本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管芯片制造的光刻工艺中的显影装置。
背景技术
发光二极管(英文：lightemittingdiode，简称：led)是一种可以把电能转化成光能的半导体二极管。芯片是led的核心组件，光刻(英文：photolithography)工艺是包括led芯片在内的半导体器件制造工艺中的一个重要步骤，利用曝光和显影在光刻胶层上刻画几何图形结构，然后通过刻蚀工艺将光掩模上的图形转移到半导体器件上。
目前常用的显影方式是在半导体器件上铺设光刻胶并通过掩膜板对光刻胶进行曝光之后，驱动半导体器件旋转，同时向半导体器件铺设有光刻胶的表面喷洒显影液，使显影液落到光刻胶上溶解光刻胶中已曝光的部分(铺设的光刻胶为正性光刻胶)或者没有曝光的部分(铺设的光刻胶为负性光刻胶)，形成一定图形的光刻胶。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
显影液的喷洒情况、以及半导体器件的旋转速度对光刻胶的溶解情况影响很大，很容易造成光刻胶溶解不均匀，如显影不完全、光刻胶残留等。
技术实现要素：
本发明实施例提供了一种发光二极管芯片制造的光刻工艺中的显影装置，能够解决现有技术光刻胶溶解不均匀的问题。所述技术方案如下：
本发明实施例提供了一种发光二极管芯片制造的光刻工艺中的显影装置，所述显影装置包括芯片装载容器、挂架和晃动机构，所述晃动机构包括第一气缸、第二气缸、第三气缸、第一平板和第二平板；所述第一平板和所述第二平板相对设置，所述第一气缸的缸体和所述第二气缸的缸体分别固定在所述第一平板上，所述第一气缸的活塞杆和所述第二气缸的活塞杆分别固定在所述第二平板上；所述第三气缸的活塞杆固定在所述第一平板上，所述第三气缸的缸体和所述第二平板分别位于所述第一平板的两侧，所述第一平板与所述第三气缸的连接处位于所述第一平板与所述第一气缸的连接处和所述第一平板与所述第二气缸的连接处之间；所述芯片装载容器通过所述挂架固定在所述第二平板上，所述芯片装载容器和所述第一平板分别位于所述第二平板的两侧，所述第二平板与所述挂架的连接处位于所述第二平板与所述第一气缸的连接处和所述第二平板与所述第二气缸的连接处之间。
可选地，所述挂架包括第一直杆、第二直杆和第三直杆，所述第一直杆、所述第二直杆和所述第三直杆位于同一平面上；所述第三直杆平行设置在所述第二平板上；所述第一直杆的第一端与所述第三直杆的第一端连接，所述第一直杆与所述第三直杆之间的夹角为锐角，所述第一直杆的第二端向远离所述第二平板的方向延伸；所述第二直杆的第一端与所述第三直杆的第二端连接，所述第二直杆与所述第三直杆之间的夹角为锐角，所述第二直杆的第二端向远离所述第二平板的方向延伸；所述芯片装载容器固定在所述第一直杆的第二端和所述第二直杆的第二端之间。
优选地，所述挂架采用弹性材料制成；所述挂架还包括v型杆，所述v型杆的第一端与所述第一直杆的中部连接，所述v型杆的第二端与所述第二直杆的中部连接，所述v型杆的v型开口朝向所述第三直杆。
更优选地，所述挂架采用的弹性材料为可溶性聚四氟乙烯。
更优选地，所述第一直杆上背向所述第二直杆的区域设有第一加强板，所述第一加强板从所述第一直杆的第一端延伸到所述第一直杆的第二端；所述第二直杆上背向所述第一直杆的区域设有第二加强板，所述第二加强板与所述第二直杆平行，所述第二加强板从所述第二直杆的第一端延伸到所述第二直杆的第二端。
优选地，所述第一直杆的第二端朝向所述第二直杆的区域设有第一凸块，所述第二直杆的第二端朝向所述第一直杆的区域设有第二凸块，所述芯片装载容器上设有与所述第一凸块匹配的第一凹槽、以及与所述第二凸块匹配的第二凹槽。
更优选地，所述第一直杆的第二端设有第三加强板，所述第三加强板自所述第一凸块在所述第一直杆上的设置区域向外延伸；所述第二直杆的第二端设有第四加强板，所述第四加强板自所述第二凸块在所述第二直杆上的设置区域向外延伸。
