KR20050091303A - 분광기를 이용한 박리액 조성물 관리 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
반도체소자, 액정표시장치소자 등을 제조하기 위한 리쏘그래피 공정의 포토레지스트막 박리 공정에 사용되는 박리액 성분을 분광기를 이용하여 실시간으로 자동 분석하여, 포토레지스트막 박리 공정 및 박리액 조성물을 관리하는 방법 및 장치가 개시된다. 상기 관리 장치는 반도체 또는 액정표시장치 제조 공정의 박리액 저장 탱크에 연결되어 있으며, 상기 박리액 저장 탱크 내의 박리액 성분 농도를 분석하기 위한 분광기를 포함하는 분석시스템; 및 상기 분석시스템의 분석 결과에 따라 상기 박리액 저장 탱크 내의 박리액 성분을 보충하기 위한 박리액 성분 추가장치를 포함한다. 또한 상기 관리 방법은 반도체 또는 액정표시장치 제조 공정의 박리액 저장 탱크 내에 존재하는 박리액 성분의 각 농도를 분광기를 이용하여 분석하는 단계; 및 상기 분광기의 분석 결과에 따라 부족한 박리액 성분을 박리액 저장 탱크로 공급하여, 박리액 성분을 조절하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 박리액 조성물 관리 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체소자, 액정표시장치소자 등을 제조하기 위한 리쏘그래피 공정의 포토레지스트막 박리 공정에 사용되는 박리액(stripper) 조성물 성분을 분광기(spectroscope)를 이용하여 실시간으로 자동 분석하여, 포토레지스트막 박리 공정 및 박리액 조성물을 관리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체소자, 액정표시장치소자 등의 대형화 추세에 따라, 이들 소자를 제조하는데 사용되는 각종 용제 조성물의 사용량이 증가하고 있으므로, 용제의 효율적인 사용이 반도체 또는 액정표시장치 제조 공정을 최적화하는데 중요한 과제로 대두되고 있다. 이와 같은 용제 중, 포토레지스트를 용해시키는 박리액으로는 무기산 수용액, 무기염기 수용액, 유기 용제계 박리액 등이 사용되고 있으며, 유기 용제계 박리액의 예로는, 방향족 탄화수소와 알킬벤젠 술폰산의 혼합물 등으로 이루어진 박리액(일본 특개소 64-42653), 알칸올아민, 폴리알킬렌폴리아민의 에틸렌옥사이드 부가물, 설폰산염 및 글리콜모노알킬에테르로 이루어진 박리액(일본 특개소 62-49355), 아미노알콜을 50%이하로 함유한 박리액(일본 특개소 64-81949 및 특개소 64-81950) 등이 알려져 있다. 이와 같은 박리액은 포토레지스트를 박리한 후, 다시 수거되어 다음 포토레지스트 박리공정에 투입되다. 이와 같이, 박리액의 사용회수가 증가하면, 박리액 조성물 내에 불순물의 함량이 많아지고 박리액 조성물의 성분이 변화하게 되며, 이 변화량이 기준치를 초과하면, 더 이상 박리액을 사용할 수 없다. 따라서, 박리액 조성물 내의 금속 등 불순물을 제거하고, 박리액 조성물로부터 소실된 성분을 추가하는 박리액 조성물 농도 조절 공정을 거친 후, 다시 포토레지스트 박리 공정으로 투입되어야 한다.
