JP3629407B2 - レジスト塗布処理装置およびレジスト塗布処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の基板上にレジスト膜を形成するためのレジスト塗布処理装置およびレジスト塗布処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程のためのレジスト塗布・現像処理システムにおいては、半導体ウエハ（ウエハ）の表面にレジスト膜を形成するレジスト塗布処理と、レジスト塗布後のウエハに対して露光処理を行った後に前記ウエハを現像する現像処理とが行われている。このうち、レジスト塗布処理は、このシステムに搭載されたレジスト塗布ユニットを用いて行われており、ウエハ表面にレジスト液を均一に塗布するための方法としては、スピンコーティング法等が多用されている。
【０００３】
このスピンコーティング法は、例えば、水平面内で回転可能なスピンチャック上にウエハを真空吸着して固定保持し、ウエハの上方からレジスト液をウエハの中央部に滴下にして、ウエハをスピンチャックとともに回転させることにより、滴下されたレジスト液を遠心力によってウエハの径方向外側に向かって拡げるものである。
【０００４】
そして、レジスト液の滴下を停止して、ウエハを所定速度で回転させることにより、ウエハ上の残余のレジストを振り切るとともに、形成されたレジスト膜を乾燥させている。さらに、多くの場合、レジスト液に含まれる揮発性溶剤を、レジスト膜が形成された基板の裏面および周縁部に吐出して、不要に付着したレジストを除去するバックリンス処理やサイドリンス処理が行われる。
【０００５】
従来、このようなレジスト膜の形成処理にあたって、ウエハ上から振り切られたレジスト液およびバックリンス処理やサイドリンス処理の際に排出される低粘度のレジスト液は、ともに廃棄されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、均一な厚みを有するレジスト膜を形成するために、ウエハ上に滴下されるレジスト液の量は、実際に膜となる量を大きく上回る。このため、結果的に１枚のウエハあたりのレジスト消費量は増大し、処理コストが割高となる問題を有していた。
【０００７】
本発明はこのような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものであって、使用されたレジスト液の効率的な回収と再利用を可能とするレジスト塗布処理装置およびレジスト塗布処理方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、基板にレジスト液を塗布する塗布処理部と、
前記塗布処理部から排出される排レジスト液を回収する回収部と、
前記回収部に貯留された排レジスト液を濃縮する増粘処理部と、
前記排レジスト液の増粘処理時に発生する溶剤の蒸気を液化させて回収する溶剤回収部と、
前記溶剤回収部で回収した溶剤を一時貯留する溶剤貯留部と、
前記増粘処理部において製造された増粘レジスト液と、前記溶剤回収部に貯留された溶剤とを混合する混合処理部と、
前記溶剤貯留部と前記混合処理部との間と、前記増粘処理部と前記混合処理部との間に、それぞれ設けられた定量ポンプと、
を具備し、
前記溶剤貯留部と前記増粘処理部から前記各定量ポンプを通して溶剤と増粘レジスト液を前記混合処理部へ送液することにより、前記溶剤と増粘レジスト液の混合量の変動を抑制して、所定濃度の再生レジスト液が製造されることを特徴とするレジスト塗布処理装置、が提供される。
【００１０】
さらに本発明によれば、基板上にレジスト膜を形成するレジスト塗布処理方法であって、
前記基板にレジスト液を塗布して成膜処理を行うとともに、不要な基板上のレジスト液を除去する第１工程と、
前記第１工程において排出される排レジスト液を回収する第２工程と、
前記第２工程において回収された排レジスト液から溶剤を蒸発させることにより濃縮して増粘レジスト液を製造するとともに、蒸発した溶剤の蒸気を冷却することによって溶剤を液体として回収する第３工程と、
レジスト液の溶剤を一時貯留する溶剤貯留部に、前記第３工程において回収されたレジスト液の溶剤を送液し、貯留する第４工程と、
前記第３工程において製造された前記増粘レジスト液と、前記第４工程により前記溶剤貯留部に貯留されたレジスト液の溶剤とを、それぞれ定量ポンプを用いて混合器へ送液し、混合することにより、前記増粘レジスト液と前記溶剤の混合量の変動を抑制し、所定粘度の再生レジスト液を製造する第５工程と、
を有することを特徴とするレジスト塗布処理方法、が提供される。
【００１１】
このようなレジスト塗布処理装置およびレジスト塗布処理方法によれば、塗布処理部から排出される排レジスト液およびレジスト液の溶剤のいずれもが回収されることから、廃棄される液量が低減され、また、再生されたレジスト液を用いて基板にレジスト膜を形成することが可能となることから、基板１枚あたりに使用されるレジスト液量が低減されて、処理コストの低減が図られる。また、回収された排レジスト液は、高粘度のレジスト液とレジスト液に含まれる揮発性溶剤とに分離されることから、その後の粘度調整が容易である。
【００１２】
また、レジスト塗布処理装置を、大きくは塗布処理部、回収部、増粘処理部、混合処理部等にブロック分けすることにより、排レジスト液の回収、保存、再生といった処理を独立に行うことができるようになり、レジスト塗布処理装置の運転シーケンスを、作業内容に合わせて都度好適なものとして、処理作業性を向上させることができる。さらに、各部についてのメンテナンスや洗浄処理も容易に行うことが可能であり、保守性が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について、半導体ウエハ（ウエハ）へレジスト膜を形成するために用いられるレジスト塗布・現像処理システムを例として詳細に説明する。図１は本発明のレジスト塗布処理装置が搭載されたレジスト塗布・現像処理システムを示す概略平面図、図２はその正面図、図３はその背面図である。
【００１４】
このレジスト塗布・現像処理システム１は、搬送ステーションであるカセットステーション１０と、複数の処理ユニットを有する処理ステーション１１と、処理ステーション１１と隣接して設けられる露光装置（図示せず。）との間でウエハＷを受け渡すためのインターフェイス部１２とを具備している。
【００１５】
カセットステーション１０は、被処理体としてのウエハＷを複数枚、例えば２５枚単位でウエハカセットＣＲに搭載された状態で他のシステムからこのレジスト塗布・現像処理システム１へ搬入またはこのレジスト塗布・現像処理システム１から他のシステムへ搬出する等、ウエハカセットＣＲと処理ステーション１１との間でウエハＷの搬送を行うためのものである。
【００１６】
このカセットステーション１０においては、図１に示すように、載置台２０上に図中Ｘ方向に沿って複数（図では４個）の位置決め突起２０ａが形成されており、この突起２０ａの位置にウエハカセットＣＲがそれぞれのウエハ出入口を処理ステーション１１側に向けて１列に載置可能となっている。ウエハカセットＣＲにおいてはウエハＷが垂直方向（Ｚ方向）に配列されている。また、カセットステーション１０は、載置台２０と処理ステーション１１との間に位置するウエハ搬送機構２１を有している。
【００１７】
ウエハ搬送機構２１は、カセット配列方向（Ｘ方向）およびその中のウエハＷのウエハ配列方向（Ｚ方向）に移動可能なウエハ搬送用アーム２１ａを有しており、このウエハ搬送用アーム２１ａによりいずれかのウエハカセットＣＲに対して選択的にアクセス可能となっている。また、ウエハ搬送用アーム２１ａは、図１中に示されるθ方向に回転可能に構成されており、後述する処理ステーション１１の第３の処理部Ｇ３に属するアライメントユニット（ＡＬＩＭ）およびエクステンションユニット（ＥＸＴ）にもアクセスできるようになっている。
【００１８】
一方、処理ステーション１１は、ウエハＷへ対して塗布・現像を行う際の一連の工程を実施するための複数の処理ユニットを備え、これらが所定位置に多段に配置されており、これらによりウエハＷが１枚ずつ処理される。この処理ステーション１１は、図１に示すように、中心部にウエハ搬送路２２ａを有しており、この中に主ウエハ搬送機構２２が設けられ、ウエハ搬送路２２ａの周りに全ての処理ユニットが配置された構成となっている。これら複数の処理ユニットは、複数の処理部に分かれており、各処理部は複数の処理ユニットが垂直方向（Ｚ方向）に沿って多段に配置されている。
【００１９】
主ウエハ搬送機構２２は、図３に示すように、筒状支持体４９の内側に、ウエハ搬送装置４６を上下方向（Ｚ方向）に昇降自在に装備している。筒状支持体４９はモータ（図示せず。）の回転駆動力によって回転可能となっており、それに伴ってウエハ搬送装置４６も一体的に回転可能となっている。
【００２０】
ウエハ搬送装置４６は、搬送基台４７の前後方向に移動自在な複数本の保持部材４８を備え、これらの保持部材４８によって各処理ユニット間でのウエハＷの受け渡しを実現している。
【００２１】
また、図１に示すように、この実施の形態においては、４個の処理部Ｇ１・Ｇ２・Ｇ３・Ｇ４がウエハ搬送路２２ａの周囲に配置されており、第５の処理部Ｇ５は必要に応じて配置可能となっている。これらのうち、第１および第２の処理部Ｇ１・Ｇ２はレジスト塗布・現像処理システム１の正面（図１において手前）側に並列に配置され、第３の処理部Ｇ３はカセットステーション１０に隣接して配置され、第４の処理部Ｇ４はインターフェイス部１２に隣接して配置されている。また、第５の処理部Ｇ５は背面部に配置可能となっている。
【００２２】
第１の処理部Ｇ１では、コータカップ（ＣＰ）内でウエハＷをスピンチャック（図示せず。）に乗せて所定の処理を行う２台のスピナ型処理ユニットであるレジスト塗布ユニット（塗布処理部）（ＣＯＴ）およびレジストのパターンを現像する現像処理ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。第２の処理部Ｇ２も同様に、２台のスピナ型処理ユニットとしてレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）および現像処理ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。
【００２３】
第３の処理部Ｇ３においては、図３に示すように、ウエハＷを載置台ＳＰ（図１）に載せて所定の処理を行うオーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。すなわち冷却処理を行うクーリングユニット（ＣＯＬ）、レジストの定着性を高めるためのいわゆる疎水化処理を行うアドヒージョンユニット（ＡＤ）、位置合わせを行うアライメントユニット（ＡＬＩＭ）、ウエハＷの搬入出を行うエクステンションユニット（ＥＸＴ）、露光処理前や露光処理後、さらには現像処理後にウエハＷに対して加熱処理を行う４つのホットプレートユニット（ＨＰ）が下から順に８段に重ねられている。なお、アライメントユニット（ＡＬＩＭ）の代わりにクーリングユニット（ＣＯＬ）を設け、クーリングユニット（ＣＯＬ）にアライメント機能を持たせてもよい。
【００２４】
第４の処理部Ｇ４も、オーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。すなわち、クーリングユニット（ＣＯＬ）、クーリングプレートを備えたウエハ搬入出部であるエクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）、エクステンションユニット（ＥＸＴ）、クーリングユニット（ＣＯＬ）、および４つのホットプレートユニット（ＨＰ）が下から順に８段に重ねられている。
【００２５】
主ウエハ搬送機構２２の背部側に第５の処理部Ｇ５を設ける場合に、第５の処理部Ｇ５は、案内レール２５に沿って主ウエハ搬送機構２２から見て側方へ移動できるようになっている。従って、第５の処理部Ｇ５を設けた場合でも、これを案内レール２５に沿ってスライドすることにより空間部が確保されるので、主ウエハ搬送機構２２に対して背後からメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００２６】
インターフェイス部１２は、奥行方向（Ｘ方向）については、処理ステーション１１と同じ長さを有している。図１、図２に示すように、このインターフェイス部１２の正面部には、可搬性のピックアップカセットＣＲと定置型のバッファカセットＢＲが２段に配置され、背面部にはウエハＷの周辺部のレジストを露光する周辺露光装置２３が配設され、中央部には、ウエハ搬送機構２４が配設されている。
【００２７】
