專利名稱：改進(jìn)的無線類基片傳感器的制作方法
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體處理系統(tǒng)的特征在于極其潔凈的環(huán)境和極其精密的半導(dǎo)體晶片移動(dòng)。工業(yè)上廣泛依賴于高精密度的機(jī)器人系統(tǒng)來以必需的精密度，在半導(dǎo)體處理系統(tǒng)內(nèi)相對于各種處理臺(tái)移動(dòng)諸如半導(dǎo)體晶片之類的基片。
這種機(jī)器人系統(tǒng)的可靠且有效的操作取決于元件的精密定位、對準(zhǔn)和/或平行。準(zhǔn)確的晶片定位使晶片偶然擦過晶片處理系統(tǒng)的壁面的機(jī)會(huì)最小化。可以要求在處理室的處理底座上的準(zhǔn)確晶片定位，以便優(yōu)化該工藝的產(chǎn)量。半導(dǎo)體處理系統(tǒng)內(nèi)的表面之間的精確平行對于確保在從機(jī)器人末端效應(yīng)器傳送到晶片承載架、預(yù)對準(zhǔn)真空吸盤、裝卸用閘室(load lock)升降架、處理室傳送管腳和/或底座期間的最小基片滑動(dòng)或移動(dòng)是重要的。當(dāng)晶片在支撐物上滑動(dòng)時(shí)，也許會(huì)刮掉微粒，引起產(chǎn)量損失。錯(cuò)放或未對準(zhǔn)組件，即使是毫米量級的小部分，也會(huì)影響半導(dǎo)體處理系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)組件的協(xié)作，使產(chǎn)品產(chǎn)量和/或質(zhì)量降低。
在初始的制造中必須實(shí)現(xiàn)這種精密的定位，并且在系統(tǒng)使用期間必須保持這種精密的定位。由于正常磨損，或者作為維護(hù)、修理、改變或替換的過程結(jié)果，會(huì)改變組件定位。因此，自動(dòng)地測量并補(bǔ)償半導(dǎo)體處理系統(tǒng)的各個(gè)組件中的相對微小的位置變化是非常重要的。
過去，曾經(jīng)嘗試過提供例如晶片的基片形式的類基片傳感器，該傳感器可以移動(dòng)通過半導(dǎo)體處理系統(tǒng)，以便無線地傳遞信息，例如半導(dǎo)體系統(tǒng)內(nèi)的基片斜率和加速度。如此處所用，“類基片(substrate-like)”意欲表示基片形式的傳感器，諸如半導(dǎo)體晶片、液晶顯示玻璃板或刻度片。曾經(jīng)嘗試過提供無線類基片傳感器，包括附加類型的檢測器，使得類基片傳感器能夠測量半導(dǎo)體處理系統(tǒng)的處理環(huán)境內(nèi)的大量內(nèi)部狀況。無線類基片傳感器能夠在減少破壞內(nèi)部環(huán)境以及減少干擾基片處理機(jī)制和制造工藝(例如烘烤、蝕刻、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、涂覆、沖洗、干燥等)的情況下，在整個(gè)處理設(shè)備內(nèi)的各個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測量。例如，無線類基片傳感器不需要排出或抽空真空室；也不會(huì)對超潔凈環(huán)境造成比實(shí)際處理期間所經(jīng)受的污染更嚴(yán)重的污染。無線類基片傳感器形成因素能夠以最小的觀察不確定性來測量處理狀況。
由于在實(shí)際半導(dǎo)體處理環(huán)境中傳送無線類基片傳感器，這些傳感器不會(huì)負(fù)面影響環(huán)境本身是重要的。因此，這種傳感器應(yīng)該不允許從其中脫落微粒，也不允許漏氣。此外，為了確保這種傳感器可以移動(dòng)到正常的基片可以移動(dòng)到的半導(dǎo)體處理環(huán)境內(nèi)的各個(gè)位置，傳感器的尺寸應(yīng)該至少與最大基片大小一樣小，優(yōu)選地比這更小。最后，為了確保傳感器的測量準(zhǔn)確度，傳感器的重量不會(huì)引起處理設(shè)備的任何顯著的彎曲(deflection)或其它形式的偏移。因此，這種傳感器應(yīng)該相對重量較輕。
因此，當(dāng)前存在對潔凈、輕質(zhì)和窄板設(shè)計(jì)(low profile)的無線類基片傳感器的需求。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，配置一種無線類基片傳感器以確保它不會(huì)污染半導(dǎo)體處理室。除了一個(gè)或多個(gè)開口之外，密封傳感器。在一個(gè)實(shí)施例中，在開口附近放置通風(fēng)口。在另一個(gè)實(shí)施例中，開口與響應(yīng)于傳感器內(nèi)部和外部之間的壓力差而形變的壓力均衡構(gòu)件相連。


