CN116097412A - 具有耐高真空和温度的功率源的诊断盘 - Google Patents

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Abstract

一种诊断盘，包括盘形主体，所述盘形主体具有升高壁和至少一个突出部，所述升高壁环绕所述盘形主体的内部，所述至少一个突出部从所述盘形主体向外延伸。所述盘形主体的所述升高壁界定所述盘形主体的空腔。非接触传感器附接至所述至少一个突出部中的每一者。印刷电路板(PCB)定位于所述盘形主体上形成的空腔内。耐真空和高温的功率源以及无线充电器和电路系统设置于所述PCB上，所述电路系统耦合至每一非接触传感器并且至少包括无线通信电路和存储器。将盖定位于盘形主体的空腔之上并且将所述PCB、电路系统、功率源、和无线充电器在所述空腔内的至少一部分与外部环境屏蔽。

Description

具有耐高真空和温度的功率源的诊断盘
技术领域
本公开内容的一些实施例总体上涉及具有至少一个嵌入式非接触传感器的诊断盘，所述诊断盘允许在真空工艺腔室内部进行原位测量并且可与远程主机无线通信。本公开内容的一些实施例总体上涉及耐真空和高温并且可用于本文所述的诊断盘中的功率源。
现有技术
通常在真空处理系统中处理半导体基板。所述系统包括一个或多个处理腔室，每一者执行基板处理操作，例如蚀刻、化学气相沉积、或物理气相沉积，可包括加热或冷却基板和等离子体以辅助工艺。此类处理条件(诸如热循环和侵蚀性等离子体)可能蚀刻或腐蚀处理腔室内的腔室部件的暴露部分。经蚀刻或经腐蚀的腔室部件在这些部件导致不一致或不期望的工艺结果之前在数个工艺循环(例如，数小时的工艺，被称为射频(RF)小时)之后并且在从部件腐蚀的颗粒污染腔室中的工艺而导致基板上的颗粒缺陷之前得到定期维护(例如，清洁或更换)。常规地，为了确定是否开始维护某些腔室部件，处理腔室被排气并开启以提供对各种腔室部件的存取。此排气和拆卸不仅是劳动密集的，并且在所述程序期间损失了基板处理设备数小时的生产力。此外，处理腔室的内部的暴露可能造成内部污染，并因此在处理腔室开启之后进行针对处理腔室的冗长的重新鉴定工艺。
发明内容
本文所述的一些实施例涉及一种诊断盘，包括：盘形主体；至少一个突出部，所述至少一个突出部从所述盘形主体向外延伸；非接触传感器，所述非接触传感器附接至所述至少一个突出部中的每一者；和盖。在某些实施例中，所述盘形主体包括升高壁，所述升高壁环绕所述盘形主体的内部，其中所述盘形主体的所述升高壁界定所述盘形主体的空腔。在某些实施例中，诊断盘进一步包括印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板(PCB)定位于所述盘形主体上的所述空腔内；电路系统，所述电路系统设置于所述PCB上并且耦合至每一非接触传感器；功率源，所述功率源设置于所述PCB上；和无线充电器，所述无线充电器设置于所述PCB上。在某些实施例中，设置于所述PCB上的所述电路系统至少包括无线通信电路和存储器。在某些实施例中，所述诊断盘的盖定位于所述盘形主体的所述空腔之上，其中所述盖将所述PCB、所述电路系统、所述功率源、和所述无线充电器在所述空腔内的至少部分与外部环境屏蔽。
本文所述的一些实施例涉及一种诊断盘的操作方法。在某些实施例中，所述方法包括：在将诊断盘放置进入处理腔室之前或之后，通过所述诊断盘使用所述诊断盘的无线通信电路来建立与计算系统的安全无线连接。在某些实施例中，所述方法进一步包括：通过所述诊断盘的至少一个非接触传感器来产生设置于所述处理腔室内的部件的传感器数据。在某些实施例中，所述方法进一步包括：将所述传感器数据存储于所述诊断盘的存储器中。在某些实施例中，所述方法进一步包括：使用所述无线通信电路将所述传感器数据无线传送至所述计算系统。在某些实施例中，所述方法进一步包括：终止与所述计算系统的所述安全无线连接。在某些实施例中，所述方法进一步包括：从所述诊断盘的所述存储器清除所述传感器数据。
本文所述的一些实施例涉及一种计算系统的操作方法，所述计算系统与诊断盘无线通信。在某些实施例中，所述方法包括：通过计算系统来建立与诊断盘的无线连接。在某些实施例中，所述方法进一步包括：使传送腔室内的机械臂将所述诊断盘放置进入处理腔室。在某些实施例中，所述方法进一步包括：使用所述诊断盘的一个或多个非接触传感器使所述诊断盘产生所述处理腔室的部件的传感器数据。在某些实施例中，所述方法进一步包括：通过所述计算系统来从所述诊断盘经由所述无线连接接收所述传感器数据。在某些实施例中，所述方法进一步包括：通过所述计算系统来分析所述传感器数据以确定所述部件的对准、同心度、清洁度、或腐蚀度中的至少一者。在某些实施例中，所述方法进一步包括以下项中的至少一者：响应于确定所述对准或同心度偏斜，启动所述部件的所述对准或同心度的自动校正；响应于确定所述清洁度达到污染阈值，启动所述部件的自动清洁；或响应于确定所述腐蚀度达到寿命终止阈值，启动所述部件的自动更换。
本文所述的一些实施例涉及一种功率单元，包括：印刷电路板(PCB)；功率源，所述功率源耦合至所述PCB；和外壳，所述外壳至少封装所述功率源。在某些实施例中，所述PCB包括设置于所述PCB上的功率管理电路系统。在某些实施例中，所述功率源具有高达约6mm的高度。在某些实施例中，所述功率单元经配置以在约0.1毫托至约50毫托的真空和约-20℃至约120℃的温度下操作而不会破裂或爆炸。
本文所述的一些实施例涉及一种诊断盘，包括：盘形主体；印刷电路板(PCB)；功率源，所述功率源耦合至所述PCB；外壳，所述外壳至少封装所述功率源；和盖，所述盖定位于所述PCB和所述功率源之上。在某些实施例中，所述功率源具有高达约6mm的高度。在某些实施例中，所述功率源可在约0.1毫托至约50毫托的真空和约-20℃至约120℃的温度下操作而不会破裂或爆炸。在某些实施例中，所述盖将由所述盘形主体和所述盖形成的内部内的所述PCB和所述功率源与所述盘形主体外部的环境屏蔽。
本文所述的一些实施例涉及一种诊断盘的操作方法。在某些实施例中，所述方法包括：在将诊断盘放置进入处理腔室之前或之后，通过所述诊断盘使用所述诊断盘的无线通信电路来建立与计算系统的安全无线连接。在某些实施例中，所述方法进一步包括：在约0.1毫托至约50毫托的真空和约-20°C至约120℃的温度下，通过所述诊断盘的至少一个非接触传感器来产生设置于所述处理腔室内的部件的传感器数据。在某些实施例中，所述方法进一步包括：使用所述无线通信电路将所述传感器数据无线传送至所述计算系统。在某些实施例中，所述诊断盘包括：盘形主体；印刷电路板(PCB)；功率源，所述功率源耦合至所述PCB；外壳，所述外壳封装至少所述功率源；和盖，所述盖定位于所述PCB和所述功率源之上。在某些实施例中，所述功率源具有高达约6mm的高度。在某些实施例中，所述功率源可在约0.1毫托至约50毫托的真空和约-20℃至约120℃的温度下操作而不会破裂或爆炸。在某些实施例中，所述盖将由所述盘形主体和所述盖形成的内部内的所述PCB和所述功率源与所述盘形主体外部的环境屏蔽。
附图说明
在附图的图中通过示例而非限制的方式示出了本发明，其中相同的参考标记指示相同的元件。应该注意的是，本公开内容中对“一”或“一个”实施例的不同参照并不一定是相同实施例，并且此类参照意指至少一个。
图1A示出了根据本公开内容的实施例的示例处理系统的简化顶视图。
图1B示出了根据本公开内容的实施例的图1A的处理腔室的示意性横截面侧视图。
图2A示出了根据本公开内容的实施例的开启的诊断盘的透视图。
图2A1示出了根据本公开内容的实施例的一个突出部以及附接至其上的非接触传感器的放大视图。
图2B示出了根据本公开内容的实施例的诊断盘的底视图。
图2C示出了根据本公开内容的一些实施例的诊断盘的侧横截面视图。
图2D示出了根据本公开内容的实施例的被屏蔽的诊断盘的透视顶视图。
图2E示出了根据本公开内容的一个实施例的用于接合静电吸盘(ESC)的晶片升降杆的诊断盘中的运动耦合的侧横截面视图。
图2F示出了根据本公开内容的一个实施例的将诊断盘向下设定在ESC上的晶片升降杆和运动耦合和ESC之间的低接触区域。
图2G示出了根据本公开内容的实施例的描绘诊断盘上的四个非接触传感器的位置的示意图。
图3A示出了根据本公开内容的实施例的功率源的顶视图。
图3B示出了根据本公开内容的实施例的功率源的透视顶视图。
图4是根据本公开内容的实施例的诊断盘的操作方法的流程图。
图5是根据本公开内容的实施例的计算系统的操作方法的流程图。
图6A示出了根据本公开内容的示例性实施例的被定位在处理腔室的静电吸盘(ESC)的晶片升降杆上的诊断盘的侧横截面视图。
图6B是根据本公开内容的示例性实施例的图6A的诊断盘的一部分的分解视图，其中高分辨率相机捕捉边缘和支撑环的传感器数据。
图6C是根据本公开内容的示例的图6A的诊断盘的一部分的分解视图，其中非接触传感器捕捉边缘和支撑环的传感器数据。
图7A示出了根据本公开内容的一个实施例的围绕静电吸盘的边缘环和支撑环的来自本文公开的非接触传感器中的一者的顶部平面视图。
图7B示出了根据本公开内容的一个实施例的具有定位于其上的多个非接触传感器的诊断盘和从非接触传感器到下方的腔室部件的视线的透视图。
图8是根据本公开内容的实施例的可作为用于电子器件处理系统操作的控制器的示例计算装置。
具体实施方式
本公开内容的实施例提供了用于对处理腔室内的部件进行原位诊断扫描的诊断盘和方法，而无需将处理腔室排气或开启处理腔室的盖。这样的实施例受益于原位诊断方法，以确定对在处理腔室内被扫描的部件实施何种维护(如果有的话)。这样的原位诊断提供了改进的工艺结果，而不会中断基板处理系统或处理腔室的处理和/或拆卸。此工艺节省了宝贵的工时以及避免了基板处理系统的停机时间。此外，实施例防止处理腔室的内部暴露于大气或外部环境，这减轻了处理腔室的污染。
原位诊断扫描可经由使用诊断盘上的非接触传感器(例如，相机、位置传感器等)产生关于处理腔室内的各种部件的传感器数据。可使用诊断盘将传感器数据无线传送到计算系统，所述计算系统可分析传感器数据并且确定后续动作。例如，产生的传感器数据可提供关于部件的信息，诸如：放置(对准和/或同心度和/或间隙测量)、清洁度、腐蚀度、计量数据、部件是否损坏、部件是否卡住等。基于此传感器数据，计算系统可启动部件的自动放置校正、部件的自动清洁、部件的自动更换等。
