JP3686822B2 - 現像処理装置および現像処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光処理された半導体ウエハ等の基板に現像処理を施す現像処理装置および現像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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おり、これらレジスト塗布処理および現像処理は、それぞれこのシステムに搭載されたレジスト塗布ユニットおよび現像処理ユニットにより行われる。
【０００３】
現像処理ユニットは、例えば、露光処理がされた半導体ウエハを吸着保持して回転させるスピンチャックと、スピンチャック上の半導体ウエハに現像液を供給する現像液供給ノズル、および現像処理後に半導体ウエハ上の現像液を洗浄除去するためのリンス液、例えば、純水を塗布するためのリンスノズルとを備えている。
【０００４】
従来、現像液供給ノズルから半導体ウエハ上に現像液を塗布する際に、現像液供給ノズルから吐出される現像液の一部は、直接にまたは半導体ウエハから流れ落ちてドレインへ誘導され、廃棄されていた。また、半導体ウエハ上に液盛りされた現像液は、所定時間の現像処理の後に、半導体ウエハを回転等させることにより振り切られ、ドレインを通して廃棄されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体ウエハ上に供給された現像液のうち、実際に現像処理に寄与するものの割合は少なく、一方で、所定量の現像液を半導体ウエハ上に液盛りすることは現像処理を均一に行う上で必要不可欠であることから、これまで、結果的に多くの現像液が無駄に使用されており、現像処理コストの高騰を招いていた。
【０００６】
また、従来は、現像液を回収する場合には、その後に塗布されるリンス液をも全て回収していた。この場合、回収される現像液が大量のリンス液で希釈されており、廃棄処理にかかる輸送コストが嵩むという問題があった。しかも、再生される現像液の汚れを除去するためのコスト、例えば、フィルタ等の設置コストが割高となる問題があった。
【０００７】
本発明はこのような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであって、使用された現像液の効率的な再利用を可能とする現像処理装置および現像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、露光処理された基板の保持手段および前記基板に現像液を塗布する現像液塗布手段ならびに現像液が塗布された基板にリンス液を塗布するリンス液塗布手段を有する現像処理部と、
前記現像処理部から排出された使用済み現像液を回収する回収部と、
前記回収部に貯留された使用済み現像液と前記基板に塗布される現像液よりも高濃度に調整された濃度調整用現像液とを混合して所定濃度の現像液を製造する現像液再生部と、
前記現像液再生部において製造された再生現像液を貯留するタンクを備え、前記タンクから再生現像液を前記現像液塗布手段に送液する現像液供給部と、
前記回収部と前記現像液再生部との間と、前記現像液再生部と前記現像液供給部との間に、それぞれ設けられた開閉バルブと、
を具備し、
前記回収部と前記現像液再生部と前記現像液供給部はそれぞれ独立して可動可能に構成され、
前記現像液再生部は濃度調整用タンクを有し、前記濃度調整用タンク内に多孔質体からなる容器または複数の孔部が形成された容器が配設されて内室および外室が形成され、
前記内室へ供給される前記濃度調整用現像液が、前記回収部から前記外室へ供給された前記使用済み現像液に対して、前記多孔質体または孔部を通過する際に前記濃度調整用現像液の流出圧により対流を発生させて攪拌し、前記再生現像液が製造されることを特徴とする現像処理装置、が提供される。
【００１０】
また本発明によれば、露光処理された基板の現像処理方法であって、
前記基板に現像液を塗布し、所定時間経過後にリンス液を塗布しつつ基板上の現像液を除去し、排出する工程と、
前記現像液塗布開始後、リンス液塗布開始から所定時間を経過するまでの間に排出される現像液濃度の高い使用済み現像液を回収タンクに回収する工程と、
前記回収タンクに回収された使用済み現像液と、基板に塗布される現像液よりも高濃度に調整された濃度調整用現像液とを、任意の時間に混合して再生現像液を製造する工程と、
を有し、
前記再生現像液を製造する工程では、多孔質体または複数の孔部が形成された壁面により区切られた内室と外室へそれぞれ前記濃度調整用現像液と前記使用済み現像液を供給し、前記内室に供給された濃度調整用現像液が、前記多孔質体または孔部を通過する際の流出圧により、前記外室に供給された前記使用済み現像液に対して対流を発生させて攪拌し、前記再生現像液が製造されることを特徴とする現像処理方法、が提供される。
【００１１】
このような本発明に係る現像処理装置および現像処理方法によれば、リンス液含有量の少ない使用済み現像液が効率よく回収されることから、基板に塗布される現像液よりも若干濃く調整された濃度調整用現像液を所定量加えることにより、容易に基板への塗布に用いられる所定濃度の現像液を再生することが可能となる。こうして再生される現像液は、溶媒として使用済みのリンス液を多くは含まないことから、ゴミ等の不純物の含有量も少ないものとすることができ、フィルタ等の設備設置負担が軽減される。
【００１２】
また、現像処理装置を、大きくは現像処理部、回収部、現像液再生部、現像液供給部とにブロック分けすることにより、使用済み現像液の回収、保存、再生、再生現像液の保存、再利用は、それぞれ独立して行うことができることから、現像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することが可能であり、処理作業性の向上が図られる。
【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詳細に説明する。
図１は本発明の現像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。）との間で半導体ウエハ（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、カセット載置台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、ウエハカセット載置台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、この搬送アーム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側の第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、半導体ウエハ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、これらにより半導体ウエハ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の周囲に実際に配置されており、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（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（現像処理部、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がカセット載置台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、そこで塗布膜が形成される。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余分なレジストが除去され、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、上述した現像処理ユニット（ＤＥＶ）について詳細に説明する。図４および図５は、現像処理ユニット（ＤＥＶ）の構成を示す略断面図および略平面図である。
【００３６】
この現像処理ユニット（ＤＥＶ）の中央部には環状のカップＣＰが配置され、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。駆動モータ５４は、ユニット底板５０の開口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、例えばステンレス鋼（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。
【００３７】
現像液塗布時、フランジ部材５８の下端は、ユニット底板５０の開口の外周付近でユニット底板５０に密着し、これにより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、昇降駆動機構６０が駆動モータ５４またはスピンチャック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。なお、現像処理ユニット（ＤＥＶ）のケーシングには、保持部材４８が侵入するための窓７０が形成されている。
【００３８】
ウエハＷの表面に現像液を供給するための現像液供給ノズル８６は、長尺状をなしその長手方向を水平にして配置され、現像液供給管８８を介して現像液供給部８９に接続されている。この現像液供給ノズル８６はノズルスキャンアーム９２の先端部に着脱可能に取り付けられている。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と一体的にＹ方向に移動するようになっている。また、現像液供給ノズル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。
