KR20180087118A

KR20180087118A - 현상액의 성분 농도 측정 장치, 및 현상액 관리 장치

Info

Publication number: KR20180087118A
Application number: KR1020170161403A
Authority: KR
Inventors: 도시모토 나카가와
Original assignee: 가부시키가이샤 히라마리카겐큐죠
Priority date: 2017-01-23
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2018-08-01
Also published as: TW201828333A; CN108344778A; JP2018120893A

Abstract

본 발명은, 알칼리성을 나타내는 현상액의 알칼리 성분, 용해된 포토레지스트, 흡수된 이산화탄소 등의 각 성분의 농도를, 현상액의 특성값으로부터 정밀하게 산출하는 성분 농도 측정 장치, 및, 현상액의 현상 성능을 최적인 상태로 유지 및 관리하는 현상액 관리 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
이러한 과제를 해결하기 수단으로서, 현상액의 성분 농도 측정 장치는, 반복 사용되는, 알칼리성을 나타내는 현상액의 성분 농도와 상관이 있는 현상액의 복수의 특성값을 측정하는 측정부(1)와, 측정부에 의해 측정된 복수의 특성값에 의거하여, 다변량 해석법에 의해, 현상액의 성분 농도를 산출하는 연산부(2)와, 측정부(1)에 의해 측정된 상기 특성값, 및, 연산부(2)에 의해 산출된 성분 농도 중 적어도 어느 한쪽을 표시하는 표시부(DP)를 구비한다.

Description

현상액의 성분 농도 측정 장치, 및 현상액 관리 장치{APPARATUS FOR MEASURING COMPONENT CONCENTRATION IN DEVELOPING SOLUTION AND DEVELOPING SOLUTION MANAGEMENT APPARATUS}

반도체나 액정 패널에 있어서의 회로 기판의 현상 공정 등에서 포토레지스트막을 현상하기 위해 반복 사용되는, 알칼리성을 나타내는 현상액의 성분 농도 측정 장치, 및 현상액 관리 장치에 관한 것이다.

반도체나 액정 패널 등에 있어서의 미세 배선 가공을 실현하는 포토리소그래피의 현상 공정에는, 기판 상에 제막(製膜)된 포토레지스트를 용해하는 약액으로서, 알칼리성을 나타내는 현상액(이하, 「알칼리성 현상액」이라 함)이 사용되고 있다.

반도체나 액정 패널 기판의 제조 공정에서는, 최근, 웨이퍼나 글래스 기판의 대형화와 배선 가공의 미세화 및 고집적화가 진행되어 왔다. 이러한 상황하, 대형 기판의 배선 가공의 미세화, 및 고집적화를 실현하기 위해, 알칼리성 현상액의 주요 성분의 농도를 가일층 고정밀도로 측정해서 현상액을 유지 관리하는 것이 필요해지고 있다.

종래의 알칼리성 현상액의 성분 농도의 측정은, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 알칼리성 현상액의 알칼리 성분의 농도(이하, 「알칼리 성분 농도」라 함)와 도전율 사이에 양호한 직선 관계가 얻어지는 것, 및, 알칼리성 현상액에 용해된 포토레지스트의 농도(이하, 「용해 포토레지스트 농도」라 함)와 흡광도 사이에 양호한 직선 관계가 얻어지는 것을 이용한 것이었다.

그러나, 알칼리성 현상액은 공기 중의 이산화탄소를 흡수하고 탄산염을 발생시켜 열화하기 쉽다. 또한, 알칼리성 현상액은 포토레지스트의 용해에 의해 포토레지스트염을 발생시켜, 현상 처리에 유효한 알칼리 성분이 소비된다. 그 때문에, 반복 사용되는 알칼리성 현상액은, 알칼리 성분뿐만 아니라, 포토레지스트나 이산화탄소도 포함하는 다성분계로 되어 있다. 그리고, 그들 성분의 각각이 서로 다른 기여도로 현상 성능에 영향을 미치고 있다. 따라서, 현상액의 현상 성능을 고정밀도로 유지 관리하기 위해서는, 이들 성분이 현상 성능에 미치는 영향을 함께 고려한 현상액 관리가 필요했다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 특허문헌 2에는, 현상액의 초음파 전파 속도, 도전율 및 흡광도를 측정하고, 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 용해 수지 농도에 있어서의 초음파 전파 속도와 도전율과 흡광도의 미리 작성된 관계(매트릭스)에 의거하여 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 용해 수지 농도를 검출하고, 측정된 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 용해 수지 농도와, CD값(선폭)이 일정한 값으로 되게 하는 용해능을 발휘할 수 있는 알칼리 농도와 탄산염 농도와 용해 수지 농도의 미리 작성된 관계에 의거하여, 현상액 원액의 공급을 제어해서 알칼리 농도를 조절하는 현상액 조제 장치 등이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 3에는, 현상액의 굴절률, 도전율, 흡광도를 측정하고, 그들 측정값으로부터 현상액 중의 탄산계 염류 농도를 취득하는 탄산계 염류 농도 측정 장치, 및, 이 탄산계 염류 농도 측정 장치와 현상액 중의 탄산계 염류 농도를 제어하는 제어부를 구비하는 알칼리 현상액 관리 시스템 등이 개시되어 있다.

일본국 특허 제2561578호 공보 일본국 특개2008-283162호 공보 일본국 특개2011-128455호 공보

그러나, 알칼리성 현상액의 초음파 전파 속도값이나 굴절률값은, 다성분계인 알칼리성 현상액의 액 전체의 성질을 나타내는 특성값이다. 이러한 액 전체의 성질을 나타내는 특성값은, 일반적으로, 그 액에 포함되는 특정의 성분의 농도와만 상관해 있는 것은 아니다. 이러한 액 전체의 성질을 나타내는 특성값은, 통상, 그 액에 포함되는 각종 성분의 농도의 각각에 상관을 갖는다. 그 때문에, 현상액의 성분 농도를 이러한 액 전체의 성질을 나타내는 특성값의 측정값으로부터 연산할 경우에 있어서, 어떤 특성값이 어떤 특정의 성분 농도와만 상관하는 것(예를 들면 직선 관계에 있음)으로 해서 다른 성분이 그 특성값에 미치는 영향을 무시하면, 당해 특정 성분의 농도를 충분한 정밀도를 갖고 산출할 수 없다는 문제가 있었다.

한편, 현상액의 특성값이 현상액에 포함되는 각종 성분의 농도의 함수인 것으로 해서 현상액의 특성값의 측정값으로부터 각 성분 농도를 산출할 경우에는, 복수의 특성값을 측정하고, 이들 특성값의 측정값으로부터 각 성분 농도를 산출하기 위한 적절한 연산 방법을 채용하는 것이 필요하다. 그러나, 측정해야할 특성값을 적절히 선택하는 것과 특성값의 측정값으로부터 각 성분 농도를 정밀하게 산출할 수 있는 적절한 연산 방법을 발견하는 것은, 어느 것이나 매우 곤란하다. 그 때문에, 측정되는 특성값과 연산 방법이 적절하지 않으면, 각 성분 농도를 충분한 정밀도를 갖고 산출할 수 없다는 문제가 있었다.

또한, 다성분계의 액체에서는, 일반적으로, 어떤 성분의 농도는 다른 성분의 농도와 서로 독립하지 않는다. 다성분계의 액체에서는, 어떤 성분의 농도가 변화하면 다른 성분 농도도 동시에 변화한다는 상호 관계가 있다. 이것이, 고정밀도의 성분 농도의 산출 및 고정밀도의 현상액 관리를 보다 곤란한 것으로 하고 있다.

또한, 현상액에 흡수된 이산화탄소의 농도(이하, 「흡수 이산화탄소 농도」라 함)에 대해서는, 이것과 양호한 상관을 나타내는 현상액의 적당한 특성값이 알려져 있지 않아, 종래는, 흡수 이산화탄소 농도를 정밀하게 측정하는 것은 곤란했다.

또한, 특허문헌 2에서는, 현상액의 성분 농도를 검출하기 위해, 미리 현상액의 성분 농도와 초음파 전파 속도 등의 특성값의 상호 관계(매트릭스)를 취득해 둘 것이 필요하다. 그러나, 이 경우, 상호 관계(매트릭스)가 성기면, 성분 농도를 정밀하게 산출할 수 없다. 성분 농도를 정밀하게 산출하기 위해서는, 연산에 사용하는 현상액의 특성값과 성분 농도의 상호 관계(매트릭스)가 충분히 조밀하지 않으면 안 된다. 그 때문에, 성분 농도의 산출 정밀도를 높이고자 하면 할 수록, 미리 보다 많은 샘플을 준비하고, 그 성분 농도와 현상액의 특성값의 상호 관계를 측정해 두지 않으면 안 된다. 이러한 조밀한 상호 관계(매트릭스)를 미리 준비하는 것은 방대한 작업량이고, 현상액의 성분 농도의 고정밀도 측정을 실현하는 데 있어서의 문제로 되고 있었다. 특히, 현상액의 성분 농도를, 사용자 등이 확인할 수 있는 것이, 현상액을 관리하는데 있어 중요하다.

본 발명은, 상기 모든 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이다. 본 발명은, 다성분계인 현상액의 특성값으로부터 현상액의 성분 농도를 고정밀도로 측정할 수 있음과 함께, 방대한 수량의 샘플의 준비나 예비 측정을 요하지 않고 현상액의 성분 농도를 분석할 수 있고, 성분 농도를 표시할 수 있는 현상액의 성분 농도 측정 장치, 및, 현상액의 성분 농도를 가일층 정밀하게 관리할 수 있는 현상액 관리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 이하와 같다.

(1) 반복 사용되는, 알칼리성을 나타내는 현상액의 성분 농도와 상관이 있는 상기 현상액의 복수의 특성값을 측정하는 측정부와, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 복수의 특성값에 의거하여, 다변량 해석법에 의해, 상기 현상액의 성분 농도를 산출하는 연산부와, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 특성값, 및, 상기 연산부에 의해 산출된 상기 성분 농도 중 적어도 어느 한쪽을 표시하는 표시부를 구비하는 현상액의 성분 농도 측정 장치.

(2) 반복 사용되는, 알칼리성을 나타내는 현상액의 성분 농도와 상관이 있는 상기 현상액의 복수의 특성값을 반복 측정하는 측정부와, 상기 측정부가 상기 복수의 특성값을 측정할 때마다, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 복수의 특성값에 의거하여, 다변량 해석법에 의해, 상기 현상액의 성분 농도를 산출하는 연산부와, 상기 연산부에 의해 산출된 상기 성분 농도를, 시각 및 측정 개시로부터의 경과 시간 중 적어도 어느 한쪽과 함께 기억하는 측정 데이터 기억부와, 상기 측정 데이터 기억부에 기억된 성분 농도의 데이터를, 상기 측정 데이터 기억부에 기억된 시각 또는 측정 개시로부터의 경과 시간을 지표로 하여 그래프 표시하는 표시부를 구비하는 현상액의 성분 농도 측정 장치.

(3) 반복 사용되는, 알칼리성을 나타내는 현상액의 성분 농도와 상관이 있는 상기 현상액의 복수의 특성값을 반복 측정하는 측정부와, 상기 측정부가 상기 복수의 특성값을 측정할 때마다, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 복수의 특성값에 의거하여, 다변량 해석법에 의해, 상기 현상액의 성분 농도를 산출하는 연산부와, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 특성값 및 상기 연산부에 의해 산출된 상기 성분 농도를, 시각 및 측정 개시로부터의 경과 시간 중 적어도 어느 한쪽과 함께 기억하는 측정 데이터 기억부와, 상기 측정 데이터 기억부에 기억된 특성값 및 성분 농도 중 적어도 어느 한쪽을, 상기 측정 데이터 기억부에 기억된 시각 또는 측정 개시로부터의 경과 시간을 지표로 하여 그래프 표시하는 표시부를 구비하는 현상액의 성분 농도 측정 장치.

(4) 상기 표시부에 표시하는 그래프를, 상기 현상액의 특성값의 그래프로 할지, 상기 현상액의 성분 농도의 그래프로 할지, 전환하는 표시 전환 수단을 더 구비하는 (3)에 기재된 현상액의 성분 농도 측정 장치.

(5) 반복 사용되는, 알칼리성을 나타내는 현상액의 성분 농도와 상관이 있는 상기 현상액의 복수의 특성값을 측정하는 측정부와, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 복수의 특성값에 의거하여, 다변량 해석법에 의해, 상기 현상액의 성분 농도를 산출하는 연산부와, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 특성값, 및, 상기 연산부에 의해 산출된 상기 성분 농도 중 적어도 어느 한쪽을 표시하는 표시부와, 상기 측정부에서 측정되는 상기 현상액의 복수의 특성값 및 상기 연산부에서 산출되는 상기 현상액의 성분 농도 중에서 선택되는 관리 대상 항목의 측정값 또는 산출값에 의거하여, 상기 현상액에 보급되는 보충액을 송액(送液)하는 관로에 설치된 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제어부를 구비하는 현상액 관리 장치.

(6) 반복 사용되는, 알칼리성을 나타내는 현상액의 성분 농도와 상관이 있는 상기 현상액의 복수의 특성값을 반복 측정하는 측정부와, 상기 측정부가 상기 복수의 특성값을 측정할 때마다, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 복수의 특성값에 의거하여, 다변량 해석법에 의해, 상기 현상액의 성분 농도를 산출하는 연산부와, 상기 연산부에 의해 산출된 상기 성분 농도를, 시각 및 측정 개시로부터의 경과 시간 중 적어도 어느 한쪽과 함께 기억하는 측정 데이터 기억부와, 상기 측정 데이터 기억부에 기억된 성분 농도의 데이터를, 상기 측정 데이터 기억부에 기억된 시각 또는 측정 개시로부터의 경과 시간을 지표로 하여 그래프 표시하는 표시부와, 상기 측정부에서 측정되는 상기 현상액의 복수의 특성값 및 상기 연산부에서 산출되는 상기 현상액의 성분 농도 중에서 선택되는 관리 대상 항목의 측정값 또는 산출값에 의거하여, 상기 현상액에 보급되는 보충액을 송액하는 관로에 설치된 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제어부를 구비하는 현상액 관리 장치.

(7) 반복 사용되는, 알칼리성을 나타내는 현상액의 성분 농도와 상관이 있는 상기 현상액의 복수의 특성값을 반복 측정하는 측정부와, 상기 측정부가 상기 복수의 특성값을 측정할 때마다, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 복수의 특성값에 의거하여, 다변량 해석법에 의해, 상기 현상액의 성분 농도를 산출하는 연산부와, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 특성값 및 상기 연산부에 의해 산출된 상기 성분 농도를, 시각 및 측정 개시로부터의 경과 시간 중 적어도 어느 한쪽과 함께 기억하는 측정 데이터 기억부와, 상기 측정 데이터 기억부에 기억된 특성값 및 성분 농도 중 적어도 어느 한쪽을, 상기 측정 데이터 기억부에 기억된 시각 또는 측정 개시로부터의 경과 시간을 지표로 하여 그래프 표시하는 표시부와, 상기 측정부에서 측정되는 상기 현상액의 복수의 특성값 및 상기 연산부에서 산출되는 상기 현상액의 성분 농도 중에서 선택되는 관리 대상 항목의 측정값 또는 산출값에 의거하여, 상기 현상액에 보급되는 보충액을 송액하는 관로에 설치된 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제어부를 구비하는 현상액 관리 장치.

(8) 상기 표시부에 표시하는 그래프를, 상기 현상액의 특성값의 그래프로 할지, 상기 현상액의 성분 농도의 그래프로 할지, 전환하는 표시 전환 수단을 더 구비하는 (7)에 기재된 현상액 관리 장치.

(9) 상기 측정부가, 상기 현상액의 성분 중 적어도 알칼리 성분의 농도와 상관이 있는 상기 현상액의 특성값을 측정하는 제1 측정 수단과, 상기 현상액의 성분 농도 중 적어도 상기 현상액에 용해된 포토레지스트의 농도와 상관이 있는 상기 현상액의 특성값을 측정하는 제2 측정 수단을 구비하는 (5) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 현상액 관리 장치.

(10) 상기 연산부가, 상기 현상액의 알칼리 성분의 농도 및 포토레지스트의 농도를 산출하는 연산 블록을 구비하고, 상기 제어부가, 상기 연산 블록에 의해 산출되는 알칼리 성분의 농도가 소정의 관리값으로 되도록, 상기 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제1 제어 블록과, 상기 연산 블록에 의해 산출되는 포토레지스트의 농도가 소정의 관리값 이하로 되도록, 상기 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제2 제어 블록을 구비하는 (9)에 기재된 현상액 관리 장치.

(11) 상기 측정부가, 또한, 상기 현상액의 성분 중 적어도 상기 현상액에 흡수된 이산화탄소의 농도와 상관이 있는 상기 현상액의 특성값을 측정하는 제3 측정 수단을 구비하는 (9)에 기재된 현상액 관리 장치.

(12) 상기 연산부가, 상기 현상액의 이산화탄소의 농도를 산출하는 연산 블록을 구비하고, 상기 제어부가, 상기 제1 측정 수단에 의해 측정되는 상기 현상액의 특성값이 소정의 관리값으로 되도록, 상기 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제3 제어 블록과, 상기 제2 측정 수단에 의해 측정되는 상기 현상액의 특성값이 소정의 관리 영역에 들어가도록, 상기 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제4 제어 블록과, 상기 연산 블록에 의해 산출되는 이산화탄소의 농도가 소정의 관리값 이하로 되도록, 상기 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제5 제어 블록을 구비하는 (11)에 기재된 현상액 관리 장치.

