一种匀胶显影机的显影方法
技术领域
本发明涉及一种显影方法，尤其涉及一种匀胶显影机的显影方法。
背景技术
在半导体制造工艺中，采用光刻工艺在晶圆上形成所需的各种图案。光刻工艺中一般利用光刻胶进行遮掩，然后曝光后显影处理。显影处理是利用化学显影液对由曝光造成的光刻胶的可溶解区域进行溶解，其主要目的是把掩膜版图形准确复制到光刻胶中。现有技术中常用的显影方法之一采用显影浸泡法完成显影，曝光后的光刻胶溶解在显影液中，但是浸泡的过程中反应物可能会存留在晶圆的周围，一定程度会阻挡外围的显影液与晶圆的光刻胶溶解，这样，一旦显影时间控制不准确，就容易出现过显影或显影不透的现象，工艺难度非常大，从而导致线条粗细不均匀，影响器件产品的一致性，进一步影响产品的成品率，尤其是在声表面波器件的生产工艺中，一旦晶圆的上的线条粗细不均匀，就会导致声表面波器件的滤波效果差而无法使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种匀胶显影机的显影方法，该显影方法可以改善晶圆线条宽度的均匀性和表面图案的一致性，提高芯片的良品率。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种匀胶显影机的显影方法，包括以下步骤：
S1、将待显影的晶圆输送至一个由伺服电机驱动旋转的旋转台上；
S2、伺服电机驱动旋转台匀加速至900-1200rpm并匀速持续50-60S，在旋转台旋转的过程中，利用显影液喷嘴将配置好的恒温的显影液以雾状的形式喷淋至晶圆表面；
S3、伺服电机驱动旋转台匀减速至150-200rpm并匀速持续25-30S，在此期间显影液喷嘴持续将雾状的显影液喷淋在晶圆表面；
S4、旋转台的转速匀减速至0并保持25-35S，此时显影液喷嘴停止喷淋显影液；
S5、伺服电机驱动旋转台匀加速至1050-1150rpm并持续30-40s，在此过程中，显影液喷嘴持续将的恒温的显影液以雾状的形式喷淋至晶圆表面，且喷淋量大于步骤2中的喷淋量；
S6、伺服电机驱动旋转台匀减速至150-200rpm并匀速持续50-55S，在此期期间，显影液喷嘴停止喷淋，同时清洗喷嘴将去离子水冲洗晶圆表面，时间结束后清洗喷嘴停止喷淋；
S7、伺服电机驱动旋转台匀加速至1500-1600rpm并持续30-35S；
S8、伺服电机驱动旋转台保持步骤S7中的转速，并利用氮气喷嘴对晶圆表面吹扫氮气持续25-30S；
S9、伺服电机驱动旋转台匀减速至0，将显影完成的晶圆移出。
进一步优选的，所述步骤S2中，显影液的配置方法为：
S21、将原液和去离子水分别储存在原液储罐和纯水储罐中。
S22、将原液和纯水分别加入到原液量瓶和纯水量罐中并使原液量瓶和纯水量罐灌满，定义原液量瓶的体积为V原、纯水量罐的体积为V水，满足一下关系式：
S23、提供一个配比箱，配比箱的高度低于原液量瓶和纯水量罐的高度，将原液量瓶中的原液和纯水量罐中的纯水利用重力的作用放空，使其流入到配比箱中；
S24、将配比箱中配置好的显影液送至显影液储罐中供给显影液喷嘴使用，利用上述的显影液配置方法就可以通过直接购买原液配置，而无需购买显影液(显影液中绝大部分为去离子水，运输成本高，同时用量大)，同时配比非常准确，无需通过流量计来计算原液的量，简化显影液的配置系统，也降低了成本。
进一步优选的，所述步骤S22中，判定原液量瓶和纯水量罐灌满的方法是：在原液量瓶的顶部和原液储罐之间设置原液回流管路，在纯水量罐的顶部和纯水储罐之间设置纯水回流管路，当原液回流管路和纯水回流管路中分别回流有原液和去离子水后，判定原液量瓶和纯水量罐已经灌满，否则判定未灌满，这样利用这种判定方式可以确保原液量瓶和纯水量罐均灌满，从而配比更加准确，显影液的浓度更精准。
