JP3782314B2

JP3782314B2 - 塗布処理装置

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Publication number: JP3782314B2
Application number: JP2001120614A
Authority: JP
Inventors: 義雄木村; 省貴石田
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2001-04-19
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2021-04-19
Also published as: JP2002035668A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体ウエハ等の基板に、レジスト液を塗布し、熱処理する塗布処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体デバイスのフォトリソグラフィー工程においては、半導体ウエハにレジストを塗布し、形成されたレジスト膜に所定の回路パターンを露光し、この露光パターンを現像処理することにより、レジスト膜に回路パターンが形成される。
【０００３】
一般的に、このようなフォトリソグラフィー工程においては、レジスト塗布後の加熱処理（プリベーク）、露光後の加熱処理（ポストエクスポージャーベーク）、現像後の加熱処理（ポストベーク）等の種々の加熱処理が行われている。このようなレジストの加熱処理は、通常、筐体内にヒータによって加熱される加熱プレート（ホットプレート）を配置してなるホットプレートユニットを用いて行われている。
【０００４】
ここで、プリベーク処理においては、レジスト液に含まれている各種の溶剤が蒸発し、これによってレジスト膜が形成される。この溶剤の種類はレジストによって異なり、沸点が低く蒸気圧が高いものや、沸点が高く蒸気圧の低いもの等、その種類は多い。従来は、これらの溶剤成分は、ホットプレートユニットからの熱排気に蒸気として含まれた形で外部へ排出されていた。例えば、このような溶剤の蒸気を含んだ熱排気は、ホットプレートユニットを備えた塗布処理装置が設置されている工場内の工場配管等を通じて、スクラバー等を備えた処理装置に送られ、この処理装置において溶剤成分が除去されていた。
【０００５】
このような方法を用いることができた１つの理由としては、従来のレジストに含まれていた溶剤成分には低沸点・高蒸気圧のものが多く、工場配管内を熱排気が通過しても、溶剤蒸気が冷却凝縮されて液化することはほとんどないために、配管内が汚染されることが少なかったことが挙げられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、半導体製品の集積化や高性能化が急速に進む中、その回路パターンを形成するために用いられるレジストについても、使用目的に適合させた種々の成分と、その成分を溶解するための種々の溶剤が使われるようになってきている。
【０００７】
例えば、ポリイミド系レジストには、沸点が高く、蒸気圧の低いＮＭＰ（ノルマルメチルピロリドン）等が用いられており、このような高沸点の成分は、ホットプレートユニットから排出される熱排気の温度が高い間は結露することはないが、配管を流れる間に自然冷却されて、常温付近まで低下すると、配管内部で結露して、配管を詰まらせ、排気機能を低下させる問題を生じることがあった。この場合には、工場配管のメンテナンス費用が嵩むという問題をも併発する。
【０００８】
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り、加熱装置から排出される熱排気中の溶剤成分の配管内での凝縮、結露を防止した塗布処理装置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】
すなわち、本発明によれば、基板に所定の処理液を塗布し、その後に熱処理を行う塗布処理装置であって、
基板に処理液を塗布する塗布処理部と、前記処理液が塗布された基板を加熱する加熱処理部と、前記加熱処理部から排出される熱排気中に含まれる少なくとも一部の溶剤蒸気を回収する回収処理部と、を具備し、
前記回収処理部は、前記溶剤蒸気を冷却液化させて回収する冷却装置を有し、
前記冷却装置は、前記加熱処理部から排出される熱排気からミストおよび蒸気を冷却凝縮して液体として分離する処理室と、前記処理室へ熱排気を導入する導入管と、前記処理室においてミストおよび蒸気が分離された後の排気ガスが流れるガス通路と、外部へ排気ガスを排出するために前記ガス通路と連通して設けられた排気管と、前記処理室において凝縮された液体を回収する液体回収室と、を有し、
前記排気管は前記液体回収室を通っており、前記液体回収室内において排気管の一部には液体回収室内の雰囲気ガスを吸気するための吸気口が形成されている塗布処理装置、が提供される。
