基片處理裝置的製作方法
2023-05-07 02:32:21
專利名稱：基片處理裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種基片處理裝置及其處理方法，尤其是涉及一種適用於以高的清潔度蝕刻或清潔半導體基片的周邊部分或背面的基片處理裝置。
背景技術：
近幾年，所屬領域的注意力已轉移至在半導體基片的溝槽中嵌入一種內連接材料以形成波紋形的內部連接件，例如由銅構成的內部連接件。同時還試圖在半導體基片中形成具有高電容率的電容器電極。在兩種情況下，所需的金屬或金屬化合物都是通過噴塗或類似的方式在一半導體基片上形成薄膜。此時，薄膜不僅形成於所述半導體基片的表面，還形成於所述半導體基片的背面以及周邊部分的傾斜部分。所述金屬以及金屬化合物對基片傾斜部分以及背面的汙染導致支承所述半導體基片並使之移動的機械臂和將半導體基片輸送至下一處理環節時放置所述基片的盒子也受到汙染。最終，金屬汙染擴散至整個LSI製造工藝中。尤其在熱處理工藝中，由於銅擴散至所述半導體基片上之二氧化矽薄膜中的擴散係數很高，故採用銅金屬會帶來相當嚴重的問題。
到目前為止，通常是由所述基片的背面向其傾斜部分提供氫氟酸或鹽酸和過氧化氫的液體混合物，並且向所述半導體基片的表面吹送氮氣以防止所述液體混合物流至所述半導體基片的表面，以及控制所述傾斜部分的蝕刻深度來清潔所述半導體基片傾斜部分。
然而，上述工藝存在如下的缺點，為了防止所述液體混合物流至所述半導體基片的表面，所需氮氣的量很大，並且清潔所述半導體基片的傾斜部分所需的液體混合物的量也相當多。在水和氧共存的情況下，銅直接形成氧化物。在基片乾燥階段，銅形成氧化物的趨勢尤為明顯。如此形成的銅氧化物主要是氧化銅以及碳酸銅的混合物，並且極有可能增大內部連接件的電阻係數。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種基片處理裝置，該裝置能夠在提供較少量的氣體保護基片時有效處理基片的周邊部分。
本發明的另一目的是提供一種基片處理裝置，該裝置能夠以較少量的處理液體有效處理一基片的表面或背面。
按照本發明的一方面，提供了一種用於處理基片的基片處理裝置，其包括支承所述基片並使之轉動的卡盤組件；其中安置有所述卡盤組件的可關閉的腔體；向所述腔體引入氣體的氣體引入管路；在所述卡盤組件使所述基片轉動的同時處理所述基片的周邊部分的處理裝置，以及向所述處理裝置提供第一種液體的第一供給管道。通常，所述基片呈圓形。
所述基片可以是半導體基片。所述可關閉的腔體通常具有和所述外部空間隔離的內部空間。所述處理裝置最好被設置成在基片的表面、外邊緣以及背面同時對基片的周邊部分進行處理。基片的周邊部分通常呈傾斜結構。所述第一種液體通常是一種蝕刻液體，同時還包括清潔所述受蝕刻基片的純水。
由於所述可關閉的腔體具有氣體引入管道，故所述腔體的內部能夠被所述氣體引入管道引入的氣體充滿。當所述氣體由一種惰性氣體組成時，所述腔體中的氧能夠被去除並且為惰性氣體所取代。
按照本發明的另一方面，其提供了一種用於處理一基片的基片處理裝置，其包括支承所述基片並使之轉動的卡盤組件；在所述卡盤組件使所述基片轉動的同時對所述基片的周邊部分進行處理的處理裝置；與所述基片表面或背面平行放置的平板；以及第二供給管道，其向所述基片表面或背面與所述平板之間的間隙提供用於處理所述基片的周邊部分的一第二種液體以及用於保護基片的一種氣體中的至少一種。
所述平板可以沿所述基片表面和背面的其中一面或兩面設置。所述平板可以有效地減少供給所述間隙的第二種液體或氣體的量。所述平板還使所述第二種液體或所述氣體與基片均勻一致的接觸。
按照本發明的一優選方面，所述基片處理裝置還包括安放所述卡盤組件的可關閉的腔體；以及向所述腔體引入氣體的氣體引入裝置。
所述腔體可以具有與氣體排出管道相連的氣體排出管，同時還可以具有當所述基片被放入或由腔體中取出時將所述腔體的一部分自動打開和關閉的功能。
所述基片處理裝置可以具有將所述處理裝置使用的液體排出的液體排出管，以及將提供給基片和所述平板之間的間隙處的液體排出的液體排出管。這些液體排出管可以組合成一個液體排出管。
