JP2005045070A

JP2005045070A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2005045070A
Application number: JP2003278556A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Arimoto; 一郎有本
Original assignee: Renesas Technology Corp
Current assignee: Renesas Technology Corp
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2003-07-23
Publication date: 2005-02-17

Abstract

【課題】半導体製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程に用いられる現像液の再利用方法を提供すること。
【解決手段】本発明の現像液の再利用方法によれば、半導体基板上に感光性樹脂を塗布する工程と、該感光性樹脂を露光して現像する工程と、現像された感光性樹脂をリンスする工程とを包含する半導体装置の製造方法において、前記現像工程において用いた現像液と前記リンス工程において用いたリンス液とが混合した廃液を、加熱および蒸留して現像液成分のみを分留し、当該成分を再利用することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置を製造する際に用いる感光性樹脂用の現像液を再利用する方法に関する。

半導体装置を製造する際に、当該半導体上に感光性樹脂のパターンを形成する用いるプロセスについて説明する。たとえば、半導体ウェハ上に感光性樹脂としての感光性ポリイミド樹脂を約５ｃｃ吐出し、次いで、３０００〜４５００ｒｐｍの回転速度で上記半導体ウェハを回転させることにより、上記半導体ウェハ上のポリイミドを均一に塗布し、その後、当該ポリイミド膜中の溶媒を除去するために、約９０℃のホットプレート上にてウェハを加熱する。

その後、当該ポリイミド膜上にステッパなどの露光機にてマスクパターンを露光する。ネガ型の樹脂の場合、露光された部分の感光性樹脂が架橋されるので、当該部分は現像液に溶解しなくなる。

当該露光後の半導体ウェハを、ウェハ上のポリイミド膜中の架橋性を均一化するために、ホットプレート上にて約１１０℃で再度加熱する。次いで、有機溶剤からなる現像液をウェハ上に当該液の表面張力を用いて液盛りし、約６０秒間現像する。

現像後、ポリイミド樹脂などの感光性樹脂の残渣を除去するために、有機溶剤からなるリンス液をウェハ上に吐出し、残渣を洗い流す。次いで、半導体ウェハを約４０００ｒｐｍの回転速度で回転させ、液を振り切って乾燥する。その後、さらなる乾燥のために、９０℃のホットプレート上で約３０秒間加熱する。

上記の如く工程により、感光性樹脂のパターン形成が完了する。ここで、ネガ型感光性樹脂用の有機現像液は、半導体ウェハ上に塗布した感光性樹脂にマスクパターンを露光した後、露光されなかった部分の樹脂を選択的に除去するために用いられるものである。

上記半導体のフォトリソグラフィーのプロセスにおいて、感光性樹脂として感光性ポリイミドを用いる場合、現像液としては、シクロペンタノン、γ−ブチロラクトンおよびｎ−メチルピロリドンなどの極性の高い有機溶剤が用いられている。

しかしながら、これらの有機溶剤は、当該分野においてはその使用量が少ないので一般に価格が高く、したがって、半導体製品の価格を低減させるのに障害となっている。

また、上記プロセスにおいて使用された上記有機溶剤の廃液は、他の用途で再利用されることもなく、焼却処理されるかまたは燃料として使用するなどの用途しかないので、エネルギー効率が悪く、地球の温暖化へ導いてしまう。
特開２００１-３３２４６９号公報特開２０００-３３８６８４号公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、半導体製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程に用いられる現像液の再利用方法を提供することにより、当該現像液を再利用し、ひいては、半導体製品の価格の低減およびエネルギー効率の向上を図るものである。

本発明の現像液の再利用方法によれば、半導体基板上に感光性樹脂を塗布する工程と、該感光性樹脂を露光して現像する工程と、現像された感光性樹脂をリンスする工程とを包含する半導体装置の製造方法において、前記現像工程において用いた現像液と前記リンス工程において用いたリンス液とが混合した廃液を、加熱および蒸留して現像液成分のみを分留し、当該成分を再利用することを特徴とする。

シクロペンタノン、γブチロラクトンおよびｎ−メチルピロリドンなどの高価な現像液を再利用することにより、現像液のコストを約４０％削減することができる。また、上記現像液を再利用する方法および手段は、焼却処分する場合と比較して、必要な総エネルギー量を低減することができ、また、二酸化炭素の放出量も低減することができ、結果として地球温暖化の抑制に寄与するものである。

本発明の現像液の再利用方法について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の現像液の再利用方法のプロセスを概略的に示すフローチャートである。

本発明は、半導体装置の製造プロセスに用いられるフォトリソグラフィー工程における露光後の現像液の再利用方法に関するものである。

本発明において、まず、半導体基板上に感光性樹脂を塗布する。当該半導体基板としては、特に限定されるものではないが、シリコン基板、絶縁層上に半導体層を形成したＳＯＩ基板などを用いることができる。感光性樹脂としては、感光性ポリイミド樹脂、フォトレジストなどが挙げられる。また、感光性ポリイミド樹脂は、日立化成デュポン社製ＰＩＸ３７０８、旭化成社製ＰＩＭＥＬＧ−７６３６Ｃなどを用いることができる。

