TWI553771B - 半導體基材之支撐件 - Google Patents

Description

半導體基材之支撐件

本發明係有關於半導體基材的處理，更詳細地說係有閞於半導體基材檢測、度量及處理用的支撐件。

使用例如PLC(Programmable Logic Controller，可程式邏輯控制器)之類的控制器來控制及定位機械裝置是已廣為人知。一般而言，此類控制器係與相對固定的機械一起使用，也就是說他們無法相對於控制器的位置移動超過某一極有限的範圍。當相對運動及/或轉動超過某一有限的範圍時，要提供所需的電力及通訊連接給控制器及控制裝置機構，或是於其等之間，將是很困難的。

在半導體裝置的製造領域中，已知要在製造或檢測的過程中，在一控制器與一晶圓支撐件或用來支撐例如晶圓之類的半導體基材的頂板之間提供可靠的電力及通訊連接是相當困難的。這是因為在一XY平面上要進行快速而相當大的平移之故，而這是由於該等半導體基材支撐件必須要旋轉超過180°的情形所複合而成的。此類物理性的限制會需要採用複雜而有點不可靠的連接及/或需要大幅度地簡化半導體基材支撐件上或其所進行的機械功能。因此，有需要有一種改良的裝置，可用以對在一半導體基材支撐件上操作或是配合其操作的裝置提供較佳的控制輸入。

本文中揭露一種半導體基材支撐件。在某些實施例中，該基材支撐件包含一真空系統，耦接於一支撐半導體基材的頂板。再者，在某些實施例中，設置有一個或多個控制機構，可隨著該基材支撐件移動。

以下本發明的詳細說明請參閱構成本文之一部份的圖式，其中係透過圖示方式顯示出用以實施本發明的特定實施例。在這些圖式中，相同的參考編號原則上在圖式中均代表相同的零組件。這些實施例係以充份的細節來說明，以供使熟知此技術之人士得以實施本發明。其他的實施例也可以使用，在結構、邏輯、及電氣上均可改變而不脫離本發明的範疇。因此，以下的詳細說明不應以限制性的觀點視之，且本發明的範疇應只由下附的申請專利範圍或其均等者所界定。

第1圖是先前技術典型半導體基材支撐件10的立體圖。一般而言，一半導體基材支撐件10係用以將一頂板12相對於一處理或檢測機構(未顯示)定位於所需位置及方向上。第1圖中所示的先前技術半導體基材支撐件10包含有一X平台14、一Y平台16、以及一旋轉平台18。平台14-18的運作可提供一半導體基材(未顯示)在頂板12上表面上沿著一XY平面及繞著一軸直於XY平面之軸線的彈性定位及定向。

一般而言，X平台14及Y平台16是以一種互相正交的關係設置，以使得Y平台16可由X平台14沿著一X方向20平移。相同的，Y平台16可支撐旋轉平台18並將其沿著一Y方向平移。由於X及Y平台14、16通常在結構及功能上是相似的，因此在本文中將只針對X平台14的細節來說明。

X平台14具有一基部24，其係固定至一半導體基材處理或檢測裝置或系統的機架(未顯示)上。基部24包含有一個或多個軌道26，可供線性軸承28於其上平移。Y平台16是裝設在線性軸承28上，以供箭號20所示般沿著X方向平移。一致動器30用以將Y平台16在線性軸承28上平移。一線性編碼器(未顯示)耦接於X平台14的基部24與X平台14的線性軸承28之間，以供指示Y平台16在X方向上的位置。

電力及控制信號係由一個可以是個人電腦或類似者的外部控制器(未顯示)饋送至致動器30。這些信號控制Y平台16在X平台14的線性軸承28上的位置。Y平台16及旋轉平台18係以類似的方式控制。可將來自各平台的反饋供給至該外部控制器，以供更精確地控制固定於頂板12上之半導體基材的位置。

由於X平台14的基部24基本上是固定於定位上，可以很簡單地將空氣、真空、電力、以及控制連接提供給致動器30及位置編碼器。但是提供相同的連接給裝設在X平台14上的Y平台16則較為困難，且需要使用纜線及軟管管理系統，例如撓性導管32。一般而言是將一段長度的纜線或軟管固定在平台14、16的基部之間。該段固定在平台之間的纜線或軟管長度上的鬆弛部份可以讓平台14、16做相對的平移。撓性導管32可控制該鬆弛纜線或軟管延伸或縮回的位置及方式。為能提供與位於平台10外部之真空源間的連接，其可能會需要將軟管穿過撓性導管32的一個區段來到達旋轉平台18。為防止該等連接部綁繞於頂板12上，通常會在旋轉平台18的基部內設置旋轉聯結器。

要在外部控制器及來源與半導體基材支撐件之活動頂板之間提供適電力及控制連接的困難，會限制使用者在一頂板與一外部或系統控制器之間提供精密的控制及/或資料連接的能力。根據顯示於第2圖中的本發明一實施例，一平台50設有一區域控制器52及一區域空氣/真空控制器54，其等係隨著一半導體基材支撐件而移動。虛線56示意地顯示出一半導體基材處理或檢測系統的固定部位與一平台50之活動部位間的分界線。旋轉聯結器56可用以構成控制器52、54與頂板12間的連接。

