KR20180087126A - 현상 장치 - Google Patents

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KR20180087126A
KR20180087126A KR1020170161411A KR20170161411A KR20180087126A KR 20180087126 A KR20180087126 A KR 20180087126A KR 1020170161411 A KR1020170161411 A KR 1020170161411A KR 20170161411 A KR20170161411 A KR 20170161411A KR 20180087126 A KR20180087126 A KR 20180087126A
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developing
carbon dioxide
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KR1020170161411A
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도시모토 나카가와
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가부시키가이샤 히라마리카겐큐죠
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Abstract

본 발명은 원하는 현상 성능을 유지할 수 있고, 기판 상의 배선 패턴의 원하는 선폭 및 잔막 두께를 유지할 수 있는 현상 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 현상 장치는, 알칼리성을 나타내는 현상액의 주성분을 포함하는 현상 원액과 순수를 혼합하여, 설정된 농도의 상기 현상액을 현상 신액으로서 조제하는 현상액 조제 장치와, 반복 사용되는 상기 현상액에 상기 현상액 조제 장치로부터 보급되는 상기 현상 신액이 송액되는 현상 신액용 관로와, 상기 반복 사용되는 상기 현상액에 보급되는 상기 현상 원액이 송액되는 현상 원액용 관로와, 상기 반복 사용되는 상기 현상액에 보급되는 순수가 송액되는 순수용 관로와, 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 알칼리 성분 농도 또는 상기 현상액의 도전율이 소정의 관리값 또는 관리 범위가 되도록 관리하는 현상액 관리 장치를 구비한다.

Description

현상 장치{DEVELOPING APPARATUS}
본 발명은 현상 장치에 관한 것이며, 특히, 반도체나 액정 패널에 있어서의 회로기판의 현상 공정 등에서 포토레지스트 막을 현상하기 위해서 사용되는, 현상 장치에 관한 것이다.
반도체나 액정 패널 등에 있어서의 미세 배선 가공을 실현하는 포트리소그래피의 현상 공정에는, 기판 상에 제막된 포토레지스트를 용해하는 약액으로서, 알칼리성을 나타내는 현상액(이하,「알칼리성 현상액」이라고 함)이 사용되고 있다.
반도체나 액정 패널 기판의 제조 공정에서는, 최근, 웨이퍼나 글래스 기판의 대형화와 배선 가공의 미세화 및 고집적화가 진척되어 왔다. 이러한 상황하에서, 대형 기판의 배선 가공의 미세화 및 고집적화를 실현하기 위해, 알칼리성 현상액의 주요 성분 농도를 더한층 고정밀도로 측정해서 현상액을 유지관리하는 것이 필요해지고 있다.
종래의 알칼리성 현상액의 성분 농도의 측정은, 알칼리성 현상액의 알칼리 성분 농도(이하,「알칼리 성분 농도」라고 함)와 도전율 사이에 양호한 직선 관계가 얻어지는 것을 이용한 것이었다(예를 들면, 특허문헌 1).
그러나, 최근, 현상 처리에 의해, 알칼리성 현상액이 공기에 접촉하는 기회가 늘어나고, 알칼리성 현상액이 공기 중의 이산화탄소를 흡수하기 때문에, 알칼리성 현상액의 이산화탄소의 흡수량이 늘어나고 있다. 흡수된 이산화탄소 농도가 높아지면, 종래법에 의한 현상액 관리에서는, 소정의 선폭 가공을 유지할 수 없는 등의 문제가 생기고 있다.
이 문제는, 알칼리성 현상액 중의 현상 활성을 갖는 알칼리 성분이, 이산화탄소의 흡수에 의해, 탄산염을 발생시키는 반응에 소비되기 때문에 일어나고 있다. 또한, 알칼리성 현상액 중의 현상 활성을 갖는 알칼리 성분이, 포토레지스트의 용해에 의해, 포토레지스트염이 생기는 반응에 의해서도 소비되기 때문에 일어나고 있다.
이러한 문제점에 대하여, 소비되어서 감소한 알칼리 성분을 보충하려고 하는 현상액 관리가 여러가지 시도되고 있다. 이들 시도는, 탄산염 농도를 측정함으로써, 탄산염을 발생시키는 반응에 소비된 알칼리 성분을, 보충액에 의해 보충해서 현상 활성을 갖는 알칼리 성분 농도를 일정화하려고 하는 것이다. 포토레지스트의 용해에 의해 소비된 알칼리 성분에 대해서도 마찬가지이다. 이들은, 탄산염이나 포토레지스트염이 된 알칼리 성분은, 현상 활성을 잃어버려서 불활성화되어 있다는 관점에 입각한 것이다(예를 들면 특허문헌 2).
일본국 특허 제2561578호 공보 일본국 특개 2008-283162호 공보
그러나, 이러한 여러가지의 현상액 관리 시도에 의해서도, 여전히, 만족스러운 현상액 관리를 실현하는 것이 어렵고, 현상 장치에 있어서 원하는 현상 성능을 유지하는 것이 어려웠다.
본 발명자가, 현상액 관리에 대해 예의 연구한 바, 탄산염이나 레지스트염도 현상액 중에서 일부가 유리(遊離)되어 현상 작용에 기여한다는 것, 및, 불활성화되는 것으로 생각되고 있었던 이들 성분으로부터의 현상 작용에의 기여도 함께 고려한 현상액 관리가 현상액의 도전율값을 관리하는 것에 의해 실현할 수 있다는 것, 또한, 이러한 도전율의 관리값은 흡수 이산화탄소 농도 및 용해 포토레지스트 농도에 따라 다양하게 다르다는 것의 지견을 얻었다.
이것은, 탄산염이나 포토레지스트염이 된 알칼리 성분은 불활성화된 것이 아니라, 일부가 유리되어 현상 작용에 기여한다는 것, 그리고, 현상 활성을 갖는 알칼리 성분이나 탄산염 및 레지스트염으로부터 유리되어 현상 작용에 기여하는 성분이 모두 도전율에 작용한다는 것에 근거하는 것이라고 생각된다. 즉, 현상 작용을 갖는 성분의 총체가, 현상액의 도전율값에 의해 관리함으로써 최적으로 관리된다는 것을, 발명자가 찾아내고, 본 발명에 이르렀다.
본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 포토레지스트에 대하여 소정의 현상 성능을 달성할 수 있는 현상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 현상 장치는, 알칼리성을 나타내는 현상액의 주성분을 포함하는 현상 원액과 순수를 혼합하여, 설정된 농도의 상기 현상액을 현상 신액으로서 조제하는 현상액 조제 장치와, 반복 사용되는 상기 현상액에 상기 현상액 조제 장치로부터 보급되는 상기 현상 신액이 송액되는 현상 신액용 관로와, 상기 반복 사용되는 상기 현상액에 보급되는 상기 현상 원액이 송액되는 현상 원액용 관로와, 상기 반복 사용되는 상기 현상액에 보급되는 순수가 송액되는 순수용 관로와, 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 알칼리 성분 농도 또는 상기 현상액의 도전율이 소정의 관리값 또는 관리 범위가 되도록 관리하는 현상액 관리 장치를 구비한다.
본 발명의 현상 장치에 따르면, 현상액이 어떠한 용해 포토레지스트 농도 및 흡수 이산화탄소 농도가 되더라도, 현상액 중의 현상 작용에 활성을 갖는 성분이 일정하게 유지되므로, 원하는 현상 성능을 유지할 수 있고, 원하는 현상 성능, 예를 들면 기판 상의 배선 패턴의 선폭 및 잔막 두께를 유지할 수 있는 현상 처리를 실현 가능하다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 현상 장치에 있어서, 상기 현상액 관리 장치가, 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 용해 포토레지스트 농도 및 흡수 이산화탄소 농도를 지표로 하여 특정되는 농도 영역마다 소정의 현상 성능이 되는 것이 미리 확인된 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 도전율값을 갖는 도전율 데이터가 저장되어 있는 데이터 기억부와, 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 용해 포토레지스트 농도의 측정값 및 흡수 이산화탄소 농도의 측정값에 의해 특정되는 농도 영역의 상기 데이터 기억부에 저장된 상기 도전율값을 제어 목표값으로 하고, 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 도전율이 상기 제어 목표값이 되도록, 상기 현상 신액용 관로에 마련되어진 제어 밸브, 상기 현상 원액용 관로에 마련되어진 제어 밸브 및 상기 순수용 관로에 마련되어진 제어 밸브 중 적어도 어느 하나에 제어 신호를 발하는 제어부를 구비한 제어 수단을 더 구비한다.
본 발명의 현상 장치에 따르면, 현상액이 어떠한 용해 포토레지스트 농도 및 흡수 이산화탄소 농도가 되더라도, 현상액 중의 현상 작용에 활성을 갖는 성분이 일정하게 유지되므로, 원하는 현상 성능을 유지할 수 있고, 기판 상의 배선 패턴의 원하는 선폭 및 잔막 두께를 유지할 수 있는 현상 처리를 실현 가능하다.
본 발명의 현상 장치의 바람직한 태양에 따르면, 상기 현상액 관리 장치가, 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 용해 포토레지스트 농도와 상관이 있는 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 특성값과 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 흡수 이산화탄소 농도와 상관이 있는 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 특성값을 포함하는 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 복수의 특성값을 측정하는 복수의 측정 장치를 더 구비하고, 상기 현상액 관리 장치의 상기 제어 수단이, 상기 복수의 측정 장치에 의해 측정된 상기 현상액의 복수의 특성값으로부터, 다변량 해석법에 의해, 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 용해 포토레지스트 농도의 측정값 및 흡수 이산화탄소 농도의 측정값을 산출하는 연산부를 더 구비한다.
본 발명의 현상 장치의 바람직한 태양에 따르면, 상기 현상액 관리 장치가, 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 용해 포토레지스트 농도와 상관이 있는 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 특성값과 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 흡수 이산화탄소 농도와 상관이 있는 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 특성값을 포함하는 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 복수의 특성값을 측정하는 복수의 측정 장치와, 상기 복수의 측정 장치에 의해 측정된 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 복수의 특성값으로부터, 다변량 해석법을 이용하여, 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 용해 포토레지스트 농도의 측정값 및 흡수 이산화탄소 농도의 측정값을 산출하는 연산 수단을 더 구비한다.
