JP2022541346A - 自動ウェハーハンドリングロボットの教育及びヘルスチェックのための統合化された適応型位置決めシステム及びルーチン - Google Patents

自動ウェハーハンドリングロボットの教育及びヘルスチェックのための統合化された適応型位置決めシステム及びルーチン Download PDF

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Abstract

【解決手段】半導体処理ツールのウェハーステーションのウェハー支持体にウェハーを提供するための複数のタイプのオフセットを決定及び使用するためのシステム及び手法が開示され、そのような手法及びシステムは自動較正ウェハーを使用してよく、自動較正ウェハーは、エッジに位置する複数の画像センサを含む、複数のセンサを含んでよく、画像センサは、選択されたウェハーステーション内に位置する２つの異なる構造体に関連付けられた基準部分を画像化するために使用されてよい。【選択図】図２

Description

［関連出願データ］
本出願の一部として、ＰＣＴ願書が本明細書と同時に提出される。同時に提出されたＰＣＴ願書において確認したように、本出願が利益または優先権を主張する出願の各々が、その全体があらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
半導体処理ツールは、ウェハーハンドリングロボットを利用して、様々なウェハーステーション間で半導体ウェハーを移動させる。ウェハーハンドリングロボットは典型的には、ブレードタイプ又はスパチュラタイプのエンドエフェクタを使用して半導体ウェハーを下方からピックアップし、半導体ウェハーはウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタに確実に固定されているわけではないので、エンドエフェクタとその上に配置された半導体ウェハーとの間には、多くの場合に相対的な位置決めに多少のばらつきがある。半導体処理作業の敏感性に起因して、ウェハーハンドリングロボットを使用して半導体ウェハーを配置する場合、そのような変動を補正して、半導体ウェハーが、対応する処理ステーション内において、許容公差の範囲内で所望の場所に、例えば通常は処理ステーション内にセンタリングされて配置されるようにすることが典型的である。最新の半導体処理ツールは、アクティブウェハーセンタリング（ＡＷＣ）システムを利用して、このようなウェハー配置を支援する。
本明細書に記載される主題の１つ以上の実現形態の詳細が、添付の図面及び以下の記載に記述されている。他の特徴、態様、及び利点が、本明細書の記載、図面、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の非限定的な実現形態は、本開示の一部と見なされる。他の実現形態が、本開示及び添付図面の全体から明らかとなるであろう。
いくつかの実現形態では、半導体処理ツール用のウェハーハンドリングロボットの較正を支援するシステムが提供され得る。本システムは、例えば、自動較正ウェハーを含んでよく、自動較正ウェハーは、ウェハーハンドリングロボットにより運ばれるように寸法決めされた基板であって、ウェハーハンドリングロボットによって運ばれるときにウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタに接触するように構成されている第１の面を有する、基板、と、基板により支持され、基板の共通点からオフセットされた場所に位置決めされた複数の第１の画像センサであって、基板が第１の面を下向きに向けられたときに、第１の画像センサの各々が下向きの視野を有する、複数の第１の画像センサと、第１の画像センサの各々に通信可能に接続されている第１のコントローラと、を含む。
システムのいくつかの実現形態では、第１の画像センサは、共通点の周りに円形アレイで構成されてよい。
システムのいくつかの実現形態では、基板は名目上は円形であってよく、半導体処理ツールが処理するように構成されている半導体ウェハーと同じ直径を有してよい。
システムのいくつかの実現形態では、基板は名目上は円形であってよく、半導体処理ツールが使用するように構成されているエッジリングと同じ直径を有してよい。
システムのいくつかの実現形態では、基板は名目上は円形であってよく、半導体処理ツールが使用するように構成されているエッジリングの外径と内径との間の直径を有してよい。
システムのいくつかの実現形態では、基板は名目上は円形であってよく、半導体処理ツールが使用するように構成されているエッジリングの外径と内径との間の平均の±１０％以内の直径を有してよい。
システムのいくつかの実現形態では、基板は、２００ｍｍ、３００ｍｍ、及び４５０ｍｍからなる群から選択される直径を有する名目上は円形のディスクであってよい。
システムのいくつかの実現形態では、自動較正ウェハーは、少なくとも第１のコントローラ及び第１の画像センサに電力を供給するように構成されている電源を更に含んでよい。
システムのいくつかの実現形態では、電源は再充電可能電池であってよく、自動較正ウェハーは、電磁場とインターフェースしたときに再充電可能電池を充電するように構成されている無線充電機能を更に含んでよい。
システムのいくつかの実現形態では、自動較正ウェハーは、第１の無線通信インターフェースを更に含んでよく、第１の無線通信インターフェースは、第１のコントローラに通信可能に接続されてよい。
システムのいくつかの実現形態では、第１の無線通信インターフェースは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標。以下同じ）トランシーバ又はＷｉＦｉトランシーバなどの１つ以上の無線通信インターフェースを含んでよい。
システムのいくつかの実現形態では、自動較正ウェハーは、１つ以上の方位センサを更に含んでよく、１つ以上の方位センサは、第１のコントローラに通信可能に接続されてよい。
システムのいくつかの実現形態では、各方位センサは、傾斜計又は加速度計であってよい。
システムのいくつかの実現形態では、自動較正ウェハーは、１つ以上の振動センサを更に含んでよく、１つ以上の振動センサは、第１のコントローラに通信可能に接続されてよい。
システムのいくつかの実現形態では、各振動センサは、加速度計、レーザーマイクロフォン、又は光学距離測定センサであってよい。
システムのいくつかの実現形態では、自動較正ウェハーは、１つ以上の近接センサを更に含んでよく、各近接センサは、第１の面が下向きに向けられているときに、第１の面とその近接センサの下に位置する物体との間の距離を測定するように構成され、１つ以上の近接センサは、第１のコントローラに通信可能に接続されてよい。
システムのいくつかの実現形態では、各近接センサは、光学近接センサ、誘導近接センサ、又は容量性近接センサであってよい。
システムのいくつかの実現形態では、第１の画像センサは、共通点の周りに円形アレイで構成されてよく、基板は名目上は円形であってよく、半導体処理ツールが処理するように構成されている半導体ウェハーと同じ直径を有してよく、基板は、２００ｍｍ、３００ｍｍ、及び４５０ｍｍからなる群から選択される直径を有する名目上は円形のディスクであってよく、自動較正ウェハーは、少なくとも第１のコントローラ及び第１の画像センサに電力を供給するように構成されている再充電可能電池と、電磁場とインターフェースしたときに再充電可能電池を充電するように構成されているワイヤレス充電機能と、第１のコントローラに通信可能に接続されてよく、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈトランシーバ又はＷｉＦｉトランシーバなどの１つ以上の無線通信インターフェースを含んでよい、第１の無線通信インターフェースと、第１のコントローラに通信可能に接続されてよい１つ以上の振動センサと、１つ以上の近接センサであって、近接センサの各々が、第１のコントローラに通信可能に接続され、第１の面が下向きに向けられているときに、第１の面と近接センサの下に位置する物体との間の距離を測定するように構成されている、１つ以上の近接センサと、を更に含んでよい。
システムのいくつかの実現形態では、システムは、半導体処理ツールを更に含んでよく、半導体処理ツールは、ウェハーハンドリングロボット、１つ以上のウェハーステーション、及び第２のコントローラを含んでよい。そのような実現形態では、各ウェハーステーションは、１つ以上の対応するウェハー支持体を含んでよく、ウェハーハンドリングロボット及び第２のコントローラは、通信可能に接続されてもよく、第２のコントローラ及び第１のコントローラは全体として、ａ）１つ以上のウェハーステーションのうちの第１のウェハーステーションの、１つ以上のウェハー支持体のうちの第１のウェハー支持体を選択し、ｂ）ウェハーハンドリングロボットに、自動較正ウェハーを第１のウェハーステーションの上に位置決めさせ、ｃ）自動較正ウェハーが第１のウェハー支持体上に位置決めされている間に、第１の画像センサの各々に、第１のウェハー支持体の基準部分の対応する第１の画像を取得させる、ように構成されてよい。
システムのいくつかの実現形態では、第２のコントローラ及び第１のコントローラは全体として、第１の画像に基づいて第１のウェハー支持体の中心点の場所情報を決定するように更に構成されてよい。
システムのいくつかのそのような実現形態では、第２のコントローラ及び第１のコントローラは全体として、ｄ）ウェハーハンドリングロボットに較正ウェハーを取り出させ、ｅ）垂直軸に沿って見たときに、較正ウェハーの中心点が、名目上は第１のウェハー支持体の中心点にセンタリングされるように、ウェハーハンドリングロボットに較正ウェハーを第１のウェハー支持体に移送させる、ように更に構成されてよい。
システムのいくつかの実現形態では、第２のコントローラ及び第１のコントローラは全体として、ｆ）ウェハーハンドリングロボットに、自動較正ウェハーを第１のウェハー支持体及び較正ウェハーの上に位置決めさせ、ｇ）自動較正ウェハーが第１のウェハー支持体及び較正ウェハーの上に位置決めされている間に、第１の画像センサの各々に、第１のウェハー支持体の基準部分及び較正ウェハーの基準部分の、対応する第２の画像を取得させ、ｈ）第２の画像における、第１のウェハー支持体及び較正ウェハーの、基準部分間のギャップサイズに基づき、較正ウェハーの中心点と第１のウェハー支持体の中心点との間のウェハー／ウェハー支持体水平オフセットを決定する、ように更に構成されてもよい。
システムのいくつかの実現形態では、第２のコントローラ及び第１のコントローラは全体として、ｉ）ウェハー／ウェハー支持体水平オフセットを閾値ウェハー／ウェハー支持体水平オフセットと比較し、ｊ）ウェハー／ウェハー支持体水平オフセットが閾値ウェハー／ウェハー支持体水平オフセットを超えているとの判断に応答して、ウェハーハンドリングロボットに、較正ウェハーを第１のウェハー支持体に対して再配置させてウェハー／ウェハー支持体水平オフセットを低減させる、ように更に構成されてもよい。
システムのいくつかの実現形態では、第２のコントローラ及び第１のコントローラは全体として、（ｆ）から（ｊ）を、Ｎ回繰り返す、又はウェハー／ウェハー支持体水平オフセットが閾値ウェハー／ウェハー支持体水平オフセット以下になるまで繰り返す、のうちの先に生じる方を実施するように更に構成されてよい。
システムのいくつかの実現形態では、第２のコントローラ及び第１のコントローラは全体として、ｄ）ウェハーハンドリングロボットに第１のエッジリングを取り出させ、ｅ）垂直軸に沿って見たときに、第１のエッジリングの中心点が、名目上は第１のウェハー支持体の中心点にセンタリングされるように、ウェハーハンドリングロボットに第１のエッジリングを第１のウェハー支持体に移送させる、ように更に構成されてよい。
システムのいくつかの実現形態では、第２のコントローラ及び第１のコントローラは全体として、ｆ）ウェハーハンドリングロボットに、自動較正ウェハーを第１のウェハー支持体及び第１のエッジリングの上に位置決めさせ、ｇ）自動較正ウェハーが第１のウェハー支持体及び第１のエッジリングの上に位置決めされている間に、第１の画像センサの各々に、第１のウェハー支持体の基準部分及び第１のエッジリングの基準部分の、対応する第２の画像を取得させ、ｈ）第２の画像における、第１のウェハー支持体及び第１のエッジリングの、基準部分間のギャップサイズに基づき、第１のエッジリングの中心点と第１のウェハー支持体の中心点との間のエッジリング／ウェハー支持体水平オフセットを決定する、ように更に構成されてよい。
システムのいくつかの実現形態では、第２のコントローラ及び第１のコントローラは全体として、ｉ）エッジリング／ウェハー支持体水平オフセットを閾値エッジリング／ウェハー支持体水平オフセットと比較し、ｊ）エッジリング／ウェハー支持体水平オフセットが閾値エッジリング／ウェハー支持体水平オフセットを超えているとの判断に応答して、ウェハーハンドリングロボットに、第１のエッジリングウェハーを第１のウェハー支持体に対して再配置させてエッジリング／ウェハー支持体水平オフセットを低減させる、ように更に構成されている。
システムのいくつかの実現形態では、第２のコントローラ及び第１のコントローラは全体として、（ｆ）から（ｊ）を、Ｎ回繰り返す、又はエッジリング／ウェハー支持体水平オフセットが閾値エッジリング／ウェハー支持体水平オフセット以下になるまで繰り返す、のうちの先に生じる方を実施するように更に構成されてよい。
システムのいくつかの実現形態では、第２のコントローラ及び第１のコントローラは全体として、ｆ）ウェハーハンドリングロボットに較正ウェハーを取り出させ、ｇ）垂直軸に沿って見たときに、較正ウェハーの中心点が、名目上は第１のエッジリングの中心点にセンタリングされるように、ウェハーハンドリングロボットに較正ウェハーを第１のウェハー支持体に移送させる、ように更に構成されてよい。
システムのいくつかの実現形態では、第２のコントローラ及び第１のコントローラは全体として、ｈ）ウェハーハンドリングロボットに自動較正ウェハーを第１のウェハー支持体、第１のエッジリング、及び較正ウェハーの上に位置決めさせ、ｉ）自動較正ウェハーが、第１のウェハー支持体、較正ウェハー、及び第１のエッジリングの上に位置決めされている間に、第１の画像センサの各々に、較正ウェハーの基準部分及び第１のエッジリングの基準部分の、対応する第２の画像を取得させ、ｊ）第２の画像における、較正ウェハー及び第１のエッジリングの、基準部分間のギャップサイズに基づき、第１のエッジリングの中心点と較正ウェハーの中心点との間のエッジリング／ウェハー水平オフセットを決定する、ように更に構成されていてよい。
システムのいくつかの実現形態では、第２のコントローラ及び第１のコントローラは全体として、ｋ）エッジリング／ウェハー水平オフセットを閾値エッジリング／ウェハー水平オフセットと比較し、ｌ）エッジリング／ウェハー水平オフセットが閾値エッジリング／ウェハー水平オフセットを超えているとの判断に応答して、ウェハーハンドリングロボットに、較正ウェハーを第１のエッジリングに対して再配置させてエッジリング／ウェハー水平オフセットを低減させる、ように更に構成されてよい。
システムのいくつかの実現形態では、第２のコントローラ及び第１のコントローラは全体として、（ｈ）から（ｌ）を、Ｍ回繰り返す、又はエッジリング／ウェハー水平オフセットが閾値エッジリング／ウェハー水平オフセット以下になるまで繰り返す、のうちの先に生じる方を実施するように更に構成されてよい。
システムのいくつかの実現形態では、第２のコントローラ及び第１のコントローラは全体として、ウェハーハンドリングロボットに自動較正ウェハーを第１のウェハー支持体、第１のエッジリング、及び較正ウェハーの上に再配置させ、自動較正ウェハーが、第１のウェハー支持体、較正ウェハー、及び第１のエッジリングの上に位置決めされている間に、第１の画像センサの各々に、較正ウェハーの基準部分及び第１のウェハー支持体の基準部分の、対応する第３の画像を取得させ、第３の画像における、較正ウェハー及び第１のウェハー支持体の、基準部分間のギャップサイズに基づき、第１のウェハー支持体の中心点と較正ウェハーの中心点との間のウェハー支持体／ウェハー水平オフセットを決定する、ように更に構成されてよい。
システムのいくつかの実現形態では、第２のコントローラ及び第１のコントローラは全体として、ウェハー支持体／ウェハー水平オフセットを閾値ウェハー支持体／ウェハー水平オフセットと比較し、ウェハー支持体／ウェハー水平オフセットが閾値ウェハー支持体／ウェハー水平オフセットを超えているとの判断に応答して、ウェハーハンドリングロボットに、較正ウェハー及びエッジリングからなる群から選択される少なくとも１つの物品を第１のウェハー支持体に対して再配置させる、ように更に構成されてよい。
システムのいくつかの実現形態では、半導体処理ツールは、半導体処理チャンバを含んでよく、第１のウェハーステーションは、半導体処理チャンバ内にあってよく、第１のウェハー支持体は、半導体処理チャンバ内にペデスタルを含んでよい。
システムのいくつかの実現形態では、半導体処理ツールは、異なる圧力環境間でウェハーを移送するためのロードロックを含んでよく、第１のウェハーステーションはロードロック内にあってよく、第１のウェハー支持体はロードロック内の構造体であってよい。
システムのいくつかの実現形態では、半導体処理ツールは、処理作業の前、後、又は最中に１つ以上のウェハーを格納するためのバッファを含んでよく、第１のウェハーステーションはバッファ内にあってよく、第１のウェハー支持体は、バッファ内の複数のウェハー支持体レッジのうちの１つであってよい。
システムのいくつかの実現形態では、半導体処理ツールは、異なる圧力環境間でウェハーを移送するためのロードロックを含んでよく、第１のウェハーステーションはロードロック内にあってよく、第１のウェハー支持体はロードロック内の構造体であってよい。
システムのいくつかの実現形態では、システムは、半導体処理ツールを更に含んでよく、半導体処理ツールは、ウェハーハンドリングロボットと、１つ以上のウェハーステーションと、第２のコントローラと、を含んでよい。そのようなシステムでは、各ウェハーステーションは、１つ以上の対応するウェハー支持体を含んでよく、ウェハーハンドリングロボット及び第２のコントローラは、通信可能に接続されてもよく、第２のコントローラ及び第１のコントローラは全体として、ａ）１つ以上のウェハーステーションのうちの第１のウェハーステーションの、１つ以上のウェハー支持体のうちの第１のウェハー支持体を選択し、ｂ）ウェハーハンドリングロボットに自動較正ウェハーを第１のウェハーステーション上に移送させ、ｃ）１つ以上の方位センサに基板の傾斜測定値を取得させる、ように構成されてよい。
システムのいくつかの実現形態では、第２のコントローラは、（ｂ）を実行する前に、第１のウェハー支持体からエッジリングを除去するように構成されてよい。
システムのいくつかの実現形態では、システムは、半導体処理ツールを更に含んでよく、半導体処理ツールは、ウェハーハンドリングロボットと、１つ以上のウェハーステーションと、第２のコントローラと、を含んでよい。そのような実現形態では、各ウェハーステーションは１つ以上の対応するウェハー支持体を含んでよく、ウェハーハンドリングロボットと第２のコントローラとは通信可能に接続され、第２のコントローラ及び第１のコントローラは全体として、ａ）１つ以上のウェハーステーションのうちの第１のウェハーステーションの、１つ以上のウェハー支持体のうちの第１のウェハー支持体を選択し、ｂ）第１のウェハー支持体の複数のリフトピンと第１のウェハー支持体との間で相対的並進移動を生じさせて、リフトピンを第１のウェハー支持体から突出させ、ｃ）ウェハーハンドリングロボットに自動較正ウェハーをリフトピンに移送させ、ｄ）自動較正ウェハーがリフトピンにより支持されている間に、リフトピンと第１のウェハー支持体との間で更なる相対的並進移動を生じさせ、ｅ）（ｄ）の間に１つ以上の振動センサから振動データを取得し、ｆ）振動データが所定の閾値を超える振動を示すか否かを判断するために振動データを評価し、ｇ）振動データが所定の閾値を超えたときに通知を提供する、ように構成されてよい。
システムのいくつかの実現形態では、第２のコントローラは、（ｄ）の一部として、リフトピンが第１のウェハー支持体からもはや突出することなく自動較正ウェハーが第１のウェハー支持体の上面に載置されるように、リフトピンと第１のウェハー支持体との間の更なる相対的並進移動を生じさせるように構成されてよい。
システムのいくつかの実現形態では、システムは、半導体処理ツールを含んでよく、半導体処理ツールは、ウェハーハンドリングロボットと、１つ以上のウェハーステーションと、第２のコントローラと、を含んでよい。そのようなシステムでは、ウェハーハンドリングロボットと第２のコントローラとは通信可能に接続されてもよく、第２のコントローラ及び第１のコントローラは全体として、ａ）第１のウェハー支持体によりエッジリングが支持されているという指標に少なくとも部分的に基づき、１つ以上のウェハーステーションのうちの第１のウェハーステーションの、１つ以上のウェハー支持体のうちの第１のウェハー支持体を選択し、ｂ）自動較正ウェハーをエッジリング上に配置させ、ｃ）近接センサの各々に第１のウェハー支持体と自動較正ウェハーとの間の距離を測定させ、ｄ）１つ以上の距離に基づいて、エッジリングに関連付けられた１つ以上の高さ測定値を決定し、ｅ）１つ以上の高さ測定値を評価して、エッジリングに関連付けられた高さが所定の閾値を超えているか否かを判断し、ｆ）エッジリングに関連付けられた高さが所定の閾値を超えたときに通知を提供する、ように構成されてよい。
本明細書で開示される様々な実現形態は、添付図面の図において、限定としてではなく例示として描かれており、図では同様の参照番号は類似した要素を指す。
図１は、エッジリングに対して配置された較正ウェハーの例を示す。
図２は、例示的な自動較正ウェハーの概略図を示す。
図３は、リフトピンを有するウェハー支持体の図を示す。
図４は、エッジリングの高さを決定するために使用してよい近接センサのセットを有する自動較正ウェハーの側面図を示す。
図５は、２セットの近接センサを有する別の自動較正ウェハーの側面図を示し、各セットは異なる直径の円形経路に沿って位置している。
図６は、例示的な自動較正ウェハーの写真である。
図７は、別の例示的な自動較正ウェハーの平面図を示す。
図８ａは、様々な動作フェーズにおける半導体処理ツールの概略図を示す。 図８ｂは、様々な動作フェーズにおける半導体処理ツールの概略図を示す。 図８ｃは、様々な動作フェーズにおける半導体処理ツールの概略図を示す。 図８ｄは、様々な動作フェーズにおける半導体処理ツールの概略図を示す。 図８ｅは、様々な動作フェーズにおける半導体処理ツールの概略図を示す。 図８ｆは、様々な動作フェーズにおける半導体処理ツールの概略図を示す。 図８ｇは、様々な動作フェーズにおける半導体処理ツールの概略図を示す。 図８ｈは、様々な動作フェーズにおける半導体処理ツールの概略図を示す。 図８ｉは、様々な動作フェーズにおける半導体処理ツールの概略図を示す。
図９は、自動較正ウェハーを使用してウェハーステーションにおける構造体の基準点の場所を決定する手法のフローチャートを示す。
図１０は、自動較正ウェハーを使用してウェハーステーションにおける２つの構造体の相対的な位置決めを決定する手法のフローチャートを示す。
図１１は、自動較正ウェハーを使用してウェハー支持体の中心点の場所を決定する手法のフローチャートを示す。
図１２は、ウェハー支持体上のエッジリングの配置を較正する手法のフローチャートを示す。
図１３は、ウェハー支持体上のエッジリングに対するウェハーの配置を較正する手法のフローチャートを示す。
図１４は、ウェハー配置の再現性を検証する手法のフローチャートを示す。
図１５は、エッジリングの高さを評価する手法のフローチャートを示す。
図１６は、リフトピンの振動を評価する手法のフローチャートを示す。
図１７は、ペデスタルの水平度を評価する手法のフローチャートを示す。
本明細書の図は、全般的には一定の縮尺で描かれていないが、図の様々な態様は、例えば以下で論じるように、一定の縮尺で描かれ得る。
典型的な半導体処理システムでは、様々な半導体処理作業及び／又はウェハーハンドリング作業の準備のためにウェハーを正確に配置することは、手動又は半自動の教育プロセスにより実現され、これは、（１）半導体ウェハー、エッジリング、及び／又は静電チャック（ＥＳＣ）などのウェハー支持体の、互いに対する、又はウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタに対する、所望の場所を、ウェハーハンドリングロボットに「教育」し、（２）アクティブウェハーセンタリング（ＡＷＣ）システムを「教育」し、（３）ウェハー配置再現性検証を実施するために、典型的には技能者又は他の人間による管理を必要とし、いったんウェハーハンドリングロボットがそのような場所を教育されると、任意の所与のウェハーのウェハー配置において生じる可能性がある、例えばウェハーをエンドエフェクタに移送する間に生じる、そのウェハーとエンドエフェクタとの間の僅かな位置ずれに起因する、そのような場所からのいかなる偏差も、ＡＷＣを使用して補正できる。そのような手動又は半自動の教育プロセスは、実現するには時間を要し煩雑である。
