DE60035164T2

DE60035164T2 - Verfahren und Gerät zur Entscheidung einer Substratsverschiebung mit Optimierungsmethoden

Info

Publication number: DE60035164T2
Application number: DE60035164T
Authority: DE
Inventors: Benjamin W. Austin MOORING
Original assignee: Lam Research Corp
Current assignee: Lam Research Corp
Priority date: 1999-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2020-11-23
Also published as: EP1698955B1; JP4880114B2; EP1102311A2; EP1102137B1; US6629053B1; EP1102311A3; DE60035164D1; JP4880115B2; EP1698955A1; EP1102137A3; EP1102311B1; JP2001210698A; ATE473475T1; TW494445B; TW508482B; JP2001230302A; ATE364862T1; EP1102137A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen den Transport von Wafers zwischen Modulen einer Halbleiterbearbeitungsvorrichtung und genauer gesagt die dynamische Ausrichtung jedes Wafers mit einer Trägerauflageschiene, die den Wafer trägt, wobei die Vorrichtung und die Verfahren zur dynamischen Ausrichtung die Bestimmung eines Näherungswerts einer Verschiebung des Wafers in Bezug auf eine gewünschte Waferanordnung in einem Modul als Befehl eines Optimierungsprogramms definieren.
Bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen werden Bearbeitungskammern miteinander verbunden, um den Transport von Wafers oder Substraten beispielsweise zwischen den verbundenen Kammern zu ermöglichen. Dieser Transport erfolgt über Transportmodule, die die Wafer beispielsweise durch Spalten oder Öffnungen bewegen, die in den aneinandergrenzenden Wänden der miteinander verbundenen Kammern bereitgestellt sind. Transportmodule werden im Allgemeinen in Verbindung mit verschiedenen Waferbearbeitungsmodulen eingesetzt, die Halbleiterätzsysteme, Materialablagerungssysteme und Flachbildschirmätzsysteme umfassen können. Aufgrund der steigenden Nachfrage nach Reinheit und hoher Bearbeitungspräzision kam es zu einem immer größeren Bedarf nach einer Reduktion des Ausmaßes an menschlichen Eingriffen während und zwischen der Bearbeitungsschritte. Diesem Bedarf wurde teilweise durch die Umsetzung von Vakuumtransportmodulen Rechnung getragen, die als Zwischenwaferhandhabungsvorrichtung dienen (typischerweise auf reduziertem Druck gehalten, z.B. Vakuumbedingungen). Ein Vakuumtransportmodul kann beispielsweise physisch zwischen einer oder mehreren Reinraumlagerungseinrichtungen, in denen die Wafers gelagert werden, und mehreren Waferbearbeitungsmodulen, wo die Wafers bearbeitet werden, z.B. durch Ätzen oder Ablagerung, positioniert sein. Auf diese Weise kann ein Roboterarm, der in dem Transportmodul angeordnet ist, eingesetzt werden, um, wenn ein Wafer zur Bearbeitung gebraucht wird, einen ausgewählten Wafer aus dem Lager holen und diesen in einem der zahlreichen Bearbeitungsmodule platzieren.
Wie Fachleuten auf dem Gebiet der Erfindung bekannt ist, wird die Anordnung von Transportmodulen zum "Transport" von Wafers zwischen mehreren Lagerungsein richtungen und Bearbeitungsmodulen häufig als "Clustertool-Architektur"-System bezeichnet. 1 zeigt eine typische Cluster-Architektur 100 zur Halbleiterbearbeitung und veranschaulicht die verschiedenen Kammern, die durch das Vakuumtransportmodul 106 miteinander verbunden sind. Das Vakuumtransportmodul 106 ist an drei Bearbeitungsmodule 108a–108c gekoppelt dargestellt, die einzeln optimiert werden können, um verschiedene Herstellungsverfahren durchzuführen. Die Bearbeitungsmodule 108a–108c können beispielsweise so ausgeführt sein, dass sie das Ätzen von Substraten aus transformatorgekoppeltem Plasma (TOP), die Ablagerung von Schichten und/oder Sputtern durchführen.
Mit dem Vakuumtransportmodul 106 ist eine Schleuse 104 verbunden, die so ausgeführt sein kann, um Wafers in das Vakuumtransportmodul 106 einzuführen. Die Schleuse 104 kann mit einem Reinraum 102 verbunden sein, wo die Wafers gelagert werden. Zusätzlich dazu, dass die Schleuse einen Zugriffs- und Zufuhrmechanismus darstellt, dient die Schleuse 104 auch als druckvariierende Verbindung zwischen dem Vakuumtransportmodul 106 und dem Reinraum 102. Aus diesem Grund kann das Vakuumtransportmodul 106 auf konstantem Druck (z.B. Vakuum) gehalten werden, während der Reinraum 102 auf atmosphärischem Druck gehalten wird.
Gemäß der steigenden Nachfrage nach Reinheit und hoher Bearbeitungspräzision wurde das Ausmaß an menschlichem Eingreifen während und zwischen den Bearbeitungsschritten durch den Einsatz von Robotern für den Wafertransport reduziert. Dieser Transport kann beispielsweise von dem Reinraum 102 zu der Schleuse 104 oder von der Schleuse 104 zu dem Vakuumtransportmodul 106 oder von dem Vakuumtransportmodul 106 zu einem Bearbeitungsmodul 108a erfolgen. Wenngleich solche Roboter das Ausmaß von menschlichem Kontakt mit jedem Wafer deutlich reduzieren, kam es bei der Verwendung von Robotern für den Wafertransport zu Problemen. In einem Reinraum kann beispielsweise eine Auflageschiene eines Roboters eingesetzt werden, um einen Wafer aus einer Kassette auszuwählen und diesen auf den auf der Schleuse 104 bereitgestellten Fingern zu platzieren. Es kann jedoch passieren, dass das Zentrum des Wafers in Bezug auf die Finger nicht präzise positioniert wird. In der Folge kann es passieren, dass das Zentrum des Wafers, wenn die Auflageschiene des Roboters des Vakuumtransportmoduls 106 den Wafer von den Fingern der Schleuse 104 abnimmt, nicht angemessen in Bezug auf das Zentrum der Auflageschiene positioniert oder ausgerichtet ist. Diese ungenaue Ausrichtung des Waferzentrums in Bezug auf das Auflageschienenzentrum, das auch als "Wafer-Auflageschienen-Abweichung" oder einfach als "Wafer-Abweichung" bezeichnet wird, wird beibehalten, wenn der Roboter einen "Streck"vorgang durchführt, durch den beispielsweise die Auflageschiene (und der von der Auflageschiene getragene Wafer) durch einen Spalt in dem Bearbeitungsmodul bewegt werden und durch die der Wafer auf Nadeln im Bearbeitungsmodul 108a platziert wird.
Auch wenn die Ausrichtung von Wafer und Auflageschiene ursprünglich genau erfolgte, als der Wafer zu Beginn in dem beispielhaften Bearbeitungsmodul 108a platziert wurde, kann die genaue Ausrichtung beeinträchtigt werden, auch wenn der Wafer so während der Bearbeitung in dem beispielhaften Bearbeitungsmodul 108a angemessen ausgerichtet war. Beispielsweise können die elektrostatischen Einspannvorrichtungen, die im Allgemeinen in den beispielhaften Bearbeitungsmodulen 108a eingesetzt werden, eine elektrostatische Restfeldstärke aufweisen, die nach Beendigung der Bearbeitung nicht vollständig entladen wird. In dieser Situation kann der bearbeitete Wafer plötzlich von der Einspannvorrichtung gelöst werden. In der Folge kann es passieren, dass der Wafer in Bezug auf die Roboterauflageschiene, die den bearbeiteten Wafer von der Einspannvorrichtung aufnimmt, ungenau positioniert ist. Wenn die Auflageschiene des Roboters des Vakuumtransportmoduls 106 den bearbeiteten Wafer von der Einspannvorrichtung aufnimmt, kann es demnach passieren, dass das Zentrum des Wafers in Bezug auf das Zentrum der Auflageschiene nicht genau angeordnet oder ausgerichtet ist. Diese Wafer-Abweichung bleibt bestehen, wenn der Roboter einen "Rückzugs"vorgang durchführt, wodurch die Auflageschiene (und der durch die Auflageschiene getragene Wafer) durch den Spalt in dem Bearbeitungsmodul 108a bewegt wird. Eine solche Wafer-Abweichung kann auch während des nächsten Streckvorgangs bestehen bleiben, durch die der Wafer in einem anderen der Bearbeitungsmodule 108b oder in der Schleuse 104 platziert wird.
Die oben beschriebene Wafer-Abweichung vor einem Streckvorgang (die bis zu dem Zeitpunkt bestehen bleiben kann, zu dem der Wafer auf den Nadeln des Bearbeitungsmoduls 108a platziert wird) und die oben beschriebene Wafer-Abweichung vor dem Rückzugsvorgang (die während des folgenden Streckvorgangs, durch die der Wafer in einem anderen Bearbeitungsmodul 108b oder in der Schleuse 104 platziert wird, bestehen bleibt) führen dazu, dass der Wafer an einer Position platziert wird, die in Bezug auf die gewünschte Anordnung auf den Nadeln des Moduls 108a, des Moduls 108b oder der Schleuse 104 verschoben ist.
Eine Wafer-Abweichung und die resultierende Verschiebung sind Quellen für Waferbearbeitungsfehler und müssen selbstverständlich vermieden werden. Es ist auch klar, dass die Zeit, die Roboter brauchen um einen Wafer zwischen den Modulen zu transportieren (die "Wafertransportdauer") nicht für die Durchführung der Bearbeitung des Wafers zur Verfügung steht, d.h. die Wafertransportdauer ist ungenutzte Zeit. Es besteht somit ein unerfüllter Bedarf, das Ausmaß der Wafer-Abweichung zu überwachen und diese Überwachung ohne eine Steigerung der Wafertransportdauer durchzuführen. Ein Aspekt der Überwachung des Ausmaßes der Wafer-Abweichung oder der Bestimmung des Ausmaßes einer solchen Wafer-Verschiebung besteht in der Zeitdauer, die erforderlich ist, um die Verschiebung zu berechnen (die "Verschiebungsberechnungsdauer"). Wenn Steigerungen der Wafertransportdauer vermieden werden sollen, aber gleichzeitig das Ausmaß einer solchen Wafer-Verschiebung in einem ausreichenden Maß der Verschiebungsgenauigkeit berechnet werden soll, bevor der Wafer in Bezug auf die gewünschte Anordnung platziert wird, darf die Verschiebungsberechnungsdauer nicht länger sein als ein Teil der Wafertransportdauer.
Ein Problem, das die Oberwachung der Wafer-Abweichung komplizierter gestaltet, besteht darin, dass ein Wafer von (oder zu) einem Vakuumtransportmodul 106 zu (oder von) beispielsweise sechs Bearbeitungsmodulen, z.B. 108a, transportiert werden kann. in der Vergangenheit umfassten Versuche zur Bestimmung der angemessenen Ausrichtung des Wafers auf der Auflageschiene eines Roboters die Verwendung von zahlreichen Sensoren zwischen aneinandergrenzenden Modulen. Sensoren auf gegenüberliegenden Seiten eines Wafertransportwegs wurden in bezug auf den Wa fertransportweg symmetrisch angeordnet. Die einander symmetrisch gegenüberliegenden Sensoren produzieren gleichzeitige Ausgabesignale, und für jeden Sensor muss ein Datenprozessor bereitgestellt werden. Die Kombination dieser Faktoren (d.h. die mögliche Verwendung von sechs Bearbeitungsmodulen und dem Vakuumtransportmodul, die Verwendung von zahlreichen symmetrisch angeordneten, einander gegenüberliegenden Sensoren pro Modul und die Verwendung eines Datenprozessors pro Sensor) führt dazu, dass das Verfahren komplexer wird und dass für eine Clustertool-Architektur viele teure Prozessoren erforderlich sind. In Hinblick auf den Bedarf nach der Bereitstellung von Clustertool-Architekturen, die kostengünstiger sind, kann die Verwendung von einzelnen Datenprozessoren für jeden Sensor ein System unerschwinglich teuer machen.
Ein weiterer Aspekt der Bereitstellung von kosteneffizienteren Clustertool-Architekturen steht mit den Kosten für die Bearbeitung von Modulen und Schleusen zur Bereitstellung von Öffnungen in Zusammenhang, in denen Sensoren, wie z.B. Durchgangsstrahl-Sensoren, aufgenommen werden können. Da die Präzision einer solchen Bearbeitung gesteigert wird, um die Sensoren beispielsweise in Bezug auf die Roboter präziser anzuordnen, treten höhere Kosten für eine solche Präzisionsbearbeitung auf. Es gilt, einen Weg zu finden, damit geringere Präzision bei der Bearbeitung der Öffnungen für die Sensoren erforderlich ist, ohne dass die Präzision der Detektion unter Einsatz der Sensoren beeinträchtig wird.
Die Verwendung solcher Durchgangsstrahl-Sensoren stellt auch bei der Gestaltung einer Vorrichtung zur Überwachung der Wafer-Abweichung ein Problem dar. Wenn ein Wafer sich beispielsweise durch einen Lichtstrahl eines solchen Durchgangsstrahl-Sensors bewegt und den Strahl unterbricht, dauert es eine gewisse Zeit (Latenzzeit) bis der Sensor einen Impuls ausgibt, der die Unterbrechung des Strahls anzeigt. Da der Wafer sich in Bezug auf den Sensor bewegt und wenn der Zweck des Sensors in der Bestimmung der Position des Wafers besteht, hat sich der Wafer, zu dem Zeitpunkt, zu dem der Ausgangsimpuls erzeugt wird (am Ende der Latenzzeit), bereits von der Position, an der der Strahl unterbrochen wurde, weiterbewegt. Die Latenzzeit stellt eine Fehlerquelle in der Verwendung der Durchgangsstrahl-Senso ren dar. Was dann benötigt wird, ist ein Weg zur Reduktion von Fehlern, die durch die Latenzzeit der Durchgangsstrahl-Sensoren hervorgerufen werden.
In Hinblick auf die zuvor geschilderte Situation besteht ein Bedarf nach Verfahren und einer Vorrichtung zur Wafer-Ausrichtung, die betätigt werden, während der Wafer transportiert wird, ohne die Wafertransportdauer zu steigern (z.B. ohne die Transportgeschwindigkeit des Wafers zwischen den Modulen oder Schleusen zu reduzieren und die Gesamtzeit, die für den Transport des Wafers zu der gewünschten Anordnung erforderlich ist, zu steigern). Bei solchen Verfahren und Vorrichtungen sollte nicht nur vermieden werden, dass sie eine längere Verschiebungsberechnungsdauer als die Wafertransportdauer aufweisen, sondern sie sollten auch eine deutlich präzisere Bestimmung der Wafer-Verschiebung ermöglichen. Weiters sollte die Anzahl an Datenprozessoren pro Sensor reduziert werden, und die Gesamtanzahl der Datenprozessoren zur Bestimmung der Wafer-Abweichung in einer gesamten Clustertool Architektur sollte ebenfalls reduziert werden. Für ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung ist vorzugsweise auch eine geringere Präzision bei der Bearbeitung der Öffnungen für die Sensoren erforderlich, ohne dass dadurch die Präzision der unter Einsatz der Sensoren durchgeführten Nachweise beeinträchtigt wird. Ein weiterer Aspekt des gewünschten Verfahrens und der gewünschten Vorrichtung besteht in der Reduktion von Fehlern, die sich aus der Latenzzeit bei Verwendung von Durchgangsstrahl-Sensoren zur Bestimmung der Wafer-Ausrichtung ergeben.
PCT-Veröffentlichung Nr. WO 99/45579 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung des Zentrums eines Substrats und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Zentrums eines Substrats, das durch eine Substrathandhabungskammer hindurchtritt. Die Positionen der Sensoren werden durch die Ansteuerung der Sensoren unter Einsatz eines Punktes in der Nähe der Spitze einer Armanordnung auf einer Substrat-Handhabungsvorrichtung kalibriert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Grob gesagt wird die vorliegende Erfindung diesen Bedürfnissen durch die Bereitstellung einer dynamischen Ausrichtung jedes Wafers mit einer Trägerauflageschiene, die den Wafer trägt, gerecht. Vorrichtungen und Verfahren zur dynamischen Ausrichtung definieren die Bestimmung eines Näherungswerts einer Verschiebung des Wafers in Bezug auf eine gewünschte Anordnung des Wafers auf der Trägerauflageschiene, und diese Bestimmung erfolgt als Befehl eines Optimierungsprogramms. Indem der Task der Bestimmung dieses angenäherten Verschiebungswerts durch ein Optimierungsprogramm erfüllt wird, liegt die Verschiebungsberechnungsdauer, die zur Berechnung des Näherungswerts der Verschiebung, effektiv in der Wafertransportdauer, und die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Annäherung an einen präzisen Wert der Verschiebung ist höher als unter Einsatz von Nicht-Optimierungsprogrammen.
Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3 und Computer gemäß den Ansprüchen 15 bis 17 bereit.
Demnach wird ein Verfahren zur Bestimmung des Ausmaßes einer unbekannten Verschiebung eines Wafers in Bezug auf eine gewünschte Anordnung in einem Waferhandhabungssystem bereitgestellt. Ein Roboter mit einem End-Effektor wird eingesetzt, um den Wafer zu tragen und an einem Satz von Sensoren vorbeizubewegen, der angrenzend an eine bestimmte Aufnahmefläche des Waferhandhabungssystems angeordnet ist, um Sensorauslösedaten zu erzeugen. Es werden kalibrierte Sensorpositionsdaten bereitgestellt, die die effektive Position jedes Sensors in Bezug auf die jeweilige Aufnahmefläche anzeigen. Die Verarbeitung der Sensorauslösedaten der entsprechenden Position des End-Effektors und der Sensorpositionsdaten erfolgt unter Einsatz eines Optimierungsprogramms wie in einem der Ansprüche 1 bis 3 definiert, um einen Näherungswert der unbekannten Verschiebung zu bestimmen.