このウエハ搬送機構２４は、ウエハ搬送用アーム２４ａを有しており、このウエハ搬送用アーム２４ａは、Ｘ方向、Ｚ方向に移動して両カセットＣＲ・ＢＲおよび周辺露光装置２３にアクセス可能となっている。なお、このウエハ搬送用アーム２４ａは、θ方向に回転可能であり、処理ステーション１１の第４の処理部Ｇ４に属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）や、さらには隣接する露光装置側のウエハ受け渡し台（図示せず。）にもアクセス可能となっている。
【００２８】
上述したレジスト塗布・現像処理システム１においては、まず、カセットステーション１０において、ウエハ搬送機構２１のウエハ搬送用アーム２１ａが載置台２０上の未処理のウエハＷを収容しているウエハカセットＣＲにアクセスして、１枚のウエハＷを取り出し、第３の処理部Ｇ３のエクステンションユニット（ＥＸＴ）に搬送する。
【００２９】
ウエハＷは、このエクステンションユニット（ＥＸＴ）から、主ウエハ搬送機構２２のウエハ搬送装置４６により、処理ステーション１１に搬入される。そして、第３の処理部Ｇ３のアライメントユニット（ＡＬＩＭ）によりアライメントされた後、アドヒージョン処理ユニット（ＡＤ）に搬送され、そこでレジストの定着性を高めるための疎水化処理（ＨＭＤＳ処理）が施される。この処理は加熱を伴うため、その後ウエハＷは、ウエハ搬送装置４６により、クーリングユニット（ＣＯＬ）に搬送されて冷却される。
【００３０】
アドヒージョン処理が終了し、クーリングユニット（ＣＯＬ）で冷却されたウエハＷは、引き続き、ウエハ搬送装置４６によりレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）に搬送され、そこでウエハＷにレジスト液が塗布され、レジスト膜が形成される。このレジスト塗布処理終了後、ウエハＷは第３または第４の処理部Ｇ３・Ｇ４のいずれかのホットプレートユニット（ＨＰ）内でプリベーク処理され、その後いずれかのクーリングユニット（ＣＯＬ）にて冷却される。
【００３１】
冷却されたウエハＷは、第３の処理部Ｇ３のアライメントユニット（ＡＬＩＭ）に搬送され、そこでアライメントされた後、第４の処理部Ｇ４のエクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してインターフェイス部１２に搬送される。
【００３２】
インターフェイス部１２では、周辺露光装置２３により周辺露光されて、その後ウエハＷはインターフェイス部１２に隣接して設けられた露光装置（図示せず。）により、所定のパターンに従ってウエハＷのレジスト膜に露光処理が施される。
【００３３】
露光後のウエハＷは、再びインターフェイス部１２に戻され、ウエハ搬送機構２４により、第４の処理部Ｇ４に属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）に搬送される。そして、ウエハＷは、ウエハ搬送装置４６により、いずれかのホットプレートユニット（ＨＰ）に搬送されてポストエクスポージャーベーク処理が施され、次いで、クーリングユニット（ＣＯＬ）により冷却される。
【００３４】
その後、ウエハＷは現像処理ユニット（ＤＥＶ）に搬送され、そこで露光パターンの現像が行われる。現像終了後、ウエハＷはいずれかのホットプレートユニット（ＨＰ）に搬送されてポストベーク処理が施され、次いで、クーリングユニット（ＣＯＬ）により冷却される。このような一連の処理が終了した後、第３の処理部Ｇ３のエクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してカセットステーション１０に戻され、いずれかのウエハカセットＣＲに収容される。
【００３５】
次に、上述したレジスト塗布ユニット（塗布処理部）（ＣＯＴ）について説明する。図４および図５は、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）の全体構成を示す概略断面図および概略平面図である。
【００３６】
レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）の中央部には環状のコータカップ（ＣＰ）が配置され、コータカップ（ＣＰ）の内側にはスピンチャック５２が配置されている。スピンチャック５２は真空吸着によってウエハＷを固定保持した状態で駆動モータ５４によって回転駆動される。コータカップ（ＣＰ）の底部にはドレイン６９が設けられており、不要なレジスト液や、レジスト塗布後のサイドリンス処理および／またはバックリンス処理に使用された溶剤（シンナー）がここから排出される。
【００３７】
駆動モータ５４は、ユニット底板５０に設けられた開口５０ａに昇降移動可能に配置され、例えばアルミニウムからなるキャップ状のフランジ部材５８を介して例えばエアシリンダからなる昇降駆動手段６０および昇降ガイド手段６２と結合されている。駆動モータ５４の側面には、例えばＳＵＳからなる筒状の冷却ジャケット６４が取り付けられ、フランジ部材５８は、この冷却ジャケット６４の上半部を覆うように取り付けられている。
【００３８】
レジスト塗布時、フランジ部材５８の下端５８ａは、開口５０ａの外周付近でユニット底板５０に密着し、これによってユニット内部が密閉される。スピンチャック５２と主ウエハ搬送機構２２の保持部材４８との間でウエハＷの受け渡しが行われるときは、昇降駆動手段６０が駆動モータ５４ないしスピンチャック５２を上方へ持ち上げることでフランジ部材５８の下端がユニット底板５０から浮くようになっている。
【００３９】
レジスト液をウエハＷの表面に吐出するレジストノズル８６は、レジストノズルスキャンアーム９２の先端部にノズル保持体１００を介して着脱可能に取り付けられ、レジストノズル８６には、レジスト液供給部９５からレジスト液が供給されるようになっている。レジストノズルスキャンアーム９２は、ユニット底板５０の上に一方向（Ｙ方向）に敷設されたガイドレール９４上で水平移動可能な垂直支持部材９６の上端部に取り付けられており、Ｙ軸駆動機構１１１によって垂直支持部材９６と一体にＹ方向に移動するようになっている。また、レジストノズル８６は、Ｚ軸駆動機構１１２によって上下方向（Ｚ方向）に移動可能となっている。
【００４０】
なお、レジストノズルスキャンアーム９２は、レジストノズル待機部９０でレジストノズル８６を選択的に取り付けるためにＹ方向と直角なＸ方向にも移動可能であり、図示しないＸ方向駆動機構によってＸ方向にも移動するようになっている。
【００４１】
さらに、レジストノズル待機部９０でレジストノズル８６の吐出口が溶剤雰囲気室の口９０ａに挿入され、中で溶剤の雰囲気に晒されることで、ノズル先端のレジスト液が固化または劣化しないようになっている。また、複数本のレジストノズル８６が設けられ、例えばレジスト液の種類に応じてそれらのノズルが使い分けられるようになっている。
【００４２】
また、レジストノズルスキャンアーム９２の先端部（ノズル保持体１００）には、ウエハ表面へのレジスト液の吐出に先立ってウエハ表面にウエハ表面を濡らすための溶剤、例えばシンナーを吐出するシンナーノズル１０１が取り付けられている。このシンナーノズル１０１は図示しない溶剤供給管を介してシンナー供給部に接続されている。シンナーノズル１０１とレジストノズル８６はレジストノズルスキャンアーム９２のＹ移動方向に沿う直線上に各々の吐出口が位置するように取り付けられている。
【００４３】
さらに、ガイドレール９４上には、レジストノズルスキャンアーム９２を支持する垂直支持部材９６だけでなく、リンスノズルスキャンアーム１２０を支持しＹ方向に移動可能な垂直支持部材１２４も設けられている。このリンスノズルスキャンアーム１２０の先端部には、ウエハＷの表面周辺部や側縁部にリンス液を吐出してレジストを溶解除去、洗浄するサイドリンス処理用のリンスノズル１２２が取り付けられている。
【００４４】
Ｙ軸駆動機構１１１によってリンスノズルスキャンアーム１２０およびリンスノズル１２２は、コータカップ（ＣＰ）の側方に設定されたリンスノズル待機位置（実線の位置）とスピンチャック５２に設置されているウエハＷの周辺部の真上に設定されたリンス液（洗浄液）吐出位置（点線の位置）との間で並進または直線移動するようになっている。また、スピンチャック５２の下方周辺位置には、バックリンス処理用のリンスノズル１２３が配設されており、ウエハＷの裏面に向かってリンス液を吐出させ、ウエハＷの裏面洗浄が可能となるように構成されている。なお、リンス液（洗浄液）としては、レジスト液に含まれる揮発性溶剤の１つであるシンナーが好適に用いられる。
【００４５】
レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）の駆動系の動作は、制御部１１０によって制御される。すなわち、駆動モータ５４、Ｙ軸駆動機構１１１、Ｚ軸駆動機構１１２、レジスト液供給部９５、図示しないシンナー供給部等は、制御部１１０の指令により駆動、制御される。
【００４６】
続いて、このように構成されたレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）におけるレジスト液の塗布処理動作について以下に説明する。まず、主ウエハ搬送機構２２の保持部材４８によってレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）内のコータカップ（ＣＰ）の真上までウエハＷが搬送されると、そのウエハＷは、例えばエアシリンダからなる昇降駆動手段６０および昇降ガイド手段６２によって上昇してきたスピンチャック５２によって真空吸着される。主ウエハ搬送機構２２はウエハＷをスピンチャック５２に真空吸着せしめた後、保持部材４８をレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）内から引き戻し、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）へのウエハＷの受け渡しを終える。
【００４７】
次いで、スピンチャック５２はウエハＷがコータカップ（ＣＰ）内の定位置まで下降し、駆動モータ５４によってスピンチャック５２の回転駆動が開始される。その後、レジストノズル待機部９０からのノズル保持体１００の移動が開始される。このノズル保持体１００の移動はＹ方向に沿って行われる。
【００４８】
シンナーノズル１０１の吐出口がスピンチャック５２の中心（ウエハＷの中心）上に到達したところで、シンナーを回転するウエハＷの表面に供給する。ウエハＷの表面に供給されたシンナーは遠心力によってウエハＷ中心からその周囲全域にむらなく拡げられる。このように、レジスト液の塗布に先立ってシンナー等の溶剤でウエハＷの表面全体を濡らす、いわゆるプリウエット処理を行うことにより、レジスト液がより拡散しやすくなり、結果としてより少量のレジスト液量で均一なレジスト膜を形成することができるようになる。
【００４９】
次いで、ノズル保持体１００は、レジストノズル８６の吐出口がウエハＷの中心上に到達するまでＹ方向に移動され、レジストノズル８６の吐出口からレジスト液が回転するウエハＷの表面の中心に滴下され、遠心力によりウエハＷの中心から周辺に向けて拡散されて、ウエハＷ上にレジスト膜が形成される。なお、このレジストノズル８６からのレジスト液の吐出開始時には、ノズルの先端部８６ａから気泡を巻き込まないように、レジスト液の供給量、吐出圧を調整することが好ましい。
【００５０】
このレジスト液の滴下終了後には、ウエハＷを所定の回転速度で回転させて膜厚の調整を行う。ウエハＷの回転速度が加速されて大きくなると、残余のレジスト液が振り切られるとともに乾燥が進行し、所定厚みのレジスト膜が形成される。その後、レジストノズル８６をレジストノズル待機部９０へ収容するようにＹ方向へ移動させ、リンスノズル１２３からなる洗浄手段により、ウエハＷの背面にバックリンス処理を施し、また必要があればリンスノズル１２２を用いて、ウエハＷの側縁部にサイドリンス処理を施す。これらバックリンス処理やサイドリンス処理には、レジスト液の溶剤の１つであるシンナーが用いられ、またシンナーを使うことにより、後述するようにレジスト液の再生利用が行われる。所定時間の回転処理を行って洗浄液を振り切った後、ウエハＷの回転が停止されて、塗布処理工程が終了する。
【００５１】
このようなレジスト塗布処理において、ウエハＷ上から振り切られたレジスト液およびバックリンス処理およびサイドリンス処理に用いられたレジスト液を含むシンナーはドレイン６９から排出されるが、本発明においては、このレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）から排出される排レジスト液を回収し、再利用する。なお、シンナーはレジスト液を構成する揮発性溶剤であることから、レジスト液におけるシンナーの含有量を調整して、レジスト液の粘度を調整することにより、排レジスト液の再生が可能となる。
【００５２】
