专利名称：样品处理系统的制作方法
背景技术：
本发明涉及一种样品处理系统，尤其是包括一系列用来处理样品的处理设备的处理系统。
具有SOI(Silicon On Insulator，硅绝缘技术)结构的衬底(SOI衬底)即为一种在绝缘层上形成一个单晶硅层的衬底。使用这种SOI衬底的器件有许多普通硅衬底所不能达到的优点，比如(1)由于介质隔离容易，可以提高集成度。
(2)可以提高抗辐射性能。
(3)由于杂散电容小，可以提高运算速度。
(4)不需要井步骤。
(5)可防止闩锁(latch-up)。
(6)可以通过薄膜结构形成完全耗尽型的场效应晶体管(completelydepleted field effect transistor)。
由于SOI结构具有上述各种优点，几十年来都在进行其制造方法的研究。
作为一种SOI技术，SOS(Silicon On Sapphire，蓝宝石硅片)技术早已为人所知。在SOS技术中，以CVD(化学汽相淀积)方法使硅在单晶蓝宝石衬底上进行异质外延生长。这种SOS技术一度被认为是最为成熟的SOI技术。但是，这种SOS技术至今还没有投入实际应用，这是因为，例如在所述硅层和下层的蓝宝石衬底之间的界面中由于晶格失配而产生大量的结晶缺陷；组成所述蓝宝石衬底的铝混入所述硅层中；衬底昂贵；难以获得大面积产品。
在所述SOS技术之后，出现了各种各样的SOI技术。对于这些SOI技术，试验了各种各样的方法以减少结晶缺陷、降低制造成本。这些方法包括向衬底中进行氧的离子注入从而形成一个氧化物埋层的方法；将两个大晶片通过一层氧化物膜接合起来，然后将其中一层晶片磨光或腐蚀，从而在所述氧化物膜上留下一薄层单晶硅的方法；以及从具有一层氧化物膜的硅衬底的表面将氢离子注入预定深度，然后将该衬底与另一衬底接合起来，再通过加热或类似手段使得在所述氧化物膜上只留下一薄层单晶硅，最后剥除所述接合衬底中的一个衬底(另外一个衬底)。
本申请人在公开号为5-21338的日本专利中公开了一种新的SOI技术。在这种技术中，在一个具有一多孔层的单晶半导体衬底上形成一个无孔的单晶层(包括一个单晶硅层)，从而制得第一衬底，通过一个绝缘层将该第一衬底接合到第二衬底上。然后，在所述多孔层处将所述衬底分割，从而就将所述无孔的单晶层转移到了所述第二衬底上。这种技术很有用，因为这样制得的SOI层的膜厚均一性好；可以降低SOI层中的结晶缺陷密度；SOI层的表面平度好；不需要使用昂贵的满足特殊技术规范要求的制造设备；可以用单台制造设备制造出具有厚度从大约几百到10μm的SOI膜的SOI衬底。
本申请人还在公开号为7-302889的日本专利中公开了另一种技术。在该技术中，第一衬底和第二衬底接合在一起，所述第一衬底不被破碎而与所述第二衬底分开，被分割的第一衬底的表面被平面化，然后重新形成一个多孔层，然后该多孔层得到重新利用。由于所述第一衬底没有被浪费，这种技术大大有利于降低制造成本、简化制造工艺。
按照本申请人所提出的所述SOI衬底制造方法，可以制造出高质量的SOI衬底。但是，例如，如果要批量生产SOI衬底，则必需高速度地进行处理操作。
本发明的提出考虑了上述情况，其目的在于提供一种适于制造例如一种SOI衬底的处理系统。
本发明提供了一种处理样品的处理系统，其特征在于，其包括一系列用来操作或处理所述样品的处理设备和一套传送装置，后者具有一个用来固定样品的固定部分，所述传送装置在水平面内直线移动所述固定部分，并使之绕一旋转轴旋转，从而使所述固定部分移近或远离所述旋转轴，从而完成样品在所述系列处理设备之间的传送，其中，所述系列处理设备设置的位置适合于所述传送装置输送所述样品。
在上述处理系统中，例如，所述系列处理设备最好设置在与所述旋转轴的移动范围基本上等距的位置上。
在上述处理系统中，所述传送装置最好具有，例如一个水平驱动轴，并沿着水平驱动轴移动所述固定部分。
在上述处理系统中，所述系列处理设备中的某些处理设备最好设置在，例如水平驱动轴的一侧的基本上平行于水平驱动轴的直线上。
在上述处理系统中，所述系列处理设备中剩下的处理设备最好设置在，例如水平驱动轴另一侧的基本上平行于水平驱动轴的直线上。
在上述处理系统中，所述系列处理设备中剩下的处理设备中的某些处理设备最好设置在，例如，与水平驱动轴的一端和/或另一端相距预定距离的位置上。
在上述处理系统中，设置在水平驱动轴的一侧的所述处理设备最好包括一个用来操作所述样品或对之进行物理或化学处理的处理设备，并且，设置在水平驱动轴的另一侧的所述处理设备最好包括一个用来操纵所述样品的装料器或卸料器。
在上述处理系统中，例如，设置在水平驱动轴的一侧的所述处理设备，以及设置在水平驱动轴的一端和/或另一端的处理设备，最好包括一个用来操作所述样品或对之进行物理或化学处理的处理设备，并且，设置在水平驱动轴的另一侧的所述处理设备最好包括一个用来操纵所述样品的装料器或卸料器。
在上述处理系统中，例如，所述要处理的样品最好是板状样品，所述传送装置以所述固定部分基本上水平地固定并输送该板状样品。
在上述处理系统中，例如，所述系列处理设备中的每一个设备向所述传送装置的固定部分输送样品或由之接收样品，都最好在基本上水平的状态下进行。
在上述处理系统中，最好，例如，要处理的板状样品具有一个分割层，且所述系列处理设备包括至少一个分割设备，用来在所述分割层处分割所述板状样品。
在上述处理系统中，分割设备最好在例如将样品水平固定的情况下分割所述板状样品。
在上述处理系统中，例如，分割设备最好在水平固定所述板状样品的情况下向所述分割层喷射液流以在该分割层处将所述板状样品分割。
在上述处理系统中，例如，分割设备最好在水平固定并旋转所述板状样品的情况下向所述分割层喷射液流以在该分割层处将所述板状样品分割。
在上述处理系统中，分割设备最好在将所述样品夹在上下两侧之间而固定的情况下分割所述板状样品。
在上述处理系统中，分割设备最好具有，例如一个伯努利吸盘(Bernoulli chuck)，作为固定所述板状样品的装置。
在上述处理系统中，例如，分割设备最好向所述板状样品的至少局部分割层以基本上静止的流体施加压强，以在所述分割层处分割所述板状样品。
在上述处理系统中，最好，例如，分割设备有一个封闭的容器，所述板状样品存放于该封闭容器中，提高该封闭容器中的压强，以便在所述分割层处分割所述板状样品。
在上述处理系统中，所述系列处理设备最好包括，例如，一个对中设备，用来在将所述板状样品输送到分割设备之前令其对中。
在上述处理系统中，所述系列处理设备最好包括，例如，一个清洗设备，用来清洗由分割设备分割得到的板状样品。
在上述处理系统中，例如，所述清洗设备最好在水平状态下清洗由分割设备分割得到的所述板状样品。
在上述处理系统中，所述系列处理设备最好包括，例如，一个清洗/干燥设备，用来清洗并干燥由分割设备分割得到的板状样品。
在上述处理系统中，例如，所述清洗/干燥设备最好在水平状态下清洗并干燥由分割设备分割得到的所述板状样品。
在上述处理系统中，所述系列处理设备最好包括，例如，一个翻转设备，用来将由分割设备分割得到的两个板状样品中的上部板状样品翻转180°。
在上述处理系统中，例如，所述系列处理设备最好同时进行处理。
在上述处理系统中，所述传送装置最好包括，例如，一个梯级机械臂(scalar robot)和一个驱动装置，后者用来在水平面内直线驱动梯级机械臂。
在上述处理系统中，所述分割层最好具有一种脆性结构。
在上述处理系统中，所述具有脆性结构的层最好是例如一种多孔层。
