JPH06333899A - 薬液処理方法およびその処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 化学処理に使用する薬液を効率的に分離して
回収できるようにする。 【構成】 薬液処理室１を、開口部２を有する仕切板３
により第一薬液処理室４と第二薬液処理室５に分割し、
半導体基板９を保持するステージ８を回転可能ならびに
上記各薬液処理室４、５に移動可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路、液晶デ
バイス等の製造工程において、半導体基板などを薬液処
理する方法、およびそれに用いられる薬液処理装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように半導体集積回路、液晶デバ
イス等の製造工程においては、半導体基板などを食刻、
洗浄、乾燥する薬液処理工程が多数必要である。そして
従来における洗浄工程の実施形態としては、以下に述べ
るように多種多様の形態がある。

【０００３】第１の形態としては写真食刻工程におい
て、感光性樹脂を基板に塗布する前に基板を洗浄する塗
布前洗浄があり、この場合の洗浄は所望の感光性樹脂パ
ターンの形成に障害となる大小の付着したパーティクル
やダスト、あるいは異物を除去することが主目的であ
る。

【０００４】第２の形態としては、製膜工程において製
膜前に洗浄する製膜前洗浄があり、この場合はピンホー
ルや膜剥がれの無い膜を作るのに障害となる大小の付着
したパーティクルやダスト、あるいは異物を除去するこ
とに加えて膜の密着性を強化するための表面改質の目的
と、さらに多層配線構造の場合においては、上下の導電
性パターン間に接触不良が生じないようにするために下
地の導電膜表面の酸化膜を除去する表面処理の目的をも
有している。

【０００５】第３の形態としては、基板を食刻した後、
あるいは感光性樹脂パターンを剥離した後の洗浄があ
り、この場合は主としてこれらの処理に使用した薬液あ
るいは剥離液中に残存する未分解の感光性樹脂の除去を
目的としている。この他にも洗浄を必要とする工程はあ
るが、それらについてはここでは省略する。

【０００６】上記した食刻・洗浄などの化学処理工程に
おいては、何れも洗浄の最終工程では純水を使用するの
が一般的であり、写真食刻時の現像プロセスや食刻プロ
セスにおける洗浄工程では、純水を基板上にシャワー状
またはスプレー状に吹き付けるようにして基板を１枚ず
つ連続的に処理する方法が量産工程では多用されてい
る。図２はこのような従来における食刻・洗浄装置の概
略構成図を示すもので、その構成は、処理室１０１、水
洗室１０２及び乾燥室１０３が最低限度の構成要素であ
り、薬液処理時間が長く必要な場合の工程では処理室１
０１を２段に構成したり、処理液の水洗室１０２への持
ち出し量を低下させるために処理室１０１と水洗室１０
２との間に液切り室を設ける等の設計的手法が加味され
ることもある。

【０００７】以下簡単にこの装置の構成内容を説明する
と、薬液循環ポンプ１０４、薬液中のダストまたはパー
ティクルを除去するためのフィルタ１０５、および流量
調整用のバルブ１０６よりなる配管系１０７と、液を噴
射するノズル１０８、処理室１０１、処理室１０１の底
部に設けられた薬液回収配管１０９、および薬液循環タ
ンク１１０とで閉ループを構成して薬液１１１を循環し
て使用できるようにする構成になっている。

【０００８】ストップバルブ１１２を有する配管系１１
３は、循環タンク１１０に薬液１１１を供給するための
薬液供給配管であり、図示はしないが例えば別に設置さ
れた供給タンクからＮ₂ ガスによる加圧で圧送されて新
規な薬液１１１が循環タンク１１０に供給される。同じ
くストップバルブ１１４を有する配管系１１５は、使用
済の薬液１１１を外部に廃棄するための薬液廃棄配管で
あり、図示はしないが別に設置された廃液タンク等に移
し替えてから産業廃棄物としての処理がなされる。

【０００９】水洗室１０２では、基板に付着している薬
液を洗い流すために一般的には適度な純度の純水が必要
でありそのため流量調整用バルブ１１６を有する純水供
給配管１１７が設けられ、配管１１７の先端には純水を
基板に噴射するノズル１１８が配置されている。基板を
水洗した処理水の排水管１１９には、純水による洗浄の
初期には微量ではあるが薬液が含まれた排水が流れるの
で、通常は、排水管１１９は公害対策のための処理を施
す装置に接続され、こゝで排水が処理されてから工場排
水として廃棄される。水洗室１０２を２段構成とし、第
１の水洗室で発生する処理水は上記したように公害対策
処理をし、第２の水洗室で得られる処理水は純度が高い
ので回収して再び他の目的の純水源として、あるいは純
水製造装置への原水として使用するなどの省資源の取り
組みも最近では取り入られる事が多くなってきている。