术语“原位”在此意思是“就地”，即处理腔室保持完整并且处理腔室不需要拆卸或暴露于大气以便执行所公开的诊断扫描。可在基板处理之间执行原位诊断扫描。
进行原位诊断扫描和在一些情况下原位实施后续维护的能力改进了被处理的晶片的良率和客户制造设施(fab)中的工具时间利用率。此外，原位诊断能够追踪处理腔室内的各种部件的条件，并且能够基于经验数据而非基于猜测而在适当的时间启动针对部件的适当维护。
在某些实施例中，本文所述的诊断盘可以能够与指定的计算系统通信。在实施例中，诊断盘使用诊断盘内的无线通信电路建立与指定的计算系统的安全无线连接，使用诊断盘上的非接触传感器来产生设置在处理腔室内的部件的传感器数据，可选地将传感器数据存储于诊断盘的存储器中，使用无线通信电路将传感器数据无线传送到指定的计算系统，终止与指定的计算系统的安全无线连接，并从诊断盘的存储器清除传感器数据。在某些实施例中，诊断盘包括安全特征，根据所述特征，在与指定的计算系统的安全无线连接已建立之后并且在终止所述安全无线连接之后，可通过从指定的计算系统接收软件来操作诊断盘，诊断盘可擦除自身(即，传感器数据和从指定的计算系统接收到的软件(若适用))，使得无法提取由诊断盘产生的传感器数据。若诊断盘从指定的计算系统接收到软件，这种软件可响应于来自其指定的计算系统的命令。
本文所述的诊断盘可包括盘形主体，所述盘状主体包括环绕盘形主体内部的升高壁，其中盘形主体的升高壁界定盘形主体的空腔。至少一个突出部可从盘形主体大致水平延伸。至少一个非接触传感器可附接到至少一个突出部中的每一者。诊断盘可进一步包括内置照明。盘形主体的空腔可包括具有设置于其上的至少功率源、无线充电器、和电路系统的印刷电路板(PCB)。
盘形主体中的功率源可耐受真空和/或高温，诸如在暴露于真空和/或高温之后不会变形、破裂或爆炸。功率源本身或与PCB一起可进一步被封装在气密密封的外壳中，以最小化放气和/或不污染工艺腔室。若功率源在真空和/或高温下故障和破裂，则功率源的结构的材料可能会保留包含在外壳中而非污染处理腔室或诊断盘。功率源也可不含重金属(诸如锂)，这样即使功率源在真空和/或高温下故障和破裂，从而污染诊断盘和/或处理腔室，也可以容易地从处理腔室或从诊断盘清洁功率源的结构材料。
可将功率源放置在由盘形主体和本文描述的诊断盘的盖形成的空腔中，以便将功率源与诊断盘可在其中操作的高真空、高温、侵蚀环境分开。将功率源保持在诊断盘的内部空腔中并进一步封装在外壳(例如，半刚性绝缘体)内可有益地控制功率源结构中的电解质或其他材料向周围环境的流出或泄漏(经由污染接近功率源的装置来最小化潜在应力)。
在某些实施例中，功率源可包括并联、串联或以上述的组合来布置的多个电容器。因此，功率源可为可扩展的且可经设计以达成目标属性，诸如输出电压、能量密度、运行时间、充电时间与运行时间比、内部串联电阻率、尺寸(例如，宽度、长度、和高度)、重量、操作参数(例如，温度和压力)、电容、充电电流、放电电流、放电电压、泄漏电流、最小存储能量等。在某些实施例中，功率源可无线充电或经由电线充电。在某些实施例中，功率源可具有约1:2至约3:2的充电时间与运行时间比，以便足够快地充电，同时也能够在其操作期间为本文所述的任何诊断盘提供足够的功率约15分钟至约60分钟的持续时间。充电时间与运行时间比不应被解释为限制性的。在某些实施例中，充电时间与运行时间比的范围可为从约1:100、约1:75、约1:50、约1:25、约1:10、约1:10、约1:5，或约1:1中的任一者至约5:1、约10:1、约15:1、约25:1、约50:1、约75:1或约100:1中的任一者，或者任何子范围或其中的单个值。
在实施例中，功率源是无毒的，可在飞机上旅行，耐用以便提供高寿命循环，和/或可移除以方便维护和/或更换。
本文描述的诊断盘的尺寸和质量可类似于在晶片处理系统中经受处理的晶片的尺寸和质量，以允许诊断盘以晶片被传送经过晶片处理系统的相同方式传送经过晶片处理系统。诊断盘的结构的材料和设置在其上的涂层可耐受处理腔室的真空和/或高温和/或侵蚀环境。
可将本文所述的诊断盘上的至少一个突出部和至少一个非接触传感器定位于允许使用现有机器人(例如，现有的工厂界面机器人和现有的传送腔室机器人)将诊断盘拾取和经由晶片处理系统传送的位置中。针对突出部和至少一个非接触传感器的定位的另一考量可为提供从至少一个非接触传感器到被扫描的部件的至少一部分的清晰视线。
图1A示出了根据本公开内容的实施例的示例处理系统100的简化顶视图。处理系统100包括工厂界面91，多个基板盒102(例如，前开式标准舱(FOUP)和侧存储舱(SSP))可耦合到工厂界面91以用于传送基板(例如，晶片，诸如硅晶片)进入处理系统100。在实施例中，除了晶片之外，基板盒102包括诊断盘110。诊断盘110可用于产生关于一个或多个处理腔室107内的各种部件的数据(诸如但不限于对准、同心度、腐蚀度、清洁度、计量数据、部件是否损坏或卡住等)。在一个实施例中，诊断盘110可用于产生与工艺套件环(未示出)的放置或维护相关的数据。工厂界面91也可使用将解释的用于传送晶片的相同功能来将诊断盘110传送进入和离开处理系统100。类似地，工厂界面91可使用用于传送晶片的相同功能来将某些更换部件(例如，工艺套件环)传送进入和离开处理系统100。
处理系统100也可包括第一真空端口103a、103b，可将工厂界面91耦合到个别的站104a、104b，所述站104a、104b可为例如脱气腔室和/或装载锁定。第二真空端口105a、105b可耦合到个别的站104a、104b且设置在站104a、104b和传送腔室106之间以促进基板传送进入传送腔室106。传送腔室106包括绕着传送腔室106设置且耦合至传送腔室106的多个处理腔室107(也称为工艺腔室)。处理腔室107经由个别的端口108(诸如狭缝阀等)耦合到传送腔室106。
处理腔室107可包括以下中的一者或更多者：蚀刻腔室、沉积腔室(包括原子层沉积、化学气相沉积、物理气相沉积、或其等离子体增强版本)、退火腔室等。处理腔室107可包括偶尔经受更换、对准和/或同心度校正、维护等的部件。目前，处理腔室内的某些动作(例如，更换某些部件、校正某些部件的对准和/或同心度、评估腐蚀度、或评估清洁度和启动处理腔室的清洁)可包括通过操作员来拆卸处理腔室以促进所述动作。处理系统100经配置以便于进行所述动作中的一些，而操作者无需拆卸处理腔室107。
在各种实施例中，工厂界面91包括工厂界面机器人111。工厂界面机器人111可包括机械臂，并且可为或包括选择性顺从组件机械臂(SCARA)机器人，诸如2链结SCARA机器人、3链结SCARA机器人、4链结SCARA机器人等。工厂界面机器人111可包括在机械臂的端部上的终端效应器。终端效应器可经配置以拾取和处理特定物体，诸如晶片。替代地，终端效应器可经配置以处理物体，诸如诊断盘。在某些实施例中，终端效应器可经配置以处理需要维护或放置校正的腔室部件，诸如工艺套件环。工厂界面机器人111可经配置以在基板盒102(例如，FOUP和/或SSP)与站104a、104b之间传送物体。
传送腔室106包括传送腔室机器人112。传送腔室机器人112可包括机械臂，在机械臂的端部处具有终端效应器。终端效应器可经配置以处理特定物体，诸如晶片和诊断盘。传送腔室机器人112可为SCARA机器人，但在一些实施例中可具有比工厂界面机器人111更少的链结和/或更少的自由度。
控制器109(在此也称为“计算系统”或“指定计算系统”)可控制处理系统100的各个方面且可包括或耦合到无线存取点(WAP)装置129。WAP装置129可包括无线技术和一个或多个用于与诊断盘110通信的天线。控制器109可为和/或包括计算系统，诸如个人计算机、服务器计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、微控制器等。控制器109可包括一个或多个处理装置，诸如微处理器、中央处理单元等。更特定地，处理装置可为复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、或实施其他指令集的处理器或实施指令集的组合的处理器。处理装置也可为一个或多个专用处理装置，诸如特定应用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器等。
尽管未示出，控制器109可包括数据存储装置(例如，一个或多个盘驱动器和/或固态驱动器)、主要存储器、静态存储器、网络接口和/或其他部件。控制器109可执行指令以执行本文描述的任何一个或多个方法和/或实施例，包括图像或传感器数据处理和分析、图像处理算法、产生一个或多个经训练的机器学习模型的机器学习(ML)算法、深度ML算法、和用于分析传感器数据的其他成像算法以检测例如处理腔室107内的部件的对准、同心度、腐蚀度、清洁度、处理腔室内的部件是否被卡住或损坏等。指令可存储于计算机可读取存储介质上，可包括主要存储器、静态存储器、次要存储和/或处理装置(在指令执行期间)。在一些实施例中，可通过使用扫描装置或其他类型的传感器或相机将已进行一些类型的维护(位置校正、更换、清洁等)的部件成像来获得用于训练ML模型的训练数据。
图1B示出了根据本公开内容的实施例的图1A的处理腔室107的示意性横截面侧视图。处理腔室107包括一起界定内部容积130的腔室主体101和设置在其上的盖133。腔室主体101典型地耦合到电接地137。基板支撑组件180设置在内部容积内以在处理期间支撑其上的基板。工艺腔室107也包括用于在工艺腔室107内产生等离子体132的电感耦合等离子体设备142、和适于控制工艺腔室107的示例的控制器155。
基板支撑组件180包括经由匹配网络127耦合到偏置源119的一个或多个电极153，以促进在处理期间基板的偏置。偏置源119可说明性地为在例如约13.56MHz的频率下高达约1000W(但不限于约1000W)的RF能量的源，但可根据特定应用的需要提供其他频率和功率。偏置源119可以能够产生连续或脉冲功率中的任一者或两者。在一些示例中，偏置源119可为DC或脉冲DC源。在一些示例中，偏置源119可以能够提供多个频率。一个或多个电极153可耦合到吸附功率源160以在处理期间促进基板的吸附。
