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去除基板上有机污染物的装置和方法与测量基板上薄膜厚度的装置和方法

申请号 CN200510054346.0 申请日 2005-03-10 公开(公告)号 CN1691274A 公开(公告)日 2005-11-02
申请人 大日本网目版制造株式会社; 发明人 中泽喜之; 河野元宏; 北岛敏和; 矶大介;
摘要 在膜厚度测量装置(1)的主体中,设置一有机污染物去除器(3),用于去除 吸附 到 基板 (9)上的有机污染物。该有机污染物去除器(3)包括一内部保持清洁的腔体(31)。在腔体(31)中设置有:一加热板(32),用于加热基板;一 冷却板 (33),用于冷却基板;以及一传送臂(34),用于在腔体(31)中将该基板(9)从该加热板(32)移动到该冷却板(33)。以此结构,能够使基板(9)保持在腔体(31)内的清洁环境中,从而在从去除吸附到基板(9)上的有机污染物的时刻到完成冷却的时刻的时间段期间,能够抑制有机污染物再吸附到基板上。
权利要求

1、一种用于去除吸附基板上的有机污染物的装置,包括:
一加热板,用于加热基板;
冷却板,用于冷却所述基板;
一传送机构,用于将基板从所述加热板移动到所述冷却板;以及
一腔体,所述加热板和所述冷却板设置在所述腔体中,所述腔体包括基 板从所述加热板到所述冷却板的一传送路径。
2、如权利要求1所述的装置,其中:所述加热板和所述冷却板均在 平状态下沿水平方向排列。
3、如权利要求1所述的装置,其中:所述传送机构设置在所述腔体中。
4、如权利要求3所述的装置,其中:
所述腔体仅包括一个基板穿过的开口;以及
当所述基板传送到所述腔体以及从所述腔体传送出来时,所述基板被所 述冷却板接收一次。
5、如权利要求1所述的装置,其中,所述腔体包括:
一开口,当基板传送到所述加热板时穿过该开口;以及
另一开口,当基板从所述冷却板传送出来时穿过该另一开口。
6、如权利要求5所述的装置,其中:所述腔体还包括一喷嘴,用于向 穿过所述另一开口的基板喷射气体。
7、如权利要求1所述的装置,其中,所述腔体包括:
一开口,基板穿过该开口;以及
一喷嘴,用于沿着其中形成有所述开口的表面喷射气体。
8、如权利要求1所述的装置,其中,该装置还包括:一用于在所述腔 体中接收来自所述冷却板的基板和撤回所述基板的机构。
9、如权利要求1所述的装置,其中,该装置还包括:一用于排出所述 腔体内气体的机构。
10、一种用于测量形成在基板上的薄膜厚度的装置,包括:
一有机污染物去除器,用于去除吸附到基板上的有机污染物;以及
一膜厚度测量部件,用于在通过所述有机污染物去除器从所述基板上去 除有机污染物之后,测量基板上的膜厚度;其中:
所述有机污染物去除器包括:
一加热板,用于加热基板;
一冷却板,用于冷却所述基板;
一传送机构,用于将基板从所述加热板移动到所述冷却板;以及
一腔体,所述加热板和所述冷却板设置在所述腔体中,所述腔体包括基 板从所述加热板到所述冷却板的一传送路径。
11、如权利要求10所述的装置,其中:所述膜厚度测量部件包括一偏 振光椭圆率测量仪。
12、如权利要求10所述的装置,其中:所述有机污染物去除器的所述 冷却板包括一用于调整基板位置的机构。
13、如权利要求10所述的装置,其中:所述加热板和所述冷却板均在 水平状态下沿水平方向排列。
14、如权利要求10所述的装置,其中:所述传送机构设置在所述腔体 中。
15、如权利要求14所述的装置,其中:
所述腔体仅包括一个基板穿过的开口;以及
当所述基板传送到所述腔体以及从所述腔体传送出来时,所述基板被所 述冷却板接收一次。
16、如权利要求10所述的装置,其中,所述腔体包括:
一开口,当基板传送到所述加热板时穿过该开口;以及
另一开口,当基板从所述冷却板传送出来时穿过该另一开口。
17、如权利要求10所述的装置,其中:所述有机污染物去除器包括一 用于在所述腔体中接收来自所述冷却板的基板和撤回所述基板的机构。
18、一种去除吸附到基板上的有机污染物的方法,包括如下步骤:
a)将基板传送入一腔体;
b)在设置于所述腔体中的所述加热板上加热所述基板;
c)沿所述腔体中的一传送路径,将所述基板从所述加热板移动到设置 在所述腔体中的所述冷却板;
d)在所述冷却板上冷却所述基板;以及
e)将所述基板从所述腔体传送出来。
19、如权利要求18所述的方法,其中:所述加热板和所述冷却板均在 水平状态下沿水平方向排列。
20、如权利要求18所述的方法,其中:
在所述步骤a)中,所述基板穿过设置在所述腔体中的一开口传送到所 述加热板;以及
在所述步骤e)中,所述基板穿过设置在所述腔体中的另一开口从所述 冷却板传送出来。
21、如权利要求18所述的方法,其中:
在所述步骤a)中,所述基板穿过设置在所述腔体中的一开口传送到所 述冷却板,并且从所述冷却板传送到所述加热板;以及在所述步骤e)中,所述基板穿过所述开口从所述冷却板传送出来。
22、如权利要求21所述的方法,其中,该方法还包括如下步骤:
f)在所述步骤d)和步骤e)之间,在所述腔体中从所述冷却板上撤回 所述基板;其中
与所述步骤f)并行地,对下一个基板进行所述步骤a)。
23、一种测量形成在基板上的薄膜厚度的方法,包括如下步骤:
