专利名称：衬底保持装置、衬底处理设备以及释放衬底的方法
技术领域：
本发明涉及一种衬底处理设备，其用来完成衬底制造等过程中的预定处理。更具体地说，本发明涉及在这类衬底处理设备中保持和释放衬底的技术。
背景技术：
用来在衬底(或晶片)上完成一个预定处理的衬底处理设备(例如将处理溶液施加到衬底上的涂布机，以及各种用于检测制造操作中的处理的适当性的检测设备)，需要将衬底固定在一个预定位置上，或保持住衬底，以便稳固地搬送它。在这种情况下，通常采用一种用于将衬底保持到一板上的衬底保持装置，该装置通过一晶片吸附机构将衬底真空吸持。这种衬底保持装置被构型成，在将衬底从所述板移开时使晶片吸附机构停止对大气的抽吸而释放衬底。
遗憾的是，这种通常的衬底保持装置存在这样的问题，即在大气抽吸停止的瞬间，会由晶片抽吸机构产生大气回流而使管内的颗粒连同空气一起吹向衬底。由于回流而使颗粒淀积在衬底上成为产品产率下降的一个原因。
发明内容
本发明的目的是提供一种用来完成衬底制造操作等过程中的一个预定处理的设备。更具体地说，本发明的目的是提供这类设备中用于保持衬底的技术。
按照本发明，用来保持衬底的衬底保持装置包括用来保持衬底的具有大气流通道的保持元件；通过大气流通道抽吸大气的抽吸管；通过大气流通道供应预定气体的供气管，其中通过供气管供给预定气体，同时通过抽吸管抽吸大气，以将衬底从保持元件释放。这样可以防止衬底被抽吸管中的颗粒回流所污染。
优选地，通过供气管供给的用于释放衬底的预定气体的供气速率不小于通过抽吸管抽吸大气的抽吸速率，以使衬底容易与保持元件公开。
优选地，衬底保持装置还包括用来固定保持元件的固定台，其中的保持元件是可拆卸地安装在固定台上。因此便于对保持元件进行维护。
优选地，固定台包含定位元件，用以确定保持元件和固定台的相对位置，以便使保持元件容易安装在固定台的预定位置。
优选地，预定气体是一种惰性气体。将该具有稳定特性的气体供给衬底能避免由于衬底材料的改变而引起的损害。
优选地，供气管包括调节机构以调节预定气体的供气速率，从而容易供给适量的气体。
优选地，衬底保持装置还包括一个用于导引衬底的导引元件。这样可防止衬底被释放时掉落。
按照本发明，用于在衬底上完成一预定处理的衬底处理设备包括a)衬底保持装置，它包括a-1)用来保持衬底的具有大气流通道的保持元件，a-2)通过大气流通道抽吸大气的抽吸管，和a-3)用于通过大气流通道供给预定气体的供气管，该通过供气管供给预定气体，同时通过抽吸管抽吸大气，用于从保持元件释放衬底；b)用于在被衬底保持装置保持的衬底上完成预定处理的处理设备。这样可以防止衬底在预定处理过程中被污染。
本发明的目的是提供一种释放衬底保持装置中的衬底的方法，衬底保持装置具有用于在吸力下保持衬底的大气流通道，该方法包括以下各步骤(a)通过作为大气流通道一部分的抽吸管抽吸大气；(b)保持衬底；(c)通过作为大气流通道一部分的供气管供给预定气体；(d)在步骤(a)持续的状态下释放在步骤(b)中保持的衬底，步骤(d)由步骤(c)启动。这样可防止衬底被抽吸管中的颗粒回流所污染。
因而本发明的目的是提供一种衬底保持装置和一种能抑制颗粒淀积在衬底上的衬底处理设备。
本发明的这些及其它的目的，特征，方面和优点从下面结合附图所作的详细描述中将变得更清楚。
图1是根据本发明一个优选实施例的检测设备的视图，其主体部分已从机壳部分中抽出；图2是一衬底保持部件的主要结构的平面图；图3是沿图2中III-III线取的该衬底保持部件的剖视图；图4是一固定台的固定销及其周围的放大视图；图5是该检测设备工作流程图；