圖1是半導(dǎo)體晶片處理環(huán)境的圖示。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線類基片傳感器的頂部透視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線類基片傳感器的仰視圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的中央部分120的圖示。
圖5是位于印刷電路板上的圖像獲取系統(tǒng)的圖示。
圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例、安裝在印刷電路板內(nèi)的圖像獲取系統(tǒng)的圖示。
圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例、在印刷電路板的凹槽內(nèi)安裝CLCC插件的透視圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例、安裝到印刷電路板的圖像獲取系統(tǒng)的圖示。
圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例、具有通風(fēng)口的無線類基片傳感器的透視圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例、具有可形變壓力均衡構(gòu)件的無線類基片傳感器的截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是半導(dǎo)體晶片處理環(huán)境的圖示，所述環(huán)境包括晶片容器100、機(jī)器人102和簡單圖示為盒形的系統(tǒng)組件站104。晶片容器100被示出為包含三個(gè)晶片106、108和110以及根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線類基片傳感器112。從圖1中可見，優(yōu)選地，按照使其能夠以與晶片本身相同的方式在半導(dǎo)體晶片處理環(huán)境內(nèi)移動(dòng)的形式因素來具體實(shí)現(xiàn)傳感器112。因此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種類基片無線傳感器，具有足夠低的高度以使類基片傳感器能夠移動(dòng)通過系統(tǒng)，就像它是例如晶片的基片一樣。例如，認(rèn)為小于大約9.0mm的高度是可接受的。優(yōu)選地，傳感器具有1至2個(gè)晶片的重量，例如，認(rèn)為大約125克和大約250克之間的重量是可接受的。認(rèn)為大約25mm的間隔距離滿足多數(shù)應(yīng)用的要求；然而，一些應(yīng)用也許要求不同的間距。如此處所用，“間距”是從傳感器的底部到目標(biāo)的標(biāo)稱距離。傳感器的直徑優(yōu)選地與標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體晶片直徑之一相匹配，例如300mm、200mm或150mm。
優(yōu)選地，傳感器112由重量輕、尺寸穩(wěn)定的材料構(gòu)成。優(yōu)選地，傳感器112由具有高硬度的基材構(gòu)成，例如鋁合金、鋁、鎂和/或陶瓷。傳感器框架本身可以涂覆有任何適當(dāng)?shù)耐繉?，包括氧化鋁、鎳或陶瓷，以便改進(jìn)機(jī)械或化學(xué)屬性。
為了類基片傳感器準(zhǔn)確地測量三維偏移，對于傳感器而言，重要的是按照與實(shí)際基片類似的方式進(jìn)行形變?？梢栽谝韵乱?guī)范中找到普通晶片的尺寸和特性SEMI M-0302，“Specification for PolishedMonocrystaline Silicon Wafers”，Semiconductor Equipment and MaterialsInternational，www.semi.org。在邊緣處支撐的300mm硅晶片的中央在其自身的重力下將下陷約0.5mm。傳感器的形變和實(shí)際晶片的形變之間的差異應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)小于傳感器測量的準(zhǔn)確度。在優(yōu)選實(shí)施例中，類基片傳感器的硬度導(dǎo)致幾乎與實(shí)際硅晶片相同的彎曲。因此，不需要補(bǔ)償來校正任何彎曲差異?？蛇x地，可以將補(bǔ)償因子添加到測量中。類似地，類基片傳感器的重量也使其支撐物彎曲?；挝锇ǖ痪窒抻谀┒诵?yīng)器、底座、傳送管腳、支架等。不同的支撐物彎曲既是傳感器和基片的重量的函數(shù)，也是基片支撐物的機(jī)械硬度的函數(shù)。由傳感器和由基片所引起的支撐物彎曲之間的差異同樣應(yīng)該遠(yuǎn)小于傳感器測量的準(zhǔn)確度，或者應(yīng)該通過適當(dāng)?shù)挠?jì)算來補(bǔ)償彎曲差異。