Vorzugsweise werden durch den Verarbeitungsvorgang die Waferrand-Positionsvektoren (als "r_pi" identifiziert) in einem Koordinatensystem bestimmt, das seinen Ur sprung an der gewünschten Position des Wafers auf der Auflageschiene hat. Der Verarbeitungsvorgang nutzt die durch das Kalibrierverfahren definierte Sensorposition und die Position der Roboter-Auflageschiene, wenn jeder Sensor ausgelöst wird, um die Vektoren "r_pi" zu bestimmen. Bei der zuletzt genannten Bestimmung werden die kalibrierten Sensorpositionsdaten, die Roboterschienenposition und die Sensorauslösedaten genutzt.
Geeigneterweise weist "i" bei dem Verarbeitungsvorgang die Werte 1, 2, 3 und 4 auf, die für die Sensorauslösedateneinträge stehen; wobei jeder der entsprechenden vier Vektoren "r_pi" eine Komponente der "X"-Achse und der "Y"-Achse aufweist. Die Verarbeitung des Optimierungsprogramms bestimmt die Anordnung des Wafers, die am besten zu den vier Waferrandpositionen passt, worin die am besten passende Anordnung durch Optimierung der Lösung der oben beschriebenen Gleichung erhalten wird, worin "R" der Radius des Wafers, „r_pix" eine Komponente der „X-Achse" von „r_pi" ist, „J_piy" eine Komponente der „Y-Achse" von „r_pi" ist, „e_x" eine ausgewählte Komponente der „X-Achse" einer Näherung der unbekannten Verschiebung ist, „e_y" eine ausgewählte „Y-Komponente" einer Näherung der unbekannten Verschiebung ist und die Optimierung mit einem zweidimensionalen Simplex-Algorithmus durchgeführt wird.
Bezugnehmend auf die Aspekte der vorliegenden Erfindung, die einen Computer zur Bestimmung des Ausmaßes einer unbekannten Verschiebung des Wafers in Bezug auf die gewünschte Waferanordnung betreffen, wird der Computer programmiert, um Vorgänge durchzuführen, wie zu veranlassen, dass der Wafer zunächst von einer ersten Anordnung durch einen End-Effektor aufgenommen wird. Zweitens wird veranlasst, dass sich der End-Effektor bewegt und den aufgenommenen Wafer von der ersten Anordnung an einem Satz von Sensoren vorbei transportiert, um Sensordaten zu erzeugen. Schließlich verarbeitet die Programmierung die Sensordaten unter Einsatz eines Optimierungsprogramms wie in einem der Ansprüche 15 bis 17 definiert, um einen Näherungswert der unbekannten Verschiebung zu bestimmen.
Durch die beschriebenen Aspekte der Bestimmung des Ausmaßes der Wafer-Verschiebung ist die Verschiebungsberechnungsdauer gewöhnlicherweise geringer als die Wafertransportdauer und ist gewöhnlicherweise wesentlich geringer als die Wafertransportdauer. Verglichen mit den geometrischen (Nicht-Optimierungs-) Verfahren stellen die Optimierungsprogramme deutlich weniger Fehler in Bezug auf die für die Verschiebung bestimmten Werte bereit.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung gemeinsam mit den beigefügten Zeichnungen deutlich, die die Grundlagen der vorliegenden Erfindung beispielhaft veranschaulichen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung ist durch die folgende detaillierte Beschreibung gemeinsam mit den beigefügten Zeichnungen, in denen dieselben Bezugszahlen dieselben Strukturelemente bezeichnen, leicht zu verstehen.
1 zeigt eine typische Clustertool-Architektur zur Bearbeitung von Halbleitern nach dem Stand der Technik und veranschaulicht ein atmosphärisches Transportmodul, das mit einem Vakuumtransportmodul verbunden ist und in dem eine Schleuse Wafers zum Transport zu dem Vakuumtransportmodul aufnimmt.
2A ist eine Draufsicht eine Clustertool-Architektur zur Bearbeitung von Halbleitern gemäß der vorliegenden Erfindung und veranschaulicht einen Vakuumtransportmodul-Roboter, der drehbar auf einer fixen Achse angebracht ist und eine Schiene trägt, die einen Wafer in ein Vakuumbearbeitungsmodul transportiert.
2B zeigt eine Draufsicht der Auflageschiene, die einen genau mit der Auflageschiene ausgerichteten Wafer trägt.
2C zeigt eine Draufsicht der Auflageschiene, die einen ungenau mit der Auflageschiene ausgerichteten Wafer trägt, und die Wafer-Abweichung, die gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt werden kann.
3A ist eine Draufsicht eines Abschnitts einer Fläche des Vakuumtransportmoduls der Clustertool-Architektur und zeigt schematisch einen Teil eines Systems zur dynamischen Ausrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sowie einen zweiten Sensor, der mit einem Wafer mit einem Durchmesser von 200 mm verwendet wird.
3B ist eine Draufsicht eines Wafers mit einem Durchmesser von 200 mm und veranschaulicht Zeitpunkte, zu denen der Wafer die Strahlen des in 3A dargestellten Sensors zeitweilig unterbricht.
3C ist eine Draufsicht desselben Abschnitts der Fläche des Vakuumtransportmoduls der Clustertool-Architektur und zeigt schematisch einen Teil des Systems zur dynamischen Ausrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sowie einen dritten Sensor, der mit einem Wafer mit einem Durchmesser von 300 mm eingesetzt wird.
3D ist eine Draufsicht eines Wafers mit einem Durchmesser von 300 mm, die die Zeitpunkte veranschaulicht, zu denen der Wafer die Strahlen des in 3A dargestellten Sensors zeitweilig unterbricht.
3E ist eine Seitenansicht einer Öffnung einer der Flächen und zeigt drei Sensoren, die optische Faserkabel zur Bereitstellung von Lichtstrahlen umfassen, die durch die Wafers zeitweilig unterbrochen werden.
3F ist eine Draufsicht eines Clustertool-Architektur-Systems und zeigt zwei Sensoren pro Fläche und die mit den Strahlenaufnehmern verbundenen optischen Faserkabel, die Übergangssignale für jede zeitweilige Unterbrechung erzeugen.
3G ist eine schematische Darstellung, die eine Karte zeigt, die die Übergangssignale empfängt und diese an eine Roboter-Steuervorrichtung weiterleitet.
4A und 4B sind schematische Darstellungen, die die Latenz der Sensoren zeigen und veranschaulichen, wie Scheinpositionen der Sensoren zur Eliminierung von Fehlern aufgrund dieser Latenz bestimmt werden.
5 ist ein schematisches Diagramm eines logischen Schaltkreises, der ein Ausgabesignal pro Unterbrechung und ein Ausgabesignal pro Wiederherstellung der Strahlen durch den Übergang bereitstellt.
6A, 6B und 6C bringen jeweils die Zeitpunkte der Unterbrechungs- und der Wiederherstellungsübergänge für zwei Sensoren mit einem Ausgabesignal der logischen Schaltung in Zusammenhang.
7 ist eine Ansicht von unten eines Kalibrierwafers, der in einem Kalibrierverfahren eingesetzt wird, um die Position der Sensoren präzise zu bestimmen.
8 zeigt beispielhafte Daten, die das Ergebnis des Kalibrierverfahrens sind.
9A und 9B zeigen jeweils zwei Anordnungen eines Wafers während des Kalibrierverfahrens, wobei 9A die Waferanordnung bezogen auf einen Sensorstrahl rechts des Waferwegs und 9B eine Waferanordnung bezogen auf einen Sensorstrahl links des Waferwegs zeigt.
10 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, bei der eine Vorrichtung und Verfahren zur dynamischen Ausrichtung die Bestimmung eines Näherungswerts einer Verschiebung des Wafers bezogen auf eine gewünschte Waferanordnung in einem Modul als Befehl eines Optimierungsprogramms definieren.
11 ist eine schematische Darstellung, die Vektoren veranschaulicht, deren Ursprung sich im Rotationszentrum des Roboters und im Zentrum des Wafers befindet, wenn der Wafer in Bezug auf die Sensoren verschoben wird.
12A und 12B zeigen in Kombination ein Flussdiagramm, das die vorliegende Erfindung veranschaulicht, bei der durch einen Vorgang die Sensorauslösedaten und kalibrierte Sensorpositionsdaten zur Verwendung in Berechnungen zur Lösung des Optimierungsproblems verarbeitet werden.
13 veranschaulicht ein Koordinatensystem, das seinen Ursprung an der Anordnung eines Wafers hat, wenn dieser an der gewünschten Position in einem Bearbeitungsmodul platziert wird, und zeigt beispielsweise einen Vektor e, der sich von diesem Zentrum zum Zentrum eines Wafers erstreckt, der in Bezug auf die gewünschte Ausrichtung verschoben ist.
14A und 14B veranschaulichen eine dreidimensionale Oberfläche, die während der Verarbeitung einer Gleichung definiert wird, die das Optimierungsproblem darstellt, wobei zur Verarbeitung Werte für die Spitzen von Dreiecken zur Berechnung von Fehlerwerten herangezogen werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es wird eine Erfindung zur Ausrichtung von Wafers beschrieben, die betätigt wird, während der Wafer transportiert wird, ohne die Wafertransportdauer zu steigern (z.B. ohne die Transportgeschwindigkeit des Wafers zwischen den Modulen oder Schleusen zu reduzieren und die für den Transport des Wafers zu einer gewünschten Position erforderliche Gesamtzeit zu steigern). Durch die Wafer-Ausrichtung wird nicht nur vermieden, dass die Verschiebungsberechnungsdauer länger ist als die Wafertransportdauer, sondern die Berechung zur Bestimmung des Ausmaßes der zu korrigierenden Abweichung bestimmt die Wafer-Verschiebung auch deutlich präziser. Die Ausführungsformen der Erfindung werden auch in Bezug darauf beschrieben, wie die Sensordaten unter Einsatz eines Optimierungsprogramms zur Bestimmung eines Näherungswerts des unbekannten Ausmaßes der Wafer-Verschiebung in Bezug auf eine gewünschte Position verarbeitet werden. Die Erfindung wird weiters so beschrieben, dass der Näherungswert der Wafer-Verschiebung eingesetzt wird, um die Zielkoordinaten einer Position zu verändern, an der ein Roboter den Wafer in einem Bearbeitungsmodul platziert, worin beispielsweise das Ausmaß der Veränderung auf dem unter Einsatz des Optimierungsprogramms berechneten Näherungswert der Verschiebung beruht. Die Veränderung wird vorgenommen, wenn der Wafer durch den End-Effektor getragen wird, so dass die Position, an der der Wafer platziert werden soll, zum Ausgleich der Verschiebung korrigiert wird.
Fachleuten auf dem Gebiet der Erfindung ist jedoch klar, dass die vorliegende Erfindung ohne einige dieser spezifizierten Details umgesetzt werden kann. In anderen Fällen wurden bekannte Bearbeitungsvorgänge nicht detailliert beschreiben, um die vorliegende Erfindung nicht unverständlich zu machen.
Unter Bezugnahme auf 2A wird die Erfindung im Allgemeinen als ein Clustertool-Architektur-System 200 zur Halbleiterbearbeitung umfassend beschrieben, das ein Vakuumtransportmodul 202, zumindest eine Schleuse 204 (oder Wafertransporteinfassung) und ein atmosphärisches Transportmodul 206 zum Transport von Substraten oder Wafers 208 von einer oder mehreren Kassetten 210 in die Schleusen 204 aufweist. Vorzugsweise werden zwei aneinandergrenzende Schleusen 204 bereitgestellt, jeweils eine auf einer der beiden aneinandergrenzenden Seiten des Vakuumtransportmoduls 202. Das atmosphärische Transportmodul 206 umfasst zumindest zwei Kassetten 210, einen auf einer fixen Rotationsachse 214 angebrachten Vorderseitenroboter 212 und eine Waferausrichtungsvorrichtung 216. Die Ausrichtungsvorrichtung 216 wird eingesetzt, um die gewünschte Anordnung des Wafers zu ermitteln, bevor dieser in die Cluster-Architektur 200 bewegt wird. Jede Schleuse 204 weist eine Waferaufnahmefläche 218 auf, die mit einer Schleusenöffnung 220 ausgestattet ist, durch die die Wafers 208 transportiert werden können. Jede Öffnung 220 kann durch ein Absperrventil oder ein Tor 222 verschlossen werden. Der Vorderseitenroboter 212 transportiert die Wafers 208 durch die Öffnungen 220 entlang einer Schleusen-Wafertransportachse 224, die in Bezug auf die Öffnung 220 zentral angeordnet ist und senkrecht zu der Fläche 218 verläuft. Der Vorderseitenroboter 212 platziert die Wafers 208 auf Fingern 226 in der Schleuse 204.
Von den Schleusen 204 werden die Wafers 208 in das Vakuumtransportmodul 202 transportiert. Auch bezugnehmend auf 2B und 2C umfasst das Modul 202 einen Vakuumtransportroboter 228, der an einer zentralen Achse 230 angebracht ist. Das Modul 202 weist sechs Wafertransportflächen 232 auf, wobei jede mit einer Öffnung 234 ausgestattet ist, die beispielsweise durch ein Absperrventil, ein Tor 236 oder ein Doppelschlitzventil 238 verschlossen werden kann. Zwei der Flächen 232 befinden sich zwischen den Schleusen 204 und dem Modul 202, während beispielsweise vier der Flächen 232 bezogen auf die vier entsprechenden Bearbeitungsmodule oder kammern 240 bereitgestellt werden.
Bezugnehmend auf die Bewegung eines Wafers 208 von einer Schleuse 204 in eines der Bearbeitungsmodule 240 nimmt der Vakuumtransportroboter 228 den Wafer 208 von den Fingern 226 in der Schleuse 204 auf. In einem Rückzugsvorgang bewegt der Roboter 228 den aufgenommenen Wafer 208 durch die Öffnung 234 entlang eines eintretenden Wafertransportwegs 242, der in Bezug auf die entsprechende Öffnung 234 zentral angeordnet ist und senkrecht auf die entsprechende Fläche 232 verläuft. Der Vakuumtransportroboter 228 bewegt den Wafer 208 auf dem Weg 242 in das Vakuumtransportmodul 202 und dann entlang eines zweiten Wafertransportwegs 244, der bezogen auf die entsprechende Öffnung 234 und die entsprechende Fläche 232 des Bearbeitungsmoduls 240, das zur Bearbeitung des Wafers 208 identifiziert wurde, zentral angeordnet ist. In einem Streckvorgang bewegt der Roboter 228 den Wafer 208 weiter entlang des zweiten Wegs 244 in und durch die Öffnung 234 des identifizierten Bearbeitungsmoduls 240. Der Robotor ordnet die Wafer 208 auf Nadeln 246 im identifizierten Bearbeitungsmodul 240 an. Nach Beendigung der Vorgänge in dem Bearbeitungsmodul 240 nimmt der Roboter 228 den Wafer 208 von den Nadeln 246 auf. In einem Rückzugsvorgang bewegt der Roboter 228 den Wafer 208 entlang des zweiten Weges 244 in und durch die Öffnung 234 und in das Vakuumtransportmodul 202 zurück.
Als Beispiele für die Arten von Wafers 208, die transportiert werden können, zeigt 2A die Kassetten 210, die einen ersten Wafer 208F, der einen flachen Rand 252 und einen gekrümmten Rand 254 aufweist, (in der linken Kassette 210) und einen zweiten Wafer 208N tragen, der einen gekrümmten Rand 256 aufweist, der mit einer Nut 258 ausgestattet ist (in der rechten Kassette 210). Der Vorderseitenroboter 212 nimmt einen geeigneten Wafer 208F oder 208N aus einer der Kassetten 210 auf und platziert den Wafer 208 in der Waferausrichtungsvorrichtung 216. Die Waferausrichtungsvorrichtung 216 positioniert den Wafer 208 wie unten beschrieben in einer ausgewählten Orientierung. Der Vorderseitenroboter 212 nimmt den orientierten Wafer 208 aus der Ausrichtungsvorrichtung 216 auf, transportiert den orientierten Wafer 208F oder 208N durch die Schleusenöffnung 220 in die Schleuse 204 und platziert den orientierten Wafer 208 auf den Fingern 226.
Aufgrund des Orientierungsvorgangs der Ausrichtungsvorrichtung 216 weist der orientierte Wafer 208, wenn er auf den Fingern 226 platziert wird, den flachen Rand 252 oder die Nut 258 in Bezug auf ein Waferzentrum 260 und die X- und Y-Achse, die einander im Waferzentrum 260 schneiden, in einer von zahlreichen gewünschten Anordnungen auf. Eine dieser Anordnungen des Wafers 208N ist in 2B dargestellt, wobei der Wafer 208N (durch gestrichelte Linien dargestellt) durch eine Auflageschiene oder einen End-Effektor 262 des Vakuumtransportroboters 228 getragen wird. Man kann sich vorstellen, dass sich die Y-Wafer-Achse beispielsweise durch die 12- und 6-Uhr-Positionen eines Ziffernblatts erstreckt, wobei sich das Waferzentrum im Zentrum des Ziffernblatts befindet. Anhand dieser Vorstellung stellt die beispielhafte wünschenswerte Anordnung den Wafer 208N so dar, dass er um das Waferzentrum 260 so gedreht wurde, dass sich die Nut 258 an der 9-Uhr-Position befindet. Daraus geht hervor, dass die gewünschten Anordnungen jedes Wafers 208N und des Wafers 208F jene Anordnung umfassen, in der die Nut 258 oder der flache Rand 252 bezogen auf das Waferzentrum 260 beispielsweise der 12-Uhr-, 3-Uhr-, 6-Uhr- oder 9-Uhr-Position zugewendet ist.
