CN1251301C - 清除聚合物的方法以及用于清除聚合物的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于清除形成于一个基片(W)上的被蚀刻金属层(73)的侧壁上所附着的聚合物(76)的方法，其包括(a)通过向基片(W)的表面上通入化学药剂来溶解聚合物(76)，和(b)通过向基片(W)的表面上通入纯水来冲洗掉基片(W)表面上的化学药剂，其特征在于步骤(a)中的至少一部分是在氧化气氛中进行的。

Description

清除聚合物的方法以及用于清除聚合物的装置
技术领域
本发明涉及一种在例如半导体器件的制造过程中清除聚合物的方法，还涉及实现这种方法的一种装置。
背景技术
作为实例，一种制造半导体器件的方法通常包括一个在半导体晶片的表面上形成一个金属线层的步骤。
详细的说，金属线层是按照如下的方法形成的。
首先，在半导体晶片上以这样的顺序形成一个金属层和一个阻挡层。然后，在晶片上涂覆一个保护层，然后形成图案。然后，利用形成了图案的保护层作为掩膜对金属层和阻挡层进行干式蚀刻。在对金属层进行干式蚀刻的同时，通过在金属层的被蚀刻部分的侧壁上形成一个聚合物层，就可以对金属层进行高度非均质地蚀刻，并使蚀刻严格地按照保护层的图案来进行。然后，通过干灰化来清除保护层。然后，金属层上的保护层残留物以及附着在被蚀刻的金属层侧壁的聚合物层会被化学药剂所溶解。然后，化学药剂会被冲洗掉。
然而，上面提到的清除聚合物层的方法会带来问题，这就是，假如金属层由铝(Al)构成，当用纯水来冲去化学药剂时，化学药剂和纯水之间会相互起反应，结果会产生对铝有腐蚀性的溶液。例如，铝最易于溶解在含有大约30％的氟化铵(NH4F)的溶液中。
即使化学药剂被稀释了，由于铝易于被腐蚀，铝也可能会溶解在纯水之中。此外，如果铝中含有铜，由于在用纯水冲洗化学药剂的过程中的电池效应，铝可能会作为一个内核与铜一起被溶解。另外，这样被溶解的铝会被附着到半导体晶片上而形成像金属杂质一样的污染物。
如果构成金属层的铝被溶解了，金属层就会变薄，或者会附着在晶片上而形成污染物，从而导致半导体器件制造产量的降低。
发明内容
针对清除聚合物层的传统工艺中存在的所述问题，本发明的一个目标是提供一种清除聚合物层的方法，此方法可以防止金属层变薄并防止附着在晶片上而形成污染。
本发明的另一个方面在于提供一种用于清除聚合物层的装置，此装置可以去除聚合物层。
在本发明的一个方面中，提供了一种清除附着在一个被蚀刻的形成在基片上的金属层的侧壁上的聚合物的方法，其包括：(a)通过向基片表面上提供一种化学药剂来溶解聚合物；和(b)通过向基片表面上提供纯水来冲洗掉基片上的化学药剂，其特征在于至少步骤(a)中的一部分是在氧化气氛下进行的。
根据这种方法，要使氧化气氛中的氧气与金属层的侧壁相接触。结果是，在侧壁的表面上形成了一层氧化层。例如，如果金属层由铝构成，在侧壁的表面上就会形成氧化铝(Al2O3)，结果是，即使被置于含有大约30％的氟化铵(NH4F)的溶液之中，铝也不大可能被溶解。由于是在形成了氧化层的被蚀刻的铝层的侧壁表面上冲洗化学药剂，即使用纯水来冲洗化学药剂，铝也不会被溶解。因此，可以防止铝层变薄，并进而防止附着在半导体晶片上而造成污染，从而确保防止半导体器件制造产量的降低。
在本发明的另一方面中，提供了一种用于清除附着在形成了基片上的被蚀刻的金属层的侧壁上的聚合物的装置，其包括(a)一个用于固定至少一个基片的基片固定器；(b)一个可以相对于基片固定器在一个第一位置和一个第二位置之间运动的外仓，其中外仓在第一位置中围绕着基片固定器确定了一个第一封闭空间，而在第二位置处外部仓远离基片固定器以便使基片固定器暴露在气氛之中；(c)一个位于外部仓中，并可以同时相对于基片固定器和外仓在一个第一位置和一个第二位置之间运动的内仓，其中在第一位置中内仓围绕着基片固定器定义了一个第二封闭空间，而在第二位置中内仓远离基片固定器以便使基片固定器暴露在气氛之中；(d)一个装有可以溶解聚合物的化学药剂的化学药剂源；(e)一个装有纯水的纯水源；(f)一个装有含氧气体的含氧气体源；(g)一个控制外仓和内仓运动，以及化学药剂和纯水的流动的控制器，其特征在于，控制器首先把内仓保持在其第一位置并允许含氧气体流入到内仓之中，以便通过向着基片表面上通入化学药剂而在氧化气氛中溶解聚合物，然后，使内仓移动到其第二位置，并把外仓保持在其第一位置，以便通过向基片表面通入纯水来冲洗掉基片上的化学药剂。