图6是该衬底保持部件的主要结构的一种改型的剖视图。
具体实施例方式
图1是本发明一个优选实施例的检测设备1的视图，其主体部分3被从机壳2中抽了出来。该检测设备1可以是用来测量制造操作中在衬底上完成的各种处理步骤的结果的设备，以根据测量结果来检测所述衬底。由于检测设备1所进行的检测是在衬底上进行的一个“预定处理”，因此该检测设备1对应于本发明的一个衬底处理设备。
在检测设备1中，基本为盒形结构的底部敞开的机壳部分2是围绕主体部分3的上部和侧面安置的，且机壳部分2和主体部分3是彼此分开的。
该机壳2包括一个外壳20；一个将外壳20连在其上的框架21；一个FFU(风扇过滤器装置)22，用来提供空气并把空气作为大气从机壳2送至主体部分3；一个供操作员手工操作检测设备1的操纵部件23；和一个用来显示检测结果等各种数据的显示部件24。
外壳20是一个盒形部件，顶部和底部都是开放的，且在其一个侧面有一个较大的开口。外壳20主要是用来盖住主体部分3的周边部分。外壳20不一定是由一个整体件构成，而可以包括一些在其相应侧面上并连到框架21的预定部位的板状件，从而将主体部分3盖住。
FFU 22安装在主体部分3上方并与框架21相连，以确定机壳2的上表面。因而FFU 22从上面向主体部分3提供空气。
主体部分3包括一个底座30，其带有一个衬底保持部件33和安装在它上的测量部件37；一个盒子安装部件31，用来将一个盒子置于其上以接收衬底90(见图2)；一个搬送部件32，用来把衬底90搬送到衬底保持部件33和从衬底保持部件33搬送走；衬底保持部件33用来将衬底90保持在预定位置；和测量部件37，用来在由衬底保持部件33保持的衬底90上进行预定的测量。
不仅衬底33和测量部件37安装在底座30上，而且盒子安装部件31和搬送部件32也固定在底座30上。底座30底面的外周边比机壳2的内周边要短，而且底座30相对于机壳2是处于非固定的位置。换句话说，机壳2和主体部分3在检测设备1中彼此可以分开。因此，如希望按照净室的布置改变操纵部件23和显示部件24的位置，只要采用另一个具有安置在所需位置的部件23和24的机壳2代替所用的机壳2就能轻易做到。
为了防止由于检测设备1的重量造成的地板变形(如果有的话)影响到测量部件37和衬底保持部件33的相对位置，底座30采用具有足够强度的铸铁件等。这可使检测设备1保持足够的检测精度，因而不需为了检测衬底90而对它进行加固。
盒子安装部件31置于主体部分3前面一个相对于底座30为固定的位置。如上所述，一个内装要被检测(或已被检测)的衬底90的盒子置于盒子安装部件31上。该盒子安装部件31具有一对开口310，通过它们搬送部件32得以到达装在盒子内的衬底90。在检测设备1的盒子安装部件31上可安装两个盒子，其中正在使用的一个用来装载衬底，另一个用来卸下衬底。
搬送部件32可在水平方向向左和向右运动，而且还包括一个用于纵向运动的提升机构。搬送部件32还有一个臂，它在保持衬底90同时运动以将衬底90搬送至盒子和衬底保持部件33之间。
图2是衬底保持部件33的平面视图。图3是沿图2的III-III线剖开的衬底保持部件33剖面图。图4为固定台34的固定销341及其周围的放大图。图2所示的保持元件35被局部剖开(沿着粗线条)以显示其内部。虽然在图2所示的优选实施例中是以圆盘状的衬底作为被检测的衬底90的例子，但衬底90的结构并不局限于此。例如，可以采用用于显示器的矩形衬底90。衬底90的材料可由能被真空保持的材料制成。所述材料例如包括半导体，金属，和玻璃等。
