CN1547759A - 基片处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基片处理装置，包括一个用于支撑基片并使之转动的卡盘组件，一个其中放置有卡盘组件的可关闭的腔体，以及一个向腔体引入一种气体的气体引入装置。该基片处理装置还包括一个蚀刻部件，该蚀刻部件在卡盘组件使基片转动的同时蚀刻并清洁基片的周边部分，以及一个向蚀刻部件提供第一种液体的第一供给管道。

Description

基片处理装置
技术领域
本发明涉及一种基片处理装置及其处理方法，尤其是涉及一种适用于以高的清洁度蚀刻或清洁半导体基片的周边部分或背面的基片处理装置。
背景技术
近几年，所属领域的注意力已转移至在半导体基片的沟槽中嵌入一种内连接材料以形成波纹形的内部连接件，例如由铜构成的内部连接件。同时还试图在半导体基片中形成具有高电容率的电容器电极。在两种情况下，所需的金属或金属化合物都是通过喷涂或类似的方式在一半导体基片上形成薄膜。此时，薄膜不仅形成于所述半导体基片的表面，还形成于所述半导体基片的背面以及周边部分的倾斜部分。所述金属以及金属化合物对基片倾斜部分以及背面的污染导致支承所述半导体基片并使之移动的机械臂和将半导体基片输送至下一处理环节时放置所述基片的盒子也受到污染。最终，金属污染扩散至整个LSI制造工艺中。尤其在热处理工艺中，由于铜扩散至所述半导体基片上之二氧化硅薄膜中的扩散系数很高，故采用铜金属会带来相当严重的问题。
到目前为止，通常是由所述基片的背面向其倾斜部分提供氢氟酸或盐酸和过氧化氢的液体混合物，并且向所述半导体基片的表面吹送氮气以防止所述液体混合物流至所述半导体基片的表面，以及控制所述倾斜部分的蚀刻深度来清洁所述半导体基片倾斜部分。
然而，上述工艺存在如下的缺点，为了防止所述液体混合物流至所述半导体基片的表面，所需氮气的量很大，并且清洁所述半导体基片的倾斜部分所需的液体混合物的量也相当多。在水和氧共存的情况下，铜直接形成氧化物。在基片干燥阶段，铜形成氧化物的趋势尤为明显。如此形成的铜氧化物主要是氧化铜以及碳酸铜的混合物，并且极有可能增大内部连接件的电阻系数。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种基片处理装置，该装置能够在提供较少量的气体保护基片时有效处理基片的周边部分。
本发明的另一目的是提供一种基片处理装置，该装置能够以较少量的处理液体有效处理一基片的表面或背面。
按照本发明的一方面，提供了一种用于处理基片的基片处理装置，其包括：支承所述基片并使之转动的卡盘组件；其中安置有所述卡盘组件的可关闭的腔体；向所述腔体引入气体的气体引入管路；在所述卡盘组件使所述基片转动的同时处理所述基片的周边部分的处理装置，以及向所述处理装置提供第一种液体的第一供给管道。通常，所述基片呈圆形。
所述基片可以是半导体基片。所述可关闭的腔体通常具有和所述外部空间隔离的内部空间。所述处理装置最好被设置成在基片的表面、外边缘以及背面同时对基片的周边部分进行处理。基片的周边部分通常呈倾斜结构。所述第一种液体通常是一种蚀刻液体，同时还包括清洁所述受蚀刻基片的纯水。
由于所述可关闭的腔体具有气体引入管道，故所述腔体的内部能够被所述气体引入管道引入的气体充满。当所述气体由一种惰性气体组成时，所述腔体中的氧能够被去除并且为惰性气体所取代。
按照本发明的另一方面，其提供了一种用于处理一基片的基片处理装置，其包括：支承所述基片并使之转动的卡盘组件；在所述卡盘组件使所述基片转动的同时对所述基片的周边部分进行处理的处理装置；与所述基片表面或背面平行放置的平板；以及第二供给管道，其向所述基片表面或背面与所述平板之间的间隙提供用于处理所述基片的周边部分的一第二种液体以及用于保护基片的一种气体中的至少一种。
所述平板可以沿所述基片表面和背面的其中一面或两面设置。所述平板可以有效地减少供给所述间隙的第二种液体或气体的量。所述平板还使所述第二种液体或所述气体与基片均匀一致的接触。
按照本发明的一优选方面，所述基片处理装置还包括：安放所述卡盘组件的可关闭的腔体；以及向所述腔体引入气体的气体引入装置。