Verschiedene Wafer 208 können auch verschiedene physische Eigenschaften aufweisen, andere als den flachen Rand 252 oder die Nut 258. Das Clustertool-Architektur-System 200 ist beispielsweise angepasst, um Wafers 208 mit verschiedenen Durchmessern zu bearbeiten. Wenngleich Wafer mit verschiedenen Durch messern verarbeitet werden können, wird beispielsweise vorliegende in Bezug auf Wafers 208 mit 200 mm und 300 mm Durchmesser beschrieben.
Für eine bestimmte Herstellungssituation ist der flache Rand 252 oder die Nut 258 in Bezug auf das Waferzentrum 260 auf bestimmte Weise orientiert. Zusätzlich zu dieser Orientierung gibt es eine ideale Anordnung des Zentrums 260 des orientierten Wafers 208 in Bezug auf das Zentrum 264 der Auflageschiene oder des End-Effektors 262. Eine solche ideale Anordnung ist in 2B dargestellt, worin sich das Waferzentrum 260 und das Zentrum der Auflageschiene 264 an derselben Position befinden, wobei die Y-Achse des Wafers 208 sich auf derselben Achse erstreckt wie die Längsachse 266 der Auflageschiene 262. Der Wafer 208, der sich in der idealen Position befindet, ist als Scheibe dargestellt, die in 2B durch eine gestrichelte kreisförmige Linie definiert ist. Aus Gründen wie den oben beschriebenen (z.B. des Leistungsverhaltens der elektrostatischen Spannvorrichtung oder der Handhabung) ist der Wafer 208 manchmal so auf der Auflageschiene 262 positioniert, dass das Waferzentrum 260 nicht mit dem Zentrum der Auflageschiene 264 ausgerichtet ist. Diese Situation, in der eine Abweichung vorliegt, ist in 2C dargestellt, wobei der Wafer 208N durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. Diese Situation, in der eine Abweichung vorliegt, entspricht der oben beschriebenen "Wafer-Auflageschienen-Abweichung" und "Wafer-Abweichung". Eine Wafer-Abweichung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Waferzentrum 260 von dem Zentrum der Auflageschiene 264 beabstandet ist. Dieser Abstand kann in X-Achsen- oder Y-Achsen-Richtung oder in beiden Richtungen des Wafers 208 vorliegen, wobei in 2C ein Abstand in beiden Richtungen dargestellt ist, so dass das Waferzentrum 260 im Vergleich zu 2B um ΔX nach links und um ΔY nach oben verschoben ist.
Es ist klar, dass die Position des Zentrums 260 des Wafers 208 nur in Bezug auf das Zentrum der Auflageschiene 264 und nicht in Bezug auf andere Vorrichtungen des Clustertool-Architektur-Systems 200 bestimmt werden muss, da die Auflageschiene 262 den Wafer 208 zu den Nadeln 246 in der Bearbeitungskammer 240 trägt. Wenn ein bestimmter Wafer 208 beispielsweise transportiert wird, kann der Roboter 228, sobald das Ausmaß und die Richtung der Wafer-Abweichung bestimmt wurde, die Position der Auflageschiene 262 und so die Position des Wafers 208 steuern, so dass die Wafer-Abweichung eliminiert wird, wenn die Auflageschiene 262 den Wafer 208 auf den Nadeln 246 in dem Bearbeitungsmodul 240 platziert. Wenn die Wafer-Abweichung eliminiert wurde, kann in dem Bearbeitungsmodul 240 eine präzise Bearbeitung erfolgen.
Die Auflageschiene 262 des Vakuumtransportroboters 228 ist in 2B dargestellt, während sie sich in dem Vakuumbearbeitungsmodul 240 befindet. Zur Veranschaulichung sind die Finger 226 der Schleusen 204 als über der Darstellung der Auflageschiene 262 angeordnete Rechtecke dargestellt. Die Auflageschiene 262 ist so gestaltet, dass sie während des Aufnahmevorgangs in der Schleuse 204 Kontakt mit den Schleusenfingern 226 und mit den den Wafer tragenden Nadeln 246 des Bearbeitungsmoduls 240 vermeidet. Durch diese Form wird ein offener Raum 270 zwischen den Nadeln 246 bereitgestellt, so dass die Auflageschiene 262 die untenstehend beschriebenen Vorgänge zur Bestimmung einer eventuellen Wafer-Abweichung nicht beeinträchtigt.
3A und 3C sind teilweise Draufsichten einer Fläche 232 des Vakuumtransportmoduls 202, die schematisch einen Teil eines Systems 272 zur dynamischen Ausrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. Die Bezeichnung "dynamische Ausrichtung" wird hierin verwendet, um die vorliegenden Verfahren und Vorrichtungen zu bezeichnen, die die Position des Zentrums 260 des Wafers 208 bezogen auf das Zentrum 264 der Auflageschiene 262 bestimmen, während die Auflageschiene 262 den Wafer 208 beispielsweise durch eine der Öffnungen 234 des Vakuumtransportmoduls 202 zu einem der Bearbeitungsmodule 240 oder durch eine der Öffnungen 234 der Bearbeitungsmodule 240 in das Vakuumtransportmodul 202 bewegt. Für jede Fläche 232 und jeden Wafertyp 208 mit einem bestimmten Durchmesser als ausgewählte physische Eigenschaft umfasst das System 272 zwei Sensoren 274. Für ein System 272 für Wafers 208 mit einem Durchmesser von 200 mm oder 300 mm weist jede Fläche 232 einen Sensor 274 auf, der in den 3A und 3C als Sensor 274-1 identifiziert ist, und einen von zwei weiteren Sensoren 274, die als Sensoren 274-2 und 274-3 identifiziert sind.
Zur leichteren Beschreibung zeigt 3F nur zwei der Sensoren 274 (d.h. die beiden für einen Wafer mit 200 mm Durchmesser 208-200), während jede der 3A, 3C und 3E alle drei Sensoren 274-1, 274-2 und 274-3 zeigt. Ein erster Sensor 274-1 ist in einer Ebene, die parallel zu der durch die Fläche 232 definierten Ebene verläuft, und auf einer Sensorpositionsachse 276 angebracht, bei der es sich um die Querachse der an die Fläche 232 angrenzenden Öffnung 234 handeln kann.
3B ist eine Draufsicht eines Wafers 208N-200, der durch die Öffnung 234 bewegt wird, und zeigt aufeinanderfolgende Zeitpunkte t1b, t2b, t1m und t2m, zu denen die Ränder 254 oder 296 des Wafers 208 die entsprechenden Sensoren 274-1 oder 274-2 auslösen. 3B ist mit 3A ausgerichtet, um zu zeigen, dass der erste Sensor 274-1 von dem Wafertransportweg 244 durch einen ersten Abstand 278 beabstandet ist. Zur Verwendung mit dem Wafer 208-200 ist der zweite Sensor 274-2 auch in der zu der durch die Fläche 232 definierten Ebene parallel verlaufenden Ebene und auf der Sensorpositionsachse 276 angebracht. Der zweite Sensor 274-2 ist von dem Wafertransportweg 244 durch einen zweiten Abstand 280 beabstandet. Zur Verwendung mit dem Wafer mit 300 mm Durchmesser 208-300 ist der dritte Sensor 274-3 in der zu der durch die Fläche 232 definierten Ebene parallel verlaufenden Ebene und auf der Sensorpositionsachse 276 angebracht. Der dritte Sensor 274-3 ist von dem Wafertransportweg 244 durch einen dritten Abstand 282 beabstandet.
Mit solchen Abständen ist jeder der Sensoren 1974 in einer Position, um den entsprechenden Wafer 208, der auf dem Weg 244 durch den Streck- oder Rückzugsvorgang bewegt wird, abzutasten. Das Abtasten der Wafers 208 durch die Sensoren 274 ist in 3E dargestellt, bei der es sich um eine Seitenansicht einer der Flächen 232 handelt und die die Öffnung 234 und die Sensoren 274 zeigt, die entlang der Sensorpositionsachse 276 beabstandet angeordnet sind. Jeder Sensor 274 ist vorzugsweise ein Mehrkomponenten-Durchgangsstrahl-Sensor, der so gestaltet ist, um die Anzahl der teuersten Komponenten in jedem Sensor 274 zu minimieren. Bei jedem Sensor 274 umfassen die Komponenten, die die Position des Sensors 274 bestimmen, einen Strahlsendeabschnitt 274T unter der Öffnung 234 und einen Strahlempfangsabschnitt 274R über der Öffnung. Jeder Strahlsendeabschnitt 274T ist in einem Loch 283 angebracht, das in dem Abschnitt der Fläche 232 um die Öffnungen 234 herausgearbeitet ist. Wie untenstehend erläutert kann die Präzision der Positionierung der Löcher 283 relativ gering sein, wie z.B. innerhalb von ±0,050 Zoll, ohne dass die Genauigkeit der Detektion der Position des Zentrums 260 der Wafers 208 in Bezug auf das Zentrum 264 der Auflageschiene 262 beeinträchtigt wird. Die Strahlsendeabschnitte 274T empfangen einen Lichtstrahl 284 von einem eintretenden optischen Faserkabel 274C1 und richten mithilfe einer Linse den Lichtstrahl 284 durch die Öffnung 234 nach oben. 3E zeigt einen der Richtempfängerabschnitte 274R, der eine Linse und ein optisches Ausgangsfaserkabel 274CO umfasst, das in einem entsprechenden herausgearbeiteten Loch 283 über der Öffnung 234 angebracht ist.
Vor diesem Hintergrund ist zu verstehen, dass zur einfacheren Veranschaulichung in 3F die als "274CO" identifizierten gestrichelten Linien sowohl das optische Eingangsfaserkabel 274CI als auch das optische Ausgangsfaserkabel 274CO darstellen. Es ist ebenfalls klar, dass, wenn die Position eines der Löcher 283 nicht genau bekannt ist, die Position des entsprechenden Strahlsendeabschnitts 274T oder des entsprechenden Strahlempfangsabschnitts 274R, der in einem solchen Loch 283 aufgenommen ist, nicht genau bekannt ist. In der Folge ist die Position des Sensors 274 nicht genau bekannt.
3G zeigt, dass jeder Sensor 274 zusätzlich zu den oben angeführten Sensorpositionskomponenten weitere Komponenten umfasst. Bei einer solchen Komponente handelt es sich um einen Sensorkörper 285 mit einer Strahlungsquelle 285E, die für das entsprechende optische Eingangsfaserkabel 274CI einen Lichtstrahl 284 bereitstellt. Der Sensorkörper 285 umfasst auch einen Lichtdetektor 285D, der den Strahl 284 von dem entsprechenden optischen Ausgangsfaserkabel 274CO empfängt. Der Detektor 285D wandelt den eintreffenden Lichtstrahl 284 von dem Kabel 274CO in ein analoges Signal um, das sich zur Intensität des eintreffenden Lichtstrahls 284 proportional verhält. Das analoge Signal wird jedes Mal, wenn der Wert des analogen Signals einen Schwellenwert erreicht, in ein digitales Signal umgewandelt. Das digitale Signal stellt ein Ausgangssignal des Sensorkörpers 285 des Sensors 274 dar und wird als Übergangssignal 286 bezeichnet. Bevor der Wafer 208 in eine Öffnung 234 bewegt wird, wird der Strahl 284 durch den Empfängerabschnitt 274R empfangen, zu dem Detektor 285D übertragen und ein Dauerbetriebszustand tritt ein. 3E und 3F zeigen schematisch, dass der Strahl 284 des Sensors 274 unterbrochen wird, wenn der Wafer 208 durch die Auflageschiene 262 zwischen dem Strahlerabschnitt 274T und dem optischen Ausgangsfaserkabel 262 bewegt wird. Zu diesem Zeitpunkt kommt es zu einem Übergang, und der Sensorkörper 285 des Sensors 274 erzeugt das Übergangssignal 286, das in diesem Beispiel als 286B bezeichnet wird, um die Unterbrechung anzuzeigen. Wenn der Wafer 208 durch die Auflageschiene 262 umgekehrt zwischen dem Strahlerabschnitt 274T und dem Empfängerabschnitt 274R bewegt wurde und den Strahl 284 unterbrochen hat, tritt ein anderer Dauerzustand ein, bis die Auflageschiene 262 den Wafer 208 vollständig durch die Öffnung 234 bewegt, so dass der Strahl 284 nicht länger unterbrochen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird der Strahl 284 wiederhergestellt, es kommt zu einem weiteren Übergang und der Sensorkörper 285 des Sensors 274 erzeugt ein weiteres Übergangssignal, das in 3F als 286M bezeichnet wird, um die Wiederherstellung anzudeuten. 3F und 3G zeigen, dass die Übergangssignale 286B und 286M von dem Sensorköper 285 zu einer Sensormultiplexkarte 288 übertragen werden. Die Karte 288 ist mit einem Eingabeeingang 289 einer Robotersteuerungsvorrichtung 290 verbunden.
Da die Wafers 208 bewegt werden, während sie durch die Sensoren 274 abgetastet werden, und auch nach dem Abtasten weiterbewegt werden, sind Sensoren 274 mit kurzer Antwortzeit zu bevorzugen. Beispielsweise können Sensoren der Marke Banner mit der Modell-Nr. D12SP6FPY mit einer Antwortzeit von 50 μs eingesetzt werden. Da die Längen der optischen Faserkabel 274CI und 274CO, die in Verbindung mit den Strahlerabschnitten 274T und den Empfängerabschnitten 274R eingesetzt werden, normalerweise verschieden sind, weist jeder Sensor 274 eine andere optische Weglänge auf. Weiters liegen in den Sensoren 274 Herstellungstoleranzbereiche vor. Geeignete Sensorenverstärkungsregelungen werden vorgenommen, um solche Weglängen und Toleranzbereich auszugleichen.
Die Kosten des Systems 272 können nicht nur durch die Bereitstellung von zwei Sensorkörpern 285 trotz des Vorhandenseins von drei Sensoren 274 reduziert werden. Wenn der Wafer mit 200 mm Durchmesser 208-200 bearbeitet werden soll, kann genauer gesagt für den ersten Sensor 274-1 ein Ende jedes Kabels 274CI und 274CO optisch in einem dem ersten Sensor 274-1 entsprechenden Loch 283 angebracht sein. 3G zeigt, dass das andere Ende dieser Kabel 274CI und 274CO optisch an der entsprechenden Sendequelle 285E-1 und dem entsprechenden Detektor 285D-1 des Sensorkörpers 285 (siehe Sensorkörper 285-1) angebracht sein kann, der dem ersten Sensor 274-1 entspricht.
Für den zweiten Sensor 274-2 kann ein Ende jedes Kabels 274CO und 274CO optisch in einem dem zweiten Sensor 274-2 entsprechenden Loch 283 angebracht sein. Das andere Ende dieser Kabel 274CI und 274CO kann optisch an der entsprechenden Sendequelle 285E-2 und dem entsprechenden Detektor 285D-2 des Sensorkörpers 285 (siehe Sensorkörper 285-2) angebracht sein, der dem zweiten Sensor 274-2 entspricht. Diese Kabel sind als 274CI-2 und 274CO-2 identifiziert, um die Verwendung mit dem zweiten Sensor 274-2 anzuzeigen.
3E zeigt, dass bei Bearbeitung des Wafers mit 300 mm Durchmesser 208-300 die Enden der Kabel 274CI-2 und 274CO-2, die in den Löchern 283 des zweiten Sensors 274-2 eingesetzt wurden, versetzt oder neu positioniert werden und optisch in einem der Öffnungen 283 angebracht werden, die dem dritten Sensor 274-3 entsprechen (siehe Kabel 274CI-3 und 274CO-3, die in 3E durch gestrichelte Linien dargestellt sind). 3G zeigt, dass die anderen Enden der Kabel 274CI-2 und 274CO-2 optisch an der entsprechenden Strahlungsquelle 285E-3 und dem entsprechenden Detektor 285D-2 des Sensorkörpers 285-2 angebracht bleiben. Um klar zu machen, dass der Sensorkörper 285-2 mit den neu positionierten Kabeln 274CI-2 und 274CO-2 als dritter Sensorkörper funktioniert, wird der dritte Sensorkörper in 3G mit 285-3 identifiziert und durch gestrichelte Linien dargestellt. Die neu positionierten Kabel 274CI-2 und 274CO-2 sind durch gestrichelte Linien dargestellt und als 274CI-3 und 274CI-3 identifiziert. Die mit dem Kabel 274CI-3 verbundene Strahlungsquelle 285E-2 ist durch gestrichelte Linien dargestellt und als 285E-3 identifi ziert, und der mit dem Kabel 274CO-3 verbundene Detektor 285D-2 ist in gestrichelten Linien dargestellt und als 285D-3 identifiziert.
Wenn ein Sensorkörper 285 diese beiden Funktionen erfüllt, kann in der Folge die Anzahl der wesentlich teureren Komponenten (der Sensorkörper 285) für jede der Flächen 232 um 1 reduziert werden, so dass in einem sechsseitigen Anlagensystem 200 sechs Sensoren 274 überflüssig werden.
