CN113169090A - 销升降器测试衬底 - Google Patents

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Abstract

各种实施方案包含当衬底处于处理工具上的衬底处理位置时对衬底销升降器提供原位非侵入性验证的设备。所公开的主题还可验证从处理工具移除衬底时的非预期衬底移动。在一示例性的实施方案中，销升降器测试衬底包含多个运动感测器以及至少一个力传感器。该多个运动传感器包含至少一种类型的传感器，该至少一种类型的传感器选自包含测斜仪和加速度计的多个传感器类型。销升降器测试衬底上的存储器装置记录从运动传感器所接收的数据。替代存储器装置或除了存储器装置外，无线通信装置还将从该多个运动传感器所接收的数据传送至远程接收器。公开了其他设备及系统。

Description

销升降器测试衬底
技术领域
本文中所公开的主题涉及在半导体及相关行业所使用的设备。更具体而言，所公开的主题涉及当衬底处于处理工具上的衬底处理位置时衬底销升降器的原位非侵入性验证以及故障衬底销升降器的潜在效应，并且涉及衬底支撑装置在衬底上的动态对准。因此，所公开的主题可验证衬底销升降器的操作且还能验证从处理工具移除衬底时的非预期衬底移动。
背景技术
一般而言，半导体处理设备(沉积工具或蚀刻工具)的各种部件使用三个压力驱动的销升降器将半导体衬底(如硅晶片)举高至静电卡盘(ESC)上以及降下半导体衬底以从ESC移除半导体衬底。ESC为本领域技术人员所公知且常用于例如基于等离子体以及基于真空的半导体处理中。ESC被用于在半导体处理期间安装以及静电“夹持”衬底，但还用于冷却或加热衬底并且使衬底平坦以增加处理的均匀度。
典型的衬底销升降器包含多个销(例如通常为三个销，销包含金属、蓝宝石或尖端有蓝宝石的金属)、气动致动器以举高衬底销升降器，以及一或更多个位置传感器以测量衬底销升降器的水平。
衬底销升降器中或与衬底销升降器相关的任何超出规格的组件(例如损坏或无法运作的升降销、太高或太低的空气压力、未对准或未经校准的销位置传感器等)都会干扰衬底搬运。如果衬底销升降器并未正确地运行，则衬底可能会受到损伤，造成因衬底上的装置及处理工具的停机导致的财务损失。
通常，一系列的夹持以及去夹持操作包含下述操作。以机械手臂的末端执行器将衬底传送至处理模块(PM)或处理室。一般而言，三个衬底升降销升起并且在销处于举高或“上”位置时从机械手臂接收衬底。在机械手臂从处理室收回后，衬底升降销移动至下降或“下”位置。销缩回至刚好低于ESC的上表面(例如通常仅低数十微米)的位置，由此使衬底座落在ESC的上陶瓷表面上。ESC通过将高电压施加至嵌入ESC的陶瓷表面内的电极(对于导电的库仑ESC而言，施加正与负电压两者)而开始“夹持”衬底。一旦处理完成后，将施加至ESC的高电极重置为零以移除所有电荷。销举高至上位置以举高衬底，然后机械手臂从处理室移除衬底。
除了未正确运行的衬底销升降器外，电荷还常被捕陷在ESC表面处或附近，由此在衬底与ESC之间产生残留的夹持力。当销举高时，在衬底去夹持操作期间，残留的夹持力可能会造成非所期望的衬底移动如翘曲、倾斜、跳跃、横向滑移、以及对半导体处理操作潜在有害的其他移动。在最糟的情况中，衬底在与ESC分离时可能会破裂。
目前，当处理室(或处理模块)开放时，手动检查升降器。在处理室关闭且密封后，仅经由衬底销升降器中的一或多者上的销传感器来监测衬底销升降器。销传感器仅能监测特定的一个衬底销升降器是否处于举高(在上位置)或降下(在下位置)。销传感器无法判断一或更多个衬底销升降器是否损坏、空气压力是否正确、或已发生(或将发生)故障的任何数目的其他情况。例如，如果衬底销升降器中的一个被损坏，则销传感器可通过感测用于致动销的活塞的位置而感测损坏的销处于正确位置。然而，损坏的销会造成衬底处于不正确的位置(如一侧较低)。因此，衬底暴露于受到损坏的风险中(如被机械手的末端执行器损坏、或无法被机械手收回)。任一情况会造成实质财务损失，尤其是在已近乎完成前段(FEOL)处理的完全布满装置的衬底的情况下。
当空气压力不正确时，尤其是在太高时，衬底也可能会受到野蛮搬运(如高加速度力，可能会如参考图1A至1C所讨论的，造成衬底的动态对准(DA)问题)。总体而言，目前并没有原位自动直接检查衬底位置。
因此，所公开的主题提供当衬底处于处理工具(如衬底处理系统)上的衬底处理位置时衬底销升降器的原位非侵入性验证。所公开的主题还可以验证从处理工具移除衬底时或之前的任何非预期衬底移动。