そのような教育プロセスは、典型的には、半導体処理ツールの作業中にウェハーを取り出す又は配置する様々な場所をウェハーハンドリングロボットに訓練することから始まる。一般的に言えば、ウェハーハンドリングロボットは、初期的には、そのような場所の各々がツール内のどこにあるかを概ね了解しているように構成され得るが、ウェハーハンドリングロボットは、例えば様々な組み立て公差又は部品公差に対応するために、その動作を、それらが設置されている特定の半導体処理ツールの固有の特性に適合させるための、ある程度のカスタマイズを必要とすることになる。これを実現するために、ウェハーハンドリングロボットを「教育」モードに設定してよく、「教育」モードでは、ウェハーハンドリングロボットは、「教育」されるべき各場所に対して、その場所に対する特定の「理想的な」条件下で、ウェハーハンドリングロボットが存在するであろう位置又は構成に対応する位置へと導かれてよく、例えば、その位置又は構成は、ウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタ上の基準点から既知の距離（一般に、望ましくは最小化されるか又はゼロに低減され得る距離）以内に、そして、例えば、その場所におけるウェハー支持体の中心から既知の距離（一般に、望ましくは最小化されるか又はゼロに低減され得る距離）以内に、半導体ウェハーの中心が位置決めされているときに、ウェハーハンドリングロボットが存在する位置又は構成である。
典型的なウェハーハンドリングロボットの訓練では、各場所に対するウェハーハンドリングロボットの「理想的な」位置決めは、例えば、基準点として機能する、ウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタ上のフィーチャ、及びターゲット場所に対して固定された別のフィーチャ、とインターフェースすることができる１つ以上の固定具又は他の構造体の使用により実現され得る。例えば、いくつかのウェハーハンドリングロボットの教育シナリオでは、半導体ウェハーの直径と同様の直径を有するディスク状の固定具がシャフト又はピンを使用してウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタ上の所定位置に留められてよく、シャフト又はピンは、例えば、ディスクの中心を貫通し、そして、エンドエフェクタを使用してウェハーハンドリングロボットにより運ばれるときに、半導体ウェハーがセンタリングされることになる、エンドエフェクタ上の場所であることが意図される場所にセンタリングされたエンドエフェクタにおける基準フィーチャ、例えば穴、を通過する。ウェハー支持体のフィーチャに設置されてよい同様のピンがあってよく、エンドエフェクタ／ディスクがそのようなピンに押し付けられた場合、そのピンはディスクのエッジに接触し、それにより、ディスク及びエンドエフェクタが特定の位置、例えばセンタリングされた位置、に導かれてよい。このようなウェハーハンドリングロボットの移動中、ウェハーハンドリングロボットは、オペレータによる手動操作により、ウェハーハンドリングロボットのジョイント／アームセグメントを容易に動かすことができるように、電源が入っていない状態に置かれてよい。いったんウェハーハンドリングロボットが適切に位置決めされると、ウェハーハンドリングロボットコントローラは、ウェハーハンドリングロボットが所望の位置にあるときに、ウェハーハンドリングロボットに関連付けられた運動学的状態がどのようなものかを判断するために、例えば、ウェハーハンドリングロボットの様々な回転ジョイントの相対的又は絶対的な角度変位の測定値を取得することにより、ウェハーハンドリングロボットの様々なリンケージ位置の測定値を取得してよい。いったんウェハーハンドリングロボットがそのような位置情報を取得し、それをその場所に関連付けると、その場所はウェハーハンドリングロボットに教育されたと見なしてよい。
ウェハーが送達されることになる（又はウェハーが取り出されることになる）様々な場所を、いったんウェハーハンドリングロボットに教育すると、ウェハーハンドリングロボットは、ある場所に関係する将来のウェハー移送作業を実施するときに、その場所に対して教育された運動学的状態に入るように制御されてよい。ウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタに配置される半導体ウェハーが、エンドエフェクタの基準点に厳密にセンタリングされるように配置される場合、それと同じ半導体ウェハーがウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタにより目的の場所に配置されるときに、ウェハーハンドリングロボットがその場所に対して教育された運動学的状態に戻された後は、同様に、その場所に適切にセンタリングされることになる。しかしながら、様々な理由に起因して、ウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタ上に配置された半導体ウェハーが、エンドエフェクタの基準点に厳密にはセンタリングされない場合がある。そのような位置ずれは、例えば数十マイクロメートルのスケールでは比較的小さく見える場合があるが、そのような僅かな位置ずれでさえ、ウェハー処理作業に悪影響を及ぼす場合がある。そのようなエンドエフェクタ／ウェハーの位置ずれの補正を可能にするアクティブウェハーセンタリング（ＡＷＣ）システムの使用が業界において一般的になっている。
典型的なＡＷＣ構成では、光学ＡＷＣセンサ及び光学ビームエミッタが半導体ウェハー処理チャンバの外側の固定場所に位置決めされ、それにより、半導体ウェハーがウェハーハンドリングロボットにより処理チャンバ内へと通過するとき、半導体ウェハーは、光学ビームエミッタにより放出される光学ビームのうちの２つ以上を通って移動する。ＡＷＣセンサは、各光学ビームが半導体ウェハーのエッジにいつ遭遇したかを検出してよい（光センサのうちの１つに向けられた光学ビームの遮断又は再確立により明示される）。ＡＷＣシステムは、半導体ウェハーのエッジがＡＷＣ光学センサのうちの１つをトリガーする瞬間ごとに、ウェハーハンドリングロボットのセンサから、基準点、例えばウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタ上の半導体ウェハー上に名目上はセンタリングされた点（エンドエフェクタ上の半導体ウェハーの厳密な配置がわからない場合があるので、これは推定された又は望ましい中心場所にすぎない場合がある）、に対する規定する座標の場所を取得してよい。円形の半導体ウェハーに関して、少なくとも２つのＡＷＣ光学ビームセンサを使用する場合、半導体処理チャンバに対して半導体ウェハーの中心点の場所を決定するには、結果として得られる４つ以上の座標で十分である（使用する座標を３つまで減らすことができる）（ＡＷＣセンサとウェハーハンドリングロボットベースは両方とも半導体処理チャンバに対して固定して取り付けられている）。いったんこのようなウェハー中心情報が取得されると、将来のウェハー配置の基準場所として使用してよく、又は補正が必要な現在のウェハー位置の測定値として役立たせることができる。
例えば、ＡＷＣシステムを訓練するために、ある種の基準ウェハーは、所望の目的地、例えば半導体処理チャンバ内のペデスタル上に手動でセンタリングされてよい。そのような手動のセンタリングは、例えば、ペデスタルに対して適切にセンタリングされるように基準ウェハーを導く固定具又はジグを使用して実施されてよい。いったん基準ウェハーがペデスタル上で十分にセンタリングされていると見なされると、ウェハーハンドリングロボットを制御して、基準ウェハーを取り出し、それを半導体処理チャンバから除去してよい。基準ウェハーが半導体処理チャンバから除去される際に、ＡＷＣシステムを使用して基準ウェハーの中心を測定及び決定してよい。この情報を、基準ウェハーがペデスタルのセンタリング場所からＡＷＣシステムにより決定された中心場所に移動する際に基準ウェハーが受ける変位を記述するウェハーハンドリングロボットからの情報と併せることにより、将来のウェハー配置を調整してウェハーペデスタルの同様のセンタリングを実現することができる。例えば、基準ウェハーと同様に、新しいウェハーがウェハーハンドリングロボット上に配置されＡＷＣセンサを通過したときに、新しいウェハーの中心が、以前に決定された基準ウェハーの中心場所から、幾分、例えばＸ方向に０．５ｍｍ、Ｙ方向に０．２５ｍｍ、オフセットしていることが判明する場合がある。そのような変動を補正するために、新しいウェハーをペデスタル上に配置するときに、新しいウェハーの変位の前、後、又は最中に、基準ウェハーをペデスタルからＡＷＣセンサに移動させるのに使用した変位とは反対に、例えば、新しいウェハーをＸ方向に－０．５ｍｍ、Ｙ方向に－０．２５ｍｍ、移動させることにより、新しいウェハーを配置するときに補正変位を適用することにより、ウェハーハンドリングロボットを制御して、そのような変動を考慮することができる。
ウェハー支持体上へのエッジリングの配置を調整するために、ＡＷＣシステムを使用する同様の手法を使用することもでき、例えば、ＡＷＣを使用して、エッジリングがＡＷＣシステムの光学ビームを通過する際に、エッジリングの中心点を決定でき、そして、このようなエッジリングの中心点と、例えば、ウェハー又はエッジリングに対する「理想的な」中心配置としてＡＷＣシステムにより使用される基準場所との間の任意のオフセットが決定できる。ＡＷＣシステムがエッジリング配置と併せて使用される実現形態では、エッジリングが内側エッジ及び外側エッジの両方を有することに起因して、半導体ウェハーにおけるよりもエッジ／光学ビームの交差が多くなる場合がある（したがって、エッジリングがＡＷＣ光学センサを通過する際に各光学センサにより検出されるエッジ／光学ビームの交差は４つであり得るが、これは半導体ウェハーが光学ビームセンサを通過する場合には２つだけであることとは異なる）。そのような実現形態では、エッジ／光学ビームの交差、例えば光学ビームとエッジリングの外側エッジとの交差、のいくつかから生じるデータは無視されてよく、エッジリングの中心は、エッジ／光学ビームの残りの交差、例えば光学ビームとエッジリングの内側エッジとの交差、に基づいて決定されてよい。エッジリングがウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタ上の所望の配置から逸脱している程度を評価するためにＡＷＣシステムにより使用される基準点は、いくつかの実現形態では、半導体ウェハーのＡＷＣ補正に使用され得るものと同じ基準点であってよく、すなわち、ＡＷＣシステムを使用して半導体ウェハーから取得された測定値に基づいて決定された基準点であってよい。他の実現形態では、エッジリングＡＷＣ補正に使用される基準点は、ＡＷＣシステムを使用してエッジリングから取得された測定値に基づいて取得されてよく、例えば、将来のエッジリングの配置のための基準点を取得するために、ＡＷＣシステムがエッジリングで訓練されてよい。本明細書で論じられる配置手法、並びに本明細書で論じられるＡＷＣ訓練及び補正手法は、半導体ウェハー配置作業及びエッジリング配置作業の両方との関連で一般的に適用可能であることが理解されるであろう。
ＡＷＣシステムは、半導体処理業界において広く使用されており、典型的には良好なウェハーセンタリング性能を提供してきた。しかしながら、訓練プロセスは労働集約的であり、極めて長い時間を占める場合があり、ユーザーの過失を引き起こしやすい。そのような訓練は、半導体処理ツールの初期設定の一部として行われる場合があるが、そのような訓練は、例えば、半導体処理チャンバ、ＡＷＣセンサ、及びウェハーハンドリングロボットの相対場所に何らかの変更が生じた場合、又はウェハー処理作業が不均一性を示し始めて、ペデスタル上への半導体ウェハーの配置が中心からずれていることを示す場合、又は一般に、ウェットクリーンを含む何らかの保守がチャンバに実施される場合に、ツールの寿命全体にわたって定期的に繰り返す必要があり得る。ウェハーハンドリングロボットによるウェハー支持体、ペデスタル、又は他の機器へのウェハー又はエッジリングの配置への言及が、様々な実現形態では、ウェハー支持体へのウェハー又はエッジリングの間接的な配置も暗黙的に含んでよいことが理解されるであろう。例えば、多くの半導体処理マシンでは、ウェハー支持体に位置決めされた垂直方向に移動するリフトピンを使用して、ウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタからウェハーを持ち上げてよく、そのとき、ウェハーを移動させることなく、エンドエフェクタをウェハーの下から移動させることが可能になる。次いで、リフトピンを制御して、ウェハーをウェハー支持体上に降ろすことができる。同じプロセスを逆向きに繰り返して、ウェハー又は他の構造体をウェハー支持体から除去することができる。本明細書で使用される場合、「ウェハー支持体」という用語は、半導体処理ツール内で半導体ウェハーを支持するように構成されている（ウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタ以外の）様々な構造体のいずれかを指すことができる。ウェハー支持体は、例えば、ペデスタル、ＥＳＣ、又は他の一般に円形プラットフォーム状の構造体であって、半導体処理チャンバ（又は他のチャンバ）内に位置し、例えば半導体ウェハーの裏面とウェハー支持体の上面との間の対面接触を介して、分散して半導体ウェハーに一般に接触する構造体、並びに、より限定的な接触、例えば半導体ウェハーの外周に沿った点においてのみ半導体ウェハーに接触し得る円弧状の支持レッジ、を介して半導体ウェハーを支持し得る構造体、を含んでよい。ウェハー支持体は、半導体ウェハーに直接接触する構成要素を含んでよいだけでなく、半導体ウェハーの外周を越えて延びる構成要素又は部分、例えば半導体ウェハーの外周を越えて延びる、ペデスタル又はＥＳＣの環状部分、を含んでよい。ウェハー支持体は、場合によっては、ウェハー支持体により支持される半導体ウェハーの運動、例えば垂直運動及び／又は回転運動、を提供するように装備されていてよい。ウェハー支持体はまた、場合によっては、上で論じたようなリフトピンを含んでよく、又はそのようなウェハー支持体の残りの部分に対して上方に延ばされ、それによりウェハー支持体の残りの部分から半導体ウェハーを持ち上げる他の機構を含んでよい。場合によっては、ウェハー支持体は、エッジリングなどの様々な取り外し可能な構成要素を含んでよい。例えば、いくつかのウェハー支持体は、取り外し不可能なエッジリング、例えば半導体処理ツールのウェハーハンドリングロボットにより除去できるように設計されていないエッジリング、とインターフェースすることができる、１つ以上の取り外し不可能なエッジリング、例えば半導体処理ツールのウェハーハンドリングロボットにより除去できるように設計されたエッジリング、と共に使用されるように構成されてよく、そのような取り外し不可能なエッジリングは、本開示ではウェハー支持体の一部と見なされ、勿論、依然として技術者により除去されてよい。
本開示は、とりわけ、半導体処理ツール用のＡＷＣシステム及び／又はウェハーハンドリングロボットの自動教育を提供するための、ＡＷＣシステム（又は同様の装置）及び／又はウェハーハンドリングロボットと連係して使用できる自動較正システム、例えば適応型位置決めシステム、を意図している。そのようなシステムは、真空下又は大気圧下のいずれかにおけるウェハーハンドリングロボットの自動教育に使用してよい。なぜなら、教育が行われるチャンバは、通常の半導体処理作業中におけるのと同様に、密閉されてよいからである。そのような自動較正システムはまた、プロセス要件に準拠するために、必要に応じて、構成要素又はウェハー配置の様々な側面を評価及び／又は補正することを可能にし得る。自動較正システムを使用してエッジリングの配置をガイドしてもよく、エッジリングは、典型的には、半導体処理ウェハーの外径よりも僅かに大きく（場合によっては小さい）寸法決めされた内径を有する名目上は環状構造体であり、これにより、処理中の半導体ウェハーの直径が効果的に「拡張」される。エッジリングには、ウェハー上のプロセス結果の均一性を低下させ得る何らかの「エッジ効果」を、半導体ウェハー自体ではなく、（ウェハーの均一性にほとんど影響を与えない）エッジリングの外側エッジで生じさせる効果がある。
自動較正システムの中心となるのは自動較正ウェハーであり、これはアダプティブポジショニングシステム（ＡＰＳ）ウェハーとも呼ばれ、様々なオンボードセンサから大量の情報を収集してもよく、これにより、自動較正ウェハーを、完全に自動化された教育プロセスの一部として使用することが可能になる。このような自動較正ウェハーは、例えば、半導体処理ツール内の構成要素の診断評価を実施するために、並びに半導体処理ツールの動作を調整してウェハー処理性能を向上させることを可能にする情報を取得するために、使用されてよい。
一般的に言えば、特定の半導体処理ツール用の自動較正ウェハーは、半導体処理ツールが処理するように構成されているウェハー及び／又はエッジリングと同様のサイズ及び形状を有してよく、それにより、処理中にウェハーハンドリングロボットが半導体ウェハーを搬送するのと概ね同じ形態で、自動較正ウェハーが半導体処理ツールのウェハーハンドリングロボットにより搬送されることが可能になる。したがって、自動較正ウェハーは、ウェハーがウェハーハンドリングロボットにより搬送され得る半導体処理ツールの経路の垂直方向及び水平方向の最小のクリアランスよりも小さい最大の高さ及び直径を有するように寸法決めされてよい。
上述したように、自動較正ウェハーは様々なセンサを含み得るが、センサの数とタイプは、自動較正ウェハーにより提供される特定の機能により変化し得る。本開示による自動較正ウェハーは、本明細書で論じられるセンサ／機能のいずれか１つ、いくつか、又は全てを提供するように構成されてよいことが理解されるであろう。
自動較正ウェハーが含み得る様々なセンサに加えて、自動較正ウェハーはまた、それらのセンサからのデータを制御及び取得するための、他の構成要素（例えば、半導体処理ツールのコントローラ）と通信するための、及び／又はセンサから収集されたデータを格納及び／又は操作するための、様々な構成要素を含んでよい。したがって、そのような自動較正ウェハーは、半導体処理ツールのコントローラにリンクされ、半導体処理ツール内に導入され、次いで、自動較正ウェハーのコントローラ（単数又は複数）及び半導体処理ツールのコントローラ（単数又は複数）の一方又は両方により生じる動作により、半導体処理ツールにより実施される較正ルーチン又は配置ルーチンの様々なフェーズ中に、様々な感知及びデータ収集作業が実施されてよい。以下でより詳細に論じる例から明らかなように、そのような較正ルーチン又は配置ルーチンは、人間の監視をほとんど又は全く伴うことなく、半導体処理ツールにより実施できる。
一般的に言えば、自動較正ウェハーは、半導体ウェハーの全体的形状と同様の、例えば略円形の、基板を有してよいが、場合によっては、自動較正ウェハーは異なる形状であってよく、例えば、センサ又は他の構成要素を支持するためには使用されない、又は、例えばエンドエフェクタ上の接触パッド又はペデスタルのリフトピンと接触しない、基板の一部分が省略されてよく、これにより、自動較正ウェハーにおいて開口部又はノッチがもたらされる場合がある。その上、いくつかの実現形態では、自動較正ウェハーは、そうでない場合は名目上は円形である外部エッジに沿って半島状突起又は他の突出部を有して、例えば対応する半導体ウェハーの公称外径を超える場所においてセンサを支持してよい。自動較正ウェハーはまた、１つ以上のインデックス機能、例えば平坦なエッジ、ノッチなどを外部境界に沿って含んで、自動較正ウェハーの方位を識別するためのメカニズムを提供してよい。本明細書では、自動較正ウェハーの「中心」を参照することができ、これは、半導体ウェハー又はエッジリングが半導体処理ツール内で典型的に搬送又は位置決めされるのと同様の形で、自動較正ウェハーが半導体処理ツール内で搬送又は位置決めされる場合に、半導体ウェハー又はエッジリングの中心が配置されるのと同じ位置に位置決めされるように意図される自動較正ウェハーの点を指すと理解されるであろう。自動較正ウェハーの中心は、基板の幾何学的中心及び／又は自動較正ウェハーの質量中心と一致し得るが、そのような位置合わせは必要条件ではないことが理解されるであろう。
ほとんどの実現形態では、自動較正ウェハーは、複数の下向きの画像センサ、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）センサ又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサ、を有してよく、これらセンサは自動較正ウェハーの中心から半径方向にオフセットした様々な位置に位置する。このようなオフセットは、自動較正ウェハーが、例えば半導体処理ツールのウェハー支持体上に配置された半導体ウェハーの上方に位置決めされる場合、各画像センサが、半導体ウェハーのエッジの一部分並びにウェハー支持体の一部分をキャプチャするのに十分に広い視野を有するように選択されてよい。半導体処理ツールが、典型的には、ウェハー処理作業中にエッジリングを使用する場合、（ウェハー支持体上に配置された場合）画像センサの視野が十分に広くてエッジリングの一部分をもキャプチャできるように、画像センサは、自動較正ウェハーの中心から半径方向にオフセットされてもよい。自動較正ウェハーのいくつかの実現形態では、下向きの画像センサは、半導体処理ツールが処理するように構成されている半導体ウェハーと名目上は同じサイズ、例えば±１０％又は±２０％以内の直径を有する円に沿って配置されてよい。更に他の実現形態では、下向きの画像センサは、半導体処理ツールが処理するように構成されている半導体ウェハーの直径と、半導体処理ツールが使用するように構成されているエッジリングの直径との間の直径を有する円に沿って配置されてよい。いくつかのそのような実現形態では、下向きの画像センサは、エッジリングの公称外径と、エッジリングの公称内径又は半導体ウェハーの公称外径との平均、又は平均以内、例えば平均の±１０％以内、である直径に沿って位置決めされてよい。そのような位置決めにより、例えば、自動較正ウェハーが概ねウェハー支持体の上方でセンタリングされた場所に位置決めされている場合（及び半導体ウェハー及び／又はエッジリングがウェハー支持体上でセンタリングされている場合）、下向きの画像センサに、それらの視野内の、ウェハー支持体の外側エッジ（又はウェハー支持体上のフィーチャ、例えばＥＳＣ、のエッジ）、エッジリングの外側エッジ及び／又は内側エッジ、並びに半導体ウェハーの外側エッジ、を同時にキャプチャさせることができる。
そのような画像センサの配置により、自動較正ウェハーが、ウェハー支持体と半導体ウェハー、及び／又はそのウェハー支持体上に配置されたエッジリング、に関連付けられた、様々な基準部分の画像を同時に取得することが可能になる。基準部分とは、本用語が本明細書で使用される場合、特定の構造体に関して概ね固定されていると想定されるフィーチャを指し、例えば、構成要素の円形エッジが、その構造体の中心点の基準部分として機能し得る（そのような基準部分は、例えば、ウェハー処理作業に起因して生じる侵食又は堆積に起因して、時間の経過とともにサイズ及び／又は形状が変化する場合があることが理解されるであろう。そのような形状及び／又はサイズの漸進的な変化は、本開示との関連において、そのような基準部分の「固定された」性質を変化させると考えるべきではない。本明細書で論じられる例では、使用される基準部分は、半導体ウェハーの外側エッジ、エッジリングの外側エッジ及び／又は内側エッジ、ウェハー支持体の外側エッジ又はウェハー支持体のフィーチャのエッジ、ウェハー支持体における表面不連続性（例えば、ウェハー支持体の上面が、円形ボスから下向きに凹んだ、環状表面に囲まれた円形ボスを有してよい；円形ボスと環状表面との間の遷移がそのような表面不連続性であってよい）、又は、本明細書で論じられる手法に好適な任意の他のフィーチャ、などのフィーチャである。
