JP2011011307A - ウェーハ研磨用スラリーのリサイクル方法およびそのリサイクル装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体ウェーハの研磨工程で使用された使用済みスラリーを再利用するウェーハ研磨用スラリーのリサイクル方法であって、回収された使用済みスラリーに分散剤を添加して当該スラリーの凝集を抑制する分散剤添加工程と、分散剤添加工程後の使用済みスラリーの全量をせん断力付与装置5に通過させ、このせん断力付与装置5により、当該スラリーに含まれる凝集物にせん断力を付与して凝集物を分断する凝集物分断工程と、凝集物分断工程後のスラリー中の異物を異物除去装置6により除去する異物除去工程とを含む。
【選択図】図1
Description
(1)スラリーは大気(特に炭酸ガス)と反応し易く、時間経過によりスラリーの組成が変化する。
(2)フィルタで濾過する場合、凝集物により短時間でフィルタの目詰まりが発生し、頻繁にフィルタを交換する必要がある。
(3)研磨工程でスラリーに金属イオンを含む異物が混入すると、得られる半導体ウェーハにコンタミネーションが発生し、製品不良を引き起こす。
本発明において、せん断力付与装置とは、通過する使用済みスラリーに含まれる凝集物にせん断力を付与することにより、凝集物を微小の凝集粒子に分断する装置をいう。本発明のせん断力発生装置として、例えば、通過する使用済みスラリーに超音波を照射し、キャビテーションにより、使用済みスラリーにせん断力を付与する超音波発信器を用いることができる。また、せん断力付与装置としてマイクロバブル発生器を用いることができる。
本発明において、分散剤とは使用済みスラリーの凝集を抑制し、凝集物の発生を防ぐために、使用済みスラリーに添加するものをいう。分散剤としては(1)塩、(2)極性分子、(3)pH調整剤、および(4)スラリー組成成分を含む薬液のいずれかを採用できる。分散剤の具体例として、以下のものを採用できる。
(2)極性分子としては、アンモニア水、アルコール類、糖類、エーテル類を含むものを採用できる。
(3)pH調整剤としては、アンモニア水、KOH、NaOHを採用できる。
(4)スラリーの組成成分を含む薬液としては、アンモニア、セルロースなどの水溶性高分子、コロイダルシリカを含むものを採用できる。また、これらを含む未使用のスラリーを採用できる。未使用のスラリーを分散剤として採用すれば、使用済みスラリーの組成を変えることなくスラリーの凝集を抑制できるので好ましい。
本発明において、異物除去装置は、せん断力付与装置により凝集物が分断されていることから、一般的に用いられている浮上または沈降分離、ろ過、電気分離、熱分離等の異物除去方法による異物除去装置を採用できる。
[研磨後の半導体ウェーハの品質評価試験]
本発明のウェーハ研磨用スラリーのリサイクル方法により処理したスラリーを用いて半導体ウェーハを研磨加工し、得られた半導体ウェーハ表面の品質を検証した。
[超音波を用いたせん断力付与による凝集シリカの分断試験]
次に、超音波を用いたせん断力付与装置による凝集シリカの分断効果を検証した。本発明例1および比較例1〜3で使用したスラリーは、いずれも実施例1で使用したスラリーと同じ成分のものを使用した。比較例1では、スラリーをそのまま使用し、比較例2では、スラリーを90分間攪拌したスラリーを使用し、比較例3では、スラリーを180分間攪拌したスラリーを使用した。本発明例1として、スラリーを、超音波を用いたせん断力付与装置に10分間繰り返し通過させた。比較例1〜3および本発明例1のスラリーの凝集度を調査した。
[サイクロン型マイクロバブル発生器による凝集シリカの分断試験]
次に、サイクロン型マイクロバブル発生器を用いたせん断力付与装置による凝集シリカの分断効果を検証した。比較例4として実施例1で使用した未使用スラリーに、分散剤として水溶性高分子(セルロース)とシリカの混合液を添加したスラリー、比較例5として、比較例4のスラリーを10分間攪拌したスラリーを使用した。
[スラリー組成成分を含む分散剤の凝集シリカの分散試験]
次に、分散剤としてスラリー組成成分を含む薬液を用いた場合の凝集シリカの分散効果を検証した。比較例6および比較例7では、実施例1で使用した未使用スラリーを用いて500分間仕上げ研磨加工し、その後、使用済みスラリーに分散剤として水を添加した。本発明例4および本発明例5では、比較例6および比較例7の水添加に代えて、分散剤として水溶性高分子(セルロース)とシリカの混合液を添加した。
3:多段カスケード槽、 3a:堰板、 4:貯留槽、 5:せん断力付与装置、
5a:サイクロン型マイクロバブル発生器、
5b:フォーン型マイクロバブル発生器、 5c:押し出し型マイクロバブル発生器、
6:異物除去装置、 7:温度計、 8:粘度計、 9:pH計、
10:水溶性高分子添加装置、 11:pH調整剤添加装置、
12:分散剤添加装置
Claims (8)
- 半導体ウェーハの研磨工程で使用された使用済みスラリーを再利用するウェーハ研磨用スラリーのリサイクル方法であって、
回収された使用済みスラリーに分散剤を添加して当該スラリーの凝集を抑制する分散剤添加工程と、
分散剤添加工程後の使用済みスラリーの全量をせん断力付与装置に通過させ、このせん断力付与装置により、当該スラリーに含まれる凝集物にせん断力を付与して凝集物を分断する凝集物分断工程と、
凝集物分断工程後のスラリー中の異物を異物除去装置により除去する異物除去工程とを含むことを特徴とするウェーハ研磨用スラリーのリサイクル方法。 - 前記凝集物分断工程では、前記せん断力付与装置としてマイクロバブル発生器を用いることを特徴とする請求項1に記載のウェーハ研磨用スラリーのリサイクル方法。
- 前記マイクロバブル発生器として、サイクロン型マイクロバブル発生器、フォーン型マイクロバブル発生器または押し出し型マイクロバブル発生器のいずれかを用いることを特徴とする請求項2に記載のウェーハ研磨用スラリーのリサイクル方法。
- 前記分散剤添加工程では、前記分散剤として未使用のスラリーを用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のウェーハ研磨用スラリーのリサイクル方法。
- 半導体ウェーハの研磨工程で使用された使用済みスラリーを再利用するウェーハ研磨用スラリーのリサイクル装置であって、
回収された使用済みスラリーに分散剤を添加する分散剤添加装置と、
分散剤が添加されたスラリーの全量を通過させ、当該スラリーに含まれる凝集物にせん断力を付与して凝集物を分断させるせん断力付与装置と、
せん断力付与装置を通過したスラリー中の異物を除去する異物除去装置とを備えたことを特徴とするウェーハ研磨用スラリーのリサイクル装置。 - 前記せん断力付与装置がマイクロバブル発生器であることを特徴とする請求項5に記載のウェーハ研磨用スラリーのリサイクル装置。
- 前記マイクロバブル発生器がサイクロン型マイクロバブル発生器、フォーン型マイクロバブル発生器または押し出し型マイクロバブル発生器のいずれかであることを特徴とする請求項6に記載のウェーハ研磨用スラリーのリサイクル装置。
- 前記分散剤が未使用のスラリーであることを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の研磨用スラリーのリサイクル装置。
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