CN114466728A - 用于自动化晶片搬运机械手教导与健康检查的整合适应性定位系统及例程 - Google Patents

用于自动化晶片搬运机械手教导与健康检查的整合适应性定位系统及例程 Download PDF

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侯赛因·萨迪吉
理查德·M·布兰克
彼得·S·图拉德
马克·E·爱默生
阿鲁尔塞尔瓦姆·西蒙·杰亚帕兰
马尔科·皮奇加洛
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Abstract

公开了判断和使用用于将晶片提供至半导体处理工具的晶片站的晶片支撑件的多种类型偏移的系统和技术；这样的技术和系统可使用可具有多个传感器的自动校准晶片，所述传感器包含可用于摄像与位于选定晶片站中的两种不同结构相关的基准的多个位于边缘的摄像传感器。

Description

用于自动化晶片搬运机械手教导与健康检查的整合适应性定 位系统及例程
通过引用并入
PCT申请表作为本申请的一部分与本说明书同时提交。如在同时提交的PCT申请表中所标识的本申请要求享有其权益或优先权的每个申请均通过引用全文并入本文且用于所有目的。
背景技术
半导体处理工具使用晶片搬运机械手在各种晶片站之间移动半导体晶片。由于晶片搬运机械手通常利用柄型或匙型的末端执行器拾取半导体晶片且半导体晶片并非可靠地固定至晶片搬运机械手的末端执行器，因此末端执行器与被放置于其上的半导体晶片之间通常有相对放置的小幅度变异。由于半导体处理操作的敏感性，其通常修正在利用晶片搬运机械手放置半导体晶片时所产生的这样的变异，以可接受的容差范围将半导体晶片放置在其各别处理站中的期望位置处如处理站中的大致居中处。现代的半导体处理工具使用主动晶片居中(AWC)系统协助这样的晶片放置。
发明内容
本说明书中描述的主题的一个或多个实施方案的细节在附图和以下描述中阐述。其他特征、方面和优点将根据所述描述、附图和权利要求中变得显而易见。下面非限制性的实现方案应被视为是本公开的一部分；其他实现方案根据本公开以及附图的整体将显而易见。
在一些实现方案中，可以提供一种用于协助半导体处理工具的晶片搬运机械手的校准的系统。所述系统可以包含例如自动校准晶片，该自动校准晶片包含：衬底，其尺寸被设置成能被所述晶片搬运机械手运送并且具有第一侧，所述第一侧被配置成当所述衬底由所述晶片搬运机械手运送时与所述晶片搬运机械手的末端执行器接触；多个第一摄像传感器，其由所述衬底支撑且定位于偏离所述衬底的共同点的多个位置处，当所述衬底被定位成所述第一侧面向下时，每个第一摄像传感器具有面向下的视场；以及第一控制器，所述第一控制器与所述第一摄像传感器中的每一者通信连接。
在所述系统的一些实现方案中，所述第一摄像传感器可以围绕所述共同点以圆形阵列排列。
在所述系统的一些实现方案中，所述衬底在可以是标称圆形的，且可以具有与配置所述半导体处理工具来处理的半导体晶片相同的直径。
在所述系统的一些实现方案中，所述衬底可以是标称圆形的，且可以具有与配置所述半导体处理工具来使用的边缘环相同的直径。
在所述系统的一些实现方案中，所述衬底可以是标称圆形的，且可以具有介于配置所述半导体处理工具来使用的边缘环的外直径与内直径之间的直径。
在所述系统的一些实现方案中，所述衬底可以是标称圆形的，且可以具有与介于边缘环的外直径与内直径之间的平均值相差在±10％内的直径，所述半导体处理工具被配置成使用所述边缘环。
在所述系统的一些实现方案中，所述衬底可以是标称圆碟，所述圆碟可以具有选自由200mm、300mm和450mm所组成的群组的直径。
在所述系统的一些实现方案中，所述自动校准晶片还可以包含被配置成将功率提供给至少所述第一控制器和所述第一摄像传感器的电源。
在所述系统的一些实现方案中，所述电源可以是可充电的电池，且所述自动校准晶片还可以包含无线充电特征，所述无线充电特征被配置成在所述可充电的电池与一电磁场对接时对所述可充电的电池充电。
在所述系统的一些实现方案中，所述自动校准晶片还可以包含第一无线通信接口，且所述第一无线通信接口与所述第一控制器通信连接。
在所述系统的一些实现方案中，所述第一无线通信接口可以包含一或多个无线通信接口，例如蓝牙收发器或WiFi收发器。
在所述系统的一些实现方案中，所述自动校准晶片还可以包含一或多个方位传感器，且所述一或多个方位传感器可以与所述第一控制器通信连接。
在所述系统的一些实现方案中，每一所述方位传感器可以是测斜仪或加速度计。
在所述系统的一些实现方案中，所述自动校准晶片还可以包含一或多个震动传感器，且所述一或多个震动传感器可以与所述第一控制器通信连接。
在所述系统的一些实现方案中，每一震动传感器可以是加速度计、激光麦克风或光学距离测量传感器。
在所述系统的一些实现方案中，所述自动校准晶片还可以包含一或多个接近传感器，每一接近传感器被配置成测量当所述第一侧面向下时所述第一侧与位于所述接近传感器下方的物体之间的距离，且所述一或多个接近传感器可以与所述第一控制器通信连接。
在所述系统的一些实现方案中，每一接近传感器可以是光学接近传感器、电感式接近传感器或电容式接近传感器。
在所述系统的一些实现方案中，所述第一摄像传感器可以围绕所述共同点以圆形阵列排列，所述衬底可以是标称圆形的，且可以具有与配置所述半导体处理工具来处理的半导体晶片相同的直径，所述衬底可以是标称圆碟，且所述圆碟具有选自由200mm、300mm和450mm所组成的群组的直径，且所述自动校准晶片还可以包含：可充电的电池，其被配置成对至少所述第一控制器和所述第一摄像传感器提供功率；无线充电特征，其被配置成在所述可充电的电池与电磁场对接时对所述可充电的电池充电；第一无线通信接口，其可以与所述第一控制器通信连接，且可以包含例如蓝牙收发器或WiFi收发器的一或多个无线通信接口；一或多个震动传感器，其可以与所述第一控制器通信连接；以及一或多个接近传感器，每一接近传感器与所述第一控制器通信连接且被配置成测量当所述第一侧面向下时所述第一侧与位于所述接近传感器下方的物体之间的距离。
在所述系统的一些实现方案中，所述系统还可以包含所述半导体处理工具，并且所述半导体处理工具可以包含：晶片搬运机械手；一或多个晶片站；以及第二控制器。在这样的实现方案中，每一晶片站可以包含一或多个对应的晶片支撑件，所述晶片搬运机械手可以与所述第二控制器通信连接，且所述第二控制器和所述第一控制器共同被配置成：a)选择所述一或多个晶片站中的第一晶片站的所述一或多个晶片支撑件中的第一晶片支撑件；b)使所述晶片搬运机械手将所述自动校准晶片定位到所述第一晶片站上方；以及c)使每个第一摄像传感器在所述自动校准晶片定位于所述第一晶片支撑件上方时获得所述第一晶片支撑件的基准的对应的第一图像。
在所述系统的一些实现方案中，所述第二控制器和所述第一控制器还可以被共同配置成基于所述第一图像判断所述第一晶片支撑件的中心点的位置信息。
在所述系统的一些这样的实现方案中，所述第二控制器和所述第一控制器还可以被共同配置成：d)使所述晶片搬运机械手取回校准晶片；以及e)使所述晶片搬运机械手将所述校准晶片传送至所述第一晶片支撑件，使得当沿着竖直轴观看时所述校准晶片的中心点标称居中于所述第一晶片支撑件的中心点上。
在所述系统的一些实现方案中，所述第二控制器和所述第一控制器还可以被共同配置成：f)使所述晶片搬运机械手将所述自动校准晶片定位到所述第一晶片支撑件与所述校准晶片上方；g)使每个第一摄像传感器获得当所述自动校准晶片定位于所述第一晶片支撑件与所述校准晶片上方时所述第一晶片支撑件的基准与所述校准晶片的基准的对应的第二图像；以及h)基于在所述第二图像中的所述第一晶片支撑件与所述校准晶片的基准之间的间隙尺寸判断所述校准晶片的所述中心点与所述第一晶片支撑件的所述中心点之间的晶片/晶片支撑件的水平偏移。
在所述系统的一些实现方案中，所述第二控制器和所述第一控制器还可以被共同配置成：i)比较所述晶片/晶片支撑件的水平偏移与晶片/晶片支撑件的水平偏移阈值；以及j)响应于判断出所述晶片/晶片支撑件的水平偏移高于所述晶片/晶片支撑件的水平偏移阈值，使所述晶片搬运机械手将所述校准晶片相对于所述第一晶片支撑件重新定位以减少所述晶片/晶片支撑件的水平偏移。
在所述系统的一些实现方案中，所述第二控制器和所述第一控制器还可以被共同配置成重复(f)至(j)N次或直到所述晶片/晶片支撑件的水平偏移处于或低于所述晶片/晶片支撑件的水平偏移阈值，以先发生者为准。
在所述系统的一些实现方案中，所述第二控制器和所述第一控制器还可以被共同配置成：d)使所述晶片搬运机械手取回第一边缘环；以及e)使所述晶片搬运机械手将所述第一边缘环传送至所述第一晶片支撑件，使得当沿着竖直轴观看时所述第一边缘环的中心点标称居中于所述第一晶片支撑件的中心点上。
在所述系统的一些实现方案中，所述第二控制器和所述第一控制器还可以被共同配置成：f)使所述晶片搬运机械手将所述自动校准晶片放置到所述第一晶片支撑件与所述第一边缘环上方；g)使每个第一摄像传感器获得当所述自动校准晶片被放置到所述第一晶片支撑件与所述第一边缘环上方时所述第一晶片支撑件的基准与所述第一边缘环的基准的对应的第二图像；以及h)基于在所述第二图像中的所述第一晶片支撑件的基准与所述第一边缘环的基准之间的间隙尺寸判断所述第一边缘环的所述中心点与所述第一晶片支撑件的所述中心点之间的边缘环/晶片支撑件的水平偏移。
在所述系统的一些实现方案中，所述第二控制器和所述第一控制器还可以被共同配置成：i)比较所述边缘环/晶片支撑件的水平偏移与边缘环/晶片支撑件的水平偏移阈值；以及j)响应于判断出所述边缘环/晶片支撑件的水平偏移超过所述边缘环/晶片支撑件的水平偏移阈值，使所述晶片搬运机械手将所述第一边缘环相对于所述第一晶片支撑件重新放置以减少所述边缘环/晶片支撑件的水平偏移。
在所述系统的一些实现方案中，所述第二控制器和所述第一控制器还可以被共同配置成重复(f)至(j)N次或直到所述边缘环/晶片支撑件的水平偏移处于或低于所述边缘环/晶片支撑件的水平偏移阈值，以先发生者为准。
在所述系统的一些实现方案中，所述第二控制器和所述第一控制器还可以被共同配置成：f)使所述晶片搬运机械手取回校准晶片；以及g)使所述晶片搬运机械手将所述校准晶片传送至所述第一晶片支撑件，使得当沿着竖直轴观看时所述校准晶片的中心点标称居中于所述第一边缘环的所述中心点上。
在所述系统的一些实现方案中，所述第二控制器和所述第一控制器还可以被共同配置成：h)使所述晶片搬运机械手将所述自动校准晶片定位于所述第一晶片支撑件、所述第一边缘环和所述校准晶片上方；i)使每个第一摄像传感器获得当所述自动校准晶片定位于所述第一晶片支撑件、所述校准晶片和所述第一边缘环上方时所述校准晶片的基准与所述第一边缘环的基准的对应的第二图像；以及j)基于在所述第二图像中的所述校准晶片的基准与所述第一边缘环的基准之间的间隙尺寸判断所述第一边缘环的所述中心点与所述校准晶片的所述中心点之间的边缘环/晶片的水平偏移。
在所述系统的一些实现方案中，所述第二控制器和所述第一控制器还可以被共同配置成：k)比较所述边缘环/晶片的水平偏移与边缘环/晶片的水平偏移阈值；以及l)响应于判断出所述边缘环/晶片的水平偏移高于所述边缘环/晶片的水平偏移阈值，使所述晶片搬运机械手将所述校准晶片相对于所述第一边缘环重新定位以减少所述边缘环/晶片的水平偏移。
在所述系统的一些实现方案中，所述第二控制器和所述第一控制器还可以被共同配置成重复(h)至(1)M次或直到所述边缘环/晶片的水平偏移处于或低于所述边缘环/晶片的水平偏移阈值，以先发生者为准。
在所述系统的一些实现方案中，所述第二控制器和所述第一控制器还可以被共同配置成：使所述晶片搬运机械手将所述自动校准晶片重新定位于所述第一晶片支撑件、所述第一边缘环和所述校准晶片上方；使每个第一摄像传感器获得当所述自动校准晶片定位于所述第一晶片支撑件、所述校准晶片和所述第一边缘环上方时所述校准晶片的所述基准与所述第一晶片支撑件的所述基准的对应的第三图像；以及基于在所述第三图像中所述第一晶片支撑件的基准与所述校准晶片的基准之间的间隙尺寸判断所述校准晶片的所述中心点与所述第一晶片支撑件的所述中心点之间的晶片支撑件/晶片的水平偏移。
在所述系统的一些实现方案中，所述第二控制器和所述第一控制器还可以被共同配置成：比较所述晶片支撑件/晶片的水平偏移与晶片支撑件/晶片的水平偏移阈值；以及响应于判断出所述晶片支撑件/晶片的水平偏移高于所述晶片支撑件/晶片的水平偏移阈值，使所述晶片搬运机械手将至少一个对象相对于所述第一晶片支撑件重新定位，所述至少一个对象选自由所述校准晶片和所述边缘环所组成的群组。
在所述系统的一些实现方案中，所述半导体处理工具可以包含半导体处理室，所述第一晶片站可以位于所述半导体处理室中，且所述第一晶片支撑件可以包含所述半导体处理室中的基座。
在所述系统的一些实现方案中，所述半导体处理工具可以包含用于在不同的压力环境之间传送晶片的加载锁，所述第一晶片站位于所述加载锁中，且所述第一晶片支撑件是所述加载锁中的结构。
在所述系统的一些实现方案中，所述半导体处理工具可以包含用于在处理操作之前、之后、或之间储存一或多个晶片的缓冲器，所述第一晶片站可以位于所述缓冲器中，且所述第一晶片支撑件可以是所述缓冲器中的多个晶片支撑架中的一者。
在所述系统的一些实现方案中，所述半导体处理工具可以包含用于在不同的压力环境之间传送晶片的加载锁，所述第一晶片站可以位于所述加载锁中，且所述第一晶片支撑件可以是所述加载锁中的结构。
在所述系统的一些实现方案中，所述系统还可以包含所述半导体处理工具，其中所述半导体处理工具可以包含：晶片搬运机械手；一或多个晶片站；以及第二控制器。在这样的系统中，每一晶片站可以包含一或多个对应的晶片支撑件，所述晶片搬运机械手和所述第二控制器可通信连接，且所述第二控制器和所述第一控制器可以被共同配置成：a)选择所述一或多个晶片站中的第一晶片站的所述一或多个晶片支撑件中的第一晶片支撑件；b)使所述晶片搬运机械手将所述自动校准晶片传送至所述第一晶片站；以及c)使所述一或多个方位传感器获得所述衬底的倾斜测量值。
在所述系统的一些实现方案中，所述第二控制器可以被配置成在进行(b)之前从所述第一晶片支撑件移除边缘环。
在所述系统的一些实现方案中，所述系统还可以包含所述半导体处理工具，所述半导体处理工具可以包含：晶片搬运机械手；一或多个晶片站；以及第二控制器。在这样的实现方案中，每一晶片站可以包含一或多个对应的晶片支撑件，所述晶片搬运机械手和所述第二控制器可通信连接，所述第二控制器和所述第一控制器还被可以共同配置成：a)选择所述一或多个晶片站中的第一晶片站的所述一或多个晶片支撑件中的第一晶片支撑件；b)使所述第一晶片支撑件的多个所述升降销与所述第一晶片支撑件之间发生相对位移以使所述升降销从所述第一晶片支撑件突出；c)使所述晶片搬运机械手将所述自动校准晶片传送至所述升降销；d)当所述自动校准晶片由所述升降销支撑时，使所述升降销与所述第一晶片支撑件之间发生更进一步的相对位移；e)在(d)期间从所述一或多个震动传感器获得震动数据；f)评估所述震动数据以判断所述震动数据是否指示震动超过预定阈值；以及g)当所述震动数据超过所述预定阈值时提供通知。
