KR101339933B1 - 현상액의 농도 측정 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 상의 포토레지스트(Photoregist, PR)의 현상처리에 사용되는 알칼리성 현상액의 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C3)를 측정하여 포토레지스트 패턴의 선폭(Line Width, LW)의 변화량이 소정값 이하가 되도록 제어하는 농도 측정 장치에 관한 것이고, 상기 알칼리성 현상액의 제1 물성(物性), 제2 물성, …, 제n 물성 중 적어도 3가지의 물성을 측정하는 적어도 3개의 센서를 포함하는 센서부, 및 상기 센서부에서 측정된 제1 물성 내지 제n 물성 중 적어도 3가지의 물성의 데이터를 입력 받아, 상기 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 상기 알칼리성 현상액의 알칼리 농도(C1)와의 미리 구해진 소정의 관계, 상기 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 상기 알칼리성 현상액의 탄산염 농도(C2)와의 미리 구해진 소정의 관계, 및 상기 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 상기 알칼리성 현상액의 PR 농도(C3)와의 미리 구해진 소정의 관계에 의하여, 상기 현상액의 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C3)를 측정하는 농도 측정부를 포함한다.
Description
본 발명은 현상액의 농도 측정 장치에 관한 것으로, 구체적으로 복수 개의 성분이 용해된 알칼리성 현상액의 농도 측정 장치에 관한 것이다.
반도체, LCD, LED, 태양광 같은 산업의 있어서, 제조 공정에서 포토레지스트(PR: PhotoResist) 현상처리에는 테트라메틸암모늄 하이드록사이트(이하,‘TMAH’라 부른다)등을 주성분으로 하는 유기 알칼리 수용액이 현상액으로 사용된다. 현상액을 사용하는 산업에 있어서 기판 사이즈의 대형화에 의하여 현상액의 사용은 증가하였으며, 재료비 절감 및 폐기 비용의 절감을 위하여 사용이 끝난 현상액을 회수하여 현상 프로세스에 재생하여 공급하고 있다. 초기 현상액에는 TMAH만 들어 있지만 현상액을 사용할 수록 현상액 내에서 탄산염과 포토레지스트가 생기고 그 농도가 증가한다. 즉 사용된 현상액은 TMAH, 포토레지스트 및 탄산염의 3가지 용질이 녹아있는 혼합용액의 형태이다. 현상액에 녹아있는 3가지 용질 중 TMAH는 현상능력을 증가시키는 용질이며, 탄산염과 포토레지스트는 현상액의 현상능력을 감소시키는 용질이다. 즉, TMAH 농도가 높을수록 현상능력이 높아지고, 탄산염 및 포토레지스트의 농도가 높을수록 현상능력이 낮아진다. 따라서, 현상액에 녹아있는 위와 같은 3가지 용질의 농도를 정확히 분석하여 현상액의 현상능력을 정확히 알려주는 현상액 선폭변화결정지수를 제공하는 일은 매우 중요한 일이다.
종래에는 TMAH, 탄산염 및 포토레지스트 중 TMAH와 탄산염만의 농도를 측정하거나 TMAH와 포토레지스트만의 농도를 측정하는 2성분 농도 측정 장치가 많이 사용되었다. 최근, 보다 정확한 현상액의 농도 측정을 위해 물을 제외한 TMAH, 탄산염 및 포토레지스트 3가지 성분의 개별 농도를 모두 측정할 수 있는 3성분 농도 측정 장치가 개발되고 있다. 그러나, 아직까지는 알칼리성 현상액의 3가지 성분 중 2가지 성분의 농도가 일정한 관계를 갖는다는 가정 하에 2가지 성분의 농도를 측정한 후 나머지 성분의 농도를 예측하는 방법으로 3가지 성분의 농도를 구하고 있을 뿐이어서, 알칼리성 현상액의 독립적인 3가지 성분의 농도를 정확하게 측정하지 못하는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 현상액의 용질의 농도를 정확히 측정하는 농도 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 농도 측정 장치는, 기판 상의 포토레지스트(Photoregist, PR)의 현상처리에 사용되는 알칼리성 현상액의 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C3)를 측정하여 포토레지스트 패턴의 선폭(Line Width, LW)의 변화량이 소정값 이하가 되도록 제어하는 농도 측정 장치이고, 센서부와 농도 측정부를 포함한다. 센서부는, 알칼리성 현상액의 제1 물성(物性), 제2 물성, …, 제n 물성 중 적어도 3가지의 물성을 각각 측정하는 적어도 3개의 센서를 포함한다. 농도 측정부는, 센서부에서 측정된 제1 물성 내지 제n 물성의 데이터를 입력 받아, 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 알칼리 농도(C1)와의 미리 구해진 소정의 관계, 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 탄산염 농도(C2)와의 미리 구해진 소정의 관계, 및 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 PR 농도(C3)와의 미리 구해진 소정의 관계에 의하여, 알칼리성 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 측정한다.
알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 어느 하나를 제1 성분이라고 할 때, 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 제1 성분의 소정 농도와의 미리 구해진 소정의 관계를 구할 수 있다. 이 미리 구해진 소정의 관계는, 소정 농도의 제1 성분만을 포함하는 일정 농도의 알칼리성 현상액의 적어도 3가지의 물성을 센서부에 의하여 측정하고, 이 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터에 제1 성분의 소정 농도를 매칭시켜 구해질 수 있다.
알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 전술한 제1 성분을 제외한 나머지 두 성분 중 어느 하나를 제2 성분이라고 하고, 제1 성분의 소정 농도가 매칭된 적어도 3가지 물성의 데이터를 제1 매칭 데이터라고 할 때, 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 제2 성분의 소정 농도와의 미리 구해진 소정의 관계를 구할 수 있다. 이 미리 구해진 소정의 관계는, 소정 농도의 제1 성분 및 소정 농도의 제2 성분만을 포함하는 일정 온도의 알칼리성 현상액의 적어도 3가지의 물성을 센서부에 의하여 측정하고, 이 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 제1 매칭 데이터와의 차이값에 제2 성분의 소정 농도를 매칭시켜 구해질 수 있다.
알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 어느 하나를 제1 성분이라고 할 때, 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 제1 성분의 소정 농도와의 미리 구해진 소정의 관계를 구할 수 있다. 이 미리 구해진 소정의 관계는, 소정 농도의 제1 성분만을 포함하는 일정 농도의 알칼리성 현상액의 적어도 3가지의 물성을 센서부에 의하여 측정하고, 이 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터에 제1 성분의 소정 농도를 매칭시켜 구해질 수 있다.
알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 전술한 제1 성분을 제외한 나머지 두 성분 중 어느 하나를 제2 성분이라고 하고, 제1 성분의 소정 농도가 매칭된 적어도 3가지 물성의 데이터를 제1 매칭 데이터라고 할 때, 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 제2 성분의 소정 농도와의 미리 구해진 소정의 관계를 구할 수 있다. 이 미리 구해진 소정의 관계는, 소정 농도의 제1 성분 및 소정 농도의 제2 성분만을 포함하는 일정 온도의 알칼리성 현상액의 적어도 3가지의 물성을 센서부에 의하여 측정하고, 이 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 제1 매칭 데이터와의 차이값에 제2 성분의 소정 농도를 매칭시켜 구해질 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 농도 측정 장치는 알칼리성 현상액의 적어도 3가지의 물성 데이터를 측정하고, 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 알칼리 농도(C1)와의 미리 구해진 소정의 관계, 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 탄산염 농도(C2)와의 미리 구해진 소정의 관계 및 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 PR 농도(C3)와의 미리 구해진 소정의 관계에 의하여, 알칼리성 현상액의 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C3)를 측정하고 있기 때문에, 이들 농도를 보다 정확히 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 농도 측정 장치는, 제1 물성 내지 제n 물성은 6개의 물성이고, 제1 물성은 전기전도도이고, 제2 물성은 초음파 전파속도이고, 제3 물성은 흡광도이고, 제4 물성은 굴절율이고, 제5 물성은 초음파 흡수율이고, 제6 물성은 라만 스펙트럼일 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 농도 측정 장치는 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도, 흡광도, 굴절율, 초음파 흡수율 및 라만 스펙트럼을 측정하고, 측정된 전기전도도, 초음파 전파속도, 흡광도, 굴절율, 초음파 흡수율 및 라만 스펙트럼 데이터를 이용하여 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 측정하고 있기 때문에, 이들 농도를 보다 정확히 측정할 수 있다.
