(57)【要約】【課題】短時間で大量の使用済みスラリーを処理できる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の提供。【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
2011011307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ製造工程の研磨工程で使用されたスラリーのリサイクル方法およびそのリサイクル装置に関し、さらに詳しくは、短時間で大量の使用済みスラリーを再利用（リユース）できるリサイクル方法およびそのリサイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体ウェーハの製造工程において、ウェーハの仕上げ研磨ではＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）が用いられる。ＣＭＰでは、試料台に保持されたウェーハに研磨パッドを押し当て、ウェーハと研磨パッドの間に研磨剤としてスラリーを供給し、試料台と研磨パッドの両方を回転させることにより、ウェーハ表面を鏡面に仕上げ研磨する。
【０００３】
研磨工程では、ウェーハ表面を高平坦度の鏡面に仕上げるため、一般的に、スラリーとしてセルロース等の水溶性高分子が添加され、コロイダル粒子（シリカなど）を含有するスラリーを用いて研磨が行われる。
【０００４】
水溶性高分子が添加されたスラリーは、研磨の過程で、攪拌や圧力を受けることにより、水溶性高分子やコロイダル粒子が凝集して凝集物が発生する。従来、研磨工程で使用したスラリーは、スラリー中に凝集物を含み、さらに、スラリー中に異物が混入して半導体ウェーハにコンタミネーションを発生させる懸念があることから、リサイクルし難く、廃棄を余儀なくされていた。
【０００５】
近年、スラリーの調達コストおよび廃棄コストの削減や、環境保護の観点から、使用済みスラリーのリサイクルが試みられている。例えば、特許文献１には、使用済みスラリーに含まれる巨大化した凝集物をフィルタにより除去し、その後、遠心分離により使用済みスラリーを濃縮してスラリー原液とする使用済みスラリーのリサイクル方法が提案されている。
【０００６】
また、特許文献２には、膜分離手段により使用済みスラリーを濃縮してスラリー原液とし、スラリー原液を純水で希釈洗浄した後に再度濃縮し、その後、アルカリ薬剤を添加してｐＨを調整する使用済みスラリーのリサイクル方法が提案されている。
【０００７】
さらに、特許文献３には、使用済みスラリーに超音波を照射してスラリー中の凝集物を分散させた後に、使用済みスラリーの温度を調整するとともに、残存する凝集物を沈降除去することにより、フィルタを用いることなく使用済みスラリーをリサイクルする方法が提案されている。
【０００８】
特許文献４では、半導体ウェーハ表面のコンタミネーションの防止を目的として、キレート形成繊維で使用済みスラリーを濾過することにより、使用済みスラリー中に存在する金属イオンを除去するウェーハ研磨用スラリーのリサイクル方法が提案されている。
【０００９】
上記特許文献１〜４で提案されているいずれの方法でも、以下の問題をすべて解決することはできず、使用済みスラリーを再利用するには不十分であった。
（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。
【００１０】
そこで、特許文献５には、スラリーの凝集を抑制する分散剤を回収された使用済みスラリーに添加し、このスラリーに超音波を照射してスラリー中の凝集物を分散させ、さらに使用済みスラリーにキレート剤を添加して金属イオンを除去し、その後、スラリー中の異物をフィルタにより除去するウェーハ研磨用スラリーのリサイクル方法が提案されている。特許文献５で提案されているウェーハ研磨用スラリーのリサイクル方法によれば、上述の（１）〜（３）の問題をすべて解決できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−１７０７９３号公報
【特許文献２】特開２００２−３３１４５６号公報
【特許文献３】特開２００４−６３８５８号公報
【特許文献４】特開２００４−７５８５９号公報
【特許文献５】特開２００９−５４６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前記特許文献５で提案されているウェーハ研磨用スラリーのリサイクル方法では、使用済みスラリーを貯留する貯留槽に超音波発振装置を設置し、使用済みスラリーに超音波を照射し、使用済みスラリー中の凝集物を分散させる。このとき、超音波発振装置によって超音波を照射できる範囲は超音波発振装置の周囲に限られる。このため、スラリーの一部にしか超音波が作用せず、スラリーの大半は超音波が作用しないため、スラリー中の凝集物を有効に分散させることができない。したがって、大量のスラリーを処理する場合、使用済みスラリーを超音波発振装置の付近に循環させる必要があるので、使用済みスラリーのリサイクル処理に長時間を要する。
【００１３】