본 발명의 현상 장치의 바람직한 태양에 따르면, 상기 현상액 관리 장치가, 밀도계를 더 구비하고, 상기 현상액 관리 장치의 상기 제어 수단이, 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 흡수 이산화탄소 농도와 밀도 사이의 대응 관계에 의거하여 상기 밀도계에 의해 측정된 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 밀도값으로부터 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 흡수 이산화탄소 농도를 산출하는 연산부를 더 구비한다.
본 발명의 현상 장치의 바람직한 태양에 따르면, 상기 현상액 관리 장치가, 밀도계와, 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 흡수 이산화탄소 농도와 밀도 사이의 대응 관계에 의거하여 상기 밀도계에 의해 측정된 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 밀도값으로부터 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 흡수 이산화탄소 농도를 산출하는 연산 수단을 더 구비한다.
본 발명의 현상 장치에 따르면, 상기 현상액 관리 장치가, 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 용해 포토레지스트 농도와 상관이 있는 흡광도 및 흡수 이산화탄소 농도를 지표로 하여 특정되는 농도 영역마다 소정의 현상 성능이 되는 것이 미리 확인된 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 알칼리 성분 농도값을 갖는 알칼리 성분 농도 데이터가 저장되어 있는 데이터 기억부와, 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 흡광도 및 흡수 이산화탄소 농도의 측정값에 의해 특정되는 농도 영역의 상기 데이터 기억부에 저장된 상기 알칼리 성분 농도값을 제어 목표값으로 하고, 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 알칼리 성분 농도가 상기 제어 목표값이 되도록, 상기 현상 신액용 관로에 마련되어진 제어 밸브, 상기 현상 원액용 관로에 마련되어진 제어 밸브 및 상기 순수용 관로에 마련되어진 제어 밸브 중 적어도 어느 하나에 제어 신호를 발하는 제어부를 구비한 제어 수단을 더 구비한다.
본 발명의 현상 장치에 의하면, 현상액이 어떠한 용해 포토레지스트 농도 및 흡수 이산화탄소 농도가 되더라도, 현상액 중의 현상 작용에 활성을 갖는 성분이 일정하게 유지되므로, 원하는 현상 성능을 유지할 수 있고, 기판 상의 배선 패턴의 원하는 선폭 및 잔막 두께를 유지할 수 있는 현상 처리를 실현 가능하다.
도 1은 제 1 실시형태의 현상 장치를 설명하기 위한 모식도.
도 2는 제 2 실시형태의 현상 장치를 설명하기 위한 모식도.
도 3은 제 3 실시형태의 현상 장치를 설명하기 위한 모식도.
도 4는 제 4 실시형태의 현상 장치를 설명하기 위한 모식도.
도 5는 현상액의 흡수 이산화탄소 농도와 밀도의 관계를 나타내는 그래프.
도 6은 제 5 실시형태의 현상 장치를 설명하기 위한 모식도.
이하, 적절하게 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 상세하게 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 것만으로 한정하는 것이 아니다. 단순한 설명예로서, 모식적으로 도시하고 있는 것에 지나지 않는다.
본 발명의 현상 장치는, 알칼리성을 나타내는 현상액의 주성분을 포함하는 현상 원액과 순수를 혼합하여, 설정된 농도의 상기 현상액을 현상 신액으로서 조제하는 현상액 조제 장치와, 반복 사용되는 상기 현상액에 상기 현상액 조제 장치로부터 보급되는 상기 현상 신액이 송액되는 현상 신액용 관로와, 상기 반복 사용되는 상기 현상액에 보급되는 상기 현상 원액이 송액되는 현상 원액용 관로와, 상기 반복 사용되는 상기 현상액에 보급되는 순수가 송액되는 순수용 관로와, 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 알칼리 성분 농도 또는 상기 현상액의 도전율이 소정의 관리값 또는 관리 범위가 되도록 관리하는 현상액 관리 장치를 구비한다.
현상 장치에 포함되는 현상액 관리 장치에 관하여 설명한다.
또한 이하의 설명에서는, 현상액의 구체예로서, 반도체나 액정 패널 기판의 제조 공정에서 주로 사용되는 2.38wt% 테트라메틸 암모늄 하이드로옥사이드 수용액(이하, 테트라메틸 암모늄 하이드로옥사이드를 TMAH라고 함)을, 적절하게 사용하여 설명한다. 단, 본 발명이 적용되는 현상액은 이것에 한정되는 것이 아니다. 본 발명의 현상액의 관리 방법이나 장치를 적용할 수 있는 다른 현상액의 예로서, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 인산나트륨, 규산나트륨 등의 무기 화합물의 수용액이나, 트리메틸 모노에탄올 암모늄 하이드로옥사이드(콜린) 등의 유기 화합물의 수용액을 들 수 있다.
이하의 설명에서는, 알칼리 성분 농도, 용해 포토레지스트 농도, 흡수 이산화탄소 농도 등의 성분 농도는, 중량백분률 농도(wt%)에 의한 농도이다. 「용해 포토레지스트 농도」란, 용해한 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 포토레지스트 막의 불필요 부분을 녹이는 것에 의해, 현상이 행해진다. 현상액에 용해한 포토레지스트는, 현상액의 알칼리 성분과의 사이에 포토레지스트염을 발생시킨다. 이 때문에, 현상액을 적절히 관리하고 있지 않으면, 현상 처리가 진행함에 따라, 현상액은 현상 활성을 갖는 알칼리 성분이 소비되어서 열화하고, 현상 성능이 악화해 간다. 동시에, 현상액 중에는 용해한 포토레지스트가 알칼리 성분과의 포토레지스트염으로서 축적되어 간다.
현상액에 용해한 포토레지스트는, 현상액 중에서 계면활성 작용을 나타낸다. 이 때문에, 현상액에 용해한 포토레지스트는, 현상 처리에 제공되는 포토레지스트 막의 현상액에 대한 젖음성을 높이고, 현상액과 포토레지스트 막과의 친화성을 좋게 한다. 따라서, 적절하게 포토레지스트를 포함하는 현상액에서는, 현상액이 포토레지스트 막의 미세한 오목부 내에도 양호하게 골고루 퍼지게 되어, 미세한 요철을 갖는 포토레지스트 막의 현상 처리를 양호하게 실시할 수 있다.
또한, 최근의 현상 처리에서는, 기판이 대형화한 것에 따라, 대량의 현상액이 반복 사용되게 되었기 때문에, 현상액이 공기에 노출될 기회가 늘어나고 있다.그런데, 알칼리성 현상액은, 공기에 노출되면 공기 중의 이산화탄소를 흡수한다. 흡수된 이산화탄소는, 현상액의 알칼리 성분과의 사이에 탄산염을 발생시킨다. 이 때문에, 현상액을 적절히 관리하고 있지 않으면, 현상액은 현상 활성을 갖는 알칼리 성분이 흡수된 이산화탄소에 의해 소비되어 감소한다. 동시에, 현상액 중에는 흡수된 이산화탄소가 알칼리 성분과의 탄산염으로서 축적되어 간다.
그러나, 현상액 중의 탄산염은, 현상액 중에서 알칼리성을 나타내기 때문에, 현상 작용을 갖고 있다.
이와 같이, 현상액에 용해된 포토레지스트나 흡수된 이산화탄소가, 현상 처리의 현상 활성을 불활성화시킨다고 하는 종래의 인식과는 달리, 실제로는 현상액의 현상 성능에 기여하고 있다. 그 때문에, 용해 포토레지스트나 흡수 이산화탄소를 완전히 배제하는 것 같은 현상액 관리를 하는 것이 아니라, 현상액 중에 용해 포토레지스트나 흡수 이산화탄소가 용존하는 것을 허용하면서, 이들을 최적의 농도로 유지관리하는 현상액 관리가 필요하다.
또한, 현상액 중에 생긴 포토레지스트염이나 탄산염은, 그 일부가 해리되어, 포토레지스트 이온이나 탄산 이온, 탄산수소 이온 등, 다양한 유리(遊離) 이온을 발생시킨다. 그리고, 이들 유리 이온은, 현상액의 도전율에 다양한 기여율로 영향을 미치고 있다.
이러한 점들에 대해서, 본 발명자가, 현상액 관리에 대해 예의 연구한 바, 탄산염이나 레지스트염도 현상액 중에서 일부가 유리되어 현상 작용에 기여한다는 것, 및, 불활성화한다고 생각되고 있었던 이들 성분으로부터의 현상 작용에의 기여도 함께 고려한 현상액 관리가 현상액의 도전율값을 관리하는 것에 의해 실현할 수 있다는 것, 또한, 이러한 도전율의 관리값은 흡수 이산화탄소 농도 및 용해 포토레지스트 농도에 따라 다양하게 다르다는 것의 지견을 얻었다.
그래서 발명자는, 현상액으로서 TMAH 수용액의 관리를 행할 경우를 상정하고, 용해 포토레지스트 농도, 흡수 이산화탄소 농도를 다양하게 변화시켜서, 포토레지스트에 대한 원하는 현상 성능과, 현상액의 도전율값과의 관계를 구했다.
흡수 이산화탄소 농도를 0.0∼1.3(wt%) 사이에서 변화시키고, 용해 포토레지스트 농도를 0.0∼0.40(wt%)(파장 560nm에서의 흡광도 0.0∼1.3(abs) 상당)(이하, 마찬가지로 농도와 흡광도를 병기할 경우가 있음) 사이에서 변화시킨 TMAH 수용액의 현상액 샘플을 조제했다. 발명자는, 이들 샘플에 대해서, 현상액의 도전율, 흡수 이산화탄소 농도, 및, 용해 포토레지스트 농도를 측정하고, 현상 성능, 도전율, 흡수 이산화탄소 농도, 및, 용해 포토레지스트 농도 성분과의 상관을 확인하는 실험을 행하였다. 흡수 이산화탄소 농도를 하나의 항목으로 하여 세로 또는 가로로 배열하고, 용해 포토레지스트 농도를 다른 항목으로 하여 가로 또는 세로로 배열한 매트릭스(조합표)를 작성하였다. 흡수 이산화탄소 농도와 용해 포토레지스트 농도의 조합마다, 포토레지스트에 대한 원하는 현상 성능을 만족하는, 현상액의 도전율을 구하고, 각란에 기입하여, 매트릭스를 완성시켰다.
