CN102566326A

CN102566326A - 显影装置

Info

Publication number: CN102566326A
Application number: CN2010105779945A
Authority: CN
Inventors: 黄玮
Original assignee: CSMC Technologies Corp
Current assignee: CSMC Technologies Corp
Priority date: 2010-12-08
Filing date: 2010-12-08
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明提供了一种显影装置，包括显影腔、设于显影腔内供一圆片放置的托盘、位于托盘上方的可调节的清洗喷嘴和显影液喷嘴、及一控制模块，所述显影装置进一步包括一雾化装置及一位于所述托盘上方的雾状喷嘴，所述雾化装置与雾状喷嘴受所述控制模块控制，所述雾化装置内设有一温控单元。相较于现有技术，本发明所述的显影装置通过设置雾化装置和雾状喷嘴，使得该雾状喷嘴喷射的雾状液体可以一次性覆盖整片圆片，可以显著改善圆片预浸润的效果，提高清洗效率，降低缺陷数目。

Description

显影装置

【技术领域】

本发明涉及一种显影装置，尤其涉及一种应用于半导体集成电路光刻工艺中的显影装置。

【背景技术】

显影(developing)是半导体集成电路光刻过程中的一项基本工艺，就是使用弱碱性溶液将圆片上曝光后不需要的光刻胶去除，只在圆片上留下需要的条、孔等电路图形。显影后形成的线宽分辨率、图形线宽均匀性、颗粒和缺陷、显影成本和时间等是评价显影工艺的重要要素。

一般的光刻胶表面是疏水性，而显影液是亲水性的，因此显影液喷射在圆片表面时，有可能无法完全覆盖整个圆片表面，导致部分光刻胶未被浸润显影。常见的改进方法是利用清洗喷嘴先向圆片表面喷射去离子水，然后旋转圆片，甩掉去离子水，以在圆片表面保留一薄层水膜，以此来改善显影液对圆片的覆盖，但实际工艺难以控制，如：圆片旋转速度太高时，无法在圆片表面保留水膜；而旋转速度太低，圆片表面保留的水膜则会不均匀，因此，常规去离子水预浸润的方法不能彻底解决光刻胶疏水性和显影液亲水性引起的问题。

另外，由于光刻胶一般为酸性，而显影液为碱性，因此当显影液直接喷射到光刻胶表面时，光刻胶表面酸碱度会发生急剧变化(PH shock)，导致光刻胶变性，无法被显影去除。多数情况下，显影液是在圆片中心喷射的，然后以低速旋转向周边散开，因此圆片中心会总是接触新鲜的显影液，导致圆片中心区域过度反应，其常用的解决方法是在圆片高速旋转的情况下，向圆片中心长时间喷射显影液进行预浸润，但后果是显影液的用量增加了，易产生缺陷。

光刻显影的缺陷控制很大程度上取决于最后的清洗过程，由于光刻胶是疏水性的，所以，一般增加清洗时间和水的压力，即可减少颗粒和光刻胶残留，来有效降低缺陷，但是，由此也很有可能会导致光刻图形倒塌。

鉴于上述问题，确有必要提供一种新的显影装置以解决上述缺陷。

【发明内容】

本发明所解决的技术问题在于提供一种显影装置，其可改善显影液对光刻胶的浸润，同时提高清洗效果，减少缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种显影装置，包括显影腔、设于显影腔内供一圆片放置的托盘、位于托盘上方的可调节的清洗喷嘴和显影液喷嘴、及一控制模块，所述显影装置进一步包括一雾化装置及一位于所述托盘上方的雾状喷嘴，所述雾化装置与雾状喷嘴受所述控制模块控制，所述雾化装置内设有一温控单元。

进一步地，所述控制模块通过四根单独设置的供应管道而与所述雾化装置和雾状喷嘴连接，每根供应管道上设有控制阀。

进一步地，所述控制模块控制所述控制阀和供应管道内的溶液同时或者单独供应给雾化装置和雾状喷嘴。

进一步地，所述四根供应管道分别用于输送去离子水、表面活性剂溶液、含乙醇的有机醇混合液及显影液。

进一步地，所述清洗喷嘴和显影液喷嘴安装于一可旋转的支架上，所述托盘为一真空吸盘。

进一步地，所述显影装置进一步包括一位于显影腔底部的废液排放口及显影腔排风控制端。

相较于现有技术，本发明所述的显影装置通过设置雾化装置和雾状喷嘴，使得该雾状喷嘴喷射的雾状液体可以一次性覆盖整片圆片，可以显著改善圆片预浸润的效果，提高清洗效率，降低缺陷数目。

