JP5336513B2 - 動的アラインメント・ビーム校正のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

半導体基板（例えばウエハ）の処理では、しばしばプラズマが用いられる。プラズマ処理では、ウエハは、プラズマ処理システムを使用して処理され、該システムは、通常、複数の処理モジュールを含む。基板（例えばウエハ）は、プラズマ処理時に、処理モジュールの内側においてチャック上に配置される。

処理モジュールに対してウエハを出し入れするために、ウエハは、通常、エンドエフェクタに載せられて、チャック上へ移送される。エンドエフェクタは、ウエハ移送時にウエハを支えるように構成された構造部品である。エンドエフェクタは、通常、ロボットアーム上に配置される。図１は、ウエハ移送時にウエハ１０４を支えるための代表的な先行技術エンドエフェクタ１０２を示している。説明を目的として、ロボットアーム１０６の一部分も示されている。

総じて、ウエハ移送手順において、ロボットアームは、先ず、エンドエフェクタを移動させて、ウエハをウエハ貯蔵用のカセットまたはステーションから取り上げる。ウエハがエンドエフェクタ上に位置決めされたら、ロボットアームは、次いで、処理モジュールのドアを通してウエハを処理モジュールに入れるであろう。ロボットアームは、次いで、エンドエフェクタおよびウエハをチャックの上に位置決めし、次いで、プラズマ処理のためにウエハをチャックに載せる。

ウエハが適切に処理されることを保証する（そうして、制御可能でかつ反復可能な処理結果を保証する）ためには、プラズマ処理時にウエハをチャック上に中心合わせする必要がある。もし、エンドエフェクタがチャックに対して適正に中心合わせされ、かつウエハがエンドエフェクタに対して適正に中心合わせされていれば、ウエハは、ロボットアームがウエハをチャックに載せるときに、チャックに対して適正に中心合わせされるであろう。しかしながら、以下において一部を論じられる多くの理由ゆえに、この理想的なシナリオは稀である。

処理チャンバの様々な部品間の加工公差および／または製作公差ゆえに、エンドエフェクタによって定められた中心（本明細書では「エンドエフェクタ中心」または「エンドエフェクタ規定中心」と称される）は、所定の処理モジュール内においてチャックの中心に対して僅かにズレている可能性がある。その結果、エンドエフェクタによって定められた中心は、ウエハ載置に適正な位置であるものとロボットコントローラによって見なされるロボットアーム位置にあるときに、チャックの中心に適正にアラインメントしていない可能性がある。もし、このエンドエフェクタ／チャック・ミスアラインメントが生産時に補償されないと、ウエハは、ウエハ処理時にチャック中心に対して正確に置かれない恐れがある。本出願の発明者らによって同日付けで出願され、参照によって本明細書に組み込まれ、「SYSTEMS AND METHODS FOR CALIBRATING END EFFECTOR ALIGNMENT IN A PLASMA PROCESSING SYSTEM（プラズマ処理システムにおいてエンドエフェクタのアラインメントを校正するためのシステムおよび方法）」と題された、代理人整理番号第LMRX-P143/P1747号の同時係属特許出願では、このエンドエフェクタ／チャック・ミスアラインメントに対処するための技術が提案されている。上記の特許出願「SYSTEMS AND METHODS FOR CALIBRATING END EFFECTOR ALIGNMENT IN A PLASMA PROCESSING SYSTEM（プラズマ処理システムにおいてエンドエフェクタのアラインメントを校正するためのシステムおよび方法）」において論じられた技術に関する詳細は、後述の考察Ａにおいて再吟味される。

しかしながら、たとえエンドエフェクタ中心がチャック中心に適正にアラインメントされていても（または、正しいアラインメントの効果を実現するように作られていても）、生産時に結果としてウエハ／チャック・ミスアラインメントを生じえる別の潜在的誤差原因が存在する。すなわち、生産ウエハごとに、エンドエフェクタ上における位置決めが異なる可能性がある。もしエンドエフェクタ中心がウエハの中心に適正にまたは一貫してアラインメントされないと、生産時になおウエハ／チャック・ミスアラインメントが生じる恐れがある。この場合、たとえエンドエフェクタ中心がチャック中心に適正にアラインメントされていても、ウエハは、処理のためにエンドエフェクタによってチャック上に置かれるときに、ウエハ／エンドエフェクタ・ミスアラインメントゆえにチャックに対してズレを生じる。

エンドエフェクタ／チャック・ミスアラインメントの問題は、チャンバ部品の公差およびロボット校正の問題によって引き起こされるので、所定の処理モジュールにおいて全てのウエハに対して一貫して生じる誤差である傾向があるが、ウエハ／エンドエフェクタ・ミスアラインメントは、生産ウエハごとに異なると考えられる。言い換えると、生産ウエハは、エンドエフェクタ上においてそれぞれ異なるように位置決めされる可能性があり、その結果としてミスアラインメントに差を生じる。したがって、このようなエンドエフェクタ／ウエハ・ミスアラインメントエハ・ミスアラインメントに対処するための解決策は、動的なアプローチを必要とする、すなわち、生産時にエンドエフェクタに対する個々の生産ウエハの誤差を調整することができる方式を必要とする。

先行技術では、エンドエフェクタ／ウエハ・ミスアラインメントは、動的アラインメント・ビーム方式を使用して対処される。動的アラインメント（dynamic alignment：ＤＡ）ビーム検出システムは、通常、プラズマ処理モジュールのドアの入口に位置する２つのビーム（すなわちレーザビーム）を用いる。ＤＡビーム（ビームは、ウエハ平行移動面に直交する）を通ってウエハが移動するのに伴って、ＤＡビームは、ビームへのウエハの進入とともに遮断され、ウエハの存在がなくなる時点で回復する。このビーム信号の遮断−回復は、生産ＤＡビームパターンを生成する。

動的アラインメント・ビーム方式では、基準ＤＡビームパターンを得る必要がある、すなわち、エンドエフェクタ上に適正に中心合わせされたウエハがＤＡビームを通って移動するときに生成されるＤＡビームパターンを得る必要がある。生産ＤＡビームパターン（すなわち、生産ウエハについて得られたビームパターン）を基準ＤＡビームパターンと比較することによって、誤差ベクトルが得られる。ロボットコントローラは、次いで、生産時にエンドエフェクタ／ウエハ・ミスアラインメントを補正するために必要とされる量だけロボットアームを移動させることができる。動的アラインメント・ビームに関する更なる情報は、例えば、参照によって本明細書に組み込まれる交付済みの米国特許第６，５０２，０５４号および第６，６２９，０５３号に見いだされる。

基準ＤＡビームパターンを得るプロセスは、本明細書において、ＤＡビーム校正と称される。ＤＡビームを校正するためには、次いで、エンドエフェクタ上に適正に中心合わせされたウエハを含むＤＡビーム校正アセンブリを取得することすなわち得ること、および基準ＤＡビームパターンが取得できるようにそのＤＡビーム校正アセンブリをＤＡビームに通らせることが必要である。

先行技術において、ＤＡビーム校正アセンブリは、ウエハをシミュレートした模擬円板を使用して得られる。円板は、エンドエフェクタの切り欠き（図１におけるエンドエフェクタ１０２の切り欠き１１０など）にちょうど嵌る下向きの突縁を有する。円板がエンドエフェクタの切り欠きに嵌ると、この組み合わせは、エンドエフェクタに対して適正に中心合わせされたウエハをシミュレートしたものになる。シミュレートされたウエハとエンドエフェクタとの組み合わせは、次いで、基準ＤＡビームパターンを得るために、ロボットアームによって、チャックに向かう直線の軌道経路でＤＡビームに通されて、処理モジュールに入る。

しかしながら、基準ＤＡビームパターンを得る目的でウエハシミュレート円板を使用して校正アセンブリを作成する先行技術には、不利点が伴う。第１に、エンドエフェクタに対する物理的な機械的固定具（ウエハシミュレート円板など）の取り付けは、エンドエフェクタを損傷させる可能性がある。
また、もし、処理モジュール内において幾つかのプラズマサイクルが実行された後、その場において校正がなされるならば、エンドエフェクタに対する物理的なまたは機械的な固定具の載置は、エンドエフェクタ上またはエンドエフェクタ付近に沈着した粒子を処理モジュール内へ剥落させる可能性がある。このような粒子は、後続の処理サイクルにおいて、望ましくない粒子汚染となる。

