(57)【要約】【課題】使用後のスラリーや超純水を排出する排液配管途中での閉塞を防止し、装置を停止させることなく、高い操業度を確保することのできる化学的機械研磨装置およびその排液配管を提供する。【解決手段】上流端２１ａが、砥粒と分散媒からなるスラリー１７を研磨パッド１２上に供給しながら、被加工物１６を研磨パッド１２に接触させて化学的機械研磨を行うＣＭＰ装置本体部１０の排液開口端１０ａに接続され、下流端２３ｂが、流量調整弁２５、２６に接続されて、ＣＭＰ装置本体部１０で使用された前記スラリー１７に被加工物１６の被削粒子や研磨パッド１２の被削屑が混入したスラッジ１８を下流側に送給する化学的機械研磨装置１００の排液配管２０において、排液配管２０が樹脂配管で構成され、この樹脂配管に静電気の滞留防止が施されている。【選択図】図１
2008155341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流端が、砥粒と分散媒からなるスラリーを研磨パッド上に供給しながら、被加工物を前記研磨パッドに接触させて化学的機械研磨を行うＣＭＰ装置本体部の排液開口端に接続され、下流端が、流路開閉手段に接続されて、ＣＭＰ装置本体部で使用された前記スラリーに前記被加工物の被削粒子や前記研磨パッドの被削屑が混入したスラッジを下流側に送給する化学的機械研磨装置の排液配管において、
前記排液配管が樹脂配管で構成され、該樹脂配管に静電気の滞留防止が施されることを特徴とする化学的機械研磨装置の排液配管。
【請求項２】
前記排液配管が、前記ＣＭＰ装置本体部の排液開口端に上流端が接続され、下流端側に至る途中で水平方向から垂直方向に略９０°屈曲される第一の屈曲配管部と、該第一の屈曲配管部の下流端に上流端が接続され、下流端側に至る途中で垂直方向から下方斜め方向に屈曲される傾斜配管部と、該傾斜配管部の下流端に上流端が接続され、下流端側に至る途中で下方斜め方向から水平方向に屈曲される第二の屈曲配管部とで構成され、
少なくとも前記第二の屈曲配管部に静電気の滞留防止が施される請求項１に記載の化学的機械研磨装置の排液配管。
【請求項３】
前記傾斜配管部が、下流端側に至る途中で垂直方向から２方向の下方斜め方向に分岐され、２つの前記第二の屈曲配管部の上流端が、分岐されたそれぞれの前記傾斜配管部の下流端に接続され、
少なくとも前記第二の屈曲配管部の一方に静電気の滞留防止が施される請求項２に記載の化学的機械研磨装置の排液配管。
【請求項４】
前記排液配管が、前記ＣＭＰ装置本体部の排液開口端に上流端が接続され、下流端側に至る途中で水平方向から垂直方向に略９０°屈曲される第一の屈曲配管部と、該第一の屈曲配管部の下流端に上流端が接続され、下流端側に至る途中で垂直方向から水平方向に略９０°屈曲される第二の屈曲配管部とで構成され、
少なくとも前記第二の屈曲配管部に静電気の滞留防止が施される請求項１に記載の化学的機械研磨装置の排液配管。
【請求項５】
前記第二の屈曲配管部が、下流端側に至る途中で垂直方向から２方向の水平方向に分岐され、
少なくとも分岐された前記第二の屈曲配管部の一方に静電気の滞留防止が施される請求項４に記載の化学的機械研磨装置の排液配管。
【請求項６】
前記第一の屈曲配管部と第二の屈曲配管部の屈曲部が、スラッジ送給時における半径方向の一様な流速分布を乱すことのない曲率をもって形成されている請求項２〜５のいずれか一項に記載の化学的機械研磨装置の排液配管。
【請求項７】
前記流路開閉手段に形成される流体通路の内面と前記第二の屈曲配管部の下流端における内面とが面一をなすように構成されているか、双方の内面に段差が生じている場合には、内方に突出した一方の内面が、スラッジ送給時における半径方向の一様な流速分布を乱すことのない角度に面取りされている請求項２〜６のいずれか一項に記載の化学的機械研磨装置の排液配管。
【請求項８】
前記樹脂配管が導電性樹脂を用いて構成され、該樹脂配管が接地されることにより、前記静電気の滞留防止が施される請求項１〜７のいずれか一項に記載の化学的機械研磨装置の排液配管。
【請求項９】
前記樹脂配管の内面に金属繊維あるいは炭素繊維が埋設され、該金属繊維あるいは炭素繊維が接地されることにより、前記静電気の滞留防止が施される請求項１〜８のいずれか一項に記載の化学的機械研磨装置の排液配管。
【請求項１０】
さらに、前記排液配管の下流端に接続される流路開閉手段を備え、
前記流路開閉手段に静電気の滞留防止が施されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の化学的機械研磨装置の排液配管。
【請求項１１】
前記流路開閉手段が導電性樹脂を用いて構成され、該導電性樹脂で構成された部分が接地されることにより、前記静電気の滞留防止が施される請求項１０に記載の化学的機械研磨装置の排液配管。
【請求項１２】
前記流路開閉手段の内面に金属繊維あるいは炭素繊維が蒸着され、該金属繊維あるいは炭素繊維が蒸着された部分が接地されることにより、前記静電気の滞留防止が施される請求項１０または１１に記載の化学的機械研磨装置の排液配管。
【請求項１３】
前記流路開閉手段に上流端が接続され、前記スラッジを下流端に接続されるスラッジ回収槽に向けて送給する送給管を備え、
少なくとも前記送給管の前記流路開閉手段に近接した部分に静電気の滞留防止が施される請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の化学的機械研磨装置の排液配管。
【請求項１４】
前記流路開閉手段に上流端が接続され、前記スラッジを含む超純水を下流端に接続される超純水回収槽に向けて送給する送給管を備え、
少なくとも前記送給管の前記流路開閉手段に近接した部分に静電気の滞留防止が施される請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の化学的機械研磨装置の排液配管。
【請求項１５】
少なくとも前記送給管の前記流路開閉手段に近接した部分が導電性樹脂を用いて構成され、該導電性樹脂で構成された部分が接地されることにより、前記静電気の滞留防止が施される請求項１３または１４に記載の化学的機械研磨装置の排液配管。
【請求項１６】
