CN114830321B - 自动教学外壳系统 - Google Patents

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Abstract

自动教学外壳系统包括多个表面，其至少部分地包围自动教学外壳系统的内部容积。自动教学外壳系统进一步包括至少部分地设置在内部容积内的自动教学销。自动教学销是可扫描的特征，其在自动教学外壳系统内具有固定位置。自动教学外壳系统进一步包括耦接到多个表面的一个或多个表面的前接口，以将自动教学外壳系统与晶片处理系统的装载端口的基本垂直部分接合。自动教学销能够实现晶片处理系统的机械臂的自动教学操作。自动教学操作是将自动教学外壳系统内的固定位置自动教学给晶片处理系统的机械臂的操作。

Description

自动教学外壳系统
技术领域
本公开内容的实施方式涉及外壳系统(诸如在晶片处理系统中使用的那些外壳系统)，并且特别地关于被配置为实现自动教学操作的外壳系统。
背景技术
在半导体处理和其他电子处理中，经常使用平台，该平台使用机械臂以在处理腔室之间、从储存区域(例如，前开式标准舱(FOUP))向处理腔室、从处理腔室向储存区域等等运输物体(诸如晶片)。处理系统(诸如晶片处理系统)具有用于处理晶片的一个或多个处理腔室。气体可用于在处理腔室中蚀刻晶片(例如，可在将晶片静电夹持在蚀刻腔室中的位置中的同时蚀刻晶片)。机械臂从特定位置拾取物体并将物体运输到特定位置。
发明内容
以下是本公开内容的简化的概述，以便提供对本公开内容的某些方面的基本理解。该概述不是本公开内容的广泛概述。其既不旨在标识本公开内容的关键或重要元素，也不旨在描绘本公开内容的特定实现方式的任何范围或权利要求书的任何范围。其唯一目的是以简化的形式呈现本公开内容的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的前序。
在本公开内容的一个方面中，一种自动教学外壳系统包括：多个表面，其至少部分地包围自动教学外壳系统的内部容积。自动教学外壳系统进一步包括至少部分地设置在内部容积内的自动教学销。自动教学销是可扫描的特征，其在自动教学外壳系统内具有固定位置。自动教学外壳系统进一步包括耦接到多个表面的一个或多个表面的前接口，以使自动教学外壳系统与晶片处理系统的装载端口的基本垂直部分接合(interface)。自动教学销能够实现晶片处理系统的机械臂的自动教学操作。自动教学操作是将自动教学外壳系统内的固定位置自动教学给晶片处理系统的机械臂的操作。
在本公开内容的另一方面中，一种方法包括以下步骤：将自动教学外壳系统的前接口与晶片处理系统的工厂接口的装载端口的基本垂直部分接合，以建立包括有自动教学外壳系统的内部容积和工厂接口的内部的密封环境。方法进一步包括以下步骤：通过工厂接口的机械臂扫描设置在自动教学外壳系统的内部容积内的自动教学销，同时保持密封环境。方法进一步包括以下步骤：基于扫描的结果来确定与自动教学外壳系统相关联的固定位置。内容物将由机械臂基于固定位置而传送。
在本公开内容的另一方面中，一种外壳系统包括多个表面，其至少部分地包围外壳系统的内部容积。外壳系统进一步包括设置在内部容积中的多个支撑结构。外壳系统进一步包括设置在内部容积中的多个支撑结构上的校准基板。校准基板包括校准销。外壳系统进一步包括耦接到多个表面的一个或多个的前接口。前接口被配置为使外壳系统与晶片处理系统的装载端口的基本垂直部分接合。校准基板使晶片处理系统的机械臂的校准操作能够自动确定机械臂的机械臂误差。
附图说明
本公开内容通过在附图的各图中以示例性的方式而非限制的方式描绘了本公开内容，在附图中，相同的附图标记指示相似的元件。应当注意，在本公开内容中对“一个(an)”或“一者(one)”实施方式的不同引用不一定是同一实施方式，并且这样的引用意味着至少一个。
图1显示了根据某些实施方式的处理系统。
图2A显示了根据某些实施方式的自动教学外壳系统的前视图。
图2B显示了根据某些实施方式的自动教学外壳系统的分解透视图。
图2C显示了根据某些实施方式的设置在自动教学外壳系统中的校准基板的透视图。
图3A显示了根据某些实施方式的自动教学外壳系统的自动教学销的前视图。
图3B显示了根据某些实施方式的自动教学外壳系统的自动教学销的俯视图。
图4A显示了根据某些实施方式的机械臂的俯视图。
图4B显示了根据某些实施方式的机械臂的俯视图。
图4C显示了根据某些实施方式的使用自动教学外壳系统来执行校准操作的方法。
图5A-5D显示了根据某些实施方式的使用自动教学外壳系统来执行自动教学操作、校准操作或诊断操作的一者或多者的方法。
图6是显示根据某些实施方式的计算机系统的方框图。
具体实施方式
本文描述的实施方式关于自动教学外壳系统。机械臂(例如，大气机器人、工厂接口机器人等的机械臂)设置在晶片处理系统的工厂接口内部，并在晶片处理系统内移动晶片。外壳系统(例如，FOUP或其他基板外壳系统)用于运输诸如晶片的物体。外壳系统在运输期间提供了密封的环境。外壳系统与晶片处理系统接合(例如，对接到、密封到等)，从而形成密封环境，该密封环境包括外壳系统的内部容积和工厂接口的内部容积。在操作期间，机械臂从外壳系统移除物体及/或将物体插入外壳系统中，并且一旦外壳系统的晶片已完成处理，外壳系统便会从晶片处理系统关闭并移除(例如，用门来密封并解除对接)。机械臂将从外壳系统的特定位置拾取晶片，并将晶片放置在外壳系统中的特定位置。
具有误差的机械臂会损坏晶片、外壳系统和/或机械臂。机械臂误差与教学、校准和/或部件诊断有关。教学是指向机械臂教学外壳系统的位置(例如，参考点)。例如，参考点可为外壳系统的中心。校准是指确定机械臂的移动中的误差(例如，关节运动误差、关节滞后和关节反冲(joint backlash))，并调整机械臂的设置以补偿所确定的误差。诊断是指确定机械臂的部件是否发生故障。例如，机械臂的端效器具有平坦的上表面、从平坦的上表面向上延伸的突起(例如，牙尖)和设置在平坦的上表面上方的柱塞。端效器被配置成通过致动柱塞以将基板固定在致动的柱塞与远端上的突起之间而抓取设置在平坦的上表面上的基板。可执行诊断以确定机械臂的柱塞是否发生故障(例如，柱塞没有伸出足够远的距离来固定基板，柱塞没有足够快地致动等等)。
若尚未向机械臂教学外壳系统的位置(例如，外壳系统的中心位置)，则机械臂将尝试从错误的位置拾取晶片和/或将晶片放置到错误的位置上。从错误的位置拾取晶片和/或将晶片放置在错误的位置会损坏晶片、外壳系统和/或机械臂。另外，即使指示机械臂在正确的位置拾取和放置晶片，若机械臂没有经过校准，那么它通常实际上不会在这些正确的位置实现拾取和放置。若未校准机械臂，则由未校准而导致的机械臂的移动误差会导致机械臂从错误的位置拾取晶片和/或将晶片放置到错误的位置上，从而损坏晶片、外壳系统和/或机械臂。另外，即使已向机械臂教学了外壳系统的中心位置或零位置，并且已经对其进行了校准，其也可能会发生故障，从而损坏晶片、外壳系统和/或机械臂。因此，在一些实施方式中，执行诊断以确定机械臂是否发生故障和/或确定机械臂如何发生故障。由未向机械臂教学外壳系统的正确位置、未校准机械臂的移动和/或未正确诊断机械臂的故障部件而导致的误差可能进一步导致晶片处理不当。
常规地，向机械臂教学位置、校准机械臂的移动及诊断机械臂的故障部件(例如，确定机械臂的误差、确定机械臂的速度下降到阈值速度以下等)是手动处理的。对于手动处理而言，技术人员打开晶片处理系统(导致将晶片处理系统的工厂接口内的密封环境曝露在大气中)，手动操作机械臂(可能将污染物引入机械臂)，并手动执行教学、校准和诊断。在打开晶片处理系统之后，晶片处理系统将经历漫长的重新认证处理，在此处理期间，晶片处理系统无法用于处理晶片。重新认证处理会影响生产线的产量、调度、品质、使用者时间、所用的能量等。