仮に、使用済みスラリーが貯留槽で超音波が有効に照射されず凝集物が残存した状態で異物を除去するフィルタに到達すると、フィルタが目詰まりする。この場合、フィルタの交換を頻繁に行う必要があり運用コストが増大する。これらのことから、前記特許文献５で提案されているウェーハ研磨用スラリーのリサイクル方法では、リサイクルするスラリーの処理量および処理時間が問題となる。
【００１４】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、短時間で大量の使用済みスラリーをリサイクル処理することが可能な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を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者は、上記問題を解決するため、種々の試験を行い、鋭意検討を重ねた。その結果、全量の使用済みスラリー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有効に分断することができ、短時間で大量の使用済みスラリーをリサイクル処理できることを知見した。
【００１６】
本発明は、上記の知見に基づいて完成したものであり、下記（１）〜（３）のウェーハ研磨用スラリーのリサイクル方法、および（４）〜（６）のウェーハ研磨用スラリーのリサイクル装置を要旨としている。
【００１７】
（１）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である。
【００１８】
（２）上記（１）に記載のウェーハ研磨用スラリーのリサイクル方法では、前記凝集物分断工程において、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ができる。この場合、前記マイクロバブル発生器は、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を採用することができる。
【００１９】
（３）上記（１）または（２）に記載のウェーハ研磨用スラリーのリサイクル方法では、前記分散剤添加工程において、前記分散剤として未使用のスラリーを用いることができる。
【００２０】
（４）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である。
【００２１】
（５）上記（４）に記載のウェーハ研磨用スラリーのリサイクル装置において、前記せん断力付与装置はマイクロバブル発生器とすることができる。この場合、前記マイクロバブル発生器は、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を採用することができる。
【００２２】
（６）上記（４）または（５）に記載のウェーハ研磨用スラリーのリサイクル装置において、前記分散剤を未使用のスラリーとすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
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れば、せん断力付与装置に全量の使用済みスラリーを通過させることにより、凝集物を分断することができ、短時間で大量の使用済みスラリーをリサイクル処理できる。
【００２４】
また、本発明のウェーハ研磨用スラリーのリサイクル装置によれば、使用済みスラリーに残存する凝集物によるフィルタの目詰まりを防ぐことができるので、安定して使用済みスラリーをリサイクル処理できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のウェーハ研磨用スラリーのリサイクル装置の構成例を示す図である。
【図２】せん断力付与装置に採用できるマイクロバブル発生器の具体例としてサイクロン型マイクロバブル発生器を示す図である。
【図３】せん断力付与装置に採用できるマイクロバブル発生器の具体例としてフォーン型マイクロバブル発生器を示す図である。
【図４】せん断力付与装置に採用できるマイクロバブル発生器の具体例として押し出し型マイクロバブル発生器を示す図である。
【図５】本発明のウェーハ研磨用スラリーのリサイクル方法の工程例を表すフローチャートである。
【図６】超音波を用いたせん断力付与装置による凝集物の分断効果を示す図である。
【図７】サイクロン型マイクロバブル発生器を用いた断力付与装置による凝集物の分断の効果を示す図である。
【図８】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物の分散効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明のウェーハ研磨用スラリーのリサイクル装置の構成例を示し、その装置を用いたリサイクル方法について図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、本発明のウェーハ研磨用スラリーのリサイクル装置の構成例を示す図である。リサイクル装置１は、ウェーハ研磨機２で使用したスラリーを回収する多段カスケード槽３と、多段カスケード槽３を経た使用済みスラリーを貯留する貯留槽４と、貯留槽４を経た使用済みスラリーに含まれる凝集物にせん断力を付与して分断するせん断力付与装置５と、せん断力付与装置５を経た使用済みスラリーに含まれる異物を除去する異物除去装置６とを備えている。これらの、多段カスケード槽３、貯留槽４、せん断力付与装置５、異物除去装置６は順に配管で連結され、異物除去装置６を経た使用済みスラリーがウェーハ研磨機２に再度供給される。
