KR20090094217A - Method for regulating concentration of developing solution, apparatus for preparing the developing solution, and developing solution - Google Patents
Method for regulating concentration of developing solution, apparatus for preparing the developing solution, and developing solutionInfo
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Abstract
Description
본 발명은 현상액의 농도 조절 방법과 제조 장치 및 현상액에 관한 것이고, 자세하게는 액정 기판, 프린트 기판 등의 제조 공정에서 포토레지스트의 현상 처리에 사용되는 알칼리성의 현상액의 알칼리 농도를 조절하는 방법으로서, 일정한 현상 속도를 유지할 수 있고, 더욱 고품질의 현상 처리가 가능하도록 적절한 농도로 조절되는 현상액의 농도 조절 방법, 상기 농도 조절 방법의 실시에 적합한 현상액의 제조 장치, 및 이들 농도 조절 방법 및 제조 장치에 의해 얻을 수 있는 현상액에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for adjusting the concentration of a developer, a manufacturing apparatus, and a developer, and in particular, a method for adjusting the alkali concentration of an alkaline developer used for developing a photoresist in a manufacturing process such as a liquid crystal substrate or a printed circuit board. It is possible to maintain the development speed and obtain a concentration control method of the developer to be adjusted to an appropriate concentration so as to enable higher quality development treatment, a production apparatus for developing the developer suitable for the implementation of the concentration adjustment method, and a concentration control method and a production apparatus. It relates to a developer that can be.
액정 기판, 프린트 기판 등의 제조 공정에서 포토레지트의 현상 처리에는 테트라메틸아모늄 하이드록사이드 (TMAH) 등을 주성분으로 하는 알칼리 수용액이 현상액으로서 사용된다. 이러한 알칼리성의 현상액은 현재 기판 사이즈의 대형화나 프로세스의 진보에 의해 다량으로 사용되도록 되어 있고, 비용 저감 등의 관점에서 사용이 끝난 것을 회수하여 현상 프로세스에 재생 공급된다. 그러나, 사용을 반복함에 따라서, 프로세스 정지 중 등에 레지스트 중의 산과의 반응, 공기 중의 탄산가스나 산소와의 반응에 의해 알칼리 농도가 저하되고, 이에 의해 현상 처리에 있어서 레지스트 패턴의 치수 정밀도 및 미노광부의 막 두께 정밀도가 저하되기 때문에, 알칼리 농도를 일정하게 관리하는 것이 중요시되고 있다. In developing processes of a photoresist in manufacturing processes, such as a liquid crystal substrate and a printed circuit board, the aqueous alkali solution which has tetramethylammonium hydroxide (TMAH) etc. as a main component is used as a developing solution. Such alkaline developer is currently being used in large quantities due to the increase in substrate size and the progress of the process. From the standpoint of cost reduction, the alkaline developer is recovered and supplied to the developing process. However, as the use is repeated, the alkali concentration decreases due to reaction with acid in the resist, reaction with carbon dioxide gas or oxygen in the air, etc. during process stoppage, thereby reducing the dimensional accuracy of the resist pattern and developing the unexposed portion in the development process. Since film thickness precision falls, it is important to manage alkali concentration uniformly.
현상액의 농도 관리에 관해서는 예컨대 포토레지스트의 현상에 사용되는 알칼리계 현상액을 관리하는 장치로서, 현상 장치에 대하여 현상액을 순환 공급하는 것과 함께 순환하는 현상액의 알칼리 농도 및 현상액 중의 용해 수지 농도 양쪽을 동시에 관리하고, 현상 성능의 열화를 방지하도록 한 "현상액 관리 장치"가 개시되어 있다. 이러한 현상액 관리 장치에 있어서 현상액 중의 용해 수지 농도를 흡광광도계에 의해 검출하고, 현상액의 알칼리 농도를 도전율계에 의해 검출하며, 그리고 알칼리 농도, 용해 수지 농도 및 장치 내의 현상액의 액면 레벨이 일정하게 되도록, 장치 내의 현상액을 배출하고, 또 현상액의 원액과 순수를 공급하거나, 새로이 제조된 현상액을 공급하도록 되어 있다. Regarding the concentration control of the developer, for example, an apparatus for managing an alkaline developer used for developing a photoresist, wherein both the alkali concentration of the developer to be circulated and the dissolved resin concentration in the developer are circulated and supplied to the developer. The "developer management apparatus" which manages and prevents deterioration of image development performance is disclosed. In such a developer management apparatus, the dissolved resin concentration in the developing solution is detected by a light absorption photometer, the alkali concentration of the developing solution is detected by a conductivity meter, and the alkali level, the dissolved resin concentration, and the liquid level of the developing solution in the apparatus are constant. The developing solution in the apparatus is discharged, and the stock solution and pure water of the developing solution are supplied, or the newly prepared developing solution is supplied.
특허문헌 1: 특허 제 2561578호 공보 Patent Document 1: Patent No. 2561578
도 1은 탄산염 농도와 알칼리 농도의 기준 농도에 대한 부족분의 관계, 및 탄산염 농도와 소정 용해능을 발휘할 수 있는 알칼리 농도의 관계를 도시하는 그래프이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a graph which shows the relationship between the shortage with respect to the reference concentration of carbonate concentration and alkali concentration, and the relationship between the carbonate concentration and the alkali concentration which can exhibit predetermined | prescribed solubility.
도 2는 현상 처리하여 얻을 수 있는 포토레지스트 패턴의 선폭(CD 값)에 대한 현상액 중의 탄산염 농도의 영향을 나타내는 그래프이다. 2 is a graph showing the effect of carbonate concentration in the developer on the line width (CD value) of the photoresist pattern obtained by developing.
도 3은 현상처리하여 얻을 수 있는 포토레지스트 패턴의 선폭(CD 값)에 대한 현상액 중의 용해 수지 농도의 영향을 도시하는 그래프이다. 3 is a graph showing the influence of the dissolved resin concentration in the developing solution on the line width (CD value) of the photoresist pattern obtained by developing.
도 4는 본 발명에 관한 현상액의 제조 장치의 주요한 구성 요소를 도시하는 플로우도이다. It is a flowchart which shows the main component of the manufacturing apparatus of the developing solution which concerns on this invention.
부호의 설명 Explanation of the sign
1: 제조조 1: manufacturing tank
2: 공급 라인2: supply line
21: 펌프 21: pump
3: 회수 라인 3: recovery line
4: 순환 유로 4: circulating flow path
41: 펌프 41: pump
5: 농도계5: densitometer
6: 원액 공급 라인 6: stock solution supply line
61: 유량조절 밸브61: flow control valve
7: 희석수 공급 라인 7: dilution water supply line
71: 유량조절 밸브71: flow control valve
8: 신액공급라인 8: New liquid supply line
81: 유량조절 밸브 81: flow control valve
9: 현상장치9: developer
A: 원액 공급 기구A: Stock Solution
B: 희석수 공급 기구B: dilution water supply mechanism
C: 신액 공급기구 C: New fluid supply mechanism
발명의 개시 Disclosure of Invention
발명이 해결하고자 하는 과제 Problems to be Solved by the Invention
그런데, 기판의 제조에 있어서, 현상액의 알칼리 농도나 현상액 중의 용해 수지 농도를 일정하게 관리하고 있음에도 불구하고, 현상 처리 및 에칭 처리를 실시한 경우, 포토마스크나 기판에 형성되는 회로 등의 패턴의 선폭이 변동되는 현상이 보인다. 실제, 현상액을 리사이클 사용하면, 현상 처리에 의해 기판에 형성되는 회로 등의 포토레지스트 패턴의 선폭(CD 폭)이 기준치(설계치)로부터 점점 벗어나는 경향이 있다. 즉, 현상 처리에 있어서 처리를 반복하는 중에 현상 속도, 환언하면, 포토레지스트에 대한 용해 속도가 변동되어, 얻어지는 레지스트 패턴의 치수 정밀도가 점점 저하된다. 그 결과, 에칭에 의해 기판에 형성되는 패턴의 선폭에 영향이 생기고 있다. 따라서, 현상액의 공급 관리에 있어서는 현상 속도에 변동을 가져오지 않는 개선된 관리 방법이 요망된다. By the way, in the manufacture of a substrate, even though the alkali concentration of the developing solution and the dissolved resin concentration in the developing solution are constantly controlled, when the development treatment and the etching treatment are performed, the line width of a pattern such as a photomask or a circuit formed on the substrate is A change is seen. In fact, when the developer is recycled, the line width (CD width) of the photoresist pattern such as a circuit formed on the substrate by the development treatment tends to gradually deviate from the reference value (design value). That is, the developing speed, in other words, the dissolution rate with respect to the photoresist fluctuates while repeating the process in the developing process, and the dimensional accuracy of the resulting resist pattern gradually decreases. As a result, the line width of the pattern formed in a board | substrate by etching is having an influence. Therefore, in the supply management of the developing solution, an improved management method that does not cause a change in the developing speed is desired.
본 발명은 상기 실정을 감안하여 실시된 것으로, 그 목적은 액정 기판, 프린트 기판 등의 제조 공정에서 포토레지스트의 현상 처리에 사용되는 알칼리성의 현상액의 알칼리 농도를 조절하는 농도 조절 방법으로서, 일정한 현상 속도를 유지할 수 있고, 더욱 고품질의 현상 처리가 가능한 현상액의 농도 조절 방법을 제공하는 것에 있다. 또한 본 발명의 다른 목적은 포토레지스트의 현상 프로세스로부터 회수된 알칼리성의 사용이 끝난 현상액을 사용하여 더욱 고품질의 현상 처리가 가능한 현상액을 제조할 수 있는 현상액의 제조 장치를 제공하는 것에 있다. 또한 본 발명의 다른 목적은 상기 농도 조절 방법 및 제조 장치를 사용하고 또 사용이 끝난 현상액을 유효 이용하여 얻을 수 있는 알칼리성의 현상액으로서 고품질의 현상 처리가 가능한 현상액을 제공하는 것에 있다. The present invention has been carried out in view of the above circumstances, and an object thereof is a concentration control method for adjusting an alkali concentration of an alkaline developer used for developing a photoresist in a manufacturing process such as a liquid crystal substrate, a printed substrate, and the like. It is to provide a method for adjusting the concentration of the developer can be maintained, and a higher quality development treatment. Another object of the present invention is to provide a developing apparatus for producing a developer capable of producing a developer having a higher quality development by using an alkaline used developer recovered from a developing process of a photoresist. Another object of the present invention is to provide a developer capable of high-quality development as an alkaline developer obtained by using the above-described concentration adjusting method and production apparatus and effectively using the used developer.
과제를 해결하기 위한 수단 Means to solve the problem
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명자들이 각종 검토한 결과, 현상액에서 알칼리 농도가 기준 농도로 유지되고 또 용해 수지 농도가 관리되고 있음에도 불구하고 주로 공기 중의 탄산 가스를 흡수하여 현상액 중에 생성되는 탄산염이 현상액의 용해능을 상쇄하여, 현상액의 용해 속도를 저하시키고 있는 것이 확인되었다. 또한 현상액의 용해능에 대한 탄산염의 영향에 관하여 CD 값과 현상액 중의 탄산염 농도와의 관계에 착안하여 검토한 결과, 용해 수지 농도의 변화에 그다지 영향을 받지 않고, 탄산염 농도의 상승에 의해 현상액의 용해능이 일정한 경향으로 저하되는 것을 발견하였다. 그리고 현상액 중의 탄산염 농도의 상승에 수반하여 특정의 관계를 기본으로 하여 알칼리 농도를 높이도록 농도 조절하면, 포토레지스트에 대한 현상액의 현상능을 일정하게 유지할 수 있는 것을 발견하고 본 발명을 완성하였다. MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the said subject, as a result of various examination by the present inventors, although the alkali concentration is maintained at the reference concentration in the developing solution and the dissolved resin concentration is managed, the carbonate produced in the developing solution mainly absorbs the carbonic acid gas in air. It was confirmed that the dissolving ability of was canceled and the dissolution rate of the developer was reduced. In addition, as a result of focusing on the relationship between the CD value and the concentration of carbonate in the developer, the effect of carbonate on the solubility of the developer was not significantly affected by the change in the concentration of the dissolved resin. It was found that the degradation tends to be constant. When the concentration was adjusted to increase the alkali concentration based on a specific relationship with the increase in the carbonate concentration in the developer, the present inventors found that the developing ability of the developer with respect to the photoresist can be kept constant.