少なくとも前記送給管の前記流路開閉手段に近接した部分の内面に金属繊維あるいは炭素繊維が埋設され、該金属繊維あるいは炭素繊維が接地されることにより、前記静電気の滞留防止が施される請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の化学的機械研磨装置の排液配管。
【請求項１７】
砥粒と分散媒からなるスラリーを研磨パッド上に供給しながら、被加工物を前記研磨パッドに接触させて化学的機械研磨を行うＣＭＰ装置本体部と、
上流端が前記ＣＭＰ装置本体部の排液開口端に接続される請求項１〜１６のいずれか一項に記載の排液配管とを備えることを特徴とする化学的機械研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラリーを研磨パッド上に供給しながらシリコンウエハなどの被加工物を研磨パッドに接触させて研磨を行う化学的機械研磨（ＣＭＰ）装置に接続される排液配管およびこの排液配管が接続された化学的機械研磨装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造工程では、近年、半導体素子の集積度の向上、多層配線構造における信頼性の向上、歩留まりの向上などの面から、素材であるシリコンウエハ表面の平坦性が重要視され、この平坦化に対する要望から、シリコンウエハの製造工程でその表面研磨に対する化学的機械研磨（Chemical Mechanical Polishing、ＣＭＰ）の適用が進められている。
【０００３】
化学的機械研磨は、研磨剤として分散媒としてのアルカリ性または酸性水溶液に微細な砥粒を懸濁させたスラリーを用いて、これを回転する研磨定盤の上面に貼り付けられたポリウレタン樹脂等からなる研磨パッド上に滴下し、この研磨パッドの上方からシリコンウエハを保持した保持ヘッドを回転しながら、シリコンウエハを研磨パッドの上面に押圧して、シリコンウエハ表面を研磨加工するものである。この研磨加工により、シリコンウエハ表面が平坦化される。
【０００４】
そして、この研磨加工の間に研磨パッド上に供給されたスラリーは、下方に流れ出て、排液配管を介して排出され、昨今の環境問題に対する関心の高まりから、一旦貯留された後、濾過処理等を経て回収され、再利用されている（例えば、特許文献１、２を参照）。
【０００５】
また、研磨加工されたシリコンウエハおよび研磨パッド上には、スラリーが残留しており、これを除去するために大量の超純水を用いて洗浄が行われる。この洗浄に用いられた超純水もまた、昨今使用量が増加しており、取水源の制約、環境問題に対する関心の高まりから、一旦貯留された後、濾過処理等を経て回収され、再利用されている（例えば、特許文献１、２を参照）。
【特許文献１】特開２０００−１２６７６８号公報
【特許文献２】特開２００６−１６５１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の化学的機械研磨装置６０は、図５に示すように、砥粒と分散媒からなるスラリーを研磨パッド上に供給しながら、被加工物を研磨パッドに接触させて化学的機械研磨を行うＣＭＰ装置本体部７０と、一端がＣＭＰ装置本体部７０に接続され、スラリーに被加工物の被削粒子や研磨パッドの被削屑が混入したスラッジを他端側に送給する排液配管８０と、を備えて構成されている。
【０００７】
また、排液配管８０は、ＣＭＰ装置本体部７０の排液開口端７０ａに上流端８１ａが接続され、下流側に至る途中で水平方向から垂直方向に略９０°屈曲される屈曲配管部８１と、この屈曲配管部８１の下端部８１ｂに上流端８２ａが接続され、下流側に至る途中で水平方向の２方向にＴ字状に分岐される分岐配管部８２とで構成されている。そして、分岐配管部８２は水平方向に延設された端部に２つの下流端８２ｂ、８２ｃを有し、それぞれに流量調整弁８３と８４が接続されている。また、一方の下流端８２ｂに接続された流量調整弁８３には、排液開口端７０ａから排出されるスラッジをスラッジ回収槽８７に送給するスラッジ送給配管８５が接続され、他方の開口端８２ｃに接続された流量調整弁８４には、排液開口端７０ａから排出されるスラッジ混じりの超純水を超純水回収槽８８に送給する超純水送給配管８６が接続されている。なお、流量調整弁８３、８４には、帯電した静電気を外部に逃すための電源アース８９が接続され、これにより接地されている。
【０００８】
しかしながら、近年、シリコンウエハの大型化が進み、排液配管８０に上記の被削粒子や被削屑が多量に含まれるスラッジが排出されるようになり、特に、上記の分岐配管部８２における分岐部（流路が垂直方向から水平方向に移行する部分）や流量調整弁８３、８４との接続部および流量調整弁８３、８４の流体通路内において、被削粒子や被削屑などの固形分がゲル状に固化して排液流路を閉塞する閉塞現象が多発するようになってきている。従来、上記したようなスラリーや超純水の回収、再利用技術に関しては、多大な関心が寄せられ、特許文献１、２にも見られるように、多くの特許出願もされているが、このような排液流路途中（排液配管８０内）での閉塞現象については、余り問題視されていなかった。
【０００９】
そして、シリコンウエハの大型化により排液流路途中の閉塞現象が多発するようになると、頻繁に装置の点検保守のために装置全体を停止させなければならず、操業度の低下を招くことになり、保守要員の確保等の面でも問題となっている。
【００１０】
従来、この排液配管８０（屈曲配管部８１および分岐配管部８２）は、耐腐食性、耐磨耗性等の観点から、塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂などの絶縁性樹脂を用いて構成されており、本来、他の物質が付着しにくいと考えられていたこの排液配管８０途中での閉塞箇所にはゲル状に固化した物質が付着しており、このような固化物質の生成ならびに付着原因については定かではなかった。
【００１１】
