專利名稱：用于半導(dǎo)體器件制備的顯影設(shè)備及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于半導(dǎo)體器件制備的顯影設(shè)備及其控制方法，更具體地說(shuō)，涉及一種用于半導(dǎo)體器件制備的顯影設(shè)備及其控制方法，通過(guò)該設(shè)備顯影后留在晶片上的副產(chǎn)物可被完全清除。
通常半導(dǎo)體器件是通過(guò)重復(fù)很多次工藝來(lái)制備的，比如光刻、化學(xué)腐蝕、薄膜淀積等。在這些工藝中，光刻是用通過(guò)照相制版或掩模在晶片上形成可見(jiàn)圖形的工藝。
光刻包括兩步曝光使得諸如紫外線的光照在晶片上的光刻膠上；顯影以處理被曝光的光刻膠，使其中隱藏的圖形顯現(xiàn)出來(lái)。


圖1示意出上述光刻工藝中的傳統(tǒng)顯影過(guò)程。當(dāng)晶片W放到旋轉(zhuǎn)盤2上時(shí)，通過(guò)從旋轉(zhuǎn)盤2底部產(chǎn)生的真空壓力晶片緊緊吸附在旋轉(zhuǎn)盤2的上表面上。然后晶片W覆蓋上適量的顯影液，旋轉(zhuǎn)盤2低速旋轉(zhuǎn)，每圈左右來(lái)回兩三次，以使顯影液在晶片W上均勻散開(kāi)。為了形成預(yù)定圖案，正性光刻膠的曝光區(qū)域和負(fù)性光刻膠的未曝光區(qū)域和顯影液反應(yīng)并被溶解。
一段時(shí)間以后，清洗液在圖案上擴(kuò)散開(kāi)，以洗掉在光刻膠和顯影液反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的不需要的副產(chǎn)物。然后通過(guò)高速轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤2以用離心力完全除去晶片W上的水分，顯影也就完成了。
如上所述，在現(xiàn)有技術(shù)中顯影是在晶片W形成有圖案的表面向上的情況下完成的，晶片W上的副產(chǎn)物通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力來(lái)清除。因此在有圖案的晶片W上挖空區(qū)域的角落中留下的副產(chǎn)物不可能被完全除去，這樣殘留的副產(chǎn)物使晶片在化學(xué)腐蝕過(guò)程中變差。
因此，本發(fā)明的目的在于一種用于半導(dǎo)體器件制備的顯影設(shè)備及其控制方法，該設(shè)備基本解決了由于現(xiàn)有技術(shù)的局限和缺點(diǎn)而產(chǎn)生的問(wèn)題中的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是提供一種用于半導(dǎo)體器件制備的顯影設(shè)備及其控制方法，通過(guò)該設(shè)備顯影后留在晶片上的副產(chǎn)物可被完全清除。
本發(fā)明更多的特性和優(yōu)點(diǎn)將在下面的詳述中加以說(shuō)明，部分可由詳述說(shuō)清楚，或者通過(guò)發(fā)明實(shí)施例來(lái)了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在書(shū)面詳述、權(quán)利要求以及附圖中特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
為了獲得這些和其他優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明的目的，概括地說(shuō)，一種用于半導(dǎo)體器件制備的顯影設(shè)備包括工作臺(tái)，裝在工作臺(tái)上并裝有適量顯影液的容器，裝在容器上、固定已曝光晶片底面的旋轉(zhuǎn)盤，使旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電同，使旋轉(zhuǎn)盤垂直傳動(dòng)以使晶片在容器中上下移動(dòng)的垂直驅(qū)動(dòng)器，使旋轉(zhuǎn)盤和垂直驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度以使晶片的圖案形成面有選擇地轉(zhuǎn)向上或轉(zhuǎn)向下的翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，提供適量顯影液到容器中的顯影液供應(yīng)器，以及噴灑清洗液到晶片的圖案形成面上的清洗液供應(yīng)器.該用于半導(dǎo)體器件制備的顯影設(shè)備的控制方法包括步驟為通過(guò)真空吸力把已曝光晶片固定在旋轉(zhuǎn)盤上，使晶片的圖案形成面向上；通過(guò)翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器使固定在旋轉(zhuǎn)盤上的晶片轉(zhuǎn)動(dòng)180°，以使晶片的圖案形成面轉(zhuǎn)向下；通過(guò)垂直移動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤使圖案形成面浸入容器的顯影液中進(jìn)行顯影，同時(shí)旋轉(zhuǎn)盤低速旋轉(zhuǎn)一定時(shí)間以部分溶解光刻膠；通過(guò)低速轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤一定時(shí)間并噴灑清洗液到晶片的圖案形成面上以清除副產(chǎn)物；以及通過(guò)高速轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤來(lái)除去晶片上的水分。
