(57)【要約】【課題】混合液を送出する経路が長くなっても、ポンプの送出能力を向上させることなく、加工装置に充分に混合液を送出することができる混合液供給システムを提供すること。【解決手段】混合液供給システム１は混合タンク４と送出配管１７と戻り配管１８と送出ポンプ６と制御手段７を備えている。混合タンク４は混合液１１を貯留する。送出配管１７は混合液１１を加工装置２の加工手段２ａに送出する。戻り配管１８は送出配管１７の分岐点１７ａで分岐し混合タンク４に連通する。送出ポンプ６は混合液１１に送出圧力を付与する。送出配管１７は分岐点１７ａと加工手段２ａとの間に電磁弁１９を備えている。戻り配管１８は混合タンク４に戻る混合液１１の流量を調整可能な流量調整弁２０を備えている。制御手段７は加工手段２ａへ混合液１１を送出する際は電磁弁１９を開くと共に流量調整弁２０で混合タンク４に戻る混合液１１の流量を減らす。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体と研磨剤原液とを混合して作製した混合液を加工装置の加工手段に供給する混合液供給システムであって、
該混合液を貯留するタンクと、
該タンクに貯留される該混合液を該加工装置の該加工手段に送出する送出経路と、
該送出経路の該加工手段の手前における分岐点で分岐し該タンクに連通する該混合液の戻り経路と、
該タンクと該分岐点との間の該送出経路中に配設され該混合液に送出圧力を付与する送出ポンプと、を備え、
該送出経路は、該分岐点と該加工手段との間に電磁弁を備え、
該戻り経路は、該戻り経路の開閉を制御して該タンクに戻る該混合液の流量を調整可能な流量調整手段を備え、
該混合液は、該送出経路と該戻り経路とを含む循環経路を循環して該混合液内の研磨剤が各経路や該タンクで沈殿又は固着するのを防がれ、
該加工手段へ該混合液を送出する際は、該電磁弁を開くと共に該流量調整手段で該タンクに戻る該混合液の流量を減らして該送出経路の送出圧力を上げ、圧力損失による該混合液の送出圧力不足を補う混合液供給システム。
【請求項２】
前記戻り経路の途中で分岐し再び該戻り経路に連通する分岐経路によって、該戻り経路の一部は複数系統に構成され、該複数系統の該戻り経路の一部には、前記流量調整手段を構成する電磁弁がそれぞれ配設され、
一方の電磁弁は、常時開状態であり、
他方の電磁弁は、前記送出経路の前記電磁弁の開閉に同期して開閉し、該送出経路の該電磁弁を開ける際は閉状態であり、該送出経路の該電磁弁を閉じる際は開状態である、請求項１記載の混合液供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砥粒と液体からなる混合液を供給する混合液供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエーハ等の板状物を、砥粒と液体からなるスラリーと研磨布を用いて研磨し、表面を精度良く平坦にするＣＭＰ装置（特許文献１参照）や、砥粒と液体の混合液を高圧で噴射することで被切断物を切断するウォータージェットなどの砥粒と液体からなる混合液を使用する装置には、混合液を供給する混合液供給システム（特許文献２参照）が備えられている。
【０００３】
こうした混合液供給システムは、混合液を貯留するタンクと混合液を送出する送出経路を備えているが、そのタンク内や送出経路内でスラリーの沈殿や固着を防ぐために、基本的にスラリーを循環させる循環経路を備え、その循環経路によって混合液は常時循環されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３２９００９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４３５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
