1.本发明属于微纳制造技术领域，具体涉及一种显影装置及方法。
背景技术：
2.在微纳制造领域中，基片表面的微纳结构一般是通过曝光、显影和刻蚀形成的。随着微纳结构的特征尺寸越来越小，形状要求越来越高，微纳制造过程对显影环节的要求也越来越高。显影均匀性、反应时间和显影速率等因素都会对表面微结构的形状质量产生影响。
3.专利cn103809390a中所述显影喷头，显影喷管通过固定托架调节块在显影管固定托架上的移动水平拉伸，在显影喷管上均布有多个喷孔，使显影液在晶圆上的停留时间没有差异，且均匀覆盖晶圆，提供显影均匀性。cn104849968a中所述装置及方法，采用不同浓度显影液同时供液的方案，使整个显影基板面反应掉的显影液质量一致，且采用单个显影液循环供液系统，无需切换供液槽，提高显影效率。
技术实现要素：
4.本发明提供一种显影装置及方法。显影过程中，显影液从基片背面逐渐覆盖待显影表面，并循环流动。显影液同时接触待显影基片表面各个位置，并保持稳定的显影液浓度和温度。
5.为达成所述目的，本发明提供一种显影装置，该装置包括：显影槽、显影液储存槽和温度控制单元。
6.显影槽，放置待显影基片，显影液进入后与待显影基片接触；
7.显影液储存槽，储存显影液，显影液能够在显影槽与储存槽中循环流动；
8.温度控制单元，控制显影液温度。
9.待显影基片放置在显影槽中基片固定装置上。显影时，循环泵将显影液持续从储存槽中抽取到显影槽。随着液面上升，显影液逐渐覆盖待显影基片表面，发生显影反应。最终，液面接触显影槽侧壁溢流管，显影液又从显影槽回到储存槽，并在两个槽体中持续循环流动，避免待显影基片表面显影液局部浓度下降。
10.显影结束后，显影槽中循环泵关闭，排液管阀门开启，显影液从显影槽快速回到储存槽。储存槽中有显影液浓度检测仪，实时检测显影液浓度c。当显影液浓度降低到设定范围c
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，储存槽中显影液进液管阀门开启，未使用的显影液进入储存槽，同时旧显影液排液管阀门开启，旧显影液排出储存槽，升高显影液浓度，直到到达预设浓度值cu。此时，显影液进液管和排液管阀门关闭。循环泵、显影槽中进液管及排液管阀门和储存槽中进液管及排液管阀门均可以通过自动化系统精确控制。
11.储存槽下方为温度控制单元，将显影液温度稳定在一定范围，保证显影环境的一致性。
12.进一步地，所述装置分为显影槽、显影液储存槽和温度控制单元三个部分。显影槽
与储存槽相连，显影液可以在两个槽体中循环流动。温度控制单元与储存槽相连，可以对储存槽中显影液温度进行控制。
13.进一步地，所述装置中的显影槽，带有基片固定装置，保证基片在显影过程中位置姿态保持不变。
14.进一步地，所述装置中的显影槽，安装有循环泵，可以将显影液从储存槽中抽取到显影槽，且进液口安排在基片固定位置高度以下。
15.进一步地，所述装置中的显影槽，侧面安装有溢流管，溢流管与储存槽相连，管口高度高于基片固定位置。当液面高于基片固定高度时，显影液通过溢流管进入储存槽。溢流管是可以多根管路，围绕待显影基片对称分布，也可以是环形开槽等其他方式，只要使显影液沿各个方向均匀溢出。
16.进一步地，所述装置中的显影槽，底面安装有排液管，显影结束后可以将显影液从显影槽中快速排放到储存槽。
17.进一步地，所述装置中的储存槽，内部安装有显影液浓度检测仪，能够实时检测显影液浓度。
18.进一步地，所述装置中的储存槽，内部安装有显影液进液管和排液管。新显影液通过进液管进入储存槽，旧显影液通过排液管排出。通过控制新显影液进入量，控制显影液浓度。
19.进一步地，所述装置中的温度控制单元，与储存槽相连，能够控制储存槽中显影液温度。
20.进一步地，所述装置中的循环泵、显影槽和储存槽中各管路阀门均能够通过自动化系统精确控制。因此，显影液与基片接触时间也可以严格控制。
21.为达成所述目的，本发明提供一种显影方法，所述方法将待显影基片固定在显影槽中，显影液从基片下方进入显影槽，逐步覆盖基片表面，开始显影。显影液持续流动，保持基片表面显影液浓度相对稳定。具体步骤如下：
22.步骤1：将待显影基片固定在显影槽基片固定装置上，待显影表面与水平面平行；
23.步骤2：显影液从基片固定高度以下进入显影槽，液面逐渐升高，最终液面完全覆盖待显影液基片表面；
24.步骤3：显影液从显影槽溢流管回到储存槽，又从储存槽回到显影槽，持续循环流动。温度控制单元维持显影液温度稳定在一定范围。
25.步骤4：显影液储存槽中浓度检测仪实时检测显影液浓度。当显影液浓度下降到浓度值p1，新显影液进入储存槽，旧显影液排出储存槽，直到显影液浓度回到浓度值p2。浓度值p2高于浓度值p1。
