專利名稱：觸覺晶片升降器及其操作方法
背景技術(shù)：
在制造半導(dǎo)體器件(例如集成電路、存儲單元等等)中，會進行一系列的制造操作，以在半導(dǎo)體晶片(“晶片”或“基底”)上定義出特征。所述晶片包括以多層次結(jié)構(gòu)被定義在硅基底上的集成電路器件。在基底層次，形成具有擴散區(qū)域的晶體管器件。在隨后的層次，相互連接的金屬線被圖案化并電連接至晶體管器件，以定義出所需的集成電路器件。 而且，圖案化的導(dǎo)電層通過介電材料與其它導(dǎo)電層隔離。
多種的晶片制造操作需要裝運和移動晶片。例如，一些制造操作需要在特定的位置垂直移動晶片，并且使用升降設(shè)備以提供所述晶片的垂直移動。基本的晶片升降設(shè)備可能被定義為僅將晶片從一個垂直層級移動到另一個垂直層級，不考慮沿著運送的垂直路徑的可能的干擾或碰撞。在一些晶片制造系統(tǒng)中，可能有其它移動的組件進入所述晶片升降設(shè)備行進的垂直路徑中，從而沿著所述晶片升降路徑產(chǎn)生干擾或碰撞的可能性。應(yīng)理解，所述干擾或碰撞可能導(dǎo)致晶片升降設(shè)備、參與碰撞的組件和/或晶片本身(如果在碰撞的時候出現(xiàn)在晶片升降設(shè)備或組件上)的損壞。正如所預(yù)期的，在產(chǎn)品損失和系統(tǒng)停機時間方面，所述損壞的代價是非常昂貴的。

發(fā)明內(nèi)容
在一實施方式中，公開了觸覺晶片升降裝置。所述觸覺晶片升降裝置包括基架和與所述基架連接的垂直驅(qū)動裝置。所述垂直驅(qū)動裝置被定義為提供所述基架的受控的上下移動。所述觸覺晶片升降裝置還包括設(shè)置在所述基架上方的晶片支撐構(gòu)件。在所述晶片支撐構(gòu)件和所述基架之間設(shè)置觸覺開關(guān)，以使得在所述晶片支撐構(gòu)件上的足夠大的向下的力引起所述觸覺開關(guān)的啟動。所述觸覺開關(guān)與所述垂直驅(qū)動裝置連接，以使得在啟動所述觸覺開關(guān)后，中斷所述基架和設(shè)置在所述基架上方的晶片支撐構(gòu)件的向上移動。
在另一實施方式中，公開了晶片裝運系統(tǒng)。所述晶片裝運系統(tǒng)包括被定義為在處理室內(nèi)水平移動晶片載體。所述晶片載體包括開口區(qū)，所述開口區(qū)具有若干個設(shè)置在所述開口區(qū)的外周緣的晶片支撐片。將所述晶片載體的開口區(qū)的尺寸制作成可容納放置于所述晶片支撐片上的晶片。所述晶片裝運系統(tǒng)還包括設(shè)置在腔室內(nèi)位于所述晶片載體的水平行進路徑下方的固定位置的觸覺晶片升降器。所述觸覺晶片升降器包括基架和設(shè)置在所述基架上方的晶片支撐構(gòu)件。所述觸覺晶片升降器還包括連接至所述基架的垂直驅(qū)動裝置。所述垂直驅(qū)動裝置被定義為提供所述基架和設(shè)置在所述基架上方的晶片支撐構(gòu)件的受控的上下移動，以使得當所述晶片載體被設(shè)置于所述觸覺晶片升降器的上方時，所述基架和晶片支撐構(gòu)件可移動穿過所述晶片載體的開口區(qū)。所述觸覺晶片升降器還包括設(shè)置在所述晶片支撐構(gòu)件和所述基架之間的觸覺開關(guān)，以使得在所述晶片支撐構(gòu)件上的足夠大的向下的力會引起所述觸覺開關(guān)的啟動。所述觸覺開關(guān)與所述垂直驅(qū)動裝置連接，以使得在啟動所述觸覺開關(guān)后，中斷所述基架和設(shè)置在所述基架上方的晶片支撐構(gòu)件的向上移動。
在另一實施方式中，公開用于操作觸覺晶片升降裝置的方法。所述方法包括升高所述觸覺晶片升降裝置的晶片支撐構(gòu)件。所述方法還包括回應(yīng)施加在所述晶片支撐構(gòu)件上
5的足夠大的向下的力而啟動觸覺開關(guān)?；貞?yīng)所述觸覺開關(guān)的啟動，自動中斷所述晶片支撐構(gòu)件的升高，并將所述晶片支撐構(gòu)件降低到底部位置。
在以下詳細的說明中，通過以對本發(fā)明進行舉例的方式以及伴隨的附圖進行圖解說明，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點將變得更清楚。


圖IA顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的包括有如本文中所述的晶片裝運系統(tǒng)的晶片濕式處理室；圖IB顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的在其上放置有晶片的晶片載體的俯視圖；圖IC圖解說明當所述晶片載體被設(shè)置在所述晶片升降器上方時，所述晶片升降器被操作以使晶片支撐構(gòu)件延伸穿過所述晶片載體的開口區(qū)；圖ID圖解說明當所述晶片支撐構(gòu)件在所述晶片載體上方延伸時，所述晶片在放置在所述晶片升降器的晶片支撐構(gòu)件上；圖IE圖解說明在所述晶片支撐構(gòu)件上接收所述晶片后，操作所述晶片升降器以降低所述晶片支撐構(gòu)件，以使所述晶片被停留在所述晶片載體的晶片支撐片上；圖IF圖解說明所述晶片升降器將所述晶片支撐構(gòu)件降低至完全降低的位置(即原始位置)，當在處理操作過程中所述晶片載體水平運送所述晶片時，所述晶片支撐構(gòu)件駐留在所述完全降低的位置；圖IG圖解說明一種情況，其中所述晶片載體的開口區(qū)與所述晶片升降器未對準，從而導(dǎo)致在從所述晶片載體除去所述晶片的升高操作過程中，在所述晶片支撐構(gòu)件和所述晶片載體之間發(fā)生碰撞；圖2A顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的觸覺晶片升降設(shè)備；圖2B顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的、圖2A的、在其上放置有所述晶片的觸覺升降器的側(cè)視圖；圖2C顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的所述觸