(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラップ加工装置において使用された使用済み組成物を再生しラップ加工装置に供給するラップ加工装置の使用済み組成物の再生循環装置において、使用済み組成物から異物を除去する異物除去装置と、異物を除去した使用済み組成物を分級するサイクロン分級装置と、濃度調整手段を備え分級した使用済み組成物の濃度を調整する濃度調整タンクと、濃度調整した使用済み組成物を貯えるタンクと、このタンクに貯えられた使用済み組成物に添加剤を供給する添加剤供給装置と、上記タンクに貯えられた使用済み組成物の量を検出しこの検出量に応じて添加剤供給装置から供給される添加剤量を制御する制御装置と、使用済み組成物に含まれる添加剤による泡立ちを消泡する消泡装置とを有することを特徴とするラップ加工装置の使用済み組成物の再生循環装置。
【請求項２】
異物除去装置が、異物除去網と、除鉄機と、ふるい機とを有することを特徴とする請求項１記載の使用済み組成物の再生循環装置。
【請求項３】
サイクロン分級装置が、液体サイクロンであることを特徴とする請求項１記載の使用済み組成物の再生循環装置。
【請求項４】
ラップ加工装置において使用された使用済み組成物を再生しラップ加工装置に供給するラップ加工装置の使用済み組成物の再生循環方法において、ラップ加工装置において使用された使用済み組成物から異物を除去する段階と、使用済み組成物から異物を除去する段階またはその後の添加剤による泡立ちを消泡する段階と、異物を除去した使用済み組成物を分級する段階と、分級した使用済み組成物の濃度を調整する段階と、濃度調整した使用済み組成物に濃度調整した使用済み組成物の量に応じた量の添加剤を自動的に供給する段階と、添加剤を供給して再生される使用済み組成物をラップ加工装置に戻す段階とを有することを特徴とする使用済み組成物の再生循環方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラップ加工装置において使用された使用済み組成物を再生し、再生した使用済み組成物をラップ加工装置に供給する使用済み組成物の再生循環方法および再生循環装置に関する。
【０００２】
ここで、使用済み組成物とは、半導体、メモリーハードディスク、フォトマスク、水晶およびフェライト等各種工業製品またはその部材をラップ加工する際に使用された組成物をいう。さらに詳しくは、シリコンウェーハ、ガリウム・ヒ素ウェーハならびにその他の半導体基板、アルミニウム、ガラス等ならびにその他の各種メモリーハードディスク、フォトマスク、水晶およびフェライト単結晶の研磨を行なうラップ加工において使用された使用済み組成物を再生するために使用することができる。
【０００３】
【従来の技術】
一般に、遊離砥粒方式のラップ加工においては、研磨材、各種添加材および水を含む組成物が使用されている。例えば、半導体基盤材料であるシリコンウェーハは、インゴットをスライスしたスライスドウェーハを面取後、ラップ加工（ラッピング）および鏡面研磨（ポリシング）することにより製造される。
【０００４】
このラップ加工には、ＧＣ（緑色炭化ケイ素）、Ｃ（黒色炭化ケイ素）、ＦＯ（：商品名、（株）フジミインコーポレーテッド社製）、酸化アルミニウムおよびその他の研磨材と、界面活性剤ならびにラップオイル等の各種添加剤および水を含む組成物が使用されている。
【０００５】
また、ＡＶ（オーディオ・ビジュアル）、コンピュータおよびその他の記憶装置に使用されるアルミニウム（Ａｌ）ディスクならびにガラスディスク、水晶、およびフィライト単結晶などのラップ加工には、ＧＣ（緑色炭化ケイ素）、Ｃ（黒色炭化ケイ素）、ＦＯ、酸化アルミニウムおよび水晶からなる群より選ばれた少なくとも１種類の研磨材と、前記各種添加剤および水を含むラップ用組成物（以下、組成物という）が使用されている。
【０００６】
ラップ加工装置で使用される組成物に含まれる前述の研磨材は、被研磨物の高い表面品質を得る目的で、極めて優良な粒度分布を有していることが要求される。このため、研磨材は、非常に高価であり、ラップ加工コストの約３０％程度を占めていると言われており、コストダウンが求められていた。ラップ加工コストダウンを達成するための手段のひとつとして、組成物を循環させて繰り返し使用することが検討されていた。