所述腔体可以具有与气体排出管道相连的气体排出管，同时还可以具有当所述基片被放入或由腔体中取出时将所述腔体的一部分自动打开和关闭的功能。
所述基片处理装置可以具有将所述处理装置使用的液体排出的液体排出管，以及将提供给基片和所述平板之间的间隙处的液体排出的液体排出管。这些液体排出管可以组合成一个液体排出管。
按照本发明的一个优选方面，所述气体引入管包括：在所述基片表面开口的第一气体引入管；与所述第一气体引入管相连的第一气体喷管；在所述基片背面开口的第二气体引入管，所述第一气体引入管与所述第二气体引入管彼此独立，以及与所述第二气体引入管相连的第二气体喷管。
按照本发明的一个优选方面，所述基片处理装置还包括：在所述基片表面开口的第一纯水喷管，以及在所述基片之背面开口的第二纯水喷管，所述第一纯水喷管与所述第二纯水喷管彼此独立。所述这些纯水喷管可以和上述第一以及第二气体喷管共用。
按照本发明的一个优选方面，所述第一种液体包括无机酸和有机酸或其中之一，或者一种氧化剂。
按照本发明的一个优选方面，所述第二种液体包括无机酸和有机酸或其中之一，或者一种氧化剂。
按照本发明的一个优选方面，所述液体包括无机酸和有机酸或其中之一，以及一种选择性提供的氧化剂。
按照本发明的一个优选方面，所述气体含有一种惰性气体。所述惰性气体是氮气或者是诸如氩气的稀有气体。所述惰性气体与所述基片接触以清除诸如氧的气体，从而保护所述基片。
按照本发明的一个优选方面，所述处理装置蚀刻或清洁所述基片的周边部分。
按照本发明的另一方面，提供了一种处理基片的方法，该方法包括如下步骤：使基片转动；在所述基片转动的同时处理所述基片的周边部分；向所述基片提供气体；以及在向所述基片提供所述气体的同时干燥所述基片。
所述基片最好在其表面、外边缘以及背面同时对其周边部分最好同时受到处理。所述气体最好提供给所述基片的表面以及背面。当所述基片的周边部分被处理时，可以将一种含有有机酸和无机酸或其中之一的液体提供给所述基片的周边部分。另外，可以将一种含有一氧化剂的液体提供给所述基片的周边部分。所述氧化剂包括含水的过氧化氢、臭氧水等。所述气体可以是氮气或诸如氩气的稀有气体。
按照本发明的一个最佳方面，所述处理方法包括蚀刻或清洁所述基片的周边部分。
附图说明
通过表示本发明最佳实施例的附图并结合下面的描述，本发明的上述以及其它的目的、特征以及有益效果将变得很明显。
图1示出了作为根据本发明一实施例的基片处理装置的基片清洁装置的前剖面图；
图2A是图1所示基片清洁装置的滚动卡盘以及蚀刻部件的透视图；
图2B是图2A所示蚀刻部件的侧视图；
图2C是图2A所示蚀刻部件的平面视图；
图3是图1所示基片清洁装置的滚动卡盘的透视图；
图4A是按照本发明另一实施例的蚀刻部件的侧视图；
图4B是图4A所示蚀刻部件的透视图；
图5A是按照本发明再一实施例的蚀刻部件的透视图；
图5B是图5A所示蚀刻部件的侧视图；
图6是图1所示基片清洁装置中打开并关闭一腔体的机构的前剖视图；以及
图7示出了组装有按照本发明一实施例的基片清洁装置的一个喷镀装置的平面视图。
具体实施方式
下面将参照附图对按照本发明的实施例的基片处理装置进行描述。在所有附图中，类似或相应的部件采用相同的附图标记，并且不再重复描述。下面的实施例只是示意性的，本发明不应当仅仅局限于所示的实施例。
图1示出了按照本发明一实施例的基片处理装置的前剖面图。在该实施例中，所述基片处理装置用作蚀刻并清洁诸如半导体晶片的基片清洁装置。该基片处理装置具有腔体14以及用于蚀刻及清洁位于腔体14中的一晶片W的机构。如图1所示，腔体14包括圆柱形的腔室14a以及覆盖腔室14a上端的腔室盖8。圆柱形的腔室14a竖直延伸，并且其下端由底板14b封闭。腔室盖8呈倒置杯状，并且覆盖圆柱型腔室14a的上端。圆柱型腔室14a的上端和腔室盖8的外周缘彼此紧密接触，从而将腔体14的内部密封而与外界隔开。
底板14b相对于水平面略有倾斜。腔体14具有一个气体/液体排出管15，用于将腔体14中的气体和液体排出。气体/液体排出管15与腔室14a在底板14b以及腔室14a的连接部相连，该连接部位于倾斜底板14b的最下端。
