KR101570626B1 - Wafer Center Finding - Google Patents

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KR101570626B1
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크리스 키리
피터 반 데 뮬렌
패트릭 디. 패니즈
포레스트 부잔
폴 이. 포겔
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블루쉬프트 테크놀로지스, 인코포레이티드.
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Abstract

반도체 제조 공정에 사용되는 현재의 기술을 향상시키는, 복수의 웨이퍼 센터 검색 방법 및 시스템이 게시된다. A plurality of wafer center search methods and systems are disclosed that enhance current technology used in semiconductor manufacturing processes.

Figure R1020147005807
Figure R1020147005807

Description

웨이퍼 센터 검색 방법{Wafer Center Finding}{Wafer Center Finding}

본 발명은 반도체 공정에서 웨이퍼 정렬에 관한 것이며, 더 구체적으로 웨이퍼의 센터 검색 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to wafer alignment in semiconductor processes, and more particularly to a center search method for wafers.

반도체 제조시, 웨이퍼 및 다른 기판이 로보트 핸들러를 이용하여 다양한 프로세스 챔버들 사이에 전달된다. 웨이퍼 핸들링의 지속적인 도전과제 중 하나는, 프로세스 챔버 내에서 정확한 배치 및 처리를 위해 충분한 정확성으로 웨이퍼 또는 웨이퍼 센터(center)를 위치시키는 것에 대한 필요성이다. 일반적으로, 반도체 제조 시스템은 다양한 빔-브레이킹 센서 장치를 사용하여 이동하는 웨이퍼에 "줄을 긋고(stripe)", 웨이퍼 에질ㄹ 검출한다. 이러한 데이터는, 차례로 로보트 핸들러에 대해 웨이퍼 센터를 배치시키는 데 사용될 수 있으며, 이로써 후속 이동 및 배치가 더 정확히 제어될 수 있다. 센터 검색(center findidng)은, 이러한 프로세스가 일상적으로 조정되고 각 웨이퍼의 공정을 통해 반복되는 제조 공정에 매우 중요하다.During semiconductor manufacturing, wafers and other substrates are transferred between the various process chambers using a robot handler. One of the ongoing challenges of wafer handling is the need to position the wafer or wafer center with sufficient accuracy for accurate placement and processing within the process chamber. Generally, a semiconductor manufacturing system uses various beam-breaking sensor devices to "stripe" a moving wafer and detect the wafer image. This data can in turn be used to position the wafer center relative to the robot handler, whereby subsequent movement and placement can be controlled more precisely. Center findidng is very important for manufacturing processes where this process is routinely adjusted and repeated through the process of each wafer.

수많은 물리적 센서 및 프로세스 알고리즘이 반도체 제조 공정에서 웨이퍼의 중심을 맞추기 위해 고안되어 왔으나, 필요한 센서의 수를 줄이고, 센터 검색 연산을 단순화하며 또는 정확성을 개선하는 향상된 센터 검색 기술에 대한 필요성이 여전히 남아있다. While many physical sensors and process algorithms have been devised to center the wafer in semiconductor manufacturing processes, there remains a need for improved centering techniques that reduce the number of sensors required, simplify center search operations, or improve accuracy .

반도체 제조 공정에 사용되는 현존 기술을 향상시킬 수 있는 다수의 웨이퍼 센터 검색 방법 및 시스템이 게시된다. A number of wafer center search methods and systems are disclosed that can enhance existing technologies used in semiconductor manufacturing processes.

일 측면에서, 내부 구조 및 복수의 입구를 가지는 장치 내에서 웨이퍼의 센터를 검색하는 방법이 제공된다. 여기서, 내부 구조는 로보트 암을 포함하고, 상기 장치는 복수의 센서를 포함하며, 상기 복수의 센서 각각은 상기 장치의 내부 구조 내의 사전지정된 위치에 웨이퍼의 존재여부를 검출하도록 조정되고, 상기 웨이퍼 센터 검색 방법은: 상기 복수의 입구 중 제 1 입구를 통해 상기 내구 구조의 외부로 상기 웨이퍼를 인출하는 단계; 상기 내부 구조로 상기 웨이퍼를 삽입하고, 상기 복수의 센서 중 제 1 센서를 이용하여 상기 웨이퍼의 존재여부를 검출하는 단계; 상기 로보트 암을 회전시키는 단계; 상기 복수의 입구 중 제 2 입구를 통해 상기 내부 구조의 밖으로 웨이퍼를 이동시키고, 상기 복수의 센서 중 제 1 센서를 이용하여 웨이퍼의 부재를 검출하는 단계; 그리고 상기 복수의 센서로부터의 센서 데이터와 상기 로보트 암으로부터의 위치 데이터를 이용하여 상기 로보트 암에 대한 상기 웨이퍼의 센터의 위치를 결정하는 단계를 포함한다.In one aspect, a method is provided for searching a center of a wafer in an apparatus having an internal structure and a plurality of inlets. Wherein the internal structure includes a robot arm and the apparatus includes a plurality of sensors each of which is adapted to detect the presence or absence of a wafer at a predetermined location in an internal structure of the apparatus, The retrieving method comprising: retrieving the wafer out of the endurance structure through a first one of the plurality of inlets; Inserting the wafer into the internal structure and detecting presence or absence of the wafer using a first sensor among the plurality of sensors; Rotating the robot arm; Moving a wafer out of the internal structure through a second one of the plurality of inlets and detecting a member of the wafer using a first one of the plurality of sensors; And determining the position of the center of the wafer relative to the robot arm using sensor data from the plurality of sensors and position data from the robot arm.