电感耦合等离子体设备142设置在盖133上方且经配置以将RF功率电感耦合进入工艺腔室107以在工艺腔室107内产生等离子体。电感耦合等离子体设备142包括设置在盖133上方的第一线圈116和第二线圈118。每一线圈116、118的相对位置、直径比和/或每一线圈116、118中的匝数均可根据需要进行调整，以控制形成的等离子体的轮廓或密度。第一线圈116和第二线圈118中的每一者经由RF馈送结构136通过匹配网络114耦合到RF电源138。RF电源138可说明性地能够在从50kHz至13.56MHz的范围中的可调谐频率下产生高达约4000W(但不限于约4000W)，但可根据特定应用的需要使用其他频率和功率。
在一些示例中，可在RF馈送结构136和RF电源138之间提供功率分割器135(诸如分割电容器)以控制提供给个别的第一和第二线圈的RF功率的相对量。在一些示例中，功率分割器135可并入匹配网络114。
加热器元件113可设置在盖133的顶部上以促进加热工艺腔室107的内部。加热器元件113可设置在盖133与第一线圈和第二线圈116、118之间。在一些示例中，加热器元件113可包括电阻加热元件且可耦合到电源115，诸如AC电源，电源115经配置以提供足够的能量以将加热器元件113的温度控制在期望的范围内。
在操作期间，将基板(诸如，半导体晶片或其他适用于等离子体处理的基板)放置在基板支撑组件180上且从气体面板120经由进入端口121供应工艺气体进入腔室主体101的内部容积。通过将来自RF功率源138的功率施加到第一线圈和第二线圈116、118来将工艺气体点燃成为处理腔室107中的等离子体132。在一些示例中，来自偏置源119的功率(诸如RF或DC源)也可经由匹配网络127提供给基板支撑组件180内的电极153。可使用阀129和真空泵122来控制工艺腔室107内部内的压力。可使用运行穿过腔室主体101的含液体导管(未示出)来控制腔室主体101的温度。
工艺腔室107包括控制器155以在处理期间控制工艺腔室107的操作。控制器155包括中央处理单元(CPU)123、存储器124、和用于CPU 123的支持电路125且促进控制工艺腔室107的部件。控制器155可为任何形式的可用于工业环境的通用计算机处理器中的一者，以用于控制各种腔室和子处理器。存储器124存储可被执行或调用而以本文描述的方式控制工艺腔室107的操作的软件(源代码或物件代码)。
下面更详细描述的诊断盘可产生处理腔室107内的各种部件的传感器数据，诸如但不限于基板支撑组件180、静电吸盘150、环(例如工艺套件环或单环)、腔室壁、基底、气体分配板、喷头、气体管线、气体进入端口121、喷嘴、腔室盖133、衬垫、衬垫套件、屏蔽件、等离子体屏、等离子体产生单元142、射频馈送结构136、电极153、扩散器、流量等化器、冷却基底、腔室观察端口等。用于所述部件的一些示例性传感器数据可包括但不限于对准、同心度、腐蚀度、清洁度、计量数据、部件是否损坏或卡住、部件的维护是否到期等。
图2A示出了根据本公开内容的实施例的开启的诊断盘110的透视图。诊断盘110可包括盘形主体210，具有环绕盘形主体210内部的升高壁202和从盘形主体210向外延伸的至少一个突出部。在实施例中，升高壁202可延伸到至少一个突出部。突出部中的每一个从盘形主体210水平或大致水平地延伸且被定位以垂直或大致垂直于盘形主体210的圆周。
在某些实施例中，有四个突出部，例如，第一突出部204A、第二突出部204B、第三突出部204C和第四突出部204D。在所描绘的实施例中，四个突出部在允许传送机器人112的机械臂的终端效应器拾取诊断盘并将诊断盘放置在处理腔室107中的位置中间隔开来。也可以以一方式定位四个突出部，在当诊断盘由终端效应器夹持时或当诊断盘放置在晶片升降杆的顶部上时，所述方式在附接到每一突出部的非接触传感器和被诊断的部件之间保持清晰的视线(如图2E至图2F中和图7B中所描绘)。
在各种实施例中，诊断盘110包括更多或更少数量的突出部。在替代实施例中，诊断盘110没有突出部且成形为类似于晶片的实心盘。在某些实施例中，一个或多个突出部从盘形主体210的周边向外突出(例如，如图2B中相关于第二突出部204B、第三突出部204C和第四突出部204D描绘的底视图中所示出)。在某些实施例中，突出部中的一个或多个不从盘形主体210的周边向外突出且与盘形主体210的周边齐平(例如，如图2B中相关于第一突出部204A描绘的底视图中所示出)。
在某些实施例中，盘形主体210的升高壁202界定盘形主体的空腔208。在实施例中，诊断盘110进一步包括设置在由升高壁202形成的空腔208内的印刷电路板(PCB)203。多个部件(诸如电路系统205、功率源207、和无线充电器209(例如QI充电器))可设置在PCB203上和/或空腔208内。电路系统205可包括多个部件，诸如，例如无线通信电路和存储器。电路系统205可耦合到与盘形主体210的至少一个突出部中的每一者相附接的至少一个非接触传感器230(如图2B中所示出)。在某些实施例中，这些部件中的一者或多者可能不位于空腔208内部，但可在诊断盘外部，并且可经由电线耦合到(多个)诊断盘。
功率源207可包括电池(诸如锂离子聚合物电池)或替代功率源(诸如超级电容器型功率源，下面相关于图3A至图3B进一步详细描述)。
在某些实施例中，诊断盘110可进一步包括定位于盘形主体210的空腔208之上的盖。盖220可将至少一部分的PCB 203和空腔208内部的某些部件与外部环境屏蔽。在某些实施例中，盖220可将PCB 203、电路系统205、功率源207和无线充电器209在空腔208内的至少一部分与外部环境屏蔽。盖可设计有各种口袋部以在PCB 203上的部件之间产生间隙。例如，盖可包括用于无线充电器209的放置、用于电路系统205的放置、用于功率源207的放置、和可选的用于未来电路系统改变的额外空腔的切口。在某些实施例中，盖220可用于将空腔208内的PCB 203、电路系统205、功率源207和无线充电器209真空密封以与外部环境隔绝。
图2B示出了根据本公开内容的实施例的诊断盘的底视图。在各种实施例中，非接触传感器附接到至少一个突出部中的每一者。例如，诊断盘110可进一步包括多个非接触传感器，诸如分别附接到四个突出部204A、204B、204C和204D的第一非接触传感器230A、第二非接触传感器230B、第三非接触传感器230C和第四非接触传感器230D。在某些实施例中，每一非接触传感器可附接到其相应突出部的下侧，如图2B中所描绘。
非接触传感器可经由任何合适的附接机构来附接到至少一个突出部中的每一者，诸如但不限于，经由环氧树脂、经由螺旋线圈等。在某些实施例中，非接触传感器经由能够容易维护(例如，在非接触传感器发生故障之后容易移除和更换)的附接机构来附接到至少一个突出部中的每一者。在某些实施例中，非接触传感器和/或与其耦合的附接机构可具有使其能够被升高壁202的一部分支撑的宽度。例如，图2A1示出了突出部204D的放大视图。在图2A1中，从空腔208的圆周向突出部204D延伸的升高壁202的部分支撑非接触传感器230D和/或经由支撑突片206A和206B耦合到非接触传感器230D的附接机构。
在没有突出部的实施例中，每一非接触传感器可附接到诊断盘110的周边的下侧。在某些实施例中，每一非接触传感器可附接到诊断盘的其他侧，诸如但不限于每一突出部的上侧(例如，盖220上)、诊断盘110的边缘(例如，盖220上或盘形主体210的周边上)等。
每一非接触传感器可在允许非接触传感器产生部件的传感器数据的方向上定向。例如，每一非接触传感器可在边缘环、工艺环、静电吸盘等之上定向以产生用于边缘环或工艺环的对准或同心度的传感器数据(例如，基于它们之间的间隙测量或静电吸盘和工艺环之间的间隙)或用于边缘环或工艺套件环的腐蚀度或清洁度的传感器数据。在另一示例中，每一非接触传感器可在允许非接触传感器产生处理腔室盖或喷头的传感器数据的方向上定向。在某些实施例中，非接触传感器可被定向以形成朝向某些腔室部件的清晰视线。在替代实施例中，整个诊断盘可被定向以形成朝向某些腔室部件的清晰视线。例如，可将诊断盘倒置在晶片升降杆上，以便附接到每一突出部下侧的非接触传感器具有处理腔室顶部侧的清晰视线(例如，以进行喷头或工艺腔室盖的诊断扫描)。
每一非接触传感器可耦合到电路系统205，例如，经由PCB 203上的连接。每一非接触传感器可经配置以获取任何给定处理腔室107中使用的部件的传感器数据(例如，定位、纹理和/或粗糙度信息指示对准、同心度、清洁度、腐蚀等)。无线通信电路可包括或耦合到天线以便将传感器数据无线传送到控制器109。在某些实施例中，将传感器数据暂时存储在诊断盘的存储器中，使用无线通信电路无线传送到控制器109，并且一旦诊断盘与控制器的安全无线连接终止，则从诊断盘的存储器清除传感器数据。
在变化的实施例中，非接触传感器是图像传感器，诸如至少四倍放大率(例如，4X、6X、8X或更多)的相机变焦。例如，非接触传感器可为或包括电荷耦合装置(CCD)相机和/或互补金属氧化物(CMOS)相机或高分辨率相机。替代地，相机可具有其他变焦能力。在某些实施例中，非接触传感器可为位置传感器。替代地，非接触传感器可为可扫描部件表面的微型雷达传感器。此外，非接触传感器可包括x射线发射器(例如，x射线激光)和x射线检测器。非接触传感器可以替代地为或包括一对或多对产生激光束的激光发射器和接收激光束的激光接收器。当激光束从部件的表面反射离开时，可通过一对激光发射器和激光接收器产生传感器测量。在某些实施例中，非接触传感器可进一步包括整合在其上的照明能力或耦合到照明工具。在各种实施例中，这些传感器测量可被电路系统205和/或控制器109转换成为传感器数据。
在一个实施例中，非接触传感器是具有约25mm至约45mm、约30mm至约40mm、约33mm至约37mm、或约35mm的聚焦范围的相机。相机可具有至少3兆像素、至少4兆像素、或至少5兆像素的分辨率，以使相机能够聚焦于某个部件并得到其清晰的边缘。相机可具有约25mm至约45mm的视野(FOV)，范围从约33000μm×约24000μm至约60000μm×约45000μm。在一些实施例中，合适的相机可具有可通过自动对焦算法操作的自动对焦。在某些实施例中，合适的相机不具有自动对焦特征以延长功率源的寿命(例如，从功率源获得的运行时间)。在一些实施例中，相机可具有下表1中描述的特征的任何组合。
表1-根据一实施例的用于诊断盘的示例性相机的规格
可用的控制 目前的值 范围
亮度 0(50％) -64-64
对比度 32(50％) 0-64
饱和度 64(50％) 0-128