應(yīng)當(dāng)理解的是，上面的概述和以下的詳述都是示范性和說(shuō)明性的，用來(lái)對(duì)如權(quán)利要求所述的本發(fā)明提供進(jìn)一步的說(shuō)明。
附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的理解，并合并構(gòu)成該詳細(xì)說(shuō)明的一部分，附圖示意出了本發(fā)明的實(shí)施方案，和詳述一起用來(lái)解釋附圖的原理。
在附圖中圖1是說(shuō)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的顯影的簡(jiǎn)圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明顯影設(shè)備的垂直剖視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的顯影設(shè)備的頂視圖；圖4是沿圖2A-A線截開(kāi)的放大截面圖；圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明顯影設(shè)備的旋轉(zhuǎn)盤的詳細(xì)剖視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明顯影設(shè)備的晶片對(duì)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)器的詳細(xì)頂視圖；圖7是沿圖6B-B線截開(kāi)的放大截面圖；圖8和圖9是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明顯影設(shè)備中晶片翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器和晶片垂直驅(qū)動(dòng)器的構(gòu)造和操作的詳細(xì)剖視圖；圖10是沿圖8C-C線截開(kāi)的放大截面圖；圖11是沿圖8D-D線截開(kāi)的放大截面圖；以及圖12和圖13是說(shuō)明用根據(jù)本發(fā)明顯影液供應(yīng)器和清洗液供應(yīng)器進(jìn)行顯影的詳細(xì)放大剖視圖。
現(xiàn)在將詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，其實(shí)例在附圖中給出。
參照?qǐng)D2到圖4對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明如下。
根據(jù)本發(fā)明的顯影設(shè)備包括晶片W穩(wěn)固固定在其上的旋轉(zhuǎn)盤10和晶片對(duì)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)器20，通過(guò)該晶片對(duì)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)器在晶片W固定在旋轉(zhuǎn)盤10上之前使晶片W的旋轉(zhuǎn)中心調(diào)節(jié)到旋轉(zhuǎn)盤10的中心上。
旋轉(zhuǎn)盤10通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)11低速或高速旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)11優(yōu)選的是旋轉(zhuǎn)速度容易控制的步進(jìn)電機(jī)。
參照詳細(xì)顯示旋轉(zhuǎn)盤10的圖5，旋轉(zhuǎn)盤10包括通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)11帶動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸12和固定在旋轉(zhuǎn)軸12上的圓形吸盤。
連接到外部真空管(未畫(huà)出)的真空通道12a形成在旋轉(zhuǎn)軸12中，吸盤13具有許多連接到真空通道12a的吸孔13b。通過(guò)這些吸孔13b，晶片W被真空吸力緊緊固定在吸盤13a上。另外，軸套14裝在旋轉(zhuǎn)軸12的外面，以使旋轉(zhuǎn)盤10固定在后面將要說(shuō)明的垂直驅(qū)動(dòng)器60上。軸套14固定在包圍并保護(hù)吸盤13上部的軸承座15上。為了容易旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)盤10優(yōu)選地由軸套14、軸承座15和軸承14a與15a支撐。
