显影液的配制装置和方法

本发明涉及显影液的配制装置和显影液的配制方法。

平版印刷术用来形成生产LCD（液晶显示器）和LSI（大规模集成电路）所需的精细图案，其中要用到光刻胶。作为光刻胶有正性光刻胶和负性光刻胶两种。由于在尺寸精度和分辨率方面正性光刻胶的性能特别优越，所以一般用正性光刻胶。

无机碱或有机碱水溶液用作正光刻胶的显影液，但是为了防止碱金属锈蚀，适于采用无机碱水溶液特别是氢氧化四甲基铵水溶液，其浓度在使用时重量百分比低到大约2.4%。然而，作为未稀释的显影液生产的氢氧化四甲基铵物水溶液的浓度的重量百分比一般为5%到40%，因此就必须在使用时用纯水稀释未稀释的显影液。为了正确地形成精细的图案，以高精度对曝光的光刻胶进行显影是非常重要的，为此必须按规定的浓度严格控制所用显影液的成分。

迄今为止，显影液的浓度和成分是由显影液配制人员正确控制的，显影液配制人员配制显影液，并将它提供给诸如LSI生产者和LCD生产者。考虑到作为显影液的主要成分的碱的浓度如上所述为重量百分比2.4%，但是当得到未稀释的显影液时其水溶液的浓度的重量百分比为大约5%至40%，就产生了一个问题，即显影液配制人员要将稀释的显影液送用户手中，这样便增加了容器的费用和从显影液配制人员到用户手中的运输显影液的运输费用。为了解决这一问题，显影液配制人员向用户提供未稀释的显影液，而用户可以稀释未稀释的显影液。然而，必须将稀释之后的显影液的浓度严格地调配到所规定的浓度，并使之保持和控制在该浓度上，而且从工业实践的角度来看，进行上述过程需要迅速且省力。

即使在这种情况下，还没有出现这样的显影液配制装置和显影液配制方法，它们能够将显影液的浓度严格地调配到所规定的值，并使之保持和控制在该浓度上，而且进行上述过程迅速且省力。

在上述情况下，本发明的一个目的是提供一种显影液配制装置和显影液配制方法，它能够将显影液的浓度严格地调配到所规定的值，并使之保持和控制在该浓度上，而且进行上述过程迅速且省力。

为了达到上述目的，本发明人进行了各种研究，结果发现可以通过下述本发明来实现该目的。

根据本发明的一个实施例，提供了一种获得显影液的显影液配制装置，该显影液包括将未稀释的显影液与纯水混合得到的具有规定浓度的显影液成分，该装置包括装有用于容纳和混合未稀释的显影液和纯水的装置的混合槽，用于测量混合槽中显影液所含显影液组分的浓度的超声波浓度计，通过超声波浓度计输出的输出信号控制送入混合槽的未稀释的显影液和/或纯水的流量的流量控制装置，用于容纳和存储混合槽中含有规定浓度的显影液成分的显影液的存储罐。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种配制显影液的显影液配制方法，该显影液包括将未稀释的显影液与纯水混合得到的具有规定浓度的显影液成分，该方法包括使用上述显影液配制装置，在混合槽中容纳和混合未稀释的显影液和纯水，利用超声波浓度计测量混合槽中显影液所含显影液组分的浓度，通过将超声波浓度计输出的输出信号送至流量控制装置来控制送入混合槽的未稀释的显影液和/或纯水的流量，以便在混合槽中提供含有规定浓度的显影液成分的显影液，以及将显影液送至存储罐并予以存储。

下面更详细地描述本发明。

对用于本发明的显影液并无特殊的限制，但在实际上显影液的例子可以是无机碱的水溶液和有机碱的水溶液。从能够实现最近的高质量的LSI的角度来看，金属含量很少的无机碱水溶液是适合的，而氢氧化四甲基铵的水溶液则更好。此外，用于本发明的非稀释的显影液是含有通常重量百分比为5%至40%的显影液成分的水溶液。根据本发明通过用纯水稀释非稀释的显影液，就可以得到其浓度严格地调配在重量百分比大约为2.4%的具有规定浓度的显影液。

本发明所用的纯水最好是金属离子含量不超过几个ppb的纯水，最好是用金属离子含量为0.1ppb或更少的所谓超净水。

在本发明中，采用了装有用于容纳和混合未稀释的显影液和纯水的装置的混合槽。混合槽的一个具体例子具有用于非稀释的显影液的一个入口，用于纯水的一个入口，以及一个搅拌装置。