상기 복수의 센서는 광한 센서를 포함한다. 상기 복수의 센서는 발광 다이오드를 포함한다. 상기 복수의 센서는 자동 초점 포토다이오드 검출기를 포함한다. 상기 웨이퍼의 센터의 위치를 결정하는 단계는 상기 로보트 암으로부터의 위치 데이터를 칼만 필터(Kalman Filter)에 적용하는 단계를 포함한다. 이 방법은 상기 센서 데이터에 근거하여 상기 칼만 필터를 업데이트하는 단계를 더 포함할 수 잇다. 상기 웨이퍼가 실질적으로 원형이다. 상기 웨이퍼가 정렬 노치를 포함한다. 상기 복수의 센서는 발광 다이오드와 마주보도록 위치한 하나 이상의 검출기를 포함하여 상기 발광 다이오드로부터 상기 검출기로의 빛의 경로가 상기 내부 구조 내의 사전지정된 위치를 포함하도록 한다. 상기 복수의 센서는 하나 이상의 검출기를 포함하되, 상기 검출기는 사전지정된 위치에 있는 웨이퍼로부터 반사될 때, 발광 다이오드로부터의 빛이 상기 검출기에 의해 검출되도록 배치된다. 상기 웨이퍼를 삽입하는 동작은 선형 이동하여 삽입하는 동작을 포함한다. 상기 웨이퍼를 이동시키는 동작은 선형 이동하여 이동시키는 동작을 포함한다. 상기 로보트 암을 회전시키는 단계는 상기 로보트 암의 중심 축에 대해 회전하는 단계를 포함한다.The plurality of sensors include an optical sensor. The plurality of sensors include light emitting diodes. The plurality of sensors include autofocus photodiode detectors. The step of determining the position of the center of the wafer includes applying position data from the robot arm to a Kalman filter. The method may further comprise updating the Kalman filter based on the sensor data. The wafer is substantially circular. The wafer includes an alignment notch. The plurality of sensors include one or more detectors positioned to face the light emitting diodes so that the path of light from the light emitting diode to the detector includes a predetermined location within the interior structure. The plurality of sensors include one or more detectors, wherein when the detectors are reflected from a wafer in a pre-designated position, light from the light emitting diodes is arranged to be detected by the detector. The operation of inserting the wafer includes an operation of linearly moving and inserting. The operation of moving the wafer includes an operation of linearly moving the wafer. The step of rotating the robot arm includes the step of rotating about the central axis of the robot arm.

다른 측면에서, 내부 구조와 복수의 입구를 포함하는 장치 내에서 웨이퍼의 센터를 검출하는 방법이 게시된다. 여기서, 상기 내부 구조는 로보트 암을 포함하고, 상기 장치는 복수의 센서를 포함하며, 상기 복수의 센서는 각가 상기 장치의 내부 구조 내 사전지정된 위치에 웨이퍼의 존재여부를 검출하고, 상기 웨이퍼 센터 검출 방법은:상기 복수의 입구 중 제 1 입구를 통해 상기 내부 구조 밖으로 상기 웨이퍼를 인출하는 단계; 상기 내부 구조로 상기 웨이퍼를 삽입하는 단계; 상기 로보트 암을 회전시키는 단계; 상기 복수의 입구 중 제 2 입구를 통해 상기 내부 구조 외부로 상기 웨이퍼를 이동시키는 단계; 상기 삽입하는 단계, 회전시키는 단계 및 상기 이동시키는 단계 중에, 하나 이상의 센서의 사전지정된 위치에서 상기 웨이퍼의 존재여부를 검출함으로써, 센서 데이터를 제공하는 단계; 그리고 상기 센서 데이터와 상기 로보트 암으로부터의 위치 데이터를 이용하여, 상기 로보트 암에 대한 상기 웨이퍼의 센터의 위치를 결정하는 단계를 포함한다.In another aspect, a method of detecting a center of a wafer in an apparatus that includes an internal structure and a plurality of inlets is published. Wherein the internal structure includes a robot arm, the apparatus includes a plurality of sensors, each of the plurality of sensors detects presence or absence of a wafer at a predetermined location in an internal structure of the apparatus, The method includes: withdrawing the wafer out of the internal structure through a first one of the plurality of inlets; Inserting the wafer into the internal structure; Rotating the robot arm; Moving the wafer through the second of the plurality of inlets out of the interior structure; Providing sensor data by detecting the presence or absence of the wafer at a pre-designated location of the at least one sensor during the inserting, rotating and moving; And using the sensor data and position data from the robot arm to determine a position of the center of the wafer relative to the robot arm.