色调 0(50％) -40-40
白平衡温度，自动 是(true) 是|否(false)
灰度系数(Gamma) 100(6％) 72-500
增益 0(0％) 0-100
功率线频率 50Hz 关闭|50Hz|60Hz
白平衡温度 4600(48％) 2800-6500
锐度 3 0-6
背光补偿 1 0-2
曝光，自动 光圈先决模式 手动模式|光圈先决模式
曝光(绝对) 157(3％) 1-5000
曝光，自动先决 是 是|否
对焦(绝对) 224(21％) 1-1023
对焦，自动 是 是|否
在变化的实施例中，诊断盘110可进一步包括附接到至少一个突出部中的每一者的至少一个照明部件。例如，在图2B中所描绘的实施例中，照明部件232B附接到突出部204B，照明部件232C附接到突出部204C，并且照明部件232D附接到突出部204D。虽然图2B中描绘的实施例中的非接触传感器230A不附有照明部件，在某些实施例中，非接触传感器230A也附有照明部件。设置在PCB 203上的电路系统205可耦合至少一个照明部件中的每一者(例如，232A、232B、232C)。每一照明部件可经配置以照明在任何给定处理腔室107中使用的部件的至少一部分，使得每一非接触传感器可获取被照明的部件的部分的传感器数据。示例性照明部件可包括但不限于发光二极管(LED)。
图2C示出了根据本公开内容的一些方面沿着线“2A”的图2A的诊断盘110的侧横截面视图。图2D示出了根据本公开内容的实施例的屏蔽的诊断盘的透视顶视图。
另外参考图2A，可通过盘形主体210的外周边上的两个点来界定诊断盘110的直径(DIA)，所述两个点彼此间隔开180度。界定直径DIA的点中的一者可为至少一个突出部的边缘。例如，盘形主体210(和诊断盘110)的直径DIA可从第一突出部204A的边缘到盘形主体210的外周边上的点212(可为凹口)。以类似的方式，诊断盘的直径可为从第二突出部204B、第三突出部204C、或第四突出部204D中的一者的边缘到位于从突出部的其中一者的对应边缘180度的盘形主体210的周边上的对应点。在一些实施例中，直径范围可从约310mm至约320mm内、或在约310mm至约320mm的10至15％内。直径不应被解释为限制性的。在一些实施例中，直径范围可从约310mm、约315mm、约320mm、约325mm、约330mm、约335mm、约340mm、约345mm或约350mm中的任一者到约355mm、约360mm、约365mm、约370mm、约375mm、约380mm、约385mm、约390mm、约395mm或约400mm中的任一者，或其中的任何子范围或单个值。
此外，在某些实施例中，可定位每一非接触传感器以使得在非接触传感器和盘形主体210的底部之间形成间隙。例如，可将每一非接触传感器定位于相应突出部的下侧上，使得非接触传感器和盘形主体210的底部之间的垂直距离使非接触传感器从放置诊断盘于其上的表面移位。可通过升高壁202的高度(H)来界定诊断盘110的高度，可高达约15mm、高达约14mm、高达约13mm、高达约12mm、高达约11mm、高达约10mm、高达约9mm、高达约8mm、高达约7mm、或高达约6mm。
在变化的实施例中，包括升高壁202的盘形主体210和盖220可由聚醚醚酮(PEEK)、铝合金、碳纤维或铝中的至少一者制成。在某些实施例中，盘形主体和/或盖被涂覆。在实施例中，涂层经配置以使诊断盘110具有以下中的至少一者：耐真空、耐高温、耐划伤、或上述的组合。在一实施例中，涂层是反射性的和/或透明的，以便抵消诊断盘110可能暴露于的任何红外线辐射。例如，在一个实施例中，涂层是对红外线透明的，以允许涂层的表面光洁度反射可能暴露于的红外线辐射。反射掉红外线辐射而不吸收它(或最小化其吸收)可最小化传送到诊断盘的热。在一些实施例中，涂层被高度抛光。在某些实施例中，涂层具有范围从约2μin至约20μin、从约4μin至约16μin、从约6μin至约12μin、或其中的任何子范围或单个值的表面粗糙度光洁度。
在某些实施例中，涂层包括可在至少50℃的温度下操作同时保持其完整性而不剥落的材料，以便避免在处理腔室中导入颗粒污染物。涂层可为耐侵蚀和/或耐腐蚀的。可用于涂覆盘形主体210和盖220的示例性涂层材料包括但不限于以下中的至少一者：阳极氧化铝、铝合金、或氧化钇。
在一些实施例中，诊断盘110进一步包括设置在盘形主体210的底部表面上的多个运动耦合界面235。多个运动耦合界面235可经配置以与处理腔室中的基板支撑组件(诸如图1B中的处理腔室107中的基板支撑组件180)的配准特征接合。多个运动耦合界面235与配准特征的接合使诊断盘110在处理腔室107中达成目标位置和目标定向。
例如，多个运动耦合界面235可被配置为倾斜的孔或插槽，以接收(或接合)位于处理腔室107内的静电吸盘(ESC)150的晶片升降杆(图2F中的253)。图2E示出了图2A的诊断盘110中的多个运动耦合235的示例的侧横截面视图。运动耦合是固定装置(fixture)，经设计以通过提供位置的精确性和确定性来准确地约束零件(例如，晶片升降杆)。多个运动耦合235因此可使诊断盘110在部件之上或下方居中，使得非接触传感器一般在被成像或扫描的部件的方向上定向。
图2F示出了根据本公开内容的一个实施例的将诊断盘110向下设定在ESC 150上的晶片升降杆253和多个运动耦合235和ESC 150之间的低接触区域(LCA)250。如图所示，在一个实施例中，多个运动耦合235可提供用于通过升降杆253轻松升降接合的脱模角(draftangle)。在各种实施例中，运动耦合由以下中的一者制成：铜、不锈钢、圆环、瓦斯佩尔(vaspel)、碳纤维、rexolite、或聚醚醚酮(PEEK)。因为运动耦合235不是金属且碰触ESC150的表面，诊断盘110避免了刮伤或损坏ESC 150。LCA 250和运动耦合235的材料也可帮助减少颗粒的产生和污染。
在各种实施例中，控制器109(例如，计算系统)可从工厂界面机器人111、晶片传送腔室机器人112、和/或每一非接触传感器接收信号并向工厂界面机器人111、晶片传送腔室机器人112、和/或每一非接触传感器发送控制。以此方式，控制器109可启动诊断，其中例如处理腔室107中的一者中的部件已操作了某小时数。控制器109可向工厂界面机器人111发送信号以从基板盒102中的一者拾取诊断盘110中的一者并将诊断盘110传送到例如站104b，例如，站104b可为装载锁定或脱气腔室。此后，传送腔室机器人112可例如使用机械臂的终端效应器拾取诊断盘110并将诊断盘110放置在处理腔室107中，在处理腔室107中诊断盘110可获取部件的传感器数据。可例如使用无线通信电路经由WAP装置129将传感器数据无线传送到控制器109。
图2G示出了根据本公开内容的实施例的描绘了诊断盘上的四个非接触传感器的位置的示意图。在所描绘的实施例中，盘形主体210包括在盘形主体的圆周上的第一位置221处的凹口。第一位置221可被称为0°的起始角。凹口可与预对准器一起使用，使得诊断盘110可放置在处理腔室107中的选定位置和/或可通过终端效应器被拾取。
在所描绘的实施例中，第一非接触传感器230A可附接到第一突出部204A，将第一突出部204A定位成与凹口的第一位置呈约170°至180°的角度。在所描绘的实施例中，第二非接触传感器230B可附接到第二突出部204B，将第二突出部204B定位成与凹口的第一位置呈约225°至235°的角度。在所描绘的实施例中，第三非接触传感器230C可附接到第三突出部204C，将第三突出部204C定位成与凹口的第一位置呈约295°至305°的角度。在所描绘的实施例中，第四非接触传感器230D可附接到第四突出部204D，将第四突出部204D定位成与凹口的第一位置呈约55°至65°的角度。
第一非接触传感器230A可在与盘形主体210的外周边相距约295mm至约305mm处附接到第一突出部204A。可将分别附接到第二突出部204B、第三突出部204C、和第四突出部204D的第二非接触传感器230B、第三非接触传感器230C、和第四非接触传感器230D定位于与盘形主体210的外周边相距约310mm至约320mm处。
第二突出部204B、第三突出部204C、和第四突出部204D，以及对应的第二非接触传感器230B、第三非接触传感器230C、和第四非接触传感器230D的位置(如相关于图2G所述)不应被解释为限制性的，因为它们的位置可根据所使用的处理腔室、所使用的主要框架机器人、所使用的传送腔室机器人、机器人的终端效应器等而变化。可以其他角度或在其他位置布置至少一个突出部和附接到其上的非接触传感器，只要非接触传感器具有间隙(例如，通过终端效应器)以查看正在诊断的处理腔室内的部件或区域。
在图2A、图2B、图2C、图2D、图2G和图7B中所描绘的实施例中，定位第一非接触传感器230A(例如，第一相机)以使第一非接触传感器230A在平坦区域222(也在图7A中为800)的边缘和ESC 150的圆形边缘的起始上居中。定位所描绘的实施例中的第二非接触传感器230B(例如，第二相机)、第三非接触传感器230C(例如，第三相机)和第四非接触传感器230D(例如，第四相机)以观察工艺套件的环区段(例如，边缘环90和支撑环390)。根据下方相关于图7A至图7B进一步详细描述的实施例，所描绘的实施例中的非接触传感器230A、230B、230C和230D的定位允许了测量ESC 150和工艺套件环之间的间隙以确定工艺套件环的对准和同心度。
在实施例中，可以以与晶片相同的方式使用相同的机器人在晶片处理系统内传送诊断盘110。因此，诊断盘可具有使其能够移动穿过晶片处理的某些属性，诸如某些目标尺寸(例如，高度和宽度)、目标重量、目标质心等。高度和宽度可具有本文上述相关于图2C的DIA和H的尺寸。在某些实施例中，诊断盘110的质量范围可从约500g至约700g、从约530g至约650g、或从约550g至约600g。在某些实施例中，诊断盘110的质心可与直径中心相距约0.05至约0.15、约-0.15至约0.0、约0.0至约0.15(X、Y、Z)。在某些实施例中，诊断盘110的质心可与直径中心相距约0.10至约0.13、约-0.10至约-0.05、约0.05至约0.10(X、Y、Z)。
