(57)【要約】【課題】  熱効率が良く経済的で、スラリー液の温度調節を精度良く行なうことができ、スラリー液の流量を多くすることができるスラリー冷却装置を提供すること。【解決手段】  内筒１０と外筒２０とを備えた二重管構造で内筒１０と外筒２０の間が冷却室３１として構成されたタンク３０と、内筒１０の周囲に巻き回されて冷却室３１内にコイル状に収納配置された冷却パイプ４０とを備えたスラリー冷却タンク１で、スラリー液が内筒１０の流入口１３からその内部に流入し下端部１２ａから冷却室３１に流入し、冷却室３１内に満たされて、冷却パイプ４０を通る冷媒と冷却室３１内のスラリー液との間で熱交換が行われるように構成した。【選択図】図２
2005262402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内筒と外筒とを備えた二重管構造のタンクを備え、該内筒の外周に冷媒を通すコイル状の冷却パイプを配置し、
前記内筒と前記外筒の空間を冷却室とすると共に、前記内筒の一端から供給されたスラリー液が該内筒の他端から前記冷却室内に流入し、該冷却室を満たすように構成し、
前記冷却パイプを通る冷媒と冷却室内の前記スラリー液の間で熱交換を行なうように構成したことを特徴とするスラリー冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスラリー冷却装置において、
前記外筒は軸方向を鉛直に配置した有底の筒体であり、前記内筒は下端が解放された筒体であり、該内筒を前記外筒内に収容配置して前記タンクにした状態で該内筒下端と前記外筒の底面との間に所定の間隙が形成されるようになっており、
前記内筒の上端からスラリー液を供給することにより、該スラリー液は該内筒下端から前記冷却室内に流入し、該冷却室を満たすように構成したことを特徴とするスラリー冷却装置。
【請求項３】
熱伝導性の良い材料からなる長尺のパイプの外周に線状の発熱体を巻き回してなる加熱部を具備し、
前記発熱体に加熱電流を通電しながら、前記パイプにスラリー液を通し、該発熱体とスラリー液の間で熱交換を行うように構成したことを特徴とするスラリー加熱装置。
【請求項４】
請求項３に記載のスラリー加熱装置において、
前記加熱部は、前記発熱体を巻き回してなるパイプを複数回巻き回して構成されていることを特徴とするスラリー加熱装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のスラリー加熱装置において、
前記パイプの前記加熱部よりも下流側に該パイプ内を流れるスラリー液の液温を測定する温度測定手段を設け、
前記温度測定手段の測定温度に基づいて前記発熱体の発熱量を調節する温度調節機構を備えたことを特徴とするスラリー加熱装置。
【請求項６】
スラリー液を貯蔵する貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクに接続され前記貯蔵タンク内のスラリー液を外部負荷に供給するスラリー配管と、該スラリー配管の途中に設置された送液ポンプとを備えたスラリー供給装置において、
前記スラリー配管の途中に設置されたスラリー加熱手段と、前記スラリー配管の途中に設置されたスラリー冷却手段と、前記スラリー加熱手段及び前記スラリー冷却手段を制御する制御手段と、前記外部負荷に供給するスラリー液の液温を検出する第１の液温センサーと、前記貯蔵タンク内のスラリー液の液温を検出する第２の液温センサーとを設け、
前記制御手段は前記第１の液温センサーの出力により前記スラリー加熱手段を制御して前記外部負荷に供給するスラリー液の液温を所定の設定温度に制御すると共に、前記第２の液温センサーの出力により前記スラリー冷却手段を制御して前記貯蔵タンク内に戻されるスラリー液の液温を所定の設定温度に制御することを特徴とするスラリー供給装置。
【請求項７】
請求項６に記載のスラリー供給装置において、
前記スラリー配管に、前記貯蔵タンクからのスラリー液を前記スラリー加熱手段及び前記外部負荷をバイパスして前記スラリー冷却手段を通して該貯蔵タンクに戻すバイパス配管を設けたことを特徴とするスラリー供給装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のスラリー供給装置において、
前記スラリー冷却手段に請求項１又は２に記載のスラリー冷却装置を用いたことを特徴とするスラリー供給装置。
【請求項９】
請求項６又は７又は８に記載のスラリー供給装置において、