按照本發明的一個優選方面，所述氣體引入管包括在所述基片表面開口的第一氣體引入管；與所述第一氣體引入管相連的第一氣體噴管；在所述基片背面開口的第二氣體引入管，所述第一氣體引入管與所述第二氣體引入管彼此獨立，以及與所述第二氣體引入管相連的第二氣體噴管。
按照本發明的一個優選方面，所述基片處理裝置還包括在所述基片表面開口的第一純水噴管，以及在所述基片之背面開口的第二純水噴管，所述第一純水噴管與所述第二純水噴管彼此獨立。所述這些純水噴管可以和上述第一以及第二氣體噴管共用。
按照本發明的一個優選方面，所述第一種液體包括無機酸和有機酸或其中之一，或者一種氧化劑。
按照本發明的一個優選方面，所述第二種液體包括無機酸和有機酸或其中之一，或者一種氧化劑。
按照本發明的一個優選方面，所述液體包括無機酸和有機酸或其中之一，以及一種選擇性提供的氧化劑。
按照本發明的一個優選方面，所述氣體含有一種惰性氣體。所述惰性氣體是氮氣或者是諸如氬氣的稀有氣體。所述惰性氣體與所述基片接觸以清除諸如氧的氣體，從而保護所述基片。
按照本發明的一個優選方面，所述處理裝置蝕刻或清潔所述基片的周邊部分。
按照本發明的另一方面，提供了一種處理基片的方法，該方法包括如下步驟使基片轉動；在所述基片轉動的同時處理所述基片的周邊部分；向所述基片提供氣體；以及在向所述基片提供所述氣體的同時乾燥所述基片。
所述基片最好在其表面、外邊緣以及背面同時對其周邊部分最好同時受到處理。所述氣體最好提供給所述基片的表面以及背面。當所述基片的周邊部分被處理時，可以將一種含有有機酸和無機酸或其中之一的液體提供給所述基片的周邊部分。另外，可以將一種含有一氧化劑的液體提供給所述基片的周邊部分。所述氧化劑包括含水的過氧化氫、臭氧水等。所述氣體可以是氮氣或諸如氬氣的稀有氣體。
按照本發明的一個最佳方面，所述處理方法包括蝕刻或清潔所述基片的周邊部分。
通過表示本發明最佳實施例的附圖並結合下面的描述，本發明的上述以及其它的目的、特徵以及有益效果將變得很明顯。
圖1示出了作為根據本發明一實施例的基片處理裝置的基片清潔裝置的前剖面圖；圖2A是圖1所示基片清潔裝置的滾動卡盤以及蝕刻部件的透視圖；圖2B是圖2A所示蝕刻部件的側視圖；圖2C是圖2A所示蝕刻部件的平面視圖；圖3是圖1所示基片清潔裝置的滾動卡盤的透視圖；圖4A是按照本發明另一實施例的蝕刻部件的側視圖；圖4B是圖4A所示蝕刻部件的透視圖；圖5A是按照本發明再一實施例的蝕刻部件的透視圖；圖5B是圖5A所示蝕刻部件的側視圖；
圖6是圖1所示基片清潔裝置中打開並關閉一腔體的機構的前剖視圖；以及圖7示出了組裝有按照本發明一實施例的基片清潔裝置的一個噴鍍裝置的平面視圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖對按照本發明的實施例的基片處理裝置進行描述。在所有附圖中，類似或相應的部件採用相同的附圖標記，並且不再重複描述。下面的實施例只是示意性的，本發明不應當僅僅局限於所示的實施例。
圖1示出了按照本發明一實施例的基片處理裝置的前剖面圖。在該實施例中，所述基片處理裝置用作蝕刻並清潔諸如半導體晶片的基片清潔裝置。該基片處理裝置具有腔體14以及用於蝕刻及清潔位於腔體14中的一晶片W的機構。如圖1所示，腔體14包括圓柱形的腔室14a以及覆蓋腔室14a上端的腔室蓋8。圓柱形的腔室14a豎直延伸，並且其下端由底板14b封閉。腔室蓋8呈倒置杯狀，並且覆蓋圓柱型腔室14a的上端。圓柱型腔室14a的上端和腔室蓋8的外周緣彼此緊密接觸，從而將腔體14的內部密封而與外界隔開。
底板14b相對於水平面略有傾斜。腔體14具有一個氣體/液體排出管15，用於將腔體14中的氣體和液體排出。氣體/液體排出管15與腔室14a在底板14b以及腔室14a的連接部相連，該連接部位於傾斜底板14b的最下端。
腔室蓋8在其中心部具有一個開口。腔體14具有一個豎直穿過腔室蓋8中心開口的上部軸6。上部軸6在其上端部安裝有環形凸緣6a。腔室蓋8形成有中心開口的上端部與環形凸緣6a通過一個波紋管形的柔性連接件7彼此密封連接。
