显影方法及显影装置

技术领域

本发明涉及光刻胶技术领域，尤其涉及一种显影方法及显影装置。

背景技术

掩膜版或晶圆上需要制备想要的预设图案时，通常需要用光刻胶在其上先形成预设图案，然后按照预设图案在掩膜版或晶圆上刻蚀，以获得想要的图案，而在光刻胶上形成预设图案需要先对光刻胶进行曝光，然后用显影液对曝光部分进行显影，形成预设图案。

在传统掩膜板的显影和湿法刻蚀过程中，目前主流的显影方法是将显影液喷淋到光刻胶顶部，然后转动掩膜版或晶圆，使得显影液在离心力的作用下扩散到光刻胶上，然后对曝光部分进行显影，但是由于掩膜板绕中心点以一定的角速度w旋转，根据线速度公式ν=wd，片上某一点的线速度v，与其到中心点的距离成正比。故往往在旋转轴中心部分的药液流速较慢，可与光刻胶充分接触反应，而边缘部分因流速较快，显影液未与光刻胶充分反应就被离心力甩出基板，必然带来显影后光刻图形在边缘处的特征尺寸与中心部位的特征尺寸显影差异过大，同时还会导致显影液消耗过快，导致显影液的浪费。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种显影方法及显影装置，旨在解决现有的掩膜版显影过程中，边缘部分显影液未充分反应带来的显影效果差异较大和显影液消耗过快等问题。