前記スラリー加熱手段に請求項３又は４又は５に記載のスラリー加熱装置を用いたことを特徴とするスラリー供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨装置等に供給するスラリーを冷却するスラリー冷却装置、加熱するスラリー加熱装置、及びスラリー供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の高集積化、高密度化が進み、半導体素子の表面に形成される配線パターンのさらなる微細化、多層化が要求されている。この配線パターンの微細化、多層化のためには、配線パターンが形成される半導体ウエハ表面の凹凸を平坦にする平坦化技術が必要であり、その代表的な技術として、化学的及び物理的な反応を利用して半導体ウエハの表面を平坦化する化学・機械的研磨（ＣＭＰ）が行なわれている。
【０００３】
このＣＭＰに使用される研磨装置は、表面に研磨布が取付けられた定盤と、半導体ウエハ等の研磨対象である基板を保持する研磨ヘッドを具備し、回転する定盤上の研磨布上に研磨材としてスラリー供給装置からスラリー液を供給しながら、回転する研磨ヘッドで保持する基板を該研磨布上に押し付け、両者の相対的運動により基板を研磨している。
【０００４】
この種の研磨装置にスラリーを供給するスラリー供給装置として、従来、例えば図１に示すようなものがある。この図１に示すスラリー供給装置１００は、原液タンク１０１から供給されたスラリー原液を、純水タンク１０２から供給された純水で希釈することで、所定の濃度に調合されたスラリー液を作る調合タンク１０３と、この調合タンク１０３内で調合されたスラリー液を貯蔵して供給する供給タンク１０４と、スラリー液を供給タンク１０４の外部で循環させると共に、供給タンク１０４から研磨装置等の外部負荷１０５に供給する配管１０６とを備えて構成されている。
【０００５】
ここで、研磨装置等の外部負荷１０５の種々の条件等の理由から、外部負荷１０５に供給するスラリー液は、その液温を所定の範囲内で一定の温度に保つ必要がある。そのため、配管１０６の途中に熱交換器１０７を取り付け、該熱交換器１０７で温水タンク１１０から配管１１２を通して温水ポンプ１１１により供給される温水との間で熱交換を行ないスラリー液を所定の温度に保っている。この温水は、温水タンク１１０内に取り付けられた加熱手段であるヒーター１１３と、温水配管１１２の途中に取り付けられた熱交換器（プレート式熱交換器）１１４に接続された冷却手段である冷凍機１１５とによって加熱・冷却されることで、その水温が所定の温度に保たれている。
【０００６】
なお、配管１０６には、その内部を流れるスラリー液の液温を測定する液温センサー１２０が設けられ、制御手段１２１は液温センサー１２０の出力によりヒータ１１３を制御して外部負荷１０５に供給されるスラリー液の液温を所定の一定値になるように制御する。通常この種のスラリー供給装置１００では、制御が行い易いという理由等から、冷凍機１１５は常時運転しておき、制御手段１２１が液温センサー１２０の出力によりヒーター１１３をＰＩＤ制御によって制御し、ヒーター１１３の加熱温度を調節してスラリー液温を所定の一定値に制御している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、このスラリー供給装置１００は、スラリー液と熱源であるヒーター１１３及び冷凍機１１５の間で温水を介して間接的に熱交換を行なっているため、熱効率が悪くなり経済的でないという問題があった。また、外部負荷１０５に供給するスラリー液量が多いと液温調整が迅速に対応できないという問題があり、外部負荷１０５に供給するスラリー液の液量が限られてしまうという問題もあった。
【０００８】
また、従来のスラリー供給装置１００は、装置内に温水を循環させる構造であるため、その設備が複雑且つ大型になり、装置のコンパクト化を図ることができなかった。
【０００９】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、熱効率が良く経済的にスラリー液の冷却、加熱ができるスラリー冷却装置、及びスラリー加熱装置を提供することにある。また、外部負荷１０５に供給するスラリー液の液温を精度良く調整でき、且つ供給するスラリー液の流量が多量でも迅速に液温調整が対応できるスラリー供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願請求項１に記載の発明は、内筒と外筒とを備えた二重管構造のタンクを備え、該内筒の外周に冷媒を通すコイル状の冷却パイプを配置し、内筒と外筒の空間を冷却室とすると共に、内筒の一端から供給されたスラリー液が該内筒の他端から冷却室内に流入し、該冷却室を満たすように構成し、冷却パイプを通る冷媒と冷却室内の前記スラリー液の間で熱交換を行なうように構成したことを特徴とするスラリー冷却装置にある。