CN101360988B - 动态侦测移动基材损毁和偏位的传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种设备与方法，该设备与方法利用至少二个传感器(140A、140B)以沿着移动基材的至少二个平行边缘的长度而侦测基材缺陷，例如损毁或偏位的存在。在一实施例中，该设备包含一种传感器设置，此传感器设置在基材的至少二个平行边缘感测基材以侦测基材缺陷。在另一实施例中，该设备包含：一种机械手臂(114或130)，该机械手臂具有基材支持表面；以及传感器设置，此传感器设置在基材的至少二个平行边缘感测基材以侦测基材缺陷。
Description
技术领域
本发明的实施例是广泛地关于一种以连续且节省成本的方式侦测移动的基材的基材损毁与偏位的设备与方法。
背景技术
基材制程系统是用于处理基材，此基材例如为生产集成电路组件的硅晶片以及生产平板显示器的玻璃面板。通常，一个或多个机械手臂(robots)被设置在基材制程系统中，以将基材于数个处理室中转移，以进行一连串的生产工艺步骤。一般来说，基材制程系统包含群集工具(clustertool)，该群集工具具有位于中央的传送室，此传送室具有传送室机械手臂设置在该传送室中并具有数个处理室包围该传送室。传送室有时耦接至工厂接口，工厂接口容纳有工厂接口机械手臂与数个基材晶片匣，每一个晶片匣中皆容纳数个基材。为了帮助基材在工厂接口的周围环境(ambientenvironment)与传送室的真空环境(vacuumenvironment)之间的转换，可于工厂接口与传送室之间设置负载闭锁室(loadlockchamber)，其中可将负载闭锁室抽气以于该负载闭锁室中产生真空，并可打开以提供周围环境条件。对于经由许多不同制程技术来处理大量基材而可以减少污染(如，基材处理污染)、提供高速且可准确减少缺陷并提供一个高产量系统，在处理基材的过程中使用机械手臂是很重要的。
在操作上，工厂接口机械手臂由晶片匣中传送一或多个基材进入负载闭锁室的内部。负载闭锁室被抽气，以于该负载闭锁室中产生真空，接着传送室机械手臂由负载闭锁室内部传输基材至一或多个处理室中。在基材工艺步骤完成之后，传送室机械手臂将已处理的基材传回负载闭锁室，接着负载闭锁室打开，而工厂接口的机械手臂将已处理的基材传送至晶片匣中以将基材于制程系统中移除。上述的基材制程系统可于AKT公司购得，此公司为加州圣塔摩尼卡的AppliedMaterial公司所属的子公司。
由于基材面积趋向持续增加而组件图案趋向持续缩小，因此必须不断增加基材在各种处理室中的位置正确性，以确保重复的组件制作与低缺陷速率。增加基材在制程系统中的位置正确性是一项挑战。在一实例中，平板显示器基材(如，玻璃基材)位于机械手臂的末端效应器(endeffector)(如，叶片或指状物)上，被传送从而进出各种制程系统的处理室。要确保平板显示器基材与机械手臂的末端效应器适当地对准是具有困难度；不过一旦对准，基材即可通过在负载闭锁室或处理室中的槽孔或其它障碍，而不会面临因传送过程中的对准偏移(即，偏位)所产生的碰撞。碰撞不但会造成平板显示器基材的缺口(chip)或破裂(crack)，亦会在负载闭锁室或处理室中产生碎片并造成碎片沉积。产生上述的碎片可能会造成制程缺陷或其它对上述显示器或后续处理的显示器的损害。因此，当碎片存在时，需要停止整个系统，或停止系统的一部分，以彻底移除潜在的污染碎片。此外，由于基材尺寸渐大且组件密度渐增，每片基材的价值已大大增加。因此，必须避免由于基材偏位而产生对基材的损害或产量损失，因为此会造成成本增加与产量减少。
为了加强基材在整个制程系统中的位置准确性(即，对准)，公知技术中已经采用许多策略。例如，传送室可于邻近每个负载闭锁室与处理室的入口处装配多组以四个为一组的传感器，那么传感器可同时侦测矩形玻璃面板的四个角落的存在，以在机械手臂传输基材至处理室之前可先感测面板的对准性。因此，四个传感器是分开设置于传送室的底座上，那么四个传感器皆同时位于固定基材的四个角落下方。上述将传感器分散安排于每个处理室前面的设置需要安置大量的传感器在传送室底座的诸多位置上。公知技术中已建议许多将传感器设置在传送室底座的各种安排。
虽然公知传感器设置的成效令人满意，但是在实际操作上，仍存在许多与传感器的排列有关的限制。在实际操作上，因为传感器一次只侦测单个基材的对准性，且由于传感器分散设置于传送室的底座上，因此传送室仅能一次处理/管理一个基材。因此限制传送室机械手臂为单臂机械手臂，此造成制程系统产量的减少。另一个亦会减少制程系统产量的限制在于，当基材在感测对准的过程中而位于四个传感器上方时，基材必须固定不动。又另一个限制在于，至少需要四个传感器以侦测单一个基材的对准。最后，其它的限制为此四个传感器仅在基材的角落处侦测基材缺陷(如，基材破片)。
利用本发明的设备与方法时，仅需要相对简单的设置与少量的传感器以侦测基材偏位以及/或损毁，此特征使得本发明易于实施且成本低廉。
发明内容
