专利名称：用于处理晶片的方法和系统的制作方法
技术领域：
本申请一般地涉及晶片处理并且更具体地涉及用于晶片处理的系统和方法。
背景技术：
化学机械抛光或平面化(CMP)为抛光包括半导体基片和覆盖在这样的基片上的膜的材料的技术，提供高度均匀性和平面度。该过程用于移除在基片上制造微电子电路期间形成的膜上的突起特征，或者用于移除膜层以暴露埋在膜下面的电路。在一些情况中，该过程可以在半导体片上制造微电子电路之前平面化半导体片。
一些传统的化学机械抛光过程使用具有定位在台板上的单个的大的抛光垫的设备，基片靠在该抛光垫上定位以用于抛光。定位构件定位并且偏置基片以靠在正在旋转的抛光垫上以被抛光。通常在抛光垫上维持可能具有研磨材料的化学浆以修改抛光垫的抛光特性并且增强基片或膜的抛光。
当前的实施例的方面、特征和优点将通过接下来结合附图对其更加具体地描述变得更加明显，其中图1示出了根据一些当前的实施例的系统的简化的结构图；图2示出了图1所示的晶片处理系统的简化的俯视图；图3示出了图1和2所示的系统的更加详细的俯视图；图4示出了根据一些当前的实施例的装载台的透视图；图5从下部透视示出了图4所示的装载台；图6示出了根据一些实施例的图4所示的装载台的下部区段的分解视图；图7示出了图6所示的下部区段的部分切除的提高的透视图；图8示出了图4所示的组装好的下部区段的部分切除的下部透视图；图9-11示出了图8所示的下部区段的弹簧的放大视图；图12示出了图4所示的装载台的中间和上部区段的分解视图；图13示出了将图12所示的中间和上部区段的卡盘晶片和晶片引导环压在一起的弹簧的放大视图；图14示出了根据一些实施例的运载器的分解视图；图15示出了用于将晶片装载到运载器内的过程的简化的流程图；图16示出了在图4所示的装载台的中间区段上使用的传感器阵列的透视图；图17示出了图16所示的传感器阵列的放大视图；图18示出了根据一些实施例的装载台的侧视图；图19示出了图18所示的装载台的截面视图；图20示出了围绕Z轴旋转的图19所示的装载台的截面视图；图21示出了图18所示的装载台的俯视图；图22示出了具有晶片卡盘组件和装载引导环的图19所示的装载台的截面视图，其中缸处于延伸的位置；图23示出了根据一些实施例的装载台的等距视图；图24示出了围绕Z轴旋转的图23所示的装载台；图25示出了图23和24所示的装载台的部分截面视图；图26示出了围绕Z轴旋转的图25所示的装载台的部分截面视图，其中缸8处于延伸的位置；图27示出了图23所示的装载台的俯视图；图28示出了用于根据一些当前的实施例的晶片处理系统的控制系统的简化的结构图；图29示出了根据一些实施例的用于处理晶片的系统的俯视图；图30示出了图29所示的系统的等距视图；图31示出了用于处理晶片的系统的简化的等距视图；图32示出了根据一些实施例的系统的简化的等距视图；图33示出了卸载台的简化的截面视图；图34示出了在CMP抛光期间考虑的三个力；图35示出了用于校准心轴力的过程的简化的流程图；图36示出了使用对于波纹管压力或活塞压力对心轴力采集的数据形成的心轴校准曲线；图37示出了对应产生保持环力的可增压的环密封装置压力或产生对应的晶片力的可增压的隔膜压力的校准曲线；图38示出了两FOUP前端模块的简化的俯视结构图；图39示出了三FOUP前端模块的简化的俯视结构图；图40示出了根据一些实施例的转动架的简化的截面视图；图41示出了垫调节器的等距视图；图42示出了图41所示的垫调节器的部分透明的俯视图；图43示出了图41-42所示的垫调节器的截面视图；及图44示出了图41-43所示的垫调节器的底视图。
遍及图的数个视图，对应的参考字符指示对应的部件。本领域中的普通技术人员应当理解，图中的元件为了简单和清晰示出，并且不必要按比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸可以相对于其它元件夸大，以帮助增进对本发明的不同的实施例的理解。而且，对商业上可行的实施例有用或必要的普通的但是很好理解的元件经常不显示，以便较少地阻隔对本发明的这些不同的实施例的观察。
发明内容
当前的实施例提供了处理诸如晶片的物品的方法和系统，包括抛光和/或研磨晶片。一些实施例提供了包括前端模块和处理模块的系统。前端模块与存储了用于处理的物品的存储装置联结。前端模块可以包括单个机械手、传输台、和多个端部执行器。处理模块与前端模块联结，使得单个机械手将物品从存储装置输送到处理模块。处理模块包括旋转工作台，和具有构造为取回输送的物品并且在旋转工作台上处理物品的运载器的心轴。
其它实施例提供了处理晶片的设备。该设备可以包括单个转动架，与转动架合作的第一心轴，与转动架合作的第二心轴，与转动架合作的第一马达，使得第一马达使用转动架索引第一心轴，和与转动架合作的第二马达，使得第二马达使用转动架与第一心轴独立地索引第二心轴。
具体实施例方式
当前的实施例提供用于处理将要通过一个或多个自动化的过程处理的晶片和其它物品的设备、系统、和方法。例如，当前的实施例特别适用于化学机械抛光(CMP)。CMP至少部分地用于平面化和/或抛光诸如硅原始晶片、半导体晶片、具有磁阻的(MR)或特大磁阻(GMR)头的基片的平的物品，和其它要被平面化和/或抛光的相似的物品。一些优选的实施例针对相对紧凑和便宜并且可靠性高的系统。当前的实施例使得可以在CMP抛光进行的同时非常可靠地将晶片装载到保持晶片的运载器内。
图1示出了根据一些当前的实施例的系统120的简化的结构图。系统包括处理模块122和前端模块124。前端模块从料仓或存储元件126取回诸如晶片的要处理的物品并且将物品输送到处理模块122。处理模块根据期望的最后所得到的产品处理物品。在一些实施例中，处理模块122抛光晶片。在一些实施例中，处理模块可以附加地和/或替代地研磨晶片。前端模块124可以从处理模块脱离，使得不同的前端模块可以与不同类型的处理模块合作，如在下面完全地描述的。处理模块122和前端模块124一起操作，并且在操作期间通常被固定在一起。系统通常还包括围绕处理模块和前端模块的结构铸件和框架。
图2示出了根据一些实施例的图1所示的晶片处理系统120的简化的俯视图，其中处理模块122与前端模块124固定在一起，并且两个存储元件126与前端模块固定在一起。图3示出了根据一些实现的图1和2所示的晶片处理系统120的更加详细的俯视图。参考图2和3，存储元件126可以为大致任何存储用于处理的物品并且可以被前端模块访问的装置。例如，存储元件可以为具有容器门开启器的用于存储晶片的前面打开的统一标准的容器(FOUP)、标准机械接口(SMIF)、具有打开的片盒装载器的片盒、包含晶片存储在其中的流体的盆、和其它相似的装置。在其它实施例中，将运载盆的推车插入前端124内，允许盆被定位在前端内，允许将处理过的晶片插入盆和/或从盆取回晶片。前端模块通常包括一个或多个安装面(例如，盒子开启器/装载器到工具标准(BOLTS)接口)，以允许FOUP、SMIF、片盒和其它存储装置与前端模块安装在一起。在一些实施例中，安装面是可以上下和左右调整的，以与存储装置对准。
前端模块124包括从存储元件126取出晶片或其它物品的诸如机械手220的传送装置。为机械手控制器编程序以取回晶片，将晶片传送到处理模块122并且将处理过的晶片返回存储元件。一些优选的实施例限制前端模块为单个机械手220。通过限制系统为单个机械手，前端模块可以构造为具有显著减小的面积或占地面积、减小的成本、减小的复杂度和增加的可靠性。然而，单个机械手的实现可能在处理速度和产量上是限制性的，但是减小的尺寸、成本和复杂度和增加的可靠性的优点补偿了减小的产量。然而，前端模块的替代的实施例可以构造为具有多个可以如上面所介绍地与处理模块122合作的机械手。对于一些用户，因为系统所占据的诸如在洁净室内的地板的总面积或设备空间可能非常受限制并且通常相对有价值，系统120的总尺寸非常关键。
在一些实施例中，机械手通过六(6)轴线机械手实现。六轴线机械手允许前端模块执行诸如使用普通的极型机械手的其它CMP系统不能执行或不能在不包括多个机械手的情况下执行的功能。通常，对于标准的极型机械手，机械手水平地操作，并且大致上晶片的定位的每个方面和取回晶片的部件大致上水平(例如，与地面平行)地定位。此水平的限制约束晶片的运动和取回晶片的装置的构造和/或定位(诸如增加系统的尺寸)。
替代地，当前的实施例中使用的六轴线机械手允许水平运动并且放置晶片、垂直运动并且放置晶片、以及大致任何方位。系统的部件和与系统合作的推车或FOUP不必要精确地对准，因为六轴线机械手可以运动以调整和/或补偿未对准。在系统设置期间，可以手动地操纵机械手到达期望的位置，在那里存储通过手动操纵设定的定位、倾斜、角度和其它参数，用于未来在操作期间通过机械手识别。
在传送期间，机械手220使用端部执行器抓住晶片。在一些实施例中，机械手使用通过使用工具转换器370、372实现的两个分开的端部执行器。第一端部执行器370可以用于抓住和传送干的晶片，并且第二端部执行器372可以用于抓住和传送湿的晶片，如在下面进一步描述的。在一些实施例中在前端模块内包括传输台222，在那里机械手220定位晶片同时在端部执行器之间切换。在一些实现中，传输台以通常相对于地面或抛光工作台垂直的方位接收晶片，并且在一些实现中，传输台以微小的角度接收晶片(例如，与垂直方向成大约15度角)。
前端模块124的一些实施例可选地包括一个或多个单个台晶片清洗机224和/或测量站226。例如，测量仪器可以包括Nova仪器和/或其它仪器。单个台晶片清洗机224可以被包括以执行在将处理过的晶片返回片盒或FOUP或其它存储器之前对晶片执行多阶段洗涤和清洗。使用单个台清洗机通常以牺牲产量为代价节省空间。通常，其它CMP系统企图优化产量并且不特别关心系统的尺寸。系统120的其它实施例可以包括多个单个台清洗机以增加产量，或者包括一系列用于执行不同清洗阶段的台，其代价为通常增加前端模块124的尺寸。
前端模块内还可以包括一个或多个电气柜和/或控制电路228以提供动力、控制和驱动前端模块124的部件。前端模块可以包括附加的特征部和/或装置，诸如过滤系统，以允许净化气体被引入系统，诸如高效微粒空气(HEPA)过滤系统。可以包括预对准方法以帮助对准和固定片盒、FOUP或其它装置与前端模块，以及对准前端模块124与处理模块122。相似地，可以包括晶片标识(ID)读取器以从晶片读取ID并且记录晶片的处理用于许多不同的用途，诸如检验和/或识别通过处理模块122实现的处理的类型，记录保存，库存计数，和/或其它目的。前端模块的一些实施例还包括用户接口274(通常包括键盘或其它输入装置，和监视器)。一些实施例替代地和/或附加地提供允许外部用户接口从远方与系统120合作的数据端口。用户接口允许用户控制系统120的操作、监控系统、从系统取回报告和数据、和改变系统的操作。
