CN114342056A - 生产及过程控制工具的衬底搬运的自动教导 - Google Patents

Abstract

将教导衬底装载到制作或检验工具的装备前端模块(EFEM)的装载口中。所述EFEM包含衬底搬运机器人。所述教导衬底包含多个传感器及一或多个无线收发器。所述工具包含多个工作站。在所述教导衬底位于所述EFEM中的情况下，所述衬底搬运机器人沿着初始路线移动且从所述教导衬底无线地接收传感器数据。至少部分地基于所述传感器数据，确定不同于所述初始路线的经修改路线。所述衬底搬运机器人沿着所述经修改路线移动，从而搬运所述教导衬底。至少部分地基于所述传感器数据，确定所述多个工作站的位置。

Description

生产及过程控制工具的衬底搬运的自动教导

相关申请案

本申请案主张于2019年9月9日提出申请的美国临时专利申请案第62/897,545号的优先权，所述美国临时专利申请案出于所有目的以其全文引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及衬底(例如，半导体晶片)搬运，且更具体来说涉及用于教导衬底搬运机器人的方法及系统。

背景技术

用于制作或检验衬底(例如，半导体晶片)的工具可包含装备前端模块(EFEM)。所述EFEM包含用以使衬底在所述工具中的各种工作站之间移动的衬底搬运机器人。作为装设或修改工具的一部分，执行教导过程以使得衬底搬运机器人能够搬运衬底(例如，能够准确且可靠地使衬底在工作站之间移动)。典型教导过程涉及显著工具停机时间，这减少了吞吐量。而且，由技术员执行典型教导过程中的一些步骤。

发明内容

相应地，需要用于教导衬底搬运机器人的快速、高效且准确自动化技术。

在一些实施例中，一种设备包含：衬底，其将被装载到制作或检验工具的装备前端模块(EFEM)中。所述设备还包含：第一相机，其位于所述衬底上以使在所述衬底的一侧的区域成像；第二相机，其位于所述衬底上以使在所述衬底下面的区域成像；及一或多个无线收发器，其位于所述衬底上以传输由所述第一相机及所述第二相机捕获的图像。

在一些实施例中，一种方法包含：将教导衬底装载到制作或检验工具的EFEM的装载口中。所述EFEM包含衬底搬运机器人。所述教导衬底包含多个传感器及一或多个无线收发器。所述工具包含多个工作站。在所述教导衬底位于所述EFEM中的情况下，所述衬底搬运机器人沿着初始路线移动且从所述教导衬底无线地接收传感器数据。至少部分地基于所述传感器数据，确定不同于所述初始路线的经修改路线。所述衬底搬运机器人沿着所述经修改路线移动，从而搬运所述教导衬底。至少部分地基于所述传感器数据，确定所述多个工作站的位置。

附图说明

为了更好地理解各种所描述实施方案，应结合附图参考下文的具体实施方式。

图1是用于制作或检验衬底的制作或检验工具的框图。

图2A是根据一些实施例的具有传感器及光导面板的教导衬底的平面图，所述教导衬底将用于制作或检验工具中的衬底搬运的自动教导。

图2B是根据一些实施例的图2A的教导衬底的实例的透视图，所述透视图展示光导面板及相机而省略其它组件。

图3是根据一些实施例的具有相机及用以针对所述相机中的每一者提供照射的单独光导面板的教导衬底的平面图。

图4是根据一些实施例的具有相机及用以针对所述相机提供照射的LED的教导衬底的平面图。

图5A及5B是根据一些实施例的教导衬底以及相机在所述教导衬底上的视场的相应侧视横截面图及平面图。

图6是根据一些实施例的可用作教导衬底上的距离测量传感器的三角仪的光学图式。

图7是根据一些实施例的可用作教导衬底上的距离测量传感器的具有倾斜取消的三角仪的光学图式。

图8是根据一些实施例的包含相机且可用作教导衬底上的距离测量传感器的三角仪的光学图式。

图9是展示根据一些实施例的执行衬底搬运的自动教导的方法的流程图。

图10是展示根据一些实施例的执行衬底搬运的自动教导的方法的流程图。

图11是展示根据一些实施例的在装载口中执行衬底搬运的自动教导的方法的流程图。

图12是根据一些实施例的装载口中的衬底吊舱中的目标固定装置及末端执行器的由教导衬底上的相机拍摄的图像。

图13是展示根据一些实施例的执行预对准器的衬底搬运的自动教导的方法的流程图。

图14A是根据一些实施例的预对准器的由教导衬底上的相机拍摄的侧图像。

图14B是根据一些实施例的预对准器的由教导衬底上的相机拍摄的顶部图像。

图15是展示根据一些实施例的在工具腔室中执行工具卡盘的自动教导的方法的流程图。

图16是展示根据一些实施例的在工具腔室中执行工具卡盘的自动教导的替代方法的流程图。

图17是根据一些实施例的工具卡盘的平面图。

图18是根据一些实施例的教导衬底的电子组件的框图。

图19是根据一些实施例的通信地耦合到制作或检验工具(例如，是制作或检验工具的一部分)的计算机的框图。

图20A及20B分别是根据一些实施例的具有四个相机的教导衬底的透视图及平面图。

在所有图式及说明书中，相似参考编号指代对应部分。

具体实施方式

现将详细参考各种实施例，所述实施例的实例在随附图式中加以图解说明。在以下详细说明中，陈述众多特定细节以便提供对各种所描述实施例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将明了，可在不具有这些特定细节的情况下实践各种所描述实施例。在其它例子中，未详细描述熟知方法、过程步骤、组件、电路及网络以免不必要地模糊实施例的方面。

图1是用于制作或检验衬底的制作或检验工具100的框图。工具100也可称为生产工具(如果其执行衬底制作)或过程控制工具(如果其执行衬底检验)。工具100包含具有用于搬运衬底102的衬底搬运机器人108的装备前端模块(EFEM)101。在一些实施例中，衬底102是半导体晶片且工具100是晶片制作或晶片检验工具。在一些实施例中，衬底102是光罩(即，光掩模)且工具100是光罩制作或光罩检验工具。工具100可用于被称为晶片厂的衬底制作设施中。

衬底搬运机器人108具有末端执行器109以拾取衬底102且使衬底102在工具100的各个工作站之间移动穿过EFEM 101。工作站的实例不具限制地包含工具腔室111中的装载口105、预对准器106及工作站107。在一些实施例中，从工具100省略预对准器106。衬底搬运机器人108具有各种自由度；举例来说，所述衬底搬运机器人可使末端执行器109上的衬底102旋转、平移、抬高及/或降低。衬底搬运机器人108可使末端执行器109延伸及缩回。

工具100可包含用以将衬底102装载到工具100中的一或多个装载口105。衬底102在吊舱104中经载运(例如，垂直地堆叠于吊舱104中)。吊舱104还可被称为衬底吊舱、前开式统一吊舱(FOUP)、卡匣、弹盒或舟(例如，晶片舟)。每一吊舱104可含纳多个衬底102。可由用户(例如，技术员或操作者)手动地或使用晶片厂中的机器人装备(例如，空中运输)自动地将吊舱104装载到装载口105中。衬底搬运机器人108使用末端执行器109从如装载到装载口105中的吊舱104拾取衬底102且将衬底102运输到预对准器106。预对准器106包含卡盘，衬底搬运机器人108将衬底102放置在所述卡盘上。预对准器106使衬底102旋转到指定定向(例如，相对于衬底102上的凹口)。预对准器106可通知衬底搬运机器人108校正其位置，使得衬底搬运机器人108可在中间拾取衬底102。衬底搬运机器人108使用末端执行器109从预对准器106拾取衬底102且使衬底102移动到工具腔室111中的工作站107。工作站107包含卡盘。工具腔室111通过舱口110与EFEM 101分开。舱口110可打开及关闭或可始终是打开的(即，可以是开口)。衬底搬运机器人108将衬底102插入穿过舱口110且将衬底102放置在工作站107的卡盘上。(然而，在一些实施例中，如下文所描述的教导衬底(例如，教导衬底200，图2A到2B；300，图3；400，图4；500，图5A到5B；2000，图20A到20B)未放置在工作站107的卡盘上，以减少污染。)衬底102在工具腔室111中经处理或检验，且然后通过颠倒用以将衬底102传送到工具腔室111的移动而返回到吊舱104。根据一些实施例，工具100展示为具有单个工具腔室111及对应工作站107，但可包含具有相应工作站107的多个工具腔室111。举例来说，工具100可以是群集工具。

可称为前端计算机(FEC)的计算机103控制工具100。举例来说，计算机103控制衬底搬运机器人108及预对准器106的移动，且控制装载口105及舱口110的打开及关闭。计算机103可通过有线及/或无线连接与工具100通信。虽然计算机103被展示为与工具100分开且与工具100通信地耦合，但所述计算机可包含于工具100中。

