JP4606978B2

JP4606978B2 - 現像洗浄廃液の利用方法及び利用システム

Info

Publication number: JP4606978B2
Application number: JP2005264708A
Authority: JP
Inventors: 雅彦愛甲; 典生山口
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2005-09-13
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2025-09-13
Also published as: JP2007075700A

Description

本発明は、半導体等の製造工程のうちフォトリソグラフィ工程における現像後の洗浄廃液を利用する現像洗浄廃液の利用方法及び利用システムに関する。

半導体の製造工程は、大きく前工程と後工程に分けられる。特に、前工程は多数の工程からなり、プロセスの性格上、各種材料薄膜を形成する成膜工程、薄膜にパターニングとエッチングを施し一定形状に加工するフォトリソグラフィ工程、シリコンに導電型不純物を微量添加する不純物添加工程等に大別される。

また、フォトリソグラフィ工程では、フォトレジスト（感光性樹脂）の薄膜を塗布し、半導体の回路パターンが焼き付けられているマスクを通してフォトレジストに紫外線が照射される。現像工程では、露光部のフォトレジストを溶剤で溶かし、未露光部のフォトレジストパターンを残して（ポジ型）、マスクパターンをフォトレジストに転写する。その後、残っているフォトレジストをマスクにして下地を連続的に除去（エッチング）して、材料膜はマスクと同じパターンに加工される。

なお、現像工程、エッチング工程等はクリーンルームで行われ、現像工程では強アルカリ性の現像液ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）をウェーハに滴下あるいはスプレーして行われ、現像が完了したウェーハは純水で洗浄されて、次のエッチング工程で所定のエッチングが行われる。

このエッチング工程からは塩酸等を含んだ酸性ガスが排出され、中和処理が必要となるが、クリーンルーム内ではＮａＯＨ等の無機アルカリはアルカリ汚染の原因となるため、通常はクリーンルーム外で無機アルカリを使用し、中和処理を行っている。すなわち、この中和処理をクリーンルーム内で行うためには高価な有機アルカリを使用しなければならないという課題がある。

また、現像工程において、現像処理後のアルカリ水溶液（現像廃液）は現像液として再生し再利用される一方、純水を使用した洗浄廃液は、現像液として使用するには低濃度のため、通常は中和処理後、排水されている。

さらに、現像廃液の蒸発温度が設定温度に達するまで繰り返し現像廃液を蒸発させ、貯留して濃縮し、濃縮した現像廃液を酸性排ガスの中和剤として再利用する一方、濃縮処理工程で蒸発し、さらに圧縮された蒸気を冷却して液化した後、電気伝導率を測定し、電気伝導率が所定値よりも小さくなったとき、中和処理を行って廃棄するようにしたものも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１１−１０１３４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の廃液処理方法は、現像廃液を回収するまでに高濃度に濃縮する必要があり、時間及び処理コストがかかるとともに、低濃度の現像廃液は中和処理を行って廃棄しており、低濃度の現像廃液、すなわち、洗浄廃液の「有機アルカリ＆不純物無し（純水）」という特性に注目し、クリーンルーム内の中和剤として利用しようとする発案はされていなかった。

本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、洗浄廃液の「有機アルカリ＆不純物無し（純水）」という特性に注目し、低濃度の洗浄廃液はエッチング等の生産工程で発生する酸性ガスの中和剤として使用することで、高価な有機アルカリ薬剤（中和剤）を必要とせず、クリーンルーム内で酸性ガスの中和処理が行えるとともに、低濃度の洗浄廃液を廃棄しない現像洗浄廃液の利用方法及び利用システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、フォトリソグラフィ工程における現像後の洗浄廃液を利用する方法であって、フォトレジストが塗布され露光されて所定形状のマスクパターンが転写されたウェーハに所定濃度の現像液を供給して現像し、現像が完了するとウェーハを純水洗浄し、現像後の現像廃液は回収されて現像液に再生され、現像から洗浄に切り替え後の所定時間内の洗浄廃液あるいは所定濃度以上の洗浄廃液は回収されて現像液に再生され、現像から洗浄に切り替え後の所定時間経過後の洗浄廃液あるいは所定濃度以下の洗浄廃液を生産工程で発生する酸性ガスに供給して中和するようにしたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、洗浄から現像に切り替え後の所定時間内の現像廃液あるいは所定濃度以下の現像廃液は洗浄廃液とし、洗浄から現像に切り替え後の所定時間後の現像廃液あるいは所定濃度以上の現像廃液は回収され現像液に再生されることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記所定濃度は現像機からの廃液の導電率を測定して決定するようにしたことを特徴とする。