여기서, 소정의 현상 성능이란, 현상 공정에서 실현하려고 하고 있는 기판 상의 배선 패턴의 선폭이나 잔막 두께가 실현될 때의 현상액의 현상 성능을 의미한다.
대표적인 각 샘플의 흡수 이산화탄소 농도, 용해 포토레지스트 농도, 및, 도전율의 측정 결과를 예시한다. 흡수 이산화탄소 농도가 0.0(wt%)이고, 용해 포토레지스트 농도가 0.0(wt%)(0.0(abs) 상당)일 경우(소위 신액(新液)), 소정의 현상 성능을 발휘할 수 있는 현상액의 도전율은 54.58(mS/cm)이었다.
흡수 이산화탄소 농도가 0.0(wt%)이고, 용해 포토레지스트 농도가 0.25(wt%)(0.8abs 상당)일 경우, 소정의 현상 성능을 발휘할 수 있는 현상액의 도전율은 54.55(mS/cm)이며, 용해 포토레지스트 농도가 0.40(wt%)(1.3abs 상당)일 경우, 현상액의 도전율은 54.53(mS/cm)이었다.
또한, 용해 포토레지스트 농도가 0.0(wt%)(0.0(abs) 상당)이고, 흡수 이산화탄소 농도가 0.6(wt%)일 경우, 현상액의 도전율은 54.60(mS/cm)이며, 흡수 이산화탄소 농도가 1.3(wt%)일 경우, 현상액의 도전율은 54.75(mS/cm)이었다.
또한, 흡수 이산화탄소 농도가 0.6(wt%)이고, 용해 포토레지스트 농도가 0.22(wt%)(0.7abs 상당)일 경우, 현상액의 도전율은 54.60(mS/cm)이며, 용해 포토레지스트 농도가 0.40(wt%)(1.3abs 상당)일 경우, 현상액의 도전율은 54.58(mS/cm)이었다.
또한, 흡수 이산화탄소 농도가 1.3(wt%)이고, 용해 포토레지스트 농도가 0.22(wt%)(0.7abs 상당)일 경우, 현상액의 도전율은 54.75(mS/cm)이며, 용해 포토레지스트 농도가 0.40(wt%)(1.3abs 상당)일 경우, 현상액의 도전율은 54.75(mS/cm)이었다.
또, 전술한 실험에 있어서는, 어떤 농도 영역에 있어서, 흡수 이산화탄소 농도가 커지면, 도전율의 관리값이 커지는 경향이 있고, 용해 포토레지스트 농도가 커지면, 도전율의 관리값이 작아지는 경향이 보였다.
전술한 실험에서는, 각 샘플의 현상액의 도전율은 도전율계에 의해 측정한 값을 사용하였다. 흡수 이산화탄소 농도는 적정(滴定) 분석법에 의해 측정한 값을 사용하였다. 용해 포토레지스트 농도는 중량 조제값을 사용하였다. 적정은, 염산을 적정 시약으로 하는 중화 적정이다. 적정 장치로서, 미쓰비시화학 아날리테크사제의 자동 적정 장치 GT-200을 사용하였다.
또, 전술한 도전율, 흡수 이산화탄소 농도, 및 용해 포토레지스트 농도는, 도전율, 흡수 이산화탄소 농도, 및 용해 포토레지스트 농도와 현상 성능과의 관계성을 찾아내기 위한 것이며, 각 수치에 한정되지 않는다.
전술한 바와 같이, 현상 성능을 발휘할 수 있는 도전율은, 흡수 이산화탄소 농도 및 용해 포토레지스트 농도에 따라 다양하게 다르다는 것을 이해할 수 있다. 이와 같이, 현상액의 관리에 있어서, 흡수 이산화탄소, 및 용해 포토레지스트를 포함하는 현상액에서는, 도전율을 관리값으로 하며, 또한 흡수 이산화탄소 농도, 및 용해 포토레지스트 농도를 측정하고, 각 측정 결과에 의거하여 도전율의 관리값을 다르게 함으로써, 소정의 현상 성능을 발휘시킬 수 있다.
즉, 현상액의 용해 포토레지스트 농도, 및 흡수 이산화탄소 농도를 지표로 하여 특정되는 농도 영역마다, 소정의 현상 성능이 되는 것이 미리 확인된 현상액의 도전율값을 갖는 도전율 데이터(매트릭스)를 기억하고, 도전율 데이터(매트릭스)를 이용함으로써 소정의 현상 성능을 발휘시킬 수 있는, 현상액의 관리가 가능해진다.
또한, 발명자가 현상액 관리에 대해 예의 연구한 바, 탄산염이나 레지스트염도 현상액 중에서 일부가 유리되어 현상 작용에 기여한다는 것, 및, 불활성화한다고 생각되고 있었던 이들 성분으로부터의 현상 작용에의 기여도 함께 고려한 현상액 관리가 현상액의 알칼리 성분 농도값을 관리하는 것에 의해 실현될 수 있다는 것, 또한, 이러한 알칼리 성분 농도의 관리값은 흡수 이산화탄소 농도와, 용해 포토레지스트 농도와 상관 관계가 있는 흡광도에 따라 다양하게 다르다는 것의 지견을 얻었다.
그래서 발명자는, 현상액으로서 TMAH 수용액의 관리를 행할 경우를 상정하고, 알칼리성을 나타내는 현상액의 도전율에 의거하여 측정되는 알칼리 성분 농도와, 현상액의 용해 포토레지스트 농도와 상관 관계가 있는 흡광도와, 현상액의 흡수 이산화탄소 농도를 다양하게 변화시켜서, 포토레지스트에 대한 원하는 현상 성능과, 현상액의 알칼리 성분 농도의 관계를 구했다.
흡수 이산화탄소 농도를 0.0∼1.3(wt%) 사이에서 변화시키고, 용해 포토레지스트 농도와 상관 관계가 있는 흡광도를 0.0∼1.3(abs) 사이에서 변화시킨 TMAH 수용액의 현상액 샘플을 조제했다. 발명자는, 이들 샘플에 대해서, 현상액의 알칼리 성분 농도, 흡수 이산화탄소 농도, 및, 흡광도를 측정하고, 현상 성능, 알칼리 성분 농도, 흡수 이산화탄소 농도, 및, 흡광도와의 상관을 확인하는 실험을 행하였다. 흡수 이산화탄소 농도를 하나의 항목으로 하여 세로 또는 가로로 배열하고, 흡광도를 다른 항목으로 하여 가로 또는 세로로 배열한 매트릭스(조합표)를 작성하였다. 흡수 이산화탄소 농도와 흡광도의 조합마다, 포토레지스트에 대한 원하는 현상 성능을 만족하는, 현상액의 알칼리 성분 농도를 구하고, 각란에 기입하여, 매트릭스를 완성시켰다.
여기서, 소정의 현상 성능이란, 현상 공정에서 실현하려고 하고 있는 기판 상의 배선 패턴의 선폭이나 잔막 두께가 실현될 때의 현상액의 현상 성능을 의미한다.
대표적인 각 샘플의 흡수 이산화탄소 농도, 흡광도, 및, 알칼리 성분 농도의 측정 결과를 예시한다. 흡수 이산화탄소 농도가 0.0(wt%)이고, 흡광도가 0.0(abs)일 경우(소위 신액), 소정의 현상 성능을 발휘할 수 있는 현상액의 알칼리 성분 농도는 2.380(wt%)이었다.
흡수 이산화탄소 농도가 0.0(wt%)이고, 흡광도가 0.8abs일 경우, 소정의 현상 성능을 발휘할 수 있는 현상액의 알칼리 성분 농도는 2.379(wt%)이며, 흡광도가 1.3abs일 경우, 현상액의 알칼리 성분 농도는 2.378(wt%)이었다.
또한, 흡광도가 0.0(abs)이고, 흡수 이산화탄소 농도가 0.6(wt%)일 경우, 현상액의 알칼리 성분 농도는 2.381(wt%)이며, 흡수 이산화탄소 농도가 1.3(wt%)일 경우, 현상액의 알칼리 성분 농도는 2.388(wt%)이었다.
또한, 흡수 이산화탄소 농도가 0.6(wt%)이고, 흡광도가 0.7abs일 경우, 현상액의 알칼리 성분 농도는 2.381(wt%)이며, 흡광도가 1.3abs일 경우, 현상액의 알칼리 성분 농도는 2.380(wt%)이었다.
또한, 흡수 이산화탄소 농도가 1.3(wt%)이고, 흡광도가 0.7abs일 경우, 현상액의 알칼리 성분 농도는 2.388(wt%)이며, 흡광도가 1.3abs일 경우, 현상액의 알칼리 성분 농도는 2.388(wt%)이었다.
또, 전술한 실험에 있어서는, 어떤 농도 영역에 있어서, 흡수 이산화탄소 농도가 커지면, 알칼리 성분 농도의 관리값이 커지는 경향이 있고, 흡광도가 커지면, 알칼리 성분 농도의 관리값이 작아지는 경향이 보였다.
전술한 실험에서는, 각 샘플의 현상액의 알칼리 성분 농도는, 도전율계로 도전율을 측정함으로써 구할 수 있다. 구체적으로는, TMAH 수용액의 신액(현상 전의 TMAH 수용액)의 알칼리 성분 농도와 도전율값의 상관 관계(예를 들면 직선 관계)를 미리 검량선으로서 작성해 둔다. 이 검량선에 의거하여 도전율값으로부터 알칼리 성분 농도를 구할 수 있다.
흡수 이산화탄소 농도는 적정 분석법에 의해 측정한 값을 사용하였다. 적정은, 염산을 적정 시약으로 하는 중화 적정이다. 적정 장치로서, 미쓰비시화학 아날리테크사제의 자동 적정 장치 GT-200을 사용하였다. 흡광도의 측정에는 흡광광도계를 사용하였다.
또, 전술의 알칼리 성분 농도, 흡수 이산화탄소 농도, 및 흡광도는, 알칼리 성분 농도, 흡수 이산화탄소 농도, 및 흡광도와 현상 성능과의 관계성을 찾아내기 위한 것이며, 각 수치에 한정되지 않는다.