如上面介绍的，前端模块124可以构造为具有湿盆和/或片盒(例如，如在下面更加完全地描述的图32所示的片盒3214)。湿盆在晶片在处理模块122内被处理之后接收晶片，并且保持晶片湿润，使得浆和/或其它处理化学药品和材料不会在晶片上干燥。湿盆可以被定位在可以升高和降低盆的盆保持器内。在一些实现中，湿盆和保持器代替清洗机和/或测量系统226被结合，同样维持期望的占地面积。
因为前端模块124可以从处理模块122被移除，并且可以结合许多不同的特征和功能，前端模块可以构造为用于不同的限定的规格以满足特定用户的需要。前端模块的定制允许系统120满足不同用户的需求，提供替代的增强作用并且允许定制的处理。
处理模块122包括装载台230和卸载台232，一个或多个抛光工作台234、236，和一个或多个心轴240、242。在图2所示的实施例中，处理模块包括两个抛光工作台234和236，和两个心轴240和242。其它实施例可以包括三个或更多抛光工作台和心轴，或者仅一个抛光工作台和心轴。每个心轴包括用于运载用于处理的晶片的运载器244、246。心轴240、242与旋转和定位运载器244、246的独立地旋转的转动架248固定在一起。运载器控制器250与心轴/运载器中的一个固定在一起以驱动全部两个心轴的旋转。运载器控制器独立地驱动每个心轴的旋转，使得全部两个心轴可以同时旋转，第一心轴240可以在第二心轴242静止的时旋转，并且反之亦然。处理模块122还可以可选地包括磨光工作台254和/或漂洗台256。电子电路、电源、电源控制器和可操作的控制器260被包括在电子柜内。电子柜可以如图所示接附到处理模块122，或者作为分开的柜从处理模块122脱离。电路与处理模块的分别的部件联结以提供动力和/或控制部件的操作。还可以包括垫调节器262。前端模块124和处理模块122可以附加地包括其它本领域中已知的用于晶片处理的部件。
在一些实施例中，操作中，机械手220使用两个不同的端部执行器，湿端部执行器和干端部执行器。机械手根据被抓住的晶片的处理阶段在端部执行器之间切换。通过使用两个分开的端部执行器，当前的实施例通过单个机械手传送器220操作。限制系统为单个机械手220减小成本、复杂度并且提供其它优点。然而，一些替代的实施例可以包括多个机械手。
在一些实施例中，机械手220将第一端部执行器(例如，湿执行器)定位在执行器存储位置，从第一端部执行器脱离并且从第二端部执行器(例如，干执行器)的存储位置接合第二端部执行器。通过接合端部执行器，机械手电气地和气动地联结和接合端部执行器以供应电力和/或控制信号。在一些实施例中，工具转换器设备结合到机械手220内以允许执行器接合和脱离。在一些实现中，工具转换器包括机械的闭锁机构，以接合端部执行器，提供电气的和气动的连接。操作中，例如，机械手使用干端部执行器从FOUP片盒取回将要处理的晶片并且将已经被处理过的晶片返回以避免污染片盒的洁净的环境。机械手暂时地将干的晶片放置在传输台222处，切换到湿端部执行器，抓住晶片并且将晶片传输到处理模块122的装载台230。在图2和3所示的实施例中，传输台定位在corwet晶片清洗机224和测量系统226之间。
晶片在装载台230内精确定位。通过在下面详细描述的端部执行器和装载台的数个有利的特性和部件实现精确定位。一旦晶片被定位在装载台内，晶片传感器26(参看图16)检测晶片的存在并且开始心轴中的一个的操作，例如心轴246。转动架和心轴控制器250(其在一些实施例中分别通过控制器2812和2836实现，如图28所示)导致转动架248中的一个将心轴246旋转到装载台上方的位置，拾起晶片并且将晶片运动到第一抛光工作台234以用于抛光(或者其它处理，诸如研磨和相似处理)。在运载器和装载台内的晶片传感器通知机械手220装载台是空的，使得机械手将另一个晶片取回并且输送到装载台。转动架和心轴控制器250(诸如图28所示的控制器2812和2836)随后旋转第二心轴242以取回第二个晶片用于处理。因为当前的实施例的设计，心轴独立地操作允许比固定的转动架的改进的操作，例如，一个转动架/心轴可以为抛光同时另一个转动架/心轴旋转以装载或卸载晶片。
一旦在第一抛光工作台234处的晶片的抛光和/或处理完成，转动架旋转以进行附加的处理。例如，如果在分开的抛光工作台234、236上使用不兼容的抛光浆，第一心轴240可以被旋转到可选的漂洗台256，在那里晶片被漂洗。替代地，漂洗还可以帮助防止颗粒污染、处理化学药品干燥、和/或来自在处理中形成在晶片上的刮痕。漂洗台256还可以用于提供快速漂洗，以漂洗快速干燥的浆，冷却晶片，减少晶片上的颗粒，清洗运载器，和/或当如果处理失速、如果第二抛光工作台236上的处理所用的时间长于第一抛光工作台上的处理所用的时间、和/或其它原因发生时暂时放置晶片的第二地方。转动架随后被旋转到第二抛光工作台236以进行更进一步的抛光和/或处理。在第一心轴移动第一晶片的放置的同时，第二心轴242可以独立地旋转以取回第二晶片并且将第二晶片定位在第一抛光工作台234处。一旦在第二抛光工作台236处的第一晶片的处理完成，第一心轴/运载器244可以将晶片输送到磨光工作台254以磨光晶片(当存在可选的磨光工作台时)，例如通过水磨光来清洗晶片，和/或随后将晶片传送到卸载台232。在一些实施例中，与装载台中的传感器26相似的传感器用于检验在卸载台处是否存在晶片。机械手220随后用湿端部执行器取回处理过的晶片以将晶片运动到测量工具226或清洗机224(当存在时)。在测量完成并且晶片满足预先限定的标准以后，晶片被移动到清洗机224(当存在时)，在那里清洗并且干燥晶片。机械手切换到干端部执行器，拾起清洗并且干燥的晶片并且将处理过的晶片返回FOUP126。替代地，当没有清洗机台224时，机械手继续使用湿端部执行器并且将晶片放置在湿存储装置内。
心轴240、242继续通常在单个方向(例如，顺时针)旋转以处理一系列晶片。这被称作“串行处理”。替代地，每个心轴可以致力于特定的抛光工作台，通常称作“并行处理”。例如，第一和第二心轴可以替代地构造为用于晶片的预先限定的定位运动。例如，第一心轴可以构造为从装载台230取回晶片，在第一工作台234上执行第一处理，并且将晶片运动到漂洗台。第二心轴可以在第二工作台236上执行第二处理并且将处理过的晶片放置在卸载台232内。
系统120可以连续地操作，只要晶片被供应以进行处理。心轴不必要放松，因为系统使用旋转接头来将流体联结到心轴并且使用滑动环用于联结电力和/或控制信号，如下面完全地描述的。
在一些实现中，转动架248以同中心的分开的轴承系统实现。例如，用于第一心轴240的第一轴承系统可以在用于第二心轴242的第二轴承系统内同中心地定位。第一实体柱或塔可以容纳第二轴承系统，并且第一轴承系统可以被容纳在第二轴承系统内。更进一步地，在塔内包括管以通过旋转接头输送流体。
每个转动架通过分开的马达、谐和传动和齿轮减速系统(没有示出)驱动以运动和定位运载器244、246。图40示出了根据一些实施例的转动架240的简化的截面视图。马达实现运载器244、246的独立运动并且还可以在晶片被压在工作台234、236上时独立地振动运载器(例如，当晶片与旋转工作台接触时，在抛光工作台上方大约半英寸、1英寸或其它距离振动晶片)。振动可以以可变的速率(例如，振动的频率(每分钟循环)可以变化)实现，可以控制相对于工作台的运动的量，并且还可以独立地控制晶片沿工作台的径向的定位。独立的振动和定位允许对抛光、研磨或其它晶片的处理的更强的控制。相似地，抛光速率为抛光垫的速度的函数，并且控制晶片在工作台上的定位允许系统利用抛光垫的旋转速度的差异作为距离旋转垫的中心的径向距离的函数。现有技术系统的单个中心转动架设计不允许独立地定位晶片，并且当一个晶片的位置移动时，其它晶片或运载器的位置相似地移动。
旋转接头(没有示出)与管联结以将流体连通去往和/或来自心轴240、242和在心轴之间。流体可以包括大致任何流体，诸如空气、氮气、真空、水、和其它这样的流体。转动架还包括滑动环2834(参看图28)以输送电力(以不同电压)和电信号以通信到心轴控制器250和在心轴之间。在一些实施例中，电信号通过以太网连接通过滑动环通信到心轴控制器。替代和/或结合滑动环，在一些实施例中，系统使用无线通信(例如，射频(RF)、红外、蓝牙、和其它这样的无线联结)和/或光通信，诸如通过光纤光学联结。此外，可以使用电感耦合器、电池电源和/或其它相似的提供动力方案将动力输送到心轴，允许心轴连续地旋转。
在一些实现中，系统包括一个心轴控制器250。流体和电信号被通信到单个心轴(例如，第二心轴242)。从第二心轴，第一心轴240与第二心轴电联结，并且包括流体运载管以将流体从第二心轴连接到第一心轴。例如，在一些实现中包括电缆运载器以在两个心轴之间建立电连接并且允许将控制信号从心轴控制器250通信到第一心轴240。这样，第一心轴从第二心轴菊花链。在系统120包括第三心轴的实施例中，第三心轴可以从第二心轴与第一心轴并行地联结，或者还可以从第一心轴菊花链以接收电控制信号和动力和流体。
在一些优选的实施例中，系统用市场上可买到的部件实现，并且结合到系统内的部件的数量受限以获得具有减小的尺寸、减少的零件、简化的设计、和简化的操作，同时维持高度可靠性和一致性的系统。在获得这些标准中，这些特定的实现受限于单个机械手220、和仅两个心轴/运载器240、242和抛光工作台234、236。切换执行器的单个机械手220和单个台清洗机224简化了设计并且减小了系统120的尺寸。此外，减少的部件显著地减少了制造和维护的成本。
当前的实施例使用独立的心轴索引，这消除了当处理要求在多个处理/抛光工作台234、236之间运动时对回溯(逆向旋转)的需要。旋转在不回溯的情况下允许晶片围绕转动架连续地360度运动。然而，当需要时，心轴可以回溯，例如，在第二抛光工作台236抛光之后，在顺时针方向旋转心轴以将晶片存放在卸载台232或缓冲工作台254之前，心轴242可以在逆时针方向旋转晶片，使晶片返回可选的漂洗台256。独立运动允许一个心轴正在抛光晶片的同时第二个心轴正在抛光或漂洗另一个晶片，和/或装载或卸载。此能力改进产量以及对于操作者的处理选择，例如，因为每个步骤不必须为相同的持续时间。其它现有系统使得多个心轴结合在一起，使得需要它们同时一起运动，限制产量和/或处理选择。当前的实施例允许更大的灵活性和改进的产量，同时使用更少的心轴，节省成本并且减小复杂度。心轴的独立的操作还允许系统向后或向前旋转心轴到可用的台以避免在处理期间或在处理中断期间让晶片干燥和/或保持晶片湿润，因为一些处理化学药品可能在被允许在晶片上干燥时损害晶片。例如，第一心轴240可以将晶片移动到漂洗台256并且第二心轴242可以旋转以根据接近性和可用性将晶片放置在缓冲工作台、卸载台232或装载台230内。