混合液供給システムは、混合液の送出先である加工装置（例えば、ＣＭＰ装置）とは通常隣接して設置されるが、工場設備等の都合により、非常に遠い位置に設置される場合も有る。その際、混合液を送出する経路は、必然的に長くなり（例えば数十メートル）、配管に発生する圧力損失によってポンプが発揮する送出圧力ではたりず、加工装置に充分混合液が送出できない場合があるという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、混合液を送出する経路が長くなっても、ポンプの送出能力を向上させることなく、加工装置に充分に混合液を送出することができる混合液供給システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し目的を達成するために、請求項１記載の本発明に係る混合液供給システムは、液体と研磨剤原液とを混合して作製した混合液を加工装置の加工手段に供給する混合液供給システムであって、該混合液を貯留するタンクと、該タンクに貯留される該混合液を該加工装置の該加工手段に送出する送出経路と、該送出経路の該加工手段の手前における分岐点で分岐し該タンクに連通する該混合液の戻り経路と、該タンクと該分岐点との間の該送出経路中に配設され該混合液に送出圧力を付与する送出ポンプと、を備え、該送出経路は、該分岐点と該加工手段との間に電磁弁を備え、該戻り経路は、該戻り経路の開閉を制御して該タンクに戻る該混合液の流量を調整可能な流量調整手段を備え、該混合液は、該送出経路と該戻り経路とを含む循環経路を循環して該混合液内の研磨剤が各経路や該タンクで沈殿又は固着するのを防がれ、該加工手段へ該混合液を送出する際は、該電磁弁を開くと共に該流量調整手段で該タンクに戻る該混合液の流量を減らして該送出経路の送出圧力を上げ、圧力損失による該混合液の送出圧力不足を補うことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る混合液供給システムにおいて、前記戻り経路の途中で分岐し再び該戻り経路に連通する分岐経路によって、該戻り経路の一部は複数系統に構成され、該複数系統の該戻り経路の一部には、前記流量調整手段を構成する電磁弁がそれぞれ配設され、一方の電磁弁は、常時開状態であり、他方の電磁弁は、前記送出経路の前記電磁弁の開閉に同期して開閉し、該送出経路の該電磁弁を開ける際は閉状態であり、該送出経路の該電磁弁を閉じる際は開状態であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の混合液供給システムによると、戻り経路を圧力調整手段によって半閉等に調整することで送出経路内の混合液の圧力を高め、十分な送出圧力を作り出すことを可能とした。したがって、混合液を送出する経路が長くなっても、ポンプの送出能力を向上させることなく、加工装置に充分に混合液を送出することができる。
【００１０】
また、分岐経路によって戻り経路の一部を複数系統に構成し、それぞれに開閉式の電磁弁を配設すれば、比較的安価な開閉のみの電磁弁を利用して、戻り経路の全開、半開、全閉を実現可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態１に係る混合液供給システムの構成を示す説明図である。
【図２】図２は、実施形態２に係る混合液供給システムの構成を示す説明図である。
【図３】図３は、実施形態２に係る混合液供給システムの加工手段に送出していない際のスラリーの流れを示す図である。
【図４】図４は、実施形態２に係る混合液供給システムの加工手段に送出している際のスラリーの流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【００１３】
〔実施形態１〕
実施形態１に係る混合液供給システム１を、図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係る混合液供給システムの構成を示す説明図である。
【００１４】
実施形態１にかかる混合液供給システム１は、例えば、液体供給源１０から供給される液体と研磨剤原液タンク３から供給される研磨剤原液８とを混合タンク４で混合して作製したスラリー（混合液に相当する）１１をＣＭＰ装置やウォータージェットなどの加工装置２の研摩工具などの加工手段２ａに供給するものである。混合液供給システム１は、図１に示すように、研磨剤原液タンク３と、混合タンク４（タンクに相当）と、循環経路５と、送出ポンプ６と、制御手段７などを含んで構成されている。
【００１５】
研磨剤原液タンク３は、純水、酸・アルカリ溶液などの液体と、SiO2、Al2O3、CeO2、Mn2O3、ダイヤモンド粒子などの研磨剤（砥粒ともいう）とが混合された濃度の高い研磨剤原液８を収容するものである。