次いで、半導体ウェハー、エッジリング、又は他の構造体に関する所与の基準部分のセットについて取得された画像が分析されて、それらの基準部分に関連付けられた２つの構造体上の基準点間のオフセット（単数又は複数）が決定されてよい。例えば、使用される基準部分が半導体ウェハーの円形の外側エッジ及び半導体ウェハーを取り囲むエッジリングの円形の内側エッジである場合、各画像において、半導体ウェハーの外側エッジとエッジリングの内側エッジとの間の半径方向のギャップの相対的なサイズを決定し、それを使用して、半導体ウェハーの中心がエッジリングの中心からオフセットされている程度の推定値を生成することができる。一般的に言えば、このような決定を行うには、少なくとも３つの画像センサからの画像を使用する必要がある（２つの画像センサからの画像だけを用いても同様の手法を実行できるが、基準部分の相対的なサイズを想定する必要があるので、通常はそれほど正確ではない）。場合によっては、いくつかの基準部分が常に見えるとは限らないかも知れないが、その場合、中間基準部分が必要になり得る。例えば、半導体ウェハーが、ウェハーの直径よりも小さい外径を有するＥＳＣ上にセンタリングされ、ＥＳＣの外側エッジが、そのようなウェハー配置の基準部分として機能することになる場合、ＥＳＣの外側エッジ及び半導体ウェハーの外側エッジが同時に見える、自動較正ウェハーの画像センサから、画像を取得することは不可能である。したがって、そのようなエッジ間に存在するいかなる半径方向のギャップも識別することはできず、ＥＳＣ上の半導体ウェハーの中心性を直接決定することはできない。そのような場合、ＥＳＣ上の半導体ウェハーの中心性の推定値を、中間基準部分、例えばエッジリングの内側エッジ、を使用して、依然として決定することができる。例えば、エッジリングがＥＳＣを取り囲むようにウェハー支持体上に配置される場合、自動較正ウェハーを使用して、エッジリングの内側エッジとＥＳＣの外側エッジとの間の半径方向のギャップを決定してよい。次いで、半径方向のギャップに基づいて、エッジリングの内側エッジとＥＳＣの外側エッジの中心間オフセットを決定し、必要に応じて、エッジリングがＥＳＣ上において許容可能な程度にセンタリングされるまでエッジリングが再配置される。エッジリングがセンタリングされた後、エッジリングの内側エッジは、ＥＳＣの外側エッジに対する「代理」として機能してよいとができる。その後、半導体ウェハーがウェハー支持体上及びエッジリング内に配置されるとき、自動較正ウェハーの画像センサを使用して、半導体ウェハーの外側エッジとエッジリングの内側エッジとの間の半径方向のギャップの画像を取得してよい。エッジリングの内側エッジがＥＳＣの外側エッジ上でセンタリングされているので、半導体ウェハーの外側エッジとエッジリングの内側エッジとの間の中心間オフセットは、半導体ウェハーの外側エッジとＥＳＣの外側エッジとの間の中心間オフセットの代理として機能することができる。そのような場合、半導体ウェハーの外側エッジとエッジリングの内側エッジとの間の、及びエッジリングの内側エッジとＥＳＣの外側エッジとの間の、実際に測定された中心間オフセットに基づいて、半導体ウェハーの外側エッジとエッジリングの内側エッジとの間の中心間オフセットを更に改善することができる。例えば、エッジリングの内側エッジの中心が、ＥＳＣの外側エッジの中心から、許容可能な中心性の範囲内であると考えられ得る（１５μｍ，１０μｍ）のＸＹオフセットを有するように、エッジリングが最終的に位置決めされ、次いで、半導体ウェハーの外側エッジの中心が、エッジリングの内側エッジの中心から（－５μｍ，１２μｍ）のＸＹオフセット（同じ座標系において）を有するように、半導体ウェハーが配置される場合、半導体ウェハーの中心とＥＳＣの外側エッジの中心との間のＸＹオフセットは、これら２つのオフセットペアを合計することにより決定してよく、例えば、（１５μｍ－５μｍ，１０μｍ＋１２μｍ）＝（１０μｍ，２２μｍ）であり、例えば、合計オフセットは約２４μｍである。
いったん２つの構造体の基準部分が自動較正ウェハーにより画像化され、２つの構造体間のオフセットが決定されると、このオフセットを、半導体処理ツールの適切な動作にとって許容可能と考えられる、構造体間の最大オフセットを表し得る閾値オフセットに対して比較できる。オフセットが閾値オフセットを超えた場合、半導体処理ツールに是正措置を取らせる場合がある。
２つの構造体間の中心間オフセットを決定するために様々な手法を使用することができ、それら手法は本開示の範囲内にあると考えられるが、そのようなオフセットを決定する例示的な手法が図１との関連で提供される。図１は、エッジリングに対して配置された較正ウェハーの例を示す。図１では、エッジリング１６２は、エッジリング１６２の内径内に配置された較正ウェハー１６０と共に示されている。明確にするために、本明細書では、較正ウェハー又は基準ウェハーという用語は、半導体処理ツールにより処理される典型的な半導体ウェハーと同一又は類似のサイズを有するウェハーを指すために使用され、較正ウェハーは、例えば半導体処理ツールにより処理され得るような、そのような通常のウェハーの代用として機能することが意図されている。較正又は基準ウェハーは、場合によっては、較正マーカー又は他のフィーチャを含んでよく、これらは、マシンビジョンアルゴリズムにより認識されて、センタリング及び較正作業を手助けしてよい。本明細書で使用される場合、自動較正ウェハーは、「スマート」なウェハーを指すか、又はそのような自動較正ウェハーがデータを取得し半導体処理ツールの性能に関連する様々なパラメータを測定することを可能にするセンサ及び他の電子機器を備えるウェハーを指す。
図１では、較正ウェハー１６０及びエッジリング１６２は、例えば、エッジリング１６２と較正ウェハー１６０の中心（十字線で示す）間の位置ずれ、及び較正ウェハー１６０の外側エッジとエッジリング１６２の内側エッジとの間のギャップを見やすくするために、縮尺通りには示していない。較正ウェハー１６０は、一組の較正マーカー１７０を含んでよく、較正マーカーは、較正ウェハーの外周に沿って位置決めされてよく、ある既知の量だけ離して、例えばこの例では１２０°離して配置されてよい。下向きに面する、自動較正ウェハーの第１の画像センサは、較正マーカー１７０、及びエッジリング１６２と較正ウェハー１６０との間のギャップ１６４が、第１の画像センサの視野１２８内に存在するように位置決めされてよい。
そのような手法では、様々な要因に関して一定の仮定をしてよく、例えば、較正ウェハーの直径は、既知の量、例えば３００ｍｍであると仮定してよい。したがって、較正ウェハー１６０の中心点から較正ウェハー１６０のエッジまでの半径ｒwは一定であると仮定してよい（例えば、もしエッジに沿ってインデックスフラット又はノッチがある場合、較正ウェハーのエッジに沿って、半径が短いかも知れない、いくつかの部分が存在し得るが、較正ウェハーは第１の画像センサの視野内では一定の半径を有し得る）。上述したように、較正ウェハーはまた、例えば較正マーカー１７０を有してよく、その場所は高い確実性で既知であり得る。この例では、較正マーカー１７０は、較正ウェハーの円周の周りに１２０°離して配置されていることが分かる。較正マーカーは、例えば、半径方向のライン（このラインは、画像データにおいて識別され、各画像において方向ベクトルを確立するために使用され、この方向ベクトルに沿ってギャップ１６４が評価される）、及び既知のサイズ、例えば２ｍｍ、を有し、画像化されたフィーチャのスケールを決定するために使用できる（図示するような）正方形又は円、などのフィーチャを含んでよい。例えば、画像内でギャップ１６４が識別され、それが、同じ画像内の２ｍｍの較正マーカー正方形のエッジのサイズの０．２３倍のサイズを有する場合、ギャップのサイズは、０．２３×２ｍｍ＝０．４６ｍｍであると決定することができる。いくつかの実現形態では、そのような計算は、例えばマシンビジョン又は光学画像補正手法を使用して、レンズ効果に起因する画像の歪みを考慮することができ（例えば、チェッカーボードパターンを使用して）、例えば自動較正ウェハーに関連付けられた較正データを使用して、そのような歪みを補正してよい。
上で論じた較正マーカーは、いくつかの実現形態では省略されてよく、様々な構成要素の円形エッジなどの基準部分を代わりに使用して、そのような構成要素の中心場所を決定してよいことが理解されるであろう。
較正ウェハー１６０の中心が、エッジリング１６２と較正ウェハー１６０との間の中心間オフセットを決定する際の座標系の原点としても機能すると想定すると、エッジリング１６２の内側（又は外側）エッジに沿った３点の場所を決定し、次いで、それら３点により画定される円の中心場所を決定することにより、エッジリングの中心場所を求めることができる。いったん較正ウェハーの座標系におけるエッジリング１６２の中心場所が分かれば、これらの２つの構成要素間の中心間オフセットを抽出することは単純なプロセスである。
ギャップ１６４を、較正ウェハー１６０の半径ｒw及び各ギャップ１６４が測定されるときに沿う角度と併せて使用して、エッジリング１６２の内側エッジに沿った３点の場所を決定してよい。例えば、ギャップ１６４δ1の場合、ギャップδ1を半径ｒwに加算して、較正ウェハーの原点／中心からエッジリング１６２の内側エッジまでの半径方向の距離を取得してよい。ギャップがエッジリングの内側エッジで終了する点のＸＹ座標ペアは、較正ウェハーの中心からエッジリング１６２の内側エッジにおいてギャップが終了する点まで延びる半径の角度位置に基づいて、三角関数の関係を使用して決定してよい。この例では、この半径の角度位置は０度である。したがって、そのような点のＸＹ座標は、次のように決定できる。
Ｘ＝（ｒw＋δx）ｓｉｎ（θ）
Ｙ＝（ｒw＋δx）ｃｏｓ（θ）
式中、δxは関連するギャップ距離、ｒwは較正ウェハーの半径、θは較正ウェハーの原点からギャップまで延びる半径と原点から延びる極軸との間の角度である。
したがって、例えば、ｒw＝１５０ｍｍ、δ1＝１７．３３８ｍｍ、δ2＝２２．８２３ｍｍ、及びδ3＝３７．６９ｍｍの場合、
Figure 2022541346000002
上記の寸法は、図１の比率に基づいた縮尺になっており、このようなδの値は、典型的な半導体処理ツール及びウェハーハンドリングロボットでは非現実的に大きいことが理解されるであろう。実際には、得られる可能性のあるδ値は、多くの場合、およそ１ｍｍ未満、例えば８００μｍである可能性がある。
いったん３対のＸＹ座標が、エッジリングの内側エッジに沿った場所について分かると、座標系の原点（較正ウェハーの中心）に対するエッジリング１６２の中心の場所を、次の方程式を使用して決定してよい。
Figure 2022541346000003
Figure 2022541346000004
 ここで、（ｘ1，ｙ1）、（ｘ2，ｙ2）、及び（ｘ3，ｙ3）はそれぞれ座標ペアであり、（ｘc，ｙc）はエッジリングの中心の座標ペアである。したがって、この例では、（ｘc，ｙc）＝（－８．３７８ｍｍ，－８．６１８ｍｍ）である。エッジリングと較正ウェハーとの間の中心オフセットを確立した後、これら２つの構成要素間の中心オフセットを低減させるために、適切なアクションを実行してよい。例えば、現在のシナリオでは、エッジリングをウェハーハンドリングロボットにより取り出し、次いで、エッジリングを較正ウェハー上でセンタリングするために、オフセットの逆方向に、例えば（＋８．３７８ｍｍ、＋８．６１８ｍｍ）だけ移動することができる。代わりに、較正ウェハーをオフセット（－８．３７８ｍｍ、－８．６１８ｍｍ）だけ移動して、較正ウェハーをエッジリング上でセンタリングしてよい。自動較正ウェハーの座標系が、ウェハーハンドリングロボットにより使用される座標系に位置合わせされていない場合、ウェハーハンドリングロボットを使用して、例えばエッジリングの配置を補正するために、自動較正ウェハーを使用して取得された中心間オフセットを、ウェハーハンドリングロボットにより使用される座標系における同等のオフセットに変換することができる。いったん較正ウェハーが許容できる程度にセンタリングされると、較正ウェハーを使用して半導体処理ツールのＡＷＣを訓練できる。半導体処理ツールにおけるセンタリング作業を促進するための、自動較正ウェハーの使用を伴う様々な手法について、以下で更に詳細に説明するが、その前に自動較正ウェハーの様々な機能の全体的な説明をする。
図２は、例示的な自動較正ウェハーの概略図を示し、破線／影付き領域が、ウェハー支持体、エッジリング、及びその下に位置決めされた較正ウェハーを示す。図２では、基板２０２を含む自動較正ウェハー２００が示され、基板には複数の異なるセンサ及び他の電気構成要素が取り付けられている。また、図２には、自動較正ウェハー２００の一部ではないが、較正ウェハー２６０、環状エッジリング２６２、及びウェハー支持体２５２も示されている。これら追加の構成要素は、自動較正ウェハー２００と同心に構成されて示されており、これは、較正ウェハー２６０、エッジリング２６２、ウェハー支持体２５２、及び自動較正ウェハー２００が、全て互いに対してセンタリングされている場合の通常使用のいくつかの段階中の場合と同様である。図示した例では、自動較正ウェハー２００は、直径が、ウェハー支持体２５２、エッジリング２６２、及び較正ウェハー２６０よりも大きいものとして示されているが、実際には、自動較正ウェハー２００は、較正ウェハー２６０とサイズが類似していてよい。前述したように、ウェハー支持体２５２は、複数の構成要素を含んでよく、例えば、較正ウェハー２６０よりも直径が僅かに小さいＥＳＣ、並びにＥＳＣを超えて延びエッジリング２６２を支持する支持構造体を含んでよい。簡略化のために、図２では、このような個別の構造体は示されていない。
図２の例示的な自動較正ウェハーの一部として示されるセンサは、例えば複数の第１の画像センサ２２２を含んでよく、これらセンサは、例えばＣＣＤ又はＣＭＯＳデバイスであってよい。第１の画像センサ２２２は、光学部品又は他の集束システムを伴って構成され、下向きの視野を提供するように構成されてよい。図２に示すように、第１の画像センサ２２２の視野２２８は、細長い矩形領域として示されており、この領域は、自動較正ウェハー２００が、較正ウェハー２６０、エッジリング２６２、及びウェハー支持体２５２の上方で所定の高さ又は高さ範囲に（例えば、ウェハーをウェハー支持体２５２に送達するときに、ウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタが、通常、存在するであろう高さに）位置決めされているときに、較正ウェハー２６０の外側エッジ、エッジリング２６２の内側及び外側エッジ、並びにウェハー支持体２５２の外側エッジの全体にわたって広がっている。第１の画像センサ２２２の各々の視野２２８は、様々な形状、例えば、円形又は楕円形のいずれかであってよく、また、半径方向外向きに延びる量が図示したものよりも小さくてよい。例えば、いくつかの実現形態では、第１の画像センサ２２２の視野２２８は、エッジリング２６２の内側エッジをキャプチャするがエッジリング２６２の外側エッジをキャプチャしない程度にのみ十分に遠くまで延びてよい。第１の画像センサ２２２が較正ウェハー２６０の外側エッジ及び、使用される場合はエッジリング２６２の内側エッジの概ね真上に位置するように、第１の画像センサ２２２を位置決めすることにより、第１の画像センサ２２２は、画像内の様々な基準部分、例えばそのような構成要素のエッジ、の間に存在し得るいかなるギャップのサイズもより正確に反映し得る画像データを取得するように位置決めされてよい。具体的には、そのような画像センサの配置が、高さの不整合がギャップサイズの決定に及ぼし得る影響を低減させる場合があり、それにより、より正確なギャップサイズの推定につながる。例えば、画像センサが、例えば自動較正ウェハーの中心近くに取り付けられた画像センサの場合のように、自動較正ウェハーに対して非常に浅い角度にある視線に沿ってギャップの画像データを取得する場合、エッジリング又は較正ウェハーのいずれかの高さの僅かな変動が拡大され、ギャップサイズが、予測できない形で変動する場合がある。自動較正ウェハーの周辺の近くに画像センサを配置することにより、そのような影響が与え得る影響を大幅に低減させるように機能する場合がある。
第１の画像センサ２２２に加えて、自動較正ウェハー２００は、場合によっては、更なる画像センサ、例えば中央に位置する下向きの第２の画像センサ２２４、を含んでよく、これは、自動較正ウェハーの中心の真下の画像を取得するように構成されてよい。そのような画像センサは、半導体ウェハーの中心が典型的には配置される場所の近くに、画像化される基準部分が位置するような較正ルーチンで使用されてよく、例えば、自動較正ウェハーに対するウェハー支持体の中心の場所を見つけることを支援するために、ウェハーを収容するウェハー支持体が、ウェハー支持体の中心に位置する十字線の基準マークを有し、それが第２の画像センサにより画像化されてよい。例えば、自動較正ウェハー２００がウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタによりウェハー支持体上に位置決めされると、ウェハー支持体の場所をウェハーハンドリングロボットに教育することを促進するために、ウェハー支持体は、第２の画像センサ２２４により画像化され得る基準部分を中央に有してよい。そのようなセンサを使用して、自動較正ウェハーをウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタ上でセンタリングすることもできる。例えば、ウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタは、自動較正ウェハー２００がエンドエフェクタ上で概ねセンタリングされている場合に、第２の画像センサ２２４により観察可能な場所に概ね位置決めされている基準部分を含んでよい。自動較正ウェハーを取り出すためにウェハーハンドリングロボットが作動される場合、基準部分が第２の画像センサ２２４の視野内に入るように、エンドエフェクタを自動較正ウェハーの下に移動させてよい。次いで、第２の画像センサ２２４に基準部分の画像を取得させてよく、その画像を分析して、自動較正ウェハー２００の中心に対して基準部分が中心から、どの程度ずれているかを決定してよい。次いで、自動較正ウェハー２００に対する基準部分の中心性のずれが許容可能な限度まで低減されるように、ウェハーハンドリングロボットにエンドエフェクタを再配置させることができる。本明細書で論じられる自動較正ウェハー２００の他の実現形態では、半径方向ギャップデータ及び／又は中心性データを取得するために、画像センサ以外のセンサを使用してよいことが理解されるであろう。例えば、超音波センサを使用して、三次元基準部分を示し得る等高線マップを取得してよく、上述した距離及びギャップは、そのような距離及びギャップを画像データから決定できる方法と同様の方法で、それら等高線マップから決定されてよい。したがって、上述した基準部分の間のギャップ及び／又はウェハー支持体に対する自動較正ウェハー２００の中心性、を評価するために使用できる任意のセンサを、上述した画像センサの代わりに使用してよいことが理解されるであろう。
自動較正ウェハー２００のいくつかの実現形態はまた、１つ以上の振動センサ２３０、方位／傾斜センサ２３２（単数又は複数）、及び／又は１つ以上の近接センサ２３４などの、様々な非画像センサを含んでよい。
振動センサ２３０を使用して、様々な動作中に、例えば、ウェハーハンドリングロボットの動作中、又はリフトピンの後退又は伸長中に、自動較正ウェハーが経験する振動を監視してよい。例えば、いくつかのウェハーステーションでは、ウェハー支持体は、ペデスタル又は同様の構造体であってよく、複数の、例えば３つの、リフトピンを含んでよく、これらは、静電チャック（ＥＳＣ）又は他のウェハー支持構造体に対して垂直に並進されてよい細いピンである。そのようなリフトピンは、典型的には、ウェハー支持体上でセンタリングされた半導体ウェハーにより規定される円形の境界内において正三角形状に構成される。したがって、リフトピンがウェハー支持体の表面に対して伸長位置にある場合、リフトピンは、そのウェハーステーションに存在するどんなウェハーでも支持する。リフトピンがウェハー支持体内に後退した場合、リフトピンにより支持されているウェハーは、ウェハー支持体の上面と接触する。リフトピンのそのような後退中に、ウェハーは、例えば機器の損耗により生じる、小さな振動を経験する場合がある。振動センサ（単数又は複数）を使用して、そのような振動の性質を評価し、リフトピン機構の健康状態の指標を提供することができる。振動センサは、例えば、加速度計、圧電振動センサ、光学距離測定センサ、又は光学マイクロフォン（そのようなセンサは、例えば、ウェハー支持体に対する自動較正ウェハーの基板の変位を測定することにより振動を検出し、それによりウェハーが経験した振動レベルに関する洞察を提供し得る）、及び他のタイプのセンサを含んでよい。
方位／傾斜センサ２３２（単数又は複数）を使用して、ウェハー支持体又は他の構成要素が自動較正ウェハー（したがって他のウェハー）を水平な状態で支持しているか否かを評価してよい。例えば、ウェハー支持体のリフトピンのうちの１つが他のリフトピンよりも短く又は長くなった場合、ウェハー支持体により支持されているウェハーは僅かな傾きを示すことになる。このような傾斜により、ウェハーの一方の側がウェハーの他方の側より先にウェハー支持体に接触する場合があり、これにより、ウェハーがウェハー支持体上に配置される状態に僅かな変動が生じる場合があり、状況次第では、ウェハー支持体上に配置している間に、リフトピンのいくつかとウェハーとの間で摺動移動が生じる場合がある（これにより、ウェハーが損傷を受ける及び／又は粒子汚染を生じさせる場合がある）。加えて、自動較正ウェハーがウェハー支持体上に配置された後、そのようなセンサを使用してウェハー支持体自体の水平度が評価されてよい。したがって、方位センサを有する自動較正ウェハーを使用して、ウェハー支持体と他の機器の両方の水平度を評価してよい。方位センサは、例えば、加速度計、及び傾きセンサ又は傾斜計を含んでよい。
図３は、自動較正ウェハー３００を支持するように示されている伸長されたリフトピン３７２を有するウェハー支持体３５２の図を示す。リフトピン３７２を下向きに後退させて（及び／又はウェハー支持体３５２を上向きに並進移動させて）、自動較正ウェハー３００をウェハー支持体３５２上に配置させることができる。
近接センサ２３４（単数又は複数）を使用して、ウェハーステーションにおける様々な構造体の高さを評価することができる。例えば、ウェハー支持体上の、例えばウェハー支持体のＥＳＣ上の、エッジリング又はエッジリングの一部分の高さを、その円周の周りにおいて評価することが望ましい場合がある（エッジリングの円周方向の不均一な高さが、プロセスの不均一性を発生又は増加させる場合がある）。近接センサが自動較正ウェハーに設けられ、自動較正ウェハーとエッジリング（又は他の構造体）との間における直接的又は間接的な距離測定を可能にする場所に位置決めされると、得られたデータを使用して、エッジリング又はその一部分の高さが、その円周の周りでどれくらい均一であるかを決定することができる。
自動較正ウェハーの他の実現形態では、自動較正ウェハーをエッジリング上に配置して、エッジリングにより支持されることが可能なようにしてよい。いくつかのそのような実現形態では、自動較正ウェハーは、エッジリングの内径を超えて延びエッジリングの最上面上に載ってよい部分を有してよい（一方、エッジリングと共に使用されることが意図される半導体ウェハーは、典型的には、エッジリングの内径内に完全に含まれる）。しかしながら、他のそのような実現形態では、自動較正ウェハーは、エッジリングと共に使用されるように構成されている半導体ウェハーの直径と同様の直径を有するように寸法決めされてよい。いくつかのそのような実現形態では、エッジリングは階段状の内径を有してよく、例えば、エッジリングの上面は、エッジリングと共に使用される半導体ウェハーの直径よりも僅かに大きい直径を有してよく、及びエッジリングの底面は、それら半導体ウェハーの直径よりも僅かに小さい直径を有してよい。結果として得られる形状は、エッジリングにおける環状の凹んだ表面であり、これを使用して、処理中に半導体ウェハーを支持することができる。したがって、そのようなエッジリングにより支持されている自動較正ウェハーは、自動較正ウェハーを支持するウェハー支持体との間に小さなギャップを有する場合がある。近接センサを使用して、自動較正ウェハー／エッジリングの円周の周りの様々な場所において、このギャップのサイズを決定できる。結果として得られる測定値を分析して、ウェハー支持体と自動較正ウェハーとの間におけるエッジリングの部分での水平度又は厚さの変動を決定できる。
図４は、エッジリングの高さを決定するために使用してよい近接センサのセットを有する自動較正ウェハーの側面図を示す。図４では、エッジリング４６２がウェハー支持体４５２上に位置決めされている。自動較正ウェハー４００は、エッジリング４６２の円周方向レッジ上に載るように位置決めされ、したがって、ウェハー支持体４５２の僅かに上で保持されている。図から分かるように、エッジリングは、レッジ領域において高さが不均一である。レッジの右側は左側よりも高く、その結果、自動較正ウェハー４００は、ウェハー支持体４５２及びエッジリング４６２に対して僅かな角度を有する。自動較正ウェハー４００内の近接センサ４３４は、各近接センサ４３４と、最も近い対向する表面、例えばウェハー支持体４５２の上面、との間の距離を測定するように構成されてよい。この場合、左近接センサ４３４は距離Δ1を測定し、右近接センサ４３４は距離Δ2を測定した。これらの距離を１つ以上の条件に対して評価して、エッジリングの高さが許容値を超えているか否かを判断することができる。例えば、いくつかの実現形態では、｜Δ1－Δ2｜＞ｘ、又はｍａｘ（Δ1、Δ2）＞ｙ、であれば、エッジリングは限界を超えるエッジリング高さを有すると考えることができ、是正処置が取られる場合があり、例えば新しいエッジリングの設置が要求される。