附图简介
图1是根据本发明的一个优选实施例，用于在半导体器件的制造过程中清除聚合物的一种装置的剖视图。
图2是图1中所展示装置的另一个剖视图。
图3是沿着图1中的III-III线剖开而得到的一个剖视图。
图4是一种由图1至3中所展示的装置来执行的清除聚合物的方法的流程图。
图5A至5F是一个基片以及形成在其上的各层的剖视图。
优选实施例的描述
图1和2是根据本发明的一种优选实施例，在半导体器件的制造过程中的一种用于清除聚合物的装置的剖视图。在图1中，一个内仓8被引入到一个外仓7当中，在图2中，内仓8被从外仓7中移动出来。图3是沿着图1中的III-III线剖开而得到的一个剖视图。图3展示了外仓7和内仓8之间的一种位置关系。
装置1包括一个垂直的支承墙2，一个固定在支承墙2上并具有一个水平伸展的转动轴4的电动机3，一个固定在电动机3的转动轴4上的转子5，一个沿水平方向固定在墙壁2上并环绕着电动机3和转动轴4的壳体6，一个由壳体6所承载并环绕着转子5的外仓7，和一个当内仓8处于外仓7当中时可以通过化学药剂来清除其中的聚合物的内仓8，如图1所示。
外仓7被设计成可以相对于转子5，在一个外仓7围绕着转子5确定了一个第一封闭空间20(见图2)的第一位置和一个外仓7远离转子5第二位置之间移动。图1展示了外仓7处于其第一位置。
类似地，内仓8被设计成可以相对于转子5，在一个内仓8围绕着转子5确定了一个第二封闭空间30(见图1)的第一位置和一个内仓8远离转子5第二位置之间移动。图1中展示了内仓8处于其第一位置，而图2中展示了内仓8处于其第二位置。如图1中所示，当外仓7和内仓8处于其第一位置时，它们会相互重叠。
电动机3的转动轴4通过外仓7的一个垂直侧壁7a穿过一个轴承(没有画出)，凸入到外仓7中。转子5被固定在其远端的转动轴4上。
转子5由一对相互间隔的圆盘5a和5b，以及6个固定在圆盘5a和5b之间的固定器10组成。每个固定器10都带有许多沟槽(没有画出)，晶片W沿其边沿被插入到沟槽之中，因此转子5可以固定住许多分别垂直矗立且沿水平排列的晶片W(例如，26个晶片)。当电动机3运行时，转子5带动晶片W一起转动。
在垂直侧壁7a上形成了一个用于选择性地使转子5固定住晶片W和使转子5释放晶片W的按钮11。
如图1和2所示，外仓7包括邻近电动机3的垂直侧壁7a，一个距电动机3较远的垂直侧壁7b，和一个与转子5相隔一定间隙的圆柱形的侧壁7c。在垂直侧壁7a的中部带有一个密封件15，以确保转动轴4和外仓7之间的密封隔绝。当晶片W被固定在转子5上时，外仓7被移动到其圆柱侧壁7c围绕着壳体6的第二位置(图1和图2中的右侧)。
内仓8包括一个圆柱侧壁8c，圆柱侧壁8c的直径小于外仓7的圆柱侧壁7c的直径。如先前所提到的，圆柱侧壁8c在图1中所展示的第一位置和图2中所展示的第二位置之间移动。在第一位置中，圆柱侧壁8c与外仓7的垂直侧壁7a和7b一起确定了一个第二封闭空间30。当圆柱侧壁8c位于图2中所展示的其第二位置时，外仓7就确定了一个第一封闭空间20。
第一和第二封闭空间20和30被密封件15所密封隔绝。如后面所提到的，聚合物的清除和晶片W的转动都是在第二封闭空间30中进行的，而化学药剂的冲洗和晶片W的干燥是在第一封闭空间20中进行的。
在第一封闭空间20的上部，有两个沿着圆柱侧壁7c的伸展方向伸展的喷嘴21。如图1和2所示，每个喷嘴21都被设计成具有许多沿水平排列的喷射口22。如图2中所示，喷嘴21经一个第一导管24被连接到一个纯水源25。纯水经一个第一导管24由一个纯水源25供给，并通过喷射口22喷向晶片W。在喷嘴21和纯水源25之间安装着一个选择阀26。
在第二封闭空间30的上部，有两个沿着圆柱侧壁8c的伸展方向伸展的喷嘴31。如图1和2所示，每个喷嘴31被设计成具有许多沿水平排列的喷射口32。如图2中所示，喷嘴31经一个第二导管34被连接到一个化学药剂源35。化学药剂经一个第二导管34由一个化学药剂源35供给，并通过喷射口32喷向晶片W。在喷嘴31和化学药剂源35之间安装着一个选择阀36。
经喷嘴31喷射的化学药剂溶解了保护层、聚合物层和/或金属。在这个实施例中，氟化胺(NH4F)被用作化学药剂。