また、校正は、大気圧において実施されるので、先行技術による校正技術は、生産時に存在する条件を効果的に再現することができない。なぜならば、生産時において、処理モジュールの部品は真空下に置かれ、これは、真空環境と周囲環境との間の圧力差ゆえに、１つ以上の部品を偏移させるからである。校正条件は、生産条件を忠実に再現しないので、正確な校正は、不可能であろう。もし校正プロセスが不正確であると、生産時におけるウエハ載置が不正確になり、歩留まりの低下、ならびに製品の不合格率および／または不良品率の増大をもたらす可能性がある。

本発明の第１の形態は、プラズマ処理システムにおいてＤＡ（動的アラインメント）ビーム校正を実施するための方法であって、
ウエハとエンドエフェクタとの間の位置差を取得することであって、前記位置差は、光学的撮像手法を使用して取得され、前記光学的撮像手法は、
ウエハをエンドエフェクタ上に位置決めすることと、
前記エンドエフェクタ上の前記ウエハの静止画像を撮影することと、
前記ウエハの中心および前記エンドエフェクタによって定められたエンドエフェクタ規定中心を決定するために、前記静止画像を処理することと、
前記ウエハの前記中心と前記エンドエフェクタによって定められた前記エンドエフェクタ規定中心との間の前記位置差を決定することと、を含む、ことと、
前記ウエハと前記エンドエフェクタとの間の前記位置差をロボット移動補償によって補償することによって、ウエハをエンドエフェクタに対して中心合わせすることと、
前記ウエハおよび前記エンドエフェクタに、プラズマ処理モジュールに付随するＤＡビームを通らせることと、
前記ＤＡビームの遮断−回復パターンを記録することによって基準ＤＡビームパターンを得ることであって、前記遮断−回復パターンは、前記ウエハおよび前記エンドエフェクタが前記ＤＡビームを通って移動するのに伴って生じる、ことと、を備え、
前記方法は、さらに、
前記プラズマ処理システムが前記静止画像をもとに前記エンドエフェクタ規定中心を決定することを可能にするために、前記エンドエフェクタ上に第１の視覚的指標を提供することであって、前記第１の視覚的指標は、前記エンドエフェクタ規定中心を導き出すために用いられる基準マークを表す、ことを備え、
前記第１の視覚的指標は、記録線であり、前記記録線は、円の中心が前記エンドエフェクタ規定中心に一致するような円の弧であるように構成される、方法である。
本発明の第２の形態は、プラズマ処理システムにおいてＤＡ（動的アラインメント）ビーム校正を実施するためのシステムであって、
ロボットコントローラであって、
ウエハとエンドエフェクタとの間の位置差をロボット移動補償によって補償することによって、前記ウエハを前記エンドエフェクタに対して中心合わせすることと、
前記ウエハおよび前記エンドエフェクタに、プラズマ処理モジュールに付随するＤＡビームを通らせることと、
の少なくとも１つを実施するように構成されたロボットコントローラと、
前記ウエハおよび前記エンドエフェクタの少なくとも１つの１枚以上の静止画像を撮影するように構成された画像取得装置と、
エンドエフェクタ規定中心および前記ウエハの中心を決定するために前記１枚以上の静止画像を少なくとも処理することを実施し、前記エンドエフェクタ規定中心と前記ウエハの前記中心との間の前記位置差を決定するための、処理ユニットであって、前記位置差は、その場（in-situ）光学的撮像手法を使用して取得される、処理ユニットと、
前記ＤＡビームの遮断−回復パターンを記録することによって基準ＤＡビームパターンを得るように構成されたロジックモジュールであって、前記遮断−回復パターンは、前記ウエハおよび前記エンドエフェクタが前記ＤＡビームを通って移動するのに伴って生じる、ロジックモジュールと、を備え、
前記エンドエフェクタは、第１の視覚的指標を備えており、前記第１の視覚的指標によって、前記処理ユニットが前記１枚以上の静止画像をもとに前記エンドエフェクタ規定中心を決定することが可能になり、前記第１の視覚的指標は、前記エンドエフェクタ規定中心を導き出すために用いられる基準マークを表し、
前記第１の視覚的指標は、記録線であり、前記記録線は、円の中心が前記エンドエフェクタ規定中心に一致するような円の弧であるように構成される、システムである。
本発明の第３の形態は、ＤＡ（動的アラインメント）ビーム校正を実施するためのプラズマ処理システムであって、
ロボットコントローラであって、
ウエハとエンドエフェクタとの間の位置差をロボット移動補償によって補償することによって、前記ウエハを前記エンドエフェクタに対して中心合わせすることと、
前記ウエハおよび前記エンドエフェクタに、プラズマ処理モジュールに付随するＤＡビームを通らせることと、
の少なくとも１つのために構成されたロボットコントローラと、
前記位置差を取得するように構成される、その場（in-situ）光学的撮像システムと、
前記ＤＡビームの遮断−回復パターンを記録することによって基準ＤＡビームパターンを得るように構成されたロジックモジュールであって、前記遮断−回復パターンは、前記ウエハおよび前記エンドエフェクタが前記ＤＡビームを通って移動するのに伴って生じる、ロジックモジュールと、を備え、
前記その場（in-situ）光学的撮像システムは、
前記ウエハおよび前記エンドエフェクタの１枚以上の静止画像を取得するように構成された光学的撮像システムと、
前記ウエハの中心およびエンドエフェクタ規定中心を決定するように構成された処理ユニットと、
前記エンドエフェクタ規定中心と前記ウエハの前記中心との間の前記位置差を決定するように構成されたロジックモジュールと、
を備え、
前記エンドエフェクタは、第１の視覚的指標を備えており、前記第１の視覚的指標によって、前記処理ユニットが前記１枚以上の静止画像をもとに前記エンドエフェクタ規定中心を決定することが可能になり、前記第１の視覚的指標は、前記エンドエフェクタ規定中心を導き出すために用いられる基準マークを表し、
前記第１の視覚的指標は、記録線であり、前記記録線は、円の中心が前記エンドエフェクタ規定中心に一致するような円の弧であるように構成される、システムである。
本発明は、一実施形態では、プラズマ処理システムにおいてＤＡ（dynamic alignment：動的アラインメント）ビーム校正を実施するための方法に関する。方法は、位置差を取得することを含み、位置差は、光学的撮像手法を使用して取得される。光学的撮像手法は、ウエハをエンドエフェクタ上に位置決めすることと、エンドエフェクタ上のウエハの静止画像を撮影することと、ウエハの中心とエンドエフェクタによって定められたエンドエフェクタ規定中心とを決定するために静止画像を処理することと、ウエハの中心とエンドエフェクタによって定められたエンドエフェクタ規定中心との間の位置差を決定することとを含む。方法は、また、ウエハとエンドエフェクタとの間の位置差をロボット移動補償によって補償することによってウエハをエンドエフェクタに対して中心合わせすることを含む。方法は、ウエハおよびエンドエフェクタに、プラズマ処理モジュールに付随するＤＡビームを通らせることを含む。方法は、また、ＤＡビームの遮断−回復パターンを記録することによって基準ＤＡビームパターンを得ることを含む。遮断−回復パターンは、ウエハおよびエンドエフェクタがＤＡビームを通って移動するのに伴って生じる。

