JP6694445B2 - ロボットによるウェハ配置の光学式較正のための装置及び方法 - Google Patents

Description

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本出願は、２０１５年７月２２日にアブラハム・ラビド（Abraham Ravid）らにより「ロボットによるウェハ配置の光学式較正のための装置及び方法（APPARATUS AND METHOD FOR OPTICAL CALIBRATION OF WAFER PLACEMENT BY A ROBOT）の名称で出願された米国特許出願第１４／８０６，２２０号の優先権を主張する。

背景

（技術分野）
本開示は、リアクタチャンバ内のワークピース支持体上へのワークピース（例えば、半導体ウェハ）のロボットによる配置、及び、ウェハ位置の改良された較正に関する。
（背景議論）
チャンバの圧力や温度等の実際の処理条件下でロボットによるウェハの位置決めを較正する方法が必要とされている。問題は、実際の処理条件下でチャンバ内部へのアクセスが不可能であることに起因する較正の課題を解決することであり、ここでは機械的な較正を行うすべがない。一例として、高温、高真空、又は他の制約の下でいくつかのチャンバを較正する必要がある。このような制約は、機械的手段（例えば、ピン落とし機構又はウェハ上に装着されたマイクロカメラ）による較正の実行を妨げる。いくつかの場合、機械的な較正で達成することができる精度より、より高い精度が要求されることがある。処理チャンバ内でのウェハの誤った配置は、処理の逸脱（プロセスエクスカーション）、いくつかの領域での仕様外の結果を招き、処理を最適化することを困難にする可能性がある。

概要

構成可能なアセンブリは、（ａ）開放された上部と、内部にワークピース支持体を有するリアクタチャンバ本体と、（ｂ）開放された上部上にシールを形成するために開放された上部上に受け取り可能な第１の蓋であって、前記リアクタチャンバ本体の内部で各々の視野を観察する複数のカメラを含む第１の蓋と、（ｃ）開放された上部上にシールを形成するために開放された上部上に受け取り可能であり、処理構造物を有する第２の蓋であって、第１及び第２の蓋の各々一方は、第１及び第２の蓋の他方を開放された上部に配置するために、開放された上部から取り外し可能である第２の蓋と、（ｄ）ワークピース支持体に対してワークピースを搬送するワークピースハンドリングロボットであって、各々の視野は、ワークピース支持体に保持された時のワークピースの各々のエッジ部分に対応するワークピースハンドリングロボットと、（ｅ）複数のカメラからの画像を受け取るように結合され、ワークピースハンドリングロボットを制御するように結合されたプロセッサとを備える。

一実施形態では、第２の蓋の処理構造物は、ガス分配プレートと、ＲＦ電力アプリケータとを含む。

一実施形態では、各々の視野は、リアクタチャンバ本体内の基準構造物の各々の部分に更に対応する。

一実施形態では、基準構造物は、ワークピース支持体である。

一実施形態では、プロセッサは、ワークピースとワークピース支持体との間の非同心度を減少させるワークピースの補正動作を画像から決定するように構成されている。

一実施形態では、プロセッサは、補正動作を実行するためにワークピースハンドリングロボットに命令するように結合される。

一実施形態では、ワークピース及び前記ワークピース支持体は、各々、円形である。

一実施形態では、カメラは、ワークピース支持体の周縁部に対して周期的な間隔で均一に離間した各々の視野を有する。一実施形態では、周期的な間隔は９０度の角度に対応する。

一実施形態では、複数のカメラの各々と各々の視野との間で第１の蓋を通って延びる各々の観察ポートを更に含む。

ワークピースを処理する方法は、（ａ）開放された上部及び内部にワークピース支持体を有するリアクタチャンバ本体を提供するステップと、（ｂ）開放された上部上に第１の蓋を配置し、リアクタチャンバ本体内のチャンバ圧力を選択されたレベルに設定し、ワークピース支持体上にワークピースをロボットで配置するステップと、（ｃ）ワークピース支持体の周縁部に対して周期的な位置に離間された各々の視界内で、リアクタチャンバ本体内のワークピースのエッジ及び基準構造物のエッジの部分の各々の画像を第１の蓋を通して取得し、ワークピースと基準構造物との間の非同心度を決定するステップとを含む。非同心度が所定の閾値を超えていた場合、ワークピースと基準構造物との間の非同心度の減少に対応するワークピースの位置の変更を表す補正ベクトルを各々の画像から決定し、補正ベクトルに従ってワークピースをロボットでシフトさせ、その後、取得、決定、及びシフトを繰り返すことによって、本方法は継続する。非同心度が所定の閾値未満である場合、ワークピースの現在位置を記憶し、処理構造物を含む第２の蓋で第１の蓋を置き換え、リアクタチャンバ本体内で処理条件を確立し、ワークピース支持体上の一連のワークピースの各々を現在位置にロボットで配置することによって、本方法は継続する。

