用機器人服務等離子體處理系統的方法

2023-06-17 15:20:56 2

專利名稱：用機器人服務等離子體處理系統的方法
技術領域：
總的來說，本發明涉及襯底製造技術，具體地，涉及用於用機器人保養(或稱服 務)等離子體處理系統的裝置。
背景技術：
在襯底(例如，諸如在平板顯示器製造中使用的半導體晶片或玻璃板)的處理中， 經常使用等離子體。例如，作為襯底處理的一部分(化學汽相沉積、等離子體增強型化學汽 相沉積、物理汽相沉積、蝕刻等)，將襯底分成多個管芯(die)或矩形區域，每個管芯或矩形 區域都將成為集成電路。接著，通過一系列步驟對襯底進行處理，其中，選擇性地去除(蝕 刻)並沉澱(沉積)材料，以在其上形成電子元件。在示例性等離子體處理中，在蝕刻之前，用硬化的感光乳劑薄膜(例如，光刻膠掩 模)塗覆襯底。然後，選擇性地去除硬化的感光乳劑區域，使得露出底層部件。然後，將襯 底放置在等離子體處理室中的襯底支撐結構上，被稱為卡盤的該襯底支撐結構包括單極或 雙極鉗位電極(clamping electrode) 0隨後，適當的蝕刻源氣體(例如，C4F8、C4F6, CHF3、 CH2F3> CF4, CH3F, C2F4, N2, 02、Ar、Xe、He、H2、NH3、SF6, S02、BC13、Cl2, SiCl4 等)流入室中並被 轟擊以形成等離子體，來蝕刻襯底的露出區域。然而，在正常操作過程中，可能需要通過一組預定的服務程序對等離子體處理系 統提供服務。例如，等離子體室可能需要被清潔，或者等離子體室部分可能需要被去除、 設置、或對準。此外，對等離子體處理系統提供服務也可以使操作者暴露在危險的責任中 (即，暴露在毒氣或高溫、升起重的部件等)。例如，可能需要清潔等離子體室表面對襯底有害的汙染物或副產品。通常，可通過 真空系統從等離子體室中容易地去除易揮發的副產品，因此很少出現問題。然而，不易揮發 的副產品將很容易沉澱在等離子體室或真空系統中的露出表面上。通常，由蝕刻劑氣體中 的材料(例如，碳、氟、氫、氮、氧、氬、氙、矽、硼、氯等)和襯底中的材料(例如，光刻膠、矽、 氧、氮、鋁、鈦、銅、鉬、銥、鐵、鎳、鉭等)生成由有機或無機副產品組成的這些不易揮發的副
女口
廣 PFt ο此外，因為室內的物理結構(例如，卡盤、室壁等)暴露在等離子體中，所以它們容 易從其結構中的其主要成分或雜質(例如，鋁、鎳、鐵、鉭、釔、矽、碳、鈦、鎂、錳等)中產生附 加的不易揮發的副產品。例如，諸如卡盤的一些部件可以通過被稱為無晶片自動清潔或WAC 的工藝中不設置襯底而轟擊等離子體，在從等離子體處理系統中局部並快速清除汙染物的 工藝中被充分蝕刻。反覆的等離子體曝光容易物理上改變結構，例如，表面化學成分、形態、 外形尺寸等。在每種情況下，這些侵蝕原子通常是易揮發且可抽走的，或者再沉積到室內或襯底上的其它位置。室內表面上的沉積粘附程度以及因此隨後產生的潛在汙染程度通常取決於特定 的等離子體處理配方(recipe)(例如，化學性質、功率、和溫度)、非處理步驟的特定操作程 序(例如，襯底轉移方法、真空系統變換、周期性原地清潔等)、系統和襯底部件的幾何結 構、以及室處理工具箱(kit)的初始表麵條件。通常，由於生成交鍵的相對穩定結構，所以 有機粘合劑(即，0札(-(丄=(、(-0、(4等)具有非常強的粘合性。上述源中的任一個 的金屬化原子附加物通常將由於金屬化結構、有機金屬化合物、或金屬氧化物或者其組合 而加劇清潔問題。此外，當這些不易揮發的副產品最終剝落時，它們將連續地增大襯底缺陷 的敏感性，減小平均清潔間隔時間(MTBC)，降低產量、導致襯底上不可接受的原子表面汙染 物等。例如，根據等離子體工藝，導電膜的副產品可形成在等離子體室的內表面上，這會影 響等離子體源與偏壓的FW耦合。在操作中，由於充分去除副產品將耗費大量時間，所以在微粒汙染物等級達到不 可接受的等級時或優選僅在其以前，當等離子體處理系統必須打開以更換可消耗結構(例 如，邊緣環(edge ring)、光存取窗口等)或作為預定的預防性檢修(PM)的一部分時，才會 充分清潔等離子體室。