图4所示的固定台34在其中心设有一个圆柱形突起。该固定台34包括一个设在突起内的槽340；设于槽340中的预定位置(在固定台34的中心)的固定销341；设在槽340的底面上的一个抽吸管342和一个供气管343。保持元件35被可拆卸地安装在固定台34的上表面上。
固定销341插在设于保持元件35底面中心位置的一个孔内(如图3所示)，用作确定固定台34本体和保持元件35的水平相对位置的定位元件。这样就可以很容易地将保持元件35以高精度安装到检测设备1中的固定台34上。
抽吸管342在本优选实施例中是一个贯穿固定台34形成的圆柱孔，它并且与安装在固定台34底面的管子345相连。管子345与压缩机之类的设备(未示出)相连接。启动压缩机可将大气吸出该设备。
供气管343在固定台34表面内的供气口附近有一喷嘴344，用来调节供给量。供气管343在结构上与抽吸管342相似，是一个贯穿固定台34形成的圆柱孔，并与安装在固定台34底面的管子346相连接。管346通过一个电磁伐347与供气部件348相连，以将供气部件348提供的气体导向喷嘴344。
喷嘴344设有一具有预定直径的孔，其作用是保持通过的气体量基本不变，而且喷嘴是一个容易更换的元件。
通过启闭电磁伐347供气部件348通过管子346把气体送给供气管343。在此优选实施例中，由供气部件348提供的预定气体包括(但不限于)氮气(N2)。比如说，可以采用其它的惰性气体及其混合物作为所述预定气体。因此，衬底保持部件33采用具有稳定特性的惰性气体作为供给衬底90的气体，以防止由于衬底90材料的变化而引起损害。
在这个检测设备1内的抽吸管342和供气管343具有设在固定台34中的圆柱形隧道结构(固定台34本身用作管子)，但并限于这种结构。例如，可以把管状元件连到固定台34或者在固定台34中形成管状元件。也就是说，可以采用任何能将气体沿预定方向引导的已知结构。由供气部件348提供的气体，通过一个设在管子346内的过滤器清除灰尘颗粒等而得以净化。
保持元件35具有一些气流通道350，用来在保持和释放衬底90时让大气通过，并具有通过真空抽吸将衬底90保持住的作用。保持元件35是可拆卸地安置于固定台34的一个预定位置，同时固定台34的固定销341插在保持元件35底面中心的孔内。这种情况下，保持元件35是靠它自身的重量安置在固定台34上而没有任何像螺丝之类的紧固元件。这样可以很容易地把保持元件35拆下(例如在清冼保持元件35时)，从而便于检测设备1中保持元件35的维护。
如图2所示，保持元件35形成有一些与其中心同心的环形槽351及与槽351相交的直线槽352。优选地将保持元件35与衬底90接触的表面(以下称作“保持面”)做得尽可能平，而且处在同一平面内。
在保持元件35保持衬底90的同时，由槽351和352限定的空间基本上是与外界密封的，同时气流通道350在槽351和352的底面具有相应的开口。
在此衬底保持部件33中，当大气通过固定台34的抽吸管342吸入时，它也同样通过气流通道350吸入。因而是槽351和352限定的空间内的气压下降，于是衬底90就被保持元件35的保持表面真空保持。
此外，这种衬底保持部件33的优点在于上述保持元件35中槽351和352的结构能使保持表面在保持元件35真空保持衬底90时基本上均匀地与衬底90的底面相吸附。因此可以抑制由于不均匀地施加在衬底90上的力所造成的衬底90的变形。为了均匀地吸附衬底90，可以将比较大量的气流通道350均匀匀地设在保持元件35的保持表面上。
