本發(fā)明的實施方式涉及在制造半導體晶片中使用的群集工具組件，更具體地涉及使設置在群集工具組件中的處理模塊中的消耗部件（consumablepart）實現(xiàn)移除和更換的群集工具組件。

背景技術：

在制造工藝中使用以產(chǎn)生半導體晶片的典型的群集工具組件包括一個或多個處理模塊，其中每個處理模塊用于執(zhí)行如清潔操作、沉積、蝕刻操作、漂洗操作、干燥操作等特定制造操作。用于執(zhí)行這些操作的化學過程和/或處理條件導致經(jīng)常暴露到處理模塊內(nèi)的惡劣條件下的處理模塊的硬件組件中的一些損壞。這些受損的或磨損掉的硬件組件需要及時更換，以確保受損的硬件組件不使處理模塊中的其它硬件組件暴露在惡劣條件下，并確保半導體晶片的質(zhì)量。例如，設置在處理模塊中的半導體晶片附近的邊緣環(huán)可能會頻繁地受到損壞，這是由于該邊緣環(huán)的位置和它持續(xù)暴露于來自在蝕刻操作中使用的處理模塊內(nèi)產(chǎn)生的等離子體的離子轟擊。受損的邊緣環(huán)需要及時更換，以確保受損的邊緣環(huán)不使底層的硬件組件（如卡盤）暴露于惡劣的工藝條件?？筛鼡Q的硬件組件在本文中被稱作消耗部件。

當前更換受損的消耗部件的方法需要經(jīng)過培訓的技術服務人員來執(zhí)行一系列步驟。技術人員需要使群集工具組件脫機，抽吸/清掃群集工具組件以避免暴露于有毒殘留物，打開群集工具，移除受損的消耗部件，并用新的消耗部件更換受損的消耗部件。一旦受損部件被更換，技術人員必須接著清潔群集工具，抽吸群集工具組件至真空并調(diào)節(jié)群集工具組件以用于晶片處理。在一些情況下，調(diào)節(jié)可以包括通過在半導體晶片上運行測試工藝，獲取半導體晶片的橫截面并分析橫截面，以確保該工藝操作的質(zhì)量，從而使群集工具組件合格。更換受損的消耗部件是復雜且費時的過程，需要群集工具組件脫機相當長的時間，從而影響了半導體制造商的利潤率。

就是在這樣的背景下產(chǎn)生本發(fā)明的實施方式。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施方式定義被設計為在不需要破壞真空（即，將群集工具組件暴露到大氣條件）的情況下移除和更換布置在群集工具組件內(nèi)的處理模塊的受損的硬件組件的群集工具組件以及被設置在該群集工具組件內(nèi)的端部執(zhí)行器機構?？梢愿鼡Q的受損的硬件組件在本文還被稱為消耗部件。群集工具組件包括一個或多個處理模塊，其中每個處理模塊配置成執(zhí)行半導體晶片處理操作。由于處理模塊中的消耗部件被暴露于化學品和工藝條件，所以消耗部件會受到損壞并需要及時地進行更換。通過安裝更換站到群集工具組件，受損的消耗部件可以在不打開群集工具組件的情況下進行更換。更換站包括具有用于存儲新的和用過的消耗部件的隔室的部件緩沖區(qū)。更換站和一個或多個處理模塊耦合到控制器，以使控制器在一個或多個處理模塊被保持在真空狀態(tài)下時能協(xié)調(diào)更換站與一個或多個處理模塊之間的訪問（access），以便能夠更換消耗部件。

為了提供對受損的消耗部件的便捷的訪問，處理模塊可以被設計為包括升降機構。當接合時，升降機構被配置為使消耗部件能被移動到升高位置，使得群集工具組件內(nèi)可用的機械手可以用于訪問處理模塊和從處理模塊取回升高的消耗部件。更換的消耗部件被提供給處理模塊，升降機構用于接收該消耗部件并使其下降到處理模塊中的位置。

通過提供更換站來訪問消耗部件，消除了為了訪問受損的消耗部件而將群集工具組件對大氣條件開放的需要。在一些實現(xiàn)方式中，更換站被保持在真空下，從而消除了在消耗部件的更換過程中受污染的風險。其結果是，在更換受損的消耗部件之后重新調(diào)節(jié)處理模塊以使它處于激活操作狀態(tài)所需的時間顯著減少。此外，機械手和升降機構使得在取回和更換消耗部件的過程中沒有不經(jīng)意地損壞處理模塊的任何硬件部件的風險的情況下能更換消耗部件。

本公開的實施方式提供了可用于從處理模塊移除和更換消耗部件而不需要將群集工具組件對大氣條件開放的群集工具組件。由于群集工具組件不開放，因而群集工具組件不需要被清掃或抽排。其結果是，調(diào)節(jié)群集工具組件和使群集工具組件合格所需的時間大大減少。

更換站可以被布置在三個不同的位置。在一個位置上，輥式更換站被暫時直接安裝到群集工具組件內(nèi)的處理模塊，其具有抽吸至真空以及直接從處理模塊收回消耗部件的能力。新的消耗部件被從更換站取回并被直接放置到處理模塊內(nèi)。在這個位置上，更換站將包括機械手和用于容納使用過的消耗部件和新的消耗部件的部件緩沖區(qū)。隔離閥將保持在處理模塊上。由于針對這個維護操作僅處理模塊而不是整個群集工具組件必須脫機(offline)，因此該配置是合乎期望的。

在第二位置，更換站被永久地安裝到真空傳送模塊（vtm），vtm內(nèi)的機械手被用于從處理模塊移除并更換消耗部件。在這個位置上，更換站不需要專用機械手，但vtm機械手的端部執(zhí)行器將操作以移動半導體晶片和消耗部件兩者。

在第三位置，更換站被暫時或者永久地安裝到大氣傳送模塊（atm）和atm的機械手，真空傳送模塊（vtm）的機械手被用于從處理模塊移除并更換消耗部件。在這個位置上，更換站將不需要專用的機械手臂，但vtm和atm機械手端部執(zhí)行器以及設置在atm和vtm之間的裝載鎖（loadlock）室將搬運半導體晶片和消耗部件兩者。

處理模塊包括消耗部件升降機構。消耗部件通常是環(huán)，如邊緣環(huán)。消耗部件將必須被升高，使得機械手可以容易地訪問并將其取出。在一個實施方式中，升降機構包括：配備有升降銷的真空密封致動器。在另一個實施方式中，致動器被保持在真空狀態(tài)下。在正常操作下，升降器保持縮回并且不與消耗部件接觸。當消耗部件需要被更換時，致動器使升降銷伸長并升高消耗部件。機械手使端部執(zhí)行器延伸到處理模塊內(nèi)，使得端部執(zhí)行器（例如，連接到機械手的抹刀形或指狀物形部件）在消耗部件的下方滑動。致動器然后收回升降銷，放置消耗部件在端部執(zhí)行器上。消耗部件被拉回更換站內(nèi)。相反的順序用于將新的消耗部件放置在處理模塊中。

在一種實施方式中，公開了一種可連結到機械手的端部執(zhí)行器機構。所述端部執(zhí)行器機構包括腕狀板（wristplate）、安裝臂架、指狀物組件和多個接觸墊。所述安裝臂架連接到所述腕狀板。所述安裝臂架具有頂板和底板。所述指狀物組件被夾持在所述安裝臂架的所述頂板和所述底板之間。所述指狀物組件包括從所述安裝臂架向外延伸的成對的指狀物。所述指狀物組件具有鄰近所述安裝臂架的近端以及在所述成對的指狀物的前端（tip）的遠端。第一成對的消耗品接觸墊被設置在所述指狀物組件的頂表面并定位于所述指狀物組件的所述近端。第二成對的消耗品接觸墊被設置在所述指狀物組件的所述頂表面上并定位于所述指狀物組件的所述遠端。第三成對的襯底接觸墊被設置在所述指狀物組件的所述頂表面上，鄰近于所述第一成對的消耗品接觸墊并在所述第一成對的消耗品接觸墊和所述第二成對的消耗品接觸墊之間。第四成對的襯底接觸墊被設置在所述指狀物組件的所述頂表面上，鄰近于所述第二成對的消耗品接觸墊并在所述第一成對的消耗品接觸墊和所述第二成對的消耗品接觸墊之間。所述指狀物組件被配置成使用所述第一成對的消耗品接觸墊和所述第二成對的消耗品接觸墊運送消耗部件以及使用所述第三成對的襯底接觸墊和所述第四成對的襯底接觸墊運送襯底。

在另一實施方式中，公開了一種設置在用于處理襯底的群集工具組件內(nèi)的裝載鎖室。所述群集工具組件包含大氣傳送模塊(atm)、真空傳送模塊(vtm)、和處理模塊。所述裝載鎖室被設置在所述atm和所述vtm之間，并提供在所述大氣傳送模塊和所述真空傳送模塊之間的接口。所述裝載鎖室包括具有多個指狀物組件的支撐機構。所述多個指狀物組件中的每一個包括頂部支撐指狀物和底部支撐指狀物。所述頂部支撐指狀物和所述底部支撐指狀物具有第一端和第二端。所述底部支撐指狀物的頂表面包括鄰近所述第二端并且在所述第一端和所述第二端之間限定的凹部。第一間隔塊設置在所述第一端在所述頂部支撐指狀物和所述底部支撐指狀物之間。第二間隔塊設置在所述第一端在所述底部支撐指狀物下面。襯底接觸墊被設置在鄰近所述頂部支撐指狀物和所述底部支撐指狀物的前端的所述第二端部處在所述頂部支撐指狀物和所述底部支撐指狀物的頂表面上。消耗品接觸墊被設置在所述凹部內(nèi)，并且被設置在被設置在所述底部支撐指狀物內(nèi)的所述襯底接觸墊和所述底部支撐指狀物的所述第一端之間。所述多個指狀物組件被配置成使用消耗品接觸墊運送消耗部件以及使用所述襯底接觸墊運送襯底。

具體而言，本發(fā)明的一些方面可以闡述如下：

1.一種設置在用于處理襯底的群集工具組件內(nèi)的裝載鎖室，所述群集工具組件具有大氣傳送模塊、真空傳送模塊以及處理模塊，所述裝載鎖室布置在所述大氣傳送模塊和所述真空傳送模塊之間，所述裝載鎖室包含：

具有多個指狀物組件的支撐機構，所述多個指狀物組件中的每一個包括頂部支撐指狀物和底部支撐指狀物，所述頂部支撐指狀物和所述底部支撐指狀物具有第一端和第二端，所述底部支撐指狀物的頂表面包括鄰近所述第二端并且在所述第一端和所述第二端之間限定的凹部；

設置在所述第一端的在所述頂部支撐指狀物和所述底部支撐指狀物之間的間隔塊，

設置在所述第一端的在所述底部支撐指狀物下面的第二間隔塊；

襯底接觸墊被設置在鄰近所述頂部支撐指狀物和所述底部支撐指狀物的前端的所述第二端部處在所述頂部支撐指狀物和所述底部支撐指狀物的頂表面上；以及

消耗品接觸墊被設置在所述凹部內(nèi)，所述消耗品接觸墊被設置在被設置在所述底部支撐指狀物內(nèi)的所述襯底接觸墊和所述底部支撐指狀物的所述第一端之間，

其中，所述多個指狀物組件被設置成使用所述消耗品接觸墊運送消耗部件以及使用所述襯底接觸墊運送襯底。

2.根據(jù)條款1所述的裝載鎖室，其中所述消耗品接觸墊設置在所述襯底的直徑的外側。

3.根據(jù)條款1所述的裝載鎖室，其中所述襯底接觸墊設置在所述襯底的直徑的內(nèi)側。

4.根據(jù)條款1所述的裝載鎖室，其還包括設置在所述底部支撐指狀物的所述凹部內(nèi)的鄰近于所述消耗品接觸墊并且在所述消耗品接觸墊和所述底部支撐指狀物的所述第一端之間的第二消耗品接觸墊。

5.根據(jù)條款4所述的裝載鎖室，其中所述第二消耗品接觸墊設置在所述襯底的直徑的外側。

6.根據(jù)條款1所述的裝載鎖室，其中所述消耗品接觸墊和所述襯底接觸墊由彈性體材料制成。

7.根據(jù)條款1所述的裝載鎖室，其中所述裝載鎖室被布置在所述大氣傳送模塊和所述真空傳送模塊之間，所述裝載鎖室提供介于所述大氣傳送模塊和所述真空傳送模塊之間的接口。

8.一種具有大氣傳送模塊、真空傳送模塊、裝載鎖室以及處理模塊的群集工具組件，所述群集工具組件包含：

具有第一機械手的所述大氣傳送模塊；

耦合到所述大氣傳送模塊的第一側的更換站，所述更換站具有部件緩沖區(qū)，所述部件緩沖區(qū)帶有用于存儲新的或使用過的消耗部件的多個隔室；

耦合到所述大氣傳送模塊的第二側和所述真空傳送模塊的第一側的裝載鎖室，所述裝載鎖室提供介于所述大氣傳送模塊和所述真空傳送模塊之間的接口；以及

其中所述第一機械手包括第一端部執(zhí)行器機構，所述第一機械手的所述第一端部執(zhí)行器機構包括，

腕狀板；

連接到所述腕狀板的安裝臂架；

指狀物組件，其被安裝到所述安裝臂架并包括從所述安裝臂架向外延伸的成對的指狀物，所述指狀物組件具有鄰近所述安裝臂架的近端以及限定在所述成對的指狀物的前端處的遠端；

第一載體接觸墊，其設置在所述指狀物組件的頂表面上的鄰近通過所述成對的指狀物限定的叉的中心；以及

第二成對的載體接觸墊，其設置在所述指狀物組件的所述頂表面上并鄰近所述指狀物組件的所述遠端定位，

其中所述指狀物組件被配置成使用所述第一載體接觸墊和所述第二成對的載體接觸墊輸送襯底和支撐載體板，其中，所述載體板被配置為支撐消耗部件。

9.根據(jù)條款8所述的群集工具組件，其中所述載體板的形狀是三角形，所述載體板包括消耗品接觸墊，所述消耗品接觸墊設置在所述載體板的每個頂點處，使得設置在每個頂點的所述消耗品接觸墊與所述載體板的中心的距離在所述襯底的半徑的外側。

10.根據(jù)條款8所述的群集工具組件，其中所述更換站包括用于存儲所述載體板的殼體。

11.根據(jù)條款8所述的群集工具組件，其中，所述更換站包括分隔器板以將從所述多個隔室中選擇的存儲新的消耗部件的隔室與所述多個隔室中存儲使用過的消耗部件的其它隔室分開，其中，所述更換站包括限定在所述分隔器板上的用于存儲所述載體板的殼體。

12.根據(jù)條款11所述的群集工具組件，其中，所述更換站包括用于存儲第二載體板的第二殼體，所述第二殼體限定在所述分隔器板下方，其中，在所述分隔器板下方的所述隔室被用于存儲使用過的消耗部件。

13.根據(jù)條款8所述的群集工具組件，其中所述處理模塊被耦合到所述真空傳送模塊的所述第二側，并且其中從所述真空傳送模塊到所述處理模塊的訪問是穿過使用傳感器機構操作的閘閥的。

14.根據(jù)條款8所述的群集工具組件，其中，所述真空傳送模塊包括第二機械手，所述第二機械手具有第二端部執(zhí)行器機構，所述第二機械手的所述第二端部執(zhí)行器機構包括，

腕狀板；

連接到所述腕狀板的安裝臂架，所述安裝臂架具有頂板和底板；

被夾持在所述安裝臂架的所述頂板和所述底板之間的指狀物組件，所述指狀物組件包括從所述安裝臂架向外延伸的成對的指狀物，所述指狀物組件具有鄰近所述安裝臂架的近端以及在所述成對的指狀物的前端的遠端；

第一成對的消耗品接觸墊，其被設置在所述指狀物組件的頂表面上并定位于所述指狀物組件的所述近端；

第二成對的消耗品接觸墊，其被設置在所述指狀物組件的所述頂表面上并定位于所述指狀物組件的所述遠端；

第三成對的襯底接觸墊，其被設置在所述指狀物組件的所述頂表面上，鄰近于所述第一成對的消耗品接觸墊并在所述第一成對的消耗品接觸墊和所述第二成對的消耗品接觸墊之間；以及

