CN111352314A - 用于半导体器件的显影装置及显影方法 - Google Patents

用于半导体器件的显影装置及显影方法 Download PDF

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Abstract

一种用于半导体器件的显影装置，包括：显影腔室，用于容置待加工半导体器件；显影模块，用于朝向所述待加工半导体器件输送显影液；清洗模块，包括：第一驱动件；连接于所述第一驱动件的第一驱动臂；连接于所述第一驱动臂的清洗液喷嘴和气体喷嘴；所述清洗液喷嘴用于朝向所述待加工半导体器件输送清洗液，所述气体喷嘴用于朝向所述待加工半导体器件输送气体，所述第一驱动件用于驱动所述第一驱动臂移动，从而带动所述清洗液喷嘴和所述气体喷嘴自第一预设位置至第二预设位置移动，其中，定义所述待加工半导体器件的中心至边缘方向为预设方向，所述第一预设位置和所述第二预设位置沿所述预设方向设置。本发明还提供一种显影方法。

Description

用于半导体器件的显影装置及显影方法
技术领域
本发明涉及一种半导体制造领域，尤其涉及一种用于半导体器件的显影装置及显影方法。
背景技术
光刻技术通常采用以下方式进行：在半导体晶圆上涂覆一层光刻胶；对所述光刻胶进行曝光；通过显影液对曝光后的所述光刻胶进行显影，从而移除所述光刻胶。
然而，在显影步骤之后，所述半导体晶圆的表面通常会残留有显影液，而且在某些情况下，曝光后的光刻胶也有可能会残留在所述半导体晶圆的表面，在后续的蚀刻过程中，残留的所述显影液和曝光后的光刻胶会影响蚀刻进行，造成半导体晶圆不良产生。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种能够有效移除半导体器件表面残留杂质的显影装置。
另，还有必要提供一种应用如上所述的显影装置的显影方法。
本发明提供一种用于半导体器件的显影装置，包括：
显影腔室，用于容置所述待加工半导体器件，所述待加工半导体器件上设有曝光后的光致抗蚀层；
显影模块，用于朝向所述待加工半导体器件输送显影液以对所述光致抗蚀剂层进行显影；及
清洗模块，包括：
第一驱动件；
连接于所述第一驱动件的第一驱动臂；及
连接于所述第一驱动臂的清洗液喷嘴和气体喷嘴；
其中，所述清洗液喷嘴用于朝向所述待加工半导体器件输送清洗液，所述气体喷嘴用于朝向所述待加工半导体器件输送气体，从而清除所述待加工半导体器件上残留的杂质，所述第一驱动件用于驱动所述第一驱动臂移动，从而带动所述清洗液喷嘴和所述气体喷嘴自第一预设位置至第二预设位置移动，其中，定义所述待加工半导体器件的中心至边缘方向为预设方向，所述第一预设位置和所述第二预设位置沿所述预设方向设置。
在本发明一些实施例中，所述气体喷嘴朝向预设方向输送所述气体，所述预设方向与竖直方向之间的夹角为70-80度。
在本发明一些实施例中，所述气体喷嘴朝向预设方向输送所述气体，所述预设方向与竖直方向之间的夹角为40-50度。
在本发明一些实施例中，所述气体喷嘴朝向预设方向输送所述气体，所述预设方向与竖直方向之间的夹角为20-30度。
在本发明一些实施例中，所述气体喷嘴的口径为0.25英寸。
在本发明一些实施例中，所述显影模块包括：
第二驱动件；
连接于所述第二驱动件的第二驱动臂；及
连接于所述第二驱动臂的显影液喷嘴，所述显影液喷嘴用于朝向所述待加工半导体器件输送所述显影液。
在本发明一些实施例中，所述显影腔室包括用于放置所述待加工半导体器件的支撑台及连接于所述支撑台的第三驱动件，所述第三驱动件用于驱动所述支撑台转动。