在一些实施例中通过编码马达、闭环伺服控制器、在转动架248的塔的顶部处的用于电信号和动力(例如，400V和24V电力，和以太网信号)的滑动环2834(参看图28)和在塔的底部处的提供为用于输送和/或撤回一种或多种流体的旋转接头的结合和/或带有定位在一个心轴组件(例如，第二心轴242)上的MMC(机械运动控制器)的分布式控制器实现独立的心轴索引，使得较少的信号线通过滑动环发送。在一些实现中，用电线和管将心轴联结在一起，以将电信号和流体运载到每个心轴。可以附加地和/或替代地使用光纤、RF、红外、无线蓝牙和/或其它输送方法。在一些实现中，旋转接头为用于水、空气、真空和氮气的四通道效用系统。可以类似地使用附加的和/或替代的流体。在增加第三心轴组件的实施例中，可以增加第五(或更多)流体通道以获得足够的运量。替代地，增加四通道旋转接头的容量。对于更高的产量，诸如当抛光时间为相对短的持续时间时，三个或更多心轴实现可以是期望的。
通过使用索引可以获得运载器和晶片的精确定位。当前的实施例包括对马达旋转和/或转动架248的旋转中的每个的索引。此外，使用从台到台的索引以监控运载器和晶片的位置和晶片的处理，并且控制运载器的振动。在一些实现中，控制器2810、2812(参看图28)控制心轴从台到台的索引和心轴的振动。心轴控制器250控制心轴的旋转、运载器和晶片的上下运动、背压、环力、和在抛光期间通过运载器施加到晶片上的向下的力的等级。心轴控制器250可以通过可编程逻辑控制器(PLC)、微处理器、或其它控制装置实现。通过滑动环的以太网连接减少必须通过滑动环通信的电线和/或通道的数量。通过心轴控制器250接收信号，心轴控制器250通过心轴之间的电缆运载器控制第一和第二心轴。在一些实施例中，心轴还包括在向上的位置或远离抛光工作台234、236的位置偏置运载器244、246并且从而偏置晶片的偏置弹簧。通过远离工作台偏置运载器，系统提供安全机构并且减小如果暂时或长期的动力损失或其它可以中断对晶片的处理的控制发生时对晶片的损害。心轴还可以包括可以实现运载器和晶片的向下的运动和力的气动传动的接受器，如将在下面更进一步地描述的。可以使用其它机构在上和下位置之间运动运载器和晶片，并且在处理期间维持向下的力，诸如液压的、螺杆驱动的、或其它这样的相关的机构。
图4示出了根据一些当前的实施例的装载台230的透视图。图5示出了在装载台处从下部向上看的透视的图4所示的装载台230。在此实施例中，装载台为边缘接触装载台，其中装载台在边缘处(通过在晶片的两个通常平面的表面之间延伸的过渡区域限定)和/或围绕晶片的平面的表面的周缘附近的相对小的区域(例如，通常小于从边缘朝向中心延伸的晶片的直径的大约0.005倍)接触晶片。一些实施例还包括确认晶片适当地定位在装载台上的传感器26(参看图12和16)。当前的实施例的装载台230简化并且高度准确地将晶片放置在装载引导器内，并且还简化并且确保晶片与心轴240、242的运载器244、246一起准确地放置。此准确的放置至少部分地通过允许在装载台230和运载器244之间的未对准和/或装载台230和机械手220之间的未对准的范围获得。
还参考图4和5，装载台230包括第一或下部区段29、第二或中间区段30、和第三或上部区段31。图6示出了根据一些实施例的下部区段29的分解视图。下部区段29包含直线轨道组件11，其在一些实现中包括直线球轴承配置。装载台被安装在这些直线轨道组件上以允许装载台在X和Y方向的对准调节。直线轨道组件11被安装到轨道基座14。一个或全部两个轨道基座与将整个装载台230连接到系统120的装载台基座32固定在一起。下部区段29还包含偏置装载台并且允许装载台230的位置在X和Y方向调节的弹簧13，如在下面完全地描述的。这些弹簧13至少部分地使得装载台返回已知或中心的位置。在一些实施例中还包括调节旋钮12以偏置调节定位和对准装载台与运载器244和/或机械手220。缸基座15与轨道组件11和/或轨道基座14中的一个或多个固定在一起，使得缸基座在X和Y方向移动。弹簧13中的一个或多个与轨道基座14固定在一起以向中心位置(如通过调节调节旋钮12限定的)偏置缸基座15。偏置弹簧和直线轴承轨道阵列组件11允许在装载台230和心轴运载器244、246之间的相对大量的未对准以及装载台230和机械手220之间的未对准。
图7示出了缸基座15、直线轨道阵列11和轨道基座14与装载台基座32组装并且固定在一起的下部区段29的部分切除的提高的透视图。图8示出了具有将直线轨道阵列推动到选择的中心位置的弹簧13的组装好的下部区段29的部分切除的下部透视图。图9-11示出了与直线轨道阵列联结在一起并且延伸通过和/或与轨道基座14固定在一起的弹簧13的放大视图。
图12分别示出了中间和上部区段30和31的分解视图。中间区段30包括晶片卡盘组件2。在一些实施例中，晶片卡盘组件包含晶片卡盘4和晶片引导环5。机械手220将晶片放置在晶片卡盘4内，准备将晶片装载到运载器244内。晶片卡盘4位于晶片引导环5内。用弹簧9(参看图13，示出了将卡盘晶片4和晶片引导环5压在一起的弹簧9的放大视图)将晶片卡盘4和晶片引导环5压在一起。晶片卡盘4和晶片引导环5一起形成凹处以从机械手220接收晶片。此外，在一些实施例中，晶片卡盘4和晶片引导环5构造为使得晶片仅在晶片的边缘周围接触晶片卡盘。晶片卡盘4通过基座板6安装到缸8，缸8提升晶片朝向和/或进入运载器244，并且缩回晶片卡盘组件2。缸8可以通过大致任何相关的提升装置实现，诸如液压提升装置(例如，双杆液压缸)、螺杆驱动或其它这样的机构或机构的组合。
缸8的静止的主体安装到将下部区段29、中间区段30、和上部区段31连接到一起的基座板6。一些实施例还包括在中间区段30内的一个或多个晶片传感器组件26，以检测晶片何时被适当地和/或不适当地放置在晶片卡盘4上。中间区段的底部处还包括保护提升装置不受晶片和其它污染物影响的防护物7。
上部区段31包含装载引导环1、隔开隔离物3和喷射器40(参看图4)。参考图4和12，装载引导环1包括沿内部表面的斜切22。内部突出部分限定了运载器装载凹处21。可能暴露于处理化学药品的装载台230的部件通常由抗腐蚀的材料构造，诸如塑料、不锈钢、钛、铝和其它相关的抗腐蚀的材料。被从处理化学药品保护的其它部件可以由相同的抗腐蚀的材料或其它材料构造，诸如钢和其它相关的材料。
图14示出了根据一些实施例的运载器244的分解视图。运载器包括具有在保持环24的外部前边缘处限定的斜切28的保持环24。在保持环内限定运载器凹处25以从装载台接收晶片。操作中，运载器24位于装载台230的装载引导环1内以从装载台取回晶片。保持环24的斜切28与装载引导环1的斜切22合作以提供对运载器244和装载台230之间的未对准的补偿。
装载引导环1的斜切22部分地补偿与运载器的未对准，但是还提供至少一些对装载台相对于机械手220的未对准的补偿。在将晶片输送到装载台230中，机械手220将晶片放置在晶片引导环5内。装载台的构造允许与机械手的预先限定的量的未对准，并且晶片引导环5的斜切的上部边缘22部分地允许补偿一些未对准。相似地，弹簧13也可以提供一些对未对准的调节。然而，机械手220和装载台230之间的未对准容许量通常小于通过当前的实施例在运载器244和装载台230之间允许的未对准容许量。例如，在一些实现中，机械手220和装载台230之间的未对准容许量小于大约0.1英寸，并且在一些优选的实施例中小于大约0.05英寸。
在一些实现中，使用限定中心位置的调节旋钮12使得装载台230与运载器244、246初始地对准。随后为机械手220和/或机械手控制器编程序以使得它们运动到限定的中心位置。这样，在一些实施例中，运载器指示装载台230的中心位置。装载台260和运载器244、246上的斜切22和28分别地通过不需要技术人员高度准确地调节装载台的位置而使得调节装载台230简单。同样，当操作系统120时，运载器244、246可以变得与装载台未对准。因为装载台允许相对大量的未对准容许量并且接收这些未对准，系统可以在重新对准前继续操作更长的时间。
在一些实施例中，调节旋钮12可以附加地和/或替代地用于准确地对准装载台230和机械手220以在限定的未对准容许量范围内(例如，小于大约0.05英寸)。此调节的对准限定和/或重新限定装载台的中心位置。
当运载器要取回晶片时，心轴240的运载器244定位在装载台230上方。运载器以拱状运动被向下引导到装载台上，准备取回晶片。运载器还包括保持环24的外部边缘上的斜切28，并且装载台230包括在装载引导环1的内部上的斜切22。两个斜切的双重合作至少部分地允许运载器和装载台未对准。此外，通过将晶片卡盘组件2和装载引导环1定位在直线射线组件11上，根据直线轨道阵列的长度，装载台可以在X和Y方向移动预先限定的量。弹簧13偏置装载台到期望的中心位置。在一些实施例中，运载器240和装载台230之间的未对准容许量可以为大约0.25英寸，因为当在容许量内未对准时，运载器244施加足够的力到装载台以克服来自弹簧13的弹簧力，并且移动装载晶片卡盘组件2和装载引导环1的位置以对准。
因为机械手220和装载台230之间的未对准容许量通常小于运载器244和装载台之间的未对准，通过将装载台安装在直线轨道阵列11上，当前的实施例补偿变化中的这两个差异。直线轨道允许装载台在X和Y轴线上滑动。从而，当运载器244和装载台230的未对准在容许量内时，装载引导环1和保持坏24的斜切22和28分别地导致装载台在X和/或Y方向沿直线轨道阵列作用以对准运载器244和装载台230。然而，装载台的定位中的此移动可以有害地影响装载台230与机械手220的对准。因此，偏置装载台到预先限定的中心位置以与机械手对准。在通过运载器244移动装载台230之后，一旦从装载台撤回运载器，装载台通过偏置返回中心位置。
在一些实施例中，装载台包括一个或多个并且通常多个弹簧13以实现偏置。装载台还可以通过调节调节旋钮以移动偏置弹簧13的锚固部的定位和/或一个或多个弹簧13上的张力而在中心位置处定中心(通常通过与运载器对准限定)，以定中心装载台230为与机械手220在如在下面更进一步地描述的预先限定的容许量内对准。
在一些现有技术的系统中，需要松开螺钉以允许调节装载台位置，随后紧固螺钉以维持定位。当前的实施例通过允许调节装载台230的偏置内的张力避免了此复杂的和麻烦的过程。