a)将基板传送入一腔体;
b)在设置于所述腔体中的一加热板上加热所述基板;
c)沿所述腔体中的一传送路径,将所述基板从所述加热板移动到设置 在所述腔体中的一冷却板;
d)在所述冷却板上冷却所述基板;
e)将所述基板从所述腔体传送出来;以及
f)测量形成在所述基板上的薄膜厚度。
24、如权利要求23所述的方法,其中:在所述步骤f)中,通过一偏振 光椭圆率测量仪测量薄膜厚度。
25、如权利要求23所述的方法,其中:所述加热板和所述冷却板均在 水平状态下沿水平方向排列。
26、如权利要求23所述的方法,其中:
在所述步骤a)中,所述基板穿过设置在所述腔体中的一开口传送到所 述加热板;以及
在所述步骤e)中,所述基板穿过设置在所述腔体中的另一开口从所述 冷却板上传送出来。
27、如权利要求23所述的方法,其中:
在所述步骤a)中,所述基板穿过设置在所述腔体中的一开口传送到所 述冷却板,并且从所述冷却板传送到所述加热板,以及在所述步骤e)中,所述基板穿过所述开口从所述冷却板传送出来。
28、如权利要求27所述的方法,其中,该方法还包括如下步骤:
g)在所述步骤d)和步骤e)之间,在所述腔体中从所述冷却板上撤回 所述基板;其中
与所述步骤g)并行地,对下一个基板进行所述步骤a)。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种用于去除吸附基板上的有机污染物的装置和方法,尤 其涉及一种用于测量形成在基板上的薄膜厚度的技术。

背景技术

近年来,当半导体产品的电路图案基于标度律(scaling law)变得越细 时,在半导体制造过程中形成在半导体基板(下面将被称为“基板”)上的 膜厚度就变得越小。可以预计在将来,例如用作栅级绝缘体的(SiO2) 的膜厚度等于或小于1纳米,以用于65纳米的技术节点(即节点长度(node length))。
另一方面,众所周知,膜厚度的光学测量值由于基板暴露于洁净室中或 基板容器中贮存的大气而增加。这种现象被认为是由于从塑料或类似物释放 的气体产生的有机污染物吸附到基板的表面而引起的。例如,已确定:在其 上形成有9.2纳米厚度的二氧化硅膜的基板(p型硅(Si)基板)在基板容器 中贮存十天的情形下,贮存后所测量的厚度增加了大约0.2纳米。由此,当 膜变得更薄时,由于有机污染物引起的厚度增加将更显著地影响半导体制造 过程的工艺控制。此外还应注意,尽管使用释放很少气体的材料作为用于贮 存基板的基板容器,或设置化学过滤器,可能有助于抑制有机污染物吸附到 基板上,但仍然难以通过上述解决办法完全地去除释放的气体。
有鉴于此,为了精确测量膜厚度,提出一种通过在测量基板上的膜厚度 之前加热该基板以去除吸附到基板上的有机污染物的装置。例如,已公开的 PCT申请No.2002-501305的日文译本就揭示了一种用于去除吸附到基板 上的有机污染物的装置,其将光提供到腔室内通过支撑销支撑的基板,用以 加热该基板。同样,美国专利No.6,261,853的说明书公开了一种用于去除有 机污染物的装置,该装置通过包括彼此热分离的一用于加热的腔室和一用于 冷却的腔室,在加热基板之后能有效地冷却该基板。此外,还有一种利用紫 外线或臭氧去除有机污染物的公知方法。然而这种方法可能会损坏形成在基 板上的膜。
同时,在已公开的PCT申请No.2002-501305的日文译本所揭示的用 于去除有机污染物的装置中,基板的加热和基板的冷却都是在相同的支撑销 上完成。因此,不能有效地进行所需的工艺。另一方面,在美国专利No. 6,261,853的说明书所公开的用于去除有机污染物的装置中,由于设置了加热 板和冷却板,所以能有效地进行所需的工艺。但是,在基板被加热之后,该 基板必须从腔室取出,从而该基板能从用于加热的腔室传送到用于冷却的腔 室。这增加了有机污染物被再次吸附到基板上的可能性。

发明内容

本发明旨在提供一种用于去除吸附到基板上的有机污染物的装置,并且 本发明的目的是:在有机污染物从基板上去除之后,抑制有机污染物的再吸 附。
根据本发明的一个方案,提供一种装置,其包括:一加热板,用于加热 基板;一冷却板,用于冷却基板;一传送机构,用于将基板从该加热板移动 到该冷却板;以及一腔体,该加热板和该冷却板设置在该腔体中,该腔体包 括基板从该加热板到该冷却板的一传送路径。
由于基板从该加热板到该冷却板的该传送路径包含在前述装置中的该 腔体中,因此能够抑制在从去除吸附到基板上的有机污染物的时刻到完成基 板冷却的时刻的时间段期间有机污染物的再吸附。
优选地,该加热板和该冷却板均处于平状态,并且该加热板和该冷却 板沿水平状态排列在前述装置中。这样就能够很容易地将基板从该加热板移 动到该冷却板。
根据本发明的一优选实施例,该传送机构设置在该腔体中,该腔体只包 括一个基板穿过的开口,并且当基板从该腔体传送出来和传送到该腔体时, 该基板被该冷却板接收一次。这能够简化该装置的结构。
根据本发明的另一优选实施例,该腔体包括一开口,基板通过该开口传 送到该加热板;以及另一开口,基板通过该另一开口从该冷却板传送出来。
