JP2000190223A - 半導体製造における研磨廃液再利用方法及び再利用装置 - Google Patents
半導体製造における研磨廃液再利用方法及び再利用装置Info
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Abstract
発生するスラッジの削減と半導体製造におけるコストダ
ウンを図る。 【解決手段】 研磨装置で発生したスラリー廃液は破砕
装置21に送られる。破砕装置21では液中の凝集粒子
が破砕される。破砕処理後のスラリー廃液は液質調整装
置22に送られる。液質調整装置22ではスラリー廃液
の比重調整とpH調製とが行われる。液質調整処理後の
スラリー廃液は濃縮膜ユニット49,50に送られ、濃
縮液と透過液とに分離される。濃縮液はマイクロフィル
タ57で粗濾過されてから濃縮液タンク26に貯められ
る。一方、透過液は逆洗チャンバ64,65に一部貯め
られた後に透過液タンク27に貯められる。濃縮膜ユニ
ット49,50の濃縮度制御は、流量計71で計測され
た流量に基づいて熱交換器52の温度調整によって行わ
れる。濃縮液は再生液として使用され、透過液は新液調
製時の原液の希釈に使用される。
Description
程に使用された研磨液等の廃液を再び研磨液に再利用す
る研磨廃液の再利用方法及び再利用装置に関するもので
ある。
坦化加工に化学的機械研磨装置(以下、単にCMP装置
という)の採用が進んでおり、製造される製品の製造量
に比例して多量のスラリー研磨液が使用される。研磨後
の使用量は製造コストに影響することから、製造工程か
ら排出されるウェハ研磨後の研磨廃液を効率良く再利用
することが要求されている。
廃液が排出されており、例えばウェハの表面を平坦化す
る場合は、市販の約25重量%(wt%)の研磨原液を
約13wt%まで純水で希釈して使用している。使用後
の研磨液は研磨装置内で更に希釈されて、廃液の際には
その濃度は例えば約0.1〜0.2wt%になる。ま
た、回収された研磨廃液中にはウェハ上から削り取られ
た膜、研磨装置の研磨テーブル(パッド等)から発生し
た不純物が含まれている。そして、一般には回収された
研磨廃液は中和処理された後に廃棄されるか、排水処理
されてスラッジとなって産業廃棄物処理業者に引き渡さ
れている。
(スラリー廃液)中には、砥粒の微粒子が凝集肥大化し
ているものの、砥粒の一粒ずつの粒径としては研磨前と
ほとんど変わらず、研磨可能な大きさのまま残ってい
る。また、ウェハの平坦化加工に使用される研磨液はウ
ェハの加工コストのかなりの部分を占めているが、研磨
廃液は再利用されることなく廃棄されていた。つまり、
使用可能な砥粒が残っているにも拘わらず、再利用され
ることなく捨てられていたため、研磨廃液を再利用する
ことができれば、半導体製造コストを低減でき、そのた
めに研磨廃液の再利用を図ることが要求されていた。ま
た、産業廃棄物処理業者に引き渡されているスラッジの
廃棄コストも、半導体製造コストを押し上げる原因の一
つとなっていた。
れたものであって、その目的は、研磨廃液を再生して再
利用することができ、これによって研磨廃液から発生す
るスラッジの削減と半導体製造におけるコストダウンを
図ることができる半導体製造における研磨廃液再利用方
法及び再利用装置を提供することにある。
め、請求項1〜3に記載の発明は、半導体製造において
使用される研磨装置から排出された研磨後のスラリー廃
液中の砥粒の凝集粒子は破砕工程で破砕される。破砕工
程では、ミル法と超音波振動法と加圧循環法とのうち少
なくとも1つを用いる。また、破砕工程では、スラリー
廃液を攪拌することで破砕された粒子を液中に分散させ
る。
発明に加え、前記破砕工程後のスラリー廃液は濃縮工程
で濃縮される。濃縮工程では、例えば濃縮膜を使ってス
ラリー廃液を濃縮液と透過液とに分離する。また、この
場合、濃縮工程では、スラリー廃液を温度調整すること
で濃縮膜による濃縮処理での濃縮度を制御する。
6の発明に加え、破砕工程と濃縮工程との間の液質調整
工程では、破砕工程後のスラリー廃液の液質を調整す
る。液質調整工程は、前記スラリー廃液中の砥粒濃度を
調整する比重調整を含む。比重調整によって濃縮液を所
望する濃縮度に制御し易い。また、液質調整工程は、ス
ラリー廃液のpH調整を含む。pH調整によって残った
凝集粒子が崩れ易く、また砥粒の分散性が高まる。
発明に加え、前記濃縮膜で分離された濃縮液を粗濾過す
る。濃縮液中から大径粒子が除去され、研磨に再利用す
るときに半導体などの被研磨物に傷がつき難い。
〜10の発明に加え、前記濃縮膜で分離された透過液を
貯え、該透過液を用いて濃縮膜を逆洗する。また、逆洗
をするために透過液の貯留室にガスパージするガスは、
液を酸化させ難い不活性なガスとする。不活性なガスを
用いることで、液の酸化を防ぐ。
5〜11の発明に加え、前記濃縮膜による濃縮処理経路
を複数備える。また、複数の濃縮処理経路上にある各濃
縮膜を時間をずらして逆洗する。濃縮処理経路上にある
各濃縮膜を別々に洗浄(逆洗)することで、濃縮処理の