进一步优选的，所述显影方法中使用的显影液为23℃±0.1℃的恒温的显影液，该显影液的恒温方式为：
显影液储罐通过显影液使用管路与显影液喷嘴连通，显影液使用管路的外部包裹热交换管路，热交换管路和显影液使用管路之间的空间内循环流动恒温的热交换介质，热交换介质与显影液使用管路中的显影液进行热交换实现恒温控制。该恒温方式比较合理，无需对整个显影液储罐中的显影液进行热交换，在显影液的输送过程中就可以对显影液进行热交换，热能的利用率更高。
进一步优选的，所述显影液喷嘴喷出的显影液形状为锥状，显影液喷嘴的中心轴线与水平面的交角为45°且晶圆旋转的中心处于显影液喷嘴的中心轴线的延长线上，该显影液喷嘴按照上述方式设置，可以确保喷出的显影液完全的覆盖在晶圆的表面，同时喷淋的显影液的入射方向与晶圆接触时的入射角度也为45°，相比与晶圆表面垂直的方向入射，这样显影液附着在晶圆表面可以更好的汇集成液膜，在高速旋转时尤其明显。
进一步优选的，所述步骤S2中，旋转台匀加速至1100rpm并匀速持续60S。
进一步优选的，所述步骤S3中，旋转台匀减速至200rpm并匀速持续25S。
进一步优选的，所述步骤S4中旋转台的转速匀减速至0并保持30S；步骤S5中旋转台匀加速至1100rpm并持续35s；步骤S7旋转台匀加速至1600rpm并持续32S。
进一步优选的，所述步骤S6中，清洗喷嘴喷出的去离子水的温度与显影液的温度相同，该去离子水的利用与显影液相同的恒温方式控温，这样利用与显影液相同的恒温方式控温，可以使用一套恒温系统，这样极大的降低了成本。
采用了上述技术方案后，本发明的效果是：该显影方法先利用旋转台带动晶圆旋转，同时喷淋恒温的显影液，在转速比较高的情况下，晶圆表面全部得到显影液的浸润，从而进行初步的溶解，同时在转速较高的情况下利用离心力甩去喷淋显影溶解掉的光刻胶；而后晶圆的转速下降，此时持续喷淋恒温的显影液，这样晶圆的表面显影液就会形成一层球形的显影液膜，而后晶圆静置，此时显影液膜就可以充分的与被曝光的光刻胶进行反应溶解，晶圆的整个表面都有显影液，溶解更均匀，而后晶圆再次以较高的速度旋转，这样就将反应物甩出同时也破坏了显影液膜，然后方便新喷淋的显影液再次与晶圆表面的光刻胶进行反应，整个过程溶解产生的反应物都会被离心甩出而不附着在线条之间，从而成型的线条更加均匀规整。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例的显影液的恒温系统图；
图2是本发明实施例的显影液的配置系统图；
附图中：1.原液储罐；2.配比箱；3.原液量瓶；4.纯水量罐；5.显影液储罐；6.纯水储罐；7.第一三通阀；8.第二三通阀；9.原液供应管路；10.原液回流管路；11.纯水供应管路；12.纯水回流管路；13.显影液供出管道；14.泵；15.曝气主管；16.原液添加管道；17.纯水添加管道；18.液满传感器；19.液空传感器；20.液位传感器；21.氮气加压管路；22.显影液供应管道；23.排气管道；24.显影液使用管路；25.热交换管路；26.半导体制冷装置；27.热交换介质储罐；28.加压泵；29.旋转台；30.伺服电机；31.显影液喷嘴；32.氮气喷嘴；33.清洗喷嘴；34.循环回液管路。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
一种匀胶显影机的显影方法，包括以下步骤：
S1、将待显影的晶圆输送至一个由伺服电机30驱动旋转的旋转台29上；
S2、伺服电机30驱动旋转台29匀加速至900-1200rpm并匀速持续50-60S，在旋转台29旋转的过程中，利用显影液喷嘴31将配置好的恒温的显影液以雾状的形式喷淋至晶圆表面；优选的，该步骤中，旋转台29匀加速至1100rpm并匀速持续60S。