【００１０】ただ単純に基板に純水を噴射するだけでな
く、噴射する純水に超音波を重畳させたり（例えば特開
平４−１９６２１９号公報参照）、高圧の噴射ジェット
にしたり（例えば特開平４−１８８８２８号公報参照）
して物理的な力で基板に付着した異物やパーティクルの
除去能力を高めるようにした洗浄機も提案されている。

【００１１】乾燥室１０３では、水洗後の濡れた基板を
乾燥するために、圧力計１２０と流量調整用バルブ１２
１を有する乾燥ガス供給配管１２２が設けられ、配管１
２２の先端にはドライエアまたは窒素ガス等の乾燥ガス
を基板上にシート状に噴射するノズル１２３が配置され
ている。乾燥室１０３内でノズル１２３によって凝集し
た水は、排水管１２４により廃棄される。このように乾
燥したガスを基板に吹き付けて乾燥する方式は別名エア
ナイフとも呼ばれ、またノズル１１８および１２３は、
基板の上のみならず基板の下からも噴射させるようにす
るのが効率的であり、かつ一般的である。なお基板は搬
送ライン１２５により搬送されるが基板の搬送機構、処
理室１０１と水洗室１０２との間に設置されるゲートバ
ルブおよびエアカーテン等の干渉防止機構は図面上では
省略している。このようなエアナイフ方式以外にもＩＰ
Ａ等の速乾性の有機溶剤を用いた置換型乾燥方式がある
が、ここでは説明は省略する。

【００１２】上記した設備構成では、薬液による食刻処
理、洗浄処理および乾燥処理が個々に行なわれるので処
理装置が長くなることと、乾燥時に大量の乾燥ガスを消
費する欠点があり、かつ飛散した水滴が基板上に跳ね返
ってきて付着し、いわゆるウォーター・マークとして膜
剥がれやコンタクト不良等の品質不良の原因となり易い
欠点があった。

【００１３】そこでこれらの欠点を解消する処理装置と
して図３に示したように基板１２６を回転させながら処
理するスピン型化学処理装置が用いられている。この装
置では基板１２６はチャック１２７で保持され、チャッ
ク１２６は一般的には真空吸着により基板１２６を保持
する方式であり、基板１２６の裏面の洗浄も実施したい
場合には、チャック１２７を円盤状ではなく格子状に構
成し、かつチャック１２７の周辺に止めピンを配置して
基板１２６が飛び出さないようにしている。

【００１４】なお、１２８はチャック１２７を支持、回
転させるためのシャフト、１２９は処理室となるカップ
状容器１３０とシャフト１２８とを液密にするシール機
構、１３１は薬液を噴射または滴下するノズル、１３２
は純水を噴射または滴下するノズル、１３３はノズル１
３１に薬液を供給する配管、１３４はノズル１３２に純
水を供給する配管、１３５は排液管、１３６は切り替え
バルブ、１３７は薬液回収配管、１３８は処理水排水管
である。

【００１５】また、図示はしないがカップ状容器１３０
の上部には基板１２６を出し入れするための大きな開口
部が設けられ、処理中に発生する薬液あるいは処理水の
ミストを排気するための排気口も設けられ、さらに薬液
あるいは処理水のミストが装置外に飛散するのを防止す
るための蓋もあり、また基板１２６を高速回転して乾燥
するに当り、乾燥時間を短縮するために基板１２６に乾
燥ガスを吹き付けるノズルが設けられる。

【００１６】このスピン型薬液処理装置では、チャック
１２７の上に基板１２６を保持し、ノズル１３１より薬
液を噴射して薬液処理を行ない、ついでシャフト１２８
を回転させて基板１２６を回転させながらノズル１３２
より純水を噴射して洗浄処理を行ない、しかるのちシャ
フト１２８を高速回転させて基板１２６の水滴を飛ばし
てスピン乾燥を行なうものである。

【００１７】上述したように、スピン型の薬液処理装置
を用いて薬液による食刻処理と水洗・乾燥処理を一つの
装置で実行することも可能であり、例えば写真食刻工程
では現像とリンスと乾燥の三つの機能を有する装置が既
に大量に使用されている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】従来のスピン型の薬液
処理装置にあっては、ネガ型レジストのように現像液も
リンス液も有機溶剤系のものを用いる場合は、基板１枚
毎に使用済みの２種類の薬液を混合して回収すれば良い
ので問題は無いが、ポジ型レジストの場合には、リンス
液として純水を使用するので、現像液とリンス液を分離
して回収しようとすると容易ではなく問題点があった。