【００１６】
混合タンク４は、液体供給源１０から供給される純水などの液体と、研磨剤原液タンク３から供給される研磨剤原液８とを混合して、スラリー１１を作製し、作製したスラリー１１を貯留するものである。混合タンク４には、研磨剤原液タンク３内の研磨剤原液８が配管１２を介して供給されるとともに、液体供給源１０からの液体が配管１３を介して供給される。混合タンク４は、内部に図示しない攪拌装置が設置されている。混合タンク４は、攪拌装置により研磨剤原液８と純水などの液体とを攪拌して、濃度が希釈された一様濃度のスラリー１１を作製して収容する。また、実施形態１では、混合タンク４は、加工装置２の隣などの近傍に配置されることなく、例えば、加工装置２から２０ｍなどの数十ｍ程度離間した位置に配置されている。また、混合タンク４は、工場などの建造物の加工装置２が配設された階と異なる階に配置されても良い。
【００１７】
なお、配管１２には、研磨剤原液タンク３から順にポンプ１４及び開閉弁１５が設けられている。一方、配管１３には、開閉弁１６が設けられている。
【００１８】
循環経路５は、送出配管（送出経路に相当する）１７と戻り配管（戻り経路に相当する）１８とを含んで構成され、混合タンク４内のスラリー１１を送出配管１７と戻り配管１８と混合タンク４との間で循環させて、スラリー１１内の研磨剤が各配管（経路に相当する）１７，１８や混合タンク４で沈殿又は固着するのを防ぐものである。送出配管１７は、混合タンク４に貯留されるスラリー１１を加工装置２の加工手段２ａに送出するものである。送出配管１７は、混合タンク４と加工装置２の加工手段２ａとに連結している。戻り配管１８は、送出配管１７の加工装置２の加工手段２ａの手前における分岐点１７ａで送出配管１７から分岐し、混合タンク４に連通している。
【００１９】
送出ポンプ６は、混合タンク４と分岐点１７ａとの間の送出配管１７中に配設されかつ送出配管１７内のスラリー１１に混合タンク４から加工装置２の加工手段２ａに送出圧力を付与するものである。また、送出配管１７は、分岐点１７ａと加工装置２の加工手段２ａとの間に開閉式の電磁弁１９を備えている。さらに、戻り配管１８は、戻り配管１８の開閉を制御して、混合タンク４に戻るスラリー１１の流量を調整可能な流量調整弁（流量調整手段に相当する）２０を備えている。流量調整弁２０は、開度が制御されることで、混合タンク４に戻るスラリー１１の単位時間当たりの流量を調整可能である。
【００２０】
また、混合液供給システム１では、送出配管１７の電磁弁１９と加工手段２ａとの間に配設されて、送出配管１７の開閉を制御して、加工手段２ａに供給されるスラリー１１の流量を調整可能な流量調整弁２３を備えている。流量調整弁２３は、開度が制御されることで、加工手段２ａに供給されるスラリー１１の単位時間当たりの流量を調整可能である。
【００２１】
制御手段７は、混合液供給システム１を構成する上述した構成要素をそれぞれ制御するものである。制御手段７は、加工装置２の加工手段２ａに対するスラリー１１の供給動作を混合液供給システム１に行なわせるものである。また、制御手段７は、混合タンク４内のスラリー１１を送出配管１７、戻り配管１８及び混合タンク４の間で循環させるものである。なお、制御手段７は、例えば、ＣＰＵ等で構成された演算処理装置やＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える図示しないマイクロプロセッサを主体として構成されており、供給動作の状態を表示する表示手段、オペレータが作業内容情報を登録する際に用いる操作手段及びオペレータに異常を知らせる報知手段と接続されている。
【００２２】
次に、実施形態１に係る混合液供給システム１の加工装置２の加工手段２ａに対するスラリー１１の供給動作について説明する。まず、制御手段７は、開閉弁１５，１６を開き、ポンプ１４を駆動する。制御手段７は、所定量の研磨剤原液８を研磨剤原液タンク３から混合タンク４に供給するとともに、所定量の純水などの液体を液体供給源１０から混合タンク４に供給する。制御手段７は、混合タンク４内の攪拌装置を駆動して、純水などの液体と研磨剤原液８とを混合して、スラリー１１を作製する。
【００２３】