外仓7的垂直侧壁7b带有一个第一排液口41，当外仓7和内仓8处于它们的第一位置时，用过的化学药剂被从第二封闭空间30中排放出去。在第一排液口41之下安装着一个第二排液口42，当外仓处于其第一位置而内仓处于其第二位置时，用过的纯水被从第一封闭空间20中排放出去，如图2中所示。
用过的化学药剂通过第一排液口41被排放到一个第一排液导管43，而用过的纯水经第二排液口42被排放到一个第二排液导管44。
如图1所示，在垂直侧壁7b的上部形成了一个第一排气口45，当外仓7和内仓8处于它们的第一位置时，气体经此口被排放到第二封闭空间30之外。在第一排气口45的上方配有一个第二排气口46，当外仓7处于其第一位置而内仓8处于其第二位置时，气体经第二排气口46被排放到第一封闭空间20之外，如图2所示。当外仓7和内仓8处于它们的第一位置时，气体可以经第二排气口46从夹在圆柱侧壁7c和8c之间的空间20a中排出。
气体经第一排气口45被排放到一个第一排气体排放导管47，经第二排气口46被排放到一个第二气体排放导管48。
在垂直侧壁7b的中部形成了一个第一开口51和一个第二开口52，通过第一开口51，像氮气(N2)这样的惰性气体从一个惰性气体源54经一个惰性气体导管53被导入到第二封闭空间30之中，通过第二开口52，像空气这样的含氧气体从一个含氧气体源57经一个含氧气体导管56被导入到第二封闭空间30当中。
加热器53a和56a分别被连接到惰性气体导管53和含氧气体导管56上。加热器53a和56a对要引入到第二封闭空间30中的惰性气体和含氧气体进行加热，以便提高外仓7中的温度，从而加速化学药剂对聚合物的溶解。
质量流量控制器55和58，分别对经惰性气体导管53和含氧气体导管56的惰性气体和含氧气体的流量进行控制。因此，可以对第二封闭空间30中的氧化气氛进行控制。
一个惰性气体导管61从一个惰性气体导管53中被分支出来，并被连接到选择阀36上。一个加热器61a对经惰性气体导管61输送的惰性气体进行加热。
通过切换选择阀36，化学药剂从一个化学药剂源35经喷嘴31和第二导管34被喷入到第二封闭空间30之中，或者加热过的惰性气体从惰性气体源54经惰性气体导管53、惰性气体导管61和第二导管34被引入到第二封闭空间30当中。
一个质量流量控制器63控制着经惰性气体导管61输送的惰性气体的流量。因此，可以对经喷嘴31引入到第二封闭空间30中的惰性气体的体积进行控制。
在加热器61a和质量流量控制器63的下游，一个惰性气体导管66从惰性气体导管61上分支出来，并被连接到选择阀26上。因此，通过切换选择阀26，纯水从纯水源25经喷嘴和第一导管24被喷入到第一封闭空间20当中，或者加热过的惰性气体从纯水源25经惰性气体导管53、惰性气体导管61、惰性气体导管66和第一导管24被引入到第一封闭空间20中。
质量流量控制器63控制着经惰性气体导管61输送的惰性气体的流量。因此，可以对经喷嘴21引入到第一封闭空间20中的惰性气体的体积进行控制。
质量流量控制器55、58和63的运行是由一个控制器70来控制的。选择阀26和36由控制器70来控制，以确定哪个导管打开或关闭。
以下要说明一种用于在半导体器件制造过程中清除聚合物的方法，这种方法是通过所述的装置1来实现的。
图4是一个流程图，其显示了在清除聚合物的方法中所执行的步骤。如图4中所示，此方法包括通过把化学药剂输送到晶片W上来溶解聚合物的步骤(步骤S1)，甩出化学药剂的步骤(步骤S2)，通过在晶片W上通入纯水来冲洗掉残留化学药剂的步骤(步骤S3)，和使晶片W干燥的步骤(步骤S4)。
图5A至5F展示了此方法中执行的步骤。
首先，如图5A所示，在一个硅晶片W上形成了一个第一阻挡层72a、一个铝层73、一个第二阻挡层72b。然后，在阻挡层72b上形成了一个具有所需的引线图案的保护层74。铝层73可以含有铜(Cu)，即可以由铝-铜合金构成。
然后，如图5B所示，以带有图案的保护层74作为掩膜通过等离子体蚀刻法对第二阻挡层72b和铝层73进行蚀刻。由于蚀刻气体中的成分，通过进行等离子体蚀刻，会在蚀刻部分75的侧壁上形成一个聚合物层。在等离子体蚀刻期间，聚合物层76起着保护层的作用，以确保高度非均质的蚀刻。
如图5C中所示，蚀刻要进行到直至露出硅晶片的表面。在蚀刻期间，在被蚀刻部分75的侧壁上形成了聚合物层76。
然后，通过干灰化，保护层74被去掉。结果，如图5D所示，在铝层73的上表面上覆盖着第二阻挡层72，而其侧壁上覆盖着聚合物层76。然后，晶片W被放入到装置1中以便清除聚合物层76。