즉, 본 발명의 제1 요지는 포토레지스트의 현상처리에 사용되는 알칼리성의 현상액의 알칼리 농도를 조절하는 농도 조절방법으로서, 현상액의 알칼리 농도 및 현상액 중의 탄산염 농도를 측정하고, 현상처리하여 얻을 수 있는 CD 값이 일정한 값으로 되도록 용해능을 발휘할 수 있는 알칼리 농도와 탄산염 농도의 미리 작성된 관계를 기본으로 하여 알칼리 농도를 조절하는 것을 특징으로 하는 현상액의 농도 조절 방법에 존재한다. That is, the first aspect of the present invention is a concentration adjusting method for adjusting the alkali concentration of an alkaline developer used for developing a photoresist, the alkali concentration of the developing solution and the carbonate concentration in the developing solution can be measured and developed. It exists in the density | concentration control method of the developing solution characterized by adjusting alkali concentration on the basis of the previously created relationship of alkali concentration and carbonate concentration which can exhibit solubility so that CD value may become constant value.
또한 본 발명의 제2 요지는 포토레지스트의 현상 처리에 사용되는 알칼리성의 현상액을 제조하는 제조 장치로서, 소정 농도의 현상액을 제조하는 제조조, 제조된 현상액을 현상 프로세스에 공급하는 공급 라인, 사용이 끝난 현상액을 상기 제조조에 받아들이는 회수 라인, 알칼리 농도가 기준 농도보다도 고농도인 새로운 현상액 원액을 상기 제조조에 공급한 원액 공급 라인, 상기 제조조 내의 현상액의 알칼리 농도 및 현상액 중의 탄산염 농도를 검출하는 농도계, 당해 농도계에 의한 검출 농도를 기본으로 하여 상기 원액 공급 라인으로부터의 현상액 원액의 공급을 제어하는 제어 장치를 구비하고, 당해 제어장치는 상기 농도계에 의해 측정된 현상액의 알칼리 농도 및 현상액의 탄산염 농도, 현상처리하여 얻을 수 있는 CD 값이 일정한 값으로 되도록 용해능을 발휘할 수 있는 알칼리 농도와 탄산염 농도의 미리 작성된 관계를 기본으로 하여 현상액 원액의 공급을 제어하여 알칼리 농도를 조절하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 현상액의 제조 장치에 존재한다. In addition, a second aspect of the present invention is a manufacturing apparatus for producing an alkaline developer used for developing a photoresist, a manufacturing tank for producing a developer having a predetermined concentration, a supply line for supplying the developed developer to a developing process, A recovery line for receiving the finished developer into the production tank, a stock solution supply line for supplying a new developer stock solution having a higher concentration than the standard concentration to the production tank, a concentration meter for detecting the alkali concentration of the developer in the production tank and the carbonate concentration in the developer, A control device is provided to control the supply of the developer stock solution from the stock solution supply line on the basis of the detected concentration by the densitometer, and the controller includes an alkali concentration of the developer measured by the densitometer and a carbonate concentration and development of the developer. To ensure that the CD value It exists in the developing apparatus of the developing solution characterized by having the function of adjusting supply of a developing solution stock solution based on the previously created relationship between the alkali concentration which can exhibit solubility, and the carbonate concentration, and adjusting alkali concentration.
또한 본 발명에 있어서 더욱 고정밀도로 알칼리 농도를 조절하기 위하여 현상액 중의 탄산염 농도와 함께 용해 수지 농도를 감안하여 알칼리 농도를 조절하여도 좋다. 즉, 본 발명의 제3 요지는 포토레지스트의 현상 처리에 사용되는 알칼리성의 현상액의 알칼리 농도를 조절하는 농도 조절 방법으로서, 현상액의 알칼리 농도, 현상액 중의 탄산염 농도 및 용해 수지 농도를 측정하고, 현상 처리하여 얻을 수 있는 CD 값이 일정한 값으로 되도록 용해능을 발휘할 수 있는 알칼리 농도, 탄산염 농도와 용해 수지 농도와의 미리 작성된 관계를 기본으로 하여 알칼리 농도를 조절하는 것을 특징으로 하는 현상액의 농도 조절 방법에 존재한다. In the present invention, the alkali concentration may be adjusted in consideration of the dissolved resin concentration together with the carbonate concentration in the developer in order to adjust the alkali concentration with higher accuracy. That is, the third aspect of the present invention is a concentration adjusting method for adjusting the alkali concentration of an alkaline developer used for developing a photoresist, wherein the alkali concentration of the developer, the carbonate concentration in the developer and the dissolved resin concentration are measured, and the developer is treated. The alkali concentration is adjusted on the basis of a previously prepared relationship between the alkali concentration, the carbonate concentration, and the dissolved resin concentration, which can exert the solubility so that the CD value obtained by the constant value becomes a constant value. exist.
또한 본 발명의 제4 요지는 포토레지스트의 현상 처리에 사용되는 알칼리성의 현상액을 제조하는 제조 장치로서, 소정 농도의 현상액을 제조하는 제조조, 제조된 현상액을 현상 프로세스에 공급하는 공급 라인, 사용이 끝난 현상액을 상기 제조조에 받아들이는 회수 라인, 알칼리 농도가 기준 농도보다도 고농도인 새로운 현상액 원액을 상기 제조조에 공급하는 원액 공급 라인, 상기 제조조 내의 현상액의 알칼리 농도, 현상액 중의 탄산염 농도 및 용해 수지 농도를 검출하는 농도계, 당해 농도계에 의한 검출 농도를 기본으로 하여 상기 원액 공급 라인으로부터의 현상액 원액의 공급을 제어하는 제어장치를 구비하고, 당해 제어장치는 상기 농도계에 의해 측정된 현상액의 알칼리 농도, 현상액 중의 탄산염 농도 및 용해 수지 농도, 현상처리하여 얻을 수 있는 CD 값이 일정한 값으로 되도록 용해능을 발휘할 수 있는 알칼리 농도, 탄산염 농도와 용해 수지 농도와의 미리 작성된 관계를 기본으로 하여 현상액 원액의 공급을 제어하여 알칼리 농도를 조절하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 현상액의 제조 장치에 존재한다. Further, a fourth aspect of the present invention is a manufacturing apparatus for producing an alkaline developing solution used for developing a photoresist, a manufacturing tank for producing a developer having a predetermined concentration, a supply line for supplying the developed developer to a developing process, A recovery line for accepting the finished developer to the production tank, a stock solution supply line for supplying the developer with a new developer stock solution having an alkali concentration higher than the reference concentration, an alkali concentration of the developer in the production tank, a carbonate concentration in the developer and a dissolved resin concentration A densitometer to detect and a control device for controlling the supply of the developer stock solution from the stock solution supply line on the basis of the detected concentration by the densitometer, wherein the controller includes the alkali concentration of the developer measured by the densitometer, the developer Carbonate concentration, dissolved resin concentration, development It has a function to control the supply of developer stock solution based on the pre-created relationship between alkali concentration, carbonate concentration and dissolved resin concentration which can exert the solubility so that the CD value can be constant. It exists in the manufacturing apparatus of the developing solution.
발명의 효과 Effects of the Invention
본 발명에 의하면, 현상액 중의 탄산염 농도의 상승에 따라 특정의 관계를 기본으로 하여 현상액의 알칼리 농도를 조절하며, 포토레지스트에 대한 현상액의 용해능을 일정하게 유지하기 위하여, 포토레지스트의 현상 처리에서 일정한 현상 속도를 유지할 수 있으며, 더욱 고품질의 현상 처리가 가능하게 된다. 또한 현상액 중의 탄산염 농도 및 용해 수지 농도에 따라서, 특정의 관계를 기본으로 하여 현상액의 알칼리 농도를 조절하는 것에 의해 더욱 더 고품질의 현상처리가 가능하게 된다. According to the present invention, the alkali concentration of the developer is adjusted on the basis of a specific relationship as the carbonate concentration in the developer is increased, and in order to maintain the solubility of the developer in the photoresist, The developing speed can be maintained, and higher quality development can be performed. Further, according to the carbonate concentration and the dissolved resin concentration in the developing solution, by adjusting the alkali concentration of the developing solution on the basis of a specific relationship, a higher quality developing treatment is possible.
발명을 실시하기Implement the invention 위한 최선의 형태 Best form for
본 발명에 관한 현상액의 농도 조절방법 및 현상액의 제조 장치의 일 실시 형태에 관하여 도면을 참조하여 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Embodiment of the density | concentration adjustment method of the developing solution which concerns on this invention, and one Embodiment of the manufacturing apparatus of a developing solution is demonstrated with reference to drawings.
본 발명에 관한 현상액의 농도 조절 방법 (이하, "농도 조절 방법"으로 약기함)은 스핀 디벨로퍼 장치, 코터 디벨로퍼 장치 등의 현상장치를 포함하는 현상 프로세스에서 포토레지스트의 현상 처리에 사용되는 알칼리성의 현상액 (이하, "현상액"이라 약기함)의 알칼리 농도를 조절하는 농도 조절 방법이며, 또 본 발명에 관한 현상액의 제조장치(이하, "제조 장치"라 약기함)은 상기 현상액을 제조하는 제조장치이며, 본 발명은 특히 액정 기판, 프린트 기판 등의 제조 공정에서 포토레지스트의 현상 프로세스로부터 회수된 사용이 끝난 현상액을 현상 프로세스로 재이용하는 경우에 아주 적합하다. The concentration control method of the developer according to the present invention (hereinafter abbreviated as "concentration control method") is an alkaline developer used for developing a photoresist in a developing process including a developing device such as a spin developer device, a coater developer device, or the like. (Hereinafter abbreviated as "developer") is a concentration adjusting method for adjusting the alkali concentration, and the developing apparatus for producing a developer (hereinafter abbreviated as "manufacturing apparatus") according to the present invention is a manufacturing apparatus for producing the developer. The present invention is particularly well suited for reusing a used developer recovered from a developing process of a photoresist in a manufacturing process such as a liquid crystal substrate or a printed circuit board as a developing process.