設置區域控制器52、54的好處在於可簡化一檢測或處理系統的固定及活動部位間的控制作業。例如說，在早期的設計中常常會需要針對頂板12內需要主動式控制的每一裝置提供個別的連接。在有需要複雜功能時，就必須一個額外的控制連接，或者採用容許一位元的複雜電機、機械、或氣壓系統。區域控制器52、54可簡化頂板12內、其上、或相鄰接之感測器、結構、以及機械的指揮及控制。

第3圖示意地顯示出本發明的一實施例，其中一控制器60設置於一頂板12內或其鄰旁，以使得控制器60可隨著頂板12轉動。也可以設置一個或多個額外的控制器62，以供於頂板12進行額外的功能。請注意，該等一個或多個控制器60、62的數量、設置、本質、以及功能是極度地依半導體基材支撐件或平台50應用之情形的本質而定的。如第3圖中所可看到的，控制器60可以聯結至控制器62，且在頂板12內存在著一個或多個感測器64時聯結至其上。當控制器60是一種簡單的輸入/輸出裝置時，此控制器可簡易地轉送來自一固定遠端系統控制器(未顯示)的指令並提供資料給該固定遠端控制器。控制器60可有助於一第二控制器62與該等感測器64間的通訊。第二控制器62可接收來自第一控制器60或如上所示來自一固定遠端系統控制器(未顯示)的控制信號。

在第3圖的實施例中，可以想像得知控制器60可接收來自一區域控制器52的輸入，如第2圖中所示，或是來自一固定遠端系統控制器的輸入。在某些實施例中，控制器60可自感測器64取得資訊，並將此資訊供給至與之耦接的一控制器。根據得自感測器64之輸入而來的命令會回送給控制器60，其即可命令轉送給第二控制器62。在某些實施例中，第二控制器62是用來控制供應高壓空氣或真空給頂板12。在其他的實施例中，第二控制器62包含有一用來控制頂板12某些功能的致動器。例如說，控制器62可以是電致動的氣動閥控制器，控制真空之施用至頂板12的一上表面，用以將一半導體基材固定至其上。

可以理解，在某些實施例中，控制器60可以設有某種程度的邏輯功能及/或記憶體。在某些實施例中，控制器60可以是可程式邏輯(PLC)或一嵌入式控制器。另一種方式，如前所述，控制器60可以是簡易的輸入/輸出裝置。在本發明的一實施例中，控制器60是單一通過旋轉聯結器56的電連接耦接至一外部控制器(未顯示)。在只有單一電連接存在於一控制器60與該“外部”控制器時，此連接通常是用來做通訊之用。控制器60的電力可以由一電池(未顯示)或一具有有用架構的電容式或電感式電力電路供應。但是，常見的情形是一控制器會連接至少二電導體。其一導體係用來做指示之用，而另一種則是用來提供電力給控制器60。一第三導體可連接至控制器60，以提供可靠的接地路徑。在某些實施例中，無線連接可用來提供控制器60與例如控制器52之外部控制器或相對於整個系統固定不動之系統控制器之間的連接。無線方式可用以提供與控制器60的連接，提供電力給控制器60、感測器64、以及一額外的控制器62(如果有的話)。另一種情形，電池、電力電路、或電容式電力電路可能就足夠了。

使用如前所述的板上控制器可大幅度地協助及簡化例如第4圖示位於頂板70之機構的控制。就一般的情形而言，一頂板，例如頂板70，的存在僅是用以支撐例如晶圓之類的半導體基材。透過將頂板70結合至一平台71上，半導體基材即可相對於一處理或檢測系統移動。由於半導體製程對於定位的精確需求，很重要的是一半導體基材能維持於一頂板上已知的位置處。再者，很重要的是半導體基材要是平坦的，以供進行處理或檢測。頂板70設置有一真空壓制系統，用以將一半導體基材固定於頂板上表面上並壓平該半導體基材。頂板70具有一上表面72，其係加工成為極度的平坦。在此上表面上形成有一系列互相連接的溝槽，其等在第4圖所示的實施例中是分成一內側部位74及一外側部位76。形成在頂板70之上表面72上的內側部位溝槽74係由一內側密封件78圍繞。外側部位溝槽76是位在內側密封件78與一外側密封件80之間。溝槽74、76之內側及外側部位之每一者均係氣壓耦接至一設置於頂板70內的閥箱。一閥箱本身耦接至一真空壓力源。該閥箱係由亦設置於閥頂板70內的一閥控制器控制。該閥控制器係耦接至設置於頂板70內的一輸出入控制器，其可提供來自一固定的系統控制器或來自一如前所述裝設在Y平台上的區域控制器的控制信號。該閥箱是由該輸出入控制器操作，以供選擇性地將該等內側及外側部位溝槽74、76耦接至該真空源。只將內側部位溝槽74耦接至真空源可以讓系統操作人員得以將一較小的半導體基材，即大約為內側密封件78之大小者，固定至頂板70上。在此種情形中，並沒有必要將外側部位溝槽76連接至真空源，因為沒有完全遮蓋住該等溝槽的半導體基材並無法該真空形成於半導體基材與頂板70的此上表面72之間。內側密封件78可有助於真空形成於半導體基材與頂板70的上表面72之間。