执行自动教导(即，训练)过程以识别工作站在工具100中的位置且确定用于使衬底102移动穿过工具100的路线。可在首先装设工具100时且在已修改工具100之后执行自动教导过程。举例来说，在将可影响衬底102的移动(例如，是衬底102的移动的可能障碍物)的新组件装设于工具100中之后执行自动教导过程。使用装载到EFEM 101中且移动穿过EFEM101的教导衬底执行自动教导过程。教导衬底具有在自动教导过程中使用的传感器。来自传感器的数据从教导衬底无线地传输到计算机103。计算机103可将命令无线地传输到执行命令的教导衬底及衬底搬运机器人108。传输到教导衬底的命令包含用于教导衬底上的传感器的指令。至少部分地基于传感器数据而确定工作站在工具100中的位置及用于使衬底102移动穿过工具100的路线。

图2A是根据一些实施例的教导衬底200的平面图。教导衬底200经定大小以举例来说通过放置于装载到装载口105中的吊舱104中来装载到工具100(图1)中。在一些实施例中，工具100是半导体-晶片制作或检验工具且教导衬底200形似半导体晶片(例如，是圆形的，具有与使用工具100制作或检验的生产半导体晶片相同的直径，例如300mm、450mm、150mm、200mm等)。在一些实施例中，工具100是光罩制作或检验工具且教导衬底200形似光罩(例如，是在其顶部表面上具有组件的空白光罩)。包含其组件的教导衬底200(或本文中所公开的其它教导衬底)可具有与生产衬底相差仅仅规定量的重量。举例来说，教导衬底可比生产衬底重大约100克(例如，在10％或5％内)。

教导衬底200具有各种传感器，所述传感器包含：相机203、208及210；距离测量(DM)传感器(即，范围传感器)205；及惯性测量单元(IMU)206。(等效地，所述传感器可被称为在教导衬底200上。)IMU 206可包含一或多个加速度计。教导衬底200具有其它组件，包含具有一或多个处理器及存储器(例如，处理器1802及存储器1830，图18)的计算单元(CU)201(例如，具有嵌入式存储器的微控制器)、一或多个无线收发器(Tx/Rx)207、光导面板204及209及电池202。电池202给传感器、计算单元201、一或多个无线收发器207、光导面板204及209以及教导衬底200上的任何其它电子组件供电。所述传感器及其它组件或其一部分可设置(例如，安装)于教导衬底200的顶部上，从而使教导衬底200或其一部分的底部干净以由衬底搬运机器人108的末端执行器109进行搬运且放置于工具100(图1)中的卡盘上。

教导衬底200具有经定向以使在工具100中(例如，在EFEM 101中)在教导衬底200下面的区域成像的相机。设置于教导衬底200的边缘处或邻近于所述边缘的相机203可使在教导衬底200的边缘下面的区域(例如，在视场506中的区域，图5A到5B)成像。可定位于教导衬底200的中心处的相机208可使在教导衬底200的中心下面的区域(例如，在视场504中的区域，图5A到5B)成像。在一些实施例中，相机203及208安装于教导衬底200的顶部侧上且教导衬底200是透明的，从而允许相机203及208穿过教导衬底200捕获在教导衬底200下面的区域的图像。另一选择是，教导衬底200可具有相应孔，顶部安装式相机203及/或208穿过所述相应孔捕获在教导衬底200下面的区域的图像。举例来说，教导衬底200具有第一孔以为相机208提供在教导衬底200的中心下面的区域的视野且具有第二孔以为相机203提供在教导衬底200的边缘下面的区域的视野。在一些实施例中，相机203及/或208在教导衬底200的顶部侧上面向下(即，相对于教导衬底200面向下)。另一选择是，相机203及/或208在教导衬底200的顶部侧上面向侧面且具有在教导衬底200下面引导相机203及/或208的相应视野的相关联镜(例如，45°镜)(例如，镜2006，图20A到20B)。

相机210设置于教导衬底200的一侧(例如，与相机203的边缘相对的教导衬底200的边缘)处或邻近于所述侧且可使在工具100中(例如，在EFEM 101中)在教导衬底200侧面的区域(例如，在视场502中的区域，图5A到5B)成像。在一些实施例(例如，其中教导衬底200是晶片形状的一些实施例)中，相机203、208及210沿着教导衬底200的直径211定位，其中相机203及210在相机208的相对侧上。相机210可设置(例如，安装)于教导衬底200的顶部侧上，相对于教导衬底200面向侧面且面向外，使得其具有在教导衬底200侧面的视场。

光导面板204及209用作相机203、208及210的照明设备。光导面板204相对于教导衬底200面向下，以照射在教导衬底200的中心下面的区域以由相机208成像且照射在教导衬底200的边缘下面的区域以由相机203成像。举例来说，光导面板204在教导衬底200的顶部侧上且面向下以穿过透明的教导衬底200提供照射。其它组件(例如，计算单元201、距离测量传感器205、IMU 206、无线收发器207及/或电池202)可至少部分地设置于光导面板204上面。可位于相机210后面的光导面板209相对于教导衬底200面向侧面且面向外，以照射在教导衬底200侧面的区域以由相机210成像。在一些实施例中，光导面板204及209中的每一者含有多个发光二极管(LED)。举例来说，光导面板204可含有沿着其笔直侧212的LED。光导面板209可含有沿着相应侧(例如，平行于教导衬底200的表面的纵向边缘)的LED。针对光导面板204及209中的每一者，来自这些LED的照射耦合到光导中且穿过面板表面经发射(例如，均匀地发射)。

图2B是根据一些实施例的教导衬底200的实例的透视图。图2B的透视图展示相机203、208及210以及光导面板204及209。省略教导衬底200的其它组件，以避免掩盖光导面板204及209的部分。在图2B的实例中，相机210安装于光导面板209后面(即，光导面板209的背侧上)。光导面板209可包含孔口(由图2B中的相机210掩盖)以为相机210提供在教导衬底200侧面的视场502(图5A到5B)。类似地，相机203及208安装于光导面板204上面(即，光导面板204的背侧上)，光导面板204可包含孔口(由图2B中的相机203及208掩盖)以为相机203提供在教导衬底200下面的视场506及504(图5A到5B)。

教导衬底200使用单个光导面板204来为相机203及208提供照射。另一选择是，根据一些实施例，单独光导面板用以为相机203及208中的每一者提供照射，如图3中所展示。图3是包含用于相机203的光导面板302、用于相机208的光导面板304及用于相机210的光导面板306的教导衬底300的平面图。光导面板302照射相机203的视场506(图5A到5B)。光导面板304照射相机208的视场504(图5A到5B)。光导面板306照射相机210的视场502(图5A到5B)。

在一些实施例中，教导衬底包含经定向以使在工具100中(例如，在EFEM 101中)在教导衬底200下面的区域成像的在不同侧上(例如，在沿着直径211的相对侧上)的相机。图20A及20B分别是教导衬底2000的透视图及平面图，教导衬底2000包含相机203、208及210，且还包含经定向以使在教导衬底的与相机203相对的一侧下面的区域成像(例如，使在相机210下面的区域成像)的第四相机2002。相机203因此可在相机208的与相机2002相对的一侧上(例如，沿着教导衬底2000的直径)。相机203及2002是面向侧面的且分别具有在教导衬底200下面引导相机203及2002的相应视野向下的相关联镜2006及2004(例如，45°镜)。(另一选择是，相机203及2002可以是面向下的)。根据一些实施例，相机208是面向下的。(另一选择是，相机208也可以是面向侧面的，具有在教导衬底200下面引导其视野向下的相关联镜。)

在一些实施例中，教导衬底2000还包含光导面板204及209。光导面板204为相机203、208及2002提供照射。(替代地，通过类似于图3，相机203、208及2002中的每一者可具有其自身的光导面板，及/或可使用其它照明设备(例如，LED)。)光导面板209(或其它照明设备，例如LED)为相机210提供照射。教导衬底2000可包含距离测量传感器205(例如，分别邻近于镜2004及2006的两个距离测量传感器205)。为了清晰而从图20A到20B省略教导衬底2000的其它组件(例如，计算单元201、IMU 206、无线收发器207及电池202)。

通过包含相机2002及在教导衬底2000的与相机210相同的侧上(例如，邻近于相机210)的距离测量传感器205，可在不首先使用预对准器106来使教导衬底2000旋转的情况下针对已使用相机210成像的区域获得面向下图像及向下距离测量。因此可在不具有预对准器106的工具100中使用教导衬底2000。

