JP4786351B2 - 処理装置及び処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、処理装置及び処理方法に関し、特にリソグラフィ工程に用いたフォトレジストの除去に適した処理装置及び処理方法に関する。

例えば、半導体や液晶パネルの製造プロセスにおけるリソグラフィ工程において、パターニングマスクには一般に有機レジスト膜が使用されている。このレジスト膜は、パターニングが終了した後、除去する必要がある。レジスト膜の除去方法としては、有機溶剤などでレジスト膜を加熱溶解させる方法などがあるが、有機溶剤を用いた場合には、排液を処理するための設備にコストがかかり、特に、最近では、半導体ウェーハや液晶パネルなどの大型化が進み、それに伴ってレジスト剥離工程における排液の発生量は増大し、これに関わる処理コストおよび環境負荷の増大が問題になっている。

そこで、例えば、特許文献１には、７０℃〜２００℃の水蒸気を基板に噴射してレジスト膜を剥離除去することが開示されている。

ここで、有機物であるレジストにおいて特に低分子成分は、高温状態では水に溶解したままであり、よって、排液から水を回収し再利用するために、排液をフィルタに通しても、レジストはフィルタでトラップされずに水と共にフィルタを通過してしまい、このレジストにより汚染された水を再びレジスト剥離用の蒸気として用いることになってしまう。
特開２００１−２５０７７３号公報

本発明は、蒸気を用いた被処理体の処理後の排液中から、水に溶解した有機物も確実に除去することのできる処理装置及び処理方法を提供する。

本発明の一態様によれば、水を貯留する第１のタンクと、前記第１のタンク内の水を蒸気にする蒸気発生手段と、前記蒸気発生手段から供給される蒸気を用いて、被処理体から除去対象物を除去する処理が行われる処理室と、前記処理室から排出された排液を冷却する冷却手段と、前記冷却手段と前記第１のタンクとの間に設けられ、前記冷却手段で冷却された前記排液を濾過する濾過手段と、前記濾過手段の入口側と前記冷却手段側とを接続する配管に設けられた第１のバルブと、前記濾過手段の出口側と前記第１のタンク側とを接続する配管に設けられた第２のバルブと、前記濾過手段で捕捉された固形物を除去する洗浄液を貯留する第２のタンクと、前記濾過手段の入口側と前記第２のタンクとを接続する配管に設けられた第３のバルブと、前記濾過手段の出口側と前記第２のタンクとを接続する配管に設けられた第４のバルブと、を有する清浄化機構と、を備えたことを特徴とする処理装置が提供される。

また、本発明の他の一態様によれば、第１のタンク内の水を蒸気にして、前記蒸気を処理室内に供給し、前記蒸気を用いて、被処理体から除去対象物を除去し、前記除去された除去対象物を含む排液を冷却手段で冷却して、前記除去対象物を固形物として析出させ、前記固形物を含む排液を濾過手段で濾過して前記第１のタンクに戻し、前記冷却手段と前記濾過手段との間、および前記濾過手段と前記第１のタンクとの間を遮断した状態で、前記濾過手段に洗浄液を供給して前記濾過手段で捕捉された固形物を前記濾過手段から除去することを特徴とする処理方法が提供される。

本発明によれば、蒸気を用いた被処理体の処理後の排液中から、水に溶解した有機物も確実に除去でき、また、排液中の水を再び蒸気として被処理体の処理に利用することができ、経済的であり、環境にも低負荷である。

以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る処理装置の構成を例示する模式図である。

本実施形態に係る処理装置は、主として、水を貯留するためのタンク３９と、タンク３９内の水を蒸気にする蒸気発生装置２６と、蒸気発生装置２６で生成された蒸気を加熱する蒸気再加熱装置２７と、蒸気再加熱装置２７から供給される蒸気を用いて、被処理体から除去対象物を除去する処理が行われる処理室１と、処理室１から排出された排液を冷却する冷却装置３５と、冷却装置３５とタンク３９との間の配管途中に設けられ、冷却装置３５で冷却された排液を濾過するフィルタ３８ａ、３８ｂと、を備える。

処理室１にて処理される被処理体は、例えば液晶パネル用のガラス基板であるが、これに限らず、その他のフラットパネルディスプレイ用基板、半導体ウェーハ、リードフレーム、プリント配線板などであってもよい。

