JPH11201947A - 電磁センサ、現像液濃度制御装置および現像液濃度検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＴＭＡＨを用いた現像液の濃度をリアルタイム
で自動的に検出することができ、且つ、自動制御も可能
な現像液の濃度検査方法、濃度検査用電磁センサおよび
現像液濃度制御装置を提供する。 【解決手段】発信コイルと受信コイルをパーマロイなど
を鉄心とするトロイダルコイルで構成し、これを縦に重
ねて電磁センサとする。この電磁センサの中空部に現像
液が流通する。流通する現像液のイオン濃度により両コ
イルの電磁結合の強さが変化し、発信コイルに電流が流
れたとき、そのときのイオン濃度に対応した誘導電流が
受信コイルに流れる。これに基づいて現像液の濃度を検
出することにより、非接触で濃度検出が可能になり、電
極を使用した場合に比べてロングライフ・メンテナンス
フリーになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶ディスプレ
イなどの微細なレジストパターンを現像するテトラ・メ
チル・アンモニウム・ハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）
を用いた現像液の濃度検査方法、現像液濃度制御装置、
および、この装置等に用いられる電磁センサ用プロー
ブ、電磁センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶マトリクスディスプレイの透明電極
などの微細な配線パターンの製作時においてフォトレジ
ストを現像する場合、現像液の現像能力の管理を厳密に
行わなければ現像過剰による断線や現像不足によるブリ
ッジの発生率が高くなってしまう。そこで、このような
微細パターンの現像には、従来より一般的な水酸化ナト
リウム現像液に代えて、高解像度で安定性のあるＴＭＡ
Ｈが多く使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】現像液の濃度管理を厳
密に行うためには、リアルタイムに精度よく濃度を検出
し、この検出結果に応じて濃度を一定に保つための制御
が必要になるが、電極を用いた導通抵抗センサでは電極
面の腐食などで経年変化が大きく検出精度が悪いうえ、
定期的に交換するなどメンテナンスが必要であるという
問題点があった。一方、磁気抵抗（透磁率）を検出する
電磁センサは、非接触であるためメンテナンスフリーで
あるが、ＴＭＡＨ現像液は水酸化ナトリウム現像液にく
らべて穏やかな組成であるため、通常の通常の電磁セン
サでは液中の泡などの誤差要因の影響が大きく、その濃
度を正確に検出することができなかった。

【０００４】このため、従来ＴＭＡＨ現像液の濃度を検
査するためには、液クロマトグラフ、タイトレーション
（中和滴定）、原子吸光（炎色反応）などの検査方法を
用いる必要があり、濃度の検査をリアルタイム且つ自動
化して濃度制御を自動的に行うことができないという問
題点があった。

【０００５】このため、従来は、現像液の濃度管理を行
わず、常に新しい現像液を用い、この現像液が大きく劣
化しない程度の枚数（数千枚程度）を現像したのちこの
現像液を廃棄してしまうというバッチ処理を行ってい
た。しかし、このような方式では、廃液が多くなるため
その処理に費用が掛かるうえ環境にたいする悪影響があ
り、また、高価なＴＭＡＨが再生されることなく廃棄さ
れるため費用がかかる問題点があった。さらに、新しい
現像液を用いても現像工程に用いることによって徐々に
劣化が進んでいくため、最初に現像した基板と最後に現
像した基板とでは現像の程度が異なり品質にバラツキが
でてしまうという問題点があった。

【０００６】この発明は、ＴＭＡＨを用いた現像液の濃
度をリアルタイムで自動的に検出することができ、且
つ、自動制御も可能な現像液の濃度検査方法、電磁セン
サ用プローブ、電磁センサ、現像液濃度制御装置を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この出願の請求項１の発
明は、中空鉄心の送信コイルと中空鉄心の受信コイルと
を前記中空部が一致するように重ね、この中空部が上下
に開口するように現像液中に設置されることを特徴とす
る。

【０００８】この出願の請求項２の発明は、請求項１の
電磁センサ用プローブを用い、前記送信コイルに所定の
電流を流す発信回路と、該発信回路が電流を流したとき
前記受信コイルに生じる誘導電流の値を検出する受信回
路と、を設けたことを特徴とする。

【０００９】この出願の請求項３の発明は、プローブが
現像液中に設置された請求項２に記載の電磁センサと、
前記電磁センサの検出値に応じてＴＭＡＨまたは純水を
投入する制御手段と、備えたことを特徴とする。