在一些实施例中，替代或除了用以为相机203、208及210提供照射的光导面板，也使用其它类型的照明设备。图4是根据一些实施例的具有用以提供这种照射的LED的教导衬底400的平面图。LED 402相对于教导衬底400面向下以通过照射在教导衬底400的中心及边缘下面的区域(例如，照射视场506及504，图5A到5B)而为相机203及208提供照射。教导衬底200可以是透明的或可具有来自相应LED 402的光所穿过的孔。LED 404相对于教导衬底400面向侧面且面向外以通过照射在教导衬底400侧面的区域(例如，照射视场502，图5A到5B)而为相机210提供照射。在一些实施例中，不同LED 402依不同角度面向下以提供不同照射角。类似地，不同LED 404可依不同角度面向外以提供不同照射角。

在一些实施例中，教导衬底具有多个光源(例如，LED)及用以使来自所述多个光源的光均匀的漫射器。举例来说，教导衬底可具有LED阵列及安置于所述阵列与要照射的区域之间以使来自所述阵列的光均匀的漫射器。均匀光照射一或多个相机的视场。举例来说，多个光源面向下且漫射器安置于多个光源与透明教导衬底的顶部表面之间。

图5A及5B展示根据一些实施例的相机210、208及203的相应视场502、504及506。图5A是教导衬底500的侧视横截面图，教导衬底500可以是教导衬底200(图2A到2B)、300(图3)或400(图4)的实例。图5B是教导衬底500的平面图。为了清晰而从图5A及5B省略教导衬底500的其它组件。

返回到图2A、3及4，教导衬底200(图2A)、300(图3)或400(图4)的一或多个收发器207将来自教导衬底200上的各种传感器的传感器数据传输到计算机103(图1)且从计算机103接收命令。一或多个收发器207将命令提供到计算单元201，计算单元201执行命令(例如，致使相应传感器执行由命令规定的操作)。传感器数据包含：来自相机203、208及/或210的图像；来自距离测量传感器205的距离测量；及/或来自IMU 206的移动测量(例如，来自IMU 206中的一或多个加速度计的加速度测量)。在一些实施例中，一或多个无线收发器207包含用于无线局域网的收发器(WLAN)及/或用于个人局域网(PAN)的收发器。举例来说，一或多个无线收发器207包含WiFi收发器及/或蓝牙收发器。WiFi提供比蓝牙高的带宽且因此提供传感器数据的更高效传输。但晶片厂可限制WiFi的使用，在所述情形中可使用蓝牙或另一PAN协议。

在一些实施例中，距离测量传感器205相对于教导衬底(例如，教导衬底200，图2A；300，图3；400，图4；2000，图20A到20B)面向下，以测量距在教导衬底下面的表面(例如，在教导衬底下面且平行于教导衬底的表面)的距离(例如，轴向距离)。在一些实施例中，距离测量传感器205相对于教导衬底(例如，教导衬底200，图2A；300，图3；400，图4；2000，图20A到20B)面向侧面且面向外，以测量距在教导衬底旁边的表面的距离。在一些实施例中，教导衬底包含面向下距离测量传感器205及面向侧面、面向外距离测量传感器205两者。

距离测量传感器205可以是(或包含)三角仪。图6是根据一些实施例的可用作距离测量传感器205的三角仪600的光学图式。所述三角仪包含准直光源(例如，激光器)602、圆柱形透镜604(或另一选择是球形透镜或菲涅尔(Fresnel)透镜)、折叠镜(即，倾斜镜)606(例如，45°镜)及分段式光电二极管608(例如，二分单元或四分单元光电二极管)。来自准直光源602的准直光射束由圆柱形透镜604聚焦且由折叠镜606朝向表面向下(离开图6的页面的平面)折叠(即，引导)。所述表面反射由折叠镜606往回折叠到图6的页面的平面中且由圆柱形透镜604引导到分段式光电二极管608的射束。分段式光电二极管608经定位使得如果从圆柱形透镜604到所述表面的光学距离等于圆柱形透镜604的焦距(即，所述表面在焦平面中)，那么分段式光电二极管608的每一单元接收相等强度的光。如果所述表面在不同距离处，那么分段式光电二极管608的每一单元接收不同于其它单元的强度的光。使用单元之间的强度比及三角仪600的校准数据，可确定到所述表面的距离。

图7是根据一些实施例的可用作距离测量传感器205的三角仪700的光学图式。虽然用三角仪600得到的测量值可受表面相对于教导衬底的倾斜影响，但三角仪700允许取消倾斜的效果。三角仪700包含圆柱形透镜604(或另一选择是，球形透镜或菲涅尔透镜)及折叠镜606(例如，45°镜)。三角仪700还包含两个准直光源(例如，激光器)602-1及602-2、一对分束器610-1及610-2以及一对分段式光电二极管608-1及608-2(例如，二分单元或四分单元二极管)。准直光源602-1及602-2产生由分束器610-1及610-2反射朝向圆柱形透镜604的相应准直光射束。所述射束由圆柱形透镜604聚焦且由折叠镜606朝向表面向下折叠。所述表面反射由折叠镜606往回折叠到图7的页面的平面中且由圆柱形透镜604引导到分束器610-2及610-1的射束，分束器610-2及610-1将相应经反射射束提供(例如，透射)到分段式光电二极管608-2及608-1。来自准直光源602-1的射束最初由分束器610-1反射且在由表面反射之后由分束器610-2提供到分段式光电二极管608-2。来自准直光源602-2的射束最初由分束器610-2反射且在由表面反射之后由分束器610-1提供到分段式光电二极管608-1。分段式光电二极管608-1及608-2用以测量距离，如针对图6所描述。然而，如果表面是倾斜的，那么由分段式光电二极管608-1及608-2测量的距离将有所不同。由于三角仪700从相反方向将射束引导到表面上，因此倾斜对由分段式光电二极管608-1及608-2测量的距离具有相反效果。三角仪700因此允许取消倾斜效果，从而产生更准确距离测量。

图8是根据一些实施例的可用作距离测量传感器205的三角仪800的光学图式。三角仪800在教导衬底的顶部表面810上包含准直光源(例如，激光器)802、折叠(即，倾斜)镜804及成像器806。在一些实施例中，成像器806是相机或透镜与分段式光电二极管(例如，二分单元或四分单元光电二极管)的组合。准直光源802产生准直光射束808。折叠镜804以已知角度(例如，倾斜角)向下且向侧面引导射束808穿过教导衬底，所述教导衬底可以是透明的或具有孔以允许射束808通过。射束808入射于表面812上。成像器806捕获展示射束808入射于表面812上的位置(即，射束808的光点在表面812上的位置)的图像。根据光点在图像中的位置、成像器806的视场及准直光射束808(如由折叠镜804反射)相对于成像器806的轴线的角度来确定从成像器806到表面812的距离(例如，轴向距离)。在一些实施例中，成像器806是相机203或208，使得同一相机用以捕获图像数据且进行距离测量。另一选择是，成像器806不同于相机203及208(例如，使得其仅用以进行距离测量)。

在一些实施例中，用作距离测量传感器205或在距离测量传感器205中使用的三角仪不同于三角仪600、700及800(图6到8)。举例来说，可使用可商购(例如，现成)三角仪。

在一些实施例中，替代三角仪，距离测量传感器205包含结构化光投影机及相机。所述结构化光投影机将结构化光图案投影到在工具100中(例如，在EFEM 101中)的表面上且所述相机捕获如由所述结构化光图案照射的表面的图像。基于所述图像及所述结构化光图案，确定到表面的距离及/或表面倾斜。

距离测量传感器205的其它实例包含执行双相机三角测量的一对相机、电容式接近传感器及超音波范围传感器。IMU 206(图2A、3及4)可通过估计衬底搬运机器人108的臂在其撞击表面(例如，墙壁)之前行进的距离而用作距离测量传感器205，其中所述撞击是由IMU 206中的加速度计检测到的突然减速。一或多个距离测量传感器205可用以产生指示所映射的表面的倾斜的深度图。

在一些实施例中，距离测量传感器205(图2A、3及4)(例如，三角仪600，图6；700，图7；或800，图8)用以测量表面相对于教导衬底的倾斜。继而，晶片搬运机器人108(图1)将教导衬底且因此将距离测量传感器205定位在表面上面的三个或更多个不同水平位置处。距离测量传感器205测量从每一位置到表面的距离。这些测量足以界定表面的平面，且相应地提取倾斜角(例如，纵倾及侧滚)。

图9是展示根据一些实施例的执行衬底搬运的自动教导的方法900的流程图。方法900可由计算机103(图1及19)执行。举例来说，当首先装设处理或检验工具100(图1)时且在已修改工具100之后(例如，在将可影响衬底102的移动的新组件装设于工具100中之后)执行方法900。