一実施形態では、基準構造物はワークピース支持体である。

一実施形態では、第２蓋の処理構造物は、ＲＦ電力アプリケータ及びガス分配装置を含み、処理条件を確立することは、ＲＦ電力アプリケータにＲＦ電力を供給すること、ガス分配装置に処理ガスを供給すること、及びリアクタチャンバ本体に結合された真空ポンプを作動させることを含む。

一実施形態では、非同心度を決定することは、ワークピースと基準構造物との間の各々の軸の正及び負の部分に沿ってエッジ間距離を各々の画像内で測定するステップと、軸の各々の正及び負の部分に沿ったエッジ間距離の間の差を決定するステップと、差を加えるステップを含む。

一実施形態では、各々の画像から補正ベクトルを決定することは、ワークピースと基準構造物との間の各々の軸の正及び負の部分に沿ってエッジ間距離を各々の画像内で測定するステップと、軸の各々の正及び負の部分に沿ったエッジ間距離の間の差を決定するステップと、軸の各々に沿った補正ベクトルの成分を対応する軸に沿った差として定義するステップを含む。

一実施形態では、第１の蓋を通して各々の画像を取得することは、各々の軸とワークピース支持体のエッジとの間の交点と一致する各々の視野内で第１の蓋上の各々のカメラを通して画像を取得することを含む。

別の一実施形態によれば、支持体エッジを有するワークピース支持面上にワークピースエッジを有するワークピースのロボットによる配置を較正するためのアセンブリが提供される。このアセンブリは、（ａ）上部開口部を有し、ワークピース支持面を含むリアクタチャンバ本体と、（ｂ）リアクタチャンバ本体上に取り外し可能に設置され、上面及び底面を含む蓋であって、底面は、上部開口部上に受け取り可能なシーリングショルダーと、上面及び底面を横断する方向に沿って蓋を通って延びる複数の観察ポートを含む蓋と、（ｃ）蓋上に各軸に沿って取り付けられ、前記複数の観察ポートの各々を通して各々の視野を有する複数のカメラであって、各々の視野は支持体エッジと各軸との各交点に一致する複数のカメラと、（ｄ）各々の軸に沿ったワークピースエッジから支持体エッジまでの距離に対応した支持体エッジ及びワークピースエッジの画像をカメラから受け取るように結合されたプロセッサとを含む。

一実施形態では、アセンブリは、ワークピースのエッジと支持体のエッジとの間の非同心度を減少させるために、ワークピースのエッジから支持体のエッジまでの距離からワークピースの位置のシフトを決定するように構成されたプロセッサを更に備える。

一実施形態では、各々の軸は相互に直交し、複数のカメラは４つのカメラを含む。

一実施形態では、アセンブリは、リアクタチャンバ本体と共にワークピースハンドリングロボットを更に備え、プロセッサは、ワークピースハンドリングロボットに結合される。

本発明の例示的な実施形態が達成される方法が詳細に理解されることができるように、上記に簡潔に要約された本発明のより具体的な説明は、添付図面に図示されたその実施形態を参照することによって行うことができる。本発明を不明瞭にしないために、いくつかの周知の処理は本明細書で論じられていないことを理解すべきである
〜 リアクタチャンバ本体の開放された上部上に設置するための交換可能な蓋を有するリアクタの各々の構成を示し、図１Ａは処理蓋がリアクタチャンバ本体上に設置された第１の構成を示し、図１Ｂはリアクタチャンバ本体上に処理蓋の代わりに計測蓋が一時的に設置された第２の構成を示す。 図１Ｂの計測蓋の正投影図を示す。 図１Ｂのアセンブリの一部切欠上面図を示す。 ウェハの配置がセンタリングされている場合を示す図３に対応する図である。 〜 ウェハの配置が同心でない図４に対応する図である。 リアクタチャンバ本体内でウェハ配置を較正するためのシステムの一実施形態を示す。 一実施形態の方法を示す図６Ａ〜図６Ｃの連続するブロック図からなる。

