(57)【要約】【課題】ＣＭＰ後の研磨剤スラリ粒子を効率よく回収する。【解決手段】スラリ粒子４３を磁性材料から構成し、電磁石２２のオン／オフ制御により、磁性材料からなるスラリ粒子４３を廃液タンク２１内で沈降させながら、上澄４１と純水４４との入れ替えを繰り返す。【選択図】      図３
2004268193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨テーブルと、
前記研磨テーブルを回転させる回転手段と、
前記研磨テーブル上でウェハを押さえるウェハ押え手段と、
研磨剤として磁性粒子が分散されたスラリを前記研磨テーブル上に供給するスラリ供給手段とを備えることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
磁性粒子が分散されたスラリを用いて研磨を行う研磨装置と、
前記研磨装置から排出された廃液を貯留する廃液タンクと、
前記廃液タンク内に磁界を発生させる磁界発生手段と、
前記磁界発生手段の磁界発生状態を制御することにより、前記廃液に含まれる磁性粒子の沈降制御を行う制御手段と、
前記沈降した磁性粒子の洗浄を行う洗浄手段とを備えることを特徴とするスラリ回収装置。
【請求項３】
前記磁性粒子は、マグネタイト粒子であることを特徴とする請求項２記載のスラリ回収装置。
【請求項４】
前記洗浄手段は、
前記磁性粒子の沈降後に、前記廃液タンク内の上澄を排出する上澄排出手段と、
前記上澄の排出後に前記廃液タンク内に純水を供給する純水供給手段と、
前記磁界発生手段の磁界がオフされた状態で、前記純水が供給された前記廃液タンク内を攪拌する攪拌手段とを備えることを特徴とする請求項２または３記載のスラリ回収装置。
【請求項５】
前記洗浄手段は、
前記磁性粒子の沈降後に、前記廃液タンク内の上澄を排出する上澄排出手段と、
前記上澄の排出後に前記廃液タンク内に純水を供給する純水供給手段と、
前記磁界発生手段の磁界がオフされた状態で、前記純水が供給された前記廃液タンク内に超音波振動を印加する超音波振動印加手段とを備えることを特徴とする請求項２または３記載のスラリ回収装置。
【請求項６】
研磨剤として磁性粒子が分散媒中に分散されていることを特徴とする研磨剤スラリ。
【請求項７】
研磨剤として磁性粒子が分散媒中に分散されているスラリを用いて化学的機械的研磨を行うことを特徴とする研磨方法。
【請求項８】
磁性粒子が分散されたスラリを用いて研磨を行う工程と、
前記研磨により排出された廃液を貯留タンクに貯留する工程と、
前記貯留された廃液に磁界を印加することにより、前記磁性粒子を沈降させる工程と、
前記磁性粒子の沈降後に前記貯留タンク内に残った上澄を排出する工程と、
前記上澄が排出された前記貯留タンク内に純水を供給することにより、前記沈降した磁性粒子を洗浄する工程と、
前記洗浄された磁性粒子を前記貯留タンクから回収する工程とを備えることを特徴とする研磨剤スラリ粒子の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研磨装置、スラリ回収装置、研磨剤スラリ、研磨方法および研磨剤スラリ粒子の回収方法に関し、特に、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）などに用いられる研磨用スラリに適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体装置では、配線層や絶縁層などの埋め込み後の表面を平坦化して、フォトリソグラフィー工程における焦点合わせを精度よく行うために、ＣＭＰが用いられている。
ここで、ＣＭＰでは、研磨剤スラリ粒子として、分散性や粒子径の均一性などの観点から、シリカ系粒子、セリア系粒子、アルミナ系粒子、ジルコニア系粒子、酸化マンガン系粒子などが用いられている。そして、このシリカ系粒子などを水などの分散媒中に分散させ、これに水酸化カリウム、アンモニア水などのアルカリ、場合によっては、有機酸などの低分子電解質の酸を添加したものを、研磨剤スラリとして使用することが通常行われている。
【０００３】