(13) 상기 연산부가, 상기 현상액의 알칼리 성분의 농도 및 이산화탄소의 농도를 산출하는 연산 블록을 구비하고, 상기 제어부가, 상기 연산 블록에 의해 산출되는 알칼리 성분의 농도가 소정의 관리값으로 되도록, 상기 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제1 제어 블록과, 상기 제2 측정 수단에 의해 측정되는 상기 현상액의 특성값이 소정의 관리 영역에 들어가도록, 상기 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제4 제어 블록과, 상기 연산 블록에 의해 산출되는 이산화탄소의 농도가 소정의 관리값 이하로 되도록, 상기 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제5 제어 블록을 구비하는 (11)에 기재된 현상액 관리 장치.

(14) 상기 연산부가, 상기 현상액의 알칼리 성분의 농도, 포토레지스트의 농도 및 이산화탄소의 농도를 산출하는 연산 블록을 구비하고, 상기 제어부가, 상기 연산 블록에 의해 산출되는 알칼리 성분의 농도가 소정의 관리값으로 되도록, 상기 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제1 제어 블록과, 상기 연산 블록에 의해 산출되는 포토레지스트의 농도가 소정의 관리값 이하로 되도록, 상기 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제2 제어 블록과, 상기 연산 블록에 의해 산출되는 이산화탄소의 농도가 소정의 관리값 이하로 되도록, 상기 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제5 제어 블록을 구비하는 (11)에 기재된 현상액 관리 장치.

본 발명에 따르면, 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀 분석법)을 사용한 연산 수단에 의해 다성분계인 알칼리성 현상액의 성분 농도를 산출하고 있으므로, 측정되는 특성값과 특정의 성분 농도가 소정의 상관 관계(예를 들면, 직선 관계)에 있는 것으로 해서 성분 농도를 산출하는 종래 방법과 비교해, 복수의 현상액 성분의 영향을 받고 있는 특성값이라도 정밀하게 현상액의 성분 농도를 산출하는 것이 가능하다. 특히, 본 발명에 따르면, 종래는 측정하는 것이 곤란했던 현상액의 흡수 이산화탄소 농도를 측정할 수 있다. 또한, 복수의 측정 특성값과 복수의 성분 농도의 상관 관계(매트릭스)를 사전에 준비해서 성분 농도의 산출에 사용하는 방법에 비해, 본 발명에서는 방대한 양의 샘플을 준비하여 예비 측정을 실시할 필요도 없다. 또한, 본 발명에서는, 측정 결과를 용이하게 확인할 수 있다.

본 발명에 따르면, 다성분계인 알칼리성 현상액의 각 성분 농도를 종래보다 정밀하게 측정할 수 있으므로, 알칼리 성분 농도, 용해 포토레지스트 농도, 흡수 이산화탄소 농도를 종래의 것보다 가일층 정밀하게 제어하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에 따르면, 현상액의 도전율값을 일정하게 제어하는 관리, 현상액의 흡광도값을 일정한 흡광도값 이하로 제어하는 관리를 선택할 수도 있다.

도 1은 두 가지 특성값으로부터 이성분의 성분 농도를 측정할 경우의 신호의 흐름을 나타내는 성분 농도 측정 방법의 플로우도.
도 2는 세 가지 이상의 특성값으로부터 삼성분 이상의 성분 농도를 측정할 경우의 신호의 흐름을 나타내는 성분 농도 측정 방법의 플로우도.
도 3은 다변량 해석법과 다른 연산 방법을 포함할 경우의 신호의 흐름을 나타내는 성분 농도 측정 방법의 플로우도.
도 4는 현상액의 두 가지 성분을 측정하는 성분 농도 측정 장치의 모식도.
도 5는 현상액의 세 가지 성분을 측정하는 성분 농도 측정 장치의 모식도.
도 6은 연산부에 다변량 해석법과 다른 연산 방법에 따른 연산 블록을 갖는 성분 농도 측정 장치의 모식도.
도 7은 측정부와 연산부가 별개이고, 인라인 측정할 경우의 성분 농도 측정 장치의 모식도.
도 8은 측정 수단이 본체와 프로브부로 이루어질 경우의 성분 농도 측정 장치의 모식도.
도 9는 측정 수단을 병렬로 구비하는 성분 농도 측정 장치의 모식도.
도 10은 약제 첨가를 요하는 측정 장치를 구비했을 경우의 성분 농도 측정 장치의 모식도.
도 11은 성분 농도 측정 장치를 현상액 관리 장치에 응용한 모식도.
도 12는 성분 농도 측정 장치의 응용 사례를 나타내기 위한 모식도.
도 13은 현상액의 두 가지 성분을 성분 농도에 의해 관리하는 현상액 관리 방법의 플로우도.
도 14는 현상액의 두 가지 성분 중 한쪽을 성분 농도에 의해, 다른 쪽을 특성값에 의해 관리하는 현상액 관리 방법의 플로우도.
도 15는 현상액의 세 가지 성분을 성분 농도에 의해 관리하는 현상액 관리 방법의 플로우도.
도 16은 현상액의 세 가지 성분 중 한 가지를 특성값에 의해, 다른 두 가지를 성분 농도에 의해 관리하는 현상액 관리 방법의 플로우도.
도 17은 현상액의 세 가지 성분 중 두 가지를 특성값에 의해, 다른 한 가지를 성분 농도에 의해 관리하는 현상액 관리 방법의 플로우도.
도 18은 본 발명의 현상액 관리 장치를 설명하기 위한 현상 공정의 모식도.
도 19는 장치 밖의 제어 밸브를 제어하는 현상액 관리 장치의 모식도.
도 20은 연산 기능과 제어 기능을 함께 갖는 연산 제어부를 구비한 현상액 관리 장치의 모식도.
도 21은 현상액의 두 가지 성분을 관리하는 현상액 관리 장치의 모식도.
도 22는 현상액의 두 가지 성분을 성분 농도에 의해 관리하는 현상액 관리 장치의 모식도.
도 23은 현상액의 세 가지 성분 중 두 가지를 특성값에 의해, 다른 한 가지를 성분 농도에 의해 관리하는 현상액 관리 장치의 모식도.
도 24는 현상액의 세 가지 성분 중 한 가지를 특성값에 의해, 다른 두 가지를 성분 농도에 의해 관리하는 현상액 관리 장치의 모식도.
도 25는 현상액의 세 가지 성분을 성분 농도에 의해 관리하는 현상액 관리 장치의 모식도.

이하, 적절히 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 상세히 설명한다. 단, 이들 실시형태에 기재되어 있는 장치 등의 형상, 크기, 치수비, 그 상대 배치 등은, 특별히 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 도시되어 있는 것에만 한정하는 것은 아니다. 간단한 설명예로서, 모식적으로 도시하고 있는 것에 지나지 않는다.

또한, 이하의 설명에서는, 현상액의 구체예로서, 반도체나 액정 패널 기판의 제조 공정에서 주로 사용되는 2.38％ 테트라메틸암모늄하이드로옥사이드 수용액(이하, 테트라메틸암모늄하이드로옥사이드를 TMAH라 함)을, 적절히 사용해서 설명한다. 단, 본 발명이 적용되는 현상액은 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 현상액의 성분 농도 측정 장치나 현상액 관리 장치 등이 적용할 수 있는 다른 현상액의 예로서, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 인산나트륨, 규산나트륨 등의 무기 화합물의 수용액이나, 트리메틸모노에탄올암모늄하이드로옥사이드(콜린) 등의 유기 화합물의 수용액을 들 수 있다.

또한, 다변량 해석법(예를 들면 중회귀 분석법)은, 성분 농도의 산출 시, 성분 농도가 어떠한 단위의 농도인지에 상관 없지만, 이하의 설명에서는, 알칼리 성분 농도, 용해 포토레지스트 농도, 흡수 이산화탄소 농도 등의 성분 농도는, 중량백분률 농도(wt%)에 의한 농도이다. 「용해 포토레지스트 농도」란, 용해된 포토레지스트를 포토레지스트의 양으로서 환산했을 경우의 농도를 말하고, 「흡수 이산화탄소 농도」란, 흡수된 이산화탄소를 이산화탄소의 양으로서 환산했을 경우의 농도를 말하는 것으로 한다.

현상 처리 프로세스에서는, 현상액이 노광 처리 후의 포토레지스트막의 불요부분을 녹이는 것에 의해, 현상이 행해진다. 현상액에 용해된 포토레지스트는, 현상액의 알칼리 성분과의 사이에 포토레지스트염을 발생시킨다. 이 때문에, 현상액을 적절히 관리하고 있지 않으면, 현상 처리가 진행됨에 따라, 현상액은 현상 활성을 갖는 알칼리 성분이 소비되고 열화되어, 현상 성능이 악화되어 간다. 동시에, 현상액 중에는 용해된 포토레지스트가 알칼리 성분과의 포토레지스트염으로서 축적되어 간다.

현상액에 용해된 포토레지스트는, 현상액 중에서 계면활성 작용을 나타낸다. 이 때문에, 현상액에 용해된 포토레지스트는, 현상 처리에 제공되는 포토레지스트막의 현상액에 대한 젖음성을 높여, 현상액과 포토레지스트막의 친화성을 좋게 한다. 따라서, 적당히 포토레지스트를 포함하는 현상액에서는, 현상액이 포토레지스트막의 미세한 오목부 내에도 잘 고루 퍼지게 되어, 미세한 요철을 갖는 포토레지스트막의 현상 처리를 양호하게 실시할 수 있다.

또한, 최근 현상 처리에서는, 기판이 대형화한 것에 수반해서, 대량의 현상액이 반복 사용되게 되었기 때문에, 현상액이 공기에 노출될 기회가 늘고 있다. 그런데, 알칼리성 현상액은, 공기에 노출되면 공기 중의 이산화탄소를 흡수한다. 흡수된 이산화탄소는, 현상액의 알칼리 성분과의 사이에 탄산염을 발생시킨다. 이 때문에, 현상액을 적절히 관리하지 않으면, 현상액은 현상 활성을 갖는 알칼리 성분이 흡수된 이산화탄소에 의해 소비되어 감소한다. 동시에, 현상액 중에는 흡수된 이산화탄소가 알칼리 성분과의 탄산염으로서 축적되어 간다.

현상액 중의 탄산염은, 현상액 중에서 알칼리성을 나타내기 때문에, 현상 작용을 갖는다. 예를 들면 2.38％ TMAH 수용액의 경우, 현상액 중에 이산화탄소가 대략 0.4wt％정도 이하이면, 현상이 가능하다.

이와 같이, 현상액에 용해된 포토레지스트나 흡수된 이산화탄소는, 현상 처리에 불필요한 것이라는 종래의 인식과는 달리, 실제에는 현상액의 현상 성능에 기여하고 있다. 그 때문에, 용해 포토레지스트나 흡수 이산화탄소를 완전히 배제하도록 하는 현상액 관리를 하지 않고, 현상액 중에 약간 용존하는 것을 허용하면서, 이들을 최적인 농도로 유지 관리하는 현상액 관리가 필요하다.

또한, 현상액 중에 발생한 포토레지스트염이나 탄산염은, 그 일부가 해리해서, 포토레지스트 이온이나 탄산 이온, 탄산수소 이온 등, 다양한 유리(遊離) 이온을 발생시킨다. 그리고, 이들 유리 이온은, 현상액의 도전율에 다양한 기여율로 영향을 미치고 있다.

종래의 알칼리성 현상액의 성분 농도 분석은, 현상액의 알칼리 성분 농도가 현상액의 도전율값과 양호한 직선 관계를 갖는 것, 및, 현상액의 용해 포토레지스트 농도가 현상액의 흡광도값과 양호한 직선 관계를 갖는 것을 이용하는 것이었다(이하, 이것을 「종래법」이라 함). 종래의 현상 공정에서 요구되고 있었던 현상액 관리 정밀도는, 이산화탄소의 흡수량도 더 많아진 경우도 있어, 이 분석 방법으로 충분히 실현할 수 있었다.

현상액의 도전율값은, 현상액 중에 포함되는 이온 등의 하전 입자 수와 그 전하량에 의존하는 물성값이다. 현상액 중에는, 상기와 같이, 알칼리 성분뿐만 아니라, 현상액에 용해된 포토레지스트나 현상액에 흡수된 이산화탄소에 유래하는 각종 유리 이온이 존재한다. 따라서, 성분 농도의 분석 정밀도를 높이기 위해서는, 이들 유리 이온이 현상액의 도전율값에 미치는 영향도 가미한 연산 방법을 사용하는 것이 필요했다.

현상액의 흡광도값은, 그 측정 파장의 광을 선택적으로 흡수하는 특정의 성분의 농도와 직선 관계를 갖는 물성값이다(람베르트-비어의 법칙). 그러나, 다성분계에 있어서는, 측정 파장에 따라 그 정도가 서로 다르지만, 통상, 대상 성분의 흡광 스펙트럼에 다른 성분의 흡광 스펙트럼이 겹쳐진다. 따라서, 성분 농도의 분석 정밀도를 높이기 위해서는, 현상액에 용해된 포토레지스트뿐만 아니라, 다른 성분이 현상액의 흡광도값에 미치는 영향도 가미한 연산 방법을 사용하는 것이 필요했다.

이들 점에 대해, 발명자는, 예의 연구를 계속한 결과, 연산 방법에 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀 분석법)을 사용하면, 종래법을 사용했을 경우보다, 정밀하게 현상액의 각 성분의 농도를 산출할 수 있음, 및, 종래 곤란했던 흡수 이산화탄소 농도를 측정할 수 있음을 알아내었다. 또한, 발명자는, 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀 분석법)에 의해 산출한 현상액의 성분 농도를 사용하면, 현상액의 용해 포토레지스트 농도나 흡수 이산화탄소 농도를 양호한 상태로 유지 관리할 수 있음을 알아내었다.

발명자는, 2.38％ TMAH 수용액의 관리를 행할 경우를 상정해서, 알칼리 성분 농도, 용해 포토레지스트 농도, 흡수 이산화탄소 농도를 다양하게 변화시킨 TMAH 수용액을 모의 현상액 샘플로서 조제했다. 발명자는, 이들 모의 현상액 샘플에 대해 측정한 각종 특성값으로부터, 중회귀 분석법에 의해 그 성분 농도를 구하는 실험을 행했다. 이하에, 중회귀 분석법에 따른 일반적인 연산 방법을 설명하고, 그 후, 발명자가 행한 실험에 의거하여, 중회귀 분석법을 사용한 현상액의 성분 농도의 연산 방법에 대해 설명한다.

중회귀 분석은 교정과 예측의 2단계로 이루어진다. n 성분계의 중회귀 분석에 있어서, 교정 표준 용액을 m개 준비한 것으로 한다. i번째의 용액 중에 존재하는 j번째의 성분의 농도를 C_ij로 나타낸다. 여기에서, i＝1~m, j＝1~n이다. m개의 표준 용액에 대해, 각각, p개의 특성값(예를 들면, 어떤 파장에 있어서의 흡광도나 도전율 등의 물성값)A_ik(k＝1~p)을 측정한다. 농도 데이터와 특성 데이터는, 각각, 모아서 행렬의 형(C, A)으로 나타낼 수 있다.

[수식 1]

이들 행렬을 관계짓은 행렬을 교정 행렬이라 하고, 여기에서는 기호 S(S_kj；k＝1~p, j＝1~n)로 나타낸다.

[수식 2]

기지의 C와 A(A의 내용은, 동질의 측정값뿐만 아니라 이질의 측정값이 혼재해도 상관없다. 예를 들면, 도전율과 흡광도와 밀도)로부터 S를 행렬 연산에 의해 산출하는 것이 교정 단계이다. 이때, p＞＝n, 또한, m＞＝np여야만 한다. S의 각 요소는 모두 미지수이므로, m＞np인 것이 바람직하고, 그 경우는 다음과 같이 최소 제곱 연산을 행한다.

[수식 3]

여기에서, 윗첨자의 T는 전치행렬을, 윗첨자의 -1는 역행렬을 의미한다.

농도 미지의 시료액에 대해 p개의 특성값을 측정하고, 그들을 Au(Auk；k＝1~p)로 하면, 그것에 S를 승산해서 구해야 할 농도 Cu(Cu_j；j＝1~n)를 얻을 수 있다.

[수식 4]

이것이 예측 단계이다.

발명자는, 사용 완료의 알칼리성 현상액(2.38％ TMAH 수용액)을, 알칼리 성분, 용해 포토레지스트, 흡수 이산화탄소의 3성분으로 이루어지는 다성분계(n＝3)로 간주하고, 당해 현상액의 특성값으로서 3개의 물성값(p＝3), 즉, 현상액의 도전율값, 특정 파장에 있어서의 흡광도값, 및, 밀도값으로부터, 상기 중회귀 분석법에 의해 각 성분 농도를 산출하는 실험을 행했다. 발명자는, 2.38％ TMAH 수용액을 현상액의 기본 조성으로 해서, 알칼리 성분 농도(TMAH 농도), 용해 포토레지스트 농도, 흡수 이산화탄소 농도를 다양하게 변화시킨 11개의 교정 표준 용액을 조제했다(m＝11에서, p＞＝n 또한 m＞np를 만족시킴).