理解を促進するために、図面で共通する同一の要素を示す際には可能な限り同一の参照番号を使用している。一実施形態の要素及び構成を更なる説明なしに他の実施形態に有益に組み込んでもよいと理解される。しかしながら、添付図面は本発明の例示的な実施形態を示しているに過ぎず、従って、この範囲を制限していると解釈されるべきではなく、本発明は他の等しく有効な実施形態を含み得ることに留意すべきである。

詳細な説明

処理条件の下でリアクタチャンバ内のウェハの位置決めを較正するための非接触式光学式較正方法及び装置が提供される。リアクタチャンバの処理蓋が一時的に除去され、計測蓋と呼ばれる特別な蓋で置き換えられる。多数のカメラ（例えば、４つのカメラ）が計測蓋には取り付けられている。カメラは、ウェハが上に取り付けられている静電チャック又は台座又はリフトピンを含むリアクタチャンバ内部のそれぞれの領域、及び／又はそこから位置を決定することができるランドマークとなるチャンバ内の他の重要な構造物（例えば、マスク、プロセスキットなど）を観察する。ウェハは、生産に使用される通常のウェハ又は特別に設計されたウェハのいずれであってもよい。一実施形態では、カメラは、幾何学的歪みが無く、較正に含まれるすべての構成を含む大きな縦及び横方向の距離にわたって固定された倍率を有する高い被写界深度を可能にするテレセントリックレンズを備えている。これは、処理にとって重要なチャンバ内のコンポーネントのエッジの位置の決定を可能にする。このように形成された画像を分析して、リアクタチャンバ内のコンポーネント又はランドマークに対するウェハのアライメントを決定する。一実施形態では、システムは、チャック上の構造物の既知の寸法を使用することによって、光学系の解像度及び倍率を較正して、各カメラのピクセル解像度及び倍率を計算することができる。この較正は、テレセントリックレンズの有無にかかわらず行うことができる。この情報を使用して、較正中にウェハハンドリングロボットをガイドする。較正は自動化され、ツールのダウンタイムを短縮し、処理に伴う人為的ミスに起因するパフォーマンスの変動、及びオペレータのスキルレベルによる変動を回避することができる。以下に説明する実施形態では、ウェハの円形エッジと静電チャックのエッジの画像からウェハの位置が決定される。

図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、円筒形側壁１０２及び床１０４を有するリアクタチャンバ本体１００は、ワークピース（例えば、円形のエッジ１０７ａを有する半導体ウェハ１０７）を保持するための円形のエッジ１０６ａを有する静電チャック１０６とすることができるウェハ支持体を含む。真空ポンプ１０８は、リアクタチャンバ本体１００の内部に結合され、チャンバ圧力を制御する。ロボット１１０は、所望のウェハ位置に従って静電チャック１０６上にウェハ１０７を配置する。理想的には、以下で説明されるように、位置は、ウェハ１０７が静電チャック１０６に対してセンタリングされるような位置である。

リアクタチャンバ本体１００の円筒形側壁１０２は、リアクタチャンバ本体１００の開放上部を画定する上端部１０２ａを有する。上端部は、２つの円形蓋のうちのいずれか１つ、すなわち（リアクタチャンバ本体１００上に設置されるような図１Ａに示された）処理蓋１２０又は（処理蓋１２０の代わりにリアクタチャンバ本体１００上に設置されるような図１Ｂに示された）計測蓋１３０を含む。処理蓋１２０は、ウェハ１０７の処理中にリアクタチャンバ本体１００上にある。処理蓋１２０又は計測蓋１３０のいずれかを上端部１０２ａ上に設置することにより、リアクタチャンバ本体１００の内部の真空シールが完了する。

処理の前に、ロボット１１０のエンドエフェクタ又はアーム１１１が、静電チャック１０６の上面にウェハ１０７を位置決めする。一実施形態では、ウェハ１０７は、静電チャック１０６の中心に対してセンタリングされるのが望ましい。この結果は、一連のウェハの一貫したウェハ位置決めのために、リアクタチャンバ本体１００に導入される各ウェハにとって望ましい。