삭제
이와 같이, 본 발명에 따른 농도 측정 장치는 소정 농도의 제1 성분만을 포함하는 알칼리성 현상액의 적어도 3가지 물성 데이터를 제1 성분의 소정 농도에 매칭시킴으로써 미리 구해진 소정의 관계를 구하고 있으므로, 제1 성분만을 포함하는 알칼리성 현상액의 적어도 3가지 물성 데이터로부터 제1 성분의 농도를 정확히 측정할 수 있다.
삭제
이와 같이, 본 발명에 따른 농도 측정 장치는 소정 농도의 제1 성분 및 소정 농도의 제2 성분만을 포함하는 알칼리성 현상액의 적어도 3가지 물성 데이터와 전술한 제1 매칭 데이터와의 차이값에 제2 성분의 소정 농도를 매칭시킴으로써 미리 구해진 소정의 관계를 구하고 있으므로, 제1 성분과 제2 성분만을 포함하는 알칼리성 현상액의 적어도 3가지 물성 데이터와 제1 매칭 데이터를 이용하여 제2 성분의 농도를 정확히 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 농도 측정 장치는, 알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 전술한 제1 성분 및 전술한 제2 성분을 제외한 성분을 제3 성분이라고 하고, 제1 성분 및 제2 성분의 소정 농도가 매칭된 적어도 3가지 물성의 데이터를 제2 매칭 데이터라고 할 때, 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 제3 성분의 소정 농도와의 미리 구해진 소정의 관계를 구할 수 있다. 이 미리 구해진 소정의 관계는, 소정 농도의 제1 성분, 소정 농도의 제2 성분 및 소정 농도의 제3 성분을 포함하는 일정 온도의 알칼리성 현상액의 적어도 3가지의 물성을 센서부에 의하여 측정하고, 이 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 제2 매칭 데이터와의 차이값에 제3 성분의 소정 농도를 매칭시켜 구해질 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 농도 측정 장치는 소정 농도의 제1 성분, 소정 농도의 제2 성분 및 소정 농도의 제3 성분을 포함하는 알칼리성 현상액의 적어도 3가지 물성 데이터와 전술한 제2 매칭 데이터와의 차이값에 제3 성분의 소정 농도를 매칭시킴으로써 미리 구해진 소정의 관계를 구하고 있으므로, 제1 성분과 제2 성분 및 제3 성분을 포함하는 알칼리성 현상액의 적어도 3가지 물성 데이터와 제2 매칭 데이터를 이용하여 제3 성분의 농도를 정확히 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 농도 측정 장치는, 기판 상의 포토레지스트(Photoregist, PR)의 현상처리에 사용되는 알칼리성 현상액의 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C3)를 측정하여 포토레지스트 패턴의 선폭(Line Width, LW)의 변화량이 소정값 이하가 되도록 제어하는 농도 측정 장치이고, 센서부와 농도 측정부를 포함한다. 센서부는, 알칼리성 현상액의 제1 물성을 측정하는 제1 센서, 알칼리성 현상액의 제2 물성을 측정하는 제2 센서, 알칼리성 현상액의 제3 물성을 측정하는 제3 센서를 포함한다. 농도 측정부는, 센서부에서 측정된 제1 물성 내지 제3 물성의 데이터를 입력 받아, 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 알칼리 농도(C1)와의 미리 구해진 소정의 관계, 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 탄산염 농도(C2)와의 미리 구해진 소정의 관계, 및 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 PR 농도(C3)와의 미리 구해진 소정의 관계에 의하여, 알칼리성 현상액의 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C3)를 측정한다.
알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 어느 하나를 제1 성분이라고 할 때, 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제1 성분의 소정 농도와의 미리 구해진 소정의 관계를 구할 수 있다. 이 미리 구해진 소정의 관계는, 소정 농도의 제1 성분만을 포함하는 일정 농도의 알칼리성 현상액의 제1 물성 내지 제3 물성을 센서부에 의하여 측정하고, 이 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터에 제1 성분의 소정 농도를 매칭시켜 구해질 수 있다.
알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 전술한 제1 성분을 제외한 나머지 두 성분 중 어느 하나를 제2 성분이라고 하고, 제1 성분의 소정 농도가 매칭된 제1 물성 내지 제3 물성의 데이터를 제1 매칭 데이터라고 할 때, 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제2 성분의 소정 농도와의 미리 구해진 소정의 관계를 구할 수 있다. 이 미리 구해진 소정의 관계는, 소정 농도의 제1 성분 및 소정 농도의 제2 성분만을 포함하는 일정 온도의 알칼리성 현상액의 제1 물성 내지 제3 물성을 센서부에 의하여 측정하고, 이 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제1 매칭 데이터와의 차이값에 제2 성분의 소정 농도를 매칭시켜 구해질 수 있다.
알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 어느 하나를 제1 성분이라고 할 때, 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제1 성분의 소정 농도와의 미리 구해진 소정의 관계를 구할 수 있다. 이 미리 구해진 소정의 관계는, 소정 농도의 제1 성분만을 포함하는 일정 농도의 알칼리성 현상액의 제1 물성 내지 제3 물성을 센서부에 의하여 측정하고, 이 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터에 제1 성분의 소정 농도를 매칭시켜 구해질 수 있다.
알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 전술한 제1 성분을 제외한 나머지 두 성분 중 어느 하나를 제2 성분이라고 하고, 제1 성분의 소정 농도가 매칭된 제1 물성 내지 제3 물성의 데이터를 제1 매칭 데이터라고 할 때, 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제2 성분의 소정 농도와의 미리 구해진 소정의 관계를 구할 수 있다. 이 미리 구해진 소정의 관계는, 소정 농도의 제1 성분 및 소정 농도의 제2 성분만을 포함하는 일정 온도의 알칼리성 현상액의 제1 물성 내지 제3 물성을 센서부에 의하여 측정하고, 이 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제1 매칭 데이터와의 차이값에 제2 성분의 소정 농도를 매칭시켜 구해질 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 농도 측정 장치는 알칼리성 현상액의 제1 물성 내지 제3 물성 데이터를 측정하고, 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 알칼리 농도(C1)와의 미리 구해진 소정의 관계, 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 탄산염 농도(C2)와의 미리 구해진 소정의 관계 및 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 PR 농도(C3)와의 미리 구해진 소정의 관계에 의하여, 알칼리성 현상액의 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C3)를 측정하고 있기 때문에, 이들 농도를 보다 정확히 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 농도 측정 장치는, 제1 물성은 전기전도도이고, 제2 물성은 초음파 전파속도이고, 제3 물성은 흡광도일 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 농도 측정 장치는 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도, 흡광도를 측정하고, 측정된 전기전도도, 초음파 전파속도, 흡광도 데이터를 이용하여 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 측정하고 있기 때문에, 이들 농도를 보다 정확히 측정할 수 있다.
삭제
이와 같이, 본 발명에 따른 농도 측정 장치는 소정 농도의 제1 성분만을 포함하는 알칼리성 현상액의 제1 물성 내지 제3 물성 데이터를 제1 성분의 소정 농도에 매칭시킴으로써 미리 구해진 소정의 관계를 구하고 있으므로, 제1 성분만을 포함하는 알칼리성 현상액의 제1 물성 내지 제3 물성 데이터로부터 제1 성분의 농도를 정확히 측정할 수 있다.
삭제
이와 같이, 본 발명에 따른 농도 측정 장치는 소정 농도의 제1 성분 및 소정 농도의 제2 성분만을 포함하는 알칼리성 현상액의 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 전술한 제1 매칭 데이터와의 차이값에 제2 성분의 소정 농도를 매칭시킴으로써 미리 구해진 소정의 관계를 구하고 있으므로, 제1 성분과 제2 성분만을 포함하는 알칼리성 현상액의 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제1 매칭 데이터를 이용하여 제2 성분의 농도를 정확히 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 농도 측정 장치는, 알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 전술한 제1 성분 및 전술한 제2 성분을 제외한 성분을 제3 성분이라고 하고, 제1 성분 및 제2 성분의 소정 농도가 매칭된 제1 물성 내지 제3 물성의 데이터를 제2 매칭 데이터라고 할 때, 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제3 성분의 소정 농도와의 미리 구해진 소정의 관계를 구할 수 있다. 이 미리 구해진 소정의 관계는, 소정 농도의 제1 성분, 소정 농도의 제2 성분 및 소정 농도의 제3 성분을 포함하는 일정 온도의 알칼리성 현상액의 제1 물성 내지 제3 물성을 센서부에 의하여 측정하고, 이 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제2 매칭 데이터와의 차이값에 제3 성분의 소정 농도를 매칭시켜 구해질 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 농도 측정 장치는 소정 농도의 제1 성분, 소정 농도의 제2 성분 및 소정 농도의 제3 성분을 포함하는 알칼리성 현상액의 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 전술한 제2 매칭 데이터와의 차이값에 제3 성분의 소정 농도를 매칭시킴으로써 미리 구해진 소정의 관계를 구하고 있으므로, 제1 성분과 제2 성분 및 제3 성분을 포함하는 알칼리성 현상액의 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제2 매칭 데이터를 이용하여 제3 성분의 농도를 정확히 측정할 수 있다.