覺升降器的分解圖；圖2D顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的、為組裝形式的觸覺升降器的放大剖視圖；圖2E-2F顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的、部分組裝的觸覺升降器，其露出所述晶圓支撐構(gòu)件轂的上表面和鎖板的上表面；圖3A-3B圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的所述觸覺開關(guān)的操作；圖4顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的所述觸覺升降器的剖視圖，其描繪了延伸穿過所述基架的卷繞的電纜；圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的用于操作觸覺晶片升降裝置的方法的流程圖。
具體實施例方式在以下的描述中，對許多的具體細節(jié)進行描述以提供對本發(fā)明的徹底了解。然而， 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)了解，本發(fā)明可在不具有一些或全部這些具體細節(jié)的情況下得以實施。在其它例子中，為了避免不必要地使本發(fā)明不清楚，并未對公知的工藝操作進行詳細的描述。
圖IA顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的晶片濕式處理室115，所述處理室包含有如本文所述的晶片裝運系統(tǒng)。所述處理室115由外壁界定，所述外壁包括基本上平行的側(cè)壁 113A和li;3B。驅(qū)動軌道109在基本上水平的方向與側(cè)壁113A連接。導(dǎo)軌111在基本上水平的方向與側(cè)壁113A連接。晶片載體101被設(shè)置在基本上水平的方向，以便于在所述驅(qū)動軌道109和導(dǎo)軌111之間延伸。一對驅(qū)動載重車105A/105B被固定在所述晶片載體101的驅(qū)動側(cè)，并被配置為與所述驅(qū)動軌道109的外驅(qū)動表面接觸。一對引導(dǎo)支架107A/107B被固定在所述晶片載體101的引導(dǎo)側(cè)，且被配置與所述引導(dǎo)軌111的引導(dǎo)軌道接合。在驅(qū)動載重車105A/105B內(nèi)的各裝運磁鐵分別與位于所述驅(qū)動軌道109的內(nèi)部空腔內(nèi)的各驅(qū)動磁鐵磁性連接。因此，位于所述驅(qū)動軌道109內(nèi)的驅(qū)動磁鐵的線性移動，將導(dǎo)致所述晶片載體 101沿著所述驅(qū)動軌道109的相對應(yīng)的線性移動。因此，所述晶片載體101被定義為在所述處理室內(nèi)水平移動。
發(fā)動機125與在所述驅(qū)動軌道109的內(nèi)部空腔內(nèi)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)機械連接，以提供位于所述驅(qū)動軌道109的內(nèi)部空腔內(nèi)的驅(qū)動磁鐵沿著所述驅(qū)動軌道109的長度方向的受控移動。所述發(fā)動機125通過控制鏈路139連接至計算機系統(tǒng)137。所述計算機系統(tǒng)137被定義為用來控制所述發(fā)動機125。在一實施方式中，所述計算機系統(tǒng)137操控GUI 141，所述 GUI 141被定義為用來提供要被通過發(fā)動機125施加到位于所述驅(qū)動軌道109的內(nèi)部空腔內(nèi)的驅(qū)動磁鐵的速度分布圖的手動規(guī)范。如上所述，速度分布圖指出了在沿著所述驅(qū)動軌道109的長度方向上的各位置的驅(qū)動磁鐵的速度。
所述處理室115包括輸入模塊129、處理模塊131及輸出模塊133。所述驅(qū)動軌道 109和所述引導(dǎo)軌道111連續(xù)延伸通過輸入模塊129、處理模塊131和輸出模塊133的每一個。因此，所述晶片載體101可沿著所述驅(qū)動軌道109和引導(dǎo)軌道111直線移動通過輸入模塊129、處理模塊131和輸出模塊133中的每一個。所述輸入模塊1 包括門組件121， 晶片裝運裝置可通過所述門組件121將晶片插入到所述處理室115中。所述輸入模塊還包括晶片升降器117，所述晶片升降器117被定義為當在所述輸入模塊129中所述晶片載體 101被居中放置在其上方時垂直移動通過晶片載體101的開口區(qū)103。當晶片通過門組件 121被插入到所述處理室115中時，可升高所述晶片升降器117以接收晶片。然后可降低所述晶片升降器117以將所述晶片放置在所述晶片載體101上，并清空所述晶片載體101的行進路徑。
所述處理模塊131包括與將被所述晶片載體101運送的晶片相結(jié)合的處理頭127。 在一實施方式中，將所述處理頭127安裝到所述驅(qū)動軌道109和導(dǎo)軌111，以使所述處理頭 127的垂直位置被所述驅(qū)動軌道109的垂直位置和所述導(dǎo)軌111的垂直位置索引。所述處理頭被定義為用來將存在于所述晶片載體101上的晶片向處理溶液暴露。在一些實施方式中，當晶片在所述處理頭127下方穿過時，所述處理頭127被定義為用來將處理溶液的彎液面分配在所述晶片表面上。配制所述處理溶液以與所述晶片表面反應(yīng)，得到特定的晶片處理結(jié)果。在一實施方式中，當所述晶片通過所述晶片載體101在所述處理頭127下方移動時，配備所述處理頭127以執(zhí)行多種晶片處理操作。例如，在一實施方式中，當所述晶片在所述處理頭127下方穿過時，所述處理頭127可被配備用來處理所述晶片表面、沖洗所述晶片表面和干燥所述晶片表面。并且，在另一實施方式中，可在所述驅(qū)動軌道109和導(dǎo)軌111 安裝多個處理頭127，以便所述晶片載體101在所述多個處理頭127的每一個下方移動晶片。