搅拌方法的例子有：利用装在混合槽中的搅拌器进行搅拌的方法，利用泵抽出混合槽中的一部分显影液并将它再送回混合槽中去的循环方法，以及在上述循环方法的循环导管中放置一个导管混合器的方法。此外，在将非稀释的显影液和纯水输送至混合槽中之前，将它们在诸如导管混合器的混合装置中混合，然后其混合物可以输送至混合槽中。从混合槽中的显影液浓度会变得均匀这一点来看，这种方法是最好的。

在本发明中，用超声波浓度计测量混合槽中显影液所含显影液组分的浓度。对超声波浓度计没有特殊的限制，任何能够正确地测量显影液成分的浓度的超声波浓度计都可以使用。例如，最好使用的频率为几MHz，液体接触部分由SUS（不锈钢）或如Teflon（E.I.du        Pont        de        Nemours        &        Co.，Ltd.的商标）的氟树脂构成，并且超声波浓度计装有温度测量部分以及超声波传送和接收部分，还装有一个功能元件，它能自动地将测量值校正到由校准曲线测量的温度，该曲线是采用具有预定浓度的显影液预先得到的，以及一个温度变化补偿装置。

用于本发明的超声波浓度计必须具有能够将测得的值作为输出信号传送的功能。这是因为必须通过该输出信号来控制输送到混合槽中的非稀释的显影液和/或纯水的流量。

超声波浓度计的测量端可以放在混合槽中的显影液内，可以放在上述的循环导管中，或者可以放在测量取样导管中，该导管用来对混合槽中很少量的显影液进行取样，并将它送回混合槽中循环。

在本发明中，必须采用通过超声波浓度计输出的输出信号控制送入混合槽的未稀释的显影液和/或纯水的流量的流量控制装置。对流量控制装置没有特殊的限制，可以采用能够根据作为超声波浓度计的输出信号得到的混合槽中显影液中显影液成分的浓度与所要求的显影液成分的浓度之间的偏差来控制输送至混合槽的未稀释的显影液和/或纯水的流量的装置。此外，通过设置一个用于检测混合槽中显影液的重量的测压仪以及通过根据其重量信号和上述偏差来控制送入混合槽的未稀释的显影液和/或纯水的流量，就能更精确更迅速地自动配制显影液。

在本发明中，混合槽内的显影液具有用上述方法得到的规定浓度的显影液成分，它们被储存在储存罐中，必要时取出以供使用。

此外，本发明的装置与显影液接触的部分最好由诸如Teflon等那样的氟树脂、聚烯烃树脂系列或涂有上述树脂的材料所构成，以防止金属作为杂质进入显影液。

下面根据实例来具体说明本发明。

准备一个容积为1m3且具有搅拌器的混合槽。混合槽的内部和与显影液接触的搅拌器部分都由Teflon制造。未稀释的显影液和纯水的每条输送导管都是Teflon管，并且在进入混合槽之前两条导管相互连接在一起，这之后被连接的导管通过一个导管混合器连到混合槽上。将未稀释的显影液和纯水送入混合槽的每条输送导管都装有一个作为流量控制装置的流量控制阀门，用来控制流量，通过超声波浓度计的输出信号，每个流量控制阀门都能控制未稀释的显影液或纯水。超声波浓度计放在导管中，取出混合槽内的一部分显影液，当测量完其浓度后，显影液再返回混合槽。此外，混合槽还装有出口导管，通过它配制好的显影液就可以送入存储罐。

非稀释的显影液是重量百分比大约为15%的氢氧化四甲基铵的水溶液。通过上述导管混合器将未稀释的显影液和纯水混合以后，混合物被送入混合槽。另外，混合槽的搅拌器旋转，送入混合槽中的混合物被充分搅拌，并在混合槽中混合。

混合槽中的一部分显影液被送入装有超声波浓度计的导管，在那里测量氢氧化四甲基铵的浓度，同时，通过一个控制器将超声波浓度计的输出信号送至未稀释的显影液和纯水的每条输送导管的流量控制装置中，通过自动控制流量控制阀门的开启程度，控制未稀释的显影液和纯水的流量。

其结果，混合槽中显影液的浓度保持在重量百分比2.381%上，实施时间为30分钟，总的配制量超过0.8m3，这表示所配制的显影液的浓度与所要求的重量百分比为2.380%的浓度之间的误差不到0.04%。此外，已经证实在配制过程中，操作全部自动化，这样从省力的观点来看，本发明的方法是非常优越的。

如上所述，根据本发明提供了一种显影液配制装置和显影液配制方法，它能够将显影液的浓度严格地配制到所规定的值，并使之保持和控制在该浓度上，而且进行上述过程迅速且省力。

虽然以上结合具体的实施例对本发明进行了详细的描述，但是本领域的一般技术人员应很清楚，在不偏离本发明的精神和范围的前提下，可以对它做各种改变和修改。