개시된 기술의 실시예들은 다음의 장점들을 포함하는 효과를 가질 수 있다. 다만, 개시된 기술의 실시예들이 이를 전부 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에 따르면, 현상액의 용질의 농도를 정확히 측정하는 농도 측정 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 및 조절 장치가 사용된 현상액 재사용 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 및 조절 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도, PR 농도와 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도, 흡광도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도와 포토레지스트 패턴의 선폭과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 농도 측정 및 조절 장치의 선폭변화결정지수(Z)와 포토레지스트 패턴의 선폭과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 및 조절 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도, PR 농도와 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도, 흡광도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도와 포토레지스트 패턴의 선폭과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 농도 측정 및 조절 장치의 선폭변화결정지수(Z)와 포토레지스트 패턴의 선폭과의 관계를 나타내는 그래프이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
[본 발명의 바람직한 실시예]
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 장치가 적용된 현상액의 농도 측정 및 조절 장치, 나아가 이 농도 측정 및 조절 장치가 적용된 현상액 재사용 시스템에 대하여 개략적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 및 조절 장치가 적용된 현상액 재사용 시스템의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 및 조절 장치가 적용된 현상액 재사용 시스템은, 소정 농도의 현상액을 제조하는 제조조(10)와, 반도체 디바이스, 액정 디스플레이, 프린트 등의 기판을 현상 처리하는 현상 장치(20)와, 제조된 현상액을 제조조(10)로부터 현상 장치(20)에 공급하는 공급라인(30)과, 사용이 끝난 현상액을 현상 장치(20)로부터 제조조(10)로 회수하는 회수라인(40)과, 제조조(10)의 현상액의 농도를 측정하고 조절하는 현상액의 농도 측정 및 조절 장치(50)와, 제조조(10)와 현상액의 농도 측정 및 조절 장치(50) 사이에 현상액이 순환하는 순환유로(60)를 구비한다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 장치(80)를 구체적으로 설명하기로 한다. 현상액의 농도 측정 장치(80)는 도 1의 도면부호 80이며, 파선으로 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 장치(80)는 알칼리성 현상액의 제1 물성, 제2 물성, …, 제n 물성 중 적어도 3가지의 물성을 각각 측정하는 적어도 3개의 센서를 포함하는 센서부(51), 센서부(51)에서 측정된 제1 물성 내지 제n 물성 중 적어도 3가지의 물성의 데이터를 입력 받아, 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 측정하는 농도 측정부(55)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 농도 측정부(55)는 센서부(51)에서 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 알칼리 농도(C1)와의 미리 구해진 소정의 관계, 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 탄산염 농도(C2)와의 미리 구해진 소정의 관계, 및 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 PR 농도(C3)와의 미리 구해진 소정의 관계에 의하여, 알칼리성 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 측정한다.
본 발명의 실시예에 따른 농도 측정부(55)는 알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분마다 센서의 측정 데이터에 각각 다른 영향을 준다는 특징을 이용하여 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분이 녹아 있는 알칼리성 현상액에서 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 각각의 농도를 동시에 측정 할 수 있다. 구체적으로 제1 내지 제3 센서(52, 53, 54)에서 측정된 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 데이터간의 차이값을 이용하여 알칼리성 현상액 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 각각의 농도를 동시에 측정할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 장치(80)가 측정하는 현상액의 제1 물성 내지 제n 물성은 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도, 흡광도, 굴절율, 초음파 흡수율, 라만 스펙트럼(Raman Spectrum) 등 일 수 있다. 전술한 6가지 물성 이외에도 현상액의 농도 측정에 이용되는 물성이라면 본 발명의 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 장치(80)에서 측정되는 물성일 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 장치(80)의 센서부(51)는 알칼리성 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도, 흡광도, 굴절율, 초음파 흡수율 및 라만 스펙트럼 중 적어도 3가지의 물성 데이터를 측정하는 적어도 3개의 센서를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 보다 바람직한 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 장치(80)는 알칼리성 현상액의 제1 물성을 측정하는 제1 센서(52), 알칼리성 현상액의 제2 물성을 측정하는 제2 센서(53), 및 알칼리성 현상액의 제3 물성을 측정하는 제3 센서(54)를 포함하는 센서부(51), 센서부(51)에서 측정된 센서부(51)에서 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터를 입력 받아 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 측정하는 농도 측정부(55)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 농도 측정부(55)는 센서부(51)에서 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 알칼리 농도(C1)와의 미리 구해진 소정의 관계, 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 탄산염 농도(C2)와의 미리 구해진 소정의 관계, 및 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 PR 농도(C3)와의 미리 구해진 소정의 관계에 의하여, 알칼리성 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 측정한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 전술한 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도, 흡광도, 굴절율, 초음파 흡수율, 라만 스펙트럼 등 중에서 제1 물성 내지 제3 물성을 선택하는 방법은 여러가지가 될 수 있으나, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 장치(80)는 알칼리성 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도, 흡광도를 측정한다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 장치(80)의 센서부(51)는 알칼리성 현상액의 전기전도도를 측정하는 제1 센서(52), 초음파 전파속도를 측정하는 제2 센서(53) 및 흡광도를 측정하는 제3 센서(54)를 포함할 수 있다.
이하에서는 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도, 흡광도를 측정하여 현상액의 농도를 측정하는 현상액의 농도 측정 장치에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 장치 및 이 농도 측정 장치가 적용된 현상액의 농도 측정 및 조절 장치의 개략도이다. 현상액의 농도 측정 장치(80)는 도 2의 도면부호 80이며, 파선으로 도시되어 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 장치(80)의 센서부(51)는 알칼리성 현상액의 전기전도도를 측정하는 제1 센서(52), 알칼리성 현상액의 초음파 전파속도를 측정하는 제2 센서(53) 및 알칼리성 현상액의 흡광도를 측정하는 제3 센서(54)를 포함한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제조조(10)의 현상액은 농도 측정 장치(80)의 센서부(51)와 제조조(10) 사이에서 순환유로(60)를 따라 흐른다. 센서부(51)의 제1 내지 제3 센서(52, 53, 54)는 순환유로(60)를 따라 흐르는 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도를 측정할 수 있다. 제1 내지 제3 센서(52, 53, 54)는 각각 해당 물성의 측정을 위한 신호를 현상액으로 보내고, 돌아오는 신호를 받아서 해당 물성을 측정한다. 예를 들면, 제1 센서(52)는 현상액의 전해질의 양을 측정하기 위하여 현상액에 구동신호를 보내고, 제2 센서(53)는 현상액에서의 초음파 전파속도를 측정하기 위하여 현상액에 초음파 신호를 보내고, 제3 센서(54)는 현상액의 흡광도를 측정하기 위하여 현상액에 UV 광원신호를 보낼 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 제1 센서(52)는 알칼리성 현상액 내에 존재하는 용질의 물성이나 양에 의해 전기 전도도가 변하는 것을 측정할 수 있고, 이온의 농도나 세기에 큰 영향을 받으며 비전도성 물질의 농도 변화는 쉽게 감지하지 못한다. 제2 센서(53)는 알칼리성 현상액 내에 존재하는 용질의 물성이나 양에 의해 초음파 신호가 간섭 받아 그 속도나 크기가 변하는 현상을 측정 할 수 있으며, 입자의 크기나 밀도에 큰 영향을 받는다. 제3 센서(54)는 알칼리성 현상액 내에 존재하는 용질의 물성이나 양에 의해 빛의 신호가 간섭 받아 빛의 반사각, 세기, 양 등이 변하는 현상, 또는 분광현상이 일어나는 것을 측정 할 수 있으며, 용질이 가진 고유의 물리적, 에너지 특성에 영향을 받는다. 이러한 광원의 소재는 다양하며, 광원에 따라 다양한 대응이 가능하다
본 발명의 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 장치(80)의 농도 측정부(55)는 센서부(51)에서 측정된 현상액의 전기전도도 데이터(52a), 초음파 전파속도 데이터(53a), 흡광도 데이터(54a)를 입력 받는다. 농도 측정부(55)는 센서부(51)에서 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 알칼리 농도(C1)와의 미리 구해진 소정의 관계, 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 탄산염 농도(C2)와의 미리 구해진 소정의 관계, 및 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 PR 농도(C3)와의 미리 구해진 소정의 관계에 의하여, 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 측정한다.