【００３９】
現像液の塗布方法としては、現像液供給ノズル８６から現像液をウエハＷ上に帯状に吐出させながら、Ｙ軸駆動機構１１１によって現像液供給ノズル８６をガイドレール９４に沿って、ウエハＷ上をスキャンするように移動させる方法、または、ウエハＷの上方のウエハＷの直径に重なる位置、例えば、図５に示される位置まで移動させ、その状態で、現像液をウエハＷに吐出させつつ、ウエハＷを少なくとも１／２回転させる方法等を挙げることができる。
【００４０】
現像液供給ノズル８６は、現像液を塗布後に、ノズル待機部１１５（図５）に待機されるようになっており、このノズル待機部１１５にはノズル８６を洗浄するノズル洗浄機構（ノズルバス）１２０が設けられている。
【００４１】
また、現像処理ユニット（ＤＥＶ）は、リンス液（洗浄液）を吐出し、塗布するためのリンスノズル１０２を有しており、リンス液供給部１００からリンス液がリンスノズル１０２に供給される。リンス液としては現像液の溶媒が好適に用いられ、以下の実施形態においては、現像液として溶媒に純水を用いたものを用い、リンス液として純水を用いることを前提とする。
【００４２】
リンスノズル１０２は、ガイドレール９４上をＹ方向に移動自在に設けられたノズルスキャンアーム１０４の先端に取り付けられており、現像液による現像処理の終了後、ウエハＷ上に移動され、洗浄液をウエハＷに吐出するように用いられる。なお、リンスノズル１０２の形状に制限はなく、例えばパイプ状のストレートノズル等を用いることができる。また、不要な現像液および使用されたリンス液は、ドレイン６９から排出される。
【００４３】
現像処理ユニット（ＤＥＶ）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、ならびにＹ軸駆動機構１１１およびＺ軸駆動機構１１２、現像液供給部８９、リンス液供給部１００等は、制御部１１０の指令により駆動、制御される。
【００４４】
次に、このように構成された現像処理ユニット（ＤＥＶ）における現像処理の動作について説明する。所定のパターンが露光され、ポストエクスポージャーベーク処理および冷却処理されたウエハＷは、主ウエハ搬送機構２２の保持部材４８によってカップＣＰの真上まで搬送され、昇降駆動機構６０によって上昇されたスピンチャック５２に真空吸着される。
【００４５】
次いで、現像液供給ノズル８６がウエハＷの一方のＹ方向端部の上方に位置するようにし、現像液供給ノズル８６から現像液を帯状に吐出させながらＹ軸駆動機構１１１により現像液供給ノズル８６をウエハＷのＹ方向の他方の端部の上方位置まで移動させる。続いて、現像液供給ノズル８６から現像液を帯状に吐出させながらＹ軸駆動機構１１１により現像液供給ノズル８６を最初のＹ方向端部の上方位置まで移動させる。現像液の塗布が終了した後には、現像液供給ノズル８６をノズル待機部１１５へ移動させ、収容する。
【００４６】
なお、前述したように現像液供給ノズル８６を、ウエハＷの直径方向に一致するように配置して、ウエハＷを所定回数ほど回転させることによって現像液をウエハＷ上に塗布しても構わない。
【００４７】
このようにして、現像液供給ノズル８６の往復動を所定回数行うことで現像液の塗布が行われるが、現像液供給ノズル８６を水平方向（Ｙ方向）に移動させた場合には、現像液供給ノズル８６の移動軌跡が四角形を描くのに対し、ウエハＷは円形であるから、現像液供給ノズル８６から吐出される帯状の現像液の一部は、ウエハＷに液盛りされることなく、直接に廃液となり、ドレイン６９から排出されることとなる。また、どのような現像液の供給方法を採っても、ウエハＷ上から液垂れすることなく、現像液をウエハＷに均一にしかも短時間で供給することは困難である。こうして、ウエハＷからの液垂れした現像液も廃液となり、ドレイン６９から排出される。
【００４８】
こうしてウエハＷ上に現像液が液盛りされ、現像液パドルが形成された状態で所定時間、静止保持されると、この間に現像液の自然対流によって現像処理が進行する。そして、この所定時間経過後にリンスノズル１０２をウエハＷの上方に移動して、リンスノズル１０２からリンス液（洗浄液）を吐出しつつ、スピンチャック５２を回転させて所定時間保持し、ウエハＷ上の現像液をリンス液とともに振り切る。こうして振り切られた現像液およびリンス液も廃液としてドレイン６９から排出される。
【００４９】
このような一連の現像処理において、本発明においては、現像処理ユニット（ＤＥＶ）から排出される廃液（使用済み現像液）を回収し、再利用する。図６は現像処理ユニット（ＤＥＶ）を含む現像処理装置９０の一実施形態の全体構成を示す説明図である。現像処理装置９０は、現像処理ユニット（ＤＥＶ）、回収部８０、現像液再生部３０、現像液供給部４０の大きく分けて４つの部から構成されている。
【００５０】
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に現像処理ユニット（ＤＥＶ）のドレイン６９から排出される使用済み現像液が回収され、一時的に保管される。この回収部８０を設けることなく、現像処理ユニット（ＤＥＶ）から排出される使用済み現像液が直接に現像液再生部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、現像処理ユニット（ＤＥＶ）におけるウエハＷの現像処理の進行に合わせて現像液再生部３０に使用済み現像液が流れ込むこととなる。
【００５１】
この場合、現像液再生部３０に貯留される使用済み現像液の量が一定せず、そのためウエハＷの現像処理中は再生現像液の製造が困難となる問題が生ずる。逆に、現像液再生部３０で使用済み現像液の濃度を調整する再生処理を行う際には、新たに現像液再生部３０に使用済み現像液を流入させることは好ましくなく、その場合には、使用済み現像液を廃棄する等の必要が生じ、現像液の有効なリサイクルが図れなくなるという問題を生ずる。
【００５２】
一方、１枚のウエハＷの現像処理に用いられる現像液の量は多いものではないので、複数枚のウエハＷの処理にかかる使用済み現像液を回収タンク８１に回収し、所定量ほど貯留された後に、現像液再生部３０へ所定量の使用済み現像液を送液すると、現像液再生部３０における濃度調整のバッチ処理が容易となる。また、現像処理ユニット（ＤＥＶ）でのウエハＷの現像処理と独立して現像液再生部３０での使用済み現像液の再生を行うことができる。使用済み現像液の再生処理と同時にウエハＷの現像処理が行われている場合には、現像処理ユニット（ＤＥＶ）から排出される使用済み現像液を回収タンク８１に回収することで、使用済み現像液のリサイクル効率を上げることが可能となる。
【００５３】
現像処理ユニット（ＤＥＶ）と回収部８０との間の配管には、切替バルブ８３が設けられており、現像処理ユニット（ＤＥＶ）のドレイン６９から流出する現像液やリンス液が、回収部８０またはドレイン８４の一方へ流れるように、切り替えることができるようになっている。後述するように、本発明においては、使用済み現像液を効率的に再生させる目的から、現像液の含有量が多く、リンス液含有量の少ない使用済み現像液のみを回収する。つまり、ウエハＷの現像処理において、リンス液の塗布を開始してから所定時間が経過するまでのリンス液含有量の少ない使用済み現像液は回収部８０で回収し、その後にドレイン６９から流出する現像液含有量が少なく主にリンス液からなる排出液はドレイン８４へ誘導して廃棄するように、切替バルブ８３を操作する。
【００５４】
なお、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。この回収タンク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、ドレインから流出する回収液を、他の回収タンクに送液するように構成してもよい。
【００５５】
現像液再生部３０は、処理タンク３１と、ウエハＷに塗布される現像液よりも高濃度に調整された濃度調整用現像液を供給する濃度調整用現像液供給装置３２と、純水を供給する純水供給装置３３を有している。処理タンク３１内には、多孔質体からなる拡散容器３４が配設されており、拡散容器３４内に内室３４ａが、拡散容器３４外で処理タンク内に外室３４ｂがそれぞれ形成されている。なお、拡散容器３４に用いられる多孔質体の材質に限定はなく、多孔質金属、多孔質セラミックス、多孔質樹脂等が用いられる。また、拡散容器３４として複数の孔部が形成された金属製、樹脂製、セラミックス製等の各種の容器を用いることもできる。
【００５６】
回収部８０から現像液再生部３０への送液は、回収部８０と現像液再生部３０との間の配管に設けられたポンプ３５の運転とバルブ３６の開閉により行われ、使用済み現像液は、外室３４ｂへ供給される構造となっている。なお、回収部８０と現像液再生部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、使用済み現像液中の不純物を除去することも好ましい。
【００５７】
濃度調整用現像液は、濃度調整用現像液供給装置３２から内室３４ａへ導入され、拡散容器３４の多孔質壁面を透過して外室３４ｂへ流出し、使用済み現像液と混合される。このとき、内室３４ａから濃度調整用現像液を外室３４ｂへ送り出すときの流出圧を調整し、濃度調整用現像液の流出勢いによって使用済み現像液に自然対流を発生させて自己撹拌を行わせることにより、濃度調整用現像液と使用済み現像液との均一混合を行うことができる。この場合、特に別の撹拌機構を必要としないが、別途、撹拌機能を設けることも可能である。
【００５８】
