测量卡盘附着力的设备和方法

摘要

本发明提供了一种测量卡盘附着力的设备和方法。所述设备可以测量当测量衬底与卡盘分离时施加在测量衬底上的负载，并通过比较和分析测得的负载值的过程可以精确地计算所需的力。这可以避免半导体制造过程中施加附着力的误差。在所述半导体制造过程中，当衬底与卡盘分离时，可防止衬底变形或产生裂纹。

权利要求

1.一种测量卡盘附着力的设备，该设备包括：

构造成接受和附着衬底的卡盘；

使衬底与卡盘分离的分离装置；

与分离装置相连的可变负载施加装置，所述可变负载施加装置通过改变其负载来操作分离装置；以及控制器，其测量在衬底与卡盘分离之前当衬底附着于分离装置上或接触分离装置时可变负载施加装置的负载以及当衬底与卡盘分离时可变负载施加装置的负载、计算它们之间的差值并利用该差值确定卡盘附着力，其中所述分离装置包括：使衬底与卡盘分离的升降装置；以及

传递驱动力以向上移动升降装置以使衬底与卡盘分离的驱动装置，其中所述驱动装置包括将可变负载施加装置与升降装置相连以将驱动力传递到升降装置的动力传递装置，并且其中所述动力传递装置包括至少两个轮和与所述至少两个轮联接的动力传递件。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述动力传递件由丝线或链条构成。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括：设置在卡盘中或卡盘上以检测衬底附着在卡盘上或与卡盘分离的至少一个传感器。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述至少一个传感器包括选自于压力传感器、磁性传感器或光学传感器中的一个。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述升降装置包括接触衬底以将驱动装置施加的力传递到衬底的至少一个升降销。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，进一步包括：支承所述至少一个升降销的升降板和支承所述升降板的升降轴。

7.如权利要求5所述的设备，其特征在于，进一步包括：接触检测传感器，其设置在接触衬底的所述至少一个升降销中，以检测所述至少一个升降销是否接触衬底。

8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述卡盘包括静电卡盘，所述设备测量静电力。

9.一种测量卡盘附着力的方法，该方法包括：

将衬底放置在卡盘上；

利用附着力将衬底附着到卡盘上；

测量当分离装置附着于衬底上或接触衬底时可变负载施加装置的负载；

通过改变可变负载施加装置的负载移动分离装置，以使衬底与卡盘分离；

测量当衬底与卡盘分离时可变负载施加装置的负载；以及计算当衬底与卡盘分离时可变负载施加装置的负载和在衬底与卡盘分离之前当分离装置附着于衬底上或接触衬底时可变负载施加装置的负载之间的差值，并利用该差值确定卡盘附着力，其中所述分离装置包括升降装置，所述移动步骤包括向上移动升降装置以使衬底与卡盘分离，所述计算步骤包括计算当升降装置接触到衬底时测得的可变负载施加装置的负载和当衬底与卡盘分离时测得的可变负载施加装置的负载之间的差值，并利用该差值确定卡盘附着力，其中所述分离装置进一步包括传递驱动力以移动升降装置的驱动装置，所述驱动装置包括将可变负载施加装置与升降装置相连以将驱动力传递到升降装置的动力传递装置，并且其中所述动力传递装置包括至少两个轮和与所述至少两个轮联接的至少一个动力传递件。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述卡盘包括静电卡盘，所述附着力包括静电力。

11.一种测量卡盘附着力的设备，该设备包括：

构造成接受和附着衬底的卡盘；

分离装置，其包括使衬底与卡盘分离的升降装置和向上移动升降装置以使衬底与卡盘的驱动装置；以及负载测量设备，其在分离装置接触衬底之前测量升降装置的第一负载，并且当衬底与卡盘分离时测量升降装置的第二负载，所述负载测量设备利用第一负载和第二负载之间的差值计算卡盘附着力，其中所述升降装置包括：穿过设置于卡盘中的至少一个相应开口竖直移动的至少一个升降销；以及支承所述至少一个升降销的升降板，其中所述驱动装置包括将可变负载施加装置与升降装置相连以将驱动力传递到升降装置的动力传递装置，并且其中所述动力传递装置包括至少两个轮和与所述至少两个轮联接的至少一个动力传递件。

12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，进一步包括：支承卡盘的支承装置。

13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述支承装置包括其上放置卡盘的工作台以及支承所述工作台的支承框架。

14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，进一步包括：设置在所述支承装置上或所述支承装置中的至少一个传感器，其检测衬底附着在卡盘上或与卡盘分离以及所述至少一个升降销是否接触到衬底。

15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，进一步包括：至少一个导向杆，其设置在所述工作台上，从而使得所述至少一个升降板与所述导向杆可滑动地联接，其中所述至少一个导向杆引导所述升降装置的竖直运动。

16.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述负载测量设备包括：测量所述第一负载和所述第二负载的负载测量装置；

存储第一负载值和第二负载值的存储器；

计算第一负载值和第二负载值之间的差值的运算装置；以及显示所述差值的显示装置。

17.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述卡盘包括静电卡盘，所述设备测量静电力。

说明书

测量卡盘附着力的设备和方法

技术领域

[0001] 本发明公开了一种测量卡盘附着力的设备和方法。

[0002] 背景技术

[0003] 测量卡盘附着力的设备和方法是已知的。但是，这些方法具有各种各样的缺陷。 [0004] 发明内容

[0005] 本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，从而提供一种新型测量卡盘附着力的设备和方法。

