(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）粒子を含有する廃液から水分を除去して濃縮する工程と、
（２）濃縮された廃液から液体サイクロンにより１０μｍより大なる粒子を除去する工程と、
（３）前記液体サイクロンにより分別された廃液をフィルタを介して１μｍより大きい粒子を除去し、１μｍ以下の粒子を含有する液体として分離回収する工程と、
（４）前記分離回収された液体中の粒子濃度を所定濃度に調整し再生する工程と、
（５）前記再生された液体を半導体製造装置に送給する工程とを備えた廃液の再生処理工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記（１）の廃液から水分を除去して濃縮する工程においては、濃縮後の水分量が５〜５０％となるように水分を除去して濃縮する工程となし、
前記（３）のフィルタを介して１μｍ以下の粒子を含有する液体として分離回収する工程においては、１〜１０％の水分を含有する不活性ガスの加圧下で前記液体をフィルタに押圧して分離回収する工程となし、
前記（４）の粒子濃度を所定濃度に調整し再生する工程においては、粒子濃度を５〜３０％に調整し再生する工程となし、
前記（５）の再生された液体を半導体製造装置に送給する工程においては、前記液体に脈動を生じさせずに定常流で送給する工程となしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記（５）の再生された液体を半導体製造装置に送給する工程においては、１〜１０％の水分を含有する不活性ガスで前記液体面を押圧する循環装置を用いて定常流で送給する工程としたことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記（４）の分離回収された液体中の粒子濃度を所定濃度に調整し再生する工程の後に、（６）の工程として液体組成調合装置により粒子以外の薬剤を添加して液体組成を所定の組成に調整する工程を付加したことを特徴とする請求項１もしくは２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記循環装置と半導体製造装置との間に保管タンクと第２のフィルタとを配設し、前記（５）の工程で再生された液体、もしくはさらに前記（６）の工程で所定の組成に調整された液体を前記循環装置を介して保管タンクに送給し、前記保管タンクから必要量の液体を第２のフィルタを通して半導体製造装置へ定常流で送給する工程としたことを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記保管タンクと第２のフィルタとの間に超音波印加手段もしくは第２の液体サイクロンを介在させて前記再生された液体中の粒子の凝集を低減するか、もしくは凝集物を除去してから第２のフィルタを通過させる工程としたことを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２のフィルタを通過させるに際しては、１〜１０％の水分を含有する不活性ガスの加圧下で前記再生された液体を第２のフィルタに押圧して１μｍ以下の粒子を含有する液体を通過させる工程とした請求項４もしくは５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記再生された液体は、研磨液、洗浄液もしくは表面処理液であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記再生された液体は、ＳｉＯ２、Ｓｉ、サファイア、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ＬｉＴａＯ３、ＣｅＯ２、ＺｒＯ２、ＭｎＯ２、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｕ２Ｏ、Ｗ、ＷＯ３及びＷ２Ｏ３からなる平均粒径が１μｍ以下の金属酸化物もしくは金属からなる粒子を５〜３０％含有していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記再生された液体は、平均粒径が１μｍ以下の有機高分子からなる粒子を５〜３０％含有していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記再生された液体は、（１）フッ化水素酸、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸及び有機酸の少なくとも１種を含む酸性溶液、（２）前記酸性溶液と過酸化水素水及びフッ化アンモニウムを含む酸性溶液、（３）アンモニア水、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム及びアミンの少なくとも１種を含むアルカリ性溶液、（４）前記アルカリ性溶液と過酸化水素水及びフッ化アンモニウムを含むアルカリ性溶液、（５）前記（１）の酸性溶液もしくは前記（２）の酸性溶液と前記（３）もしくは（４）のアルカリ性溶液とを含む混合液、または（６）水を含む中性溶液である請求項１乃至９のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