本发明还旨在提供一种用于测量形成在基板上的薄膜厚度的装置。该用 于测量薄膜厚度的装置包括:一有机污染物去除器,其对应于上述的用于去 除吸附在基板上的有机污染物的装置;以及一膜厚度测量部件,用于在通过 该有机污染物去除器从该基板上去除有机污染物之后,测量基板上的膜厚 度。优选地,该膜厚度测量部件是一偏振光椭圆率测量仪。由于抑制了有机 污染物的再吸附,所以能精确地测量基板上的薄膜厚度。
本发明还旨在提供一种去除吸附在基板上的有机污染物的方法、以及一 种测量形成在基板上的薄膜厚度的方法。
从下面结合附图对本发明的详细描述,本发明的这些和其它目的、特征、 方案及优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是根据第一优选实施例的膜厚度测量装置的正视图;
图2示出了根据第一优选实施例的膜厚度测量装置的内部结构;
图3和图4示出了有机污染物去除器的内部结构;
图5是示出去除有机污染物和测量基板上的薄膜厚度的操作的流程图
图6示出了根据第二优选实施例的膜厚度测量装置;
图7示出了根据第三优选实施例的膜厚度测量装置;
图8是有机污染物去除器的结构的简图;
图9示出了根据第四优选实施例的膜厚度测量装置;
图10示出了根据第五优选实施例的膜厚度测量装置的有机污染物去除 器的内部结构;
图11示出了有机污染物去除器的内部结构;以及
图12是示出去除有机污染物操作的流程图。

具体实施方式

图1是根据本发明第一优选实施例的膜厚度测量装置1的正视图。如图 1所示,膜厚度测量装置1的主体2设有一有机污染物去除器3,用于去除 (或脱附)吸附在(或附着于)基板上的有机污染物。此外,在主体2的下 面设置一控制装置4,该控制装置4配置为用于全面控制膜厚度测量装置1。 在该膜厚度测量装置1中,在吸附到基板上的有机污染物被有机污染物去除 器3去除之后,通过主体2中的组成元件测量形成在基板上的一个薄膜(或 多个薄膜)(例如,氧化膜)的厚度。下面将详细描述主体2和有机污染物 去除器3。
图2示出了膜厚度测量装置1的内部结构。需要注意,在图2中,省略 了后面将描述的有机污染物去除器3的腔体31的截面图的剖面线。
在设置于主体2中的表面板201上设置有:一平台21,该平台21用于 支撑一基板9;以及一平台移动机构22,该平台移动机构22沿图2中所示 的X方向和Y方向移动平台21。而且,一框架202固定到表面板201上, 以便延伸横跨平台移动机构22。此外,一偏振光椭圆率测量仪23和一干涉 仪装置24附着到框架202上,该偏振光椭圆率测量仪23用于将偏振光提供 到基板9,并获得接收到的来自基板9的反射光的偏振状态,该干涉仪装置 24用于将照明光提供到基板9,并获得接收到的来自基板9的反射光的光谱 强度。
该平台21包括:一盘状基板支架211,用于支撑基板9;以及一平台旋 转机构(未示出),用于旋转基板支架211。在基板支架211的表面中形成 有用于吸引基板9的凹槽212。此外,在平台21中的基板支架211的外侧设 置有多个升降销(lift pin)213,用于沿图2所示的Z方向移动基板9。该平 台移动机构22包括X方向移动机构221和Y方向移动机构222,其均包括 一达,并且平台21上的基板9通过平台移动机构22相对于偏振光椭圆率 测量仪23和干涉仪装置24移动。
偏振光椭圆率测量仪23包括:一光源装置231,用于向基板9发射偏振 光;以及一光接收装置232,用于接收来自基板9的反射光、并获得该反射 光的偏振状态。该光源装置231包括用于发射光束的半导体激光器(LD)以 及用作偏振部件的偏振器。从半导体激光器发射的光束通过偏振器进行偏 振,并且将偏振光提供到基板9。该光接收装置232包括用作偏振部件的检 偏器(analyzer)。该检偏器绕平行于光轴的轴旋转。从基板9接收到的偏振 光的反射光被引导至旋转的检偏器,并且通过检偏器透射的光被一光电二极 管接收。然后,基于与检偏器的旋转相关联的光电二极管的输出,偏振光 椭圆率测量仪23获得反射光的偏振状态。接着,获得的偏振状态被输出到 控制装置4。需要额外注意的是,偏振光椭圆率测量仪23的结构并不限于上 述结构。可选地,例如偏振器可以旋转。
该干涉仪装置24包括用于发射白光的光源,该白光通过光学系统被提 供到基板9的表面。所接收的来自基板9的反射光通过该光学系统被引导至 一分光器。然后,获得反射光的光谱强度,并将其输出到该控制装置4。
该控制装置4包括一电路,用于控制主体2和有机污染物去除器3;并 且还包括一计算器,该计算器基于从偏振光椭圆率测量仪23输入的反射光 的偏振状态,或基于从干涉仪装置24输入的反射光的光谱强度,计算基板9 上的薄膜厚度。在下面的描述中,假设使用偏振光椭圆率测量仪23来获得 膜厚度,该偏振光椭圆率测量仪23与干涉仪装置24相比,能够测量更小的 薄膜厚度。然而,如需要的话,可选择使用干涉仪装置24来获得膜厚度。
在主体2中,在平台21和有机污染物去除器3之间设置一传送自动装 置25。而且,相对于传送自动装置25沿(-Y)方向设置一盒开启工具(pod opener)26,用于打开和关闭盒91(例如FOUP(前端开启式统一规格的盒)), 基板就容纳在盒91中。在传送自动装置25中,板251附着到可延伸臂252 的一端,并且基板9可放置于板251上。臂252固定至旋转机构253。该旋 转机构253通过移动机构254沿Y方向移动。该传送自动装置25能分别接 近平台21、有机污染物去除器3和盒开启工具26。盒91通过盒开启工具26 打开,然后通过传送自动装置25取出盒91中的基板9,以将该基板装载到 膜厚度测量装置1中。同样,在测量基板9的膜厚度之后,通过传送自动装 置25使基板9返回到盒91中,以将其从膜厚度测量装置1卸载下来。