連続運転が可能となる。さらに濃縮膜で分離された濃縮
液を粗濾過する濾過経路を複数備える。このため、粗濾
過用フィルタの交換の際にも粗濾過処理の連続運転が可
能となる。
5の発明に加え、前記濃縮膜における濃縮度を前記研磨
装置に供給されるスラリー新液の調製濃度に匹敵する値
に制御する。濃縮処理を最低限の濃縮度で済ませられ
る。また、濃縮液を再利用するまでに濃度調整をする必
要がなく、濃縮液をそのまま研磨装置で使用可能であ
る。
6の発明に加え、前記濃縮膜で分離された透過液を、ス
ラリー新液を調製する際の希釈液として使用する。特に
pH調整されているときには、スラリー新液中の砥粒の
分散性がよい。
1〜17に記載の研磨廃液の再利用方法の発明を実施す
るための再利用装置の発明である。まず請求項18〜2
0に記載の発明では、研磨廃液の再利用装置において、
研磨後のスラリー廃液中の砥粒の凝集粒子を破砕する破
砕装置を備える。前記破砕装置は、ミルと超音波振動装
置と加圧循環装置とのうち少なくとも1つを備える。ま
た、前記破砕装置は、スラリー廃液を攪拌して破砕され
た粒子を液中に分散させる攪拌手段を備える。
項18〜20のいずれか一項の発明において、前記破砕
装置で処理されたスラリー廃液を濃縮する濃縮装置を備
える。前記濃縮装置は、前記スラリー廃液を濃縮する濃
縮膜を備える濃縮膜処理装置である。また、前記濃縮膜
処理装置は、前記濃縮膜を通る前記スラリー廃液を温度
調整器により予め温度調整することで濃縮度の制御を行
う濃縮度制御手段を備える。さらに前記濃縮度制御手段
は、前記濃縮膜で分離される液量の流量を検出する流量
検出手段を備え、該流量検出手段の検出値に基づいて前
記温度調整器の温度設定値を制御する。
項21〜請求項24のいずれか一項の発明において、前
記破砕装置と前記濃縮装置との間には、前記破砕装置で
処理されたスラリー廃液の液質を調整する液質調整装置
を備える。前記液質調整装置は、前記スラリー廃液の砥
粒濃度を調整する比重調整手段を備える。前記液質調整
装置は、前記スラリー廃液のpH調整をするpH調整手
段を備える。
〜請求項27のいずれかの発明において、前記濃縮膜処
理装置の前記濃縮膜で分離された濃縮液を粗濾過する濾
過装置を備える。
項22〜請求項28のいずれか一項の発明において、前
記濃縮膜処理装置の前記濃縮膜で分離された透過液を一
時貯めるチャンバを備え、該チャンバに貯めた該透過液
を逆流させて前記濃縮膜を逆洗する逆洗装置を備える。
前記逆洗装置は前記チャンバにガスパージするガスパー
ジ手段を備え、該ガスパージ手段により用いられるガス
は、酸素に対して不活性なガスである。
〜請求項30のいずれか一項の発明において、前記濃縮
膜処理装置は濃縮処理経路が複数となるように複数備え
られる。
〜請求項31のいずれか一項の発明において、前記逆洗
装置が前記各濃縮膜処理装置毎に複数備えられる。請求
項33に記載の発明では、請求項27〜請求項31のい
ずれか一項の発明において、前記濾過装置は、前記濃縮
膜処理装置で分離された濃縮液を粗濾過する濾過経路が
複数となるように複数備えられる。
〜請求項33のいずれか一項の発明において、前記濃縮
膜処理装置は、前記濃縮液の濃縮度を前記研磨装置で直
接使用可能な濃度となるように制御する。この場合、最
低限の濃縮度で済む。
〜請求項34のいずれか一項の発明において、前記濃縮
装置で濃縮されて最終的に再生された濃縮液をスラリー
再生液として前記研磨装置に供給する循環供給路を備え
る。研磨装置から排出されたスラリー廃液を再生したス
ラリー再生液が再び研磨装置に供給される循環が行われ
る。
〜請求項35のいずれか一項の発明において、前記濃縮
膜処理装置で分離された透過液を、希釈液として使用す
るため、スラリー新液を調製するスラリー供給装置に供
給する透過液供給路を備える。
装置に使用される装置の発明であり、請求項37に記載
の発明は、請求項19又は請求項20に記載の破砕装
置、請求項38に記載の発明は、請求項22又は請求項
24に記載の濃縮膜処理装置、請求項39に記載の発明
は、請求項26又は請求項27に記載の液質調整装置、
そして請求項40に記載の発明は、請求項29、30、
32のいずれか一項に記載の逆洗装置である。
形態を図1〜図3に従って説明する。図3は、研磨廃液
再生プラントの概略構成図である。
(以下、単にプラントという)1は、複数台(例えば3
台)の研磨装置2へ研磨液を供給する供給システムと、
各研磨装置2から排出された研磨廃液(スラリー廃液)
を再生する再生システムとを併せ持つ循環システムを構
築している。プラント1は、原液ドラム3が収容された
原液ドラムキャビネット4と、スラリー供給装置5と、
スラリー廃液再生装置6とを備える。研磨装置2は化学
的機械研磨装置(CMP装置)であり、例えば半導体ウ
ェハ(以下、単にウェハという)上に形成されたアルミ
等の金属層又は酸化膜を研磨するのに使用される。
粒子)を含む原液が蓄えられている。原液の濃度は例え
ば約25wt%である。原液ドラム3は管路7によって