本発明は、上記のような課題を解決するために為されたものであり、使用後のスラリーや超純水を排出する排液配管途中での閉塞を防止し、装置を停止させることなく、高い操業度を確保することのできる化学的機械研磨装置の排液配管およびその排液配管を備えた化学的機械研磨装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願発明者らは、上記ゲル状の固化物質の生成原因について、対策面から様々な検討を行った結果、排液配管に用いられる絶縁性樹脂は電気伝導率が低く、この樹脂を用いて構成された排液配管に多量のスラッジが流れると、排液配管にスラッジがと接触して発生した静電気が滞留し、この静電気に引き寄せられてスラッジ中の固形分がゲル状に固化することにより、排液配管内での閉塞現象が引き起こされることが判明した。すなわち、上記の排液配管に対して静電気の滞留防止を施すことにより、排液配管内での閉塞現象を顕著に防止できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１３】
すなわち、本発明の請求項１に係る化学的機械研磨装置の排液配管は、上流端が、砥粒と分散媒からなるスラリーを研磨パッド上に供給しながら、被加工物を前記研磨パッドに接触させて化学的機械研磨を行うＣＭＰ装置本体部に接続され、下流端が、流路開閉手段に接続されて、ＣＭＰ装置本体部で使用された前記スラリーに前記被加工物の被削粒子や前記研磨パッドの被削屑が混入したスラッジを下流側に送給する化学的機械研磨装置の排液配管において、前記排液配管が樹脂配管で構成され、該樹脂配管に静電気の滞留防止が施されることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明に係る化学的機械研磨装置の排液配管によれば、ＣＭＰ装置本体部に接続される樹脂配管に静電気の滞留防止が施されているため、樹脂配管に滞留した静電気に起因する排液配管内の閉塞を確実に防止することができる。
【００１５】
本発明の請求項２に係る化学的機械研磨装置の排液配管は、請求項１に記載の排液配管において、前記排液配管が、前記ＣＭＰ装置本体部に前記上流端が接続され、下流端側に至る途中で水平方向から垂直方向に略９０°屈曲される第一の屈曲配管部と、該第一の屈曲配管部の下流端に上流端が接続され、下流端側に至る途中で垂直方向から下方斜め方向に屈曲される傾斜配管部と、該傾斜配管部の下流端に上流端が接続され、下流端側に至る途中で下方斜め方向から水平方向に屈曲される第二の屈曲配管部とで構成され、少なくとも前記第二の屈曲配管部に静電気の滞留防止が施されるものである。
【００１６】
このような化学的機械研磨装置の排液配管によれば、樹脂配管が第一の屈曲配管部と傾斜配管部と第二の屈曲配管部とで構成され、少なくとも最下流側の第二の屈曲配管部に樹脂配管に静電気の滞留防止が施されているため、この第二の屈曲配管部において樹脂配管に滞留した静電気に起因する排液配管内の閉塞を確実に防止することができる。
【００１７】
本発明の請求項３に係る化学的機械研磨装置の排液配管は、請求項２に記載の排液配管において、前記傾斜配管部が、下流端側に至る途中で垂直方向から２方向の下方斜め方向に分岐され、２つの前記第二の屈曲配管部の上流端が、分岐されたそれぞれの前記傾斜配管部の下流端に接続され、少なくとも前記第二の屈曲配管部の一方に静電気の滞留防止が施されるものでものである。
【００１８】
このような化学的機械研磨装置の排液配管によれば、傾斜配管部が下流側で２方向に分岐され、この傾斜配管部に接続される少なくとも第二の屈曲配管部の一方に静電気の滞留防止が施されているため、この一方の第二の屈曲配管部において樹脂配管に滞留した静電気に起因する排液配管内の閉塞を確実に防止することができる。
【００１９】
本発明の請求項４に係る化学的機械研磨装置の排液配管は、請求項１に記載の排液配管において、前記排液配管が、前記ＣＭＰ装置本体部に前記上流端が接続され、下流端側に至る途中で水平方向から垂直方向に略９０°屈曲される第一の屈曲配管部と、該第一の屈曲配管部の下流端に上流端が接続され、下流端側に至る途中で垂直方向から水平方向に略９０°屈曲される第二の屈曲配管部とで構成され、少なくとも前記第二の屈曲配管部に静電気の滞留防止が施されるものである。
【００２０】
このような化学的機械研磨装置の排液配管によれば、樹脂配管が第一の屈曲配管部と第二の屈曲配管部とで構成され、少なくとも下流側の第二の屈曲配管部に樹脂配管に静電気の滞留防止が施されているため、この第二の屈曲配管部において樹脂配管に滞留した静電気に起因する排液配管内の閉塞を確実に防止することができる。
【００２１】
本発明の請求項５に係る化学的機械研磨装置の排液配管は、請求項４に記載の排液配管において、前記第二の屈曲配管部が、下流端側に至る途中で垂直方向から２方向の水平方向に分岐され、少なくとも分岐された前記第二の屈曲配管部の一方に静電気の滞留防止が施されるものである。
【００２２】
このような化学的機械研磨装置の排液配管によれば、第二の屈曲配管部が下流側で２方向に分岐され、少なくとも分岐された第二の屈曲配管部の一方に静電気の滞留防止が施されているため、この一方の第二の屈曲配管部において樹脂配管に滞留した静電気に起因する排液配管内の閉塞を確実に防止することができる。
【００２３】
本発明の請求項６に係る化学的機械研磨装置の排液配管は、請求項２〜５のいずれか一項に記載の排液配管において、前記第一の屈曲配管部と第二の屈曲配管部の屈曲部が、スラッジ送給時における半径方向の一様な流速分布を乱すことのない曲率をもって形成されているものである。
【００２４】
このような化学的機械研磨装置の排液配管によれば、第一の屈曲配管部および第二の屈曲配管部の屈曲部において、スラッジ送給時の流速分布が乱されることがないため、これらの屈曲部において樹脂配管に滞留した静電気に起因する排液配管内の閉塞を確実に防止することができる。
【００２５】
本発明の請求項７に係る化学的機械研磨装置の排液配管は、請求項２〜６のいずれか一項に記載の排液配管において、前記流路開閉手段に形成される流体通路の内面と前記第二の屈曲配管部の下流端における内面とが面一をなすように構成されているか、双方の内面に段差が生じている場合には、内方に突出した一方の内面が、スラッジ送給時における半径方向の一様な流速分布を乱すことのない角度に面取りされているものである。
【００２６】
このような化学的機械研磨装置の排液配管によれば、第二の屈曲配管部と流路開閉手段との接続部分において、スラッジ送給時の流速分布が乱されることがないため、これらの接続部分において樹脂配管に滞留した静電気に起因する排液配管内の閉塞を確実に防止することができる。