【００１１】
このような本発明の塗布処理装置によれば、加熱処理部（加熱装置）から排出される熱排気は、所定の温度に冷却されて、熱排気に含まれる溶剤蒸気が液化されて除去された後に工場配管等へ送られることから、工場配管等内での結露が抑制される。これにより排気機能が低下することなく加熱処理を行うことが可能となる。また、工場配管等のメンテナンスに掛かる負荷が低減され、溶剤蒸気等による工場配管等の腐食も抑制されて工場配管等の使用寿命が長くなる。
【００１２】
溶剤蒸気の除去率は、配設される冷却装置の構造、規模、冷却温度、熱排気流速等により、制御することが可能であり、こうして回収された溶剤は、再利用の原料として用いることが可能となる。冷却装置として、安価な市水等をチラー等を用いずに常温で循環させるものを用いれば、装置コストとランニングコストの両面で処理コストが低減される。また、熱排気を先ずデミスターに通して熱排気中に含まれるミストおよび蒸気成分の一部を液化させ、その後に熱排気を冷却コイルに通して、残りの溶剤蒸気およびミストを液化させる装置および方法を用いと、冷却コイルにおける溶剤蒸気の冷却負荷が低減され、冷却コイルの使用寿命を延ばすことが可能となる。一方、デミスターは網状物であるので交換は容易である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、半導体ウエハ（ウエハ）にレジストを塗布し、その後にプリベークを行う場合の塗布処理装置を例として、図面を参照しながら詳細に説明する。そこで先ず、本発明の塗布処理装置を備えたレジスト塗布・現像処理システムについて概説することとする。
【００１４】
図１は、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。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に隣接して設けられる図示しない露光装置との間でウエハ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、他のシステムから本レジスト塗布・現像処理システム１へ搬入し、または本レジスト塗布・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】
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側に向けて一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、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側の第３の処理部Ｇ_３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は図示しないモータ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。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。
【００２０】
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Ｇ_１・Ｇ_２・Ｇ_３・Ｇ_４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Ｇ_５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Ｇ_１・Ｇ_２はレジスト塗布・現像処理システム１の正面側（図１における手前側）に並列に配置され、第３の処理部Ｇ_３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Ｇ_４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Ｇ_５は背面部に配置可能となっている。
【００２１】
第１の処理部Ｇ_１では、コータカップ（ＣＰ）内でウエハＷを図示しないスピンチャック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Ｇ_２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）および現像ユニット（ＤＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。
【００２２】
第３の処理部Ｇ_３においては、図３に示すように、ウエハＷを載置台ＳＰ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。
【００２３】
第４の処理部Ｇ_４においても、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。
【００２４】
