KR100520253B1 - 정제 현상액 제조 장치 및 정제 현상액 제조 방법 - Google Patents

정제 현상액 제조 장치 및 정제 현상액 제조 방법 Download PDF

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가부시키가이샤 히라마리카겐큐죠
나가세 상교오 가부시키가이샤
나가세 씨엠에스 테크놀로지 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 따른 현상액 제조 장치는 현상 원액 및 순수(純水)가 공급되어 교반되는 조제조(調製槽)와, 이 조제조에 연장되어 설치된 평준화조(平準化槽)를 구비하고 있고, 평준화조는 전자 회로가 형성되는 가공 설비에 관로를 통하여 접속되어 있다. 또한, 조제조 및 평준화조는 각각의 조 내의 알칼리계 현상액의 알칼리 농도를 측정하는 제 1 및 제 2 알칼리 농도 측정 수단을 갖고 있다. 조제조에서는 제 1 알칼리 농도 측정 수단에 의한 측정치에 기초하여 조 내로의 현상 원액의 공급량 및 순수의 공급량 중 적어도 어느 한쪽이 조정되어, 알칼리 현상액이 조제된다. 이 알칼리계 현상액은 평준화조로 보내지고, 알칼리 농도가 평준화된 후, 관로를 통하여 가공 설비로 송급된다.

Description

정제 현상액 제조 장치 및 정제 현상액 제조 방법{PURIFIED DEVELOPER PRODUCING EQUIPMENT AND METHOD}
본 발명은 현상액 제조 장치 및 현상액 제조 방법에 관한 것으로, 상세하게는 미세 가공이 실시된 전자 회로가 형성되는 가공 설비에 관로를 통하여 접속되어 있고, 또한, 해당 가공 설비에 있어서 포토레지스트 등을 현상할 때에 사용되는 알칼리계 현상액이 제조되는 장치, 및, 그 알칼리계 현상액의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전자 디바이스 등의 미세 가공이 실시된 전자 회로를 갖는 장치의 제조에 있어서의 포토리소그래피 공정에서 사용되는 레지스터 재료에는, 노광에 의해서 가용화하는 포지티브형과, 노광에 의해서 불용화하는 네거티브형이 있다. 일 예로서, 반도체 디바이스, 플랫 패널 디스플레이(flat-panel display; FPD) 기판 등의 제조에 있어서는 이러한 포토 에칭이 반복되기 때문에, 주로 포지티브형 레지스터가 많이 사용된다.
포지티브형 레지스터의 현상액 재료로서는 인산 소다, 역성(力性) 소다, 규산 소다, 또는 이들과 다른 무기 알칼리 등과의 혼합물로 이루어지는 무기 알칼리 수용액을 들 수 있다. 또한, 알칼리 메탈의 오염이 우려되는 경우에는 메탈을 포함하지 않는 아민계의 유기 알칼리 수용액, 테트라메틸암모늄하이드로옥사이드 (TMAH) 수용액, 트리메틸모노에탄올암모늄하이드로옥사이드(콜린) 수용액 등이 사용되고 있다. 후자 중에서는 2.38% 농도의 TMAH 수용액이 많이 사용되고 있다.
또한, 이러한 재료로 조제된 현상액은 분사(spray) 방식, 스핀 피복(spin coat) 방식 혹은 디프(deep) 방식 등의 현상 장치에서 대량으로 사용되고 있다.
포토레지스트용의 현상액은 현상 공정에 맞추어서 최고의 해상력, 패터닝의 예리함(예민함), 안정성 및 높은 수율을 얻기 위해서, 그 조성 및 농도는 엄밀하게 관리해야만 한다.
특히, 최근의 패터닝의 고밀도화에 동반하여, 패터닝 폭의 미세화가 요구되고 있다. 예를 들면, 반도체 기판에서는 0.1μm 레벨, 플랫 패널 디스플레이 기판에서는 1μm 레벨, 다층 프린트 기판에서는 10μm 레벨의 선폭이 요구되어 왔다. 또한, 저온 다결정 실리콘 TFT 기술에 의해, 플랫 패널 디스플레이 기판 상에 반도체 회로를 장착기 위해서 1μm 이하의 선폭도 요구되고 있다.
이에 동반하여, 포토레지스트의 실효 감도의 불균일함을 작게 하기 위해서, 현상액 농도의 정밀도 향상이 강하게 요구되고 있다. 예를 들면, 현상액 농도의 관리 범위로서는 소정 농도의 ±1/1000 이내가 요구된다. 특히, TMAH 수용액의 경우, 소정 농도의 ±1/2000 이내(보다 구체적으로는, 2.380±0.001 중량%)가 요구된다.
더욱이, 각 현상액은 패터닝 결함을 없애기 위해서, 현상액 1ml 중에 0.1μm 이상의 파티클(particle; 미립자)이 10개 이하인 파티클이 대단히 적은 것이 요구된다.
게다가, 최근, 현상액의 사용량은 기판의 대형화, 대량 생산화에 의해 더욱 방대하게 되어 왔다.
이와 같이, 현상액 농도의 정밀도 향상, 및 파티클 레스(less)가 요망되는 동시에, 대량 제조 및 저 비용화에 대응하는 것이 강하게 요구되고 있다.
그러나, 종래에는 현상액은 반도체 디바이스 등의 제조 공장에서, 그 조성 및 농도를 조정한 후에 사용하는 것은, 설비 및 운전 비용면 뿐만 아니라, 조성 및 농도를 충분히 관리하는 관점에서, 대단히 곤란하였다.
이 사실로부터, 반도체 디바이스 등의 제조 공장(이하, 「사용측」이라고 한다)에서는 오로지 현상액 메이커(이하, 「공급측」이라고 한다)에서 조성 및 농도를 조정한 현상액을 사용하지 않을 수 없었다.