在方法900中，获得(902)用于工具100(图1)中的衬底搬运机器人108的自动教导的数据。所述数据可包含：标称教导位置904；EFEM位置、规范及限制906；及用于教导衬底(例如，教导衬底200，图2A到2B；300，图3；400，图4；500，图5A到5B；2000，图20A到20B)的校准数据908。标称教导位置904可包含标称位置，衬底搬运机器人108将从所述标称位置拾取衬底且将衬底放置于工具100中的各种工作站上。标称教导位置904及EFEM位置、规范及限制906可根据工具100的设计来规定且可存储于计算机103的存储器1910(图19)中且从存储器1910获得。可从教导衬底无线地获得校准数据908。使用所获得数据，规划(910)衬底搬运机器人108的初始路线。针对EFEM 101及教导衬底来确定对应于所述初始路线的命令且将所述命令分别发送(912)到EFEM 101及教导衬底。EFEM 101执行(914)其命令。教导衬底根据其命令来记录(914)包含传感器数据的数据。

从教导衬底及EFEM 101接收(916)数据。所述所接收数据包含来自教导衬底的传感器数据。分析(918)所述数据且相应地修改(即，更新)所规划路线。

确定(920)是否完成当前工作站的自动教导。如果未完成(920-否)，那么方法返回到步骤912，其中将额外命令发送到EFEM 101及教导衬底(例如，根据经修改路线)。如果完成(920-是)，那么更新当前工作站的教导位置(922)。一旦完成方法900，所述教导位置将成为在生产期间由衬底搬运机器人108使用的位置。在一些实施例中，依据衬底搬运机器人108的座标轴来确定所述教导位置。

确定(924)是否针对所有工作站完成自动教导。如果未完成(924-否)，那么选择(926)下一工作站来进行自动教导且方法900返回到步骤912，其中将额外命令发送到EFEM101及教导衬底。如果完成(924-是)，那么使教导衬底返回(928)到用以通过装载口105将教导衬底装载到EFEM 101中的吊舱104(图1)，且方法900结束。现在可从装载口105卸载教导衬底(即，含纳教导衬底的吊舱104)，且工具100可用于生产(例如，可用以制作或检验生产衬底)。

图10是展示根据一些实施例的执行衬底搬运的自动教导的方法1000的流程图。方法1000可以是方法900或其一部分的实例。方法1000可由计算机103(图1及19)执行。

在方法1000中，将教导衬底(例如，教导衬底200，图2A到2B；300，图3；400，图4；500，图5A到5B；2000，图20A到20B)装载(1002)到工具100(图1)的EFEM 101的装载口105中。EFEM 101包含衬底搬运机器人108。多个传感器及一或多个无线收发器207(图2A、3、4)在所述教导衬底上(即，教导衬底包含所述多个传感器及一或多个无线收发器207)。工具100包含多个工作站。在一些实施例中，多个传感器包含(1004)：第一相机210，其用以使在所述EFEM中在所述教导衬底的一侧的区域成像；第二相机(例如，相机208)，其用以使在所述EFEM中在所述教导衬底下面(例如，在所述教导衬底的中心下面)的区域成像；第三相机203，其用以使在所述装备前端模块中在所述教导衬底的边缘下面的区域成像；一或多个距离测量传感器205，其相对于所述教导衬底面向下及/或面向侧面；IMU 206；及/或一或多个加速度计(其可以是IMU 206的一部分)。在一些实施例中，将含纳所述教导衬底的吊舱104装载到装载口105中。将所述教导衬底定向于吊舱104中，使得相应传感器(例如，第一相机210)面向所期望方向。

在所述教导衬底位于EFEM 101中的情况下，衬底搬运机器人108沿着初始路线移动(1006)。所述初始路线可以是在方法900的步骤910中所规划的初始路线，且衬底搬运机器人108可响应于在方法900的步骤912(图9)中发送的命令而沿着所述初始路线移动。

在所述教导衬底位于EFEM 101中的情况下，从所述教导衬底无线地接收(1008)传感器数据(例如，如在方法900的步骤916中，图9)。在一些实施例中，所述传感器数据包含：用第一相机210拍摄的一或多个图像、用第二相机(例如，相机208)拍摄的一或多个图像、用第三相机203拍摄的一或多个图像、由距离测量传感器205确定的一或多个距离(例如，距在所述教导衬底下面的表面的轴向距离)(例如，距在所述教导衬底旁边的物件的距离)、来自IMU 206的数据(例如，移动测量)及/或来自一或多个加速度计的数据(例如，加速度测量)。所述移动测量可包含加速度测量或其一部分。一旦衬底搬运机器人108已到达规定位置及/或在衬底搬运机器人108位于多个规定位置处的情况下，可在衬底搬运机器人108沿着所述初始路线移动时获取所述传感器数据。

至少部分地基于传感器数据，确定经修改路线(1010)(例如，如在方法900的步骤918中，图9)。经修改路线不同于初始路线。衬底搬运机器人108沿着经修改路线移动(1012)(例如，响应于在方法900的步骤912的反复中发送的命令，图9)。使衬底搬运机器人108移动包含用衬底搬运机器人108搬运教导衬底。举例来说，使衬底搬运机器人108移动包含使用末端执行器109拾取教导衬底及/或使如装载到末端执行器109上的教导衬底移动。

至少部分地基于传感器数据，确定(1014)多个工作站的位置(例如，根据方法900的步骤922，图9)。在一些实施例中，所确定位置包含衬底搬运机器人108的教导位置，衬底搬运机器人108将在生产期间使用所述位置以将生产衬底递送并取回到多个工作站中的相应工作站。在一些实施例中，依据衬底搬运机器人108的座标轴来确定所述位置。至少部分地基于多个工作站的所确定位置而确定(1016)穿过EFEM 101的生产路线。举例来说，可基于所确定位置及传感器数据(例如，指示工具100中的障碍的位置的传感器数据)而确定生产路线。在一些实施例中，位置及生产路线存储于计算机103的存储器1910(图19)中。

可在方法1000期间使用预对准器106使教导衬底旋转一或多次，以实现传感器在教导衬底上的所期望定位且因此允许获得所期望传感器数据。

在一些实施例中，在不具有用户(例如，技术员或操作员)的干预的情况下自动执行步骤1006、1008、1010、1012、1014及/或1016。自动执行这些步骤会加速教导过程，因此减少系统停机时间且增加吞吐量。自动执行这些步骤也增加教导准确度，这是因为消除了人为误差。

从EFEM 101卸载(1018)教导衬底。在已卸载教导衬底之后，将生产衬底装载(1020)到EFEM 101中且使用衬底搬运机器人108使生产衬底沿着生产路线移动穿过EFEM101。举例来说，使用末端执行器109拾取生产衬底且通过衬底搬运机器人108使生产衬底从工作站移动到工作站。

图10展示似乎以特定次序出现的若干操作。然而，方法1000可包含更多或更少操作。两个或两个以上操作可组合成单个操作。非次序相依操作可以不同于所展示的次序来执行及/或可重叠。举例来说，步骤1006及1008可重叠。在另一实例中，可反复地执行步骤1006、1008、1010、1012、1014及/或1016。其它实例是可能的。

图11是展示根据一些实施例的执行装载口105(图1)中的衬底搬运的自动教导的方法1100的流程图。方法1100可以是方法900(图9)的一部分及/或方法1000(图10)的一部分的实例。方法1100可由计算机103(图1及19)执行。

在方法1100中，将吊舱104装载(1102)到EFEM 101的装载口105(图1)中。吊舱104含纳教导衬底(例如，教导衬底200，图2A到2B；300，图3；400，图4；500，图5A到5B；2000，图20A到20B)及目标固定装置1208(图12)。目标固定装置1208与吊舱104的座标对准；举例来说，目标固定装置1208指示吊舱104中的中心位置且也可包含其它标记(例如，径向标记)。教导衬底具有多个传感器。教导衬底在吊舱104中经定向且充分地分离以允许目标固定装置1208的成像(例如，如下文针对步骤1106所描述)。举例来说，目标固定装置1208在吊舱104的第一狭槽中且教导衬底在吊舱104的最后狭槽中。将吊舱104装载(1102)到装载口105中可以是在方法1000中将教导衬底装载(1002，图10)到装载口中的实例。

将EFEM 101中的衬底搬运机器人108的末端执行器109插入(1104)到吊舱104(如装载到装载口105中)中。将末端执行器109插入到吊舱104中可以是使衬底搬运机器人108沿着初始路线移动(1006，图10)的实例或一部分。可将末端执行器109插入到目标固定装置1208与教导衬底之间的衬底吊舱中，其中教导衬底的底部表面面向末端执行器109。