現在轉換至第5圖，可以看到包含有一內側密封件78及一外側密封件80於其上表面72上的頂板70的剖面圖。內側部位溝槽74與外側部位溝槽78係流體/氣壓耦接至一閥箱(未顯示於此圖中)，以選擇性地施加真空至放置於頂板70之上表面72上的一半導體基材上。密封件78、80係由彈性材料製成，其對於顆粒遺漏在化學上具有最低的有效抵抗力，亦即最低的易碎性，並且其具有足夠的彈性，以供在有一半導體基材因內側部位溝槽74或外側部位溝槽76之一者或二者的動作而被固至其上時，能完全地壓縮至實質上位在和頂板70之上表面72相同的高度處。

在有較大的半導體基材放置於頂板70上時(例如假如半導體基材具有大於外側密封件80的直徑)，由內側部位溝槽74開始，依序施加真空至內側及外側部位溝槽74、76是很有用的。以此方式，內側部位溝槽74可施加真空至一半導體基材的背側，因此可將該基材向下拉引至接觸於頂板70的上表面72，並接觸內側密封件78。在完全與內側密封件78接觸或與內側密封件78大部份接觸到時，施加至半導體基材背側的真空即可增強，因為半導體基材、內側密封件78、以及內側部位溝槽74會形成一個相當密封的腔室，其可增進真空施加至半導體基材背側的效率。一旦真空開始在由內側部位溝槽74所界定的區域內施加至半導體基材背側上，且該半導體基材開始貼合至頂板70的上表面72時，閥箱便會被啟動，手動或由耦接至其上的一個或多個自動為之，而開始將半導體基材的外側部位向下拉引而能在由外側部位溝槽76所界定的區域內接觸到頂板70的上表面72。如前所述，一旦半導體基材底側接近並開始接觸到外側密封件80，在半導體基材與頂板70的上表面72(由內側與外側密封件78、80所圍繞的區域)之間即會形成一個部份封閉的腔室，而該半導體基材即可更輕易地拉引至貼合接觸頂板的上表面72。

應注意到，頂板70的上表面可包含有額外部位的溝槽84，其可氣壓地連接至閥箱。此額外部位的溝槽84係設置在靠近於頂板70的周邊，而在整個部位的溝槽84上施加真空至晶圓的底側可有助於完全地將一半導體基材拉引至接觸頂板70的上表面72。但是，當半導體基材直徑並未延伸至完全遮蓋住該部份溝槽84的區域，則此周邊部位溝槽是選擇性的，因為在其部份地未被遮蓋住時施加真空至此周邊部位溝槽84上會造成僅將空氣吸入至頂板70內。在某些實施例中，外側部位溝槽76是與周邊部位溝槽84連接在一起，因此真空可同時施加至此二部位。

第6圖顯示出本發明的一實施例，其中一頂板100包含有一區域控制器102，其可有促進感測器104、106、閥108、以及一區域控制器110間的通訊，其等可以設置於頂板100本身內。區域控制器110位於該等感測器、閥108、以及位在頂板100外部的外部氣壓/真空控制裝置之間，以提供對於頂板100之功能的真實區域控制。區域控制器110可自感測器104取得資訊，而在此例中有一對位置感測器用於決定升降銷112的垂直位置。此資訊可用於直接控制頂板100內的閥108來依需要施加真空至頂板100上表面上的內側部位溝槽114及/或外側部位溝槽116。自功能的觀點來看，在某些情形中，真空可以在施加至外側部位溝槽116之前先施加至內側部位溝槽114。這可在升降銷112向下移動至能讓支撐於其上的基材(未顯示)下降至頂板100上表面之縮回位置時進行之。只有在基材與及內側部位溝槽114間至少部份地建立真空之後，真空才會施加至外側部位溝槽。

請注意到，在頂板100內可安放額外的感測器，以提供額外的功能。在某些實施例中，例如說，壓力感測器可以設置用來監測基材與內側及外側部位溝槽114、116各者間所形成的真空強度。當該真空不符合於規格時，一錯誤訊息會由區域控制器110經由其他的控制器或通訊手段傳送給系統的使用者，其可修正感應到的任何問或錯誤。

在其他的實施例中，可將一個或多個加速度計安放於頂板100內，以供測量頂板100及支撐於其上的基材所承受的振動、加速度。在某些實施例中，可將多個系列的加速度計安放於一檢測、度量或基材處理系統上或內，以供進行加速度/振動的差值分析。在一實施例中，一檢測系統的外機架，亦即最後支撐一頂板及該頂板對於其等而言代表一基材的檢測/度量/處理機構的平台設置於其內的框架，具有一個或多個加速度計施用於其上，以供測量整個系統自環境所承受的加速度之量。請注意，依該系統本身所產生的振動/加速度的水準而定，前述的加速度計可在某個程度內測量所探討之系統輸出多少的振動/加速度。可以將額外的加速度計或振動感測器設置於一個或多個平台，以供獨立測量各零組件所承受的加速度/振動。再者，在一系統的機架內包含有某種的隔離用副框架或副機架，設置於一外機架內，則加速度計亦可施用至其上。這裏的想法是採用多個加速度計來將整個系統的性能最佳化，及/或判斷系統何時會受其環境的負面影響及/或系統本身何時會對其環境產生負面的作用。