主ウエハ搬送機構２２の背部側に第５の処理部Ｇ_５を設ける場合には、第５の処理部Ｇ_５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Ｇ_５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。
【００２５】
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。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。
【００２６】
なお、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Ｇ_４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図示しないウエハ受け渡し台にもアクセス可能となっている。
【００２７】
上述したレジスト塗布・現像処理システム１においては、先ず、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Ｇ_３のエクステンションユニット（ＥＸＴ）に搬送する。
【００２８】
ウエハＷは、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、第３の処理部Ｇ_３のアライメントユニット（ＡＬＩＭ）に搬送されて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。
【００２９】
なお、使用されるレジストの種類によっては、このＨＭＤＳ処理を行わずに、直接にウエハＷをレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）に搬送する場合があり、例えば、ポリイミド系レジストを用いる場合を挙げることができる。
【００３０】
アドヒージョン処理ユニット（ＡＤ）での処理が終了してクーリングユニット（ＣＯＬ）で冷却されたウエハＷ、またはアドヒージョン処理ユニット（ＡＤ）での処理を行わないウエハ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、そこでレジストが塗布され、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Ｇ_３・Ｇ_４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Ｇ_３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Ｇ_４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】
ウエハＷは、インターフェイス部１２において周辺露光装置２３により周辺露光されて余分なレジストが除去された後、インターフェイス部１２に隣接して設けられた図示しない露光装置に搬送され、そこで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Ｇ_４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Ｇ_３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、上述したホットプレートユニット（ＨＰ）について、図４の断面図を参照しながらさらに詳細に説明する。
【００３６】
ホットプレートユニット（ＨＰ）は、ケーシング５０を有し、その内部の下側には円盤状をなす加熱プレート５１が配置されている。加熱プレート５１は例えばアルミニウムで構成されており、その表面にはプロキシミティピン５２が設けられている。そして、ウエハＷはこのプロキシミティピン５２上に加熱プレート５１に近接した状態で載置されるようになっている。加熱プレート５１の裏面には所定パターンを有する電気ヒータ５３が配設されている。
【００３７】
加熱プレート５１は支持部材５４に支持されており、支持部材５４内は空洞となっている。加熱プレート５１には、その中央部に３つの貫通孔５５（２つのみ図示）が形成されており、これら貫通孔５５にはウエハＷを昇降させるための３本の昇降ピン５６が昇降自在に設けられている。そして、加熱プレート５１と支持部材５４の底板との間に貫通孔５５に連続する筒状のガイド部材５７が設けられている。これらガイド部材５７によって加熱プレート５１の下のヒータ配線等に妨げられることなく昇降ピン５６を昇降させることが可能となる。これら昇降ピン５６は支持板５８に支持されており、この支持板５８を介して支持部材５４の側方に設けられたシリンダー５９により昇降されるようになっている。
【００３８】
加熱プレート５１および支持部材５４の周囲にはそれらを包囲支持するサポートリング６１が設けられており、このサポートリング６１の上には上下動自在の蓋体６２が設けられている。そして、この蓋体６２がサポートリング６１の上面まで降下した状態でウエハＷの加熱処理空間Ｓが形成される。