上部軸6具有一個沿其中心軸向穿過的引入管9。引入管9向腔體14引入氣體如氮氣，以便於清除其中的氧。引入管9還用作供給管道，用於向晶片W表面提供超提純的水以清洗該晶片W表面。引入管9具有一較低端，用作面向晶片W的噴管9a。
腔室蓋8以及上部軸6通過一個連接件(未示出)彼此相連，該連接件使得腔室蓋8和上部軸6之間的位置能夠在豎直方向上進行調整。該連接件具有一個致動器(未示出)，用於使上部軸6相對於腔室蓋8移動以調整兩者之間的相對位置。波紋管形柔性連接件7的柔性足以吸收腔室蓋8和該上部軸之間相對位置的變化量。
上部軸6具有一個上部圓盤10，該圓盤為圓形平板，與上部軸6一體水平形成，或者安裝於其底端。上部圓盤10的下表面面對晶片W並與之平行。上部圓盤10以及晶片W之間的間隙應儘可能的小。例如，所述間隙可在0.5至20毫米的範圍內調整。上部圓盤10和晶片W之間的間隙優選在0.8至10毫米的範圍內，或者更優選是在1至4毫米的範圍內，以便於由引入管9提供的氮氣或超純度水均勻一致的流過晶片W的表面。所述間隙的調整起到以相當少量的液體處理或保護基片的作用。通過調整腔室蓋8和上部軸6之間的相對位置，該間隙可得以調整。
底板14b上形成有六個開口，並具有豎直向上延伸穿過相應開口以水平保持晶片W的六個滾動卡盤1a至1f。六個滾動卡盤1a至1f繞其各自的軸線轉動，從而使得它們所保持的晶片W轉動。滾動卡盤1a至1f的最高轉動速度是300/每分鐘，因此所述晶片W在由滾動卡盤1a至1f支撐的同時能夠以低的轉動速度勻速轉動。
底盤14b具有一個下部軸12，其豎直向上安裝在晶片W背面下方。下部軸12具有和底板14b上形成的開口相配合的下端部。下部軸12具有一個沿其中心軸向貫穿的引入管(供給管道)13。引入管13具有一用作噴管13a的上端部，其面對晶片W的背面。
下部軸12具有一個呈圓形平板狀的下部圓盤11，其與下部軸12水平地形成為一體或者安裝於下部軸12的上端部。下部圓盤11具有一個上表面，所述上表面平行於晶片W，並且面對由滾動卡盤1a至1f支承的晶片W的背面。如同上部圓盤10和晶片W之間的關係，下部圓盤11以及晶片W之間的間隙應儘可能的小。例如，所述間隙能夠在0.5至20毫米的範圍內調整。下部圓盤11以及晶片W之間的間隙優選在0.8至10毫米的範圍內，或者更優選是在1至4毫米的範圍內，以便於通過引入管13提供的氮氣或超純度水均勻一致的流過晶片W的背面。所述間隙的調整起到以相當少量的液體處理或保護基片的作用。
在本實施例中，所述基片處理裝置具有一個蝕刻部件，其是一個用於蝕刻所述圓形基片的傾斜部分(即周邊部分)的處理裝置。下面將參照圖2A至圖2C對一蝕刻部件的實例進行描述。圖2A是表示由滾動卡盤1a至1f支撐的晶片W和蝕刻部件2之間關係的透視圖，圖2B是蝕刻部件2的側視圖；以及圖2C是蝕刻部件2的平面視圖。圖2B以及圖2C示出了蝕刻部件2以及接近蝕刻部件2的晶片W一部分。
所述基片的周邊部分是指所述基片不包括電路的周邊區域，或者是包括電路、但最終不構成晶片的周邊區域。通常，所述基片表面以及背面的周緣的邊角均是斜切的或是圓的。由於所述斜切或圓形的周邊部分為傾斜結構，故該部分被稱作所述基片的傾斜部分。
如圖2B所示，蝕刻部件2包括一個鉤形部件，鉤形部件面對晶片W的周邊部分的表面及背面，並且與晶片W形成間隙。具體而言，蝕刻部件2具有一個構成鉤形部件的上水平部分的上懸臂梁2a，一個構成鉤形部件的下水平部分的下懸臂梁2c，以及一個將上懸臂梁2a以及下懸臂梁2b相互連接、並且構成鉤形部件豎直部分的豎直連接部分2b。由於鉤形部件環繞晶片W的周邊部分，因此晶片W的周緣部分可以與其表面、外周邊以及背面的周邊部分同時進行蝕刻、清潔、乾燥或其他處理。當晶片W以及所述鉤形部件的內表面之間的間隙較小時，由蝕刻部件2所提供的處理液的總量可以減少至使其緩緩地流至晶片W上。