【附图说明】

图1为本发明所述的显影装置的内部结构示意图。

【具体实施方式】

请参阅图1所示，本发明提供一种显影装置100，用于半导体制程中的光刻显影，该显影装置100包括显影腔1、清洗喷嘴2、显影液喷嘴3、废液排放口4、显影腔排风控制端5、圆片9输送控制端口6、马达7、真空吸盘8、控制模块14、雾化装置15及雾状喷嘴16。本发明所述的光刻显影工艺中，所述显影装置100需利用去离子水、表面活性剂溶液、由乙醇等有机溶剂混合而成的有机醇混合液、显影液，来对圆片9进行浸润、清洗，去除圆片9上光刻胶，以在圆片上形成所需要的电路图形。

所述显影装置100的各个主要工作部件都位于一个温度/湿度可控的封闭的显影腔内。所述显影腔1用以防止液体飞溅，同时也起保护作用。所述清洗喷嘴2用于喷射清洗用的去离子水，其依附于支架21上，支架21可以旋转，当需要喷射去离子水时，从显影腔边缘向圆片9中心移动，同时可以喷射去离子水。所述显影液喷嘴3的工作原理与清洗喷嘴2相同，用于喷射出显影液。所述废液排放口4设于所述显影腔1的底部，用于将清洗后的废液排放出。所述显影腔排风控制5端位于所述废液排放口4的一侧，并从显影腔1的底部延伸出，用于对显影腔进行排风处理。圆片输送控制端6位于所述显影腔的最外层，其用于控制圆片9进入或离开显影腔1内。所述马达7具有升降及旋转功能，用以调整圆片9的摆放位置，同时也更方便清洗液或显影液对圆片9的作用。所述真空吸盘8依靠真空吸附水平盛放所述圆片9，并受所述马达7所控制而进行上升和旋转，即真空吸盘8上升时用于接受圆片9，而在喷射显影液时真空吸盘8则进行旋转以带动圆片9旋转。

本发明所述显影装置100中，配备了各自单独的控制阀和供应管道10、11、12、13来分别向显影腔内输送去离子水、表面活性剂溶液、由乙醇等有机溶剂混合而成的有机醇混合液、显影液。所述由乙醇等有机溶剂混合而成的有机醇混合液具有亲水性和亲油性的特点。而所述显影液成分与所述显影液喷嘴3喷射出的显影液相同。

所述控制模块14设于所述控制阀和供应管道10、11、12、13的上游位置，用于控制上述控制阀和供应管道内的溶液同时或单独供应给雾状喷嘴16。

所述雾化装置15位于所述阀和供应管道10、11、12、13的下游，其包括一温控单元，用于调节雾状喷嘴16喷射出的雾状液体的温度。

所述雾状喷嘴16位于所述显影腔1的外围并设于所述圆片的正上方位置，其喷射出的雾状液体可以均匀覆盖整片圆片。

本发明所述显影装置100，其具体的显影过程如下：

(1)在控制模块14的作用下，去离子水经雾化装置15，在雾化装置15内的温控单元的作用后，再经雾状喷嘴16向圆片9喷射雾状水雾，在圆片9表面形成一薄层均匀的水膜。然后，开动马达7使圆片9高速甩干，待静止后，所述雾状喷嘴16再喷出雾状液体，均匀覆盖在圆片9上。

(2)为了改善圆片9的预浸润效果，控制模块14可以完全采用去离子水、或在去离子水中再单独加入表面活性剂或有机醇溶液，也可以是同时加入表面活性剂和有机醇溶液。为了保证预浸润时不会将圆片9上的光刻胶腐蚀掉，加入的有机醇应低于一定的浓度。

(3)圆片9浸润后，所述控制模块14向雾状喷嘴16提供显影液或显影液与去离子水、表面活性剂、有机醇溶液的混合液体，在圆片9表面形成一层弱碱性溶液。为减少PH shock影响，由雾状喷嘴16在去离子水浸润后，向圆片9表面喷射稀释的雾状显影液，为提高浸润效果，可以在稀释的显影液中加入表面活性剂。在喷射稀释的显影液浸润时，对于8英寸的圆片来说，圆片先以小于100转/分的速度旋转1-2秒，然后喷射稀释的显影液，以让稀释的雾状显影液均匀覆盖在圆片上，并停止圆片转动，静止几秒。

