TWI665020B - 基板處理裝置 - Google Patents

Abstract

一種基板處理裝置包括一基板處理單元、一流體供應單元、一偵測單元和一控制單元。基板處理單元供一基板置放。流體供應單元提供一處理液至基板。偵測單元判斷處理液的一有效性並產生一偵測訊號。控制單元根據偵測訊號以決定處理液的一補償行程。當處理液的有效性低於一預設值，控制單元透過偵測訊號調整處理液的補償行程，以維持處理液的一蝕刻效果。

Description

基板處理裝置

本發明係關於一種基板處理裝置，特別是一種可以調整處理液的補償行程，以維持處理液的一蝕刻效果的基板處理裝置。

在半導體製程中，常會運用一基板處理裝置對基板進行蝕刻或清洗。基板處理裝置具有一基板承載平台和一液體施加件。基板承載平台用以固定基板。液體施加件用以對基板施加處理液(例如：蝕刻液)。對基板施加的處理液會被回收並輸入至液體施加件，以重複利用處理液。然而，重複利用的處理液在使用一段時間後，處理液的蝕刻率(etching rate)會下降，而無法達到理想的蝕刻效果。因此，若是半導體廠在對同一批基板進行蝕刻的過程中，蝕刻液濃度因反覆使用而被稀釋而降低蝕刻效果，則該批待處理基板的蝕刻程度會不同，如此一來該批基板的品質將不一致而難以符合廠商的要求。

因此，有必要提供一種可以調整處理液的補償行程，以維持處理液的一蝕刻效果的基板處理裝置。

本發明之主要目的係在提供一種可以調整處理液的補償行程，以維持處理液的一蝕刻效果的基板處理裝置。

為達成上述之目的，本發明之一種基板處理裝置包括一基板處理單元、一流體供應單元、一偵測單元和一控制單元。基板處理單元供一基板置放。流體供應單元提供一處理液至基板。偵測單元判斷處理液的一有效性並產生一偵測訊號。控制單元根據偵測訊號以決定處理液的一補償行程。當處理液的有效性低於一預設值，控制單元透過偵測訊號調整處理液的補償行程，以維持處理液的一蝕刻效果。

根據本發明之一實施例，其中基板處理單元包括一旋轉件以及一固定件，固定件設置於旋轉件之一側且固定基板，旋轉件帶動固定件旋轉並產生一轉速。

根據本發明之一實施例，其中補償行程為降低轉速，以增加處理液與基板接觸的時間。

根據本發明之一實施例，其中流體供應單元為一噴頭，噴頭根據補償行程而將處理液以一第一時間提供至基板。

根據本發明之一實施例，其中補償行程為處理液以一第二時間提供至基板，且第二時間大於第一時間，以增加處理液與基板接觸的時間且維持處理液的蝕刻效果。

根據本發明之一實施例，其中基板處理單元包括供基板置放的處理槽，流體供應單元提供處理液至處理槽而使處理液與基板接觸。

根據本發明之一實施例，基板處理裝置更包括一儲存槽；其中流體供應單元為連通於處理槽的管路，管路的另一端連通儲存槽，管路根據補償行程而將處理液以第一時間提供至基板。

根據本發明之一實施例，其中補償行程為處理液以第二時間提供至基板，且第二時間大於第一時間，以增加處理液與基板接觸的時間且維持處理液的蝕刻效果。

根據本發明之一實施例，其中基板為第一基板、第二基板以及第三基板，流體供應單元提供處理液至第一基板且處理液不進行補償行程，流體供應單元於第一時間提供處理液至第二基板，流體供應單元於第二時間提供處理液至第三基板。