例如說，如果鄰近於該系統的腳或機動交通施加較大的振動/加速度，則其在系統上的影響會在不同的位置測量，並與系統本身的失常或不良表現相比較。例如說，因為移動一堆高機通過正在運轉中的系統所造成的振動會先在機架的層級測量，而後在內或副機架或框架(如果有的話)、平台及/或頂板本身測量。此項差值比較及/或比對可識別次最佳的環境條件。再者，應注意到，機械系統偶而會經歷多種會放大振動的諧振形式及機械系統的彈性變形。加速度或振動的差動感測可用於將一系統及或其機械零件，如平台，的“調諧”最佳化，以確保諧振或“響聲”能減至最小。再者感測器或處理機構的真實作業可與加速度比較或比對，以將該感測器或處理工具相對於最大生產力最佳化。其已知有些程序(是否對一基材做檢測、度量或直接作動)對於振動或劇烈的加速度或振動較為敏感。振動以及加速度的差動感測可用以將性能以系統的生產力的函數關係最佳化。

請注意，在某些例子中，一副框架或副機架可由一減振機構耦接於一外側框架或機架上，該減振機構係用以防止或至少減低環境或外部振動或加速度之施加至一系統的感測器或處理機構上。對由減振機構連接的內側及外側機架之間的加速度做差值分析可以提供對於減振機構之性能及/或需要修理、更換、或改良的深入瞭解。隨著時間的經過，由一個或多個應用加速度差值分析的系統所得到的數據，可用以評估該等一個或多個系統在其內運作的環境的品質，並可用來將該環境內的活動最佳化，例如說，該環境內或者甚至是一個或多個被監控之系統上的最佳排程活動，以將所不需要的環境振動/加速度減至最小，並將系統性能在品質及產量上最大化。

回到第6圖中所示的實施例，升降銷112具有形成於其遠端上的一真空吸盤113。該等真空耦接件係氣壓耦接於一真空/排放閥，該閥在此實施例中是位在頂板100外部。可以理解，在機械包裝的限制能夠克服的情形下，該真空/排放閥可包含於該頂板100本身內。無論如何，真空吸盤113係由該真空/排放閥操作，其係整體或部份由區域控制器110控制，以供在升降銷112位在一伸出位置時，牢固地抓持住置放於升降銷112遠端上的基材(未顯示)。接著，升降銷會被一推/拉閥縮回，其如同真空/排放閥一樣是位在頂板100外部(但在其他的實施例中可以設置於頂板100內)。升降銷112之真空吸盤113與該基材間的牢固抓時可使得該基材在升降銷縮回時被拉引至與頂板100的上表面接觸。如前面所述，該等形成於頂板上表面上的一個或全部溝槽部位會具有真空施用至其上，以將基材固定於頂板100的上表面上。應注意到，升降銷以及真空吸盤會縮回到一個能讓基材實質上貼合於頂板100上表面之形成的位置處，而該形成在幾乎所有的實施例中均為平坦的。可以想像得到，頂板100的上表面可以採用被支撐於其上的基材所需要的其他形狀，例如說基材具有一不均勻的形狀或需要讓基材配合於某些針對檢測或處理之需求的預定形狀。

升降銷112可以耦接於一正壓力源，以確保基材能自真空吸盤上釋放開。用以將升降銷往復地移動的活塞係於二方向上受控，以使其得在該活塞的二側上選擇性地施用壓力，以將該活塞往復移動，或者該活塞可在某一特定方向上受一彈簧或類似裝置偏壓，而只在單一方向受到主動的控制。

升降銷112的位置是由感測器104監控，以確保頂板100的正確運作。例如說，當感測器104回報升降銷是位於他們的縮回位置上時，如圖所示，區域控制器110會要求將真空施加至頂板100頂側表面選定部位的溝槽。相反的，當升降銷伸出而使得基材未與頂板100接觸時，區域控制器110則會中止真空之施用至溝槽上。

另一種型式的感測器則可用以感測基材是否存在或不存在與頂板100相接觸。此種感測器(未顯示於第6圖內)可提供控制資訊給區域控制器110及/或外部控制器，其會動作來防止升降銷在施加至溝槽上的真空壓力平衡前伸出。這會防止升降銷透過仍然固定在頂板100上的基材而被驅動。此種型式感測器之一者為紅外線感測器。其他的感測器，例如電容式感測器，也可使用。

其他可以採用的位置感測器包含有感應非接觸式位置感測器、弦絲式電位計(亦稱為拉線式位移計)、線性可變差動變壓器(LVDT)、電位計、電容式傳感器、渦流感測器、霍爾效應感測器、近接感測器(光學式)、柵感測器、旋轉式編碼器(角度)、線性編碼器、振動位移拾取器、壓電傳感器、以及光二極體陣列。

其他的感測器可用於偵測位在頂板100上之基材的位置，甚或方向。例如說，相對於頂板100表面內或其上之基材做徑向配設的一個或多個線性感測器，可用於偵測基材之一邊緣的位置。利用這些資料點可以決定出基材的側向定位，並用以正確地對準一檢測機構或處理機構。相同的，在基材上設有某種型式的對準標記或結構時，一個或多個設置在頂板100內的感測可用以感應基材相對於頂板100的旋轉或其他方向，以進一步改善頂板提供對準資訊給檢測機構或處理機構的能力。此實施例的一例包括有將可偵測頂板上給定位置處有基材邊緣存在的位置敏感感測器設置於基材的標準周邊及對準結構上，例如半導體晶圓上的平坦或凹口。