상기 복수의 센서는 광학 센서를 포함한다. 상기 복수의 센서는 발광 다이오드를 포함한다. 상기 복수의 센서는 자동 초점 포토다이오드 검출기를 포함한다. 상기 웨이퍼의 센터의 위치를 결정하는 단계는 상기 로보트 암으로부터의 위치 데이터를 칼만 필터에 적용하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 센서 데이터에 근거하여 상기 칼만 필터를 업데이트 하는 단계를 더 포함한다. 상기 웨이퍼가 실질적으로 원형이다. 상기 웨이퍼가 정렬 노치를 포함한다. 상기 복수의 센서가 발광 다이오드와 마주보도록 배치된 하나 이상의 검출기를 포함하여 상기 발광 다이오드로부터 상기 검출기로의 빛의 경로가 상기 내부 구조 내에 사전지정된 위치를 포함하도록 한다. 상기 복수의 센서는 하나 이상의 검출기를 포함하되, 상기 검출기는 사전지정된 위치에 있는 웨이퍼로부터 반사될 때, 발광 다이오드로부터의 빛이 상기 검출기에 의해 검출되도록 배치된다. 상기 웨이퍼를 삽입하는 동작은 선형 이동하여 삽입하는 동작을 포함한다. 상기 웨이퍼를 이동시키는 동작은 선형 이동하여 이동시키는 동작을 포함한다. 상기 로보트 암을 회전시키는 단계는 상기 로보트 암의 중심 축에 대해 회전하는 단계를 포함한다. 상기 웨이퍼의 존재여부를 검출하는 동작은, 상기 복수의 센서 중 하나에서 웨이퍼의 존재에서 부재 상태로의 제 1 이동을 검출하는 단계와, 상기 복수의 센서 중 하나에서 상기 웨이퍼의 존재에서 부재 상태로의 제 2 이동을 검출하는 단계를 포함하되, 상기 제 1 이동으로부터 상기 제 2 이동까지의 상기 웨이퍼의 경로가 비선형일 수 있다. 상기 경로는 상기 웨이퍼의 회전으로부터 형성된 호(arc)를 포함한다.The plurality of sensors includes an optical sensor. The plurality of sensors include light emitting diodes. The plurality of sensors include autofocus photodiode detectors. Wherein determining the position of the center of the wafer includes applying position data from the robotic arm to a Kalman filter. The method further includes updating the Kalman filter based on the sensor data. The wafer is substantially circular. The wafer includes an alignment notch. The plurality of sensors including one or more detectors arranged to face light emitting diodes such that the path of light from the light emitting diode to the detector includes a predetermined location within the internal structure. The plurality of sensors include one or more detectors, wherein when the detectors are reflected from a wafer in a pre-designated position, light from the light emitting diodes is arranged to be detected by the detector. The operation of inserting the wafer includes an operation of linearly moving and inserting. The operation of moving the wafer includes an operation of linearly moving the wafer. The step of rotating the robot arm includes the step of rotating about the central axis of the robot arm. Wherein the act of detecting the presence of the wafer comprises the steps of: detecting a first movement in the one of the plurality of sensors from the presence of the wafer to the absence state; Wherein the path of the wafer from the first movement to the second movement may be nonlinear. The path includes an arc formed from the rotation of the wafer.

또 다른 측면에서, 웨이퍼를 핸들링하기 위한 장치는: 복수의 입구를 통해 접근가능한 내부 구조; 그리고 상기 복수의 입구에 대해 각각 두 개씩 구성되는 복수의 센서를 포함하되, 각각의 센서는 상기 내부 구조 내의 사전지정된 위치에 웨이퍼의 존재를 검출하고, 상기 복수의 센서 중 둘 이상의 센서가 상기 내부 구조 내에 완전히 포함된 상기 웨이퍼의 어느 위치에서도 상기 웨이퍼를 검출하도록, 상기 복수의 센서가 배열된다.In another aspect, an apparatus for handling a wafer includes: an internal structure accessible through a plurality of inlets; And a plurality of sensors each configured for two of said plurality of inlets, wherein each sensor detects the presence of a wafer at a pre-designated location in said internal structure, and wherein at least two of said plurality of sensors The plurality of sensors are arranged so as to detect the wafer at any position of the wafer completely contained within the wafer.

상기 복수의 입구는 네 개의 입구를 포함한다. 상기 복수의 입구는 일곱 개의 입구를 포함한다. 상기 복수의 입구는 여덟 개의 입구를 포함한다. 상기 복수의 입구는 광학 센서를 포함한다. 상기 복수의 센서는 하나 이상의 발광 다이오드를 포함한다. 상기 장치는 상기 내부 구조 내에 중심축을 가지는 로보트 암을 더 포함하되, 상기 로보트 암은 웨이퍼를 핸들링하기 위한 엔드 이펙터를 포함한다.The plurality of inlets include four inlets. The plurality of inlets include seven inlets. The plurality of entrances include eight entrances. The plurality of inlets include an optical sensor. The plurality of sensors include one or more light emitting diodes. The apparatus further includes a robotic arm having a central axis within the internal structure, the robotic arm including an end effector for handling the wafer.

또 다른 측면에서, 웨이퍼를 핸들링 하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는:복수의 입구를 통해 접근가능한 내부 구조; 그리고 상기 복수의 입구에 대해 각각 두 개씩 구성되는 복수의 센서를 포함하되, 각각의 센서는 상기 내부 구조 내의 사전지정된 위치에 웨이퍼의 존재를 검출하고, 제 1 쌍의 센서가 상기 복수의 입구 각각을 통해 선형으로 입력되는 웨이퍼를 검출하고, 상기 복수의 입구 각각을 통해 선형으로 입력되는 웨이퍼의 최대 지름 바로 외부에 제 2 쌍의 센서가 배치되도록, 상기 복수의 센서가 배치되고, 상기 복수의 입구 각각이 상기 제 1 쌍의 센서 및 상기 제 2 쌍의 센서 중 하나를 상기 복수의 입구 중 인접한 입구와 공유한다.In yet another aspect, an apparatus for handling a wafer, the apparatus comprising: an internal structure accessible through a plurality of inlets; And a plurality of sensors each configured for two of the plurality of inlets, wherein each sensor detects the presence of a wafer at a pre-designated location in the internal structure, and wherein a first pair of sensors detect each of the plurality of inlets Wherein the plurality of sensors are arranged such that a second pair of sensors are disposed just outside the maximum diameter of the wafer linearly input through each of the plurality of inlets, One of the first pair of sensors and the second pair of sensors shares an adjacent one of the plurality of inlets.