실험은, 11개의 교정 표준 용액에 대해, 도전율값, 파장 λ＝560㎚에 있어서의 흡광도값, 및, 밀도값을 현상액의 특성값으로서 측정하고, 각 성분 농도를 선형중회귀 분석(Multiple Linear Regression - Inverse Least Squares；MLR-ILS)에 의해 연산했다.

측정은, 교정 표준 용액을 25.0℃로 온도 조정해서, 행했다. 온도 조정은, 25℃ 부근으로 온도 관리된 항온 수조에 교정 표준 용액이 들어간 보틀을 장시간 담가 두고, 이로부터 샘플링하고, 또한 측정 직전에 온도 컨트롤러로 재차 25.0℃로 한다는 방식이다. 도전율계는 자사제의 도전율계를 채용했다. 백금흑 처리를 실시한 자사제의 도전율 플로우 셀을 사용해서 측정했다. 도전율계에는, 별도 교정 작업에 의해 확인된 도전율 플로우 셀의 셀 상수가 입력되어 있다. 흡광 광도계도 자사제의 것을 채용했다. 파장 λ＝560㎚의 광원부와 측광부와 글래스 플로우 셀을 구비하는 흡광 광도계이다. 밀도 측정에는, U자관 플로우 셀을 여진(勵振)해서 측정되는 고유 진동수로부터 밀도를 구하는 고유 진동법을 채용한 밀도계를 사용했다. 측정된 도전율값, 흡광도값, 밀도값의 단위는, 각각, mS/cm, Abs.(Absorbance), g/㎤이다.

연산은, 11개의 교정 표준 용액 중 한 가지를 미지 시료로 가정하고, 나머지 10개의 표준에서 교정 행렬을 구하고, 가정한 미지 시료의 농도를 산출해서 기지의 값(다른 정확한 분석 방법에 의해 측정한 농도값이나 중량 조제값)과 비교하는 방법(단일 잔류 교차확인법；Leave-One-Out법)에 따른 것이다.

MLR-ILS 계산을 행한 결과를 표 1에 나타낸다.

[표 1]

MLR-ILS 계산에 있어서는, TMAH 수용액이 강알칼리성이고 이산화탄소를 흡수하여 열화하기 쉬움을 감안해, 연산에 사용하는 농도 행렬에는, 알칼리 성분 농도나 흡수 이산화탄소 농도를 정확히 분석할 수 있는 적정(滴定) 분석법에 의해 교정 표준 용액을 별도 측정한 값을 사용했다. 단, 용해 포토레지스트 농도에 관해서는, 중량 조제값을 사용했다.

적정은, 염산을 적정 시약으로 하는 중화 적정이다. 적정 장치로서, 미츠비시가가쿠 아나리테크사제의 자동 적정 장치 GT-200을 사용했다.

이하, 표 2에, 농도 행렬을 나타낸다.

[표 2]

이 때의 교정 표준 용액의 물성값의 측정 결과를 표 3에 나타낸다. 흡광도의 란은, 파장 λ＝560㎚에 있어서의 흡광도값(광로 길이(d)＝10㎜)이다.

[표 3]

교정 행렬을 표 4에 나타낸다.

[표 4]

표 5에, 표 2의 농도 측정값과 표 1의 MLR-ILS 계산값의 비교를 나타낸다.

[표 5]

표 5와 같이, 중회귀 분석법에 의해 구해진 TMAH 농도, 용해 포토레지스트 농도, 흡수 이산화탄소 농도는, 모두 적정 분석에 의해 측정한 TMAH 농도나 흡수 이산화탄소 농도, 및, 조정 중량으로부터 구한 용해 포토레지스트 농도와, 상당히 근사한 값으로 되어 있다.

이와 같이, 알칼리성 현상액의 도전율, 특정 파장에 있어서의 흡광도, 및, 밀도를 측정해서, 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀 분석법)을 사용함에 의해, 현상액의 알칼리 성분 농도, 용해 포토레지스트 농도, 및, 흡수 이산화탄소 농도를 측정할 수 있음이 이해된다.

다변량 해석법(예를 들면, 중회귀 분석법)은, 복수의 성분의 농도를 연산하여 구하는데 유효하다. 현상액의 복수의 특성값 a, b, c, …을 측정하고, 그들 측정값으로부터 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀 분석법)에 의해 성분 농도 A, B, C, …을 구할 수 있다. 이 때, 구해야 할 성분 농도에 대해, 적어도 이 성분 농도와 상관이 있는 특성값이, 적어도 하나는 측정되어 연산에 사용되는 것이 필요하다.

여기에서, 성분 농도와 「상관이 있는」 현상액의 특성값이란, 그 특성값이 그 성분 농도와 관계가 있고, 그 성분 농도의 변화에 따라 특성값이 변하는 바와 같은 관계에 있음을 말한다. 예를 들면, 현상액의 성분 농도 중 적어도 성분 농도 A와 상관이 있는 현상액의 특성값 a란, 특성값 a가 성분 농도를 변수로 하는 함수에 의해 구해질 때에, 변수의 하나에 적어도 성분 농도 A를 포함하는 것을 말한다. 특성값 a가 성분 농도 A만의 함수여도 되지만, 통상은, 성분 농도 A 외에, 성분 농도 B나 C 등을 변수로 하는 다변수 함수로 되어 있을 때에, 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀 분석법)을 사용하는 의의가 크다.

또한, 성분 농도는, 전체에 대한 그 성분의 상대량을 나타내는 척도이다. 반복 사용되는 현상액과 같은 경시적으로 성분이 증감하는 혼합액의 성분 농도는, 그 성분 단독으로 결정되지 않고, 통상, 다른 성분의 농도의 함수로 된다. 그 때문에, 현상액의 특성값과 성분 농도의 관계는, 평면적인 그래프로 표시하는 것이 곤란한 경우가 많다. 이러한 경우에는, 검량선을 사용하는 연산법 등에서는, 현상액의 특성값으로부터 성분 농도를 산출할 수 없다.

그러나, 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀 분석법)에 따르면, 산출하고자 하는 성분 농도와 상관이 있는 복수의 특성값의 측정값이 일 세트 갖추어지면, 이것을 연산에 사용해서, 성분 농도가 일 세트 산출된다. 종래의 지견에서는 일견하면 측정 곤란한 성분 농도여도, 특성값을 측정함으로써 성분 농도를 측정할 수 있다는 현저한 효과를, 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀 분석법)에 의한 성분 농도 측정에서는 얻을 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 연산 방법에 따르면, 현상액의 알칼리 성분 농도, 용해 포토레지스트 농도, 및, 흡수 이산화탄소 농도를, 현상액의 특성값(예를 들면, 도전율, 특정 파장에 있어서의 흡광도, 및, 밀도)의 측정값에 의거하여 산출할 수 있다. 본 발명의 연산 방법에 따르면, 종래법에 비해, 고정밀도로 각 성분 농도를 산출할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀 분석법)을 사용하고 있으므로, 현상액의 성분 농도를 산출하는 연산에, 현상액의 특정의 성분 농도와 직선 관계가 없는 현상액의 특성값도 채용할 수 있다.

또한, 특허문헌 2의 발명에서는 필요한, 고정밀도 측정을 가능하게 하기 위한 매우 다수의 샘플의 준비와 예비 측정이, 본 발명에서는 필요없다. (상술한 실험예와 같이, 성분 수(n)＝3의 현상액이면, 측정하는 특성값의 수(p)＝3으로 해서, m＞＝np를 만족시키는 샘플 수(p)(예를 들면 p＝11개의 샘플)를 준비해서 측정하면, 충분하다. 성분 수(n)＝2이면 샘플 수는 더 적어도 된다)

또한, 본 발명은 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀 분석법)을 사용하고 있으므로, 종래는 측정이 곤란했던 현상액의 흡수 이산화탄소 농도를, 정밀하게 산출할 수 있다.

다음으로, 구체적인 실시예에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 이하의 실시예에서는, 특성값 a, b, c, …이나 성분 농도 A, B, C, …등, 적절히 알파벳을 사용해서 설명한다. 보다 구체적인 이해를 위해서는, 특성값 a, b, c, …은, 각각, 도전율, 특정 파장(예를 들면 λ＝560㎚)에 있어서의 흡광도, 밀도, …등과, 성분 농도 A, B, C, …은, 각각, 알칼리 성분 농도, 용해 포토레지스트 농도, 흡수 이산화탄소 농도, …등으로 해서, 고쳐 읽으면 된다.

단, 특성값 a, b, c를 도전율, 특정 파장(예를 들면 λ＝560㎚)에 있어서의 흡광도, 밀도 등으로 한 것은, 어디까지나 본 발명에 의해 현상액의 알칼리 성분 농도, 용해 포토레지스트 농도, 흡수 이산화탄소 농도 등을 산출할 경우의 최적인 특성값의 조합의 예시에 지나지 않고, 이것에 한정하는 것은 아니다. 특성값 a, b, c, …은, 성분 농도 A, B, C, …에 따라, 다양한 조합을 선택할 수 있다. 채용할 수 있는 특성값으로서, 예를 들면, 현상액의 도전율, 흡광도, 초음파 전파 속도, 굴절률, 밀도, 적정 종점, pH 등을 들 수 있다. 현상액에는 다양한 첨가재가 포함되어 있는 경우도 있으므로, 성분 농도에는 상기 삼성분 외에 첨가제 농도 등을 포함해도 된다.

현상액의 알칼리 성분 농도, 용해 포토레지스트 농도, 및, 흡수 이산화탄소 농도를 측정하여 현상액을 관리할 경우에는, 특성값으로서, 도전율, 특정 파장에 있어서의 흡광도, 밀도의 조합이 호적하다. 흡광도를 측정하는 특정 파장은, 바람직하게는 가시 영역, 보다 바람직하게는 360~600㎚의 파장 영역의 특정 파장, 더 바람직하게는 파장 λ＝480㎚ 또는 560㎚를 채용하는 것이 좋다. 현상액의 흡수 이산화탄소 농도가 비교적 적고, 그 경시 변화가 완만할 때에는, 현상액의 도전율은 알칼리 성분 농도와 비교적 양호한 직선 관계에 있고, 현상액의 특정 파장(예를 들면 λ＝560㎚)에 있어서의 흡광도는 용해 포토레지스트 농도와 비교적 양호한 직선 관계에 있기 때문이다. 그 외에, 도전율, 특정 파장에 있어서의 흡광도, 초음파 전파 속도의 조합이나, 도전율, 특정 파장에 있어서의 흡광도, 굴절률의 조합 등도, 바람직하게 채용할 수 있다.

이하에 설명하는 제1 내지 제3 실시형태는, 본 발명의 현상액의 성분 농도 측정 방법에 관한 것이다.

도 1은, 현상액의 두 가지 특성값으로부터 현상액의 두 가지 성분의 성분 농도를 측정할 경우의 신호의 흐름을 나타내는 본 실시형태의 성분 농도 측정 방법의 플로우도이다.

본 실시형태의 성분 농도 연산 방법에서는, 우선, 현상액의 특성값 a, b를 측정하는 스텝에 있어서, 각각의 측정값 a_m과 b_m이 취득된다. 취득된 측정값 a_m과 b_m은, 연산 스텝에 보내진다. 다음으로, 연산 스텝은, 측정값 a_m과 b_m을 수취하고, 이들을 사용해서, 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀 분석법)에 의해, 성분 농도 A, B를 산출한다. 이렇게 해서, 성분 농도 A, B가 측정된다. 또한, 이 플로우를 반복하면, 현상액의 성분 농도 A, B를 연속해서 측정할 수 있다.

도 2는, 현상액의 세 가지 혹은 그 이상의 특성값으로부터 현상액의 세 가지 혹은 그 이상의 성분의 성분 농도를 측정할 경우의 신호의 흐름을 나타내는 본 실시형태의 성분 농도 측정 방법의 플로우도이다.

본 실시형태의 성분 농도 연산 방법에서는, 우선, 현상액의 특성값 a, b, c, …을 측정하는 스텝에 있어서, 각각의 측정값 a_m, b_m, c_m, …이 취득된다. 취득된 측정값 a_m, b_m, c_m, …은, 연산 스텝에 보내진다. 다음으로, 연산 스텝은, 측정값 a_m, b_m, c_m, …을 수취하고, 이들을 사용해서, 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀 분석법)에 의해, 성분 농도 A, B, C, …을 산출한다. 이렇게 해서, 성분 농도 A, B, C, …이 측정된다. 또한, 이 플로우를 반복하면, 현상액의 성분 농도 A, B, C, …을 연속해서 측정할 수 있다.

도 3은, 복수의 현상액의 특성값으로부터 복수의 성분 농도를 측정할 경우에 있어서의 연산 스텝이 다변량 해석법과는 다른 연산 방법에 의한 스텝도 내포하고 있을 경우의, 신호의 흐름을 나타내는 본 실시형태의 성분 농도 측정 방법의 플로우도이다.

이 실시형태는, 현상액의 어떤 성분의 농도(P)와만 관계가 있는 현상액의 특성값 p를 측정 대상으로서 채용했을 경우 등에, 호적하게 채용된다. 보다 구체적으로는, 현상액의 알칼리 성분 농도와 흡수 이산화탄소 농도를, 현상액의 도전율값과 밀도값으로부터 다변량 해석법에 의해 산출하고, 현상액의 용해 포토레지스트 농도를 특정 파장(예를 들면 λ＝560㎚)에 있어서의 흡광도와의 직선 관계를 검량선으로서 사용해서 산출하고, 측정할 경우 등을 들 수 있다.

본 실시태양의 현상액의 성분 농도 측정 방법에서는, 측정 스텝에 있어서, 복수의 성분 농도를 변수로 하는 현상액의 특성값 a, b, …과, 성분 농도 P만을 변수로 하는 현상액의 특성값 p, …이 측정되고, 그 측정값 a_m, b_m, …, 및, p_m, …이 연산 스텝에 보내진다.

연산 스텝은, 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀 분석법)에 의해 성분 농도를 산출하는 스텝과, 다변량 해석법과는 다른 연산 방법(예를 들면, 검량선법 등)에 의해 성분 농도를 산출하는 스텝을 포함한다. 이들 스텝에 따른 연산의 선후는 상관없다. 동시여도 된다.

다변량 해석법(예를 들면, 중회귀 분석법)에 의해 성분 농도를 산출하는 스텝은, 측정 스텝에서 측정된 현상액의 특성값 a, b, …의 측정값으로부터, 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀 분석법)에 의해 성분 농도 A, B, …을 산출한다.

다변량 해석법과는 다른 연산 방법(예를 들면, 검량선법)에 의해 성분 농도를 산출하는 스텝은, 미리 얻어 놓은 특성값 p와 성분 농도 P의 직선 관계를 검량선으로서 사용하는 등 해서, 측정 스텝에서 측정된 현상액의 특성값 p, …의 측정값으로부터 성분 농도 P, …을 산출한다.

이상 현상액의 성분 농도 측정 방법은, 현상액의 성분 농도와 상관이 있는 현상액의 복수의 특성값을 측정하는 측정 스텝과, 측정된 복수의 특성값에 의거하여 다변량 해석법에 의해 현상액의 성분 농도를 산출하는 연산 스텝을 포함하고 있다.

측정 스텝은, 또한, 특성값 a를 측정하는 측정 스텝, 특성값 b를 측정하는 측정 스텝, 특성값 c를 측정하는 측정 스텝, …등을 포함한다. 그러나, 이들 스텝의 순서는 상관없다. 동시에 측정되어도 된다. 또한, 온도 조정 스텝이나, 시약 첨가 스텝, 폐액(廢液) 스텝 등, 측정 방법에 따라 적절히 필요한 스텝을 포함하고 있어도 된다.

연산 스텝은, 다변량 해석법에 의해 성분 농도를 산출하는 연산 스텝을 포함하고 있으면 된다. 다변량 해석법과는 다른 연산 방법(예를 들면 검량선법)에 의해 성분 농도를 산출하는 스텝 등을 포함하고 있어도 된다.

이하, 실시형태는, 본 발명의 현상액의 성분 농도 측정 장치에 관한 것이다.

〔제1 실시형태〕

도 4는, 현상액의 두 가지 성분을 측정하는 성분 농도 측정 장치의 모식도이다. 설명의 편의를 위해, 현상액의 성분 농도 측정 장치(A)는, 현상 공정 설비(B)에 접속된 태양에서 현상 공정 설비(B)와 함께 도시하고 있다.

우선, 현상 공정 설비(B)에 대해 간단히 설명한다.

