JP2004063846A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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JP2004063846A
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filtration
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Daisuke Ono
小野 大輔
Hiroshi Fukada
深田 広
Katsuhiro Mitsui
三井 勝広
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the frequency for replacing the filter by elongating the life, by eliminating clogging in filters. <P>SOLUTION: An endless filter 20 is rotated so as to repeatedly pass through a slurry filtering part 30 and a back-cleaning part 40, which are arranged to face a filter surface 20a. If clogging is caused by the filtration of slurry, the filter surface 20a is transferred to the back-cleaning part 40 to regenerate filtering functions. The reproduced filter surface 20a is then transferred to the slurry filtering part 30, to repeat filtration. Thus, by repeatedly performing filtration and reproduction with a single filter, the frequency of changing the filter is suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、研磨工程などにおけるスラリー中の異物除去に用いるフィルタの目詰まり解消に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
以下に説明する技術は、本発明を研究、完成するに際し、本発明者によって検討されたものであり、その概要は次のとおりである。
【0003】
半導体装置などで使用するCMP装置では、スラリーと呼ばれる微粒子混合の薬液を使用して、ウエハ表面などの研磨を実施している。かかるスラリーは、研磨する表面の膜種や、CMP装置の構造などにもよるが、一般的には、使用する量の約10%前後が実質的に研磨に使用され、残りの約90%は排水として捨てられているのが現状である。
【0004】
しかし、例えば、半導体装置におけるスラリーを使用したCMP装置の加工コストは、約1000¥/Wと言われているが、かかるコストの90%は、直材と消耗部品とからなる加工材料コストで占められている。加工材料コストの内、CMP研磨に使用するスラリーは、約500¥/Wで、スラリーコストの占める割合は極めて大きい。
【0005】
そこで、スラリーの有効利用が強く求められる。かかる要請に応えるものとして、廃棄スラリーを少なくして、スラリーの再利用を図ることが行われている。かかるスラリーの再利用技術においては、使用済みスラリー中から、凝集砥粒や加工屑などを如何に効率よく除去するかが大きなポイントである。
【0006】
再生スラリー中に、CMP研磨により発生した研磨屑などの加工屑、あるいは凝集砥粒が残存していると、再生スラリーの使用によりスクラッチが発生することとなる。
【0007】
一般的には、かかる凝集砥粒、あるいは研磨屑は、使用済みスラリーをフィルタに通すことで除去している。しかし、フィルタを用いる方法では、どうしてもフィルタの目詰まりが発生し、定期的なフィルタ交換が必要となる。
【0008】
CMP装置からの廃液のフィルタ濾過は、短時日にフィルタの目詰まりが発生するため、スラリー再利用技術におけるフィルタ交換はその頻度が高く、スラリーリサイクル装置のダウンタイム、フィルタ交換費用の増大などに繋がり、スラリー再利用システムの稼働効率、稼働コストに及ぼすフィルタメンテナンスのコスト負担が極めて大きい。そこで、フィルタの目詰まりを如何に効率的に解消できるかが、大きな問題点として提起されている。
【0009】
特開2002−1661号公報には、目詰まりの起きにくいフィルタ構造が開示されている。すなわち、有機高分子系、セラミック系などの第1のフィルタ上に、第1のフィルタの目を通過できる固形物と、通過できない固形物とからなる第2のフィルタを設ける構成である。
【0010】
第2のフィルタは、例えば、第1のフィルタの目を通過できる固形物と、通過できない固形物とを含む排水を、第1のフィルタに通すことにより、第1のフィルタ上に両固形物を堆積させて形成される。
【0011】
このようにして第1のフィルタと、固形物の堆積により形成された第2のフィルタとからなるフィルタを用いて、CMP装置などの研磨工程からの使用済みスラリーを濾過すると、スラリー中の凝集砥粒や、加工屑などの不要物は、第2のフィルタ部分で除去されることとなる。
【0012】
第2のフィルタ部分で不要物の濾過を行い、かかる不要物による第2のフィルタの目詰まりが発生した場合には、フィルタを排水中に揺動するなどして動かすことにより、第1のフィルタ上に堆積することにより形成された第2のフィルタを崩壊させて、目詰まりを解消させる。
【0013】
かかる構成は、フィルタの目詰まり解消を、目詰まり原因物質の除去という視点からではなく、目詰まりを起こしたフィルタ部分そのものを崩壊させることにより解消するものである。
【0014】
このようにして崩壊させた第2のフィルタは、前記の如く再度排水を通すことで再生が行え、すなわち目詰まり解消が行えるとするものである。さらには、第1のフィルタ面に凹凸を設けておき、その上に上記構成の第2のフィルタを堆積して形成させることで、当初から振動を与えながら、あるいは第2のフィルタ面に気泡などを当てながら使用することで、第2のフィルタの表層側のみを崩壊しながら使用することもでき、常に第2のフィルタの表層の更新を行いながら濾過することにより、第2のフィルタの目詰まりを発生させないようにする構成も開示されている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記スラリーの再生処理技術においては、以下の課題があることを、本発明者は見出した。
【0016】
すなわち、上記提案技術を用いることにより、目詰まりの発生、あるいは発生した目詰まりの解消を簡単に行いながら、使用済みスラリー中における凝集砥粒、研磨屑などの異物除去を行うことはできる。しかし、目詰まりの解消が容易に行える第2のフィルタは、排水中で崩壊し易い程度に第1のフィルタ上に堆積させる必要があり、実際的には、フィルタの製造に際して、極めて細かで微妙な堆積技術が求められる。
【0017】
また、かかる堆積した第2のフィルタは、常時水中に入れて置くなどして、堆積フィルタを第1のフィルタから崩壊し易い状態に保ったり、あるいは、装置の稼働停止期間中はそのままの状態でフィルタを水中に浸けておくと、堆積した第2のフィルタは自然崩壊するおそれがあるため、第2のフィルタに対して通水し続けるなどして崩壊を防ぐ特殊な対応が求められ、現場では取り扱いが面倒である。
【0018】
さらに、目詰まり解消に際しては、排水中に目詰まり解消のために第2のフィルタを崩壊させるが、崩壊させる度に、第2のフィルタが形成されるまで濾過を中断する必要もある。
【0019】
このように、フィルタ自体を崩壊し易く構成して、その崩壊により目詰まり解消を行う方法では、目詰まりの解消は容易に行えても、そのフィルタを再生するまでフィルタ再生の作業と、濾過の中断などを余儀なくされる。
【0020】
濾過を中断させないようにするには、複数のフィルタを用いて、一方のフィルタでフィルタ再生あるいはフィルタ交換を行いつつ、他方のフィルタで濾過を続行することも考えられるが、しかし、かかる構成でも、ダウンタイムの問題は解消しても、フィルタ交換、フィルタ再生にかかわるフィルタメンテナンスを完全になくすことができる訳ではない。依然として手間と工数のかかるフィルタメンテナンス業務は残ることとなる。
【0021】
併せて、複数のフィルタを設ける分、どうしても装置構成が大きくなる。これは、半導体分野における製造装置の小型化、省スペース化という要請に反するものでもあり、かかる構成を採用せずに処理が行える技術の開発が望ましい。
【0022】
フィルタを使用する限りは、フィルタの目詰まりは回避できないが、しかし、かかる目詰まりを発生しにくくして、あるいは目詰まりの解消とフィルタの復帰を速やかに行えるようにして、フィルタの使用期間をフィルタ交換が不要と見做せるまでに長くすることができれば、フィルタメンテナンスに係るコストの低減を積極的に図ることができる。
【0023】
また、スラリーのリサイクルシステムに関しては、幾つか提案されてはいるが、例えば、複数のフィルタを用いて、スラリー粒径の調整、濃度の調整、PHの調整を行う構成で、回収槽、調整槽など大きなタンクを設けており、CMP装置1〜4台分程度の大きな処理量を有し、規模的にも大がかりな構成となっていた。