第四成對的襯底接觸墊，其被設置在所述指狀物組件的所述頂表面上，鄰近于所述第二成對的消耗品接觸墊并在所述第一成對的消耗品接觸墊和所述第二成對的消耗品接觸墊之間，

其中所述指狀物組件被配置成使用所述第一成對的消耗品接觸墊和所述第二成對的消耗品接觸墊運送消耗部件以及使用所述第三成對的襯底接觸墊和所述第四成對的襯底接觸墊運送襯底。

15.根據(jù)條款14所述的群集工具組件，其中所述第一成對的消耗品接觸墊和所述第二成對的消耗品接觸墊被設置在所述襯底的直徑的外側，并且其中所述第三成對的襯底接觸墊和所述第四成對的襯底接觸墊被設置在所述襯底的直徑的內(nèi)側。

16.根據(jù)條款8所述的群集工具組件，其進一步包括動態(tài)對準器，所述動態(tài)對準器耦合到所述大氣傳送模塊，以向與所述動態(tài)對準器和所述大氣傳送模塊通信地連接的計算機提供對準輸入，其中所述計算機被用來發(fā)送具有所述對準輸入的信號到所述第一機械手。

17.根據(jù)條款8所述的群集工具組件，其進一步包括被布置在所述大氣傳送模塊的所述第一側的一個或多個晶片裝載器，所述一個或多個晶片裝載器中的每一個包括晶片緩沖區(qū)，所述晶片緩沖區(qū)包含存儲經(jīng)處理的或未經(jīng)處理的襯底的多個隔室。

18.根據(jù)條款8所述的群集工具組件，其還包括與所述大氣傳送模塊、所述真空傳送模塊、所述裝載鎖室、所述處理模塊、以及所述更換站中的每一個連接的控制器，所述控制器包括傳輸邏輯器和真空狀態(tài)控制裝置，所述傳輸邏輯器被用于協(xié)調(diào)對所述更換站、所述大氣傳送模塊、所述裝載鎖室、所述真空傳送模塊、以及所述處理模塊的訪問，并且所述真空狀態(tài)控制裝置用于將所述處理模塊和所述真空傳送模塊維持在真空狀態(tài)。

19.根據(jù)條款8所述的群集工具組件，其中所述處理模塊包括升降機構，所述升降機構用于在更換期間將所述處理模塊內(nèi)的所述消耗部件從安裝位置移動到升高的位置，以便提供對所述消耗部件的訪問，以及用于將所述消耗部件從所述升高的位置移動到所述安裝位置。

20.根據(jù)條款8所述的群集工具組件，其中所述第一機械手、所述第二機械手、所述真空傳送模塊、所述處理模塊和所述裝載鎖室與控制器連接以協(xié)調(diào)所述消耗部件在所述更換站與所述裝載鎖室之間以及在所述裝載鎖室和所述處理模塊之間的運動。

21.根據(jù)條款8所述的群集工具組件，其中所述裝載鎖室進一步包括耦合到泵的真空控制裝置，其中，所述真空控制裝置與控制器連接以協(xié)調(diào)所述泵的動作，所述泵被配置成在操作期間將所述裝載鎖室保持在真空狀態(tài)。

22.根據(jù)條款8所述的群集工具組件，其中所述更換站包括與用于傳送襯底的晶片裝載器的前開式統(tǒng)一標準盒結構類似的結構，在所述更換站內(nèi)的開口與被限定在所述大氣傳送模塊的所述第一側上的裝載端口的開口連接。

23.根據(jù)條款22所述的群集工具組件，其中，所述連接使用在主體制造設施中能用的自動化主體材料處理系統(tǒng)自動執(zhí)行，所述群集工具組件定位在所述主體制造設施中，所述自動化主體材料處理系統(tǒng)包括跟蹤軟件來引導所述自動化主體材料處理系統(tǒng)的高架提升傳送裝置（oht）或自動導引車（agv）到存儲在所述主體制造設施中的適當?shù)母鼡Q站或晶片裝載器。

24.一種用于處理襯底的群集工具組件，所述群集工具組件具有大氣傳送模塊、真空傳送模塊、裝載鎖室和處理模塊，所述群集工具組件包括：

耦合到所述大氣傳送模塊的第一側的更換站，所述更換站具有部件緩沖區(qū)，所述部件緩沖區(qū)有用以存儲新的或使用過的消耗部件的多個隔間；

所述裝載鎖室耦合到所述大氣傳送模塊的第二側以及所述真空傳送模塊的第一側，所述裝載鎖室提供在所述大氣傳送模塊和所述真空傳送模塊之間的接口，所述裝載鎖室包括：

具有多個指狀物組件的支撐機構，所述多個指狀物組件中的每一個包括頂部支撐指狀物和底部支撐指狀物，所述頂部支撐指狀物和所述底部支撐指狀物具有第一端和第二端，所述底部支撐指狀物的頂表面包括鄰近所述第二端并且在所述第一端和所述第二端之間限定的凹部；

設置在所述第一端的在所述頂部支撐指狀物和所述底部支撐指狀物之間的第一間隔塊，

設置在所述第一端的在所述底部支撐指狀物下面的第二間隔塊；

襯底接觸墊被設置在鄰近所述頂部支撐指狀物和所述底部支撐指狀物的前端的所述第二端部處在所述頂部支撐指狀物和所述底部支撐指狀物的頂表面上；以及

消耗品接觸墊被設置在所述凹部內(nèi)，所述消耗品接觸墊被設置在被設置在所述底部支撐指狀物內(nèi)的所述襯底接觸墊和所述底部支撐指狀物的所述第一端之間，

其中，所述多個指狀物組件被配置成使用消耗品接觸墊運送消耗部件以及使用所述襯底接觸墊運送襯底。

根據(jù)通過結合附圖以舉例的方式示出本發(fā)明的原理的以下的詳細描述，本發(fā)明的其它方面將變得顯而易見。

附圖說明

本發(fā)明可以結合附圖通過參照以下描述來充分地理解。

圖1示出了在本發(fā)明的一個實施方式中的群集工具組件的簡化框圖，所述群集工具組件包括安裝到在處理半導體晶片中使用的處理模塊上的更換站。

圖2示出了在本發(fā)明的一個替代實施方式中的群集工具組件的簡化框圖，所述群集工具組件包括安裝到所述群集工具的真空傳送模塊上的更換站。

圖3示出了在本發(fā)明的一個替代實施方式中的群集工具組件的簡化框圖，所述群集工具組件包括安裝到所述群集工具的大氣傳送模塊上的更換站。

圖3a示出了在本發(fā)明的一個實施方式中的群集工具組件的簡化框圖，所述群集工具組件包括具有端部執(zhí)行器的機械手，該端部執(zhí)行器用于移動在群集工具內(nèi)的消耗部件。

圖4示出了在本發(fā)明的一個實施方式中的群集工具組件的處理模塊的一部分的簡化框圖，所述群集工具組件包括用于提供對消耗部件的訪問的示例性升降機構。

圖5a示出了在本發(fā)明的一個實施方式中的具有安裝用于移動消耗部件的更換站的處理模塊的簡化框圖，其中，升降機構處于脫開模式。

圖5b示出了在本發(fā)明的一個實施方式中的安裝有更換站的處理模塊的簡化框圖，其中，升降機構處于接合模式。

圖5c示出了在本發(fā)明的一個實施方式中的具有在更換處理模塊中的消耗部件中使用的安裝到真空傳送模塊的更換站的處理模塊以及處理模塊中的升降機構的簡化框圖。

圖6a示出了在被配置為接收襯底的atm內(nèi)使用的端部執(zhí)行器機構，而圖6b、圖6b-1和圖6c示出了在本發(fā)明的一些實施方式中，設置在大氣傳送模塊和/或真空傳送模塊內(nèi)的端部執(zhí)行器機構的俯視圖和側視圖。

圖7a-7d根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式示出了使用端部執(zhí)行器機構接收的消耗部件的變化的底部表面輪廓。

圖7e根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式示出了在vtm的機械手上的示例性端部執(zhí)行器機構。

圖7f-1、圖7f-2根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式示出了替代的接觸墊構思，其在用于支撐具有不同底部輪廓的消耗部件的vtm和/或atm的機械手上的端部執(zhí)行器機構中使用。

圖8a-8b根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式示出了用于將襯底和消耗部件輸送到裝載鎖室內(nèi)的示例性端部執(zhí)行器機構。

圖9a-9b根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式示出了帶有環(huán)載體的端部執(zhí)行器機構的示例性側視圖和頂視圖，該環(huán)載體用于將消耗部件輸送到裝載鎖室。

圖10a-10d根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式示出了在裝載鎖室內(nèi)使用的示例性指狀物組件，該裝載鎖被配置為接收消耗部件。

圖10e-10f根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式示出了現(xiàn)有的裝載鎖室和包括用以接收消耗部件的指狀物組件的重新設計的裝載鎖室的視圖。

圖11根據(jù)本發(fā)明的一實施方式示出了用于存儲消耗部件和環(huán)載體的示例性更換站。

圖12根據(jù)本發(fā)明的一實施方式示出了在處理模塊內(nèi)的槽，消耗部件或晶片通過該槽移入和移出處理模塊。

圖13示出了根據(jù)一個實施方式的用于控制群集工具的各個方面的控制模塊（即控制器）。

具體實施方式

本公開的實施方式定義用于處理半導體晶片的群集工具組件。群集工具組件包括用于處理半導體晶片的處理模塊。更換站被安裝到群集工具組件上。更換站保持在真空下，以便提供用于更換消耗部件的必要的工藝條件，而沒有污染處理模塊或群集工具組件的風險。更換站中的專用機械手或群集工具組件中可用的機械手用于從處理模塊取回已用過的消耗部件并用新的消耗部件更換。

在一些實施方式中，更換站可以被直接安裝到群集工具組件的其中消耗部件需要更換的處理模塊。在這種實施方式中，更換站直接耦合到處理模塊。在更換站中限定的機械手用于取回和更換消耗部件。

在一些其它實施方式中，更換站可以被直接安裝到群集工具組件內(nèi)的真空傳送模塊（vtm）。更換站被安裝以便保持群集工具組件的均勻性和對稱性。用于將半導體晶片移入和移出處理模塊的vtm的機械手也用于取回和更換布置在處理模塊中的消耗部件。

在一些其它實施方式中，更換站可以被直接安裝到群集工具組件的大氣傳送模塊。在這樣的實施方式中，大氣傳送模塊的機械手與群集工具組件的真空傳送模塊的機械手一起工作以訪問和更換來自處理模塊的消耗部件。更換站被設計為安裝到群集工具組件的不同的模塊，并使得在無需群集工具組件對大氣條件開放以訪問消耗部件的條件下能更換消耗部件。

群集工具組件的傳統(tǒng)設計需要打開群集工具組件以訪問并更換處理模塊內(nèi)的消耗部件。群集工具組件的打開需要使群集工具組件脫機以及吹掃群集工具組件至大氣條件，以允許訪問處理模塊。一旦群集工具組件被打開時，經(jīng)過訓練的技術人員會從處理模塊手動移除和更換消耗部件。在更換消耗部件時，群集工具組件必須被調(diào)節(jié)，以使得半導體晶片能被處理。由于半導體晶片是貴重產(chǎn)品，因此當調(diào)節(jié)群集工具組件時必須特別小心。該調(diào)節(jié)需要清洗群集工具組件，抽吸群集工具組件至真空，調(diào)節(jié)群集工具組件，并使用測試運行使群集工具組件合格。這些步驟中的每一個都需要大量的時間和精力。除了調(diào)節(jié)群集工具組件的每個步驟所需的時間以外，當在群集工具組件的調(diào)節(jié)過程中在一個或多個步驟遇到問題時還可能經(jīng)歷其他延遲。在群集工具組件的調(diào)節(jié)過程中經(jīng)常遇到的一些問題可以包括：更換期間消耗部件的未對準，在更換受損的或使用過的消耗部件時對新消耗部件的損壞，在消耗部件的取回和更換過程中對處理模塊中的其他硬件組件的損壞，群集工具組件在抽吸后沒有實現(xiàn)真空，群集工具組件沒有實現(xiàn)工藝性能等?；诿總€問題的嚴重性，可能必須花費額外的時間和精力，進一步促使群集工具組件聯(lián)機的延遲，從而直接影響了制造商的利潤率。

將更換站安裝到群集工具組件和通過更換站訪問消耗部件節(jié)省相當多的用于維護群集工具組件所需要的時間和精力。消耗部件、處理模塊和/或群集工具組件的損壞風險通過使用群集工具組件內(nèi)用于更換消耗部件的可用的機械手被最小化，并且通過保持更換站在真空下使受污染的風險最小化，從而避免將群集工具組件的內(nèi)部暴露于外部大氣。使用機械手，可以實現(xiàn)在處理模塊中的消耗部件的更精確的對準，同時使處理模塊的其它硬件部件的損壞最小化。因此，調(diào)節(jié)群集工具組件所需的時間大大減少。及時更換消耗部件使半導體晶片中限定的半導體元件的質(zhì)量和產(chǎn)率提高。

在一種實施方式中，圖1示出了用于處理半導體晶片的群集工具組件100的簡化示意圖。群集工具組件100包括多個模塊，以允許半導體晶片能在使半導體晶片暴露于環(huán)境最小化的受控環(huán)境中被處理。在一種實施方式中，群集工具組件100包括大氣傳送模塊（atm）102、共同的真空傳送模塊（vtm）104和一個或多個處理模塊112-120。atm102在外界環(huán)境（即，大氣壓）的條件下操作并與晶片裝載器（未示出）以接口方式連接，以將半導體晶片帶到集成群集工具組件100中用于處理，并在處理后返回半導體晶片。atm102可以包括機械手以將半導體晶片從晶片裝載器移動到vtm104。由于atm102在大氣條件下，所以該機械手可以是干式機械手的一部分。

vtm104在真空下操作以便當半導體晶片從一個處理模塊移動到另一個處理模塊時使半導體晶片表面最小程度地暴露于大氣。由于vtm104在真空下操作并且atm102在大氣條件下操作，因此裝載鎖室110被放置在atm102和vtm104之間。裝載鎖室110提供受控的接口以允許半導體晶片從atm102傳送到vtm104內(nèi)。在本實施方式中，atm102內(nèi)的機械手可以被用來將半導體晶片存入裝載鎖室110。單獨的機械手可設置在vtm104內(nèi)以從裝載鎖室110取回半導體晶片和傳送半導體晶片進出處理模塊（112-120）。在一些實施方式中，裝載鎖由于其位置也被稱作“連接室”（“interfacingchamber”）。

一個或多個處理模塊112-120與vtm104集成，從而允許半導體晶片在由vtm104保持的受控環(huán)境中從一個處理模塊移動到另一處理模塊。在一些實施方式中，處理模塊112-120可以均勻地圍繞vtm104分布并用于執(zhí)行不同的處理操作。一些可以使用處理模塊112-120進行的處理操作包括蝕刻操作、漂洗、清潔、干燥操作、等離子體操作、沉積操作、電鍍操作等。舉例而言，處理模塊112可用于執(zhí)行沉積操作，處理模塊114可以用于執(zhí)行清潔操作，處理模塊116可用于執(zhí)行第二沉積操作，處理模塊118可用于執(zhí)行蝕刻或去除操作，等。具有受控環(huán)境的vtm104使得半導體晶片能被傳送進出處理模塊112-120而沒有受污染的風險，并且vtm104內(nèi)的機械手有助于傳送半導體晶片進出與vtm104集成的各個處理模塊112-120。

在一個實施方式中，更換站108被安裝到群集工具組件100內(nèi)的處理模塊（例如，處理模塊112-120中的任一個）上。在圖1所示的示例性實施方式中，更換站108被安裝到處理模塊118。當在任何其它處理模塊112-120中的消耗部件需要被更換時，更換站可以被構造成安裝到相應的處理模塊112-120。例如，處理模塊118可被用來執(zhí)行蝕刻操作。更換站108用于取回和更換在處理模塊118中使用的消耗部件。更換站108包括用以在將更換站108安裝到處理模塊時抽吸更換站108并維持更換站108在真空下的機構，例如泵機構（未示出）。

在一個實施方式中，當在處理模塊（即，處理模塊112-120中的任何一個）處的消耗部件需要被更換時，更換站108可以通過隔離閥耦合到該處理模塊（112-120），并且當消耗部件已被成功地更換時可以將更換站108從處理模塊（112-120）分離。在本實施方式中，更換站108是可移動模塊單元，其被設計為暫時安裝到處理模塊以完成所需的操作（例如，消耗部件的更換）、在處理模塊所需的操作完成時拆下、并且或縮回或移動到不同處理模塊，在該不同處理模塊執(zhí)行更換消耗部件的所需操作。例如，隔離閥使得更換站108能保持在真空狀態(tài)下。

