光刻机、显影装置及显影方法与流程

1.本公开涉及半导体技术领域，具体涉及一种光刻机、显影装置及显影方法。


背景技术：

2.半导体制造流程中，光刻(photolithography)是为了在晶圆上绘制图案(pattern)所进行的工艺。一般的光刻工艺要经历晶圆表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。
3.在显影工序中可以采用负显影(negative tone develop，ntd)工艺，ntd工艺使用的显影液是有机溶剂，显影完成后的冲洗液也是有机液体。图1示出了一种现有的显影装置。如图1所示，该显影装置1包括用于装载及卸载晶圆2的3个支撑脚12(3pin，sus不锈钢材质)，以及旋转吸盘11(spin chuck)。图2中(a)部分示出了利用图1显影装置1进行显影的过程，包括利用3pin装载晶圆2至旋转吸盘，在旋转吸盘旋覆显影液显影，利用3pin卸载晶圆2。如图3所示为将显影液喷覆在已曝光的光刻胶层21上时在晶圆2上产生了静电(electro-static discharge，esd)。在显影工序的下一个硬烘工序中，通过3pin让晶圆2上升，这时需要晶圆与3pin接触，接触后晶圆2上的静电通过3pin快速放电，由于3pin中每个pin的直径在3mm以内，晶圆与3pin接触的部分会通过高达50v的电压，使得晶圆上的接触部分的芯片被电击而产生不良。图2中(b)部分示出了晶圆与3pin接触的部分释放静电的过程，图2中(c)部分示出了晶圆上由与3pin接触的部分释放静电被电击而产生的不良区域。