首先，外仓7和内仓8被移动到它们的第二位置，其中转子5被暴露在外。然后，通过进料器(没有画出)把许多晶片W固定在转子5上，使得晶片W被固定器10所固定。晶片W优选被固定在转子5上，通过一个压力传感器(没有画出)来探测作用在晶片W上的压力。这样可以防止晶片被损坏。
然后，外仓7和内仓8被移动到它们的第一位置，从而确定了第二封闭空间30，如图1所示。
然后，惰性气体从惰性气体源54经惰性气体导管53和第一开口51被引入到第二封闭空间30中，从而使得第二封闭空间30呈现不含氧气的惰性气体气氛。
当惰性气体被引入到第二封闭空间30中时，控制器70向质量流量控制器55发送一条指令，从而允许惰性气体流经惰性气体导管53，并经过第一开口51放出。在惰性气体经第一开口51被引入到第二封闭空间30中的同时，第二封闭空间30中已经存在的气体经第一排气口45排出，从而导致第二封闭空间30中转变成惰性气体气氛。
然后，通过向晶片W通入化学药剂使聚合物76溶解以便清除(图4中的步骤S1)。用5至10分钟向晶片W喷射化学药剂。在转子5当然还有晶片W在电动机3的带动下以1至500rpm的转速转动的同时，化学药剂经喷嘴31被喷到晶片W上以便溶解聚合物层76。
为了清除聚合物层76，经喷嘴31喷射化学药剂要持续数十秒钟。在喷射化学药剂的同时，转子5与晶片W一起以1至500rpm的转速转动，以便使化学药剂扩散到晶片W的整个表面上。
通过根据化学药剂的粘性来控制转子5的转速，可以使化学药剂在晶片W的表面上得到均匀的扩散，从而可以均匀地溶解聚合物层76。例如，如果化学药剂具有相对较高的粘性，转子5就在1至500rpm的速度范围内以相对较高的转速转动，而如果化学药剂具有相对较低的粘性，转子5就在所述的范围内以相对较低的转速转动。这可以保证化学药剂在晶片W的表面上均匀地扩散。
在聚合物层76已经被溶解之后，含有已经溶解了的聚合物层76的化学药剂会沉积在晶片W的表面上。已经溶解过聚合物层76的化学药剂具有较低的反应速率。因此，如果已经溶解过聚合物层76的化学药剂在晶片W上沉积过多，化学药剂的扩散就会暂时停止，加热过的惰性气体会经喷嘴31喷射几秒钟。此外，转子5会以比当化学药剂扩散到固定于转子5上的晶片W上时转子5的转速要高的转速转动。具体的说，转子5以大约100至1200rpm的转速转动。因此，由于使惰性气体被引入到内仓8中的压力的作用，以及因转子5的转动所产生的离心力的作用，已经溶解过聚合物层76的化学药剂被清除了。
转子5的转动速度优选要根据化学药剂的粘性来控制，以便有效地清除已经与聚合物层76发生过反应的化学药剂。从晶片W上被甩出的化学药剂经第一排液口41排出。
在把已经与聚合物层76发生过反应的化学药剂从晶片W的表面上清除之后，转子5就以一种降低了的转速转动。具体的说，转子5以1至500rpm的转速转动，然后，新鲜的化学药剂经喷嘴31被引入到第二封闭空间30之中。
把化学药剂引入到第二封闭空间30中的步骤和清除已经与聚合物层76发生过反应的化学药剂的步骤要重复数次到数千次。这保证了新鲜的当然是具有高反应性的化学药剂与晶片W的表面保持接触，因此，聚合物层76可以被有效地清除。
为了向晶片W喷射化学药剂，控制器70向选择阀36发送一条使化学药剂从化学药剂源35经第二导管34被输送到喷嘴31命令。从化学药剂源35输送到喷嘴31的化学药剂，经喷射口32被喷入到内仓8中。
当加热过的惰性气体被喷射到晶片W上时，控制器70就向选择阀36发送一条使惰性气体导管61与第二导管34相互连接起来指令。然后，加热后的惰性气体，由质量流量控制器63对其流量进行控制，从惰性气体源54经一个惰性气体导管53，惰性气体导管61和第二导管34，被输送到喷嘴31，然后经喷射口32被喷出。
如图5E中所示，通过反复执行溶解聚合物层76的步骤以及清除已经与聚合物层76发生过化学反应的化学药剂的步骤，铝层73的部分表面就暴露出来了。然后，含氧气体从含氧气体源57经含氧气体导管56和第二开口52被引入到第二封闭空间30中。
因此，第二封闭空间30被赋予了具有一定氧气浓度的氧化气氛。当已经与聚合物层76发生过反应的化学药剂被从晶片W的表面清除时，氧化气氛中的氧气就与铝层73的暴露表面相接触。结果，铝层73的表面被氧化成氧化铝(Al2O3)。因此，如图5F所示，在铝层73的表面上形成了一层氧化层78。