图3是有机污染物去除器3的放大示图。如图3中所示,该有机污染物 去除器3包括腔体31,该腔体31形成用于处理基板9的空间。在腔体31中, 沿Y方向设置盘状加热板32和圆形薄冷却板,该盘状加热板32使用设置于 其中的加热器加热基板9(在200℃到420℃范围的温度下,更优选地,在 300℃到350℃范围的温度下),该圆形薄冷却板由制成并且起到冷却基板 的作用(例如,在10℃到40℃范围的温度下)。此外,在加热板32和冷却 板33之间设置传送臂34,用于将基板9从加热板32传送到冷却板33。在 传送臂34的一端形成卡盘341,用于通过吸支撑基板9。需要额外注意的 是,在第一优选实施例中,尽管通过将基板9放置在由铝制成的具有高导热 性的冷却板33上实现基板9的冷却,但是,如果需要的话,可在冷却板33 中设置水冷却机构或空气冷却机构(例如,优选地,在冷却板33的背面上 设置珀帖(Peltier)设备,用以冷却基板)。此外,冷却板33可由除了铝 的其它材料制成。
在加热板32的表面上,沿圆周以规则的间隔设置多个陶瓷球323,该圆 周的直径比基板9的圆周直径稍微小一点。由于设置有多个陶瓷球323,在 放置于加热板32上的基板9和加热板32的表面之间形成小间隙(其称为“临 近间隙(proximity gap)”)。因此,能够均匀地加热基板9,并且能抑制不 必要的物质,诸如微粒,粘着到基板9的背面(朝向加热板32的主表面)。 以相似的方式,在冷却板33上设置多个陶瓷球333。因此,能够均匀地冷却 基板9,并且抑制微粒或类似物粘着到基板9的背面。此外,在加热板32和 冷却板33中分别设置多个引导部件324和多个引导部件334,其均用于防止 基板9的移动。
图4示出了当从(+X)侧向(-X)方向看时有机污染物去除器3的 内部结构。需要注意,图4示出了靠近主体2的腔体31的一部分被去掉的 情形。
如图4所示,均处于水平状态的加热板32和冷却板33设置在基本相同 的水平高度。在加热板32的附近设置销移动机构322,该销移动机构322与 多个升降销321连接,并且包括一气缸。多个升降销321通过销移动机构322 沿Z方向移动。在加热板32中,在分别朝向多个升降销321的位置处形成 多个通孔。然后,加热板32上的基板9通过多个升降销321沿Z方向移动。 此外,在冷却板33的附近设置销移动机构332,该销移动机构332与多个升 降销331连接,并包括一气缸,并且多个升降销331以与上述关于加热板32 的描述相同的方式通过销移动机构332沿Z方向移动。此外,在冷却板33 中,在朝向多个升降销331的位置处形成多个通孔,并且冷却板33上的基 板9通过多个升降销331升起。
该冷却板33还设有定心装置35,用于调整基板9的位置。该定心装置 35包括:一边缘检测传感器351,用于检测基板9的边缘位置;一卡盘352, 用于通过真空(vacuum)支撑基板9;一旋转机构353,用于旋转卡盘352; 一升降机构354,用于将卡盘352向上和向下移动;以及一微移机构 (slighting-moving mechanism)355,用于沿X方向和Y方向微移卡盘352。 在冷却板33中,在支撑基板9的同时,卡盘352使基板9旋转,从而通过 边缘检测传感器351检测基板9的边缘和切口(或定向平面)。由此,确定 基板9的中心位置和基板9的切口方向,并且控制微移机构355和旋转机构 353,从而将基板9置于中心,并且将切口沿预定方向定向。
相对于其它部分的腔体31的(+X)部分(更靠近主体2)(其在下面 被称为“(+X)侧”)中,设有沿Y方向排列的两个开口311和312(开 口311和312在图4中用双点划线表示)。相对于开口312位于(-Y)方 向的开口311形成在加热板32的附近,并且当基板9通过传送自动装置25 (见图2)被传送到加热板32时,基板9穿过开口311。相对于开口311位 于(+Y)方向的开口312形成在冷却板33的附近,并且当基板9从冷却板 33传送出来时,基板9穿过开口312。
此外,在腔体31中设置两个闸板(shutter)(未示出),用于分别打开 和关闭开口311和312。这两个闸板分别与销移动机构322和332同步运转。 特别地,当销移动机构322向上移动升降销321时,开口311打开。另一方 面,当销移动机构332向上移动升降销331时,开口312打开。然而闸板并 非必须要与销移动机构322和332同步运转。闸板以适当的时机打开开口311 和312就足够了。