为实现上述目的，本发明提供一种显影方法，包括以下步骤：

将掩膜版固定在承载台的承载面上，其中，所述承载台的外周边缘形成有喷气结构；

将喷嘴移动至所述掩膜版上方，打开所述喷气结构，所述喷气结构以预设流速向上喷射压缩空气以在所述承载台的外周形成所述气墙；

所述喷嘴喷淋显影液，同时通过驱动组件以第一角速度驱动所述掩膜版转动，其中，所述喷嘴的流量为第一预设值；

所述喷嘴持续以所述第一流量喷淋显影液至预设时间后，将所述喷嘴的流量降低为第二预设值；

逐步降低所述压缩空气的流速和所述喷嘴的流量，直至所述喷嘴的流量和所述压缩空气的流速均降低至0；

显影终止。

优选地，所述喷嘴持续以所述第一流量喷淋显影液至预设时间后，将所述喷嘴的流量降低为第二预设值的步骤包括：

所述喷嘴的流量保持为第一预设值，持续喷淋显影液预设时间，直至所述显影液的液位高度与所述气墙的高度相同；

将所述喷嘴的流量降低为所述第二预设值。

优选地，所述逐步降低所述压缩空气的流速和所述喷嘴的流量，直至所述喷嘴的流量和所述压缩空气的流速均降低至0的步骤之后还包括：

继续驱动所述掩膜版转动，并向所述掩膜版上喷淋去离子水；

持续驱动所述掩膜版转动，直至所述掩膜版上的所有所述显影液被甩离所述掩膜版。

本发明还提供一种显影装置，应用于上述的显影方法，包括：

承载台，所述承载台用于承载掩膜版，所述承载台的外周边缘设置有喷气结构，所述喷气结构用于向上喷射压缩空气以在所述承载台的外周边缘形成气墙；

驱动组件，所述驱动组件位于所述承载台的下方并用于驱动所述承载台转动；

喷嘴，所述喷嘴位于所述承载台的上方并用于向所述承载台喷淋显影液。

优选地，所述承载台的外周边缘向上凸起形成遮挡部，所述遮挡部内开设有顶部开口的气道，所述气道与外部气源连通，所述遮挡部和所述气道组成所述喷气结构。

优选地，所述遮挡部的顶部沿其延伸方向间隔设置有多个气孔，所有所述气孔均与所述气道连通。

优选地，所述气孔的孔径为1.8mm~2.2mm，任意相邻的两个所述气孔之间的间距为0.9mm~1.1mm。

优选地，所述遮挡部的厚度小于所述掩膜版的厚度，所述遮挡部的内侧壁用于与所述掩膜版的外侧壁抵接。

优选地，所述遮挡部为抗显影液腐蚀材质制件。

优选地，所述承载台可拆卸地安装于所述驱动组件上，所述承载台的数量为多个，多个所述承载台的所述承载面的尺寸均不同。

在本发明的技术方案中，通过在承载台的外周边缘设置喷气结构，当掩膜版固定在承载台上并开始喷淋显影液后，旋转承载台以带动掩膜版转动，从而将显影液通过离心力甩至掩膜版的外周，同时启动喷气结构，在掩膜版的外周边缘形成一道气墙，被甩至边缘的显影液在气墙的阻拦下，存留在掩膜版的顶部，随着喷嘴继续喷淋显影液，气墙内显影液开始堆积，此时掩膜版上各部分的显影液深度相同，提高了显影液与光刻胶的反应时间，使得显影液可以与光刻胶充分反应，使得边缘部分的显影效果与中心部分的显影效果大致相同，降低了掩膜版的边缘处和中心区域的特征尺寸显影差异；直至气墙内的显影液深度与气墙高度等同，此时显影液将会溢出气墙，因此将喷嘴的流量降低为第二流量，减少显影液的流出，只需保持显影液始终与气墙的高度一致即可，降低了显影液的消耗量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例显影方法的流程框图；

图2为本发明一实施例显影装置的结构示意图；

图3为本发明一实施例显影装置的局部结构示意图；

图4为本发明一实施例显影装置的部分结构示意图；

图5为本发明一实施例显影装置的掩膜版的俯视示意图；

图6为本发明一实施例的显影数据图。

附图标号说明：

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提出一种显影方法。

请结合图1、图2和图3，本实施例的显影方法，包括以下步骤：

S100：将掩膜版固定在承载台的承载面上，其中，所述承载台的外周边缘形成有喷气结构；

掩膜版40通过夹具固定在承载台10上，承载台10的喷气结构用于沿垂直承载台10向上的方向喷气，形成气墙14用于阻挡显影液；

S200：将喷嘴移动至所述掩膜版上方，打开所述喷气结构，所述喷气结构以预设流速向上喷射压缩空气以在所述承载台的外周形成所述气墙；

喷嘴30从掩膜版40的中心开始喷淋显影液，使得显影液可以均匀地到达掩膜版40的各处，同时打开喷气结构形成气墙14，阻挡显影液；

S300：所述喷嘴喷淋显影液，同时通过驱动组件以第一角速度驱动所述掩膜版转动，其中，所述喷嘴的流量为第一预设值；

开始喷淋时以较快的速度喷淋显影液，然后通过驱动组件20带动掩膜版40转动以通过离心力将显影液甩在掩膜版40各处；

S400：所述喷嘴持续以所述第一流量喷淋显影液至预设时间后，将所述喷嘴的流量降低为第二预设值；

S500：逐步降低所述压缩空气的流速和所述喷嘴的流量，直至所述喷嘴的流量和所述压缩空气的流速均降低至0；

持续反应，并逐步降低压缩空气的流速和喷嘴30的流量，直至喷嘴30流量降低至0，此时显影基本完成。

S600：显影终止。

在本发明的技术方案中，通过在承载台10的外周边缘设置喷气结构，当掩膜版40固定在承载台10上并开始喷淋显影液后，旋转承载台10以带动掩膜版40转动，从而将显影液通过离心力甩至掩膜版40的外周，同时启动喷气结构，在掩膜版40的外周边缘形成一道气墙14，被甩至边缘的显影液在气墙14的阻拦下，存留在掩膜版40的顶部，随着喷嘴30继续喷淋显影液，气墙14内显影液开始堆积，此时掩膜版40上各部分的显影液深度相同，提高了显影液与光刻胶的反应时间，降低了掩膜版40的边缘处和中心区域的特征尺寸显影差异；直至气墙14内的显影液深度与气墙14高度等同，此时显影液将会溢出气墙14，因此将喷嘴30的流量降低为第二流量，减少显影液的流出，只需保持显影液始终与气墙14的高度一致即可，降低了显影液的消耗量。

在一实施例中，步骤S400包括：

S410：所述喷嘴的流量保持为第一预设值，持续喷淋显影液预设时间，直至所述显影液的液位高度与所述气墙的高度相同；

S420：将所述喷嘴的流量降低为所述第二预设值。

可以理解地，预设时间为气墙14内显影液深度与气墙14高度相同的时间，此时显影液将会溢出气墙14并流失，因此将第一流量降低至第二流量，第二流量小于第一流量，保持液面高度不低于气幕高度即可，降低喷嘴30的流量可以在保证显影液的反应同时，降低显影液的消耗量。

进一步地，步骤S500之后还包括：

S510：继续驱动所述掩膜版转动，并向所述掩膜版上喷淋去离子水；

S520：持续驱动所述掩膜版转动，直至所述掩膜版上的所有所述显影液被甩离所述掩膜版。

显影液中的化学物质可能会残留在掩膜版40表面，这些残留物可能会影响掩膜版40的质量，引起不均匀的产生。使用去离子水可以有效地去除这些残留物，确保掩膜版40质量，通过去离子水对掩膜版40进行清洗，持续转动直至所有显影液甩离掩膜版40，完成清洗，防止残余的显影液过渡反应影响显影精度。

