CN1504306A - 高温衬底传送机械手 - Google Patents

Abstract

一般地，提供用于在加工系统中传送衬底的机械手。在一个实施方式中，用于在加工系统中传送衬底的机械手包括主体、连杆和末端执行器(适于保持衬底于其上)。连杆将末端执行器与主体连接在一起。末端执行器和/或连杆由热膨胀系数小于大约5×10^－6Kelvin^－1的材料组成。在另外一个实施方式中，末端执行器和/或连杆由热传导率/热膨胀之比大于10W/(m×Kelvin²)的材料组成。在再一个实施方式中，末端执行器和/或连杆由热传导率/热膨胀之比大于10W/(m×Kelvin²)而且断裂韧性大于1×10⁶Pa×m^0.5的材料组成。

Description

高温衬底传送机械手

本发明是2001年7月12日提交的同时未决美国专利申请09/905,091和2001年7月12日提交的同时未决美国专利申请09/905,091的部分继续，特此以参考形式引入这两项申请的全部内容。

技术领域

本发明的实施方式一般涉及高温半导体加工系统中应用的机械手组件。

背景技术

典型地使其经过大量连续加工过程，从而进行半导体衬底加工，以在衬底上制作器件、导体和绝缘体。这些加工过程通常在加工室内进行，加工室设计用于进行产品加工过程的单一步骤。为了有效地完成加工步骤的全部顺序，许多加工室典型地与中心传送室结合在一起，中心传送室内有机械手以使周围加工室之间衬底容易传送。具有这种结构的半导体加工平台通常被认为是群集工具(cluster tool)，这些群集工具的例子有可从California的Applied Materials，Inc.，of Santa Clara的获得的PRODUCER、CENTURA和ENDURA系列加工平台。

一般地，群集工具由中心传送室组成，中心传送室内安装有机械手。传送室一般被一个或者更多加工室环绕。加工室一般被用于加工衬底，例如，进行比如蚀刻、物理气相沉积、离子注入、光刻等等的各种各样的加工步骤。有时传送室与储藏大量可拆卸盒子、衬底存储器(每个衬底存储器储藏有大量衬底)的工厂接口(factory interface)相结合。为了使在传送室的真空环境与工厂接口的一般的周围环境之间容易传送，在传送室与工厂接口之间设置有装载锁闭室(load lock chamber)。

由于制作于衬底上器件的线宽和特征尺寸减小，在环绕传送室的各种各样的室内衬底的位置精确性已变得十分重要以保证以低缺陷率重复进行器件制作。而且，随着由于增加的器件密度和更大的衬底直径而在衬底上制作的器件数量增加，每个衬底的价值大大地增加。因此，对衬底的损坏或者由于衬底未对准产生不一致性从而造成产量损失是非常不希望的。

为了增加全部加工系统中衬底的位置精确性，许多策略被采用。例如，接口常常安装检测衬底存储盒子内衬底的未对准情况。参见Chokshi等于2000年5月2日提交的美国专利申请No.09/562,252。机械手的位置校准已变得更精密。参见Chokshi等于2000年10月13号提交的美国专利申请No.09/703,061。此外，已发明方法补偿机械手托板上衬底的误放。参见Freerks等于1999年11月9号发布的美国专利申请No.5,980,194和T.Matsumoto于1999年7月31号的专利No.4,944,650。

然而，这些用于增加机械手精确性的方法一般并不能补偿当从热的晶片和加工室内热的表面传热到机械手时机械手经历的热膨胀和收缩。由于发展的加工技术导致许多加工过程采用更高的操作温度，传送机械手更加暴露于高温。由于传送机械手的热暴露增加，机械手连杆长度(linkagelength)和延伸距离增加，已经很明显，机械手的热膨胀已对衬底误放起相当大的作用。