（１）半導体製造装置本体から排出される廃液を貯溜する廃液タンクと、（２）廃液タンクから送給される廃液を濃縮する濃縮装置と、（３）濃縮装置で濃縮された廃液から１０μｍより大なる粒子を除去する第１の液体サイクロンと、（４）前記液体サイクロンにより分別された廃液から１μｍより大きい粒子を除去し、１μｍ以下の粒子を含有する廃液を分離回収する第１のフィルタと、（５）前記分離回収された廃液中の粒子濃度を所定濃度に調整し再生する液体粒子濃度調整装置と、（６）前記調整し再生された液体を半導体製造装置本体に送給する循環装置とを有する半導体製造装置であって、
前記（２）の濃縮装置は、濃縮後の水分量が５〜５０％となるように水分を除去して濃縮する機能を有し、
前記（４）のフィルタは、１〜１０％の水分を含有する不活性ガスの加圧下で前記廃液をフィルタに押圧して分離回収する手段を備え、１μｍ以下の粒子を含有する廃液を分離回収する機能を有し、
前記（５）の液体粒子濃度調整装置は、フィルタにより分離回収された廃液中の粒子濃度を５〜３０％に調整して再生する機能を有し、
前記（６）の循環装置は、再生された液体面を１〜１０％の水分を含有する不活性ガスで押圧することにより定常流で送給する機能を有することを特徴とする廃液の再生機能を有する半導体製造装置。
【請求項１２】
前記（５）の液体粒子濃度調整装置の後に、（７）として粒子以外の薬剤を添加して液体組成を所定の組成に調整する機能を有する液体組成調合装置を付加したことを特徴とする請求項１１記載の半導体製造装置。
【請求項１３】
前記（６）の循環装置と半導体製造装置本体との間に保管タンクと第２のフィルタとを配設すると共に、前記保管タンクから必要量の液体を第２のフィルタを通して半導体製造装置本体へ定常流で送給する手段を有することを特徴とする請求項１２記載の半導体製造装置。
【請求項１４】
前記保管タンクと第２のフィルタとの間に超音波印加手段もしくは第２の液体サイクロンを配設し、液体中の粒子の凝集を低減するか、もしくは凝集物を除去してから第２のフィルタを通過させる構成としたことを特徴とする請求項１３記載の半導体製造装置。
【請求項１５】
前記第２のフィルタは、１〜１０％の水分を含有する不活性ガスの加圧下で前記廃液をフィルタに押圧して分離回収する手段を備え、１μｍより大きい粒子を除去する機能を有することを特徴とする請求項１３もしくは１４記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法及び製造装置に係り、特に半導体製造装置から排出される粒子を含有する廃液を再生し再利用する工程を含む半導体装置の製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程から排出される使用済み液体（廃液）には、処理工程の内容に応じて種々の有用な粒子が含まれており、資源の有効活用と環境破壊防止の目的で、この種の廃液を再生し有効に再利用するために各種の提案がなされている。
【０００３】
例えば、特開平11-19872号公報にはラップ加工で使用済みの組成物を再生し、それを循環させて使用する方法が提案されている。また、液中の粒子を分離除去する方法は、一般に、ふるい、遠心分離法、シックナ等の手段で行われている。
【０００４】
例えばシックナは、特開平9-271606号公報に記載されている。この従来技術は、粒子の大きさや比重の違いから沈降速度の違いを利用して、液中から不要な粒子を分離するものである。
【０００５】
また、例えば液体サイクロンは、特開平9-271606号公報にも記載されている。この従来技術は、粒子の比重の違いを利用して、遠心力で異物と必要な粒子を液中から分離するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、半導体集積回路の高集積化を図るために配線技術では、ますます微細化、多層化の方向に進んでいる。しかし、配線の微細化と多層化の進展によって層間絶縁膜の段差が大きなり、その上に形成される配線の加工精度、信頼性が低下する。そのため、高集積化は配線の信頼性を低下させる要因になる場合もある。
【０００７】
このような信頼性の低下のおそれから、従来では層間絶縁膜の平坦性を向上させる技術の提供が求められていた。その技術を達成させるには、製造メーカから提供された研磨液中の砥粒の粒径が均一で研磨液中に異物が入っておらず、また研磨後のリサイクルされた研磨液中にも研磨屑、装置からの発塵物等がないことが不可欠である。
【０００８】
そのため研磨液の安定供給及び製造工場の外に廃液の流出量を減らし資源を有効に利用するという点から研磨後の研磨屑や砥粒の凝集粒子、装置からの発塵物等を除去する研磨液のリサイクル技術が求められていた。
【０００９】
従来の技術として、使用済みの組成物を再生する特開平11-19872号公報記載の方法及び装置においては、いずれの貯溜タンクにも撹拌手段を設けて液体を撹拌する構成するが開示されている。
【００１０】
しかし、本発明者等の詳細な検討によれば、この種の粒子を含有する液体を撹拌することは、粒子の凝集が起こり易く、安定した研磨液のリサイクルや供給ができないと云うことがわかった。
【００１１】