根據本發明之一實施例，其中基板處理裝置在待處理複數片基板的過程中，基板處理單元依序處理至少一基板，控制單元根據偵測訊號以決定處理液的補償行程。

根據本發明之一實施例，其中於基板處理單元處理基板前，控制單元根據偵測訊號以決定處理液的補償行程。

根據本發明之一實施例，其中於基板處理單元處理基板中，控制單元根據偵測訊號以決定處理液的補償行程。

根據本發明之一實施例，其中控制單元針對該些複數片基板中的至少一基板與另一基板，分別決定處理液的補償行程。

根據本發明之一實施例，其中控制單元針對該些複數片基板中的至少一部份複數片基板與另一部份複數片基板，而分別決定處理液的補償行程。

根據本發明之一實施例，其中補償行程為增加處理液的溫度，以使處理液的有效性接近預設值且維持處理液的蝕刻效果。

根據本發明之一實施例，其中補償行程為增加處理液的流量，以使處理液的有效性接近預設值且維持處理液的蝕刻效果。

根據本發明之一實施例，其中判斷處理液的有效性為透過偵測單元偵測基板的蝕刻深度，其中偵測單元為影像擷取單元。

根據本發明之一實施例，其中判斷處理液的有效性為透過偵測單元偵測處理液的化學濃度，其中偵測單元為化學濃度偵測器。

為能讓 貴審查委員能更瞭解本發明之技術內容，特舉較佳具體實施例說明如下。

以下請一併參考圖1至圖2關於本發明之第一實施例之基板處理裝置。圖1係本發明之第一實施例之基板處理裝置之示意圖；圖2係本發明之第一實施例之基板處理裝置之系統架構圖。

如圖1所示，在本發明之第一實施例之中，基板處理裝置1用以對一基板W供應處理液L，並且可以調整回收後的處理液L的補償行程，以維持處理液L的一蝕刻效果。基板處理裝置1是設計為單基板機台的形式，其包括一基板處理單元10、一流體供應單元20、一偵測單元30、一控制單元40、一儲存槽50和一連通管60。

在本發明之第一實施例之中，基板處理單元10用以供一基板W置放。基板處理單元10包括一旋轉件11以及一固定件12。固定件12設置於旋轉件11之一側且固定基板W。旋轉件11為一轉軸，其帶動固定件12旋轉並產生一轉速。

在本發明之第一實施例之中，連通管60設置於基板處理單元10的一側，並且經由儲存槽50而連通至流體供應單元20。連通管60用以回收基板處理單元10所甩出的處理液L，並將處理液L輸送至儲存槽50。儲存槽50用以容納回收的處理液L，以便位於儲存槽50內的控制單元40對回收的處理液L進行補償行程。進行補償行程的處理液L會再輸入至流體供應單元20。

在本發明之第一實施例之中，流體供應單元20為一噴頭，流體供應單元20之噴頭用以提供一處理液L至基板W。另外，流體供應單元20也可根據控制單元40決定的一補償行程而將處理液L以一第一時間提供至基板W。或者流體供應單元20也可以根據控制單元40決定的另一補償行程，使得處理液L以一第二時間提供至基板W，且第二時間大於第一時間，並且可以增加處理液L與基板W接觸的時間且維持處理液L的蝕刻效果。

在本發明之第一實施例之中，偵測單元30用以判斷處理液L的一有效性，並根據有效性而產生一偵測訊號。其中，判斷處理液的有效性可為依據處理液L的一化學濃度、基板W的一蝕刻深度、基板W處理片數或處理液L從調配完成之後開始計算的有效時間。於本實施例中，當偵測單元30欲偵測處理液L的化學濃度時，偵測單元30可為一化學濃度偵測器，用於偵測處理液L的化學濃度；當偵測單元30欲偵測基板W的蝕刻深度時，偵測單元30可為一影像擷取單元，且偵測單元30設置於基板W上方，用於偵測基板W的蝕刻深度。