【００２７】
本発明の請求項８に係る化学的機械研磨装置の排液配管は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の排液配管において、前記樹脂配管が導電性樹脂を用いて構成され、該樹脂配管が接地されることにより、前記静電気の滞留防止が施されるものである。
【００２８】
このような化学的機械研磨装置の排液配管によれば、樹脂配管が導電性樹脂を用いて構成され、この樹脂配管が接地されており、樹脂配管に静電気が滞留することがないため、樹脂配管に滞留した静電気に起因する排液配管内の閉塞を確実に防止することができる。
【００２９】
本発明の請求項９に係る化学的機械研磨装置の排液配管は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の排液配管において、前記樹脂配管の内面に金属繊維あるいは炭素繊維が埋設され、該金属繊維あるいは炭素繊維が接地されることにより、前記静電気の滞留防止が施されるものである。
【００３０】
このような化学的機械研磨装置の排液配管によれば、樹脂配管の内面に金属繊維あるいは炭素繊維が埋設され、これらの金属繊維あるいは炭素繊維が接地されており、樹脂配管に静電気が滞留することがないため、樹脂配管に滞留した静電気に起因する排液配管内の閉塞を確実に防止することができる。
【００３１】
本発明の請求項１０に係る化学的機械研磨装置の排液配管は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の排液配管において、さらに、前記排液配管の下流端に接続される流路開閉手段を備え、前記流路開閉手段に静電気の滞留防止が施されるものである。
【００３２】
このような化学的機械研磨装置の排液配管によれば、排液配管の下流端に接続される流路開閉手段に静電気の滞留防止が施されているため、流路開閉手段を備えた排液配管において樹脂配管に滞留した静電気に起因する排液配管内の閉塞を確実に防止することができる。
【００３３】
本発明の請求項１１に係る化学的機械研磨装置の排液配管は、請求項１０に記載の排液配管において、前記流路開閉手段における少なくとも流体通路の内面が導電性樹脂を用いて構成され、該導電性樹脂で構成された部分が接地されることにより、前記静電気の滞留防止が施されるものである。
【００３４】
このような化学的機械研磨装置の排液配管によれば、流路開閉手段における少なくとも流体通路の内面が導電性樹脂を用いて構成され、この導電性樹脂で構成された部分が接地されており、流路開閉手段に静電気が滞留することがないため、樹脂配管に滞留した静電気に起因する排液配管内の閉塞を確実に防止することができる。
【００３５】
本発明の請求項１２に係る化学的機械研磨装置の排液配管は、請求項１０または１１に記載の排液配管において、前記流路開閉手段の内面に金属繊維あるいは炭素繊維が蒸着され、該金属繊維あるいは炭素繊維が蒸着された部分が接地されることにより、前記静電気の滞留防止が施されるものである。
【００３６】
このような化学的機械研磨装置の排液配管によれば、流路開閉手段における少なくとも流体通路の内面に金属繊維あるいは炭素繊維が蒸着されており、この金属繊維あるいは炭素繊維が蒸着された部分が接地されており、流路開閉手段に静電気が滞留することがないため、樹脂配管に滞留した静電気に起因する排液配管内の閉塞を確実に防止することができる。
【００３７】
本発明の請求項１３に係る化学的機械研磨装置の排液配管は、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の排液配管において、前記流路開閉手段に上流端が接続され、前記スラッジを下流端に接続されるスラッジ回収槽に向けて送給する送給管を備え、少なくとも前記送給管の前記流路開閉手段に近接した部分に静電気の滞留防止が施されるものである。
【００３８】
このような化学的機械研磨装置の排液配管によれば、流路開閉手段の下流側にスラッジ回収槽に向けてスラッジを送給する送給管が接続され、少なくともこの送給管の流路開閉手段に近接した部分に静電気の滞留防止が施されているため、この送給管の流路開閉手段に近接した部分において樹脂配管に滞留した静電気に起因する排液配管内の閉塞を確実に防止することができる。
【００３９】
本発明の請求項１４に係る化学的機械研磨装置の排液配管は、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の排液配管において、前記流路開閉手段に上流端が接続され、前記スラッジを含む超純水を下流端に接続される超純水回収槽に向けて送給する送給管を備え、少なくとも前記送給管の前記流路開閉手段に近接した部分に静電気の滞留防止が施されるものである。
【００４０】
このような化学的機械研磨装置の排液配管によれば、流路開閉手段の下流側に超純水回収槽に向けて超純水を送給する送給管が接続され、少なくともこの送給管の流路開閉手段に近接した部分に静電気の滞留防止が施されているため、この送給管の流路開閉手段に近接した部分において樹脂配管に滞留した静電気に起因する排液配管内の閉塞を確実に防止することができる。
【００４１】
本発明の請求項１５に係る化学的機械研磨装置の排液配管は、請求項１３または１４に記載の排液配管において、少なくとも前記送給管の前記流路開閉手段に近接した部分が導電性樹脂を用いて構成され、該導電性樹脂で構成された部分が接地されることにより、前記静電気の滞留防止が施されるものである。
【００４２】
このような化学的機械研磨装置の排液配管によれば、少なくとも送給管の流路開閉手段に近接した部分が導電性樹脂を用いて構成され、この導電性樹脂で構成された部分が接地されており、送給管の流路開閉手段に近接した部分に静電気が滞留することがないため、樹脂配管に滞留した静電気に起因する排液配管内の閉塞を確実に防止することができる。
【００４３】
本発明の請求項１６に係る化学的機械研磨装置の排液配管は、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の排液配管において、少なくとも前記送給管の前記流路開閉手段に近接した部分の内面に金属繊維あるいは炭素繊維が埋設され、該金属繊維あるいは炭素繊維が接地されることにより、前記静電気の滞留防止が施されるものである。