본 발명에서, 현상액의 알칼리 성분으로서는, 수산화 칼륨, 수산화 나트륨, 인산 나트륨, 규산 나트륨 등의 무기 알칼리의 단독 또는 혼합물로 이루어진 무기 알칼리 수용액이나, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 (TMAH), 트리메틸모노에탄올암모늄 하이드록사이드 (코린) 등의 유기 알칼리 수용액 등을 들 수 있다. 현상액으로서는 TMAH를 사용하는 경우, TMAH 농도 (알칼리 농도)는 예컨대 2.380 중량%로 설정된다. 또한 현상액에는 비이온성 계면활성제나 플루오르계 계면활성제 등의 종래의 공지 첨가물이 포함되어 있어도 좋다. In the present invention, as the alkali component of the developer, an inorganic alkaline aqueous solution composed of an inorganic alkali or a mixture of inorganic alkalis such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, sodium phosphate and sodium silicate, tetramethylammonium hydroxide (TMAH) and trimethyl monoethanol ammonium Organic alkali aqueous solution, such as hydroxide (Corine), etc. are mentioned. When TMAH is used as the developer, the TMAH concentration (alkali concentration) is set to 2.380 wt%, for example. Moreover, the developer may contain conventionally well-known additives, such as a nonionic surfactant and a fluorochemical surfactant.
본 발명에서, "CD 값"이라는 것은 현상 처리에 의해 기판 상에서 얻을 수 있는 포토레지스트 패턴의 선폭을 말한다. 또 후술하는 알칼리의 "기준 농도"라는 것은 이하의 CD 값이 얻어지는 알칼리의 농도(초기의 알칼리 농도)를 말한다. 상술한 CD 값은 미리 설정한 일정 시간의 현상 처리를 실시한 때의 CD 값이며 또 그의 값이 변화하기 전의 평가 기준으로 되는 당초의 CD 값이다. 그리고 이러한 기준으로 되는 알칼리는 알칼리 단독이어도 좋고 상기와 같은 첨가물이 포함되어도 좋으며, 첨가물이 포함되는 실액을 사용하는 경우의 알칼리의 기준 농도에 관해서는 첨가물에 의한 용해도의 차를 가미하는 것이 바람직하다. In the present invention, the "CD value" refers to the line width of the photoresist pattern obtainable on the substrate by the development treatment. In addition, the "reference concentration" of alkali mentioned later means the density | concentration (initial alkali concentration) of the alkali from which the following CD values are obtained. The above-mentioned CD value is a CD value when the development process for a predetermined time is set in advance, and is an original CD value serving as an evaluation standard before the value is changed. The alkali used as such standard may be an alkali alone or an additive as described above may be included, and it is preferable to add a difference in solubility by the additive with respect to the standard concentration of the alkali when the actual liquid containing the additive is used.
먼저, 본 발명의 농도 조절 방법의 실시에 적합한 제조 장치에 관하여 설명한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 현상처리에 사용되는 현상액을 제조하는 제조장치로서, 현상 프로세스로부터 회수된 사용이 끝난 현상액을 사용하여 상기 현상액을 제조하도록 되어 있다. 이러한 제조장치는 소정 농도의 현상액을 제조하는 제조조(1), 제조된 현상액을 현상 장치(9) 등의 현상 프로세스(이하, "현상 장치"라 칭함)에 공급하는 공급 라인(2), 사용이 끝난 현상액을 제조조(1)에 받아들일 수 있는 회수 라인, 알칼리 농도가 기준 농도보다 고농도인 새로운 현상액 원액을 제조조(1)에 공급하는 원액공급 라인(6), 제조조(1)의 현상액의 알칼리 농도 및 현상액 중의 탄산염 농도를 검출하는 농도계(5), 당해 농도계에 의한 검출 농도를 기본으로 하여 원액 공급 라인(6)으로부터 현상액 원액의 공급을 제어하는 제어 장치(도시 생략)를 구비하고 있다. First, the manufacturing apparatus suitable for implementation of the density adjustment method of this invention is demonstrated. As shown in Fig. 4, as a manufacturing apparatus for producing a developer used in the developing process, the developer is produced using the used developer recovered from the developing process. Such a manufacturing apparatus uses a manufacturing tank 1 for producing a developer of a predetermined concentration, a supply line 2 for supplying the manufactured developer to a developing process (hereinafter referred to as a "developing apparatus") such as a developing apparatus 9, and the like. The recovery line which can accept this finished developer to the manufacturing tank 1, the stock solution supply line 6 which supplies the new developing solution stock solution whose alkali concentration is higher than a reference concentration to the manufacturing tank 1, and the manufacturing tank 1 It is provided with the density meter 5 which detects the alkali concentration of a developing solution, and the carbonate concentration in a developing solution, and the control apparatus (not shown) which controls supply of a developing solution stock solution from the raw-stock supply line 6 based on the detected density by the said density meter, have.
제조조(1)는 현상액의 농도를 일정한 목표치로 조절하는 것과 함께 농도조절된 현상액을 필요에 따라서 현상장치(9)로 공급하는 공급 탱크이고, 예컨대 내용적 100~2000 리터 정도의 내부식성을 구비한 용기에 의해 구성된다. 제조조(1)에는 수용된 현상액을 균일한 농도로 유지하기 위하여 펌프(41)를 개장한 순환 유로(4)가 현상액의 교반 수단으로서 설치된다. 상기와 같은 순환에 의한 교반 수단은 조 내에 설치되는 스크류 등의 교반 장치에 비하여 파티클의 발생이 적고, 현상액의 오염을 저감할 수 있다. The production tank 1 is a supply tank for adjusting the concentration of the developer to a constant target value and supplying the developer with the concentration control to the developing device 9 as needed, and having, for example, corrosion resistance of about 100 to 2000 liters. It is composed by one container. In the production tank 1, a circulation passage 4 in which the pump 41 is opened is provided as a stirring means for the developer in order to maintain the contained developer at a uniform concentration. The stirring means by the circulation as described above has less generation of particles as compared with stirring apparatuses such as screws provided in the tank, and can reduce contamination of the developer.
또한 회수되는 사용이 끝난 현상액은 현상장치(9)에서 일정 온도로 조절되어 있고, 제조조(1) 내의 현상액도 거의 일정 온도를 유지하고 있다. 그러나 후술하는 농도계(5)에 의해 더욱 정확하게 현상액의 농도 측정하기 위해서는 제조조(1) 내의 현상액의 온도를 정확하게 일정 온도 (예컨대 25℃)로 유지하는 것이 바람직하다. 그리고 바람직한 양태에서 제조조(1) 또는 순환 유로(4)에는 가열기나 냉각기를 포함한 온도조절수단(도시 생략)이 설치되어 있다. In addition, the used developer recovered is controlled to a constant temperature in the developing apparatus 9, and the developer in the production tank 1 also maintains a substantially constant temperature. However, in order to more accurately measure the concentration of the developing solution by the densitometer 5 described later, it is preferable to maintain the temperature of the developing solution in the production tank 1 accurately at a constant temperature (for example, 25 ° C). And in the preferable aspect, the manufacturing tank 1 or the circulation flow path 4 is provided with the temperature control means (not shown) containing a heater and a cooler.
공급 라인(2)은 제조조(1)로부터 현상장치(9)에 이르는 유로 및 당해 유로에 개장된 펌프(21)로 구성되며, 제조조(1) 내의 제조된 현상액을 현상장치(9)로 공급하도록 되어 있다. 또한 회수 라인(3)은 현상장치(9)의 사용이 끝난 현상액의 배출구(챔버의 드레인)로부터 제조조(1)에 이르는 유로로 구성되며, 당해 유로 또는 현상장치(9) 측에 설치된 펌프(도시 생략)을 사용하고, 사용이 끝난 현상액을 제조조(1)로 회수하도록 되어 있다. 또한 도시하지 않지만, 회수 라인(3)에는 사용이 끝난 현상액을 일시적으로 저축하는 버퍼 탱크가 설치되어도 좋고, 또한 사용이 끝난 현상액의 온도를 제조조(1) 내의 현상액과 동등한 온도로 조절하기 위하여 항온조 등의 온도조절수단이 설치되어도 좋다. The supply line 2 consists of a flow path from the manufacturing tank 1 to the developing device 9 and a pump 21 remodeled in the flow path, and the developing solution produced in the manufacturing tank 1 is the developing device 9. It is supposed to supply. In addition, the recovery line 3 is composed of a flow path from the discharge port (drain of the chamber) of the used developer to the manufacturing tank 1, and the pump provided on the flow path or the developing device 9 side ( (Not shown) to recover the used developer to the production tank 1. In addition, although not shown, the recovery line 3 may be provided with a buffer tank for temporarily storing the used developer, and in order to adjust the temperature of the used developer to a temperature equivalent to that of the developer in the production tank 1. Temperature control means such as this may be provided.
원액 공급 라인(6)은 원액 공급 기구(A) (도시 생략)으로부터 제조조(1)에 이르는 유로 및 당해 유로에 개장된 유량조절밸브(61)로 구성되며, 제조조(1) 내의 현상액의 농도가 저하될 때, 후술하는 제어장치에 의한 유량조절밸브(61)의 제어에 의해 기준 농도 보다 고농도인 현상액 원액, 예컨대 TMAH의 경우에서 20-25 중량%의 농도의 현상액 원액을 제조조(1)에 공급하도록 되어 있다. 원액 공급 기구(A)는 고농도의 현상액 원액을 미리 수용하기 위한 내용적 500~3000 리터 정도의 원액저축조, 제조조(1)에 이르는 상기 유로의 원액저축조로부터 현상액 원액을 송액하는 펌프에 의해 주로 구성된다. The stock solution supply line 6 is composed of a flow path from the stock solution supply mechanism A (not shown) to the production tank 1 and a flow rate control valve 61 opened in the flow path. When the concentration is lowered, a developer stock solution having a concentration higher than the reference concentration, for example, a developer stock solution having a concentration of 20-25% by weight in the case of TMAH, is controlled by the control of the flow regulating valve 61 by the controller described later. ) To be supplied. The stock solution supply mechanism (A) is a stock solution storage tank having a volume of about 500 to 3000 liters for accommodating a high concentration of the stock solution solution in advance, and a pump for feeding the developer stock solution from the stock solution tank in the flow passage leading to the production tank (1). It is mainly composed.
또한 본 발명의 제조장치에 있어서 제조조(1) 내의 현상액의 알칼리 농도가 목표 농도보다 높게 된 경우에 현상액의 농도를 저하시키기 위하여, 통상 제조조(1)에 희석수를 공급하는 희석수 공급 라인(7)이 구비되어 있다. 희석수 공급 라인(7)은 희석수 공급기구(B)(도시 생략)로부터 제조조(1)에 이르는 유로 및 당해 유로에 개장된 유량조절밸브(71)로부터 구성되며, 후술하는 제어장치에 의한 유량조절밸브(71)의 제어에 의해 제조조(1)에 초순수를 공급하도록 되어 있다. 희석수 공급기구(B)로서는 통상 저축조 및 송액 펌프를 포함하는 순수 제조장치가 사용된다. Moreover, in the manufacturing apparatus of this invention, in order to reduce the density | concentration of the developing solution when the alkali concentration of the developing solution in the manufacturing tank 1 becomes higher than a target concentration, the dilution water supply line which supplies dilution water to the manufacturing tank 1 normally. (7) is provided. The dilution water supply line 7 is composed of a flow path from the dilution water supply mechanism B (not shown) to the production tank 1 and a flow rate regulating valve 71 opened in the flow path. Ultrapure water is supplied to the manufacturing tank 1 by control of the flow regulating valve 71. As a dilution water supply mechanism B, the pure water manufacturing apparatus containing a storage tank and a liquid feed pump is used normally.