本発明は、以下の適用例としても実現可能である。
［適用例１］
プラズマ処理システムにおいてチャックに対するエンドエフェクタのアラインメントを校正するための方法であって、
前記エンドエフェクタを前記チャックの上に位置決めすることであって、前記チャックは、前記プラズマ処理システムの内側に配置され、前記プラズマ処理システムは、少なくとも１枚のウエハを、前記ウエハが前記チャック上に配された状態で処理するように構成される、ことと、
前記位置決め後に、前記チャックおよび前記エンドエフェクタの静止画像を撮影することと、
前記チャックの中心および前記エンドエフェクタによって定められるエンドエフェクタ規定中心を決定するために、前記静止画像を処理することと、
前記エンドエフェクタ規定中心と前記チャックの前記中心との間の位置差を決定することと、
前記エンドエフェクタが前記ウエハを運ぶときにロボットメカニズムが前記位置差を調整するように前記ロボットメカニズムを制御することを可能にするために、前記位置差をロボットコントローラに提供することと、を備える方法。
［適用例２］
適用例１に記載の方法であって、さらに、
処理ユニットが前記静止画像をもとに前記エンドエフェクタ規定中心を決定することを可能にするために、前記エンドエフェクタ上に第１の視覚的指標を提供することであって、前記第１の視覚的指標は、前記エンドエフェクタ規定中心を導き出すために用いられる基準マークを表す、ことを備える方法。
［適用例３］
適用例２に記載の方法であって、
前記第１の視覚的指標は、記録線であり、前記記録線は、円の中心が前記エンドエフェクタ規定中心に一致するような円の弧であるように構成される、方法。
［適用例４］
適用例１に記載の方法であって、さらに、
処理ユニットが前記静止画像をもとに前記チャックの前記中心を決定することを可能にするために、前記チャック上に第１の視覚的指標を提供することであって、前記第１の視覚的指標は、前記第１の視覚的指標によって描かれる円を決定することによって、前記チャックの前記中心の決定を可能にするために用いられる、ことを備える方法。
［適用例５］
適用例４に記載の方法であって、
前記第１の視覚的指標は、前記チャックの外周である、方法。
［適用例６］
適用例１に記載の方法であって、さらに、
前記エンドエフェクタおよび前記チャックが生産条件において校正されるように前記チャックおよび前記エンドエフェクタの前記静止画像を撮影するために、画像取得装置を用いることを備える方法。
［適用例７］
適用例６に記載の方法であって、
前記画像取得装置の少なくとも一部分は、プラズマ処理チャンバの内側に実装される、方法。
［適用例８］
適用例１に記載の方法であって、さらに、
前記エンドエフェクタの第１の視覚的指標の少なくとも一部の画像および前記チャックの第１の視覚的指標の少なくとも一部の画像の両方を前記静止画像が含むことを可能にする光学的アクセスを通じて前記静止画像を取得することであって、前記エンドエフェクタの前記第１の視覚的指標は、前記エンドエフェクタ規定中心を導き出すために用いられる基準マークを表し、前記チャックの前記第１の視覚的指標は、前記チャックの前記第１の視覚的指標によって描かれる円を決定するために用いられる、ことを備える方法。
［適用例９］
プラズマ処理システムにおいてチャックに対するエンドエフェクタのアラインメントを校正するためのエンドエフェクタ校正システムであって、
少なくとも前記チャックおよび前記エンドエフェクタの両方の１枚以上の静止画像を撮影するように構成された画像取得装置であって、前記チャックは、前記プラズマ処理システムの内側に配置され、前記プラズマ処理システムは、少なくとも１枚のウエハを、前記ウエハが前記チャック上に配された状態で処理するように構成される、画像取得装置と、
処理ユニットであって、少なくとも、
前記エンドエフェクタによって定められたエンドエフェクタ規定中心および前記チャックの中心を決定するために、少なくとも前記チャックおよび前記エンドエフェクタの両方の前記１枚以上の静止画像を処理すること、ならびに
前記エンドエフェクタ規定中心と前記チャックの前記中心との間の位置差を決定すること、を実施するための処理ユニットと、
ロボットアームが前記位置差を調整することを可能にするために前記位置差を使用するように構成されたロボットコントローラと、を備えるシステム。
［適用例１０］
適用例９に記載のシステムであって、
前記エンドエフェクタは、第１の視覚的指標を備えており、前記第１の視覚的指標によって、前記処理ユニットが前記１枚以上の静止画像をもとに前記エンドエフェクタ規定中心を決定することが可能になり、前記第１の視覚的指標は、前記エンドエフェクタ規定中心を導き出すために用いられる基準マークを表す、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の視覚的指標は、記録線であり、前記記録線は、円の中心が前記エンドエフェクタ規定中心に一致するような円の弧であるように構成される、システム。
［適用例１２］
適用例９に記載のシステムであって、
前記チャックは、第１の視覚的指標を備えており、前記第１の視覚的指標によって、前記処理ユニットが前記１枚以上の静止画像をもとに前記チャックの前記中心を決定することが可能になり、前記第１の視覚的指標は、前記第１の視覚的指標によって描かれる円を決定することによって、前記チャックの前記中心の決定を可能にするために用いられる、システム。
［適用例１３］
適用例１２に記載のシステムであって、
前記第１の視覚的指標は、少なくとも１つの前記チャックの外周である、システム。
［適用例１４］
適用例９に記載のシステムであって、
前記画像取得装置の少なくとも一部分は、プラズマ処理チャンバの内側に実装される、システム。
［適用例１５］
適用例９に記載のシステムであって、
前記１枚以上の静止画像は、前記エンドエフェクタの第１の視覚的指標の少なくとも一部の画像および前記チャックの第１の視覚的指標の少なくとも一部の画像の両方を前記１枚以上の静止画像が含むことを可能にする光学的アクセスを通じて取得され、前記エンドエフェクタの前記第１の視覚的指標は、前記エンドエフェクタ由来中心を導き出すために用いられる基準マークを表し、前記チャックの前記第１の視覚的指標は、前記チャックの前記第１の視覚的指標によって描かれる円を決定するために用いられる、システム。
［適用例１６］
チャックに対するエンドエフェクタのアラインメントの校正を実施するためのプラズマ処理システムであって、前記エンドエフェクタは、前記チャックの上において移動可能であるように構成され、前記プラズマ処理システムは、
前記エンドエフェクタおよび前記チャックの上方に配置された光学的撮像システムであって、少なくとも前記チャックおよび前記エンドエフェクタの両方の１枚以上の静止画像を取得するように構成され、前記チャックは、前記プラズマ処理システムの内側に配置され、前記プラズマ処理システムは、少なくとも１枚のウエハを、前記ウエハが前記チャック上に配された状態で処理するように構成される、光学的撮像システムと、
少なくとも前記チャックおよび前記エンドエフェクタの両方の前記１枚以上の静止画像に基づいて、前記チャックの中心および前記エンドエフェクタによって定められたエンドエフェクタ規定中心を、決定するように構成された処理ユニットと、
前記エンドエフェクタ規定中心と前記チャックの前記中心との間の位置差を決定するように構成されたロジックモジュールと、
ロボットアームが前記位置差を調整することを可能にするために前記位置差を使用するように構成されたロボットコントローラと、を備えるシステム。
［適用例１７］
適用例１６に記載のシステムであって、
前記エンドエフェクタは、第１の視覚的指標を備えており、前記第１の視覚的指標によって、前記処理ユニットが前記１枚以上の静止画像をもとに前記エンドエフェクタ規定中心を決定することが可能になり、前記第１の視覚的指標は、前記エンドエフェクタ規定中心を導き出すために用いられる基準マークを表す、システム。
［適用例１８］
適用例１６に記載のシステムであって、
前記チャックは、第１の視覚的指標を備えており、前記第１の視覚的指標によって、前記処理ユニットが前記１枚以上の静止画像をもとに前記チャックの前記中心を決定することが可能になり、前記第１の視覚的指標は、前記第１の視覚的指標によって描かれる円を決定することによって、前記チャックの前記中心の決定を可能にするために用いられる、システム。
［適用例１９］
適用例１６に記載のシステムであって、
前記光学的撮像システムの少なくとも一部分は、プラズマ処理チャンバの内側に実装される、システム。
［適用例２０］
適用例１６に記載のシステムであって、
前記１枚以上の静止画像は、前記エンドエフェクタの第１の視覚的指標の少なくとも一部の画像および前記チャックの第１の視覚的指標の少なくとも一部の画像の両方を前記１枚以上の静止画像が含むことを可能にする光学的アクセスを通じて取得され、前記エンドエフェクタの前記第１の視覚的指標は、前記エンドエフェクタ規定中心を導き出すために用いられる基準マークを表し、前記チャックの前記第１の視覚的指標は、前記チャックの前記第１の視覚的指標によって描かれる円を決定するために用いられる、システム。
上記の概要は、本明細書に開示されている発明の多くの実施形態の１つのみに関係しており、特許請求の範囲に定められた発明の範囲を限定することを意図していない。本開示のこれらのおよびその他の実施形態は、添付の図面と併せて以下の発明の詳細な説明でさらに詳しく説明される。

添付の図面において、本発明は、限定目的ではなく例示目的で示されている。図中、類似の参照符号は、同様の要素を指すものとする。

ウエハ移送時にウエハを支えるための代表的な先行技術エンドエフェクタを示している。

ＤＡビーム校正を目的として適正に中心合わせされたウエハ／エンドエフェクタ・アセンブリを作成するまたはシミュレートすることを可能にするための光学的ウエハ中心合わせシステムの少なくとも一部分の上面図を描いたプラズマ処理システムの概略を、本発明の一実施形態にしたがって示している。