在上述处理系统中，所述具有脆性结构的层最好是例如一种微孔层。
在上述处理系统中，所述被处理的板状样品最好是，例如，半导体衬底。
在上述处理系统中，所述被处理的板状样品最好，例如，通过将一第一衬底接合到第二衬底上而形成，并具有一个脆性结构层以作为所述分割层。
在上述处理系统中，所述被处理的板状样品最好，例如，这样形成在第一半导体衬底的一个表面上形成一个多孔层，然后在该多孔层上形成一个无孔层，再将一个第二衬底接合到所述无孔层上。
本发明其他的目的、特征和优点将从下文参照附图对本发明的实施例所作的详细说明中显现出来。
图1A到图1E是用来说明按照本发明的一个优选实施例制造一种SOI衬底的各步骤的剖面图；图2是一个平面图，示出了本发明第一种实施例的一处理系统的布局示意；图3是一个平面图示意地示出了本发明第二种实施例的一处理系统的布局；图4示出的是第一种实施例中，由一梯级机械臂输送接合在一起的衬底叠层组或者已分割的衬底的例子，以及处理系统中各设备的处理执行程序；图5示出的是第二种实施例中，由一梯级机械臂输送接合在一起的衬底叠层组或者已分割的衬底的例子，以及处理系统中各设备的处理执行程序；图6是一流程图，用来说明在处理系统中对接合在一起的衬底叠层组进行处理的工序；图7是分割设备第一种方案的简图；图8简要示出了示于图7的衬底固定部分的外观；图9是分割设备第二种方案的简图；图10示出的是示于图9的分割设备的局部；图11是分割设备第三种方案的简要剖面图；图12是分割设备第三种方案的简要剖面图；图13是分割设备第四种方案的简图；图14A和图14B示出了梯级机械臂的的机械手另一种结构。
下面参照附图对本发明的优选实施例加以说明。
图1A到图1E是剖面图，用来说明按照本发明的一种优选实施例制造SOI衬底的各步骤。
在图1A所示的步骤中，制备了一个单晶硅衬底11，通过例如阳极氧化在该单晶硅衬底11的表面上形成一个多孔硅层12。在图1B所示的步骤中，通过外延生长方法在所述多孔硅层12上形成一个无孔单晶硅层13。在该无孔单晶硅层13上又形成一个绝缘层(例如SiO2层)。这样操作后，就形成了第一衬底10。
在图1C所示的步骤中，制备一个第二衬底20，在室温下使之与所述第一衬底10紧密接触，接触时使所述绝缘层15与所述第二衬底20相对。然后，通过阳极焊接、紧压、加热或前述各种处理方法的组合而将所述第一衬底10和第二衬底20接合起来。这样，所述绝缘层15与所述第二衬底20就牢固地接合在一起，形成一个接合衬底叠层组50。所述绝缘层15可以如上所述形成于所述无孔单晶硅层13上。或者，所述绝缘层15可以形成于所述第二衬底20上，或者既形成于所述无孔单晶硅层13上又形成于所述第二衬底20上，只要能够通过将所述第一和第二衬底相互紧密接触而获得图1C所示的状态就行。
在图1D所示的步骤中，所述两个接合在一起的衬底在所述多孔硅层12处被分割开。所述第二衬底一侧(10″+20)具有一种多孔硅层12″/单晶硅层13/绝缘层15/单晶硅衬底20的多层结构。所述第一衬底一侧(10’)的结构是一个多孔硅层12’形成于所述单晶硅衬底11之上。
在去除剩下的多孔硅层12’，并将所述多孔硅层12’按需要平面化之后，所述被分割的衬底(10’)又再次被用作形成第一衬底(10)的单晶硅衬底11。
在所述接合衬底叠层组被分割后，在图1E所示的步骤中，将所述第二衬底一侧(10″+20)表面上的多孔层12″选择性去除。这样处理之后，就获得了具有单晶硅层13/绝缘层15/单晶硅衬底20的多层结构的衬底，也就是获得了一种SOI结构。
作为所述第二衬底，例如，不仅可以用单晶硅衬底，而且可以用绝缘衬底(例如石英衬底)或者透明衬底(例如石英衬底)。
在上述制造工艺中，为了方便两衬底的接合和分割(图1D)，在分割区形成一个具有脆性结构的多孔硅层12。若不用多孔层，例如，也可行形成一种微孔层。所述微孔层可以通过例如向半导体衬底中注入离子而形成。
下面对适合在上述制造例如SOI衬底的方法中进行接合衬底叠层组的分割处理的一种处理系统进行说明。
下面对本发明的第一种实施例进行描述。
图2是一个平面图，简要示出了本发明第一种实施例的处理系统的布局。在处理系统6000中，从一盒子中取出接合衬底叠层组，将其分割，被分割的衬底然后被清洗、干燥、分类，最后存放在另外的盒子中。
该处理系统6000具有一个作为接合衬底叠层组传送装置的梯级机械臂6150，以及用来直线驱动梯级机械臂6150的水平驱动轴6160。在处理系统6000中，梯级机械臂6150沿着水平驱动轴6160被直线移动，同时，该梯级机械臂6150的机械手6152绕一旋转轴6151在一水平面内旋转，以靠近或远离所述旋转轴6151，从而在各设备之间输送接合衬底叠层组或者分割形成的衬底。
该处理系统6000具有各种各样的处理设备，用来在接合衬底叠层组或被分割的衬底能够在各设备和梯级机械臂6150的机械手6152之间搬运的位置对接合衬底叠层组或者分割形成的衬底进行操作或处理。这些处理设备最好相对于梯级机械臂6150能够移动的位置基本上等距地设置。
更为具体地，在本实施例中，在水平驱动轴6160一侧，在与水平驱动轴6160大致等距的位置，处理系统6000有一个翻转设备6130、一个对中设备6120、一个清洗/干燥设备6110，这些处理设备用来操纵接合衬底叠层组或分割形成的衬底，或者对接合衬底叠层组或分割形成的衬底进行物理或化学处理。在本实施例中，在水平驱动轴6160另一侧，在与水平驱动轴6160大致等距的位置，处理系统6000有一个装料器6070、第一卸料器6080、第二卸料器6090和第三卸料器6100，这些处理设备用来操纵接合衬底叠层组或分割形成的衬底。在本实施例中，在离水平驱动轴6160的一端一预定距离的位置，设置有一个分割设备6020。
在进行处理之前，将存放有一个或多个接合衬底叠层组的第一盒子6071放置到所述装料器6070上。在处理之前，还将一个空的第二盒子6081放置在所述第一卸料器6080上，将一个空的第三盒子6091放置在所述第二卸料器6090上，将一个空的第四盒子6101放置在所述第三卸料器6080上。
所述对中设备6120从梯级机械臂6150接收接合衬底叠层组，对其进行处理(对中)，以将所述接合衬底叠层组的中心对正于预定位置，然后将所述接合衬底叠层组送回到梯级机械臂6150。
所述翻转设备6130用来将两个分割形成的衬底的上衬底旋转180°，以使之翻转(将分割表面朝上)。梯级机械臂6150可以具有将衬底旋转180°以使之翻转的功能。在这种情况下，所述翻转设备6130就可以省掉。
在示于图2的实施例中，分割设备6020向接合衬底叠层组的所述多孔层喷射一种流体(射流介质)，以利用所述流体在所述多孔层处分割所述接合衬底叠层组。分割设备6020被放置在一个腔室6010中，以防止下文要描述的射流介质(例如水)溅撒到周围。腔室6010有一个活门6060，梯级机械臂6150的机械手6152由之进出腔室。分割设备6020有一个喷射流体的喷嘴6040。喷嘴6040的位置由一个正交的机械臂6050控制。作为分割设备6020，如下文将要描述的，也可以使用另一种类型的分割设备。
所述清洗/干燥设备6110用来清洗并干燥分割形成的衬底。可以用一个清洗设备和一个干燥设备来代替所述清洗/干燥设备6110。
处理系统6000是根据来自一控制面板6140的指令执行对接合衬底叠层组的分割处理的。