本文公开的装置、系统和方法提供了自动教学外壳系统(例如，FOUP)，以实现自动教学操作、校准操作或诊断操作的一者或多者。在一个实施方式中，自动教学外壳系统包括至少部分地包围自动教学外壳系统的内部容积的表面(例如，顶表面、侧表面、底表面、后表面等)。自动教学销至少部分地设置在内部容积内。自动教学销是在自动教学外壳系统内具有固定位置的可扫描特征(例如，可由机械臂扫描的圆柱形特征)。耦接到表面(例如，侧表面、顶表面、底表面等)的一个或多个表面的前接口(例如，门框架)使自动教学外壳系统与晶片处理系统的装载端口的基本垂直部分接合(例如，密封)。自动教学外壳系统包括固定至自动教学外壳系统的表面(例如，壁)的底表面(例如，底壁)的底座板。自动教学销固定在底座板上，并穿过底表面延伸到内部容积中。底座板使自动教学外壳系统与装载端口的基本水平部分接合。基本水平部分包括运动(kinematic)装置(例如，运动销、运动凸缘等)，以将自动教学外壳系统定位在正确位置(例如，每次自动教学外壳系统与装载端口接合时的相同位置)。机械臂扫描自动教学销以执行自动教学操作。自动教学操作是用于自动确定自动教学外壳系统、装载端口的基本水平部分、运动装置或类似者(例如，基于自动教学销的位置)的一者或多者的固定位置(例如，中心)的操作。机械臂使用所确定的固定位置从与装载端口接合的其他外壳系统中移除物体和/或将物体插入其他外壳系统中。
在一些实施方式中，将校准基板设置在自动教学外壳系统的内部容积中的支撑结构上。校准基板基本上是水平的，并且包括固定到校准基板的上表面的校准销。机械臂使用校准基板来执行校准操作。机械臂扫描校准销以确定校准基板(例如，校准销)的第一位置，机械臂从支撑结构移除校准基板(例如，从自动教学外壳系统移除校准基板)，机械臂被指示以将校准基板放置在支撑结构上的第一位置处，机械臂扫描校准销以确定校准基板的第二位置，并且机械臂基于在第一位置和第二位置之间的差异来确定机械臂误差。
在一个实施方式中，机械臂被校准基板使用来执行诊断操作。校准基板在第一定向上具有第一宽度，且在第二定向上具有第二宽度。在一些示例中，校准基板的周边包括凹口。移动机械臂以使其在第一定向上设置在校准基板下方，致动机械臂的柱塞以将校准基板固定在第一定向上，并确定在将校准基板固定在第一定向上时是否发生第一误差。在第二定向上重复相同的处理，以确定在将校准基板固定在第二定向上时是否发生第二误差。在一些实施方式中，第一或第二误差包括柱塞的一个或多个花费多于时间的阈值量来固定在校准基板上、柱塞延伸的距离不等于在机械臂与校准基板之间的距离、或类似者。
本文公开的装置、系统和方法具有优于常规解决方案的优点。自动教学外壳系统与晶片处理系统的装载端口接合，并且在不打开晶片处理系统(例如，不打开晶片处理系统的工厂接口)且没有随后的晶片处理系统的重新认证处理的情况下(例如，在保持密封环境的同时实现操作的执行)，进行自动的自动教学操作、自动的校准操作和/或自动的部件诊断操作的一者或多者。装载端口被配置为接受不同类型的外壳系统，诸如前开口标准舱(FOUP)。装载端口密封至自动教学外壳系统的前接口，以防止晶片处理系统(工厂接口)中的污染，防止有害气体离开晶片处理系统(工厂接口)和/或在工厂接口内保持惰性环境。自动教学外壳系统包括自动教学销，以实现自动教学操作。在一些实施方式中，自动教学外壳系统包括校准基板，以实现校准操作或诊断操作的一者或多者。自动教学外壳系统用于学习相对于装载端口的固定位置、机械臂误差和/或机械臂的问题，以使机械臂受控以从正确的位置移除晶片并将晶片放置在正确的位置上。如此一来，自动教学外壳系统减少了晶片中的误差，并减少了对机械臂、外壳系统和/或晶片处理系统的损坏。与传统解决方案相比，使用自动教学外壳系统对产线的产量、调度、品质、使用者时间、所用能源等的影响更小。
用于自动教学操作的自动教学外壳系统是出于说明的目的，而并非出于限制。在一些实施方式中，自动教学外壳系统用于校准操作、诊断操作或自动教学操作的一者或多者。在一些实施方式中，自动教学外壳系统不用于自动教学操作(例如，用于没有自动教学操作的校准和/或诊断操作)。
图1显示了根据某些实施方式的处理系统100(例如，晶片处理系统)。处理系统100包括工厂接口101和装载端口128(例如，装载端口128A-128D)。在一些实施方式中，装载端口128A-128D直接安装到(例如，密封抵住)工厂接口101。外壳系统130(例如，匣、FOUP、处理套件外壳系统、自动教学外壳系统或类似者)被配置为可移动地耦接(例如，对接)到装载端口128A-128D。参考图1，外壳系统130A耦接到装载端口128A，外壳系统130B耦接到装载端口128B，外壳系统130C耦接到装载端口128C，且外壳系统130D耦接到装载端口128D。在一些实施方式中，一个或多个外壳系统130耦接到装载端口128，用于将晶片和/或其他基板传送到处理系统100中以及从处理系统100中传送出。每个外壳系统130可密封抵住相应的装载端口128。在一些实施方式中，第一外壳系统130A对接至装载端口128A(例如，用于教学、校准和/或诊断工厂接口101的机械臂)。一旦执行了这样的一个操作或多个操作后，接着将第一外壳系统130A从装载端口128A上卸下，并接着将第二外壳系统130(例如，含有晶片的FOUP)对接到相同的装载端口128A。在一些实施方式中，外壳系统130(例如，外壳系统130A)是用于执行自动教学操作、校准操作或诊断操作的一种或多种的自动教学外壳系统。在一些实施方式中，外壳系统130(例如，外壳系统130B)是处理套件外壳系统，用于将内容物110(诸如处理套件环)传送到处理系统100中或从处理系统100传送出。
在一些实施方式中，装载端口128包括形成垂直开口(或基本垂直开口)的前接口。装载端口128另外包括用于支撑外壳系统130(例如，匣、自动教学外壳系统)的水平表面。每个外壳系统130(例如，晶片的FOUP、自动教学外壳系统、处理套件外壳系统)具有形成垂直开口的前接口。外壳系统130的前接口经调整尺寸以与装载端口128的前接口接合(例如，密封到前接口)(例如，外壳系统130的垂直开口的尺寸与装载端口128的垂直开口的尺寸大致相同)。外壳系统130放置在装载端口128的水平表面上，并且外壳系统130的垂直开口与装载端口128的垂直开口对准。外壳系统130的前接口与装载端口128的前接口互连(例如，夹紧到、固定到、密封到装载端口128的前接口)。外壳系统130的底板(例如，底座板)具有与装载端口128的水平表面啮合的特征(例如，与装载端口运动销特征啮合的装载特征(诸如，凹陷或插座)、用于销间隙的装载端口特征、和/或外壳系统对接托盘闩锁夹紧特征)。相同的装载端口128用于不同类型的外壳系统130(例如，自动教学外壳系统、处理套件外壳系统、含有晶片的匣等)。
在一些实施方式中，外壳系统130(例如，自动教学外壳系统)包括用于执行自动教学操作的自动教学销。在一些实施方式中，外壳系统130包括用于执行校准操作或诊断操作的一者或多者的校准基板(例如，包括校准销)。因此，外壳系统130可包括自动教学销和校准基板两者。
在一些实施方式中，外壳系统130B(例如，处理套件外壳系统)包括一个或多个内容物110(例如，处理套件环、空的处理套件环载体、设置在处理套件环载体上的处理套件环、放置验证晶片等的一者或多者)。在一些示例中，外壳系统130B耦接到工厂接口101(例如，经由装载端口128)，使得能够将处理套件环载体上的处理套件环自动传送到处理系统100中，以替换用过的处理套件环。
在一些实施方式中，处理系统100还包括将工厂接口101耦接到相应的脱气腔室104a、104b的第一真空端口103a、103b。第二真空端口105a、105b耦接至相应的脱气腔室104a、104b，并且设置在脱气腔室104a、104b与传送腔室106之间，以促进将晶片和内容物110(例如，处理套件环)传送到传送腔室106中。在一些实施方式中，处理系统100包括和/或使用一个或多个脱气腔室104和相应数量的真空端口103、105(例如，处理系统100包括单个脱气腔室104、单个第一真空端口103、和单个第二真空端口105)。传送腔室106包括设置在其周围并与其耦接的多个处理腔室107(例如，四个处理腔室107、六个处理腔室107等)。处理腔室107通过相应端口108(诸如狭缝阀或类似者)耦接至传送腔室106。在一些实施方式中，工厂接口101处于较高的压力(例如，大气压)，而传送腔室106处于较低的压力(例如，真空)。每个脱气腔室104(例如，装载锁定、压力腔室)具有用于将脱气腔室104与工厂接口101密封的第一门(例如，第一真空端口103)和用于将脱气腔室104与传送腔室106密封的第二门(例如，第二真空端口105)。当打开第一门并关闭第二门时，内容物将从工厂接口101传送到脱气腔室104中，第一门将关闭，脱气腔室104中的压力将减小以匹配传送腔室106，第二门将打开，且内容物将从脱气腔室104中传送出去。将使用局部中心寻找(local centerfinding,LCF)装置来在传送腔室106中对准内容物(例如，在内容物进入处理腔室107之前，在内容物离开处理腔室107之后)。