이 경우, 공급측에 있어서, 소정의 조성에 조합한 현상 원액을 순수(純水)로 희석하여, 소망의 농도로 조정한 현상액을 용기에 충전하고, 이러한 조제 완료된 현상액을 사용측으로 공급하는 방법이 채용된다.
이 때, 현상 원액의 희석 배율은 액 조성 및 원액 농도, 현상 대상인 포지티브형 레지스터 등의 종류, 사용 목적 등에 따라서 여러 가지 다르며, 통상은 8 내지 40배 정도이다. 따라서, 공급측에서 조제한 현상액의 양은 희석 배율에 따라서 대폭 증대하고, 이 현상액을 사용측으로 운반하기 위한 용기의 준비, 용기로의 충전 작업 및 운반 비용이 방대하게 되어 버린다. 그 결과, 이러한 비용이 현상액 비용 중 상당한 비율을 차지하게 된다는 문제가 있었다.
또한, 공급측에서 조제한 현상액이 사용측에서 사용될 때까지는 운반 및 보관에 상응하는 기간을 필요로 하고, 그 동안에 현상액이 열화된다는 문제점도 있었다.
더욱이, 현상액이 공기 중의 탄산 가스를 흡수하기 쉽기 때문에, 사용측에 희석 장치를 설치하더라도, 희석 조작 중이나 희석된 현상액의 저류 중에 탄산 가스의 흡수에 의한 농도 변화가 생긴다는 문제도 있었다. 이것도, 현상액의 희석이 반도체 디바이스 제조 공장 등의 사용측에서 행해지지 않은 이유의 하나로 들 수 있다,
그런데, 이러한 문제의 해결을 도모하기 위해서 일본국 특허제 2751849호 공보에는 포토레지스트용 알칼리계 현상 원액과 순수를 수용하여 소정 시간 강제 교반하는 교반조와, 그 교반조 내의 혼합액의 일부를 추출하여 그 도전율을 측정한 후 교반조 내로 되돌리는 도전율 측정 수단과, 도전율 측정 수단으로부터의 출력 신호에 기초하여 교반조에 공급되는 포토레지스트용 알칼리계 현상 원액 또는 순수의 어느 한쪽의 유량을 제어하는 제어 수단과, 교반조로부터의 혼합액을 수용하여 저류하는 저류조와, 교반조 및 저류조를 질소 가스로 밀봉(seal)하는 질소 가스 밀봉 수단을 구비하는 현상액의 희석 장치가 개시되어 있다. 그리고, 이 장치는 사용측에서 현상 원액과 순수를 혼합하여, 현상액을 조제하는 것을 가능하게 하는 것이다.
그러나, 본 발명자들은 미세화·박층화가 진행되는 반도체 디바이스 등의 전자 회로기판의 제조로부터의 요구에 비추어 상기 종래의 장치에 관해서 상세히 검토를 행한 바, 얻어지는 현상액 중의 알칼리 농도의 정밀도 및 파티클 농도는 반드시 만족하지 못하며, 더욱이 고정밀도 및 파티클 레스와 같은 품질의 향상이 열망되고 있는 것이 분명하게 되었다.
그래서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 사용측에서, 현상 원액으로부터 소망 농도의 현상액을 정밀도 높게 또한 신속하게 제조할 수 있는 동시에, 제조된 현상액의 조성 및 농도를 정밀도 좋게 관리하는 것이 가능한 정제현상액 제조 장치 및 정제 현상액 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 정제 현상액 제조 장치는 미세 가공이 실시된 전자 회로가 형성되는 가공 설비에 관로를 통하여 접속되어 있고, 그 가공 설비에서 사용되는 알칼리계 현상액이 제조되는 장치로서, 현상 원액과 순수가 공급되고 또한 교반되어 알칼리계 현상액이 조제되는 조제조(調劑槽)와, 조제조 내의 알칼리계 현상액의 알칼리 농도를 측정하는 제 1 알칼리 농도 측정 수단과, 제 1 알칼리 농도 측정 수단에 의한 측정치에 기초하여, 조제조로의 현상 원액의 공급량 및 순수의 공급량 중 적어도 어느 한쪽을 조정하는 액 공급 제어 수단과, 조제조로부터의 알칼리계 현상액이 공급되고 또한 그 알칼리계 현상액의 알칼리 농도를 평준화하는 평준화조(平準化槽)와, 알칼리계 현상액을 조제조로부터 평준화조로 공급하고, 조제조에 있어서의 알칼리계 현상액의 액면 레벨, 및 평준화조에 있어서의 알칼리계 현상액의 액면 레벨을 조정하는 액 공급·액면 레벨 제어 수단을 구비하는 것이다.
이와 같이 구성된 현상액 제조 장치에 있어서는, 조제조 내에서 현상 원액이 순수로 희석되어 현상액이 조제된다. 이 때, 조제조 내의 현상액 성분인 알칼리의 농도가 실측되고, 이들에 기초하여, 액 공급 제어 수단에 의해서 현상액이 소망의 농도가 되도록 액성(液性)이 조정된다. 따라서, 간이하고 또한 신속한 농도 조제가 행해지는 동시에, 농도 관리를 정밀도 좋게 실시할 수 있다.
또한, 조제조에서 얻어지는 알칼리 현상액은 불가피하게 생길 수 있는 알칼리 농도가 약간의 오차를 갖는 경향이 있다. 이에 대하여, 본 발명에서는 조제조 내의 알칼리 현상액이 평준화조로 이송되고, 평준화조에 있어서 알칼리 농도가 평준화된다. 이로써, 현상액 중의 알칼리 농도의 정밀도가 한층 더 높아진다.
그리고, 이와 같이 소망 농도로 조제된 현상액이, 관로를 통하여 가공 설비에 공급될 수 있기 때문에, 별도의 보관·수송 비용이 불필요하게 된다. 더욱이, 가공 설비에 접속한 관로를 포함해서, 현상액 조제 장치를 실질적인 대기 밀봉계라고 하면, 현상액이 대기 중의 탄산 가스 등을 흡수하는 것에 기인하는 현상액의 열화가 억제될 수 있다.