一般而言，本发明提供一种利用至少两个传感器以侦测移动基材的基材缺陷(例如，损毁或偏位)存在的设备与方法。在一实施例中，侦测基材缺陷的设备包含第一传感器与第二传感器，当基材通过第一与第二传感器时，第一传感器可侦测基材于靠近基材第一边缘；以及第二传感器可侦测基材于靠近平行基材第一边缘的第二边缘。在另一实施例中，侦测基材缺陷的设备包含：具有至少一个基材支持表面的机械手臂，以支撑基材于该基材支持表面上；以及一种传感器设置，该传感器设置包含第一传感器与第二传感器，在基材于至少一个基材支持表面上被传送时，第一传感器可在接近基材第一边缘侦测基材，以及第二传感器可在接近平行基材第一边缘的接近第二边缘侦测基材。在又另一实施例中，侦测基材损毁与偏位的设备包含：具有至少一个窗口的传送室；一个位于传送室的末端效应器上的基材；以及一个传感器设置，该传感器设置包含至少两个传感器，这些传感器被固定在至少一个窗口的外部上或接近至少一个窗口的外部，使得这些传感器中每一个的感测机构可通过至少一个窗口，其中至少两个传感器用以持续感测基材在接近基材的至少两平行边缘，以当末端效应器移动基材通过至少两个传感器的感测机构时，传感器可侦测基材缺口、破裂或在至少两平行边缘的偏位。在再一实施例中，持续侦测基材缺陷的方法包含安置至少两个传感器，使得当基材通过至少两个传感器时，这些传感器可持续侦测基材在接近基材的两平行边缘，并且由这些传感器处传达信号至控制器，此控制器监控来自这些传感器的信号以侦测基材缺陷的存在。
附图说明
本发明以上所列举的特征，已在上述的说明文字中辅以图式做更详细与更特定的阐述。然而需注意的是本发明附加的图式仅为代表性实施例，并非用以限定本发明的范围，其它等效的实施例仍应包含在本发明的范围中。
图1为制程系统实施例的平面图，该制程系统包含根据本发明实施例所设置的传感器；
图2为制程系统的放大的部分剖面图，该图绘示了接近处理室的入口/出口端口处的传感器设置，此设置用以侦测基材在处理室中制程前后的损毁与偏位；
图3A与图3B为图1的制程系统中沿着线3-3断面的放大的部分剖面图，这些图绘示了在工厂接口的周围环境中的传感器设置，其中图3A显示靠近三槽孔负载闭锁室的传感器设置，该传感器设置用以侦测基材损毁与基材转移进出三个槽孔时的偏位，以及图3B绘示靠近四槽孔负载闭锁室的传感器设置；
图4A至图4E为基材在两个传感器上移动与对应的感测信号的上视图，其中图4A绘示正确对准、零缺陷的基材，图4B与图4D绘示具有缺口的基材，图4C绘示破裂的基材，以及图4E绘示偏位的基材；以及
图5为在工厂接口机械手臂叶片上被转移的基材通过固定在负载闭锁室外部的传感器下方以及相应的感测信号的上视图。
具体实施方式
本发明是有关于一种利用至少两个传感器的设备与方法，这些传感器可持续侦测基材缺口、破裂的存在以及/或侦测沿着移动基材的两平行边缘的偏位。图1为制程系统100实施例的平面图，此制程系统用于处理具有大于约25,000平方厘米的上表面面积的大面积基材106(如，玻璃或聚合物基材)，例如具有大约40,000平方厘米(2.2米×1.9米)上表面面积的玻璃基材。制程系统100通常包含工厂接口110，该工厂接口110透过至少一个负载闭锁室160而耦接至传送室120上。如图1所示，负载闭锁室160设置于工厂接口110与传送室120之间以利基材于工厂接口110的周围环境以及传送室120的真空环境之间传输。
工厂接口110一般包含数个基材储存晶片匣112与至少一个大气机械手臂114(参照为前述的工厂接口机械手臂)。晶片匣112为可移除式地设置在数个形成于工厂接口110一侧的隔间116中，其中每个晶片匣可容纳数个基材。大气机械手臂114是用于传送基材往返晶片匣112与负载闭锁室160之间。通常，工厂接口110中是维持在大气压力或稍微高于大气压力。已过滤的空气通常供给至工厂接口110的内部以将工厂接口内的微粒污染降至最低，此微粒污染可能造成基材表面的微粒污染。具有底座122、侧壁124与顶盖126(未显示于图1中)的传送室120是容纳至少一个真空机械手臂130(参照为前述的传送室机械手臂)，此机械手臂一般设置在传送室120的底座122上。传送室120定义可排空的内部体积，而真空机械手臂130可在基材于处理室150中处理或输送至负载闭锁室160之前透过此体积以传输基材106。邻近每一个处理室150与负载闭锁室160的侧壁124可包含一个开口或端口(未显示)，通过真空机械手臂130，基材106可通过此开口而传送至每个处理室150、160的内部。通常，为了降低或消除在每次基材传送于两个处理室后必须调整传送室120和个别处理室150内的压力的必要，传送室120维持真空条件，而处理室150则维持负压条件。通过使用缝阀(未显示)以选择性密封邻接每个处理室150的传送室120侧壁124的端口，每个处理室150的内部是选择性地与传送室120的内部隔离。