スラリー供給装置5に接続されるとともに、管路8によ
ってスラリー廃液再生装置6に接続されるている。各管
路7,8上に設けられた弁9,10を開くことによっ
て、原液が各装置5,6へ供給されるようになってい
る。
え、原液ドラム3から供給された所定量の原液を混合タ
ンクで希釈・混合してスラリー液を調製する。スラリー
供給装置5には、希釈に使用する純水(DIW(テ゛ィイオナ
イス゛ト゛・ウォーター))が供給されるようになっている。調製
後のスラリー液の濃度は例えば約13wt%である。ま
た、混合タンクは2つ設けられ、例えば2つの混合タン
クが交互に使用される。スラリー供給装置5で調製され
たスラリー液は、スラリー供給装置5と各研磨装置2と
を接続する供給管路11上に設けられた弁12が開かれ
ることで供給管路11を通じて各研磨装置2に供給され
るようになっている。各研磨装置2へのスラリー液の供
給量は弁12の開度によって調製される。
磨パッド上にスラリー液が供給されつつ、その研磨パッ
ド上にウェハの被研磨面が所定の力で押圧され、ウェハ
の研磨が行われる。研磨に使用されたスラリー液は、テ
ーブル回りに砥粒による詰まりを防ぐために流し出され
ている水で希釈された後にスラリー廃液として排出され
る。スラリー廃液の濃度は例えば約0.1〜0.2wt
%である。スラリー廃液は各研磨装置2から排出管路1
3を通ってスラリー廃液再生装置6に排出される。
を再生するための装置であって、スラリー廃液を、スラ
リー液と同じ規定濃度まで濃縮したスラリー再生濃縮液
(以下、スラリー再生液という)と、透過液とに分離す
る。スラリー再生液は、スラリー廃液再生装置6から循
環供給路としての循環管路14を通じて供給管路11に
合流し、各研磨装置2に再生循環されながら供給される
ようになっている。循環管路14は途中で分岐してスラ
リー供給装置5にも繋がっている。スラリー再生液は、
循環管路14上に設けられた弁15,16が開弁される
ことによって各研磨装置2に供給され、弁17が開弁さ
れることによってスラリー供給装置5に供給される。つ
まり弁15〜17の開弁を選択することにより、研磨装
置2とスラリー供給装置5との間でスラリー再生液の供
給先の切換えが可能となっている。また、透過液は、ス
ラリー供給装置5に透過液供給路としての管路18を通
じて供給されるようになっており、スラリー供給装置5
におおいてスラリー液を調製する際の原液の希釈に使用
される。なお、各弁9,10,12,15〜17は、図
示しない制御装置によって開閉制御される。
述する。図2はスラリー廃液再生装置6を示す概略構成
図である。スラリー廃液再生装置6は、破砕装置21、
液質調整装置22、濃縮装置23、粗濾過装置24、逆
洗装置25、濃縮液タンク26および透過液タンク27
を備える。
れたスラリー廃液中の凝集肥大化した凝集粒子を破砕す
るための装置である。図3は破砕装置21を示す概略構
成図である。破砕装置21は、破砕室31を有する破砕
タンク32を備える。破砕タンク32には、ミル33
と、攪拌手段としての攪拌器34と、超音波発振板35
が設けられ、破砕室31に接続された循環パイプ36上
には加圧ポンプ37が設けられている。超音波発振器3
8は破砕室31内の超音波発振板35を高周波振動させ
る。なお、循環パイプ36および加圧ポンプ37により
加圧循環装置が構成され、超音波発振板35および超音
波発振器38により超音波振動装置が構成される。
入口39からミル33に注入される。ミル33はスラリ
ー廃液中の凝集粒子を破砕する。攪拌器34は破砕室3
1に溜められたスラリー廃液を攪拌する。超音波発振器
38は超音波発振板35を超音波振動させることでスラ
リー廃液中の凝集粒子を破砕・分散させる。加圧ポンプ
37は循環パイプ36を通じて破砕室31内のスラリー
廃液中にスラリー廃液を勢いよく噴き込み、スラリー廃
液を破砕室31の内壁に当てることで凝集粒子の破砕を
図る。
38は常に3つ使う必要はなく、3つのうちから使用す
るものを必要に応じて選択する。特に加圧ポンプ37に
よる加圧循環破砕法と、超音波発振器38による超音波
振動破砕法との併用が効果的である。破砕処理後のスラ
リー廃液は、破砕タンク32の排出口40から管路41
を通って次の工程である液質調整装置22の原料タンク
42(図2を参照)へ排出される。なお、循環パイプ3
6と加圧ポンプ37とにより加圧循環ポンプが構成され
る。
破砕装置21で破砕されたスラリー廃液の液質を調整す
るための装置である。液質調整処理は、その後の工程で
ある濃縮装置23での濃縮処理を効率よく行うための前
処理で、比重調整処理とpH調整処理とからなる。液質
調整装置22は、原料タンク42、攪拌器43,濃度比
重計44,pH計45,比重コントローラ46およびp
Hコントローラ47を備える。2つの処理は攪拌器43
によってスラリー廃液を攪拌しながら行われる。
ントローラ46を用いて行われる。原料タンク42中の
スラリー廃液の比重を濃度比重計44により計測し、比
重コントローラ46はその比重の計測値に基づいてスラ