如圖1和圖2所示，在本發明之第一實施例之中，控制單元40電性連接基板處理單元10之旋轉件11、流體供應單元20和偵測單元30，控制單元40用以根據偵測單元30產生的偵測訊號是否低於一預設值，而決定處理液L的一補償行程。當偵測單元30傳送給控制單元40偵測訊號，且控制單元40根據偵測訊號而得知處理液L的有效性低於預設值時，控制單元40會透過偵測訊號而調整處理液L的補償行程，以維持處理液L的一蝕刻效果。於本實施例中，以同一批基板中有一百片基板為舉例，當第一片基板W開始進行製程處理時，由於處理液L的有效性高於預設值，故不對處理液L進行補償行程；當處理至第三十片基板時，且偵測單元30偵測處理液L的有效性低於預設值，控制單元40會透過偵測訊號而調整處理液L的補償行程，而將處理液L以一第一時間提供至基板W，其中第一時間係高於未進行補償行程的時間，以維持處理液L的蝕刻效果；當處理至第六十片基板時，且偵測單元30偵測處理液L的有效性低於預設值，控制單元40會透過偵測訊號而調整處理液L的補償行程，而將處理液L以一第二時間提供至基板W，其中第二時間係高於第一時間，以維持處理液L的蝕刻效果。又或於同一批基板中的每一片基板W處理完成即偵測處理液L的有效性，例如，處理第一片基板W時不對處理液L進行補償行程而直接進行基板處理製程；當第一片基板處理完成欲進行處理第二片基板W前，先偵測處理液L的有效性是否低於預設值，如是，則對處理液L進行補償行程，而將處理液L以一第一時間提供至基板W；當第二片基板處理完成欲進行處理第三片基板W前，先偵測處理液L的有效性是否低於預設值，如是，則對處理液L進行補償行程，而將處理液L以一第二時間提供至基板W。

於一實施例中，控制單元40亦可對處理中之一基板W根據偵測訊號而決定是否立即執行補償行程，以維持處理液L的蝕刻效果。

控制單元40包括一馬達41和一加熱件42；馬達41用以提升處理液L在流體供應單元20之流速，以增加處理液L的流量，以使處理液L的有效性接近預設值且維持處理液L的蝕刻效果。加熱件42用以增加儲存槽50內的處理液L的溫度，以使處理液L的有效性接近預設值且維持處理液L的蝕刻效果。另外，控制單元40也可以根據偵測單元30產生的偵測訊號，而控制旋轉件11降低轉速，如此一來可以增加處理液L與基板W接觸的時間。另外，控制單元40也可以根據偵測單元30產生的偵測訊號，而控制流體供應單元20以第一時間或第二時間將處理液L提供至基板W。

當需要運用基板處理裝置1處理基板W時，如圖1和圖2所示，可以將基板W放在固定件12上，讓旋轉件11帶動固定件12以及基板W旋轉，並且讓流體供應單元20提供處理液L至基板W。處理液L會接觸並處理基板W，旋轉的基板W會把處理液L甩出，甩出的處理液L會流入連通管60，且偵測單元30會判斷流入連通管60的處理液L的有效性，並根據有效性而產生一偵測訊號，且該偵測訊號會傳輸給控制單元40。若是控制單元40判斷該偵測訊號高於一預設值，則控制單元40不執行任何補償行程，且連通管60內的處理液L會再流入流體供應單元20而再次施加在基板W上。

針對同一批受到處理的基板W，處理液L會循環使用，在這批基板W的處理過程中，處理液L的有效性可能會下降，因此，若是控制單元40判斷該偵測訊號低於一預設值，則控制單元40會執行補償行程；例如，控制單元40可以根據偵測單元30產生的偵測訊號，而控制旋轉件11降低轉速，如此一來，基板W上的處理液L會較慢被甩出，而可以增加處理液L停留在基板W上與基板W接觸的時間，以使處理液L仍能維持蝕刻效果。或者，控制單元40可以根據偵測單元30產生的偵測訊號，而控制流體供應單元20將處理液L以一第一時間提供至基板W；或者控制單元40可以根據偵測單元30產生的偵測訊號，而控制流體供應單元20將處理液L以一第二時間提供至基板W，且第二時間大於第一時間蝕刻效果。或者，控制單元40之馬達41可以提升處理液L在流體供應單元20之流速，以增加處理液L施加到基板W上的流量，以使處理液L的有效性能接近預設值且維持處理液L的蝕刻效果。或者，加熱件42可以增加儲存槽50內的處理液L的溫度，以使處理液L的有效性仍能接近預設值且維持處理液L的蝕刻效果。