タンク３９内には、超純水や脱イオン水などの水が貯留される。蒸気発生装置２６は、超純水または脱イオン水の蒸気を生成し、蒸気再加熱装置２７は、蒸気発生装置２６で生成された蒸気を所定の温度まで加熱する。この加熱された蒸気は、処理室１内に供給される。

図２は、処理室１内部の構成を例示する模式図である。

処理室１内には、被処理体１０を支持した状態で回転可能な複数本の搬送ローラ６が、被処理体１０の移動方向Ａに沿って設けられている。被処理体１０は、搬送ローラ１０上を移動方向Ａに向けて移動される。これら搬送ローラ６により、例えば、１．１メートル幅までの被処理体１０を搬送することができる。搬送速度は、例えば、１〜１０メートル／分の間で変えることができる。

搬送ローラ６上の被処理体１０の移動路の上方には、ノズル５が配設されている。ノズル５は、その吐出口を被処理体１０の移動路に対向させている。蒸気発生装置２６で生成され、蒸気再加熱装置２７で加熱された蒸気は、ノズル５の吐出口から、被処理体１０に向けて吐出される。

蒸気生成のためにタンク３９から蒸気発生装置２６に導入される超純水または脱イオン水の流量は、例えば４〜１０リットル／分で、ノズル５から吐出される蒸気温度は、例えば１００〜１４０℃まで制御することが可能である。

このとき、水蒸気が大気圧中に吐出された際に起こる断熱膨張による温度低下を考慮して、水蒸気温度が処理基板表面で１００〜１４０℃となるように、蒸気発生装置２６及び蒸気再加熱装置２７によって、１８０〜３００℃まで水蒸気を加熱する。

処理室１の底部には排水口１４が形成され、この排水口１４には、図示しない排水配管が接続され、この排水配管は、処理室１の外に設置された冷却装置３５に接続されている。冷却装置３５には、チラー３６から冷却水などの冷却用流体が供給され、この冷却用流体は冷却装置３５とチラー３６との間を循環する。冷却装置３５は、排水口１４を介して処理室１から排出された排液を冷却する。

冷却装置３５は、遠心分離装置３７に接続されている。遠心分離装置３７は、冷却装置３５で冷却された排液中に含まれる質量の異なる成分を遠心力を利用して分離する。

遠心分離装置３７の出口側の配管は、２つの配管４５ａ、４５ｂに分かれ、それぞれの配管４５ａ、４５ｂにはフィルタ３８ａ、３８ｂが接続されている。フィルタ３８ａ、３８ｂは、例えば中空糸膜フィルタであり、遠心分離装置３７にて比較的重い固形物が除去された排液を濾過する。

フィルタ３８ａの入口側と、遠心分離装置３７の出口側との間にはバルブ４４ａが設けられている。フィルタ３８ａの出口側は、バルブ５５ａを介してタンク３９に接続されている。

同様に、フィルタ３８ｂの入口側と、遠心分離装置３７の出口側との間にはバルブ４４ｂが設けられている。フィルタ３８ｂの出口側は、バルブ５５ｂを介してタンク３９に接続されている。

すなわち、遠心分離装置３７と、タンク３９との間の配管途中に２つのフィルタ３８ａ、３８ｂが並列に接続されている。

また、フィルタ３８ａの入口側は、配管４６及びバルブ４８を介して、タンク４３に接続している。同様に、フィルタ３８ｂの入口側は、配管４７及びバルブ４９を介して、タンク４３に接続している。タンク４３は、被処理体の処理に使う水を貯留する上述のタンク３９とは別のタンクであり、このタンク４３には、フィルタ３８ａ、３８ｂで捕捉された固形物を除去するための処理液が貯留される。

また、フィルタ３８ａの出口側は、配管５１及びバルブ５３を介して、液圧ポンプ４２の吐出ポートに接続している。同様に、フィルタ３８ｂの出口側は、配管５２及びバルブ５４を介して、液圧ポンプ４２の吐出ポートに接続している。液圧ポンプ４２の吸込ポートは、タンク４３に接続されている。

液圧ポンプ４２、タンク４３、配管４６、４７、５１、５２、バルブ４８、４９、５３、５４などから、フィルタ３８ａ、３８ｂで捕捉された固形物をフィルタ３８ａ、３８ｂから洗い流したり、溶解させるためのフィルタ清浄機構が構成される。