通常，經驗表明了以預定為基礎對等離子體處理設備提供服務，最小 化了不定期的停機時間，平滑了生產調度，提高了產量，以及延長了服務之間的間隔。在包括一組預定的服務程序的典型預防性檢修中，由操作者打開等離子體室，其 中，諸如室壁、遮蔽板、氣體分配環、蓮蓬頭、襯底支撐組件、機械手臂、以及其它可裝卸硬體 的結構可以由操作者適當地人工清潔或者通過一組清潔部件去除和更換。可去除的等離子體室部件(即，卡盤、石英環等)通常被傳送到製造工廠中的其它 地方的清潔站。被定義為不可去除部件(即，室壁等)不能被去除，因此必須在等離子體處 理設備位置處進行物理清潔。在典型的清潔工藝中，室部件暴露於各種清潔溶液以及由清潔物(即，密封邊緣 編織的聚酯擦拭器、摩擦劑墊板等)進行物理摩擦以去除沉積粘合物。在一般技術中，可去 除部件暴露於包括氧化劑(例如，H2O2)的溶液中，並且摩擦層以使副產品沉積鬆散。然後， 用DI (消去離子)的水衝洗可去除部件，並通過過濾的惰性氣體(例如，氮氣)進行乾燥。 然後，用keytone (增強劑)試劑(例如，丙酮)清洗該結構，並對其再次進行周期性摩擦。由於大部分清洗工藝是人工的，所以清洗的效果與清洗技術人員的技能直接相 關，並且技術人員清洗的程度取決於賣方提供的清潔工藝。設計了的等離子體處理系統以 及了解嚴格部件標準的賣方通常處於確定給定製造工藝的最佳清潔技術的最佳位置。例 如，部件標準可以包括與另一個部件或工藝參數相關的部件的材料屬性、部件的形狀、一組 部件之間對於給定時間周期的功率沉積圖、等離子體室內部件的位置、部件的預期損耗、溫 度和溫度瞬變現象等。然而，用戶可能自滿，或者相反地，可能僅著重於最大化設備生產時間，而並不關 心徹底清潔的性能上，這可能等於失去幾千美元每小時的生產時間。例如，沒有適當監測的 操作者可能由於更改清潔方法(例如，通過取消步驟)，在清潔沉積粘合劑方面完成少於全 部的工作，或者在沒有確認推薦工藝的兼容性或有效性的情況下嘗試改進工藝，而產生問 題。隨後，不完全或不相容的清潔可能導致等離子體處理系統在襯底處理再鑑定期間或在 處理已經恢復之後微粒檢查失敗，從而要求附加的計劃外的檢修和停機時間。
鑑於上述問題，期望一種用於服務具有機器人的等離子體處理系統的裝置。

發明內容
在一個實施例中，本發明涉及一種用於對包括對接埠的等離子體處理系統執行一組服務程序的機器人裝置。該裝置包括平臺和連接到平臺的對接探針，其中，對接探針被 配置為與對接埠對接。該裝置還包括連接到平臺的機械手臂，以及連接到機械手臂的工 具，並且該機械手臂還被配置為充分執行一組服務程序。該裝置還包括連接到平臺的計算 機，其中，該計算機還被配置為執行一組服務程序，以及其中，當將對接探針對接到對接端 口時，由該工具執行一組服務程序。在另一實施例中，本發明涉及一種用於包括一組等離子體室表面和一個對接埠 的等離子體處理系統的機器人裝置。該裝置包括非固定平臺和連接到非固定平臺的對接探 針，其中，對接探針被配置為與對接埠對接。該裝置還包括連接到非固定平臺的關節式 手臂以及連接到關節式手臂的工具，該關節式手臂還被配置為從一組等離子體室表面充分 去除一組副產品沉積。該裝置還包括連接到非固定平臺的計算機，其中，該計算機還被配置 為執行一組清潔程序，以及其中，當將對接探針對接到對接埠時，充分去除一組副產品沉 積。在另一實施例中，本發明涉及一種用於包括一組等離子體室表面和一個對接埠 的等離子體處理系統的機器人裝置。該裝置包括連接到等離子體處理系統的關節式手臂 以及連接到關節式手臂的工具，並且該關節式手臂還被配置為充分清潔一組等離子體室表 面，其中，該關節式手臂具有至少五個自由度。該方法還包括連接到等離子體處理系統的計 算機，其中，該計算機還被配置為執行一組清潔程序，其中，當執行一組清潔程序時，充分清 潔一組等離子體室表面。下面，通過本發明的詳細描述以及結合隨後的附圖，將更詳細地描述本發明的這 些和其它特徵。