【００３９】
蓋体６２は、外側から中心部に向かって次第に高くなるような円錐状をなし、中央の頂上部には排気管６４が接続された排気口６３を有しており、これら排気口６３および排気管６４を介して、加熱処理空間Ｓの排気が行われる。
【００４０】
このように構成されるホットプレートユニット（ＨＰ）においては、先ず、蓋体６２が上昇している状態においてケーシング５０内にウエハＷを搬入し、突出させた状態で待機している昇降ピン５６上にウエハＷを載置し、昇降ピン５６を降下させてプロキシミティピン５２上にウエハを載置する。次いで、蓋体６２を降下させて、排気口６３および排気管６４を介してウエハＷから蒸発する溶剤蒸気を排気しながら、加熱処理空間Ｓにおいて所定温度でウエハＷに加熱処理を施す。
【００４１】
ホットプレートユニット（ＨＰ）から排気管６４を通して排出される熱排気中に含まれる溶剤蒸気は、従来は、工場配管等を通してスクラバー等を備えた浄化装置へ送られて除去されていた。しかし、ウエハＷの液処理に用いられるレジスト液等の処理液の種類が広範化しており、これらの処理液には工場配管等を通過中に液化（結露）して工場配管等内に滞留する物質も用いられるようになってきている。そこで、本発明においては、排気管６４と工場配管等との間に冷却装置を配設し、ホットプレートユニット（ＨＰ）から排気管６４を通して排出される熱排気を冷却して、熱排気中に含まれる溶剤蒸気を所定量ほど液体として除去、回収する。
【００４２】
図５は、この冷却装置の一実施形態を示す説明図である。冷却装置７０は、熱排気中に含まれるミスト等を除去するデミスター７２と、熱排気を冷却して熱排気中の溶剤を液化させる冷却コイル７３と、液化された溶剤等を回収する回収タンク７７とを有する。
【００４３】
ホットプレートユニット（ＨＰ）の排気管６４は、冷却装置７０の側壁に設けられた孔部７１ａに接続されており、冷却装置７０内においては、排気管６４内を流れてきた熱排気を処理室８１へ導くことができるように、孔部７１ａから処理室８１に向けて処理室８１の底壁を貫通するように排気管７１が配設されている。この排気管７１は処理室８１の底壁から上方へ突出した後に下方に屈曲した形状となっており、デミスター７２や冷却コイル７３から処理室８１の底壁へ落下してくる液体等が、排気管７１へ流れ込まないようになっている。
【００４４】
排気管７１から処理室８１へ排出された熱排気は、先ず、デミスター７２を通過する。ここで、熱排気中に含まれるミストの多くがデミスター７２に付着し、また一部の溶剤蒸気がデミスター７２に付着して液化する。デミスター７２に付着したミストや液化した溶剤は、自重により処理室８１の底壁へ落下する。
【００４５】
このようにして、デミスター７２により捕捉されるミストや溶剤蒸気は、熱排気に含まれるミストや溶剤蒸気の一部であるが、これにより、冷却コイル７３において熱排気に含まれる全てのミストや溶剤蒸気を液化させる必要がなくなり、冷却コイル７３における冷却負荷が低減されて、冷却効率を高めることが可能となる。なお、デミスター７２としては、例えば、所定の開口径を有する金属メッシュ等を用いることができる。
【００４６】
デミスター７２を通過した熱排気は冷却コイル７３を通過する。冷却コイル７３としては、管内を冷媒が流れる構造を有し、管の表面積が大きくなるように多数のフィンが表面に形成されたものや、管が複雑に屈曲したもの、複数の直管が並列に並べられたもの等が好適に用いられる。熱排気がこのようなフィンや管の表面に接触することによって熱排気中の溶剤蒸気が液化し、自重により自然落下して、デミスター７２において液化した分とともに処理室８１の底部へ落下する。
【００４７】
冷却コイル７３に用いられる冷媒としては、管の表面が冷却されるものであれば、冷媒は液体（水、オイル等）であっても気体（代替フロンガス等）であっても構わない。冷却コイル７３に流す冷媒の温度が低温であるほど溶剤蒸気の回収効率の向上が図られ、沸点が低い溶剤種をも回収することが可能となることから、冷媒の温度を下げるために、別途、チラー等の熱交換装置を設けてもよい。一方、チラー等を用いることなく、工業用水や市水等を直接に冷却コイル７３に送液することも可能である。
【００４８】
冷却コイル７３に送液する冷媒の温度や流量は、回収すべき熱排気に含まれる溶剤の種類とその沸点、熱排気の温度と流量等を考慮して定めることが好ましい。また、冷却コイル７３へ送液する冷媒の温度が高い場合には流量を多くし、一方、冷媒の温度が低い場合には流量を少なくすることで、冷却コイル７３における必要な冷却能力を維持することができる。
【００４９】
本発明においては、冷媒として工業用水または市水を用い、このような冷却水をポンプ等の循環装置を用いて送液することにより、管の表面を冷却する構造を有するものが好適に用いられる。冷却装置７０を稼働させない状態においても、冷却水を最低流量ほど連続的に送液し、循環させた状態とすると、バクテリアの発生が防止され、好ましい。図５に示した冷却装置７０においては、冷却コイル７３に冷却水を送液循環させるためのインポート７８とアウトポート７９が設けられている。
