一种显影装置及显影机的制作方法

本技术涉及半导体集成电路制作，特别涉及一种显影装置及显影机。

背景技术：

1、通常在晶圆上制作集成电路的过程中，显影是光刻工艺中将曝光后的光刻胶图案化去除的步骤，其动作顺序大致为喷淋显影液进行显影、气体吹扫或去离子水冲洗以对显影后的残留物进行去除以及甩干三个过程。

2、由于现有工艺是将显影装置的喷头垂直置于晶圆表面之上后以一定的速度进行旋转式显影液喷淋，这将造成与晶圆表面呈直角垂直分布的喷头所喷淋出的显影液与晶圆表面上的不同区域的接触时间不同，即显影液喷洒在晶圆表面上并不均匀，进而导致晶圆表面存在局部显影不均匀缺陷的问题。特别是在晶圆上形成开孔结构的制程工艺中，显影液喷洒的不均匀会导致晶圆上部分开孔结构发生开孔不足或部分开孔结构发生过度开孔的问题，从而导致晶圆后续蚀刻制程失效，蚀刻后的孔结构图形丢失、不完整以及线宽无法满足设计要求，使得晶圆产品的良率降低。

3、并且，现有工艺在显影之后所采用的气体吹扫或去离子水冲洗以对显影后的残留物进行去除的步骤中，所述气体或去离子水均需要通过所述与晶圆表面呈直角垂直分布的喷头喷出，因此，当在晶圆上利用现有的显影装置进行显影后的清洗时，所述气体或去离子水的浓度从晶圆中心点向外逐渐骤降，这将导致本该去除的显影后残留光刻胶和显影反应物仍然残留在晶圆上，进而加重晶圆后续蚀刻制程失效的问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种显影装置及显影机，以解决现有技术中由于喷头和晶圆的位置不当，导致的喷淋在晶圆表面上的显影液不均匀，进而导致晶圆表面上不同区域的显影效果不同以及后续残留物清洗不干净的问题。

2、第一方面，为解决上述技术问题，本实用新型提供一种显影装置，包括晶圆承载台和位于所述晶圆承载台上方的显影箱，具体的，所述显影装置还可以包括：分别连接在所述显影箱的底面上的至少一组显影组件和至少两组清洗组件；其中，

3、所述显影组件和所述清洗组件均包括依次相连的自转电机、倾斜旋转电机和喷头，且所述自转电机的顶端均固定连接在所述显影箱的底面上，所述自转电机的底端均设有第一传动轴，所述自转电机均通过所述第一传动轴与一所述倾斜旋转电机的顶端连接，所述倾斜旋转电机的底端均设有第二传动轴，所述倾斜旋转电机均通过所述第二传动轴与喷头朝向所述晶圆承载台的一侧连接。

4、进一步的，每一所述倾斜旋转电机带动和其连接的喷头与所述晶圆承载台所在的平面呈预设角度设置，所述预设角度的范围具体可以为：0～90°。

5、进一步的，每一所述倾斜旋转电机均还与一控制器连接，以使每一所述倾斜旋转电机通过所述控制器的控制带动和其连接的喷头与所述晶圆承载台的不同表面区域之间所设置的所述预设角度的角度范围不同。

6、进一步的，所述显影箱的所述底面上还可以贯穿有三个孔隙，所述显影装置还可以包括：局部穿设在所述显影箱内部的两个导液管和一个导气管；

7、其中，一个所述导液管穿过一所述孔隙与所述显影组件中的喷头连接并与外部显影液源连通，另一个所述导液管穿过一所述孔隙与一组所述清洗组件中的喷头连接并与外部水源连通，而所述导气管则通过一所述孔隙与另一组所述清洗组件中的喷头连接并与外部气源连通。

8、进一步的，所述外部气源提供的清洁气体具体可以包括氮气或氩气，示例性的，所述清洁气体优选为氮气。

9、进一步的，每一所述导液管上均还至少可以设置有一排液阀，所述导气管上则还至少可以设置有一排气阀。

10、进一步的，所述排液阀和/或所述排气阀可以为单向阀门。

11、进一步的，设置在与所述显影组件连接的导液管上的排液阀和设置在与所述两组所述清洗组件分别连接的导液管、导气管上的排液阀、排气阀的开关状态相反。

12、进一步的，所述显影箱的一侧面端面上还可以固定连接有一机械臂，所述机械臂为内部为空腔的箱体结构，所述箱体结构与所述显影箱固定连接的所述侧面端面上还可以设置有一通管孔以与所述显影箱的内部连通；所述导液管和所述导气管，通过所述通管孔穿过所述机械臂分别与所述外部显影液源、所述外部水源以及所述外部气源连通。