腔室盖8在其中心部具有一个开口。腔体14具有一个竖直穿过腔室盖8中心开口的上部轴6。上部轴6在其上端部安装有环形凸缘6a。腔室盖8形成有中心开口的上端部与环形凸缘6a通过一个波纹管形的柔性连接件7彼此密封连接。
上部轴6具有一个沿其中心轴向穿过的引入管9。引入管9向腔体14引入气体如氮气，以便于清除其中的氧。引入管9还用作供给管道，用于向晶片W表面提供超提纯的水以清洗该晶片W表面。引入管9具有一较低端，用作面向晶片W的喷管9a。
腔室盖8以及上部轴6通过一个连接件(未示出)彼此相连，该连接件使得腔室盖8和上部轴6之间的位置能够在竖直方向上进行调整。该连接件具有一个致动器(未示出)，用于使上部轴6相对于腔室盖8移动以调整两者之间的相对位置。波纹管形柔性连接件7的柔性足以吸收腔室盖8和该上部轴之间相对位置的变化量。
上部轴6具有一个上部圆盘10，该圆盘为圆形平板，与上部轴6一体水平形成，或者安装于其底端。上部圆盘10的下表面面对晶片W并与之平行。上部圆盘10以及晶片W之间的间隙应尽可能的小。例如，所述间隙可在0.5至20毫米的范围内调整。上部圆盘10和晶片W之间的间隙优选在0.8至10毫米的范围内，或者更优选是在1至4毫米的范围内，以便于由引入管9提供的氮气或超纯度水均匀一致的流过晶片W的表面。所述间隙的调整起到以相当少量的液体处理或保护基片的作用。通过调整腔室盖8和上部轴6之间的相对位置，该间隙可得以调整。
底板14b上形成有六个开口，并具有竖直向上延伸穿过相应开口以水平保持晶片W的六个滚动卡盘1a至1f。六个滚动卡盘1a至1f绕其各自的轴线转动，从而使得它们所保持的晶片W转动。滚动卡盘1a至1f的最高转动速度是300/每分钟，因此所述晶片W在由滚动卡盘1a至1f支撑的同时能够以低的转动速度匀速转动。
底盘14b具有一个下部轴12，其竖直向上安装在晶片W背面下方。下部轴12具有和底板14b上形成的开口相配合的下端部。下部轴12具有一个沿其中心轴向贯穿的引入管(供给管道)13。引入管13具有一用作喷管13a的上端部，其面对晶片W的背面。
下部轴12具有一个呈圆形平板状的下部圆盘11，其与下部轴12水平地形成为一体或者安装于下部轴12的上端部。下部圆盘11具有一个上表面，所述上表面平行于晶片W，并且面对由滚动卡盘1a至1f支承的晶片W的背面。如同上部圆盘10和晶片W之间的关系，下部圆盘11以及晶片W之间的间隙应尽可能的小。例如，所述间隙能够在0.5至20毫米的范围内调整。下部圆盘11以及晶片W之间的间隙优选在0.8至10毫米的范围内，或者更优选是在1至4毫米的范围内，以便于通过引入管13提供的氮气或超纯度水均匀一致的流过晶片W的背面。所述间隙的调整起到以相当少量的液体处理或保护基片的作用。
在本实施例中，所述基片处理装置具有一个蚀刻部件，其是一个用于蚀刻所述圆形基片的倾斜部分(即周边部分)的处理装置。下面将参照图2A至图2C对一蚀刻部件的实例进行描述。图2A是表示由滚动卡盘1a至1f支撑的晶片W和蚀刻部件2之间关系的透视图，图2B是蚀刻部件2的侧视图；以及图2C是蚀刻部件2的平面视图。图2B以及图2C示出了蚀刻部件2以及接近蚀刻部件2的晶片W一部分。
所述基片的周边部分是指所述基片不包括电路的周边区域，或者是包括电路、但最终不构成芯片的周边区域。通常，所述基片表面以及背面的周缘的边角均是斜切的或是圆的。由于所述斜切或圆形的周边部分为倾斜结构，故该部分被称作所述基片的倾斜部分。
如图2B所示，蚀刻部件2包括一个钩形部件，钩形部件面对晶片W的周边部分的表面及背面，并且与晶片W形成间隙。具体而言，蚀刻部件2具有一个构成钩形部件的上水平部分的上悬臂梁2a，一个构成钩形部件的下水平部分的下悬臂梁2c，以及一个将上悬臂梁2a以及下悬臂梁2b相互连接、并且构成钩形部件竖直部分的竖直连接部分2b。由于钩形部件环绕晶片W的周边部分，因此晶片W的周缘部分可以与其表面、外周边以及背面的周边部分同时进行蚀刻、清洁、干燥或其他处理。当晶片W以及所述钩形部件的内表面之间的间隙较小时，由蚀刻部件2所提供的处理液的总量可以减少至使其缓缓地流至晶片W上。