さらに、請求項４に記載の発明は、フォトリソグラフィ工程における現像後の洗浄廃液を利用するシステムであって、フォトレジストが塗布され露光されて所定形状のマスクパターンが転写されたウェーハに所定濃度の現像液を供給して現像し、現像が完了するとウェーハを純水洗浄し、現像後の現像廃液は回収され溶解したフォトレジストが除去されて再生され、現像から洗浄に切り替え後の所定時間内の洗浄廃液あるいは所定濃度以上の洗浄廃液は回収され溶解したフォトレジストが除去されて再生され、現像から洗浄に切り替え後の所定時間経過後の洗浄廃液あるいは所定濃度以下の洗浄廃液を生産工程で発生する酸性ガスが供給されるスクラバに供給して中和するようにしたことを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、洗浄から現像に切り替え後の所定時間内の現像廃液あるいは所定濃度以下の現像廃液は洗浄廃液とし、洗浄から現像に切り替え後の所定時間後の現像廃液あるいは所定濃度以上の現像廃液は回収され溶解したフォトレジストが除去されて再生されることを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、前記スクラバはその底部に補給水貯留槽を備え、該補給水貯留槽に供給される洗浄廃液量を調整するようにしたことを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、前記スクラバはその上部にノズルを備え、前記補給水貯留槽から前記ノズルに供給される洗浄廃液のｐＨ値をｐＨ計により計測し、該ｐＨ計により計測されたｐＨ値に基づいて前記補給水貯留槽に供給される洗浄廃液量を調整するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、洗浄から現像に切り替え後の所定濃度以上の廃液は回収され現像液に再生され、所定濃度以下の廃液は生産工程で発生する酸性ガスに供給され中和する。現像工程においてウェーハに所定濃度の現像液を供給して現像し、さらに洗浄した後の所定濃度以下の洗浄廃液をエッチング等の生産工程で発生する酸性ガスに供給して中和するようにしたので、高価な有機アルカリ薬剤（中和剤）を必要とせず、クリーンルーム内で酸性ガスの中和処理を行うことができる。また、低濃度の洗浄廃液を酸性ガスの中和剤として再利用するようにしたので、現像工程における排水がなくなる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明にかかる現像洗浄廃液の利用システムを示しており、希釈濃度調整槽２と現像液供給槽４と現像機６とが設けられ、希釈濃度調整槽２と現像液供給槽４とは配管Ｐ１により接続されている。また、希釈濃度調整槽２には、配管Ｐ２を介して濃度１５〜２５％の現像液ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）が供給される一方、配管Ｐ３を介して純水が供給される。なお、希釈濃度調整槽２の底部にはロードセル等の重量検知手段７が取り付けられている。

また、現像液供給槽４に貯留された所定濃度の現像液は配管Ｐ４を介して現像機６に供給され、現像機６にはまた、配管Ｐ５を介して純水が供給される。

現像機６に取り付けられたウェーハ８は、フォトレジストが塗布された後、露光されて所定形状のマスクパターンが転写されている。現像機６に供給された現像液及び純水は、現像機６に取り付けられたウェーハ８を現像あるいは洗浄して、三方弁１０が取り付けられた配管Ｐ６あるいは配管Ｐ７を介してそれぞれ現像廃液回収槽１２あるいは洗浄廃液供給槽１４に排出される。

現像廃液回収槽１２に排出された現像廃液は、配管Ｐ８を介して再生装置１６に供給され、さらに配管Ｐ９を介して再生液濃度調整槽１８に供給される。再生液濃度調整槽１８にはまた、現像液ＴＭＡＨ及び純水がそれぞれ配管Ｐ１０あるいは配管Ｐ１１を介して供給され、再生液濃度調整槽１８に貯留された再生液は配管Ｐ１２を介して現像液供給槽４に供給される。なお、再生液濃度調整槽１８の底部には、希釈濃度調整槽２と同様、ロードセル等の重量検知手段１９が取り付けられている。

一方、洗浄廃液供給槽１４に貯留された洗浄廃液は、ポンプ２０により配管Ｐ１３を介して多数の充填材２１を内蔵したスクラバ２２の底部に設けられた補給水貯留槽２３に供給される。このスクラバ２２には、現像工程の後に行われるエッチング等の生産工程で使用された酸性ガスが配管Ｐ１４を介して供給されるとともに、配管Ｐ１５を介して補給水が供給される。

スクラバ２２の補給水貯留槽２３に貯留された洗浄廃液は、ポンプ２４により配管Ｐ１６を介してスクラバ２２の上部に設けられたノズル２６に供給されるとともに、流量調整弁２８が取り付けられた配管Ｐ１７を介して排水される。また、スクラバ２２よりオーバーフローした洗浄廃液も同様に排水される。