전술한 바와 같이, 현상 성능을 발휘할 수 있는 알칼리 성분 농도는, 흡수 이산화탄소 농도, 및 흡광도에 따라 다양하게 다르다는 것을 이해할 수 있다. 이와 같이, 현상액의 관리에 있어서, 흡수 이산화탄소, 및 용해 포토레지스트를 포함하는 현상액에서는, 알칼리 성분 농도를 현상액의 관리값으로 하며, 또한 흡수 이산화탄소 농도, 및 흡광도를 측정하고, 각 측정 결과에 의거하여 알칼리 성분 농도의 관리값을 다르게 함으로써, 소정의 현상 성능을 발휘시킬 수 있다.
즉, 현상액의 흡광도, 및 흡수 이산화탄소 농도를 지표로 하여 특정되는 농도 영역마다, 소정의 현상 성능이 되는 것이 미리 확인된 현상액의 알칼리 성분 농도값을 갖는 알칼리 성분 농도 데이터(매트릭스)를 기억하고, 알칼리 성분 농도 데이터(매트릭스)를 이용함으로써, 소정의 현상 성능을 발휘시킬 수 있다.
다음으로, 구체적인 실시예에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.
[제 1 실시형태]
도 1은 현상 장치를 설명하기 위한 모식도이다. 실시형태의 현상 장치는 현상액 조제 장치(92)와, 현상 신액용 관로(82)와, 현상 원액용 관로(81)와, 순수용 관로(83)와, 현상액 관리 장치(D)를 구비한다.
먼저, 현상 공정 설비(A)에 대해서 간단하게 설명한다.
현상 공정 설비(A)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 보충되어서 조성(組成) 관리된다. 현상액 저류조(61)는, 액면계(63)와 오버플로우조(62)를 구비하며, 보충액을 보급하는 것에 의한 액량의 증가를 관리하고 있다. 현상액 저류조(61)와 현상액 샤워 노즐(67)은, 현상액 관로(80)에 의해 접속되어 있다. 현상액 저류조(61) 내에 저류된 현상액이 현상액 관로(80)에 마련되어진 순환 펌프(72)에 의해 필터(73)를 통해서 현상액 샤워 노즐(67)에 송액된다. 롤러 컨베이어(65)는, 현상액 저류조(61)의 상방에 구비되어, 포토레지스트 막이 제막된 기판(66)을 반송한다. 현상액은 현상액 샤워 노즐(67)로부터 적하된다. 롤러 컨베이어(65)에 의해 반송되는 기판(66)은 적하되는 현상액 속을 통과함으로써 현상액에 담가진다. 그 후에 현상액은, 현상액 저류조(61)에 회수되어, 다시 저류된다. 이와 같이, 현상액은, 현상 공정에서 순환하여 반복 사용된다. 또, 소형의 글래스 기판에 있어서의 현상실 내는, 질소 가스를 충만(充滿)시키는 등에 의해, 공기 중의 이산화탄소를 흡수하지 않도록 하는 처리가 실시될 경우도 있다. 또, 열화한 현상액은 폐액 펌프(71)를 작동함으로써 폐액(드레인)된다. 현상 공정 설비(B)는, 현상하는 것이 가능하다면, 도 1에 도시되는 구성에 한정되지 않는다.
순환 교반 기구(C)에 관하여 설명한다. 순환 교반 기구(C)는, 주로, 현상액 저류조(61) 내에 저류된 현상액을 순환하고, 교반하기 위한 것이다.
현상액 저류조(61)의 바닥과 현상액 저류조(61)의 측부는, 도중에 순환 펌프(74)와 필터(75)가 마련되어진 순환 관로(85)에 의해 접속되어 있다. 순환 펌프(74)를 작동시키면, 현상액 저류조(61)에 저류된 현상액은, 순환 관로(85)를 통해 순환한다. 현상액은, 순환 관로(85)를 통해 현상액 저류조(61)의 측부로부터 현상액 저류조(61)로 되돌아가서, 저류된 현상액을 교반한다.
또한, 합류 관로(84)를 통해 순환 관로(85)에 보충액이 유입했을 경우, 이 유입한 보충액은, 순환 관로(85) 내에 있어서 순환하는 현상액과 혼합되면서, 현상액 저류조(61) 내에 공급된다.
다음으로, 본 실시형태의 현상액 관리 장치(D)에 관하여 설명한다. 본 실시형태의 현상액 관리 장치(D)는, 알칼리성을 나타내는 현상액의 용해 포토레지스트 농도 및 흡수 이산화탄소 농도를 지표로 하여 특정되는 농도 영역마다 소정의 현상 성능이 되는 것이 미리 확인된 현상액의 도전율값을 갖는 도전율 데이터를 이용하여, 현상액의 용해 포토레지스트 농도의 측정값, 및 흡수 이산화탄소 농도의 측정값에 의해 특정되는 농도 영역의 도전율을 제어 목표값으로 하고, 현상액의 도전율이 제어 목표값이 되도록 현상액에 보충액을 보급하는 방식의 현상액 관리 장치이다.
현상액 관리 장치(D)는, 측정부(1)와, 제어 수단(21)을 구비하고 있다. 현상액 관리 장치(D)는 샘플링 배관(15) 및 출구측 배관(16)에 의해 현상액 저류조(61)와 접속되어 있다.
측정부(1)는, 샘플링 펌프(14)와, 도전율계(11), 및 용해 포토레지스트 농도를 측정하는 제 1 농도 측정 수단(12), 및 흡수 이산화탄소 농도를 측정하기 위한 제 2 농도 측정 수단(13)을 구비하고 있다. 도전율계(11), 제 1 농도 측정 수단(12), 및 제 2 농도 측정 수단(13)은, 샘플링 펌프(14)의 후단에 직렬로 접속된다. 측정부(1)는, 또한, 측정 정밀도를 향상시키기 위해서, 샘플링한 현상액을 소정의 온도로 안정시키는 온도 조절 수단(미도시)을 구비하는 것이 바람직하다. 이 때, 온도 조절 수단은, 측정 수단의 바로 앞에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 샘플링 배관(15)은, 현상액 관리 장치(D)의 측정부(1)의 샘플링 펌프(14)에 접속되어 있고, 출구측 배관(16)은, 측정 수단 말단의 배관과 접속되어 있다.
또한, 도 1에서는, 도전율계(11), 제 1 농도 측정 수단(12), 및 제 2 농도 측정 수단(13)이, 직렬로 접속된 태양을 도시했지만, 도전율계(11), 제 1 농도 측정 수단(12), 및 제 2 농도 측정 수단(13)의 접속은 이것에 한정되지 않는다. 병렬 접속이어도 되고, 각각이 독립적으로 송액 경로를 구비해서 측정하는 것이어도 좋다. 도전율계(11), 제 1 농도 측정 수단(12), 및 제 2 농도 측정 수단(13)의 순서에 관해서도, 특별히 그 선후를 묻지 않는다. 각 측정 수단의 특징에 따라 적절하게 최적인 순서에서 측정하면 된다.
제어 수단(21)은 데이터 기억부(23)와 제어부(31)를 구비하고 있다. 데이터 기억부(23)에는, 알칼리성을 나타내는 현상액의 용해 포토레지스트 농도 및 흡수 이산화탄소 농도를 지표로 하여 특정되는 농도 영역마다 소정의 현상 성능이 되는 것이 미리 확인된, 사용하는 현상액의 도전율값을 갖는 도전율 데이터가 저장되어 있다.
제어 수단(21)은 측정부(1)의 도전율계(11), 제 1 농도 측정 수단(12), 및 제 2 농도 측정 수단(13)과 신호선에 의해 접속되어 있다. 측정부(1)에서 측정된 도전율값, 용해 포토레지스트 농도값, 및, 흡수 이산화탄소 농도값이 제어 수단(21)에 보내진다.
제어 수단(21)의 제어부(31)는, 현상액에 보충액을 송액하는 관로에 마련되어진 제어 밸브(41∼43)와, 신호선에 의해 접속되어 있다. 도 1에서는, 제어 밸브(41∼43)는, 현상액 관리 장치(D)의 내부 부품으로서 도시했지만, 제어 밸브(41∼43)는, 본 실시형태의 현상액 관리 장치(D)의 부품으로서 필수적인 것이란 의미는 아니다. 제어부(31)는, 제어 밸브(41∼43)의 동작을 제어하여, 현상액에 보충액을 보급할 수 있게, 제어 밸브(41∼43)와 접속되어 있으면 된다. 제어 밸브(41∼43)는, 현상액 관리 장치(D)의 밖에 존재하는 것이어도 된다.
계속해서, 본 실시형태의 현상액 관리 장치(D)의 동작에 관하여 설명한다.
현상액 저류조(61)로부터 샘플링된 현상액은, 측정부(1) 내에 송액되며, 온도 조절된다. 현상액은, 그 후에 도전율계(11), 제 1 농도 측정 수단(12), 및 제 2 농도 측정 수단(13)에 송액되어, 도전율, 용해 포토레지스트 농도, 및 흡수 이산화탄소 농도가 측정된다. 각 측정 데이터는 제어 수단(21)에 보내진다.
제어부(31)에는, 현상액의 용해 포토레지스트 농도 및 흡수 이산화탄소 농도를 지표로 하여 특정되는 농도 영역마다 소정의 현상 성능이 되는 것이 미리 확인된 현상액의 도전율값을 갖는 도전율 데이터의 도전율값에 대응하는, 도전율의 관리값이 설정되어 있다. 제어부(31)는, 측정부(1)로부터 수취한 측정 데이터에 따라, 이하와 같이 제어를 행한다.
제어부(31)는, 측정부(1)로부터 수취한 용해 포토레지스트 농도와 흡수 이산화탄소 농도에 의거하여, 데이터 기억부(23)에 기억되어 있는 도전율 데이터 중, 측정된 용해 포토레지스트 농도 및 측정된 흡수 이산화탄소 농도에 의해 특정되는 농도 영역의 도전율값을 구한다. 구한 도전율값을 현상액의 도전율의 제어 목표값으로서 설정한다.