상기 복수의 입구는 네 개의 입구를 포함한다. 상기 복수의 입구는 일곱 개의 입구를 포함한다. 상기 복수의 입구는 여덟 개의 입구를 포함한다. 상기 복수의 센서는 광학 센서를 포함한다. 상기 복수의 센서는 하나 이상의 발광 다이오드를 포함한다. 이 장치는 상기 내부 구조 내에 중심 축을 가지는 로보트 암을 더 포함하되, 상기 로보트 암은 웨이퍼를 핸들링하기 위한 엔드 이펙터를 포함한다.The plurality of inlets include four inlets. The plurality of inlets include seven inlets. The plurality of entrances include eight entrances. The plurality of sensors includes an optical sensor. The plurality of sensors include one or more light emitting diodes. The apparatus further includes a robotic arm having a central axis within the internal structure, wherein the robotic arm includes an end effector for handling the wafer.

다른 측면에서, 웨이퍼를 핸들링 하기 위한 웨이퍼 핸들링 장치는: 네 개의 입구를 통과하여 접근하는 내부 구조; 그리고 여덟 개의 센서를 포함하되, 각각의 센서는 상기 내부 구조 내의 사전지정된 위치에 웨이퍼의 존재를 검출하고, 상기 센서는 상기 내부 구조의 센터에 중심이 놓이는 두 개의 정사각 어레이 내에 배열되고, 상기 정사각 어레이 중 제 1 어레이가 상기 정사각 어레이 중 제 2 어레이보다 작도록 크기가 정해지며, 상기 두 개의 정사각 어레이의 마주보는 꼭지점에 위치한 네 개의 센서의 그룹이 동일선상에 위치하도록 방향이 정해진다.In another aspect, a wafer handling apparatus for handling a wafer includes: an internal structure that approaches through four inlets; And eight sensors, each sensor detecting the presence of a wafer at a pre-designated location within the internal structure, the sensor being arranged in two square arrays centered on the center of the internal structure, Are sized such that the first array of the two square arrays is smaller than the second array of the square arrays and the group of four sensors located at the opposing vertexes of the two square arrays are aligned on the same line.

상기 여덟 개의 센서는 광학 센서를 포함한다. 상기 여덟 개의 센서는 하나 이상의 발광 다이오드를 포함한다. 상기 내부 구조 내에 중심 축을 가지는 로보트 암을 더 포함하되, 상기 로보트 암은 웨이퍼를 핸들링 하기 위한 엔드 이펙터를 포함한다. The eight sensors include an optical sensor. The eight sensors include one or more light emitting diodes. Further comprising a robotic arm having a central axis within the internal structure, the robotic arm including an end effector for handling the wafer.

또 다른 측면에서, 본 발명에 따른 장치는 웨이퍼를 핸들링 하기 위한 로보트 암으로서, 상기 로보트 암은 상기 로보트 암의 하나 이상의 구성요소의 위치를 식별하는 인코더 데이터를 제공하는 하나 이상의 인코더를 포함하는 것이 특징인 로보트 암; 그리고 상기 웨이퍼의 위치를 예측 하도록 상기 인코더 데이터에 확장된 칼만 필터를 적용하는 프로세서를 포함한다.In another aspect, an apparatus according to the present invention is a robotic arm for handling a wafer, said robotic arm comprising one or more encoders that provide encoder data identifying the location of one or more components of the robotic arm In-robot arm; And a processor for applying an extended Kalman filter to the encoder data to predict the position of the wafer.

상기 위치는 웨이퍼 센터 및/또는 웨이퍼 반지름을 포함한다. 상기 위치는 상기 로보트 암의 엔드 이펙터를 참조하여 결정된다. 상기 위치는 상기 로보트 암의 중심 축을 참조하여 결정된다. 상기 프로세서는 새로운 인코더 데이터가 수신될 때 마다 상기 위치를 재 계산한다. 새로운 인코더 데이터가 2 kHz 에서 수신된다. 상기 프로세서는, 로보트 웨이퍼 핸들러 내의 하나 이상의 사전지정된 위치에 웨이퍼의 존재여부를 검출하는 하나 이상의 센서로부터의 이동 데이터를 이용하여, 상기 칼만 필터의 하나 이상의 방정식을 업데이트 한다.The location includes the wafer center and / or wafer radius. The position is determined with reference to the end effector of the robot arm. The position is determined with reference to the central axis of the robot arm. The processor recalculates the position whenever new encoder data is received. New encoder data is received at 2 kHz. The processor updates one or more equations of the Kalman filter using movement data from one or more sensors that detect the presence or absence of a wafer at one or more predetermined locations in the robot wafer handler.