【0024】
特に、フィルタは、セラミック膜、有機膜、UF膜などの固定式のものを使用しているため、目詰まりが発生し易く、2週間程度で交換が必要となる。
【0025】
このように、これまでのスラリーのリサイクルシステムでは、装置本体のスペース的問題、フィルタ維持のコスト的問題などが十分に解決されていないため、スラリーリサイクルによる再利用に基づく効果が薄れるとの指摘もあった。
【0026】
すなわち、スラリーのリサイクル技術は、未だスペース的にも、コスト的にも十分に満足できるものではなく、さらなる小型化、省スペース化、低コスト化が望まれている。
【0027】
本発明の目的は、スラリーの再利用に際して、異物除去に使用するフィルタの目詰まり解消に際して、フィルタ交換を行うことなく、目詰まり解消とフィルタ機能の復帰とを速やかに行えるようにすることにある。
【0028】
他の本発明の目的は、スラリーのリサイクルシステムの小型化が図れるようにすることにある。
【0029】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【0030】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【0031】
すなわち、本発明では、同一フィルタの一部で濾過処理を行い、他の一部で目詰まり処理を行い、濾過処理を行った部分を目詰まり解消処理にまわし、目詰まり解消処理にかけた部分を濾過処理にまわすことにより、同一フィルタに対して、濾過処理と、目詰まり解消処理とを並行して行えるようにすることにより、フィルタ交換を行わずに、フィルタ処理と、フィルタの再生処理とを連続的に行って同一フィルタを一定の濾過率を維持しつつ反復使用することができる。目詰まり解消処理ごとにフィルタ交換を行わずに済み、メンテナンスフリーのフィルタ構成が図れる。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。
【0033】
(実施の形態1)
本実施の形態では、フィルタをロール状などの無端状に形成して、フィルタの一部でスラリーの濾過処理を行い、他の一部で濾過処理したフィルタの目詰まり解消処理を行うフィルタ機構について説明する。
【0034】
図1は、フィルタを、回転するロール状に形成した場合のフィルタ機構を示す要部斜視図である。図2は、図1に示す構成を一部変更した状態でフィルタ機構を側断面から示す説明図である。
【0035】
フィルタ機構部10には、図1に示すように、無端状フィルタ20と、無端状フィルタ20を回転させるローラ11、12とが設けられている。ローラ11、12のいずれか一方をモータ回転する駆動ローラとして構成し、他方を従動ローラに構成しておけばよい。
【0036】
無端状フィルタ20は、例えば、図1に示すようにロール状に形成され、所定間隔離されたローラ11、12間にベルト式に回転可能に張られている。かかる構成の無端状フィルタ20の回転は、ローラ11、12間では平らに張られた状態で回転するように構成されている。フィルタ20は、有機膜フィルタに構成されている。図では、図面が見易いようにフィルタ面20aの一部にメッシュ状況を示すことでメッシュ状況の全体図示は省略している。
【0037】
かかる平らに張られて回転するフィルタ面20aに向けて、スラリー濾過処理部30が設けられている。図1に示す場合には、図示しないCMP装置からの使用済みスラリーが供給管31から、フィルタ面20aに向けて供給されるようになっている。
【0038】
図1に示す場合には、マニホールドなどを使用して、使用済みスラリーの供給を複数本の供給管31に分配して、濾過面積を広く確保できるように構成している。供給管31は、CMP装置の使用済みスラリーの排出側に接続させて、回収槽を経ることなく、フィルタ20に使用済みスラリーを直接供給することができるうよにしておけばよい。回収槽を設ける場合に比べて、装置構成の格段の省スペース化、効率化を図ることができる。
【0039】
しかし、供給管31を、バッファ槽を介して接続するように構成して、フィルタ20への使用済みスラリーの供給調整が行えるようにしても、勿論構わない。
【0040】
供給管31は、図2にその詳細構成を示すように、管端部が管端支持部32に支持され、管端支持部32の下面が、フィルタ面20aからわずかに浮かした状態、あるいはフィルタ面20aに軽く接触するように構成されている。図2では、接触させた状態を示している。このようにして管端支持部32を設けることにより、供給管31からスラリーをフィルタ面20aに供給する際の管端から周囲への飛散を防止している。なお、図1では、管端支持部32を図面が見易いように省略している。
【0041】
なお、管端支持部32は、スラリー成分に影響を与えないような材質の構成とすることが必要で、例えば、SiO製などとすればよい。
【0042】
供給管31が対面したフィルタ面20aの裏側には、略皿状に形成されたスラリー受部33が設けられ、フィルタ面20aを通過したスラリーを受け、フィルタ機構部10からスラリーを排出することができるようになっている。排出したスラリーは、例えば、スラリーリサイクル工程に送るようにすればよい。リサイクルが必要ない場合には廃棄工程に送ることもできる。
【0043】
スラリー濾過処理部30が対面させられているフィルタ面20aの下方では、回転する無端状フィルタ20が、ローラ11、12間で平らに張られた状態で回転させられ、フィルタ裏面20bが上方を向いている。かかるフィルタ裏面20bに対して、逆洗処理部40が設けられている。
【0044】
逆洗処理部40は、図1に示すように、フィルタ裏面20bを幅方向に横断するようにノズル41がエアブロー機構として設けられ、ノズル41からジェットエアaがフィルタ裏面20bに吹き付けできるようになっている。図中、略三角状に、ジェットエアaの吹き付け状況を示している。
【0045】
すなわち、スラリー濾過処理部30でスラリーの濾過を行い、フィルタ20のメッシュ部にスラリー中の凝集砥粒などの不要物が捕捉された状態で、すなわち目詰まりを起こした状態で、ジェットエアaをフィルタ裏面20bに吹き付けることにより、送られてきたフィルタ20から、不要物が強制的に吹き飛ばされて分離させられ、目詰まり解消がなされる。
【0046】
フィルタ機構部10では、図1に示すように、逆洗処理部40の下方に合わせて廃棄処理部50が設けられている。廃棄処理部50は、無端状フィルタ20の周囲から斜め下方に向けた斜面51を廃棄口52に繋げた構成で、逆洗処理された凝集砥粒などの目詰まり原因物質が斜面51に沿って流れ落ち、廃棄口52に至るようになっている。
【0047】
図2は、図1に示すフィルタ機構部10と略同様の構成であるが、一部、例えば、スラリー受部33、逆洗処理部40、廃棄処理部50の構成が異なるものである。
【0048】
図2に示す場合には、スラリー受部33の下方にスラリー配管34を設けている。フィルタ面20aで濾過されてきたスラリーをスラリー受部33で一旦受けて、その後下方のスラリー配管34に流し、スラリー配管34から、例えば、PH調整処理部へスラリーを送ることができるようになっている。
【0049】
図2に示す場合には、かかる構成のスラリー受部33、スラリー配管34の構成を、ローラ11、12間で上下に並行して走るフィルタ面間いっぱいに設定している。一方、逆洗処理部40は、図1とは異なり、スラリー受部33の側方に位置をずらして設けられている。逆洗処理部40は、図2に示す場合には、複数本のエア供給管42にノズル41を設けて、濾過処理後のフィルタ裏面20bに向けて広い範囲でジェットエアaの吹き付けが行えるようになっている。
【0050】
図1に示す構成では、スラリー受部33の構成と、逆洗処理部40との構成が上下になるように構成されているため、どうしてもローラ11、12間を並行に走るフィルタ面間Hを高く設定しなければならない。すなわち、ローラ11、12の大径化を必要とする。
【0051】
そこで、図2に示すように、スラリー受部33と逆洗処理部40とを横配置に構成し直すことで、上下のフィルタ面間Hを短く、すなわち、ローラ11、12の小径化を図っている。フィルタ機構部10の小型化を促進する観点からは、かかる図2の横置き配置が好ましい。
【0052】
図2に示す場合には、廃棄処理部50には受部53が設けられ、ジェットエアaで吹き落とされた凝集砥粒などを受部53で一旦受けて廃棄口52に排出できるようになっている。
【0053】
なお、図2では、約1μm以上の凝集砥粒、加工屑などの異物は網目丸表示で、リサイクル可能な正常スラリーは網かけ表示でそれぞれ示し、目詰まり解消のようすを分かりやすく示した。図2に示すように、使用済みスラリー中に含まれている網目丸表示の異物は、スラリー濾過処理部30の供給管31からフィルタ面20aに向けて供給され、フィルタ20のメッシュ部に捕捉される。
【0054】
捕捉された異物は、フィルタ20の回転と共に逆洗処理部40側に送られ、ジェットエアaの吹き付けによる逆洗浄で、廃棄処理部50側に吹き落とされる。使用済みスラリーから異物が除かれた正常砥粒を含むスラリーは、フィルタ20を通過してスラリー受部33に至り、リサイクル可能スラリーとしてスラリー配管34から送られる。
【0055】
以上の説明では、逆洗処理部40として、濾過方向とは逆方向からジェットエアを吹き付ける構成について説明したが、エア以外に、超純水を吹き付けるようにしても構わない。あるいは、エアと、超純水を吹き付けるようにしても構わない。
【0056】