下面说明该处理系统的处理工序。首先，自动地或手工将装有待处理的接合衬底叠层组(例如示于图1C的接合衬底叠层组50)的第一盒子6071放置到所述装料器6070上的预定位置。空的第二盒子6081，第三盒子6091，第四盒子6101被分别放置于第一卸料器6080，第二卸料器6090，第三卸料器6100上。
在本实施例中，所述第二盒子6081用来存放分割形成的下衬底，所述第三盒子6091用来存放分割形成的上衬底，所述第四盒子6101用来存放分割操作失败的接合衬底叠层组(或者分割开的衬底)。
所述第一盒子6071在所述装料器6070上的放置使得所存放的接合衬底叠层组是水平的。所述第二盒子6081、第三盒子6091和第四盒子6101分别在所述第一卸料器6080、第二卸料器6090和第三卸料器6100上的放置使得所述衬底可以在水平状态下被存放。
图6是一个流程图，用来说明处理系统6000处理一个接合衬底叠层组时的处理工序。在步骤S101，梯级机械臂6150卡住所述装料器6070上的第一盒子6071中最下面的接合衬底叠层组，将其抽出，在保持其水平状态的同时将其送到所述对中设备6120。在步骤S102，所述对中设备6120令所述接合衬底叠层组对中，然后将其送回梯级机械臂6150。
在步骤S103，腔室6010的活门6060打开，将完成对中的所述接合衬底叠层组从梯级机械臂6150送到分割设备6020。梯级机械臂6150在向分割设备6020递送对中后的接合衬底叠层组时，最好从下侧以水平状态支承所述接合衬底叠层组。这样就防止了所述接合衬底叠层组的掉落。被传递到分割设备6020的接合衬底叠层组是已经完成对中的。因此，当梯级机械臂6150的机械手6152移动到预定位置准备向分割设备6020递送所述接合衬底叠层组时，所述接合衬底叠层组能够相对于分割设备6020定位到适当位置。
在步骤S104，腔室6010的活门6060关闭，由分割设备6020进行分割处理。具体地，在本实施例中，在水平地旋转所述接合衬底叠层组的同时，分割设备6020从喷嘴6040向所述接合衬底叠层组的所述多孔层喷射流体，从而由所述流体在所述多孔层处将所述接合衬底叠层组分割为两个衬底。
在步骤S105，腔室6010的活门6060打开，梯级机械臂6150从分割设备6020接收被分割形成的下衬底，并将该衬底递送给清洗/干燥设备6110。梯级机械臂6150在从分割设备6020接收衬底并将其递送给清洗/干燥设备6110时，最好从下侧水平地支承所述衬底。这样就防止了衬底掉落。
在步骤S106，清洗/干燥设备6110开始清洗并干燥分割形成的下衬底。
在进行清洗/干燥处理的同时，在步骤S107，梯级机械臂6150从分割设备6020接收分割出的上衬底，并将其递送到翻转设备6130。梯级机械臂6150在从分割设备6020接收衬底并将其递送给翻转设备6130时，最好从上侧水平地支承所述衬底。这样，粘在分割表面上的碎屑就基本上不会粘到梯级机械臂6150的机械手6152上。并且也可以防止因为所述碎屑而对衬底造成任何损伤。
在步骤S108，翻转设备6130将接收到的衬底旋转180°。整个处理过程在此等待，直到清洗/干燥设备6110对所述下衬底的清洗/干燥处理完成。
在步骤S109，梯级机械臂6150从清洗/干燥设备6110接收所述下衬底，将其存放到第一卸料器6080上的第二盒子6081中。梯级机械臂6150在从分割设备6020接收衬底并将其存放到第二盒子6081中时，最好从下侧水平地支承所述衬底。这样就防止了衬底掉落。
在步骤S110，梯级机械臂6150从翻转设备6130接收所述上衬底，并将该衬底递送给清洗/干燥设备6110。梯级机械臂6150在从翻转设备6130接收衬底并将其递送给清洗/干燥设备6110时，最好从下侧水平地支承所述衬底。这样就防止了衬底掉落。
在步骤S111，清洗/干燥设备6110清洗并干燥所述上衬底。在步骤S112，梯级机械臂6150从清洗/干燥设备6110接收所述上衬底，并将其存放到第二卸料器6090上的第三盒子6091中。梯级机械臂6150在从清洗/干燥设备6110接收衬底并将其存放到第三盒子6091中时，最好从下侧水平地支承所述衬底。这样就防止了衬底掉落。
在图6所示的处理过程中，首先清洗、干燥分割形成的所述下衬底。相反地，也可以首先清洗、干燥分割形成的上衬底。在这种情况下，处理工序就例如是这样的S101、S102、S103、S104、S107、S108、S110、S111、S112、S105、S106和S109。
在处理系统6000中，梯级机械臂6150将分割操作失败的衬底根据操作员通过控制面板6140发出的指令而放到所述第三卸料器6100上的第四盒子6101中。也可以不根据操作员的指令来使设备知道分割失败，而提供一个分割状态监视设备来监测是否有分割失败的情况。
上面所说明的是处理系统6000处理一个接合衬底叠层组的操作情况。在处理系统6000中，能够同时处理一系列接合衬底叠层组。
图4示出的是由一梯级机械臂输送接合衬底叠层组或者分割形成的衬底的例子，以及各设备的处理执行程序。参看图4，其中，水平线表示设备在进行处理，斜线表示由梯级机械臂6150递送衬底。另外，“#1”到“#3”表示接合衬底叠层组号，带后缀“a”的标号表示分割形成的上衬底，带后缀“b”的标号表示分割形成的下衬底。
在本实施例的处理系统6000中，由于只有一个梯级机械臂6150用来递送接合衬底叠层组或分割形成的衬底，就不可能同时递送一系列的接合衬底叠层组或者分割形成的衬底。
但是，梯级机械臂6150的递送过程所需的时间通常要比分割设备6020的分割处理所需的时间要短得多。所以一个机械臂就足以递送接合衬底叠层组或者分割形成的衬底。如果需要同时递送一系列的接合衬底叠层组或者分割形成的衬底，例如当仅用一个机械臂使得处理效率降低时，可以使用多个机械臂(例如梯级机械臂)。
如上所述，在处理系统6000中，能够同时处理一系列接合衬底叠层组，因而有很高的生产率。
按照该实施例，由于接合衬底叠层组或者分割形成的衬底的递送是在水平状态下进行的，就可以用结构相对较简单的机械臂(例如梯级机械臂)来作为传送装置。
按照该实施例，各处理设备设置在与所述梯级机械臂6150的移动范围基本上等距的位置上。当梯级机械臂6150沿着水平驱动轴6160移动，同时该梯级机械臂6150的机械手6152绕旋转轴6151在一水平面内旋转以靠近或远离所述旋转轴6151时，就可以在各设备之间输送接合衬底叠层组或者分割形成的衬底。这样，接合衬底叠层组或者分割形成的衬底就能够高效率地递送到所需的处理设备。
下面对根据本发明的第二种实施例进行说明。
图3是一个平面图，简要示出了本发明第二种实施例的处理系统的布局。在处理系统6500中，如同在第一种实施例的处理系统6000中一样，从一盒子中取出接合衬底叠层组，将其分割，被分割的衬底然后被清洗、干燥、分类，最后存放在一些盒子中。但是，处理系统6500与第一种实施例的不同之处在于该系统有两个分割设备。
该处理系统6500具有一个作为接合衬底叠层组传送装置的梯级机械臂6150，以及用来直线驱动梯级机械臂6150的水平驱动轴6160。在处理系统6500中，梯级机械臂沿着水平驱动轴6160直线移动，同时，该梯级机械臂6150的机械手6152绕一旋转轴6151在一水平面内旋转，以靠近或远离所述旋转轴6151，从而在各设备之间输送接合衬底叠层组或者分割形成的衬底。
处理系统6500具有各种各样的处理设备，用来在接合衬底叠层组或被分割的衬底能够在各设备和梯级机械臂6150的机械手6152之间搬运的位置对接合衬底叠层组或者分割形成的衬底进行操作或处理。这些处理设备最好相对于梯级机械臂6150能够移动的位置基本上等距地设置。