在附圖中，通過實例示出本發明，但本發明不限於此，其中，相同的參考標號表示 相同的元件，以及其中圖1示出了電感耦合等離子體處理系統的簡圖；圖2示出了電容耦合等離子體處理系統的簡圖；圖3示出了根據本發明一個實施例的可在機器人設備中使用的類似人手臂的關 節式手臂；圖4示出了根據本發明一個實施例的一般等離子體處理系統的簡圖；圖5示出了根據本發明一個實施例的圖4的開口的一般等離子體處理系統的簡 圖；圖6示出了根據本發明一個實施例的圖4的開口的一般等離子體處理系統的簡 圖，其中，機器人設備正執行預編排的過程；以及圖7示出了根據本發明一個實施例的圖4的一般等離子體處理系統的簡圖，其中， 機器人設備正執行預編排的過程。
具體實施例方式現在，將參照附圖中示出的本發明的幾個優選實施例詳細描述本發明。在下列描 述中，為了提供對本發明的透徹理解，將闡述多個具體細節。然而，本領域的技術人員應該 理解，沒有這些具體細節的一些或全部也可實施本發明。在其它情況下，為了避免對本發明 造成不必要的混淆，沒有詳細描述眾所周知的工藝步驟和/或結構。儘管不希望被理論所束縛，但發明人相信，在本文中，機器人設備可以對等離子體處理系統執行一組服務程序。如上所述，在正常操作過程中，可能需要通過一組預定的服務 程序對等離子體處理系統提供服務。例如，可能需要清潔等離子體室，或可能需要去除、設 置、或調整等離子體室部件。此外，對等離子體處理系統提供服務也可能使操作者暴露於危 險工作任務(即，暴露於毒氣或高溫、提起重的部件等)。然而，例如，代替由易產生誤差的操作者進行人工清潔，可由使用適當的清潔材料 和清潔方法(即，正確的壓力、正確的磨料、正確的溶劑、正確的覆蓋層(coverage)等)的 機器人設備適當地清潔等離子體室的一部分。通過充分去除人為誤差和變化性，在清潔之 後，等離子體室可以較低的MTTC(清潔之間的平均時間)和MTTR(更換的平均時間)返回 到操作狀態。在一個實施例中，由操作者打開等離子體室。在一個實施例中，由機器人設備打開 等離子體室。在一個實施例中，機器人可以連接到需要由操作者人工傳送並對接到適當的 等離子體室的平臺。在一個實施例中，機器人可以自動將其自身傳送到適當的等離子體室。機器人設 備可被連接到非固定(ambulatory)平臺(例如，帶輪子的平臺(wheeled platform))、機械 手臂、將機器人傳送並對接到適當等離子體室並能夠與其環境交互的固定結構或構造。通常，對接對於請求執行精確交互以保證機器人和處理系統之間的適當定向的非 固定式機器人是必要的。在遵循安全軌跡的同時，對接可以被定義為從當前位置非固定到 期望位置和方向。機器人的最終位置和方向應該適合於由特定任務要求的公差。實際上， 在沒有等離子體室部件中設計足夠數量的參考點的情況下，或作為人工和自動清潔過程的 一部分，對接是困難的。在一個實施例中，對接機構使用定位球法(ball and detentmethod)。在一個實施 例中，對接機構使用類似於一些餐具櫃鎖的裝有彈簧的輥(spring-loaded roller)。在一 個實施例中，對接機構使用磁體和鋼板。在一個實施例中，對接機構使用電磁體和鋼板。在 一個實施例中，對接機構使用平面或非平面的物理鎖。在一個實施例中，對接機構使用螺紋 插口鎖(threaded socket latch)。在一個實施例中，對接機構使用對一個或多個關節式機 器人-模塊系統的一個或多個目標的光模式識別。在一個實施例中，對接機構包括用於機 器人_模塊系統的銷和孔類型特徵，以在清潔或進行清潔過程之前校準它們的相對位置。在一個實施例中，機器人設備基本上可以大約每天連續工作24小時而無需操作 者幫助。在一個實施例中，機器人可人工開始一組需要操作者完成確認的自動任務。