诊断盘110的内部空腔208内的各种部件(诸如至少PCB 203、电路系统205和无线充电器209)都可由玻璃增强环氧树脂层压材料(例如，FR-4)和铜制成。在某些实施例中，PCB 203的重量可从约40g至约70g、从约45g至约65g、或从约50g至约60g。在某些实施例中，无线充电器209的重量可从约5g至约20g、从约8g至约17g、或从约10g至约15g。在某些实施例中，电路系统205的重量可从约10g至约20g、从约12g至约18g、或从约14g至约16g。
可将本文描述的诊断盘中的任意个传送进入处理腔室(诸如处理腔室107)以原位产生传感器数据，而无需对处理腔室排气。因此，诊断盘110可暴露于高真空和/或高温和/或侵蚀性环境。现有的功率源(诸如锂电池)在真空和/或高温环境下可能会泄漏、膨胀或甚至爆炸。
在实施例中，本公开内容耦合到PCB的功率源，PCB具有设置在其上的功率管理电路系统以形成功率单元。在实施例中，功率单元经配置以在高真空和高温下操作而不会变形(例如，不隆起)、破裂或爆炸。高真空可包括高达约50毫托(mTorr)(例如，从约0.1毫托至约50毫托、从约15毫托至约50毫托、或从约30毫托至约50毫托)的压力。高温可包括约50℃至约120℃、约65℃至约120℃、约80℃至约120℃、约50℃至约80℃、或约65℃至约80℃的温度。在某些实施例中，可在范围从约-20℃至约120℃、从约0℃至约120℃、从约20℃至约120℃、从约50℃至约85℃、或其中的任何单个值或子范围的温度下操作功率源。
图3A示出了根据本公开内容的实施例可在诊断盘110中使用的功率单元的顶视图。功率单元300包括PCB 203和超级电容器310(例如，在图3A中描绘的实施例中的310A、310B、和310C的组合)，超级电容器310包括多个并联和串联连接的电容器。在图3A中所描绘的实施例中，六个电容器的三个群组310A、310B和310C串联连接且三个群组(310A、310B和310C)并联连接。图3A中描绘的布置不应被解释为限制。本领域技术人员应理解，可以以并联、串联和组合的各种布置方式来布置不同数量的电容器，以达到目标功率属性。
在某些实施例中，超级电容器310可耦合到PCB 203。替代地，超级电容器310可为PCB 203的整体部分。例如，图3B示出了根据本公开内容的其他实施例的功率单元的透视顶视图，可用于作为PCB 203的整体部分的超级电容器320的诊断盘110中。在图3B中所描绘的实施例中，PCB 203可为两层PCB。在图3B中所描绘的实施例的两层PCB 203上形成的超级电容器320包括并联连接的八个群组(PCB的每一侧上有四个，图3B中仅展示一侧的四个群组320A、320B、320C、320D)且每一群组包括六个串联连接的电容器。
在某些实施例中，无论超级电容器(例如，310或320或未示出的其他布置)和PCB203的布置如何，功率单元300可进一步包括气密密封的外壳，使得若功率源在高真空和/或高温条件下故障，功率源的材料保持封闭且不会污染诊断盘110或处理腔室107。用于功率单元的外壳也提供对功率单元的真空保护和/或电隔离。
在图3A中所描绘的实施例中，超级电容器310被封装在由硅制成的气密密封外壳中。在某些实施例中，外壳可由金属制成。气密密封外壳可共形地包覆功率源或整个功率单元(例如，至少功率源与PCB一起)。可通过将功率源或功率单元放置在一种形式(例如，模具)中并且用外壳材料(例如，硅)淹没所述形式而在功率源或整个功率单元上形成气密密封。也可适当地使用用于气密密封功率源或整个功率单元的其他方法。
在图3A中所描绘的实施例中，多个电容器包括氯化钠。在某些实施例中，氯化钠在高真空和高温环境下有利地比目前在功率源中使用的某些材料(诸如锂)更稳定。锂是一种自氧化剂，并且在高温和高真空环境中，锂可能会点燃、产生自身的氧气并爆裂。锂也是一种重金属，若锂污染了诊断盘或处理腔室中的任一者，则无法从诊断盘或从处理腔室清洁。相比之下，若含有氯化钠的超级电容器在处理腔室的高温和高真空环境下发生故障并破裂，则可很容易地清洁钠。在某些实施例中，功率源不含重金属。在一个实施例中，功率源不含锂。在一个实施例中，功率源不含铜。
在某些实施例中，功率源可包括锂，只要功率单元经配置以在高真空和高温下操作而不爆裂或爆炸且可选地不变形。
在各种实施例中，功率源可具有低轮廓，例如高达约6mm、高达约5.5mm或高达约5mm的高度，因此功率源可装配在由盘形主体和盖所形成的内部内，被屏蔽在所述内部内，并与盘形主体外部的环境隔离。在一实施例中，功率源可具有范围从约45mm到约50mm、从约46mm到约49mm、或从约47mm到约48mm的宽度和范围从约50mm到约200mm、从约65mm至约185mm，或从约80mm至约170mm的长度。在一实施例中，功率源的重量的范围可从约40g至约60g、从约45g至约55g、或从约48g至约52g。在某些实施例中，这些尺寸是指没有PCB的超级电容器本身。在其他实施例中，这些尺寸是指与PCB一起的超级电容器。
在某些实施例中，超级电容器的单个串接(例如，串联的六个电容器的每一串接，诸如图3A和图3B中个别的310A或320A)可具有一些目标属性。例如，超级电容器的单个串可具有以下中的一者或更多者：输出电压约8.4V，电容约15F，高度约2mm至约3mm，宽度约12mm至约16mm，长度约70mm至约75mm，质量约8g至约10g，最小存储能量约105W，操作温度范围约-20℃至约120℃，等效串联电阻(ESR)约15欧姆，24小时漏电流约0.10至约0.15mA，最大充电电流约50mA，最大放电电流约70mA，且最低放电电压约4.8V。
在一个实施例中，功率源可包括键控特征(诸如PCB上的机械特征或具有键的蚀刻连接器)以确保功率源被正确放置。
在各种实施例中，可使用PCB上的充电电路对功率源充电，所述充电电路限制顶端和底端处的电压并保护功率源免于过度充电或充电不足。功率源可在大气压和室温(例如，约20℃至约30℃)或真空下充电。在某些实施例中，可通过将诊断盘放置在充电区块或充电板旁边来对功率源无线充电。在某些实施例中，诊断盘110可包括用于在其上无线充电的充电位置标识符。替代地，可使用USB缆线为功率源充电。
当进行诊断扫描时，多个诊断盘110可旋转，使得当第一诊断盘的功率源被充电时，第二诊断盘执行诊断扫描。随后，两个诊断盘可交换位置，使得第二诊断盘的功率源可在第一诊断盘执行诊断扫描的同时充电。
在某些实施例中，功率源具有约1:2至约3:2或约1:1的充电时间与运行时间比。如本文所用，1:1的充电时间与运行时间比意味着为功率源充电约30分钟将足以为诊断盘110供电约30分钟。如本文所用，1:2的充电时间与运行时间比意味着为功率源充电约30分钟将足以为诊断盘110供电约60分钟。如本文所用，3:2的充电时间与运行时间比意味着为功率源充电约30分钟将足以为诊断盘110供电约20分钟。在某些实施例中，功率源足以在约15分钟至约60分钟、约20分钟至约50分钟、或约25分钟至约45分钟的运行时间为诊断盘和诊断盘的操作(例如，图像捕捉)供电。
本文列举的充电时间与运行时间比不应被解释为限制性的。在某些实施例中，充电时间与运行时间比的范围可从约1:100、约1:75、约1:50、约1:25、约1:10、约1:10、约1:5、或约1:1中的任一者至约5:1、约10:1、约15:1、约25:1、约50:1、约75:1、或约100:1中的任一者，或任何其中的子范围或单个值。
在某些实施例中，功率源具有约3.7V的电压输出和范围从约300mA至约1200mA、从约350mA至约800Ma、或约400mA至约600mA的电流使用。在某些实施例中，功率源具有范围从约400mAh至约600mAh、从约450mAh至约650mAh、或从约480mAh至约620mAh的电流容量。
在某些实施例中，功率源是耐用的且在1℃下具有至少约350个循环、至少约400个循环、至少约450个循环、或至少约500个循环的使用寿命。术语“使用寿命”是指功率源可使用的循环数，直到功率源具有约80％的剩余容量，其中单个循环是指正在充电的功率源，所述功率源使用本文所述的任一诊断盘来对诊断扫描供电，和正在放电的功率源。在一个实施例中，单个循环内的诊断扫描可包括在其期间产生传感器数据的多个多分钟测量(例如，12个3分钟测量或每一测量中8张照片捕捉的4个测量)。
本文描述的功率源可为无毒的且安全地在没有与常规锂电池中发现的类似的特殊分类的飞机中不受管制地旅行。因此，本文所述的功率源可符合安全规定UL 2054、IEC62133ed.2和UN 38.3。
合适的功率源可具有某些目标属性(诸如但不限于电压输出、电流使用、能量密度、等效串联电阻、质量等)以形成能够使用诊断盘110达目标持续时间且在高温和高真空条件下不会变形、爆炸、破裂或污染处理腔室的功率单元。根据一实施例的用于功率源的示例性属性在下表2中概述。
表2-根据一实施例的功率源的示例性属性
属性 值
宽度 47.5mm
长度 84.5mm
高度 6.0mm
质量 40-60克(例如，50克)
电流容量 500mAh
电压范围 3.7V额定
尖峰负载 1200mA
额定负载 350mA–850mA
温度 120C
真空规格 0.1毫托
运行时间 30min
能量密度 9Ws/g至13Ws/g
等效串联电阻(ESR) 高达约1.5ohm
虽然本文所述相关于图3A和图3B的功率源是用诊断盘来描绘的，本领域技术人员将理解，可使用类似的功率源为晶片处理系统100或处理腔室107中的其他装置供电。所述功率源是特别有利的，因为它们远离采用经由电线为晶片处理系统部件供电。本文描述的功率源的优势也在于它们的低成本、改进的性能、低毒性、在高/低温/真空条件和侵蚀环境下的耐用性、高循环寿命、可扩展性、有益的充电时间与运行时间比、和易于经由飞机运输。
图4是根据本公开内容的各种实施例使用诊断盘以用于获得处理腔室(诸如图1B的处理腔室107)内的部件的传感器数据的方法400的流程图。可通过处理逻辑来执行方法400的一些操作，处理逻辑可包括硬件(电路系统、专用逻辑等)、软件(例如在通用计算机系统或专用机器上运行)、固件、或上述的一些组合。可通过计算装置来执行方法400的一些操作，诸如图1A的控制器109，以控制机械臂和/或非接触传感器。例如，执行方法400的一个或多个操作的处理逻辑可在控制器109上执行。
