专利名称：研磨处理设备及采用编码研磨产品的方法
技术领域：
本发明总的涉及制品的研磨处理，更具体地讲，涉及一种采用编码有代表产品标识信息、索引信息、伺服信息等的可机器阅读的图案的研磨产品来研磨处理制品的设备和方法。
背景技术：
已研制了用于研磨处理组合和结构各异的制品的多种类型的自动研磨和磨光机器。例如，在半导体工业中，传统的化学一机械平面化(planarization)(CMP)机器能自动平面化和磨光半导体晶片。美国专利5,643,044和5,791,969号(Lund)中描述了一种自动晶片磨光设备，在此整个地援引以供参考。
诸如上述专利中所描述的、传统的自动磨光机器通常采用一种以计算机为基础的控制系统来控制总的磨光处理。使用在此类机器中的伺服控制处理通常是以驱动磨料卷通过该机器的驱动电动机的转轴的转速为基础的。将该转轴的转速与编程值作比较，通过伺服控制机构来调节施加给电动机的电压或电流，以使所感应的转轴的转速与编程的转速值相称。
采用这种方式只能间接测量研磨卷的转速。此种方式不能计算出会显著影响磨料相对于经受磨光的晶片或制品的实际速度的计算的多种因素。此外，在磨光处理期间，当这种传统的伺服方式尝试着使磨料的具体区域与给定制品接触时，其精确度是有限的。传统自动磨光系统中所固有的这些及其它的限制会给处理和磨光某些高精度制品、诸如半导体晶片等的能力带来深远的消极影响。
虽然传统的磨光方式能够一定程度地实现自动化，但这些方式中的绝大多数在多个步骤中仍然须要人为介入。例如，操作人员通常必须通过人工装置来验证具体类型的研磨产品是否适用于处理具体类型的制品。关于这一点，由操作人员所犯下的错误通常会带来有害的结果，它一般会导致昂贵制品的损坏或破坏、以及不想要的处理停工时间。传统磨光和研磨处理方法的其它方面在自动化方面同样有限，诸如使用局部自动化或非自动化的存货系统、机器性能诊断系统、研磨产品/制品跟踪系统等。
因此，需要一种可提供提高的自动化和数据处理能力的、用于研磨处理制品的系统和方法。尤其需要一种改进的方式用于在研磨处理期间控制研磨产品相对于一个或多个制品的移动。还需要一种可提供目前利用传统的研磨或磨光机器所无法获得的多种数据获取和处理能力的整体信息系统。本发明即能满足这些机其它需要。
发明概述本发明涉及一种用于研磨处理制品的设备和方法。研磨产品设有代表类型和内容各异的信息的可机器辨别的图案。当研磨产品相对于制品移动时，可机器辨别的图案被阅读，并用于启动机械操作、诸如与控制研磨产品相对于制品的移动的操作。该可机器辨别的图案可包括可机器辨别的电学特征、光学特征、标高特征或磁性特征中的一种或多种。阅读可机器辨别的图案可包括以电、光、机械或磁性中的一种或多种方式来阅读设置在研磨产品上的可机器辨别的图案。
可机器辨别的图案可包括标记、突部、凹部、孔、空洞(void)、颜色或颜料变化、条型码、磁性转变或周期性记号中的一种或多种。该可机器辨别的图案可包括第一图案部分和第二图案部分，其中第一图案部分所呈现的可机器辨别的特征不同于由第二图案部分所呈现的可机器辨别的特征。
可机器辨别的图案可包括索引信息、伺服信息、校准信息或研磨产品标识信息中的一种或多种。索引信息可包含在图案中，并用于用计算机确定研磨产品接触给定制品时所处的一个或多个位置。伺服信息也可单独地、或者与索引信息相结合地包含在可机器辨别的图案中而成为其一部分，并可用于控制研磨产品的移动、诸如控制研磨产品相对于制品移动的速率或方向。可机器辨别的图案还可包含有校准信息，利用该校准信息可改变研磨产品相对于制品的校准。
包含在可机器辨别的图案中的研磨产品标识信息可用于验证具体的研磨产品是否适用于研磨处理给定的制品。响应已验证该研磨产品不适用于研磨处理目标制品可使研磨产品停止移动。可机器辨别的图案可包含有标识研磨产品的一个或多个有缺陷的区域的位置的信息。该缺陷位置信息可用于控制研磨产品的移动，以避免有缺陷的区域与制品之间相接触。
研磨产品可构成具有固定长度的带材，或者另外可为连续带材。例如，该带材可构成适用于使半导体晶片平面化的立体复合固定带材。研磨产品还可构成可移动的垫件和研磨浆。该垫件可以受控的方式相对于制品移动成使该垫件和研磨浆研磨接触制品。设置在垫件上的可机器辨别的图案可在清洁操作之后被阅读。根据研磨处理设备的构造，可机器辨别的图案可在研磨产品(例如，垫件和研磨浆)接触制品之前在第一阅读位置被阅读、以及在研磨产品接触制品之后、诸如紧随清洁工序在第二阅读位置被阅读。经受研磨处理的制品可包括硅制品、玻璃制品、陶瓷制品、复合制品、木制品或金属制品。例如，该制品可包括硅晶片、锗晶片或砷化镓晶片、以及涉及半导体装置的制造的相关结构。
本发明另一种实施例涉及用于研磨处理制品的研磨产品。该研磨产品包括具有第一表面和第二表面的基层。磨料置于第一表面上。可机器辨别的图案设置在第一表面或第二表面上、或者两个表面上，用于产生供控制磨料相对于制品移动用的控制信号。第一或第二表面可构成研磨产品的边缘。可机器辨别的图案可包括可机器辨别的电学特征、光学特征、标高特征或磁性特征中的一种或多种。一个或多个可机器辨别的突部可附着在研磨产品上，其中第一图案部分设置在研磨产品的第一或第二表面上、或者两个表面上，而第二图案部分则设置在突部的一个或多个上。该突部可遍布研磨产品的整条边缘。可机器辨别的图案可设置在可附着于研磨产品的第一或第二表面上、或者两个表面的标签上。
根据本发明的原理，用于研磨处理制品的设备包括用于支承其上设有可机器辨别的图案的研磨产品的支座。安装固定装置使制品与研磨产品接触和脱离。设有用于使研磨产品相对于制品移动的致动器。检测器检测设置在研磨产品上的可机器辨别的图案，并且控制器利用该可机器辨别的图案控制研磨产品相对于制品移动。