[0006] 为此，根据本发明的一个方面，提供一种测量卡盘附着力的设备，其包括： [0007] 构造成接受和附着衬底的卡盘；

[0008] 使衬底与卡盘分离的分离装置；

[0009] 与分离装置相连的可变负载施加装置，所述可变负载施加装置通过改变其负载来操作分离装置；以及

[0010] 控制器，其测量当衬底附着于分离装置上或接触分离装置时可变负载施加装置的负载以及当衬底与卡盘分离时可变负载施加装置的负载、计算它们之间的差值并利用该差值确定卡盘附着力。

[0011] 根据本发明的另一方面，提供一种测量卡盘附着力的方法，其包括： [0012] 将衬底放置在卡盘上；

[0013] 利用附着力将衬底附着到卡盘上；

[0014] 测量当分离装置附着于衬底上或接触衬底时可变负载施加装置的负载； [0015] 通过改变可变负载施加装置的负载移动分离装置，以使衬底与卡盘分离； [0016] 测量当衬底与卡盘分离时可变负载施加装置的负载；以及

[0017] 计算当衬底与卡盘分离时可变负载施加装置的负载和当分离装置附着于衬底上或接触衬底时可变负载施加装置的负载之间的差值，并利用该差值确定卡盘附着力。 [0018] 根据本发明的又一方面，提供一种测量卡盘附着力的设备，其包括： [0019] 构造成接受和附着衬底的卡盘；

[0020] 分离装置，其包括使衬底与卡盘分离的升降装置和操作升降装置的驱动装置；以及

[0021] 负载测量设备，其在分离装置接触衬底之前测量升降装置的第一负载，并且当衬底与卡盘分离时测量升降装置的第二负载，所述负载测量设备利用第一负载和第二负载之间的差值计算卡盘附着力。

[0022] 根据本发明的再一方面，提供一种测量卡盘附着力的方法，其包括： [0023] 将衬底放置在卡盘上；

[0024] 利用附着力将衬底附着到卡盘上；

[0025] 移动升降装置以使衬底与卡盘分离；

[0026] 在升降装置接触附着在卡盘上的衬底之前测量升降装置的第一负载； [0027] 当衬底与卡盘分离时测量升降装置的第二负载；以及

[0028] 利用测得的第一和第二负载计算卡盘附着力。

[0029] 附图说明

[0030] 以下将参照下面的附图详细地描述实施例，在附图中，相同的附图 标记表示相同的元件，并且其中：

[0031] 图1是根据一个实施例的测量静电力的设备的示意图；

[0032] 图2是根据一个实施例的测量静电力的方法的流程图；

[0033] 图3是根据另一个实施例的测量静电力的设备的示意图；

[0034] 图4是图3的静电力测量设备的仰视图；

[0035] 图5和6是示出图3中的静电力测量设备的操作的视图；

[0036] 图7是根据另一个实施例的测量静电力的方法的流程图；

[0037] 图8是根据另一个实施例的测量静电力的设备的示意图；

[0038] 图9是图8中的负载测量装置的方框图；

[0039] 图10和11是示出图8中的静电力测量设备的操作的视图；以及

[0040] 图12是根据另一个实施例的测量静电力的方法的流程图。

具体实施方式

[0041] 本发明在这里公开的实施例涉及测量卡盘附着力的设备和方法。公开了使用静电卡盘和测量静电力的特定实施例。但是，所述设备和方法也可以与其他类型的卡盘、例如真空卡盘一起使用，以用于测量其他类型的力，例如真空力。此外，例如基于所需的应用，所公开的实施例中的每一个的特征也可以根据需要与其他实施例中的任何特征一起使用。 [0042] 通常，在处理衬底(基片)如半导体晶片、用于平板显示器中的薄膜晶体管(TFTs)、玻璃衬底或类似装置的过程中，运送到腔室中的这些衬底被移动到所需的位置、放置于支承表面上，并随后被排列。最近，随着半导体领域中电路的集成化和轻质化，并随着平板显示器制造领域中的显示面积的增大，将衬底布置和放置于所需位置上的保持衬底的技术的重要性越来越受到业界重视。

[0043] 作为这种衬底保持方法的典型例子，存在着使用夹子的方法、使用 真空力的方法和使用静电卡盘或静电吸盘(ESC)的方法。在使用夹子的方法中，通过使用夹子夹住衬底的边缘来固定衬底。这种夹子可以由陶瓷或其他材料制成。在使用静电卡盘的方法中，静电卡盘使用在静电卡盘和衬底之间的接触面处产生的静电力来吸附和保持衬底。 [0044] 最近，在这些衬底保持方法中，可以提高制造工艺的一致性的使用静电卡盘的方法得到了广泛的应用。关于静电卡盘的相关技术的一个典型例子在名称为“静电卡盘”的美国专利No.6,134,096中公开。在该专利中，静电卡盘具有包括绝缘层、电极层、介电层的结构，并且被构造成使得通过在静电卡盘上施加-1000V到+1000V的电力将衬底附着在静电卡盘上。在使用静电卡盘保持衬底的方法中，由于通过使用静电力吸附衬底，卡盘保持着衬底，在半导体制造过程中可以稳定地进行各种操作，因此可以防止衬底被损坏，并降低产品的废品率。

[0045] 使用静电力吸附和保持衬底的静电卡盘可包括由陶瓷制成的底板、可设置在底板上的电极和可通过电极被供给电能的电介质。

[0046] 在静电卡盘中，当电能施加在电极上以吸附衬底时，衬底的表面和电极可以被极化。此时，在静电卡盘上产生静电力，通过该静电力，静电卡盘吸附和保持衬底。 [0047] 最近，随着平板显示器的面积增大，这种静电卡盘可包括可能设置于底板上并吸附衬底的多个电介质。吸附和保持衬底的多个电介质必须确保均匀的静电力。 [0048] 静电力可以根据衬底的材料和厚度来设定。如果电介质不能确保均匀的静电力，可能产生静电力的误差，由此当衬底与静电卡盘分离(将衬底从静电卡盘上卸下)时，衬底有可能不能正确地与静电卡盘分离，并且可能会产生粘着现象，在这种粘着现象中，衬底可能会快速返回到静电卡盘上。此外，衬底可能产生变形或裂纹。因此，会产生降低生产 效率的问题。

