显影方法及显影装置与流程

1.本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及显影方法及显影装置。


背景技术：

2.在半导体制造工艺中，经常需要在晶圆衬底上制作出极细微尺寸的电路结 构图案。为了在衬底上形成所需的电路结构图案，一般可先将光刻胶旋涂在晶 圆衬底上，然后通过放置在晶圆上方的光掩膜对光刻胶进行曝光，在通过显影 过程，将已曝光的光刻胶层去除，并留下未曝光的光刻胶层，从而形成所需的 图案。
3.对于光刻工艺中的显影技术，需要利用显影喷嘴装置向晶圆上的光致抗蚀 剂表面喷洒显影液，由此可通过喷洒的显影液在晶圆上的光致抗蚀剂上形成三 维图形。
4.现有技术中，在利用显影液喷洒装置对多个晶圆进行显影时，多个晶圆的 喷涂工位在显影液喷洒装置起始位置的一侧呈直线依次排列，显影液喷洒装置 每完成一次对晶圆的喷涂后，均需返回至起始位置，而且再对下一个晶圆进行 喷涂。如此交替进行，可使得在喷涂完成的晶圆静置显影时，同时可对其它晶 圆进行喷涂，从而可以节省工艺时间。
5.然而，在上述的显影过程中，在显影液喷洒装置停止排液后，在显影液喷 嘴的尖端容易存在残留液滴，且在显影液喷洒装置移动的过程中，会造成显影 液偷漏滴。故而当完成对下一个晶圆的喷涂，返回至初始位置，容易滴在完成 显影完成正在旋干阶段的晶圆上，除了旋干阶段，其他阶段晶圆表面覆盖着显 影液或水，显影液的偷滴不会造成圆弧形缺陷，而如果晶圆处于旋干阶段，有 显影液偷滴到晶圆表面，会从而产生圆弧形缺陷。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供显影方法及显影装置，解决在对晶圆进行显影时， 因显影液偷滴到晶圆表面，会产生圆弧形缺陷的问题。
7.为了解决上述问题，本发明提出了一种一种显影方法，包括：在控制显影 液喷洒装置对第n个晶圆完成喷涂阶段之后，控制显影液喷洒装置运动至起始 位置等待一预设时间，再运动至喷涂工位，以对第n 1个晶圆完成所述喷涂阶 段；其中n为正整数。
8.优选的，在所述的显影方法中，在所述喷涂阶段中，所述显影液喷洒装置 对一所述晶圆进行1次以上喷涂，对每个所述晶圆完成所述喷涂阶段之后，控 制所述显影液喷洒装置运动至起始位置等待一预设时间。
9.优选的，在所述的显影方法中，所述显影液喷洒装置对每个所述晶圆进行 2次喷涂。
10.优选的，在所述的显影方法中，利用机械臂对所述显影液喷洒装置的位置 进行调整。
11.本发明还提供一种电子设备，包括，存储器和处理器，所述存储器存储有 计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述 的显影方法。
12.本发明还提供一种显影装置，包括：上述的电子设备。
13.优选的，在所述的显影装置中，所述显影装置还包括：
14.机械臂；以及，
15.显影液喷洒装置，设置于所述机械臂的自由端。
16.优选的，在所述的显影装置中，所述显影液喷洒装置，包括喷嘴和与喷嘴 连接的用于输送显影液的管路。
17.优选的，在所述的显影装置中，所述显影装置还包括：
18.承载台，用于承载晶圆；
19.清洗单元，用于对所述晶圆进行清洗；以及，
20.旋转单元，用于使所述晶圆旋转。
21.本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质内存储有计算机程 序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法步骤。
22.与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
23.通过利用错时机制，设计减少晶圆缺陷的显影方法及显影设备，通过时间 差，避免显影液偷滴在处于旋干阶段的晶圆上，提高良率。
附图说明
24.本领域技术人员可知，以下的附图仅仅列举出本发明的一些实施例，在不 付出创造性劳动的前提下，本领域技术人员还可以根据这些附图获得其他同一 性质的实施例(附图)。
25.图1是一实施例中显影方法的流程图；
26.图2是一实施例中显影液喷洒装置从初始位置到第一喷涂工位过程的示意 图；
27.图3是一实施例中显影液喷洒装置从第一喷涂工位到初始位置过程的示意 图；
28.图4是一实施例中显影液喷洒装置从初始位置到第二喷涂工位过程的示意 图；
29.图5是一实施例中显影液喷洒装置从第二喷涂工位到初始位置过程的示意 图；