在从装载台移除晶片中，运载器定位在装载引导环1上方并且被压入运载器装载凹处21(斜切22和28合作以对准)。缸8驱动或提高晶片卡盘组件2和晶片通过装载引导环1内的倒转的切去顶端的圆锥形孔口，对准晶片与运载器244，并且进入运载器凹处25。装载引导环内的倒转的切去顶端的圆锥允许晶片、晶片卡盘和装载引导环之间的未对准，使得当晶片经过引导环时，晶片与运载器对准。在一些实施例中，装载引导环1还包括一个或多个切口或凹进处420，并且通常多个切口围绕装载引导环的周缘定位。切口420提供附加的区域，运载器244的保持环24可以由于通常作为吸收流体和/或由于热量扩张的结果的装载引导环1和保持环24中的一个或全部的膨胀或扩张延伸到该附加的区域内。装载引导环1的内部直径和保持环24的外部直径之间的间距容许量是精确的。切口有效地提供区域，在从装载台取回晶片期间保持环24可以弯曲或凸出到该区域内，并且减小保持环24和装载引导1之间的摩擦，使得更容易从装载引导环移除保持环，减小保持环变成嵌入并且卡在装载引导环1内的可能性。
在其它系统中，可靠的装载经常需要在装载台的水平平面内在X和Y方向非常精确地对准心轴(和运载器)中心与装载台中心。通常，这些其它系统的心轴和装载台中心需要在最多大约1/64英寸的容许量内对准到彼此。这样，在生产操作期间在这些其它系统内需要频繁地重新对准这些部件以维持可靠的装载并且避免打破有价值的晶片。
当前的实施例替代地允许相对大得多的未对准容许量。例如，在一些实现中，运载器244和装载台230之间的未对准容许量可以为大约1/4英寸，这是其它系统的容许量的大约16倍。这简化对准，减小定期的重新对准的频率，改进产量，改进可靠性，减小浪费的晶片并且提供其它重大的优点。
至少部分地通过分别在装载引导环的装载凹处21和运载器的保持环24内加工匹配的斜切22和28获得处理运载器和装载台之间的未对准的能力。保持环的外部直径在装载凹处内接合并且对准运载器。这些斜切22、28允许预先限定的容许量(例如，大约0.25英寸)内的未对准，并且附加地，晶片卡盘组件2和装载引导环1自由地在直线轨道组件11上在X和Y方向运动，允许装载台自由地运动并且与运载器对准。在装载顺序之后，通过使用弹簧13将装载台230移动回到已知的中心位置。在将晶片装载到运载器以后将装载台返回到已知的位置在预先限定的未对准容许量内对准装载台230与机械手220，以确保可以通过晶片机械手220将下一个晶片装载到装载台230内。当前的实施例允许系统120连续地操作以以最小并且优选的零故障并且没有如经常在其它系统中需要的重复的重新对准地将晶片装载到运载器244、246内。
图15示出了用于将晶片装载到运载器244内的过程1510的简化的流程图。在将晶片装载到运载器内中，数个可运动的机械元件在空间和时间上协调以获得成功的晶片装载。在步骤1520，通过机械手220通过边缘接触的端部执行器从存储元件126选择晶片。在一些实施例中，也可以使用保持在晶片的背部上的真空，但是对于一些过程是不合需要的。在步骤1522，通过机械手将晶片运动到晶片卡盘4并且放置在晶片引导环5内。在一些优选的实施例中，晶片卡盘4和晶片引导环5设计为具有减荷切口以适应边缘接触的端部执行器。在步骤1524确定晶片传感器组件26是否确认晶片被正确地放置。传感器组件将结果通信到中央控制中心(例如，电子装置260内的控制中心)。在一些实施例中，晶片传感器26为在非常湿的环境内操作的无源类型的传感器。在下面详细地描述晶片传感器26。
如果不存在晶片，过程返回步骤1524以等待检测晶片。一旦晶片传感器26在步骤1524中检测到晶片，过程继续到步骤1526，在那里运载器(例如，第一运载器244)被运动到装载台230和装载引导环1上方的位置。在步骤1526，运载器244被降低到装载引导环内，将其放置在装载台的运载器装载凹处21内。在一些实施例中，过程包括可选的步骤1530，在那里使用喷射器40(参看图4)用去离子水喷射晶片的背部。湿润晶片的背部可以经由水张力帮助将晶片装载到运载器244内，以及可以在过程期间具有有用的效果。
在步骤1532，缸8提高晶片、晶片卡盘4、和晶片引导环5，直到晶片引导环接触装载引导环1的底部。因为晶片、晶片卡盘4和晶片引导环5一起被提高，晶片在晶片卡盘上并且在晶片引导环内的中心。即使晶片引导环5现在停止，并且在一些实施例中靠在装载引导环1的底部上定位，因为晶片卡盘4和晶片引导环通过伸展以适合分开的张力弹簧9或一些其它偏置装置连接，晶片卡盘4可以继续向上提高晶片通过装载引导环1。当晶片经过装载引导环1时，晶片与运载器244对准。在步骤1534，晶片被向上推直到它就位在晶片运载器凹处25内。在一些实施例中包括在装载引导环1和在晶片卡盘4上的花键的、分段的、和倾斜的接触部以允许将晶片定位和可靠地对准在运载器上，同时仅接触晶片的边缘。
在步骤1536，应用运载器保持方法以将晶片保持在运载器凹处25内的适当的位置。在一些实施例中，保持方法通过真空实现，然而，可以使用其它保持方法。在步骤1540，通过运载器传感器(例如，真空等级传感器)确认晶片的正确的装载，并且该定位被通信到控制中心。在步骤1542，装载台230的缸8降低到下位置。当缸降低时，通过偏置装置(例如，通过弹簧9)将晶片引导环5和晶片卡盘4推动回到一起。运载器和晶片一起从装载台提高(在一些实现中与缸的降低同时)并且运动到抛光位置，从而完成将晶片装载到运载器244上的操作。当运载器从装载台升起时，弹簧13运动晶片卡盘组件2和装载引导环5(和/或装载台230)回到已知的和/或中心的位置。降低卡盘和引导环。装载台现在准备好接收下一个晶片。
图16示出了根据一些实施例的可以在装载台220的中间区段30上使用的传感阵列26的透视图。图17示出了图16所示的传感阵列26的放大视图。在一些实施例中，传感阵列26设计为在非常湿的环境中可靠地操作并且容许供水压力的变化。其它此类型的传感器对液体的供应压力敏感。然而，当前的传感组件在宽范围的压力内准确地操作，例如在大约10到80psi之间的压力，并且通常在20到60psi(额定为30psi)之间操作。
传感器组件26包括安装在安装到传感器基座20的传感器管19顶上的传感器帽16。在操作期间，水被供应到传感器管19的下部端，使得水向上流过传感器管并且从传感器管的顶部(没有示出)出来。此水流从其下位置向上推传感器帽16且上靠在停止器17上。在一些优选的实施例中，仅需要小量的水压将传感器帽提升到停止器。停止器17还允许使用宽范围的压力，因为当水压增加时，传感器帽仍然被停止器保持在适当的位置。停止器17可调节以获得传感器帽16的期望的提升。
在一些实施例中，传感器帽在顶部具有一个或多个小孔和/或多孔材料，这允许一些量的水从顶部流出。当晶片1720(参看图17)向下降低靠在传感器帽16上时，晶片的重量向下推传感器帽。因为水通过一个或多个孔和/或多孔材料逸出，晶片被维持在水的表面上，使得水不接触帽，并且因此仅水接触晶片。目标凸缘18牢固地与传感器帽的基座固定在一起。在基座上有接近传感器70以感测目标的存在。接近传感器可以通过大致任何接近传感器实现，诸如感应传感器或其它这样的传感器。当传感器帽16和目标18在上位置时，接近传感器70不感测目标，意味着不存在晶片1720。替代地，当传感器帽和目标在下位置时，接近传感器70感测检测目标18，识别晶片存在于装载台230上。
一些优选的实施例使用分别在晶片引导环1和保持环24上的斜切的边缘22和28，使得机械手220和晶片运载器244在相对于装载台230定位中具有一些活动余地。在一些实现中，晶片卡盘4和装载引导环1包括分段的肩部，使得仅在晶片的边缘处接触晶片，同时仍然允许在装载期间将晶片准确地放置在运载器244内。
在一些实施例中，通过低摩擦直线轨道组件11使用与运载器的低摩擦X-Y自对准。附加地，通过调节旋钮12获得精确的X-Y对准。在一些实现中，通过牢固地将装载台基座32支撑结构安装到系统或工具120的刚性的框架实现对晶片装载台X-Y位置的机械调节。随后使用调节旋钮12设置装载台230到期望的中心位置以确保两个或更多心轴的装载，其中心轴到装载台中心的对准在预先限定的阈值内(诸如在大约1/4英寸内)。相似地，随后使用调节旋钮12定位装载台到期望的中心位置以确保与机械手220的对准在预先限定的容许量内，并且从而提供晶片在装载台230内的适当的放置。
在一些实施例中，通过在轨道基座14的相反的侧上正交地定位的两个轨道实现直线轨道组件11。每个轨道与沿轨道滑动或滚动的轨道滑块合作。在一些实施例中，轨道滑块包括轨道通过在其上滚动的一个或多个球轴承。第一轨道(例如，最靠近基座32的轨道)沿第一轴线(例如，X轴线)定位，而第二轨道沿与第一轴线正交的第二轴线(例如，Y轴线)定位。轨道可以构造为与轨道滑块配合，使得轨道接合滑块，诸如通过在滑块内的渐缩的凹槽，该渐缩的凹槽接收相似地渐缩以符合滑块的凹槽的轨道。第一轨道滑块可以与第一轨道基座(例如，靠近下部区段基座32的轨道基座)固定在一起，并且第一轨道可以与第二轨道基座固定在一起，使得第二轨道基座沿第一轴线运动。第二轨道还与第二轨道基座和第一轨道相反地固定在一起。与第二轨道合作的第二轨道滑块可以随后与缸基座15固定在一起，允许缸基座沿第二轴线运动，通过第二轨道基座14的运动获得装载台230在全部两个正交的方向的运动。
直线轨道组件的轨道和轨道滑块可以由钢、不锈钢、铝、塑料、合金、一种或多种聚合物、材料的组合和/或其它相关的材料构造。在一些情况中，轨道滑块可以包括轴承或其它摩擦减小装置，诸如塑料、特氟纶或其它涂层，其帮助轨道滚动或滑动通过滑块。轨道和/或轨道滑块可以包括防止轨道相对于滑块和/或轨道基座14的过度的运动的停止器。通常，轨道组件11定位于定位在处理模块122的处理区域的平台或地板下方的装载台组件28的下部区段29内，以限制和/或避免与可能地腐蚀性的或破坏性的化学药品接触。此外在一些实现中，轨道组件11被包装在保护罩内以进一步保护组件。
在一些实施例中，通过螺纹地接合偏置弹簧13的锚固部920的有螺纹的构件实现调节旋钮。参考图7、9和11，通过旋转调节旋钮，螺纹提供在偏置弹簧的一侧上沿凹槽922对偏置弹簧锚固部920的精确的调节，移动中心偏置位置并且从而移动装载台230的运载器装载凹处21的位置。装载台组件28的下部区段29可以包括一个或多个调节旋钮12以调节偏置弹簧13的一侧的锚固位置。
在一些实施例中，通过偏置弹簧13和直线轨道组件11实现弹簧返回系统，在将晶片装载到运载器内以后将装载台230返回到已知的位置，允许机械手220将下一个晶片装载到晶片引导环内。参考图8和10，在一些实现中，偏置弹簧13定位为相对于垂直方向成微小的角度，以减小或避免当装载台在中心位置时有害地朝向一个方向或另一个方向拉装载台。