以下請一併參考圖3關於本發明之第二實施例之基板處理裝置。圖3係本發明之第二實施例之基板處理裝置之示意圖。

如圖3所示，第二實施例與第一實施例的差別在於，第二實施例之基板處理裝置1a是設計為批次基板機台的形式，其可以一次處理多個基板W。基板處理單元10a更包括供基板W置放的一處理槽13。第二實施例的基板W係放置在懸掛式的載台內，並置入處理槽13中。於本實施例中，流體供應單元20a為一連通於儲存槽50和處理槽13之間的管路，流體供應單元20a由儲存槽50提供處理液L至處理槽13而使處理液L與載台上的基板W接觸。偵測單元30偵測處理液L之有效性，並根據有效性而產生一偵測訊號，且該偵測訊號會傳輸給控制單元40，以便控制單元40根據偵測訊號而決定是否執行補償行程。於本實施例中，以同一批基板中有一百片基板為舉例，例如可分為每批次以二十五片基板W置放入處理槽13進行處理，並於每批次進行處理時，控制單元40根據偵測訊號而決定是否執行補償行程。

於本發明中，基板處理裝置1、1a待處理的基板W為複數片，其中基板處理單元10、10a依序處理至少一基板，控制單元40根據偵測訊號以決定處理液L的補償行程。以偵測時間點來說，基板處理單元10、10a可於處理基板W前，控制單元40根據偵測訊號以決定處理液L的補償行程；或者基板處理單元10、10a可於處理基板W中，控制單元40根據偵測訊號以決定處理液L的補償行程。前者為處理中的基板結束後，下一基板處理前，決定處理液L是否進行補償行程，後者為處理基板的過程中即決定處理液L是否進行補償行程。以處理片數來說，控制單元40可針對複數片基板中的至少一基板與另一基板，而分別決定處理液L是否進行補償行程；或者控制單元40可針對複數片基板中至少一部份複數片基板與另一部份複數片基板，而分別決定處理液L是否進行補償行程。前者為可針對單片基板決定處理液L是否進行補償行程，後者為可針對一部分複數片基板決定處理液L是否進行補償行程，並且同一部分複數片基板皆為同一條件之補償行程。

需說明的是，圖1及圖3之偵測單元30設置位置係用於偵測處理液L的化學濃度，若要用於偵測基板W的蝕刻深度或偵測基板W處理片數時，偵測單元30可設於基板W上側或兩側等位置，只要能偵測基板W的蝕刻深度或偵測基板W處理片數即可，不以此為限。

本發明所提及之基板可為載板形式、晶圓形式、晶片形式等，並且可為圓型、方型，並不以此為限。並且藉由本發明之可以調整處理液的補償行程的基板處理裝置可應用於基板濕製程(蝕刻、清洗、乾燥等)，例：單基板濕製程、多基板濕製程、單一方晶片錫球下金屬蝕刻、薄化晶圓支撐/剝離、貼合/剝離製程、碳化矽再生晶圓、再生矽晶圓等，並不以此為限。

藉由本發明之基板處理裝置1、1a之設計，可以對基板W施加處理液L，並且可以調整回收後的處理液L的補償行程，以維持處理液L的一蝕刻效果。如此一來可以確保處理液L仍能保持一定的蝕刻效果，並且使得同一批受到處理的基板W皆具有一樣的蝕刻條件。

需注意的是，上述僅為實施例，而非限制於實施例。譬如 此不脫離本發明基本架構者，皆應為本專利所主張之權利範圍，而應以專利申請範圍為準。

1、1a‧‧‧基板處理裝置

10、10a‧‧‧基板處理單元

11‧‧‧旋轉件

12‧‧‧固定件

13‧‧‧處理槽

20、20a‧‧‧流體供應單元

30‧‧‧偵測單元

40‧‧‧控制單元

41‧‧‧馬達

42‧‧‧加熱件

50‧‧‧儲存槽

60‧‧‧連通管

L‧‧‧處理液

W‧‧‧基板

圖1係本發明之第一實施例之基板處理裝置之示意圖。 圖2係本發明之第一實施例之基板處理裝置之系統架構圖。 圖3係本發明之第二實施例之基板處理裝置之示意圖。

Claims (18)