在該基材是由矽製成的半導體晶圓時，可以有利地使用紅外線感測器透過基材內的成像結構經由基材的矽本體，亦即看透晶圓的背側，來偵測基材在頂板上的位置。可針對位置精確度及/或可觀察性來選取結構。合適的對準結構可以是IC製造商在半導體晶圓上所提供的標準基準標記，或者是形成在晶圓上的元件的功能結構一部份。

在某些情形中，其需要將一基材對準於一頂板100。這在先前技術中是使用一預對準器(未顯示)為之。在某些情形中，其可以將一個或多個牽引或側向定位機構定位於頂板100內，以將基材相對於頂板100平移及/或旋轉。此種結構之一實施例包括有使用如前所述的感測器來決定基材的位置及方向。此項資料會傳送至區域控制器110，其曾將此資訊轉送給一外部控制器，以決定需要何種型式及大小的平移及/或旋轉。在區域控制器110具有足夠之處理能力時，此等對準的計算可以在頂板110本身內為之。無論如何，升降銷總成，其可以視為包含有耦接至由活塞120往復移動之共用軛部118上的多個升降銷112，可以進行某種小量的側向平移及旋轉。例如說，軛部118的形成可以是二片板，其等係由小平移致動裝置鬆散地耦接在一起，例如壓電致動器，其可藉由引動該二板間的相對運動及/或旋轉來進行某一範圍內的位置修正。以此方式，固定在升降銷遠端上的基材可相對於頂板100平移及/或旋轉，以達成最佳的對準。其他用以將基材相對於頂板100平移及/或旋轉的裝置亦可使用。

其他可包含於頂板100內的感測器是厚度感測器，其可測量一放置於頂板100上之基材的厚度。此類感測器之一為紅外線反射計。其他的可以是紅外線共焦感測器，其包含一成像感測器或一干涉感測器。使用一個或多個埋設於頂板100內的厚度感測器可以快速地評估一基材的整體厚度及/或評估基材厚度的變化。當基材相對於厚度感測器的平移無法超越對準所需者，其可以想像得到在基材上選定的點處進行厚度測量，而不是在基材表面上的任何重大部位上進行。在此種情形中，厚度測量可用以至少部分地依據能“適配”於使用所得到測量值的基材標稱幾何模型的來設定該基材的幾何模型。另一種方式是，取樣得的厚度資料可配合與透過例如雷射三角感測器、共焦高度感測器、或電容式感測器等檢測或度量機構取得之有關基材上表面的位置資料來使用。

請注意，在某些製造的設定中，會有需要不斷地將頂板100更換為另一個用以處理不同基材所需者。例如說，某一頂板可能適合用以處理相當厚的300m矽晶圓，因此不需要配合第4圖至第6圖所描述的環狀密封件及升降銷。因此，一區域控制器110可設有一記憶體模組或另一個識別結構，其可獨一無二地識別所討論的頂板。這可以簡單至儲存一獨特的序號，其可標明製造所選定之基材型式的製造配方。在其他的情形中，例如在區域控制器具有較低能力時，可將一個或多個具有特定數值的電阻器或可調式電位計或其他類似裝置耦接至區域控制器上，以使得此識別裝置能夠由頂板外部的控制器選用，以確保在製造或檢測程序或配方中能夠使用正確的頂板。

第7圖顯示出本發明的一基礎實施例，其中一X平台126係如此例一樣，固定於一檢測、度量、或處理系統的一機架或副機架上。一Y平台128裝設於X平台上，並由X平台沿著X方向平移。Y平台具有一旋轉平台129裝設於其上，其可基於X及Y平台的平移能力而在一XY板上平移。旋轉平台具有一模組化基部裝設於其上，其具有快拆夾具130(圓圈)，可供以可拆卸方式耦接一頂板於其上。本發明之此設計的一新穎觀點是在頂板100設有一適當形式的區域控制器。本發明的一另一項新穎觀點是在頂板內設置有感測器及/或識別裝置，其可有助於頂板在一選取之檢測或處理的過程內的較佳控制及識別。此設計的另一項新穎觀點是提供一模組化頂板界面，其可有助於頂板之連接至真空、氣壓壓力、電力、以及命令/控制電路或網路。此設計的再另一項新穎特點是使用埋設於頂板(模組化或其他的)內的感測器，其可提供有關於基材在頂板上的對準及/或基材厚度的資訊。本發明的另一項新穎觀點包含有在供旋轉平台裝設之Y平台(請注意，在有需要時X及Y平台的方向是可以互換)的基板上設置一控制器。此控制器不會隨著頂板在旋轉平台上轉動，但透過旋轉聯結與會隨著頂板轉動的感測器及/或區域控制器進行通訊。請注意，不旋轉的控制器與旋轉的頂板間的通訊會需要有至少一連接(如頂板具有個別的電源，例如電池、電容式電力電路、或某種型式的感應式電源)。最好，一不旋轉的控制器與模組化頂板配置內的基部或是頂板本身間具有二個或多個電氣連接，其一供通訊用，而另一供電力用。請注意，在此設定中，乙太網路連接是相當合適的，而額外的連接亦可設置。本發明的另一項新穎特點是在一不旋轉的Y平台上設置真空及氣壓壓力控制系統。此種型式整套的控制系統可以對供應至一頂板上的全部真空及氣壓壓力進行相對局部的控制，亦即只需要對外部供應源做單一連接即可，因此可以將一平移頂板必須要大的真空及氣壓連接的數量減至最少。一旋轉聯結可提供自該整套控制系統至模組化頂板配置之基部或頂板本身的通路。請注意，在包裝限制能滿足的情形下，不旋轉的控制器及整套的控制系統二者均可設置於模組化頂板之基部或頂板本身內。依應用情形而定，該不旋轉之控制及會隨著頂板轉動的區域控制器可以互相交換，或著可構成一擴張系統的一部份。請注意，轉動及不轉動控制器二者一般而言是一某種方式耦接至用來控制整個檢測或處理系統的外部控制器。