更为具体地，在本实施例中，在水平驱动轴6160一侧，在与水平驱动轴6160大致等距的位置，处理系统6500有一个翻转设备6130、一个对中设备6120、一个清洗/干燥设备6110，这些处理设备用来操纵接合衬底叠层组或分割形成的衬底，或者对接合衬底叠层组或分割形成的衬底进行物理或化学处理。在本实施例中，在水平驱动轴6160另一侧，在与水平驱动轴6160大致等距的位置，处理系统6500有一个装料器6070、第一卸料器6080、第二卸料器6090和第三卸料器6100，这些处理设备用来操纵接合衬底叠层组或分割形成的衬底。
在本实施例中，在离水平驱动轴6160的一端一预定距离的位置，设置有一个第一分割设备6020。在离水平驱动轴6160另一端一预定距离的位置，设置有一个第二分割设备6320。所述第一和第二分割设备6020和6320的结构可以相同也可以不同。
在示于图3的实施例中，第一分割设备6020被放置在一个腔室6010中，以防止射流介质(例如水)溅撒到周围。腔室6010有一个活门6060，梯级机械臂6150的机械手6152由之进出腔室。该分割设备6020有一个喷射流体的喷嘴6040。喷嘴6040的位置由一个正交的机械臂6050控制。作为分割设备6020，如下文将要描述的，也可以使用另一种类型的分割设备。
类似地，第二分割设备6320被放置在一个腔室6310中，以防止射流介质(例如水)溅撒到周围。腔室6310有一个活门6360，梯级机械臂6150的机械手6152由之进出腔室。该分割设备6320有一个喷射流体的喷嘴6340。喷嘴6340的位置由另一个正交的机械臂6350控制。作为分割设备6320，如下文将要描述的，也可以使用另一种类型的分割设备。
下面说明该处理系统的处理工序。首先，自动地或手工将装有待处理的接合衬底叠层组的第一盒子6071放置到所述装料器6070上的预定位置。并分别在第一卸料器6080、第二卸料器6090、第三卸料器6100上放置空的第二盒子6081、第三盒子6091和第四盒子6101。
在本实施例中，所述第二盒子6081用来存放分割形成的下衬底，所述第三盒子6091用来存放分割形成的上衬底，所述第四盒子6101用来存放分割操作失败的接合衬底叠层组(或者分割开的衬底)。
所述第一盒子6071在所述装料器6070上的放置使得所存放的接合衬底叠层组是水平的。所述第二盒子6081、第三盒子6091和第四盒子6101分别在所述第一卸料器6080、第二卸料器6090和第三卸料器6100上的放置使得所述衬底可以在水平状态下被存放。
图6是一个流程图，用来说明处理系统6500处理一个接合衬底叠层组时的处理工序。在步骤S101，梯级机械臂6150卡住所述装料器6070上的第一盒子6071中最下面的接合衬底叠层组，将其抽出，在保持其水平状态的同时将其送到所述对中设备6120。在步骤S102，所述对中设备6120令所述接合衬底叠层组对中，然后将其送回梯级机械臂6150。
在步骤S103，在处理例如奇数号的接合衬底叠层组时，腔室6010的活门6060打开，将完成对中的所述接合衬底叠层组从梯级机械臂6150送到第一分割设备6020。另一方面，在步骤103，在处理例如偶数号的接合衬底叠层组时，腔室6310的活门6360打开，将完成对中的所述接合衬底叠层组从梯级机械臂6150送到第二分割设备6320。
在步骤S104，在处理例如奇数号的接合衬底叠层组时，腔室6010的活门6060关闭，由第一分割设备6020进行分割处理。另一方面，在处理例如偶数号的接合衬底叠层组时，腔室6310的活门6360关闭，由第二分割设备6320进行分割处理。
在步骤S105，在处理例如奇数号的接合衬底叠层组时，腔室6010的活门6060打开，梯级机械臂6150从第一分割设备6020接收被分割形成的下衬底，并将该衬底递送给清洗/干燥设备6110。另一方面，在处理例如偶数号的接合衬底叠层组时，腔室6310的活门6360打开，梯级机械臂6150从第二分割设备6320接收被分割形成的下衬底，并将该衬底递送给清洗/干燥设备6110。
在步骤S106，清洗/干燥设备6110开始清洗并干燥分割形成的下衬底。
在进行清洗/干燥处理的同时，在步骤S107，在处理例如奇数号的接合衬底叠层组时，梯级机械臂6150从第一分割设备6020接收分割出的上衬底，并将其递送到翻转设备6130。另一方面，在处理例如偶数号的接合衬底叠层组时，梯级机械臂6150从第二分割设备6320接收分割出的上衬底，并将其递送到翻转设备6130。
在步骤S108，翻转设备6130将接收到的衬底翻转180°。整个处理过程在此等待，直到清洗/干燥设备6110对所述下衬底的清洗/干燥处理完成。
在步骤S109，梯级机械臂6150从清洗/干燥设备6110接收所述下衬底，将其存放到第一卸料器6080上的第二盒子6081中。
在步骤S110，梯级机械臂6150从翻转设备6130接收所述上衬底，并将该衬底递送给清洗/干燥设备6110。
在步骤S111，清洗/干燥设备6110清洗并干燥所述上衬底。在步骤S112，梯级机械臂6150从清洗/干燥设备6110接收所述上衬底，并将其存放到第二卸料器6090上的第三盒子6091中。
在图6所示的处理过程中，首先清洗、干燥分割形成的所述下衬底。相反地，也可以首先清洗、干燥分割形成的上衬底。在这种情况下，处理工序就例如是这样的S101、S102、S103、S104、S107、S108、S110、S111、S112、S105、S106和S109。
在处理系统6500中，梯级机械臂6150将分割操作失败的衬底根据操作员通过控制面板6140发出的指令而放到所述第三卸料器6100上的第四盒子6101中。也可以不根据操作员的指令来使设备知道分割失败，而提供一个分割状态监视设备来监测是否有分割失败的情况。
上面所说明的是处理系统6500处理一个奇数号或者偶数号的接合衬底叠层组的操作情况。在处理系统6500中，能够同时处理一系列接合衬底叠层组。
图5示出的是由一梯级机械臂输送接合在一起的衬底叠层组或者已分割的衬底的例子，以及各设备的处理执行程序。参看图5，其中，水平线表示设备在进行处理，斜线表示由梯级机械臂6150递送衬底。另外，“#1”到“#7”表示接合衬底叠层组号，带后缀“a”的标号表示分割形成的上衬底，带后缀“b”的标号表示分割形成的下衬底。
在本实施例的处理系统6500中，由于只有一个梯级机械臂6150用来递送接合衬底叠层组或分割形成的衬底，就不可能同时递送一系列的接合衬底叠层组或者分割形成的衬底。
但是，梯级机械臂6150的递送过程所需的时间通常要比分割设备6020的分割处理所需的时间要短得多。所以一个机械臂就足以递送接合衬底叠层组或者分割形成的衬底。如果需要同时递送一系列的接合衬底叠层组或者分割形成的衬底，例如当仅用一个机械臂使得处理效率降低时，可以使用多个机械臂(例如梯级机械臂)。
在本实施例中，在假定在对中操作、分割处理、翻转操作和清洗/干燥处理中分割处理费时最长的前提下使用了两个分割设备。如果另一项处理或操作需要的时间最长，则使用两个执行该项处理或操作的设备。在上述假设下，也可以使用能够同时分割两个或数个接合衬底叠层组的分割设备。
如上所述，在处理系统6500中，由于针对需要长时间的处理提供了多个处理设备，与第一个实施例相比就可以缩短总处理时间，从而提高了生产率。另外，第二种实施例的处理系统6500与第一种实施例的处理系统6000相比可以获得完全相同的处理效果。