旋轉(zhuǎn)盤10還有晶片防污系統(tǒng)，通過(guò)在固定在吸盤13的晶片底表面邊緣噴送惰性氣體，可防止晶片底面被顯影液沾污。
在晶片防污系統(tǒng)中，外罩16以指定間隔固定在軸承座15外圍，以在軸承座15和外罩16之間形成預(yù)定空間17，以及在空間17的底端形成開(kāi)口18。另外，外罩16頂端的氣體輸入管19用來(lái)送入惰性氣體，比如N2。氣體輸入管19噴送惰性氣體經(jīng)過(guò)空間17到開(kāi)口18外面。開(kāi)口18沿吸盤13邊緣成環(huán)狀形成，以在晶片W的底面邊緣均勻噴送惰性氣體。
如圖2和圖6所示，晶片對(duì)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)器20包括垂直支架21；一對(duì)支臂22，可沿垂直支架21頂端的導(dǎo)桿23移動(dòng)，以調(diào)整晶片W的旋轉(zhuǎn)中心，雙向桿式汽筒(rod cylinder)24，固定在垂直支架21上，可用空氣壓力操縱支臂22；以及晶片傳送器，可移動(dòng)晶片W以使晶片W的旋轉(zhuǎn)中心正好調(diào)整到旋轉(zhuǎn)盤10的中心上。
每個(gè)支臂22有一個(gè)支撐面22a，晶片W放在上面，還有一個(gè)引導(dǎo)面22b，用來(lái)調(diào)整晶片W的旋轉(zhuǎn)中心。優(yōu)選的是傾斜地形成引導(dǎo)面22b，以把晶片W的邊緣引到支撐面22a。
支臂22可沿固定在垂直支架21頂端的導(dǎo)桿23移動(dòng)。當(dāng)晶片W在支撐面22a上而支臂22張開(kāi)時(shí)，如圖6中虛線所示，雙向桿式汽筒24用空氣壓力驅(qū)使支臂22移動(dòng)到如實(shí)線所示的位置，從而使晶片W的旋轉(zhuǎn)中心正好自動(dòng)調(diào)整到旋轉(zhuǎn)盤的中心上。
晶片傳送器用來(lái)使垂直支架21水平移動(dòng)，并把用支臂22固定的晶片W正好傳送到旋轉(zhuǎn)盤10的上方。晶片傳送器有一根滾珠螺桿26，其兩端都被可旋轉(zhuǎn)地支撐在固定元件25a和25b上，還有一個(gè)滾珠軸承27，被固定在垂直支架21上并導(dǎo)向滾珠螺桿26。滾珠軸承27根據(jù)滾珠螺桿26的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可沿滾珠螺桿26作直線移動(dòng)。
另外，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)30把驅(qū)動(dòng)力傳送到一對(duì)皮帶輪28a和28b以及皮帶29上，滾珠螺桿26可在左右方向轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)30控制晶片W的移動(dòng)距離，以使晶片W的旋轉(zhuǎn)中心正好調(diào)整到旋轉(zhuǎn)盤10的中心上。
如圖6和圖7所示，通過(guò)固定在工作臺(tái)40上相互平行的一對(duì)導(dǎo)軌31a和31b，垂直支架21可沿滾珠螺桿26直線移動(dòng)。引導(dǎo)元件32a和32b固定在垂直支架的底面上。
另外，為了使垂直支架21在移動(dòng)中不擺動(dòng)和不從接合處脫離，導(dǎo)軌31a、31b和引導(dǎo)元件32a、32b的每個(gè)接合處在截面形成倒三角形。
參照?qǐng)D2，本發(fā)明還包括翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器50，可轉(zhuǎn)動(dòng)固定在旋轉(zhuǎn)盤10上的晶片W以使圖案形成面向上或向下，以及垂直驅(qū)動(dòng)器60，可垂直移動(dòng)固定晶片W的旋轉(zhuǎn)盤10。
翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器50包括裝在工作臺(tái)40上的固定架51，和裝在固定架51上、可使輸出軸52在左右方向上旋轉(zhuǎn)某一給定轉(zhuǎn)動(dòng)角度的角度驅(qū)動(dòng)器。角度驅(qū)動(dòng)器優(yōu)選地采用通過(guò)空氣壓力工作的旋轉(zhuǎn)汽筒(rotarycylinder)53，輸出軸52的轉(zhuǎn)動(dòng)角定為180°。
如圖8和圖9所示，套筒54固定在輸出軸52上，由軸承55可旋轉(zhuǎn)地支撐在固定架51上。套筒54固定在垂直驅(qū)動(dòng)器60上。
垂直驅(qū)動(dòng)器60包括固定在翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器50的套筒54上的翻轉(zhuǎn)架61，可沿翻轉(zhuǎn)架61垂直移動(dòng)的滑板62，使滑板62在垂直方向移動(dòng)的傳動(dòng)器?；?2用固定托架62a和62b由旋轉(zhuǎn)盤10的軸套14和驅(qū)動(dòng)電機(jī)11牢固固定。