本發明的另一項新穎觀點在於在一檢測/度量/處理系統的外機架、該系統的內機架(如果有的話)、以及將一基材支撐於該檢測/度量/處理系統內的頂板上設置例如加速度計之類的感測器。對於每一加速度計所經歷之振動/加速度的差異進行分析，可用於透過提供可對該系統之電機械零組件進行適當調整的資訊來將該系統的性能最佳化、識別對於該系統之作業會有負面影響的環境輸入、以及確保可以進行最佳的品質/產量作業模式。

第8圖顯示出本發明的一實施例，其中設置成耦接並可隨一模組化支撐件202移動的一控制器200，係可耦接於多個感測器204及可控制裝置206。控制器200可供實施一列表的功能，有時稱為配方。該列表的功能可包含有模組化支撐件200的移動、將來自一個或多個感測器204的電子信號轉換成供應至一個或多個可控制裝置210的控制信號、通過有線或無線電腦網路與一個或多個控制器、處理器、資料庫、或電腦進行通訊、以及在構成一配方的該列表功能中評估、修改、及/或創造額外的步驟。在一實施例中，控制器200可供實施以學習為基礎的模式預測控制系統，其中由控制器200進行疊代的甲骨文(oracle)函數可接收來自感測器204的信號，並提供控制信號給可控制裝置206，以使得該等可控制裝置的作業與預設的一組目標有良好的關聯性。

在一種實施方式中，來自與一支撐件202相關之例如線性及/或旋轉編碼器及加速度計之類感測器204的資料會由控制器200收集。此資料不只代表支撐件202的位置，亦代表該支撐件202作動的方式。振動、加速度、速度、以及位置均可由感測器204的輸出表徵。包括施加至旋轉及線性致動器之輸入電壓等的額外資訊亦可包含於由控制器200所收集之資訊的一部份。在一預備步驟中，感測器204的輸入被用於建立支撐件202及其作業的一個或多個特性。其後，可施用變化施用至支撐件202的作業上，例如說施加至可控制裝置206上的控制信號的差異，並記錄下支撐件202作業上的擾動。該以學習為基礎之模式預測控制系統的神諭函數會處理輸入及輸出資料，以將控制器200所採取的動作與感測器204所回報的結果關聯在一起。在如此進行下，將可得到支撐件202作業的準確模式。此模式與先前控制系統不同之處在於，其係非線性但會收斂。基於該以學習為基礎之模式預測控制系統的應用於之故，支撐件202的作業將可修改，以針對所選取之特性最佳化。在一實施例中，該以學習為基礎之模式預測控制系統可用以將支撐件202的作業最佳化，以將由加速度計所測得的振動減至最小。在另一實施例中，以學習為基礎之模式預測控制系統可用以將支撐件202的作業最佳化，以將支撐件202沿著一預定路徑移動時的加速度曲線平順化。在再另一實施例中，以學習為基礎之模式預測控制系統可用以將支撐件202欲沿其移動的一預定路徑最佳化。該路徑及/或構成該路徑的點係可修改，以使支撐件202沿著該路徑移動或通過預定的一組點時的速率最佳化。

雖然前文中提供多種的範例，但本發明並不限於本文中所揭露的這些例示的基材支撐件結構的細節及變化。

雖然本文中已針對本發明的特定實施例顯示及描述，但熟知此技術之人士當可瞭解，任何用來達成相同的目的的配置均可替代本文中，所示的特定實施例。對於熟知此技術之人士而言，有許多的改變均是顯而易知的。因此，本申請案是意欲涵蓋本發明的任何改變或變化。很明顯的，本發明應只由下附的申請專利範圍及其均等者限定。