处理室150通常是固定在传送室120的外部。不同处理室150可连接至传送室120上，以透过必要制程程序处理基材，进而形成预设结构或图案于基材表面上。合适处理室150的实例包含化学气相沉积(CVD)处理室、物理气相沉积(PVD)处理室、离子布植处理室、蚀刻处理室、定向处理室、平坦化处理室、微影蚀刻处理室、以及其它用于制程基材的处理室。或者，为了增加系统100的产量，上述处理室150之一可为预热处理室，该预热处理室可在基材制程之前先热处理基材。
负载闭锁室160有利于将基材传输于传送室120的真空环境与工厂接口110的大致上周围环境之间，而不会损失在传送室120内的真空。在邻接工厂接口110的负载闭锁室160的侧壁处，负载闭锁室160具有一个或多个入口/出口槽孔(未显示)，大气机械手臂114可透过此槽孔传输基材106进出负载闭锁室160。同样地，有相同数量的入口/出口槽孔位于负载闭锁室160的另一侧壁上，真空机械手臂130可透过此处槽孔传输基材106于负载闭锁室160的内部与传送室120之间。每个负载闭锁室160的入口/出口槽孔是由缝阀(未显示)选择性地密封以使负载闭锁室160的内部与工厂接口110内部及传送室120隔离。
大气机械手臂114与真空机械手臂130装设有末端效应器-例如，分别为叶片118或指状物136-以在传送过程中直接支撑基材106。每个机械手臂114、130可具有一个或多个末端效应器，每个末端效应器耦接至可独立控制的马达上(例如，双臂式机械手臂)，或者，例如两个末端效应器透过一般连结而耦接至机械手臂114、130上。如同图1中所示，真空机械手臂130为双臂式机械手臂，该双臂式机械手臂具有第一臂132，连接至具有指状物136的上层末端效应器134，以支撑基材106(以虚线标示)于该上层末端效应器134上；以及第二臂138，连接至具有指状物的下层末端效应器(未显示)，以在传送室120中支撑及移动另一个基材。为了增加产量，双臂式真空机械手臂130可同时传输两个基材于各种处理室150与负载闭锁室160之间。为增加产量，每个机械手臂114、130是较佳地装配两个末端效应器。
传送室120的底座122包含数个窗口128，这些窗口128被设置在邻接每个处理室150与负载闭锁室160的端口的附近。邻近每个端口处，有至少两个传感器140A、140B位于或接近两个窗口128的外部，使得至少两个传感器140A、140B中的每一个可在基材通过端口之前，观测(即，感测)基材106的边缘部分。较佳地，传感器140A、140B是设置在窗口128的外部(即，传送室的外部)，使得传感器140A、140B与环境隔离并可能减轻在传送室120中的高温。窗口128可由石英或其它大致不影响传感器侦测机制-例如光束透过窗口128发射并反射回传感器140A(或140B)-的材料所制成(例如，玻璃、塑料)。
图2为传送室120的放大的部分剖面侧视图，该图绘示了传感器140A、140B中任何一个的排列，传感器是设置在邻近每个处理室150与负载闭锁室160的传送室120侧壁124的入口/出口端口处(未显示)。参照上述传感器之一，以图1处理室150附近的传感器140A为例，传感器140A包含设置于或接近窗口128外部的发送器144与接收器148。相对应的反射器142A是固定在或接近传送室盖126的内侧上。因为反射器142A是实质上为镜子种类的组件，通常对于温度较不敏感且可在传送室120的真空与适度的温度环境下运作。在感测过程中，由发送器144发射的光束沿着光束路径146行经窗口128而到达反射器142A处，且被反射器142A反射而沿着另一个光束路径147行经窗口128而回到接收器148。当玻璃基材通过光束路径146、147时，因为在沿着路径146、147的每个玻璃/空气接口处的光束反射产生的信号损失，所以接收器148接收的光束密度衰减，这显示了基材106的存在。传感器140A、140B耦接至控制器129处，控制器用以持续纪录、监控与比较由传感器140A与140B的接收器148所接受的光束信号。控制器129一般包含中央处理器(CPU)、内存与支持电路。
许多其它的传感器可用于侦测基材106的存在。例如，反射器142A可固定在另一个窗口(未显示)的外侧，此窗口位于传送室120的顶盖126处。类似地，在另一个实例中，传感器140A可发射行经窗口128而到达第二传感器(未显示)的光束，其中第二传感器位于设置在传送室120的顶盖126处另一个窗口(未显示)的外侧。或者，传感器140A在传送室中的其它位置可加以利用，只要传感器暴露在传送室120的环境是在特定传感器的操作范围内(例如，热操作范围)。
传感器140A或140B可包含分开的发射单元与接收单元或可为自我控制的传感器-例如，「光束穿透型」与「反射型」传感器，或其它种适合于侦测基材存在的感测机构。在本发明的至少一实施例中，滤波器或类似机构可加以运用以阻隔来自当热基材在传送室120中传输时会到达/加热反射器142A的热能量(如，红外线波长)，因为此热能量可影响某些反射器的反射特性。例如，可通过由发送器144所发射的一种或数种波长但是可反射红外线波长的滤波器可位于接近反射器142A处。