또한, 본 장치에 있어서는 액 송급·액면 레벨 제어 수단에 의해서 조제조 및 평준화조의 각각의 액면 레벨이, 임의의 레벨로 조정될 수 있다. 이 경우, 액 송급·액면 레벨 제어 수단은 알칼리계 현상액이 조제조로부터 평준화조로 자연 송액되고, 또한, 조제조 및 평준화조에 접속된 연통관을 갖는 것이라면 보다 바람직하다. 이로써, 양자의 액면 레벨이, 수두(water head) 압력차에 의해서 거의 동일 레벨로 조정되는 동시에, 그 때에, 액류의 흐트러짐이나 이물의 혼입을 유효하게 억제하는 것이 가능해진다.
구체적으로는 평준화조가, 그 평준화조 내의 알칼리계 현상액의 알칼리 농도를 측정하는 제 2 알칼리 농도 측정 수단을 구비하는 것이라면 바람직하다.
보다 구체적으로는 평준화조가, 그 평준화조 내의 알칼리계 현상액을 교반하는 교반 기구를 구비하는 것이다.
더욱 구체적으로는 평준화조가, 그 평준화조 내의 알칼리계 현상액을 여과하는 여과 기구를 구비하는 것이다.
더욱이 평준화조 내의 알칼리계 현상액을 조제조에 환류 송급하는 환류 송급용 관로를 구비하는 것이 바람직하다.
그리고 또한, 평준화조와 가공 설비 사이에 설치되어 있고, 알칼리계 현상액이 저류되는 저류조를 구비하더라도 바람직하다.
더욱이 또한, 조제조를 복수 갖는 것이라도 유용하다.
혹은 조제조와 평준화조가 일체로 구성되어 있어도 상관없다.
더욱이, 조제조 및 평준화조를 습윤 질소 가스로 밀봉하는 습윤 질소 가스 밀봉 수단을 구비하면 적합하다.
보다 바람직하게는 알칼리계 현상액에 포함되는 용존 가스를 제거하는 용존 가스 제거 수단을 구비하는 것이다.
또한, 가공 설비에 공급되기 전의 상태에 있어서의 알칼리계 현상액에 포함되는 미립자수를 측정하는 미립자수 측정 수단을 구비하면 더욱 유용하다.
특히 바람직하게는 제 1 알칼리 농도 측정 수단이, 도전율계, 초음파 농도계, 액체 밀도계 및 자동 적정 장치 중 적어도 어느 일종인 것이 바람직하다.
마찬가지로, 제 2 알칼리 농도 측정 수단이, 도전율계, 초음파 농도계, 액체 밀도계 및 자동 적정 장치 중 적어도 어느 일종인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 정제 현상액 제조 방법은 미세 가공이 실시된 전자 회로를 형성하는 가공 공정에 관로를 통하여 공급되는 알칼리계 현상액을 제조하는 방법으로서, 현상 원액과 순수를 교반하여 알칼리계 현상액을 조제하는 공정과, 알칼리계 현상액의 알칼리 농도를 측정하는 공정과, 알칼리계 현상액의 알칼리 농도 측정치에 기초하여, 알칼리계 현상액을 조제하는 공정으로의 현상 원액의 공급량 및 순수의 공급량 중 적어도 어느 한쪽을 조정하는 공정과, 알칼리계 현상액을 조정하는 공정에서 얻어진 알칼리계 현상액의 알칼리 농도를 평준화하는 공정과, 알칼리계 현상액을 조정하는 공정에서의 알칼리계 현상액의 액면 레벨 및 알칼리계 현상액을 평준화하는 공정에서의 알칼리계 현상액의 액면 레벨을 조정하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 관해서 상세하게 설명한다. 또, 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 위치 관계는 특히 한정하지 않는 한 도면에 도시하는 위치 관계에 기초하는 것으로 한다. 더욱이, 도면의 크기 비율은 도시한 비율에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 도 1은 본 발명에 따른 현상액 제조 장치의 제 1 실시예의 구성을 모식적으로 도시하는 계통도이다.
정제 현상액 제조 장치(100)는 현상 원액이 저류되는 현상 원액 탱크(101) 및 순수 공급계가 접속된 조제조(105) 및, 이 조제조(105)에 연장되어 설치된 평준화조 (108)를 구비하는 것이다. 현상 원액 탱크(101)에는 현상 원액이 저류되어 있고, 도시하지 않는 액면계의 지시치에 기초하여, 유량 조절 밸브를 갖는 관로(109)를 통해 현상 원액 탱크(101) 내에 현상 원액이 보급되도록 되어 있다.
또한, 현상 원액 탱크(101)에는 유량 조절 밸브(123) 및 펌프(111)을 갖는 관로(110)가 접속되어 있고, 이 관로(110)는 라인 믹서(104)를 갖고 또한 순수 공급계에 연결된 순수 공급 배관(102)에 있어서의 라인 믹서(104)보다도 상류측에 접속되어 있다. 현상 원액 탱크(101) 내의 현상 원액은 관로(110)로부터 펌프(111)의 운전에 의해, 유량 조절 밸브(122) 및 펌프(112)를 갖는 순수 공급 배관(102) 내에서, 펌프(112)의 운전에 의해서 공급되는 순수과 합류하여, 라인 믹서(104)에 의해서 더 혼합된 후, 조제조(105)에 송급된다.
더욱이, 순수 공급 배관(102)으로부터는 유량 조절 밸브(121) 및 펌프를 갖고 또한 조제조(105)에 접속된 순수 공급 배관(103)이 분기하고 있어, 순수를 단독으로 조제조(105) 내로 공급할 수 있도록 되어 있다.
여기서, 본 발명에서 사용되는 현상 원액으로서는 예를 들면, 인산 소다, 역성 소다, 규산 소다, 또는 이들과 다른 무기 알칼리 등과의 혼합물로 이루어지는 무기 알칼리 수용액을 들 수 있다. 또한, 알칼리 메탈의 오염이 우려되는 경우에는 메탈을 포함하지 않는 아민계 유기 알칼리 수용액, TMAH 용액, 콜린 수용액 등이 유용하다.