30.图6是一实施例中显影液喷洒装置从初始位置到第3喷涂工位过程的示意 图；
31.图7是一实施例中显影液喷洒装置从第3喷涂工位到初始位置过程的示意 图；
32.图8是一实施例中显影过程的时间示意图；
33.图9是一实施例中电子设备的结构框图；
34.图10是一实施例中显影装置的结构框图；
35.图11是一实施例中显影装置的结构图；
36.其中：附图标记如下：
37.机械臂
‑
010；喷洒装置
‑
020；喷嘴
‑
021；电子设备
‑
030；存储器
‑
031；处理 器
‑
032；第一喷涂工位
‑
100；第1个晶圆
‑
110；第1承载台
‑
120；第一清洗单 元
‑
130；第一旋转单元
‑
140；第二喷涂工位
‑
200；第2个晶圆
‑
210；第2承载 台
‑
220；第2清洗单元
‑
230；第2旋转单元
‑
240；第3喷涂工位
‑
300；第3个晶 圆
‑
310；第3承载台
‑
320；第3清洗单元
‑
330；第3旋转单元
‑
340；
具体实施方式
38.以下结合附图和具体实施例对本发明提出的显影方法及显影装置作进一步 详细
说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例， 仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构 往往是实际结构的一部分。特别的，附图需要展示的侧重点不同，有时会采用 不同的比例。
39.如图1所示，本发明实施例提供一种显影方法，所述显影方法包括：
40.在控制显影液喷洒装置对第n个晶圆完成喷涂阶段之后，控制显影液喷洒 装置运动至起始位置等待一预设时间，再运动至喷涂工位，以对第n 1个晶圆 完成所述喷涂阶段；其中n为正整数。即，在完成对一个晶圆的喷涂阶段后， 先将控制显影液喷洒装置020运动至起始位置，再对下一个晶圆进行喷涂。如 此便可避免在完成对晶圆进行清洗及旋干时，显影液漏滴在处于旋干阶段的晶 圆上，从而可以避免晶圆产生弧形缺陷，提高良率。
41.为了充分显影，本实施例中，较佳的，在所述喷涂阶段中，所述显影液喷 洒装置020对每个所述晶圆进行1次以上喷涂，在对每个所述晶圆完成所有次 喷涂之后，再控制所述显影液喷洒装置运动至起始位置等待一预设时间。进一 步较佳的，所述显影液喷洒装置对每个所述晶圆进行2次喷涂，以在保证充分 显影的同时节省工艺时间。
42.以下对两个晶圆进行显影，且每个晶圆的显影次数为两次的显影过程进行 示例，以更清楚说明本实施例提供的所述显影方法。
43.在对两个晶圆进行显影时，显影过程如下：
44.s01，控制显影液喷洒装置020运动至第一喷涂工位100，完成对第1个晶 圆110的第一次喷涂，并控制显影液喷洒装置020返回至初始位置，同时，第 1个晶圆110进入第一次静置显影；
45.s02，控制显影液喷洒装置020运动至第一喷涂工位100，完成对第1个晶 圆110的第二次喷涂，并控制显影液喷洒装置020返回至初始位置，同时，第 1个晶圆110进入第二次静置显影；
46.s03，控制显影液喷洒装置020在初始位置等待一预设时间后，运动至第 二喷涂工位200，此时，第1个晶圆110已旋干完毕，控制显影液喷洒装置020 对第2个晶圆210进行第一次喷涂，而后控制显影液喷洒装置020返回至初始 位置，同时，第2个晶圆210进入第一次静置显影；
47.s04，控制显影液喷洒装置020运动至第二喷涂工位200，完成对第2个晶 圆210进行第二次喷涂，并控制显影液喷洒装置020返回至初始位置。
48.为了更清楚说明该实施例，以下对其中一晶圆实现显影到旋干的过程进行 描述：
49.s11，显影液喷洒装置在初始位置等待一预设时间，通过所述预设时间， 避免在晶圆易产生缺陷的时间段内，显影液滴在晶圆表面造成缺陷；(对第1 个晶圆110此步骤不执行)
50.s12，所述显影液喷洒装置从初始位置出发，经过所述喷涂工位时，通过 所述显影液喷洒装置上的喷嘴将显影液均匀地喷涂在所述晶圆表面上；
51.s13，显影液喷涂完毕后，所述显影液喷洒装置从所述喷涂工位出发，返 回到起始位置，此时，所述晶圆在第一静置时间内，进行第一次显影；
52.s14，所述显影液喷洒装置从起始位置出发，经过所述喷涂工位时，通过 所述显影液喷洒装置上的喷嘴将显影液均匀地喷涂在所述晶圆表面上；