滑板62的傳動(dòng)器縱向地裝在翻轉(zhuǎn)架61中，有一個(gè)兩端都由軸承支撐的滾珠螺桿63。固定在滑板62一邊的滾珠軸承64導(dǎo)向滾珠螺桿63，根據(jù)滾珠螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可沿滾珠螺桿垂直移動(dòng)。
另外，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)67把驅(qū)動(dòng)力傳送到一對(duì)皮帶輪65a和65b以及皮帶66上，滾珠螺桿63可在左右方向旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)67優(yōu)選采用旋轉(zhuǎn)速度容易控制的步進(jìn)電機(jī)，它控制晶片W的移動(dòng)距離以使晶片W的圖案形成面和后面將說(shuō)明的容器70中的顯影液接觸。
這時(shí)，翻轉(zhuǎn)架61在垂直方向沿滾珠螺桿63引導(dǎo)滑板62。如圖11所示，翻轉(zhuǎn)架61的兩端都有和滾珠螺桿64平行的導(dǎo)軌槽68，導(dǎo)軌槽68和形成在滑板62兩邊邊緣的引導(dǎo)凸緣69相配合。
為了使滑板62在移動(dòng)中不擺動(dòng)和不從接合處脫離，導(dǎo)軌槽68和引導(dǎo)凸緣69的接合處在截面形成倒三角形。
本發(fā)明在工作臺(tái)上具有裝有適量顯影液的容器70，如圖2、圖12和圖13所示。在工作臺(tái)中安裝有顯影液供應(yīng)器80來(lái)向容器70中提供適量的顯影液，還有清洗液供應(yīng)器90，可提供清洗液噴灑到晶片W的圖案形成面上。
參照?qǐng)D12和圖13，開(kāi)口形成在容器70的上部，大到足以使晶片W進(jìn)出。容器70的中心位于旋轉(zhuǎn)盤10的移動(dòng)軸線上。另外，容器70在其底部還裝有許多顯影液進(jìn)口71，出口72和噴嘴73。
如圖4所示，出口72連接到出口管74，通過(guò)出口管容器70中的顯影液和清洗液可被排出，每個(gè)出口72具有一個(gè)可選擇開(kāi)或關(guān)的閥門75。
如圖2和圖12所示，進(jìn)口71通過(guò)顯影液供應(yīng)器80的顯影液輸送管81連接到顯影液儲(chǔ)箱82中，顯影液儲(chǔ)箱82具有泵83用來(lái)提供適量的顯影液到容器70中。
噴嘴73裝在容器70的底部，用來(lái)噴灑清洗液到晶片W的圖案形成面上。每個(gè)噴嘴73的噴灑角度優(yōu)選地在90°到160°之間。
噴嘴73通過(guò)清洗液供應(yīng)器90的清洗液輸送管91連接到清洗液集流腔92，清洗液集流腔92連接到外部清洗液源(未畫(huà)出)。清洗液優(yōu)選的是去離子水。
工作臺(tái)40在其一邊有控制器41，用來(lái)控制上述各個(gè)驅(qū)動(dòng)器。
以下是根據(jù)本發(fā)明顯影設(shè)備的操作和控制方法。
如圖2、圖6和圖7所示，為了調(diào)整已曝光晶片W，以使其旋轉(zhuǎn)中心位于旋轉(zhuǎn)盤10的中心上，晶片對(duì)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)器20的張開(kāi)支臂22如虛線所示把晶片W放在支撐面22a上。為了使晶片W的旋轉(zhuǎn)中心位置和旋轉(zhuǎn)盤10的中心自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)，雙向空氣桿式汽筒24利用空氣壓力工作，驅(qū)動(dòng)支臂22沿導(dǎo)桿23移動(dòng)，如實(shí)線所示。
接著，晶片對(duì)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)器20的驅(qū)動(dòng)電機(jī)30通過(guò)一對(duì)皮帶輪28a和28b以及皮帶29帶動(dòng)滾珠螺桿26，從而把滾珠螺桿26導(dǎo)向滾珠軸承27，并沿導(dǎo)軌31a和31b引導(dǎo)垂直支架21的引導(dǎo)元件32a和32b。這樣，垂直支架21如虛線所示水平移動(dòng)，并位于旋轉(zhuǎn)盤10的上方。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)30有控制地移動(dòng)晶片W預(yù)定的距離，以使晶片W旋轉(zhuǎn)中心的位置和旋轉(zhuǎn)盤10的旋轉(zhuǎn)中心重合對(duì)準(zhǔn)。
當(dāng)晶片W位于旋轉(zhuǎn)盤10的上方時(shí)，雙向桿式汽筒24使支臂22張開(kāi)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)盤10緊緊吸住晶片W的底面。
如圖6和圖7所示，垂直支架21通過(guò)固定在工作臺(tái)40上相互平行的一對(duì)導(dǎo)軌31a和31b沿滾珠螺桿26直線移動(dòng)。引導(dǎo)元件32a和32b固定在垂直支架21的底面上。
另外，為了使垂直支架21在移動(dòng)時(shí)不擺動(dòng)和不從接合處脫離，導(dǎo)軌31a、31b和引導(dǎo)元件32a、32b的每個(gè)接合處在截面形成倒三角形。