ＤＡビーム校正を促進するために光学的ウエハ中心合わせ技術を使用してエンドエフェクタ規定中心に対して中心合わせされたウエハを作成するまたはシミュレートするための工程について説明した流れ図を、本発明の一実施形態にしたがって示している。

考察Ａの図Ａ１は、ウエハ移送時にウエハを支えるための代表的な先行技術エンドエフェクタを示している。

考察Ａの図Ａ２は、エンドエフェクタをin-situで校正するためのin-situ光学的エンドエフェクタ校正システムの少なくとも一部分の上面図を描いたプラズマ処理システムの概略を、本発明の一実施形態にしたがって示している。

考察Ａの図Ａ３は、in-situ光学的エンドエフェクタ校正方法について説明した流れ図を、本発明の一実施形態にしたがって示している。

次に、添付の図面に示された幾つかの実施形態を参照にして、本発明が詳細に説明される。以下の説明では、本発明の完全な理解を可能にするために、多くの詳細が特定される。しかしながら、当業者ならば明らかなように、本発明は、これらの一部または全部の詳細を特定しなくても実施することができる。また、本発明を不必要に不明瞭にしないために、周知のプロセス工程および／または構造の詳細な説明は省略される。

以下において、方法および技術を含む様々な実施形態が説明される。発明は、発明の技術の実施形態を実行するためのコンピュータ可読命令を格納されたコンピュータ可読媒体を含む製造品も範囲に含みえることを留意されるべきである。コンピュータ可読媒体は、例えば、コンピュータ可読コードを格納するための半導体、磁気、光磁気、光、またはその他の形態のコンピュータ可読媒体を含むことができる。さらに、発明は、発明の実施形態を実施するための装置も範囲に含むことができる。このような装置は、発明の実施形態に関わるタスクを実行するための専用のおよび／またはプログラム可能な回路を含むことができる。このような装置の例は、適切にプログラムされたときの汎用コンピュータおよび／または専用計算装置を含み、コンピュータ／計算装置と、発明の実施形態に関わる様々なタスクに適応された専用の／プログラム可能な回路との組み合わせを含むことができる。

発明の実施形態は、ＤＡ（動的アラインメント）ビームを校正することを目的としてＤＡビーム校正アセンブリを作成するための方法および装置に関する。一実施形態において、ＤＡビーム校正アセンブリに要求される（エンドエフェクタに対する校正ウエハの）ウエハ中心合わせ要件は、エンドエフェクタ上に適正に中心合わせされていない校正ウエハをロボットアームの移動を使用して補償することによってシミュレートされる。適正でないエンドエフェクタ／ウエハ・アラインメントを補償するためにロボットアームが必要とする補正の量を決定するために、光学的ウエハ中心合わせ方法が用いられる。ロボットアームの移動を使用して適正でないエンドエフェクタ／ウエハ・アラインメントを補償することによって、シミュレーションを通じて、エンドエフェクタ上に適正に中心合わせされたウエハの効果が実現される。

（上記の光学的ウエハ中心合わせ方法を通じて取得された補償データを使用して、）適正でないエンドエフェクタ／ウエハ・アラインメントを補償するために必要とされる量だけロボットアームが移動されたら、結果として得られるＤＡビーム校正アセンブリを、所望のＤＡビームパターンを得るために、ＤＡビームに通らせることができる。有利なことに、本発明の実施形態は、機械的固定具（例えばウエハシミュレート円板）を必要とすることも、先行技術のＤＡビーム校正方式に伴う不利点に見舞われることもなく、ＤＡビーム校正を実現する。

発明の１つ以上の実施形態では、エンドエフェクタ規定中心に対する校正ウエハ（すなわちＤＡビーム校正に用いられるウエハ）の場所を決定するために、光学的ウエハ中心合わせ技術が用いられる。なお、校正ウエハは、生産に使用されるウエハと実質的に同様な任意のウエハまたはウエハ加工物を表してよいことに留意されたい。この光学的ウエハ中心合わせのプロセスは、校正ウエハ中心とエンドエフェクタ中心との間の任意のズレを調整するために必要な量だけロボットコントローラがロボットアームを移動させることを可能にするようなデータを生成する。

発明の１つ以上の実施形態では、エンドエフェクタ上に校正ウエハが配置されたときに、校正ウエハの少なくとも一部分およびエンドエフェクタの少なくとも一部分の少なくとも１枚の静止画像が撮影される。エンドエフェクタは、撮影された静止画像をもとに処理ユニットがエンドエフェクタ規定中心を決定することを可能にする１つ以上の視覚的指標を提供される。発明の１つ以上の実施形態では、エンドエフェクタは、記録線（または円の弧を形成する任意の基準マーク）を提供される。記録線は、たとえウエハがエンドエフェクタ上に配置されているときでも記録線の静止画像が撮影可能であるように、エンドエフェクタ上に位置決めされる。エンドエフェクタ上の記録線は、一実施形態では、中心をエンドエフェクタ規定中心に一致させた円の弧であるように構成される。記録線が一部をなす円の弧および中心を決定することによって、エンドエフェクタ規定中心を決定することができる。

同様に、ウエハは、処理ユニットがウエハの中心を決定することを可能にするための１つ以上の視覚的特徴（ウエハの周を描いた概ね円形の輪郭など）を有する。処理ユニットがウエハの中心をもっと効率的に決定することを可能にするために、エンドエフェクタの場合と同様に、校正ウエハ用に、代わりにまたは追加で１つ以上の視覚的指標を提供することができる。好ましい実施形態では、しかしながら、ウエハの外周自体がこのような所望の視覚的指標になっている。処理ユニットによってウエハ中心およびエンドエフェクタ中心が決定されると、これらの２つの中心間のズレ（すなわち「Δ」）が計算される。

一般的に、ウエハ／エンドエフェクタ・ミスアラインメントを補正するためのものとして、少なくとも２つの技術がある。第１の技術は、物理的補正である。物理的補正は、エンドエフェクタおよびウエハを保持ステーションに移動させることによって達成される。ウエハは、保持ステーション上に置かれ、ロボットアームは、光学的ウエハ中心合わせ方法によって見いだされたズレを補正するために、「差分」距離だけエンドエフェクタを移動させる。エンドエフェクタは、次いで、光学的分析のために、ウエハを再び取り上げる。要するに、エンドエフェクタ上にウエハを物理的に位置決めしなおすことが行われる。プロセスは、ウエハが首尾よくエンドエフェクタ上に中心合わせされたことがわかるまで、反復して実施することができる。

ウエハ／エンドエフェクタ・ミスアラインメントを補正するための第２の技術は、ロボットアームを移動させることであり、これは、光学的ウエハ中心合わせプロセスによって決定されたデータに基づく誤差補正ベクトルぶんだけエンドエフェクタとウエハとからなるアセンブリを効果的に移動させる。この移動は、校正ウエハがエンドエフェクタ上に適正に中心合わせされた場合にその校正ウエハが占めるであろうウエハ位置を、ＤＡビームに照らしてシミュレートする。このような補正後、エンドエフェクタ／ウエハアセンブリは、所望の基準ＤＡビームを取得するために（好ましくは一直線に）ＤＡビームに通すことができる。

本発明の特徴および利点は、図面および以下の議論を参照にして、より良く理解されるであろう。

図２は、ＤＡビーム校正を目的として適正に中心合わせされたウエハ／エンドエフェクタ・アセンブリを作成するまたはシミュレートすることを可能にするための光学的ウエハ中心合わせシステムの少なくとも一部分の上面図を描いたプラズマ処理システム２２０の概略を、本発明の一実施形態にしたがって示している。図２に見られるように、光学的ウエハ中心合わせシステムは、記録マーク２０４を上に有するエンドエフェクタ２０２を含む。記録マーク２０４は、図２の例では、エンドエフェクタ規定中心に一致する中心を有する円の一部分を表す弧である。

図２は、基準ＤＡビームパターンを作成するために用いられる校正ウエハを表すウエハ２０６も示している。光学的ウエハ中心合わせシステムは、ウエハを実際にエンドエフェクタ上に中心合わせするために、またはＤＡビーム校正を目的として、エンドエフェクタ上に適正に中心合わせされたウエハをシミュレートするために、光学的方法を使用してウエハの中心およびエンドエフェクタ規定中心を決定するように構成される。

