TWI593035B - 基板處理裝置及方法 - Google Patents

Description

基板處理裝置及方法

本發明係關於一種基板處理裝置及方法，且特別地關於可藉由直接量測液體化學品之計算溫度或相接觸之液體化學品與基板之一介面處的計算溫度而依據一液體化學品以最佳化基板之處理溫度之一種基板處理裝置及方法。

一般而言，一濕式製程係對應於藉由使液體化學品接觸基板而於如矽晶圓或相似物之一基板的表面上施行之如蝕刻或潔淨之處理之一製程。

特別地，此濕式製程可包括藉由使液體化學品接觸基板而形成一薄膜或一膜層於基板上之一蝕刻製程。此外，濕式製程可包括藉由使液體化學品接觸基板而潔淨形成於基板上之薄膜或膜層或移除形成於基板上的汙染物或相似物之一潔淨製程。

另外，隨著於半導體領域內的半導體元件的集積度的提升，形成於基板上的圖案已經微縮至數十奈米的程度了，且因此已增加了蝕刻製程與潔淨製程的重要性。

因此，實際情況是，基於高產率而維持了數十年的批次型濕式製程的一部分已為單一晶圓型濕式製程所取 代。然而，於傳統濕式製程中，很難準確地量測或維持液體化學品或基板的溫度為一設定溫度，而因此確保基板處理的均勻度存在有困難。所以，便需要改變上述情形。

本發明之背景技術已揭露於韓國專利申請案第10-1037179號(於2011年5月19日登錄，發明名稱為檢測溫度控制器之裝置與方法)內。

本發明係關於提供一種基板處理裝置與方法，其可於單一晶片型溼式蝕刻或採用此液體化學品以處理基板的表面之潔淨之一基板處理製程內藉由直接量測液體化學品和基板相接觸之計算溫度或相接觸之液體化學品與基板之一介面處的計算溫度而依據一液體化學品以最佳化基板之處理溫度。

依據本發明之一方面，提供了一種基板處理裝置，包括：一發射率設定單元，其中輸入接觸一基板之一液態化學品處之發射率或位於相接觸之基板與液體化學品之一介面處的發射率；一輻射能量輸入單元，其中輸入自該液體化學品或該介面所發射之輻射能量；以及一計算單元，根據該發射率與該輻射能量而計算該液體化學品或該介面之一計算溫度。

在此，基板處理裝置可更包括一腔室，包括可轉動地設置之一工作台、依照該基板與該工作台分隔之方式而支撐該基板之一支撐，以及供應該液體化學品至該基板之一噴嘴。

此外，噴嘴可分別地設置於該基板之一下方側上。 此外，該計算單元可採用依據以下方程式3所計算之一絕對溫度而計算該計算溫度：

此處須滿足C1=2πhc ²=3.74×10^-16 W/m ²及須滿足，以及E(λ,T)貢獻了該輻射能量輸入至該輻射能量輸入單元，λ貢獻了依照該輻射能量輸入單元而預先設定之一紅外線波長，ε貢獻了該液體化學品或該介面處之該發射率，T貢獻了絕對溫度，h貢獻了普郎克常數，c貢獻了光速，而k貢獻了波茲曼常數。

此外，一高溫溫度計可包括了該發射率設定單元、該輻射能量輸入單元、及該計算單元，以便量測該計算溫度，並位於分隔地設置該基板之一上方側上之一安裝部內。

此外，基板處理裝置可更包括一保護單元，包裹並保護該輻射能量輸入單元。

此外，輻射能量輸入單元可與位於相對設置有該介面之該基板之一相對側上之該基板分隔。

此外，基板處理裝置可更包括一控制單元，比較蝕刻或潔淨該基板之一預先設定之一製程溫度與該計算溫度。

此外，基板處理裝置，可更包括：一加熱器，分 隔地設置於該基板之一上方側，並依照該控制單元之一訊號加熱該基板或接觸該基板之該液體化學品。

此外，該基板可分隔成為對應於該工作台之一旋轉中央部之一中央區，對應於由該工作台的轉動所造成的邊緣部之一邊緣區，以及用於劃分該中央部與該邊緣部之間之一可變區，該輻射能量輸入單元與該加熱器係分別地設置於該中央區、該邊緣區與該可變區內，以及該控制單元個別地操作於該中央區、該邊緣區與該可變區內之該加熱器。

依據本發明之另一方面，提供了一種基板處理方法，包括：量測來自接觸一基板之一液體化學品或來自相接觸之該基板與該液體化學品之一介面處之輻射能量；以及根據該量測中所量測到之該輻射能量以及於該介面處或該液體化學品的發射率，計算接觸該基板之該液體化學品之一計算溫度或該介面之一計算溫度。

在此，該計算中可採用依據以下方程式4所計算之一絕對溫度T而計算該計算溫度：

此處須滿足C1=2πhc ²=3.74×10^-16 W/m ²及須滿足，以及E(λ,T)貢獻了量測中量測出的該輻射能量，λ貢獻了依照該輻射能量輸入單 元，其中輻射能量為輸入而預先設定之一紅外線波長，ε貢獻了該液體化學品或該介面處之該發射率，T貢獻了絕對溫度，h貢獻了普郎克常數，c貢獻了光速，而k貢獻了波茲曼常數。

此外，基板處理方法可更包括比較預先設定以蝕刻或潔淨該基板之一製程溫度與該計算中所計算之該計算溫度。

此外，當該計算溫度可內含於該比較中該預先設定之製程溫度時，施行該量測。

此外，該計算溫度可並未內含於該比較中該預先設定之製程溫度內時，基板處理方法可更包括依照該計算溫度與預先設定之該製程溫度之間的差值，加熱該基板或接觸該基板之該液體化學品而改正。