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスラリー冷却装置において、外筒は軸方向を鉛直に配置した有底の筒体であり、内筒は下端が解放された筒体であり、該内筒を外筒内に収容配置してタンクにした状態で該内筒下端と外筒の底面との間に所定の間隙が形成されるようになっており、内筒の上端からスラリー液を供給することにより、該スラリー液は該内筒下端から冷却室内に流入し、該冷却室を満たすように構成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、熱伝導性の良い材料からなる長尺のパイプの外周に線状の発熱体を巻き回してなる加熱部を具備し、発熱体に加熱電流を通電しながら、パイプにスラリー液を通し、該発熱体とスラリー液の間で熱交換を行うように構成したことを特徴とするスラリー加熱装置にある。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のスラリー加熱装置において、加熱部は、発熱体を巻き回してなるパイプを複数回巻き回して構成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載のスラリー加熱装置において、パイプの加熱部よりも下流側に該パイプ内を流れるスラリー液の液温を測定する温度測定手段を設け、温度測定手段の測定温度に基づいて発熱体の発熱量を調節する温度調節機構を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、スラリー液を貯蔵する貯蔵タンクと、貯蔵タンクに接続され貯蔵タンク内のスラリー液を外部負荷に供給するスラリー配管と、該スラリー配管の途中に設置した送液ポンプとを備えたスラリー供給装置において、スラリー配管の途中に設置されたスラリー加熱手段と、スラリー配管の途中に設置されたスラリー冷却手段と、スラリー加熱手段及びスラリー冷却手段を制御する制御手段と、外部負荷に供給するスラリー液の液温を検出する第１の液温センサーと、貯蔵タンク内のスラリー液の液温を検出する第２の液温センサーを設け、制御手段は第１の液温センサーの出力によりスラリー加熱手段を制御して外部負荷に供給するスラリー液の液温を所定の設定温度に制御すると共に、第２の液温センサーの出力によりスラリー冷却手段を制御して貯蔵タンク内に戻されるスラリー液の液温を所定の設定温度に制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のスラリー供給装置において、スラリー配管に、貯蔵タンクからのスラリー液をスラリー加熱手段及び外部負荷をバイパスしてスラリー冷却手段を通して該貯蔵タンクに戻すバイパス配管を設けたことを特徴とする。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載のスラリー供給装置において、スラリー冷却手段に請求項１又は２に記載のスラリー冷却装置を用いたことを特徴とする。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、請求項６又は７又は８に記載のスラリー供給装置において、スラリー加熱手段に請求項３又は４又は５に記載のスラリー加熱装置を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本願請求項１、２に記載の発明によれば、タンクを二重管構造とし、内筒の外周に冷媒を通すコイル状の冷却パイプを配置し、内筒と外筒の空間を冷却室とし、内筒の一端から供給されたスラリー液が該内筒の他端から冷却室内に流入し、該冷却室を満たすように構成し、冷却パイプを通る冷媒と冷却室内のスラリー液の間で熱交換を行なうように構成したので、冷却室内のスラリー液と冷却パイプを通過する冷媒との間で直接熱交換が行われるため、熱量の損失が少なく熱効率が非常に良い。また、スラリー液を冷媒で直接冷却するので、スラリー液の液温を短時間で所望の温度に冷却できる。
【００２０】
本願請求項３に記載の発明によれば、熱伝導性の良い材料からなる長尺のパイプの外周に線状の発熱体を巻き回してなる加熱部を具備し、発熱体に加熱電流を通電しながら、パイプにスラリー液を通し、該発熱体とスラリー液の間で熱交換を行うように構成したので、スラリー液と発熱体との間で直接熱交換が行われ、熱量の損失が少なく熱効率が非常に良い。また、スラリー液を発熱体で直接加熱するので、スラリー液の液温を短時間で所望の温度に加熱できる。
【００２１】
本願請求項４に記載の発明によれば、加熱部は、発熱体を巻き回してなるパイプを複数回巻き回して構成されているので、コンパクトで設計の自由度の高いスラリー加熱装置となる。また、パイプの巻き回し回数を増減させることで、加熱熱量を調節することが容易に行える。