[0049] 如图1所示，根据一个实施例的静电力测量设备10可以包括其上可安放测量衬底S的静电卡盘100、向静电卡盘100施加电压的供电装置150和使测量衬底S与其上施加电压的静电卡盘100分开的分离装置120。静电力测量设备10可以进一步包括可变负载施加装置110和控制器160，其中可变负载施加装置110可与分离装置120相连，并通过改变施加到分离装置上的负载来操作分离装置120；控制器160在测量衬底S附着到分离装置120上时测量可变负载施加装置110的负载，并且在测量衬底S与静电卡盘100分开时测量可变负载施加装置110的负载，从而利用可变负载施加装置110的负载变化来计算静电力。 [0050] 当施加电能时，利用通过在测量衬底S和静电卡盘300之间的表面上发生极化现象所产生的静电力，静电卡盘100吸附测量衬底S。满足同样条件的等效衬底(dummy substrate)、例如薄膜晶体管和平板显示器的半导体晶片的玻璃衬底可以用作测量衬底S。另外，虽然在图中未示出，还可以设有独立的卡盘承载装置和独立的衬底承载装置，以移动卡盘300和衬底S。

[0051] 静电卡盘100可由支承装置150支承。支承装置150可以包括支承板或工作台151、支承腿153，并可以由通过供电装置155施加的电压进行充电。支承板151可用于保持静电卡盘100，在其上可以装载测量衬底S。当电压从供电装置155施加到静电卡盘100上时，在静电卡盘100和测量衬底S之间的接触面处将会感应产生与施加到静电卡盘100上的电荷的极性相反的电荷，因此这些感应电荷可能产生感应电动势，这样测量衬底S将会附着到静电卡盘100上。

[0052] 静电卡盘100可在其与测量衬底S之间具有电介质陶瓷涂层。根据电介质陶瓷涂层的厚度，可将测量衬底S夹紧到静电卡盘100上的附着力可 以改变。

[0053] 此外，可以在静电卡盘100接触测量衬底S的表面上设置一个或多个传感器102，其检测测量衬底S附着于静电卡盘上或者与静电卡盘100分离。传感器102可以包括检测压力变化的压力传感器或者检测测量衬底S和静电卡盘100之间的磁场变化的磁性传感器。

[0054] 供电装置可以包括向静电卡盘100供给直流电的直流发电机(未示出)。分离装置120可以包括产生真空以吸附测量衬底S的真空装置130以及传递动力以移动真空装置130的驱动装置140。真空装置130可以包括具有吸附测量衬底S的真空抽吸件131b的真空抽吸装置131a、通过真空抽吸件131b抽吸空气的真空泵132、以及可连接在真空抽吸件
131b和真空泵132之间的真空管133。可由橡胶制成的真空抽吸垫或可由陶瓷绝缘体制成的真空抽吸销可以用作真空抽吸件131b，以防止真空抽吸件131b影响在测量衬底S和静电卡盘100之间产生的静电力。

[0055] 真空泵132通过真空抽吸件131b抽吸空气，以将测量衬底S附着于真空抽吸装置131a上，从而当测量衬底S与静电卡盘100分离时，可被真空抽吸件131b吸附的测量衬底S可以在竖直方向上与真空抽吸装置131a一起向前移动。如上所述，真空管133可以用于将真空抽吸装置131a与真空泵132相互连接起来。

[0056] 驱动装置140可以包括至少一个、或者在本实施例的例子中为两个轮141和142、可与轮141和142以及真空抽吸件131联接以实现动力传递(传动)功能的动力传递件143。在该实施例中，轮141和142包括第一轮141和第二轮142。第一轮141可以支承可与真空抽吸装置131a相连的动力传递件143，由此动力传递件143可以拉动真空抽吸装置
131a和由真空抽吸件131b利用与通过可变负载施加装置110施加在动力传递件143上的张力相对应的力吸附且保持的测量衬底S。

[0057] 此外，第二轮142也可用于与第一轮141一起支承动力传递件143，由此可变负载施加装置110所施加的力可通过动力传递件143传递到附着在静电卡盘100上的测量衬底S，该力的方向可以由第一和第二轮141和142改变。固定轮(如定滑轮)或可动轮(如动滑轮)可以用作第一和第二轮141和142中的每一个。此外，也可以使用多个轮来改变力的传递方向。

[0058] 动力传递件143可以将真空抽吸装置131a、第一轮141、第二轮142与可变负载施加装置110相互连接在一起，并将由可变负载施加装置110产生的力传递到真空抽吸装置131a。可以承受数吨负载的丝线(钢索)或链条可以用作动力传递件143。

[0059] 在具有上述结构的分离装置120中，真空装置130产生真空，从而吸附测量衬底S，且驱动装置140移动真空抽吸装置131a，从而使测量衬底S与静电卡盘100分离。 [0060] 可变负载施加装置110根据在测量衬底S和静电卡盘100之间施加的静电力的强度来调节其负载。也就是说，可变负载施加装置110中产生的力与静电力的强度成比例。可变负载施加装置110的负载变化操作可以通过使用一个独立的机器来用另一个重物替代一个重物的方法或者使用竖直负载缸增加或减少负载的方法进行。