在一個實施例中，非固定平臺包括容器，機械手臂可接近該容器並且該容器用於 由機器人存儲和更換被汙染的和被清潔的等離子體室部件。例如，機械手臂可以是具有三 個鉤的板以垂直抬起穿過非常厚的ESC基底的非常厚的聚焦環，其中，各部件之間的公差通常非常緊密，因此避免了人們在這種情況下綁定部件的困難。將來，隨著晶片大小的增 力口，由於其大小的增加、重量的增加、公差緊密性的增加，或者由於這些屬性的任意組合，使 得這些部件實際上可能在人機工程學方面難以人工處理。由於設計的較高等級的力或精確 度，所以機器人執行將不會面臨這種限制。通常，機器人設備的使用可以允許設計可執行理想操作(即，較低消耗、較好的電性能等)但缺乏對人的友好性(即，較重、缺少夾緊手柄，緊密的裝配、危險材料等)的等離 子體室部件。此外，機器人設備可以自動且正確對磨損部件「計時」，該磨損部件物理上需要 對最優襯底工藝進行周期性調整，但由於缺少明顯的計時標記、操作者的疏忽、難以追蹤所 需的調整等，使得該磨損部件經常不能通過操作者可靠地定位，機器人設備可以精確地對 準需要精確對準的部件，但由於其它原因(即，避免接觸、局部沉積等)凹口或槽對於該對 準是不理想的。例如，非固定平臺可以包括感測光、計算方向、以及確定在其路徑上對象的範圍的 傳感器。此外，可以使來自不同傳感器的數據與預定部件(例如，門道、真空系統、工作檯、 以及等離子體室)相結合，以允許在具有類似結構的環境(例如，半導體製造池(bay))中 控制機器人設備，該預定部件原地固定並可由工程圖和未預先確定的對象(例如，操作者 或其它機器人設備)來限定。在一個實施例中，由操作者將機器人傳送到適當的等離子體室。在一個實施例中， 機器人連續地連接到等離子體室。在一個實施例中，機器人設備包括具有一組操作軟體程序的計算機，該程序指示 機器人設備執行一組服務程序。隨後，機器人設備可以通過數據埠(例如，乙太網或類似 的連接)連接到等離子體處理系統本身。在一個實施例中，可以快速為機器人設備重新編 程，以確定更加優化的清潔方法。例如，具有等離子體處理系統原理圖和清潔程序的資料庫的伺服器可以被遠程地 定位到可在製造設備中訪問的網絡。在機器人設備對接到適當的等離子體室之後，伺服器 發送最近的示例性且適當的清潔方法。在一個實施例中，通過數據接口發生傳送。在一個 實施例中，通過無線連接(例如，802. 11)發生傳送。在一個實施例中，等離子體處理系統操作者可以直接在機器人設備中編寫一組服 務程序。在一個實施例中，操作者可以在機器人設備連接到等離子體處理系統時編寫一組 服務程序。隨後，則可以將由機器人設備中的傳感器觀測的任何異常(即，過度的表面損耗、 損壞的部件、未對準或誤定位的部件等)發送回用於進一步分析和/或擴大的伺服器。在 一個實施例中，伺服器位於襯底製造工廠中。在一個實施例中，伺服器並不位於襯底製造工 廠中，但可通過網絡訪問。例如，伺服器可以設置在等離子體處理系統的賣方。如上所述，在一組典型的預防性檢修服務程序中，人工打開等離子體室，(即，操作 者控制產品升降機以從底部部件提升頂部部件等)，其中，室壁、遮蔽板、氣體分配環、蓮蓬 頭、襯底支撐組件、機械手臂、以及其它可裝配硬體可以就地清潔，或者被去除並用清潔部 件更換。然而，以非顯而易見的方式，可以遵循賣方推薦的副產品清潔方法對機器人設備 進行編程，而無需實質變化。例如，機器人設備可以抓緊擦拭器、添加適當的洗滌液，以及使擦拭器以正確的壓力和適當的時間量沿著適當的等離子體室表面進行擦拭，由此，最小化昂貴的機器停工時間。此外，通過適當的安全措施(即，足以防止危險的遮蔽板或不當的人 為幹涉)，機器人設備本身可以自動控制從底部部件提升頂部部件的提升機構。在一個實施例中，可以物理地訓練機器人設備。即，可以離線操作機器人設備並將 其設置為學習模式，其中，由機器人設備記錄操作者對等離子體室中關節式手臂的任何非 固定。然後，這些原始的非固定可能被進一步編程修改以產生最佳的清潔方法。這種訓練 方法可能有益於加速新的或更複雜的清潔臂軌跡的引入。