현상 공정 설비(B)는, 주로, 현상액 저류조(61), 오버플로우조(62), 현상실 후드(64), 롤러 컨베이어(65), 현상액 샤워 노즐(67) 등으로 이루어진다. 현상액 저류조(61)에는 현상액이 저류되어 있다. 현상액은, 보충액이 보충되어 조성 관리되지만, 도 4에서는 생략했다. 현상액 저류조(61)는, 액면계(63)와 오버플로우조(62)를 구비하고, 보충액을 보급하는 것에 의한 액량의 증가를 관리하고 있다. 현상액 저류조(61)와 현상액 샤워 노즐(67)은, 현상액 관로(80)에 의해 접속되고, 현상액 저류조(61) 내에 저류된 현상액이 현상액 관로(80)에 설치된 순환 펌프(72)에 의해 필터(73)를 통해 현상액 샤워 노즐(67)에 송액된다. 롤러 컨베이어(65)는, 현상액 저류조(61)의 상방에 구비되고, 포토레지스트막이 제막된 기판(66)을 반송한다. 현상액은 현상액 샤워 노즐(67)로부터 적하(滴下)되고, 롤러 컨베이어(65)에 의해 반송되는 기판(66)은 적하되는 현상액 중을 통과함으로써 현상액으로 적셔진다. 그 후, 현상액은, 현상액 저류조(61)로 회수되어, 다시 저류된다. 이와 같이, 현상액은, 현상 공정에서 순환하여 반복 사용된다. 또한, 소형의 글래스 기판에 있어서의 현상실내는, 질소 가스를 충만시키는 등에 의해, 공기 중의 이산화탄소를 흡수하지 않도록 하는 처리가 실시될 경우도 있다. 또한, 열화한 현상액은 폐액 펌프(71)를 작동함에 의해 폐액(드레인)된다.

다음으로, 본 실시형태의 현상액의 성분 농도 측정 장치(A)에 대해 설명한다. 본 실시형태의 성분 농도 측정 장치는, 현상액을 샘플링해서 특성값을 측정하는 방식의 성분 농도 측정 장치이다.

현상액의 성분 농도 측정 장치(A)는, 측정부(1)와 연산부(2)를 구비하고 있고, 샘플링 배관(15) 및 복귀 배관(16)에 의해 현상액 저류조(61)와 접속되어 있다. 측정부(1)와 연산부(2)는 측정 데이터용 신호선(51, 52)에 의해 접속되어 있다.

측정부(1)는, 샘플링 펌프(14)와, 제1 측정 수단(11) 및 제2 측정 수단(12)을 구비하고 있다(제1 측정 수단(11) 및 제2 측정 수단(12)을 측정 수단이라 할 경우가 있음). 측정 수단(11, 12)은, 샘플링 펌프(14)의 후단에 직렬로 접속된다. 측정부(1)는, 또한, 측정 정밀도를 높이기 위해, 샘플링한 현상액을 소정의 온도로 안정시키는 온도 조절 수단(도시생략)을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이 때, 온도 조절 수단은, 측정 수단의 직전에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 샘플링 배관(15)은, 측정부(1)의 샘플링 펌프(14)에 접속되어 있고, 복귀 배관(16)은, 측정 수단 말단의 배관과 접속되어 있다.

연산부(2)는, 다변량 해석법에 따른 연산 블록(21)을 포함하고 있다. 다변량 해석법에 따른 연산 블록(21)은, 측정 데이터용 신호선(51)에 의해 측정부(1)에 구비된 제1 측정 수단(11)과, 측정 데이터용 신호선(52)에 의해 측정부(1)에 구비된 제2 측정 수단(12)과 접속되어 있다.

다음으로, 성분 농도 측정 장치(A)의 측정 동작, 및, 연산 동작에 대해 설명한다.

샘플링 펌프(14)에 의해 현상액 저류조(61)로부터 채액된 현상액은, 샘플링 배관(15)을 통해 성분 농도 측정 장치(A)의 측정부(1) 내로 유도된다. 그 후, 온도 조절 수단을 구비하고 있을 경우는, 샘플링된 현상액은 온도 조절 수단에 송액되고, 소정의 측정 온도(예를 들면 25℃)로 유지되어, 측정 수단(11, 12)에 송액된다. 제1 측정 수단으로는 현상액의 특성값 a가 측정되고, 제2 측정 수단으로는 현상액의 특성값 b가 측정된다. 측정 후의 현상액은, 복귀 배관(16)을 통해, 현상액 저류조(61)로 되돌아간다.

제1 측정 수단(11)에 의해 측정된 현상액의 특성값 a의 측정값 a_m, 및, 제2 측정 수단(12)에 의해 측정된 현상액의 특성값 b의 측정값 b_m은, 각각, 측정 데이터용 신호선(51, 52)을 통해, 다변량 해석법에 따른 연산 블록(21)에 보내진다. 측정값 a_m, b_m을 수신한 연산 블록(21)은, 이들 측정값을 다변량 해석법에 의해 연산해서 현상액의 성분 농도 A 및 B를 산출한다. 이렇게 해서, 성분 농도 측정 장치(A)에 의해 현상액의 성분 농도 A, B가 측정된다.

실시형태의 성분 농도 측정 장치(A)는, 표시부(DP)를 구비하고 있다. 표시부(DP)에는, 측정부(1)에서 측정된 특성값 및 연산부(2)에서 산출된 성분 농도 중의 적어도 어느 한쪽이 표시된다. 도 4에 나타나는 바와 같이, 표시부(DP)에는 연산부(2)에서 산출된 성분 농도 A 및 B가 표시되는 것이어도 되고, 측정부(1)에서 측정된 현상액의 특성값(도시 생략)이 표시되는 것이어도 된다. 양쪽이 표시되는 것이어도 된다. 또한, 현상액의 성분마다 대응하는 특성값 및 성분 농도 중 어느 것이 선택되어 표시되는 것이어도 된다.

표시부(DP)는, 성분 농도 측정 장치(A)에 전기적으로 접속된 디스플레이 모니터여도 되고, 성분 농도 측정 장치(A)에 구비된 터치 패널형 컴퓨터여도 된다. 터치 패널형 컴퓨터의 경우, 연산부(2)를 포함할 수 있다.

〔제2 실시형태〕

도 5는, 현상액의 세 가지 성분을 측정하는 성분 농도 측정 장치의 모식도이다. 현상액의 성분 농도 측정 장치(A)는, 측정부(1)와 연산부(2)를 구비하고 있고, 샘플링 배관(15) 및 복귀 배관(16)에 의해 현상 공정 설비(B)(현상액 저류조(61))와 접속되어 있다. 측정부(1)는, 제1 측정 수단(11), 제2 측정 수단(12), 및, 제3 측정 수단(13)을 구비하고 있고, 이들에 의해, 현상액의 세 가지 특성값이 측정된다. 측정된 세 가지 특성값의 측정값은, 측정 데이터용 신호선(51, 52, 53)을 통해, 연산부(2)에 보내지고, 다변량 해석법에 의해, 현상액의 세 가지 성분의 성분 농도가 산출된다. 측정 동작, 연산 동작, 도 4와 중복되는 부재의 설명은, 제1 실시형태와 마찬가지이므로, 생략한다.

실시형태의 성분 농도 측정 장치(A)는, 표시부(DP)를 구비한다. 표시부(DP)는, 측정부(1)에 의해 측정된 특성값(예를 들면 a_m, b_m, c_m), 및 연산부(2)에 의해 산출된 성분 농도(예를 들면, A, B, C)를 표시할 수 있다. 실시형태에 있어서는, 표시부(DP)가 특성값, 및 성분 농도의 표시의 전환을, 표시부(DP)의 화면 상에 설정된 표시 전환 수단인 전환 버튼(BT)에 의해 행할 수 있다. 실시형태에서는, 표시를 전환해서 표시부(DP)에 표시하는 경우를 나타냈지만, 측정된 특성값(a_m, b_m, c_m), 및 성분 농도(A, B, C)의 표시를 동시에, 표시부(DP)에 표시해도 된다.

표시 전환 수단으로서는, 표시부(DP)에 표시되는 표시 대상을 특성값으로 할지 성분 농도로 할지를 전환하는 스위치가, 장치의 외면에 설치되어 있어도 되고, 표시부에 조작 가능한 GUI(그래피컬 유저 인터페이스)로서 표시되어 설치되어 있는 것이어도 된다. 또한, 표시 전환 수단은, 모든 성분에 대해 일괄해서 특성값 표시할지 성분 농도 표시할지 전환하는 것이어도 되고, 성분마다 개별로 전환할 수 있도록 되어 있는 것이어도 된다.

〔제3 실시형태〕

도 6은, 연산부(2)에 다변량 해석법과는 다른 연산 방법에 따른 연산 블록을 갖는 성분 농도 측정 장치의 모식도이다. 예를 들면 검량선법 등에 의해, 측정된 현상액의 물성값으로부터 현상액의 성분 농도를 측정할 수 있는 현상액의 특성값과 성분 농도의 세트가 있을 경우에, 적용된다.

본 실시형태의 성분 농도 측정 장치(A)는, 현상액의 복수의 특성값을 측정하는 측정부(1)와, 그 측정값으로부터 현상액의 성분 농도를 산출하는 연산부(2)를 구비하고 있다. 연산부(2)는, 다변량 해석법에 따른 연산 블록(21)과, 다변량 해석법 이외의 연산 방법(예를 들면 검량선법)에 따른 연산 블록(22)을 포함하고 있다.

다변량 해석법에서 연산에 사용되는 현상액의 특성값의 측정값은, 측정부(1)에서 측정된 후, 연산부(2)의 다변량 해석법에 따른 연산 블록(21)에 보내진다. 다변량 해석법 이외의 연산 방법(예를 들면 검량선법)에 사용되는 현상액의 특성값의 측정값은, 연산 블록(22)에 보내진다. 연산 블록(21, 22)에서 연산이 행해짐에 의해, 현상액의 성분 농도가 산출된다.

또한, 다변량 해석법 이외의 연산 방법(예를 들면 검량선법)에 따른 연산 블록(22)은, 복수 있어도 된다. 다변량 해석법에 의한 연산과 그 이외의 방법(예를 들면 검량선법)에 의한 연산에 대해, 그 연산의 순서는 상관없다. 그 외, 상술한 실시형태와 중복되는 부재 등의 설명은, 생략한다.

실시형태의 성분 농도 측정 장치(A)는, 표시부(DP)를 구비한다. 또한, 성분 농도 측정 장치(A)는 기억 블록(101)을 갖는 측정 데이터 기억부(10)를 구비한다. 측정 데이터 기억부(10)는, 연산부(2)에 의해 산출된 성분 농도를, 측정 시각 및 측정 개시로부터의 경과 시간 중 적어도 어느 한쪽과 함께 기억한다. 또한, 기억 블록(101)은 복수의 기억 블록으로 구성되어도 된다.

도 6에 나타나는 바와 같이, 표시부(DP)는, 측정 데이터 기억부(10)에 기억된 성분 농도(예를 들면, A, B, C)의 데이터를, 측정 데이터 기억부(10)에 기억된 측정 시각 또는 측정 개시로부터의 경과 시간을 지표로 하여 그래프 표시할 수 있다.

〔제4 실시형태〕

도 7은, 측정부(1)와 연산부(2)가 별개로 구성된 성분 농도 측정 장치의 모식도이다. 본 실시형태의 성분 농도 측정 장치(A)에 있어서는, 측정부(1)는 현상 공정 설비(B)의 현상액 관로(80)로부터 바이패스된 관로에 구비되고, 연산부(2)와 측정 데이터용 신호선(51~53)으로 접속되어 있다. 현상액 관로(80)나 그 외의 관로에 직접 접속되어 있어도 된다. 샘플링 펌프(14) 대신에, 유량 조절 밸브(도시생략) 등을 조합해서 사용해도 된다.

실시형태의 성분 농도 측정 장치(A)는, 표시부(DP)를 구비한다. 또한, 성분 농도 측정 장치(A)는 기억 블록(101)을 갖는 측정 데이터 기억부(10)를 구비한다. 측정 데이터 기억부(10)는, 측정부(1)에 의해 측정된 특성값(예를 들면, a_m, b_m, c_m), 및 연산부(2)에 의해 산출된 성분 농도(예를 들면, A, B, C)를, 측정 시각 및 측정 개시로부터의 경과 시간 중 적어도 어느 한쪽과 함께 기억한다.

표시부(DP)는, 측정 데이터 기억부(10)에 기억된 특성값(a_m, b_m, c_m) 및 성분 농도(A, B, C) 중 적어도 어느 한쪽을, 측정 데이터 기억부(10)에 기억된 시각 또는 측정 개시로부터의 경과 시간을 지표로 하여 그래프 표시할 수 있다. 실시형태에 있어서는, 표시부(DP)는, 특성값 및 성분 농도의 그래프 표시의 전환을, 표시부(DP)의 화면 상에 설정된 표시 전환 수단인 전환 버튼(BT)에 의해 행할 수 있다. 실시형태에서는, 그래프 표시를 전환해서 표시부(DP)에 표시하는 경우를 나타냈지만, 특성값(a_m, b_m, c_m), 및 성분 농도(A, B, C)의 그래프 표시를 동시에, 표시부(DP)에 표시해도 된다.

표시 전환 수단으로서는, 표시부에 표시되는 표시 대상을 특성값의 그래프로 할지 성분 농도의 그래프로 할지를 전환하는 스위치가, 장치의 외면에 설치되어 있는 것이어도 되고, 표시부에 조작 가능한 GUI(그래피컬 유저 인터페이스)로서 표시되어 설치되어 있는 것이어도 된다. 또한, 표시 전환 수단은, 모든 성분에 대해 일괄해서 특성값 표시할지 성분 농도 표시할지 전환하는 것이어도 되고, 성분마다 개별로 전환할 수 있도록 되어 있는 것이어도 된다.

〔제5 실시형태〕

도 8은, 현상액의 특성값을 측정하는 측정 수단(11~13)이, 각각 측정 장치 본체(11a, 12a, 13a)와, 측정 프로브(11b, 12b, 13b)에 의해 구성되어 있을 경우의 성분 농도 측정 장치의 모식도이다. 본 실시형태의 성분 농도 측정 장치는, 표시부(DP)를 구비한다. 표시부(DP)에 의해 제1 실시형태 내지 제4 실시형태와 마찬가지인 표시를 행할 수 있다.

본 실시형태에서는, 측정 수단(11~13)의 측정 프로브(11b~13b)가, 현상액 저류조(61)에 저류된 현상액에 침지됨에 의해, 현상액의 특성값이 측정된다. 측정된 현상액의 특성값은, 측정 데이터용 신호선(51~53)을 통해 연산부(2)에 보내진다. 연산부(2)에서 성분 농도가 다변량 해석법에 의해 산출됨에 의해, 현상액의 성분 농도가 측정된다.

도 8에서는, 측정부(1)와 연산부(2)가 별개로 구성되어 있을 경우를 나타냈지만, 일체로 구성된 성분 농도 측정 장치여도 된다. 이 경우는, 현상액 중에 침지된 측정 프로브와 성분 농도 측정 장치의 측정부(1) 내에 배치된 측정 장치 본체가 케이블 등으로 접속된다.

〔제6 실시형태〕

도 9는, 측정부(1) 내의 측정 수단을 병렬로 배치하여 구비할 경우의 성분 농도 측정 장치의 모식도이다. 실시형태의 성분 농도 측정 장치는, 표시부(DP)를 구비한다. 표시부(DP)에 의해 제1 실시형태 내지 제4 실시형태와 마찬가지인 표시를 행할 수 있다.

측정부(1)를 구성하는 각 측정 수단은, 직렬로 접속되는 경우에 한정되지 않고, 병렬로 접속되어 있어도 된다. 도 9와 같이, 측정 수단(11~13)이, 각각 독립적으로, 샘플링 관로(15a~15c), 샘플링 펌프(14a~14c), 복귀 배관(16a~16c) 등을 구비하고 있어도 되고, 도중에 분기한 관로에 의해 병렬로 접속되는 것이어도 된다. 측정 수단(11~13)에 의해 측정된 현상액의 특성값은, 연산부(2)에 보내진다. 연산부(2)에서는, 다변량 해석법에 의해, 현상액의 성분 농도를 산출한다.

〔제7 실시형태〕

도 10은, 예를 들면 자동 적정 장치와 같이, 약제 첨가를 요하는 측정 장치를 구비했을 경우의 성분 농도 측정 장치의 모식도이다. 도 10에서는, 제3 측정 수단(13)이, 약제 첨가의 필요한 측정 장치이다. 실시형태의 성분 농도 측정 장치는, 표시부(DP)를 구비한다. 표시부(DP)에 의해 제1 실시형태 내지 제4 실시형태와 마찬가지인 표시를 행할 수 있다.

이 경우, 제3 측정 수단(13)은, 샘플링 배관(15), 샘플링 펌프(14)와 접속되어 있는 것 외에, 송액 배관(18)에 의해 첨가 시약(93)과 접속된다. 첨가 시약은, 송액 펌프(17)에 의해 채액되어 측정에 제공된다. 측정 후의 현상액은, 폐액 배관(19)에 의해 폐액(드레인)된다. 그 외, 측정 동작이나 연산 동작 등은, 다른 실시예와 마찬가지여서, 생략한다.

이상, 제1 내지 제7 실시형태에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 성분 농도 측정 장치는, 현상액의 성분 농도와 상관이 있는 현상액의 복수의 특성값을 측정하는 측정부(1)와, 측정부(1)에 의해 측정된 현상액의 복수의 특성값에 의거하여 다변량 해석법에 의해 현상액의 성분 농도를 측정하는 연산부(2)와, 표시부(DP)를 구비한다.

본 실시형태의 성분 농도 측정 장치(A)의 측정부(1)는, 다양한 실시형태를 취할 수 있다. 측정 수단으로서 사용하는 측정 장치에는 그 측정 장치가 채용하는 측정 방식에 따라 적합한 설치나 접속의 방식이 있으므로, 본 발명의 성분 농도 측정 장치의 측정부(1)는, 그 측정 수단에 따라 최적인 구성으로 하면 된다.