[0061] 控制器160可以从传感器102接收到关于测量衬底S是否与静电卡盘100分离的信息。而且，控制器160可以调节可变负载施加装置110的负载，直到测量衬底S与静电卡盘100分离为止，并且当测量衬底S与静电卡盘100分离时测量可变负载施加装置110的负载。另外，控制器160可以用于利用可变负载施加装置110的测量负载来计算静电力。 [0062] 具有上述结构的根据上述实施例的静电力测量设备的操作将在下面进行描述。 [0063] 如图2所示，在步骤S110中，可被真空抽吸件131b吸附的测量衬底S 可以放置在静电卡盘100上。然后，当电压从供电装置155施加到静电卡盘100上时，静电卡盘100可以被充电，并且在测量衬底S和静电卡盘100之间产生静电力。接着，在步骤S120中，测量衬底S可通过静电力被附着于静电卡盘100上。

[0064] 在测量衬底S已经附着于静电卡盘100上之后，在步骤S130中，控制器160可以逐渐地增加可变负载施加装置110的负载，直到测量衬底S与静电卡盘100分离为止。然后，可与可变负载施加装置110联接的动力传递件143的张紧力可以逐渐地增加，而且拉力可以施加到真空抽吸件131b上。真空抽吸件131b吸附测量衬底S的力必须大于静电卡盘100和测量衬底S之间的静电力，才有可能使测量衬底S与静电卡盘100分离。 [0065] 可变负载施加装置110的负载可以增加，直到测量衬底S与静电卡盘100分离为止。在步骤S140中，当测量衬底S与静电卡盘100分离时，可设置于静电卡盘100上的传感器102可以检测到测量衬底S与静电卡盘100分离。在步骤S150中，传感器102检测到的信息可以被传输到控制器160，因此当测量衬底S与静电卡盘100分离时可变负载施加装置110的负载可以被确定。

[0066] 随后，在步骤S160中，当测量衬底S附着于真空抽吸件131b上时的可变负载施加装置110的负载与当测量衬底S与静电卡盘100分离时可变负载施加装置110的负载之间的差值可以被计算，并且可以根据该差值确定静电力的精确值。

[0067] 在上述静电力测量装置和测量静电力的方法中，可以根据当测量衬底S附着于真空抽吸件131b上时的可变负载施加装置110的负载与当测量衬底S与静电卡盘100分离时可变负载施加装置110的负载之间的差值确定静电力的精确值，从而可以防止在半导体制造过程中施加静电力的误差，并且防止在半导体制造过程中当衬底与静电卡盘分离时衬底产生裂 纹或损坏。

[0068] 下面，将参照将图3和7详细描述根据其他实施例的测量静电力的装置和测量静电力的方法。

[0069] 如图3所示，根据该实施例的静电力测量设备20可包括上面可以放置测量衬底S的静电卡盘200、向静电卡盘200施加电压的供电装置255、将测量衬底S与其上施加电压的静电卡盘200分离的分离装置220。静电力测量设备20可以进一步包括可变负载施加装置210和控制器260，其中可变负载施加装置210可与分离装置220相连，并通过改变施加到分离装置上的负载来操作分离装置220；控制器260在测量衬底S附着到分离装置220上时测量可变负载施加装置210的负载，并且在测量衬底S与静电卡盘200分离时测量可变负载施加装置210的负载，从而利用可变负载施加装置210的负载变化来计算静电力。 [0070] 当施加电能时，利用通过在测量衬底S和静电卡盘200之间的表面上产生极化现象所产生的静电力，静电卡盘200吸附测量衬底S。满足同样条件的等效衬底、例如薄膜晶体管和平板显示器的半导体晶片的玻璃衬底可以用作测量衬底S。另外，虽然在图中未示出，也可以提供独立的卡盘承载装置和独立的衬底承载装置，以移动卡盘200和衬底S。 [0071] 静电卡盘200可由支承装置250支承。支承装置250可以包括支承板或工作台251和支承腿253。可在支承板251上形成通孔236a，而且可在静电卡盘200上形成多个孔
203。静电卡盘200可由陶瓷制成，并可在测量衬底S和静电卡盘200之间设有陶瓷涂层。
当测量衬底S附着于静电卡盘200上时，陶瓷涂层可提供弹性，由此增加两者之间的附着能力。

[0072] 此外，可在接触测量衬底S的静电卡盘200的表面上安装一个或多个传感器202，以检测测量衬底S附着于静电卡盘上或者与静电卡盘200分离。当测量衬底S与静电卡盘200分离时，传感器202可以检测并向控制器 260传输信号。传感器202可以包括压力传感器或磁性传感器。供电装置255可包括向静电卡盘200供给直流电的直流发电机(未示出)。

[0073] 分离装置220可以包括可使测量衬底S向上移动的升降装置(或提升装置)230和传递动力以操作升降装置230的驱动装置240。升降装置230可以包括可通过形成于静电卡盘200中的孔203与测量衬底S接触的升降销231、可与升降销231联接的升降板232、可从升降板232中伸出以将动力从驱动装置240传递到升降板232的升降轴233、可设置在支承板251和升降板232之间以引导升降板232的运动的导向杆234。

[0074] 当电压从供电装置255施加到静电卡盘200上时，在与静电卡盘200接触的测量衬底S的表面上感应产生与施加到静电卡盘200上的电荷的极性相反的电荷。如果使用了可由导体制成的升降销231，则当升降销231接触测量衬底S以使测量衬底S与静电卡盘200分离时，测量衬底S的电荷可能通过升降销231放电，故静电力不能被精确地测量。因此，升降销231可由绝缘体、例如陶瓷材料制成，以防止测量衬底S的电荷的放电。此外，在该实施例中，通过对可处于与测量衬底S接触的状态下的升降销231施加推力，测量衬底S可以与静电卡盘200分离，由此可以测量静电卡盘100和测量衬底S之间的吸引力，即两者之间的静电力。因此，为了精确测量静电力，可检测升降销231是否与测量衬底S接触的接触检测传感器235可以设置在升降销231的与测量衬底S接触的端部。