한편, 본 발명에 있어서 사용되는 순수는 알칼리계 현상액을 필요로 하는 전자 회로 기판의 제조 공장 등에 있어서 사용되는 순수라면 좋다. 이러한 제조 공장 등에 있어서는 다량의 순수를 필요로 하므로 순수 제조 장치는 반드시 설치되는 경향이 있다. 따라서, 본 발명에 있어서 필요한 알칼리계 현상액의 제조용의 순수는 공급측에 있어서 비교적 용이하게 입수할 수 있다.
또한, 알칼리계 현상액에는 필요에 따라서 첨가제를 적절하게 첨가하여도 좋다. 이러한 첨가제로서는 예를 들면, 계면 활성제 등을 들 수 있다. 더욱이, 첨가제를 첨가하는 경우에는 첨가제 탱크를 설치하여도 좋다.
한편, 조제조(105)는 교반 수단(126; 교반 기구)을 구비하는 동시에, 액 공급 제어 수단(107)을 갖는 제어계에 접속된 알칼리 농도 측정 수단(106; 제 1 알칼리 농도 측정 수단)을 갖고 있다.
교반 수단(126)은 라인 믹서(104)로부터 보내져 온 현상 원액 및 순수의 혼합액을 강제적으로 교반하기 위한 것이다. 여기서, 혼합액의 교반 방법으로서는 예를 들면, 교반기에 의한 교반, 조제조(105) 내의 혼합액을 순환시키는 순환 교반을 들 수 있다. 더욱이, 순환 교반 시에, 순환액을 다시 조제조(105)내에 토출하기 위한 노즐의 토출 방향을 혼합액이 조제조(105)의 내주 방향으로 회전하도록 배치하면, 분류 회전 교반을 행할 수 있다. 교반 수단(126)은 이러한 어느 한 교반 방법을 실현할 수 있는 것이다.
또한, 알칼리 농도 측정 수단(106)은 조제조(105) 내의 알칼리계 현상액의 알칼리 농도를 실측·관리하기 위한 것이다. 알칼리 농도 측정 수단(106)으로서는 예를 들면, 도전율계, 초음파 농도계, 액체 밀도계, 또는 자동 적정 장치 등을 들 수 있다.
이들은 어떠한 것이 채용되어도 좋지만, 그 중에서도, 도전율계를 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 미리 설정된 기준 온도에 있어서의 알칼리계 현상액의 도전율과 알칼리계 현상액의 농도의 관계 및 기준 온도 부근에서의 알칼리계 현상액의 도전율의 온도 계수를 구해 두면, 소망 농도의 현상액을 정밀도 좋고 또한 간편하게 제조할 수 있게 된다.
또, 알칼리 농도 측정 수단(106)은 도 1에 도시하는 바와 같이 조제조(105)의 외부에 설치되어도 좋고, 조제조(105) 내의 알칼리계 현상액의 알칼리 농도를 직접 측정할 수 있도록, 그 전극부가 조제조(105) 내에 배치되도록 설치되어도 바람직하다.
더욱이, 액 공급 제어 수단(107)은 알칼리 농도 측정 수단(106)으로부터의 실측 신호에 기초하여 조제조(105)에 공급되는 현상 원액 및 순수 중 적어도 어느 한쪽의 공급량을 제어하는 것이다. 구체적으로는 최초의 알칼리계 현상액의 조제 시, 알칼리계 현상액이 사용되어 감소하였을 때의 알칼리계 현상액의 재조제 시에 있어서, 조제조(105)에 공급해야 할 현상 원액 및 순수 중 적어도 어느 한쪽의 공급량을 제어하는 것이다. 또한, 액 공급 제어 수단(107)은 유량 조절 밸브(121, 122, 123)에 접속되어 있다.
다른 한편, 평준화조(108)는 유량 조절 밸브가 설치된 관로(113), 및, 관로(118)에 접속되어 유량 조절 밸브(124)를 갖는 관로(115; 환류 송급용 관로)를 통하여 조제조(105)에 접속되는 동시에, 관로(118)에 의해서 가공 설비에 접속되어 있다. 이 관로(118)는 펌프(120), 필터(129; 여과 기구), 미립자수 측정 수단(119), 유량 조절 밸브(128) 및 용존 가스 제거 수단(125)을 갖는 것이다. 또한, 유량 조절 밸브(124, 128)는 상술한 액 공급 제어 수단(107)에 접속되어 있다.
관로(118)에 있어서의 펌프(120)의 후단에 설치된 필터(129)는 알칼리계 현상액에 혼입한 미립자(파티클) 성분을 제거하기 위한 것이다. 즉, 평준화조(108)로부터 송급되는 알칼리계 현상액에는 펌프(120)의 구동이나 배관계에 기인하는 미립자, 현상 원액에 유래하는 미립자, 장치계 외로부터의 더스트(dust: 무기 물질 또는 유기 물질)에 기인하는 미립자 등이 혼입될 가능성이 있다.
이러한 알칼리계 현상액 중의 미립자는, 가공 설비에 있어서의 전자 회로 기판 등의 현상 시에 현상 불량의 원인이 될 수 있다. 이렇게 되면, 패터닝 결함 등이 생길 우려가 있다. 따라서, 전자 회로 기판의 현상 공정에 사용되는 알칼리계 현상액에 대해서는, 통상, 알칼리계 현상액 1ml 중에 0.1μm 이상의 파티클이 10개 이하라는 제한(관리치)이 요구된다. 따라서, 필터(129)의 여과재로서는 이러한 기준을 담보할 수 있는 여과능을 갖는 것이 적절하게 선택되고, 예를 들면, 직포·부직포 및 여과막을 들 수 있다.