4A und 4B zeigen die Wirkung jedes Sensors 274, der jeweils seine eigene Latenzzeit L aufweist, eine (LB) für den Unterbrechungsübergang und eine (LM) für den Wiederherstellungsübergang. 4A zeigt eine Streckbewegung des Wafers 208. Die Latenzzeit LB entspricht der Zeit, die zu einem ersten Zeitpunkt t1b beginnt, zu dem der Strahl 284 unterbrochen wird, wenn der Sensor 274 den Wafer 208 abtastet, der entlang des Wegs 244 durch die Öffnung 234 bewegt wird. Unter Bezugnahme auf 4B endet der Zeitraum LB zu einem späteren Zeitpunkt t1bAPP. Zum Zeitpunkt t1bAPP ist das Übergangssignal 286B an dem Eingabeeingang 289 der Robotersteuervorrichtung 290 angekommen, und die Robotersteuervorrichtung 290 hat als Antwort auf das Übergangssignal 286B die Daten in einem Verzeichnis 292 gespeichert, die untenstehend als die Daten beschrieben werden, die die Position des Roboters 228 darstellen. Das Übergangssignal 286B zeigt an, dass der Sensor 274 den Wafer 208, der den Strahl 284 unterbrochen hat, abgetastet hat. Das "APP" wird in "t1bAPP" eingesetzt, um den Zeitpunk einer Scheinposition des Sensors 274 anzuzeigen.
In Bezug auf die Bewegung des Wafers 208 entlang des Wegs 244 zeigen 3B, 3D, 4A und 4B, dass es sich bei der Latenzzeit LB beispielsweise um eine begrenzte Verzögerung handelt, die zwischen dem Zeitpunkt t1b, zu dem der Sensor 274 (als Antwort auf die Unterbrechung des Strahls 284) "ausgelöst" wird, und dem Zeitpunkt t1bAPP besteht, zu dem Daten, die die Position des Roboters 228 darstellen, gespeichert werden. Da der Wafer 208 während des Verzögerungszeitraums zwischen dem Zeitpunkt t1b und dem Zeitpunkt t1bAPP bewegt wurde, befindet sich der vordere Rand des Wafers 254 oder 256, der den Strahl 284 des Sensors 274 unterbro chen hat, nicht länger genau über dem Sensor 274. Da die Verzögerung reproduzierbar ist und die Geschwindigkeit der Auflageschiene 262 des Roboters (und des Wafers 208) in diesem Zeitraum relativ konstant ist, kann der Fehler der sich aus der Verzögerung ergibt ausgeglichen werden. 4B zeigt, dass dieser Ausgleich unter Einsatz einer Scheinposition XYBAPP des Sensors 274 als Position des Sensors 274 zur Bestimmung der Wafer-Abweichung beim Unterbrechungsübergang erfolgt.
Es ist klar, dass die Latenzzeit LM auch einer begrenzten Verzögerung entspricht, die zwischen dem Zeitpunkt t1m, zu dem der Sensor 274 (als Reaktion auf die Wiederherstellung des Strahls 284) "ausgelöst" wird, und dem Zeitpunkt t1mAPP besteht, zu dem die Daten, die die Position des Roboters 228 darstellen, gespeichert werde. Da der Wafer 208 während der Dauer der Verzögerung ziwschen t1m und t1mAPP bewegt wurde, befindet sich zum Zeitpunkt t1mAPP der hintere Rand, der den Strahl 284 des Sensors 274 wiederhergestellt hat, nicht länger genau über dem Sensor 274. Da die Verzögerung reproduzierbar ist und die Geschwindigkeit der Roboterauflageschiene 262 (und des Wafers 208) während dieses Verzögerungszeitraums relativ konstant ist, kann der Fehler in Bezug auf diese Verzögerung ausgeglichen werden. Der Ausgleich erfolgt, indem eine Scheinposition XYMAPP der Sensoren 274 als Position des Sensors eingesetzt wird, um die Wafer-Abweichung bei Wiederherstellung des Übergangs zu bestimmen.
Die Scheinposition XYBAPP entspricht der Position in dem kartesischen Koordinatensystem, die der Sensor 274 einnehmen würde, wenn er unendlich schneller wäre und wenn die Daten, die die Roboterposition darstellen, in dem Verzeichnis 292 gleichzeitig wie im realen System gespeichert würden (d.h. zum Zeitpunkt t1bAPP). Die Scheinposition XYMAPP ist in 4B nicht dargestellt und entspricht einer Position in dem kartesischen Koordinatensystem, die der Sensor 274 einnehmen würde, wenn er unendlich schnell wäre und wenn die Übergangssignale 286 zu derselben Zeit wie im realen System in der Robotersteuervorrichtung 290 ankämen (d.h. zum Zeitpunkt t1mAPP).
Das unten beschriebene Kalibrierverfahren wird eingesetzt, um die Scheinpositionen XYBAPP und XYMAPP des Sensors 274 für jeden Streck- und Rückzugsvorgang zu bestimmen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden bei der Auswahl der entsprechenden Werte für die Abstände 278, 280 und 282 zur Beabstandung des jeweiligen Sensors 274-1, 274-2 und 274-3 entlang der Achse 176 die entsprechenden Latenzzeiten LB und LM für jeden Sensor 274 bei jedem Unterbrechungs- und Wiederherstellungsübergang berücksichtigt. Das wird in den Draufsichten in 3B und 3D veranschaulicht, die jeweils den Wafer mit 200 mm Durchmesser 208N-200 bzw. den Wafer mit 300 mm Durchmesser 208N-300 zeigen, der horizontal bewegt wird (in 3B und 3D nach oben, so dass die fortschreitende Zeit nach unten gemessen wird). Die Unterbrechungs- und Wiederherstellungsübergangsereignisse sind durch Punkte 292 dargestellt. Der Punkt 292-2b entspricht beispielsweise dem Zeitpunkt t2b, zu dem der erste Strahl 284-1 des ersten Sensors 274-1 durch den Rand 254 des Wafers 208-200 unterbrochen wird. Der Zeitpunkt t1bAPP, der das Ende der Latenzzeit LB darstellt und zu dem die Daten, die die Roboterposition darstellen, in dem Verzeichnis 292 gespeichert werden, wird so dargestellt, dass er vor dem Zeitpunkt t2b des zweiten Unterbrechungsübergangs eintritt, der durch den Punkt 292-2b dargestellt ist. 3B zeigt, dass der Strahl 284-2 des zweiten Sensors 274-2 zunächst durch den Rand 254 des Wafers mit 200 mm Durchmesser 208-200 unterbrochen wurde. Wenn die Abstände 278 und 280 in Bezug auf den Weg 244 nicht symmetrisch sind, werden die Daten, die die Roboterposition darstellen, in dem Verzeichnis 292 vor der zweiten Unterbrechung des Strahls (durch den Punkt 292-2b dargestellt) gespeichert, die zum Zeitpunkt t2b erfolgt.
Als Beispiel für den Wiederherstellungsübergang entspricht der Punkt 294-1m dem Zeitpunkt t1m, zu dem der erste Strahl 284-1 des ersten Sensors 274-1 zuerst wiederhergestellt wird, nachdem der hintere Abschnitt 296 des Rands 254 des Wafers 208-200 an dem ersten Sensor 274-1 vorbeibewegt wurde. Der Zeitpunkt t1mAPP, der für das Ende der Latenzzeit LM steht und zu dem die Daten, die die Roboterposition darstellen, in dem Verzeichnis 292 gespeichert werden, wird so dargestellt, dass er vor dem Zeitpunkt t2m des Wiederherstellungsübergangs, der durch den Punkt 294-2m dargestellt wird, eintritt. Auf diese Weise werden die Daten, die die Roboterposition darstellen, da die Abstände 278 und 280 in Bezug auf den Weg 244 nicht symmetrisch sind, vor dem Zeitpunkt t2m der zweiten Wiederherstellung des Strahls (durch den Punkt 294-2m dargestellt) gespeichert.
3D zeigt eine ähnliche Situation für den Wafer mit 300 mm Durchmesser 208N-300, nur dass der Strahl 274-1 des ersten Sensors 274-1 zuerst zum Zeitpunkt t1b (Punkt 292-1b) unterbrochen wird, dann der Strahl 284-3 des dritten Sensors 274-3 zum Zeitpunkt t2b (Punkt 292-2b) unterbrochen wird, dann der Strahl des dritten Sensors 274-3 zum Zeitpunkt t1m (Punkt 294-1m) wiederhergestellt wird und dann der Strahl 284 des ersten Sensors 274-1 zum Zeitpunkt t2m (Punkt 294-2m) wiederhergestellt wird.
Wie oben in Bezug auf 3F angemerkt kann das Vakuumtransportmodul 202 beispielsweise mit sechs Bearbeitungsmodulen 240 eingesetzt werden kann. Da ein Wafer 208 durch die Öffnung 234 einer beliebigen der Flächen 232 eines beliebigen dieser Bearbeitungsmodule 240 transportiert werden kann, können wie in 3A und 3C dargestellt drei Sensoren 274 auf jeder dieser Flächen 232 bereitgestellt werden. Während des Transports eines Wafers 208 ist es demnach möglich, dass durch eines der Bearbeitungsmodule 240 ein Übergangssignal-Output 286 produziert wird.
5 ist eine schematische Darstellung einer logischen Schaltung 302 in Form einer Anordnung von Exklusiv-ODER-Gittern 304. Der Ausgang jedes Exklusiv-ODER-Gitters 304 ist aktiv, wenn der eine oder der andere, aber nicht beide, der Eingänge 308 aktiv ist. Anders ausgedrückt ist der Ausgang 306 aktiv, wenn die Eingänge 308 verschieden sind. Die Schaltung 302 weist sechs Eingangspaare 308 auf, die die Ausgänge jedes der beiden aktiven Sensoren 274 jeder der sechs Flächen 232 der beispielsweise sechs Bearbeitungsmodule 240 darstellen. Einer der Eingänge 308-1 kann dem Ausgang des ersten Sensors 274-1 eines ersten Vakuummoduls 240-1 entsprechen, während der andere Eingang 308-2 dem Ausgang des zweiten Sensors 274-2 des ersten Vakuummoduls 240-1 entsprechen kann. Auf ähnliche Weise kön nen die anderen Eingänge 308-1 und 308-2 der anderen fünf Module 240-2 bis 240-6 bereitgestellt werden.
Als Reaktion auf ein Eingangsübergangssignal 286 nur eines der Eingänge 308-1 oder 308-2 nur eines der Module 240, wird durch die logische Schaltung 302 an einem Hauptausgang 312 ein einziges Signal 310 erzeugt. 6A bis 6C zeigen, dass, wann immer einer der Eingangssensoren 274-1 oder 274-2 in eine Richtung übergeht, das Einzel-Signal 310 von einem logischen Null- auf eine logisches Einssignal übergeht. 6A und 6B zeigen die Zeitpunkte, zu denen die Übergänge der Strahlen 284 erfolgen, wenn diese durch den Einfluss des bewegten Wafers 208 unterbrochen oder wiederhergestellt werden, nachdem die Latenzzeiten L ausgeglichen wurden. 6C zeigt dieselben Zeitpunkte und das Signal 310 als binäre Ausgabe der logischen Schaltung 302 als Reaktion auf die verschiedenen Übergangssignale 286, die sich aus dem Unterbrechen oder Wiederherstellen des Strahls 284 ergeben. In 6A und 6B wird die Zeit während der Bewegung des Wafers 208 auf einer T-Achse (links nach rechts zeigt die fortschreitende Zeit) dargestellt und das Ausmaß des zu dem Empfängerabschnitt 274R übertragenen Strahls 284 (wenn unterbrochen 0, wenn wiederhergestellt 100 %) ist auf der B-Achse (unten nach oben zeigt steigende Intensität) dargestellt.
Bei einer typischen Abfolge zur Bestimmung einer möglichen Wafer-Abweichung wird der Wafer 208N-200 zu einem Zeitpunkt t0 mit einer gesteuerten Geschwindigkeit auf dem Weg 244 in Richtung der Öffnung 234 bewegt. Beide Sensorstrahlen 284-1 und 284-2 werden nicht blockiert, so dass 100 % des jeweiligen Strahls 284-1 und 284-2 von den beiden Empfängerabschnitten 274R empfangen werden. Weiters wird kein Übergang angezeigt, und somit entspricht der Wert des Hauptsignals 310 einem logischen Null-Signal, das am Hauptausgang 312 auftritt.
Zum Zeitpunkt T1bAPP (in 3B dargestellt), der der Scheinposition des Sensors 274-2 entspricht, kommt es dadurch, dass der vordere Rand 254 des Wafers 208-200 den Strahl 284-2 des zweiten Sensors 274-2 unterbricht, zu einem Strahlenübergang. Der Strahl 284-2 des zweiten Sensors 274-2 wird in 6A dargestellt, wobei er zu einer niederen Intensität übergeht, das resultierende Übergangssignal 286 hoch wird (so dass sich ein Eingang 308-1 von dem anderen Eingang 208-2 unterscheidet) und bei 310-1 das Hauptausgangssignal 310 zur Darstellung dieses Übergangs zu einem binären Einssignal übergeht. 6B zeigt, dass die Intensität des Strahls 284-1 des ersten Sensors 274-1 bei 100 % fortgesetzt wird. Es gibt keinen Übergang des Strahls 284-1, wodurch kein Übergangssignal 286 erzeugt wird und der Wafer 208 wird weiterhin mit gesteuerter Geschwindigkeit bewegt.
Zum Zeitpunkt t2bAPP unterbricht der vordere Rand 254 des Wafers 208N-200 den Strahl 284-1 des ersten Sensors 274-1 und es kommt zu einem Strahlenübergang. Der Strahl 284-1 des ersten Sensors 274-1 wird gezeigt, wobei er zu einer geringen Intensität übergeht, während die Intensität des Strahls 284-2 des zweiten Sensors 274-2 gering bleibt und der Wafer 208N-200 weiterhin mit einheitlicher Geschwindigkeit bewegt wird. Das resultierende Übergangssignal 286 des ersten Sensors 274-1 wird positiv. Da durch den zweiten Sensor 274-2 kein Übergang abgetastet wird, unterscheidet sich der Eingang 308-2 von dem Eingang 308-1, so dass das Hauptausgangssignal 310 bei 310-2 auf das Gegenteil, ein binäres Nullsignal, übergeht. Die Intensität der Strahlen 284-1 und 284-2 des ersten bzw. zweiten Sensors 274-1 bzw. 274-2 sind weiterhin gering, es liegt kein Übergangssignal 286 vor und der Wafer 208N-200 wird weiterhin mit einheitlicher Geschwindigkeit bewegt.
Der Zeitpunkt t1mAPP entspricht der Scheinposition YMAPP des ersten Sensors 274-1 für den Wiederherstellungsübergang. Zum Zeitpunkt t1mAPP wird durch den hinteren Rand 296 des Wafers 208N-200 der Strahl 284-1 des ersten Sensors 274-1 wiederhergestellt, und in der Folge kommt es zu einem Strahlenübergang. Das resultierende Übergangssignal 286 des ersten Sensors 274-1 wird an den einen Eingang 308-1 angelegt, wodurch das Hauptausgangssignal 310 dazu veranlasst wird, bei 310-3 in ein gegenteiliges binäres Einssignal überzugehen, wodurch der Übergang dargestellt wird. Der Strahl 284-1 des ersten Sensors 274-1 wird im Übergang auf 100 % dargestellt, während die Intensität des Strahls 284-2 des zweiten Sensors 274-2 gering bleibt und der Wafer 208 weiterhin mit einheitlicher Geschwindigkeit bewegt wird.
Zeit t2mAPP entspricht der Scheinposition YMAPP des zweiten Sensors 274-2 für den Wiederherstellungsübergang. Zum Zeitpunkt t2mAPP stellt das hintere Ende 296 des Wafers 208N-200 den Strahl 284-2 des zweiten Sensors 274-2 wieder her, und es kommt in der Folge zu einem Strahlenübergang. Das resultierende Übergangssignal 286 des zweiten Sensors 274-2 wird an den Eingang 308-2 angelegt, um zu veranlassen, dass das Hauptausgangssignal 310 bei 310-4 auf das gegenteilige binäre Nullsignal übergeht, um den Übergang darzustellen. Der Strahl 284-2 des zweiten Sensors 274-2 geht auf 100 % über, die Intensität des Strahls 284-1 des ersten Sensors 274-1 bleibt auf 100 % und der Wafer 208N-200 wird weiterhin mit einheitlicher Geschwindigkeit bewegt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Bewegung des Wafers 208N-200 zur Bestimmung der Wafer-Abweichung abgeschlossen, und das System 272 wartet auf die Verarbeitung der Daten, die die Position des Zentrums 260 des Wafers 208N-200 in Bezug au das Zentrum 264 der Auflageschiene 262 darstellen.
Das Hauptausgangssignal 310, das in Bezug auf die 5 und 6C beschrieben wurde, wird in Verbindung mit den Daten eingesetzt, um die Position jedes Sensors 274 für jedes der Module 240 genau zu bestimmen. Für jeden Übergang 310-1, 310-2 und 310-3 des Hauptausgangssignals 310 ist die genaue Position des Sensors 274 bekannt. Diese Positionsdaten werden durch ein Kalibrierverfahren unter Einsatz eines Kalibrierwafers 208C mit bekannten physischen Eigenschaften bereitgestellt. Der in 7 dargestellte Kalibrierwafer 208C kann beispielsweise einen Durchmesser von 200 mm und einen erhöhten Abschnitt 320 an der Unterseite aufweisen. Der Abschnitt 320 ist so geformt, dass er genau in den offenen Raum oder der Aussparung 270 (2B) der Auflageschiene 262 passt. Der Einsatz des Kalibrierverfahrens stellt auch sicher, dass bestimmte Eigenschaften der beschriebenen Vorrichtung bei der Bereitstellung der Daten in Bezug auf die genaue Position der Sensoren 274 bezogen auf den Roboter 228 berücksichtigt werden. Die Position der Achse 230 des Roboters 228 kann beispielsweise von einem Modul 202 zum anderen variieren. Es können weiters Unterschiede in Bezug auf die Latenzzeiten LB und LM zwischen den Modulen 202 oder 240 bestehen, so dass die effektive Position eines bestimmten Sensors 274 im Raum sich leicht von der tatsächlichen Position unterscheiden kann.