[0075] 升降板232可以用于将来自于驱动装置240的力传递到测量衬底S，并可以沿着导向杆234竖直移动。也就是说，升降销23 1可以利用升降板232的向上运动将力传递到测量衬底S，因而测量衬底S可以与静电卡盘100分离。升降销231可以设置于升降板232的上表面上，并且升降轴233可以在中央部分处与升降板232的下表面联接。升降轴233可以用于将驱动装置240的力传递到升降板232，并沿着导向杆234维持升降板232的水平状态。

[0076] 导向杆234可以用于将升降板232维持在这样的水平状态，以使得数个升降销231可以均匀地将可从驱动装置240施加到升降板232上的力传递到测量衬底S。另外，导向杆234可用于限定一运动空间236b，从而使得升降板232可以在该运动空间236b中竖直运动。此外，可在每个导向杆234的下端设置一个止动销237，以防止升降装置230从由导向杆234限定的运动空间236b中移出。

[0077] 驱动装置240可以包括至少一组轮241、可与轮241和升降轴233相连以实现动力传递功能的动力传递件243。动力传递件243可在其第一端处与升降轴233的下端联接。每个动力传递件243可在其第二端处与相应的可变负载施加装置210联接。升降轴233的上端可与升降板232的中央部分联接。

[0078] 例如，固定轮可以用作每个轮241，并且可以承受数吨负载的钢索或链条可以用作每个动力传递件243。

[0079] 如图4所示，在该实施例中，四个动力传递件243(其中每个动力传递件243可与升降轴233相连)可沿四个相应方向定向，并可围绕着可设置于四个相应的支承腿253上的相应轮241卷绕。此外，可以安装四个轮241，以维持升降装置230的平衡，并分散施加到升降装置230上的力。

[0080] 在四个轮241的情况下，如果在可变负载施加装置210中产生的负载彼此相等，则施加在升降装置230上的力为施加在每个轮241的力的四倍。进一步地，即使在可变负载施加装置210中产生的负载彼此不同，施加到升降装置230上的力也等于可变负载施加装置210中产生的负载之和。

[0081] 可变负载施加装置210的负载可由控制器260控制。升降装置230的竖直位置可以根据可变负载施加装置210的负载变化而变化。

[0082] 当可与相应的动力传递件243相连的可变负载施加装置210的负载增加时，向上移动的力可被传递到与升降轴233联接的升降板232。因而， 升降板232可向上移动。在这里，作为竖直移动升降板232的方法的变型，可以使用升降缸。进一步地，可变负载施加装置210的负载变化操作可以利用平衡块(配重)或使用竖直负载缸来进行。

[0083] 控制器260可接受关于升降销231是否与测量衬底S接触的信息，在升降销231已经接触到测量衬底S时测量可变负载施加装置210的负载，并增加可变负载施加装置210的负载，直到测量衬底S与静电卡盘200分离为止。然后，当控制器利用传感器202检测到测量衬底S与静电卡盘200分离时，控制器260可以测量可变负载施加装置210的负载。 [0084] 同时，如图5所示，在使用轮241的驱动装置240中，当与相应的动力传递件243的第一端相连的可变负载施加装置210的负载增加时，动力传递件243的张紧力也增加，从而拉动升降轴233。因此，升降板232可向上移动。

[0085] 但是，如果测量衬底S和升降装置230之间的距离相对大，当测量衬底S与静电卡盘200分离时，因为将升降装置230移向测量衬底S所需的力可能也包括在可变负载施加装置210负载的计算中，很难精确地测量静电力。因此，如图6所示，当升降销231移动到测量衬底S的接触面时，升降装置230的负载可以被测量，并且当测量衬底S与静电卡盘200分离时，升降装置230的负载可以被测量。然后，可以利用上述负载之间的差值计算静电力。于是，静电力可以被更精确地测量。

[0086] 具有上述结构的根据本实施例的静电力测量设备的操作将在下面进行描述。 [0087] 如图7所示，在步骤S210中，测量衬底S可放置于静电卡盘200上。然后，当供电装置255向静电卡盘200供给电压时，静电卡盘200可以被充电，并在测量衬底S和静电卡盘200之间产生静电力。接着，在步骤S220中，测量衬底S可通过静电力附着于静电卡盘200上。

[0088] 在测量衬底S已经附着于静电卡盘200上之后，控制器260可逐渐地增加可变负载施加装置210的负载。然后，与相应的可变负载施加装置210相连的动力传递件243的张紧力逐渐地增加，以便可拉动升降轴233，由此升降装置230可缓慢地向上移动。 [0089] 为减小静电力的测量误差，升降装置230可首先向上运动，直到升降销231与测量衬底S接触为止。当升降销231与测量衬底S接触时，可设置于升降销231中的接触检测传感器235可以检测到两者之间的接触。此时，在步骤S230中，控制器260可以测量可变负载施加装置210的负载。在每个可变负载施加装置210使用其中一个平衡块替代另一个平衡块来改变负载的方法的情况下，由于重力加速作用，负载可能为平衡块的重量加倍所得到的数值。该数值可与施加在升降装置230上的力相等。

[0090] 可变负载施加装置210的负载可逐渐地增加。然后，升降装置230可进一步地向上移动。最后，测量衬底S与静电卡盘200分离。这样，在步骤S240中，当测量衬底S与静电卡盘200分离时，安装在静电卡盘200中的传感器可检测到该分离。在步骤S250中，传感器202的检测信息可传输到控制器260，且当测量衬底S与静电卡盘200分离时，控制器260可以测量可变负载施加装置210的负载。