いくつかのそのような実現形態では、２セットの近接センサが自動較正ウェハー上に設けられてよい。一方のセットは、自動較正ウェハーとエッジリングとの間の距離測定値を取得するように位置決めされ、他方のセットは、自動較正ウェハーと、エッジリングの中央に配置された較正ウェハー又はウェハー支持体の表面など、エッジリング以外の構造体との間の距離測定値を取得するように位置決めされる。そのような実現形態では、自動較正ウェハーは、例えば、リフトピン又はウェハーハンドリングロボットにより支持されて、エッジリングのすぐ上の場所に位置決めされてよく、近接センサは、自動較正ウェハーとエッジリングとの間の、及び自動較正ウェハーと他の構造体との間の、距離測定値を取得するために使用されてよい。そのような実現形態では、自動較正ウェハーは、半導体処理ツールで使用される典型的な半導体ウェハーよりも大きく寸法決めされ（又はその直径を超えて突出する部分を有し）、その結果、自動較正ウェハーは、十分なマージンでエッジリングに半径方向にオーバーラップして、自動較正ウェハーに取り付けられた近接センサがエッジリングに半径方向にオーバーラップし、したがってエッジリングの上向きの表面とそれら近接センサとの間の距離を決定することが可能になる。エッジリングの中央開口部に半径方向にオーバーラップするように、他の近接センサを自動較正ウェハー上に位置することができ、それにより、これら近接センサが、自動較正ウェハーと、例えば、エッジリングの中央に配置された較正ウェハー、又はそのようなウェハーが存在しない場合はウェハー支持体の露出面、との間の距離測定値を取得することが可能になる。
近接センサの両方のセットから同時の測定値を取得し、例えば、自動較正ウェハー／エッジリング間の距離を、対応する自動較正ウェハー／ウェハー支持体間の距離又は自動較正ウェハー／較正ウェハー間の距離から差し引くことにより、各近接センサの場所におけるエッジリング高さの推定値を決定してよい。
図５は、２セットの近接センサを有する別の自動較正ウェハーの側面図を示し、各セットは異なる直径の円形経路に沿って位置している。図５では、自動較正ウェハー５００が、ウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタ５５８により、ウェハー支持体５５２及びエッジリング５６２の上方で支持されている。自動較正ウェハー５００が名目上はエッジリング５６２の上方でセンタリングされている場合、最も外側の近接センサ５３４が、エッジリング５６２に半径方向にオーバーラップする半径方向位置に位置し、最も内側の近接センサ５３４が、エッジリング５６２の内部に半径方向にオーバーラップする半径方向位置に位置している。近接センサ５３４を制御して、近接センサ５３４と近接センサの直下の表面との間の距離、例えば、距離Δ1a、Δ2a、Δ1b、及びΔ2b、を同時に決定してよく、これを評価して、エッジリングの高さが許容範囲を超えて変化しているか否かを判断してよい。例えば、｜Δ2a－Δ2b｜＞ｘ若しくはｍａｘ（Δ2a，Δ2b）＞ｙであれば、又は｜（Δ1a－Δ1b）－（Δ2a－Δ2b）｜＞ｘ若しくはｍａｘ（（Δ1a－Δ1b），Δ2a－Δ2b））＞ｙであれば、エッジリングの高さは許容可能な閾値を超えていると考えられ得る。いくつかのそのような実現形態では、この測定を使用して、エッジリングリフトピンを作動させて、エッジリングの高さをウェハー支持体よりも上に、例えばＥＳＣよりも上に、調整して、エッジリングの高さをウェハー支持体、例えばＥＳＣ、よりも上に維持することができる閉ループシステムを作成することができる。同様の手法をエッジリングリフトピンの初期較正に使用して、例えば、ウェハー支持体に対してエッジリングを平らにするために、各エッジリングリフトピンが個々の高さがどれ程でなければならないかを決定することができる。明確にするために、ウェハー支持体は、複数セットのリフトピンを有してよく、例えば、あるセットは、半導体ウェハーが配置されることになるウェハー支持体の領域内の場所に位置するリフトピンを含んでよく、別のセットは、その領域の外側に位置するがエッジリングが占めるウェハー支持体のゾーン内にあるリフトピンを含んでよいことに留意されたい。リフトピンの各セットは、半導体ウェハーを持ち上げるか若しくは降ろすために、又はエッジリングを持ち上げるか若しくは降ろすために別々に作動させてよい。
例えば、容量性距離センサ、誘導性距離センサ、光学ベースの距離センサなどを含む様々なタイプの近接センサが使用されてよい。場合によっては、自動較正ウェハーは、１つ以上の他のタイプのセンサ、例えば、温度センサ、圧力センサ、湿度センサ、光センサなども含んでよい。
自動較正ウェハーに含まれる様々なセンサは、１つ以上の第１のプロセッサ２１０及び１つ以上の第１のメモリ２１２を含んでよい第１のコントローラ２０８に通信可能に接続されてよい。第１のコントローラ２０８はまた、電源２１４、例えば、電池、キャパッテリ（ｃａｐａｔｔｅｒｙ）、又は他の電源に電気的に接続されてよい。いくつかの実現形態では、例えば自動較正ウェハー２００がドッキングステーション内に配置されるとき、例えば自動較正ウェハー２００を格納するために使用されるドッキングステーションに位置する充電フィーチャに位置合わせされた場所に配置された電気接触ピンにより、電源２１４が充電フィーチャに動作可能に接続されてよい。図２に示す実現形態では、無線充電機能２１６が示され、これは、例えば、Ｑｉ互換誘導充電コイルなどの誘導充電コイル、又は他の好適な無線充電インターフェースであってよい。そのような場合、自動較正ウェハー２００を格納するために使用されるドッキングステーションが、自動較正ウェハー２００がその中に配置されたときに自動較正ウェハー２００を充電するように構成されている同様の無線充電インターフェースを有してよい。
第１のコントローラ２０８はまた、第１の無線通信インターフェース、例えば、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、又は他の無線通信インターフェースに通信可能に接続されてよく、それにより、コマンド及び／又はデータが、第１のコントローラ２０８、したがって自動較正ウェハー２００から、及び／又はこれらに送信されてよい。例えば、自動較正ウェハー２００とインターフェースする半導体処理ツールが、１つ以上の第２のプロセッサと１つ以上の第２のメモリとを有する第２のコントローラを含んでよい。第２のコントローラは、第２の無線通信インターフェースに通信可能に接続されてよく、第２の無線通信インターフェースは次いで、自動較正ウェハーの第１の無線通信インターフェースとインターフェースするように構成されてよい。したがって、自動較正ウェハー２００は、半導体処理ツールと無線で通信することができ、それにより、情報、コマンド、及び他のデータが自動較正ウェハー２００と半導体処理ツールとの間で送信されることが可能になる。
図６は、例示的な自動較正ウェハーの写真である。自動較正ウェハー６００は、この例では再充電可能電池である電源６１４を含む様々な構成要素間の電気的接続を提供するプリント回路トレースを有する基板６０２、プロセッサ６１０、メモリデバイス６１２、及び無線充電中に再充電可能電池に誘導的に電力を伝達するために使用できる無線充電機能６１６、を含む。図６ではまた、基板６０２の周囲に等間隔で間を空けた場所に取り付けられた３つの第１の画像センサ６２２、並びに中心に取り付けられた第２の画像センサ２２４が見える。第１の画像センサ６２２の各々の概ね近傍に、対応する近接センサ６３４が位置し、これは、この例では容量性近接センサである。
図７は、別の例示的な自動較正ウェハー７００のラインで描いた平面図を示す。この例では、自動較正ウェハー７００は略円形の基板７０２を有し、基板は外周の周りに間隔を空けて配置された３つのローブを有し、各ローブが、対応する第１の画像センサ７２２を収容している。この例では、基板７０２は一般に、典型的な半導体ウェハーと同じ直径を有する。ローブはこの直径を超えて延び、第１の画像センサ７２２の感光性領域が、例えば、下に配置された半導体ウェハーの外側エッジの上方にセンタリングされ、自動較正ウェハー７００の下方にセンタリングされるように、第１の画像センサ７２２を位置決めすることを可能にする。この例における自動較正ウェハー７００はまた、２つの電源７１４、例えば再充電可能電池、を含み、この電源は、無線充電機能７１６、例えば誘導充電コイル、を使用して充電されてよい。電池は、自動較正ウェハー７００の様々な電気構成要素、例えば、プロセッサ７１０、メモリ７１２、無線通信インターフェース７１８、第１の画像センサ７２２、第２の画像センサ７２４、近接センサ７３４、及び方位又は傾斜センサとして使用され得る加速度計７３６に電力を供給してよい。
図８ａ～図８ｉは、自動較正ウェハーを使用する様々な段階における半導体処理ツールの概略図を示す。図８ａには、半導体処理ツールの一部分が示される。半導体処理ツールの図示された部分は、２つのウェハーステーション８４４ａ及び８４４ｂを含むが、ツールは、更に別のウェハーステーションも含んでよい。各ウェハーステーションは、半導体処理ツールにより実施される様々な作業中に１つ以上のウェハーを配置できる場所に対応している。ウェハーステーションは、例えば、ただし限定するわけではないが、ツールのプロセスチャンバ（単数又は複数）内、処理前又は後にウェハーを保管するために使用されるバッファ内、圧力が異なる環境、ロードポート、ロードポートにドッキングできる前開き一体型ポッド（ＦＯＵＰ）などの間でウェハーを移送することを可能にするエアロック又はロードロック内、に存在する。図８ａでは、ウェハーステーション８４４ａは、半導体処理チャンバ８５０により提供されている。対照的に、ウェハーステーション８４４ｂは、自動較正ウェハー８００の保管専用のドッキングステーション８６８により提供される（しかし、いくつかの実現形態では、そのような専用のドッキングステーションが含まれない場合がある）。ドッキングステーション８６８は、自動較正ウェハー８００を充電するための特徴（図示せず）を有し得るか、そうでなければ、自動較正ウェハー８００の様々な態様とインターフェースするように構成され得る。いくつかの実現形態では、ドッキングステーションは、真空移送モジュール（ＶＴＭ）内に位置して（又はそれに取り付けられて）、真空移送モジュール内のウェハーハンドリングロボットによりアクセスすることが可能であってよく、次いで、ウェハーハンドリングロボットが自動較正ウェハーを使用して訓練されてよい。他の実現形態では、ドッキングステーションは、装置フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）又は他の大気圧又は大気圧近傍圧力の場所に位置していてよく、この場合、ＥＦＥＭ内に位置するウェハーハンドリングロボットを使用して自動較正ウェハーを最初に取り出し、次いで、ＶＴＭ内に位置する別のウェハーハンドリングロボットに移送されてよい。
各ウェハーステーション８４４は、ウェハーステーション８４４ａのウェハー支持体８５２ａ／ペデスタル８５４などの関連するウェハー支持体８５２を有してよい（ウェハーステーション８４４ｂ内にはウェハー支持体が示されていないが、ウェハーステーションもウェハー支持体を有してよく、ウェハーステーション内に自動較正ウェハー８００が配置されたときに、ウェハー支持体が自動較正ウェハーを収容してよい）。場合によっては、ウェハーステーションは、アクティブウェハーセンタリング（ＡＷＣ）システム８６６に関連付けられてよく、これにより、関連するウェハーステーション８４４にウェハーが導入される又は除去される際に、ウェハー中心場所の測定値を取得することが可能になってよい。この例では、ＡＷＣシステム８６６は、ウェハーステーション８４４ａに関連付けられており、２つの垂直に向いた光学ビームセンサ（ＡＷＣシステム８６６内のドットにより表される）を含み、ウェハーのエッジが、いずれかの光学ビームをいつ横切ったかを検出してよい。先に論じたように、ＡＷＣシステム８６６を使用して、特定の既知の基準フレームに対して、ツールのウェハーハンドリングロボット８５６のエンドエフェクタ８５８により支持されているウェハーの中心場所を決定することができ、それにより、ウェハーを所望の場所に配置する前に、実施する必要があり得る何らかの位置決め補正に関して決定することが可能になる。
図８ａに示すように、ウェハーハンドリングロボット８５６は、エッジリング８６２をウェハー支持体８５２ａ／ペデスタル８５４上に配置するための準備として、エンドエフェクタ８５８上でエッジリング８６２を支持している。自動較正ウェハー８００は、暫定的に、ウェハーステーション８４４ｂ／ドッキングステーション８６８内に一時的に保管されている。
図８ｂでは、ウェハーハンドリングロボット８５６が作動されて、ウェハー支持体８５２ａ／ペデスタル８５４上で名目上はセンタリングされた場所にエッジリング８６２を配置し、更に作動されて、ウェハーステーション８４４ｂ／ドッキングステーション８６８から自動較正ウェハー８００を取り出す。
図８ｃでは、ウェハーハンドリングロボット８５６は、ウェハーステーション８４４ｂ／ドッキングステーション８６８から自動較正ウェハー８００を取り出し終えて、自動較正ウェハーをウェハー支持体８５２ａ／ペデスタル８５４及びエッジリング８６２上に位置決めする準備をしている。
図８ｄでは、ウェハーハンドリングロボット８５６は、自動較正ウェハー８００をウェハー支持体８５２ａ／ペデスタル８５４及びエッジリング８６２上に位置決めするように、エンドエフェクタ８５８を伸長させている。したがって、自動較正ウェハー８００の外側エッジに沿って間隔を置いた３つの点線の矩形により示される、自動較正ウェハー８００の下向きの第１の画像センサ、の視野が、エッジリング８６２、及びウェハー支持体８５２ａ／ペデスタル８５４の１つ以上のフィーチャを含むように、自動較正ウェハー８００が位置決めされる。次いで、第２のコントローラ８４２は、自動較正ウェハー８００の第１のコントローラに、例えば、エッジリング８６２の内側エッジと、ウェハー支持体８５２ａ／ペデスタル８５４の基準部分、例えばウェハー支持体８５２ａのＥＳＣの外側エッジ、との間のギャップの画像データを、第１の画像センサから取得させる。先に論じたように、これらのギャップを使用して、エッジリング８６２の中心がウェハー支持体８５２ａ／ペデスタル８５４の中心に対してオフセットされている量を決定してよい。このオフセットが許容閾値を超えている場合、オフセットを減らすためにエッジリングが再配置されてよい。この例では、エッジリング８６２は許容できる程度に配置されており、ウェハーハンドリングロボット８５６は、図８ｅに示すように、ウェハーステーション８４４ａから自動較正ウェハー８００を除去し、それをウェハーステーション８４４ｂに戻してよい。
図８ｆでは、ウェハーハンドリングロボットは、較正ウェハー８６０を取り出すように作動されており、較正ウェハーもまた、ドッキングステーション８６８内に、例えば自動較正ウェハー８００の下方又は上方に格納されてよく、又は完全に異なる場所から、例えばロードロック又はエアロックから取得されてよい。較正ウェハー８６０は次いで、ウェハーステーション８４４ａ／半導体処理ステーション８５０内に配置されてよく、図８ｇに示すように、エッジリング８６２の中心に対して名目上センタリングされるようにウェハー支持体８５２ａ／ペデスタル８５４に移送されてよい。
図８ｈでは、ウェハーハンドリングロボットが再び作動されて、自動較正ウェハー８００をウェハーステーション８４４ｂ／ドッキングステーション８６８から取り出している。図８ｉでは、ウェハーハンドリングロボットが更に作動されて、自動較正ウェハー８００を、ウェハー支持体８５２ａ／ペデスタル８５４、較正ウェハー８６０、及びエッジリング８６２の上に位置決めしている。図８ｄと同様に、次いで自動較正ウェハー８００を制御して、エッジリング８６２と較正ウェハー８６０との間のギャップ、例えばギャップ８６４、の画像データを取得してよく、それにより、較正ウェハー８６０の中心とエッジリング８６２の中心との間のいかなるオフセットをも決定することが可能になる。
上で論じたような、自動較正ウェハーを用いて実施できる様々な手法について、図９～図１４を参照して以下でより詳細に調べる。
図９は、自動較正ウェハーを使用してウェハーステーションにおける構造体の基準点の場所を決定する手法のフローチャートを示す。そのような手法は、例えば、ウェハーが配置され得る（又は取り出され得る）様々な場所をウェハーハンドリングロボットに教育する際に使用されてよい。ブロック９０２において、ウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタを使用して自動較正ウェハーが取り出されてよい。ブロック９０４において、自動較正ウェハーがウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタ上にセンタリングされてよい（いくつかの実現形態では、ブロック９０２及び９０４が同時に実行されてよい）。例えば、自動較正ウェハー中心（又は自動較正ウェハー上の他の既知の基準点）がエンドエフェクタの既知の基準点上にセンタリングされるように、自動較正ウェハーがエンドエフェクタ上に配置されてよく、それにより、２つの基準点間の空間的関係が確立され、自動較正ウェハーを使用して取得された測定値を、ウェハーハンドリングロボットにより使用される座標系にマッピングすること又は変換することが可能になる。
エンドエフェクタへの自動較正ウェハーのそのような配置は、物理的インデックスフィーチャの使用、又は自動較正ウェハーがエンドエフェクタに適切に位置決めされていることを保証する他の接触に基づく手法の使用を含む、任意の好適なメカニズムにより実現できる。しかしながら、場合によっては、代わりに自動較正ウェハー自体の画像化機能を使用して、自動較正ウェハーをエンドエフェクタ上で確実にセンタリングしてよい。例えば、自動較正ウェハーをエンドエフェクタ上にロードする直前に、自動較正ウェハーがエンドエフェクタの上で位置決めされてよく、自動較正ウェハーのうちの１つ以上の画像センサを起動させて、エンドエフェクタ又はエンドエフェクタ領域の画像を取得させてよい。エンドエフェクタの画像化された部分は、例えば、エンドエフェクタ上の基準点、例えばエンドエフェクタ上に完璧に配置された理論上の半導体ウェハーのＸＹ中心点と一致するエンドエフェクタ上の場所、を画定する基準部分を含んでよい。次いで、この画像データを分析して、自動較正ウェハーの基準点、例えば自動較正ウェハーの中心が、エンドエフェクタの基準点／基準部分からオフセットしている程度が決定されてよい。次いで、ウェハーハンドリングロボットが作動されて、自動較正ウェハーがエンドエフェクタに配置される前に、このオフセットを低減又は相殺させるようにエンドエフェクタを移動させることができ、それにより、自動較正ウェハーはエンドエフェクタ上でセンタリングされる。
ブロック９０６において、較正のために、例えば、ウェハーステーションの構造体、例えばウェハー支持体、における、ウェハーステーションに送達されるウェハーの中心が位置するように意図されている基準点の決定のために、ウェハーステーションが選択され得る。ブロック９０８において、ウェハーハンドリングロボットが作動されて、例えば、自動較正ウェハーが、選択されたウェハーステーションのウェハー支持体の基準点上に概ねセンタリングされるように、選択されたウェハーステーションの上にエンドエフェクタ及び自動較正ウェハーが位置決めされてよい。そのような初期位置決めは、例えば、システムにおける様々な構成要素の設計された通りの場所に基づいて決定されたウェハー支持体の基準点の場所の推定に基づくことができ、これにより、一般に、ほとんどの場合、配置精度を１ミリメートル以内又は数ミリメートル以内にすることを可能にできる。
ブロック９０８において、選択されたウェハーステーションに位置するターゲット構造体上の基準部分（単数又は複数）の画像データを、自動較正ウェハーに取得させてよい。基準部分（単数又は複数）は、例えば、ウェハーステーションに送達されるウェハーの中心が位置するように意図されている、ウェハーステーションの基準点に関連付けられてよい。例えば、選択されたウェハーステーションにおけるウェハー支持体のＥＳＣの外側エッジは、基準部分として機能し得る。そのような基準部分は、ウェハーステーションの基準点を直接的に示すわけではない場合があるが、それでも明確に画定し得る。例えば、ＥＳＣの円形又は円弧状のエッジが、基準点として機能する中心点を画定し得る。別の例では、ウェハー支持体は、基準点を直接マークするある種の基準部分、例えばエッチングされた「＋」又は他のマーキング、を含んでよく、例えば、ウェハー支持体の中心を基準点にすることができ、「＋」における２本の線の交点が基準点を示すことができる。
ブロック９１２において、自動較正ウェハーに対する、選択されたウェハーステーションの構造体、例えばウェハー支持体、の基準点の場所が、基準部分の画像データに基づいて決定されてよい。例えば、画像データは、構造体の基準点が、自動較正ウェハーの基準点から、例えば自動較正ウェハーの中心から、自動較正ウェハーの座標系において（０．３ｍｍ，０．５ｍｍ）のＸＹオフセットを有することを示し得る。
次いで、ブロック９１４において、構造体の基準点の場所がウェハーハンドリングロボットの座標系に対して決定されてよい。例えば、ブロック９１２において自動較正ウェハーの座標系に対して決定されたＸＹオフセットは、例えば、自動較正ウェハーの座標系とウェハーハンドリングロボットの座標系との間の予想される角度ずれに対応するために、ウェハーハンドリングロボットの座標系における等価な座標に変換するために、座標系変換を受けてよい。
図９の較正手法が使用される場合、場合によっては、この手法を実現する前に、自動較正ウェハーを較正することが望ましい。例えば、自動較正ウェハーの基準点、例えば中心点に対して、画像データを取得するために使用される画像センサ（単数又は複数）の位置を確立して、そのようなセンサから決定される場所情報が適切に処理されるようにすることが望ましい場合がある。各画像センサは、例えば、各画像センサに固有の座標系であって、自動較正ウェハーの基準点から特定のＸＹ距離及び／又は回転角度だけオフセットされた座標系において、（そのようなセンサの各々が有し得るピクセルの矩形アレイ又は線形アレイに基づいて）ＸＹ場所データを提供しているものと考えることができる。自動較正ウェハーを較正することにより、座標系、各画像センサに対して、そのようなＸＹ及び角度オフセットを決定することが可能になる。そのとき、その後に画像センサデータから決定されるいかなる場所も、次に、自動較正ウェハーの基準点の座標系に対して正確に位置するように適切に変換されてよい。
そのような較正の例では、自動較正ウェハーは、インデックスピン又は他の位置合わせ機能を有する固定具内に配置されてよい。インデックスピン又は他の位置合わせ機能は、自動較正ウェハーの外側エッジに接触して、基準部分の上に自動較正ウェハーがセンタリングされるように物理的に制約する。基準部分は、固定具の一部であって、自動較正ウェハーの制約された外側エッジに対してセンタリングされていることが分かっている。いったん自動較正ウェハーが固定具内に取り付けられ、基準部分の上でセンタリングされると、中央に取り付けられた画像センサに基準部分の画像を取得させてよく、次いで、例えば、どのピクセル（単数又は複数）が、基準部分により示される中心点と一致するかについて判断し、それにより、中央に取り付けられた画像センサの画像から得られた任意の場所データを基準点に関連付けられた座標系に変換するために、後で使用され得る情報を提供してよい。同様の基準部分が、固定具内で他の画像センサの視野と一致する場所に設けられて、使用前に全ての画像センサの較正を可能にできる。
図１０は、自動較正ウェハーを使用してウェハーステーションにおける２つの構造体の相対的な位置決めを決定する手法のフローチャートを示す。図１０の手法は、ブロック１００２において始まり、ここでは、半導体処理ツールのウェハーハンドリングロボットを使用して、例えば自動較正ウェハーを保管するために使用されるドッキングステーション又は他の保持領域から、自動較正ウェハーが取り出される。ブロック１００４において、較正のために半導体処理ツールのウェハーステーションが選択されてよい。相対的位置決めが決定されるべき構造体は、選択されたウェハーステーションにおいて既に位置していると想定される。例えば、選択されたウェハーステーションは、例えばウェハー支持体（第２の構造体）上に配置されたエッジリング（第１の構造体）を有してよい。
