CN1407591A - 吸持基体的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

吸持基体的方法和设备。一种基体吸持设备，包括有对基体进行静电吸持的静电吸盘，和向该静电吸盘施加直流吸持电压的直流电源。在对所述基体的吸持操作开始之后，所述吸持电压Vc的幅值相对于吸持时间按指数规律下降。这种对吸持电压变化的控制由一个控制装置来实现。

Description

吸持基体的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于吸持基体(substrate)的方法和设备，该设备包括有一个静电吸盘，用于对待加工基体进行静电吸持和固定。尤其是，本发明涉及这样一种用于吸持基体的方法和设备，在基体吸持操作过程中，该方法和设备能够产生足够大的吸持力，并且易于在吸持操作结束之后对所述基体进行分离。例如，所述基体吸持设备可以被用于一个离子注入机(an ionimplanter)，离子掺杂设备(ion doping apparatus)，离子束蚀刻设备(ion beametching apparatus)，等离子体化学气相沉积设备(plasma CVD apparatus)，薄膜成形设备或者类似设备。
背景技术
在附图4中示出了一种此类型的现有基体吸持设备。该基体吸持设备包括有一个双极性静电吸盘6，和一个双极性输出型的直流电源14。静电吸盘6对一个基体4(比如，一个半导体晶片)进行静电吸持。直流电源14用于向静电吸盘6上的两个电极10和12施加极性相反但大小相等的直流吸持电压Vc。
在该示例中，静电吸盘6可以被构造成(例如)，在一个绝缘件8的表面区域中包埋有两个半圆形电极10和12，并且这两个半圆形电极10和12相对排布，以便形成一个圆，其中，所述绝缘件8由诸如氧化铝这样的陶瓷制成。
在该示例中，直流电源14包括有一个输出电压可变化型的正电源(positive power supply)16，和一个输出电压可变化型的负电源(negative powersupply)18。正电源16用于输出一个正的吸持电压Vc(+Vc)。负电源18用于输出一个负的吸持电压Vc(-Vc)。在本说明书中，正的吸持电压或者负的吸持电压均将被简称为吸持电压Vc，而无需考虑其极性。对于附图也同样如此。
当由直流电源14向静电吸盘6施加吸持电压Vc时，正的和负的电荷会聚集在基体4与电极10和12之间。利用作用于基体4与电极10和12之间的静电力，基体4被吸持并固定到静电吸盘6上。在这种状态下，比如将离子束2照射到基体4上，从而可以执行预期的处理操作，比如离子注射操作。
附图5是一个图表，示出了在吸持电压保持恒定的条件下当基体4被吸持到静电吸盘6上时，附图1和4中各个静电吸盘的不同特性。曲线A示出了当吸持电压保持恒定时吸持力与时间之间的相关关系，该曲线A从吸持操作开始时开始延伸。曲线B示出了在施加吸持电压1800秒钟之后(吸持时间＝1800秒钟)，残留吸持力与流逝时间之间的相关关系。曲线C示出了在吸持电压断开之后经过五秒钟时，残留吸持力与吸持时间之间的相关关系。
曲线A示出了在吸持操作开始之后吸持力立即快速增大，并且随时间推移逐步饱和。曲线B示出了在吸持操作停止(也就是断开吸持电压Vc)之后存在的残留吸持力，该残留吸持力按指数规律下降。曲线C示出了在吸持操作停止之后的固定时间点(比如5秒钟)处，残留吸持力随着吸持时间的延长而增大(或者说基本上与吸持时间呈比例关系)。
当吸持电压Vc的幅值发生变化时，简单地说，是吸持电压Vc越大，吸持力和残留吸持力就越大。当吸持电压Vc越低时，吸持力和残留吸持力就越小。通常，不同于附图1和4中所示静电吸盘的静电吸盘6也具有与附图5类似的特性。