在現(xiàn)有技術(shù)中，技術(shù)人員通過在去掉處理室的蓋子之后或者通過蓋子中的透明窗來觀看，來反復(fù)地調(diào)整真空傳送機(jī)器人末端效應(yīng)器與處理室底座的對準(zhǔn)。有時(shí)，必須首先在處理底座上放置相當(dāng)適合的工件夾具或夾具，以提供適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)標(biāo)記。類基片傳感器提供了一種改進(jìn)的、技術(shù)人員輔助的對準(zhǔn)方法。類基片傳感器提供要對準(zhǔn)的對象的圖像，而不需要去掉蓋子，比通過窗觀看更清晰。無線類基片傳感器節(jié)約了大量時(shí)間，并且改進(jìn)了對準(zhǔn)的可重復(fù)性。
無線類基片傳感器可以通過無線發(fā)送模擬攝像圖像。
優(yōu)選實(shí)施例使用類基片無線傳感器的機(jī)器視覺子系統(tǒng)來向外部系統(tǒng)發(fā)送存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的全部或部分?jǐn)?shù)字圖像，用于顯示或分析。顯示器可以位于接收機(jī)附近，或者可以通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)來中繼圖像數(shù)據(jù)以用于遠(yuǎn)程顯示。在優(yōu)選實(shí)施例中，發(fā)送按照數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流編碼的攝像圖像，以使通信信道噪聲所引起的圖像質(zhì)量下降最小化?？梢允褂萌我庖环N公知數(shù)據(jù)簡化方法來壓縮數(shù)字圖像，以便使所需數(shù)據(jù)率最小化。通過僅發(fā)送與前一圖像變化的圖像部分，也可以顯著地降低數(shù)據(jù)率。類基片傳感器或顯示器可以涂有電子叉絲(cross hair)或其它適當(dāng)?shù)臉?biāo)志以幫助技術(shù)人員評價(jià)對準(zhǔn)質(zhì)量。
盡管視覺輔助技術(shù)比手動(dòng)方法更方便，技術(shù)人員判斷仍然會(huì)影響對準(zhǔn)的可重復(fù)性和可再現(xiàn)性?？梢允褂冒w一化二維相關(guān)的多種公知方法來分析類基片無線傳感器攝像機(jī)所獲取的圖像，以測量樣式與其預(yù)期位置的偏離。樣式可以是訓(xùn)練視覺系統(tǒng)來識別的圖像的任意部分。樣式可以由系統(tǒng)記錄?？梢詳?shù)學(xué)地向系統(tǒng)描繪樣式。數(shù)學(xué)地描述的樣式可以在制造時(shí)固定，或者在要使用時(shí)進(jìn)行編程。傳統(tǒng)的歸一化二維相關(guān)對于樣式圖像大小的改變敏感。當(dāng)使用簡單的透鏡系統(tǒng)時(shí)，放大率與物距成比例地變化。通過反復(fù)地縮放圖像或參考物，可以獲得增強(qiáng)的樣式偏離測量性能。假設(shè)已知樣式的大小或已知放大率，如同在記錄參考樣式時(shí)一樣，則導(dǎo)致最佳相關(guān)的比例表示了放大率。
當(dāng)已知圖像平面中象素與物平面中象素的大小之間的對應(yīng)時(shí)，以對于技術(shù)人員或機(jī)械控制器而言比例如象素的絕對單位更容易解釋的標(biāo)準(zhǔn)測量單位來報(bào)告偏離。例如，可以按照毫米來提供偏離，使得操作員可以簡單地將系統(tǒng)調(diào)整所報(bào)告的量?？梢允謩?dòng)地、由外部計(jì)算機(jī)或優(yōu)選在傳感器本身內(nèi)來執(zhí)行獲得標(biāo)準(zhǔn)單位的偏離所需的計(jì)算。當(dāng)傳感器從圖像中提取所需的信息時(shí)，發(fā)送了最小量的信息，并給技術(shù)人員或外部控制器帶來最小的計(jì)算負(fù)擔(dān)。按照這種方式，可以使用客觀標(biāo)準(zhǔn)來改進(jìn)對準(zhǔn)的可重復(fù)性和可再現(xiàn)性。自動(dòng)偏離測量通過去除由于技術(shù)人員的判斷而引起的變化，改進(jìn)了對準(zhǔn)的可再現(xiàn)性。