更換站108包括部件緩沖區(qū)以接收和容納消耗部件。在一些實施方式中，部件緩沖區(qū)可包括多個隔室，所述隔室用于接收從處理模塊取回的使用過的消耗部件以及將被輸送到處理模塊的新的消耗部件。在一個實施方式中，更換站108（其中該更換站被安裝到隔離閥）的開口被設定尺寸以使消耗部件能移動進出更換站108。

消耗部件是處理模塊內(nèi)的由于連續(xù)暴露于處理模塊中的工藝條件因而需要被更換的硬件部件。作為消耗部件連續(xù)暴露于半導體晶片的處理過程中使用的苛刻工藝條件的結果，消耗部件需要被密切監(jiān)測，以確定何時損壞超過可接受的水平，以便它可以及時被更換。例如，在蝕刻處理模塊中，邊緣環(huán)被布置為鄰近安裝在卡盤組件上的半導體晶片，以延伸半導體晶片的處理區(qū)域。在蝕刻操作過程中，邊緣環(huán)暴露于來自用于在半導體晶片的表面上形成特征的等離子體的離子轟擊。經(jīng)過一段時間，作為連續(xù)暴露的結果，邊緣環(huán)可能會損壞。當邊緣環(huán)的損壞超出可接受的程度時，邊緣環(huán)需要更換，以便邊緣環(huán)的損壞不使其它下層組件暴露，也不以其它方式不利地影響半導體晶片處理。

在典型的蝕刻操作中，當半導體晶片被接收在處理模塊中時，來自等離子體的離子以垂直于在半導體晶片上方限定的處理區(qū)域中形成的等離子體鞘的角度沖擊半導體晶片表面。當邊緣環(huán)的層由于離子轟擊而磨損時，半導體晶片的邊緣被暴露，從而導致等離子體鞘沿半導體晶片邊緣的輪廓滾動。因此，沖擊半導體晶片表面上的離子跟隨（follow）等離子體鞘的輪廓，從而導致朝向半導體晶片表面的邊緣形成傾斜特征。這些傾斜特征會影響形成在半導體晶片上的半導體元件的總產(chǎn)率。此外，隨著邊緣環(huán)的多層磨損掉，例如，下層部件（諸如卡盤）可能會暴露于離子，從而損傷卡盤表面。為了提高產(chǎn)率并避免對任何下層部件的損壞，邊緣環(huán)（即，消耗部件）需要定期被更換。

安裝到處理模塊118的更換站108將使得消耗部件（即，邊緣環(huán)）在不破壞處理模塊中的真空的條件下能容易地更換。在一個實施方式中，更換站108包括被構造成將端部執(zhí)行器延伸進入處理模塊（例如，處理模塊118）的專用機械手，以取回需要更換的消耗部件，并輸送新的消耗部件。處理模塊內(nèi)的升降機構提供對消耗部件的訪問。更換站108的機械手可運行以將新的消耗部件放置在升降機構的升降銷上，并且升降機構將安裝新的消耗部件在處理模塊內(nèi)的合適位置上。

在一個實施方式中，為了協(xié)助更換消耗部件，更換站通過第一隔離閥安裝到處理模塊（例如，處理模塊112-120中的任何一個或每一個）。來自更換站的機械手用于從處理模塊訪問和取回消耗部件并移動到在更換站中限定的部件緩沖區(qū)，且提供來自部件緩沖區(qū)的更換的消耗部件。在一個實施方式中，第一隔離閥可以操作地連接到控制器，以協(xié)調(diào)處理模塊中的消耗部件的取回和更換。

除了使用第一隔離閥以安裝更換站到處理模塊以外，可使用第二隔離閥將處理模塊耦合到群集工具組件100的真空傳送模塊（vtm）。當接合時，第二隔離閥被配置成將處理模塊（112-120）與群集工具組件100的其余部分隔離，使得在處理模塊中的消耗部件的更換可以在不影響群集工具組件100的其它處理模塊的操作的情況下容易地進行。提供第二隔離閥允許特定處理模塊（112-120中的任何一個）而不是整個群集工具組件100脫機，同時可以允許群集工具組件100內(nèi)的處理模塊（112-120）的其余部分繼續(xù)處理半導體晶片。另外，由于僅僅使特定的處理模塊（例如，112-120中的任何一個）脫機用以更換消耗部件，這將需要相當少的時間來使處理模塊（112-120）和群集工具組件100恢復到完全工作狀態(tài)。結果是，調(diào)節(jié)群集工具組件100的操作并使操作合格花費的時間要短得多。在半導體晶片處理過程中可以使用vtm104的機械手以將半導體晶片移進和移出處理模塊（112-120）。

為了允許更換站108的機械手能從處理模塊（112-120）取回消耗部件，所述消耗部件必須是容易訪問的。在一個實施方式中，處理模塊（112-120）包括提供對需要被更換的消耗部件的訪問的升降機構。在一些實施方式中，升降機構可以包括可延伸以將消耗部件移動到升高位置的升降銷。在更換站108中的機械手的端部執(zhí)行器延伸到處理模塊（112-120）中并在消耗部件下方滑動。升降機構然后縮回升降銷以將消耗部件留置在機械手的端部執(zhí)行器上。具有消耗部件的端部執(zhí)行器然后從處理模塊（112-120）縮回到更換站108中。使用機械手的端部執(zhí)行器將新的消耗部件移動到處理模塊（112-120），并且升降機構的升降銷延伸以接收新的消耗部件。升降機構的升降銷一起運作以將新的消耗部件對準到處理模塊（112-120）中的位置。使用升降機構取回和更換消耗部件的過程將參考圖4更詳細地討論。

在一些實施方式中，整個群集工具組件100可能必須脫機以更換消耗部件。例如，這種情況在一個以上的處理模塊（112-120）內(nèi)的多于一個的消耗部件需要更換時可能發(fā)生。即使在這樣的實施方式中，由于更換站和處理模塊被保持在真空下，使群集工具組件100脫機、安裝更換站到處理模塊（112-120）、移除并更換消耗部件、調(diào)節(jié)群集工具組件100和使群集工具組件100合格的時間可以短得多。其結果是，在更換消耗部件的過程中群集工具組件100的處理條件（即，真空）沒有受到不利影響。另外，由于使用機械手進行更換，因而可設計消耗部件的較精確的取回和放置，從而避免消耗部件和/或處理模塊（112-120）受損的風險。

在一些實現(xiàn)方式中，在處理模塊的安裝更換站的一側的開口可以設定尺寸使得消耗部件可以很容易地適合通過該開口。此外，處理模塊（112-120）中的開口可被設計成使在處理模塊（112-120）中以及在作為一個整體的群集工具組件100中可能發(fā)生的任何不對稱性的問題最小化。

參考圖1討論的多種實施方式和實現(xiàn)方式使得當處理模塊（112-120）中的消耗部件需要更換時更換站108能被暫時安裝到處理模塊（112-120），并且在消耗部件的更換完成時被縮回。更換站108可以包括具有兩個不同的保持區(qū)以接收并保持使用過的消耗部件和新的消耗部件的單個部件緩沖區(qū)或替代地具有用于分別保持使用過的消耗部件和新的消耗部件的不同的部件緩沖區(qū)。在更換站108中設置的機械手和部件緩沖區(qū)允許直接往來于處理模塊（112-120）輸送和取回消耗部件。在處理模塊（112-120）中的隔離閥使得能夠僅使處理模塊（112-120）而不是整個群集工具組件100脫機。

圖2示出了群集工具組件100的替代的實施方式，其中更換站108被配置成安裝到設置在群集工具組件100中的真空傳送模塊（vtm）104上，而不是安裝到處理模塊（112-118）上。vtm104包括在半導體晶片的處理過程中使用的機械手，以將半導體晶片從裝載鎖室110移動到處理模塊112-118，以及移進和移出與vtm104集成的一個或多個處理模塊112-118。機械手包括用于接收、保持并移動不同處理模塊之間的半導體晶片的端部執(zhí)行器。單獨的開口在vtm104中限定，以允許更換站108被安裝成使得更換站108與vtm104中限定的開口對準。在對稱性很重要的情況下，將在vtm104中的開口限定為保持vtm104的均勻性和對稱性以及群集工具組件100的均勻性和對稱性。例如，可以在vtm104中相對于所述開口限定具有虛設門的虛設開口，以保持vtm104的均勻性和對稱性。替代地，如果虛設開口已經(jīng)存在于vtm104中并且所述開口足夠大以移動消耗部件，那么更換站108可以被安裝到虛設開口，以便繼續(xù)保持群集工具組件100的均勻性和對稱性。

通常，將在vtm104中的開口的尺寸設定為適合于半導體晶片和用于移動半導體晶片進出vtm104的載體/機械手。然而，比半導體晶片大的消耗部件可能不適合通過。例如，設置成圍繞接收在處理模塊（112-118）中的半導體晶片的邊緣環(huán)比半導體晶片寬。在這種情況下，在沒有重新設計開口的情況下邊緣環(huán)作為整體未必能夠適合通過被設計以移動半導體晶片的開口。在某些情況下，重新設計vtm104的開口可能不是一種可行的選擇，因為它可能會影響群集工具組件的對稱性。因此，代替重新設計vtm104的開口以及造成群集工具組件100的不對稱，可以使用分區(qū)段的消耗部件使得每個區(qū)段可以適合通過開口。例如，用于包圍處理模塊中的半導體晶片的邊緣環(huán)可以被設計成由兩個或更多個部件制成的分區(qū)段的邊緣環(huán)，每個部件設計為適合通過vtm104和更換站108的開口。在本實施例中，分區(qū)段的邊緣環(huán)可以單獨取回和更換。

當更換消耗部件尤其是多部件分區(qū)段消耗部件時，消耗部件的每個區(qū)段必須在處理模塊中被正確地對準和固定，以便沒有限定在區(qū)段之間的間隙。應當注意的是，在如高深寬比蝕刻操作之類的處理操作中，蝕刻處理模塊的任何部件之間存在的間隙將導致離子流過并損壞任何下層部件。例如，在高深寬比的蝕刻器模塊中的邊緣環(huán)的間隙將導致高能量離子流過到達上面可布置邊緣環(huán)的底層卡盤，從而損壞卡盤的表面。為了防止形成間隙，分區(qū)段的消耗部件可被設計成確保當每個區(qū)段安裝在處理模塊中時每個區(qū)段與其它區(qū)段緊密地配合。因此，在一些實現(xiàn)方式中，分區(qū)段的或多部件的消耗部件可被設計為具有互鎖區(qū)段。替代地，消耗部件可被設計成具有重疊的區(qū)段，以防止離子或處理氣體/化學品找到通到下層部件的直接流動路徑。例如，在一些實現(xiàn)方式中，消耗部件可以由可以完整地或分區(qū)段地配合通過vtm104和更換站之間所限定的開口的內(nèi)部部件和外部部件組成，并且利用一個部件重疊在其它部件上的方式安裝在處理模塊中，從而防止形成間隙。消耗部件的設計的其它變型可被實現(xiàn)為使消耗部件能被移進和移出vtm104，而不必重新設計被設計為保持在群集工具組件內(nèi)的對稱性的開口。

在一個實施方式中，代替在更換站108使用專用的機械手，在vtm104中使用的將半導體晶片移入和移出處理模塊的機械手也可以用于取回和更換消耗部件。在一些實現(xiàn)方式中，用于使半導體晶片在處理模塊之間移動的機械手的端部執(zhí)行器用于在處理模塊112-118和更換站108之間接收、保持并移動消耗部件。在其他實現(xiàn)方式中，vtm104的機械手被設計成具有用于移動消耗部件和半導體晶片的不同的端部執(zhí)行器。端部執(zhí)行器是在用于取回、支撐、保持、拾取、升降、移動或旋轉可移動部件（諸如半導體晶片或消耗部件）的機械手中通常限定的部件?？梢苿硬考梢员３衷谌魏稳∠虻钠矫嫔稀？稍O置單獨的端部執(zhí)行器以單獨移動消耗部件和半導體晶片，從而防止半導體晶片的污染。

在一個替代的實施方式中，更換站108中的專用機械手可以與vtm104的機械手一起運行以提取和更換處理模塊中的消耗部件。例如，vtm104的機械手可以被用來從處理模塊提取使用過的消耗部件并將其移動到在vtm104和更換站108之間限定的中間儲備區(qū)域（astagingarea）。更換站108的專用機械手可以用于將使用過的消耗部件從中間儲備區(qū)域移動到部件緩沖區(qū)。類似地，更換站108的專用機械手可被用于將新的消耗部件從更換站108的部件緩沖區(qū)移動到中間儲備區(qū)域，并且vtm104的機械手可以被用于將新的消耗部件從中間儲備區(qū)域移動到處理模塊。在一個實施方式中，中間儲備區(qū)域可以具有用于接收使用過的消耗部件的第一區(qū)域和用于接收新的消耗部件的第二區(qū)域。處理模塊（112-118）中的升降機構用于安裝新的消耗部件在處理模塊（112-118）中。

在圖2所示的實施方式中更換站108的設計類似于參考圖1討論的更換站108的設計。例如，圖2的更換站108包括用于在更換站108被安裝到vtm104時將更換站108保持在真空下的機構（如泵）。保持更換站108的工藝條件類似于vtm104的工藝條件（即在真空下），這將確保在更換消耗部件的過程中vtm104內(nèi)的處理條件不會受到不利影響。在更換站108內(nèi)定義一個或多個部件緩沖區(qū)以接收和容納使用過的消耗部件和新的消耗部件。

在圖2中示出的處理模塊（118）的設計與在圖1中所定義的處理模塊（118）略有不同。不同之處在于圖2所示的處理模塊不包括第二開口。例如，當更換站108被直接安裝在vtm104并且通過vtm104從更換站108提供對處理模塊（118）的訪問時，處理模塊（118）不需要用于安裝更換站108的第二開口。另外，單個隔離閥被用于在更換消耗部件期間通過vtm104提供對處理模塊（118）的訪問并在半導體晶片的處理過程中用于隔離處理模塊。應當指出的是，更換站108被維持在真空，使得消耗部件可在沒有不利地影響群集工具組件100中的工藝條件的情況下容易地被更換。因此，調(diào)節(jié)群集工具組件100和使群集工具組件100合格以處理半導體晶片可以在較短的時間實現(xiàn)，因為不需要吹掃/抽吸處理，并在較短的時間內(nèi)執(zhí)行其他使群集工具組件合格的步驟。在一些實現(xiàn)方式中，更換站108可以永久地安裝到vtm104上。

圖3示出了群集工具組件100的另一實施方式，其中更換站108被安裝到大氣傳送模塊（atm）102。例如，群集工具組件100的atm102中的用于將半導體晶片從晶片裝載器移動到裝載鎖室110的機械手也用于將消耗部件往來于更換站108移動。在該實施方式中，安裝到atm102的更換站108被保持在與atm102的大氣條件相同的大氣條件下。因此，更換站108不需要泵或類似的機構來保持更換站108在真空下。在一些實現(xiàn)方式中，更換站108可被永久地安裝到atm102上。

除了atm102以外，在圖3所示的群集工具組件100還包括真空傳送模塊（vtm）104，和與vtm104集成的多個處理模塊112-120。裝載鎖室110在atm102和vtm104之間限定，并充當接口以在維持atm102和vtm104中的工藝條件的同時將半導體晶片從atm102移動到vtm104。

群集工具組件100的裝載鎖室110被設計成搬運半導體晶片和消耗部件兩者。也可以在裝載鎖室110中設置單獨的中間儲備區(qū)域（如隔室），其用于接收半導體晶片和消耗部件，以避免污染半導體晶片。在設計用于接收消耗部件的裝載鎖室110中的中間儲備區(qū)域還可以被配置以提供用于接收使用過的消耗部件和新的消耗部件的分隔的中間儲備區(qū)域。裝載鎖室110中限定的開口被設計為適合消耗部件和半導體晶片。替代地，當開口沒有被設計以適合消耗部件時，分區(qū)段的消耗部件可用于使得可消耗部件的每個區(qū)段可以適合通過裝載鎖室110所限定的開口。