多个传感器包含相机(例如，相机203或208，图2A到5B)以使在EFEM 101中在教导衬底下面的区域成像。从教导衬底无线地接收(1106)传感器数据，所述传感器数据包含由相机拍摄的展示末端执行器109及目标固定装置1208的图像1200。图12展示图像1200的实例，其中末端执行器109的叉齿1202及1204在目标固定装置1208上面是可见的。根据一些实施例，叉齿1202及1204具有将用以拾取教导衬底的真空垫1206。可分析图像1200以确定末端执行器109与吊舱104中(例如，由目标固定装置1208提供的座标系中)的教导衬底之间的角度偏移。还可分析图像1200以确定末端执行器109相对于教导衬底及吊舱104的偏心率(即，末端执行器109偏离中心的程度)。举例来说，划割线1210在叉齿1202及1204上的位置用以确定末端执行器109相对于相机且然后相对于教导衬底的偏心率，相机在教导衬底的座标系中的偏移是已知的。

衬底搬运机器人108朝向教导衬底抬高(1108)末端执行器109。在一些实施例中，抬高末端执行器109包含使末端执行器109沿着至少部分地基于图像1200而确定的路线移动(1110)：图像1200或包含图像1200的多个图像可用以朝向教导衬底向上导引末端执行器109。抬高末端执行器109可以是使衬底搬运机器人108沿着经修改路线移动(1012，图10)的实例或一部分。

多个传感器还包含距离测量传感器205(图2A、3、4及20A到20B)。从教导衬底无线地接收(1112)传感器数据，所述传感器数据包含在朝向教导衬底抬高末端执行器109之后由距离测量传感器205测量的末端执行器109距教导衬底的距离。

将如装载到装载口105中的吊舱104中的教导衬底的定位确定(1114)为吊舱104中的末端执行器109的定位。这些确定至少部分地基于图像1200及末端执行器109距教导衬底的距离(即，在步骤1112中测量的距离)来进行，且可进一步至少部分地基于来自教导衬底的其它传感器数据(例如，其它图像、来自IMU 206的数据等)以及目标固定装置1208及教导衬底在吊舱104中的已知放置。举例来说，使用图像1200来确定教导衬底相对于目标固定装置1208的x位置及y位置；使用图像1200来确定末端执行器109与目标固定装置1208之间的角度；使用如在图像1200中所展示的划割线1210来确定末端执行器109的偏心率；且使用在步骤1112中所测量的距离来确定教导衬底的z位置。确定此定位可以是在方法1000中确定(1014，图10)多个工作站的位置的一部分，装载口105中的吊舱104是工作站中的一者。教导衬底可从其所确定位置被拾取(即，装载到末端执行器109上)。

图13是展示根据一些实施例的执行用于预对准器106的衬底搬运的自动教导的方法1300的流程图。预对准器106是工具100(图1)中的工作站中的一者。方法1300可以是方法900(图9)的一部分及/或方法1000(图10)的一部分的实例。方法1300可由计算机103(图1及19)执行。

在方法1300中，基于预对准器106的已知标称位置，在其末端执行器109上具有教导衬底(例如，教导衬底200，图2A到2B；300，图3；400，图4；500，图5A到5B；2000，图20A到20B)的EFEM 101中的衬底搬运机器人108朝向预对准器106载运(1302)教导衬底。举例来说，将教导衬底载运到在预对准器106侧面的“准备好位置”。朝向预对准器106载运(1302)教导衬底可以是使衬底搬运机器人108沿着初始路线移动(1006，图10)的实例或一部分。

教导衬底具有多个传感器，所述传感器包含用以使在EFEM 101中在教导衬底的一侧的区域成像的第一相机210(图2A到5B)及用以使在EFEM 101中在教导衬底下面的区域成像的第二相机(例如，相机203或208，图2A到5B)。从教导衬底无线地接收(1304)传感器数据，所述传感器数据包含由第一相机210(例如，从在预对准器106侧面的准备好位置)拍摄的预对准器106的侧图像1400(图14A)。使用物件辨识(例如，经训练机器学习模型)在侧图像1400中识别预对准器106。在一些实施例中，衬底搬运机器人108向上及/或向下移动以将预对准器106的顶部定位在侧图像1400中间，由此消除预对准器106的高度。可基于预对准器106在图像1400中的宽度而估计距预对准器106的距离(例如，从准备好位置到预对准器106)。

在第一相机210已拍摄预对准器106的侧图像1400之后，衬底搬运机器人108使教导衬底在预对准器106上面移动(1306)(例如，使用预对准器106的所估计高度及距预对准器106的距离)。衬底搬运机器人108可使末端执行器109沿着至少部分地基于预对准器106的侧图像1400而确定的路线在预对准器106上面移动(1308)。使教导衬底在预对准器106上面移动可以是使衬底搬运机器人108沿着经修改路线移动(1012，图10)的实例或一部分。

在一些实施例中，衬底搬运机器人108使教导衬底移动(1310)到在预对准器106上面的多个连续位置，以确定衬底搬运机器人108相对于预对准器106的座标轴。

从教导衬底无线地接收(1312)传感器数据，所述传感器数据包含由第二相机(例如，相机203或208，图2A到5B)拍摄的预对准器106的顶部图像1420(图14B)。第二相机在教导衬底位于预对准器106上面的情况下拍摄顶部图像1420。在一些实施例中，无线地接收(1314)由第二相机从多个位置中的相应位置(例如，从每一位置)拍摄的预对准器106的相应顶部图像。

多个传感器还包含距离测量传感器205(图2A、3、4及20A到20B)。从教导衬底无线地接收(1316)传感器数据，所述传感器数据包含从教导衬底到预对准器106的距离(例如，距预对准器106的轴向距离)。在教导衬底位于预对准器106上面的情况下由距离测量传感器205确定此距离。在距离测量传感器205测量此距离之前晶片搬运机器人108可朝向预对准器106降低教导衬底。

至少部分地基于顶部图像1420及/或从教导衬底到预对准器106的距离而识别(1318)预对准器106的位置(例如，预对准器的最内部真空垫1422的位置，图14B)。举例来说，使用(例如，除距离测量数据之外)物件辨识(例如，经训练机器学习模型)来识别预对准器106在顶部图像1420中的位置。

在一些实施例中，至少部分地基于从多个位置拍摄的相应顶部图像(包含顶部图像1420，图14B)及/或从教导衬底到预对准器106的距离而识别(1320)预对准器106的位置。计算机103知晓晶片处理机器人108到达多个位置中的每一者的移动延伸范围：此移动响应于来自计算机103的命令而发生且还可由IMU 206测量。计算机203可识别预对准器106在相应顶部图像中的每一者中的位置。使用此资讯(例如，除距离测量数据之外)来识别预对准器106的位置。识别预对准器106的位置可以是在方法1000中确定(1014，图1)多个工作站的位置的一部分。

图15是展示根据一些实施例的执行卡盘1700(图17)的自动教导的方法1500的流程图。(图17是根据一些实施例的卡盘1700的平面图。)卡盘1700是工作站107(图1)的一部分，工作站107是工具100(图1)中的工作站中的一者。卡盘1700被展示为具有狭槽1702以接纳末端执行器109(例如，接纳相应叉齿1202及1204，图12)。另一选择是，卡盘1700可使用举升销或某一其它机构来接纳衬底。卡盘1700因此位于工具腔111(图1)中且可被称为工具卡盘。方法1500可以是方法900(图9)的一部分及/或方法1000(图10)的一部分的实例。方法1500可由计算机103(图1及19)执行。

在方法1500中，在EFEM 101中的衬底搬运机器人108具有(1502)用以载运衬底的末端执行器109。其中定位有卡盘1700的工具腔室111通过舱口110(图1)与EFEM 101分开。教导衬底(例如，教导衬底200，图2A到2B；300，图3；400，图4；500，图5A到5B；2000，图20A到20B)具有多个传感器，所述传感器包含用以使在EFEM中在教导衬底的一侧的区域成像的第一相机210、用以使在教导衬底的中心下面的区域成像的第二相机208及/或用以使在教导衬底的边缘下面的区域成像的第三相机(例如，相机203，图2A到5B；相机2002，图20A到20B)。

在教导衬底位于末端执行器109上的情况下，衬底搬运机器人108将教导衬底定位(1504)在舱口110前面以使舱口110在第一相机210的视场502(图5A到5B)中。这种定位可以使使衬底搬运机器人108沿着初始路线移动(1006，图10)的实例或一部分。

从教导衬底无线地接收(1506)包含舱口110的图像的传感器数据。在教导衬底定位于舱口110前面的情况下由第一相机210拍摄舱口110的图像。计算机103可使用此图像来确定舱口110的位置。在一些实施例中，衬底搬运机器人108使用第一相机210来沿着舱口110的边缘进行扫描，或在舱口110前面上下及左右扫描，从而产生舱口110的一系列图像。计算机103无线地接收这些图像且使用所述图像来确定舱口110(例如，舱口110的中心)的位置。在一些实施例中，传感器数据包含使用距离测量传感器205得到的距离测量值，计算机103使用所述距离测量来确定教导衬底与舱口110之间的倾斜。