检测器可包括电检测器、光检测器、机械检测器或磁性检测器中的一种或多种。检测器检测设置在可机器辨别的图案中的索引信息、伺服信息、校准信息或研磨产品标识信息中的一种或多种。利用设置在可机器辨别的图案中的索引信息，控制器用计算机确定研磨产品研磨接触制品时所处的研磨产品的位置。控制器还可利用包含在可机器辨别的图案中的伺服信息来控制研磨产品相对于制品移动的速率。该伺服信息也可为控制器所用，以便控制研磨产品相对于制品移动的方向。在可机器辨别的图案中还可包含有校准信息，该信息可为控制器所用，以便保持研磨产品相对于制品的适当校准。
本发明的另一个方面涉及一种获取涉及一个或多个制品的处理的信息的方法。阅读设置在研磨产品上的可机器辨别的图案，并访问数据库，以便利用可机器辨别的图案获得研磨产品的标识符。产生与被标识的研磨产品的处理相关的多种类型的数据，并将它们存储在数据库中。所存储的数据可用于各种标识、跟踪、计算、存货、处理和统计目的。
该方法可包括倘若数据库的询问显示采用具体的研磨产品来处理目标制品是不适当的话，则禁止对目标制品进行研磨处理。数据库还可存储与位于一台或多台处理设备上的研磨产品或制品、或者两者相关的存货数据。可获取与采用具体的研磨产品来处理的制品的产量相关的数据，并将其存储在数据库中。可将各种类型的处理数据传送至本地和/或远程处理器。
一种获取涉及利用研磨处理设备来处理制品的信息的系统包括与研磨处理设备相耦连的控制器。与控制器相耦连的检测器，该检测器检测设置在研磨产品上的、为研磨处理设备研磨处理制品所用的可机器辨别的图案。主处理器与存储各种类型的处理数据的存储器相耦连。接口将主处理器与研磨处理设备的控制器相耦连。主处理器接收来自于控制器的、与研磨产品相关的标识信息，并将研磨产品标识信息存储在存储器中。主处理器或控制器利用研磨产品标识信息将可机器辨别的图案转换成相应的研磨产品标识。
主处理器可相对于控制器本地或远程设置。存储器可包括若干实或虚存储器装置，各存储器装置可相对于其它存储器装置近距离或远距离设置。主处理器可处理存储在存储器中的数据，以便执行多种标识、跟踪、计算、存货、处理和统计功能。
例如，可将要利用研磨处理设备进行处理的制品的标识存储在存储器中，并且主处理器可使制品标识与研磨产品标识信息相关联，以便验证研磨产品是否适用于处理制品。主处理器响应已验证该研磨产品不适用于处理该制品而将禁止信号传送至控制器。控制器响应该禁止信号而禁止对该制品进行研磨处理。利用包括键盘、声音识别装置、光扫描装置或条型码阅读器在内的各种输入装置可将制品标识输入到存储器中。
以上本发明的概述并没有涵盖本发明所有的实施例或每一种实施方式。通过参阅下文中结合附图所进行的描述和权利要求，本发明的优点和成就、连同对本发明的更为全面的理解一起都将变得一目了然。
附图简介
图1和2示出了根据本发明的原理、采用编码有信息的研磨材料卷带的研磨处理设备；图3A和3B示出了根据本发明的原理、可编码在研磨产品上且可从该研磨产品上阅读的多种类型的信息图案；图4示出了用于阅读设置在研磨带材上的信息图案的阅读装置的一种实施例；图5示出了用于阅读设置在研磨带材上的信息图案的阅读装置的另一种虽然已在附图中以举例的方式示出了本发明的特殊形式、而且将在下文中详细描述，但本发明可被修改成多种变型和变化形式。然而，要理解的是，本发明并不受本文中所描述的具体实施例的限制。相反，本发明涵盖了隶属于由附加权项所限定的本发明的精神实质和范围内的所有的变型、等效物和替换物。
实施例的详述在下列描述图示实施例的过程中可参阅构成其一部分的附图，其中只是以示例的方式示出了本发明，但本发明还具有多种实施例。要理解的是，这些实施例可被采用，并且在不脱离本发明范围的情况下还可有结构变化。
请参阅附图，尤其参阅图1，图中示出了一种采用研磨产品来研磨处理与该研磨产品接触放置的制品的研磨处理设备20。在图1所示的实施例中，研磨产品构成设有磨料层的卷材。要理解的是，如本发明的上下文中所设想的术语“研磨产品”包含了结构和材质各异的多种类型的研磨产品结构，而不仅限于卷筒状产品结构或者本文中所具体描述的其它研磨产品结构。
具体地讲，适用于本发明原理的研磨产品包括那些具有连续结构或者带状结构的研磨产品。也可设想具有圆形或板状结构的离散研磨产品。要理解的是，还可设想具有其它几何形状的研磨产品。
另外，适用于本发明原理的研磨产品可由一种立体复合研磨卷带来实现。另一种适当的研磨产品结构包括与研磨浆相结合的垫件，诸如弹性垫。还可设想一种包括抛光或磨光薄膜、单独地或者与织物基层相结合的研磨产品，诸如美国专利5,897,424号中所描述的抛光薄膜产品，在此整个地援引以供参考。因此，欲使用在本发明的上下文中的研磨产品并不仅限于本文中所具体描述的研磨产品形式。
根据图1所示的实施例，研磨卷带30从进给卷筒28引入至研磨处理设备20，该研磨卷带在研磨处理期间轴向移动通过设备20的输送机构，并卷绕到卷紧卷筒29上。研磨卷带30可包括类似于美国专利5,152,917号(Pieper等人)中所描述的那些研磨复合物，在此整个地援引以供参考。
在一般操作中，要利用研磨处理设备20进行处理的制品24位于固定装置22中。在研磨处理期间，该固定装置22通常受控，以便移动一个或多个制品24使其与研磨带材30接触和脱离。不具有磨料的带材30的表面37在工作台26的表面上方移动。该工作台26能抵抗当制品24被压到卷材30上时、因固定装置22向下移动而施加在卷材30上的力。
当制品24压到研磨带材30上时，固定装置22通常以大致圆形或椭圆形的轨道方式移动。设备20对制品24进行研磨处理的角度是可控的，诸如通过适当地控制卷材移动的速率和方向、固定装置22的移动以及制品24与带材30的研磨表面35之间的接触力。例如，研磨带材30可受控，以便以固定长度或可变长度的步幅以递增方式移动。研磨带材30还可受控，以便在研磨处理目标制品24期间，以诸如指定的速率以均匀连续的方式移动。或者或另外，在研磨带材30以受控方式前后移动时，目标制品24可由固定装置22保持静止。