例如，在进行物理气相沉积(PVD)的加工室内，加工的温度可高达200摄氏度。此外，一些化学气相沉积温度达到400摄氏度。室内的加工过程完成之后，机械手的一部分(一般是托板和连杆的一部分)必须进入室内并取回热的衬底。当衬底被机械手拿着时，从衬底和周围区域的热能传到机械手连杆。这种热能的增加一般导致连杆膨胀，因此致使托板中心参考位置变化而不向机械手控制器提供反馈。这使得托板(和衬底)被放到不同于控制器预期的位置。冷却机械手连杆产生相似的问题，冷却时连杆缩短。因此，在后续的传送过程中，由于托板中心参考位置的热变化，衬底可能被机械手误放在另外一个室中，这可能导致器件制作中衬底损坏和缺陷形成。

而且，即使采用装备有中心发现方法的系统和器件也不能解决由热变化引入到机械手的错误。例如，当中心发现传感器沿衬底边缘记录点时，衬底中心发现方法旋转衬底。相对于旋转中心的衬底中心被发现。由于已知衬底中心位置，机械手被送到衬底中心位置。这种技术及其它类似技术发现衬底位置的偏移但并不能发现机械手定位的错误。如果机械手由于连杆长度改变而向不同于期望的位置运动，在衬底传送过程中机械手将不能被正确地定位，这将导致衬底损坏或者有缺陷的加工。

当衬底位于托板上时通过收集衬底边缘数据进行中心发现的器件中错误甚至更严重。这是因为机械手位置错误的大小可能在与延伸位置相比较的收缩位置中非常不同。

此外，在于室之间移动的过程中由于热变化或者经过许多衬底机械手温度变化的长期作用，机械手连杆可能改变长度。因此，在一个室内确定的衬底中心数据到衬底移动到其目的地(比如第二个室)时常常是不正确的。

因此，需要具有低热膨胀的机械手组件以减小热对机械手定位的热影响。

发明内容

一般地，提供用于传送衬底的机械手。在一个具体实施方式中，用于传送衬底的机械手包括通过连杆连接末端执行器(适于保持衬底于其上)的主体。末端执行器和/或连杆由热膨胀系数小于大约5×10^-6Kelvin^-1的材料组成。

在另外一个实施方式中，用于传送衬底的机械手包括通过连杆连接末端执行器(适于保持衬底于其上)的主体，末端执行器和/或连杆由热传导率/热膨胀之比大于10W/(m×K²)的材料组成。

在另外一个实施方式中，用于传送衬底的机械手包括通过连杆连接末端执行器(适于保持衬底于其上)的主体，末端执行器和/或连杆由热传导率/热膨胀之比大于10W/(m×Kelvin²)而且断裂韧性大于1×10⁶Pa×m^0.5的材料组成。

附图说明

为了使本发明的上述特征可以获得并被详细理解，可以通过参考以下附图说明的实施方式来得到从上文中简要总结出的对本发明更具体的描述。

图1是半导体加工系统一个实施方式的平面视图，其中可以实行用于确定机械手位置的方法；

图2是图1中加工系统的局部截面视图；

图3是半导体传送机械手的一个实施方式的平面视图；

图4描述图3机械手的肘节的一个实施方式；以及

图5是确定机械手位置的方法的一个实施方式的框图。

然而，应该注意的是附图只是说明本发明的典型实施方式，因此不应认为是对其范围的限制，因为本发明可以允许其它的等效实施方式。

具体实施方式

图1说明半导体加工系统100的一个实施方式，其中用于确定机械手108位置的方法可以被实行。示例的加工系统100包括被一个或多个加工室104的传送室102、工厂接口110和一个或多个装载锁闭室106。装载锁闭室106一般安装在传送室102和工厂接口110之间以使在传送室102内保持的真空环境与工厂接口110内保持的基本上周围环境之间衬底容易传送。适于从本发明受益的加工系统的一个例子就是可从California的Applied Materials，Inc.，of Santa Clara得到的CENTURA加工平台。尽管确定机械手位置的方法参考示例加工系统100进行了描述，但该描述是一个例子，因此，这种方法可以实行于任何期望在应用中决定或定位机械手的地方，在这些应用中机械手或者机械手的组件被暴露于温度变化，或者期望得到被机械手传送的衬底的参考位置。