在一些实施方式中，处理腔室107包括蚀刻腔室、沉积腔室(包括原子层沉积、化学气相沉积、物理气相沉积或上述沉积的等离子体增强型)、退火腔室或类似者的一个或多个。
工厂接口101包括工厂接口机器人111。工厂接口机器人111包括机械臂，诸如选择顺应性组装机械臂(selective compliance assembly robot arm,SCARA)机器人。SCARA机械人的示例包括2连杆SCARA机器人、3连杆SCARA机器人、4连杆SCARA机器人等。工厂接口机器人111在机械臂的一端包括端效器。端效器被配置为拾取和处理特定物体，诸如晶片。替代地或附加地，端效器配置为处理物体(诸如校准基板和处理套件环(边缘环))。端效器还被配置为扫描物体(例如，自动教学销、校准销等)，这将在下面更详细地描述(例如，图4A-4C)。机械臂具有一个或多个连杆或构件(例如，腕构件、上臂构件、前臂构件等)，连杆或构件被配置为移动的，以将端效器沿不同的定向移动到不同的位置。
工厂接口机器人111配置为在外壳系统130(例如，匣、FOUP)和脱气腔室104a、104b(或装载端口)之间传送物体。尽管常规系统与由操作者打开(例如，拆卸、破坏密封、污染)处理系统100(例如，工厂接口101)来教学、校准和/或诊断机械臂(例如，工厂接口机器人的机械臂)的故障相关联，处理系统100被配置为促进自动教学、校准和/或诊断，而无需操作者打开(例如，拆卸、破坏密封、污染)处理系统100。因此，在实施方式中，可在自动教学、校准和/或诊断操作期间维持包括有外壳系统130的内部容积和工厂接口101的内部容积的密封环境。
在实施方式中，使用外壳系统130(例如，自动教学外壳系统的自动教学销)来向工厂接口机器人111教学相对于装载端口128的固定位置。在一个实施方式中，固定位置对应于放置在特定装载端口128处的外壳系统130A(例如，自动教学外壳系统)的中心位置，这在实施方式中也对应于放置在特定装载端口128处的外壳系统130B(例如，基板的匣)的中心位置。替代地，固定位置可对应于外壳系统130内的其他固定位置，诸如外壳系统130的前部或后部。在一些实施方式中，使用外壳系统130(例如，自动教学外壳系统的自动教学销和/或校准基板)来校准工厂接口机器人111。在一些实施方式中，使用外壳系统130(例如，自动教学外壳系统的校准基板)来诊断工厂接口机器人111。
传送腔室106包括传送腔室机器人112。传送腔室机器人112包括机械臂，在该机械臂的一端处具有端效器。端效器配置为处理特定物体，诸如晶片。在一些实施方式中，传送腔室机器人112是SCARA机器人，但是在一些实施方式中，传送腔室机器人112相较于工厂接口机器人111可具有更少的连杆和/或更少的自由度。
控制器109控制处理系统100的各个方面。控制器109是和/或包括计算装置，诸如个人计算机、服务器计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、微控制器等等。控制器109包括一个或多个处理装置，在一些实施方式中，它们是通用处理装置(诸如微处理器、中央处理单元或类似者)。更具体地，在一些实施方式中，处理装置是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器或实现其他指令集的处理器或实现指令集的组合的处理器。在一些实施方式中，处理装置是一个或多个专用处理装置，诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数位信号处理器(DSP)、网络处理器或类似者。在一些实施方式中，控制器109包括数据储存装置(例如，一个或多个盘片驱动器和/或固态驱动器)、主存储器、静态存储器、网络接口和/或其他部件。在一些实施方式中，控制器109执行指令以执行本文描述的方法或处理的任一者或多者。指令储存在计算机可读储存介质上，计算机可读储存介质包括主存储器、静态存储器、辅助存储器和/或处理装置的一者或多者(在执行指令期间)。在一些实施方式中，控制器109从工厂接口机器人111和晶片传送腔室机器人112接收信号并向其发送控制。
图1示意性地显示了将内容物110(例如，耦接至处理套件环载体的处理套件环)传送到处理腔室107中。根据本公开内容的一个方面，内容物110经由位于工厂接口101中的工厂接口机器人111从处理套件外壳系统130B移除。工厂接口机器人111将内容物110通过第一真空端口103a、103b的一者传送到相应的脱气腔室104a、104b中。位于传送腔室106中的传送腔室机器人112通过第二真空端口105a或105b从脱气腔室104a、104b的一者移除内容物110。传送腔室机器人112将内容物110移动到传送腔室106中，在此处，内容物110通过相应的端口108传送至处理腔室107。虽然为了清晰的目的而未显示于图1中，内容物110的传送包括处理套件环载体上的处理套件环的传送、空的处理套件环载体的传送、放置验证晶片的传送等。
图1显示了内容物110的传送的一个示例，然而，也可想到其他示例。在一些示例中，可想到，处理套件外壳系统130B耦接至传送腔室106(例如，经由安装至传送腔室106的装载端口)。内容物110将通过传送腔室机器人112从传送腔室106装载到处理腔室107中。另外，在一些实施方式中，内容物110装载在基板支撑基座(substrate support pedestal,SSP)中。在一些实施方式中，附加的SSP被定位成与工厂接口101连通，工厂接口101与所示的SSP相对。以与本文所述的任何方式相反的方式，将处理过的内容物110(例如，用过的处理套件环)从处理系统100移除。当利用多个外壳系统130B或外壳系统130B和SSP的组合时，在一些实施方式中，一个SSP或外壳系统130B将用于未处理的内容物110(例如，新的处理套件环)，而另一个SSP或外壳系统130B将用于接收处理后的内容物110(例如，用过的处理套件环)。在经由机械臂传送内容物110之前，外壳系统130A用于执行(例如，工厂接口机器人111、传送腔室机器人112等的)机械臂的自动教学操作、校准操作或诊断操作的一者或多者。自动教学、校准或诊断操作的一者或多者可使机械臂能够正确地从外壳系统130B的特定位置移除物体，并将物体正确地放置在外壳系统130B中的特定位置中(例如，一旦将外壳系统130B对接到之前与外壳系统130A对接的同一装载端口128后)。
处理系统100包括腔室，诸如工厂接口101(例如，设备前端模组(EFEM))和与工厂接口101相邻的腔室(例如，装载端口128、外壳系统130、SSP、脱气腔室104，诸如装载锁定或类似者)。腔室的一者或多者被密封(例如，腔室的每一者被密封)。相邻的腔室被密封到工厂接口101。在一些实施方式中，将惰性气体(例如，氮气、氩气、氖气、氦气、氪气或氙气的一种或多种)提供到腔室(例如，工厂接口101和/或相邻的腔室)的一者或多者中，以提供一个或多个惰性环境。在一些示例中，工厂接口101是惰性EFEM，其维持工厂接口101内的惰性环境(例如，惰性EFEM小型环境)，使得使用者不需要进入工厂接口101(例如，处理系统100被配置成在工厂接口101内无法手动存取)。