図６はレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）を含むレジスト塗布処理装置７０の一実施形態の全体構成を示す説明図である。レジスト塗布処理装置７０は、レジスト塗布ユニット（塗布処理部）（ＣＯＴ）、回収部８０、増粘処理部３０、混合処理部４０、レジスト液供給部９５の大きく分けて５つの部から構成されている。ウエハＷにレジスト液を塗布するレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）の構成については、既に詳述した通りである。
【００５３】
回収部８０には回収タンク８１が設けられており、回収タンク８１にレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）のドレイン６９から排出される排レジスト液が回収され、一時的に保管される。この回収部８０を設けることなく、排レジスト液が直接に増粘処理部３０へ流れ込むように構成することも可能であるが、その場合には、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）におけるウエハＷへのレジスト塗布処理の進行に合わせて増粘処理部３０に排レジスト液が流れ込むこととなる。
【００５４】
この場合、増粘処理部３０に貯留される排レジスト液の量が一定せず、そのためウエハＷへのレジスト塗布処理中は所定粘度の増粘レジスト液の製造が困難となる問題を生ずる。逆に、増粘処理部３０で排レジスト液の粘度調整を行う際には、新たに増粘処理部３０に排レジスト液を流入させることは好ましくないため、この場合には、排レジスト液を廃棄する必要が生じ、レジスト液の効率的なリサイクルが行えなくなるという問題を生ずる。つまり、回収タンク８１を設けて排レジスト液を一時的に保管し、増粘処理部３０での処理を、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）での処理とは独立して行うことができるようにすることで、排レジスト液のリサイクル効率が向上する。
【００５５】
なお、１枚のウエハＷのレジスト塗布処理に用いられるレジスト液の量は多いものではないので、複数枚のウエハＷの処理に係る排レジスト液を回収タンク８１に回収し、所定量ほど貯留された後に増粘処理部３０へ所定量の排レジスト液を送液すると、増粘処理部３０における粘度調整のバッチ処理が容易となる。
【００５６】
回収タンク８１には、オーバーフローを防止するための排液機構（ドレイン）８２が設けられている。回収タンク８１は複数配設してもよく、１個の回収タンクがオーバーフローしたときに、ドレイン８２から流出する排レジスト液を他の回収タンクに送液するように構成してもよい。もちろん、ドレイン８２から排レジスト液を廃棄処理へ回すこともできる。
【００５７】
また、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）と回収タンク８１との間のドレイン配管に、図示しない切替バルブを設けて、排レジスト液が回収タンク８１またはドレイン８２のいずれか一方へ流れ出るように構成することもできる。レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）から直接にドレイン８２へ排レジスト液を流す場合としては、再生を多数回繰り返した結果、組成変動や化学的特性の変化が生じて、レジスト液本来の機能が発揮されなくなった場合や、レジスト液に含まれるゴミ等の不純物量が増加することによって所定の品質を保持できなくなった場合等が挙げられる。
【００５８】
回収部８０から増粘処理部３０への排レジスト液の送液は、回収部８０と増粘処理部３０との間の配管に設けられた送液ポンプ３５の運転とバルブ３６の開閉により行われる。なお、回収部８０と増粘処理部３０との間の配管途中の任意の位置にフィルタ３７を配設して、排レジスト液中の不純物を除去することも好ましい。
【００５９】
増粘処理部３０は、排レジスト液の粘度を高める処理を行う部分である。増粘処理部３０に配設された処理タンク３１には、水位センサ３９およびドレイン３８が設けられており、水位センサ３９が処理タンク３１内の処理液量を監視し、一定以上となったときにドレイン３８から排出し、液量を一定にすることができるようになっている。また、使用に適さなくなった排レジスト液を、バルブ３８ａを開いてドレイン３８から廃棄することもできる。もちろん、ドレイン３８から排レジスト液を排出しないように処理条件を設定することが、排レジスト液の再生率を高める上で好ましいことはいうまでもない。
【００６０】
処理タンク３１の上部には、バルブ２９が配設された排気管２８が設けられ、処理タンク３１内の圧力調整が可能となっている。これにより、排レジスト液の処理タンク３１内への流入や増粘レジスト液の処理タンク３１からの送液が容易に行われる。また、処理タンク３１には、粘度センサ４１が配設されており、処理タンク３１のレジスト液粘度を監視、モニタしている。この粘度センサ４１の測定値を処理タンク３１内での増粘レジスト液の粘度調整方法にフィードバックすることにより、増粘レジスト液の製造制御を自動で行うことも可能である。
【００６１】
増粘処理部３０において、排レジスト液を濃縮し、増粘させる方法としては、（１）減圧処理によってシンナーを蒸発させる方法、（２）加熱によってシンナーを蒸発させる方法、（３）超音波を与えることによってシンナーを蒸発させる方法、（４）前記排レジスト液よりも高粘度に調整されたレジスト液を添加する方法、等が挙げられる。
【００６２】
このうち、（１）〜（３）の方法は、結果として排レジスト液中のシンナーを蒸発させることによって、排レジスト液の粘度を大きくする増粘方法であり、このような増粘方法を行うために、図６においては、回収タンク３１に、蒸発したシンナーの蒸気を冷却する冷却凝縮器３２ａと、液化されたシンナーを貯留するシンナー回収タンク３２ｂからなるシンナー回収部３２が取り付けられている。冷却凝縮器３２ａの前段（処理タンク３１側）には、開閉バルブ３４が設けられており、必要に応じて処理タンク３１からシンナーの蒸気を冷却凝縮器３２ａに送ることができるようになっている。
【００６３】
前記した（１）の減圧処理によってシンナーを蒸発させる方法を用いる場合には、例えば、冷却凝縮器３２ａとシンナー回収タンク３２ｂとの間に排気ポンプを設けて、排気に含まれるシンナーの蒸気が冷却凝縮器３２ａを通過する際に液化、凝縮され、回収される構造とすればよい。また、図６に示されるように、シンナー回収タンク３２ｂに、別途、排気管２６と排気ポンプ２７を設け、排気ポンプ２７による減圧雰囲気が、シンナー回収タンク３２ｂと冷却凝縮器３２ａを通じて処理タンク３１にまで及ぶ構成としてもよい。排気管２６に設けられたバルブ１６は、回収タンク３２ｂからのシンナーの蒸発を防ぐために、排気ポンプ２７を動作させるとき以外は閉口した状態とすることが好ましい。
【００６４】
前記した（２）の加熱によってシンナーを蒸発させる方法を用いる場合には、処理タンク３１の底部や側部に図示しない加熱装置を取り付けて、処理タンク３１内の排レジスト液を所定温度に温めてシンナーを蒸発させ、シンナーの蒸気が冷却凝縮器３２ａを通る際に液化され、シンナー回収タンク３２ｂに回収される構造とすればよい。なお、排レジスト液を加熱する場合には、レジスト液に、その機能を低下させるような変性等の化学的な変化が起こらないように注意する必要がある。
【００６５】
さらに、前記した（３）の超音波を与えることによってシンナーを蒸発させる方法を用いる場合には、処理タンク３１の底部や側部に図示しない超音波振動子を取り付けて、排レジスト液に超音波振動を加え、内部からシンナーを蒸発させるものであるが、この場合にも結果的に排レジスト液の温度上昇を伴う場合が殆どであることから、過加熱に注意を要する。
【００６６】
なお、前記した（４）の排レジスト液よりも高粘度に調整されたレジスト液を添加する方法は、シンナーを蒸発させるものでないことから、シンナー回収部３２を設ける必要はない。一方で、添加すべき高粘度レジスト液を供給する機構を設ける必要がある。この方法の場合には、結果的に製造されるレジスト液の量が増大することから、過剰のレジスト液が再生されないように、添加する高粘度レジスト液の量を調整することが好ましい。
【００６７】
このような増粘処理部３０での増粘処理と並行して、シンナー回収部３２で得られたシンナー（回収シンナー）は、シンナー回収タンク３２ｂに一時的に貯留され、その後、所定量に達した時点で、また適宜必要に応じて、送液ポンプ４２を用いてシンナー貯留タンク４３へ送液される。
【００６８】
シンナー貯留タンク４３には、シンナー補充部４４から新たなシンナーが供給されるようになっている。これは、レジスト液中のシンナーは、レジスト液をウエハＷへ塗布する処理中等に蒸発することから、シンナー回収部３２で得られるシンナーの量が、後述するように、増粘レジスト液に加えるために必要な量に満たない場合があるためである。なお、このシンナー貯留タンク４３に貯留されたシンナーを、シンナーノズル１０１および／またはリンスノズル１２２・１２３へ供給するように、シンナー供給管９７を設けた構成とすることも好ましい。このようにシンナーの供給経路をまとめることによって、装置の構造を簡単なものとすることができる。
【００６９】
シンナー貯留タンク４３に貯留されたシンナーは、バルブ７７を開閉操作し、定量ポンプ７６を用いて混合処理部４０へ送られる。後述するように、増粘処理部３０において製造された増粘レジスト液も、定量ポンプ７１を用いて一定量が混合処理部４０へ送られることから、混合処理部４０でのシンナーと増粘レジスト液の混合比率は一定とされ、これにより、混合処理部４０において、所定濃度のレジスト液（再生レジスト液）を再生、製造することが可能となる。なお、後述するように、粘度センサ７８の測定結果を定量ポンプ７１・７６にフィードバックして、その流量を制御することができることから、前記「混合処理部４０でのシンナーと増粘レジスト液の混合比率は一定とされ」とは、定量ポンプ７１・７６における流量が所定値に設定された状態では、シンナーと増粘レジスト液の混合量の変動が抑制される、という意味である。
【００７０】
増粘処理部３０と混合処理部４０との間には、定量ポンプ７１、圧力センサ７２、フィルタ７３、バルブ７４、回収ライン７５が設けられており、定量ポンプ７１により一定量の増粘レジスト液が混合処理部４０へ送液される。
【００７１】
フィルタ７３は、増粘レジスト液中に含まれるゴミ等の各種浮遊物を除去する役割を果たし、圧力センサ７２は、フィルタ７３の目詰まりを検知する役割を担う。また、フィルタ７３には、一般的に脱泡用ベントが設けられており、図６においては、この脱泡用ベントから排出される増粘レジスト液を処理タンク３１へ循環回収するように、回収ライン７５が設けられている。こうして、廃棄される増粘レジスト液の量が低減される。バルブ７４は必要に応じて適宜開閉される。
【００７２】
混合処理部４０では、シンナーと増粘レジスト液が均一に混合されて、所定の濃度のレジスト液が再生される。これらシンナーと増粘レジスト液の混合方法に限定はないが、内部に邪魔板等の障害物を設けて液体の流れを変化させ、自然に均一な混合が行われるようなインラインミキシング機構が好適に用いられる。この場合、動的な撹拌子等の手段を設ける必要がなく、装置自体がコンパクトとなり、また電源等を必要としない点でも好ましい。
【００７３】
なお、混合処理部４０において製造された再生レジスト液の粘度を監視するために、混合処理部４０における再生レジスト液の出口近傍または再生レジスト液が送液されるレジスト液貯留タンク８９との間に粘度センサ７８が設けられている。この粘度センサ７８の測定結果を、定量ポンプ７１・７６にフィードバックして、流量を制御することによって、再生レジスト液の粘度の微調整を行うことができる。
【００７４】
混合処理部４０において製造された再生レジスト液は、レジスト液供給部９５の構成部分の１つであるレジスト液貯留タンク８９に貯留され、その後所定のタイミングでレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）へ送液される。レジスト液供給部９５には、レジスト液補充部８７が設けられており、再生レジスト液の量が必要量に満たない場合等に、新しいレジスト液をレジスト液貯留タンク８９へ送液する。レジスト液貯留タンク８９には、水位センサ９３が設けられており、新しいレジスト液の補充量および混合処理部４０からの送液量が制御される。
【００７５】
なお、レジスト液貯留タンク８９を設けずに、混合処理部４０から直接にレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）へ再生レジスト液を送液することも可能であるが、その場合には、混合処理部４０での再生レジスト液の製造量を、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）での処理における必要量に合わせるような制御を行うことが必要とされる。