光学的ウエハ中心合わせにおいて、画像取得装置２５０（例えばエンドエフェクタ２０２およびウエハ２０６の上方に配置されたカメラ）は、記録マーク２０４を含むエンドエフェクタ２０２のおよびウエハ２０６の少なくとも１枚の静止画像を撮影することができる。なお、もし静止画像がカメラおよび／またはレンズ構成によって上方から撮影される場合は、エンドエフェクタ２０２の一部分がウエハ２０６の下に隠れることがあることに留意されたい。重要なのは、それでもなお記録マーク２０４の一部または全部が静止画像内に取り込まれることである。

処理ユニット２２４（例えばロジックモジュール２０８に含まれる）は、ウエハ２０６の円周によって形成される円を再構成することおよびその円の中心（ウエハ２０６の中心２１０を表す）を決定することができるであろう。同様に、処理ユニット２２４（例えばロジックモジュール２０８に含まれる）は、記録線２０４によって一部を構成される円を再構成することおよびその円の中心を決定することができるであろう。この円は、図２において、破線の円２１２によって表される。

図２は、また、上記の処理ユニットによって決定されたエンドエフェクタ規定中心を表すエンドエフェクタ中心２１４も示している。次いで、差分２１６（すなわち、算出されたウエハ中心２１０からエンドエフェクタ中心２１４までの差）が生成される。この差分２１６は、校正ウエハをその現行位置（エンドエフェクタに対して適正に中心合わせされていない位置）から適正に中心合わせされた校正ウエハが占めるであろう位置へ移動させるためにロボットアームによって用いられる補正因子を表している。

言い換えると、ロボットアームによってこの補正がなされると、エンドエフェクタ上に配置されたウエハは、ＤＡビームにとって、エンドエフェクタ上に適正に中心合わせされたウエハと同じように見えることになる。ＤＡビームの遮断−回復パターンを記録することによって、基準ＤＡビームパターンが得られる。上述のように、この基準ＤＡビームパターンは、生産時にとある生産ウエハのために必要とされるロボットアーム補正の量を決定するために、生産時に生産ＤＡビームパターン（すなわち、生産ウエハによって形成されたＤＡビームパターン）と比較するために使用することができる。

あるいは、先述のように、ロボットアームは、校正ウエハを保持ステーションまたは保持ジグに移動させることができる。校正ウエハが保持ステーションまたは保持ジグに載せられると、ロボットアームは、エンドエフェクタを校正ウエハに対して位置決めしなおすために、（光学的ウエハ中心合わせプロセスにおいて得られた）位置補正ベクトルぶんだけエンドエフェクタを移動させることができる。撮像のプロセス、ズレを分析するプロセス、およびエンドエフェクタ上にウエハを位置決めしなおすプロセスは、ウエハが首尾よくエンドエフェクタ上に中心合わせされるまで、反復的に実施することができる。結果得られた校正用固定具（すなわち、エンドエフェクタ上に適正に中心合わせされたウエハ）は、次いで、先述の方式で基準ＤＡビームパターンを得るために用いられる。

一実施形態では、光学的ウエハ中心合わせシステムは、その場（in-situ）で（例えば、ウエハおよびエンドエフェクタが処理モジュールの内側に配置されているときに、静止画像を得ることができるカメラおよび／またはレンズ構成を使用して、）実施することができる。同じまたは代わりとなる実施形態では、処理モジュールは、生産条件に実質的に近い条件下に置かれる。必ずしも必要とは限らないが、その場（in-situ）光学的ウエハ中心合わせおよび／またはその場（in-situ）ＤＡビーム校正は、生産条件と実質的に同様の条件下における中心合わせおよび／または校正の実施を有利に可能にすることによって、中心合わせ関連の誤差および／または校正関連の誤差を減少させる。

in-situで静止画像が撮影されたら、校正ウエハおよびエンドエフェクタを含むアセンブリは、処理モジュールから取り除かれる。次いで、エンドエフェクタ／ウエハ・ミスアラインメントを打ち消すために、任意の所望の補正を行うことができる。補正がなされた後、校正ウエハおよびエンドエフェクタを含むアセンブリは、所望の基準ＤＡビームパターンを生成するために、ＤＡビームに再び通されて、処理モジュールに導入される。

別の実施形態では、光学的ウエハ中心合わせ技術は、処理モジュールの外側で実施することができる。静止画像が撮影され、分析され、あらゆる必要な補正がなされたら、校正ウエハおよびエンドエフェクタを含む校正アセンブリは、所望の基準ＤＡビームパターンを生成するために、ＤＡビームに再び通されて、処理モジュールに導入される。

図３は、ＤＡビーム校正を促進するために光学的ウエハ中心合わせ技術を使用してエンドエフェクタ規定中心に対して中心合わせされたウエハを作成するまたはシミュレートするための工程について説明した流れ図を、本発明の一実施形態にしたがって示している。方法は、例えば、図２の例を参照にして論じられた１つ以上の部品を用いて実施することができる。工程３０２において、ウエハは、エンドエフェクタ上の１つ以上の視覚的指標およびウエハ上の１つ以上の視覚的指標を含む静止画像が撮影可能であるように、エンドエフェクタ上に置かれる。

工程３０４では、エンドエフェクタ、エンドエフェクタ上の１つ以上の視覚的指標、およびウエハの静止画像が、図２に関連して論じられた方式で撮影される。

工程３０６では、エンドエフェクタ上の１つ以上の視覚的指標（例えば上記の記録マーク）を決定するためおよびウエハの外周によって形成される円を決定するために、画像処理が行われる。一実施形態では、静止画像は、コントラストについて分析される。処理ユニットを補助するために、カメラおよび／またはレンズは、その光周波数、照明条件、開口、焦点、視野などが、コントラストを決定するのにならびにエンドエフェクタ中心およびウエハ中心を決定するためのデータを提供する視覚的指標を処理ユニットが取得するのに最適であるように、構成することができる。当業者ならば、画像内のコントラストを向上させるためにおよび／または画像処理をもっと正確にするために、これらのパラメータおよび条件、ならびにその他の画像関連パラメータの制御がなされてよいことを、以上から容易に理解することができるであろう。

一実施形態では、工程３０８は、静止画像内のコントラストをなす画素に沿って複数のデータ点を生成すること、および所望の円を再形成するために曲線適合法（カーブ・フィッティング）を実施することを伴う。このような画像処理技術および曲線適合技術は、その他の分野の当業者に周知であり、多くの既製の一般的処理ユニットパッケージ（例えば、ニュージャージー州ウッドクリフレイクのKeyence Corporationより入手可能な、CV-3002シリーズのコントローラCV-H3Nに使用されるKeyence通信ソフトウェアなど）を使用して達成することができる。

工程３１０では、エンドエフェクタ規定中心は、エンドエフェクタの視覚的指標（例えば記録線）をもとに処理ユニットによって再形成される円から突き止められる。

工程３１２では、ウエハの中心は、ウエハの視覚的指標（例えばウエハの外周）をもとに処理ユニットによって再形成される円から突き止められる。

工程３１４では、次いで、２つの中心間の差（すなわち、算出されたウエハ中心からエンドエフェクタ中心までの差）が生成される。例えば、一実施形態では、２つのウエハ（例えば生産ウエハおよび校正ウエハ）を表す２つの円を再構成して、それらの中心（およびウエハ中心間の差）を決定するために、ＤＡビームパターンが用いられる。次いで、ロボットアームを移動させるために必要とされる位置差ベクトルを決定して、エンドエフェクタに対して適正に中心合わせされていないウエハが、ＤＡビームにとっては、あたかもエンドエフェクタに対して修正され適正に中心合わせされたウエハであるように見えることを可能にするために、アルゴリズムが用いられる。

工程３１６では、ロボットコントローラが補償を実施することを可能にするために、この誤差ベクトルがロボットコントローラに提供される。エンドエフェクタ／ウエハ・ミスアラインメントが補償されると、校正ウエハおよびエンドエフェクタを含む校正用固定具は、上記の基準ＤＡビームを得るために、ＤＡビームに好ましくは一直線に通される。

以上からわかるように、発明の実施形態は、機械的な固定具による先行技術の方式に関連する不利点を伴わない形で基準ＤＡビームパターンを取得することを容易にする。さらに、適正に中心合わせされたウエハをシミュレートするための特別に作成されたディスクを使用する必要がなくなることによって、なじみのないハードウェアがプラズマ処理モジュールに導入されることがなくなり、そうして、校正関連のエンドエフェクタ損傷および校正関連の粒子汚染の可能性が低減される。