在一些实施方式中，将气流(例如，惰性气体、氮气)提供到处理系统100的一个或多个腔室(例如，工厂接口101)中。在一些实施方式中，气流大于通过一个或多个腔室的泄漏，以在一个或多个腔室内维持正压。在一些实施方式中，工厂接口101内的惰性气体被再循环。在一些实施方式中，惰性气体的一部分被排出。在一些实施方式中，进入工厂接口101的非再循环气体的气体流量大于排出的气流和气体泄漏，以维持工厂接口101内的惰性气体的正压。在一些实施方式中，工厂接口101耦接到一个或多个阀和/或泵，以提供进入和离开工厂接口101的气流。(例如，控制器109的)处理装置控制进入和离开工厂接口101的气流。在实施方式中，处理装置从一个或多个传感器(例如，氧气传感器、湿度传感器、运动传感器、门致动传感器、温度传感器、压力传感器等)接收传感器数据，并基于传感器数据确定流入和/或流出工厂接口101的惰性气体的流速。
外壳系统130允许在不打开工厂接口101和相邻腔室内的密封环境的情况下教学、校准和/或诊断(例如，工厂接口机器人的)机械臂。机械臂的教学、校准和诊断将在下面详细讨论。外壳系统130响应于对接在装载端口128上而密封到装载端口128。外壳系统130提供净化端口通路，使得可在打开外壳系统130之前净化外壳系统130的内部以最小化工厂接口101内惰性环境的干扰。
图2A显示了根据某些实施方式的自动教学外壳系统200(例如，图1的外壳系统130)的前视图。自动教学外壳系统200被配置为能够进行自动教学操作、校准操作或诊断操作的一者或多者。
自动教学外壳系统200包括至少部分地包围(例如，形成腔或腔室的)内部容积202的表面(例如，壁、侧壁、基本平面的结构等)。在一些实施方式中，内部容积202是小型环境(例如，密封环境)。在一些实施方式中，内部容积202保持为基本无颗粒(例如，基本未污染)。在一些实施方式中，自动教学外壳系统200包括抑制内部容积202中的任何颗粒的风扇(例如，在顶表面处)。在一些实施方式中，内部容积基本上没有(或完全没有)湿气、氧气、颗粒(如灰尘)或类似者的一者或多者。
表面包括侧壁表面210A-210B(例如，侧壁)、底表面212(例如，底壁)、顶表面214(例如，顶壁)和后表面216(例如，后壁)。在一些实施方式中，表面形成可夹持的盆(tub)。表面(例如，侧壁表面210A-210B、底表面212、顶表面214等)的一个或多个形成前接口。前接口被配置成与用于运输自动教学外壳系统200的门接合(例如，密封)。前接口被配置成与晶片处理系统的装载端口的基本垂直部分接合(例如，密封)。响应于将前接口密封到门或装载端口，自动教学外壳系统200创建了密封的环境(例如，气体和/或颗粒不会从晶片处理系统外侧的周围环境离开或进入自动教学外壳系统200)。
在一些实施方式中，自动教学外壳系统200包括耦接至底表面212的底座板220(例如，适配器板)。底座板220被配置为与装载端口的水平部分接合。底座板220具有用于容纳装载端口的水平部分的运动装置(例如，运动销、精确定位的销)的特征(例如，凹陷、插座、运动接口)。在一些实施方式中，在将自动教学外壳系统200与装载端口接合之前，将底座板220固定到底表面212。在一些实施方式中，底座板220固定到装载端口，且接着将底表面212固定到底座板220。在一些实施方式中，自动教学外壳系统200具有用于密封底表面212中的开口的密封件(例如，可压碎(crushable)的密封件、垫圈)，自动教学销230延伸穿过该开口。
在一些实施方式中，高架运输(overhead transport,OHT)凸缘222或至少一个手柄224的一者或多者耦接到自动教学外壳系统200的一个或多个表面，以用于自动教学外壳系统200的运输(例如，自动运输、手动运输等)。在一些实施方式中，OHT凸缘222耦接到顶表面214。在一些实施方式中，第一手柄224A设置在第一侧壁表面210A上，且第二手柄224B设置在第二侧壁表面210B上。
在一些实施方式中，自动教学销230至少部分地设置在内部容积202内。在一些实施方式中，自动教学销230耦接至底座板220，且自动教学销的至少一部分延伸穿过底表面212中的开口进入内部容积202中。自动教学销230能够实现自动教学操作(例如，参见图5C的方法540)。在一些实施方式中，自动教学销230位于底座板220的中心。
在一些实施方式中，校准基板240设置在内部容积202中。校准基板240是端效器可抓持和移动的平坦物体(例如，晶片)。校准基板240是半固定的(例如，浮动的半固定校准基板240)，用于执行传感器校准(例如，校准操作)。
在一些实施方式中，校准销242设置在(例如，固定至)校准基板240的上表面上。在一些实施方式中，校准基板240设置在内部容积202中的一个或多个支撑结构244上(例如，在三到四个支撑结构上)。在一些实施方式中，校准基板240设置在第一和第二支撑结构244A-244B上，第一和第二支撑结构244A-244B设置在后表面216附近。在一些实施方式中，校准基板240设置在邻近前接口的支撑结构244C-244D上(例如，作为支撑结构244A-244B的补充)。在一些实施方式中，套环246设置在自动教学销230上，且校准基板240设置在套环246上(例如，作为支撑结构244A-244B的补充)。在一些实施方式中，支撑结构244设置在底表面212上(例如，从底表面212延伸到校准基板240)。在一些实施方式中，支撑结构244设置在侧壁表面210A、侧壁表面210B或后表面216的一个或多个上。校准基板240能够实现校准操作(例如，参见图5B的方法520)或诊断操作(例如，参见图5D的方法560)的一者或多者。
在一些实施方式中，自动教学外壳系统200包括单个自动教学销230(例如，自动教学外壳系统200包括或不包括校准销242)。替代地，自动教学系统200包括多个自动教学销230。在一些实施方式中，自动教学外壳系统200包括单个校准销242(例如，自动教学外壳系统200包括或不包括自动教学销230)。在一些实施方式中，自动教学外壳系统200包括自动教学销230和校准销242。在一些实施方式中，自动教学销230和校准销242是单个销(例如，单个销可用于自动教学和用于校准两者)。
在一些实施方式中，自动教学外壳系统200包括销(例如，自动教学销230和/或校准销242)，其中销的至少一部分的形状(例如，梯形)被配置为提供校准和角度检测。在一些示例中，销的梯形部分提供校准和角度检测两者，并且易于加工成车削零件。在一些实施方式中，梯形部分的角落经由压配销而定位(例如，四个角落可为压配销来代替单个机械加工特征)以提高精度。
在一些实施方式中，为了提供校准，销的至少一部分具有围绕中心销(例如，销的圆柱形部分)具有偏斜或不对称的形状(例如，梯形)。将销的第一部分(例如，销的圆柱形部分)的对称性与销的第二部分(例如，销的梯形部分)的非对称性进行比较，以进行校准。机械臂在z方向上执行移动(例如，向上或向下移动)，以扫描销的第一部分(例如，圆柱形)和第二部分(例如，梯形)来进行比较。机械臂围绕单个关节执行旋转运动，以从第一角度和第二角度测量第二部分(例如，梯形)以进行比较。执行移动的机械臂允许比较相同近似区域的关节角度，而无需让机器人完全改变关节姿势来扫描另一个物体。在一些实施方式中，对于角度检测而言，使用了一组偏移特征(例如，梯形部分的侧面或边缘)，该组偏移特征将基于扫描的角度而增加或减小间隔。
在一些实施方式中，自动教学外壳系统200具有两个或更多个自动教学销230和/或两个或更多个校准销242。在一些实施方式中，自动教学外壳系统200包括两个或更多个销，其中每个销可用于自动教学和/或校准的一者或多者。
在一些实施方式中，一个或多个销从底表面212延伸。在一些实施方式中，一个或多个销从自动教学外壳系统200的表面(例如，侧壁表面210A、侧壁表面210B、顶表面214、后表面216或类似者)延伸到自动教学外壳系统200的内部容积中。在一些实施方式中，一个或多个销从自动教学外壳系统200的内部容积内的结构(例如，校准结构240)延伸。在一些实施方式中，第一销从自动教学外壳系统200内的第一结构(例如，第一校准结构240A，其是可通过机械臂移动的结构)延伸，且第二销从自动教学外壳系统200内的第二结构(例如，第二校准结构240B，其是可通过机械臂移动的结构)延伸。
图2B显示了根据某些实施方式的自动教学外壳系统200的分解透视图。