더욱이, 필터(129)의 후단에 설치된 미립자수 측정 수단(119)은 알칼리계 현상액에 포함되는 미립자수를 측정하기 위한 것이다. 상기한 바와 같이, 평준화조(108)로부터 송급되는 알칼리계 현상액에 포함되는 미립자의 대부분은 필터(129)에 의해서 제거될 수 있다. 미립자수 측정 수단(119)은 이렇게 해서 여과된 알칼리계 현상액중의 미립자 농도가 관리치를 만족하는지의 여부를 판단하기 위한 것이다.
여기서, 필터(129)를 통과하더라도 소정의 관리치를 상회하는 미립자를 포함하는 알칼리계 현상액은 관로(115)를 통과하여 평준화조(108)로 반송되고, 관로(118)를 거쳐서 필터(129)에 의해서 다시 여과된다. 이로써, 알칼리계 현상액 중의 미립자 농도를 확실하게 일정치 이하로 억제할 수 있다.
또한 더욱이, 유량 조절 밸브(128)의 후단에 설치된 용존 가스 제거 수단(125)은 알칼리계 현상액 중에 포함되는 용존 기체(가스)를 가공 설비의 전단계에 있어서 제거하기 위한 것이다.
알칼리계 현상액에는, 일반적으로 산소 가스, 질소 가스 등의 기체가 용존될 수 있다. 이들의 기체가 알칼리계 현상액에 용존되어 있으면, 알칼리계 현상액을 전자 회로 기판의 제조 공정에서 사용할 때에 거품이 발생하고, 현상액의 현상 기 능이 저하되는 경향이 있다. 따라서, 용존 가스 제거 수단(125)에 의해서, 이러한 용존 기체(가스)를 제거하는 것이 바람직하다.
여기서, 용존 가스 제거 수단(125)으로서는 알칼리계 현상액에 용존되어 있는 기체를 제거할 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 감압 효과에 의해 액 중의 용존 가스를 기화시켜 제거하는 장치, 기액 분리막을 사용한 탈가스장치 등을 들 수 있다.
또한, 평준화조(108)에는 알칼리 농도 측정 수단(106)과 동등한 알칼리 농도 측정 수단(114; 제 2 알칼리 농도 측정 수단)이 설치되어 있다. 알칼리 농도 측정 수단(114)은 상술한 액 공급 제어 수단(107)에 접속되어 있다.
더욱이, 평준화조(108)는 관로(110) 및 순수 공급 배관(102)으로부터 분기하고 또한 유량 조절 밸브 및 펌프를 갖는 관로를 통하여, 각각 현상 원액 탱크(101) 및 순수 공급계에 접속되어 있다.
그리고 또한, 조제조(105) 및 평준화조(108)에는 질소 가스 및 순수가 공급되는 습윤 질소 가스 밀봉 수단(116)이 관로(117)를 통하여 접속되어 있다. 마찬가지로, 현상 원액 탱크(101)도, 관로(117)로부터의 분기관에 의해서 습윤 질소 가스 밀봉 수단(116)에 접속되어 있다.
상술한 바와 같이 알칼리계 현상액이 외기(대기)와 접촉하면, 공기 중의 산소 가스, 탄산 가스 등을 흡수하고 또는 그것들과 반응하여, 그 성질(액성)이 열화될 수 있다. 다른 한편, 건조 질소 가스는 알칼리계 현상액이란 실질적으로 반응하지 않는다. 그러나, 건조 질소 가스와 알칼리계 현상액이 접촉하면, 알칼리계 현상액 중의 수분이 증발하고, 액 중 알칼리 농도의 상승을 초래하게 된다.
이에 대하여, 습기가 많은 질소 가스가 얻어지는 습윤 질소 가스 밀봉 수단(116)에 접속된 조제조(105) 및 평준화조(108)의 내부는 관로(117)를 통하여 습윤 질소 가스에 의해서 밀봉(seal)되기 때문에, 상술한 바와 같은 알칼리계 현상액의 액성 열화나 알칼리 농도 상승이 유효하게 방지된다. 또한, 현상 원액 탱크(101)도 마찬가지로 습윤 질소 가스에 의해서 밀봉되기 때문에, 현상 원액의 액성 열화나 알칼리 농도 상승이 유효하게 방지된다.
여기서, 습윤 질소 가스의 구체적인 조건으로서는 예를 들면, 그 압력을 100내지 200mmAq 정도로 유지하는 것을 들 수 있다.
이와 같이 구성된 정제 현상액 제조 장치(100)를 사용한 본 발명에 따른 정제 현상액 제조 방법의 일 예에 대하여 이하에 설명한다.
우선, 조제조(105)가 빈 건욕(乾浴) 시에 있어서는 도시하지 않는 액면계가 `빔(空)' 임을 검출한다. 그 후, 그 액면계로부터의 지시 신호에 의해 펌프(111) 및 펌프(112)를 가동시켜, 조제조(105)에 현상 원액 및 순수로 이루어지는 혼합액을 송급한다. 이어서, 이 혼합액을 교반 수단(126)에 의해 교반하고, 그 상태에서의 알칼리 농도를 거의 균일화시킨다. 그와 더불어, 혼합액의 알칼리 농도를 알칼리 농도 측정 수단(106)에 의해서 측정한다.
이 알칼리 농도의 측정치 신호는 알칼리 농도 측정 수단(106)으로부터 출력되고, 액 공급 제어 수단(107)으로 입력된다. 액 공급 제어 수단(107)은 이 측정 신호에 기초하여, 소망 농도의 알칼리계 현상액을 조제하기 위해서 조제조(105)에 공급해야 할 현상 원액 및/또는 순수의 공급량을 산출하는 연산을 행한다.
이어서, 이 산출 결과를 나타내는 신호가, 액 공급 제어 수단(107)으로부터 유량 조절 밸브(121, 122, 123)의 적어도 어느 하나에 송신되고, 그 지시에 따라서 소정의 유량 조절 밸브가 소정의 개방도로 일정 시간 개방된다. 이로써, 현상 원액 및 순수 중 적어도 어느 한쪽의 소정량이 조제조(105)에 공급되어, 소망 농도의 알칼리계 현상액이 조제된다.