当衬底90被保持元件35保持时，基本上沿着衬底90的外周边设置了一些衬底导座36，它尤其可以起到防止衬底90在平行于保持表面的方向运动的作用。
因此，这种衬底保持部件33可以防止在衬底90被释放时掉落。虽然此优选实施例中的检测设备1具有四个衬底导座36，但其数目不一定是4个，而可以是至少三个。除非衬底导座36是基本上与衬底90点接触的形式(例如，当衬底导座包含一些沿衬底90外周边放置的圆环段形式的部件时)，其数目可以是2或者更少。衬底导座36被固定地设置，或仅在衬底90释放时被驱动以导引衬底90，而当衬底90被保持元件35真空保持时处于缩回位置。
测量部件37用作在衬底90上进行预定检测的一个处理单元。如上所述，预定检测主要是指在衬底90制造操作中对其所进行各种处理的状况的检测。具体地说，预定检测包括薄膜厚度检测，用于对形成在衬底90上的抗蚀剂等的厚度进行测量，以及长度检测，用于对形成在衬底90上的电路等的长度测量所作的长度进行测量。
检测设备1的结构上面已经描述。下面将描述检测设备1的运行。图5是表示检测设备1运行的流程图。
首先，把包含至少一片要检测的衬底90的盒子通过搬送装置(未示出)或由操作员放置在盒子安装部件31上。然后，操作员手动操作操纵部件23以指示检测设备1开始检测。
响应于开始检测的命令，检测设备1的搬送部件32从盒中取出一片衬底90以将其搬送至衬底保持部件33(步骤S11)。在此步骤中，搬送部件32将衬底90设置在保持元件35的一个预定位置上。
接着，检测设备的衬底保持部件33驱动压缩机以开始通过抽吸管342抽吸大气。于是，衬底90在吸力(或真空保持)下被保持元件35保持(步骤S12)。
衬底90被真空保持，测量部件37对衬底90作预定测量以检测衬底90(步骤S13)。测量和检测结果被适当地显示在显示部件24的屏幕上，使操作员能识别所得结果。
在测量部件37测量完后，衬底保持部件33将电磁伐347打开。于是开始从供气部件348通过供气管343供给氮气，从而使从保持元件35释放衬底90(步骤S14)。
通过调节供气速率(即单位时间从供气部件348通过供气管343提供的氮气体积V0)使之满足V0＞V1，其中V1是单位时间通过抽吸管342吸进的大气体积。因此，存在于固定台34和保持元件35之间的空间内的那部分大气通过气流通道350进入由保持元件35的槽351和352界定的空间。这样，在由槽351和352所界定的空间内的气体压力将等于或大于大气压力，从而在衬底90上施加一个背离保持元件35方向的力。
因此，衬底保持部件33可以很容易地在从真空保持状态释放衬底90时把它与保持元件35分开。单位时间通过抽吸管342所吸入的大气体积V1(即吸气速率)是预先确定的，其被设置在足以使保持元件35真空保持衬底90的值，该值是根据衬底90的尺寸和重量设定的。
通过预先选定喷嘴344使供气速率满足上述条件(V0≥V1)，衬底保持部件33可以调节进气速率V0，然后在供气管343内设置喷嘴344。例如，通过控制电磁伐347的启闭程度等可以调节供气量。但在这种情况下，由于调节是在离供气口比较远的位置进行的，故不容易很稳定地调节供气速率。当然，可以把电磁伐347设在靠近供气口处。不过，对于每次调节这时需要由一个控制器或类似的装置来控制电磁伐347。
检测设备1的衬底保持部件33包含如上所述的靠近供气管343的供气口的喷嘴344。因此，一旦选定了合适的喷嘴347，衬底保持部件33就容易稳定地调节供气速率V0，而不需要对每次调节用控制器之类的装置来控制。