一旦所述晶片載體101移動穿過所述處理模塊131，所述晶片載體101到達所述輸出模塊133。所述輸出模塊133包括晶片升降器119，所述晶片升降器119被定義為當在所述輸出模塊133中所述晶片載體101被居中放置在其上方時垂直移動通過晶片載體101的開口區(qū)103。可升高所述晶片升降器119以將所述晶片從所述晶片載體101舉起至從處理室115取出的位置。所述輸出模塊133還包括門組件123，可通過晶片裝運裝置經(jīng)過所述門組件123從所述處理室115取出晶片。一旦從所述晶片升降器119取出所述晶片，可降低所述晶片升降器119以清空所述晶片載體101的行進路徑。然后，將所述晶片載體101移回到所述輸入模塊129以擷取下一個晶片進行處理。
圖IB顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的在其上放置有晶片104的晶片載體101的
7俯視圖。所述晶片載體101被設(shè)置為以基本上水平的方向從所述驅(qū)動軌道109延伸至所述導(dǎo)軌111。所述晶片載體101包括位于中心的開口區(qū)103，所述開口區(qū)103具有若干個圍繞所述開口區(qū)103的外周設(shè)置的晶片支撐片143。制定所述開口區(qū)103的尺寸以容納放置在所述晶片支撐片143上的所述晶片104。圖IB還標示出在圖1C-1G中描繪的剖視圖A-A。
圖1C-1F描繪的是通過晶片升降器147(例如上述的晶片升降器117和119)執(zhí)行的一系列操作。圖IC顯示當上述晶片載體101被定位在上述晶片升降器147上方時，操作上述晶片升降器147以使晶片支撐構(gòu)件145延伸穿過上述晶片載體101的開口區(qū)103。圖 ID顯示當上述晶片支撐構(gòu)件在上述晶片載體101的上方延伸時，上述晶片104被放置在上述晶片升降器147的晶片支撐構(gòu)件145上。圖IE顯示在將上述晶片104接收在上述晶片支撐構(gòu)件145上以后，操作所述晶片升降器147以降低所述晶片支撐構(gòu)件145，以便所述晶片104停留在所述晶片載體101的晶片支撐片143上。圖IF顯示所述晶片升降器將所述晶片支撐構(gòu)件降低至完全降低的位置(即原始位置)，當在處理操作過程中所述晶片載體水平運送所述晶片時，所述晶片支撐構(gòu)件駐留在所述完全降低的位置。
為了從所述晶片載體101上移去所述晶片，通過圖1C-1F的操作的相反的順序?qū)嵸|(zhì)上操作所述晶片升降器147。當所述晶片支撐構(gòu)件145被升高穿過所述晶片載體101的開口區(qū)103時，應(yīng)使所述開口區(qū)103適當?shù)貙仕鼍灯?47，以避免在所述晶片支撐構(gòu)件145和所述晶片載體101之間的碰撞。例如，圖IG顯示了一種情況，其中所述晶片載體101的開口區(qū)103與所述晶片升降器147之間未對準，因此導(dǎo)致在從所述晶片載體101 移去所述晶片104的升高操作過程中，在所述晶片支撐構(gòu)件145和所述晶片載體101之間發(fā)生碰撞。應(yīng)理解的是，在所述晶片支撐構(gòu)件145和所述晶片載體101之間的碰撞，可能導(dǎo)致所述晶片載體101、晶片支撐構(gòu)件145、晶片104本身或其任意組合的損壞，此外還可能對所述處理室115的其它組件造成損壞。
例如，在一實施方式中，所述晶片載體101被定義為用于當所述晶片載體101在所述處理頭127下方傳送所述晶片104時，確保在所述晶片104和所述處理頭127之間保持有處理間隙。在該實施方式中，所述晶片載體101被定義為又薄又硬，且因此是脆的和易碎的。因此，在所述晶片支撐構(gòu)件145和所述晶片載體101之間的未經(jīng)減緩的碰撞將幾乎肯定引起所述晶片載體101和晶片104(如果其存在所述晶片載體上)的損壞。
為了減緩所述在晶片升降器和另一個組件之間(例如在晶片升降器117/119和所述晶片載體101之間)的碰撞的影響，本發(fā)明提供觸覺晶片升降器200，其被定義為用于檢測碰撞并對所述碰撞做出反應(yīng)，以防止所述碰撞中涉及的所述觸覺晶片升降器200和各組件的損壞。本文中公開的所述觸覺晶片升降器200可用于關(guān)于圖1A-1G的處理室115所述的晶片升降器117和119中的一個或兩個。此外，應(yīng)理解的是，本文中公開的觸覺晶片升降器200可實質(zhì)上用于任何其它的需要垂直移動(即升高/降低晶片或基底)的系統(tǒng)。
圖2A顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的觸覺晶片升降設(shè)備200(下文中的“觸覺升降器”)。所述觸覺升降器200被定義為用來以受控的方式垂直升高和降低晶片支撐構(gòu)件 201。此外，所述觸覺升降器200被定義為用來在升高所述晶片支撐構(gòu)件201的過程中檢測在所述晶片支撐構(gòu)件201和阻礙物之間的碰撞，并以立即和自動停止所述晶片支撐構(gòu)件 201的垂直移動的方式對所述檢測到的碰撞做出回應(yīng)。以一種方式執(zhí)行所述晶片支撐構(gòu)件 201的垂直移動的立即和自動的停止，從而避免晶片支撐構(gòu)件201的損壞、所述碰撞涉及的其它物體的損壞、和/或所述晶片(如果在所述碰撞時所述晶片存在于所述晶片支撐構(gòu)件 201上)的損壞。
所述晶片支撐構(gòu)件201包括若干個從中心轂201C向外徑向延伸的臂201A。每一個臂201A的末端設(shè)置有晶片嚙合構(gòu)件201B，所述晶片嚙合構(gòu)件201B用于在所述中心轂201C 和臂201A的上方位置嚙合所述晶片。圖2B顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的圖2A的在其上放置有晶片104的觸覺升降器200的側(cè)視圖。所述圖2A和2B的具體實施方式