该部分中所述的信息被用于给本领域技术人员提供下述主题的背景，并且不应被认为是承认的现有技术。
附图说明
图1A-1C显示了参考静电卡盘(ESC)夹持及去夹持操作以及因下列因素中至少一者所造成的衬底横向移动的实例：(1)在去夹持操作期间电荷残留在衬底或ESC中的至少一者上；以及(2)用于从ESC移除衬底的一或更多个有故障的销升降器；
图2A显示了一种衬底-硅晶片的平面图；
图2B显示了根据本文中所公开的各种实施方案的设置于销升降器测试衬底(具有与图2A的硅晶片相同或类似的尺寸)的前侧上的传感器的实例；
图2C显示了根据本文中所公开的各种实施方案的设置于销升降器测试衬底(具有与图2A的硅晶片相同或类似的尺寸)的背侧上的传感器的实例；以及
图3显示了根据本文中所公开的各种实施方案从图2B与2C的销升降器测试衬底接收数据的方法的实例。
具体实施方式
现将参考附图中各种所示的若干一般及特定的实施方案详细说明所公开的主题。在下面的说明中列举了许多特定细节以提供对所公开的主题的全面理解。然而对于本领域技术人员而言，显而易见，所公开的主题可在没有这些特定细节中的部分或全部的情况下实施。在其他情况中，不详细说明公知的处理步骤或结构以免模糊所公开的主题。
在多种实施方案中，如下文将详细说明的，销升降器测试衬底为具有多个传感器以监测衬底销升降器的各种方面以及衬底本身移动的衬底。销升降器测试衬底的整体形状与用于例如制造半导体装置的常规衬底基本上类似或相同。这类常规衬底在某些实施方案中可以为300mm或450mm的半导体(如硅)晶片。销升降器测试衬底可以与常规衬底具有相同的追踪(如激光标记及条形码)与定位(如300mm晶片上的缺口)特征。销升降器测试衬底的放置位置(衬底销升降器上方)与标准传送机械手的机械手臂的末端执行器所放置的常规衬底的位置相同。
因此所公开的主题提供在真实衬底处理操作期间会出现的衬底的直接测量与位置。因此所公开的主题提供衬底销升降器的原位非侵入性自动健康检查，以避免衬底损失、或减少或最小化处理工具的停机时间。因此，所公开的主题提供当衬底处于处理工具上的衬底处理位置时衬底销升降器的原位非侵入性验证。所公开的主题也可验证从处理工具移除衬底时的任何非预期衬底移动。
在各种实施方案中，本文中所公开的销升降器测试衬底可包含例如各种类型的运动传感器、力传感器、以及数据获取系统。如下面将更详细说明的，这些组件中的每一者被安装于销升降器测试衬底上。
图1A至1C显示了在去夹持操作期间可能的衬底移动的实例，作为销升降器测试衬底上的运动传感器的一种功能的实例。可以以所公开的销升降器测试衬底的各种实施方案监测与记录这类衬底移动。例如，现在参考图1A至1C，其显示了静电卡盘(ESC)夹持和去夹持操作以及因下列因素中的至少一者所造成的衬底横向移动的实例：(1)在去夹持操作期间电荷残留在衬底或ESC中的至少一者上；以及(2)用于从ESC移除衬底的一或更多个故障销升降器。
参考图1A的夹持操作，硅晶片101(或下面所述的销升降器测试衬底)被放置于静电卡盘(ESC)103上。ESC 103具有将电压施加至ESC 103的至少一个电极105以及显示处于下降位置111A的多个衬底销升降器(多个销)。在下降位置111A中，销大致上比ESC 103的最上表面低数十微米。然而，如果在夹持操作期间硅晶片101与ESC 103的最上表面接触或接近接触，则低于最上表面的确切距离不会影响所公开的主题的性能或操作。本领域技术人员应当明白，基于阅读和理解本文中所提供的内容，所公开的主题可同样地应用于半导体及相关行业中所使用的任何类型的衬底。因此，衬底不需被限制为只有硅晶片。然而，文中所使用的术语“硅晶片”仅是用来清楚说明所公开的主题的各个方面。
高电压被施加至电极105，因而将高电压输送至ESC 103。所施加的高电压在硅晶片101与ESC 103之间产生符号相反的电荷。在该实例中，负电荷109形成在ESC 103上，而正电荷107形成在硅晶片101的靠近ESC 103的表面上(晶片电荷主要重新分布于硅晶片101靠近ESC 103的最下部上)。结果，来自电极105的所施加的高电压产生静电力，从而将硅晶片101固定至ESC 103上。
在典型的处理流程中，在硅晶片101被静电力夹持至ESC 103后，在例如处理工具内的控制器开始执行期望的处理配方之前，将氦气(例如增加用于加热及冷却硅晶片101的热导率)输送至硅晶片101的背侧(即靠近ESC 103的晶片侧)。如本领域技术人员所理解的，且如下面将更详细说明的，销升降器测试衬底也可配置成识别氦气的压力以及流动。在完成处理配方后，停止氦气流，接着抽掉氦气(排空)。将电极105的高电压重置为零，以理想地移除所有电荷。