通过反复地清除已经与聚合物层76发生过反应的化学药剂，新鲜的氧气可以反复地与铝层73的表面进行接触。因此，在结束用化学药剂对聚合物层76的溶解之前，在铝层73的表面上形成了一层具有足够厚度的氧化层78。
为了向第二封闭空间30中引入含氧气体，控制器70向质量流量控制器58发送一条指令，使得含氧气体通过含氧气体导管56被输送，并经第二开口52被引入到内仓8中。为了把第二封闭空间30中变成具有一定氧气浓度的氧化气氛，控制器70向质量流量控制器58发送一条指令，使得含氧气体的流量得到控制以便提高第二封闭空间30中的氧气浓度。如果第二封闭空间30中的氧气浓度增加到超过了特定的浓度，控制器70就向质量流量控制器55发送一条指令，以便控制惰性气体的流量从而减小第二封闭空间30中的氧气浓度。
如以上所提到的，通过控制质量流量控制器55和58，可以把第二封闭空间30中的氧气的浓度调节到所需要的浓度。第二封闭空间30优选具有10％或更大的氧气浓度。
通过选择性地经第一排气口45把气体排出到第二封闭空间30之外，和向第二封闭空间30中引入含氧气体和/或惰性气体，也可以控制第二封闭空间30中的压力，从而使所述压力不超过一个特定的压力。
在执行了溶解聚合物层76的步骤(图4中的S1)之后，清除晶片W上的化学药剂的步骤(图4中的S2)就开始了。清除化学药剂的步骤大约需要30秒钟。
首先，停止经喷嘴31向内仓8中喷射化学药剂。然后，转动转子5当然还有晶片W，从而把化学药剂和反应残渣从晶片W上甩出。从晶片W上甩出的化学药剂经第一排液口41被排出。惰性气体、含氧气体和化学药剂气体经第一排气口45被排出。
在转子5转动以便从晶片W上甩出化学药剂的同时，惰性气体经第一开口51被引入到第二封闭空间30当中，以便使第二封闭空间30中成为不含氧气的惰性气体气氛。惰性气体经喷嘴21被引入到被夹在圆柱侧壁7c和8c之间的空间20a中，从而使空间20a中成为不含氧气的惰性气体气氛。
为了把惰性气体引入到空间20a中，控制器70向选择阀26发送一条使得惰性气体导管66和第二导管24之间相互连通的指令。被质量流量控制器63控制于某一流量的惰性气体，从惰性气体源54经惰性气体导管53、惰性气体导管61、惰性气体导管66和第一导管24被输送到喷嘴21。然后，加热后的惰性气体经喷射口22被引入到空间20a中。在惰性气体经喷嘴21被引入到空间20a中的同时，空间20a中已经存在的气体经第二排气口46被排出。也就是说，氧化气氛被排出到了空间20a之外，取而代之，空间20a被充入惰性气体气氛。
如以上所提到的，在转子5带着晶片W转动以便甩出晶片W上的化学药剂的同时，惰性气体被引入到第二封闭空间30和空间20a中。因此，到甩出晶片上的化学药剂的步骤结束之前，第二封闭空间30和空间20a中充满了惰性气体气氛。第二封闭空间30与空间20a相互结合，在外仓7中确定了一个第一封闭空间20。由于第二封闭空间30与空间20a中已经充满了惰性气体气氛，晶片W所处的第一封闭空间20中也充满了惰性气体气氛。
然后，纯水经喷嘴21被喷射到晶片W上，从而冲洗掉晶片W上的化学药剂(图4中的步骤3)。纯水要持续喷射3至10分钟。冲洗晶片W上的化学药剂的步骤是在封闭空间20a中在惰性气体气氛下进行的。在转子5带着晶片W一起转动的同时，纯水经喷嘴21被喷入到第一封闭空间20中，以便清洗晶片W。用过的纯水经第二排液口42排出。
为了把纯水引入到第一封闭空间20中，控制器70向一个选择阀26发送一条使纯水从纯水源25经第一导管24被输送到喷嘴31的指令。然后，纯水经喷射口22被喷射到晶片W上。
如以上所提到的，在被蚀刻后的铝层73的侧壁上形成了氧化层78。此外，在铝层73上形成了第二阻挡层72b。因此，铝层73完全被氧化层78和第二阻挡层72b所覆盖，如图5F所示，因此，构成铝层73的铝根本不会暴露。因此，即使纯水被喷射到了晶片W的表面，纯水也不会接触到铝。这就保证了铝不会被溶于纯水中。
在把残留的化学药剂从晶片W上甩出的步骤S2中，即使化学药剂没有被甩出，并与纯水相互反应而产生了一种铝易于溶解在其中的溶液，铝层73中的铝也不会接触到此溶液。因此，铝不会溶解到这种溶液中。类似地，即使铝层73中含有铜，氧化层78也会防止铝接触到纯水。因此，可以防止铝层73变薄。