抽吸管342的内部由于淀积在衬底90底面上的颗粒而受到污染，而且在吸气过程中颗粒和大气一起被吸入。但是，在衬底保持部件33通过供气管343供给氮气的开始，也通过抽吸管342吸入大气。这样可以避免大气通过抽吸管342回流而回流在普通的装置中当释放衬底90时将会发生，因此防止了抽吸管342内部被颗粒回流污染。此外，避免通过抽吸管342回流也防止了从装置本身(如压缩机和真空泵等)来的油和脏物的回流。
为防止在释放衬底时在吸收过程中吸入的颗粒回流到衬底上，最好在衬底保持装置中把吸气过程中的大气流通道和进气过程中的大气流通道(当释放衬底时)做成完全分开的系统。但是，本优选实施例的衬底保持部件33被构造成使抽吸管342和供气管343对于固定台34和保持元件35之间的空间都是敞开的，而且大气流通道的一部分(如气流通道350)对吸气过程和进气过程是公用的。即使在这种结构中，虽然其公用部分具有单一结构，但其中留下的颗粒极少。所以检测设备1的衬底保持部件33产生了上面所说的效果。
衬底90被释放后，搬送部件32将衬底90从衬底保持部件33搬送走(步骤S15)。在这个时候，衬底保持部件33停止通过抽吸管342吸气(步骤S16)，并停止通过供气管343供气(步骤S17)。如处理比较粗的颗粒，可以把S16和S17的顺序颠倒过来。
搬送部件32把从衬底保持部件33搬送的衬底90进一步搬送至装在盒子安装部件31上的盒内一个预定的位置。
当使用设在盒子安装部件31上的两个盒而分不清哪个盒是用于衬底装载的，哪个盒是用于衬底卸载的时，可以把已被检测的衬底90放回原来的盒中。或者说，只可以把经过检测断定为无缺陷的衬底90放回原来的盒内，而判定为有缺陷的衬底90则放入另一个盒内。在这种情况下，将根据检测的结果把被检测的衬底90分类。
当搬送部件32把衬底90放入用于衬底卸载的盒内之后，检测设备1将判别在用于衬底装载的盒内是否存在一个要被检测的衬底90(步骤S18)。如果用于衬底装载的盒内存在要被检测的衬底90，则检测设备1从步骤S11重复这个过程。当储存在用于衬底装载的盒内的所有衬底90都检测完毕时，这个检测过程就终止。
正如上面所讨论的，检测设备1的衬底保持部件33通过供气管343供应预定的气体(氮气)，而通过抽吸管342抽吸大气，以释放被保持元件35保持的衬底90，从而防止了衬底90被抽吸管342内的颗粒回流所污染。
用来进行预定检测的检测设备1是作为衬底处理设备(包括上述优选实施例中的衬底保持装置)的一个例子。但是，衬底处理设备的例子可包括涂布机，其用来将一种处理溶液，如抗蚀剂施加到衬底的表面上；显形机，其用于将衬底显形；用来调节衬底温度的热处理设备；以及只用来搬送衬底的搬送装置。
虽然固定台34的固定销341用来使保持元件35定位在检测设备1中的适当位置，但定位元件并不限于这种结构。图6是表示根据这种原理制造的衬底保持部件33的基本结构的剖面图。图6中的衬底保持部件33包括一个固定台34a，该固定台34a具有沿一面的外周边延伸的一个突起34b，该突起用于与保持元件35相接触。当保持元件35可拆卸地置于固定台34a上时，由突起34b确定保持元件35的外周边位置。当把保持元件35取下以进行维护然后再装回到固定台34a时，这种结构便于保持元件35的定位。
衬底保持装置通过真空吸力吸住衬底的方向不限于所示的相对衬底保持部件33基本垂直向下的方向。例如，保持元件可以用它的下表面作为保持表面以在基本垂直向上方向吸住衬底，或者用它的侧面作为保持表面以直立地保持衬底从而在基本上水平的方向吸住衬底。
