JP2022522467A - 基板搬送ロボットの自動較正用治具 - Google Patents
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Abstract
【課題】【解決手段】ロボット較正システムは、基板処理チャンバに取り付けられるように構成された較正用治具を備える。較正用治具は、テスト基板の外縁およびテスト基板を取り囲むエッジリングを含む画像を捕捉するように配置された少なくとも１つのカメラを備える。コントローラは、捕捉された画像を受信し、捕捉された画像を分析して、テスト基板の外縁とエッジリングとの間の距離を測定し、測定距離に基づいてテスト基板の中心を算出し、算出したテスト基板の中心に基づいて基板処理チャンバに対して基板を搬入出するように構成されたロボットを較正するように構成されている。【選択図】図２Ａ
Description
＜関連出願の相互参照＞
本願は、２０１９年３月４日出願の米国仮出願第６２／８１３，３７１号の利益を主張する。上記出願の全ての開示は、参照により本明細書に援用される。
本願は、２０１９年３月４日出願の米国仮出願第６２／８１３，３７１号の利益を主張する。上記出願の全ての開示は、参照により本明細書に援用される。
本開示は、基板処理システムのロボットを較正するためのシステムおよび方法に関する。
本明細書に記載の背景技術の説明は、本開示の内容を一般的に提示するためである。現在挙げられている発明者の発明は、本背景技術欄だけでなく、出願時に先行技術に該当しない説明の態様に記載される範囲において、本開示に対する先行技術として明示的にも黙示的にも認められない。
基板処理システムは、半導体ウエハなどの基板を処理するために用いられてよい。基板上で実施されうる例示的なプロセスは、化学蒸着（ＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、コンダクタエッチング、および／または他のエッチング、堆積、もしくは洗浄プロセスを含むが、これらに限定されない。基板は、基板処理システムの処理チャンバ内で、台座、静電チャック（ＥＳＣ）などの基板支持体上に配置されてよい。エッチング中に、１つ以上の前駆体を含むガス混合物が処理チャンバに導入されてよく、化学反応を起こさせるためにプラズマが用いられてよい。
ロボット較正システムは、基板処理チャンバに取り付けられるように構成された較正用治具を備える。較正用治具は、テスト基板の外縁およびテスト基板を取り囲むエッジリングを含む画像を捕捉するように配置された少なくとも１つのカメラを備える。コントローラは、捕捉された画像を受信し、捕捉された画像を分析して、テスト基板の外縁とエッジリングとの間の距離を測定し、測定した距離に基づいてテスト基板の中心を算出し、算出したテスト基板の中心に基づいて基板を基板処理チャンバに対して搬入出するように構成されたロボットを較正するように構成されている。
他の特徴では、少なくとも１つのカメラは、３つのカメラに相当する。ロボット較正システムは、較正用治具と基板処理チャンバとの間に圧縮されたシールを備え、コントローラは、較正用治具が基板処理チャンバに取り付けられている間に基板処理チャンバを真空に減圧するように構成されている。コントローラは、基板処理チャンバが真空の間に画像を捕捉するように少なくとも１つのカメラを制御するよう構成されている。
他の特徴では、コントローラは、少なくとも１つのカメラの視野における画素の幅を決定し、決定した画素の幅に基づいてテスト基板の外縁とエッジリングとの間の距離を測定するように構成されている。テスト基板は、少なくとも１つのカメラの視野に位置する少なくとも１つの基準マーキングを含み、少なくとも１つの基準マーキングは既知寸法を有し、コントローラは、既知寸法に基づいて画素の幅を決定するように構成されている。少なくとも１つの基準マーキングは正方形であり、既知寸法はその正方形の幅である。
他の特徴では、テスト基板はその半径と一致する基準線を含み、コントローラは、テスト基板の外縁とエッジリングとの間の距離を基準線に対応する位置で測定するように構成されている。コントローラは、算出したテスト基板の中心に基づいて補正量を計算し、補正量に基づいてロボットの座標を更新するように構成されている。コントローラは、算出したテスト基板の中心とエッジリングの中心との間のオフセットに基づいて補正量を計算するように構成されている。ロボットは、その複数の座標を更新することによって較正される。
少なくとも１つのカメラが取り付けられた較正用治具を備える基板処理チャンバに対して基板を搬入出するように構成されたロボットを較正するための方法は、少なくとも１つのカメラを用いて、テスト基板の外縁およびテスト基板を取り囲むエッジリングを含む画像を捕捉する工程を含む。この方法はさらに、捕捉した画像を分析してテスト基板の外縁とエッジリングとの間の距離を測定する工程と、測定した距離に基づいてテスト基板の中心を算出する工程と、算出したテスト基板の中心に基づいて基板処理チャンバに対して基板を搬入出するように構成されたロボットを較正する工程と、を含む。