また、例えば、特許文献１に開示されているように、濾過装置、膜分離装置および逆浸透装置を用いることにより、研磨剤スラリを回収し、回収した研磨剤スラリを再利用することも行われている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１２１４０８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されている研磨剤スラリの回収方法では、濾過装置、膜分離装置および逆浸透装置などを必要とし、装置が大規模化するとともに、濾過、膜分離および逆浸透に用いられる膜の目詰まりを起こし易く、装置の保守点検などに手間がかかるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、研磨剤スラリ粒子の回収の効率化を図ることが可能な研磨装置、スラリ回収装置、研磨剤スラリ、研磨方法および研磨剤スラリ粒子の回収方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る研磨装置によれば、研磨テーブルと、前記研磨テーブルを回転させる回転手段と、前記研磨テーブル上でウェハを押さえるウェハ押え手段と、研磨剤として磁性粒子が分散されたスラリを前記研磨テーブル上に供給するスラリ供給手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
これにより、研磨後に排出される廃液に磁界を印加することで、研磨後の廃液に様々の研磨屑が混在している場合においても、研磨後に排出される廃液からスラリ粒子を効率よく選り分けることが可能となり、スラリ粒子を効率よく回収することが可能となる。
また、本発明の一態様に係るスラリ回収装置によれば、磁性粒子が分散されたスラリを用いて研磨を行う研磨装置と、前記研磨装置から排出された廃液を貯留する廃液タンクと、前記廃液タンク内に磁界を発生させる磁界発生手段と、前記磁界発生手段の磁界発生状態を制御することにより、前記廃液に含まれる磁性粒子の沈降制御を行う制御手段と、前記沈降した磁性粒子の洗浄を行う洗浄手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
これにより、研磨後に排出される廃液に磁界を印加することで、研磨後に排出される廃液からスラリ粒子を効率よく選り分けることが可能となるとともに、スラリ粒子に付着している研磨屑を除去することが可能となる。
このため、濾過装置、膜分離装置および逆浸透装置などの大規模な装置を用いることなく、スラリ粒子を高純度で回収することが可能となり、研磨剤スラリ回収時の装置構成を簡便化して、研磨剤スラリのコストダウンを図ることが可能となるとともに、研磨剤スラリの再利用を容易に行うことが可能となる。
【００１０】
また、本発明の一態様に係るスラリ回収装置によれば、前記磁性粒子は、マグネタイト粒子であることを特徴とする。
これにより、スラリ粒子として磁性粒子を用いた場合においても、良好な分散性を得ることが可能となり、研磨剤スラリに必要な特性を確保しつつ、スラリ粒子を磁気的に回収することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の一態様に係るスラリ回収装置によれば、前記洗浄手段は、前記磁性粒子の沈降後に、前記廃液タンク内の上澄を排出する上澄排出手段と、前記上澄の排出後に前記廃液タンク内に純水を供給する純水供給手段と、前記磁界発生手段の磁界がオフされた状態で、前記純水が供給された前記廃液タンク内を攪拌する攪拌手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
これにより、上澄と純水の入れ替え及び攪拌を繰り返すことで、廃液に含まれる研磨屑を除去することを可能としつつ、研磨後に排出される廃液からスラリ粒子を効率よく選り分けることが可能となる。
このため、濾過装置、膜分離装置および逆浸透装置などの大規模な装置を用いることなく、スラリ粒子を回収することが可能となり、研磨剤スラリ回収時の装置構成を簡便化することが可能となるとともに、濾過膜、分離膜および逆浸透膜を用いる必要をなくして、装置の保守点検などにかかる手間を軽減することが可能となることから、研磨剤スラリのコストダウンを図ることが可能となる。
【００１３】
また、本発明の一態様に係るスラリ回収装置によれば、前記洗浄手段は、前記磁性粒子の沈降後に、前記廃液タンク内の上澄を排出する上澄排出手段と、前記上澄の排出後に前記廃液タンク内に純水を供給する純水供給手段と、前記磁界発生手段の磁界がオフされた状態で、前記純水が供給された前記廃液タンク内に超音波振動を印加する超音波振動印加手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