考察Ａ［開始］
半導体基板（例えばウエハ）の処理では、しばしばプラズマが用いられる。プラズマ処理では、ウエハは、プラズマ処理システムを使用して処理され、該システムは、通常、複数の処理モジュールを含む。基板（例えばウエハ）は、プラズマ処理時に、処理モジュールの内側においてチャック上に配置される。

処理モジュールに対してウエハを出し入れするために、ウエハは、通常、エンドエフェクタに載せられて、チャック上へ移送される。エンドエフェクタは、ウエハ移送時にウエハを支えるように構成された構造部品である。エンドエフェクタは、通常、ロボットアーム上に配置される。図Ａ１は、ウエハ移送時にウエハＡ１０４を支えるための代表的な先行技術エンドエフェクタＡ１０２を示している。説明を目的として、ロボットアームＡ１０６の一部分も示されている。

総じて、ウエハ移送手順において、ロボットアームは、先ず、エンドエフェクタを移動させて、ウエハをウエハ貯蔵用のカセットまたはステーションから取り上げる。ウエハがエンドエフェクタ上に位置決めされたら、ロボットアームは、次いで、プラズマ処理モジュールのドアを通してウエハを処理モジュールに入れるであろう。ロボットアームは、次いで、エンドエフェクタおよびウエハをチャックの上に位置決めし、次いで、プラズマ処理のためにウエハをチャックに載せる。

ウエハが適切に処理されることを保証する（そうして、制御可能でかつ反復可能な処理結果を保証する）ためには、プラズマ処理時にウエハをチャック上に中心合わせする必要がある。もし、エンドエフェクタがチャックに対して完璧に中心合わせされ、かつウエハがエンドエフェクタに対して完璧に中心合わせされていれば、ウエハは、ロボットアームがウエハをチャックに載せるときに、チャックに対して完璧に中心合わせされるであろう。

ロボットコントローラの視点からすると、ウエハの載置を目的としてロボットコントローラがチャックの上にエンドエフェクタを中心合わせすることを可能にするためには、チャックの中心を知ることが重要である。したがって、任意の所定のプラズマ処理モジュールについて、ロボットコントローラは、チャックの位置およびチャック中心を教えられる必要がある。言い換えると、各チャックは、例えば加工公差および／または製作公差および／または組み立て公差ゆえに、各処理モジュール内において僅かに異なるように位置決めされる可能性があるので、ロボットコントローラは、チャックの厳密な場所およびチャック中心を、自身の座標系において決定する必要がある。

エンドエフェクタ／チャック・ミスアラインメントを補償するために、校正時の通常の戦略は、エンドエフェクタによって定められた中心（本明細書では「エンドエフェクタ中心」または「エンドエフェクタ規定中心」と称される）が実際にチャックの中心にアラインメントする位置までロボットアームを移動させることを伴う。エンドエフェクタの校正を達成するためには、オペレータが、実際のエンドエフェクタ／チャック・アラインメント位置を決定することができる必要がある。先行技術では、チャック中心に対するエンドエフェクタ中心のアラインメントは、チャックの縁に装着するまたは処理モジュールの内部に取り付く機械的な製作固定具を使用して達成される。機械的固定具は、キー構造（基本的に、エンドエフェクタのための中心合わせ用の突出である）を有しており、これは、エンドエフェクタが校正用固定具のキー構造の真上に寄りかかることを可能にする。固定具は、チャックに対して中心合わせされるので、エンドエフェクタは、固定具のキー構造に寄りかかったときに、チャック上に中心合わせされるであろう。通常、キー構造に対するエンドエフェクタの位置決めは、エンドエフェクタがキー構造に寄りかかるように、オペレータがエンドエフェクタをキー構造に対して引いたり押したりすることによって達成される。

エンドエフェクタをキー構造に対して位置決めした後、オペレータは、次いで、ロボット制御システムが、この実際のエンドエフェクタ／チャック・アラインメントを達成するロボットアームの位置をロボット制御の座標系において記録することができるように、そのロボットアーム位置を、ロボット制御システムに登録する。

生産時において、ロボットアームは、エンドエフェクタを、このエフェクタ／チャック・アラインメント位置に対応した座標に移動させる。もし、ウエハがエンドエフェクタに対して中心合わせされていれば、このとき実際にエンドエフェクタ中心がチャック中心にアラインメントしていることにより、ウエハは、ウエハ処理のためにロボットアームによってチャックに載せられるときに、チャックに対して中心合わせされるであろう。

しかしながら、校正を目的としてチャックに対してエンドエフェクタを中心合わせするための先行技術には、不利点が伴う。先ず第１に、チャックおよび処理モジュールには、多くのタイプがある。したがって、校正を実施するために機械的固定具による方式を使用するためには、多くの異なる機械的固定具を製作して蓄えておく必要がある。また、物理的な機械的固定具は、硬質金属製の１つ以上の縁または表面を有することがあり、チャックに対するその取り付けは、チャックを損傷させる可能性がある。また、もし、処理モジュール内において幾つかのプラズマサイクルが実行された後、その場において（例えば生産工程の後、エンドエフェクタがチャックに対して中心合わせされていないかもしれないという懸念を受けて）校正がなされるならば、チャックに対する物理的な校正用固定具の取り付けは、チャック上またはチャック付近に沈着した粒子を処理チャンバ内へ剥落させる可能性がある。このような粒子は、後続の処理サイクルにおいて、望ましくない粒子汚染となる。

また、校正は、大気圧において実施されるので、先行技術の校正技術は、生産時に存在する条件を効果的に再現することができない。なぜならば、生産時において、処理モジュールの部品は真空下に置かれ、これは、真空環境と周囲環境との間の圧力差ゆえに、１つ以上の部品を偏移させるからである。校正条件は、生産条件を忠実に再現しないので、正確な校正は、不可能であろう。

さらに、もし、エンドエフェクタ／チャック・アラインメント位置へのエンドエフェクタの位置決めが手動で実施される（例えば、エンドエフェクタを機械的固定具のキー構造に寄りかからせるために、オペレータがエンドエフェクタを引いたり押したりすることを伴う）ならば、オペレータがロボットアームを解放してこのエンドエフェクタ／チャック・アラインメント位置をロボットコントローラに登録するときに、ロボットアーム位置に偏移が生じることがある。この偏移は、例えばロボットモータの電源が切られたなどの多くの理由によって生じえる。ロボットアームが離れるとき、この偏移は、たとえロボットオペレータによって感知することができない少量であっても、結果として校正プロセスに不正確さをもたらす可能性がある。もし校正プロセスが不正確であると、生産時におけるウエハの載置が不正確になり、歩留まりの低下、ならびに製品の不合格率および／または不良品率の増大をもたらす可能性がある。

発明の実施形態は、機械的固定具を使用することも、または先行技術のエンドエフェクタ校正方式に伴う不利点に見舞われることもなく、エンドエフェクタ校正を実施するための、in-situの方法および装置に関する。上述のように、エンドエフェクタ校正を実施するためには、エンドエフェクタ中心すなわちエンドエフェクタ規定中心（すなわちエンドエフェクタによって定められた／決定された中心であり、必ずしもエンドエフェクタの質量中心または幾何学的中心でなくてよい）をチャック中心にアラインメントさせる必要がある。実際のエンドエフェクタ／チャック・アラインメントを決定するために、先行技術は、上述のような多くの不利点を伴う機械的固定具を用いている。

発明の１つ以上の実施形態では、実際のエンドエフェクタ／チャック・アラインメント位置を決定するために、in-situ光学的技術が用いられる。この決定プロセスは、エンドエフェクタ／チャック・ミスアラインメントを打ち消すためにロボットコントローラが生産時に必要な量だけロボットアームを移動させることを可能にするようなデータを生成する。

発明の１つ以上の実施形態では、in-situ光学的エンドエフェクタ校正技術は、エンドエフェクタとチャックとがそれらの理論的なエンドエフェクタ／チャック・アラインメント（すなわち、チャックに対してエンドエフェクタが理論的に中心合わせされているとロボットコントローラが信じているときにそのエンドエフェクタがチャックに対して占めている位置）にあるときに、エンドエフェクタおよびチャックの静止画像を撮影することを伴う。エンドエフェクタは、撮影された静止画像をもとに処理ユニットがエンドエフェクタ規定中心を決定することを可能にする１つ以上の視覚的指標を提供される。同様に、チャックは、処理ユニットがチャックの中心を決定することを可能にするための１つ以上の視覚的指標（チャックの周を描いた概ね円形の輪郭など）を有する。