측정부(1) 내에는, 현상액의 복수의 특성값을 측정하기 위해 필요해지는 측정 수단이 구비되어 있으면 된다. 측정부(1)는 온도 조절 수단(도시생략)을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 샘플링 펌프(14)나, 송액 펌프(17), 폐액 배관(19) 등은, 필요에 따라, 적절히 구비되어 있는 것이 바람직하지만, 모두 측정부(1)의 내부 부품으로서 필수인 것은 아니다.

또한, 측정부(1)와 연산부(2)는, 일체여도 별개여도 된다. 측정부(1)와 연산부(2)는, 측정부(1)에서 측정된 현상액의 특성값의 측정 데이터를 연산부(2)가 수취할 수 있도록, 상호 연락하고 있으면 된다. 측정부(1)와 연산부(2)는, 신호선에 의해 접속되어 있을 경우에 한정되지 않고, 무선으로 데이터를 송수신할 수 있도록 구성되어 있을 경우여도 된다. 복수의 측정 수단이 하나의 장소에 모여 측정부(1)를 구성하고 있을 필요도 없고, 특정의 측정 수단이 하나만 별개로 구비되어 있는 것이어도 된다.

각 측정 수단은, 샘플링해서 측정하는 방식뿐만 아니라, 배관에 직접 부착하는 방식이어도, 프로브를 액중에 침지하는 방식이어도 된다. 각 측정 수단이 직렬로 접속되어 있어도, 병렬로 접속되어 있어도 된다. 이들 각종 조합에 의해 측정부(1)가 구성되어 있어도 된다.

또한, 본 실시형태의 측정부(1)에 있어서의 현상액의 복수의 특성값의 측정은, 그 순서를 개의치 않는다. 도 4 내지 도 10의 도면에 있어서의 측정부(1) 내의 각 측정 수단의 배열, 및, 「제1 측정 수단」, 「제2 측정 수단」, …등의 기재에 있어서의 「제1」, 「제2」, …등의 문언은, 본 발명에 있어서의 측정의 순번을 한정하는 것은 아니다. 「제1」, 「제2」, …등의 문언은, 복수 있는 측정 수단의 각각을 구별하기 위한 편의에 지나지 않는다.

또한, 본 실시형태의 성분 농도 측정 장치의 연산부(2)는, 다변량 해석법에 따른 연산 블록(21)을 포함하고 있으면, 다변량 해석법 이외의 방법(예를 들면 검량선법)에 의한 연산 블록을 별도 갖고 있어도 된다. 이 때, 연산의 순서는 상관없다.

본 실시형태의 성분 농도 측정 장치에서는, 측정부(1)를 구성하는 각 측정 수단이, 그 측정 방식에 적합한 배치로 설치되어 접속되고, 현상액의 복수의 특성값을 측정하고, 연산부(2)가 측정부(1)에서 측정된 현상액의 특성값의 측정값을 수취함에 의해, 다변량 해석법(을 포함하는 연산 방법)에 의해 현상액의 성분 농도가 산출된다.

이하, 제8 실시형태 및 제9 실시형태에 있어서, 본 실시형태의 성분 농도 측정 장치의 응용예에 대해 설명한다. 본 실시형태의 성분 농도 측정 장치는, 하나의 부품으로서, 각종 장치나 시스템에 응용할 수 있다.

〔제8 실시형태〕

도 11은, 본 실시형태의 성분 농도 측정 장치를 사용한 현상액 관리 장치의 모식도이다.

본 실시형태에 있어서는, 성분 농도 측정 장치(A)는, 제어 밸브(41~43)를 제어하는 제어부(3)(제어 장치)와 연산 데이터용 신호선(54)에 의해 접속되어 있다. 제어부(3)(제어 장치)는, 제어 신호용 신호선(55~57)에 의해, 각 제어 밸브(41~43)와 접속되어 있다. 제어 밸브(41~43)는, 각각, 보충액 저류조(91, 92)로부터 보충액을 송액하기 위한 보충액용 관로(81, 82), 및, 순수를 송액하기 위한 순수용 관로(83)에 설치되어 있다. 성분 농도 측정 장치(A)는 표시부(DP)를 구비하고 있다.

보충액 저류조(91, 92)는, 질소 가스로 가압되어 있고, 제어부(3)(제어 장치)가 제어 밸브(41~43)를 개폐함에 의해, 보충액이 합류 관로(84)를 통해 현상액에 보급된다. 보급되는 보충액은, 순환 펌프(74)에 의해 순환 관로(85)를 경유해서 현상액 저류조(61)에 되돌려져, 교반된다. 보충액의 보급 동작의 방법이나 메커니즘은, 후술하는 현상액 관리 방법이나 현상액 관리 장치의 실시예에 있어서 설명한다.

이와 같이, 본 실시형태의 성분 농도 측정 장치는, 현상액에 보급되는 보충액을 송액하는 관로에 설치된 제어 밸브, 및, 이들을 제어하는 제어 장치와 조합하는 것에 의해, 현상액 관리 장치의 일 부품으로서 이용할 수 있다.

또한, 보충액이란, 예를 들면, 현상액의 원액, 신액, 재생액 등의 것을 말한다. 순수를 포함시킬 경우도 있다. 원액이란, 알칼리 성분 농도가 농후한 미사용의 현상액(예를 들면 20~25％ TMAH 수용액)이다. 신액이란, 알칼리 성분 농도가 현상 공정에서 사용되는 농도와 동일한 농도에서 미사용의 현상액(예를 들면 2.38％ TMAH 수용액)이다. 재생액이란, 사용 완료의 현상액으로부터 불요물을 제거해서 재이용 가능하게 한 현상액이다. 이들은, 보충액으로서의 용도나 효과가 서로 다르다. 예를 들면, 원액은, 알칼리 성분 농도를 높이기 위한 보충액으로, 용해 포토레지스트 농도 및 흡수 이산화탄소 농도를 낮춘다. 신액은, 알칼리 성분 농도를 유지 혹은 완만하게 증감하고, 용해 포토레지스트 농도 및 흡수 이산화탄소 농도를 낮추기 위한 보충액이다. 순수는, 각 성분 농도를 낮추기 위한 보충액이다. 이하의 실시예의 설명에 있어서도, 마찬가지이다.

또한, 도 11에 있어서, 보충액은 보충액 저류조(91, 92)로부터 보충액용 관로(81, 82)를 통해 공급되고, 순수는 순수용 관로(83)을 통해 공급될 경우를 도시했지만, 이것에 한정되지 않는다. 보충액은, 보충액 저류조(91, 92) 등으로부터 조합조(도시생략)로 보내지고, 거기서 소정의 농도로 조제되고 나서, 현상액 저류조(61)에 송액될 경우도 있다. 이 경우에는, 제어 밸브(41, 42)는 조합조로부터 현상액 저류조(61)에 송액되는 관로의 도중에 구비된다. 현상액 저류조(61)에 순수를 직접 공급하지 않는 경우도 있고, 이 때에는 순수용 관로(83)나 제어 밸브(43)는 존재하지 않는다. 이하의 실시예의 설명 및 이하의 도면에 있어서도, 마찬가지이다.

보충액은, 보충액 저류부(C)의 보충액 저류조(91, 92)에 저류되어 있다. 보충액 저류조(91, 92)는, 가압 가스용 밸브(46, 47)를 구비한 질소 가스용 관로(86)가 접속되어 있고, 이 관로를 통해 공급되는 질소 가스에 의해 가압되어 있다. 또한, 보충액 저류조(91, 92)에는 각각에 보충액용 관로(81, 82)가 접속되고, 통상 열린 상태의 밸브(44, 45)를 통해 보충액이 송액된다. 보충액용 관로(81, 82) 및 순수용 관로(83)에는 제어 밸브(41~43)가 구비되어 있고, 제어 밸브(41~43)는 제어부(3)에 의해 개폐 제어된다. 제어 밸브가 동작함에 의해, 보충액 저류조(91, 92)에 저류되어 있던 보충액이 압송되고, 또한, 순수가 송액된다. 그 후, 보충액은 합류 관로(84)를 거쳐, 순환 교반 기구(D)와 합류하고, 현상액 저류조(61)에 보급되어 교반된다.

보급에 의해 보충액 저류조(91, 92) 내에 저류된 보충액이 감소하면, 그 내압이 내려가 공급량이 불안정해지기 때문에, 보충액의 감소에 따라 가압 가스용 밸브(46, 47)를 적절히 열어 질소 가스를 공급하여, 보충액 저류조(91, 92)의 내압이 유지되도록 유지된다. 보충액 저류조(91, 92)가 비워졌을 때는, 밸브(44, 45)를 닫고, 보충액을 채운 새로운 보충액 저류조와 교환하거나, 또는, 별도 조달한 보충액을 비워진 보충액 저류조(91, 92)에 다시 충전한다.

〔제9 실시형태〕

본 실시형태의 성분 농도 측정 장치는, 경고등(ＷL)이나 경보 장치(ＷT)와 조합해서, 현상액의 농도 이상 경보 장치 등에 응용할 수 있다. 도 12는, 본 발명의 성분 농도 측정 장치의 응용 사례를 나타내기 위한 모식도이다. 이와 같이 본 발명의 성분 농도 측정 장치는, 부품으로서, 각종의 장치나 시스템에 응용할 수 있다.

이하, 도 13으로부터 도 17까지는, 실시형태의 현상액 관리 방법에 관한 것이다.

본 발명의 현상액 관리 방법은, 알칼리성 현상액의 성분 농도와 상관이 있는 현상액의 복수의 특성값을 측정하는 측정 스텝과, 측정된 복수의 특성값으로부터 다변량 해석법에 의해 현상액의 성분 농도를 산출하는 연산 스텝과, 측정된 현상액의 특성값 또는 산출된 현상액의 성분 농도 중 어느 하나에 의거하여 현상액에 보충액을 보급하는 보급 스텝을 포함하고 있다. 측정 스텝 및 연산 스텝은, 상술한 현상액의 성분 농도 측정 방법에 있어서의 측정 스텝, 연산 스텝과 마찬가지이므로, 이하의 도 13으로부터 도 17까지의 실시형태에서는, 그 중복되는 설명을 생략한다.

또한, 이하의 설명에 있어서, 「소정의 관리값」이란, 현상액이 최적인 액성능을 발휘할 때의 특성값 또는 성분 농도값으로서, 경험적으로, 혹은, 실험 등에 의해, 미리 알려져 있는 특성값 또는 성분 농도값이다. 즉, 예를 들면 현상 후의 기판에 형성된 선폭이나 잔류 막두께와 같은, 현상액의 현상 성능의 지표로 되는 수치가, 가장 바람직한 상태로 되도록 하는 특성값 또는 성분 농도값으로서, 미리 알려져 있는 값인 것을 말한다. 「소정의 관리 영역」도, 이러한 관리값의 범위의 것이다. 현상액 관리 장치의 설명에 있어서도, 마찬가지이다.

도 13은, 현상액의 두 가지 성분을 성분 농도에 의해 관리하는 현상액 관리 방법의 플로우도이다. 본 실시형태의 현상액 관리 방법은, 이산화탄소의 흡수가 적도록 관리되고 있는 알칼리성 현상액에 있어서, 현상액의 알칼리 성분 농도가 소정의 관리값으로 되도록, 및, 용해 포토레지스트 농도가 소정의 관리값 이하로 되도록, 현상액을 관리할 경우 등에, 바람직하게 적용된다.

본 실시형태에서는, 성분 농도 A를 소정의 관리값 A₀으로, 성분 농도 B를 소정의 관리값 B₀ 이하로 관리하는 것으로 한다. 성분 농도 A는 예를 들면 알칼리 성분 농도, 성분 농도 B는 예를 들면 용해 포토레지스트 농도이다.

측정 스텝에서 현상액의 특성값 a, b가 측정되고, 그 측정값 a_m, b_m이 연산 스텝에 보내진다. 연산 스텝에서는, 측정값 a_m, b_m으로부터 다변량 해석법에 의해 현상액의 성분 농도 A, B가 산출된다. 연산 스텝에 의해 산출된 성분 농도 A, B는, 보급 스텝에 보내진다.

보급 스텝은, 성분 농도 A를 조정하는 스텝, 및, 성분 농도 B를 조정하는 스텝을 포함한다.

우선, 성분 농도 A를 조정하는 스텝에서는, 성분 농도 A가 그 관리값 A₀보다 큰 지, 혹은, 작은 지를 판단한다. 클 때에는, 성분 농도 A를 묽게 하도록 작용하는 보충액(예를 들면 현상액 신액이나 순수 등)을 현상액에 보급한다. 작을 때에는, 성분 농도 A를 진하게 하도록 작용하는 보충액(예를 들면, 현상액 원액이나 신액 등)을 현상액에 보급한다. 성분 농도 A가 그 관리값 A₀과 동일할 때에는, 아무것도 하지 않는다.

성분 농도 B를 조정하는 스텝에서는, 성분 농도 B가 그 관리값 B₀보다 큰 지의 여부를 판단한다. 클 때에는, 성분 농도 B를 묽게 하도록 작용하는 보충액(예를 들면, 현상액 신액이 알칼리 성분 농도를 변화시키지 않으므로 바람직함)을 현상액에 보급한다. 작을 때에는, 아무것도 하지 않는다.

도 14는, 현상액의 두 가지 성분 중 한쪽을 성분 농도에 의해, 다른 쪽을 특성값에 의해 관리할 경우의 현상액 관리 방법의 플로우도이다. 본 실시형태의 현상액 관리 방법은, 이산화탄소의 흡수가 적도록 관리되고 있는 알칼리성 현상액에 있어서, 현상액의 알칼리 성분 농도가 소정의 관리값으로 되도록, 및, 현상액의 특정 파장(예를 들면 λ＝560㎚)에 있어서의 흡광도가 소정의 관리값 이하로 되도록, 현상액을 관리할 경우 등에, 바람직하게 적용된다.

본 실시형태에서는, 성분 농도 A를 소정의 관리값 A₀으로, 현상액의 특성값 b의 측정값 b_m을 소정의 관리값 b₀ 이하로 관리하는 것으로 한다. 성분 농도 A는 예를 들면 알칼리 성분 농도, 특성값 b는 예를 들면 특정 파장(예를 들면 λ＝560㎚)에 있어서의 흡광도이다.

측정 스텝에서 현상액의 특성값 a, b가 측정되고, 그 측정값 a_m, b_m이 연산 스텝에 보내진다. 연산 스텝에서는, 측정값 a_m, b_m으로부터 다변량 해석법에 의해 현상액의 성분 농도 A, B가 산출된다. 연산 스텝에 의해 산출된 성분 농도 A와, 측정 스텝에 의해 측정된 특성값 b의 측정값 b_m은, 보급 스텝에 보내진다.

보급 스텝은, 성분 농도 A를 조정하는 스텝과 특성값 b를 조정하는 스텝을 포함한다. 성분 농도 A를 조정하는 스텝은, 도 13의 경우와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.

특성값 b를 조정하는 스텝에서는, 그 측정값 b_m이 그 관리값 b₀과 비교해서 큰 지의 여부를 판단한다. 클 때에는, 성분 농도 B를 묽게 하도록 작용하는 보충액(예를 들면, 현상액 신액이 알칼리 성분 농도를 변화시키지 않으므로 바람직함)을 현상액에 보급한다. 작을 때에는, 아무것도 하지 않는다.

특성값 b와 성분 농도 B가 단조 증가의 상관 관계를 가질 때에는, 특성값 b가 그 관리값 b₀ 이하로 관리됨에 의해, 성분 농도 B가 그 관리값 B₀ 이하로 되도록 관리되게 된다. 특성값 b와 성분 농도 B가 단조 감소의 상관 관계를 가질 때에는, 판단의 대소 관계를 반전시켜서 동작시키면, 마찬가지로, 성분 농도 B가 그 관리값 B₀ 이하로 되도록 관리할 수 있다.

도 15는, 현상액의 세 가지 성분을 성분 농도에 의해 관리하는 현상액 관리 방법의 플로우도이다. 본 실시형태의 현상액 관리 방법은, 예를 들면, 현상액의 알칼리 성분 농도를 소정의 관리값으로, 용해 포토레지스트 농도를 소정의 관리값 이하로, 및, 흡수 이산화탄소 농도를 소정의 관리값 이하로 관리할 경우 등에, 바람직하게 적용된다.

보급 스텝은, 성분 농도 A를 소정의 관리값 A₀으로, 성분 농도 B를 소정의 관리값 B₀ 이하로, 성분 농도 C를 소정의 관리값 C₀ 이하로 관리하는 것으로 한다. 성분 농도 A는 예를 들면 알칼리 성분 농도, 성분 농도 B는 예를 들면 용해 포토레지스트 농도, 성분 농도 C는 예를 들면 흡수 이산화탄소 농도이다.

측정 스텝에서 현상액의 특성값 a, b, c, …이 측정되고, 그 측정값 a_m, b_m, c_m, …이 연산 스텝에 보내진다. 연산 스텝에서는, 측정값 a_m, b_m, c_m, …으로부터 다변량 해석법에 의해 현상액의 성분 농도 A, B, C, …이 산출된다. 연산 스텝에 의해 산출된 성분 농도 A, B, C, …은, 보급 스텝에 보내진다.

보급 스텝은, 성분 농도 A를 조정하는 스텝, 성분 농도 B를 조정하는 스텝, 및, 성분 농도 C를 조정하는 스텝을 포함한다.