参考图4、12和13，连接晶片卡盘4和晶片引导环5的偏置或弹簧系统9偏置卡盘和引导环，限定使得凹处形成为当缸处于下位置时接收晶片。弹簧系统9还允许晶片卡盘4(当晶片定位在装载台内时和晶片)在通过缸8提升期间延伸到装载引导环1内并且达到运载器244，并且当缩回缸时被拉或偏置回到适当的位置。在一些优选的实施例中，大致不受引入的水的压力的变化影响的晶片传感器组件26(参看图12和16)准确地检测晶片的存在和/或定位，并且仅用水接触晶片，防止刮痕或微粒损害，同时水流清洗或冲洗传感器使得传感器不会被阻塞。
当前的实施例可以被容易地和快速地调节以用于处理不同的物品。例如，当前的实施例对于不同直径(例如，100到400毫米直径和其它直径)晶片通过简单地改变装载台230上的少量零件和运载器尺寸快速地转变。要交换的零件通常包括装载引导环1、晶片卡盘4、晶片引导环5、和运载器244。
图18示出了根据一些实施例的装载台230的侧视图。晶片卡盘4和晶片引导环5在从装载引导环1分开的下位置。图19示出了图18所示的装载台230的截面视图。图20示出了围绕Z轴旋转的图19所示的装载台230的截面视图。图21示出了图18所示的装载台230的俯视图。图22示出了缸8在驱动晶片卡盘4进入装载引导环1并且晶片引导环5接触装载引导环1的延伸的位置的晶片卡盘组件2和装载引导环1的截面视图。示出了围绕缸8的一部分以保护缸并且限制或防止水和浆在轴承轨道组件、工作台和系统120的下方渗出的波纹管密封装置2320。
图23示出了根据一些实施例的装载台230的等距视图。图24示出了围绕Z轴旋转的图23所示的装载台230的侧视平面图。图25示出了图23和24所示的装载台230的部分截面视图。图26示出了缸8处于延伸的位置的围绕Z轴旋转的图25所示的装载台230的部分截面视图。图27示出了图23所示的装载台230的俯视图。
卸载台232可以与装载台230相似地构造。然而，在一些实施例中，卸载台不包括用于提高和/或降低台的一部分的缸。在一些实现中，卸载台232包括保持被处理过晶片湿润直到通过机械手220使用端部执行器取回晶片的一个或多个喷射器276(参看图2)。喷射器还可以洗涤运载器244、246。例如，喷射器可以围绕卸载台的周缘定位以喷射晶片和/或运载器，和/或一个或多个喷射器在卸载台的中心以喷射晶片的下侧。机械手220从卸载台移除晶片并且在一些实现中在一些测量和/或清洗之后将晶片放置在存储器内。通过六轴线机械手实现机械手允许系统倾斜片以让积聚在片的表面的面上的水流掉。系统的一些实施例包括靠近卸载台的容器或排水设备，晶片在其上方被倾斜，使得在倾斜晶片时接收汇聚或积聚的水以限制滴到处理和/或前端模块上的水或其它液体的量。
在一些实现中，系统120还可以包括用于测量和/或校准通过运载器244、246施加的心轴力、晶片力和/或保持环力的部件。例如，在一些实施例中，卸载台232包括用于当运载器将处理过的晶片存放在卸载台内时检测通过运载器和/或晶片施加的压力的一个或多个载荷传感器276(参看图2)，如在下面完全地描述的。
图28示出了用于系统120的控制系统2800的简化的结构图。控制系统2800包括中央控制器2802，中央控制器2802可以通过处理器、微处理器、计算机、其它控制系统、和其它这样的控制器和/或它们的组合实现。中央控制器2802包括多个输入/输出端口，诸如SBC视频、键盘、鼠标和其它用户接口输入/输出端口2804、和外部通信端口2806(诸如以太网端口)。中央控制器可以包括处理电路和/或插座，诸如MMC/PC块I/O插座2810、MMC/PC模拟插座2812、RS-486PCI卡插座2814、和其它这样的处理能力。
中央控制器与操作者接口2820联结，以允许用户控制系统、改变操作、升级系统、取回通过中央控制器存储的数据和其它这样的访问。以太网集线器2822与中央控制器的以太网连接器2806联结，以将控制信号分配给控制前端模块124内的晶片清洗机224的清洗机控制系统28、控制测量站226的测量控制系统2826、控制机械手220的操作的机械手控制器2830、Fab服务连接、和其它相似的控制器。在一些优选的实施例中，以太网集线器2822还与转动架248的滑动环2834联结，用于供给动力和/或控制心轴240、242和运载器244、246。滑动环通过MMC单机运动控制器和PLC2836(其在一些实施例中可以实现为图2所示的控制器250)将控制信号分配到心轴的驱动器，诸如输送到第一变换器2840和马达2842以控制心轴旋转。控制信号可以从第一变换器菊花链到第二变换器2844以被输送到第二马达2846。菊花链可以继续任何数量的心轴。滑动环还可以将控制引导到其它部件，诸如块I/O2850和其它部件。在一个实施例中，以太网集线器2822通过四或八端口集线器或切换器实现，然而可以使用其它这样的切换装置。
诸如光纤链路的通信通道2852可以与控制器的模拟端口联结到控制转动架马达2858和2860的转动架控制器2854、2856。在一些实施例中，MMC模拟2812提供至少一些对转动架的旋转的控制。垫扫动控制器2862、2864还可以与光纤链路联结以控制垫扫动马达2866、2868。相似地，垫旋转器控制器2870、2872可以通过光纤链路与中央控制器2822通信以控制垫旋转马达2874、2876。数据打开终端2880、2882、2884可以与中央控制器2822的PCI卡端口2834联结以将控制分配到抛光工作台变换器2886和2888和磨光工作台变换器2890。
图29示出了根据一些实施例的用于处理晶片的系统2910的俯视图。图30示出了图29所示的系统2910的等距视图。系统2910包括处理模块122和前端模块124。处理模块122包括三个心轴2920、2922和2924，每个心轴具有运载器2930、2932和2934。每个心轴与塔内的转动架联结，使得每个心轴独立地操作和索引。和图1-3所示的系统一样，系统120还包括其它相似的部件，诸如机械手220、存储元件126、装载台230、第一和第二垫234、236和其它这样的部件。前端模块124还包括扫描器，然而，可以利用通过扫描器占据的区域将其它装置结合到系统2910内，诸如自旋台、度量装置或其它装置。此外，传输台相对于系统的平台大体垂直地定位(例如，与垂直方向成15度角)。
在一些实施例中，系统120和/或2910可以用于提供完全自动化的片盒到片盒的化学机械晶片抛光用于晶片回收。例如，在一个实现中，系统120/2910可以构造为操作具有尺寸为直径300毫米、有凹口、标称厚度等于大约800微米的晶片和/或直径200毫米、有凹口、标称厚度等于大约725微米的晶片。系统的工具占地面积可以为大约2.8米×2.0米即5.6平方米，并且其它操作条件包括208伏三相，150安培满载，50-60赫兹，6.2巴、170升/分钟洁净的干躁空气，5.5巴、14升/分钟氮气，508毫米汞柱真空，85升/分钟，在125帕斯卡、大约14立方米/小时排气，并且使用2.1巴、11升/分钟去离子水。此系统可以适应SEMI S2、S8和CE。
此外，系统可以容易地从处理200mm直径晶片转变到其它尺寸的晶片(例如，300mm直径晶片)。例如，在重新构造系统120时，在装载台230中，用户可以断开装载引导环1、卡盘4、和晶片引导环5；在卸载台232中，卸载引导环；在运载器244、246中，保持环；以及在前端模块中，端部执行器和片盒。当更改至少卸载台232时，喷射器3260(参看图32)可以被移动到对应的直径，并且在更改装载和卸载台时，传感器将在传感器位置(例如，分别用于300mm和200mm直径晶片的3280和3282(参看图32))之间移动。
操作中，这样构造的系统可以获得对于单侧抛光大约30到40晶片每小时的产量，在第一抛光工作台(压盘1)234处等于大约60秒的时间，并且在第二抛光工作台(压盘2)236处大约30秒的时间。相似地，系统对于双侧抛光可以用如上面列出的相同的抛光时间提供大约15到20晶片每小时的速率的产量。此系统可以期待具有高可靠性。例如，系统可以连续操作至少500小时MTBF，并且维持80％置信区间，如每个SEMI规范计算的，具有大于大约90％的正常运行时间，具有小于大约4小时的MTTR。在一些优选的实施例中，系统可以包括使用SECS/GEM协议用以太网操作的工厂主机通信，以上载处方。
系统122/2910的一些实施例可以使用具有花岗岩表面、具有大约32英寸(812毫米)直径并且在大约10到90摄氏度控制的工作台温度操作并且以在大约10到180RPM之间的速度范围的抛光工作台(例如，每个两个)。
垫调节器262可以用于一些实现中。图41-44分别示出了根据一些实施例的垫调节器的等距视图、部分透明的俯视图、截面视图、和下侧视图。根据每个台上使用的抛光或研磨垫的类型，调节器可以通过金刚石片、尼龙刷和其它相关的调节器实现。调节器包括通常具有相对低的型面4120的齿轮箱284、286，以允许独立地控制和旋转的心轴240、242在不接触调节器的情况下旋转。齿轮箱可以实现为蜗杆传动型齿轮箱以操作调节片或刷。此外，用来操作或旋转调节片或刷的马达287和288与在马达和齿轮箱之间合作的柔性的轴一起从调节端沿臂向后运动。一些其它现有系统通常在调节器的调节端使用马达和齿轮箱，其可以与心轴和运载器中的一个或全部的运动干涉。此构造还允许马达被包含并且远离抛光处理的元件。
通过在一些实现中与马达共同定位的波纹管4322或其它相关的装置将向下的力施加到调节片或刷以调节工作台234、236。例如，一个金属波纹管4322可以被打气以向下推臂，并且一个波纹管4320可以用于提升臂。使用波纹管提供快速的响应、精确的校准并且避免滞后作用。通过将臂旋转到适当的位置的平台下方的伺服马达和谐和传动旋转臂，并且编程序用于调节发生的场合，片或刷旋转多快，和施加多大的力。
一些实施例还包括调节片或刷在不使用并且处于暂停的位置时放置在其中的湿盘。诸如水或其它相关的液体的盘的湿盘避免调节器干躁，并且允许清洗调节器。水盘可以附加地包括可以靠在调节器上旋转或摩擦以清洗调节器的刷或条。在一些实现中，超声清洗机与水盘合作以进一步帮助清洗调节器。
例如，在一些实施例中，垫调节器(每个两个，每个压盘1个)为4英寸金刚石片或尼龙刷类型，其在大约5到100RPM之间的装置速度范围操作，向下的力范围例如在大约0.5到60磅(2到133N)之间或更多，具有用户可编程序的扫动和力参数。