10‧‧‧高溫溫度計

11‧‧‧發射率設定單元

15‧‧‧輻射能量輸入單元

17‧‧‧計算單元

19‧‧‧保護單元

20‧‧‧加熱器

30‧‧‧控制單元

31‧‧‧訊號轉換器

33‧‧‧控制器

50‧‧‧腔室

51‧‧‧排放部

53‧‧‧工作台

54‧‧‧基座

55‧‧‧噴嘴

57‧‧‧擴散單元

58‧‧‧液體化學品管線

59‧‧‧液體化學品槽

60‧‧‧測試水槽

61‧‧‧熱電偶

63‧‧‧加熱用加熱器

70‧‧‧測試外殼

80‧‧‧測試模塊

B‧‧‧安裝部

C‧‧‧液體化學品

W‧‧‧基板

W1‧‧‧中央區

W2‧‧‧邊緣區

W3‧‧‧可變區

S1‧‧‧量測操作

S2‧‧‧計算操作

S3‧‧‧比較操作

S4‧‧‧更正操作

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能為本領域之技術人員更明顯易懂，下文特舉示例實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

第1圖繪示了依據本發明之一實施例之一種基板處理裝置；第2圖繪示了依據本發明之一實施例之於單一晶圓型濕式蝕刻或潔淨製程中之一基板；第3圖為一第一配置圖，繪示了依據本發明之一實施例之一基板處理裝置；第4圖為一第二配置圖，繪示了依據本發明之一實施例之一基板處理裝置； 第5圖為一圖表，繪示了依據本發明之一實施例之於紅外光波長範圍中之依照一基板處理裝置內溫度變化而量測到的輻射能量；第6圖繪示了依據本發明之另一實施例之一基板處理裝置；第7圖為一流程圖，繪示了依據本發明之一實施例之一種基板處理方法；第8圖為一結構圖，繪示了依據本發明之一實施例之於一基板處理方法中之用於偵測關於液體化學品之高溫加熱器的特性之一實驗裝置；第9圖為一結構圖，繪示了依據本發明之一實施例之於一基板處理方法中之用於偵測關於浸入於液體化學品中之一基板之高溫加熱器的特性之一實驗裝置；第10圖為一結構圖，繪示了依據本發明之一實施例之於一基板處理方法中之用於偵測關於一基板與一液體化學品之介面處之高溫加熱器的特性之一實驗裝置；以及第11圖為一結構圖，繪示了依據本發明之一實施例之於一基板處理方法中之用於確認一高溫加熱器的特性之一實驗裝置。

於下文中，將配合所附圖式詳細說明依據本發明之數個實施例之一種基板處理裝置與方法。

為了方面與清楚的描述，於製程中之圖式內所示的線路的厚度與構件尺寸係經過誇大。以下描述的術語係考量 到本發明之功用而定義，且可依照使用者或操作者的意向與通常作法而變化。因此，術語的意義可基於本發明的總體內容而解釋。

第1圖繪示了依據本發明之一實施例之一種基板處理裝置，第2圖繪示了依據本發明之一實施例之於單一晶圓型濕式蝕刻或潔淨製程中之一基板，第3圖為一第一配置圖，繪示了依據本發明之一實施例之一基板處理裝置，第4圖為一第二配置圖，繪示了依據本發明之一實施例之一基板處理裝置，及第5圖為一圖表，繪示了依據本發明之一實施例之於紅外光波長範圍中之依照一基板處理裝置內溫度變化而量測到的輻射能量。

請參照第1-5圖，依據本發明之一實施例之一種基板處理裝置可包括一發射率設定單元11、一輻射能量輸入單元15、一計算單元17與一腔室50，而進而可根據液體化學品C而最佳化基板W的處理溫度。

在此，於單一晶圓型濕式製程中，單片的基板W係安置於一基座54上，而基板W透過一擴散單元57而轉動。來自至少一液體化學品槽59並透過一液體化學品管線58所移動之液體化學品C按照一特定順序而由對應於液體化學品槽59之一噴嘴55供應至基板W的表面。

於如此之單一晶圓型濕式製程中，處理結果可依照液體化學品C之接觸時間、數量、與溫度而改變。於一範例中，於依照製程的特性而降低處理時間或需要溫度高於室溫的情形中，液體化學品C於液體化學品槽59內加熱，且可供應經 加熱之液體化學品C至基板W處。於另一範例中，於使用一混合溶液作為液體化學品C之情形中，可採用化學反應熱。

當於採用自噴嘴55所供應之液體化學品C而蝕刻或潔淨單片之基板W之接觸基板W的液體化學品C於單一晶圓型濕式蝕刻或潔淨製程中旋轉時，依據本發明之一實施例之基板處理裝置可量測接觸基板W之液體化學品C之一計算溫度或位於相接觸之基板W與液體化學品C之一介面處之一計算溫度。

於發射率設置單元11中，於液體化學品C或相接觸之基板W與液體化學品C之介面處之發射率係作為輸入。在此，依據液體化學品C的類型而預先設定發射率。

通過示例的方式，供應至基板W並與基板W接觸之液體化學品C處或相接觸之基板W與液體化學品C的介面處的發射率可分別地量測，且所量測到之發射率可輸入至發射率設定單元11內。依據本發明之一實施例，發射率可為一複雜的發射率，能量自基板W與接觸基板W之液體化學品C的介面處所發射的通過了基板W。

幅射能量輸入單元15係提供於分隔地設置於基板W的一上方側上之一安裝部B內。來自接觸基板W之液體化學品C或位於相接觸之基板W與液體化學品C之介面的之輻射能量則輸入至幅射能量輸入單元15。

通過示例的方式，自液體化學品C或位於相接觸之基板W與液體化學品C之介面處發射且穿透基板W的輻射能量可輸入至幅射能量輸入單元15。

計算單元17基於輸入至發射率設定單元11之發射率以及輸入至輻射能量輸入單元15之輻射能量而計算了接觸了基板W之液體化學品C的計算溫度或介面處的計算溫度。

計算單元17可採用依據下述方程式1所計算的絕對溫度T而計算此計算溫度

於方程式1中，須滿足C1=2πhc ²=3.74×10^-16 W/m ²及須滿足。

在此，E(λ,T)貢獻了輸入至該輻射能量輸入單元15之輻射能量，λ貢獻了預先設定之一紅外線波長，ε貢獻了液體化學品C之發射率，T貢獻了絕對溫度，h貢獻了普郎克常數，c貢獻了光速，而k貢獻了波茲曼常數。