【００５０】
冷却コイル７３を通過した排気は、冷却装置７０内の通路８２と排気管８３を経て、排気管８３に接続された工場配管９１へ流される。なお、工場配管９１は一例であり、その他の廃棄処理設備に接続しても構わない。冷却コイル７３を通過した排気は冷却コイル７３によって冷却されているので、その後にさらに温度が低下する場合はほとんどない。また、工場配管９１が配設されている環境温度や外気温を考慮して冷却コイル７３に流す冷媒温度を下げることにより、工場配管９１の温度が冷却コイル７３を通過したときの排気の温度よりも低い温度となる状況を回避することができる。
【００５１】
こうして、冷却装置７０において回収されなかった排気中の溶剤蒸気は工場配管９１内で液化することなく、従来と同様に、工場配管９１に設けられた図示しないスクラバー等を用いて除去されるため、クリーンな排気を行うことが可能となる。
【００５２】
例えば、ポリイミド系レジストを用いたレジスト塗布後のプリベークにおいては、レジスト液中に溶剤として含まれているＮＭＰ（ノルマルメチルピロリドン）が蒸発するが、ＮＭＰは室温で液体であることから、市水や工業用水を、特にチラー等の冷却装置を用いてその温度を低下させる必要なく、冷却コイル７３に送液して、熱排気を常温付近まで冷却させることで、十分に液体として回収が可能となる。こうして工場配管９１等内での液化滞留が防止され、工場配管９１等のメンテナンスに掛かる負荷が低減され、配管部材の腐食等の発生も抑制される。市水等を用いる場合には、ランニングコストも低く抑えられるという利点もある。
【００５３】
上述したように熱排気からＮＭＰ等の溶剤を回収する場合において、冷却コイル７３に送液する冷却水をチラー等によって強制的に冷却せずに循環して用いるときには、冷却水の温度が熱排気から与えられる熱等によって一定温度よりも高くならないように、冷却水の流量や温度を監視することが好ましい。
【００５４】
さて、デミスター７２に付着したミストや冷却コイル７３において液化した溶剤は、自重で処理室８１の底部に落下して溝部７４へ流れ込み、ドレイン７５を経て回収タンク７７に貯留され、回収される。回収タンク７７に回収された溶剤は、処理して再利用することも可能である。バルブ７６は、通常は開いた状態としておいて、回収タンク７７を交換する際に閉じるようにして用いてもよく、一方、通常はバルブ７６を閉じた状態としておいて、溝部７４および処理室８１の底部に一定量の溶剤が貯留された状態となったときにバルブ７６を開いて、回収タンク７７に溶剤を回収してもよい。
【００５５】
なお、回収タンク７７から漏れる溶剤の蒸気は、排気管８３に設けられた吸気口８３ａから吸気されて工場配管９１へ導かれるようになっている。こうして、回収タンク７７が配置される空間の雰囲気を清浄に保持して、この空間に配設された各種の部品の腐食等を防止し、また、回収タンク７７の交換時の作業安全性が向上する。
【００５６】
このような回収タンク７７を用いる方法は、回収タンク７７の交換という手動操作を前提とした場合であるが、デミスター７２と冷却コイル７３によって液化等された溶剤の回収方法は、回収タンク７７を用いる方法に限定されない。例えば、図６に示した冷却装置７０ａは、処理室８１の側壁に水位センサ９３を設け、また、回収タンク７７に代えて排液管９２を設けたものであり、それ以外の部分については、冷却装置７０と同等構造を有する。
【００５７】
冷却装置７０ａでは、例えば、バルブ７６を常に開口した状態として、デミスター７２や冷却コイル７３から処理室８１の底部に落下する溶剤等を、常時、排液管９２を通して、外部に設けられた図示しない回収装置や廃棄装置等へ送液し、処分することが可能である。この場合において、排液管９２に詰まりが生ずる等して処理室８１内に溶剤が滞留した場合には、水位センサ９３がこの溶剤の滞留を検知して警報を発し、必要に応じて装置を停止等するように構成することができる。
【００５８】
また、バルブ７６は通常は閉じた状態として、処理室８１の底部に落下してくる溶剤を処理室８１内に貯留し、この溶剤が所定水位に達した状態を水位センサ９３が検知したときにバルブ７６を開く構造とすることも可能である。この場合においても、処理室８１の底部に貯留されていた溶剤を排液管９２を通して外部に設けられた図示しない回収装置や廃棄装置等へ送液し、処分することが可能である。
【００５９】
このように排液管９２を設けた場合において、排液管９２から、例えば、大型タンクへ液体を回収するならば、その大型タンクにも水位センサを取り付けて、溶剤の回収が可能かどうかの情報を冷却装置７０ａに取り付けた水位センサに９３の制御装置にフィードバックし、処理室８１と大型タンクの双方がオーバーフローしないように警報を発する等の手段を設けることもできる。このように、排液管９２を設けた場合には、自動運転が可能となる。