为了简化解释，所述方法被描绘和描述为一系列动作。然而，根据本公开内容的动作可以以各种顺序和/或同时发生，并且与本文未呈现和描述的其他动作一起发生。此外，并非所有示出的动作都可被执行以实施根据所公开主题的方法。此外，本领域技术人员将理解和领会，所述方法可替代地经由状态图或事件表示为一系列相互关联的状态。
参考图4，方法400可始于处理逻辑将一个或一组诊断盘110装载到基板盒102中的一个(诸如FOUP或SSP)内(405)。在一个实施例中，将一个或多个诊断盘存储在FOUP中，FOUP也包含边缘环，或更一般地，包含工艺套件环。在一个实施例中，将多个诊断盘存储在经设计以收容诊断盘的FOUP中。方法400可继续以下操作：基于基板处理系统内的处理腔室的RF操作小时数(410)和/或基于其他准则(例如，从对处理腔室中的部件执行最后一次分析以来已过去的时间量)，处理逻辑确定部件处理腔室107中的某个部件应进行诊断扫描。处理逻辑也可确定针对所述部件的诊断扫描的类型(即，要产生的传感器数据的类型，诸如计量数据、间隙测量等)(410)。
方法400可继续以下操作：处理逻辑使诊断盘110中的一者以与用于移动晶片类似的移动从FOUP(或SSP)传送到处理腔室(415)。在实施例中，这包括使工厂界面区域(例如图1A中的91)内的机械臂从晶片存储区域移动诊断盘110并将诊断盘装载进入基板处理系统的装载锁定(例如，通过工厂界面机器人111)。在实施例中，这可进一步包括使传送腔室区域(诸如图1A中的106)内的机械臂将诊断盘110从装载锁定收回至处理腔室(例如，通过传送腔室机器人112)。这可包括使传送腔室106内的机械臂的终端效应器以与用于移动晶片类似的移动来拾取和放置诊断盘110进入处理腔室107。
可选地，方法400可继续以下操作：处理逻辑使传送腔室机器人112将诊断盘110从机械臂的终端效应器传送到ESC 150的晶片升降杆253(图2F)。在一个实施例中，方法400可进一步包括使处理腔室中的基板支撑组件的多个晶片升降杆升高，使得诊断盘110的多个运动耦合界面(例如，图2E中的235)与多个晶片升降杆接合以使诊断盘110具有目标位置和目标定向。在一个实施例中，方法400可进一步包括使处理腔室中的基板支撑组件的多个晶片升降杆下降，例如，将诊断盘110设定在ESC上(420)。
方法400可继续以下操作：处理逻辑与诊断盘110中的至少一者建立无线连接(420)。无线连接可为安全无线连接。可在将诊断盘110放置在处理腔室中之前或在将诊断盘110放置在处理腔室中之后建立无线连接。在建立无线连接之后，方法400可继续以下操作：处理逻辑将脚本加载到诊断盘110上，所述脚本使诊断盘110根据诊断扫描算法来监测温度、控制照明、并产生传感器数据。
方法400可进一步包括以下操作：处理逻辑使诊断盘110使用诊断盘的一个或多个非接触传感器来产生处理腔室的部件的传感器数据(425)。例如，使诊断盘110产生传感器数据可包括使诊断盘的非接触传感器产生描绘多个多分钟测量的传感器数据。在一个实施例中，使诊断盘110上的相机产生传感器数据可包括使相机自动对焦、照明、和拍摄部件的一部分的第一图像，随后使相机自动对焦、照明、和拍摄部件的所述部分的第二图像，随后使相机自动对焦、照明、和拍摄部件的所述部分的第三图像。
方法400可进一步包括经由无线连接从诊断盘接收传感器数据(430)。当诊断盘110设置在机械臂的叶片上且在处理腔室内时，当诊断盘在晶片升降杆253上时，或在诊断盘110已降低到ESC 150之后，可接收传感器数据。
另外参考图4，在各种实施例中，方法400进一步包括处理逻辑分析传感器数据以确定以下至少一者：部件的对准、同心度、清洁度、腐蚀度、部件是否损坏、部件是否卡住(435)。
若方法400确定对准或同心度(440)且处理逻辑确定对准或同心度没有偏斜，方法400可继续以下操作：处理逻辑使传送腔室机器人将诊断盘110从处理腔室移动回到装载锁定。方法400可进一步继续以下操作：处理逻辑确定不需要额外的维护且使工厂界面机器人将诊断盘110从装载锁定移动回到存储区域(例如，FOUP或SSP)(450)。方法400可进一步继续以下操作：处理逻辑使基板处理在再次启动部件的诊断扫描之前持续额外的RF小时数(455)。
然而，若部件的对准或同心度偏斜，方法400可继续以下操作：处理逻辑启动部件的对准或同心度的自动校正(445)。
若方法400确定清洁度(460)且处理逻辑确定清洁度未达到污染阈值，方法400可继续以下操作：处理逻辑使传送腔室机器人将诊断盘110从处理腔室移动回到装载锁定。方法400可进一步继续以下操作：处理逻辑确定不需要额外的维护且使工厂界面机器人将诊断盘110从装载锁定移动回到存储区域(例如，FOUP或SSP)(450)。方法400可进一步继续以下操作：处理逻辑使基板处理在再次启动部件的诊断扫描之前持续额外的RF小时数以确定清洁度(455)。
然而，若部件的清洁度达到污染阈值，方法400可继续以下操作：处理逻辑启动部件的自动清洁(465)。
若方法400确定腐蚀度(470)且处理逻辑确定腐蚀度未达到寿命终止阈值，方法400可继续以下操作：处理逻辑使传送腔室机器人将诊断盘110从处理腔室移动回到装载锁定。方法400可进一步继续以下操作：处理逻辑确定不需要额外的维护且使工厂界面机器人将诊断盘110从装载锁定移动回到存储区域(例如，FOUP或SSP)(450)。方法400可进一步继续以下操作：处理逻辑使基板处理在再次启动部件的诊断扫描之前持续额外的RF小时数以确定腐蚀度(455)。
然而，若部件的腐蚀度达到寿命终止阈值，方法400可继续以下操作：处理逻辑启动部件的自动更换(475)。部件的更换可包括将磨损的部件(例如，工艺套件环)从处理腔室移除回到存储区域(例如，FOUP或SSP)。部件的更换可进一步可选地包括使用处理腔室的加压气体源(例如，氮)来冲洗磨损部件周围的残留物和颗粒。部件的更换可进一步包括将新部件从存储区域移动进入处理腔室以作为用于磨损部件的更换。部件的更换可进一步包括使用机器人叶片将新部件放置进入处理腔室。
若方法400识别损坏或卡住的部件(480)且处理逻辑确定部件没有损坏或没有卡住，方法400可继续以下操作：处理逻辑使传送腔室机器人将诊断盘110从处理腔室移动回到装载锁定。方法400可进一步继续以下操作：处理逻辑确定不需要额外的维护且使工厂界面机器人将诊断盘110从装载锁定移动回到存储区域(例如，FOUP或SSP)(450)。方法400可进一步继续以下操作：处理逻辑使基板处理在再次启动部件的诊断扫描之前持续额外的RF小时数以识别损坏或卡住的部件(455)。
然而，若部件损坏，方法400可继续以下操作：处理逻辑启动部件的自动更换，类似于如上所述更换磨损部件(485)。若部件被卡住，方法400可继续以下操作：处理逻辑启动部件的自动移动(485)。
方法400的功能可针对额外的处理腔室中的额外部件重复进行(490)。也可重复方法400的功能以诊断与处理腔室中的部件相关联的其他问题，可通过本文所述的任何诊断盘来诊断和/或可使用处理腔室内的机器人来自动解决所述问题，例如传送腔室机器人112。
在实施例中，由诊断盘产生的传感器数据可包括图像数据。在实施例中，分析传感器数据的处理逻辑包括将图像处理算法或经训练的机器学习模型中的一者应用于确定相关于所诊断的部件的以下至少一者的传感器数据：对准、同心度、清洁度、腐蚀度、部件是否损坏、部件是否卡住等。
图5是使用诊断盘的原位非接触传感器(例如，非接触传感器230)以用于产生传感器数据并将所述传感器数据无线传送到控制器109(例如，计算系统)的方法500的流程图。可通过处理逻辑来执行方法500的一些操作，处理逻辑可包括硬件(电路系统、专用逻辑等)、软件(例如在通用计算机系统或专用机器上运行)、固件、或上述的一些组合。可在将诊断盘110放置进入处理腔室之前或之后通过诊断盘110来执行方法500的一些操作。
为了简化解释，所述方法被描绘和描述为一系列动作。然而，根据本公开内容的动作可以以各种顺序和/或同时发生，并且与本文未呈现和描述的其他动作一起发生。此外，并非所有示出的动作都可被执行以实施根据所公开主题的方法。此外，本领域技术人员将理解和领会，所述方法可替代地经由状态图或事件表示为一系列相互关联的状态。
参考图5，方法500可始于诊断盘110使用诊断盘的无线电路建立与计算系统的安全无线连接(510)。可在诊断盘进入处理腔室(例如，图1A中的处理腔室107)之前或之后建立诊断盘和计算系统之间的安全无线连接。可在诊断盘由传送机器人112的机械臂夹持时、在将诊断盘放置在晶片销253上时、或在将诊断盘放置在ESC 250上时建立诊断盘和计算系统之间的安全无线连接。
方法500可继续以下操作：诊断盘从计算系统接收脚本，经由所述脚本可指示诊断盘110以例如监测温度、控制照明、和产生传感器数据。
方法500可继续以下操作：诊断盘110的至少一个非接触传感器(例如，230A、230B、230C或230D)产生设置在处理腔室(例如，处理腔室107)内的部件的至少一部分的传感器数据(520)。可在与晶片处理期间处理腔室中存在的压力和温度类似的压力和温度下执行产生部件的至少一部分的传感器数据。例如，可在真空(例如，约0.1毫托至约50毫托、约15毫托至约50毫托、或约30毫托至约50毫托)和/或温度范围约-20℃至约120℃、约0℃至约120℃、约50℃至约85℃、约50℃至约120℃、约65℃至约120℃、约80℃至约120℃、约50℃至约80℃、或约65℃至约80℃下在处理腔室中产生传感器数据。
产生传感器数据可包括诊断盘的非接触传感器进行多个多分钟测量。在一个实施例中，诊断盘110上的相机通过自动对焦在部件的一部分(例如，边缘环、工艺套件环、或ESC)、照明、和拍摄所述部件的一部分的第一图像，随后自动对焦、照明、和拍摄所述部件的所述部分的第二图像，随后自动对焦、照明、和拍摄所述部件的所述部分的第三图像来产生传感器数据。在某些实施例中，诊断盘110可在拍摄图像之前在不自动对焦和/或不照明所述部件的所述部分的情况下产生传感器数据。
诊断盘110的至少一个非接触传感器可产生处理腔室内的各种部件的传感器数据。一些示例性部件包括但不限于：工艺套件环、单环、基板支撑组件、静电吸盘(ESC)、腔室壁、基底、气体管线、气体分配板、面板、喷头、喷嘴、盖、衬垫、衬垫套件、屏蔽件、等离子体屏、远程等离子体源、流量等化器、冷却基底、腔室观察端口、或腔室盖。