在此，藉由轉換計算得到的絕對溫度T成為攝氏溫度或華氏溫度，便可準確地量測計算溫度。

預先設定的紅外線波長為依據輻射能量輸入單元15而預先設定之一常數。

請參照第5圖，所有材料包括黑體發射輻射能量，但依照溫度而為相異的波長峰值。

自材料所發射之輻射能量遵循普郎克定律，而隨 著溫度的減少峰值波長移至長波長。

當液體化學品C的溫度為攝氏25度時，適用於量測1瓦特/(平方公尺)(球面度)(微米)或更多的輻射能量之波長係介於超過4微米及30微米或更少，而峰值波長為10微米。

在此，很難量測波長為4微米或更少或多於30微米的輻射能量，且因此紅外線波長可預先設定為高於4微米及30微米或更少。

更特別的是，紅外線波長可預先設定為5微米或更多及少於25微米。於此情形中，可輸入2瓦特/(平方公尺)(球面度)(微米)或更多的輻射能量至輻射能量輸入單元15。

此外，紅外線波長可預先設定為6微米或更多及少於23微米。於此情形中，3瓦特/(平方公尺)(球面度)(微米)或更多的輻射能量可輸入至輻射能量輸入單元15。

此外，紅外線波長可預先設定為6微米或更多及少於19微米。於此情形中，4瓦特/(平方公尺)(球面度)(微米)或更多的輻射能量可輸入至輻射能量輸入單元15。

此外，紅外線波長可預先設定為6微米或更多及少於18微米。於此情形中，5瓦特/(平方公尺)(球面度)(微米)或更多的輻射能量可輸入至輻射能量輸入單元15。

此外，紅外線波長可預先設定為7微米或更多及少於17微米或更少。於此情形中，6瓦特/(平方公尺)(球面度)(微米)或更多的輻射能量可輸入至輻射能量輸入單元15。

此外，紅外線波長可預先設定為7微米或更多以及16微米或更少。於此情形中，7瓦特/(平方公尺)(球面度)(微米) 或更多的輻射能量可輸入至輻射能量輸入單元15中。

此外，紅外線波長可預先設定為8微米或更多及少於14微米。於此情形中，8瓦特/(平方公尺)(球面度)(微米)或更多的輻射能量可輸入至輻射能量輸入單元15中。

此外，紅外線波長可預先設定為9微米或更多及11微米或更少。於此情形中，9瓦特/(平方公尺)(球面度)(微米)或更多的輻射能量可輸入至輻射能量輸入單元15中。

於此情況中，高溫溫度計10可包括發射率設定單元11、輻射能量輸入單元15、及計算單元17，且可提供於輸入部B內以量測計算溫度。高溫溫度計10可藉由模組化各別用於量測計算溫度之發射率設定單元11、輻射能量輸入單元15及計算單元17而簡單地計算計算溫度。於高溫溫度計10中，可預先設定適用於此目的之發射率數值、紅外線波長及相似物等。

可提供前述高溫溫度計10而與對於基板W介面處上的基板W相分隔。於此範例中，便可以藉由關於液體化學品C的光線的散射或干擾來修正計算溫度的錯誤。

此外，可提供前述高溫溫度計10以與基板W相分隔位於介面處相對於基板W的相對表面。於此情形中，便可能抑制或避免計算得到的計算溫度的錯誤藉由最小化光的散射與干擾的影響關於液體化學品C，進而最小化計算溫度的一錯誤範圍。

前述輻射能量單元15或高溫溫度計10係藉由如為一保護單元19所包裹之方式而受到保護。提供此保護單元19，且因此可防止輻射能量輸入單元15或高溫溫度計10免於基於 因加熱液體化學品C所造成的煙霧導致的故障情形。

保護單元19可較佳地由穿透性材料所製成，例如一窗口、一光束管或相似物，使得紅外線波長可穩定地傳遞穿過保護單元19，而保護單位19可避免輸入輻射能量的錯誤發生且可不會干擾環境溫度。

依據本發明之一實施例之基板處理裝置可更包括一控制單元30與一加熱器20。

控制單元30比較了為了於基板W之上施行蝕刻或潔淨之預先設定之一製程溫度及透過計算單元17所計算的計算溫度。

在此，控制單元30可包括轉換由計算單元17所計算得出的計算溫度成為類比或數位訊號之一訊號轉換器31，而控制器33比較訊號轉換器31之一訊號以及依據製程溫度預先設定的一訊號且傳輸兩訊號的差。在此，訊號轉換器31可包括於高溫溫度計10之內。

此外，控制單元30可控制基板處理裝置的整體操作。

控制器33可按照一數值方式顯示自訊號轉換器31傳輸的訊號或儲存此訊號作為比較用資料，使一操作員可辨認此訊號。此外，控制器33可依據兩個訊號的差異而決定是否於相關製程中發生了異常情形，並通知操作員此決定結果。

加熱器20係設置成與基板W分隔，並回應控制單元30的訊號而加熱了基板W或接觸了基板W液體化學品C。加熱器20可提供於裝置部B之內。

此外，加熱器20可與輻射能量輸入單元15或高溫溫度計10整合地形成。加熱器20可由一紅外線加熱器所構成，且因此可加熱基板W。

藉由加熱基板W或與基板W接觸之液體化學品C，加熱器20可供應具有室溫的液體化學品C至基板W處，方便地調整液體化學品C的溫度，而抑制或避免液體化學品C的成分與濃度的改變，其係由液體化學品C的加熱所造成。