또한, 농도 측정부(55)는 센서부(51)의 제1 센서(52), 제2 센서(53) 및 제3 센서(54)에 전원을 공급할 수 있다. 또한, 센서부(51)에서 현상액으로 보내는 신호의 크기, 파형 등을 제어한다. 이러한 제어는 센서부(51)에 제어신호(52b, 53b, 54b)를 전달하여 수행된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 농도 측정 장치(50)는 농도 측정부(55)로부터 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도, PR 농도를 입력 받아 이를 표시하는 표시부(58)를 더 포함할 수 있다. 표시부(58)는 농도 측정부(55)로부터 입력 받은 데이터(59)를 표시할 수 있다. 현상액의 농도 조절을 위하여 농도 측정부(55)으로부터 입력된 데이터(59) 즉, 농도 측정부(55)에서 측정된 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C3)를 표시할 수 있다. 따라서, 표시부(58)가 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도, PR 농도를 입력 받아 이를 표시함에 따라, 현상액의 상태를 알려줄 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도와 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도와 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C3)가 1 대 1로 매칭되는 것을 알 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도가 특정값으로 정해지면, 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C3)가 특정값으로 정해진다. 따라서, 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도를 측정한 데이터를 다중 회귀분석을 하면, 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C3)를 구할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 농도 측정부(55)는 센서부(51)에서 측정된 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터를 입력 받아, 측정된 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터와 알칼리성 현상액의 알칼리 농도(C1)와의 미리 구해진 소정의 관계, 측정된 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터와 알칼리성 현상액의 탄산염 농도(C2)와의 미리 구해진 소정의 관계, 및 측정된 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터와 알칼리성 현상액의 PR 농도(C3)와의 미리 구해진 소정의 관계에 의하여, 현상액의 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C3)를 측정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른, 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2), PR 농도(C3)를 구하는 구체적인 방법은 다음과 같다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 농도 측정부(55)에서 알칼리성 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터와 알칼리 농도(C1)와의 미리 구해진 소정의 관계, 알칼리성 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터와 탄산염 농도(C2)와의 미리 구해진 소정의 관계, 알칼리성 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터와 PR 농도(C3)와의 미리 구해진 소정의 관계를 구하는 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.
알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 어느 하나를 제1 성분이라고 하면, 센서부(51)에서 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제1 성분의 소정 농도와의 미리 구해진 소정의 관계는, 소정 농도의 제1 성분만을 포함하는 일정 온도의 알칼리성 현상액의 제1 물성 내지 제3 물성을 센서부(51)에 의하여 측정하고, 이 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터에 제1 성분의 소정 농도를 매칭시켜 구해질 수 있다. 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제1 성분의 소정 농도와의 관계가 구해지면, 제1 물성 내지 제3 물성 데이터를 측정하여 전술한 미리 구해진 소정의 관계에 대입하는 것에 의하여 제1 성분의 농도를 구할 수 있다.
제1 성분의 소정 농도가 구해지면, 알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 전술한 제1 성분을 제외한 나머지 두 성분 중 어느 하나의 성분의 농도와 알칼리성 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터와의 미리 구해진 소정의 관계는 다음과 같이 구해질 수 있다.
알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 전술한 제1 성분을 제외한 나머지 두 성분 중 어느 하나를 제2 성분이라고 하고, 제1 성분의 소정 농도가 매칭된 제1 물성 내지 제3 물성의 데이터를 제1 매칭 데이터라고 하면, 센서부(51)에서 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제2 성분의 소정 농도와의 미리 구해진 소정의 관계는, 소정 농도의 제1 성분 및 소정 농도의 제2 성분만을 포함하는 일정 온도의 알칼리성 현상액의 제1 물성 내지 제3 물성을 센서부(51)에 의하여 측정하고, 이 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제1 매칭 데이터와의 차이값에 제2 성분의 소정 농도를 매칭시켜 구해질 수 있다. 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제2 성분의 소정 농도와의 관계가 구해지면, 제1 물성 내지 제3 물성 데이터를 측정하고, 전술한 미리 구해진 소정의 관계에 대입하는 것에 의하여 제2 성분의 농도를 구할 수 있다.
알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 두 가지 성분의 농도가 구해지면, 나머지 성분, 즉 제3 성분의 농도와 알칼리성 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터와의 미리 구해진 소정의 관계는 다음과 같이 구해질 수 있다.
알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 전술한 제1 성분 및 전술한 제2 성분을 제외한 성분을 제3 성분이라고 하고, 제1 성분 및 제2 성분의 소정 농도가 매칭된 제1 물성 내지 제3 물성의 데이터를 제2 매칭 데이터라고 하면, 센서부(51)에서 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제3 성분의 소정 농도와의 미리 구해진 소정의 관계는, 소정 농도의 제1 성분, 소정 농도의 제2 성분 및 소정 농도의 제3 성분을 포함하는 일정 온도의 알칼리성 현상액의 제1 물성 내지 제3 물성을 센서부(51)에 의하여 측정하고, 이 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제2 매칭 데이터와의 차이값에 제3 성분의 소정 농도를 매칭시켜 구해질 수 있다. 이와 같이, 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제3 성분의 소정 농도와의 관계가 구해지면, 제1 물성 내지 제3 물성 데이터를 측정하여 전술한 미리 구해진 소정의 관계에 대입하면 제3 성분의 농도를 구할 수 있다.
이처럼, 일정 온도의 알칼리성 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도를 센서를 이용하여 측정하고, 측정된 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터와 알칼리성 현상액의 각 용질의 농도와의 관계를 데이터베이스화 하여 농도 측정 알고리즘에 활용할 수 있다.
한편, 측정된 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터와 알칼리성 현상액의 알칼리 농도(C1)와의 미리 구해진 소정의 관계와, 측정된 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터와 알칼리성 현상액의 탄산염 농도(C2)와의 미리 구해진 소정의 관계와, 측정된 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터와 알칼리성 현상액의 PR 농도(C3)와의 미리 구해진 소정의 관계는, 측정된 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터를 다중 회귀 분석하는 것에 의하여 동시에 얻어질 수도 있다. 즉, 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터를 다중 회귀 분석하여 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터와 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도 간의 관계식을 구할 수도 있다. 이에 따라, 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터와 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도 간의 관계식이 정해지면, 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도를 측정하는 것에 의하여, 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 측정할 수 있다.
다음으로는, 본 발명의 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 장치(80)가 적용된 현상액의 농도 측정 및 조절 장치(50)에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 장치(80)가 적용된 현상액의 농도 측정 및 조절 장치(50)는, 제조조(10)의 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 측정하여 포토레지스트(Photoregist, PR) 패턴의 선폭(Line Width, LW)의 변화량이 소정값 이하가 되도록 제어한다. 각 공정마다 허용되는 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화량은 다를 수 있다. 즉, 각 공정에서 요구되는 포토레지스트 패턴의 선폭의 정밀도에 따라, 허용되는 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화량이 달라질 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 농도 측정 및 조절 장치(50)는, 각 공정에서 요구되는 포토레지스트 패턴의 선폭의 정밀도에 따라, 알칼리성 현상액의 현상능력을 일정 수준 범위 내로 유지하여 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화량이 소정값 이하가 되도록 제어할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 및 조절 장치는 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화량을 소정 범위 내로 제어하므로, 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화량이 소정 범위 내로 유지되는 동안은 알칼리 성분 등의 추가 공급하는 등의 농도 조절이 필요없이 알칼리성 현상액을 재사용할 수 있다. 따라서, 재사용되는 현상액의 사용량을 절감할 수 있고, 이로써 생산성을 향상시키고 원가를 절감할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 및 조절 장치(50)는 알칼리성 현상액의 제1 물성, 제2 물성, …, 제n 물성 중 적어도 3가지의 물성을 각각 측정하는 적어도 3개의 센서를 포함하는 센서부(51), 센서부(51)에서 측정된 제1 물성 내지 제n 물성 중 적어도 3가지의 물성의 데이터를 입력 받아, 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 측정하고, 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화량을 결정하는 선폭변화결정지수(Z)를 구하는 농도 측정부(55), 농도 측정부(55)로부터 선폭변화결정지수(Z)를 입력 받고, 선폭변화결정지수(Z)가 소정의 범위 내에 있도록 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도 중 적어도 어느 하나를 조절하는 농도 조절부(56)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 농도 측정부(55)는 센서부(51)에서 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 알칼리 농도(C1)와의 미리 구해진 소정의 관계, 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 탄산염 농도(C2)와의 미리 구해진 소정의 관계, 및 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 PR 농도(C3)와의 미리 구해진 소정의 관계에 의하여, 알칼리성 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 측정하고, 측정된 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 이용하여 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화량을 결정하는 선폭변화결정지수(Z)를 구한다.