53.s15，显影液喷涂完毕后，所述喷洒装置从所述喷涂工位出发，返回到初 始位置，
此时，所述晶圆在第二静置时间内，进行第二次显影；
54.s16，所述清洗单元对所述晶圆进行清洗；
55.s17，所述旋转单元设定一定的旋转速率使晶圆在水平方向旋转，用以将 所述晶圆旋干。
56.如图2
‑
7所示，以下对步骤s11～s17作进一步详细说明。
57.在步骤s11中，显影液喷洒装置020在初始位置等待一预设时间，通过所 述预设时间，避免在晶圆易产生缺陷的时间段内，即旋干阶段，显影液滴在晶 圆表面造成缺陷，且对于第1个晶圆110，本步骤不执行，为了便于理解，在 本实施例中，设定第一显影单元100的预设时间为
△
t1，且
△
t1＝0。
58.在步骤s12中，显影液喷洒装置020固定在机械臂010上，并随着机械臂 010移动而移动，显影液喷洒装置020经过t01时间从初始位置移动到第一喷涂 工位100，从第1个晶圆110表面的上方水平地扫过晶圆表面，并通过该喷洒 装置020上设置的一个或多个喷嘴021将显影液喷洒在第1个晶圆110表面 上，从而在第1个晶圆110表面形成厚度相对均匀地显影液薄膜，并将第一显 影液喷涂时间记为t11。
59.在步骤s13中，显影液喷涂完毕，显影液喷洒装置020经过t10时间从第 一喷涂工位100移动到初始位置，第1个晶圆110在第一静置时间t12内保持 静置状态，使得喷洒在第1个晶圆110表面上的显影液与第1个晶圆110表面 的已曝光的光刻胶层发生化学反应，以去除一部分已曝光的光刻胶层。
60.在步骤s14中，显影液喷洒装置020经过t01时间从初始位置移动到第一 喷涂工位100，从第1个晶圆110表面的上方水平地扫过第1个晶圆表面，并 通过该显影液喷洒装置020上设置的一个或多个喷嘴021将显影液喷洒在第1 个晶圆110表面上，从而在第1个晶圆110表面形成厚度相对均匀地显影液薄 膜，并将第二显影液喷涂时间记为t13。
61.在步骤s15中，显影液喷涂完毕，显影液喷洒装置020经过t10时间从第 一喷涂工位100移动到初始位置，第1个晶圆110在第二静置时间t14内保持 静置状态，使得喷洒在第1个晶圆110表面上的显影液与第1个晶圆110表面 的已曝光的光刻胶层发生化学反应，以去除剩下的已曝光的光刻胶层。
62.在步骤s16中，第一清洗单元140通过对第1个晶圆110喷洒去离子水， 对第1个晶圆110进行清洗，清洗时间记为t15。
63.在步骤s17中，第一旋转单元130设定一定的旋转速率使第1个晶圆110 在水平方向旋转，将第1个晶圆110上残留的去离子水和显影液旋出晶圆110 表面，旋干时间记为t16。
64.在对第1个晶圆110执行上述步骤时，在步骤s04中，显影液喷洒装置 020经过t10时间从第一喷涂工位100移动到初始位置，此时开始对第2个晶圆 210，执行上述步骤。因步骤相同，在此不再赘述，但不同的是，显影液喷洒 装置020经过t02时间从初始位置移动到第二喷涂工位200，喷洒装置020经过 t20时间从第二喷涂工位200移动到初始位置。
65.同样的，对第3个晶圆310，执行上述步骤，显影液喷洒装置020经过t03 时间从初始位置移动到第3喷涂工位300，显影液喷洒装置020经过t30时间从 第3喷涂工位300移动到初始位置。
66.在本实施例中，在对第1个晶圆110执行上述步骤时，在步骤s04中，显 影液喷洒装
置020经过t10时间从第一喷涂工位100移动到初始位置，此时开 始对第2个晶圆210，执行上述步骤。因步骤相同，在此不再赘述，但不同的 是，设定第2个晶圆210的预设时间差为
△
t2；如图4所示，显影液喷洒装置 020经过t02时间从初始位置移动到第二喷涂工位200；如图5所示，显影液喷 洒装置020经过t20时间从第二喷涂工位200移动到初始位置。并且为了便于 区分，对于第2个晶圆210，与第1个晶圆110相对应的各步骤的时间记为 t21、t22、t23、t24、t25和t26。
67.同样的，对第3个晶圆310，执行上述步骤，设定第3个晶圆310的预设 时间差为
△
t3；如图6所示，显影液喷洒装置020经过t03时间从初始位置移 动到第3喷涂工位300；如图7所示，显影液喷洒装置020经过t30时间从第3 喷涂工位300移动到初始位置。并且为了便于区分，对于第3个晶圆310，与 第1个晶圆110相对应的各步骤的时间记为t31、t32、t33、t34、t35和 t36。