控制單元30回應由高溫溫度計10所量測到的計算溫度而操作加熱器20。控制單元30可比較計算溫度與用於處理基板W的預先設定製程溫度，並採用介於計算溫度與預先設定的製程溫度之間的差異而控制加熱器20的加熱操作。

通過示例的方式，當控制單元30的訊號內之計算溫度已內含於預先設定的製程溫度內時，便可透過高溫溫度計10重複地量測接觸基板W的液體化學品C的計算溫度或介面的計算溫度。

此外，當控制單元30的訊號內之計算溫度並未內含於預先設定的製程溫度內時，控制單元30可能藉由依據計算溫度與預先設定之製程溫度之差值而傳輸一控制訊號至加熱器20而升高或降低加熱器20的輸出，進而調整了基板W或接觸基板W之液體化學品C的溫度，使得計算溫度達到預先設定的製程溫度。

如此，便可能穩定地維持所需用於單一晶圓型濕式蝕刻或潔淨製程之製程溫度，並改善單一晶圓型濕式蝕刻或潔淨製程的準確率。

特別地，依據本發明之一實施例，於濕式蝕刻製程中所選或整個基板W之製程溫度可維持一定，而進而可依據基板W的微圖案而藉由改善圖案寬度、圖案間隔、圖案密度與蝕刻深度的精確度而蝕刻基板W。

此外，濕式潔淨製程中製程溫度可維持一定，且因此便可能依據接觸基板W的液體化學品C而藉由穩定地降低介面張力以加速介於基板W的微圖案之間的液體化學品C的穿透，避免了起因於表面張力之鄰近圖案之間的接觸，及避免了因表面張力引起的圖案變形或破裂。

所以，便可能穩定地移除殘留於此些圖案之間之一蝕刻溶液或外來物質，並改善蝕刻製程或潔淨製程內的良率(yield)。

此外，縱使當液體化學品C於室溫之一狀態下供應，便可能藉由加熱與基板W接觸之室溫的液體化學品C而於基板W上施行蝕刻或潔淨。特別地，當採用磷酸作為液體化學品C時，可採用於磷酸的沸點或更高的磷酸施行單一晶圓型濕式蝕刻或潔淨製程。

在此，基板W可分成為對應於工作台53的一旋轉中央部之一中央區W1、對應於因工作台53的旋轉所造成的一邊緣部之一邊緣區W2、以及用於劃分中央區W1與邊緣區W2之間一可變區W3。可提供數個可變區W3。接著，輻射能量輸入單元15及加熱器20可分別地設置於中央區W1、邊緣區W2及可變區W3內，而控制單元30可分別地操作位於中央區W1、邊緣區W2與可變區W3內的加熱器20。

依據本發明之一實施例之基板處理裝置可更包括腔室50。

腔室50依照基板W穩固地坐落於腔室50上之方式支撐了基板W，並供應液體化學品C至基板W。腔室50包括了工作台53、基座54及噴嘴55。

於腔室50內，可施行單一晶圓型濕式蝕刻或潔淨製程，且當處理基板W時，無需移動基板W下可施行液體化學品C的供應、蝕刻、潔淨、乾燥或相似操作，進而完成一內嵌序列及濕式蝕刻與潔淨製程的自動化。

相較於批次型腔室，如此之單一晶圓型腔室50可利於各個基板W的處理狀態的管理及基板W的管理，避免基板W之間的汙染物轉移，及最小化液體化學品C的消耗。

此外，相較於批次型腔室，於單一晶圓型腔室50內中施行單一晶圓型濕式蝕刻或潔淨製程時，可便利地施行液體化學品C的替換而可每次供應新的液體化學品C至各基板W處，進而促進液體化學品C的濃度控制。

此外，單一晶圓型腔室50可因應基板W的尺寸的增加而確保基板W的製程均勻性，並降低腔室50的製造成本。

在此，於批次型腔室內，可藉由將基板W浸於液體化學品C內而施行濕式蝕刻或潔淨製程。通過示例的方式，於批式型腔室中，可藉由將設置有複數個基板W的晶圓盒(未顯示)浸入於一液體化學品C內之方式施行此濕式蝕刻製程或潔淨製程。

工作台53可轉動地設置於腔室50內。工作台53可 藉由擴散單元57而轉動。基板W可透過擴散單元57而轉動，因此接觸並供應至基板W上之液體化學品C可具有一均勻厚度。擴散單元57可提供注射壓力至噴嘴55，使得液體化學品C可自噴嘴55供應至基板W處。

基座54可提供於工作台53內，並依照之基板W與工作台53分隔之一方式支撐基板W。基座54可避免損壞的發生，例如是支撐基板W的邊緣而於基板W的表面上的刮傷。

噴嘴55供應液體化學品C至基板W處。噴嘴55可分隔地設置於基板W之下方側上。噴嘴55可設置於工作台53的轉動中心內，且進而可供應液體化學品C至基板W處。雖然未顯示，噴嘴55可分隔地設置於基板W的上方側上，並於藉由擺動裝置施行擺動動作時供應液體化學品C至基板W處。

然而，相較於位於基板W的上方側上的噴嘴55，當噴嘴55係提供至基板W的下方側上時，可輕易地移除於單一晶圓型濕式蝕刻或潔淨製程內所產生的汙染物，可抑制液體化學品C的散射所造成的汙染，以及可降低液體化學品C的消耗。

於此情況中，供應至基板W的液體化學品C可透過提供於腔室50內之一排放部51所收集。排放部51形成了用於依據基板C與液體化學品C的接觸於單一晶圓型濕式蝕刻製程或潔淨製程內藉由加熱液體化學品C所產生之如煙霧或外部物質之汙染物之一排放通道。

於排出部51內提供有一分離吸力，且進而可吸住並排放汙染物。排出部51可沿著基板W的邊緣而座落於腔室50上而形成。

在此，輻射能量輸入單元15係分隔地設置於基板W的上方部，而噴嘴55係分隔地設置於基板W的下方部，便可最小化關於液體化學品C的光線的散射與干擾的影響，且進而可抑制或避免了計算得到的計算溫度的錯誤，造成了計算溫度的錯誤範圍的最小化。