【００２８】
多段カスケード槽３は、高さの異なる複数の堰板３ａにより仕切られ、複数の槽が設けられている。多段カスケード槽３は、複数の槽により、巨大化した凝集物の沈降除去を繰り返し、上澄みの使用済みスラリーを貯留槽４に供給する。
【００２９】
貯留槽４は、貯留された使用済みスラリー（以下、「貯留スラリー」ともいう）の温度を測定する温度計７と、貯留スラリーの粘度を測定する粘度計８と、貯留スラリーのｐＨを測定するｐＨ計９とを備えている。また、貯留槽４は、貯留スラリーに水溶性高分子を添加して粘度を調整する水溶性高分子添加装置１０と、貯留スラリーにｐＨ調整剤を添加してｐＨを調整するｐＨ調整剤添加装置１１と、貯留スラリーに分散剤を添加して使用済みスラリーの凝集を抑制する分散剤添加装置１２とを備えている。図示しないが、貯留槽４は貯留スラリーの温度を調整する冷却装置を備えている。
【００３０】
せん断力付与装置５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。せん断力付与装置５を貯留槽４と異物除去装置６の間の配管経路に配置させることにより、大規模な装置改造を行うことなく、全量の使用済みスラリーの凝集物を通過させ、分断することができる。
【００３１】
異物除去装置６は、せん断力付与装置５により凝集物が分断された使用済みスラリーに含まれる異物を除去する。
【００３２】
本発明の特徴であるせん断力付与装置、分散剤、異物除去装置について、以下に詳述する。
【００３３】
（Ａ）せん断力付与装置について
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。
【００３４】
一般に、マイクロバブル発生器は気体と液体を個別にあるいは混合して供給することにより、液体中に微細な気泡（マイクロバブル）を発生させる装置であるが、本発明においては、マイクロバブル発生器には使用済みスラリーのみを供給すれば足り、使用済みスラリー中にマイクロバブルを発生させる必要はない。
【００３５】
マイクロバブル発生器を通過する使用済みスラリーは、マイクロバブル発生器により圧縮され、その後、急激に膨張する。その際に、使用済みスラリーにせん断力が付与され、使用済みスラリーの凝集物は微小の凝集粒子に分断される。
【００３６】
マイクロバブル発生器の具体例として、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、押し出し型マイクロバブル発生器が挙げられる。本発明において、せん断力付与装置として、上記のいずれのマイクロバブル発生器も採用できる。
【００３７】
図２は、せん断力付与装置に採用できるマイクロバブル発生器の具体例としてサイクロン型マイクロバブル発生器を示す図である。同図の黒塗り矢印で示すように、サイクロン型マイクロバブル発生器５ａの上部から本体容器内に流入した使用済みスラリーは、本体容器の両側面に設けられた排出口より排出される。サイクロン型マイクロバブル発生器５ａは排出口に近づくにつれ流路が狭められているので、通過する使用済みスラリーは旋回しながら圧縮され（図中の渦巻き矢印参照）、排出口から排出された直後に膨張する。この圧縮および膨張により、使用済みスラリーにせん断力が付与され、凝集物が分断される。
【００３８】
図３は、せん断力付与装置に採用できるマイクロバブル発生器の具体例としてフォーン型マイクロバブル発生器を示す図である。同図に示すように、フォーン型マイクロバブル発生器５ｂは、使用済みスラリーを通過させる流路が中間で狭められている。使用済みスラリーは、フォーン型マイクロバブル発生器５ｂ内の流路を黒塗り矢印で示す方向に通過する。その際に、使用済みスラリーは流路が狭くなるのに伴い、圧縮され、その後、膨張する。この圧縮および膨張により、使用済みスラリーにせん断力が付与され、凝集物が分断される。
【００３９】
図４は、せん断力付与装置に採用できるマイクロバブル発生器の具体例として押し出し型マイクロバブル発生器を示す図である。同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は使用済みスラリーが流れる方向を示す模式図である。同図（ａ）に示すように、押し出し型マイクロバブル発生器５ｃは正面から中間面まで穴が設けられ、一方、背面から正面の穴とは中心をずらして中間面まで穴が設けられている。したがって、同図（ｂ）に示すように、正面から流入する使用済みスラリーは、中間面で流路が狭められるので、圧縮され、その後、膨張する。この圧縮および膨張により、使用済みスラリーにせん断力が付与され、凝集物が分断される。
【００４０】
（Ｂ）分散剤について
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。
【００４１】
（１）塩としては、Ｌｉ+、Ｎａ+、Ｋ+、Ｍｇ2+、Ｃａ2+、ＮＨ4+から選ばれる陽イオンと、ＣＯ32-、Ｃｌ-、ＳＯ42-、Ｓ2-、Ｆ-、ＮＯ3-、ＰＯ43-、ＣＨ3ＣＯＯ-、ＯＨ-から選ばれる陰イオンによって組み合わされるすべての塩を採用できる。