リー廃液の比重(つまり濃度)が規定値に達しているか
否かを判断し、規定値に達していない場合は、スラリー
新液またはスラリー再生液を加えてスラリー廃液の比重
(濃度)をコントロールする。つまり、スラリー再生液
が所望する濃度で得られるようにある程度の濃度値に予
め調整する。なお、比重調整手段は、濃度比重計44お
よび比重コントローラ46により構成される。
ローラ47を用いて行われる。原料タンク42中のスラ
リー廃液のpH値をpH計45により測定し、pHコン
トローラ47はそのpH値に基づいてスラリー廃液のp
H値が規定値に達しているか否かを判断し、規定値に達
していない場合は、アルカリ液又は酸を加えてスラリー
廃液のpHをコントロールする。研磨装置2から排出さ
れるときのスラリー廃液のpH値は約pH9であり、こ
れを約pH10.5の規定値に調整する。スラリー廃液
のpH値を規定値まで上げることで、破砕し切れなかっ
た凝集粒子が崩れやすくなり、またスラリー廃液中の粒
子(砥粒)の分散性が高まる。なお、pH調整手段は、
pH計45およびpHコントローラ47により構成され
る。
の濃縮膜処理装置としての濃縮膜ユニット49,50に
接続されている。管路48の途中にはポンプ51と温度
調整器としての熱交換器52とが設けられている。ポン
プ51によって原料タンク42内のスラリー廃液が管路
48を通って各濃縮膜ユニット49,50へ吐出され
る。また、各濃縮膜ユニット49,50に送られる前に
予め熱交換器52によってスラリー廃液の温度調整がな
される。管路48上に設けられた弁53,54によって
各濃縮膜ユニット49,50へのスラリー廃液の供給が
制御される。
置22による液質調整処理後のスラリー廃液を、濃縮液
と透過液とに分離する濃縮処理をするための装置であ
る。濃縮膜ユニット49,50で分離された濃縮液は管
路55,56から排出され、その排出経路の途中に設け
られた濾過装置としてのマイクロフィルタ57で粗濾過
されてから排出管路58を通って濃縮液タンク26に排
出されるようになっている。マイクロフィルタ57は2
つ設けられ、弁59〜62によってどちらか一方を選択
可能となっている。排出管路58上には流量コントロー
ラ63が設けられ、流量コントローラ63によって濃縮
液の流量が管理される。また、マイクロフィルタ57に
よる粗濾過によって濃縮液中の破砕し切れなかった粒子
等が取り除かれるため、濃縮液タンク26に溜まる濃縮
液をスラリー再生液として使用したときにウェハを傷つ
けることがない。濃縮液タンク26に排出される濃縮液
は研磨装置2で使用されるときの濃度に調整されたもの
となっており、そのままスラリー再生液として使用され
る。
0で分離された透過液を一時蓄えるための2つの逆洗チ
ャンバ64,65を備え、逆洗チャンバ64,65に蓄
えられた透過液を利用して濃縮膜ユニット49,50が
有する各濃縮膜を洗浄するための装置である。濃縮膜ユ
ニット49で分離された透過液は管路66を通じて逆洗
チャンバ64に蓄えられ、濃縮膜ユニット50で分離さ
れた透過液は管路67を通じて逆洗チャンバ65に蓄え
られる。各管路66,67上には各逆洗チャンバ64,
65の下流側に弁68,69が設けられ、逆洗チャンバ
64,65に透過液を蓄えるときに各弁68,69が閉
弁される。透過液は各弁68,69が開弁されていると
きに排出管路70を通って透過液タンク27に排出され
る。
た流量検出手段としての流量計71によって計測される
ようになっている。流量コントローラ63は流量計71
によって計測された透過液の流量値を管理し、その流量
値に基づいて熱交換器52の温調制御を行う。スラリー
廃液の温度を上げると濃縮膜を透過する線速が上昇し、
スラリー廃液の温度を下げると濃縮膜を透過する線速が
下降する。流量コントローラ63は、透過液の流量が規
定値を維持するように熱交換器52の温調制御をし、例
えば規定値を維持し切れなくなると濃縮膜の洗浄時期
(逆洗時期)であると判断する。なお、濃縮度制御手段
は、熱交換器52,流量コントローラ63および流量計
71により構成される。
3を通じてガスパージ手段としてのガスパージ装置7
6,77と接続されており、管路72,73上に設けら
れた制御弁74,75が開弁されることにより、ガスパ
ージ装置76,77から高圧な不活性なガス(窒素また
はアルゴン)が逆洗チャンバ64,65に送り込まれる
ようになっている。逆洗チャンバ64,65内にガスが
送り込まれることによって、逆洗チャンバ64,65内
の透過液は管路66,67を逆流して濃縮膜ユニット4
9,50内の濃縮膜に強く噴き出し、濃縮膜が洗浄され
る。管路55,56には原料タンク42と繋がる戻り管
路78が接続されており、濃縮膜ユニット49,50の
濃縮膜の逆洗をするときは、その濃縮膜ユニット49,
50の上流側に位置する弁53,54と、その下流側に
位置する管路55,56上の弁79,80を閉弁すると
ともに、戻り管路78上の弁81,82を開弁して行わ
れる。よって、逆洗に使用された透過液は戻り管路78