此外，藉由輻射能量輸入單元15與噴嘴55的設置，可按照水霧的形式供應室溫的液體化學品C至基板W的下部表面，而單一晶圓型濕式蝕刻或潔淨製程可甚至於液體化學品C之沸點或更高之一高溫下施行。

此外，即使於注入有液體化學品C之一狀態下時，依照單一晶圓型濕式蝕刻或潔淨製程沒有熱損失，且溫度條件可維持為藉由調整單一晶圓型濕式蝕刻或潔淨製程所需之一溫度而最佳化。

可依照液體化學品C的種類而提供一或多個噴嘴55、液體化學品管線58及液體化學品槽59。於此範例中，液體化學品槽59之液體化學品C可加熱至等於或少於一製程溫度。

所以，依據本發明之一實施例之基板處理裝置可透過一監控功能依照接觸基板W之液體化學品C狀態而監控液體化學品C的溫度改變以及調整接觸基板W之液體化學品C的溫度，進而可發現於單一晶圓型濕式蝕刻或潔淨製程中之問題並檢查機板W的蝕刻與潔淨狀態。

此外，依據本發明之一實施例的基板處理裝置可與基板W之頂面相分隔，以透過加熱器20調整基板W或接觸基板W之液體化學品C的溫度，而進而可於噴霧的狀態下供應室 溫之液體化學品C至基板W的下方表面並施行單一晶圓型濕式蝕刻或潔淨製程，即使於液體化學品C的沸點或更高之高溫下。

此外，於依據本發明之一實施例之基板處理裝置中，依據本發明之單一晶圓型濕式蝕刻或潔淨製程內即使於注入液體化學品C一狀態下時並沒有熱損失，且溫度條件可維持為藉由調整單一晶圓型濕式蝕刻或潔淨製程所需之一溫度而最佳化。

於下文中，將描述依據本發明之另一實施例之一基板處理裝置。

於依據本發明之另一實施例之一基板處理裝置終，於相似圖式中將採用與本發明之一實施例之基板處理裝置所使用之相同標號，而其描述將省略。

第6圖繪示了依據本發明之另一實施例之一種基板處理裝置。

請參照第6圖，於依據本發明之另一實施例之基板處理裝置中，改變了噴嘴55的位置。

更特別地，相較於基板W之上方側上提供噴嘴55之情形，輻射能量輸入單位15與噴嘴55係分隔地設置於基板W的上方側上，而因此可輕易地清除於單一晶圓型濕式蝕刻或潔淨製程中產生汙染物，可抑制液體化學品C的散射所造著的汙染、以及減少液體化學品C的消耗。

此外，藉由輻射能量輸入單元15及噴嘴55的設置，可供應液體型態之室溫的液體化學品C至基板W的上方表面，而可施行單一晶圓型濕式蝕刻與潔淨製程，即使於液體化 學品C之沸點或更高之一較高溫度下。

此外，即使於注入有液體化學品C之一狀態下，於單一晶圓型濕式蝕刻或潔淨製程中並沒有熱損失，且溫度條件可維持為藉由調整單一晶圓型濕式蝕刻或潔淨製程所需之一溫度而最佳化。

於下文中，將描述依據本發明之一實施例之一種基板處理方法。

第7圖為一流程圖，繪示了依據本發明之一實施例之一種基板處理方法；第8圖為一結構圖，繪示了依據本發明之一實施例之於一基板處理方法中之用於偵測關於液體化學品之高溫加熱器的特性之一實驗裝置；第9圖為一結構圖，繪示了依據本發明之一實施例之於一基板處理方法中之用於偵測關於浸入於液體化學品中之一基板之高溫加熱器的特性之一實驗裝置；第10圖為一結構圖，繪示了依據本發明之一實施例之於一基板處理方法中之用於偵測關於一基板與一液體化學品之介面處之高溫加熱器的特性之一實驗裝置；以及第11圖為一結構圖，繪示了依據本發明之一實施例之於一基板處理方法中之用於確認一高溫加熱器的特性之一實驗裝置。

請參照第7-11圖，可量測散發自液體化學品C或於相接觸之液體化學品C與基板W之介面處之輻射能量。

首先，對於基板W施行用於推導高溫溫度計10特性之一實驗。

於本實驗中，可使用一晶圓作為基板W。此外，碳化矽、藍寶石晶圓、石英、或相似物亦可使用作為基板W。

對於本實驗來說，於實驗群組中，高溫溫度計10可分隔地設置於基板W之一側上，一黑體或一加熱用加熱器63可依序分隔地設置於基板的另一側上，且當藉由熱能加熱器63加熱黑體時可接著依照加熱溫度量測輻射能量。

接著，於相對的控制組中，高溫溫度計10係分隔地設置於黑體的一側上，加熱用加熱器63則分隔地設置於黑體的另一側上，且接著按照相同於實驗組的實驗方式藉由加熱用加熱器63加熱黑體及依照加熱溫度量測輻射能量。

根據實驗結果，實驗組與對照組中量測到大體相同的輻射能量，且進而顯示了紅外線波長傳輸通過的基板W的特性。

此外，改變基板W的種類後，設置基板W於高溫溫度計10及加熱用加熱器63之間，且接著檢驗其傳輸特性。依據傳輸特性的檢驗結果，顯示了紅外線波長傳輸通過的基板W的特性，即使當基板W的薄膜厚度的薄膜品質為不同時。

此外，施行關於液體化學品C之用於推導高溫溫度計10特性之一實驗。

於本實驗中，可使用重量百分比85%(wt%)的磷酸作為液體化學品C。

對於本實驗而言，於一測試水槽60內填入液體化學品C，而高溫溫度計10則分隔地設置於遠離液體化學品C的表面。接著，可透過加熱用加熱器63加熱液體化學品C，而當改變液體化學品C的溫度時量測液體化學品C的發射率。於本範例中，便可能藉由將一熱電偶61浸入於液體化學品C中而量測液 體化學品C的溫度。