在下一步中，驅(qū)動(dòng)翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器50使固定晶片W的圖案形成面向下，這時(shí)翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器50的旋轉(zhuǎn)汽筒使輸出軸52旋轉(zhuǎn)180°，以使圖案形成面向下，如圖8所示。垂直驅(qū)動(dòng)器60的翻轉(zhuǎn)架61和滑板62同時(shí)旋轉(zhuǎn)180°，固定在滑板62上的旋轉(zhuǎn)盤10和驅(qū)動(dòng)電機(jī)11也旋轉(zhuǎn)180°，如圖9所示。這以后晶片W以其圖案形成面向下位于容器70的上方。
如圖2和圖12所示，在用顯影液在晶片W已曝光的光刻膠上形成圖案的步驟中，顯影液供應(yīng)器80的泵83抽取適量存在顯影液儲(chǔ)箱82中的顯影液，被抽取的顯影液通過(guò)顯影液輸送管81和連接到顯影液輸送管81的顯影液入口71送到容器70中。所抽取和輸送的顯影液量總是恒定為完成一片晶片顯影的量。
如圖9、圖10和圖11所示，垂直驅(qū)動(dòng)器60的驅(qū)動(dòng)電機(jī)67通過(guò)一對(duì)皮帶輪65a和65b以及皮帶66轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠螺桿63。然后滾珠軸承64被導(dǎo)向滾珠螺桿63，滑板62的引導(dǎo)凸緣69導(dǎo)向?qū)к?8。因此，晶片W的圖案形成面向下移動(dòng)接觸到容器70中的顯影液，如圖12所示。
通過(guò)按程序控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)67，晶片W的移動(dòng)距離控制得足以只使晶片W的圖案形成面浸入顯影液中。由于顯影液的表面張力，晶片W的底面必須和顯影液表面在同一水平面上。
晶片W的圖案形成面浸在顯影液中時(shí)，通過(guò)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)11以10到300rpm的低速轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤10，顯影進(jìn)行約5到30秒。如圖5所示，在顯影過(guò)程中，惰性氣體送入旋轉(zhuǎn)盤10，并經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)盤10的軸承座15和外罩16的下部之間的開(kāi)口18噴送到晶片W的底部邊緣。這樣顯影液在旋轉(zhuǎn)盤10轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可避免溢到晶片W的底面上。
通過(guò)這一顯影過(guò)程，光刻膠和顯影液反應(yīng)，所確定的圖案形成在光刻膠上。所用的顯影液從顯影液出口72排出。
如圖2和圖13所示，在用噴灑清洗液清除留在晶片W上的副產(chǎn)物的步驟中。從外部清洗液源提供到集流腔92的清洗液經(jīng)過(guò)清洗液輸送管91送到噴嘴73，噴嘴73噴灑清洗液到晶片W的圖案形成面上。這時(shí)通過(guò)以10到300rpm的低速轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤10，清洗進(jìn)行約5到30秒。
在經(jīng)過(guò)清洗除去留在晶片W圖案形成面上的副產(chǎn)物以后，副產(chǎn)物和清洗液從出口72排出。特別地，副產(chǎn)物從向下的圖案形成面的挖空區(qū)域被沖走。
在除去晶片上水分的步驟中，暫時(shí)停止供應(yīng)清洗液，旋轉(zhuǎn)盤10以6000到7000rpm的高速旋轉(zhuǎn)約30到90秒。甩干通過(guò)旋轉(zhuǎn)盤10旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力來(lái)完成。特別地，因?yàn)閳D案形成面向下，除去晶片W圖案形成面的挖空區(qū)域角落的副產(chǎn)物就非常有效。
為了取下晶片，我們必須按相反順序進(jìn)行上述顯影、清洗和甩干步驟。也就是說(shuō)，為了使旋轉(zhuǎn)盤10和晶片W轉(zhuǎn)向上，垂直驅(qū)動(dòng)器60的驅(qū)動(dòng)電機(jī)67按反方向驅(qū)動(dòng)，把晶片W從容器70中取出，如圖9所示。然后，通過(guò)驅(qū)動(dòng)翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器50的旋轉(zhuǎn)汽筒53，翻轉(zhuǎn)架61轉(zhuǎn)動(dòng)180°，以便把晶片W放在晶片對(duì)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)器20的支臂22上，同時(shí)使圖案形成面轉(zhuǎn)向上，如圖8所示。