如圖2A、2B以及2C所示，上懸臂梁2a的遠離晶片W的外表面和一氣體供給管3a相連以提供一種氣體比如氮氣來乾燥晶片W；同時和一超純度水供給管3b相連以提供超純度水清潔晶片W，以及和一化學液供給管3c相連以提供諸如氫氟酸的化學液作為蝕刻在晶片W的傾斜部分上形成的薄金屬薄膜的第一種液體。氣體供給管3a、超純度水供給管3b以及化學液供給管3c沿著晶片W的轉動方向循序排列於其上遊側。氣體供給管3a、超純度水供給管3b以及化學液供給管3c貫穿上懸臂梁2a，並分別向晶片W的傾斜部分提供氣體、超純度水以及化學液。
由化學液供給管3c提供的化學液包括作為蝕刻液的有機酸或無機酸，或者一氧化劑。無機酸可以是氫氟酸(HF)，鹽酸(HCL)，硝酸(HNO3)，硫酸(H2SO4)等等。化學液可以包括這些酸中的至少一種。有機酸可以是醋酸、蟻酸、草酸等等。化學液可以包括這些酸中的至少一種。氧化劑可以是含水過氧化氫(H2O2)、臭氧水(O3)等等。化學液可以包括這些氧化劑中的至少一種。提供的這些化學溶劑由化學液供給管3c緩緩地流至晶片W上。下面將要描述的第二種液體以相同的方式提供給晶片。
如果在晶片W的傾斜部分形成的薄的金屬薄膜是金屬銅時，則其可在酸環境並且和標準的氫電極相比具有+200毫伏的氧化還原電位或更高的情況下被蝕刻，或者最好和標準的氫電極相比具有+500毫伏的氧化還原電位或更高的情況下被蝕刻。和標準的氫電極相比，一種酸溶液的氧化還原電位大約是+200毫伏。因此，在只使用一種酸溶液的情況下，即使酸溶液的濃度增大，蝕刻率也不會增加。但是當一種酸與一種氧化劑混合以增大氧化還原電位時，蝕刻率能夠大幅度地提高。因此，蝕刻溶液最好是一種酸和一種氧化劑的混合物。酸和氧化劑彼此之間不必要混合，但是可以選擇地提供給薄的金屬薄膜以實現相同的目的。
下面將參照圖2A對另一向薄的金屬薄膜提供酸以及氧化劑的結構進行描述。如圖2A所示，作為開閉閥提供一種酸的電磁控制閥SV1和作為開閉閥提供一種氧化劑的電磁控制閥SV2彼此平行地設置於化學液供給管3c的上遊側。電磁控制閥SV1和電磁控制閥SV2通過各自的供給管道共同地和化學液供給管3c相連。電磁控制閥SV1和電磁控制閥SV2通過一個與它們電連接的控制器30來控制打開及關閉。
控制器30控制電磁控制閥SV1，SV2打開、關閉的時間及順序。所使用的酸的類型以及濃度可以根據薄的金屬薄膜的類型而選擇。向蝕刻裝置2提供酸以及氧化劑的順序和時間在控制器30中設置，這樣，酸以及氧化劑可以根據情況選擇性地提供給蝕刻部件2。控制器30可被設置成將酸和氧化劑在混合狀態下同時提供。
能夠完全打開或完全關閉的電磁控制閥SV1，SV2可以由能夠半開的調節閥所取代。在這種情況下，控制器30能夠調節酸以及氧化劑的供給率，從而得到所預期的混合比。
超純度水供給管3b提供超純度水以清潔晶片W。氣體供給管3a提供諸如氮氣或氬氣的惰性氣體以乾燥晶片W。
如圖2B以及圖2C所示，下懸臂梁2c遠離晶片W的外表面與液體排出管4相連，用於將剩餘的化學液和超純度水排至腔體14的外部。液體排出管4貫穿下懸臂梁2c。
如圖2B所示，蝕刻部件2的豎直連接件2b遠離晶片W的外表面通過一水平軸與一氣缸5相連。該氣缸5受到驅動，從而使得蝕刻部件2如圖中箭頭A所示經由軸而移近晶片W或從晶片W移開。通過這種布置，當晶片W被裝載和卸載時，即當晶片W被放至滾動卡盤1a至1f上以及由其上移開時，蝕刻部件2能夠由晶片W移開。
下面將參照圖3對滾動卡盤1a至1f的一個實例進行描述。圖3中只示出了滾動卡盤1a、1b以及1c，其它的滾動卡盤1d、1e以及1f在結構上和滾動卡盤1a、1b以及1c相同，故不再予以描述。如圖3所示，一個馬達M直接和中間的滾動卡盤1b相連，並且固定安裝在一基座27上，其它的滾動卡盤1a以及1c可轉動地安裝於各自的支撐軸上，支撐軸固定安裝在基座27上。這些支撐軸貫穿於在底板14b上形成的開口(圖3未示出)。
中間的滾動卡盤1b和其它的滾動卡盤1a、1c通過相應的驅動皮帶19a、19b可操作連接。通過這種布置，當中間的滾動卡盤1b在馬達M的驅動下沿一個方向轉動時，滾動卡盤1a和1c在驅動皮帶19a、19b的作用下沿相同方向轉動。馬達M可以不與中間的滾動卡盤1b相連，而與滾動卡盤1a或1c相連。
下面將參照圖4A以及圖4B對按照本發明另一實施例之基片處理裝置所用的蝕刻部件進行描述。