在一实例中，发送器144与接收器148可为位于伊利诺州Schaumburg的Electronics公司所制造的型号为E32-R16的传感器头，该传感器头具有E3X-DA6扩大器/发送器/接收器且可在波长660纳米下运作。反射器142A可为，例如，由肯塔基洲福罗伦斯(Florence，Kentucky)的Balluff公司所制造，Balluff型号为BOSR-14的反射器或为型号为E39-R1的反射器。E32-R16传感器具有发光二极管(LED)，可用以侦测具有大于或等于大约4英寸大小的基材缺陷(即，损毁或偏位)。在另一个实例中，发送器144与接收器148可为型号E3C-LR11的激光传感器头，可与型号为E3C-LDA11、E3C-LDA21的扩大器以及型号为E39-R12的反射器一同运作。E3C-LR11激光传感器头可用以侦测具有大于或等于约1毫米的基材缺陷。其它传感器、反射器、扩大器、发送器、接收器及波长等皆可加以采用。此外，其它具有不同感测机构-例如，超音波-的传感器亦可加以利用。
参照图1，负载闭锁室160亦可在接近工厂接口110的负载闭锁室的入口/出口槽孔处附近装配至少两个传感器140A、140B。负载闭锁室160较佳地包含一或多个垂直堆栈、环境隔离的基材传送室，这些传送室可个别地被抽气以维持真空，还可个别地被打开以产生周围环境条件于传送室中。一或多个垂直堆栈且环境隔离的传送室中每一个皆具有一或多个入口/出口槽孔，以允许基材通过这些槽孔。这些传感器140A、140B的设置可允许基材106在进入负载闭锁室160以被传送至传送室120并进行制程以前，就先侦测基材损毁以及/或基材偏位。传感器140A与140B是分开固定，使得基材在被传送进出负载闭锁室160的槽孔并通过传感器时，每个来自传感器140A、140B的光束通过基材平行的边缘。这些分开的传感器设置是可应用在具有任意数量槽孔的任意大小的负载闭锁室160上。
图3A与图3B绘示了沿着图1的线3-3传感器140A、140B的排列的放大剖面侧视图。每个传感器140A、140B与对应的反射器142A、142B通常是固定在负载闭锁室160、170的外部162、172，此是利用固定装置-例如，托架(如在图5中所示的传感器托架540与反射器托架542)或框架-以使传感器/反射器牢固在固定位置上。在绘示于图3A的实例中，传感器140A、140B是嵌在负载闭锁室160的三个槽孔164、166、168上方，以及相对应的反射器142A、142B是安置在三个槽孔下方。具有三个槽孔的负载闭锁室160可包含一或多个环境隔离的处理室，例如三层的单槽孔负载闭锁室(如图3A所示)、单层的三槽孔负载闭锁室、三个具有单槽孔的垂直堆栈负载闭锁室、或其它负载闭锁室的组合。同样地，在另一实例中，图3B绘示设置在四槽孔负载闭锁室170附近的传感器140A、140B的侧视图。传感器140A、140B是嵌在负载闭锁室170的四个槽孔174、176、178、180下方，以及相对应的反射器142A、142B是安置在四个槽孔上方。具有四个槽孔的负载闭锁室170可包含一或多个环境隔离的处理室，例如双层双槽孔负载闭锁室(DDSL)、四层单槽孔负载闭锁室、单层四槽孔负载闭锁室、四个具有单槽孔的垂直堆栈负载闭锁室、或其它负载闭锁室的组合。如图3A与图3B所示，传感器140A、140B可固定在负载闭锁室160、170的上方或下方。
图3A与图3B中，每个传感器140A、140B与相对应的反射器142A、142B可一起运作，如图2所示；然而因为在工厂接口侧没有环境供给，因此不需要窗口以环境隔离传感器。如此一来，由传感器140A(或140B)的发送器所发射的光束沿着路径(以虚线标示)行经至相对应的反射器142A(或142B)处，且由反射器142A处反射沿着另一个路径(亦标示为虚线；路径的真正分隔在此图中无法识别)到达传感器140A(或140B)的接收器处。
在操作上，当基材106通过由一组传感器140A、140B所发射的光束时，基材损毁与基材对准度可加以侦测，其中传感器设置在传送室120中接近处理室150或负载闭锁室160的端口附近，如图4A至图4E所示。接近基材106的边缘的虚线表示接近基材边缘的路径，其中移动的玻璃基材是通过由位于基材下方的传感器140A、140B所发射的光束。
图4A绘示无缺陷(即，无缺口或破裂)基材106的上视图，此基材在末端效应器134上以合适的对准度而加以传送。在感测基材400A、400B之前，每个传感器140A、140B的接收器148侦测由位于基材上方相对应的反射器142A、142B(未显示)所反射的完整光束信号。当基材106进入(即，打断)在点402A、402B处的光束路径时，由于在基材106的玻璃/空气接口处的信号损失，所以由接收器148所接受的光束信号403A、403B减少，此显示基材106的存在。当基材106持续沿着基材106的长度而横越光束(以虚线表示)时，光束信号405A、405B维持弱的状态。当基材406A、406B的末端刚越过光束时，光束信号407A、407B增大从而回到这些光束信号原本未受阻断时的完整光束信号409A、409B。同样地，当无缺陷基材在末端效应器上以合适对准状态由处理室150(或负载闭锁室160)被传送出时，可获得类似的信号，因为基材首先进入点406A、406B处的光束路径且离开点402A、402B处的光束，即，以前述的方式逆向行进。