본 발명의 실시예에 따른 농도 측정부(55)는 알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분마다 센서의 측정 데이터에 각각 다른 영향을 준다는 특징을 이용하여 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분이 녹아 있는 알칼리성 현상액에서 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 각각의 농도를 동시에 측정 할 수 있다. 구체적으로 제1 내지 제3 센서(52, 53, 54)에서 측정된 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 데이터간의 차이값을 이용하여 알칼리성 현상액 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 각각의 농도를 동시에 측정할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 및 조절 장치(50)가 측정하는 현상액의 제1 물성 내지 제n 물성은 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도, 흡광도, 굴절율, 초음파 흡수율, 라만 스펙트럼(Raman Spectrum) 등 일 수 있다. 전술한 6가지 물성 이외에도 현상액의 농도 측정에 이용되는 물성이라면 본 발명의 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 및 조절 장치(50)에서 측정되는 물성일 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 장치(80)의 센서부(51)는 알칼리성 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도, 흡광도, 굴절율, 초음파 흡수율 및 라만 스펙트럼 중 적어도 3가지의 물성 데이터를 측정하는 적어도 3개의 센서를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 보다 바람직한 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 및 조절 장치(50)는 알칼리성 현상액의 제1 물성을 측정하는 제1 센서(52), 알칼리성 현상액의 제2 물성을 측정하는 제2 센서(53), 및 알칼리성 현상액의 제3 물성을 측정하는 제3 센서(54)를 포함하는 센서부(51), 센서부(51)에서 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터를 입력 받아 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 측정하고, 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화량을 결정하는 선폭변화결정지수(Z)를 구하는 농도 측정부(55), 농도 측정부(55)로부터 선폭변화결정지수(Z)를 입력 받고, 선폭변화결정지수(Z)가 소정의 범위 내에 있도록 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도 중 적어도 어느 하나를 조절하는 농도 조절부(56)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 농도 측정부(55)는, 센서부(51)에서 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 알칼리 농도(C1)와의 미리 구해진 소정의 관계, 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 탄산염 농도(C2)와의 미리 구해진 소정의 관계, 및 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 알칼리성 현상액의 PR 농도(C3)와의 미리 구해진 소정의 관계에 의하여, 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 측정하고, 측정된 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 이용하여 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화량을 결정하는 선폭변화결정지수(Z)를 구한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 전술한 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도, 흡광도, 굴절율, 초음파 흡수율, 라만 스펙트럼 등 중에서 제1 물성 내지 제3 물성을 선택하는 방법은 여러가지가 될 수 있으나, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 및 조절 장치(50)는 알칼리성 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도, 흡광도를 측정한다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 장치(80)의 센서부(51)는 알칼리성 현상액의 전기전도도를 측정하는 제1 센서(52), 초음파 전파속도를 측정하는 제2 센서(53) 및 흡광도를 측정하는 제3 센서(54)를 포함할 수 있다.
이하에서는 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도, 흡광도를 측정하여 현상액의 농도를 측정하고 제어하는 현상액의 농도 측정 및 조절 장치에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 및 조절 장치(50)의 센서부(51)는 알칼리성 현상액의 전기전도도를 측정하는 제1 센서(52), 알칼리성 현상액의 초음파 전파속도를 측정하는 제2 센서(53) 및 알칼리성 현상액의 흡광도를 측정하는 제3 센서(54)를 포함한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제조조(10)의 현상액은 농도 측정 및 조절 장치(50)의 센서부(51)와 제조조(10) 사이에서 순환유로(60)를 따라 흐른다. 센서부(51)의 제1 내지 제3 센서(52, 53, 54)는 순환유로(60)를 따라 흐르는 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도를 측정할 수 있다. 제1 내지 제3 센서(52, 53, 54)는 각각 해당 물성의 측정을 위한 신호를 현상액으로 보내고, 돌아오는 신호를 받아서 해당 물성을 측정한다. 예를 들면, 제1 센서(52)는 현상액의 전해질의 양을 측정하기 위하여 현상액에 구동신호를 보내고, 제2 센서(53)는 현상액에서의 초음파 전파속도를 측정하기 위하여 현상액에 초음파 신호를 보내고, 제3 센서(54)는 현상액의 흡광도를 측정하기 위하여 현상액에 UV 광원신호를 보낼 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 제1 센서(52)는 알칼리성 현상액 내에 존재하는 용질의 물성이나 양에 의해 전기 전도도가 변하는 것을 측정할 수 있고, 이온의 농도나 세기에 큰 영향을 받으며 비전도성 물질의 농도 변화는 쉽게 감지하지 못한다. 제2 센서(53)는 알칼리성 현상액 내에 존재하는 용질의 물성이나 양에 의해 초음파 신호가 간섭 받아 그 속도나 크기가 변하는 현상을 측정 할 수 있으며, 입자의 크기나 밀도에 큰 영향을 받는다. 제3 센서(54)는 알칼리성 현상액 내에 존재하는 용질의 물성이나 양에 의해 빛의 신호가 간섭 받아 빛의 반사각, 세기, 양 등이 변하는 현상, 또는 분광현상이 일어나는 것을 측정 할 수 있으며, 용질이 가진 고유의 물리적, 에너지 특성에 영향을 받는다. 이러한 광원의 소재는 다양하며, 광원에 따라 다양한 대응이 가능하다
본 발명의 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 및 조절 장치(50)의 농도 측정부(55)는 센서부(51)에서 측정된 현상액의 전기전도도 데이터(52a), 초음파 전파속도 데이터(53a), 흡광도 데이터(54a)를 입력 받는다. 농도 측정부(55)는 입력 받은 전기전도도, 초음파 전파속도, 흡광도 데이터(52a, 53a, 54a)를 다중 회귀분석하여 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 측정한다.
농도 측정부(55)는 측정된 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 이용하여 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화량을 결정하는 선폭변화결정지수(Z)를 구한다.
또한, 농도 측정부(55)는 센서부(51)의 제1 센서(52), 제2 센서(53) 및 제3 센서(54)에 전원을 공급할 수 있다. 또한, 센서부(51)에서 현상액으로 보내는 신호의 크기, 파형 등을 제어한다. 이러한 제어는 센서부(51)에 제어신호(52b, 53b, 54b)를 전달하여 수행된다.
본 발명의 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 및 조절 장치(50)의 농도 조절부(56)는 농도 측정부(55)로부터 선폭변화결정지수(Z, 57)를 입력 받고, 선폭변화결정지수(Z)가 소정의 범위 내에 있도록 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도 중 적어도 어느 하나를 조절한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 농도 측정 및 조절 장치(50)는 농도 측정부(55)로부터 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도, PR 농도 또는 선폭변화결정지수의 데이터(59)를 입력 받아 이를 표시하는 표시부(58)를 더 포함할 수 있다. 표시부(58)는 농도 측정부(55)와 농도 조절부(56) 사이에 위치할 수 있다. 표시부(58)는 농도 측정부(55)로부터 입력 받은 데이터(59)를 표시할 수 있다. 현상액의 농도 조절을 위하여 농도 측정부(55)으로부터 입력된 데이터(59) 즉, 농도 측정부(55)에서 측정된 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C3) 또는 농도 측정부(55)에서 구해진 선폭변화결정지수(Z)를 표시할 수 있다. 따라서, 표시부(58)가 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도, PR 농도 또는 선폭변화결정지수(Z)를 입력 받아 이를 표시함에 따라, 현상액의 상태를 알려줄 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도와 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도와 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C3)가 1 대 1로 매칭되는 것을 알 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도가 특정값으로 정해지면, 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C3)가 특정값으로 정해진다. 따라서, 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도를 측정한 데이터를 다중 회귀분석을 하면, 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C3)를 구할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 농도 측정부(55)는 센서부(51)에서 측정된 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터를 입력 받아, 측정된 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터와 알칼리성 현상액의 알칼리 농도(C1)와의 미리 구해진 소정의 관계, 측정된 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터와 알칼리성 현상액의 탄산염 농도(C2)와의 미리 구해진 소정의 관계, 및 측정된 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터와 알칼리성 현상액의 PR 농도(C3)와의 미리 구해진 소정의 관계에 의하여, 현상액의 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C3)를 측정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른, 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2), PR 농도(C3)를 구하는 구체적인 방법은 다음과 같다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 농도 측정부(55)에서 알칼리성 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터와 알칼리 농도(C1)와의 미리 구해진 소정의 관계, 알칼리성 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터와 탄산염 농도(C2)와의 미리 구해진 소정의 관계, 알칼리성 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터와 PR 농도(C3)와의 미리 구해진 소정의 관계를 구하는 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.
