後，朝向排氣閘流動。
在排氣盒40之入口設有捕捉在排氣管22內流動之氣體中包含的噴霧之噴霧捕集器44。該噴霧捕集器44具有以流入排氣盒40內之氣體碰撞的方式而配置之捕集板46、以及阻擋滯留於排氣盒40內部之液體向下游流動的塞板48。捕集板46之上端固定於排氣盒40的頂板，並垂下至下方。塞板48之下端固定於排氣盒40的底板，並向上方伸出。捕集板46例如由鋼板或網板構成。
流入排氣盒40內部之氣體，在將其流動從垂直方向直角地變更為水平方向的過程與捕集板46碰撞，藉此，氣體中包含之噴霧被捕集板46捕捉，成為液體而掉落於下方。從捕集板46掉落之液體，係以藉由塞板48阻擋向下游流動，而滯留在排氣盒40底部所設之塞板48上游側的方式構成。
如此，使在排氣管22內流動之氣體流入排氣盒40，以設置於該排氣盒40內之噴霧捕集器44除去氣體中包含之噴霧後，朝向排氣閘流下，可使從排氣閘排氣之氣體中不含噴霧。
採用該氣液分離裝置10時，排液收集器14所回收之氣液二態流體，從連結管18流經氣液導入管16之內部而導入氣液分離槽12內部。而後，從氣液二態流體分離而滯留於氣液分離槽12底部之液體，通過液體排出口12a從排液管20排出，從氣液二態流體分離而上昇至氣液分離槽12上部之氣體，通過排氣口12b而導入排氣管22。
藉由從各噴嘴34、36之噴出口朝向滯留於氣液分離槽12底部的液體噴灑純水，即使滯留於氣液分離槽12底部之液體產生泡沫，仍可藉由噴灑之純水消除該泡沫。流經排氣管22內之氣體流入排氣盒40內，藉由設置於該排氣盒40內之噴霧捕集器44除去氣體中包含之噴霧，藉此，不包含噴霧之氣體從排氣閘排氣。
第五圖顯示具備第二圖所示之氣液分離裝置10的研磨裝置之概要。該研磨裝置具備：表面具有研磨面50a而隨意旋轉之研磨台50；保持半導體晶圓等基板W，並按壓於研磨台50之研磨面50a而隨意旋轉的上方環形轉盤52；在研磨台50之研磨面50a上供給研磨液或修整液(例如水)等的處理液之處理液供給噴嘴54；進行研磨台50之研磨面50a的修整之修整器(無圖示)；及將液體(例如純水)與氣體(例如氮)之混合流體形成霧狀，從1個或複數個噴嘴噴射於研磨台50之研磨面50a的霧化器56。
而後，在圍繞研磨台50周圍之位置配置回收研磨台50上產生之氣液二態流體的環狀排液收集器14，並固定於研磨裝置，在該排液收集器14之底部安裝有氣液分離裝置10之連結管18。
採用該研磨裝置時，係從處理液供給噴嘴54供給研磨液至旋轉中之研磨台50的研磨面50a，並將以上方環形轉盤52保持而旋轉之基板W 按壓於研磨面50a，進行基板W之研磨。該研磨時，產生研磨液與混入該研磨液中之空氣的氣液二態流體。該氣液二態流體從研磨台50排出而以排液收集器14回收。而後，排液收集器14所回收之氣液二態流體流入氣液分離裝置10內，以氣液分離裝置10分離成氣體與液體。分離之液體通過排液管20排出外部，氣體通過排氣管22從排氣閘向外部排氣。
研磨液中含有分散劑等發泡性添加劑時，從氣液二態流體分離而滯留於氣液分離槽12底部之液體產生泡沫。該泡沫藉由從噴嘴34、36噴射之純水消除。又，即使從氣液二態流體分離而流入排氣管22內之氣體含有噴霧，該噴霧仍可藉由排氣盒40內之噴霧捕集器44除去。
為了沖洗堆積在研磨台50之研磨面50a上的研磨屑或研磨粒子，係進行從霧化器56之1個或複數個噴嘴朝向研磨台50之研磨面50a，霧狀噴射液體(例如純水)與氣體(例如氮)之混合流體的霧化洗淨。進行該霧化洗淨時，仍然會產生液體(例如純水)與氣體(例如氮)之氣液二態流體，該氣液二態流體從研磨台50排出而藉由排液收集器14回收。而後，排液收集器14所回收之氣液二態流體流入氣液分離裝置10內，以氣液分離裝置10分離成氣體與液體，液體從排液管20排出，氣體通過排氣管22而排出外部。
滯留於氣液分離槽12底部之液體產生的泡沫，藉由從噴嘴34、36噴射之純水消除，流入排氣管22內之氣體中包含的噴霧，以排氣盒40內之噴霧捕集器44除去。
以上係說明本發明之一種實施形態，不過，本發明不限定於上述之實施形態，在其技術性思想之範圍內，當然可以各種不同形態來實 施。
10‧‧‧氣液分離裝置
12‧‧‧氣液分離槽
12a‧‧‧液體排出口
12b‧‧‧排氣口
14‧‧‧排液收集器
16‧‧‧氣液導入管
16a‧‧‧錐部
18‧‧‧連結管
20‧‧‧排液管
22‧‧‧排氣管
24‧‧‧噴嘴單元
28‧‧‧托架
32‧‧‧純水供給管
36‧‧‧側部噴嘴
40‧‧‧排氣盒
44‧‧‧噴霧捕集器
46‧‧‧捕集板
48‧‧‧塞板

Claims (5)

  1. 一種氣液分離裝置，其特徵為具備：氣液分離槽；氣液導入管，其係延伸至前述氣液分離槽之內部，而在前述氣液分離槽內導入氣液二態流體；噴嘴，其係朝向滯留於前述氣液分離槽底部之液體噴灑純水；排液管，其係與設於前述氣液分離槽底部之液體排出口連通；及排氣管，其係與設於前述氣液分離槽側部之排氣口連通；前述排氣口比前述氣液導入管之下端位於上方。
  2. 如申請專利範圍第1項之氣液分離裝置，其中前述噴嘴係由圓錐噴嘴構成，且具備複數個。
  3. 如申請專利範圍第1項之氣液分離裝置，其中前述排氣管係與內部設置有捕捉氣體中包含之噴霧的噴霧捕集器之排氣盒連通。
  4. 如申請專利範圍第3項之氣液分離裝置，其中前述噴霧捕集器具有：捕集板，其係以氣體流動而碰撞之方式配置；及塞板，其係阻擋被前述捕集板捕捉掉落於下方，而滯留於前述排氣盒底部之液體向下游流動。
  5. 一種研磨裝置，其特徵為具備：研磨台，其係具有研磨面；上方環形轉盤，其係保持基板而按壓於前述研磨面；處理液供給噴嘴，其係供給處理液至前述研磨面；排液收集器，其係配置於前述研磨台之周圍，回收從該研磨台除去 之氣液二態流體；及氣液分離裝置，其係將前述排液收集器所回收之氣液二態流體分離成氣體與液體後排出；前述氣液分離裝置具有：氣液分離槽；氣液導入管，其係延伸至前述氣液分離槽之內部，而在前述氣液分離槽內導入氣液二態流體；噴嘴，其係朝向滯留於前述氣液分離槽底部之液體噴灑純水；排液管，其係與設於前述氣液分離槽底部之液體排出口連通；及排氣管，其係與設於前述氣液分離槽側部之排氣口連通；前述排氣口比前述氣液導入管之下端位於上方。
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