根据本发明的原理，研磨带材30的表面、诸如不具有磨料的表面37设有可由阅读装置32感应到的图案。具有磨料的表面35也可设有可由阅读装置32所读到的图案。另外，研磨带材30的一条或多条边缘可设有图案。应意识到的是，研磨带材30的一个或多个表面可设有可由阅读装置32感应到的图案。要注意的是，研磨带材30的不同的表面可设有依次代表不同类型的信息的不同的图案。
设置在研磨带材30的一个或多个表面上的图案可代表用于标识研磨带材30的特征和用于执行多种研磨处理功能和信息采集/处理操作的各种类型的信息。正如下文中将更详细地叙述的那样，编码在研磨带材30上的信息可表示研磨产品的名称、制造商、制造日期、卷材号、批号(lot number)以及其它的标识信息。另外，图案化信息可包括用于确定研磨带材30相对于基准方位、诸如卷材方位的起始处的位置的索引图案。另外，可机器辨别的信息图案在被阅读和翻译时可用于启动机械操作，诸如在阅读卷材图案的末尾的同时使图1所示的磨光固定装置22上升，或者在阅读位于例如每一英尺带材长度的索引图案的同时执行研磨带材30和/或工作台26的清洁操作。
信息图案还可包括用于促进对研磨带材的移动的控制的伺服图案。例如，研磨处理设备20的伺服控制系统可控制研磨带材30的速度、加速度和方向，并且还可提供对研磨带材的移动的连续或步进控制。另外，伺服图案可单独使用、或者与索引图案结合使用，以便定位和重新定位研磨带材30的特定区域，从而使其高度精确地与特定制品相接触。校准信息也可沿着带材30的一条或多条通道在研磨带材30上形成图案。例如，校准图案的一条或多条通道可与带材的纵轴大致平行地设置在带材30上。校准图案可用于调节研磨带材30的位置，以便当带材30通过研磨处理设备20时，保持所需的取向。
设置在研磨带材30上的图案化信息可采用多种形式。通常，图案化信息可展现可由机器、装置或其它自动化仪器所辨别的特征。设置在研磨带材30上的图案可例如包括电学特征、光学特征、标高特征、磁性特征或其它特征、或者可由自动仪器所辨别的特征的组合。例如，图中所示的阅读装置32可通过电、光、机械或磁性阅读设置在研磨带材30上的一个或多个图案来进行辨别。
作为非限制性的例子，设置在研磨带材30上的图案可通过下列方式来构成将颜料墨水或染料印制在卷材30上；形成穿透卷材30的孔的图案；在卷材30的表面上形成凹坑或通道的图案；诸如通过导入或略去(omission)着色剂来形成构成带材的一整体部分的图案；将预先印制的标签材料粘贴到卷材30上；固定相对于卷材30具有不同的传导性或光学特性的突部；或者在卷材30上形成磁性转变的图案。与各卷材标记技术相对应的是各种用于询问记号的技术。此类询问技术可包括利用光的传播、光的反射、导电性、机械探头、流体探头、磁性阅读件等。
图案的方位可体现在下列几种形式中，包括(但不仅限于此)位于横过卷材30的一条或多条通道中的顺材图案；沿着卷材30的一条或多条边缘的图案；沿着卷芯31的内表面、位于卷芯31的帽盖上、或者构成卷材包装材料的一部分的图案。一卷材30上可承载位于一个以上的方位(例如，横材或顺材)中的一个或多个图案，以便适应一种以上的类型的感应装置、或者扩展图案的实用性。例如，如前所述，结构相似或者不同的图案可位于横过带材30的多条通道中、或者位于卷材30的其它部分上，并且独立的传感器可用于阅读图案，以便执行包括数据采集、索引、伺服、校准或者诸如使研磨机的性能最优化和检测例如带材的张力之类的其它功能在内的多种功能。
根据本发明的一种实施例，研磨处理设备20包含有阅读装置32，如图1所示，该阅读装置安装在研磨带材30的下方。该阅读装置32可包括光传感器36和照明源34。该照明源34和光传感器36协配以感应设置在研磨带材30上的光可辨识的转变。例如，阅读装置32可包括以本领域中已知的方式来感应宽度和间距各异的一连串平行条纹、诸如图3A中所绘制的条型码56的条纹的条型码阅读器。
根据另一种实施例，阅读装置32可构成阅读预先印制在研磨带材30上的标记的扫描装置。该标记可包括可利用光符识别或者其它适当的技术来进行翻译的字母数字字符。该标记还可包括字母数字字符和其它字符的组合，以及诸如呈现各种几何结构的垂直的、水平的、对角线的、及其它的线条和符号之类的记号。
与图2中所示的实施例有关的是，阅读装置32可包括在研磨带材30的相对两侧上进行协配的发射器44和检测器46，用以感应研磨带材上的光可辨识的转变。根据该实施例，信息图案可包括一连串穿透研磨带材30的孔。或者，该图案可包括一连串卷材30的凹部或部分，它们半透明得足以允许必要的光线量从发射器44传向检测器46。通过串联使用发射器44和检测器46可检测卷材30的不透明度或透明度中的变化。
图4和5中所示的实施例示出了与设置在卷材30上的图案相互机械作用的阅读装置32。在图4中，例如，将阅读装置32设置成可阅读设置在卷材30的下表面37上的拓扑图案。该阅读装置32可包括能感应压印或以其它方式设置在卷材30的下表面37上的、诸如突部和凹部之类的拓扑变化。传感器组件72可设置用来将机械感应到的图案信息转换成相应的电或光信号。该传感器组件72还可包括用于译码感应到的图案信息的译码器电路。或者，译码感应到的图案信息也可由下游电路或者远距离设置的处理器来执行。
图5中所示的阅读装置32的实施例感应沿着研磨带材30的边缘39所设置的信息图案。该信息图案可为与参照图4所描述的那些相类似的拓扑变化。沿着研磨带材30的边缘39所设置的信息图案还可采用凹口的形式，从而提供了一种凹口状的边缘结构。
或者，图4和5中的信息图案可构成编码在沿着研磨带材30的边缘39持续延伸的可磁化层或条上、或者所选部分上的磁性转变。利用各种已知的磁性记录/写技术可将磁性信息写到可磁化层或边缘部分上以及从可磁化层或边缘部分上读出磁性信息。在此类实施例中，包括诸如薄膜或磁阻阅读元件之类的磁性阅读元件的传感器70和80无须与编码有磁性信息的研磨带材30的边缘或者其它表面实际接触。