또한 본 발명의 제조장치에 있어서 제조조(1) 내의 현상액의 양이 일정량 이하로 감소한 경우에 현상액을 보충하기 위하여 기준 농도의 새로운 현상액을 제조조(1)에 공급하는 신액공급라인(8)이 구비되어 있다. 신액공급라인(8)은 신액 공급기구(C) (도시 생략)으로부터 제조조(1)에 이르는 유로 및 당해 유로에 개장된 유량조절밸브(81)로부터 구성되며, 후술하는 제어 장치에 의한 유량조절밸브(81)의 제어에 의해 제조조(1)에 기준농도의 현상액(예컨대 농도 2.38 중량%의 TMAH)을 공급하도록 되어 있다. 신액 공급 기구(C)는 새로운 현상액을 미리 수용하기 위한 내용적 500 ~ 3000 리터 정도의 신액저축조, 제조조(1)에 이르는 상기 유로에 신액저축조로부터 현상액을 송액하는 펌프에 의해 주로 구성된다. In addition, in the manufacturing apparatus of the present invention, when the amount of the developer in the production tank 1 is reduced to a certain amount or less, a new liquid supply line 8 for supplying a new developer with a reference concentration to the production tank 1 to replenish the developer is provided. It is provided. The new liquid supply line 8 is constituted by a flow path from the new liquid supply mechanism C (not shown) to the manufacturing tank 1 and a flow rate regulating valve 81 opened in the flow path, and regulates the flow rate by a control device described later. By the control of the valve 81, the developing solution 1 is supplied with a reference concentration developer (for example, TMAH having a concentration of 2.38% by weight). The new liquid supply mechanism (C) is mainly composed of a new liquid saving tank having an internal volume of about 500 to 3000 liters for accommodating a new developer solution, and a pump for feeding the developer solution from the new liquid saving tank to the flow passage leading to the manufacturing tank (1). .
본 발명의 제조장치에 있어서 농도계(5)는 제조조(1) 내의 현상액의 알칼리 농도 및 현상액 중의 탄산염 농도를 더욱 정확하게 측정하기 위하여 통상 상술한 순환유로(4)에 개장된다. 농도계(5)로서는 현상액 중의 용해 수지 농도의 변동에 영향을 받지 않고 고정밀도로 농도 측정하기 위하여 특정의 농도계가 사용된다. 구체적으로는 상기 농도계(5)로서는 현상액의 온도, 초음파 전파 속도 및 전자도전율을 측정하고, 미리 작성된 소정의 온도, 알칼리 농도 및 탄산염 농도에서 초음파 전파속도와 전자도전율과의 관계(매트릭스)를 기본으로 하여 현상액의 알칼리 농도 및 현상액 중의 탄산염 농도를 검출가능한 다성분 농도계가 사용된다. In the manufacturing apparatus of the present invention, the densitometer 5 is usually mounted in the circulation passage 4 described above in order to more accurately measure the alkali concentration of the developer in the production tank 1 and the carbonate concentration in the developer. As the densitometer 5, a specific densitometer is used to measure the concentration with high accuracy without being influenced by the fluctuation of the dissolved resin concentration in the developer. Specifically, the densitometer 5 measures the temperature of the developer, the ultrasonic wave propagation rate and the electron conductivity, and based on the relationship (matrix) between the ultrasonic wave propagation rate and the electron conductivity at a predetermined temperature, alkali concentration and carbonate concentration. A multi-component densitometer is used for detecting the alkali concentration of the developer and the carbonate concentration in the developer.
상기 다성분 농도계는 일정 온도의 용액 중의 초음파 전파속도 및 전자도전율을 측정하는 것에 의해, 알칼리와 탄산염의 2성분의 농도를 동시에 리얼 타임으로 측정가능한 농도계이다. 즉, 다성분 농도계는 용액의 온도가 일정하면 각 성분의 농도에 따라서 액중의 초음파 전파속도 및 전자도전율이 일의적으로 특정되는 원리를 기초로 하며, 예컨대 2성분을 측정하는 경우, 주로 초음파 변환기, 초음파 발신기, 전자도전율 변환기, 전자도전율 발신기 및 소정의 연산을 실시하는 마이크로프로세서로 이루어진다. The multi-component densitometer is a densitometer which can simultaneously measure the concentration of two components of alkali and carbonate in real time by measuring the ultrasonic wave propagation rate and the electron conductivity in a solution at a constant temperature. That is, the multi-component concentration meter is based on the principle that the ultrasonic wave propagation rate and the electron conductivity in the liquid are uniquely specified according to the concentration of each component when the temperature of the solution is constant. For example, when measuring the two components, the ultrasonic transducer, It consists of an ultrasonic transmitter, an electron conductivity transducer, an electron conductivity transmitter and a microprocessor which performs a predetermined operation.
다성분 농도계에 있어서 상기와 같은 현상액의 농도측정에 적용하는 경우, 알칼리 농도 및 탄산염 농도의 각 조합 마다 일정 온도 조건하에서 미리 계측된 초음파 전파속도와 전자도전율의 관계를 매트릭스로서 미리 준비되는 것에 의해, 즉, 마이크로프로세서에 서입되는 것에 의해, 상기 매트릭스를 기본으로 하여 측정치로부터 알칼리 농도와 탄산염 농도를 정확하게 추정 연산할 수 있다. 상기와 같은 다성분 농도계로서는 예컨대 후지고교샤 제조의 액체용 다성분 농도계를 들 수 있다. 또한 상기의 다성분 농도계 이외에 알칼리 농도를 측정하는 농도계로서는 유체의 굴절율을 측정하는 굴절법을 이용한 농도계나, 근적외영역의 파장을 측정하는 근적외법을 이용한 농도계가 사용될 수 있으며, 또한 탄산염 농도를 측정하는 농도계로서는 중화적정을 이용한 농도계 등을 사용할 수 있다. In the case of applying to the concentration measurement of the developer as described above in the multi-component concentration meter, by preliminarily preparing the relationship between the ultrasonic wave propagation rate and the electron conductivity measured in advance under a constant temperature condition for each combination of alkali concentration and carbonate concentration, That is, by writing to the microprocessor, it is possible to accurately estimate the alkali concentration and the carbonate concentration from the measured values based on the matrix. As said multicomponent concentration meter, the multicomponent concentration meter for liquids of Fuji-Kyosha Co., Ltd. is mentioned, for example. As the densitometer for measuring alkali concentrations in addition to the multicomponent densitometer described above, a densitometer using a refraction method for measuring the refractive index of a fluid, or a densitometer using a near infrared method for measuring the wavelength of the near infrared region may be used. As a densitometer to be used, a densitometer using neutralization titration can be used.
본 발명의 제조장치에 있어서는 장치 전체의 가동 제어 이외에 상기와 같은 농도계(5)의 측정을 기본으로 하는 현상액 원액의 송액, 희석수의 송액, 새로운 현상액의 송액을 제어하기 위한 제어장치 (도시 생략)이 구비되어 있다. 이러한 제어장치는 각 계측기기의 신호를 디지털 변환하는 입력장치, 프로그램 콘트롤러 및 컴퓨터 등의 연산처리장치, 연산처리장치로부터의 제어 신호를 아날로그 변환하는 출력 장치를 포함한다. In the manufacturing apparatus of the present invention, in addition to the operation control of the entire apparatus, a control apparatus for controlling the feeding of the developer stock solution, the feeding of the dilution water, and the feeding of the new developing solution based on the measurement of the densitometer 5 as described above (not shown). It is provided. Such a control device includes an input device for digitally converting a signal of each measuring device, an arithmetic processing device such as a program controller and a computer, and an output device for analog converting a control signal from the arithmetic processing device.
상기의 제어 장치는 농도계(5)에 의한 검출 농도를 기본으로 하여 원액 공급 라인(6)으로부터의 현상액 원액의 공급을 제어하도록 구성된다. 즉, 제어장치는 농도계(5)에 의해 측정된 현상액의 알칼리 농도 및 현상액 중의 탄산염 농도, 미리 작성된 탄산염 농도와 알칼리 농도의 기준 농도에 대한 부족분과의 관계, 환원하면, 현상 처리하여 얻을 수 있는 CD 값이 일정한 값으로 되도록 용해능을 발휘할 수 있는 알칼리 농도와 탄산염 농도의 미리 작성된 관계를 기본으로 하여 현상액 원액의 공급을 제어하여 알칼리 농도를 조절하는 기능을 갖고 있다. 이것에 의해 본 발명의 제조장치에서 현상장치(9)로부터 사용이 끝난 현상액을 회수하고, 제조조(1)에서 적정한 알칼리 농도의 현상액을 제조할 수 있다. The control device described above is configured to control the supply of the developer stock solution from the stock solution supply line 6 on the basis of the detected concentration by the densitometer 5. That is, the control device is a relationship between the alkali concentration of the developer measured by the densitometer 5 and the carbonate concentration in the developer, the shortage between the pre-made carbonate concentration and the reference concentration of the alkali concentration, and, if reduced, a CD that can be obtained by developing. It has a function of controlling the supply of the developer stock solution based on a previously created relationship between the alkali concentration and the carbonate concentration capable of exhibiting solubility so that the value becomes a constant value. Thereby, the used developer from the developing apparatus 9 is collect | recovered in the manufacturing apparatus of this invention, and the developing solution of the alkali density appropriate in the manufacturing tank 1 can be manufactured.
또한 상기의 제어장치는 현상액 원액의 공급과 함께, 희석수 공급 라인(7)으로부터의 희석수의 공급, 및 신액공급라인(8)으로부터 새로운 현상액의 공급을 제어하도록 구성된다. 이것에 의해 본 발명의 제조장치에서 제조조(1) 내의 현상액의 액량을 일정하게 관리할 수 있다. The control device is also configured to control the supply of the dilution water from the dilution water supply line 7 and the supply of the new developer from the new solution supply line 8 together with the supply of the developer solution. Thereby, in the manufacturing apparatus of this invention, the liquid amount of the developing solution in the manufacturing tank 1 can be managed uniformly.
또한 본 발명의 제조장치에 있어서 현상액과 현상액 원액의 공기와의 접촉을 방지하기 위하여 질소 등의 불활성 가스에 의해 계 내를 실링하도록 되어 있다. 또 본 발명의 제조장치에 있어서 계 내의 액량을 일정하게 유지하기 위하여 현상액 원액을 공급할 때에 과잉의 사용이 끝난 현상액을 계 외로 배출하는 기구가 적절한 개소에 설치되어 있다. 도시하지 않지만, 예컨대 제조조(1)에는 제어밸브를 포함하는 드레인(drain)용의 유로 또는 오버플로우 장치가 부설된다. In addition, in the manufacturing apparatus of the present invention, in order to prevent contact between the developer and the developer stock solution, the inside of the system is sealed by an inert gas such as nitrogen. In the manufacturing apparatus of the present invention, a mechanism for discharging excess used developer out of the system is provided at an appropriate location in order to maintain the amount of liquid in the system. Although not shown, for example, the manufacturing tank 1 is provided with a flow path or overflow device for drain including a control valve.
다음, 상기 제조장치의 기능과 함께 본 발명의 농도조절방법에 관하여 설명한다. 본 발명의 농도 조절방법에 있어서는 상기와 같은 제조장치를 사용하여 현상액을 제조함에 있어서 먼저 현상장치(9)로부터 배출된 사용이 끝난 현상액을 회수 라인(3)에 의해 제조조(1)로 회수하는 것과 함께 제조조(1)의 현상액 (사용이 끝난 현상액을 포함하는 현상액)을 순환유로(4)로 순환시켜 교반 혼합하면서 온도 조절수단에 의해 현상액을 일정 온도로 유지한 후에 현상액의 알칼리 농도 및 현상액 중의 탄산염 농도를 농도계(5)로 측정한다. 농도계(5)로서는 전술한 다성분 농도계가 사용된다. Next, the concentration control method of the present invention together with the function of the manufacturing apparatus will be described. In the method for adjusting the concentration of the present invention, in producing the developer using the above-described manufacturing apparatus, first, the used developer discharged from the developing apparatus 9 is recovered by the recovery line 3 to the manufacturing tank 1. In addition, the developer (developing solution containing the spent developer) of the production tank 1 is circulated through the circulation passage 4 and mixed with stirring to maintain the developer at a constant temperature by means of temperature control means, and then the alkali concentration of the developer and the developer The carbonate concentration in it is measured by the densitometer (5). As the densitometer 5, the above-mentioned multicomponent densitometer is used.