を通って原料タンク42に戻される。なお、濃縮膜ユニ
ット49,50の洗浄膜の逆洗は1機ずつ行われる。
から排出され、研磨装置2またはスラリー供給装置5に
供給される。また、透過液タンク27の透過液は管路1
8から排出され、スラリー供給装置5に供給される。な
お、濃縮装置23は、濃縮膜ユニット49,50と、そ
の濃縮度を制御するために使用される熱交換器52、流
量コントローラ63および流量計71等によって構成さ
れる。また、逆洗装置25は、逆洗チャンバ64,6
5、制御弁74,75およびガスパージ装置76,77
等から構成される。
装置2で研磨に使用されて排出されたスラリー廃液は、
破砕装置21の破砕室31に注入される。スラリー廃液
中には砥粒の一粒ずつが凝集して肥大化した凝集粒子が
存在する。この凝集粒子の大きさは直径で約500nm
程度であり、新液のときの粒子(砥粒)の直径が約10
0nmであるため、約125個分の粒子が凝集している
ことになる。この凝集粒子にはウェハから削り取られた
各種の膜片、研磨パッドからの剥離物等の不純物が混入
している可能性があるが、砥粒の量に比較すると無視で
きるほどの量である。
ける注入口39から破砕室31に受け入れられる。破砕
室31に受け入れられたスラリー廃液中の凝集粒子はミ
ル33で破砕される。ミル33による破砕処理後のスラ
リー廃液中に残る凝集粒子は、超音波発振器38の作動
により超音波発振板35から発振される超音波振動によ
って破砕・分散される。さらに加圧ポンプ37の作動に
よってスラリー廃液が循環パイプ36を通って加圧循環
され、凝集粒子が破砕室31の内壁に当たることでその
破砕が進行する。なお、ミル33と加圧ポンプ37と超
音波発振器38を3つ常に作動させる必要はなく、効果
的な2つの組合せのみでの使用であってもよい。
よる攪拌によってスラリー廃液中に均一に浮遊拡散(分
散)され、排出口40から排出される。排出口40から
排出されたスラリー廃液は、管路41を通って図2にお
ける原料タンク42に送られる。
比重計44およびpH計45でその比重およびpHが測
定され、その測定結果に基づいて比重コントローラ46
およびpHコントローラ47により液質が制御される。
この液質が制御されたスラリー廃液は、ポンプ51によ
って熱交換器52を経由して各濃縮膜ユニット49,5
0に供給される。
スラリー廃液は、濃縮膜によって透過液と濃縮液とに分
離される。濃縮液は管路55,56からマイクロフィル
タ57に送られて粗濾過された後、流量コントローラ6
3を経由して排出管路58から排出され、濃縮液タンク
26に溜められる。また、透過液は管路66,67を通
って逆洗チャンバ64,65に一旦蓄えられ、その後、
逆洗チャンバ64,65から流量計71で流量を計測し
ながら排出されて透過液タンク27に溜められる。
液は、濃縮膜ユニット49,50の濃縮膜の洗浄に使用
される。図2において濃縮膜ユニット49の濃縮膜の洗
浄は、弁53,79を閉じ、弁81を開いたうえで、制
御弁74を開弁してガスパージ装置76から窒素などの
不活性なガスを逆洗チャンバ64に吹き込む。このガス
パージ装置76からの窒素ガスの吹き込み時間は、逆洗
チャンバ64内の透過液が全て無くなるまで行われる。
同様に濃縮膜ユニット50の濃縮膜の洗浄も逆洗チャン
バ65に溜められた透過液を使用し、ガスパージ装置7
7を用いて同様に行われる。濃縮膜ユニット49,50
は二機同時に使用される。濃縮膜ユニット49,50の
うち一方の濃縮膜の洗浄(逆洗)が行われているとき、
他方の濃縮膜を使用して濃縮作業が行われるため、濃縮
作業は途切れることがない。すなわち、二機の濃縮膜ユ
ニット49,50によって連続運転が可能となる。ま
た、マイクロフィルタ57も2つ設けられ、交換作業の
際は他方のものを使用することによって、濃縮作業が途
切れることがなく連続運転が可能となる。
る濃縮液の濃度は、スラリー廃液の温度を熱交換器52
で変化させ、濃縮膜ユニット49,50の各濃縮膜をス
ラリー廃液が通過するときの線速を制御することによっ
て調整される。濃縮液の濃度を高くするには、熱交換器
52の温度設定を上げて濃縮膜を通過する液の線速を上
げる。また、濃縮液の濃度を低くするには、熱交換器5
2の設定温度を下げて濃縮膜を通過する液の線速を下げ
る。この線速は、流量計71で計測される透過液の流量
を基に、流量コントローラ63により制御される。そし
て、透過液タンク27に溜められた透過液は、スラリー
供給装置5において、スラリー新液を調製するときの原
液の希釈に利用される。
ば、以下の効果を奏する。 (1)半導体ウェハの研磨に使用されたスラリー廃液を
破砕工程によって、その廃液中の凝集粒子を破砕し、そ
の後、濃縮液と透過液とに分離し、濃縮液をスラリー再
生液として半導体ウェハの研磨に再利用するので、研磨
原液の使用量を大幅に低減できるとともにスラッジの発
生量を低減できる。このため、LSIなどの半導体装置
の製造コストを低く抑えることができる。
る破砕工程を取り入れたので、再生液中の砥粒をスラリ