优选地，所述晃动机构还包括第三平板，所述第三平板和所述第二平板相对设置，所述第三直杆夹在所述第二平板和所述第三平板之间，所述第三平板通过紧固件固定在所述第二平板上。
可选地，所述芯片装载容器包括外壳和腔体，所述腔体设置在所述外壳内，所述外壳的每个表面设有与所述腔体连通的通孔。
优选地，所述外壳的第一表面的通孔的孔径大于所述外壳的第二表面的通孔的孔径，所述第一表面为所述外壳垂直于所述第一气缸和所述第二气缸之间连线的表面，所述第二表面为所述外壳除所述第一表面之外的表面。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过将第一平板和第二平板相对设置，第一气缸和第二气缸分别设置在第一平板和第二平板之间，调节第一气缸的缸体内的气压和第二气缸的缸体内的气压，使第一气缸的活塞杆的长度和第二气缸的活塞杆的长度之间的大小关系交替变化，第二平板在第一平板固定不动的情况下不断向两个相反的方向倾斜，通过挂架固定在第二平板中间的芯片装载容器随之左右交替摆动。而且第三气缸固定在设置第一气缸和第二气缸的第一平板的中间，调节第三气缸的缸体内的气压，使第三气缸的活塞杆的长短交替变化，第一平板随之上下移动，依次带动第一气缸和第二气缸、第二平板、挂架、芯片装载容器上下交替晃动。在芯片装载容器左右摆动和上下晃动的过程中，芯片装载容器内的芯片和显影液之间存在相对运动，可以有效避免显影不均匀的情况发生，显影充分，提升了芯片的成品率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种发光二极管芯片制造的光刻工艺中的显影装置的结构示意图；
图2a是本发明实施例提供的芯片装载容器向一个方向摆动时的结构示意图；
图2b是本发明实施例提供的芯片装载容器向另一个方向摆动时的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的挂架的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的芯片装载容器的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种发光二极管芯片制造的光刻工艺中的显影装置，图1为本发明实施例提供的一种发光二极管芯片制造的光刻工艺中的显影装置的结构示意图，参见图1，显影装置包括芯片装载容器10、挂架20和晃动机构30，晃动机构30包括第一气缸31、第二气缸32、第三气缸33、第一平板34和第二平板35。
需要说明的是，气缸是将压缩气体的压力能转换为机械能，引导活塞在缸体内进行直线往复运动的气动执行元件。气缸一般包括缸体和活塞杆，活塞杆的一端设置在缸体内，活塞杆的另一端从缸体伸出；当缸体内的气压较大时，气压推动活塞杆进一步伸出缸体；当缸体内的气压较小时，活塞杆在外力(如弹簧力)的作用下缩回缸体。本实施例中的第一气缸、第二气缸和第三气缸都可以为一般的气缸，气缸前面的第一、第二和第三仅用于区分不是同一个气缸。同样地，第一平板和第二平板也可以为一般的平板，即表面平整的板子，平板前面的第一和第二仅用于区分不是同一个平板。
在本实施例中，如图1所示，第一平板34和第二平板35相对设置，第一气缸31的缸体31a和第二气缸32的缸体32a分别固定在第一平板34上，第一气缸31的活塞杆31b和第二气缸32的活塞杆32b分别固定在第二平板35上。
第三气缸33的活塞杆33b固定在第一平板34上，第三气缸33的缸体33a和第二平板35分别位于第一平板34的两侧，第一平板34与第三气缸33的连接处位于第一平板34与第一气缸31的连接处和第一平板34与第二气缸32的连接处之间。