이렇게 하여, 연속 방식 혹은 배치(batch) 방식에 의해서 조제조(105)로 알칼리계 현상액이 조제된다. 다음에, 이 알칼리계 현상액을, 관로(113)를 통해서 평준화조(108)로 송급한다. 조제조(105)에서 조제된 알칼리계 현상액은 알칼리 농도 측정 수단(106)에 의해서 그 알칼리 농도가 관리되고 있지만, 조제 시마다 불가피하게 소망 농도에 대한 다소의 오차가 생길 수 있다. 평준화조(108)는 이 오차를 가능한 한 최소화하여 알칼리 농도의 한층 더 정확하게 관리하기 위한 것이다.
구체적으로는, 알칼리 농도 측정 수단(114)에 의한 측정의 결과, 평준화조(108) 내의 알칼리계 현상액의 알칼리 농도가 소망 농도와 오차의 허용량을 넘어 다른 경우, 평준화조(108) 내의 알칼리계 현상액은 관로(115)를 통과하여 조제조(105)에 환류 송급된다. 이렇게 해서 조제조(105)에 환류 송급된 알칼리계 현상액은 조제조(105)에 있어서, 재차, 알칼리 농도가 소망치로 조정되고, 관로(113)를 통과하여 평준화조(108)에 재송급된다.
알칼리계 현상액의 농도의 관리 범위로서는, 예를 들면, 소정 농도의 ±1/1000 이내가 요구된다. 특히, 상술한 TMAH 수용액의 경우에는 소정 농도의 ±1/2000 이내(2.380±0.001 중량%)가 요구되는 경향이 있다.
혹은, 평준화조(108)에 있어서, 조제조(105)와 동등한 농도 조정을 행하여도 좋다. 구체적으로는 알칼리 농도 측정 수단(114)으로부터의 측정 신호가 액 공급 제어 수단(107)에 송출되고, 이 측정치 신호의 기초하여 실측된 알칼리 농도와 소망 농도와의 차이를 산출하여, 조제조(105)에 공급해야 할 현상 원액 및/또는 순수의 공급량을 산출하는 연산을 행한다. 이어서, 이 산출 결과를 나타내는 신호에 기초하여, 소정의 유량 조절 밸브가 소정의 개방도로 일정 시간 개방된다. 이로써, 현상 원액 및 순수 중 적어도 어느 한쪽의 소정량이 평준화조(108)에 공급되고, 알칼리 농도의 평준화가 행해진다.
이로써 조제조(105)의 기능이 어떠한 문제에 부딪쳐 상실되는 사태가 생기더라도, 평준화조(108)에 있어서 조제조(105)와 동등한 농도 조정을 행할 수 있다.
또한, 평준화조(108)에는 교반 수단(126)과 동일한 교반 수단(제 2 교반 수단)을 설치하여도 바람직하다. 이렇게 하면, 평준화조(108) 내의 알칼리계 현상액의 알칼리 농도를 보다 빠르게 평준화할 수 있다. 알칼리계 현상액의 교반 방법으로서는 상술한 조제조(105) 내에서의 혼합액에 대한 것과 동일한 수법, 즉, 교반 날개에 의한 교반, 평준화조(108) 내의 알칼리계 현상액을 순환시키는 순환 교반, 또는 순환 교반 시에 순환액을 다시 평준화조(108) 내로 토출하기 위한 노즐(127)의 토출 방향이, 알칼리계 현상액이 평준화조(108)의 내주 방향으로 회전하는 힘이 가해지도록 배치되는 분류 회전 교반을 들 수 있다. 이들은 적절하게 선택하여 채용할 수 있고, 알칼리계 현상액의 발포 등을 고려하면, 순환 교반 또는 분류 회전 교반을 사용하는 것이 바람직하다.
다음에, 알칼리 농도가 평준화된 알칼리계 현상액을, 관로(118)로 유통시킨다. 알칼리계 현상액은 그 동안에, 필터(129)에 의해 미립자 성분이 충분히 제거되어, 미립자수 측정 수단(119)에 의해서 파티클 농도가 적정치를 만족하도록 감시된다. 그리고, 용존 가스 제거 수단(125)에 의해서, 함유 기체가 제거된 후, 정제 현상액으로서 가공 설비로 송급된다. 또, 이 때, 평준화조(108)에 있어서의 알칼리 농도의 평준화를 고려하면, 순환 여과가 바람직하다.
이렇게 해서 알칼리계 현상액이 가공 설비로 보내면, 평준화조(108) 내의 액량이 감소한다. 그 알칼리계 현상액의 감소량을 보충하여, 평준화조(108) 내의 액량을 거의 일정하게 유지하기 위해서, 조제조(105)로부터는 새롭게 알칼리 농도의 조제된 알칼리계 현상액이 관로(113)를 통과하여 평준화조(108)로 송급된다. 이로써, 조제조(105) 및 평준화조(108)의 액면 레벨이 거의 일정하게 유지된다. 결국, 관로(113)는 액 송급·액면 레벨 제어 수단으로서 기능할 수 있다.
여기서, 이 액 송급·액면 레벨 제어 수단으로서는 알칼리계 현상액이 조제조(105)에 있어서 배치식(batch)으로 조제되는 경우에는 예를 들면, 조제조(105)로부터 평준화조(108)로 알칼리계 현상액을 송급하는 관로(113)에 도시하지 않는 펌프 처럼 액을 강제적으로 송급하는 수단을 설치한 것을 들 수 있다.
한편, 알칼리계 현상액이 조제조(105)에 있어서 연속식으로 조제되는 경우에는 상기 배치식(batch)의 경우와 마찬가지로 펌프 등의 액을 강제적으로 송급하는 수단을 갖는 관로, 또는 조제조(105)로부터 평준화조(108)에 알칼리계 현상액을 자연 송액하는 연통관 등을 들 수 있다.