エア、超純水の双方を吹き付けるに際しては、超純水による逆洗、エアによる逆洗の順に行うことにより、逆洗処理部40通過に際して、フィルタ20を乾燥させることができ、スラリー濾過処理部30での濾過に際してスラリーの液性に影響を与えない濾過が行える。
【0057】
このようにスラリーの液性に及ぼさない濾過構成にすれば、CMP装置へのスラリーの供給経路にかかるフィルタ機構を設けることにより、新規スラリーに含まれるおそれがある凝集砥粒の補足を、新規スラリーの液性を変えずに行うことができる。
【0058】
図3では、図2に示す構成のフィルタ機構部10内に、スラリーの再生処理部60を組み込むことにより、CMP装置との一体化が図れる小型のスラリーリサイクル装置に構成した場合を示す。
【0059】
図3に示す構成では、再生処理部60として、スラリー受部33に、濾過された回収スラリーの濃度、PHなどの液性を監視する液性測定手段61、液性調整手段62が設けられている。液性調整手段62としては、例えば、超純水供給手段、アンモニア供給手段など、液性調整に必要な調整用液体の供給手段を設けておけばよい。
【0060】
液性測定手段61からの濃度、PH情報に基づき、スラリー受部33で回収したスラリーに、必要量の超純水、アンモニアなどを液性調整手段62で供給し、スラリー受部33の下方に設けたスラリー配管35により、CMP装置へ直接に再生スラリーを供給することができる。
【0061】
次に、例えば、図3に示す再生処理部60を設けた構成の装置を、スラリーのリサイクルシステムに組み込んだ場合を、図4に沿って説明する。図4に示す場合には、新規スラリーは、スラリー供給装置110から、CMP装置120に供給される。CMP装置120の下流側に、図3に示すフィルタ機構部10を設けたスラリーリサイクル装置130を設ける。
【0062】
CMP装置120の概略構成を、図5に模式的に示した。すなわち、CMP装置120は、図5に示すように、モータ121により回転させられる定盤122に研磨パッド123が設けられている。研磨パッド123表面に対して、モータ124により回転するウエハキャリア125に、キャリアパッド126を介して設けられたウエハWの研磨面が対面配置されている。
【0063】
併せて、研磨パッド123表面に向けて、図示しないスラリー供給装置に配管接続されたノズル127が設けられ、ノズル127から研磨剤としてのスラリーが供給されるようになっている。
【0064】
このようにして研磨パッド123表面に供給されたスラリーを用いて、研磨パッド123の研磨面に対面配置されたウエハWの研磨面を互いに回転させながら、ウエハWを研磨して研磨面の平坦化を行う。
【0065】
CMP装置120から排出される使用済みのスラリーは、図3に示すように、ロール状に形成された無端状フィルタ20の平坦走行する部分で、スラリー濾過処理部30を介して、スラリー中の凝集砥粒、研磨屑などの加工屑が濾別される。
【0066】
フィルタ20から濾過された回収スラリーは、前記説明のように、スラリー受部33で、液性測定手段61により濃度、PHのチェックが行われ、その情報に基づき液性調整手段62を介して液性調整される。
【0067】
新規スラリーと同等の液性調整がなされた回収スラリーは、スラリー受部33からスラリー配管35に流入して、スラリー配管35を通って、図4に示すように、スラリー供給装置110に再生スラリーとして送られ再利用されることとなる。
【0068】
図6に示す場合には、CMP装置120にスラリーリサイクル装置128をビルトオンして、CMP装置120と一体化を図った構成を示している。
【0069】
図7に示す場合には、図4に示す構成で、スラリー供給装置110と、CMP装置120との間に、スラリーリサイクル装置130を追加した場合を示す。かかる構成を採用しておけば、CMP装置120への供給スラリー中に凝集砥粒が混在した場合でも除去が行われ、凝集砥粒の存在による平坦化研磨の際のスクラッチの発生を未然に防止することができる。
【0070】
使用済みスラリーの場合には、その後のリサイクル工程で液性調整を行うことができるので、異物除去の濾過に際して使用済みスラリーの液性が変化しても構わないが、液性調整後のスラリーをCMP装置120へ供給する系に設けるフィルタ機構部10では、使用済みスラリーから凝集砥粒などの異物を除く場合とは異なり、濾過後のスラリーの液性を変化させてはならない。
【0071】
本発明に係る前記説明のフィルタ機構部10では、ジェットエアによる逆洗を行うため、濾過後のスラリーの液性変化は起きず、図7に示すように、液性変化の影響を心配することなく、スラリーリサイクル装置130をスラリーの供給経路に設けることができる。
【0072】
(実施の形態2)
上記実施の形態1の図1〜3では、無端状フィルタ20として、ロール状に形成した場合を説明したが、本実施の形態では、例えば、図8に示すように、フィルタ20をドラム状(円筒状)に形成した場合について説明する。ロール状に形成する場合には、フィルタ材質としては膜フィルタなどに用いられる樹脂材質を考えればよいが、ドラム状の場合には、石英を用いたフィルタ構成にすればよい。
【0073】
図8に示す場合には、ドラム状に形成されたフィルタ面20aに、回転ローラ13が、フィルタ20の両端側の非フィルタ部分の周面に接触して設けられ、回転可能に構成されている。
【0074】
フィルタ面20a上には、スラリー濾過処理部30が設けられ、前記説明と同様に管端支持部材32を介してフィルタ面20aに対してスラリーの供給が行えるようになっている。逆洗処理部40も、エア供給管42、ノズル41を設けることにより、ジェットエアaで目詰まり解消が図れるようになっている。
【0075】
(実施の形態3)
前記実施の形態1、2の図1〜3、図8に示す構成では、無端状フィルタ20をロール上、ドラム状(円筒状)に構成していたが、図9(a)に示すように、無端状フィルタ20をリング状に形成して、平坦に形成されたリング面をフィルタ面20aに構成してスラリーの濾過処理を行うようにしても構わない。
【0076】
本実施の形態3では、図9(a)に示すように、リング状の無端形状に形成することにより、フィルタ面20aの全面を平坦面として確保することができる。平坦面が広く確保されているため、スラリー濾過処理部30の濾過面を広く取り易い。
【0077】
図9(a)に示す場合には、スラリー濾過処理部30を、フィルタ20の平坦なリング形状に合わせて、円弧状に形成した様子を示す。同様に、洗浄部43、乾燥部44が順に設けられて、図9(a)では、図面が見易いように、スラリー濾過処理部30、洗浄部43、乾燥部44の内部構成の図示を省略している。
【0078】
濾過処理が終了したフィルタ20が回転しながら洗浄部43、乾燥部44に漸次送られながら、洗浄、乾燥により再生が行えるようになっている。
【0079】
図9(b)には、図9(a)に示す構成を切断線A−Aに沿って切断した場合の断面図を示す。図9(b)に示すように、スラリー濾過処理部30内には、使用済みスラリーの供給管31が、リング状のフィルタ20の横断方向に配設され、供給管31の下方に設けたシャワー孔からシャワー状にフィルタ面20aに使用済みスラリーが供給されるようになっている。
【0080】
また、洗浄部43では、超純水をフィルタ面20aに吹き付けて洗浄を行う。乾燥部44では、ジェットエアaをフィルタ面20aに上方から吹き付けて乾燥させるようになっている。あるいは、乾燥部44は、ヒータを設けた乾燥室に形成しておいても構わない。
【0081】
図9(a)に示す場合には、リング状に形成した場合を説明したが、図9(c)に示すように、フィルタ20は円板状などに構成しても構わない。
【0082】
要は、フィルタ面を回転するように構成しておき、回転するフィルタ面上にスラリー濾過処理部、逆洗処理部などの洗浄処理部を配置する構成であれば、濾過処理したフィルタ面を順次再生しながら再使用することができ、フィルタ交換を行わずに、長期間に亙って同一フィルタを目詰まりの解消をしながらフィルタ機能を維持して、使用することができる。
【0083】
同一フィルタで、濾過処理と、目詰まり解消の洗浄処理とを順次行うことができるので、実質的にフィルタ交換を不要としたメンテナンスフリーの構成とすることができる。また、複数のフィルタを設けて、一方でフィルタメンテナンスを行い、他方で濾過処理を行う構成の場合に比べて、フィルタ機構部の構成を小型化することができる。
【0084】
半導体装置の製造方法という観点からは、上記説明の構成は、CMP装置などのスラリーを使用する研磨工程において適用することができる。例えば、半導体装置の一連の製造工程における層間絶縁膜の平坦化工程、トレンチ分離形成工程、埋め込み金属配線工程などのCMP研磨による平坦化工程で使用することができる。
【0085】
例えば、ロジックULSIの層間絶縁膜の平坦化に適用する場合を説明する。ウエハ基板上に下地トランジスタを形成し、その上にCVD(Chemical Vapor Deposition)でSiOを堆積させて層間絶縁膜を形成する。層間絶縁膜の凹凸を、SiOを砥粒とするスラリーを用いてCMP研磨により平坦化する。平坦化に際して使用されたスラリーは、使用済みスラリーとして、例えば、図4、あるいは図6、あるいは図7に示すフローの各ステップを経るスラリー再利用システムに送られる。
【0086】
スラリー再利用システムでは、CMP装置120から排出された使用済みスラリーは、例えば、図1、あるいは図2、あるいは図3などに示すフィルタ機構部に送られ、無端状フィルタで使用済みスラリー中の砥粒、加工屑が濾過される。併せて、濾過部の目詰まりは逆洗処理で解消して、同一フィルタをフィルタ交換することなく、フィルタ機能を維持させながら繰り返し使用し、得られたリサイクルスラリーをCMP装置120へ供給する。
