專利名稱：用來獲得用于加工操作、優(yōu)化、監(jiān)視和控制的數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來收集用于加工工件，更具體地，加工用在電子部件制造上的工件，的數(shù)據(jù)的改進(jìn)方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
用于電子部件的材料的成功加工典型地要求在所有加工工序中優(yōu)化并精確控制加工環(huán)境。這些加工工序中的許多工序是在難以或者不可能測(cè)量所希望的加工變量的狀況下進(jìn)行的。在這些不能方便測(cè)量重要加工變量(例如，用于集成電路的等離子蝕刻工序期間的半導(dǎo)體晶片溫度)的情況下，試圖把感興趣的參數(shù)和其它可測(cè)量或可控參數(shù)相關(guān)起來。這些相關(guān)的精確性和穩(wěn)定性(也稱為設(shè)備響應(yīng)模型)對(duì)于確定任何給定加工工序的加工能力以及部件產(chǎn)量是一個(gè)關(guān)鍵因素。
一給定加工工序的準(zhǔn)確設(shè)備響應(yīng)模型典型地具有空間分量(取決于處理工具內(nèi)的位置)和時(shí)間分量(取決于處理時(shí)間或順序)。在諸如半導(dǎo)體晶片加工的應(yīng)用中，趨于更大晶片的業(yè)界不僅使要測(cè)量的關(guān)鍵加工參數(shù)的均值而且使它們的分布和均勻性變得更為重要。該空間變換要求通常需要在加工區(qū)域內(nèi)分布多個(gè)傳感器，這可能增加過程擾動(dòng)的可能性并且可能降低響應(yīng)模型質(zhì)量。獲得和時(shí)間相關(guān)的過程數(shù)據(jù)典型地需要就地的和基本實(shí)時(shí)的儀表和測(cè)量。這些測(cè)量技術(shù)通常具有和加工環(huán)境以及工具配置不一致的或要侵入的要求(例如，光進(jìn)入、電連接等)。
在這些狀態(tài)下得到或核實(shí)設(shè)備響應(yīng)模型可能是困難的、昂貴的和有問題的。引入可能發(fā)生擾動(dòng)的傳感器元件以及它們對(duì)加工環(huán)境的耦合和連接(例如熱耦合到等離子釋放中)受到很大的阻礙。從而，大多數(shù)的侵入性應(yīng)用只由設(shè)備開發(fā)商采用，并且在更小的程度上只由過程開發(fā)商采用。盡管通過這樣的應(yīng)用會(huì)明顯地在高產(chǎn)量上獲益，但是在這樣的環(huán)境中幾乎從不采用先進(jìn)儀表和建模。這是因?yàn)檫^程擾動(dòng)的危險(xiǎn)通常超過潛在的好處。
設(shè)備響應(yīng)模型常常對(duì)于一些特定過程參數(shù)是很敏感的，并且有時(shí)以非顯而易見的方式。例如，在典型的等離子蝕刻系統(tǒng)中，晶片溫度可取決于處理氣體混合和晶片背面粗糙度并且取決于一些更明顯的參數(shù)如夾具溫度、射頻功率和背面氦壓力。在不全面了解所有交互關(guān)系下形成的或者在明顯不同于實(shí)際制造狀態(tài)的狀態(tài)下得出的設(shè)備響應(yīng)模型可具有嚴(yán)重錯(cuò)誤。這樣未必得充分預(yù)計(jì)最終的最優(yōu)加工條件以及晶片狀態(tài)以便生產(chǎn)總的來講可接受的響應(yīng)模型；在通常測(cè)量響應(yīng)模型的設(shè)計(jì)和研制階段尤其是這樣的。
設(shè)備響應(yīng)模型可能對(duì)硬件變化，例如半導(dǎo)體晶片加工中所使用的靜電夾具上的表面光潔度，非常敏感。試圖通過對(duì)某部件的各種屬性規(guī)定嚴(yán)格容限來穩(wěn)定響應(yīng)模型通常是高成本的和低效的。重要的硬件屬性通常隨著時(shí)間的流逝歷經(jīng)緩慢改變，并且這些改變可以按設(shè)備響應(yīng)模型中的緩慢增大的不精確性的形式作為偏差反映出來。
很清楚，許多應(yīng)用需要可以通過它們方便地并且經(jīng)濟(jì)地得出和保持空間解析以及時(shí)間解析的設(shè)備響應(yīng)模型的可靠且有效的方法和設(shè)備。重要應(yīng)用的一個(gè)例子是工件，例如半導(dǎo)體晶片、平板顯示器和其它電子部件，的一致加工。另外，需要能夠在真實(shí)加工狀態(tài)下運(yùn)行的未經(jīng)修改的加工設(shè)備上以未擾動(dòng)方式收集用于響應(yīng)模型的數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備。再而，需要能為制造設(shè)施中每件設(shè)備產(chǎn)生、檢查并且頻繁更新響應(yīng)模型的方法和設(shè)備，從而改進(jìn)操作效率、改進(jìn)生產(chǎn)率并且減小設(shè)備以及整個(gè)制造設(shè)施的擁有成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明尋求一種可以改進(jìn)加工工件所使用的工序和加工工具的性能和生產(chǎn)率的方法和設(shè)備。本發(fā)明的一個(gè)方面包括獲取用于產(chǎn)生響應(yīng)模型并且用于監(jiān)視、控制和優(yōu)化各工序以及各加工工具的數(shù)據(jù)的方法。該方法是利用具有信息處理能力的傳感器設(shè)備實(shí)現(xiàn)的。該方法包括把該傳感器設(shè)備裝在加工工具中并且利用該傳感器設(shè)備測(cè)量操作特征的步驟。該方法還包括利用該傳感器設(shè)備把測(cè)到的各個(gè)操作特征轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。另外，該方法還包括進(jìn)行把該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)到該傳感器設(shè)備中和把該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送到一個(gè)接收器的中的至少一個(gè)的步驟。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是一種獲取用來監(jiān)視、控制和優(yōu)化各工序和各加工工具的數(shù)據(jù)的設(shè)備。該設(shè)備包括一個(gè)基體和至少一個(gè)的由該基體支持的傳感器。該基體支持一個(gè)具有數(shù)據(jù)處理能力的信息處理器。該信息處理器和該傳感器連接從而可把來自傳感器信息提供給該信息處理器，該基體支持一個(gè)內(nèi)部通信器。該內(nèi)部通信器和該信息處理器連接，從而該信息處理器可向該內(nèi)部通信器提供信息。該內(nèi)部通信器能發(fā)送從該信息處理器接收的信息，該基體支持一個(gè)電源。該電源連接成至少向該信息處理器、該內(nèi)部通信器和該傳感器中的至少一個(gè)提供電源。
在該設(shè)備的另一實(shí)施例中，該內(nèi)部通信器能夠利用無(wú)線通信技術(shù)向接收器發(fā)送信息。供選用地，該內(nèi)部通信器能夠雙向通信。
在又一實(shí)施例中，該信息處理器具有用來存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)操作數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)以及其它信息的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力。任選地，該信息處理器還可以具有數(shù)學(xué)上運(yùn)算測(cè)量數(shù)據(jù)的能力。
本發(fā)明的另一個(gè)方面包括一種操作用于獲取用來監(jiān)視、控制和優(yōu)化各工序和各加工工具的數(shù)據(jù)的傳感器設(shè)備的方法。在一示例實(shí)施例中，該方法包括一個(gè)可由該傳感器設(shè)備執(zhí)行的程序。該方法包括初始化該傳感器設(shè)備以使該傳感器設(shè)備準(zhǔn)備好收集并且處理數(shù)據(jù)的步驟。該方法還包括使該傳感器設(shè)備至少完成收集并處理數(shù)據(jù)、向接收器發(fā)送數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和執(zhí)行某操作命令中之一的步驟。在初始化步驟之后，該方法可包括使該傳感器設(shè)備進(jìn)入睡眠狀態(tài)以減小功耗的步驟。
另外，本發(fā)明的另一個(gè)方面包括一個(gè)操作用來加工工件的制造設(shè)施的方法。該方法包括提供至少一個(gè)的能加工工件的加工工具的步驟。該方法還包括提供能無(wú)線地收集加工數(shù)據(jù)的傳感器設(shè)備的步驟。該傳感器設(shè)備至少能夠執(zhí)行如下之一1.從該加工工具內(nèi)無(wú)線發(fā)送加工數(shù)據(jù)，以及2.在該加工工具內(nèi)存儲(chǔ)加工數(shù)據(jù)。另外，還能在基本上不中斷該加工工具的操作下把該傳感器設(shè)備裝到該加工工具上和從其上取下。該方法還包括利用該傳感器設(shè)備測(cè)量用來操作該加工工具的加工數(shù)據(jù)的步驟。該方法還包括至少完成利用來自該傳感器設(shè)備的數(shù)據(jù)監(jiān)視該加工工具的性能和響應(yīng)利用該傳感器設(shè)備測(cè)量的加工數(shù)據(jù)保持該加工工具的性能中之一的步驟。
應(yīng)該理解本發(fā)明在本申請(qǐng)中不受到下面的說明中所闡述的或在各附圖中示出的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)以及各部件的布局的限制，本發(fā)明能從其它實(shí)施方式并且可以在各種方式下實(shí)現(xiàn)和進(jìn)行。另外，應(yīng)理解本文中使用的措辭和術(shù)語(yǔ)是描述性的不應(yīng)該當(dāng)成是限制。
從而，業(yè)內(nèi)人士會(huì)理解，本發(fā)明所基于的概念可以方便地用作為設(shè)計(jì)其它結(jié)構(gòu)、方法和系統(tǒng)以便實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各個(gè)方面的基礎(chǔ)。從而，重要的是要把權(quán)利要求書當(dāng)成其包括著不違背本發(fā)明的精神和范圍的等同推定。
一旦研究下面的對(duì)各具體實(shí)施例的詳細(xì)說明，尤其是在連帶著各附圖情況下，本發(fā)明的上述以及進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得更清楚。


圖1是在相對(duì)于附加的通信設(shè)備下示出的本發(fā)明的一實(shí)施例的方塊圖。
圖2是在相對(duì)于附加的信息處理和通信設(shè)備下示出的本發(fā)明的一圖3是本發(fā)明的另一實(shí)施例的方塊圖。
圖4是本發(fā)明的另一實(shí)施例的方塊圖。