而且,在腔体31中,分别在开口311和312上方(换句话说,分别在 开口311和312的(+Z)侧)设置均包括一狭缝喷嘴的喷嘴315和316,用 于向下喷射预定气体(例如,氮气或纯净空气)。喷嘴315和316均使用预 定气体清洁腔体31的内部,以保持腔体31内部的清洁。此外,由于喷嘴315 和316分别沿着开口311和312形成的表面、靠近开口311和312的周围喷 射气体,所以喷嘴315和316还起到了气幕(air curtain)的作用,用以在开 口311和312打开时防止外部气体流入腔体31。结果,在将基板9传送到腔 体31和从腔体31将基板9传送出来时,防止外部有机污染物进入腔体31, 由此防止腔体31内清洁度的降低。此外,开口311和312下面可分别设置 更多的用于向上喷射气体的喷嘴。而且,可在有机污染物去除器3中额外地 设置供气装置,用于清洁腔体31的内部。在此情形下,优选添加供气装置, 以允许气体从冷却板33流向加热板32,这样做是为了防止在冷却板33中冷 却该基板9的效率降低,其可能是由于加热板32的热量引起的降低。
如图4所示,在腔体31的上部中设置一包括网状通孔的上盖317。流 入到上盖317上面的空间中的气体通过排气机构排放掉,该排气机构包括 (未示出)以及连接至该泵的排气管318,该空间形成在上盖317和腔体31 之间。由此,腔体31内被加热板32加热的气体通过排气机构有效地排放掉 (即排出),从而能够防止腔体31内环境空气温度的上升。此外,在腔体 31上设置排气管318可以减少有机污染物去除器3的占地面积(footprint)。
图5是示出操作膜厚度测量装置1的流程图,该膜厚度测量装置1用于 去除吸附到基板9上的有机污染物、并用于测量已经去除有机污染物的基板 9上的薄膜厚度。在膜厚度测量装置1中,首先,打开置于盒开启工具26中 的盒91,然后,由传送自动装置25将准备作为测量对象的其中一个基板9 装载到膜厚度测量装置1中(步骤S11)。装载到膜厚度测量装置1中的基 板9通过传送自动装置25移动到如图3中所示的腔体31中朝向开口311的 位置。随后,在多个升降销321向上移动的同时,闸板打开,并且臂252沿 (-X)方向延伸,从而板251上的基板9被传送到腔体31中。当将基板9 放置到加热板32上方时,多个升降销321进一步向上移动,从而基板9由 升降销321支撑。然后,升降销321向下移动,以便将基板9放置到加热板 32上。当将基板9放置在加热板32上时,基板9的背面以预定的温度被加 热预定的时间段(例如,在340℃下加热三分钟),以去除吸附到基板9上 的有机污染物(步骤S12)。在从基板9去除有机污染物之后,有机污染物 与环境气体一起从排气管318排放掉。结果,保持了腔体31内部的清洁, 并且抑制了有机污染物再吸附到基板9上。
在基板9被加热之后,基板9通过多个升降销321向上移动,并且传送 臂34的卡盘341被放置到基板9的下面。随后,升降销321向下移动,从 而基板9由卡盘341支撑。然后,传送臂34将基板9移动到冷却板33上面 的一个位置处,在此处多个升降销331将基板9升起。在卡盘341被撤回之 后,升降销331向下移动,从而基板9被放置在冷却板33上(步骤S13)。 从上述描述中可以清楚地看到,基板9从加热板32到冷却板33的传送路径 包含在有机污染物去除器3中的腔体31内。因此,抑制了在基板9的移动 过程中有机污染物再吸附到基板9上。而且,用于传送基板9的传送臂34 包含在腔体31中。这样就能够持续保持腔体31内部的清洁度。此外,均处 于水平状态的加热板32和冷却板33并排地沿水平方向设置。这就允许传送 臂34很容易地将基板9从加热板32传送到冷却板33,同时防止基板9被升 降销321或升降销331不必要地上下移动。
当基板9被放置到冷却板33上时,使已被加热板32加热的基板9的背 面冷却一预定时间段(步骤S14)。如果在基板9保持在较高温度时测量基 板9上的薄膜厚度,则由于薄膜在如此高的温度下的光学常数与正常温度下 的光学常数是不同的,所以不可能精确地测量厚度。然而,由于基板9被冷 却板33冷却,所以可在后面的过程中精确和快速地测量薄膜厚度。
然后,卡盘352向上移动以支撑基板9。此外,卡盘352在支撑基板9 的同时旋转,以允许边缘检测传感器351检测基板9的边缘。以此方式,将 基板9置于中心,并调整基板9的切口方向。此时,在基板9自然冷却的同 时,通过定心装置35调整基板9的位置。这样,能有效地进行测量膜厚度 的操作。在基板9的位置被调整之后,基板9被升降销331升起,并通过传 送自动装置25从冷却板33传送穿过在腔体3 1的(+Y)侧的开口312。在 从冷却板33传送来的过程中,比基板9的温度低的气体从喷嘴316喷向正 穿过开口312的基板9,以进一步冷却基板9。在通过传送自动装置25从腔 体3 1传送来基板9之后,将基板9放置在如图2中所示的平台21的多个升 降销213上,并且随后,升降销213向下移动,从而基板9由基板支架211 支撑。
基板9通过平台移动机构22移动,并且基板9上的一预定测量点与通 过偏振光椭圆率测量仪23所提供的偏振光的位置对准。此时为了对准,由 于基板9的位置和方向先前通过定心装置35进行了调整,所以基板9可精 确地与偏振光椭圆率测量仪23对准。其后,偏振光椭圆率测量仪23将偏振 光提供到基板9,并且接收来自基板9的反射光。然后,获得反射光的偏振 状态。控制装置4中的计算器基于该偏振状态和先前已准备的数据计算在基 板9的测量点处的膜厚度(步骤S15)。从上面的描述中可以清楚地看到, 在膜厚度测量装置1中,控制装置4中的偏振光椭圆率测量仪23和计算器 形成膜厚度测量部件,用于测量已经去除了有机污染物的基板9上的膜厚度。