在本发明一些实施例中，所述第一预设位置相较于所述第二预设位置更靠近所述待加工半导体器件的中心。
本发明还提供一种应用如上所述的显影装置的显影方法，包括：
将所述待加工半导体器件放置于所述显影腔室中；
通过所述显影模块朝向所述待加工半导体器件输送显影液以对所述光致抗蚀剂层进行显影；
显影完成后，通过所述清洗液喷嘴朝向所述待加工半导体器件输送清洗液，并通过所述气体喷嘴朝向所述待加工半导体器件输送气体；
通过所述第一驱动件驱动所述第一驱动臂移动，从而带动所述清洗液喷嘴和所述气体喷嘴自第一预设位置至第二预设位置移动，其中，定义所述待加工半导体器件的中心至边缘方向为预设方向，所述第一预设位置和所述第二预设位置沿所述预设方向设置；以及
在移动过程中，通过所述清洗液喷嘴朝向所述待加工半导体器件继续输送所述清洗液，并通过所述气体喷嘴朝向所述待加工半导体器件继续输送所述气体。
在本发明一些实施例中，在继续输送所述清洗液和所述气体时，所述方法还包括：
驱动所述待加工半导体器件转动。
相较于现有技术，本发明通过清洗液对所述半导体器件的表面由内向外进行清洗，并通过气体将清洗后的产物(包括清洗液、残留的显影液和/或曝光后的光刻胶)吹离所述半导体器件，从而有效移除残留的杂质，防止残留的杂质影响后续的蚀刻制程。
附图说明
图1为本发明实施方式提供的用于半导体器件的显影装置的结构示意图。
图2A为本发明实施方式中在图1所示的显影装置的半导体器件上所设定的第一预设位置和第二预设位置的示意图。
图2B为本发明另一实施方式中在图1所示的显影装置的半导体器件上所设定的第一预设位置和第二预设位置的示意图。
图2C为本发明又一实施方式中在图1所示的显影装置的半导体器件上所设定的第一预设位置和第二预设位置的示意图。
图2D为本发明其它实施方式中在图1所示的显影装置的半导体器件上所设定的第一预设位置和第二预设位置的示意图。
图3为图1所示的显影装置的气体喷嘴的仰视图。
图4为本发明实施方式提供的显影方法的流程图。
主要元件符号说明
显影装置 100
清洗模块 101
第一驱动件 102
清洗液喷嘴 103
气体喷嘴 104
第一驱动臂 105
显影模块 106
第二驱动件 107
显影液喷嘴 108
第二驱动臂 109
显影腔室 110
支撑台 111
第三驱动件 112
排液口 113
排气口 114
半导体器件 115
步骤 S1-S6
第一预设位置 A
第二预设位置 B
内径 D
夹角 α
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合附图及实施方式对本发明作进一步说明。
请参阅图1，本发明实施方式提供一种用于半导体器件115的显影装置100。所述显影装置100包括显影腔室110、显影模块106和清洗模块101。
所述显影腔室110用于容置所述待加工半导体器件115，所述待加工半导体器件115上设有曝光后的光致抗蚀层(图未示)。所述显影模块106用于朝向所述待加工半导体器件115输送显影液以对所述光致抗蚀剂层进行显影。所述清洗模块101包括第一驱动件102、连接于所述第一驱动件102的第一驱动臂105及连接于所述第一驱动臂105的清洗液喷嘴103和气体喷嘴104。
其中，所述清洗液喷嘴103用于朝向所述待加工半导体器件115输送清洗液，所述气体喷嘴104用于朝向所述待加工半导体器件115输送气体，从而清除所述待加工半导体器件115上残留的杂质(包括显影液和/或曝光后的光刻胶)。所述第一驱动件102用于驱动所述第一驱动臂105移动，从而带动所述清洗液喷嘴103和所述气体喷嘴104自第一预设位置A至第二预设位置B移动(在图2A至2D中示出)。其中，定义所述待加工半导体器件115的中心至边缘方向为预设方向，所述第一预设位置A和所述第二预设位置B沿所述预设方向设置(即，由内向外设置)。