【００２２】
本願請求項５に記載の発明によれば、パイプの加熱部よりも下流側に該パイプ内を流れるスラリー液の液温を測定する温度測定手段を設け、温度測定手段の測定温度に基づいて発熱体の発熱量を調節する温度調節機構を備えたので、スラリー液が設定温度以上に過熱されることを防ぐことができる。
【００２３】
本願請求項６に記載の発明によれば、制御手段は、外部負荷に供給するスラリー液の液温を検出する第１の液温センサーの出力により、スラリー加熱手段を制御して、外部負荷に供給するスラリー液の液温を所定の設定温度に制御すると共に、貯蔵タンク内のスラリー液の液温を検出する第２の液温センサーの出力により、スラリー冷却手段を制御して、貯蔵タンク内に戻されるスラリー液の液温を所定の設定温度に制御するので、貯蔵タンク内のスラリー液の液温と外部負荷に供給されるスラリー液の液温の間に一定の相関を持たせることになり、スラリー液の液温の変更に迅速に対応できる。また、貯蔵タンク内のスラリー液の液温を一定に保つためスラリー液の流量変動に対して温度が安定する。
【００２４】
本願請求項７に記載の発明によれば、貯蔵タンクからのスラリー液をスラリー加熱手段及び外部負荷をバイパスしてスラリー冷却手段を通して該貯蔵タンクに戻すバイパス配管を設けたので、外部負荷にスラリー液を供給しない場合でも、該貯蔵タンクのスラリー液をその変質しない適切な液温に維持できる。
【００２５】
本願請求項８に記載の発明によれば、請求項６又は７に記載のスラリー供給装置において、スラリー冷却手段に請求項１又は２に記載のスラリー冷却装置を用いたので、熱効率が良く経済的で、スラリー液の冷却ができ、外部負荷に供給されるスラリー液の液温を精度良く調整でき、且つ供給するスラリー液の流量が多量でも迅速に液温調整の対応ができるスラリー供給装置を提供できる。
【００２６】
本願請求項９に記載の発明によれば、請求項６又は７又は８に記載のスラリー供給装置において、スラリー加熱手段に請求項３又は４又は５に記載のスラリー加熱装置を用いたので、熱効率が良く経済的で、スラリー液の加熱ができ、外部負荷に供給されるスラリー液の液温を精度良く調整でき、且つ供給するスラリー液の流量が多量でも迅速に液温調整の対応ができるスラリー供給装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図２は、本発明に係るスラリー冷却装置の一実施形態であるスラリー冷却タンク１を示す図で、同図（ａ）はスラリー冷却タンク１の平面図であり、同図（ｂ）はその概略側断面図である。このスラリー冷却タンク１は、基板研磨装置にスラリーを供給するスラリー供給装置の配管の途中等に取り付けて使用されるもので、図２に示すように、内筒１０と外筒２０とを備えた二重管構造のタンク３０の内筒１０の外周部に冷却パイプ４０を収納配置して構成されている。以下、このスラリー冷却タンク１について詳細に説明する。
【００２８】
内筒１０は、ＰＶＣ（塩化ビニル樹脂）やＰＦＡ（パーフルオロアルキルビニルエーテル樹脂）やガラス等の材料で形成されている。図３は、この内筒１０を示す図で、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）はその概略側断面図である。同図に示すように、内筒１０は、円形の略平板状に形成された蓋部材１１と、蓋部材１１の下面１１ａから鉛直下方に延伸して一体に取り付けられた円筒形状の筒状部１２とを具備して構成され、蓋部材１１の中央部には、スラリー液が流入する流入口１３が設けられ、これが蓋部材１１を貫通して筒状部１２の内部に開口している。また、蓋部材１１の流入口１３の周囲には、蓋部材１１の上下に貫通する流出口１４が設けられている。蓋部材１１は、その中央部分の厚み寸法が外周部の厚み寸法よりも厚く形成されており、下面１１ａの中央部が下方に向かって突出した突起部１６となっている。なお、蓋部材１１の外周部には、蓋部材１１の上下に貫通する貫通穴からなる取付穴１５が等間隔に複数個（図では４個）設けられている。
【００２９】