包括三個臂201A和各自的晶片嚙合構(gòu)件201B。然而，應(yīng)理解的是，在其它實施方式中，所述晶片支撐構(gòu)件201可包括超過三個臂201A。因此，在其它實施方式中，所述晶片支撐構(gòu)件201的形狀可與本文中明確描繪的形狀不同，只要所述晶片支撐構(gòu)件201可安全地嚙合并將所述晶片104支承在所述觸覺升降器200的上方位置，以便所述晶片支撐構(gòu)件201的通過操作所述觸覺升降器200的垂直移動導(dǎo)致被放置在其上的晶片104的相應(yīng)的垂直運動。
圖2C顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的所述觸覺升降器200的分解圖。圖2D顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的、為組裝形式的觸覺升降器200的放大剖視圖。以下的討論同樣適用于圖2C和2D。所述觸覺升降器200包括在大致垂直的方向上固定的底座203?；?05被設(shè)置在所述底座203內(nèi)的垂直通道內(nèi)。在一實施方式中，所述基架205被定義為具有延伸穿過所述底座203內(nèi)的垂直通道的外圓柱形體。
一般而言，所述觸覺升降器200被定義為以嚴格控制的方式沿著所述底座203的垂直通道上下移動所述基架205。為此，所述基架機械連接至垂直驅(qū)動系統(tǒng)。在一實施方式中，在所述垂直驅(qū)動系統(tǒng)中包括電動機，以提供所述基架205的受控的垂直移動。當需要將所述電動機的機械運動轉(zhuǎn)換成所述基架205的垂直運動時，所述垂直驅(qū)動系統(tǒng)還可包括驅(qū)動裝置(例如絲杠、鏈條、傳動帶或履帶)以及相關(guān)的機械組件(例如齒輪或鏈齒輪)。盡管上述的垂直驅(qū)動系統(tǒng)實施方式采用了電動機，應(yīng)理解的是可采用其它類型的垂直驅(qū)動系統(tǒng)，以提供對所述基架205的受控的垂直移動。例如，在另一實施方式中，可采用基于氣動的垂直驅(qū)動系統(tǒng)。
所述觸覺晶片升降器200還包括上述的關(guān)于圖2A-2B的晶片支撐構(gòu)件201。以基本上居中的方式將所述晶片支撐構(gòu)件201放置在所述基架205的上方。在所述基架205的上表面固定鎖板217。所述晶片支撐構(gòu)件201被允許在有關(guān)所述鎖板217的垂直方向上自由移動。此外，所述晶片支撐構(gòu)件201在所述觸覺升降器200組件中被彈性順應(yīng)元件213 向上推動。所述鎖板217被定義為用于向所述晶片支撐構(gòu)件201的向上移動提供硬(hard) 停止。由所述鎖板217引起的所述晶片支撐構(gòu)件201的向上停止發(fā)生在界面210。
此外，所述鎖板217被定義為相對于所述基架205而方位鎖定所述晶片支撐構(gòu)件 201。為了實現(xiàn)所述方位鎖定，在所述鎖板217的外側(cè)壁內(nèi)固定鎖銷215。在一實施方式中， 所述鎖銷215通過螺紋連接固定至所述鎖板217。在另一實施方式中，所述鎖銷215是所述鎖板217的組成部分。制定所述鎖銷215的尺寸以與所述晶片支撐構(gòu)件201的轂201C的上表面內(nèi)的通道233相配合，并位于靠近所述鎖板217的位置。
圖2E-2F顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的、部分組裝的觸覺升降器200，其露出所述晶片支撐構(gòu)件轂201C的上表面和鎖板217的上表面。如圖2E中所示，所述通道233被定義為用于容納所述鎖銷215，所述鎖銷215從所述鎖板217的外側(cè)壁向外徑向延伸，如圖 2F所示。所述鎖銷215和相對應(yīng)的通道233被定義為用于防止所述晶片支撐構(gòu)件201圍繞所述鎖板217的實質(zhì)性旋轉(zhuǎn)。圖2E-2F的實施方式顯示采用三個鎖銷215和相應(yīng)的通道 233(位于所述鎖板217的周圈徑向等距離的位置)。然而，應(yīng)理解的是，可在其它實施方式中采用不同數(shù)目的鎖銷215和相對應(yīng)的通道233。
所述觸覺升降器200還包括設(shè)置在所述鎖板217的中心開口區(qū)內(nèi)的觸覺開關(guān)207。 所述觸覺開關(guān)207固定在觸覺開關(guān)鎖緊螺帽211內(nèi)以便所述觸覺開關(guān)207的觸發(fā)端朝上。 所述觸覺開關(guān)207被定義為常閉開關(guān)，在被壓下至啟動點后，觸覺開關(guān)207打開以斷開與其連接的電路。如下文所討論的，若干個組件連接至所述晶片支撐構(gòu)件201，以使所述晶片支撐構(gòu)件201的向下移動(例如通過碰撞)導(dǎo)致所述觸覺開關(guān)207被壓下。所述觸覺開關(guān) 207與所述垂直驅(qū)動系統(tǒng)連接以便于在啟動所述觸覺開關(guān)207后立即并自動地中斷所述基架205的向上移動。
卷繞的電纜231用于將所述觸覺開關(guān)207電連接至所述垂直驅(qū)動系統(tǒng)，即電連接至所述垂直驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)動機控制。圖4顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的所述觸覺升降器200的剖視圖，其描繪了延伸穿過所述基架205的卷繞的電纜231。在一實施方式中，所述卷繞的電纜231被定義為包括與所述觸覺開關(guān)207電連接的一對導(dǎo)電線。在一實施方式中，位于所述卷繞的電纜231內(nèi)的所述一對導(dǎo)電線的每一個分別被電絕緣材料覆蓋。該對導(dǎo)電線被設(shè)置在彈性材料的外套內(nèi)。所述外套包括卷繞部分407，以在當通過所述基架205 升高和降低所述晶片支撐構(gòu)件201時，提供所述卷繞電纜231的伸長和收縮。