在该静电吸盘6中，在吸持电压Vc断开之后，残留吸持力仍然存在。因此，难以将基体4从静电吸盘6上分离下来。
为了克服该问题，在日本未经审查的专利公报No.(平)4-213854中披露一种技术方案。在该技术方案中，正如在附图6中示出的那样，即将施加的吸持电压Vc在预定的时间点以两个步骤进行变化。
更具体地说，当开始将基体4吸持到静电吸盘6上时(时间点0至t1)，具有较大值(V1)的吸持电压Vc被施加到静电吸盘上。此后，当对基体4进行处理时，吸持电压Vc变化到具有较小值(V2)的吸持电压Vc(在时间t2之后)，并且随后维持该具有较小值(V2)的吸持电压，直至处理操作结束(t3)为止。吸持电压Vc的幅值可以在t1(比如10秒钟)与t2(比如15秒钟)之间逐步减小，或者可以如同双点划线D所指示的那样在t2处突然下降。
所述公报中的技术方案介绍，通过在对基体4进行处理时防止施加过度的吸持力，防止了残留电荷的产生，从而易于在基体处理操作结束之后对基体4进行分离。
由于基体处理操作的多样化，使得由静电吸盘6对基体4的吸持时间有时较长，并且开始对基体4进行处理的时间点有时会发生偏移。在如同前述公报中所描述的那样，使得吸持电压Vc在预定的时间点处以两个步骤进行变化的情况下，难以灵活地应对情况的变化。
产生该问题的原因在于：在某些情况下，在基体处理操作开始之前，基体4被吸持在静电吸盘6上的时间有时会延长和缩短。因此，难以确定出电压变化时间t2。同样，也难以对改变所述时间点进行控制。
另外，当时间t2较长(较大)时，吸持时间也较长。此外，正如结合附图5中的曲线C所描述的那样，如果在具有较高电压(V1)的吸持电压Vc的作用下吸持时间较长，那么残留吸持力也会较大。因此，在吸持操作停止之后，难以对基体4进行分离。
在某些情况下，基体处理操作的时间有时较长(也就是时间t3较长)。而且，在这种情况下，虽然吸持电压是一个较低电压V2，但在该恒定吸持电压Vc(电压V2)下的吸持时间较长。因此，正如结合附图5中曲线C所描述的那样，残留吸持力较大，并且难以在吸持操作停止之后对基体4进行分离。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种方法和设备，该方法和设备能够在无需考虑吸持时间的长度和基体处理操作时间点的条件下，在基体吸持操作过程中产生足够大的吸持力，并且易于在吸持操作结束之后对基体进行分离。
为了实现前述目的，采用了下述措施。根据本发明，提供了一种吸持基体的方法，该方法用于这样一个基体吸持设备中，该基体吸持设备具有对基体进行静电吸持的静电吸盘和向该静电吸盘施加吸持电压的电源，该方法包括：对所述吸持电压的幅值进行控制，以便在对所述基体的吸持操作开始之后，使得该吸持电压的幅值相对于吸持时间按指数规律下降(换句话说，其下降曲线由指数函数来定义)。
为了实现前述目的，采用了下述措施。根据本发明，提供一种吸持基体的设备，包括：静电吸盘，用于对基体进行静电吸持；电源，用于向所述静电吸盘施加吸持电压；以及控制装置，用于对吸持电压的幅值进行控制，以便在对所述基体的吸持操作开始之后，使得吸持电压的幅值相对于吸持时间按指数规律下降。所述静电吸盘可以具有绝缘件和被包埋在该绝缘件中的电极，并且所述吸持电压被施加到该静电吸盘中的所述电极上。
正如由附图5中的曲线A所指示出的那样，在吸持操作开始之后，由静电吸盘作用到所述基体上的吸持力立即快速增大，并且逐步随时间推移达到饱和。因此，相反，当吸持电压的幅值相对于吸持时间接指数规律下降时，可以产生足够大的吸持力来将所述基体固定住。
另外，通过使得吸持电压的幅值按指数规律下降，即使对所述基体的吸持时间较长，也能够防止在吸持电压断开之后产生的残留吸持力增大(由附图5中曲线C所表示)。因此，易于在吸持操作结束之后对所述基体进行分离。