圖5是本發(fā)明的另一實(shí)施例的方塊圖。
圖6是本發(fā)明的另一實(shí)施例的方塊圖。
圖7是本發(fā)明的另一實(shí)施例的方塊圖。
圖8是示出本發(fā)明的一實(shí)施例中可能需要屏蔽的多個(gè)部件的方塊圖。
圖9是本發(fā)明的一實(shí)施例的剖面圖。
圖10是示出用來控制本發(fā)明的一實(shí)施例的各個(gè)步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面主要在加工半導(dǎo)體晶片或平板顯示器的環(huán)境下討論本發(fā)明和各實(shí)施例的操作。但是，應(yīng)該理解，依據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例可以本質(zhì)地為其加工狀態(tài)中可能受到時(shí)間和/或空間變化的工件所涉及到的任何加工工序測(cè)量加工特征并且生成響應(yīng)模型。
在對(duì)各圖的下述說明中，當(dāng)標(biāo)記各圖中共用的基本相同的元件或步驟時(shí)使用相同的參考數(shù)字。
現(xiàn)參照?qǐng)D1，其中示出一個(gè)傳感器設(shè)備100的方塊圖。傳感器設(shè)備100包括一個(gè)基體110，一個(gè)傳感器但最好是多個(gè)傳感器150，一個(gè)信息處理器200，一個(gè)內(nèi)部通信器300以及一個(gè)電源350。傳感器組150、信息處理器200、內(nèi)部通信器300以及電源350由基體110支持。各傳感器150和信息處理器200連接以允許各傳感器150生成的信號(hào)作為輸入提供給信息處理器200。信息處理器200和內(nèi)部通信器300連接以允許把來自信息處理器200的信息和數(shù)據(jù)傳送到內(nèi)部通信器300。在各優(yōu)選實(shí)施例中，把信息處理器200和內(nèi)部通信器300連接成允許在信息處理器200和內(nèi)部通信器300之間進(jìn)行雙向信息傳送。
電源350和信息處理器200連接以向信息處理器200供電。電源350和內(nèi)部通信器350連接以向內(nèi)部通信器供電。本發(fā)明的各實(shí)施例可以包括各個(gè)需要供電以便運(yùn)行的傳感器；對(duì)于這些實(shí)施例，電源350和各傳感器150連接以向各傳感器供電。在一些替代實(shí)施例中，這些傳感器150不需要電力；從而對(duì)于這些實(shí)施例不需要和電源350的連接。
內(nèi)部通信器300是一個(gè)能把從信息處理器200接收到的信息和數(shù)據(jù)發(fā)送到接收器的發(fā)送器。對(duì)于其中把信息處理器200和內(nèi)部通信器300連接成進(jìn)行雙向信息傳送的實(shí)施例，最好使內(nèi)部通信器300除了能接收來自發(fā)送器的信息外還能向接收器發(fā)送信息。
圖1還示出一個(gè)選用的布置成接收內(nèi)部通信器300發(fā)送的信息的外部通信器400。外部通信器400是一個(gè)能接收由內(nèi)部通信器300發(fā)送的數(shù)據(jù)和信息的接收器。替代地，對(duì)于本發(fā)明的具有雙向信息傳送能力的內(nèi)部通信器300的各實(shí)施例，外部通信器400能向內(nèi)部通信器300發(fā)送信息。
在各優(yōu)選實(shí)施例中，內(nèi)部通信器300能在無(wú)需導(dǎo)線、無(wú)需電纜并且無(wú)需任何類型的連續(xù)物理連接下和外部通信器400進(jìn)行雙向信息傳送。換言之，利用無(wú)線通信技術(shù)無(wú)線地傳送信息。二種適用的無(wú)線通信技術(shù)的例子是使用聲音的技術(shù)以及使用電磁輻射的技術(shù)?；旧先魏晤愋偷倪m用于通信應(yīng)用的電磁輻射適用于本發(fā)明的各實(shí)施例。適用類型的電磁輻射的例子是微波輻射、射頻輻射、紫外輻射、可見光輻射和紅外輻射。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例采用用于無(wú)線通信的波長(zhǎng)在850nm和900nm之間的脈沖式紅外光。
基體110支持各傳感器150、信息處理器200、內(nèi)部通信器300和電源350并且充當(dāng)它們的載體?；w110最好具有和工件相類似的材料特性。
對(duì)于本發(fā)明各用于表征半導(dǎo)體各工序的實(shí)施例，基體110最好具有類似于半導(dǎo)體晶片工件中包括的材料的材料特性。具體地，基體110可由例如用于硅加工的硅和用于砷化鎵加工的砷化鎵的半導(dǎo)體材料制成。類似地，為了表征平板顯示器加工，基體110可以由玻璃或者其它在用于平板顯示器加工的工件中典型使用的材料構(gòu)成。
替代地，基體110可由與工件使用的材料不同的材料構(gòu)成?；w110的材料的選擇可能受到諸如材料價(jià)格、傳感器設(shè)備100容易使用該材料、壽命和在傳感器設(shè)備100應(yīng)用該材料的堅(jiān)固性的各種因素的影響。最好把基體110使用的材料選擇成該材料實(shí)質(zhì)上不污染或不改變加工工具。此外，基體110使用的材料最好能夠?qū)嵸|(zhì)上允許傳感器設(shè)備100進(jìn)行正確的測(cè)量。換言之，應(yīng)把材料選擇成該材料不會(huì)對(duì)過程測(cè)量造成不可挽回的誤差。
除了使基體110在材料上類似于工件外，最好使傳感器設(shè)備100具有和工件相類似的尺寸。具體地，希望傳感器設(shè)備100具有和工件相類似的尺寸以便模擬加工工具中的工件的行為。傳感器設(shè)備100最好具有能利用把工件裝到加工工具上的同一個(gè)進(jìn)入口把傳感器100裝入到該加工工具上的尺寸。這種特性可以可以消除為了裝上和卸下傳感器設(shè)備100而拆下該加工工具的需要。
大量制造操作采用用來把工件裝到加工工具上并從其上卸下的機(jī)械處理設(shè)備。該機(jī)械處理設(shè)備通常是自動(dòng)的以便減少裝上和卸下工件中所涉及的人工量。機(jī)器人是自動(dòng)處理設(shè)備的一個(gè)例子，常常在制造操作中利用它裝上和卸下工件。例如，頻繁地在電子部件的加工中使用機(jī)器人來搬運(yùn)工件。希望傳感器設(shè)備100的尺寸能夠和工件利用同一個(gè)機(jī)器人以把它裝到加工工具上并且從其下卸下從而使得對(duì)制造操作的破壞為最小。
供選地，對(duì)于本發(fā)明的用于半導(dǎo)體加工應(yīng)用的某些實(shí)施例，基體110由一塊半導(dǎo)體晶片構(gòu)成。該半導(dǎo)體晶片設(shè)置成模擬實(shí)際加工狀態(tài)，以便對(duì)加工環(huán)境提供實(shí)質(zhì)上合適的物理輪廓、熱質(zhì)量、其它關(guān)鍵電特性和各關(guān)鍵化學(xué)特性。類似地，對(duì)于平板顯示器應(yīng)用，基體110可由一個(gè)平板顯示器基體構(gòu)成。
另外，基體110可充當(dāng)支持布線的基礎(chǔ)，以便互連各傳感器150、信息處理器200、內(nèi)部通信器300和電源350?？梢圆捎糜糜趯?duì)電子部件布線的標(biāo)準(zhǔn)互連技術(shù)，例如用于集成電路和印制電路板的技術(shù)。最好把各傳感器和它們的互連具體設(shè)計(jì)成是簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)的。采用大的特征尺寸可以以允許采用例如絲網(wǎng)印制法或直接光掩蔽法而不是采用價(jià)格較高的投影印制法或直接電子束寫入技術(shù)加工和/或互連各個(gè)傳感器150。
傳感器150可以為任何所要求測(cè)量的所需類型。傳感器組150中也可包括多種類型的傳感器以便能夠?qū)嵸|(zhì)上同時(shí)地或者至少在同一數(shù)據(jù)獲取對(duì)話期間測(cè)量不同類型的過程特征。當(dāng)然，另一種選擇是包括用來測(cè)量同一過程參數(shù)的類型不同的傳感器以用于例如校準(zhǔn)和傳感器性能比較的目的。
傳感器150設(shè)計(jì)成提供和某個(gè)表示加工過程和加工工具的基本、局部過程參數(shù)成正比的電信號(hào)。對(duì)于例如半導(dǎo)體加工和平板顯示器加工為重要的過程參數(shù)的例子包括溫度、蝕刻速率、沉積速率、射頻場(chǎng)、等離子勢(shì)和離子通量。希望具有價(jià)格相對(duì)低的傳感器，因?yàn)槊總€(gè)傳感器設(shè)備100可能要把多個(gè)傳感器用作為它的一部分。
典型傳感器類型的例子包括電阻器；用于溫度測(cè)量的依賴溫度的傳感器(RTD)；用于溫度測(cè)量的熱敏電阻；用于測(cè)量等離子勢(shì)和測(cè)量離子通量的規(guī)定區(qū)域探子；用于測(cè)量蝕刻速率的Van der Paw十字器(crosses)；用于測(cè)量等離子勢(shì)的隔離場(chǎng)效應(yīng)晶體管；以及用于測(cè)量離子通量和測(cè)量視頻場(chǎng)的電流回路。
可以在基體110上按陣列分布組成傳感器組150的各個(gè)傳感器，從而對(duì)某特定參數(shù)的測(cè)量提供地圖或分布。本發(fā)明的其中傳感器組150包括不同類型的傳感器的各實(shí)施例能夠根據(jù)對(duì)多個(gè)過程特征的測(cè)量提供過程指紋或過程概要。根據(jù)具體應(yīng)用以及加工過程要求選擇傳感器的數(shù)量和類型。
傳感器組150可包括附著在基體110上的各個(gè)分立傳感器部件。替代地，可以作為基體110的一部分加工各個(gè)傳感器150。換言之，基體110可被處理成把傳感器組150加工成是基體110的一個(gè)集成部分。
信息處理器200最好能和各種類型的傳感器接口，并且本發(fā)明的各優(yōu)選實(shí)施例包括多于一個(gè)的傳感器，信息處理器200最好和各傳感器150接口成能從各傳感器接收信息。在其它實(shí)施例中，可能需要把信息處理器200和各傳感器150接口成信息處理器200可向各傳感器150提供信息。本發(fā)明的各實(shí)施例可包括需要輸入信號(hào)的傳感器。作為一個(gè)特殊例子，這些傳感器可以包括它們自己的用來處理信息和指令的微處理器。
傳感器設(shè)備100的一個(gè)重要特征是它的帶寬。在各優(yōu)選實(shí)施例中，傳感器設(shè)備100具有足夠的可在配置中使用的信號(hào)處理帶寬以便允許高清晰的空間、高清晰的時(shí)間或高清晰空間和高清晰時(shí)間監(jiān)視。高清晰空間以及高清晰時(shí)間監(jiān)視的定義取決于傳感器設(shè)備100的具體應(yīng)用。