（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。
【００４２】
（Ｃ）異物除去装置について
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。
【００４３】
本発明において特に規定しないが、異物除去装置はろ過、浮上分離、遠心分離、限外ろ過を用いるのが好ましい。ろ過および浮上分離は容易に実現でき、遠心分離および限外ろ過は異物除去率が向上するからである。
【００４４】
この様な構成のリサイクル装置を用いた使用済みスラリーのリサイクル方法を前記図１および下記図５を参照しながら説明する。
【００４５】
図５は、本発明のウェーハ研磨用スラリーのリサイクル方法の工程例を表すフローチャートである。図中のＳ１〜Ｓ８はリサイクル工程を表す。
【００４６】
使用済みスラリーのリサイクルに際し、まず、ウェーハ研磨機２で使用したスラリーを回収し、多段カスケード槽３に供給する（Ｓ１）。
【００４７】
多段カスケード槽３に供給された使用済みスラリーは、スラリー中の巨大化した凝集物が沈降除去され（Ｓ２）、貯留槽４に供給される。
【００４８】
貯留槽４に供給されたスラリーは、貯留槽４に設置された冷却装置により、冷却され適切な液温に調整される（Ｓ３）。例えば、温度計７の測定値に基づいて、２０℃から３０℃の範囲に調整される。
【００４９】
液温調整の後、粘度計８により貯留槽４に貯留されたスラリーの粘度を測定し、この測定値に基づいて、水溶性高分子添加装置１０により水溶性高分子をスラリーに添加し、スラリーの粘度を調整する（Ｓ４）。
【００５０】
粘度調整の後、ｐＨ計９により貯留槽４に貯留されたスラリーのｐＨを測定し、この測定値に基づいて、ｐＨ調整剤添加装置１１によりｐＨ調整剤をスラリーに添加し、スラリーのｐＨを調整する（Ｓ５）。ｐＨは、例えば９〜１１の範囲に調整する。
【００５１】
ｐＨ調整の後、分散剤添加装置１２により、貯留槽４のスラリーに分散剤を添加する（Ｓ６）。
【００５２】
分散剤添加の後、貯留槽４のスラリーをせん断力付与装置５に供給して通過させ、スラリー中に含まれる凝集物にせん断力を付与して凝集物を細かく分断する（Ｓ７）。
【００５３】
凝集物分断の後、スラリーを異物除去装置６に通過させ、スラリー中の異物を除去する（Ｓ８）。
【００５４】
異物除去工程の後、スラリーをウェーハ研磨機２に供給して、研磨を行う。場合によっては、貯留槽４、せん断力付与装置５および異物除去装置６の間の循環を数回繰り返した後、スラリーをウェーハ研磨機２に供給することもできる。
【００５５】
以上のように、本発明の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１によれば、せん断力付与装置５に全量の使用済みスラリーを通過させることにより、凝集物を分断することができ、短時間で大量の使用済みスラリーをリサイクル処理できる。
【実施例】
【００５６】
本発明による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の効果を確認するため、下記の試験を行った。
【００５７】
（実施例１）
［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。
【００５８】
本発明例として、前記図１に示すリサイクル装置を用いて使用済みスラリーをリサイクルし、ウェーハ研磨機にそのリサイクルスラリーを供給して、半導体ウェーハ表面の研磨加工を行った。その際、使用する研磨スラリーとして、高分子分散剤であるセルロースとコロイダルシリカを含有するｐＨ１０のアルカリ溶液を用い、ウェーハ研磨機で５００分間使用し、その使用済みスラリーを本発明のリサイクル装置で処理したものを供給した。本発明例では、せん断力付与装置としてサイクロン型マイクロバブル発生器、分散剤として未使用のスラリーを添加した。
【００５９】
比較例として、ウェーハ研磨機に本発明例で使用した同成分の未使用のスラリーを供給して、半導体ウェーハ表面の研磨加工を行った。
【００６０】
本発明例および比較例ともに、評価試料として直径１５０ｍｍの半導体ウェーハ表面を研磨した。本発明例および比較例ともに、研磨時間を３０分とした。品質評価項目として、研磨後のウェーハ表面で観察されたスクラッチ状の欠陥数（ｐｃｓ／ｗ）、ＬＰＤ欠陥数（ｐｃｓ／ｗ）、研磨レート（μｍ／ｍｉｎ）を調査した。
【００６１】
その結果、スクラッチ状の欠陥数は、本発明例で０．２ｐｃｓ／ｗ、比較例で０．４ｐｃｓ／ｗとなった。また、ＬＰＤ欠陥数は本発明例および比較例ともに０．４ｐｃｓ／ｗとなった。さらに、研磨レートは本発明例が０．０２７μｍ／ｍｉｎ、比較例が０．０１２μｍ／ｍｉｎとなった。以上より、比較例と本発明例の研磨品質が同等であることが確認できた。
【００６２】
（実施例２）
［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。
【００６３】
凝集度は、未使用スラリー中で観測されるシリカ粒子サイズより、使用済みスラリー中で観測されるシリカ粒子サイズが大きいものを凝集物と判定し、観察された凝集物のサイズ・密度から使用済みスラリー中の凝集物の含有割合を計算することにより算出した。