如图2A、2B以及2C所示，上悬臂梁2a的远离晶片W的外表面和一气体供给管3a相连以提供一种气体比如氮气来干燥晶片W；同时和一超纯度水供给管3b相连以提供超纯度水清洁晶片W，以及和一化学液供给管3c相连以提供诸如氢氟酸的化学液作为蚀刻在晶片W的倾斜部分上形成的薄金属薄膜的第一种液体。气体供给管3a、超纯度水供给管3b以及化学液供给管3c沿着晶片W的转动方向循序排列于其上游侧。气体供给管3a、超纯度水供给管3b以及化学液供给管3c贯穿上悬臂梁2a，并分别向晶片W的倾斜部分提供气体、超纯度水以及化学液。
由化学液供给管3c提供的化学液包括作为蚀刻液的有机酸或无机酸，或者一氧化剂。无机酸可以是氢氟酸(HF)，盐酸(HCL)，硝酸(HNO3)，硫酸(H2SO4)等等。化学液可以包括这些酸中的至少一种。有机酸可以是醋酸、蚁酸、草酸等等。化学液可以包括这些酸中的至少一种。氧化剂可以是含水过氧化氢(H2O2)、臭氧水(O3)等等。化学液可以包括这些氧化剂中的至少一种。提供的这些化学溶剂由化学液供给管3c缓缓地流至晶片W上。下面将要描述的第二种液体以相同的方式提供给晶片。
如果在晶片W的倾斜部分形成的薄的金属薄膜是金属铜时，则其可在酸环境并且和标准的氢电极相比具有+200毫伏的氧化还原电位或更高的情况下被蚀刻，或者最好和标准的氢电极相比具有+500毫伏的氧化还原电位或更高的情况下被蚀刻。和标准的氢电极相比，一种酸溶液的氧化还原电位大约是+200毫伏。因此，在只使用一种酸溶液的情况下，即使酸溶液的浓度增大，蚀刻率也不会增加。但是当一种酸与一种氧化剂混合以增大氧化还原电位时，蚀刻率能够大幅度地提高。因此，蚀刻溶液最好是一种酸和一种氧化剂的混合物。酸和氧化剂彼此之间不必要混合，但是可以选择地提供给薄的金属薄膜以实现相同的目的。
下面将参照图2A对另一向薄的金属薄膜提供酸以及氧化剂的结构进行描述。如图2A所示，作为开闭阀提供一种酸的电磁控制阀SV1和作为开闭阀提供一种氧化剂的电磁控制阀SV2彼此平行地设置于化学液供给管3c的上游侧。电磁控制阀SV1和电磁控制阀SV2通过各自的供给管道共同地和化学液供给管3c相连。电磁控制阀SV1和电磁控制阀SV2通过一个与它们电连接的控制器30来控制打开及关闭。
控制器30控制电磁控制阀SV1，SV2打开、关闭的时间及顺序。所使用的酸的类型以及浓度可以根据薄的金属薄膜的类型而选择。向蚀刻装置2提供酸以及氧化剂的顺序和时间在控制器30中设置，这样，酸以及氧化剂可以根据情况选择性地提供给蚀刻部件2。控制器30可被设置成将酸和氧化剂在混合状态下同时提供。
能够完全打开或完全关闭的电磁控制阀SV1，SV2可以由能够半开的调节阀所取代。在这种情况下，控制器30能够调节酸以及氧化剂的供给率，从而得到所预期的混合比。
超纯度水供给管3b提供超纯度水以清洁晶片W。气体供给管3a提供诸如氮气或氩气的惰性气体以干燥晶片W。
如图2B以及图2C所示，下悬臂梁2c远离晶片W的外表面与液体排出管4相连，用于将剩余的化学液和超纯度水排至腔体14的外部。液体排出管4贯穿下悬臂梁2c。
如图2B所示，蚀刻部件2的竖直连接件2b远离晶片W的外表面通过一水平轴与一气缸5相连。该气缸5受到驱动，从而使得蚀刻部件2如图中箭头A所示经由轴而移近晶片W或从晶片W移开。通过这种布置，当晶片W被装载和卸载时，即当晶片W被放至滚动卡盘1a至1f上以及由其上移开时，蚀刻部件2能够由晶片W移开。
下面将参照图3对滚动卡盘1a至1f的一个实例进行描述。图3中只示出了滚动卡盘1a、1b以及1c，其它的滚动卡盘1d、1e以及1f在结构上和滚动卡盘1a、1b以及1c相同，故不再予以描述。如图3所示，一个马达M直接和中间的滚动卡盘1b相连，并且固定安装在一基座27上，其它的滚动卡盘1a以及1c可转动地安装于各自的支撑轴上，支撑轴固定安装在基座27上。这些支撑轴贯穿于在底板14b上形成的开口(图3未示出)。