【００７６】
レジスト液供給部９５は、図６に示されるように、レジスト液送液経路８８に設けられた送液ポンプ８３等の各種の装置を構成部分として含む。レジスト液送液経路８８には、脱気機構９９が配設されており、例えば、減圧作用によりレジスト液中の気泡除去が行われる。このとき、レジスト液中のシンナーが過度に蒸発しないようにその条件を設定する。また、レジスト液送液経路８８にはレジスト液温度調節機構８５が配設され、レジスト液は、特性が発揮される所定温度に調整が行われた後に、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）において、レジストノズル８６からウエハＷへ供給される。
【００７７】
レジスト液貯留タンク８９とレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）との間には、レジスト液中のゴミ等を除去するフィルタ８４が配設されており、レジスト液がフィルタを通過する際に、フィルタ８４の脱泡用ベントから排出される再生レジスト液をレジスト液貯留タンク８９に循環回収する回収ライン９８も設けられている。この回収ライン９８によりレジスト液の廃棄量を低減することができる。レジスト液送液経路８８に設けられた送液ポンプ８３により、所定量のレジスト液がレジストノズル８６へ送られ、こうして、ウエハＷにレジスト液が塗布される。
【００７８】
なお、バルブ９１を開閉することにより、レジスト液の送液の開始または停止を制御することができるが、図６には、バルブ９１以外にも、各部間にバルブが配設されており、各部の運転を独立に行うことができるようになっている。つまり、バルブが開口されて連通した部間では連動して運転が行われるが、バルブが閉口された部間では、運転は独立して行うことができる。こうして特定の部での処理時間を他の部での処理時間とずらして行うことや、各部の洗浄処理やメンテナンス等を独立して効率的に行うことが可能となる。
【００７９】
次に、上述したレジスト塗布処理装置７０の使用形態について説明する。レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）において、ウエハＷにレジスト膜が形成される際に発生する排レジスト液を、ドレイン６９を通して回収タンク８１に回収する。そして、例えば、ある一定の枚数（１ロット）のウエハＷの処理を行い、回収された排レジスト液が所定量に達した時点で、増粘処理部３０の処理タンク３１へ送液する。
【００８０】
こうして回収タンク８１に貯留される排レジスト液量が低下すれば、引き続いてレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）では、次ロットのウエハＷに対するレジスト塗布処理を行うことができ、排レジスト液を回収タンク８１に貯留することができる。そして、その間に増粘処理部３０では、先に述べた種々の方法を用いて排レジスト液中のシンナーを蒸発させることにより、排レジスト液の粘度を高める増粘処理を行うとともに、蒸発したシンナーを冷却凝縮器３２ａを用いて液化し、再生シンナーとして得る処理を行う。
【００８１】
得られた再生シンナーは、ウエハＷへのレジスト液塗布中等に蒸発して消失しているものがあることから、増粘レジスト液の希釈に必要な量に満たない場合がある。そのため得られた再生シンナーは、シンナー貯留タンク４３において、シンナー補充部４４から供給される新たなシンナーと混合されて貯留される。なお、シンナー貯留タンク４３に貯留されたシンナーは、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）におけるプリウエット処理やバックリンス処理、サイドリンス処理のための洗浄液として用いることもできる。
【００８２】
シンナー貯留タンク４３に貯留されたシンナーと、増粘処理部３０で予め製造された増粘レジスト液は、所定量ずつ混合処理部４０へ送液され、混合されて所定粘度のレジスト液が再生される。再生されたレジスト液はレジスト液貯留タンク８９に一時的に貯留される。こうして、増粘処理部３０の処理タンク３１から増粘レジスト液が排出された後には、再び回収タンク８１から排レジスト液を処理タンク３１へ送液して、増粘処理を行うことができるようになる。
【００８３】
ある一定の枚数のウエハＷに対して使用されるレジスト液から回収される排レジスト液から同じ枚数のウエハＷを処理するに必要なレジスト液を再生することは、レジスト液が減少しているために不可能であるから、不足分の新しいレジスト液をレジスト液補充部８７からレジスト液貯留タンク８９へ補充する。
【００８４】
上述のようにして各部での処理を行うことにより、レジスト液貯留タンク８９から所定のタイミングでレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）へウエハＷに塗布されるレジスト液が供給される一方、新しいレジスト液および再生レジスト液がレジスト液貯留タンク８９に供給されることから、予め再生レジスト液が供給可能なように準備されており、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）へのレジスト液の供給が停止することはない。
【００８５】
ところで、このような再生処理を繰り返すと、複数の送液経路にフィルタを設けているにもかかわらず、レジスト液中のゴミ等の不純物量が増加して、所定の品質を保つことが困難となる場合がある。この場合には、再生が不可能となった時点で、例えば、処理タンク３１や回収タンク８１に設けられたドレイン８２・３８から、排レジスト液を廃棄する。また、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）から直接廃棄することにより、処理タンク３１や回収タンク８１の汚染を少なくして、排レジスト液を廃棄することもできる。
【００８６】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、混合処理部では、予め一定量の増粘レジスト液を貯留しておき、増粘レジスト液を撹拌しながらシンナーを供給して、粘度を確認しながらレジスト液を再生し、所定粘度に到達した時点でシンナーの供給を停止して、レジスト液貯留タンクへ送液する増粘レジスト液の再生方法を用いることも可能である。
【００８７】
また、レジスト液の再生について、レジスト液に含まれる揮発性溶剤がシンナーである場合を例に説明したが、レジスト液の種類によって使用されている溶剤が異なっても、上述したレジスト液の再生方法を用いることができることは明らかである。例えば、溶剤としてシンナーよりも沸点の高いＮＭＰ（ノルマルメチルピロリドン）が用いられているポリイミド系レジストも、本発明のレジスト塗布処理装置を用いて処理することができる。また、複数種の揮発性溶剤が用いられている場合には、溶剤の回収手段として蒸留等の分離手段が必要となる場合があることを除いて、上述したレジスト液の再生方法を用いることができる。
【００８８】
さらに、上記説明では、半導体ウエハ用のレジスト塗布・現像処理システムに組み込まれたレジスト塗布処理装置を例に挙げて説明したが、レジスト塗布処理装置単独で用いるものであってもよく、また半導体ウエハ以外の他の被処理基板、例えばＬＣＤ基板用のレジスト塗布処理装置にも本発明を適用することができる。
【００８９】
【発明の効果】
上述の通り、本発明によれば、従来は廃棄されていたレジスト液が回収されて再利用されるため、結果的に１枚あたりに使用されるレジスト液の使用量が低減され、レジスト塗布の処理コストを低減することが可能となる。また、レジスト塗布処理装置をレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）、回収部、増粘処理部、混合処理部、レジスト液供給部等の各部に分割して構成することにより、各部の運転を独立して行うことが可能となり、作業効率が向上する。また、各部のメンテナンスも独立して行うことが可能となり、作業効率が向上する。そして、混合処理部をインラインミキシング機構を用いて構成することにより、簡単でコンパクトな装置とすることができる。さらに、シンナーの供給経路をまとめることによっても装置の構造を簡単なものとすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るレジスト塗布処理装置が組み込まれた半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムの全体構成を示す平面図。
【図２】本発明の実施形態に係るレジスト塗布処理装置が組み込まれた半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムの全体構成を示す正面図。
【図３】本発明の実施形態に係るレジスト塗布処理装置が組み込まれた半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムの全体構成を示す背面図。
【図４】本発明のレジスト塗布処理装置に用いられるレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）の一実施形態を示す断面図。
【図５】図４記載のレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）の平面図。
【図６】本発明のレジスト塗布処理装置の全体構成の一実施形態を示す説明図。
【符号の説明】
３０；増粘処理部
３１；処理タンク
３２；シンナー回収部
３２ａ；冷却凝縮器
３２ｂ；シンナー回収タンク
３８；ドレイン
３９；水位センサ
４０；混合処理部
４１；粘度センサ
４３；シンナー貯留タンク
４４；シンナー補充部
６９；ドレイン
７０；レジスト塗布処理装置
７５；回収ライン
７８；粘度センサ
８０；回収部
８１；回収タンク
８２；ドレイン
８４；フィルタ
８５；レジスト液温調機構
８７；レジスト液補充部
８８；レジスト液送液経路
８９；レジスト液貯留タンク
９５；レジスト液供給部
９７；シンナー供給管
９８；回収ライン
Ｗ；半導体ウエハ（基板）
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の基板上にレジスト膜を形成するためのレジスト塗布処理装置およびレジスト塗布処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程のためのレジスト塗布・現像処理システムにおいては、半導体ウエハ（ウエハ）の表面にレジスト膜を形成するレジスト塗布処理と、レジスト塗布後のウエハに対して露光処理を行った後に前記ウエハを現像する現像処理とが行われている。このうち、レジスト塗布処理は、このシステムに搭載されたレジスト塗布ユニットを用いて行われており、ウエハ表面にレジスト液を均一に塗布するための方法としては、スピンコーティング法等が多用されている。
【０００３】
このスピンコーティング法は、例えば、水平面内で回転可能なスピンチャック上にウエハを真空吸着して固定保持し、ウエハの上方からレジスト液をウエハの中央部に滴下にして、ウエハをスピンチャックとともに回転させることにより、滴下されたレジスト液を遠心力によってウエハの径方向外側に向かって拡げるものである。
【０００４】
そして、レジスト液の滴下を停止して、ウエハを所定速度で回転させることにより、ウエハ上の残余のレジストを振り切るとともに、形成されたレジスト膜を乾燥させている。さらに、多くの場合、レジスト液に含まれる揮発性溶剤を、レジスト膜が形成された基板の裏面および周縁部に吐出して、不要に付着したレジストを除去するバックリンス処理やサイドリンス処理が行われる。
【０００５】
従来、このようなレジスト膜の形成処理にあたって、ウエハ上から振り切られたレジスト液およびバックリンス処理やサイドリンス処理の際に排出される低粘度のレジスト液は、ともに廃棄されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、均一な厚みを有するレジスト膜を形成するために、ウエハ上に滴下されるレジスト液の量は、実際に膜となる量を大きく上回る。このため、結果的に１枚のウエハあたりのレジスト消費量は増大し、処理コストが割高となる問題を有していた。
【０００７】
本発明はこのような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものであって、使用されたレジスト液の効率的な回収と再利用を可能とするレジスト塗布処理装置およびレジスト塗布処理方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、基板にレジスト液を塗布する塗布処理部と、