여기서, 「연통관」이란 조제조(105)와 평준화조(108)의 사이를, 펌프 등의 기계적 수단을 구비하지 않고서 단지 연통하는 관로이다. 이 의미에 있어서, 도시한 관로(113)는 액 송급·액면 레벨 제어 수단으로서의 연통관을 구성한다.
이러한 연통관을 사용하면, 평준화조(108) 내의 알칼리계 현상액이 감소하면, 조제조(105)와 평준화조(108)와의 수두 압력차에 의해서 조제조(105) 내의 알칼리계 현상액이 자연스럽게 평준화조(108)에 송급되어, 조제조(105)와 평준화조(108)와의 액면이 거의 일정하게 유지된다.
또한, 펌프 등을 사용하여 조제조(105)로부터 알칼리계 현상액을 강제적으로 평준화조(108)로 송급할 때에 액류의 흐트러짐에 의한 발포 및 펌프 구동에 의해 발생하는 더스트 등의 이물 혼입과 같은 문제가 생기는 것이 예상되는 경우에는 이러한 연통관을 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 정제 현상액 제조 장치(100), 및 그것을 사용한 정제 현상액 제조 방법에 따르면, 요구가 극히 엄격한 상기와 같은 농도 관리를 충분히 실현할 수 있다. 또한, 농도 조정을 위한 연산/제어는 제어계에 의한 자동 제어에 의해서 행해지기 때문에, 시간적인 로스가 적고, 알칼리계 현상액이 신속한 농도 조정이 가능해진다.
더욱이, 상술한 조제조(105) 및 평준화조(108)에 있어서의 농도 조정을 실시할 수 있기 때문에, 요구되는 농도의 알칼리계 현상액을 가공 설비가 설치된 사용측에서 간편하고 또한 종래에 비하여 보다 정밀도 좋게 제조하는 것이 가능해진다.
그리고 또한, 현상 원액 및 조제 시의 알칼리계 현상액의 액성 열화나 알칼리 농도 변동이 방지되어, 알칼리 농도가 평준화된 알칼리계 현상액이 관로(118)를 통해서 대기로부터 밀봉된 상태로 가공 설비에 송급되기 때문에, 극히 양호한 관리 상태에 있는 알칼리계 현상액을 필요할 때마다 공급하는 것이 가능해진다.
상술한 바와 같이, 도 2는 본 발명에 따른 정제 현상액 제조 장치의 제 2 실시예의 구성을 모식적으로 도시하는 계통도이다. 정제 현상액 제조 장치(200)는 조제조(105) 및 평준화조(108)가 일체로 구성되어 있는 것 이외는 도 1에 도시하는 정제 현상액 제조 장치(100)와 동등한 기능을 갖도록 구성된 것이다. 더욱이, 상술한 바와 같이, 도 3는 이러한 일체화된 조제조(105) 및 평준화조(108)의 외형을 모식적으로 도시하는 사시도이다. 상기 도면에 도시하는 바와 같이, 양자는 모두 원통형을 이루고 있고, 조제조(105)가 평준화조(108)의 내부에 동축형으로 배치된 소위 2중 원통 구조가 구성되어 있다.
이러한 일체 구성에 의해, 알칼리계 현상액의 고도한 제조·관리 기능을 저해하지 않고서, 가공 설비의 부대 설비인 정제 현상액 제조 장치(200)의 소형화가 가능해지고, 최근, 특히 요구가 높아지고 있는 가공 설비 전체의 소형화에 대응할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 정제 현상액 제조 장치(100, 200)가, 평준화조(108)와 가공 설비 사이에 배치된 도시하지 않는 저류조를 구비하더라도 적합하다. 이러한 저류조는 평준화조(108)로부터 송급되는 알칼리계 현상액을 저류하기 위한 것이며, 펌프 등의 송액 수단을 갖는 관로 또는 상술한 바와 같은 연통관을 통하여 평준화조(108)에 접속된다.
이러한 저류조를 구비하면, 평준화조(108)에 있어서 평준화된 알칼리계 현상액의 알칼리 농도를, 한층 더 균일화하는 것이 가능해진다. 따라서, 가공 설비로 송급되는 알칼리계 현상액의 알칼리 농도의 조정 정밀도를 한층 더 향상시킬 수 있다. 또한, 조제 완료된 알칼리계 현상액의 저류량을 증대할 수 있기 때문에, 전자 회로 등의 가공 설비에 있어서의 알칼리계 현상액의 사용량의 대폭적인 증가에 즉 시 대응할 수 있다. 또한, 그 뿐만 아니라, 조제조(105) 및/또는 평준화조(108)의 보수(maintenance) 시에 있어서, 가공 설비를 정지하지 않고서 가동시키는 것이 가능해진다.
또한, 조제조(105)를 복수 구비하여도 좋다. 조제조(105)에 있어서 조제되는 알칼리계 현상액은 알칼리 농도 측정 수단(106)에 의해서 그 알칼리 농도가 적정 범위로 관리되지만, 상술한 바와 같이, 조제마다 소망 농도에 대하여 다소의 오차가 생길 수 있다.
이에 대하여, 복수의 조제조(105)에서 조제된 알칼리계 현상액을 한번에 평준화조(108)에 송급하면, 각각의 조제조(105)에서 생긴 알칼리 농도의 오차에 의한 불균일함이, 평준화조(108) 내에서 없어지고, 알칼리 농도를 빠르게 평균화할 수 있다. 또한, 다중화에 의해, 예를 들면, 복수의 조제조(105) 중의 어느 하나가, 고장, 점검 등을 위해 가동할 수 없게 된 경우에도, 다른 조제조(105)가 가동함으로써 알칼리계 현상액의 제조를 중단하지 않고서 계속할 수 있는 이점이 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 정제 현상액 제조 장치 및 정제 현상액 제조 방법에 따르면, 전자 회로 기판 등의 가공 설비 같은 사용측에서, 현상 원액으로부터 소망 농도의 현상액을 대단히 정밀도 좋게 또한 신속하게 제조할 수 있는 동시에, 제조된 현상액의 조성 및 농도를 극히 정밀도 좋고 관리하는 것이 가능해진다. 또한, 최근의 시장 요구에 따른 고정밀도로 관리된 알칼리계 현상액을, 그 가공 설비 및 제조 공정에 신속하게 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 현상액 제조 장치의 제 1 실시예의 구성을 모식적으로 도시하는 계통도.