また、従来の技術として、ふるいは、液中の不要な粒子が研磨時に必要な粒子の大きさよりも大きい場合に限りふるい分けができ、必要な粒子よりも小さいかまたは、同等の粒子については除去できない。遠心分離方法の場合、粒子の比重の違いを利用して、不要な粒子を液中から分離するが、分離の度合いが完全ではない。また、不要な粒子の大きさが小さいほど分離時に高速回転が必要となり運転時の振動、液体の昇温のため粒子の凝集が起こりやすくなる。沈殿作用を利用するシックナの場合は、粒子の大きさや比重の違いから沈降速度の違いを利用して分離できるが、これも遠心分離と同様に除去した粒子に必要な粒子が混ざるため、必要な粒子の損失を伴う。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解消することにあり、ふるいを用いた場合のように、粒子の大きさによってはふるい分けができないことや、遠心分離やシックナを用いた場合のように、分離してもそれに伴う必要な粒子の損失量が多いという問題を解決し製造工場の外に廃液の流出量を減らすと同時に資源を有効に利用できる廃液の再生工程を有する半導体装置の製造方法及び製造装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記目的を達成すべく種々実験検討した結果、廃液から有効な粒子を分離回収するには、液体サイクロンとフィルタとを特定の条件下で使用すること、また、再生された粒子を含有する液体を半導体製造装置へ循環し再利用する際には、液体を定常流（連続流とも云う）で送給し、流路中に脈流が生じないようにすることが重要であるという知見を得た。
【００１４】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、以下に本発明の概要を述べる。
すなわち、本発明における半導体装置の製造方法の特徴点は、（１）粒子を含有する廃液から水分を除去して濃縮する工程と、（２）濃縮された廃液から液体サイクロンにより１０μｍより大なる粒子を除去する工程と、（３）前記液体サイクロンにより分別された廃液をフィルタを介して１μｍより大きい粒子を除去し、１μｍ以下の粒子を含有する液体として分離回収する工程と、（４）前記分離回収された液体中の粒子濃度を所定濃度に調整し再生する工程と、（５）前記再生された液体を半導体製造装置に送給する工程とを備えた廃液の再生処理工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記（１）の廃液から水分を除去して濃縮する工程においては、濃縮後の水分量が５〜５０％となるように水分を除去して濃縮する工程となし、
前記（３）のフィルタを介して１μｍ以下の粒子を含有する液体として分離回収する工程においては、１〜１０％の水分を含有する不活性ガスの加圧下で前記液体をフィルタに押圧して分離回収する工程となし、
前記（４）の粒子濃度を所定濃度に調整し再生する工程においては、粒子濃度を５〜３０％に調整し再生する工程となし、
前記（５）の再生された液体を半導体製造装置に送給する工程においては、前記液体に脈動を生じさせずに定常流で送給する工程となしたことを特徴とする。
【００１５】
そして、好ましくは、前記（５）の再生された液体を半導体製造装置に送給する工程においては、１〜１０％の水分を含有する不活性ガスで前記液体面を押圧する循環装置を用いて定常流で送給する工程とすることである。
【００１６】
また、前記（４）の分離回収された液体中の粒子濃度を所定濃度に調整し再生する工程の後に、（６）の工程として液体組成調合装置により粒子以外の薬剤、例えばｐＨ調整剤、陽イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、両性界面活性剤、有機溶剤等を添加して液体組成を所定の組成に調整する工程を付加することであり、
前記循環装置と半導体製造装置との間に保管タンクと第２のフィルタとを配設し、前記（５）の工程で再生された液体、もしくはさらに前記（６）の工程で所定の組成に調整された液体を前記循環装置を介して保管タンクに送給し、前記保管タンクから必要量の液体を第２のフィルタを通して半導体製造装置へ定常流で送給する工程とすることである。
【００１７】
また、前記保管タンクと第２のフィルタとの間に超音波印加手段もしくは第２の液体サイクロンを介在させて前記再生された液体中の粒子の凝集を低減するか、もしくは凝集物を除去してから第２のフィルタを通過させる工程とすることであり、前記第２のフィルタを通過させるに際しては、１〜１０％の水分を含有する不活性ガスの加圧下で前記再生された液体を第２のフィルタに押圧して主として１μｍ以下の粒子を含有する液体を通過させる工程とすることである。
【００１８】
前記再生された液体は、研磨液、洗浄液もしくは表面処理液であり、そして粒子としては、ＳｉＯ2、Ｓｉ、サファイア、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ＬｉＴａＯ3、ＣｅＯ2、ＺｒＯ2、ＭｎＯ2、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｕ2Ｏ、Ｗ、ＷＯ3及びＷ2Ｏ3からなる平均粒径が１μｍ以下の金属酸化物もしくは金属からなる無機質粒子を、もしくは平均粒径が１μｍ以下の例えばウレタン等の有機高分子からなる粒子を５〜３０％含有していることである。
【００１９】