ブロック１００６において、ウェハーハンドリングロボットを作動させて、選択されたウェハーステーションのウェハー支持体の上に自動較正ウェハーを位置決めしてよい。ウェハーハンドリングロボットは、例えば、選択されたウェハーステーションのウェハー支持体／エッジリングの上方に自動較正ウェハーが名目上はセンタリングされるように位置決めされ、それにより、第１の画像センサが２つの構造体の基準部分、例えば、エッジリングの内側エッジ、及びウェハー支持体のフィーチャのエッジ、例えばウェハー支持体のＥＳＣの外側エッジ、の画像を取得することを可能にする形で、自動較正ウェハーの外周に沿って位置決めされた第１の画像センサをエッジリング及びウェハー支持体の上方に位置決めさせてよい。ブロック１００８では、自動較正ウェハーにそのような画像を取得させてよい。ブロック１０１０では、画像が分析されて、例えば各画像における基準部分間のギャップサイズが決定されてよい。例えば、エッジ検出アルゴリズムを使用して、各画像においてエッジリングの内側エッジ及びウェハー支持体のエッジを識別し、エッジの各ペア間のギャップの相対距離が決定されてよい。エッジの各ペア間の決定されたギャップは、第１の画像センサと画像化された構造体との間の想定される垂直距離に基づいて推定できる。このような推定値はいくぶんは不正確な場合があるが、通常は各画像で同様にスケーリングされている。各構造体に対する基準部分が共通の基準円に沿って位置している場合、例えば、互いに全て同一半径方向にある、エッジリングの円弧状の外側エッジ又は内側エッジ（又はその単一の円形エッジ）が、エッジリングに対する基準部分として機能することができ、互いに全て同一半径方向にある、ウェハー支持体の円弧状エッジ（又はその単一の円形エッジ）が、ウェハー支持体に対する基準部分として機能することができる。他の基準部分が同様の効果のために使用できること、及び本明細書で論じられる手法が、任意の好適な基準部分及び適用可能なアルゴリズムに一般的に適用可能であって、選択された基準部分に基づいてそのような構造体間の相対的オフセットを決定できることが理解されるであろう。
ブロック１０１０において、２つの構造体の画像化された基準部分間の相対的なギャップサイズに基づいて、両方の基準点、例えば構造体、の間のオフセットに関して判断がなされてよい。このようなオフセットを閾値オフセットと比較して、２つの構造体の中心性のずれが許容範囲内にあるか否かを調べることができる。そのような閾値オフセットを、特定の半導体処理手法の不均一性要件に基づいて確立することができる。非中心性の測定値が許容範囲内にない場合、適切なアクションを実行してよい。例えば、測定された中心オフセットに基づいて構造体うちの１つを再配置し、非中心性の測定値が許容範囲内になるまで、この手順を繰り返してよい。
図１１は、自動較正ウェハーを使用してウェハー支持体の中心点の場所を決定する手法のフローチャートを示す。ブロック１１０２において、ウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタを使用して自動較正ウェハーが取り出されてよい。ブロック１１０４において、ウェハーハンドリングロボットエンドエフェクタに対する自動較正ウェハーの位置が決定されてよい。ブロック１１０２及び１１０４は、場合によっては、タンデムで実行されてよい。例えば、自動較正ウェハーがエンドエフェクタの基準点にセンタリングされ、したがってエンドエフェクタに対する自動較正ウェハーの位置が確立されるように、（本明細書で前述したように）ウェハーハンドリングロボットを制御して、エンドエフェクタに自動較正ウェハーをピックアップさせてよい。
ブロック１１０６において、ウェハーステーションが、そのウェハー支持体の中心点を決定するために選択されてよい。ブロック１１０８において、ウェハーハンドリングロボットを作動させて、選択されたウェハーステーションのウェハー支持体の上に、例えばそのウェハーステーションに関連付けられたデフォルトの中心場所に、自動較正ウェハーを位置決めする。
ブロック１１１０において、例えば自動較正ウェハーの１つ以上の画像センサを使用して、ウェハー支持体の基準部分（単数又は複数）の画像データが取得されてよい。そのような基準部分は、例えば、ウェハー支持体の中心に位置するエッチングされたパターンであってよい。代わりに、基準部分は、ウェハー支持体の一部分の、例えばウェハー支持体の一部であるＥＳＣの一部分の、ウェハー支持体の中心点を規定する、円形エッジであってよい。前者の場合、自動較正ウェハーの中心の近くに又は中心に位置する画像センサを使用して、基準部分が画像化されてよい。後者の場合、自動較正ウェハーの外側エッジの近くに位置する画像センサを使用して、基準部分が画像化されてよい。
ブロック１１１２において、画像データが分析されて、自動較正ウェハーの基準点、例えば中心点と、基準部分により規定される、選択されたウェハーステーションの基準点との間のオフセットが決定されてよい。ブロック１１１４において、ブロック１１１２で決定されたオフセットがウェハーハンドリングロボットの座標系に変換されてよい。必要に応じて、ブロック１１１４で決定されたオフセットを考慮するために、選択されたウェハー支持体の中心に対応する「デフォルト」場所を更新してよい（代わりに、デフォルト場所をそのままにして、そのウェハーステーションにおけるその後のウェハー配置のそれぞれに対するオフセットに基づいて調整されてよい）。いくつかの実現形態では、次いで、ウェハーハンドリングロボットを作動させて、自動較正ウェハー中心が、ウェハー支持体に対する更新された中心場所に位置決めされるように、ウェハーハンドリングロボットに、自動較正ウェハーをシフトさせてよい（ブロック１１０８と同様に）。そのような実現形態では、必要に応じて、ブロック１１１０～１１１４を繰り返して、更新されたセンタリングされた位置が適切に中心に置かれていることを確認してよい。更新されたデフォルト場所（又はデフォルト場所の補正）が、依然として許容可能な限界内にない中心間オフセットを生成することが見出された場合、このプロセスを１回以上繰り返してよい。
上記の議論は、自動較正ウェハーを使用して、ウェハー支持体又は他の構造体の中心の絶対場所をウェハーハンドリングロボットにより使用される座標系において決定することに焦点を合わせてきたが、以下で更に説明するように、自動較正ウェハーを使用して、２つの構成要素間の相対的な位置決めを決定してよい。
図１２は、ウェハー支持体上のエッジリングの配置を較正する手法のフローチャートを示す。ブロック１２０２では、半導体処理ツールのウェハーハンドリングロボットを作動させて、ウェハーハンドリングロボットにウェハーステーションからエッジリングを取り出させてよい。ブロック１２０４において、ウェハーハンドリングロボットを更に作動させて、エッジリングを、半導体処理ツールの選択されたウェハーステーションのウェハー支持体、例えばペデスタル上に配置させてよい。ブロック１２０２及び１２０４は任意選択であってよい。なぜなら、エッジリングは手動でウェハー支持体上に配置若しくは設置されたかも知れず、又は、以前に、例えば別の動作フェーズ中に、ウェハー支持体上に配置若しくは設置されたかも知れないからである。
ブロック１２０６において、ウェハーハンドリングロボットを制御して、ウェハーハンドリングロボットにドッキングステーション又は他の場所から自動較正ウェハーを取り出させてよい。ブロック１２０８において、ウェハーハンドリングロボットを更に作動させて、自動較正ウェハーを、選択されたウェハーステーションのウェハー支持体（及びその上に位置決めされるエッジリング）上の場所に位置決めさせてよい。
いったん、選択されたウェハーステーションのウェハー支持体上に位置決めされると、ブロック１２１０において、自動較正ウェハーに、自動較正ウェハーのエッジカメラ、例えば第１の画像センサ、を使用して、エッジリングの内側エッジとウェハー支持体のフィーチャの外側エッジ（又は他の基準部分）、例えばウェハー支持体の一部であるＥＳＣの外側エッジ、との間のギャップの画像データを取得させてよい。
ブロック１２１２において、画像内の基準部分間のギャップの相対的なサイズに基づいて、エッジリングの中心とウェハー支持体の中心との間の推定オフセットが決定されてよい。ブロック１２１４において、推定されたエッジリング／ウェハー支持体オフセットが所定の閾値オフセットを超えたか否かに関して判断がなされてよい。推定されたエッジリング／ウェハー支持体オフセットが所定の閾値オフセットを超えた場合、本手法はブロック１２１６に進んでよく、そこでは、ウェハーハンドリングロボットが作動されて、ウェハー支持体の上方の位置から自動較正ウェハーが除去され、例えばドッキングステーションに（又は何らかの他の一時的保持場所に）戻されてよい。次いで、ブロック１２１８において、ウェハーハンドリングロボットが作動されて、選択されたウェハーステーションのウェハー支持体からエッジリングが取り出されてよい。例えば、ウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタをエッジリングの下に挿入することができるように、リフトピンを使用してエッジリングをウェハー支持体から持ち上げてよく、次いで、リフトピンをウェハー支持体内へと後退させることにより、エッジリングをエンドエフェクタ上に降ろしてよい。
ブロック１２１８において、ウェハーハンドリングロボットを使用して、ウェハー支持体からエッジリングを取り出した後、ウェハーハンドリングロボットを更に制御して、エッジリングのオフセットを考慮した新しい場所にエッジリングセンターが置き直されるように、エッジリングがウェハー支持体上に再配置されてよく、それにより、エッジリング及びウェハー支持体は、互いにより正確にセンタリングされる。ブロック１２１８の後、本手法はブロック１２０６に戻ってよく、エッジリング／ウェハー支持体中心オフセットの更なる評価がなされてよい。必要に応じて、本手法のこの部分は、閾値回数にわたって繰り返されてよく、又はエッジリングとウェハー支持体との間の推定された中心オフセットが所定の閾値オフセット内に入るまで繰り返されてよい。ブロック１２１４において、推定されたエッジリング／ウェハー支持体オフセットが所定の閾値オフセット内にあることが見出された場合、本手法は、ブロック１２２２に進んでよく、ここで、エッジリング配置の較正が完了したと考えてよい。
自動較正ウェハーを使用して２つの構造体間の相対的オフセットの評価が、ウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタに対する自動較正ウェハーの精密な位置決めがなくても、又はその精密な位置決めの知識さえなくても、実現できることが理解されるであろう。特に、本明細書で論じられる手法は、自動較正ウェハーの第１の画像センサの視野が２つの構造体の基準部分間の様々なギャップを画像化できるように、自動較正ウェハーがエンドエフェクタ上に十分にセンタリングされている場合に使用されてよい。ウェハー支持体に対して他の構成要素を中心に置くために、例えばウェハー支持体に対して較正ウェハーを中心に置くために、同様の手法が使用されてよいこともまた理解されよう。
エッジリングについては、いったんエッジリングがウェハー支持体上に適切に配置されると、通常、エッジリングは、多数回のウェハー処理作業にわたって、その位置を維持し得る。しかしながら、較正ウェハーのセンタリングについては、較正ウェハーは、将来の作業において配置されるウェハーの代用又は代理として機能するだけである。したがって、本明細書で論じられる自動較正ウェハー手法を使用して、いったん較正ウェハーが所望の構造体、例えばウェハー支持体又はエッジリング上にセンタリングされると、較正ウェハーは、ウェハーハンドリングロボットを使用して、中心に置かれた場所から除去されて、アクティブウェハーセンタリング（ＡＷＣ）システムを教育するために使用してよく、アクティブウェハーセンタリングシステムは、その結果、次いで、所与のウェハーハンドリングロボットの運動経路に関する、エンドエフェクタに対する較正ウェハーの所望の中心点を「学習」することができ、次いで、そのようなウェハーの中心点と学習された中心点との間のオフセットを決定するために、アクティブウェハーセンタリングシステムを使用して、ウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタ上へのウェハーの将来の配置が評価され得る。次いで、ウェハーハンドリングロボットを作動させて、この決定されたオフセットに対応する形で、ウェハーがウェハー支持体上に配置されてよい。エッジリングは、一般に、多数回の処理作業にわたって所定位置を維持する場合がある一方で、エッジリングは、時には交換される場合があり、そのような後続のエッジリングの配置中にも、そのようなエッジリングとエンドエフェクタとの間のいかなる位置ずれも補償するために、先に論じたような同様のＡＷＣ手法が実施されてよいことが理解されるであろう。
本明細書で論じられる手法を使用して、２つの可動構成要素、例えばエッジリングとウェハー、の間の相対的オフセットが決定されてよい。一例として、図１３は、ウェハー支持体上のエッジリングに対するウェハーの配置を較正する手法のフローチャートを示す。
ブロック１３０２において、半導体処理ツールのウェハーステーションがブロック１３０２において選択されてよい。図１２の手法と同様に、ブロック１３０４において、選択されたウェハーステーションのウェハー支持体上にエッジリングが配置され、次いでブロック１３０６において、例えば、図１２に関して上で論じられたセンタリング手法を使用して、ウェハー支持体上でエッジリングがセンタリングされてよい。ブロック１３０４及び１３０６は任意選択であってよい。エッジリングはまた、選択されたウェハーステーションのウェハー支持体上に、他の手段、例えば手動配置により配置されている場合があり、又は選択されたウェハーステーションを選択する前に、ウェハー支持体上に既に配置されている場合がある。
ブロック１３０８において、ウェハーハンドリングロボットに、較正ウェハー、例えば処理用のウェハーと同じサイズ及び厚さを有する未処理又はダミーのウェハーを、保管場所から取り出させてよい。ブロック１３１０において、ウェハーハンドリングロボットは、較正ウェハーの中心が名目上、エッジリングの中心にセンタリングされるように、選択されたウェハーステーションのウェハー支持体に較正ウェハーを移送させてよい。
ブロック１３１２において、ウェハーハンドリングロボットを制御して、ドッキングステーション又はウェハーハンドリングロボットにアクセス可能な他の場所などの保管場所から自動較正ウェハーを取り出させてよい。ブロック１３１４において、ウェハーハンドリングロボットを制御して、較正ウェハー及び／又はエッジリングの中心点上に自動較正ウェハーが概ねセンタリングされるように、自動較正ウェハーを、選択されたウェハーステーションのウェハー支持体の上に位置決めしてよい。ブロック１３１６において、自動較正ウェハーを制御して、自動較正ウェハーのエッジカメラ、例えば第１の画像センサに、エッジリングと較正ウェハーとの間のギャップの画像データを取得させてよい。
ブロック１３１８において、画像データを分析して、画像内の相対的なギャップサイズに基づいて、エッジリングの内径と較正ウェハーの外径との間のウェハー／エッジリングオフセットを決定してよい。ブロック１３２０において、ウェハー／エッジリングオフセットが所定の閾値オフセットを超えるか否かに関して判断がなされてよい。そうである場合、本手法は、ブロック１３２２に進んでよく、そこで、ウェハーハンドリングロボットが作動されて、自動較正ウェハーがドッキングステーション（又は他の一時的な保持場所）に戻されてよく、次いで、ブロック１３２４に進み、そこで、ウェハーハンドリングロボットが更に作動されて、選択されたウェハーステーションのウェハー支持体から較正ウェハーが取り出されてよい。例えば、ウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタを較正ウェハーの下方に位置決めできるように、ウェハー支持体用のリフトピンに、較正ウェハーをエッジリングから持ち上げさせてよい。いったんそのように位置決めされると、リフトピンを更に制御して、較正ウェハーをエンドエフェクタの上に降ろすことができる。
ブロック１３２６において、ウェハーハンドリングロボットが作動されて、較正ウェハー中心が、ブロック１３１８にて決定されたウェハー／エッジリングオフセットを考慮した新しい場所に配置されるように、選択されたウェハーステーションのウェハー支持体上に較正ウェハーが再配置されてよい。本手法は次いで、ブロック１３１２に戻り、較正ウェハーとエッジリングとの間のギャップサイズの更なる自動較正ウェハーの画像化作業を開始してよい。較正ウェハー及びエッジリングのこの再配置及び中心性の再分析は、例えば、決定されたウェハー／エッジリングオフセットが所定の閾値を下回るまで、又はそのような繰り返しが所定の回数生じるまで、複数回実施されてよい。ブロック１３２０において、ウェハー及びエッジリングが互いに十分にセンタリングされたと判断された場合、すなわち、決定されたウェハー／エッジリングオフセットが所定の閾値内にある場合、本手法は、ブロック１３２８に進んでよく、ここで、ウェハー／エッジリング配置の較正が完了したと考えてよい。この時点で、ウェハーハンドリングロボットを使用して較正ウェハーをウェハーステーションから除去し、例えば、アクティブウェハーセンタリングシステムの訓練に使用してよい。これは、例えば、固定具又は他の機械的センタリングシステムを使用してウェハー支持体に対して手動でセンタリングされた較正ウェハーが使用される場合と同じ方法である。センタリングされたウェハーに基づく、又は較正されたウェハーにおいてウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタ上に別の方法で配置されたウェハーに基づく、アクティブウェハーセンタリングシステムの訓練は、業界でよく知られており、簡潔にするために本開示では詳細に説明されていない。
上述した手法術は、同様の結果を実現するために、様々な異なる方法で実施され得ることが理解されるであろう。例えば、複数のウェハーハンドリングロボット、又はデュアルアーム／エンドエフェクタを有するウェハーハンドリングロボット、を有するツールでは、１つのウェハーハンドリングロボットのアーム／エンドエフェクタを使用して、物体、例えば較正ウェハー及び／又はエッジリングを、ウェハー支持体上に配置又は再配置してよく、一方で、他のウェハーハンドリングロボットのアーム／エンドエフェクタを使用して、自動較正ウェハーを保持してよい。したがって、例えば、第１のアームを使用して、エッジリングをウェハー支持体上に配置し、次いで後退させてよく、次いで、第２のアームが、配置されたエッジリング上で自動較正ウェハーを移動させて、エッジリングとウェハー支持体との間の中心間オフセットの測定値を取得してよい。次いで、第２のアームを後退させてよく、必要に応じて、例えばリフトピンを使用して、エッジリングをウェハー支持体から持ち上げてよく、第１のアームを使用して、エッジリングを再配置して、エッジリングとウェハー支持体との間の中心間オフセットを補正してよい。次いで、第１のアームを引き抜いてよく、第２のアームは、自動較正ウェハーをエッジリング及びウェハー支持体の上で再び移動させて、中心間オフセットの第２の測定値を取得してよい。このプロセスは、エッジリングとウェハー支持体との間の中心間オフセットの所望の量が実現されるまで、必要に応じて繰り返されてよい。
自動較正ウェハーにより導かれる、ウェハー支持体上へのウェハー及び／又はエッジリングの配置が、繰り返しプロセスであって、そのプロセスでは、２つの構造体、例えば、ウェハーとウェハー支持体、エッジリングとウェハー支持体、又はエッジリングとウェハー、の間の相対的オフセットの推定値が自動較正ウェハーを使用して取得され、次いで、その推定値が使用されて、２つの構造体のうちの一方が、静止したままであってよい他方の構造体に対して再配置されるようにガイドされることが更に理解されるであろう。そのような自動較正ウェハーにより支援される配置及び評価は、一般に、測定されたオフセットが、所与の半導体処理ツールの所与の構成要素のセットについて、所定の最大許容可能オフセット内に入るまで繰り返されてよい。エッジリングと較正ウェハーの両方が自動較正ウェハーを使用するセンタリング作業を受ける場合、互いに対して直接センタリングされていない、３つの構成要素（エッジリング、ウェハー支持体、及び較正ウェハー）のうちのいずれかのペア間の相対的な中心オフセットについての更なる評価がなされてよい。例えば、エッジリングがウェハー支持体に対してセンタリングされ、次いで較正ウェハーがエッジリングに対してセンタリングされる場合、較正ウェハーは、ウェハー支持体に対して直接センタリングされていないであろう（エッジリングのセンタリングを介して間接的にセンタリングされているだけである）。そのような実現形態では、自動較正ウェハーを使用して、追加的に、ウェハー支持体に対する較正ウェハーの中心性を評価してよい。いくつかのそのような実現形態では、構造体の各ペアの所定の閾値オフセットは、３つの中心間オフセットのうちの２つが、対応する所定の閾値オフセット内にあることが可能となる一方で、第３の中心間オフセットが、対応する所定のオフセットを実際に超えるように選択されてよい。（もちろん、このシナリオが発生しないような所定の閾値オフセットを選択することも可能であるが、これにより、場合によっては、受け入れ難いプロセス均一性を許容することになる場合があり、又は、いくつかの所定の閾値を、一般に必要な値よりも小さくすることが必要になる場合があり、それにより、実施しなければならない可能性がある、センタリングの反復回数が増加する場合がある）。一般的に言えば、そのような実現形態では、閾値オフセットは、典型的には、閾値オフセットのコンプライアンスに関して、３回中２回成功／３回中１回失敗というシナリオがほとんどの場合に回避されるように選択されてよいが、例えば、エッジリングが、特定の方向に、所定のエッジリング／ウェハー支持体のオフセットの限界にてウェハー支持体に対して位置決めされ、較正ウェハーが、同じ方向に、所定のウェハー／エッジリングのオフセットの限界にてエッジリングに対して位置決めされている場合、較正ウェハーは、較正ウェハー／ウェハー支持体に特有の最大中心間オフセットを超え得る、ウェハー支持体からの最大中心間オフセットを有することになる。
そのような実現形態では、３回中２回成功／３回中１回失敗というシナリオが発生すると、半導体処理ツールは様々な是正措置を講じてよい。例えば、いくつかの実現形態では、半導体処理ツールのコントローラは、ウェハーハンドリングロボットに、較正ウェハー及びエッジリングの一方又は両方を除去させ、次いで、例えば、配置のために、より厳密な対応する所定の閾値オフセットを使用して、上述したのと同様の手法を使用して置き直させてよい。
いくつかの半導体処理ツールは、自動較正ウェハーを使用して、ウェハー支持体に対して両方の構成要素をセンタリングすることにより、較正ウェハー及びエッジリングの配置／センタリング作業の両方を実行してよいことも理解されるであろう（エッジリングをウェハー支持体に対してセンタリングし、較正ウェハーをエッジリングに対してセンタリングするか、又はその逆、の代わりに）。
いったん較正ウェハーがウェハー支持体又はウェハー支持体上にセンタリングされたエッジリングの上にセンタリングされ、次いでアクティブウェハーセンタリングシステムを訓練するために使用されると、訓練されたアクティブウェハーセンタリングシステムは、任意選択で、自動較正ウェハーを使用してテストされて、訓練されたアクティブウェハーセンタリングシステムが、確実にセンタリングされたウェハー配置をもたらすことが保証される。図１４は、ウェハー配置の再現性を検証するためのそのような手法のフローチャートを示す（図１４の手法は、アクティブウェハーセンタリングシステムが既に教育された後に実践されることが意図されている）。この手法は、アクティブウェハーセンタリングシステムが、ウェハー支持体に対してセンタリングされたウェハーで訓練されていることを前提としているが、適切な変更を加えて、例えばエッジリングに対してセンタリングされたウェハーを使用して訓練されたアクティブウェハーセンタリングシステムで使用してもよい。
ブロック１４０２において、半導体処理ツールのウェハーステーションが選択されてよい。選択されたウェハーステーションは、例えば上で論じた手法を使用して、以前にそのウェハー支持体上にセンタリングされた較正ウェハーを有することになり、そのウェハーステーションに関連付けられたアクティブウェハーセンタリングシステムは、その較正ウェハーのセンタリングされた場所に基づいて訓練されていることになる。ブロック１４０４において、半導体処理ツールのコントローラが、半導体処理ツールのウェハーハンドリングロボットに、半導体処理ツールの保持ステーションから、例えばバッファ、ＦＯＵＰ、又は他の場所から、較正ウェハーを取り出させてよい。ブロック１４０６において、選択されたウェハーステーションのウェハー支持体上に較正ウェハーが配置されるように、ウェハーハンドリングロボットが制御されてよい。
較正ウェハーをウェハー支持体上に配置した後、ブロック１４０８において、ウェハーハンドリングロボットに、例えばドッキングステーション又は他の保管場所から、自動較正ウェハーを取り出させてよい。ブロック１４１０において、自動較正ウェハーの第１の画像センサの各々が、その視野内に較正ウェハーのエッジとウェハー支持体のエッジとを有するように、ウェハーハンドリングロボットが作動されて、選択されたウェハーステーションの較正ウェハー及びウェハー支持体上に自動較正ウェハーが位置決めされてよい。