【００４４】
このような化学的機械研磨装置の排液配管によれば、少なくとも送給管の流路開閉手段に近接した部分の内面に金属繊維あるいは炭素繊維が埋設され、この金属繊維あるいは炭素繊維が接地されており、送給管の流路開閉手段に近接した部分に静電気が滞留することがないため、樹脂配管に滞留した静電気に起因する排液配管内の閉塞を確実に防止することができる。
【００４５】
本発明に係る化学的機械研磨装置は、砥粒と分散媒からなるスラリーを研磨パッド上に供給しながら、被加工物を前記研磨パッドに接触させて化学的機械研磨を行うＣＭＰ装置本体部と、上流端が前記ＣＭＰ装置本体部に接続される請求項１〜１６のいずれか一項に記載の排液配管とを備えることを特徴とするものである。
【００４６】
また、本発明に係る化学的機械研磨装置によれば、ＣＭＰ装置本体部とこれに接続される排液配管とを備える化学的機械研磨装置において、排液配管に静電気の滞留防止が施されているため、樹脂配管に滞留した静電気に起因する排液配管内の閉塞を確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明の化学的機械研磨装置の排液配管および化学的機械研磨装置によれば、使用後のスラリーや超純水を排出する排液配管に静電気の滞留防止が施され、樹脂配管に滞留した静電気に起因する排液配管内の途中での閉塞を防止できるため、化学的機械研磨装置を停止させる必要がなく、高い操業度を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、本発明の化学的機械研磨装置に係る最良の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。なお、下記に開示される実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は、実施の形態で開示された内容ではなく、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれると解されるべきである。
【００４９】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る化学的機械研磨装置１００Ａおよびその排液配管２０について、図１〜図３に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る化学的機械研磨装置の構成を模式的に示す概念図であり、図２は、この化学的機械研磨装置の研磨加工部における構成と動作を模式的に示す概念図である。また、図３は、この化学的機械研磨装置の排液配管における配管部と流量調整弁と接続状態を模式的に示す断面図である。
【００５０】
本発明に係る化学的機械研磨装置１００Ａは、砥粒と分散媒からなるスラリーを研磨パッド上に供給しながら、被加工物を研磨パッドに接触させて化学的機械研磨を行うＣＭＰ装置本体部１０と、上流端がＣＭＰ装置本体部１０に接続され、スラリーに被加工物の被削粒子や研磨パッドの被削屑が混入したスラッジを他端側に送給する排液配管２０と、を備えて構成される。
【００５１】
また、排液配管２０は、図１に示すように、ＣＭＰ装置本体部１０の排液開口端１０ａに上流端２１ａが接続され、下流端２１ｂ側に至る途中で水平方向から垂直方向に略９０°屈曲される屈曲配管部２１（第一の屈曲配管部）と、この屈曲配管部２１の下流端２１ｂに上流端２２ａが接続され、下流端２２ｂ側に至る途中で垂直方向から２方向の下方斜め方向にＹ字状に分岐される分岐配管部２２（傾斜配管部）と、この分岐配管部２２の分岐されたそれぞれの下流端２２ｂ、２２ｃに上流端２３ａ、２４ａが接続され、下流端２３ｂ、２４ｂ側に至る途中で下方斜め方向から水平方向に屈曲されるエルボ配管部２３、２４（第二の屈曲配管部）とで構成され、エルボ配管部２３、２４の下流端２３ｂ、２４ｂそれぞれに流量調整弁２５、２６（流路開閉手段）が接続されている。図１に示される例では、分岐配管部における下方斜め方向に傾斜した部分が水平方向に対して略４５°の角度をもって形成されているが、この傾斜角度は４５°に限定されるものではない。
【００５２】
そして、一方の下流端２３ｂに接続された流量調整弁２５には、排液配管２０を介して送給されるスラッジ１８を回収するスラッジ回収槽２９に送給するスラッジ送給配管２７が接続されているとともに、他方の下流端２４ｂに接続された流量調整弁２６には、排液配管２０を介して送給されるスラッジ１８混じりの超純水を回収する超純水回収槽３０に送給する超純水送給配管２８が接続されている。本実施の形態１では、このエルボ配管部２３とスラッジ送給配管２７とが導電性樹脂を用いて所定の配管形状に成形されているが、このことについては後に詳述する。
【００５３】
流量調整弁２５、２６は、フッ素系樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレンなど）製や塩化ビニル樹脂（軟質塩化ビニル樹脂）などのものが使用され、フッ素系樹脂などの絶縁性樹脂製の流量調整弁を使用するときには、後述する静電気の滞留防止策が施されるのが望ましい。
【００５４】
ここで、ＣＭＰ装置本体部１０の構成と動作について、図１、図２を用いて説明する。ＣＭＰ装置本体部１０は、図２に示すように、研磨定盤１１と、この研磨定盤１１の上面に貼り付けられた研磨パッド１２と、この研磨パッド１２の上方でシリコンウエハ１６を保持する保持ヘッド１３と、研磨剤としてのスラリー１７を研磨パッド１２上に供給するスラリー供給部１４と、洗浄液としての超純水を研磨パッド１２上に供給する超純水供給部１５と、を備えて構成される。
【００５５】
研磨定盤１１は、その下面側に位置する回転軸１１ａを回転駆動する駆動源（不図示）を備えてなり、この研磨定盤１１の上面に貼り付けられた研磨パッド１２は、この駆動源の駆動により研磨定盤１１とともに回転駆動される。研磨パッド１２は、ポリウレタン樹脂等を用いて、その上面が平坦に成形されたものである。保持ヘッド１３は、シリコンウエハ１６を保持しながら、研磨定盤１１の回転軸１１ａ中心よりその半径方向に変位した位置を中心として回転し、その保持ヘッド１３に保持されたシリコンウエハ１６の下面を上記の研磨パッド１２の上面に押圧するものである。また、研磨のために供給されるスラリー１７は、微細な砥粒を分散媒としてのアルカリ性または酸性水溶液に懸濁させた研磨剤である。