前記再生された液体は、（１）フッ化水素酸、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸及び有機酸の少なくとも１種を含む酸性溶液、（２）前記酸性溶液と過酸化水素水及びフッ化アンモニウムを含む酸性溶液、（３）アンモニア水、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム及びアミンの少なくとも１種を含むアルカリ性溶液、（４）前記アルカリ性溶液と過酸化水素水及びフッ化アンモニウムを含むアルカリ性溶液、（５）前記（１）もしくは（２）の酸性溶液と前記（３）もしくは（４）のアルカリ性溶液とを含む混合液、または（６）水を含む中性溶液である。
【００２０】
また、本発明における半導体製造装置の特徴点は、（１）半導体製造装置本体から排出される廃液を貯溜する廃液タンクと、（２）廃液タンクから送給される廃液を濃縮する濃縮装置と、（３）濃縮装置で濃縮された廃液から１０μｍより大なる粒子を除去する第１の液体サイクロンと、（４）前記液体サイクロンにより分別された廃液から１μｍより大きい粒子を除去し、１μｍ以下の粒子を含有する廃液を分離回収する第１のフィルタと、（５）前記分離回収された廃液中の粒子濃度を所定濃度に調整し再生する液体粒子濃度調整装置と、（６）前記調整し再生された液体を半導体製造装置本体に送給する循環装置とを具備した廃液の
再生機能を有する半導体製造装置であって、
前記（２）の濃縮装置は、濃縮後の水分量が５〜５０％となるように水分を除去して濃縮する機能を有し、
前記（４）のフィルタは、１〜１０％の水分を含有する不活性ガスの加圧下で前記廃液をフィルタに押圧して分離回収する手段を備え、１μｍ以下の粒子を含有する廃液を分離回収する機能を有し、
前記（５）の液体粒子濃度調整装置は、フィルタにより分離回収された廃液中の粒子濃度を５〜３０％に調整して再生する機能を有し、
前記（６）の循環装置は、再生された液体面を１〜１０％の水分を含有する不活性ガスで押圧することにより定常流で送給する機能を有することを特徴とする。
【００２１】
そして好ましくは、前記（５）の液体粒子濃度調整装置の後に、（７）として粒子以外の薬剤を添加して液体組成を所定の組成に調整する機能を有する液体組成調合装置を付加することであり、
前記（６）の循環装置と半導体製造装置本体との間に保管タンクと第２のフィルタとを配設すると共に、前記保管タンクから必要量の液体を第２のフィルタを通して半導体製造装置本体へ定常流で送給する手段を有することであり、
前記保管タンクと第２のフィルタとの間に超音波印加手段もしくは第２の液体サイクロンを配設し、液体中の粒子の凝集を低減するか、もしくは凝集物を除去してから第２のフィルタを通過させる構成とすることであり、
そして、前記第２のフィルタは、１〜１０％の水分を含有する不活性ガスの加圧下で前記廃液をフィルタに押圧して分離回収する手段を備え、１μｍより大きい粒子を除去する機能を有することである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の基本概念を具体的に説明する。
図１は本発明の基本概念を説明する装置のブロック図である。以下、廃液の再生処理工程の順序にしたがって順次説明する。
【００２３】
先ず、半導体製造装置１から排出された廃液は廃液タンク２に供給される。この廃液は、製造工程の処理目的によって種々の組成のものがあるが、多くの場合、研磨液や洗浄液であり、必ず無機物もしくは有機物の粒子を約１％程度含んでいる。
【００２４】
次に廃液タンク２から送られた廃液は濃縮装置３にて濃縮され、粒子を含む廃液から水が除去される。ただし、水を完全に除去する必要はなく、濃縮後の水分量が５〜５０％となるように濃縮する。濃縮装置３は、例えばセラミックスフィルタ（多孔質）や遠心分離器で構成する。ここで分離された水は水製造装置４にてさらに微少な粒子及び不純物イオンが除去され、循環装置５にて再び製造工程に送られ有効に循環使用される。
【００２５】
一方、濃縮された廃液は、液体サイクロン６、次いでフィルタ７ａにて任意の粒子を除去される。液体サイクロン６では主として１０μｍより大きい粒子を除去し、主として１０μｍ以下の粒子を含んだスラリとして回収し、再生に供するものとして次のフィルタ７ａに送る。
【００２６】
フィルタ７ａでは、主として１μｍ以下の粒子を再生に供するものとし、１μｍより大きな粒子を除去する。
【００２７】
本発明では例えば多孔質のセラミックスフィルタを用いるが、ここで重要なのは、１〜１０％の水分を含有したガス（例えば窒素ガス等の粒子と反応しない不活性ガス）を用いて、好ましくはガス圧１〜５Ｋｇ／ｃｍ2気圧でスラリをフィルタに押圧した状態で接触させることである。ガス中の水分が１％より少ないとフィルタの界面が乾燥状態となりスラリ中の粒子が凝集を起こして好ましくない。また、水分が１０％より多いとフィルタ内で結露し、これが粒子を凝集させることになり好ましくない。
【００２８】
フィルタの構成は、シングルでも多段式でも良い。後で述べる実施例では、１段目を主として平均粒径が３μｍより大きいものを通さないフィルタとし、２段目を主として平均粒径が１μｍより大きいものを通さないフィルタで構成し、最終的には主として平均粒径１μｍ以下のものを次の液体粒子濃度調整装置８に送る構成としている。なお、従来はこの種の半導体製造装置のリサイクル工程においてフィルタを使用することは全く考えられなかったことである。