他の特徴では、少なくとも１つのカメラは、３つのカメラに相当する。この方法はさらに、基板処理チャンバを真空に減圧する工程を含む。この方法はさらに、基板処理チャンバが真空の間に画像を捕捉するように少なくとも１つのカメラを制御する工程を含む。
他の特徴では、この方法はさらに、少なくとも１つのカメラの視野における画素の幅を決定する工程と、決定した画素の幅に基づいてテスト基板の外縁とエッジリングとの間の距離を測定する工程と、を含む。テスト基板は、少なくとも１つのカメラの視野に位置する少なくとも１つの基準マーキングを含み、少なくとも１つの基準マーキングは既知寸法を有し、画素の幅は既知寸法に基づいて決定される。少なくとも１つの基準マーキングは正方形であり、既知寸法はその正方形の幅である。
他の特徴では、テスト基板は、その半径と一致する基準線を含み、テスト基板の外縁とエッジリングとの間の距離は、基準線に対応する位置で測定される。この方法はさらに、算出したテスト基板の中心に基づいて補正量を計算する工程と、補正量に基づいてロボットを較正する工程と、を含む。この方法はさらに、算出したテスト基板の中心とエッジリングの中心との間のオフセットに基づいて補正量を計算する工程を含む。
本開示のさらなる適用分野は、発明を実施するための形態、特許請求の範囲、および図面から明らかになるだろう。発明を実施するための形態および特定の例は、例示のみの目的を意図し、本開示の範囲を限定する意図はない。
本開示は、発明を実施するための形態および添付の図面からより深く理解されるだろう。
図面では、類似および／または同一の要素を識別するために、参照番号は繰り返し用いられてよい。
基板処理システムにおいて、ロボット／ハンドラ（例えば、真空搬送モジュール（ＶＴＭ）ロボット）は、処理チャンバ内の基板支持体に対して基板を搬入出するために用いられてよい。いくつかの基板処理システムは、ロボットを用いて基板支持体上で基板を位置合わせするための動的アライメントシステムを実装してよい。基板は、ロボットまたは他のツールを用いる基板の正確な捕捉および／または（例えば、プロセスセルへの）搬送を可能にするために、位置合わせされる。基板の位置合わせは、基板の外縁に形成されたノッチを用いて実現されてよい。基板が回転している時にノッチの位置を検出するために、様々な種類の基板アライナが用いられてよい。例えばセンサは、チャックを用いて基板が低速回転している時にノッチを検出してよい。ノッチ位置および基板オフセットは、検出されたノッチに基づいて計算され、ロボットに提供される。
ロボットはさらに、基板支持体に対してエッジリングを搬入出するように構成されてよい。ロボットは、基板支持体上でエッジリングをセンタリングするように、所定の較正データに従って制御されてよい。基板支持体におけるエッジリングの正確な設置は難しいだろう。例えば、エッジリングの所望位置は、基板支持体に対してセンタリングされた位置であってよい。いくつかの例では、ロボットは、基板支持体に対して所定の既知センタリング位置にエッジリングを搬送するように構成されてよい。しかし、基板支持体の構成部品の交換、処理チャンバ内のメンテナンスなどにより、基板支持体の中心位置は変化する可能性がある。
従って、ロボットは、搬送された基板、エッジリング、および／または基板処理システムの他の構成部品の正確な設置を実現するために、定期的に較正されなければならない。従来のロボット較正方法は、ヒューマンエラー、ならびに、システムおよび／またはプロセスの変動（真空偏向など）を引き起こしやすい可能性がある。
本開示によるロボット較正システムおよび方法は、基板支持体上に配置された基板（例えば、テスト基板）とエッジリングとの間の距離を測定し、それに応じてロボットを較正するように構成されたロボット較正用治具を提供する。例えば、ロボット較正用治具は、テスト基板の縁からエッジリングの縁（例えば、内縁部）までの距離を測定するように配置された３つ以上の撮像装置（例えば、カメラ）を備えてよい。一例では、ロボット較正用治具は、三角形の配置で取り付けられた３つのカメラを備える。テスト基板は、基板に対するテスト基板の位置の計算を容易にするために基準マーキングを備えてよい。エッジリングに対するテスト基板の位置の計算値に基づいて、このシステムは調節情報を算出し、テスト基板を回収および置換するようにロボットを制御するよう構成されている。回収および置換は、テスト基板が所望の位置になってロボットの較正が完了するまで反復して繰り返されてよい。
ここで図１を参照すると、例示的な基板処理システム１００が示されている。例えのみで、基板処理システム１００は、ＲＦプラズマを用いるエッチング、および／または他の適した基板処理を実施するために用いられてよい。基板処理システム１００は、その他の構成部品を取り囲み、ＲＦプラズマを含む処理チャンバ１０２を備える。基板処理チャンバ１０２は、上部電極１０４および基板支持体１０６（静電チャック（ＥＳＣ）など）を備える。動作の間、基板１０８は基板支持体１０６の上に配置される。例として特定の基板処理システム１００およびチャンバ１０２が示されているが、本開示の原理は、プラズマをｉｎ－ｓｉｔｕで生成する基板処理システム、リモートプラズマの生成および供給を（例えば、プラズマ管、マイクロ波管を用いて）行う基板処理システムなど、他の種類の基板処理システムおよびチャンバにも適用されてよい。