また、配管Ｐ１６にはｐＨ計３０が取り付けられており、ポンプ２０及びｐＨ計３０は制御器３２に電気的に接続されており、後述するように制御される。

上記構成の本発明にかかる現像洗浄廃液の利用システムの作用につき、以下説明する。
希釈濃度調整槽２には、配管Ｐ２及び配管Ｐ３を介して濃度１５〜２５％の現像液ＴＭＡＨ及び純水がそれぞれ供給され、現像液ＴＭＡＨは純水で希釈されて所定濃度（例えば、２．３８％）の現像液が生成される。なお、濃度１５〜２５％の現像液ＴＭＡＨの所定濃度への希釈は、希釈濃度調整槽２の底部に設けられた重量検知手段７により希釈濃度調整槽２に供給された現像液ＴＭＡＨと純水の合計重量を計測して行われる。

希釈濃度調整槽２により生成された所定濃度の現像液は、配管Ｐ１を介して現像液供給槽４に供給された後、さらに配管Ｐ４を介して現像機６に供給され、現像機６に取り付けられたウェーハ８に滴下あるいはスプレーされて、フォトレジストが塗布され所定形状のマスクパターンが転写されたウェーハ８の現像が行われる。不要なフォトレジストを溶解してウェーハ８を現像した後の現像廃液は三方弁１０及び配管Ｐ６を介して現像廃液回収槽１２に回収される。

現像廃液回収槽１２に貯留された現像廃液は、配管Ｐ８を介して再生装置１６に供給され、再生装置１６において溶解したフォトレジストが除去されて再生された現像廃液は再生液として配管Ｐ９を介して再生液濃度調整槽１８に供給される。なお、再生装置１６は、電気透析装置、イオン交換装置等により構成されるが、いずれも従来公知の装置なのでその説明は省略する。

再生液濃度調整槽１８に供給された再生液は、再生液濃度調整槽１８の底部に設けられた重量検知手段１９によりその重量が計測され、計測された重量に相当する再生液の濃度が所定濃度（例えば、２．３８％）を下回っている場合には、配管Ｐ１０を介して濃度１５〜２５％の現像液ＴＭＡＨが供給される一方、所定濃度を超えている場合には、配管Ｐ１１を介して純水が供給されて、再生液濃度調整槽１８に貯留された再生液が所定濃度となるように調整される。再生液濃度調整槽１８において所定濃度に調整された再生液は、配管Ｐ１２を介して現像液供給槽４に供給される。

現像機６において所定の現像が完了すると、配管Ｐ５を介してウェーハ８に純水が供給されてウェーハ８の洗浄が行われる。なお、現像工程から洗浄工程に切り替えた直後は、現像廃液が混入した洗浄廃液の濃度は比較的高いので、現像廃液回収槽１２に供給され、現像工程から洗浄工程に切り替えて所定の時間が経過すると、三方弁１０を切り替えて濃度が低下した洗浄廃液を洗浄廃液供給槽１４に供給する。逆に、洗浄工程から現像工程に切り替えた直後は、現像液は現像機６に残存する純水により薄められるので、洗浄工程から現像工程に切り替えて所定の時間が経過すると、三方弁１０を切り替えて濃度が高くなった現像廃液を現像廃液回収槽１２に供給する。

なお、現像機６と三方弁１０を接続する配管に濃度計あるいは導電率計を設けるとともに、三方弁１０を三方電磁弁により構成することもできる。この場合、両者を制御器３２に電気的に接続して、濃度計あるいは導電率計により検知した濃度あるいは導電率により三方電磁弁を適宜切り替えて、所定濃度（例えば、約１％）以上の廃液を現像廃液回収槽１２に供給する一方、所定濃度以下の廃液を洗浄廃液供給槽１４に供給することができる。

一方、洗浄廃液供給槽１４に貯留された洗浄廃液は、ポンプ２０により配管Ｐ１３を介してスクラバ２２底部の補給水貯留槽２３に供給される。補給水貯留槽２３に貯留された洗浄廃液は、ポンプ２４により配管Ｐ１６を介してスクラバ２２の上部に取り付けられたノズル２６によりスクラバ２２内に噴射され、表面積が大きい多数の充填材２１に付着しながら落下していく。また、スクラバ２２には、現像工程の後に行われるエッチング等の生産工程で発生した酸性ガスが配管Ｐ１４を介して供給されるので、酸性ガスにより中和された洗浄廃液は一定開度に調整された流量調整弁２８と配管Ｐ１７を介して排水される。なお、洗浄廃液により中和された酸性ガスは配管Ｐ１８を介してスクラバ２２の上部より排気される。

ここで、配管Ｐ１６を流れる洗浄廃液のｐＨはｐＨ計３０により常時計測されて、ｐＨ計３０の出力信号は制御器３２に入力され、ｐＨ計３０の出力信号に基づいて配管Ｐ１３に設けられたポンプ２０の流量が制御される。すなわち、ｐＨ計３０により計測したｐＨ値が所定値（例えば、６．５）以上の場合は、ポンプ２０の流量を減少させる制御を行う一方、ｐＨ計３０により計測したｐＨ値が所定値以下の場合は、ポンプ２０の流量を増大させる制御を行う。