在一些实施例中，将教导衬底重新定位(1508)在舱口110前面以使第三相机(例如，相机203，图2A到5B)面向舱口110。举例来说，衬底搬运机器人108使教导衬底返回到预对准器106，预对准器106使教导衬底旋转。衬底搬运机器人108然后从预对准器106拾取经旋转教导衬底且使教导衬底返回到在舱口110前面的位置，其中第三相机面向舱口110。如果第三相机在教导衬底的与第一相机210相同的侧上(例如，如果第三相机是相机2002，图20A到20B)，那么可省略步骤1508。

在这种重新定位之后，在教导衬底定位于卡盘1700上面的情况下通过舱口110将教导衬底插入(1510)到工具腔室111(现在已确定其位置)中。步骤1508及1510可以是使衬底搬运机器人108沿着经修改路线移动(1012，图10)的实例或一部分。

从教导衬底无线地接收(1512)传感器数据，所述传感器数据包含在教导衬底定位于卡盘1700上面的情况下由第三相机拍摄的卡盘1700的图像。至少部分地基于卡盘1700的此图像而识别(1514)卡盘1700的位置。举例来说，在所述图像中识别卡盘1700的边界，或边界的一部分，且基于边界或其部分的曲率而识别卡盘1700的中心。可基于狭槽1702在图像中的定向而确定卡盘1700的定向。如果卡盘1700使用举升销而非狭槽1702，那么可基于举升销的全部或一部分在图像中的位置(例如，基于举升销中的至少两者的位置)而确定卡盘1700的定向。识别卡盘1700的位置可以是在方法1000中确定(1014，图1)多个工作站的位置的一部分。

图16是展示根据一些实施例的执行卡盘1700(图17)的自动教导的方法1600的流程图。方法1600是方法1500(图15)的替代方案。方法1600可以是方法900(图9)的一部分及/或方法1000(图10)的一部分的实例。方法1600可由计算机103(图1及19)执行。

在方法1600中，EFEM 101中的衬底搬运机器人108具有(1602)用以载运衬底的末端执行器109。卡盘1700设置于工具腔室111中，所述工具腔室通过舱口110与EFEM 101分开。教导衬底(例如，教导衬底200，图2A到2B；300，图3；400，图4；500，图5A到5B；2000，图20A到20B)具有多个传感器，所述传感器包含用以使在EFEM 101中在教导衬底的一侧的区域成像的第一相机210及相对于教导衬底面向侧面的距离测量传感器205。

在教导衬底位于末端执行器109上的情况下，衬底搬运机器人108将教导衬底定位(1504)在舱口110前面以使舱口110在第一相机210的视场502(图5A到5B)中。这种定位可以是使衬底搬运机器人沿着初始路线移动(1006，图10)的实例或一部分。

从教导衬底无线地接收(1506)传感器数据，所述传感器数据包含舱口110的图像。在教导衬底定位于舱口110前面的情况下由第一相机210拍摄舱口110的图像。如在方法1500(图15)中，计算机103可使用此图像(例如，使用因扫描舱口110而产生的一系列图像，包含此图像)确定舱口110的位置。

在一些实施例中，将教导衬底重新定位(1608)在舱口110前面以使距离测量传感器205面向舱口110。举例来说，衬底搬运机器人108使教导衬底返回到预对准器106，预对准器106使教导衬底旋转。衬底搬运机器人108然后从预对准器106拾取经旋转教导衬底且使教导衬底返回到在舱口110前面的位置，其中距离测量传感器205面向舱口110。如果距离测量传感器205紧挨着第一相机210，那么可省略步骤1608。

在这种重新定位之后，通过舱口将教导衬底插入(1610)到工具腔室111中。步骤1608及1610可以是使衬底搬运机器人108沿着经修改路线移动(1012，图10)的实例或一部分。在教导衬底插入到工具腔室111中的情况下，距离测量传感器205扫描卡盘1700的侧面。

从教导衬底无线地接收(1612)传感器数据，所述传感器数据包含在扫描卡盘1700的侧面时由距离测量传感器205得到的距离测量值。至少部分地基于所述距离测量值而识别(1614)卡盘1700的位置。举例来说，距离测量指示卡盘1700的侧面的曲率且因此允许计算卡盘1700的中心的位置，这是因为已知卡盘1700的形状(例如，是圆形的)。识别卡盘1700的位置可以是在方法1000中确定(1014，图1)多个工作站的位置的一部分。

在一些实施例中，识别卡盘1700的位置包含至少部分地基于距离测量值而识别(1616)狭槽1702的位置。用距离测量传感器205扫描卡盘1700的侧面会通过找到所测量距离突然增加或减小的位置而公开狭槽1702的位置。

图18是根据一些实施例的教导衬底(例如，教导衬底200，图2A到2B；300，图3；400，图4；500，图5A到5B；2000，图20A到20B)的电子组件1800的框图。电子组件1800包含一或多个处理器1802(例如，CPU；微控制器)、一或多个无线收发器207(图2A、3及4)、传感器1808、照明设备1820、存储器1830及使这些组件互连的一或多个通信总线1804。一或多个通信总线1804可使用在教导衬底上(例如，在教导衬底的顶部表面上)的一或多个电路板来实施。无线收发器207允许教导衬底与计算机103(图1及19)及/或其它远程计算机系统通信。在一些实施例中，无线收发器207包含WLAN(例如，WiFi)及/或PAN(例如，蓝牙)收发器。

在一些实施例中，传感器1808包含一或多个相机1810(例如，相机203、208及/或210，图2A到5B)、一或多个距离测量传感器205(图2A、3及4)(例如，三角仪600，图6；700，图7；或800，图8)、IMU 206(图2A、3及4)及/或一或多个加速度计1816。加速度计1816可以是IMU 206的一部分。在一些实施例中，照明设备1820包含一或多个光导面板1822(例如，面板204及/或209，图2A到2B；面板302、304及/或306，图3)及/或LED 1824(例如，LED 402及/或404，图4)。

存储器1830包含易失性及/或非易失性存储器。存储器1830(例如，存储器1830内的非易失性存储器)包含非暂时性计算机可读存储媒体。存储器1830(例如，存储器1830的非易失性存储器)的全部或一部分可嵌入于处理器1802中。举例来说，存储器1830可包含嵌入于微控制器中的非易失性存储器。存储器1830任选地包含从处理器1802远程地定位的一或多个存储装置。在一些实施例中，存储器1830(例如，存储器1830的暂时性计算机可读存储媒体)存储以下模块及数据，或者其子集或超集：用于处理各种基本系统服务且用于执行硬件相依任务的操作系统1832；用于校准传感器1808且存储所得校准数据的传感器校准模块1834；用于控制传感器1808的传感器控制模块1836；用于控制照明设备1820的照明控制模块1838；及用于控制与计算机103及/或其它远程计算机系统无线通信(例如，使用一或多个无线收发器207执行的通信)的通信模块1840。在一些实施例中，传感器控制模块1836接通及关断相应传感器1808，读取传感器数据，压缩传感器数据，将传感器数据存储在存储器1830中(例如，如果与计算机103的通信失败)，读取相应传感器1808的状态，及/或检查电池状态对于操作传感器1808是否充足。通信模块1840可将校准及传感器数据发送到计算机103且从计算机103接收命令。在一些实施例中，传感器校准模块1834、传感器控制模块1836及照明控制模块1838执行从计算机103无线地接收的命令。

存储器1830(例如，存储器1830的非暂时性计算机可读存储媒体)因此包含用于实现教导衬底的功能性的指令。存储于存储器1830中的模块中的每一者对应于用于执行本文中所描述的一或多个功能的一组指令。单独模块不需要实施为单独软件程序。可组合或以其它方式重新布置模块及模块的各种子集。在一些实施例中，存储器1830存储上文所识别的模块的子集或超集。

图18打算更多地作为对可存在于教导衬底上的各种特征的功能性说明而非作为结构示意图。举例来说，另一选择是，存储于存储器1830中的模块的一部分可存储于通过一或多个网络与教导衬底无线地通信地耦合的一或多个计算机系统中。

图19是根据一些实施例的计算机103(图1)的框图。计算机103通信地耦合到制作或检验工具100(图1)；在一些实施例中，计算机103是工具100的一部分。计算机103包含一或多个处理器1902(例如，CPU)、一或多个无线收发器1906、存储器1910及使这些组件互连的一或多个通信总线1904。在一些实施例中，一或多个通信总线1904使这些组件与工具100互连。在一些其它实施例中，计算机103还包含有线网络接口，所述计算机使用所述有线网络接口通过一或多个有线网络与工具100通信。在仍其它实施例中，计算机103使用无线收发器1906与工具100无线地通信。在一些实施例中，无线收发器1906包含WLAN(例如，WiFi)及/或PAN(例如，蓝牙)收发器。