在相关的现有技术方案中，吸持电压的幅值在预定的时间点处以两个步骤进行变化。相反，在本发明中，控制电压的幅值相对于吸持时间按指数规律下降，也就是说，吸持电压的幅值随吸持时间的流逝连续地按指数规律下降。因此，无需考虑吸持电压变化的时间点(或称时间定时)。换句话说，无需考虑在对基体进行处理之前的时间和开始基体处理操作的时间点。所需要的仅仅是使得吸持电压Vc相对于吸持时间Tc按指数规律下降。因此，也易于对吸持电压进行控制。
从而，能够在无需考虑吸持时间的长度和基体处理操作时间点的条件下，在基体吸持操作过程中产生足够大的吸持力。另外，易于在吸持操作结束后对所述基体进行分离。
附图说明
附图1是一个示意图，示出了一个用于执行本发明中的基体吸持方法的基体吸持设备；
附图2是一个图表，示出了吸持电压的变化曲线，这是本发明的关键所在；
附图3是一个图表，示出了一种用于提供如同附图2中所示那样变化的吸持电压的方法；
附图4是一个示意图，示出了一个现有的基体吸持设备；
附图5是一个图表，示出了在吸持电压保持恒定的条件下，当所述基体被吸持到静电吸盘上时各个附图1和4中的静电吸盘的不同特性；
附图6是一个图表，示出了一种现有技术的吸持电压曲线。
具体实施方式
附图1是一个示意图，示出了一个用于执行本发明中的基体吸持方法的基体吸持设备。在该附图中，与现有技术描述(参照图4描述)部分中相同或者等效的部分由相同的附图标记来指代。下面的描述将重点着眼于本实施例与所述相关现有设备的区别之处。
正如在附图2中所示出的情况那样，在该基体吸持设备中，在静电吸盘6开始对一个基体4进行吸持之后，吸持电压Vc的幅值相对于吸持时间Tc(也就是说随着吸持时间Tc的流逝)按指数规律平滑地下降。在本说明书中，术语“开始对基体4进行吸持”涉及这样一个时间点，在该时间点处，基体4被放置在静电吸盘6上，并且开始向该静电吸盘6施加吸持电压Vc。从该时间点开始，吸持电压Vc将按指数规律平滑地下降。术语“吸持时间Tc”指的是由静电吸盘6吸持并且固定住基体4的时间。当吸持操作结束时，也就是说当基体4被移走时，吸持电压Vc被断开(设定为0伏特)。
例如，当如同在一片接一片处理工艺(in a sheet by sheet process)中那样，将多个基体4固附到静电吸盘6上并且一个接一个地将所述基体从该静电吸盘6上分离下来时，必须做的事情是，以必要的次数反复施加如同附图2中所示那样变化的吸持电压Vc。
在本示例性实施例中，利用一个控制装置20来执行一种控制功能，用于使得吸持电压Vc如同前面所述那样按指数规律下降。更具体地说，控制装置20能够从一个直流电源14(更确切地说，是一个正电源16和一个负电源18。在下文中也如此)接收一个指示吸持电压Vc被接通的信号，并且对吸持时间Tc进行计算。进而，该控制装置20还向直流电源14发出一个信号，用于对吸持电压Vc的幅值进行控制，以便使得该吸持电压Vc随着吸持时间Tc的流逝按指数规律下降。
正如由附图5中曲线A所指示的那样，在吸持操作开始之后(也就是说在吸持时间较短的区域处)，由静电吸盘6作用到基体4上的吸持力立即快速增大，并且此后随着时间推移逐步饱和。因此，相反，即使在吸持操作开始之后吸持电压Vc的幅值相对于吸持时间Tc按指数规律下降，也可以产生足够的吸持力来将基体4固定住。
此外，通过使得吸持电压Vc按指数规律下降，即使对基体4的吸持时间较长，也能够防止在吸持电压Vc断开之后的残留吸持力增大(如附图5中曲线C所指示)。因此，易于在吸持操作结束之后对基体4进行分离。
在本发明中，吸持电压Vc的幅值随吸持时间Tc的流逝连续、平滑地按指数规律下降，而在相关的现有技术方案中，吸持电压Vc的幅值在预定的时间点处以两个步骤进行变化。因此，无需考虑吸持电压变化的时间点。在吸持操作开始之后，可以在附图2中曲线上的任何时间点处开始进行基体处理操作。吸持时间Tc可以大于或者小于一个预定的时间。换句话说，无需考虑在对基体进行处理之前的时间和开始基体处理操作的时间点。所需要的仅仅是使得吸持电压Vc的幅值相对于吸持时间Tc按指数规律下降。因此，也易于对吸持电压进行控制。