ー新液中の単一粒子と同等の粒径に復元できる。 (3)ミル33によって破砕するので、凝集粒子の破砕
効果が高い。また、ミル33に加え、加圧ポンプ37に
よる加圧循環処理、超音波発振器38を使用した超音波
振動処理を併用するので、凝集粒子をより確実に破砕さ
せることができる。
(比重)が異なっても、予め比重調整するので、所望す
る一定濃度の濃縮液を得ることができる。また、予めp
H調整をするので、破砕工程で破砕し切れなかった凝集
粒子を崩れ易くし、濃縮膜ユニット49,50に送られ
る過程で残存する凝集粒子を少しでもばらばらに崩すこ
とができ、また液中の砥粒の分散性を高めることができ
る。
破砕した粒子を液中に均一に分散させることできる。 (6)濃縮膜で分離した濃縮液をマイクロフィルタ57
によって粗濾過するので、スラリー再生液を使って研磨
するときに半導体ウェハなどを傷つけ難い。
で、砥粒の分散性の高いスラリー新液を供給できる。ま
た、透過液をチャンバ64,65に貯めておき、濃縮膜
を汚染が激しくなった所定時期に逆洗するので、濃縮膜
の洗浄が簡単で済む。よって、透過液を有効利用でき
る。
を流量計71により検出し、流量コントローラ63によ
ってその流量値に基づいて熱交換器52の設定温度を制
御して濃縮処理前のスラリー廃液の温度調整をし、濃縮
処理の線速を制御するので、所望する一定濃度の濃縮液
を得ることができる。
(2つ)用意するとともに、各濃縮膜ユニット49,5
0毎に逆洗チャンバ64,65を個々に用意したので、
濃縮膜ユニット49,50のうち一方の濃縮膜を洗浄中
にも、他方を使用することで再生処理を停止させること
なく連続運転させることができる。
たので、マイクロフィルタの交換の際にも他方を使用す
ることで、再生処理を連続運転させることができる。 (11)研磨装置2で使用されるときの濃度と同じ濃度
の濃縮液が得られるように制御するので、濃縮液をその
ままスラリー再生液として研磨装置2に供給でき、また
濃縮処理における濃縮度を最低限の値で済ますことがで
きる。
管路14により研磨装置2に供給できるようにしたの
で、全自動で再生供給循環システムを構築できる。な
お、前記実施形態は、上記に限定されず以下の態様で実
施してもよい。
圧循環法の3つを兼ね備える必要はない。ミル33、超
音波発振装置35,38、加圧循環装置36,37のう
ち少なくとも1つ備えていればよい。また、これら3つ
のうち任意の2つを備えたものであってもよい。例えば
超音波発振装置と加圧循環装置を併設する構成でもよ
い。
集粒子の破砕を促進させるようにしてもよい。 ○ 濃縮処理は濃縮液と透過液との分離法に限定されな
い。例えば水分を蒸発させて濃縮してもよい。また、分
離法の場合、濃縮膜を使用する方法に限定されない。例
えば円心分離法を用いてもよい。また、凝集分離(沈殿
など)させ、上済み液を取り除くことで濃縮液を得る方
法を採用することもできる。
より高濃度としてもよい。例えば濃縮液をスラリー供給
装置に供給し、スラリー供給装置において透過液を使用
するなどしてその濃縮液を希釈してスラリー再生液とし
て使用する方法を採ってもよい。
よい。再利用回数が多くなってある値未満の粒径の砥粒
についてはスラッジとして廃棄する処理を入れてもよ
い。この構成によれば、スラリー液の研磨能力をいつま
でも高く維持できる。
をする度としてもよい。例えば濃縮処理回数を計数し、
その計数値が予め設定された設定値に到達すると、逆洗
処理を実行する。また、作業者が濃縮膜の汚染度を管理
し、計器などの値から洗浄すべき時期と判断したときに
人為操作によって逆洗処理を行うこともできる。
い。3台以上であってもよい。もちろん、洗浄時の連続
運転ができなくなるが1台であってもよい。 ○ マイクロフィルタは2つに限定されない。3つ以上
であってもよい。もちろん、マイクロフィルタの交換時
の連続運転ができなくなるが1つであってもよい。
ミナに限定されない。その他の材料でもよい。例えばコ
ロダイルシリカやダイヤモンドが砥粒であってもよい。 ○ 循環供給システムを構築せず、濃縮液タンクの濃縮
液を供給用タンクに移し替えてから研磨装置に供給する
方法を採ることもできる。
い。研磨液(スラリー液)を使用するその他の研磨装置
であっても構わない。 ○ 研磨廃液再利用方法および研磨廃液再利用装置が対
象とする研磨廃液は、半導体ウェハの研磨廃液に限定さ
れない。半導体製造における研磨工程で発生するあらゆ
る研磨廃液の再利用を目的として採用することができ
る。例えばパッケージの研磨に使用した研磨廃液を再生
することもできる。
記載の発明によれば、研磨装置で使用の終了して研磨廃
液中の凝集粒子を破砕するので、研磨液に要求される粒
径に粒子を復元でき、研磨廃液を再生することができ
る。よって、研磨廃液を再生して再利用でき、研磨廃液
から発生するスラッジの削減と半導体製造におけるコス
トダウンを図ることができる。
の発明によれば、スラリー廃液を破砕処理後に濃縮する
ことで、再利用し易い所定濃度の再生液を得ることがで
きる。
の発明によれば、濃縮前に予めスラリー廃液の液質を調