우선, 성분 농도 A를 조정하는 스텝에서는, 성분 농도 A가 그 관리값 A₀보다 큰 지, 혹은, 작은 지를 판단한다. 클 때에는, 성분 농도 A를 묽게 하도록 작용하는 보충액(예를 들면 현상액 신액이나 순수 등)을 현상액에 보급한다. 작을 때에는, 성분 농도 A를 진하게 하도록 작용하는 보충액(예를 들면 현상액 원액이나 신액 등)을 현상액에 보급한다. 성분 농도 A가 그 관리값 A₀과 동일할 때에는, 아무것도 하지 않는다.

성분 농도 B를 조정하는 스텝에서는, 성분 농도 B가 그 관리값 B₀보다 큰 지의 여부를 판단한다. 클 때에는, 성분 농도 B를 묽게 하도록 작용하는 보충액(예를 들면 현상액 신액이 알칼리 성분 농도를 변화시키지 않으므로 바람직함)을 현상액에 보급한다. 작을 때에는, 아무것도 하지 않는다.

성분 농도 C를 조정하는 스텝에서는, 성분 농도 C가 그 관리값 C₀보다 큰 지의 여부를 판단한다. 클 때에는, 성분 농도 C를 묽게 하도록 작용하는 보충액(예를 들면, 현상액 신액이 알칼리 성분 농도를 변화시키지 않으므로 바람직함)을 현상액에 보급한다. 작을 때에는, 아무것도 하지 않는다.

도 16은, 현상액의 세 가지 성분 중 한 가지를 특성값에 의해, 다른 두 가지를 성분 농도에 의해 관리하는 현상액 관리 방법의 플로우도이다. 본 실시형태의 현상액 관리 방법은, 현상액의 알칼리 성분 농도가 소정의 관리값으로 되도록, 현상액의 특정 파장(예를 들면 λ＝560㎚)에 있어서의 흡광도가 소정의 관리값 이하로 되도록, 및, 현상액의 흡수 이산화탄소 농도가 소정의 관리값 이하로 되도록, 현상액을 관리할 경우 등에, 바람직하게 적용된다.

본 실시형태에서는, 성분 농도 A를 소정의 관리값 A₀으로, 현상액의 특성값 b의 측정값 b_m을 소정의 관리값 b₀ 이하로, 성분 농도 C를 소정의 관리값 C₀ 이하로 관리하는 것으로 한다. 성분 농도 A는 예를 들면 알칼리 성분 농도, 특성값 b는 예를 들면 특정 파장(예를 들면 λ＝560㎚)에 있어서의 흡광도, 성분 농도 C는 예를 들면 흡수 이산화탄소 농도이다.

측정 스텝에서 현상액의 특성값 a, b, c가 측정되고, 그 측정값 a_m, b_m, c_m이 연산 스텝에 보내진다. 연산 스텝에서는, 측정값 a_m, b_m, c_m으로부터 다변량 해석법에 의해 현상액의 성분 농도 A, B, C가 산출된다. 연산 스텝에 의해 산출된 성분 농도 A, C, 및, 측정 스텝에서 측정된 특성값 b의 측정값 b_m은, 보급 스텝에 보내진다.

보급 스텝은, 성분 농도 A를 조정하는 스텝, 특성값 b를 조정하는 스텝, 및, 성분 농도 C를 조정하는 스텝을 포함한다. 성분 농도 A를 조정하는 스텝, 및, 성분 농도 C를 조정하는 스텝은, 도 15와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.

특성값 b와 성분 농도 B가 단조 증가의 상관 관계를 가질 때에는, 특성값 b가 그 관리값 b₀ 이하로 관리됨에 의해, 성분 농도 B가 그 관리값 B₀ 이하로 되도록 관리되게 된다. 특성값 b와 성분 농도 B가 단조 감소의 상관 관계를 가질 때에는, 판단의 대소 관계를 반전시켜서(즉 b_m＜b₀) 동작시키면, 마찬가지로, 성분 농도 B가 그 관리값 B₀ 이하로 되도록 관리할 수 있다.

도 17은, 현상액의 세 가지 성분 중 두 가지를 특성값에 의해, 다른 한 가지를 성분 농도에 의해 관리하는 현상액 관리 방법의 플로우도이다. 본 실시형태의 현상액 관리 방법은, 현상액의 도전율이 소정의 관리값으로 되도록, 현상액의 특정 파장(예를 들면 λ＝560㎚)에 있어서의 흡광도가 소정의 관리값 이하로 되도록, 및, 현상액의 흡수 이산화탄소 농도가 소정의 관리값 이하로 되도록, 현상액을 관리할 경우 등에, 바람직하게 적용된다.

본 실시형태에서는, 현상액의 특성값 a의 측정값 a_m을 소정의 관리값 a₀으로, 현상액의 특성값 b의 측정값 b_m을 소정의 관리값 b₀ 이하로, 성분 농도 C를 소정의 관리값 C₀ 이하로 관리하는 것으로 한다. 특성값 a는 예를 들면 도전율, 특성값 b는 예를 들면 특정 파장(예를 들면 λ＝560㎚)에 있어서의 흡광도, 성분 농도 C는 예를 들면 흡수 이산화탄소 농도이다.

측정 스텝에서 현상액의 특성값 a, b, c가 측정되고, 그 측정값 a_m, b_m, c_m이 연산 스텝에 보내진다. 연산 스텝에서는, 측정값 a_m, b_m, c_m으로부터 다변량 해석법에 의해 현상액의 성분 농도 A, B, C가 산출된다. 측정 스텝에서 측정된 특성값 a의 측정값 a_m, 특성값 b의 측정값 b_m, 및, 연산 스텝에 의해 산출된 성분 농도 C는, 보급 스텝에 보내진다.

보급 스텝은, 특성값 a를 조정하는 스텝, 특성값 b를 조정하는 스텝, 및, 성분 농도 C를 조정하는 스텝을 포함한다. 특성값 b를 조정하는 스텝, 및, 성분 농도 C를 조정하는 스텝은, 도 16과 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.

특성값 a를 조정하는 스텝에서는, 그 측정값 a_m이 그 관리값 a₀과 비교해서 큰 지 작은 지를 판단한다. 클 때에는, 성분 농도 A를 묽게 하도록 작용하는 보충액(예를 들면 현상액 원액 또는 신액)을 현상액에 보급한다. 작을 때에는, 성분 농도 A를 진하게 하도록 작용하는 보충액(예를 들면 현상액 신액 또는 순수)을 현상액에 보급한다. 동일할 때에는, 아무것도 하지 않는다.

특성값 a와 성분 농도 A가 단조 증가의 상관 관계를 가질 때에는, 특성값 a가 그 관리값 a₀으로 유지됨에 의해, 성분 농도 A가 그 관리값 A₀으로 되도록 관리되게 된다. 특성값 a와 성분 농도 A가 단조 감소의 상관 관계를 가질 때에는, 판단의 대소 관계를 반전시켜서 동작시키면, 마찬가지로, 성분 농도 A가 그 관리값 A₀으로 되도록 관리할 수 있다.

이상, 도 13 내지 도 17에 나타낸 현상액 관리 방법은, 현상액의 성분 농도와 상관이 있는 현상액의 복수의 특성값을 측정하는 측정 스텝과, 측정된 복수의 특성값에 의거하여 다변량 해석법에 의해 현상액의 성분 농도를 산출하는 연산 스텝과, 측정되는 현상액의 복수의 특성값 및 산출되는 현상액의 성분 농도 중에서 선택되는 관리 대상 항목의 측정값 또는 산출값에 의거하여 현상액에 보충액을 보충하는 보급 스텝을 포함하고 있다.

측정 스텝은, 또한, 특성값 a를 측정하는 측정 스텝, 특성값 b를 측정하는 측정 스텝, 특성값 c를 측정하는 측정 스텝, …등을 포함한다. 그러나, 이들 스텝의 순서는 상관없다. 동시에 측정되어도 된다. 또한, 온도 조정 스텝이나, 시약 첨가 스텝, 폐액 스텝 등, 측정 방법에 따라 적절히 필요한 스텝을 포함하고 있어도 된다.

보급 스텝은, 관리 대상 항목(현상액의 특성값 또는 성분 농도 중 어느 하나)을 제어량으로 해서, 이것을 소정의 관리값으로 되도록, 또는, 소정의 관리값 이하 혹은 관리 영역 내로 되도록, 현상액에 보충액을 보급하는, 성분 농도 A를 조정하는 스텝, 성분 농도 B를 조정하는 스텝, 성분 농도 C를 조정하는 스텝, …을 포함하고 있다. 그 순번은 도면에 나타낸 순번에 한정되지 않는다.

또한, 제어의 방식은, 제어량을 목표값에 맞추는 제어에 사용되는 각종 제어 방법을 채용할 수 있다. 특히, 비례 제어(P 제어)(Proportional Control), 적분 제어(I 제어)(Integral Control), 미분 제어(D 제어)(Differential Control), 및, 이들을 조합한 제어(PI 제어 등)(Proportional-Integral Control)가 바람직하다. 보다 바람직하게는, PID 제어(Proportional-Integral-Differential Control)가 적합하다.

상기 도 13 내지 도 17의 실시형태에 있어서, 측정 스텝, 연산 스텝, 보급 스텝을 반복함에 의해, 현상액의 성분 농도 A는 그 관리값 A₀으로 유지되고, 현상액의 성분 농도 B는 그 관리값 B₀ 이하로, 성분 농도 C는 그 관리값 C₀ 이하로 관리된다. 따라서, 실시형태의 현상액 관리 방법에 의해, 최적인 현상 성능을 유지할 수 있어, 원하는 선폭이나 잔류 막두께를 실현할 수 있다.

이하, 제10으로부터 제17까지의 실시형태는, 본 발명의 현상액 관리 장치에 관한 것이다.

본 실시형태의 현상액 관리 장치는, 알칼리성 현상액의 성분 농도와 상관이 있는 현상액의 복수의 특성값을 측정하는 측정부(1)와, 측정부(1)에서 측정된 복수의 특성값으로부터 다변량 해석법에 의해 현상액의 성분 농도를 산출하는 연산부(2)와, 측정부(1)에서 측정된 현상액의 특성값 또는 연산부(2)에서 산출된 현상액의 성분 농도에 의거하여 현상액에 보급되는 보충액을 송액하는 관로에 설치된 제어 밸브(41~43)에 제어 신호를 발하는 제어부(3)를 구비하고 있다. 본 발명의 현상액 관리 장치의 측정부(1) 및 연산부(2)는, 상술한 현상액의 성분 농도 측정 장치에 있어서의 측정부(1), 연산부(2)와 마찬가지이므로, 이하의 제18 내지 제25의 실시형태에서는, 그 중복되는 설명을 생략한다.

〔제10 실시형태〕

도 18은, 본 발명의 현상액 관리 장치의 설명을 하기 위한 현상 공정의 모식도이다. 본 발명의 현상액 관리 장치(E)가, 현상 공정 설비(B), 보충액 저류부(C), 순환 교반 기구(D) 등과 함께 도시되어 있다.

본 실시형태의 현상액 관리 장치(E)는, 현상액의 복수의 특성값을 측정하는 복수의 측정 수단(11~13)을 구비한 측정부(1)와, 다변량 해석법에 따른 연산 블록(21)을 포함하는 연산부(2)와, 현상액의 특성값 또는 성분 농도 중 어느 한쪽을 제어량으로 해서 이것을 소정의 관리값 혹은 관리 영역 내로 되도록 제어하는 제어부(3)를 구비하고 있다. 또한, 본 실시형태의 현상액 관리 장치는, 제어부(3)와 접속되어 제어되는 제어 밸브(41~43)를 구비하고 있다.

현상액 관리 장치(E)는, 샘플링 배관(15)에 의해 현상액 저류조(61)와 접속된다. 샘플링 펌프(14)에 의해 샘플링된 현상액은, 샘플링 배관(15)을 통해 측정부(1) 내로 유도된다. 측정부(1) 내에서는, 각 측정 수단(11~13)이 현상액의 특성값을 측정한다. 측정 후의 현상액은, 복귀 배관(16)을 통해, 현상액 저류조(61)로 되돌아간다.

연산부(2)는, 측정부(1)에서 측정된 현상액의 복수의 특성값의 측정값을 일 세트 수신한다. 연산부(2)는, 수신한 일 세트의 측정값으로부터 다변량 해석법에 의해, 현상액의 성분 농도를 산출한다.

측정 동작, 연산 동작의 상세는, 상술한 현상액의 성분 농도 측정 장치와 마찬가지이므로 생략하고, 이하, 제어 동작에 대해 설명한다.

현상액 관리 장치(E)는, 현상액에 보급되는 보충액을 송액하는 관로(81~83)와 접속된다(순수도 포함하여 보충액으로 함). 각 관로(81~83)는, 현상액 관리 장치(E) 내에서 제어부(3)에 의해 그 동작이 제어되는 제어 밸브(41~43)와 접속된다.

제어부(3)는, 측정부(1)로부터는 현상액의 특성값의 측정값을, 연산부(2)로부터는 산출된 성분 농도를 수신한다. 제어부(3)는, 수신한 현상액의 특성값 또는 성분 농도를 제어량으로 해서, 이 제어량에 의거하여, 제어 밸브(41~43)에 대해 제어 신호를 발한다. 제어는, 예를 들면, 그 제어량이 소정의 관리값으로 되도록, 또는, 소정의 관리 영역 내로 되도록, 행해진다.

제어부(3)는, 제어 블록을 구비한다. 예를 들면, 현상액 관리 장치(E)가 현상액의 세 가지 성분 농도 A, B, C를 관리하는 것이면, 제어부(3)는, 성분 농도 A를 제어하기 위한 제어 블록(31), 성분 농도 B를 제어하기 위한 제어 블록(32), 성분 농도 C를 제어하기 위한 제어 블록(33)을 구비한다. 관리하는 성분 농도가 두 가지이면, 제어 블록은 둘이 좋고, 또한, 관리하는 성분 농도가 세 가지보다 많으면 그에 따라 마찬가지인 제어 블록을 더 구비한다. 이렇게 해서, 제어부(3)는 제어 밸브(41~43)에 필요한 제어 신호를 발할 수 있다.

제어 밸브(41~43)가, 예를 들면, "열림" 신호를 수신하고 있는 동안 여는 제어 밸브이며, 밸브 열림 시에 소정의 유량을 송액할 수 있도록 미리 유량 조절된 개폐 제어 밸브일 경우에는, 제어부(3)가, 보급 해야할 보충액을 송액하는 관로에 설치된 제어 밸브에, "열림" 신호를 소정의 시간에 걸쳐 보냄에 의해, 현상액 관리에 필요한 보충액이 필요한 양만큼 현상액에 보급된다.

제어 밸브의 제어 동작은, 이 예에 한정되지 않는다. 제어 밸브가 개폐 전환 신호에 의해 밸브의 열림 상태와 닫힘 상태를 전환하는 것인 경우에는, 제어부(3)가 펄스적인 개폐 전환 신호를 제어 밸브에 소정의 시간 간격으로 보냄에 의해, 필요한 보충액이 필요한 양만큼 현상액에 보급된다.

또한, 제어 밸브(41~43)는, 밸브의 개도(開度)를 제어할 수 있는 것이어도 되고, 간단한 유량 조정 밸브(니들 밸브)와 개폐 제어 밸브의 조합이어도 된다. 제어 밸브(41~43)는, 전자 밸브여도 되고, 공기압 조작 밸브(에어 오퍼레이트 밸브)여도 된다.

제어 밸브(41~43)가 제어부(3)가 발한 제어 신호에 의거하여 동작함에 의해, 현상액 관리에 필요한 양의 보충액이 현상액에 보급된다. 제어부(3)는, 수신한 제어량(현상액의 특성값 또는 성분 농도)으로부터 요구되는 보충액의 종류와 그 필요해지는 보급량에 의거하여, 필요한 보급량이 송액되도록, 제어해야할 제어 밸브에 제어 신호를 발한다.

이렇게 해서, 본 실시형태의 현상액 관리 장치에 의해, 측정된 현상액의 특성값 또는 산출된 현상액의 성분 농도에 의거하여, 이들이 소정의 관리값으로 되도록, 또는, 소정의 관리 영역 내로 되도록, 현상액을 유지 관리할 수 있다.

보다 구체적으로는, 다음과 같은 현상액 관리가 가능해진다. 단, 이하에 드는 현상액 관리는, 예시이고, 이것에 한정되는 것은 아니다.

첫째로, 반복 사용되는 알칼리성 현상액의 알칼리 성분 농도, 용해 포토레지스트 농도, 및, 흡수 이산화탄소 농도가, 각각에 대한 소정의 관리값으로 되도록, 현상액에 보충액을 보급하는 현상액 관리이다. 예를 들면, 본 발명의 현상액 관리 장치에 따르면, 2.38％ TMAH 수용액의 알칼리 성분 농도를, 바람직하게는 2.375~2.390(wt％)의 범위 내의 소정의 관리값, 보다 바람직하게는 2.380(wt％)으로, 용해 포토레지스트 농도를, 바람직하게는 0.40(wt％) 이하의 소정의 관리값, 보다 바람직하게는 0.15(wt％)로, 흡수 이산화탄소 농도를, 바람직하게는 0.40(wt％) 이하의 소정의 관리값, 보다 바람직하게는 0.25(wt％)로, 관리할 수 있다.