1. 一種基板處理裝置，包括：一基板處理單元，供一基板置放；一流體供應單元，提供一處理液至該基板；一連通管，連通至該流體供應單元，並用以回收該處理液；一偵測單元，判斷該處理液的一有效性並產生一偵測訊號；以及一控制單元，根據該偵測訊號以決定該處理液的一補償行程；其中，當該處理液的該有效性低於一預設值，該控制單元透過該偵測訊號調整該處理液的該補償行程，以維持該處理液的一蝕刻效果；該流體供應單元根據該補償行程而將該處理液以一第一時間提供至該基板，該第一時間係高於未進行該補償行程的時間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之基板處理裝置，其中該基板處理單元包括一旋轉件以及一固定件，該固定件設置於該旋轉件之一側且固定該基板，該旋轉件帶動該固定件旋轉並產生一轉速。
3. 如申請專利範圍第2項所述之基板處理裝置，其中該補償行程為降低該轉速，以增加該處理液與該基板接觸的時間。
4. 如申請專利範圍第2項所述之基板處理裝置，其中該流體供應單元為一噴頭。
5. 如申請專利範圍第4項所述之基板處理裝置，其中該補償行程為該處理液以一第二時間提供至該基板，且該第二時間大於該第一時間，以增加該處理液與該基板接觸的時間且維持該處理液的該蝕刻效果。
6. 如申請專利範圍第1項所述之基板處理裝置，其中該基板處理單元包括一供該基板置放的處理槽，該流體供應單元提供該處理液至該處理槽而使該處理液與該基板接觸。
7. 如申請專利範圍第6項所述之基板處理裝置，更包括一儲存槽；其中該流體供應單元為一連通於該處理槽的管路，該管路的另一端連通該儲存槽。
8. 如申請專利範圍第7項所述之基板處理裝置，其中該補償行程為該處理液以一第二時間提供至該基板，且該第二時間大於該第一時間，以增加該處理液與該基板接觸的時間且維持該處理液的該蝕刻效果。
9. 如申請專利範圍第5項或第8項所述之基板處理裝置，其中該基板為一第一基板、一第二基板以及一第三基板，該流體供應單元提供該處理液至該第一基板且該處理液不進行該補償行程，該流體供應單元於該第一時間提供該處理液至該第二基板，該流體供應單元於該第二時間提供該處理液至該第三基板。
10. 如申請專利範圍第2項或第6項所述之基板處理裝置，其中該基板處理裝置在待處理複數片基板的過程中，該基板處理單元依序處理至少一基板，該控制單元根據該偵測訊號以決定該處理液的該補償行程。
11. 如申請專利範圍第10項所述之基板處理裝置，其中於該基板處理單元處理該至少一基板前，該控制單元根據該偵測訊號以決定該處理液的該補償行程。
12. 如申請專利範圍第10項所述之基板處理裝置，其中於該基板處理單元處理該基板中，該控制單元根據該偵測訊號以決定該處理液的該補償行程。
13. 如申請專利範圍第10項所述之基板處理裝置，其中該控制單元針對該些複數片基板中的至少一基板與另一基板，分別決定該處理液的該補償行程。
14. 如申請專利範圍第10項所述之基板處理裝置，其中該控制單元針對該些複數片基板中，至少一部份複數片基板與另一部份複數片基板，分別決定該處理液的該補償行程。
15. 如申請專利範圍第2項或第6項所述之基板處理裝置，其中該補償行程為增加該處理液的溫度，以使該處理液的該有效性接近該預設值且維持該處理液的該蝕刻效果。
16. 如申請專利範圍第2項或第6項所述之基板處理裝置，其中該補償行程為增加該處理液的流量，以使該處理液的該有效性接近該預設值且維持該處理液的該蝕刻效果。
17. 如申請專利範圍第2項或第6項所述之基板處理裝置，其中判斷該處理液的該有效性為透過該偵測單元偵測該基板的一蝕刻深度，其中該偵測單元為一影像擷取單元。
18. 如申請專利範圍第2項或第6項所述之基板處理裝置，其中判斷該處理液的該有效性為透過該偵測單元偵測該處理液的一化學濃度，其中該偵測單元為一化學濃度偵測器。