【００５６】
このように構成されたＣＭＰ装置本体部１０は、スラリー１７を回転する研磨パッド１２上に滴下し、この研磨パッド１２の上方からシリコンウエハ１６を保持した保持ヘッド１３を回転させながら下降させ、シリコンウエハ１６の下面を研磨パッド１２の上面に押圧して、このシリコンウエハ１６の下面を化学的機械研磨により平坦化する。この化学的機械研磨においては、シリコンウエハ１６表面上に形成された層間絶縁皮膜としてのシリカ（ＳｉＯ2 ）が、水溶液中の水分と反応してＳｉ(ＯＨ)4 を形成し、スラリー１７中の砥粒（ＳｉＯ2 やＳｉＣなど）により機械的作用で研削される。また、シリコンウエハ１６表面上にメタル配線が形成されている場合には、スラリー１７中に添加された酸化剤により表面が酸化され、この酸化物層がスラリー１７中の砥粒（ＳｉＯ2 やＳｉＣなど）により機械的作用で研削される。
【００５７】
そして、スラリー供給部１４は、スラリー１７を研磨パッド１２上に供給し、スラリー１７がシリコンウエハ１６の下面の研磨に供されるとともに、その研磨に供された後の廃スラリー（スラッジ１８）が、研磨パッド１２の側方から、下方に設けられた排液開口端１０ａを介して屈曲配管部２１に排出される。なお、スラッジ１８は、シリコンウエハ１６の被削粒子（金属Ｓｉ）および研磨パッド１２の被削屑（ポリウレタン樹脂）が混入し、砥粒（ＳｉＯ2 やＳｉＣなど）とこれらの被削粒子や被削屑が分散されてコロイド状となっている。
【００５８】
上記の化学的機械研磨を終えた後には、研磨パッド１２やシリコンウエハ１６の表面等に付着したスラッジ１８を洗い流すため、超純水供給部１５から大量の超純水が研磨パッド１２上に供給され、研磨パッド１２の側方から、下方に設けられた排液開口端１０ａを介して排液配管２０（屈曲配管部２１）に排出される。
【００５９】
排液配管２０を介してスラッジ１８を排出するときには、排液配管２０に配設された流量調整弁２５が開放（流量調整弁２６は閉止）され、スラッジ１８がスラッジ送給配管２７を経てスラッジ回収槽２９に送給される。また、排液配管２０を介してスラッジ１８が混じった超純水を排出するときには、排液配管２０に配設された流量調整弁２６が開放（流量調整弁２５は閉止）され、スラッジ１８が混じった超純水が超純水送給配管２８を経て超純水回収槽３０に送給される。
【００６０】
本実施の形態１では、従来の排液配管８０に用いられるようなＴ字状の分岐配管部８２を用いずに、Ｙ字状に分岐される分岐配管部２２（傾斜配管部）を用いて構成しているため、分岐配管部２２の分岐部においてスラッジ１８が円滑に流速分布の乱れを伴うことなく流れ、従来の排液配管８０において問題となった閉塞現象の発生頻度は低減されるが、なおも、スラッジ１８やスラッジ１８が混じった超純水を繰り返し排液配管２０を介して排出していると、エルボ配管部２３、２４と流量調整弁２５、２６との接続部周辺、および流量調整弁２５、２６の流体通路内や、流量調整弁２５、２６とスラッジ送給配管２７、超純水送給配管２８との接続部近辺で閉塞現象が発生することが懸念される。
【００６１】
この閉塞現象の発生原因は、従来、十分解明されていなかったが、コロイド状のスラッジ１８に含まれるシリコンウエハ１６の被削粒子（金属Ｓｉ）や研磨パッド１２の被削屑（ポリウレタン樹脂）、砥粒（ＳｉＯ2 やＳｉＣなど）などの固形分が静電気により上記箇所で滞留、凝縮して、ゲル状に固化するものと考えられる。
【００６２】
そこで、排液配管２０において静電気の滞留し易い部分には、その滞留を防止する策が講じられている。すなわち、排液配管２０のうち、少なくともスラッジ１８が排出されるエルボ配管部２３が導電性を有する材料（導電性樹脂）を用いて構成されるのが望ましく、本実施の形態１では、このエルボ配管部２３とスラッジ送給配管２７とが、導電性フィラーが絶縁性樹脂中に分散された導電性樹脂を用いて所定の配管形状に成形されている。そして、その他の配管部分は、塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂などの絶縁性樹脂を用いて構成されている。
【００６３】
樹脂配管２０に導電性を付与するために用いられる導電性樹脂としては、上記したように、絶縁性樹脂に導電性フィラーを含有させた導電性樹脂組成物あるいは導電性ポリマーが好適に用いられる。
【００６４】
導電性樹脂組成物に含有される導電性フィラーとしては、銅、銅合金、銀、ニッケル、低融点合金（ハンダなど）の金属微粒子、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウムなどの金属酸化物微粒子、各種のカーボンブラック、ポリピロール、ポリアニリンなどの導電性ポリマー粒子、金属を被覆したポリマー微粒子、貴金属を被覆した銅や銀の微粒子、金属繊維、炭素繊維など、極めて多種多様なものが使用できる。そして、これらの導電性フィラーを塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂などの絶縁性樹脂中に分散させて導電性樹脂組成物とした上で、これを射出成形または押出成形することにより、所定の配管形状を有する排液配管２０として成形することができる。
【００６５】
また、排液配管２０に導電性を付与するために用いられる導電性ポリマーとしては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンなどが使用できるが、これらを単独で使用するのではなく、絶縁性のポリマーに配合して複合化することによって使用するのが望ましい。
【００６６】
さらに、導電性を付与する排液配管２０の構成部分は、絶縁性樹脂を用いて構成される樹脂配管において、白金繊維等の金属繊維あるいは炭素繊維が、その流体通路が形成される管路の内面に露出する状態で内面に沿って埋め込まれ、所定の配管形状に成形されたものであってもよい。
【００６７】