现在参考图1B，在排空氦气并将电极105上的高电压重置为零伏特后，销从下降位置111A移动至上升位置111B。在上升位置111B中，销将硅晶片101举高至固定的“上”位置。在上位置中，机器手臂可移回处理室中以举高并移除硅晶片101。
然而，如图1B中所示，如果在硅晶片101或ESC103的部分上仍残留有电荷，则当销处于上升位置111B时可能会因为残留的吸引力(例如包含电荷捕获和电荷迁移)而无法适当地将硅晶片101举高至ESC 103上方。结果，因为吸附力，硅晶片101可能会如图1C中所示相对于ESC 103横向和/或旋转移动。横向和/或旋转移动会造成动态对准(DA)偏移量113。整体而言，当硅晶片101移动进入或离开处理室时，动态对准测量硅晶片101的位置。DA偏移量113为硅晶片101在处理开始之前与处理完成之后之间的差异(即，处理前的DA-处理后的DA)。DA偏移量113监测晶片去夹持的质量。
如前面简短讨论的，在ESC操作温度(可能是数百摄氏度)处，在晶片去夹持操作期间电荷可能会被捕获于ESC 103的最上表面处。此外，来自硅晶片101的各种发射也可能是发生在硅晶片101与ESC 103之间的残留力的一个因素。这些残留力可能会造成非所期望的晶片移动，如晶片的弯曲、倾斜、跳跃、滑移、或甚至破裂。
取决于处理、晶片类型、ESC陶瓷材料、陶瓷温度、偏压、处理化学品、以及其他因素，特定的去夹持故障根本原因分析可能是极复杂的。例如，如本领域技术人员所知道的，在半导体及其相关行业中主要使用两种ESC-库仑型的卡盘及Johnsen-Rahbek型卡盘。两种类型的卡盘之间的重大差异涉及去夹持操作。在库仑型的卡盘中，一旦电极105上的高电压被重置为零伏特，近乎瞬时的且大的短路电流在短时间常数(毫秒数量级)内呈指数减少。然而，在Johnsen-Rahbek型的卡盘中，非呈指数衰减的小电流会维持一段极长的时间(秒数量级)，由此因残留电荷散去所需的时间可能会造成远远较长的去夹持时间。
图2A显示了一种衬底-硅晶片200的平面图。如上面所述的作为ESC去夹持处理的一部分，硅晶片200可以与硅晶片101相同或相似。在该特定的情况中，硅晶片200可被认为是300mm晶片。所示的硅晶片200包含缺口203。在一特定的示例性实施方案中，硅晶片200与缺口203两者的形成皆符合国际晶片标准SEMI M1-1107,SPECIFICATIONS FOR POLISHEDSINGLE CRYSTAL SILICON WAFERS(可在www.semi.org的Semiconductor Equipment andMaterials International(SEMITM)找到)。
硅晶片200还显示了在晶片的底侧上接触硅晶片200的三个衬底销升降器的相对位置的示例性实施方案。在该示例性实施方案中，三个衬底销升降器彼此相对位于120°处，且每一者与硅晶片200的最中央部分的距离为“r”。然而，本领域技术人员应理解，可使用三个以上的衬底销升降器，且其位置可以不同于图2A中所显示的。
图2B显示了根据本文中所公开的各种实施方案的设置在销升降器测试衬底210的前侧上的传感器的实例。在该实施方案中，销升降器测试衬底210具有与图2A硅晶片相同或类似的尺寸。例如，根据SEMITM的标准规格，300mm硅晶片具有300mm±0.2mm的直径、775±25μm的厚度、以及特定尺寸的晶片缺口(参见SEMI M1-1107)。
虽然300mm硅晶片的SEMI标准的最大厚度为800μm，但许多处理室可接受厚度上至至少为2mm的衬底，某些处理室允许衬底厚度上至5mm。因此，在本文中所公开的多种实施方案中，取决于销升降器测试衬底的设计所针对的特定处理室，销升降器测试衬底的厚度可上至至少2mm或甚至5mm。另外，标准的300mm晶片具有约90克的质量(具体取决于硅晶片的确切直径及厚度)。如果销升降器测试衬底实质上比标准硅晶片(如300mm晶片的90克)更重，则实质上高于90克的销升降器测试衬底的质量可能会干扰或改变衬底销升降器的行为。因此，可将销升降器测试衬底的质量选择为接近标准衬底的质量(如300mm硅晶片的90克)。然而，质量差异是可接受的且可针对增加的质量校准，如本领域技术人员所公知的，使得在特定的待测工具上修正销升降器测试衬底的质量。
