JPH07316846A - ケミカルメカニカルポリッシング液の再生方法 - Google Patents

ケミカルメカニカルポリッシング液の再生方法

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JPH07316846A
JPH07316846A JP11555594A JP11555594A JPH07316846A JP H07316846 A JPH07316846 A JP H07316846A JP 11555594 A JP11555594 A JP 11555594A JP 11555594 A JP11555594 A JP 11555594A JP H07316846 A JPH07316846 A JP H07316846A
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membrane
pore diameter
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mechanical polishing
polishing
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Itsuki Koto
厳 古藤
Hirohisa Fukuda
博久 福田
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 CMP排水をまず比較的小さい孔径の多孔質
膜で濃縮し、次に比較的大きい孔径の多孔質膜を透過さ
せ、濾過水と濃縮水を回収して再使用、又は、濃縮水に
凝集剤を添加し、固形物にして回収する。 【効果】 CMP排水処理用膜濾過装置の設置スペース
が小さく、濾過水と濃縮水は再度使用するためコストメ
リットが大きい。又、濃縮水中の砥粒を固形化して回収
することもできるため作業性が良い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ケミカルメカニカルポ
リッシング(以下CMPと呼ぶ)装置から排出する廃液
を多孔質膜を用いて濃縮することにより、効率良くポリ
ッシング液を再使用する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に、CMPとは、Si単結晶、ウ
エハーに蒸着したSiO2 皮膜、Si 3 4 焼結体、G
GG単結晶又はフェライト単結晶等の板をアルカリ溶液
又は酸溶液にSiO2 、MgO、ZrO2 又はCr2
3 等の砥粒を分散させたポリッシング液でポリッシング
し、表面を平坦化する方法のことをいう。
【0003】ポリッシング時に排出するCMP廃液は、
アルカリ溶液を用いる場合はpHが9〜13、酸溶液の
場合はpHが1〜3が一般的であり、0.01〜3μm
の砥粒を0.01〜5%を含むため懸濁しており、その
ままの状態で排出することはできない。この廃液の処理
方法としては、液のpHの調製とともに凝集処理法を行
う方法が考えられるが、凝集処理法を行うには広い設置
スペースが必要で、凝集物の分離処理も大変である。
【0004】また、CMP溶液中に含まれるコロイダル
シリカは高価であり、これを再利用することが望まれて
いた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記のように、CMP
廃液処理技術はまだ十分進んでいないのが現状である。
以上の点に鑑みて、本発明の課題は、効率の良いCMP
廃液処理方法を見出すことにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、多孔質膜を装
着したコンパクトな濾過装置でCMP廃液を濃縮するこ
とにより大幅に排水量を低減し、排水処理性を高めるこ
とと、濾過液はポリッシング液の濃度調整及びポリッシ
ング工程時の洗浄水として再利用し、濃縮液は濃度と必
要によりpHを調整することにより、CMP剤として再
使用する方法を提供することにある。
【0007】即ち本発明は、(1)ケミカルメカニカル
ポリッシング液を用いてウエハーをポリッシングした際
生じる廃液を、まず、0.2μm以下の孔径を有する膜
で濾過し、該濾過液を1μm以上の孔径を有する膜を用
いて濾過することを特徴とするケミカルメカニカルポリ
ッシング液の再生方法、(2)ケミカルメカニカルポリ
ッシング液を用いてウエハーをポリッシングした際生じ
る廃液を、まず、1μm以上の孔径を有する膜を用いて
濾過し、該濾過液を0.2μm以下の孔径を有する膜で
濾過することを特徴とするケミカルメカニカルポリッシ
ング液の再生方法、及び(3)(1)及び(2)の再生
方法において、0.2μm以下の孔径を有する膜を透過
した廃液を、ケミカルメカニカルポリッシング液の濃度
調整及び/又はポリッシング工程時の洗浄水として利用
するケミカルメカニカルポリッシング液の再利用方法で