其中，所述显影液喷嘴31喷出的显影液形状为锥状，显影液喷嘴31的中心轴线与水平面的交角为45°且晶圆旋转的中心处于显影液喷嘴31的中心轴线的延长线上，该显影液喷嘴31按照上述方式设置，可以确保喷出的显影液完全的覆盖在晶圆的表面。
S3、伺服电机30驱动旋转台29匀减速至150-200rpm并匀速持续25-30S，在此期间显影液喷嘴31持续将雾状的显影液喷淋在晶圆表面；所述步骤S3中，旋转台29匀减速至200rpm并匀速持续25S，在此过程中，可以保证雾状的显影液附着在晶圆表面并逐渐汇集成球状的显影液膜。
S4、旋转台29的转速匀减速至0并保持25-35S，此时显影液喷嘴31停止喷淋显影液；优选的，保持时间为30S。
S5、伺服电机30驱动旋转台29匀加速至1050-1150rpm并持续30-40s，在此过程中，显影液喷嘴31持续将的恒温的显影液以雾状的形式喷淋至晶圆表面，且喷淋量大于步骤2中的喷淋量；该步骤中旋转台29匀加速至1100rpm并持续35s；而显影液的喷淋量为步骤2中喷淋量的1.2-1.3倍，这样可以保证在高速的旋转过程中充分的溶解，提高溶解的效果。
S6、伺服电机30驱动旋转台29匀减速至150-200rpm并匀速持续50-55S，在此期期间，利用显影液喷嘴31停止喷淋，同时清洗喷嘴33将去离子水冲洗晶圆表面，时间结束后清洗喷嘴33停止喷淋；
S7、伺服电机30驱动旋转台29匀加速至1500-1600rpm并持续30-35S；优选的该步骤的旋转台29匀加速至1600rpm并持续32S。
S8、伺服电机30驱动旋转台29保持步骤S7中的转速，并利用氮气喷嘴32对晶圆表面吹扫氮气持续25-30S；
S9、伺服电机30驱动旋转台29匀减速至0，将显影完成的晶圆移出。
如图2所示，所述步骤S2中，显影液的配置方法为：
S21、将原液和去离子水分别储存在原液储罐1和纯水储罐6中。
S22、将原液和纯水分别加入到原液量瓶3和纯水量罐4中并使原液量瓶3和纯水量罐4灌满，定义原液量瓶3的体积为V原、纯水量罐4的体积为V水，满足一下关系式：
S23、提供一个配比箱2，配比箱2的高度低于原液量瓶3和纯水量罐4的高度，将原液量瓶3中的原液和纯水量罐4中的纯水利用重力的作用放空，使其流入到配比箱2中；
S24、将配比箱2中配置好的显影液送至显影液储罐5中供给显影液喷嘴31使用，利用上述的显影液配置方法就可以通过直接购买原液配置，而无需购买显影液(显影液中绝大部分为去离子水，运输成本高，同时用量大)，同时配比非常准确，无需通过流量计来计算原液的量，简化显影液的配置系统，也降低了成本。
其中优选的，所述步骤S22中，判定原液量瓶3和纯水量罐4灌满的方法是：在原液量瓶3的顶部和原液储罐1之间设置原液回流管路10，在纯水量罐4的顶部和纯水储罐6之间设置纯水回流管路12，当原液回流管路10和纯水回流管路12中分别回流有原液和去离子水后，判定原液量瓶3和纯水量罐4已经灌满，否则判定未灌满，这样利用这种判定方式可以确保原液量瓶3和纯水量罐4均灌满，从而配比更加准确，显影液的浓度更精准。
如图2所示，图2表示了一种显影液的配置系统，包括原液储罐1、配比箱2、显影液储罐5、原液量瓶3、纯水量罐4和纯水储罐6；
所述原液储罐1上设置有原液出口和原液回流入口；
所述原液量瓶3的底部设置有原液入口和原液配置出口，原液量瓶3的顶部设置有原液回流出口和第一补气口，所述原液入口和原液出口之间通过原液供应管路9连通，所述原液回流出口和原液回流入口之间通过原液回流管路10连通，所述第一补气口上设置有第一补气阀；
所述纯水储罐6上设置有纯水出口和纯水回流入口