依據實驗結果，可以確認的是液體化學品C的發射率可維持大體一致，而與溫度無關。

此外，即使於關於用於一阻劑去除製程中之液體化學品C之高溫溫度計10的特性中，液體化學品C的發射率的特性可維持大體一致，而與所顯示的溫度無關。

此外，施行關於浸入於液體化學品C內之基板W之用於推導高溫溫度計10特性之一實驗。

對於本實驗而言，於測試水槽60填入了液體化學品C，而高溫溫度計10遠離液體化學品C的表面而分隔地設置。

接著，透過加熱用加熱器63加熱液體化學品C，而當自液體化學品C的表面移動至浸入於液體化學品C內之基板W的每一深度時，依據液體化學品C的設定溫度與液體化學品C的發射率而量測基板W的溫度。在此，量測結果如下列表1所示。

於本範例中，熱電偶61係連結基板W以量測基板W的溫度。

依據實驗結果，於僅量測液體化學品C之量測結果中存在有數值差異，但如所示般基板W的溫度與液體化學品C的發射率的特性等部分則保持大體一致。

表1

此外，施行關於基板W與液體化學品C的介面之用於推導高溫溫度計10特性之一實驗。

在此，可使用重量百分比85%(wt%)的磷酸作為液體化學品C。在此，當液體化學品C與純水的比例為1：2時，可包含約39wt%的磷酸，而當液體化學品C與純水的比例為1：1時，可包含約53wt%的磷酸。

對於本實驗而言，於測試水槽60填入有液體化學品C，而高溫溫度計10遠離液體化學品C的表面而分隔地設置。

接著，透過加熱用加熱器63加熱液體化學品C，於於基板W與液體化學品C表面接觸之狀態下改變液體化學品C的種類，並依據液體化學品C的設定溫度與液體化學品C的發射率而量測基板W的溫度。在此，量測結果如下列表2所示。

於本範例中，熱電偶61係連結於基板W以量測基板W之溫度。

根據實驗結果，當液體化學品C的濃度改變時，發射率會改變，但顯示了相對於相同濃度時，發射率維持大體上一定的特性。

此外，施行關於一薄膜更換之用於推導高溫溫度計10特性之一實驗

對於本實驗而言，於一測試外殼70內夠小量(厚度少於0.5毫米)的液體化學品C接觸了基板W，測試模塊80係朝向基板W與液體化學品C相接觸的介面而分隔地設置，而高溫溫度計10係分隔地設置於介面的相對表面上。

接著，不管測試模塊80的安排以及是否液體化學品C接觸基板W而量測溫度。於本範例中，熱電偶61係連結於基板W以量測基板W之溫度。

依據實驗結果，於液體化學品C接觸基板W的狀態下，溫度的特性維持大體相同，無關於測試模塊80的安排。此外，於移除液體化學品C的狀態下，顯示了依據是否設置有測試模塊80的溫度改變的特性。

以下顯示了實驗結果的摘要。

首先，顯示了於一室溫下傳輸有紅外線波長之基板W的特性。

第二，顯示了當其他物質沉積於基板W上之傳輸有紅外線波長之基板W的特性。

第三，具有相同濃度的液體化學品C具有大體相同發射率，無關於液體化學品C的溫度及液體化學品C的數量。

第四，即使當於量測點出現液體化學品C的顯著少量，亦顯示了紅外線照射特性。

基於前述實驗結果，依據本發明之一實施例之基板處理方法包括了一量測操作S1與一計算操作S2。

於量測操作S1中，基板處理方法量測了自接觸基板W的液體化學品C或自基板W與液體化學品C相接處之介面的所發射的輻射能量。在此，於量測操作S1中，基板處理方法透過高溫溫度計10量測自液體化學品C或介面所發射的輻射能量，並輸入量測的輻射能量至輻射能量輸入單元15。

於量測操作S1中，基板處理方法可分別的量測接觸基板W的液體化學品C的發射率以及位於相接觸之基板W與液體化學品C的介面處的發射率，且輸入量測得到的發射率至發射率設定單元11。

於計算操作S2中，基板處理方法採用於量測操作S1內量測的輻射能量與液體化學品C的發射率而計算了接觸基板之液體化學品C的計算溫度或介面的計算溫度。

在此，於計算溫度S2中，基板處理方法可計算溫度採用由下述方程式2所計算的一絕對溫度T。

[方程式2]

在方程式2，此處須滿足C1=2πhc ²=3.74×10^-16 W/m ²及須滿足，以及E(λ,T)貢獻了量測操作S1所量測之輻射能量，λ貢獻了預先設定之一紅外線波長，ε貢獻了液體化學品C之發射率，T貢獻了絕對溫度，h貢獻了普郎克常數，c貢獻了光速，而k貢獻了波茲曼常數。

因此，藉由轉換計算得到的絕對溫度T成為攝氏溫度或華氏溫度，便可準確地量測計算溫度。

於此範例中，紅外線波長可預先設置為4微米以上與以及30微米或更少。

自材料所發射之輻射能量遵循普郎克定律，而隨著溫度的減少峰值波長移至長波長。

當液體化學品C的溫度為攝氏25度(室溫區)時，適用於量測1瓦特/(平方公尺)(球面度)(微米)或更多的輻射能量之波長係介於超過4微米及30微米或更少，而峰值波長為10微米。