整するため、スラリー廃液の濃度がいかに変化しようと
も、所望濃度の濃縮液を得ることができる。
記載の発明によれば、スラリー廃液の濃縮作業に使用す
る濃縮膜が、長期間の使用のため汚染した場合、透過液
を利用した逆洗によって濃縮膜を簡単に洗浄できる。
発明によれば、濃縮膜の洗浄または濾過フィルタの交換
の際も、スラリー廃液の再生作業を止めることなく連続
運転できる。
よれば、濃縮液を研磨装置で使用するときの濃度に制御
するので、最低限の濃縮度で済ませられるとともに、濃
縮液をそのまま再生液として研磨装置に供給できる。
ば、透過液を研磨液を調製する際の希釈液に使用するの
で、粒子の分散性の高い研磨液を提供できる。請求項2
8に記載の発明によれば、濃縮膜で分離した濃縮液を粗
濾過して再生液とするので、再生液を使って研磨したと
きに半導体ウェハなどの被研磨物を傷つけ難い。
成図。
としての加圧ポンプ 38 超音波振動装置を構成する超音波振動器 44 液質調整装置、比重調整手段を構成する濃度比重
計 45 液質調整装置、pH調整手段を構成するpH計 46 液質調整装置、比重調整手段を構成する比重コン
トローラ 47 液質調整装置、pH調整手段を構成するpHコン
トローラ 49,50 濃縮装置、濃縮膜処理装置としての濃縮膜
ユニット 52 濃縮度制御手段を構成するとともに温度調整器と
しての熱交換器 57 濾過装置としてのマイクロフィルタ 63 濃縮度制御手段を構成する流量コントローラ 64,65 逆洗装置を構成するとともにチャンバとし
ての逆洗チャンバ 71 濃縮度制御手段を構成するとともに流量検出手段
としての流量計 76,77 ガスパージ手段としてのガスパージ装置
Claims (40)
- 【請求項1】 半導体製造において使用される研磨装置
から排出された研磨後のスラリー廃液を研磨液として再
生する研磨廃液の再利用方法であって、 研磨後のスラリー廃液中の砥粒の凝集粒子を破砕する破
砕工程を備えた半導体製造における研磨廃液再利用方
法。 - 【請求項2】 前記破砕工程では、ミル法と超音波振動
法と加圧循環法とのうち少なくとも1つを用いる請求項
1に記載の半導体製造における研磨廃液再利用方法。 - 【請求項3】 前記破砕工程では、前記スラリー廃液を
攪拌することで破砕された粒子を液中に分散させる請求
項1又は請求項2に記載の半導体製造における研磨廃液
再利用方法。 - 【請求項4】 前記破砕工程後のスラリー廃液を濃縮す
る濃縮工程を備えた請求項1〜請求項3のいずれか一項
に記載の半導体製造における研磨廃液再利用方法。 - 【請求項5】 前記濃縮工程では、前記スラリー廃液を
濃縮膜を使って濃縮液と透過液とに分離する請求項4に
記載の半導体製造における研磨廃液再利用方法。 - 【請求項6】 前記濃縮工程では、前記スラリー廃液を
温度調整することで前記濃縮膜による濃縮処理での濃縮
度を制御する請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載
の半導体製造における研磨廃液再利用方法。 - 【請求項7】 前記破砕工程と前記濃縮工程との間に、
前記破砕工程後のスラリー廃液の液質を調整する液質調
整工程を備えた請求項4〜請求項6のいずれか一項に記
載の半導体製造における研磨廃液再利用方法。 - 【請求項8】 前記液質調整工程は、前記スラリー廃液
中の砥粒濃度を調整する比重調整を備える請求項7に記
載の半導体製造における研磨廃液再利用方法。 - 【請求項9】 前記液質調整工程は、前記スラリー廃液
のpH調整を備える請求項7又は請求項8に記載の半導
体製造における研磨廃液再利用方法。 - 【請求項10】 前記濃縮膜で分離された濃縮液を粗濾
過する請求項5〜請求項9のいずれか一項に記載の半導
体製造における研磨廃液再利用方法。 - 【請求項11】 前記濃縮膜で分離された透過液を貯
え、該透過液を用いて前記濃縮膜を逆洗する請求項5〜
請求項10のいずれか一項に記載の半導体製造における
研磨廃液再利用方法。 - 【請求項12】 前記逆洗をするために前記透過液の貯
留室にガスパージするガスは、液を酸化させ難い不活性
なガスである請求項11に記載の半導体製造における研
磨廃液再利用方法。 - 【請求項13】 前記濃縮膜による濃縮処理経路を複数
備える請求項5〜請求項11のいずれか一項に記載の半
導体製造における研磨廃液再利用方法。 - 【請求項14】 前記複数の濃縮処理経路上にある前記
各濃縮膜を時間をずらして逆洗する請求項13に記載の
半導体製造における研磨廃液再利用方法。 - 【請求項15】 前記濃縮膜で分離された濃縮液を粗濾
過する濾過経路を複数備える請求項10〜請求項14の
いずれか一項に記載の半導体製造における研磨廃液再利
用方法。 - 【請求項16】 前記濃縮膜における濃縮度を前記研磨
装置に供給されるスラリー新液の調製濃度に匹敵する値
に制御する請求項5〜請求項15のいずれか一項に記載
の半導体製造における研磨廃液再利用方法。 - 【請求項17】 前記濃縮膜で分離された透過液を、ス