ある。
【0008】本発明のCMP廃液中の懸濁物質を濃縮し
て回収するのに用いる多孔質膜は2種類ある。まず、第
1段階で0.2μm以下の孔径を有する膜で濾過し、次
に1μm以上の孔径を有する膜で濾過して濾過する方法
について説明する。第1段階の濾過工程で0.2μm以
下の孔径を有する膜で透過すると、不純物のみを廃液中
の水およびイオンの一部が除去され、廃液の濃度が高く
なることにより、次段階の廃液の処理能力を高めること
を目的とする。0.2μm以上の孔径を有する膜を使用
すると、廃液中のコロイダルシリカやゴミまで膜を透過
する恐れがあり、かえって次段階の廃液の処理能力を落
とすことになる。この膜の好ましい孔径の範囲は、20
〜500オングストローム(限外濾過膜)である。
【0009】上記の膜の材質としては、CMP排水のp
Hによって、耐アルカリ性あるいは耐酸性のある有機質
膜又は無機質膜が使用できる。例えば、ポリアクリロニ
トリル、ポリスルフォン、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレ
ン、及びアルミナ等が挙げられる。膜の形状は、管状
膜、平板膜、スパイラル膜、中空糸膜等いずれの形状を
選択しても良い。
【0010】膜濾過法は、膜濾過面と直交するように濾
過液を流す方法と膜濾過面と平行に濾過液を流す方法
(クロスフロー方式)が知られているが、どちらも採用
することができる。第1段階の膜は孔径が小さいので、
クロスフロー方式を採用すると好ましい。また、操作圧
力は20〜700KPaの範囲で膜の耐圧性と濾過速度
及び濾過安定性を考慮して最適な値を定めると良い。
【0011】次に、第2段階の濾過工程では、1μm以
上の孔径を有する膜を使用する。この工程では、液中の
ゴミ等の不純物を除去することを目的とする。この孔径
が2μm未満であると濾過速度が遅くなる。しかし、逆
に大きすぎると不純物のカット性が悪くなるので、2〜
50μmのマイクロフィルター等を用いるとよい。膜の
材質、膜の形状及び膜濾過法は、上記の第1段階の膜と
同様に選択すればよい。第1段階の膜の材質等と第2段
階の膜の材質等は同じでも異なっていても構わない。
【0012】続いて、第1段階で1μm以上の孔径を有
する膜を使用し、次に0.2μm以下の孔径を有する膜
を使用して濾過する方法について説明する。使用する
膜、その形状、使用方法は前記の方法と同様である。第
1段階で1μm以上の孔径を有する膜で濾過してから、
第2段階として0.2μm以下の孔径を有する膜に液を
かけると、廃液中に混入している比較的大きな不純物が
除去されるので、第2段階での濾過工程で目詰まりを起
こしたり、膜表面を傷つけることがないという長所を有
する。
【0013】さらに、膜の孔が目詰まりして濾過能力の
低下が起きるのを防ぐ方法として、定期的に濾過液によ
る逆圧洗浄を行うと良い。多孔質膜濾過液は、ポリッシ
ング剤の濃度調整又はポリッシング工程でのウェハーや
ポリッシング装置等の洗浄水として用いることができ
る。又、濾過液は透明なアルカリ溶液あるいは酸溶液な
ので、公知の方法によりpHを7に調整して放流するこ
ともできる。また、pHの調製は、濾過工程の前でも、
各濾過工程の途中であっても構わない。
【0014】濃縮液は、多孔質膜で濾過した液又はアル
カリ溶液(例えばKOH、NH4 OH等)もしくは酸溶
液(HCl、HNO3 等)で濃度とpHを調整し、再度
ポリッシング液として使用することができる。又、濃縮
液に無機凝集剤(ポリ塩化鉄、ポリ塩化アルミニウム
等)や高分子凝集剤(ポリアクリルアマイド等)を添加
後、遠心分離機(スクリューデカンタ型遠心分離機、デ
イスク遠心分離機)又はフィルタープレス機等で固液分
離することにより含水率の低い凝集物として処理する方
法をとることもできる。又、高濃度まで濃縮すると凝集
剤を添加するだけで固形化することもできる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例および比較例によって
具体的に説明する。
【0016】
【実施例1】SiO2 皮膜を蒸着したシリコンウェハー
を、0.2〜0.6μmの粒径分布を有するSiO
2 (Rippey Corporation製のCAB
−O−SPERS SC−112)の12%溶液を純水
で3%溶液(pH10.5)に調整してポリッシングし
た。その後、シリコンウェハーを純水で洗浄し、濃度
0.2%、pH9.6のCMP廃液を得た。
【0017】その排水を、孔径0.03μmのUF膜
(旭化成工業株式会社製のACP−1050、ポリアク
リロニトリル膜、膜面積0.1m2 、中空糸内径1.4
mm)を用いて、クロスフロー方式で濃縮した。濾過温
度30〜40℃、操作圧力は100KPa、膜流路内の
流速は1.0m/秒とし、濃度0.2%の廃液を4%ま
で濃縮した。その時の平均濾過速度は3リットル/分.