これにより、上澄と純水の入れ替え及び超音波洗浄を繰り返すことで、廃液に含まれる研磨屑を除去することを可能としつつ、研磨後に排出される廃液からスラリ粒子を効率よく選り分けることが可能となる。
このため、濾過装置、膜分離装置および逆浸透装置などの大規模な装置を用いることなく、スラリ粒子を回収することが可能となり、研磨剤スラリ回収時の装置構成を簡便化することが可能となるとともに、濾過膜、分離膜および逆浸透膜を用いる必要がなくして、装置の保守点検などにかかる手間を軽減することが可能となることから、研磨剤スラリのコストダウンを図ることが可能となる。
【００１５】
また、本発明の一態様に係る研磨剤スラリによれば、研磨剤として磁性粒子が分散媒中に分散されていることを特徴とする。
これにより、研磨後に排出される廃液に磁界を印加することで、研磨後に排出される廃液からスラリ粒子を効率よく選り分けることが可能となり、スラリ粒子を効率よく回収することが可能となる。
【００１６】
また、本発明の一態様に係る研磨方法によれば、研磨剤として磁性粒子が分散媒中に分散されているスラリを用いて化学的機械的研磨を行うことを特徴とする。
これにより、配線層や絶縁層などが形成された半導体ウェハの化学的機械的研磨を行った場合においても、研磨後に排出される廃液に磁界を印加することで、研磨後に排出される廃液からスラリ粒子を効率よく選り分けることが可能となり、スラリ粒子を効率よく回収することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の一態様に係る研磨剤スラリ粒子の回収方法によれば、磁性粒子が分散されたスラリを用いて研磨を行う工程と、前記研磨により排出された廃液を貯留タンクに貯留する工程と、前記貯留された廃液に磁界を印加することにより、前記磁性粒子を沈降させる工程と、前記磁性粒子の沈降後に前記貯留タンク内に残った上澄を排出する工程と、前記上澄が排出された前記貯留タンク内に純水を供給することにより、前記沈降した磁性粒子を洗浄する工程と、前記洗浄された磁性粒子を前記貯留タンクから回収する工程とを備えることを特徴とする。
【００１８】
これにより、研磨後に排出される廃液に磁界を印加することで、研磨後に排出される廃液からスラリ粒子を効率よく選り分けることが可能となるとともに、上澄の排出と純水の供給を繰り返すことで、スラリ粒子に付着している研磨屑を除去することが可能となり、研磨剤スラリ回収時の装置構成を簡便化して、研磨剤スラリのコストダウンを図ることが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る研磨剤スラリ粒子の回収方法について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す斜視図である。
【００２０】
図１において、研磨テーブル１は回転軸３に結合され、回転軸３を中心として回転できるようにされるとともに、研磨テーブル１上には研磨クロス２が貼付されている。
また、研磨クロス２が貼付された研磨テーブル１上には、ウェハＷの周囲をガイドするガイドリング４が設けられるとともに、ウェハＷおよびガイドリング４を研磨クロス２上に押さえ付けるウェハキャリア５が設けられている。なお、研磨対象となるウェハＷとしては、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、多結晶シリコンなどの配線層、シリコン酸化膜やシリコン窒素膜などの絶縁層などが形成された半導体ウェハやガラスウェハなどを挙げることができる。
【００２１】
そして、ウェハキャリア５は、スピンドル６に結合され、ウェハＷを研磨クロス２上に押さえ付けながら、スピンドル６の回りを回転できるように構成されている。
さらに、研磨テーブル１上には、研磨クロス２の表面状態を調整する研磨クロス調整ディスク７が設けられるとともに、研磨クロス調整ディスク７を研磨クロス２上に押さえ付ける研磨クロス調整ディスクキャリア８が設けられている。
【００２２】
そして、研磨クロス調整ディスクキャリア８は回転シャフト９に結合され、研磨クロス調整ディスク７を研磨クロス２上に押さえ付けながら、回転シャフト９の回りを回転できるようにされている。