對(duì)于涉及半導(dǎo)體晶片加工的應(yīng)用，可能傳感器設(shè)備100上有一個(gè)傳感器到傳感器設(shè)備100上有超過50個(gè)的傳感器。對(duì)于直徑約為200毫米的半導(dǎo)體晶片的加工過程，高清晰空間監(jiān)視的一個(gè)例子應(yīng)在傳感器100上具有多于約50個(gè)的傳感器。類似地，半導(dǎo)體晶片加工的時(shí)間分辨率的范圍可以從每次讀數(shù)約為1秒到每次讀數(shù)約小于0.01秒。對(duì)于這樣的應(yīng)用，高清晰時(shí)間監(jiān)視可看成是大于每秒約讀出一次。在一實(shí)施例中，存在50個(gè)傳感器，每秒一次讀出并且每次讀出12位；該實(shí)施例的足夠帶寬應(yīng)約為每秒600位。
除了多個(gè)傳感器互連能力以及足夠的帶寬之外，還希望信息處理器200存在其它能力。信息處理器200最好能控制數(shù)據(jù)的獲取。具體地，信息處理器200掃描各傳感器150以獲得用于空間解析響應(yīng)模型、時(shí)間解析響應(yīng)模型或者二者的組合的數(shù)據(jù)。在各優(yōu)選實(shí)施例中，信息處理器200包括提供彈性的可編程獲取排序的能力。另外，信息處理器200最好能夠?qū)Ω鞣N傳感器類型在時(shí)間和空間分辨率之間提供靈活的可編程折衷。這是一個(gè)可能有價(jià)值的能力，因?yàn)椴煌愋偷膫鞲衅骺赡茉跁r(shí)間分辨率上具有大于空間分辨率的值或者反之。
取決于要完成的測(cè)量的類型，信息處理器200可能需要能夠調(diào)整從傳感器150接收的信號(hào)。信號(hào)調(diào)整的例子包括信號(hào)放大和噪聲過濾。信號(hào)調(diào)整技術(shù)在技術(shù)上是周知的，本文不給出詳細(xì)討論。
信息處理器200的另一種優(yōu)選能力是對(duì)來自各傳感器150的信號(hào)的模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換。典型地，當(dāng)傳感器150向信息處理器200提供模擬信號(hào)時(shí)，對(duì)于信息處理器200這是一種要求的功能。信息處理器200最好能對(duì)傳感器輸入提供可變的模擬增益以及可變的范圍選擇。
本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)是另一個(gè)要由信息處理器200處理的優(yōu)選能力。具有本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，傳感器設(shè)備100便能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，例如用于各傳感器的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，傳感器驗(yàn)證數(shù)據(jù)，專用于每個(gè)傳感器設(shè)備的標(biāo)識(shí)信息以及從各傳感器導(dǎo)出的測(cè)量數(shù)據(jù)?？蛇x地，本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)能力允許信息處理器200存儲(chǔ)從各傳感器收集的數(shù)據(jù)，或者除了基本實(shí)時(shí)地發(fā)送數(shù)據(jù)外存儲(chǔ)來自各傳感器的數(shù)據(jù)。可以保持信息處理器200中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)并且以后下載到其它信息儲(chǔ)存庫(kù)。在傳感器設(shè)備100上具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力的另一個(gè)好處是減小帶寬要求的可能性。具體地，如果可以存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)并且晚些時(shí)候再發(fā)送則明顯減小的帶寬是可接受的；該較小的帶寬僅需要更長(zhǎng)的傳送數(shù)據(jù)的時(shí)間。
信息處理器200的本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)能力還提供其它好處。具體地，由于傳感器設(shè)備100可以作為一個(gè)整體校準(zhǔn)，傳感器測(cè)量的絕對(duì)精度不是關(guān)鍵性的；可以作為本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)的一部分保持場(chǎng)地專用的校準(zhǔn)以及線性化因子。換言之，可以在傳感器100上存儲(chǔ)信息供需要時(shí)使用。這是特別有好處的，因?yàn)閭鞲衅髟O(shè)備100能夠存儲(chǔ)或發(fā)送利用儲(chǔ)存的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出的正確數(shù)據(jù)。
電源是本地、自備電源，用于提供操作傳感器設(shè)備100所需的電力。電源350最好是足夠自含的，從而在收集數(shù)據(jù)時(shí)傳感器設(shè)備100不需要物理上和外部電源連接。在各優(yōu)選實(shí)施例中，電源350包括儲(chǔ)能電源例如電池。另一種預(yù)想的電源是電容器。其它用來驅(qū)動(dòng)電子部件的電源適用于本發(fā)明的各實(shí)施例。
作為具有自備電源的結(jié)果，傳感器設(shè)備100更加能在實(shí)質(zhì)上不受干擾的方式下獲取用于響應(yīng)模型的數(shù)據(jù)。另外，不必為了和外部電源物理連接而修改加工工具。沒有導(dǎo)線和電纜有利地使利用裝上和卸下工件的同一機(jī)器人裝上和卸下傳感器設(shè)備100變得更加容易。
內(nèi)部通信器300是一個(gè)通信部件。存在大量描述適應(yīng)于用作為內(nèi)部通信器300的通信部件的文獻(xiàn)。在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例中，利用容易得到的紅外發(fā)射和檢測(cè)部件完成該通信功能。這些部件和技術(shù)廣泛應(yīng)用于短距離通信應(yīng)用例如器具遙控。
另外，數(shù)個(gè)現(xiàn)有的通信協(xié)議適應(yīng)于用在本發(fā)明的各實(shí)施例中，例如，本發(fā)明的一實(shí)施例中可以采用帶有用于差錯(cuò)校驗(yàn)的循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)的修改型ASCII碼和自動(dòng)波特率匹配方法。
本發(fā)明的另一實(shí)施例包括全都由同一個(gè)基體110支持的傳感器組150、信息處理器200、內(nèi)部通信器300和電源350重復(fù)組。由于具有更多的傳感器，該實(shí)施例具有對(duì)測(cè)量提供更大的空間分辨率的潛在優(yōu)點(diǎn)。由于具有更多的用于信息處理和數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁Y源，還存在具有更大的處理信息的帶寬的可能性。
現(xiàn)參照?qǐng)D2，其中示出傳感器設(shè)備100的方塊圖；傳感器設(shè)備100基本上和圖1所描述的相同(圖2中未示出基體110)。另外，圖2還示出外部通信器400；圖2中示出的外部通信器基本和圖1所說明的外部通信器相同。一個(gè)外部信息處理器450示成和外部通信器400耦合，從而允許在外部信息處理器450和外部通信器之間傳送信息。外部信息處理器450具有類似于計(jì)算機(jī)的信息處理能力?？蛇x地，外部信息處理器450可以是一個(gè)計(jì)算機(jī)或者其它類似于計(jì)算機(jī)能處理從外部通信器400接收的信息的部件。外部信息處理器450可以有海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力。
外部信息處理器450的一種希望功能是充當(dāng)用戶接口，從而用戶可以得到傳感器設(shè)備100提供的信息。另外，還希望外部信息處理器450允許用戶向傳感器設(shè)備100發(fā)送命令和信息例如，數(shù)據(jù)收集之前的設(shè)置和開始條件信息。
現(xiàn)參照?qǐng)D3，其中示出傳感器設(shè)備100。除了更詳細(xì)地示出信息處理器200外，圖3中示出的傳感器設(shè)備100基本上和圖1和圖2中所示的相同(圖3中未示出基體110)。信息處理器200包括微處理器210和存儲(chǔ)器220。微處理器210和存儲(chǔ)器220連接以允許微處理器210和存儲(chǔ)器220之間的信息傳送。
微處理器210包括一個(gè)中央處理器和其它功能體，用于收集來自各傳感器的數(shù)據(jù)，處理從傳感器接收的數(shù)據(jù)，把來自傳感器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器220中，把來自傳感器的數(shù)據(jù)發(fā)送到內(nèi)部通信器300，響應(yīng)通過內(nèi)部通信器300接收的命令以及總體地控制傳感器設(shè)備100的操作。存在大量適用于本發(fā)明的各實(shí)施例的微處理器。微芯片技術(shù)公司生產(chǎn)多種適用于本發(fā)明的各實(shí)施例的微處理器。一些可買到的微處理器能調(diào)整信號(hào)并能對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
存在大量用于存儲(chǔ)器220的適當(dāng)類型的電子存儲(chǔ)器部件。存儲(chǔ)器220可包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)或者RAM和ROM的組合。本發(fā)明的一實(shí)施例包括具有EEPROM的存儲(chǔ)器220，例如微芯片技術(shù)公司制造的存儲(chǔ)器。
參照?qǐng)D4，其中示出傳感器設(shè)備100。除了示出信息處理器200的替代配置外，圖4中示出的傳感器設(shè)備100基本和圖3中所示的相同。具體地，信息處理器200包括一個(gè)連接在微處理器210和各傳感器150之間的信號(hào)調(diào)節(jié)器230。信號(hào)調(diào)節(jié)器能修改從傳感器150接收的信號(hào)?？赡苄枰盘?hào)修改以便使信號(hào)更好地和微處理器210的輸入要求相符。諸如噪聲過濾的活動(dòng)也可能需要信號(hào)修改。
參照?qǐng)D5，其中示出傳感器設(shè)備100。除了示出信息處理200的一種替代配置外，圖5中示出的傳感器設(shè)備100基本上和圖3中示出的相同。具體地，信息處理器200包括一個(gè)在微處理器210和各傳感器150之間連接的數(shù)據(jù)緩沖器240。數(shù)據(jù)緩沖器240方便各傳感器150和微處理器210之間的數(shù)據(jù)流管理。在涉及到數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用中常常使用數(shù)據(jù)緩沖器；本文不給出數(shù)據(jù)緩沖器操作的細(xì)節(jié)。