如果铝溶解于纯水或以上提到的溶液之中，就会产生像金属杂质这样的污染物，这样产生的污染物附着在晶片W之上，就会造成半导体器件制造产量的下降。由于氧化层78防止了铝溶解于纯水或溶液之中，因而可以防止半导体器件制造产量的降低。
当晶片W上的化学药剂被冲洗掉之后，通过以一个相对较高的转速转动转子5当然还有晶片W，可以对晶片W进行干燥(图4中的步骤4)。转动转子5的步骤是在第一封闭空间20中在惰性气体气氛中进行的。惰性气体经喷嘴21被引入到第一封闭空间20之中，以便对晶片W进行烘干。
当晶片W被干燥后，外仓7被移动到其第二位置(内仓8已经被移动到了其第二位置)。因此，外仓7和内仓8都处于第二位置，此时圆柱壁7c和8c处于环绕着壳体6的位置。
然后，一个进料器(没有画出)被触发向着转子5移动，并处于转子5之下。固定器10释放晶片W，晶片W然后被传送到进料器上。进料器把晶片W运出外仓7。
根据以上提到的清除聚合物的方法，由于氧化气氛中的氧气与被蚀刻的铝层73的表面相互反应，在此表面上会形成氧化层78。因此，即使用纯水来清洗晶片W，氧化层78也会防止铝被溶解到纯水之中。
此外，铝层73对于由纯水和化学药剂构成的混合物构成的溶液可以具有增强的抵抗力。另外，可以防止在冲洗晶片W上的化学药剂的步骤中产生像金属杂质这样的污染物。因此，可以防止铝层73变薄，并防止污染物附着在晶片W上，从而保证提高半导体器件的制造产量。
例如，除了半导体晶片，还可以采用一种用作液晶显示器件基片的玻璃基片，一种CD基片，一种印刷基片或一个陶瓷基片。
在以上提到的实施例中，保护掩膜是通过干灰化来清除的，然后，聚合物层76由化学药剂来清除。干灰化过程可以省略，在此情况下，保护掩膜和聚合物层76都可以由化学药剂来清除。
本发明不仅可以用于具有如以上所提到的装置1结构的那种结构的装置，而且可以用于比如一种批量型的装置。
把化学药剂从转动着的转子5连同晶片W上甩出的步骤，可以在第一封闭空间20中在氧化气氛中进行。例如，用化学药剂清除聚合物层76的步骤在处于氧化气氛中的第二封闭空间30和空间20a中来进行，然后，把化学药剂从转动着的转子5连同晶片W上甩出的步骤是伴随着第二封闭空间30和空间20a从氧化气氛转变成惰性气体气氛的过程进行的。然后，内仓8就运动到其第二位置，从而把晶片W放到处于惰性气体气氛的第一封闭空间20中。然后，执行冲洗晶片W上的化学药剂的步骤。
当惰性气体被引入到第二封闭空间30中时，控制器70就向质量流量控制器55发送一条指令，从而使惰性气体通过惰性气体导管53，并经第一开口51喷射。在惰性气体经第一开口51被引入到第二封闭空间30中的同时，已经存在于第二封闭空间30中的气体经第一排气口45被排出，从而使第二封闭空间30中的气氛变成惰性气体气氛。
惰性气体可以经喷嘴21被引入到第二封闭空间30中，在此情况下，要引入到第一封闭空间20中的惰性气体的流量可以由质量流量控制器63来控制。
尽管在通过转动晶片W把化学药剂甩出的同时，第二封闭空间30从氧化气氛变成了惰性气体气氛，把氧化气氛替换成惰性气体气氛也可以在用化学药剂清除聚合物的步骤结束之前就开始。例如，在被蚀刻的铝层73的周围已经形成了一层具有足够厚度的氧化层78之后，氧化气氛被逐渐从第二封闭空间30中排出，从而降低第二封闭空间中的氧化气氛，同时，惰性气体被引入到第二封闭空间30中，结果当执行用化学药剂清除聚合物层76的步骤时，第二封闭空间30中就完全变成了惰性气体气氛。然后，在处于惰性气体气氛下的第二封闭空间30中，执行通过转动转子5连同晶片W来甩出化学药剂的步骤。
可以在内仓8移动到其第二位置之前，使空间20a变成惰性气体气氛。因此，可以在进行用化学药剂清除聚合物层76的步骤的同时，使空间20a变成惰性气体气氛。例如，把空间20a中的氧化气氛替换成惰性气体气氛的过程，可以在晶片W被固定到转子5上之后立即开始，然后内仓8移动到其第一位置。
如果当用化学药剂清除聚合物层76的步骤已经结束时，把空间30和20a中的氧化气氛替换成惰性气体气氛的过程结束了，内仓8就移动到其第二位置，通过转动转子5把化学药剂从晶片W上甩出的步骤可以在处于惰性气体气氛中的第一封闭空间中来进行。
在以上提到的实施例中，氧化气氛是在用化学药剂清除聚合物层76的步骤开始之后建立起来的。与此相反，通过转动转子5从晶片W上甩出化学药剂的步骤，可以在由化学药剂清除聚合物层76的步骤开始而没有建立起惰性气体气氛的时候，在氧化气氛的整个时间段中来进行，在此情况下，氧化层78可能已经完全形成了，此外，可以简化由化学药剂来清除聚合物层76的步骤。另外，不再需要把时间浪费在向晶片W喷射化学药剂之前建立起惰性气体气氛上，这样就可以缩短实施这种方法的时间，从而确保提高产量。