一方、外筒２０は、内筒１０と同一の材料であるＰＶＣ（塩化ビニル樹脂）やＰＦＡ（パーフルオロアルキルビニルエーテル樹脂）やガラス等で形成されている。図４は、この外筒２０を示す図で、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）はその概略側断面図である。同図に示すように、外筒２０は、内筒１０の筒状部１２をその内部に収納する有底筒状の容器で、底部２１と、底部２１の外周端部から垂直に立設された円筒形状の筒状部２２とを備えて構成され、筒状部２２の上端部には外側に向かって環状に突出したつば部２３が設けられている。このつば部２３は、その外周形状が上記した内筒１０の蓋部材１１と略同一の形状に形成され、その中央部には蓋部材１１の突起部１６が収納される円形の凹部２４が設けられている。この凹部２４の底部２４ａの中央には、筒状部２２上端の開口である開口部２２ａが設けられると共に、底部２４ａの外周部には、ゴム等の弾性部材で環状に形成されたＯリング２５がその内部に収納固定される環状の溝部２６が設けられている。
【００３０】
また、外筒２０の底部２１には、その中央部に、図２に示すドレンパイプ３２が接続される貫通穴２７と、貫通穴２７の外周側に設けられ、下記する冷却パイプ４０の流入管４１と流出管４３とを挿通してこれを取り付ける貫通穴２８及び貫通穴２９が設けられている。そして、外筒２０の筒状部２２の長さ寸法（高さ寸法）は、上記した内筒１０の筒状部１２の長さ寸法よりも長い寸法に形成されており、筒状部２２に筒状部１２を収納したときに、筒状部１２の下端部１２ａと底部２１との間に所定寸法の隙間が形成されるようになっている（図２参照）。
【００３１】
冷却パイプ４０は、ステンレス、銅等の熱伝導性の良い金属材料で形成された肉厚の薄いパイプで、冷凍機等から供給された冷媒がその内部を流れるように構成されている。図５はこの冷却パイプ４０を示す図で、冷却パイプ４０は、略直線状に形成された流入管４１と、流入管４１の先に接続されその軸方向に沿ってコイル状に形成されたコイル部４２と、コイル部４２の上端部に接続されコイル部４２の下端部に向かって直線状に延伸する流出管４３とを備えて一体に構成されている。コイル部４２は、内筒１０の筒状部１２の周囲に巻き回されて、これが内筒１０の筒状部１２と外筒２０の筒状部２２の間に収納配置されるように、筒状部１２の径寸法より大きく且つ筒状部２２の径寸法より小さい径寸法に形成されている。また、コイル部４２は、その長さ寸法（高さ寸法）が、筒状部１２の長さ寸法と同じかそれよりも短い長さ寸法になるように所定回数巻き回されて形成されている。なお、コイル部４２の巻き回し回数を増減させることで、スラリー冷却タンク１の冷却能力を調節することが可能となる。
【００３２】
冷却パイプ４０の内部に流す冷媒は、冷凍機から供給される冷媒（冷媒ガス）のほか、例えば、このスラリー冷却タンク１を用いるスラリー供給装置が、冷凍機のかわりに一定の温度（例えば１０℃）に冷却された冷水を供給できるチラーユニットを具備している場合は、冷媒ガスに代えて、このチラーユニットから供給される冷水を冷却パイプ４０内に流すようにしてもよい。
【００３３】
次に，スラリー冷却タンク１を組み立てるには、まず、外筒２０の底部２１の貫通穴２８に冷却パイプ４０の流入管４１の先端部を挿通すると共に、貫通穴２９に流出管４３の先端部を挿通することで、外筒２０内に冷却パイプ４０を収納して取り付ける。なお、貫通穴２８の内周部と流入管４１との隙間、及び貫通穴２９の内周部と流出管４２との隙間はいずれもシール部材２８ａ、２９ａで密封されている（図２参照）。
【００３４】
続いて、内筒１０の筒状部１２を開口部２２ａから外筒２０内に挿入し、コイル部４２の内側にこれを収納する。そして、図２に示すように、蓋部材１１の突起部１６を凹部２４に収納することで、蓋部材１１をつば部２３の上部に重ね合わせて取り付ける。このとき、溝部２６にＯリング２５を取り付けることで、蓋部材１１とつば部２３との隙間はＯリング２５によって密封状態でシールされる。そして、取付穴１５に挿通したビス４５を取付部２３ａに螺合して固定することによって、蓋部材１１とつば部２３とを一体に固定する。以上によりスラリー冷却タンク１が完成する。
【００３５】
以上のようにして組み立てられたスラリー冷却タンク１は、外筒２０の内部に内筒１０を配置して構成された二重管構造で、内筒１０の筒状部１２と外筒２０の筒状部２２との間が冷却室３１となっている。そして、この冷却室３１内に冷却パイプ４０のコイル部４２が収納配置されている。
【００３６】
このスラリー冷却タンク１でスラリー液が冷却される工程を説明する。図示しないスラリー供給装置の配管を流れるスラリー液は、流入口１３から筒状部１２の内部に流れ込み、筒状部１２の内部を流下してその下端部１２ａから冷却室３１内へ流入する。これによりスラリー液が次第に冷却室３１内に溜まる。そして冷却室３１内に溜まったスラリー液の液面が上昇しこれが蓋部材１１の下面１１ａまで到達すると、スラリー液は流出口１４から溢れ出し、その先に接続されたスラリー供給装置の配管へと戻される。流入口１３からスラリー液が供給され続けることで、冷却室３１内はスラリー液が満たされた状態となる。この冷却室３１の内部で、スラリー液と冷却パイプ４０内を流れる冷媒との間で熱交換が行われて、冷却室３１内部のスラリー液の液温が下げられる。