通过清洗液对所述半导体器件115的表面由内向外进行清洗，并通过气体将清洗后的产物(包括清洗液、残留的显影液和/或曝光后的光刻胶)吹离所述半导体器件115，从而有效移除残留的杂质，防止残留的杂质影响后续的蚀刻制程。
实际操作中，所述第一驱动件102还可以通过所述第一驱动臂105带动所述清洗液喷嘴103和所述气体喷嘴104自第一预设位置A至第二预设位置B反复移动至少一次。在本实施方式中，所述第一驱动件102通过所述第一驱动臂105带动所述清洗液喷嘴103和所述气体喷嘴104自第一预设位置A至第二预设位置B反复移动三次，即，自第一预设位置A移动至第二预设位置B后，带动所述清洗液喷嘴103和所述气体喷嘴104重新返回第一预设位置A并移动至第二预设位置B，然后，带动所述清洗液喷嘴103和所述气体喷嘴104再次返回第一预设位置A并移动至第二预设位置B。通过反复移动，从而进一步提高杂质的移除效果。其中，所述清洗液也可以为去离子水。所述气体可以为惰性气体或氮气。所述第一驱动件102可以为气缸或马达。
在本实施方式中，当所述清洗液喷嘴103和所述气体喷嘴104自第一预设位置A至第二预设位置B时，所述清洗液喷嘴103朝向所述待加工半导体器件115输送清洗液，所述气体喷嘴104朝向所述待加工半导体器件115输送气体。当所述清洗液喷嘴103和所述气体喷嘴104自第二预设位置B返回第一预设位置A时，所述清洗液喷嘴103停止输送清洗液，所述气体喷嘴104停止输送气体。由于停止输送气体，防止将清洗后的产物重新吹向所述半导体器件115的内部。在另一实施方式中，当所述清洗液喷嘴103和所述气体喷嘴104自第二预设位置B返回第一预设位置A时，所述气体喷嘴104停止输送气体，而所述清洗液喷嘴103继续朝向所述待加工半导体器件115输送清洗液，如此，可充分清洗所述半导体器件115的表面，进一步提高残留杂质的移除效果。
其中，所述第一预设位置A相较于所述第二预设位置B更靠近所述待加工半导体器件115的中心。例如，如图2A所示，可以设置所述第一预设位置A为所述待加工半导体器件115的中心，所述第二预设位置B为所述待加工半导体器件115的边缘。
然而，所述第一预设位置A和所述第二预设位置B在所述待加工半导体器件115上的位置可以根据需要进行变更。如图2B所示，在另一实施方式中，还可以设置所述第一预设位置A临近所述待加工半导体器件115的中心，所述第二预设位置B为所述待加工半导体器件115的边缘。如图2C所示，在又一实施方式中，还可以设置所述第一预设位置A临近所述待加工半导体器件115的中心，所述第二预设位置B临近所述待加工半导体器件115的边缘。如图2D所示，在其它实施方式中，还可以设置所述第一预设位置A为所述待加工半导体器件115的中心，所述第二预设位置B临近所述待加工半导体器件115的边缘。
在本实施方式中，所述气体喷嘴104朝向预设方向输送所述气体，所述预设方向与竖直方向之间的夹角α为70-80度，优选为75度。从而，便于所述气体可以将清洗后的产物吹离所述半导体器件115。在另一实施方式中，所述预设方向与竖直方向之间的夹角α还可以为40-50度，优选为45度。在其它实施方式中，所述预设方向与竖直方向之间的夹角α还可以调整为20-30度，优选为25度。
请一并参照图3，在本实施方式中，所述气体喷嘴104的口径(即，内径)D为0.25英寸。