例えのみで、上部電極１０４は、プロセスガスを導入および分配するシャワーヘッド１０９などのガス分配装置を備えてよい。シャワーヘッド１０９は、プロセスガスを受け入れるように構成された一端を含むステム部を備えてよい。ベース部は一般に円筒形であり、処理チャンバ１０２の上面から離れた位置で、ステム部のもう一端から放射状外向きに伸びる。シャワーヘッド１０９のベース部の基板対向面、またはフェースプレートは、プロセスガスまたはパージガスが流れる複数の孔を備える。あるいは、上部電極１０４は伝導性プレートを備えてよく、プロセスガスは別の方法で導入されてよい。
基板支持体１０６は、下部電極として機能する伝導性ベースプレート１１０を備える。ベースプレート１１０は、セラミック層１１２を支持する。いくつかの例では、セラミック層１１２は、セラミックマルチゾーン加熱プレートなどの加熱層を含んでよい。セラミック層１１２とベースプレート１１０との間には、耐熱層１１４（例えば、ボンド層）が配置されてよい。ベースプレート１１０は、それを通じて冷媒を流すための１つ以上の冷媒流路１１６を備えてよい。
ＲＦ発生システム１２０は、ＲＦ電圧を生成し、上部電極１０４および下部電極（例えば、基板支持体１０６のベースプレート１１０）の一方に出力する。上部電極１０４およびベースプレート１１０のもう一方は、ＤＣ接地されてよい、ＡＣ接地されてよい、または浮遊状態であってよい。例えのみで、ＲＦ発生システム１２０は、整合分配ネットワーク１２４によって上部電極１０４またはベースプレート１１０に供給されるＲＦ電圧を生成するＲＦ電圧発生器１２２を備えてよい。他の例では、プラズマは誘導的に、または遠隔的に生成されてよい。例示目的で示されているように、ＲＦ発生システム１２０は容量結合プラズマ（ＣＣＰ）システムに相当するが、本開示の原理は、例えのみでトランス結合プラズマ（ＴＣＰ）システム、ＣＣＰカソードシステム、リモートマイクロ波プラズマ生成供給システムなどの、他の適したシステムで実施されてもよい。
ガス供給システム１３０は、１つ以上のガス源１３２－１、１３２－２、・・・、および１３２－Ｎ（総称して、ガス源１３２）を備える（Ｎはゼロより大きい整数）。ガス源は、１つ以上の前駆体およびその混合物を供給する。ガス源は、パージガスを供給してもよい。気化前駆体が用いられてもよい。ガス源１３２は、弁１３４－１、１３４－２、・・・、および１３４－Ｎ（総称して、弁１３４）、ならびに、マスフローコントローラ１３６－１、１３６－２、・・・、および１３６－Ｎ（総称して、マスフローコントローラ１３６）によってマニホールド１４０に接続される。マニホールド１４０の出力は、処理チャンバ１０２に供給される。例えのみで、マニホールド１４０の出力は、シャワーヘッド１０９に供給される。
温度コントローラ１４２は、セラミック層１１２に配置された熱制御素子（ＴＣＥ）などの複数の加熱素子１４４に接続されてよい。例えば、加熱素子１４４は、マルチゾーン加熱プレートのそれぞれのゾーン、および／または、マルチゾーン加熱プレートの複数ゾーンにわたって配置されたマイクロ加熱素子の配列に対応するマクロ加熱素子を含んでよいが、それらに限定されない。温度コントローラ１４２は、基板支持体１０６および基板１０８の温度を制御するように複数の加熱素子１４４を制御するために用いられてよい。
温度コントローラ１４２は、流路１１６を通る冷媒流を制御するために冷媒アセンブリ１４６と連通してよい。例えば、冷媒センブリ１４６は、冷媒ポンプおよび槽を備えてよい。温度コントローラ１４２は、基板支持体１０６を冷却するために流路１１６を通じて冷媒を選択的に流すように冷媒アセンブリ１４６を操作する。
弁１５０およびポンプ１５２は、処理チャンバ１０２から反応剤を排出するために用いられてよい。システムコントローラ１６０は、基板処理システム１００の構成部品を制御するために用いられてよい。ロボット１７０は、基板支持体１０６に対して基板を供給および除去するために用いられてよい。例えば、ロボット１７０は、基板支持体１０６とロードロック１７２との間で基板を搬送してよい。別々のコントローラとして示されているが、温度コントローラ１４２は、システムコントローラ１６０の内部に実装されてよい。いくつかの例では、セラミック層１１２とベースプレート１１０との間のボンド層１１４の外周に保護シール１７６が設けられてよい。
基板支持体１０６は、エッジリング１８０を備える。エッジリング１８０は、基板支持体１０６に対して移動可能（例えば、垂直方向に上向きおよび下向きに移動可能）であってよい。例えば、エッジリング１８０は、システムコントローラ１６０に応答して、アクチュエータおよびリフトピンによって制御されてよい。いくつかの例では、システムコントローラ１６０およびロボット１７０はさらに、エッジリング１８０を回収および交換するように構成されてよい。