下面说明适用于第一种和第二种实施例的分割设备的结构方案。
所述分割设备的第一种结构方案使用水流喷射方法(water jetmethod)。通常，水流喷射方法向物体喷射高速高压水流，例如用来切割或处理陶瓷、金属、混凝土、树脂、橡胶或木材，用来去除表面的覆盖膜，或用来清洗表面(″Water Jet″，Vol.1，No.1，page 4(1984))。
该分割设备向用作接合衬底叠层组的脆性结构的所述多孔层(分割区)喷射液流以选择性地破坏所述多孔层，从而在该多孔层处将衬底分割开。在本说明书中，所述喷射的液流被称为“射流”。形成射流的流体称为“射流介质”。作为射流介质，可以使用水，有机溶剂比如酒精，酸比如氢氟酸或者硝酸，碱比如氢氧化钾，气体比如空气、氮气、碳酸气、惰性气体或者腐蚀性气体，或者等离子体。
当利用该分割设备来制造半导体器件或者分割例如接合衬底叠层组时，射流流体最好使用只含有最少的杂质金属或颗粒的纯水。
射流的喷射条件可以依据例如分割区(例如多孔层)的类型或者所述接合衬底叠层组侧表面的形状来确定。作为射流喷射条件，例如，施加于射流介质的压强、射流扫描速度、喷嘴宽度或直径(该直径基本上与射流直径相同)、喷嘴形状、喷嘴和分割区间的距离以及射流的流速都是重要的参数。
根据利用水流喷射方法的分割方法，可以将接合衬底叠层组分割为两个衬底而不对接合衬底叠层组造成损伤。
所述分割设备在所述样品比如接合衬底叠层组表面基本上水平的情况下固定之，并在所述的水平状态下在所述脆性结构(例如多孔层)处分割所述样品。在使样品表面保持水平而被固定的情形下，由于样品的各构成单元(各层)在竖直方向上依次排列，因而可以有下列有益效果，例如(1)可以防止样品掉落，(2)样品易于固定，(3)样品易于递送，(4)样品可以在分割设备和其他设备之间高效率地传送，(5)可以缩减分割设备的投影面积(占用面积)。
图7是分割设备第一种方案的简图。分割设备1000有一对衬底固定部分270和1010。
上衬底固定部分270与一旋转轴140的一端相连。该旋转轴140的另一端与一马达110的旋转轴通过一个联轴器130相连。该马达110和旋转轴140可以不通过所述联轴器130而是通过例如一个传动带或者别的装置相连。马达110固定在一个支承部件120上，而后者固定在一个上承台170上。马达由一控制部分(图中未示出)控制。
用来将接合衬底叠层组50真空吸附到衬底固定部分270上的真空管路141在所述旋转轴140内延伸。该真空管路141经由一环形腔150而与一外部真空管路相连。该外部真空管路有一个电磁阀(图中未示出)。该电磁阀的开关根据需要由前述控制部分(图中未示出)控制。衬底固定部分270有一个用来真空吸附接合衬底叠层组50的抽吸孔271。该抽吸孔271与真空管路141相连。抽吸孔271、真空管路141和电磁阀共同构成衬底固定部分270的真空吸附装置。所述旋转轴140通过一个轴承160而由所述上承台170支承。
所述下衬底固定部分1010有一个伯努利吸盘1013。伯努利吸盘1013从伞状吸盘的中央沿着伞状体径向喷射气流从而利用吸盘中央部分的负压吸附住样品比如接合衬底叠层组。
具有伯努利吸盘1013的衬底固定部分1010与一提升轴1020的一端相连。所述伯努利吸盘1013的进气部分1011与所述提升轴1020中的压力管路1021相连。该压力管路1021通过一个环形腔1022而与一个外部压力管路相连。该外部压力管路有一个电磁阀(图中未示出)。该电磁阀的开关由所述控制部分(图中未示出)根据需要进行控制。
提升轴1020的另一端通过一个联轴器330与一气缸320的活塞杆相连。提升轴1020通过一个往复/旋转导座1030而由一个下承台240支承。
喷嘴3040(与所述喷嘴6040或6340相应)由上文所述的正交机械臂6050或者6350控制。在喷嘴3040和衬底固定部分270和1010之间插有一个活门3030(对应于前述活门6030或6330)。活门3030由一马达250开闭。当活门3030打开且在此状态下从喷嘴3040喷射射流时，射流可以射入接合衬底叠层组50。当活门3030关闭时，可以令射流停止射入所述接合衬底叠层组50。
下面说明用分割设备1000进行分割处理的过程。所述气缸320将活塞杆退回以在衬底固定部分270和衬底固定部分1010之间形成适当的间隙。在这种状态下，由梯级机械臂6150的机械手6152从下方水平地支承的接合衬底叠层组50被插入衬底固定部分270和衬底固定部分1010之间的预定位置，并将其放置到衬底固定部分1010上。
图8简要示出了衬底固定部分270和1010的外观。所述衬底固定部分270和1010在其外周缘部分有一系列导引件270a和1010a用来防止接合衬底叠层组在分割处理过程中发生位移或者从衬底固定部分弹出。
为了能够用梯级机械臂6150的机械手6152在从下侧支承接合衬底叠层组50的情况下将接合衬底叠层组递送到衬底固定部分270或衬底固定部分1010，或者为了吸附住每一分割形成的衬底的下表面(上表面是分割表面)并允许所述机械手从所述衬底固定部分270和1010接纳所述衬底，例如，所述系列导引件270a和1010a最好以合适的间隔设置，比如象图8所示那样，以便所述机械手能够进出。例如，可以以120°的角度间隔设置三个导引件270a和三个导引件1010a。
然后，气缸320令所述活塞杆伸出以使所述下衬底固定部分1010向上移动，直到接合衬底叠层组50的上表面与上衬底固定部分270的支承部分之间剩余一预定距离。
然后打开所述外部压力管路的电磁阀，气体就从衬底固定部分1010的伯努利吸盘1013的中央径向喷射而出，从而将接合衬底叠层组50吸附住。
然后启动马达110，向旋转轴140施加旋转力。所述旋转轴140、衬底固定部分270、接合衬底叠层组50、衬底固定部分1010和旋转轴1020整体旋转。
在保持活门3030关闭的同时，启动与喷嘴3040相连的泵(图中未示出)向该喷嘴3040供给高压射流介质(例如水)。高压射流从喷嘴3040喷出。当射流稳定下来之后，活门3030打开。从喷嘴3040喷出的射流连续地射入所述接合衬底叠层组50的多孔层，开始分割所述接合衬底叠层组50。
接合衬底叠层组50的分割结束后，关闭活门3030，并停止连接到喷嘴3040的泵的工作，以停止射入接合衬底叠层组50的射流。同时也停止马达110的工作。
在保持衬底固定部分1010的伯努利吸盘1013有效工作的同时，启动衬底固定部分270的真空吸附装置。所述分割形成的上衬底被衬底固定部分270真空吸附。同时，分割形成的下衬底被衬底固定部分1010的伯努利吸盘吸附住。
然后，气缸320将所述活塞杆缩回，在衬底固定部分270和衬底固定部分1010之间形成合适的间隙。这样就使两个分割开的衬底相互分离开。
然后，梯级机械臂6150的机械手6152插入衬底固定部分1010的伯努利吸盘1013和所述衬底之间。梯级机械臂6150的机械手6152吸附住所述衬底。此后，去除衬底固定部分1010的伯努利吸盘1013的吸附作用，衬底就从所述衬底固定部分1010转到了梯级机械臂6150的机械手6152中。
然后，梯级机械臂6150的机械手6152插入衬底固定部分270和所述衬底之间。梯级机械臂6150的机械手6152吸附住所述衬底。此后，去除衬底固定部分270的吸附作用，衬底就从所述衬底固定部分270转到了梯级机械臂6150的机械手6152中。