なお、配管Ｐ１７に設けられた流量調整弁２８は、上述したように一定開度に調整されているので、配管Ｐ１７を介して常時一定量の排水が行われており、配管Ｐ１５を介して補給水が供給されることで、補給水貯留槽２３の廃液レベルは略一定に保持される。また、補給水貯留槽２３から洗浄廃液がオーバーフローした場合には、オーバーフローした洗浄廃液は配管Ｐ１９を介して排水される。さらに、利用システムのメンテナンス等が必要な場合には、流量調整弁２８は手動で開閉操作を行うことができる。

また、本実施の形態では、現像液としてＴＭＡＨを使用したが、水酸化トリメチルモノエタノールアンモニウム（コリン）等の水酸化テトラアルキルアンモニウムを含む水溶液も使用できる。

本発明によれば、洗浄廃液をエッチング等の生産工程で発生する酸性ガスの中和剤として使用するようにしたので、クリーンルーム内のように中和剤として無機アルカリが使用できない場所に有効利用することができる。

本発明にかかる現像洗浄廃液の利用システムを示す概略図である。

符号の説明

２希釈濃度調整槽、
４現像液供給槽、
６現像機、
７重量検知手段、
８ウェーハ、
１０三方弁、
１２現像廃液回収槽、
１４洗浄廃液供給槽、
１６再生装置、
１８再生液濃度調整槽、
１９重量検知手段、
２０ポンプ、
２１充填材、
２２スクラバ、
２３補給水貯留槽、
２４ポンプ、
２６ノズル、
２８流量調整弁、
３０ｐＨ計、
３２制御器。

Claims

フォトリソグラフィ工程における現像後の洗浄廃液を利用する方法であって、
フォトレジストが塗布され露光されて所定形状のマスクパターンが転写されたウェーハに所定濃度の現像液を供給して現像し、現像が完了するとウェーハを純水洗浄し、現像後の現像廃液は回収されて現像液に再生され、現像から洗浄に切り替え後の所定時間内の洗浄廃液あるいは所定濃度以上の洗浄廃液は回収されて現像液に再生され、現像から洗浄に切り替え後の所定時間経過後の洗浄廃液あるいは所定濃度以下の洗浄廃液を生産工程で発生する酸性ガスに供給して中和するようにしたことを特徴とする現像洗浄廃液の利用方法。
洗浄から現像に切り替え後の所定時間内の現像廃液あるいは所定濃度以下の現像廃液は洗浄廃液とし、洗浄から現像に切り替え後の所定時間後の現像廃液あるいは所定濃度以上の現像廃液は回収され現像液に再生されることを特徴とする請求項１に記載の現像洗浄廃液の利用方法。
前記所定濃度は現像機からの廃液の導電率を測定して決定するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の現像洗浄廃液の利用方法。
フォトリソグラフィ工程における現像後の洗浄廃液を利用するシステムであって、
フォトレジストが塗布され露光されて所定形状のマスクパターンが転写されたウェーハに所定濃度の現像液を供給して現像し、現像が完了するとウェーハを純水洗浄し、現像後の現像廃液は回収され溶解したフォトレジストが除去されて再生され、現像から洗浄に切り替え後の所定時間内の洗浄廃液あるいは所定濃度以上の洗浄廃液は回収され溶解したフォトレジストが除去されて再生され、現像から洗浄に切り替え後の所定時間経過後の洗浄廃液あるいは所定濃度以下の洗浄廃液を生産工程で発生する酸性ガスが供給されるスクラバに供給して中和するようにしたことを特徴とする現像洗浄廃液の利用システム。
洗浄から現像に切り替え後の所定時間内の現像廃液あるいは所定濃度以下の現像廃液は洗浄廃液とし、洗浄から現像に切り替え後の所定時間後の現像廃液あるいは所定濃度以上の現像廃液は回収され溶解したフォトレジストが除去されて再生されることを特徴とする請求項４に記載の現像洗浄廃液の利用システム。
前記スクラバはその底部に補給水貯留槽を備え、該補給水貯留槽に供給される洗浄廃液量を調整するようにしたことを特徴とする請求項４または５に記載の現像洗浄廃液の利用システム。
前記スクラバはその上部にノズルを備え、前記補給水貯留槽から前記ノズルに供給される洗浄廃液のｐＨ値をｐＨ計により計測し、該ｐＨ計により計測されたｐＨ値に基づいて前記補給水貯留槽に供給される洗浄廃液量を調整するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の現像洗浄廃液の利用システム。