ラリー新液を調製する際の希釈液として使用する請求項
5〜請求項16のいずれか一項に記載の半導体製造にお
ける研磨廃液再利用方法。 - 【請求項18】 半導体製造において使用される研磨装
置から排出された研磨後のスラリー廃液を研磨液として
再生する研磨廃液の再利用装置であって、 研磨後のスラリー廃液中の砥粒の凝集粒子を破砕する破
砕装置を備える半導体製造における研磨廃液再利用装
置。 - 【請求項19】 前記破砕装置は、ミルと超音波振動装
置と加圧循環装置とのうち少なくとも1つを備える請求
項18に記載の半導体製造における研磨廃液再利用装
置。 - 【請求項20】 前記破砕装置は、スラリー廃液を攪拌
して破砕された粒子を液中に分散させる攪拌手段を備え
る請求項18又は請求項19に記載の半導体製造におけ
る研磨廃液再利用装置。 - 【請求項21】 前記破砕装置で処理されたスラリー廃
液を濃縮する濃縮装置を備える請求項18〜請求項20
のいずれか一項に記載の半導体製造における研磨廃液再
利用装置。 - 【請求項22】 前記濃縮装置は、前記スラリー廃液を
濃縮する濃縮膜を備える濃縮膜処理装置である請求項2
1に記載の半導体製造における研磨廃液再利用装置。 - 【請求項23】 前記濃縮膜処理装置は、前記濃縮膜を
通る前記スラリー廃液を温度調整器により予め温度調整
することで濃縮度の制御を行う濃縮度制御手段を備える
請求項22に記載の半導体製造における研磨廃液再利用
装置。 - 【請求項24】 前記濃縮度制御手段は、前記濃縮膜で
分離される液量の流量を検出する流量検出手段を備え、
該流量検出手段の検出値に基づいて前記温度調整器の温
度設定値を制御する請求項23に記載の半導体製造にお
ける研磨廃液再利用装置。 - 【請求項25】 前記破砕装置と前記濃縮装置との間に
は、前記破砕装置で処理されたスラリー廃液の液質を調
整する液質調整装置を備える請求項21〜請求項24の
いずれか一項に記載の半導体製造における研磨廃液再利
用装置。 - 【請求項26】 前記液質調整装置は、前記スラリー廃
液の砥粒濃度を調整する比重調整手段を備える請求項2
5に記載の半導体製造における研磨廃液再利用装置。 - 【請求項27】 前記液質調整装置は、前記スラリー廃
液のpH調整をするpH調整手段を備える請求項25又
は請求項26に記載の半導体製造における研磨廃液再利
用装置。 - 【請求項28】 前記濃縮膜処理装置の前記濃縮膜で分
離された濃縮液を粗濾過する濾過装置を備える請求項2
2〜請求項27のいずれか一項に記載の半導体製造にお
ける研磨廃液再利用装置。 - 【請求項29】 前記濃縮膜処理装置の前記濃縮膜で分
離された透過液を一時貯めるチャンバを備え、該チャン
バに貯めた該透過液を逆流させて前記濃縮膜を逆洗する
逆洗装置を備える請求項22〜請求項28のいずれか一
項に記載の半導体製造における研磨廃液再利用装置。 - 【請求項30】 前記逆洗装置は前記チャンバにガスパ
ージするガスパージ手段を備え、該ガスパージ手段によ
り用いられるガスは、液を酸化させ難い不活性なガスで
ある請求項29に記載の半導体製造における研磨廃液再
利用装置。 - 【請求項31】 前記濃縮膜処理装置は濃縮処理経路が
複数となるように複数備えられる請求項22〜請求項3
0のいずれか一項に記載の半導体製造における研磨廃液
再利用装置。 - 【請求項32】 前記逆洗装置が前記各濃縮膜処理装置
毎に複数備えられる前記濃縮膜処理装置は濃縮処理経路
が複数となるように複数備えられる請求項28〜請求項
31のいずれか一項に記載の半導体製造における研磨廃
液再利用装置。 - 【請求項33】 前記濾過装置は、前記濃縮膜処理装置
で分離された濃縮液を粗濾過する濾過経路が複数となる
ように複数備えられる請求項27〜請求項31のいずれ
か一項に記載の半導体製造における研磨廃液再利用装
置。 - 【請求項34】 前記濃縮膜処理装置は、前記濃縮液の
濃縮度を前記研磨装置で直接使用可能な濃度となるよう
に制御する請求項22〜請求項33のいずれか一項に記
載の半導体製造における研磨廃液再利用装置。 - 【請求項35】 前記濃縮装置で濃縮されて最終的に再
生された濃縮液をスラリー再生液として前記研磨装置に
供給する循環供給路を備える請求項21〜請求項34の
いずれか一項に記載の半導体製造における研磨廃液再利
用装置。 - 【請求項36】 前記濃縮膜処理装置で分離された透過
液を、希釈液として使用するため、スラリー新液を調製
するスラリー供給装置に供給する透過液供給路を備える
請求項22〜請求項35のいずれか一項に記載の半導体
製造における研磨廃液再利用装置。 - 【請求項37】 請求項19又は請求項20に記載の破
砕装置。 - 【請求項38】 請求項22又は請求項24に記載の濃
縮膜処理装置。 - 【請求項39】 請求項26又は請求項27に記載の液
質調整装置。 - 【請求項40】 請求項29、30、32のいずれか一
項に記載の逆洗装置。
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