【０００７】
一方、ラップ加工を行った後の使用済み組成物は、これまでは１回限りの使用で捨てられていた。このため、使用済み組成物中の研磨材等による破棄物は年々ますます増大し、これによって発生する環境汚染が指摘されていた。この問題を解決する手段のひとつとしても、組成物を循環させて繰り返し使用することが検討されていた。
【０００８】
しかし、組成物中の研磨材の一部は、ラップ加工における破砕および摩耗により微細化され微細砥粒となる。また、ラップ加工により、被研磨物の加工屑である研磨屑が発生する。さらに、ラップ加工装置の定盤から鉄錆粉や、その定盤自体がラップされることにより、鉄粉および微細鉄粉が発生する。このため、使用済み組成物中には、まだ有効な研磨材の他に、前記微細砥粒、研磨屑、鉄錆粉、鉄粉および微細鉄粉（以下、これらを総称して不要物という）が混在することになり、組成物を循環させ、繰り返し使用した場合、組成物に徐々に蓄積した不要物が、被研磨物の表面にスクラッチ等の欠陥を発生させ、被研磨物の品質に悪影響を及ぼすことがあり、生産性を低下させる要因となっていた。
【０００９】
このため、使用済みの組成物を再利用する方法が種々検討されてきた。特公平７−４１５３５号公報には、使用済みの砥粒液を再生し、それを循環させて使用する砥粒液再生循環装置が開示されている。
【００１０】
特公平７−４１５３５号公報の砥粒液再生循環装置は、研磨材および純水のみからなる砥粒液を使用してラップ加工する場合に発生する使用済み砥粒液を再生し、再生した使用済み砥粒液をラップ加工として使用するものである。
【００１１】
近年、ラップ加工において広く使用されている組成物には、研磨材および水に、ラップ加工促進、被研磨物の表面状態向上、加工装置定盤の錆防止およびその他の目的で界面活性剤およびラップオイル等の各種添加剤が添加されている。
【００１２】
一般に、ラップ加工後の被研磨物は、簡単な洗浄を行う目的で、ラップ加工装置の定盤上で水等を掛けられた後に取り出されることが多く、この洗浄水が組成物に混入することにより組成物中の研磨材濃度が低下してしまうため、濃度調節の目的で組成物中の水を除去する必要があった。
【００１３】
さらに、この洗浄水の混入や、新しい砥粒および水を添加することにより、各種添加剤の濃度が低下し十分な作用が得られなくなるため、各種添加剤を追加・補充する必要があった。
【００１４】
しかし、特公平７−４１５３５号公報の再生循環装置では、組成物中に混入する洗浄水を除去することが不可能であり、また、組成物中の各種添加剤の濃度を各々自動で調節することが困難であるため、生産性を向上させる目的で、改善の余地がある。加えて、粒度選別手段とラップ加工装置の間にいくつもの工程および装置が組み込まれているため、粒度選別後に所定粒度よりも大きな砥粒及び異物が混入することによりスクラッチが発生するという問題点もある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、シリコンウェーハ、ガリウム・ヒ素ウェーハならびにその他の半導体基盤、アルミニウム、ガラスならびにその他の各種メモリーハードディスク、フォトマスク、水晶、およびフェライト単結晶の研磨を行なうラップ加工に従来より求められていた、界面活性剤およびラップオイル等の各種添加剤が添加された組成物にも対応可能で、不要物を除去し有効な研磨材のみを再利用することができ、また水、各種添加剤、および研磨材について各々自動で濃度調整を行うことができるため、組成物の調整および再生が容易で、再生後の組成物を直ちにラップ加工装置へ供給することが可能である。このため、被研磨物の面品質に悪影響を及ぼすことなく生産性を向上することができ、組成物を有効に利用しラップ加工コストを低廉化することが可能であると同時に、組成物の廃棄量を減少させることにより環境汚染を低減することができる、ラップ加工装置の使用済み組成物の再生循環装置およびそれを用いた使用済み組成物の再生循環方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、ラップ加工装置において使用されて、有効な研磨材と共に不要物が混在する使用済み組成物を、組成物中の添加剤の濃度を調節した状態で再生し、再生した組成物をラップ加工装置に供給することで、被研磨物の面品質に悪影響を及ぼすことなく生産性を向上することができ、組成物を有効に利用しラップ加工コストを低廉化することが可能であると同時に、組成物の廃棄量を減少させることにより環境汚染を低減することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明によるラップ加工装置の使用済み組成物の再生・循環装置を示す構成図である。図１において、符号１はラップ加工装置、符号２は第１貯留タンクを示す。