在本实施方式中，所述显影模块106包括第二驱动件107、连接于所述第二驱动件107的第二驱动臂109及连接于所述第二驱动臂109的显影液喷嘴108。所述显影液喷嘴108用于朝向所述待加工半导体器件115输送所述显影液。所述第二驱动件107可以驱动所述第二驱动臂109移动，从而调整所述显影液喷嘴108在所述半导体器件115上的位置以改变所述显影液的输送位置。所述第二驱动件107可以为气缸或马达。
所述显影腔室110包括用于放置所述待加工半导体器件115的支撑台111及连接于所述支撑台111的第三驱动件112，所述第三驱动件112用于驱动所述支撑台111转动。如此，可以使得所述清洗液和所述气体可以输送至所述半导体器件115表面的任一区域，所述第三驱动件112可以为气缸或马达。更进一步地，所述显影腔室110还包括排液口113和排气口114，所述排液口113用于将清洗后的液态产物排出所述显影腔室110，所述排气口114用于将所述气体排出所述显影腔室110。其中，所述排液口113和所述排气口114可以开设于所述显影腔室110的底部。
如图4所示，本发明实施方式还提供上述显影装置100的显影方法。所述方法包括如下步骤：
步骤S1：将所述待加工半导体器件115放置于所述显影腔室110中。
步骤S2：通过所述显影模块106朝向所述待加工半导体器件115输送显影液以对所述光致抗蚀剂层进行显影。
步骤S3：显影完成后，通过所述清洗液喷嘴103朝向所述待加工半导体器件115输送清洗液，并通过所述气体喷嘴104朝向所述待加工半导体器件115输送气体。
在本实施方式中，可以在显影完成的数秒后，即开始输送所述清洗液和所述气体。其中，所述清洗液和所述气体同时开始输送，且所述清洗液和所述气体在开始输送后的一预定时间段后同时停止输送。
在另一实施方式中，所述清洗液和所述气体同时输送，且所述清洗液相较于所述气体先停止输送。由于所述清洗液停止输送时所述气体还在继续输送，能够通过所述气体充分将清洗后的产物吹离所述半导体器件115，使得所述半导体器件115表面无残留的杂质。在又一实施方式中，所述清洗液相较于所述气体先开始输送，且所述清洗液和所述气体在开始输送后的预定时间段后同时停止输送。由于所述清洗液先开始输送，使得所述清洗液在充分清洗所述半导体器件115的表面后才开始输送气体，节省所述气体的用量。在其它实施方式中，所述清洗液相较于所述气体先开始输送，且所述清洗液相较于所述气体先停止输送。
步骤S4：通过所述第一驱动件102驱动所述第一驱动臂105移动，从而带动所述清洗液喷嘴103和所述惰性气体喷嘴104自第一预设位置A至第二预设位置B移动。其中，定义所述待加工半导体器件115的中心至边缘方向为预设方向，所述第一预设位置A和所述第二预设位置B沿所述预设方向设置。
实际操作中，所述第一驱动件102还可以通过所述第一驱动臂105带动所述清洗液喷嘴103和所述气体喷嘴104自第一预设位置A至第二预设位置B反复移动至少一次。在本实施方式中，所述第一驱动件102通过所述第一驱动臂105带动所述清洗液喷嘴103和所述气体喷嘴104自第一预设位置A至第二预设位置B反复移动三次，即，自第一预设位置A移动至第二预设位置B后，带动所述清洗液喷嘴103和所述气体喷嘴104重新返回第一预设位置A并移动至第二预设位置B，然后，带动所述清洗液喷嘴103和所述气体喷嘴104再次返回第一预设位置A并移动至第二预设位置B。
步骤S5：在移动过程中，通过所述清洗液喷嘴103朝向所述待加工半导体器件115继续输送所述清洗液，并通过所述气体喷嘴104朝向所述待加工半导体器件115继续输送所述气体。
在本实施方式中，在继续输送所述清洗液和所述气体时，进一步驱动所述待加工半导体器件115转动。