图3A、3B和6示出了可根据本发明的原理编码在研磨带材30并从该卷材上读出的各种类型的信息图案。图3A示出了通常采用间隔设置的平行记号的众多不同形式的编码信息。如上所述，图3A中所示的记号可代表印制标记、拓扑变化、光可辨识的变化、磁性转变或者其它形式的可机器辨别的标记。要注意的是，图3A中所示的图案可设置在研磨带材30的任何表面上。
区域52中的图案示出了可用于索引或伺服目的的多通道系列记号。具体地讲，区域52包括三串通道记号，即通道53、54和55。这三个通道记号的记号密度以及相邻记号之间的相对间距是不同的。例如，间隔较宽的通道记号55可表示从一个记号到下一个记号间较大的卷材位移变化。通道记号54和53可表示卷材位移中较小的变化。增加通道的数量以及通道记号之间的相对间距可提高编码方案(scheme)的分辨率，从而提供更为精确的卷材位移计算和更强大的卷材移动控制。
区域58通常代表可在制品的研磨处理期间、用于控制研磨带材30的移动的多通道系列伺服图案。区域58包括四个通道伺服记号，即通道60、61、62和63。区域58中的多通道系列图案还可用于当研磨带材30通过研磨处理设备20时保持适当的校准。区域58的伺服记号由阅读装置32所感应，并传送至翻译伺服数据的处理器，以便在研磨处理期间控制研磨带材相对于一个或多个制品的移动。本技术领域中的那些熟练技术人员应意识到的是，可采用多种已知的伺服技术来响应设置在研磨带材30上的伺服记号适当地控制研磨带材的移动。例如，区域58中所示的伺服记号可呈现伺服领域中常用的、用于实现闭环伺服过程控制的正交信号序列(burst)图案结构。例如，美国专利5,452,150号和5,661,616号中所描述的伺服技术可适用在本发明的研磨处理设备中。在此整个地援引美国专利5,452,150号和5,661,616号以供参考。
例如，单独地或与区域52中的索引记号相结合的区域58中所示的伺服记号可用于控制研磨带材的移动，以便当一片或多片半导体晶片的中间层被磨光时可呈现未用过的研磨剂。伺服控制处理器可以连续或者递增的方式来控制研磨带材的移动。伺服记号还可使用在校准工序中，以便校准用于索引通过研磨处理设备的研磨带材30伺服电动机。另外，伺服记号可用于将研磨带材30相对于卷材输送机构重新设置到一已知的方位中。例如，研磨带材30在处理一连串晶片的过程中可缓慢地前进，迅速地重新卷绕，以便将卷材30用过的部分设置在清洁设备中，接着又迅速前进至磨光工位，以便重复卷材30的早期定位。
索引记号和标识记号可结合使用，以便更精细地限定用于磨光特定晶片的研磨带材30的区域。例如，与特定制品的处理有关的磨光位置可被称作是位于标识记号后面的、距离批号YYY的卷材XXX的开始八十二英尺的二十三个索引记号。
图3A中所示的图案还可用于标识正在使用的研磨带材的类型、正在使用的具体卷材的身份以及正用于磨光诸如晶片或晶片序列之类的给定制品的卷材30的部分。通过感应卷材记号图案，标识记号可随意地提供索引记号功能。例如，“卷材始端”和“卷材末端”标识记号也可用于具体研磨处理机上的信号中断和/或转换模式。或者，标识记号可设置在与研磨带材30有关的卷芯或凸缘上，诸如设置在图1所示的进给卷筒28的卷芯31上的记号33。
图3B示出了可用于多种控制、索引和标识目的的可机器阅读的图案的另一种实施例。图3B中所示的图案包括表示在此处启动研磨处理的研磨带材30的位置的起始区域72。紧随该起始区域72之后的是表示新的图案信息块的开始的同步区域73。在一种实施例中，研磨带材30包括横越卷材30的长度的一个或多个图案信息帧(frame)，其中每一个帧包含有许多块。例如，具有八十英尺可用长度的研磨带材30可包括八十英尺长的单个帧和位于该单个帧中的八十个一英尺长的块。
图3B中所示的图案还包括标识研磨产品(例如，卷材号、批号)的ID区域74，并且还包括诸如英尺和英寸索引记号的索引记号。为伺服索引校准的目的，还可包括不具有记号的间隙区域(未图示)。可包含有伺服信号序列图案76，以便于伺服索引和校准。该伺服信号序列图案可包括1/4英寸至1/8英寸的记号。这些记号的尺寸和间距可根据分辨率要求而有所不同。卷材末端记号77可设置在研磨带材30的可用部分的末端旁。
图6中所示的图案表示了包含有可由参照图4和5所述的类型的机械阅读装置32所阅读的拓扑变化的图案86。该图案86可构成穿透研磨带材30的冲孔或者一连串凹坑和/或突部的图案。该图案86也可代表预先写在研磨带材30上、且可在利用该卷材30进行研磨处理期间由磁性阅读装置32所阅读的离散磁性转变。
现在请参阅图7，图中示出了可根据本发明的原理来控制研磨处理设备20的控制系统100的一种实施例。图7中所示的系统100包含有与图案译码器110相耦连的主处理器102。图案译码器110接收由图案阅读器112所获得的图案数据。图案阅读器112可感应或辨别编码在研磨产品上的、具有多种不同形式的信息图案。例如，该图案阅读器112在形式和功能方面可相当于或类似于上述阅读装置32。图案译码器110将与由图案阅读器112所阅读的图案相对应的信号信息传送至处理器102。
处理器102利用从图案译码器110所接收到的伺服数据执行众多已知的伺服技术中的任何一项技术。处理器102还从图案译码器110获得研磨产品身份以及其它相关数据。研磨产品身份数据可传送至用于随后经由通信接口114进行处理的信息系统116。该信息系统116可为本地或远程系统，并且还可表现为分布式或网络式信息系统。通信接口114具有与信息系统116的数据通信和结构要求相适应的形式和功能度。例如，通信接口114可为局域或广域网络卡、电话接口、微波或卫星接口、有线网络卡、外部接口卡等。