処理ユニットによってエンドエフェクタ中心およびチャック中心が決定されると、これらの２つの中心間のズレ（すなわち「差分」）が計算される。次いで、エンドエフェクタを理論的なエンドエフェクタ／チャック・アラインメント位置から実際のエンドエフェクタ／チャック・アラインメント位置へ移動させるために必要とされる位置ベクトルが計算される。この位置ベクトルは、次いで、ロボットコントローラがエンドエフェクタ／チャック・ミスアラインメントを補償することを可能にするために、ロボットコントローラに提供される。

１つ以上の実施形態では、in-situ光学的技術は、エンドエフェクタおよびチャックが生産条件下においてプラズマ処理チャンバ内に置かれている間に、エンドエフェクタおよびチャックの光学的画像を得ることができる画像取得装置（例えばカメラおよび／またはレンズ）を用いる。言い換えると、エンドエフェクタ校正プロセス時に、プラズマ処理チャンバを、生産時に存在する真空条件と実質的に同様な真空条件下に置くことができる。カメラおよび／またはレンズは、プラズマ処理チャンバの内側に置かれるか、または好ましくはプラズマ処理チャンバの外側に置かれ、ただし上記の視覚的指標を含むエンドエフェクタおよびチャックの領域への（例えば適切に設計された窓もしくは開口を通じた）光学的アクセスを有するかしてよい。生産時に見舞われる条件と実質的に同一の条件下で校正を実施することによって、圧力差ゆえに生じる校正誤差が実質的に解消される。

発明の１つ以上の実施形態では、エンドエフェクタは、記録線を提供される。記録線は、in-situ光学的校正時に記録線の静止画像が撮影可能であるように、エンドエフェクタ上に位置決めされる。エンドエフェクタ上の記録線は、一実施形態では、中心をエンドエフェクタ規定中心に一致させた円の弧であるように構成される。記録線／弧が一部をなす円の弧および中心を決定することによって、エンドエフェクタ規定中心を決定することができる。しかしながら、その他の実施形態では、エンドエフェクタ規定中心を得るために用いることができる何か代わりの基準マークが用いられてもよいと考えられる。

さらに、in-situ光学的校正時に、画像取得装置（カメラおよび／またはレンズ）は、チャックの中心を推定するために使用することができるチャックの周またはチャックのもしくはチャック上の視覚的指標も部分的にあるいは全体的に画像に取り込むように位置決めされる。処理ユニットがチャックの中心を決定することを可能にするために、エンドエフェクタの場合と同様に、チャック用に、１つ以上の視覚的指標を提供することができる。一実施形態では、チャックの外周自体がこのような所望の視覚的指標になっている。

一実施形態では、チャックの視覚的指標（一実施形態では例えばチャックの円周）によって描かれる円を決定することによって、チャックの中心を決定することができる。前述のように、エンドエフェクタ中心およびチャック中心が決定されると、エンドエフェクタ／チャック・ミスアラインメントを補償するための補正因子として差（「デルタ」）を決定して、ロボット制御システムに提供することができる。

本発明の特徴および利点は、図面および以下の議論を参照にして、より良く理解されるであろう。

図Ａ２は、in-situで（例えば半導体デバイス生産条件下でプラズマ処理システムＡ２２０内において）機械的固定具を必要とせずにエンドエフェクタを校正するためのin-situ光学的エンドエフェクタ校正システムＡ２００の少なくとも一部分の上面図を描いたプラズマ処理システムＡ２２０の概略を、本発明の一実施形態にしたがって示している。図Ａ２に見られるように、in-situ光学的エンドエフェクタ校正システムＡ２００は、記録マークＡ２０４を上に有するエンドエフェクタＡ２０２を含む。記録マークＡ２０４は、図Ａ２の例では、エンドエフェクタＡ２０２によって定義された中心に一致する中心を有する円の一部分を表す弧である。円の中心の決定、および円に対応するこのような弧の記録は、当業者の持つ技術の範囲内である。

図Ａ２は、処理モジュール内のチャックを表すチャックＡ２０６も示している。in-situ光学的エンドエフェクタ校正技術は、ロボットアーム制御システムＡ２２２に必要な補正ベクトルを生成するために、in-situ光学的方法を使用して、チャックの中心およびエンドエフェクタ規定中心を決定するように構成される。校正時において、画像取得装置Ａ２５０（例えばエンドエフェクタＡ２０２およびチャックＡ２０６の上方に配置されたカメラ）は、記録マークＡ２０４を含むエンドエフェクタＡ２０２の少なくとも一部分のおよびチャックＡ２０６の少なくとも一部分の少なくとも１枚の静止画像を撮影することができる。なお、もし画像がカメラおよび／またはレンズ構成によって上方から撮影される場合は、チャックＡ２０６の一部分がエンドエフェクタＡ２０２の下に隠れることがあることに留意されたい。

それにもかかわらず、処理ユニットＡ２２４（例えばロジックモジュールＡ２１０に含まれる）は、チャックＡ２０６の円周によって形成される円を再構成することおよびその円の中心（チャックＡ２０２の中心を表す）を決定することができるであろう。同様に、処理ユニットＡ２２４（例えばロジックモジュールＡ２１０に含まれる）は、記録線／弧Ａ２０４によって一部を構成される円を再構成することおよびその円の中心を決定することができるであろう。この円は、図Ａ２において、破線の円Ａ２１２によって表される。

図Ａ２は、また、上記の処理ユニットＡ２２４によって決定されたエンドエフェクタ規定中心Ａ２０２を表すエンドエフェクタ中心Ａ２１４も示している。また、チャックＡ２０６の中心を表すチャック中心Ａ２１６も示されている。次いで、エンドエフェクタ中心Ａ２１４からチャック中心Ａ２１６までの差ベクトルＡ２１８が生成される。エンドエフェクタ中心Ａ２１４は、理論的なエンドエフェクタ／チャック・アラインメント位置を表し、チャック中心Ａ２１６は、実際のエンドエフェクタ／チャック・アラインメント位置を表すので、位置差ベクトルＡ２１８は、エンドエフェクタ中心Ａ２１４をチャック中心Ａ２１６にアライメントするために必要とされる補正を表す。エンドエフェクタＡ２１４がチャック中心Ａ２１６にアラインメントされると、実際のエンドエフェクタ／チャック・アラインメントが実現される。この差ベクトルＡ２１８をロボット制御システムＡ２２２に提供することによって、ロボット制御システムＡ２２２は、生産時に、位置差ベクトルＡ２１８によって提供される距離および方向だけロボットをエンドエフェクタ中心Ａ２１４から移動させることによって、エンドエフェクタ／チャック・ミスアラインメントを効果的に補正することができる。

図Ａ３は、in-situ光学的エンドエフェクタ校正方法について説明した流れ図を、本発明の一実施形態にしたがって示している。方法は、例えば、図Ａ２の例を参照にして論じられた１つ以上の部品を用いて実施することができる。工程Ａ３０２において、エンドエフェクタは、理論的なエンドエフェクタ／チャック・アラインメントに、すなわちチャックに対してエンドエフェクタが理論的に中心合わせされたとロボット制御システムによって見なされる位置に、ロボットアームによって移動される。工程Ａ３０４では、エンドエフェクタ、エンドエフェクタ上の視覚的指標、およびチャックの静止画像が、図２に関連して論じられた方式で撮影される。

工程３０６では、エンドエフェクタ上の視覚的指標（例えば上記の記録マーク）を取得するためおよびチャックの外周によって形成される円を決定するために、画像処理が行われる。処理ユニットを補助するために、カメラおよび／またはレンズは、その光周波数、照明条件、開口、焦点、および／または視野などが、エンドエフェクタ中心およびチャック中心を決定するためのデータを提供する視覚的指標を処理ユニットが取得するのに最適であるように、構成することができる。

一実施形態では、工程Ａ３０８は、画像内のコントラストをなす画素に沿って複数のデータ点を生成すること、および所望の円を再形成するために曲線適合法を実施することを伴う。このような画像処理技術および曲線適合技術は、その他の分野の当業者に周知であり、多くの既製の一般的処理ユニットパッケージ（例えば、ニュージャージー州ウッドクリフレイクのKeyence Corporationより入手可能な、CV-3002シリーズのコントローラCV-H3Nに使用されるKeyence通信ソフトウェアなど）を使用して達成することができる。