前記塗布処理部から排出される排レジスト液を回収する回収部と、
前記回収部に貯留された排レジスト液を濃縮する増粘処理部と、
前記排レジスト液の増粘処理時に発生する溶剤の蒸気を液化させて回収する溶剤回収部と、
前記溶剤回収部で回収した溶剤を一時貯留する溶剤貯留部と、
前記増粘処理部において製造された増粘レジスト液と、前記溶剤回収部に貯留された溶剤とを混合する混合処理部と、
前記溶剤貯留部と前記混合処理部との間と、前記増粘処理部と前記混合処理部との間に、それぞれ設けられた定量ポンプと、
を具備し、
前記溶剤貯留部と前記増粘処理部から前記各定量ポンプを通して溶剤と増粘レジスト液を前記混合処理部へ送液することにより、前記溶剤と増粘レジスト液の混合量の変動を抑制して、所定濃度の再生レジスト液が製造されることを特徴とするレジスト塗布処理装置、が提供される。
【００１０】
さらに本発明によれば、基板上にレジスト膜を形成するレジスト塗布処理方法であって、
前記基板にレジスト液を塗布して成膜処理を行うとともに、不要な基板上のレジスト液を除去する第１工程と、
前記第１工程において排出される排レジスト液を回収する第２工程と、
前記第２工程において回収された排レジスト液から溶剤を蒸発させることにより濃縮して増粘レジスト液を製造するとともに、蒸発した溶剤の蒸気を冷却することによって溶剤を液体として回収する第３工程と、
レジスト液の溶剤を一時貯留する溶剤貯留部に、前記第３工程において回収されたレジスト液の溶剤を送液し、貯留する第４工程と、
前記第３工程において製造された前記増粘レジスト液と、前記第４工程により前記溶剤貯留部に貯留されたレジスト液の溶剤とを、それぞれ定量ポンプを用いて混合器へ送液し、混合することにより、前記増粘レジスト液と前記溶剤の混合量の変動を抑制し、所定粘度の再生レジスト液を製造する第５工程と、
を有することを特徴とするレジスト塗布処理方法、が提供される。
【００１１】
このようなレジスト塗布処理装置およびレジスト塗布処理方法によれば、塗布処理部から排出される排レジスト液およびレジスト液の溶剤のいずれもが回収されることから、廃棄される液量が低減され、また、再生されたレジスト液を用いて基板にレジスト膜を形成することが可能となることから、基板１枚あたりに使用されるレジスト液量が低減されて、処理コストの低減が図られる。また、回収された排レジスト液は、高粘度のレジスト液とレジスト液に含まれる揮発性溶剤とに分離されることから、その後の粘度調整が容易である。
【００１２】
また、レジスト塗布処理装置を、大きくは塗布処理部、回収部、増粘処理部、混合処理部等にブロック分けすることにより、排レジスト液の回収、保存、再生といった処理を独立に行うことができるようになり、レジスト塗布処理装置の運転シーケンスを、作業内容に合わせて都度好適なものとして、処理作業性を向上させることができる。さらに、各部についてのメンテナンスや洗浄処理も容易に行うことが可能であり、保守性が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について、半導体ウエハ（ウエハ）へレジスト膜を形成するために用いられるレジスト塗布・現像処理システムを例として詳細に説明する。図１は本発明のレジスト塗布処理装置が搭載されたレジスト塗布・現像処理システムを示す概略平面図、図２はその正面図、図３はその背面図である。
【００１４】
このレジスト塗布・現像処理システム１は、搬送ステーションであるカセットステーション１０と、複数の処理ユニットを有する処理ステーション１１と、処理ステーション１１と隣接して設けられる露光装置（図示せず。）との間でウエハＷを受け渡すためのインターフェイス部１２とを具備している。
【００１５】
カセットステーション１０は、被処理体としてのウエハＷを複数枚、例えば２５枚単位でウエハカセットＣＲに搭載された状態で他のシステムからこのレジスト塗布・現像処理システム１へ搬入またはこのレジスト塗布・現像処理システム１から他のシステムへ搬出する等、ウエハカセットＣＲと処理ステーション１１との間でウエハＷの搬送を行うためのものである。
【００１６】
このカセットステーション１０においては、図１に示すように、載置台２０上に図中Ｘ方向に沿って複数（図では４個）の位置決め突起２０ａが形成されており、この突起２０ａの位置にウエハカセットＣＲがそれぞれのウエハ出入口を処理ステーション１１側に向けて１列に載置可能となっている。ウエハカセットＣＲにおいてはウエハＷが垂直方向（Ｚ方向）に配列されている。また、カセットステーション１０は、載置台２０と処理ステーション１１との間に位置するウエハ搬送機構２１を有している。
【００１７】
ウエハ搬送機構２１は、カセット配列方向（Ｘ方向）およびその中のウエハＷのウエハ配列方向（Ｚ方向）に移動可能なウエハ搬送用アーム２１ａを有しており、このウエハ搬送用アーム２１ａによりいずれかのウエハカセットＣＲに対して選択的にアクセス可能となっている。また、ウエハ搬送用アーム２１ａは、図１中に示されるθ方向に回転可能に構成されており、後述する処理ステーション１１の第３の処理部Ｇ３に属するアライメントユニット（ＡＬＩＭ）およびエクステンションユニット（ＥＸＴ）にもアクセスできるようになっている。
【００１８】
一方、処理ステーション１１は、ウエハＷへ対して塗布・現像を行う際の一連の工程を実施するための複数の処理ユニットを備え、これらが所定位置に多段に配置されており、これらによりウエハＷが１枚ずつ処理される。この処理ステーション１１は、図１に示すように、中心部にウエハ搬送路２２ａを有しており、この中に主ウエハ搬送機構２２が設けられ、ウエハ搬送路２２ａの周りに全ての処理ユニットが配置された構成となっている。これら複数の処理ユニットは、複数の処理部に分かれており、各処理部は複数の処理ユニットが垂直方向（Ｚ方向）に沿って多段に配置されている。
【００１９】
主ウエハ搬送機構２２は、図３に示すように、筒状支持体４９の内側に、ウエハ搬送装置４６を上下方向（Ｚ方向）に昇降自在に装備している。筒状支持体４９はモータ（図示せず。）の回転駆動力によって回転可能となっており、それに伴ってウエハ搬送装置４６も一体的に回転可能となっている。
【００２０】
ウエハ搬送装置４６は、搬送基台４７の前後方向に移動自在な複数本の保持部材４８を備え、これらの保持部材４８によって各処理ユニット間でのウエハＷの受け渡しを実現している。
【００２１】
また、図１に示すように、この実施の形態においては、４個の処理部Ｇ１・Ｇ２・Ｇ３・Ｇ４がウエハ搬送路２２ａの周囲に配置されており、第５の処理部Ｇ５は必要に応じて配置可能となっている。これらのうち、第１および第２の処理部Ｇ１・Ｇ２はレジスト塗布・現像処理システム１の正面（図１において手前）側に並列に配置され、第３の処理部Ｇ３はカセットステーション１０に隣接して配置され、第４の処理部Ｇ４はインターフェイス部１２に隣接して配置されている。また、第５の処理部Ｇ５は背面部に配置可能となっている。
【００２２】
第１の処理部Ｇ１では、コータカップ（ＣＰ）内でウエハＷをスピンチャック（図示せず。）に乗せて所定の処理を行う２台のスピナ型処理ユニットであるレジスト塗布ユニット（塗布処理部）（ＣＯＴ）およびレジストのパターンを現像する現像処理ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。第２の処理部Ｇ２も同様に、２台のスピナ型処理ユニットとしてレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）および現像処理ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。
【００２３】
第３の処理部Ｇ３においては、図３に示すように、ウエハＷを載置台ＳＰ（図１）に載せて所定の処理を行うオーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。すなわち冷却処理を行うクーリングユニット（ＣＯＬ）、レジストの定着性を高めるためのいわゆる疎水化処理を行うアドヒージョンユニット（ＡＤ）、位置合わせを行うアライメントユニット（ＡＬＩＭ）、ウエハＷの搬入出を行うエクステンションユニット（ＥＸＴ）、露光処理前や露光処理後、さらには現像処理後にウエハＷに対して加熱処理を行う４つのホットプレートユニット（ＨＰ）が下から順に８段に重ねられている。なお、アライメントユニット（ＡＬＩＭ）の代わりにクーリングユニット（ＣＯＬ）を設け、クーリングユニット（ＣＯＬ）にアライメント機能を持たせてもよい。
【００２４】
第４の処理部Ｇ４も、オーブン型の処理ユニットが多段に重ねられている。すなわち、クーリングユニット（ＣＯＬ）、クーリングプレートを備えたウエハ搬入出部であるエクステンション・クーリングユニット（ＥＸＴＣＯＬ）、エクステンションユニット（ＥＸＴ）、クーリングユニット（ＣＯＬ）、および４つのホットプレートユニット（ＨＰ）が下から順に８段に重ねられている。
【００２５】
主ウエハ搬送機構２２の背部側に第５の処理部Ｇ５を設ける場合に、第５の処理部Ｇ５は、案内レール２５に沿って主ウエハ搬送機構２２から見て側方へ移動できるようになっている。従って、第５の処理部Ｇ５を設けた場合でも、これを案内レール２５に沿ってスライドすることにより空間部が確保されるので、主ウエハ搬送機構２２に対して背後からメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００２６】
インターフェイス部１２は、奥行方向（Ｘ方向）については、処理ステーション１１と同じ長さを有している。図１、図２に示すように、このインターフェイス部１２の正面部には、可搬性のピックアップカセットＣＲと定置型のバッファカセットＢＲが２段に配置され、背面部にはウエハＷの周辺部のレジストを露光する周辺露光装置２３が配設され、中央部には、ウエハ搬送機構２４が配設されている。
【００２７】
このウエハ搬送機構２４は、ウエハ搬送用アーム２４ａを有しており、このウエハ搬送用アーム２４ａは、Ｘ方向、Ｚ方向に移動して両カセットＣＲ・ＢＲおよび周辺露光装置２３にアクセス可能となっている。なお、このウエハ搬送用アーム２４ａは、θ方向に回転可能であり、処理ステーション１１の第４の処理部Ｇ４に属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）や、さらには隣接する露光装置側のウエハ受け渡し台（図示せず。）にもアクセス可能となっている。
【００２８】
上述したレジスト塗布・現像処理システム１においては、まず、カセットステーション１０において、ウエハ搬送機構２１のウエハ搬送用アーム２１ａが載置台２０上の未処理のウエハＷを収容しているウエハカセットＣＲにアクセスして、１枚のウエハＷを取り出し、第３の処理部Ｇ３のエクステンションユニット（ＥＸＴ）に搬送する。
【００２９】
ウエハＷは、このエクステンションユニット（ＥＸＴ）から、主ウエハ搬送機構２２のウエハ搬送装置４６により、処理ステーション１１に搬入される。そして、第３の処理部Ｇ３のアライメントユニット（ＡＬＩＭ）によりアライメントされた後、アドヒージョン処理ユニット（ＡＤ）に搬送され、そこでレジストの定着性を高めるための疎水化処理（ＨＭＤＳ処理）が施される。この処理は加熱を伴うため、その後ウエハＷは、ウエハ搬送装置４６により、クーリングユニット（ＣＯＬ）に搬送されて冷却される。
【００３０】
アドヒージョン処理が終了し、クーリングユニット（ＣＯＬ）で冷却されたウエハＷは、引き続き、ウエハ搬送装置４６によりレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）に搬送され、そこでウエハＷにレジスト液が塗布され、レジスト膜が形成される。このレジスト塗布処理終了後、ウエハＷは第３または第４の処理部Ｇ３・Ｇ４のいずれかのホットプレートユニット（ＨＰ）内でプリベーク処理され、その後いずれかのクーリングユニット（ＣＯＬ）にて冷却される。
【００３１】
冷却されたウエハＷは、第３の処理部Ｇ３のアライメントユニット（ＡＬＩＭ）に搬送され、そこでアライメントされた後、第４の処理部Ｇ４のエクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してインターフェイス部１２に搬送される。
【００３２】
インターフェイス部１２では、周辺露光装置２３により周辺露光されて、その後ウエハＷはインターフェイス部１２に隣接して設けられた露光装置（図示せず。）により、所定のパターンに従ってウエハＷのレジスト膜に露光処理が施される。
【００３３】