다른 측면에서, 본 발명에 따른 방법은 웨이퍼 핸들링 장치의 내부 구조 내에 복수의 센서를 배치하는 단계로서, 상기 복수의 센서 각각은 상기 내부 구조의 사전지정된 위치에 웨이퍼의 존재 및 부재 상태 사이의 이동을 검출하고; 로보트 암을 이용하여 웨이퍼를 핸들링하는 단계로서, 상기 로보트 암의 하나 이상의 구성요소의 위치를 식별하는 인코더 데이터를 제공하는 하나 이상의 인코더를 상기 로보트 암이 포함하며; 그리고 상기 웨이퍼의 예측 위치를 제공하기 위해 확장된 칼만 필터에 상기 인코더 데이터를 적용하는 단계를 포함한다.In another aspect, a method in accordance with the present invention is a method comprising: placing a plurality of sensors in an internal structure of a wafer handling apparatus, each of the plurality of sensors moving a wafer between a presence and absence state of a wafer at a pre- Detecting; The robot arm including one or more encoders that provide encoder data identifying a location of one or more components of the robotic arm; And applying the encoder data to an extended Kalman filter to provide a predicted position of the wafer.

이 방법은, 상기 웨이퍼의 실제 위치를 제공하도록 상기 복수의 센서 중 하나의 센서에서 이동을 검출하는 단계; 상기 실제 위치와 상기 예측 위치 상의 에러를 결정하는 단계; 그리고 상기 에러에 근거하여, 상기 확장된 칼만 필터에 대해 하나 이상의 변수를 업데이트 하는 단계를 포함한다. 상기 인코더 데이터를 적용하는 단계는 0.5 밀리초마다 웨이퍼 위치를 계산하는 단계를 포함한다. 상기 웨이퍼의 예측 위치는 상기 웨이퍼의 센터를 포함한다. 상기 웨이퍼의 예측 위치가 상기 웨이퍼의 반지름을 포함한다.The method includes detecting movement in one of the plurality of sensors to provide an actual position of the wafer; Determining an error on the actual location and the predicted location; And updating one or more variables for the extended Kalman filter based on the error. The step of applying the encoder data comprises calculating the wafer position every 0.5 milliseconds. The predicted position of the wafer includes the center of the wafer. The predicted position of the wafer includes the radius of the wafer.

또 다른 측면에서, 본 발명에 따른 장치는, 하나 이상의 웨이퍼 통로로 모양 및 크기가 정혀진 복수의 입구를 가지는 내부 챔버; 상기 내부 챔저 내의 웨이퍼를 스캔하기 위해 배치된 접촉 이미지 센서; 상기 웨이퍼를 핸들링 하기 위한 엔드 이펙터를 포함하는 내부 챔버 내의 로보트로서, 상기 로보트는 상기 접촉 이미지 센서의 측정 볼륨 내로 상기 웨이퍼를 이동시킴으로써 상기 웨이퍼의 이미지를 획득하는 것이 특징인 로보트; 그리고 상기 웨이퍼의 이미지를 처리하고 상기 웨이퍼의 센터를 결정하는 프로세서를 포함한다. In another aspect, an apparatus according to the present invention includes: an inner chamber having a plurality of inlets shaped and sized as one or more wafer passages; A contact image sensor arranged to scan a wafer in the inner chamber; A robot in an interior chamber comprising an end effector for handling the wafer, the robot acquiring an image of the wafer by moving the wafer into a measurement volume of the contact image sensor; And a processor for processing the image of the wafer and determining the center of the wafer.