【００１８】
上記第１貯留タンク２には、ラップ加工装置１において使用された有効な研磨材と不要物が混在する使用済みラップ用組成物が通常の手段により送給される。第１貯留タンク２には撹拌手段３が設置されていて、第１貯留タンク２に収容された使用済み組成物４を撹拌する。第１貯留タンク２の排出口２ａは、管路５を介して異物除去装置６に連結されている。管路５の途中には使用済み組成物４の送給手段であるポンプ７が配置されている。
【００１９】
上記異物除去装置６は、上流側から順に異物除去網８、除鉄機であるマグネット９、およびふるい機である振動型ふるい１０を有する。このふるい機１０は、振動型ふるいの他、傾斜型ふるいおよびその他の各種ふるいを使用することも可能であるが、ふるい網の目詰まりの問題を考慮すると、振動型ふるいを使用することが好ましい。
【００２０】
使用済み組成物４は、異物除去装置６において、凝固砥粒、研磨屑および鉄錆等の異物、鉄粉、微細鉄粉、研磨屑、および鉄錆粉が除去され、濾過済み組成物４ａとして第２貯留タンク１１に送給される。第２貯留タンク１１には撹拌手段１２が設置されていて、第２貯留タンク１１に収容された濾過済み組成物４ａを撹拌する。第２貯留タンク１１の排出口１１ａは、管路１４を介してサイクロン分級装置である液体サイクロン１５に連結されている。管路１４の途中には濾過済み組成物４ａの送給手段であるポンプ１３が配置されている。このポンプ１３は、後述の濃度調整タンク１６の液量検知機能からの信号を受けて作動する。第２貯留タンク１１に収容された濾過済み組成物４ａは、ポンプ１３により所定量だけ液体サイクロン１５へ送給される。濾過済み組成部４ａは、液体サイクロン１５において水および所定粒度より小さい微細砥粒が除去され、濃度調整タンク１６に送給される。
【００２１】
濃度調整タンク１６は、図示しないが、液量検知機能、重量測定機能、水量計算機能を備えた制御部を有する。また、濃度調整タンク１６には図示しない水供給装置が連結されている。水供給装置は、液体サイクロン１５から濃度調整タンク１６に送給される濾過済み組成物４ａの液量および重量を検出する制御部からの制御信号により濾過済み組成物４ａが所定の比重となるように、必要量の水を濃度調整タンク１６内の濾過済み組成物４ａに添加する。水が添加された濾過済み組成物４ａは、濃度調整タンク１６に設置されている撹拌手段１７によって撹拌混合され、一定濃度の調整済み組成物４ｂとなる。濃度調整タンク１６の排出口１６ａは、管路１８を介して第３貯留タンク１９に連結されている。管路１８の途中には、調整済み組成物４ｂの送給手段であるポンプ２０が配置されている。
第３貯留タンク１９には、添加剤供給装置２１が付設されていて、この添加剤供給装置２１により第３貯留タンク１９内の調整済み組成物４ｂに添加剤２２が供給される。
【００２２】
添加剤供給装置２１は、添加剤混合タンク２３と、この添加剤混合タンク２３に収容された添加剤原料を撹拌する撹拌手段２４を有する。添加剤２２は、所定割合のラップオイルおよび界面活性剤等の添加剤原料を撹拌手段２４により撹拌することで形成される。濃度調整タンク１６から第３貯留タンク１９に送給される調整済み組成物４ｂの液量は、濃度調整タンク１６に付加された制御部の液量検知機能により測定される。この制御部の液量検知信号により、調整済み組成物４ｂの液量に対し一定割合の添加剤２５が、添加剤混合タンク２３の排出口に付設されている定量ポンプ２５により、管路２６を介して第３貯留タンク１９に供給される。第３貯留タンク１９には、撹拌手段２７が設置されていて、調整済み組成物４ｂに添加剤２２が添加された調整済み組成物４ｃを撹拌する。
【００２３】