在一些优选的实施例中，系统包括通常通过心轴240、242的浆输送。浆输送可以为例如标准每个工作台2个蠕动型泵，具有一个去离子水漂洗，具有高达每个工作台6个泵的选择，具有闭环流量控制，等于大约10到500毫升/分钟的浆的流量范围，等于大约50到1000毫升/分钟的去离子水的流量范围，和大约2到12的浆PH值范围。漂洗台256还能够包括有定位在工作台1和2之间的用于晶片和晶片运载器的清洗喷射，具有用户可配置的喷射处方。
虽然多于一个心轴可以与每个转动架一起布置以用于在每个工作台上同时或分开地抛光多于一个晶片，系统通常对于每个心轴包括转动架。这些转动架被独立地控制、索引和振动，并且允许连续地旋转。抛光心轴240、242使用在大约25到100磅(111到4448N)之间的向下的力范围，具有在大约10到180RPM之间的速度范围。每个心轴包括晶片运载器244、246，它们在此实施例中用球状万向节机构运载在大约200和/或300毫米之间的晶片。这些运载器具有在大约1到3(对于均匀性控制)之间的压力区，其中晶片抛光和保持环力是处方控制的。
系统还包括具有水悬浮喷嘴晶片接触的晶片卸载台232。在一些优选的实施例中，卸载台包括集成的心轴和保持环向下的力校准。此向下的力校准允许在将晶片卸载到卸载台232的同时或在其它用户定义的时间校准心轴的向下的力。还可以包括晶片前和后侧喷射以及运载器清洗喷射。卸载台还可以使用晶片传感器26。
在一些实施例中，抛光可以通过抛光处方实现。处方为每个抛光工作台10个可编程序的步骤，其为用户可配置的，每个步骤用于抛光时间，向下的力，背压，工作台速度，心轴速度，力匀变，保持环力，和浆流量。
前端模块122包括机械手220，并且可以通过大致任何相关的用于传送晶片的机械手实现，诸如AdeptSix 300CR CS、6轴线洁净室机械手、具有用于接附端部执行器的洁净室兼容的快速变换工具转换器。在一些实施例中，端部执行器为300mm或200mm边缘接触类型或200mm、150mm或更小的背部真空接触类型。在一些实施例中，晶片输入和输出使用晶片推车126以与前端模块机械地对接，其中输入为干的并且输出为湿的。
在一些实现中，系统包括具有例如四种颜色(红，黄，绿，和蓝)的灯塔和/或可听信号以指示不同处理状况。附加地和/或替代地，可以使用图形用户接口，诸如彩色触摸屏控制。
图31示出了根据上面规定的参数实现的系统3110的简化的等距视图。系统3110包括处理模块3122和前端模块3124。前端模块还包括机械手和端部执行器3126，和发送和接收片盒3130、3132。处理模块包括装载和卸载台3140、3142，第一和第二工作台3144、3146，和具有晶片运载器3150、3152的第一和第二心轴。
图32示出了根据一些实施例的系统3210的简化的等距视图。此系统允许晶片被干地从输入片盒3212移除并且被湿地存放在输出片盒3214内。机械手(没有示出)使用干端部执行器从输入片盒3212移除晶片并且将其传输到传输台3216。机械手切换端部执行器，取回晶片并且将晶片输送到装载台3220。心轴/运载器3222、3224中的一个从装载台采集晶片并且开始处理，例如，通过在第一抛光工作台3232上抛光晶片。在抛光之后，晶片可以在可选的漂洗台3236内被漂洗，并且在第二抛光工作台3234上再次被抛光。在抛光之后，晶片可以可选地再次被洗涤，并且随后被输送到卸载台3240。晶片可以在卸载台被进一步地漂洗。在一些实施例中，在抛光期间(INSITU)或在抛光之间(EXSITU)用垫调节器3242调节抛光垫3232、3234。在一些实施例中，机械手可以倒转晶片以处理相反的侧。机械手用湿端部执行器从卸载台3240取回抛光过的晶片并且可以可选地例如当包括晶片扫描器时用晶片扫描器测量晶片或简单地在晶片不被更进一步地干燥的情况下将晶片定位到湿盆输出片盒3214内。一些实施例附加地包括在盆正在被更换和/或已满的情况下允许处理过的晶片被垂直地存储的暂时的湿缓冲器3252。同样，六轴线机械手220允许片旋转到垂直位置。垂直地存储晶片经常是优选的，特别是当湿地存储它们时，使得颗粒不会停留在表面上。在一些实施例中可以包括附加的端部执行器3260，诸如晶片扫描棒，其允许使用在机械手的工具转换器上的许多不同的构造。
在一些实现中，系统120还可以包括用于测量和/或校准如通过运载器244、246施加的心轴力、晶片力和/或保持环力的部件。例如，在一些实施例中，卸载台包括用于检测当运载器将处理过的晶片存放到卸载台内时通过运载器和/或晶片施加的压力的一个或多个载荷传感器。图33示出了根据一些实现的结合了用于测定通过晶片运载器244和心轴240的部件施加的力的载荷传感器的卸载台232的简化的截面视图。载荷传感器为将作用在载荷传感器上的载荷转变为电信号的换能器。载荷传感器可以用于测量和/或计算总心轴力、保持环力分量、和晶片力分量中的一个或多个。
卸载台232可以包括两个载荷传感器3322和3324并且设计为区分来自心轴240的总的向下的力和作用在晶片上的力。第一载荷传感器3322测量通过心轴由诸如波纹管、活塞、缸和/或其它这样的致动系统的致动系统施加到晶片运载器244的总的向下的力。第二载荷传感器3324或多个第二载荷传感器(图2所示的卸载台232示出了三个第二载荷传感器3324)测量通过背板或可增压的隔膜施加的作用在运载器内的晶片上的力的分量；晶片的力。具有隔开或偏移3的装载板3326(没有在图2中示出)被放置在卸载台内。在心轴力的校准期间，在保持环密封装置或可增压的隔膜内的压力被设定到零，如在下面更进一步地详细描述的。通过由心轴的致动系统产生的向下的力，运载器244被降低到机构上并且被放置为与围绕卸载台的引导环3330的内部直径的突出部分和装载板3326接触。
第一载荷传感器3322测量此向下的力并且本地处理器、中央控制器或计算机记录测量结果和对应向下的力的心轴的波纹管内的对应的流体压力。例如通过电动气动的换能器测量波纹管内的流体压力。由波纹管引起的作用在心轴上的力还可以通过定位在心轴组件内的梁载荷传感器测量。来自梁载荷传感器的测量结果可以用于计算心轴力。来自梁载荷传感器的测量结果还与来自第一载荷传感器3322的测量结果比较。
装载板3326还用于将作用在运载器内的晶片上的向下的力传输到第二载荷传感器3324。晶片力分量可以由背板或具有隔膜压力的可增压的隔膜产生。第二载荷传感器3324可以测量向下的力的晶片力分量。来自心轴和晶片的力测量结果被发送到控制器或计算机。随后使用心轴力等式用对应的压力适当地校准心轴力、晶片力、和保持环力(F心轴-F晶片+F保持环)图34示出了在CMP抛光期间考虑的三个力。这些力包括心轴力3420、晶片力3422、和保持环力3426。来自心轴240的向下的力作用在晶片运载器244上。作用在运载器上的力在晶片运载器内分成保持环力3426分量和晶片力3422分量。这些力的力平衡等式表示为F心轴＝F晶片+F保持环其中，F心轴等于从心轴作用在运载器上的力；F晶片等于从心轴作用在晶片上的力的部分；并且F保持环等于从心轴作用在保持环上的力的部分。因为晶片力3422加上保持环力3426大致等于总心轴力3420，可以通过知道等式中的三个力中的其它两个的值计算这些力值中的一个。
系统120以期望的设定值施加心轴力。用第一载荷传感器3322测量心轴的实际力。系统还可以使用第二载荷传感器3324测量晶片力分量。随后可以通过从总的向下的心轴力减去晶片力分量计算保持环力(即，F保持环＝F心轴-F晶片)。可以计算保持环力以产生关于保持环密封装置压力的校准曲线。
心轴力通常从致动系统产生。致动系统可以为气动的、液压的或一些其它系统。例如，心轴的气动的致动可以通过波纹管的使用实现。波纹管致动机构，其在抛光期间朝向抛光垫和/或在卸载期间朝向卸载台推联结到运载器的心轴。心轴力在运载器内分成保持环力分量和晶片力分量。这两个来自运载器的分量在抛光期间作用在抛光工作台上。
一些晶片运载器在保持环后面使用保持环密封装置。在一些晶片运载器中，诸如Strasbaugh的ViPRR运载器，在增压位于保持环后面的保持环密封装置的同时，通过运载器保持半导体晶片。增压的保持环密封装置压靠在保持环上影响保持环力。使用等式或表确定可增压的环密封装置中使用的空气压力的量，以在晶片处理期间在保持环上产生期望的量的力。当前的实施例的当前的校准系统允许校准来自可增压的密封装置的压力，以便通过在将心轴力设定在已知的值时测量晶片力获得保持环力。在其它晶片运载器中，通过运载器保持保持环，同时可增压的隔膜用于在晶片后面施加压力。在此构造中，可增压的隔膜产生晶片力，其为作用在晶片上的向下的力的分量。其它晶片运载器构造可以使用背板来施加晶片力。可以使用等式或表确定在隔膜内供应的空气压力的量以在抛光期间在晶片上施加期望的力。
校准系统允许在抛光之前或之后由系统内的对应的心轴力、保持环力、和晶片力校准心轴波纹管或其它致动系统、可增压的密封装置、和隔膜压力的快速和准确方法。此校准方法和系统导致在抛光晶片时使用更准确的力。图35示出了用于校准心轴力的过程3520的简化的流程图。当使用校准时，具有偏移3的装载板3326被放置在卸载台232内。通常，装载板3326的偏移3位于定位在卸载台内的一个或多个载荷传感器3324上方。偏移3可以是可调节的并且装载板3326的高度可以被调节以补偿晶片厚度。根据运载器的类型，将保持环密封装置或可增压的隔膜内的压力设定为零。这可以获得不受环密封装置压力或隔膜压力影响的心轴力测量结果。具有运载器244的心轴240随后在步骤3522中被定位在卸载台上方。晶片运载器可以被装载测试晶片或替代地，根据装载板的构造，晶片运载器可以为空的。
在步骤3524，增压心轴的致动系统。在步骤3526，晶片运载器以一定量的向下的力被降低到卸载台上。在一些实施例中，卸载台可以在x和y方向具有一定程度的水平自由度(例如，通过直线轴承轨道组件)，并且其构造为使得其与心轴和运载器自定中心。这使得运载器可以对准自身与卸载台的中心。当晶片运载器被降低到卸载台上时，其被放置为与装载板和围绕卸载台内的引导环的突出部分3330接触。
在步骤3530，控制器激活致动系统到产生心轴的向下的力的特定的压力以校准心轴力。晶片运载器的可增压的环密封装置或可增压的隔膜内的压力为零。在步骤3532，致动系统将晶片运载器降低到卸载台并且随后使用第一载荷传感器3322来测量通过致动系统产生的引起的心轴力。在步骤3534，控制器记录来自第一载荷传感器的测量结果和产生该心轴力的分别的波纹管压力。在步骤3536，控制计算机随后对于致动系统内的不同压力重复此过程，并且记录压力和对应的心轴力。在步骤3540，产生波纹管压力或活塞压力对心轴力的曲线。图36示出了使用对于波纹管压力或活塞压力对心轴力采集的数据形成的心轴校准曲线。