中间的滚动卡盘1b和其它的滚动卡盘1a、1c通过相应的驱动皮带19a、19b可操作连接。通过这种布置，当中间的滚动卡盘1b在马达M的驱动下沿一个方向转动时，滚动卡盘1a和1c在驱动皮带19a、19b的作用下沿相同方向转动。马达M可以不与中间的滚动卡盘1b相连，而与滚动卡盘1a或1c相连。
下面将参照图4A以及图4B对按照本发明另一实施例之基片处理装置所用的蚀刻部件进行描述。
如图4A所示，蚀刻部件20包括一个沿水平方向延伸并且位于晶片W周边部分上方的上悬臂梁20a以及一个沿水平方向延伸并且位于晶片W周边部分下方的下悬臂梁20b。
如图4B所示，上悬臂梁20a的外表面和一气体供给管3a相连以提供诸如氮气的气体以干燥晶片W，和一超纯度水供给管3b相连以提供超纯度水清洁晶片W，以及和一化学液供给管3c相连以提供诸如氢氟酸等化学液以蚀刻在晶片W的倾斜部分上形成的一薄的金属薄膜。气体供给管3a、超纯度水供给管3b以及化学液供给管3c沿着晶片W的转动方向循序排列于其上游侧，并且贯穿上悬臂梁20a。这些供给管3a、3b以及3c的下端部分别和面对晶片W的气体喷管31a，超纯度水喷管31b以及化学液供给喷管31c相连。
如图4A所示，下悬臂梁20c远离晶片W的外表面与一液体排出管4相连以便将剩余的化学液和超纯度水排至腔体14的外部。液体排出管4贯穿下悬臂梁20c。
如同图2B所示的蚀刻部件，上悬臂梁20a和下悬臂梁20b通过一个竖直连接件(未示出)相互连接。蚀刻部件20的竖直连接件远离晶片W的外表面通过一根轴(未示出)与一气缸(类似于图2B所示的气缸5)相连。气缸受到驱动，从而使得蚀刻部件20经由所述轴而水平移近晶片W或从晶片W移开。通过这种布置，当晶片W被装载以及卸载时，蚀刻部件20能够从晶片W移开。
下面将参照图5A以及图5B对按照本发明再一实施例的基片处理装置所用的蚀刻部件进行描述。
如图5A以及图5B所示，蚀刻部件具有一个采用多孔滚柱17结构的化学液体涂覆器。多孔滚柱17与由滚动卡盘1a至1f支承的圆形基片W的倾斜部分保持倾斜接触。多孔滚柱17具有一个直接和一伺服马达16相连的轴，这使得多孔滚柱17在与基片W的倾斜部分保持倾斜接触的情形下转动。
一个提供化学液的化学液喷管18竖直地设置于多孔滚柱17的上方。化学液喷管18向多孔滚柱17提供化学液体，以使得化学液体渗入多孔滚柱17。
一个超纯度水喷管22以及一个气体喷管21按顺序沿着晶片W的转动方向布置于多孔滚珠17的下游侧。超纯度水喷管22以及气体喷管21朝向晶片W的倾斜部分放置。超纯度水喷管22提供超纯度水以清洁晶片W。气体喷管21向晶片W喷射氮气以对其进行干燥。
下面将参照图6对打开及关闭腔室14的机构的结构及其操作进行描述。如图6所示，一个竖直臂26安装在腔室14a的底板14b上，并且由底板14b向下延伸。臂26的底端具有一个其上形成有内螺纹孔的水平板。一个具有外螺纹的竖直杆24贯穿臂26的水平板的内螺纹孔，并且与之螺纹连接。具有外螺纹的竖直杆24具有一个与固定安装在基座27上的伺服马达25的驱动轴转动连接的底端。
当具有外螺纹的竖直杆24在伺服马达25的作用下绕其自身的轴线转动时，竖直壁26竖直移动以提升或降低腔室14a。
腔室盖8通过一个支撑机构(未示出)固定安装于基座27上。当腔室14a下移时，在腔室盖8以及腔室14a之间产生一个空间。通过该空间可以将晶片W放入腔室14a或从其中取出。
如上所述，滚动卡盘1a至1f的轴贯穿在底板14b上形成的相应开口，并且被支撑于基座27上。滚动卡盘1a至1f以及底板14b彼此之间通过相应的波纹管形柔性连接件23相连。柔性连接件23将腔室14的内部与外部空间隔绝并密封。绕其自身轴线转动的滚动卡盘1a至1f之间的连接件以及柔性连接件23采用机械密封(未示出)。
因此，即使当腔室14a向下移动时，晶片W仍能被滚动卡盘1a至1f保持在水平位置。由于滚动卡盘1a至1f通过柔性连接件23与腔室14a相连，因此晶片W可以不受外部空间污染物的污染。
在如图6所示的布置中，腔室14a在腔室盖8被固定的情况下向下移动。然而，腔室14a也可被固定，而腔室盖8和上部轴9可以相对于腔室14a向上移动。