Das Kalibrierverfahren beginnt mit einem Vorgang zur Feststellung, ob ein Streck- oder Rückzugvorgang ausgeführt werden soll, und zur Identifizierung des zu kalibrierenden Moduls 240. Dann wird ein Vorgang durchgeführt, bei dem der Kalibrierwafer 208C auf die Auflageschiene 262 geklemmt wird, wobei der erhöhte Abschnitt 320 genau in die Aussparung 270 eingeführt wird. Der Roboter 228 erhält dann den Befehl zur "Vorbereitung der Aufnahmefunktion". Dadurch wird das System 272 auf die Betätigung der Sensoren 274 vorbereitet. In einem nächsten Vorgang erhält der Roboter den Befehl, sich durch das Zurückziehen aus der Öffnung 234 eines bestimmten Moduls 240, das kalibriert werden soll, zu bewegen. Während der Bewegung wird durch einen Datenaufzeichnungsvorgang der Wert eines Radius R und eines Winkels Theta (T) basierend auf den Übergangssignalen 286 der Sensoren 274 aufgezeichnet.
Typische Werte für R und T sind in 8 für die Rückzugsbewegung angeführt. Die ersten drei Einträge in 8 sind nicht relevant, da sie nicht als Reaktion auf den Wafer 208C erzeugt werden, während die Einträge 4 bis 7 relevant sind, da sie erzeugt werden, während der Wafer 208C die Sensoren 274 passiert. Die typischen Daten zeigen an, dass die Höhe, oder der "z"-Wert, des Wafers 208C gleich bleibt, da der Roboter 228 den Wafer 208C in konstanter Höhe bewegt. Die typischen Daten stellen eine Fläche 232 des Moduls 240 dar, die 3B ähnlich ist, worin der erste Sensor 274-1 in einem Abstand 278 von dem Waferbewegungsweg 244 angeordnet ist, während der zweite Sensor 274-2 in einem Abstand 280 von dem Weg 244 angeordnet ist. Der Abstand 278 ist größer als der Abstand 280, so dass, wie in 3B dargestellt, der zweite Sensor 274-2 das erste und das letzte Übergangssignal 286 (entspricht den Dateneinträgen 4 und 7) und der erste Sensor 274-1 das zweite und das dritte Übergangssignal 286 (entspricht den Dateneinträgen 5 und 6) erzeugt.
Wie in 8 dargestellt variiert der Wert von Theta nur um 0,005 Grad, was nicht signifikant ist. Da die Variation der Theta-Werte für jedes normale Ausstrecken und Zurückziehen gering ist, wird der Mittelwert für das Kalibrierprogramm eingesetzt. In diesem Beispiel beträgt der Mittelwert 358,940 Grad.
Es ist klar, dass ähnliche Werte für R und T für die Streckbewegung erhalten werden, wobei diese in Hinblick auf die Effizienz der Offenbarung nicht dargestellt sind. Die ersten vier Einträge für die Streckbewegung sind signifikant, da sie in Reaktion darauf erzeugt werden, dass der Wafer 208C die Sensoren 274 passiert, während die letzten drei Einträge 5 bis 7 nicht signifikant sind. Die typischen Daten für die Streckbewegung zeigen auch, dass die Höhe, oder der "z"-Wert, des Wafers 208C gleich bleibt, da der Roboter 228 den Wafer 208C auf konstanter Höhe bewegt. Die typischen Daten für die Streckbewegung stellen auch eine Fläche 232 des Moduls 240 dar, ähnlich wie in 3B, worin der erste Sensor 274-1 in einem Abstand 278 von dem Waferbewegungsweg 244 angeordnet ist, während der zweite Sensor 274-2 in einem Abstand 280 von dem Weg 244 angeordnet ist. Der Abstand 278 ist größer als der Abstand 280, so dass, wie in 3B dargestellt, der zweite Sensor 274-2 das erste und das letzte Übergangssignal 286 (entspricht den Dateneinträgen 4 und 7) und der erste Sensor 274-1 das zweite und das dritte Übergangssignal 286 (entspricht den Dateneinträgen 5 und 6) erzeugt.
9A und 9B zeigen vier Abschnitte der Kalibrierscheibe 208 entlang des Wegs 244. In 9A unterbricht der Wafer 208 in Position B-2 gerade den Strahl 284-2 des Sensors 274-2. Der Wafer 208 an Position M-2 stellt den Strahl 284-2 des Sensors 274-2 gerade wieder her. In 9B unterbricht der Wafer 208 in Position B-1 gerade den Strahl 284-1 des Sensors 274-1 und stellt den Strahl 284-1 an Position M-1 gerade wieder her. Somit zeigen 9A und 9B, dass der vordere und hintere Rand des Wafers jeweils den Übergang jedes Strahls 284 verursachen. Diese Information ermöglicht gemeinsam mit dem Wissen in Bezug auf den Waferradius (R) und die Position des Roboters 228 beim Übergang des Sensors 274 die Bestimmung der Sensorposition (Zentrum des Lochs 283). In Anbetracht des ersten und letzten Übergangs und der Daten in 8 beträgt der Unterschied in Bezug auf die Position des Waferzentrums 260 zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Strahl 284 unterbrochen wird, und jenem zu dem der Strahl 284 wiederhergestellt wird, 513,210–363,106 oder 150,104 mm (5,9096 Zoll). Bezugnehmend auf 9A handelt es sich dabei um den Abstand 2a. Aus diesem Grund entspricht der Wert von a der Hälfte des Ab stands zwischen den Waferzentren oder 2,9548 Zoll. Der Wert von R entspricht dem Waferradius, 100 mm oder 3,9370 Zoll. Der Abstand b zu dem Sensor 274 ergibt sich aus b = Rsin(θ),worin θ=cos–1(a/R).
Wenn a und R bekannt sind, kann die Sensorposition als globaler Wert ausgedrückt werden. Der Radius zu der Sensorposition, R_S, wird beispielsweise durch
angegeben, worin R_T der aufgezeichnete Wert der niedrigeren Waferposition entspricht. Der Winkel zu dem Sensor, θ_S, wird durch θS = θT ± tan–1[b/(RT + a)]angegeben, worin θ_T dem mittleren Winkel (Theta-Wert) des Wegs entspricht. Das ±-Zeichen wird dadurch bestimmt, auf welcher Seite des Wegs 244 sich der Sensor 274 befindet. Wenn der Sensor 274 sich auf der linken Seite befindet, ist das Zeichen negativ. Wenn der Sensor 274 sich auf der rechten Seite befindet, ist es positiv.
Die Kalibrierung führt zu exakten Bestimmungen der Positionen der Sensoren 274-1 und 274-2 in Polarkoordinaten für jede der Streck- und Rückzugsbewegungen sowie in Bezug auf das Polarkoordinatensystem des Roboters 228, umfassend das Zentrum 264, und für die spezielle Anordnung der Sensoren 274 (d.h. die Abstände 278, 280 und 282).
Ein ähnliches Kalibrierverfahren wird in Bezug auf den dritten Sensor 274-3 durchgeführt. Wie bereits angemerkt werden Daten, die die Positionen der Sensoren 274-1, 274-2 und 274-3 darstellen, im Verzeichnis 292 gespeichert. Wenn solche präzisen Sensorpositionen zur Verfügung stehen, zeigt jedes Mal, wenn das Signal 310 durch die Robotersteuervorrichtung 290 für einen Übergang (z.B. 310-1) ausgegeben wird, das Signal 310 die Position eines der Ränder 254, 256 und 296 des Wafers 208 an. Als Reaktion auf ein solches Signal 310 speichert die Robotersteuervorrichtung 290 Daten, die die Position der Auflageschiene 262 zum Zeitpunkt des Übergangs darstellen, der durch dieses Signal 310 dargestellt wird. Die Auflageschienenpositionsdaten werden von den durch die Robotermotoren 324 angetriebenen Codierern in dem Register 292 gespeichert. Wenn die Waferausrichtungsbewegung abgeschlossen ist, überträgt die Steuervorrichtung 290 die kombinierten Daten (durch die Sensorpositionen und die entsprechenden Auflageschienenpositionen dargestellt) an eine Systemsteuervorrichtung 326. Die Systemsteuervorrichtung 326 dient als Datenprozessor zur Bereitstellung eines Hinweises auf die Position des Zentrums 260 des Wafers 208 in Bezug auf das Zentrum 264 der Auflageschiene 262.
Daraus geht hervor, dass das System 272 und das damit in Zusammenhang stehende Verfahren dann eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Waferausrichtung bereitstellen, die betätigt werden, während der Wafer 208 transportiert wird, ohne dass dadurch die Wafertransportdauer verlängert wird, d.h. ohne dass die gesteuerte Geschwindigkeit, oder die Transportgeschwindigkeit, des Wafers 208 zwischen den Modulen 202 oder 240 oder den Schleusen 204 reduziert wird. Durch ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung kann die Anzahl der Datenprozessoren pro Sensor 274 reduziert werden, da nur ein Prozessor (Steuervorrichtung 326) für drei Sensoren 274 auf derselben Fläche 232 erforderlich ist. Aufgrund der Abstände 278, 280 und 282 und der Schaltung 302 ist dieser Prozessor der einzige Prozessor, der zur Bestimmung der Wafer-Abweichung in der gesamten Clustertool-Architektur 200 erforderlich ist. Durch das oben beschriebene Kalibrierverfahren ist für ein solches Verfahren und eine solche Ausrichtung auch ein geringeres Maß an Bearbeitungspräzision zur Anordnung der Löcher 283 für die Sensoren 274 erforderlich, ohne dass dadurch die Präzision des unter Einsatz der Sensoren 274 durchgeführten Detektion beeinträchtigt wird. Wie bereits beschrieben werden die Latenzzeiten LB und LM auch als Fehlerquellen unter Einsatz eines Einwegsensors 274 zur Bestimmung der Waferausrichtung ausgeglichen.

Es wird auf die untenstehende Tabelle 1 Bezug genommen, worin verschiedene oben beschriebene Daten zur Sicherstellung der Effizienz der Beschreibung angeführt sind. Tabelle 1

EINGABEN ZUR VERARBEITUNG DES OPTIMIERUNGSPROGRAMMS

1. Daten, die Positionen des End-Effektors zum Zeitpunkt von Sensorübergängen angeben.

2. Daten, die angeben, ob sich der End-Effektor in einer Streck- oder Rückzugbewegung bewegt.

3. Kalibrierte Sensorpositionsdaten für Streck-Vorgang.

4. Kalibrierte Sensorpositionsdaten für Rückzug-Vorgang.

5. Daten, die den Waferradius angeben.

Die Daten in Tabelle 1, Eintrag 1, wird als "die Positionen des End-Effektors zu den Zeitpunkten der Sensorübergänge darstellend" beschrieben. Ein solcher "Übergangszeitpunkt" entspricht beispielsweise dem oben beschriebenen beispielhaften Zeitpunkt t1bAPP, zu dem das Übergangssignal 286B an der Eingangsöffnung 289 der Robotersteuervorrichtung 290 ankommt. In Reaktion auf jedes der beiden beispielhaften Übergangssignale 286B speichert die Robotersteuervorrichtung 290 Daten in dem Verzeichnis 292, die die Position des Roboters 228 zum Zeitpunkt des jeweiligen Übergangssignals 286B angeben. Auf ähnliche Weise speichert die Robotersteuervorrichtung 290 zum Zeitpunkt jedes der beiden beispielhaften Übergangssignale 286M Daten im Verzeichnis 292, die die Position des Roboters 228 zum Zeitpunkt des jeweiligen Übergangssignals 286M angeben. Wenn die Waferausrichtungsbewegung abgeschlossen ist, überträgt die Steuervorrichtung 290 die kombi nierten Daten (durch die Sensorpositionen und die entsprechenden Auflageschienenpositionen angegeben, d.h. die Positionen des Roboters 228 zum Zeitpunkt der Übergänge) an die Systemsteuervorrichtung 326. Die Daten in Tabelle 1, Eintrag 2, wird wie folgt beschrieben: "Daten, die angeben, ob der End-Effektor sich in einem Streck- und Rückzugsvorgang bewegt". Diese Daten werden durch das Wissen darüber erhalten, wo sich der Roboter bei Einsetzen der Bewegung und wo sich die Zielposition der Bewegung befindet.
Die Daten in Tabelle 1, Eintrag 3 werden als "Kalibrierte Sensorpositionsdaten für den Streckvorgang" beschrieben. Die Daten in Tabelle 1, Eintrag 4 werden als "Kalibrierte Sensorpositionsdaten für den Rückzugsvorgang" beschrieben. Bei diesen Daten handelt es sich um die Daten, die wie oben beschrieben durch das Kalibrieren der drei Sensoren 274-1, 274-2 und 274-3 für die Streck- bzw. Rückzugsvorgänge erhalten wurden. Diese Daten, die die Position der Sensoren 274-1, 274-2 und 274-3 angeben, werden im Verzeichnis 292 getrennt für jeden Streck- und Rückzugsvorgang gespeichert. Bei Verfügbarkeit solcher präzisen Sensorpositionen gibt das Signal 310 jedes Mal, wenn es an die Robotersteuervorrichtung 290 zum Übergang (z.B. 310-1) ausgegeben wird, die Position der Ränder 254, 256 und 296 des Wafers 208 an.
Die Daten in Tabelle 1, Eintrag 5 werden wie folgt beschrieben: "Daten, die den Radius des Wafers angeben". Diese Daten werden von der Größe des jeweiligen Wafers 208, der gehandhabt wird, abgeleitet, d.h. beispielsweise ein Durchmesser von 200 mm oder 300 mm.
Vor der Beschreibung der Bestimmung eines Näherungswerts einer Verschiebung des Wafers 208 wird auf 2B und die obenstehende Beschreibung der idealen Anordnung des Zentrums 260 des orientierten Wafers 208 in Bezug auf das Zentrum 264 der Auflageschiene 262 Bezug genommen. Wie in 2B dargestellt befinden sich das Waferzentrum 260 und das Zentrum 264 der Auflageschiene an derselben Position, wobei die Y-Achse des Wafers 208 mit der Längsachse 266 der Auflageschiene 262 übereinstimmt. Der Wafer 208 in idealer Anordnung ist als Scheibe dar gestellt, die in 2B durch eine gestrichelte kreisförmige Linie definiert ist. Diese ideale Anordnung entspricht der gewünschten Anordnung des Wafers 208 beispielsweise in der Schleuse 204 oder in einem Bearbeitungsmodul 240. Diese gewünschte Anordnung des Wafers 208 entspricht jener, für die das Bearbeitungsmodul 240 beispielsweise für eine präzise Bearbeitung des Wafers 208 gestaltet ist. Die Systemsteuervorrichtung 326 identifiziert die gewünschte Anordnung des Wafers 208 als ursprüngliche Ziel-X- und –Y-Koordinaten eines Koordinatensystems der gewünschten Waferanordnung.
Aus den oben angeführten Gründen (z.B. Problemen in Bezug auf die elektrostatische Spannvorrichtung) ist der Wafer 208 in dem Modul 240 oder der Schleuse 204 manchmal an einer anderen Position als der gewünschten Position angeordnet. In der Folge ist der Wafer 208, wenn der Roboter 228 den End-Effektor, oder die Auflageschiene, 262 veranlasst, den Wafer 208 aufzunehmen, auf der Auflageschiene 262 nicht angemessen ausgerichtet. Bezugnehmend auf 2C weicht das Zentrum 260 des nicht angemessen ausgerichteten Wafers 208 von dem Auflageschienenzentrum 264 ab (siehe die gestrichelte Linie in 2C), was dem oben als "Wafer-Abweichung" beschriebenen Zustand entspricht. Diese Abweichung des Wafers 208 und des End-Effektors 262 wird durch einen Abstand in X-Achsen- oder Y-Achsenrichtung oder in beiden Richtungen des in 2C dargestellten Wafers 208 definiert, wobei dieser Abstand als ΔX und ΔY dargestellt ist.
Vor diesem Hintergrund ist klar, dass die oben beschriebene Wafer-Verschiebung zum Zeitpunkt der Aufnahme des Wafers 208 dazu führt, dass der Wafer 208 in dem Modul 240 oder der Schleuse 204 an einer anderen Position als der gewünschten Position angeordnet ist. Eine solche Verschiebung führt zu der oben genannten Abweichung, die beim Rückzugsvorgang wie oben beschrieben bestimmt wird.
Auf ähnliche Weise kann aus anderen Gründen während eines Streckvorgangs, durch den der Wafer 208 (durch den End-Effektor 262 gesteuert durch den Roboter 228) beispielsweise in ein nächstes Bearbeitungsmodul 240 transportiert wird, die oben beschriebene Abweichung von Wafer 208 und End-Effektor 262 vorliegen.
Wenn der Wafer 208 in dem nächsten Bearbeitungsmodul 240 platziert wird, ohne dass die Abweichung ausgeglichen wird, wird der Wafer 208 nicht an der gewünschten Position platziert und es besteht die Wahrscheinlichkeit, dass Bearbeitungsfehler auftreten. Anders ausgedrückt weist die Platzierung des Wafers 208 in den Zielkoordinaten X und Y des Koordinatensystems der gewünschten Waferanordnung ausgedrückt einen Fehler e auf, der eine "e_x"-Komponente und eine "e_y"-Komponente aufweist. Diese Abweichung wird im Streckvorgang wie oben beschrieben bestimmt.