在所述系统的一些实现方案中，作为(d)的一部分，所述第二控制器可以被配置成：使所述升降销与所述第一晶片支撑件之间发生更进一步的相对位移，以使所述升降销不再从所述第一晶片支撑件突出且所述自动校准晶片搁置在所述第一晶片支撑件的上表面上。
在所述系统的一些实现方案中，所述系统可以包含所述半导体处理工具，并且所述半导体处理工具可以包含：晶片搬运机械手；一或多个晶片站；以及第二控制器。在这样的系统中，所述晶片搬运机械手和所述第二控制器可通信连接，且所述第二控制器和所述第一控制器还可以被共同配置成：a)至少部分地基于边缘环由所述第一晶片支撑件支撑的指示，选择所述一或多个晶片站中的第一晶片站的所述一或多个晶片支撑件中的第一晶片支撑件；b)使所述自动校准晶片被放置到所述边缘环上；c)使每一接近传感器测量所述第一晶片支撑件和所述自动校准晶片之间的距离；d)基于所述一或多个距离判断与所述边缘环相关的一或多个高度测量值；e)评估所述一或多个高度测量值以判断与所述边缘环相关的高度是否超过预定阈值；以及f)当与所述边缘环相关的所述高度超过所述预定阈值时提供通知。
附图说明
本文所公开的各种实现方案是以示例而并非以限制的方式在附图的图中进行说明，其中相似的附图标记指类似元件。
图1显示了相对于边缘环放置的校正晶片的实例。
图2显示了示例性的自动校准晶片的示意图。
图3显示了具有升降销的晶片支撑件。
图4显示了具有一组接近传感器的自动校准晶片的侧视图，所述接近传感器可用于判断边缘环高度。
图5显示了具有两组接近传感器的另一自动校准晶片的侧视图，每一组接近传感器沿着不同直径的圆形路径设置。
图6为示例性自动校准晶片的照片。
图7为另一示例性自动校准晶片的平面图。
图8a至8i显示了在各种操作阶段期间的半导体处理工具的示意图。
图9显示了利用自动校准晶片判断晶片站处的结构的参考点的位置的技术的流程图。
图10显示了利用自动校准晶片判断晶片站处的两个结构的相对位置的技术的流程图。
图11显示了利用自动校准晶片判断晶片支撑件的中心点的位置的技术的流程图。
图12显示了校正边缘环在晶片支撑件上的放置的技术的流程图。
图13显示了校正晶片相对于晶片支撑件上的边缘环的放置的技术的流程图。
图14显示了验证晶片放置的重复性的技术的流程图。
图15显示了评估边缘环的高度的技术的流程图。
图16显示了评估升降销震动的技术的流程图。
图17显示了评估基座水平度的技术的流程图。
本文中的图总体上未按比例绘制，但图中如下面所讨论的各个方面可能按比例绘制。
具体实施方式
在典型的半导体处理系统中，在各种半导体处理操作和/或晶片搬运操作的准备期间准确地放置晶片是经由手动或半自动教导处理实现的，手动或半自动教导处理通常需要涉及技术人员或其他人监督以：(1)“教导”晶片搬运机械手关于半导体晶片、边缘环、和/或晶片支撑件如静电卡盘(ESC)相对于彼此的期望位置或相对于晶片搬运机械手的末端执行器的期望位置；(2)“教导”主动晶片居中(AWC)系统；以及(3)进行晶片放置重复性的验证；一旦已教导晶片搬运机械手这样的位置之后，对于任何给定晶片，可经由使用AWC修正因例如晶片传送至末端执行器期间晶片与末端执行器的略微失准所造成的晶片放置偏离这样的位置的任何潜在偏差。这样的手动或半自动教导处理是耗时且难以实现的。
这样的教导处理通常始于教导晶片搬运机械手在半导体处理工具操作期间会拾取晶片或放置晶片的各种位置。一般而言，虽然晶片搬运机械手最初可被构造成具有在设备中每一这样的位置的大致感觉，但晶片搬运机械手将需要某种程度的定制化以使其操作适应其被安装的特定半导体处理工具的特定特征，如适应不同的组件容差或部件容差。为了实现该目的，可将晶片搬运机械手放置到教导模式中，在该模式中针对每一待“教导”的位置可引导晶片搬运机械手进入对应于该位置的位置、或进入使晶片搬运机械手进入针对该位置的某些“理想”条件的配置——例如，当半导体晶片的中心距离晶片搬运机械手的末端执行器上的参考点已知距离(一般而言为期望最小或降低至零)内、且还距离该位置处的晶片支撑件的中心已知距离(一般而言为期望最小或降低至零)内时，晶片搬运机械手所在的位置或配置。
在典型的晶片搬运机械手训练中，例如经由使用一或多个固定件或其他结构，可实现针对每一位置晶片搬运机械手的“理想”定位，所述其他结构可与晶片搬运机械手的末端执行器上的可作为参考点的特征及相对于该目标位置固定的另一特征对接。例如，在某些晶片搬运机械手的教导情形中，可利用例如通过碟的中心及通过末端执行器中的参考特征(例如洞)的杆轴或销，将具有类似于半导体晶片的直径的类碟形固定件放置于晶片搬运机械手的末端执行器上，所述类碟形固定件居中于预期是在末端执行器上的位置，在通过晶片搬运机械手使用末端执行器运送半导体晶片时半导体晶片将居中于该位置。可能有类似的销可安装于晶片支撑件的特征中，当促使末端执行器/碟紧靠这样的销时，这样的销可以与碟的边缘接触，由此使碟和末端执行器被引导至特定位置，例如居中位置。在这样的晶片搬运机械手的移动期间，可使晶片搬运机械手进入未供电的状态，以使操作者能轻易地经由手动操控而移动晶片搬运机械手的关节/臂区段。一旦适当地定位晶片搬运机械手之后，晶片搬运机械手的控制器就可以经由例如获得晶片搬运机械手的各种旋转关节的相对或绝对角位移的测量值而获得晶片搬运机械手的各种连接位置的测量值，以判断晶片搬运机械手的什么相关运动状态在何时位于期望位置。一旦晶片搬运机械手获得这样的位置信息及与其相关的该位置后，可视为已将该位置教导给晶片搬运机械手。
一旦已教导晶片搬运机械手将会输送晶片(或将会取回晶片)的各种位置后，当进行涉及该位置的未来晶片传送操作时，可控制晶片搬运机械手以进入其被教导该位置的运动状态。如果被放置至晶片搬运机械手的末端执行器上的半导体晶片被放置成确切地居中于端执行器的参考点，则在晶片搬运机械手返回其被教导的该位置的运动状态之后，当晶片搬运机械手的末端执行器放置相同的半导体晶片时，半导体晶片将会类似地被适当地居中于目的地位置中。然而，由于各种因素，被放置至晶片搬运机械手的末端执行器上的半导体晶片可能不会确切地居中于末端执行器的参考点。这样的未对准可能相对微小，例如几十微米的规模，但这样的微小的未对准可能会不利于晶片处理操作。使用主动晶片居中(AWC)系统以修正这样的末端执行器/晶片未对准在业界中已变得常见。
在典型的AWC配置中，光学AWC传感器及光束发射器被定位于半导体晶片处理室外的固定位置中，使得当晶片搬运机械手将半导体晶片搬运通过处理室时，半导体晶片移动通过光束发射器所发射的多个光束中的两或更多个。AWC传感器可检测每一光束何时遇到半导体晶片的边缘(由朝向多个光学传感器中的一者的光束的遮蔽或重新形成所证明)。AWC系统可以在半导体晶片的边缘触发AWC光学传感器中的一个的每一情形中从晶片搬运机械手的传感器获得在晶片搬运机械手的末端执行器上的参考点(例如标称居中于半导体晶片上的点)的定义坐标位置(由于半导体晶片被放置到末端执行器的确切放置可能未知，因此该定义坐标位置仅为预估或期望中心位置)。对于圆形的半导体晶片及至少两个AWC光束传感器而言，所得到的四个或更多的坐标(可使用少至三个坐标)足以判断半导体晶片的中心点相对于半导体处理室的位置(AWC传感器以及晶片搬运机械手基座皆相对于半导体处理室固定安装)。一旦获得这样的晶片的中心信息之后，可将其用来作为未来晶片放置用的参考位置、或其可以用作可能需要校正的当前晶片位置的测量值。
例如，为了训练AWC系统，某种参考晶片可以在半导体处理室中的期望目的地(如基座)上手动居中。这样的手动居中可例如通过能引导参考晶片被适当地相对于基座居中的固定件或夹具的协助而进行。一旦认为参考晶片在基座上充分居中之后，可控制晶片搬运机械手以取回参考晶片并从半导体处理室移除参考晶片；当从半导体处理室移除参考晶片时，可以使用AWC系统测量及判断参考晶片的中心。该信息以及来自晶片搬运机械手的说明参考晶片在从基座居中位置移动至AWC系统所判断出的中心位置时所经历的位置的信息，能调整未来晶片放置以实现类似的晶片-基座居中。例如，如果将新的晶片放置到晶片搬运机械手并且使其以类似参考晶片的方式通过AWC传感器，则可发现新晶片的中心与参考晶片先前所判断出的中心位置之间有些偏移，例如在X方向上0.5mm及Y方向上0.25mm的偏移。为了修正这样的变化，可控制晶片搬运机械手，通过当放置新晶片时施加修正位移，例如在位移新晶片之前、之后、或期间使新晶片沿着X方向移动额外的-0.5mm并沿着Y方向移动额外的-0.25mm(与用于从基座取得参考晶片及使参考晶片移向AWC传感器并通过AWC传感器的位移相反)，以抵消当将新晶片放置在基座上时的这样的位移。
也可使用利用AWC系统的类似技术以对边缘环放置至晶片支撑件上进行调整，例如当边缘环通过AWC系统的光束时可利用AWC判断边缘环的中心点，以及这样的边缘环中心点与例如AWC系统所用的参考位置(作为晶片或边缘环的“理想”中心放置位置)之间的任何偏移。在AWC系统与边缘环放置结合使用的实现方案中，由于边缘环具有内边缘和外边缘，因此边缘环拥有比半导体晶片更多的边缘/光束交点(因此，当边缘环通过AWC光学传感器时每一光学传感器检测到四个边缘/光束交点，而非半导体晶片通过光束传感器时所检测到的两个交点)。在这样的实现方案中，可忽略从某些边缘/光束交点(例如光束与边缘环的外边缘的交点)所得到的数据，且可基于剩余边缘/光束交点(例如光束与边缘环的内边缘的交点)判断边缘环的中心。在某些实现方案中，由AWC系统用于评估边缘环偏离晶片搬运机械手的末端执行器上的期望放置位置的程度的参考点可以是可以用于半导体晶片AWC修正的相同参考点，即基于使用AWC系统从半导体晶片所获得的测量值所确定的参考点。在其他实现方案中，用于边缘环AWC修正的参考点可基于使用AWC系统从边缘环所获得的测量值获得，例如可以用边缘环训练AWC系统以获得用于未来边缘环放置的参考点。应理解，本文中所讨论的放置技术以及本文中所讨论的AWC训练与修正技术大致上可在半导体晶片放置操作以及边缘环放置操作两种背景下应用。
AWC系统被广泛用于半导体处理行业且通常能提供良好的晶片居中性能。然而，训练处理是极耗费人力的、会占据大量时间、且容易有用户失误。虽然这样的训练可进行作为初始半导体处理工具设定的一部分，但在工具的寿命期间可能需要周期性地重复这样的训练，例如当半导体处理室、AWC感测器、以及晶片搬运机械手之间的相对位置发生任何修改时、或者如果晶片处理操作开始表现出暗示半导体晶片在基座上的放置已偏离中心的非均匀性时、或大致上如果在处理室上进行任何维护(包含湿式清理)时。应理解，在各种实现方案中提及通过晶片搬运机械手将晶片或边缘环放置到晶片支撑件、基座、或其他设施上，隐含包含间接将晶片或边缘环放置到晶片支撑件上。例如，在许多的半导体处理工具中，可使用定位于晶片支撑件中的竖直移动的升降销将晶片举离晶片搬运机械手的末端执行器，接着末端执行器从晶片下方移动离开而不移动晶片。接着可控制升降销以将晶片下降至晶片支撑件上。可以反向方式重复相同的处理以从晶片支撑件移除晶片或其他结构。文中所用的术语“晶片支撑件”可指能用于在半导体处理工具内支撑半导体晶片的任何各种结构(排除晶片搬运机械手的末端执行器)。晶片支撑件可包含例如基座、ESC、或可位于半导体处理室(或其他腔室)内且总体上以分布式方式接触(如经由半导体晶片的背侧与晶片支撑件的上表面之间的面对面接触)半导体晶片的其他大致圆形的类基座结构、或可经由更多限制性接触(例如弧形支撑架供可在沿着半导体晶片的外圆周的多个点处接触半导体晶片)支撑半导体晶片的结构。晶片支撑件可不仅仅包含直接接触半导体晶片的部件，而且可以包含延伸超过半导体晶片的外圆周的部件或部分，例如延伸超过半导体晶片的外圆周的基座或ESC的环形部。在某些情况中，晶片支撑件的结构能对受到其支撑的半导体晶片提供移动，例如竖直移动和/或旋转移动。在某些情况中，晶片支撑件还可以包含如上所讨论的升降销、或可相对于这样的晶片支撑件的其余部分向上延伸的其他机构，由此将半导体晶片举离晶片支撑件的其余部分。在某些情况中，晶片支撑件可以包含各种可移除的部件，例如边缘环。例如，某些晶片支撑件可以与可移除的边缘环一起使用，可移除的边缘环例如被设计为可被半导体处理工具的晶片搬运机械手移除且可以与一或多个非可移除的边缘环对接，非可移除的边缘环例如被设计为无法被半导体处理工具的晶片搬运机械手移除边缘环——这样的非可移除的边缘环当然仍可被技术人员移除，就本说明书的目的而言，将这样的非可移除的边缘环认定为晶片支撑件的一部分。
本公开考虑一种自动校准系统，例如可与AWC系统(或类似装置)和/或晶片搬运机械手结合使用以便尤其提供用于半导体处理工具的AWC系统和/或晶片搬运机械手的自动教导的适应性定位系统；由于进行教导的室可以如其在正常半导体处理操作期间那样被密封，因此可使用这样的系统在真空或大气压力下自动教导晶片搬运机械手。这样的自动校准系统也可以使得能对部件或晶片放置的各个方面进行评估并且根据需要进行修正以符合处理需求。也可使用自动校准系统引导边缘环的放置，边缘环为标称环形的结构且内直径的尺寸通常略大于(或在某些情况中略小于)半导体处理晶片的外直径，由此在处理期间有效地“延伸”半导体晶片的直径。边缘环具有能造成“边缘效应”的效果，“边缘效应”会使发生在边缘环的外边缘上的处理结果均匀度劣化，而非半导体晶片本身上的晶片上的处理结果均匀度劣化。
自动校准系统的中心是自动校准晶片，其也可被称为适应性定位系统(APS)晶片且可从各种板上的传感器收集大量信息；这使得自动校准晶片能被用来作为整个自动教导处理的一部分。可使用这样的自动校准晶片以例如执行半导体处理工具中的部件的诊断评估以及获得使半导体处理工具的操作能进行调整以提高晶片处理性能的信息。
一般而言，用于特定半导体处理工具的自动校准晶片可以具有与配置半导体处理工具来处理的晶片和/或边缘环相似的尺寸和形状，由此使半导体处理工具的晶片搬运机械手以与其在处理期间传送半导体晶片的大致相同方式传送自动校准晶片。因此，可调整自动校准晶片的尺寸以使其具有的最大高度与直径小于晶片搬运机械手可传送晶片通过的半导体处理工具的通道的最小竖直与水平空隙。
如上所述，自动校准晶片可包含各种传感器——但可根据自动校准晶片所提供的特定功能而改变传感器的数目及类型。应理解，根据本公开的自动校准晶片可用于提供文中所讨论的传感器/功能的任一者、一些、或全部。