【００１９】すなわち、使用済みの現像液と処理水を分
離しようとすると図３に示す場合は、容器１３０からの
排液管１３５に切り替えバルブ１３６を設け、処理工程
に応じて薬液回収配管１３７または処理水排水管１３８
に接続する以外方法がないが、現像液の供給を停止した
後で現像液を十分に回収できる程時間をおいてから純水
を供給して洗浄処理することは現像反応が進行すること
から不可能であり、数秒以内の短時間に純水を供給して
洗浄せざるを得なくなる。このため現像液とリンス液と
の混同は避け難い問題点があり、また薄まった現像液が
使用量よりも多く回収されるか、かなりの現像液が混入
した処理水が回収されるかの何れかになり、現像液の廃
棄コストまたは処理水の産業廃棄物としての処理コスト
が高くなる問題点もあった。この問題点は、現像液以外
の薬液を用いた化学処理装置においても全く同様に発生
するものであった。

【００２０】本発明は、薬液（純水の場合も含む）によ
り複数段の化学処理を行なう場合、化学処理終了後の薬
液を効率的に分離して回収できる薬液処理方法を提供
し、ならびに構造が簡単で設置スペースも少ない薬液処
理装置を提供することを目的としている。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の薬液処理方法においては、薬液処理室を上
下複数段に分割した端部の部屋から順次各段の部屋に被
処理物を保持した回転ステージを移動し、各部屋で薬液
による被処理物の化学処理ならびに回転ステージの回転
による薬液の除去を行なうものである。

【００２２】上記目的を達成するために、本発明の薬液
処理装置においては、薬液処理室を、開口部を有する仕
切板により上下複数段の部屋に分割し、各段の部屋には
薬液供給部ならびに薬液排出部を夫々設け、被処理物を
保持する回転可能な回転ステージを、上記仕切板の開口
部を経て各段の部屋に移動可能にしたものである。

【００２３】また、回転ステージを各段の部屋に移動す
るには、回転ステージを上下動可能にしても、あるいは
薬液処理室を上下動可能にしても良い。

【００２４】なお、上記の薬液には、洗浄処理に使用す
る水とか純水も含めるものであり、また薬液処理室を分
割した各段の部屋には夫々の処理工程を機能させる以外
に、特定の工程、例えば薬液処理を数段構成にした各構
成の工程を機能させることもできる。

【００２５】

【作用】上記のように構成された本発明によれば、被処
理物を複数種類の薬液により化学処理する各工程は、各
段の部屋でそれぞれ行ない、また処理が終了して被処理
物に付着している薬液は、各段の部屋で回転ステージを
回転して飛散除去し、個別に分離回収できるようにな
る。

【００２６】また、薬液処理における工程をさらに分割
し、各分割した工程を各段の部屋でそれぞれ行なうよう
にすれば、処理が終了した薬液について、濃度の違い、
あるいは汚れ具合の違いごとに分離回収することができ
るようにより効果的に作用する。

【００２７】さらに、薬液処理室は、上下に複数段に分
割しているので、装置も小型化できて設置面積も小さく
なり、また被処理物を保持する回転ステージの移動機構
も上下方向で簡単な構造にし易くなる。

【００２８】

【実施例】本発明の一実施例について図１を参照して説
明する。

【００２９】図１において、１は薬液処理室で、中央部
に開口部２を有する仕切板３により上下二段に分割さ
れ、下段に第一薬液処理室４、上段に第二薬液処理室５
を形成している。

【００３０】なお、仕切板３は、開口部２が存在する中
央部が、周辺部６より高くなる様に傾斜部７を有する。
８は半導体基板９を真空吸着して保持する回転可能なス
テージ、１０はステージ８を支持するシャフトでステー
ジ８に回転運動ならびに上下運動を与える機構に連結さ
れている。１１は第一薬液処理室４において薬液を噴射
するノズル、１２はノズル１１に薬液を供給する通路、
１３は第二薬液処理室５において純水を噴射するノズ
ル、１４はノズル１３に純水を供給する通路、１５は処
理後の薬液を回収する通路、１６は処理後の水を回収す
る通路、１７は薬液処理室１とシャフト１０との間を液
密にするシール機構である。シャフト１０が、上下運動
をする機構に連結されている例を示したが、薬液処理室
１が上下運動する機構に連結されていて薬液処理室１を
上下に移動することによりステージ８を第一薬液処理室
４および第二薬液処理室５に移動させるようにすること
もできる。