工厂接口110一般容纳一个或者更多衬底存储盒114。每个盒子114被设计用以存储大量衬底于其中。工厂接口110一般维持在或者近大气压下。在一个实施方式中，过滤后的空气供给到工厂接口110用以减小工厂接口内颗粒的浓度并相应地使衬底洁净。适于从本发明受益的工厂接口的一个例子在Kroeker的美国专利申请No.09/161,970(1998年9月28日提交)中进行了描述，特此以参考方式结合其全部内容。

传送室102一般由单片材料比如铝制成。传送室102限定了可抽真空的内部空间128，通过该内部空间128在连接到传送室102外部的加工室104之间传送衬底。抽气系统(未示出)通过设置在室底面的端口连接到传送室102以维持传送室102内的真空。在一个具体实施方式中，抽气系统包括按一前一后连接涡流分子泵或者低温泵的粗抽泵。

加工室104典型地与传送室102外部用螺栓固定在一起。可利用的加工室104的例子包括刻蚀室、物理气相沉积室、化学气相沉积室、离子注入室、取向室、光刻室等等。不同的加工室104可以连接到传送室102以提供在衬底表面形成预定结构或特征所必需的加工次序。

装载锁闭室106一般连接到工厂接口110和传送室102之间。装载锁闭室106一般用来便于在传送室102的真空环境与工厂接口110的基本上周围环境之间不损失传送室102内真空而进行衬底传送。通过使用窄口阀226，每个装载锁闭室106选择性地与传送室102和工厂接口110隔离(见图2)。

衬底传送机械手108一般设置在传送室102的内部空间128中，以使传送室102周围的不同室之间衬底112的传送容易。机械手108可以包括一个或者多个在传送过程中用于支撑衬底的托板。机械手108可以有2个托板，各自连接到独立可控的电动机(大家所知道的双托板机械手)或者有2个通过共用连杆连接到机械手108的托板。

在一个实施方式中，传送机械手108有通过(蛙腿)连杆132连接到机械手108的单个托板130。一般地，靠近每个加工室104设置一个或者更多的传感器116以触发机械手操作参数的数据采集或者用于确定机械手位置的度量(metrics)。数据可以被单独地或者与机械手参数一同使用以确定托板130上衬底112的参考位置。

一般地，靠近连接传送室102到装载锁闭室106和加工室104的通道将一组传感器116设置在传送室102上或者内部。传感器组116可以包含一个或者多个用于触发机械手度量和/或者衬底位置信息的数据采集的传感器。

为了便于控制上述系统100，控制器120连接到系统100。控制器一般包括CPU122、存储器124和支持电路126。CPU122可以是一个任何形式的可在工业环境中使用的计算机处理器，用于控制各种室和子处理器。存储器124连接到CPU122。存储器124，或者计算机可读介质，可以是一个或多个易得到的存储器比如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘驱动器、硬盘驱动器、器件缓冲器或者任何其它形式的数字存储器，本地的或者远程的。支持电路126连接到CPU122用于按常规方式支持处理器。这些电路126可以包括高速缓冲存储器、电源供给、时钟电路、输入输出电路、子系统等等。

图2是系统100(说明传送室102和与之连接的一个加工室104)的部分截面视图。尽管描述了在加工室104和传送室102之间的示例衬底传送，但下面描述的传送方法发现在使用装载锁闭室106、其它室或者在传送室本身内部希望获得机械手连接132长度热变化相关信息的任何地方进行传送时有用。