現(xiàn)參照?qǐng)D6，其中示出傳感器設(shè)備100。除了示出電源350的更詳細(xì)配置外，圖6中示出的傳感器設(shè)備100基本上和圖1中示出的相同(圖6中未示出基體110)。具體地，電源350包括電池360和與電池360的輸出連接的輸出穩(wěn)壓器370。
對(duì)于電源350，有可能在沒有輸出穩(wěn)壓器370的情況下使用電池360。但是，隨著電池360的使用，電池360的輸出電壓下降。電池360的輸出電壓的下降降低由電池360供電的各個(gè)電子部件的運(yùn)行可靠性。換言之，可得到的穩(wěn)定運(yùn)行的時(shí)間會(huì)不希望地變短。含有輸出穩(wěn)壓器370幫助減輕該問題。輸出穩(wěn)壓器370可以在來自電池360的大的輸入電壓范圍內(nèi)提供基本不變的輸出電壓。輸出穩(wěn)壓器有利地允許傳感器設(shè)備100利用范圍更寬的輸入電池電壓工作。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，電池360由一個(gè)或多個(gè)小的可充電的能夠提供3.3伏的額定輸出電壓的鋰電池構(gòu)成。傳感器設(shè)備100最好能允許在把電池360安裝在傳感器100中時(shí)對(duì)電池360充電。用于電池充電的功能可包括多個(gè)使傳感器設(shè)備100和用來對(duì)電池360充電的外部電源連接的電接點(diǎn)。另外，用于電池充電的功能可包括無(wú)接觸充電功能，例如基于磁感應(yīng)的充電技術(shù)。
作為一種對(duì)采用充電電池的替代，電池可以是不充電電池?？稍谛枰獣r(shí)舍棄并更換不充電電池。
應(yīng)理解該對(duì)電池說明的充電功能可應(yīng)用于電池之外的電源。例如，利用類似于用于電池的技術(shù)可對(duì)電容器充電。
輸出穩(wěn)壓器370可以是任何適當(dāng)類型；市場(chǎng)上可買到適當(dāng)?shù)姆€(wěn)壓器。某些適當(dāng)穩(wěn)壓器包括充電泵集成電路，例如Burr Brown和Maxim公司制造的充電泵集成電路。
現(xiàn)參照?qǐng)D7，其中示出傳感器設(shè)備100。圖7中示出的傳感器設(shè)備100基本上和圖1中所示的相同(圖7中未示出基體110)。還示出設(shè)置一個(gè)電源充電器380以便能無(wú)線地對(duì)電源350充電。無(wú)線充電能力的優(yōu)點(diǎn)是可以減小和傳感器設(shè)備物理接觸的可能。在各優(yōu)越實(shí)施例中，傳感器設(shè)備100既包括無(wú)線充電電源350的能力又包括通過物理電連接對(duì)電源350充電的能力。
現(xiàn)參照?qǐng)D8，其中示出傳感器設(shè)備100。圖8中示出的傳感器設(shè)備100基本上和圖1中所示的相同(圖8中未示出基體110)。對(duì)于本發(fā)明的各實(shí)施例的某些應(yīng)用，可以需要在標(biāo)準(zhǔn)使用的或者容易買到的電子部件不相符的環(huán)境下得到用于響應(yīng)模型的測(cè)量。從而，可能必須屏蔽傳感器設(shè)備100中包括一部分或全部電子部件，從而這些部件可以在加工環(huán)境的條件下運(yùn)行。圖8示出一些可能需要屏蔽的部件的例子。被屏蔽的部件500包括信息處理器200、內(nèi)部通信器300和電源350。被屏蔽的各部件500需要被保護(hù)以免受到諸如過熱、離子轟擊、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁能和腐蝕性化工品的加工條件的損害。換言之，被屏蔽的各部件500需要對(duì)加工條件足夠隔離，以保護(hù)傳感器設(shè)備100中的各電子部件在收集數(shù)據(jù)時(shí)的操作。理想地，這些電子部件屏蔽成使它們只承受它們的制造商推薦的工作條件。通?？梢詮牟考闹圃焐痰玫诫娮硬考牟僮饕?guī)范。換言之，本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例包括足夠的屏蔽以使得當(dāng)傳感器設(shè)備所測(cè)量的加工條件有損于電子部件的工作時(shí)電子部件能運(yùn)行。
本發(fā)明的一些實(shí)施例可能需要屏蔽，以便實(shí)質(zhì)上防止加工工具或加工環(huán)境會(huì)污染傳感器設(shè)備100。例如，如果傳感器設(shè)備100包括在測(cè)量的加工條件暴露時(shí)會(huì)退化的材料，需要屏蔽或密封封閉這些材料，從而實(shí)質(zhì)上防止這些退化材料的生成物漏入加工環(huán)境。
現(xiàn)參照?qǐng)D9，其中示出傳感器設(shè)備100的一實(shí)施例的剖面圖。該用于圖9中示出的傳感器設(shè)備100的圖基本上和圖8中所示相同，但帶有一些修改。圖9示出基體510?；w510具有一個(gè)腔520?；w510所支持的信息處理器200、內(nèi)部通信器300和電源350實(shí)質(zhì)上在腔520內(nèi)，基體蓋530和基體510相連從而實(shí)質(zhì)上覆蓋腔520?；w蓋530最好具有和工件相似的化學(xué)、物理及電氣特性。供選地，信息處理器200、內(nèi)部通信器300和電源350部分地或者基本上全部地封在腔520內(nèi)。另外，圖9示出各傳感器150位于基體蓋530的外側(cè)面上。
屏蔽540部分地或者基本全部地包圍信息處理器200、內(nèi)部通信器300以及電源350。屏蔽540最好位于腔520內(nèi)。屏蔽540具有實(shí)質(zhì)上對(duì)于加工條件，例如過量的熱、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁能、離子轟擊和腐蝕性化工品隔離信息處理器200、內(nèi)部通信器300以及電源350的特性。
屏蔽540最好包括能夠?qū)@些部件提供足夠的堅(jiān)固性和隔離性的材料或結(jié)構(gòu)，以使傳感器設(shè)備100能在這些加工條件的存在下運(yùn)行。這些加工條件可能包括過量的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁輻射、射頻輻射、微波輻射、離子轟擊、對(duì)于高于100℃的溫度的暴露和對(duì)于腐蝕性化工品的暴露。理想地，屏蔽這些電子部件使它們只承受制造商的建議之內(nèi)的工作條件。
補(bǔ)充的或替代的屏蔽540的使用包括防止加工環(huán)境令傳感器100的可能污染。例如，可能需要屏蔽540實(shí)質(zhì)上防止加工工具或加工室向構(gòu)成傳感器設(shè)備100的化學(xué)品或材料的暴露，因?yàn)檫@些化學(xué)品可能干擾加工工具或加工室的性能或者影響傳感器測(cè)量的精度。類似地，可能需要屏蔽540實(shí)質(zhì)上防止從傳感器設(shè)備100釋放會(huì)影響加工工具或加工室的性能或者影響傳感器測(cè)量的精度的能量或信號(hào)。
本發(fā)明的一些實(shí)施例可包括利用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)獲得的用于對(duì)一些部件隔離電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁輻射、射頻輻射、微波輻射、高于100℃的溫度和腐蝕性化工品的屏蔽540。另外，本發(fā)明的各實(shí)施例還可包括利用諸如加工微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的技術(shù)獲得的屏蔽540。
適用的屏蔽技術(shù)的例子包括例如采用法拉第籠的技術(shù)，例如采用旁路電容器的技術(shù)，例如采用感應(yīng)阻擋的技術(shù)，例如包括基于MEMS的微腔成形的技術(shù)，例如包括用于物理隔離的聚合物涂覆的技術(shù)，以及例如采用用于電磁屏蔽的聚合物/金屬/聚合物夾層涂覆的技術(shù)。
適用于本發(fā)明的各實(shí)施例的屏蔽技術(shù)的例子可在下述書籍和出版物中找到Klaassen，E.H.，“Thermal AC to RMS Converter”，StanfordUniversity Ph.D.Thesis，May 1996；Kovacs，G.T.A.，MicromachinedTransducers Sourcebook，pp.586-587，WCB McGraw-Hill，1998，它們都收錄為參考文獻(xiàn)。
在另一實(shí)施例中，基體510和基體蓋530形成腔520，從而腔520是密封的，這樣實(shí)質(zhì)上能防止處理氣體進(jìn)入腔520。密封腔520的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是腔520實(shí)質(zhì)上還防止可能從腔520泄漏可能的污染，從而傳感器設(shè)備100本質(zhì)上不會(huì)污染加工工具或加工室。在一優(yōu)選實(shí)施例中，傳感器設(shè)備100能實(shí)質(zhì)上保持在腔520內(nèi)形成的真空狀態(tài)，即負(fù)壓。在另一實(shí)施例中，傳感器100還在腔520內(nèi)包含屏蔽540。屏蔽540可部分地或者基本全部地包圍信息處理器200、內(nèi)部通信器300和電源350。
如對(duì)圖1的討論中提到的那樣，該傳感器設(shè)備最好具有大致和工件相同的尺寸。對(duì)于半導(dǎo)體晶片應(yīng)用，這意味著該傳感器設(shè)備應(yīng)具有目前可得到的晶片從約75毫米到約300毫米范圍內(nèi)的直徑。當(dāng)使用更大的晶片(例如直徑大于300毫米的晶片)時(shí)，該傳感器設(shè)備需要更大的直徑。涉及平板顯示器加工的應(yīng)用會(huì)需要基體尺寸約和平板顯示器基體的尺寸相等；例如，平板顯示器基體可具有約45厘米×約60厘米的尺寸或者更大。當(dāng)然，其它類型的加工過程和加工設(shè)備中使用的工件會(huì)具有確定用于這些應(yīng)用的該傳感器設(shè)備的尺寸的特征尺寸。
該傳感器設(shè)備的各個(gè)電子部件，例如信息處理器、內(nèi)部通信和電源，需要一定的面積以便由該基體支持。本文中把該面積量定義成占用面積。應(yīng)理解，本文中所定義的占用面積不包括各傳感器需要的面積。相似地，這些電子部件要包含在由基體形成的腔中會(huì)占據(jù)一定的體積。本文中把該體積定義為占用體積。
對(duì)于本發(fā)明的一些實(shí)施例，可能使占用面積或占用體積大致等于該傳感器設(shè)備是恰當(dāng)?shù)?。但是，?duì)于本發(fā)明的一些其它實(shí)施例，使占用面積和傳感器設(shè)備面積是相對(duì)小的會(huì)更合適。和傳感器設(shè)備的面積相比小的占用面積可以潛在地提高傳感器測(cè)量的精度。具體地，小占用面積減小把誤差引入到測(cè)量中的可能性。小占用面積意味著這些電子部件造成該傳感器設(shè)備的特性中的不連續(xù)性的可能較小。換言之，如果這些電子部件只構(gòu)成傳感器設(shè)備的一小部分，該傳感器設(shè)備的行為可能更類似于標(biāo)準(zhǔn)工件。