然而，本领域技术人员在阅读及理解本文中所提供的内容后应当明白，可形成图2B的销升降器测试衬底210，使其符合与制造厂中所用的真实衬底相同或相似的任何形式。例如，图2B的销升降器测试衬底210可采取200mm晶片、450mm晶片、150mm2×6.35mm(约6平方英寸×0.25英寸)的光掩模(有或无薄膜)、(各种尺寸的)平板显示器、或本领域技术人员所公知的任何其他类型衬底。
图2B的销升降器测试衬底210可由各种材料所形成，这些材料包含例如不锈钢、铝或铝合金、各种类型的陶瓷(如氧化铝Al2O3)、或实质上根据本文中所述的物理特性可形成的任何其他类型材料。在一特定的示例性实施方案中，图2B的销升降器测试衬底可以是至少包含下述的某些各种类型的传感器的300mm硅晶片。包含这些传感器中的至少一些的此类晶片可被认为是仪器化的晶片。
在一实施方案中，销升降器测试衬底210包含形成在销升降器测试衬底210的顶面201上的多种不同类型的传感器。例如，所示的销升降器测试衬底210包含各种类型的运动传感器205A、205B、205C、存储器装置207、无线通信装置209、功率管理装置211、以及电源213。
在一实施方案中，运动传感器205A、205B、205C被放置于衬底销升降器的位置处或附近。运动传感器205A、205B、205C可放置于销升降器测试衬底210的顶面201和/或底面221上。在该特定实施方案中，由于通常半导体晶片使用三个衬底销升降器，因此有三个运动传感器205A、205B、205C。然而，当与例如使用三个以上的衬底销升降器的平板显示器一起使用时，可设置三个以上的衬底销升降器。
运动传感器205A、205B、205C中的至少一者可包含一或多种传感器，传感器包含测斜仪以及加速度计。如本领域技术人员所公知的，测斜仪可用于判断销升降器测试衬底210是否是水平的、销升降器测试衬底210的斜率或倾斜、或销升降器测试衬底210的局部凹陷(如弓形或弯曲)。加速度计可用于判断销升降器测试衬底210的加速(线性加速或角加速)。例如，加速度计可用于判断销升降器测试衬底210怎样快速地被施加至衬底销升降器上或怎样快速地从衬底销升降器卸除销升降器测试衬底210(因来自ESC的吸引力而无法如所期望地卸除销升降器测试衬底210)。例如，当衬底销升降器移动至上升晶片位置(“上”位置)或下降位置(“下”位置)时，升降销的最大加速度可大如1“G”(9.8m/sec2)。该大的加速度可造成上文参考图1A至1C所述的DA偏移量。
加速度计也可以用于测量销升降器测试衬底210上的振动。在一特定的示例性实施方案中，运动传感器205A、205B、205C中的至少一者可包含例如压电驱动的隔膜以测试如上参考图1A至1C所述的去夹持操作且可包含基于MEMS的力传感器(或相关领域中所公知的其他类型的力传感器如应变计)以检查静电卡盘所施加的力。
在多种实施方案中，存储器装置207可包含非挥发性存储器装置(如闪存、相变存储器等)。在其他实施方案中，存储器装置207可以是挥发性存储器装置且由电源213供电。
无线通信装置209可以包含本领域中所公知的各种类型的无线通信装置，例如包含射频收发器、
Figure BDA0003099162280000081
收发器、红外线(IR)以及其他光通信类型的传感器等。本领域技术人员在阅读及理解本文中所提供的内容时应当明白，收发器可仅具有发送功能。在此情况中，无线通信装置209可被认为仅是发送器。
在某些实施方案中，销升降器测试衬底210可具有无线通信装置209或存储器装置207，但并非具有两者。在其他实施方案中，销升降器测试衬底210可包含无线通信装置209和存储器装置207两者。如下面将更详细说明的，在销升降器测试衬底210的某些应用中，如果在销升降器测试衬底210被放置到处理室内并且关闭处理室通道门后从机械手移除销升降器测试衬底210，无线通信装置209可能无法发挥功能(因完全关闭的处理室的电磁屏蔽效应)。在该情况中，使用存储器装置207记录可来自销升降器测试衬底210的所有数据以用于后续处理。
功率管理装置211可包含例如各种类型的集成电路(IC)功率管理装置。功率管理装置211可包含一些功能如DC-DC的转换电路(例如为了供给安装在销升降器测试衬底210上的各种装置用的各种偏置电压)、电源213用的电池充电功能、电压缩放功能(例如包含用于存储器装置207的充电泵)、以及相关领域中所公知的其他功能。
电源213可包含各种类型的电池或相关的能量储存技术以将能量输送至各种组件(例如无线通信装置209、在必要时用于保留数据的存储器装置207(例如用于挥发性存储器装置)、用于从存储器装置207读取和写入的感测放大器等)。