이와 같은 공정에서 박리액 조성물의 사용가능 여부를 결정하는 일반적인 방법은 공정 진행 중에 기판에 생성된 얼룩을 육안으로 관찰하여, 박리액 조성물의 오염정도 및 성분 변화 정도를 경험적으로 판단하는 것이다. 그러나 이와 같은 방법으로는 박리액 조성물을 일정한 규칙 하에 과학적으로 관리할 수 없을 뿐만 아니라, 수명이 다한 박리액 조성물을 사용하여 공정 불량률을 높이거나, 박리액 조성물의 수명이 다하기 전에 박리액 조성물을 폐액으로 처리하게 되는 문제점이 있다. 또한 박리액 조성물의 농도 조절 공정에 있어서도, 농도 조절용 성분조정 반응기에서 조절되는 박리액 성분의 조성을 일정하게 유지하기 위해서, 박리액 조성물 성분을 수시로 분석하여야 한다. 이를 위하여 종래에는 작업자가 직접 반응기에서 샘플을 채취하여 분석을 실시하였으며, 이로 인해 분석 시간의 장기화와 작업량의 증가를 초래하였을 뿐만 아니라, 장시간의 분석 후 성분 조정을 위해 필요한 성분을 투입하게 되는데, 이때 경우에 따라서는 반응기의 용량 초과로 인해 일부 박리액을 반응기에서 배출 한 후, 성분 조정 작업을 수행하여야 하는 불합리한 점이 있었다. 따라서 성분 조정용 반응기의 운전 관리가 연속적으로 이루어지지 않고, 불안정한 운전이 이루어져 생산원가가 상승할 뿐만 아니라, 성분 배합비 및 내용물의 정확한 분석에 많은 시간이 소모된다.
따라서 본 발명의 목적은 반도체 또는 액정표시장치 소자의 제조 공정에 사용되는 박리액 조성물의 성분 변화, 금속 불순물의 농도 등을 실시간으로 파악하여, 박리액 조성물의 수명 관리를 수행하는 분광기를 이용한 박리액 조성물 관리 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 박리액 조성물의 정확한 실시간 농도 측정 결과를 바탕으로, 박리액 조성물의 수명에 대한 기준점을 마련함과 동시에, 반복 사용에 따라 성분 조성에 심각한 경시 변화가 있는 박리액 조성물의 부족 성분을 실시간으로 그리고 효율적으로 보충함으로써, 안정적인 박리 성능을 유지하도록 하는 박리액 조성물 관리 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 또한 반도체 또는 액정표시장치 소자의 제조 공정 중에 사용되는 박리액 조성물의 사용 효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 반도체 또는 액정표시장치 소자의 제조 비용을 절감하고 제조 수율을 향상시킬 수 있는 박리액 조성물 관리 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 반도체 또는 액정표시장치 제조 공정의 박리액 저장 탱크에 연결되어 있으며, 상기 박리액 저장 탱크 내의 박리액 성분 농도를 분석하기 위한 분광기를 포함하는 분석시스템; 및 상기 분석시스템의 분석 결과에 따라 상기 박리액 저장 탱크 내의 박리액 성분을 보충하기 위한 박리액 성분 추가장치를 포함하는 박리액 조성물 관리 장치를 제공한다. 본 발명은 또한 반도체 또는 액정표시장치 제조 공정의 박리액 저장 탱크 내에 존재하는 박리액 성분의 각 농도를 분광기를 이용하여 분석하는 단계; 및 상기 분광기의 분석 결과에 따라 부족한 박리액 성분을 박리액 저장 탱크로 공급하여, 박리액 성분을 조절하는 단계를 포함하는 박리액 조성물 관리 방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
반도체 또는 액정표시장치 제조 공정에서, 박리액 조성물은 노즐을 통하여 소정 패턴의 포토레지스트가 코팅되어 있는 기판에 분무되어, 포토레지스트가 패턴을 박리한다. 이때 박리된 포토레지스트 성분을 포함하는 박리액 조성물은 기판 하부에 설치된 박리액 조성물 수거 탱크에 모이고, 박리액 조성물의 양이 미리 정해진 기준량에 도달하면, 이송펌프를 통하여 박리액 조성물 저장 탱크로 이송된다. 이와 같이 공정라인의 일부를 구성하는 박리액 조성물 저장탱크로 이송된 박리액 조성물의 각 성분이 가지는 고유파장의 흡광도를 분광기를 이용하여 측정함으로 다성분 박리액 조성물의 조성을 실시간으로 분석할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분광기를 이용한 박리액 조성물 관리 장치의 구성 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 박리액 조성물 관리 장치는 반도체 또는 액정표시장치 제조 공정의 박리액 저장 탱크(10)에 연결되어 있으며, 상기 박리액 저장 탱크(10) 내의 박리액 성분 농도를 분석하기 위한 분광기를 포함하는 분석시스템(100)과, 상기 분석시스템(100)의 분석 결과에 따라 박리액 저장 탱크(10) 내의 박리액 성분을 자동으로 보충하기 위한 박리액 성분 추가장치(90)를 포함한다. 상기 분석시스템(100)은 온도조절 및 이물질 제거장치(30), 플로우 셀 등의 디텍터(40), 샘플링 시스템(50), 분광기(60), 및 출력장치(70)를 포함한다.