本開示によるシステムコントローラ１６０は、以下により詳細に説明されるように、ロボット１７０の較正を実施するように構成されている。例えば、処理チャンバ１０２は、取り外し可能な蓋１８４を備えてよい。蓋１８４およびシャワーヘッド１０９は、別々に取り外し可能であってよい。いくつかの例では、蓋１８４が取り外されたときにシャワーヘッド１０９も処理チャンバ１０２から外れるように、シャワーヘッド１０９または上部電極およびガス分配装置は、蓋１８４の内部で一体化されてよい。ロボット１７０の較正の間、撮像装置（例えば、カメラ）を備える較正用治具（図１には図示されず、以下により詳細に説明される）は、処理チャンバ１０２に取り付けられる。撮像装置は、基板１０８（例えば、テスト基板）とエッジリング１８０との間の距離を測定し、それに応じてロボット１７０を較正するように配置される。
次に図２Ａ、２Ｂ、および２Ｃを参照し、引き続き図１を参照すると、本開示による例示的な較正用治具２００は、カメラ２０２などの複数の撮像装置を備える。例えば、各カメラ２０２は、高解像度電荷結合装置（ＣＣＤ）カメラアレイに相当してよい。この例では、較正用治具２００は、図２Ｂの平面図に示されるように、１２０度離れて配置された３つのカメラ２０２を備える。
較正用治具２００は、ロボット１７０の較正を実施するために、蓋１８４に置き換わって処理チャンバ２０４に取り付けられるように構成されている。較正用治具２００は、シール（例えば、Ｏリング）２０６を用いて処理チャンバ２０４に対して密閉されてよい。処理チャンバ２０４は、較正のために真空または他の所望の圧力に減圧されてよい。例えば、処理チャンバ２０４は、その中における基板の処理時の圧力と一致する真空圧力に減圧される。従って、較正を実施するための測定は、処理チャンバ２０４が真空で、真空圧によって生じる構造的偏向（例えば、処理チャンバ２０４内の様々な構成部品および表面の真空偏向）が存在する間に行われる。このように、本開示によるロボット１７０の較正は、処理のための処理チャンバ２０４に対する基板の実際の搬入出時の処理チャンバ２０４の条件に、より正確に対応する。
カメラ２０２は各々、それぞれのカメラ視野（ＦＯＶ）２１６において、テスト基板２０８の外縁およびエッジリング２１２の内縁の画像を捕捉するように設置される。例えのみで、各カメラ２０２のＦＯＶ２１６は、１８×２２ｍｍの長方形である。捕捉された画像は、次に（例えば、システムコントローラ１６０によって）分析されて、各画像におけるテスト基板２０８の縁とエッジリング２１２の縁の間の距離が決定される。テスト基板２０８は、処理チャンバ２０４で処理される基板と同じ材料（例えば、シリコン）を含んでよい。従って、真空下でのテスト基板２０８の特性、重量および表面摩擦などは、処理チャンバ２０４で処理される通常の基板と一致する。システムコントローラ１６０および／またはその専用機能性部品は、図では較正用治具２００およびカメラ２０２の外側に示されているが、いくつかの例では、カメラ２０２、較正用治具２００などの１つ以上の内部で一体化されてよい。
いくつかの例では、テスト基板２０８は、システムコントローラ１６０により実施される分析を容易にするために、１つ以上の基準マーキング２２０（例えば、テスト基板２０８の半径と一致する線）を備えてよい。テスト基板２０８はさらに、適した基板アライメントシステムを用いてテスト基板２０８の位置合わせ／配向を決定するためのノッチ２２４を備えてよい。
較正用治具２００はさらに、較正用治具２００、テスト基板２０８（および／または、基板支持体２３６の上面）、ならびにエッジリング２１２の間の距離をそれぞれ測定するための１つ以上の測定装置２２８および２３２を備えてよい。例えば、測定装置２２８および２３２は、レーザ伝送センサシステムを実装してよい。システムコントローラ１６０は、基板支持体２３６および／またはエッジリング２１２の高さ、傾きなどの変化を説明するために、ロボット１７０の較正のために実施された測定を調節してよい。いくつかの例では、較正用治具２００は、その取り付けおよび取り外しを容易にするためにハンドル２４０を備えてよい。
図２Ｃでは、テスト基板２０８は、エッジリング２１２に対して中心がずれた位置に示されている。カメラ２０２は、それぞれのＦＯＶ２１６において画像を捕捉し、システムコントローラ１６０は画像を分析して、テスト基板２０８の外周およびエッジリング２１２上のそれぞれの地点間の距離ｄ１、ｄ２、およびｄ３を決定する。一例では、システムコントローラ１６０は、テスト基板２０８の外周上のそれぞれの地点の座標（例えば、ｘｙ座標）を決定する。例えば、カメラ２０２が較正用治具２００の既知の固定位置に配置された場合は、カメラ２０２のそれぞれのＦＯＶ２１６は、ｘｙ座標系の既知部分に対応する。つまり、距離ｄ１、ｄ２、およびｄ３が測定されることで、テスト基板２０８の外縁上の３つの地点の対応する座標が容易に決定されうる。システムコントローラ１６０は次に、距離ｄ１、ｄ２、およびｄ３、ならびにそれぞれの地点の座標に基づいて、テスト基板２０８に対応する円周の中心２４４（例えば、ｘｙ座標）を算出してよい。例えば、中心２４４の座標ｘおよびｙは、（ｘ，ｙ）＝ｆ（ｄ１，ｄ２，ｄ３）に従って計算され、ｆ（ｄ１，ｄ２，ｄ３）は、円周上の３つの既知地点を用いて円周の中心を算出するための関数に相当する。