また、研磨テーブル１上方には、研磨剤スラリ１１を研磨クロス２上に吐出させるノズル１０が設けられ、研磨剤スラリ１１には、研磨剤として磁性粒子が分散されている。なお、研磨剤スラリ１１に分散される磁性粒子としては、例えば、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４、Ｆｅ２Ｏ３）のような磁性酸化鉄粒子を用いることができる。ここで、マグネタイト系粒子は、シリカ系粒子と同様の官能基（水酸基）を粒子表面に有している。このため、マグネタイト系粒子は、純水中で簡便な方法（添加物の添加や、溶媒のｐＨの調整など）により、コロイド上に分散させることができるため、良好な分散性を得ることが可能となる。また、磁性粒子の粒径は、例えば、３０〜３００ｎｍ程度とすることができ、磁性粒子の濃度は、例えば、１５〜２０重量％程度とすることができる。
【００２３】
そして、ウェハＷを研磨する場合、研磨テーブル１上に研磨クロス２を貼り付ける。そして、研磨クロス２上に研磨剤スラリ１１を吐出させ、ウェハキャリア５により、ガイドリング４およびウェハＷを研磨クロス２上に押さえ付けながら、研磨テーブル１を回転させる。
そして、ウェハＷを研磨すると、ウェハＷ上に形成されたＡｌ、Ｃｕ、多結晶シリコンなどからなる配線層、シリコン酸化膜やシリコン窒素膜などの絶縁層とともに、研磨クロス２およびガイドリング４が削り取られる。そして、研磨クロス２上に吐出された研磨剤スラリ１１は、ウェハＷからの削り屑、研磨クロス２の削り屑、ガイドリング４の削り屑などとともに外部に排出される。ここで、ウェハＷの削り屑、研磨クロス２の削り屑、ガイドリング４の削り屑などの研磨屑は、非磁性の材料で構成されるのが一般的である。
【００２４】
このため、研磨剤スラリ１１に含まれるスラリ粒子を磁性材料で構成し、ウェハＷの研磨後に排出される廃液に磁界を印加することにより、研磨後に排出される廃液からスラリ粒子を効率よく選り分けることが可能となる。
この結果、濾過装置、膜分離装置および逆浸透装置などの大規模な装置を用いることなく、研磨装置から排出されたスラリ粒子を効率よく回収することが可能となり、スラリ粒子回収時の装置構成を簡便化して、研磨剤スラリ１１のコストダウンを図ることが可能となる。
【００２５】
図２は、本発明の第２実施形態に係るスラリ回収装置の概略構成を示す斜視図である。
図２において、スラリ回収装置には、研磨装置から排出された廃液を貯留する廃液タンク２１が設けられるとともに、廃液タンク２１内には、廃液導入管２３、上澄排出管２４、純粋導入管２５およびスラリ回収管２６が挿入されている。ここで、廃液導入管２３および純粋導入管２５には、バルブ２７、２９がそれぞれ設けられ、上澄排出管２４およびスラリ回収管２６には、ポンプ２８、３０がそれぞれ設けられている。さらに、スラリ回収装置には、攪拌器３１が設けられ、攪拌器３１に接続された攪拌羽３２が廃液タンク２１内に挿入されるとともに、廃液タンク２１の底には電磁石２２が設置されている。
【００２６】
また、スラリ回収装置には、バルブ２７、２９の開閉制御、ポンプ２８、３０の駆動制御、攪拌器３１のオン／オフ制御および電磁石２２のオン／オフ制御を行う制御装置３３が設けられている。
図３は、本発明の第２実施形態に係るスラリ回収方法を示す斜視図である。
図３（ａ）において、図１の研磨装置で研磨が行われると、制御装置３３は、バルブ２７を開き、研磨装置から排出された廃液を廃液タンク２１内に貯留させる。そして、研磨装置から排出された廃液が廃液タンク２１内に貯留されると、制御装置３３は、バルブ２７を閉じるとともに、電磁石２２をオンし、廃液タンク２１内に磁界を印加する。ここで、スラリ粒子４３は磁性材料から構成されているので、廃液タンク２１内に磁界を印加することにより、研磨屑４２が上澄４１内に留まるようにして、廃液タンク２１の底面上にスラリ粒子４３を効率よく沈降させることができる。
【００２７】
そして、スラリ粒子４３が廃液タンク２１の底面上に沈降すると、制御装置３３は、ポンプ２８を駆動し、研磨屑４２を含む上澄４１を廃液タンク２１外に排出させる。
次に、上澄４１が廃液タンク２１外に排出されると、図３（ｂ）に示すように、制御装置３３は、ポンプ２８を停止するとともに、バルブ２９を開き、純水４４を廃液タンク２１内に供給する。