技术实现要素：

4.本公开的目的是提供一种显影装置及显影方法、一种光刻机。
5.本公开第一方面提供一种显影装置，包括：
6.旋转吸盘，用于支撑晶圆，所述晶圆的表面具有已曝光的光刻胶层；
7.抬放单元，用于将晶圆装载至所述旋转吸盘，或者从所述旋转吸盘上卸载所述晶圆；
8.显影单元，用于旋覆显影液至所述晶圆上以显影所述已曝光的光刻胶层；
9.其中，所述抬放单元包括预设数量的支撑脚，所述支撑脚包括支撑杆和保护帽，所述支撑杆的至少一部分由静电阻断材料制成。
10.本公开第二方面提供一种显影装置的显影方法，基于第一方面中所述的显影装置，包括：
11.利用抬放单元将晶圆装载至旋转吸盘，所述晶圆的表面具有已曝光的光刻胶层；
12.利用显影单元旋覆显影液至所述晶圆上以显影所述已曝光的光刻胶层。
13.本公开第三方面提供一种光刻机，包括曝光装置，以及上述第一方面中所述的显影装置。
14.本公开与现有技术相比的优点在于：
15.(1)本公开中更改了支撑脚的材质，阻断了静电传输，带静电的晶圆和支撑脚接触
时不会产生较高的电压，从而避免晶圆被高压电击造成的损伤，从而提高晶圆制造良率。
16.(2)本公开中的显影装置适用于最大转速为4000rpm的负显影工艺中，可以避免在晶圆上产生的静电往支撑脚(直径3mm以内)某限定的地方离开而产生的问题。
附图说明
17.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本公开的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
18.图1示出了现有的一种显影装置的示意图；
19.图2示出了现有显影装置中静电造成晶圆不良区域的示意图；
20.图3示出了显影液喷覆至晶圆上产生静电的示意图；
21.图4示出了本公开所提供的一种显影装置的示意图；
22.图5示出了本公开所提供的包含peek材料的支撑脚阻断静电的示意图；
23.图6示出了本公开所提供的一种显影装置的显影方法的流程图。
具体实施方式
24.以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
25.在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
26.在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
27.为了解决现有技术中存在的问题，本公开实施例提供一种显影装置及显影方法、一种光刻机，下面结合附图进行说明。
28.图4示出了本公开所提供的一种显影装置的示意图。
29.请参考图4，该显影装置10包括：旋转吸盘100、抬放单元和显影单元(未示出)。
30.旋转吸盘100，用于支撑晶圆，该晶圆是曝光工序完成后需要进行显影工序的晶圆，因此该晶圆的表面具有已曝光的光刻胶层；
31.抬放单元，用于将上述晶圆装载至旋转吸盘100，以便进行下一步的显影液旋覆以显影晶圆上已曝光的光刻胶层，当显影工序完成后抬放单元从旋转吸盘100上卸载上述晶圆，即向上推起晶圆脱离旋转吸盘100，以便送往下一工序；
32.显影单元，用于旋覆显影液至晶圆上以显影晶圆上已曝光的光刻胶层。实际应用中，在显影工序中可以采用负显影ntd工艺，ntd工艺使用的显影液是有机溶剂，显影完成后
的冲洗液也是有机液体。
33.本实施例中，抬放单元包括预设数量的支撑脚210，每个支撑脚210包括：支撑杆211和保护帽212，保护帽212套在支撑杆211上与晶圆接触的一端，支撑杆211的至少一部分由静电阻断材料制成。
34.本实施例中，上述静电阻断材料可以为peek材料、pps材料、pai材料等能够起到静电阻断功能的材料，本实施例中优选为peek材料。
35.peek材料是指聚醚醚酮树脂(polyether ether ketone,简称peek树脂)，是一种特种工程塑料，具有的特性：耐腐蚀、抗老化；抗溶解性；高温高频高压电性能条件；韧性和刚性兼备；尺寸要求精密条件；耐辐照耐磨、耐腐蚀条件；耐水解，高温高压下仍可保持优异特性；轻量取代金属作光纤元件；耐磨损、抗静电电绝缘性能好；机械强度要求高部件；低烟尘和毒气排放性。
36.pps材料(polyphenylenesulphide，聚苯硫醚)，也是一种综合性能优异的热塑性特种工程塑料，其突出的特点是耐高温，耐腐蚀和优越的机械性能。
37.pai材料(polyamide-imide，聚酰胺—酰亚胺)，也是一种具有超高性能的工程塑料。
38.因此，为了防止如图3所示的将显影液喷覆在光刻胶上时在晶圆上产生的静电引起的在晶圆与支撑脚(现有技术中的3pin)接触的部分高达50v的电压，使得晶圆上的接触部分的芯片被电击而产生不良，本实施例中将支撑脚的sus材料更改为了peek材料，利用了peek材料的抗静电电绝缘性能好的特性。