从而，能够在无需考虑基体4吸持时间Tc的长度和基体处理操作时间点的条件下，在基体吸持操作的过程中产生足够大的吸持力。另外，易于在吸持操作结束之后对基体4进行分离。
下面将参照附图3对这样一种方法进行描述，该方法用于提供如同附图2中所示形式变化的吸持电压Vc。
采用在附图1中所示出的基体吸持设备，该基体吸持设备被用于一个实际的离子注射器。通过使用该设备，在每个吸持时间Tc处对吸持电压Vc的下述值进行测定(也就是说将吸持时间Tc作为一个参数)：不足以吸持住基体4的吸持电压Vc的值(表示为X)；足以吸持住基体4的吸持电压Vc的值(表示为●)足以吸持住基体4并且易于分离开该基体4的吸持电压Vc的值(表示为○)；足以吸持住基体4、但难于在这些电压下分离开该基体4的吸持电压Vc的值(表示为Δ)；以及足以吸持住基体4、但无法在这些电压下分离开该基体4的吸持电压Vc的值(表示为□)。通过改变吸持时间Tc多次进行这种测定操作，并且获得一条由点●连接而成的曲线E和一条由点○连接而成的曲线F。
吸持电压Vc被设定在曲线E与曲线F之间的区域内。附图3中的曲线G即是这样一个例子。以这种方式，可以获得这样一个吸持电压Vc，即对于预期的吸持时间Tc而言，该吸持电压Vc能够向基体4提供足够的吸持作用，并且易于对该基体4进行分离。因此，设计人员所需要做的是在控制装置20中设定(存储)这种特性，并且利用该控制装置来对吸持电压Vc进行控制。
利用这样一种方式，即利用吸持电压Vc作为一个参数来获得用于不充分吸持、充分吸持、易于分离、难于分离以及无法分离的吸持时间Tc，可以获得类似于附图3中的特性。
应该明白的是，本发明并不局限于如前所述的双极性静电吸盘6，而也可以应用于单极性静电吸盘，该单极性静电吸盘仅具有一个电极。在这种情况下，直流电源14可以是能够输出正的或者负的吸持电压Vc的单极性电源。
正如从前面的描述中所看到的那样，根据本发明，即使在吸持操作开始之后吸持电压的幅值相对于吸持时间按指数规律下降，也能够产生足够大的吸持力，来将所述基体固定住。另外，通过使得吸持电压的幅值按指数规律下降，即使对所述基体的吸持时间较长，也能够防止在吸持电压断开之后出现的残留吸持力增大。因此，易于在吸持操作结束之后对所述基体进行分离。在本发明中，吸持电压的幅值随吸持时间的流逝按指数规律下降，而在相关的现有技术方案中，吸持电压的幅值在预定的时间点处以两个步骤进行变化。因此，无需考虑吸持电压变化的时间点，并且易于对吸持电压进行控制。
由此，能够在无需考虑吸持时间的长度和基体处理操作时间点的条件下，在基体吸持操作的过程中产生足够大的吸持力。另外，易于在吸持操作结束之后对所述基体进行分离。

Claims (3)

1.一种吸持基体的方法，用于这样一个基体吸持设备中，该基体吸持设备具有对所述基体进行静电吸持的静电吸盘和向该静电吸盘施加吸持电压的电源，该方法包括：
对所述吸持电压的幅值进行控制，以便在对所述基体的吸持操作开始之后，所述吸持电压的幅值相对于吸持时间按指数规律下降。
2.一种吸持基体的设备，包括：
静电吸盘，用于对所述基体进行静电吸持；
电源，用于向所述静电吸盘施加吸持电压；以及
控制装置，用于对所述吸持电压的幅值进行控制，以便在对所述基体的吸持操作开始之后，所述吸持电压的幅值相对于吸持时间接指数规律下降。
3.根据权利要求2所述的吸持基体的设备，其特征在于：所述静电吸盘具有绝缘件和被包埋在该绝缘件中的电极，并且所述吸持电压被施加在静电吸盘中的所述电极上。
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