エッジリング２１２の中心２４８は、既知であってよい（および／または、テスト基板２０８の中心２４４と同様にして算出されてよい）。システムコントローラ１６０は、テスト基板の中心２４４の座標ｘｙとエッジリング２１２の中心２４８の座標ｘｙとの差に基づいて、補正量ｄＲおよびｄＴを計算する。例えば、補正量ｄＲおよびｄＴは、（ｄＲ，ｄＴ）＝ｆ（ｘ，ｙ，Ｒ，Ｔ）に従って計算されてよく、ＲおよびＴは、ロボット座標系の目標中心位置に相当する。つまり、システムコントローラ１６０は、テスト基板の中心２４４の座標ｘｙとエッジリング２１２の中心２４８の座標ｘｙとの差を、ロボット１７０の目標中心位置ＲおよびＴに適用される補正量ｄＲおよびｄＴに関連付ける。システムコントローラ１６０は、補正されたＲおよびＴ座標をロボット１７０に提供する。ロボット１７０は、次にテスト基板２０８を回収し、補正されたＲおよびＴ座標を用いて基板支持体上にテスト基板２０８を置き換えることができる。テスト基板２０８の中心２４４の決定、ＲおよびＴ座標の補正、ならびにテスト基板２０８の回収および置換は、テスト基板２０８の中心２４４がエッジリング２１２の中心２４８と一致するまで繰り返されうる。
テスト基板２０８が基準マーキング２２０を含む例では、システムコントローラ１６０は、それぞれのＦＯＶ２１６内の捕捉画像を分析して、較正用治具２００、カメラ２０２、エッジリング２１２などの相対測位に関する機械公差を補償するように構成されている。図２Ｄには、基準線２５２および基準正方形２５６を含む例示的な基準マーキング２２０が示されている。基準線２５２は、テスト基板２０８のそれぞれの半径における線に相当する。従って、基準線２５２は、テスト基板２０８の中心２４４と相互に作用する。システムコントローラ１６０は捕捉画像を分析して、基準線２５２を識別し、テスト基板２０８の縁における基準線２５２の終点からエッジリング２１２までのそれぞれの距離ｄを測定する。システムコントローラは、基準線２５２の識別位置ならびに測定距離ｄ１、ｄ２、およびｄ３に基づいて、テスト基板２０８の（例えば、ｘｙ座標系における）中心２４４を算出する。
基準正方形２５６は、それぞれのＦＯＶ２１６内でカメラ２０２の画素サイズを較正するために設けられる。例えば、基準正方形２５６は、既知幅（例えば、１×１ｍｍ、２×２ｍｍなど）を有する。図のように、基準正方形２５６は、１×１ｍｍ角および２×２ｍｍ角を含む。他の例では、２つ以上の基準正方形２５６が設けられてよい。さらに、基準正方形２５６以外の形状が用いられてよい。
システムコントローラ１６０は、捕捉画像を分析して、それぞれの基準正方形２５６の幅における画素数を決定する。基準正方形２５６のサイズは既知であるため、個々の画素幅はそれに応じて決定されうる。例えば、１×１ｍｍの基準正方形が１１６．４６画素を含む場合、１つの画素幅は１，０００／１１６．４６または８．５８７ミクロンとして計算されうる。同様に、２×２ｍｍの基準正方形が２３４．３１３画素を含む場合、１つの画素幅は２，０００／２３４．３１３または８．５３６ミクロンとして計算されうる。次に距離ｄ１、ｄ２、およびｄ３は、算出された画素当たりの幅に基づいて正確に測定されてよい。
次に図３を参照すると、基板処理システム用のロボットを較正するための例示的な方法３００は、３０４で始まる。３０８では、較正用治具が処理チャンバに取り付けられる。例えば、較正用治具は、テスト基板の縁およびエッジリングを含む処理チャンバの領域の画像を捕捉するように配置された１つ以上のカメラを備える。３１２では、テスト基板は、ロボットを用いて処理チャンバ内の基板支持体に搬送される。３１６では、処理チャンバは真空圧に減圧される。３２０では、較正用治具は、（例えば、システムコントローラ１６０などのコントローラに応答して）テスト基板の縁および隣接するエッジリングの縁の１つ以上の画像を捕捉する。例えのみで、較正用治具は、それぞれのカメラを用いて３つの画像を捕捉する。
３２４では、方法３００は、（例えば、システムコントローラ１６０を用いて）捕捉画像を分析して、テスト基板のエッジとエッジリングとの間の距離を決定する。３２８では、方法３００は、（例えば、システムコントローラ１６０を用いて）決定した距離に基づいてテスト基板の中心を決定する。例えば、方法３００は、決定した距離に基づいてテスト基板の縁上の３つの地点の（例えば、ｘ－ｙ平面における）座標を決定し、それに応じてテスト基板の中心を算出する。３３２では、方法３００は、算出したテスト基板の中心がエッジリングの中心と一致するかどうかを（例えば、システムコントローラ１６０を用いて）決定する。真の場合は、方法３００はロボットの較正が完了したことを決定し、３３６で終了する。偽の場合は、方法３００は３４０に続く。
３４０では、方法３００は、公称中心点に対応するロボットのＲおよびＴ座標を補正するために、補正量ｄＲおよびｄＴを（例えば、システムコントローラ１６０を用いて）決定する。例えば、方法３００は、算出されたテスト基板の中心とエッジリングの中心との差に基づいて、補正量ｄＲおよびｄＴを決定する。３４４では、方法３００は、決定した補正量に従ってロボットのＲおよびＴ座標を更新する。３４８では、方法３００は、補正したＲおよびＴ座標を用いてテスト基板を回収および置換するように（例えば、システムコントローラ１６０を用いて）ロボットを制御する。次に方法３００は３２０に続いて、較正が完了するまで（すなわち、算出したテスト基板の中心がエッジリングの中心と一致するまで）工程３２０から３３２を繰り返す。