实际上,在基板9上设有多个测量点。当获得在一个测量点的膜厚度之 后,使下一个测量点与通过偏振光椭圆率测量仪23所提供的偏振光的位置 对准,并且获得在下一个测量点处的膜厚度。然后,重复这个过程,从而在 步骤S15中获得每个测量点处的膜厚度。基于通过图像捕捉部件捕捉的图像 可以实现基板9的对准,该图像捕捉部件额外地设置在干涉仪装置24中, 其能提高对准的精确性。
在获得所有测量点处的膜厚度之后,基板9通过传送自动装置25从平 台21取出,并且返回到盒91中。以此方式,将基板9从膜厚度测量装置1 上卸载下来(步骤S16)。
进行完一个基板9的所有过程,就准备下一个基板9作为测量对象。然 后,重复步骤S11、S12、S13、S14、S15和S16(步骤S17)。需要注意的 是,实际上对于不同的基板9分别并行地进行步骤S12和S14,以允许在有 机污染物去除器3中有效地处理基板。膜厚度测量装置1以测量完准备作为 测量对象的所有基板9的每一个上的膜厚度来结束全过程(步骤S17),其 中有机污染物已经从基板9上去除。
如上所述,在如图1中所示的膜厚度测量装置1的有机污染物去除器3 中,加热板32、冷却板33和传送臂34设置在腔体31内,并且在腔体31内 通过传送臂34将基板9从加热板32传送到冷却板33。因此,在能够冷却一 个基板同时加热另一个基板的有机污染物去除器3中,在从去除吸附到基板 9上的有机污染物的时刻到完成基板9冷却的时刻的时间段内,能够抑制有 机污染物再吸附到基板9上。因此,在膜厚度测量装置1中能够精确地测量 基板9上的薄膜厚度。此外,由于在有机污染物去除器3中通过加热基板9 来实现有机污染物的去除,所以能够去除有机污染物而不降低基板9的质量
下面将描述根据第二优选实施例的膜厚度测量装置1a。图6示出了膜厚 度测量装置1a的结构。膜厚度测量装置1a与根据第一优选实施例的膜厚度 测量装置1的不同之处在于:在有机污染物去除器3中不设置传送臂34,并 且腔体31的开口311和312被开口311a代替。在所有的其它方面,膜厚度 测量装置1a在结构上与膜厚度测量装置1相同,并且相同的部件被标以相 同的附图标记。
在如图6中所示的有机污染物去除器3a中,沿Y方向具有相对较大宽 度的开口311a形成在腔体31a的更靠近主体2的部分中。此外,还设置:一 闸板(未示出),用于关闭开口311a;以及一个喷嘴315a,其在开口311a 打开时起气幕的作用。
在膜厚度测量装置1a中去除吸附到基板9上的有机污染物的过程中(图 5,步骤S12),支撑基板9的传送自动装置25移动到朝向加热板32的位置, 并且闸板打开。此后,臂252沿(-X)方向延伸,从而基板9穿过开口311a 的(-Y)侧上的部分被传送进入腔体31a。然后,基板9被多个升降销321 支撑。随后,升降销321向下移动,从而将基板9放置在加热板32上,并 且以预定温度加热预定的时间段。
在基板9被加热之后,基板9在腔体31a中通过多个升降销321向上移 动,并且传送自动装置25的板251被定位于基板9的下面。在板251被定 位于基板9下面的同时,升降销321向下移动,从而将基板9放置到板251 上。随着臂252的延伸,传送自动装置25沿(+Y)方向移动,并且将基板 9定位于冷却板33的上面。然后,基板9被多个升降销331支撑,并且随后 被放置在冷却板33上(步骤S13),以通过冷却板33进行冷却(步骤S14)。 在基板9被冷却之后,基板9穿过在开口311a的(+Y)侧的部分被传送到 腔体31a的外部。在从冷却板33传送出来的过程中,进一步通过喷嘴315a 冷却基板9。
如上所述,在如图6中所示的有机污染物去除器3a中,通过设置在腔 体31a外部的传送自动装置25,基板9在腔体31中从加热板32被传送到冷 却板33。因此,不包括传送臂34能够简化有机污染物去除器3a的结构,并 且在从去除吸附到基板9上的有机污染物的时刻到完成基板9冷却的时刻的 时间段期间,能够抑制有机污染物再吸附到基板9上。
图7示出了根据第三优选实施例的膜厚度测量装置1b的内部结构。图8 当从侧面看时膜厚度测量装置1b的有机污染物去除器3b的结构的简图。在 下面的描述中,除了特别指出的方面,膜厚度测量装置1b与图2中所示的 膜厚度测量装置1在所有其他方面都是相同的,所以相同的部件被标以相同 的附图标记。
在如图7中所示的膜厚度测量装置1b中,设置一腔体31b,以将传送自 动装置25容纳在有机污染物去除器3b中;并且如图8中所示,一升降机构 255附着到传送自动装置25上,代替图2中所示的移动机构254。在腔体31b 中,沿Z方向设置一个加热板32和两个冷却板33a和33b。传送自动装置 25可接近各加热板32及冷却板33a和33b。此外,如图7中所示,基板9 将穿过的开口311b和311c分别设置在腔体31b的(+X)侧和(-Y)侧部 分。该传送自动装置25通过开口311b接近平台21,并且还通过开口311c 接近设置在主体2中的打开的盒92。而且,每一个起气幕作用的喷嘴315b 和315c分别附着到开口311b和311c上。
在图8中所示的腔体31b的上部中,以与图3中所示的有机污染物去除 器3中相同的方式设置有连接到排气泵的排气管。而且,在有机污染物去除 器3b中,加热板32位于最高的水平高度,并且加热的空气向上移动,以通 过排气管排放掉。因此,可以防止通过位于较低水平高度的冷却板33a和33b 对基板9的冷却受到从加热板32排放出的热量的影响。此外,在膜厚度测 量装置1b中的平台21中设置定心装置35。