在所述接合衬底叠层组50被分割为两个衬底后，在所述两个衬底之间存在着射流介质。如果射流介质是液体(例如水)，则表面张力相当大。这样，为了用较小的力将两个基底分离开，最好从所述喷嘴3040向两衬底之间的缝隙中喷射射流。在这种情况下，所述从喷嘴3040喷出的射流在两个衬底被分开后停止。或者也可以专门单独提供用来分离两个衬底的射流喷射装置。
如同第一种方案一样，分割设备的第二种结构方案也是一种用射流来分割接合衬底叠层组的分割设备。
图9是分割设备第二种方案的简图。图10示出的是示于图9的分割设备的局部。分割设备1900有一对衬底固定部分1909和1901。衬底固定部分1909和1901通过将接合衬底叠层组以其上下侧夹住而将其水平固定起来。射流从喷嘴3040(对应于喷嘴6040或6340)喷出，射入接合衬底叠层组50的多孔层，从而在所述多孔层处将接合衬底叠层组50分割为两个衬底。
下衬底固定部分1901有一个凸形支承部1903，后者在接合衬底叠层组50和衬底固定部分1901的表面之间形成一个间隙，使得梯级机械臂6150的机械手6152能够插入该间隙。支承部1903有一个抽吸孔1902，用来真空吸附接合衬底叠层组50。衬底固定部分1901有一个环绕着支承部1903的防位移部件1911。该防位移部件1911例如由橡胶或树脂构成，防止接合衬底叠层组50在平面方向内移动。由于有这个防位移部件1911，只用较小的压强或者吸附力就能将接合衬底叠层组50固定住。
衬底固定部分1901与一旋转轴1904的一端相连。该旋转轴1904通过一个承座1906而支承于一个承台1920上。承座1906在其上部有一个密封件1905，用来密封形成于所述承台1920中用来通过旋转轴1904的开口部分。一真空管路1907在所述旋转轴1904内延伸。该真空管路1907连接到衬底固定部分1901的抽吸孔1902。该真空管路1907还经由一环形腔1908而与一外部真空管路相连。所述旋转轴1904与一旋转力源(图中未示出)相连，由后者的旋转力使之旋转。
衬底固定部分1909设置在衬底固定部分1901的上方。衬底固定部分1909与一个驱动装置1930的驱动轴1910相连，以便被所述驱动装置1930垂直移动。驱动轴1910由所述驱动装置1930可旋转地轴向支承。
上衬底固定部分1909有一个凸形支承部1912，后者在接合衬底叠层组50和衬底固定部分1909的表面之间形成一个间隙，使得梯级机械臂6150的机械手6152能够插入该间隙。支承部1912有一个抽吸孔1914，用来真空吸附接合衬底叠层组50。衬底固定部分1909有一个环绕着支承部1912的防位移部件1913。该防位移部件1913例如由橡胶或树脂组成，防止接合衬底叠层组50在平面方向内移动。由于有这个防位移部件1913，只用较小的压力或者吸附力就能将接合衬底叠层组50固定住。
喷嘴3040由上文所述的正交机械臂6050或者6350控制。在喷嘴3040和衬底固定部分1901之间插有一个活门3030(对应于前述活门6030或6330)。活门3030由一马达250开闭。当活门3030打开且在此状态下从喷嘴3040喷射射流时，射流可以射入接合衬底叠层组50。当活门3030关闭时，可以令射流停止射入所述接合衬底叠层组50。
下面说明用分割设备1900进行分割处理的过程。首先，由驱动装置1930向上移动衬底固定部分1909，在衬底固定部分1909和衬底固定部分1901之间形成适当的间隔。在这种状态下，由梯级机械臂6150的机械手6152从下方水平地支承接合衬底叠层组50，将其放置到衬底固定部分1901的支承部1903上。然后由驱动装置1930向下移动衬底固定部分1909，使得衬底固定部分1909压住接合衬底叠层组50。这样，衬底固定部分1909和1901就从两侧压紧并固定住接合衬底叠层组50。
然后启动旋转力源(图中未示出)，向旋转轴1904施加旋转力。所述旋转轴1904、衬底固定部分1901、接合衬底叠层组50和衬底固定部分1909整体旋转。
在保持活门3030关闭的同时，启动与喷嘴3040相连的泵(图中未示出)向该喷嘴3040供给高压射流介质(例如水)。高压射流从喷嘴3040喷出。当射流稳定下来之后，活门3030打开。从喷嘴3040喷出的射流连续地射入所述接合衬底叠层组50的多孔层，开始分割所述接合衬底叠层组50。
接合衬底叠层组50的分割结束后，关闭活门3030，并停止连接到喷嘴3040的泵的工作，以停止射入接合衬底叠层组50的射流。同时也停止对旋转轴1904的驱动以使接合衬底叠层组50停止旋转。
启动衬底固定部分1901和1909的真空吸附装置。所述分割形成的上衬底被衬底固定部分1909吸附。同时，分割形成的下衬底被衬底固定部分1901吸附。然后由驱动装置1930向上移动衬底固定部分1909。这样就使两个分割开的衬底相互分离开了。
然后，梯级机械臂6150的机械手6152插入衬底固定部分1901和所述衬底之间。梯级机械臂6150的机械手6152吸附住所述衬底。此后，去除衬底固定部分1901的真空吸附装置的吸附作用，衬底就从所述衬底固定部分1901转到了梯级机械臂6150的机械手6152中。
然后，梯级机械臂6150的机械手6152插入衬底固定部分1909和所述衬底之间。梯级机械臂6150的机械手6152吸附住所述衬底。此后，去除衬底固定部分1909的吸附作用，衬底就从所述衬底固定部分1909转到了梯级机械臂6150的机械手6152中。
在所述接合衬底叠层组50被分割为两个衬底后，在所述两个衬底之间存在着射流介质。如果射流介质是液体(例如水)，则表面张力相当大。这样，为了用较小的力将两个基底分离开，最好从所述喷嘴3040向两衬底之间的缝隙中喷射射流。在这种情况下，所述从喷嘴3040喷出的射流在两个衬底被分开后停止。或者也可以专门单独提供用来分离两个衬底的射流喷射装置。
图11和图12是分割设备第三种方案的简要剖面图。图11所示的状态是衬底支承部件打开的情况。图12所示的是衬底支承部件闭合的情况。
分割设备4000有一对衬底支承部件4001和4004，后二者通过一个铰链部分4003连接起来。每个衬底支承部件4001和4004都具有与接合衬底叠层组50的侧表面相符合的环形。衬底支承部件4001和4004的功能是形成闭合空间，其在把接合衬底叠层组50夹到其间之后闭合而形成一个闭合空间4020，该空间环绕所述接合衬底叠层组50的多孔层50c所暴露出来的边缘部分。
衬底支承部件4001和4004各有密封件(例如0型密封圈)4002和4005，以确保支承部件和接合衬底叠层组50之间的气密性。衬底支承部件4004有一个密封件4008，用以确保衬底支承部件4001和4004之间的气密性。
在分割设备4000中，将接合衬底叠层组50夹到衬底支承部件4001和4004之间并由后二者从两侧完成支承之后，用一锁定装置4007将衬底支承部件4001锁住。
衬底支承部件4004有一个注入部分4006，用来向密封空间4020中注入流体。注入部分4006与一压力源4011比如泵相连。所述密封空间4020中充满由所述压力源4011供给的流体(例如水)。
衬底支承部件4001和/或4004可以有一个脱泡口用来去除在向密封空间4020中注入流体的过程中所产生的气泡，以及一个阀门用来在向所述密封空间4020中的流体加压时关闭所述脱泡口。