在半導(dǎo)體處理系統(tǒng)的對準(zhǔn)和校準(zhǔn)期間，不僅相對于第二支撐結(jié)構(gòu)來正確地放置末端效應(yīng)器(end effector)是重要的，確保兩個(gè)基片支撐結(jié)構(gòu)彼此平行也是重要的。在優(yōu)選實(shí)施例中，使用無線類基片傳感器的機(jī)器視覺子系統(tǒng)來測量兩個(gè)基片支撐物之間的三維關(guān)系。例如，機(jī)器人末端效應(yīng)器可以使無線類基片傳感器保持靠近傳送位置，并且由傳感器攝像機(jī)對位于相對基片支撐物上的樣式進(jìn)行六自由度的三維偏離測量。一組六自由度包括方位角、俯仰角、傾斜角以及笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)的x、y和z軸的位移。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識到，在不偏離本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以使用其它坐標(biāo)系統(tǒng)。同時(shí)測量平行和笛卡兒偏離使得技術(shù)人員或控制器能夠客觀地確定令人滿意的對準(zhǔn)。當(dāng)使用控制器時(shí)，可以完全自動(dòng)地進(jìn)行不需要技術(shù)人員干涉的對準(zhǔn)?？梢詫⒆詣?dòng)對準(zhǔn)并入預(yù)定的預(yù)防性例行維護(hù)中，以優(yōu)化系統(tǒng)性能和可用性。
一般而言，通過命令機(jī)器人102選擇傳感器112并將其傳遞到參考目標(biāo)114，來執(zhí)行機(jī)器人系統(tǒng)102的操作和自動(dòng)校準(zhǔn)。一旦發(fā)出命令，機(jī)器人102適當(dāng)?shù)仳?qū)使各個(gè)連接來滑動(dòng)傳感器112下的末端效應(yīng)器116，從而從容器100中移出傳感器112。一旦移出了，機(jī)器人102直接在參考目標(biāo)114上移動(dòng)傳感器112，以使傳感器112內(nèi)的光學(xué)圖像獲取系統(tǒng)(未在圖1中示出)獲得參考目標(biāo)114的圖像。根據(jù)目標(biāo)圖像的先驗(yàn)知識，測量傳感器和目標(biāo)114之間的三維偏離。測量計(jì)算可以發(fā)生在傳感器內(nèi)或者在外部計(jì)算機(jī)內(nèi)。根據(jù)參考目標(biāo)114的精確位置和朝向的先驗(yàn)知識，可以分析其三維偏離來確定拾取傳感器112的機(jī)器人102所產(chǎn)生的拾取誤差。內(nèi)部或外部計(jì)算都使得系統(tǒng)能夠補(bǔ)償由傳感器112的拾取過程所引入的任何誤差。
該信息使得傳感器112能夠獲取附加目標(biāo)的圖像，所述目標(biāo)例如系統(tǒng)組件104上的目標(biāo)116，以便計(jì)算系統(tǒng)組件104的精確位置和朝向。重復(fù)該過程使得機(jī)器人102的控制器能夠精確地描繪半導(dǎo)體處理系統(tǒng)內(nèi)所有組件的確切位置。優(yōu)選地，該描繪產(chǎn)生至少三個(gè)、優(yōu)選為六個(gè)自由度(x、y、z、方位角、俯仰角、傾斜角)的位置和朝向信息?？梢杂杉夹g(shù)人使用描繪信息來機(jī)械地調(diào)整任意組件相對于任意其它組件的六自由度的位置和朝向。優(yōu)選地，將類基片無線傳感器所提供的準(zhǔn)確測量用于最小化或減小由于技術(shù)人員的判斷所引起的可變性。優(yōu)選地，向自動(dòng)進(jìn)行校準(zhǔn)處理的機(jī)器人或系統(tǒng)控制器報(bào)告該位置信息。最終完成了所有機(jī)械調(diào)整；可以將類基片傳感器用于測量其它對準(zhǔn)誤差?？梢允褂昧杂啥鹊钠x測量來調(diào)整存儲(chǔ)在機(jī)器人和/或系統(tǒng)控制器的存儲(chǔ)器中的點(diǎn)的坐標(biāo)。