在步骤3542，控制器指令心轴力为特定的量，将晶片运载器降低到卸载台上，以校准对应晶片运载器内的诸如保持环力或晶片力的力分量的流体压力。在步骤3544，控制器随后发送指令以根据运载器构造增压保持环密封装置或增压可增压的隔膜到一定量的压力。在步骤3546，第一载荷传感器测量心轴力的总量并且第二载荷传感器测量心轴力的晶片力分量。在步骤3550，控制器测试并且记录对于不同环密封装置或隔膜压力的力数据。控制器使用总心轴力和晶片力分量计算保持环力。在步骤3552，重复此过程以产生若干力。在步骤3554，产生密封装置压力对环力或隔膜压力对晶片力的曲线。图37示出了对应产生保持环力的可增压的环密封装置压力或产生对应的晶片力的可增压的隔膜压力的校准曲线。例如，图37示出了对于具有可增压的环密封装置的VIPRR晶片运载器的校准曲线。
通过上述方式产生的图36和37所示的校准曲线通常对于被测试的晶片运载器和心轴是独特的。可以随后在晶片抛光过程期间使用校准的心轴和运载器。校准帮助企图确保在晶片处理期间心轴力、晶片力、和保持环力正确。
当期望或需要时应该进行校准。以下情况发生时可以执行校准用不同的运载器替换运载器2时，替换保持环和/或保持环密封装置时，或者调节运载器的高度时(使用垫片设定保持环的高度-因为环磨损，该高度必须用垫片调整到正确位置)。晶片运载器具有许多导致定期维护的可消耗的物品(包括保持环和保持环密封装置)。这样，定期地移除、重建、和替换运载器是常见的。通常在重建运载器之后执行校准。相似地，当晶片运载器在系统内变化时可以运行校准过程。另外，校准倾向于随着时间的过去漂移。即使在没有变化或重建运载器时，定期的校准可以是有利的。
湿盆3214可以被从盆保持器提高。前端模块122可以构造为允许湿推车与前端模块对接和/或被插入前端模块。推车接收包含处理过的并且仍然是湿的晶片的湿盆，以传送晶片用于清洗、更进一步的清洗和/或其它处理。
根据当前实施例的系统的一些实现构造为符合规格，诸如文件Titel50(Technologisohe Ausrustung fur Watertechnologien)’Los50.8.00的规格。这些系统可以提供对例如300mm硅晶片的不混浊的抛光并且通过发展的CMP系统允许在不在箱内倒转晶片的情况下抛光前和/或背部。在一些优选的实施例中，系统实现为单侧抛光机，使得通过机械手倒转晶片以提供第二侧抛光能力。例如，这些系统包括两个抛光工作台234、236，两个晶片卡盘244、246，用于在装载台230(干输入)、抛光机234、236和卸载台232(湿输出)之间传输的处置机械手220，用于每个工作台的垫调节器262(用于硅不混浊的抛光的尼龙刷和金刚石)，和用于卡盘和晶片清洗的清洗台224/256。运载器和/或晶片清洗台256在工作台1和工作台2上的抛光之间使用。清洗台使用喷射清洗，但是一些实施例使用刷清洗。还包括输出台以通过机械手和端部执行器存放处理过的晶片。在一些实施例中，使用两个端部执行器，其中至少一个为可浸入水中的。在一些实施例中，利用“浮动的”和“固定的”保持环技术的保持环可以与相同的运载器一起使用，只要转换在10分钟以内。可以在不改变运载器工具(浮动的和固定的保持环)的情况下处理厚度在大约650-780微米之间的晶片。垫调节器在刷的位置处(最大距离10mm)使用充分的供水器，以在调节过程之后充分地清洗刷。在一些实现中在备用形式期间保持刷为湿的。
晶片在一些实施例中被处理，包括将晶片放置在第一抛光工作台234处，晶片和抛光卡盘漂洗，在第二抛光工作台236处抛光，晶片和抛光卡盘漂洗(清洗前晶片)，湿润卸载台232，和卡盘清洗。替代的处理顺序可以包括，在抛光之后，晶片被存储在湿缓冲器内，在那里可以通过标准的硅清洗来清洗晶片。
优选的实施例允许连续的操作。在一些实现中，通过两个输入台和两个输出台或替代地/具有一个输出台的用于至少两个晶片缓冲器的输出缓冲器，获得在相继的箱之间没有中断的系统的连续的操作。系统可以提供有两个输入和两个输出台，或者具有晶片缓冲器(例如，最少两个晶片容量)以确保机器的连续的、不间断的操作。在一些实施例中，提供给输出的“推车”应该包含水和空的片盒。
在一些实施例中，输入台为晶体pak13晶片(Entegris)，并且输出台为可传送的湿缓冲器。晶片被放置在低质量运载器内，例如，一个低质量运载器包含26个垂直地定位的晶片。可传送的湿缓冲器对接到晶片清洗工具。
系统可以包括备用模式。在一些实施例中，系统湿润关键部件，诸如抛光工作台；晶片清洗台；卡盘清洗台；卡盘(晶片背膜)；和抛光调节器在备用模式期间被喷射或以其它方法保持湿润。
在一些实现中，在全部两个工作台上，供应给抛光工作台的浆流可以以在大约10-1500毫升/分钟之间的速率被供应。在一些实现中，浆流量在200-300毫升/分钟之间。两个浆泵可以被提供为用于以在大约4.8-480毫升/分钟或17-1700毫升/分钟的范围内抽吸的主要的抛光工作台中的每个。在一些实现中，在每个工作台上供应每种类型的泵中的一个以提供最大灵活性。
抛光控制包括测量抛光压力、电流和温度；规定用于数据传输的接口(通信协议，数据采样频率，等等)。系统采集并且将数据存储在机器内的日志文件内，并且可以包括SECS/GEM通信能力以将数据文件下载到第三方软件或工厂主机。SECS/GEM为用于与工厂主机通信并且用于数据传输的标准平台。在一些实现中附加地和/或替代地提供XML通信。
测量器械(检查，测量和测试仪器和软件)允许系统符合质量需求以以定期的间隔控制和校准，并且这些校准通常起源于国际的和国内的标准。在误差校准的情况下，一些实施例包括调节特征以调节仪器(硬件和/或软件)。这些调节通常是为了避免仪器改变。调节的过程在一些实施例中通过在证明的起源于标准(例如，DKD，NIST，PTB，等等)的特定的测试物品(高标准，量块，等等)上自调节自动地运行。
一些实施例获得晶片处理以满足至少接下来的标准平均混浊＜0.08ppm(3毫米边缘除外)；混浊均一性最大值0.08ppm，德耳塔混浊0.01ppm(3毫米边缘除外)；在前和背部上(包括边缘除外区域)无污染，无卡盘痕迹，无刮痕；晶片边缘无损伤，无污染；和金属污染(VPD-AAS，三个晶片)Na，Al，K，Cr，Fe，Ni，Cu，Zn，Ca＜5E9 at/cm2。相似地，可以使用50个晶片用于在清洗之后检查来测试晶片质量。在无混浊的抛光处理(硅移除＞＝2.0微米)之前和之后测量几何形状(厚度，弯曲，翘曲，TTV)。晶片要达到的规格包括TTV的改变＜0.2微米；局部平整度SFQR＜0.30微米(进来的晶片SFQR＜或＝0.20微米)；晶片内不均匀度WIWNU(1西格马)＜5％，其中，上述规格是3毫米边缘除外的。
再次参考图29，系统2910构造为干入干出(DIDO)系统，使得晶片被干地从片盒、FOUP或其它存储单元126取回，并且被干地返回同一个或不同的存储单元。在实现DIDO前端124中，前端模块可以由与期望的在处理中使用的化学药品相关的抗腐蚀的材料构造，以满足工业和安全标准，提供用户接口，具有减小的占地面积或截面积，满足ISO等级2或更好的洁净等级，容易地从存储单元取回晶片和返回晶片到存储单元，使用分开的湿和干端部执行器，满足功率限制，提供离开系统通信，提供报告或与外部装置合作以产生报告。一些实现可选地包括测量系统、湿缓冲器台、和/或清洗机。图38和39分别示出了根据一些满足上面列出的DIDO前端标准的实现的两个FOUP的前端模块3820和三个FOUP的前端模块3920的简化的俯视结构图。
因为暴露于化学药品和去离子水，用于构造和组装前端模块3820和3920的材料选择为承受与这样的化学药品和去离子水接触。例如，部件可以由抵抗预期的化学药品的塑料制造，包括但不限于，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、不锈钢(例如，300系列不锈钢，17-4PH不锈钢和相似物)、受过阳极化处理的和/或涂有特氟纶的铝、涂有粉末的铝、涂有粉末的钢罐(例如，用于与诸如框架的不湿的部件一起使用)、和其它这样的材料。相似的材料也可以用于与前端模块3820和3920合作的抛光模块122内，用于部件，诸如但不限于配件、阀、管、硬件、和其它部件。
DIDO前端模块和它们的部件设计和构造为满足和/或超过期望的工业安全标准，诸如国际半导体设备与材料协会(SEMI)标准S2、S8、和F47、CE标准、Factory Mutual Research Corporat ion(FMRC)(例如，FM4910)和/或其它标准。此外，前端模块构造为使得使用的电气部件不暴露于化学药品和/或去离子水的喷洒和滴落。清洗机和前端的处置区段可以提供面板安装的连接器，用于集成(通过CE兼容的装置)用于紧急断电(EMO)电路的连接。EMO电路激活，前端(并且在一些实现中处理模块)通常移除到可能有害部件的电力。通常前端模块以及处理模块包括灯(例如，用户可配置的灯塔)以在前端(和处理模块)内提供足够等级的照明。CE兼容的互锁系统被结合到进入前端模块的门入口内并且与EMO电路分开。
在一些实施例中，用户接口通过图形用户接口(GUI)监视器实现。在一些实施例中使用Strasbaugh GUI监视器(例如，零件号码300637，提供110VAC，触摸屏操作，15英寸最小监视器，彩色显示，位置SEMI兼容，包括允许存储和输入数据、软件和相似物(例如，用于处方可携带性)的可移除的记忆储存器(例如，光盘驱动器，多功能数码光盘驱动器，软盘驱动器和/或其它驱动器))。在一些实施例中，主要的GUI位于前端模块上并且次级的GUI可以位于处理模块内或者远离系统。可以使用切换器将对工具的肘节控制从一个GUI切换到另一个，然而，通常一个GUI在给定的时间控制工具。根据需要，GUI以固定的单位、以米制、英语和/或SI单位的混合显示。在一些实施例中，GUI还提供了指示晶片在系统120内的位置的图形的晶片跟踪。
前端模块3820、3920的占地面积保持相对小并且在一些情况中保持最小。例如，两个FOUP FEM 3820(不包括可选的清洗机和微粒测量系统)可以为79.5英寸(宽)×31.5英寸(深)×89英寸(高)(这些尺寸不包括容器门开启工具从外壳的前面突出的部分)。
如上面介绍的，一些前端模块构造为在沿前端内的晶片轨迹的区或地方在晶片表面上方4英寸测量时具有ISO等级2或更好(在等级1000或更好的周围环境情况下)的洁净等级。可以用前端干燥状态执行对此洁净的确认。可以使用正增压和空气流使得前端保持洁净并且不被抛光模块或当操作者门被打开时污染。可以维持前端内部和外部之间的最小压力差异，例如，维护门关闭时在大约0.01英寸水并且当维护门打开时在大约0.004英寸水压力差异。