제어부(31)는, 측정부(1)로부터 수취한 측정된 도전율과, 제어 목표값으로서 설정된 도전율을 비교하고, 비교 결과에 따라 다음과 같은 관리를 행한다. 즉, 제어 목표값으로서 설정된 도전율이, 측정된 도전율과 같을 경우, 기본적으로 현상액에 보충액을 첨가하지 않는다. 또한, 제어 목표값으로서 설정된 도전율이, 측정된 도전율보다 클 경우, 현상액에 도전율을 올리도록 작용을 하는 보충액을 보급하면 된다. 또한, 제어 목표값으로서 설정된 도전율이, 측정된 도전율보다 작을 경우, 현상액에 도전율을 내리도록 작용을 하는 보충액을 보급하면 된다.
여기서, 현상액에 보급되는 보충액으로서는, 예를 들면 현상액의 원액이나 신액, 순수 등이 있다.
보충액은 보충액 저류부(B)의 현상 원액 저류조(91), 및 현상액 조제 장치(92)에 저류되어 있다. 현상 원액 저류조(91), 및 현상액 조제 장치(92)는, 밸브(46, 47)를 구비한 질소 가스용 관로(86)가 접속되어 있고, 이 관로를 통해 공급되는 질소 가스에 의해 가압되어 있다. 또한, 현상 원액 저류조(91), 및 현상액 조제 장치(92)에는 각각 현상 원액용 관로(81), 및 현상 신액용 관로(82)가 접속되어, 보통 개방된 상태의 밸브(44, 45)를 통해 보충액이 송액된다. 현상 원액용 관로(81), 현상 신액용 관로(82) 및 순수용 관로(83)에는 제어 밸브(41∼43)가 구비되어 있으며, 제어 밸브(41∼43)는 제어부(31)에 의해 개폐 제어된다. 제어 밸브가 동작함으로써, 현상 원액 저류조(91), 및 현상액 조제 장치(92)에 저류되어 있었던 보충액이 압송되며, 또한 순수가 송액된다. 그 후에 보충액은 합류 관로(84)를 지나, 순환 교반 기구(C)와 합류하고, 현상액 저류조(61)에 보급되어 교반된다.
보급에 의해 현상 원액 저류조(91), 및 현상액 조제 장치(92) 내에 저류된 보충액이 감소하면, 그 내압이 내려가서 공급량이 불안정해지기 때문에, 보충액의 감소에 따라 밸브(46, 47)를 적절하게 개방해서 질소 가스를 공급하여, 현상 원액 저류조(91), 및 현상액 조제 장치(92)의 내압이 보존되도록 유지된다.
도 1에서는, 현상액 조제 장치(92)가 질소 가압되어서 현상액 조제 장치(92)로부터 현상 신액이 압송되는 태양을 나타냈지만, 이것에 한정되지 않는다. 현상 장치에서는, 현상 공정 설비(A)가 고층계에, 현상액 조제 장치(92)가 저층계에, 층계를 나누어서 설치되는 경우가 있다. 이 경우에는, 현상액 조제 장치(92)로부터의 현상 신액의 송액은, 송액 펌프에 의해 이루어지는 경우가 많다. 이하에 설명하는 도 2∼4, 도 6에 있어서도, 마찬가지이다.
도 1에 나타나 있는 바와 같이, 현상 원액 저류조(91)에는 제어 밸브(48)를 갖는 현상 원액 공급용 관로가 접속되고, 현상액 조제 장치(92)에는 제어 밸브(49)를 갖는 현상 원액 공급용 관로, 및 제어 밸브(50)를 갖는 순수용 관로가 접속되어 있다.
현상 원액 저류조(91), 및 현상액 조제 장치(92)가 비었을 때는, 밸브(44, 45)를 폐쇄하여, 현상 원액 저류조(91), 및 현상액 조제 장치(92)에 다시 충전한다.
제어 밸브(41∼43)의 제어는, 예를 들면 다음과 같이 행해진다. 제어 밸브의 개방 시에 흐르는 유량이 조정되어 있으면, 제어 밸브를 개방하고 있는 시간을 관리함으로써, 보급해야 할 액량의 보충액을 보급할 수 있다. 제어부(31)는, 측정부(1)로부터 수취한 측정된 도전율과, 제어 목표값으로서 설정된 도전율에 의거하여, 보급해야 할 액량의 보충액이 흐르도록, 소정 시간 제어 밸브를 개방하게 제어 밸브에 제어 신호를 발한다.
제어의 방식은, 제어량을 목표값에 맞추는 제어에 사용되는 각종의 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 조합시킨 제어(PI 제어 등)(Proportional-Integral Control)가 바람직하다. 보다 바람직하게는, PID 제어(Proportional-Integral-Differential Control)가 적합하다.
이상에 의해, 본 실시형태에 따른 현상액 관리 장치(D)를 포함하는 현상 장치에 의하면, 현상액이 어떠한 용해 포토레지스트 농도 및 흡수 이산화탄소 농도가 되더라도, 현상액 중의 도전율에 의해서, 현상액을 관리함으로써, 현상 작용에 활성을 갖는 성분이 유지되므로, 원하는 현상 성능을 유지할 수 있고, 기판 상의 배선 패턴의 원하는 선폭 및 잔막 두께를 유지할 수 있는 현상 처리를 실현 가능하다.
또한, 본 실시형태에 따른 현상액 관리 장치(D)에 의하면, 현상 성능이 미리 확인된 현상액의 도전율값의 도전율 데이터를 사용해서 제어 목표 관리값으로 함으로써, 현상액의 용해 포토레지스트 농도가 0.0∼0.40(wt%)(0.0∼1.3(abs) 상당)이며, 또한 흡수 이산화탄소 농도가 0.0∼1.3(wt%)이어도, 원하는 현상 활성을 갖는 현상액으로서 사용할 수 있다. 즉, 본 실시형태에 따른 현상액 관리 장치(D)에 의하면, 현상액의 용해 포토레지스트 농도가 0.25(wt%) 이상(0.8(abs) 상당), 및 흡수 이산화탄소 농도가 0.6(wt%) 이상이어도, 현상액을 폐액하지 않고 사용할 수 있어서, 현상액의 폐액량을 줄이는 것이 가능해진다.
상기에 있어서, 현상액의 도전율, 흡수 이산화탄소 농도, 및 용해 포토레지스트 농도와, 도전율 데이터를 사용한 예를 설명했다. 이것에 한정되는 일 없이, 현상액의 알칼리 성분 농도, 흡수 이산화탄소 농도, 및 흡광도와, 알칼리 성분 농도 데이터를 사용하여, 현상액을 관리할 수 있다.
[제 2 실시형태]
도 2는 현상 장치를 설명을 하기 위한 모식도이다. 또, 제 1 실시형태의 구성과 마찬가지의 구성에는 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략할 경우가 있다.
현상액 관리 장치(D)의 측정부(1)는, 도전율계(11), 현상액의 용해 포토레지스트 농도와 상관이 있는 현상액의 특성값과, 현상액의 흡수 이산화탄소 농도와 상관이 있는 현상액의 특성값을 측정하는 복수의 측정 장치를 구비하고 있다. 예를 들면, 용해 포토레지스트 농도와 상관이 있는 현상액의 특성값을 측정하는 제 1 특성값 측정 수단(12A)으로서, 예를 들면 λ=560nm에 있어서의 흡광도를 측정하는 흡광광도계를 구비하고 있다. 흡수 이산화탄소 농도와 상관이 있는 현상액의 특성값을 측정하는 제 2 특성값 측정 수단(13A)으로서, 현상액의 밀도를 측정하는 밀도계를 구비하고 있다.
여기서,「상관이 있는」현상액의 특성값이란, 그 특성값이 그 성분 농도와 관계가 있어, 그 성분 농도의 변화에 따라 특성값이 변하는 것 같은 관계에 있는 것을 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, 보통은, 성분 농도 A 이외에, 성분 농도 B나 C 등을 변수로 하는 다변수 함수로 되어 있을 때에, 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀분석법)을 채용하는 의의가 크다.
제어 수단(21)은 데이터 기억부(23), 제어부(31), 및 연산부(32)를 구비하고 있다. 연산부(32)는, 측정부(1)에서 측정된 현상액의 복수의 특성값으로부터, 다변량 해석법에 의해, 현상액의 용해 포토레지스트 농도의 측정값 및 흡수 이산화탄소 농도의 측정값을 산출한다.
본 실시형태에서는, 현상액 저류조(61)로부터 샘플링된 현상액은, 측정부(1) 내에 송액되며, 온도 조절된다. 현상액은, 그 후에 도전율계(11), 제 1 특성값 측정 수단(12A), 및 제 2 특성값 측정 수단(13A)에 송액되어, 도전율, 흡광도, 및 밀도가 측정된다. 각 측정 데이터는 제어 수단(21)에 보내진다.
연산부(32)는, 측정부(1)에서 측정된 흡광도, 및 밀도로부터 다변량 해석법에 의해, 현상액의 용해 포토레지스트 농도의 측정값 및 흡수 이산화탄소 농도의 측정값을 산출한다. 이 때, 도전율, 흡광도, 및 밀도로부터 다변량 해석에 의해 용해 포토레지스트 농도의 측정값 및 흡수 이산화탄소 농도의 측정값을 산출할 수도 있다.
제어부(31)는, 연산부(32)에서 산출된 용해 포토레지스트 농도와 흡수 이산화탄소 농도에 의거하여, 데이터 기억부(23)에 기억되어 있는 도전율 데이터 중, 측정된 용해 포토레지스트 농도 및 측정된 흡수 이산화탄소 농도에 의해 특정되는 농도 영역의 도전율값을 구한다. 구한 도전율값을 현상액의 도전율의 제어 목표값으로서 설정한다.
그 밖의 구성, 동작 등은, 제 1 실시형태와 마찬가지이므로, 생략한다.
다음으로, 현상액의 복수의 특성값으로부터, 용해 포토레지스트 농도의 측정값 및 흡수 이산화탄소 농도의 측정값을, 다변량 해석법에 의해 산출하는 방법에 관하여 설명한다.
발명자는, 연산 방법에 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀분석법)을 사용하면, 종래법을 사용했을 경우보다, 정밀도 좋게 현상액의 각 성분 농도를 산출할 수 있다는 것, 및, 종래 곤란했던 흡수 이산화탄소 농도를 측정할 수 있다는 것을 찾아냈다. 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀분석법)에 의해 산출한 현상액의 성분 농도(용해 포토레지스트 농도, 및 흡수 이산화탄소 농도)를 사용하면, 미리 현상 성능이 확인된 용해 포토레지스트 농도, 및 흡수 이산화탄소 농도와 도전율값을 갖는 도전율 데이터로부터, 목적의 도전율값을 용이하게 얻는 것이 가능해진다.