计算机103可包含一或多个用户接口(未展示)，例如显示器及一或多个输入装置(例如，显示器的键盘、鼠标、触敏表面等)。显示器可展示从工具100中的教导衬底接收的传感器数据(例如，图像)且可报告本文中所描述的方法的状态。

存储器1910包含易失性及/或非易失性存储器。存储器1910(例如，存储器1910内的非易失性存储器)包含非暂时性计算机可读存储媒体。存储器1910任选地包含从处理器1902远程地定位的一或多个存储装置及/或可移除地插入到计算机103中的非暂时性计算机可读存储媒体。在一些实施例中，存储器1910(例如，存储器1910的非暂时性计算机可读存储媒体)存储以下模块及数据，或者其子集或超集：包含用于处置各种基本系统服务且用于执行硬件相依任务的过程步骤的操作系统1912；用于控制EFEM 101(例如，包含装载口105、晶片搬运机器人108、预对准器106及舱口110，图1)的EFEM控制模块1914；用于控制工具腔室111(例如，用于控制在工具腔室111中执行的衬底制作或检验)的工具腔室控制模块1916；及用于控制衬底搬运的自动教导过程的性能的自动教导模块1918。在一些实施例中，自动教导模块1918包含：教导衬底命令模块1920，其用于确定针对教导衬底的命令且将所述命令发送到所述教导衬底；位置确定模块1922，其用于确定工作站在工具100中的位置；路线确定模块1924，其用于确定衬底搬运机器人108的路线且用于由衬底搬运机器人108搬运的衬底；及数据1926(例如，方法900的数据904、906及/或908，图9；从教导衬底接收的传感器数据)。

存储器1910(例如，存储器1910的非暂时性计算机可读存储媒体)(例如，自动教导模块1918及/或EFEM控制模块1914)包含用于执行方法900(图9)、1000(图10)、1100(图11)、1300(图13)、1500(图15)及/或1600(图16)的全部或一部分的指令。存储于存储器1910中的模块中的每一者对应于用于执行本文中所描述的一或多个功能的一组指令。单独模块不需要实施为单独软件程序。可组合或以其它方式重新布置模块及模块的各种子集。在一些实施例中，存储器1910存储上文所识别的模块及数据结构的子集或超集。

图19打算更多地作为对可存在于计算机103中的各种特征的功能性说明而非作为结构示意图。举例来说，计算机103的功能性可在多个装置之间分裂。另一选择是，存储于存储器1910中的模块的一部分可存储于通过一或多个网络与计算机103通信地耦合的一或多个其它计算机系统中。

本文中所描述的方法及硬件允许衬底搬运机器人108的快速且准确教导。举例来说，可使教导完全自动化，使得避免受技术人员的干预(例如，除将吊舱104装载于装载口105中以外)且消除人为错误。可不使用除存储于计算机103中的数据(例如，方法900的数据904、906及906，图9)以外的数据来执行教导。可在不将额外硬件(例如，传感器)安装于工具100中以用于教导过程的情况下执行教导。

出于阐释的目的，已参考特定实施例描述了前述说明。然而，以上说明性论述并不旨在为详尽的或将权利要求书的范围限制于所公开的精确形式。鉴于以上教示，许多修改及变化是可能的。实施例经选择以便最优地阐释为权利要求书及其实际应用的基础的原理，从而使得所属领域的技术人员能够最优地使用具有适用于所预期特定用途的各种修改的实施例。

Claims (41)

1.一种设备，其包括：

衬底，其将被装载到制作或检验工具的装备前端模块中；

第一相机，其位于所述衬底上以使在所述衬底的一侧的区域成像；

第二相机，其位于所述衬底上以使在所述衬底下面的区域成像；及

一或多个无线收发器，其位于所述衬底上以传输由所述第一相机及所述第二相机捕获的图像。

2.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述第二相机定位于所述衬底上以使在所述衬底的中心下面的区域成像；且

所述设备进一步包括第三相机，所述第三相机定位于所述衬底上以使在所述衬底的边缘下面的区域成像；

其中所述一或多个无线收发器将传输由所述第三相机捕获的图像。

3.根据权利要求2所述的设备，其进一步包括定位于所述衬底上以使在所述第一相机下面的区域成像的第四相机。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述第三相机及所述第四相机相对于所述衬底面向侧面，所述设备进一步包括：

第一镜，其用以将所述第三相机的视野引导到在所述衬底的所述边缘下面的所述区域；及

第二镜，其用以将所述第四相机的视野引导到在所述第一相机下面的所述区域。

5.根据权利要求2所述的设备，其中：

所述制作或检验工具是用于制作或检验半导体晶片的工具；

所述衬底是晶片形状的；

所述第一相机、所述第二相机及所述第三相机沿着所述衬底的直径定位；且

所述第三相机及所述第一相机沿着所述直径位于所述第二相机的相对侧上。

6.根据权利要求2所述的设备，其中：

所述第一相机、所述第二相机及所述第三相机位于所述衬底的顶部上；

所述第一相机相对于所述衬底面向侧面；

所述第二相机及所述第三相机相对于所述衬底面向下；且

所述衬底是透明的。

7.根据权利要求2所述的设备，其中：

所述第一相机、所述第二相机及所述第三相机位于所述衬底的顶部上；

所述第一相机相对于所述衬底面向侧面；

所述第二相机相对于所述衬底面向侧面；且

所述设备进一步包括镜，所述镜用以将所述第二相机的视野引导到在所述衬底的所述中心下面的所述区域。

8.根据权利要求2所述的设备，其中：

所述第一相机、所述第二相机及所述第三相机位于所述衬底的顶部上；

所述第一相机相对于所述衬底面向侧面；

所述第二相机及所述第三相机相对于所述衬底面向下；且

所述衬底具有第一孔以为所述第二相机提供在所述衬底的所述中心下面的所述区域的视野且具有第二孔以为所述第三相机提供在所述衬底的所述边缘下面的所述区域的视野。

9.根据权利要求2所述的设备，其进一步包括用于所述第一相机、所述第二相机及所述第三相机的照明设备。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述照明设备包括第一光导面板，所述第一光导面板相对于所述衬底面向下，以照射在所述衬底的所述中心下面的所述区域以便由所述第二相机成像且照射在所述衬底的所述边缘下面的所述区域以便由所述第三相机成像。

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述照明设备进一步包括第二光导面板，所述第二光导面板相对于所述衬底面向侧面，以照射在所述衬底的所述一侧的所述区域以便由所述第一相机成像。

12.根据权利要求9所述的设备，其中所述照明设备包括：

第一多个发光二极管(LED)，其相对于所述衬底面向下，以照射在所述衬底的所述中心下面的所述区域以便由所述第二相机成像且照射在所述衬底的所述边缘下面的所述区域以便由所述第三相机成像；及

第二多个LED，其相对于所述衬底面向侧面，以照射在所述衬底的所述一侧的所述区域以便由所述第一相机成像。

13.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括距离测量传感器，所述距离测量传感器相对于所述衬底面向下，以测量距在所述衬底下面的表面的距离；

其中所述一或多个无线收发器将传输来自所述距离测量传感器的数据，所述数据包括所述距离。

14.根据权利要求13所述的设备，其中所述距离测量传感器包括三角仪。

15.根据权利要求14所述的设备，其中所述三角仪包括：

一对准直光源，其用以产生准直射束；

透镜，其用以使所述准直射束聚焦；

镜，其用以折叠所述准直射束及所述准直射束的反射；

一对分段式光电二极管，其用以接收所述准直射束的所述反射；及

一对分束器，其用以将所述准直射束提供到所述透镜且将所述准直射束的所述反射提供到所述对分段式光电二极管，其中所述透镜用以将所述准直射束的所述反射引导到所述对分束器。

16.根据权利要求14所述的设备，其中所述三角仪包括：

准直光源，其用以产生准直射束；

折叠镜，其用以将所述准直射束以倾斜角向下引导穿过所述教导衬底；及

成像器，其用以检测由所述折叠镜以所述倾斜角向下引导的所述准直射束入射于所述表面上的位置。

17.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括距离测量传感器，所述距离测量传感器相对于所述衬底面向侧面，以测量距在所述衬底旁边的表面的距离；

其中所述一或多个无线收发器将传输来自所述距离测量传感器的数据。

18.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括加速度计，其中所述一或多个无线收发器将传输来自所述加速度计的数据。