[0091] 然后，在步骤S260中，利用当测量衬底S与静电卡盘200分离时可变负载施加装置210的负载与当升降销235与测量衬底S接触时可变负载施加装置210的负载之间的差值，可以精确地计算静电力。

[0092] 在上述静电力测量装置和测量静电力的方法中，利用当升降销235与测量衬底S接触时可变负载施加装置210的负载与当测量衬底S与静电卡盘200分离时可变负载施加装置210的负载之间的差值，可以确定静电力的精确值，从而避免在半导体制造过程中施加静电力的误差，并且防止在半导体制造过程中当衬底与静电卡盘分离时衬底产生裂纹或损坏。

[0093] 下面，将参照图8和12详细描述根据其他实施例的测量静电力的装置和测量静电力的方法。

[0094] 如图8所示，根据本实施例的静电力测量设备30可包括其上可放置测量衬底S的静电卡盘300以及使测量衬底S与静电卡盘300分离的分离装置320。静电力测量设备30可以进一步包括负载测量设备310，其测量当分离装置320与测量衬底S接触时的负载，并且测量当测量衬底S与静电卡盘300分离时的负载。

[0095] 静电卡盘300可由支承装置350支承。支承装置350可包括其上可放置静电卡盘300的工作台351以及可设置于工作台351的下表面的周边下以支承工作台351的支承框架353。

[0096] 当施加电压时，静电卡盘300利用在测量衬底S和静电卡盘300之间的表面上发生的极化现象而产生的静电力吸附测量衬底S。满足同样条件的等效衬底例如半导体晶片或平板显示器的薄膜晶体管和玻璃衬底可用作测量衬底S。另外，虽然图中未示出，可以提供独立的卡盘承载装置和独立的衬底承载装置，以移动静电卡盘300和衬底S。 [0097] 详细地说，静电卡盘300可放置于工作台351的上表面上。将用于将电能施加到静电卡盘300上的电极(未示出)可设置在工作台351中。

[0098] 分离装置320可以包括可设置在工作台351的下面并推动衬底S使之与静电卡盘300分离的升降装置330以及竖直移动升降装置330的驱动装置340。升降装置330可以包括可穿过工作台351和静电卡盘300竖直移动的多个升降销331、支承升降销331的升降板332、以及可设置在支承装置350和升降板332之间以引导升降板332的运动的导向杆
334。

[0099] 这里，在升降板332平行于附着到静电卡盘300上的衬底S的状态下，在导向杆334的引导下，升降销33 1和升降板332可竖直移动。因此，可被升降板332支承的升降销
331可以均匀地与附着于静电卡盘300上的衬底S 接触。因此，可减小测量负载的负载测量设备310的测量误差。

[0100] 可在工作台351的周边的下面的相应相反位置上设置至少两个导向杆334。进一步地，可在每个升降板332上设置可沿相应的导向杆334竖直移动的连接器337。可替换地，可穿过升降板332形成通孔(未示出)，从而使得升降板332可穿过通孔沿着导向杆334竖直移动。

[0101] 同时，可在工作台351中设置一个或多个传感器302，以检测衬底S是否放置在静电卡盘300上以及升降销331是否与衬底S接触。传感器302可与负载测量设备310相连，以将关于衬底S的放置和升降销331与衬底S之间的接触的信息传输到负载测量设备310。

[0102] 详细地说，当衬底S放置在静电卡盘300上时，传感器302可将关于衬底S的放置的信息传输到负载测量设备310。负载测量设备310可测量第一负载W1，其可为升降装置330推动衬底S之前的负载。进一步地，当升降销331与衬底S接触时，传感器302可将关于升降销331和衬底S之间的接触的信息传输到负载测量设备310。负载测量设备310可测量第二负载W2，其可为当衬底S与卡盘300分离时升降装置330的负载。

[0103] 这里，如图8所示，传感器302可包括一对光学传感器，其可彼此面对且位于测量衬底的相反侧。可替换地，虽然在图中未示出，可安装在其上放置测量衬底的卡盘300的上表面上的压力传感器或磁性传感器可用作传感器302。

[0104] 驱动装置340可以包括可竖直移动的升降螺杆341以及可与升降螺杆341联接并供给动力以竖直移动升降螺杆341的动力产生和传递装置342。升降螺杆341可设置在升降装置330下面，并可以被构造成使得升降板332和可支承在升降板332上的升降销331可以与升降螺杆341的竖直移动一起进行竖直移动。

[0105] 动力产生和传递装置342可以包括可具有沿垂直于升降螺杆341的方 向定向的旋转轴的动力传递螺杆343、可设置在升降螺杆341与动力传递螺杆343之间的接合部处的锥齿轮344以及可旋转动力传递螺杆343的动力源345。

[0106] 动力源345可呈手动手柄的形式，从而使得可以利用使用者的手动动力旋转手柄来供给动力。可替换地，也可以使用机械动力源、例如驱动马达来供给动力。 [0107] 负载测量设备310可设置在升降装置330和驱动装置340之间。负载测量设备310的上表面可与升降板332的下表面接触，且其下表面可以与升降螺杆341联接。 [0108] 如图9所示，负载测量设备310可以包括测量第一负载W1和第二负载W2的负载测量装置311、存储第一负载值W1和第二负载值W2的存储器312、计算存储在存储器312中的第一负载值W1和第二负载值W2之间的差值的运算装置313、以及显示该差值的显示器
314。