如圖4A所示，蝕刻部件20包括一個沿水平方向延伸並且位於晶片W周邊部分上方的上懸臂梁20a以及一個沿水平方向延伸並且位於晶片W周邊部分下方的下懸臂梁20b。
如圖4B所示，上懸臂梁20a的外表面和一氣體供給管3a相連以提供諸如氮氣的氣體以乾燥晶片W，和一超純度水供給管3b相連以提供超純度水清潔晶片W，以及和一化學液供給管3c相連以提供諸如氫氟酸等化學液以蝕刻在晶片W的傾斜部分上形成的一薄的金屬薄膜。氣體供給管3a、超純度水供給管3b以及化學液供給管3c沿著晶片W的轉動方向循序排列於其上遊側，並且貫穿上懸臂梁20a。這些供給管3a、3b以及3c的下端部分別和面對晶片W的氣體噴管31a，超純度水噴管31b以及化學液供給噴管31c相連。
如圖4A所示，下懸臂梁20c遠離晶片W的外表面與一液體排出管4相連以便將剩餘的化學液和超純度水排至腔體14的外部。液體排出管4貫穿下懸臂梁20c。
如同圖2B所示的蝕刻部件，上懸臂梁20a和下懸臂梁20b通過一個豎直連接件(未示出)相互連接。蝕刻部件20的豎直連接件遠離晶片W的外表面通過一根軸(未示出)與一氣缸(類似於圖2B所示的氣缸5)相連。氣缸受到驅動，從而使得蝕刻部件20經由所述軸而水平移近晶片W或從晶片W移開。通過這種布置，當晶片W被裝載以及卸載時，蝕刻部件20能夠從晶片W移開。
下面將參照圖5A以及圖5B對按照本發明再一實施例的基片處理裝置所用的蝕刻部件進行描述。
如圖5A以及圖5B所示，蝕刻部件具有一個採用多孔滾柱17結構的化學液體塗覆器。多孔滾柱17與由滾動卡盤1a至1f支承的圓形基片W的傾斜部分保持傾斜接觸。多孔滾柱17具有一個直接和一伺服馬達16相連的軸，這使得多孔滾柱17在與基片W的傾斜部分保持傾斜接觸的情形下轉動。
一個提供化學液的化學液噴管18豎直地設置於多孔滾柱17的上方。化學液噴管18向多孔滾柱17提供化學液體，以使得化學液體滲入多孔滾柱17。
一個超純度水噴管22以及一個氣體噴管21按順序沿著晶片W的轉動方向布置於多孔滾珠17的下遊側。超純度水噴管22以及氣體噴管21朝向晶片W的傾斜部分放置。超純度水噴管22提供超純度水以清潔晶片W。氣體噴管21向晶片W噴射氮氣以對其進行乾燥。
下面將參照圖6對打開及關閉腔室14的機構的結構及其操作進行描述。如圖6所示，一個豎直臂26安裝在腔室14a的底板14b上，並且由底板14b向下延伸。臂26的底端具有一個其上形成有內螺紋孔的水平板。一個具有外螺紋的豎直杆24貫穿臂26的水平板的內螺紋孔，並且與之螺紋連接。具有外螺紋的豎直杆24具有一個與固定安裝在基座27上的伺服馬達25的驅動軸轉動連接的底端。
當具有外螺紋的豎直杆24在伺服馬達25的作用下繞其自身的軸線轉動時，豎直壁26豎直移動以提升或降低腔室14a。
腔室蓋8通過一個支撐機構(未示出)固定安裝於基座27上。當腔室14a下移時，在腔室蓋8以及腔室14a之間產生一個空間。通過該空間可以將晶片W放入腔室14a或從其中取出。
如上所述，滾動卡盤1a至1f的軸貫穿在底板14b上形成的相應開口，並且被支撐於基座27上。滾動卡盤1a至1f以及底板14b彼此之間通過相應的波紋管形柔性連接件23相連。柔性連接件23將腔室14的內部與外部空間隔絕並密封。繞其自身軸線轉動的滾動卡盤1a至1f之間的連接件以及柔性連接件23採用機械密封(未示出)。
因此，即使當腔室14a向下移動時，晶片W仍能被滾動卡盤1a至1f保持在水平位置。由於滾動卡盤1a至1f通過柔性連接件23與腔室14a相連，因此晶片W可以不受外部空間汙染物的汙染。
在如圖6所示的布置中，腔室14a在腔室蓋8被固定的情況下向下移動。然而，腔室14a也可被固定，而腔室蓋8和上部軸9可以相對於腔室14a向上移動。
在晶片W的周邊部分被蝕刻時，蝕刻部件2的供給管3c提供作為第一種蝕刻液的氫氟酸或過氧化氫，同時引入管9向晶片W的表面提供一種通常是氮氣的惰性氣體以保護晶片W的表面以使其不會受到蝕刻。引入管13向晶片W的背面提供作為第二種蝕刻液的氫氟酸或過氧化氫蝕刻晶片W的背面。在晶片W被蝕刻後，供給管3b、9、13提供超純度水以清潔晶片W。之後，供給管3a、9、13向晶片W提供一種通常為氮氣的惰性氣體以對其進行乾燥。