自动教学外壳系统200的表面(例如，壁、侧壁)包括侧壁表面210A-210B、底表面212、顶表面214和后表面216。在一些实施方式中，自动教学外壳系统200包括底座板220，且自动教学销230设置在底座板220上。底表面212形成一个或多个开口。底座板220固定到底表面212，且自动教学销230穿过底表面212中的开口延伸到自动教学外壳系统200的内部容积202中。自动教学销230在底表面212中的开口处提供密封(例如，提供密封的环境)。
在一些实施方式中，一个或多个净化适配器250配置为插入到形成在底表面212中的开口中。净化适配器250用于向以下中的一者或多者：用气体(例如，氮气(N2))填充自动教学外壳系统200，从自动教学外壳系统移除气体，使气体通过自动教学外壳系统200或类似者。净化适配器250的每一个在底表面212中的相应开口处提供密封(例如，以提供密封的环境)。在一些实施方式中，自动教学外壳系统200响应于对接至装载端口而密封到装载端口。自动教学外壳系统200的内部容积被配置为在打开自动教学外壳系统200之前经由一个或多个净化适配器250净化。
自动教学外壳系统200的表面的一个或多个提供前接口。自动教学外壳系统200包括门252。门252密封到自动教学外壳系统200的前接口，以提供密封的环境。门252与校准基板(例如，参见图2C)接合(例如，将校准基板夹紧在适当的位置，压在校准基板上)，以防止在运输期间校准基板的移动。
在一些实施方式中，自动教学外壳系统200包括用于运输自动教学外壳系统200的手柄224A-224B和/或OHT凸缘222。
图2C显示了根据某些实施方式的自动教学外壳系统200的透视图。
在一些实施方式中，底座板220固定到底表面212，且自动教学销230延伸穿过底表面212进入自动教学外壳系统的内部容积202。净化适配器250设置在底表面212中并且延伸穿过底座板220，以与气体或真空管线的一个或多个流体耦接(例如，用于净化自动教学外壳系统200，用于在自动教学外壳系统200中产生真空，用于用气体填充自动教学外壳系统200等)。在一些实施方式中，手柄224和OHT凸缘222固定到自动教学外壳系统200的对应表面。在一些实施方式中，校准基板240设置在自动教学外壳系统200的内部容积202中的一个或多个支撑结构244上。校准基板240包括固定到校准基板240的上表面的校准销242。校准基板240包括在第一定向上的第一宽度和在第二定向上的第二宽度。在一些实施方式中，校准基板240具有凹口或凹陷。校准基板240的第一宽度是从校准基板240的周边处的第一位置到校准基板240的周边处的第二位置(例如，第一位置或第二位置均不包括凹口或凹陷)，且校准基板240的第二宽度是从在凹口或凹陷处的周边处的第三位置到在周边处的第四位置。响应于第三位置是凹陷或向内凹口，第二宽度短于第一宽度。第一宽度和第二宽度用于在机械臂上执行诊断操作(例如，确定端效器是否可在第一宽度和第二宽度的时间的阈值量内抓持校准基板240等)。校准基板240和支撑结构244经调整尺寸成使得校准基板240能够被机械臂从第一位置升起(例如，被机械臂的端效器的牙尖和柱塞抓住)并且放置在支撑结构244上的与第一位置不同的第二位置中(例如，用于确定机械臂误差)。校准销242经调整尺寸和位置以使得机械臂(例如，端效器)能够扫描校准销242以确定校准销242的位置(例如，用于确定机械臂误差)。自动教学销230经调整大小和位置以使得机械臂(例如，端效器)能够扫描自动教学销230以确定自动教学销230的位置(例如，用于教学自动教学外壳系统200和/或装载端口的中心位置)。
图3A-3B显示了根据某些实施方式的自动教学外壳系统(例如，图1的自动教学外壳系统130和/或图2A-2C的自动教学外壳系统200)的自动教学销300(例如，图2A-2C的自动教学销230)。图3A显示自动教学销300的前视图，而图3B显示自动教学销300的俯视图。在一些实施方式中，校准销的一个或多个部分(例如，图2A-2B的校准销242)类似于自动教学销300的相应部分。在一些示例中，校准销具有圆柱形部分和梯形部分。
自动教学销300包括圆柱形部分302(例如，具有圆柱形侧壁的第一部分)。机械臂使用圆柱形部分302执行自动教学操作，以定位自动教学外壳系统和/或装载端口的固定位置(例如，x-y位置)。
自动教学销300包括梯形部分304(例如，包括平坦侧壁的第二部分)。机械臂使用梯形部分304以能够校准机械臂误差。在一些实施方式中，梯形部分304具有为椭圆形或多边形(例如，梯形、正方形、矩形、三角形等)的周边，以使机械臂能够从不同角度扫描梯形部分，以测量不同的长度(例如，深度)以校准机械臂。
在一些实施方式中，自动教学销300包括底座306，底座306固定至底座板320(例如，图2A-2C的底座板220)的突出部分324。一个或多个底座紧固件(例如，螺栓、螺钉等)将底座306耦接到底座板320的突出部分324。
自动教学外壳系统的底表面包括用于自动教学销(例如，圆柱形部分302、梯形部分304和底座306)的开口及用于夹具紧固件330的开口。底座板320包括底座凸缘322和突出部分324。密封件326设置在底座凸缘322上，且底座306固定到突出部分324。底座板320固定到自动教学外壳系统的底表面，使得自动教学销300的至少一部分通过底表面中的开口延伸到自动教学外壳系统的内部容积中。在一些示例中，圆柱形部分302、梯形部分304和底座306的至少一部分延伸到内部容积中。在一些实施方式中，底座凸缘322匹配自动教学外壳系统的底表面的斜率(例如，非水平斜率)。底表面设置于密封件326上，密封件326设置于底座凸缘322上。夹具308设置于的底表面上并围绕底座306。夹具紧固件330通过延伸穿过夹具308、底表面和密封件326而与底座凸缘322啮合，从而将夹具308固定到底座凸缘。底座凸缘322、密封件326、底表面和夹具308基本上彼此平行，且夹具紧固件330基本上垂直于底座凸缘322、密封件326、底表面和夹具308。
圆柱形部分302的顶表面表示第一晶片传送平面。梯形部分304的顶表面表示替代的晶片传送平面。圆柱形部分302的靠近圆柱形部分302的顶表面的远端被配置成支撑套环，该套环用于支撑校准基板。
圆柱形部分302具有圆形的周长，并具有供机械臂进行扫描的精确受控表面。圆柱形部分302的直径作为可编程参数而变化。圆柱形部分302指示相对于装载端口(例如，装载端口的基本水平部分)的运动装置(例如，运动销)的x-y中心(例如，装载端口的中心)。圆柱形部分302用于自动教学操作。
梯形部分304能够进行反冲和两个附加机械臂线性位置(例如，+10度和-10度)的校准，以提供总共六个可扫描位置。梯形部分304用于对机械臂上的特定关节进行反冲校准。若从不同角度接近，梯形部分304提供不同的扫描深度。梯形部分允许隔离各个接头中的反冲(例如，接头中的一般误差)。
图4A显示了根据某些实施方式的机械臂400的俯视图。机械臂400被配置为使用自动教学外壳系统执行自动教学操作、校准操作或诊断操作的一者或多者。机械臂400包括端效器408、腕构件436、光束传感器450、光源452和光接收器454。光传输纤维456A被布线为穿过腕构件436和端效器408并终止在端效器408的第一端458A处。光接收纤维456B被布线为穿过腕构件436和端效器408并终止在端效器408的第二端458B处。端效器408的第一端458A和第二端458B跨过间隙460而间隔开，间隙460形成用于某些类型的处理的释放区域(relief region)，包括检测基板的外围边缘、自动教学销、校准销或类似者。
光传输纤维456A在靠近第一端458A的第一光路开口462A处终止。类似地，光接收光纤456B在靠近第二端458B的第二光路开口462B处终止。第一光路开口462A和第二光路开口462B彼此面对并且形成用于检测物体(例如，自动教学销、校准销、基板等)的外围边缘的存在或不存在的光传输路径464(例如，光束)。光传输路径464在第一端458A和第二端458B之间(例如，在两个点之间)延伸，这使得能够检测间隙460中的物体。
光束传感器450还包括光传输/接收模块466，其检测在光传输纤维456A和光接收纤维456B之间的光传输程度。响应于物体阻挡光传输路径464，光传输/接收模块466感测位于第一光路开口462A和第二光路开口462B之间的物体的外围边缘。由光传输/接收模块466产生的输出信号经由穿过机械臂400的导体提供给控制器。