제조조(1) 내의 현상액의 알칼리 농도 및 현상액 중의 탄산염 농도를 측정한 후에 상기 제어 장치에 의해 원액 공급 라인(6)의 유량조절밸브(61)를 제어하고, 제조조(1) 내의 현상액의 알칼리 농도를 적절한 농도로 조절한다. 이 경우, 본 발명에서는 미리 작성된 탄산염 농도와 알칼리 농도의 기준 농도에 대한 부족분과의 관계, 즉 CD 값이 일정한 값으로 되도록 용해능을 발휘할 수 있는 알칼리 농도와 탄산염 농도와의 미리 작성된 관계를 기본으로 하여, 탄산염 농도의 측정치에 대응하여 알칼리 농도를 기준 농도 이상의 값으로 조절하다. 이것에 의해 포토레지스트에 대한 현상액의 용해능을 일정하게 유지할 수 있다. 본 발명의 상기 사상을 또한 구체적으로 설명하면 이하와 같다. After measuring the alkali concentration of the developer in the production tank 1 and the carbonate concentration in the developer, the flow control valve 61 of the feed solution supply line 6 is controlled by the control device, and the alkali of the developer in the production tank 1 is controlled. Adjust the concentration to the appropriate concentration. In this case, the present invention is based on the relationship between the carbonate concentration prepared in advance and the deficiency with respect to the reference concentration of the alkali concentration, that is, the pre-created relationship between the alkali concentration and the carbonate concentration capable of exhibiting solubility so that the CD value becomes a constant value. The alkali concentration is adjusted to a value equal to or higher than the reference concentration in correspondence with the measured value of the carbonate concentration. Thereby, the dissolution ability of the developing solution with respect to a photoresist can be kept constant. The above idea of the present invention will also be described in detail below.
현상 프로세스에 대하여 현상액을 리사이클 공급한 경우, 공기 중의 탄산 가스를 흡입하여 현상액 중에 탄산염이 생성되며, 이러한 탄산염이 포토레지스트에 대한 현상액의 용해능을 상쇄하여, 현상 처리하여 얻을 수 있는 레지스트 패턴의 치수정밀도를 저하시킨다. 그 결과, 기판에 형성되는 회로 패턴의 선폭이 설계 폭과 상이하다. 그러므로 현상액의 알칼리 농도 및 현상 처리에서 현상 시간을 일정하게 설정한 경우, CD 값은 사용한 현상액 중의 탄산염 농도와 고도로 상관되어 있다. When the developer is recycled and supplied to the developing process, carbonic acid gas in the air is sucked in to form a carbonate in the developing solution, and this carbonate cancels the solubility of the developing solution in the photoresist, and thus the dimensions of the resist pattern obtained by developing. Decreases the precision. As a result, the line width of the circuit pattern formed on the substrate is different from the design width. Therefore, if the alkali concentration of the developing solution and the developing time are set constant in the developing treatment, the CD value is highly correlated with the carbonate concentration in the used developing solution.
CD 값에 대한 현상액 중의 탄산염 농도의 영향은 도 2에 도시한 바와 같다. 도 2는 탄산염 농도가 상이한 7종류의 현상액 (TMAH)에 관하여, 각각에 알칼리 농도(TMAH 농도)를 2.20 ~ 3.27 중량% 범위의 3~5 종류의 농도로 조절하여 각 농도 마다 일정 시간 현상 처리한 경우의 CD 값과 상기 현상액 중의 탄산염 농도의 관계를 확인한 것이지만, 도 2에 도시한 바와 같이, 탄산염 농도 0 ppm의 새로이 제조된 현상액 (알칼리 농도가 상이한 5종)을 사용한 경우는 CD 값이 2.77 ~ 5.16 ㎛로 되는 것에 대하여, 예컨대 탄산염 농도 525 ppm의 현상액 (알칼리 농도가 상이한 4종)을 사용한 경우는 CD 값이 3.70 ~ 5.05 ㎛, 탄산염 농도 1000 ppm의 현상액 (알칼리 농도가 상이한 4종)을 사용한 경우는 CD 값이 3.59 ~ 4.30 ㎛로 된다. 즉, 도 2에 도시하는 관계는 현상액 중의 탄산염 농도의 상응에 수반하여 포토레지스트에 대한 현상액의 용해능이 일정한 경향으로 저하되고 CD 값이 일정한 관계로 증가하는 것을 도시하고 있다. The influence of the carbonate concentration in the developer on the CD value is as shown in FIG. FIG. 2 illustrates the development of a predetermined time for each concentration by adjusting the alkali concentration (TMAH concentration) to 3 to 5 kinds of concentrations ranging from 2.20 to 3.27% by weight with respect to seven kinds of developing solutions (TMAH) having different carbonate concentrations. Although the relationship between the CD value in the case and the carbonate concentration in the developer was confirmed, as shown in FIG. 2, when a newly prepared developer (five kinds having different alkali concentrations) having a carbonate concentration of 0 ppm was used, the CD value was 2.77 to For example, when a developer having a carbonate concentration of 525 ppm (four kinds having different alkali concentrations) is used for a 5.16 μm thickness, a developer having a CD value of 3.70 to 5.05 μm and a carbonate concentration of 1000 ppm (four kinds having different alkali concentrations) is used. In this case, the CD value is 3.59 to 4.30 mu m. That is, the relationship shown in Fig. 2 shows that the solubility of the developer in the photoresist decreases with a constant tendency and the CD value increases in a constant relation with the correspondence of the carbonate concentration in the developer.
따라서 현상 처리에 있어서 CD 값을 일정하게 유지하려고 한 경우에는 알칼리 농도를 탄산염 농도에 따라서 높게 할 필요가 있다. 예컨대 CD 값을 4.00 ㎛로 설정하려고 하면, 탄산염 농도 0 ppm의 새로이 제조된 현상액을 사용하는 경우에는 알칼리 농도(TMAH 농도)는 2.38 중량%(기준 농도)로 조절되지만, 탄산염 농도 500 ppm의 현상액을 사용하는 경우는 알칼리 농도(TMAH 농도)를 2.50 중량%로 조절하지 않으면 안되며, 또 탄산염 농도 1000 ppm의 현상액을 사용하는 경우는 알칼리 농도 (TMAH 농도)를 2.71 중량%로 조절하지 않으면 안된다. Therefore, when it is going to keep CD value constant in developing, it is necessary to make alkali concentration high according to carbonate concentration. For example, if the CD value is set to 4.00 µm, when using a newly prepared developer having a carbonate concentration of 0 ppm, the alkali concentration (TMAH concentration) is adjusted to 2.38% by weight (reference concentration), but a developer having a carbonate concentration of 500 ppm is used. When used, the alkali concentration (TMAH concentration) must be adjusted to 2.50% by weight, and when using a developer solution of 1000 ppm of carbonate concentration, the alkali concentration (TMAH concentration) must be adjusted to 2.71% by weight.
상기 관계로부터, 현상액에서 필요로 하는 알칼리 농도에 관하여는 CD 값을 일정하게 유지할 경우의 탄산염 농도와 알칼리 농도의 필요 보정량과의 관계 (알칼리 농도의 기준 농도에 대한 부족분과의 관계)로서 도 1과 같이 나타낼 수 있다. 탄산염 농도와 알칼리 농도의 기준 농도에 대한 부족분과의 관계는 상기와 같이 일정한 현상 처리 (일정한 CD 값을 얻을 수 있는 처리)를 실시하는 경우의 알칼리 농도와 탄산염 농도의 관계로부터 미리 도출된 관계이며, 탄산염 농도와 기준의 알칼리 농도 (탄산염을 포함하지 않는 새로이 제조된 현상액을 사용하는 경우의 당해 현상액의 농도)에 대한 부족분과의 관계를 의미한다. 도 1의 그래프에서 종축의 TMAH 농도(알칼리 농도)의 괄호 내의 수치가 기준 농도(2.38 중량%)에 대한 농도의 부족분을 나타낸다. From the above relationship, regarding the alkali concentration required in the developer, the relationship between the carbonate concentration when the CD value is kept constant and the required correction amount of the alkali concentration (the relationship between the shortage with respect to the reference concentration of the alkali concentration) is shown in FIG. Can be represented as: The relationship between the carbonate concentration and the shortage with respect to the reference concentration of the alkali concentration is a relationship derived in advance from the relationship between the alkali concentration and the carbonate concentration in the case of performing a constant development treatment (a treatment capable of obtaining a constant CD value) as described above. It means the relationship between the carbonate concentration and the deficiency with respect to the reference alkali concentration (the concentration of the said developer when using the newly manufactured developer which does not contain a carbonate). In the graph of FIG. 1, the values in parentheses of the TMAH concentration (alkali concentration) of the longitudinal axis indicate a deficiency of the concentration relative to the reference concentration (2.38 wt%).
본 발명은 상기와 같이 CD 값을 일정하게 유지하는 경우의 현상액에서 알칼리 농도와 탄산염 농도와의 관계에 착안하여, 기준으로 되는 알칼리 농도를 탄산염 농도에 따라서 보정하도록 한 것이다. 그리고 TMAH를 사용하는 경우, 도 1에 도시하는 상기 보정량(탄산염 농도와 알칼리 농도의 기준 농도에 대한 부족분)은 이하의 근사식으로 나타낼 수 있다: The present invention focuses on the relationship between the alkali concentration and the carbonate concentration in the developer in the case where the CD value is kept constant as described above, so that the reference alkali concentration is corrected according to the carbonate concentration. And in the case of using TMAH, the correction amount (lack of the reference concentration of carbonate concentration and alkali concentration) shown in FIG. 1 can be expressed by the following approximation formula:
식(I)Formula (I)
y = 8 x 10-8 x2 + 2 x 10-4x ...(I)y = 8 x 10 -8 x 2 + 2 x 10 -4 x ... (I)
단, x는 탄산염 농도(ppm), y는 TMAH 농도 (중량%)이다. Where x is the carbonate concentration (ppm) and y is the TMAH concentration (% by weight).
도 2의 관계를 확인하고, 상기 근사식 및 도 1의 관계를 발견하기 위해서는 탄산염이 포함되지 않는 새로이 제조된 알칼리 농도가 상이한 복수종의 현상액 (예컨대 실제로 사용되는 TMAH 수용액), 탄산염을 포함하고 또 알칼리 농도가 상이한 샘플로서의 복수종의 현상액을 준비하고, 온도 및 현상 시간을 일정하게 한 규정의 현상 처리를 각 현상액 마다 실시하고, 각각 얻어진 레지스트 패턴의 CD 값을 측정한다. 이때, 탄산염을 포함하는 각 알칼리 농도의 현상액에 관해서는 탄산염 농도를 확인하면서 드라이 아이스를 계산량 첨가하는 것에 의해 탄산염 농도가 예컨대 100 ppm, 325 ppm, 500 ppm, 1000 ppm, 1500 ppm, 2000 ppm으로 되도록 복수종 제조한다. 그리고, 얻어진 결과로부터 통계 처리에 의해 관계식을 추정한다. In order to confirm the relationship of FIG. 2 and to discover the approximation formula and the relationship of FIG. 1, a plurality of newly prepared alkali concentrations containing no carbonates (such as a TMAH aqueous solution actually used), carbonates, A plurality of types of developing solutions as samples having different alkali concentrations are prepared, and a prescribed developing treatment in which the temperature and the developing time are made constant is performed for each developing solution, and the CD values of the obtained resist patterns are measured, respectively. At this time, the developer of each alkali concentration containing carbonate is added with a calculated amount of dry ice while checking the carbonate concentration so that the carbonate concentration becomes 100 ppm, 325 ppm, 500 ppm, 1000 ppm, 1500 ppm, 2000 ppm, for example. It manufactures multiple types. And a relational expression is estimated by statistical process from the obtained result.