各バルブは電磁弁であり、図示しない制御装置からの信号により開閉される。各バルブの開閉を制御することにより、フィルタ３８ａ、３８ｂを、遠心分離装置３７及びタンク３９に連通させ、かつ液圧ポンプ４２やタンク４３などのフィルタ清浄機構と遮断する状態と、フィルタ３８ａ、３８ｂを、フィルタ清浄機構に連通させ、かつ遠心分離装置３７及びタンク３９と遮断する状態とを、各フィルタ３８ａ、３８ｂごとに切り替え可能である。

次に、本発明の実施形態に係る処理装置を用いた被処理体の処理について説明する。

処理室１内に搬送された被処理体１０は、図２に表される搬送ローラ６の回転により、処理室１内を移動方向Ａに向かって移動される。このとき、蒸気発生装置２６で生成され、蒸気再加熱装置２７で加熱された水蒸気が、ノズル５から被処理体１０に向かって吐出され、この水蒸気の温度と衝撃力によって、被処理体１０に形成されたフォトレジストなどの除去対象物が膨潤して剥離する。剥離したレジストは、水と共に被処理体１０上から処理室１底部に流されて、排水口１４から処理室１の外に排出される。この排液は、冷却装置３５に送られる。

ここでは、ノズル５から吐出された水蒸気に、フォトレジストの溶解を促進するような薬品を添加して吐出することも可能である。このような場合には、水蒸気、及び処理後に水蒸気が凝縮して生成される水が、フォトレジスト成分が溶解したままの状態で、被処理体の処理済部分上に残留する。このような水蒸気、及び水は、自然に冷却されて、温度が低下すると基板等の被処理体上で再凝固することがある。

これに対して、前述の処理装置（図２に図示）において、所定の位置、例えば、ノズル５のすぐ下流側の位置に別のノズルを設置して、その別ノズルから噴射された温水を基板等の被処理体上に供給する。このようにすると、前述のように水に溶解して残存するフォトレジスト成分が再凝固する前に、基板等の被処理体上から、フォトレジスト成分が溶解している水を洗い流すことができる。

冷却装置３５に送られた排液は、チラー３６から供給される冷却水により冷却される。この冷却により、被処理体１０から除去され排液中に含まれるレジストが、固形物として析出する。

冷却装置３５にて冷却され、固形物として析出されたレジストを含む排液は、遠心分離装置３７に送られる。ここで、上記固形物は、比較的重いものと軽いものとに分離され、比較的重いものは、ここで回収され、後段のフィルタ３８ａ、３８ｂには送られない。なお、遠心分離装置の代わりに、重力沈降を利用した分離装置によって、排液中成分を比較的重いものと軽いものとに分離してもよい。

遠心分離装置３７にて比較的重い成分が取り除かれた排液は、フィルタ３８ａ、３８ｂに送られる。フィルタ３８ａ、３８ｂは、両方用いてもよいし、どちらか一方のみを用いてもよい。フィルタ３８ａ、３８ｂを両方用いる場合には、バルブ４４ａ、４４ｂ、５５ａ、５５ｂを開にする。フィルタ３８ａのみを用いる場合には、バルブ４４ａ、５５ａを開にし、バルブ４４ｂ、５５ｂを閉にする。フィルタ３８ｂのみを用いる場合には、バルブ４４ｂ、５５ｂを開にし、バルブ４４ａ、５５ａを閉にする。なお、いずれにしても、フィルタ３８ａ、３８ｂに排液を通過させる場合には、バルブ４８、４９、５３、５４は閉にしておく。

排液がフィルタ３８ａ、３８ｂを通過する際には、前段の遠心分離装置３７にて回収されなかった比較的軽い固形物がトラップ（捕捉）され、タンク３９には、被処理体１０から除去されたレジスト等を含まない水のみを戻すことができる。

タンク３９に戻された水は、再び蒸気にされてノズル５から吐出され、被処理体１０からのレジスト除去に再利用される。タンク３９に戻されるまでの間に、上述のように固形物は完全に排液中から除去されるので、タンク３９から蒸気発生装置２６、蒸気再加熱装置２７、およびノズル５に至る配管中には、固形物による汚染がなくなり、蒸気生成、および蒸気による被処理体１０の処理効率を上げることができる。