用化学药剂清除聚合物层76的步骤(图4中的步骤S1)，通过转动转子5连同晶片W把化学药剂甩出晶片W的步骤(图2中的步骤S2)，从晶片W上冲洗掉化学药剂的步骤(图4中的步骤S3)，以及干燥晶片W的步骤都可以在氧化气氛中进行，在此情况下，此方法可以得到简化。
可以在向晶片W喷射纯水之前形成氧化层78。例如，可以在执行通过转动转子5连同晶片W把化学药剂从晶片W上甩出的步骤之后，在向晶片W喷射纯水之前，在不转动晶片W的情况下，在氧化气氛中形成氧化层78。
可以通过执行在惰性气体气氛中清除聚合物层76的步骤和在氧化气氛中把化学药剂从晶片W上甩出的步骤来形成氧化层78。然而，用化学药剂清除聚合物层76的步骤需要5至10分钟，把化学药剂从晶片W上甩出的步骤需要30秒钟，而把化学药剂从晶片W上冲洗掉的步骤需要3至10分钟。因此，即使在执行把化学药剂从晶片W上甩出步骤的同时氧化气体被引入到了第二封闭空间30中，也不可能在大约30秒钟内很好地形成氧化层78。这意味着在后续的冲洗晶片W上化学药剂的步骤中，不可能防止铝被腐蚀。
可以延长把化学药剂从晶片W上甩出的步骤，以便很好地形成氧化层。然而，由于实行此方法所需的时间也被延长了，生产量就降低了。此外，如果把化学药剂从晶片W上甩出的步骤被延长，在把化学药剂从晶片W上甩出的步骤中晶片W被过度地干燥了。结果，粒子易于附着在晶片W上，即使在随后的冲洗步骤中，这种附着在晶片W上的粒子也不能被很好地清除。这造成了生产产量的降低。
另外，如果电动机3为执行把化学药剂从晶片W上甩出的步骤而长时间地运转，在电动机3和/或转动轴4上就会产生许多灰尘，从而可能会造成装置1中的气氛被污染。反之，在本发明中，用化学药剂清除聚合物层76的步骤在时间上比把化学药剂从晶片W上甩出的步骤要长，通过在执行用化学药剂清除聚合物层76的步骤的同时向第二封闭空间30中引入含氧气体，就可以在不延长用化学药剂清除聚合物层76的步骤以及把化学药剂从晶片W上甩出的步骤的情况下而形成具有足够厚度的氧化层78。因此，可以防止粒子因过渡干燥而粘在晶片W上，并在不减小产量会情况下防止在电动机3和/或转动轴4上产生灰尘。
此外，由于在执行用化学药剂清除聚合物层76的步骤的同时新鲜的化学药剂被反复地输送到第二封闭空间30中，因而可以防止粒子粘在晶片W上。因此，优选在清除聚合物层76的步骤中形成氧化层78。
可以省略通过转动转子5把化学药剂从晶片W上甩出的步骤，在此情况下，可以用纯水把化学药剂从晶片W上冲洗掉。即使在晶片W的表面上化学药剂与纯水发生了反应从而产生了易于溶解铝的溶液，构成铝层73的铝也接触不到这种溶液，当然，也就不会溶解于这种溶液。
以下将描述利用前述的本发明所带来的好处。
根据本发明，在被蚀刻的金属层的侧壁表面上会形成一层氧化层。因此，金属不会被用于冲洗化学药剂的纯水所溶解。此外，这样一层氧化层增强了基片表面抵抗化学药剂和纯水的混合溶液的溶解的能力。另外，本发明防止了在冲洗化学药剂的步骤中所产生的污染。因此，本发明防止了金属层变薄，进而防止了金属附着到基片上而形成污染。
此外，形成氧化层的过程无需延长用于甩出化学药剂的基片转动所需的时间。这就保证了产量不会降低，并防止了粒子附着到基片上和用于转动基片的电动机上产生灰尘。

Claims (28)

1、一种用于清除形成于基片上的种被蚀刻金属层的侧壁上所附着的聚合物的方法，其包括：
(a)通过向所述基片表面上输送化学药剂来溶解所述聚合物；和
(b)通过向所述基片表面上通入纯水而冲洗掉所述基片表面上的所述化学药剂。
其特征在于所述步骤(a)中的至少一部分要在氧化气氛中进行。
2、如权利要求1中所述的方法，其特征在于所述的步骤(a)和(b)要在氧化气氛中进行。
3、如权利要求1中所述的方法，其特征在于所述的步骤(a)从其开始或中间直到所述步骤(b)开始的过程中要在氧化气氛中进行。
4、如权利要求1中所述的方法，其特征在于所述氧化气氛是在所述聚合物被所述化学药剂溶解掉直至露出了所述侧壁之后才建立起来的。
5、如权利要求1中所述的方法，其还包括通过转动所述的基片，利用离心力的作用来甩出所述基片上的所述化学药剂的步骤(c)，所述步骤(c)要在所述步骤(a)和(b)之间来进行。