次に図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、および４Ｄを参照すると、本開示による例示的な較正用治具４００の図が示されている。図４Ｄでは、較正用治具４００は、例示的な処理チャンバ４０４に取り付けられた状態で示されている。較正用治具４００は、処理チャンバ４０４の上端に乗るように構成された底部カバープレート４０８を備える。例えば、カバープレート４０８は、処理チャンバ４０４の孔とそれぞれ一致し、取付ボルトを受け入れるように構成されたボルト孔を備えてよい。カバープレート４０８は、カバープレート４０８と処理チャンバ４０４との間にＯリングなどの環状シールを圧縮して保持するように構成された凹溝４１６を備えてよい。カバープレート４０８の底面は、カメラ４２４のそれぞれのカメラに対応する開口部４２０を備える。カメラ４２４は、較正用治具４００の底部カバープレート４０８と上部プレート４２８との間に配置される。
前述は本質的に単なる例示であり、断じて本開示、その適用または使用を限定する意図はない。本開示の広義の教示は、様々な形態で実施されうる。そのため、本開示は特定の例を含むが、図面、明細書、および以下の特許請求の範囲を検討すると他の変更が明らかになるため、本開示の真の範囲はそれほど限定されるべきでない。方法内の１つ以上の工程は、本開示の原理を変更することなく、異なる順序で（または、同時に）実行されてよいことを理解されたい。さらに、各実施形態は特定の特徴を有するとして上述されているが、本開示の実施形態に関して説明されたそれらの特徴の任意の１つ以上は、他の実施形態において実施されうる、および／または、他の実施形態の特徴と組み合わせて（その組み合わせが明記されていない場合でも）実施されうる。つまり、記載の実施形態は互いに排他的でなく、１つ以上の実施形態の相互の並べ替えは、本開示の範囲内に留まる。
要素間（例えば、モジュール間、回路素子間、半導体層間など）の空間的関係および機能的関係は、「接続された」、「係合された」、「結合された」、「隣接する」、「近接する」、「上に」、「上方」、「下方」、および「配置された」を含む様々な用語を用いて説明される。上記の開示で第１要素と第２要素との関係が説明されるときは、「直接的」であると明記されない限り、その関係は、第１要素と第２要素との間に他の介在要素が存在しない直接的関係でありうるが、同時に、第１要素と第２要素との間に１つ以上の介在要素が（空間的または機能的に）存在する間接的関係でもありうる。本明細書で用いられる、Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つという表現は、非排他的論理ＯＲを用いる論理（Ａ ＯＲ Ｂ ＯＲ Ｃ）を意味すると解釈されるべきであり、「Ａのうちの少なくとも１つ、Ｂのうちの少なくとも１つ、およびＣのうちの少なくとも１つ」を意味すると解釈されるべきではない。
いくつかの実施形態では、コントローラは、上述の例の一部でありうるシステムの一部である。かかるシステムは、処理ツール、チャンバ、処理用プラットフォーム、および／または、特定の処理構成部品（ウエハ台座、ガス流システムなど）を備える半導体処理装置を含みうる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および処理後の動作を制御するための電子機器と統合されてよい。これらの電子機器は「コントローラ」と呼ばれてよく、システムの様々な構成部品または副部品を制御してよい。コントローラは、処理条件および／またはシステムの種類に応じて、処理ガスの供給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、高周波（ＲＦ）発生器の設定、ＲＦ整合回路の設定、周波数設定、流量設定、流体供給設定、位置動作設定、ツールおよび他の搬送ツールに対するウエハ搬入出、ならびに／または、特定のシステムに接続もしくは結合されたロードロックに対するウエハ搬入出を含む、本明細書に開示されたあらゆるプロセスを制御するようにプログラムされてよい。
概してコントローラは、命令を受信し、命令を発行し、動作を制御し、洗浄動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にするなどの様々な集積回路、ロジック、メモリ、および／または、ソフトウェアを有する電子機器として定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を格納するファームウェア形式のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されるチップ、および／または、プログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行する１つ以上のマイクロプロセッサもしくはマイクロコントローラを含んでよい。プログラム命令は、様々な個別設定（または、プログラムファイル）の形式でコントローラに伝達される命令であって、特定のプロセスを半導体ウエハ上でもしくは半導体ウエハ向けに、またはシステムに対して実行するための動作パラメータを定義してよい。いくつかの実施形態では、動作パラメータは、１つ以上の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、および／または、ウエハダイの製造時における１つ以上の処理工程を実現するために、プロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部であってよい。