在一個實施例中，機器人設備可以清潔在等離子體處理設備位置處的可拆卸的等 離子體室部件(即，卡盤、石英環等)和不可拆卸的部件(即，室壁等)。在一個實施例中， 機器人設備僅清潔在等離子體處理設備位置處的不可拆卸的部件(即，室壁等)，而通過一 組相應的清潔部件更換和替換可拆卸部件。在一個實施例中，機器人設備僅清潔在等離子 體處理設備位置處的不可拆卸的部件(即，室壁等)，而操作者通過一組相應的清潔部件更 換和替換可拆卸部件。在一個實施例中，機器人設備可以清潔具有通常對操作者造成危險的物質的等離 子體室和等離子體室部件。在一個實施例中，機器人設備可以清潔在表面上或在表面之上 具有特定數量的物理通孔的等離子體室和等離子體室部件。在一個實施例中，機器人設備 可以清潔在機器人末端執行器上具有壓力感測反饋迴路的潔等離子體室和等離子體室部 件，用來以恆定的方向或速度施加已知、恆定的力。在一個實施例中，機器人設備可以清潔具有反饋診斷限制的等離子體室和等離子 體室部件，該反饋診斷限制何時停止清潔，例如，時鐘定時器(例如，清潔直到操作者停止 或設定時間期滿)、摩擦力測量(例如，清潔直到在清潔墊板和表面之間測得的摩擦力小於 一些特定值時)、光學限定(例如，清潔直到反射率超過限定，直到與參考樣本顏色相匹配， 或者直到不再檢測到諸如幹涉條紋的反射測量信號)。現在，參照圖1，示出了電感耦合等離子體處理系統的簡圖。通常，等離子體室 (室)102是由底部部件150、頂部部件144組成。一組適當的氣體可從氣體分配系統122 流入等離子體室102。隨後，這些等離子體處理氣體可以在噴射器109附近的區域處或區域 內電離以形成等離子體110，以處理(例如，蝕刻或沉積)襯底114(例如，半導體襯底或玻 璃板)的露出區域，該襯底通過邊緣環115設置在靜電卡盤116上。第一 RF發生器134生成等離子體以及控制等離子體密度，而第二 RF發生器138 生成通常用於控制DC偏壓和離子轟擊能量的偏壓RF。另外，連接到源RF發生器134的是 匹配網絡136a，以及連接到偏壓RF發生器138的是匹配網絡136b，其目的是使RF功率源 的阻抗與等離子體110的阻抗相匹配。此外，包括閥112和一組泵111的真空系統113通 常用於抽空等離子體室102中的環境大氣，以使其達到維持等離子體110所需的壓力。現在，參照圖2，示出了電容耦合等離子體處理系統的簡圖。通常，等離子體室 (室)202由底部部件250、頂部部件244組成。電容耦合等離子體處理系統可以配置有單 個或多個獨立的RF功率源。由源RF發生器234生成的源RF通常用於生成等離子體以及 經由電容耦合控制等離子密度。而由偏壓RF發生器238生成的偏壓RF通常用於控制DC 偏壓和離子轟擊能量。另外，連接到源RF發生器234和偏壓RF發生器238的是匹配網絡 236，其目的是使RF功率源的阻抗與等離子體220的阻抗相匹配。其它形式的電容反應器具有RF功率源並與連接到頂部電極204的網絡相匹配。此外，存在諸如三極體的多陽極系統，其也遵循類似的RF和電極布置。通常，一組適當的氣體通過頂部電極204中的入口從氣體分配系統222流入等離 子體室202。隨後，這些等離子體處理氣體可被電離以形成等離子體220，以處理(例如，蝕 刻或沉積)襯底214(例如，半導體襯底或玻璃板)的露出區域，該襯底通過邊緣環215設 置在也用作電極的靜電卡盤216上。此外，包括閥212和一組泵211的真空系統213通常 用於抽空等離子體室202中的環境大氣，以達到維持等離子體220所需的壓力。現在，參照圖3，示出了根據本發明一個實施例的可在機器人設備中使用的、類似 人手臂的關節式機械手臂。通常，關節式機械手臂可以八個自由度達到在可運作的包絡線 內的任何位置和方向。自由度通常被定義為啟動關節時機器人非固定的方向。通常，每個 關節表示一個自由度。實際上，任務越複雜，所需的自由度就越多。