示例的加工室104一般包括底部242、侧壁240和封闭加工空间244的盖子238。在一个实施方式中，加工室104可以是物理气相沉积(PVD)室。底座246设置在加工室244内并一般在加工过程中支撑衬底112。靶248连接到盖子238上并由电源250加偏压。气体供给252连接到加工室104并供给加工或其它气体到加工空间244。供给252提供加工气体如从其形成等离子体的氩气。来自等离子体的离子碰撞靶248，(从靶上)移出随后被沉积到衬底112上的材料。可以从本发明获益的PVD和其它加工室可以从California的Applied Materials，Inc.，of Santa Clara得到。

一般地，传送室102具有底236、侧壁234和盖子232。传送机械手108一般设置在传送室102的底部236。传送室102的一个侧壁234一般包括端口202，通过该端口202衬底可以被传送机械手108传送到加工室104的内部。端口202通过窄口阀226选择性地密封以使传送室102与加工室104隔开。窄口阀226一般移动到如图2中所示的打开的位置以允许室之间的衬底传送。在Tepman等的美国专利No.5,226,632(1993年7月13号公布)中描述了一个可有利地使用的窄口阀，特此以参考的方式结合其全部内容。

传送室102的盖子232包括设置在端口202附近的窗口228。传感器116一般在或者靠近窗口228设置，从而使得在衬底通过端口202时可以观察到以部分机械手108和衬底112。窗口228可以由石英或者其它基本上不干涉传感器116探测机构(例如，一束透过窗口228发出并反射回传感器116的光)的材料制成。在另一个实施方式中，传感器116可以发出光束透过窗口228到达位于第二窗口外侧的第二传感器，第二窗口设置在室102的底部236内(第二传感器和第二窗口未示出)。

传感器116一般被设置在窗口228的外部，使得传感器116与传送室102的环境隔开。可选地，可以使用其它的传感器116位置(包括室102内)，只要传感器116可以被机械手108或者衬底112经过它的运动周期性地切断。传感器116连接到控制器120并被设定用于就传感器状态的每个变化记录一个或者多个机械手或者衬底的度量。传感器116可以包括分开的发射和接收单元或者可以是整套的比如“穿透束(thru-beam)”和“反射性的”传感器。传感器116可以是光学传感器、接近传感器、机械限位开关、Hall效应、簧片开关或者其它类型的适合于探测机械手108或者衬底存在的探测机构。

在一个实施方式中，传感器116包含设置在传送室外部的光学发射器和接收器。一个适合于使用的传感器可以从位于Minneapolis，Minnesota的Banner Engineering Corporation得到。传感器116的放置使得机械手108或者衬底112中断来自于传感器的信号，比如光束204。光束204的中断和恢复到未中断状态导致传感器116状态的变化。例如，传感器116可以有4到20mA的输出，其中传感器116在未中断状态输出4mA，而在中断状态传感器输出20mA。其它输出的传感器可以被用于对传感器状态变化发出信号。

图3是传送机械手108的一个实施方式的平面视图。传送机械手108一般包含通过连杆132连接到末端控制器(比如支撑衬底112的托板130)的机械手主体328。末端控制器可以被设定用于以任何数量的方式(例如，静电、真空夹具、夹钳、边缘夹持等等)将衬底维持于其上。在一个具体实施方式中，连杆132具有蛙腿结构。其它用于连杆132的结构，例如，回转结构(polar structure)可被选择性地应用。在Ettinger等的美国专利No.09/547,189(2000年4月11号提交)中描述了一个可从本发明受益的回转机械手的实例。

连杆132一般包括两个翼310，翼310在弓316处与两个臂312相连。每个翼310还与在机械手主体328内同轴叠置的电动机(未示出)相连。每个臂312由套管318连接到肘节330。肘节330将连杆132连接到托板130上。典型地，连杆132由铝制成，然而，具有足够强度和更小热膨胀系数的材料，例如，钛、不锈钢或者陶瓷如氧化钛掺杂的氧化铝，也可以被使用。