除了自动校准晶片可包含的各种传感器外，自动校准晶片还可以包含用于控制传感器并从传感器获得数据、与其他部件通信(例如半导体处理工具的控制器)、和/或储存和/或操控从传感器收集的数据的各种部件。因此这样的自动校准晶片可链接至半导体处理工具的控制器、被导入半导体处理工具中、然后经由自动校准晶片的控制器(或多个控制器)和半导体处理工具的控制器(或多个控制器)中的一或两者的动作，在由半导体处理工具进行的校准例程或放置例程的各种阶段中执行各种感测和数据收集操作。根据下面将更详细讨论的示例将明白，半导体处理工具可以极少或无人员监督的方式进行这样的校准例程或放置例程。
一般而言，自动校准晶片可具有衬底，衬底的总体形状类似于半导体晶片的形状，例如大致上为圆形，但在某些情况中应明白，自动校准晶片可以有不同的形状——例如，可省略衬底的未用于支撑传感器或其他部件、或未与基座的末端执行器或升降销上的接触垫接触的部分，这将导致自动校准晶片中的开口或缺口。此外，在一些实现方案中，自动校准晶片沿着标称圆形外边缘可具有半岛或其他突出部，例如以支撑超出对应半导体晶片的标称外直径的位置处的传感器。自动校准晶片在沿着外边缘处还可以包含一或多个索引特征如平边、缺口等，以提供用于识别自动校准晶片的方位的机制。在本文中提及的自动校准晶片的“中心”应被理解为，当在半导体处理工具内以通常用于传送或定位半导体晶片或边缘环的类似方式传送或定位自动校准晶片时，自动校准晶片上的将被定位在与定位半导体晶片或边缘环的中心的位置相同位置的点。应理解，虽然自动校准晶片的中心可与衬底的几何中心和/或自动校准晶片的质量中心重合，但这样的对准并非必要条件。
在大部分的实现方案中，自动校准晶片在相对于自动校准晶片的中心有径向偏移处的各种位置处可具有多个面向下的摄像传感器，例如电荷耦合设备(CCD)传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器。可选择这样的偏移以当自动校准晶片例如定位于被放置在半导体处理工具的晶片支撑件上的半导体晶片上方时，每一摄像传感器具有宽得足以捕捉半导体晶片的边缘的一部分及晶片支撑件的一部分的视场。如果半导体处理工具在晶片处理操作期间通常使用边缘环，则摄像传感器可径向偏离自动校准晶片的中心，以使摄像传感器的视场宽得足以(当边缘环被放置在晶片支撑件上时)捕捉边缘环的一部分。在一些自动校准晶片的实现方案中，面向下的摄像传感器可沿着圆形设置，该圆形所具有的直径尺寸与配置半导体处理工具来处理的半导体晶片标称相同，例如与半导体晶片的直径相差在±10％或±20％内。在另一实现方案中，面向下的摄像传感器可沿着圆形设置，该圆形所具有的直径介于配置半导体处理工具来处理的半导体晶片与配置半导体处理工具来使用的边缘环之间。在一些这样的实现方案中，面向下的摄像传感器可沿着一定直径定位，该直径例如为边缘环的标称外直径与边缘环的内直径或半导体晶片的标称外直径的平均值或与平均值相差在±10％内。这样的定位例如可使面向下的摄像传感器在自动校准晶片大致上定位于晶片支撑件上的居中位置处时(以及半导体晶片和/或边缘环居中于晶片支撑件时)，在其视场中同时捕捉晶片支撑件的外边缘(或在晶片支撑件如ESC上的特征的边缘)、边缘环的外边缘和/或内边缘、以及半导体晶片的外边缘。
这样的摄像传感器放置使自动校准晶片能同时获得与晶片支撑件以及半导体晶片和/或被放置在晶片支撑件上的边缘环相关的各种基准的图像。本文中所使用的术语基准是指假设相对于特定结构大致上固定的特征，如部件的圆形边缘可用作该结构的中心点的基准(应理解，这样的基准可能会例如因为晶片处理操作发生腐蚀或沉积而随着时间推移经历尺寸和/或形状的改变；在本公开的背景下不应将形状和/或尺寸的这样的逐渐改变认为是改变这样的基准的“固定”本质。在本文中所讨论的示例中，所用的基准为特征，例如半导体晶片的外边缘、边缘环的外边缘和/或内边缘、晶片支撑件的外边缘或晶片支撑件的特征的边缘、晶片支撑件中的表面不连续部(例如，晶片支撑件的上表面可具有圆形凸部，圆形凸部受到从圆形凸部向下凹陷的环形表面围绕；圆形凸部与环形表面之间的转换部可以是这样的表面不连续部)、或适合本文中所讨论的技术的任何其他特征。
接着可分析针对半导体晶片、边缘环、或其他结构所获得的给定组的基准的图像，以判断与这些基准相关的两个结构上的参考点之间的偏移(或多个偏移)。例如，如果所使用的基准为半导体晶片的圆形外边缘和环绕半导体晶片的边缘环的圆形内边缘，则可判断每一图像中的半导体晶片的外边缘与边缘环的内边缘之间的径向间隙的相对尺寸并将其用于产生半导体晶片的中心偏离边缘环的中心的程度的估值。一般而言，必须使用来自至少三个摄像传感器的图像来进行这样的判断(可利用来自仅两个摄像传感器的图像实施类似技术，但通常没有那么准确，因为必须就所用的基准的相对尺寸做出一些假设)。在某些情况中，某些基准并非总是可见的，在这种情况中可能需要中间基准。例如，如果将半导体晶片居中于具有比晶片直径更小的外直径的ESC上且ESC的外边缘用来作为这样的晶片放置的基准，则可从自动校准晶片的摄像传感器获得其中同时可见ESC的外边缘与半导体晶片的外边缘的图像——因此无法识别这样的边缘之间所存在的任何径向间隙且无法直接判断半导体晶片在ESC上的居中程度。在这样的情况中，仍可利用中间基准如边缘环的内边缘判断半导体晶片在ESC上的居中程度的估值。例如，如果将边缘环放置到晶片支撑件上使其环绕ESC，则可使用自动校准晶片判断边缘环的内边缘与ESC的外边缘之间的径向间隙。接着可基于径向间隙判断边缘环的内边缘与ESC的外边缘之间的中心对中心的偏移，如果有必要，重新定位边缘环直到边缘环以可接受的程度居中于ESC上为止。在将边缘环居中后，边缘环的内边缘可作为ESC的外边缘的“代理”；当后续将半导体晶片放置到晶片支撑件上和边缘环内时，可使用自动校准晶片的摄像传感器获得半导体晶片的外边缘与边缘环的内边缘之间的径向间隙的图像。由于边缘环的内边缘居中于ESC的外边缘上，半导体晶片的外边缘与边缘环的内边缘之间的中心对中心的偏移可作为半导体晶片的外边缘与ESC的外边缘之间的中心对中心的偏移的代理。在这样的情况中，基于实际测量到的半导体晶片的外边缘与边缘环的内边缘之间以及边缘环的内边缘与ESC的外边缘之间的中心对中心的偏移，更进一步细调半导体晶片的外边缘与边缘环的内边缘之间的中心对中心的偏移。例如，如果边缘环的最终被定位成使得边缘环的内边缘的中心与ESC的外边缘的中心之间存在位于可接受的中心度范围内的XY偏移(15μm,10μm)且接着放置半导体晶片以使半导体晶片的外边缘的中心与边缘环的内边缘的中心(在相同的坐标系统中)具有XY偏移(-5μm，12μm)，则可通过将该两偏移对求和而确定半导体晶片的中心与ESC的外边缘的中心之间的XY偏移，例如(15μm-5μm，10μm+12μm)＝(10μm，22μm)，例如约24μm的总偏移。
一旦两个结构的基准通过自动校准晶片成像并判断出两个结构之间的偏移之后，可将偏移与偏移阈值比较，偏移阈值可代表两个结构之间被半导体处理工具的适当操作所接受的最大偏移。如果偏移超过偏移阈值，则可使半导体处理工具采取修正动作。
虽然可使用各种技术判断两个结构之间的中心对中心的偏移且将这些技术视为落在本公开的范畴内，但图1的背景下提供了判断这样的偏移的一示例性技术。图1显示相对于边缘环放置的校准晶片的示例。在图1中，显示了边缘环162，且校准晶片160置于边缘环162的内直径内。为了清楚起见，本文中所用的术语校准晶片或参考晶片是指其尺寸等于或类似于半导体处理工具所处理的典型半导体晶片的晶片——校准晶片意在取代例如半导体处理工具可处理的正常晶片。校准或参考晶片在某些情况中可能包含校准标记或可由机器视觉算法识别以协助居中和校准操作的其他特征。本文中所使用的术语自动校准晶片是指“智能的”晶片或以其他方式配备有传感器以及其他电子器件的晶片以使这样的自动校准晶片能获得数据以及测量与半导体处理工具性能相关的各种参数。
图1中未按比例显示校准晶片160和边缘环162，以更容易显示例如边缘环162与校准晶片160的中心(以十字显示)之间的错位以及校准晶片160的外边缘与边缘环162的内边缘之间的间隙。校准晶片160可包含成组的校准标记170，在该示例中校准标记170可沿着校准晶片的外圆周定位且可以已知的量(例如120°)间隔。可使得自动校准晶片的面向下的第一摄像传感器被定位成使校准标记170以及在边缘环162与校准晶片160之间的间隙164都落在第一摄像传感器的视场128内。
在这样的技术中，可以做出关于各种因素的某些假设——例如可假设校准晶片的直径为已知量，例如300mm。因此，可假设自校准晶片160的中心点至校准晶片160的边缘的半径rw为常数(沿着校准晶片的边缘可能有某些部分的半径较短，例如沿着边缘可能有索引平边或缺口，但校准晶片在第一摄像传感器的视场中可以具有常数半径)。如上所述，校准晶片也可具有例如校准标记170，校准标记170的位置会非常确定。在该示例中，已知校准标记170围绕校准晶片的圆周以120°分隔。校准标记可包含例如特征，如径向线(其在图像数据中可识别，并且用于在每一图像中建立评估间隙164所沿着的方向向量)及可具有已知尺寸如2mm的方块(如所示)或圆，已知尺寸可用于判断被摄像的特征的比例。例如，如果在图像中识别出间隙164具有的尺寸为相同图像中2mm校准标记方块的边缘的尺寸的0.23倍，则判断出间隙的尺寸为0.23*2mm＝0.46mm。在一些实现方案中，这样的计算可考虑例如使用机器视觉或光学图像修正技术、因镜片效应所造成的图像扭曲(例如使用诸如棋盘图案)，且可利用例如与自动校准晶片相关的校准数据修正这样的扭曲。
应理解，在一些实现方案中，可省略上述讨论的校准标记，且可使用基准，例如各种部件的圆形边缘而不判断这样的部件的中心位置。
如果假设校准晶片160的中心也用作坐标系统的原点，其中将判断边缘环162与校准晶片160的中心对中心的偏移，可通过下列方式解出边缘环的中心位置：判断沿着边缘环162的内边缘(或外边缘)的三个点的位置，然后判断该三个点所定义的圆的中心位置。一旦已知在校准晶片的坐标系统中边缘环162的中心位置，则提取这两个部件之间的中心对中心的偏移是一个简单的过程。
可使用间隙164和校准晶片160的半径rw以及测量每一间隙164所沿着的角度，判断沿着边缘环162的内边缘的三个点的位置。例如，针对间隙164δ1，可将间隙δ1添加至半径rw以获得从校准晶片原点/中心至边缘环162的内边缘的径向距离。可利用三角关系基于从校准晶片的中心延伸至间隙在边缘环162的内边缘处终止的点的半径的角位置，确定间隙在边缘环的内边缘处终止的点的XY坐标对。在该示例中，该半径的角位置为0度。因此，这样的点的XY坐标可根据下列方程式确定：
X＝(rw+δx)·sin(θ)
Y＝(rw+δx)·cos(θ)
其中δx是相关的间隙距离，rw是校准晶片半径，且θ＝从校准晶片原点延伸至间隙的半径与从原点延伸的极轴之间的角度。
因此，例如，如果rw＝150mm,δ1＝17.338mm,δ2＝22.823mm,并且δ3＝37.69mm,则：
间隙 δ r<sub>w</sub> θ X Y
1 17.338mm 150mm 0° 0mm 167.34mm
2 22.823mm 150mm 120° 149.67mm -86.41mm
3 37.69mm 150mm 240° -162.5mm -93.85mm
应理解，上面提供的尺寸是基于图1的比例放大或缩小，且δ这样的值对于典型的半导体处理工具和晶片搬运机械手而言是不切实际的大。在实际的操作中，可获得的δ的值通常可以为大约小于1mm，如小于800μm。
一旦针对沿着边缘环的内边缘的位置的XY坐标的三个坐标对是已知的，就可利用下列方程式判断边缘环162的中心相对于坐标系统原点(校准晶片的中心)的位置：
Figure BDA0003560569670000201
Figure BDA0003560569670000202
其中(x1,y1)、(x2,y2)以及(x3,y3)各自都是坐标对，且(xc,yc)为边缘环的中心的座标对。因此，在目前的示例中,(xc,yc)＝(-8.378mm,-8.618mm)。在形成边缘环与校准晶片之间的中心偏移后，可以采取适当的动作以减少该两个部件之间的中心偏移。例如，在目前的情况中，可通过晶片搬运机械手取回边缘环，然后以反向所述偏移的方式移动如(+8.378mm，+8.618mm)，以将边缘环居中于校准晶片上。替代地，校准晶片可移动所述偏移(-8.378mm,-8.618mm)以将校准晶片居中于边缘环上。如果自动校准晶片坐标系统未与晶片搬运机械手所使用的坐标系统对准，则在使用晶片搬运机械手修正例如边缘环的放置之前，可将使用自动校准晶片所获得的中心对中心的偏移转换成晶片搬运机械手所使用的坐标系统中的等效偏移。一旦校准晶片以可接受的方式居中后，接着可使用校准晶片训练半导体处理工具的AWC。下面将更详细讨论涉及使用自动校准晶片促进半导体处理工具中的居中操作的各种技术，但一开始将先介绍自动校准晶片的各种特征的总体描述。
图2显示了具有虚线/阴影区域的示例性自动校准晶片的示意图，虚线/阴影区域显示定位于其下的晶片支撑件、边缘环、以及校准晶片。在图2中显示了自动校准晶片200包含衬底202，多个不同的传感器及其他电部件被安装至衬底202上。另外，如图2中所示，虽然校准晶片260、环形边缘环262、以及晶片支撑件252并非自动校准晶片200的一部分；但显示了这些额外的部件与自动校准晶片200同心设置，如同在正常使用的某些阶段期间校准晶片260、边缘环262、晶片支撑件252、以及自动校准晶片200皆相对于彼此居中。在所示的示例中，显示自动校准晶片200的直径大于晶片支撑件252、边缘环262、以及校准晶片260——在实际的实践中，自动校准晶片200的尺寸可能类似于校准晶片260的尺寸。如前所述，晶片支撑件252可包含多个部件，例如可略小于校准晶片260直径的ESC、以及可延伸超过ESC并且支撑边缘环262的支撑结构。为了简洁，未将这样的分离结构显示于图2中。
被显示作为图2的示例性自动校准晶片的部分的传感器可包含例如多个第一摄像传感器222，多个第一摄像传感器222可例如是CCD或CMOS设备。第一摄像传感器222可以用于与光学或其他聚焦系统一起使用，且其设置能提供向下观察的视场。如图2中所示，显示第一摄像传感器222的视场228为：当自动校准晶片200被定位于校准晶片260、边缘环262、以及晶片支撑件252上方的预定高度处或高度范围内(如当晶片搬运机械手的末端执行器将晶片输送至晶片支撑件252时正常所处的高度)时，跨越校准晶片260的外边缘、边缘环262的内边缘与外边缘、以及晶片支撑件252的外边缘的长矩形面积。每一第一摄像传感器222的视场228可为各种形状中的任何形状，例如圆形或椭圆形，且还可向外径向延伸至比所示更少的程度。例如在某些实现方案中，第一摄像传感器222的视场228可仅延伸至足以捕捉边缘环262的内边缘但无法捕捉边缘环262的外边缘的程度。通过定位第一摄像传感器222使第一摄像传感器222大致上位于校准晶片260的外边缘以及边缘环262的内边缘(如果使用)的正上方，第一摄像传感器222可以定位成获得能准确反应图像中的各种基准(如这样的部件的边缘)之间可能存在的任何间隙的尺寸的图像数据。尤其是，这样的摄像传感器放置可以减少高度不匹配对于间隙尺寸判断可能所造成的影响，导致更准确的间隙尺寸估算。例如，如果摄像传感器沿着相对于自动校准晶片有极窄角度的视线获得间隙图像数据(如摄像传感器被安装在自动校准晶片的中心附近的情况)，则边缘环或校准晶片中的任一者的高度的任何细微变异都会被放大而造成间隙尺寸以无法预测的方式波动。使摄像传感器位于自动校准晶片的外边缘附近可大幅减少这样的效应会造成的影响。