露光後のウエハＷは、再びインターフェイス部１２に戻され、ウエハ搬送機構２４により、第４の処理部Ｇ４に属するエクステンションユニット（ＥＸＴ）に搬送される。そして、ウエハＷは、ウエハ搬送装置４６により、いずれかのホットプレートユニット（ＨＰ）に搬送されてポストエクスポージャーベーク処理が施され、次いで、クーリングユニット（ＣＯＬ）により冷却される。
【００３４】
その後、ウエハＷは現像処理ユニット（ＤＥＶ）に搬送され、そこで露光パターンの現像が行われる。現像終了後、ウエハＷはいずれかのホットプレートユニット（ＨＰ）に搬送されてポストベーク処理が施され、次いで、クーリングユニット（ＣＯＬ）により冷却される。このような一連の処理が終了した後、第３の処理部Ｇ３のエクステンションユニット（ＥＸＴ）を介してカセットステーション１０に戻され、いずれかのウエハカセットＣＲに収容される。
【００３５】
次に、上述したレジスト塗布ユニット（塗布処理部）（ＣＯＴ）について説明する。図４および図５は、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）の全体構成を示す概略断面図および概略平面図である。
【００３６】
レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）の中央部には環状のコータカップ（ＣＰ）が配置され、コータカップ（ＣＰ）の内側にはスピンチャック５２が配置されている。スピンチャック５２は真空吸着によってウエハＷを固定保持した状態で駆動モータ５４によって回転駆動される。コータカップ（ＣＰ）の底部にはドレイン６９が設けられており、不要なレジスト液や、レジスト塗布後のサイドリンス処理および／またはバックリンス処理に使用された溶剤（シンナー）がここから排出される。
【００３７】
駆動モータ５４は、ユニット底板５０に設けられた開口５０ａに昇降移動可能に配置され、例えばアルミニウムからなるキャップ状のフランジ部材５８を介して例えばエアシリンダからなる昇降駆動手段６０および昇降ガイド手段６２と結合されている。駆動モータ５４の側面には、例えばＳＵＳからなる筒状の冷却ジャケット６４が取り付けられ、フランジ部材５８は、この冷却ジャケット６４の上半部を覆うように取り付けられている。
【００３８】
レジスト塗布時、フランジ部材５８の下端５８ａは、開口５０ａの外周付近でユニット底板５０に密着し、これによってユニット内部が密閉される。スピンチャック５２と主ウエハ搬送機構２２の保持部材４８との間でウエハＷの受け渡しが行われるときは、昇降駆動手段６０が駆動モータ５４ないしスピンチャック５２を上方へ持ち上げることでフランジ部材５８の下端がユニット底板５０から浮くようになっている。
【００３９】
レジスト液をウエハＷの表面に吐出するレジストノズル８６は、レジストノズルスキャンアーム９２の先端部にノズル保持体１００を介して着脱可能に取り付けられ、レジストノズル８６には、レジスト液供給部９５からレジスト液が供給されるようになっている。レジストノズルスキャンアーム９２は、ユニット底板５０の上に一方向（Ｙ方向）に敷設されたガイドレール９４上で水平移動可能な垂直支持部材９６の上端部に取り付けられており、Ｙ軸駆動機構１１１によって垂直支持部材９６と一体にＹ方向に移動するようになっている。また、レジストノズル８６は、Ｚ軸駆動機構１１２によって上下方向（Ｚ方向）に移動可能となっている。
【００４０】
なお、レジストノズルスキャンアーム９２は、レジストノズル待機部９０でレジストノズル８６を選択的に取り付けるためにＹ方向と直角なＸ方向にも移動可能であり、図示しないＸ方向駆動機構によってＸ方向にも移動するようになっている。
【００４１】
さらに、レジストノズル待機部９０でレジストノズル８６の吐出口が溶剤雰囲気室の口９０ａに挿入され、中で溶剤の雰囲気に晒されることで、ノズル先端のレジスト液が固化または劣化しないようになっている。また、複数本のレジストノズル８６が設けられ、例えばレジスト液の種類に応じてそれらのノズルが使い分けられるようになっている。
【００４２】
また、レジストノズルスキャンアーム９２の先端部（ノズル保持体１００）には、ウエハ表面へのレジスト液の吐出に先立ってウエハ表面にウエハ表面を濡らすための溶剤、例えばシンナーを吐出するシンナーノズル１０１が取り付けられている。このシンナーノズル１０１は図示しない溶剤供給管を介してシンナー供給部に接続されている。シンナーノズル１０１とレジストノズル８６はレジストノズルスキャンアーム９２のＹ移動方向に沿う直線上に各々の吐出口が位置するように取り付けられている。
【００４３】
さらに、ガイドレール９４上には、レジストノズルスキャンアーム９２を支持する垂直支持部材９６だけでなく、リンスノズルスキャンアーム１２０を支持しＹ方向に移動可能な垂直支持部材１２４も設けられている。このリンスノズルスキャンアーム１２０の先端部には、ウエハＷの表面周辺部や側縁部にリンス液を吐出してレジストを溶解除去、洗浄するサイドリンス処理用のリンスノズル１２２が取り付けられている。
【００４４】
Ｙ軸駆動機構１１１によってリンスノズルスキャンアーム１２０およびリンスノズル１２２は、コータカップ（ＣＰ）の側方に設定されたリンスノズル待機位置（実線の位置）とスピンチャック５２に設置されているウエハＷの周辺部の真上に設定されたリンス液（洗浄液）吐出位置（点線の位置）との間で並進または直線移動するようになっている。また、スピンチャック５２の下方周辺位置には、バックリンス処理用のリンスノズル１２３が配設されており、ウエハＷの裏面に向かってリンス液を吐出させ、ウエハＷの裏面洗浄が可能となるように構成されている。なお、リンス液（洗浄液）としては、レジスト液に含まれる揮発性溶剤の１つであるシンナーが好適に用いられる。
【００４５】
レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）の駆動系の動作は、制御部１１０によって制御される。すなわち、駆動モータ５４、Ｙ軸駆動機構１１１、Ｚ軸駆動機構１１２、レジスト液供給部９５、図示しないシンナー供給部等は、制御部１１０の指令により駆動、制御される。
【００４６】
続いて、このように構成されたレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）におけるレジスト液の塗布処理動作について以下に説明する。まず、主ウエハ搬送機構２２の保持部材４８によってレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）内のコータカップ（ＣＰ）の真上までウエハＷが搬送されると、そのウエハＷは、例えばエアシリンダからなる昇降駆動手段６０および昇降ガイド手段６２によって上昇してきたスピンチャック５２によって真空吸着される。主ウエハ搬送機構２２はウエハＷをスピンチャック５２に真空吸着せしめた後、保持部材４８をレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）内から引き戻し、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）へのウエハＷの受け渡しを終える。
【００４７】
次いで、スピンチャック５２はウエハＷがコータカップ（ＣＰ）内の定位置まで下降し、駆動モータ５４によってスピンチャック５２の回転駆動が開始される。その後、レジストノズル待機部９０からのノズル保持体１００の移動が開始される。このノズル保持体１００の移動はＹ方向に沿って行われる。
【００４８】
シンナーノズル１０１の吐出口がスピンチャック５２の中心（ウエハＷの中心）上に到達したところで、シンナーを回転するウエハＷの表面に供給する。ウエハＷの表面に供給されたシンナーは遠心力によってウエハＷ中心からその周囲全域にむらなく拡げられる。このように、レジスト液の塗布に先立ってシンナー等の溶剤でウエハＷの表面全体を濡らす、いわゆるプリウエット処理を行うことにより、レジスト液がより拡散しやすくなり、結果としてより少量のレジスト液量で均一なレジスト膜を形成することができるようになる。
【００４９】
次いで、ノズル保持体１００は、レジストノズル８６の吐出口がウエハＷの中心上に到達するまでＹ方向に移動され、レジストノズル８６の吐出口からレジスト液が回転するウエハＷの表面の中心に滴下され、遠心力によりウエハＷの中心から周辺に向けて拡散されて、ウエハＷ上にレジスト膜が形成される。なお、このレジストノズル８６からのレジスト液の吐出開始時には、ノズルの先端部８６ａから気泡を巻き込まないように、レジスト液の供給量、吐出圧を調整することが好ましい。
【００５０】
このレジスト液の滴下終了後には、ウエハＷを所定の回転速度で回転させて膜厚の調整を行う。ウエハＷの回転速度が加速されて大きくなると、残余のレジスト液が振り切られるとともに乾燥が進行し、所定厚みのレジスト膜が形成される。その後、レジストノズル８６をレジストノズル待機部９０へ収容するようにＹ方向へ移動させ、リンスノズル１２３からなる洗浄手段により、ウエハＷの背面にバックリンス処理を施し、また必要があればリンスノズル１２２を用いて、ウエハＷの側縁部にサイドリンス処理を施す。これらバックリンス処理やサイドリンス処理には、レジスト液の溶剤の１つであるシンナーが用いられ、またシンナーを使うことにより、後述するようにレジスト液の再生利用が行われる。所定時間の回転処理を行って洗浄液を振り切った後、ウエハＷの回転が停止されて、塗布処理工程が終了する。
【００５１】
このようなレジスト塗布処理において、ウエハＷ上から振り切られたレジスト液およびバックリンス処理およびサイドリンス処理に用いられたレジスト液を含むシンナーはドレイン６９から排出されるが、本発明においては、このレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）から排出される排レジスト液を回収し、再利用する。なお、シンナーはレジスト液を構成する揮発性溶剤であることから、レジスト液におけるシンナーの含有量を調整して、レジスト液の粘度を調整することにより、排レジスト液の再生が可能となる。
【００５２】
図６はレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）を含むレジスト塗布処理装置７０の一実施形態の全体構成を示す説明図である。レジスト塗布処理装置７０は、レジスト塗布ユニット（塗布処理部）（ＣＯＴ）、回収部８０、増粘処理部３０、混合処理部４０、レジスト液供給部９５の大きく分けて５つの部から構成されている。ウエハＷにレジスト液を塗布するレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）の構成については、既に詳述した通りである。
【００５３】
回収部８０には回収タンク８１が設けられており、回収タンク８１にレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）のドレイン６９から排出される排レジスト液が回収され、一時的に保管される。この回収部８０を設けることなく、排レジスト液が直接に増粘処理部３０へ流れ込むように構成することも可能であるが、その場合には、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）におけるウエハＷへのレジスト塗布処理の進行に合わせて増粘処理部３０に排レジスト液が流れ込むこととなる。
【００５４】
この場合、増粘処理部３０に貯留される排レジスト液の量が一定せず、そのためウエハＷへのレジスト塗布処理中は所定粘度の増粘レジスト液の製造が困難となる問題を生ずる。逆に、増粘処理部３０で排レジスト液の粘度調整を行う際には、新たに増粘処理部３０に排レジスト液を流入させることは好ましくないため、この場合には、排レジスト液を廃棄する必要が生じ、レジスト液の効率的なリサイクルが行えなくなるという問題を生ずる。つまり、回収タンク８１を設けて排レジスト液を一時的に保管し、増粘処理部３０での処理を、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）での処理とは独立して行うことができるようにすることで、排レジスト液のリサイクル効率が向上する。
【００５５】
なお、１枚のウエハＷのレジスト塗布処理に用いられるレジスト液の量は多いものではないので、複数枚のウエハＷの処理に係る排レジスト液を回収タンク８１に回収し、所定量ほど貯留された後に増粘処理部３０へ所定量の排レジスト液を送液すると、増粘処理部３０における粘度調整のバッチ処理が容易となる。
【００５６】
回収タンク８１には、オーバーフローを防止するための排液機構（ドレイン）８２が設けられている。回収タンク８１は複数配設してもよく、１個の回収タンクがオーバーフローしたときに、ドレイン８２から流出する排レジスト液を他の回収タンクに送液するように構成してもよい。もちろん、ドレイン８２から排レジスト液を廃棄処理へ回すこともできる。
【００５７】