對(duì)于典型的半導(dǎo)體和平板顯示器應(yīng)用，對(duì)該傳感器設(shè)備或材料的占用面積最好不大于該傳感器設(shè)備的面積的約20％。作為一個(gè)計(jì)算例子，這意味著對(duì)于用來表征加工75毫米直徑半導(dǎo)體晶片的加工過程和加工工具的傳感器設(shè)備，其最好具有不大于約9cm2的占用面積。類似地，對(duì)于300mm直徑的晶片，占用面積最好不大于約140cm2。
在一些實(shí)施例中，使對(duì)傳感器設(shè)備的占用面積不大于約傳感器設(shè)備面積的1％為更好。在另一些實(shí)施例中，使該占用面積不大于約為傳感器設(shè)備面積的0.3％為更好。
對(duì)加工半導(dǎo)體晶片和平板顯示器的本發(fā)明實(shí)施例的應(yīng)用，除了優(yōu)選的占用面積特征外還可能具有優(yōu)選的高度特征。對(duì)于這些應(yīng)用，最好使傳感器設(shè)備具有約不超過1cm的高度。涉及到加工半導(dǎo)體晶片和平板顯示器應(yīng)用的傳感器設(shè)備的理想高度為大約和半導(dǎo)體晶片以及平板顯示器的高度相等的高度。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是對(duì)于傳感器設(shè)備應(yīng)用嵌入式軟件。具體地，用來操作該傳感器設(shè)備的軟件包含在傳感器設(shè)備之內(nèi)；在一實(shí)施例中，該軟件可包含在信息處理器中。該意味著可以把該軟件設(shè)置除了能在加工環(huán)境之外操作外還能在由該傳感器設(shè)備表征的加工環(huán)境內(nèi)操作。
該軟件的一種實(shí)現(xiàn)只利用匯編語(yǔ)言寫成的。如業(yè)內(nèi)人士周知那樣，可以使用其它編程語(yǔ)言，例如C，C++和BASIC。任選地，可以把該軟件分成為幾個(gè)文件以便更容易讀出。該軟件可以使用用來完成一些特定動(dòng)作和命令的若干子例程。
具體的軟件命令和結(jié)構(gòu)可以取決于使用該軟件的具體硬件配置。在提供該軟件一般描述的精神下，下面的說明強(qiáng)調(diào)用于本發(fā)明的各實(shí)施例的新穎特征和關(guān)鍵特征。除非必要本文中不說明明顯的和硬件相關(guān)的通則。另外，可能不對(duì)諸如差錯(cuò)處理、設(shè)備初始化、外圍驅(qū)動(dòng)程序、信息傳送、計(jì)時(shí)控制以及其它通用型命令執(zhí)行等的周知支持算法給出細(xì)節(jié)。
現(xiàn)參照?qǐng)D10，其中示出為了采集傳感器數(shù)據(jù)、處理傳感器數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)而操作該傳感器設(shè)備的一實(shí)施例軟件程序的流程圖。步驟1100表示開始該程序。步驟1100后是初始化程序1150。初始化程序1150可包括初始化存儲(chǔ)器，初始化電子部件和外設(shè)，讀/寫容量檢查以及數(shù)據(jù)有效性檢查。該初始化步驟的主要目的是為執(zhí)行命令準(zhǔn)備該傳感器設(shè)備。
睡眠步驟1200跟隨著初始化步驟1150。在初始化步驟1150后，該軟件把傳感器設(shè)備置成其中減少傳感器設(shè)備的功耗的睡眠方式。具體地，停止或者降低不必要的功耗活動(dòng)從而減小電源的功率消耗。例如，減小微處理器使用的功率。另外，如果合適的話，關(guān)掉或減小對(duì)傳感器的供電。在一些實(shí)施例中，作為睡眠步驟1200的一部分，該程序監(jiān)視進(jìn)入的命令。尤其在接收到命令之前睡眠步驟1200使傳感器設(shè)備保持在睡眠方式下。接收到命令后，該程序使傳感器設(shè)備回到常規(guī)方式，從而可以根據(jù)需要消耗標(biāo)準(zhǔn)的功率使用。在各優(yōu)選實(shí)施例中，該程序響應(yīng)向傳感器設(shè)備無(wú)線發(fā)送的命令。命令典型地由用戶或者外部計(jì)算機(jī)啟動(dòng)。
一旦接收命令，該程序轉(zhuǎn)到其中執(zhí)行該命令的處理通信步驟1300?？蛇x地，可以利用能完成所需任務(wù)的子例程執(zhí)行這些命令。用于本發(fā)明的各實(shí)施例的典型命令例子是收集并處理數(shù)據(jù)命令，發(fā)送數(shù)據(jù)命令，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)命令，執(zhí)行命令和執(zhí)行命令組合。
在一些其它實(shí)施例中，睡眠步驟1200使傳感器設(shè)備在預(yù)定量的時(shí)間中處于睡眠方式。在經(jīng)過該預(yù)定的時(shí)間量后，傳感器設(shè)備回到常規(guī)方式。該實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)在收集測(cè)量的時(shí)刻之前等待時(shí)或者在二次測(cè)量之間等待時(shí)，傳感器設(shè)備可保持為睡眠方式。從而在收集數(shù)據(jù)時(shí)刻之前等待情況下或者在二次測(cè)量之間的時(shí)間內(nèi)等待情況下消費(fèi)的能量較少。
可選地，在完成處理通信步驟1300后該程序可循環(huán)回到睡眠步驟1200。換言之，在接收到另一個(gè)命令之前或者在預(yù)定時(shí)間量中，該程序把傳感器設(shè)備置回成睡眠方式。在一優(yōu)選實(shí)施例中，該程序允許用戶為了操作該傳感設(shè)備選擇命令響應(yīng)睡眠方式和時(shí)間響應(yīng)睡眠方式之中的一個(gè)。
本發(fā)明的實(shí)施例也可以使用不具有睡眠步驟1200的軟件程序。但是，存在睡眠步驟可以明顯改進(jìn)該傳感器設(shè)備的能力。具有睡眠步驟產(chǎn)生的主要優(yōu)點(diǎn)是改善功耗。睡眠方式大大減少傳感器設(shè)備的功耗并且延長(zhǎng)傳感器設(shè)備的可使用的總時(shí)間。睡眠方式在傳感器設(shè)備等待命令情況下減少對(duì)電源的功率消耗速率。在常規(guī)方式下，傳感器設(shè)備按照?qǐng)?zhí)行所需命令的需要使用電源。作為采用睡眠方式的結(jié)果，在必須對(duì)電源充電或更換前，有更多的電能可用于常規(guī)方式下的運(yùn)行。在一實(shí)施例中，睡眠方式可以只需要不超過約30毫瓦；并且不超過10毫瓦更好。
收集和處理數(shù)據(jù)命令啟動(dòng)傳感器掃描順序以從各傳感器收集數(shù)據(jù)。來自各傳感器的數(shù)據(jù)由信息處理器處理(可能包括模數(shù)轉(zhuǎn)換)以得到所需的信息，可能把來自各傳感器的信息處理成使數(shù)據(jù)可被用于各任務(wù)中，例如產(chǎn)生響應(yīng)模型、過程控制、過程特性描述、過程監(jiān)視、過程研制、過程優(yōu)化、加工工具研制和加工工具優(yōu)化中。
信息處理器還可以對(duì)從傳感器接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)變換。例如，信息處理器可以進(jìn)行數(shù)據(jù)整理計(jì)算例如測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。這些數(shù)學(xué)變換可以使傳感器設(shè)備提供用戶所需最終形式或近最終形式下的數(shù)據(jù)。例如，不是發(fā)送所有測(cè)量數(shù)據(jù)點(diǎn)，而是只發(fā)送平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差就足夠了。
發(fā)送數(shù)據(jù)命令造成該程序從信息處理器經(jīng)內(nèi)部通信器向外部通信器發(fā)送數(shù)據(jù)。一旦數(shù)據(jù)變成可使用就可發(fā)生對(duì)來自各傳感器數(shù)據(jù)的傳輸，從而達(dá)到接近實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸。還可以發(fā)送信息處理器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。這些存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可包括從傳感器測(cè)量產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)還可以包括以下數(shù)據(jù)各校準(zhǔn)因子，該傳感器設(shè)備的標(biāo)識(shí)信息，用于數(shù)據(jù)收集的各參數(shù)，用于對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)變換的各參數(shù)以及用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的標(biāo)識(shí)信息。
存儲(chǔ)數(shù)據(jù)命令使該程序在信息處理器中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。從傳感器讀出并處理的數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在信息處理器里的存儲(chǔ)器中。可把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)成能在將來被下載。下載可發(fā)生在該傳感器仍位于加工工具中時(shí)或者從該加工工具中取出該傳感器設(shè)備后。
存儲(chǔ)數(shù)據(jù)命令啟動(dòng)的另一個(gè)動(dòng)作可包括存儲(chǔ)從外部通信器無(wú)線接收的數(shù)據(jù)。從外部通信器接收到的可被存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的例子例如包括校準(zhǔn)因子，用于數(shù)字收集的參數(shù)，數(shù)據(jù)傳輸指令，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)指令和標(biāo)識(shí)信息。
執(zhí)行操作命令使該程序完成各種類似的可能需要傳感器設(shè)備的通用操作的命令。可能的操作命令的例子包括運(yùn)行用于調(diào)試和差錯(cuò)校驗(yàn)的子例程，運(yùn)行校準(zhǔn)各傳感器的子例程以及運(yùn)行提供傳感器設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)部件的狀態(tài)的子例程。在一優(yōu)選實(shí)施例中，該軟件包括一個(gè)用于監(jiān)視電源狀態(tài)的子例程，從而可以向用戶提供電源的剩余能量的讀數(shù)。