在一實施方式中，所述卷繞的電纜231被一對導(dǎo)電線(例如38規(guī)格的導(dǎo)電線)界定，所述一對導(dǎo)電線各自被特氟龍(Teflon)覆蓋。并且，在該實施方式中，該對特氟龍覆蓋的導(dǎo)電線被設(shè)置在聚氨酯外套內(nèi)。所述聚氨酯外套形成并維持所述卷繞電纜231的卷繞部分407。在一實施方式中，所述卷繞電纜231被設(shè)置在界定于所述基架205內(nèi)的套管405 內(nèi)。當所述卷繞電纜231在所述基架205內(nèi)伸長和收縮時，所述套管405提供所述卷繞電纜231的平滑移動。在一實施方式中，所述晶片支撐構(gòu)件201可在約IOOmm的垂直范圍內(nèi)移動。因此，在該實施方式中，所述卷繞的電纜231被定義為用于伸長和收縮至少IOOmm距
1 O 所述觸覺升降器200還包括螺紋接頭209，所述螺紋接頭209被定義為允許從基架 205內(nèi)的較大的饋通孔(feedthroughhole)過渡至與觸覺開關(guān)鎖緊螺帽211有關(guān)的較小的孔。所述基架205內(nèi)的較大的饋通孔有利于所述觸覺晶片升降器200的組裝。具體地，所述基架205內(nèi)的較大的饋通孔允許所述卷繞的電纜231經(jīng)由所述基架205的頂部而插入， 這與將卷繞的電纜231向上穿過基架205的底部相反。
彈性順應(yīng)性元件213被設(shè)置在所述晶片支撐構(gòu)件201和所述基架205之間。此外， 蓋板219被固定在所述晶片支撐構(gòu)件201的上表面。在所述蓋板219和所述晶片支撐構(gòu)件轂201C的上表面之間設(shè)置密封件227。所述密封件227被定義為用于防止晶片處理材料 (例如流體、化學(xué)品、副產(chǎn)物等等)侵入所述觸覺開關(guān)207區(qū)域。所述蓋板219被定義為抵抗由所述彈性順應(yīng)性元件213在所述蓋板上施加的向上的力。因此，所述蓋板219和晶片支撐構(gòu)件201被固定在一起，以便施加在所述晶片支撐構(gòu)件201上的力被通過所述蓋板219 傳遞至所述彈性順應(yīng)性元件213，反之亦然。
更具體地，所述彈性順應(yīng)性元件213被定義為用來通過固定于所述晶片支撐構(gòu)件 201的蓋板219而在晶片支撐構(gòu)件201上提供向上的力。在正常狀況時(即在所述晶片支
10撐構(gòu)件201上沒有不正常的向下的力時)，由彈性順應(yīng)性元件213所施加的向上的力使所述晶片支撐構(gòu)件201保持在相對于觸覺開關(guān)207的向上設(shè)置的位置。所述晶片支撐構(gòu)件201 的正常的向上設(shè)置的位置與在所述晶片支撐構(gòu)件201和所述鎖板217在界面210處的接觸相對應(yīng)。此外，所述彈性順應(yīng)性元件213力(即彈性常數(shù))被定義為用于提供足夠的合力， 以防止所述觸覺開關(guān)207由于所述基架205的向上加速而松開，但是又足夠低，以在所述晶片支撐構(gòu)件201和阻礙物體之間發(fā)生碰撞時，允許觸覺開關(guān)207的壓縮和松開。
所述彈性順應(yīng)性元件213被定義為當向晶片支撐構(gòu)件201施加足夠的向下的力時，以類似彈簧的方式起作用。由于向晶片支撐構(gòu)件201施加向下的力，所述彈性順應(yīng)性元件213的壓縮允許觸覺開關(guān)207的相應(yīng)的壓縮和啟動。設(shè)置所述彈性順應(yīng)性元件213力， 以便晶片支撐構(gòu)件201在其行進路徑中與阻礙物接觸時將向下移動，并因此啟動所述觸覺開關(guān)207。此外，設(shè)置彈性順應(yīng)性元件213力，以在損壞力被施加于晶片支撐構(gòu)件201或阻礙物體之前，允許晶片支撐構(gòu)件201向下移動。
在不同的實施方式中，彈性順應(yīng)性元件213可基本上為提供足夠彈簧特性的任意種類的彈性順應(yīng)性元件。例如，在一實施方式中，所述彈性順應(yīng)性元件213為螺旋形彈簧。 在另一實施方式中，所述彈性順應(yīng)性元件213被定義為多個螺旋形彈簧。在另一實施方式中，所述彈性順應(yīng)性元件213被定義為環(huán)形橡膠組件。在另一實施方式中，所述彈性順應(yīng)性元件213被定義為一疊共同提供足夠的彈簧特性的環(huán)形橡膠組件。
應(yīng)了解，根據(jù)破壞晶片支撐構(gòu)件201或潛在的阻礙物體所需的力來定義所述彈性順應(yīng)性元件213的所需的彈性常數(shù)。在一實施方式中，碳化硅晶片載體(例如晶片載體101) 代表潛在的阻礙物體。在該實施方式的一個變型中，所述彈性順應(yīng)性元件213由范圍是每英寸約20至約60磅的彈性常數(shù)所定義。在該實施方式的另一個變型中，所述彈性順應(yīng)性元件213由范圍是每英寸約30至約50磅的彈性常數(shù)所定義。
所述觸覺升降器200還包括調(diào)整螺絲221，所述調(diào)整螺絲221用于在所述觸覺開關(guān) 207的上方的位置與所述蓋板219嚙合。所述調(diào)整螺絲221被定義為當足夠的向下的力被施加在所述晶片支撐構(gòu)件201上、并通過所述蓋板219被傳遞到調(diào)整螺絲221時，壓下所述觸覺開關(guān)207。所述觸覺升降器200還包括調(diào)整鎖緊螺帽223，以防止所述調(diào)整螺絲221的不必要的旋轉(zhuǎn)。另外，提供調(diào)整螺絲蓋225和密封件229，以保護所述調(diào)整螺絲不與晶片處理材料(例如流體、化學(xué)品、副產(chǎn)物等)接觸。