压力源4011向密封空间4020中所充的流体加压。压力源4011最好有一个装置用来调节施加到所述流体的压强。用所述调节装置，在接合衬底叠层组50的分割操作的早期阶段，最好将施加给流体的压强设定得较高，然后逐渐或者分级降低。例如，在分割的早期阶段，压强可以设定为20kg/cm2，然后逐步降低，直到在分割操作的最后阶段降至例如1kg/cm2。
下衬底支承部件4004由一承台4006支承。该承台4006有一个通气孔4030，用来将接合衬底叠层组50的下表面连通到外部大气。所述接合衬底叠层组50的所述下表面维持在大气压。所述承台4006在中部附近有一个气缸4010。一支承部4009装在气缸4010的活塞杆上。当从梯级机械臂6150的机械手6152接收或向其递送接合衬底叠层组或者分割形成的衬底时，将所述支承部4009向上推。通过该支承部4009，就在下衬底支承部件4004和接合衬底叠层组或分割形成的衬底之间形成了一个间隙以便接纳所述梯级机械臂6150的机械手6152。
下面说明用分割设备4000对接合衬底叠层组50进行分割处理的过程。分割处理是在例如大气压下进行的。
首先，由锁定装置4007将衬底支承部件4001开锁，将后者如图11所示打开，然后将支承部4009向上移动。由梯级机械臂6150的机械手6152将接合衬底叠层组50放置到衬底支承部件4004上。
如图12所示，将支承部4009向下移，闭合衬底支承部件4001，并将其用锁定装置4007锁上。在这样的状态下，就环绕接合衬底叠层组50的暴露出多孔层50c的周缘部分形成了密封空间4020。
用所述压力源4011向所述密封空间4020中注入一种流体。然后用所述压力源4011向密封空间4020中的流体施加压强。从而，基本上保持静止的流体的压强就作用于暴露在接合衬底叠层组50的边缘部分的多孔层50c上。
当所施加的压强使得暴露在接合衬底叠层组50的边缘的多孔层50c破碎时，分割进程就开始了。当流体进一步注入破碎部分时，多孔层50c的破碎就继续发展。随着多孔层50c破碎的进展，所述流体被充分注入所述接合衬底叠层组50。此时，由于作用于接合衬底叠层组50内部和作用于未密封空间(所述密封空间之外的空间)之间的流体压强的差，就有一个分离力作用于接合衬底叠层组50上，将其分为衬底50a和50b。分割进程随着所述分离力向前推进而推进。
分割过程结束后，控制压力源4011，使得密封空间4020中的压强在例如大气压。此后，将锁定装置4007打开。然后打开衬底支承部件4001，向上移动支承部4009，在下衬底支承部件4004和已被分割的接合衬底叠层组之间形成一个合适的间隔。然后梯级机械臂6150的机械手6152抽出所述上衬底50a，然后再抽出下衬底50b。
在此情况下，在所述上衬底50a被翻转设备6130翻转、被清洗/干燥设备6110清洗并干燥并存放于第三盒子6091中后，或者在上衬底50a被递送到所述翻转设备6130之后，所述下衬底50b被递送到所述清洗/干燥设备6110。
图13是分割设备第四种方案的简图。分割设备5000向整个接合衬底叠层组50施加压力以将其在多孔层处分割开来。
该分割设备5000有一个封闭的容器5001，用来存放所述接合衬底叠层组50并形成一个密封空间。该分割设备还有一个闭合盖5002，用来打开/关闭一开口部位，所述梯级机械臂6150的机械手6152即通过该开口部位进出所述封闭容器5001。该封闭容器5001有一个样品支承部件5011，用来从下方支承接合衬底叠层组50。
分割设备5000有一个注入口5008，用来向所述密封空间中供给流体。该注入口5008通过一个阀门5009与一个泵5010相连。分割设备5000还有一个排出口5006，用来排出封闭容器5001中的流体。该排出口5006与一个排出控制阀门5007相连。
分割设备5000最好有一个振动源5004，用来向接合衬底叠层组50施加一种振动能量比如超声波。利用该振动源5004，可以进行两步骤的分割处理。在第一阶段，向由封闭容器5001形成的封闭空间中加压，将所述多孔层中的孔腔壁象上面所述的那样破坏掉。在第二阶段，利用振动能量将剩余的孔腔壁破坏掉，从而在所述多孔层处将所述接合衬底叠层组50完全分割开。
下面说明分割设备5000如何进行分割处理。首先，将盖子5002打开，用梯级机械臂6150的机械手6152将接合衬底叠层组送入封闭容器5001中，放置到支承部件5011上。
然后关上盖子5102。启动泵5010，打开阀门5009向所述封闭空间中注入流体。将所述封闭空间的内部压强设定在一预定值(开始第一分割处理阶段)。作为所述流体，可以用气体比如空气，或者用液体比如水。也可以用能够选择性地腐蚀含孔腔层的腐蚀性气体或者腐蚀剂。在这种情况下，能够有效地进行分割处理，并可以减少在分割操作后仍然保留下来的孔腔壁的数目。
在这种状态下，处理过程持续例如一段预定的时间。所述接合衬底叠层组50会在所述多孔层处被完全分割，或者绝大多数孔腔壁将被破坏。然后，停止泵5010的工作，并关闭阀门5009。打开阀门5007通过排出口5006排出密封空间中的流体，从而将密封空间中的压强恢复到大气压(第一分割处理阶段结束)。如果所使用的流体对自然环境有不利影响，则将通过排出口5006排出的流体回收并进行适当的处理。
然后驱动所述振动源5004，向封闭容器中的接合衬底叠层组施加振动能量。通过这种处理，使得前一步骤中未被破坏的孔腔壁破坏，从而将接合衬底叠层组50完全分割开(第二分割处理阶段)。该第二分割处理阶段可以与所述第一分割处理阶段同时进行。
如果使用液体作为所述流体，则视需要通过打开阀门5007来排出所述封闭空间中的流体。然后打开盖子5002。梯级机械臂6150的机械手6152先抽出上衬底，然后抽出下衬底。在这种情况下，在所述上衬底被翻转设备6130翻转、被清洗/干燥设备6110清洗并干燥并存放于第三盒子6091中后，或者在上衬底被递送到所述翻转设备6130之后，所述下衬底被递送到所述清洗/干燥设备6110。
下面对梯级机械臂6150的机械手的另一种结构加以说明。图14A和图14B示出了该梯级机械臂6150的机械手的另一种结构。图14A是平面图，图14B是沿图14A中的A-A’线的剖面图。示于图14A和图14B中的机械手有一个U形的主体9004和用来夹持接合衬底叠层组或分割形成的衬底的端部的夹持部9001到9003。所述夹持部9001到9003最好是例如PTFE(聚四氟乙烯)的。
具有这种结构的机械手仅与接合衬底叠层组或者分割形成的衬底的端部接触。因此接合衬底叠层组或者分割形成的衬底的表面基本上不会受到损伤。
具有这种结构的机械手仅与接合衬底叠层组或者分割形成的衬底的端部接触。因此，无论分割表面是朝上还是朝下，即使是从下方夹持分割形成的衬底，衬底表面也基本上不会受到碎屑或类似东西的损伤。
具有这种结构的机械手在夹持住接合衬底叠层组或分割形成的衬底的同时约束了接合衬底叠层组或分割形成的衬底在平面方向上的移动。因此，可以防止接合衬底叠层组或分割形成的衬底的掉落。
具有这种结构的机械手在一个或所有的夹持部9001到9003上可以有一个吸附装置。在这种情况下，可以更为有效地防止接合衬底叠层组或分割形成的衬底的掉落。另外，例如，可以从上侧支承衬底。
具有这种结构的机械手可以有一个旋转装置，用来将吸附有分割形成的衬底的主体9004旋转180°，从而将衬底翻转。在这种情况下，可以不要所述翻转设备6130。
按照本发明，例如，由于可以在各处理设备之间高效地传递被处理的样品，各处理操作都可以高速度地进行。