상기 로보트가 상기 접촉 센서 이미지의 측정 볼륨을 통해 선형적으로 상기 웨이퍼를 이동시킨다. 상기 접촉 이미지 센서가 상기 웨이퍼의 경로에 직각이 되도록 배치된다. 상기 접촉 이미지 센서는 상기 웨이퍼의 경로에 45도 각을 이루도록 배치된다. 상기 로보트가 상기 접촉 이미지 센서의 측정 볼륨을 통해 곡선 경로로 상기 웨이퍼를 이동시킨다. 상기 로보트가 상기 접촉 이미지 센서의 측정 볼륨을 통해 불연속 경로로 상기 웨이퍼를 이동시킨다. 상기 로보트가 상기 접촉 이미지 센서의 측정 볼륨 내에서 상기 웨이퍼를 회전시킨다. 상기 로보트는 상기 접촉 이미지 센서의 측정 볼륨으로 상기 웨이퍼를 들어올린다. 상기 로보트는 상기 웨이퍼를 회전 시키는 엔드 이펙트 상에 회전 척을 포함한다. 상기 회전 척이 180도 및 360도 사이로 회전한다. 상기 엔드 이펙터로부터 상기 접촉 이미지 센서의 측정 볼륨으로 상기 웨이퍼를 들어 올리는 회전 척을 더 포함한다. 상기 접촉 이미지 센서가 길이면에서 300mm 이상이다. 상기 접촉 이미지 센서가 상기 웨이퍼의 지름을 초과하는 길이는 가진다. 상기 접촉 이미지 센서가 상기 내부 구조에 대한 복수의 입구 중 하나에 배치된다. 복수의 접촉 이미지 센서를 더 포함하고, 상기 복수의 접촉 이미지 센서 각각은 상기 내부 구조에 대한 복수의 입구 중 하나에 위치한다. 상기 접촉 이미지 센서가 상기 내부 구조의 센터를 가로지르도록 배치된다. 제 2 접촉 이미지 센서를 더 포함하고, 상기 접촉 이미지 센서 및 상기 제 2 콘택 이미지 센서가 동일 선상에 위치한다. 상기 접촉 이미지 센서 및 상기 제 2 접촉 이미 센서가 상기 내부 구조에 대한 복수의 입구 중 하나에 위치한다. 이 장치는 상기 내부 구조에 대한 복수의 입구 각각에 위치한 복수의 동일선상의 접촉 이미지 센서 쌍을 포함할 수 있다. 이 장치는 동일선상의 제 2 접촉 이미지 센서 쌍을 포함할 수 있다. 상기 동일선상의 제 2 접촉 이미지 센서 쌍이 상기 내부 구조의 센터를 가로지르도록 배치된다. 상기 복수의 입구가 네 개의 입구를 포함하 수 있다. 상기 복수의 입구가 여덟 개의 입구를 포함할 수 있다. 상기 프로세서가 상기 웨이퍼 상에 정렬 노치를 추가로 식별할 수 있다. 상기 프로세서가 상기 웨이퍼의 반지름을 추가로 결정할 수 있다.The robot moves the wafer linearly through the measurement volume of the touch sensor image. The contact image sensor is disposed so as to be perpendicular to the path of the wafer. The contact image sensor is disposed at an angle of 45 degrees in the path of the wafer. The robot moves the wafer in a curved path through the measurement volume of the contact image sensor. The robot moves the wafer in a discontinuous path through the measurement volume of the contact image sensor. The robot rotates the wafer within the measurement volume of the contact image sensor. The robot lifts the wafer with the measurement volume of the contact image sensor. The robot includes a rotary chuck on an end effect that rotates the wafer. The rotary chuck rotates between 180 degrees and 360 degrees. And a rotation chuck for lifting the wafer from the end effector to a measurement volume of the contact image sensor. And the contact image sensor is at least 300 mm long. The contact image sensor has a length exceeding the diameter of the wafer. The contact image sensor is disposed at one of the plurality of inlets for the internal structure. Further comprising a plurality of contact image sensors, each of the plurality of contact image sensors being located at one of a plurality of inlets for the interior structure. The contact image sensor is disposed across the center of the internal structure. Further comprising a second contact image sensor, wherein the contact image sensor and the second contact image sensor are collinearly positioned. Wherein the contact image sensor and the second contact imager sensor are located at one of the plurality of inlets for the internal structure. The apparatus may comprise a plurality of collinear contact image sensor pairs located at each of the plurality of inlets for the internal structure. The apparatus may include a second pair of contact image sensors in a collinear fashion. The collinear second contact image sensor pairs are arranged to cross the center of the internal structure. The plurality of inlets may include four inlets. The plurality of entrances may include eight entrances. The processor may further identify an alignment notch on the wafer. The processor can further determine the radius of the wafer.

또 다른 측면에서, 본 발명에 따른 방법은 로보트 웨이퍼 핸들러의 내부 구조로부터 이미지 데이터를 캡쳐하기 위해 접촉 이미지 센서를 배치시키는 단계; 이미지를 획득하도록 상기 접촉 이미지 센서가 웨이퍼의 일부 이상의 부분을 지나가는 단계; 그리고 상기 이미지에 기반하여 상기 웨이퍼의 센터를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 접촉 이미지 센서가 상기 웨이퍼의 일부 이상의 부분을 지나가는 단계는 상기 접촉 이미지 센서의 측정 볼륨을 통하여 상기 웨이퍼를 선형적으로 이동시키는 단계를 포함한다.In another aspect, a method according to the present invention includes positioning a contact image sensor to capture image data from an internal structure of a robotic wafer handler; The contact image sensor passing over at least a portion of the wafer to obtain an image; And determining a center of the wafer based on the image. The step of the contact image sensor passing over at least a portion of the wafer includes linearly moving the wafer through a measurement volume of the contact image sensor.

또 다른 측면에서 본 발명에 따른 장치는 로보트 챔버 내에 로보트 암으로서, 상기 로보트 암은 웨이퍼를 핸들링 하기 위한 엔드 이펙터를 포함하는 것이 특징인 로보트 암; 그리고 상기 로보트 챔버의 내부 구조 내에 전하-결합 소자(charge-coupled device)로 이루어진 선형 어레이를 포함하되, 상기 선형 어레이는 상기 로보트 챔버 내의 하나 이상의 사전지정된 위치에 측정 볼륨으로부터 이미지 데이터를 획득하기 위해 배치된다. In another aspect, an apparatus according to the present invention is a robot arm in a robot chamber, said robot arm comprising an end effector for handling a wafer; And a linear array of charge-coupled devices within the internal structure of the robot chamber, wherein the linear array is arranged to acquire image data from a measurement volume at one or more pre-designated locations in the robot chamber do.