在晶片W的周边部分被蚀刻时，蚀刻部件2的供给管3c提供作为第一种蚀刻液的氢氟酸或过氧化氢，同时引入管9向晶片W的表面提供一种通常是氮气的惰性气体以保护晶片W的表面以使其不会受到蚀刻。引入管13向晶片W的背面提供作为第二种蚀刻液的氢氟酸或过氧化氢蚀刻晶片W的背面。在晶片W被蚀刻后，供给管3b、9、13提供超纯度水以清洁晶片W。之后，供给管3a、9、13向晶片W提供一种通常为氮气的惰性气体以对其进行干燥。
腔室盖8上安装有一个氧浓度传感器32，传感器32与一个氧浓度计33电连接。一种惰性气体被引入腔体14以便将其中的氧排出。腔体14中氧的浓度由氧浓度传感器32检测，并由氧浓度计33调节，从而确保腔体14中氧的浓度保持在一较低的浓度级别。
如上所述，按照本发明，随着氮气(N2)将密闭腔体14中的氧排出，化学液被提供给晶片W的倾斜部分。准确地说，形成于晶片W的倾斜部分上的薄的金属薄膜被蚀刻，随后晶片W的倾斜部分被超纯度水清洁，并且在无氧环境下被吹于其上的氮气快速干燥。因此，晶片W的倾斜部分能够得以清洁，而不会在其上产生水痕、磨损以及蚀刻。
下部圆盘11可以有效地将引入管13提供的诸如氢氟酸或过氧化氢的处理液的量减至相对较少。当通过引入管13提供氮气时，所提供的氮气量可以相对较少并且能够有效地干燥晶片W的倾斜部分。
对于上部圆盘10，在其和晶片W之表面之间的间隙处提供较少的氮气量即可有效地保护晶片W的表面免受蚀刻液的蚀刻。在晶片W的倾斜部分受到蚀刻之后而对其(晶片)表面予以清洁时，将一种诸如异丙基醇(isopropyl alcohol)或去离子水(作为超纯度水)的清洁液提供给上部圆盘10以及晶片W表面之间的间隙处。因此，清洁液能够保持相对较少的量。
如上所述，形成于晶片W倾斜部分以及背面的薄的金属薄膜通过利用化学液的化学蚀刻处理而得到根本的清除。因此，冲洗晶片W倾斜部分及其背面以清除所使用的化学液则是必需的。所使用的化学液通常由超纯度水清除。一些将被清除的金属或金属混合物可能受到超纯度水的磨损以及蚀刻。因为铜的电阻率较低并且具有较高的电迁移阻力，故在所属技术领域最好使用铜作为内连接金属。然而，由于在晶片的倾斜部分以及背面受到蚀刻时，酸以及过氧化氢形成的薄薄的一层混合物到达晶片表面上的铜薄膜，同时也由于水及氧的共存是不可避免的，因此经常可以观察到铜薄膜被清洁晶片的超纯度水所蚀刻。因此，即使化学液为清洁液所替代，酸及过氧化氢混合物所作用过的铜薄膜的表面上也有可能产生水痕。按照本发明的基片处理装置能够消除上述缺陷。
下面将参照图7对采用上述基片处理装置对半导体基片进行铜喷镀的一个喷镀装置进行描述。如图7所示，一个喷镀装置被安装在一个矩形壳体部件110中用于连续对半导体基片进行喷镀。壳体部件110由一隔板111分割成一个喷镀空间112以及一个清洁空间113。可以独立地将空气提供给喷镀空间112和清洁空间113以及从它们中排出。隔板111中装有一个可打开/可关闭的闸板(未示出)。清洁空间113中的空气压力低于大气压，高于喷镀空间112中的空气压力，因此清洁空间113中的空气不会由壳体部件110中流出，同时喷镀空间112中的空气不会流入清洁空间113。
清洁空间113内设置有两个用于放置一基片存储盒的台架115，两个清洁/干燥装置116，以及一个固定式可转动的第一传送装置(四个机械手)117，其中，清洁/干燥装置116利用超纯度水清洁被喷镀的基片并干燥被清洁的基片，装置117用于传送基片。每个清洁/干燥装置116包括一个向基片的表面以及背面提供超纯度水的清洁液供给喷管，以及一个使基片高速转动以脱水并干燥的机构。
喷镀空间112中设置有两个预处理部件121，四个喷镀部件122，两个用于放置并支承基片的第一基片台架123a，123b，以及一个用于传送基片的移动式可转动的第二传送装置(四个机械手)124，其中，该预处理部件121用于在喷镀处理前预处理基片，并且通过其各自的翻转器120使已被预处理的基片翻转，所述喷镀部件122在基片表面朝下的情形下对其进行铜喷镀。
清洁装置113中还设置有两个利用化学液诸如酸溶液或氧化剂溶液等来清洁被喷镀基片的基片清洁装置125，两个位于基片清洁装置125以及清洁/干燥装置116之间的第二基片台架126a，126b，以及一个位于基片清洁装置125之间用于传送基片的固定式可转动的第三传送装置(四个机械手)127。