在膜厚度测量装置1b中冷却基板9的过程中,在基板9被加热板32加 热(图5,步骤S12)之后,基板9从加热板32传送到位于中间水平高度的 冷却板33a(步骤S13)。在冷却板33a上,基板9被冷却,以将基板9的 温度降低到例如30℃至60℃(步骤S14)。然后,在经过预定时间段之后, 基板9被传送到位于最低水平高度的冷却板33b。在冷却板33b上,基板9 被冷却,以将基板9的温度降低到10℃至40℃(步骤S14)。在基板9在冷 却板33b上冷却的同时,下一个已加热的基板9被放置到冷却板33a上。以 此方式,对两个基板9并行地进行冷却。
如上所述,在图7中所示的膜厚度测量装置1b中,垂直地设置均为水 平状态的加热板32及冷却板33a和33b。这能减少膜厚度测量装置1b的占 地面积。而且,在腔体31b中设置有基板9从加热板32到冷却板33a的传 送路径、以及从冷却板33a到冷却板33b的传送路径。因此,在从去除吸附 到基板9上的有机污染物的时刻到完成基板9冷却的时刻的时间段期间,能 够抑制有机污染物再吸附到基板9上。此外,所设置的多个冷却板33a和33b 为膜厚度测量装置1b增加了缓冲作用,即步骤S14中基板9的冷却比步骤 S12中基板9的加热需要更长的时间。结果,可并行地冷却多个基板,以改 善有机污染物去除器3b去除有机污染物的能力。需要注意的是,一个基板9 并不是必须在使用冷却板33a和33b的平台中进行冷却。可选择地,一个基 板9可仅使用冷却板33a和33b中的其中之一进行冷却。
图9示出了根据第四优选实施例的膜厚度测量装置1c的内部结构。在 下面的描述中,除了特别指出的方面,膜厚度测量装置1c与图2中示出的 膜厚度测量装置1在所有其他的方面都相同,所以相同的部件被标以相同的 附图标记。
在膜厚度测量装置1c中,相对于主体2沿(+Y)方向设置有机污染物 去除器3c,并且在腔体31中的(+X)侧和(-X)侧上分别设置加热板32 和冷却板33。同样,通过闸板(未示出)打开和关闭的开口312设置在腔体 31的(-Y)侧部分(即,更靠近主体2的部分)。开口312位于冷却板33 的附近。此外,设置喷嘴316,其在开口312打开时形成气幕。
该膜厚度测量装置1c不包括:设置在图3结构中加热板32附近的开口 311和喷嘴315;图4结构中位于冷却板33附近的两个排气管318中的其中 之一;以及图1结构中用于沿Y方向移动传送自动装置25的移动机构254。 在膜厚度测量装置1c中,如图9中所示,相对于传送自动装置25沿(-Y) 方向设置用于容纳基板9的打开的盒92。
在膜厚度测量装置1c中去除吸附到基板9上的有机污染物的过程中(图 5,步骤S12),基板9通过传送自动装置25穿过开口312被传送进入腔体 31,然后被先前已经向上移动的冷却板33的升降销331支撑。随后,传送 臂34将基板9从冷却板33传送到加热板32,并且在加热板32上以预定温 度加热该基板9预定的时间段。
在基板9被加热之后,基板9在腔体31中再次从加热板32传送到冷却 板33(步骤S13),并且通过冷却板33冷却(步骤S14)。在基板9被冷却 之后,基板9穿过开口312从冷却板33传送到腔体31的外部。在从冷却板 33传送出来的期间,基板9进一步被喷嘴316冷却。
如上所述,在根据第四优选实施例的膜厚度测量装置1c中,腔体31仅 包括基板9穿过的开口312,并且当基板9从腔体31传送出来和被传送到腔 体31时,基板9被冷却板33接收一次。因此,可以减小所设置的用于打开 和关闭腔体31开口的闸板尺寸。闸板尺寸的减小以及传送自动装置25的移 动机构的省略能简化膜厚度测量装置的结构,并在从去除吸附到基板9上的 有机污染物的时刻到完成基板9冷却的时刻的时间段期间,能够抑制有机污 染物再吸附到基板9上。
图10和图11示出了根据第五优选实施例的膜厚度测量装置的有机污染 物去除器3d的内部结构。在下面的描述中,除了特别指出的方面,有机污 染物去除器3d与图9中示出的膜厚度测量装置1c的有机污染物去除器3c 在所有其他方面都是相同的,所以相同的部件被标以相同的附图标记。
该有机污染物去除器3d不包括冷却板33的定心装置35(见图4),并 且多个升降销331位于比图9中示出的升降销更靠近冷却板33的中心。而 且,相对于升降销331沿(-Z)方向设置销移动机构332a(见图11),用 于沿Z方向移动升降销331。此外,加热板32的升降销321和销移动机构 322a以与冷却板33的升降销331和销移动机构332a相同的方式设置。
该有机污染物去除器3d包括一基板撤回机构36,用于在腔体31中接收 放置在冷却板33上的基板9并且从冷却板33撤回该基板9。如图10中所示, 基板撤回机构36包括:两个固定器361,其相对于冷却板33分别设置在(+ Y)方向和(-Y)方向,从而彼此面对,并起到固定基板9背面的作用; 一支撑部362,用于支撑固定器361;以及一改变距离机构363,用于沿Y 方向改变两个固定器361之间的距离。而且,该基板撤回机构36还包括一 固定器升降机构364,用于沿Z方向移动固定器361。