芯片装载容器10通过挂架20固定在第二平板35上，芯片装载容器10和第一平板34分别位于第二平板35的两侧，第二平板35与挂架20的连接处位于第二平板35与第一气缸31的连接处和所第二平板35与第二气缸32的连接处之间。
下面简单介绍一下本发明实施例提供的发光二极管芯片制造的光刻工艺中的显影装置的工作原理：
图2a为本发明实施例提供的芯片装载容器向一个方向摆动时的结构示意图，参见图2a，向第一气缸31的缸体31a内通入气体，第一气缸31的活塞杆31b在气压的作用下进一步伸出第一气缸31的缸体31a；同时将第二气缸32的缸体32a内的气体排出，第二气缸32的活塞杆32b在外力(如弹簧力)的作用下缩回第二气缸32的缸体32a内；此时第二气缸32的活塞杆32b伸出第二气缸32的缸体32a的长度小于第一气缸31的活塞杆31b伸出第一气缸31的缸体31a的长度，第二平板35与第一气缸31连接的区域向下倾斜，第二平板35与第二气缸32连接的区域向上倾斜，通过挂架20固定在第二平板35上的芯片装载容器10在第二平板35倾斜的过程中向第二气缸32所在的一侧摆动。
图2b为本发明实施例提供的芯片装载容器向另一个方向摆动时的结构示意图，参见图2b，将第一气缸31的缸体31a内的气体排出，第一气缸31的活塞杆31b在外力(如弹簧力)的作用下缩回第一气缸31的缸体31a内；同时向第二气缸32的缸体32a内通入气体，第二气缸32的活塞杆32b在气压的作用下进一步伸出第二气缸32的缸体32a；此时第二气缸32的活塞杆32b伸出第二气缸32的缸体32a的长度大于第一气缸31的活塞杆31b伸出第一气缸31的缸体31a的长度，第二平板35与第一气缸31连接的区域向上倾斜，第二平板35与第二气缸32连接的区域向下倾斜，通过挂架20固定在第二平板35上的芯片装载容器10在第二平板35的倾斜过程中向第一气缸31所在的一侧摆动。
按照上述两种方式交替改变第一气缸31的缸体31a内的气体和第二气缸32的缸体32a内的气体，即先向第一气缸31的缸体31a内注入气体，同时将第二气缸32的缸体32a内的气体排出；再将第一气缸31的缸体31a内的气体排出，同时向第二气缸32的缸体32a内注入气体；然后又向第一气缸31的缸体31a内注入气体，同时将第二气缸32的缸体32a内的气体排出……这样循环进行，芯片装载容器10先向第二气缸32所在的一侧摆动，再向第一气缸31所在的一侧摆动，然后又向第二气缸32所在的一侧摆动……这样交替向水平线上两个相反的方向摆动。
另外，先向第三气缸33的缸体33a内通入气体，第三气缸33的活塞杆33b在气压的作用下进一步伸出第三气缸33的缸体33a，依次通过第一平板34、第一气缸31和第二气缸32、第二平板35、挂架20与第三气缸33连接的芯片装载容器10向下晃动。
再将第三气缸33的缸体33a内的气体排出，第三气缸33的活塞杆33b在外力(如弹簧力)的作用下缩回第三气缸33的缸体33a内，依次通过第一平板34、第一气缸31和第二气缸32、第二平板35、挂架20与第三气缸33连接的芯片装载容器10向上晃动。
然后又向第三气缸33的缸体33a内通入气体……按照上述两种方式交替改变第三气缸33的缸体33a内的气压，芯片装载容器10向下晃动，再向上晃动，然后又向下晃动……这样交替向竖直线上两个相反的方向摆动。
本发明实施例通过将第一平板和第二平板相对设置，第一气缸和第二气缸分别设置在第一平板和第二平板之间，调节第一气缸的缸体内的气压和第二气缸的缸体内的气压，使第一气缸的活塞杆的长度和第二气缸的活塞杆的长度之间的大小关系交替变化，第二平板在第一平板固定不动的情况下不断向两个相反的方向倾斜，通过挂架固定在第二平板中间的芯片装载容器随之左右交替摆动。而且第三气缸固定在设置第一气缸和第二气缸的第一平板的中间，调节第三气缸的缸体内的气压，使第三气缸的活塞杆的长短交替变化，第一平板随之上下移动，依次带动第一气缸和第二气缸、第二平板、挂架、芯片装载容器上下交替晃动。在芯片装载容器左右摆动和上下晃动的过程中，芯片装载容器内的芯片和显影液之间存在相对运动，可以有效避免显影不均匀的情况发生，显影充分，提升了芯片的成品率。