本发明不限于上述实施例，在本发明的实质精神和范围之内，还可以作各种各样的变化和修改。因此，为了将本发明的范围告知公众，特提出如下权利要求。
权利要求
1.一种处理样品的处理系统，其包括一系列用来操作或处理所述样品的处理设备；和一套传送装置，后者具有一个用来固定样品的固定部分，所述传送装置在水平面内直线移动所述固定部分，并使之绕一旋转轴旋转，从而使所述固定部分移近或远离所述旋转轴，从而完成样品在所述系列处理设备之间的传送，其中，所述系列处理设备设置的位置适合于所述传送装置输送所述样品。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系列处理设备设置在与所述旋转轴的移动范围基本上等距的位置上。
3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述传送装置具有一个水平驱动轴，并沿着水平驱动轴移动所述固定部分。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系列处理设备中的某些处理设备设置在水平驱动轴的一侧的基本上平行于水平驱动轴的直线上。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系列处理设备中剩下的处理设备设置在水平驱动轴另一侧的基本上平行于水平驱动轴的直线上。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系列处理设备中剩下的处理设备中的某些处理设备设置在与水平驱动轴的一端和/或另一端相距预定距离的位置上。
7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，设置在水平驱动轴的一侧的所述处理设备包括一个用来操作所述样品或对之进行物理或化学处理的处理设备，并且，设置在水平驱动轴的另一侧的所述处理设备包括一个用来操纵所述样品的装料器或卸料器。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，设置在水平驱动轴的一侧的所述处理设备，以及设置在水平驱动轴的一端和/或另一端的处理设备，包括一个用来操作所述样品或对之进行物理或化学处理的处理设备，并且，设置在水平驱动轴的另一侧的所述处理设备包括一个用来操纵所述样品的装料器或卸料器。
9.如权利要求1到8之任何一项所述的系统，其特征在于，所述要处理的样品是板状样品，所述传送装置以所述固定部分基本上水平地固定并输送该板状样品。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系列处理设备中的每一个设备向所述传送装置的固定部分输送样品或由之接收样品，都在基本上水平的状态下进行。
11.如权利要求9或10所述的系统，其特征在于，要处理的板状样品具有一个分割层，且所述系列处理设备包括至少一个分割设备，用来在所述分割层处分割所述板状样品。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述分割设备在将样品水平固定的情况下分割所述板状样品。
13.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述分割设备在水平固定所述板状样品的情况下向所述分割层喷射液流以在该分割层处将所述板状样品分割。
14.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述分割设备在水平固定并旋转所述板状样品的情况下向所述分割层喷射液流以在该分割层处将所述板状样品分割。
15.如权利要求13或14所述的系统，其特征在于，所述分割设备在将所述样品夹在上下两侧之间而固定的情况下分割所述板状样品。
16.如权利要求12到15之任何一项所述的系统，其特征在于，所述分割设备具有一个伯努利吸盘，作为固定所述板状样品的装置。
17.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述分割设备向所述板状样品的至少局部分割层以基本上静止的流体施加压强，以在所述分割层处分割所述板状样品。
18.如权利要求11或12所述的系统，其中，所述分割设备有一个封闭的容器，所述板状样品存放于该封闭容器中，提高该封闭容器中的压强，以便在所述分割层处分割所述板状样品。
19.如权利要求11到18之任何一项所述的系统，其特征在于，所述系列处理设备包括一个对中设备，用来在将所述板状样品输送到分割设备之前令其对中。
20.如权利要求11到19之任何一项所述的系统，其特征在于，所述系列处理设备包括一个清洗设备，用来清洗由分割设备分割得到的板状样品。
21.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述清洗设备在水平状态下清洗由分割设备分割得到的所述板状样品。
22.如权利要求11到21之任何一项所述的系统，其特征在于，所述系列处理设备包括一个清洗/干燥设备，用来清洗并干燥由分割设备分割得到的板状样品。
23.如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述清洗/干燥设备在水平状态下清洗并干燥由分割设备分割得到的所述板状样品。
24.如权利要求11到23之任何一项所述的系统，其中，所述系列处理设备包括一个翻转设备，用来将由分割设备分割得到的两个板状样品中的上部板状样品翻转180°。
25.如权利要求1到24之任何一项所述的系统，其特征在于，所述系列处理设备同时进行处理。
26.如权利要求1到25之任何一项所述的系统，其特征在于，所述传送装置包括一个梯级机械臂和一个驱动装置，后者用来在水平面内直线驱动梯级机械臂。
27.如权利要求1到26之任何一项所述的系统，其特征在于，所述分割层具有一种脆性结构。
28.如权利要求27所述的系统，其特征在于，所述具有脆性结构的层是一种多孔层。
29.如权利要求27所述的系统，其特征在于，所述具有脆性结构的层是一种微孔层。
30.如权利要求1到26之任何一项所述的系统，其特征在于，所述被处理的板状样品是半导体衬底。
31.如权利要求1到26之任何一项所述的系统，其特征在于，所述被处理的板状样品是通过将一第一衬底接合到第二衬底上而形成，并具有一个脆性结构层以作为所述分割层。
32.如权利要求1到26之任何一项所述的系统，其特征在于，所述被处理的板状样品是这样形成的在第一半导体衬底的一个表面上形成一个多孔层，然后在该多孔层上形成一个无孔层，再将一个第二衬底接合到所述无孔层上。
全文摘要
一种适合用来制造SOI衬底的处理系统,包括一个翻转设备(6130)、对中设备(6120)、清洗/干燥设备(6110)、装料器(6070)、卸料器(6080、6090、6100)和分割设备(6020)。该处理系统还具有一个传送装置,后者在一水平面内沿着一个水平驱动轴(6160)直线移动一个机械手(6152),并使之绕一旋转轴(6151)旋转,从而使所述机械手(6152)移近或远离所述旋转轴(6151),从而完成接合衬底叠层组(50)或者分割形成的衬底在所述系列处理设备之间的传送。
文档编号H01L21/306GK1258093SQ9912344
公开日2000年6月28日 申请日期1999年11月5日 优先权日1998年11月6日
发明者柳田一隆, 近江和明, 坂口清文 申请人:佳能株式会社