[0109] 这里，可以将典型的电子秤用作负载测量装置311。可替换地，利用当机械力施加到由如陶瓷等材料制成的物质上时产生内压力并在物质中感应产生电极化的现象的压电传感器也可用作负载测量装置311。

[0110] 当升降螺杆341向上移动以使衬底S与静电卡盘300分离时，升降螺杆341的压力可被传递到负载测量设备310。然后，负载测量设备310利用升降螺杆341的压力向上移动升降板332，这样可支承在升降板332上的升降销331可以向上移动。

[0111] 在该过程中，负载测量装置311测量在附着于卡盘300上的衬底S被升降销331推动之前施加在升降装置330上的升降螺杆341的压力以及当衬底S与卡盘300分离时施加在升降装置330上的升降螺杆341的压力。换句话说，负载测量装置311测量第一负载W1和第二负载W2，其中该第一负载W1为升降装置推动附着于卡盘300上的衬底S之前升降装置330的负 载，该第二负载W2为当衬底S与卡盘300分离时升降装置330的负载。 [0112] 具有上述结构的根据本实施例的静电力测量设备的操作将在下面进行描述。 [0113] 如图10至12所示，在步骤S310中，静电卡盘300首先可被放置于支承装置350的工作台351上，衬底S可位于静电卡盘300的上表面上。这样，当静电卡盘300放置于支承装置350的工作台351上且衬底S位于静电卡盘300上时，在步骤S320中，传感器302可检测衬底S的存在，并将该信息传递到负载测量设备310。此时，在步骤S340中，负载测量设备310的负载测量装置311测量第一负载W1，其可为升降装置330推动附着于静电卡盘300上的衬底S之前升降装置330的负载，并将测量值存储在存储器312中。

[0114] 然后，在步骤S340中，电能可被供给到工作台351的电极(未示出)，以在衬底S和静电卡盘300之间产生静电力。可供给到工作台351的电极上的电能也可被施加到静电卡盘300上。此时，可在静电卡盘300和衬底S之间的表面上感应出电极化现象。静电卡盘300可利用由电极化产生的静电力吸附衬底S。

[0115] 在衬底S通过静电力附着于静电卡盘300上之后，驱动装置340的动力产生和传递装置342可以旋转升降螺杆341，以向上移动升降螺杆341。当在升降螺杆341逐渐地向上移动的同时，可与升降装置330的升降板332的下表面联接的负载测量设备310可将升降螺杆341的压力传递到升降板332。

[0116] 可通过负载测量设备310接收升降螺杆341的压力的升降板332可在导向杆334的引导下以平行于衬底S的状态向上移动，并由此使升降销331向上移动。然后，升降销331可穿过工作台351和卡盘300并与衬底S接触。

[0117] 此时，传感器302可检测升降销331和衬底S之间的接触，并将该信息传递到负载测量设备310。接下来，在步骤S350中，负载测量设备310的 负载测量装置311测量第二负载W2(其可为当衬底S与卡盘300分离时升降装置330的负载)，并将测量值存储在存储器3 12中。

[0118] 在衬底S从静电卡盘300分离之前，因为衬底S维持通过吸附力附着于静电卡盘300上的状态，静电力沿与升降销331向上移动的方向相反的方向施加。因此，第二负载W2为包括来自于静电力的负载的升降装置330的负载。

[0119] 进一步地，第一负载W1和第二负载W2分别对应于在升降装置330推动附着于卡盘300上的衬底S之前施加在升降装置330上的升降螺杆341的压力和在静电力施加在衬底S和卡盘300之间的状态下施加到升降装置330上的升降螺杆341的压力。

[0120] 因此，静电力可由以下等式计算：

[0121] P＝W2-W1

[0122] 这里，P表示静电卡盘300的静电力，W1表示第一负载，其可为升降装置推动附着于静电卡盘300上的衬底S之前升降装置330的负载；W2表示第二负载，其可为当衬底S与静电卡盘300分离时升降装置330的负载。

[0123] 然后，在步骤S360中，负载测量设备310的运算装置313可计算出第一负载W1和第二负载W2之间的差值，并确定卡盘300的静电力P。显示器314可以显示出静电力P。 [0124] 在根据本实施例的静电力测量方法中，将衬底附着到静电卡盘上所需的静电力P可以被精确地测量，因此在半导体制造过程中静电力P可以均匀地施加到静电卡盘上。这样，在根据该实施例的静电力测量设备和测量静电力的方法中，根据升降装置接触附着于静电卡盘300上的衬底S之前升降装置330的第一负载和当衬底S与静电卡盘300分离时升降装置330的第二负载两者之间的差值，可以得出静电力的精确值。因此，在半导体制造过程中，静电力的精确值可施加到静电卡盘上，因而可防止在 半导体制造过程中衬底产生裂纹或损坏，并提高半导体制造过程的效率。

[0125] 如上所述，在根据此处公开的实施例的测量静电力的设备和使用该设备测量静电力的方法中，可以精确地测量静电力，从而可以确定测得的静电力值是否为适合进行半导体制造的数值。因此，可以避免在半导体制造过程期间施加静电力的误差，因而在半导体制造过程中，当衬底与静电卡盘分离时，可以防止衬底变形或产生裂纹。

[0126] 此处公开的实施例提供了一种通过计算当衬底不受静电力作用时施加在衬底的力来测量静电力的设备和方法，其避免了在半导体制造过程中确定静电力时误差的发生，并防止了衬底的损坏。