上述の遠心分離装置３７及びフィルタ３８ａ、３８ｂを用いずに、冷却装置３５だけを用いて、例えば、被処理体として、ノボラック樹脂からなるフォトレジストを塗布したガラス基板を１００枚処理し、タンク３９に戻ってきた排液を確認したところ、３．２８グラムのフォトレジストの固形物が残留していた。

冷却装置３５に加えて遠心分離装置３７を用いて同様の処理を行ったところ、タンク３９に戻ってきた排液中の固形物残留量は、０．１１グラムであった。このことから、遠心分離装置３７によって、重量にして９６パーセント以上の残留固形物を除去することが可能であることがわかった。

また、冷却装置３５及び遠心分離装置３７に加えて、フィルタ（３８ａ、３８ｂのうちいずれか一方）を用いて同様の処理を行った場合には、タンク３９に戻ってきた排液中の固形物は計量できないほど少なく、ほとんど確認することはできなかった。

次に、図３は、例えばノボラック樹脂からなるフォトレジストを塗布したガラス基板を高温蒸気により処理し、この排液を冷却せずに高温（７５℃）のままフィルタを通過させた場合における、その排液通過後のフィルタの写真画像を表す。

この画像からは、フィルタにトラップされた固形物（レジスト）の存在がはっきりと確認できる。

次に、図４は、図３のフィルタ通過後の７５℃の排液を液温３０℃にまで冷却して、再び同様の（目サイズが同じ）フィルタに通した場合における、その排液通過後のフィルタの写真画像を表す。

このときにも、先ほどより量は少ないが、固形物（レジスト）がフィルタにトラップされた。すなわち、高温（７５℃）排液中に溶解していたレジスト成分が３０℃への冷却によって固形物として析出したためと考えられる。

次に、図５は、図４のフィルタ通過後の３０℃の排液を液温２５℃にまでさらに冷却して、再び同様の（目サイズが同じ）フィルタに通した場合における、その排液通過後のフィルタの写真画像を表す。

このときには、フィルタにトラップされた固形物（レジスト）は検出できなかった。以上の結果より、高温蒸気処理後の排液を冷却すると、確実にレジスト成分を固形物として析出させることができ、よって、後段のフィルタにてその固形物を確実にトラップでき、レジスト成分が溶解したままの状態で水がタンク３９内に戻されてしまうのを防ぐことができる。

フィルタ３８ａ、３８ｂにトラップされた固形物は、フィルタ清浄機構によって除去することができる。

例えば、フィルタ３８ａを清浄化する場合には、バルブ４４ａ、５５ａを閉にし、バルブ４８、５３を開にした状態で、液圧ポンプ４２を作動させて、フィルタ洗浄用タンク４３内の洗浄液（例えば水）を、上述の排液処理時とは逆方向、すなわちフィルタ３８ａの出口側から入口側に向けてフィルタ３８ａに洗浄液を流すことで、フィルタ３８ａでトラップされた固形物をフィルタ３８ａから除去することができる。フィルタ３８ａから除去された固形物は、タンク４３内に回収される。

このとき、他方のフィルタ３８ｂについては、バルブ４９、５４を閉にし、バルブ４４ｂ、５５ｂを開にしておくことで、通常の排液処理を行うことができ、フィルタ洗浄のために通常の排液処理を停止させる必要はない。

その他方のフィルタ３８ｂを清浄化する場合には、バルブ４４ｂ、５５ｂを閉にし、バルブ４９、５４を開にした状態で、液圧ポンプ４２を作動させて、フィルタ洗浄用タンク４３内の洗浄液を、フィルタ３８ｂの出口側から入口側に向けてフィルタ３８ｂに洗浄液を流す。このとき、フィルタ３８ａについては、バルブ４８、５３を閉にし、バルブ４４ａ、５５ａを開にしておくことで、通常の排液処理を行うことができる。

例えば、ノボラック樹脂からなるフォトレジストを塗布したガラス基板を２０００枚程処理したところ、フィルタでの固形物（レジスト）の目詰まりを原因とする圧損が増大したが、液圧ポンプ４２によってフィルタに洗浄液を逆流させて洗浄を行ったところ、圧損は、上記ガラス基板２０００枚の処理開始前の状態に戻った。

なお、洗浄液としては、水に限らず、フォトレジスト等を溶解させることができる溶剤を含む洗浄液を用いてもよい。この場合、その洗浄液は、必ずしも逆方向からフィルタに流す必要はない。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