調(diào)整螺絲221相對于所述蓋板219的垂直位置，控制了將所述觸覺開關(guān)207壓下至其啟動點所需的調(diào)整螺絲221的垂直移動量。更具體地，所述調(diào)整螺絲221允許調(diào)節(jié)所述調(diào)整螺絲和所述觸覺開關(guān)207之間的間隙208。間隙208的調(diào)節(jié)提供了觸覺開關(guān)207啟動所需的晶片支撐構(gòu)件201的向下移動多少的調(diào)節(jié)，即提供觸覺升降器200的靈敏度的調(diào)節(jié)。 在一實施方式中，所述調(diào)整螺絲221被設(shè)置剛好與觸覺開關(guān)207接觸以便所述間隙208被設(shè)置為基本為零。在另一實施方式中，設(shè)置所述間隙208以使得觸覺開關(guān)207的頂部和調(diào)整螺絲之間的垂直距離為約0. 01英寸至約0. 015英寸。在另一實施方式中，所述間隙208 可為負值，以至于調(diào)整螺絲221實際上將觸覺開關(guān)207壓下至位于其無效帶內(nèi)的位置，即， 壓下至尚未達到觸覺開關(guān)207的啟動點的位置。
圖3A-;3B顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的觸覺開關(guān)207的操作。觸覺開關(guān)207被定義為具有半球狀的觸發(fā)端以便在所述半球狀觸發(fā)端的任何點的壓力將導(dǎo)致觸覺開關(guān)207
11向下移動至其啟動點。因此，施加在晶片嚙合構(gòu)件201B中的任一個的向下的力將導(dǎo)致所述觸覺開關(guān)207的觸發(fā)端被壓下。觸覺開關(guān)207可具有從其完全伸展的位置至其啟動點的無效帶移動量，如箭頭301所示。當觸覺開關(guān)207被壓下通過其無效帶至其啟動點時，所述觸覺開關(guān)207被啟動。
在一實施方式，觸覺升降器200被定義，以使得所述基架205和所述晶片支撐構(gòu)件 201之間的間隙204界定晶片支撐構(gòu)件201相對于基架205的允許向下移動范圍。間隙204 被設(shè)置為足夠大以允許晶片支撐構(gòu)件201相對于基架205的足夠的向下移動，以使得在晶片支撐構(gòu)件201到達基架205之前，觸覺開關(guān)207將被壓下至其啟動點。
在一示例性實施方式中，對于定義為可容納300mm晶片的晶片支撐構(gòu)件201，間隙 204的垂直高度被設(shè)置為約0. 02英寸至約0. 06英寸。在另一示例性實施方式中，對于定義為可容納300mm晶片的晶片支撐構(gòu)件201，間隙204的垂直高度被設(shè)置為約0. 04英寸。此外，在一示例性實施方式中，對于定義為可容納200mm晶片的晶片支撐構(gòu)件201，間隙204的垂直高度被設(shè)置為約0. 01英寸至約0. 05英寸。在另一示例性實施方式中，對于定義為可容納200mm晶片的晶片支撐構(gòu)件201，間隙204的垂直高度被設(shè)置為約0. 03英寸。
觸覺升降器200被進一步定義，以至于當晶片支撐構(gòu)件201被向上推至在界面210 抵靠鎖板217而停止時，在所述鎖板217和蓋板219之間存在有間隙206。所述間隙206的垂直高度大于間隙204。因此，在鎖板217和蓋板219接觸之前，所述晶片支撐構(gòu)件201相對于鎖板217的向下移動將停止。
如上文所述，圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的觸覺升降器200的剖視圖。當晶片支撐構(gòu)件201通過基架205的向上移動而垂直向上移動時，基本上晶片支撐構(gòu)件201、 蓋板219或調(diào)整螺絲的任何部分可能與阻礙物接觸，因此導(dǎo)致晶片支撐構(gòu)件201向下移動， 以啟動觸覺開關(guān)207。在一實施方式中，觸覺升降器200被定義，以使得在所述晶片嚙合構(gòu)件201B的任一個上施加的至少為0. 5磅的向下的力(如箭頭401所示)足夠大以啟動觸覺開關(guān)207。所述施加在晶片嚙合構(gòu)件201B的任一個的向下的力可導(dǎo)致晶片支撐構(gòu)件201 相對于基架205的傾斜，如箭頭409所示?？赏ㄟ^彈性順應(yīng)性元件213來允許所述晶片支撐構(gòu)件201的傾斜。此外，在一實施方式中，觸覺升降器200被定義以便在調(diào)整螺絲蓋225 上施加的至少為1. 8磅的向下的力(如箭頭403所示)足夠大以啟動觸覺開關(guān)207。然而應(yīng)理解的是，在其它實施方式中，可設(shè)置所述彈性順應(yīng)性元件213的彈簧特性，以使得所述晶片支撐構(gòu)件201是可移動的，以在與上述的那些力的大小不同的力的作用下引起觸覺開關(guān)207的啟動。
圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的操作觸覺晶片升降裝置(觸覺升降器200) 的方法的流程圖。所述方法包括用于升高觸覺升降器200的晶片支撐構(gòu)件201的操作501。 所述方法還包括用于回應(yīng)在晶片支撐構(gòu)件201上施加的足夠的向下的力而啟動觸覺開關(guān) 207的操作503。觸覺開關(guān)207是常閉開關(guān)。在晶片支撐構(gòu)件201上施加足夠的向下的力， 會導(dǎo)致觸覺開關(guān)207被壓下至其啟動點，在該點所述觸覺開關(guān)207打開以斷開用于控制晶片支撐構(gòu)件201的升高的電路。在一實施方式中，啟動觸覺開關(guān)207所需的足夠的向下的力的范圍是約0.5磅至約2磅。
回應(yīng)啟動所述觸覺開關(guān)207，所述方法包括用于自動中斷晶片支撐構(gòu)件201升高的操作505。在一實施方式中，在切斷觸覺升降器200的發(fā)動機后，觸覺升降器200發(fā)動機的動量可能導(dǎo)致所述晶片支撐構(gòu)件201繼續(xù)移動約3mm至4mm的距離。所述晶片支撐構(gòu)件 201具有足夠的順應(yīng)性，以便在切斷觸覺升降器200發(fā)動機后晶片支撐構(gòu)件201的繼續(xù)移動時，可防止組件的損壞。此外，調(diào)節(jié)觸覺升降器，以便在觸覺開關(guān)207啟動后以及在投入觸覺開關(guān)207本身的硬停止之前，停止晶片支撐構(gòu)件201的向上移動，由此防止對觸覺開關(guān) 207的損壞。