這時(shí)，雙向桿式汽筒24驅(qū)動(dòng)支臂22夾住晶片W，旋轉(zhuǎn)盤10上的真空吸力消除。當(dāng)晶片傳送器的驅(qū)動(dòng)電機(jī)30帶動(dòng)垂直支架21移到初始位置、顯影就完成了。
在本發(fā)明中，各個(gè)驅(qū)動(dòng)器的以上操作被編程，并通過(guò)裝在工作臺(tái)40中的控制器41控制而重復(fù)進(jìn)行。
顯然對(duì)于那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行改進(jìn)和變化而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明意圖包含這一發(fā)明的改進(jìn)和變化，只要它們是在所附權(quán)利要求和與其等效的范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種用于半導(dǎo)體器件制備的顯影設(shè)備，包括工作臺(tái)；裝在工作臺(tái)上并裝有適量顯影液的容器；裝在容器上方、固定已曝光晶片底面的旋轉(zhuǎn)盤；使旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)；使旋轉(zhuǎn)盤垂直傳動(dòng)以使晶片在容器中上下移動(dòng)的垂直驅(qū)動(dòng)器；使旋轉(zhuǎn)盤和垂直驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度以使晶片的圖案形成面有選擇地轉(zhuǎn)向上或轉(zhuǎn)向下的翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器；提供適量顯影液到容器中的顯影液供應(yīng)器；以及噴灑清洗液到晶片圖案形成面上的清洗液供應(yīng)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的顯影設(shè)備，其特征在于，旋轉(zhuǎn)盤包括由驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、內(nèi)有真空通道的旋轉(zhuǎn)軸；連接到旋轉(zhuǎn)軸真空通道、并具有許多吸孔以便用真空固定晶片在上面的吸盤；固定在垂直驅(qū)動(dòng)器上、支撐旋轉(zhuǎn)軸的軸套；以及固定在軸套上、包圍吸盤上部的軸承座。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的顯影設(shè)備，其特征在于，旋轉(zhuǎn)盤還包括防止晶片沾污的裝置，通過(guò)該裝置惰性氣體被噴送到用真空固定在吸盤上的晶片的邊緣上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的顯影設(shè)備，其特征在于防止晶片沾污的裝置包括以預(yù)定間隔裝在軸承座外的外罩；形成在軸承座和外罩之間的隔離物；形成在隔離物底端的第一開(kāi)口；以及輸送惰性氣體經(jīng)過(guò)隔離物到第一開(kāi)口外的氣體輸送管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的顯影設(shè)備，其特征在于，第一開(kāi)口沿吸盤邊緣呈環(huán)狀形成，以便使惰性氣體均勻噴送到晶片底面的邊緣上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的顯影設(shè)備，其特征在于垂直驅(qū)動(dòng)器包括固定在翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器上的翻轉(zhuǎn)架；可沿翻轉(zhuǎn)架垂直移動(dòng)、使旋轉(zhuǎn)盤和驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝在上面的滑板；以及垂直移動(dòng)滑板的傳動(dòng)裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的顯影設(shè)備，其特征在于傳動(dòng)裝置包括和翻轉(zhuǎn)架相垂直地固定、并在其兩端被可旋轉(zhuǎn)支撐的滾珠螺桿；固定在滑板一邊并導(dǎo)向滾珠螺桿的滾珠軸承；在左右方向轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠螺桿的驅(qū)動(dòng)電機(jī)；以及把驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力傳送到滾珠螺桿的一對(duì)皮帶輪和皮帶。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的顯影設(shè)備，其特征在于驅(qū)動(dòng)電機(jī)是步進(jìn)電機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的顯影設(shè)備，其特征在于翻轉(zhuǎn)架在其兩端裝有一對(duì)和滾珠螺桿平行的導(dǎo)軌，該導(dǎo)軌和形成在滑板兩端的引導(dǎo)凸緣相配合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的顯影設(shè)備，其特征在于導(dǎo)軌和引導(dǎo)凸緣的接合處在截面形成倒三角形。