【００３７】
このように、スラリー冷却タンク１は、その冷却室３１内で、スラリー液と冷媒との間で直接熱交換が行われるように構成されているため、従来の温水を介して熱交換を行う場合等と比較して、熱源から供給する熱量の損失分が少なくなり、熱効率が良く経済的となる。また、スラリー液を冷媒で直接冷却するので、スラリー液の液温を短時間で所望の温度に調節することができる。
【００３８】
また、スラリー冷却タンク１はコンパクトな構成であるので、その設置に要する場所が小さくて済み、スラリー供給装置の配管の途中等に取り付ける際に、設置場所の自由度が大きくなる。また、一体に形成された蓋部材１１と筒状部１２とで内筒１０が構成され、一体に形成されたつば部２３と筒状部２２とで外筒２０が構成されているので、その部品点数が少なく簡単な構成となっている。また、冷却パイプ４０が外筒２０の底部２１に取り付けられているので、蓋部材１１をつば部２３から取り外して引き上げれば、内筒１０の筒状部１２が上方に抜けて取り外されるので、外筒２０内には冷却パイプ４０のみが残される。従って、内筒１０及び外筒２０の洗浄やメンテナンスが簡単に行える。
【００３９】
次に、図６は、本発明に係るスラリー加熱装置の一実施形態であるスラリー加熱装置５０を示す図で、同図（ａ）はスラリー加熱装置５０の正面図であり、同図（ｂ）は左側面図、同図（ｃ）は右側面図である。このスラリー加熱装置５０は、基板研磨装置にスラリーを供給するスラリー供給装置の配管の途中等に取り付けて使用されるもので、図６に示すように、コイル部５３を有し内部をスラリー液が通る加熱パイプ５１と、加熱パイプ５１内を通るスラリー液が加熱される加熱部５５とを備えて構成されている。以下、このスラリー加熱装置５０について詳細に説明する。
【００４０】
加熱パイプ５１は、ＰＶＣ（塩化ビニル樹脂）やＰＦＡ（パーフルオロアルキルビニルエーテル樹脂）等の材料で形成された配管部材で、内部をスラリー液が流れるように構成され、コイル状に形成されたコイル部５３と、コイル部５３の一端部に連結され略直線状に形成された流入管５２と、コイル部５３の他端部に連結されコイル部５３の一端部に向かって直線状に延伸する流出管５４とを備えて一体に構成されている。コイル部５３は、取付台６１の略円筒状に形成された筒状部６２の外周部に所定回数巻き回されて、押え部材６６で固定されている。
【００４１】
コイル部５３の加熱パイプ５１の外周部には、図７に示すように、線状の発熱体であるニクロム線５６が加熱パイプ５１の軸方向に沿って巻き回されて取り付けられており、この加熱パイプ５１にニクロム線５６が巻き回された部分（図６では斜線で示した部分）が加熱部５５として構成されている。なお、コイル部５３のみでなく、流入管５２や流出管５４の一部にもニクロム線５６を巻き回してその部分も加熱部５５とすることもできる。
【００４２】
一方、取付台６１は、コイル部５３が固定された筒状部６２と、その両端部に取り付けられた板状の側板部６３、６４を備えて構成され、側板部６３、６４の下端がベース部材６５に固定されている。また、側板部６３の外側には、ニクロム線５６の加熱温度を調節する温度調節機構であるサーモスタット７２がブラケット７２ａで取り付けられると共に、流出管５４の出口近傍の側面には、サーモスタット７２に接続された液温センサー７１が取り付けられている。液温センサー７１は、加熱パイプ５１内を流れるスラリー液の液温を検出するもので、この検出温度に基づいてサーモスタット７２を作動させてニクロム線５６への電流をオン／オフすることで、ニクロム線５６の発熱量を調節することができるように構成されている。
【００４３】
上記のスラリー加熱装置５０で、スラリー液が加熱される工程を説明する。図示しないスラリー供給装置の配管を流れるスラリー液は、流入管５２から加熱パイプ５１内に流れ込み、コイル部５３を通過して流出管５４からスラリー供給装置の配管へ戻される。このとき、ニクロム線５６に加熱電流を通電してこれを発熱させることで、加熱部５５を通過するスラリー液とニクロム線５６との間で熱交換が行われてスラリー液が加熱される。また、流出管５４の出口近傍を流れるスラリー液の液温が液温センサー７１で検出されるので、スラリー液が加熱部５５で設定温度以上に加熱されて液温が上昇すると、液温センサー７１で検出され、サーモスタット７２が作動してニクロム線５６へ供給される加熱電流がオフすることで、スラリー液の過熱が防止される。
【００４４】