2.38% TMAH 수용액의 관리를 행할 경우를 상정하고, 알칼리 성분 농도, 용해 포토레지스트 농도, 흡수 이산화탄소 농도를 다양하게 변화시킨 TMAH 수용액을 모의 현상액 샘플로서 조제했다. 발명자는, 이들 모의 현상액 샘플에 대해서 측정한 각종 특성값으로부터, 중회귀분석법에 의해 그 성분 농도를 구하는 실험을 행하였다. 이하에, 중회귀분석법에 의한 일반적인 연산 방법을 설명하고, 그 후, 발명자가 행한 실험에 의거하여 중회귀분석법을 사용한 현상액의 성분 농도의 연산 방법에 관하여 설명한다.
중회귀분석은 교정과 예측의 2단계로 이루어진다. n 성분계의 중회귀분석에 있어서, 교정 표준 용액을 m개 준비한 것으로 한다. i번째의 용액중에 존재하는 j번째의 성분 농도를 Cij로 나타낸다. 여기서, i=1∼m, j=1∼n이다. m개의 표준 용액에 대해서, 각각, p개의 특성값(예를 들면, 임의의 파장에 있어서의 흡광도라든지 도전율 등의 특성값) Aik(k=1∼p)를 측정한다. 농도 데이터와 특성 데이터는, 각각, 모아서 행렬의 형(C,A)으로 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
이들 행렬을 연관시키는 행렬을 교정 행렬이라고 하며, 여기서는 기호 S(Skj;k=1∼p, j=1∼n)로 표현한다.
[수학식 2]
Figure pat00002
기지(旣知)의 C와 A(A의 내용은, 동질의 측정값뿐만아니라 이질의 측정값이 혼재해도 상관없음. 예를 들면, 도전율과 흡광도와 밀도.)로부터 S를 행렬 연산에 의해 산출하는 것이 교정 단계이다. 이 때, p>=n, 및, m>=np가 아니면 안된다. S의 각 요소는 모두 미지수이기 때문에, m>np인 것이 바람직하며, 그 경우는 다음과 같이 최소 제곱 연산을 행한다.
[수학식 3]
Figure pat00003
여기서, 윗첨자인 T는 전치 행렬을, 윗첨자인 -1은 역행열을 의미한다.
농도 미지의 시료액에 대해서 p개의 특성값을 측정하고, 그것들을 Au(Auk;k=1∼p)라고 하면, 그것에 S를 곱해서 구해야 할 농도 Cu(Cuj;j=1∼n)를 얻을 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00004
이것이 예측 단계이다.
발명자는, 사용 완료된 알칼리성 현상액(2.38% TMAH 수용액)을, 알칼리 성분, 용해 포토레지스트, 흡수 이산화탄소의 3성분으로 이루어지는 다성분계(n=3)로 간주하고, 당해 현상액의 특성값으로서 3개의 특성값(p=3), 즉, 현상액의 도전율값, 특정 파장에 있어서의 흡광도값, 및, 밀도값으로부터, 상기 중회귀분석법에 의해 각 성분 농도를 산출하는 실험을 행하였다. 발명자는, 2.38% TMAH 수용액을 현상액의 기본 조성으로서, 알칼리 성분 농도(TMAH 농도), 용해 포토레지스트 농도, 흡수 이산화탄소 농도를 다양하게 변화시킨 11개의 교정 표준 용액을 조제했다(m=11이며, p>=n 및 m>np를 만족시킨다).
실험은, 11개의 교정 표준 용액에 대해서, 도전율값, 파장 λ=560nm에 있어서의 흡광도값, 및, 밀도값을 현상액의 특성값으로서 측정하고, 각 성분 농도를 선형 중회귀분석법(Multiple Linear Regression - Inverse Least Squares; MLR-ILS)에 의해 연산했다.
측정은, 교정 표준 용액을 25.0℃로 온도 조정하여, 행하였다. 온도 조정은, 25℃ 부근으로 온도 관리된 항온수조에 교정 표준 용액이 들어간 보틀을 장시간 담그어 두고, 여기서 샘플링하며, 또한 측정 직전에 온도 컨트롤러에 의해서 다시 25.0℃로 하는 방식이다. 도전율계는 자사제의 도전율계를 채용하였다. 백금흑(白金黑) 처리를 실시한 자사제의 도전율 플로우 셀을 사용하여 측정하였다. 도전율계에는, 별도 교정 작업에 의해 확인된 도전율 플로우 셀의 셀 정수가 입력되어 있다. 흡광광도계도 자사제의 것을 채용하였다. 파장 λ=560nm의 광원부와 측광부와 글래스 플로우 셀을 구비하는 흡광광도계이다. 밀도 측정에는, U자관 플로우 셀을 여진(勵振)해서 측정되는 고유 진동수로부터 밀도를 구하는 고유 진동법을 채용한 밀도계를 사용하였다. 측정된 도전율값, 흡광도값, 밀도값의 단위는, 각각, mS/cm, Abs.(Absorbance), g/cm3이다.
연산은, 11개의 교정 표준 용액 중 하나를 미지 시료로 간주하여, 나머지 10개 표준으로 교정 행렬을 구하고, 가정한 미지 시료의 농도를 산출해서 기지의 값(다른 정확한 분석 방법에 의해 측정한 농도값이나 중량 조제값)과 비교하는 방법(한개 제외 교차 확인법; Leave-One-Out 법)에 의한 것이다.
MLR-ILS 계산을 행한 결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
Figure pat00005
MLR-ILS 계산에 있어서는, TMAH 수용액이 강알칼리성에서 이산화탄소를 흡수해서 열화하기 쉬운 점을 감안하여, 연산에 사용하는 농도 행렬에는, 알칼리 성분 농도나 흡수 이산화탄소 농도를 정확하게 분석할 수 있는 적정 분석법에 의해 교정 표준 용액을 별도 측정한 값을 사용하였다. 단, 용해 포토레지스트 농도에 관해서는, 중량 조제값을 사용하였다.
적정은, 염산을 적정 시약으로 하는 중화 적정이다. 적정 장치로서, 미쓰비시화학 아날리테크사제의 자동 적정 장치 GT-200을 사용하였다.
이하, 표 2에, 농도 행렬을 나타낸다.
[표 2]
Figure pat00006
이 때의 교정 표준 용액의 특성값의 측정 결과를 표 3에 나타낸다. 흡광도의 란은, 파장 λ=560nm에 있어서의 흡광도값(광로길이 d=10mm)이다.
[표 3]
Figure pat00007
교정 행렬을 표 4에 나타낸다.
[표 4]
Figure pat00008
표 5에, 표 2의 농도 측정값과 표 1의 MLR-ILS 계산값의 비교를 나타낸다.
[표 5]
Figure pat00009
표 5와 같이, 중회귀분석법에 의해 구해진 TMAH 농도, 용해 포토레지스트 농도, 흡수 이산화탄소 농도는, 모두 적정 분석에 의해 측정한 TMAH 농도나 흡수 이산화탄소 농도, 및, 조제 중량으로부터 구한 용해 포토레지스트 농도와, 어느 것이나 상당히 근사한 값으로 되어 있다.
이와 같이, 알칼리성 현상액의 도전율, 특정 파장에 있어서의 흡광도, 및, 밀도를 측정하고, 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀분석법)을 사용함으로써, 현상액의 알칼리 성분 농도, 용해 포토레지스트 농도, 및, 흡수 이산화탄소 농도를 측정할 수 있다는 것이 이해된다.
다변량 해석법(예를 들면, 중회귀분석법)은, 복수의 성분 농도를 연산해서 구하는데 유효하다. 현상액의 복수의 특성값 a, b, c, …을 측정하고, 그들 측정값으로부터 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀분석법)에 의해 성분 농도 A, B, C, …를 구할 수 있다. 이 때, 구해야 할 성분 농도에 관하여, 적어도 이 성분 농도와 상관이 있는 특성값이, 적어도 하나는 측정되어서 연산에 사용되는 것이 필요하다.
또한, 성분 농도는, 전체에 대한 그 성분의 상대량을 나타내는 척도이다. 반복 사용되는 현상액과 같은 시간 경과적으로 성분이 증감하는 혼합액의 성분 농도는, 그 성분 단독으로 결정되지 않고, 보통, 다른 성분 농도의 함수가 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, 중회귀분석법)에 의하면, 산출하려고 하는 성분 농도와 상관이 있는 복수의 특성값의 측정값이 한 세트 갖추어지면, 이것을 연산에 사용하여, 성분 농도가 한 세트 산출된다. 종래의 지견에서는 일견하면 측정 곤란한 성분 농도여도, 특성값을 측정함으로써 성분 농도를 측정할 수 있다고 하는 현저한 효과를, 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀분석법)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 비하여, 고정밀도로 각 성분 농도를 산출할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀분석법)을 사용하고 있으므로, 현상액의 성분 농도를 산출하는 연산에, 현상액의 특정한 성분 농도와 직선 관계에 없는 현상액의 특성값도 채용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 특허문헌 2의 발명에서는 필요한, 고정밀도 측정을 가능하게 하기 위한 매우 다수의 샘플 준비와 예비 측정이, 필요없다.(전술의 실험예와 같이, 성분수 n=3의 현상액이면, 측정하는 특성값의 수 p=3으로 하여, m>=np를 만족시키는 샘플수 p(예를 들면 p=11개의 샘플)를 준비해서 측정하면, 충분하다. 성분수 n=2이면 샘플수는 더 적어도 된다.)
또한, 본 발명은 다변량 해석법(예를 들면, 중회귀분석법)을 사용하고 있으므로, 종래는 측정이 곤란했던 현상액의 흡수 이산화탄소 농도를, 정밀도 좋게 산출할 수 있다.
본 실시형태에서는, 현상액의 용해 포토레지스트 농도와 상관이 있는 현상액의 특성값으로서, λ=560nm에 있어서의 흡광도를 예시했지만, 이것에 한정되지 않는다. 다른 특정 파장에 있어서의 흡광도, 즉, 가시영역, 보다 바람직하게는 360∼600nm의 파장 영역의 특정 파장, 보다 바람직하게는 파장 λ=480nm에 있어서의 흡광도를, 특성값으로서 이용할 수도 있다. 이들 파장 영역에 포함되는 특정 파장에 있어서의 흡광도는 용해 레지스트 농도와 비교적 양호한 대응 관계에 있기 때문이다.