在机械臂400的操作期间，控制器(例如，图1的控制器109)将信号传输到机械臂400，使端效器408移动到某些位置。在一些示例中，控制器生成使机械臂的一个或多个部分(例如，上臂、前臂、腕构件436)移动到特定位置的信号，诸如晶片处理系统的工厂接口内的位置或传送腔室内的位置。控制器基于相对于机械臂400的固定位置产生信号以移动端效器408。例如，机械臂400执行自动教学操作(例如，在操作中机械臂400确定固定位置的坐标)、校准操作(例如，在操作中机械臂400确定机械臂400的机械臂误差)和/或诊断操作(例如，在操作中机械臂400确定机械臂400中的误差或故障)。控制器接着生成信号以移动机械臂400的一个或多个部分(例如，上臂、前臂、腕构件436)，以将端效器408移动到相对于固定位置的特定位置(例如，鉴于机械臂误差等)。
在一些实施方式中，机械臂400的机械中的一个或多个误差引起端效器408的定位误差。例如，一个或多个关节(例如，在上臂、前臂、腕构件436之间)有误差或间隙(play)，这会导致位置误差。这些位置误差降低了由机械臂400执行的自动教学操作的准确性。一个或多个关节中的误差包括关节运动误差、关节滞后和关节反冲。关节运动误差(例如，关节误差)是关节未按指示旋转的结果。例如，关节被指示旋转到特定角度，但是关节旋转到了不同角度。当关节顺时针或逆时针旋转并且位置发生可重复的差异时，就会发生关节反冲。关节滞后与在关节的顺时针和逆时针旋转中观察到的滞后有关。被分析的其他误差包括机械臂的一个或多个部分(例如，上臂、前臂、腕构件436)的实际长度与储存在控制器中的它们的长度相比。
通过使用不同的机器人姿势将端效器408反复定向到固定位置，可提高自动教学的准确性。机器人姿势是指机械臂的一个或多个部分(例如，上臂、前臂、腕构件436)的位置。机械臂400确定固定位置的不同坐标，其由于机械臂误差(例如，关节误差和其他误差)而变化。
图4B显示了根据某些实施方式的机械臂400的俯视图。机械臂400配置为使用自动教学外壳系统执行自动教学操作、校准操作或诊断操作的一者或多者。机械臂400包括端效器408、腕构件436、耦接至光源452的第一光路开口462A(例如，光纤发射器)及耦接至光接收器454的第二光路开口462B(例如，光纤接收器)。光传输路径464(例如，光束、光束触发路径)设置在第一光路开口462A和第二光路开口462B之间。
机械臂400具有对应于实际晶片中心412的机械腕中心410。机械臂400的特征误差414(例如，机械臂误差)是中心线与误差线之间的距离或角度。中心线在机器人腕中心410和实际晶片中心412之间。误差线与光传输路径464垂直(例如，成90度的角度416)。在一些实施方式中，机械臂400经由校准操作确定特征误差414。
图4C显示了根据某些实施方式的使用自动教学外壳系统来执行校准操作的方法470。尽管以特定的序列或顺序显示，但是除非另有说明，否则可修改处理的顺序。因此，显示的实施方式应当仅被理解为示例，并且显示的处理可以不同的顺序执行，且一些处理可并行地执行。另外，在各个实施方式中可省略一个或多个处理。因此，并非在每个实施方式中都需要所有处理。
参照图4C的方法470，在方框472处，机械臂400将包括校准销的校准基板(例如，被钉扎的晶片)放置在自动教学外壳系统中的支撑结构上的第一位置(例如，Tx0，Ty0)上(例如，响应于自动教学外壳系统对接并密封到装载端口)。在一些实施方式中，在对接自动教学外壳系统之前，将校准基板放置在第一位置处。
在方框474处，机械臂400对自动教学外壳系统中的校准销执行第一扫描(例如，自动教学扫描)。机械臂400确定校准销在第一位置处。为了执行扫描，机械臂400绕着腕中心410向左和向右旋转。
在方框476处，机械臂400升起校准基板，并被指示将校准基板移动到自动教学外壳系统中支撑结构上的第二位置(例如，Tx1，Ty1)。在一些实施方式中，第二位置与第一位置相同。在一些实施方式中，第二位置不同于第一位置。
在方框478处，机械臂400执行第二扫描(例如，自动教学扫描)以确定，在方框480处，校准销在自动教学外壳系统中的第三位置(例如，Tx2，Ty2)。为了执行扫描，机械臂400绕着腕中心410向左和向右旋转。
机械臂400基于第一位置、第二位置或第三位置的两个或更多个来确定机械臂误差。在一个示例中，机械臂误差是第三位置(例如，实际位置)与第二位置(例如，定向位置)之间的差异。因此，机械臂使用机械臂误差来确定物体的实际位置。
在一些实施方式中，机械臂针对机械臂的每个构件(例如，腕构件、上臂、前臂)执行方法470，以确定机械臂的每个构件的机械臂误差。在一些示例中，机械臂通过旋转前臂的前臂中心并同时保持其他构件静止来执行方法470，以确定特定于前臂的机械臂误差。
图5A-5D显示了根据某些实施方式的使用自动教学外壳系统来执行自动教学操作、校准操作或诊断操作(例如，同时保持密封环境)的一者或多者的方法。响应于使用者输入(例如，按下工厂接口上的按钮)，自动执行自动教学操作、校准操作或诊断操作的一者或多者。尽管以特定的序列或顺序显示，但是除非另有说明，否则可修改处理的顺序。因此，显示的实施方式应当仅被理解为示例，并且显示的处理可以不同的顺序执行，并且一些处理可并行地执行。另外，在各个实施方式中可省略一个或多个处理。因此，并非在每个实施方式中都需要所有处理。
参照图5A的方法500，在方框502处，自动教学外壳系统的前接口与晶片处理系统的装载端口的基本垂直部分接合。前接口密封到装载端口的基本垂直部分。在一些示例中，前接口被夹持到装载端口的基本垂直部分，且密封构件(例如，垫圈)设置在前接口和装载端口的基本垂直部分之间。
在方框504处，自动教学外壳的底座板与装载端口的基本水平部分接合。底座板包括与装载端口的基本水平部分的运动装置(例如，运动销)接合的特征(例如，凹陷或插座)。底座板的特征(例如，圆锥体)与装载端口的运动特征(例如，运动销)相接合，以将自动教学外壳系统相对于装载端口设置在特定位置。装载端口的运动特征与其他外壳系统的特征(例如，处理套件环外壳系统)接合，以将其他外壳系统相对于装载端口放置在与自动教学外壳系统相同的特定位置中。
在方框506处，机械臂用于执行自动教学操作(例如，参见图5C的方法540)、校准操作(例如，参见图5B的方法520)或诊断操作(例如，参见图5D的方法560)的一者或多者。
在一些实施方式中，自动教学操作用于向机械臂教学固定位置(例如，x-y平面中的外壳系统的中心或装载端口的中心)，使得在拾取操作期间，机械臂可定位在每个晶片的中心下方，以及在放置(例如，下放)操作中将每个晶片传送到正确的位置。
在一些实施方式中，校准操作用于确定机械臂的移动误差并补偿那个误差。例如，响应于确定机械臂的腕旋转了小于指示角度量的第一角度量，控制器将指示腕旋转第一角度量和指示角度量之和(例如，以补偿旋转误差)。
机械臂的腕旋转出现1度误差，
在一些实施方式中，诊断操作用于确定机械臂的部件是否正常运作(例如，适当的速度、适当的测量、适当的晶片固定等)。
自动教学操作、校准操作和诊断操作的每一者都将在不打开工厂接口的情况下利用自动教学外壳系统执行。
图5B显示了根据某些实施方式的使用自动教学外壳系统来执行校准操作(例如，同时保持密封环境)的方法520。在一些实施方式中，在工厂处在以下情况的一个或多个情况下执行校准操作：在更换机械臂的一个或多个部分(例如，控制器、构件、关节等)之后，在操纵机器人的一个或多个部分之后，在损坏了机械臂之后，一旦失去了先前的机械臂误差数据(例如，从工厂获得的数据)或类似者。校准操作提供了机械臂的机器人关节误差，机械臂并未特定于任何特定站(例如，适用于晶片制造系统的任何装载端口处的机械臂)。
参照图5B的方法520，在方框522处，将校准基板设置在自动教学外壳系统的内部容积中的支撑结构上的自动教学销上方。
在方框524处，机械臂扫描校准基板的校准销，以确定校准基板的第一位置。机械臂通过围绕机械臂的构件的中心(例如，围绕腕中心)向左和向右移动来扫描校准销。机械臂通过仅移动机械臂的一个构件(例如，腕构件)并使机械臂的其他构件保持静止来扫描校准销。机械臂储存第一位置。