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的顯影設(shè)備，其特征在于翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器包括裝在工作臺(tái)上的固定架；裝在固定架上、用空氣壓力使輸出軸在左右方向轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)定角度的驅(qū)動(dòng)裝置；以及固定在驅(qū)動(dòng)裝置的輸出軸上、被可旋轉(zhuǎn)地支撐在固定架上、并使垂直驅(qū)動(dòng)器固定在上面的套筒。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的顯影設(shè)備，其特征在于驅(qū)動(dòng)裝置是用空氣壓力工作的旋轉(zhuǎn)汽筒。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的顯影設(shè)備，其特征在于，輸出軸由驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為180°。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的顯影設(shè)備，其特征在于，容器包括在其上部的第二開(kāi)口，大到足以允許晶片進(jìn)出，容器的中心位于旋轉(zhuǎn)盤的移動(dòng)軸上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的顯影設(shè)備，其特征在于，容器還包括連接到排放顯影液和清洗液的輸出管上的許多出口。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的顯影設(shè)備，其特征在于容器還包括在其底部的許多顯影液進(jìn)口，顯影液進(jìn)口連接到顯影液供應(yīng)器。
17.根據(jù)權(quán)利要求14或15的顯影設(shè)備，其特征在于容器在其底部裝有許多連接到清洗液供應(yīng)器的噴嘴。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的顯影設(shè)備，其特征在于噴嘴以90°到160°之間的角度噴灑清洗液.
19.根據(jù)權(quán)利要求16的顯影設(shè)備，其特征在于顯影液供應(yīng)器包括連接到顯影液進(jìn)口和顯影液輸送管的顯影液儲(chǔ)箱；以及把顯影液儲(chǔ)箱中的顯影液抽取適量到容器中的泵。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的顯影設(shè)備，其特征在于清洗液供應(yīng)器包括由外部清洗液源提供清洗液的集流腔；以及從集流腔分出、連接到清洗液輸送管的清洗液輸送管。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的顯影設(shè)備，其特征在于，清洗液是去離子水。
22.根據(jù)權(quán)利要求1的顯影設(shè)備，其特征在于，還包括用來(lái)使晶片旋轉(zhuǎn)中心的位置和旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)中心重合對(duì)準(zhǔn)的晶片對(duì)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)器。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的顯影設(shè)備，其特征在于晶片對(duì)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)器包括裝在工作臺(tái)上的垂直支架；裝在垂直支架頂端、可沿導(dǎo)桿移動(dòng)并調(diào)整晶片旋轉(zhuǎn)中心的一對(duì)支臂；裝在垂直支架上、通過(guò)空氣壓力使支臂工作的雙向桿式汽筒；以及移動(dòng)晶片以用支臂使晶片旋轉(zhuǎn)中心和旋轉(zhuǎn)盤中心重合對(duì)準(zhǔn)的晶片傳送裝置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的顯影設(shè)備，其特征在于，支臂包括晶片放在上面的支撐面；以及用來(lái)調(diào)整晶片旋轉(zhuǎn)中心的引導(dǎo)面，該引導(dǎo)面是傾斜的以引導(dǎo)晶片邊緣到支撐面。