また、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）と回収タンク８１との間のドレイン配管に、図示しない切替バルブを設けて、排レジスト液が回収タンク８１またはドレイン８２のいずれか一方へ流れ出るように構成することもできる。レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）から直接にドレイン８２へ排レジスト液を流す場合としては、再生を多数回繰り返した結果、組成変動や化学的特性の変化が生じて、レジスト液本来の機能が発揮されなくなった場合や、レジスト液に含まれるゴミ等の不純物量が増加することによって所定の品質を保持できなくなった場合等が挙げられる。
【００５８】
回収部８０から増粘処理部３０への排レジスト液の送液は、回収部８０と増粘処理部３０との間の配管に設けられた送液ポンプ３５の運転とバルブ３６の開閉により行われる。なお、回収部８０と増粘処理部３０との間の配管途中の任意の位置にフィルタ３７を配設して、排レジスト液中の不純物を除去することも好ましい。
【００５９】
増粘処理部３０は、排レジスト液の粘度を高める処理を行う部分である。増粘処理部３０に配設された処理タンク３１には、水位センサ３９およびドレイン３８が設けられており、水位センサ３９が処理タンク３１内の処理液量を監視し、一定以上となったときにドレイン３８から排出し、液量を一定にすることができるようになっている。また、使用に適さなくなった排レジスト液を、バルブ３８ａを開いてドレイン３８から廃棄することもできる。もちろん、ドレイン３８から排レジスト液を排出しないように処理条件を設定することが、排レジスト液の再生率を高める上で好ましいことはいうまでもない。
【００６０】
処理タンク３１の上部には、バルブ２９が配設された排気管２８が設けられ、処理タンク３１内の圧力調整が可能となっている。これにより、排レジスト液の処理タンク３１内への流入や増粘レジスト液の処理タンク３１からの送液が容易に行われる。また、処理タンク３１には、粘度センサ４１が配設されており、処理タンク３１のレジスト液粘度を監視、モニタしている。この粘度センサ４１の測定値を処理タンク３１内での増粘レジスト液の粘度調整方法にフィードバックすることにより、増粘レジスト液の製造制御を自動で行うことも可能である。
【００６１】
増粘処理部３０において、排レジスト液を濃縮し、増粘させる方法としては、（１）減圧処理によってシンナーを蒸発させる方法、（２）加熱によってシンナーを蒸発させる方法、（３）超音波を与えることによってシンナーを蒸発させる方法、（４）前記排レジスト液よりも高粘度に調整されたレジスト液を添加する方法、等が挙げられる。
【００６２】
このうち、（１）〜（３）の方法は、結果として排レジスト液中のシンナーを蒸発させることによって、排レジスト液の粘度を大きくする増粘方法であり、このような増粘方法を行うために、図６においては、回収タンク３１に、蒸発したシンナーの蒸気を冷却する冷却凝縮器３２ａと、液化されたシンナーを貯留するシンナー回収タンク３２ｂからなるシンナー回収部３２が取り付けられている。冷却凝縮器３２ａの前段（処理タンク３１側）には、開閉バルブ３４が設けられており、必要に応じて処理タンク３１からシンナーの蒸気を冷却凝縮器３２ａに送ることができるようになっている。
【００６３】
前記した（１）の減圧処理によってシンナーを蒸発させる方法を用いる場合には、例えば、冷却凝縮器３２ａとシンナー回収タンク３２ｂとの間に排気ポンプを設けて、排気に含まれるシンナーの蒸気が冷却凝縮器３２ａを通過する際に液化、凝縮され、回収される構造とすればよい。また、図６に示されるように、シンナー回収タンク３２ｂに、別途、排気管２６と排気ポンプ２７を設け、排気ポンプ２７による減圧雰囲気が、シンナー回収タンク３２ｂと冷却凝縮器３２ａを通じて処理タンク３１にまで及ぶ構成としてもよい。排気管２６に設けられたバルブ１６は、回収タンク３２ｂからのシンナーの蒸発を防ぐために、排気ポンプ２７を動作させるとき以外は閉口した状態とすることが好ましい。
【００６４】
前記した（２）の加熱によってシンナーを蒸発させる方法を用いる場合には、処理タンク３１の底部や側部に図示しない加熱装置を取り付けて、処理タンク３１内の排レジスト液を所定温度に温めてシンナーを蒸発させ、シンナーの蒸気が冷却凝縮器３２ａを通る際に液化され、シンナー回収タンク３２ｂに回収される構造とすればよい。なお、排レジスト液を加熱する場合には、レジスト液に、その機能を低下させるような変性等の化学的な変化が起こらないように注意する必要がある。
【００６５】
さらに、前記した（３）の超音波を与えることによってシンナーを蒸発させる方法を用いる場合には、処理タンク３１の底部や側部に図示しない超音波振動子を取り付けて、排レジスト液に超音波振動を加え、内部からシンナーを蒸発させるものであるが、この場合にも結果的に排レジスト液の温度上昇を伴う場合が殆どであることから、過加熱に注意を要する。
【００６６】
なお、前記した（４）の排レジスト液よりも高粘度に調整されたレジスト液を添加する方法は、シンナーを蒸発させるものでないことから、シンナー回収部３２を設ける必要はない。一方で、添加すべき高粘度レジスト液を供給する機構を設ける必要がある。この方法の場合には、結果的に製造されるレジスト液の量が増大することから、過剰のレジスト液が再生されないように、添加する高粘度レジスト液の量を調整することが好ましい。
【００６７】
このような増粘処理部３０での増粘処理と並行して、シンナー回収部３２で得られたシンナー（回収シンナー）は、シンナー回収タンク３２ｂに一時的に貯留され、その後、所定量に達した時点で、また適宜必要に応じて、送液ポンプ４２を用いてシンナー貯留タンク４３へ送液される。
【００６８】
シンナー貯留タンク４３には、シンナー補充部４４から新たなシンナーが供給されるようになっている。これは、レジスト液中のシンナーは、レジスト液をウエハＷへ塗布する処理中等に蒸発することから、シンナー回収部３２で得られるシンナーの量が、後述するように、増粘レジスト液に加えるために必要な量に満たない場合があるためである。なお、このシンナー貯留タンク４３に貯留されたシンナーを、シンナーノズル１０１および／またはリンスノズル１２２・１２３へ供給するように、シンナー供給管９７を設けた構成とすることも好ましい。このようにシンナーの供給経路をまとめることによって、装置の構造を簡単なものとすることができる。
【００６９】
シンナー貯留タンク４３に貯留されたシンナーは、バルブ７７を開閉操作し、定量ポンプ７６を用いて混合処理部４０へ送られる。後述するように、増粘処理部３０において製造された増粘レジスト液も、定量ポンプ７１を用いて一定量が混合処理部４０へ送られることから、混合処理部４０でのシンナーと増粘レジスト液の混合比率は一定とされ、これにより、混合処理部４０において、所定濃度のレジスト液（再生レジスト液）を再生、製造することが可能となる。なお、後述するように、粘度センサ７８の測定結果を定量ポンプ７１・７６にフィードバックして、その流量を制御することができることから、前記「混合処理部４０でのシンナーと増粘レジスト液の混合比率は一定とされ」とは、定量ポンプ７１・７６における流量が所定値に設定された状態では、シンナーと増粘レジスト液の混合量の変動が抑制される、という意味である。
【００７０】
増粘処理部３０と混合処理部４０との間には、定量ポンプ７１、圧力センサ７２、フィルタ７３、バルブ７４、回収ライン７５が設けられており、定量ポンプ７１により一定量の増粘レジスト液が混合処理部４０へ送液される。
【００７１】
フィルタ７３は、増粘レジスト液中に含まれるゴミ等の各種浮遊物を除去する役割を果たし、圧力センサ７２は、フィルタ７３の目詰まりを検知する役割を担う。また、フィルタ７３には、一般的に脱泡用ベントが設けられており、図６においては、この脱泡用ベントから排出される増粘レジスト液を処理タンク３１へ循環回収するように、回収ライン７５が設けられている。こうして、廃棄される増粘レジスト液の量が低減される。バルブ７４は必要に応じて適宜開閉される。
【００７２】
混合処理部４０では、シンナーと増粘レジスト液が均一に混合されて、所定の濃度のレジスト液が再生される。これらシンナーと増粘レジスト液の混合方法に限定はないが、内部に邪魔板等の障害物を設けて液体の流れを変化させ、自然に均一な混合が行われるようなインラインミキシング機構が好適に用いられる。この場合、動的な撹拌子等の手段を設ける必要がなく、装置自体がコンパクトとなり、また電源等を必要としない点でも好ましい。
【００７３】
なお、混合処理部４０において製造された再生レジスト液の粘度を監視するために、混合処理部４０における再生レジスト液の出口近傍または再生レジスト液が送液されるレジスト液貯留タンク８９との間に粘度センサ７８が設けられている。この粘度センサ７８の測定結果を、定量ポンプ７１・７６にフィードバックして、流量を制御することによって、再生レジスト液の粘度の微調整を行うことができる。
【００７４】
混合処理部４０において製造された再生レジスト液は、レジスト液供給部９５の構成部分の１つであるレジスト液貯留タンク８９に貯留され、その後所定のタイミングでレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）へ送液される。レジスト液供給部９５には、レジスト液補充部８７が設けられており、再生レジスト液の量が必要量に満たない場合等に、新しいレジスト液をレジスト液貯留タンク８９へ送液する。レジスト液貯留タンク８９には、水位センサ９３が設けられており、新しいレジスト液の補充量および混合処理部４０からの送液量が制御される。
【００７５】
なお、レジスト液貯留タンク８９を設けずに、混合処理部４０から直接にレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）へ再生レジスト液を送液することも可能であるが、その場合には、混合処理部４０での再生レジスト液の製造量を、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）での処理における必要量に合わせるような制御を行うことが必要とされる。
【００７６】
レジスト液供給部９５は、図６に示されるように、レジスト液送液経路８８に設けられた送液ポンプ８３等の各種の装置を構成部分として含む。レジスト液送液経路８８には、脱気機構９９が配設されており、例えば、減圧作用によりレジスト液中の気泡除去が行われる。このとき、レジスト液中のシンナーが過度に蒸発しないようにその条件を設定する。また、レジスト液送液経路８８にはレジスト液温度調節機構８５が配設され、レジスト液は、特性が発揮される所定温度に調整が行われた後に、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）において、レジストノズル８６からウエハＷへ供給される。
【００７７】
レジスト液貯留タンク８９とレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）との間には、レジスト液中のゴミ等を除去するフィルタ８４が配設されており、レジスト液がフィルタを通過する際に、フィルタ８４の脱泡用ベントから排出される再生レジスト液をレジスト液貯留タンク８９に循環回収する回収ライン９８も設けられている。この回収ライン９８によりレジスト液の廃棄量を低減することができる。レジスト液送液経路８８に設けられた送液ポンプ８３により、所定量のレジスト液がレジストノズル８６へ送られ、こうして、ウエハＷにレジスト液が塗布される。
【００７８】
なお、バルブ９１を開閉することにより、レジスト液の送液の開始または停止を制御することができるが、図６には、バルブ９１以外にも、各部間にバルブが配設されており、各部の運転を独立に行うことができるようになっている。つまり、バルブが開口されて連通した部間では連動して運転が行われるが、バルブが閉口された部間では、運転は独立して行うことができる。こうして特定の部での処理時間を他の部での処理時間とずらして行うことや、各部の洗浄処理やメンテナンス等を独立して効率的に行うことが可能となる。
【００７９】
次に、上述したレジスト塗布処理装置７０の使用形態について説明する。レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）において、ウエハＷにレジスト膜が形成される際に発生する排レジスト液を、ドレイン６９を通して回収タンク８１に回収する。そして、例えば、ある一定の枚数（１ロット）のウエハＷの処理を行い、回収された排レジスト液が所定量に達した時点で、増粘処理部３０の処理タンク３１へ送液する。
【００８０】