在方框526处，机械臂从支撑结构移除校准基板。机械臂使机械臂的端效器设置在校准基板的下方。机械臂致动端效器的柱塞(例如，气动柱塞)，以将校准基板抓持在柱塞和端效器的远端处的垫(例如，牙尖)之间。在一些实施方式中，机械臂仅使用机械臂的一个构件来升起校准基板并移动校准基板，同时保持机械臂的其他构件静止。在一些实施方式中，机械臂从自动教学外壳系统移除校准基板。
在方框528处，指示机械臂将校准基板放置在第一位置处。机械臂从存储器检索第一位置，并尝试将校准放置在第一位置处。机械臂使用机械臂的相同构件(例如，腕构件)，该构件用于从支撑结构移除校准基板(例如，将确定的机械臂误差隔离到一个构件)。
在方框530处，机械臂再次扫描校准基板的校准销，以确定校准基板的第二位置。
在方框532处，基于第一位置和第二位置之间的差异来确定机械臂误差。机械臂误差用于外壳系统的任何操作(例如，自动教学操作、机械臂的其他构件的校准操作、诊断操作等)和/或之后将对接在与自动教学外壳系统相同的装载端口处的其他外壳系统的操作(例如，晶片、载体、处理套件环、放置验证晶片等的传送)。
图5C显示了根据某些实施方式的使用自动教学外壳系统来执行自动教学操作(例如，同时保持密封环境)的方法540。在一些实施方式中，在以下的情况之一时，执行自动教学操作：在启动时(例如，晶片制造系统的工具的启动时)，周期性地(例如，每年一次)，一旦从机械臂接收到的值发生漂移时，当机械臂老化时，在更换机械臂的一部分之后等。自动教学操作提供了自动教学外壳系统和/或装载端口的特定位置。机械臂使用特定位置来确定安装在同一装载端口上的任何外壳系统中的物体的位置。
参照图5C的方法540，在方框542处，机械臂扫描设置在自动教学外壳系统的内部容积内的自动教学销。在一些实施方式中，机械臂通过仅移动机械臂的一个构件(例如，腕构件)并使机械臂的其他构件保持静止来扫描自动教学销。在一些实施方式中，机械臂使用在校准操作中使用的相同构件。
在方框544处，基于方框542的扫描结果，确定与自动教学外壳系统和/或装载端口相关联的固定位置(例如，中心位置)。在一些实施方式中，基于机械臂误差而进一步确定固定位置。
在方框546处，使机械臂基于固定位置来传送内容物。在一些实施方式中，机械臂基于机器人误差来传送内容物。机械臂将固定位置用于外壳系统的任何操作(例如，机械臂的其他构件的校准操作、诊断操作等)和/或之后将对接在与自动教学外壳系统相同的装载端口处的其他外壳系统的操作(例如，晶片、载体、处理套件环、放置验证晶片等的传送)。
图5D显示了根据某些实施方式的使用自动教学外壳系统来执行诊断操作(例如，同时保持密封环境)的方法560。在一些实施方式中，在以下的情况之一时，执行诊断操作：周期性地(例如，每天、每周、每月)，当机械臂老化时，随着检测到机械臂和/或由机械臂处理的晶片的问题时，执行在机械臂上进行跟踪的统计处理控制(SPC)，以预先知道机械臂是否会变差以计划停机时间，或类似者。可执行诊断操作以确定机械臂的任何部件是否发生故障。
参照图5D的方法560，在方框562处，机械臂在对应于校准基板的第一宽度的第一定向上被定位在校准基板下方。在一些实施方式中，机械臂的端效器位于校准基板下方。端效器具有平坦的上表面和与机械臂的腕相对的一个或多个远端。一个或多个远端各自具有从平坦表面向上延伸的对应突出部(例如，牙尖)。端效器具有设置在平坦上表面上方的柱塞。上平坦平面配置为支撑基板。柱塞被配置成被致动以推抵基板的一侧，而突起(例如，牙尖)推抵基板的另一侧，使得基板被抓持(例如，固定)在柱塞和突起之间。在经由端效器固定基板的同时，机械臂可运输基板。
在方框564处，指示机械臂的柱塞致动以将校准基板固定在第一定向上。为了固定校准基板，将校准基板固定在端效器的远端处的垫(例如，牙尖)和柱塞之间。
在方框566处，确定在将校准基板固定在第一定向中时是否发生第一误差。机械臂可致动柱塞，直到时间阈值量或确定基板固定在柱塞和垫之间(例如，传感器确定对柱塞致动的阻力的阈值量)的更早一者为止。响应于确定柱塞的远端与垫之间的距离。例如，在柱塞和垫之间的距离可对应于柱塞的致动的每个位置。
在一些实施方式中，第一误差的确定响应于确定在柱塞致动的时间阈值量内没有将基板固定在柱塞和垫之间(例如，在时间阈值量内未检测到阻力的阈值量)。这可能表明柱塞由于未致动或低于阈值速度致动而发生故障。
在一些实施方式中，第一误差的确定响应于确定柱塞已经致动了超过阈值距离来固定校准基板(例如，导致测量的宽度小于实际宽度)。这可能表明，柱塞由于致动的距离小于其被指示致动的距离而发生故障。
在一些实施方式中，对第一误差的确定响应于确定第一定向上的校准基板的测量宽度不同于第一定向上的校准基板的实际宽度。这可能表明，柱塞由于未按指示致动的那么多，或者未正确固定校准基板而发生故障。
在一些实施方式中，第一误差响应于校准基板没有正确地安置在机械臂上(例如，在端效器的牙尖上弹出了一个或多个部分)、端效器的磨损或类似者。
在方框568处，机械臂在对应于校准基板的第二宽度的第二定向上被定位在校准基板下方，第二宽度不同于第一宽度。第一定向或第二定向的一个对应于校准基板的周边中的特征(例如，凹口、凹陷)。
在方框570处，机械臂的柱塞被致动以将校准基板固定在第二定向上。在一些实施方式中，方框570类似于方框564。
在方框572处，确定在将校准基板固定在第二定向上时是否发生第二误差。在一些实施方式中，方框572类似于方框566。在一些实施方式中，针对第一定向或第二定向中的一个来确定误差是否发生(例如，以及第一定向或第二定向的另一个不具有误差)。
图6是显示根据某些实施方式的计算机系统600的方框图。在一些实施方式中，计算机系统600是控制器109(例如，参见图1)。计算机系统600(例如，处理装置602)用于使机械臂执行自动教学操作、校准操作和/或诊断操作。
在一些实施方式中，计算机系统600连接(例如，经由诸如局域网(LAN)、内联网、外联网或互连网之类的网络)到其他计算机系统。计算机系统600在客户端-服务器环境中以服务器或客户端计算机的能力操作，或者在对等或分布式网络环境中作为对等计算机操作。计算机系统600由个人计算机(PC)、平板计算机、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、网络应用、服务器、网络路由器、交换器或桥接器，或能够执行指令集(顺序指令或其他指令)的任何装置而提供，指令集指定了装置要执行的操作。此外，术语“计算机”应包括单独或共同执行(一组或多组)指令集以执行本文所述的方法的任一个或多个的计算机的任何集合。
在进一步的方面中，计算机系统600包括处理器602、易失性存储器604(例如，随机存取存储器(RAM))、非易失性存储器606(例如，只读存储器(ROM)或可电擦除的可编程ROM(EEPROM))和数据储存装置616，它们经由总线608相互通信。
处理器602由诸如通用处理器(诸如，例如，复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、实现其他类型的指令集的微处理器，或实现指令集的类型的组合的处理器)或专用处理器(例如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)或网络处理器)的一个或多个处理器提供。
计算机系统600进一步包括网络接口装置622(例如，经由网络674通信)。计算机系统600还包括视频显示单元610(例如，LCD)、字母数字输入装置612(例如，键盘)、游标控制装置614(例如，鼠标)和信号生成装置620。
在一些实现方式中，数据储存装置616包括非暂时性计算机可读储存介质624，其上储存了指令626，指令对本文所述的方法或功能的任一个或多个进行编码，包括用于实现本文所述的方法的指令(例如，使机械臂执行自动教学操作、使机械臂执行校准操作、使机械臂执行诊断操作和/或执行图4C的方法470)。
在计算机系统600执行指令626的同时，指令626也全部或部分驻留在易失性存储器604和/或处理装置602内，因此，在一些实施方式中，易失性存储器604和处理装置602也构成了机器可读储存介质。