在圖3所示的實施方式中，vtm104中的用于將半導體晶片從裝載鎖室110移動到集成在vtm104中的處理模塊（112-120）或從一個處理模塊（112-120）移動到另一個處理模塊的機械手也用于使消耗部件在裝載鎖室110和處理模塊（112-120）之間移動。

在一些實現(xiàn)方式中，除了atm102和vtm104的機械手以外，更換站108也可以包括被配置為在更換站的部件緩沖區(qū)和atm102之間移動消耗部件的專用機械手。在這樣的實施方式中，atm102的機械手可以被用于在atm102和裝載鎖室110之間移動消耗部件和半導體晶片，并且vtm104的機械手可被用于在裝載鎖室110和處理模塊（112-120）之間移動消耗部件和半導體晶片。在一個實現(xiàn)方式中，單個端部執(zhí)行器可設置在可在不同的時間被接合的atm102和vtm104的機械手中以移動半導體晶片和消耗部件兩者。在另一個實施方式中，分離的端部執(zhí)行器可設置在atm102和vtm104的機械手中，一個端部執(zhí)行器用于移動半導體晶片而另一個用于移動消耗部件。升降機構被用來將新的消耗部件正確地對準并安裝在處理模塊（112-120）內(nèi)的適當位置。

在一個實施方式中，相比于在圖3中所示的版本，圖3a示出了群集工具組件100的包括附加的模塊的更詳細的版本。如在圖3中一樣，圖3a所示的實施方式示出了耦合到atm102的第一側101a的更換站108，并使用atm102和vtm104的機械手以更換消耗部件。在本實施方式中，除了更換站108被安裝在atm102的第一側101a外，還有一個或多個晶片裝載器115被安裝在大氣傳送模塊102的第一側101a。晶片裝載器115可以是標準晶片裝載器，例如前開式統(tǒng)一標準盒（foup）或被設計成耦合到atm102的定制晶片裝載器。更換站108和晶片裝載器115被配置為通過限定在atm102的第一側101a的特定裝載端口（未示出）暫時或永久耦合在atm102上。更換站108和晶片裝載器115（無論是標準的還是定制的晶片裝載器）的門被設計成與被限定在atm102的第一側101a上的標準裝載端口的開口兼容。晶片裝載器115包括包含用于接收和保持經(jīng)處理或未經(jīng)處理的晶片的多個隔室的晶片緩沖區(qū)。應當注意的是，晶片和襯底可在本申請中互換使用并且是指用于電子器件（例如集成電路）的制造的半導體材料薄片。在一些實施方式中，更換站108在結構和設計方面與晶片裝載器115（例如，foup）類似，并且包括具有多個隔室207的部件緩沖區(qū)224，隔室207被配置成接收和存儲的新的和/或使用過的消耗部件208。

除了更換站108和晶片裝載器115外，一個或多個緩沖區(qū)站113可耦合到atm102。緩沖區(qū)站113可以包括通常用于提供對準輸入到與atm102通信地連接的計算機的動態(tài)對準器。當晶片被輸送到裝載鎖室110時，使用對準輸入以對準晶片。例如在atm102內(nèi)的機械手103可以被用來將晶片從晶片裝載器115中的一個移動到在緩沖區(qū)站113內(nèi)的動態(tài)對準器內(nèi)設置的卡盤上?？ūP被配置為旋轉所述晶片。動態(tài)對準器內(nèi)的傳感器被用于檢測沿所述晶片的邊緣設置的一個或多個凹口，所述凹口的偏心，并將該數(shù)據(jù)作為對準輸入提供到計算機中。計算機可提供對準輸入到機械手，使得機械手可以使用對準輸入以將晶片從動態(tài)對準器輸送到裝載鎖室110，以便在輸送晶片時，晶片被正確地對準。在一些實現(xiàn)方式中，動態(tài)對準器中的一個或多個可用于提供用于消耗部件的對準輸入到計算機，以確保消耗部件在被輸送到裝載鎖室110時被正確地對準。應當注意，用于對準晶片的對準輸入與用于對準消耗部件的對準輸入可以是不同的。在其他實現(xiàn)方式中，消耗部件的對準可在更換站內(nèi)進行。在這樣的實現(xiàn)方式中，當輸送消耗部件到裝載鎖室110時，沒有必要執(zhí)行進一步的對準。

在一些實施方式中，在atm102中的被設計用于將晶片移動的機械手103也被設計成將消耗部件208從更換站108移動到裝載鎖室110。機械手103的現(xiàn)有設計包括具有用于支持晶片的“指狀物”的端部執(zhí)行器機構。然而，端部執(zhí)行器機構上的指狀物被設計為支撐晶片，并因此是短的且沒有被設計成為消耗部件提供接觸支撐，因為消耗部件的直徑通常比晶片的直徑大。為了適應這種差異，在一實施方式中，atm102中的機械手103的端部執(zhí)行器機構的指狀物被延伸到足以使得指狀物能為消耗部件208提供接觸支撐的長度。雖然具有延伸的指狀物的端部執(zhí)行器機構已被描述為在atm102的機械手103內(nèi)實現(xiàn)，但應注意的是，本文所描述的端部執(zhí)行器機構也可以在vtm104的機械手105內(nèi)實現(xiàn)。

在一替代實施方式中，atm102內(nèi)的機械手的端部執(zhí)行器機構的短的指狀物被用于支撐環(huán)載體。環(huán)載體的表面被用于支撐消耗部件。環(huán)載體可以是載體板的形式，該載體板被存儲在更換站108的殼體內(nèi)，并且當消耗部件需要被運送到裝載鎖室110時被取出。在本實施方式中，端部執(zhí)行器的指狀物不必被重新設計，因為端部執(zhí)行器的現(xiàn)有的指狀物可用于支撐載體板。在atm102和/或vtm104內(nèi)使用的端部執(zhí)行器機構的細節(jié)將參照圖6a-6c進行詳細說明。在支撐和運送消耗部件中使用的載體板將參考圖8a-8b、9a-9b進行說明。

更換在集成于群集工具組件100內(nèi)的處理模塊112中的消耗部件需要訪問處理模塊112和處理模塊112中的消耗部件208。對處理模塊112的訪問已經(jīng)參照圖1-3進行了討論，其中更換站108被直接安裝到處理模塊（112-120）、或真空傳送模塊104或大氣傳送模塊102上，通過它們提供對處理模塊（112-118，120）的訪問。一旦處理模塊（112-120）被訪問時，需要提供對消耗部件的訪問，以使消耗部件可以安全地取回和更換而不損壞消耗部件，也不損壞處理模塊（112-120）中的其它的硬件組件。

圖4示出了升降機構的一個示例性實施方式，該升降機構可以在群集工具組件100的處理模塊（112-120）中使用以提供對需要被更換的消耗部件208的訪問。在一些實現(xiàn)方式中，消耗部件208設置在底部邊緣環(huán)236上方，并鄰近于蓋環(huán)232。底部邊緣環(huán)236被布置在基座環(huán)240上方，并且在一些實現(xiàn)方式中，緊接套筒環(huán)238。絕緣體環(huán)234可以設置在升降機構和室的側壁之間。升降機構被構造成移動消耗部件208到升高位置，使得消耗部件208可被訪問。在一些實現(xiàn)方式中，消耗部件208是設置到在處理過程中在處理模塊中接收到的半導體晶片150的相鄰處的邊緣環(huán)。升降機構包括多個連接到多個致動器204的升降銷202。例如，升降銷可沿平面分布，以允許升降銷在不同的點與消耗部件接觸并移動消耗部件。在一些實現(xiàn)方式中，分布在一個平面上的升降銷可以被分組為不同的組，其中每組升降銷獨立地操作以訪問和升降不同的消耗部件。在一些實現(xiàn)方式中，致動器204是配備多個升降銷202的真空密封的致動器。

致動器204由致動器驅(qū)動器206驅(qū)動。在脫離模式下，升降銷202在升降機構限定的殼體內(nèi)保持縮回并且不與消耗部件208接觸。當消耗部件208需要被更換時，致動器204通過致動器驅(qū)動器206驅(qū)動。驅(qū)動的致動器204使升降銷202延伸到殼體外，以便與所述消耗部件208接觸并移動消耗部件208到升高位置。由于處理模塊（例如，118）被保持在真空狀態(tài)下，當消耗部件被升高時，消耗部件升高到真空空間210。vtm104或更換站108的機械手將端部執(zhí)行器延伸到處理模塊118內(nèi)，并允許它在升高的消耗部件208下方滑動。在一些實施方式中，連接到機械手的端部執(zhí)行器的形狀類似抹刀狀以使端部執(zhí)行器能支撐升高的消耗部件。一旦端部執(zhí)行器已滑動就位時，致動器204使升降銷202縮回進入殼體內(nèi)，使消耗部件208擱置在端部執(zhí)行器上。然后，操控機械手以將端部執(zhí)行器拉回vtm104或更換站108內(nèi)，具體取決于哪個機械手用于取回消耗部件208，從而將消耗部件208與它一起帶回。當新的消耗部件208需要被放置在處理模塊（例如，118）中時，會進行相反的順序。處理模塊（例如，118）的升降機構用于在處理模塊（118）的適當?shù)奈恢眠m當?shù)匕惭b消耗部件，使得處理模塊（118）和群集工具組件100是可操作的。

在一些實現(xiàn)方式中，連接到升降機構的致動器驅(qū)動器206的功率源，除了提供功率到致動器以操作升降銷從而升高消耗部件208以外，還可通過升降銷將功率供應給消耗部件。在這樣的實現(xiàn)方式中，致動器204和升降銷202可以由導電材料制成，以便將功率提供給消耗部件208。在一些實現(xiàn)方式中，升降銷的與消耗部件相接觸的表面區(qū)域可充當電觸頭，并且被用來從功率源提供功率至消耗部件。在一些實現(xiàn)方式中，功率源是射頻（rf）功率源，以便使得升降銷202能供應rf功率至消耗部件208。在于2015年7月13日提交的名稱為“extremeedgesheathandwaferprofiletuningthroughedge-localizediontrajectorycontrolandplasmaoperation”的共同擁有和共同待審的美國臨時專利申請no.62/191,817中描述了使用rf功率源給消耗部件供應功率的額外細節(jié)，該專利申請的全部內(nèi)容通過引用并入本文。在一些實現(xiàn)方式中，升降銷202可被切換。轉換器可被用來控制供應給消耗部件208的功率量。在一些實現(xiàn)方式中，轉換器可被用于供應不同的功率至消耗部件208。在一些實現(xiàn)方式中，供給到消耗部件208的功率可以用于加熱消耗部件208。例如，當消耗部件208是邊緣環(huán)時，由功率源供應的功率可以用于提供溫度受控的邊緣環(huán)。在一些實現(xiàn)方式中，可通過其他方式，例如通過電容耦合，提供功率給消耗部件208。在2015年8月18日提交的名稱為“edgeringassemblyforimprovingfeatureprofiletiltingatextremeedgeofwafer”的共同擁有和共同待審的美國臨時專利申請no.62/206753中描述了使用替代方式（例如電容耦合）對消耗部件208（如邊緣環(huán)）提供功率的附加細節(jié)，該專利申請通過引用并入本文。應當指出的是，在此討論的用于對消耗部件208提供功率的不同方式僅僅是示例性的，也可使用對邊緣環(huán)提供功率的其它形式。在一些實現(xiàn)方式中，消耗部件208（多部件的消耗部件的單個部件或不同部件）可以使用一個或多個磁體對準并安裝到處理模塊（例如，118）中的合適位置。例如，在處理模塊（例如，118）中設置的升降機構可以包括上面支撐有消耗部件208的表面。一個或多個磁體可設置在升降機構的表面的下側，在該表面上被支撐有消耗部件208。設置在升降機構中的磁體可以用于將消耗部件對準在處理模塊（例如，118）內(nèi)的合適位置。

在一些實現(xiàn)方式中，升降機構可以被連接到空氣壓縮機或其他壓縮壓力源，以允許氣動操作所述升降機構。在一些實現(xiàn)方式中，升降機構可以被用于提供靜電夾持以將消耗部件208夾持在處理模塊（例如，118）內(nèi)的合適的位置。在這些實現(xiàn)方式中，升降機構可以被連接到直流（dc）功率源，以允許升降銷202能提供dc功率以夾持消耗部件208在處理模塊（例如，118）內(nèi)的合適位置。

在一個實施方式中，圖5a示出了標識用于更換處理模塊118內(nèi)的消耗部件的各種部件的示例性群集工具組件。處理模塊118可以是蝕刻器模塊，該蝕刻器模塊能夠被用于產(chǎn)生用于執(zhí)行導電蝕刻的變壓器耦合等離子體（tcp）或產(chǎn)生用于進行電介質(zhì)蝕刻的電容耦合等離子體（ccp），或用于執(zhí)行等離子體增強化學氣相沉積（pecvd）或原子層沉積（ald），或任何其它類型的半導體晶片上的蝕刻。替代地，處理模塊118可以用于執(zhí)行任何其它處理操作（例如，沉積、鍍敷等），以在半導體晶片上定義不同的特征。

更換站108可以包括部件緩沖區(qū)224。在一個實施方式中，部件緩沖區(qū)224包括多個被配置成接收從處理模塊取回的使用過的消耗部件208和需要被輸送到處理模塊的新的消耗部件208的隔室207。替代地，可以使用分離的部件緩沖區(qū)224以分開存儲使用過的消耗部件208和新的消耗部件208。更換站108內(nèi)的更換操作器214可被用于將新的消耗部件208從部件緩沖區(qū)224的隔室207移動到處理模塊118，并從處理模塊118取回使用過的消耗部件208并存儲在部件緩沖區(qū)224的隔室207中。更換操作器214包括機械手215，所述機械手215被配置為橫向、豎直和/或徑向地移動，以使得更換操作器214的端部執(zhí)行器213能訪問部件緩沖區(qū)224和處理模塊118中的消耗部件208。端部執(zhí)行器可以被配置為訪問、取回和輸送消耗部件208到部件緩沖區(qū)224或處理模塊。在一些實現(xiàn)方式中，端部執(zhí)行器可以是被設計成在任何平面上取回、拾取、升降、支撐、保持、移動或旋轉消耗部件的特殊的端部執(zhí)行器。更換操作器214的端部執(zhí)行器可以被操控以在操作過程中延伸和收縮，以使消耗部件可以從處理模塊被取回，并存儲在部件緩沖區(qū)224。在一些實現(xiàn)方式中，端部執(zhí)行器可被配置為在徑向、橫向和/或豎直方向上移動以在取回操作過程中提供較大的靈活性。更換操作器214連接到控制器220以控制更換操作器214的機械手215和端部執(zhí)行器213的移動。

更換站108還可以包括被連接到泵233以便操控在更換站108中的處理條件的真空控制模塊231。在一些實現(xiàn)方式中，更換站108被連接到控制器220，以在消耗部件的更換過程中通過真空控制模塊231能協(xié)調(diào)泵233的操作或動作。

在更換站108和處理模塊118之間設置第一隔離閥216，以允許更換站108被安裝到處理模塊118。在一些實現(xiàn)方式中，第一隔離閥216可以是閘閥。處理模塊118包括第一側和第二側，處理模塊118的第一側耦合到真空傳送模塊（vtm）104，而處理模塊118的第二側耦合到第一隔離閥216的第一側。第一隔離閥216的第二側被耦合到更換站108。例如，所述耦合操控分別在更換站108和處理模塊118中定義的門217、219，以使得在更換站108中的機械手215能訪問處理模塊118。第二隔離閥216'的第一側耦合到vtm104，而第二隔離閥216'的第二側耦合到處理模塊118的第一側。所述耦合允許操控分別覆蓋在處理模塊118和vtm104中定義的對應的開口的門227、229，以使得vtm104中的機械手在處理過程中能訪問處理模塊118并移動半導體晶片進出處理模塊118。第一隔離閥216和第二隔離閥216'被連接到控制器220，以協(xié)調(diào)處理模塊118與vtm104和更換站108的耦合。

處理模塊118包括可以用于提供處理化學物到在處理模塊118中限定的處理區(qū)域的上電極218。例如，上電極218可連接到功率源（未示出）以提供功率至處理區(qū)域中的處理化學物，以便產(chǎn)生等離子體。在一些實施方式中，功率源可以是通過匹配網(wǎng)絡（未示出）連接到上電極218的rf功率源。替代地，上電極可以電接地。