둘째로, 반복 사용되는 알칼리성 현상액의 알칼리 성분 농도가 소정의 관리값으로 되도록, 용해 포토레지스트 농도 및 흡수 이산화탄소 농도가 각각에 대한 소정의 관리값 이하로 되도록, 현상액에 보충액을 보급하는 현상액 관리이다. 예를 들면, 본 발명의 현상액 관리 장치에 따르면, 2.38％ TMAH 수용액의 알칼리 성분 농도를, 바람직하게는 2.375~2.390(wt％)의 범위 내의 소정의 관리값, 보다 바람직하게는 2.380(wt％)으로, 용해 포토레지스트 농도를, 바람직하게는 0.40(wt％) 이하로 되도록, 흡수 이산화탄소 농도를, 바람직하게는 0.40(wt％) 이하로 되도록, 관리할 수 있다.

셋째로, 반복 사용되는 알칼리성 현상액의 알칼리 성분 농도, 특정 파장에 있어서의 흡광도, 및, 흡수 이산화탄소 농도가, 각각에 대한 소정의 관리값으로 되도록, 현상액에 보충액을 보급하는 현상액 관리이다. 예를 들면, 본 발명의 현상액 관리 장치에 따르면, 2.38％ TMAH 수용액의 알칼리 성분 농도를, 바람직하게는 2.375~2.390(wt％)의 범위 내의 소정의 관리값, 보다 바람직하게는 2.380(wt％)으로, 파장 λ＝560㎚에 있어서의 흡광도(셀 광로 길이(d)＝10㎜)를, 바람직하게는 1.30(Abs.) 이하의 소정의 관리값, 보다 바람직하게는 0.50(Abs.)으로, 흡수 이산화탄소 농도를, 바람직하게는 0.40(wt％) 이하의 소정의 관리값, 보다 바람직하게는 0.25(wt％)로, 관리할 수 있다.

넷째로, 반복 사용되는 알칼리성 현상액의 알칼리 성분 농도가 소정의 관리값으로 되도록, 특정 파장에 있어서의 흡광도가 소정의 관리 영역 내로 되도록, 흡수 이산화탄소 농도가 소정의 관리값 이하로 되도록, 현상액에 보충액을 보급하는 현상액 관리이다. 예를 들면, 본 발명의 현상액 관리 장치에 따르면, 2.38％ TMAH 수용액의 알칼리 성분 농도를, 바람직하게는 2.375~2.390(wt％)의 범위 내의 소정의 관리값, 보다 바람직하게는 2.380(wt％)으로, 파장 λ＝560㎚에 있어서의 흡광도(셀 광로 길이(d)＝10㎜)를, 바람직하게는 1.30(Abs.) 이하, 보다 바람직하게는 0.65(Abs.) 이하로 되도록, 흡수 이산화탄소 농도를, 바람직하게는 0.40(wt％) 이하로 되도록, 관리할 수 있다.

다섯째로, 반복 사용되는 알칼리성 현상액의 도전율, 특정 파장에 있어서의 흡광도, 및, 흡수 이산화탄소 농도가, 각각에 있어서의 소정의 관리값으로 되도록, 현상액에 보충액을 보급하는 현상액 관리이다. 예를 들면, 본 발명의 현상액 관리 장치에 따르면, 2.38％ TMAH 수용액의 도전율을, 바람직하게는 54.47~54.75(mS/cm)의 범위 내의 소정의 관리값, 보다 바람직하게는 54.58(mS/cm)로, 파장 λ＝560㎚에 있어서의 흡광도(셀 광로 길이(d)＝10㎜)를, 바람직하게는 1.3(Abs.) 이하의 소정의 관리값, 보다 바람직하게는 0.50(Abs.)으로, 흡수 이산화탄소 농도를, 바람직하게는 0.40(wt％) 이하의 소정의 관리값, 보다 바람직하게는 0.25(wt％)로, 관리할 수 있다.

여섯째로, 반복 사용되는 알칼리성 현상액의 도전율이 소정의 관리값으로 되도록, 특정 파장에 있어서의 흡광도가 소정의 관리 영역 내로 되도록, 흡수 이산화탄소 농도가 소정의 관리값 이하로 되도록, 현상액에 보충액을 보급하는 현상액 관리이다. 예를 들면, 본 발명의 현상액 관리 장치에 따르면, 2.38％ TMAH 수용액의 도전율을, 바람직하게는 54.47~54.75(mS/cm)의 범위 내의 소정의 관리값, 보다 바람직하게는 54.58(mS/cm)로, 파장 λ＝560㎚에 있어서의 흡광도(셀 광로 길이(d)＝10㎜)를, 바람직하게는 1.30(Abs.) 이하, 보다 바람직하게는 0.65(Abs.) 이하로 되도록, 흡수 이산화탄소 농도를, 바람직하게는 0.40(wt％) 이하로 되도록, 관리할 수 있다.

따라서, 본 실시형태의 현상액 관리 장치에 따르면, 종래의 것에 비해, 현상액의 각 성분 농도 또는 각 특성값을 소정의 관리값 또는 관리 영역 내로 정밀하게 관리할 수 있으므로, 현상액을 최적인 현상 성능으로 유지할 수 있어, 원하는 선폭이나 잔류 막두께를 실현할 수 있다. 또한, 표시부(DP)에 의해 각종 데이터 및 그래프를 표시할 수 있다.

〔제11 실시형태〕

도 19는, 현상액에 보급되는 보충액을 송액하는 관로에 설치된 제어 밸브(41~43)가, 본 실시형태의 현상액 관리 장치의 외부에 있는 실시형태의 현상액 관리 장치를 설명하기 위한 모식도이다.

본 실시형태의 현상액 관리 장치(E)는, 현상액의 복수의 특성값을 측정하는 복수의 측정 수단을 구비한 측정부(1)와, 다변량 해석법에 따른 연산 블록(21)을 포함하는 연산부(2)와, 현상액의 특성값 또는 성분 농도 중 어느 한쪽을 제어량으로 해서 이것을 소정의 관리값 혹은 관리 영역 내로 되도록 보충액의 보급 관로에 설치된 제어 밸브(41~43)에 제어 신호를 발하는 제어부(3)를 구비하고 있다.

본 실시형태에서는, 제어부(3)에 의해 제어되는 제어 밸브(41~43)는, 현상액 관리 장치(E)의 내부 부품이 아니다. 현상액 관리 장치(E)와는 별개로서, 보충액이 송액되는 관로에 설치되어 있다. 현상액 관리 장치(E)는, 보충액이 송액되는 이들 관로와는 접속되지 않는다. 그 외의 구성, 동작 등은, 제10 실시형태와 마찬가지이므로, 생략한다.

〔제12 실시형태〕

도 20은, 연산 기능과 제어 기능을 함께 갖는 연산 제어부(23)를 구비한 현상액 관리 장치(E)의 모식도이다.

본 발명의 현상액 관리 장치(E)는, 연산부(2)와 제어부(3)가 별개의 장치로서 구성되어 있을 경우에 한정되지 않는다. 연산 기능과 제어 기능을 함께 갖는 일체의 연산 제어부(23)로서 구성되어 있어도 된다. 연산 제어부(23)로서는, 예를 들면, 컴퓨터 등의 다기능 장치를 들 수 있다.

컴퓨터는, 입출력 기능, 송수신 기능, 연산 기능, 제어 기능, 표시 기능 등, 매우 다양한 기능을 구비하고 있다. 따라서, 본 발명의 현상액 관리 장치(E)의 연산 기능, 제어 기능을, 컴퓨터에 의해 실현할 수 있다. 연산 제어부(23)가 측정부(1) 및 제어 밸브(41~43)와 접속되어 있으면 된다. 이 때, 다변량 해석법에 의해 측정된 현상액의 특성값으로부터 성분 농도를 산출하는 연산 처리 프로그램과, 제어량(현상액의 특성값 또는 성분 농도)이 소정의 관리값으로 되도록, 또는, 소정의 관리 영역 내로 되도록, 제어 밸브(41~43)에 대해 제어 신호를 발하는 제어 프로그램이, 컴퓨터에 설치되어 있으면, 현상액을 소정의 상태로 유지 관리할 수 있다.

그 외의 구성, 동작 등은, 제10 실시형태와 마찬가지이므로, 생략한다.

〔제13 실시형태〕

도 21은, 현상액의 두 가지 성분을 관리하는 현상액 관리 장치의 모식도이다. 본 실시형태의 현상액 관리 장치(E)는, 이산화탄소의 흡수가 적도록 관리된 알칼리성 현상액의 알칼리 성분 농도와 용해 포토레지스트 농도를 관리할 경우 등에, 바람직하게 적용된다.

제1 측정 수단(11)이, 현상액의 성분 중 적어도 알칼리 성분 농도와 상관이 있는 현상액의 특성값을 측정하는 측정 수단(예를 들면, 도전율을 측정하는 도전율계)이고, 제2 측정 수단(12)이, 현상액의 성분 중 적어도 용해 포토레지스트 농도와 상관이 있는 현상액의 특성값을 측정하는 측정 수단(예를 들면, 파장 λ＝560㎚에 있어서의 흡광도를 측정하는 흡광 광도계)이라 하면, 연산부(2)가 다변량 해석법에 따른 연산 블록(21)을 포함하므로, 다변량 해석법에 의해 측정된 현상액의 특성값으로부터 현상액의 알칼리 성분 농도 및 용해 포토레지스트 농도를 산출할 수 있다.

그러면, 제어 블록(31)이 현상액의 도전율 또는 알칼리 성분 농도를 소정의 관리값으로 되도록 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제어 블록이고, 제어 블록(32)이 현상액의 특정 파장(예를 들면 λ＝560㎚)에 있어서의 흡광도 또는 용해 포토레지스트 농도를 소정의 관리값 혹은 관리 영역 내로 되도록 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제어 블록일 때에는, 제어부(3)는 측정된 현상액의 특성값과 산출된 현상액의 성분 농도를 수신할 수 있도록 측정부(1) 및 연산부(2)와 접속되어 있으므로, 본 실시태양의 현상액 관리 장치(E)에 의해, 현상액의 알칼리 성분 농도를 소정의 관리값으로 되도록, 용해 포토레지스트 농도를 소정의 관리값 혹은 관리 영역 내로 되도록, 현상액을 유지 관리할 수 있다.

그 외의 상세는, 다른 실시형태와 마찬가지이므로, 생략한다.

〔제14 실시형태〕

도 22는, 현상액의 두 가지 성분을 성분 농도에 의해 관리하는 현상액 관리 장치의 모식도이다. 본 실시형태의 현상액 관리 장치는, 이산화탄소를 흡수하지 않도록 관리된 알칼리성 현상액의 알칼리 성분 농도와 용해 포토레지스트 농도를 관리 농도값으로 관리할 경우 등에, 바람직하게 적용된다.

제1 측정 수단(11)이, 현상액의 성분 중 적어도 알칼리 성분 농도와 상관이 있는 현상액의 특성값을 측정하는 측정 수단(예를 들면 도전율을 측정하는 도전율계)이고, 제2 측정 수단(12)이, 현상액의 성분 중 적어도 용해 포토레지스트 농도와 상관이 있는 현상액의 특성값을 측정하는 측정 수단(예를 들면 λ＝560㎚에 있어서의 흡광도를 측정하는 흡광 광도계)이라 하면, 연산부(2)가 다변량 해석법에 따른 연산 블록(21)을 포함하므로, 다변량 해석법에 의해 측정된 현상액의 특성값으로부터 현상액의 알칼리 성분 농도 및 용해 포토레지스트 농도를 산출할 수 있다.

그러면, 제어 블록(31)이 알칼리 성분 농도를 소정의 관리값으로 되도록 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제어 블록이고, 제어 블록(32)이 용해 포토레지스트 농도를 소정의 관리값 혹은 관리값 이하로 되도록 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제어 블록이라 하면, 제어부(3)는 산출된 현상액의 성분 농도를 수신할 수 있도록 연산부(2)와 접속되어 있으므로, 본 실시태양의 현상액 관리 장치(E)에 의해, 현상액의 알칼리 성분 농도를 소정의 관리값으로 되도록, 용해 포토레지스트 농도를 소정의 관리값 혹은 관리값 이하로 되도록, 현상액을 유지 관리할 수 있다.

〔제15 실시형태〕

도 23은, 현상액의 세 가지 성분 중 두 가지를 특성값에 의해, 다른 한 가지를 성분 농도에 의해 관리하는 현상액 관리 장치의 모식도이다. 본 실시형태의 현상액 관리 장치는, 알칼리성 현상액의 알칼리 성분 농도를 도전율에 의해, 용해 포토레지스트 농도를 특정 파장(예를 들면 λ＝560㎚)에 있어서의 흡광도에 의해 관리하고, 흡수 이산화탄소 농도를 농도에 의해 관리할 경우 등에, 바람직하게 적용된다.

제1 측정 수단(11)이, 현상액의 성분 중 적어도 알칼리 성분 농도와 상관이 있는 현상액의 특성값을 측정하는 측정 수단(예를 들면, 도전율을 측정하는 도전율계)이고, 제2 측정 수단(12)이, 현상액의 성분 중 적어도 용해 포토레지스트 농도와 상관이 있는 현상액의 특성값을 측정하는 측정 수단(예를 들면, λ＝560㎚에 있어서의 흡광도를 측정하는 흡광 광도계)이고, 제3 측정 수단이, 현상액의 성분 중 적어도 흡수 이산화탄소 농도와 상관이 있는 현상액의 특성값을 측정하는 측정 수단(예를 들면, 밀도를 측정하는 밀도계)이라 하면, 연산부(2)가 다변량 해석법에 따른 연산 블록(21)을 포함하므로, 다변량 해석법에 의해 측정된 현상액의 특성값으로부터 현상액의 알칼리 성분 농도, 용해 포토레지스트 농도, 및, 흡수 이산화탄소 농도를 산출할 수 있다.

그러면, 제어 블록(31)이 현상액의 도전율을 소정의 관리값으로 되도록 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제어 블록이고, 제어 블록(32)이 현상액의 특성 파장(예를 들면 λ＝560㎚)에 있어서의 흡광도를 소정의 관리값 혹은 관리 영역 내로 되도록 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제어 블록이고, 제어 블록(33)이 흡수 이산화탄소 농도를 소정의 관리값 혹은 관리값 이하로 되도록 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제어 블록일 때에는, 제어부(3)는, 측정된 현상액의 특성값을 수신할 수 있도록 측정부(1)와 접속되고, 산출된 현상액의 성분 농도를 수신할 수 있도록 연산부(2)와 접속되어 있으므로, 본 실시태양의 현상액 관리 장치(E)에 의해, 현상액의 알칼리 성분 농도를 소정의 관리값으로 되도록, 용해 포토레지스트 농도를 소정의 관리값 혹은 관리값 이하로 되도록, 및, 흡수 이산화탄소 농도를 소정의 관리값 혹은 관리값 이하로 되도록, 현상액을 유지 관리할 수 있다.

〔제16 실시형태〕

도 24는, 현상액의 세 가지 성분 중 한 가지를 특성값에 의해, 다른 두 가지를 성분 농도에 의해 관리하는 현상액 관리 장치의 모식도이다. 본 실시형태의 현상액 관리 장치는, 알칼리성 현상액의 알칼리 성분 농도와 흡수 이산화탄소 농도를 농도에 의해 관리하고, 용해 포토레지스트 농도를 특정 파장(예를 들면, λ＝560㎚)에 있어서의 흡광도에 의해 관리할 경우 등에, 바람직하게 적용된다.

제1 측정 수단(11)이, 현상액의 성분 중 적어도 알칼리 성분 농도와 상관이 있는 현상액의 특성값을 측정하는 측정 수단(예를 들면, 도전율을 측정하는 도전율계)이고, 제2 측정 수단(12)이, 현상액의 성분 중 적어도 용해 포토레지스트 농도와 상관이 있는 현상액의 특성값을 측정하는 측정 수단(예를 들면, λ＝560㎚에 있어서의 흡광도를 측정하는 흡광 광도계)이고, 제3 측정 수단이, 현상액의 성분 중 적어도 흡수 이산화탄소 농도와 상관이 있는 현상액의 특성값을 측정하는 측정 수단(예를 들면 밀도를 측정하는 밀도계)이라 하면, 연산부(2)가 다변량 해석법에 따른 연산 블록(21)을 포함하므로, 다변량 해석법에 의해 측정된 현상액의 특성값으로부터 현상액의 알칼리 성분 농도, 용해 포토레지스트 농도, 및, 흡수 이산화탄소 농도를 산출할 수 있다.

그러면, 제어 블록(31)이 알칼리 성분 농도를 소정의 관리값으로 되도록 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제어 블록이고, 제어 블록(32)이 현상액의 특성 파장(예를 들면, λ＝560㎚)에 있어서의 흡광도를 소정의 관리값 혹은 관리 영역 내로 되도록 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제어 블록이고, 제어 블록(33)이 흡수 이산화탄소 농도를 소정의 관리값 혹은 관리값 이하로 되도록 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제어 블록일 때에는, 제어부(3)는, 측정된 현상액의 특성값을 수신할 수 있도록 측정부(1)와 접속되고, 산출된 현상액의 성분 농도를 수신할 수 있도록 연산부(2)와 접속되어 있으므로, 본 실시태양의 현상액 관리 장치(E)에 의해, 현상액의 알칼리 성분 농도를 소정의 관리값으로 되도록, 용해 포토레지스트 농도를 소정의 관리값 혹은 관리값 이하로 되도록, 및, 흡수 이산화탄소 농도를 소정의 관리값 혹은 관리값 이하로 되도록, 현상액을 유지 관리할 수 있다.