参照图4B、图4C与图4D，当基材106通过由一组传感器140A、140B所发射的光束时，可侦测基材损毁。图4B绘示在接近基材边缘有边缘缺口的基材106的上视图，此基材在末端效应器134上以合适的对准度被传送。在感测基材400A、400B之前，每个传感器140A、140B的接收器148侦测到完整光束信号401A、401B。当基材进入点402A、402B处的光束路径时，由接收器148所接受的光束信号403A、403B减少，此是可显示基材106的存在。当基材106持续沿着基材106的长度而横越光束(以虚线表示)时，光束信号405A、405B维持弱的状态。然而，当基材缺口410B之前端进入光束路径时，信号增加至未受阻断时的完整光束信号411B且持续于缺口412B的整个长度上侦测到基材413B是不存在。当基材缺口414B的末端通过光束时，光束信号415B再次减少，显示基材再次存在直到基材406B的终端通过光束。
图4C绘示在接近基材边缘有破裂的基材106的上视图，此基材在末端效应器134上以合适的对准度被传送。在感测基材之前，每个传感器140A、140B的接收器148侦测到完整光束信号401A、401B。当基材进入点402A、402B的光束路径时，由接收器148所接受的光束信号403A、403B减少，此是显示基材106的存在。在基材持续沿着基材的长度而横越光束时，光束信号405A、405B维持弱的状态。然而，当基材破裂420B之前头进入光束路径时，信号增加至未受阻断时的完整光束信号421B且持续而在整个破裂长度422B上侦测到基材423B的不存在。当基材破裂424B的末端通过光束时，光束信号425B再次减少，显示基材再次存在直到基材406B的终端通过光束。
图4D绘示接近基材边缘处有角落边缘缺口的基材106的上视图，此基材在末端效应器134上以合适的对准度被传送。在感测基材400A、400B之前，每个传感器140A、140B的接收器148侦测由位于基材下方相对应的反射器142A、142B(未显示)所反射的完整光束信号401A、429B。当基材进入点402A处的传感器140A的光束路径时，光束信号403A减少，此显示基材106的存在；然而，同时，在点430B处的传感器140B的光束路径维持未受阻断时的状态，此是因为角落缺口的存在且信号429B维持高的状态。当来自传感器140B的光束横越角落缺口的长度432B时，未受阻断的完整信号429B持续。达到缺口434B的末端时，在点435B处的信号减少，此是显示基材再次存在，直到基材406B的终端通过光束。由于基材缺口，相较于传感器140A所侦测的基材405A的长度，传感器140B侦测到较短长度的基材437B。由传感器140B所侦测的基材长度是缩短了长度432B，此在基材106在点435B处被侦测前产生延迟433B。
图4E绘示在末端效应器134上以偏位状态被传送的基材106的上视图。在感测基材442A、442B之前，每个传感器140、140的接收器148侦测由位于基材下方相对应的反射器142A、142B(未显示)所反射的完整光束信号443A、443B。当基材进入点444A处的传感器140A的光束路径时，由相对应的反射器148所接收的光束信号445A减少，此是显示基材106的存在；然而，同时因为位置偏移(即，偏位)，使得传感器140B的光束路径维持未受阻断状态一段额外长度444B。当光束横越偏位444B的长度时，未受阻断的完整信号444B持续。当基材打破在点446B处的传感器140B的光束路径时，信号447B是减少，此显示出基材106存在。之后，在点448A处，传感器140A的光束路径侦测到基材的末端，以及相对应的接收器148增加至完整长度449A，而传感器140B的光束路径持续侦测基材的存在，直到在点450B处出现基材末端，此时在此处的信号451B是增加至该信号原本未受阻断时的完整光束信号453B。因为偏位，传感器140A与140B侦测较短的基材长度447A、449B。由传感器140A所侦测的基材长度是减短了距离450A，而相较于合适对准的基材，上述情况造成在点449A处的信号提早增加。同样地，由传感器140B所侦测的基材106长度是减短了距离444B，此使基材在点447B处被侦测以前是产生延迟。