10．．．半導體基材支撐件

12．．．頂板

14．．．X平台

16．．．Y平台

18．．．旋轉平台

20．．．X方向

24．．．基部

26．．．軌道

28．．．線性軸承

30．．．致動器

32．．．撓性導管

50．．．平台

52．．．區域控制器

54．．．區域空氣/真空控制器

56．．．旋轉聯結器

60．．．控制器

62．．．控制器

64．．．感測器

70．．．頂板

71．．．平台

72．．．上表面

74．．．內側部位溝槽

76．．．外側部位溝槽

78．．．外側部位溝槽

80．．．外側密封件

84．．．額外部位的溝槽

100．．．頂板

102．．．區域控制器

104．．．感測器

106．．．感測器

108．．．閥

110．．．區域控制器

112．．．升降銷

113．．．真空吸盤

114．．．內側部位溝槽

116．．．外側部位溝槽

118．．．軛部

126．．．X平台

128．．．Y平台

129．．．旋轉平台

130．．．快拆夾具

200．．．控制器

202．．．模組化支撐件

204．．．感測器

206．．．可控制裝置

210．．．可控制裝置

第1圖是一先前技術之典型半導體基材支撐件的立體圖。

第2圖是根據本發明一實施例的半導體基材支撐件的示意圖。

第3圖是根據本發明一實施例的半導體基材支撐件的示意圖。

第4圖是根據本發明一實施例構造並配置的頂板的立體圖。

第5圖是具有內側及外側密封件的頂板的部分示意剖面圖。

第6圖是根據本發明一實施例的頂板的示意剖面圖。

第7圖是顯示一模組化半導體基材支撐件安裝在於XY平面上移動並繞著垂直於XY平面的軸線旋轉之示意圖。

第8圖是本發明一實施例的方塊圖，其中裝設於模組化半導體基材支撐件上的一控制器用以控制該模組化半導體基材支撐件的運動。

12．．．頂板

50．．．平台

52．．．區域控制器

54．．．區域空氣/真空控制器

56．．．旋轉聯結器

Claims (31)