예를 들어, 알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 어느 하나를 제1 성분이라고 하면, 센서부(51)에서 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제1 성분의 소정 농도와의 미리 구해진 소정의 관계는, 소정 농도의 제1 성분만을 포함하는 일정 온도의 알칼리성 현상액의 제1 물성 내지 제3 물성을 센서부(51)에 의하여 측정하고, 이 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터에 제1 성분의 소정 농도를 매칭시켜 구해질 수 있다. 이와 같이, 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제1 성분의 소정 농도와의 관계가 구해지면, 제1 물성 내지 제3 물성 데이터를 측정하여 전술한 미리 구해진 소정의 관계에 대입하면 제1 성분의 농도를 구할 수 있다.
제1 성분의 소정 농도가 구해지면, 알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 전술한 제1 성분을 제외한 나머지 두 성분 중 어느 하나의 성분의 농도와 알칼리성 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터와의 미리 구해진 소정의 관계는 다음과 같이 구해질 수 있다. 예를 들어, 알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 전술한 제1 성분을 제외한 나머지 두 성분 중 어느 하나를 제2 성분이라고 하고, 제1 성분의 소정 농도가 매칭된 제1 물성 내지 제3 물성의 데이터를 제1 매칭 데이터라고 하면, 이때, 센서부(51)에서 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제2 성분의 소정 농도와의 미리 구해진 소정의 관계는, 소정 농도의 제1 성분 및 소정 농도의 제2 성분만을 포함하는 일정 온도의 알칼리성 현상액의 제1 물성 내지 제3 물성을 센서부(51)에 의하여 측정하고, 이 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제1 매칭 데이터와의 차이값에 제2 성분의 소정 농도를 매칭시켜 구해질 수 있다. 이와 같이, 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제2 성분의 소정 농도와의 관계가 구해지면, 제1 물성 내지 제3 물성 데이터를 측정하여 전술한 미리 구해진 소정의 관계에 대입하면 제2 성분의 농도를 구할 수 있다.
알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 두 가지 성분의 농도가 구해지면, 나머지 성분, 즉 제3 성분의 농도와 알칼리성 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터와의 미리 구해진 소정의 관계는 다음과 같이 구해질 수 있다. 알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 전술한 제1 성분 및 전술한 제2 성분을 제외한 성분을 제3 성분이라고 하고, 제1 성분 및 제2 성분의 소정 농도가 매칭된 제1 물성 내지 제3 물성의 데이터를 제2 매칭 데이터라고 하면, 이때, 센서부(51)에서 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제3 성분의 소정 농도와의 미리 구해진 소정의 관계는, 소정 농도의 제1 성분, 소정 농도의 제2 성분 및 소정 농도의 제3 성분을 포함하는 일정 온도의 알칼리성 현상액의 제1 물성 내지 제3 물성을 센서부(51)에 의하여 측정하고, 이 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제2 매칭 데이터와의 차이값에 제3 성분의 소정 농도를 매칭시켜 구해질 수 있다. 이와 같이, 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 제3 성분의 소정 농도와의 관계가 구해지면, 제1 물성 내지 제3 물성 데이터를 측정하여 전술한 미리 구해진 소정의 관계에 대입하면 제3 성분의 농도를 구할 수 있다.
이처럼, 일정 온도의 알칼리성 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도를 센서를 이용하여 측정하고, 측정된 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터와 알칼리성 현상액의 각 용질의 농도간의 관계를 데이터베이스화 하여 농도 측정 알고리즘에 활용할 수 있다.
다음으로, 농도 측정부(55)가 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 이용하여 선폭변화결정지수(Z)를 구하는 방법을 설명하도록 한다.
도 4는 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도와 포토레지스트 패턴의 선폭과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 알칼리 성분인 TMAH의 농도가 증가할수록 포토레지스트 패턴의 선폭이 증가하는 것을 알 수 있다(100). 한편, 탄산염의 농도와 PR의 농도가 증가할수록 포토레지스트 패턴의 선폭이 감소하는 것을 알 수 있다(200, 300). 즉, 현상액에 녹아 있는 3가지 용질 중 알칼리 성분은 현상능력을 증가시키는 용질이며, 탄산염과 PR은 현상액의 현상능력을 감소시키는 용질이다.
어떤 현상액을 재사용하기 위해서는, 기판 상의 마스크에 의해 정해지는 선폭의 목표치를 기준으로 하는, 그 현상액에 의한 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화량이 소정 범위 내이어야 한다. 알칼리 현상액이 반도체 디바이스, 액정 디스플레이, 프린트 등의 기판을 현상 처리할 때, 알칼리 현상액은 기판 상의 포토레지스트(PR)를 용해시킨다. 이에 따라, 현상 처리에 사용된 알칼리 현상액의 알칼리 농도는 감소하고, PR 농도는 증가하게 된다. 또한, 시간이 지남에 따라 점점 대기 중의 탄산 가스가 현상액에 흡수되고, 이 때문에 현상액의 탄산염 농도가 증가하게 된다. 이렇게 PR 농도와 탄산염 농도가 증가하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 선폭이 감소하게 된다. 이렇게 선폭이 감소하게 되면, 그 현상액의 재사용을 위해서는 감소 전의 선폭으로 돌아가야 할 필요가 있고, 이렇게 감소 전의 선폭으로 돌아가기 위해서는 알칼리 농도를 증가시켜야 한다.
이렇게 포토레지스트 패턴의 선폭이 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도에 따라 변화되고 있으므로, 포토레지스트 패턴의 선폭과 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도와의 관계를 정확히 알아야 현상 처리시에 요구되는 포토레지스트 패턴의 선폭이 나오는 현상액을 제조하여 사용할 수 있게 된다. 즉, 현상액을 재사용하기 위해서는 현상액에 용해된 용질의 농도에 따른 포토레지스트 패턴의 선폭과 기판 상의 마스크에 의하여 정해진 선폭의 목표치와의 차이가 소정 범위 이내이도록 유지시켜야 하는데, 이를 위해서는 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도와 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화량과의 관계를 정확히 예측할 수 있어야 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 농도 측정 및 조절 장치의 선폭변화결정지수(Z)와 포토레지스트 패턴의 선폭과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 선폭변화결정지수(Z)와 포토레지스트 패턴의 선폭이 비례하는 것을 알 수 있다. 즉, 선폭변화결정지수가 증가하면 포토레지스트 패턴의 선폭이 목표치보다 크게 형성되고, 선폭변화결정지수가 감소하면 포토레지스트 패턴의 선폭이 목표치보다 작게 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 농도 측정 및 조절 장치(5)는, 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화량이 소정값 이하가 되도록 제어하기 위하여 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 이용하여, 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화량을 결정하는 선폭변화결정지수(Z)를 구할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 현상액의 농도 측정 및 조절 장치는 선폭변화결정지수(Z)를 이용하여 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화량을 결정하고, 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화량이 소정값 이하가 되도록 선폭변화결정지수를 조절한다. 선폭변화결정지수는 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도에 의하여 구해진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 농도 측정부(55)에서 구해지는 선폭변화결정지수(Z)와 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도와의 관계는 수학식 1과 같다.
여기서, Z는 선폭변화결정지수, C1는 알칼리 농도, C2는 탄산염 농도, C3는 PR 농도, A, B, C는 각각 알칼리 농도, 탄산염 농도, PR 농도의 계수이다. A, B, C는 측정된 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도의 다중 회귀분석에 의하여 정해지는 상수일 수 있다. 이와 같이, 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도 데이터와 알칼리 농도, 탄산염 농도 및, PR 농도 간의 관계식이 정해지면, 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도 및 흡광도를 측정하는 것에 의하여 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 측정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 농도 측정부(55)에서 선폭변화결정지수를 구하는 관계식의 계수를 구하는 방법은 다음과 같다.
먼저, 알칼리 농도(C1)의 계수 A는 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C3)가 0일 때 구해질 수 있다. 그리고, 탄산염 농도(C2)의 계수 B는 PR 농도(C3)가 0일 때, 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 A로부터 구해질 수 있다. 마직막으로, PR 농도(C3)의 계수 C는 탄산염 농도(C2)가 0일 때, 알칼리 농도(C1), PR 농도(C3) 및 A로부터 구해질 수 있다.