處理模塊118還包括下電極230。在一些實現(xiàn)方式中，下電極230被配置成接收用于處理的半導體晶片150。在一些實現(xiàn)方式中，下電極230是靜電卡盤。下電極230可耦合至功率源（未示出）以在處理過程提供功率到下電極230。替代地，下電極230可以電接地。

處理模塊118包括升降機構221以使消耗部件208能被移動到升高位置。升降機構221是類似于參照圖4討論的升降機構，并包括多個升降銷202和致動器204以將消耗部件提升到升高位置，致動器驅(qū)動器206連接到致動器204，以提供功率來驅(qū)動致動器204。致動器驅(qū)動器206可以耦合到控制器220以在消耗部件的更換過程中控制升降機構221的操作。

控制器220包括真空狀態(tài)控制裝置223和傳送邏輯器225，以促進連接到控制器220的各種部件的協(xié)調(diào)操作。在一個實現(xiàn)方式中，當在處理模塊118中消耗部件要被更換時，使更換站108與第一隔離閥216接觸。響應于檢測到更換站108在第一隔離閥216處，從第一隔離閥216發(fā)送信號到控制器220。然后，控制器220協(xié)調(diào)更換站108與處理模塊118的耦合，并保持在更換站108的真空。例如，響應于從第一隔離閥216接收的檢測信號，控制器220的真空狀態(tài)控制裝置223可發(fā)送信號至真空控制裝置231，以開始更換站108與處理模塊118的耦合過程。響應于從真空狀態(tài)控制裝置223接收的信號，真空控制裝置231可以啟動泵233，以允許泵233能使更換站處于真空狀態(tài)。一旦更換站108已達到真空狀態(tài)時，從真空控制裝置231發(fā)送信號到真空狀態(tài)控制裝置223。然后真空狀態(tài)控制裝置223發(fā)送信號到第一隔離閥216以將更換站與處理模塊118耦合。作為響應，第一隔離閥216確保第一隔離閥216的在更換站108和處理模塊118之間的任何中間區(qū)域被維持在真空狀態(tài)下。一旦確保時，第一隔離閥216執(zhí)行處理模塊118與第一隔離閥216的第一側的耦合和更換站108與第一隔離閥216的第二側的耦合?？梢赃M行進一步的測試，以確保在操控所述門217、219以提供對處理模塊118的訪問之前，第一隔離閥216的中間區(qū)域和更換站108是在真空下。

作為耦合操作的一部分，真空狀態(tài)控制裝置223可以協(xié)調(diào)第二隔離閥216’的操作，以便保持門227、229覆蓋在處理模塊118和與處理模塊118集成的、關閉并密封處理模塊118的vtm104中限定的對應的開口。在耦合期間，處理模塊118中的升降機構221被保持在脫離模式，升降銷202縮回到升降機構221的殼體內(nèi)，消耗部件208擱置在其安裝位置上。例如，消耗部件208是邊緣環(huán)。當半導體晶片150存在于處理模塊118中時，在邊緣環(huán)的安裝位置，邊緣環(huán)被定位成鄰近并大致圍繞半導體晶片150。

一旦耦合的過程完成時，從第一隔離閥216發(fā)送信號至控制器220，并且在一些實施方式中，從第二隔離閥216'發(fā)送信號至控制器220。作為響應，控制器220激活傳送邏輯器225。傳送邏輯器225被配置成協(xié)調(diào)機械手215、更換站108中的更換操作器214的端部執(zhí)行器213和處理模塊118中的升降機構221的致動器驅(qū)動器206的移動，以允許端部執(zhí)行器213能從處理模塊118取回消耗部件并移動到在更換站108中限定的部件緩沖區(qū)224中的隔室207，并將該消耗部件的更換件從部件緩沖區(qū)224隔室207移回到處理模塊118用以安裝。升降機構221被操控以將更換的消耗部件安裝到該處理模塊118中的適當位置。

在一個實施方式中，圖5b示出了隨后的工藝以從處理模塊118取回消耗部件208。通常在半導體晶片被接收到處理模塊118中以進行處理之前更換消耗部件208。根據(jù)本實施方式，一旦更換站108通過第一隔離閥216耦合到處理模塊118并且第二隔離閥216'密封通往vtm104的門227、229，控制器220的傳送邏輯器225用于將信號發(fā)送到更換操作器214和致動器驅(qū)動器206以從處理模塊取回消耗部件并用新的消耗部件進行更換。傳送邏輯器225發(fā)送信號以操控機械手215和端部執(zhí)行器213，以允許端部執(zhí)行器213能延伸進入處理模塊118以取回消耗部件。在同一時間，傳送邏輯器225操控致動器驅(qū)動器206以使致動器204移動升降銷202離開限定在升降機構221中的殼體，從而將消耗部件208從安裝位置移動到升高位置，如圖5b所示。端部執(zhí)行器213在升高的消耗部件下方滑動從而基本上支撐它。然后致動器驅(qū)動器206被操控，以使致動器204能將升降銷202縮回到升降機構221中的殼體，以允許升高的消耗部件208能放置在更換操作器214的端部執(zhí)行器213上。然后更換操作器214的端部執(zhí)行器213被操控以使消耗部件208與它一起縮回到更換站108內(nèi)。然后端部執(zhí)行器213被操控以移動取回的消耗部件208到部件緩沖區(qū)224的隔室207。

新的消耗部件208以類似的方式從部件緩沖區(qū)224的不同隔室207移動到處理模塊118。當新的消耗部件208被移動到處理模塊118中時，操控致動器驅(qū)動器206以導致致動器204使升降銷202延伸離開殼體，以便接收新的消耗部件208。致動器204允許升降銷202被降低，使得消耗部件208固定在處理模塊118中的安裝位置。在消耗部件的更換過程中，真空狀態(tài)控制裝置223連續(xù)地與真空控制裝置231交互，以確保泵233持續(xù)保持更換站處于真空狀態(tài)，以便匹配處理模塊118中保持的真空狀態(tài)。

一旦消耗部件208被更換，控制器220用于協(xié)調(diào)更換站108從處理模塊118撤回。根據(jù)這一點，控制器220將信號發(fā)送到第一隔離閥216以關閉在處理模塊118和更換站108之間的門217、219，并將信號發(fā)送到第二隔離閥216'以開啟門227、229，以便允許vtm104能訪問處理模塊118。

在一些實現(xiàn)方式中，處理模塊118可在處理模塊返回到激活操作之前進行調(diào)節(jié)。由于消耗部件的更換是在真空中進行的，并且僅處理模塊118需要被調(diào)節(jié)，因此該調(diào)節(jié)操作可花費較少的時間。然后可從真空狀態(tài)控制裝置223向真空控制裝置231發(fā)送信號，以允許泵233清掃更換站108。然后可從處理模塊118卸除更換站108。

圖5c示出了之后的更換在圖2中所示的群集工具組件的一個實施方式中的消耗部件的工藝，其中，更換站108被安裝到vtm104而不是處理模塊118。在本實施方式中，更換站108通過第一隔離閥216安裝到真空傳送模塊（vtm）104，使得第一隔離閥216的第一側耦合到vtm104的第一側。更換站108被耦合到第一隔離閥216的第二側。第二隔離閥216'被布置成使得第二隔離閥216'的第一側耦合到處理模塊118而第二隔離閥216'的第二側被耦合到vtm104的第二側。第一隔離閥216被配置成操控分別覆蓋在更換站108和vtm104中定義的相應的開口的門237、239，而第二隔離閥216'被配置成操控分別覆蓋在vtm104和處理模塊118中定義的對應的開口的門227、229，以便允許在vtm104中的機械手能在處理模塊118和在更換站108中的部件緩沖區(qū)224的隔室207之間訪問、取回和移動消耗部件。在圖5c中示出的更換站108沒有包含具有機械手215和端部執(zhí)行器213的專用更換操作器214。機械手235操作地耦合到控制器220，以便允許控制器能協(xié)調(diào)機械手235的操作。而且，更換站、第一隔離閥216、vtm104、第二隔離閥216'和處理模塊118被耦合到控制器220，以便在處理模塊118、vtm104和更換站108被保持在真空下時，在消耗部件的更換過程中使在更換站和處理模塊之間的訪問同步。

將更換站108安裝到vtm104的過程類似于參照圖5a討論的實施方式，不同的是更換站108被安裝到vtm104而不是處理模塊118。更換消耗部件208的過程類似于參考圖5a討論的實施方式，不同的是控制器220協(xié)調(diào)vtm104的機械手235，而不是協(xié)調(diào)圖5a中所討論的更換站108的端部執(zhí)行器213、機械手215。

在一個替代的實施方式中，更換站108可包括具有機械手215和端部執(zhí)行器213的更換操作器214（未示出），其中，更換操作器214操作地連接到控制器220?？刂破?20用于控制在消耗部件的更換過程中機械手215、端部執(zhí)行器213和機械手235的協(xié)調(diào)。在本實施方式中，機械手215和端部執(zhí)行器213可被用于在部件緩沖區(qū)224和vtm104之間取回和移動消耗部件，而vtm104的機械手235可以用于在vtm104和處理模塊118之間移動消耗部件。

應當指出的是，在圖5c所示的實施方式中，在消耗部件的更換過程中，第二隔離閥216'不用于將處理模塊118與群集工具組件100的其余部分隔離。這是由于在本實施方式中對處理模塊的訪問是通過vtm104提供的這一事實。其結果是，在半導體晶片的處理過程中，第二隔離閥216'被配置為當消耗部件需要更換時提供訪問，同時使處理模塊118能選擇性隔離。在本實施方式中，由于在消耗部件的更換過程中更換站、vtm104和處理模塊118都保持在真空狀態(tài)下，因而在更換消耗部件后，群集工具組件100的調(diào)節(jié)將需要較短的時間。

圖6a示出了一種端部執(zhí)行器機構70，其用于atm102的機械手103中以在晶片裝載器115和裝載鎖室110之間傳送晶片。如圖6a中所示，端部執(zhí)行器機構70包括腕狀板701，腕狀板701可在一側連接到機械手，如在atm102中的機械手103，并在另一側連接到安裝臂架。在一些實施方式中，安裝臂架是由單塊不銹鋼材料板制成的。指狀物組件705安裝到安裝臂架的第二側。在一些實施方式中，指狀物組件705使用彈簧加載安裝方式安裝到安裝臂架上以提供一種水平調(diào)整指狀物組件705的方式。指狀物組件705包括成對的指狀物707，指狀物707延伸足以支撐晶片但不足以支撐消耗部件208的長度，如圖6a所示。在一些實施方式中，端部執(zhí)行器機構70的腕狀板701和指狀物組件705是由鋁材料制成的。在一些實施方式中，指狀物組件705的長度l1-a為約280毫米，而指狀物707的長度l1-b為約103毫米。

指狀物組件705的指狀物707可延伸以容納消耗部件208。但是，如果指狀物組件705的指狀物707延伸，則在圖6a的端部執(zhí)行器機構70中使用的不銹鋼材料會由于因額外的材料導致的有效載荷的增加而導致指狀物707從晶片傳送平面偏轉。偏轉的量將使該端部執(zhí)行器機構70在狹小的空間（如在群集工具組件內(nèi)的空間）內(nèi)使用不太理想，在狹小的空間內(nèi)，傳送平面的精度是需要的。所以，代替重新設計指狀物組件705以延長指狀物707，保留指狀物組件705的原始設計。指狀物組件705的原始設計用于通過使指狀物組件705能支撐環(huán)載體以運送消耗部件。環(huán)載體進而用于支撐消耗部件208。環(huán)載體的細節(jié)將參照圖8a-8b來描述。

圖6b、圖6b-1和圖6c圖解了在一些實施方式中，在群集工具組件100內(nèi)的機械手中使用的示例性端部執(zhí)行器機構700。圖6b示出了用于接收和運送消耗部件的示例性端部執(zhí)行器機構700的頂視圖，圖6b-1示出了其側視圖，而圖6c示出了其側向傾斜圖。在圖6b、圖6b-1和圖6c中所示的端部執(zhí)行器機構700被重新設計，以使得端部執(zhí)行器機構700除了運送晶片外，還能夠運送消耗部件。應當指出的是，在圖6b、圖6b-1和圖6c中所示的端部執(zhí)行器機構700可以在vtm104內(nèi)的機械手105和/或在atm102內(nèi)的機械手103中實現(xiàn)。重新設計的端部執(zhí)行器機構700包括可在一端安裝到機械手并在相對端安裝到安裝臂架704的腕狀板702。安裝臂架704是由頂板704a和底板704b限定的，如圖6b-1所示。在一些實施方式中，安裝臂架704的頂板704a是由不銹鋼材料制成的，而安裝臂架704的底板704b是由鋁制成的。只要安裝臂架的功能被維持，在用于頂板和底板的材料中的變化就可以實施。在一些實施方式中，彈簧加載安裝可以在頂板704a和腕狀板702之間實現(xiàn)。

具有成對的指狀物706的指狀物組件710被夾持在安裝臂架704的頂板704a與底板704b之間，成對的指狀物706從安裝臂架704向外延伸。在一些實施方式中，端部執(zhí)行器機構700的指狀物組件710由陶瓷材料制成。陶瓷材料為指狀物706和指狀物組件710提供剛度，從而減少從環(huán)傳送平面的偏轉，特別是在支撐晶片和/或消耗部件時。另外，陶瓷是重量較輕的，由此導致在指狀物組件710上的有效載荷的減小。夾持提供指狀物組件710的穩(wěn)定安裝，同時確保它不會造成在陶瓷指狀物組件710內(nèi)的任何應力破裂。另外，重量輕的陶瓷材料使得指狀物組件710能基本平行對準環(huán)傳送平面，使得消耗部件可順利地傳送進出裝載鎖室110。第一成對的消耗品接觸墊708a被限定在指狀物組件710的近端，而第二成對的消耗品接觸墊708b被限定在指狀物組件710的遠端，鄰近指狀物組件710的指狀物706的前端。消耗品接觸墊708a和708b之間的長度l3-a被限定為約301毫米。同樣地，第三成對的襯底接觸墊708c被布置為靠近第一成對的消耗品接觸墊708a，而第四成對的襯底接觸墊708d被布置為靠近第二成對的消耗品接觸墊708b。第三成對的和第四成對的襯底接觸墊被設置為在第一成對的和第二成對的消耗品接觸墊內(nèi)。襯底接觸墊708c和708d之間的長度l3-b被限定為約133毫米。

現(xiàn)在參考圖6b，指狀物組件710具有被限定為鄰近安裝臂架704的近端710a和限定在成對的指狀物706的前端的遠端。在一些實施方式中，長度l2-a被限定為當接收到消耗部件208時至少覆蓋消耗部件208的直徑以使消耗部件能被支撐。例如，指狀物組件710的長度l2-a被定義為至少約360毫米，并且成對的指狀物706的長度l2-b被定義為是至少182毫米。指狀物組件710用于接收和運送消耗部件208和晶片兩者。例如，指狀物組件710被構造成運送300mm晶片以及圍繞300mm晶片的消耗部件，如邊緣環(huán)。在其他實施方式中，指狀物組件710被構造成運送200mm晶片，或450mm晶片，或任何其他尺寸的晶片，以及圍繞相應尺寸的晶片的消耗部件，如邊緣環(huán)。在這些實施方式中，指狀物組件710被設定尺寸，以支撐適當尺寸的晶片和消耗部件。

為了幫助消耗部件208和晶片的運送，在指狀物組件710的頂表面上在不同的距離提供了多個接觸墊，以在接收到消耗部件和晶片時支撐消耗部件和晶片。在一些實施方式中，提供了分開的成組的接觸墊，以使得消耗部件和晶片在指狀物組件710上具有不同的接觸表面。這樣的安排在使用相同的指狀物組件710來傳送消耗部件時對于降低晶片的污染可能是合乎期望的。第一成對的消耗品接觸墊708a可以被布置在指狀物組件710的頂表面上，并位于或靠近緊靠安裝臂架704的近端710a。第二成對的消耗品接觸墊708b被布置在指狀物組件710的頂表面上，并位于或靠近緊靠成對的指狀物706的前端706a的遠端710b。第一成對的消耗品接觸墊708a和第二成對的消耗品接觸墊708b被用于傳送消耗部件。同樣地，第三成對的襯底接觸墊708c被設置在鄰近第一成對的消耗品接觸墊的指狀物組件710的頂表面上以及在第一成對的消耗品接觸墊708a和第二成對的消耗品接觸墊708b之間。第四成對的襯底接觸墊708d被設置在鄰近第二成對的消耗品接觸墊的指狀物組件710的頂表面上以及在第一成對的消耗品接觸墊708a和第二成對的消耗品接觸墊708b之間。第三成對的襯底接觸墊708c和第四成對的襯底接觸墊708d用于運送晶片。消耗品接觸墊708a和消耗品接觸墊708b布置在晶片的直徑的外部，而襯底接觸墊708c和708d被設置在晶片的直徑的內(nèi)部。該設計使得在指狀物組件710上的晶片的接收表面和消耗部件208的接收表面能分離，盡量減少對晶片的污染。