工程Ａ３１０では、エンドエフェクタ規定中心は、エンドエフェクタの視覚的指標（例えば記録線）をもとに処理ユニットによって再形成される円から突き止められる。工程Ａ３１２では、チャックの中心は、チャックの視覚的指標（例えばチャックの外周）をもとに処理ユニットによって再形成される円から突き止められる。工程Ａ３１４では、エンドエフェクタ中心からチャック中心までの差ベクトルが決定される。工程Ａ３１６では、エンドエフェクタ／チャック・ミスアラインメントを補償するためにロボット制御システムが生産時にロボットアームを移動させることを可能にするために、この差ベクトルがロボット制御システムに提供される。

以上からわかるように、発明の実施形態は、機械的固定具による先行技術の校正方式に関連した不利点をほとんど伴わない形でエンドエフェクタ校正を実現する。校正をin-situで実施することによって、生産時の条件が忠実に再現され、その結果、より正確な校正プロセスが得られる。これらの条件は、例えば、同様の真空条件および同様のロボットサーボパラメータを含む。機械的固定具が用いられないので、異なるプラズマ処理モジュール用に異なる機械的な校正用固定具を製造して大量の在庫を維持することによるコストが削減される。さらに、非接触式でかつ非物理的な校正技術の使用は、校正に関連したチャックの損傷および校正に関連した粒子汚染の可能性をなくし、チャンバおよび／または被製作デバイスを危険にさらすことなくもっと頻繁にかつ／または生産工程の途中で校正を実施することを可能にする。
考察Ａ［終了］

本発明は、幾つかの好ましい実施形態の観点から説明されているが、本発明の範囲に含まれる代替、置換、および均等物がある。本明細書では、様々な実施例が提供されるが、これらの実施例は、発明に対して例示的であって非限定的であることを意図される。

また、名称および概要は、本明細書において便宜のために提供されたものであり、特許請求の範囲を解釈するために使用されるべきでない。さらに、要約は、極めて省略された形で記載され、本明細書において便宜のために提供されたものであり、したがって、特許請求の範囲に表された全体的発明を解釈するためにも制限するためにも用いられるべきでない。もし、本明細書において「集合(set)」という用語が用いられる場合は、このような用語は、ゼロの、１つの、または２つ以上の部材を対象範囲とした普通に理解される数学的意味を有することを意図される。また、本発明の方法および装置を実現するものとして多くの代替的方法があることにも留意するべきである。したがって、以下の添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨および範囲に含まれるものとしてこのようなあらゆる代替、置換、および均等物を含むものと解釈される。

Claims (7)

1. プラズマ処理システムにおいてＤＡ（動的アラインメント）ビーム校正を実施するための方法であって、
   ウエハとエンドエフェクタとの間の位置差を取得することであって、前記位置差は、光学的撮像手法を使用して取得され、前記光学的撮像手法は、
   ウエハをエンドエフェクタ上に位置決めすることと、
   前記エンドエフェクタ上の前記ウエハの静止画像を撮影することと、
   前記ウエハの中心および前記エンドエフェクタによって定められたエンドエフェクタ規定中心を決定するために、前記静止画像を処理することと、
   前記ウエハの前記中心と前記エンドエフェクタによって定められた前記エンドエフェクタ規定中心との間の前記位置差を決定することと、を含む、ことと、
   前記ウエハと前記エンドエフェクタとの間の前記位置差をロボット移動補償によって補償することによって、ウエハをエンドエフェクタに対して中心合わせすることと、
   前記ウエハおよび前記エンドエフェクタに、プラズマ処理モジュールに付随するＤＡビームを通らせることと、
   前記ＤＡビームの遮断−回復パターンを記録することによって基準ＤＡビームパターンを得ることであって、前記遮断−回復パターンは、前記ウエハおよび前記エンドエフェクタが前記ＤＡビームを通って移動するのに伴って生じる、ことと、を備え、
   前記方法は、さらに、
   前記プラズマ処理システムが前記静止画像をもとに前記エンドエフェクタ規定中心を決定することを可能にするために、前記エンドエフェクタ上に第１の視覚的指標を提供することであって、前記第１の視覚的指標は、前記エンドエフェクタ規定中心を導き出すために用いられる基準マークを表す、ことを備え、
   前記第１の視覚的指標は、記録線であり、前記記録線は、円の中心が前記エンドエフェクタ規定中心に一致するような円の弧であるように構成される、方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、さらに、
   前記ＤＡビームが生産条件において校正されるように前記ウエハおよび前記エンドエフェクタの前記静止画像を撮影するために、画像取得装置を用いることを備える方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、
   前記画像取得装置の少なくとも一部分は、プラズマ処理チャンバの内側に実装される、方法。
4. プラズマ処理システムにおいてＤＡ（動的アラインメント）ビーム校正を実施するためのシステムであって、
   ロボットコントローラであって、
   ウエハとエンドエフェクタとの間の位置差をロボット移動補償によって補償することによって、前記ウエハを前記エンドエフェクタに対して中心合わせすることと、
   前記ウエハおよび前記エンドエフェクタに、プラズマ処理モジュールに付随するＤＡビームを通らせることと、
   の少なくとも１つを実施するように構成されたロボットコントローラと、
   前記ウエハおよび前記エンドエフェクタの少なくとも１つの１枚以上の静止画像を撮影するように構成された画像取得装置と、
   エンドエフェクタ規定中心および前記ウエハの中心を決定するために前記１枚以上の静止画像を少なくとも処理することを実施し、前記エンドエフェクタ規定中心と前記ウエハの前記中心との間の前記位置差を決定するための、処理ユニットであって、前記位置差は、その場（in-situ）光学的撮像手法を使用して取得される、処理ユニットと、
   前記ＤＡビームの遮断−回復パターンを記録することによって基準ＤＡビームパターンを得るように構成されたロジックモジュールであって、前記遮断−回復パターンは、前記ウエハおよび前記エンドエフェクタが前記ＤＡビームを通って移動するのに伴って生じる、ロジックモジュールと、を備え、
   前記エンドエフェクタは、第１の視覚的指標を備えており、前記第１の視覚的指標によって、前記処理ユニットが前記１枚以上の静止画像をもとに前記エンドエフェクタ規定中心を決定することが可能になり、前記第１の視覚的指標は、前記エンドエフェクタ規定中心を導き出すために用いられる基準マークを表し、
   前記第１の視覚的指標は、記録線であり、前記記録線は、円の中心が前記エンドエフェクタ規定中心に一致するような円の弧であるように構成される、システム。
5. 請求項４に記載のシステムであって、
   前記画像取得装置の少なくとも一部分は、前記処理システムのプラズマ処理チャンバの内側に実装される、システム。
6. ＤＡ（動的アラインメント）ビーム校正を実施するためのプラズマ処理システムであって、
   ロボットコントローラであって、
   ウエハとエンドエフェクタとの間の位置差をロボット移動補償によって補償することによって、前記ウエハを前記エンドエフェクタに対して中心合わせすることと、
   前記ウエハおよび前記エンドエフェクタに、プラズマ処理モジュールに付随するＤＡビームを通らせることと、
   の少なくとも１つのために構成されたロボットコントローラと、
   前記位置差を取得するように構成される、その場（in-situ）光学的撮像システムと、
   前記ＤＡビームの遮断−回復パターンを記録することによって基準ＤＡビームパターンを得るように構成されたロジックモジュールであって、前記遮断−回復パターンは、前記ウエハおよび前記エンドエフェクタが前記ＤＡビームを通って移動するのに伴って生じる、ロジックモジュールと、を備え、
   前記その場（in-situ）光学的撮像システムは、
   前記ウエハおよび前記エンドエフェクタの１枚以上の静止画像を取得するように構成された光学的撮像システムと、
   前記ウエハの中心およびエンドエフェクタ規定中心を決定するように構成された処理ユニットと、
   前記エンドエフェクタ規定中心と前記ウエハの前記中心との間の前記位置差を決定するように構成されたロジックモジュールと、
   を備え、
   前記エンドエフェクタは、第１の視覚的指標を備えており、前記第１の視覚的指標によって、前記処理ユニットが前記１枚以上の静止画像をもとに前記エンドエフェクタ規定中心を決定することが可能になり、前記第１の視覚的指標は、前記エンドエフェクタ規定中心を導き出すために用いられる基準マークを表し、
   前記第１の視覚的指標は、記録線であり、前記記録線は、円の中心が前記エンドエフェクタ規定中心に一致するような円の弧であるように構成される、システム。
7. 請求項６に記載のシステムであって、
   前記光学的撮像システムの少なくとも一部分は、プラズマ処理チャンバの内側に実装される、システム。

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