腔室蓋8上安裝有一個氧濃度傳感器32，傳感器32與一個氧濃度計33電連接。一種惰性氣體被引入腔體14以便將其中的氧排出。腔體14中氧的濃度由氧濃度傳感器32檢測，並由氧濃度計33調節，從而確保腔體14中氧的濃度保持在一較低的濃度級別。
如上所述，按照本發明，隨著氮氣(N2)將密閉腔體14中的氧排出，化學液被提供給晶片W的傾斜部分。準確地說，形成於晶片W的傾斜部分上的薄的金屬薄膜被蝕刻，隨後晶片W的傾斜部分被超純度水清潔，並且在無氧環境下被吹於其上的氮氣快速乾燥。因此，晶片W的傾斜部分能夠得以清潔，而不會在其上產生水痕、磨損以及蝕刻。
下部圓盤11可以有效地將引入管13提供的諸如氫氟酸或過氧化氫的處理液的量減至相對較少。當通過引入管13提供氮氣時，所提供的氮氣量可以相對較少並且能夠有效地乾燥晶片W的傾斜部分。
對於上部圓盤10，在其和晶片W之表面之間的間隙處提供較少的氮氣量即可有效地保護晶片W的表面免受蝕刻液的蝕刻。在晶片W的傾斜部分受到蝕刻之後而對其(晶片)表面予以清潔時，將一種諸如異丙基醇(isopropyl alcohol)或去離子水(作為超純度水)的清潔液提供給上部圓盤10以及晶片W表面之間的間隙處。因此，清潔液能夠保持相對較少的量。
如上所述，形成於晶片W傾斜部分以及背面的薄的金屬薄膜通過利用化學液的化學蝕刻處理而得到根本的清除。因此，衝洗晶片W傾斜部分及其背面以清除所使用的化學液則是必需的。所使用的化學液通常由超純度水清除。一些將被清除的金屬或金屬混合物可能受到超純度水的磨損以及蝕刻。因為銅的電阻率較低並且具有較高的電遷移阻力，故在所屬技術領域最好使用銅作為內連接金屬。然而，由於在晶片的傾斜部分以及背面受到蝕刻時，酸以及過氧化氫形成的薄薄的一層混合物到達晶片表面上的銅薄膜，同時也由於水及氧的共存是不可避免的，因此經常可以觀察到銅薄膜被清潔晶片的超純度水所蝕刻。因此，即使化學液為清潔液所替代，酸及過氧化氫混合物所作用過的銅薄膜的表面上也有可能產生水痕。按照本發明的基片處理裝置能夠消除上述缺陷。
下面將參照圖7對採用上述基片處理裝置對半導體基片進行銅噴鍍的一個噴鍍裝置進行描述。如圖7所示，一個噴鍍裝置被安裝在一個矩形殼體部件110中用於連續對半導體基片進行噴鍍。殼體部件110由一隔板111分割成一個噴鍍空間112以及一個清潔空間113。可以獨立地將空氣提供給噴鍍空間112和清潔空間113以及從它們中排出。隔板111中裝有一個可打開/可關閉的閘板(未示出)。清潔空間113中的空氣壓力低於大氣壓，高於噴鍍空間112中的空氣壓力，因此清潔空間113中的空氣不會由殼體部件110中流出，同時噴鍍空間112中的空氣不會流入清潔空間113。
清潔空間113內設置有兩個用於放置一基片存儲盒的臺架115，兩個清潔/乾燥裝置116，以及一個固定式可轉動的第一傳送裝置(四個機械手)117，其中，清潔/乾燥裝置116利用超純度水清潔被噴鍍的基片並乾燥被清潔的基片，裝置117用於傳送基片。每個清潔/乾燥裝置116包括一個向基片的表面以及背面提供超純度水的清潔液供給噴管，以及一個使基片高速轉動以脫水並乾燥的機構。
噴鍍空間112中設置有兩個預處理部件121，四個噴鍍部件122，兩個用於放置並支承基片的第一基片臺架123a，123b，以及一個用於傳送基片的移動式可轉動的第二傳送裝置(四個機械手)124，其中，該預處理部件121用於在噴鍍處理前預處理基片，並且通過其各自的翻轉器120使已被預處理的基片翻轉，所述噴鍍部件122在基片表面朝下的情形下對其進行銅噴鍍。
清潔裝置113中還設置有兩個利用化學液諸如酸溶液或氧化劑溶液等來清潔被噴鍍基片的基片清潔裝置125，兩個位於基片清潔裝置125以及清潔/乾燥裝置116之間的第二基片臺架126a，126b，以及一個位於基片清潔裝置125之間用於傳送基片的固定式可轉動的第三傳送裝置(四個機械手)127。
每個第一基片臺架123b以及第二基片臺架126b都能用水對基片予以衝洗，並且具有使基片翻轉的翻轉器120。