【0087】
なお、フィルタ機構部10での使用済みスラリーの濾過処理、濾過処理部の目詰まり解消処理、およびリサイクルスラリーの回収については、再度の説明は省略する。
【0088】
上記要領で、リサイクルシステムを利用してスラリーの再利用を行うCMP研磨工程で平坦化された層間絶縁膜上に、Al膜をスパッタ法などで堆積する。さらに、フォトリソグラフィーによるパターニング、反応性イオンエッチングによるパターンニングを行う。このようにして形成された配線上に、CVD法でSiOを堆積させて再度、層間絶縁膜を形成する。かかる層間絶縁膜を、上記説明と同様のCMP研磨で、スラリーのリサイクルを図りながら平坦化を行う。
【0089】
かかる工程を必要回数繰り返すことにより、スラリーのリサイクル工程を有するCMP研磨による平坦化が行われた層間絶縁膜を有するロジックULSI構造の半導体装置の製造を行うことができる。
【0090】
また、本発明に係る前記説明の構成は、かかる平坦化工程に限定することなく、例えば、ウエハのシリコン結晶などの結晶研磨用スラリーのリサイクルに適用することもできる。さらには、液体中に分散させた固体と、その凝集固体との分離技術にも、有効に適用することができる。
【0091】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【0092】
前記実施の形態では、フィルタを無端状に形成した場合について説明したが、濾過処理面を常に再生しながら使用できる構成としては、無端状以外の構成でも構わない。例えば、図10に示すように、板面平らな板状に形成したフィルタ70を、左右に往復運動させる構成でも構わない。
【0093】
すなわち、左右に往復運動する板面に沿って洗浄処理部40、スラリー濾過処理部30、洗浄処理部40を順に設けておけば、濾過処理に使用したフィルタ面の目詰まり再生を行いながら濾過を続けることができる。
【0094】
前記説明では、CMP装置への適用を例に挙げてメンテナンスフリーの状態でフィルタ機能を長期に亙って維持できる構成を説明したが、CMP装置以外にも、例えば、フィルタにより不要物を除去する廃液処理装置、あるいは、薬液中の異物をフィルタで除去する薬液供給装置などのフィルタ機構にも適用できる。
【0095】
【発明の効果】
本願によって開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【0096】
すなわち、同一フィルタで、目詰まりの再生を行いながら、スラリーの濾過処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1のフィルタ機構部の要部の構成例を示す斜視図である。
【図2】図1に示す構成の一部を変更した状態でのフィルタ機構部の要部断面構成を示す説明図である。
【図3】フィルタ機構部に再生処理部を設けてスラリーリサイクル装置に構成した一例を示す断面説明図である。
【図4】スラリーのリサイクルシステムを模式的に示すフロー図である。
【図5】CMP装置の概略構成を示す説明図である。
【図6】CMP装置にスラリーのリサイクル装置を組み込んだ場合を模式的に示すフロー図である。
【図7】スラリーの供給側にもスラリーのリサイクル機構を設けたスラリーのリサイクルシステムを模式的に示すフロー図である。
【図8】無端状フィルタの変形例を示す断面説明図である。
【図9】(a)は無端状フィルタをリング状に形成した場合を説明する説明図であり、(b)はその断面説明図であり、(c)は無端状フィルタを円板状に形成した場合を示す説明図である。
【図10】往復運動する板状に形成したフィルタを用いたフィルタ機構の変形例を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
10  フィルタ機構部
11  ローラ
12  ローラ
13  回転ローラ
20  無端状フィルタ
20a フィルタ面
20b フィルタ裏面
30  スラリー濾過処理部
31  供給管
32  管端支持部
33  スラリー受部
34  スラリー配管
35  スラリー配管
40  逆洗処理部
41  ノズル
42  エア供給管
50  廃棄処理部
51  斜面
52  廃棄口
60  再生処理部
61  液性測定手段
62  液性調整手段
70  フィルタ
110 スラリー供給装置
120 CMP装置
121 モータ
122 定盤
123 研磨パッド
124 モータ
125 ウエハキャリア
126 キャリアパッド
127 ノズル
128 スラリーリサイクル装置
130 スラリーリサイクル装置
a   ジェットエア
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device manufacturing technique, and more particularly to a technique effective when applied to a filter used for removing foreign matter in a slurry in a polishing step or the like to eliminate clogging.
[0002]
[Prior art]
The technology described below has been studied by the inventor when researching and completing the present invention, and the outline thereof is as follows.
[0003]
2. Description of the Related Art In a CMP apparatus used for a semiconductor device or the like, a wafer surface or the like is polished using a chemical solution called a slurry and mixed with fine particles. In general, about 10% of the slurry used is substantially used for polishing, and about 90% of the remaining slurry is used, although it depends on the type of film on the surface to be polished and the structure of the CMP apparatus. At present, it is discarded as wastewater.
[0004]
However, for example, the processing cost of a CMP apparatus using a slurry in a semiconductor device is said to be about 1000 $ / W, and 90% of such cost is occupied by the cost of the processing material including the direct material and the consumable parts. Have been. Of the processing material costs, the slurry used for CMP polishing is about 500 $ / W, and the ratio of the slurry cost is extremely large.
[0005]
Therefore, effective use of the slurry is strongly required. In response to such demands, it has been practiced to reduce the amount of waste slurry and reuse the slurry. In such a slurry recycling technique, a major point is how to efficiently remove agglomerated abrasive grains, processing debris, and the like from used slurry.
[0006]
If processing refuse such as polishing refuse generated by CMP polishing or coagulated abrasive grains remains in the regenerated slurry, scratches will be generated by use of the regenerated slurry.
[0007]
Generally, such agglomerated abrasive grains or polishing debris are removed by passing used slurry through a filter. However, in the method using a filter, clogging of the filter necessarily occurs, and periodic filter replacement is required.