除了第一摄像传感器222外，在某些情况中自动校准晶片200还可以包含摄像传感器，例如位于中心的面向下的第二摄像传感器224，第二摄像感测器224可被配置成获得自动校准晶片的中心的正下方的图像。这样的摄像传感器可以在校准例程中使用，其中待被摄像的基准位于通常放置半导体晶片的中心的位置附近，例如用于接收晶片的晶片支撑件可具有位于晶片支撑件的中心处的十字基准标记，十字基准标记可被第二摄像传感器摄像以协助晶片支撑件的中心相对于自动校准晶片定位。例如，晶片支撑件在中间处可具有基准，当晶片搬运机械手的末端执行器将自动校准晶片200定位于晶片支撑件上方时基准可被第二摄像传感器224摄像，以促进教导晶片搬运机械手晶片支撑件的位置。也可使用这样的传感器使自动校准晶片在晶片搬运机械手的末端执行器上居中。例如，晶片搬运机械手的末端执行器可包含基准，基准大致上定位于当自动校准晶片200大致上居中于末端执行器上方时第二摄像传感器224可观察到的位置。当致动晶片搬运机械手以取回自动校准晶片时，末端执行器可在自动校准晶片下方移动，以使基准落在第二摄像传感器224的视场内。接着可使第二摄像传感器224获得基准的图像，可分析基准的图像以判断基准相对于自动校准晶片200的中心偏离中心多远。接着可使晶片搬运机械手重新定位末端执行器，以将基准相对于自动校准晶片200的偏中心度减少至可接受的界限。应理解，文中所讨论的自动校准晶片200的其他实现方案可使用非摄像感测器的其他传感器，以获得径向间隙数据和/或中心度数据。例如，可使用超音波传感器获得可显示三维基准的轮廓地图，自轮廓地图判断上述的距离与间隙的方式可类似于自摄像数据判断这样的距离与间隙的方式。应理解，可使用能用于评估上述的基准之间的间隙和/或自动校准晶片200相对于晶片支撑件的居中度的任何传感器，取代上面讨论的摄像传感器。
自动校准晶片200的一些实现方案还可包含各种非摄像的传感器，例如一或多个震动传感器230、一或多个方位/倾斜传感器232、和/或一或多个接近传感器234。
可使用震动传感器230检测在各种操作如晶片搬运机械手操作或升降销收回或延伸期间自动校准晶片所经历的震动。例如在一些晶片站中，晶片支撑件可以是基座或类似的结构且可包含多个(例如三个)升降销，升降销是可以相对于静电卡盘(ESC)或其他晶片支撑结构竖直移动的薄销。这样的升降销通常在居中于晶片支撑件上的半导体晶片所定义的圆形边界内以等边三角形设置。因此，当升降销相对于晶片支撑件的表面位于延伸位置时，升降销能支撑任何存在于该晶片站处的晶片。当使升降销收回至晶片支撑件中时，由此使受到支撑的晶片与晶片支撑件的上表面接触。在这样的升降销收回期间，晶片可经历小震动，例如设备磨损和撕裂所造成的震动。可使用一个或多个震动传感器来评估这样的震动的本质以及提供升降销机构的健康状态的指示。震动传感器可以包含例如加速度计、压电震动传感器、光学距离测量传感器或光学麦克风(此类传感器可例如通过测量自动校准晶片的衬底相对于晶片支撑件的位移而检测震动，由此提供关于所经历的震动的程度的洞察力)，以及其他类型的传感器。
可以使用一个或多个方位/倾斜传感器232来评估晶片支撑件或其他部件是否以水平方式支撑自动校准晶片(因此支撑其他晶片)。例如，如果晶片支撑件的升降销中的一者变得比其他升降销更短或更长，则受到升降销支撑的晶片会因此而呈现轻微程度的倾斜。这样的倾斜会造成晶片的一侧在晶片的另一侧之前接触晶片支撑件，这会导致晶片放置在晶片支撑件上的方式发生轻微变化，且在一些情况下可造成在将晶片放置到晶片支撑件上期间一些升降销与晶片之间的滑动(这可能会损伤晶片和/或造成颗粒污染)。此外，可以在将自动校准晶片放置到晶片支撑件上之后，使用这样的传感器评估晶片支撑件本身的水平度。因此，可利用具有方位传感器的自动校准晶片评估晶片支撑件与其他设备两者的水平度。方位传感器可包含例如加速度计和倾斜传感器或测斜仪。
图3显示了具有经延伸的升降销372的晶片支撑件352，图中显示升降销372支撑自动校准晶片300。升降销372可向下收回(和/或晶片支撑件352向上位移)，使自动校准晶片300被放置在晶片支撑件352上。
可使用一个或多个接近传感器234评估晶片站处的各种结构的高度。例如，可能期望评估边缘环的高度或边缘环高于晶片支撑件(例如高于晶片支撑件的ESC，围绕其圆周)的部分的高度(边缘环的非均匀圆周高度可能会发展出或增加处理非均匀度)。如果接近传感器被设置于自动校准晶片中且被定位在允许自动校准晶片与边缘环(或其他结构)之间的直接或间接的距离测量的位置中，则可使用所得到的数据判断边缘环或其部分沿着其圆周的高度的均匀程度。
在自动校准晶片的其他实现方案中，可将自动校准晶片放置到边缘环上，使其能由边缘环支撑。在一些这样的实现方案中，自动校准晶片可具有一部分或多个部分延伸超过边缘环的内直径并座落于边缘环的最上表面上(然而旨在与边缘环一起使用的半导体晶片将通常完全被包含于边缘环的内直径内)。然而在其他这样的实现方案中，可调整自动校准晶片的尺寸，使其直径类似于被构造成与边缘环一起使用的半导体晶片。在某些这样的实现方案中，边缘环可具有段差的内直径，例如边缘环的上表面所具有的直径可略大于将与边缘环一起使用的半导体晶片的直径，而边缘环的下表面所具有的直径可略小于那些半导体晶片的直径。所得到的几何结构为边缘环中的下凹环形表面，其可用于在处理期间支撑半导体晶片。因此，这样的边缘环所支撑的自动校准晶片在其与支撑自动校准晶片的晶片支撑件之间有小间隙。可使用接近传感器判断沿着自动校准晶片/边缘环圆周的各种位置处的该间隙的尺寸。可分析所得的测量值以判断晶片支撑件与自动校准晶片之间的边缘环的部分中的水平度或厚度变化。
图4显示了具有成组的接近传感器的自动校准晶片的侧视图，接近传感器可用于判断边缘环高度。在图4中，边缘环462定位于晶片支撑件452上。自动校准晶片400被定位以便位于边缘环462的圆周架上，因此稍微悬置于晶片支撑件452上方。如所看见的，边缘环在非均匀的架区域中具有一定高度——架的右侧高于左侧，使得自动校准晶片400相对于晶片支撑件452和边缘环462具有倾斜角。自动校准晶片400中的接近传感器434可被构造成测量每一接近传感器434与最邻近的面对表面如晶片支撑件452的上表面之间的距离。在该情况下，左接近传感器434已测量到距离Δ1，而右接近传感器434已测量到距离Δ2。可针对一或多个条件评估这些距离，以判断边缘环高度是否超出可允许的值。例如，在一些实现方案中，如果|Δ1-Δ2|>x或max(Δ1,Δ2)>y，则可将边缘环视为是具有超出限度的边缘环高度且可采取修正动作，例如必须安装新的边缘环。
在一些这样的实现方案中，在自动校准晶片上提供两组接近传感器——其中一组被定位以便用于获得自动校准晶片与边缘环之间的距离测量值，而另一组的位置被定位以便获得自动校准晶片与非边缘环的结构之间的距离测量值，非边缘环的结构例如是被放置在边缘环的中间或晶片支撑件的表面的校准晶片。在这样的实现方案中，自动校准晶片可被定位在例如升降销或晶片搬运机械手所支撑的边缘环的正上方位置处，且可使用接近传感器获得自动校准晶片与边缘环之间以及自动校准晶片与其他结构之间的距离测量值。在这样的实现方案中，可调整自动校准晶片的尺寸，使其大于在半导体处理工具中所使用的典型半导体晶片(或具有突出超过半导体晶片直径的部分)，以使其径向重叠边缘环且有充分的裕度使安装于其上的某些接近传感器能与边缘环径向重叠并判断边缘环的面向上表面与那些接近传感器之间的距离。其他接近传感器可位于自动校准晶片上以使其与边缘环的中心开口径向重叠，使得这些接近传感器能获得自动校准晶片与例如放置在边缘环的中心中的校准晶片、或晶片支撑件的暴露表面(如果类似晶片并不存在)之间的距离测量值。
通过从两组接近传感器同时获得测量值并从对应的自动校准晶片/晶片支撑件或自动校准晶片/校准晶片的距离减去例如自动校准晶片/边缘环的距离，可确定每一接近传感器位置处的边缘环高度的估算值。
图5显示了具有两组接近传感器的另一自动校准晶片的侧视图，每一组接近传感器沿着不同直径的圆形路径设置。在图5中，晶片搬运机械手的末端执行器558将自动校准晶片500支撑于晶片支撑件552和边缘环562的上方。最外侧的接近传感器534位于当自动校准晶片500标称居中于边缘环562上方时与边缘环562径向重叠的径向位置处，最内侧的接近传感器534位于与边缘环562的内部径向重叠的径向位置处。可控制接近传感器534以同时判断接近传感器534与接近传感器正下方的表面之间的距离，例如距离Δ1a、Δ2a、Δ1b、以及Δ2b。可以评估这些距离以判断边缘环的高度是否变化超出可接受的范围。例如，如果|Δ2a-Δ2b|>x或max(Δ2a,Δ2b)>y,或者如果|(Δ1a-Δ1b)-(Δ2a-Δ2b)|>x或max(((Δ1a-Δ1b),(Δ2a-Δ2b))>y，则可将边缘环的高度视为已超过可允许的阈值。在一些这样的实现方案中，可以使用该测量值产生闭路系统，其中可致动边缘环升降销以调整晶片支撑件上方(例如ESC上方)的边缘环高度，以将晶片支撑件上方(例如ESC上方)的边缘环高度维持在最佳值。可使用类似的技术初始校准边缘环升降销，例如以确定为了使边缘环相对于晶片支撑件保持水平，每一边缘环升降销必须所处的各自高度。为了清楚起见，应注意，晶片支撑件可具有多组升降销——例如一组可包含位于待放置半导体晶片的晶片支撑件的区域内的位置中的升降销，而另一组可包含位于该区域外但落在边缘环所占据的晶片支撑件的区间内的升降销。每一组升降销可分别致动以升高或降低半导体晶片、或升高和降低边缘环。
可使用各种类型的接近传感器，包含例如电容式距离传感器、电感式距离传感器、光学式距离传感器等。在一些情况中，自动校准晶片可以包含一或多个其他类型的传感器，例如温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光感测器等等。
包含在自动校准晶片中的各种传感器可以与可包含一或多个第一处理器210及一或多个第一存储器212的第一控制器208通信连接。该第一控制器208也可以与电源214例如电池、电容性电池(capattery)、或其他电源电连接。在一些实现方案中，电源214可利用电接触销以可操作性的方式与充电特征连接，电接触销所处的位置与当自动校准晶片200被放置于停靠站中时用于储存自动校准晶片200的停靠站处的充电特征对准。在图2所示的实现方案中显示无线充电特征216，其可以例如是电感式充电线圈，例如Qi可匹配的电感式充电线圈或其他合适的无线充电接口。在这样的情况中，用于储存自动校准晶片200的停靠站可具有类似的无线充电接口，其被构造成在自动校准晶片200被置于其中时对自动校准晶片200充电。
第一控制器208也可以与第一无线通信接口如WiFi、蓝牙、或其他无线通信接口通信连接，因此指令和/或数据可从第一控制器208发送和/或发送至第一控制器208，因此可以从自动校准晶片200发送和/或发送至自动校准晶片200。例如，与自动校准晶片200对接的半导体处理工具可包含具有一或多个第二处理器及一或多个第二存储器的第二控制器。第二控制器可以与第二无线通信接口通信连接，继而可用于与自动校准晶片的第一无线通信接口对接。因此，自动校准晶片200可能能与半导体处理工具无线通信，使得自动校准晶片200与半导体处理工具之间能传输信息、指令以及其他数据。
图6是示例性的自动校准晶片的照片。自动校准晶片600包含具有印刷电路线的衬底602，印刷电路线提供各种部件(包含在此示例中为可充电的电池的电源614、处理器610、存储器设备612、以及无线充电特征616)之间的电连接，无线充电特征616可用于在无线充电期间以感应方式将能量传递给可充电的电池。图6中也可见沿着衬底602的圆周安装于等距位置处的三个第一摄像传感器622以及安装于中心的第二摄像传感器224。位于每一第一摄像传感器622的大致附近的是对应的接近传感器634，在该示例中，接近传感器634为电容式接近传感器。
图7为另一示例性自动校准晶片700的线描平面图。在此示例中，自动校准晶片700具有大致上圆形的衬底702，其具有沿着外圆周分散的三耳，每一耳容纳对应的第一摄像传感器722。在此示例中，衬底702大致上具有与典型半导体晶片相同的直径；这些耳延伸超过该直径，并且使第一摄像传感器722能被定位成使得第一摄像传感器722的感光区域可例如居中于半导体晶片的外边缘上方，半导体晶片被放置于自动校准晶片700的下方并且居中。在该示例中自动校准晶片700还包含两个电源714，例如可利用无线充电特征716(例如电感式充电线圈)而进行充电的可充电电池。电池可对自动校准晶片700的各种电气部件如处理器710、存储器712、无线通信接口718、第一摄像传感器722、第二摄像传感器724、接近传感器734、以及加速度计736(其可用于作为方位或倾斜传感器)供电。
图8a至8i显示了在使用自动校准晶片的各种阶段期间的半导体处理工具的示意图。在图8a中显示了半导体处理工具的一部分。所示的半导体处理工具的部分包含两个晶片站844a与844b，但工具还可包含其他晶片站。每一晶片站对应于在半导体处理工具所进行的各种操作期间可以放置一或多个晶片的位置。晶片站可例如但不限于存在于工具的一个或多个处理室中、在用于在处理之前或之后储存晶片的缓冲器中、在能使晶片在不同压力的环境之间传送的气锁或加载锁中、在加载端口中、在可停靠至加载接口的前开口统一舱(FOUP)中等。在图8a中，晶片站844a由半导体处理室850提供；相对地，晶片站844b由专门用于储存自动校准晶片800的停靠站868(虽然在某些实现方案中可不包含这样的专门停靠站)提供。停靠站868可具有可对自动校准晶片800充电的特征(未显示)或可以其他方式被构造成与自动校准晶片800的各个方面对接。在一些实现方案中，停靠站可位于真空传送模块(VTM)中(或附接至VTM)以使其可以在真空传送模块中通过晶片搬运机械手访问，接着可利用自动校准晶片训练晶片搬运机械手。在其他实现方案中，停靠站可位于设备前端模块(EFEM)或其他大气压或接近大气压的位置中，在此情况中可先利用位于EFFM中的晶片搬运机械手取回自动校准晶片，然后传送至位于VTM中的另一晶片搬运机械手。