68.如图8所示，将显影液喷洒装置020第一次从初始位置出发的时刻设为时 间零点，则对于第1个晶圆110来说，步骤s06的旋干过程从(
△
t1 t01 t11 t12 t13 t14 t15)开始，到(
△
t1 t01 t11 t12 t13 t14 t15 t16)结 束，并将此时间区间设为时间区间r11。
69.对于第2个晶圆210来说，显影液喷洒装置020第二次从第二喷涂工位20 0回到初始位置的时间段为从(
△
t1 t01 t11 t12 t13 t10
△
t2 t02 t21 t2 2 t23)开始，到(
△
t1 t01 t11 t12 t13 t10
△
t2 t02 t21 t22 t23 t2 0)结束，并将此时间区间设为时间区间r12；
70.第2个晶圆210中步骤s06的旋干过程从(
△
t1 t01 t11 t12 t13 t10
ꢀ△
t2 t02 t21 t22 t23 t24 t25)开始，到(
△
t1 t01 t11 t12 t13 t10
ꢀ△
t2 t02 t21 t22 t23 t24 t25 t26)结束，并将此时间区间设为时间区间 r13。
71.对于第3个晶圆310来说，喷洒装置020第二次从第二显影单元200回到 初始位置的时间段为从(
△
t1 t01 t11 t12 t13 t10
△
t2 t02 t21 t22 t23 t20
△
t3 t03 t31 t32 t33)开始到(
△
t1 t01 t11 t12 t13 t10
△
t2 t0 2 t21 t22 t23 t20
△
t3 t03 t31 t32 t33 t30)结束，并将此时间区间设 为时间区间r14。
72.在本实施例中，
△
t1为0，
△
t2与
△
t3保证了时间区间r11与时间区间 r12恰巧没有重合部分，时间区间r13与时间区间r14恰巧重合部分，但需说 明的是，预设时间
△
t1、
△
t2和
△
t3的具体设置不构成对本技术的限制，预 设时间差可以设定为0以上的任意值。
73.如图9所示，本实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括：存储器 031和处理器032，其中存储器031用于存放计算机程序；处理器032用于执行 存储器031上所存放的程序时，实现如下步骤：
74.在控制显影液喷洒装置对第n个晶圆完成喷涂阶段之后，控制显影液喷洒 装置运动至起始位置等待一预设时间，再运动至喷涂工位，以对第n 1个晶圆 完成所述喷涂阶段；其中n为正整数。。另外，处理器032执行存储器031上所 存放的程序而实现的减少晶圆缺陷的显影方法的其他实现方式，与前述方法实 施方式部分所提及的实现方式相同，这里也不再赘述。
75.所述存储器031可用于存储所述计算机程序，所述处理器032通过运行或 执行存储在所述存储器内的计算机程序，以及调用存储在存储器内的数据，实 现所述电子设备的各种功能。
76.所述存储器031可以包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可 包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电 可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器 (ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可 得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双 数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路 (synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接 存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
77.所称处理器032可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可 以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集 成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列 (field