執(zhí)行命令組合的命令使該程序完成多個(gè)命令或命令的組合。例如，可能需要一旦可得到數(shù)據(jù)立即除了發(fā)送測(cè)量數(shù)據(jù)外還存儲(chǔ)該測(cè)量數(shù)據(jù)。
很清楚，本發(fā)明的各實(shí)施例可應(yīng)用于各種各樣的需要為加工工件所使用的加工工序和加工工具的展開、優(yōu)化、監(jiān)視和控制采集數(shù)據(jù)的應(yīng)用。本發(fā)明的各實(shí)施例的能力和特性特別適用于加工高價(jià)值的工件例如半導(dǎo)體晶片和平板顯示器。
本發(fā)明各實(shí)施例的最主要特點(diǎn)之一是實(shí)質(zhì)上自動(dòng)操作的能力。本發(fā)明的各實(shí)施例在數(shù)據(jù)采集期間不需要用于通信的物理連接也不需要供電所要求的外部物理連接。由于對(duì)于操作不需要導(dǎo)線和電纜，實(shí)際上不存在因要把導(dǎo)線和電纜連接到傳感器設(shè)備而干擾測(cè)量的可能。
通常無(wú)線操作的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，本發(fā)明的各實(shí)施例可以以實(shí)質(zhì)上和工件相同的方式裝到加工工具中。這意味著實(shí)質(zhì)上可以在不妨礙的方式下獲得數(shù)據(jù)收集和響應(yīng)模型。尤其，為了收集數(shù)據(jù)不需要特別的連接也不需要特別的引線。另外，除了工件可使用的常見方法之外，通常不需要進(jìn)入加工工具的內(nèi)部。不必因?yàn)楸仨毚蜷_加工室而犧牲加工工具內(nèi)部的狀態(tài)。若加工室為真空，則不必破壞該真空。從而，加工工具可以具有更高的生產(chǎn)率而且使用該加工工具的制造設(shè)施可以具有更高產(chǎn)量。
本發(fā)明的各實(shí)施例可以在實(shí)質(zhì)上不對(duì)加工工具的工件流造成大干擾的情況下提供獲得用于響應(yīng)模型的數(shù)據(jù)的能力。本發(fā)明的各實(shí)施例可以在要比通常用于數(shù)據(jù)收集的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)方便得多的方式下集成到制造設(shè)施的操作中。本發(fā)明的各實(shí)施例可以混入到用于制造操作的例行監(jiān)視和控制過程。利用本發(fā)明的各實(shí)施例得到的數(shù)據(jù)可以包含成各種制造操作中使用的過程控制協(xié)議以及統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制協(xié)議的一部分。
本發(fā)明的實(shí)施例包括用于提高用來加工工件的加工工具的生產(chǎn)效率的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的實(shí)施例包括用于提高使用用來加工工件的加工工具的制造設(shè)施的生產(chǎn)效率的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的實(shí)施例包括用來減少擁有用于加工工件的加工工具的成本的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的實(shí)施例包括用于開發(fā)用來加工工件的新加工工具和新加工過程的方法和設(shè)備。
盡管已經(jīng)說明并示出本發(fā)明的各種具體實(shí)施例，應(yīng)清楚在不背離附屬權(quán)利要求書和其法律等同物中所定義的本發(fā)明的真正精神和范圍下可以對(duì)具體示出和說明的各實(shí)施例的細(xì)節(jié)做出各種改變。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)國(guó)際申請(qǐng)?zhí)朠CT/US01/26315代理機(jī)構(gòu)案卷號(hào)IIE030429根據(jù)條約第19條所作修改的說明中國(guó)專利局PCT處根據(jù)條約第19條以及中國(guó)專利局的有關(guān)規(guī)定，申請(qǐng)人現(xiàn)提交相應(yīng)修改的中文譯文，修改情況如下未改的權(quán)利要求是第2，4，6-10，12，15，18，20，22，25，26，28-31，34，35 項(xiàng)增加的權(quán)利要求是第36-38 項(xiàng)刪除的權(quán)利要求是第 項(xiàng)修改的權(quán)利要求是第1-3，5，11，13，14，16，17，19，21，23，24，27，32，33項(xiàng)此致中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所2003年03月20日
1.一種用于為用來加工工件的加工工具導(dǎo)出操作特性的方法，該方法由一個(gè)包括一個(gè)信息處理器和控制它的嵌入可執(zhí)行命令組的傳感器設(shè)備實(shí)現(xiàn)，該方法包括步驟a)把該傳感器設(shè)備裝入到該加工工具中；b)利用該傳感器設(shè)備測(cè)量該操作特性；c)利用該傳感器設(shè)備把測(cè)到的操作特性轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；d)至少執(zhí)行下列之一的步驟i.在該傳感器設(shè)備中存儲(chǔ)該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，ii.在該傳感器設(shè)備中存儲(chǔ)該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并且把該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送到一接收器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法還包括步驟向該傳感器設(shè)備無(wú)線地發(fā)送信息；以及允許該傳感器設(shè)備使用或存儲(chǔ)向該傳感器設(shè)備無(wú)線發(fā)送的信息。
3.一種用于為用來加工工件的加工工具導(dǎo)出操作特性的方法，該方法包括步驟a)把一個(gè)帶有各電子部件的傳感設(shè)備裝到該加工工具中；b)利用該傳感器設(shè)備測(cè)量該操作特性；c)利用該傳感器設(shè)備把測(cè)到的操作特性轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；d)至少進(jìn)行下列之一的步驟i.在該傳感器設(shè)備中存儲(chǔ)該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，ii.把該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送到一接收器，以及iii.在該傳感器設(shè)備中存儲(chǔ)該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并且把該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送到一接收器，以及e)在該傳感器設(shè)備中存儲(chǔ)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)以在處理來自各傳感器的數(shù)據(jù)中使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法還包括利用該傳感器設(shè)備對(duì)測(cè)量的操作特性進(jìn)行數(shù)學(xué)處理的步驟。
5.一種用于為用來加工工件的加工工具導(dǎo)出操作特性的方法，該方法包括步驟a)把一個(gè)帶有各電子部件的傳感器設(shè)備裝到該加工工具中；b)利用該傳感器設(shè)備測(cè)量該操作特性；c)利用該傳感器設(shè)備把測(cè)量的操作特性轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；d)至少進(jìn)行下列之一的步驟i.在該傳感器設(shè)備中存儲(chǔ)該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，ii.把該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送到一接收器，以及iii.在該傳感器設(shè)備中存儲(chǔ)該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并且把該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送到一接收器，以及e)對(duì)該傳感器設(shè)備的電子部件提供足夠隔離以使這些電子部件能在存在電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁輻射、射頻輻射、微波輻射、大于100℃的溫度、腐蝕性化工品以及各種損害電子部件的功能的環(huán)境中至少一個(gè)的情況下運(yùn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該傳感器設(shè)備包括一個(gè)電源并且其中根據(jù)權(quán)利要求1的方法還包括步驟當(dāng)?shù)却龝r(shí)把該傳感器設(shè)備的電子部件切換到簡(jiǎn)化操作以便節(jié)約電能；以及在下述中至少一個(gè)后把該傳感器設(shè)備的電子部件切換到常規(guī)方式a)預(yù)定時(shí)刻，b)預(yù)定時(shí)間量，以及c)接收命令。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該傳感器設(shè)備包括一個(gè)電源，并且其中還包括無(wú)線地對(duì)該電源充電的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟a)包括利用一個(gè)機(jī)器人把該傳感器設(shè)備裝到該加工工具上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，還包括用該機(jī)器人從該加工工具上卸下該傳感器設(shè)備的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該傳感器設(shè)備的尺寸大致和工件的尺寸相同，從而可以利用裝載工件的機(jī)器人把該傳感器設(shè)備裝到該加工工具中。