또한, 현상액의 흡수 이산화탄소 농도와 상관이 있는 현상액의 특성값으로서, 밀도를 예시했지만, 이것에 한정되지 않는다. 현상액의 용해 포토레지스트 농도나 흡수 이산화탄소 농도와 상관이 있는 현상액의 특성값으로서, 현상액의 도전율과 조합시켜서 측정하는 특성값에 채용할 수 있는 특성값으로는, 예를 들면 상기 특정 파장에 있어서의 흡광도나 밀도 이외에, 초음파 전파 속도, 굴절율, 적정 종점, pH 등을 들 수 있다.
[제 3 실시형태]
도 3은 현상 장치를 설명하기 위한 모식도이다. 또, 제 1 실시형태, 및 제 2 실시형태의 구성과 마찬가지의 구성에는 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략할 경우가 있다.
본 실시형태의 현상액 관리 장치(D)는, 측정부(1)와, 제어 수단(21), 및 연산 수단(36)을 구비하고 있다. 본 실시형태에서는 제 2 실시형태와는 달리, 제어 수단(21)과, 연산을 행하는 연산 수단(36)이, 별체의 장치로 구성되어 있다.
측정부(1)는, 도전율계(11), 제 1 특성값 측정 수단(12A), 및 제 2 특성값 측정 수단(13A)를 구비하고 있다. 연산 수단(36)은, 제 1 특성값 측정 수단(12A), 및 제 2 특성값 측정 수단(13A)에 의해 측정된 흡광도, 및 밀도로부터 다변량 해석법에 의해, 현상액의 용해 포토레지스트 농도의 측정값 및 흡수 이산화탄소 농도의 측정값을 산출한다. 이 때, 도전율, 흡광도, 및 밀도로부터 다변량 해석법에 의해 용해 포토레지스트 농도의 측정값 및 흡수 이산화탄소 농도의 측정값을 산출할 수 있다.
제어부(31)는, 연산 수단에서 산출된 용해 포토레지스트 농도와 흡수 이산화탄소 농도에 의거하여, 데이터 기억부(23)에 기억되어 있는 도전율 데이터 중, 측정된 용해 포토레지스트 농도 및 측정된 흡수 이산화탄소 농도에 의해 특정되는 농도 영역의 도전율값을 구한다. 구한 도전율값을 현상액의 도전율의 제어 목표값으로서 설정한다.
그 밖의 구성, 동작 등은, 제 2 실시형태와 마찬가지이므로, 생략한다.
[제 4 실시형태]
도 4는 현상 장치를 설명하기 위한 모식도이다. 또, 제 1 실시형태, 제 2 실시형태, 및 제 3 실시형태의 구성과 마찬가지의 구성에는 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략할 경우가 있다.
본 실시형태의 측정부(1)는, 도전율계(11), 제 1 농도 측정 수단(12), 및 밀도계(13B)를 구비한다. 제어 수단(21)은 데이터 기억부(23)와 연산부(33)를 구비한다. 연산부(33)는, 현상액의 흡수 이산화탄소 농도와 밀도 사이의 대응 관계에 의거하여 밀도계(13B)에 의해 측정된 현상액의 밀도로부터 현상액의 흡수 이산화탄소 농도를 산출한다.
제어부(31)는, 측정부(1)에서 측정된 용해 포토레지스트 농도와, 연산부(33)에서 산출된 흡수 이산화탄소 농도에 의거하여, 데이터 기억부(23)에 기억되어 있는 도전율 데이터 중, 측정된 용해 포토레지스트 농도 및 측정된 흡수 이산화탄소 농도에 의해 특정되는 농도 영역의 도전율값을 구한다. 구한 도전율값을 현상액의 도전율의 제어 목표값으로서 설정한다.
그 밖의 구성, 동작 등은, 제 1 실시형태와 마찬가지이므로, 생략한다.
현상액의 밀도값과 흡수 이산화탄소 농도값의 관계에 관하여 설명한다. 발명자는, 예의 연구를 계속한 결과, 다음의 지견을 얻었다. 즉, 현상액의 알칼리 성분 농도나 용해 포토레지스트 농도에 관계없이, 현상액의 밀도값과 흡수 이산화탄소 농도값 사이에는 비교적 양호한 대응 관계(직선 관계)를 얻을 수 있다는 것이다. 또한, 이 대응 관계(직선 관계)를 사용하면 밀도계에 의해 현상액의 밀도를 측정함으로써 종래 곤란했던 흡수 이산화탄소 농도를 측정할 수 있다는 것이다.
발명자는, 다변량 해석법을 채용한 현상액의 성분 농도의 연산에 사용한 11개의 교정 표준 용액을 모의 현상액 샘플로 하고, 이들에 대해서 알칼리 성분 농도(TMAH 농도), 용해 포토레지스트 농도, 흡수 이산화탄소 농도, 및, 밀도를 측정하여, 성분 농도와 밀도의 상관을 확인하는 실험을 행하였다.
이하의 표 6에, 각 샘플의 성분 농도와 밀도의 측정 결과를 나타낸다. 표 6은, 표 5의 농도 측정값(wt%)과 표 3의 밀도(g/cm3)를 대비시킨 표이다.
[표 6]
Figure pat00010
도 5에, 표 6에 나타낸 각 샘플의 흡수 이산화탄소 농도와 밀도의 그래프를 나타낸다. 이 그래프는, 흡수 이산화탄소 농도(wt%)를 가로축에 두고, 밀도(g/cm3)를 세로축에 두어, 각 샘플의 값을 플롯한 그래프이다. 플롯한 각 점으로부터, 최소 제곱법에 의해 회귀 직선을 구했다.
도 5로부터, 현상액의 흡수 이산화탄소 농도는, 알칼리 성분 농도나 용해 포토레지스트 농도가 다양함에도 불구하고, 현상액의 밀도와의 사이에 양호한 직선 관계가 있다는 것을 이해할 수 있다. 이 실험 결과에 의해, 이 현상액의 흡수 이산화탄소 농도와 밀도 사이의 대응 관계(직선 관계)를 이용하면, 현상액의 밀도를 측정하는 것에 의해 현상액의 흡수 이산화탄소 농도를 산출하는 것이 가능하다는 것을, 발명자는 지견한 것이다.
따라서, 알칼리 성분 농도(TMAH 농도)나 용해 레지스트 농도에 관계없이, 이 대응 관계(직선 관계)에 의해, 밀도계를 사용함으로써, 현상액의 흡수 이산화탄소 농도를 측정할 수 있다.
연산부(33)에서, 현상액의 밀도와 흡수 이산화탄소 농도의 관계를 이용함으로써, 용이하게 현상액의 흡수 이산화탄소 농도를 측정할 수 있다.
[제 5 실시형태]
도 6은 현상 장치를 설명하기 위한 모식도이다. 또, 제 1 실시형태, 및 제 2 실시형태의 구성과 마찬가지의 구성에는 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략할 경우가 있다.
본 실시형태의 현상액 관리 장치(D)는 측정부(1)와, 제어 수단(21), 및 연산 수단(37)을 구비하고 있다. 본 실시형태에서는 제 4 실시형태와는 달리, 제어 수단(21)과, 연산을 행하는 연산 수단(37)이, 별체의 장치로 구성되어 있다. 본 실시형태의 측정부(1)는 도전율계(11), 제 1 농도 측정 수단(12), 및 밀도계(13B)를 구비한다. 연산 수단(37)은, 현상액의 흡수 이산화탄소 농도와 밀도 사이의 대응 관계에 의거하여 밀도계(13B)에 의해 측정된 현상액의 밀도로부터 현상액의 흡수 이산화탄소 농도를 산출한다.
제어부(31)는, 측정부(1)에서 측정된 용해 포토레지스트 농도와, 연산 수단(37)에서 산출된 흡수 이산화탄소 농도에 의거하여, 데이터 기억부(23)에 기억되어 있는 도전율 데이터 중, 측정된 용해 포토레지스트 농도 및 측정된 흡수 이산화탄소 농도에 의해 특정되는 농도 영역의 도전율값을 구한다. 구한 도전율값을 현상액의 도전율의 제어 목표값으로서 설정한다.
그 밖의 구성, 동작 등은, 제 4 실시형태와 마찬가지이므로, 생략한다.
이상과 같이, 본 실시형태의 현상액 관리 장치(D)에 따르면, 현상액이 어떠한 용해 포토레지스트 농도 및 흡수 이산화탄소 농도가 되더라도, 현상액 중의 현상 작용에 활성을 갖는 성분이 일정하게 유지되므로, 원하는 현상 성능을 유지할 수 있고, 기판 상에 형성되는 배선 패턴의 원하는 선폭 및 잔막 두께를 유지할 수 있는 현상 처리를 실현 가능하다.
다음으로, 본 실시형태의 현상 장치를 구성하는 현상액 관리 장치(D)의 변형예에 대해서, 설명한다.
도 1∼4, 도 6에서는, 현상액 관리 장치(D)의 측정부(1)는, 제어 수단(21)이나 연산 수단(36, 37)과 일체로 구성되는 현상액 관리 장치(D)를 도시하였지만, 본 실시형태의 현상액 관리 장치(D)는 이것에 한정되지 않는다. 측정부(1)를 별체의 구성으로 할 수도 있다.
측정부(1)에 있어서, 각각의 채용하는 측정 원리에 따라 최적인 설치 방법이 있으므로, 예를 들면 측정부(1)를 현상액 관로(80)에 인라인 접속하거나, 현상액 저류조(61)에 측정 프로브를 침지하는 것 같이 설치하거나 하는 것이어도 된다. 도전율계(11), 제 1 농도 측정 수단(12), 제 1 특성값 측정 수단(12A), 제 2 농도 측정 수단(13), 제 2 특성값 측정 수단(13A), 및 밀도계(13B)의 각 측정 수단이 각각 별개로 설치되는 것이어도 된다. 본 실시형태의 현상액 관리 장치(D)는, 각 측정 수단이 제어 수단(21)이나 연산 수단(36, 37)과의 측정 데이터의 교환이 가능하게 서로 접속한 태양으로 되어 있으면 실현 가능하다.