现在参考图2C，显示了根据本文中所公开的各种实施方案的形成在销升降器测试衬底220的底面221上的传感器的实例。所示的销升降器测试衬底220包含力传感器223A、223B、223C以及第一额外传感器225A与第二额外传感器225B。如下文所述，在一实施方案中，第一额外传感器225A与第二额外传感器225B可包含相同类型的传感器。在其他实施方案中，第一额外传感器225A与第二额外传感器225B可包含不同类型的传感器。
在一实施方案中，力传感器223A、223B、223C被设置于衬底销升降器的位置处或附近。力传感器223A、223B、223C可设置于销升降器测试衬底210、220的顶面201和/或底面221。在该特定实施方案中，由于通常半导体晶片使用三个衬底销升降器，因此有三个运动传感器205A、205B、205C。然而，当与例如平板显示器一起使用时，可设置三个以上的衬底销升降器。结果，可使用三个以上的力传感器。
力传感器223A、223B、223C中的至少一者可包含应变计，例如上面参考图2B说明的基于MEMS的应变计(或相关领域中所公知的其他类型的应变计)。
第一额外传感器225A与第二额外传感器225B可包含一或更多个传感器，包括例如温度传感器、压力传感器、以及流动传感器。温度传感器可用于检查销升降器测试衬底220的各个位置处的温度均匀度。压力传感器可包含例如各种类型的数字压力换能器，包含压力换能器阵列以及该领域中所公知的测压仪，且可监测例如当衬底一旦附接至ESC时施加至衬底背侧的氦气压力。类似地，流动传感器可包含例如层流计或热线风速器，且可用于监测销升降器测试衬底210、220的背侧或前侧上的气流。
虽然显示了两个额外的传感器，但本领域技术人员应理解，可包含任何数目的额外传感器。例如，每一温度传感器可包含嵌于销升降器测试衬底220的底面221中的多个热耦或阻抗型的温度检测器(RTD，包含薄膜RTD)。
在多种实施方案中，虽然未明确显示但在本领域技术人员在阅读以及理解本文中所提供的内容时能容易理解，图2A和2B的销升降器测试衬底210、220还可包含微处理器以提供多种控制功能至安装于销升降器测试衬底210、220上的每一传感器以及其他装置。例如，微处理器可用于提供存储器的编码和解码、存储器的奇偶校验、数据管理与通信管理、体积流率至质量流率的转换、以及本领域技术人员所公知的其他功能。
现在参考图3，显示了根据本文中所公开的各种实施方案的从放置于处理工具的处理室中的图2B与2C的销升降器测试衬底接收数据的方法300的实例。如本领域技术人员能理解的，本文中所述的任何或全部方法步骤皆可以通过例如处理工具的控制器执行。
在操作301处，以机械手的末端执行器将销升降器测试衬底装载至处理室中。可在例如产品衬底的实际船舱或FOUP之前或之后将销升降器测试衬底装载至处理室(或处理模块)中。销升降器测试衬底可用于周期性地(例如每一班别一次、一周一次、作为正常预防性维护计划的一部分等)检查上述处理工具的条件。
在该特定实施方案中，一旦末端执行器将销升降器测试衬底放置到处理室内的衬底支撑装置(如ESC)上后，机械手臂就留置在处理室中。因此机械手不缩回。
在操作303处，(经由处理工具的用户接口)指示衬底销升降器根据预定的模式上移(至升高、销往上的位置)和下移(至下降、销往下的位置)预定次数的循环。例如，预定的模式可依序逐个移动每一销，然后以有两个或三个销的组移动。
在操作305处，销升降器测试衬底上的各种传感器例如运动感测器以及力传感器将数据记录至存储器装置207和/或经由无线通信装置209(参见图2B)将数据传送至远程接收器，所述数据包含运动数据(如上/下加速度、倾斜角度等)与力数据。远程接收器可位于例如机械手臂上或处理室外的另一位置处。
在操作307处，在所有的衬底销升降器处于下或下降位置中之后，机械手收回销升降器测试衬底并将销升降器测试衬底移出处理室。应注意，在该实施方案中，在测试期间机械手留置在处理室中。因此，机械手的末端执行器总是位于销升降器测试衬底上方。结果，即使例如一或更多个衬底销升降器损坏，也不会有无法从处理室移除销升降器测试衬底的风险。来自销升降器测试衬底的数据可被取回(例如存储器装置207中)，然后可被处理而识别衬底销升降器及相关组件(如ESC)的问题。
例如，方法300可至少用于识别下列问题：
·当销升降器测试衬底被放置到ESC上或自ESC移除时，销升降器测试衬底是否指示基于销升降器测试衬底的横向和/或旋转运动的任何DA问题；
·衬底销升降器中的一或更多个是否损坏；