ロボット１１０によって静電チャック１０６上へのウェハの位置決めは、静電チャック１０６とウェハ１０７の同時の画像を使用して較正される。このような較正中、計測蓋１３０は、処理蓋１２０の代わりにリアクタチャンバ本体１００上にある。処理蓋１２０は、様々な処理機構（例えば、ガス分配プレート１２２、ＲＦ電力アプリケータ（例えば、電源１２５によって供給されるコイルアンテナ１２４）、熱制御機構（図示せず）など）を含む。そのような処理構造物の存在は、画像を取得（キャプチャ）するために必要とされる処理蓋１２０を通して遮られていない視界を提供することを困難にする。計測蓋１３０は、そのような処理構造物がなく、従って、リアクタチャンバ本体１００の内部の本質的に遮られない視界を提供することができる。更に、計測蓋１３０は、リアクタチャンバ本体１００の内部を較正中に実際の処理条件（例えば、チャンバ圧力、チャンバ温度など）に維持可能にする。

図１Ｂ及び図２を参照すると、多くのカメラ（例えば、カメラ１、カメラ２、カメラ３、及びカメラ４と名付けられた４つのカメラ）が、支持構造１３１と共に計測蓋１３０上に取り付けられ、計測蓋１３０内のそれぞれのポート１３２−１、１３２−２、１３２−３、及び１３２−４を通してリアクタチャンバ本体１００の内部を観察する。図３に示されるように、カメラ１、２、３、及び４は、仮想円１３６に沿って９０度離れたそれぞれの位置に配置されている。カメラ１及び２は、仮想円１３６とのその交点近傍のＹ軸のそれぞれ正及び負の位置に沿って配置されている。カメラ３及び４は、仮想円１３６とのその交点近傍のＸ軸のそれぞれ正及び負の位置に沿って配置されている。Ｘ軸及びＹ軸は、カメラ座標系を画定し、Ｘ軸及びＹ軸の交点が原点を画定する。一実施形態では、原点は、リアクタチャンバ本体１００又は静電チャック１０６の対称軸と一致する。

リアクタチャンバ本体１００内でウェハを処理する前に、リアクタチャンバ本体１００から処理蓋１２０を除去し、リアクタチャンバ本体１００上に計測蓋１３０を設置することを必要とするウェハ位置決め較正方法が実行される。較正の間、静電チャック１０６及びウェハ１０７の部分の画像は、カメラ１、２、３、及び４によって計測蓋１３０を通して取得される。これらの画像から、ウェハ１０７の中心に対する静電チャック１０６の中心の位置を決定することができる。一実施形態では、画像は、静電チャック１０６のエッジ１０６ａの異なる部分と、ウェハ１０７のエッジ１０７ａの異なる部分の画像である。図３の実施形態では、４つのカメラ１、２、３、及び４のそれぞれの４つの視野１５０−１、１５０−２、１５０−３、及び１５０−４に対応して４つの画像が同時に取得される。４つの画像は、円１３６がＸ軸及びＹ軸と交差する４つの頂点１５２−１、１５２−２、１５３−３、及び１５２−４と一致する。図３の実施形態では、静電チャック１０６のエッジ１０６ａとウェハ１０７のエッジ１０７ａとの非同心度が決定される。一実施形態では、カメラ１、２、３、及び４のうちのそれぞれの１つの視野は、両エッジ１０６ａ及び１０７ａの対応する部分を包含するのに十分に大きい。

一実施形態では、ウェハ直径は静電チャック直径よりも小さく、これによって両エッジ１０６ａ及び１０７ａを同時に観察することができ、それらの画像を同時に取得することができる。そうでなければ、静電チャック１０６上にウェハ１０７を置く前に、静電チャック１０６のエッジ１０６ａが観察される（画像として取得される）。その後、ウェハ１０７は静電チャック１０６上に置かれ、静電チャック１０６を覆い、ウェハ１０７のエッジ１０７ａの画像が取得される。

エッジ１０６ａ及び１０７ａの同心度は、それらの間の選択されたエッジ間距離から決定される。図４を参照すると、エッジ１０６ａとエッジ１０６ａとの間の第１のエッジ間距離Ｖ１は、Ｙ軸の正の部分（＋Ｙ）に沿っており、カメラ１によって取得された画像において測定される。第２のエッジ間距離Ｖ２は、Ｙ軸の負の部分（−Ｙ）に沿っており、カメラ２によって取得された画像において測定される。第３のエッジ間距離Ｖ３は、Ｘ軸の正の部分（＋Ｘ）に沿っており、カメラ３によって取得された画像において測定される。第４のエッジ間距離Ｖ４は、Ｘ軸の負の部分（−Ｘ）に沿っており、カメラ４によって取得された画像において測定される。エッジ間距離Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、及びＶ４の測定は、それぞれの画像内でエッジ間の画像画素の数をカウントすることにより行うことができる。各エッジ間距離Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、及びＶ４は、カメラ１、カメラ２、カメラ３、及びカメラ４の対応するものによって観察される。