이와 같은 박리액 조성물 농도조절 시스템을 이용한 박리액 분석과정을 설명하면, 포토레지스트막 박리 공정 라인의 일부를 구성하는 박리액 저장 탱크(10) 내의 시료가 패스트 루프(20, fast loop)를 통하여 분석시스템(100)의 온도조절 및 이물질 제거장치(30)로 이송된다. 상기 온도조절 및 이물질 제거장치(30)는 분석하고자 하는 시료의 온도를 표준 시료와 동일한 온도로 조절하고, 시료 내의 이물질을 제거하는 기능을 하며, 이물질이 제거된 시료는 흡광도 분석을 위하여 디텍터(40)로 이송된다. 상기 디텍터(40)에 연결된 샘플링 시스템(50)은, 다수의 디텍터(40)가 존재하는 경우에, 분광기(60)가 분석하는 디텍터(40)를 변환하기 위한 장치이며, 이와 같이 샘플링 시스템(50)을 설치하면 1대의 분광기(60)를 이용하여 여러 디텍터(40)의 시료를 순차적으로 분석할 수 있으므로, 분광기(60)를 효율적으로 사용할 수 있다. 분광기(60)는 디텍터 (40) 내 시료의 흡수스펙트럼을 측정하며, 그 결과는 프린터 등 출력장치(70)에 의하여 출력된다. 또한, 필요에 따라 분석에 사용된 시료는 리커버리 시스템(80)으로 다시 순환되어 박리액 저장 탱크(10)로 이송된다. 분광기(60)의 분석 결과는 박리액 성분 추가장치(90)로 자동으로 전송되며, 상기 박리액 성분 추가장치(90)는 분광기(60)의 분석 결과에 따라, 부족한 박리액 성분을 박리액 저장 탱크(10)로 자동으로 공급하여, 박리액 성분을 조절한다. 여기서, 상기 박리액 성분 추가장치(90)에는 각 박리액 성분의 최저값에 대한 정보가 입력되어 있으며, 이를 분광기(60)의 분석 결과와 비교하여 부족한 성분을 박리액 저장 탱크(10)로 공급할지 여부를 결정한다. 상기 박리액 성분 추가장치(90)는 중앙공급 방식에 의하여 다수의 박리액 저장 탱크(10)에 박리액 성분을 공급할 수도 있고, 각각의 저장 탱크(10)에 별도로 설치될 수도 있다. 또한, 상기 박리액 성분 추가장치(90)는 필요한 박리액 성분을 각각 독립적으로 상기 박리액 저장 탱크(10)로 공급하거나, 필요한 박리액 성분들을 혼합하여, 바람직하게는 라인 믹서를 이용하여 실시간으로 혼합하여 상기 박리액 저장 탱크(10)로 공급할 수 있다. 한편, 상기 디텍터(40)로는 시료가 흐르는 플로우 셀 등을 사용할 수 있고, 상기 분광기(60)로는 박리액 성분의 농도를 분석할 수 있는 다양한 분광기를 사용할 수 있으며, 예를 들면, 자외선 분광기, 적외선 분광기, 근적외선 분광기 등을 사용할 수 있다.