在一些實施方式中，接觸墊由非打滑的材料制成，例如由彈性體材料制成。消耗品接觸墊708a、708b在指狀物706的頂表面上的位置使得，當機械手的端部執(zhí)行器機構700舉起消耗部件208時，接觸墊提供對消耗部件208的底表面的可靠的接觸支撐。在一些實施方式中，一組以上的消耗品接觸墊708a、708b可以設置在指狀物組件710的近端710a和遠端710b，使得它們能夠提供可靠的接觸支撐。在一些實施方式中，另外的消耗品接觸墊708可被布置成給具有可能需要一個以上的接觸點的不同的底表面輪廓的消耗部件208的底表面提供接觸支撐。

圖7a-7d示出了在端部執(zhí)行器機構700中使用的指狀物組件710的特定實施方式，端部執(zhí)行器機構700用于支撐具有不同底表面輪廓的消耗部件208。在一些實施方式中，例如當晶片被接收在處理模塊112內(nèi)時，消耗部件208可以是鄰近晶片設置的邊緣環(huán)。邊緣環(huán)在底表面會具有不同的橫截面輪廓，并且消耗品接觸墊708被布置在指狀物組件710的頂表面上以適應消耗部件208的不同表面輪廓。

圖7a示出了一種實施方式，其中所述消耗部件208的底表面邊緣的橫截面基本上是矩形。在本實施方式中，當消耗部件208被正確地對準并被接收在端部執(zhí)行器機構700的指狀物組件710上時，布置在指狀物組件710的頂表面處的消耗品接觸墊708提供足夠的接觸面。在某些實現(xiàn)方式中，消耗品接觸墊708a、708b分隔開至少等于消耗部件的直徑的距離。在圖7a中所示的實施方式中，該消耗品接觸墊708被設置成使得它在中間跨度接觸消耗部件208的底表面。

圖7b示出了在一實施方式中，消耗部件208的底表面的一種替代的橫截面輪廓。消耗部件208包括在消耗部件208的外徑處的底部表面上的切口。設置在指狀物組件710的頂表面的消耗品接觸墊708的位置確保消耗品接觸墊持續(xù)接觸支撐消耗部件208，并且只要指狀物706上的消耗部件208的對準是在預先定義的位置誤差限度內(nèi)，就不會脫離消耗部件208的底表面。

圖7c-1示出了在一實施方式中，消耗部件208的底表面的第二替代的橫截面輪廓。消耗部件208包括在底表面中部的切口。如果設置在圖7a和7b示出的距離處的消耗品接觸墊708將被使用，則該接觸墊708將不會提供與消耗部件208的底表面的充分接觸，如在圖7c-1中所示。這將導致消耗部件被容納在指狀物706的頂表面上，而不是消耗品接觸墊708的表面上。當成對的指狀物706是由精加工的陶瓷材料制成時，接收在成對的指狀物706上的消耗部件208在其運送過程中可能錯位（一種極不理想的結果），這有高度的可能性。為了避免發(fā)生這樣的錯位，可以以不同的距離在指狀物組件710上設置額外的消耗品接觸墊，以便確保當將具有切口的消耗部件208接收在指狀物組件710時，消耗部件208的底表面與設置在成對的指狀物706上的一個或多個消耗品接觸墊708充分接觸。消耗品接觸墊被限定在指狀物組件710上，從而支撐跨越預期范圍的位置誤差的預期橫截面的消耗部件208，同時還處于預期的晶片偏移范圍之外，使得晶片在被接收時絕不會接觸消耗品接觸墊。圖7c-2示出了一個這樣的示例，其中，成組的兩個消耗品接觸墊708以不同的距離設置在指狀物組件710上，以便在消耗部件208的底部提供可靠的接觸支撐。兩個消耗品接觸墊708之間的距離可根據(jù)切口的寬度被配置。

圖7d示出了在一實施方式中，消耗部件208的底表面的第三替代的橫截面輪廓。在本實施方式中，該消耗部件208包括較小內(nèi)徑的凸緣，以便使得當晶片被接收在處理模塊內(nèi)時，晶片能夠被接收在消耗部件的凸緣上面。在此實施方式中，消耗部件208的底表面相比于在圖7a-7c示出的那些包括更大的表面區(qū)域。其結果是，設置在指狀物組件710上的消耗品接觸墊708在運送過程中將對消耗部件208提供充分的接觸支撐。一些實施方式相比于在圖7a-7d中所示出的，可使用不同類型的接觸墊構思。

圖7e示出了在vtm104內(nèi)的機械手105中所描繪的端部執(zhí)行器機構700，并且圖7f-1、7f-2顯示了在端部執(zhí)行器機構700內(nèi)使用的替代的接觸墊構思的細節(jié)，以使得能接收不同底部輪廓的消耗部件。在圖7e中所示的端部執(zhí)行器機構700的各個部件類似于參照圖6a中所描繪的端部執(zhí)行器機構700所討論的部件。

圖7f-1和7f-2示出了在一些實施方式中，在用于接收消耗部件的端部執(zhí)行器機構700中使用的替代的接觸墊構思。圖7f-2示出了在指狀物組件710內(nèi)的指狀物706的部分a-1的放大視圖，其中替代的接觸墊構思被定義。在這樣的實施方式中，環(huán)形接觸結構709可以用來代替消耗品接觸墊708。在一些實施方式中，環(huán)形接觸結構709可以是由彈性材料制成的o形環(huán)的形式。使用o形環(huán)或環(huán)形接觸結構709能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)形線接觸，該環(huán)形線接觸跨越更大范圍的消耗部件的半徑。它還解決了參考圖7a-7d描述的消耗部件底部輪廓變化的問題，并對在端部執(zhí)行器機構700的位置誤差提供更大的容限。在一些實施方式中，消耗品接觸墊或環(huán)形接觸結構和晶片接觸墊被限定為端部執(zhí)行器機構700的永久部件。在這樣的實施方式中，所述接觸墊（消耗性品接觸墊、晶片接觸墊）和/或接觸結構可以由陶瓷材料或適合于在atm102或vtm104中所限定的環(huán)境的任何其他的金屬制成。在其他實施方式中，消耗性品接觸墊、晶片接觸墊或接觸結構可以由可更換的消耗材料，如彈性體或其它類似類型的材料制成。

返回參照圖6b-6c，在圖6b-6c中所示的端部執(zhí)行器機構700可以由真空傳送模塊104內(nèi)的機械手105使用，并且還在一些實施方式中由atm102內(nèi)的機械手103使用。在替代的實施方式中，圖6b-6c的端部執(zhí)行器機構700可以由vtm104的機械手105使用，同時可以在atm102的機械手103內(nèi)實現(xiàn)在圖6a中示出的端部執(zhí)行器機構70或重新設計的端部執(zhí)行器機構70或700的配置。

圖8a-8b示出了在本發(fā)明的一些實施方式中，在atm102和vtm104內(nèi)的機械手中使用的不同端部執(zhí)行器機構的頂視圖。如前所述，在atm102中的機械手103可使用具有短指狀物和載體板的現(xiàn)有端部執(zhí)行器機構70，或者具有延伸的指狀物以移動晶片以及消耗部件的經(jīng)修改的端部執(zhí)行器機構700。圖8a示出了集成在atm102的機械手103中的現(xiàn)有的端部執(zhí)行器機構70的頂視圖，機械手103通常用于輸送晶片到裝載鎖室110。現(xiàn)有的端部執(zhí)行器機構70也可用于輸送消耗部件到裝載鎖室110。如在圖8a中可以看出的，在端部執(zhí)行器機構70中所限定的成對的指狀物707被設計成提供對晶片（未示出）的接觸支撐，并且沒有被設計成提供對消耗部件208的接觸支撐，消耗部件208比晶片具有較大的半徑。為了使端部執(zhí)行器機構70能用于支撐和傳送消耗部件，使用了環(huán)載體固定裝置。

圖8b示出了一示例性實施方式，其中環(huán)載體固定裝置與在atm102的機械手103中的端部執(zhí)行器機構70一起使用，以在更換站108和裝載鎖室110之間運送消耗部件208。環(huán)載體固定裝置可以是載體板1104的形式。在一些實施方式中，載體板1104由碳纖維材料制成。碳纖維是重量輕的，并且因為它使在指狀物組件705上的有效載荷的增加最小化，因而使用是理想的。碳纖維還提供了足夠的剛度，以使偏轉最小化。

在一些實施方式中，載體板1104被配置成是三角形的，并被設定尺寸以使得頂點（1104a、1104b、1104c）離載體板1104的中心1104m的距離至少等于消耗部件208的半徑。載體板的三角形形狀設計具有許多優(yōu)點。例如，載體板的三角形形狀使得其上接收有消耗部件208的載體板1104能容易地移入和移出裝載鎖室110，而不干擾限定在裝載鎖室110內(nèi)的任何部件。這是可能的，因為頂點1104a-1104c使得載體板1104能容易地在例如限定在裝載鎖室110內(nèi)的指狀物組件902之間移動，同時保持足夠的間隙。另外，因為頂點1104a-1104c距離限定在三角形載體板1104的中心的重心1104m等距分布，所以消耗部件208可適當?shù)乇恢卧陧旤c，而不會對任何一側產(chǎn)生不適當?shù)膽Α?/p>

在一個實施方式中，載體板1104被存儲在更換站108內(nèi)并使用端部執(zhí)行器機構70通過atm102的機械手103取回。在一些實施方式中，設置在atm102的機械手103內(nèi)的端部執(zhí)行器機構70可以被配置在拾取載體板1104時，提供足夠的吸力，使得載體板1104可以被可靠地接收并承載在端部執(zhí)行器機構70上。在一些實施方式中，不同的載體板1104可以被用來分別運送使用過的消耗部件和新的消耗部件。例如，第一載體板可以用來運送使用過的消耗部件，而第二載體板可被用于運送新的消耗部件。

使用具有載體板1104形式的環(huán)載體的端部執(zhí)行器機構70具有其優(yōu)點。例如，可以使用現(xiàn)有的端部執(zhí)行器機構70，而沒有必要重新設計現(xiàn)有的端部執(zhí)行器機構70。重新設計端部執(zhí)行器機構70以支撐環(huán)可能需要形狀變化，該形狀變化可能干擾晶片支撐件或者在不同的晶片切換位置的其他硬件。這樣的游隙問題可以通過改變在atm內(nèi)的機械手的機械手臂軌跡來解決，但軌跡變化可能會增加晶片的傳輸時間，從而減少系統(tǒng)的吞吐量。環(huán)載體的另一種使用使得當前的軌跡能用于晶片的傳送，而沒有晶片吞吐量的任何變化。必要時，特定的環(huán)傳送軌跡可以被定義為，使得晶片傳送軌跡不變。此外，其對現(xiàn)有的固件具有較小的影響。在一些實施方式中，環(huán)載體（為載體板1104形式）可能增加會有助于從環(huán)傳送平面偏轉的有效載荷。然而，通過使用用于環(huán)載體的合適的重量輕的材料，例如碳纖維，有效負載的任何增加和所得的偏轉會顯著最小化。

圖9a和9b示出了在一些實施方式中，與環(huán)載體1104一起使用的示例性端部執(zhí)行器機構70的側面圖和頂視圖，環(huán)載體1104用于將消耗部件208傳送到裝載鎖室110內(nèi)。端部執(zhí)行器機構70包括腕狀板701，腕狀板701在一端可附連到機械手103，而在另一端可附連到安裝臂架703。指狀物組件705被附連到安裝臂架703的第二端。指狀物組件705包括從安裝臂架703向外延伸成對的指狀物707。指狀物組件705具有靠近安裝臂架703的近端705a。指狀物組件705的遠端705b限定在成對的指狀物707的指尖707a處。第一載體接觸墊721a設置在指狀物組件705的靠近在指狀物707的基部形成的叉723的中心的頂表面。第二成對的載體接觸墊721b布置在指狀物組件705的頂表面上，并靠近指狀物組件705的遠端（705b）定位。載體板1104通過使用第一載體接觸墊721a和第二成對的載體接觸墊721b被支撐在指狀物組件705上。指狀物組件705也被構造成輸送襯底或晶片。應當指出的是，在一些實施方式中，具有環(huán)載體（為載體板1104形式）的現(xiàn)有的端部執(zhí)行器機構70可僅與atm102的機械手一起使用，因為在更換站108存儲和從更換站108取回載體板1104是方便的，并且沒有必要重新設計用于存儲載體板1104的任何其它模塊。載體板1104包括設置在離載體板1104的中心一定距離的每個頂點1104a-1104c處的消耗品接觸墊708，消耗品接觸墊708在襯底的半徑外側。在一些實施方式中，消耗品接觸墊708與載體板1104的中心的距離至少是消耗部件208的半徑長度，以便當消耗部件被接收到載體板1104的頂點時為消耗部件提供防滑的接觸表面。如參照圖7a-7d中所示的實施方式所討論的，消耗品接觸墊708可以設置在離載體板1104的頂點不同的距離處。在一些實施方式中，每一頂點可包括與頂點1104a-1104c中的每個等距離設置的成對的消耗品接觸墊708。在替代的實施方式中，多個消耗品接觸墊708可限定在離頂點1104a-1104c中的每一個不同的距離處，以便使得接觸墊能夠為具有不同底表面輪廓的消耗部件208提供可靠的接觸面。

除了包括在atm102和/或vtm104的機械手內(nèi)的經(jīng)修改的端部執(zhí)行器機構700外，另外的修改可以提供在裝載鎖室110內(nèi)，以使得在更換操作期間消耗部件能被接收在其內(nèi)。

圖10a-10f提供了在一些實施方式中，接合在裝載鎖室110內(nèi)以接收和支撐消耗部件的支撐機構的各種視圖和細節(jié)。圖10a示出了在一種實施方式中，簡化的裝載鎖室110的俯視圖，裝載鎖室110連接在群集工具組件100內(nèi)的atm102和vtm104之間，群集工具組件100中消耗部件208需要被更換。裝載鎖室110包括用于接收消耗部件208的支撐機構901。支撐機構901包括提供接觸表面的多個指狀物組件902，消耗部件被接收在該接觸表面上。指狀物組件902被布置在裝載鎖室110內(nèi)的固定位置處。在一些實施方式中，指狀物組件902被配置為具有用于接收晶片和消耗部件的相互排斥的接觸點，以避免交叉污染，如將在下面的段落中描述的。應當指出的是，接觸點可以是在不同的高度或徑向距離處，以實現(xiàn)在預期的晶片或消耗部件的位置誤差內(nèi)的排他的分離。

圖10b示出了被設計用于接收晶片的裝載鎖室110內(nèi)的現(xiàn)有的指狀物組件903。每個指狀物組件903包括頂部支撐指狀物903a和底部支撐指狀物903b。如圖所示，頂部支撐指狀物903a和底部支撐指狀物903b兩者的頂表面被設計成包括被向下傾斜的部分911。接觸墊912被限定為靠近頂部支撐指狀物903a和底部支撐指狀物903b的前端，以便在接收到晶片時為晶片提供防滑接觸表面。間隔塊被限定為支撐頂部支撐指狀物903a和底部支撐指狀物903b。間隔塊的厚度被設計成提供用于接收晶片的足夠的游隙。然而，通過圖10b的間隔塊提供的游隙不足以用于接收消耗部件，消耗部件比晶片具有較大的半徑。為了容納消耗部件，在該裝載鎖室內(nèi)的指狀物組件被重新設計，以避免在接收消耗部件時干擾裝載鎖室內(nèi)的部件。