(4)圆片9静止一段时间后，显影液喷嘴3向圆片9中心移动，同时喷射显影液。

(5)显影液与光刻胶反应结束后，清洗喷嘴2向圆片9中心移动，同时圆片9被马达7带动而旋转，清洗喷嘴2向圆片9喷射去离子水以清洗圆片9，待清洗结束后，圆片9被高速甩干，显影过程结束。

以上，对于不同类型的光刻胶，所述圆片9预浸润可以只采用去离子水或只采用稀释的显影液。

所述圆片9浸润后，显影液喷嘴3从显影腔边缘向圆片中心移动。显影液喷嘴3可以在移动过程中喷射显影液或移到圆片9中心再喷射显影液。圆片9可以静止，也可以以低于每分钟100转的转速转动。

所述圆片9在显影反应结束后，为保证没有光刻胶残留，可以低速转动(小于每分钟200转)，甩掉部分已反应的旧显影液，同时雾化喷嘴16向圆片9表面喷射新的显影液或显影液和表面活性剂/有机醇的混合液，其喷射时间为1-5秒，以减少显影液的用量。

待所述显影反应结束后，所述清洗喷嘴2向圆片9中心移动，同时喷射去离子水。该清洗喷嘴2可以静止在圆片9中心上方或在中心区域来回扫动喷射去离子水。清洗喷嘴2清洗时，雾化喷嘴16也可以同时向圆片9表面喷射去离子水、表面活性剂、有机醇三种溶液的任意一种或任意两种及三种的混合液，以改善清洗效果。喷射方式可以是雾状液体或非雾化水流。由于雾化装置15内设有温控单元，所以利用雾化喷嘴16喷射液体进行清洗时，可以提高清洗液温度，以改善清洗效果。利用所述清洗喷嘴2清洗结束并将圆片9甩干后，所述雾化喷嘴16还可以继续喷射雾状或非雾状的去离子水，按需要可以混入表面活性剂或有机醇溶液，以提高清洗效果，最后甩干圆片9。

本发明所述的显影装置100设有一个雾化装置15和一雾状喷嘴16，该雾状喷嘴16喷射的雾状液体可以一次性覆盖整片圆片9。雾化发生装置15的功能可以选择性地屏蔽掉，让雾化喷嘴16直接向圆片9表面喷射液体，且液体温度可以被快速加热到最高50摄氏度的温度。与常规方法相比，额外增加的雾化装置15和雾状喷嘴16可以显著改善圆片9预浸润的效果，减少PH shock现象，同时提高清洗效率，降低缺陷数目。

以上所述，仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的方法内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，均属于权利要求书保护的范围。

Claims

1.一种显影装置，包括显影腔、设于显影腔内供一圆片放置的托盘、位于托盘上方的可调节的清洗喷嘴和显影液喷嘴、及一控制模块，其特征在于：所述显影装置进一步包括一雾化装置及一位于所述托盘上方的雾状喷嘴，所述雾化装置与雾状喷嘴受所述控制模块控制，所述雾化装置内设有一温控单元。

2.如权利要求1所述的显影装置，其特征在于：所述控制模块通过四根单独设置的供应管道而与所述雾化装置和雾状喷嘴连接，每根供应管道上设有控制阀。

3.如权利要求2中所述的显影装置，其特征在于：所述控制模块控制所述控制阀和供应管道内的溶液同时或者单独供应给雾化装置和雾状喷嘴。

4.如权利要求3中所述的显影装置，其特征在于：所述四根供应管道分别用于输送去离子水、表面活性剂溶液、含乙醇的有机醇混合液及显影液。

5.如权利要求1至4项中任意一项所述的显影装置，其特征在于：所述清洗喷嘴和显影液喷嘴安装于一可旋转的支架上，所述托盘为一真空吸盘。

6.如权利要求5中所述的显影装置，其特征在于：所述显影装置进一步包括一位于显影腔底部的废液排放口及显影腔排风控制端。

7.如权利要求6中所述的显影装置，其特征在于：所述显影装置还设有一位于所述托盘下方的马达，所述马达可升降和旋转来调整所述托盘的位置。