第一傳送裝置117將基片在位於臺架115上的基片存儲盒，清潔/乾燥裝置116以及第二基片臺架126a，126b之間傳輸。第二傳送裝置124將基片在第一基片臺架123a、123b，預處理部件121以及噴鍍部件122之間傳輸。第三傳送裝置127將基片在第一基片臺架123a、123b，基片清潔裝置125以及第二基片臺架126a，126b之間傳輸。
殼體部件110還包括一個位於第一基片臺架123a、123b下方的容器128，用於放置用於檢測操作的基片。第二傳送裝置124由容器128中取出一個用於檢測操作的基片，並且在檢測操作完成之後將其回送至容器128。這樣，由於殼體部件110中包括放置用於檢測操作的基片的容器128，因此可以避免從殼體部件110外部提取用於檢測操作的基片所造成的汙染以及生產率的降低。
容器128可以放置於殼體部件110中的任何位置，只要有傳送裝置能夠將用於檢測操作的基片由容器128中取出或將其回送至容器128中。但是，如果容器128放置的位置接近第一基片臺架123a，則噴鍍裝置對一基片所進行的檢測操作能夠自一個預處理步驟開始，隨後實施噴鍍處理，並且用於檢測操作的基片能夠在被清潔以及乾燥之後被送回至容器128中。
在噴鍍過程中用於預處理基片以提高其溼度的預處理部件可以省略。在噴鍍處理前對基片進行預噴鍍以增強塗覆於基片上的晶狀層的預噴鍍部件可以取代噴鍍部件之一或者預處理部件之一。在這一改進中，水清潔部件取代預處理部件，在預噴鍍步驟和噴鍍步驟之間，以及/或噴鍍步驟之後用水衝洗一基片。
在本實施例中，傳送裝置117具有兩個通過各自的凹槽來支承基片周緣的凹槽形臂部。上臂部用於支承一乾燥的基片，下臂部用於支承一潮溼的基片。每個傳送裝置124以及127均具有兩個用於處理一潮溼基片的凹槽形臂部。該傳送裝置的臂部並不局限於上述類型。
下面將對圖7所示噴鍍裝置的操作步驟予以描述。基片表面(半導體元件形成的面，即被處理的面)朝上放置於存儲盒中，並且放有基片的基片存儲盒位於(基片存儲盒)臺架115上。第一傳送裝置117由基片存儲盒中取出一個基片，移動至第二基片臺架126a，並且將基片放置於第二基片臺架126a上。
隨後，傳送裝置127將基片由第二基片臺架126a傳送至第一基片臺架123a。接著，第二傳送裝置124接收來自第一基片臺架123a的基片，並將其傳送至預處理部件121。當預處理部件121完成對基片的預處理之後，翻轉器120翻轉基片，從而使得基片的表面朝下，然後將其回送至第二傳送裝置124。第二傳送裝置124隨後將基片傳送至一個噴鍍部件122的前端。
在噴鍍部件122中對基片進行噴鍍並將液體從基片上去除之後，第二傳送裝置124接收基片，並將基片傳送至第一基片臺架123b。位於第一基片臺架123b上的翻轉器120翻轉基片，從而使得基片的表面朝上，隨後第三基片傳送裝置127將基片傳送至基片清潔裝置125。基片在基片清潔裝置中受到化學液的清潔，並且由純水衝洗，隨後通過旋轉去除基片上的液體。之後，第三傳送裝置127將基片傳送至第二基片臺架126b。接著，第一傳送裝置117從第二基片臺架126b接收基片，並將其傳送至清潔/乾燥裝置116。基片在清潔/乾燥裝置116中受到純水的衝洗並且旋轉乾燥。受乾燥的基片由第一傳送裝置117回送至位於存儲盒臺架115上的基片存儲盒中。
預處理部件121中的預處理步驟可以省略。當安裝有一預噴鍍部件時，預噴鍍部件對由基片存儲盒中取出的基片進行預噴鍍，用水衝洗或不用水衝洗，隨後由一個噴鍍部件進行噴鍍。被噴鍍的基片接著受到水的衝洗或者免受水的衝洗，然後被傳送至基片清潔裝置。
由於噴鍍裝置與基片清潔裝置125組合在一起，因此基片受保護的同時受噴鍍的晶片的周邊部分能夠有效地受到清潔。
按照本發明，如上所述，滾動卡盤能夠支撐基片W並使之轉動，而且密封腔體具有向腔體引入氣體的氣體引入管，該密封腔體能夠使由滾動卡盤支承的基片處於被引入腔體的氣體環境中。處理部件，即蝕刻部件，能夠在滾動卡盤使基片轉動的同時對基片的周邊部分進行蝕刻或清潔。與處理部件相連的液體供給管能夠向處理部件提供液體。這樣，基片處理裝置能夠在利用所提供的氣體對基片保護的同時有效地處理基片的周邊部分。
儘管上面已示出了本發明一特定的最佳實施例，並且對其進行了詳細的描述，但是應當明白，在不脫離權利要求所要求保護的範圍的情況下可以作出各種變形以及改進。