【００２８】
そして、純水４４が廃液タンク２１内に供給されると、図３（ｃ）に示すように、制御装置３３は、バルブ２９を開じた後、電磁石２２をオフするとともに、攪拌器３１をオンし、スラリ粒子４３を純水４４中で攪拌する。
そして、スラリ粒子４３を純水４４中で攪拌すると、図３（ａ）〜図３（ｃ）までの処理を繰り返し、スラリ粒子４３を廃液タンク２１内で洗浄する。
【００２９】
そして、スラリ粒子４３の洗浄が終了すると、制御装置３３は、ポンプ３０を駆動し、廃液タンク２１の底面上に沈降したスラリ粒子４３を回収する。
これにより、磁性材料からなるスラリ粒子４３を沈降させながら、上澄４１と純水４４との入れ替えを繰り返すことで、研磨屑４２が付着したスラリ粒子４３の洗浄を可能としつつ、研磨後に排出される廃液からスラリ粒子４３を効率よく選り分けることが可能となる。
【００３０】
このため、濾過装置、膜分離装置および逆浸透装置などの大規模な装置を用いることなく、スラリ粒子４３を回収することが可能となるとともに、目詰まりを起こし易い濾過膜、分離膜および逆浸透膜を用いる必要をなくして、装置の保守点検などにかかる手間を軽減することが可能となることから、スラリ粒子４３回収時のコストダウンを図ることが可能となる。
【００３１】
また、スラリ粒子４３の洗浄および回収を同一の廃液タンク２１を用いて行なうことが可能となり、スラリ粒子４３回収時の装置構成を簡便化することが可能となることから、スラリ回収装置のコストダウンを図ることが可能となる。
図４は、本発明の第２実施形態に係るスラリ回収方法を示すフローチャートである。
【００３２】
図４において、図１の研磨装置から排出された廃液が図２の廃液タンク２１内に貯留されると（ステップＳ１）、電磁石２２をオンすることにより（ステップＳ３）、廃液タンク２１の底面上にスラリ粒子４３を沈降させる。そして、廃液タンク２１の底面上にスラリ粒子４３が沈降すると、上澄４１を廃液タンク２１外に排出し（ステップＳ４）、電磁石２２をオフする（ステップＳ５）。
【００３３】
次に、上澄４１が排出された廃液タンク２１内に純水４４を供給し（ステップＳ６）、スラリ粒子４３を純水４４中で攪拌する（ステップＳ７）。
そして、ステップＳ３〜ステップＳ７までの処理を所定回数繰り返すことにより（ステップＳ２）、スラリ粒子４３の洗浄が終了すると、上澄４１を廃液タンク２１外に排出した後（ステップＳ８）、廃液タンク２１内のスラリ粒子４３を回収する。
【００３４】
これにより、研磨後に排出される廃液に磁界を印加することで、研磨後に排出される廃液からスラリ粒子４３を効率よく選り分けることが可能となるとともに、上澄４１の排出と純水４４の供給を繰り返すことで、スラリ粒子４３に付着している研磨屑４２を除去することが可能となり、スラリ粒子４３回収時の装置構成を簡便化しつつ、スラリ粒子４３の再利用を図ることが可能となる。
【００３５】
なお、上述した実施形態では、スラリ粒子４３を廃液タンク２１内で洗浄するために、攪拌器３１を設ける方法について説明したが、スラリ粒子４３を廃液タンク２１内で洗浄するために、超音波洗浄を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】第２実施形態に係るスラリ回収装置の概略構成を示す斜視図。
【図３】第２実施形態に係るスラリ回収方法を示す図。
【図４】第２実施形態に係るスラリ回収方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
１  研磨テーブル、２  研磨クロス、３  回転軸、４  ガイドリング、５  ウェハキャリア、６  スピンドル、７  研磨クロス調整ディスク、８  研磨クロス調整ディスクキャリア、９  回転シャフト、１０  ノズル、１１  研磨剤スラリ、Ｗ  ウェハ、２１  廃液タンク、２２  電磁石、２３  廃液導入管、２４  上澄排出管、２５  純粋導入管、２６  スラリ回収管、２７、２９  バルブ、２８、３０  ポンプ、３１  攪拌器、３２  攪拌羽、３３  制御装置、４１  上澄、４２  研磨屑、４３  スラリ粒子、４４  純水
【図１】
2004268193.tif 000003
【図２】
2004268193.tif 000004
【図３】
2004268193.tif 000005
【図４】
2004268193.tif 000006