純水供給装置３３から供給される純水は、種々の濃度調整処理に用いられる。例えば、濃度調整用現像液と純水を混合することにより、ウエハＷに塗布する濃度の新たな現像液（新液）を製造することが可能である。現像液の再生を多く繰り返すと、製造される現像液中に多くのゴミ等の不純物を含むようになり、使用に適さなくなる場合があることから、使用不可能な現像液を廃棄して、新液を補充することにより、現像処理特性を一定の水準に保つことが可能となる。また、純水は、使用済み現像液と濃度調整用現像液とを用いて調整した再生現像液の濃度が高い場合に、濃度の微調整に用いることもできる。
【００５９】
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から排出することができるようになっている。もちろん、ドレイン３８から現像液を排出しないように処理条件を設定することが、現像液の再利用率を高める上で好ましいことはいうまでもない。
【００６０】
なお、前述したように、使用に適さなくなった現像液を、ドレイン３８から廃棄することができる。また、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内の圧力調整を可能としており、各種処理液の処理タンク３１への流入や処理タンク３１からの排出を容易なものとしている。
【００６１】
処理タンク３１には、濃度センサ４１が配設されており、外室３４ｂの現像液濃度を監視、モニタしている。この濃度センサ４１の表示値に基づいて、手動で濃度調整用現像液や純水を適量ほど供給して、再生現像液の濃度を所定値とすることが可能である。なお、このような再生現像液の製造や濃度の微調整は、使用済み現像液の濃度と量、濃度調整用現像液の濃度が明らかであれば、自動で行うように設計することも可能である。
【００６２】
現像液供給部４０は、現像液再生部３０において製造された再生現像液または新液を現像処理ユニット（ＤＥＶ）に送液する役割を果たす。現像液供給部４０には、現像液再生部３０から送られてくる再生現像液を貯蔵するタンク７６や、再生現像液を現像処理ユニット（ＤＥＶ）へ送液する機構や送液ポンプ７７等が設けられている。なお、必要に応じ、現像液再生部３０とは独立して、現像液の新液の貯蔵タンクを設けることもできる。
【００６３】
なお、現像液供給部４０を設けずに、現像液再生部３０から直接に現像処理ユニット（ＤＥＶ）へ送液することも可能であるが、その場合には、現像液再生部３０における使用済み現像液や再生現像液等の処理液の量が一定しないために、再生現像液の製造が行い難くなる問題がある。
【００６４】
現像液再生部３０から現像液供給部４０への送液は、ポンプ４２の運転と開閉バルブ４４の開閉によって行われ、現像液再生部３０と現像液供給部４０とを結ぶ配管には、フィルタ４３を設けて再生現像液中のゴミ等の不純物を除去することが好ましく、圧力センサ４５を設けて配管内の圧損を検出することにより、フィルタ４３の目詰まりの状態を監視することも好ましい。
【００６５】
現像液供給部４０から現像処理ユニット（ＤＥＶ）へ至る送液経路には、脱気機構７１が設けられており、これにより送液される現像液中の気泡が除去され、ウエハＷに塗布されたときに、ウエハＷ表面に気泡が発生して現像むらが発生することが回避される。また、この送液経路には現像液温調機構７４が設けられ、現像液が所定の現像性能を発揮することができるように、適切な温度に調節された後に現像処理ユニット（ＤＥＶ）へ送られるようになっている。
【００６６】
現像液供給部４０から現像処理ユニット（ＤＥＶ）へ至る送液経路には、さらに流量センサ７２が設けられており、流量センサ７２の信号を受けて送液ポンプ７７を制御することにより、送液される現像液流量が制御される。また、フィルタ７３により、最終的に現像液としてウエハＷに塗布できる程度にまで現像液中の不純物が除去される構造となっている。
【００６７】
次に、上述した現像処理装置９０における現像液のリサイクルの形態について説明する。先に詳しく説明した通り、露光されたウエハＷがスピンチャック５２上に固定された後、所定量の現像液がウエハＷ上に塗布され、所定時間保持される。この所定時間経過後に、ウエハＷにリンス液を塗布しながらウエハＷを回転させることにより、現像液とリンス液がウエハＷから振り切られる。以下、この工程を第１工程ということとする。
【００６８】
図７は、第１工程において発生する使用済み現像液中の現像液の濃度変化を示したものである。現像液塗布開始時間ｔ１から、現像液塗布終了時間ｔ２の間に生ずる使用済み現像液は、現像液供給ノズル８６から吐出されてウエハＷ上に液盛りされることなく、直接に排液となった現像液であるから、この時間帯ｔ１〜ｔ２の間に発生する使用済み現像液の現像液濃度は一定である。
【００６９】
続くウエハＷ上で現像液が保持されている時間、つまり、現像液塗布終了時間ｔ２からリンス液塗布開始時間ｔ３までの間は現像処理中であり、通常、使用済み現像液は流出しない。従って図７では、この時間帯ｔ２〜ｔ３の間の排液における現像液の濃度は示していない。
【００７０】
次いで、リンス液塗布開始時間ｔ３から洗浄処理終了時間ｔ４に至る間では、リンス液を塗布しながらウエハＷを回転させて、現像液とリンス液を一緒に振り切ることから、生ずる使用済み現像液中の現像液濃度は、洗浄処理時間が経過するにつれて徐々に低下することとなり、洗浄処理終了時間ｔ４では、使用済み現像液中の現像液濃度は、ほぼ０％とみなすことができる。
【００７１】
本実施形態においては、こうして第１工程において発生する使用済み現像液のうち、現像液の含有濃度が高いもののみを回収し、現像液の含有濃度の小さい使用済み現像液は廃棄する。例えば、図７中の領域Ｐ１で示される排液、つまり現像液の塗布によって生ずる使用済み現像液は全て回収し、洗浄処理中に発生する使用済み現像液については、リンス液塗布開始時間ｔ３から所定時間を経過した時間ｔ５までに発生する領域Ｐ２で示される部分に相当する使用済み現像液は回収するが、所定時間ｔ５経過後に発生する領域Ｐ３で示される使用済み現像液は回収せずに廃棄することとする。以下、このような使用済み現像液の回収工程を、第２工程ということとする。
【００７２】
このような第２工程における使用済み現像液の回収と廃棄は、現像処理ユニット（ＤＥＶ）と回収部８０との間に設けられた切替バルブ８３を操作することにより行う。つまり、現像液塗布開始時間ｔ１では、切替バルブ８３は、使用済み現像液が回収タンク８１へ流れるように設定されており、領域Ｐ１に相当する使用済み現像液はこうして回収タンク８１へ流れ込み、貯留される。この状態で、所定の時間ｔ５になった時点で、切替バルブ８３をドレイン８４側へ切り替えると、領域Ｐ２の使用済み現像液は回収タンク８１へ回収されるが、領域Ｐ３の主にリンス液からなる使用済み現像液は、ドレイン８４へと流されて廃棄される。
【００７３】
なお、実際には、現像処理ユニット（ＤＥＶ）で発生した排液がドレイン６９を通して切替バルブ８３に到達するまでには、排液が流れるための時間Δｔほどのタイムラグが生ずる。このため、領域Ｐ２で示される排液を回収するためには、切替バルブ８３の回収タンク８１側からドレイン８４側への切替を、所定時間ｔ５からこのΔｔほど遅れた時間ｔ６で行うことが好ましい。切替バルブ８３のドレイン８４側から回収タンク８１側への切替は、リンス液を多く含む排液が殆ど排出されない状態になった後、次処理の現像液が排液として流れ出す前であれば、どのタイミングで行ってもよい。例えば、次に処理するウエハＷをスピンチャックに固定する時点で行うことができる。
【００７４】
第２工程において、回収タンク８１に回収された使用済み現像液については、領域Ｐ１に相当する使用済み現像液は、その回収以前に現像処理が行われている場合にリンス液の一部がカップ（ＣＰ）内に残留しており、その残留していたリンス液によって使用済み現像液が希釈されることを考慮しても、そのリンス液の量は多くはないことから、未使用の現像液と同程度の濃度を有するものである。一方、領域Ｐ２に相当する使用済み現像液は、一定量のリンス液を含んでいることから、結果的に、回収タンク８１に回収される使用済み現像液の濃度は、ウエハＷに塗布される現像液の濃度よりも小さなものとなる。
【００７５】
１枚のウエハＷの処理によって、回収タンク８１に回収される使用済み現像液の量は多いものではないことから、好適には、複数枚のウエハＷの処理が終了して、一定量の使用済み現像液が回収タンク８１に貯留された後、現像液再生部３０の処理タンク３１の外室３４ｂへ送られる。現像液再生部３０では、濃度センサ４１により送液された使用済み現像液の濃度が確認され、濃度調整用現像液供給装置３２から、所定量の濃度調整用現像液が拡散容器３４の内室３４ａに送られて、処理タンク３１内でこれらの使用済み現像液と濃度調整用現像液が均一に混合されることにより、ウエハＷに塗布することができる所定濃度に調整された現像液（再生現像液）が製造される。この工程を第３工程ということとする。
【００７６】
例えば、１枚のウエハＷについて、現像処理ユニット（ＤＥＶ）でウエハＷに供給された現像液の量が１００ｍｌであり、そのうち、前述した図７に示される領域Ｐ１・Ｐ２に相当する使用済み現像液が、８０ｍｌ回収されるとする。ウエハＷに塗布される現像液の濃度が２％であり、回収された使用済み現像液８０ｍｌのうち、２０％に相当する１６ｍｌがリンス液であるとすると、使用済み現像液の濃度は１．６％となる。従って、ウエハＷに塗布された２％濃度の現像液１００ｍｌを再生するためには、回収された使用済み現像液８０ｍｌに、濃度３．６％に調整された濃度調整用現像液を、２０ｍｌ追加すればよい。こうして、１枚のウエハＷの現像処理に使用された現像液から、新しく１枚のウエハＷの現像処理に使用される現像液が製造される。
【００７７】