[0008]
Filter filtration of waste liquid from the CMP device causes clogging of the filter in a short time, so filter replacement in the slurry recycling technology is frequent, leading to downtime of the slurry recycling device, increase in filter replacement cost, etc. The cost burden of filter maintenance on the operation efficiency and operation cost of the slurry recycling system is extremely large. Therefore, how to effectively eliminate the clogging of the filter has been raised as a major problem.
[0009]
JP-A-2002-1661 discloses a filter structure in which clogging is unlikely to occur. That is, a second filter composed of a solid substance that can pass through the eyes of the first filter and a solid substance that cannot pass through the first filter is provided on a first filter of an organic polymer type, a ceramic type, or the like.
[0010]
The second filter, for example, passes both solids on the first filter by passing drainage containing solids that can pass through the eyes of the first filter and solids that cannot pass through the first filter. It is formed by depositing.
[0011]
When the used slurry from the polishing process such as a CMP apparatus is filtered using the filter including the first filter and the second filter formed by depositing the solid matter, the coagulated abrasive in the slurry is removed. Unwanted substances such as particles and processing wastes are removed in the second filter portion.
[0012]
Unnecessary matter is filtered in the second filter part, and when clogging of the second filter occurs due to such unneeded matter, the first filter is moved by rocking the drainage or the like. The second filter formed by depositing on it collapses to eliminate clogging.
[0013]
Such a configuration eliminates the clogging of the filter from the viewpoint of removing the clogging-causing substance, but by disintegrating the clogged filter portion itself.
[0014]
The second filter that has been disintegrated in this way can be regenerated by passing drainage again as described above, that is, it can eliminate clogging. Further, by providing irregularities on the first filter surface and depositing and forming the second filter having the above configuration on the first filter surface, vibration is applied from the beginning, or air bubbles or the like are formed on the second filter surface. , It is possible to use only the surface layer side of the second filter while collapsing, and by performing the filtering while constantly updating the surface layer of the second filter, the clogging of the second filter is prevented. There is also disclosed a configuration for preventing the generation of.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, the present inventor has found that there are the following problems in the above-mentioned slurry regeneration treatment technology.
[0016]
That is, by using the above proposed technique, it is possible to remove foreign substances such as agglomerated abrasive grains and polishing debris in the used slurry while easily performing clogging or eliminating the generated clogging. However, the second filter, which can easily eliminate clogging, needs to be deposited on the first filter to such an extent that it can easily collapse in drainage water. A simple deposition technique is required.
[0017]
In addition, the deposited second filter is always placed in water to keep the deposited filter easily collapsed from the first filter, or remains as it is during the operation stoppage of the apparatus. If the filter is immersed in water, the deposited second filter may be naturally disintegrated. Therefore, special measures to prevent the disintegration by continuing to pass water through the second filter are required. Handling is troublesome.
[0018]
Further, when the clogging is eliminated, the second filter is disintegrated in the drainage to eliminate the clogging, and it is necessary to interrupt the filtration until the second filter is formed each time the second filter is disintegrated.
[0019]
As described above, in the method in which the filter itself is configured to be easily disintegrated and the clogging is eliminated by the disintegration, even if the clogging can be easily eliminated, the operation of the filter regeneration and the filtration operation are performed until the filter is regenerated. They have to be interrupted.
[0020]
In order not to interrupt the filtration, it is conceivable to use a plurality of filters and perform filter regeneration or filter replacement on one filter while continuing filtration on the other filter. Even if the downtime problem is solved, filter maintenance related to filter replacement and filter regeneration cannot be completely eliminated. Filter maintenance work, which is troublesome and time-consuming, will remain.
[0021]
At the same time, the provision of a plurality of filters inevitably increases the device configuration. This is contrary to the demand for downsizing and space saving of the manufacturing apparatus in the semiconductor field, and it is desirable to develop a technology capable of performing processing without employing such a configuration.
[0022]
As long as a filter is used, clogging of the filter cannot be avoided.However, it is difficult to prevent such clogging, or the clogging can be eliminated and the filter can be quickly returned to reduce the filter usage period. If the filter replacement can be made long before it can be considered unnecessary, the cost for filter maintenance can be positively reduced.
[0023]
Further, although some proposals have been made regarding a slurry recycling system, for example, a collection tank, an adjustment tank, and a configuration in which a plurality of filters are used to adjust slurry particle size, adjust concentration, and adjust PH. Such a large tank is provided, has a large throughput of about 1 to 4 CMP apparatuses, and has a large-scale configuration.
[0024]
In particular, since a fixed filter such as a ceramic film, an organic film, and a UF film is used for the filter, clogging is likely to occur, and replacement is required in about two weeks.
[0025]
As described above, it has been pointed out that the conventional slurry recycling system does not sufficiently solve the space problem of the apparatus main body and the cost problem of maintaining the filter, so that the effect based on the reuse by the slurry recycling is weakened. there were.
[0026]
That is, the slurry recycling technology is not yet sufficiently satisfactory in terms of space and cost, and further miniaturization, space saving, and cost reduction are desired.
[0027]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to make it possible to quickly remove clogging and return the filter function without replacing the filter when reusing the slurry, when removing clogging of a filter used for removing foreign matter. .
[0028]
Another object of the present invention is to reduce the size of a slurry recycling system.
[0029]
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
[0030]
[Means for Solving the Problems]
The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
[0031]
That is, in the present invention, the filtering process is performed on a part of the same filter, the clogging process is performed on the other filter, the filtered portion is turned to the clogging removing process, and the portion subjected to the clogging removing process is processed. By performing the filtering process, the filtering process and the clogging elimination process can be performed in parallel for the same filter, so that the filtering process and the filter regeneration process can be performed without performing the filter replacement. The same filter can be used continuously and used repeatedly while maintaining a constant filtration rate. It is not necessary to replace the filter every time the clogging is eliminated, and a maintenance-free filter configuration can be achieved.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, members having the same functions are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof will be omitted.
[0033]
(Embodiment 1)
In the present embodiment, a filter mechanism that forms a filter into an endless shape such as a roll, performs a filtering process of slurry in a part of the filter, and performs a clogging elimination process of the filter that has been filtered in another part. explain.
[0034]
FIG. 1 is a perspective view of a main part showing a filter mechanism when the filter is formed in a rotating roll shape. FIG. 2 is an explanatory view showing the filter mechanism from a side cross section in a state where the configuration shown in FIG. 1 is partially changed.
[0035]
As shown in FIG. 1, the filter mechanism 10 includes an endless filter 20 and rollers 11 and 12 for rotating the endless filter 20. One of the rollers 11 and 12 may be configured as a driving roller for rotating a motor, and the other may be configured as a driven roller.
[0036]
For example, the endless filter 20 is formed in a roll shape as shown in FIG. 1 and is rotatably stretched between rollers 11 and 12 separated by a predetermined distance in a belt manner. The endless filter 20 having such a configuration is configured to rotate while being stretched flat between the rollers 11 and 12. The filter 20 is configured as an organic film filter. In the figure, the entire mesh state is omitted by showing the mesh state on a part of the filter surface 20a so that the drawing is easy to see.
[0037]
A slurry filtration unit 30 is provided to face the filter surface 20a which is stretched flat and rotates. In the case shown in FIG. 1, used slurry from a CMP device (not shown) is supplied from the supply pipe 31 toward the filter surface 20a.
[0038]
In the case shown in FIG. 1, the supply of the used slurry is distributed to a plurality of supply pipes 31 using a manifold or the like, so that a wide filtration area can be secured. The supply pipe 31 may be connected to the used slurry discharge side of the CMP apparatus so that the used slurry can be directly supplied to the filter 20 without passing through the recovery tank. Compared to the case where a recovery tank is provided, the space of the device configuration can be remarkably reduced and the efficiency can be improved.
[0039]
However, the supply pipe 31 may be configured to be connected via the buffer tank so that the supply of the used slurry to the filter 20 can be adjusted.
