專利名稱：顯影液的配制裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯影液的配制裝置和顯影液的配制方法。
平版印刷術(shù)用來形成生產(chǎn)LCD(液晶顯示器)和LSI(大規(guī)模集成電路)所需的精細(xì)圖案，其中要用到光刻膠。作為光刻膠有正性光刻膠和負(fù)性光刻膠兩種。由于在尺寸精度和分辨率方面正性光刻膠的性能特別優(yōu)越，所以一般用正性光刻膠。
無機(jī)堿或有機(jī)堿水溶液用作正光刻膠的顯影液，但是為了防止堿金屬銹蝕，適于采用無機(jī)堿水溶液特別是氫氧化四甲基銨水溶液，其濃度在使用時(shí)重量百分比低到大約2.4%。然而，作為未稀釋的顯影液生產(chǎn)的氫氧化四甲基銨物水溶液的濃度的重量百分比一般為5%到40%，因此就必須在使用時(shí)用純水稀釋未稀釋的顯影液。為了正確地形成精細(xì)的圖案，以高精度對(duì)曝光的光刻膠進(jìn)行顯影是非常重要的，為此必須按規(guī)定的濃度嚴(yán)格控制所用顯影液的成分。
迄今為止，顯影液的濃度和成分是由顯影液配制人員正確控制的，顯影液配制人員配制顯影液，并將它提供給諸如LSI生產(chǎn)者和LCD生產(chǎn)者?？紤]到作為顯影液的主要成分的堿的濃度如上所述為重量百分比2.4%，但是當(dāng)?shù)玫轿聪♂尩娘@影液時(shí)其水溶液的濃度的重量百分比為大約5%至40%，就產(chǎn)生了一個(gè)問題，即顯影液配制人員要將稀釋的顯影液送用戶手中，這樣便增加了容器的費(fèi)用和從顯影液配制人員到用戶手中的運(yùn)輸顯影液的運(yùn)輸費(fèi)用。為了解決這一問題，顯影液配制人員向用戶提供未稀釋的顯影液，而用戶可以稀釋未稀釋的顯影液。然而，必須將稀釋之后的顯影液的濃度嚴(yán)格地調(diào)配到所規(guī)定的濃度，并使之保持和控制在該濃度上，而且從工業(yè)實(shí)踐的角度來看，進(jìn)行上述過程需要迅速且省力。
即使在這種情況下，還沒有出現(xiàn)這樣的顯影液配制裝置和顯影液配制方法，它們能夠?qū)@影液的濃度嚴(yán)格地調(diào)配到所規(guī)定的值，并使之保持和控制在該濃度上，而且進(jìn)行上述過程迅速且省力。
在上述情況下，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種顯影液配制裝置和顯影液配制方法，它能夠?qū)@影液的濃度嚴(yán)格地調(diào)配到所規(guī)定的值，并使之保持和控制在該濃度上，而且進(jìn)行上述過程迅速且省力。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明人進(jìn)行了各種研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)可以通過下述本發(fā)明來實(shí)現(xiàn)該目的。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種獲得顯影液的顯影液配制裝置，該顯影液包括將未稀釋的顯影液與純水混合得到的具有規(guī)定濃度的顯影液成分，該裝置包括裝有用于容納和混合未稀釋的顯影液和純水的裝置的混合槽，用于測(cè)量混合槽中顯影液所含顯影液組分的濃度的超聲波濃度計(jì)，通過超聲波濃度計(jì)輸出的輸出信號(hào)控制送入混合槽的未稀釋的顯影液和/或純水的流量的流量控制裝置，用于容納和存儲(chǔ)混合槽中含有規(guī)定濃度的顯影液成分的顯影液的存儲(chǔ)罐。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種配制顯影液的顯影液配制方法，該顯影液包括將未稀釋的顯影液與純水混合得到的具有規(guī)定濃度的顯影液成分，該方法包括使用上述顯影液配制裝置，在混合槽中容納和混合未稀釋的顯影液和純水，利用超聲波濃度計(jì)測(cè)量混合槽中顯影液所含顯影液組分的濃度，通過將超聲波濃度計(jì)輸出的輸出信號(hào)送至流量控制裝置來控制送入混合槽的未稀釋的顯影液和/或純水的流量，以便在混合槽中提供含有規(guī)定濃度的顯影液成分的顯影液，以及將顯影液送至存儲(chǔ)罐并予以存儲(chǔ)。
下面更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
對(duì)用于本發(fā)明的顯影液并無特殊的限制，但在實(shí)際上顯影液的例子可以是無機(jī)堿的水溶液和有機(jī)堿的水溶液。從能夠?qū)崿F(xiàn)最近的高質(zhì)量的LSI的角度來看，金屬含量很少的無機(jī)堿水溶液是適合的，而氫氧化四甲基銨的水溶液則更好。此外，用于本發(fā)明的非稀釋的顯影液是含有通常重量百分比為5%至40%的顯影液成分的水溶液。根據(jù)本發(fā)明通過用純水稀釋非稀釋的顯影液，就可以得到其濃度嚴(yán)格地調(diào)配在重量百分比大約為2.4%的具有規(guī)定濃度的顯影液。