이와 같은 박리액 성분의 실시간 분석 및 조절을 통하여, 박리액 조성물의 구성 성분, 용해 금속 성분 등 각 성분의 함량이 미리 정해진 기준치를 초과하지 않은 경우에는, 별도의 이송펌프를 작동시켜, 박리액을 농도 조절처리 없이 다음의 포토레지스트막 박리 공정으로 이송하고, 박리액 성분의 함량이 기준치를 벗어나는 경우에는 자동으로 부족한 성분을 보충하게 된다. 또한 박리액 성분의 함량이 기준치를 과도하게 벗어나는 경우에는 부족한 성분의 보충 없이 박리액을 폐액 처리할 수도 있다. 이와 같이, 공정라인에 연동된 온라인 분광기(60)를 이용하여 박리액 조성물의 성분을 일정시간 간격으로 자동으로 분석함으로서, 박리액 조성물의 성분에 대한 이력관리, 수명 및 폐액 처리에 대한 기준을 확립할 수 있으며, 박리액 조성물의 정확하고 효과적인 수명관리가 가능하다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분광기를 이용한 박리액 조성물 관리 장치의 구성 블록도로서, 도 1에 도시된 장치와 비교하여 별도의 농도조절 반응기를 더욱 구비한 차이점이 있다. 도 2에 있어서, 분석시스템(100)은 도 1에서 설명한 것과 기본적으로 동일한 기능을 하며, 도 2에 도시된 농도조절 시스템은 박리액 저장탱크(10) 내의 박리액 성분이 기준치를 벗어난 경우, 박리액 저장탱크(10) 내의 박리액이 이송되는 별도의 농도조절 반응기(110)를 더욱 구비한다. 이와 같은 농도조절 시스템에 있어서, 분광기(60)는 농도조절 반응기(110) 내의 박리액 성분을 분석하고, 박리액 성분 추가장치(90)가 그 분석 결과에 따라 부족한 박리액 성분을 농도조절 반응기(110)로 자동으로 공급하여, 박리액 성분을 조절할 수 있다. 이때, 상기 박리액 저장탱크(10) 내의 박리액 성분이 기준치를 벗어났는지 여부도 상기 분광기(60)에 의하여 분석되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 농도조절 반응기(110) 압력은 특별히 한정되어 있지 않고 감압, 가압, 상압 반응 등 어떠한 것이라도 상관없이 적용할 수 있다. 이와 같은 공정을 거쳐, 필요한 박리액 성분들이 보충되어, 원래의 박리액 조성물과 동일한 조성을 갖는 박리액 조성물이 상기 농도조절 반응기(110)로부터 포토레지스트막 박리 공정으로 재투입된다.
본 발명의 방법으로 관리 가능한 박리액 조성물 성분으로는 비한정적으로 2-아미노-1-에탄올, 1-아미노-2-프로판올, 2-아미노-1-프로판올, 3-아미노-1-프로판올, 2-아미노-1-부탄올, 4-아미노-1-부탄올, 2-(2-아미노에톡시)에탄올, N-메틸에탄올아민, N-에틸에탄올아민, 디에탄올아민, 디에틸에탄올아민, 디메틸에탄올아민, 트리에탄올아민, 에틸렌디아민의 에틸렌옥사이드를 도입한 알킬렌폴리아민, 피페리딘, 벤질아민, 하이드록실아민, 2-메틸아미노에탄올 등으로 이루어진 군중에서 선택되는 유기아민 화합물, 벤조트리아졸(BT), 톨릴트리아졸(TT), 카르복실릭 벤조트리아졸(CBT), 1-하이드록시벤조트리아졸(HBT), 니트로벤조트리아졸(NBT) 등으로 이루어진 군중에서 선택되는 트리아졸계 화합물, N,N-디메틸아세트아마이드(DMAc), N,N-디메틸포름아마이드(DMF), N-메틸피롤리돈(NMP), 디메틸설폭사이드(DMSO), 카비톨 아세테이드, 메톡시아세톡시프로판 N,N-디에틸아세트아마이드(DEAc), N,N-디프로필아세트아마이드(DPAc), N,N-디메틸프로피온아마이드, N,N-디에틸부틸아마이드, N-메틸-N-에틸프로피온아마이드, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논(DMI), 1,3-디메틸-테트라하이드로피리미디논, 술포란, 디메틸-2-피페리돈, γ-부티로락톤, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노프로필에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜 디알킬에테르, 카테콜(catechol), 당 알코올류, 제4급 암모늄 수산화물, 당류(솔비톨), 암모늄 플로라이드, 수산기를 2 또는 3개 함유한 페놀화합물, 알킬벤젠 술폰산, 폴리알킬렌폴리아민의 에틸렌옥사이드 부가물, 설폰산염, 물 등으로 이루어진 군중에서 선택되는 하나 이상의 화합물을 예시할 수 있다. 본 발명의 방법은 박리액에 사용되는 각종 첨가제에 관하여도 적용될 수 있으며, 첨가제의 경우 일반적으로 공정이 진행될수록 그 함량이 감소하므로, 부족한 성분을 보충해주어야 하며, 이때 보충되는 첨가액은 부족한 성분 단독 또는 미리 제조된 혼합액의 형태로 보충될 수 있으며, 라인 믹서를 이용하여 실시간으로 혼합된 후 보충될 수도 있다.