可以选择连杆132和/或肘节330的材料以减小在衬底传送过程中的热影响。例如，连杆132和/或肘节330可以由热传导率/热膨胀的比率大于大约10W/(m×K²)的材料组成。可选地，连杆132和/或肘节330可以由热膨胀系数小于大约5Kelvin^-1的材料组成。可选地，连杆132和/或肘节330可以由断裂韧性大于大约1×10⁶Pa×m^0.5的材料组成。可选地，连杆132和/或肘节330可以由材料性能E^0.5/p(弹性模量的平方根除以材料的密度)大于大约50m^2.5/(kg^0.5×s)的材料组成。连杆132和/或肘节330可以由具有上面所列出性能的任意组合性能的材料组成。适合于制造连杆132和/或肘节330的材料的例子包括，但不限于此，铝/碳化硅符合材料、玻璃陶瓷(比如其中的NEOCERAMN-0和NEOCERAMN-11)，铝/铁复合材料、碳、碳基复合材料、铸铝合金、商用纯铬、石磨、钼钛合金、钼钨合金、商用纯钼、ZERODUR、INVAR、钛Ti-6Al-4V合金、8090铝MMC以及金属基复合材料。金属基复合材料一般由含有高达30％填充物(例如碳化硅颗粒)的铝或者其它轻金属(也就是镁、钛、铝、镁合金、钛合金以及铝合金组成。其它的填充物也可以被应用以获得上述的一种或者更多的物理性能。

在周围环境温度下，每个翼310的长度为“A”每个臂的长度为“B”，肘节330上套管318之间距离一半的长度为“C”，而且定义套管318与托板130的托板中心点320之间的距离为“D”。机械手的延伸范围“R”定义为沿“T”线托板130中心点320和机械手中心314之间的距离。每个翼310与T线成θ角。

每个翼310被一个同轴叠置的电动机单独控制。当电动机以相同方向转动时，托板绕机械手主体328的中心314以恒定半径转动ω角。当两个电动机以相反方向转动时，从而连杆132膨胀或者收缩，因此相对于机械手108的中心314沿T线径向向内或者向外移动托板130。当然，径向运动和旋转运动同时结合的结果使机械手可能混合运动。

当衬底112被机械手108移动时，传感器116探测在达到预定位置(例如，在靠近端口202的位置)时衬底或者机械手的一部分。

在一个实施方式中，传感器116由一组传感器组成，例如4个传感器，在机械手108的一次通过过程中，它们可被衬底和/或者机械手的不同部分断开以获取多个数据组。例如，机械手108肘节330的边缘332经过光束204导致第一传感器302的状态变化，同时衬底导致第一传感器302、第二传感器304、第三传感器306和第四传感器308的状态变化。尽管本发明被描述为肘节330或者衬底112激活传感器302、304、306和308，但传感器还可以被机械手108的其它组件激活。

图4是机械手的肘节330的一个实施方式。机械手的肘节330设计成具有平的上表面402和侧壁404，它们一般以彼此成适当角度进行设置。侧壁404和上表面402之间的界面一般具有成角度的边缘或者斜面406以减少传感器116光束204散射光的数量。上表面402和侧壁404之间的尖锐边缘或者成斜面的过渡406提供了传感器状态的明确变化，这增强了下面描述的数据采集的准确性。

回到图3，当肘节330经过一个或者更多的传感器116时，传感器从阻塞状态变化为非阻塞状态，反之亦然。传感器状态的变化一般相应于机械手108(或者衬底112)处于相对于传感器116的预定位置。每次机械手经过任何一个预定位置，在事件发生时机械手的度量被控制器120的存储器124记录。每次事件时记录的机械手的度量一般包括传感器号、传感器状态(阻塞或者未阻塞)、两个机械手电动机中每一个的目前位置、两个机械手电动机的速度和时间标志。应用两个事件记录的机械手度量，控制器120能够确定机械手108实际位置Ra相对于期望位置Re的变化，这些变化源于热变化引起的任何的机械手连杆132膨胀或者收缩。控制器120利用热膨胀数据以确定在机械手108的其它伸展(extension)时托板130(或者机械手的其它参考点)的位置。