상기와 같이, 선폭변화결정지수(Z)와 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C)과의 관계식의 계수를 구함에 따라, 선폭변화결정지수(Z)와 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C) 사이의 관계를 정확히 구할 수 있다.
농도 측정부(55)에서 선폭변화결정지수를 구하는 또 다른 방법은 다음과 같다.
먼저, 알칼리 농도(C1)의 계수 A는 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C3)가 0일 때 구해질 수 있다. 다음으로, 탄산염 농도(C2)의 계수 B는 PR 농도(C3)가 0일 때, 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 A로부터 구해질 수 있다. 마직막으로, PR 농도(C3)의 계수 C는 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2), PR 농도(C3), A 및 B로부터 구해질 수 있다. 또한, 알칼리 농도(C1)를 구한 뒤에 구해지는 탄산염 농도(C2)와 PR 농도(C3)를 구하는 방법에 있어서, 탄산염 농도(C2)와 PR 농도(C3)는 그 구해지는 순서가 달라질 수 있다.
전술한 선폭변화결정지수를 구하는 방법은 선폭변화결정지수(Z)와 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C)과의 관계식의 계수를 보다 정확히 구할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 농도 조절부(56)는 농도 측정부(55)로부터 선폭변화결정지수(Z)를 입력 받고, 선폭변화결정지수(Z)가 소정의 범위 내에 있도록 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도 중 적어도 어느 하나를 조절한다.
다음으로, 선폭변화결정지수를 이용하여 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화량이 소정값 이하가 되도록 제어하는 방법을 설명하도록 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 선폭변화결정지수가 0이면 마스크(mask)에 의해 정해진 기판 상의 패턴은 마스크에 의해 정해진 포토레지스트 패턴의 선폭으로 형성된다. 그러나, 현상액의 재사용으로 인하여 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도가 변화하게 되면, 현상액의 현상 정밀도가 저하된다. 현상액의 용질의 농도가 달라지면, 현상액에 의하여 형성되는 기판 상의 패턴은 마스크에 의해 정해진 포토레지스트 패턴의 선폭과 그 크기가 다른 선폭을 가지게 된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 농도 측정 및 조절 장치(50)의 농도 조절부(56)는 기판 상에 형성되는 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화량이 소정값 이하가 되도록 선폭변화결정지수(Z)가 소정 범위 내에 있도록 제어한다.
구체적으로, 선폭변화결정지수(Z)가 관리되는 관리범위가 -0.1 내지 0.1 인 경우, 선폭변화결정지수(Z)가 -0.1 내지 0.1 범위에서 관리되면, 포토레지스트 패턴의 선폭은 기판 상의 마스크에 의하여 정해진 포토레지스트 패턴의 선폭으로부터의 변화량이 소정값 이하인 소정의 선폭 관리범위 내에서 제어된다. 만일, 현상액의 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C3)에 따른 선폭변화결정지수(Z)가 선폭변화결정지수 관리범위의 상한값인 0.1보다 큰 0.5인 경우, 포토레지스트 패턴의 선폭은 M이 되고, 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화량이 소정 범위 이상이 되어 선폭 관리범위를 벗어나게 된다. 따라서, 이 경우에, 선폭변화결정지수(Z)가 0.1 이하가 되도록 선폭변화결정지수(Z)를 감소시키기 위하여 농도 조절부(56)는 알칼리 현상액의 농도를 조절한다. 즉, 농도 조절부(56)는 알칼리 농도의 감소, 탄산염 농도의 증가 및 PR 농도의 증가 중 적어도 어느 하나를 수행하는 농도 조절신호(70)를 제조조(10)에 전달하여 선폭변화결정지수가 줄어들도록 제어한다. 또한, 선폭변화결정지수가 -0.1보다 작은 -0.3인 경우에는 포토레지스트 패턴의 선폭은 N이 되어, 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화량이 소정 범위 이상이 되어 관리범위를 벗어나게 된다. 따라서, 이 경우에, 선폭변화결정지수(Z)가 -0.1 이상이 되도록 선폭변화결정지수(Z)를 증가시키기 위하여 농도 조절부(56)는 알칼리 현상액의 농도를 조절한다. 즉, 농도 조절부(56)는 알칼리 농도의 증가, 탄산염 농도의 감소 및 PR 농도의 감소 중 적어도 어느 하나를 수행하는 농도 조절신호(70)를 제조조(10)에 전달하여 선폭변화결정지수가 줄어들도록 제어한다.
도 5에서는 선폭변화결정지수의 관리범위가 -0.1 내지 0.1로 정해졌으나, 선폭변화결정지수(Z) 관리범위는 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화가 허용되는 범위, 즉, 포토레지스트 패턴의 선폭 관리범위에 따라 달라질 수 있다.
전술한 바와 같이, 포토레지스트 패턴의 선폭은 현상액의 알칼리 농도에 비례하고, 탄산염 농도 및 PR 농도에 반비례한다. 따라서, 선폭변화결정지수가 소정 범위, 즉 선폭변화결정지수 관리범위의 상한값보다 크면 농도 조절부(56)는 알칼리 농도의 감소, 탄산염 농도의 증가 및 PR 농도의 증가 중 적어도 어느 하나를 수행하는 농도 조절신호(70)를 제조조(10)에 전달하여 선폭변화결정지수가 소정 범위 내에 있도록 제어할 수 있다. 바람직하게는 탄산염 농도 및 PR 농도의 조절에 비하여 용이한 알칼리 농도의 조절에 의하여 선폭변화결정지수를 조절함이 바람직하다. 예를 들면, 선폭변화결정지수가 관리범위의 상한값보다 크면 제조조(10) 내에 희석수를 공급하도록 하여 선폭변화결정지수를 감소시킬 수 있다. 반대로, 선폭변화결정지수가 소정 범위, 즉 선폭변화결정지수 관리범위의 하한값보다 작으면 알칼리 농도의 증가, 탄산염 농도의 감소 및 PR 농도의 감소 중 적어도 하나를 수행하는 농도 조절신호(70)를 제조조(10)에 전달하여 선폭변화결정지수가 소정 범위 내에 있도록 제어할 수 있다. 바람직하게는 탄산염 농도 및 PR 농도의 조절에 비하여 용이한 알칼리 농도의 조절에 의하여 선폭변화결정지수를 조절함이 바람직하다. 예를 들면, 제조조(10)에 알칼리 성분을 공급하여 선폭변화결정지수를 증가시킬 수 있다. 따라서, 이러한 선폭변화결정지수에 따라 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 제어함으로써 현상액의 농도가 소정범위 내에서 유지되도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 농도 측정 및 조절 장치(50)는 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 실시간으로 측정할 수 있다. 즉, 센서부(51)는 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 실시간으로 측정할 수 있으며, 측정된 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 이용하여 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화량도 실시간으로 제어할 수 있다. 이렇게 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화량을 실시간으로 제어하는 것에 의하여 현상액의 현상능력도 일정 수준 범위 내에서 실시간으로 유지할 수 있다.
본 발명에서, 현상액의 알칼리 성분으로서는, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH) 외에도 수산화 칼륨, 수산화 나트륨, 인산 나트륨, 규산 나트륨 등의 무기 알칼리의 단독 또는 혼합물로 이루어진 무기 알칼리 수용액이나, 트리메틸모노에탄올암모늄 하이드록사이드 (코린) 등의 유기 알칼리 수용액 등이 해당될 수 있다. 현상액으로서는 TMAH를 사용하는 경우, TMAH 농도 (알칼리 농도)는 예컨대 2.38 %로 설정될 수 있다. 또한 현상액에는 비이온성 계면활성제나 플루오르계 계면활성제 등의 종래의 공지 첨가물이 포함되어 있을 수 있다.
또한, 현상액의 탄산염 성분은, 공기 중의 탄산가스 등이 현상액에 용해되어 현상액에 존재할 수 있다.
그리고, 현상액의 PR 성분은, 현상 장치가 현상액을 이용하여 현상 처리하는 과정에서, 현상액에 의하여 포토레지스트(PR)가 용해되는 것에 의하여 현상액에 존재할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 현상액의 전기전도도, 초음파 전파속도, 흡광도, 굴절률, 초음파 흡수율, 라만 스펙트럼 중 어느 3가지의 물성을 측정하여 현상액의 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 측정하고, 측정된 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 PR 농도를 이용하여 포토레지스트 패턴의 선폭을 결정하는 선폭변화결정지수를 구할 수가 있다.