【００３１】つぎにその動作について説明すると、まず
ステージ８を図１（ａ）に示すように第一薬液処理室４
内に位置させ、基板９を搬送機構により薬液処理室１の
外からステージ８の上に保持させ、ついでノズル１１よ
り薬液を、所定量、もしくは所定時間、基板９に噴射し
て薬液処理を行なう。一般的な食刻の場合には反応の均
一性を高めるためにステージ８に数rpm 〜数１０rpm の
回転を与えるが、写真食刻の場合には静止させて薬液処
理を行うことが多い（パドル現像）。この薬液処理終了
後にステージ８に数秒間、数１００rpm の回転を与える
ことにより処理が終了した薬液は基板９が乾燥しない程
度に軽く飛散させて除去する。こゝで飛散された薬液は
第一薬液処理室４の内壁に附着し、この内壁を伝って通
路１５より回収される。

【００３２】つぎに、シャフト１０を上方に移動させる
か、薬液処理室１を下方に移動させるかして、ステージ
８を図１（ｂ）に示すように第二薬液処理室５内の仕切
板３より少し上に位置させ、ついでステージ８を数１０
rpm 〜数１００ｒｐｍで回転させながらノズル１３より
純水を基板９上に噴射すると、基板９が回転しているた
めに処理水は遠心力で基板９の外周方向に飛散して第二
薬液処理室５の内壁に当たって下方に流れて仕切り板３
上に集まり、ついで通路１６に流れ込むので処理水が開
口部２を通って通路１５に混入する恐れはなくなる。基
板９を回転させながら水洗処理を所定の時間行い、つい
で純水のノズル１３よりの噴射を停止した後、数１００
０rpm でステージ８を高速回転して乾燥を行ない薬液処
理を終了する。なお、乾燥時間を短縮するために乾燥し
た空気や窒素ガスあるいはそれらの熱せられたもの等の
乾燥ガスを吹き付けるノズルを設置しても良い。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように以下に記
載する効果を奏する。

【００３４】薬液処理室を上下複数段に分割した各段の
部屋でそれぞれ被処理物の化学処理ならびに処理後の薬
液の回収を行うので、他の薬液の混入がなく、良好にか
つ効率的に回収できる。

【００３５】また例えばポレジストの現像に適用した場
合には、使用後に回収する現像液にリンス液としての純
水が混入する恐れは皆無となり、また回収する処理水に
混入する現像液も極めて微量とすることが可能となって
現像液の回収効率が高く、廃液処理コストの無用な上昇
が防止できて工業的に効果のあるシステムが実現でき
る。

【００３６】さらに、薬液処理室は、上下に分割してい
るので装置が小型化でき、その設置面積も小さくなり、
また構成的にも簡単なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における薬液処理装置の概略
断面図

【図２】従来における薬液処理装置の概略断面図

【図３】従来におけるスピン型薬液処理装置の概略断面
図

【符号の説明】

１ 薬液処理室 ２ 開口部 ３ 仕切板 ４ 第一薬液処理室 ５ 第二薬液処理室 ８ ステージ ９ 基板 １１、１３ ノズル １５、１６ 通路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薬液処理室を上下複数段に分割した端部
   の部屋から順次各段の部屋に被処理物を保持した回転可
   能なステージを移動し、その各部屋で薬液による被処理
   物の化学処理ならびに回転ステージの回転による被処理
   物に付着した薬液の除去を行なうことを特徴とする薬液
   処理方法。
2. 【請求項２】 中央部に回転ステージが通過できる大き
   さの開口部を有する仕切り板により薬液処理室を上下に
   ２分した下段の部屋に被処理物を保持した回転ステージ
   を位置させて被処理物に第１の薬液を供給して処理した
   後、前記回転ステージを回転させて被処理物上の第１の
   薬液を飛散させ、ついで前記回転ステージを上段の部屋
   に移動させて第２の薬液を被処理物に供給して処理した
   後、回転ステージの回転により第２の薬液を被処理物よ
   り飛散させることを特徴とする薬液処理方法。
3. 【請求項３】 薬液処理室を開口部を有する仕切板によ
   り上下複数段の部屋に分割し、各段の部屋には薬液供給
   部ならびに薬液排出部を夫々設け、被処理物を保持する
   回転可能なステージを、上記仕切板の開口部を経て各段
   の部屋に移動可能にした薬液処理装置。
4. 【請求項４】 被処理物を保持する回転可能なステージ
   が上下動可能である請求項３記載の薬液処理装置。
5. 【請求項５】 薬液処理室が上下動可能である請求項３
   または４記載の薬液処理装置。