一方、例えば、図７に示される領域Ｐ３に相当する使用済み現像液まで回収した場合を考える。前例と同様に、１枚のウエハＷについて、現像処理ユニット（ＤＥＶ）でウエハＷに供給された現像液の量が１００ｍｌであり、そのうち、前述した図７に示される領域Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３に相当する使用済み現像液が、１５０ｍｌ回収されるとする。この場合、回収された使用済み現像液に溶質を加えたとしても、最低１５０ｍｌの再生現像液が製造されることなり、１枚のウエハＷの現像処理に使用された現像液から、新しく１枚以上の処理量に相当する現像液が製造されることとなる。
【００７８】
このような再生現像液の製造を繰り返すと、必要量以上の現像液が製造されることとなり、結果的に、多くの現像液を廃棄する必要が生ずる。また、使用される溶質量が多くなり、コスト高の原因なる。さらに、使用されたリンス液を溶媒としているために、ゴミ等の不純物の含有量も多くなり、その後の濾過等の処理および設備に時間とコストがかかることとなる等の、種々の問題を生ずる。従って、第２工程において回収する使用済み現像液の量は、１枚のウエハＷの現像処理に要する現像液の量を超えない範囲の量に抑えることが好ましい。
【００７９】
切替バルブ８３の切替タイミングが、現像処理ユニット（ＤＥＶ）における現像処理に合わせて一定に行われていれば、回収タンク８１に回収される使用済み現像液の濃度は大きくは変化することはない。しかしながら、何らかの原因により、使用済み現像液の濃度が微小に変化することで、最終的な濃度調整を行う必要も生ずる。
【００８０】
そこで、純水供給装置３３から供給される純水は、一度製造した再生現像液の濃度が所定値よりも高かった場合に、再生現像液を希釈する最終的な濃度調整に用いることができる。一方、一度製造した再生現像液の濃度が所定値よりも小さかった場合には、所定量の濃度調整用現像液を添加することで、再生現像液の濃度を所定値とすることができる。
【００８１】
純水と濃度調整用現像液とを所定量混合することで、ウエハＷに塗布することができる所定濃度の現像液を製造することも可能である。こうして製造される新液は、繰り返し現像液の再生を行った場合に、使用済み現像液に含まれるゴミ等の不純物量が増大して、使用に適さなくなった場合に、使用済み現像液を廃棄して、その廃棄による不足分を補充するように用いることができる。また、現像処理中に、回収部８０のメンテナンスの必要や、回収部８０と現像液再生部３０との間のポンプ３５の故障等が生じた場合等でも、現像液を製造して現像処理ユニット（ＤＥＶ）へ送液することが可能である。
【００８２】
なお、再生処理部３０における再生現像液の製造は、再生処理部３０へ送られた使用済み現像液の量と濃度、濃度調整用現像液の濃度が既知であれば、自動的に、濃度調整用現像液の添加量を計算して、所定量の再生現像液を製造することができる。
【００８３】
現像液再生部３０で製造された再生現像液は、そのまま、フィルタ４３・７３、現像液温調機構７４を通じて、現像処理ユニット（ＤＥＶ）へ送液することも可能であるが、その場合には、処理タンク３１内の再生現像液量が一定せず、再生現像液の濃度調整が困難となる。そこで、本実施形態では、現像液再生部３０で製造された再生現像液は、現像液供給部４０へ送液され、貯留される。そして、現像液供給部４０から、必要に応じて現像処理ユニット（ＤＥＶ）へ所定量の現像液が送液される。つまり製造された再生現像液が、新たなウエハＷの現像処理（第１工程）に用いられる。
【００８４】
上述の通り、本実施形態では、第２工程は第１工程に並行して行う必要があるが、第３工程は、第１工程と並行してまたは独立して任意の時間に行うことができる。従って、現像処理ユニット（ＤＥＶ）、回収部８０、現像液再生部３０、現像液供給部４０の各部のメンテナンスは、他の部を稼働させた状態でも行うことができる。
【００８５】
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、予め濃度調整用現像液を所定量ほど処理タンク内に貯留しておき、濃度調整用現像液を撹拌しながら、そこに使用済み現像液を送液する。濃度センサの測定値が所定の濃度に低下して再生現像液が製造された時点で、使用済み現像液の送液を停止し、製造された再生現像液を現像液供給部へ送るといった方法を採ることも可能である。
【００８６】
また、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現像処理ユニットを例に挙げて説明したが、現像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基板用の現像処理装置にも本発明を適用することができる。
【００８７】
【発明の効果】
上述の通り、本発明によれば、現像液を回収するにあたって、その後に塗布されるリンス液の含有量が少なく、現像液濃度の高い使用済み現像液を回収して再生するため、効率的に汚れの少ない現像液を再生することが可能である。これにより、現像液の使用量を低減し、現像処理コストを低減することが可能となる。また、現像処理装置を現像処理ユニット（現像処理部）、回収部、現像液再生部、現像液供給部の各部に分割して構成することにより、各部の操作やメンテナンスを独立して行うことが可能となり、作業性の向上が図られる。そして、現像液再生部では、多孔質体からなる拡散容器または複数の孔部が形成された拡散を用いることにより、別途の撹拌手段を設けることなく、使用済み現像液と濃度調整用現像液とを均一に混合することができることから、構造が簡単でコンパクトな装置とすることができる。さらに、現像液再生部では、濃度調整用現像液と純水から新たな現像液を製造することが可能であり、現像液の再生の繰り返しにより、再生される現像液中の不純物等が多くなって使用に適さなくなった場合でも、容易に現像液の製造と補充が行え、別途、現像液の供給タンクを設ける必要がなくなり装置の小型化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る現像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現像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現像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】本発明の現像処理装置に用いられる現像処理ユニットの一実施形態を示す断面図。
【図５】図４記載の現像処理ユニットを示す平面図。
【図６】本発明の現像処理装置の全体構成を示す説明図。
【図７】現像処理ユニットから排出される使用済み現像液における現像液濃度の変化を示す説明図。
【符号の説明】
３０；現像液再生部
３１；処理タンク
３２；濃度調整用現像液供給装置
３３；純水供給装置
３４；拡散容器
３８；ドレイン
３９；水位センサ
４０；現像液供給部
４１；濃度センサ
６９；ドレイン
７１；脱気装置
７３；フィルタ
７４；現像液温調機構
８０；回収部
８１；回収タンク
８３；切替バルブ
８２；排液機構（ドレイン）
８４；ドレイン
９０；現像処理装置
ＤＥＶ；現像処理ユニット
Ｗ；半導体ウエハ（基板）
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光処理された半導体ウエハ等の基板に現像処理を施す現像処理装置および現像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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おり、これらレジスト塗布処理および現像処理は、それぞれこのシステムに搭載されたレジスト塗布ユニットおよび現像処理ユニットにより行われる。
【０００３】
現像処理ユニットは、例えば、露光処理がされた半導体ウエハを吸着保持して回転させるスピンチャックと、スピンチャック上の半導体ウエハに現像液を供給する現像液供給ノズル、および現像処理後に半導体ウエハ上の現像液を洗浄除去するためのリンス液、例えば、純水を塗布するためのリンスノズルとを備えている。
【０００４】
従来、現像液供給ノズルから半導体ウエハ上に現像液を塗布する際に、現像液供給ノズルから吐出される現像液の一部は、直接にまたは半導体ウエハから流れ落ちてドレインへ誘導され、廃棄されていた。また、半導体ウエハ上に液盛りされた現像液は、所定時間の現像処理の後に、半導体ウエハを回転等させることにより振り切られ、ドレインを通して廃棄されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体ウエハ上に供給された現像液のうち、実際に現像処理に寄与するものの割合は少なく、一方で、所定量の現像液を半導体ウエハ上に液盛りすることは現像処理を均一に行う上で必要不可欠であることから、これまで、結果的に多くの現像液が無駄に使用されており、現像処理コストの高騰を招いていた。
【０００６】
また、従来は、現像液を回収する場合には、その後に塗布されるリンス液をも全て回収していた。この場合、回収される現像液が大量のリンス液で希釈されており、廃棄処理にかかる輸送コストが嵩むという問題があった。しかも、再生される現像液の汚れを除去するためのコスト、例えば、フィルタ等の設置コストが割高となる問題があった。
【０００７】
本発明はこのような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであって、使用された現像液の効率的な再利用を可能とする現像処理装置および現像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、露光処理された基板の保持手段および前記基板に現像液を塗布する現像液塗布手段ならびに現像液が塗布された基板にリンス液を塗布するリンス液塗布手段を有する現像処理部と、