【００６０】
上述した冷却装置７０・７０ａは、小型のものをホットプレートユニット（ＨＰ）のそれぞれに設けることもできれば、幾つかのホットプレートユニット（ＨＰ）を１つの処理、例えば、レジスト膜のプリベークにのみ用いるというように処理用途を定めて、この定められた処理用途ごとに１つの冷却装置７０・７０ａを配設することもできる。さらに、全てのホットプレートユニット（ＨＰ）からの熱排気を１つの冷却装置７０・７０ａで処理することも可能である。
【００６１】
前２者の場合には、ホットプレートユニット（ＨＰ）から排出される熱排気中の溶剤蒸気の種類は、使用するレジスト液等の処理液を変えない限りは一定であるので、純度の高い溶剤の回収が可能となる。一方、後者の場合には、レジスト液、現像液等の種々の処理液に用いられている溶剤の蒸気が一緒に冷却凝縮されることから、回収される溶剤は混合溶液となり、純度は低いが装置構造が簡単となり、メンテナンスも容易であるという利点がある。
【００６２】
図７は、冷却装置７０を例として、その配置の一形態を示した説明図であり、第３の処理部Ｇ_３と第４の処理部Ｇ_４に配設された全てのホットプレートユニット（ＨＰ）から排出される熱排気を１台の冷却装置７０を通して工場配管９１へ排気する構成を示している。なお、図７においては、冷却装置７０の細部の構造については図示を省略している。
【００６３】
冷却装置７０は、レジスト塗布・現像処理システムの配設位置に対応して、適宜、好適な位置に配設することができる。例えば、冷却装置７０は、図７に示す設置場所Ａのように、レジスト塗布・現像処理システムが配設されているフロアーと同じフロアーに設置することができ、また、設置場所Ｂのようにレジスト塗布・現像処理システムが配設されているフロアーの階下に設置することも可能である。これらの設置場所Ａ・Ｂは、冷却装置７０における熱排気の冷却性能やＮＭＰの回収効率に差異を生じさせるものではない。
【００６４】
第３の処理部Ｇ_３に配設されている４台のホットプレートユニット（ＨＰ）のそれぞれの排気管６４は１本の排気管６５に連結され、同様に、第４の処理部Ｇ_４に配設されている４台のホットプレートユニット（ＨＰ）のそれぞれの排気管６４は１本の排気管６６に連結されている。排気管６５・６６はジョイントボックス６７に接続され、排気管６５・６６からの熱排気がジョイントボックス６７において合流する。ジョイントボックス６７と冷却装置７０との間には排気管６８が設けられており、この排気管６８を通ってホットプレートユニット（ＨＰ）から排出された熱排気が冷却装置７０に送られる。
【００６５】
排気管６５・６６としては、例えば、内径７５ｍｍφのものが用いられ、排気管６８としては、例えば、内径１００ｍｍφのものが用いられる。また、排気管６５・６６・６８の長さは、圧損が大きくならないように、排気管６５・６６については３ｍ以下とし、排気管６８については１０ｍ以下とすることが好ましい。
【００６６】
冷却装置７０については、冷却コイル７３に送液される冷却水の温度を１５度（℃）〜２３℃の範囲とし、冷却装置７０内に送風される熱排気流量を３ｍ^３／分以下とすることが好ましい。また、このとき、冷却装置７０に流入する熱排気の温度が４０℃の場合に、冷却装置７０から排出される排気の温度が２５℃以下となるように、冷却装置７０の冷却能力を調節することが好ましい。このような条件とすることで、ＮＭＰを十分に熱排気から除去することが可能である。
【００６７】
図８は、冷却装置７０の冷却性能の一例を示した説明図であり、冷却装置７０に流入する熱排気の温度が４０℃であって、冷却コイル７３に送液される冷却水の温度を２１℃とし、その流量を３リットル／分とした場合に、冷却装置７０に流入する熱排気流量と冷却装置７０から排出される排気の温度との関係および冷却装置７０に流入する熱排気流量と冷却コイル７３から排出される冷却水の温度との関係を示している。なお、冷却装置７０が配設されている場所における環境温度は２３℃であった。
【００６８】
図８に示すように、冷却装置７０から排出される排気の温度変化に対して冷却コイル７３から排出される冷却水の温度変化が大きく、また、冷却装置７０に流入する熱排気流量が変化しても、冷却装置７０から排出される排気の温度変化は小さい。つまり、冷却装置７０おいては冷却装置７０に流入する熱排気に対して十分な熱交換が行われている。このような冷却性能を有する冷却装置７０を用いることによって、熱排気中に含まれるＮＭＰ等の溶剤の蒸気の殆どを冷却装置７０において分離除去することができる。
【００６９】