可选地，传感器116可被用于获取衬底112的位置数据以确定衬底的中心位置。衬底中心信息可连同托板位置信息一起使用。

确定机械手位置的方法一般存储在存储器124中，典型地作为软件或者软件程序。软件程序也可以被第二CPU(未示出)进行存储和/或者执行，第二CPU(未示出)处于离系统的远处，或者该CPU控制。

图5是用于确定机械手位置的方法500的实施方式的框图。方法500开始于通过采集第一组机械手度量的步骤502。一般地，当传输衬底112到一个加工室104内机械手108的肘节330经过传感器116时，对一个传感器116的状态改变(也就是切断)产生响应而记录第一组机械手度量。可选地，传感器116可以在衬底从加工室104或者其它位置回收时被断开。

在步骤504时，采集第二组机械手度量。一般地，当肘节330经过一个传感器116时响应一个传感器的断开而记录第二组机械手度量。典型地，在步骤504中被断开的传感器116与步骤502中衬底112被传输到加工室104(或其它室)时所断开的是同样的传感器。可选地，在步骤502和504中可以断开不同的传感器。

在步骤506时，应用第一和第二机械手度量确定由于机械手热膨胀导致的机械手的实际位置。在一个实施方式中，可通过确定对于特定角度θ控制器所期望的距离Re与当肘节330经过传感器116时的Ra之间的距离R变化来确定机械手的热膨胀。由此，作为以Re放置机械手的托板130所需的角度，θ′可在步骤508中计算出。可选地，可包括步骤510到确定和校正放置在托板130上的衬底的中心位置。

例如，当机械手延伸，θ变小。延伸范围R可表达为：

$R\left(\mathrm{\θ}\right)=A\cos \mathrm{\θ}+\sqrt{B^2-{(a\sin \mathrm{\θ}-C)}^2}+D$

如果机械手的连杆132(也就是翼、臂和肘节)都由相同的材料制成，延伸率将与相关的连杆元件内的温度升高成比例。如果机械手的连杆132由不同的材料制成，该比例需要由各个连杆元件的每种材料的热膨胀系数按比例计算。在任一情况中，E_AB和E_AC是依赖于连杆132所用材料的近似常数。由常数E_AB和E_AC，每个要素(elements)的相对增长可表示为：

$\frac{\mathrm{dA}}{\mathrm{dB}}=\frac{A}{B}{E}_{\mathrm{AB}}$

$\frac{\mathrm{dC}}{\mathrm{dB}}=\frac{C}{B}\frac{1}{E_{\mathrm{BC}}}$

在每个传感器转换时机械手的位置θ是锁定的(latched)。对于每个肘节的转换，延伸范围R的变化可表示为：

dR＝(SensorPosition+BladeCenterToWristEdge)-R(θ)

机械手元件中每个变化的范围变化为：

$\frac{\∂R}{\∂A}=\frac{-\sin \mathrm{\θ}(A\sin \mathrm{\θ}-C)}{\sqrt{B^2-{(A\sin \mathrm{\θ}-C)}^2}}+\cos \mathrm{\θ}$

$\frac{\∂R}{\∂B}=\frac{B}{\sqrt{B^2-{(A\sin \mathrm{\θ}-C)}^2}}$

$\frac{\∂R}{\∂C}=\frac{A\sin \mathrm{\θ}-C}{\sqrt{B^2-{(A\sin \mathrm{\θ}-C)}^2}}$

对于每个事件，计算dB：

$\mathrm{dB}=\mathrm{dR}/\{\frac{\mathrm{dA}}{\mathrm{dB}}\frac{\∂R}{\∂A}+\frac{\∂R}{\∂B}+\frac{\mathrm{dC}}{\mathrm{dB}}\frac{\∂R}{\∂C}\}$