ブロック１４１２において、自動較正ウェハーに、較正ウェハーのエッジとウェハー支持体のエッジとの間のギャップの画像データを取得させ、ブロック１４１４において、ウェハー支持体の中心と較正ウェハーの中心との間のオフセットに関して決定がなされてよい。このオフセットは、後で参照するために保存されてよい。ブロック１４１６において、カウンタＸがＸ＋１にインクリメントされてよく、ブロック１４１８において、Ｘが所与の閾値Ｙを超えたか否かを判断してよい。Ｘは、手法の一部として実施されたテスト配置の数を表してよく、Ｙは、手法の一部として実施されることになるテスト配置の総数を表してよい。
ブロック１４１８において、ＸがＹよりも大きくないと判断された場合、本手法は、ブロック１４０４に戻る前にブロック１４２０に進んでよい。ブロック１４２０において、較正ウェハーは、ランダム化されたオフセットを伴って保持ステーション内の元の場所に又は他の場所に戻されてよく、その後、ブロック１４２２において、ウェハーハンドリングロボットは、デフォルト又は「ホーム」位置に戻される。ランダム化されたオフセットは、通常の動作使用下でのウェハーの典型的な予想されるオフセット、例えば０．８ｍｍ未満のオフセット、以内となるように選択されてよい。したがって、ブロック１４０４において、較正ウェハーが、ウェハーハンドリングロボットにより再び取り出されるとき（ウェハーハンドリングロボットは、通常、較正ウェハーを取り出すために、毎回同じ位置に戻される）、較正ウェハーは、ウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタに対して、それに対応してランダム化されたオフセット位置を有することになる。ウェハー配置のランダム化が、代わりに、他の時間に、例えば保持ステーション又は他の場所から較正ウェハーを取り出す直前に、生じてよく、エンドエフェクタに対する較正ウェハーの位置が同様にランダム化されるように、ウェハーハンドリングロボットにランダム化された変位を与えてよいことも理解されるであろう。このようなランダム化は、通常動作中に保持ステーション内に配置されるウェハーの僅かな位置ずれを表すのに役立つ場合がある。
ブロック１４１８において、十分な試験ウェハー配置が実施されたと判断されると、本手法は、ブロック１４２４に進んでよく、そこで、Ｙ回のウェハー配置に関して中心オフセットが評価又は分析されてよい。そのような分析は、様々な異なる分析手法又は試験のいずれかを含んでよく、例えば、試験ウェハー中心オフセットのキャプチャされた母集団の統計パラメータが決定され、対応する閾値と比較されてよい。例えば、オフセットの平均、中央値、及び標準偏差を決定し、そのような値に対応する閾値に対して評価して、試験手法の結果、ウェハー配置の許容可能な一貫性が得られたか否かを判断してよい。ブロック１４２６において、オフセットがそれらの閾値に対して比較されて（又は、より正確には、オフセットから導出された統計パラメータが、それらの対応する閾値と比較されてよい）、試験が成功したか否かが判断されてよい。ブロック１４２６における比較が、１つ以上の許容可能なパラメータを超えたことを示す場合、本手法は、ブロック１４２８に進んでよく、そこでエラー状態が生成されてよい。ブロック１４２６における比較が、１つ以上のパラメータが全て許容範囲内にあることを示す場合、本手法は、ブロック１４３０に進んでよく、そこで本手法は正常に完了してよい。
エッジリング配置の再現性を評価するために、同様の手法をまた、エッジリングを使用して実行し、例えば、エッジリング配置を繰り返し実施し、各配置間のエンドエフェクタ／エッジリングオフセットをランダム化してよいことが理解されるであろう。
図１５は、エッジリングの高さを評価する手法のフローチャートを示す。ブロック１５０２において、半導体処理ツールのウェハーステーションが選択されてよい。選択されたウェハーステーションは、そのウェハー支持体上の所定位置にあるエッジリングを既に有している必要がある。例えば、図１５の手法を、処理作業中に、そのような作業中にウェハー支持体上の所定位置に残したままのエッジリングを使用して、一定間隔で実施して、半導体ウェハー処理サイクルに繰り返し曝された結果として、エッジリングが不均一に（又は、均一性に関わらず、許容できない程度に）劣化したか否かを判断してよい。
ブロック１５０４において、自動較正ウェハーは、ウェハーハンドリングロボットにより取り出され、次いで、選択されたウェハーステーションのウェハー支持体に送達されてよい。ウェハー支持体への自動較正ウェハーのそのような送達は、例えば、リフトピンを用いてウェハーハンドリングロボットから較正ウェハーを持ち上げ、次いでリフトピンを後退させることにより自動較正ウェハーをエッジリング上に降ろすことにより、自動較正ウェハーをエッジリング上に直接配置することを含んでよい。
ブロック１５０８において、自動較正ウェハーの近接センサを使用して、自動較正ウェハーに、自動較正ウェハーとウェハー支持体との間の距離測定値を取得させてよい。いくつかの実現形態では、そのような距離測定値は、典型的には、自動較正ウェハーの円周の周りの少なくとも３つの場所に位置する近接センサを使用して取得されてよく、それにより、ウェハー支持体の上面により画定される平面に対する自動較正ウェハーにより画定される平面の向きに関して判断することが可能になる。２つの平面間の距離が、エッジリングの内径又は内径の近くにありエッジリング上にセンタリングされた直径の円を中心とする任意の点において、特定の閾値を超えると、これは、エッジリングの厚さが許容範囲外であること、そしてエッジリングを交換する必要があることを示す可能性がある。
ブロック１５１０において、ウェハーハンドリングロボットを使用して自動較正ウェハーがウェハー支持体から除去されてよく、ブロック１５１２において、得られた距離測定値が評価されてよく、測定された距離が、エッジリングが許容可能な高さ制限内にあることを示すか又はないことを示すかについて判断されてよい。例えば、近接距離のいずれかが所定の閾値を下回る（又は上回る）場合、これはエッジリングの高さが小さすぎる（又は高すぎる）ことを示し得る。エッジリングの高さを評価するために使用されてよい別のメトリックは、異なる距離測定値の間の変動である。例えば、自動較正ウェハーを使用する所与の測定サイクルについて、エッジリングに対する最大距離測定値と、そのエッジリングの最短距離測定値との差を、別の所定の閾値と比較して、エッジリングの円周の周りにおけるエッジリングの高さの変化が許容できない量であるか否かを判断してよい。ブロック１５１２において、距離測定値が許容範囲内にあると判断されると、本手法は、ブロック１５１６に進んでよく、そこで成功条件が決定されてよい。ブロック１５１２において、距離測定値が許容範囲内にないと判断されると、本手法は、ブロック１５１４に進んでよく、そこで、不具合又は障害状態が生成されてよい。そのような状態が、新しいエッジリングが取り付けられ、センタリングされ、高さ測定が実行されるまで、半導体処理ツールに、そのウェハーステーションでの更なる処理作業を停止させる場合がある。
先に述べたように、いくつかの実現形態では、自動較正ウェハーを使用して、半導体処理ツールの動的特性、例えばリフトピンの振動及び傾斜、も決定できる。図１６は、リフトピンの振動を評価する手法のフローチャートを示す。
図１６の手法は、ブロック１６０２において開始してよく、そこでは、リフトピンの振動評価のためのウェハーステーションが選択されてよい。ブロック１６０４において、ウェハーハンドリングロボットを作動させて、自動較正ウェハーを、例えばドッキングステーションなどの保管場所から取り出してよい。ブロック１６０６において、自動較正ウェハーは、選択されたウェハーステーションのウェハー支持体の上に位置決めされてよく、その後、ウェハー支持体のリフトピンにより、自動較正ウェハーがウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタから持ち上げられてよい。ブロック１６０８において、自動較正ウェハーにより、自動較正ウェハーの振動センサからの振動データの取得が開始されてよい。そのようなデータはまた、いくつかの実現形態では、これより先に、又は継続的に取得されてよいことが理解されるであろう。ブロック１６１０において、リフトピンを作動させて、自動較正ウェハーを、例えばウェハー支持体に対して垂直方向に移動させてよい。いくつかの実現形態では、そのような運動は、通常のウェハー配置作業中に半導体ウェハーが通常は経験することになるように、自動較正ウェハーをウェハー支持体上に降ろし、次いでそれを再び持ち上げることを含んでよい。他の実現形態では、リフトピンは、通常のウェハー配置運動に対応しない形で作動されてよいが、特定の振動応答を誘発する可能性がより高くなるように設計されてよい。いずれの場合も、自動較正ウェハーは、リフトピンの作動により運動に曝され、振動データは、そのような運動中に、振動センサ（単数及び複数）により収集されてよい。
ブロック１６１２において、ウェハーハンドリングロボットが制御されて、自動較正ウェハーがリフトピンから取り出されてよく、ブロック１６１４において、振動データが分析されて、それが許容範囲内にあるか否かが判断されてよい。例えば、振動の大きさが所定の閾値を超えている場合、又は振動の特定の周波数成分の大きさが所定の閾値を超えている場合、振動測定値は許容限界を超えているとの判断がなされてよく、本手法はブロック１６１８に進んでよく、そこで、障害状態が生成されてよい。リフトピン移動の各段階におけるリフトピン移動の継続時間もまた測定し、許容範囲と比較して、リフトピン機構に障害状態が存在するか否かを判断できる。そのような場合、例えば、リフトピン機構が整備されて問題が解決されるまで、半導体処理ツールは、そのウェハー処理ステーションを使用するウェハー処理作業を一時停止してよい。リフトピン機構がアクチュエータを介して制御される場合、閉ループシステムを実現して、振動データを使用してリフトピン機構を自動的に較正できる。いくつかの実現形態では、リフトピン機構が保守又は修理を必要とするという警告を、半導体処理ツールが生成する場合があるが、リフトピンのその後の振動評価が、リフトピンの作動中に発生する振動が許容可能限界の第２のセットを超えたことを示すまで、そのウェハーステーションでの半導体処理作業を実行し（そしてリフトピン機構を使用し）続けてよい。いくつかのそのような実現形態では、半導体処理ツールは、経験することになる振動の大きさを潜在的に低減させるために、故障状態に遭遇した後に、低減された性能レベルにて、例えば通常のリフトピン機構の速度と比較してより遅い速度にて、リフトピン機構を動作させてよい。このようなスループットが低下した動作は、リフトピン機構が整備されて問題が解決するまで継続されてよく、又はリフトピン機構の動作により発生する振動が更に許容できないレベルに劣化するまで継続されてよいが、その場合、そのウェハーステーション及びリフトピン機構の使用は、保守が実施されるまで中断されてよい。リフトピン機構の振動データは、ビッグデータ及び機械学習機能を有するツール外のデータセンターに送信されてよく、このデータセンターは、多数の同様の半導体処理ツールから振動データを受信して、リフトピンの振動に関する正常又は異常なリフトピンシグネチャを確立する。このような場合、生の振動データ又は振動シグネチャ（機械学習の特徴抽出後の）がデータセンターに送信されてよい。データセンターは、半導体処理ツールの集団全体にわたって受信した振動データを使用して、機械学習モデル、例えばニューラルネットワーク、テンソルフローなど、を訓練して、リフトピン機構を正常又は異常として分類してよい。
自動較正ウェハーで実施できる別のテスト手法は、ウェハー支持体（又は他の機器、例えば、ウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタ、リフトピン機構、ロードポートモジュール（ＬＰＭ）、ウェハー支持体、ＥＳＣなど）の水平度を査定することである。図１７は、ウェハー支持体の水平度を評価するための手法のフローチャートを示すが、この手法は様々な異なるウェハーハンドリング構成要素に対して実践できる。
ブロック１７０２において、半導体処理ツールのウェハーステーションは、そのウェハー支持体の水平度の測定のために選択されてよい。
ブロック１７０４において、半導体処理のウェハーハンドリングロボットに、ドッキングステーション又は他の保管場所から自動較正ウェハーを取り出させてよく、ブロック１７０６において、ウェハーハンドリングロボットが制御されて、自動較正ウェハーがウェハー支持体上に直接配置されてよい。エッジリングがウェハー支持体上に存在して、自動較正ウェハーをウェハー支持体上に直接配置することが妨げられる場合、自動較正ウェハーをウェハー支持体上に配置する前に、例えば半導体処理ツールのウェハーハンドリングロボットを使用して、エッジリングが除去されてよい。
いったん自動較正ウェハーがウェハー支持体上に配置されると、ブロック１７０８において、自動較正ウェハーに、例えば速度計又は傾斜センサなどの方位センサを使用して、水平度測定値を取得させてよい。いくつかの実現形態では、複数の水平度センサを利用して、そのような測定値を取得してよい。
ブロック１７１０において、ウェハーハンドリングロボットを使用して、自動較正ウェハーがウェハー支持体から取り出されてよく、ブロック１７１２において、ウェハー支持体の水平度の測定値が許容範囲内にあるか否かに関して判断がなされてよい。そうでない場合、本手法はブロック１７１４に進んでよく、そこで、障害状態が生成されてよい。そうである場合、本手法はブロック１７１６に進んでよく、そこで、成功状態が生成されてよい。
本明細書に記載される様々な手法を様々な形態で組み合わせて、半導体処理ツールを構成するための完全に自動化されたシステムを提供できることが理解されるであろう。例えば、半導体処理ツールは、半導体処理ツールが入ることができる「初期設定」モードを有するように構成されてよく、そのモードでは、ツールはエッジリングを取り出し、自動較正ウェハーを使用して半導体処理チャンバ内の各ウェハー支持体上にエッジリングをセンタリングし、次いで、各ウェハー支持体について、自動較正ウェハーを使用して、較正ウェハー、関連付けられたエッジリングをセンタリングし、センタリングされた較正ウェハーを用いてアクティブウェハーセンタリングシステム及びウェハーハンドリングロボットを訓練し、次いで、訓練されたアクティブウェハーセンタリングシステムが確実なウェハー配置をもたらすことを確認してよい。半導体処理ツールは、エッジリングと較正ウェハーとに関して中心間オフセットが許容できない距離にドリフトしたかどうかを確認すること、所定の期間又は所定の数のウェハー処理作業が実施された後に、エッジリングの高さが依然として範囲内にあるかどうかを確認すること、及び／又は、ウェハー支持体が水平であるかどうか、及び／又はリフトピンの振動が許容範囲内にあるかどうかを確認すること、などの様々なヘルスチェックを定期的に実施してよい。
上述したように、コントローラはシステムの一部であってよく、システムは、処理ツール（単数又は複数）、チャンバ（単数又は複数）、処理用プラットフォーム（単数又は複数）、及び／又は特定の処理構成要素（ウェハーペデスタル、ガスフローシステムなど）を含む、半導体処理機器を含んでよい。これらシステムは、半導体ウェハー又は基板の処理前、処理中、及び処理後の作業を制御するための電子機器に組み込まれてよい。電子機器は、システム（単数又は複数）の様々な構成要素又は副部品を制御してよい「コントローラ」と呼ばれてよい。コントローラは、処理要件及び／又はシステムのタイプに応じて、本明細書に開示される任意のプロセス、並びに、半導体処理に影響する様々なパラメータ、例えば、処理ガスの送達、温度設定（例えば、加熱及び／又は冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、無線周波数（ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体送達設定、位置及び作業設定、特定のシステムと接続しているか又はインターフェースしているツール及び他の搬送ツール並びに／又はロードロックに対するウェハーの搬出入、を制御するようにプログラムされてよい。
大まかに言って、コントローラは、様々な集積回路、ロジック、メモリ、及び／又はソフトウェアを有し、命令を受信し、命令を発行し、作業を制御し、クリーニング作業を有効にし、エンドポイント測定を有効にするような電子機器として定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェアの形態のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されたチップ、及び／又は１つ以上のマイクロプロセッサ、又はプログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行する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（又はプログラムファイル）の形態でコントローラに通信される命令であって、特定のプロセスを、半導体ウェハー上で若しくは半導体ウェハーに対して、又はシステムに対して実施するための作業パラメータを定義してよい。いくつかの実施形態では、作業パラメータは、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、及び／又はウェハーダイの作製時に、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り定義されるレシピの一部であってよい。
いくつかの実現形態では、コントローラは、システムに統合若しくは接続されるか、又はその他の方法でシステムにネットワーク接続されたコンピュータの一部であるか、又はそのようなコンピュータに接続されたものであるか、又はそれらの組み合わせであってよい。例えば、コントローラは「クラウド」内にあるか、又はファブホストコンピュータシステムの全て若しくは一部であってよく、それによりウェハー処理のリモートアクセスが可能になり得る。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、製造作業の現在の進行状況を監視し、過去の製造作業の履歴を調査し、複数の製造作業から傾向又は性能のメトリックを調査して、現在の処理のパラメータを変更し、現在の処理に続く処理工程を設定するか、又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又はインターネットを含んでよいネットワークを経由して、プロセスレシピをシステムに提供することができる。リモートコンピュータは、パラメータ及び／又は設定の入力若しくはプログラミングを可能にするユーザインターフェースを含んでよく、パラメータ及び／又は設定は次いで、リモートコンピュータからシステムに通信される。いくつかの例では、コントローラは、１つ以上の作業中に実施される各処理工程のためのパラメータを指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タイプ、及びコントローラがインターフェースするか、又は制御するように構成されているツールのタイプに固有のものであってよいことを理解されたい。したがって、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化され、本明細書に記載のプロセスや制御などの共通の目的を目指している１つ以上の個別のコントローラを備えることにより分散されてよい。そのような目的のための分散コントローラの例は、遠隔に位置する（例えば、プラットフォームレベルで、又はリモートコンピュータの一部として）１つ以上の集積回路と通信状態にあるチャンバ上の１つ以上の集積回路であってよく、これらが組み合わされてチャンバでのプロセスを制御する。
限定するわけではないが、例示的なシステムは、プラズマエッチングチャンバ又はモジュール、堆積チャンバ又はモジュール、スピンリンスチャンバ又はモジュール、金属めっきチャンバ又はモジュール、クリーニングチャンバ又はモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバ又はモジュール、物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバ又はモジュール、化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバ又はモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバ又はモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバ又はモジュール、イオン注入チャンバ又はモジュール、トラックチャンバ又はモジュール、及び半導体ウェハーの作製及び／又は製造に関連するか若しくは使用されてよい任意の他の半導体処理システム、を含んでよい。
上述したように、ツールにより実施されるプロセス工程に応じて、コントローラは、他のツール回路又はモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接ツール、隣り合うツール、工場全体に位置するツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、又は半導体製造工場内のツール場所及び／又はロードポートとの間でウェハー容器を搬出入する材料搬送に使用されるツール、のうちの１つ以上と通信し得る。
上記の議論は、典型的には、複数の画像センサを特徴とし、様々な更なる実現形態では、１つ以上の追加のセンサを特徴とする、自動較正ウェハーシステムに焦点を合わせている一方で、いくつかの実現形態は、中央に取り付けられた単一の画像センサのみがあり、エッジには画像センサが位置していない、又はエッジに位置する画像センサのみがあり、中央には画像センサが取り付けられていない、という特徴を有してよい。そのような実現形態は、場合によっては、それに応じて、中央に取り付けられた画像センサとエッジに取り付けられた画像センサの両方を特徴とする実現形態より機能が劣る場合があるが、必ずしもそうでない場合もある。本開示は、そのような代替の実現形態をも包含するものとして理解されるべきである。
本明細書で使用される場合、「ウェハー」という用語は、半導体ウェハー若しくは基板、又は他の同様のタイプのウェハー若しくは基板を指す場合がある。本明細書で使用される場合、ウェハーステーションという用語は、様々なウェハー処理作業又はウェハー移送作業のいずれかの間にウェハーが配置されてよい、半導体処理ツール内の任意の場所を指す場合がある。本明細書では、ウェハー支持体は、半導体ウェハーを受け入れて支持するように構成されている、ウェハーステーション内の任意の構造体、例えば、ペデスタル、静電チャック、ウェハー支持体シェルフなどを指すために使用される。
本明細書で使用される場合、「名目上センタリングされている」という用語は、２つ以上の物体において、特定の場所、例えば中心点又は同様の場所が、ＸＹ平面内で互いに概ね位置合わせされているような相対的配置を指す。そのような位置合わせは、様々な理由で、例えば物体のうちの１つの滑り、センサのドリフトなどにより、完全ではない場合があるが、ほとんどの場合、名目上センタリングされている物体は、完全にセンタリングされている物体から１～２ミリメートル以内にある。
また、本明細書において、序数標識、例えば、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、…、の使用は構成上の目的のみのためであり、各序数標識に関連付けられた項目に対して、いかなる特定の順序又は重要性を伝達することを意図するものではないことを理解されたい。例えば、「（ａ）速度に関する情報を取得し、（ｂ）位置に関する情報を取得する」は、速度に関する情報を取得する前に位置に関する情報を取得すること、位置に関する情報を取得する前に速度に関する情報を取得すること、及び速度に関する情報を取得することと同時に、位置に関する情報を取得すること、を含む。それでもなお、序数標識に関連付けられたいくつかの項目が、本質的に特定のシーケンス、例えば、「（ａ）速度に関する情報を取得し、（ｂ）速度に関する情報に基づいて第１の加速度を決定し、（ｃ）位置に関する情報を取得する」、を必要とする場合がある。この例では、（ｂ）は（ａ）で得られた情報に依存するので、（ａ）は（ｂ）の前に実施される必要があるが、（ｃ）は、（ａ）又は（ｂ）のいずれかの前又は後に実施されることができる。