静電チャック１０６のエッジ１０６ａとウェハ１０７のエッジ１０７ａとの間の完全な同心度が図４に示されている。このような同心度は、エッジ間距離Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、及びＶ４が互いに等しいことによって明らかになる。非同心度の例は、図４Ａ及び図４Ｂに示されている。非同心度は、非ゼロのＹ軸の差Ｖ２−Ｖ１及び／又は非ゼロのＸ軸の差Ｖ４−Ｖ３によって表される。非同心度（又はウェハ位置の誤差）の尺度は、｜Ｖ２−Ｖ１｜＋｜Ｖ４−Ｖ３｜として定義することができる。

非同心度は、ロボット１１０による静電チャック１０６上のウェハ配置の誤差によって引き起こされる。このような誤差は、（従来技術を用いて）補正ベクトルＣをエッジ間距離Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４の関数として計算することによって補正することができる。このような補正ベクトルの計算については後述する。次のステップは、静電チャック１０６上のウェハ位置を補正ベクトルＣの方向に、補正ベクトルＣの大きさに対応する距離だけシフトさせることである。補正ベクトルＣに従ってウェハ位置をシフトさせた後、エッジ間距離Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、及びＶ４の新たな測定が行われてもよく、手順全体が繰り返される。そのような繰り返しは、非同心度の所望の最小化に到達するまで、ウェハ位置の反復的な改善のために繰り返されてもよい。

前述の較正手順を実行するためのシステムの１つの実施形態を図５に示す。図５のシステムは、図１Ｂ及び図２に示された構成を含む。また、図５のシステムは、カメラ１、カメラ２、カメラ３、及びカメラ４に個別に結合された画像プロセッサ３００を含む。画像プロセッサ３００は、カメラ１、カメラ２、カメラ３、及びカメラ４のうちのそれぞれ１つの動作を制御し、カメラ１、カメラ２、カメラ３、及びカメラ４によって取得されるそれぞれの画像を分析するようにプログラミングされてもよい。例えば、画像プロセッサ３００は、（例えば、カメラ座標系に対して、又は他のエッジに対して）画像内のエッジ１０６ａ又は１０７ａのうちの１つの位置を決定することができる。また、図５のシステムは、ロボットコントローラ３１０及び測定コントローラ３２０を更に含む。

ロボットコントローラ３１０は、測定コントローラ３２０からのコマンドに応答して、ロボット１１０がウェハ１０７を特定の場所に置くようにする。この位置は、カメラ座標系（すなわち、図３のＸ軸及びＹ軸）に対して、又は他の座標系（例えば、ロボット１１０の座標系など）に対して指定することができる。上述したように、画像プロセッサ３００は、各画像を分析し、カメラ１、カメラ２、カメラ３、及びカメラ４のそれぞれのカメラによって取得された画像からそれぞれのエッジ間距離Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、及びＶ４の大きさを計算するようにプログラミングすることができる。この情報は、測定コントローラ３２０に提供することができる。測定コントローラ３２０は、それぞれのエッジ間距離Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、及びＶ４を使用して、非同心度の大きさを決定することができる。非同心度の大きさが所定の閾値を超える場合、測定コントローラ３２０は、非同心度を低減（又は排除）する変更ウェハ位置を表す補正ベクトルＣを計算する。一実施形態では、補正ベクトルＣは、Ｙ軸に沿ったその成分をＶ１−Ｖ２として定義し、Ｘ軸に沿ったその成分をＶ３−Ｖ４として定義することによって計算することができる。その後、測定コントローラ３２０は、補正ベクトルＣの大きさに対応する距離だけ補正ベクトルＣの方向に沿ってウェハ１０７の位置をシフトさせるロボットコマンドに補正ベクトルＣを変換する。その後、測定コントローラ３２０は、ロボットコントローラ３１０にロボットコマンドを送信し、これによってロボットコントローラ３１０は、ロボット１１０に静電チャック１０６上のウェハ位置の所望のシフトを行わせる。