본 발명에 있어서 상기 식(1) (도 1에 도시하는 그래프의 관계)을 기본으로 하고, 즉, CD 값이 일정하게 되는 용해능을 발휘할 수 있는 알칼리 농도와 탄산염 농도의 미리 작성된 관계를 기본으로 하여, 현상액 중의 탄산염 농도에 따라서 알칼리 농도를 조절한다. 환언하면, 탄산염 농도의 측정치에 따라서 알칼리 농도를 기준 농도 이상의 값으로 조절한다. 이것에 의해 현상액의 용해능을 일정하게 유지할 수 있고, 레지스트 패턴의 치수정밀도를 높일 수 있으며, 그리고 CD 값을 일정하게 제어할 수 있다. 현상액 중의 탄산염 농도가 0 ppm인 경우, 알칼리 농도는 기준 농도로 설정된다. In the present invention, the above formula (1) (the relationship of the graph shown in FIG. 1) is based on the above, that is, on the basis of a pre-created relationship between the alkali concentration and the carbonate concentration which can exhibit the solubility that the CD value becomes constant. The alkali concentration is adjusted in accordance with the carbonate concentration in the developer. In other words, the alkali concentration is adjusted to a value equal to or higher than the reference concentration in accordance with the measured value of the carbonate concentration. As a result, the dissolving ability of the developer can be kept constant, the dimensional accuracy of the resist pattern can be increased, and the CD value can be controlled constantly. When the carbonate concentration in the developing solution is 0 ppm, the alkali concentration is set to the reference concentration.
또한 제조장치 등에서 본 발명을 실시함에 있어서 현상액의 농도 조절에 있어서 일정한 CD 값을 얻을 수 있도록 탄산염 농도에 따라서 실제의 알칼리 농도를 결정할 필요가 있다. 그 경우, 미리 작성된 탄산염 농도와 소정의 용해능을 발휘할 수 있는 알칼리 농도와의 관계, 즉, CD 값이 일정한 값으로 되도록 용해능을 발휘할 수 있는 알칼리 농도와 탄산염 농도의 미리 작성된 관계 (탄산염 농도와 전술한 부족분을 가한 알칼리 농도와의 관계)를 기본으로 하여, 알칼리 농도를 조절한다. 상기 관계는 도 1의 그래프에서 횡축의 탄산염 농도와 종축의 TMAH 농도의 관계로서 도시된다. 따라서, TMAH를 사용하는 경우, 상기 관계 (탄산염 농도와 소정 용해능을 발휘할 수 있는 알칼리 농도와의 관계)는 이하의 근사식으로 표시할 수 있다: In carrying out the present invention in a manufacturing apparatus or the like, it is necessary to determine the actual alkali concentration according to the carbonate concentration so as to obtain a constant CD value in the concentration control of the developer. In that case, the relationship between the carbonate concentration prepared in advance and the alkali concentration capable of exhibiting a predetermined solubility, that is, the pre-created relationship between the alkali concentration and the carbonate concentration capable of exhibiting solubility so that the CD value becomes a constant value (carbonate concentration and Alkali concentration is adjusted based on the relationship with alkali concentration which added the shortfall mentioned above). This relationship is shown in the graph of FIG. 1 as the relationship between the carbonate concentration on the horizontal axis and the TMAH concentration on the vertical axis. Therefore, when TMAH is used, the above relationship (the relationship between the carbonate concentration and the alkali concentration capable of exhibiting a predetermined solubility) can be expressed by the following approximation formula:
식(expression( IIII ))
y = 8 x 10-8 x2 + 2 x 10-4x + 2.38 ...(II)y = 8 x 10 -8 x 2 + 2 x 10 -4 x + 2.38 ... (II)
단, x는 탄산염 농도(ppm), y는 TMAH 농도 (중량%)이다. Where x is the carbonate concentration (ppm) and y is the TMAH concentration (% by weight).
본 발명의 제조 장치에 있어서, 제어 장치에 농도측정 및 제어연산의 알고리즘이 서입되어 있고, 제조조(1)에서의 농도 조절은 농도계(5)로 측정된 현상액의 알칼리 농도 및 현상액 중의 탄산염 농도를 기본으로 하여 상기 식(II)에 따라서 원액 공급 라인(6)의 유량조절밸브(61)를 제어하고, 알칼리 농도의 부족분에 맞는 현상액 원액을 첨가하여 알칼리 농도를 소정 목표치로 조절한다. 또한 상기 관계 (식 (II)의 관계)에 비추어 알칼리 농도가 너무 높은 경우는 희석수 공급 라인(7)을 통하여 제조조(1)에 희석용의 순수를 공급한다. In the production apparatus of the present invention, an algorithm for concentration measurement and a control operation is written in the control apparatus, and the concentration control in the production tank 1 determines the alkali concentration of the developer measured by the densitometer 5 and the carbonate concentration in the developer. Basically, the flow rate regulating valve 61 of the stock solution supply line 6 is controlled in accordance with the above formula (II), and the stock solution corresponding to the shortage of alkali concentration is added to adjust the alkali concentration to a predetermined target value. In addition, when the alkali concentration is too high in view of the relationship (relationship of formula (II)), pure water for dilution is supplied to the production tank 1 through the dilution water supply line 7.
회수된 사용이 끝난 현상액의 일부를 배출하여 제조조(1) 내의 현상액의 양이 저감된 경우에는 원액 공급 라인(6) 및 희석수 공급 라인(7)을 통하여 현상액 원액 및 순수를 제조조(1)에 공급하는 것과 함께, 상기 조작에 의해 알칼리 농도의 조절을 실시하는 것에 의해 제조조(1)의 액량을 일정 범위로 조절한다. 또는 신액공급라인(8)을 통하여 새로운 현상액을 제조조(1)에 공급하여 액량을 조절한다. When a part of the recovered used developer is discharged and the amount of the developer in the production tank 1 is reduced, the developer stock solution and the pure water are produced through the stock solution supply line 6 and the dilution water supply line 7. ) And the amount of liquid in the production tank 1 is adjusted to a certain range by adjusting the alkali concentration by the above operation. Alternatively, a new developer is supplied to the manufacturing tank 1 through the new liquid supply line 8 to adjust the liquid amount.
현상액 원액의 공급 제어, 희석수의 공급 제어 및 새로운 현상액의 공급 제어는 각각 원액 공급 기구(A)로부터의 현상액 원액의 공급량, 희석수 공급 기구(B)로부터의 순수의 공급량 및 신약 공급 라인(8)으로부터의 현상액의 공급량을 케스케이드 제어하는 것에 의해 실시할 수 있다. 그리고 이들 제어에 있어서 예컨대 특허 제3741811호 공보에 기재된 "알칼리 현상 원액의 희석 방법 및 희석 장치"에 의해 개시된 소위 점근법이 이용될 수 있다. The supply control of the developer stock solution, the supply control of the dilution water, and the control of supply of the new developer solution respectively supply the supply amount of the developer stock solution from the stock solution supply mechanism (A), the supply amount of pure water from the dilution water supply mechanism (B), and the new drug supply line (8). Can be carried out by cascading the supply amount of the developer from the step C). And in these controls, for example, the so-called asymptotic method disclosed by " dilution method and dilution device of alkaline developing stock solution " described in Japanese Patent No. 3741811 can be used.
구체적으로는 상기의 점근법을 이용한 제조조(1)에서의 예컨대 알칼리 농도의 조절은 알칼리 농도가 저하된 (또는 알칼리 농도가 높아진) 제조조(1) 내의 현상액에 고농도의 현상액 원액(또는 희석수)을 첨가하여 소정 농도로 조절함에 있어 농도계(5)에 의해 현상액의 농도를 측정하는 농도 측정 공정과, 농도 측정 공정으로 측정된 농도와 목표 농도(상기 식(II)로부터 얻어진 농도)의 차를 기본으로 하여 현상액 원액의 부족량(또는 희석수의 첨가량)을 연산하며, 산출된 부족량(또는 첨가량)의 85~ 99%, 바람직하게는 92~98%에 상당하는 양을 공급하는 제조공정을 실행한다. 그리고 측정된 농도가 미리 설정된 목표 농도의 역치 내의 값으로 될때까지 상기 농도 측정 공정으로부터 제조 공정을 반복한다. 이것에 의해 제조조(1)에서 현상액 중의 알칼리 농도를 한층 높은 정밀도로 관리할 수 있다. Specifically, the adjustment of the alkali concentration, for example, in the production tank 1 using the above asymptotic method is carried out by using a high concentration of developer stock solution (or dilution water) in the developer in the production tank 1 in which the alkali concentration has decreased (or the alkali concentration has increased). ), The difference between the concentration measurement step of measuring the concentration of the developer solution by the densitometer 5 and the concentration measured in the concentration measurement step and the target concentration (concentration obtained from the formula (II)) On the basis, the deficiency (or the amount of dilution) of the developer stock solution is calculated, and a manufacturing process is performed to supply an amount corresponding to 85 to 99%, preferably 92 to 98% of the calculated deficiency (or the amount of addition). . The manufacturing process is repeated from the concentration measuring process until the measured concentration becomes a value within a predetermined target concentration threshold. Thereby, the alkali concentration in the developing solution can be managed by the manufacturing tank 1 with much higher precision.
상기와 같이 본 발명에 있어서 미리 작성된 탄산염 농도와 알칼리 농도의 기준 농도에 대한 부족분과의 관계를 기본으로 하여, 탄산염 농도의 측정치에 따라서 알칼리 농도를 기준 농도 이상의 값으로 조절한다. 즉, CD 값이 일정한 값으로 되도록 용해능을 발휘할 수 있는 알칼리 농도와 탄산염 농도의 미리 작성된 관계를 기본으로 하여, 알칼리 농도를 조절한다. 이것에 의해 포토레지스트에 대한 현상액의 용해능을 일정하게 유지한다. 따라서 본 발명에 의하면, 현상 프로세스에서 포토레지스트에 대한 일정한 현상 속도를 유지할 수 있고, 현상 처리에서 작성되는 레지스트 패턴의 치수 정밀도 및 막 두께 정밀도를 보다 높일 수 있으며, 이것에 의해 한층 고품질의 현상 처리가 가능하게 된다. As mentioned above, based on the relationship between the carbonate concentration previously prepared and the deficiency with respect to the reference concentration of alkali concentration, the alkali concentration is adjusted to the value more than a reference concentration according to the measured value of carbonate concentration. In other words, the alkali concentration is adjusted based on a previously created relationship between the alkali concentration and the carbonate concentration capable of exhibiting solubility so that the CD value becomes a constant value. This keeps the solubility of the developing solution with respect to a photoresist constant. Therefore, according to the present invention, it is possible to maintain a constant developing speed with respect to the photoresist in the developing process, and to further increase the dimensional accuracy and the film thickness precision of the resist pattern produced in the developing process, thereby further improving the development of high quality. It becomes possible.