いくつかの実施形態では、コントローラは、システムと統合もしくは結合された、そうでなければシステムにネットワーク接続された、またはこれらが組み合わされたコンピュータの一部であってよい、またはそのコンピュータに結合されてよい。例えばコントローラは、ウエハ処理のリモートアクセスを可能にする「クラウド」内にあってよい、またはファブホストコンピュータシステムの全てもしくは一部であってよい。コンピュータはシステムへのリモートアクセスを可能にして、製造動作の進捗状況を監視し、過去の製造動作の経歴を調査し、複数の製造動作から傾向または実施の基準を調査して、現行の処理のパラメータを変更し、現行の処理に続く処理工程を設定し、または、新しいプロセスを開始してよい。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）は、ローカルネットワークまたはインターネットを含みうるネットワークを通じて、プロセスレシピをシステムに提供できる。リモートコンピュータは、次にリモートコンピュータからシステムに伝達されるパラメータおよび／もしくは設定のエントリまたはプログラミングを可能にするユーザインタフェースを含んでよい。いくつかの例では、コントローラは、１つ以上の動作中に実施される各処理工程のパラメータを特定するデータ形式の命令を受信する。パラメータは、実施されるプロセスの種類、および、コントローラが接続するまたは制御するように構成されたツールの種類に固有であってよいことを理解されたい。よって、上述のようにコントローラは、例えば互いにネットワーク接続される１つ以上の別々のコントローラを含むことと、本明細書に記載のプロセスや制御などの共通の目的に向けて協働することとによって分散されてよい。かかる目的で分散されたコントローラの例は、遠隔に（例えば、プラットフォームレベルで、または、リモートコンピュータの一部として）設置され、協働してチャンバにおけるプロセスを制御する１つ以上の集積回路と連通する、チャンバ上の１つ以上の集積回路だろう。
制限するのではなく、例示のシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはプラズマエッチングモジュール、堆積チャンバまたは堆積モジュール、スピンリンスチャンバまたはスピンリンスモジュール、金属めっきチャンバまたは金属めっきモジュール、洗浄チャンバまたは洗浄モジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはベベルエッジエッチングモジュール、物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバまたはＰＶＤモジュール、化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバまたはＣＶＤモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバまたはＡＬＤモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはＡＬＥモジュール、イオン注入チャンバまたはイオン注入モジュール、トラックチャンバまたはトラックモジュール、ならびに、半導体ウエハの製作および／もしくは製造において関連もしくは使用しうる他の半導体処理システムを含んでよい。
上述のようにコントローラは、ツールによって実施される処理工程に応じて、他のツール回路もしくはモジュール、他のツール構成部品、クラスタツール、他のツールインタフェース、隣接するツール、近接するツール、工場全体に設置されたツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または、半導体製造工場においてツール位置および／もしくはロードポートに対してウエハ容器を搬入出する材料搬送に用いられるツール、のうちの１つ以上と連通してよい。
Claims (21)
- ロボット較正システムであって、
基板処理チャンバに取り付けられるように構成された較正用治具であって、テスト基板の外縁および前記テスト基板を取り囲むエッジリングを含む画像を捕捉するように配置された少なくとも１つのカメラを備える較正用治具と、
コントローラであって、前記捕捉された画像を受信し、前記捕捉された画像を分析して、前記テスト基板の前記外縁と前記エッジリングとの間の距離を測定し、前記測定した距離に基づいて前記テスト基板の中心を算出し、前記テスト基板の前記算出した中心に基づいて前記基板処理チャンバに対して基板を搬入出するように構成されたロボットを較正するように構成されたコントローラと、