前記現像処理部から排出された使用済み現像液を回収する回収部と、
前記回収部に貯留された使用済み現像液と前記基板に塗布される現像液よりも高濃度に調整された濃度調整用現像液とを混合して所定濃度の現像液を製造する現像液再生部と、
前記現像液再生部において製造された再生現像液を貯留するタンクを備え、前記タンクから再生現像液を前記現像液塗布手段に送液する現像液供給部と、
前記回収部と前記現像液再生部との間と、前記現像液再生部と前記現像液供給部との間に、それぞれ設けられた開閉バルブと、
を具備し、
前記回収部と前記現像液再生部と前記現像液供給部はそれぞれ独立して可動可能に構成され、
前記現像液再生部は濃度調整用タンクを有し、前記濃度調整用タンク内に多孔質体からなる容器または複数の孔部が形成された容器が配設されて内室および外室が形成され、
前記内室へ供給される前記濃度調整用現像液が、前記回収部から前記外室へ供給された前記使用済み現像液に対して、前記多孔質体または孔部を通過する際に前記濃度調整用現像液の流出圧により対流を発生させて攪拌し、前記再生現像液が製造されることを特徴とする現像処理装置、が提供される。
【００１０】
また本発明によれば、露光処理された基板の現像処理方法であって、
前記基板に現像液を塗布し、所定時間経過後にリンス液を塗布しつつ基板上の現像液を除去し、排出する工程と、
前記現像液塗布開始後、リンス液塗布開始から所定時間を経過するまでの間に排出される現像液濃度の高い使用済み現像液を回収タンクに回収する工程と、
前記回収タンクに回収された使用済み現像液と、基板に塗布される現像液よりも高濃度に調整された濃度調整用現像液とを、任意の時間に混合して再生現像液を製造する工程と、
を有し、
前記再生現像液を製造する工程では、多孔質体または複数の孔部が形成された壁面により区切られた内室と外室へそれぞれ前記濃度調整用現像液と前記使用済み現像液を供給し、前記内室に供給された濃度調整用現像液が、前記多孔質体または孔部を通過する際の流出圧により、前記外室に供給された前記使用済み現像液に対して対流を発生させて攪拌し、前記再生現像液が製造されることを特徴とする現像処理方法、が提供される。
【００１１】
このような本発明に係る現像処理装置および現像処理方法によれば、リンス液含有量の少ない使用済み現像液が効率よく回収されることから、基板に塗布される現像液よりも若干濃く調整された濃度調整用現像液を所定量加えることにより、容易に基板への塗布に用いられる所定濃度の現像液を再生することが可能となる。こうして再生される現像液は、溶媒として使用済みのリンス液を多くは含まないことから、ゴミ等の不純物の含有量も少ないものとすることができ、フィルタ等の設備設置負担が軽減される。
【００１２】
また、現像処理装置を、大きくは現像処理部、回収部、現像液再生部、現像液供給部とにブロック分けすることにより、使用済み現像液の回収、保存、再生、再生現像液の保存、再利用は、それぞれ独立して行うことができることから、現像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することが可能であり、処理作業性の向上が図られる。
【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詳細に説明する。
図１は本発明の現像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。）との間で半導体ウエハ（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、カセット載置台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、ウエハカセット載置台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、この搬送アーム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側の第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、半導体ウエハ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、これらにより半導体ウエハ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の周囲に実際に配置されており、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（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（現像処理部、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がカセット載置台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、そこで塗布膜が形成される。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余分なレジストが除去され、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、上述した現像処理ユニット（ＤＥＶ）について詳細に説明する。図４および図５は、現像処理ユニット（ＤＥＶ）の構成を示す略断面図および略平面図である。
【００３６】
この現像処理ユニット（ＤＥＶ）の中央部には環状のカップＣＰが配置され、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。駆動モータ５４は、ユニット底板５０の開口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、例えばステンレス鋼（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。
【００３７】
現像液塗布時、フランジ部材５８の下端は、ユニット底板５０の開口の外周付近でユニット底板５０に密着し、これにより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、昇降駆動機構６０が駆動モータ５４またはスピンチャック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。なお、現像処理ユニット（ＤＥＶ）のケーシングには、保持部材４８が侵入するための窓７０が形成されている。
【００３８】
ウエハＷの表面に現像液を供給するための現像液供給ノズル８６は、長尺状をなしその長手方向を水平にして配置され、現像液供給管８８を介して現像液供給部８９に接続されている。この現像液供給ノズル８６はノズルスキャンアーム９２の先端部に着脱可能に取り付けられている。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と一体的にＹ方向に移動するようになっている。また、現像液供給ノズル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。
【００３９】
現像液の塗布方法としては、現像液供給ノズル８６から現像液をウエハＷ上に帯状に吐出させながら、Ｙ軸駆動機構１１１によって現像液供給ノズル８６をガイドレール９４に沿って、ウエハＷ上をスキャンするように移動させる方法、または、ウエハＷの上方のウエハＷの直径に重なる位置、例えば、図５に示される位置まで移動させ、その状態で、現像液をウエハＷに吐出させつつ、ウエハＷを少なくとも１／２回転させる方法等を挙げることができる。
【００４０】
現像液供給ノズル８６は、現像液を塗布後に、ノズル待機部１１５（図５）に待機されるようになっており、このノズル待機部１１５にはノズル８６を洗浄するノズル洗浄機構（ノズルバス）１２０が設けられている。
【００４１】
また、現像処理ユニット（ＤＥＶ）は、リンス液（洗浄液）を吐出し、塗布するためのリンスノズル１０２を有しており、リンス液供給部１００からリンス液がリンスノズル１０２に供給される。リンス液としては現像液の溶媒が好適に用いられ、以下の実施形態においては、現像液として溶媒に純水を用いたものを用い、リンス液として純水を用いることを前提とする。
【００４２】
リンスノズル１０２は、ガイドレール９４上をＹ方向に移動自在に設けられたノズルスキャンアーム１０４の先端に取り付けられており、現像液による現像処理の終了後、ウエハＷ上に移動され、洗浄液をウエハＷに吐出するように用いられる。なお、リンスノズル１０２の形状に制限はなく、例えばパイプ状のストレートノズル等を用いることができる。また、不要な現像液および使用されたリンス液は、ドレイン６９から排出される。
【００４３】
現像処理ユニット（ＤＥＶ）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、ならびにＹ軸駆動機構１１１およびＺ軸駆動機構１１２、現像液供給部８９、リンス液供給部１００等は、制御部１１０の指令により駆動、制御される。
【００４４】
次に、このように構成された現像処理ユニット（ＤＥＶ）における現像処理の動作について説明する。所定のパターンが露光され、ポストエクスポージャーベーク処理および冷却処理されたウエハＷは、主ウエハ搬送機構２２の保持部材４８によってカップＣＰの真上まで搬送され、昇降駆動機構６０によって上昇されたスピンチャック５２に真空吸着される。
【００４５】