【００２９】
フィルタ７ａを通過した廃液（スラリ）は、次の液体粒子濃度調整装置８で、半導体装置の製造工程（例えば研磨工程もしくは洗浄工程）で必要とされる粒子濃度に調整し再生される。すなわち、フィルタを通過し再生された液体中の粒子濃度を計測して、平均粒子径が主として１μｍ以下の粒子を増減させて粒子濃度（容量％）が５〜３０％となるように処理目的に対応した種類の粒子の含有量と水分量とが調整され、例えば研磨液もしくは洗浄液として再生される。
【００３０】
このように再生された液体は、次の循環装置５を介して半導体製造装置１に直接戻して使用することも可能であるが、通常は液体組成調合装置９で、例えばｐＨ調整、界面活性剤及びその他必要とされる薬剤等を添加し、再調整してから使用に供する。
【００３１】
組成が調整された液体は循環装置５を介して通常は一旦保管タンク１０に保管してから、処理に必要な量を半導体製造装置１に送給して使用される。循環装置５は、再生された液体を次の保管タンク１０に送給する手段であり、本発明においては液体を定常流で移送する上で重要な技術となる。液体を移送するのに一般に使用されている回転ポンプやロータリーポンプ等のポンプでは脈流が生じ、これが粒子の凝集を発生する原因となるので好ましくない。
【００３２】
そこで、本発明の循環装置５は、定常流（連続流とも云う）を生じさせる機構を有しており、例えばタンク内に貯溜した液体を一定のガス圧で連続的に押し出す加圧ポンプ方式とする。なお、使用するガスとしては、先にフィルタ７で述べたのと同様で、１〜１０％の水分を含有したガス（例えば窒素ガス等の粒子や液体中の成分と反応しない不活性ガス）とし、例えば２〜５気圧かけて押し出す。
【００３３】
使用するガス中の水分が１％より少ないとガスと液体面との界面で粒子の凝集が起こり（界面が乾燥状態となって凝集が起こる）、また、水分が１０％より多いとタンク内壁で結露が生じ、この結露が粒子の凝集を起こす原因となり好ましくない。
【００３４】
さらに液体は循環装置５を経由して保管タンク１０に保管される。保管タンクは必須用件ではないが、再生された液体を一時保管し、貯溜することで粒子の凝集を防止する効果があり、また、半導体製造装置１での液体の使用量と廃液の排出量とを調整する上でも有効である。タンク内では、液体組成調合装置９から循環装置５を介して送給された液体を粒子濃度５〜３０％の状態で保管する。再生された液体中の粒子濃度は、液体粒子濃度調整装置８で既に調整され、主として１μｍ以下の粒子を５〜３０％含有している。
【００３５】
次に保管タンク１０に貯溜された液体を、半導体製造装置１に直接供給してもよいが、貯溜中に粒子が凝集することもあるので、それを解すために超音波装置１１で振動を与えて第２のフィルタ７ｂを通してから半導体製造装置１に供給するのがよい。第２のフィルタ７ｂは先のフィルタ７ａと同種の構成とする。また、超音波装置１１の代わりに第２の液体サイクロン６ｂを使用することもできる。液体サイクロン６ｂから除去された異物は廃液処理場１２に供給される。
【００３６】
以上説明した構成は一例であって、サイクロン６、フィルタ７及び超音波装置１１を多段にして用いることが可能なことはいうまでもない。また、サイクロン６、フィルタ７及び超音波装置１１の使う組合せを変えたり、順番を変えることも可能である。さらに、液体に凝集剤を添加したり、加熱して粒子の粒径を制御することを併用しながら、任意の粒子の除去を行うことも可能である。
【００３７】
本発明の他の方法として図２に示すように、フィルタ７を多段に連結させて異物除去を行い、リサイクルされた液体を使用する際、保管タンク１０から第２の液体サイクロン６ｂ、第３のフィルタ７ｃを通過させて製造装置に供給する方法もある。
【００３８】
また、図示していないが、液体サイクロン６から排出された液体を再度液体サイクロンに供給し廃液中に混じっている必要な粒子を回収することもできる。また、上記粒子の一例としてＳｉＯ2、Ｓｉ、サファイア、ＬｉＴａＯ3、ＣｅＯ2、ＺｒＯ2、ＭｎＯ2、Ａｌ、Ａｌ2Ｏ3、Ｃｕ、Ｃｕ2Ｏ、Ｗ、ＷＯ3、Ｗ2Ｏ3等の金属酸化物や金属、さらにはウレタン等の高分子有機物等が挙げられる。
【００３９】
なお、上記液体としては研磨液、洗浄液または表面処理液等の水や薬液が一般的である。例えば、１）フッ化水素酸（フッ酸）、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、有機酸のいずれか１種類以上を含む酸性溶液及び２）それら１種類以上の酸性溶液と過酸化水素水、フッ化アンモニウムを含む酸性溶液、または３）アンモニア水、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アミンのいずれか１種類以上を含むアルカリ性溶液及び４）それら１種類以上のアルカリ性溶液と過酸化水素水、フッ化アンモニウムを含むアルカリ性溶液、または５）それら１種類以上の酸性溶液とそれら１種類以上のアルカリ性溶液を含む混合液、または６）水等の中性溶液である。また、上記液体が、有機溶剤、陽イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、両性界面活性剤、有機溶剤等の添加剤の混合液であってもかまわない。