このスラリー加熱装置５０は、加熱部５５で、スラリー液と発熱体であるニクロム線５６との間で直接熱交換が行われるように構成されているため、熱源から供給する熱量の損失分が少なくなる。従って、簡単な構成で且つ安価でありながら、ランプヒータなど他の加熱手段と比較して同等かそれ以上の加熱効率を有し、熱効率が良く経済的となる。また、スラリー加熱装置５０は、スラリー液を発熱体であるニクロム線５６で直接加熱するので、スラリー液の液温を短時間で所望の温度に調節することができる。
【００４５】
また、スラリー加熱装置５０は、その構造が簡単で装置の小型化が図れるため、設置に要する場所が小さくて済み、スラリー供給装置の配管の途中等に取り付ける際に設置場所の自由度が大きくなる。また、加熱パイプ５１の径寸法を変更したり、加熱部５５の長さ、即ち加熱パイプ５１に巻き回されたニクロム線５６の長さを変更したり、ニクロム線５６の発熱容量を変更したりすることで、加熱熱量を変更することが簡単に行えるため、設計の自由度が非常に高い。さらに、加熱パイプ５１はコイル部５３で巻き回されているので、加熱部５５の長さを長くしても、スラリー加熱装置５０が大型にならずに済む。
【００４６】
また、スラリー加熱装置５０は、加熱パイプ５１内を通るスラリー液を、加熱パイプ５１の外周部に取り付けたニクロム線５６で加熱する構成であるため、スラリー液がニクロム線５６に直接接触せず、加熱時にスラリー液が汚染される恐れがない。なお、発熱体はニクロム線５６に限られるものではなく、他の材質の電熱線等で構成してもよい。
【００４７】
次に、図８を用いて、本発明にかかるスラリー供給装置の実施形態例を示す。図８に示すスラリー供給装置８０は、原液タンク８２から供給されたスラリー原液を、純水タンク８３から供給された純水で希釈して、所定の濃度に調合する調合タンク８４と、この調合タンク８４内で調合されたスラリー液を貯蔵して供給する供給タンク（貯蔵タンク）８１と、スラリー液を供給タンク８１の外部で循環させると共にスラリー液を供給タンク８１から外部負荷８８に供給する配管８５とを備えて構成されている。
【００４８】
供給タンク８１の流出口８１ａに接続された配管８５には、その途中にスラリー液を圧送する送液ポンプ８６が設けられ、その下流側にスラリー液を加熱する加熱器８７、基板研磨装置等の外部負荷８８、スラリー液を冷却する冷却器８９がこの順に取り付けられ、配管８５は供給タンク８１の流入口８１ｂに接続されている。また、配管８５には、加熱器８７の手前上流側に設けた分岐部８５ａと冷却器８９の手前に設けた合流部８５ｂとを連通するバイパス管路９８が設けられ、このバイパス管路９８にバルブ９９が取り付けられている。
【００４９】
ここで、加熱器８７には、上記したスラリー加熱装置５０を用いる。また、加熱器８７より下流側の配管８５に液温センサー（第１の液温センサー）９３が取り付けられている。そして、関数９０を用いて加熱器８７の加熱温度を所定の設定温度に設定する設定手段９１を設けると共に、温調器９２を設けている。該温調器９２は液温センサー９３の出力により、加熱器８７を制御して外部負荷８８に供給されるスラリー液の液温が前記設定温度になるように制御する。
【００５０】
一方、冷却器８９には、上記したスラリー冷却タンク１を用いると共に、このスラリー冷却タンク１に接続された冷却装置９６には、スラリー冷却タンク１に冷媒ガスを供給する冷凍機、あるいは冷水を供給するチラーユニットなどを用いる。また、供給タンク８１内には、供給タンク８１内のスラリー液温を検出する液温センサー（第２の液温センサー）９７が取り付けられている。そして、関数９０を用いて冷却装置９６の冷却温度の設定温度を所定の温度に設定する設定手段９４を設けると共に、温調器９５を設けている。該温調器９５は液温センサー９７の出力により、冷却装置９６を制御して供給タンク８１内のスラリー液の液温が前記設定温度を維持できるように供給タンク８１に流入するスラリー液の液温を調整する。
【００５１】
また、スラリー供給装置８０は、上記のようにバイパス管路９８を具備するから、外部負荷８８が停止しているとき、バルブ９９を開いて、供給タンク８１からのスラリー液をバイパス管路９８及び冷却器８９を通して供給タンク８１に戻すことにより、供給タンク８１内のスラリー液の液温を設定手段９４で設定した設定温度に維持できる。従って、設定手段９４で設定する温度を、外部負荷８８の運転停止中にスラリー液が変質しない温度に設定しておくことにより、スラリー液を適切な状態に保持できる。
【００５２】