如果在机械手一次通过传感器组的过程中多个传感器被用于采集机械手的度量，则对该值进行平均。从它计算dA和dC：

$\mathrm{dA}=\frac{\mathrm{dA}}{\mathrm{dB}}\mathrm{dB}$

$\mathrm{dC}=\frac{\mathrm{dC}}{\mathrm{dB}}\mathrm{dB}$

因此，在任何θ机械手的实际位置可表示为：

$\mathrm{Ra}=R^{\′}\left(\mathrm{\θ}\right)=A^{\′}\cos \mathrm{\θ}+\sqrt{B^{\′2}-{(A^{\′}\sin \mathrm{\θ}-C^{\′})}^2}+D$

其中

A′＝A+dA

B′＝B+dB

C′＝C+dC

因此，为了放置托板130到Re进行的θ校正可表示为：

${\mathrm{\θ}}^{\′}=\arctan \left(\frac{C^{\′}}{R_{\mathrm{CH}}-D}\right)+\arccos \left(\frac{B^{\′2}-A^{\′2}\left((C^{\′2}+{(R-D)}^2)\right)}{\sqrt{C^{\′2}+{(R-D)}^2-2A^{\′}}}\right)$

其中R_CH是在环境条件下的R；和

θ′是使R(θ′)＝Re时机械手发生的旋转。

衬底112的中心还可以从在衬底经过传感器组衬底边缘触发传感器116时记录的机械手度量计算得出。从衬底112的边界获得的数据点被用于对衬底的中心位置进行三角测量。

在一个实施方式中，通过将每个锁定衬底边缘位置转化为X，Y坐标系(其中0，0位于托板130的中心，Y从机械手中心向外延伸)，执行了中心发现算法。其次，检查点的序列(从锁定的边缘位置)，并且那些与其它点明显不同圆的点被排除在需要考虑的点之外。省略的点可能是由于，例如，一些衬底112内锁定为表示凹槽或平整性的点经过一个传感器116。每个剩下的点被分组成三个点的组合以限定三角形和圆形。如果三角形的面积非常小，点的那种组合对于圆的计算将是十分错误敏感的，并且被排除在进一步考虑之外。接下来，计算出由每个保留的3点组合限定的圆的中心和半径。然后，所有这样半径处于可接受范围的圆的中心X和Y坐标被平均以得到衬底的X和Y中心偏移。为了校正该X和Y偏移，dx＝-x和dy＝-y必须被用于机械手以使衬底居中。

采用在环境温度下机械手托板130正确放入室内的机械手旋转和延伸对室内衬底交换点(exchange point)进行校正。延伸cf应于R_CH(进入加工(或其它)室104内的延伸范围)。加上dY值，我们可以计算出延伸到室内的量以校正衬底偏移：

R＝R_CH+dY

然后基于机械手108的连杆132的热膨胀，计算出达到该延伸量的延伸角度(翼与室位置之间的角度)：

$\mathrm{\ω}=\arctan \left(\frac{C^{\′}}{R-D}\right)+\arccos \left(\frac{B^{\′2}-A^{\′2}-\left((C^{\′2}+{(R-D)}^2)\right)}{\sqrt{C^{\′2}+{(R-D)}^2-2A^{\′}}}\right)$

基于dX也对机械手的旋转进行校正。

该方法还可以包括利用存储在控制器存储器124里的中心发现信息校正衬底的中心位置。可以通过各种各样的方法发现衬底的中心位置。一种方法包括将衬底沿衬底边界的许多点夹持在托板上以机械地定出托板上衬底的中心。另一种方法包括使衬底直线通过一个或者多个确定相对于托板的衬底边缘位置的传感器。还有另外一种方法包括靠近用于观察衬底边界的传感器旋转衬底。通过记录沿衬底边界的许多点，可以对衬底中心进行三角形测量。