【００４０】
本発明により、廃液中の異物の除去と、有効な粒子の回収とが確実にでき、さらに、リサイクルが容易となるため、半導体ウエハにおける品質や歩留まり向上を図ることが可能な、異物の少ないスラリ等研磨材の安定した供給を可能とする半導体装置製造方法及び廃液の回収手段を備えた半導体製造装置とを実現することができる。
【００４１】
本発明は、上記半導体装置の製造方法及び製造装置に限らず、さらにその他の電子材料、磁性材料、光学材料、セラミックスなど多くの製造プロセスにおいても、研磨液、洗浄液、表面処理液のリサイクルについては同様に適用できることは云うまでもない。
【００４２】
【実施例】
以下、半導体装置の製造方法、特に半導体基板上に多層配線を形成する工程に本発明を適用した場合を例に説明する。
〈実施例１〉
図３は、製造工程の断面図を示している。図３（ａ）に示すように、半導体基板１３上に酸化膜１４を形成し、さらにその上にＡｌ配線１５を形成して表面に段差を形成した基板を用意した。次に、この基板１３の表面に、図３（ｂ）に示すように酸化膜１４及びＡｌ配線１５上にシリコンナイトライド膜１６を研磨ストッパ層として成膜した。
【００４３】
次いで、図３（ｃ）に示すようにシリコンナイトライド膜１６によって形成された段差を埋めるように酸化膜１７をＣＶＤにて成膜した。上記酸化膜１７を形成した基板を周知の研磨装置にて酸化膜１７を以下の条件で研磨、平坦化し、図３（ｄ）に示すように平坦化してなる層間絶縁膜１７を形成した。
【００４４】
ここで、研磨液としては、平均一次粒径が３０ｎｍ（０．０３μｍ）、平均二次粒径として１５０ｎｍ（０．１５μｍ）のシリカ粒子を含むｐＨ１１に調節したアンモニア溶液を用い、第１の試料としては上記組成の研磨液にて研磨した。また、比較のために第２の試料としては上記研磨で回収した廃液を図１に示した本発明の廃液処理工程を含む研磨方法及び装置により廃液を再生して酸化膜の研磨に使用した。
【００４５】
上記研磨廃液の再生処理の主な条件は以下の通りである。
廃液タンク２に溜めた廃液を濃縮装置３で水分量５％に濃縮し、除去した９５％の水分は工業用水として再利用することにした。一方、濃縮された廃液は液体サイクロン６で分別され主として１０μｍ以下の粒子を含有する廃液をフィルタ７ａに移送した。なお、主として１０μｍより大きな粒子は廃棄物として廃液処理場１２に投棄した。
【００４６】
第１のフィルタ７ａとしては、多孔質セラミックスフィルタを使用し、主として１μｍより大きな粒子を除去した。なお、廃液をフィルタ７ａで処理するに際しては、水分５％を含有する窒素ガスを用い３〜４Ｋｇ／ｃｍ2のガス圧をかけて処理した。
【００４７】
液体粒子濃度調整装置８においては、シリカ粒子の濃度を１０％に調整して再生した。なお、不足分のシリカ量は新たに追加して補った。
液体組成調合装置９では、アンモニア水でｐＨ１１に調整した。
【００４８】
循環装置５では、再生された液体（研磨液）を、水分５％を含有する窒素ガスを用い３〜４Ｋｇ／ｃｍ2のガス圧をかけて移送し保管タンク１０に送給した。
【００４９】
保管タンク１０から液体の流路に超音波を印加（超音波装置１１使用）しながら、第２のフィルタ７ｂを通して半導体製造装置１（研磨装置）に再生された研磨液を供給した。なお、第２のフィルタ７ｂの使用条件は第１のフィルタ７ａの場合と同じにした。
【００５０】
以上方法で処理した試料１及び２について、研磨終了後に両方の基板をそれぞれ水洗してスラリを洗い流し、平坦化処理した酸化膜１７の表面状態の評価を行い、両者を比較検討した。
【００５１】
平坦化処理した酸化膜１７の表面状態の評価は、光学顕微鏡、ＳＥＭで観察した。その結果、両方の試料ともにスクラッチ及び酸化膜１７中への粒子の埋め込みが認められず、酸化膜２４が良好な平坦性を有することが確認できた。これにより、本発明により再生された研磨液は十分に繰り返し使用できることが実証された。
【００５２】
また、前記従来技術で述べた方法と比較しても、本発明の方法により、不良率が５％減少し、本発明のより半導体装置を高品質、高歩留まりで製造できることが明らかになった。
【００５３】
〈実施例２〉
図３は、製造工程の断面図を示している。図３（ａ）に示すように、半導体基板１３上に酸化膜１４を形成し、さらにその上にＡｌ配線１５を形成して表面に段差を形成した基板を用意した。次に、この基板１３の表面に、図３（ｂ）に示すように酸化膜１４及びＡｌ配線１５上にシリコンナイトライド膜１６を研磨ストッパ層として成膜した。
【００５４】
次いで、図３（ｃ）に示すようにシリコンナイトライド膜１６によって形成された段差を埋めるように酸化膜１７をＣＶＤにて成膜した。上記酸化膜１７を形成した基板を周知の研磨装置にて酸化膜１７を以下の条件で研磨、平坦化し、図３（ｄ）に示すように平坦化してなる層間絶縁膜１７を形成した。
【００５５】
ここで、研磨液としては、平均一次粒径が２５ｎｍ（０．０２５μｍ）、平均二次粒径として１１０ｎｍ（０．１１μｍ）のシリカ粒子を含むｐＨ１１に調節したＫＯＨ溶液を用い、第１の試料としては上記組成の研磨液にて研磨した。また、比較のために第２の試料としては上記研磨で回収した廃液を図１に示した本発明の廃液処理工程を含む研磨方法及び装置により廃液を再生して酸化膜の研磨に使用した。
【００５６】