次いで、現像液供給ノズル８６がウエハＷの一方のＹ方向端部の上方に位置するようにし、現像液供給ノズル８６から現像液を帯状に吐出させながらＹ軸駆動機構１１１により現像液供給ノズル８６をウエハＷのＹ方向の他方の端部の上方位置まで移動させる。続いて、現像液供給ノズル８６から現像液を帯状に吐出させながらＹ軸駆動機構１１１により現像液供給ノズル８６を最初のＹ方向端部の上方位置まで移動させる。現像液の塗布が終了した後には、現像液供給ノズル８６をノズル待機部１１５へ移動させ、収容する。
【００４６】
なお、前述したように現像液供給ノズル８６を、ウエハＷの直径方向に一致するように配置して、ウエハＷを所定回数ほど回転させることによって現像液をウエハＷ上に塗布しても構わない。
【００４７】
このようにして、現像液供給ノズル８６の往復動を所定回数行うことで現像液の塗布が行われるが、現像液供給ノズル８６を水平方向（Ｙ方向）に移動させた場合には、現像液供給ノズル８６の移動軌跡が四角形を描くのに対し、ウエハＷは円形であるから、現像液供給ノズル８６から吐出される帯状の現像液の一部は、ウエハＷに液盛りされることなく、直接に廃液となり、ドレイン６９から排出されることとなる。また、どのような現像液の供給方法を採っても、ウエハＷ上から液垂れすることなく、現像液をウエハＷに均一にしかも短時間で供給することは困難である。こうして、ウエハＷからの液垂れした現像液も廃液となり、ドレイン６９から排出される。
【００４８】
こうしてウエハＷ上に現像液が液盛りされ、現像液パドルが形成された状態で所定時間、静止保持されると、この間に現像液の自然対流によって現像処理が進行する。そして、この所定時間経過後にリンスノズル１０２をウエハＷの上方に移動して、リンスノズル１０２からリンス液（洗浄液）を吐出しつつ、スピンチャック５２を回転させて所定時間保持し、ウエハＷ上の現像液をリンス液とともに振り切る。こうして振り切られた現像液およびリンス液も廃液としてドレイン６９から排出される。
【００４９】
このような一連の現像処理において、本発明においては、現像処理ユニット（ＤＥＶ）から排出される廃液（使用済み現像液）を回収し、再利用する。図６は現像処理ユニット（ＤＥＶ）を含む現像処理装置９０の一実施形態の全体構成を示す説明図である。現像処理装置９０は、現像処理ユニット（ＤＥＶ）、回収部８０、現像液再生部３０、現像液供給部４０の大きく分けて４つの部から構成されている。
【００５０】
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に現像処理ユニット（ＤＥＶ）のドレイン６９から排出される使用済み現像液が回収され、一時的に保管される。この回収部８０を設けることなく、現像処理ユニット（ＤＥＶ）から排出される使用済み現像液が直接に現像液再生部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、現像処理ユニット（ＤＥＶ）におけるウエハＷの現像処理の進行に合わせて現像液再生部３０に使用済み現像液が流れ込むこととなる。
【００５１】
この場合、現像液再生部３０に貯留される使用済み現像液の量が一定せず、そのためウエハＷの現像処理中は再生現像液の製造が困難となる問題が生ずる。逆に、現像液再生部３０で使用済み現像液の濃度を調整する再生処理を行う際には、新たに現像液再生部３０に使用済み現像液を流入させることは好ましくなく、その場合には、使用済み現像液を廃棄する等の必要が生じ、現像液の有効なリサイクルが図れなくなるという問題を生ずる。
【００５２】
一方、１枚のウエハＷの現像処理に用いられる現像液の量は多いものではないので、複数枚のウエハＷの処理にかかる使用済み現像液を回収タンク８１に回収し、所定量ほど貯留された後に、現像液再生部３０へ所定量の使用済み現像液を送液すると、現像液再生部３０における濃度調整のバッチ処理が容易となる。また、現像処理ユニット（ＤＥＶ）でのウエハＷの現像処理と独立して現像液再生部３０での使用済み現像液の再生を行うことができる。使用済み現像液の再生処理と同時にウエハＷの現像処理が行われている場合には、現像処理ユニット（ＤＥＶ）から排出される使用済み現像液を回収タンク８１に回収することで、使用済み現像液のリサイクル効率を上げることが可能となる。
【００５３】
現像処理ユニット（ＤＥＶ）と回収部８０との間の配管には、切替バルブ８３が設けられており、現像処理ユニット（ＤＥＶ）のドレイン６９から流出する現像液やリンス液が、回収部８０またはドレイン８４の一方へ流れるように、切り替えることができるようになっている。後述するように、本発明においては、使用済み現像液を効率的に再生させる目的から、現像液の含有量が多く、リンス液含有量の少ない使用済み現像液のみを回収する。つまり、ウエハＷの現像処理において、リンス液の塗布を開始してから所定時間が経過するまでのリンス液含有量の少ない使用済み現像液は回収部８０で回収し、その後にドレイン６９から流出する現像液含有量が少なく主にリンス液からなる排出液はドレイン８４へ誘導して廃棄するように、切替バルブ８３を操作する。
【００５４】
なお、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。この回収タンク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、ドレインから流出する回収液を、他の回収タンクに送液するように構成してもよい。
【００５５】
現像液再生部３０は、処理タンク３１と、ウエハＷに塗布される現像液よりも高濃度に調整された濃度調整用現像液を供給する濃度調整用現像液供給装置３２と、純水を供給する純水供給装置３３を有している。処理タンク３１内には、多孔質体からなる拡散容器３４が配設されており、拡散容器３４内に内室３４ａが、拡散容器３４外で処理タンク内に外室３４ｂがそれぞれ形成されている。なお、拡散容器３４に用いられる多孔質体の材質に限定はなく、多孔質金属、多孔質セラミックス、多孔質樹脂等が用いられる。また、拡散容器３４として複数の孔部が形成された金属製、樹脂製、セラミックス製等の各種の容器を用いることもできる。
【００５６】
回収部８０から現像液再生部３０への送液は、回収部８０と現像液再生部３０との間の配管に設けられたポンプ３５の運転とバルブ３６の開閉により行われ、使用済み現像液は、外室３４ｂへ供給される構造となっている。なお、回収部８０と現像液再生部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、使用済み現像液中の不純物を除去することも好ましい。
【００５７】
濃度調整用現像液は、濃度調整用現像液供給装置３２から内室３４ａへ導入され、拡散容器３４の多孔質壁面を透過して外室３４ｂへ流出し、使用済み現像液と混合される。このとき、内室３４ａから濃度調整用現像液を外室３４ｂへ送り出すときの流出圧を調整し、濃度調整用現像液の流出勢いによって使用済み現像液に自然対流を発生させて自己撹拌を行わせることにより、濃度調整用現像液と使用済み現像液との均一混合を行うことができる。この場合、特に別の撹拌機構を必要としないが、別途、撹拌機能を設けることも可能である。
【００５８】
純水供給装置３３から供給される純水は、種々の濃度調整処理に用いられる。例えば、濃度調整用現像液と純水を混合することにより、ウエハＷに塗布する濃度の新たな現像液（新液）を製造することが可能である。現像液の再生を多く繰り返すと、製造される現像液中に多くのゴミ等の不純物を含むようになり、使用に適さなくなる場合があることから、使用不可能な現像液を廃棄して、新液を補充することにより、現像処理特性を一定の水準に保つことが可能となる。また、純水は、使用済み現像液と濃度調整用現像液とを用いて調整した再生現像液の濃度が高い場合に、濃度の微調整に用いることもできる。
【００５９】
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から排出することができるようになっている。もちろん、ドレイン３８から現像液を排出しないように処理条件を設定することが、現像液の再利用率を高める上で好ましいことはいうまでもない。
【００６０】
なお、前述したように、使用に適さなくなった現像液を、ドレイン３８から廃棄することができる。また、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内の圧力調整を可能としており、各種処理液の処理タンク３１への流入や処理タンク３１からの排出を容易なものとしている。
【００６１】
処理タンク３１には、濃度センサ４１が配設されており、外室３４ｂの現像液濃度を監視、モニタしている。この濃度センサ４１の表示値に基づいて、手動で濃度調整用現像液や純水を適量ほど供給して、再生現像液の濃度を所定値とすることが可能である。なお、このような再生現像液の製造や濃度の微調整は、使用済み現像液の濃度と量、濃度調整用現像液の濃度が明らかであれば、自動で行うように設計することも可能である。
【００６２】
現像液供給部４０は、現像液再生部３０において製造された再生現像液または新液を現像処理ユニット（ＤＥＶ）に送液する役割を果たす。現像液供給部４０には、現像液再生部３０から送られてくる再生現像液を貯蔵するタンク７６や、再生現像液を現像処理ユニット（ＤＥＶ）へ送液する機構や送液ポンプ７７等が設けられている。なお、必要に応じ、現像液再生部３０とは独立して、現像液の新液の貯蔵タンクを設けることもできる。
【００６３】
なお、現像液供給部４０を設けずに、現像液再生部３０から直接に現像処理ユニット（ＤＥＶ）へ送液することも可能であるが、その場合には、現像液再生部３０における使用済み現像液や再生現像液等の処理液の量が一定しないために、再生現像液の製造が行い難くなる問題がある。
【００６４】