处理器102协同驱动控制器104执行伺服方法(methodology)。驱动控制器104与研磨处理设备的驱动机构相耦连，并控制研磨产品在研磨处理设备中的移动。驱动控制器104还与感应研磨处理设备的多种操作参数的一个或多个驱动传感器108相耦连。驱动机构106还接收来自于一个或多个驱动传感器108的输入信号。或者，驱动传感器108还可与处理器102直接、而不是通过驱动控制器104相耦连。要意识到的是，处理器102可被构成为可执行由驱动控制器104所执行的所有功能。同样，要意识到的是，图案译码器110可与驱动控制器104直接、而不是通过处理器102相耦连。
驱动控制器104将驱动信号传送至驱动机构106，以便调节研磨处理设备的操作、尤其是诸如研磨带材之类的研磨产品的移动。驱动控制器104接收来自于处理器102的、先前由图案译码器110所译码的伺服和/或索引数据。根据一种伺服途径，处理器102接收来自于图案译码器110的伺服数据，并产生代表要获得所需的处理速度或方向变化所需的变化的修正信号。由处理器102所产生的修正信号被传送至驱动控制器104，接着，该驱动控制器将相应的驱动信号传送至驱动机构106，以便实现该变化。
根据本发明的另一种实施例，并请参阅图8，本地主处理器122由研磨处理机所获得、使用或产生的研磨处理和产品相关数据。例如，该本地主处理器122可提供与图7所示处理器102相类似的功能度，或者可经由通信接口114与处理器102相耦连。本地主处理器122与多个数据库通信，用以执行多项数据处理任务。图8中所示的数据库仅仅代表可由本地主处理器122所获得的少数几种可能的信息源和资源库。例如，本地主处理器122可经由通信接口114和通信通道140与其它的信息系统和数据库通信。
本地主处理器122可以图9中所示的流程图形式的方式与产品/制品数据库124通信。较理想地是使仅有某些研磨产品用于处理某些制品时的处理自动化。例如，利用不适当的研磨产品来磨光一片或多片半导体晶片会使晶片变得不能为它们的目的所用，通常表现为在单价相当于数千美元的晶片或晶片组上产生极大的材料损耗。因此，可意识到的是，避免研磨产品与制品的错配是很重要的。可执行图9中所示的研磨产品/制品验证方法，以有利地避免此类不想要的错配的发生。
请参阅图9所示的流程图，并请继续参阅图7和8中所示的多种组成部分，标识要经受研磨处理的制品的身份200。标识目标制品可以多种方式来实现，包括扫描标识目标制品的条型码，将制品标志符经由输入装置(例如，键盘、鼠标或者声音激活输入装置)人工输入到产品/制品数据库124中，或者采用其它的电子和用户致动装置。要被用于处理目标制品的研磨产品也诸如通过上述自动途径中的任何一种途径或人工输入装置进行标识202。
假设产品/制品数据库124包含有使制品类型与可接受的研磨产品类型相关联的对照表或其它数据库结构。产品/制品数据库124由本地主处理器122访问，并且研磨产品的标识和目标制品的标识对照对照表进行比较204、206，以便验证通过采用该研磨产品来处理该目标制品是否恰当。如果恰当的话，则对目标制品进行处理208。
倘若处理器122确定是错配的话，则可能是因为真的错配了，或者产品/制品数据库124中可能漏了新的研磨产品或目标制品的类型。不管错配的原因是什么，研磨处理被中断210，直到错配状况被解决为止。可提供人控功能，这样就能利用适当的输入装置送入已错误地从产品/制品数据库124中遗漏的适当的研磨产品和/或制品的标识218。倘若人控成功212的话，则先前遗漏的研磨产品和/或制品的标识被送入到产品/制品数据库124的对照表中218，并且进行研磨处理208。倘若仍然错配的话，则研磨处理被禁止214，并且发出适当的警告信息216，由操作人员来决断。
图10示出了当跟踪处理相关数据与研磨处理具体制品相关联时，由处理器122所执行的多种处理步骤。图8中所示的系统120包括跟踪数据库134，其中可存储和访问与给定制品和一个或多个研磨产品相关联的处理的相关数据。最初，获得目标制品和研磨产品的标识240、242。利用形成在研磨产品上的信息图案、并且通过估计制品和/或研磨产品的状况来确定将用于处理该制品的研磨产品的适当的区域244。可采用包括使用椭圆计的技术在内的多种已知的技术来确定目标制品和/或研磨产品的状况。
倘若打算使用的区域先前已被用过的话246，则估计该区域是否相配248。如果确定该区域不适合，则选择可接受的区域250。利用研磨产品的所选区域来处理该制品252。将制品、研磨产品、用于处理制品的研磨产品的区域、以及其它处理相关数据(例如磨光时间)的标识存储在跟踪数据库134中。如果需要进一步处理该制品、诸如在相同或不同的设备上进行第二磨光工序256，则重复处理步骤244-254，当然要理解的是，倘若要采用不同的研磨产品来进一步处理目标制品的话，则还要重复步骤242。可采用多种方式、诸如用于证明符合工业标准(例如，有关的ISO标准)及其它与可靠性相关的用途的方式来将数据存储在跟踪数据库134中。
本发明的另一个方面涉及通过利用由本地主处理器122和/或研磨机控制器130所获得的、存储在可由本地主处理器122访问的一个或多个数据库中的数据来使研磨处理操作最优化。在一个或多个处理周期中可存储诸如处理速度、温度、研磨接触压力、研磨产品张力等与具体的制品和/或研磨产品有关的多种处理参数。为具体处理而获得的其它效益数据可包括处理时间和研磨处理(例如平面)效率和质量。该数据最好自动获得，但也可利用人工送入途径输入。
该历史性性能数据可为本地主处理器122所用，以使诸如晶片平面或磨光处理之类的研磨处理自动最优化。本地主处理器122可适当地调节一个或多个处理参数，以便在处理时间和/或处理质量方面使给定的研磨处理最优化。对给定处理的调节可由用于当前操作处理和用于未来处理的本地主处理器122所进行。
参阅图11，本地主处理器122还与存货数据库136通信，用于管理研磨产品和要被研磨处理的制品的存货。该存货数据库136存储涉及研磨产品的当前库存和位于一个或多个处理设备上的目标制品的数据。通常，进入一设备的新的库存品被送入到存货数据库136中。当库存品在是研磨产品的情况下时被消耗、或者在是要经受研磨处理的制品的情况下时被处理时，存货数据库136较佳地被实时更新，以便反映当前的库存可用性和利用情况。处理器122监控存货数据库136中所反映出的研磨产品和制品的存货量260、262。处理器122还监控在各处理工位或设备上进行处理的制品的产量266。