다음으로 본 발명의 이해를 돕기 위한 바람직한 실시예를 제시한다. 하기 실시예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 것으로서, 본 발명이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기 실시예에 있어서 별도의 언급이 없으면 백분율 및 혼합비는 중량을 기준으로 한 것이다.
[실시예 및 비교예]
분석시스템과 연계된 박리액 농도 조절 방법의 공정 적합성을 평가하기 위하여, 박리액 저장탱크에 모인 포토레지스트막 박리용 박리액 조성물의 성분 농도를 반복되는 공정 진행 중에 측정하되, 농도 조절 전 농도변화 추이와 농도 조절 후 농도변화 추이를 비교, 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 1-2 및 도 3에 각각 나타내었다. 농도 측정에 있어서, 박리액 조성이 완전히 균일해 지는 시간을 고려하여 첨가액이 혼합된 후, 30분 이상 농도 측정을 중지 하였다.
| 박리액 성분: 모노에탄올아민(MEA), 부틸디글리콜 디에틸에테르(BDG), N-메틸피롤리돈(NMP), 포토레지스트(PR), 및 수분 (MEA : NMP 혼합용액 공급, 실시예) | |||
| MEA | NMP | BDG | |
| 초기값 | 9.031 | 40.332 | 50.602 |
| 첨가시 조성 | 8.036 | 39.707 | 51.645 |
| 첨가후 | 8.971 | 40.107 | 50.674 |
| 박리액 성분: 모노에탄올아민(MEA), 부틸디글리콜 디에틸에테르(BDG), N-메틸피롤리돈(NMP), 포토레지스트(PR), 및 수분 (성분 추가 공급 없음, 비교예) | |||
| MEA | NMP | BDG | |
| 초기값 | 9.001 | 40.354 | 50.604 |
| 말기값 | 6.886 | 39.422 | 52.765 |
도 3은 본 발명에 따라 모노에탄올아민을 추가로 공급한 경우와, 모노에탄올아민을 추가로 공급하지 않고, 모노에탄올아민의 함량이 소정 범위를 벗어나면, 새로운 박리액을 사용한 경우의 시간에 따른 농도 그래프이다. 도 3으로부터, 본 발명에 따른 박리액 성분 관리방법을 사용하면 박리액의 성분 농도를 보다 균일하게 유지할 수 있음을 알 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 분광기를 이용한 포토레지스트막 박리 공정 및 박리액 조성물의 관리 방법은 반도체 및 액정표시소자의 포토레지스트막 박리 공정에서 사용되는 박리액 조성물 성분을 실시간으로 정확히 분석할 수 있으며, 이에 의해 박리액 조성물의 폐액 처리 기준을 과학적으로 설정하고, 포토레지스트막 박리 공정을 효과적으로 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 박리액 조성물의 농도 조절을 신뢰성 있게 실현하여 원자재의 절감효과를 얻을 수 있다. 또한 본 발명의 방법은 경시변화가 심한 박리액의 부족분을 빠르게 보충할 수 있어 안정적인 박리 능력을 유지할 수 있다. 또한 생산 라인에서의 다른 이물질의 혼입가능성을 실시간으로 점검할 수 있으므로, 공정의 수율을 획기적으로 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분광기를 이용한 박리액 조성물 관리 장치의 구성 블록도
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분광기를 이용한 박리액 조성물 관리 장치의 구성 블록도
도 3은 본 발명과 종래 기술에 따라 박리액 성분 농도를 조절한 경우의 시간에 따른 박리액 성분 농도 그래프.