·耦合至销升降器的气管是否损坏；
·是否没有从销升降器测试衬底至衬底支撑件(如ESC)的接触力；
·馈送衬底销升降器的空气压力是否过高(由此将加速度增加至期望高端范围的规格之外且还可能增加振动)；
·如果加速度超出预期低端范围的规格，则空气压力是否过低；
·如果倾斜角度不在规格内或不同位置的角度变化超出规格，则衬底销升降器是否并非水平；
·基于判断出不同位置的加速度变化过大，衬底销升降器是否并非都以类似方式加速(例如根据预定的容差值或规格量标(quantifier))；和/或
·基于判断出与基于从销升降器测试衬底运动数据所获得(和/或所发送)的数据重构的运动序列相比，来自位置传感器的数据不匹配例如在操作303处所施加的销循环的预定模式，安装在衬底销升降器中的一或多者上的位置传感器是否适当运行。
图3的方法的替代性实施方案包含例如不是程序化机械手以使其在测试期间保留在处理室中，而是为了使用者的便利可使用常规的晶片搬运机械手程序。因此，在该实施方案中，在利用图2A与2B的销升降器测试衬底进行测试期间可从处理室收回机械手。然而，如果例如销升降器测试衬底中的一或多者无法适当运行时，收回机械手可能会导致无法将销升降器测试衬底移出处理室的风险。此外，在该实施方案中，不依赖于脱机数据获取及处理(来自图2B的存储器装置207)或以无线方式将数据传送至无线接收器(如接收器安装在仍处于处理室中的机械手上)，如果在销升降器测试衬底位于处理室内时处理室的通道门为关闭状态而克服处理室的法拉第笼效应(例如电磁屏蔽)，可使用实时无线数据流。
在多种实施方案中，图3的方法300还可以包含程序化机械手的末端执行器，以在初期保留在处理室中执行衬底销升降器的“健康测试”，从而验证无法移除销升降器测试衬底的风险极小至没有。在确认衬底销升降器具有良好健康后，方法300的该实施方案包含程序化机械手以从处理室收回、将销升降器测试衬底保留在处理室中、将真空施加至处理室、以及执行额外测试。额外测试可包含例如氦气流测试、氦气压测试、或在处理室内需要真空条件或不允许机械手保留在处理室中的条件的其他测试。
整体而言，本文中所公开的主题大致上说明或涉及半导体制造环境(工厂)中的“工具”的操作。这类工具可包含各种类型的沉积(包含基于等离子体的工具，例如ALD(原子层沉积)、CVD(化学气相沉积)、PECVD(等离子体增强CVD)等)与蚀刻工具(例如反应性离子蚀刻(RIE)工具)以及各种类型的热炉管(例如快速热退火与氧化)、离子植入工具、以及在各种工厂中本领域技术人员所公知的其他处理及测量工具。然而，所公开的主题并不限于半导体环境且可用于多个机械工具环境，例如机械组装、制造、以及加工环境。
在阅读及理解本文中所提供的内容时，本领域技术人员应当明白，除了ESC之外，所公开的主题的各种实施方案还可与其他类型的衬底支撑装置一起使用。例如，在半导体及相关行业中所使用的各种类型的清理、测量以及处理工具使用例如真空控制的衬底支撑装置。例如，各种类型的衬底支撑装置会因为力(例如分子粘附力、范德华力、静电力、以及其他近场接触力)而具有衬底粘附、或以其他方式附接至衬底支撑装置的问题。因此，如本文中所述，所公开的主题的各种实施方案提供销升降器测试衬底，销升降器测试衬底可用于监测本文中所述的各种类型的处理工具及其他衬底搬运工具。
在本说明书中，多个实例可以实现本文中作为单一实例描述的组件、操作、以及结构。虽然将一或更多个方法中的单独的操作显示及说明为分离的操作，但单独的操作中的一或多者可同时实施，且单独的操作不必按所示的顺序实现。在示例性配置中呈现为分离的组件的结构及功能可以作为组合的结构或组件实现。类似地，被呈现为单一组件的多个结构与功能可以作为分离的组件实现。这些及其他变化、修改、添加、以及改善都落在本文中的主题的范围内。
本文中所使用的术语“或”应被解释为包含性或排他性的。此外，本领域技术人员在阅读及理解本文中所提供的内容时当能理解其他实施方案。此外，本领域技术人员在阅读及理解本文中所提供的内容时应当能理解，本文中所提供的技术及实例的各种组合都可以各种组合应用。
虽然分开讨论各种实施方案，但这些分离的实施方案不应被认为是独立的技术或设计。如上所述，各种部分的每一者都是相关的且每一者都可分别使用或与本文中所讨论的其他实施方案一起组合使用。例如，虽然已说明了方法、操作、处理的各种实施方案，但这些方法、操作、处理可分别使用或以各种组合方式使用。