当与存货数据库136相互作用时，处理器122可执行多种功能。例如，处理器122可确定在一个或多个处理设备上的研磨产品的使用率264。基于包括历史性数据、当前指令以及所映射出的未来需要在内的多种因素，处理器122可确定手头是否有足够数量的具体研磨产品来及时地处理给定数量的特定制品268。倘若处理器122确定给定的研磨产品在当前或未来会或者可能会不足，则标识短缺的研磨产品270，并确定各自所需的数量272。处理器可进一步调配所需的研磨产品274。
处理器122可进一步查询具体的目标制品是否短缺276。如果是的话，则标识短缺的目标制品278，确定所需的各制品的数量280，并且诸如通过调配或制造来获取所需的制品的新的补给282。
本地主处理器122可与包括机器统计量数据库128在内的其它数据库通信。涉及研磨处理机的、用于一台或多台设备的统计量可被获取并存储在机器统计量数据库128中。机器效益参数可包括运行时间、因维修保养和更换的停工时间、处理产量、诸如研磨产品使用率之类的机器传感器数据以及其它机器相关数据。利用存储在机器统计量数据库128中的数据可估计机器和人员的效能。
翻译数据库126可用于存储用于各种编码图案数据格式的译码信息。例如，一种具体的研磨处理设备可配备有多个阅读装置，它们各自能够感应设置在研磨产品上的不同类型的信息图案。例如，第一阅读装置可被构成为阅读条型码，而第二阅读装置可被构成为阅读字母数字标记。在这种情况下，翻译数据库126可包含有用于将由第一阅读装置所阅读的条型码转换或译码成相应的电或光信号的翻译表。该翻译数据库126还可包含有用于诸如通过利用光符识别算法将字母数字标记转换成相应的电子或ASCII形式的翻译表。在翻译数据库126中可支持、修改和更新其它的翻译表，以便于译码编码在研磨产品上的类型各异的信息图案。
一种特殊处理数据库132可由处理器122来通达，以便适应针对给定的研磨产品或目标制品的特殊的处理或操作要求。例如，研磨带材可能在某些位置上具有制造时所标识的某些缺陷。诸如信息帧的首部或独立的数据块之类的信息图案可设置在研磨带材上，通常位于该卷材的起始处，以作标识缺陷的位置之用。或者，这种缺陷位置信息可设置在筒芯或包装材料上。当被阅读时，该缺陷位置信息为研磨机控制器130所用，以便在研磨处理期间刻意地避免使用有缺陷的位置。
或者，缺陷位置信息以及任何其它特殊的处理信息可由研磨产品制造商经由与通信接口114相耦连的通信通道140传送至本地主处理器122。要理解的是，可利用通信接口114来传送和接受来自于与本地主处理器122相耦连的、或者以其它方式可由本地主处理器122访问的数据库的数据。
以上为图示和描述的目的已对本发明的多种实施例进行了描述。但该描述并不详尽而不能将本发明局限在上述具体的形式中。根据上述原理可有多种变型和变化。例如，条型码、伺服码、周期记号等在本技术领域中是众所周知的，它们可适用于以与本发明的原理相一致的方式促进研磨处理控制和数据的获取。记号的精确性取决于所要达到的目的，并且选择适当的标记系统和用于各目的的编码方案对于普通的从业人员而言是熟知的。
再例如，研磨产品可具有几何形状各异的平面结构。研磨产品的形状可为矩形、圆形或椭圆形，并且被构成为用于直线或旋转运动。研磨产品还可采用具有固定长度的卷材的形式，或者可为连续的卷材。例如，该卷材可构成一种适用于在半导体晶片的制造期间使中间层平面化的立体复合固定卷材。研磨产品还可用于研磨处理应用于多种场合中的硅、锗、砷化镓、玻璃、陶瓷、金属、复合和木制品。
另外，研磨产品可构成可相对移动的垫件和研磨浆。根据本发明的原理，该垫件可以一种受控方式相对于制品移动，以便该垫件和研磨浆研磨接触制品。设置在垫件上的可机器辨别的图案可在清洁操作之后被阅读。根据研磨处理设备的构造，可机器辨别的图案可在研磨产品接触制品之前在第一阅读位置被阅读以及在研磨制品接触制品之后在第二阅读位置被阅读。
研磨产品还可具有一种复合结构，该结构包含有可附着至基层或下垫件上的研磨层。该下垫件可编码有信息图案，或者或另外，该信息图案可设置在研磨层上。复合研磨产品可被制作成包含有刚性板，诸如聚碳酸酯板，其上覆有双面粘合剂。一衬层粘接到粘合剂上，并且在该衬层上设有粘接材料层。诸如泡沫材料垫之类的弹性层可附着到刚性板的另一面上。该刚性板用于使复合研磨产品局部坚硬，同时弹性垫又提供一定的顺从性。
要注意的是，本发明的范围并不受这些详细描述的限制，而是由附加权项所限定。
权利要求
1.一种研磨处理制品的方法，包括提供包含有可机器辨别的图案的研磨产品；将所述研磨产品相对于所述制品移动；阅读所述可机器辨别的图案；以及利用可机器辨别的图案来控制研磨产品相对于制品的移动。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，阅读所述可机器辨别的图案包括以电、光、机械或磁性中的一种或多种方式来阅读所述可机器辨别的图案；所述可机器辨别的图案包括索引信息、伺服信息、校准信息或研磨产品标识信息中的一种或多种；并且控制研磨产品的移动包括利用所述伺服信息来控制所述研磨产品相对于所述制品移动的速率。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可机器辨别的图案包括索引信息，并且控制研磨产品的移动包括利用所述索引信息用计算机确定所述研磨产品研磨接触所述制品时所处的位置。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可机器辨别的图案包括伺服信息，并且控制研磨产品的移动包括利用所述伺服信息来控制研磨产品相对于所述制品移动的方向。