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的顯影設(shè)備，其特征在于晶片傳送裝置包括由在工作臺(tái)兩端的固定元件可旋轉(zhuǎn)地支撐的滾珠螺桿；固定在垂直支架上、并導(dǎo)向滾珠螺桿以使垂直支架根據(jù)滾珠螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)方向而移動(dòng)的滾珠軸承；在左右方向轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠螺桿的驅(qū)動(dòng)電機(jī)；以及用來(lái)使驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力傳送到滾珠螺桿的一對(duì)皮帶輪和皮帶。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的顯影設(shè)備，其特征在于，還包括裝在工作臺(tái)上滾珠螺桿兩邊的相互平行的導(dǎo)軌；以及固定在垂直支架底面、和導(dǎo)軌相配合的引導(dǎo)元件。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的顯影設(shè)備，其特征在于，導(dǎo)軌和引導(dǎo)元件的接合處在截面形成倒三角形。
28.一種用于半導(dǎo)體器件制備的顯影設(shè)備的控制方法，包括的步驟為通過(guò)真空吸力以晶片圖案形成面向上使已曝光晶片固定在旋轉(zhuǎn)盤上；通過(guò)翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器使固定在旋轉(zhuǎn)盤上的晶片轉(zhuǎn)動(dòng)180°，以使晶片圖案形成面轉(zhuǎn)向下；通過(guò)垂直移動(dòng)旋轉(zhuǎn)盤以使圖案形成面浸入容器的顯影液中進(jìn)行顯影，旋轉(zhuǎn)盤低速旋轉(zhuǎn)一定時(shí)間以部分溶解光刻膠；通過(guò)低速旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)盤一定時(shí)間并噴灑清洗液到晶片圖案形成面上來(lái)清除副產(chǎn)物；以及通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)盤除去晶片上的水分。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其特征在于在進(jìn)行顯影的步驟中，惰性氣體噴送到晶片底面的邊緣以使顯影液不溢到晶片的底面上。
30.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其特征在于，在進(jìn)行顯影的步驟中，旋轉(zhuǎn)盤以10rpm到300rpm的低速旋轉(zhuǎn)5到30秒。
31.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其特征在于在清除副產(chǎn)物的步驟中，旋轉(zhuǎn)盤以10rpm到300rpm的低速旋轉(zhuǎn)5到30秒。
32.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其特征在于在除去晶片上水分的步驟中，旋轉(zhuǎn)盤以6000rpm到7000rpm的高速旋轉(zhuǎn)30到90秒。
33.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其特征在于，在把晶片固定到旋轉(zhuǎn)盤上的步驟之前，還包括傳送晶片的步驟，以使晶片的旋轉(zhuǎn)中心和旋轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)中心對(duì)準(zhǔn)。
34.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其特征在于各步驟由控制器自動(dòng)控制重復(fù)進(jìn)行。
全文摘要
一種用于半導(dǎo)體器件制備的顯影設(shè)備,包括工作臺(tái),裝在工作臺(tái)上并裝有適量顯影液的容器,裝在容器上方、固定已曝光晶片底面的旋轉(zhuǎn)盤,使旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī),使旋轉(zhuǎn)盤垂直傳動(dòng)以使晶片在容器中上下移動(dòng)的垂直驅(qū)動(dòng)器,使旋轉(zhuǎn)盤和垂直驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度以使晶片的圖案形成面有選擇地轉(zhuǎn)向上或轉(zhuǎn)向下的翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器,提供適量顯影液到容器中的顯影液供應(yīng)器,以及噴灑清洗液到晶片的圖案形成面上的清洗液供應(yīng)器。
文檔編號(hào)G03F7/30GK1183580SQ97113629
公開(kāi)日1998年6月3日 申請(qǐng)日期1997年6月20日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月21日
發(fā)明者金東浩, 安雄寬, 樸濟(jì)應(yīng), 李炳官 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社