39.实际应用中，可以将支撑杆211整体改为peek材料，也可以将支撑杆211的一部分改为peek材料，另一部分保持sus材料，如图4或5所示，支撑杆211可以是一部分2111由peek材料制成，另一部分2112由sus材料制成；或者，2111部分由sus材料制成，2112部分由peek材料制成；每一部分可以各占一半，本公开对此不做限定。peek材料阻断了静电通过支撑脚210向下的流通，从而避免了在晶圆与支撑脚210接触部产生的高电压。
40.实际应用中，保护帽212可以是聚氨酯材料。聚氨酯材料是聚氨基甲酸酯的简称，英文名称是polyurethane，它是一种高分子材料。
41.根据本公开的一些实施方式中，支撑杆211为圆柱形、直径为3毫米。圆柱形支撑杆的有助于抬放单元整体的伸缩，提高了晶圆装载/卸载的效率。当然也可以采用其它形状，例如方形，本公开不做限定。
42.根据本公开的一些实施方式中，抬放单元中支撑脚210的预设数量可以为3个，3个支撑脚的支撑，使得晶圆装载/卸载更加稳定。
43.根据本公开的一些实施方式中，旋转吸盘100的最大每分钟转速可以达到4000rpm。
44.值得一提的是，本技术中的抬放单元还可以应用于涂布光刻胶或者化学品的涂布机中，还可以应用于硬烘工艺中的热盘，本技术不做限定。
45.本公开与现有技术相比的优点在于：
46.(1)本公开中更改了支撑脚的材质，静电阻断材料阻断了静电的流通，带静电的晶圆和支撑脚接触时不会产生较高的电压，从而避免晶圆被高压点击造成的损伤，从而提高晶圆制造良率。
47.(2)本公开中的显影装置适用于最大转速为4000rpm的负显影工艺中，可以避免在晶圆上产生的静电往支撑脚(直径3mm以内)某限定的地方离开而产生的问题。
48.图6示出了本公开所提供的一种显影装置的显影方法的流程图；
49.本公开所提供的显影装置的显影方法，该显影装置的显影方法包括以下步骤：
50.步骤s101：利用抬放单元将晶圆装载至旋转吸盘，晶圆的表面具有已曝光的光刻胶层；
51.步骤s102：利用显影单元旋覆显影液至晶圆上以显影已曝光的光刻胶层；
52.步骤s103：利用抬放单元从旋转吸盘上卸载晶圆。
53.请参考图4，该显影装置10包括：
54.旋转吸盘100，用于支撑晶圆，该晶圆是曝光工序完成后需要进行显影工序的晶圆，因此该晶圆的表面具有已曝光的光刻胶层；
55.抬放单元，用于将上述晶圆装载至旋转吸盘100，以便进行下一步的显影液旋覆以显影晶圆上已曝光的光刻胶层，当显影工序完成后抬放单元从旋转吸盘100上卸载上述晶圆，即向上推起晶圆脱离旋转吸盘100，以便送往下一工序；
56.显影单元，用于旋覆显影液至晶圆上以显影晶圆上已曝光的光刻胶层。实际应用中，在显影工序中可以采用负显影ntd工艺，ntd工艺使用的显影液是有机溶剂，显影完成后的冲洗液也是有机液体。
57.本实施例中，抬放单元包括预设数量的支撑脚210，每个支撑脚210包含peek材料。
58.因此，为了防止如图3所示的将显影液喷覆在光刻胶上时在晶圆上产生的静电引起的在晶圆与支撑脚(现有技术中的3pin)接触的部分高达50v的电压，使得晶圆上的接触部分的芯片被电击而产生不良，本实施例中将支撑脚的sus材料更改为了peek材料，利用了peek材料的抗静电电绝缘性能好的特性。
59.根据本公开的一些实施方式中，支撑脚210包括：支撑杆211和保护帽212，保护帽212套在支撑杆211上与晶圆接触的一端。
60.实际应用中，可以将支撑杆211整体改为peek材料，也可以将支撑杆211的一部分改为peek材料，另一部分保持sus材料，如图5所示，支撑杆211可以是一部分包含peek材料，另一部分包含sus材料，每一部分可以各占一半，本公开对此不做限定。peek材料阻断了静电通过支撑脚210向下的流通，从而避免了在晶圆与支撑脚210接触部产生的高电压。
61.实际应用中，保护帽212可以是聚氨酯材料。聚氨酯材料是聚氨基甲酸酯的简称，英文名称是polyurethane，它是一种高分子材料。
62.根据本公开的一些实施方式中，支撑杆211为圆柱形、直径为3毫米。圆柱形支撑杆的有助于抬放单元整体的伸缩，提高了晶圆装载/卸载的效率。当然也可以采用其它形状，例如方形，本公开不做限定。
63.根据本公开的一些实施方式中，抬放单元中支撑脚210的预设数量可以为3个，3个支撑脚的支撑，使得晶圆装载/卸载更加稳定。
64.根据本公开的一些实施方式中，旋转吸盘100的最大每分钟转速可以达到4000rpm。
65.本公开与现有技术相比的优点在于：
66.(1)本公开中更改了支撑脚的材质，静电阻断材料阻断了静电的流通，带静电的晶
圆和支撑脚接触时不会产生较高的电压，从而避免晶圆被高压点击造成的损伤，从而提高晶圆制造良率。
67.(2)本公开中的显影装置适用于最大转速为4000rpm的负显影工艺中，可以避免在晶圆上产生的静电往支撑脚(直径3mm以内)某限定的地方离开而产生的问题。
68.本公开还提供了一种光刻机，包括曝光装置，以及上述实施例中的显影装置。
69.以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之。