このシフトは非同心度を減少させる（又は排除する）。その後、非同心度が上述の方法で再び測定される。非同心度が依然として顕著である場合、前述の処理を繰り返すことによって更なる補正を達成することができる。このようにして、必要であれば、非同心度が所定の閾値未満に低減される最終的なウェハ位置に達するまで、反復的な一連の補正を行うことができる。いくつかの場合では、非同心度が所定の閾値未満である最終ウェハ位置に到達するのに１回の反復で十分である。所定の閾値は、５０ミクロン以下の誤差に対応することができ、カメラ１−４からの高解像度画像を必要とする。図１Ｂの各カメラ（カメラ１、カメラ２、カメラ３、及びカメラ４）は、最適解像度のテレセントリックレンズを備えることができる。テレセントリックレンズは、作動距離の範囲にわたって不変の倍率のために、ピクセルスケーリングの精度を向上させる。したがって、ピクセルをカウントすることによって２つのエッジ間の距離を測定する際に、より良い精度が得られる。

非同心度が所定の閾値未満のウェハ位置に到達すると、静電チャック１０６上のウェハ１０７の現在の位置が最終ウェハ位置としてメモリに記憶される。最終ウェハ位置が記憶されるメモリは、測定コントローラ３２０内のメモリであってもよい。したがって、最終ウェハ位置は、後続のウェハの処理中に使用するために利用可能である。計測蓋１３０を取り外し、処理蓋１２０をリアクタチャンバ本体１００に再設置する。

その後、一連のウェハをリアクタチャンバ本体１００内で一度に１枚ずつ処理することができる。各ウェハに対して、ロボット１１０は、（例えば、測定コントローラ３２０によって）命令され、上述の較正手順で決定された最終ウェハ位置に静電チャック１０６上のウェハを位置決めする。例えば、一連の被処理ウェハの各ウェハに対して、測定コントローラ３２０は、メモリから最終ウェハ位置を取り出し、最終ウェハ位置に静電チャック１０６上の現在のウェハを位置決めするようにロボット１１０に命令する。静電チャック１０６は固定しているので、最終ウェハ位置は各後続ウェハに対して不変で使用される。これは、一連のウェハに対して一貫したウェハ位置を提供することができる。処理中、ＲＦプラズマソース電力をコイルアンテナ１２４に印加することができ、温度制御媒体（例えば、熱交換媒体（例えば、冷却剤））が処理蓋１２０を通して循環可能であり、一方、処理ガスがガス分配プレート１２２を通して導入される。

以上の説明は、４台のカメラを使用する実施形態を示している。しかしながら、任意の適切な数のカメラを使用することができる。

（方法）
図６は、一方法を示す図６Ａ〜図６Ｃの連続するブロック図からなる。本方法は、以下のように進行する。

リアクタチャンバ本体１００上に計測蓋１３０を取り付け、リアクタチャンバ圧力を所望のレベルに設定する（ブロック８０２）。

ウェハ直径が静電チャック直径よりも大きい場合、カメラ１、カメラ２、カメラ３、及びカメラ４を使用して、静電チャック１０６上にウェハ１０７を置く前に、静電チャック１０６の画像を取得する（ブロック８０４）。

静電チャック１０６上にウェハ１０７を置く（ブロック８０６）。

カメラ１、カメラ２、カメラ３、及びカメラ４によって、ウェハエッジ１０７ａ及び静電チャックエッジ１０６ａのそれぞれの部分の画像を取得する（ブロック８０８）。

各々の画像を分析し、カメラ１、カメラ２、カメラ３、及びカメラ４のそれぞれのカメラによって取得された画像からそれぞれのエッジ間距離Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、及びＶ４を測定する（ブロック８１０）。

それぞれのエッジ間距離Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、及びＶ４から、エッジ１０６ａ及び１０７ａ間の非同心度の大きさを計算する（ブロック８１２）。

非同心度の大きさが所定の閾値を超えていた場合、非同心度を低減（又は排除）するウェハ位置の変更を表す補正ベクトルＣを計算する（ブロック８１４）。

一実施形態では、Ｙ軸に沿ったその成分をＶ１−Ｖ２として定義し、Ｘ軸に沿ったその成分をＶ３−Ｖ４として定義することによって、補正ベクトルＣを決定する（ブロック８１６）。

補正ベクトルＣの大きさに対応する距離だけ補正ベクトルＣの方向に沿ってウェハ１０７の位置をシフトさせるためのロボットコマンドに補正ベクトルＣを変換する（ブロック８１８）。