そして、加工装置２の加工手段２ａにスラリー１１を送出していない際は、制御手段７が電磁弁１９を閉じて、流量調整弁２０を所定の開度で開いて、送出ポンプ６を駆動して、スラリー１１は、送出配管１７と戻り配管１８とを含む循環経路５を循環して、スラリー１１内の研磨剤が各配管１７，１８や混合タンク４で沈殿又は固着することを防がれる。
【００２４】
その後、加工装置２の加工手段２ａへスラリー１１を送出する際は、混合液供給システム１の制御手段７は、電磁弁１９を開くと共に流量調整弁２０で戻り配管１８を通して混合タンク４に戻るスラリー１１の流量を、加工手段２ａに送出していない際の流量よりも減らして、送出配管１７内のスラリー１１の圧力を上げ、圧力損失によるスラリー１１の送出圧力不足を補う。そして、制御手段７は、スラリー１１の流量を流量調整弁２３により適宜制御して加工装置２の加工手段２ａに供給する。こうして、制御手段７は、混合タンク４内に貯留したスラリー１１の流量を流量調整弁２３により適宜制御して加工装置２の加工手段２ａに供給するとともに、加工装置２の加工手段２ａと混合タンク４との間でスラリー１１を循環させる。また、制御手段７では、混合タンク４でのスラリー１１の作製などを必要に応じて行なう。なお、実施形態１で、流量調整弁２０の特に加工手段２ａへスラリー１１を送出する際の開度は、加工手段２ａの近傍における送出配管１７内のスラリー１１の圧力が、流量調整弁２３を正確に動作させることができる例えば０．２ＭＰａ以上となるように、適宜設定される。
【００２５】
以上のように、実施形態１に係る混合液供給システム１は、スラリー１１を加工手段２ａに送出する際に、戻り配管１８を流量調整弁２０によって例えば半閉などの開度に調整することで、送出配管１７内のスラリー１１の圧力を高め、十分な送出圧力を作り出すことを可能とすることができる。したがって、スラリー１１を送出する配管１７，１８が長くなっても、送出ポンプ６の送出能力を向上させることなく、加工装置２に充分にスラリー１１を送出することができる。よって、実施形態１に係る混合液供給システム１は、流量調整弁２３を正確に作動させることができ、所望の量のスラリー１１を加工手段２ａに送出することができる。また、実施形態１に係る混合液供給システム１は、加工装置２の近傍に配置される際には、送出能力の低い送出ポンプ６を用いても、加工手段２ａに充分にスラリー１１を送出することができる。
【００２６】
例えば、前述した流量調整弁２０を設けておらず送出配管１７の経路長さが２０ｍの比較例では、送出ポンプ６の近傍における送出配管１７内のスラリー１１の圧力が０．４ＭＰａから加工手段２ａの近傍における送出配管１７内のスラリー１１の圧力が０．０６ＭＰａまで低下してしまう。このような比較例に対して、実施形態１に係る混合液供給システム１では、送出配管１７の経路長さが５０ｍで、かつ送出ポンプ６の近傍における送出配管１７内のスラリー１１の圧力が０．４ＭＰａであっても、加工手段２ａの近傍における送出配管１７内のスラリー１１の圧力を０．２ＭＰａ以上までに高めることができる。
【００２７】
〔実施形態２〕
実施形態２に係る混合液供給システム１を、図面に基づいて説明する。図２は、実施形態２に係る混合液供給システムの構成を示す説明図である。図３は、実施形態２に係る混合液供給システムの加工手段に送出していない際のスラリーの流れを示す図である。図４は、実施形態２に係る混合液供給システムの加工手段に送出している際のスラリーの流れを示す図である。なお、実施形態２において、実施形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００２８】
実施形態２に係る混合液供給システム１では、図２に示すように、流量調整弁２０を設けずに、戻り配管１８の途中で分岐しかつ再び戻り配管１８に連通する分岐配管（分岐経路、戻り経路の一部に相当する）２１が設けられている。分岐配管２１によって、戻り配管１８の一部は複数系統に構成されている。
【００２９】
また、実施形態２に係る混合液供給システム１では、複数系統の戻り配管１８の一部には、流量調整手段を構成する電磁弁２２ａ，２２ｂがそれぞれ配設されている。実施形態２では、分岐配管２１と該分岐配管２１に並設された戻り配管１８の一部とのそれぞれに電磁弁２２ａ，２２ｂが設けられて、電磁弁２２ａ，２２ｂは合計二つ設けられている。電磁弁２２ａ，２２ｂは、開閉弁である。