步骤S6：将所述半导体器件115从所述显影腔室110中取出并干燥。
可以理解的是，以上实施例仅用来说明本发明，并非用作对本发明的限定。对于本领域的普通技术人员来说，根据本发明的技术构思做出的其它各种相应的改变与变形，都落在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于半导体器件的显影装置，其特征在于：包括：
显影腔室，用于容置所述待加工半导体器件，所述待加工半导体器件上设有曝光后的光致抗蚀层；
显影模块，用于朝向所述待加工半导体器件输送显影液以对所述光致抗蚀剂层进行显影；及
清洗模块，包括：
第一驱动件；
连接于所述第一驱动件的第一驱动臂；及
连接于所述第一驱动臂的清洗液喷嘴和气体喷嘴；
其中，所述清洗液喷嘴用于朝向所述待加工半导体器件输送清洗液，所述气体喷嘴用于朝向所述待加工半导体器件输送气体，从而清除所述待加工半导体器件上残留的杂质，所述第一驱动件用于驱动所述第一驱动臂移动，从而带动所述清洗液喷嘴和所述气体喷嘴自第一预设位置至第二预设位置移动，其中，定义所述待加工半导体器件的中心至边缘方向为预设方向，所述第一预设位置和所述第二预设位置沿所述预设方向设置。
2.如权利要求1所述的用于半导体器件的显影装置，其特征在于，所述气体喷嘴朝向预设方向输送所述气体，所述预设方向与竖直方向之间的夹角为70-80度。
3.如权利要求1所述的用于半导体器件的显影装置，其特征在于，所述气体喷嘴朝向预设方向输送所述气体，所述预设方向与竖直方向之间的夹角为40-50度。
4.如权利要求1所述的用于半导体器件的显影装置，其特征在于，所述气体喷嘴朝向预设方向输送所述气体，所述预设方向与竖直方向之间的夹角为20-30度。
5.如权利要求1所述的用于半导体器件的显影装置，其特征在于，所述气体喷嘴的口径为0.25英寸。
6.如权利要求1所述的用于半导体器件的显影装置，其特征在于，所述显影模块包括：
第二驱动件；
连接于所述第二驱动件的第二驱动臂；及
连接于所述第二驱动臂的显影液喷嘴，所述显影液喷嘴用于朝向所述待加工半导体器件输送所述显影液。
7.如权利要求1所述的用于半导体器件的显影装置，其特征在于，所述显影腔室包括用于放置所述待加工半导体器件的支撑台及连接于所述支撑台的第三驱动件，所述第三驱动件用于驱动所述支撑台转动。
8.如权利要求1所述的用于半导体器件的显影装置，其特征在于，所述第一预设位置相较于所述第二预设位置更靠近所述待加工半导体器件的中心。
9.一种应用权利要求1-8中任一项所述的显影装置的显影方法，其特征在于，包括：
将所述待加工半导体器件放置于所述显影腔室中；
通过所述显影模块朝向所述待加工半导体器件输送显影液以对所述光致抗蚀剂层进行显影；
显影完成后，通过所述清洗液喷嘴朝向所述待加工半导体器件输送清洗液，并通过所述气体喷嘴朝向所述待加工半导体器件输送气体；
通过所述第一驱动件驱动所述第一驱动臂移动，从而带动所述清洗液喷嘴和所述气体喷嘴自第一预设位置至第二预设位置移动，其中，定义所述待加工半导体器件的中心至边缘方向为预设方向，所述第一预设位置和所述第二预设位置沿所述预设方向设置；以及
在移动过程中，通过所述清洗液喷嘴朝向所述待加工半导体器件继续输送所述清洗液，并通过所述气体喷嘴朝向所述待加工半导体器件继续输送所述气体。
10.如权利要求9所述的显影方法，其特征在于，在继续输送所述清洗液和所述气体时，所述方法还包括：
驱动所述待加工半导体器件转动。
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