本發(fā)明所用的純水最好是金屬離子含量不超過幾個(gè)ppb的純水，最好是用金屬離子含量為0.1ppb或更少的所謂超凈水。
在本發(fā)明中，采用了裝有用于容納和混合未稀釋的顯影液和純水的裝置的混合槽?；旌喜鄣囊粋€(gè)具體例子具有用于非稀釋的顯影液的一個(gè)入口，用于純水的一個(gè)入口，以及一個(gè)攪拌裝置。
攪拌方法的例子有利用裝在混合槽中的攪拌器進(jìn)行攪拌的方法，利用泵抽出混合槽中的一部分顯影液并將它再送回混合槽中去的循環(huán)方法，以及在上述循環(huán)方法的循環(huán)導(dǎo)管中放置一個(gè)導(dǎo)管混合器的方法。此外，在將非稀釋的顯影液和純水輸送至混合槽中之前，將它們?cè)谥T如導(dǎo)管混合器的混合裝置中混合，然后其混合物可以輸送至混合槽中。從混合槽中的顯影液濃度會(huì)變得均勻這一點(diǎn)來看，這種方法是最好的。
在本發(fā)明中，用超聲波濃度計(jì)測(cè)量混合槽中顯影液所含顯影液組分的濃度。對(duì)超聲波濃度計(jì)沒有特殊的限制，任何能夠正確地測(cè)量顯影液成分的濃度的超聲波濃度計(jì)都可以使用。例如，最好使用的頻率為幾MHz，液體接觸部分由SUS(不銹鋼)或如Teflon(E.I.duPontdeNemours&Co.，Ltd.的商標(biāo))的氟樹脂構(gòu)成，并且超聲波濃度計(jì)裝有溫度測(cè)量部分以及超聲波傳送和接收部分，還裝有一個(gè)功能元件，它能自動(dòng)地將測(cè)量值校正到由校準(zhǔn)曲線測(cè)量的溫度，該曲線是采用具有預(yù)定濃度的顯影液預(yù)先得到的，以及一個(gè)溫度變化補(bǔ)償裝置。
用于本發(fā)明的超聲波濃度計(jì)必須具有能夠?qū)y(cè)得的值作為輸出信號(hào)傳送的功能。這是因?yàn)楸仨毻ㄟ^該輸出信號(hào)來控制輸送到混合槽中的非稀釋的顯影液和/或純水的流量。
超聲波濃度計(jì)的測(cè)量端可以放在混合槽中的顯影液內(nèi)，可以放在上述的循環(huán)導(dǎo)管中，或者可以放在測(cè)量取樣導(dǎo)管中，該導(dǎo)管用來對(duì)混合槽中很少量的顯影液進(jìn)行取樣，并將它送回混合槽中循環(huán)。
在本發(fā)明中，必須采用通過超聲波濃度計(jì)輸出的輸出信號(hào)控制送入混合槽的未稀釋的顯影液和/或純水的流量的流量控制裝置。對(duì)流量控制裝置沒有特殊的限制，可以采用能夠根據(jù)作為超聲波濃度計(jì)的輸出信號(hào)得到的混合槽中顯影液中顯影液成分的濃度與所要求的顯影液成分的濃度之間的偏差來控制輸送至混合槽的未稀釋的顯影液和/或純水的流量的裝置。此外，通過設(shè)置一個(gè)用于檢測(cè)混合槽中顯影液的重量的測(cè)壓儀以及通過根據(jù)其重量信號(hào)和上述偏差來控制送入混合槽的未稀釋的顯影液和/或純水的流量，就能更精確更迅速地自動(dòng)配制顯影液。
在本發(fā)明中，混合槽內(nèi)的顯影液具有用上述方法得到的規(guī)定濃度的顯影液成分，它們被儲(chǔ)存在儲(chǔ)存罐中，必要時(shí)取出以供使用。
此外，本發(fā)明的裝置與顯影液接觸的部分最好由諸如Teflon等那樣的氟樹脂、聚烯烴樹脂系列或涂有上述樹脂的材料所構(gòu)成，以防止金屬作為雜質(zhì)進(jìn)入顯影液。
下面根據(jù)實(shí)例來具體說明本發(fā)明。
準(zhǔn)備一個(gè)容積為1m3且具有攪拌器的混合槽?；旌喜鄣膬?nèi)部和與顯影液接觸的攪拌器部分都由Teflon制造。未稀釋的顯影液和純水的每條輸送導(dǎo)管都是Teflon管，并且在進(jìn)入混合槽之前兩條導(dǎo)管相互連接在一起，這之后被連接的導(dǎo)管通過一個(gè)導(dǎo)管混合器連到混合槽上。將未稀釋的顯影液和純水送入混合槽的每條輸送導(dǎo)管都裝有一個(gè)作為流量控制裝置的流量控制閥門，用來控制流量，通過超聲波濃度計(jì)的輸出信號(hào)，每個(gè)流量控制閥門都能控制未稀釋的顯影液或純水。超聲波濃度計(jì)放在導(dǎo)管中，取出混合槽內(nèi)的一部分顯影液，當(dāng)測(cè)量完其濃度后，顯影液再返回混合槽。此外，混合槽還裝有出口導(dǎo)管，通過它配制好的顯影液就可以送入存儲(chǔ)罐。