11.一種用于為用來加工工件的加工工具獲取數(shù)據(jù)設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)基體；至少一個(gè)由該基體支持的傳感器，傳感器能提供信息；一個(gè)由該基體支持的信息處理器，該信息處理器具有用來控制該設(shè)備的嵌入式軟件，該信息處理器和傳感器連接從而接收來自傳感器的信息；一個(gè)由該基體支持的內(nèi)部通信器，該內(nèi)部通信器和該信息處理器連接從而該信息處理器可以向該內(nèi)部通信器提供信息，該內(nèi)部通信器能發(fā)送從該信息處理器接收的信息；一個(gè)由該基體支持的電源，該電源連接成向i.該信息處理器，ii.該內(nèi)部通信器，以及iii.該傳感器中的至少一個(gè)提供電能，該信息處理器至少能執(zhí)行下列之一a)存儲(chǔ)數(shù)字信息，以及b)存儲(chǔ)數(shù)字信息并把數(shù)字信息發(fā)送到該內(nèi)部通信器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其中該至少一個(gè)傳感器包括多個(gè)基本為相同類型的傳感器或由多個(gè)包括不同類型的傳感器的傳感器。
13.權(quán)利要要11的設(shè)備，其中該內(nèi)部通信器能無(wú)線地向一接收器發(fā)送信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的設(shè)備，其中信息處理器和內(nèi)部通信器之間的連接允許雙向信息傳送并且其中該內(nèi)部通信器能無(wú)線地接收數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其中該信息處理器包括一個(gè)微處理器和一個(gè)存儲(chǔ)器，微處理器和存儲(chǔ)器被連接成能使信息傳送。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，其中該存儲(chǔ)器包括隨機(jī)存取非易失性存儲(chǔ)器。
17.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其中該電源能被無(wú)線地充電并且該電源由電池或電容器組成。
18.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其中該電源由一個(gè)電池和一個(gè)輸出穩(wěn)壓器構(gòu)成，該穩(wěn)壓器和該電池的輸出連接從而提供基本不變的電壓輸出用于電源。
19.一種用于為用來加工工件的加工工具獲取數(shù)據(jù)的設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)基體；至少一個(gè)的由該基體支持的傳感器，傳感器能提供信息；一個(gè)由該基體支持的信息處理器，該信息處理器和傳感器連接從而接收來自傳感器的信息；一個(gè)由該基體支持的內(nèi)部通信器，該內(nèi)部通信器和該信息處理器連接從而該信息處理器可以向該內(nèi)部通信器提供信息，該內(nèi)部通信器能發(fā)送從該信息處理器接收的信息；一個(gè)由該基體支持的電源，該電源連接成向i.該信息處理器，ii.該內(nèi)部通信器，以及iii.該傳感器中的至少一個(gè)提供電能；該信息處理器至少能執(zhí)行下列之一存儲(chǔ)數(shù)字信息，以及存儲(chǔ)數(shù)字信息并把數(shù)字信息發(fā)送到該內(nèi)部通信器；并且其中該電源能通過磁感應(yīng)無(wú)線地充電。
20.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其中該基體包括一個(gè)用于部分地或基本全部地容納下列之一的腔i.信息處理器，ii.電源，以及iii.內(nèi)部通信器。
21.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其中該內(nèi)部通信器能利用音頻向該加工工具的外部發(fā)送信息。
22.根據(jù)權(quán)利要求14的設(shè)備，其中該內(nèi)部通信器能利用來自電磁波譜的能量發(fā)送和接收信息。
23.根據(jù)權(quán)利要求14的設(shè)備，其中該能量是紅外電磁波能量。
24.一種用于為用來加工工件的加工工具獲取數(shù)據(jù)的設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)基體；至少一個(gè)由該基體支持的傳感器，傳感器能提供信息；一個(gè)由該基體支持的信息處理器，該信息處理器和傳感器連接從而接收來自傳感器的信息；一個(gè)由該基體支持的內(nèi)部通信器，該內(nèi)部通信器和該信息處理器連接從而該信息處理器可以向該內(nèi)部通信器提供信息，該內(nèi)部通信器能發(fā)送從該信息處理器接收的信息；一個(gè)由該基體支持的電源，該電源連接成向下列中至少一個(gè)提供電能i.該信息處理器，ii.該內(nèi)部通信器，以及iii.該傳感器；該信息處理器至少能執(zhí)行下列之一存儲(chǔ)數(shù)字信息，以及存儲(chǔ)數(shù)字信息并把數(shù)字信息發(fā)送到該內(nèi)部通信器中；以及一個(gè)部分地或基本全部地包圍信息處理器、電源和內(nèi)部通信器中至少一個(gè)的屏蔽；該屏蔽至少能執(zhí)行下列之一i.使這些電子部件能在有損于這些電子部件的功能的環(huán)境情況下運(yùn)行，以及ii.實(shí)質(zhì)上防止該加工工具暴露于來自該傳感器設(shè)備的污染中。
25.根據(jù)權(quán)利要求20的設(shè)備，其中該基體能在該腔內(nèi)實(shí)質(zhì)上保持真空。
26.根據(jù)權(quán)利要求20的設(shè)備，還包括一個(gè)屏蔽，該屏蔽實(shí)質(zhì)上能隔離i.信息處理器，ii.電源，以及iii.內(nèi)部通信器中的至少一個(gè)，從而該傳感器設(shè)備能在暴露于加工環(huán)境的情況下運(yùn)行。
27.一種操作包含嵌入式軟件的傳感器設(shè)備的方法，該方法包括步驟a)初始化該傳感器設(shè)備；b)使該傳感器設(shè)備至少完成下述步驟之一i.收集和處理數(shù)據(jù)，ii.向一接收器發(fā)送數(shù)據(jù)，iii.存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以及iv.執(zhí)行操作命令28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法還包括在步驟a)和b)之間使該傳感器設(shè)備進(jìn)入睡眠方式直至i.預(yù)定時(shí)刻，ii.預(yù)定時(shí)間量，和iii.接收命令中至少一個(gè)的步驟。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中該方法在完成步驟b)后循環(huán)回到該進(jìn)入睡眠方式的步驟。
30.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，還包括把校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到該傳感器設(shè)備中的步驟。
31.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，還包括監(jiān)視該傳感器設(shè)備的電源的功率電平的步驟。
32.一種操作用來加工工件的制造設(shè)施的方法，該方法包括步驟a)提供至少一個(gè)能加工工件的加工工具，其中該加工工具是該制造設(shè)施的一部分；b)提供一個(gè)帶有用來控制它的嵌入式軟件的傳感器設(shè)備，其中該傳感器設(shè)備能從該加工工具內(nèi)收集和無(wú)線地發(fā)送或存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；c)利用該傳感器設(shè)備測(cè)量用于該加工工具的加工數(shù)據(jù)；d)執(zhí)行i.利用來自該傳感器設(shè)備的數(shù)據(jù)監(jiān)視該加工工具的性能，以及ii.響應(yīng)來自該傳感器設(shè)備的數(shù)據(jù)保持該加工工具的性能中至少一個(gè)的步驟。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其中該工件包括用于平板顯示器的基體。
34根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其中該基體的尺寸及特性大致和工件的尺寸及特性相同。
35.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備具有范圍從大于工件面積的0％到約不大于其20％的占用面積。
36.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其中該電源能通過磁感應(yīng)無(wú)線地充電并且該電源由電池或電容器構(gòu)成。
37.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該信息處理器包括微處理器。
38.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其中該信息處理器包括微處理器。
權(quán)利要求
1.一種用于為用來加工工件的加工工具導(dǎo)出操作特性的方法，該方法包括步驟a)把一個(gè)帶有各電子部件的傳感器設(shè)備裝到該加工工具中；b)利用該傳感器設(shè)備測(cè)量該操作特性；c)利用該傳感器設(shè)備把測(cè)到的操作特性轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；d)至少進(jìn)行下列之一的步驟i.在該傳感器設(shè)備中存儲(chǔ)該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，ii.把該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送到一接收器，以及iii.