이 장치는 상기 선형 어레이를 조명하는 외부 조명원을 포함할 수 있다. 상기 선형 어레이에 유도성 전원을 공급하는 무선 전력 커플링을 포함할 수 있다. 상기 선형 어레이를 이용하여 무선으로 데이터를 교환하기 위한 무선 송수신기를 포함할 수 있다. 상기 무선 송수신기가 로보트 챔버 외부에 배치될 수 있다. 상기 데이터가 이미지 데이터를 포함한다. 상기 선형 어레이가 전하-결합 소자로 이루어진 1-바이-n 어레이이다. 상기 선형 어레이가 전하-결합 소자로 이루어진 이차원 어레이를 포함한다. 이 장치는 상기 내부 구조 내에 서로 다른 위치에서 이미지 데이터를 각각 캡쳐하는 복수의 선형 어레이를 포함할 수 있다. 상기 로보트 암이 상기 선형 어레이의 측정 볼륨 내의 상기 웨이퍼를 회전시키는 엔드 이펙터 상에 척을 포함한다. 상기 로보트 암이 상기 선형 어레이의 측정 볼륨으로 상기 웨이퍼를 들어올린다. 상기 척이 180도 및 360도 사이에서 회전한다. 이 장치는 상기 엔드 이펙터로부터 상기 선형 어레이의 측정 볼륨으로 상기 웨이퍼를 들어올리는 회전 척을 포함할 수 있다. 이 장치는 상기 이미지 데이터를 사용하여, 상기 웨이퍼의 센터를 결정하는 프로세서를 포함할 수 있다. 이 장치는 상기 이미지 데이터를 사용하여, 상기 웨이퍼의 반지름을 결정하는 프로세서를 포함할 수 있다. 이 장치는 상기 이미지 데이터를 사용하여, 상기 웨이퍼 상의 정렬 노치를 식별하는 프로세서를 더 포함할 수 있다. The apparatus may include an external illumination source for illuminating the linear array. And a wireless power coupling to provide inductive power to the linear array. And a wireless transceiver for wirelessly exchanging data using the linear array. The wireless transceiver may be located outside the robot chamber. The data includes image data. The linear array is a 1-by-n array of charge-coupled devices. The linear array includes a two-dimensional array of charge-coupled devices. The apparatus may include a plurality of linear arrays each capturing image data at different locations within the internal structure. The robot arm includes a chuck on an end effector that rotates the wafer within a measurement volume of the linear array. The robot arm lifts the wafer with the measurement volume of the linear array. The chuck rotates between 180 degrees and 360 degrees. The apparatus may include a rotating chuck for lifting the wafer from the end effector to a measurement volume of the linear array. The apparatus may include a processor for determining the center of the wafer using the image data. The apparatus may include a processor for determining the radius of the wafer using the image data. The apparatus may further comprise a processor for identifying the alignment notch on the wafer using the image data.

다른 측면에서, 본 발명에 따른 장치는 웨이퍼를 핸들링하기 위한 엔드 이펙터를 포함하는, 로보트 챔버 내의 로보트 암; 그리고 상기 엔드 이펙터에 놓인 웨이퍼로부터 에지 데이터를 캡쳐하도록 배치된 상기 엔드 이펙터 상의 전형 결합 소자의 선형 어레이를 포함한다. In another aspect, an apparatus according to the present invention includes a robot arm in a robot chamber, the robot arm including an end effector for handling a wafer; And a linear array of typical engaging elements on the end effector arranged to capture edge data from a wafer placed in the end effector.

이 장치는 상기 선형 어레이를 조명하는 외부 조명원을 포함할 수 있다. 이 장치는 상기 선형 어레이에 유도성 전원을 공급하는 무선 전력 커플링을 포함할 수 있다. 이 장치는 상기 선형 어레이를 이용하여 무선으로 데이터 교환을 하기 위한 무선 송수신기를 포함할 수 있다. 상기 무선 송수신기가 상기 로보트 챔버의 외부에 배치된다. 상기 선형 어레이가 전하-결합 소자로 이루어진 1-바이-n 어레이이다. 상기 선형 어레이가 전하-결합 소자로 이루어진 이차원 어레이를 포함한다. 상기 로보트 암이 상기 선형 어레이의 측정 볼륨 내의 상기 웨이퍼를 회전시키는 엔드 이펙터 상에 척을 포함한다. 이 장치는 상기 엔드 이펙터로부터 상기 웨이퍼를 들어 올리며, 상기 선형 어레이의 측정 볼륨 내의 웨이퍼를 회전시키는 회전 척을 포함한다. 이 장치는 상기 에지 데이터를 사용하여, 상기 웨이퍼의 센터를 결정하는 프로세서를 포함할 수 있다. 이 장치는 상기 에지 데이터를 사용하여, 상기 웨이퍼의 반지름을 결정하는 프로세서를 포함할 수 있다. 이 장치는 상기 엔드 이펙터의 표면 상의 복수의 위치로부터 에지 데이터를 캡쳐 하도록 배치된 복수의 선형 어레이를 더 포함할 수 있다.The apparatus may include an external illumination source for illuminating the linear array. The apparatus may include a wireless power coupling that provides inductive power to the linear array. The apparatus may include a wireless transceiver for wirelessly exchanging data using the linear array. The radio transceiver is disposed outside the robot chamber. The linear array is a 1-by-n array of charge-coupled devices. The linear array includes a two-dimensional array of charge-coupled devices. The robot arm includes a chuck on an end effector that rotates the wafer within a measurement volume of the linear array. The apparatus includes a rotating chuck that lifts the wafer from the end effector and rotates the wafer within the measurement volume of the linear array. The apparatus may include a processor for determining the center of the wafer using the edge data. The apparatus may include a processor that uses the edge data to determine a radius of the wafer. The apparatus may further comprise a plurality of linear arrays arranged to capture edge data from a plurality of locations on the surface of the end effector.