上記説明では、溶剤としてＮＭＰを例示したが、溶剤はＩＰＡや純水等であってもよい。すなわち、ウエハＷにレジスト液を塗布する前にウエハＷに塗布されるシンナー等の溶剤、露光処理後の現像処理に使用される現像液を洗い流すために用いられる純水やＩＰＡ等の洗浄液といった各種の溶剤の蒸気を含む熱排気に対しても、冷却装置７０・７０ａを設けて熱排気を冷却し、溶剤の蒸気を液化させて分離し、溶剤の蒸気量が低減された排気を工場配管９１に流すことにより、工場配管９１の腐食等を抑制して長期維持を図ることもできる。また、ホットプレートユニット（ＨＰ）から排出される熱排気に、工場配管９１内では液化し難い成分が含まれている場合であっても、上述した冷却装置７０・７０ａを配設することができる。こうして、従来は廃棄されていた溶剤を資源として回収することが可能となる。
【００７０】
冷却装置７０・７０ａの配設位置は、図７に示した位置に限定されるものではない。例えば、図９は上述したレジスト塗布・現像処理システム１の平面図であって、図１の一部を簡略化して示したものであるが、冷却装置７０・７０ａを、例えば、第５の処理部Ｇ_５（図１参照）を設けない場合には、第５の処理部Ｇ_５の位置に設けることができる。また、図１０の平面図に示すように、レジスト塗布・現像処理システム１内において、ホットプレートユニット（ＨＰ）が配設されている第３および第４の処理部Ｇ_３・Ｇ_４のそれぞれの背後に密接して設けることも可能である。
【００７１】
さらに、先に示した図７においては、冷却装置７０をレジスト塗布・現像処理システム１の背面外側等に別体として配設したが、冷却装置７０・７０ａの配置スペースの制約等がある場合には、図１１に示す冷却装置７０ｂのように、排気管６４と連通する排気管７１´と工場配管９１と連通する排気管８３´とが、冷却装置７０ｂの底壁に取り付けられた構造を有するものを用いて、この冷却装置７０ｂをレジスト塗布・現像処理システム１の側壁に密接して設けることもできる。
【００７２】
冷却装置７０ｂを用いる場合には、レジスト塗布・現像処理システム１の底壁から床面９４に向けて排気管６４を取り出して冷却装置７０ｂの底壁に取り付け、排気管６４と排気管７１´とを連通させて熱排気を処理室８１へ送る。また、冷却装置７０ｂの底壁に工場配管９１を取り付けて排気管８３´と連通させ、冷却コイル７３を通過した排気を排気管８３´を通じて工場配管９１へ導く。
【００７３】
冷却装置７０ｂを用いた場合には、レジスト塗布・現像処理システム１と冷却装置７０ｂとを密接して配置することが可能であり、装置の配置スペースを有効に利用することが可能である。ただし、冷却装置７０ｂを用いた場合には、排気管６４を折り返す必要が生ずるために、冷却装置７０・７０ａの場合と比較すると圧損が大きくなり、また、排気管６４の折り返し部分に熱排気に含まれる溶剤の蒸気が液化したものが滞留する可能性もある。このため、圧損を低減し、かつ、排気管６４における溶剤の滞留防止が必要不可欠な場合には、冷却装置７０・７０ａのように、排気管６４を装置側壁に接続する構造のものを用いることが好ましい。
【００７４】
以上、本発明の塗布処理装置について、半導体ウエハへのレジスト塗布処理と乾燥処理を行う装置を例に説明してきたが、本発明は、処理液とその乾燥によって処理液に含まれる溶剤が蒸発する装置に広く適用することが可能であり、例えば、ＬＣＤ基板へのレジスト塗布およびプリベーク処理を行う装置や、各種基板の洗浄とＩＰＡ等の有機溶剤による乾燥を行う装置、各種基板の現像処理と現像処理後の洗浄および乾燥を行う装置にも用いることができる。
【００７５】
【発明の効果】
本発明の塗布処理装置によれば、加熱処理部（加熱装置）から排出される熱排気は、所定の温度に冷却されて、熱排気に含まれる溶剤蒸気が液化されて除去された後に工場配管等へ送られることから、工場配管等内での結露が抑制される。これにより排気機能が低下することなく加熱処理を行うことが可能となり、また、工場配管等のメンテナンスに掛かる負荷が低減され、溶剤蒸気等による工場配管等の腐食も抑制されて工場配管等の使用寿命が長くなるという優れた効果が得られる。溶剤蒸気の除去率は、配設される冷却装置の構造、規模、冷却温度、熱排気流速等により、制御することが可能であり、こうして回収された溶剤は、再利用の原料として用いることが可能となるという効果も得られる。また、冷却装置として、安価な市水等をチラー等を用いずに常温で循環させるものを用いれば、装置コストとランニングコストの両面で処理コストが低減されるという効果も得られる。さらに、熱排気を先ずデミスターに通して熱排気中に含まれるミストおよび蒸気成分の一部を液化させ、その後に熱排気を冷却コイルに通して、残りの溶剤蒸気およびミストを液化させる装置および方法を用いると、冷却コイルにおける溶剤蒸気の冷却負荷が低減され、冷却コイルの使用寿命を延ばすことが可能となるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗布処理装置に係るレジスト塗布・現像処理システムの一実施形態の概略構成を示す平面図。
【図２】本発明の塗布処理装置に係るレジスト塗布・現像処理システムの一実施形態の概略構成を示す正面図。
【図３】本発明の塗布処理装置に係るレジスト塗布・現像処理システムの一実施形態の概略構成を示す背面図。
【図４】本発明の塗布処理装置に係るレジスト塗布・現像処理システムに用いられるホットプレートユニットの一実施形態を示す断面図。