非稀釋的顯影液是重量百分比大約為15%的氫氧化四甲基銨的水溶液。通過上述導(dǎo)管混合器將未稀釋的顯影液和純水混合以后，混合物被送入混合槽。另外，混合槽的攪拌器旋轉(zhuǎn)，送入混合槽中的混合物被充分?jǐn)嚢?，并在混合槽中混合?br> 混合槽中的一部分顯影液被送入裝有超聲波濃度計(jì)的導(dǎo)管，在那里測(cè)量氫氧化四甲基銨的濃度，同時(shí)，通過一個(gè)控制器將超聲波濃度計(jì)的輸出信號(hào)送至未稀釋的顯影液和純水的每條輸送導(dǎo)管的流量控制裝置中，通過自動(dòng)控制流量控制閥門的開啟程度，控制未稀釋的顯影液和純水的流量。
其結(jié)果，混合槽中顯影液的濃度保持在重量百分比2.381%上，實(shí)施時(shí)間為30分鐘，總的配制量超過0.8m3，這表示所配制的顯影液的濃度與所要求的重量百分比為2.380%的濃度之間的誤差不到0.04%。此外，已經(jīng)證實(shí)在配制過程中，操作全部自動(dòng)化，這樣從省力的觀點(diǎn)來看，本發(fā)明的方法是非常優(yōu)越的。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明提供了一種顯影液配制裝置和顯影液配制方法，它能夠?qū)@影液的濃度嚴(yán)格地配制到所規(guī)定的值，并使之保持和控制在該濃度上，而且進(jìn)行上述過程迅速且省力。
雖然以上結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但是本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員應(yīng)很清楚，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以對(duì)它做各種改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于獲得顯影液的顯影液配制裝置，該顯影液包括將未稀釋的顯影液與純水混合得到的具有規(guī)定濃度的顯影液成分，該裝置包括裝有用于容納和混合未稀釋的顯影液和純水的裝置的混合槽，用于測(cè)量混合槽中顯影液所含顯影液組分的濃度的超聲波濃度計(jì)，通過超聲波濃度計(jì)輸出的輸出信號(hào)控制送入混合槽的未稀釋的顯影液和/或純水的流量的流量控制裝置，用于容納和存儲(chǔ)混合槽中含有規(guī)定濃度的顯影液成分的顯影液的存儲(chǔ)罐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的顯影液配制裝置，其中所述裝置具有一個(gè)測(cè)壓儀，用于檢測(cè)混合槽中顯影液的重量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的顯影液配制裝置，其中非稀釋的顯影液是氫氧化四甲基銨的水溶液。
4.一種配制顯影液的顯影液配制方法，該顯影液包括將未稀釋的顯影液與純水混合得到的具有規(guī)定濃度的顯影液成分，該方法包括使用權(quán)利要求1的顯影液配制裝置，在混合槽中容納和混合未稀釋的顯影液和純水，利用超聲波濃度計(jì)測(cè)量混合槽中顯影液所含顯影液組分的濃度，通過將超聲波濃度計(jì)輸出的輸出信號(hào)送至流量控制裝置來控制送入混合槽的未稀釋的顯影液和/或純水的流量，以便在混合槽中提供含有規(guī)定濃度的顯影液成分的顯影液，以及將顯影液送至存儲(chǔ)罐并予以存儲(chǔ)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的顯影液配制方法，其中超聲波濃度計(jì)的輸出信號(hào)和測(cè)壓儀的輸出信號(hào)被送至流量控制裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的顯影液配制方法，其中非稀釋的顯影液是氫氧化四甲基銨的水溶液。
全文摘要
顯影液配制裝置和方法。該顯影液包括將未稀釋的顯影液與純水混合得到的具有規(guī)定濃度的顯影液成分；該裝置包括裝有用于容納和混合未稀釋的顯影液和純水的裝置的混合槽，用于測(cè)量混合槽中顯影液所含顯影液組分的濃度的超聲波濃度計(jì)，通過超聲波濃度計(jì)輸出的輸出信號(hào)控制送入混合槽的未稀釋的顯影液和/或純水的流量的流量控制裝置，用于容納和存儲(chǔ)混合槽中含有規(guī)定濃度的顯影液成分的顯影液的存儲(chǔ)罐。
文檔編號(hào)G03F7/00GK1090522SQ9312150
公開日1994年8月10日 申請(qǐng)日期1993年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月28日
發(fā)明者田口敏, 末次益實(shí), 長(zhǎng)瀨勉, 中川則一 申請(qǐng)人:住友化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社