13、第二方面，基于相同的构思，本实用新型还提供了一种显影机，具体可以包括：如上所述的显影装置。

14、与现有技术相比，本实用新型至少具有如下技术效果：

15、如上所述，本实用新型提供了一种显影装置，其通过在显影箱的底面上设置至少三个喷头且每个喷头均分别连接有两个电机，然后利用两个电机在控制每个喷头在自转的同时可以与承载有晶圆的晶圆承载台所在的平面呈一定角度的倾斜旋转，得到意想不到的效果是通过设置所述三个喷头在晶圆表面上的不同区域具有不同的旋转方向和旋转角度，即可让晶圆表面的不同区域可以根据实际需求接触到不同浓度的显影液，进而改善了晶圆表面因不同区域接触显影液的时间、浓度差异所导致的显影不均而降低显影率的问题。

16、并且，由于本实用新型提供的所述显影装置中的三个喷头中的两个用于喷淋纯水和用于通入清洗气体(氮气)的喷头，均可以倾斜的方式进行作业，因此得到意想不到的效果是在纯水和/或氮气的倾斜喷淋过程中，纯水和氮气所造成的气穴现象所产生的更多微气泡和气泡的破裂有助于纯水进入微小的显影结构，例如开孔结构的微小开孔区，进而可确保纯水和氮气吹扫过程可将晶圆表面所产生的显影后的光刻胶残留物和反应物完全去除，进而避免了显影后的光刻胶残留物或反应物遗留在晶圆上而导致的后续刻蚀制程缺陷，因此，更进一步的提升了显影率、降低了清洁成本和缩短了清洁周期。

技术特征：

1.一种显影装置，包括晶圆承载台和位于所述晶圆承载台上方的显影箱，其特征在于，所述显影装置还包括：分别连接在所述显影箱的底面上的至少一组显影组件和至少两组清洗组件；

2.如权利要求1所述的显影装置，其特征在于，每一所述倾斜旋转电机带动和其连接的喷头与所述晶圆承载台所在的平面呈预设角度设置，所述预设角度的范围为：0～90°。

3.如权利要求2所述的显影装置，其特征在于，每一所述倾斜旋转电机均还与一控制器连接，以使每一所述倾斜旋转电机通过所述控制器的控制带动和其连接的喷头与所述晶圆承载台的不同表面区域之间所设置的所述预设角度的角度范围不同。

4.如权利要求1所述的显影装置，其特征在于，所述显影箱的所述底面上还贯穿有三个孔隙，所述显影装置还包括局部穿设在所述显影箱内部的两个导液管和一个导气管；

5.如权利要求4所述的显影装置，其特征在于，所述外部气源提供的清洁气体包括氮气或氩气。

6.如权利要求4所述的显影装置，其特征在于，每一所述导液管上均至少设置有一排液阀，所述导气管上则至少设置有一排气阀。

7.如权利要求6所述的显影装置，其特征在于，所述排液阀和/或所述排气阀为单向阀门。

8.如权利要求7所述的显影装置，其特征在于，设置在与所述显影组件连接的导液管上的排液阀和设置在与所述两组所述清洗组件分别连接的导液管、导气管上的排液阀、排气阀的开关状态相反。

9.如权利要求4所述的显影装置，其特征在于，所述显影箱的一侧面端面上还固定连接有一机械臂，所述机械臂为内部为空腔的箱体结构，所述箱体结构与所述显影箱固定连接的所述侧面端面上还设置有一通管孔以与所述显影箱的内部连通；所述导液管和所述导气管，通过所述通管孔穿过所述机械臂分别与所述外部显影液源、所述外部水源以及所述外部气源连通。

10.一种显影机，其特征在于，包括如权利要求1～9中任一项所述的显影装置。

技术总结本技术提供了一种显影装置及显影机，应用于半导体集成电路制作技术领域。包括晶圆承载台和位于晶圆承载台上方的显影箱，显影装置还包括：分别连接在显影箱的底面上的至少一组显影组件和至少两组清洗组件；显影组件和清洗组件均包括依次相连的自转电机、倾斜旋转电机和喷头，且自转电机的顶端均固定连接在显影箱的底面上，自转电机的底端均设有第一传动轴，自转电机均通过第一传动轴与一倾斜旋转电机的顶端连接，倾斜旋转电机的底端均设有第二传动轴，倾斜旋转电机均通过第二传动轴与喷头朝向晶圆承载台的一侧连接。达到改善晶圆表面因不同区域接触显影液的时间、浓度差异所导致的显影不均而降低显影率的目的。技术研发人员：蒯乐,黄胜,王忠诚,徐卫受保护的技术使用者：合肥晶合集成电路股份有限公司技术研发日：20231007技术公布日：2024/5/19