所述纯水量罐4的底部设置有纯水入口和纯水配置出口，纯水量罐4的顶部设置有纯水回流出口和第二补气口，所述纯水入口和纯水出口之间通过纯水供应管路11连通，所述纯水回流出口和纯水回流入口之间通过纯水回流管路12连通，所述第二补气口上设置有第二补气阀；定义原液量瓶3的体积为V原、纯水量罐4的体积为V水，所需配置的目标显影液的浓度为N％，满足一下关系式：
所述配比箱2的位置低于原液量瓶3和纯水量罐4，所述配比箱2上设置有纯水配置入口和原液配置入口，所述纯水配置入口和纯水配置出口之间通过带放水阀的纯水添加管道17连通，所述原液配置入口和原液配置出口之间通过带放液阀的原液添加管道16连通，所述配比箱2的底部设置有显影液出口；
所述显影液储罐5上设置有显影液入口和显影液供出口，所述显影液入口与显影液出口之间通过显影液供出管道13连通，该显影液供出管道上设置有泵14，用来提供长距离的输送动力；所述显影液供出口通过显影液供应管道22与匀胶显影机的显影液使用管路24连通。
所述原液储罐1的上部、显影液储罐5的上部和纯水储罐6的上部均设置有加压口和排气管道23，所述加压口连通有氮气加压管路21，所述原液储罐1、显影液储罐5和纯水储罐6利用加压的氮气将原液或显影液或纯水压出，利用加压的氮气可以在不引入杂质的情况下将液体压出。
所述配比箱2内还设置有对内部液体进行搅拌的搅拌装置。所述搅拌装置包括设置于配比箱2内的曝气主管15，所述曝气主管15连接有氮气供应系统，所述配比箱2上还设置有排气口，排气口上安装有排气阀。所述原液回流管路10和纯水回流管路12上均设置有液满传感器18。所述纯水添加管道17和原液添加管道16上均设置有液空传感器19。所述配比箱2和显影液储罐5内均设置有液位传感器20。
所述原液量瓶3的顶部设置有第一三通阀7，所述第一三通阀7的其中两个接口连接原液回流出口和原液回流管路10，第一三通阀7的另一个接口作为第一补气口用于与大气连通；所述纯水量罐4的顶部设置有第二三通阀8，所述第二三通阀8的其中两个接口连接所述纯水回流出口和纯水回流管路12，所述第二三通阀8的另一个接口作为第二补气口用于与大气连通。
在如图1所示，所述显影方法中使用的显影液为23℃±0.1℃的恒温的显影液，该显影液的恒温方式为：
显影液储罐5通过显影液使用管路24与显影液喷嘴31连通，显影液使用管路24的外部包裹热交换管路25，热交换管路25和显影液使用管路24之间的空间内循环流动恒温的热交换介质，热交换介质与显影液使用管路24中的显影液进行热交换实现恒温控制。该恒温方式比较合理，无需对整个显影液储罐5中的显影液进行热交换，在显影液的输送过程中就可以对显影液进行热交换，热能的利用率更高。
其中，热交换介质可以采用水，其储存在热交换介质储罐27中，热交换介质储罐27的出液口设置有带加压泵28的出液管路，出液管路连接热交换管路25的进液口，而热交换介质储罐27的进液口通过回液管路与热交换管路25的出液口连通，在出液管路上设置了半导体制冷装置26，该半导体制冷装置26为目前常规结构，主要是通过半导体制冷片实现制冷，同时热交换介质储罐27上设置有电加热装置和温度传感器。同时，半导体制冷装置26的下游设置一个循环回液管路34，循环回液管路34与热交换介质的储罐连通，这样当热交换介质的温度较低或较高时，电加热装置或半导体制冷装置26启动，然后热交换介质自循环，当温度到达要求使，热交换介质就可以用来进行热交换，实现显影液的恒温控制。
另外，所述步骤S6中，清洗喷嘴33喷出的去离子水的温度与显影液的温度相同，该去离子水的利用与显影液相同的恒温方式控温，这样利用与显影液相同的恒温方式控温，可以使用一套恒温系统，这样极大的降低了成本，也就是说去离子水可以用热交换介质储罐27中的热交换介质进行恒温控制，其管路的布置方式与图1中的布置方式相同。
以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