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可机器辨别的图案包括校准信息，并且控制研磨产品的移动包括利用所述校准信息来控制所述研磨产品相对于所述制品的校准。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可机器辨别的图案包括研磨产品标识信息，所述方法还包括验证所述研磨产品是否适用于研磨处理所述制品，并且控制研磨产品的移动包括响应已验证所述研磨产品不适用于研磨处理所述制品来禁止所述研磨产品移动。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可机器辨别的图案包括可机器辨别的电学特征、光学特征、标高特征或磁性特征的至少其中之一。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可机器辨别的图案包括标记、突部、凹部、凹口、孔、空洞、颜色或颜料变化、条型码、磁性转变或周期性记号中的一种或多种。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可机器辨别的图案包括至少第一图案部分和第二图案部分，所述第一图案部分所呈现的可机器辨别的特征不同于由所述第二图案部分所呈现的可机器辨别的特征。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，阅读所述可机器辨别的图案包括标识所述研磨产品的一个或多个有缺陷的区域的位置的信息，并且控制研磨产品的移动包括利用所述缺陷标识信息来控制所述研磨产品的移动，以避免有缺陷的区域与所述制品之间相接触。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述研磨产品包括垫件和研磨浆、抛光或磨光薄膜或者织物基层的其中之一。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，阅读所述可机器辨别的图案还包括在所述研磨产品接触所述制品之前阅读位于第一阅读位置上的可机器辨别的图案，以及在所述研磨产品接触所述制品之后阅读位于第二阅读位置上的可机器辨别的图案。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制品包括硅制品、锗制品、砷化镓制品、玻璃制品、陶瓷制品、复合制品、木制品或金属制品、或者半导体晶片。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括使研磨处理方法的参数最优化；所述参数包括研磨产品的速度、温度、张力或形成于所述研磨产品与所述制品之间的接触压力中的一种或多种。
15.一种研磨处理制品的研磨产品，包括具有第一表面和第二表面的基层；置于所述第一表面上的磨料；以及设置在所述第一表面或第二表面上、或者两个表面上的可机器辨别的图案，所述图案用于产生供控制所述磨料相对于所述制品移动用的控制信号。
16.如权利要求15所述的产品，其特征在于，所述可机器辨别的图案包括可机器辨别的电学特征、光学特征、标高特征或磁性特征。
17.如权利要求15所述的产品，其特征在于，所述可机器辨别的图案包括设置在所述第一表面或第二表面上、或者两个表面上的标记。
18.如权利要求15所述的产品，其特征在于，所述可机器辨别的图案包括设置在所述第一表面或第二表面上、或者两个表面上的突部、凹部或凹口中的一种或多种。
19.如权利要求15所述的产品，其特征在于，所述可机器辨别的图案包括条型码。
20.如权利要求15所述的产品，其特征在于，所述可机器辨别的图案包括伺服信息、索引信息或研磨产品标识信息。
21.如权利要求15所述的产品，其特征在于，所述可机器辨别的图案包括至少第一图案部分和第二图案部分，所述第一图案部分所呈现的可机器辨别的特征不同于由所述第二图案部分所呈现的可机器辨别的特征。
22.如权利要求21所述的产品，其特征在于，还包括附着在所述研磨产品上的一个或多个突部，其中所述第一图案部分设置在所述第一表面或第二表面上、或者两个表面上，并且所述第二图案部分设置在所述突部的一个或多个上。
23.如权利要求15所述的产品，其特征在于，所述第二表面大致平行于所述第一表面取向。
24.如权利要求15所述的产品，其特征在于，所述第二表面大致垂直于所述第一表面取向。
25.如权利要求15所述的产品，其特征在于，所述研磨产品具有连续卷材结构、带状结构或者离散板状结构。
26.如权利要求15所述的产品，其特征在于，所述研磨产品包括垫件和研磨浆、抛光或磨光薄膜或者织物基层的其中之一。
27.如权利要求15所述的产品，其特征在于，所述可机器辨别的图案设置在可附着在所述第一表面或第二表面上、或者两个表面上的标签上。
28.一种研磨处理制品的设备，包括用于支承研磨产品的支座，所述研磨产品包括可机器辨别的图案；用于使所述制品与所述研磨产品接触和脱离的安装固定装置；用于将所述研磨产品相对于所述制品移动的致动器；检测所述可机器辨别的图案的检测器；以及利用所述可机器辨别的图案来控制所述研磨产品相对于所述制品移动的控制器。
29.如权利要求28所述的设备，其特征在于，所述检测器包括电检测器、光检测器、机械检测器或磁性检测器中的一种或多种。
30.如权利要求28所述的设备，其特征在于，所述检测器检测设置在所述可机器辨别的图案中的索引信息、伺服信息、校准信息或研磨产品标识信息中的一种或多种。
31.如权利要求28所述的设备，其特征在于，所述可机器辨别的图案包括索引信息，并且所述控制器利用所述索引信息用计算机确定所述研磨产品研磨接触所述制品时所处的位置。
32.如权利要求28所述的设备，其特征在于，所述可机器辨别的图案包括伺服信息，并且所述控制器利用所述伺服信息来控制所述研磨产品相对于所述制品移动的速率。