26.步骤5：达到预设的显影时间后，显影液从显影槽排液管回到储存槽，后续显影重复利用。
27.本发明与现有技术相比的优点在于：
28.(1)本发明显影液同时接触和脱离待显影基片表面，保持不同位置上显影时间一致；
29.(2)本发明显影液持续循环流动，保持待显影基片表面显影液浓度分布一致；
30.(3)本发明显影液温度恒定，且浓度实时监测，闭环控制，显影速率稳定。
附图说明
31.图1为本发明一种显影装置结构示意图。
32.图2为本发明一种显影方法流程图。
33.图3为本发明控制流程图。
34.图中：1为待显影基片；2为基片固定装置；3为溢流管；4为循环泵；5为显影槽进液管；6为循环泵进液管；7为显影槽排液管；8为储存槽进液管；9为储存槽排液管；10为显影液浓度检测仪；11为温度控制单元。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
36.如图1表示本发明一种显影装置的结构示意图，该装置包括：显影槽、显影液储存槽和温度控制单元。待显影基片1放置在基片固定装置2上。显影时，循环泵4将显影液持续从储存槽中抽取到显影槽。随着液面上升，显影液逐渐覆盖待显影基片1表面，发生显影反应。随着液面上升，液面接触显影槽侧壁溢流管3，显影液又从显影槽回到储存槽，并在两个槽体中持续循环流动，避免待显影基片1表面显影液局部浓度下降。
37.显影结束后，显影槽中循环泵4关闭，显影槽排液管7阀门开启，显影液从显影槽快速回到储存槽。储存槽中有显影液浓度检测仪10，实时检测显影液浓度。当显影液浓度降低到设定范围，储存槽进液管8阀门开启，未使用的显影液进入储存槽，同时储存槽排液管9阀门开启，旧显影液排出储存槽，升高显影液浓度，直到到达预设浓度值。此时，储存槽进液管8和储存槽排液管9阀门关闭。循环泵4、显影槽进液管5及显影槽排液管7阀门和储存槽进液管8及储存槽排液管9阀门均可以通过自动化系统精确控制。储存槽下方为温度控制单元11，将显影液温度稳定在一定范围，保证显影环境的一致性。
38.基片固定装置2保证待显影基片1装卡后，显影表面与水平面平行。显影槽进液管5管口高度需低于装卡后的待显影基片1表面，使显影液液面逐渐升高，同时接触待显影基片1表面，保证显影均匀性。显影槽中的溢流管3可以是围绕待显影基片1均匀分布的多根管路，也可以是环形开槽等其他形式，只要能保证显影液溢出时沿各个方向均匀流动。显影槽排液管7安装在显影槽底面，使显影液快速回到储存槽。储存槽中有显影液浓度检测仪10，实时检测显影液浓度。新显影液通过储存槽进液管8进入储存槽，旧显影液通过储存槽排液管9流出储存槽。温度控制单元11与储存槽相连，维持显影液温度，可以是恒温水室，也可以恒温气室，或者其他温度控制装置。
39.循环泵4、显影槽进液管5阀门通过自动化系统精确控制。因此，显影液与基片接触时间也可以严格控制。通过控制储存槽进液管8和储存槽排液管9的开启时间，显影液浓度可以保持在一定范围。
40.控制流程如图3所示，具体步骤如下：
41.步骤(1)、显影开始；
42.步骤(2)、判断显影浓度c≤c
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；若是，则转步骤(3)，若否，则转步骤(5)；
43.步骤(3)、开启储存槽进液管8和储存槽排液管9；
44.步骤(4)、判断显影液浓度c≥cu，若是，则转步骤(5)，若否，则转步骤(3)；
45.步骤(5)、关闭储存槽进液管8和储存槽排液管9；
46.步骤(6)、判断显影时间结束；若是，则转步骤(7)；若否，则转步骤(2)；
47.步骤(7)、显影结束。
48.图2示出本发明一种显影方法流程图，包括以下步骤：
49.步骤1：将待显影基片1固定在显影槽基片固定装置2上，待显影表面与水平面平行；
50.步骤2：显影液从基片固定高度以下进入显影槽，液面逐渐升高，最终液面完全覆盖待显影液基片1表面；
51.步骤3：显影液从显影槽溢流管3回到储存槽，又从储存槽回到显影槽，持续循环流动。温度控制单元维持显影液温度稳定在一定范围。
52.步骤4：显影液储存槽中浓度检测仪10实时检测显影液浓度。当显影液浓度下降到浓度值p1，新显影液进入储存槽，旧显影液排出储存槽，直到显影液浓度回到浓度值p2。浓度值p2高于浓度值p1。
53.步骤5：达到预设的显影时间后，显影液从显影槽排液管7回到储存槽，后续显影重复利用。
54.以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。