現像液再生部３０から現像液供給部４０への送液は、ポンプ４２の運転と開閉バルブ４４の開閉によって行われ、現像液再生部３０と現像液供給部４０とを結ぶ配管には、フィルタ４３を設けて再生現像液中のゴミ等の不純物を除去することが好ましく、圧力センサ４５を設けて配管内の圧損を検出することにより、フィルタ４３の目詰まりの状態を監視することも好ましい。
【００６５】
現像液供給部４０から現像処理ユニット（ＤＥＶ）へ至る送液経路には、脱気機構７１が設けられており、これにより送液される現像液中の気泡が除去され、ウエハＷに塗布されたときに、ウエハＷ表面に気泡が発生して現像むらが発生することが回避される。また、この送液経路には現像液温調機構７４が設けられ、現像液が所定の現像性能を発揮することができるように、適切な温度に調節された後に現像処理ユニット（ＤＥＶ）へ送られるようになっている。
【００６６】
現像液供給部４０から現像処理ユニット（ＤＥＶ）へ至る送液経路には、さらに流量センサ７２が設けられており、流量センサ７２の信号を受けて送液ポンプ７７を制御することにより、送液される現像液流量が制御される。また、フィルタ７３により、最終的に現像液としてウエハＷに塗布できる程度にまで現像液中の不純物が除去される構造となっている。
【００６７】
次に、上述した現像処理装置９０における現像液のリサイクルの形態について説明する。先に詳しく説明した通り、露光されたウエハＷがスピンチャック５２上に固定された後、所定量の現像液がウエハＷ上に塗布され、所定時間保持される。この所定時間経過後に、ウエハＷにリンス液を塗布しながらウエハＷを回転させることにより、現像液とリンス液がウエハＷから振り切られる。以下、この工程を第１工程ということとする。
【００６８】
図７は、第１工程において発生する使用済み現像液中の現像液の濃度変化を示したものである。現像液塗布開始時間ｔ１から、現像液塗布終了時間ｔ２の間に生ずる使用済み現像液は、現像液供給ノズル８６から吐出されてウエハＷ上に液盛りされることなく、直接に排液となった現像液であるから、この時間帯ｔ１〜ｔ２の間に発生する使用済み現像液の現像液濃度は一定である。
【００６９】
続くウエハＷ上で現像液が保持されている時間、つまり、現像液塗布終了時間ｔ２からリンス液塗布開始時間ｔ３までの間は現像処理中であり、通常、使用済み現像液は流出しない。従って図７では、この時間帯ｔ２〜ｔ３の間の排液における現像液の濃度は示していない。
【００７０】
次いで、リンス液塗布開始時間ｔ３から洗浄処理終了時間ｔ４に至る間では、リンス液を塗布しながらウエハＷを回転させて、現像液とリンス液を一緒に振り切ることから、生ずる使用済み現像液中の現像液濃度は、洗浄処理時間が経過するにつれて徐々に低下することとなり、洗浄処理終了時間ｔ４では、使用済み現像液中の現像液濃度は、ほぼ０％とみなすことができる。
【００７１】
本実施形態においては、こうして第１工程において発生する使用済み現像液のうち、現像液の含有濃度が高いもののみを回収し、現像液の含有濃度の小さい使用済み現像液は廃棄する。例えば、図７中の領域Ｐ１で示される排液、つまり現像液の塗布によって生ずる使用済み現像液は全て回収し、洗浄処理中に発生する使用済み現像液については、リンス液塗布開始時間ｔ３から所定時間を経過した時間ｔ５までに発生する領域Ｐ２で示される部分に相当する使用済み現像液は回収するが、所定時間ｔ５経過後に発生する領域Ｐ３で示される使用済み現像液は回収せずに廃棄することとする。以下、このような使用済み現像液の回収工程を、第２工程ということとする。
【００７２】
このような第２工程における使用済み現像液の回収と廃棄は、現像処理ユニット（ＤＥＶ）と回収部８０との間に設けられた切替バルブ８３を操作することにより行う。つまり、現像液塗布開始時間ｔ１では、切替バルブ８３は、使用済み現像液が回収タンク８１へ流れるように設定されており、領域Ｐ１に相当する使用済み現像液はこうして回収タンク８１へ流れ込み、貯留される。この状態で、所定の時間ｔ５になった時点で、切替バルブ８３をドレイン８４側へ切り替えると、領域Ｐ２の使用済み現像液は回収タンク８１へ回収されるが、領域Ｐ３の主にリンス液からなる使用済み現像液は、ドレイン８４へと流されて廃棄される。
【００７３】
なお、実際には、現像処理ユニット（ＤＥＶ）で発生した排液がドレイン６９を通して切替バルブ８３に到達するまでには、排液が流れるための時間Δｔほどのタイムラグが生ずる。このため、領域Ｐ２で示される排液を回収するためには、切替バルブ８３の回収タンク８１側からドレイン８４側への切替を、所定時間ｔ５からこのΔｔほど遅れた時間ｔ６で行うことが好ましい。切替バルブ８３のドレイン８４側から回収タンク８１側への切替は、リンス液を多く含む排液が殆ど排出されない状態になった後、次処理の現像液が排液として流れ出す前であれば、どのタイミングで行ってもよい。例えば、次に処理するウエハＷをスピンチャックに固定する時点で行うことができる。
【００７４】
第２工程において、回収タンク８１に回収された使用済み現像液については、領域Ｐ１に相当する使用済み現像液は、その回収以前に現像処理が行われている場合にリンス液の一部がカップ（ＣＰ）内に残留しており、その残留していたリンス液によって使用済み現像液が希釈されることを考慮しても、そのリンス液の量は多くはないことから、未使用の現像液と同程度の濃度を有するものである。一方、領域Ｐ２に相当する使用済み現像液は、一定量のリンス液を含んでいることから、結果的に、回収タンク８１に回収される使用済み現像液の濃度は、ウエハＷに塗布される現像液の濃度よりも小さなものとなる。
【００７５】
１枚のウエハＷの処理によって、回収タンク８１に回収される使用済み現像液の量は多いものではないことから、好適には、複数枚のウエハＷの処理が終了して、一定量の使用済み現像液が回収タンク８１に貯留された後、現像液再生部３０の処理タンク３１の外室３４ｂへ送られる。現像液再生部３０では、濃度センサ４１により送液された使用済み現像液の濃度が確認され、濃度調整用現像液供給装置３２から、所定量の濃度調整用現像液が拡散容器３４の内室３４ａに送られて、処理タンク３１内でこれらの使用済み現像液と濃度調整用現像液が均一に混合されることにより、ウエハＷに塗布することができる所定濃度に調整された現像液（再生現像液）が製造される。この工程を第３工程ということとする。
【００７６】
例えば、１枚のウエハＷについて、現像処理ユニット（ＤＥＶ）でウエハＷに供給された現像液の量が１００ｍｌであり、そのうち、前述した図７に示される領域Ｐ１・Ｐ２に相当する使用済み現像液が、８０ｍｌ回収されるとする。ウエハＷに塗布される現像液の濃度が２％であり、回収された使用済み現像液８０ｍｌのうち、２０％に相当する１６ｍｌがリンス液であるとすると、使用済み現像液の濃度は１．６％となる。従って、ウエハＷに塗布された２％濃度の現像液１００ｍｌを再生するためには、回収された使用済み現像液８０ｍｌに、濃度３．６％に調整された濃度調整用現像液を、２０ｍｌ追加すればよい。こうして、１枚のウエハＷの現像処理に使用された現像液から、新しく１枚のウエハＷの現像処理に使用される現像液が製造される。
【００７７】
一方、例えば、図７に示される領域Ｐ３に相当する使用済み現像液まで回収した場合を考える。前例と同様に、１枚のウエハＷについて、現像処理ユニット（ＤＥＶ）でウエハＷに供給された現像液の量が１００ｍｌであり、そのうち、前述した図７に示される領域Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３に相当する使用済み現像液が、１５０ｍｌ回収されるとする。この場合、回収された使用済み現像液に溶質を加えたとしても、最低１５０ｍｌの再生現像液が製造されることなり、１枚のウエハＷの現像処理に使用された現像液から、新しく１枚以上の処理量に相当する現像液が製造されることとなる。
【００７８】
このような再生現像液の製造を繰り返すと、必要量以上の現像液が製造されることとなり、結果的に、多くの現像液を廃棄する必要が生ずる。また、使用される溶質量が多くなり、コスト高の原因なる。さらに、使用されたリンス液を溶媒としているために、ゴミ等の不純物の含有量も多くなり、その後の濾過等の処理および設備に時間とコストがかかることとなる等の、種々の問題を生ずる。従って、第２工程において回収する使用済み現像液の量は、１枚のウエハＷの現像処理に要する現像液の量を超えない範囲の量に抑えることが好ましい。
【００７９】
切替バルブ８３の切替タイミングが、現像処理ユニット（ＤＥＶ）における現像処理に合わせて一定に行われていれば、回収タンク８１に回収される使用済み現像液の濃度は大きくは変化することはない。しかしながら、何らかの原因により、使用済み現像液の濃度が微小に変化することで、最終的な濃度調整を行う必要も生ずる。
【００８０】
そこで、純水供給装置３３から供給される純水は、一度製造した再生現像液の濃度が所定値よりも高かった場合に、再生現像液を希釈する最終的な濃度調整に用いることができる。一方、一度製造した再生現像液の濃度が所定値よりも小さかった場合には、所定量の濃度調整用現像液を添加することで、再生現像液の濃度を所定値とすることができる。
【００８１】
純水と濃度調整用現像液とを所定量混合することで、ウエハＷに塗布することができる所定濃度の現像液を製造することも可能である。こうして製造される新液は、繰り返し現像液の再生を行った場合に、使用済み現像液に含まれるゴミ等の不純物量が増大して、使用に適さなくなった場合に、使用済み現像液を廃棄して、その廃棄による不足分を補充するように用いることができる。また、現像処理中に、回収部８０のメンテナンスの必要や、回収部８０と現像液再生部３０との間のポンプ３５の故障等が生じた場合等でも、現像液を製造して現像処理ユニット（ＤＥＶ）へ送液することが可能である。
【００８２】