继续参考图5，方法500可继续以下操作：将传感器数据存储在诊断盘的存储器中(530)。方法500可进一步继续以下操作：诊断盘的无线通信电路将传感器数据无线传送到计算系统(540)。在某些实施例中，诊断盘可仅将传感器数据传送到计算系统而不将传感器数据存储在诊断盘的存储器中。传感器数据可包括要由计算系统分析以确定相关于部件的以下至少一者的图像数据：对准、同心度、清洁度、腐蚀度、部件是否损坏、部件是否卡住等。
方法500可继续以下操作：终止与计算系统的安全无线连接(550)。方法500可进一步继续以下操作：从诊断盘的存储器清除传感器数据(560)。在某些实施例中，诊断盘也将在终止与计算系统的安全无线连接之后清除从计算系统接收的任何脚本。在某些实施例中，诊断盘将在终止与计算系统的安全无线连接之后关闭诊断盘的非接触传感器和/或诊断盘的照明部件。
方法500的功能可针对额外的处理腔室中的额外部件重复进行(570)。也可重复方法500的功能以诊断与处理腔室中的部件相关联的其他问题，可通过本文所述的诊断盘中的任意个来诊断和/或可使用处理腔室内的机器人来自动解决所述问题，诸如传送腔室机器人112。
示例
阐述以下示例以帮助理解本公开内容而不应被解释为特定限制本文所述和所主张的公开。本公开内容的此类变化，包括任何或所有现在已知或以后开发的等效物的更换，其将落在本领域技术人员的视界内，并且架构、操作、设计或属性上的次要改变都应被考虑落入并入本文的公开内容的范围内。
示例1–诊断扫描以确定边缘和支撑环的腐蚀度
图6A示出了根据本公开内容的实施例的被放置在处理腔室(例如，107)的ESC(例如，150)的晶片升降杆(例如，253)上的诊断盘(例如，110)的侧横截面视图。诊断盘被示出为设定在位于传送腔室(例如，106)内的传送腔室机器人(例如，112)的机械臂的终端效应器(例如，机器人叶片)的顶部上。已圈出绕着边缘环的一部分所在的ESC(例如，150)的左侧部分的区域311，区域311在图6B至图6C中被放大。
图6B是根据本公开内容的示例性实施例的图3的诊断盘(例如，110)的一部分的分解视图，其中非接触传感器230是捕捉边缘和支撑环的传感器数据的高分辨率相机。可升高图6A中所示出的晶片升降杆(例如，253)，并且传送腔室机器人(例如，112)的机械臂的终端效应器可将诊断盘(例如，110)向下设定于晶片升降杆(例如，253)上。诊断盘上的运动耦合(例如，235)可确保晶片升降杆被迫将诊断盘居中在ESC(例如，150)之上，使得每一非接触传感器230被垂直定位于边缘环90的顶部上。在一个实施例中，晶片升降杆(例如，253)仅稍微升高，使得非接触传感器230与边缘环90留下较小的间隙。在诊断盘(例如，110)安置在晶片升降杆(例如，253)上时，非接触传感器230可产生传感器数据以指示边缘环90的腐蚀度并将传感器数据无线通信至控制器(例如，109)。
图6C是根据本公开内容的示例性实施例的图6A的诊断盘(例如，110)的一部分的分解视图，其中每一非接触传感器230捕捉边缘环90和支撑环390的传感器数据。在此实施例中，可降低晶片升降杆(例如，253)，使得诊断盘110安置在ESC(例如，150)的顶部上。在另一实施例中，使用其他机构以将诊断盘(例如，110)引导到ESC(例如，150)上，诸如使用来自非接触传感器的传感器数据。每一非接触传感器230被带入非常接近边缘环90，但仍保持非接触传感器230和边缘环90之间的间隙。在诊断盘(例如，110)安置在ESC(例如150)上时，非接触传感器230可产生传感器数据以指示边缘环和/或支撑环的腐蚀度并将传感器数据无线通信至控制器(例如，109)。
如图6B至图6C中所观察到，当边缘环90的腐蚀足够深时，位于边缘环90下方和边缘环90与ESC 150之间的支撑环390也可能被腐蚀(或磨损)。据此，当边缘环90被更换时，支撑环390也可同时被更换，例如作为工艺套件环。
示例2–用于确定工艺套件环的对准的诊断扫描
图7A示出了根据本公开内容的一个实施例的围绕静电吸盘(ESC)150的边缘环90和支撑环390的顶部平面视图。ESC 150可包括沿着ESC 150边缘的圆周的平坦区域800(或其他凹口或配准特征)，以用于对准放置在其上的晶片。以类似的方式，支撑环390可包括对应的平坦区域(或凹口或配准特征)，使得当支撑环390和边缘环90被更换为环套件时，可沿着平坦区域800定向整个环套件，因而适当地固定到以处理腔室107的ESC 150为中心的位置。
在本公开内容的实施例中，控制器109可从本文描述的任何非接触传感器接收传感器数据，其中控制器109可从传感器数据来确定在环套件更换期间平坦区域是否相互对准。若平坦区域没有适当地对准，控制器109可向传送腔室机器人112发送信号以从处理腔室107取出环套件，然后在重新插入处理腔室107之前可在机械臂的终端效应器处重新对准。
例如，控制器109可确定旋转误差，所述旋转误差可为环套件的目标定向和目前定向之间的旋转角度。控制器109可向传送腔室机器人112发送指令以使传送腔室机器人112将终端效应器(和支撑在终端效应器上的环套件)旋转一指定量以校正和消除旋转误差。传送腔室机器人112然后可经由具有校正定向的对应端口108将边缘环90放置进入处理腔室107。据此，可使用传送腔室机器人112的自由度而不使用对准器站来消除边缘环90的旋转误差。
在一些实施例中，传送腔室机器人112可校正高达边缘环90的旋转误差的阈值量。例如，一个传送腔室机器人112可以能够校正高达5度的旋转误差，而其他工厂传送腔室机器人112可以能够校正高达3度的旋转误差、7度的旋转误差、或一些其他量的旋转误差。若检测到的旋转误差大于可由传送腔室机器人112校正的旋转误差的阈值量，则传送腔室机器人112可将环套件放置在中间站(未示出)处，重新定位终端效应器，并且然后以消除旋转误差或减少旋转误差的方式取回环套件，使得其小于或等于可基于终端效应器的旋转而校正的旋转误差的阈值量。
在本公开内容的其他实施例中，控制器109可从本文描述的非接触传感器中的任意个接收传感器数据，其中控制器109可从传感器数据来确定工艺套件环在更换环套件期间是否偏移(即，偏离中心)。可经由分析边缘环90和支撑环390之间或边缘环90和ESC 150之间的间隙来确定工艺套件环的对准和同心度。为了产生传感器数据以指示边缘环90和支撑环390之间或边缘环90和ESC 150之间的间隙，可将一个非接触传感器(例如，相机)放置在提供到平面800的边缘和ESC 150的圆形边缘的开始的清晰视线的位置，并且将其余的非接触传感器(例如，相机)放置在提供到边缘环90和支撑环390的环区段的清晰视线的位置。
处理由这些相机产生的传感器数据可提供以下信息中的至少一些：环就位、环包括正确的材料、ESC平面和环平面之间的旋转角度、工艺环的内边缘与ESC 150外边缘之间的间隙的四个点、同心度等。
例如，若ESC和环套件的平坦区域没有适当地居中，控制器109可向传送腔室机器人112发出信号以从处理腔室107取出环套件，然后可在重新插入处理腔室107之前在机械臂的终端效应器处重新对准。
例如，控制器109可确定放置误差，所述放置误差可为边缘环和支撑环之间在目标间隙范围之外的间隙。控制器109可向传送腔室机器人112发送指令以使传送腔室机器人112在指定方向上移动终端效应器(和支撑在终端效应器上的环套件)一指定量，以校正和消除放置误差。传送腔室机器人112然后可经由具有校正定向的对应端口108将边缘环90放置进入处理腔室107。据此，可使用传送腔室机器人112的自由度而不使用对准器站来消除边缘环90的放置误差。
在一些实施例中，传送腔室机器人112可校正高达边缘环90的放置误差的阈值量。若检测到的放置误差大于可由传送腔室机器人112校正的放置误差的阈值量，则传送腔室机器人112可将环套件定位在中间站(未示出)处，重新定位终端效应器，然后以消除放置误差或减少放置误差的方式取回环套件，使得其小于或等于可基于终端效应器的移动而校正的放置误差的阈值量。
图7B示出了根据本公开内容的实施例经配置以观察工艺套件环的定位(诸如对准和同心度)的诊断盘(例如，110)的观察位置。诊断盘被示出为在ESC(例如，150)上方一垂直距离处。诊断盘(例如，110)可在驻于传送机器人的臂(例如，诸如传送机器人112的终端效应器)中时，或在驻于晶片升降杆(例如，253)上时到达所描绘的观察位置。
在所描绘的实施例中，根据本公开内容的示例性实施例，诊断盘具有捕捉工艺套件环的边缘和曲率的传感器数据的四个高分辨率相机(即，非接触传感器)。在所描绘的观察位置中，将第一相机730A定位于ESC 150的平坦区域800上方，其视线在可捕捉套件环的曲率的开始的平坦区域800上。在所描绘的观察位置中，将第二相机730B、第三相机730C和第四相机730D都定位于套件环直径的边缘上方。此类传感器数据可帮助控制器109以确定环套件的对准和同心度，例如，如相关于上方图7A所述。
图8是根据本公开内容的实施例可作为用于处理系统(例如，图1A中的处理系统100)的系统控制器操作的示例的计算装置1400。计算装置1400是可在其内执行指令集的机器，用于使机器执行本文讨论的方法中的一个或多个。在替代实施例中，机器可连接(例如，网络连接)至区域网络(LAN)1464、内联网、外联网或因特网中的其他机器。机器可在客户端-服务器网络环境中以服务器或客户端机器的能力操作，或作为同级间(或分布式)网络环境中的同级机器操作。机器可为个人计算机(PC)、平板计算机、网络应用设备、服务器、网络路由器、交换器或桥、或任何能够执行指令集(依序或其他)的机器以指定所述机器要采取的动作。此外，尽管仅示出了单个机器，术语“机器”也应被视为包含个别地或联合地执行一指令集(或多个指令集)的任何机器的集合(例如，计算机)，以执行本文讨论的任何一个或多个方法。在一实施例中，计算装置1400对应于图1A的系统控制器109。在一个实施例中，系统控制器109为计算装置1400的部件。
示例的计算装置1400包含彼此经由总线1408通信的处理装置1402、主要存储器1404(例如，只读存储器(ROM)、闪存、诸如同步DRAM(SDRAM)或Rambus DRAM(RDRAM)之类的动态随机存取存储器(DRAM)等)、静态存储器1406(例如，闪存、静态随机存取存储器(SRAM)等)和次级存储器(例如，数据存储装置1412)。