[0040]
As shown in detail in FIG. 2, the supply pipe 31 has a pipe end supported by a pipe end support 32, and a lower surface of the pipe end support 32 slightly floating from the filter surface 20a. It is configured to lightly contact the surface 20a. FIG. 2 shows a state in which the contact is made. By providing the tube end supporting portion 32 in this manner, scattering of the slurry from the tube end to the periphery when the slurry is supplied from the supply tube 31 to the filter surface 20a is prevented. In FIG. 1, the tube end support portion 32 is omitted so that the drawing is easy to see.
[0041]
The tube end supporting portion 32 needs to be made of a material that does not affect the slurry component. 2 And the like.
[0042]
A slurry receiving portion 33 formed in a substantially dish shape is provided on the back side of the filter surface 20a facing the supply pipe 31. The slurry receiving portion 33 receives the slurry passing through the filter surface 20a and discharges the slurry from the filter mechanism portion 10. I can do it. The discharged slurry may be sent to a slurry recycling step, for example. If recycling is not required, it can be sent to a disposal process.
[0043]
Below the filter surface 20a on which the slurry filtration unit 30 faces, the rotating endless filter 20 is rotated while being flattened between the rollers 11 and 12, and the filter back surface 20b faces upward. ing. A backwash processing unit 40 is provided for the filter back surface 20b.
[0044]
As shown in FIG. 1, the backwashing processing unit 40 is provided with a nozzle 41 as an air blow mechanism so as to cross the filter back surface 20b in the width direction, so that the jet air a can be blown from the nozzle 41 onto the filter back surface 20b. ing. In the drawing, the state of jet air a blowing is shown in a substantially triangular shape.
[0045]
That is, the slurry is filtered by the slurry filtration unit 30, and the jet air a is discharged in a state in which unnecessary substances such as agglomerated abrasive grains in the slurry are captured in the mesh part of the filter 20, that is, in a state where clogging is caused. By spraying on the filter back surface 20b, unnecessary matter is forcibly blown off and separated from the sent filter 20, and clogging is eliminated.
[0046]
In the filter mechanism section 10, as shown in FIG. 1, a disposal section 50 is provided below the backwash section 40. The disposal section 50 has a configuration in which a slope 51 that is directed obliquely downward from the periphery of the endless filter 20 is connected to a disposal port 52, and clogging substances such as agglomerate abrasive grains that have been backwashed are disposed along the slope 51. It flows down and reaches the waste port 52.
[0047]
FIG. 2 has substantially the same configuration as the filter mechanism unit 10 shown in FIG. 1, but is partially different, for example, in the configuration of the slurry receiving unit 33, the backwash processing unit 40, and the disposal processing unit 50.
[0048]
In the case shown in FIG. 2, a slurry pipe 34 is provided below the slurry receiving section 33. The slurry filtered on the filter surface 20a is once received by the slurry receiving section 33, and then flows to the lower slurry pipe 34, so that the slurry can be sent from the slurry pipe 34 to, for example, a PH adjustment processing section. I have.
[0049]
In the case shown in FIG. 2, the configurations of the slurry receiving section 33 and the slurry pipe 34 having such a configuration are set so as to fill the space between the filter surfaces running in parallel between the rollers 11 and 12 in the vertical direction. On the other hand, unlike FIG. 1, the backwash processing section 40 is provided at a position shifted to the side of the slurry receiving section 33. In the case shown in FIG. 2, the backwashing processing unit 40 is provided with the nozzles 41 in the plurality of air supply pipes 42 so that the jet air a can be sprayed over a wide range toward the filter back surface 20 b after the filtering process. It has become.
[0050]
In the configuration shown in FIG. 1, since the configuration of the slurry receiving section 33 and the configuration of the backwashing processing section 40 are configured to be up and down, the gap H between the filter faces running in parallel between the rollers 11 and 12 is inevitable. Must be set high. That is, the rollers 11 and 12 need to have a large diameter.
[0051]
Therefore, as shown in FIG. 2, by re-arranging the slurry receiving section 33 and the backwashing processing section 40 in the horizontal arrangement, the distance H between the upper and lower filter surfaces is shortened, that is, the diameter of the rollers 11 and 12 is reduced. ing. From the viewpoint of promoting downsizing of the filter mechanism 10, the horizontal arrangement shown in FIG. 2 is preferable.
[0052]
In the case shown in FIG. 2, the receiving section 53 is provided in the disposal section 50 so that the agglomerated abrasive grains and the like blown down by the jet air a can be once received by the receiving section 53 and discharged to the disposal port 52. ing.
[0053]
In FIG. 2, foreign substances such as agglomerated abrasive grains and processing waste having a size of about 1 μm or more are indicated by a mesh circle, and recyclable normal slurries are indicated by a shaded display, so that clogging can be easily resolved. As shown in FIG. 2, foreign substances indicated by a mesh circle contained in the used slurry are supplied from the supply pipe 31 of the slurry filtration unit 30 toward the filter surface 20 a, and are captured by the mesh part of the filter 20. You.
[0054]
The captured foreign matter is sent to the backwashing processing unit 40 side with the rotation of the filter 20, and is blown down to the waste processing unit 50 side by the backwashing by spraying the jet air a. The slurry containing normal abrasive grains from which foreign matter has been removed from the used slurry passes through the filter 20, reaches the slurry receiving section 33, and is sent from the slurry pipe as a recyclable slurry.
[0055]
In the above description, a configuration in which jet air is blown from the direction opposite to the filtration direction as the backwashing processing unit 40 has been described. However, other than air, ultrapure water may be blown. Alternatively, air and ultrapure water may be blown.
[0056]
When both air and ultrapure water are sprayed, backwashing with ultrapure water and backwashing with air are performed in this order, so that the filter 20 can be dried when passing through the backwashing processing unit 40, and the slurry filtration processing unit At the time of filtration at 30, filtration without affecting the liquid properties of the slurry can be performed.
[0057]
By providing a filtering mechanism that does not affect the liquid properties of the slurry in this manner, by providing a filter mechanism that is connected to the supply path of the slurry to the CMP device, it is possible to supplement the aggregated abrasive grains that may be included in the new slurry with a new slurry. Can be performed without changing the liquid properties of the liquid.
[0058]
FIG. 3 shows a case where a small-sized slurry recycling apparatus which can be integrated with a CMP apparatus by incorporating a slurry regeneration processing section 60 into the filter mechanism section 10 having the configuration shown in FIG.
[0059]
In the configuration shown in FIG. 3, as the regeneration processing unit 60, the slurry receiving unit 33 is provided with a liquid property measuring unit 61 and a liquid property adjusting unit 62 for monitoring the liquid property such as the concentration and PH of the filtered recovered slurry. I have. As the liquid property adjusting means 62, for example, a means for supplying an adjusting liquid necessary for liquid property adjustment, such as an ultrapure water supply means or an ammonia supply means, may be provided.
[0060]
Based on the concentration and PH information from the liquid property measuring means 61, a required amount of ultrapure water, ammonia and the like are supplied to the slurry collected by the slurry receiving section 33 by the liquid property adjusting means 62, With the slurry pipe 35 provided, the regenerated slurry can be directly supplied to the CMP apparatus.
[0061]
Next, for example, a case where the apparatus having the configuration provided with the regeneration processing unit 60 shown in FIG. 3 is incorporated in a slurry recycling system will be described with reference to FIG. In the case shown in FIG. 4, the new slurry is supplied from the slurry supply device 110 to the CMP device 120. On the downstream side of the CMP device 120, a slurry recycling device 130 provided with the filter mechanism 10 shown in FIG. 3 is provided.
[0062]
The schematic configuration of the CMP apparatus 120 is schematically shown in FIG. That is, in the CMP apparatus 120, as shown in FIG. 5, a polishing pad 123 is provided on a surface plate 122 rotated by a motor 121. A polishing surface of a wafer W provided via a carrier pad 126 is opposed to a wafer carrier 125 rotated by a motor 124 with respect to the surface of the polishing pad 123.
[0063]
In addition, a nozzle 127 connected to a slurry supply device (not shown) by a pipe is provided toward the surface of the polishing pad 123, and the slurry as an abrasive is supplied from the nozzle 127.