在此，很難量測波長為4微米或更少或多於30微米的輻射能量，且因此紅外線波長可預先設定為高於4微米及30微米或更少。

更特別地，紅外線波長可預先設定為5微米或更多及少於25微米。於本實施例中，於量測操作S1中，可量測到2瓦特/(平方公尺)(球面度)(微米)或更多的輻射能量。

此外，紅外線波長可預先設定為6微米或更多及少於23微米。於此範例中，於量測操作S1中，可量測到3瓦特/(平方公尺)(球面度)(微米)或更多的輻射能量。

此外，紅外線波長可預先設定為6微米或更多及少於19微米。於此範例中，於量測操作S1中，可量測到4瓦特/(平方公尺)(球面度)(微米)或更多的輻射能量。

此外，紅外線波長可預先設定為超過6微米及少於18微米。於此範例中，於量測操作S1中，可量測到5瓦特/(平方公尺)(球面度)(微米)或更多的輻射能量。

此外，紅外線波長可預先設定為7微米或更多及17微米或更少。於此範例中，於量測操作S1中，可量測到6瓦特/(平方公尺)(球面度)(微米)或更多的輻射能量。

此外，紅外線波長可預先設定為7微米或更多以及多於16微米或更少。於此範例中，於量測操作S1中，可量測到7瓦特/(平方公尺)(球面度)(微米)或更多的輻射能量。

此外，紅外線波長可預先設定為8微米或更多及少於14微米。於此範例中，於量測操作S1中，可量測到8瓦特/(平方公尺)(球面度)(微米)或更多的輻射能量。

此外，紅外線波長可預先設定為9微米或更多及11微米或更少。於此範例中，於量測操作S1中，可量測到9瓦特/(平方公尺)(球面度)(微米)或更多的輻射能量。

依據本發明之一實施例之基板處理方法可更包括一比較操作S3。

於此比較操作S3中，基板處理方法比較了施行如蝕刻或潔淨基板W等處理之預先設置之製程溫度與計算溫度。於比較操作S3中，基板處理方法可藉由控制單元30的控制器33而比較處理溫度與計算溫度。比較操作S3與更正操作S4可透過加熱器20與控制器30而施行。

製程溫度可依照單一晶圓型濕式蝕刻或潔淨製程之製程情形而預先設定為一溫度值，或設定為一溫度範圍。

於比較操作S3中，自訊號轉換器31藉由控制器33所傳輸的訊號可呈現出一數值或儲存值而做為比較用資料，使得一操作員可辨識此訊號。

依據比較操作S3後得到結果，便可以調整基板W的溫度或接觸基板W之液體化學品C的溫度。

更特別的是，當計算溫度包含於製程溫度內預先設置透過比較操作S3，可再次施行量測操作S1。

此外，當計算溫度並未內含於預先設定的製程溫度透過比較操作S3時，基板處理方法包括了更正操作S4。

於此更正操作S4中，基板處理方法依據介於計算溫度與預先設置的製程溫度之一差值而加熱基板W或接觸基板W之液體化學品C。於更正操作S4中，基板處理方法可藉由依照控制單元30傳輸的控制訊號而調整加熱器20的輸出，而調整基板W或與基板W接觸之液體化學品C的加熱程度。

前述計算溫度為計算單元17所計算的溫度，製程 溫度為依照為了蝕刻或潔淨基板W之液體化學品C的種類計算得到之一理論溫度，而製程溫度為接觸基板W之液體化學品C一確切溫度。

於比較操作S3與更正操作S4中，為控制器33自訊號轉換器31所傳輸的訊號可顯示為一數值，使得操作員可確認此訊號。此外，於比較操作S3與更正操作S4中，可儲存比較用的資料。

此外，於比較操作S3與更正操作S4中，基板處理方法可依照兩個訊號之間的差異而決定是否於相關製程中發生異常，並通知操作員此決定結果。

綜上所述，依據本發明之一實施例之基板處理方法如下所述。於腔室50內轉動基板W，並供應液體化學品C至基板W。在此，如類型、數量、注入時間、或相似物等液體化學品C的處理條件可由操作員預先設定。

使來自接觸基板W的液體化學品C或來自基板W與液體化學品C相接觸的介面處的輻射能量入射至輻射能量輸入單元15。依據本發明之一實施例，使用了紅外線區間之輻射能量，而此入射輻射能量為一類比訊號，其強度隨著時間連續地改變。

計算單元17藉由入射至輻射能量輸入單元15之輻射能量與藉由發射率設定單元11所預先設置的發射率而計算了計算溫度。於此實施例中，計算得到的計算溫度為一數位訊號，且可透過訊號轉換器31轉換成為一類比訊號而傳輸至控制器33。

控制器33比較了預先設定之一製程溫度以及傳輸得到的計算溫度，決定是否於對應製程中發生異常，並通知操作員此決定結果。

如前所述，依據本發明之基板處理裝置及方法，藉由直接量測和基板S相接觸的液體化學品C之溫度或介面處的溫度，可準確且有效地管理處理溫度。

此外，依據本發明，可決定基板W內的溫度分佈改變而應用做為決定於蝕刻或潔淨製程中良率降低的原因的基礎，且可預測製程缺陷。

依據本發明之基板處理裝置與基板處理方法可直接量測於單一晶圓型濕蝕刻或潔淨製程內接觸基板的液體化學品的計算溫度或位於相接觸的基板與液體化學品之介面的計算溫度，進而依照液體化學品而最佳化基板處理溫度。

此外，依據本發明，藉由直接量測接觸基板之液體化學品的溫度或介面處的溫度，便可準確且有效率地管理基板之處理溫度，進而消除了基於基板的過度加熱(起因於加熱基板或液體化學品所造成的基板的過度加熱)基板的處理失調或相似情形。

此外，依據本發明，藉由準確地控制於單一晶圓型濕式蝕刻製程內占據一大部之基板的處理溫度內的改變，可準確且有效地管理基板之處理溫度。

此外，依據本發明，隨著圖案的積集度的提升，可於溼式製程設備中實現高處理再現性與準確度，特別是於單一晶圓型濕式蝕刻或潔淨製程設備中。

此外，依據本發明，於基板內溫度分佈改變可即時判定，且因此可立即地發現於蝕刻或潔淨製程中缺陷的出現，決定的溫度分佈改變可應用做為決定於蝕刻或潔淨製程中良率降低的原因的基礎，且因此可預測製程缺陷。