尽管在显示性示例中将计算机可读储存介质624显示为单个介质，但是术语“非暂时性计算机可读储存介质”应包括单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库，和/或关联的缓存和服务器)来储存一个或多个可执行指令集。术语“非暂时性计算机可读储存介质”还应包括能够储存或编码指令集以供计算机执行的有形介质，指令集可使计算机执行本文所述的方法的任一者或多者。术语“非暂时性计算机可读储存介质”应包括(但不限于)固态存储器、光学介质和磁性介质。
在一些实施方式中，本文所述的方法、部件和特征是由分立的硬件部件实现的，或者被整合在诸如ASICS、FPGA、DSP或类似装置的其他硬件部件的功能中。在一些实施方式中，方法、部件和特征由硬件装置内的固件模块或功能电路实现。此外，在一些实施方式中，方法、部件和特征是在硬件装置和计算机程序部件的任何组合中或在计算机程序中实现的。
除非另有明确说明，否则诸如“扫描”、“移动”、“引起”、“执行”、“移除”、“放置”、“指示”、“确定”、“设置”、“致动”、“定位”或类似者的术语是指由计算机系统执行或实现的操作和处理，计算机系统将计算机系统寄存器或存储器中的表示为物理(电子)量的数据操纵或转换为在计算机系统存储器或寄存器或其他此类信息储存器、传输或显示装置中类似地表示物理量的其他数据。同样，本文所使用的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是指用于区分不同元件的标签，并且可能不具有根据其数字指定的序数含义。
本文描述的示例还关于用于执行本文描述的方法的设备。在一些实施方式中，这种设备被特别构造用于执行本文描述的方法，或者它包括由储存在计算机系统中的计算机程序选择性地编程的通用计算机系统。在一些实施方式中，这样的计算机程序被储存在计算机可读有形储存介质中。
本文描述的方法和说明性示例与任何特定计算机或其他设备没有固有的关联。可根据本文描述的教导来使用各种通用系统，或者可构造更专门的设备来执行本文描述的方法和/或它们各自的功能、例程、子例程或操作的每一个。在上面的描述中阐述了各种这些系统的结构示例。
前面的描述阐述了许多特定细节，诸如特定系统、部件、方法等的示例，以便提供对本公开内容的若干实施方式的良好理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，可在没有这些具体细节的情况下实施本公开内容的至少一些实施方式。在其他情况下，公知的部件或方法未详细描述或以简单的方框图形式呈现，以避免不必要地混淆本公开内容。因此，阐述的具体细节仅是示例性的。特定实现方式可与这些示例性细节不同，并且仍然可预期在本公开内容的范围内。
在整个说明书中对“一个实施方式”或“一实施方式”的引用意味着结合该实施方式描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施方式中。因此，在整个说明书中各处出现的短语“在一个实施方式中”或“在一实施方式中”不一定都指的是同一实施方式。另外，术语“或”旨在表示包括性“或”而不是排他性“或”。当本文使用术语“约”或“大约”时，其意图是表示所呈现的标称值精确在±10％以内。
尽管以特定顺序显示和描述了本文的方法的操作，但是可改变每种方法的操作顺序，使得以相反的顺序执行某些操作，使得至少部分地与其他操作同时执行某些操作。在另一个实施方式中，不同操作的指令或子以间歇和/或交替的方式进行。
应当理解，以上描述旨在时说明性的，而不是限制性的。在阅读和理解以上描述后，许多其他实施方式对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，本公开内容的范围应参考附随的权利要求书以及这些权利要求所享有的等效内容的全部范围来确定。

Claims (11)

1.一种晶片处理系统的自动教学外壳系统，所述自动教学外壳系统包含：
多个表面，所述多个表面至少部分地包围所述自动教学外壳系统的内部容积；
自动教学销，所述自动教学销至少部分地设置在所述内部容积内，其中所述自动教学销是可扫描的特征，所述可扫描的特征在所述自动教学外壳系统内具有固定位置；及
前接口，所述前接口耦接到所述多个表面的一个或多个表面，以将所述自动教学外壳系统与所述晶片处理系统的装载端口的基本垂直部分接合，其中所述自动教学销能够实现所述晶片处理系统的机械臂的自动教学操作，其中所述自动教学操作是自动将所述自动教学外壳系统内的所述固定位置教学给所述晶片处理系统的所述机械臂的操作；及
底座板，所述底座板耦接到所述多个表面的底表面，其中所述底座板与所述装载端口的基本水平部分接合，其中所述自动教学销固定到所述底座板，并且穿过所述底表面延伸到所述内部容积中，
其中所述自动教学销包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括圆柱形侧壁，并且所述第二部分围绕所述第一部分具有偏斜或不对称的形状。
2.根据权利要求1所述的自动教学外壳系统，其中所述底座板包含多个插座，以与所述装载端口的所述基本水平部分的多个运动销啮合，且其中所述自动教学销的所述固定位置是相对于所述多个插座。
3.根据权利要求1所述的自动教学外壳系统，其中所述自动教学销包含：
夹具，所述夹具将所述自动教学销固定到所述底座板；及
密封件，所述密封件固定在所述夹具和所述底座板之间。
4.根据权利要求1所述的自动教学外壳系统，其中所述机械臂将使用所述第一部分以在所述自动教学外壳系统内定位所述固定位置。
5.根据权利要求4所述的自动教学外壳系统，其中所述第二部分包含多个平坦的侧壁并且设置在所述第一部分和所述底座板之间，其中所述第二部分被配置为能够校准机械臂误差。
6.根据权利要求1所述的自动教学外壳系统，其中所述自动教学外壳系统包含：
多个手柄的至少一者或高架运输(OHT)凸缘，耦接到所述多个表面的至少一个，所述多个表面配置成能够实现所述自动教学外壳系统的运输；及
一个或多个净化适配器，所述一个或多个净化适配器耦接到所述多个表面的至少一个，其中所述前接口响应于对接至所述装载端口而密封到所述装载端口，其中所述自动教学外壳系统的所述内部容积配置为在打开所述自动教学外壳系统之前，经由所述一个或多个净化适配器来被净化。
7.根据权利要求1所述的自动教学外壳系统，其中所述机械臂的端效器将进入所述内部容积以扫描所述自动教学销，从而执行所述机械臂的所述自动教学操作。
8.一种晶片处理系统的外壳系统，所述外壳系统包含：
多个表面，所述多个表面至少部分地包围所述外壳系统的内部容积；
多个支撑结构，所述多个支撑结构设置在所述内部容积中；
校准基板，所述校准基板设置在所述内部容积中的所述多个支撑结构上，所述校准基板包含校准销；
自动教学销，所述自动教学销至少部分地设置所述内部容积内而位于所述校准销下方，其中所述自动教学销是可扫描的特征，所述可扫描的特征在所述外壳系统内具有固定位置，其中所述自动教学销能够实现机械臂的自动教学操作，其中所述自动教学操作是将所述外壳系统内的所述固定位置自动教学给所述机械臂的操作；
前接口，所述前接口耦接到所述多个表面的一个或多个，其中所述前接口配置为使所述外壳系统与所述晶片处理系统的装载端口的基本垂直部分接合，其中所述校准基板使所述晶片处理系统的所述机械臂的校准操作能够自动确定所述机械臂的机械臂误差；及
门，所述门与所述多个表面的一个或多个接合，并在所述外壳系统的运输期间防止所述校准基板的移动。
9.根据权利要求8所述的外壳系统，进一步包含：
底座板，所述底座板耦接到所述多个表面的底表面，其中所述底座板与所述装载端口的基本水平部分接合，其中所述自动教学销固定到所述底座板，并且穿过所述底表面延伸到所述内部容积中。
10.根据权利要求8所述的外壳系统，进一步包含：
套环，所述套环设置在所述自动教学销上，其中所述套环用于支撑所述校准基板。
11.根据权利要求8所述的外壳系统，其中所述校准基板能够实现所述机械臂的诊断操作，以确定在固定所述校准基板时是否发生第一误差。
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