[0127] 此处公开的一个实施例提供了一种测量静电力的设备，其包括向静电卡盘施加电压的供电单元或装置、使附着于供给有电压的静电卡盘上的衬底与静电卡盘分离(或分开)的分离单元或装置、与分离单元相连的可变负载施加单元或装置，以及控制单元或装置，其中该可变负载施加单元通过改变该可变负载施加单元的负载来操作分离单元，该控制单元或装置用于测量当衬底附着于分离单元上时可变负载施加单元的负载以及当测量衬底与静电卡盘分离时可变负载施加单元的负载，并计算静电力。分离单元可以包括产生真空以吸附测量衬底的真空单元或装置，以及传递动力以移动真空单元的驱动单元或装置。

[0128] 此外，真空单元可以包括用于吸附衬底的真空抽吸件和通过真空抽吸件抽取空气的真空泵。真空抽吸件可以包括选自于真空抽吸垫和真空抽吸销中的一个。 [0129] 该设备可进一步包括设置于静电卡盘中的传感单元或装置，以检测衬底附着在静电卡盘上或是与静电卡盘分离。传感器单元可以包括选自于压力传感器和磁性传感器中的一个。分离单元可以包括使可附着于静电卡盘上的测量衬底与静电卡盘分离的升降单元或装置，以及传递驱动 力以移动升降单元的驱动单元或装置。

[0130] 另外，升降单元可以包括升降销，以接触衬底，从而传递由驱动单元施加到衬底上的力。可在接触衬底的升降销的一部分中设置接触检测传感器，以检测升降销是否接触衬底。驱动单元可以包括可将可变负载施加单元与升降单元相连以将驱动力传递到升降单元的动力传递件。

[0131] 此处公开的另一个实施例提供了一种测量静电力的设备，该设备包括其上放置衬底的卡盘、包括使衬底与静电卡盘分离的升降单元或装置的分离单元或装置、操作升降单元的驱动单元或装置、以及负载测量装置，其在分离单元挤压衬底之前测量升降装置的第一负载以及当衬底与卡盘分离时测量升降装置的第二负载，负载测量装置利用第一负载和第二负载之间的差值计算卡盘的静电力。该设备可进一步包括支承卡盘的支承单元或装置，其可具有卡盘放置于其上的工作台以及支承工作台的支承框架。

[0132] 升降单元可以包括穿过卡盘进行竖直移动的多个升降销和支承升降销的升降板。传感器可设置在支承单元中，以检测衬底附着于卡盘上，还是与卡盘分离，以及升降销是否与衬底接触。

[0133] 另外，在工作台上可设置一导向杆，从而使得升降板可滑动地与导向杆联接，从而引导升降单元进行竖直运动。驱动装置可以包括支承升降板的升降螺杆以及旋转升降螺杆的动力产生和传递单元或装置，其中升降螺杆被竖直移动。

[0134] 负载测量装置可以包括测量第一负载和第二负载的负载测量单元或装置、其中存储第一负载值和第二负载值的存储单元或装置、计算存储在存储单元中的第一负载值和第二负载值之间的差值的运算单元或装置、以及显示差值的显示单元或装置。 [0135] 进一步地，此处公开的另一个实施例提供了一种测量静电力的方法， 该方法包括将衬底放置于静电卡盘上，将电压施加到静电卡盘上以对静电卡盘充电，以及利用由电压产生的静电力将衬底附着到静电卡盘上，通过改变使衬底与静电卡盘分离的可变负载施加单元或装置的负载向上移动真空单元或装置，测量当衬底通过可变负载施加单元与静电卡盘分离时可变负载施加单元的负载，并且计算当衬底与静电卡盘分离时测得的可变负载施加单元的负载和当真空单元或装置吸附和保持衬底时测得的可变负载施加单元的负载之间的差值，以及利用该差值确定静电力。

[0136] 此处公开的另一个实施例提供了一种测量静电力的方法，该方法包括将衬底放置于静电卡盘上，将电压施加到静电卡盘上以对静电卡盘充电，并利用由电压产生的静电力将衬底附着到静电卡盘上，向上移动升降单元或装置，以使衬底与静电卡盘分离，测量当升降单元与衬底接触时可变负载施加单元或装置的负载，测量当通过升降单元的向上运动使衬底与静电卡盘分离时可变负载施加单元的负载，计算当升降单元接触衬底时测得的可变负载施加单元的负载和当衬底与静电卡盘分离时测得的可变负载施加单元的负载之间的差值，并利用该差值确定静电力。

[0137] 此处公开的另一个实施例提供了一种测量静电力的方法，该方法包括在升降装置挤压附着于卡盘上的衬底之前测量升降单元或装置的第一负载以及当衬底与卡盘分离时测量升降装置的第二负载。

[0138] 该方法可进一步包括在进行第一次测量之前利用由向卡盘供给的电压产生的静电力将衬底附着到卡盘上。在第二次测量中，可以计算在升降单元挤压附着于卡盘上的衬底之前升降单元的第一负载与当衬底与卡盘分离时升降装置的第二负载之间的差值，并可以利用该差值确定静电力。

[0139] 在本说明书中，关于“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的任何引用均意味着与针对该实施例描述的特定特征、结构或特 点包含在本发明的至少一个实施例中。在本说明书中的不同位置出现的这种术语并不必然指同一实施例。此外，当针对任何实施例描述特定特征、结构或特点时，应被认为本领域的普通技术人员可以想到可将该特征、结构或特点应用到其他实施例中。

[0140] 虽然已参照多个说明性实施例描述了一些实施例，应当理解，在该公开文本的原理的精神和范围内，本领域的普通技术人员可以构思出多种其他修改和实施例。更具体地说，在本说明书、附图和所附权利要求的范围内，可以对在组成元件和/或组合配置的配置进行各种变型和修改。除了在组成元件和/或配置方面的变型和修改之外，一些替换性应用对于本领域的普通技术人员而言也将是显而易见的。