在基材被支撑且在双臂机械手臂上被传送时，本发明的传感器设置有利于侦测基材的损毁(例如，缺口或破裂)与偏位。使用双臂机械手臂以增加制程系统的产量。另一个亦可增加产量的优点在于，即使基材在机械手臂的末端效应器上以高传送速率(如，1000毫米/秒)时，使用本发明的传感器设置可侦测基材在移动中的偏位与损毁。而本发明另一个优点为，仅需要两个传感器以侦测基材的损毁与偏位。最后，本发明另一个优点为：当基材移动超过传感器时，本发明能够侦测基材沿着整个基材长度的偏位与损毁。再者，基材偏位与损毁的侦测可在一般机械手臂传送操作过程中(即，原处)进行，此优点使得本发明减少为了感测基材所需的额外机械移动或甚至不需要此机械移动(包含停止与开始以提供固定基材)。
本发明的一优点在于当基材移动-甚至以高传送速率移动时，可侦测基材损毁与偏位。在感测缺陷的过程中，基材是较佳地以大约100毫米/秒至2000毫米/秒的传送速率移动(即，在机械手臂的末端效应器上被传送)。可由LED或激光系统加以侦测的小型基材缺口、破裂或最小程度的基材偏位是视当光束照射在基材表面的顶部或底部时的发射光束的大小(即，点大小或直径)以及基材的传送速度而定，一般而言，发射光束的直径越小，则可侦测的缺陷图案越好或越小。例如，合适的激光传感器可发射具有直径大约0.5毫米至大约3毫米的激光束。然而，为了侦测大小约为1毫米(即，大于约1毫米)的基材缺口或破裂，例如，照射基材表面的激光束的直径是较佳地小于约1毫米。因此，基材是设置在特定传感器的工作距离内，以确保在基材表面顶部或底部的发射光束直径是够小以侦测最小尺寸的基材缺口、破裂或需要被侦测的偏位。
可利用激光系统加以侦测的缺陷大小亦受基材的传送速率所影响，此是因为当基材在机械手臂的末端效应器上被传送时，基材会感受震动。一般而言，传送速率或基材速率越快时，基材感受的震动越大。震动容易造成基材边缘向上及向下移动。因此设置传感器，使得照射在移动基材的顶表面与底表面上的发射光束在距离基材边缘向内的标称距离上。否则，恰在震动基材的边缘处的光束在基材边缘因震动而移入与移出光束时，总是感测到基材的不存在。因此，基材震动越大，入射光束被导至距基材边缘向内的距离越远。以具有直径大约0.5毫米至大约3毫米间的发射光束的激光传感器以及以大约100毫米/秒至大约2000毫米/秒的传送速率移动的基材为例，激光束可加以引导，使得照射在基材顶(或底)表面上的光束是距离基材边缘大约1毫米至大约10毫米内的距离上。
实例：
在一实例中，当支撑在双臂机械手臂的末端效应器上的基材通过两个型号为E3C-LR11的激光传感器时，这些激光传感器用以感测基材沿着该基材的两个平行边缘的移动，且这些激光传感器具有小于约0.8毫米光束直径且位于大约1000毫米工作距离(即，小于大约40英寸的工作距离)。当基材传送速度大约为1000毫米/秒时，具有大小约3毫米或更大的缺陷可被侦测。来自传感器的照射光束的中心是位于距离基材边缘向内约3毫米处的距离上。当基材传送速度大约为100毫米/秒时，具有大小约1毫米或更大的缺陷可被侦测，以及当基材传送速度大约为2000毫米/秒时，具有大小约10毫米或更大的缺陷可被侦测。因此，用于感测传送速率为大约100毫米/秒至大约2000毫米/秒的基材的两个照射光束是较佳地设置在距离基材边缘向内分别为大约1毫米至大约10毫米处。通过降低基材速率而达成利用激光以侦测具有小于3毫米大小的缺陷图案。降低基材速率可减少基材感受的震动，进而产生较小缺陷。相反地，增加基材速率会增加基材的震动，进而造成可侦测到的较大缺陷。
在另一实例中，当位于机械手臂的末端效应器上的基材被传送至三槽孔负载闭锁室中时，使用两个型号为E32-R16的LED传感器以及两个Balluff型号为BOSR-14的反射器以感测基材的两边缘，此是绘示于图3A中。固定在顶端槽孔处的LED传感器可发射光束，此光束沿着光束路径行进至位于LED传感器的工作距离内的反射器中。基材传送速率为大约1000毫米/秒时，可侦测到传送至每个槽孔中的基材上具有大约4英寸或更大的基材缺口与大于或等于约2.6度的偏位。
在又另一实例中，当位于机械手臂的末端效应器上的基材被传送至DDSL室中时，使用两个型号为E3C-LR11的激光传感器以及两个型号为E39-R12的反射器以感测基材的两边缘，此是绘示于图3B中。固定在底部槽孔处的激光传感器可发射光束，此光束沿着光束路径通过四个槽孔的每一个而进入位于激光传感器的工作距离内的反射器中。基材以大约1000毫米/秒的速率被传送至负载闭锁室的四个槽孔中的每一个时，可侦测到大约3毫米或更大的基材缺口以及大约0.18度或更大的基材偏位。
在操作上，位于处理室150与负载闭锁室160的每个入口/出口端口附近的成对传感器140A、140B(与相对应反射器)中的每一个是在基材于处理室内的制程前后或通过负载闭锁室时可侦测基材损毁与偏位。关于感测基材的损毁或偏位，可装配耦接至传感器的控制器以激活定时器与实时停止有缺陷基材的动作/转移，以便利用决定基材损毁或偏位的原因而将损毁或偏位基材送回并将缺口/破裂基材加以取代，以及修正偏位基材的对准。有时侦测缺口基材需要打开传送室以及/或处理室，以彻底清洁任何由缺口产生的可能污染碎片。本发明的传感器设置可提早侦测基材缺陷，此特征将减小系统停工期并因此增加系统100的整体产量。例如，图5绘示接近基材边缘有边缘缺口的基材106的上视图，此基材在工厂接口114的末端效应器118上被传送至负载闭锁室160中。接近基材边缘的虚线表示路径，其中移动基材经此路径通过由位于基材106上方的传感器140A、140B与分别对应的信号A、B所发射的光束。在点510A感测基材缺口时，对应信号511A增加且控制器立即停止末端效应器118前进至负载闭锁室160中。接着评估具缺口基材以决定是否需要进一步处理基材106。