2 であり、濾過液は濁度0.0、pH9.4、COD
1.8mg/リットルであった。
【0018】濾過液はポリッシング後のシリコンウェハ
ーとポリッシャーをプレリンスするのに用いた。濃縮液
は濾過液とKOH水溶液で濃度3%、pH10.5に調
整後、5μmのマイクロクリーンフィルター(キュノ株
式会社製)で濾過し、ポリッシング液として再生使用し
た。ポリッシング効果は新しいポリッシング液と同等で
あり、凝集等の問題も有していなかった。
【0019】
【実施例2】実施例1で得られたCMP廃液を、5μm
のマイクロクリーンフィルター(キュノ株式会社製)で
濾過し、濾過液をMF膜(旭化成工業株式会社製のPS
P−113、ポリオレフィン膜、孔径0.1μm、膜面
積0.1m2 、中空糸内径1.9mm)を用いて、クロ
スフロー方式で、濾過温度30〜40℃、操作圧力60
kpa、膜流路内の流速1.5m/秒の条件で、12%
まで濃縮した。
【0020】その時の平均濾過速度は、4リットル/分
・m2 であり、濾過液の濁度は0.0、濃縮液のpHは
9.6であった。濾過液は、H2 SO4 溶液によってp
H7に調製して放流し、濃縮液は、KOH溶液でpH1
0.5に調製した。以上の方法で再生したポリッシング
液の効果は、新しいポリッシング液と同等であり、凝集
等の問題も有していなかった。
【0021】
【比較例1】実施例1で得たCMP廃液を、無機凝集剤
を用いて凝集処理した。CMP排水4000gに対し1
0%のポリ塩化アルミニウム3.2gを添加し、NaO
H水溶液をpHが7になるまで添加した。ゆっくり攪拌
後、静置し、上澄み液と凝集物に分離した。上澄み液は
濁度80、pH7、COD3mg/リットルであり、凝
集物の分離が十分にできなかった。
【0022】
【比較例2】比較例1の凝集性を上げるために無機凝集
剤に高分子凝集剤を併用して凝集処理した。CMP廃液
4000gに対し10%のポリ塩化アルミニゥム3.2
gを添加し、NaOH水溶液をpHが7になるまで添加
した。その液に0.05%の高分子凝集剤(ポリアクリ
ルアマイド、明成化学株式会社製のメイパム)32gを
添加して、ゆっくり攪拌し、デカンテーションで上澄み
液と凝集物に分離できた。上澄み液は濁度5、pH7、
COD3mg/リットルであり放流できる水質を得た
が、凝集物の含水率は95%であり、凝集物の発生量も
多く後処理が困難であった。
【0023】
【比較例3】実施例1で得たCMP廃液を、実施例1と
同様にUF膜で濃縮し、5μmのマイクロクリーンフィ
ルターで濾過した。その濾過液(濃度3%、pH9.
6)を用いてウエハーをポリッシングした結果、実施例
1と同様の平坦性を得るのに、1.5倍のポリッシング
時間を必要とした。また、pH10.5に調製したポリ
ッシング溶液と比較して、貯蔵安定性が悪く、砥粒の一
部が凝集し、沈降物の発生が見られた。
【0024】
【発明の効果】以上より明らかなごとく、本発明は低濃
度のCMP廃液をコンパクトな濾過装置で高濃度に濃縮
できる。濾過液はCMP剤の濃度調整又はポリッシング
後の洗浄水として使用できる。また、濃縮液は濃度とp
Hを調整すると再使用できる。再使用した際、液中の各
粒が膜を透過させているため、粒同志のの凝集が起こり
にくく、扱いやすい。
【0025】さらに、濃縮液に凝集剤を添加し、固液分
離すると含水率の低い凝集物として処理できるため、産
業上極めて有用である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ケミカルメカニカルポリッシング液を用
    いてウエハーをポリッシングした際生じる廃液を、ま
    ず、0.2μm以下の孔径を有する膜で濾過し、該濾過
    液を1μm以上の孔径を有する膜を用いて濾過すること
    を特徴とするケミカルメカニカルポリッシング液の再生
    方法。
  2. 【請求項2】 ケミカルメカニカルポリッシング液を用
    いてウエハーをポリッシングした際生じる廃液を、ま
    ず、1μm以上の孔径を有する膜を用いて濾過し、該濾
    過液を0.2μm以下の孔径を有する膜で濾過すること
    を特徴とするケミカルメカニカルポリッシング液の再生
    方法。
  3. 【請求項3】 請求項1及び2の再生方法において、
    0.2μm以下の孔径を有する膜を透過した廃液を、ケ
    ミカルメカニカルポリッシング液の濃度調整及び/又は
    ポリッシング工程時の洗浄水として利用するケミカルメ
    カニカルポリッシング液の再利用方法。
JP11555594A 1994-05-27 1994-05-27 ケミカルメカニカルポリッシング液の再生方法 Withdrawn JPH07316846A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6106728A (en) * 1997-06-23 2000-08-22 Iida; Shinya Slurry recycling system and method for CMP apparatus
JP5563765B2 (ja) * 2006-12-25 2014-07-30 日本碍子株式会社 排水処理システム及び排水処理方法
WO2015133555A1 (ja) * 2014-03-05 2015-09-11 千代田化工建設株式会社 油分を含む水からの油分の除去方法及び除去装置
CN113289409A (zh) * 2021-07-05 2021-08-24 东莞市柯林奥环保科技有限公司 一种抛光液回收的过滤系统
CN115505339A (zh) * 2022-10-31 2022-12-23 上海新昇半导体科技有限公司 一种粗抛光液的再利用方法

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Effective date: 20010731