【００３０】
二つの電磁弁２２ａ，２２ｂのうち分岐配管２１に設けられた一方の電磁弁２２ａは、図３及び図４に示すように、混合液供給システム１が起動している間では、加工手段２ａへスラリー１１を送出しても、送出していなくても、常時開状態である。また、戻り配管１８の一部に設けられた他方の電磁弁２２ｂは、制御手段７により送出配管１７の電磁弁１９の開閉に同期して開閉して、図４に示すように、送出配管１７の電磁弁１９を開ける際は閉状態であり、図３に示すように、送出配管１７の電磁弁１９を閉じる際は開状態である。
【００３１】
実施形態２に係る混合液供給システム１では、加工装置２の加工手段２ａにスラリー１１を送出していない際は、制御手段７が電磁弁１９を閉じ、一方の電磁弁２２ａ及び他方の電磁弁２２ｂの双方を開状態として、送出ポンプ６を駆動して、スラリー１１は、送出配管１７と戻り配管１８と分岐配管２１を含む循環経路５を、図３中の一点鎖線の矢印で示すように、循環して、スラリー１１内の研磨剤が各配管１７，１８や混合タンク４で沈殿又は固着することを防がれる。
【００３２】
また、実施形態２に係る混合液供給システム１では、加工装置２の加工手段２ａへスラリー１１を送出する際は、混合液供給システム１の制御手段７が、電磁弁１９を開くと共に、一方の電磁弁２２ａを開状態とし他方の電磁弁２２ｂを閉状態として、図４中の一点鎖線の矢印で示すように、スラリー１１を戻り配管１８及び分岐配管２１を通して混合タンク４に循環させるとともに、加工装置２の加工手段２ａに送出する。そして、制御手段７は、スラリー１１の流量を流量調整弁２３により適宜制御して加工装置２の加工手段２ａに供給する。このように、実施形態２に係る混合液供給システム１では、加工装置２の加工手段２ａへスラリー１１を送出する際は、混合液供給システム１の制御手段７が、混合タンク４に戻るスラリー１１の流量を、加工手段２ａに送出していない際の流量よりも減らして、送出配管１７内のスラリー１１の圧力を上げ、圧力損失によるスラリー１１の送出圧力不足を補う。
【００３３】
以上のように、実施形態２に係る混合液供給システム１は、実施形態１の効果に加えて、戻り配管１８に分岐配管２１を設け、分岐配管２１と戻り配管１８の一部とのそれぞれに電磁弁２２ａ，２２ｂを配設しているので、比較的安価な開閉のみの電磁弁２２ａ，２２ｂを利用して、戻り配管１８内の全開、半開、全閉を実現可能とすることができる。したがって、スラリー１１を送出する配管１７，１８が長くなっても、送出ポンプ６の送出能力を向上させることなく、加工装置２に充分にスラリー１１を送出することができるとともに、混合液供給システム１のコストの高騰を抑制できる。
【００３４】
上述した実施形態では、液体供給源１０、研磨剤原液タンク３、混合タンク４、加工装置２を、配管１２，１７，１８，２１などにより上述したように連結しているが、本発明では、これに限定されることはなく、本発明の主旨を実現できる範囲内で液体供給源１０、研磨剤原液タンク３、混合タンク４、貯留タンク５、加工装置２などの接続状態を適宜変更しても良い。また、本発明では、特に、加工手段２ａへスラリー１１を送出する際の流量調整弁２０の開度を適宜調整しても良く、分岐配管２１を複数設けて、複数の分岐配管２１と戻り配管１８の一部のそれぞれに電磁弁２２ａ，２２ｂを設けて、電磁弁２２ａ，２２ｂを全体として三つ以上設け、特に、加工手段２ａへスラリー１１を送出する際に三つの電磁弁２２ａ，２２ｂを適宜開閉しても良い。
【００３５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  混合液供給システム
２  加工装置
２ａ  加工手段
４  混合タンク（タンク）
５  循環経路
６  送出ポンプ
８  研磨剤原液
１１  スラリー（混合液）
１７  送出配管（送出経路）
１７ａ  分岐点
１８  戻り配管（戻り経路）
１９  電磁弁
２０  流量調整弁（流量調整手段）
２１  分岐配管（分岐経路、戻り経路の一部）
２２ａ  一方の電磁弁（流量調整手段）
２２ｂ  他方の電磁弁（流量調整手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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