そして、導電性が付与された排液配管２０の構成部分（エルボ配管部２３、スラッジ送給配管２７および流量調整弁２５、２６）には、図１に示すように、帯電した静電気を外部に逃すために、電源アース３１が接続され、これにより接地されている。また、超純水送給配管２９には、接地アース３２が接続され、これらにより接地されている。
【００６８】
このように構成された排液配管２０では、排液配管２０の中の静電気が滞留し易い部分（本実施の形態１ではエルボ配管部２３や流量調整弁２５など）が導電性樹脂で形成された樹脂配管で構成され、外部に静電気を逃がすために接地されるなどの、静電気の滞留防止が施されているため、この静電気が滞留し易い部分においても静電気が滞留することなく、スラッジ１８中に含まれる固形分がゲル化して固化し、その部分を閉塞させるような事態に至るのを防止することができる。
【００６９】
また、本実施の形態１では、Ｙ字状に分岐される分岐配管部２２により傾斜配管部を構成するとともに、屈曲配管部２１（第一の屈曲配管部）およびエルボ配管部２３、２４（第二の屈曲配管部）における屈曲部をスラッジ１８送給時における半径方向の一様な流速分布を乱すことのない曲率をもって形成している。これにより、これらの分岐配管部２２および屈曲部において、スラッジ１８送給時に流速分布が乱されることなく、静電気が発生し難くなり、したがって、樹脂配管に滞留した静電気に起因して排液配管２０内が閉塞されるのをより効果的に防止することができる。
【００７０】
なお、この排液配管２０の流量調整弁２５、２６とエルボ配管部２３（第二の屈曲配管部）とが接続される部分において、図３（ａ）に示すように、エルボ配管部２３の下流端２３ｂ（２４ｂ）における内面２３ｃ（２４ｃ）が、流量調整弁２５（２６）に形成される流体通路の内面２５ａ（２６ａ）よりも内方に突出しており、その端面部分がスラッジ１８送給時における半径方向の一様な流速分布を乱すことのない角度に面取りされている。このように、双方の内面に段差が生じている場合に、内方に突出した一方の内面の端面部分２３ｄ（２４ｄ）が面取りされることにより、スラッジ１８送給時の流速分布が乱されることなく、この接続部分において静電気が発生され難くなる。なお、図３（ｂ）に示すように、双方の内面２３ｃ（２４ｃ）と２５ａ（２６ａ）が面一をなすように構成してもよく、このように面一に構成することによっても、この接続部分における静電気の発生が抑止される。
【００７１】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る化学的機械研磨装置およびその排液配管について、図４に基づき詳細に説明する。図４は、本発明の実施の形態２に係る化学的機械研磨装置の構成を模式的に示す概念図である。なお、上記の実施の形態１と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００７２】
本発明に係る化学的機械研磨装置１００Ｂは、砥粒と分散媒からなるスラリーを研磨パッド上に供給しながら、被加工物を研磨パッドに接触させて化学的機械研磨を行うＣＭＰ装置本体部４０と、上流端がＣＭＰ装置本体部４０に接続され、スラリーに被加工物の被削粒子や研磨パッドの被削屑が混入したスラッジを他端側に送給する排液配管５０と、を備えて構成される。ＣＭＰ装置本体部４０の構成とその動作は、上記の実施の形態１で説明したＣＭＰ装置本体部１０と同様であり、ここではその説明を省略する。
【００７３】
実施の形態２における排液配管５０は、スラッジ１８およびスラッジ１８が混じった超純水をそれぞれ回収して再利用しようとするものではなく、したがって、この排液配管５０（第二の屈曲配管部５３）の下流端５３ｂに配設された流量調整弁５４に上流端５５ａが接続される送給配管５５は、スラッジ１８およびスラッジ１８が混じった超純水をスラッジ貯留槽５６に送給するためのものであり、スラッジ１８およびスラッジ１８が混じった超純水をそれぞれ別々に送給する必要がないため、排液配管５０はその下流側に至る途中で分岐されていない。
【００７４】
すなわち、排液配管５０は、図４に示すように、ＣＭＰ装置本体部４０に上流端５１ａが接続され、下流端５１ｂ側に至る途中で水平方向から垂直方向に９０°屈曲される屈曲配管部５１（第一の屈曲配管部）と、この屈曲配管部５１の下流端５１ｂに上流端５２ａが接続され、下流端５２ｂ側に至る途中で垂直方向から下方斜め方向に傾斜される傾斜配管部５２と、この傾斜配管部５２の下流端５２ｂに上流端５３ａが接続され、下流端５３ｂ側に至る途中で下方斜め方向から水平方向に屈曲されるエルボ配管部５３（第二の屈曲配管部）と、このエルボ配管部５３の下流端５３ｂにエルボ配管部５３を延設する形で上流端５４ａが接続される直管部５４とで構成され、直管部５４の下流端５４ｂに流量調整弁５５が接続されている。そして、流量調整弁５５には、排液配管５０を介して送給されるスラッジ１８およびスラッジ１８混じりの超純水をスラッジ貯留槽５７に送給する送給配管５６が接続されている。
【００７５】
本実施の形態２において、屈曲配管部５１、傾斜配管部５２およびエルボ配管部５３における屈曲部は、それぞれこれらの屈曲部の断面半径方向でスラッジ１８などの送給時における一様な流速分布を乱すことのないよう、緩やかな曲率をもって形成されている。これにより、スラッジ１８などが排液配管５０の一部で滞留することなく、下流側に向けてスムーズに送給されることになる。
【００７６】
本実施の形態２においては、エルボ配管部５３、直管部５４、流量調整弁５５および送給配管５６の流量調整弁５５に近い部分に静電気の滞留を防止する策が施されている。なお、静電気の滞留を防止する策としては、上記の実施の形態１で示したものと同様の策が適用される。
【００７７】
（実施の形態における変形例）
上記の実施の形態１、２では、流路開閉手段として流量調整弁２６、２７、５４を用いたが、これらの流量調整弁２６、２７、５４に代えて、ステンレス鋼、真鍮などの金属製の圧力開閉弁、例えば、ボールバルブを用いて構成してもよい。
【００７８】