또한 본 발명에 있어서는 한층 고정밀도로 알칼리 농도를 조절하기 위하여, 현상액 중의 탄산염 농도와 함께 용해 수지 농도에 따라서 알칼리 농도를 조절하여도 좋다. 상술한 바와 같이, 현상액을 리사이클 공급한 경우에는 현상액 중에 탄산염이 생성되는 것과 함께, 현상 처리에 의해 포토레지스트가 현상액 중에 용해되어 그 용해 수지가 현상액의 용해능을 근소하지만 저하시키는 경향이 있다. 그래서 알칼리 농도를 상술한 바와 같이 조절함에 있어서 현상액 중의 용해 수지 농도에 따라서 보정하는 것이 바람직하다. In the present invention, the alkali concentration may be adjusted in accordance with the dissolved resin concentration together with the carbonate concentration in the developer in order to adjust the alkali concentration with higher accuracy. As described above, when the developer is recycled and supplied, carbonate is generated in the developer, and the photoresist is dissolved in the developer by the developing treatment, and the dissolved resin tends to decrease the solubility of the developer slightly. Therefore, in adjusting the alkali concentration as described above, it is preferable to correct according to the dissolved resin concentration in the developing solution.
CD 값에 대한 현상액 중의 용해 수지 농도의 영향은 도 3에 나타낸 바와 같다. 도 3은 용해 수지 (포토레지스트를 구성하는 수지 성분)의 농도가 상이한 6종류의 현상액(실제로 사용되는 농도 2.38 중량%의 TMAH)로 일정 시간 현상 처리한 경우의 용해 수지 농도와 CD 값의 변화 관계를 나타낸 것이지만, 도 3에 도시한 바와 같이, 용해 수지 농도 O abs의 현상액(수지가 용해되지 않는 현상액)을 사용한 경우의 기준 CD 값에 대하여 예컨대 용해 수지 농도 0.2 abs인 현상액을 사용한 경우는 CD 값이 0.04 ㎛ 증가하고, 용해 수지 농도 0.8 abs인 현상액을 사용한 경우는 CD 값이 0.288 ㎛ 증가한다. 즉, 도 3에 도시한 관계는 현상액 중의 용해 수지농도의 상승에 수반하여 포토레지스트에 대한 현상액의 용해능이 일정한 경향으로 저하되고, CD 값이 일정한 관계로 증가하는 것을 나타내고 있다. The influence of the dissolved resin concentration in the developing solution on the CD value is as shown in FIG. 3. Fig. 3 shows the relationship between change in dissolved resin concentration and CD value when a certain time development is carried out with six different types of developer (TMAH at a concentration of 2.38% by weight) which differ in the concentration of the dissolved resin (resin component constituting the photoresist). However, as shown in Fig. 3, the CD value when a developer having a dissolved resin concentration of 0.2 abs is used, for example, with respect to a reference CD value when a developer having a dissolved resin concentration of O abs (a developer in which the resin is not dissolved) is used. When this increased by 0.04 µm and a developer having a dissolved resin concentration of 0.8 abs, the CD value increased by 0.288 µm. That is, the relationship shown in FIG. 3 shows that the solubility of the developing solution with respect to the photoresist decreases with a constant tendency with the increase of the dissolution resin concentration in the developing solution, and the CD value increases in a constant relationship.
그리고 CD 값을 일정하게 유지하는 경우의 현상액에서 알칼리 농도와 탄산염 농도와 용해 수지 농도의 관계를 실험으로부터 발견할 수 있다. 상기 관계를 발견하기 위해서는 탄산염 및 수지 성분(포토레지스트를 구성하는 수지 성분)이 포함되지 않은 새로이 제조된 알칼리 농도가 상이한 복수종의 현상액(예컨대 실제로 사용되는 TMAH 수용액)과, 탄산염 및 상기 수지 성분을 포함하고 또 알칼리 농도가 상이한 샘플로서의 복수 종의 현상액을 준비하고, 전술한 식(I) 및 (II)를 이끄는 경우와 동일한 규정의 현상처리를 각 현상액 마다 실시하고, 각각 얻어진 레지스트 패턴의 CD 값을 측정한다. 알칼리 농도가 상이한 현상액의 탄산염 농도에 관해서는 전술한 경우와 동일하게 드라이 아이스의 첨가에 의해 예컨대 100 ~ 2000 ppm의 적절한 값으로 조절하고, 또 각 현상액의 용해 수지 농도에 관해서는 용해 수지 농도를 측정하면서 포토레지스트를 계산량 용해시키는 것에 의해 알칼리 농도와 용해 수지 농도를 예컨대 100 ppm/0 abs, 250 ppm/0.3 abs, 500 ppm/0.6 abs, 1000 ppm/0.9 abs로 조절한다. The relationship between the alkali concentration, the carbonate concentration and the dissolved resin concentration in the developer when the CD value is kept constant can be found from the experiment. In order to discover the relationship, a plurality of newly prepared developer solutions having different alkali concentrations (eg, aqueous TMAH solutions actually used) containing no carbonate and a resin component (a resin component constituting the photoresist), a carbonate and the resin component are used. A plurality of types of developing solutions as samples containing different alkali concentrations, and subjected to the same developing process for each of the developing solutions as described above when the formulas (I) and (II) were led, and the CD values of the obtained resist patterns, respectively. Measure As for the carbonate concentration of the developer having different alkali concentrations, the same value as in the case described above was adjusted to an appropriate value of, for example, 100 to 2000 ppm by addition of dry ice, and the dissolved resin concentration was measured for the dissolved resin concentration of each developer. The alkali concentration and the dissolved resin concentration are adjusted to, for example, 100 ppm / 0 abs, 250 ppm / 0.3 abs, 500 ppm / 0.6 abs, and 1000 ppm / 0.9 abs by dissolving the photoresist in a calculated amount.
그리고 얻어진 결과로부터 통계 처리에 의해 예컨대 CD 값의 변동량을 종속 변수로 하고 또 알칼리 농도와 전술한 탄산염 농도와 용해 수지 농도를 각 독립 변수로 하여 다인자 해석하는 것에 의해 관계식을 추정할 수 있다. 이것에 의해 예컨대 현상액으로서는 TMAH를 사용하는 경우, 현상액에서 알칼리 농도의 필요 보정량(전술한 바와 같이 알칼리 농도의 기준 농도에 대한 부족분), 즉 CD 값이 일정한 값으로 되도록 용해능을 발휘할 수 있기 위한 알칼리 농도의 보정량은 이하의 근사식으로 나타낼 수 있다. 이하의 식 중, TMAH 농도(y)의 수치가 기준 농도에 대한 부족분을 나타낸다. From the results obtained, the relational expression can be estimated by performing multifactor analysis, for example, by using the statistical processing as the dependent variable and the alkali concentration, the carbonate concentration and the dissolved resin concentration as independent variables. As a result, for example, when TMAH is used as the developer, the alkali solution for exerting the solubility of the alkali concentration in the developer (as described above, a deficiency relative to the reference concentration of the alkali concentration), i.e., the CD value, becomes constant. The correction amount of the concentration can be expressed by the following approximation formula. In the following formula | equation, the numerical value of TMAH concentration (y) shows the deficiency with respect to a reference concentration.
식(expression( IIIIII ))
y = (2.33 x 10-6 x2 + 6.36 x 10-4x + 0.36c)/8.79 ...(III)y = (2.33 x 10 -6 x 2 + 6.36 x 10 -4 x + 0.36c) /8.79 ... (III)
단, x는 탄산염 농도(ppm), c는 용해 수지 농도(abs), y는 TMAH 농도 (중량%)이다. Where x is the carbonate concentration (ppm), c is the dissolved resin concentration (abs), and y is the TMAH concentration (% by weight).
용해 수지 농도의 단위 abs (absorbance)는 주지된 바와 같이 특정의 파장 광에 대한 물질의 흡수 강도를 나타내는 척도인 흡광도에 의해 액 중의 물질의 농도를 나타내도록 한 무차원량의 단위이며, 현상액 중의 용해 수지 농도는 당해 용해 수지 특유의 흡수 파장(예컨대 560 nm)에서 흡광도로 나타낼 수 있다.The unit abs (absorbance) of the dissolved resin concentration is a dimensionless unit in which the concentration of the substance in the liquid is expressed by absorbance, which is a measure of the absorption intensity of the substance with respect to a specific wavelength of light, as is well known. The concentration can be expressed as absorbance at the absorption wavelength (for example, 560 nm) peculiar to the dissolved resin.
본 발명에 있어서, 현상액의 알칼리 농도, 현상액 중의 탄산염 농도 및 용해 수지 농도를 측정하고, 상기 식(III)을 기초로 하여 현상액 중의 탄산염 농도 및 용해 수지 농도에 따라서 알칼리 농도를 조절한다. 환언하면, 탄산염 농도의 측정치에 따라서 알칼리 농도를 기준 농도 이상의 값으로 조절한다. 이것에 의해 현상액의 용해능을 일정하게 유지할 수 있고, 레지스트 패턴의 치수 정밀도를 더욱 높일 수 있으며, 그리고 더욱 더 CD 값을 일정하게 제어할 수 있다.In the present invention, the alkali concentration of the developer, the carbonate concentration and the dissolved resin concentration in the developer are measured, and the alkali concentration is adjusted in accordance with the carbonate concentration and the dissolved resin concentration in the developer based on the above formula (III). In other words, the alkali concentration is adjusted to a value equal to or higher than the reference concentration in accordance with the measured value of the carbonate concentration. As a result, the dissolving ability of the developer can be kept constant, the dimensional accuracy of the resist pattern can be further increased, and the CD value can be further controlled constantly.
또한 전술한 제조장치 등에서 본 발명을 실시함에 있어서, 현상액의 농도조절에서는 일정한 CD 값이 얻어지는 바와 같이, 탄산염 농도 및 용해 수지 농도에 따라서 실제의 알칼리 농도를 결정할 필요가 있다. 이 경우, CD 값이 일정한 값으로 되도록 용해능을 발휘할 수 있는 알칼리 농도와 탄산염 농도와 용해 수지 농도와의 미리 작성된 관계를 기본으로 하여, 알칼리 농도를 조절한다. 상기 관계는 TMAH를 사용하는 경우, 이하의 근사식으로 표시할 수 있다: Further, in carrying out the present invention in the above-described production apparatus, it is necessary to determine the actual alkali concentration in accordance with the carbonate concentration and the dissolved resin concentration, in order to obtain a constant CD value in the concentration control of the developer. In this case, alkali concentration is adjusted based on the previously created relationship between the alkali concentration, the carbonate concentration, and the dissolved resin concentration which can exhibit the solubility so that the CD value becomes a constant value. The relationship can be expressed by the following approximation when using TMAH:
식(expression( IVIV ))
y = (2.33 x 10-6 x2 + 6.36 x 10-4x + 0.36c)/8.79 + 2.38 ...(IV)y = (2.33 x 10 -6 x 2 + 6.36 x 10 -4 x + 0.36c) /8.79 + 2.38 ... (IV)
단, x는 탄산염 농도(ppm), c는 용해 수지 농도(abs), y는 TMAH 농도 (중량%)이다. Where x is the carbonate concentration (ppm), c is the dissolved resin concentration (abs), and y is the TMAH concentration (% by weight).