在晶片支撐件升高被中斷以后，所述方法包括用于降低所述晶片支撐構(gòu)件201至底部位置(即原始位置)的操作507。所述方法還可包括用于設(shè)置觸覺升降器200的靈敏度的操作，以便在晶片支撐構(gòu)件201或晶片支撐構(gòu)件201所接觸的結(jié)構(gòu)中的任一個損壞之前，啟動觸覺開關(guān)207。
盡管已根據(jù)一些實施方式對本發(fā)明進行了描述，應(yīng)理解的是，在閱讀了前面的說明書并研究了附圖后，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將實現(xiàn)其各種變化、增加、替換和等同物。因此，意圖是本發(fā)明包括落入本發(fā)明的實際精神和范圍內(nèi)的所有所述變化、增加、替換和等同物。
權(quán)利要求
1.觸覺晶片升降裝置，包括基架；與所述基架連接的垂直驅(qū)動裝置，所述垂直驅(qū)動裝置被定義為提供所述基架的受控的上下移動；設(shè)置在所述基架上方的晶片支撐構(gòu)件；和觸覺開關(guān)，其設(shè)置在所述晶片支撐構(gòu)件和所述基架之間，以使得在所述晶片支撐構(gòu)件上的足夠大的向下的力引起所述觸覺開關(guān)的啟動，其中所述觸覺開關(guān)與所述垂直驅(qū)動裝置連接，以使得在啟動所述觸覺開關(guān)后，中斷所述基架和設(shè)置在所述基架上方的晶片支撐構(gòu)件的向上移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸覺晶片升降裝置，其中所述晶片支撐構(gòu)件包括中心轂和若干個從所述中心轂向外徑向延伸的臂，其中每一個臂的末端設(shè)置有晶片嚙合構(gòu)件，所述晶片嚙合構(gòu)件用于在所述中心轂和所述若干個臂的上方位置嚙合所述晶片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸覺晶片升降裝置，還包括彈性順應(yīng)性元件，其設(shè)置在所述晶片支撐構(gòu)件和所述基架之間，以使得施加在所述晶片支撐構(gòu)件上的向下的足夠大的力引起所述彈性順應(yīng)性元件的壓縮和所述觸覺開關(guān)的相應(yīng)的啟動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的觸覺晶片升降裝置，還包括蓋板，其被固定在所述晶片支撐構(gòu)件的上表面，所述蓋板被定義為抵抗由所述彈性順應(yīng)性元件在所述蓋板上施加的向上的力，其中，所述蓋板和晶片支撐構(gòu)件被固定在一起，以使得施加在所述晶片支撐構(gòu)件上的力通過所述蓋板被傳遞至所述彈性順應(yīng)性元件，反之亦然。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的觸覺晶片升降裝置，還包括調(diào)整螺絲，其被定義為用于在所述觸覺開關(guān)的上方的位置與所述蓋板嚙合，所述調(diào)整螺絲被定義為當足夠的向下的力被施加在所述晶片支撐構(gòu)件上、并通過所述蓋板被傳遞到調(diào)整螺絲時，壓下所述觸覺開關(guān)，其中所述調(diào)整螺絲的垂直設(shè)置控制了將所述觸覺開關(guān)壓下至其啟動點所需的調(diào)整螺絲的垂直移動量。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的觸覺晶片升降裝置，還包括鎖板，固定在所述基架的上表面，其中，所述鎖板被定義為當所述晶片支撐構(gòu)件通過由來自所述彈性順應(yīng)性元件通過所述蓋板施加在所述晶片支撐構(gòu)件上的力被向上推時，所述鎖板用于提供所述晶片支撐構(gòu)件的向上移動的硬停止。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的觸覺晶片升降裝置，其中，所述鎖板包括銷，所述銷固定在所述鎖板的外周側(cè)內(nèi)，且其中所述晶片支撐構(gòu)件包括用于容納所述銷的通道，其中所述銷和通道被定義為用于防止所述晶片支撐構(gòu)件圍繞所述鎖板的實質(zhì)性旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸覺晶片升降裝置，還包括卷繞的電纜，其被定義為包括與所述觸覺開關(guān)電連接的一對導(dǎo)電線，其中所述卷繞的電纜被設(shè)置在位于所述基架內(nèi)的通道內(nèi)，其中當所述垂直驅(qū)動裝置被操作以使所述基架向上移動時，所述卷繞的電纜被定義為伸長，以及當所述垂直驅(qū)動裝置被操作以使所述基架向下移動時，所述卷繞的電纜被定義為收縮。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的觸覺晶片升降裝置，其中所述一對導(dǎo)電線的每一個分別被電絕緣材料覆蓋，且其中該對導(dǎo)電線被設(shè)置在彈性材料的外套內(nèi)，其中所述外套包括卷繞部分以提供所述卷繞電纜的伸長和收縮。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸覺晶片升降裝置，其中所述觸覺開關(guān)是常閉開關(guān)，在啟動以后所述常閉開關(guān)打開以斷開電路。