上記第３貯留タンク１９とラップ加工装置１は、管路２８を介して連結されている。この管路２８の途中には、調整済み組成物４ｃの送給手段であるポンプ２９および所定粒度より大きい異物を除去するフィルタ３０が設置されている。
【００２４】
さらに、液体サイクロン１５より後でフィルタ３０の前までの任意の工程に、図示しない研磨材供給装置が連結されている。研磨材供給装置は、各工程における組成物が所定の比重となるよう、新しい研磨材を計量し、組成物に添加・混合する。
【００２５】
新しい研磨材が添加され、フィルタ３０により異物が除去された調整済み組成物４ｃは、再生組成物としてラップ加工装置１に送給される。
【００２６】
また、第１貯留タンク２からラップ加工装置１までの任意の工程に、凝固砥粒、研磨屑および鉄錆等の異物、鉄粉、研磨屑および鉄錆粉、の除去精度を高める目的で、異物除去網８およびフィルタ３０とは別に、フィルタ、異物除去網または除鉄機を追加することも可能である。
【００２７】
さらに、前記のフィルタまたは異物除去網、および異物除去装置７ならびにフィルタ３０の前工程またはこれら工程中に超音波発振子を組み込み、組成物の分散性を向上させることで、異物除去網やフィルタの目詰まりを防止することも可能である。
【００２８】
フィルタの種類は、本発明の効果を損なうものでなければ何でもよく、特に限定されない。また、フィルタ３０および本発明の任意の工程中に設置可能なフィルタには、目詰まりを防ぐ目的で、逆洗装置を付設することも可能である。
【００２９】
また、ラップ加工装置１から第２貯留タンク１１までの工程において、組成物に含まれる各種添加剤に起因する泡対策として、水等を掛けることで消泡する装置を追加することも可能である。
【００３０】
さらに、本発明においては、工程間の送給手段としてポンプを使用しているが、ポンプの代わりに工程間の落差を設け、この落差を利用して送給することも可能である。
【００３１】
次に作用を説明する。
【００３２】
半導体基盤、メモリーハードディスク、フォトマスク、水晶、およびフェライト単結晶のラップ加工をラップ加工装置１において行った場合、ラップ加工装置１で使用された組成物は、使用済み組成物４として第１貯留タンク２内に集められて貯留される。この使用済み組成物４には、未だ有効な研磨材とともに、不要物が混在している。
【００３３】
ついで、第１貯留タンク２と異物除去装置６を連結する管路５に設けたポンプ７が作動すると、第１貯留タンク２に貯留された使用済み組成物４は、異物除去装置６に送給される。異物除去装置６には、上流側から順に異物除去網８、除鉄機であるマグネット９、ふるい機である振動型ふるい１０が配置されているので、異物除去装置６に送給される使用済み組成物４は、異物除去網８により使用済み組成物４に含まれる所定粒度より大きい異物、例えば凝固砥粒、研磨屑および鉄錆等、が除去され、マグネット９により使用済み組成物４に含まれる鉄粉および微細鉄粉が除去され、振動型ふるい１０により使用済み組成物４に含まれ異物除去網８では除去しきれない所定粒度より大きい研磨屑および凝固砥粒、研磨屑および鉄錆等の異物が除去される。異物除去装置６において異物や鉄粉等が除去された濾過済み組成物４ａは、第２貯留タンク１１内に集められて貯留される。
【００３４】
ついで、第２貯留タンク１１とサイクロン分級装置である液体サイクロン１５を連結する管路１４に設けたポンプ１３が作動すると、第２貯留タンク１１に集められた濾過済み組成物４ａは、液体サイクロン１５に送給される。このポンプ１３は、濃度調整タンク１６に連結された制御部の液量検知機能からの信号を受けて作動する。
【００３５】
液体サイクロン１５に送給される濾過済み組成物４ａは、液体サイクロン１５において水、所定粒度より小さい微細砥粒および所定粒度以上の砥粒に分離され、所定粒度以上の砥粒を残して、水および所定粒度より小さい微細砥粒が除去される。所定粒度以上の砥粒を含む濾過済み組成物４ａは、濃度調整タンク１６へ送給される。
【００３６】
濃度調整タンク１６へ送給される所定粒度以上の砥粒を含む濾過済み組成物４ａは、濃度調整タンク１６に付設した制御部の液量検知機能により液量が測定され、重量測定機能により重量が測定され、水量計算機能により濾過済み組成物４ａの液量と重量の値を基に濾過済み組成物４ａを所定の比重に調整するのに必要な水の量が計算される。制御部は、水量計算機能による計算された信号を水送給装置に送り、水送給装置が作動して、水送給装置から水量計算機能により求められた量の水を濃度調整タンク１６へ送給する。