スラリー供給装置８０は、関数９０で温度を設定する設定手段９１、９４、及び温調器９２、９５を具備する制御手段を設けたことにより、外部負荷８８に供給するスラリー液の液温を検出する液温センサー９３の出力により、加熱器８７を制御して外部負荷８８に供給するスラリー液の液温を所定の設定温度に制御すると共に、供給タンク８１内のスラリー液の液温を検出する液温センサー９７の出力により、冷却器８９を制御して供給タンク８１内に戻されるスラリー液の液温を所定の設定温度に制御する。これにより、供給タンク８１内のスラリー液の液温と外部負荷８８に供給されるスラリー液の液温との間に一定の相関を持たせることになり、配管８５を流れるスラリー液の温度の変更に迅速に対応できる。又供給タンク８１内のスラリー液の液温を設定温度に比例した温度で一定に保つことができるため、配管８５を流れるスラリー液の流量が変動した場合でも、供給タンク８１内の液温が安定する。
【００５３】
本願の発明者は、従来のスラリー供給装置によるスラリー液の温度調節能力と、本願発明にかかるスラリー供給装置によるスラリー液の温度調節能力とを比較するため、従来のスラリー供給装置１００と本願発明の実施形態にかかるスラリー供給装置８０とを用いて、配管を流れるスラリー液を共に同じ温度（４０℃）で一定に保つ実験を行った。その結果によれば、従来のスラリー供給装置１００では、配管を流れるスラリー液の流量を０．７Ｌ／ｍｉｎとしたとき、冷凍機に必要な動力は６００Ｗで、ヒーターに必要な動力は３．６ｋＷであったのに対し、本願発明にかかるスラリー供給装置８０では、配管を流れるスラリー液の流量を１．５Ｌ／ｍｉｎとしたとき、冷凍機に必要な動力は４００Ｗで、ヒーターに必要な動力は１．２ｋＷであった。即ち、従来のスラリー供給装置と比較して本願発明にかかるスラリー供給装置は、ヒーターに必要な動力を１／３に抑え、冷凍機に必要な動力を２／３に抑えながら、配管を流れるスラリー液の流量を約２倍にすることが可能となった。
【００５４】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状・構造・材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】従来のスラリー供給装置１００を示す図である。
【図２】本発明の実施形態にかかるスラリー冷却タンク１を示す図で、同図（ａ）はその平面図で、同図（ｂ）はその概略側断面図である。
【図３】内筒１０を示す図で、同図（ａ）はその平面図で、同図（ｂ）はその概略側断面図である。
【図４】外筒２０を示す図で、同図（ａ）はその平面図で、同図（ｂ）はその概略側断面図である。
【図５】冷却パイプ４０を示す図である。
【図６】本発明の実施形態にかかるスラリー加熱装置５０を示す図で、同図（ａ）はその正面図で、同図（ｂ）は右側面図、同図（ｃ）は左側面図である。
【図７】加熱部５５の構成を説明するための図である。
【図８】本発明の実施形態にかかるスラリー供給装置８０を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１      スラリー冷却タンク
１０    内筒
１１    蓋部材
１２    筒状部
１３    流入口
１４    流出口
１５    取付穴
１６    突起部
２０    外筒
２１    底部
２２    筒状部
２３    つば部
２４    凹部
２５    Ｏリング
２６    溝部
２７    貫通穴
２８    貫通穴
２９    貫通穴
３０    タンク
３１    冷却室
３２    ドレンパイプ
４０    冷却パイプ
４１    流入管
４２    コイル部
４２    流出管
４３    流出管
４５    ビス
５０    スラリー加熱装置
５１    加熱パイプ
５２    流入管
５３    コイル部
５４    流出管
５５    加熱部
５６    ニクロム線
６１    取付台
６２    筒状部
６３    側板部
６４    側板部
６５    ベース部材
６６    押え部材
７１    液温センサー
７２    サーモスタット
８０    スラリー供給装置
８１    供給タンク
８１ａ  流出口
８１ｂ  流入口
８２    原液タンク
８３    純水タンク
８４    調合タンク
８５    配管
８５ａ  分岐部
８５ｂ  合流部
８６    送液ポンプ
８７    加熱器
８８    外部負荷
８９    冷却器
９０    関数
９１    設定手段
９２    温調器
９３    液温センサー
９４    設定手段
９５    温調器
９６    冷却装置
９７    液温センサー
９８    バイパス管路
９９    バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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