结果，本领域技术人员在阅读与理解本文中所提供的内容时应当明白，可进行许多修改与变化。例如，在各种实施方案中，并且参考图2A与2B，各种运动传感器、力传感器、存储器装置、以及通信装置中的每一者可直接组装至销升降器测试衬底上。在其他实施方案中，各种运动传感器、力传感器、存储器装置、以及通信装置中的每一者可组装至或以其他方式形成至印刷电路板上，然后将印刷电路板安装至销升降器测试衬底上。在其他实施方案中，各种运动感测器、力传感器、存储器装置、以及通信装置中的一些可直接组装至销升降器测试衬底上，而其他组件直接组装至印刷电路板上，然后将印刷电路板安装至销升降器测试衬底上。
此外，除了本文中所列举的那些，本领域技术人员根据前面的说明应当明白本公开范围内的功能等效的方法及装置。一些实施方案的部分及特征可被包含于其他实施方案的部分和特征、或被其置换。这类修改及变化应落在随附的权利要求的范围内。因此，本公开将仅受随附的权利要求的术语以及这些权利要求应享有的等同方案的完整范围限制。还应理解，本文中所使用的词语仅被用于说明特定实施方案，并且不是意图进行限制。
本公开内容的摘要意在允许读者快速地了解本技术公开的本质。应理解，摘要的提交意在使其不被用于解读或限制权利要求。此外，在前面的实施方式中可见各种特征被组合在单一实施方案中以合理简化公开内容。该公开方法不应被解读为限制权利要求。因此，由此将下述的权利要求包含至实施方式中，每一权利要求其自身都可以成为分离的实施方案。

Claims (28)

1.一种销升降器测试衬底系统，其包含：
多个运动传感器，所述多个运动传感器包含至少一种类型的传感器，其选自包含测斜仪和加速度计的传感器类型；
一或更多个力传感器，在销升降器测试衬底放置于衬底支撑装置上时所述一或更多个力传感器位于多个衬底销升降器的对应位置附近；
通信装置，其配置成传送从所述多个运动传感器和所述一或更多个力传感器接收的数据；以及
存储器装置，其以通信方式耦合至所述通信装置且被配置成记录从所述多个运动传感器和所述一或更多个力传感器接收的所述数据。
2.根据权利要求1所述的销升降器测试衬底系统，其中所述销升降器测试衬底具有与硅晶片相同或类似的尺寸。
3.根据权利要求1所述的销升降器测试衬底系统，其中所述销升降器测试衬底系统由至少一种材料所形成，所述至少一种材料选自包含不锈钢、铝及其合金、以及各种类型的陶瓷的材料。
4.根据权利要求1所述的销升降器测试衬底系统，其中所述测斜仪被配置成判断所述销升降器测试衬底的斜率或倾斜。
5.根据权利要求1所述的销升降器测试衬底系统，其中所述测斜仪被配置成判断所述销升降器测试衬底的局部凹陷。
6.根据权利要求1所述的销升降器测试衬底系统，其中所述测斜仪被配置成判断衬底支撑装置上的多个衬底销升降器中的一或多者是否损坏。
7.根据权利要求1所述的销升降器测试衬底系统，其中所述一或更多个力感测器被配置成判断是否存在从销升降器测试衬底至所述衬底支撑装置的接触力。
8.根据权利要求1所述的销升降器测试衬底系统，其中所述加速度计被配置成判断馈送给所述多个衬底销升降器的空气压力是否太高。
9.根据权利要求1所述的销升降器测试衬底系统，其中所述加速度计被配置成判断馈送给所述多个衬底销升降器的空气压力是否太低。
10.根据权利要求1所述的销升降器测试衬底系统，其中所述加速度计被配置成测量所述销升降器测试衬底上的振动。
11.根据权利要求1所述的销升降器测试衬底系统，其中所述通信装置为无线通信装置，所述无线通信装置被配置成将从所述多个运动传感器和所述一或更多个力传感器接收的数据传送至远程接收器。
12.根据权利要求11所述的销升降器测试衬底系统，其中所述无线通信装置选自包含射频发射器、蓝牙发射器、红外线(IR)发射器、以及光通信发射器的无线通信装置中的至少一种类型。
13.根据权利要求1所述的销升降器测试衬底系统，其还包含至少一个额外传感器，所述额外传感器包含选自温度传感器、压力传感器、以及流动传感器的至少一种传感器类型。
14.根据权利要求13所述的销升降器测试衬底系统，其中所述温度传感器包含多个温度传感器，所述多个温度传感器被配置成判断来自所述销升降器测试衬底的各种位置的温度。
15.根据权利要求13所述的销升降器测试衬底系统，其中所述压力传感器被配置成判断被施加至所述销升降器测试衬底的背侧上的气体压力。
16.根据权利要求1所述的销升降器测试衬底系统，其中所述多个运动感测器、所述一或更多个力传感器、所述存储器装置、以及所述通信装置直接组装至所述销升降器测试衬底上。
17.根据权利要求1所述的销升降器测试衬底系统，其中所述多个运动感测器、所述一或更多个力传感器、所述存储器装置、以及所述通信装置被组装至印刷电路板上，然后所述印刷电路板被安装至所述销升降器测试衬底上。