【００１０】この出願の請求項４の発明は、純水にＴＭ
ＡＨを溶解して調製した現像液の濃度を検査する方法で
あって、送信コイルおよび受信コイルからなる電磁セン
サを前記現像液中に設置し、前記送信コイルに交流信号
を印加したとき、前記受信コイルに生じる誘導電流に基
づいて前記現像液の濃度を検出することを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の実施形態である
電磁センサの構成を示す図である。電磁センサ用プロー
ブ１は縦に重ねられた発信コイル２および受信コイル３
からなっている。発信コイル２，受信コイル３は、とも
にトロイダルコアに巻回されたトロイダルコイルで構成
されている。このトロイダルコイルは外径約６ｃｍ、中
空部の内径約３ｃｍである。これら発信コイル２、受信
コイル３は、円筒状の樹脂ケース４に収納されている。
樹脂ケース４の上面および底面には前記発信コイル２，
受信コイル３の中空部に合わせて開口部４ａ，４ｂが形
成されている。この樹脂ケース４が縦向きに（開口部４
ａ，４ｂが上下に開口するように）ケーブルで吊るさ
れ、現像液中に没するように設置される。

【００１２】また、発信コイル２，受信コイル３から
は、図示しないリード線がケース外に引き出され、同図
（Ｂ）に示す発振回路６，受信回路７にそれぞれ接続さ
れている。発信コイル２が接続されている発振回路６
は、１ｋＨｚ〜５ｋＨｚ程度の低周波信号を発振して発
信コイル２に印加する。また、受信コイル３が接続され
ている受信回路７は、受信コイル３に流れる誘導電流を
０．０１〜３０ｍＡ程度の範囲で検出する。

【００１３】発信コイル２と受信コイル３の結合係数
は、これらの位置関係や距離のほか、雰囲気の透磁率に
よって決定される。位置関係や距離は同図（Ａ）に示す
ように固定されているため、この結合係数は、専ら雰囲
気すなわち現像液の透磁率によって決定される。そし
て、現像液の透磁率は液中のイオン濃度によって決定さ
れるから、発信コイル２に一定の電流を流したとき、結
合係数に応じて受信コイル３に流れる誘導電流の大きさ
によって現像液のイオン濃度を検出することができる。
このイオン濃度が液中のＴＭＡＨの濃度に比例してい
る。したがって、発信コイル２に電流を流したとき、受
信コイル３に流れる誘導電流の値を検出することによ
り、そのときの現像液の濃度を割り出すことができる。

【００１４】なお、現像液はスプレー噴射や攪拌などで
複雑に流動しており、気泡を含みやすいが、前記中空部
が上下に開口しているため、中空部内に気泡が溜まるこ
とがなく、コイルの結合係数に影響を与えることがな
い。また、内径を３ｃｍと大きくしたことにより、万一
気泡がついた場合でも全体としての雰囲気の透磁率に殆
ど影響をあたえない。このようなことにより、この電磁
センサをもちいればＴＭＡＨ現像液の濃度を正確に検出
することができる。また、非接触のセンサであり、現像
液（アルカリ）に対する耐性も大きいためメンテナンス
フリーで長期間安定した濃度検出を行うことができる。

【００１５】ＴＭＡＨ溶液を現像液として用いる場合、
濃度が５パーセントを超えることはなく、通常は３パー
セント〜３．５パーセント程度の濃度で用いられる。こ
の条件で発信コイル２に励磁電流を印加すると、受信コ
イル３には溶液の濃度に応じた誘導電流が流れる。受信
回路７はこの電流をスケーリング増幅したのちＡ／Ｄ変
換し、コントローラ８に入力する。コントローラ８はマ
イクロコンピュータ（マイコン）を内蔵しており、前記
誘導電流の値を高精度で検出し、分解能に関するこの検
出結果に基づいてＴＭＡＨ現像液の濃度を割り出す。こ
のコントローラ８が図２に示す濃度管理装置９を兼ねる
場合には、この検出された濃度に対応して現像液を補給
するなどの処理を実行する。

【００１６】図２はこの発明の請求項３および請求項４
の発明の実施形態であるＬＣＤディスプレイ用透明電極
のパターン現像ラインの構成を示す図である。現像ライ
ンは、現像工程に現在使用されている現像液を貯留する
本槽１０、電極パターンが露光された透明電極用シート
を搬送するコンベア１１、コンベア上を搬送される透明
電極用シートに現像液をスプレーするノズル１２、本槽
１０内の現像液をノズル１２に供給するポンプ１３を有
している。搬送されてきた透明電極用シートはコンベア
１１上で現像液をスプレーされ、搬送されている間に電
極パターン以外のレジストが溶融除去される。