한편, 상기와 같은 현상액의 농도 측정 및 조절 장치를 이용하면, 포토레지스트 패턴의 선폭을 결정하는 선폭변화결정지수를 소정 범위 내에 있도록 제어함으로써, 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화량이 소정값 이하가 되도록 제어할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 제조조
20: 현상 장치
30: 공급라인
40: 회수라인
50: 농도 측정 및 조절 장치
51: 센서부
52: 제1 센서
53: 제2 센서
54: 제3 센서
55: 농도 측정부
56: 농도 조절부
58: 표시부
80: 농도 측정 장치
20: 현상 장치
30: 공급라인
40: 회수라인
50: 농도 측정 및 조절 장치
51: 센서부
52: 제1 센서
53: 제2 센서
54: 제3 센서
55: 농도 측정부
56: 농도 조절부
58: 표시부
80: 농도 측정 장치
Claims (10)
- 기판 상의 포토레지스트(Photoregist, PR)의 현상처리에 사용되는 알칼리성 현상액의 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C3)를 측정하는 농도 측정 장치이고,
상기 알칼리성 현상액의 제1 물성(物性), 제2 물성, …, 제n 물성 중 적어도 3가지의 물성을 각각 측정하는 적어도 3개의 센서를 포함하는 센서부; 및
상기 센서부에서 측정된 제1 물성 내지 제n 물성 중 적어도 3가지의 물성의 데이터를 입력 받아, 상기 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 상기 알칼리성 현상액의 알칼리 농도(C1)와의 미리 구해진 소정의 관계, 상기 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 상기 알칼리성 현상액의 탄산염 농도(C2)와의 미리 구해진 소정의 관계, 및 상기 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 상기 알칼리성 현상액의 PR 농도(C3)와의 미리 구해진 소정의 관계에 의하여, 상기 현상액의 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C3)를 측정하는 농도 측정부
를 포함하고,
상기 알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 어느 하나를 제1 성분이라고 할 때,
상기 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 상기 제1 성분의 소정 농도와의 미리 구해진 소정의 관계는, 상기 소정 농도의 제1 성분만을 포함하는 일정 온도의 알칼리성 현상액의 상기 적어도 3가지의 물성을 상기 센서부에 의하여 측정하고, 이 측정된 상기 적어도 3가지의 물성 데이터에 상기 제1 성분의 소정 농도를 매칭시켜 구해지고,
상기 알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 상기 제1 성분을 제외한 나머지 두 성분 중 어느 하나를 제2 성분이라고 하고, 상기 제1 성분의 소정 농도가 매칭된 상기 적어도 3가지 물성의 데이터를 제1 매칭 데이터라고 할 때,
상기 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 상기 제2 성분의 소정 농도와의 미리 구해진 소정의 관계는, 상기 소정 농도의 제1 성분 및 상기 소정 농도의 제2 성분만을 포함하는 일정 온도의 알칼리성 현상액의 상기 적어도 3가지의 물성을 상기 센서부에 의하여 측정하고, 이 측정된 상기 적어도 3가지의 물성 데이터와 상기 제1 매칭 데이터와의 차이값에 상기 제2 성분의 소정 농도를 매칭시켜 구해지는,
현상액의 농도 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 물성 내지 제n 물성은 제1 내지 제6 물성에 해당하고,
상기 제1 물성은 전기전도도이고, 상기 제2 물성은 초음파 전파속도이고, 상기 제3 물성은 흡광도이고, 상기 제4 물성은 굴절율이고, 상기 제5 물성은 초음파 흡수율이고, 상기 제6 물성은 라만 스펙트럼인,
현상액의 농도 측정 장치. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분을 제외한 성분을 제3 성분이라고 하고, 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분의 소정 농도가 매칭된 상기 적어도 3가지 물성의 데이터를 제2 매칭 데이터라고 할 때,
상기 측정된 적어도 3가지의 물성 데이터와 상기 제3 성분의 소정 농도와의 미리 구해진 소정의 관계는,
상기 소정 농도의 제1 성분, 상기 소정 농도의 제2 성분 및 상기 소정 농도의 제3 성분을 포함하는 일정 온도의 알칼리성 현상액의 상기 적어도 3가지의 물성을 상기 센서부에 의하여 측정하고, 이 측정된 상기 적어도 3가지의 물성 데이터와 상기 제2 매칭 데이터와의 차이값에 상기 제3 성분의 소정 농도를 매칭시켜 구해지는,
현상액의 농도 측정 장치. - 기판 상의 포토레지스트(Photoregist, PR)의 현상처리에 사용되는 알칼리성 현상액의 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C3)를 측정하는 농도 측정 장치이고,
상기 알칼리성 현상액의 제1 물성(物性)을 측정하는 제1 센서, 상기 알칼리성 현상액의 제2 물성을 측정하는 제2 센서, 상기 알칼리성 현상액의 제3 물성을 측정하는 제3 센서를 포함하는 센서부; 및
상기 센서부에서 측정된 제1 물성 내지 제3 물성의 데이터를 입력 받아, 상기 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 상기 알칼리성 현상액의 알칼리 농도(C1)와의 미리 구해진 소정의 관계, 상기 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 상기 알칼리성 현상액의 탄산염 농도(C2)와의 미리 구해진 소정의 관계, 및 상기 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 상기 알칼리성 현상액의 PR 농도(C3)와의 미리 구해진 소정의 관계에 의하여, 상기 현상액의 알칼리 농도(C1), 탄산염 농도(C2) 및 PR 농도(C3)를 측정하는 농도 측정부
를 포함하고,
상기 알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 어느 하나를 제1 성분이라고 할 때,
상기 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 상기 제1 성분의 소정 농도와의 미리 구해진 소정의 관계는, 상기 소정 농도의 제1 성분만을 포함하는 일정 온도의 알칼리성 현상액의 상기 제1 물성 내지 제3 물성을 상기 센서부에 의하여 측정하고, 이 측정된 상기 제1 물성 내지 제3 물성의 데이터에 상기 제1 성분의 소정 농도를 매칭시켜 구해지고,
상기 알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 상기 제1 성분을 제외한 나머지 두 성분 중 어느 하나를 제2 성분이라고 하고, 상기 제1 성분의 소정 농도가 매칭된 상기 제1 물성 내지 제3 물성의 데이터를 제1 매칭 데이터라고 할 때,
상기 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 상기 제2 성분의 소정 농도와의 미리 구해진 소정의 관계는, 상기 소정 농도의 제1 성분 및 상기 소정 농도의 제2 성분만을 포함하는 일정 온도의 알칼리성 현상액의 상기 제1 물성 내지 제3 물성을 상기 센서부에 의하여 측정하고, 이 측정된 상기 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 상기 제1 매칭 데이터와의 차이값에 상기 제2 성분의 소정 농도를 매칭시켜 구해지는,
현상액의 농도 측정 장치. - 제6항에 있어서,
상기 제1 물성은 전기전도도이고, 상기 제2 물성은 초음파 전파속도이고, 상기 제3 물성은 흡광도인,
현상액의 농도 측정 장치. - 삭제
- 삭제
- 제6항에 있어서,
상기 알칼리성 현상액의 알칼리 성분, 탄산염 성분 및 PR 성분 중 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분을 제외한 성분을 제3 성분이라고 하고, 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분의 소정 농도가 매칭된 상기 제1 물성 내지 제3 물성의 데이터를 제2 매칭 데이터라고 할 때,
상기 측정된 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 상기 제3 성분의 소정 농도와의 미리 구해진 소정의 관계는,
상기 소정 농도의 제1 성분, 상기 소정 농도의 제2 성분 및 상기 소정 농도의 제3 성분을 포함하는 일정 온도의 알칼리성 현상액의 상기 제1 물성 내지 제3 물성을 상기 센서부에 의하여 측정하고, 이 측정된 상기 제1 물성 내지 제3 물성 데이터와 상기 제2 매칭 데이터와의 차이값에 상기 제3 성분의 소정 농도를 매칭시켜 구해지는,
현상액의 농도 측정 장치.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130050478A KR101339933B1 (ko) | 2013-05-06 | 2013-05-06 | 현상액의 농도 측정 장치 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130050478A KR101339933B1 (ko) | 2013-05-06 | 2013-05-06 | 현상액의 농도 측정 장치 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101339933B1 true KR101339933B1 (ko) | 2013-12-10 |
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| KR1020130050478A KR101339933B1 (ko) | 2013-05-06 | 2013-05-06 | 현상액의 농도 측정 장치 |
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2013
- 2013-05-06 KR KR1020130050478A patent/KR101339933B1/ko active IP Right Grant
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