19.根据权利要求1所述的设备，其中所述衬底是光罩形状的。

20.根据权利要求1所述的设备，其中所述一或多个无线收发器包括无线局域网(WLAN)收发器。

21.根据权利要求1所述的设备，其中所述一或多个无线收发器包括个人局域网(PAN)收发器。

22.一种方法，其包括：

将教导衬底装载到制作或检验工具的装备前端模块的装载口中，其中：

所述装备前端模块包括衬底搬运机器人，

所述教导衬底包括多个传感器及一或多个无线收发器，且

所述工具包括多个工作站；

在所述教导衬底位于所述装备前端模块中的情况下，使所述衬底搬运机器人沿着初始路线移动；

在所述教导衬底位于所述装备前端模块中的情况下，从所述教导衬底无线地接收传感器数据；

至少部分地基于所述传感器数据，确定不同于所述初始路线的经修改路线；

使所述衬底搬运机器人沿着所述经修改路线移动，包括用所述衬底搬运机器人搬运所述教导衬底；及

至少部分地基于所述传感器数据，确定所述多个工作站的位置。

23.根据权利要求22所述的方法，其进一步包括：

至少部分地基于所述多个工作站的所述所确定位置而确定穿过所述装备前端模块的生产路线；

从所述装备前端模块卸载所述教导衬底；及

在卸载所述教导衬底之后：

将生产衬底装载到所述装备前端模块中；且

使用所述衬底搬运机器人使所述生产衬底沿着所述生产路线移动穿过所述装备前端模块。

24.根据权利要求22所述的方法，其中在不具有用户干预的情况下自动地执行以下各项：使所述衬底搬运机器人沿着所述初始路线移动；从所述教导衬底无线地接收所述传感器数据；确定所述经修改路线；使所述衬底搬运机器人沿着所述经修改路线移动；及确定所述多个工作站的所述位置。

25.根据权利要求22所述的方法，其中：

所述多个传感器包括用以使在所述教导衬底的一侧的区域成像的第一相机及用以使在所述教导衬底下面的区域成像的第二相机；且

所述传感器数据包括用所述第一相机拍摄的图像及用所述第二相机拍摄的图像。

26.根据权利要求25所述的方法，其中：

所述第二相机定位于所述教导衬底上以使在所述教导衬底的中心下面的区域成像；

所述多个传感器进一步包括用以使在所述教导衬底的边缘下面的区域成像的第三相机；且

所述传感器数据进一步包括用所述第三相机拍摄的图像。

27.根据权利要求26所述的方法，其中：

所述多个传感器进一步包括用以使在所述第一相机下面的区域成像的第四相机；且

所述传感器数据进一步包括用所述第四相机拍摄的图像。

28.根据权利要求25所述的方法，其中：

所述多个传感器进一步包括相对于所述教导衬底面向下的距离测量传感器；且

所述传感器数据进一步包括由所述距离测量传感器确定的距在所述教导衬底下面的表面的距离。

29.根据权利要求25所述的方法，其中：

所述多个传感器进一步包括相对于所述教导衬底面向侧面的距离测量传感器；且

所述传感器数据进一步包括由所述距离测量传感器确定的距在所述教导衬底旁边的物件的距离。

30.根据权利要求25所述的方法，其中：

所述多个传感器进一步包括加速度计；且

所述传感器数据进一步包括来自所述加速度计的数据。

31.根据权利要求22所述的方法，其中：

所述衬底搬运机器人包括用以载运衬底的末端执行器；

所述多个传感器包括用以使在所述教导衬底下面的区域成像的相机；

将所述教导衬底装载到所述装载口中包括将衬底吊舱装载到所述装载口中，所述衬底吊舱含纳所述教导衬底及目标固定装置；

使所述衬底搬运机器人沿着所述初始路线移动包括将所述末端执行器插入到所述衬底吊舱中；且

所述传感器数据包括由所述相机拍摄的展示所述末端执行器及所述目标固定装置的图像。

32.根据权利要求31所述的方法，其中：

使所述衬底搬运机器人沿着所述经修改路线移动包括朝向所述教导衬底抬高所述末端执行器；

所述多个传感器进一步包括距离测量传感器；

所述传感器数据进一步包括在朝向所述教导衬底抬高所述末端执行器之后由所述距离测量传感器测量的所述末端执行器距所述教导衬底的距离；且

确定所述多个工作站的所述位置包括至少部分地基于所述末端执行器距所述教导衬底的所述距离而确定所述教导衬底在所述衬底吊舱中的定位。

33.根据权利要求22所述的方法，其中：

所述衬底搬运机器人包括用以载运衬底的末端执行器；

所述多个工作站包括预对准器；

所述多个传感器包括用以使在所述教导衬底的一侧的区域成像的第一相机及用以使在所述教导衬底下面的区域成像的第二相机；

使所述衬底搬运机器人沿着所述初始路线移动包括在所述教导衬底位于所述末端执行器上的情况下朝向所述预对准器载运所述教导衬底；

所述传感器数据包括由所述第一相机拍摄的所述预对准器的侧图像；

使所述衬底搬运机器人沿着所述经修改路线移动包括在所述第一相机已拍摄所述预对准器的所述侧图像之后使所述教导衬底在所述预对准器上面移动；且

所述传感器数据进一步包括在所述教导衬底位于所述预对准器上面的情况下由所述第二相机拍摄的所述预对准器的顶部图像。

34.根据权利要求33所述的方法，其中：

所述顶部图像是所述预对准器的第一顶部图像；

使所述教导衬底在所述预对准器上面移动包括使所述教导衬底在所述预对准器上面移动到多个位置；

所述传感器数据进一步包括由所述第二相机从所述多个位置中的相应位置拍摄的所述预对准器的相应顶部图像，所述相应顶部图像包含所述第一顶部图像；且

确定所述多个工作站的所述位置包括至少部分地基于所述相应顶部图像而识别所述预对准器的位置。

35.根据权利要求33所述的方法，其中：

所述多个传感器进一步包括距离测量传感器；

所述传感器数据进一步包括在所述教导衬底位于所述预对准器上面的情况下由所述距离测量传感器确定的从所述教导衬底到所述预对准器的距离；且

确定所述多个工作站的所述位置包括至少部分地基于从所述教导衬底到所述预对准器的所述距离而识别所述预对准器的位置。

36.根据权利要求22所述的方法，其中：

所述衬底搬运机器人包括用以载运衬底的末端执行器；

所述多个工作站包括位于不同于所述装备前端模块的所述工具的腔室中的卡盘，所述腔室通过舱口与所述装备前端模块分开；

所述多个传感器包括用以使在所述教导衬底的一侧的区域成像的第一相机；

使所述衬底搬运机器人沿着所述初始路线移动包括在所述教导衬底位于所述末端执行器上的情况下将所述教导衬底定位在所述舱口前面以使所述舱口在所述第一相机的视场中；且

所述传感器数据包括在所述教导衬底定位于所述舱口前面的情况下由所述第一相机拍摄的所述舱口的图像。

37.根据权利要求36所述的方法，其中：

所述多个传感器进一步包括用以使在所述教导衬底的中心下面的区域成像的第二相机及用以使在所述教导衬底的边缘下面的区域成像的第三相机；

使所述衬底搬运机器人沿着所述经修改路线移动包括在所述教导衬底定位于所述卡盘上面的情况下通过所述舱口将所述教导衬底插入到所述腔室中；

所述传感器数据进一步包括在所述教导衬底定位于所述卡盘上面的情况下由所述第三相机拍摄的所述卡盘的图像；且

确定所述多个工作站的所述位置包括至少部分地基于由所述第三相机拍摄的所述卡盘的所述图像而识别所述卡盘的位置。

38.根据权利要求37所述的方法，其中使所述衬底搬运机器人沿着所述经修改路线移动进一步包括在将所述教导衬底插入到所述腔室中之前将所述教导衬底重新定位在所述舱口前面以使所述第三相机面向所述舱口。

39.根据权利要求37所述的方法，其进一步包括至少部分地基于由所述第三相机拍摄的所述卡盘的所述图像来确定所述卡盘的定向。

40.根据权利要求36所述的方法，其中：

所述多个传感器进一步包括相对于所述教导衬底面向侧面的距离测量传感器；

使所述衬底搬运机器人沿着所述经修改路线移动包括：

将所述教导衬底重新定位在所述舱口前面以使所述距离测量传感器面向所述舱口，及

通过所述舱口将所述重新定位的教导衬底插入到所述腔室中；

所述传感器数据进一步包括由用以扫描所述卡盘的侧面的所述距离测量传感器得到的距离测量值；且

确定所述多个工作站的所述位置包括至少部分地基于所述距离测量值而识别所述卡盘的位置。

41.根据权利要求40所述的方法，其中：

所述卡盘具有用以接纳所述末端执行器的狭槽；且

识别所述卡盘的所述位置包括至少部分地基于所述距离测量值而识别所述狭槽的位置。

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