【００３７】
すなわち、制御部は、液量検知機能により、濃度調整タンク１６へ送給される濾過済み組成物４ａの液量を測定し、濾過済み組成物４ａが所定量送給された時点で、ポンプ１３を止め、濾過済み組成物４ａの液体サイクロン１５へ送給を停止する。このため、濃度調整タンク１６に送給される濾過済み組成物４ａは一定量となる。次に、重量測定機能により、濃度調整タンク１６へ送給される濾過済み組成物４ａの重量が測定される。続いて、水量計算機能により、液量と重量の値を基に濾過済み組成物４ａを所定の比重に調製するのに必要な水の量が計算される。そして、水送給装置により求められた量の水が、濾過済み組成物４ａが入った濃度調整タンク１６へ送給される。濃度調整タンク１６には撹拌手段１７が設置されていて、水が添加された濾過済み組成物４ａを、撹拌・混合し、所定濃度の調整済み組成物４ｂとする。
【００３８】
ついで、濃度調整タンク１６の排出口１６ａと第３貯留タンク２０を連結する管路１８に設けたポンプ２０が作動すると、濃度調整タンク１６の調整済み組成物４ｂは、第３貯留タンク１９へ送給される。この濃度調整タンク１６の調整済み組成物４ｂの第３貯留タンク１９へ送給が完了すると、前述のポンプ１３が再び作動し、第２貯留タンク１１から液体サイクロン１５への濾過済み組成物４ａの送給が開始される。
【００３９】
添加剤供給装置２１は、制御部からの信号で作動する定量ポンプ２６により、添加剤混合タンク２３内の添加剤２２を液量検知機能によって測定された調整済み組成物４ｂの液量に対し所定割合となる量だけ、管路２６を介して第３貯留タンク１９に供給する。第３貯留タンク１９には、撹拌手段２７が設置されていて、調整済み組成物４ｃを撹拌する。
【００４０】
ついで、第３貯留タンク１９とラップ加工装置１を連結する管路２８に設けたポンプ２９が作動すると、第３貯留タンク１９の調整済み組成物４ｃは、管路２８に設けたフィルタ３０を通り抜ける際に、異物除去装置６以降の工程で混入される所定粒度より大きい凝固粒子および異物を除去した後、再生組成物としてラップ加工装置１に送給される。
【００４１】
液体サイクロン１５より後、フィルタ３０の前までの任意の工程に、図示しない研磨材供給装置が連結されている。研磨材供給装置は、水供給装置同様、その工程における組成物の液量を測定する液量測定機能と、その重量を測定する重量測定機能が付加されている。この測定された組成物の液量および重量の値を基に、組成物を所定の比重に調製するのに必要な新しい研磨材の量を計算する研磨材量計算機能と、その量の新しい研磨材を計り取り、かつ組成物へ添加する研磨材添加機能が付加されている。
【００４２】
前記のように、新しい研磨材が添加された調整済み組成物４ｃは、フィルタ３０により異物および凝固砥粒等が除去された後、再生組成物としてラップ加工装置１に送給される。
【００４３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、界面活性剤およびラップオイル等の各種添加剤が添加された組成物にも対応可能で、ラップ加工装置自体から出てくる鉄錆粉、鉄粉ならびに微細鉄粉、および所定粒度範囲外の研磨材が摩耗した微細砥粒、被研磨物が研磨されて出てくる研磨屑を除去することができ、さらに、水、各種添加剤、および研磨材について各々自動で濃度調整を行うため組成の調整が容易で、再生後の組成物を直ちにラップ加工装置へ供給することが可能である。したがって、被研磨物の面品質に悪影響を及ぼすことなく生産性を向上することができ、組成物を有効に利用しラップ加工コストを低廉化することが可能であり、組成物の廃棄量を減少させることにより環境汚染を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるラップ加工装置の使用済み処理液の再生方法を示す構成図。
【符号の説明】
１  ラップ加工装置
２  第１貯留タンク
４  使用済み組成物
６  異物除去装置
１１  第２貯留タンク
１５  液体サイクロン
１９  濃度調整タンク
１７  第３貯留タンク
２１  添加剤供給装置
２２  添加剤
３０  フィルタ
【図１】
0003830619.tif 000002