处理装置1402表示一个或多个通用处理器，诸如微处理器、中央处理单元等。更特定地，处理装置1402可为复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、实施其他指令集的处理器、或实施指令集的组合的处理器。处理装置1402也可为一个或多个特殊用途处理装置，例如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器等。处理装置1402经配置以执行处理逻辑(指令1426)以用于执行本文讨论的操作。在一个实施例中，系统控制器109对应于处理装置1402。在实施例中，处理装置1402执行指令1426以实施实施例中的方法400。
计算装置1400可进一步包括网络接口装置1408。计算装置1400也可包含视频显示单元1410(例如，液晶显示器(LCD)或阴极射线管(CRT))、字母数字输入装置1412(例如，键盘)、游标控制装置1414(例如，鼠标)和信号产生装置1420(例如，扬声器)。
数据存储装置1428可包括机器可读取存储介质(或更特定地，计算机可读取存储介质)1424，其上存储了一个或多个指令集1426以施行本文描述的方法或功能中的任何一个或多个。指令1426也可在由计算机系统1400执行期间完全或至少部分地驻留在主要存储器1404内和/或处理装置1402内，主要存储器1404和处理装置1402也构成机器可读取存储介质。
计算机可读取存储介质1424也可用于有用于分析传感器数据的存储指令1426和/或特征误差值1450以检测例如：对齐、同心度、腐蚀度、处理腔室107内的部件的清洁度、处理腔室内的部件是否被卡住或损坏等。虽然计算机可读取存储介质1424在示例实施例中被展示为单个介质，术语“计算机可读取存储介质”应被视为包括存储一个或多个指令集的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库和/或相关联的高速缓存和服务器)。术语“计算机可读取存储介质”也应被视为包括能够存储或编码指令集以供机器执行并且使机器执行本文所述的方法中的任何一个或多个的任何介质，而非载波。据此，术语“计算机可读取存储介质”应被视为包括但不限于固态存储器、和光学和磁性介质的非瞬态介质。
为了提供对本发明的若干实施例的良好理解，前述阐述了许多特定细节，例如特定系统、部件、方法等的示例。然而，对于发明所属领域具有通常知识者而言显而易见的是，可在没有所述特定细节的情况下实践本发明的至少一些实施例。在其他情况下，众所周知的部件或方法没有详细描述或以简单的区块图格式呈现，以避免不必要地混淆本发明。因此，所阐述的特定细节仅为示例性的。特定的实施可从所述示例性细节变化，并且仍被认为在本发明的范围内。
在本说明书全文中对“一个实施例”或“一实施例”的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，本说明书全文各处中出现的短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”不一定都指代相同的实施例。此外，术语“或”旨在表示包括性的“或”而非排他性的“或”。当在本文中使用术语“约”或“大致”时，这旨在表示所呈现的名义上的值精确在±10％内。
虽然以特定的顺序展示和描述本文方法的操作，但是可变更每一方法的操作的顺序，使得可以以相反的顺序执行某些操作，或使得可至少部分与其他操作同时执行某些操作。在另一实施例中，不同操作的指令或子操作可为间歇和/或交替的方式。在一个实施例中，作为单个步骤执行多个金属键合操作。
应理解，以上描述旨在说明性而非限制性。在阅读和理解以上描述后，许多其他实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。因此，应当参考所附权利要求以及所述权利要求所赋予的等效物的全部范围来确定本发明的范围。

Claims (20)

1.一种诊断盘，包括：
盘形主体，所述盘形主体包括升高壁，所述升高壁环绕所述盘形主体的内部，其中所述盘形主体的所述升高壁界定所述盘形主体的空腔；
至少一个突出部，所述至少一个突出部从所述盘形主体向外延伸；
非接触传感器，所述非接触传感器附接至所述至少一个突出部中的每一者；
印刷电路板(PCB)，将所述印刷电路板(PCB)定位于所述盘形主体上的所述空腔内；
电路系统，所述电路系统设置于所述PCB上并且耦合至每一非接触传感器，所述电路系统至少包括无线通信电路和存储器；
功率源，所述功率源设置于所述PCB上；
无线充电器，所述无线充电器设置于所述PCB上；以及
盖，所述盖定位于所述盘形主体上的所述空腔之上，其中所述盖将所述PCB、所述电路系统、所述功率源、和所述无线充电器在所述空腔内的至少一部分与外部环境屏蔽。
2.如权利要求1所述的诊断盘，进一步包括照明部件，所述照明部件附接至所述至少一个突出部中的每一者，其中设置于所述PCB上的所述电路系统进一步耦合至每一照明部件。
3.如权利要求1所述的诊断盘，其中所述至少一个突出部包括从所述盘形主体大致水平延伸的四个突出部，绕着所述盘形主体且大致垂直于所述盘形主体的圆周来定位所述四个突出部。
4.如权利要求3所述的诊断盘，其中所述盘形主体包括在所述圆周上的第一位置处的凹口，其中以从所述凹口的所述第一位置约170°至180°的角度来定位所述四个突出部的第一突出部，其中以从所述凹口的所述第一位置约225°至235度的角度来定位所述四个突出部的第二突出部，其中以从所述凹口的所述第一位置约295°至305°的角度来定位所述四个突出部的第三突出部，并且其中以从所述凹口的所述第一位置约55°至65°的角度来定位所述四个突出部的第四突出部。
5.如权利要求4所述的诊断盘，
其中所述盘形主体的直径为约310mm至约320mm；
其中定位所述第一突出部上的第一非接触感应器与所述盘形主体的外周边相距约295mm至约305mm；并且
其中将位于所述第二突出部、所述第三突出部、和所述第四突出部中的每一者上的第二非接触传感器、第三非接触传感器、和第四非接触传感器中的每一者分别定位于与所述盘形主体的所述外周边相距约310mm至约320mm。
6.如权利要求1所述的诊断盘，其中所述盘形主体和所述盖由聚醚醚酮(PEEK)或铝合金中的至少一者构成。
7.如权利要求1所述的诊断盘，进一步包括：
涂层，所述涂层在所述盘形主体和所述盖上，其中所述涂层具有范围从约4μin至约16μin的表面粗糙度光洁度。
8.如权利要求7所述的诊断盘，其中所述涂层包括阳极氧化铝、铝合金或氧化钇中的至少一者。
9.如权利要求1所述的诊断盘，具有高至约9mm的高度。
10.如权利要求1所述的诊断盘，其中所述非接触传感器包括深度相机，所述深度相机具有约25mm至约45mm的焦点深度。
11.如权利要求1所述的诊断盘，进一步包括：
多个运动耦合界面，所述多个运动耦合界面在所述盘形主体的底部中，其中所述多个运动耦合界面经配置以在处理腔室中与基板支撑组件的配准特征接合，并且其中所述多个运动耦合界面与所述配准特征的接合使所述诊断盘在所述处理腔室中达成目标位置和目标定向。
12.一种方法，包括：
在将诊断盘定位进入处理腔室之前或之后，通过所述诊断盘使用所述诊断盘的无线通信电路来建立与计算系统的安全无线连接；
通过所述诊断盘的至少一个非接触传感器来产生设置于所述处理腔室内的部件的传感器数据；
将所述传感器数据存储于所述诊断盘的存储器中；
使用所述无线通信电路将所述传感器数据无线传送至所述计算系统；
终止与所述计算系统的所述安全无线连接；以及
从所述诊断盘的所述存储器清除所述传感器数据。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述传感器数据包括通过所述计算系统所分析的图像数据，以确定所述部件的对准、同心度、清洁度、或腐蚀度中的至少一者。
14.如权利要求12所述的方法，其中当所述诊断盘在所述处理腔室中时，在真空或-20℃至120℃的温度中的至少一者中执行所述传感器数据的所述产生步骤。
15.如权利要求12所述的方法，其中所述部件为以下中的至少一者：工艺套件环、单环、基板支撑组件、静电吸盘(ESC)、腔室壁、基底、气体管线、气体分配板、面板、喷头、喷嘴、盖、衬垫、衬垫套件、屏蔽件、等离子体屏、远程等离子体源、流量等化器、冷却基底、腔室视口、或腔室盖。
16.一种方法，包括：
通过计算系统来建立与诊断盘的无线连接；
使传送腔室内的机械臂将所述诊断盘放置进入处理腔室；
使用所述诊断盘的一个或多个非接触传感器使所述诊断盘产生所述处理腔室的部件的传感器数据；
通过所述计算系统来从所述诊断盘经由所述无线连接接收所述传感器数据；
通过所述计算系统来分析所述传感器数据以确定所述部件的对准、同心度、清洁度、或腐蚀度中的至少一者；以及
响应于确定以下中的至少一者：
所述对准或同心度偏斜，启动所述部件的所述对准或同心度的自动校正；
所述清洁度达到污染阈值，启动所述部件的自动清洁；或
所述腐蚀度达到寿命终止阈值，启动所述部件的自动更换。
17.如权利要求16所述的方法，进一步包括：
基于所述处理腔室的操作的小时数，来确定所述处理腔室中的所述部件进行诊断扫描；
使所述诊断盘从存储区域传送进入基板处理系统的装载锁定，所述基板处理系统包括所述传送腔室；以及
使所述传送腔室内的所述机械臂从所述装载锁定收回所述诊断盘。
18.如权利要求16所述的方法，其中所述诊断盘包括在所述诊断盘的底部处的多个运动耦合界面，所述方法进一步包括：
使所述处理腔室中的基板支撑组件的多个升降杆升高，其中所述诊断盘的所述多个运动耦合界面与所述多个升降杆接合，使所述诊断盘具有目标位置和目标定向；以及
降低所述多个升降杆以将所述诊断盘设定在所述基板支撑组件上。
19.如权利要求16所述的方法，其中所述诊断盘在设置于所述机械臂的叶片上并且在所述处理腔室内时产生所述传感器数据，所述方法进一步包括：
确定所述对准或同心度中的至少一者未偏斜、所述清洁度未达到所述污染阈值、或所述腐蚀度未达到所述寿命终止阈值；
确定不需要额外的维护；以及
使所述诊断盘移动回到存储区域。
20.如权利要求16所述的方法，
其中所述传感器数据包括图像数据，并且其中分析所述传感器数据包括：将图像处理算法或经训练的机器学习模型中的一者应用至所述传感器数据，从而确定所述部件的所述对准、同心度、清洁度、或腐蚀度中的至少一者。
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