ロボットコントローラ３１０にロボットコマンドを送信して、ロボット１０７に静電チャック１０６上のウェハ位置の所望のシフトを行わせる（ブロック８２０）。

カメラ１、カメラ２、カメラ３、及びカメラ４を用いて新しい画像を取得する（ブロック８２２）。

新しい画像から、非同心度を計算する（ブロック８２４）。

非同心度が依然として所定の閾値を超えている場合（ブロック８２６のＹＥＳ分岐）、ブロック８１４に戻り、続行する。

あるいは、非同心度が所定の閾値未満である場合（ブロック８２６のＮＯ分岐）、最終ウェハ位置として静電チャック１０６上のウェハ１０７の現在の位置をメモリに記憶させる（ブロック８２８）。

計測蓋１３０を取り外し、処理蓋１２０をリアクタチャンバ本体１００上に再設置する（ブロック８３０）。

ＲＦプラズマソース電力をコイルアンテナ１２４に印加し、処理蓋１２０を通して温度制御媒体を循環させ、ガス分配プレート１２２を通して処理ガスを導入し、チャンバ圧力を所望のレベルに設定する（ブロック８３２）。

リアクタチャンバ本体１００内で一連のウェハを一度に１枚ずつ処理する（ブロック８３４）。

各ウェハに対して、メモリから最終ウェハ位置を取り出し、静電チャック１０６上の現在のウェハを最終ウェハ位置に位置決めするようにロボット１１０に命令する（ブロック８３６）。

（利点）
上記に開示した方法及び装置は、ロボットシステムが、ワークピース又はウェハに接触することなく、画像処理のみを使用して、ワークピース（例えば、リアクタチャンバ内の半導体ウェハ）の最適な位置を検索して迅速に見つけることを可能にする。この検索は、チャンバ内の処理条件下で実行される。最適な位置は、ワークピース又はウェハがワークピース支持体に対してセンタリングされた位置とすることができる。最適な位置は、ロボットシステムによる実際の処理中に使用するために記憶され、連続的なワークピースを処理中に同じ最適位置に一貫して配置することが可能になる。

ロボットによるウェハ位置決めの較正は、開示された実施形態では特別なウェハを必要としない。較正の間に、計測蓋が設置され、生産ウェハを使用してワークピース（例えば、シリコンウェハ）のロボットによる位置決めが較正され、ウェハの位置決めのための最適なロボットコマンドを決定する。これが行われると、較正中に使用された生産ウェハと各々が同一である一連の生産ウェハが、較正中に前もって決定された最適なロボットコマンドに従って各々の連続した生産ウェハを位置決めすることにより、処理蓋を設置して処理される。較正及び処理は両方とも同一の生産ウェハを含むので、較正及び処理に使用されるウェハ間の差に起因する誤差はない（又は最小限の誤差のみ存在する）。他の技術は、その位置を決定するセンサ（追加の質量を表すセンサ）を有する特別な較正ウェハを使用して、ワークピース支持体上のウェハの位置を較正する。このような較正ウェハのロボットによるウェハハンドリングに影響を与える特性（例えば、質量）は、生産ウェハのものとは異なる。このような違いは、ロボットによる生産ウェハの位置決めに誤差を生じさせる可能性がある。この問題は、生産ウェハで較正を行うことができ、特別な較正ウェハは不要であるので、図１〜図６の実施形態において解決される。

上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の他の及び更なる実施形態は本発明の基本的範囲を逸脱することなく創作することができ、その範囲は以下の特許請求の範囲に基づいて定められる。

Claims (15)