を備える、ロボット較正システム。 - 請求項１に記載のロボット較正システムであって、
前記少なくとも１つのカメラは、３つのカメラに相当する、ロボット較正システム。 - 請求項１に記載のロボット較正システムであって、
前記ロボット較正システムは、前記較正用治具と前記基板処理チャンバとの間に圧縮されたシールを備え、前記コントローラは、前記較正用治具が前記基板処理チャンバに取り付けられている間に前記基板処理チャンバを真空に減圧するように構成されている、ロボット較正システム。 - 請求項３に記載のロボット較正システムであって、
前記コントローラは、前記基板処理チャンバが真空である間に前記画像を捕捉するように前記少なくとも１つのカメラを制御するよう構成されている、ロボット較正システム。 - 請求項１に記載のロボット較正システムであって、
前記コントローラは、前記少なくとも１つのカメラの視野における画素の幅を決定し、前記画素の前記決定した幅に基づいて、前記テスト基板の前記外縁と前記エッジリングとの間の前記距離を測定するように構成されている、ロボット較正システム。 - 請求項５に記載のロボット較正システムであって、
前記テスト基板は、前記少なくとも１つのカメラの前記視野に位置する少なくとも１つの基準マーキングを含み、前記少なくとも１つの基準マーキングは既知寸法を有し、前記コントローラは、前記既知寸法に基づいて前記画素の前記幅を決定するように構成されている、ロボット較正システム。 - 請求項６に記載のロボット較正システムであって、
前記少なくとも１つの基準マーキングは正方形であり、前記既知寸法は前記正方形の幅である、ロボット較正システム。 - 請求項１に記載のロボット較正システムであって、
前記テスト基板は、前記テスト基板の半径に一致する基準線を含み、前記コントローラは、前記基準線に対応する位置で前記テスト基板の前記外縁と前記エッジリングとの間の前記距離を測定するように構成されている、ロボット較正システム。 - 請求項１に記載のロボット較正システムであって、
前記コントローラは、前記テスト基板の前記算出した中心に基づいて補正量を計算し、前記補正量に基づいて前記ロボットを較正するように構成されている、ロボット較正システム。 - 請求項９に記載のロボット較正システムであって、
前記コントローラは、前記テスト基板の前記算出した中心と前記エッジリングの中心との間のオフセットに基づいて前記補正量を計算するように構成されている、ロボット較正システム。 - 請求項１に記載のロボット較正システムであって、
前記ロボットは、前記ロボットの複数の座標を更新することによって較正される、ロボット較正システム。 - 基板処理チャンバに対して基板を搬入出するように構成されたロボットを較正するための方法であって、前記基板処理チャンバは、その上に取り付けられた較正用治具を有し、前記較正用治具は、少なくとも１つのカメラを有し、前記方法は、
前記少なくとも１つのカメラを用いて、テスト基板の外縁および前記テスト基板を取り囲むエッジリングを含む画像を捕捉する工程と、
前記捕捉した画像を分析して、前記テスト基板の前記外縁と前記エッジリングとの間の距離を測定する工程と、
前記測定した距離に基づいて前記テスト基板の中心を算出する工程と、
前記テスト基板の前記算出した中心に基づいて前記ロボットを較正する工程と、
を含む、方法。 - 請求項１２に記載の方法であって、
前記少なくとも１つのカメラは、３つのカメラに相当する、方法。 - 請求項１２に記載の方法であって、さらに、
前記基板処理チャンバを真空に減圧する工程を含む、方法。 - 請求項１４に記載の方法であって、さらに、
前記基板処理チャンバが真空である間に前記画像を捕捉するように前記少なくとも１つのカメラを制御する工程を含む、方法。 - 請求項１２に記載の方法であって、さらに、
前記少なくとも１つのカメラの視野における画素の幅を決定する工程と、前記画素の前記決定した幅に基づいて、前記テスト基板の前記外縁と前記エッジリングとの間の前記距離を測定する工程と、を含む、方法。 - 請求項１６に記載の方法であって、
前記テスト基板は、前記少なくとも１つのカメラの前記視野に位置する少なくとも１つの基準マーキングを含み、前記少なくとも１つの基準マーキングは既知寸法を有し、前記画素の前記幅は、前記既知寸法に基づいて決定される、方法。 - 請求項１７に記載の方法であって、
前記少なくとも１つの基準マーキングは正方形であり、前記既知寸法は前記正方形の幅である、方法。 - 請求項１２に記載の方法であって、
前記テスト基板は、前記テスト基板の半径と一致する基準線を含み、前記テスト基板の前記外縁と前記エッジリングとの間の前記距離は、前記基準線に対応する位置で測定される、方法。 - 請求項１２に記載の方法であって、さらに、
前記テスト基板の前記算出した中心に基づいて補正量を計算する工程と、前記補正量に基づいて前記ロボットを較正する工程と、を含む、方法。 - 請求項２０に記載の方法であって、さらに、
前記テスト基板の前記算出した中心と前記エッジリングの中心との間のオフセットに基づいて前記補正量を計算する工程を含む、方法。
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