‑
programmable gatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者 晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器
78.如图10所示，本实施例还提供一种显影装置，包括：电子设备030，电子 设备030与前述方法实施方式中的电子设备相同，此处不再赘述。
79.进一步的，如图11所示，本实施例提供的热氧化工艺中自动调控硅氧化膜 厚度的系统还可包括：机械臂010，以及，显影液喷洒装置020，设置于所述机 械臂的自由端
80.所述机械臂010包括固定端与自由端，所述自由端与所述喷洒装置020连 接，机械臂010根据电子设备030发出的指令移动，从而带动喷洒装置020移 动；
81.所述喷洒装置包括喷嘴021和与喷嘴连接的用于输送显影液的管路，所属 喷嘴021的类型可以是扫描式细长喷嘴等其他各种类型，数量为一个以上，喷 嘴021的类型与数量不构成对本技术的限制。
82.例如，在另一实施例中，根据实际需要，喷嘴021为扫描式细长喷嘴，机 械臂010从晶圆上方移动，同时显影液从喷嘴底部出液口流出，在表面张力的 作用下覆盖晶圆表面。显影臂可以从晶圆上方扫描一次也可多次，即一次显影 液覆盖或多次显影液覆盖。
83.在另一实施例中，喷嘴021底部有多个小喷嘴，机械臂010移动到晶圆中 心后喷洒显影液，或从边缘到中心往复运动，同时晶圆在旋转装置作用下转 动，将显影液覆盖整个晶圆。
84.在另一实施例中，喷嘴021为单个小喷嘴，其通过机械臂010移动至晶圆 中心位，喷洒显影液，同时晶圆在旋转装置作用下定速旋转，在离心力作用 下，显影液沿径向稳定流动，使显影液覆盖整个晶圆。
85.进一步的，如图11所示，本实施例提供的热氧化工艺中自动调控硅氧化膜 厚度的系统还可包括：
86.承载台，用于承载晶圆；
87.清洗单元，用于对所述晶圆进行清先清洗；以及，
88.旋转单元，用于使所述晶圆旋转。
89.本实施例还提供一种可读存取介质，所述可读取介质存储有计算机程序， 所述计算机程序被处理器执行时，实现如下步骤：
90.在控制显影液喷洒装置对第n个晶圆完成喷涂阶段之后，控制显影液喷洒 装置运动至起始位置等待一预设时间，再运动至喷涂工位，以对第n 1个晶圆 完成所述喷涂阶段；
其中n为正整数。
91.所述可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有 形设备，例如可以是但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存 储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。可读存储介质的更具体 的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器 (ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、静态 随机存取存储器(sram)、便携式压缩盘只读存储器(cd
‑
rom)、数字多功能盘 (dvd)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽 内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。
92.综上所述，本发明提供的减少晶圆缺陷的显影方法和装置，基于错时机 制，通过时间差，避免显影液偷滴在处于旋干阶段的晶圆上，提高良率，达到 了预期的效果。
93.上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限 定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属 于权利要求书的保护范围。显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动 和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属 于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和 变型在内。