1. 一種晶圓支撐件，包含：一連接器；一支撐部分，耦接至該連接器，且經配置以支撐單一晶圓；一真空系統；一正壓力系統；至少三升降銷，每一升降銷具有一吸盤機構，設於其末端；一內側密封件；一外側密封件；以及一控制機構，耦接於一個以上氣動閥，該控制機構提供一控制信號給該一個以上氣動閥，該控制機構固定於並隨著該支撐部分移動。
2. 一種可移動的的半導體基材支撐件，用來支撐單一基材，包含：一控制機構，固定於並可隨著該可移動的半導體基材支撐件移動；該控制機構耦接於該可移動的支撐件內的一個以上致動器，並耦接於該可移動的支撐件內的一個以上感測器；該控制機構接收來自該一個以上感測器的資料，並提供控制信號給該一個以上致動器，該等控制信號至少部份地根據自該一個以上感測器所取得的該資料。
3. 一種可移動的的半導體基材支撐件，用來支撐單一 基材，包含：一XY平台，可於一XY平面上移動；一旋轉平台，裝設於該XY平台上，該旋轉平台可繞著一垂直於該XY平台運動的該XY平面的軸線轉動；一頂板，耦接於該旋轉平台，該頂板具有一上表面，公稱地平行於該XY平台的該XY平面；一控制裝置，設置於該可移動的半導體基材支撐件內，該控制裝置耦接於一個以上設於該頂板內的致動器及一個以上設於該頂板內的感測器；該控制裝置接收來自該一個以上感測器的資料，並提供控制信號給該一個以上致動器，該等控制信號至少是部份地根據自該至少一感測器所取得的該資料；該一個以上致動器在操作上耦接於一個以上基材控制機構，其等藉由該一個以上致動器而在至少二狀態間進行循環。
4. 如申請專利範圍第3項之可移動的半導體基材支撐件，其中該等基材控制機構之一是一真空壓制裝置，包含：一內側密封件，其在該頂板的一上表面定義出一第一真空室；一外側密封件，其在該頂板的一上表面定義出一第二真空室，該第二真空室位於該第一真空室周邊。
5. 如申請專利範圍第4項之可移動的半導體基材支撐件，其中該至少一致動器是一真空壓力閥，可藉由該控制 裝置在真空壓力施加至該第一真空室的第一狀態與真空壓力未施加至該第一真空室的第二狀態之間進行循環。
6. 如申請專利範圍第4項之可移動的半導體基材支撐件，其中該至少一致動器是一真空壓力閥，可藉由該控制裝置在真空壓力施加至該第二真空室的第一狀態與真空壓力未施加至該第二真空室的第二狀態之間進行循環。
7. 如申請專利範圍第4項之可移動的半導體基材支撐件，其中該至少一致動器是單一真空壓力閥，可使該等第一及第二真空室在他們的第一及第二狀態間進行循環。
8. 如申請專利範圍第4項之可移動的半導體基材支撐件，包含至少三個位於該頂板內的真空室。
9. 如申請專利範圍第3項之可移動的半導體基材支撐件，其中該等基材控制機構之一者是一組升降銷，其等可相對於該頂板在該等升降銷完全縮回並位於該頂板之上表面下方的第一位置與該組升降銷每一者伸出於該頂板之該表面上方的第二位置之間往復移動。
10. 如申請專利範圍第9項之可移動的半導體基材支撐件，其中該至少一致動器可藉由該控制裝置進行循環，而在其第一與第二位置之間移動該組升降銷。
11. 如申請專利範圍第9項之可移動的半導體基材支撐件，其中該組升降銷每一者進一步包含一吸盤，設於該升降銷的一遠端，每一吸盤選擇性地由該至少一致動器耦接至一真空壓力源。
12. 如申請專利範圍第3項之可移動的半導體基材支 撐件，其中該控制裝置裝設於該XY平台上，並隨之移動。
13. 如申請專利範圍第12項之可移動的半導體基材支撐件，進一步包含一旋轉聯結器，用以提供真空壓力供應與電氣連接給該頂板，該真空壓力供應耦接於該至少一致動器，而該電氣連接是連接於該控制裝置及該頂板內的該至少一致動器及至少一感測器。
14. 如申請專利範圍第3項之可移動的半導體基材支撐件，其中該控制裝置安裝於該頂板上，並可隨之移動並旋轉。
15. 如申請專利範圍第14項之可移動的半導體基材支撐件，進一步包含一旋轉聯結器，用以提供至少真空壓力供應及電氣連接給該頂板，該真空壓力供應耦接於該至少一致動器，而該電氣連接將該控制裝置連接至一外部控制器。
16. 如申請專利範圍第3項之可移動的半導體基材支撐件，其中該頂板包含：一基部，耦接於該旋轉平台；以及至少一支撐表面，可拆卸地耦接於該基部，該至少一支撐表面可供支撐一選定的半導體基材。
17. 如申請專利範圍第16項之可移動的半導體基材支撐件，進一步包含一第一支撐表面，具有一真空壓制裝置，其包含一密封件，在該支撐表面的一上表面上定義出一真空室，一第二支撐表面，以及一外側密封件，於該頂 板的一上表面上定義出一第二真空室，該第二真空室位於該第一真空室的周邊。
18. 如申請專利範圍第16項之可移動的半導體基材支撐件，其中該控制裝置耦接於位在該至少一支撐表面內的一識別結構，該識別結構提供該至少一支撐表面之每一者一特有的身分。
19. 如申請專利範圍第16項之可移動的半導體基材支撐件，其中該基部及旋轉平台進一步包含一旋轉聯結器，用以提供至少真空壓力供應及電氣連接給該至少一支撐表面。
20. 如申請專利範圍第19項之可移動的半導體基材支撐件，其中該等基材控制機構之一者是一真空壓制裝置，包含：一內側密封件，其在該頂板的一上表面定義出一第一真空室；一外側密封件，其在該頂板的一上表面定義出一第二真空室，該第二真空室位於該第一真空室周邊。
21. 如申請專利範圍第20項之可移動的半導體基材支撐件，其中該至少一致動器是一真空壓力閥，可藉由該控制裝置而在真空壓力施加至該第一真空室的第一狀態與真空壓力未施加至該第一真空室的第二狀態之間進行循環。
22. 如申請專利範圍第20項之可移動的半導體基材支撐件，其中該至少一致動器是一真空壓力閥，可藉由該控制裝置而在真空壓力施加至該第二真空室的第一狀態與真 空壓力未施加至該第二真空室的第二狀態之間進行循環。
23. 如申請專利範圍第20項之可移動的半導體基材支撐件，其中該至少一致動器是單一真空壓力閥，可使將該等第一及第二真空室在他們的第一及第二狀態間進行循環。
24. 如申請專利範圍第20項之可移動的半導體基材支撐件，包含至少三個位於該頂板內的真空室。
25. 如申請專利範圍第19項之可移動的半導體基材支撐件，其中該等基材控制機構之一者是一組升降銷，其等可相對於該頂板在該等升降銷完全縮回並位於該頂板之一上表面下方的第一位置與該組升降銷每一者伸出於該頂板之該表面上方的第二位置之間往復移動。
26. 如申請專利範圍第25項之可移動的半導體基材支撐件，其中該至少一致動器可由該控制裝置進行循環，而將該組升降銷在他們的第一與第二位置之間移動。
27. 如申請專利範圍第25項之可移動的半導體基材支撐件，其中該組升降銷每一者進一步包含一吸盤，設於該升降銷的一遠端，每一吸盤選擇性地由該至少一致動器耦接至一真空壓力源。
28. 如申請專利範圍第3項之可移動的半導體基材支撐件，其中該控制裝置耦接於一個以上感測器，其等選自於由氣壓壓力感測器、物理壓力感測器、位置感測器、以及加速度計所構成之列表。
29. 如申請專利範圍第3項之可移動的半導體基材支 撐件，其中該控制裝置耦接於一個以上致動器，其等選自於由氣壓壓力閥(正壓力)、氣壓壓力閥(真空壓力)、線性致動器、旋轉致動器、電馬達、氣壓致動器、液壓致動器、電容式致動器、以及壓電致動器所構成之列表。
30. 如申請專利範圍第3項之可移動的半導體基材支撐件，其中該控制裝置耦接於一個以上基材控制機構，其等是選自於由真空壓制結構、至少一升降銷、以及一定位裝置所構成之列表。
31. 一種可移動的的支撐件及調節其操作的控制系統，包含：至少一可控制裝置，耦接於一控制器，其係耦接於並可隨著該可移動的支撐件移動，該可移動的支撐件經配置以支撐單一晶圓；至少一感測器，耦接於該控制器；該控制器用以決定該可移動的支撐件的狀態，該可移動的支撐件的狀態係依據於由該控制器提供給一可控制裝置的輸入的改變，並可產生該可移動的支撐件之操作的非線性收斂模式；該控制器依據該非線性收斂模式改變該可移動的支撐件的操作。