此外，依據本發明，當供應處於已加熱狀態之液體化學品至基板時，可完全地補償液體化學品的冷卻，確保於單一晶圓型濕式蝕刻或潔淨製程中的準確處理條件，並達到單一晶圓型濕式蝕刻或潔淨製程中的標準化。

此外，本發明可應用於具有大區域的基板，且因此整個基板的處理溫度可維持大體均勻。

此外，依據本發明，可量測於相接觸之基板與液體化學品之介面處的相對表面上的計算溫度，且因此可抑制或避免關於液體化學品之光線的散射與影響。

此外，依據本發明，可加熱於相接觸之基板與液體化學品之介面處的相對表面上的基板或液體化學品，且因此可抑制或避免液體化學品免於蒸發或於液體化學品接觸基板之一製程中的液體化學品濃度的改變。

此外，依據本發明，基板或液體化學品可於室溫下的液體化學品被供應至基板後加熱，且因此可抑制或避免液體化學品的濃度或組成的改變。

顯然地，本領域技術人員於不脫離本發明的精神或範疇的前提下，可以對本發明的上述示例性實施例各種修改。因此，本發明覆蓋所有這樣的修改，只要其落在所附申請專利範圍及其等同物的範圍之內。

10‧‧‧高溫溫度計

19‧‧‧保護單元

20‧‧‧加熱器

30‧‧‧控制單元

50‧‧‧腔室

51‧‧‧排放部

53‧‧‧工作台

54‧‧‧基座

55‧‧‧噴嘴

57‧‧‧擴散單元

58‧‧‧液體化學品管線

59‧‧‧液體化學品槽

B‧‧‧安裝部

C‧‧‧液體化學品

W‧‧‧基板

Claims (15)

1. 一種基板處理裝置，包括：一發射率設定單元，其中輸入接觸一基板之一液態化學品處之發射率或位於相接觸之基板與液體化學品之一介面處的發射率；一輻射能量輸入單元，其中輸入自該液體化學品或該介面所發射之輻射能量；以及一計算單元，根據該發射率與該輻射能量而計算該液體化學品或該介面之一計算溫度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之基板處理裝置，更包括：一腔室，包括可轉動地設置之一工作台、依照該基板與該工作台分隔之方式而支撐該基板之一基座，以及供應該液體化學品至該基板之一噴嘴。
3. 如申請專利範圍第2項所述之基板處理裝置，其中該噴嘴係分別地設置於該基板之一下方側上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之基板處理裝置，其中該計算單元採用依據以下方程式3所計算之一絕對溫度而計算該計算溫度： 此處須滿足C1=2πhc ²=3.74×10^-16 W/m ²及 須滿足，以及E(λ,T)貢獻了該輻射能量輸入至該輻射能量輸入單元，λ貢獻了依照該輻射能量輸入單元而預先設定之一紅外線波長，ε貢獻了該液體化學品或該介面處之該發射率，T貢獻了絕對溫度，h貢獻了普郎克常數，c貢獻了光速，而k貢獻了波茲曼常數。
5. 如申請專利範圍第1項所述之基板處理裝置，其中一高溫溫度計包括了該發射率設定單元、該輻射能量單元、及該計算單元，以便量測該計算溫度，並位於分隔地設置該基板之一上方側上之一安裝部內。
6. 如申請專利範圍第1項所述之基板處理裝置，更包括：一保護單元，包裹並保護該輻射能量輸入單元。
7. 如申請專利範圍第1項所述之基板處理裝置，其中該輻射能量輸入單元與位於相對設置有該介面之該基板之一相對側上之該基板分隔。
8. 如申請專利範圍第2項所述之基板處理裝置，更包括：一控制單元，比較蝕刻或潔淨該基板之一預先設定之一製程溫度與該計算溫度。
9. 如申請專利範圍第8項所述之基板處理裝置，更包括：一加熱器，分隔地設置於該基板之一上方側，並依照該控制單元之一訊號加熱該基板或接觸該基板之該液體化學品。
10. 如申請專利範圍第9項所述之基板處理裝置，其中： 該基板係分隔成為對應於該工作台之一旋轉中央部之一中央區，對應於由該工作台的轉動所造成邊緣部之一邊緣區，以及用於劃分該中央部與該邊緣部之間之一可變區，該輻射能量輸入單元與該加熱器係分別地設置於該中央區、該邊緣區與該可變區內，以及該控制單元個別地操作於該中央區、該邊緣區與該可變區內之該加熱器。
11. 一種基板處理方法，包括：量測來自接觸一基板之一液體化學品或來自相接觸之該基板與該液體化學品之一介面處之輻射能量；以及根據該量測中所量測到之該輻射能量以及於該介面處的該液體化學品的發射率，計算接觸該基板之該液體化學品之一計算溫度或該介面之一計算溫度。
12. 如申請專利範圍第11項中之基板處理方法，其中該計算採用依據以下方程式4所計算之一絕對溫度而計算該計算溫度： 此處須滿足C1=2πhc ²=3.74×10^-16 W/m ²及須滿足，以及 E(λ,T)代表了在量測中量測到的輻射能量，λ代表依照該輻射能量輸入單元，其中輻射能量單元為輸入而預先設定之一紅外線波長，ε代表了液體化學品或該介面處之發射率，T代表了絕對溫度，h代表了普郎克常數，c代表了光速，而k貢獻了波茲曼常數。
13. 如申請專利範圍第11項所述之基板處理方法，更包括：比較預先設定以蝕刻或潔淨該基板之一製程溫度與該計算中所計算之該計算溫度。
14. 如申請專利範圍第13項所述之基板處理方法，其中當該計算溫度係內含於該比較中該預先設定之製程溫度時，施行該量測。
15. 如申請專利範圍第14項所述之基板處理方法，當該計算溫度並未包內含於比較中該預先設定之製程溫度內時，更包括：依照該計算溫度與預先設定之該製程溫度之間的差值，加熱該基板或接觸該基板之該液體化學品而改正。