각 측정 수단이 채용한 측정 원리에 따라, 시약 첨가가 필요하면, 각 측정 수단이 그를 위한 배관을 구비하고 있어도 되고, 폐액이 필요하면, 각 측정 수단이 그를 위한 관로를 구비하고 있어도 된다. 각 측정 수단이 직렬로 접속되어 있지 않아도, 본 실시형태의 현상액 관리 장치(D)는 실현 가능하다.
도 1∼4, 도 6에서는, 현상액에 보급되는 보충액을 송액하는 관로에 마련되어진 제어 밸브(41∼43)가 현상액 관리 장치(D)의 내부 부품이 되도록, 현상액 관리 장치(D)가 현상 원액용 관로(81), 현상 신액용 관로(82) 및 순수용 관로(83)와 접속된 태양을 도시하였지만, 본 실시형태의 현상액 관리 장치(D)는 이것에 한정되지 않는다. 현상액 관리 장치는 제어 밸브(41∼43)를 내부 부품으로서 구비하고 있지 않아도 되고, 현상액에 보충액을 보급하기 위한 현상 원액용 관로(81), 현상 신액용 관로(82) 및 순수용 관로(83)와 접속되어 있지 않아도 된다.
본 실시형태의 현상액 관리 장치(D)에 있어서의 제어 수단(21)과, 보충액을 보급하기 위한 관로에 마련되어진 제어 밸브(41∼43)는, 제어 밸브(41∼43)가 현상액 관리 장치(D)의 제어 수단(21)에 의해 발생한 제어 신호를 수취해서 제어되도록 서로 접속한 태양으로 되어 있으면 된다. 제어 밸브가 현상액 관리 장치(D)의 내부 부품으로 되어 있지 않아도, 본 실시형태의 현상액 관리 장치(D)는 실현 가능하다.
본 발명의 현상액 관리 장치는, 상기와 같은 각종의 변형예가 허용됨에도 불구하고, 현상액의 용해 포토레지스트 농도 및 흡수 이산화탄소 농도를 지표로 하여 특정되는 농도 영역마다 소정의 현상 성능이 되는 것이 미리 확인된 상기 현상액의 도전율값을 갖는 도전율 데이터를 구비하고, 현상액의 용해 포토레지스트 농도의 측정값 및 흡수 이산화탄소 농도의 측정값에 의해 특정되는 농도 영역의 도전율 데이터의 도전율값을 제어 목표값으로 하고, 현상액의 도전율이 제어 목표값이 되도록 상기 현상액에 보급되는 보충액을 송액한다.
이상과 같이, 본 발명의 현상액 관리 방법, 및 현상액 관리 장치에 따르면, 현상액이 어떠한 용해 포토레지스트 농도 및 흡수 이산화탄소 농도가 되더라도, 현상액 중의 현상 작용에 활성을 갖는 성분이 일정하게 유지되므로, 원하는 현상 성능을 유지할 수 있고, 기판 상의 배선 패턴의 원하는 선폭 및 잔막 두께를 유지할 수 있는 현상 처리를 실현 가능하다.
현상액 관리 장치의 바람직한 태양으로서, 용해 포토레지스트 농도, 흡수 이산화탄소 농도를 다변량 해석법에 의해 산출하기 때문에, 용해 포토레지스트 농도, 흡수 이산화탄소 농도를 정밀도 좋게 구할 수 있다. 이들 용해 포토레지스트 농도, 및 흡수 이산화탄소 농도에 의거하여 도전율 데이터로부터 목표가 되는 도전율값을 구할 수 있다.
또한, 현상액 관리 장치의 바람직한 태양으로서, 현상액의 흡수 이산화탄소 농도와 밀도 사이의 대응 관계에 의거하여 밀도계에 의해 측정된 현상액의 밀도로부터 현상액의 흡수 이산화탄소 농도를 산출한다. 이에 따라, 보다 간편하게 현상액의 흡수 이산화탄소 농도를 구할 수 있다. 이 흡수 이산화탄소 농도, 및 별도로 구해진 용해 포토레지스트 농도에 의거하여, 도전율 데이터로부터 목표가 되는 도전율값을 구할 수 있다.
A…현상 공정 설비, B…보충액 저류부, C…순환 교반 기구, D…현상액 관리 장치, 1…측정부, 11…도전율계, 12… 제 1 농도 측정 수단, 12A… 제 1 특성값 측정 수단, 13… 제 2 농도 측정 수단, 13A… 제 2 특성값 측정 수단, 13B…밀도계, 14…샘플링 펌프, 15…샘플링 배관, 16…출구측 배관, 21…제어 수단(예를 들면 컴퓨터), 23…데이터 기억부, 31…제어부, 32, 33…연산부, 36, 37…연산 수단, 41∼43, 48∼50…제어 밸브, 44, 45, 46, 47…밸브, 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, 80…현상액 관로, 81…현상 원액용 관로, 82…현상 신액용 관로, 83…순수용 관로, 84…합류 관로, 85…순환 관로, 86…질소 가스용 관로, 91…현상 원액 저류조, 92…현상액 조제 장치

Claims (7)

  1. 알칼리성을 나타내는 현상액의 주성분을 포함하는 현상 원액(原液)과 순수(純水)를 혼합하여, 설정된 농도의 상기 현상액을 현상 신액(新液)으로서 조제하는 현상액 조제 장치와,
    반복 사용되는 상기 현상액에 상기 현상액 조제 장치로부터 보급되는 상기 현상 신액이 송액(送液)되는 현상 신액용 관로와,
    상기 반복 사용되는 상기 현상액에 보급되는 상기 현상 원액이 송액되는 현상 원액용 관로와,
    상기 반복 사용되는 상기 현상액에 보급되는 순수가 송액되는 순수용 관로와,
    상기 반복 사용되는 상기 현상액의 알칼리 성분 농도 또는 상기 현상액의 도전율이 소정의 관리값 또는 관리 범위가 되도록 관리하는 현상액 관리 장치,
    를 구비하는 현상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 현상액 관리 장치가,
    상기 반복 사용되는 상기 현상액의 용해 포토레지스트 농도 및 흡수 이산화탄소 농도를 지표로 하여 특정되는 농도 영역마다 소정의 현상 성능이 되는 것이 미리 확인된 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 도전율값을 갖는 도전율 데이터가 저장되어 있는 데이터 기억부와,
    상기 반복 사용되는 상기 현상액의 용해 포토레지스트 농도의 측정값 및 흡수 이산화탄소 농도의 측정값에 의해 특정되는 농도 영역의 상기 데이터 기억부에 저장된 상기 도전율값을 제어 목표값으로 하고, 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 도전율이 상기 제어 목표값이 되도록, 상기 현상 신액용 관로에 마련되어진 제어 밸브, 상기 현상 원액용 관로에 마련되어진 제어 밸브 및 상기 순수용 관로에 마련되어진 제어 밸브 중 적어도 어느 하나에 제어 신호를 발하는 제어부,
    를 구비한 제어 수단,
    을 더 구비하는 현상 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 현상액 관리 장치가,
    상기 반복 사용되는 상기 현상액의 용해 포토레지스트 농도와 상관이 있는 흡광도 및 흡수 이산화탄소 농도를 지표로 하여 특정되는 농도 영역마다 소정의 현상 성능이 되는 것이 미리 확인된 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 알칼리 성분 농도값을 갖는 알칼리 성분 농도 데이터가 저장되어 있는 데이터 기억부와,
    상기 반복 사용되는 상기 현상액의 흡광도 및 흡수 이산화탄소 농도의 측정값에 의해 특정되는 농도 영역의 상기 데이터 기억부에 저장된 상기 알칼리 성분 농도값을 제어 목표값으로 하고, 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 알칼리 성분 농도가 상기 제어 목표값이 되도록, 상기 현상 신액용 관로에 마련되어진 제어 밸브, 상기 현상 원액용 관로에 마련되어진 제어 밸브 및 상기 순수용 관로에 마련되어진 제어 밸브 중 적어도 어느 하나에 제어 신호를 발하는 제어부,
    를 구비한 제어 수단,
    을 더 구비하는 현상 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 현상액 관리 장치가,
    상기 반복 사용되는 상기 현상액의 용해 포토레지스트 농도와 상관이 있는 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 특성값과 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 흡수 이산화탄소 농도와 상관이 있는 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 특성값을 포함하는 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 복수의 특성값을 측정하는 복수의 측정 장치를 더 구비하고,
    상기 현상액 관리 장치의 상기 제어 수단이,
    상기 복수의 측정 장치에 의해 측정된 상기 현상액의 복수의 특성값으로부터, 다변량 해석법에 의해, 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 용해 포토레지스트 농도의 측정값 및 흡수 이산화탄소 농도의 측정값을 산출하는 연산부,
    를 더 구비하는 현상 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 현상액 관리 장치가,
    상기 반복 사용되는 상기 현상액의 용해 포토레지스트 농도와 상관이 있는 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 특성값과 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 흡수 이산화탄소 농도와 상관이 있는 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 특성값을 포함하는 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 복수의 특성값을 측정하는 복수의 측정 장치와,
    상기 복수의 측정 장치에 의해 측정된 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 복수의 특성값으로부터, 다변량 해석법을 이용하여, 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 용해 포토레지스트 농도의 측정값 및 흡수 이산화탄소 농도의 측정값을 산출하는 연산 수단,
    을 더 구비하는 현상 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 현상액 관리 장치가 밀도계를 더 구비하며,
    상기 현상액 관리 장치의 상기 제어 수단이,
    상기 반복 사용되는 상기 현상액의 흡수 이산화탄소 농도와 밀도 사이의 대응 관계에 의거하여 상기 밀도계에 의해 측정된 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 밀도값으로부터 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 흡수 이산화탄소 농도의 측정값을 산출하는 연산부,
    를 더 구비하는 현상 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 현상액 관리 장치가,
    밀도계와,
    상기 반복 사용되는 상기 현상액의 흡수 이산화탄소 농도와 밀도 사이의 대응 관계에 의거하여 상기 밀도계에 의해 측정된 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 밀도값으로부터 상기 반복 사용되는 상기 현상액의 흡수 이산화탄소 농도의 측정값을 산출하는 연산 수단,
    을 더 구비하는 현상 장치.
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