【００１７】一方、本槽１０内には現像液を攪拌するポ
ンプ１６が設けられており、このポンプ１６が攪拌のた
めに吸い出した現像液の一部を分岐してサンプリング槽
１４に送り込む。サンプリング槽１４には、図１に示し
た電磁センサ１５などの各種センサが設けられており、
サンプリングされた現像液の濃度を電磁センサ１５が検
出する。サンプリング槽１４には、ポンプ１６によって
本槽１０の現像液が常時送り込まれているため、常にそ
のときの本槽１０の現像液の濃度を検出することができ
る。この検出内容は濃度管理装置９に読み込まれる。ま
た、この現像ラインには補給用の現像液をストックする
ストック槽２０が設けられており、現像液補給用のポン
プ２２を介して本槽１０に接続されている。

【００１８】濃度管理装置９は、サンプリング槽１４の
電磁センサ１５の検出値が許容範囲を下回ったとき、前
記補給用のポンプ２２を駆動して適量の現像液を本槽１
０に補給する。

【００１９】ポンプ２２によって本槽１０に新たな現像
液が供給されると、本槽１０に収容されていた古い現像
液の一部がオーバーフローしてリサイクル工程３０に流
れ出る。これにより、古い現像液が新しい現像液に入れ
替わり現像液の濃度や組成が適切な範囲に保たれる。

【００２０】一方、本槽１０に新しい現像液を供給する
ストック槽２０にも電磁センサ２１が設けられており、
ストック槽２０内の現像液の濃度を検出する。ストック
槽２０には、ポンプ２４，２６を介して薬品槽２３およ
び純水槽２５が接続されている。薬品槽２３には、ＴＭ
ＡＨの濃縮溶液が収容されている。純水槽２５には、希
釈用の純水が収容されている。薬品槽２３のＴＭＡＨお
よび純水槽２５の純水は濃度管理装置９の制御によっ
て、前記ポンプ２４，２６でストック槽２０に供給され
る。

【００２１】ストック槽２０の現像液が少なくなると、
濃度管理装置９は、前記ポンプ２４，２６を駆動してス
トック槽２０に新たな現像液を追加調製する。ストック
槽２０内の現像液の濃度は電磁センサ２１によって検出
され濃度管理装置９によって読み取られる。濃度管理装
置９は、この電磁センサ２１の検出値に基づいてポンプ
２４，２６を駆動し、適当な濃度の現像液を調製する。

【００２２】前記オーバーフローした現像液を取り込む
リサイクル工程３０は、分離工程３１および濃縮工程３
２からなっている。分離工程３１は、現像液中に溶けだ
したレジスト樹脂を分離する工程であり、濃縮工程３２
は、ＴＭＡＨを純水で希釈して調製された現像液を濃縮
して濃度の高いＴＭＡＨ溶液を作成する工程である。こ
れら分離工程３１および濃縮工程３２は、順次実行して
もよく並行して実行してもよい。並行して実行する場合
には、たとえば、最初にＵＦ膜でろ過し、レジスト成分
を大雑把に分離したのちＲＯ膜（半透膜）で濃縮するこ
とによって、さらにレジスト成分を析出させこれをろ過
するなどの手順で行えばよい。

【００２３】前記濃縮工程３２にも図１に示した電磁セ
ンサ３３が用いられている。電磁センサ３３は、濃縮工
程３２で濃縮されるＴＭＡＨ溶液の濃度を検出し、コン
トロール８に入力する。濃度管理装置９は、濃縮工程３
２にあるＴＭＡＨ溶液が、６０パーセント程度の濃度ま
で濃縮されたとき、これを現像液調製用原液として薬品
槽２３にリサイクルする。

【００２４】なお、ストック槽２０における現像液の設
定濃度、本槽１０における現像液の許容濃度、濃縮工程
３２におけるリサイクル液の濃度は濃度管理装置９の操
作パネルから任意に設定できるものとする。また、各ポ
ンプの駆動タイミングや駆動量も濃度管理装置９に対し
て任意に設定できるものとする。

【００２５】上記実施形態の現像ラインによれば、本槽
１０で使用中の現像液の濃度を電磁センサ１５を用いて
監視し、新たな現像液を追加することによって前記現像
液の濃度を許容範囲に維持することにより、現像液のト
ータルの寿命を延ばすことができる。また、使用済の現
像液からレジスト樹脂成分を分離し、ＴＭＡＨ溶液を濃
縮して再利用することにより、廃液が殆どなくなり、環
境保護につながる。