簡單的實施可能要求非常少量的自由 度。例如，如果人操作者通過非固定等離子體室部件來幫助機器人設備，則可使用具有更少 自由度的機械手臂。在一個實施例中，關節式機械手臂具有至少五個自由度。在一個實施 例中，關節式手臂具有少於五個自由度。例如，更換在垂直非固定的電極系統上的聚焦環可能僅需要具有單獨平移的自由 度的適當對準機器人。首先，非固定卡盤以將環槽放置在適當的垂直位置上。接下來，機器 人將它的軸垂直地設置成與卡盤中心成一直線。接下來，機器人延伸機械手臂，改變卡盤位 置、以及取走聚焦環。最後，縮回機械手臂，從而去除聚焦環。在一個實施例中，關節式機械手臂還包括可用於執行一些功能的工具。在一個實 施例中，工具是可改變的。在一個實施例中，該工具包括指狀爪。通常，最經常使用的機械 爪是指狀爪。通常，其將具有類似於車床卡盤的兩個反向的指狀物或三個指狀物。一起驅 動這些指狀物，使得任何部件一旦被抓到就被定位在爪中心。兩個指狀爪可以進一步被分 成平行運動或角向運動的指狀物。在一個實施例中，關節式手臂還包括真空的、靜電的、或磁性的爪工具。通過這些， 爪的表面被設置成與物體接觸，並施加磁場、靜電、或真空以與它們保持接觸。在一個實施例中，關節式手臂包括具有接收容器的噴砂工具。即，隨著噴砂裝置向 等離子體室中的表面撒砂，副產品削片被收集並防止其落在等離子體室底板上。在一個實 施例中，關節式手臂還包括一個真空室以收集副產品削片並將其從真空室中去除。在一個實施例中，關節式機械手臂還包括一組傳感器，以確定手臂在等離子體室 內的位置。在一個實施例中，機器人設備包括近程式傳感器，其表示傳感器附近但與傳感器 沒有物理接觸的在固定空間內存在的物體。在一個實施例中，機器人設備包括感測和解析 聲波的聲傳感器。在一個實施例中，機器人設備包括測量等離子體室中的基準點到一組點 之間距離的距離傳感器。可以通過一對TV攝像機或聲納發射機和接收機、或者雷射定位傳 感器或用於精確金屬化表面位置感測的渦流傳感器來感測範圍。在一個實施例中，機器人設備包括測量兩個物體之間作用的力的三個分量和轉矩 的三個分量的力傳感器。具體地，機器人腕力傳感器可以通過發送傳感器的柔性段的偏差 來測量機器人的最後連接與其末端執行器之間的力和轉矩的各分量，該偏差由施加的力和
轉矩產生。
在一個實施例中，機器人設備包括感測和指示攜帶傳感器的物體和另一物體(例 如，等離子體室內的結構)之間的物理接觸的接觸傳感器。例如，接觸傳感器包括一組由彈 簧保持在一起的兩個板。這兩個板在布置成三角形的三個電接觸部處彼此接觸。這些接觸 部以串聯方式布線，使得一個板相對於另一板的任何運動將使電路斷路並使機器人設備停止。在一個實施例中，關節式機械手臂還包括傳感反饋機構。這可以是插入力或握緊 力的測得值或可以僅僅是近程式傳感器來表示爪的卡爪之間是否有東西。在一個實施例中，關節式機械手臂還可通過利用基於菜單的系統或簡單地利用文 本編輯器進行編程，但該方法的主要特徵是位置數據教導機器人的方法。在一個實施例中， 使用全局坐標系統，其中，沿著全局坐標軸系統的X、Y、或Z軸(例如，參考每個等離子體 室)驅動機器人設備的工具中心點。在一個實施例中，使用類似於全球坐標系統的工具坐標系統，其中，這些軸附接於 機器人的工具中心點，從而隨其非固定。例如，只要通風或打開等離子體室，適當位置的機器人就可以通過預防性檢修本 身的特定特徵使其手臂返回，然後開始溼式清潔循環。可以選取實驗室清除器、編織的聚酯 清除器、或其它定做的研磨劑墊板或將其永久地安裝在機器人延伸部(手)上。這些延伸 部可如期望的一樣在內室部件上非固定。它們可被精確加工以到達不可及的位置部件後 面的隱藏部分、銳角轉角、細小空隙、比手指還小的孔等。在擦拭或乾燥在使用點傳送的拾 取溼管(pick wettube)之前通過乾燥拾取和浸泡可以提供乾擦拭或溼擦拭。機器人的延伸部可以精確地放置在適當位置，而避免可從賣方3D裝配圖中已知 的任何幹擾。