例えば、「１つ以上の項目のうちの各＜項目＞について」、又は「各＜項目＞の」という語句における「各」という語の使用は、本明細書で使用される場合、単一項目グループ及び複数項目グループの両方を含むものと理解すべきであることを理解されたい。すなわち、「各～について」という語句は、参照される項目のあらゆる集団の項目の各々を参照するためにプログラミング言語で使用される意味で使用される。例えば、参照される項目の集団が単一の項目である場合、「各」は単一の項目のみを指すことになり（「各」の辞書定義は、多くの場合、この用語を、「２つ以上の事項のうちの１つ１つ」に言及すると定義している」という事実にもかかわらず）、それらの項目のうちの少なくとも２つがなければならないことを意味するものではない。同様に、選択された項目が１つ以上の副項目を有し得る場合に、それら副項目のうちの１つの選択が行われる場合、選択された項目が１つのみの副項目を有する場合、その１つの副項目の選択は、項目自体の選択に固有であることが理解されるであろう。
様々な機能を全体として実行するように構成されている複数のコントローラへの言及は、コントローラのうちの１つだけが開示又は議論された機能の全てを実行するように構成されている状況、並びに、様々なコントローラの各々が、議論された機能のサブ部分を実行する状況、を包含することが意図されている。例えば、自動較正ウェハーはコントローラを含んでよく、コントローラは、自動較正ウェハー上の様々なセンサの動作を制御し、そのセンサからのデータを、半導体処理ツールに関連付けられた別のコントローラに通信するように構成されている。次いで、半導体処理ツールのコントローラは、そのようなデータを分析して、半導体処理ツールにおいて使用される様々な動作パラメータを決定してよい。
本開示に記載された実現形態に対する様々な変更が、当業者には即座に明らかになる可能性があり、本明細書で規定された一般的な原理が、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他の実現形態に適用される可能性がある。したがって、特許請求の範囲は、本明細書に示される実現形態に限定されることが意図されておらず、本開示、原理、及び本明細書に開示される新規の特徴と整合する最も広い範囲が与えられるべきである。
別個の実現形態との関連で本明細書に記載される特定の特徴を組み合わせて、単一の実現形態にて実現することもできる。逆に、単一の実現形態との関連で説明される様々な特徴が、複数の実現形態において別個に、又は任意の好適な副次的組み合わせで、実現することができる。その上、特徴は、特定の組み合わせで機能するものとして上で説明している場合があり、最初にそのように主張しているが、主張された組み合わせにおける１つ以上の特徴を、場合によっては組み合わせから切り離すことができ、主張された組み合わせを、副次的組み合わせ又は副次的組み合わせの変形形態に向けてよい。
同様に、図面では動作が特定の順序で示されているが、これは、望ましい結果を実現するために、そのような動作が、示される特定の順序で又は順番に実施されること、又は図示される動作の全てが実施されること、を要求するものと理解されるべきではない。更に、図面は、フロー図の形で、もう１つの例示的なプロセスを概略的に示す場合がある。しかしながら、図示していない他の作業を、概略的に示されている例示的なプロセスに組み込むことができる。例えば、１つ以上の追加の作業を、図示した作業のいずれかの前に、後に、同時に、又はそれらの間で実行することができる。特定の状況では、多重タスキング及び並列処理が有利な場合がある。その上、上述した実現形態では様々なシステム構成要素が分離されるが、そのような分離が全ての実現形態において必要なものであると理解すべきではなく、説明されたプログラム構成要素及びシステムは一般に、一緒に統合されて単一のソフトウェア製品になるか、又はパッケージ化されて複数のソフトウェア製品になり得ることが理解されるべきである。加えて、他の実現形態が、以下の特許請求の範囲内にある。場合によっては、特許請求の範囲に記載されているアクションを、異なる順序で実行して、依然として望ましい結果を実現できる。
同様に、図面では動作が特定の順序で示されているが、これは、望ましい結果を実現するために、そのような動作が、示される特定の順序で又は順番に実施されること、又は図示される動作の全てが実施されること、を要求するものと理解されるべきではない。更に、図面は、フロー図の形で、もう１つの例示的なプロセスを概略的に示す場合がある。しかしながら、図示していない他の作業を、概略的に示されている例示的なプロセスに組み込むことができる。例えば、１つ以上の追加の作業を、図示した作業のいずれかの前に、後に、同時に、又はそれらの間で実行することができる。特定の状況では、多重タスキング及び並列処理が有利な場合がある。その上、上述した実現形態では様々なシステム構成要素が分離されるが、そのような分離が全ての実現形態において必要なものであると理解すべきではなく、説明されたプログラム構成要素及びシステムは一般に、一緒に統合されて単一のソフトウェア製品になるか、又はパッケージ化されて複数のソフトウェア製品になり得ることが理解されるべきである。加えて、他の実現形態が、以下の特許請求の範囲内にある。場合によっては、特許請求の範囲に記載されているアクションを、異なる順序で実行して、依然として望ましい結果を実現できる。本開示は以下の適用例としても実現できる。
［適用例１］
半導体処理ツール用のウェハーハンドリングロボットの較正を支援するシステムであって、前記システムは、
自動較正ウェハーを含み、前記自動較正ウェハーは、
前記ウェハーハンドリングロボットにより運ばれるように寸法決めされた基板であって、前記基板が前記ウェハーハンドリングロボットにより運ばれるときに前記ウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタに接触するように構成されている第１の面を有する、基板と、
前記基板により支持され、前記基板の共通点からオフセットされた場所に位置決めされた複数の第１の画像センサであって、前記基板が前記第１の面を下向きに向けられたときに、前記第１の画像センサの各々が下向きの視野を有する、複数の第１の画像センサと、
前記第１の画像センサの各々に通信可能に接続されている第１のコントローラと、を含むシステム。
［適用例２］
適用例１に記載のシステムであって、前記第１の画像センサは、前記共通点の周りに円形アレイで構成されている、システム。
［適用例３］
適用例１に記載のシステムであって、前記基板は名目上は円形であり、前記半導体処理ツールが処理するように構成されている半導体ウェハーと同じ直径を有する、システム。
［適用例４］
適用例１に記載のシステムであって、前記基板は名目上は円形であり、前記半導体処理ツールが使用するように構成されているエッジリングと同じ直径を有する、システム。
［適用例５］
適用例１に記載のシステムであって、前記基板は名目上は円形であり、前記半導体処理ツールが使用するように構成されているエッジリングの外径と内径との間の直径を有する、システム。
［適用例６］
適用例１に記載のシステムであって、前記基板は名目上は円形であり、前記半導体処理ツールが使用するように構成されているエッジリングの外径と内径との間の平均の±１０％以内の直径を有する、システム。
［適用例７］
適用例１に記載のシステムであって、前記基板は、２００ｍｍ、３００ｍｍ、及び４５０ｍｍからなる群から選択される直径を有する名目上は円形のディスクである、システム。
［適用例８］
適用例１に記載のシステムであって、前記自動較正ウェハーは、少なくとも前記第１のコントローラ及び前記第１の画像センサに電力を供給するように構成されている電源を更に含む、システム。
［適用例９］
適用例８に記載のシステムであって、
前記電源は再充電可能電池であり、
前記自動較正ウェハーは、電磁場とインターフェースしたときに前記再充電可能電池を充電するように構成されている無線充電機能を更に含む、システム。
［適用例１０］
適用例１に記載のシステムであって、
前記自動較正ウェハーは、第１の無線通信インターフェースを更に含み、
前記第１の無線通信インターフェースは、前記第１のコントローラに通信可能に接続されている、システム。
［適用例１１］
適用例１０に記載のシステムであって、前記第１の無線通信インターフェースは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈトランシーバ及びＷｉＦｉトランシーバからなる群から選択される１つ以上の無線通信インターフェースを含む、システム。
［適用例１２］
適用例１に記載のシステムであって、
前記自動較正ウェハーは、１つ以上の方位センサを更に含み、
前記１つ以上の方位センサは、前記第１のコントローラに通信可能に接続されている、システム。
［適用例１３］
適用例１２に記載のシステムであって、前記方位センサの各々が、傾斜計及び加速度計からなる群から選択される、システム。
［適用例１４］
適用例１に記載のシステムであって、
前記自動較正ウェハーは、１つ以上の振動センサを更に含み、
１つ以上の前記振動センサは、前記第１のコントローラに通信可能に接続されている、システム。
［適用例１５］
適用例１４に記載のシステムであって、前記振動センサの各々が、加速度計、レーザーマイクロフォン、及び光学距離測定センサからなる群から選択される、システム。
［適用例１６］
適用例１に記載のシステムであって、
前記自動較正ウェハーは、１つ以上の近接センサを更に含み、前記近接センサの各々は、前記第１の面が下向きに向けられているときに、前記第１の面と前記近接センサの下に位置する物体との間の距離を測定するように構成され、
前記１つ以上の近接センサは、前記第１のコントローラに通信可能に接続されている、システム。
［適用例１７］
適用例１６に記載のシステムであって、前記近接センサの各々が、光学近接センサ、誘導近接センサ、及び容量性近接センサからなる群から選択される、システム。
［適用例１８］
適用例１に記載のシステムであって、
前記第１の画像センサは、前記共通点の周りに円形アレイで構成され、
前記基板は名目上は円形であり、前記半導体処理ツールが処理するように構成されている半導体ウェハーと同じ直径を有し、
前記基板は、２００ｍｍ、３００ｍｍ、及び４５０ｍｍからなる群から選択される直径を有する名目上は円形のディスクであり、
前記自動較正ウェハーは、
少なくとも前記第１のコントローラ及び前記第１の画像センサに電力を供給するように構成されている再充電可能電池と、
電磁場とインターフェースしたときに前記再充電可能電池を充電するように構成されている無線充電機能と、
前記第１のコントローラに通信可能に接続され、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈトランシーバ及びＷｉＦｉトランシーバからなる群から選択される１つ以上の無線通信インターフェースを含む、第１の無線通信インターフェースと、
前記第１のコントローラに通信可能に接続された１つ以上の振動センサと、
１つ以上の近接センサであって、前記近接センサの各々が、前記第１のコントローラに通信可能に接続され、前記第１の面が下向きに向けられているときに、前記第１の面と前記近接センサの下に位置する物体との間の距離を測定するように構成されている、１つ以上の近接センサと、を更に含む、システム。
［適用例１９］
適用例１～１８のいずれか一項に記載のシステムであって、前記システムは前記半導体処理ツールを更に備え、前記半導体処理ツールは、
ウェハーハンドリングロボットと、
１つ以上のウェハーステーションと、
第２のコントローラと、を含み、
前記ウェハーステーションの各々が、１つ以上の対応するウェハー支持体を含み、
前記ウェハーハンドリングロボットと前記第２のコントローラとは通信可能に接続され、
前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
ａ）１つ以上の前記ウェハーステーションのうちの第１のウェハーステーションの、１つ以上の前記ウェハー支持体のうちの第１のウェハー支持体を選択し、
ｂ）前記ウェハーハンドリングロボットに、前記自動較正ウェハーを前記第１のウェハーステーションの上に位置決めさせ、
ｃ）前記自動較正ウェハーが前記第１のウェハー支持体上に位置決めされている間に、前記第１の画像センサの各々に、前記第１のウェハー支持体の基準部分の対応する第１の画像を取得させる、
ように構成されている、システム。
［適用例２０］
適用例１９に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、前記第１の画像に基づいて前記第１のウェハー支持体の中心点の場所情報を決定するように更に構成されている、システム。
［適用例２１］
適用例１９に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
ｄ）前記ウェハーハンドリングロボットに較正ウェハーを取り出させ、
ｅ）垂直軸に沿って見たときに、前記較正ウェハーの中心点が、名目上は前記第１のウェハー支持体の中心点にセンタリングされるように、前記ウェハーハンドリングロボットに、前記較正ウェハーを前記第１のウェハー支持体に移送させる、
ように更に構成されている、システム。
［適用例２２］
適用例２１に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
ｆ）前記ウェハーハンドリングロボットに、前記自動較正ウェハーを前記第１のウェハー支持体及び前記較正ウェハーの上に位置決めさせ、
ｇ）前記自動較正ウェハーが、前記第１のウェハー支持体及び前記較正ウェハーの上に位置決めされている間に、前記第１の画像センサの各々に、前記第１のウェハー支持体の基準部分及び前記較正ウェハーの基準部分の、対応する第２の画像を取得させ、
ｈ）前記第２の画像における、前記第１のウェハー支持体及び前記較正ウェハーの、前記基準部分間のギャップサイズに基づき、前記較正ウェハーの前記中心点と前記第１のウェハー支持体の前記中心点との間のウェハー／ウェハー支持体水平オフセットを決定する、
ように更に構成されている、システム。
［適用例２３］
適用例２２に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
ｉ）前記ウェハー／ウェハー支持体水平オフセットを閾値ウェハー／ウェハー支持体水平オフセットと比較し、
ｊ）前記ウェハー／ウェハー支持体水平オフセットが前記閾値ウェハー／ウェハー支持体水平オフセットを超えているとの判断に応答して、前記ウェハーハンドリングロボットに、前記較正ウェハーを前記第１のウェハー支持体に対して再配置させて前記ウェハー／ウェハー支持体水平オフセットを低減させる、
ように更に構成されている、システム。
［適用例２４］
適用例２３に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、（ｆ）から（ｊ）を、Ｎ回繰り返す、又は前記ウェハー／ウェハー支持体水平オフセットが前記閾値ウェハー／ウェハー支持体水平オフセット以下になるまで繰り返す、のうちの先に生じる方を実施するように更に構成されている、システム。
［適用例２５］
適用例１９に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
ｄ）前記ウェハーハンドリングロボットに第１のエッジリングを取り出させ、
ｅ）垂直軸に沿って見たときに、前記第１のエッジリングの中心点が、名目上は前記第１のウェハー支持体の中心点にセンタリングされるように、前記ウェハーハンドリングロボットに、前記第１のエッジリングを前記第１のウェハー支持体に移送させる、
ように更に構成されている、システム。
［適用例２６］
適用例２５に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
ｆ）前記ウェハーハンドリングロボットに、前記自動較正ウェハーを前記第１のウェハー支持体及び前記第１のエッジリングの上に位置決めさせ、
ｇ）前記自動較正ウェハーが、前記第１のウェハー支持体及び前記第１のエッジリングの上に位置決めされている間に、前記第１の画像センサの各々に、前記第１のウェハー支持体の基準部分及び前記第１のエッジリングの基準部分の、対応する第２の画像を取得させ、
ｈ）前記第２の画像における、前記第１のウェハー支持体及び前記第１のエッジリングの、前記基準部分間のギャップサイズに基づき、前記第１のエッジリングの前記中心点と前記第１のウェハー支持体の前記中心点との間のエッジリング／ウェハー支持体水平オフセットを決定する、
ように更に構成されている、システム。
［適用例２７］
適用例２６に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
ｉ）前記エッジリング／ウェハー支持体水平オフセットを閾値エッジリング／ウェハー支持体水平オフセットと比較し、
ｊ）前記エッジリング／ウェハー支持体水平オフセットが前記閾値エッジリング／ウェハー支持体水平オフセットを超えているとの判断に応答して、前記ウェハーハンドリングロボットに、前記第１のエッジリングを前記第１のウェハー支持体に対して再配置させて前記エッジリング／ウェハー支持体水平オフセットを低減させる、
ように更に構成されている、システム。
［適用例２８］
適用例２７に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、（ｆ）から（ｊ）を、Ｎ回繰り返す、又は前記エッジリング／ウェハー支持体水平オフセットが前記閾値エッジリング／ウェハー支持体水平オフセット以下になるまで繰り返す、のうちの先に生じる方を実施するように更に構成されている、システム。
［適用例２９］
適用例２５に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
ｆ）前記ウェハーハンドリングロボットに較正ウェハーを取り出させ、
ｇ）垂直軸に沿って見たときに、前記較正ウェハーの中心点が、名目上は前記第１のエッジリングの前記中心点にセンタリングされるように、前記ウェハーハンドリングロボットに、前記較正ウェハーを前記第１のウェハー支持体に移送させる、
ように更に構成されている、システム。
［適用例３０］
適用例２９に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
ｈ）前記ウェハーハンドリングロボットに、前記自動較正ウェハーを前記第１のウェハー支持体、前記第１のエッジリング、及び前記較正ウェハーの上に位置決めさせ、
ｉ）前記自動較正ウェハーが前記第１のウェハー支持体、前記較正ウェハー、及び前記第１のエッジリングの上に位置決めされている間に、前記第１の画像センサの各々に、前記較正ウェハーの基準部分及び前記第１のエッジリングの基準部分の、対応する第２の画像を取得させ、
ｊ）前記第２の画像における、前記較正ウェハー及び前記第１のエッジリングの、前記基準部分間のギャップサイズに基づき、前記第１のエッジリングの前記中心点と前記較正ウェハーの前記中心点との間のエッジリング／ウェハー水平オフセットを決定する、
ように更に構成されている、システム。
［適用例３１］
適用例３０に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
ｋ）前記エッジリング／ウェハー水平オフセットを閾値エッジリング／ウェハー水平オフセットと比較し、
ｌ）前記エッジリング／ウェハー水平オフセットが前記閾値エッジリング／ウェハー水平オフセットを超えているとの判断に応答して、前記ウェハーハンドリングロボットに、前記較正ウェハーを前記第１のエッジリングに対して再配置させて前記エッジリング／ウェハー水平オフセットを低減させる、
ように更に構成されている、システム。
［適用例３２］
適用例３１に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、（ｈ）から（ｌ）を、Ｍ回繰り返す、又は前記エッジリング／ウェハー水平オフセットが前記閾値エッジリング／ウェハー水平オフセット以下になるまで繰り返す、のうちの先に生じる方を実施するように更に構成されている、システム。
［適用例３３］
適用例３２に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
前記ウェハーハンドリングロボットに、前記自動較正ウェハーを前記第１のウェハー支持体、前記第１のエッジリング、及び前記較正ウェハーの上に再配置させ、
前記自動較正ウェハーが、前記第１のウェハー支持体、前記較正ウェハー、及び前記第１のエッジリングの上に位置決めされている間に、前記第１の画像センサの各々に、前記較正ウェハーの前記基準部分及び前記第１のウェハー支持体の基準部分の、対応する第３の画像を取得させ、
前記第３の画像における、前記較正ウェハー及び前記第１のウェハー支持体の、前記基準部分間のギャップサイズに基づき、前記第１のウェハー支持体の前記中心点と前記較正ウェハーの前記中心点との間のウェハー支持体／ウェハー水平オフセットを決定する、ように更に構成されている、システム。
［適用例３４］
適用例３２に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
前記ウェハー支持体／ウェハー水平オフセットを閾値ウェハー支持体／ウェハー水平オフセットと比較し、
前記ウェハー支持体／ウェハー水平オフセットが前記閾値ウェハー支持体／ウェハー水平オフセットを超えているとの判断に応答して、前記ウェハーハンドリングロボットに、前記較正ウェハー及び前記エッジリングからなる群から選択される少なくとも１つの物品を前記第１のウェハー支持体に対して再配置させる、ように更に構成されている、システム。
［適用例３５］
適用例３４に記載のシステムであって、
前記半導体処理ツールは半導体処理チャンバを含み、
前記第１のウェハーステーションは前記半導体処理チャンバ内にあり、
前記第１のウェハー支持体は、前記半導体処理チャンバ内にペデスタルを含む、システム。
［適用例３６］
適用例３４に記載のシステムであって、
前記半導体処理ツールは、異なる圧力環境間でウェハーを移送するためのロードロックを含み、
前記第１のウェハーステーションは前記ロードロック内にあり、
前記第１のウェハー支持体は、前記ロードロック内の構造体である、システム。
［適用例３７］
適用例３４に記載のシステムであって、
前記半導体処理ツールは、処理作業の前、後、又は最中に１つ以上のウェハーを格納するためのバッファを含み、
前記第１のウェハーステーションは前記バッファ内にあり、
前記第１のウェハー支持体は、前記バッファ内の複数のウェハー支持体レッジのうちの１つである、システム。
［適用例３８］
適用例３４に記載のシステムであって、
前記半導体処理ツールは、異なる圧力環境間でウェハーを移送するためのロードロックを含み、
前記第１のウェハーステーションは前記ロードロック内にあり、
前記第１のウェハー支持体は、前記ロードロック内の構造体である、システム。
［適用例３９］
適用例１２又は１３に記載のシステムであって、前記システムは前記半導体処理ツールを更に備え、前記半導体処理ツールは、
ウェハーハンドリングロボットと、
１つ以上のウェハーステーションと、
第２のコントローラと、を含み、
前記ウェハーステーションの各々が、１つ以上の対応するウェハー支持体を含み、
前記ウェハーハンドリングロボットと前記第２のコントローラとは通信可能に接続され、
前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
ａ）前記１つ以上のウェハーステーションのうちの第１のウェハーステーションの、前記１つ以上のウェハー支持体のうちの第１のウェハー支持体を選択し、
ｂ）前記ウェハーハンドリングロボットに前記自動較正ウェハーを前記第１のウェハーステーション上に移送させ、
ｃ）前記１つ以上の方位センサに前記基板の傾斜測定値を取得させる、
ように構成されている、システム。
［適用例４０］
適用例３９に記載のシステムであって、前記第２のコントローラは、（ｂ）を実行する前に、前記第１のウェハー支持体からエッジリングを除去するように構成されている、システム。
［適用例４１］
適用例１４又は１５に記載のシステムであって、前記システムは前記半導体処理ツールを更に備え、前記半導体処理ツールは、
ウェハーハンドリングロボットと、
１つ以上のウェハーステーションと、
第２のコントローラと、を含み、
前記ウェハーステーションの各々が、１つ以上の対応するウェハー支持体を含み、
前記ウェハーハンドリングロボットと前記第２のコントローラとは通信可能に接続され、
前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
ａ）前記１つ以上のウェハーステーションのうちの第１のウェハーステーションの、前記１つ以上のウェハー支持体のうちの第１のウェハー支持体であって、複数のリフトピンを含む、第１のウェハー支持体、を選択し、
ｂ）前記リフトピンが前記第１のウェハー支持体から突出するように、前記リフトピンと前記第１のウェハー支持体との間で相対的並進移動を生じさせ、
ｃ）前記ウェハーハンドリングロボットに前記自動較正ウェハーを前記リフトピンに移送させ、
ｄ）前記自動較正ウェハーが前記リフトピンにより支持されている間に、前記リフトピンと前記第１のウェハー支持体との間で更なる相対的並進移動を生じさせ、