Bei der Bestimmung der Abweichung während des Rückzugs- oder Streckvorgangs besteht das Ergebnis, das erhalten werden soll, in der jeweiligen Bestimmung des ungefähren Ausmaßes der Abweichung während der Bewegung des Wafers 208 (z.B. zu dem Modul 240, in dem der Wafer 208 platziert werden soll). Dieses Ergebnis besteht darin, dass es die Bestimmung ermöglicht, dass der Roboter 228 so gesteuert wird, dass er den End-Effektor 262 (und den Wafer 208 darauf) so bewegt, dass das Ausmaß der bestimmten ungefähren Verschiebung ausgleicht (d.h. im Wesentlichen eliminiert), bevor der Wafer 208 die gewünschte Anordnung in dem Modul 240 erreicht. Dieser Ausgleich erfolgt durch eine Veränderung der ursprünglichen Zielkoordinaten, zu denen der End-Effektor 262 und der Wafer 208 nominal bewegt werden, um modifizierte Zielkoordinaten bereitzustellen, zu denen der End-Effektor 262 und der Wafer 208 im Fall einer Verschiebung bewegt werden. Die modifizierten Zielkoordinaten unterscheiden sich von den ursprünglichen Zielkoordinaten in einem Ausmaß, das etwa dem Fehler "e" entspricht, z.B. umfassend mögliche "e_x"- und "e_y"-Komponenten, die als Teil der oben beschriebenen Abweichung (2C) bestimmt wurden. Nach der Bereitstellung der modifizierten Zielkoordinaten platziert der Roboter 228 den Wafer 208 an den modifizierten Zielkoordinaten, so dass der Wafer 208 im Wesentlichen an der gewünschten Position platziert wird.
10 ist ein Flussdiagramm, dass die Vorgänge des allgemeinen Programms 400 veranschaulicht. Das Programm arbeitet mit einer Vorrichtung und Verfahren zur dynamischen Ausrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, um die Bestimmung des Näherungswerts der Verschiebung des Wafers 208 in Bezug auf die gewünschte Anordnung des Wafers 208 beispielsweise in dem Modul 108b als Befehl eines Opti mierungsprogramms zu definieren. Bei einem Vorgang 402 wird der Wafer 208 unter Einsatz des End-Effektors 262, der durch den Roboter 228 gesteuert bewegt wird, aufgenommen. Für die Zwecke der Beschreibung wird angenommen, dass sich der Wafer 208 zum Zeitpunkt dieser Aufnahme des Wafers 208 in dem Modul 240 oder der Schleuse 204 nicht an der gewünschten Position befindet, d.h. das eine Verschiebung vorliegt. Diese Verschiebung führt zu der oben beschriebenen Abweichung, die in dem Rückzugsvorgang wie oben beschrieben bestimmt wird.
Bei Vorgang 404 werden die Sensoren 274 vorbereitet, was bedeutet, dass die spätere Bewegung des Wafers 208 vorbei an den Sensoren 274 abgetastet wird und die resultierenden Übergangssignale 286 verarbeitet werden.
Bei Vorgang 406 wird der Roboter 228 so betätigt, dass der End-Effektor 262 angemessen durch die Öffnung 234 und an den beiden Sensoren 274, die in Abhängigkeit von dem Durchmesser des Wafers 208 in Betrieb sind, vorbei ausgestreckt oder zurückgezogen wird. Auf diese Bewegung des Wafers 208 in Bezug auf die Sensoren 274 folgt der Vorgang 408, bei dem zwei Übergangssignale 286B und zwei Übergangssignale 286M als Daten zur Verarbeitung erhalten werden. 11 ist eine detailliertere Darstellung und zeigt ein schematisches Diagramm, das Vektoren darstellt.
"r_s1", "r_s2" und "r_w1", die jeweils einen Ursprung 410 aufweisen, der durch den Schnittpunkt von X- und Y-Achse dargestellt ist. Der Ursprung 410 und die X- und Y-Achse definieren ein globales Roboterkoordinatensystem. Eine Roboter-Ausgangsposition (siehe Linie RH) wird in einem Winkel α von der X-Achse dargestellt. 11 zeigt auch einen Vektor "r_p1", der seinen Ursprung an der gewünschten Position des Wafers 208 im Zentrum der Auflageschiene 412 hat, wenn der Wafer 208 in Bezug auf die Sensoren 274 entlang der Achse 244 und durch die Öffnung 234 bewegt wird. 11 zeigt auch die drei Sensoren 274-1, 274-2 und 274-3, die auf den Flächen 232 angebracht sind. Basierend auf dem veranschaulichten Durchmesser des Wafers 208 sind nur die beiden Sensoren 274-1 und 274-2 in diesem Beispiel in Betrieb. Bei Vorgang 420 werden Daten genutzt, die auf den Übergangssignalen 286B und 286M basieren, um Daten zu erhalten, die die Positionen des End-Effektors 262 zum Zeitpunkt der Übergänge darstellen. Wie oben beschrieben verursacht die Bewegung des Wafers 208 durch die Öffnung 234 vier Übergänge der Sensoren 274-1 und 274-2. Daten, die die Position der Sensoren 274-1, 274-2 und 274-3 darstellen, werden im Verzeichnis 292 gespeichert. Wenn so genaue Sensorpositionen zur Verfügung stehen wird jedes Mal ein Signal 310 an die Robotersteuervorrichtung 290 für einen Übergang (z.B. 310-1) ausgegeben, wobei das Signal 310 die Position eines der Ränder 254, 256 und 296 des Wafers 208 anzeigt. Als Reaktion auf jedes dieser Signale 310 speichert die Robotersteuervorrichtung 290 Daten, die die Position des End-Effektors 262 zum Zeitpunkt des Übergangs darstellen, der durch das Signal 310 dargestellt wird. Der Vorgang 420 wird abgeschlossen, wenn die End-Effektor-Positionsdaten (von den Codierern 322 angetrieben durch die Robotermotoren 324 ausgegeben) im Verzeichnis 292 gespeichert werden.
Bei Vorgang 422 ist die Waferausrichtungsbewegung abgeschlossen und die Steuervorrichtung 290 überträgt die kombinierten Daten (durch die Sensorpositionen und die entsprechenden End-Effektor-Positionen dargestellt) an die Systemsteuervorrichtung 326. Wie obenstehend festgestellt dient die Systemsteuervorrichtung 326 als Datenprozessor und wird betätigt, um die unten erläuterte Verarbeitung bereitzustellen.
Vorgang 424 definiert die Bestimmung eines Näherungswerts der Verschiebung des Wafers 208 in Bezug auf die gewünschte Anordnung z.B. in dem Bearbeitungsmodul als Befehl eines Optimierungsproblems. Dieser Befehl des Optimierungsproblems erfolgt durch folgende Gleichung (1):
Die Symbole in der Gleichung (1) werden untenstehend beschrieben.
Bei Vorgang 426 wird ein Standardoptimierungsvorgang durchgeführt, um einen Näherungswert für die Verschiebung des Wafers 208 zu bestimmen. Die Details des Vorgangs 426 werden in 12A und 12B wie unten beschrieben dargestellt.
Bei Vorgang 428 wird der Wafer 208 durch den End-Effektor 262 bewegt. Während der Bewegung wird die in Vorgang 426 erhaltene Verschiebung verwendet, um die ursprünglichen Zielkoordinaten des End-Effektors 262 zu modifizieren, wodurch die modifizierten Zielkoordinaten erhalten werden. Die modifizierten Zielkoordinaten unterscheiden sich von den ursprünglichen Zielkoordinaten in einem Ausmaß, das etwa einem Fehler "e" entspricht. Der Fehler „e" umfasst die Komponenten "e_x" und "e_y", die in der obigen Gleichung (1) beschrieben sind. Diese Bereitstellung der modifizierten Zielkoordinaten findet statt, ohne dass etwa die Bewegungsgeschwindigkeit des Wafers 208 durch die Öffnung 234 oder weiter in das Bearbeitungsmodul 240 verringert wird, so dass, sobald der Roboter 228 den Wafer 208 an den modifizierten Zielkoordinaten platziert, der Wafer 208 sofort im Wesentlichen an der gewünschten Position platziert und das allgemeine Programm 400 ausgeführt wird.
12A und 12B stellen in Kombination ein Flussdiagramm dar, das die Teilvorgänge von Vorgang 426 zur Verarbeitung der Daten aus Tabelle 1, umfassend Sensor-Auslösedaten und kalibrierte Sensorpositionsdaten, zur Berechnung einer Lösung des Optimierungsproblems veranschaulicht. In Teilvorgang 430 werden die oben angeführten Daten aus Tabelle 1 in die Systemkontrollvorrichtung oder den Prozessor 326 eingegeben. Der Vorgang 426 geht dann in Teilvorgang 432 über, bei dem Eintrag 1 der aus Tabelle 1 eingegebenen Daten aus ASCII-Zeichen in einen doppeltgenauen numerischen Ausdruck des Werts umgewandelt wird. Vorgang 426 geht dann in Teilvorgang 434 über, bei dem entschieden wird, ob die Bewegung des Wafers ein Streckvorgang ist. Diese Entscheidung basiert auf der Untersuchung der Daten aus Tabelle 1, Eintrag 2. Wenn entschieden wird, dass es sich bei dem Waferbewegungsvorgang um einen Streckvorgang handelt, geht der Vorgang in Teilvorgang 436 über, sonst in Teilvorgang 438. Vorgang 426 geht dann in den passenden der Teilvorgänge 436 und 438 über, bei denen jeweils Eintrag 3 bzw. Eintrag 4 aus Tabelle 1 zur weiteren Verarbeitung gelesen werden.
Vorgang 426 geht dann in den geeigneten der Teilvorgänge 440 und 442 über, in Abhängigkeit davon, ob der Streck- oder Rückzugsvorgang gerade durchgeführt wird. Bezugnehmend auf 8 in Bezug auf Teilvorgang 442 (Rückzug) als Beispiel sind die vier erfassten Positionen in Rechtecken dargestellt, um die Zuordnung dieser vier Positionen zu der End-Effektor-Positionsanordnung anzuzeigen, das die vier Vektoren "r_w1", "r_w2", "r_w3" und "r_w4". Eine ähnliche Zuordnung wird für den Streckvorgang vorgenommen, aber die ersten vier in 8 dargestellten erfassten Positionen werden der End-Effektor-Positionsanordnung zugeordnet.
Wenn Teilvorgang 440 oder 442 durchgeführt wurden, geht der Vorgang 426 in Teilvorgang 444 über. Wie in 11 dargestellt wird für jeden der vier Sensorübergänge (die den vier erfassten Positionen in 8 entsprechen) das geschätzte Waferzentrum 412 durch den Vektor r_wi angegeben. Der Vektor r_wt wird in dem Roboterverzeichnis 292 als eine Länge und ein Winkel θ gespeichert, der im Uhrzeigersinn von der Roboterausgangsposition RH aus gemessen wird. Zu diesem Zeitpunkt werden die Vektoren r_wi von dem Roboterverzeichnis 292 an den Computer 326 übertragen. Von den beiden Sensoren 274-1 und 274-2, die für den dargestellten Durchmesser des Wafers 208 eingesetzt werden, befindet sich ein Sensor näher am Weg 244, den das Waferzentrum 412 nimmt (siehe Sensor 274-2 in diesem Beispiel), und der andere Sensor ist weiter von dem Waferzentrum 412 entfernt (siehe Sensor 274-1). Jeder Sensor 274 ist mit einem Vektor "r_sj" im Raum angeordnet. Wie oben beschrieben wurde die Position der Sensoren 274 durch das oben beschriebene Kalibrierverfahren bestimmt, und die aus diesem Verfahren resultierenden Daten entsprechen Eintrag 3 und 4 in Tabelle 1. In 11 ist der Sensor 274-2 als der Sensor dargestellt, der sich am nächsten zum Waferzentrum 412 befindet, und ist der Erste, der unterbrochen wird, und der Letzte, der wiederhergestellt wird, nachdem der Wafer 208 die Öffnung 234 passiert hat. Als anderes Beispiel können folgende Gleichungen (2), (3), (4) und (5) geschrieben werden, wenn Sensor 274-1 dem Zentrum 412 am nächsten ist: rp1 = rs1 – rw1 rp2 = rs2 – rw2 rp3 = rs2 – rw3 rp4 = rs1 – rw4
Die Werte der Vektoren r_si und r_wi sind als Größe und Winkel von der Roboterausgangsposition RH aus bekannt.
Bezugnehmend auf Vektor "r_wi" geht der Vorgang 426 in Teilvorgang 444 über, bei dem der nominale Weg des Waferzentrums 412 bestimmt wird. Da sich der Roboter 228 entweder in einem Streck- oder Rückzugsvorgang bewegt, sollte das Waferzentrum 412 einer geraden Linie (z.B. Linie 244) folgen, die sich radial von dem Zentrum 410 des Übertragungsmoduls 206 durch die Fläche 232 erstreckt. Alle Vektoren "r_wi" sollten deshalb denselben Winkel in Bezug auf die Roboterausgangsposition RH aufweisen. Aufgrund der Wirkung der Roboterstelleinrichtung (nicht dargestellt) kommt es zu kleinen Variationen in Bezug auf diese gerade Linie 244. Da die Variation sehr gering ist, wird angenommen, dass sie zu vernachlässigen ist, und es wird ein Mittelwert verwendet. Der Winkel zu dem nominalen Weg 244 des Waferzentrums 412 wird durch Gleichung (6) wie folgt angegeben:
worin θ_wi der Winkel zwischen der Roboterausgangsposition RH und dem nominalen Waferzentrum 412 ist. Der Winkel θ_wavg wird im Computer 326 gespeichert.
Vorgang 426 geht dann in Teilvorgang 446 (12B) über, um den Sensor 274 zu definieren, der dem Weg 244 des nominalen Waferzentrums 412 am nächsten ist. in Teilvorgang 446 werden zunächst Winkel zwischen dem Weg 244 des nominalen Waferzentrums 412 und jedem der Vektoren "r_sj" definiert, die den Sensor 274 lokali sieren. Diese Winkel werden durch die entsprechenden Gleichungen (7) bzw. (8) wie folgt angegeben: θ1 = θwavg – θs1 θ2 = θwavg – θs2 worin θ_s1 und θ_s2 die Winkel der Sensorpositionsvektoren r_sj zu der Roboterausgangsposition RH sind. Der kleinere dieser beiden Winkel bestimmt den Sensor 274, der sich am nächsten zum dem Weg des nominalen Waferzentrums 412 befindet.
Vorgang 426 geht dann in Teilvorgang 448 über, um die Waferrandpositionen in einem Roboter-End-Effektor-Koordinatensystem zu bestimmen, das seinen Ursprung im Zentrum 412 hat, wie in 11 definiert. In Teilvorgang 448 werden die definierten Winkel θ₁ und θ₂ verwendet, je nachdem, welcher Winkel kleiner ist. Wenn θ₁ < θ₂ werden die durch die folgenden Gleichungen (9), (10), (11), (12), (13), (14), (15) und (16) dargestellten Umwandlungen eingesetzt: rp1x = –rs1sin(θ1) rp1y = rs1cos(θ1) – rw1 rp2x = rs2sin(θ2) rp2y = rs2cos(θ2) – rw2 rp3x = rs2sin(θ23) rp3y = rs2cos(θ2) – rw3 rp4x = –rs1sin(θ1) rp4y = rs1cos(θ1) – rw4
Wenn θ₂ < θ1 werden die durch die folgenden Gleichungen (17), (18), (19), (20), (21), (22), (23) und (24) dargestellten Umwandlungen eingesetzt: rp1x = –rs2sin(θ1) rp1y = rs2cos(θ1) – rw1 rp2x = rs1sin(θ2) rp2y = rs1cos(θ2) – rw2 rp3x = rs1sin(θ23) rp3y = rs1cos(θ2) – rw3 rp4x –rs2sin(θ1) rp4y = rs2cos(θ1) – rw4
Teilvorgang 448 resultiert in der Definition der Vektoren r_pi als Vektoren, die sich von dem Waferzentrum 412 zu jedem der vier Abschnitte der Ränder 254, 256 oder 296 des Wafers 208 erstrecken, die den entsprechenden Sensor 274-1 oder 274-2 unterbrechen oder wiederherstellen. Ein Beispiel für diese Vektoren r_p1 ist in 11 dargestellt und erstreckt sich zu Sensor 274-2 beispielsweise zu dem Zeitpunkt, zu dem der Sensor 274-2 unterbrochen wird. Nach der Definition dieser Vektoren r_pi wird auf 13 Bezug genommen, die ein Zielkoordinatensystem veranschaulicht, das einen Ursprung 450 an der Position eines Wafers 208 aufweist, wenn dieser an der gewünschten Position z.B. des Bearbeitungsmoduls 240 platziert wird. 13 zeigt diese vier Vektoren r_pi als Vektoren r_p1, r_p2, r_p3 und r_p4, die sich vom Ursprung 450 zu den Positionen der Abschnitte der Ränder 254, 256 oder 296 des Wafers 208 erstrecken, wenn der Wafer 208 in Bezug auf die beiden Sensoren 274-1 und 274-2 bewegt wird. Solche Positionen werden durch die Punkte 251-1 bis 251-4 angezeigt, die den jeweiligen Vektoren r_p1, r_p2, r_p3 und r_p4 entsprechen.