圖10c示出了在本發(fā)明的一實施方式中，支撐機構901的示例性的重新設計的指狀物組件902，支撐機構901用于裝載鎖室110內(nèi)以使消耗部件能被接收在其上。支撐機構901包括多個指狀物組件902。在圖10a中所示的一實施方式中，所述支撐機構包括沿圓的外周彼此等距離分布的三個指狀物組件。所述多個指狀物組件902中的每一個包括頂部支撐指狀物902a和底部支撐指狀物902b。在一實施方式中，底部支撐指狀物902b的頂表面被設計為包括鄰近底部支撐指狀物902b的第二端的凹部908，而間隔塊被布置在第一端在頂部支撐指狀物902a和底部支撐指狀物902b之間。為了充分容納消耗部件，間隔塊905被重新設計，以提供足夠的游隙，從而使得消耗部件208能完全接收在指狀物組件902上。在圖10c中所示的實施方式中，間隔塊905被示出被移動遠離裝載鎖室110的中心，靠近裝載鎖室110的側壁，以便不干擾消耗部件的傳送路徑。第二間隔塊905”可以被布置在第一端在底部支撐指狀物902b的下方，并且與重新設計的間隔塊905有相同的大小、比重新設計的間隔塊905厚或薄。在一些實施方式中，沒有提供間隔塊905，指狀物組件可以包括用于支撐頂部支撐指狀物和底部支撐指狀物同時在這兩者之間提供縫隙的指狀物支撐件。此外，在圖10c所示的一實施方式中，在裝載鎖室110內(nèi)的各指狀物組件902內(nèi)的底部支撐指狀物902b被重新設計以在至少等于消耗部件的半徑的距離處在頂表面上包括凹部908。在一實施方式中，凹部908的尺寸被設計為至少是消耗部件的寬度。一個或多個接觸墊被限定在指狀物組件902的表面上，以便在接收到晶片以及消耗部件208時為晶片以及消耗部件208提供防滑接觸支撐表面。例如，襯底接觸墊904設置在指狀物組件的接近于頂部支撐指狀物902a和底部支撐指狀物902b的前端的第二端處且在頂部支撐指狀物902a和底部支撐指狀物902b的頂表面上。在一些實施方式中，襯底接觸墊904被限定離支撐機構的中心等于晶片的半徑的距離處，以便在接收到晶片時為晶片提供接觸支撐表面。此外，消耗品接觸墊906被限定在底部支撐指狀物902b的凹部908內(nèi)以提供用于消耗部件208的接觸支撐件?；谒鱿牟考牡妆砻孑喞?，附加的消耗接觸墊906可被限定在凹部908內(nèi)。

在一些實施方式中，在頂部支撐指狀物902a處的襯底接觸墊904可被用于接收晶片，而在凹部內(nèi)的消耗品接觸墊可被用于接收消耗部件。在替代的實施方式中，頂部支撐指狀物902a可以包括具有用于接收消耗部件208的消耗品接觸墊906的凹部908，而在底部支撐指狀物902b的表面上的襯底接觸墊904可被用于接收晶片。在一替代的實施方式中，凹部908可提供在頂部支撐指狀物902a和底部支撐指狀物902b兩者內(nèi)。在本實施方式中，頂部支撐指狀物902a和底部支撐指狀物902b兩者都被配置成接收消耗部件208和晶片。應當指出的是，消耗部件208和晶片不會在同一時間被接收在指狀物組件上。然而，在一些實現(xiàn)方式中，通過使消耗部件能被接收在底部支撐指狀物902b，同時使用頂部支撐指狀物902a接收晶片，反之亦然，使得同時接收消耗部件和晶片是可能的。在這樣的實施方式中，晶片接觸墊和消耗品接觸墊的設計位置是使得用于接收消耗部件208的接觸表面被保持與用于接收晶片的接觸表面分開，以避免交叉污染。應當注意的是，晶片接觸墊位置被限定為使得在允許的位置誤差的極限處所接收的晶片將不接觸消耗品接觸墊。同樣，在允許的位置誤差的極限處所接收的消耗部件將不接觸晶片接觸墊。接觸接收表面的分離將在晶片被接收于指狀物組件上時避免晶片的交叉污染。在一些實施方式中，代替使用不同的接觸墊，環(huán)形接觸結構可設置于限定在底部支撐指狀物902b和/或頂部支撐指狀物902a內(nèi)的凹部908內(nèi)。環(huán)形接觸結構可以由彈性體材料制成，并且可以是o形環(huán)。由環(huán)形接觸結構提供的接觸表面跨越較大范圍的消耗部件半徑。

靠近處理模塊內(nèi)的晶片設置的消耗部件(如邊緣環(huán))被暴露于苛刻的加工條件，該晶片在處理模塊內(nèi)暴露該苛刻的加工條件。其結果是，化學處理物質(zhì)中的一些可能已作為污染物沉積在消耗部件的表面上。當消耗部件將在處理模塊中被更換時，從處理模塊移除使用過的具有污染物的消耗部件，并將其接收到裝載鎖室110，以及將新的消耗部件從裝載鎖室110移動到處理模塊。當裝載鎖室110用來移動消耗部件和晶片進出處理模塊時，如果接觸支撐表面對于接收消耗部件和晶片兩者是公共的，則有高的可能性來自使用過的消耗部件的污染物會污染晶片的表面。為了防止這樣的污染發(fā)生，一種解決方案是使用分離的裝載鎖室110分別移動晶片和消耗部件。這種布置可能是可行的，但可能會嚴重影響晶片的吞吐量，因為兩個裝載鎖室110中只有一個將可用于移動晶片。

為了保持晶片吞吐量和避免潛在的晶片污染，在一實施方式中，一種替代的解決方案是使得群集工具組件100內(nèi)的可用的裝載鎖室110能用于移動新的和使用過的消耗部件208以及經(jīng)預處理的和已處理的晶片。例如，在一實施方式中，頂部支撐指狀物902a和底部支撐指狀物902b可以為消耗部件和晶片提供分隔開的接收區(qū)域。在這樣的實施方式中，在所述指狀物組件提供的多個接觸墊使得晶片的接觸表面能保持在與消耗部件的接觸表面分隔開的高度。在消耗部件是環(huán)的形式（即，邊緣環(huán)）的情況下，通過保持環(huán)的接觸表面與晶片接觸表面在不同的高度，晶片表面污染可避免或最小化。

圖10d示出了在一實施方式中，在裝載鎖室110內(nèi)的用于支持晶片和消耗部件的一種這樣的指狀物組件902的放大圖。凹部908限定在底部支撐指狀物902b的頂表面上。一個或多個消耗品接觸墊906被布置在凹部908內(nèi)以用于接收消耗部件208，而一個或多個襯底接觸墊904被設置在靠近支撐指狀物902a、902b的前端以用于接收晶片。在一實施方式中，在底部支撐指狀物902b上，用于接收消耗部件的消耗品接觸墊906設置在離支撐機構的中心至少等于消耗部件208的半徑的距離處，而用于接收晶片的襯底接觸墊904被設置在離支撐機構的中心至少等于晶片的半徑的距離處。布置在多個指狀物組件902的凹部908內(nèi)的消耗品接觸墊906限定用于接收消耗部件208的環(huán)形接收平面911，以及設置在指狀物組件902上的襯底接觸墊904限定用于接收晶片的晶片接收平面913。凹部908使得環(huán)形接收平面911與晶片接收平面913能被布置在不同的高度，從而使得用于晶片的接觸支撐表面與用于消耗部件的接觸支撐表面分離開。接觸支撐表面的這種分離被設計成通過防止晶片與用于接收消耗部件的接觸支撐表面的任何部分接觸，以保護晶片的表面不被污染。在一實施方式中，環(huán)形接收平面911相比于晶片接收平面913的高度（h2）處于較低的高度（h1）（即，高度h1<h2）。在一實施方式中，h2和h1之間的差至少比消耗部件208的高度大。在另一實施方式中，高度h1>h2，使得晶片被接收在較低的高度處，而消耗部件被接收在較高的高度處，同時使晶片接收表面與消耗部件接收表面分離開。

當然，在圖10c和10d中示出的指狀物組件的設計是保持晶片的接觸表面和消耗部件的接觸表面分開的一個示例。其它設計可使用，包括可使用其中高度h1>h2的指狀物組件設計。在該設計中，切口可以被限定在支撐指狀物902a、902b的頂表面的前端。由切口形成的表面可被用于接收襯底接觸墊904以用于支撐晶片，而消耗部件可以被接收在消耗品接觸墊906上，消耗品接觸墊906被限定于底部支撐指狀物902b的頂表面處的凹部908內(nèi)。在一實施方式中，切口也可以形成在頂部和/或底部支撐指狀物902a、902b上，使得其限定用于接收晶片的晶片接收表面，切口至少位于離支撐機構901的中心等于在晶片的半徑的距離處，而襯底接觸墊904可以提供在其上以便為晶片提供可靠的接觸支撐表面。同樣地，在支撐指狀物902a，902b的頂表面內(nèi)限定的凹部908內(nèi)所提供的消耗品接觸墊提供用于消耗部件的接觸支撐表面。

圖10e和10f示出了在一些實施方式中，在重新設計支撐機構901之前和之后的示例性的氣鎖室。支撐機構901包括已經(jīng)被重新設計以適應運送消耗部件以及晶片的多個指狀物組件。重新設計的指狀物組件提供了一種簡單、容易且有成本效益的解決方案，因其使得消耗部件208能被接收到裝載鎖室110內(nèi)而不必完全重新設計裝載鎖室110。如圖10e所示，為了將消耗部件208充分接收在支撐機構901內(nèi)的指狀物組件的底部支撐指狀物902b上，間隔塊905'必須被重新設計，以被移出消耗部件的傳送路徑。圖10e所示的現(xiàn)有的設計顯示了在將消耗部件接收在底部支撐指狀物902b上時造成干擾的間隔塊905'。圖10f示出了其中重新設計的間隔塊905被嚙合的一示例性實施方式。重新設計的間隔塊905被示出為移動遠離氣鎖中心，更靠近側壁。如前所述，頂部支撐指狀物和底部支撐指狀物可以通過重新設計的間隔塊905或替代地通過指狀物支撐件（未示出）被支撐并分隔開，該指狀物支撐件提供足夠的游隙以使得消耗部件能被充分接收在底部支撐指狀物上。

為了將消耗部件208充分接收在頂部支撐指狀物902a上，必須有足夠的豎直游隙，以避免由裝載鎖室110的內(nèi)邊緣半徑造成的干擾，并且此類干擾在移動消耗部件進入和離開裝載鎖室110時會遇到。指狀物組件被設計為通過至少在消耗部件的“禁區(qū)”和裝載鎖室的上部和下部槽拐角之間提供最小的游隙而考慮這種限制。如在本申請中使用的禁區(qū)指的是最大的消耗部件設計（例如，外徑和高度）的橫截面和表示公差的疊加的周邊偏移。公差的疊加包括由于調(diào)平、端部執(zhí)行器偏轉、機械手臂的軌跡、機械手教導和其他公差貢獻因子而導致的位置誤差的影響。上部和下部槽拐角限定為在接收有消耗部件的裝載鎖室中的支撐機構的頂部支撐指狀物和底部支撐指狀物的邊緣上的相應的區(qū)域。在一些實施方式中，禁區(qū)和槽拐角之間限定的最小游隙在約0.01英寸至約0.03英寸之間。在其他實施方式中，最小游隙為約0.025英寸。

將指狀物組件902設計為使得至少在被接收于指狀物組件上的消耗部件和裝載鎖室110的側壁110a之間有最小的標稱游隙。在一些實施方式中，最小的標稱游隙被設計為至少在約5毫米至約6毫米之間。在其他實施方式中，最小游隙是約5.4毫米。在一些實施方式中，到裝載鎖室110的側面的最小的標稱游隙被限定以便解決消耗部件錯位或位置偏移，消耗部件錯位或位置偏移可以通過vtm機械手使用動態(tài)對準輸入來校正。

另外，在指狀物組件902內(nèi)的間隔塊905的高度應該被限定，以便在頂部支撐指狀物902a和底部支撐指狀物902b之間提供足夠的豎直游隙，從而使得接收在底部支撐指狀物902b上的消耗部件能被移入和移出裝載鎖室110，而不受任何干擾。在一些實施方式中，在指狀物組件902內(nèi)的間隔塊905被設計，以便在被接收于底部支撐指狀物902b上的消耗部件的頂表面和頂部支撐指狀物902a的底表面之間提供最小間隙以限定用于沿其移動消耗部件的環(huán)形傳送平面。在一些實施方式中，最小間隙在約4毫米和5毫米之間。在一些實施方式中，由該間隙限定的豎直游隙是約4.6毫米。在一些實施方式中，頂部支撐指狀物和底部支撐指狀物之間的豎直游隙被設計為在消耗部件被傳送進入和離開裝載鎖室110時在消耗部件的上方和下方提供至少約2毫米至約3毫米的最小游隙。在另一實施方式中，在頂部支撐指狀物和底部支撐指狀物之間的豎直游隙被設計為在消耗部件的上方和下方至少約2.3毫米，以使傳送能進行。在一些實施方式中，豎直游隙被定義為考慮到在傳送過程中存在于端部執(zhí)行器機構的任何有效載荷偏轉。

現(xiàn)在將討論在一實施方式中，用于更換群集工具組件100內(nèi)的消耗部件的高級操作。如參照圖3和3a所描述的，群集工具組件100包括：一個或多個裝載端口，晶片裝載器115或更換站108永久或暫時地安裝到該一個或多個裝載端口；具有用于移動消耗部件和晶片的第一機械手的atm；裝載鎖室；具有第二機械手的vtm；以及一個或多個處理模塊。消耗部件設置在處理模塊內(nèi)，并且可能需要定期更換，以便晶片處理可以有效地實現(xiàn)。

在一實施方式中，當消耗部件需要在處理模塊內(nèi)被更換時，使所有與vtm集成的處理模塊處于不工作狀態(tài)中。這意味著，除了接合封閉的晶片裝載器的情況下，沒有晶片處于群集工具組件內(nèi)。如果更換站被暫時地被安裝，則在atm的至少一個裝載端口保持自由以用于接收更換站108。在本實施方式中，群集工具組件100沒有設置為同時進行晶片的處理和消耗部件的更換。在一替代實施方式中，群集工具組件可以被配置為同時進行消耗部件的更換和晶片的處理。在這種實施方式中，協(xié)調(diào)對各種模塊的訪問，以使消耗部件和晶片能有效移動。

在一實施方式中，帶有更換消耗部件的更換站108被安裝到群集工具組件100內(nèi)的自由裝載端口。在一實施方式中，安裝是手動完成的。在一替代實施方式中，安裝是使用機械手完成的。在圖3a所示的實施方式中，foup型更換站可以使用高架提升傳送裝置（oht）或自動導引車（agv）以自動方式輸送，該高架提升傳送裝置（oht）或自動導引車（agv）可以是自動材料搬運系統(tǒng)（amhs）的一部分。在一實施方式中，amhs被安裝在主體制造設施內(nèi)。在一些實施方式中，amhs可以包括存儲foup型更換站和/或晶片裝載器的自動儲存器。amhs可以包括跟蹤軟件以引導oht或agv到適當?shù)母鼡Q站或晶片裝載器，使得適當?shù)母鼡Q站或晶片裝載器可以從所述儲存器取出并安裝到群集工具組件內(nèi)的自由裝載端口。在一些實施方式中，oht或agv可配備有射頻識別（rfid）標簽讀取器或條形碼閱讀器，以查明更換站或晶片裝載器在amhs的儲存器內(nèi)的位置。在一些實施方式中，儲存器可以包括多排更換站和/或晶片裝載器。在這種實施方式中，軟件可以引導oht或agv到適當?shù)乃雠胖?，而條形碼閱讀器或rfid標簽讀取器可以被用來識別特定的更換站或晶片裝載器以從所述排中取出。在一示例中，oht或agv因此可以取出該更換站，并自動將其安裝到限定在群集工具組件的atm的第一側內(nèi)的自由裝載端口。