一旦衬底的中心被确定并存储在存储器中，就可以相对于由于热影响产生的位置变化而对衬底中心的位置进行被修正。而且，当机械手在室与室之间传送衬底时中心位置可被反复修正并且当机械手(或衬底)通过每个传感器时重新确定机械手的位置。从而，对于每个衬底传送，热对机械手位置的影响被确定，因此对每次传送允许控制器调整衬底的位置保证正确、无损的衬底放置。

虽然本发明的方法以软件程序的形式进行了讨论，但这里公开的一些方法步骤可以通过硬件以及其本身或者控制器而实现。同样，可以按基于计算机系统执行的软件的形式、按应用、特定集成电路或者其它类型的硬件实现的形式或者软件与硬件组合的方式实现本发明。

虽然前述指出了本发明的具体实施方式，但可以不偏离其基本范围设计出本发明的其它的和更进一步的实施方式，本发明的范围由权利要求书确定。

Claims (14)

1、一种用于在加工系统中传送衬底的机械手，包括：

主体；

适合于保持衬底于其上的末端执行器；和

将末端执行器连接到主体上的连杆，其中末端执行器和/或连杆由热传导率/热膨胀之比大于大约10W/(m×K²)的材料组成。

2、根据权利要求1的机械手，其中组成末端执行器和/或连杆的材料还包括热膨胀系数小于大约5×10^-6Kelvin^-1。

3、根据权利要求1的机械手，其中组成末端执行器和/或连杆的材料还包括断裂韧性大于大约1×10⁶Pa×m^0.5。

4、根据权利要求1的机械手，其中组成末端执行器和/或连杆的材料还包括大于大约50m^2.5/(kg^0.5×s)的材料性能。

5、根据权利要求1的机械手，其中组成末端执行器和/或连杆的材料从铝/碳化硅复合材料、玻璃陶瓷、铝/铁复合材料、碳、碳基复合材料、铸铝合金、商用纯铬、石墨、钼钛合金、钼钨合金、商用纯钼、ZERODUR、INVAR、钛Ti-6Al-4V合金、8090铝MMC以及金属基复合材料组成的组中选择。

6、根据权利要求1的机械手，其中组成末端执行器和/或连杆的材料还包括热膨胀系数小于大约1×10^-6Kelvin^-1的材料。

7、根据权利要求1的机械手，其中连杆具有蛙腿结构。

8、根据权利要求1的机械手，其中连杆具有回转结构。

9、一种用于在加工系统中传送衬底的机械手，包括：

主体；

适合于保持衬底于其上的末端执行器；和

将末端执行器连接到主体上的连杆，其中末端执行器和/或连杆由热传导率/热膨胀之比大于大约10W/(m×K²)且断裂韧性系数大于大约1×10⁶Pa×m^0.5的材料组成。

10、一种用于在加工系统中传送衬底的机械手，包括：

主体；

适合于保持衬底于其上的末端执行器；和

将末端执行器连接到主体上的连杆，其中末端执行器和/或连杆由热传导率/热膨胀之比大于大约10W/m(Kelvin)/(Kelvin)、材料性能大于大约50m^2.5/(kg^0.5×s)的材料组成。

11、根据权利要求10的机械手，其中组成末端执行器和/或连杆的材料还包括断裂韧性大于大约1×10⁶Pa×m^0.5。

12、根据权利要求11的机械手，其中组成末端执行器和/或连杆的材料还包括热膨胀系数小于大约5×10^-6Kelvin^-1的材料。

13、一种用于在加工系统中传送衬底的机械手，包括：

主体；

适合于保持衬底于其上的末端执行器；和

将末端执行器连接到主体上的连杆，其中末端执行器和/或连杆由热传导率/热膨胀之比大于大约10W/(m×Kelvin²)、材料性能大于大约50m^2.5/(kg^0.5×s)且断裂韧性大于大约1×10⁶Pa×m^0.5的材料组成。

14、根据权利要求13的机械手，其中组成末端执行器和/或连杆的材料还包括热膨胀系数小于大约5×10^-6Kelvin^-1的材料。

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