次いで、図１の（Ａ）に示されるように、上記感光性樹脂を露光し、次いで現像する。このとき、当該露光の手法としては、公知の手段を用いることができるが、キヤノン社製またはニコン社製のｇ線および／またはｉ線のステッパを用いることが一般的である。また、現像の際には、現像液として、たとえば、感光性ポリイミド樹脂の場合は、シクロペンタノン、γ−ブチロラクトンおよびｎ−メチルピロリドンなどの極性溶媒を用いることができる。これらの現像液は、半導体ウェハ上に当該液の表面張力を用いて液盛りを形成するため、たとえば、２００ｍｍ平方の半導体ウェハの場合には、約１００ｃｃの液量を必要とするが、このうち現像の反応に使用される量は数ｃｃ程度であり、したがって、残りの９０％以上の現像液は未反応のまま廃液となる。当該現像液は高価であるので効率良く使用するために、本発明は当該溶媒を再利用する方法を提供するに至ったものである。

次いで、図１の（Ｂ）に示すように、上記現像後の感光性樹脂の残渣を除去するためにリンス液を用いてリンスする。当該リンス液は、感光性樹脂によって適宜選択することができるが、たとえば、当該感光性樹脂として感光性ポリイミド樹脂を用いた場合には、イソプロピルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、ＤＭＳＯ（ジメチルスルフォキシド）、ＰＧＭＥ（プロピレングリコールモノメチルエーテル）またはこれらの混合物などを用いることができる。当該リンス処理した後のリンス液は、上記現像工程において廃出された現像液の廃液と一緒に廃液として貯蔵される。

次いで、図１の（Ｃ）に示すように、上記現像工程およびリンス工程において廃出された廃液を回収する。当該回収の手法としては、現像装置に直結した廃液用配管を通って屋外に設置した回収タンクに回収することができる。

次に、回収タンクに回収された廃液が例えば１ヶ月間蓄積されたあと、図１の（Ｄ）に示されるように、タンクローリ車などのタンクに移動し、蒸留業者の工場まで輸送する。廃液の量が少ない場合は、月１回程度の蒸留作業ですむため、コスト面から蒸留装置を専用化せず、このように自動車により半導体工場の外の蒸留業者の工場まで輸送するが、廃液量が多い場合は、回収タンクから蒸留装置を半導体の工場内に設置した蒸留装置にパイプを直結し、輸送することもできる。

その後、図１の（Ｅ）に示すように、蒸留により廃液中の各成分を分離する。本発明において、当該蒸留には、当該分野で公知の装置を用いることができる。ただし、半導体製造用途に使用する現像液の場合は、金属や不純物が混入せぬように配管や容器の材質や洗浄度に注意を払う必要がある。また、当該蒸留の手法としては、上述した如くの廃液を常圧または減圧下の上記蒸留装置に投入し、常温から徐々に加熱する。加熱していくにしたがって、まず、現像液より沸点が低いリンス液成分が蒸発するので、この留分は図１の（Ｇ）に示すように廃却する。リンス液成分が蒸発してしまうと、次に現像液が蒸発するの当該留分を回収して再利用するものである。回収後の現像液は、図１の（Ｆ）に示すように、フィルタを介してフィルタリングし、蒸留中に発生したパーティクルを除去するものである。

このあと、図１の（Ｈ）に示すように、現像液用の専用容器に液を詰める。容器は新液の現像液用のものと同じものを使うことができる。

上記現像液の蒸発後には、蒸留装置内には現像液より沸点の高い感光性樹脂が残留することになる。ここで、上記現像液の回収工程において、回収率は１００％ではないので、上記フィルタリングをした後の現像液を、未使用の現像液である新液と混合して、次の現像工程の現像液として用いることになる。当該混合の際の比率としては、特に限定されない。回収された現像液は、新液と同等の成分であるので、新液の比率は再生過程で失われた分量を補充すればよい。

上記本発明の現像液の再利用方法において、現像後およびリンス後の廃液を蒸留により分留するためには、廃液を蒸留装置のある場所にまで輸送する費用および蒸留装置の運転費用などの経費が必要であるが、感光性ポリイミド樹脂用の現像液の場合には、その価格が高いので新たに当該現像液を購入するよりも再利用するほうが約３０〜４０％コストを低減することができる。

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１）
上記実施形態に記載の本発明の現像液再利用方法において、現像液としてシクロペンタノンおよびリンス液としてＰＧＭＥＡを含む廃液を蒸留により分留した。当該蒸留により、廃液中の現像液に対し現像液を約８０％回収できた。

（実施例２）
上記実施形態に記載の本発明の現像液再利用方法において、現像液としてγブチロラクトン５０％、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）４５％および水５％の混合液ならびにリンス液としてＰＧＭＥＡを含む廃液を蒸留により分留した。当該蒸留により、γブチロラクトン５０％およびＤＭＳＯ４５％の混合液を廃液中の現像液に対しを約８０％回収できた。水５％に対しては、回収したγ−ブチロラクトン＋ＤＭＳＯに対して後から添加し、元の現像液組成に再生した。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の現像液の再利用方法のプロセスを概略的に示すフローチャートである。

Claims

半導体基板上に感光性樹脂を塗布する工程と、該感光性樹脂を露光して現像する工程と、現像された感光性樹脂をリンスする工程とを包含する半導体装置の製造方法において、
前記現像工程において用いた現像液と前記リンス工程において用いたリンス液とが混合した廃液を、加熱および蒸留して現像液成分のみを分留し、当該成分を再利用することを特徴とする、半導体装置の製造方法。
前記感光性樹脂が、感光性ポリイミドであることを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記現像液が、シクロペンタノン、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルフォキシドおよびｎ−メチルピロリドンからなる群より選択されることを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
前記リンス液が、イソプロピルアルコールまたはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジメチルスルフォキシドあるいはこれらの組合せであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。