1. 構成可能なアセンブリであって、
   開放された上部と、内部にワークピース支持体を有するリアクタチャンバ本体と、
   前記開放された上部上にシールを形成するために前記開放された上部上に受け取り可能な第１の蓋であって、前記リアクタチャンバ本体の内部で各々の視野を観察する複数のカメラを含む第１の蓋と、
   前記開放された上部上にシールを形成するために前記開放された上部上に受け取り可能であり、処理構造物を有する第２の蓋であって、前記第１及び第２の蓋の各々一方は、前記第１及び第２の蓋の他方を前記開放された上部に配置するために、前記開放された上部から取り外し可能である第２の蓋と、
   前記ワークピース支持体に対してワークピースを搬送するワークピースハンドリングロボットであって、前記各々の視野は、前記ワークピース支持体に保持された時の前記ワークピースの各々のエッジ部分に対応するワークピースハンドリングロボットと、
   前記複数のカメラからの画像を受け取るように結合され、前記ワークピースハンドリングロボットを制御するように結合されたプロセッサとを備える構成可能なアセンブリ。
2. 前記第２の蓋の前記処理構造物は、ガス分配プレートと、ＲＦ電力アプリケータとを含む、請求項１記載の構成可能なアセンブリ。
3. 前記各々の視野は、前記リアクタチャンバ本体内の基準構造物の各々の部分に対応する、請求項１記載の構成可能なアセンブリ。
4. 前記基準構造物は、前記ワークピース支持体を含む、請求項３記載の構成可能なアセンブリ。
5. 前記プロセッサは、前記ワークピースと前記ワークピース支持体との間の非同心度を減少させる前記ワークピースの補正動作を前記画像から決定するように構成されている、請求項４記載の構成可能なアセンブリ。
6. 前記プロセッサは、前記補正動作のために前記ワークピースハンドリングロボットに命令するように結合される、請求項５記載の構成可能なアセンブリ。
7. 前記ワークピース及び前記ワークピース支持体は、各々、円形である、請求項５記載の構成可能なアセンブリ。
8. 前記カメラは、前記ワークピース支持体の周縁部に対して周期的な間隔で均一に離間した各々の視野を有する、請求項１記載の構成可能なアセンブリ。
9. 前記周期的な間隔は９０度の角度に対応する、請求項８記載の構成可能なアセンブリ。
10. 前記複数のカメラの各々と前記各々の視野との間で前記第１の蓋を通って延びる各々の観察ポートを含む、請求項１記載の構成可能なアセンブリ。
11. ワークピースを処理する方法であって、
    開放された上部及び内部にワークピース支持体を有するリアクタチャンバ本体を提供するステップと、
    前記開放された上部上に第１の蓋を配置し、前記リアクタチャンバ本体内のチャンバ圧力を選択されたレベルに設定し、前記ワークピース支持体上にワークピースをロボットで配置するステップと、
    前記ワークピース支持体の周縁部に対して周期的な位置に離間された各々の視界内で、前記リアクタチャンバ本体内の前記ワークピースのエッジ及び基準構造物のエッジの部分の各々の画像を前記第１の蓋を通して取得し、前記ワークピースと前記基準構造物との間の非同心度を決定するステップと、
    前記非同心度が所定の閾値を超えていた場合、前記ワークピースと前記基準構造物との間の非同心度の減少に対応する前記ワークピースの位置の変更を表す補正ベクトルを前記各々の画像から決定し、前記補正ベクトルに従って前記ワークピースをロボットでシフトさせ、その後、前記取得、決定、及びシフトを繰り返すステップと、
    前記非同心度が所定の閾値未満である場合、前記ワークピースの現在位置を記憶し、処理構造物を含む第２の蓋で前記第１の蓋を置き換え、前記リアクタチャンバ本体内で処理条件を確立し、前記ワークピース支持体上の一連のワークピースの各々を前記現在位置にロボットで配置するステップを含む方法。
12. 前記基準構造物は前記ワークピース支持体を含む、請求項１１記載の方法。
13. 前記処理構造物は、ＲＦ電力アプリケータ及びガス分配装置を含み、前記処理条件を確立することは、前記ＲＦ電力アプリケータにＲＦ電力を供給すること、前記ガス分配装置に処理ガスを供給すること、及び、前記リアクタチャンバ本体に結合された真空ポンプによって前記チャンバ本体内の圧力を調節することを含む、請求項１１記載の方法。
14. 前記非同心度を決定することは、
    前記ワークピースと前記基準構造物との間の各々の軸の正及び負の部分に沿って対応するエッジ間距離を各々の画像内で測定するステップと、
    前記軸の各々の正及び負の部分に沿った各々のエッジ間距離の間の差を決定するステップと、
    前記差を加えるステップを含む、請求項１１記載の方法。
15. 前記各々の画像から補正ベクトルを決定することは、
    前記ワークピースと前記基準構造物との間の各々の軸の正及び負の部分に沿って対応するエッジ間距離を前記各々の画像内で測定するステップと、
    前記軸の各々の正及び負の部分に沿ったエッジ間距離の間の差を決定するステップと、
    前記軸の各々に沿った前記補正ベクトルの成分を対応する軸に沿った差として定義するステップを含む、請求項１１記載の方法。