每个第一基片台架123b以及第二基片台架126b都能用水对基片予以冲洗，并且具有使基片翻转的翻转器120。
第一传送装置117将基片在位于台架115上的基片存储盒，清洁/干燥装置116以及第二基片台架126a，126b之间传输。第二传送装置124将基片在第一基片台架123a、123b，预处理部件121以及喷镀部件122之间传输。第三传送装置127将基片在第一基片台架123a、123b，基片清洁装置125以及第二基片台架126a，126b之间传输。
壳体部件110还包括一个位于第一基片台架123a、123b下方的容器128，用于放置用于检测操作的基片。第二传送装置124由容器128中取出一个用于检测操作的基片，并且在检测操作完成之后将其回送至容器128。这样，由于壳体部件110中包括放置用于检测操作的基片的容器128，因此可以避免从壳体部件110外部提取用于检测操作的基片所造成的污染以及生产率的降低。
容器128可以放置于壳体部件110中的任何位置，只要有传送装置能够将用于检测操作的基片由容器128中取出或将其回送至容器128中。但是，如果容器128放置的位置接近第一基片台架123a，则喷镀装置对一基片所进行的检测操作能够自一个预处理步骤开始，随后实施喷镀处理，并且用于检测操作的基片能够在被清洁以及干燥之后被送回至容器128中。
在喷镀过程中用于预处理基片以提高其湿度的预处理部件可以省略。在喷镀处理前对基片进行预喷镀以增强涂覆于基片上的晶状层的预喷镀部件可以取代喷镀部件之一或者预处理部件之一。在这一改进中，水清洁部件取代预处理部件，在预喷镀步骤和喷镀步骤之间，以及/或喷镀步骤之后用水冲洗一基片。
在本实施例中，传送装置117具有两个通过各自的凹槽来支承基片周缘的凹槽形臂部。上臂部用于支承一干燥的基片，下臂部用于支承一潮湿的基片。每个传送装置124以及127均具有两个用于处理一潮湿基片的凹槽形臂部。该传送装置的臂部并不局限于上述类型。
下面将对图7所示喷镀装置的操作步骤予以描述。基片表面(半导体元件形成的面，即被处理的面)朝上放置于存储盒中，并且放有基片的基片存储盒位于(基片存储盒)台架115上。第一传送装置117由基片存储盒中取出一个基片，移动至第二基片台架126a，并且将基片放置于第二基片台架126a上。
随后，传送装置127将基片由第二基片台架126a传送至第一基片台架123a。接着，第二传送装置124接收来自第一基片台架123a的基片，并将其传送至预处理部件121。当预处理部件121完成对基片的预处理之后，翻转器120翻转基片，从而使得基片的表面朝下，然后将其回送至第二传送装置124。第二传送装置124随后将基片传送至一个喷镀部件122的前端。
在喷镀部件122中对基片进行喷镀并将液体从基片上去除之后，第二传送装置124接收基片，并将基片传送至第一基片台架123b。位于第一基片台架123b上的翻转器120翻转基片，从而使得基片的表面朝上，随后第三基片传送装置127将基片传送至基片清洁装置125。基片在基片清洁装置中受到化学液的清洁，并且由纯水冲洗，随后通过旋转去除基片上的液体。之后，第三传送装置127将基片传送至第二基片台架126b。接着，第一传送装置117从第二基片台架126b接收基片，并将其传送至清洁/干燥装置116。基片在清洁/干燥装置116中受到纯水的冲洗并且旋转干燥。受干燥的基片由第一传送装置117回送至位于存储盒台架115上的基片存储盒中。
预处理部件121中的预处理步骤可以省略。当安装有一预喷镀部件时，预喷镀部件对由基片存储盒中取出的基片进行预喷镀，用水冲洗或不用水冲洗，随后由一个喷镀部件进行喷镀。被喷镀的基片接着受到水的冲洗或者免受水的冲洗，然后被传送至基片清洁装置。
由于喷镀装置与基片清洁装置125组合在一起，因此基片受保护的同时受喷镀的晶片的周边部分能够有效地受到清洁。