[0064]
Using the slurry supplied to the surface of the polishing pad 123 in this manner, the wafer W is polished while the polishing surfaces of the wafer W facing the polishing surface of the polishing pad 123 are rotated with respect to each other, and the polishing surface is planarized. I do.
[0065]
As shown in FIG. 3, the used slurry discharged from the CMP apparatus 120 is coagulated in the slurry through a slurry filtration processing unit 30 at a flat traveling portion of the endless filter 20 formed in a roll shape. Processing chips such as abrasive grains and polishing chips are filtered off.
[0066]
The concentration and PH of the recovered slurry filtered from the filter 20 are checked by the liquid property measuring means 61 in the slurry receiving section 33 as described above, and the collected slurry is passed through the liquid property adjusting means 62 based on the information. Sex adjusted.
[0067]
The recovered slurry having the same liquid property adjustment as the new slurry flows into the slurry pipe 35 from the slurry receiving section 33, passes through the slurry pipe 35, and is supplied to the slurry supply device 110 as a regenerated slurry as shown in FIG. It will be sent and reused.
[0068]
FIG. 6 shows a configuration in which the slurry recycling device 128 is built on the CMP device 120 and integrated with the CMP device 120.
[0069]
In the case shown in FIG. 7, a case is shown in which the slurry recycling device 130 is added between the slurry supply device 110 and the CMP device 120 in the configuration shown in FIG. If such a configuration is adopted, even if agglomerated abrasive grains are mixed in the slurry supplied to the CMP apparatus 120, the removal is performed, and the occurrence of scratches during flattening polishing due to the presence of the agglomerated abrasive grains is prevented beforehand. can do.
[0070]
In the case of used slurry, the liquid property can be adjusted in the subsequent recycling process.Therefore, the liquid property of the used slurry may be changed at the time of filtration for removing foreign substances. In the filter mechanism section 10 provided in the system for supplying to the CMP apparatus 120, unlike the case where foreign substances such as agglomerated abrasive grains are removed from the used slurry, the liquid property of the slurry after filtration must not be changed.
[0071]
In the above-described filter mechanism section 10 according to the present invention, since the backwashing is performed by jet air, the liquid property of the slurry after the filtration does not change, and as shown in FIG. Instead, the slurry recycling apparatus 130 can be provided in the slurry supply path.
[0072]
(Embodiment 2)
In FIGS. 1 to 3 of the first embodiment, the case where the endless filter 20 is formed in a roll shape has been described. In the present embodiment, for example, as shown in FIG. The case of forming a (cylindrical) will be described. In the case of a roll shape, a resin material used for a membrane filter or the like may be considered as the filter material. In the case of a drum shape, a filter structure using quartz may be used.
[0073]
In the case shown in FIG. 8, the rotating roller 13 is provided on the filter surface 20a formed in a drum shape in contact with the peripheral surfaces of the non-filter portions on both ends of the filter 20, and is configured to be rotatable. .
[0074]
A slurry filtration unit 30 is provided on the filter surface 20a so that slurry can be supplied to the filter surface 20a via the tube end support member 32 as described above. By providing the air supply pipe 42 and the nozzle 41, the backwash processing unit 40 can also eliminate clogging with the jet air a.
[0075]
(Embodiment 3)
In the configurations shown in FIGS. 1 to 3 and FIG. 8 of the first and second embodiments, the endless filter 20 is formed in a drum shape (cylindrical shape) on a roll, but as shown in FIG. Alternatively, the endless filter 20 may be formed in a ring shape, and a flat ring surface may be configured as the filter surface 20a to perform the slurry filtering process.
[0076]
In the third embodiment, as shown in FIG. 9A, the entire filter surface 20a can be ensured as a flat surface by forming the filter surface into an endless ring shape. Since the flat surface is widely secured, the filtration surface of the slurry filtration unit 30 can be easily widened.
[0077]
FIG. 9A shows a state in which the slurry filtration processing unit 30 is formed in an arc shape in accordance with the flat ring shape of the filter 20. Similarly, a washing unit 43 and a drying unit 44 are provided in order. In FIG. 9A, the internal configurations of the slurry filtration processing unit 30, the washing unit 43, and the drying unit 44 are omitted for easy viewing. ing.
[0078]
While the filter 20 after the filtration process is being rotated and gradually sent to the washing unit 43 and the drying unit 44, regeneration by washing and drying can be performed.
[0079]
FIG. 9B is a cross-sectional view when the configuration shown in FIG. 9A is cut along a cutting line AA. As shown in FIG. 9B, a used slurry supply pipe 31 is disposed in the slurry filtration section 30 in the transverse direction of the ring-shaped filter 20, and is provided below the supply pipe 31. The used slurry is supplied from the holes to the filter surface 20a in a shower shape.
[0080]
In the cleaning section 43, cleaning is performed by spraying ultrapure water onto the filter surface 20a. In the drying unit 44, the jet air a is blown from above onto the filter surface 20a to be dried. Alternatively, the drying section 44 may be formed in a drying chamber provided with a heater.
[0081]
In the case shown in FIG. 9A, a case where the filter 20 is formed in a ring shape has been described. However, as shown in FIG. 9C, the filter 20 may be formed in a disk shape or the like.
[0082]
In short, if the filter surface is configured to rotate, and if a cleaning processing unit such as a slurry filtration processing unit or a backwash processing unit is arranged on the rotating filter surface, the filtered filter surfaces are sequentially rotated. The filter can be reused while regenerating, and the filter can be used while maintaining the filter function while eliminating clogging for a long period of time without replacing the filter.
[0083]
Since the filtering process and the cleaning process for eliminating clogging can be sequentially performed with the same filter, a maintenance-free configuration that does not substantially require filter replacement can be achieved. Further, the configuration of the filter mechanism can be reduced in size as compared with a configuration in which a plurality of filters are provided, one side performs filter maintenance, and the other side performs a filtering process.
[0084]
From the viewpoint of a method for manufacturing a semiconductor device, the configuration described above can be applied to a polishing step using a slurry such as a CMP apparatus. For example, it can be used in a planarization process by CMP polishing such as a planarization process of an interlayer insulating film, a trench isolation formation process, and a buried metal wiring process in a series of semiconductor device manufacturing processes.
[0085]
For example, a case where the present invention is applied to flattening of an interlayer insulating film of a logic ULSI will be described. A base transistor is formed on a wafer substrate, and SiO (chemical vapor deposition) is formed on the base transistor. 2 Is deposited to form an interlayer insulating film. The unevenness of the interlayer insulating film is 2 Is flattened by CMP polishing using a slurry containing as abrasive grains. The slurry used for flattening is sent as used slurry, for example, to a slurry recycling system that goes through each step of the flow shown in FIG. 4, FIG. 6, or FIG.
[0086]
In the slurry recycling system, the used slurry discharged from the CMP apparatus 120 is sent to, for example, a filter mechanism shown in FIG. 1, FIG. 2, or FIG. Grains and processing waste are filtered. At the same time, clogging of the filtration unit is eliminated by backwashing, and the same filter is repeatedly used without changing the filter while maintaining the filter function, and the obtained recycled slurry is supplied to the CMP apparatus 120.
[0087]
It is to be noted that the description of the filtration processing of the used slurry in the filter mechanism unit 10, the clogging removal processing of the filtration processing unit, and the collection of the recycled slurry is omitted.
[0088]
As described above, an Al film is deposited by a sputtering method or the like on the interlayer insulating film planarized in the CMP polishing step of reusing the slurry using a recycling system. Further, patterning by photolithography and patterning by reactive ion etching are performed. SiO2 is formed on the wiring thus formed by CVD. 2 Is deposited, and an interlayer insulating film is formed again. The interlayer insulating film is planarized by CMP polishing as described above while recycling the slurry.
[0089]
By repeating such a process a required number of times, a semiconductor device having a logic ULSI structure having an interlayer insulating film that has been planarized by CMP and has a slurry recycling process can be manufactured.
[0090]
In addition, the above-described configuration according to the present invention is not limited to the flattening step, and can be applied to, for example, recycling of a slurry for crystal polishing such as silicon crystal of a wafer. Furthermore, the present invention can be effectively applied to a technique for separating a solid dispersed in a liquid from the aggregated solid.