ｅ）（ｄ）の間に前記１つ以上の振動センサから振動データを取得し、
ｆ）前記振動データが所定の閾値を超える振動を示すか否かを判断するために前記振動データを評価し、
ｇ）前記振動データが前記所定の閾値を超えたときに通知を提供する、システム。
［適用例４２］
適用例４１に記載のシステムであって、前記第２のコントローラは、（ｄ）の一部として、前記リフトピンが前記第１のウェハー支持体からもはや突出することなく前記自動較正ウェハーが前記第１のウェハー支持体の上面に載置されるように、前記リフトピンと前記第１のウェハー支持体との間の更なる相対的並進移動を生じさせるように構成されている、システム。
［適用例４３］
適用例１６又は１７に記載のシステムであって、前記システムは前記半導体処理ツールを更に備え、前記半導体処理ツールは、
ウェハーハンドリングロボットと、
１つ以上のウェハーステーションと、
第２のコントローラと、を含み、
前記ウェハーハンドリングロボットと前記第２のコントローラとは通信可能に接続され、
前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
ａ）前記第１のウェハー支持体によりエッジリングが支持されているという指標に少なくとも部分的に基づき、前記１つ以上のウェハーステーションのうちの第１のウェハーステーションの、前記１つ以上のウェハー支持体のうちの第１のウェハー支持体を選択し、
ｂ）前記自動較正ウェハーを前記エッジリング上に配置させ、
ｃ）前記近接センサの各々に前記第１のウェハー支持体と前記自動較正ウェハーとの間の距離を測定させ、
ｄ）前記１つ以上の距離に基づいて、前記エッジリングに関連付けられた１つ以上の高さ測定値を決定し、
ｅ）前記１つ以上の高さ測定値を評価して、前記エッジリングに関連付けられた高さが所定の閾値を超えているか否かを判断し、
ｆ）前記エッジリングに関連付けられた前記高さが前記所定の閾値を超えたときに通知を提供する、
ように構成されている、システム。

Claims (43)

  1. 半導体処理ツール用のウェハーハンドリングロボットの較正を支援するシステムであって、前記システムは、
    自動較正ウェハーを含み、前記自動較正ウェハーは、
    前記ウェハーハンドリングロボットにより運ばれるように寸法決めされた基板であって、前記基板が前記ウェハーハンドリングロボットにより運ばれるときに前記ウェハーハンドリングロボットのエンドエフェクタに接触するように構成されている第１の面を有する、基板と、
    前記基板により支持され、前記基板の共通点からオフセットされた場所に位置決めされた複数の第１の画像センサであって、前記基板が前記第１の面を下向きに向けられたときに、前記第１の画像センサの各々が下向きの視野を有する、複数の第１の画像センサと、
    前記第１の画像センサの各々に通信可能に接続されている第１のコントローラと、を含むシステム。
  2. 請求項１に記載のシステムであって、前記第１の画像センサは、前記共通点の周りに円形アレイで構成されている、システム。
  3. 請求項１に記載のシステムであって、前記基板は名目上は円形であり、前記半導体処理ツールが処理するように構成されている半導体ウェハーと同じ直径を有する、システム。
  4. 請求項１に記載のシステムであって、前記基板は名目上は円形であり、前記半導体処理ツールが使用するように構成されているエッジリングと同じ直径を有する、システム。
  5. 請求項１に記載のシステムであって、前記基板は名目上は円形であり、前記半導体処理ツールが使用するように構成されているエッジリングの外径と内径との間の直径を有する、システム。
  6. 請求項１に記載のシステムであって、前記基板は名目上は円形であり、前記半導体処理ツールが使用するように構成されているエッジリングの外径と内径との間の平均の±１０％以内の直径を有する、システム。
  7. 請求項１に記載のシステムであって、前記基板は、２００ｍｍ、３００ｍｍ、及び４５０ｍｍからなる群から選択される直径を有する名目上は円形のディスクである、システム。
  8. 請求項１に記載のシステムであって、前記自動較正ウェハーは、少なくとも前記第１のコントローラ及び前記第１の画像センサに電力を供給するように構成されている電源を更に含む、システム。
  9. 請求項８に記載のシステムであって、
    前記電源は再充電可能電池であり、
    前記自動較正ウェハーは、電磁場とインターフェースしたときに前記再充電可能電池を充電するように構成されている無線充電機能を更に含む、システム。
  10. 請求項１に記載のシステムであって、
    前記自動較正ウェハーは、第１の無線通信インターフェースを更に含み、
    前記第１の無線通信インターフェースは、前記第１のコントローラに通信可能に接続されている、システム。
  11. 請求項１０に記載のシステムであって、前記第１の無線通信インターフェースは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈトランシーバ及びＷｉＦｉトランシーバからなる群から選択される１つ以上の無線通信インターフェースを含む、システム。
  12. 請求項１に記載のシステムであって、
    前記自動較正ウェハーは、１つ以上の方位センサを更に含み、
    前記１つ以上の方位センサは、前記第１のコントローラに通信可能に接続されている、システム。
  13. 請求項１２に記載のシステムであって、前記方位センサの各々が、傾斜計及び加速度計からなる群から選択される、システム。
  14. 請求項１に記載のシステムであって、
    前記自動較正ウェハーは、１つ以上の振動センサを更に含み、
    １つ以上の前記振動センサは、前記第１のコントローラに通信可能に接続されている、システム。
  15. 請求項１４に記載のシステムであって、前記振動センサの各々が、加速度計、レーザーマイクロフォン、及び光学距離測定センサからなる群から選択される、システム。
  16. 請求項１に記載のシステムであって、
    前記自動較正ウェハーは、１つ以上の近接センサを更に含み、前記近接センサの各々は、前記第１の面が下向きに向けられているときに、前記第１の面と前記近接センサの下に位置する物体との間の距離を測定するように構成され、
    前記１つ以上の近接センサは、前記第１のコントローラに通信可能に接続されている、システム。
  17. 請求項１６に記載のシステムであって、前記近接センサの各々が、光学近接センサ、誘導近接センサ、及び容量性近接センサからなる群から選択される、システム。
  18. 請求項１に記載のシステムであって、
    前記第１の画像センサは、前記共通点の周りに円形アレイで構成され、
    前記基板は名目上は円形であり、前記半導体処理ツールが処理するように構成されている半導体ウェハーと同じ直径を有し、
    前記基板は、２００ｍｍ、３００ｍｍ、及び４５０ｍｍからなる群から選択される直径を有する名目上は円形のディスクであり、
    前記自動較正ウェハーは、
    少なくとも前記第１のコントローラ及び前記第１の画像センサに電力を供給するように構成されている再充電可能電池と、
    電磁場とインターフェースしたときに前記再充電可能電池を充電するように構成されている無線充電機能と、
    前記第１のコントローラに通信可能に接続され、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈトランシーバ及びＷｉＦｉトランシーバからなる群から選択される１つ以上の無線通信インターフェースを含む、第１の無線通信インターフェースと、
    前記第１のコントローラに通信可能に接続された１つ以上の振動センサと、
    １つ以上の近接センサであって、前記近接センサの各々が、前記第１のコントローラに通信可能に接続され、前記第１の面が下向きに向けられているときに、前記第１の面と前記近接センサの下に位置する物体との間の距離を測定するように構成されている、１つ以上の近接センサと、を更に含む、システム。
  19. 請求項１～１８のいずれか一項に記載のシステムであって、前記システムは前記半導体処理ツールを更に備え、前記半導体処理ツールは、
    ウェハーハンドリングロボットと、
    １つ以上のウェハーステーションと、
    第２のコントローラと、を含み、
    前記ウェハーステーションの各々が、１つ以上の対応するウェハー支持体を含み、
    前記ウェハーハンドリングロボットと前記第２のコントローラとは通信可能に接続され、
    前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
    ａ）１つ以上の前記ウェハーステーションのうちの第１のウェハーステーションの、１つ以上の前記ウェハー支持体のうちの第１のウェハー支持体を選択し、
    ｂ）前記ウェハーハンドリングロボットに、前記自動較正ウェハーを前記第１のウェハーステーションの上に位置決めさせ、
    ｃ）前記自動較正ウェハーが前記第１のウェハー支持体上に位置決めされている間に、前記第１の画像センサの各々に、前記第１のウェハー支持体の基準部分の対応する第１の画像を取得させる、
    ように構成されている、システム。
  20. 請求項１９に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、前記第１の画像に基づいて前記第１のウェハー支持体の中心点の場所情報を決定するように更に構成されている、システム。
  21. 請求項１９に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
    ｄ）前記ウェハーハンドリングロボットに較正ウェハーを取り出させ、
    ｅ）垂直軸に沿って見たときに、前記較正ウェハーの中心点が、名目上は前記第１のウェハー支持体の中心点にセンタリングされるように、前記ウェハーハンドリングロボットに、前記較正ウェハーを前記第１のウェハー支持体に移送させる、
    ように更に構成されている、システム。
  22. 請求項２１に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
    ｆ）前記ウェハーハンドリングロボットに、前記自動較正ウェハーを前記第１のウェハー支持体及び前記較正ウェハーの上に位置決めさせ、
    ｇ）前記自動較正ウェハーが、前記第１のウェハー支持体及び前記較正ウェハーの上に位置決めされている間に、前記第１の画像センサの各々に、前記第１のウェハー支持体の基準部分及び前記較正ウェハーの基準部分の、対応する第２の画像を取得させ、
    ｈ）前記第２の画像における、前記第１のウェハー支持体及び前記較正ウェハーの、前記基準部分間のギャップサイズに基づき、前記較正ウェハーの前記中心点と前記第１のウェハー支持体の前記中心点との間のウェハー／ウェハー支持体水平オフセットを決定する、
    ように更に構成されている、システム。
  23. 請求項２２に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
    ｉ）前記ウェハー／ウェハー支持体水平オフセットを閾値ウェハー／ウェハー支持体水平オフセットと比較し、
    ｊ）前記ウェハー／ウェハー支持体水平オフセットが前記閾値ウェハー／ウェハー支持体水平オフセットを超えているとの判断に応答して、前記ウェハーハンドリングロボットに、前記較正ウェハーを前記第１のウェハー支持体に対して再配置させて前記ウェハー／ウェハー支持体水平オフセットを低減させる、
    ように更に構成されている、システム。
  24. 請求項２３に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、（ｆ）から（ｊ）を、Ｎ回繰り返す、又は前記ウェハー／ウェハー支持体水平オフセットが前記閾値ウェハー／ウェハー支持体水平オフセット以下になるまで繰り返す、のうちの先に生じる方を実施するように更に構成されている、システム。
  25. 請求項１９に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
    ｄ）前記ウェハーハンドリングロボットに第１のエッジリングを取り出させ、
    ｅ）垂直軸に沿って見たときに、前記第１のエッジリングの中心点が、名目上は前記第１のウェハー支持体の中心点にセンタリングされるように、前記ウェハーハンドリングロボットに、前記第１のエッジリングを前記第１のウェハー支持体に移送させる、
    ように更に構成されている、システム。
  26. 請求項２５に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
    ｆ）前記ウェハーハンドリングロボットに、前記自動較正ウェハーを前記第１のウェハー支持体及び前記第１のエッジリングの上に位置決めさせ、
    ｇ）前記自動較正ウェハーが、前記第１のウェハー支持体及び前記第１のエッジリングの上に位置決めされている間に、前記第１の画像センサの各々に、前記第１のウェハー支持体の基準部分及び前記第１のエッジリングの基準部分の、対応する第２の画像を取得させ、
    ｈ）前記第２の画像における、前記第１のウェハー支持体及び前記第１のエッジリングの、前記基準部分間のギャップサイズに基づき、前記第１のエッジリングの前記中心点と前記第１のウェハー支持体の前記中心点との間のエッジリング／ウェハー支持体水平オフセットを決定する、
    ように更に構成されている、システム。
  27. 請求項２６に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
    ｉ）前記エッジリング／ウェハー支持体水平オフセットを閾値エッジリング／ウェハー支持体水平オフセットと比較し、
    ｊ）前記エッジリング／ウェハー支持体水平オフセットが前記閾値エッジリング／ウェハー支持体水平オフセットを超えているとの判断に応答して、前記ウェハーハンドリングロボットに、前記第１のエッジリングを前記第１のウェハー支持体に対して再配置させて前記エッジリング／ウェハー支持体水平オフセットを低減させる、
    ように更に構成されている、システム。
  28. 請求項２７に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、（ｆ）から（ｊ）を、Ｎ回繰り返す、又は前記エッジリング／ウェハー支持体水平オフセットが前記閾値エッジリング／ウェハー支持体水平オフセット以下になるまで繰り返す、のうちの先に生じる方を実施するように更に構成されている、システム。
  29. 請求項２５に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
    ｆ）前記ウェハーハンドリングロボットに較正ウェハーを取り出させ、
    ｇ）垂直軸に沿って見たときに、前記較正ウェハーの中心点が、名目上は前記第１のエッジリングの前記中心点にセンタリングされるように、前記ウェハーハンドリングロボットに、前記較正ウェハーを前記第１のウェハー支持体に移送させる、
    ように更に構成されている、システム。
  30. 請求項２９に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
    ｈ）前記ウェハーハンドリングロボットに、前記自動較正ウェハーを前記第１のウェハー支持体、前記第１のエッジリング、及び前記較正ウェハーの上に位置決めさせ、
    ｉ）前記自動較正ウェハーが前記第１のウェハー支持体、前記較正ウェハー、及び前記第１のエッジリングの上に位置決めされている間に、前記第１の画像センサの各々に、前記較正ウェハーの基準部分及び前記第１のエッジリングの基準部分の、対応する第２の画像を取得させ、
    ｊ）前記第２の画像における、前記較正ウェハー及び前記第１のエッジリングの、前記基準部分間のギャップサイズに基づき、前記第１のエッジリングの前記中心点と前記較正ウェハーの前記中心点との間のエッジリング／ウェハー水平オフセットを決定する、
    ように更に構成されている、システム。
  31. 請求項３０に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
    ｋ）前記エッジリング／ウェハー水平オフセットを閾値エッジリング／ウェハー水平オフセットと比較し、
    ｌ）前記エッジリング／ウェハー水平オフセットが前記閾値エッジリング／ウェハー水平オフセットを超えているとの判断に応答して、前記ウェハーハンドリングロボットに、前記較正ウェハーを前記第１のエッジリングに対して再配置させて前記エッジリング／ウェハー水平オフセットを低減させる、
    ように更に構成されている、システム。
  32. 請求項３１に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、（ｈ）から（ｌ）を、Ｍ回繰り返す、又は前記エッジリング／ウェハー水平オフセットが前記閾値エッジリング／ウェハー水平オフセット以下になるまで繰り返す、のうちの先に生じる方を実施するように更に構成されている、システム。
  33. 請求項３２に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
    前記ウェハーハンドリングロボットに、前記自動較正ウェハーを前記第１のウェハー支持体、前記第１のエッジリング、及び前記較正ウェハーの上に再配置させ、
    前記自動較正ウェハーが、前記第１のウェハー支持体、前記較正ウェハー、及び前記第１のエッジリングの上に位置決めされている間に、前記第１の画像センサの各々に、前記較正ウェハーの前記基準部分及び前記第１のウェハー支持体の基準部分の、対応する第３の画像を取得させ、
    前記第３の画像における、前記較正ウェハー及び前記第１のウェハー支持体の、前記基準部分間のギャップサイズに基づき、前記第１のウェハー支持体の前記中心点と前記較正ウェハーの前記中心点との間のウェハー支持体／ウェハー水平オフセットを決定する、ように更に構成されている、システム。
  34. 請求項３２に記載のシステムであって、前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
    前記ウェハー支持体／ウェハー水平オフセットを閾値ウェハー支持体／ウェハー水平オフセットと比較し、
    前記ウェハー支持体／ウェハー水平オフセットが前記閾値ウェハー支持体／ウェハー水平オフセットを超えているとの判断に応答して、前記ウェハーハンドリングロボットに、前記較正ウェハー及び前記エッジリングからなる群から選択される少なくとも１つの物品を前記第１のウェハー支持体に対して再配置させる、ように更に構成されている、システム。
  35. 請求項３４に記載のシステムであって、
    前記半導体処理ツールは半導体処理チャンバを含み、
    前記第１のウェハーステーションは前記半導体処理チャンバ内にあり、
    前記第１のウェハー支持体は、前記半導体処理チャンバ内にペデスタルを含む、システム。
  36. 請求項３４に記載のシステムであって、
    前記半導体処理ツールは、異なる圧力環境間でウェハーを移送するためのロードロックを含み、
    前記第１のウェハーステーションは前記ロードロック内にあり、
    前記第１のウェハー支持体は、前記ロードロック内の構造体である、システム。
  37. 請求項３４に記載のシステムであって、
    前記半導体処理ツールは、処理作業の前、後、又は最中に１つ以上のウェハーを格納するためのバッファを含み、
    前記第１のウェハーステーションは前記バッファ内にあり、
    前記第１のウェハー支持体は、前記バッファ内の複数のウェハー支持体レッジのうちの１つである、システム。
  38. 請求項３４に記載のシステムであって、
    前記半導体処理ツールは、異なる圧力環境間でウェハーを移送するためのロードロックを含み、
    前記第１のウェハーステーションは前記ロードロック内にあり、
    前記第１のウェハー支持体は、前記ロードロック内の構造体である、システム。
  39. 請求項１２又は１３に記載のシステムであって、前記システムは前記半導体処理ツールを更に備え、前記半導体処理ツールは、
    ウェハーハンドリングロボットと、
    １つ以上のウェハーステーションと、
    第２のコントローラと、を含み、
    前記ウェハーステーションの各々が、１つ以上の対応するウェハー支持体を含み、
    前記ウェハーハンドリングロボットと前記第２のコントローラとは通信可能に接続され、
    前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
    ａ）前記１つ以上のウェハーステーションのうちの第１のウェハーステーションの、前記１つ以上のウェハー支持体のうちの第１のウェハー支持体を選択し、
    ｂ）前記ウェハーハンドリングロボットに前記自動較正ウェハーを前記第１のウェハーステーション上に移送させ、
    ｃ）前記１つ以上の方位センサに前記基板の傾斜測定値を取得させる、
    ように構成されている、システム。
  40. 請求項３９に記載のシステムであって、前記第２のコントローラは、（ｂ）を実行する前に、前記第１のウェハー支持体からエッジリングを除去するように構成されている、システム。
  41. 請求項１４又は１５に記載のシステムであって、前記システムは前記半導体処理ツールを更に備え、前記半導体処理ツールは、
    ウェハーハンドリングロボットと、
    １つ以上のウェハーステーションと、

    第２のコントローラと、を含み、
    前記ウェハーステーションの各々が、１つ以上の対応するウェハー支持体を含み、
    前記ウェハーハンドリングロボットと前記第２のコントローラとは通信可能に接続され、
    前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
    ａ）前記１つ以上のウェハーステーションのうちの第１のウェハーステーションの、前記１つ以上のウェハー支持体のうちの第１のウェハー支持体であって、複数のリフトピンを含む、第１のウェハー支持体、を選択し、
    ｂ）前記リフトピンが前記第１のウェハー支持体から突出するように、前記リフトピンと前記第１のウェハー支持体との間で相対的並進移動を生じさせ、
    ｃ）前記ウェハーハンドリングロボットに前記自動較正ウェハーを前記リフトピンに移送させ、
    ｄ）前記自動較正ウェハーが前記リフトピンにより支持されている間に、前記リフトピンと前記第１のウェハー支持体との間で更なる相対的並進移動を生じさせ、
    ｅ）（ｄ）の間に前記１つ以上の振動センサから振動データを取得し、
    ｆ）前記振動データが所定の閾値を超える振動を示すか否かを判断するために前記振動データを評価し、
    ｇ）前記振動データが前記所定の閾値を超えたときに通知を提供する、システム。
  42. 請求項４１に記載のシステムであって、前記第２のコントローラは、（ｄ）の一部として、前記リフトピンが前記第１のウェハー支持体からもはや突出することなく前記自動較正ウェハーが前記第１のウェハー支持体の上面に載置されるように、前記リフトピンと前記第１のウェハー支持体との間の更なる相対的並進移動を生じさせるように構成されている、システム。
  43. 請求項１６又は１７に記載のシステムであって、前記システムは前記半導体処理ツールを更に備え、前記半導体処理ツールは、
    ウェハーハンドリングロボットと、
    １つ以上のウェハーステーションと、
    第２のコントローラと、を含み、
    前記ウェハーハンドリングロボットと前記第２のコントローラとは通信可能に接続され、
    前記第２のコントローラ及び前記第１のコントローラは全体として、
    ａ）前記第１のウェハー支持体によりエッジリングが支持されているという指標に少なくとも部分的に基づき、前記１つ以上のウェハーステーションのうちの第１のウェハーステーションの、前記１つ以上のウェハー支持体のうちの第１のウェハー支持体を選択し、
    ｂ）前記自動較正ウェハーを前記エッジリング上に配置させ、
    ｃ）前記近接センサの各々に前記第１のウェハー支持体と前記自動較正ウェハーとの間の距離を測定させ、
    ｄ）前記１つ以上の距離に基づいて、前記エッジリングに関連付けられた１つ以上の高さ測定値を決定し、
    ｅ）前記１つ以上の高さ測定値を評価して、前記エッジリングに関連付けられた高さが所定の閾値を超えているか否かを判断し、
    ｆ）前記エッジリングに関連付けられた前記高さが前記所定の閾値を超えたときに通知を提供する、
    ように構成されている、システム。
JP2022505392A 2019-07-26 2020-07-21 自動ウェハーハンドリングロボットの教育及びヘルスチェックのための統合化された適応型位置決めシステム及びルーチン Pending JP2022541346A (ja)

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