本發明適用於需以高的清潔度處理半導體基片的周邊部分以及背面的基片處理裝置。
權利要求
1.一種用於處理基片的基片處理裝置，包括用於支承所述基片並使之轉動的卡盤組件；其中安置有所述卡盤組件的可關閉的腔體；向所述腔體引入氣體的氣體引入管；處理部件，其在所述卡盤組件使所述基片轉動的同時處理所述基片的周邊部分；以及向所述處理部件提供第一種液體的第一供給管道。
2.如權利要求1所述的基片處理裝置，其中所述氣體引入管包括在所述基片表面開口的第一氣體引入管；與所述第一氣體引入管相連的第一氣體噴管；在所述基片背面開口的第二氣體引入管，所述第一氣體引入管以及所述第二氣體引入管彼此相互獨立；以及與所述第二氣體引入管相連的第二氣體噴管。
3.如權利要求1所述的基片處理裝置，還包括在所述基片表面開口的第一純水噴管；在所述基片背面開口的第二純水噴管，所述第一純水噴管與所述第二純水噴管彼此相互獨立。
4.如權利要求1所述的基片處理裝置，其中所述第一種液體包括一種有機酸和一種無機酸或者其中之一，或者一種氧化劑。
5.如權利要求1所述的基片處理裝置，其中所述第一種液體包括一種有機酸和一種無機酸或者其中之一，以及一種選擇性提供的氧化劑。
6.權利要求1所述的基片處理裝置，其中所述氣體包括一種惰性氣體。
7.權利要求1所述的基片處理裝置，其中所述處理部件蝕刻或清潔所述基片的周邊部分。
8.一種用於處理基片的基片處理裝置，包括用於支撐所述基片並使之轉動的卡盤組件；處理部件，所述處理部件在所述卡盤組件使所述基片轉動的同時處理所述基片的周邊部分；向所述處理部件提供第一種液體的第一供給管道；與所述基片的表面或背面平行放置的平板；以及第二供給管道，其向所述基片表面或背面與所述平板之間的間隙提供用於處理所述基片周邊部分的第二種液體和用於保護所述基片的一種氣體中的至少之一。
9.如權利要求8所述的基片處理裝置，還包括其中放置有所述卡盤組件的可關閉的腔體；向所述腔體引入氣體的氣體引入管。
10.如權利要求9所述的基片處理裝置，其中所述氣體引入管包括在所述基片表面開口的第一氣體引入管；與所述第一氣體引入管相連的第一氣體噴管；在所述基片背面開口的第二氣體引入管，所述第一氣體引入管以及所述第二氣體引入管彼此相互獨立；以及與所述第二氣體引入管相連的第二氣體噴管。
11.如權利要求9所述的基片處理裝置，其中所述氣體包括一種惰性氣體。
12.如權利要求8所述的基片處理裝置，還包括在所述基片表面開口的第一純水噴管；在所述基片背面開口的第二純水噴管，所述第一純水噴管與所述第二純水噴管彼此相互獨立。
13.如權利要求8所述的基片處理裝置，其中所述第一種液體包括一種有機酸和一種無機酸或者其中之一，或者一種氧化劑。
14.如權利要求8所述的基片處理裝置，其中所述第二種液體包括一種有機酸和一種無機酸或者其中之一，或者一種氧化劑。
15.如權利要求8所述的基片處理裝置，其中所述液體包括一種有機酸和一種無機酸或者其中之一，以及一種選擇性提供的氧化劑。
16.如權利要求8所述的基片處理裝置，其中所述處理部件蝕刻或清潔所述基片的周邊部分。
17.一種處理基片的方法，包括使一基片轉動；在所述基片轉動的同時處理所述基片的周邊部分；向所述基片提供一種氣體；以及在將所述氣體提供給所述基片時乾燥所述基片。
18.如權利要求17所述的基片處理方法，其中所述處理方法包括對所述基片周邊部分的蝕刻或清潔。
全文摘要
本發明涉及一種基片處理裝置，包括一個用於支撐基片並使之轉動的卡盤組件，一個其中放置有卡盤組件的可關閉的腔體，以及一個向腔體引入一種氣體的氣體引入裝置。該基片處理裝置還包括一個蝕刻部件，該蝕刻部件在卡盤組件使基片轉動的同時蝕刻並清潔基片的周邊部分，以及一個向蝕刻部件提供第一種液體的第一供給管道。
文檔編號H01L21/304GK1547759SQ0281676
公開日2004年11月17日 申請日期2002年9月3日 優先權日2001年9月5日
發明者斉藤孝行, 鈴木作, 槙田裕司, 山田薫, 白樫充彥, 伊藤賢也, 也, 司, 彥, 藤孝行 申請人:株式會社荏原製作所