请结合图5和图6，图5中的圆圈处为测量点位，在一具体的实施例中，通过上述的方法进行显影后，以掩膜板中心为原点，沿着对角线测量了不同点位处的图形的平均线宽尺寸，如图5所示。得到的数据如图6，与传统显影方法（如图6中的（a）所示）相比，应用气幕辅助显影后，如图6中的（b）所示，中心与边缘处的CD均匀性得到了较大的改善，CDU的3σ从原方法的31nm降低到了19nm，相应地降低了30%。

请结合图2、图3和图4，本发明还提供一种显影装置1，应用于上述的显影方法，包括：承载台10、驱动组件20和喷嘴30，承载台10用于承载掩膜版40，承载台10的外周边缘设置有喷气结构，喷气结构用于向上喷射压缩空气以在承载台10的外周边缘形成气墙14；驱动组件20位于承载台10的下方并用于驱动承载台10转动；喷嘴30位于承载台10的上方并用于向承载台10喷淋显影液。

可以理解地，驱动组件20可以是电机，通过电机带动承载台10转动，同时电机还可以精准控制转速，电机连接在承载台10的中心处，可以使承载台10转动的更加稳定。

在本发明的技术方案中，通过在承载台10的外周边缘设置喷气结构，当掩膜版40固定在承载台10上并开始喷淋显影液后，旋转承载台10以带动掩膜版40转动，从而将显影液通过离心力甩至掩膜版40的外周，同时启动喷气结构，在掩膜版40的外周边缘形成一道气墙14，被甩至边缘的显影液在气墙14的阻拦下，存留在掩膜版40的顶部，随着喷嘴30继续喷淋显影液，气墙14内显影液开始堆积，此时掩膜版40上各部分的显影液深度相同，提高了显影液与光刻胶的反应时间，降低了掩膜版40的边缘处和中心区域的特征尺寸显影差异；直至气墙14内的显影液深度与气墙14高度等同，此时显影液将会溢出气墙14，因此将喷嘴30的流量降低为第二流量，减少显影液的流出，只需保持显影液始终与气墙14的高度一致即可，降低了显影液的消耗量。

具体地，承载台10的外周边缘向上凸起形成遮挡部11，遮挡部11内开设有顶部开口的气道13，气道13与外部气源连通，遮挡部11和气道13组成喷气结构。遮挡部11用于对掩膜版40进行限位，防止掩膜版40在离心力作用下甩离承载台10，同时通过外部气源对气道13供气形成气墙14，使得显影液可以留存在掩膜版40上，增加边缘部分与药液反应几率，使得边缘区域与中心区域的反应进行程度趋同，实现更加均匀的显影。

进一步地，遮挡部11的顶部沿其延伸方向间隔设置有多个气孔12，所有气孔12均与气道13连通。通过间隔设置的气孔12，使得在掩膜版40的外侧边缘形成致密的气墙14，每个气孔12均与气道13连通并实现稳定出气，防止局部供气不足形成缺口，使得显影液可以稳定的留存在掩膜版40上。

具体地，气孔12的孔径为1.8mm~2.2mm，任意相邻的两个气孔12之间的间距为0.9mm~1.1mm。气孔12的孔径和间距选用上述范围时，可以形成稳定的气墙14的同时，降低遮挡部11的制备难度，提高了制备效率。

在一实施例中，遮挡部11的厚度小于掩膜版40的厚度，遮挡部11的内侧壁用于与掩膜版40的外侧壁抵接。遮挡部11内侧壁与掩膜版40的外侧壁抵接，使得掩膜版40在显影过程中可以固定不动，使得显影更加均匀，显影效果更好，遮挡部11厚度小于掩膜版40的厚度，便于取放掩膜版40，提高了显影工艺的效率。

具体地，遮挡部11为抗显影液腐蚀材质制件。遮挡部11通过抗显影液腐蚀材料制成，提高了遮挡部11的稳定性，延长了遮挡部11的使用寿命。

在一实施例中，承载台10可拆卸地安装于驱动组件20上，承载台10的数量为多个，多个承载台10的的承载面的尺寸均不同，在面对不同尺寸的掩膜版40时，可以通过更换承载台10来实现对不同尺寸掩膜版40的适配，提高了适用性。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。