在实际应用中，第三气缸的缸体可以固定在传动机构上。当芯片上铺设光刻胶并通过掩膜板对光刻胶进行曝光之后，将芯片放入芯片装载容器中，传动机构带着显影装置移动到显影液槽进行显影，显影过程中采用上述方式左右摆动和上下晃动芯片装载容器，使芯片装载容器中的芯片与显影液充分反应，可以实现完全显影。因此一般将多个芯片同时放入芯片装载容器中一起显影，提高显影效率。显影之后，传动机构带着显影装置移动到纯水槽进行清洗。
图3为本发明实施例提供的挂架的结构示意图，参见图3，挂架20可以包括第一直杆21、第二直杆22和第三直杆23，第一直杆21、第二直杆22和第三直杆23位于同一平面上。第三直杆23平行设置在第二平板35上。第一直杆21的第一端与第三直杆23的第一端连接，第一直杆21与第三直杆23之间的夹角α为锐角，第一直杆21的第二端向远离第二平板35的方向延伸。第二直杆22的第一端与第三直杆23的第二端连接，第二直杆22与第三直杆23之间的夹角β为锐角，第二直杆22的第二端向远离第二平板35的方向延伸。芯片装载容器10固定在第一直杆21的第二端和第二直杆22的第二端之间。
第一直杆与第三直杆之间的夹角和第二直杆与第三直杆之间的夹角均为锐角，第一直杆和第二直杆之间的距离在远离第三直杆的过程中逐渐减小，可以利用第一直杆和第二直杆将芯片装载容器夹在中间，实现简单，成本低廉。
可选地，如图1所示，晃动机构30还可以包括第三平板36，第三平板36和第二平板35相对设置，第三直杆23夹在第二平板35和第三平板36之间，第三平板36通过紧固件37固定在第二平板35上。利用平板和紧固件将挂架固定在晃动机构上，实现简单，装卸方便，成本低廉。
具体地，紧固件可以为螺栓、螺钉或者螺柱。
可选地，如图3所示，第一直杆21与第三直杆23之间的夹角α可以为75°～85°，优选为80°；第二直杆22与第三直杆23之间的夹角β可以为75°～85°，优选为80°。
如果第一直杆与第三直杆之间的夹角小于75°，则可能由于第一直杆与第三直杆之间的夹角太小而造成第一直杆的长度太短，芯片装载容器浸入显影液中的深度有限，显影效果不理想；如果第一直杆与第三直杆之间的夹角大于85°，则可能由于第一直杆与第三直杆之间的夹角太大而造成第一直杆的长度太长，无法有效卡住芯片装载容器，容易造成芯片装载容器脱落。
同样地，如果第二直杆与第三直杆之间的夹角小于75°，则可能由于第二直杆与第三直杆之间的夹角太小而造成第二直杆的长度太短，芯片装载容器浸入显影液中的深度有限，显影效果不理想；如果第二直杆与第三直杆之间的夹角大于85°，则可能由于第二直杆与第三直杆之间的夹角太大而造成第二直杆的长度太长，无法有效卡住芯片装载容器，容易造成芯片装载容器脱落。
具体地，第一直杆21的长度可以为195mm～205mm，优选为200mm；第二直杆22的长度可以为195mm～205mm，优选为200mm；第三直杆23的长度可以为135mm～145mm，优选为140mm。
如果第一直杆的长度小于195mm，则可能由于第一直杆的长度太短，芯片装载容器浸入显影液中的深度有限，显影效果不理想；如果第一直杆的长度大于205mm，则可能由于第一直杆的长度太长，无法有效卡住芯片装载容器，容易造成芯片装载容器脱落。
同样地，如果第二直杆的长度小于195mm，则可能由于第二直杆的长度太短，芯片装载容器浸入显影液中的深度有限，显影效果不理想；如果第二直杆的长度大于205mm，则可能由于第二直杆的长度太长，无法有效卡住芯片装载容器，容易造成芯片装载容器脱落。
如果第三直杆的长度小于135mm，则可能由于第三直杆的长度太短而造成第一直杆和第二直杆的长度也相应较短，芯片装载容器浸入显影液中的深度有限，显影效果不理想；如果第三直杆的长度大于145mm，则可能由于第三直杆的长度太长而造成第一直杆和第二直杆的长度也相应较长，无法有效卡住芯片装载容器，容易造成芯片装载容器脱落。