上記研磨廃液の再生処理の主な条件は以下の通りである。
廃液タンク２に溜めた廃液を濃縮装置３で水分量１０％に濃縮し、除去した９０％の水分は工業用水として再利用することにした。一方、濃縮された廃液は液体サイクロン６で分別され主として１５μｍ以下の粒子を含有する廃液をフィルタ７ａに移送した。なお、主として１５μｍより大きな粒子は廃棄物として廃液処理場１２に投棄した。
【００５７】
第１のフィルタ７ａとしては、多孔質ポリプレン製フィルタを使用し、主として１μｍより大きな粒子を除去した。なお、廃液をフィルタ７ａで処理するに際しては、水分１０％を含有する窒素ガスを用い２〜３Ｋｇ／ｃｍ2のガス圧をかけて処理した。
【００５８】
液体粒子濃度調整装置８においては、シリカ粒子の濃度を１０％に調整して再生した。なお、不足分のシリカ量は新たに追加して補った。
液体組成調合装置９では、ＫＯＨでｐＨ１１に調整した。
【００５９】
循環装置５では、再生された液体（研磨液）を、水分１０％を含有する窒素ガスを用い２〜３Ｋｇ／ｃｍ2のガス圧をかけて移送し保管タンク１０に送給した。
【００６０】
保管タンク１０から液体の流路に超音波を印加（超音波装置１１使用）しながら、第２のフィルタ７ｂを通して半導体製造装置１（研磨装置）に再生された研磨液を供給した。なお、第２のフィルタ７ｂの使用条件は第１のフィルタ７ａの場合と同じにした。
【００６１】
以上方法で処理した試料１及び２について、研磨終了後に両方の基板をそれぞれ水洗してスラリを洗い流し、平坦化処理した酸化膜１７の表面状態の評価を行い、両者を比較検討した。
【００６２】
平坦化処理した酸化膜１７の表面状態の評価は、光学顕微鏡、ＳＥＭで観察した。その結果、両方の試料ともにスクラッチ及び酸化膜１７中への粒子の埋め込みが認められず、酸化膜２４が良好な平坦性を有することが確認できた。これにより、本発明により再生された研磨液は十分に繰り返し使用できることが実証された。
【００６３】
また、前記従来技術で述べた方法と比較しても、本発明の方法により、不良率が５％減少し、本発明のより半導体装置を高品質、高歩留まりで製造できることが明らかになった。
【００６４】
〈実施例３〉
図３は、製造工程の断面図を示している。図３（ａ）に示すように、半導体基板１３上に酸化膜１４を形成し、さらにその上にＡｌ配線１５を形成して表面に段差を形成した基板を用意した。次に、この基板１３の表面に、図３（ｂ）に示すように酸化膜１４及びＡｌ配線１５上にシリコンナイトライド膜１６を研磨ストッパ層として成膜した。
【００６５】
次いで、図３（ｃ）に示すようにシリコンナイトライド膜１６によって形成された段差を埋めるように酸化膜１７をＣＶＤにて成膜した。上記酸化膜１７を形成した基板を周知の研磨装置にて酸化膜１７を以下の条件で研磨、平坦化し、図３（ｄ）に示すように平坦化してなる層間絶縁膜１７を形成した。
【００６６】
ここで、研磨液としては、平均一次粒径が３０ｎｍ（０．０３μｍ）、平均二次粒径として１５０ｎｍ（０．１５μｍ）のＣｅＯ2粒子を含むｐＨ６に調節した水溶液を用い、第１の試料としては上記組成の研磨液にて研磨した。また、比較のために第２の試料としては上記研磨で回収した廃液を図１に示した本発明の廃液処理工程を含む研磨方法及び装置により廃液を再生して酸化膜の研磨に使用した。
【００６７】
上記研磨廃液の再生処理の主な条件は以下の通りである。
廃液タンク２に溜めた廃液を濃縮装置３で水分量１０％に濃縮し、除去した９０％の水分は工業用水として再利用することにした。一方、濃縮された廃液は液体サイクロン６で分別され主として１０μｍ以下の粒子を含有する廃液をフィルタ７ａに移送した。なお、主として１０μｍより大きな粒子は廃棄物として廃液処理場１２に投棄した。
【００６８】
第１のフィルタ７ａとしては、多孔質ポリプレン製フィルタを使用し、主として１μｍより大きな粒子を除去した。なお、廃液をフィルタ７ａで処理するに際しては、水分５％を含有する窒素ガスを用い３〜４Ｋｇ／ｃｍ2のガス圧をかけて処理した。
【００６９】
液体粒子濃度調整装置８においては、ＣｅＯ2粒子の濃度を２０％に調整して再生した。なお、不足分のＣｅＯ2量は新たに追加して補った。
液体組成調合装置９では、超純水でｐＨ６に調整した。
【００７０】
循環装置５では、再生された液体（研磨液）を、水分５％を含有する窒素ガスを用い３〜４Ｋｇ／ｃｍ2のガス圧をかけて移送し保管タンク１０に送給した。
【００７１】
保管タンク１０から液体の流路に超音波を印加（超音波装置１１使用）しながら、第２のフィルタ７ｂを通して半導体製造装置１（研磨装置）に再生された研磨液を供給した。なお、第２のフィルタ７ｂの使用条件は第１のフィルタ７ａの場合と同じにした。
【００７２】
以上方法で処理した試料１及び２について、研磨終了後に両方の基板をそれぞれ水洗してスラリを洗い流し、平坦化処理した酸化膜１７の表面状態の評価を行い、両者を比較検討した。
【００７３】
平坦化処理した酸化膜１７の表面状態の評価は、光学顕微鏡、ＳＥＭで観察した。その結果、両方の試料ともにスクラッチ及び酸化膜１７中への粒子の埋め込みが認められず、酸化膜２４が良好な平坦性を有することが確認できた。これにより、本発明により再生された研磨液は十分に繰り返し使用できることが実証された。
【００７４】