Claims (6)
- 반도체 또는 액정표시장치 제조 공정의 박리액 저장 탱크에 연결되어 있으며, 상기 박리액 저장 탱크 내의 박리액 성분 농도를 분석하기 위한 분광기를 포함하는 분석시스템; 및상기 분석시스템의 분석 결과에 따라 상기 박리액 저장 탱크 내의 박리액 성분을 보충하기 위한 박리액 성분 추가장치를 포함하는 박리액 조성물 관리 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 박리액 성분 추가장치는 중앙공급 방식에 의하여 다수의 박리액 저장 탱크에 박리액 성분을 공급하거나, 각각의 박리액 저장탱크에 별도로 설치되는 것인 박리액 조성물 관리 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 박리액 성분 추가장치는 필요한 박리액 성분들을 각각 독립적으로 상기 박리액 저장 탱크로 공급하거나, 필요한 박리액 성분들을 라인 믹서를 이용하여 실시간으로 혼합하여 상기 박리액 저장 탱크로 공급하는 것인 박리액 조성물 관리 장치.
- 반도체 또는 액정표시장치 제조 공정의 박리액 저장 탱크에 연결되어 있으며, 상기 박리액 저장탱크 내의 박리액 성분이 기준치를 벗어난 경우, 상기 박리액 저장탱크 내의 박리액이 이송되는 농도조절 반응기;상기 농도조절 반응기 내의 박리액 성분 농도를 분석하기 위한 분광기를 포함하는 분석시스템; 및상기 분석시스템의 분석 결과에 따라 상기 농도조절 반응기 내의 박리액 성분을 보충하기 위한 박리액 성분 추가장치를 포함하는 박리액 조성물 관리 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 박리액 저장탱크 내의 박리액 성분이 기준치를 벗어나는지 여부는 상기 분광기에 의하여 분석되는 것인 박리액 조성물 관리 장치.
- 반도체 또는 액정표시장치 제조 공정의 박리액 저장 탱크 내에 존재하는 박리액 성분의 각 농도를 분광기를 이용하여 분석하는 단계; 및상기 분광기의 분석 결과에 따라 부족한 박리액 성분을 박리액 저장 탱크로 공급하여, 박리액 성분을 조절하는 단계를 포함하는 박리액 조성물 관리 방법.
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| KR1020040016654A KR20050091303A (ko) | 2004-03-11 | 2004-03-11 | 분광기를 이용한 박리액 조성물 관리 방법 및 장치 |
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| KR (1) | KR20050091303A (ko) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101446542B1 (ko) * | 2014-02-24 | 2014-10-06 | 주식회사 코렉스 | 포토레지스트 고비점 박리 폐액의 재생수율 증진 장치 |
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2004
- 2004-03-11 KR KR1020040016654A patent/KR20050091303A/ko not_active Application Discontinuation
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