虽然侦测基材损毁与偏位的范例中使用至少两个传感器140A、140B以侦测基材在接近基材边缘的整个长度，并提供有关缺口长度以及/或偏位程度的信息，但是额外传感器可加以利用以感测基材106的内部长度以提供其它信息。例如，设置在传感器140A与140B之间的额外传感器可以提供额外信息，例如基材缺口的大小(如，缺口的实际深度或宽度)或偏位程度(如，对准时偏移的程度)。再者，额外的成对传感器140A、140B可设置在制程系统100中的其它位置上，可利用在这些位置上的传感器140A、140B以在任何时间感测单一基材。传感器可固定在制程系统的任何内部以及/或外部表面上且位于移动基材的行经路径的上方(或下方)。因此，接近传送室120的每个端口处可有两个以上的窗口。例如，为了引导由传感器140A、140B所发射并横越移动基材的基材至少两边缘附近的光束，底座122可具有任意数量的窗口以容纳额外传感器以及/或容纳用于感测不同尺寸基材的不同且分隔设置的传感器140A、140B。或者，不使用邻近处理室附近端口的数个窗口128，反而使用相当于安装在底座122上的端口长度的单一长型窗口-例如，长矩形窗口，使得数个固定在单一长型窗口的外部附近的传感器可感测通过的基材。最后，侦测基材损毁与偏位的实例是阐述于制程系统100的范例中，然而此范例仅为其中一个实例，且此方法可使用于侦测移动基材的损毁或偏位。
虽然前文已阐述本发明的具体实施例，在不脱离本发明的基本精神与范围下，当可设计出本发明的其它具体实施例，且本发明的范围是由所附的权利要求所界定。
Claims (26)
1.一种用于侦测基材缺陷的设备，包含：
第一传感器；以及
第二传感器，
当基材通过所述第一和第二传感器时，所述第一传感器侦测所述基材在接近所述基材的第一边缘而所述第二传感器侦测所述基材在接近与该基材的该第一边缘平行的第二边缘，其中当所述基材通过所述第一和第二传感器时，所述第一传感器或所述第二传感器的各者适于在距离所述基材的第一边缘和第二边缘向内的标称距离上发射光束至所述基材的顶表面或底表面之上，其中所述第一和第二传感器中的每一个包括：
发送器；
接收器；
反射器；以及
滤波器，用以阻隔热能量到达所述反射器，
其中，所述发送器与所述接收器位于所述基材的边缘下方并且所述反射器位于所述基材的所述边缘上方，使得一公共垂直的平面与所述发送器、所述接收器以及所述反射器相交。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述第一与第二传感器是位于处理室的通道附近，使得在所述基材进入所述通道前或离开所述通道后，侦测所述基材的边缘部分。
3.如权利要求2所述的设备，另包含
数个观察窗口，其中所述第一与所述第二传感器中每一个是固定在观察窗口的外部上或接近所述观察窗口的所述外部，使得所述第一与所述第二传感器中每一个的光束路径可通过所述观察窗口。
4.如权利要求1所述的设备，另包含
机械手臂，具有第一臂，第一臂连接至末端效应器以支撑所述基材并传送所述基材通过每个所述第一与所述第二传感器的光束路径；以及
第二臂，连接至另一末端效应器上以同时支撑并移动另一基材。
5.如权利要求1所述的设备，另包含
至少一个末端效应器，用以支撑所述基材并传送所述基材通过每个所述第一与所述第二传感器的光束路径。
6.如权利要求1所述的设备，其中所述发送器包含：
激光或发光二极管。
7.如权利要求6所述的设备，其中所述发送器为激光器，用以发射激光束，所述激光束具有小于约3毫米的直径。
8.一种用以侦测基材缺陷的设备，包含：
机械手臂，具有至少一个基材支持表面，用以支持基材于所述基材支持表面上；以及
传感器系统，包含第一传感器，所述第一传感器位于适当位置以当基材在至少一个基材支持表面上被传送时，在接近所述基材的第一边缘侦测所述基材；以及第二传感器，所述第二传感器位于适当位置以当基材在至少一个基材支持表面上被传送时，在接近与所述基材的第一边缘平行的第二边缘侦测所述基材，其中所述第一传感器或所述第二传感器的各者适于在距离所述基材的所述第一边缘和所述第二边缘向内的标称距离上发射光束至所述基材的顶表面或底表面之上，其中所述第一和第二传感器中的每一个包括：
发送器；
接收器；
反射器；以及
滤波器，用以阻隔热能量到达所述反射器；
其中，所述发送器与所述接收器位于所述基材的边缘下方并且所述反射器位于所述基材的所述边缘上方，使得一公共垂直的平面与所述发送器、所述接收器以及所述反射器相交。