对于DIDO前端模块3820、3920的晶片输入和输出通常为FOUP和其它相似的运载器。一些实施例还包括集成到FOUP门打开机构内的晶片盒扫描。此扫描方法可以例如通过贯通梁类型实现。相似地，工具的其它构造可以使用SMIF或打开片盒(湿和干)。
如上面详述的，机械手使用一个或多个端部执行器用于从FOUP移除晶片，传送晶片并且将晶片返回FOUP。多轴线机械手用于在前端模块内将晶片运动到不同的台或从不同的台运动晶片。机械手可以构造为在FOUP内在两个其它晶片之间取回或放置晶片。在通常的操作中，机械手提取最高的或最低的晶片(例如，用户可选择)并且分别地继续向下或向上通过FOUP内的晶片。通常，端部执行器实现为边缘接触执行器。维持晶片槽的完整性。机械手还构造为避免用水污染洁净的、干燥的晶片。因此，洁净的、干燥的端部执行器用于进入打开的FOUP。接下来的构造和/或方法可以用于实现此目的使用安装在一个或两个臂上的分开的端部执行器用于干和湿处置；使用两个分开的机械手，一个用于干的并且一个用于湿的晶片处置；和/或使用一个端部执行器并且结合方法以清洗和干燥该端部执行器。通常，湿端部执行器构造为可以倒转晶片180度。当到达机器的抛光区段时，湿端部执行器可以被去离子水和稀释的浆浸透，并且从而通常构造为在湿的/腐蚀性的环境内兼容(但是当使用可选的端部执行器和倒转器机构时可以暴露于低得多的程度)。
测量系统可以通过结合到前端模块内的用于抛光前和/或后测量晶片的一个或多个装置实现，诸如Nova测量系统(例如，Nova3030测量系统)。测量系统通常为可选的特征。测量处方为用户可以通过软件(例如，Nova软件)配置的。用于测量装置的GUI集成在GUI触摸屏内。可以使用手动开关或键访问测量系统控制屏。定位在测量系统上方的处置部件可以降低和提高晶片进出水，并且为机械手提供晶片I/O点。测量系统处置器通过边缘和/或通过使用真空型卡盘或端部执行器接触晶片，并且晶片处置部件还可以被用作用于晶片的湿缓冲器台，以及从干到湿端部执行器处置传输的位置。当机器由于在测量系统处的备份停止时，一些实施例经由可配置的报警报告操作者，和/或可以包括闭环控制(CLC)。
可以包括可选的湿缓冲器台以避免晶片在清洗之前干燥。缓冲器台可以包含至少足够槽以保持可以在任何给定的时间处于处理中的晶片的限定的最大的量。例如，对于6EH，对于缓冲器的此晶片的数量为8。喷射器可以相对于缓冲器战略地放置以保持缓冲的晶片的表面湿润。湿缓冲器台可以在如果发生机器故障时清洗机或测量系统不能立即可用于清洗或测量晶片时使用，自动的顺序将处理中的晶片放置在湿缓冲器内，晶片随后可以被清洗并且放回FOUP，和其它情形或情况。
在一些实施例中，可选的清洗机例如通过Contrade的Corwet清洗机实现。Corwet包括其自己的控制器和软件，并且允许使用其自己的控制器集成清洗机，或者使用系统内的控制器控制该单元。清洗机GUI集成到系统GUI内。可以使用手动开关或键在清洗机和系统GUI环境之间切换。Corwet的软件可以集成到系统软件内。清洗机可以构造为安全地处置HF化学药品。
在抛光之前用于晶片的晶片顺序过程可以包括使用干端部执行器从FOUP片盒移除晶片(假设晶片在FOUP内器件侧在上面)；将晶片放置在传输台内；转换到湿端部执行器；使用湿端部执行器从传输台移除晶片；倒转晶片(例如，器件侧现在在下面)；将晶片放置在装载台230内；通过心轴240/运载器244拾起晶片以进行抛光(例如，抛光时间等于大约2.5分钟)；未抛光的晶片被连续地放置在装载台内(当装载台变为可用时)以为抛光作准备。在抛光之后用于取回晶片的晶片顺序过程可以包括在抛光之后，心轴/运载器将晶片放置在卸载台232内；使用湿端部执行器从卸载台移除晶片；将晶片放置在测量系统内；测量晶片(例如，大约1分钟的处理时间)；使用湿端部执行器从测量系统移除晶片；倒转晶片(例如，器件侧现在在上面)；将晶片放置在清洗机内；清洗机洗涤晶片(例如，大约1分钟的处理时间)；转换到干端部执行器；使用干端部执行器从清洗机移除晶片；将晶片放置在FOUP片盒内；抛光过的晶片被连续地从卸载台运动到FOUP。上述顺序的变体可以包括测量系统测量抛光过的晶片，确定其不合规格，并且晶片可以被放回到装载台内用于重新抛光；测量系统可以测量抛光过的晶片的一定的百分比，其中一些百分比的晶片可以直接从卸载台去往清洗机(跳过测量系统)；可以通过测量系统预先测量一些或全部晶片，使得用干端部执行器从FOUP取出晶片，将晶片放置在传输台内，用湿端部执行器拾起晶片，倒转，并且随后将晶片放置在测量装置内用于测量，其中在测量之后，将晶片放置在装载台内；和/或其它变体。
上面给出的处理时间为处理时间的示例，但是可以根据处理、晶片的类型、和其它参数变化。在一些实现中，处理时间是可用的可配置的。例如，抛光时间可以通常在大约1到5分钟之间变化(2.5分钟是常用的，但是经常再附加-0.5分钟)；测量时间可以在大约1到2分钟之间变化(1分钟是常用的)；清洗时间可以在大约1到2分钟之间变化(1分钟是常用的)。
供应给前端模块的动力可以变化。例如，通过系统供应给清洗机和前端处置区段的动力可以为280、380、或460VAC，3相。通常使用单点动力接口。系统120附加地可以包括数据通信能力。在处理模块控制器和前端模块控制器之间的数据传输可以通过RJ45连接器并且使用以太网TCP/IP协议实现。前端模块可以包括其它接口连接，诸如EMO电路、停止机构、GUI和相似物。前端必须跟踪晶片在室内的运动，并且提供反馈给系统控制器或中央处理单元。从系统控制器给前端的指令通常以高等级发生，同时前端内的部件的运动可以通过前端内的独立的控制器控制。前端控制器可以被物理地定位在前端模块内。此外，FOUP PDO可以具有E84并行接口以与OGV处置单元通信。
系统120以两个部件，即前端模块124和处理模块122构造允许系统被更加容易地传送。此外，两个模块允许对于特定的用户实现更加精确地定制系统。此外，可分开的模块允许一个模块正在被构造(例如，处理模块)的同时另一个模块(例如，前端模块)正在被设计。
通过考虑到在这里作为参考全文加入的2005年1月28日提出的题目为化学机械平面化工具力计算方法和系统(Chemical-MechanicalPlanarization Tool Force Calibration Method and System)的美国专利申请序号No.11/046,502，和在这里作为参考全文加入的2000年4月4日提出的美国专利No.6,04 5,716和2002年3月12日提出的美国专利No.6,354,926，可以更进一步地理解一些当前的实施例。
虽然已经通过在这里披露的发明的特定的实施例和应用描述了该发明，本领域中的普通技术人员可以在不偏离在权利要求书中陈述的本发明的范围的情况下作出许多修改和变化。
权利要求
1.一种系统，其包括与存储用于处理的物品的存储装置联结的前端模块，该前端模块包括单个机械手；传输台；及多个端部执行器；及与前端模块联结的处理模块，使得单个机械手将物品从存储装置输送到处理模块，该处理模块包括旋转工作台；及具有构造为取回输送的物品并且在旋转工作台上处理该物品的运载器的心轴。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，传输台构造为使得物品相对于地板垂直地定位。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，前端模块还包括接收被处理之后的物品的湿盆。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，处理模块包括装载台，单个机械手在装载台处将晶片输送到处理模块。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，装载台包括直线轨道组件。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，装载台包括包含斜切的装载引导环。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，运载器包括与装载台的装载引导环的斜切合作的斜切的保持环，以对准运载器与装载台。
8.根据权利要求5所述的设备，其中，当与运载器合作时，直线轨道组件允许装载台的一部分相对于中心位置移动。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，装载台还包括偏置弹簧，当运载器从装载台取回物品时，偏置弹簧将装载台的部分返回大致中心位置。
10.一种用于处理晶片的设备，该设备包括单个转动架；与转动架合作的第一心轴；与转动架合作的第二心轴；与转动架合作的第一马达，使得第一马达使用转动架索引第一心轴；及与转动架合作的第二马达，使得第二马达使用转动架与第一心轴独立地索引第二心轴。
11.根据权利要求10所述的设备，还包括与转动架合作的将电信号供应给第一心轴的滑动环。
12.根据权利要求11所述的设备，还包括与转动架合作的旋转接头，使得该旋转接头将流体联结到第一心轴。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，第二心轴与第一心轴菊花链联结，使得第一心轴通过滑动环接收的电信号中的至少一些被从第一心轴引导到第二心轴，并且第一心轴通过旋转接头接收的流体中的至少一些被从第一心轴引导到第二心轴。
14.根据权利要求10所述的设备，还包括与第一和第二心轴合作以将用于处理的晶片输送到心轴的前端模块。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，前端模块包括单个的多轴线的机械手。
16.根据权利要求10所述的设备，还包括多个抛光工作台；洗涤台；及卸载台，其中，可以在第一和第二心轴不反转方向的情况下通过第一和第二心轴访问抛光工作台、洗涤台和卸载台。
全文摘要
当前的实施例提供了用于处理诸如晶片的物品的方法和系统(120)，其中，处理包括抛光和/或研磨晶片。前端模块(124)与存储用于处理的物品的存储装置(126)联结。前端模块(124)可以包括单个机械手、传输台、和多个端部执行器。处理模块(122)与前端模块(124)联结，使得单个机械手将物品从存储装置输送到处理模块(122)。处理模块(122)包括旋转工作台和具有构造为取回输送的物品并且在旋转工作台上处理该物品的运载器的心轴。
文档编号B24B9/02GK101023429SQ200580029531
公开日2007年8月22日 申请日期2005年7月1日 优先权日2004年7月2日
发明者B·卡尔尼安, T·沃尔什, D·哈利 申请人:斯特拉斯鲍公司