機器人設備可以使擦拭器的速度和壓力受到控制以通過較容易的定位(不太 精確)要求來覆蓋較複雜的形狀。來自安裝的發光裝置和簡單的LED或CCD攝像機本身的 光反饋可用於確定擦拭遍數。例如，只要氧化釔覆蓋(其通常由副產品沉積而變黑)達到預定等級的顏色(即， 白色)，或從它初始的未清潔狀態改變為一定百分比的顏色，機器人設備就將停止清潔等離 子體室表面的那部分。現在，參照圖4，示出了根據本發明一個實施例的一般等離子體處理系統的簡圖。 通常，等離子體室402由底部部件450、頂部部件444組成。一組適當的氣體可以從氣體分 配系統(未示出)流入等離子體室402。隨後，這些等離子體處理氣體可在接近噴嘴(未示 出)的區域處或區域內被電離以形成等離子體(未示出)，以處理(例如，蝕刻或沉積)諸 如半導體襯底或玻璃板的襯底(未示出)的暴露區域。除了等離子體室必須被清潔的表面之外，等離子體室內也必須被清潔的結構通常 被分成不可拆卸的結構460a ( S卩，被固定但不易拆卸的結構)和可拆卸結構460b (即，被固 定但容易拆卸的結構，例如靜電卡盤、石英環等)。可拆卸結構460b可以被重力支撐(即， 清潔接入口(drop)、卡銷扭轉、支撐的支架)或靜電支撐(即，襯底、其它部件等)或通過一 組可拆卸螺栓支撐。等離子體室402也可包括單真空室可兼容閘閥462，和/或雙真空室可 兼容閘閥464，以及排放室入口。現在，參照圖5，示出了根據本發明實施例的圖4的開口一般等離子體處理系統的 簡圖(即，頂部部件已從底部部件提起)。在該實施例中，具有關節式手臂504的機器人設備502已通過對接探針被對接到對接埠 506。通常，對接埠可包括具有校準點的對接 點，其包括光學對準機構(雷射接近、圖像拍攝和處理)、磁性對準機構(電磁體、永磁體、在 渦流傳感器上的反饋)、對準機構(例如，光學元件球體和槽孔配置)、人工對準機構、機械 手臂接觸點機構、或基於壓力的控制機構。現在，參照圖6，示出了根據本發明實施例的圖4的開口一般等離子體處理系統的 簡圖，其中，機器人設備執行預先編制的程序。如前述狀態，與操作者執行的程序不同，機 器人設備502可以對具有給定重量和幾何形狀限制的可拆卸消耗品相同地執行一組最好 的已知方法(BKM)。機器人設備502還可以通過溼擦拭或乾擦拭清潔等離子體室402的內 壁。此外，機器人設備可以具有用於傳送溶劑的隔室或用於編程的浸漬、用PVA刷子摩擦的 貯存器508、或用於消除微粒的真空室。此外，關節式手臂504將具有可將鎖閂拉緊或將部 件解鎖到特定的轉矩要求以滿足規範或者釋放消耗品的工具。現在，參照圖7，示出了根據本發明的一個實施例的圖4的一般等離子體處理系統 的簡圖，其中，機器人設備原地執行預編程的程序。在該實施例中，機器人設備502包括用 於與單真空可兼容閘閥462，和/或雙真空可兼容閘閥464對接的真空子室702，用於保持 真空或周圍環境(例如，沒有通過水解或吸收改變沉積屬性的H20蒸汽暴露、或者Ar或N2 或吐或02周圍環境等)。儘管根據幾個優選實施例描述了本發明，但是存在落入本發明範圍內的變化、改 變、和等同替換。還應該注意，存在多種實施本發明方法的可選方式。本發明的優點包括通過機器人服務等離子體處理系統的方法。其它優點包括充分 去除人為誤差和可變性；清潔後降低MTTC(清潔之間的平均時間)和MTTR(更換的平均時 間)；允許使用通常對操作者有害的高效清潔材料；能夠快速服務具有大量鎖閂的部件，尤 其是當需要特定的轉距時；能夠處理汙染的和熱的部件；如果暴露於空氣中，則能夠去除 具有潛在顆粒結構的可拆卸部件；能夠處理對於單個人來說太重或笨重的部件(降低成本 或能夠更換較大部件)；能夠使重力支撐部件精確非固定(例如，具有較大連接半徑的高度 緊密公差的中心管(聚焦環)等)；減少安裝過程中經常出現問題的晶片的脆弱部件；並能 夠很好地控制整個製造過程中改變程序的釋放(或控制特定模塊的釋放)。儘管已經公開了示例性實施例和最佳模式，但可對所公開的實施例做出的更改和 改變，仍然保持在由所附權利要求限定的本發明的主題和精神的範圍內。