這些點(diǎn)包括但不局限于當(dāng)末端效應(yīng)器位于FOUP槽#1基片傳送點(diǎn)處時(shí)大氣基片(atmospheric substrate)處理機(jī)器人的位置；當(dāng)末端效應(yīng)器位于FOUP槽#25基片傳送點(diǎn)時(shí)大氣基片處理機(jī)器人的位置；當(dāng)末端效應(yīng)器位于基片預(yù)對準(zhǔn)器基片傳送點(diǎn)處時(shí)大氣基片處理機(jī)器人的位置；當(dāng)末端效應(yīng)器位于交換基片傳遞點(diǎn)處時(shí)大氣基片處理機(jī)器人的位置；當(dāng)末端效應(yīng)器位于附著在大氣基片處理系統(tǒng)的框架上的參考目標(biāo)處時(shí)大氣基片處理機(jī)器人的位置；當(dāng)末端效應(yīng)器位于交換傳送點(diǎn)處時(shí)真空傳送機(jī)器人的位置；以及當(dāng)末端效應(yīng)器位于附著在真空傳送系統(tǒng)的框架上的目標(biāo)處時(shí)真空傳送機(jī)器人的位置。
本發(fā)明的可選實(shí)施例存儲(chǔ)并報(bào)告測量。在一些半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)無線通信是不實(shí)際的。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也許會(huì)干擾無線通信。無線通信能量也許會(huì)干擾基片處理系統(tǒng)的正確操作。在這些情況下，優(yōu)選地，傳感器112在向各個(gè)目標(biāo)傳遞值時(shí)記錄這些值，用于稍后發(fā)送到主機(jī)。使用其圖像獲取系統(tǒng)或其它適當(dāng)檢測器，當(dāng)傳感器112意識到它不再移動(dòng)時(shí)，傳感器112優(yōu)選地記錄偏離的時(shí)間和值。稍后，當(dāng)傳感器112返回到其機(jī)座(holster)(未示出)時(shí)，傳感器112可以重新記起存儲(chǔ)的時(shí)間和值，并且將這些信息發(fā)送到主機(jī)?？梢酝ㄟ^電傳導(dǎo)、光信令、電感耦合或任意其它適當(dāng)?shù)氖侄蝸韺?shí)現(xiàn)該發(fā)送。無線類基片傳感器的存儲(chǔ)和報(bào)告操作可能增加可靠性、降低成本并縮短系統(tǒng)的調(diào)整批準(zhǔn)周期。此外，這避免了RF能量干擾傳感器及其機(jī)座附近的靈敏設(shè)備的可能性。存儲(chǔ)和報(bào)告操作還可以被用于克服實(shí)時(shí)無線通信信道的暫時(shí)中斷。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的無線類基片傳感器118的頂視透視圖。傳感器118與圖1所示的傳感器112的不同僅在于實(shí)現(xiàn)重量減輕的方式。具體地，傳感器112采用大量撐材(strut)118來將中央傳感器部分120懸掛在可以容納例如300毫米直徑晶片的標(biāo)準(zhǔn)晶片大小的外徑122內(nèi)。相反地，傳感器118采用多個(gè)通孔124，通孔124同樣減輕了傳感器118的重量?？梢允褂闷渌鼧邮降目讈韺?shí)現(xiàn)所需的重量減輕。此外，可以單獨(dú)使用如圖1所示的加強(qiáng)肋，或者結(jié)合減重孔來使用，以針對強(qiáng)度、硬度和重量來優(yōu)化框架設(shè)計(jì)。還可以設(shè)想其它的重量減輕設(shè)計(jì)，例如包括使部分傳感器中空；和/或用輕質(zhì)材料來填充一部分?？梢允褂玫钠渌亓繙p輕和加強(qiáng)硬度的屬性包括圓形孔、輻條、格子、蜂窩結(jié)構(gòu)等?？蛇x地，例如，可以通過蝕刻到例如單晶硅的晶體基片中來形成孔。通過去除不需要的材料所節(jié)約的重量可以用于提供更長周期的無線操作的更大電池和/或提供更強(qiáng)的信號調(diào)整、其它傳感模式和/或?qū)崟r(shí)無線通信的其它組件。
傳感器112和傳感器118都采用中央?yún)^(qū)域120。中央部分120下側(cè)的一部分直接位于如圖3所示的檢查孔126上。檢查孔126使得照明器128和圖像獲取系統(tǒng)120可以在機(jī)器人102移動(dòng)傳感器118時(shí)獲取位于傳感器118之下的目標(biāo)的圖像。
圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的部分120的圖示。優(yōu)選地，部分120包括電路板140，在電路板140上安裝了大量組件。具體地，電池142優(yōu)選地被安裝在電路板140上，并且通過功率管理模塊146與數(shù)字信號處理器(DSP)144相連。功率管理模塊146確保將正確的電壓電平提供給數(shù)字信號處理器144。優(yōu)選地，功率管理模塊146是可從德州儀器獲得的商標(biāo)標(biāo)示TPS5602下的功率管理集成電路。此外，數(shù)字信號處理器144優(yōu)選地是可從德州儀器獲得的商標(biāo)標(biāo)示TM320C6211下的微處理器。數(shù)字信號處理器144與存儲(chǔ)模塊148相連，存儲(chǔ)模塊148可以是任意類型的存儲(chǔ)器。然而，優(yōu)選地，存儲(chǔ)器148包括具有16M×16大小的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SDRAM)的模塊。模塊148還優(yōu)選地包括具有256K×8大小的閃存。閃存對于存儲(chǔ)諸如程序、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和/或需要的其它不變數(shù)據(jù)之類的非易失性數(shù)據(jù)是有用的。隨機(jī)存取存儲(chǔ)器對于存儲(chǔ)諸如獲取的圖像或與程序操作有關(guān)的數(shù)據(jù)之類的易失性數(shù)據(jù)是有用的。
優(yōu)選地，包括多個(gè)發(fā)光二極管(LED)的照明模塊150以及圖像獲取系統(tǒng)152通過攝像機(jī)控制器154與數(shù)字信號處理器144相連。攝像機(jī)控制器154便于圖像獲取和照明，因此按照數(shù)字信號處理器144的命令來給LED和圖像獲取系統(tǒng)152提供相關(guān)信令。優(yōu)選地，圖像獲取系統(tǒng)152包括面陣列器件，例如電荷耦合器件(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像器件，這些器件優(yōu)選地與將圖像聚焦到陣列上的光學(xué)系統(tǒng)156相連。優(yōu)選地，圖像獲取器件可從柯達(dá)的商標(biāo)標(biāo)示KAC-0310下獲得。優(yōu)選地，數(shù)字信號處理器144還包括多個(gè)I/O端口158、160。這些端口優(yōu)選地是串行端口，便于數(shù)字信號處理器144和其它設(shè)備之間的通信。具體地，串行端口158與射頻模塊162相連，使得通過端口158發(fā)送的數(shù)據(jù)通過射頻模塊162與外部設(shè)備相連。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，射頻模塊162根據(jù)可從Bluetooth SIG(www.bluetooth.com)獲得的公知藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)、藍(lán)牙核心規(guī)范版本1.1(2001年2月22日)來進(jìn)行操作。模塊162的一個(gè)示例可從Mitsumi的商標(biāo)標(biāo)示W(wǎng)ML-C11下獲得。
檢測器164可以具有任意適當(dāng)形式，并且提供與半導(dǎo)體處理系統(tǒng)內(nèi)的任何附加狀況相關(guān)的有關(guān)信息。這種檢測器可以包括一個(gè)或多個(gè)溫度計(jì)、加速度計(jì)、傾角計(jì)、指南針(磁場方向檢測器)、光檢測器、壓力檢測器、電場強(qiáng)度檢測器、磁場強(qiáng)度檢測器、酸度檢測器、聲音檢測器、濕度檢測器、化學(xué)分支(moiety)活性檢測器或適當(dāng)?shù)钠渌我忸愋偷臋z測器。
圖5是安裝在電路板202上的圖像獲取系統(tǒng)152的圖示。標(biāo)記204通常位于電路板202的背面。透明涂層或透鏡206位于圖像獲取設(shè)備152附近。其中具有透鏡214的管狀通道208延伸通過電路板212內(nèi)的孔210。優(yōu)選地，透鏡214的外徑和管子208的內(nèi)徑帶螺紋，使得使透鏡214在管子208內(nèi)旋轉(zhuǎn)來改變圖像焦點(diǎn)。一個(gè)或多個(gè)LED 216與電路板212相連，并且提供照明以用于圖像獲取。使用市場上可獲得的材料和器件的圖5所示的配置導(dǎo)致整體厚度t近似8.5毫米。在傳感器本身必須通過厚度小于8.5毫米的槽或其它開口的一些無線類基片應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)問題。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，按照窄板設(shè)計(jì)配置來布置這些市場上可獲得的組件，以使整個(gè)傳感器的高度(profile)近似減少電路板的厚度。
圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例、與電路板250相連的圖像獲取系統(tǒng)154的圖示。圖6所示的系統(tǒng)的一些組件與參考圖5所示的組件類似，并且類似地對相同組件進(jìn)行編號。電路板250被適配具有開口252，開口252的大小能夠容納圖像獲取系統(tǒng)154。如上所述，圖像獲取系統(tǒng)154優(yōu)選地是可從柯達(dá)獲得的型號KAC-0310。該系統(tǒng)被設(shè)置在每一側(cè)具有12個(gè)附著區(qū)的48管腳陶瓷無引線芯片承載器(CLCC)中。該設(shè)置使得圖像獲取系統(tǒng)154能夠陷入開口252中至少電路板250的厚度處。由于典型的電路板厚度近似為1毫米，這導(dǎo)致節(jié)約了1毫米厚度，導(dǎo)致圖6所示的配置的整體厚度近似為7.5毫米。
圖7是示出了圖像獲取系統(tǒng)154和其中具有開口252的電路板250的透視圖。如圖7所示，圖像獲取系統(tǒng)154包括圍繞其外圍的多個(gè)連接點(diǎn)254。為了嚙合圖像獲取系統(tǒng)154的點(diǎn)254，電路板250具有設(shè)置在開口252內(nèi)表面周圍的多個(gè)接觸位置256，以便連接系統(tǒng)154的點(diǎn)254?？梢砸匀我膺m當(dāng)?shù)姆绞絹懋a(chǎn)生接觸位置256，這些方式包括但不局限于在接觸位置256的每個(gè)位置處在電路板250中形成蝕刻通孔，然后穿通電路板250，以在電路板250中留下每個(gè)蝕刻通孔的一部分，從而形成焊點(diǎn)。然后，可以手動(dòng)地或者通過機(jī)器來應(yīng)用焊接以使位置256與點(diǎn)254嚙合。
圖8是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例、與電路板260電連接的圖像獲取系統(tǒng)的圖示。代替在圖像獲取系統(tǒng)154和電路板260之間直接設(shè)置電接觸，設(shè)置柔性電路262，以與圖像獲取系統(tǒng)154和電路板260電接觸。柔性電路通常是由位于兩層絕緣材料之間的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電路徑(trace)形成的非常薄的電路。柔性電路公知薄至.2毫米。在另一個(gè)實(shí)施例中，圖像獲取系統(tǒng)內(nèi)的CMOS芯片本身可以被移開并直接附著在印刷電路板上，而不是被裝載在其傳統(tǒng)陶瓷無引線芯片承載器中。然而，在這種實(shí)施例中，難以保持成像器的光學(xué)表面的潔凈。此外，認(rèn)為顯著地增加了組裝成本并且降低了整體的可靠性。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，無線類基片傳感器設(shè)置有改進(jìn)的保護(hù)，以避免污染半導(dǎo)體晶片處理室。這種傳感器測量物理屬性而不污染處理室是非常重要的。此外，這種傳感器必須在尺寸上是穩(wěn)定的。公知的傳感器材料和組件也許脫落微粒，會(huì)污染晶片處理室。如果將無線類基片傳感器密封以隔離傳感器內(nèi)可能污染的材料，在內(nèi)部和外部之間會(huì)產(chǎn)生壓力差。如果足夠極端，壓力差可能使框架變形，或者甚至?xí)鹌屏选Ｓ绕涫菍τ谳p質(zhì)類基片傳感器框架，由于希望使框架的整體重量最小化，框架在機(jī)械上是脆弱的。
無線類基片傳感器通常具有內(nèi)部空間和外部空間。一些傳感器被容納在內(nèi)部空間中。傳感器框架包括避免氣體、微粒或分子除了通過為此目的而專門設(shè)置的通風(fēng)口之外進(jìn)入或離開內(nèi)部空間的封口。在通風(fēng)口兩端設(shè)置過濾器，以通過氣體，但是防止通過微?；蚍肿?，這些太大而難以適合通過過濾器。優(yōu)選地，傳感器的外表面具有或涂覆有或沉積有化學(xué)惰性材料，例如鎳、聚乙烯或聚碳酸酯。同樣優(yōu)選地，選擇傳感器框架的形狀和涂層，使得傳感器本身易于清潔。同樣優(yōu)選地，使會(huì)捕獲微粒的外部裂縫最小化。