Vorgang 426 geht dann in Teilvorgang 452 über, bei dem das Optimierungsprogramm aufgerufen wird. In Teilvorgang 452 wird auf die vier Punkte 251-1 bis 251-4 Bezug genommen, die durch die vier Vektoren r_pi definiert werden, die als Vektoren r_p1, r_p2, r_p3 und r_p4 dargestellt werden. Diese vier durch die Vektoren r_p1, r_p2, r_p3 und r_p4 definierten Punkte 251-1 bis 251-4 identifizieren die tatsächliche Position des Abschnitts der Ränder 254, 256 oder 296 des Wafers 208 zu dem Zeitpunkt, zu dem der Abschnitt des Waferrandes 254, 256 oder 296 den Übergang der Sensoren 274-1 und 274-2 verursacht. In Teilvorgang 452 wird die Zentrumsposition e festgestellt, die den Wafer am besten den durch die Vektoren r_p1, r_p2, r_p3 und r_p4 definierten vier Punkten 251-1 bis 251-4 anpasst. In 13 wird beispielsweise der Rand 254 eines beispielhaften "bestangepassten" Wafers 208 in Position e durch gestrichelte Linien dargestellt. Diese Feststellung erfolgt in Teilvorgang 452, indem das Problem als Befehl eines Optimierungsproblems definiert wird, weshalb das Optimierungsprogramm aufgerufen wird. Teilvorgang 452 entwickelt das Optimierungsproblem als zweidimensionales Optimierungsproblem. Der Befehl des Problems zur besten Anpassung sieht wie folgt aus: "Finde die Waferzentrumsposition "e", die den Rand 254 des Wafers 208 am besten diesen durch die Vektoren r_p1, r_p2, r_p3 und r_p4 definierten vier Punkten p₁, p₂, p₃ und p₄ anpasst". Das Ziel besteht in der Bestimmung der Komponenten e_x und e_y, die die Summe der Quadrate der Abstände zwischen jedem Vektor r_pi und dem Waferrand (z.B. Rand 254) minimieren. Die zu minimierende Funktion ist durch die Gleichung (1) angegeben:
worin R der Radius des Wafers ist.
Viele Optimierungsprogramme sind geeignet, um das Minimierungsverfahren zur Lösung des Optimierungsproblems zur besten Anpassung durchzuführen. Beispielsweise ist ein Optimierungsalgorithmus, wie z.B. vollständige Suche, eingesetzt. Noch bevorzugter ist ein Algorithmus auf Gradienten-Basis, wie z.B. der Newton-Raphson-Algorithmus. Besonders bevorzugt für die Durchführung des Minimierungsverfahrens ist ein Algorithmus, der nicht auf Gradienten basiert, wie z.B. der Nelder-Mead-Simplex-Algorithmus.
In Anbetracht der Durchführung des Minimierungsverfahrens unter Einsatz des Nelder-Mead-Simplex-Algorithmus ist dieser Simplex in mehreren Dimensionen anwendbar. Die oben beschriebene Situation der dynamischen Ausrichtung wird als zweidi mensionales Problem definiert, wobei X- und Y-Koordinaten in 13 dargestellt sind. Aus diesem Grund wird der Nelder-Mead-Simplex-Algorithmus untenstehend in zwei Dimensionen beschrieben.
Die Position des Wafers 208 auf dem End-Effektor 262 wird durch e_x und e_y beschrieben. Für jede Kombination von e_x und e_y gibt es ein gewisses Fehlerausmaß F zwischen der Position des Randes 254 des Wafers 208 und den relativen Positionen der Sensoren 274 zum Zeitpunkt, zu dem der Übergang erfolgt (d.h. wie durch die Vektoren r_p1, r_p2, r_p3 und r_p4 angezeigt). 14A und 14B veranschaulichen eine dreidimensionale Oberfläche 460, die ausgebildet wird, wenn der Fehler F in Zusammenhang mit jedem e_x und e_y-Wert nach Berechnung des Simplex dargestellt wird. Das Ziel des Problems der besten Anpassung besteht darin, die Werte für e_x und e_y zu ermitteln, die den geringsten Fehler F liefern. Der geringste Fehler F wird durch den niedrigsten Punkt 462 auf der Oberfläche 460 dargestellt. Die Bezeichnung "Konvergenz" wird eingesetzt, um anzuzeigen, dass die Berechnung des Algorithmus bis zum Abschluss fortgesetzt wird und dass durch den Abschluss die e_x und e_y Werte ermittelt werden, die den geringsten Fehler F liefern, wie durch den niedrigsten Punkt 462 auf der Oberfläche 460 dargestellt.
Die Verarbeitung des Nelder-Mead-Simplex erfolgt wie folgt. Die Werte für drei Sätze der Koordinaten e_x und e_y werden beliebig ausgewählt. Beispielsweise besteht ein wirksamer Ansatz zur Auswahl der Werte in der Auswahl eines Satzes, in dem e_x und e_y "0, 0"-Werte aufweisen; und eines zweiten Satzes, in dem e_x und e_y "0, Δ"-Werte aufweisen; und eines dritten Satzes, in dem e_x und e_y "Δ, 0"-Werte aufweisen. Die Werte für Δ sind sehr gering, wie z.B. 0,010 Zoll. Dieser Ansatz zur Auswahl der Koordinatenwerte erkennt an, dass der Wafer 208, dadurch dass er entlang des Wegs 244 bewegt wird, im Allgemeinen sehr nahe daran ist, so zentriert oder positioniert zu werden, dass es an der gewünschten Position platziert wird.
Die gewählten Werte für e_x und e_y werden in Gleichung 25 eingefügt, wobei die Werte für "i" mit 1 bis 4 eingefügt werden, und es werden drei resultierende Fehler F erhalten, einer für jeden Satz. Die F-Werte entsprechen immer einer positiven Zahl.
Nach der Auswahl und Verarbeitung der drei Koordinatensätze werden drei Punkte oder Spitzen p₁, p₂ und p₃ erhalten und bilden eine in den 14A und 14B dargestellte geometrische 464. Wenn der Nelder-Mead-Simplex-Optimierungsalgorithmus verarbeitet wird, wird die geometrische 464 als "Simplex" bezeichnet. in diesem zweidimensionalen Problem handelt es sich bei dem Simplex 464 um ein Dreieck. Jede der Spitzen p₁, p₂ und p₃ des Simplex 464 wird bewertet, um den Fehler F zu bestimmen. Die Spitze p₂ mit dem höchsten Fehler F wird als 466 identifiziert und wird durch das Spiegeln des Punkts mit dem höchsten Fehler 466 durch die Basis 468 des Dreiecks 464 bewegt. Die Bewegung und das Spiegeln des Punkts 466 kann als "Flippen" bezeichnet werden und definiert einen neuen Punkt 466N1, so dass ein neues Dreieck 464N1 gebildet wird. Die Koordinaten des neuen Punkts 466N1 des nächsten Dreiecks 464N1 werden in die Gleichung 25 eingesetzt, die Werte von "i" werden mit 1 bis 4 eingesetzt, und der resultierende Fehler F wird für den neuen Punkt 466N1 erhalten. Der Wert des Fehlers F, der jedem der drei Koordinatensätze des nächsten Dreiecks 464N1 entspricht, wird wiederum bewertet, um den höchsten Fehler F zu identifizieren.
Ein Berechnungszyklus, der das Verfahren der Bewertung und des Flippens umfasst, wird wiederholt, bis keiner der resultierenden drei Punkte 466 (von den Punkten p₁, p₂ und p₃ abgeleitet) signifikant niedriger auf der Oberfläche 460 ist, als der andere Punkt, oder bis keine Spiegelung mehr vorgenommen werden kann, die den Wert des Fehlers F verbessert (senkt). In einem in 14B dargestellten Standardverfahren wird das Dreieck 464 verkleinert, indem Spitzen, wie z.B. die Punkte p_1d und p_3d ausgewählt werden, um mit der Spitze 466N eingesetzt zu werden. Die Verfahren des Einsetzens, Berechnens, Bewertens und Flippens werden fortgesetzt, bis alle Fehler in einem spezifizierten Toleranzbereich, wie z.B. 0,0005 Zoll, liegen. Der Toleranzbereich entspricht beispielsweise der gewünschten Genauigkeit der Platzierung des Wafers 208 an der gewünschten Position in dem Bearbeitungsmodul 240. Der Punkt (z.B. möglicherweise einer von p₁, p₃ oder p_2neu) mit dem gewünschten Wert stellt den untersten oder den niedrigsten Punkt 462 der Oberfläche 460 dar und hat die Koordinaten e_x und e_y, die die Waferzentrumsposition e definieren, durch die der Rand 254 des Wafers 208 am besten an die durch die Vektoren r_p1, r_p2, r_p3 und r_p4 vier Punkte p₁, p₂ und p₃ angepasst wird. So wird die Antwort auf das oben gestellte Problem erhalten, und eine Konvergenz der Verarbeitung des Optimierungsalgorithmus wird ebenfalls erzielt.
Mit dieser Antwort in Bezug auf die Zielkoordinaten X und Y des gewünschten Waferpositionskoordinatensystems wurde bestimmt, dass die Anordnung des Wafers 208 den Fehler e mit den Koordinaten e_x und e_y aufweist. In Teilvorgang 470 wird der angenäherte Fehler "e" zurückgegeben.
Nach Bestimmung und Rückgabe des Fehlers "e" setzt das Programm 426 in Teilvorgang 472 fort, um die Steuerung des Roboters 228 zu ermöglichen, so dass dieser den End-Effektor 262 (und den Wafer 208 darauf) bewegt, um das Ausmaß der bestimmten angenäherten Verschiebung e auszugleichen (d.h. im Wesentlichen zu eliminieren), bevor der Wafer 208 die gewünschte Position in dem Modul 240 erreicht. In Teilvorgang 472 erfolgt dieser Ausgleich durch die Veränderung der ursprünglichen Zielkoordinaten, zu denen der End-Effektor 262 und der Wafer 208 nominal bewegt werden, um modifizierte Zielkoordinaten bereitzustellen. Das Programm 426 geht dann in Teilvorgang 474 über, der den Roboter 228 dazu veranlasst, den End-Effektor 262 und den Wafer 208 zu den modifizierten Koordinaten zu bewegen. Wie beschrieben unterscheiden sich die modifizierten Zielkoordinaten von den ursprünglichen Zielkoordinaten in einem Ausmaß, das etwa dem Fehler e entspricht, wie beispielsweise durch die Koordinaten e_x und e_y definiert. Nach Bereitstellung der modifizierten Zielkoordinaten wird der Teilvorgang 474 abgeschlossen, wenn der Roboter 228 den Wafer 208 an den modifizierten Zielkoordinaten platziert, so dass der Wafer 208 im Wesentlichen an der gewünschten Position angeordnet wird, und der Vorgang 426 ist somit abgeschlossen.
In der vorhergehenden Beschreibung wird der Fehler e als "Annäherung" der Verschiebung beschrieben. Diese Bezeichnung wird in Anbetracht des obenstehenden Verweises auf Toleranzbereiche in der Erläuterung der Minimierung der Summe der Quadrate der Abstände zwischen jedem Vektor r_pi und dem Waferrand 254 verwendet. Wie obenstehend erläutert stellt das Nicht-Optimierungsprogramm des geometrischen Typs keine Werte der Wafer-Verschiebung bereit, die ausreichend präzise sind. In Bezug auf die oben beschriebene Präzision der Wafer-Verschiebung der vorliegenden Erfindung, z.B. in einem beispielhaft angegebenen Toleranzbereich von 0,0005 Zoll, stellt das Nicht-Optimierungsprogramm des geometrischen Typs deutlich geringere Präzision bereit (z.B. 0,020 Zoll, wenn ein typisches Ausmaß an Messfehlern vorliegt).
Wie oben beschrieben sind zahlreiche Optimierungsprogramme zur Durchführung des Minimierungsverfahrens zur Lösung des Optimierungsproblems zur besten Anpassung geeignet. Überlegungen, die bei der Auswahl des geeigneten Optimierungsprogramms in Betracht gezogen werden, umfassen folgende.
Im Allgemeinen stellt jedes der bekannten Optimierungsprogramme eine Präzision der Wafer-Verschiebung in einem bestimmten Toleranzbereich bereit, der wesentlich kleiner ist als der mit Nicht-Optimierungsprogrammen erhaltene. Wie untenstehend erläutert weisen solche Optimierungsprogramme gewöhnlicherweise eine Verschiebungsberechnungsdauer auf, die deutlich geringer ist als die Wafertransportdauer. In Anbetracht dessen kann bei der Auswahl eines geeigneten Optimierungsprogramms die Wahrscheinlichkeit einer Nicht-Konvergenz und die Auswirkung, wenn vorhanden, einer ursprünglichen Nicht-Konvergenz auf die Verschiebungsberechnungsdauer berücksichtigt werden. Für das oben beschriebene Problem der besten Anpassung ist die Wahrscheinlichkeit einer Nicht-Konvergenz unter Einsatz des Gradienten-Programms größer als unter Einsatz des Simplex-Programms, wenngleich die Wahrscheinlichkeit von Nicht-Konvergenz bei Verwendung beider Programme sehr gering ist. Anders ausgedrückt besteht bei Verwendung des Simplex-Programms eine geringere Wahrscheinlichkeit einer Nicht-Konvergenz als bei dem Gradienten-Programm. Als Beispiel einer Nicht-Konvergenz bei Einsatz des Gradienten-Pro gramms zur Lösung des Problems der besten Anpassung kann die Berechnung der mehrdimensionalen Form oft so ablaufen, dass bei der Definition des Tiefstpunkts kein Minimum festgestellt wird. Stattdessen kann die Berechung gemäß dem Gradienten-Suchverfahren in Kreisen um die Form verlaufen und den Tiefstpunkt der Form nicht erreichen.
Ein weiterer Faktor, der bei der Auswahl eines Optimierungsprogramms zu berücksichtigen ist, steht mit dem oben beschriebenen Ansatz zur Auswahl der Koordinatenwerte in Zusammenhang, bei dem die Werte von Δ sehr gering sind, wie z.B. 0,010 Zoll. Wenn der Gradienten-Ansatz ausgewählt wurde und die Berechnung unter Einsatz der oben beschriebenen Ausgangswerte der Koordinaten, die Null-Werte umfassen, nicht konvergiert, kann ein zweiter Satz (oder können mehrere Sätze) an Ausgangskoordinaten ausgewählt werden (z.B. kann programmiert werden, dass diese bei einer ersten oder zweiten Nicht-Konvergenz ausgewählt werden). Es kann bestimmt werden, dass mit diesem Ansatz in zwei (oder mehreren Schritten) in Bezug auf die beschriebene Auswahl der Koordinatenwerte, die gesamte Berechnungsdauer, umfassend weitere Neuberechnungen unter Einsatz des zweiten Ausgangssatzes (oder mehrerer Ausgangssätze) an Koordinaten, immer noch geringer wäre als die Wafertransportdauer. In diesem Fall würde der Gradienten-Algorithmus konvergieren und signifikant verbesserte Verschiebungswerte bereitstellen, z.B. in dem beispielhaft spezifizierten Toleranzbereich von 0,0005 Zoll.
Wenn beispielsweise bestimmt wird, dass für ein bestimmtes Optimierungsproblem zur besten Anpassung der Einsatz dieses Ansatzes zur Bestimmung des Koordinatenwerts in zwei oder mehreren Schritten der Gradienten-Algorithmus keine Konvergenz in der Wafertransportdauer aufweisen würde, würde der besonders bevorzugte Algorithmus, der Nelder-Mead-Simplex-Optimierungsalgorithmus, eingesetzt werden. Es kann auch aus anderen Gründen vorzugsweise der Nelder-Mead-Simplex-Algorithmus eingesetzt werden. Wie obenstehend angemerkt ist die Wahrscheinlichkeit der Nicht-Konvergenz unter Einsatz eines Gradienten-Programms höher als bei Einsatz des Simplex-Programms. Aus diesem Grund ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Einsatzdauer des Nelder-Mead-Simplex-Optimierungsalgorithmus (d.h. die Ver schiebungsberechnungsdauer) länger ist als die Wafertransportdauer, geringer. Bei Verwendung des Nelder-Mead-Simplex-Optimierungsalgorithmus ist die Wahrscheinlichkeit deutlich geringer, dass in der Wafertransportdauer keine Konvergenz erreicht wird sowie dass die Verschiebungsberechnung beendet wird, bevor eine Verschiebung mit erforderlicher Präzision erhalten wurde.
Da die oben beschriebene Minimierung leicht (z.B. in deutlich geringerer Zeit als der Wafertransportdauer) den Minimumwert des Fehlers F in dem annehmbaren Toleranzbereich erzielt, wird man in der vorliegenden Erfindung mit relativ wenigen Problemen dabei konfrontiert, die Verschiebungsberechnungsdauer geringer als die Wafertransportdauer zu halten. Wenn der annehmbare Toleranzbereich beispielsweise geringer ist als beispielhafte 0,0005 Zoll, kann die Verarbeitung für einen anderen Berechnungszyklus (z.B. Verkleinern des Dreiecks 464) wiederholt werden. Unter Einsatz des Simplex-Algorithmus ist die Wahrscheinlichkeit im Vergleich mit den vollständigen Suchprogrammen und den Gradienten-Programmen sehr hoch, dass die Verarbeitung eines solchen Problems der besten Anpassung zur Bestimmung eines Minimalwerts für den Fehler F innerhalb der Wafertransportdauer führt.
Wenngleich die zuvor beschriebene Erfindung zur besseren Verständlichkeit detailliert beschrieben wurde, ist klar, dass bestimmte Veränderungen und Modifikationen in der Umsetzung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche vorgenommen werden können. Dementsprechend sind die vorliegenden Ausführungsformen als veranschaulichend und nicht als einschränkend zu betrachten, und die Erfindung ist nicht durch die hierin angeführten Details zu beschränken, sondern kann innerhalb des Umfangs und der Äquivalente der beigefügten Ansprüche modifiziert werden.