在安裝更換站108時，傳送序列在與群集工具組件通信地連接的計算機的用戶界面上啟動。傳送序列導致更換站108被裝載到群集工具組件。在一些實施方式中，在加載更換站時，消耗部件映射由atm機械手103完成。該映射可以是提供動態(tài)對準輸入，以使消耗部件移動到裝載鎖室時可以被對準。

vtm機械手105同時或順序地從群集工具組件100中的處理模塊112去除使用過的消耗部件以及將使用過的消耗部件208轉移到裝載鎖室110。vtm機械手105通過協(xié)調(diào)處理模塊112內(nèi)的升降銷運動使用平面?zhèn)魉蛠硪苿酉牟考?08。關于從處理模塊去除消耗部件的升降銷機構的較多信息參考圖4討論。vtm機械手105將使用過的消耗部件208放置在指狀物組件902的底部支撐指狀物902b內(nèi)。在一些實施方式中，頂部支撐指狀物902a和底部支撐指狀物902b都可以用來運送使用過的或新的消耗部件208。在一實施方式中，底部支撐指狀物902b可被用于僅接收使用過的消耗部件208，而頂部支撐指狀物902a可以用于僅接收新的消耗部件208，反之亦然。在其他實施方式中，使用過的消耗部件和新的消耗部件的接收并不受限于支撐指狀物中的特定的一個，而是可以被接收在頂部支撐指狀物902a和底部支撐指狀物902b中的任何一個上。在消耗部件208的更換過程中，動態(tài)對準在裝載鎖室110內(nèi)是有源的。

一旦使用過的消耗部件208被放置在裝載鎖室110的支撐機構901上，氣鎖被通風，以使裝載鎖室110處于環(huán)境條件下。然后激活atm機械手103，以從裝載鎖室110去除消耗部件208，并將其傳送到更換站108。在一實施方式中，這可以包括atm機械手103以從更換站108取出環(huán)載體（即，載體板）1104，并使用它以用于從裝載鎖室110取出使用過的消耗部件。atm機械手103然后從更換站108拾取新的消耗部件208，并將其傳送到裝載鎖室110。在接收到新的消耗部件208后，將裝載鎖室110抽排至真空。為了將裝載鎖室110抽排至真空，在一實施方式中，裝載鎖室110可以通過與控制器連接的真空控制模塊（未示出）耦合到泵上?？刂破鞅挥脕韰f(xié)調(diào)泵的動作，以便在新的消耗部件208將穿過vtm104被移動到處理模塊112內(nèi)時，使得裝載鎖室110能被抽排至真空。一旦裝載鎖室110被設置為真空狀態(tài)，vtm機械手105就被激活以從裝載鎖室110拾取消耗部件208，并將其運送到處理模塊112。在一實施方式中，通過連接在vtm104和裝載鎖室110之間的閘閥控制對裝載鎖室110的訪問。同樣，可以通過第二閘閥（如隔離閥）來控制通過vtm104對處理模塊112的訪問，如參照圖5c討論的。第二閘閥可以使用傳感器機構來操作。由于在消耗部件208的更換過程中，動態(tài)對準是有源的，因此當vtm機械手105從裝載鎖室110拾取更換消耗部件208時，其在動態(tài)對準校正的情況下拾取消耗部件208，并將其放置到處理模塊112內(nèi)。在處理模塊112中的升降銷機構延伸升降銷以接收消耗部件208，將消耗部件208定位在安裝狀態(tài)下，并且然后將升降銷縮回殼體（例如，升降銷殼體）內(nèi)。在一實施方式中，在一個以上的處理模塊112-120（替代地稱為“處理室”）內(nèi)消耗部件208的更換可以使用該方法順序地一次處理一個。

圖11示出了在一實施方式中用于儲存新的和使用過的消耗部件208的示例性更換站108。在一實施方式中，更換站108可以是在結構上與晶片裝載器相似，并且包括具有多個隔室207的部件緩沖區(qū)224以存儲消耗部件208。在一實施方式中，部件緩沖區(qū)包括用于接收和存儲新的消耗部件208的“干凈的”或“新的”消耗部件區(qū)1206以及用于接收和存儲使用過的和磨損的有可能被污染的消耗部件208的“臟的”或“磨損的”消耗部件區(qū)1208。分隔器板1202可被設置在更換站108內(nèi)，以將清潔的消耗部件區(qū)1206和臟的消耗部件區(qū)1208分隔開。在一實施方式中，載體板1104形式的環(huán)載體可以存儲在更換站內(nèi)設置的殼體內(nèi)。在一實施方式中，用于載體板1104的殼體可以設置在干凈的或新的消耗部件區(qū)1206內(nèi)。用于載體板1104的殼體可以設置在干凈的或新的消耗部件區(qū)1206的底部、頂部或在底部和頂部之間的任何位置。在一替代的實施方式中，載體板1104可以被容納在臟的或磨損的消耗部件區(qū)1208內(nèi)。用于載體板1104的殼體可以設置在臟的或磨損的消耗部件區(qū)1208的底部、頂部或在底部和頂部之間的任何位置。在一些實施方式中，更換站108可以容納兩個載體板1104，一個在干凈的或新的消耗部件區(qū)1206內(nèi)，而另一個在臟的或磨損的消耗部件區(qū)1208內(nèi)，以使新的和使用過的消耗部件可分別在更換站和裝載鎖室110之間傳送。在替代的實施方式中，替代或附加于更換站108，一個或多個區(qū)可以被限定在atm102中以存儲使用過的和新的消耗部件。在這樣的實施方式中，消耗部件可以使用更換站108和在atm102中的機械手或利用其他的輸送和去除裝置從atm102輸送和去除。

圖12示出了在一實施方式中，朝向處理模塊內(nèi)的示例性槽的視圖，消耗部件被接收在該處理模塊內(nèi)。例如，消耗部件被沿著位于處理模塊112內(nèi)的成組的室接口引腳1308上面的環(huán)形傳送平面（rtp）1301接收。在一些實施方式中，將rtp1301限定在室接口引腳（cip）1308上面。在某些實施方式中，在被布置于處理模塊112中的靜電卡盤（esc）的頂表面上的消耗部件的高度被限定為使得游隙足以讓消耗部件能移入和移出處理模塊112，而不受任何干擾。在這種實施方式中，游隙確保消耗部件，具有臂架的端部執(zhí)行器機構能夠適合通過處理模塊112的槽開口。由于槽開口被設計用于晶片傳送，因此消耗部件的尺寸可以通過槽大小限制。當將要傳送較寬的消耗部件時，分段的消耗部件可以被用于裝配到處理模塊112的現(xiàn)有槽開口內(nèi)，而不是重新設計槽開口。在具體的示例中，esc的相對高度使消耗部件朝向槽的頂部偏置。由于槽拐角倒圓（radius）的具體尺寸，會存在消耗部件的高度和直徑之間的權衡問題。為了確保周圍都有足夠的游隙，可以圍繞消耗部件和機械手限定公差區(qū)，以在傳送過程中提供組合的體積。公差區(qū)將不得不考慮載荷偏轉影響、機械手臂的軌跡誤差、調(diào)平誤差的影響以及其他因素。在一些實施方式中，標稱環(huán)傳送路徑的上方、下方和至標稱環(huán)傳送路徑的側面的游隙可以小到幾毫米或更小。

在一些實施方式中，rtp與晶片傳送平面（wtp）不同。在這樣的實施方式中，當晶片被傳送進入和離開處理模塊112時，wtp被限定為在cip1308與rtp的上方。一些實施方式中，最小游隙被限定在消耗部件208的禁區(qū)1304和通向處理模塊112內(nèi)的開口的內(nèi)側拐角倒圓（radius）1306之間，晶片和消耗部件被運送通過該開口。在一些實施方式中，最小游隙的尺寸可以是幾毫米。這個最小游隙使得消耗部件能被移進和移出處理模塊112，而沒有處理模塊112中的任何部分干擾消耗部件的傳送。

已經(jīng)描述了多種實施方式，這些實施方式限定在atm102及vtm104的用于運送晶片以便也運送消耗部件的機械手內(nèi)所用的端部執(zhí)行器機構。在一些實施方式中，端部執(zhí)行器機構被重新設計，以便指狀物組件延伸超過晶片的邊緣，從而使得能夠支撐消耗部件。在替代的實施方式中，現(xiàn)有的端部執(zhí)行器機構被用來運送消耗部件。在這樣的實施方式中，因為現(xiàn)有的端部執(zhí)行器機構沒有被設計為支撐消耗部件，因此環(huán)載體形式的中間固定裝置在消耗部件傳送期間被臨時使用以支撐消耗部件。該裝載鎖室中的指狀物組件被重新設計以支撐消耗部件。重新設計的端部執(zhí)行器機構和指狀物組件具有多個接觸墊以限定用于晶片和消耗部件的相互排斥的接觸點，從而避免交叉污染。接觸墊（消耗品接觸墊、晶片接觸墊）可以被設計，以在不同的高度或徑向距離處提供接觸點，從而實現(xiàn)在預期的晶片或消耗部件的位置誤差內(nèi)的排外的分離。

消耗部件常常會有超過晶片的直徑、厚度和重量。因此，附加的朝向工具的消耗部件的傳送（所述工具最初沒有被設計用于這種傳送）受到現(xiàn)有的硬件內(nèi)的游隙限制。附加的有效載荷導致的偏轉進一步減小了游隙。所以，為了適應有效載荷的增加并減小偏轉，端部執(zhí)行器機構可以由較高剛性的材料（如陶瓷）制成以限制偏轉或厚度的增大，同時利用重新設計的端部執(zhí)行器機構減小在機械手上的總有效載荷。各種接觸墊（晶片接觸墊、消耗品接觸墊）被限定在端部執(zhí)行器機構內(nèi)的指狀物組件的表面上，以支撐期望的位置誤差范圍內(nèi)的并且可能具有不同的底表面輪廓的消耗部件。用于使晶片居中的相同的對準輸入也可以被用來定位消耗部件以及使消耗部件居中。消耗部件可以經(jīng)由限定在atm內(nèi)的標準晶片foup裝載端口被輸送到群集工具組件并從群集工具組件去除。用于輸送和去除消耗部件的更換站被設計成類似于用于輸送晶片的foup設計。更換站可以手動或通過自動系統(tǒng)（諸如高架軌道foup傳送系統(tǒng)）暫時地安裝到atm的裝載端口。該臨時安裝使得能夠更換消耗部件，而不需要移動或消耗在atm上的其他晶片存儲或處理硬件（即，晶片緩沖區(qū)，冷卻站，集成計量學等）。在替代的實施方式中，消耗部件可以經(jīng)由更換站接收到atm內(nèi)，暫時存儲在與裝載端口分開的atm內(nèi)并且當消耗部件需要更換時取出。本文所描述的各種實施方式提供了一種有效的具有成本效益的方式來更換在群集工具組件內(nèi)的消耗部件而不破壞真空密封，由此使得群集工具組件具有較短的停機時間。群集工具組件的停機時間減少會導致晶片產(chǎn)量的提高。

圖13示出了用于控制以上描述的群集工具組件的控制模塊（也稱為控制器）220。在一個實施方式中，控制器220可以包括一些示例性部件，諸如處理器、存儲器和一個或多個接口。控制器220可被用于部分基于所感測的值來控制在群集工具組件100中的裝置。僅舉例而言，控制器220可基于所感測的值和其他控制參數(shù)來控制一個或多個閥602（包括圖5a、5b、5c的隔離閥216、216'）、過濾器加熱器604、泵606（包括泵233），以及其他設備608。僅舉例而言，控制器220從壓力計610，流量計612，溫度傳感器614，和/或其它傳感器616接收感測的值?？刂破?20也可以被用于控制在前體傳送和膜沉積過程中的工藝條件?？刂破?20典型地將包括一個或多個存儲器設備和一個或多個處理器。

控制器220可控制前體傳送系統(tǒng)和沉積裝置的活動。控制器220執(zhí)行包括用于控制工藝定時、輸送系統(tǒng)溫度、跨越過濾器的壓力差、閥位置、機械手和端部執(zhí)行器、氣體混合物、室壓強、室溫度、晶片溫度、rf功率電平、晶片卡盤或基座的位置，和特定工藝的其它參數(shù)的成組的指令的計算機程序。控制器220還可以監(jiān)測壓力差，并將氣相前體從一個或多個路徑自動切換至一個或多個其它的路徑。在某些實施方式中可采用存儲在與控制器220相關聯(lián)的存儲器設備上的其它計算機程序。

典型地，將存在與控制器220相關聯(lián)的用戶界面。用戶界面可以包括顯示器618（例如，顯示屏和/或裝置和/或工藝條件的圖形軟件顯示），以及用戶輸入設備620如指針設備、鍵盤、觸摸屏、麥克風，等。

用于控制前體的輸送、沉積和處理序列中的其他工藝的計算機程序可以用例如，匯編語言、c、c++、pascal、fortran或其它編程語言之類的任何常規(guī)的計算機可讀編程語言來編寫。編譯的對象編碼或腳本由處理器執(zhí)行以執(zhí)行在程序中識別的任務。

與處理條件相關的控制模塊（即控制器）參數(shù)，諸如，例如，過濾器的壓力差、工藝氣體的組成和流速、溫度、壓強、如rf功率電平和低頻rf頻率之類的等離子體條件、冷卻氣體的壓強、和室壁溫度。

系統(tǒng)軟件可以用許多不同的方式設計或配置。例如，多個室部件子程序或控制對象可以被寫入以控制要進行本發(fā)明的沉積工藝所必須的室或處理模塊組件的操作。用于此目的的程序或程序的部分的實例包括襯底定位編碼、工藝氣體控制編碼、壓力控制編碼、加熱器控制編碼、等離子體控制編碼、升降機構控制編碼、機械手位置編碼、端部執(zhí)行器位置編碼和閥位置控制編碼。

襯底定位程序可以包括用于控制用于將襯底加載到基座或卡盤并控制襯底和室的其他部件(例如氣體入口和/或靶)之間的間隔的室組件的程序編碼。工藝氣體控制程序可包括用于控制氣體組成和流速的編碼以及任選用于使氣體在沉積之前流入室中以穩(wěn)定室中的壓強的編碼。過濾器監(jiān)控程序包括比較測量差值與預定值的編碼和/或用于切換路徑的編碼。壓強控制程序可包括用于通過調(diào)節(jié)例如室的排氣系統(tǒng)中的節(jié)流閥來控制室中的壓強的編碼。加熱器控制程序可包括用于控制流向用于加熱前體傳送系統(tǒng)中的部件、襯底和/或系統(tǒng)的其它部分的加熱單元的電流的編碼?？商娲?，加熱器控制程序可控制傳熱氣體（如氦）到晶片卡盤的傳送。閥位置控制編碼例如可包括通過控制提供對處理模塊或群集工具組件的訪問的隔離閥來控制對處理模塊或群集工具組件的訪問的編碼。升降機構控制編碼例如可包括激活致動器驅(qū)動器以使致動器移動升降銷的編碼。機械手位置編碼例如可包括操控機械手的位置的編碼，包括操控所述機械手沿橫向軸、豎直軸或徑向軸移動的編碼。端部執(zhí)行器位置編碼例如可包括操控端部執(zhí)行器的位置的編碼，包括操控機械手以沿橫向軸、豎直軸或徑向軸延伸、收縮、或移動的編碼。

在沉積期間可被監(jiān)測的傳感器的示例包括，但不限于，質(zhì)量流量控制模塊、如壓力計610之類的壓力傳感器、以及位于傳送系統(tǒng)、基座或卡盤中的熱電偶（例如溫度傳感器614）。經(jīng)適當編程的反饋和控制算法可以與來自這些傳感器的數(shù)據(jù)一起使用以維持所需的工藝條件。先前描述了在單室或多室的半導體處理工具中來實現(xiàn)本發(fā)明的實施方式。

本文描述的多種實施方式允許消耗部件以快速和有效的方式來更換，而不必將群集工具組件對大氣條件開放。其結果是，更換消耗部件的時間、以及在消耗部件的更換過程中污染室的任何風險大大減少，由此允許群集工具組件較快地聯(lián)機。另外，對處理模塊、消耗部件和處理模塊中的其他硬件組件的無意損壞的風險也大大減少。

該實施方式的前述描述是為了說明和描述的目的而提供。它不旨在窮盡或限制本發(fā)明。特定實施方式的單個元件或特征通常并不限于該特定實施方式，而是在適用時可以互換，并且可以在所選擇的實施方式中使用，即使沒有具體示出或描述也是如此。特定實施方式的單個元件或特征也可以以許多方式變化。這樣的變化方案不應被認為是背離本發(fā)明的，并且所有這些修改旨在被包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。

雖然為了清楚理解的目的，已經(jīng)在一定程度的細節(jié)上對上述實施方式進行了描述，但顯而易見的是，某些變化和修改可在所附權利要求的范圍內(nèi)實施。因此，所提供的實施方式應被認為是說明性的而不是限制性的，并且這些實施方式并不限于本文所給出的細節(jié)，而是可以在其范圍和權利要求的等同方案內(nèi)進行修改。