【図５】本発明の塗布処理装置に係るレジスト塗布・現像処理システムに用いられる冷却装置の一実施形態を示す断面図。
【図６】本発明の塗布処理装置に係るレジスト塗布・現像処理システムに用いられる冷却装置の別の実施形態を示す断面図。
【図７】冷却装置の配置位置の一形態を示す平面図
【図８】図７に示す位置に配置した冷却装置の冷却性能の一例を示す説明図。
【図９】冷却装置の配置位置の別の実施形態を示す平面図。
【図１０】冷却装置の配置位置のさらに別の実施形態を示す平面図。
【図１１】冷却装置のさらに別の実施形態を示す断面図。
【符号の説明】
５０；ケーシング
５１；加熱プレート
５２；プロキシミティピン
５３；電気ヒータ
５４；支持部材
６２；蓋体
６４；排気管
７０・７０ａ・７０ｂ；冷却装置
７１・７１´；排気管
７２；デミスター
７３；冷却コイル
７４；溝部
７７；回収タンク
７８；インポート
７９；アウトポート
８１；処理室
８２；通路
８３・８３´；排気管
８３ａ；吸気口
９１；工場配管
９２；排液管
９３；水位センサ
ＨＰ；ホットプレートユニット

Claims

基板に所定の処理液を塗布し、その後に熱処理を行う塗布処理装置であって、
基板に処理液を塗布する塗布処理部と、
前記処理液が塗布された基板を加熱する加熱処理部と、
前記加熱処理部から排出される熱排気中に含まれる少なくとも一部の溶剤蒸気を回収する回収処理部と、
を具備し、
前記回収処理部は、前記溶剤蒸気を冷却液化させて回収する冷却装置を有し、
前記冷却装置は、
前記加熱処理部から排出される熱排気からミストおよび蒸気を冷却凝縮して液体として分離する処理室と、
前記処理室へ熱排気を導入する導入管と、
前記処理室においてミストおよび蒸気が分離された後の排気ガスが流れるガス通路と、
外部へ排気ガスを排出するために前記ガス通路と連通して設けられた排気管と、
前記処理室において凝縮された液体を回収する液体回収室と、
を有し、
前記排気管は前記液体回収室を通っており、前記液体回収室内において排気管の一部には液体回収室内の雰囲気ガスを吸気するための吸気口が形成されていることを特徴とする塗布処理装置。
前記導入管は、前記処理室の底部から上方へ向けて突出した後に下方へ屈曲し、熱排気が略下向きに排出される形状を有することを特徴とする請求項１に記載の塗布処理装置。
前記加熱処理部からの熱排気は、前記冷却装置の側壁から冷却装置内部へ導入されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の塗布処理装置。
前記加熱処理部からの熱排気は、前記冷却装置の底壁から冷却装置内部へ導入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項に記載の塗布処理装置。
前記処理室に前記処理室内の液体量を検出する水位センサが配設さ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項に記載の塗布処理装置。
前記液体回収室は、前記処理室の底壁を貫通して設けられたドレインと、前記ドレインの中間に設けられたドレイン開閉バルブと、前記ドレインに取り付けられた脱着可能な液体回収タンクと、を有す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項に記載の塗布処理装置。
前記回収処理部は、前記冷却装置の外部に設けられた廃液を処理または回収する装置を具備し、また、前記液体回収室は前記処理室の底壁を貫通して設けられたドレインを有し、前記処理室において回収された液体は前記ドレインを通って前記廃液を処理または回収する装置へ送られ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項に記載の塗布処理装置。
前記冷却装置は、主に熱排気中に含まれるミストを除去するデミスターと、熱排気中に含まれる蒸気を冷却凝縮して液化させる冷却コイルと、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項に記載の塗布処理装置。
前記デミスターと前記冷却コイルは、前記冷却装置に導入される熱排気がデミスターを通過した後に冷却コイルを通過するように配設されていることを特徴とする請求項８に記載の塗布処理装置。
前記冷却コイルは水を冷媒として用いることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の塗布処理装置。
前記冷却コイルはチラーにより冷却された冷媒を用いることを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の塗布処理装置。
前記冷却コイルはチラーにより冷却された水を循環して用いることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の塗布処理装置。