본 발명의 바람직한 양태의 제조 장치는 전술한 양태의 장치와 동일하게 제조조(1), 공급라인(2), 회수라인(3), 원액 공급 라인(6), 농도계(5) 및 제어 장치에 의해 구성된다. 이 경우 농도계(5)로서는 제조조 내의 현상액의 알칼리 농도, 현상액 중의 탄산염 농도 및 용해 수지 농도를 검출하는 다성분 농도계가 사용된다. 그리고 상기의 제어장치는 농도계(5)에 의해 측정된 현상액의 알칼리 농도, 현상액 중의 탄산염 농도 및 용해 수지 농도와 CD 값이 일정한 값으로 되도록 용해능을 발휘할 수 있는 알칼리 농도와 탄산염 농도와 용해 수지 농도와의 미리 작성된 관계를 기본으로 하여, 현상액 원액의 공급을 제어하여 알칼리 농도를 조절하는 기능을 갖고 있다. The production apparatus of the preferred embodiment of the present invention is manufactured in the production tank 1, the supply line 2, the recovery line 3, the stock solution supply line 6, the densitometer 5 and the control apparatus in the same manner as the apparatus of the above-described aspect. It is composed by. In this case, as the concentration meter 5, a multicomponent concentration meter for detecting the alkali concentration of the developer in the production tank, the carbonate concentration in the developer and the dissolved resin concentration is used. The control apparatus described above includes an alkali concentration, a carbonate concentration, and a dissolved resin concentration capable of exhibiting solubility so that the alkali concentration of the developing solution measured by the densitometer 5, the carbonate concentration and the dissolved resin concentration, and the CD value in the developing solution become constant values. On the basis of the previously created relationship with, it has a function of controlling the supply of the developer stock solution to adjust the alkali concentration.
농도계(5)로서는 용해 수지 농도의 측정 기능이 부가된 전술한 것과 동일한 다성분 농도계를 사용할 수 있다. 이러한 다성분 농도계는 용액의 온도가 일정하면 알칼리, 탄산염 및 용해 수지의 각 성분의 농도에 따라서 액 중의 초음파의 전파 속도, 전자도전율 및 흡광도가 일의적으로 특정된다는 원리를 기본으로 한 것이다. 상기 다성분 농도계는 현상액의 농도, 초음파 전파속도, 전자도전율 및 흡광도를 계측하고, 미리 작성된 소정의 온도, 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 용해 수지 농도에서 초음파 전파속도와 전자도전율과 흡광도와의 관계(미리 준비된 알칼리 농도, 탄산염 농도 및 용해 수지 농도의 각종 조합 마다 일정 온도 조건하에서 미리 계측된 초음파 전파속도, 전자도전율 및 흡광도의 관계를 규정한 매트릭스)를 기본으로 하여, 현상액의 알칼리 농도, 현상액 중의 탄산염 농도 및 용해 수지 농도를 검출하도록 구성된다. As the densitometer 5, the same multicomponent densitometer as described above to which the measuring function of dissolved resin concentration is added can be used. Such a multi-component concentration meter is based on the principle that when the temperature of the solution is constant, the propagation rate, electron conductivity and absorbance of the ultrasonic wave in the liquid are uniquely specified according to the concentration of each component of alkali, carbonate and dissolved resin. The multi-component concentration meter measures the concentration of the developer, the ultrasonic wave propagation rate, the electron conductivity and the absorbance, and the relationship between the ultrasonic wave propagation rate, the electron conductivity and the absorbance at a predetermined temperature, alkali concentration, carbonate concentration and dissolved resin concentration (preliminary The alkali concentration of the developer and the carbonate concentration in the developer are based on a matrix which defines the relationship between the ultrasonic wave propagation speed, the electron conductivity and the absorbance measured in advance for each combination of the prepared alkali concentration, carbonate concentration and dissolved resin concentration under a constant temperature condition. And to detect the dissolved resin concentration.
본 발명의 제조 장치에서는 농도계(5)로 측정된 현상액의 알칼리 농도, 현상액 중의 탄산염 농도 및 용해 수지 농도를 기본으로 하여 전술한 양태의 장치에서와 동일하게 상기 식(VI)을 따라서 원액 공급 라인(6)의 유량조절밸브(61)를 제어하고, 알칼리 농도의 부족분에 맞는 현상액 원액을 첨가하여 알칼리 농도를 소정의 목표치로 조절한다. In the production apparatus of the present invention, the stock solution supply line is formed according to the above formula (VI) in the same manner as in the above-described apparatus based on the alkali concentration of the developing solution measured by the densitometer 5, the carbonate concentration in the developing solution and the dissolved resin concentration. The flow rate regulating valve 61 of 6) is controlled, and the alkali concentration is adjusted to a predetermined target value by adding a developer stock solution suitable for the shortage of alkali concentration.
또한 상기 관계 (식(VI)의 관계)에 비추어 알칼리 농도가 너무 높게 되는 경우는 전술한 장치에서와 동일하게 하여 희석수 공급 라인(7)을 통하여 제조조(1)에 희석용의 순수를 공급한다. 한편, 제조조(1) 내의 현상액의 양이 저감된 경우에는 원액 공급 라인(6) 및 희석수 공급 라인(7)을 통하여 현상액 원액 및 순수를 제조조(1)에 공급하고, 또는 신액공급라인(8)을 통하여 새로운 현상액을 제조조(1)에 공급하며, 상기 조작에 의해 알칼리 농도의 조절을 실시한다. When the alkali concentration becomes too high in view of the relationship (relationship of formula (VI)), the pure water for dilution is supplied to the production tank 1 through the dilution water supply line 7 in the same manner as in the above-described apparatus. do. On the other hand, when the amount of the developer in the production tank 1 is reduced, the developer solution and the pure water are supplied to the production tank 1 through the stock solution supply line 6 and the dilution water supply line 7, or the new solution supply line. The new developing solution is supplied to the manufacturing tank 1 through (8), and alkali concentration is adjusted by the said operation.
본 벌명에서는 상기와 같이 현상액의 알칼리 농도, 현상액 중의 탄산염 농도 및 용해 수지 농도를 측정하고, CD 값이 일정한 값으로 되도록 용해능을 발휘할 수 있는 알칼리 농도와 탄산염 농도와 용해 수지 농도와의 미리 작성된 관계를 기본으로 하여 알칼리 농도를 조절한다. 이것에 의해 포토레지스트에 대한 현상액의 용해능, 즉 현상속도를 더욱 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 현상 처리에서 작성되는 레지스트 패턴의 치수정밀도 및 막 두께 정밀도를 보다 더 높일 수 있다. In the present invention, the alkali concentration of the developer, the carbonate concentration in the developer, and the dissolved resin concentration are measured as described above, and the previously created relationship between the alkali concentration, the carbonate concentration, and the dissolved resin concentration capable of exhibiting solubility so that the CD value becomes a constant value. Adjust the alkali concentration based on. Thereby, the solubility of the developing solution with respect to a photoresist, ie, developing speed, can be maintained more constant. Therefore, according to this invention, the dimensional precision and film thickness precision of the resist pattern produced by the image development process can be improved further.
상기와 같이, 본 발명에 의하면, 현상 처리에서 레지스트 패턴의 치수 정밀도 및 막 두께 정밀도를 더욱 높일 수 있기 때문에 한층 고품질의 현상 처리가 가능하게 된다. 그 결과, 에칭 처리에서 기판 상에 또한 고정밀도로 패턴을 형성할 수 있다. 또 현상액 중의 탄산염 농도의 상승에 따라서 알칼리 농도를 점차 높게 설정하기 때문에 현상액의 리사이클율을 높일 수 있고, 또 현상 프로세스를 더욱 안정화시킬 수 있다. 또 본 발명의 제조 장치에 의하면, 현상 프로세스로부터 회수된 사용이 끝난 현상액을 사용하며, 보다 고품질의 현상 처리가 가능한 현상액을 제조할 수 있다. 그리고 본 발명의 농도 조절 방법 및 제조장치에 의해 얻어진 현상액은 포토레지스트에 대해 일정한 현상 속도를 유지하고 있기 때문에 고품질의 현상처리를 실시할 수 있다. As described above, according to the present invention, since the dimensional accuracy and the film thickness precision of the resist pattern can be further improved in the developing process, a higher quality developing process is possible. As a result, a pattern can be formed on the substrate in an etching process with high accuracy. In addition, since the alkali concentration is gradually set higher with the increase in the carbonate concentration in the developing solution, the recycling rate of the developing solution can be increased, and the developing process can be further stabilized. Moreover, according to the manufacturing apparatus of this invention, the used developing solution collect | recovered from the developing process can be used, and the developing solution which can develop higher quality development can be manufactured. The developing solution obtained by the concentration adjusting method and the manufacturing apparatus of the present invention maintains a constant developing speed with respect to the photoresist, so that high quality developing treatment can be performed.
그러므로, 탄산염을 포함하지 않는 새로이 제조된 현상액 (실제로 사용되는 농도 2.38 중량%의 TMAH)을 사용하여 규정 현상 처리를 실시하고, 얻어진 레지스트 패턴을 확인해보니 CD 값은 4.00 ㎛ 이었다. 이에 대하여, 탄산염 농도 100 ~ 2000 ppm의 수 종류의 사용이 끝난 현상액을 준비하고, 전술한 식(II)의 관계를 기본으로 하여 TMAH 농도를 조절하고, 그리고 각 현상액을 사용하여 상기와 동일한 현상 처리를 실시한 결과, 어떤 현상액을 사용한 경우도 CD 값은 4.00 ㎛이었다. 이것에 의해 식(I) 및 (II)의 관계(도 1에 도시하는 관계)를 기본으로 하여 알칼리 농도를 조절하는 것에 의해 일정한 용해능을 유지할 수 있는 것이 확인되었다. Therefore, the prescribed development treatment was carried out using a newly prepared developer (TMAH having a concentration of 2.38% by weight) that was not containing carbonate, and the obtained resist pattern was confirmed to have a CD value of 4.00 mu m. On the other hand, several kinds of used developer with carbonate concentration of 100-2000 ppm are prepared, the TMAH concentration is adjusted based on the relationship of Formula (II) mentioned above, and each developer is used for the same developing treatment as above. As a result, even if any developer was used, the CD value was 4.00 m. By this, it was confirmed that constant solubility can be maintained by adjusting the alkali concentration based on the relationship between the formulas (I) and (II) (the relationship shown in FIG. 1).
또한 탄산염 농도 100 ~ 2000 ppm, 용해 수지 농도 0 ~ 2.0 abs인 수 종류의 사용이 끝난 현상액을 준비하고, 전술한 식(IV)의 관계를 기본으로 하여 TMAH 농도를 조절하였다. 그리고 각 현상액을 사용하여 상기와 동일한 현상 처리를 실시한 결과, 어떤 현상액을 사용한 경우도 CD 값은 4.00 ㎛이었다. 이것에 의해 수지가 용해된 현상액에 관해서도 식(III) 및 (VI)의 관계를 기본으로 하여 알칼리 농도를 조절하는 것에 의해 용해능을 더욱 일정하게 유지할 수 있는 것이 확인되었다. In addition, several kinds of used developing solutions having a carbonate concentration of 100 to 2000 ppm and a dissolved resin concentration of 0 to 2.0 abs were prepared, and the TMAH concentration was adjusted based on the relationship of Formula (IV) described above. As a result of the same development treatment as above using each developer, the CD value was 4.00 µm even when any developer was used. It was confirmed by this that also about the developing solution which melt | dissolved resin, the solubility can be maintained more uniformly by adjusting alkali concentration on the basis of the relationship of Formula (III) and (VI).
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