なお、再生処理部３０における再生現像液の製造は、再生処理部３０へ送られた使用済み現像液の量と濃度、濃度調整用現像液の濃度が既知であれば、自動的に、濃度調整用現像液の添加量を計算して、所定量の再生現像液を製造することができる。
【００８３】
現像液再生部３０で製造された再生現像液は、そのまま、フィルタ４３・７３、現像液温調機構７４を通じて、現像処理ユニット（ＤＥＶ）へ送液することも可能であるが、その場合には、処理タンク３１内の再生現像液量が一定せず、再生現像液の濃度調整が困難となる。そこで、本実施形態では、現像液再生部３０で製造された再生現像液は、現像液供給部４０へ送液され、貯留される。そして、現像液供給部４０から、必要に応じて現像処理ユニット（ＤＥＶ）へ所定量の現像液が送液される。つまり製造された再生現像液が、新たなウエハＷの現像処理（第１工程）に用いられる。
【００８４】
上述の通り、本実施形態では、第２工程は第１工程に並行して行う必要があるが、第３工程は、第１工程と並行してまたは独立して任意の時間に行うことができる。従って、現像処理ユニット（ＤＥＶ）、回収部８０、現像液再生部３０、現像液供給部４０の各部のメンテナンスは、他の部を稼働させた状態でも行うことができる。
【００８５】
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、予め濃度調整用現像液を所定量ほど処理タンク内に貯留しておき、濃度調整用現像液を撹拌しながら、そこに使用済み現像液を送液する。濃度センサの測定値が所定の濃度に低下して再生現像液が製造された時点で、使用済み現像液の送液を停止し、製造された再生現像液を現像液供給部へ送るといった方法を採ることも可能である。
【００８６】
また、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現像処理ユニットを例に挙げて説明したが、現像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基板用の現像処理装置にも本発明を適用することができる。
【００８７】
【発明の効果】
上述の通り、本発明によれば、現像液を回収するにあたって、その後に塗布されるリンス液の含有量が少なく、現像液濃度の高い使用済み現像液を回収して再生するため、効率的に汚れの少ない現像液を再生することが可能である。これにより、現像液の使用量を低減し、現像処理コストを低減することが可能となる。また、現像処理装置を現像処理ユニット（現像処理部）、回収部、現像液再生部、現像液供給部の各部に分割して構成することにより、各部の操作やメンテナンスを独立して行うことが可能となり、作業性の向上が図られる。そして、現像液再生部では、多孔質体からなる拡散容器または複数の孔部が形成された拡散を用いることにより、別途の撹拌手段を設けることなく、使用済み現像液と濃度調整用現像液とを均一に混合することができることから、構造が簡単でコンパクトな装置とすることができる。さらに、現像液再生部では、濃度調整用現像液と純水から新たな現像液を製造することが可能であり、現像液の再生の繰り返しにより、再生される現像液中の不純物等が多くなって使用に適さなくなった場合でも、容易に現像液の製造と補充が行え、別途、現像液の供給タンクを設ける必要がなくなり装置の小型化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る現像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現像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現像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】本発明の現像処理装置に用いられる現像処理ユニットの一実施形態を示す断面図。
【図５】図４記載の現像処理ユニットを示す平面図。
【図６】本発明の現像処理装置の全体構成を示す説明図。
【図７】現像処理ユニットから排出される使用済み現像液における現像液濃度の変化を示す説明図。
【符号の説明】
３０；現像液再生部
３１；処理タンク
３２；濃度調整用現像液供給装置
３３；純水供給装置
３４；拡散容器
３８；ドレイン
３９；水位センサ
４０；現像液供給部
４１；濃度センサ
６９；ドレイン
７１；脱気装置
７３；フィルタ
７４；現像液温調機構
８０；回収部
８１；回収タンク
８３；切替バルブ
８２；排液機構（ドレイン）
８４；ドレイン
９０；現像処理装置
ＤＥＶ；現像処理ユニット
Ｗ；半導体ウエハ（基板）
Claims (11)
- 露光処理された基板の保持手段および前記基板に現像液を塗布する現像液塗布手段ならびに現像液が塗布された基板にリンス液を塗布するリンス液塗布手段を有する現像処理部と、
前記現像処理部から排出された使用済み現像液を回収する回収部と、
前記回収部に貯留された使用済み現像液と前記基板に塗布される現像液よりも高濃度に調整された濃度調整用現像液とを混合して所定濃度の現像液を製造する現像液再生部と、
前記現像液再生部において製造された再生現像液を貯留するタンクを備え、前記タンクから再生現像液を前記現像液塗布手段に送液する現像液供給部と、
前記回収部と前記現像液再生部との間と、前記現像液再生部と前記現像液供給部との間に、それぞれ設けられた開閉バルブと、
を具備し、
前記回収部と前記現像液再生部と前記現像液供給部はそれぞれ独立して可動可能に構成され、
前記現像液再生部は濃度調整用タンクを有し、前記濃度調整用タンク内に多孔質体からなる容器または複数の孔部が形成された容器が配設されて内室および外室が形成され、
前記内室へ供給される前記濃度調整用現像液が、前記回収部から前記外室へ供給された前記使用済み現像液に対して、前記多孔質体または孔部を通過する際に前記濃度調整用現像液の流出圧により対流を発生させて攪拌し、前記再生現像液が製造されることを特徴とする現像処理装置。 - 前記現像処理部と前記回収部との間にさら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、所定量の前記使用済み現像液または再生現像液の送液が行われることを特徴とする請求項１に記載の現像処理装置。 - 前記現像液再生部は溶媒供給装置を有し、前記溶媒供給装置から供給される溶媒を用いて前記再生現像液の濃度を調整し、または前記濃度調整用現像液と混合して新液が製造されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像処理装置。
- 前記現像液再生部は濃度センサを備えた濃度調整用タンクを有し、前記濃度センサにより前記使用済み現像液および再生現像液の濃度がモニタされ、前記再生現像液の濃度が所定値に調整されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の現像処理装置。
- 前記現像液再生部は濃度調整用タンクを有し、前記濃度調整用タンクのオーバーフローが防止されるように、または不要な前記使用済み現像液が廃棄できるように、前記濃度調整用タンクに水位センサおよび排液機構が設けられてい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項に記載の現像処理装置。
- 露光処理された基板の現像処理方法であって、
前記基板に現像液を塗布し、所定時間経過後にリンス液を塗布しつつ基板上の現像液を除去し、排出する工程と、
前記現像液塗布開始後、リンス液塗布開始から所定時間を経過するまでの間に排出される現像液濃度の高い使用済み現像液を回収タンクに回収する工程と、
前記回収タンクに回収された使用済み現像液と、基板に塗布される現像液よりも高濃度に調整された濃度調整用現像液とを、任意の時間に混合して再生現像液を製造する工程と、
を有し、
前記再生現像液を製造する工程では、多孔質体または複数の孔部が形成された壁面により区切られた内室と外室へそれぞれ前記濃度調整用現像液と前記使用済み現像液を供給し、前記内室に供給された濃度調整用現像液が、前記多孔質体または孔部を通過する際の流出圧により、前記外室に供給された前記使用済み現像液に対して対流を発生させて攪拌し 、前記再生現像液が製造されることを特徴とする現像処理方法。 - 前記使用済み現像液を回収する工程において、リンス液の含有量が少ない使用済み現像液の後に排出されるリンス液を主成分とした排出液はドレインに誘導して廃棄することを特徴とする請求項６に記載の現像処理方法。
- 前記使用済み現像液を回収する工程において、１枚の基板について回収される使用済み現像液の量が１枚の基板に塗布される現像液の量よりも少ないことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の現像処理方法。
- 前記再生現像液を製造する工程において、前記濃度調整用現像液と前記現像液の溶媒とを混合することにより、新たな現像液を所定量調製し、補充することを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の現像処理方法。
- 前記再生現像液を一時的に現像液供給部に貯留し、前記貯留された再生現像液を任意の現像処理に供することを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の現像処理方法。
- 前記使用済み現像液を回収する工程は前記現像液の排出工程と並行して行い、前記再生現像液を調製する工程は前記現像液の排出工程と並行してまたは独立して任意の時間に行うことを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれか１項に記載の現像処理方法。
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