每一晶片站844可以具有相关的晶片支撑件852，例如晶片站844a的晶片支撑件852a/基座854(晶片站844b中未显示晶片支撑件但其可具有能在自动校准晶片800被置于晶片站中接收自动校准晶片800的晶片支撑件)。在一些情况中，晶片站可以与主动晶片居中(AWC)系统866相关联，AWC可以在将晶片导入相关的晶片站844、或从相关的晶片站844移除晶片时获得晶片中心位置的测量值。在该示例中，AWC系统866与晶片站844a相关联且包含两个竖直定向的光束传感器(由AWC系统866内的点表示)，光束传感器可检测到晶片边缘何时跨过任一光束。如前面所讨论的，AWC系统866可用于判断，受到工具的晶片搬运机械手856的末端执行器858支撑的晶片相对于特定已知的参照系的中心位置，由此能在将晶片放置到期望位置处之前判断是否需要任何定位修正。
如图8a中所示，在准备将边缘环862放置到晶片支撑件852a/基座854上时，晶片搬运机械手856将边缘环862支撑于末端执行器858上。在此期间自动校准晶片800暂时储存于晶片站844b/停靠站868中。
在图8b中，已致动晶片搬运机械手856以将边缘环862放置到标称居中于晶片支撑件852a/基座854上的位置处，且还进一步致动晶片搬运机械手856以从晶片站844b/停靠站868取回自动校准晶片800。
在图8c中，晶片搬运机械手856已从晶片站844b/停靠站868取回自动校准晶片800并准备将自动校准晶片定位到晶片支撑件852a/基座854及边缘环862上方。
在图8d中，晶片搬运机械手856已延伸末端执行器858以便将自动校准晶片800定位到晶片支撑件852a/基座854以及边缘环862上方；因此自动校准晶片800被定位成使得自动校准晶片800的面向下的第一摄像传感器(以沿着自动校准晶片800的外边缘间隔设置的三个矩形点所表示)的视场包含边缘环862和晶片支撑件852a/基座854的一或多个特征。接着第二控制器842可以使自动校准晶片800的第一控制器从第一摄像传感器获得例如边缘环862的内边缘与晶片支撑件852a/基座854的基准如晶片支撑件852a的ESC的外边缘之间的间隙的图像数据。如前文所讨论的，这些间隙可用于判断边缘环862的纵向相对于晶片支撑件852a/基座854的中心的偏移量；如果该偏移超过可允许的阈值，则可重新定位边缘环以减少偏移。在该示例中，已经以可接受的方式放置边缘环且如图8e中所示的晶片搬运机械手856可以从晶片站844a移除自动校准晶片800并将自动校准晶片800送回晶片站844b。
在图8f中，已致动晶片搬运机械手以取回校准晶片860，该校准晶片860也可能储存在停靠站868中以及例如自动校准晶片800的下方或上方，或者可以从完全不同的位置如加载互锁或气锁获得。接着可将校准晶片860放置到晶片站844a/半导体处理站850中并传送至晶片支撑件852a/基座854，使得其如图8g中所示相对于边缘环862的中心标称居中。
在图8h中，已致动晶片搬运机械手以自晶片站844b/停靠站868取回自动校准晶片800；在图8i中，已更进一步致动晶片搬运机械手以将自动校准晶片800定位到晶片支撑件852a/基座854、校准晶片860、及边缘环862上方。类似于图8d，接着可控制自动校准晶片800以获得边缘环862与校准晶片860之间的间隙如间隙864的图像数据，由此判断校准晶片的中心860与边缘环862的中心之间的任何偏移。
下面将参考图9至14更详细探讨可以与自动校准晶片一起实施的各种技术，例如上面讨论的技术。
图9显示了利用自动校准晶片判断晶片站处的结构的参考点的位置的技术的流程图。这样的技术可用于例如教导晶片搬运机械手晶片可能被放置(或被取回)的各种位置。在框902中，可利用晶片搬运机械手的末端执行器取回自动校准晶片；在框904中，可使自动校准晶片居中于晶片搬运机械手的末端执行器上(在一些实现方案中可同时进行框902及904)。例如，可使自动校准晶片被放置到末端执行器上，使得自动校准晶片的中心(或自动校准晶片上的一些其他的已知参考点)居中于末端执行器的已知参考点上，由此建立两个参考点之间的空间关系并允许利用自动校准晶片所获得的测量值被映射至或转换至晶片搬运机械手所用的坐标系统中。
这样的将自动校准晶片放置到末端执行器上可经由任何适合的机制完成，包含经由使用物理索引特征或其他基于接触的确保自动校准晶片被适当地定位到末端执行器上的手段。然而，在一些情况中可替代性地使用自动校准晶片本身的摄像特征以确保自动校准晶片在末端执行器上居中。例如，在自动校准晶片被加载至末端执行器上之前，可将自动校准晶片定位到末端执行器上方且可激活自动校准晶片的摄像传感器中的一或多者以获得末端执行器或其区域的图像。末端执行器被摄像的部分可包含例如基准，该基准定义了末端执行器上的参考点，如末端执行器上与完美地放置于末端执行器上的理论半导体晶片的XY中心点重合的位置。接着可分析此图像数据以判断自动校准晶片的参考点如自动校准晶片的中心与末端执行器的参考点/基准的偏移程度。接着可致动晶片搬运机械手，使末端执行器以能在自动校准晶片被放置到末端执行器上之前减少或消除该偏移的方式移动，由此使自动校准晶片在末端执行器上居中。
在框906中，可选择用于校准的晶片站，校准例如是判断晶片站的结构如晶片支撑件上的参考点，参考点例如是被输送至晶片站的晶片的中心预期所在的位置。在框908中，可致动晶片搬运机械手以使末端执行器和自动校准晶片定位于所选择的晶片站的上方，使得自动校准晶片大致上居中于例如所选择的晶片站的晶片支撑件的参考点上方。这样的初始定位可基于例如晶片支撑件参考点位置的预估且在大多数的情况中可大致上使放置准确度落在一毫米或数毫米内，该预估可基于系统中的各种部件在设计时的位置。
在框908中，可使自动校准晶片获得位于所选择的晶片站处的目标结构上的一个或多个基准的图像数据；该一个或多个基准可以与晶片站的参考点相关，参考点例如是被输送至晶片站的晶片的中心预期所在的位置。例如，在所选择的晶片站处的晶片支撑件的ESC的外边缘可用作基准；这样的基准可能不能直接指示晶片站的参考点，但可明确地定义参考点，例如ESC的圆形或弧形边缘可定义用作参考点的中心点。在另一示例中，晶片支撑件可包含一些类型的基准，例如经蚀刻的“+”或直接标出参考点的其他标记，例如晶片支撑件的中心可为参考点且在“+”中的两线的交点可表示参考点。
在框912中，可基于基准的图像数据判断与自动校准晶片相关联的所选择的晶片站的结构(例如晶片支撑件)的参考点的位置。例如，图像数据可指示结构的参考点与自动校准晶片的参考点之间有XY偏移，自动校准晶片的参考点例如是在自动校准晶片的坐标系统中的自动校准晶片的中心(0.3mm,0.5mm)。
在框914中，接着可相对于晶片搬运机械手坐标系统判断结构的参考点的位置。例如，相对于自动校准晶片的坐标系统在框912中所判断出的XY偏移可经历坐标系统转换，以便将其转换为晶片搬运机械手的坐标系统中的等效坐标，以例如解决自动校准晶片的坐标系统与晶片搬运机械手的坐标系统之间的可能角未对准。
如果使用图9的校准技术，在一些情况中可能期望在施行此校准技术之前先校准自动校准晶片。例如，可能期望建立摄像传感器或用于获得图像数据的传感器相对于参考点如自动校准晶片的中心点的位置，以适当地处理从这样的传感器所判断出的位置信息。每一摄像传感器可例如被认为提供一坐标系统中的XY位置数据(基于每一这样的传感器可能具有的像素的矩形或线性阵列)，该坐标系统特定于每一摄像传感器且与自动校准晶片的参考点偏移特定的XY距离和/或旋转角度。校准自动校准晶片能针对每一摄像传感器的坐标系统判断出这样的XY和角偏移。后续由摄像传感器数据所判断出的任何位置都可被适当地转换以准确地相对于自动校准晶片的参考点的坐标系统定位。
在这样的校准的一示例中，可将自动校准晶片放置在固定件中，该固定件具有接触自动校准晶片的外边缘并且通过物理方式限制自动校准晶片被居中于基准上方的索引销或其他对准特征，基准是固定件的一部分且已知相对于自动校准晶片的受限外边缘居中。一旦将自动校准晶片安装至固定件中并且在基准上方居中之后，可以使已经居中安装的摄像传感器获得基准的图像，然后例如就哪一或哪些像素与基准所指示的中心点重合进行判断，由此提供后续可用于将从已经居中安装的摄像传感器的图像所获得的任何位置数据转换成与参考点相关的坐标系统中的信息。在固定件中与其他摄像传感器的视场重合的位置处可提供类似的基准，从而允许在使用摄像传感器之前校准所有的摄像传感器。
图10显示了利用自动校准晶片判断晶片站处的两个结构的相对定位的技术的流程图。图10的技术始于框1002，其中利用半导体处理工具的晶片搬运机械手从停靠站或用于储存自动校准晶片的其他容纳区域取回自动校准晶片。在框1004中，可选择用于校准的半导体处理工具的晶片站。假设相对定位待判断的结构已位于所选择的晶片站中，则例如所选择的晶片站可具有例如放置于晶片支撑件(第二结构)上的边缘环(第一结构)。
在框1006中，可致动晶片搬运机械手以将自动校准晶片定位到所选择的晶片站的晶片支撑件上方。晶片搬运机械手例如可以被定位成使得自动校准晶片标称居中于所选择的晶片站的晶片支撑件/边缘环上方，由此使沿着自动校准晶片的外圆周定位的第一摄像传感器以能使第一摄像传感器获得两结构的基准(如边缘环的内边缘及晶片支撑件的一特征的边缘，例如晶片支撑件的ESC的外边缘)的图像的方式定位于边缘环及晶片支撑件的上方。在框1008中，可使自动校准晶片获得这样的图像。在框1010中，可分析图像以判断例如每一图像中的基准之间的间隙尺寸。例如，可使用寻找边缘的算法以识别每一图像中的边缘环的内边缘与晶片支撑件的边缘以及所判断出的每一对边缘之间的间隙的相对距离。可基于第一摄像传感器与被摄像的结构之间的假设竖直距离，估计判断出的每一对边缘之间的间隙；这样的估计值在某种程度上可以是不准确的但一般而言在每一图像中都将有类似的比例。在每一结构的基准沿着一共同参考圆设置的情况中，例如边缘环的彼此都共径向的弧形外边缘或弧形内边缘(或其单一圆形边缘)可以用作边缘环的基准，晶片支撑件的彼此都共径向的弧形边缘(或其单一圆形边缘)可以用作晶片支撑件的基准。应理解，可使用具有类似效果的其他基准，且本文中所讨论的技术一般而言可应用于任何适当的基准且可应用于基于选定基准而判断这样的结构之间的相对偏移的算法。
在框1010中，基于两结构的成像基准之间的间隙尺寸，判断参考点(例如两结构的中心)之间的偏移。可将这样的偏移与偏移阈值比较，判断两结构的偏中心度是否落在可接受的限度内。可基于特定半导体处理技术的非均匀度需求来建立这样的偏差阈值。如果偏中心度的测量值并未落在可接受的限度内，则可采取适当的动作，例如可基于测量到的中心偏移而重新定位结构中的一者及可重复程序直到偏中心度的测量值落在可接受的限度内为止。
图11显示了利用自动校准晶片判断晶片支撑件的中心点的位置的技术的流程图。在框1102中，可利用晶片搬运机械手的末端执行器取回自动校准晶片。在框1104中，可判断自动校准晶片相对于晶片搬运机械手的末端执行器的位置。在一些情况中，框1102和1104前后进行，例如可控制晶片搬运机械手以使末端执行器拾取自动校准晶片(如前文所讨论的)，以使自动校准晶片居中于末端执行器的参考点上，从而确定自动校准晶片相对于末端执行器的位置。
在框1106中，可选择晶片站，以判断其晶片支撑件的中心点。在框1108中，可致动晶片搬运机械手以使自动校准晶片定位到所选择的晶片站的晶片支撑件的上方，例如与该晶片站相关的默认中心位置处。
在框1110中，可利用自动校准晶片的一或多个摄像传感器获得例如晶片支撑件的一个或者多个基准的图像数据。这样的基准可例如为位于晶片支撑件的中心处的经蚀刻的图案。替代地，基准可以是晶片支撑件的一部分的圆形边缘如定义晶片支撑件的中心点的作为晶片支撑件的一部分的ESC的圆形边缘。在前一种情形中，可使用位于自动校准晶片的中心附近或中心处的摄像传感器摄像基准。在后一种情形中，可使用靠近自动校准晶片的外边缘的摄像传感器摄像基准。
在框1112中，可以分析图像数据以判断参考点如自动校准晶片的中心点与基准所定义的所选择的晶片站的参考点之间的偏移。在框1114中，可将框1112中所判断出的偏移转换成晶片搬运机械手的坐标系统中。如果需要，可更新对应于所选择的晶片支撑件的中心点的“默认”位置以说明框1114中所判断出的偏移(或者，可留下原本的默认位置然后基于在该晶片站处的每一后续晶片放置的偏移来调整)。在一些实现方案中，接着可致动晶片搬运机械手以使晶片搬运机械手移动自动校准晶片，以使自动校准晶片的中心定位于晶片支撑件的更新后的中心位置处(类似于框1108)。在这样的实现方案中，如果需要，可重复框1110至1114，以验证更新后的居中位置是适当居中的。如果发现更新后的默认位置(或默认位置的修正)仍产生未落在可接受的限度内的中心对中心的偏移，则可重复处理一或多次。
虽然上面的讨论侧重于使用自动校准晶片以判断晶片支撑件或其他结构的中心的绝对位置相对于由晶片搬运机械手所使用的坐标系统，但如下面还将讨论的，也可使用自动校准晶片判断两部件之间的相对定位。
图12显示了校准边缘环在晶片支撑件上的放置的技术的流程图。在框1202中，可致动半导体处理工具的晶片搬运机械手以使晶片搬运机械手从晶片站取回边缘环。在框1204中，还可以致动晶片搬运机械手以使边缘环被放置到半导体处理工具的所选择的晶片站的晶片支撑件如基座上。由于边缘环可能已被手动放置或安装至晶片支撑件上、或可能在例如操作的另一阶段期间已被放置或安装至晶片支撑件上，因此框1202和1204可以是任选的。
在框1206中，可以控制晶片搬运机械手以使晶片搬运机械手从停靠站或其他位置取回自动校准晶片。在框1208中，还可以致动晶片搬运机械手以使自动校准晶片被定位到所选择的晶片站的晶片支撑件(以及定位于其上的边缘环)的上方位置处。
一旦自动校准晶片定位到所选择的晶片站的晶片支撑件上方之后，可在框1210中利用自动校准晶片的边缘相机，例如第一摄像传感器，使自动校准晶片获得边缘环的内边缘与晶片支撑件的一特征的外边缘(或其他基准)(如作为晶片支撑件的一部分的ESC的外边缘)之间的间隙的图像数据。
在框1212中，可基于图像的基准之间的间隙的相对尺寸判断边缘环的中心与晶片支撑件的中心之间的估算偏移。在框1214中，可判断估算的边缘环/晶片支撑件偏移是否超过预定偏移阈值。如果估算的边缘环/晶片支撑件偏差确实超过预定偏移阈值，则技术可进行至框1216，其中可以致动晶片搬运机械手以从晶片支撑件上方的位置移除自动校准晶片并且将自动校准晶片送回例如停靠站(或一些其他的临时容纳位置)。接着在框1218中可致动晶片搬运机械手以自所选择的晶片站的晶片支撑件取回边缘环。例如，可使用升降销将边缘环举离晶片支撑件，以使晶片搬运机械手的末端执行器可插入边缘环下方，接着通过将升降销收回至晶片支撑件中以将边缘环下降至末端执行器上。