9.如权利要求8所述的设备，其中所述第一与所述第二传感器是位于处理室的通道附近，使得在所述基材进入所述通道前或在离开所述通道后，侦测所述基材的边缘部分。
10.如权利要求8所述的设备，其中所述传感器系统另包含
数个观察窗口，其中每个所述第一与所述第二传感器是固定在观察窗口的外部上或接近所述观察窗口的所述外部，使得每个所述第一与所述第二传感器的光束路径可通过所述观察窗口。
11.如权利要求8所述的设备，其中所述至少一个基材支持表面包含末端效应器，用以支撑所述基材并传送所述基材通过每个所述第一与所述第二传感器的光束路径。
12.如权利要求8所述的设备，其中所述发送器包含：
激光或发光二极管。
13.一种用以侦测基材损毁与偏位的设备，包含：
传送室，具有至少一窗口；
末端效应器，位于所述传送室内用以支撑基材于所述末端效应器上；以及
传感器系统，所述传感器系统包含至少二个传感器固定在所述至少一窗口的外部上或接近所述至少一窗口的外部，使得所述至少二个传感器中的每一个的感测机构可通过所述至少一窗口，其中所述至少二个传感器周以发射照射所述基材的底表面或顶表面的光束，以便在距离所述基材的至少二平行边缘向内的标称距离上持续感测所述基材在接近所述基材的至少二平行边缘，以在所述末端效应器移动所述基材通过所述至少二个传感器中每一个的所述感测机构时可侦测基材缺口、破裂或该至少二平行边缘的偏位，其中所述至少两个传感器中的每一个包括：
发送器；
接收器；
反射器；以及
滤波器，用以阻隔热能量到达所述反射器；
其中，所述发送器与所述接收器位于所述基材的边缘下方并且所述反射器位于所述基材的所述边缘上方，使得一公共垂直的平面与所述发送器、所述接收器以及所述反射器相交。
14.如权利要求13所述的设备，其中所述至少二个传感器是位于所述传送室的通道附近，使得在所述基材进入所述通道前或在离开所述通道后，侦测所述基材。
15.如权利要求13所述的设备，其中所述末端效应器以大约100毫米/秒至大约2000毫米/秒的速率移动所述基材通过所述至少二个传感器中每一个的光束路径。
16.如权利要求13所述的设备，其中所述发送器包含：
激光或发光二极管。
17.如权利要求16所述的设备，其中所述发送器为激光器，用以发射激光束，所述激光束具有小于约3毫米的直径。
18.一种用以侦测矩形基材上缺陷与偏位的设备，包含：
处理室；以及
第一传感器以及第二传感器，所述第一传感器以及第二传感器邻接所述处理室内的端口的相对侧，其中所述第一传感器监控矩形基材的第一边缘，以及第二传感器监控所述矩形基材的相对边缘，所述第一与第二传感器被放置成发射光束以在所述基材通过所述端口时持续监控所述基材的所述第一边缘与所述相对边缘，所述光束在距离所述第一边缘和所述相对边缘向内的标称距离上照射所述矩形基材的底表面或顶表面，其中所述第一和第二传感器中的每一个包括：
发送器；
接收器；
反射器；以及
滤波器，用以阻隔热能量到达所述反射器；
其中，所述发送器与所述接收器位于所述基材的边缘下方并且所述反射器位于所述基材的所述边缘上方，使得一公共垂直的平面与所述发送器、所述接收器以及所述反射器相交。
19.如权利要求18所述的设备，其中所述处理室为负载闭锁室。
20.如权利要求18所述的设备，其中所述处理室为传送室。
21.如权利要求18所述的设备，其中所述处理室为工艺处理室。
22.如权利要求18所述的设备，其中：
所述处理室对于所述第一与第二传感器中每一个另包含至少一个窗口，所述窗口的位置允许所述第一与第二传感器的所述光束照射所述基材。
23.如权利要求18所述的设备，其中所述发送器是激光器或发光二极管。
24.如权利要求18所述的设备，其中所述发送器为激光器，用以发射激光束，所述激光束具有小于约3毫米的直径。
25.一种用于在矩形基材上检测缺陷和偏位的装置，包含：
处理室，具有形成在所述处理室中的基材传送端口；
位于处理室内的机械手臂，用以支撑基材于所述机械手臂上，以及移动所述基材穿过所述基材传送端口；以及
传感器系统，所述传感器系统至少包括第一传感器和第二传感器，当基材通过所述第一和第二传感器时，所述第一传感器侦测所述基材在接近所述基材的第一边缘而所述第二传感器侦测所述基材在接近与该基材的该第一边缘平行的第二边缘，其中所述第一传感器或所述第二传感器的各者在距离所述基材的所述第一边缘和所述第二边缘向内的标称距离上发射光束至所述基材的顶表面或底表面之上，其中所述第一和第二传感器中的每一个包括：
发送器；
接收器；
反射器；以及
滤波器，用以阻隔热能量到达所述反射器；
其中，所述发送器与所述接收器位于所述基材的边缘下方并且所述反射器位于所述基材的所述边缘上方，使得一公共垂直的平面与所述发送器、所述接收器以及所述反射器相交。
26.如权利要求25所述的装置，其特征在于，所述第一传感器以及所述第二传感器邻接所述传送端口的相对侧。
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