〔제17 실시형태〕

도 25는, 현상액의 세 가지 성분을 성분 농도에 의해 관리하는 현상액 관리 장치의 모식도이다. 본 실시형태의 현상액 관리 장치는, 알칼리성 현상액의 알칼리 성분 농도, 용해 포토레지스트 농도, 및, 흡수 이산화탄소 농도를 농도에 의해 관리할 경우 등에, 바람직하게 적용된다.

제1 측정 수단(11)이, 현상액의 성분 중 적어도 알칼리 성분 농도와 상관이 있는 현상액의 특성값을 측정하는 측정 수단(예를 들면 도전율을 측정하는 도전율계)이고, 제2 측정 수단(12)이, 현상액의 성분 중 적어도 용해 포토레지스트 농도와 상관이 있는 현상액의 특성값을 측정하는 측정 수단(예를 들면 λ＝560㎚에 있어서의 흡광도를 측정하는 흡광 광도계)이고, 제3 측정 수단이, 현상액의 성분 중 적어도 흡수 이산화탄소 농도와 상관이 있는 현상액의 특성값을 측정하는 측정 수단(예를 들면 밀도를 측정하는 밀도계)이라 하면, 연산부(2)가 다변량 해석법에 따른 연산 블록(21)을 포함하므로, 다변량 해석법에 의해 측정된 현상액의 특성값으로부터 현상액의 알칼리 성분 농도, 용해 포토레지스트 농도, 및, 흡수 이산화탄소 농도를 산출할 수 있다.

그러면, 제어 블록(31)이 알칼리 성분 농도를 소정의 관리값으로 되도록 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제어 블록이고, 제어 블록(32)이 용해 포토레지스트 농도를 소정의 관리값 혹은 관리값 이하로 되도록 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제어 블록이고, 제어 블록(33)이 흡수 이산화탄소 농도를 소정의 관리값 혹은 관리값 이하로 되도록 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제어 블록일 때에는, 제어부(3)는 산출된 현상액의 성분 농도를 수신할 수 있도록 연산부(2)와 접속되어 있으므로, 본 실시태양의 현상액 관리 장치(E)에 의해, 현상액의 알칼리 성분 농도를 소정의 관리값으로 되도록, 용해 포토레지스트 농도를 소정의 관리값 혹은 관리값 이하로 되도록, 및, 흡수 이산화탄소 농도를 소정의 관리값 혹은 관리값 이하로 되도록, 현상액을 유지 관리할 수 있다.

이상, 제10 내지 제17 실시형태에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 현상액 관리 장치는 알칼리성 현상액의 성분 농도와 상관이 있는 현상액의 복수의 특성값을 측정하는 측정부(1)와, 측정부(1)에서 측정된 복수의 특성값으로부터 다변량 해석법에 의해 현상액의 성분 농도를 산출하는 연산부(2)와, 측정부(1)에서 측정된 현상액의 특성값 또는 연산부(2)에서 산출된 현상액의 성분 농도에 의거하여 현상액에 보급되는 보충액을 송액하는 관로에 설치된 제어 밸브(41~43)에 제어 신호를 발하는 제어부(3)를 구비하고 있다.

본 실시형태의 현상액 관리 장치에 있어서의 측정부(1) 및 연산부(2)는, 현상액의 농도 측정 장치에 있어서의 측정부(1) 및 연산부(2)와 마찬가지로, 다양한 태양을 취할 수 있다.

본 실시형태의 현상액 관리 장치에 있어서의 제어부(3)는, 연산부(2)와 별개의 장치로서 구비되어 있을 필요는 없고, 일체의 장치(예를 들면 컴퓨터)의 제어 기능과 연산 기능으로서 설치되어 있어도 된다. 또한, 도 11과 같이, 제어부(3)가 측정부(1)나 연산부(2)와는 별개로 구성되어 있어도 된다. 제어부(3)는, 제어량으로 되어 있는 측정부(1)에 의해 측정된 특성값 또는 연산부(2)에 의해 산출된 성분 농도를 수취할 수 있도록, 측정부(1)나 연산부(2)와 상호 연락하고 있으면 된다. 그러면, 수신한 특성값이나 성분 농도에 의거하여, 필요한 제어 신호를 발할 수 있다.

보충액을 송액하기 위한 관로에 대해서도, 본 실시형태의 현상액 관리 장치(E)에 접속되어도 되고, 접속되지 않아도 된다. 제어 밸브도, 현상액 관리 장치(E)의 내부 부품이 아니어도 된다. 제어부(3)의 제어 신호에 의해 제어되도록 제어부(3)와 연락하고 있으면, 현상액 관리 장치(E)의 외부에 구비되어 있어도 된다.

이상과 같이, 본 발명의 현상액 관리 장치에 따르면, 현상액의 각 성분 농도 또는 각 특성값을 소정의 관리값 또는 관리 범위 내로 관리할 수 있다. 따라서, 본 발명의 현상액 관리 장치에 의해, 최적인 현상 성능을 유지할 수 있어, 원하는 선폭이나 잔류 막두께를 실현할 수 있다.

본 발명의 현상액 관리 장치에 따르면, 현상액의 각 성분 농도가 소정의 상태로 정밀하게 제어되므로, 현상액의 현상 성능이 가일층 정밀하게 일정해지도록 유지 관리할 수 있다. 따라서, 포토레지스트를 현상할 때의 현상 속도가 일정하게 안정화되고, 현상 처리에 의한 선폭이나 잔류 막두께가 일정화되어, 제품 품질이 향상됨과 함께, 가일층의 미세화, 및 고집적화의 실현에 기여할 것으로 기대된다.

본 발명의 현상액 관리 장치에 따르면, 현상액이 자동으로 상시 최적인 현상 성능으로 유지되기 때문에, 제품 수율을 향상시킴과 함께, 현상액의 교환 작업이 불필요해지고, 러닝 비용이나 폐액 비용의 저감에 기여할 것으로 기대된다.

A…성분 농도 측정 장치, B…현상 공정 설비, C…보충액 저류부, D…순환 교반 기구, E…현상액 관리 장치
1…측정부
11…제1 측정 수단, 12…제2 측정 수단, 13…제3 측정 수단,
11a, 12a, 13a…측정 장치 본체, 11b, 12b, 13b…측정 프로브
14, 14a, 14b, 14c…샘플링 펌프, 15, 15a, 15b, 15c…샘플링 배관, 16, 16a, 16b, 16c…복귀 배관, 17…송액 펌프, 18…송액 배관, 19…폐액 배관
2…연산부
21…다변량 해석법에 따른 연산 블록, 22…검량선법에 따른 연산 블록
23…연산 제어부(예를 들면 컴퓨터)
3…제어부
31, 32, 33…제어 블록
4…밸브
41~43…제어 밸브, 44, 45…밸브, 46, 47…가압 가스용 밸브
5…신호선
51~53…측정 데이터용 신호선, 54…연산 데이터용 신호선, 55~57…제어 신호용 신호선
61…현상액 저류조, 62…오버플로우조, 63…액면계, 64…현상실 후드, 65…롤러 컨베이어, 66…기판, 67…현상액 샤워 노즐
71…폐액 펌프, 72, 74…순환 펌프, 73, 75…필터
8…유체 관로
80…현상액 관로, 81, 82…보충액(현상 원액, 및/또는 신액)용 관로, 83…순수용 관로, 84…합류 관로, 85…순환 관로, 86…질소 가스용 관로
9…보충액 저류조, 기타
91, 92…보충액(현상 원액, 및/또는 신액) 저류조
93…첨가 시약
10…측정 데이터 기억부
101…기억 블록
DP…표시부

Claims

반복 사용되는, 알칼리성을 나타내는 현상액의 성분 농도와 상관이 있는 상기 현상액의 복수의 특성값을 측정하는 측정부와,
상기 측정부에 의해 측정된 상기 복수의 특성값에 의거하여, 다변량 해석법에 의해, 상기 현상액의 성분 농도를 산출하는 연산부와,
상기 측정부에 의해 측정된 상기 특성값, 및, 상기 연산부에 의해 산출된 상기 성분 농도 중 적어도 어느 한쪽을 표시하는 표시부
를 구비하는 현상액의 성분 농도 측정 장치.
반복 사용되는, 알칼리성을 나타내는 현상액의 성분 농도와 상관이 있는 상기 현상액의 복수의 특성값을 반복 측정하는 측정부와,
상기 측정부가 상기 복수의 특성값을 측정할 때마다, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 복수의 특성값에 의거하여, 다변량 해석법에 의해, 상기 현상액의 성분 농도를 산출하는 연산부와,
상기 연산부에 의해 산출된 상기 성분 농도를, 시각 및 측정 개시로부터의 경과 시간 중 적어도 어느 한쪽과 함께 기억하는 측정 데이터 기억부와,
상기 측정 데이터 기억부에 기억된 성분 농도의 데이터를, 상기 측정 데이터 기억부에 기억된 시각 또는 측정 개시로부터의 경과 시간을 지표로 하여 그래프 표시하는 표시부
를 구비하는 현상액의 성분 농도 측정 장치.
반복 사용되는, 알칼리성을 나타내는 현상액의 성분 농도와 상관이 있는 상기 현상액의 복수의 특성값을 반복 측정하는 측정부와,
상기 측정부가 상기 복수의 특성값을 측정할 때마다, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 복수의 특성값에 의거하여, 다변량 해석법에 의해, 상기 현상액의 성분 농도를 산출하는 연산부와,
상기 측정부에 의해 측정된 상기 특성값 및 상기 연산부에 의해 산출된 상기 성분 농도를, 시각 및 측정 개시로부터의 경과 시간 중 적어도 어느 한쪽과 함께 기억하는 측정 데이터 기억부와,
상기 측정 데이터 기억부에 기억된 특성값 및 성분 농도 중 적어도 어느 한쪽을, 상기 측정 데이터 기억부에 기억된 시각 또는 측정 개시로부터의 경과 시간을 지표로 하여 그래프 표시하는 표시부
를 구비하는 현상액의 성분 농도 측정 장치.
제3항에 있어서,
상기 표시부에 표시하는 그래프를, 상기 현상액의 특성값의 그래프로 할지, 상기 현상액의 성분 농도의 그래프로 할지, 전환하는 표시 전환 수단을 더 구비하는 현상액의 성분 농도 측정 장치.
반복 사용되는, 알칼리성을 나타내는 현상액의 성분 농도와 상관이 있는 상기 현상액의 복수의 특성값을 측정하는 측정부와,
상기 측정부에 의해 측정된 상기 복수의 특성값에 의거하여, 다변량 해석법에 의해, 상기 현상액의 성분 농도를 산출하는 연산부와,
상기 측정부에 의해 측정된 상기 특성값, 및, 상기 연산부에 의해 산출된 상기 성분 농도 중 적어도 어느 한쪽을 표시하는 표시부와,
상기 측정부에서 측정되는 상기 현상액의 복수의 특성값 및 상기 연산부에서 산출되는 상기 현상액의 성분 농도 중에서 선택되는 관리 대상 항목의 측정값 또는 산출값에 의거하여, 상기 현상액에 보급되는 보충액을 송액(送液)하는 관로에 설치된 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제어부
를 구비하는 현상액 관리 장치.
반복 사용되는, 알칼리성을 나타내는 현상액의 성분 농도와 상관이 있는 상기 현상액의 복수의 특성값을 반복 측정하는 측정부와,
상기 측정부가 상기 복수의 특성값을 측정할 때마다, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 복수의 특성값에 의거하여, 다변량 해석법에 의해, 상기 현상액의 성분 농도를 산출하는 연산부와,
상기 연산부에 의해 산출된 상기 성분 농도를, 시각 및 측정 개시로부터의 경과 시간 중 적어도 어느 한쪽과 함께 기억하는 측정 데이터 기억부와,
상기 측정 데이터 기억부에 기억된 성분 농도의 데이터를, 상기 측정 데이터 기억부에 기억된 시각 또는 측정 개시로부터의 경과 시간을 지표로 하여 그래프 표시하는 표시부와,
상기 측정부에서 측정되는 상기 현상액의 복수의 특성값 및 상기 연산부에서 산출되는 상기 현상액의 성분 농도 중에서 선택되는 관리 대상 항목의 측정값 또는 산출값에 의거하여, 상기 현상액에 보급되는 보충액을 송액하는 관로에 설치된 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제어부
를 구비하는 현상액 관리 장치.
반복 사용되는, 알칼리성을 나타내는 현상액의 성분 농도와 상관이 있는 상기 현상액의 복수의 특성값을 반복 측정하는 측정부와,
상기 측정부가 상기 복수의 특성값을 측정할 때마다, 상기 측정부에 의해 측정된 상기 복수의 특성값에 의거하여, 다변량 해석법에 의해, 상기 현상액의 성분 농도를 산출하는 연산부와,
상기 측정부에 의해 측정된 상기 특성값 및 상기 연산부에 의해 산출된 상기 성분 농도를, 시각 및 측정 개시로부터의 경과 시간 중 적어도 어느 한쪽과 함께 기억하는 측정 데이터 기억부와,
상기 측정 데이터 기억부에 기억된 특성값 및 성분 농도 중 적어도 어느 한쪽을, 상기 측정 데이터 기억부에 기억된 시각 또는 측정 개시로부터의 경과 시간을 지표로 하여 그래프 표시하는 표시부와,
상기 측정부에서 측정되는 상기 현상액의 복수의 특성값 및 상기 연산부에서 산출되는 상기 현상액의 성분 농도 중에서 선택되는 관리 대상 항목의 측정값 또는 산출값에 의거하여, 상기 현상액에 보급되는 보충액을 송액하는 관로에 설치된 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제어부
를 구비하는 현상액 관리 장치.
제7항에 있어서,
상기 표시부에 표시하는 그래프를, 상기 현상액의 특성값의 그래프로 할지, 상기 현상액의 성분 농도의 그래프로 할지, 전환하는 표시 전환 수단을 더 구비하는 현상액 관리 장치.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측정부가,
상기 현상액의 성분 중 적어도 알칼리 성분의 농도와 상관이 있는 상기 현상액의 특성값을 측정하는 제1 측정 수단과,
상기 현상액의 성분 농도 중 적어도 상기 현상액에 용해된 포토레지스트의 농도와 상관이 있는 상기 현상액의 특성값을 측정하는 제2 측정 수단
을 구비하는 현상액 관리 장치.
제9항에 있어서,
상기 연산부가, 상기 현상액의 알칼리 성분의 농도 및 포토레지스트의 농도를 산출하는 연산 블록을 구비하고,
상기 제어부가,
상기 연산 블록에 의해 산출되는 알칼리 성분의 농도가 소정의 관리값으로 되도록, 상기 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제1 제어 블록과,
상기 연산 블록에 의해 산출되는 포토레지스트의 농도가 소정의 관리값 이하로 되도록, 상기 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제2 제어 블록
을 구비하는 현상액 관리 장치.
제9항에 있어서,
상기 측정부가, 또한, 상기 현상액의 성분 중 적어도 상기 현상액에 흡수된 이산화탄소의 농도와 상관이 있는 상기 현상액의 특성값을 측정하는 제3 측정 수단을 구비하는 현상액 관리 장치.
제11항에 있어서,
상기 연산부가, 상기 현상액의 이산화탄소의 농도를 산출하는 연산 블록을 구비하고,
상기 제어부가,
상기 제1 측정 수단에 의해 측정되는 상기 현상액의 특성값이 소정의 관리값으로 되도록, 상기 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제3 제어 블록과,
상기 제2 측정 수단에 의해 측정되는 상기 현상액의 특성값이 소정의 관리 영역에 들어가도록, 상기 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제4 제어 블록과,
상기 연산 블록에 의해 산출되는 이산화탄소의 농도가 소정의 관리값 이하로 되도록, 상기 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제5 제어 블록
을 구비하는 현상액 관리 장치.
제11항에 있어서,
상기 연산부가, 상기 현상액의 알칼리 성분의 농도 및 이산화탄소의 농도를 산출하는 연산 블록을 구비하고,
상기 제어부가,
상기 연산 블록에 의해 산출되는 알칼리 성분의 농도가 소정의 관리값으로 되도록, 상기 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제1 제어 블록과,
상기 제2 측정 수단에 의해 측정되는 상기 현상액의 특성값이 소정의 관리 영역에 들어가도록, 상기 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제4 제어 블록과,
상기 연산 블록에 의해 산출되는 이산화탄소의 농도가 소정의 관리값 이하로 되도록, 상기 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제5 제어 블록
을 구비하는 현상액 관리 장치.
제11항에 있어서,
상기 연산부가, 상기 현상액의 알칼리 성분의 농도, 포토레지스트의 농도 및 이산화탄소의 농도를 산출하는 연산 블록을 구비하고,
상기 제어부가,
상기 연산 블록에 의해 산출되는 알칼리 성분의 농도가 소정의 관리값으로 되도록, 상기 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제1 제어 블록과,
상기 연산 블록에 의해 산출되는 포토레지스트의 농도가 소정의 관리값 이하로 되도록, 상기 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제2 제어 블록과,
상기 연산 블록에 의해 산출되는 이산화탄소의 농도가 소정의 관리값 이하로 되도록, 상기 제어 밸브에 제어 신호를 발하는 제5 제어 블록
을 구비하는 현상액 관리 장치.