33.如权利要求28所述的设备，其特征在于，所述可机器辨别的图案包括伺服信息，并且所述控制器利用所述伺服信息来控制所述研磨产品相对于所述制品移动的方向。
34.如权利要求28所述的设备，其特征在于，所述可机器辨别的图案包括校准信息，并且所述控制器利用所述校准信息来控制所述研磨产品相对于所述制品的校准。
35.如权利要求28所述的设备，其特征在于，所述可机器辨别的图案包括研磨产品标识信息，并且所述控制器在移动所述研磨产品以使其接触所述制品之前先验证所述研磨产品是否适用于研磨处理所述制品。
36.如权利要求28所述的设备，其特征在于，所述可机器辨别的图案包括标识所述研磨产品的一个或多个有缺陷的区域的位置的信息，并且所述控制器利用所述缺陷标识信息来控制所述研磨产品的移动，以避免有缺陷的区域与所述制品之间相接触。
37.如权利要求28所述的设备，其特征在于，所述制品包括硅制品、锗制品、砷化镓制品、玻璃制品、陶瓷制品、复合制品、木制品或金属制品。
38.如权利要求28所述的设备，其特征在于，所述制品包括半导体晶片。
39.一种获取与利用研磨处理设备来处理制品相关的信息的方法，所述方法包括提供包含有可机器辨别的图案的研磨产品；阅读所述可机器辨别的图案；利用所述可机器辨别的图案从数据库中获得所述研磨产品的标识符；利用所述被标识的研磨产品产生与制品的处理相关的数据；以及将所述数据存储在所述数据库中。
40.如权利要求39所述的方法，其特征在于，还包括利用所述研磨处理设备来标识待处理的制品；以及利用所述数据库来验证用所述被标识的研磨产品来处理所述被标识的制品是否适当。
41.如权利要求40所述的方法，其特征在于，标识制品包括将所述制品的标识符人工或者电输入到所述数据库中。
42.如权利要求39所述的方法，其特征在于，还包括响应已验证所述被标识的研磨产品不适用于研磨处理所述被标识的制品来禁止使用所述被标识的研磨产品处理所述被标识的制品。
43.如权利要求39所述的方法，其特征在于，产生数据包括产生与所述制品被处理时所处的所述被标识的研磨产品的位置相关的数据。
44.如权利要求39所述的方法，其特征在于，产生数据包括产生与所述被标识的研磨产品或制品、或者两者相关的存货数据。
45.如权利要求39所述的方法，其特征在于，产生数据包括产生与利用所述被标识的研磨产品来处理一个或多个制品相关的统计量。
46.如权利要求39所述的方法，其特征在于，产生数据包括产生与利用所述被标识的研磨产品来处理的制品产量相关的数据。
47.如权利要求39所述的方法，其特征在于，还包括将存储在所述数据库中的处理数据传送至远程定位的处理器。
48.一种获取涉及利用研磨处理设备来处理制品的信息的系统，包括与所述研磨处理设备相耦连的控制器；与所述控制器相耦连、用于检测设置在研磨产品上的、为研磨处理设备研磨处理制品所用的可机器辨别的图案的检测器；与存储器相耦连的主处理器；以及将所述主处理器与所述研磨处理设备的控制器相耦连的接口，所述主处理器接收来自于所述控制器的、与所述研磨产品相关的标识信息，并将所述研磨产品标识信息存储在所述存储器中。
49.如权利要求48所述的系统，其特征在于，所述主处理器或所述控制器利用所述研磨产品标识信息将所述可机器辨别的图案转换成相应的研磨产品标识。
50.如权利要求48所述的系统，其特征在于，要利用所述研磨处理设备进行处理的制品的标识被存储在所述存储器中，所述主处理器使所述制品标识与所述研磨产品标识信息相关联，以便验证所述研磨产品是否适用于处理所述制品。
51.如权利要求50所述的系统，其特征在于，所述主处理器响应已验证所述研磨产品不适用于处理所述制品而将禁止信号传送至所述控制器，所述控制器响应所述禁止信号而禁止处理所述制品。
52.如权利要求48所述的系统，其特征在于，还包括输入装置，利用所述输入装置将所述制品标识输入到所述存储器中；所述输入装置包括键盘、声音识别装置、光扫描装置或者条型码阅读器。
53.如权利要求48所述的系统，其特征在于，所述控制器产生与所述制品被处理时所处的所述被标识的研磨产品的位置相关的数据，所述控制器将所述数据传送至所述主处理器。
54.如权利要求48所述的系统，其特征在于，所述控制器产生与所述被标识的研磨产品或所述制品、或者两者相关的存货数据。
55.如权利要求48所述的系统，其特征在于，所述控制器产生与利用所述研磨产品来处理一个或多个制品相关的统计量。
56.如权利要求48所述的系统，其特征在于，所述控制器产生与利用所述研磨产品来处理的制品产量相关的数据。
全文摘要
一种用于研磨处理制品(24)的设备(20)和方法包括使用设有代表类型各异的信息的可机器辨别的图案的研磨产品(30)。当研磨产品相对于制品移动时阅读图案,并用于控制研磨产品(30)相对于制品(24)的移动。图案可包括可机器辨别的电学特征、光学特征、标高特征或磁性特征中的一种或多种。阅读图案可包括以电、光、机械或磁性中的一种或多种方式来阅读设置在研磨产品上的可机器辨别的图案。该图案可包括标记、突部、凹部、孔、空洞、颜色或颜料变化、条型码、磁性转变或周期性记号中的一种或多种。图案可包括索引信息、伺服信息、校准信息或研磨产品标识信息中的一种或多种。利用伺服/索引图案信息可对研磨产品的移动进行闭环伺服控制。研磨产品可构成可移动的垫件和研磨浆。该垫件(30)可以受控的方式相对于制品(24)移动,以使垫件(30)和研磨浆研磨接触制品(24)。可在清洁操作之后阅读设置在垫件上的图案。信息系统可用于存储部分地来自于研磨产品的图案信息的使用的多种类型的数据。所存储的数据可用于多种标识、跟踪、计算、存货、处理和统计目的。
文档编号B24B49/00GK1352588SQ99816602
公开日2002年6月5日 申请日期1999年9月20日 优先权日1999年5月28日
发明者C·R·库梅思, M·J·米伦伯格, G·B·福斯伯格, R·J·斯特雷费尔, 小D·B·彭德格拉斯 申请人:3M创新有限公司