6、如权利要求5中所述的方法，其特征在于所述步骤(c)要在氧化气氛中进行。
7、如权利要求1中所述的方法，还包括使所述基片干燥的步骤(d)，所述的步骤(d)要在所述的步骤(b)之后进行。
8、如权利要求1中所述的方法，还包括在步骤(b)之后、通过转动所述的基片，利用离心力的作用来甩出所述基片上的所述化学药剂的步骤(c)，其特征在于当所述步骤(a)所进行的时间长于所述步骤(c)所进行的时间时，所述步骤(a)中的至少一部分要在氧化气氛中进行。
9、如权利要求8中所述的方法，其特征在于所述步骤(c)要在氧化气氛中进行。
10、如权利要求8中所述的方法，还包括使所述基片干燥的步骤(d)，所述的步骤(d)要在所述的步骤(b)之后进行。
11、如权利要求1至10中任何一项所述的方法，其特征在于所述步骤(a)要在惰性气体气氛中进行，当所述步骤(a)在氧化气氛中进行时除外。
12、如权利要求1至10中任何一项所述的方法，其特征在于所述步骤(a)和(b)要反复地进行。
13、如权利要求1至10中任何一项所述的方法，其特征在于所述金属层主要由铝构成。
14、如权利要求13所述的方法，其特征在于所述铝层中还含有铜。
15、如权利要求1至10中任何一项所述的方法，其特征在于在所述金属层上形成了一个阻挡层。
16、如权利要求1至10中任何一项所述的方法，其特征在于所述化学药剂是氟化铵。
17、一种用于清除形成于基片上的一种被蚀刻金属层的侧壁上所附着的聚合物的装置，其包括：
(a)一个固定着至少一片基片的基片固定器；
(b)一个可以相对于所述基片固定器从一个第一位置移动到一个第二位置的外仓，在第一位置中所述外仓围绕着所述基片固定器确定了一个第一封闭空间，而在第二位置中所述外仓远离所述基片固定器以便使所述基片固定器暴露于气氛之中；
(c)一个处于所述外仓之内，且同时可以相对于所述基片固定器和所述外仓在一个第一位置和一个第二位置之间移动的内仓，在第一位置中所述内仓围绕着所述基片固定器确定了一个第二封闭空间，而在所述第二位置中所述内仓远离所述基片固定器以便使所述基片固定器暴露于气氛中；
(d)一个装有可以溶解所述聚合物的化学药剂的化学药剂源；
(e)一个装有纯水的纯水源；
(f)一个装有含氧气体的含氧气体源；
(g)一个控制所述外仓和内仓的运动，以及所述化学药剂和所述纯水的流动的控制器；
其特征在于所述控制器首先把所述内仓保持在其第一位置，并允许所述含氧气体流入到所述内仓中，以便通过把所述化学药剂输送到所述基片的表面而在氧化气氛中溶解所述聚合物，然后，使所述内仓移动到其第二位置，并把所述外仓保持在其第一位置，以便通过向所述基片的表面上通入纯水来冲洗掉所述基片上的化学药剂。
18、一种如权利要求17所述的装置，其特征在于在冲洗掉所述化学药剂的同时所述控制器允许所述含氧气体流入到所述外仓之中。
19、一种如权利要求17所述的装置，其特征在于在溶解所述聚合物的过程开始的时候或其过程中，所述控制器允许所述含氧气体流入到所述内仓之中。
20、一种如权利要求17所述的装置，其特征在于所述氧化气氛是在所述聚合物层被所述化学药剂所溶解直至露出了所述侧壁之后才建立的。
21、一种如权利要求17所述的装置，其特征在于所述基片固定器被设计成可以绕其轴线转动，以便利用离心力的作用把所述化学药剂从所述基片上甩出。
22、一种如权利要求21所述的装置，其特征在于在所述基片固定器转动的同时，所述控制器允许所述的含氧气体流入到所述内仓当中。
23、一种如权利要求17所述的装置，还包括含有惰性气体的惰性气体源，其特征在于所述控制器允许所述惰性气体流入到所述外仓和所述内仓之中，当所述含氧气体已经存在于所述外仓和所述内仓中时除外。
24、一种如权利要求17所述的装置，其特征在于所述控制器反复执行通过向所述基片的表面通入所述化学药剂来溶解所述聚合物，以及通过向所述基片的表面通入所述纯水来冲洗掉所述基片上的化学药剂的过程。
25、一种如权利要求17所述的装置，其特征在于所述金属层主要由铝构成。
26、一种如权利要求25所述的装置，其特征在于所述铝层中还含有铜。
27、一种如权利要求17所述的装置，其特征在于在所述金属层上形成了一个阻挡层。
28、一种如权利要求17所述的装置，其特征在于所述化学药剂源中含有氟化铵。
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