在基板撤回机构36中,位于图11中用实线表示的位置中的两个固定器 361,通过图10中所示的改变距离机构363,从图10中用双点划线表示的位 置移动到图10中用实线表示的位置。结果,固定器361的各部分相对于放 置在冷却板33上的基板9位于(-Z)方向。然后,固定器361借助固定器 升降机构364向上移动,以接收来自冷却板33的基板9并固定基板9。随后, 固定器361向上移到图11中用双点划线表示的位置,以从冷却板33撤回基 板9。在下面的描述中,在图11中用实线表示的固定器361和基板9的各位 置中的每一个位置都将被称为“接收位置”,并且在图11中用双点划线表 示的固定器361和基板9的各位置中的每一个位置都将被称为“备用位置”。 而且,在图10中用实线表示的固定器361的各位置中的每一个位置都将被 称为“关闭位置”,并且,在图10中用双点划线表示的固定器361的各位 置中的每一个位置都将被称为“打开位置”。
图12是示出去除吸附到一个基板9的有机污染物的操作的流程图,其 通过根据第五优选实施例的膜厚度测量装置的有机污染物去除器3d进行。 为了通过有机污染物去除器3d去除有机污染物,首先,基板9穿过开口312 被传送进入腔体31,随后由冷却板33的升降销331支撑(步骤S21),该 升降销331先前已经通过销移动机构332向上移动。然后,基板9在腔体31 中通过传送臂34从冷却板33传送到加热板32(步骤S22),并且以预定温 度在加热板32上加热该基板9预定的时间段(步骤S23)。
在基板9被加热之后,基板9在腔体31中通过传送臂34再次从加热板 32传送到冷却板33(步骤S24),并且在冷却板33上放置预定的时间段, 以进行冷却(例如,基板温度被降至40℃到60℃)(步骤S25)。随后,在 接收位置中已经关闭的基板撤回机构36的固定器361通过固定器升降机构 364向上移动到备用位置,并且从冷却板33撤回基板9(步骤S26)。然后, 基板9被固定器361固定在备用位置,以进行冷却(例如,基板9的温度被 降至10℃到40℃)(步骤S27)。在基板9被冷却之后,传送自动装置25 (见图9)从固定器361接收基板9,并且将基板9穿过开口312传送到腔 体31的外部。以此方式,完成一个基板9的有机污染物的去除(步骤S28)。 在下面的描述中,步骤S25中基板9的冷却和步骤S27中基板9的冷却将分 别被称为“第一冷却”和“第二冷却”。
在有机污染物去除器3d中,在进行位于图4中所示备用位置的一个基 板9的第二冷却的同时,下一个基板9被传送进入腔体31,并且从冷却板 33传送到加热板32,以进行加热。该下一个基板再次被传送到冷却板33, 并且进行该下一个基板的第一冷却(步骤S21、S22、S23、S24和S25)。 然后,当已经在备用位置受到第二冷却的基板9从腔体31传送出来时,已 经位于备用位置的固定器361通过改变距离机构363从关闭位置移动到打开 位置。其后,固定器361通过固定器升降机构364从备用位置移动到接收位 置。然后,在将固定器361定位于接收位置的同时,固定器361从打开位置 移动到关闭位置,以相对于放置在冷却板33上的下一个基板9位于(-Z) 方向。此后,固定器361通过固定器升降机构364向上移动,从而下一个基 板9从冷却板33撤回,以位于备用位置。然后,进行下一个基板9的第二 冷却,并且从腔体31传送出来(步骤S26、S27和S28)。
如上所述,在根据第五优选实施例的膜厚度测量装置中,在有机污染物 去除器3d中基板9的冷却分两个阶段进行。由于在其第二冷却过程中基板9 从冷却板33撤回,所以可部分并行地进行对于多个基板的有机污染物去除。 因此,能够缩短对于一个基板去除有机污染物所需的平均时间段。换句话说, 基板撤回机构36在冷却时间比加热时间长的情况下起到缓冲器的作用(尤 其是在如第五优选实施例中为了节省冷却的相关成本而将自然散热用于冷 却的情况下)。因此,能够有效地进行去除有机污染物的操作。此外,能够 简化有机污染物去除器的结构,以及,以与图9中所示的情形相同的方式, 在从去除吸附到基板9上的有机污染物的时刻到完成冷却的时刻的时间段期 间,能够抑制有机污染物再吸附到基板9上。
在上文中,尽管描述了本发明的优选实施例,但本发明并不限于上述优 选实施例,且可进行各种修改
例如,为了在膜厚度测量装置中容纳基板9,除了图2中所示的诸如 FOUP的盒91和图7中所示的打开的盒92以外,可以使用各种容器。同样, 可以设置多个用于容纳基板9的FOUP(例如,专用于装载的FOUP和专 门用于卸载的FOUP)。在此情形下,根据需要可设置多个移动机构,其分 别移动传送自动装置25,并分别能接近多个FOUP。
根据上述优选实施例,为了调整基板9的位置,基板9通过定心装置35 相对于冷却板33移动。可选择地,例如可以通过微移其上放置有基板9的 冷却板33,相对于传送自动装置25调整基板9的位置。
基板9并不限于半导体基板。可选择地,基板9可以是用于液晶显示器、 平板显示器或类似物的玻璃基板。
当详细展示和描述本发明时,前述所有方案的描述都是说明性的,而并 非是限制性的。因此可以理解的是,在不脱离本发明范围的情况下可以想到 多种修改和变化。
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