また、前記従来技術で述べた方法と比較しても、本発明の方法により、不良率が５％減少し、本発明のより半導体装置を高品質、高歩留まりで製造できることが明らかになった。
【００７５】
〈実施例４〉
図３は、製造工程の断面図を示している。図３（ａ）に示すように、半導体基板１３上に酸化膜１４を形成し、さらにその上にＡｌ配線１５を形成して表面に段差を形成した基板を用意した。次に、この基板１３の表面に、図３（ｂ）に示すように酸化膜１４及びＡｌ配線１５上にシリコンナイトライド膜１６を研磨ストッパ層として成膜した。
【００７６】
次いで、図３（ｃ）に示すようにシリコンナイトライド膜１６によって形成された段差を埋めるように酸化膜１７をＣＶＤにて成膜した。上記酸化膜１７を形成した基板を周知の研磨装置にて酸化膜１７を以下の条件で研磨、平坦化し、図３（ｄ）に示すように平坦化してなる層間絶縁膜１７を形成した。
【００７７】
ここで、研磨液としては、平均一次粒径が３０ｎｍ（０．０３μｍ）、平均二次粒径として１５０ｎｍ（０．１５μｍ）のシリカ粒子を含むｐＨ１１に調節したアンモニア溶液に界面活性剤を０．０２％添加した洗浄液を兼ねた研磨液を用い、第１の試料としては上記組成の研磨液にて研磨した。また、比較のために第２の試料としては上記研磨で回収した廃液を図１に示した本発明の廃液処理工程を含む研磨方法及び装置により廃液を再生して酸化膜の研磨に使用した。
【００７８】
上記研磨廃液の再生処理の主な条件は以下の通りである。
廃液タンク２に溜めた廃液を濃縮装置３で水分量５％に濃縮し、除去した９５％の水分は工業用水として再利用することにした。一方、濃縮された廃液は液体サイクロン６で分別され主として１０μｍ以下の粒子を含有する廃液をフィルタ７ａに移送した。なお、主として１０μｍより大きな粒子は廃棄物として廃液処理場１２に投棄した。
【００７９】
第１のフィルタ７ａとしては、多孔質セラミックスフィルタを使用し、主として１μｍより大きな粒子を除去した。なお、廃液をフィルタ７ａで処理するに際しては、水分５％を含有する窒素ガスを用い３〜４Ｋｇ／ｃｍ2のガス圧をかけて処理した。
【００８０】
液体粒子濃度調整装置８においては、シリカ粒子の濃度を１０％に調整して再生した。なお、不足分のシリカ量は新たに追加して補った。
液体組成調合装置９では、アンモニア水でｐＨ１１に調整した。
【００８１】
循環装置５では、再生された液体（研磨液）を、水分５％を含有する窒素ガスを用い３〜４Ｋｇ／ｃｍ2のガス圧をかけて移送し保管タンク１０に送給した。
【００８２】
保管タンク１０から液体の流路に超音波を印加（超音波装置１１使用）しながら、第２のフィルタ７ｂを通して半導体製造装置１（研磨装置）に再生された研磨液を供給した。なお、第２のフィルタ７ｂの使用条件は第１のフィルタ７ａの場合と同じにした。
【００８３】
以上方法で処理した試料１及び２について、研磨終了後に両方の基板をそれぞれ水洗してスラリを洗い流し、平坦化処理した酸化膜１７の表面状態の評価を行い、両者を比較検討した。
【００８４】
平坦化処理した酸化膜１７の表面状態の評価は、光学顕微鏡、ＳＥＭで観察した。その結果、両方の試料ともにスクラッチ及び酸化膜１７中への粒子の埋め込みが認められず、酸化膜２４が良好な平坦性を有することが確認できた。また、削り屑やシリカ粒子の付着数が０．３個／ｃｍ2以下だった。これにより、本発明により再生された研磨液は十分に繰り返し使用できることが実証された。
【００８５】
また、前記従来技術で述べた方法と比較しても、本発明の方法により、不良率が５％減少し、本発明のより半導体装置を高品質、高歩留まりで製造できることが明らかになった。
【００８６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明により廃液の再生利用を図る所期の目的を達成することができた。すなわち、本発明の半導体装置の製造方法及び製造装置は、液体中の不要な粒子を除去し、有効な粒子を回収することにより効率良く研磨液や洗浄液をリサイクルすることができるため、半導体製品等を低コストで製造できる。また、本発明は、半導体ウエハのみならず、薄膜デバイス、ディスク等の基板の研磨液、洗浄液のリサイクルにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本概念を説明するブロック図である。
【図２】本発明の基本概念の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施例となる半導体装置の多層配線形成工程を示す断面工程図である。
【符号の説明】
１…製造装置、        ２…廃液タンク、        ３…濃縮装置、
４…水製造装置、      ５…循環装置、  ６ａ、６ｂ…液体サイクロン、
７ａ、７ｂ、７ｃ…フィルタ、                  ８…液体粒子濃度調整装置、
９…液体組成調合装置、                      １０…保管タンク、
１１…超音波装置、  １２…廃液処理場、      １３…半導体基板、
１４…酸化膜、      １５…Ａｌ配線、        １６…シリコンナイトライド膜
、１７…酸化膜。
【図１】
0003749637.tif 000002
【図２】
0003749637.tif 000003
【図３】
0003749637.tif 000004