【００６４】
図６は、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示す図である。同図に示すように、比較例１から比較例３にかけて凝集度が高くなっていることから、攪拌によりスラリー中に凝集シリカが発生し、スラリーが凝集することが確認できた。一方、超音波を用いたせん断力付与装置にスラリーを通過させた本発明例１の凝集度は、比較例１のスラリーの凝集度より低減できた。したがって、超音波を用いたせん断力付与装置は凝集シリカの分断効果があることが確認できた。
【００６５】
（実施例３）
［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。
【００６６】
本発明例２として、比較例４のスラリーを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１０分間繰り返し通過させたスラリー、本発明例３として、比較例４のスラリーを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１時間繰り返し通過させたスラリーを用意した。比較例４、比較例５、本発明例２および本発明例３のスラリーの凝集度を調査した。
【００６７】
図７は、サイクロン型マイクロバブル発生器を用いた断力付与装置による凝集シリカの分断の効果を示す図である。図７に示すように、比較例４および比較例５の凝集度から、攪拌によりスラリー中に凝集シリカが発生し、スラリーが凝集することが確認できた。サイクロン型マイクロバブル発生器を用いた本発明例２および本発明例３の凝集度は、比較例５に示す凝集度より低減できた。したがって、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は凝集シリカの分断効果があることが確認できた。
【００６８】
（実施例４）
［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。
【００６９】
比較例６、比較例７、本発明例４および本発明例５のスラリーについて、分散剤添加直後、分散剤を添加したスラリーを５分間または１０分間超音波を用いたせん断力付与装置に通過させ、分散剤を添加したスラリーを１０分間または２０分間攪拌した後にそれぞれ凝集度を調査した。
【００７０】
図８は、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示す図である。図７に示すように、分散剤添加直後の凝集度から、本発明例４および本発明例５の凝集度は、比較例６および比較例７に比べ、１０分の１以下であった。また、添加後に５分間の超音波照射、添加後に１０分間の超音波照射、添加後に１０分間の攪拌および添加後に２０分間の攪拌した場合は、比較例６、比較例７、本発明例４および本発明例５の凝集度は、大きな差がない。したがって、分散剤としてスラリー組成成分を含む薬液である水溶性高分子とシリカの混合液は、添加直後から使用済みスラリーの凝集を抑制できることが確認できた。
【００７１】
これらから、本発明の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では、せん断力付与装置により使用済みスラリーに含まれる凝集シリカを有効に分断するとともに、使用済みスラリーに分散剤を添加することにより使用済みスラリーの凝集を抑制できることが明らかになった。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
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れば、せん断力付与装置により使用済みスラリーに含まれる凝集シリカを分断するとともに、使用済みスラリーに分散剤を添加することにより使用済みスラリーの凝集を抑制できる。また、本発明のウェーハ研磨用スラリーのリサイクル方法は、全量の使用済みスラリーをせん断力付与装置に通過させることから、短時間で大量の使用済みスラリーをリサイクル処理できる。
【００７３】
さらに、本発明のウェーハ研磨用スラリーのリサイクル方法は、スラリー中の凝集物がせん断力付与装置により確実に分断されることにより、異物除去工程においてフィルタに限らず種々の異物除去方式を採用でき、異物除去率を向上させることができる。
【００７４】
このため、本発明の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を、半導体シリコンウェーハの研磨工程に適用すれば、ウェーハ研磨機に異物が確実に除去された使用済みスラリーを安定して供給することができるので、高品質の半導体ウェーハを安定して生産することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１：ウェーハ研磨用スラリーのリサイクル装置、  ２：ウェーハ研磨機、
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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