蒸気による除去対象物はフォトレジストに限らず、また、被処理体、具体的な処理条件等も上述に挙げたものに限定されるものではない。

フィルタは、３段以上の並列接続としてもよく、あるいは１つだけでもよい。さらに、目のサイズの異なるフィルタを直列多段接続にしてもよい。フィルタを直列多段接続にすることで、より確実に、レジスト等の固形物をトラップ（捕捉）することが可能となる。

本発明の実施形態に係る処理装置の構成を例示する模式図である。 図１に表される処理室内部の構成を例示する模式図である。 被処理体を高温蒸気により処理し、この排液を冷却せずに高温（７５℃）のままフィルタを通過させた場合における、その排液通過後のフィルタの写真画像である。 図３のフィルタ通過後の７５℃の排液を液温３０℃にまで冷却して、再び同様のフィルタに通した場合における、その排液通過後のフィルタの写真画像である。 図４のフィルタ通過後の３０℃の排液を液温２５℃にまでさらに冷却して、再び同様のフィルタに通した場合における、その排液通過後のフィルタの写真画像である。

符号の説明

１…処理室、５…ノズル、６…搬送ローラ、１０…被処理体、２６…蒸気発生装置、２７…蒸気再加熱装置、３５…冷却装置、３７…遠心分離装置、３８ａ，３８ｂ…フィルタ、３９…タンク、４２…ポンプ、４３…タンク

Claims (6)

1. 水を貯留する第１のタンクと、
   前記第１のタンク内の水を蒸気にする蒸気発生手段と、
   前記蒸気発生手段から供給される蒸気を用いて、被処理体から除去対象物を除去する処理が行われる処理室と、
   前記処理室から排出された排液を冷却する冷却手段と、
   前記冷却手段と前記第１のタンクとの間に設けられ、前記冷却手段で冷却された前記排液を濾過する濾過手段と、
   前記濾過手段の入口側と前記冷却手段側とを接続する配管に設けられた第１のバルブと、
   前記濾過手段の出口側と前記第１のタンク側とを接続する配管に設けられた第２のバルブと、
   前記濾過手段で捕捉された固形物を除去する洗浄液を貯留する第２のタンクと、前記濾過手段の入口側と前記第２のタンクとを接続する配管に設けられた第３のバルブと、前記濾過手段の出口側と前記第２のタンクとを接続する配管に設けられた第４のバルブと、を有する清浄化機構と、
   を備えたことを特徴とする処理装置。
2. 前記冷却手段と、前記濾過手段の入口側との間に設けられ、前記冷却手段で冷却された前記排液中に含まれる質量の異なる成分を質量差を利用して分離する分離手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の処理装置。
3. 前記第１のバルブ及び前記第２のバルブが閉じられ、前記第３のバルブ及び前記第４のバルブが開いた状態で、前記洗浄液は前記濾過手段の出口側から入口側に向けて供給され、前記濾過手段で捕捉された固形物を前記濾過手段から洗い流すことを特徴とする請求項１または２に記載の処理装置。
4. 前記第１のバルブ及び前記第２のバルブが閉じられ、前記第３のバルブ及び前記第４のバルブが開いた状態で、前記洗浄液は前記濾過手段に供給され、前記濾過手段で捕捉された固形物を溶解させることを特徴とする請求項１または２に記載の処理装置。
5. 前記冷却手段と前記第１のタンクとの間に、複数の前記濾過手段が並列に接続されると共に、前記各濾過手段が前記清浄化機構に接続され、
   前記各濾過手段を前記冷却手段及び前記第１のタンクと連通させる状態と、前記各濾過手段を前記清浄化機構と連通させる状態とを、前記各濾過手段ごとに切り替え可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の処理装置。
6. 第１のタンク内の水を蒸気にして、前記蒸気を処理室内に供給し、
   前記蒸気を用いて、被処理体から除去対象物を除去し、
   前記除去された除去対象物を含む排液を冷却手段で冷却して、前記除去対象物を固形物として析出させ、
   前記固形物を含む排液を濾過手段で濾過して前記第１のタンクに戻し、
   前記冷却手段と前記濾過手段との間、および前記濾過手段と前記第１のタンクとの間を遮断した状態で、前記濾過手段に洗浄液を供給して前記濾過手段で捕捉された固形物を前記濾過手段から除去することを特徴とする処理方法。