上記の実施の形態１では、エルボ配管部２３とスラッジ送給配管２７とが導電性樹脂を用いて所定の配管形状に成形されているが、これらの配管だけでなく、分岐配管部２２、エルボ配管部２４、超純水送給配管２８なども導電性樹脂を用いて構成されてもよく、また、スラッジ送給配管２７が導電性樹脂を用いて構成されなくてもよい。さらに、上記の実施の形態１では、エルボ配管部２３、スラッジ送給配管２７および流量調整弁２５、２６に電源アース３１や接地アース３２が接続され、これらにより接地されているが、相互に電気的な導通が保持されている場合には、これらの配管部や流路開閉手段（流量調整弁など）の一部についてアースを接続するのを省略することができる。また、上記の実施の形態２では、エルボ配管部５３、直管部５４、流量調整弁５５および送給配管５６の流量調整弁５５に近い部分に静電気の滞留を防止する策が施されているが、これらについても同様である。
【００７９】
上記の実施の形態１、２では、排液配管２０は、導電性フィラーを絶縁性樹脂中に分散させて導電性樹脂組成物を用いて形成されていたが、このような排液配管２０に代えて、絶縁性樹脂を用いて成形された樹脂配管に内面に、導電性フィラーと適当な樹脂組成物とを溶剤に溶かした塗布液を塗布し、乾燥することにより、その樹脂配管内面に導電性塗膜を形成してもよい。さらに、絶縁性樹脂を用いて成形された樹脂配管に内面に、金属繊維あるいは炭素繊維を配し、適当な樹脂組成物をこれらの繊維間に加圧充填し、乾燥することにより、その樹脂配管内面に導電性を有する金属繊維あるいは炭素繊維が埋め込まれた層を形成してもよい。いずれの場合にあっても、これらの導電性を有する層に対して接地することにより、樹脂配管に静電気が滞留されることがなくなり、排液配管内での閉塞現象の発生を防止することができる。
【００８０】
また、上記の実施の形態１、２では、フッ素系樹脂などの絶縁性樹脂製の流量調整弁を使用しているが、流量調整弁において流体通路を形成する部分の内面に、導電性樹脂からなる層を形成してもよく、あるいは、絶縁性樹脂中に金属繊維または炭素繊維を埋め込んだ層を形成してもよく、いずれの場合もこれらの導電性を有する層に対して接地しておくのが望ましい。導電性樹脂からなる層は、前述の排液配管２０に対する場合と、同様の方法により形成することができる。これにより、流量調整弁２６、２７、５４周辺において静電気が滞留されることがなくなり、流量調整弁２６、２７、５４周辺における閉塞現象の発生を防止することができる。
【００８１】
上記の実施の形態２において、エルボ配管部５３と流量調整弁５４との間に、導電性樹脂を用いて成形された直管部５４が配設されて、この直管部５４の下流端５４ｂに流量調整弁５５が接続される構成を示したが、同様の構成を実施の形態１に示される排液配管２０に適用してもよい。また、実施の形態２における直管部５４は、上記の実施の形態１においてはエルボ配管部２３の一部をなすものであり、実質上、第二の屈曲配管部の一部として取り扱っても差し支えない。
【００８２】
そして、このような直管部５４を有する第二の屈曲配管部において、上記の実施の形態２では、エルボ配管部５３と直管部５４の双方に静電気の滞留を防止する策が施されているが、第二の屈曲配管部の一部である直管部５４にだけ静電気の滞留を防止する策が施されてもよい。このように構成すれば、導電性樹脂を用いて成形する樹脂配管の長さを短くすることができる。
【００８３】
また、先に図４において従来技術として示した排液配管８０では、ＣＭＰ装置本体部７０の排液開口端７０ａに上流端８１ａが接続され、下流側に至る途中で水平方向から垂直方向に略９０°屈曲される屈曲配管部８１と、この屈曲配管部８１の下端部８１ｂに上流端８２ａが接続され、下流側に至る途中で２方向の水平方向にＴ字状に分岐される分岐配管部８２とで構成されているが、このような排液配管８０においても、少なくとも分岐配管部８２、さらにはこの分岐配管部８２の下流端８２ｂ、８２ｃに接続される流量調整弁８３、８４に静電気の滞留防止が施されることにより、排液配管８０および流量調整弁８３、８４周辺における閉塞現象の発生を防止することができる。
【００８４】
なお、このような排液配管８０は、必ずしも分岐配管部８２により水平方向の２方向に分岐されずに、水平方向の１方向に屈曲される屈曲配管部（第二の屈曲配管部）をもって構成されるものでもよく、この場合にも、この屈曲配管部、さらにはこの屈曲配管部の下流端に接続される流量調整弁に静電気の滞留防止が施されることにより、排液配管８０および流量調整弁周辺における閉塞現象の発生を防止することができる。
【００８５】
また、この屈曲配管部の下流端で流量調整弁を介してスラッジ回収槽や超純水回収槽に繋がる送給配管が接続される場合には、その送給配管の流量調整弁に近接した部分に静電気の滞留防止が施されることが望ましい。これにより、送給配管の流量調整弁近辺における閉塞現象の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る化学的機械研磨装置の構成を模式的に示す概念構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る化学的機械研磨装置の研磨加工部における構成と動作を模式的に示す概念図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る化学的機械研磨装置の構成を模式的に示す概念構成図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る化学的機械研磨装置の排液配管における配管と流量調整弁と接続状態を模式的に示す断面図である。
【図５】従来の化学的機械研磨装置の構成を模式的に示す概念構成図である。
【符号の説明】
【００８７】
１００  化学的機械研磨装置
１０    ＣＭＰ装置本体部
１８    スラッジ
２０    排液配管
２１    屈曲配管部（第一の屈曲配管部）
２２    分岐配管部（傾斜配管部）
２３、２４  エルボ配管部（第二の屈曲配管部）
２５、２６  流量調整弁（流路開閉手段）
２７    スラッジ送給配管（送給配管）
２８    超純水送給配管（送給配管）
２９    スラッジ回収槽
３０    超純水回収槽
【図１】
2008155341.tif 000003
【図２】
2008155341.tif 000004
【図３】
2008155341.tif 000005
【図４】
2008155341.tif 000006
【図５】
2008155341.tif 000007