[0091]
As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment of the invention. However, the invention is not limited to the embodiment of the invention, and various modifications may be made without departing from the gist of the invention. It goes without saying that it is possible.
[0092]
In the above-described embodiment, the case where the filter is formed in an endless shape has been described. However, a configuration other than the endless shape may be used as a configuration that can be used while constantly regenerating the filtration processing surface. For example, as shown in FIG. 10, a filter 70 formed in a plate shape having a flat plate surface may be reciprocated right and left.
[0093]
In other words, if the washing section 40, the slurry filtering section 30, and the washing section 40 are provided in this order along the plate surface that reciprocates right and left, filtration can be performed while regenerating clogging of the filter surface used in the filtering process. You can continue.
[0094]
In the above description, the configuration in which the filter function can be maintained for a long time in a maintenance-free state has been described by exemplifying application to a CMP apparatus. The present invention can also be applied to a filter mechanism such as a waste liquid treatment device or a chemical liquid supply device that removes foreign substances in a chemical liquid with a filter.
[0095]
【The invention's effect】
The effects obtained by typical aspects of the invention disclosed in the present application will be briefly described as follows.
[0096]
In other words, the slurry can be filtered while the clogging is regenerated with the same filter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration example of a main part of a filter mechanism unit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a cross-sectional configuration of a main part of a filter mechanism in a state where a part of the configuration illustrated in FIG. 1 is changed.
FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view showing an example in which a regeneration unit is provided in a filter mechanism unit to constitute a slurry recycling apparatus.
FIG. 4 is a flow chart schematically showing a slurry recycling system.
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a CMP apparatus.
FIG. 6 is a flow diagram schematically showing a case where a slurry recycling apparatus is incorporated in a CMP apparatus.
FIG. 7 is a flowchart schematically showing a slurry recycling system in which a slurry recycling mechanism is also provided on the slurry supply side.
FIG. 8 is an explanatory sectional view showing a modification of the endless filter.
9A is an explanatory view illustrating a case where an endless filter is formed in a ring shape, FIG. 9B is a cross-sectional explanatory view thereof, and FIG. 9C is a diagram illustrating an endless filter formed in a disk shape. It is explanatory drawing which shows the case where it did.
FIG. 10 is an explanatory view schematically showing a modified example of a filter mechanism using a filter formed in a reciprocating plate shape.
[Explanation of symbols]
10 Filter mechanism
11 rollers
12 rollers
13 rotating roller
20 Endless filter
20a Filter surface
20b Filter back
30 Slurry filtration section
31 Supply pipe
32 Pipe end support
33 Slurry receiving part
34 Slurry piping
35 Slurry piping
40 Backwash processing section
41 nozzle
42 Air supply pipe
50 Waste treatment department
51 Slope
52 Waste port
60 Playback processing unit
61 Liquid property measuring means
62 Liquid property adjusting means
70 Filter
110 Slurry supply device
120 CMP equipment
121 motor
122 surface plate
123 polishing pad
124 motor
125 wafer carrier
126 carrier pad
127 nozzles
128 Slurry recycling equipment
130 Slurry recycling equipment
a Jet Air

Claims (5)

研磨工程で使用されたスラリーによるフィルタの目詰まり解消工程を有する半導体装置の製造方法であって、
フィルタの一部で前記スラリーの濾過処理を行い、前記フィルタの他の一部でフィルタの目詰まり解消処理を行い、
濾過処理を行ったフィルタ部分を目詰まり解消処理に委ね、目詰まり解消処理を行ったフィルタ部分を濾過処理に委ねて、同一フィルタを前記濾過処理と、前記目詰まり解消処理とで反復使用することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device having a step of eliminating clogging of a filter by a slurry used in a polishing step,
Perform a filtration process of the slurry in a part of the filter, perform a filter clogging elimination process in another part of the filter,
Leaving the filtered filter part to clogging elimination processing, leaving the filter part that has been clogged elimination processing to filtration processing, and repeatedly using the same filter in the filtration processing and the clogging elimination processing A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
研磨工程で使用されたスラリーによるフィルタの目詰まり解消工程を有する半導体装置の製造方法であって、
無端状に形成したフィルタの一部で前記スラリーの濾過処理を行い、前記フィルタの他の一部で目詰まり解消処理を行い、
濾過処理部、目詰まり解消処理部の両処理部と、前記フィルタとを、相対移動させて、濾過処理を行ったフィルタ部分を目詰まり解消処理に委ね、目詰まり解消処理を行ったフィルタ部分を濾過処理に委ねて、同一フィルタを前記濾過処理と、前記目詰まり解消処理とで反復使用することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device having a step of eliminating clogging of a filter by a slurry used in a polishing step,
Perform a filtration process of the slurry in a part of the filter formed endless, perform a clogging elimination process in another part of the filter,
Both the filter processing unit and the clogging elimination processing unit, and the filter are relatively moved, and the filter part that has performed the filtration processing is subjected to the clogging elimination processing, and the filter part that has performed the clogging elimination processing is A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the same filter is repeatedly used in the filtering process and the clogging elimination process, leaving the process to the filtering process.
研磨工程で使用されたスラリーによるフィルタの目詰まり解消工程を有する半導体装置の製造方法であって、
ロール状あるいはドラム状に形成したフィルタを回転させ、
前記フィルタの一部で濾過処理を行い、前記フィルタの他の一部で逆洗による目詰まり解消処理を行い、
濾過処理を行ったフィルタ部分を目詰まり解消処理に、目詰まり解消処理を行ったフィルタ部分を濾過処理に、反復使用することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device having a step of eliminating clogging of a filter by a slurry used in a polishing step,
By rotating the filter formed in a roll or drum shape,
Perform a filtration process in a part of the filter, perform a clogging elimination process by backwashing in another part of the filter,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: repeatedly using a filtered filter portion for clogging elimination processing; and performing a clogging removal filter portion for a filtration process.
研磨工程で使用されたスラリーによるフィルタの目詰まり解消工程を有する半導体装置の製造方法であって、
フィルタの回転面に対してスラリーを供給して濾過処理を行い、濾過処理を行ったフィルタの回転面に対して目詰まり処理を行い、同一フィルタを前記濾過処理と、前記目詰まり解消処理とで反復使用し、
前記濾過処理により前記フィルタを通過したスラリーを再利用することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device having a step of eliminating clogging of a filter by a slurry used in a polishing step,
The slurry is supplied to the rotating surface of the filter to perform a filtering process, the clogging process is performed on the rotating surface of the filtered filter, and the same filter is subjected to the filtering process and the clogging removing process. Use repeatedly
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising reusing slurry passed through the filter by the filtration process.
研磨工程で使用されたスラリーによるフィルタの目詰まり解消工程を有する半導体装置の製造方法であって、
回転するフィルタと、
前記フィルタの回転面に対向するスラリー濾過処理部と、
前記スラリー濾過処理部が対向する回転面の裏面に対向する逆洗処理部とを有するフィルタ機構を用いて、
前記スラリー濾過処理部から前記フィルタの回転面に対してスラリーを供給して濾過を行い、
濾過処理が行われた前記回転面に対して、前記逆洗処理部で逆洗浄を行い目詰まりを解消し、
前記フィルタの前記回転面を通過したスラリーを再利用することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device having a step of eliminating clogging of a filter by a slurry used in a polishing step,
A rotating filter,
A slurry filtration unit facing the rotating surface of the filter,
Using a filter mechanism having a backwashing processing unit facing the back surface of the rotating surface facing the slurry filtration processing unit,
The slurry is supplied by supplying slurry from the slurry filtration unit to the rotating surface of the filter,
For the rotating surface on which the filtration process has been performed, the backwash processing unit performs backwash to eliminate clogging,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising reusing slurry passed through the rotating surface of the filter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2497594A1 (en) 2011-03-08 2012-09-12 Fanuc Corporation Working fluid filtration device of electric discharge machine
JP2017132035A (en) * 2013-10-23 2017-08-03 株式会社荏原製作所 Polishing method and polishing device
CN108905356A (en) * 2018-08-09 2018-11-30 浙江荟美食品饮料有限公司 A kind of fruit juice filter

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