在框1218中已使用晶片搬运机械手从晶片支撑件收回边缘环之后，还可以控制晶片搬运机械手以使边缘环被重新放置到晶片支撑件上，以使边缘环的中心被置于能说明边缘环偏移的新位置处，由此使边缘环及晶片支撑件能更准确地彼此居中。在框1218之后，技术可以回到框1206，并且可获得边缘环/晶片支撑件的中心偏移的进一步评估。如果有必要，可重复技术的该部分阈值次数、或直到估算出的边缘环与晶片支撑件之间的中心偏移落在预定偏移阈值内为止。如果在框1214中发现估算出的边缘环/晶片支撑件偏移落在预定偏差阈值内，则技术可进行至框1222，其中可以将边缘环放置校准视为完成。
应理解，使用自动校准晶片评估两结构之间的相对偏移可以在不必要或不知道相对于晶片搬运机械手的末端执行器准确定位自动校准晶片的情况下完成。尤其是，本文中所讨论的技术可以在自动校准晶片被充分居中于末端执行器上以使自动校准晶片的第一摄像传感器的视场能够使得两个结构的基准之间的各种间隙成像时使用。还应理解，可使用类似的技术使其他部件相对于晶片支撑件居中，例如使校准晶片相对于晶片支撑件居中。
对于边缘环而言，一旦边缘环被适当地放置到晶片支撑件上，就大量的晶片处理操作而言边缘环可大致上维持在该位置处。然而对于校准晶片居中而言，校准晶片仅顶替或代表将在未来操作中放置的晶片。因此，一旦利用本文中所讨论的自动校准晶片技术将校准晶片居中于期望结构如晶片支撑件或边缘环上后，可利用晶片搬运机械手从居中位置移除校准晶片，并将校准晶片用于教导主动晶片居中(AWC)系统，AWC系统接着可学习就特定晶片搬运机械手的运动路径而言校准晶片相对于末端执行器的期望中心点；接着可利用主动晶片居中系统评估晶片在晶片搬运机械手的末端执行器上的未来放置，以判断这样的晶片的中心点与学习到的中心点之间的偏移。接着可致动晶片搬运机械手以能考虑该判断出的偏移的方式将晶片放置到晶片支撑件上。应理解，虽然就大量的处理操作而言边缘环可大致上维持在合适位置处，但仍可偶尔重置边缘环；如前文所讨论的，可以在这样的后续的边缘环放置期间进行类似的AWC技术以补偿这样的边缘环与末端执行器之间的任何未对准。
还可使用本文中所讨论的技术判断两个可移动的部件如边缘环与晶片之间的相对偏移。例如，图13显示了相对于晶片支撑件上的边缘环校准晶片放置的技术的流程图。
在框1302中，可选择半导体处理工具的晶片站。类似于图12的技术，在框1304中可将边缘环放置到所选择的晶片站的晶片支撑件上，并在框1306中使用例如上述针对图12所讨论的居中技术使边缘环在晶片支撑件上居中。框1304和1306可以是任选的；还可经由其他方式如手动放置将边缘环放置到所选择的晶片站的晶片支撑件上，或在选择所选择的晶片站之前，边缘环已位于晶片支撑件上。
在框1308中，可以使晶片搬运机械手从储存位置取回校准晶片，校准晶片例如是与待处理的晶片具有相同尺寸与厚度的未经处理的晶片或虚拟晶片。在框1310中，可以使晶片搬运机械手将校准晶片传送至所选择的晶片站的晶片支撑件，以使校准晶片的中心在形式上居中于边缘环的中心上。
在框1312中，可以控制晶片搬运机械手以从晶片搬运机械手可访问的储存位置如停靠站或其他位置取回自动校准晶片。在框1314中，可以控制晶片搬运机械手以将自动校准晶片定位到所选择的晶片站的晶片支撑件上方，以使自动校准晶片大致上居中于校准晶片和/或边缘环的中心点上方。在框1316中，可控制自动校准晶片以使自动校准晶片的边缘相机如第一摄像传感器获得边缘环与校准晶片之间的间隙的图像数据。
在框1318中，可分析图像数据，以基于图像中的相对间隙尺寸判断边缘环的内直径与校准晶片的外直径之间的晶片/边缘环偏移。在框1320中，可判断晶片/边缘环偏移是否超过预定偏移阈值；如果超过，则技术可进行至框1322，其中可以致动晶片搬运机械手以将自动校准晶片送回停靠站(或一些其他的临时保持位置)，接着进行至框1324，其中可以更进一步致动晶片搬运机械手以从所选择的晶片站的晶片支撑件收回校准晶片。例如，可使晶片支撑件的升降销将校准晶片举离边缘环，以使晶片搬运机械手的末端执行器可定位至校准晶片下方。一旦如此定位之后，还可以进一步控制升降销以将校准晶片下降至末端执行器上。
在框1326中，可致动晶片搬运机械手以将校准晶片重新放置到所选择的晶片站的晶片支撑件上，以使校准晶片中心被放置到考虑框1318中所判断出的晶片/边缘环偏移的新位置处。接着技术可回到框1312以开始校准晶片与边缘环之间的间隙尺寸的进一步的自动校准晶片摄像操作；可以执行该重新放置和重新分析校准晶片与边缘环的居中度多次，直到例如所判断出的晶片/边缘环偏移低于预定阈值、或直到已进行这样的重复的预定次数。在于框1320中判断出晶片与边缘环相对于彼此充分居中(即判断出的晶片/边缘环偏移落在预定阈值内)的情况下，技术则可进行至框1328，其中可以将晶片/边缘环放置校准视为完成。此时，可利用晶片搬运机械手从晶片站移除校准晶片并将校准晶片用于训练例如主动晶片居中系统——其方式与例如经由固定件或其他机械居中系统手动使校准晶片相对于晶片支撑件的方式非常相同。基于居中晶片或经校准的晶片中的以其他方式放置到晶片搬运机械手的末端执行器上的晶片训练主动晶片居中系统是该行业已知的技术，为了简要不在本公开中深度说明。
应理解，可以各种不同的方式实施上述技术而得到类似的结果。例如，在具有多个晶片搬运机械手或包含双臂/末端执行器的晶片搬运机械手的工具中，可以使用一个晶片搬运机械手臂/末端执行器将对象如校准晶片和/或边缘环放置或重新定位到晶片支撑件上，然而另一晶片搬运机械手臂/末端执行器可用于支撑自动校准晶片。因此例如，可使用第一臂将边缘环放置到晶片支撑件上，然后收回；接着第二臂可以在已经放置的边缘环上方移动自动校准晶片以获得边缘环与晶片支撑件之间的中心对中心的偏移的测量值。接着第二臂可收回，如果有必要，可经由例如升降销将边缘环举离晶片支撑件，且可使用第一臂将边缘环重新定位以修正边缘环与晶片支撑件之间的中心对中心的偏移。接着可收回第一臂，第二臂可再次在边缘环及晶片支撑件上方移动自动校准晶片以获得中心对中心的偏移的第二测量值；可根据需要重复该处理，直到达到边缘环与晶片支撑件之间的中心对中心的偏移的期望量为止。
还应理解，晶片和/或边缘环在晶片支撑件上的由自动校准晶片引导的放置可以是重复性的处理，其中可利用自动校准晶片获得两个结构如晶片与晶片支撑件、边缘环与晶片支撑件、或边缘环与晶片之间的相对偏移的估算值，然后使用估算值引导两个结构中的一个结构相对于可固定不动的另一个结构的重新放置。一般而言可重复这样的经自动校准晶片协助的放置及评估，直到测量到的偏移落在给定的半导体处理工具的成组的给定部件的预定最大可允许的偏移内。在边缘环与校准晶片都使用自动校准晶片进行居中操作的一些情况中，进一步评估三个部件(边缘环、晶片支撑件和校准晶片)中的相对于彼此并未直接居中的任一对部件之间的相对中心偏移。例如，如果边缘环相对于晶片支撑件居中且校准晶片相对于边缘环居中，则校准晶片并不是直接相对于晶片支撑件居中(而仅通过边缘环居中间接居中)。在这样的实现方案中，可使用自动校准晶片额外评估校准晶片相对于晶片支撑件的居中度。在一些这样的实现方案中，可选择每一对结构的预定偏移阈值以使三个中心对中心的偏移中的两者可落在其各自的预定偏移阈值内，但第三中心对中心的偏移可实际上超过其各自的预定偏移(当然，也可选择预定偏移阈值以使该情况不发生，但在一些情况中这可能会在一些情况中允许不可接受的处理均匀度、或可能需要一些预定阈值低于通常必要的预定阈值，这可能增加可需要进行的居中操作重复次数)。一般而言，在这样的实现方案中，在大多情况中，通常可选择偏移阈值，以便避免针对偏移阈值顺从性(compliance)的三次中的两次为成功/三次中的一次为失败的情况，但是如果例如边缘环相对于晶片支撑件沿着特定方向定位在预定边缘环/晶片支撑件偏移的限度处，且校准晶片相对于边缘环沿着相同方向定位在预定晶片/边缘环偏移的限度处，则校准晶片会和晶片支撑件相距最大的中心对中心的偏移，其可能会超过针对校准晶片/晶片支撑件所规定的最大中心对中心的偏移。
在这样的实现方案中，如果发生三次中的两次为成功/三次中的一次为失败的情况，则半导体处理工具可采取各种修正动作。例如，在一些实现方案中，半导体处理工具的控制器可使校准晶片以及边缘环中的一者或两者被晶片搬运机械手移除，然后利用与上述讨论技术类似的技术，但是使用例如用于放置的更严格的相应预定偏移阈值重新放置。
还应理解，一些半导体处理工具可通过下列方式利用自动校准晶片进行校准晶片和边缘环放置/居中操作两者：将校准晶片和边缘环相对于晶片支撑件居中(而非使边缘环相对于晶片支撑件居中而校准晶片相对于边缘环居中，反之亦然)。
一旦校准晶片已被居中于晶片支撑件上或已居中于晶片支撑件上的边缘环上且被用于训练主动晶片居中系统之后，接着可选择性地利用自动校准晶片测试受过训练的主动晶片居中系统以确保受过训练的主动晶片居中系统能提供可靠的居中晶片放置。图14显示了验证晶片放置的重复性的这样的技术的流程图(图14的技术预期将在主动晶片居中系统已受过教导之后才实施)；该技术假设已利用相对于晶片支撑件居中的晶片训练主动晶片居中系统，但也可适当修改，如利用相对于边缘环居中的晶片训练主动晶片居中系统。
在框1402中，可选择半导体处理工具的晶片站；所选择的晶片站将具有利用上述讨论的技术事先在其晶片支撑件上居中的校准晶片，且与该晶片站相关的主动晶片居中系统已基于校准晶片的居中位置受到训练。在框1404中，可通过半导体处理工具的控制器使半导体处理工具的晶片搬运机械手从半导体处理工具的容纳站如缓冲器、FOUP、或其他位置取回校准晶片。在框1406中，可控制晶片搬运机械手以使校准晶片被放置到所选择的晶片站的晶片支撑件上。
在将校准晶片放置到晶片支撑件上之后，在框1408中，可使晶片搬运机械手从例如停靠站或其他储存位置取回自动校准晶片。在框1410中，可致动晶片搬运机械手以使自动校准晶片定位在所选择的晶片站的校准晶片和晶片支撑件的上方，以使每一自动校准晶片的第一摄像传感器在其视场内都具有校准晶片的边缘和晶片支撑件的边缘。
在框1412中可使自动校准晶片获得校准晶片的边缘与晶片支撑件的边缘之间的间隙的图像数据，且在框1414中可针对晶片支撑件的中心与校准晶片的中心之间的偏差进行判断；可储存该偏移以供后续参考。在框1416中计数X可增加至X+1，并在框1418中判断X是否超过时定的阈值Y。X可代表作为技术的一部分的已进行的测试放置的数目，而Y可代表作为技术的一部分的要进行的测试放置的总数。
如果在框1418中判断出，X并非大于Y，则技术在返回框1404之前可进行至框1420。在框1420中，在晶片搬运机械手于框1422中返回默认或“家”位置之前，校准晶片可返回其在保持站中的原始位置、或具有随机化偏移的其他位置。可选择随机化偏移，以使其落在正常操作使用下的晶片的典型期望偏移内，例如小于0.8mm的偏移。因此，当晶片搬运机械手在框1404中再次取回校准晶片(这通常会造成每一次返回相同位置以取回校准晶片)时，校准晶片相对于晶片搬运机械手的末端执行器将具有对应的随机偏移位置。还应理解，可在其他时间处如刚好在从保持站或其他位置取回校准晶片之前发生晶片放置的随机化，可以使晶片搬运机械手经历随机放置以使校准晶片相对于末端执行器的位置类似地随机化。这样的随机化可用于代表在正常操作期间被放置在保持站内的晶片的轻微未对准。
如果在框1418中判断出，已进行了充分的测试晶片放置，则技术可进行至框1424，其中可评估或分析Y晶片放置的中心偏移。这样的分析可包含各种类型的不同分析技术或测试中的任何一种，例如可判断经捕捉的测试晶片偏移的群组的统计参数并将其与对应的阈值比较。例如，可判断偏移的平均值、中位数和标准偏差并将其与这样的值的对应阈值比较，以判断从测试技术所得到的晶片放置是否有可接受的一致性。在框1426中，可以将偏移与这些阈值比较(或更精确地说，可将从偏移所衍生的统计参数与其对应的阈值进行比较)，以判断测试是否成功。如果框1426的比较指示，超过一或多个允许的参数，则技术可进行至框1428，其中可以产生错误条件。如果框1426的比较指示，一或多个参数都落在可接受的限度内，则技术可进行至框1430，其中可以成功完成技术。
应理解，还可使用边缘环实施类似技术，例如进行重复的边缘环放置并且在每一放置之间随机化末端执行器/边缘环偏移，以评估边缘环放置的重复性。
图15显示了评估边缘环的高度的技术的流程图。在框1502中，可选择半导体处理工具的晶片站；所选择的晶片站应已具有位于其晶片支撑件上的边缘环。例如，可利用在处理操作期间留在晶片支撑件上的合适位置的边缘环，在这样的操作期间在规则的间隔处执行图15的技术，以判断边缘环是否因暴露于重复的半导体晶片处理循环而以非均匀的方式退化(或不论均匀性如何，退化至不可接受的程度)。
在框1504中，可以用晶片搬运机械手取回自动校准晶片，然后将自动校准晶片传送至所选择的晶片站的晶片支撑件。自动校准晶片至晶片支撑件的这样的传送可包含，例如通过升降销将校准晶片举离晶片搬运机械手，然后通过收回升降销将自动校准晶片下降至边缘环上，将自动校准晶片直接放置到边缘环上。
在框1508中，可利用自动校准晶片的接近传感器使自动校准晶片获得自动校准晶片与晶片支撑件之间的距离测量值。在一些实现方案中，可通常使用位于自动校准晶片的圆周附近的至少三个位置处的接近传感器获得这样的距离测量值，由此可判断自动校准晶片所定义的平面相对于晶片支撑件的上表面所定义的平面的方位；如果在边缘环的内直径处或附近的居中于边缘环的直径的圆附近的任何点处的两平面之间的距离超过特定阈值，则这可指示边缘环的厚度超出容差且应更换边缘环。
在框1510中，可利用晶片搬运机械手从晶片支撑件移除自动校准晶片，在框1512中可评估所获得的距离测量值并且可判断测量到的距离是否指示边缘环落在可接受的高度限度内。例如，如果任何的接近距离低于(或高于)预定阈值，则这可指示边缘环高度过小(或过大)。可用于评估边缘环高度的另一度量是不同距离测量值之间的差异。例如，对于利用自动校准晶片的给定测量循环而言，可将边缘环的最大距离测量值与该边缘环最短距离测量值之间的差异与另一预定阈值比较，以判断边缘环圆周附近的边缘环高度是否变化至不可接受的量。如果在框1512中判断出距离测量值落在可接受的界限内，则技术可进行至框1516，其中可判断出成功条件。如果在框1512中判断出距离测量值未落在可接受的限度内，则技术可进行至框1514，其中会产生失败或错误条件。这样的条件会造成半导体处理工具停止在晶片站处的进一步处理操作，直到新的边缘环已被安装、居中并已进行高度测量为止。
如前所述，在一些实现方案中，可使用自动校准晶片判断半导体处理工具的动态特性，例如升降销的震动和倾斜。图16显示了评估升降销震动的技术的流程图。