圖9是其上具有傳感器框架270的傳感器118的透視圖。傳感器框架270包括一個(gè)或多個(gè)穿孔272，這些穿孔272是框架270的內(nèi)部和外部之間的唯一通道。優(yōu)選地在框架270內(nèi)在穿孔272附近放置適當(dāng)高分子重量的通氣過濾器(breather filter)。在圖9中以虛線示出過濾器274?？梢詫⑼?72的位置和位于其附近的過濾器設(shè)置在框架270上的任意適當(dāng)位置。因此，如圖9所示，可以將它們設(shè)置在頂部表面上，或者如果希望，可以設(shè)置在側(cè)表面上。通孔272保護(hù)脆弱的過濾器274避免機(jī)械受損，并且相對容易制造。通孔272和過濾器274的使用避免了微粒離開傳感器框架270，否則會(huì)污染半導(dǎo)體處理室。通孔272使得框架270內(nèi)的壓力與室內(nèi)的壓力相等，從而避免了框架270的變形或者更壞的結(jié)果。
圖10是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例、具有抗污染傳感器框架280的無線類基片傳感器118的截面圖。密封傳感器框架280。利用可形變壓力均衡構(gòu)件284來完全密封開口282。優(yōu)選地，構(gòu)件284由彈性材料組成，使得當(dāng)撤掉了給定的壓力時(shí)它會(huì)回到其原始形狀。優(yōu)選地，構(gòu)件284包括波紋管286，但是可以具有能夠響應(yīng)于壓力差而形變的任意適當(dāng)?shù)男螤?。因此，?gòu)件284可以是氣球、囊狀物或者任意其它適當(dāng)?shù)呐渲谩Ｔ诒緦?shí)施例中，由于構(gòu)件284的變形，傳感器框架280內(nèi)的壓力與室的壓力相等，不需要使框架280變形。
盡管參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識到，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行改變。
權(quán)利要求
1.一種在半導(dǎo)體處理工具中使用的類基片傳感器，所述傳感器包括具有電子器件隔間的框架，除了允許氣體在電子器件隔間的內(nèi)部和外部之間通過的通風(fēng)口之外，將其密封；以及感測電子器件，位于框架內(nèi)，并且適用于感測半導(dǎo)體處理工具的特性；以及過濾器，位于所述通風(fēng)口附近，使得通過通風(fēng)口的所有氣體通過所述過濾器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中，所述框架被配置成與標(biāo)準(zhǔn)尺寸的晶片類似。
3.一種在半導(dǎo)體處理工具中使用的類基片傳感器，所述傳感器包括框架，具有內(nèi)部、外部和所述內(nèi)部與外部之間的開口；以及感測電子器件，位于框架內(nèi)，并且適用于感測半導(dǎo)體處理工具的特性；以及壓力均衡構(gòu)件，密封地與所述開口相連，所述均衡構(gòu)件被配置成響應(yīng)于內(nèi)部和外部之間的壓力差而彎曲。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器，其中，均衡構(gòu)件是囊狀物。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器，其中，均衡構(gòu)件是氣球。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器，其中，均衡構(gòu)件是波紋管。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器，其中，均衡構(gòu)件包括框架壁面的一部分。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，配置一種無線類基片傳感器(112，118)以確保它不會(huì)污染半導(dǎo)體處理室。除了一個(gè)或多個(gè)開口(272，282)之外，密封傳感器(112，118)。在一個(gè)實(shí)施例中，在開口附近放置通風(fēng)口。在另一個(gè)實(shí)施例中，開口與響應(yīng)于傳感器內(nèi)部和外部之間的壓力差而形變的壓力均衡構(gòu)件(284)相連。
文檔編號H05K1/18GK1930659SQ200580007352
公開日2007年3月14日 申請日期2005年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月9日
發(fā)明者克雷格·C·拉姆齊, 德爾克·H·加德納, 杰弗里·K·拉薩恩 申請人:賽博光學(xué)半導(dǎo)體公司