11.晶片裝運系統(tǒng)，包括晶片載體，其用于在處理室內(nèi)水平移動，所述晶片載體包括開口區(qū)，所述開口區(qū)具有若干個設(shè)置在所述開口區(qū)的外周緣的晶片支撐片，其中將所述開口區(qū)的尺寸制作成可容納放置于所述晶片支撐片上的晶片；和觸覺晶片升降器，其設(shè)置在腔室內(nèi)位于所述晶片載體的水平行進路徑下方的固定位置內(nèi)，所述觸覺晶片升降器包括基架，晶片支撐構(gòu)件，其設(shè)置在所述基架的上方，垂直驅(qū)動裝置，其連接至所述基架，所述垂直驅(qū)動裝置被定義為提供所述基架和設(shè)置在所述基架上方的晶片支撐構(gòu)件的受控的上下移動，以使得當所述晶片載體被設(shè)置于所述觸覺晶片升降器的上方時，所述基架和晶片支撐構(gòu)件可移動穿過所述晶片載體的開口區(qū)， 和觸覺開關(guān)，其設(shè)置在所述晶片支撐構(gòu)件和所述基架之間，以使得在所述晶片支撐構(gòu)件上的足夠大的向下的力會引起所述觸覺開關(guān)的啟動，其中所述觸覺開關(guān)與所述垂直驅(qū)動裝置連接，以使得在啟動所述觸覺開關(guān)后，中斷所述基架和設(shè)置在所述基架上方的晶片支撐構(gòu)件的向上移動。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的晶片裝運系統(tǒng)，其中所述晶片支撐構(gòu)件包括中心轂和若干個從所述中心轂向外徑向延伸的臂，其中每一個臂的末端設(shè)置有晶片嚙合構(gòu)件，所述晶片嚙合構(gòu)件用于在所述中心轂和所述若干個臂的上方位置嚙合所述晶片。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的晶片裝運系統(tǒng)，還包括彈性順應(yīng)性元件，其設(shè)置在所述晶片支撐構(gòu)件和所述基架之間，以使得施加在所述晶片支撐構(gòu)件上的向下的足夠大的力引起所述彈性順應(yīng)性元件的壓縮和所述觸覺開關(guān)的相應(yīng)的啟動。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的晶片裝運系統(tǒng)，還包括蓋板，其被固定在所述晶片支撐構(gòu)件的上表面，所述蓋板被定義為抵抗由所述彈性順應(yīng)性元件在所述蓋板上施加的向上的力，其中，所述蓋板和晶片支撐構(gòu)件被固定在一起，以使得施加在所述晶片支撐構(gòu)件上的力通過所述蓋板被傳遞至所述彈性順應(yīng)性元件，反之亦然。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的晶片裝運系統(tǒng)，還包括調(diào)整螺絲，其被定義為用于在所述觸覺開關(guān)的上方的位置與所述蓋板嚙合，所述調(diào)整螺絲被定義為當足夠的向下的力被施加在所述晶片支撐構(gòu)件上、并通過所述蓋板被傳遞到調(diào)整螺絲時，壓下所述觸覺開關(guān)，其中所述調(diào)整螺絲的垂直設(shè)置控制了將所述觸覺開關(guān)壓下至其啟動點所需的調(diào)整螺絲的垂直移動量。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的晶片裝運系統(tǒng)，還包括鎖板，其被固定在所述基架的上表面，其中，所述鎖板被定義為當所述晶片支撐構(gòu)件通過由來自所述彈性順應(yīng)性元件通過所述蓋板施加在所述晶片支撐構(gòu)件上的力被向上推時， 所述鎖板用于提供所述晶片支撐構(gòu)件的向上移動的硬停止。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的晶片裝運系統(tǒng)，其中，所述鎖板包括銷，所述銷固定在所述鎖板的外周側(cè)內(nèi)，且其中所述晶片支撐構(gòu)件包括用于容納所述銷的通道，其中所述銷和通道被定義為用于防止所述晶片支撐構(gòu)件圍繞所述鎖板的實質(zhì)性旋轉(zhuǎn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的晶片裝運系統(tǒng)，其中所述觸覺開關(guān)是常閉開關(guān)，在啟動以后所述常閉開關(guān)打開以斷開電路。
19.用于操作觸覺晶片升降裝置的方法，包括升高所述觸覺晶片升降裝置的晶片支撐構(gòu)件；回應(yīng)施加在所述晶片支撐構(gòu)件上的足夠大的向下的力而啟動觸覺開關(guān)；和回應(yīng)所述觸覺開關(guān)的啟動，自動中斷所述晶片支撐構(gòu)件的升高，并將所述晶片支撐構(gòu)件降低到底部位置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的用于操作觸覺晶片升降裝置的方法，還包括設(shè)置所述觸覺晶片升降裝置的靈敏度，以使得在所述晶片支撐構(gòu)件或被晶片支撐構(gòu)件接觸的結(jié)構(gòu)中的任一個損壞之前，啟動觸覺開關(guān)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的用于操作觸覺晶片升降裝置的方法，其中啟動所述觸覺開關(guān)所需的足夠的向下的力的范圍是約0. 5磅至約2磅。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的用于操作觸覺晶片升降裝置的方法，其中所述觸覺開關(guān)是常閉開關(guān)，且其中在所述晶片支撐構(gòu)件上施加足夠的向下的力會導(dǎo)致所述觸覺開關(guān)被壓下至啟動點，在該啟動點所述觸覺開關(guān)打開以斷開用于控制所述晶片支撐構(gòu)件的升高的電路。
全文摘要
觸覺晶片升降裝置包括基架和與所述基架連接的垂直驅(qū)動裝置。所述垂直驅(qū)動裝置被定義為提供所述基架的受控的上下移動。所述觸覺晶片升降裝置還包括設(shè)置在所述基架上方的晶片支撐構(gòu)件。在所述晶片支撐構(gòu)件和所述基架之間設(shè)置觸覺開關(guān)，以使得在所述晶片支撐構(gòu)件上的足夠大的向下的力引起所述觸覺開關(guān)的啟動。所述觸覺開關(guān)與所述垂直驅(qū)動裝置連接，以使得在啟動所述觸覺開關(guān)后，中斷所述基架和設(shè)置在所述基架上方的晶片支撐構(gòu)件的向上移動。
文檔編號H01L21/687GK102203930SQ200980142478
公開日2011年9月28日 申請日期2009年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者凱斯·E·道森, 戴夫·埃文斯 申請人:朗姆研究公司