도 2는 본 발명에 따른 현상액 제조 장치의 제 2 실시예의 구성을 모식적으로 도시하는 계통도.
도 3은 도 2에 도시하는 일체화된 조제조 및 평준화조의 외형을 모식적으로 도시하는 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100,200: 현상액 제조 장치 101: 현상액 탱크
102,103: 순수 공급배관 105: 조제조
108: 평준화조 111,112,120: 펌프
121,122,123,124,128: 유량 조절 밸브 126: 교반 수단

Claims (15)

  1. 미세 가공이 실시된 전자 회로가 형성되는 가공 설비에 관로를 통하여 접속되어 있고, 해당 가공 설비에서 사용되는 알칼리계 현상액이 제조되는 정제 현상액 제조 장치에 있어서,
    현상 원액과 순수(純水)가 공급되고 또한 교반되어 상기 알칼리계 현상액이 조제되는 조제조(調製槽)와,
    상기 조제조 내의 상기 알칼리계 현상액의 알칼리 농도를 측정하는 제 1 알칼리 농도 측정 수단과,
    상기 제 1 알칼리 농도 측정 수단에 의한 측정치에 기초하여, 상기 조제조 로의 상기 현상 원액의 공급량 및 상기 순수의 공급량 중 적어도 어느 한쪽을 조정하는 액 공급 제어 수단과,
    상기 조제조로부터의 알칼리계 현상액이 공급되고, 해당 알칼리계 현상액의 알칼리 농도를 평준화하는 평준화조(平準化槽)와,
    상기 알칼리계 현상액을 상기 조제조로부터 상기 평준화조로 송급하고, 해당 조제조에서의 해당 알칼리계 현상액의 액면 레벨, 및 해당 평준화조에 있어서의 해당 알칼리계 현상액의 액면 레벨을 조정하는 액 송급·액면 레벨 제어 수단을 구비하고,
    상기 액 송급ㆍ액면 레벨 제어수단은 상기 조제조 및 상기 평균화조에 접속되고, 또한 상기 알칼리계 현상액을 상기 조제조로 부터 상기 평균화조로 자연 송액시키는 연통관을 갖는 정제 현상액 제조 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 평준화조가 해당 평준화조 내의 상기 알칼리계 현상액의 알칼리 농도를 측정하는 제 2 알칼리 농도 측정 수단을 구비하는 것인 정제 현상액 제조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 평준화조가 해당 평준화조 내의 상기 알칼리계 현상액을 교반하는 교반 기구를 구비하는 것인 정제 현상액 제조 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 평준화조가 해당 평준화조 내의 상기 알칼리계 현상액을 여과하는 여과기를 구비하는 것인 정제 현상액 제조 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 평준화조 내의 상기 알칼리계 현상액을 상기 조제조에 환류 송급하는 환류 송급용 관로를 구비하는 정제 현상액 제조 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 평준화조와 상기 가공 설비 사이에 설치되어 있고, 상기 알칼리계현상액이 저류되는 저류조를 구비하는 정제 현상액 제조 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 조제조를 복수 갖는 것인 정제 현상액 제조 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 조제조와 상기 평준화조가 일체로 구성된 것인 정제 현상액 제조 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 조제조 및 상기 평준화조를 습윤 질소 가스로 밀봉하는 습윤 질소 가스 밀봉 수단을 구비하는 정제 현상액 제조 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 알칼리계 현상액에 포함되는 용존 가스를 제거하는 용존 가스 제거 수단을 구비하는 정제 현상액 제조 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 가공 설비에 공급되기 전의 상태에 있어서의 상기 알칼리계 현상액에 포함되는 미립자수를 측정하는, 미립자수 측정 수단을 구비하는, 정제 현상액 제조 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 알칼리 농도 측정 수단이, 도전율계, 초음파 농도계, 액체 밀도계 및 자동 적정 장치 중 적어도 어느 일종인 정제 현상액 제조 장치.
  14. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 알칼리 농도 측정 수단이, 도전율계, 초음파 농도계, 액체 밀도계 및 자동 적정 장치 중 적어도 어느 일종인 정제 현상액 제조 장치.
  15. 미세 가공이 실시된 전자 회로를 형성하는 가공 공정에 관로를 통하여 공급되는 알칼리계 현상액을 제조하는 방법으로서,
    현상 원액과 순수를 교반하여 상기 알칼리계 현상액을 조제조내에서 조제하는 공정과,
    상기 알칼리계 현상액의 알칼리 농도를 측정하는 공정과,
    상기 알칼리계 현상액의 알칼리 농도 측정치에 기초하여, 상기 알칼리계 현상액을 조제하는 공정으로의 상기 현상원액의 공급량 및 상기 순수의 공급량중 적어도 어느 한쪽을 조정하는 공정과,
    상기 알칼리계 현상액을 조정하는 공정에서 얻어진 알칼리계 현상액의 알칼리 농도를 평균화조내에서 평준화하는 공정과,
    상기 알칼리계 현상액을 조정하는 공정에서의 조정조내의 알칼리계 현상액의 액면 레벨 및, 상기 알칼리계 현상액을 평준화하는 공정에서의 평균화조내의 알칼리계 현상액의 액면 레벨을, 상기 조정조 및 상기 평균화조에 접속된 연통관을 통하여 상기 조정조로 부터 상기 평균화조로 알칼리계 현상액을 자연 송액함으로써, 조정하는 공정을 구비하는 정제 현상액 제조 방법.
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