權利要求
一種用於服務等離子體處理系統的方法，該等離子體處理系統至少包括等離子體室，該等離子室至少包括頂部部件和底部部件，該頂部部件置於該底部部件上方，該方法包含使用機器人設備以控制提升機構從該底部部件提升該頂部部件；根據第一組服務程序，將該機器人設備的第一元件伸入該頂部部件中以執行第一組任務；以及根據第二組服務程序，將該機器人設備的第二元件伸入該底部部件中以執行第二組任務。
2.根據權利要求1所述的方法，其中該第一組任務至少包括使用清潔墊板至少清潔該 頂部部件的一組內壁，該方法進一步包含當在該清潔墊板和該頂部部件的該組內壁的表面 之間測得的摩擦力變得小於特定值時，停止該清潔。
3.根據權利要求1所述的方法，其中該第一組任務至少包括除去該頂部部件內的等離 子體室部件。
4.根據權利要求1所述的方法，其中該第一組任務至少包括放置該頂部部件內的等離 子體室部件。
5.根據權利要求1所述的方法，其中該第一組任務至少包括對準該頂部部件內的等離 子體室部件。
6.根據權利要求1所述的方法，其中該第一組任務包括在該頂部部件內執行編程好的浸泡。
7.根據權利要求1所述的方法，其中該第一組任務包括在該頂部部件內用刷子執行摩擦。
8.根據權利要求1所述的方法，其中該第一組任務包括執行抽真空以從該頂部部件內 除去微粒。
9.根據權利要求1所述的方法，進一步包含確定一組重量和幾何形狀限制，其中該第 一組任務至少包括根據該組重量和幾何形狀限制從該頂部部件內除去可消耗結構。
10.根據權利要求1所述的方法，進一步包含確定一組轉矩要求，其中該第一組任務至 少包括根據該組轉矩要求，將該頂部部件內的一組鎖閂拉緊。
11.一種用於服務等離子體處理系統的方法，該等離子體處理系統至少包括等離子體 室，該方法包含將機器人設備的第一元件伸入該等離子體室中；以及在伸入之後，當該等離子體處理系統處理襯底時，根據一組程序執行一組任務。
12.根據權利要求11所述的方法，其中該組任務至少包括至少清潔該等離子體室的一 組內壁，該方法進一步包含當該等離子體室的該組內壁的表面的顏色與參考樣本顏色相匹 配時，停止該清潔。
13.根據權利要求11所述的方法，其中該組任務至少包括除去該等離子體室內的等離 子體室部件。
14.根據權利要求11所述的方法，其中該組任務至少包括放置該等離子體室內的等離 子體室部件。
15.根據權利要求11所述的方法，其中該組任務至少包括對準該等離子體室內的等離子體室部件。
16.根據權利要求11所述的方法，其中該組任務包括在該等離子體室內執行編程好的浸泡。
17.根據權利要求11所述的方法，其中該組任務包括在該等離子體室內用刷子執行摩擦。
18.根據權利要求11所述的方法，其中該組任務包括執行抽真空以從該等離子體室內 除去微粒。
19.根據權利要求11所述的方法，進一步包含確定一組重量和幾何形狀限制，其中該 組任務至少包括根據該組重量和幾何形狀限制從該等離子體室內除去可消耗結構。
20.根據權利要求11所述的方法，進一步包含確定一組轉矩要求，其中該組任務至少 包括根據該組轉矩要求，將該等離子體室內的一組鎖閂拉緊。
全文摘要
公開了一種用於對包括對接埠的等離子體處理系統執行一組服務程序的機器人裝置。該裝置包括平臺和連接到平臺的對接探針，其中，對接探針被配置為與對接埠對接。該裝置還包括連接到平臺的機械手臂，和連接到機械手臂的工具，並且該機械手臂還被配置為充分執行一組服務程序。該裝置還包括連接到平臺的計算機，其中，該計算機還被配置為執行一組服務程序，以及其中，當對接探針對接到對接埠時，由該工具執行一組服務程序。
文檔編號B25H1/00GK101817179SQ201010143239
公開日2010年9月1日 申請日期2006年3月24日 優先權日2005年3月28日
發明者安德魯三世·D·貝利 申請人:朗姆研究公司