【００２６】

【発明の効果】請求項１および請求項２の発明によれ
ば、発信コイルと受信コイルを中空鉄心コイルで構成
し、縦に連続して配置したことにより、液中の泡などの
影響を殆ど受けず正確な濃度測定が可能になる。

【００２７】また、以上のようにこの発明によれば、発
信コイルと受信コイルからなる電磁センサプローブを用
いて現像液の濃度を検出するようにしたことにより、濃
度管理がリアルタイムで行え、自動制御も可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態である電磁センサの構成図

【図２】この発明の実施形態であるＬＣＤマトリクスデ
ィスプレイの透明電極の現像ラインの構成を示す図

【符号の説明】

１…電磁センサ用プローブ、２…発信コイル、３…受信
コイル、４…ケース、４ａ，４ｂ…開口部、６…発振回
路、７…受信回路、８…コントローラ、９…濃度管理装
置、１５，２１，３３…電磁センサ、１０…本槽、２０
…ストック槽、２３…薬品槽、２４…純水槽、３０…リ
サイクル工程、３２…濃縮工程

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年２月１５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 電磁センサ、現像液濃度制御装置およ
び現像液濃度検査方法

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶ディスプレ
イなどの微細なレジストパターンを現像するテトラ・メ
チル・アンモニウム・ハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）
を用いた現像液の濃度検査方法、現像液濃度制御装置、
および、この装置等に用いられる電磁センサに関する。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】この発明は、ＴＭＡＨを用いた現像液の濃
度をリアルタイムで自動的に検出することができ、且
つ、自動制御も可能な現像液の濃度検査方法、電磁セン
サ、現像液濃度制御装置を提供することを目的とする。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】

【課題を解決するための手段】この出願の請求項１発明
は、外径の略半分の内径を有する中空鉄心の送信コイル
と、該送信コイルと同じ外径および内径を有する中空鉄
心の受信コイルとを前記中空部が一致するように重ねた
プローブを、前記中空部が上下に開口するように、常時
流動する現像液中に設置し、前記送信コイルに所定の電
流を流す発信回路と、該発信回路が電流を流したとき、
前記受信コイルに生じる誘導電流の値を検出する受信回
路と、を設けたことを特徴とする。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】削除

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】この出願の請求項２の発明は、プローブが
現像液中に設置された請求項１に記載の電磁センサと、
前記電磁センサの検出値に応じてＴＭＡＨまたは純水を
投入する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】この出願の請求項３の発明は、純水にＴＭ
ＡＨを溶解して調製した現像液の濃度を検査する方法で
あって、外径の略半分の内径を有する中空鉄心の送信コ
イルと、該送信コイルと同じ外径および内径を有する中
空鉄心の受信コイルとを前記中空部が一致するように重
ねたプローブを、前記中空部が上下に開口するように、
常時流動する現像液中に設置し、前記送信コイルに交流
信号を印加したとき、前記受信コイルに生じる誘導電流
に基づいて前記現像液の濃度を検出することを特徴とす
る。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、送信コイルと
受信コイルを内径が外径の半分程度もある中空鉄心コイ
ルで構成し、縦に連続して配置して流動する現像液中に
設置したことにより、液中の泡などの影響を殆ど受けず
正確な濃度測定が可能になる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空鉄心の送信コイルと中空鉄心の受信
   コイルとを前記中空部が一致するように重ね、この中空
   部が上下に開口するように現像液中に設置される電磁セ
   ンサ用プローブ。
2. 【請求項２】 請求項１の電磁センサ用プローブを用
   い、 前記送信コイルに所定の電流を流す発信回路と、 該発信回路が電流を流したとき、前記受信コイルに生じ
   る誘導電流の値を検出する受信回路と、 を設けたことを特徴とする電磁センサ。
3. 【請求項３】 プローブが現像液中に設置された請求項
   ２に記載の電磁センサと、 前記電磁センサの検出値に応じて、テトラ・メチル・ア
   ンモニウム・ハイドロオキサイドまたは純水を投入する
   制御手段と、 備えたことを特徴とする現像液濃度制御装置。
4. 【請求項４】 純水にテトラ・メチル・アンモニウム・
   ハイドロオキサイドを溶解して調製した現像液の濃度を
   検査する方法であって、 送信コイルおよび受信コイルからなる電磁センサを前記
   現像液中に設置し、前記送信コイルに交流信号を印加し
   たとき、前記受信コイルに生じる誘導電流に基づいて前
   記現像液の濃度を検出することを特徴とする現像液濃度
   検査方法。