こうして回収タンク８１に貯留される排レジスト液量が低下すれば、引き続いてレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）では、次ロットのウエハＷに対するレジスト塗布処理を行うことができ、排レジスト液を回収タンク８１に貯留することができる。そして、その間に増粘処理部３０では、先に述べた種々の方法を用いて排レジスト液中のシンナーを蒸発させることにより、排レジスト液の粘度を高める増粘処理を行うとともに、蒸発したシンナーを冷却凝縮器３２ａを用いて液化し、再生シンナーとして得る処理を行う。
【００８１】
得られた再生シンナーは、ウエハＷへのレジスト液塗布中等に蒸発して消失しているものがあることから、増粘レジスト液の希釈に必要な量に満たない場合がある。そのため得られた再生シンナーは、シンナー貯留タンク４３において、シンナー補充部４４から供給される新たなシンナーと混合されて貯留される。なお、シンナー貯留タンク４３に貯留されたシンナーは、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）におけるプリウエット処理やバックリンス処理、サイドリンス処理のための洗浄液として用いることもできる。
【００８２】
シンナー貯留タンク４３に貯留されたシンナーと、増粘処理部３０で予め製造された増粘レジスト液は、所定量ずつ混合処理部４０へ送液され、混合されて所定粘度のレジスト液が再生される。再生されたレジスト液はレジスト液貯留タンク８９に一時的に貯留される。こうして、増粘処理部３０の処理タンク３１から増粘レジスト液が排出された後には、再び回収タンク８１から排レジスト液を処理タンク３１へ送液して、増粘処理を行うことができるようになる。
【００８３】
ある一定の枚数のウエハＷに対して使用されるレジスト液から回収される排レジスト液から同じ枚数のウエハＷを処理するに必要なレジスト液を再生することは、レジスト液が減少しているために不可能であるから、不足分の新しいレジスト液をレジスト液補充部８７からレジスト液貯留タンク８９へ補充する。
【００８４】
上述のようにして各部での処理を行うことにより、レジスト液貯留タンク８９から所定のタイミングでレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）へウエハＷに塗布されるレジスト液が供給される一方、新しいレジスト液および再生レジスト液がレジスト液貯留タンク８９に供給されることから、予め再生レジスト液が供給可能なように準備されており、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）へのレジスト液の供給が停止することはない。
【００８５】
ところで、このような再生処理を繰り返すと、複数の送液経路にフィルタを設けているにもかかわらず、レジスト液中のゴミ等の不純物量が増加して、所定の品質を保つことが困難となる場合がある。この場合には、再生が不可能となった時点で、例えば、処理タンク３１や回収タンク８１に設けられたドレイン８２・３８から、排レジスト液を廃棄する。また、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）から直接廃棄することにより、処理タンク３１や回収タンク８１の汚染を少なくして、排レジスト液を廃棄することもできる。
【００８６】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、混合処理部では、予め一定量の増粘レジスト液を貯留しておき、増粘レジスト液を撹拌しながらシンナーを供給して、粘度を確認しながらレジスト液を再生し、所定粘度に到達した時点でシンナーの供給を停止して、レジスト液貯留タンクへ送液する増粘レジスト液の再生方法を用いることも可能である。
【００８７】
また、レジスト液の再生について、レジスト液に含まれる揮発性溶剤がシンナーである場合を例に説明したが、レジスト液の種類によって使用されている溶剤が異なっても、上述したレジスト液の再生方法を用いることができることは明らかである。例えば、溶剤としてシンナーよりも沸点の高いＮＭＰ（ノルマルメチルピロリドン）が用いられているポリイミド系レジストも、本発明のレジスト塗布処理装置を用いて処理することができる。また、複数種の揮発性溶剤が用いられている場合には、溶剤の回収手段として蒸留等の分離手段が必要となる場合があることを除いて、上述したレジスト液の再生方法を用いることができる。
【００８８】
さらに、上記説明では、半導体ウエハ用のレジスト塗布・現像処理システムに組み込まれたレジスト塗布処理装置を例に挙げて説明したが、レジスト塗布処理装置単独で用いるものであってもよく、また半導体ウエハ以外の他の被処理基板、例えばＬＣＤ基板用のレジスト塗布処理装置にも本発明を適用することができる。
【００８９】
【発明の効果】
上述の通り、本発明によれば、従来は廃棄されていたレジスト液が回収されて再利用されるため、結果的に１枚あたりに使用されるレジスト液の使用量が低減され、レジスト塗布の処理コストを低減することが可能となる。また、レジスト塗布処理装置をレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）、回収部、増粘処理部、混合処理部、レジスト液供給部等の各部に分割して構成することにより、各部の運転を独立して行うことが可能となり、作業効率が向上する。また、各部のメンテナンスも独立して行うことが可能となり、作業効率が向上する。そして、混合処理部をインラインミキシング機構を用いて構成することにより、簡単でコンパクトな装置とすることができる。さらに、シンナーの供給経路をまとめることによっても装置の構造を簡単なものとすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るレジスト塗布処理装置が組み込まれた半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムの全体構成を示す平面図。
【図２】本発明の実施形態に係るレジスト塗布処理装置が組み込まれた半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムの全体構成を示す正面図。
【図３】本発明の実施形態に係るレジスト塗布処理装置が組み込まれた半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムの全体構成を示す背面図。
【図４】本発明のレジスト塗布処理装置に用いられるレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）の一実施形態を示す断面図。
【図５】図４記載のレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）の平面図。
【図６】本発明のレジスト塗布処理装置の全体構成の一実施形態を示す説明図。
【符号の説明】
３０；増粘処理部
３１；処理タンク
３２；シンナー回収部
３２ａ；冷却凝縮器
３２ｂ；シンナー回収タンク
３８；ドレイン
３９；水位センサ
４０；混合処理部
４１；粘度センサ
４３；シンナー貯留タンク
４４；シンナー補充部
６９；ドレイン
７０；レジスト塗布処理装置
７５；回収ライン
７８；粘度センサ
８０；回収部
８１；回収タンク
８２；ドレイン
８４；フィルタ
８５；レジスト液温調機構
８７；レジスト液補充部
８８；レジスト液送液経路
８９；レジスト液貯留タンク
９５；レジスト液供給部
９７；シンナー供給管
９８；回収ライン
Ｗ；半導体ウエハ（基板）
Claims (12)
- 基板にレジスト液を塗布する塗布処理部と、
前記塗布処理部から排出される排レジスト液を回収する回収部と、
前記回収部に貯留された排レジスト液を濃縮する増粘処理部と、
前記排レジスト液の増粘処理時に発生する溶剤の蒸気を液化させて回収する溶剤回収部と、
前記溶剤回収部で回収した溶剤を一時貯留する溶剤貯留部と、
前記増粘処理部において製造された増粘レジスト液と、前記溶剤回収部に貯留された溶剤とを混合する混合処理部と、
前記溶剤貯留部と前記混合処理部との間と、前記増粘処理部と前記混合処理部との間に、それぞれ設けられた定量ポンプと、
を具備し、
前記溶剤貯留部と前記増粘処理部から前記各定量ポンプを通して溶剤と増粘レジスト液を前記混合処理部へ送液することにより、前記溶剤と増粘レジスト液の混合量の変動を抑制して、所定濃度の再生レジスト液が製造されることを特徴とするレジスト塗布処理装置。 - 前記混合処理部において製造された再生レジスト液を貯留し、前記再生レジスト液を前記塗布処理部に送液するためのレジスト液供給部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のレジスト塗布処理装置。
- 新しいレジスト液を前記レジスト液供給部に供給するレジスト液補充部をさらに具備することを特徴とする請求項２に記載のレジスト塗布処理装置。
- 前記混合処理部と前記レジスト液供給部との間に粘度センサが設けられ、前記粘度センサの検出値により、前記増粘レジスト液と溶剤の混合量が制御されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のレジスト塗布処理装置。
- 前記溶剤貯留部へ新しい溶剤を供給する溶剤補充部をさらに有し、前記溶剤貯留部において回収された溶剤と新しい溶剤とを混合して調製された溶剤が、前記溶剤貯留部から前記混合処理部へ供給されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のレジスト塗布処理装置。
- 前記溶剤貯留部に貯留された溶剤が、前記塗布処理部における基板のバックリンス処理および／またはサイドリンス処理に供されるように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のレジスト塗布処理装置。
- 前記増粘処理部は、（１）減圧処理によって溶剤を蒸発させる方法、（２）加熱によって溶剤を蒸発させる方法、（３）超音波を与えることによって溶剤を蒸発させる方法、（４）前記排レジスト液よりも高粘度に調整されたレジスト液を添加する方法、のいずれかの増粘方法を用いるものであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のレジスト塗布処理装置。
- 前記増粘処理部と前記混合処理部との間に設けられた送液経路にフィルタが配設され、前記フィルタの脱泡用ベントから排出される増粘レジスト液を、前記増粘処理部に循環回収する機構を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のレジスト塗布処理装置。
- 前記混合処理部では、インラインミキシング機構により前記増粘レジスト液と前記溶剤との混合が行われることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のレジスト塗布処理装置。
- 前記塗布処理部と前記回収部との間、前記回収部と前記増粘処理部との間、前記増粘処理部と前記混合処理部との間、の各部間の送液経路に開閉バルブが設けられ、
前記各部の運転のタイミングに合わせて前記開閉バルブを開閉させ、所定量の前記排レジスト液または増粘レジスト液の送液が行われることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のレジスト塗布処理装置。 - 基板上にレジスト膜を形成するレジスト塗布処理方法であって、
前記基板にレジスト液を塗布して成膜処理を行うとともに、不要な基板上のレジスト液を除去する第１工程と、
前記第１工程において排出される排レジスト液を回収する第２工程と、
前記第２工程において回収された排レジスト液から溶剤を蒸発させることにより濃縮して増粘レジスト液を製造するとともに、蒸発した溶剤の蒸気を冷却することによって溶剤を液体として回収する第３工程と、
レジスト液の溶剤を一時貯留する溶剤貯留部に、前記第３工程において回収されたレジスト液の溶剤を送液し、貯留する第４工程と、
前記第３工程において製造された前記増粘レジスト液と、前記第４工程により前記溶剤貯留部に貯留されたレジスト液の溶剤とを、それぞれ定量ポンプを用いて混合器へ送液し、混合することにより、前記増粘レジスト液と前記溶剤の混合量の変動を抑制し、所定粘度の再生レジスト液を製造する第５工程と、
を有することを特徴とするレジスト塗布処理方法。 - 前記混合器における増粘レジスト液と溶剤の混合はインラインミキシング機構により行われ、前記インラインミキシング機構内またはインラインミキシング機構外の再生レジスト液排出側に粘度センサを設け、前記粘度センサの検出値に基づいて前記インラインミキシング機構に供給される増粘レジスト液と溶剤の流量を制御することを特徴とする請求項１１に記載のレジスト塗布処理方法。
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