可选地，挂架20可以采用弹性材料制成。如图3所示，挂架30还可以包括v型杆24，v型杆24的第一端与第一直杆21的中部连接，v型杆24的第二端与第二直杆22的中部连接，v型杆24的v型开口朝向第三直杆23。
挂架采用弹性材料制成，便于人为改变挂架的形状。由于v型杆与第三直杆平行设置在第一直杆和第二直杆之间，v型杆的v型开口朝向第三直杆，因此在第三直杆侧挤压第一直杆和第二直杆时，v型杆作为支点引导芯片装载容器两端的第一直杆和第二直杆之间的距离变大，卸下芯片装载容器。不再挤压第一直杆和第二直杆时，挂架在弹性力的作用下恢复原来的形状，第一直杆和第二直杆将芯片装载容器夹在中间，装卸方便。
优选地，如图3所示，v型杆24中两个杆之间的夹角γ可以为150°～160°，优选为155°。
如果v型杆中两个杆之间的夹角小于150°，则可能由于v型杆中两个杆之间的夹角太小而造成挂架很容易变形，无法有效卡住芯片装载容器，容易造成芯片装载容器脱落；如果v型杆中两个杆之间的夹角大于160°，则可能由于v型杆中两个杆之间的夹角太大而无法有效引导挂架按照所需方向变形，使用效果较差。
在实际应用中，挂架可以一体成型，即向固定形状的模具中注入材料即可同时形成第一直杆、第二直杆、第三直杆和v型杆。
优选地，挂架20采用的弹性材料可以为可溶性聚四氟乙烯(英文：polytetrafluoroethylene，简称：pfa)。pfa弹性好，便于装卸芯片装载容器，而且耐腐蚀，可以浸入在显影液中。
优选地，如图3所示，第一直杆21上背向第二直杆22的区域可以设有第一加强板25，第一加强板25从第一直杆21的第一端延伸到第一直杆21的第二端。第二直杆22上背向第一直杆21的区域可以设有第二加强板26，第二加强板26与第二直杆22平行，第二加强板26从第二直杆22的第一端延伸到第二直杆22的第二端。通过设置加强板提高第一直杆和第二直杆的强度，避免第一直杆和第二直杆变形。
可选地，如图3所示，第一直杆21的第二端朝向第二直杆22的区域可以设有第一凸块271，第二直杆22的第二端朝向第一直杆21的区域可以设有第二凸块281，芯片装载容器10上设有与第一凸块271匹配的第一凹槽、以及与第二凸块281匹配的第二凹槽(第一凹槽和第二凹槽可以为图4中所示的11b)。通过凸块和凹槽的设计，使得芯片装载容器可以牢牢卡在第一直杆和第二直杆之间。
优选地，如图3所示，第一直杆21的第二端设有第三加强板272，第三加强板272自第一凸块271在第一直杆21上的设置区域向外延伸；第二直杆22的第二端设有第四加强板282，第四加强板282自第二凸块281在第二直杆22上的设置区域向外延伸。通过设置加强板提高第一直杆和第二直杆的强度，避免第一直杆和第二直杆变形。
图4为芯片装载容器的结构示意图，参见图4，芯片装载容器10可以包括外壳11和腔体12，腔体12设置在外壳11内，外壳11的每个表面设有与腔体12连通的通孔11a。通过在每个表面设置通孔，以便显影液进入芯片装载容器中与芯片进行反应。
可选地，如图4所示，外壳11的第一表面111的通孔11a的孔径大于外壳11的第二表面112的通孔的孔径，第一表面111为外壳11垂直于第一气缸31和第二气缸32之间连线的表面，第二表面112为外壳11除第一表面111之外的表面。增大垂直于第一气缸和第二气缸之间连线的表面的通孔大小，有利于在第一气缸和第二气缸作用带动芯片装载容器晃动的过程中，显影液更容易进入芯片装载容器中与芯片进行反应。
具体地，第一表面的通孔的孔径小于切割形成芯片的晶圆的直径，第二表面的通孔的孔径小于形成芯片的晶圆的厚度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。