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer unbekannten Verschiebung eines Wafers in Bezug auf eine gewünschte Waferanordnung auf einem End-Effektor eines Roboters innerhalb eines Waferhandhabungssystems, umfassend die folgenden Schritte: Erhalten von Daten, welche die Position einer Vielzahl an Sensoren definieren, die angrenzend an eine bestimmte Aufnahmefläche des Waferhandhabungssystems angeordnet sind, wobei ein Satz der Sensoren angrenzend an jede dieser Aufnahmeflächen positioniert ist; Verwenden des Roboters, wobei der End-Effektor das Tragen und das Vorbeibewegen des Wafers an einem Sensorsatz vorbei durchführt, der angrenzend an eine bestimmte Aufnahmefläche des Waferhandhabungssystems derart positioniert ist, dass der sich bewegende Wafer einen Übergang jedes Sensors des Satzes hervorruft und dass die Position des Roboters definierende Daten aufgenommen und entsprechend jedem Übergang der Sensoren gespeichert werden; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren Folgendes umfasst: Verarbeiten der gespeicherten Roboterpositionsdaten und der Sensorpositionsdaten durch Definieren des Problems als ein Optimierungsproblem, so dass die optimale Lösung die beste Schätzung der Waferposition in Bezug auf die gewünschte Waferplatzierung ist; wobei beim Verarbeiten ein umfangreiches Suchprogramm aufgerufen wird, um einen genäherten Wert der unbekannten Verschiebung zu bestimmen.
Verfahren zur Bestimmung einer unbekannten Verschiebung eines Wafers in Bezug auf eine gewünschte Waferanordnung auf einem End-Effektor eines Roboters innerhalb eines Waferhandhabungssystems, umfassend die folgenden Schritte: Erhalten von Daten, welche die Position einer Vielzahl an Sensoren definieren, die angrenzend an eine bestimmte Aufnahmefläche des Waferhandhabungssystems angeordnet sind, wobei ein Satz der Sensoren angrenzend an jede der Aufnahmeflächen positioniert ist; Verwenden des Roboters, wobei der End-Effektor das Tragen und das Vorbeibewegen des Wafers an einem Sensorsatz vorbei durchführt, der angrenzend an eine bestimmte Aufnahmefläche des Waferhandhabungssystems derart angeordnet ist, dass der sich bewegende Wafer einen Übergang jedes Sensors des Satzes hervorruft und dass die Position des Roboters definierende Daten aufgenommen und entsprechend jedem Übergang der Sensoren gespeichert werden; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren Folgendes umfasst: Verarbeiten der gespeicherten Roboterpositionsdaten und der Sensorpositionsdaten durch Definieren des Problems als ein Optimierungsproblem, so dass die optimale Lösung die beste Schätzung der Waferposition in Bezug auf die gewünschte Waferanordnung ist; wobei beim Verarbeiten ein auf Gradienten basierendes Programm aufgerufen wird, um einen angenäherten Wert der unbekannten Verschiebung zu bestimmen.
Verfahren zur Bestimmung einer unbekannten Verschiebung eines Wafers in Bezug auf eine gewünschte Waferanordnung auf einem End-Effektor eines Roboters innerhalb eines Waferhandhabungssystems, umfassend die folgenden Schritte: Erhalten von Daten, welche die Position einer Vielzahl an Sensoren definieren, die angrenzend an eine bestimmte Aufnahmefläche des Waferhandhabungssystems angeordnet sind, wobei ein Satz der Sensoren angrenzend an jede der Aufnahmeflächen positioniert ist; Verwenden des Roboters, wobei der End-Effektor das Tragen und Vorbeibewegen des Wafers an einem Sensorsatz vorbei durchführt, der angrenzend an eine bestimmte Aufnahmefläche des Waferhandhabungssystems derart positioniert ist, dass der sich bewegende Wafer einen Übergang jedes Sensors des Satzes bewirkt und dass die Position des Roboters definierende Daten aufgenommen und entsprechend jedem Übergang der Sensoren gespeichert werden; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren Folgendes umfasst: Verarbeiten der gespeicherten Roboterpositionsdaten und der Sensorpositionsdaten durch Definieren des Problems als ein Optimierungsproblem, so dass die optimale Lösung die beste Schätzung der Waferposition in Bezug auf die gewünschte Waferanordnung ist; wobei beim Verarbeiten ein nicht auf Gradienten basierendes Programm aufgerufen wird, um einen genäherten Wert der unbekannten Verschiebung zu bestimmen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: den Verarbeitungsvorgang zur Bestimmung von kalibrierten Sensorpositionsvektoren in einem ersten Koordinatensystem, das mit dem Ursprung auf einer Achse des Roboters angeordnet ist, worin jeder der kalibrierten Sensorpositionsvektoren sich vom Ursprung eines zweiten Koordinatensystems aus erstreckt, dessen Ursprung bei der gewünschten Waferposition des Wafers angeordnet ist, wobei im zweiten Koordinatensystem einer der jeweiligen kalibrierten Sensorpositionsvektoren sich zu jeder Waferrandposition entsprechend der Roboterpositon zum Zeitpunkt der Erzeugung eines Dateneintrags erstreckt, wobei Letztgenannter unter Verwendung der Sensorpositionsdaten und der Roboterpositionsdaten bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, worin die Waferrand-Positionsvektoren durch „r_pi" identifiziert werden, worin „i" die Werte 1, 2, 3 und 4 entsprechend vier der Dateneinträge der Roboterposition aufweist; worin jeder der entsprechenden vier Vektoren „r_pi" eine Komponente der „X-Achse” und eine Komponente der „Y-Achse" im zweiten Koordinatensystem aufweist, ferner umfassend: das Verarbeiten des Optimierungsprogramms, wobei die Anordnung des Wafers, die am besten zu den vier Waferrandpositionen in Bezug auf die Waferrandvektoren passt und worin die am besten passendste Anordnung durch Optimierung der Lösung der folgenden Gleichung erhalten wird:
wobei das Verarbeiten die Gleichung für die Werte von „i", für jeweils 1, 2, 3 und 4 löst; worin „R" der Radius des Wafers, „r_pix" eine Komponente der „X-Achse" von „r_pi" ist, „r_piy" eine Komponente der „Y-Achse" von „r_pi" im zweiten Koordinatensystem ist, „e_x" eine ausgewählte Komponente der „X-Achse" einer Näherung der unbekannten Verschiebung ist, „e_y" eine ausgewählte „Y-Komponente" einer Näherung der unbekannten Verschiebung ist und die Optimierung mit einem zweidimensionalen Simplex-Algorithmus durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend: Bestimmen des genäherten Werts der unbekannten Verschiebung in Übereinstimmung mit der Summe der Quadrate der Abstände zwischen jedem Vektor und dem entsprechenden Waferrand.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin, wenn eine unbekannte Verschiebung vorhanden ist, der auf dem End-Effektor getragene Wafer in Bezug auf eine gewünschte Position des auf dem End-Effektor getragenen Wafers falsch ausgerichtet ist und worin der Roboter eine Nennzielposition aufweist, zu der sich der Roboter üblicherweise hinbewegt, um den Wafer an der gewünschten Waferposition anzuordnen, wobei die Nennzielposition Nennzielkoordinaten aufweist und das Verfahren ferner Folgendes umfasst: das Ändern der Nennzielkoordinaten für den Roboter auf die in Übereinstimmung mit dem bestimmten, angenäherten Wert der unbekannten Verschiebung angepassten Zielkoordinaten; und den Roboter zu veranlassen, den getragenen Wafer innerhalb des Waferhandhabungssystems an einer durch die eingestellten Zielkoordinaten bestimmten Position anzuordnen, so dass der Wafer im Wesentlichen an der gewünschten Waferposition platziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das Problem als ein zweidimensionales Optimierungsproblem definiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, worin der Aufrufvorgang ein Newton-Raphson-Programm aufruft.
Verfahren nach Anspruch 3, worin der Aufrufvorgang ein Nelder-Mead-Simplex-Programm aufruft.
Verfahren nach Anspruch 10, worin das Nelder-Mead-Simplex-Programm in der entsprechenden Anzahl an Dimensionen eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, worin das Nelder-Mead-Simplex-Programm in zwei Dimensionen verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Verarbeitung des Optimierungsprogramms unter Verwendung des aufgerufenen Programms fortgeführt wird, bis sich alle Fehler innerhalb eines spezifizierten Toleranzbereichs befinden.
Computer zur Bestimmung einer unbekannten Verschiebung eines Wafers in Bezug auf eine gewünschte Waferposition auf einem End-Effektor eines Roboters innerhalb eines Waferhandhabungssystems, wobei der Computer zur Durchführung der folgenden Vorgänge programmiert ist: Bereitstellen von Daten, welche die Position einer Vielzahl von an eine bestimmte Aufnahmefläche des Waferhandhabungssystems angrenzenden Sensoren definieren, wie in einem Referenzkoordinatensystem eines Roboters definiert, wobei ein Satz der Sensoren an jede der Aufnahmeflächen angrenzend positioniert ist; den Roboter zu veranlassen, den End-Effektor zum Tragen und Vorbeibewegen des Wafers an einem an einer bestimmten Aufnahmefläche des Waferhandhabungssystems angrenzenden Satz der Sensoren derart einzusetzen, dass der sich bewegende Wafer einen Übergang jedes Sensors des Satzes bewirkt und dass die Position des Roboters definierende Daten aufgenommen und entsprechend jedem Übergang der Sensoren gespeichert werden; dadurch gekennzeichnet, dass der Computer zum Verarbeiten der gespeicherten Roboterpositionsdaten und der Sensorpositionsdaten durch Definieren des Problems als ein Optimierungsproblem programmiert ist, so dass die optimale Lösung die beste Schätzung der Waferposition in Bezug auf die gewünschte Waferposition ist; wobei beim Verarbeiten ein umfangreiches Suchprogramm aufgerufen wird, um einen genäherten Wert der unbekannten Verschiebung zu bestimmen.
Computer zur Bestimmung einer unbekannten Verschiebung eines Wafers in Bezug auf eine gewünschte Waferpositon auf einem End-Effektor eines Roboters innerhalb eines Waferhandhabungssystems, wobei der Computer zur Durchführung der folgenden Vorgänge programmiert ist: Bereitstellen von Daten, welche die Position einer Vielzahl von an eine bestimmte Aufnahmefläche des Waferhandhabungssystems angrenzenden Sensoren definie ren, wie in einem Referenzkoordinatensystem eines Roboters definiert, wobei ein Satz der Sensoren an jede der Aufnahmeflächen angrenzend positioniert ist; den Roboter zu veanlassen, den End-Effektor zum Tragen und Vorbeibewegen des Wafers an einem an einer bestimmten Aufnahmefläche des Waferhandhabungssystems angrenzenden Satz der Sensoren derart einzusetzen, dass der sich bewegende Wafer einen Übergang jedes Sensors des Satzes bewirkt und dass die Position des Roboters definierende Daten aufgenommen und entsprechend jedem Obergang der Sensoren gespeichert werden; dadurch gekennzeichnet, dass der Computer zum Verarbeiten der gespeicherten Roboterpositionsdaten und der Sensorpositionsdaten durch Definieren des Problems als ein Optimierungsproblem programmiert ist, so dass die optimale Lösung die beste Schätzung der Waferposition in Bezug auf die gewünschte Waferposition ist; wobei beim Verarbeiten ein auf Gradienten basierendes Pogramm aufgerufen wird, um einen angenäherten Wert der unbekannten Verschiebung zu bestimmen.
Computer zur Bestimmung einer unbekannten Verschiebung eines Wafers in Bezug auf eine gewünschte Waferposition auf einem End-Effektor eines Roboters innerhalb eines Waferhandhabungsprogramms, wobei der Computer zur Durchführung der folgenden Schritte programmiert ist: Bereitstellen von Daten, welche die Position einer Vielzahl von an eine bestimmte Aufnahmefläche des Waferhandhabungssystems angrenzenden Sensoren definieren, wie in einem Referenzkoordinatensystem eines Roboters definiert, wobei ein Satz der Sensoren an jede der Aufnahmeflächen angrenzend positioniert ist; den Roboter zu veranlassen, den End-Effektor zum Tragen und Vorbeibewegen des Wafers an einem an einer bestimmten Aufnahmefläche des Waferhandhabungssystems angrenzenden Satz der Sensoren derart einzusetzen, dass der sich bewegende Wafer einen Übergang jedes Sensors des Satzes bewirkt und dass die Positi on des Roboters definierende Daten aufgenommen und entsprechend jedem Obergang der Sensoren gespeichert werden; dadurch gekennzeichnet, dass der Computer zum Verarbeiten der gespeicherten Roboterpositionsdaten und der Sensorpositionsdaten durch Definieren des Problems als ein Optimierungsproblem programmiert ist, so dass die optimale Lösung die beste Schätzung der Waferposition in Bezug auf die gewünschte Waferposition ist; wobei beim Verarbeiten ein nicht auf Gradienten basierendes Programm aufgerufen wird, um einen angenäherten Wert der unbekannten Verschiebung zu bestimmen.
Computer nach einem der Ansprüche 14 bis 16, worin die Verarbeitung durch den programmierten Computer die Bestimmung der kalibrierten Sensorpositionsvektoren in einem ersten Koordinatensystem durchführt, dessen Ursprung sich auf der Achse des Roboters befindet, worin jeder kalibrierte Sensorpositionsvektor sich vom Ursprung eines zweiten Koordinatensystems aus erstreckt, dessen Ursprung an der gewünschten Waferposition auf dem Wafer angeordnet ist, wobei im zweiten Koordinatensystem einer der jeweiligen kalibrierten Sensorpositionsvektoren sich zu jeder Waferrandposition entsprechend der Roboterposition zum Zeitpunkt der Erzeugung eines Dateneintrag der Roboterposition erstreckt, wobei Letztgenannter unter Verwendung der Sensorpositionsdaten und der Roboterpositionsdaten bestimmt wird.
Computer nach Anspruch 17, worin die kalibrierten Sensorpositionsvektoren durch „r_pi" identifiziert sind, worin „i" die Werte 1, 2, 3 und 4 entsprechend vier der Dateneinträge der Roboterposition aufweist; worin jeder der entsprechenden vier Vektoren „r_pi" eine Komponente der „X-Achse" und eine Komponente der „Y-Achse" im zweiten Koordinatensystem aufweist und worin die Verarbeitung des Optimierungsprogramms die Waferposition, die am besten zu den vier Waferrandpositionen in Bezug auf die Waferrandvektoren passt, bestimmt und worin die am besten passendste Position durch Optimierung der Lösung der folgenden Gleichung erzielt wird:
wobei das Verarbeiten die Gleichung für die Werte von „i", für jeweils 1, 2, 3 und 4 löst; worin „R" der Radius des Wafers „r_pix" eine Komponente der „X-Achse" von „r_pi" und „r_piy" eine Komponente der „Y-Achse" von „r_pi" im zweiten Koordinatensystem ist, „e_x" eine ausgewählte Komponente der „X-Achse" einer Näherung der unbekannten Verschiebung ist, „e_y" eine ausgewählte „Y-Komponente" einer Näherung der unbekannten Verschiebung ist und die Optimierung mit einem zweidimensionalen Simplex-Algorithmus durchgeführt wird.
Computer nach Anspruch 17, worin die Verarbeitung den genäherten Wert der unbekannten Verschiebung in Übereinstimmung mit der Summe der Quadrate der Abstände zwischen jedem Vektor und dem entsprechenden Waferrand bestimmt.
Computer nach einem der Ansprüche 14 bis 16, worin, wenn eine unbekannte Verschiebung vorhanden ist, der vom End-Effektor getragene Wafer in Bezug auf eine gewünschte Position auf dem vom End-Effektor getragenen Wafer falsch ausgerichtet wird und worin der Roboter eine Nennzielposition aufweist, auf die sich der Roboter üblicherweise hin bewegt, um den Wafer an der gewünschten Waferposition zu platzieren, wobei die Nennzielposition Nennzielkoordinaten aufweist und wobei der Computer ferner zur Durchführung der folgenden Vorgänge programmiert ist: Ändern der Nennzielkoordinaten für den Roboter an die in Übereinstimmung mit dem bestimmten, genäherten Wert der unbekannten Verschiebung angepassten Zielkoordinaten; und den Roboter zu veranlassen, den getragenen Wafer innerhalb des Waferhandhabungssystems an einer durch die eingestellten Zielkoordinaten bestimmten Position anzuordnen, so dass der Wafer im Wesentlichen an der gewünschten Waferposition angeordnet wird.
Computer nach einem der Ansprüche 14 bis 16, worin das Problem als ein zweidimensionales Optimierungsproblem definiert ist.
Computer nach Anspruch 15, worin der Startvorgang ein Newton-Raphson-Programm startet.
Computer nach Anspruch 16, worin der Startvorgang ein Nelder-Mead-Simplex-Programm startet.
Computer nach Anspruch 23, worin das Nelder-Mead-Simplex-Programm in einer entsprechenden Anzahl an Dimensionen verwendet wird.
Computer nach Anspruch 24, worin das Nelder-Mead-Simplex-Programm in zwei Dimensionen eingesetzt wird.
Computer nach einem der Ansprüche 14 bis 16, worin die Verarbeitung des Optimierungsprogramms unter Verwendung des aufgerufenen Programms fortgeführt wird, bis sich alle Fehler innerhalb eines spezifizierten Toleranzbereichs befinden.