图16的技术可以始于框1602，其中可以选择用于升降销震动评估的晶片站。在框1604中，可致动晶片搬运机械手以从例如储存位置(例如停靠站)取回自动校准晶片。在框1606中，可以将自动校准晶片定位于所选择的晶片站的晶片支撑件上方，然后可以使晶片支撑件的升降销将自动校准晶片举离晶片搬运机械手的末端执行器。在框1608中，可以使自动校准晶片开始从自动校准晶片的震动传感器获得震动数据；应理解，在一些实现方案中，还可以较早或连续获得这样的数据。在框1610中，可致动升降销以使自动校准晶片例如相对于晶片支撑件竖直移动。在一些实现方案中，这样的移动可包含将自动校准晶片下降至晶片支撑件上，然后再次举高，如同半导体晶片在正常的晶片放置操作期间通常会经历的。在其他实现方案中，可以以一定方式致动升降销，使其不对应于正常的晶片放置移动，而是被设计为更容易导致特定的震动响应。在任一情况中，经由致动升降销而将自动校准晶片暴露于移动，在这样的移动中可以通过一个或者多个震动传感器收集震动数据。
在框1612中，可以控制晶片搬运机械手以使自动校准晶片从升降销取回，并且在框1614中，可以分析震动数据以判断其是否落在可接受的限度内。例如，如果震动的幅度超过预定阈值、或者如果震动的特定频率分量的幅值超过预定阈值，则可判断出震动测量值超出可接受的限度，并且技术可进行至框1618，其中会产生错误条件。还可测量在移动的每一阶段期间升降销移动的持续时间并将其与可接受的范围比较，以判断升降销机构中是否存在错误条件。在这样的情况中，半导体处理工具可例如暂停使用该晶片处理站的晶片处理操作，直到已服务升降销机构并解决问题为止。如果通过致动器控制升降销机构，可实施闭环系统以使用震动数据自动校准升降销机构。在一些实现方案中，半导体处理工具可产生警告，告知升降销机构需要维护或修理，但可持续该晶片站处(以及使用升降销机构)的半导体处理操作，直到升降销的后续震动评估指示在升降销致动期间发生的震动已超过第二组可接受的限度。在一些这样的实现方案中，在遭遇错误条件之后，半导体处理工具可使升降销机构在较低性能水平(例如，以与正常升降销机构速度相比更低的速度)下操作，以便潜在性地减少所经历的震动幅度。可持续这样的较低产能的操作，直到已维修升降销机构并解决问题为止、或直到升降销机构的操作期间所产生的震动已退化至进一步不可接受的水平为止，在后者的情况中可暂停使用该晶片站及升降销机构直到可进行维护为止。可将升降销机构的震动数据发送至工具外的具有大数据及机器学习能力的数据中心，该数据中心可从大量类似的半导体处理工具接收震动数据以建立健康对不健康的升降销震动识别特征。在这样的情况中，可将原始的震动数据或震动识别特征(在机器学习特征提取后)发送至数据中心。数据中心可以使用批量半导体处理工具的接收到的震动数据以训练机器学习模型，例如神经网络、张量流(tensor flow)等，以将升降销机构分类为健康或不健康。
可以用自动校准晶片执行的另一测试技术是评估晶片支撑件(或其他设施，例如晶片搬运机械手的末端执行器、升降销机构、装载端口模块(LPM)、晶片支撑件、ESC等)的水平度。图17显示了评估晶片支撑件的水平度的技术的流程图，但技术可以针对各种不同晶片搬运部件实施。
在框1702中，可以选择用于晶片支撑件的水平度测量的半导体处理工具的晶片站。
在框1704中，可以使半导体处理的晶片搬运机械手从停靠站或其他储存位置取回自动校准晶片，且在框1706中可控制晶片搬运机械手以将自动校准晶片直接放置到晶片支撑件上。如果边缘环已存在于晶片支撑件上且会干扰自动校准晶片被直接放置到晶片支撑件上，则在将自动校准晶片放置到晶片支撑件上之前，可利用半导体处理工具的晶片搬运机械手移除边缘环。
一旦将自动校准晶片放置到晶片支撑件上之后，在框1708中可使用例如方位传感器(例如加速度计或倾斜传感器)，使自动校准晶片获得水平度测量值。在一些实现方案中，可使用多个水平度传感器以获得这样的测量值。
在框1710中可利用晶片搬运机械手从晶片支撑件取回自动校准晶片，并且在框1712中可判断晶片支撑件的水平度测量值是否落在可接受的限度内。如果否，则技术可进行至框1714，其中会产生错误条件。如果是，则技术可进行至框1716，其中可以产生成功条件。
应理解，本文中所述的各种技术可以通过多种方式结合以提供用于配置半导体处理工具的完全自动系统。例如，半导体处理工具可以被配置为具有“初始设定”模式，其可用于下列情况：工具可取回边缘环并且利用自动校准晶片将边缘环居中于半导体处理室中的每一晶片支撑件上，然后针对每一晶片支撑件利用自动校准晶片使校准晶片和相关的边缘环居中，利用已居中的校准晶片训练主动晶片居中系统和晶片搬运机械手，然后验证经过训练的主动晶片居中系统产生可靠的晶片放置。半导体处理工具也可周期性地进行各种健康检测，诸如检查边缘环与校准晶片的中心对中心的偏移是否已漂移至不可接受的距离、在预定的时间期间或晶片处理操作次数之后检查边缘环高度是否仍落在可接受的范围内、和/或检查晶片支撑件是否水平和/或升降销震动是否落在可接受的范围内。
如上所述，控制器可以是系统的一部分，该系统可以包括半导体处理设备，半导体处理设备包括一个或多个处理工具、一个或多个室、用于处理的一个或多个平台、和/或特定处理部件(晶片基座、气流系统等)。这些系统可以与用于在半导体晶片或衬底的处理之前、期间和之后控制它们的操作的电子器件集成。电子器件可以被称为“控制器”，其可以控制一个或多个系统的各种部件或子部件。根据处理要求和/或系统类型，控制器可以被编程以控制本文公开的任何处理，以及影响半导体处理的各种参数，例如处理气体的输送、温度设置(例如加热和/或冷却)、压力设置、真空设置、功率设置、射频(RF)产生器设置、RF匹配电路设置、频率设置、流率设置、流体输送设置、位置和操作设置、晶片转移进出工具和其他转移工具和/或与具体系统连接或通过接口连接的装载锁。
概括地说，控制器可以定义为电子器件，电子器件具有接收指令、发出指令、控制操作、启用清洁操作、启用端点测量等的各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件。集成电路可以包括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(DSP)、定义为专用集成电路(ASIC)的芯片、和/或一个或多个微处理器、或执行程序指令(例如，软件)的微控制器。程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式发送到控制器的指令，单独设置(或程序文件)定义用于在半导体晶片或系统上或针对半导体晶片或系统执行特定处理的操作参数。在一些实施方案中，操作参数可以是由工艺工程师定义的配方的一部分，以在一或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或晶片的管芯的制造期间完成一个或多个处理步骤。
在一些实现方案中，控制器可以是与系统集成、耦合到系统、以其它方式联网到系统或其组合的计算机的一部分或耦合到该计算机。例如，控制器可以在“云”中或是晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分，其可以允许对晶片处理的远程访问。计算机可以实现对系统的远程访问以监视制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、检查多个制造操作的趋势或性能标准，改变当前处理的参数、设置处理步骤以跟随当前的处理、或者开始新的处理。在一些示例中，远程计算机(例如服务器)可以通过网络(其可以包括本地网络或因特网)向系统提供处理配方。远程计算机可以包括使得能够输入或编程参数和/或设置的用户界面，然后将该参数和/或设置从远程计算机发送到系统。在一些示例中，控制器接收数据形式的指令，其指定在一个或多个操作期间要执行的每个处理步骤的参数。应当理解，参数可以特定于要执行的处理的类型和工具的类型，控制器被配置为与该工具接口或控制该工具。因此，如上所述，控制器可以是例如通过包括联网在一起并朝着共同目的(例如本文所述的处理和控制)工作的一个或多个分立的控制器而呈分布式。用于这种目的的分布式控制器的示例是在与远程(例如在平台级或作为远程计算机的一部分)的一个或多个集成电路通信的室上的一个或多个集成电路，其组合以控制在室上的处理。
示例性系统可以包括但不限于等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、旋转漂洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、倒角边缘蚀刻室或模块、物理气相沉积(PVD)室或模块、化学气相沉积(CVD)室或模块、原子层沉积(ALD)室或模块、原子层蚀刻(ALE)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块、以及可以与半导体晶片的制造和/或制备相关联或用于半导体晶片的制造和/或制备的任何其它半导体处理系统。
如上所述，根据将由工具执行的一个或多个处理步骤，控制器可以与一个或多个其他工具电路或模块、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂中的工具、主计算机、另一控制器、或在将晶片容器往返半导体制造工厂中的工具位置和/或装载口运输的材料运输中使用的工具通信。
应理解，虽然上面的讨论侧重于通常具有多个摄像传感器作为特征(在各种其他实现方案中具有一或多个额外的传感器)的自动校准晶片系统，但一些实现方案的特征可能在于安装于中心的单一摄像传感器且不位于于边缘的摄像传感器、或仅有位于边缘的摄像传感器而无安装于中心的摄像感测器；在一些情况中，这样的实现方案所提供的对应功能可能会少于具有安装于中心及安装于边缘的摄像传感器两者的实现方案，但也不必然是这样。本公开还应被理解为包含这样的替代性实现方案。
如本文所使用的术语“晶片”可指半导体晶片或衬底或其他类似类型的晶片或衬底。如本文所用的术语，晶片站可以指代半导体处理工具中的任何位置，在各种晶片处理操作或晶片转移操作中的任何一个期间可以将晶片放置在该位置中。晶片支撑件在本文中用于指代配置为接收和支撑半导体晶片的晶片站中的任何结构，例如基座、静电卡盘、晶片支撑架等。
本文中所使用的术语“标称居中”是指两或更多对象的相对放置使得一些位置如中心点或类似的位置在XY平面上彼此大致对准。这样的对准可能因为各种原因如对象中的一者的滑动、传感器漂移等而并不是理想的，但在大部分的情况中，标称居中的对象与理想居中对象相差可以在一或两毫米内。
还应理解，本文中序数标号的使用，例如(a)、(b)、(c)、...，仅用于组织目的，并非旨在对每一顺序标号相关联的项目传达任何特定的顺序或重要性。例如，“(a)获得与速度相关的信息；以及(b)获得与位置相关的信息”应包含在获得与速度相关的信息之前获得与位置相关的信息、在获得与位置相关的信息之前获得与速度相关的信息、以及在获得与速度相关的信息的同时获得与位置相关的信息。尽管如此，可能会有顺序标号相关联的某些项目可能本就需要特定顺序的情况，例如，“(a)获取有关速度的信息，(b)基于有关速度的信息确定加速度，以及(c)获取有关位置的信息”；在此示例中，(a)需在(b)之前被执行，因为(b)依赖于(a)中所获取的信息，然而(c)可在(a)或(b)中任一者之前或之后执行。
应当理解的是，例如短语“对于该一或更多＜项目＞中的每一＜项目＞”或“每一＜项目＞的(of each<item>)”中(如果用于本文中)的词语“每一”的使用，应理解为包括单个项目组和多个项目组两者，即，使用短语“对...每一者(for…each)”的含义是，在程序语言中使用其来指称所指全部项目群中的每一项目。例如，如果所指的项目群是单个项目，则“每一”将仅指该单个项目(尽管事实上“每一”的字典定义经常是定义为指“两个或更多事物中的每一者”)，并不意味必须有这些项目中的至少两者。类似地，当所选项目可具有一或更多子项目并对这些子项目中的一者作出选择时，应理解的是，在所选项目具有一个且只有一个子项目的情况中，选择该一个子项目本来就是选择该项目本身。
还应理解，提及总体上被配置为执行多种功能的多个控制器，旨在涵盖这些控制器中仅有一者配置成执行所公开或讨论的所有功能的情况，以及各种控制器各自执行所讨论功能的子部分的情况。例如，自动校准晶片可包含控制器，所述控制器被配置为：控制自动校准晶片上的各种传感器的操作并且与半导体处理工具相关的另一控制器沟通来自传感器的数据；接着半导体处理工具控制器可分析这样的数据以判断与半导体处理工具一起使用的各种操作参数。
对本公开中所述实施方案的各种修改对本领域技术人员而言是显而易见，且本文中所定义的一般原理在不背离本公开的精神或范围下可应用于其他实施方案。因此，权利要求不是用于限制于本文所呈现的实施方案，而是应被赋予符合本文所公开的本公开、原理及新颖特征的最宽广范围。
在单独的实现方案背景下描述的本说明书中的某些特征也可以在单个实施方案中以组合形式实施。相反，在单一实施方案背景下描述的各种特征也可单独在多个实施方案中或以任何合适的子组合来实施。此外，虽然上文可能将特征描述为以某些组合作用并且甚至最初是如此主张，但来自所主张的组合的一或更多特征在一些情况中可从该组合中删去，且所主张的组合可以针对子组合或子组合的变化。
类似地，尽管在附图中以特定顺序描绘了操作，但这不应理解为要求这些操作以所示的特定顺序或以连续顺序来执行，或是执行所有示出的操作以实现所期望的结果。此外，附图可以流程图形式示意性地描绘另一示例处理。然而，未描绘的其他操作可结合于示意性示出的示例处理中。例如，可在任何所示操作之前、之后、同时或之间执行一或更多额外操作。在某些情况中，多任务及并行处理可能是有利的。此外，上述实施方案中的各种系统部件的分离不应被理解为在所有实施方案中都要求这样的分离，且应当理解为，所述程序部件及系统可大体上在单一软件产品中整合在一起或封装至多个软件产品中。另外，其他实施方案都落在以下权利要求的范围内。在一些情况下，可按不同顺序执行权利要求中所描述的动作且仍达到所期望的结果。

Claims (43)

1.一种用于协助半导体处理工具的晶片搬运机械手的校准的系统，其包含：
自动校准晶片，其包含：
衬底，其尺寸被设置成能被所述晶片搬运机械手运送并且具有第一侧，所述第一侧被配置成当所述衬底由所述晶片搬运机械手运送时与所述晶片搬运机械手的末端执行器接触；
多个第一摄像传感器，其由所述衬底支撑且定位于偏离所述衬底的共同点的多个位置处，当所述衬底被定位成所述第一侧面向下时，每个所述第一摄像传感器具有面向下的视场；以及