18.一种衬底处理系统，其包含：
衬底支撑装置，其具有多个衬底销升降器；
控制器，其以通信方式耦合至所述衬底支撑装置且具有可执行指令，所述可执行指令被配置成：
利用机械手的末端执行器将所述销升降器测试衬底装载至所述衬底处理系统的至少一个处理室内的所述衬底支撑装置上；
从安装在所述销升降器测试衬底上的多个运动传感器和多个力传感器接收数据，所述运动传感器包含选自包含测斜仪和加速度计的传感器类型中的至少一种类型的传感器；
以及进行包含至少一种类型的操作的操作，所述至少一种类型的操作选自包含下述项的操作：将所接收到的所述数据传送至位于所述销升降器测试衬底的远端的接收器，以及将所接收到的所述数据储存于安装在所述销升降器测试衬底上的存储器装置。
19.根据权利要求18所述的衬底处理系统，其中传送所接收到的所述数据的操作被配置成以无线方式执行。
20.根据权利要求18所述的衬底处理系统，其中所述控制器还包含可执行指令，所述可执行指令被配置成：
当所述销升降器测试衬底接收所述数据时使所述机械手的所述末端执行器留在所述处理室内；
指示所述多个衬底销升降器根据预定的模式移动至举高的、销往上的位置以及移动至下降的、销往下的位置持续预定次数的循环；以及
进行包含至少一个操作的操作，所述至少一个操作选自包含下述项的操作：以无线方式将所述运动传感器从所述多个衬底销升降器所接收到的所述数据传送至位于所述销升降器测试衬底的远端的所述接收器，以及将所接收到的所述数据储存至安装在所述销升降器测试衬底上的所述存储器装置。
21.根据权利要求18所述的衬底处理系统，其中所述控制器还包含可执行指令，所述可执行指令被配置成：基于从所述举高的、销往上的位置以及所述下降的、销往下的位置所接收的数据，判断所述衬底销升降器中的一或多者是否有故障。
22.根据权利要求18所述的衬底处理系统，其中所述控制器还包含可执行指令，所述可执行指令被配置成：基于自所述举高的、销往上的位置以及所述下降的、销往下的位置所接收的数据，判断耦合至所述衬底销升降器的气管是否有故障。
23.根据权利要求18所述的衬底处理系统，其中所述控制器还包含可执行指令，所述可执行指令被配置成：在将所述销升降器测试衬底放置至所述衬底支撑装置上之后，在利用所述销升降器测试衬底进行测试的期间从所述处理室收回所述机械手的所述末端执行器。
24.根据权利要求23所述的衬底处理系统，其中所述控制器还包含可执行指令，所述可执行指令被配置成：
使所述处理室的通道门处于开放位置；以及
以无线方式将从所述销升降器测试衬底所接收的数据传送至安装在所述机械手上的接收器。
25.根据权利要求18所述的衬底处理系统，其中所述控制器还包含可执行指令，所述可执行指令被配置成：在从所述处理室移除所述销升降器测试衬底之后，基于从所述多个运动传感器所接收的数据监测所述销升降器测试衬底的动态对准。
26.根据权利要求18所述的衬底处理系统，其中所述控制器还包含可执行指令，所述可执行指令被配置成：基于从所述多个运动传感器所接收的数据，根据倾斜角度的预定值判断所述衬底支撑装置的所述倾斜角度是否落在规格内。
27.根据权利要求18所述的衬底处理系统，其中所述控制器还包含可执行指令，所述可执行指令被配置成：基于自所述多个运动传感器所接收的数据，根据加速度的预定容差值判断所述衬底销升降器是否都类似地加速。
28.一种衬底处理系统，其包含：
处理室；
衬底支撑装置，其具有多个衬底销升降器并且位于所述处理室内；
机械手，其具有被配置成将衬底放置到所述衬底支撑装置上的末端执行器；销升降器测试衬底，其被配置成由所述机械手的所述末端执行器放置于所述衬底支撑装置上，所述销升降器测试衬底包含：
多个运动传感器，所述多个运动传感器包含至少一种类型的传感器，所述至少一种类型的传感器选自包含测斜仪和加速度计的传感器类型；
一或更多个力传感器，在销升降器测试衬底放置于衬底支撑装置上时所述一或更多个力传感器位于所述多个衬底销升降器的对应位置附近；以及
通信装置，其被配置成传送从所述多个运动传感器和所述一或更多个力传感器接收的数据；
存储器装置，其被配置成记录从所述多个运动传感器和所述一或更多个力传感器接收的所述数据；以及
控制器，其以通信方式耦合至所述衬底支撑装置和具有所述末端执行器的所述机械手，所述控制器具有可执行指令，所述可执行指令被配置成控制至少与所述销升降器测试衬底相关的所述衬底处理系统的操作。
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