虽然已对本发明作了详细的描述，但上述说明完全是示例性而不是限制性的。应当明白，不脱离本发明的范围，可以作大量其它的改进和变化。
权利要求
1.一种用保持衬底的衬底保持装置，包括保持元件，其具有用来保持所述衬底的大气流通道；吸气管，用来通过所述大气流通道抽吸大气；供气管，用来通过所述大气流通道供给预定气体；其中通过所述供气管供给所述预定气体，同时通过所述吸气管抽吸所述大气，以从所述保持元件释放衬底。
2.如权利要求1所述的衬底保持装置，其中通过所述供气管供给的用于释放所述衬底的所述预定气体的供气速率不小于通过所述抽吸管抽吸的所述大气的抽吸速率。
3.如权利要求1所述的衬底保持装置，还包括固定台，其用来固定所述保持元件；其中所述保持元件被可拆卸地放置在所述固定台上。
4.如权利要求3所述的衬底保持装置，其中所述固定台包括台主体，与所述台主体相连的定位元件，其用于确定所述保持元件和固定台的相对位置。
5.如权利要求1所述的衬底保持装置，其中所述预定气体是一种惰性气体。
6.如权利要求1所述的衬底保持装置，其中所述供气管包括一调节机构，用来调节所述预定气体的供气速率。
7.如权利要求1所述的衬底保持装置，还包括用来导引所述衬底的导引元件。
8.一种用于在衬底上进行预定处理的衬底处理设备，包括a)衬底保持装置，它包括a-1)具有用来保持所述衬底的大气流通道的保持元件，a-2)用来通过所述大气流通道抽吸大气的抽吸管，a-3)用来通过所述大气流通道供给预定气体的供气管，通过所述供气管供给所述预定气体，同时通过所述抽吸管抽吸所述大气，以从所述保持元件释放衬底；b)一在由所述衬底保持装置保持的衬底上进行所述预定处理的处理设备。
9.一种释放衬底保持装置中的衬底的方法，所述衬底保持装置具有用来在吸力作用下保持衬底的大气流通道，该方法包括以下步骤(a)通过作为所述大气流通道一部分的抽吸管抽吸大气；(b)保持衬底；(c)通过作为大气流通道一部分的供气管供给一种预定气体；(d)在所述步骤(a)持续的状态下，释放在所述步骤(b)中被保持的衬底，所述步骤(d)由步骤(c)启动。
10.如权利要求9所述的方法，其中在步骤(d)中通过所述供气管供给的用于释放所述衬底的所述预定气体的供气速率不小于通过所述抽吸管抽吸的所述大气的抽吸速率。
11.如权利要求9所述的方法，其中在所述步骤(c)中，所述预定气体是一种惰性气体。
12.如权利要求9所述的方法，其中所述步骤(c)包括这样的步骤(c-1)调节所述预定气体的供气速率。
13.如权利要求9所述的方法，还包括以下步骤(e)在所述步骤(c)之后，停止所述步骤(a)；(f)在所述步骤(e)之后，停止所述步骤(c)。
全文摘要
一种衬底处理设备中的衬底保持装置，包括固定台，它具有一抽吸管和供气管；以及具有用来真空保持衬底的大气流通道的保持元件。保持元件被安置在固定台上。抽吸管通过一管子与压缩机相连，供气管通过管子和电磁线与气体供气部件相连。当衬底保持装置保持住衬底时，压缩机通过抽吸管抽吸大气，使保持元件真空保持住该衬底。当衬底保持装置释放衬底时，在通过抽吸管继续抽吸大气的同时，打开电磁阀通过供气管从气体供气部件供应一种气体。该衬底保持装置和衬底处理设备可抑制颗粒淀积在衬底上。
文档编号H01L21/67GK1490092SQ0315847
公开日2004年4月21日 申请日期2003年9月11日 优先权日2002年9月11日
发明者中泽喜之 申请人:大日本屏影象制造株式会社