按照本发明，如上所述，滚动卡盘能够支撑基片W并使之转动，而且密封腔体具有向腔体引入气体的气体引入管，该密封腔体能够使由滚动卡盘支承的基片处于被引入腔体的气体环境中。处理部件，即蚀刻部件，能够在滚动卡盘使基片转动的同时对基片的周边部分进行蚀刻或清洁。与处理部件相连的液体供给管能够向处理部件提供液体。这样，基片处理装置能够在利用所提供的气体对基片保护的同时有效地处理基片的周边部分。
尽管上面已示出了本发明一特定的最佳实施例，并且对其进行了详细的描述，但是应当明白，在不脱离权利要求所要求保护的范围的情况下可以作出各种变形以及改进。
本发明适用于需以高的清洁度处理半导体基片的周边部分以及背面的基片处理装置。

Claims (18)

1.一种用于处理基片的基片处理装置，包括：
用于支承所述基片并使之转动的卡盘组件；
其中安置有所述卡盘组件的可关闭的腔体；
向所述腔体引入气体的气体引入管；
处理部件，其在所述卡盘组件使所述基片转动的同时处理所述基片的周边部分；以及
向所述处理部件提供第一种液体的第一供给管道。
2.如权利要求1所述的基片处理装置，其中所述气体引入管包括：
在所述基片表面开口的第一气体引入管；
与所述第一气体引入管相连的第一气体喷管；
在所述基片背面开口的第二气体引入管，所述第一气体引入管以及所述第二气体引入管彼此相互独立；以及
与所述第二气体引入管相连的第二气体喷管。
3.如权利要求1所述的基片处理装置，还包括：
在所述基片表面开口的第一纯水喷管；
在所述基片背面开口的第二纯水喷管，所述第一纯水喷管与所述第二纯水喷管彼此相互独立。
4.如权利要求1所述的基片处理装置，其中所述第一种液体包括一种有机酸和一种无机酸或者其中之一，或者一种氧化剂。
5.如权利要求1所述的基片处理装置，其中所述第一种液体包括一种有机酸和一种无机酸或者其中之一，以及一种选择性提供的氧化剂。
6.权利要求1所述的基片处理装置，其中所述气体包括一种惰性气体。
7.权利要求1所述的基片处理装置，其中所述处理部件蚀刻或清洁所述基片的周边部分。
8.一种用于处理基片的基片处理装置，包括：
用于支撑所述基片并使之转动的卡盘组件；
处理部件，所述处理部件在所述卡盘组件使所述基片转动的同时处理所述基片的周边部分；
向所述处理部件提供第一种液体的第一供给管道；
与所述基片的表面或背面平行放置的平板；以及
第二供给管道，其向所述基片表面或背面与所述平板之间的间隙提供用于处理所述基片周边部分的第二种液体和用于保护所述基片的一种气体中的至少之一。
9.如权利要求8所述的基片处理装置，还包括：
其中放置有所述卡盘组件的可关闭的腔体；
向所述腔体引入气体的气体引入管。
10.如权利要求9所述的基片处理装置，其中所述气体引入管包括：
在所述基片表面开口的第一气体引入管；
与所述第一气体引入管相连的第一气体喷管；
在所述基片背面开口的第二气体引入管，所述第一气体引入管以及所述第二气体引入管彼此相互独立；以及
与所述第二气体引入管相连的第二气体喷管。
11.如权利要求9所述的基片处理装置，其中所述气体包括一种惰性气体。
12.如权利要求8所述的基片处理装置，还包括：
在所述基片表面开口的第一纯水喷管；
在所述基片背面开口的第二纯水喷管，所述第一纯水喷管与所述第二纯水喷管彼此相互独立。
13.如权利要求8所述的基片处理装置，其中所述第一种液体包括一种有机酸和一种无机酸或者其中之一，或者一种氧化剂。
14.如权利要求8所述的基片处理装置，其中所述第二种液体包括一种有机酸和一种无机酸或者其中之一，或者一种氧化剂。
15.如权利要求8所述的基片处理装置，其中所述液体包括一种有机酸和一种无机酸或者其中之一，以及一种选择性提供的氧化剂。
16.如权利要求8所述的基片处理装置，其中所述处理部件蚀刻或清洁所述基片的周边部分。
17.一种处理基片的方法，包括：
使一基片转动；
在所述基片转动的同时处理所述基片的周边部分；
向所述基片提供一种气体；以及
在将所述气体提供给所述基片时干燥所述基片。
18.如权利要求17所述的基片处理方法，其中所述处理方法包括对所述基片周边部分的蚀刻或清洁。
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