第一控制器，其中所述第一控制器与所述第一摄像传感器中的每一者通信连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一摄像传感器围绕所述共同点以圆形阵列排列。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述衬底是标称圆形的，且具有与配置所述半导体处理工具来处理的半导体晶片相同的直径。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述衬底是标称圆形的，且具有与配置所述半导体处理工具来使用的边缘环相同的直径。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述衬底是标称圆形的，且具有介于配置所述半导体处理工具来使用的边缘环的外直径与内直径之间的直径。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述衬底是标称圆形的，且具有与介于边缘环的外直径与内直径之间的平均值相差在±10％内的直径，所述半导体处理工具被配置成使用所述边缘环。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述衬底是标称圆碟，所述圆碟具有选自由200mm、300mm和450mm所组成的群组的直径。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述自动校准晶片还包含被配置成将功率提供给至少所述第一控制器和所述第一摄像传感器的电源。
9.根据权利要求8所述的系统，其中：
所述电源是可充电的电池，且
所述自动校准晶片还包含无线充电特征，所述无线充电特征被配置成在所述可充电的电池与一电磁场对接时对所述可充电的电池充电。
10.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述自动校准晶片还包含第一无线通信接口，且
所述第一无线通信接口与所述第一控制器通信连接。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述第一无线通信接口包含选自由蓝牙收发器和WiFi收发器所组成的群组的一或多个无线通信接口。
12.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述自动校准晶片还包含一或多个方位传感器，且
所述一或多个方位传感器与所述第一控制器通信连接。
13.根据权利要求12所述的系统，其中每一方位传感器选自由测斜仪和加速度计所组成的群组。
14.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述自动校准晶片还包含一或多个震动传感器，且
所述一或多个震动传感器与所述第一控制器通信连接。
15.根据权利要求14所述的系统，其中每一震动传感器选自由加速度计、激光麦克风、以及光学距离测量传感器所组成的群组。
16.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述自动校准晶片还包含一或多个接近传感器，每一接近传感器被配置成测量当所述第一侧面向下时所述第一侧与位于所述接近传感器下方的物体之间的距离，且
所述一或多个接近传感器与所述第一控制器通信连接。
17.根据权利要求16所述的系统，其中每一接近传感器选自由光学接近传感器、电感式接近传感器、以及电容式接近传感器所组成的群组。
18.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述第一摄像传感器围绕所述共同点以圆形阵列排列，
所述衬底是标称圆形的，且具有与配置所述半导体处理工具来处理的半导体晶片相同的直径，
所述衬底是标称圆碟，且所述圆碟具有选自由200mm、300mm和450mm所组成的群组的直径，且
所述自动校准晶片还包含：
可充电的电池，其被配置成对至少所述第一控制器和所述第一摄像传感器提供功率；
无线充电特征，其被配置成在所述可充电的电池与电磁场对接时对所述可充电的电池充电；
第一无线通信接口，其与所述第一控制器通信连接，且包含选自由蓝牙收发器和WiFi收发器所组成的群组的一或多个无线通信接口；
一或多个震动传感器，其与所述第一控制器通信连接；以及
一或多个接近传感器，每一接近传感器与所述第一控制器通信连接且被配置成测量当所述第一侧面向下时所述第一侧与位于所述接近传感器下方的物体之间的距离。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的系统，其还包含所述半导体处理工具，其中所述半导体处理工具包含：
晶片搬运机械手；
一或多个晶片站；以及
第二控制器，其中：
每一晶片站包含一或多个对应的晶片支撑件，
所述晶片搬运机械手与所述第二控制器通信连接，且
所述第二控制器和所述第一控制器共同被配置成：
a)选择所述一或多个晶片站中的第一晶片站的所述一或多个晶片支撑件中的第一晶片支撑件；
b)使所述晶片搬运机械手将所述自动校准晶片定位在所述第一晶片站上方；以及
c)使每个第一摄像传感器在所述自动校准晶片定位在所述第一晶片支撑件上方时获得所述第一晶片支撑件的基准的对应的第一图像。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述第二控制器和所述第一控制器还被共同配置成基于所述第一图像判断所述第一晶片支撑件的中心点的位置信息。
21.根据权利要求19所述的系统，其中所述第二控制器和所述第一控制器还被共同配置成：
d)使所述晶片搬运机械手取回校准晶片；以及
e)使所述晶片搬运机械手将所述校准晶片传送至所述第一晶片支撑件，使得当沿着竖直轴观看时所述校准晶片的中心点标称居中于所述第一晶片支撑件的中心点上。
22.根据权利要求21所述的系统，其中所述第二控制器和所述第一控制器还被共同配置成：
f)使所述晶片搬运机械手将所述自动校准晶片定位于所述第一晶片支撑件与所述校准晶片上方；
g)使每个第一摄像传感器获得当所述自动校准晶片定位于所述第一晶片支撑件与所述校准晶片上方时所述第一晶片支撑件的基准与所述校准晶片的基准的对应的第二图像；以及
h)基于在所述第二图像中的所述第一晶片支撑件与所述校准晶片的基准之间的间隙尺寸判断所述校准晶片的所述中心点与所述第一晶片支撑件的所述中心点之间的晶片/晶片支撑件的水平偏移。
23.根据权利要求22所述的系统，其中所述第二控制器和所述第一控制器还被共同配置成：
i)比较所述晶片/晶片支撑件的水平偏移与晶片/晶片支撑件的水平偏移阈值；以及
j)响应于判断出所述晶片/晶片支撑件的水平偏移高于所述晶片/晶片支撑件的水平偏移阈值，使所述晶片搬运机械手将所述校准晶片相对于所述第一晶片支撑件重新定位以减少所述晶片/晶片支撑件的水平偏移。
24.根据权利要求23所述的系统，其中所述第二控制器和所述第一控制器还被共同配置成重复(f)至(j)N次或直到所述晶片/晶片支撑件的水平偏移处于或低于所述晶片/晶片支撑件的水平偏移阈值，以先发生者为准。
25.根据权利要求19所述的系统，其中所述第二控制器和所述第一控制器还被共同配置成：
d)使所述晶片搬运机械手取回第一边缘环；以及
e)使所述晶片搬运机械手将所述第一边缘环传送至所述第一晶片支撑件，使得当沿着竖直轴观看时所述第一边缘环的中心点标称居中于所述第一晶片支撑件的中心点上。
26.根据权利要求25所述的系统，其中所述第二控制器和所述第一控制器还被共同配置成：
f)使所述晶片搬运机械手将所述自动校准晶片定位于所述第一晶片支撑件与所述第一边缘环上方；
g)使每个第一摄像传感器获得当所述自动校准晶片定位于所述第一晶片支撑件与所述第一边缘环上方时所述第一晶片支撑件的基准与所述第一边缘环的基准的对应的第二图像；以及
h)基于在所述第二图像中的所述第一晶片支撑件的基准与所述第一边缘环的基准之间的间隙尺寸判断所述第一边缘环的所述中心点与所述第一晶片支撑件的所述中心点之间的边缘环/晶片支撑件的水平偏移。
27.根据权利要求26所述的系统，其中所述第二控制器和所述第一控制器还被共同配置成：
i)比较所述边缘环/晶片支撑件的水平偏移与边缘环/晶片支撑件的水平偏移阈值；以及
j)响应于判断出所述边缘环/晶片支撑件的水平偏移高于所述边缘环/晶片支撑件的水平偏移阈值，使所述晶片搬运机械手将所述第一边缘环相对于所述第一晶片支撑件重新定位以减少所述边缘环/晶片支撑件的水平偏移。
28.根据权利要求27所述的系统，其中所述第二控制器和所述第一控制器还被共同配置成重复(f)至(j)N次或直到所述边缘环/晶片支撑件的水平偏移处于或低于所述边缘环/晶片支撑件的水平偏移阈值，以先发生者为准。
29.根据权利要求25所述的系统，其中所述第二控制器和所述第一控制器还被共同配置成：
f)使所述晶片搬运机械手取回校准晶片；以及
g)使所述晶片搬运机械手将所述校准晶片传送至所述第一晶片支撑件，使得当沿着竖直轴观看时所述校准晶片的中心点标称居中于所述第一边缘环的所述中心点上。
30.根据权利要求29所述的系统，其中所述第二控制器和所述第一控制器还被共同配置成：
h)使所述晶片搬运机械手将所述自动校准晶片定位于所述第一晶片支撑件、所述第一边缘环和所述校准晶片上方；
i)使每个第一摄像传感器获得当所述自动校准晶片定位于所述第一晶片支撑件、所述校准晶片和所述第一边缘环上方时所述校准晶片的基准与所述第一边缘环的基准的对应的第二图像；以及
j)基于在所述第二图像中的所述校准晶片的基准与所述第一边缘环的基准之间的间隙尺寸判断所述第一边缘环的所述中心点与所述校准晶片的所述中心点之间的边缘环/晶片的水平偏移。
31.根据权利要求30所述的系统，其中所述第二控制器和所述第一控制器还被共同配置成：
k)比较所述边缘环/晶片的水平偏移与边缘环/晶片的水平偏移阈值；以及
l)响应于判断出所述边缘环/晶片的水平偏移高于所述边缘环/晶片的水平偏移阈值，使所述晶片搬运机械手将所述校准晶片相对于所述第一边缘环重新定位以减少所述边缘环/晶片的水平偏移。
32.根据权利要求31所述的系统，其中所述第二控制器和所述第一控制器还被共同配置成重复(h)至(1)M次或直到所述边缘环/晶片的水平偏移处于或低于所述边缘环/晶片的水平偏移阈值，以先发生者为准。
33.根据权利要求32所述的系统，其中所述第二控制器和所述第一控制器还被共同配置成：
使所述晶片搬运机械手将所述自动校准晶片重新定位于所述第一晶片支撑件、所述第一边缘环和所述校准晶片上方；
使每个第一摄像传感器获得当所述自动校准晶片定位于所述第一晶片支撑件、所述校准晶片和所述第一边缘环上方时所述校准晶片的所述基准与所述第一晶片支撑件的所述基准的对应的第三图像；以及
基于在所述第三图像中所述第一晶片支撑件的基准与所述校准晶片的基准之间的间隙尺寸判断所述第一晶片支撑件的所述中心点与所述校准晶片的所述中心点之间的晶片支撑件/晶片的水平偏移。
34.根据权利要求32所述的系统，其中所述第二控制器和所述第一控制器还被共同配置成：
比较所述晶片支撑件/晶片的水平偏移与晶片支撑件/晶片的水平偏移阈值；以及
响应于判断出所述晶片支撑件/晶片的水平偏移高于所述晶片支撑件/晶片的水平偏移阈值，使所述晶片搬运机械手将至少一个对象相对于所述第一晶片支撑件重新定位，所述至少一个对象选自由所述校准晶片和所述边缘环所组成的群组。
35.根据权利要求34所述的系统，其中：
所述半导体处理工具包含半导体处理室，
所述第一晶片站位于所述半导体处理室中，且
所述第一晶片支撑件包含所述半导体处理室中的基座。
36.根据权利要求34所述的系统，其中：
所述半导体处理工具包含用于在不同的压力环境之间传送晶片的加载锁，
所述第一晶片站位于所述加载锁中，且
所述第一晶片支撑件是所述加载锁中的结构。
37.根据权利要求34所述的系统，其中：
所述半导体处理工具包含用于在处理操作之前、之后、或之间储存一或多个晶片的缓冲器，
所述第一晶片站位于所述缓冲器中，且
所述第一晶片支撑件是所述缓冲器中的多个晶片支撑架中的一者。
38.根据权利要求34所述的系统，其中：
所述半导体处理工具包含用于在不同的压力环境之间传送晶片的加载锁，
所述第一晶片站位于所述加载锁中，且
所述第一晶片支撑件是所述加载锁中的结构。
39.根据权利要求12或13所述的系统，其还包含所述半导体处理工具，其中所述半导体处理工具包含：
晶片搬运机械手；
一或多个晶片站；以及
第二控制器，其中：
每一晶片站包含一或多个对应的晶片支撑件，
所述晶片搬运机械手和所述第二控制器通信连接，且
所述第二控制器和所述第一控制器被共同配置成：
a)选择所述一或多个晶片站中的第一晶片站的所述一或多个晶片支撑件中的第一晶片支撑件；
b)使所述晶片搬运机械手将所述自动校准晶片传送至所述第一晶片站；以及
c)使所述一或多个方位传感器获得所述衬底的倾斜测量值。
40.根据权利要求39所述的系统，其中所述第二控制器被配置成在进行(b)之前从所述第一晶片支撑件移除边缘环。
41.根据权利要求14或15所述的系统，其还包含所述半导体处理工具，其中所述半导体处理工具包含：
晶片搬运机械手；
一或多个晶片站；以及
第二控制器，其中：
每一晶片站包含一或多个对应的晶片支撑件，
所述晶片搬运机械手和所述第二控制器通信连接，并且
所述第二控制器和所述第一控制器还被共同配置成：
a)选择所述一或多个晶片站中的第一晶片站的所述一或多个晶片支撑件中的第一晶片支撑件，其中所述第一晶片支撑件包含多个升降销；
b)使所述升降销与所述第一晶片支撑件之间发生相对位移以使所述升降销从所述第一晶片支撑件突出；
c)使所述晶片搬运机械手将所述自动校准晶片传送至所述升降销；
d)当所述自动校准晶片由所述升降销支撑时，使所述升降销与所述第一晶片支撑件之间发生更进一步的相对位移；
e)在(d)期间从所述一或多个震动传感器获得震动数据；
f)评估所述震动数据以判断所述震动数据是否指示震动超过预定阈值；以及
g)当所述震动数据超过所述预定阈值时提供通知。
42.根据权利要求41所述的系统，其中作为(d)的一部分，所述第二控制器被配置成：使所述升降销与所述第一晶片支撑件之间发生更进一步的相对位移，以使所述升降销不再从所述第一晶片支撑件突出且所述自动校准晶片搁置在所述第一晶片支撑件的上表面上。
43.根据权利要求16或17所述的系统，其还包含所述半导体处理工具，其中所述半导体处理工具包含：
晶片搬运机械手；
一或多个晶片站；以及
第二控制器，其中：
所述晶片搬运机械手和所述第二控制器通信连接，且
所述第二控制器和所述第一控制器还被共同配置成：
a)至少部分地基于边缘环由所述第一晶片支撑件支撑的指示，选择所述一或多个晶片站中的第一晶片站的所述一或多个晶片支撑件中的第一晶片支撑件；
b)使所述自动校准晶片被放置到所述边缘环上；
c)使每一接近传感器测量所述第一晶片支撑件和所述自动校准晶片之间的距离；
d)基于所述一或多个距离判断与所述边缘环相关的一或多个高度测量值；
e)评估所述一或多个高度测量值以判断与所述边缘环相关的高度是否超过预定阈值；以及
f)当与所述边缘环相关的所述高度超过所述预定阈值时提供通知。
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