在該傳感器設(shè)備中存儲(chǔ)該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)并且把該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送到一接收器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法還包括步驟向該傳感器設(shè)備無(wú)線地發(fā)送信息；以及允許該傳感器設(shè)備使用或存儲(chǔ)向該傳感器設(shè)備無(wú)線發(fā)送的信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法還包括在該傳感器設(shè)備中存儲(chǔ)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)以在處理來自各傳感器的數(shù)據(jù)中使用的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法還包括利用該傳感器設(shè)備對(duì)測(cè)到的操作特性進(jìn)行數(shù)學(xué)變換的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法還包括對(duì)該傳感器設(shè)備的電子部件提供足夠隔離以使這些電子部件能在存在電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁輻射、射頻輻射、微波輻射、大于100℃的溫度、腐蝕性化工品以及各種損害電子部件的功能的環(huán)境中至少一個(gè)的情況下運(yùn)行的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該傳感器設(shè)備包括一個(gè)電源并且其中根據(jù)權(quán)利要求1的方法還包括步驟當(dāng)?shù)却龝r(shí)把該傳感器設(shè)備的電子部件切換到簡(jiǎn)化操作以便節(jié)約電能；以及在下述中至少一個(gè)后把該傳感器設(shè)備的電子部件切換到常規(guī)方式a)預(yù)定時(shí)刻，b)預(yù)定時(shí)間量，以及c)接收命令。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該傳感器設(shè)備包括一個(gè)電源，并且其中還包括無(wú)線地對(duì)該電源充電的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟a)包括利用一個(gè)機(jī)器人把該傳感器設(shè)備裝到該加工工具上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，還包括用該機(jī)器人從該加工工具上卸下該傳感器設(shè)備的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該傳感器設(shè)備的尺寸大致和工件的尺寸相同，從而可以利用裝載工件的機(jī)器人把該傳感器設(shè)備裝到該加工工具中。
11.一種用于為用來加工工件的加工工具獲取數(shù)據(jù)的設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)基體；至少一個(gè)的由該基體支持的傳感器，傳感器能提供信息；一個(gè)由該基體支持的信息處理器，該信息處理器和傳感器連接從而接收來自傳感器的信息；一個(gè)由該基體支持的內(nèi)部通信器，該內(nèi)部通信器和該信息處理器連接從而該信息處理器可以向該內(nèi)部通信器提供信息，該內(nèi)部通信器能發(fā)送從該信息處理器接收的信息；一個(gè)由該基體支持的電源，該電源連接成向i.該信息處理器，ii.該內(nèi)部通信器，以及iii.該傳感器；中的至少一個(gè)提供電源；該信息處理器至少能執(zhí)行下列之一a)存儲(chǔ)數(shù)字信息，以及b)存儲(chǔ)數(shù)字信息并把數(shù)字信息發(fā)送到該內(nèi)部通信器中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其中該至少一個(gè)的傳感器包括多個(gè)基本同類型的傳感器或由多個(gè)包括不同類型的傳感器的傳感器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，其中該內(nèi)部通信器能無(wú)線地向一接收器發(fā)送信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的設(shè)備，其中信息處理器和內(nèi)部通信器之間的連接允許雙向信息傳送并且其中該內(nèi)部通信器能無(wú)線地接收信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其中該信息處理器包括一個(gè)微處理器和一個(gè)存儲(chǔ)器，微處理器和存儲(chǔ)器連接成能進(jìn)行信息傳送。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，其中該存儲(chǔ)器包括至少下列之一i.只讀存儲(chǔ)器，以及ii.隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。
17.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其中該電源由電池或電容器組成。
18.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其中該電源由一個(gè)電池和一個(gè)輸出穩(wěn)壓器構(gòu)成，該穩(wěn)壓器和該電池的輸出連接從而提供基本不變的電壓輸出用于電源。
19.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其中該電源能夠通過磁感應(yīng)無(wú)線地充電。
20.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其中該基體包括一個(gè)用于部分地或基本全部地容納至少下列之一的腔i.信息處理器，ii.電源，以及iii.內(nèi)部通信器。
21.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其中該內(nèi)部通信器能利用音頻或來自電磁波譜的能量向該加工工具的外部發(fā)送信息。
22.根據(jù)權(quán)利要求14的設(shè)備，其中該內(nèi)部通信器能利用來自電磁波譜的能量發(fā)送和接收信息。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的設(shè)備，其中該能量是紅外電磁波能量。
24.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備還包括一個(gè)部分地或基本全部地包圍信息處理器、電源和內(nèi)部通信器中至少一個(gè)的屏蔽；該屏蔽至少能執(zhí)行下列之一i.使這些電子部件能在有損于這些電子部件的功能的環(huán)境下運(yùn)行，以及ii.實(shí)質(zhì)上防止該加工工具暴露于來自該傳感器設(shè)備的污染中。
25.根據(jù)權(quán)利要求20的設(shè)備，其中該基體能在該腔內(nèi)實(shí)質(zhì)上保持真空。
26.根據(jù)權(quán)利要求20的設(shè)備的還包括一個(gè)屏蔽，該屏蔽實(shí)質(zhì)上能隔離i.信息處理器，ii.電源，以及iii.內(nèi)部通信器中的至少一個(gè)，從而該傳感器設(shè)備能在暴露于加工環(huán)境的情況下運(yùn)行。
27.一種操作傳感器設(shè)備的方法，該方法包括步驟a)初始化該傳感器設(shè)備；b)使該傳感器設(shè)備至少執(zhí)行下述步驟之一i.收集和處理數(shù)據(jù)，ii.向一接收器發(fā)送數(shù)據(jù)，iii.存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以及iv.執(zhí)行操作命令。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法還包括在步驟a)和b)之間使該傳感器設(shè)備進(jìn)入睡眠方式直至i.預(yù)定時(shí)刻，ii.預(yù)定時(shí)間量，和iii.接收命令中至少之一的步驟。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中該方法在完成步驟b)后循環(huán)回到該進(jìn)入睡眠方式的步驟。
30.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，還包括把校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到該傳感器設(shè)備中的步驟。
31.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，還包括監(jiān)視該傳感器設(shè)備的電源的功率電平的步驟。
32.一種操作用來加工工件的制造設(shè)施的方法，該方法包括步驟a)提供至少一個(gè)的能加工工件的加工工具，其中該加工工具是該制造設(shè)施的一部分；b)提供一個(gè)能從該加工工具內(nèi)無(wú)線地收集和發(fā)送或存儲(chǔ)加工數(shù)據(jù)的傳感器設(shè)備；c)利用該傳感器設(shè)備測(cè)量用于該加工工具的加工數(shù)據(jù)；d)執(zhí)行i.利用來自該傳感器設(shè)備的數(shù)據(jù)監(jiān)視該加工工具的性能，以及ii.響應(yīng)來自該傳感器設(shè)備的數(shù)據(jù)保持該加工工具的性能中至少一個(gè)步驟。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其中工件包括半導(dǎo)體晶片或用于平板顯示器的基體。
34.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其中該基體的尺寸及特性大致和工件的尺寸及特性相同。
35.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，具有范圍從大于工件面積的0％到約不大于其20％的占用面積。
全文摘要
收集用來導(dǎo)出響應(yīng)模型以及開發(fā)并保持加工過程和加工工具所需信息的數(shù)據(jù)。用于收集該數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備包括一個(gè)比通?？赡苁褂玫姆椒茌^少干擾和較少中斷地收集數(shù)據(jù)的傳感器設(shè)備(100)?？砂言搨鞲衅髟O(shè)備裝到加工工具中。該傳感器設(shè)備的一實(shí)施例能從該加工工具內(nèi)測(cè)量數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)，該傳感器設(shè)備具有近實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集和通信能力。
文檔編號(hào)G05B19/418GK1479887SQ01816062
公開日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2001年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月22日
發(fā)明者梅森·L·弗里德, 蘭代爾·S·曼特, 考斯塔斯·J·斯潘諾斯, S 曼特, 斯 J 斯潘諾斯, 梅森 L 弗里德 申請(qǐng)人:晶片技術(shù)公司