본 발명이 온전히 이해되고 실질적인 효과를 내기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예(이에 제한되는 것은 아님)를 첨부된 도면을 참조하여, 이하에서 설명한다.
도 1은 본 발명에 따라, 웨이퍼의 위치를 검출하기 위해 8 개의 센서를 포함하는 웨이퍼 핸들링 모듈을 나타내는 상면도이다.
도 2는 웨이퍼의 위치를 검출하기 위해 4 개의 센서를 포함하는 웨이퍼 핸들링 모듈을 나타내는 상면도이다.
도 3은 웨이퍼 센터 검색을 위한 일반화된 공정을 나타내는 도면이다.
도 4는 칼만(Kalman) 필터를 이용하는 웨이퍼 검출 공정을 나타내는 도면이다.
도 5는 선형 이미지 센서를 포함하는 장치를 나타내는 도면이다.
도 6은 선형 웨이퍼 모션을 이용하는 웨이퍼 센터 검색에 사용되는 접촉 이미지 센서를 나타내는 상면도이다.
도 7은 곡선 웨이퍼 모션을 이용하는 웨이퍼 센터 검색에 사용되는 접촉 이미지 센서를 나타내는 상면도이다.
도 8은 회전 웨이퍼 모션을 이용하는 웨이퍼 센터 검색에 사용되는 접촉 이미지 센서를 나타내는 상면도이다.
도 9는 선형 웨이퍼 모션을 이용하는 웨이퍼 센터 검색에 사용되는 한 쌍의 선형 CCD 어레이를 나타내는 도면이다.
도 10은 회전 웨이퍼 모션을 이용하는 웨이퍼 센터 검색에 사용되는 단일 CCD 어레이를 나타내는 도면이다.
도 11은 복합 웨이퍼 모션을 이용하는 웨이퍼 센터 검색에 사용되는 네 개의 CCD 어레이를 나타내는 도면이다.
도 12는 로보트 암 및 이펙터(effector) 상의 CCD 센서를 나타내는 도면이다.
도 13은 회전 척을 이용하는 이펙터 상의 단일 CCD 센서를 나타내는 도면이다.
도 14는 로보트 핸들링 모듈 내의 단일 CCD를 나타내는 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In order that the invention may be fully understood and its practical effect, preferred embodiments of the invention, but not limited thereto, are described below with reference to the accompanying drawings.
1 is a top view of a wafer handling module including eight sensors for detecting the position of a wafer, in accordance with the present invention;
2 is a top view showing a wafer handling module including four sensors for detecting the position of the wafer.
3 is a diagram illustrating a generalized process for wafer center search.
4 is a diagram illustrating a wafer detection process using a Kalman filter.
5 is a diagram showing an apparatus including a linear image sensor.
6 is a top view showing a contact image sensor used for wafer center search using linear wafer motion;
7 is a top view showing a contact image sensor used for wafer center search using curved wafer motion.
8 is a top view showing a contact image sensor used for wafer center search using rotating wafer motion.
9 is a diagram showing a pair of linear CCD arrays used for wafer center search using linear wafer motion.
10 is a diagram showing a single CCD array used for wafer center search using rotating wafer motion.
11 is a diagram showing four CCD arrays used for wafer center search using multiple wafer motion.
12 is a view showing a CCD sensor on a robot arm and an effector.
13 is a view showing a single CCD sensor on an effector using a rotary chuck.
14 is a diagram showing a single CCD in a robot handling module.

이하에서, 첨부된 도면 및 실시예와 함께 본 발명을 상세히 설명한다.In the following, the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and examples.

이하에 사용된 "웨이퍼"란 용어는 모든 기판 및 반도체 제조 시스템에서 다뤄질 수 있는 모든 다른 물질에 대한 축약어이다. 다음의 설명이 웨이퍼에 적용되며, 여러 실시예에 사용되는 웨이퍼를 나타내나, 다양한 다른 대상물이 반도체 설비에서 다뤄질 수 있으며, 이는 제조 웨이퍼, 테스트 웨이퍼, 세정 웨이퍼, 교정(calibration) 웨이퍼 등을 포함하며, 마찬가지로 정사각형 또는 직사각형 기판과 같은 다양한 모양을 가지는 기판을 포함하는 다른 종류의 기판(예를 들면, 레티클, 자기 헤드, 플랫 패널 등)을 포함할 수 있다. 다른 의미가 명백하게 제공되거나 내용에 의해 명확한 경우가 아니면, 모든 이러한 워크피스(workpieces)가 이 명세서에 사용된 "웨이퍼"란 용어의 범위 내에 포함된다.The term "wafer" used below is an abbreviation for all substrates and all other materials that may be handled in a semiconductor manufacturing system. The following description applies to wafers and refers to the wafers used in various embodiments, but a variety of other objects may be covered in the semiconductor facility, including manufacturing wafers, test wafers, cleaning wafers, calibration wafers, (E.g., a reticle, a magnetic head, a flat panel, etc.) including a substrate having various shapes such as a square or rectangular substrate. All such workpieces are included within the scope of the term "wafer " used in this specification unless the context clearly dictates otherwise.

도 1은 전송 로보트 핸들링 모듈의 상면도이다. 모듈(110)에서, 실질적으로 둥근 웨이퍼(120)가 로보트(도시되지 않음, 중심 축(160)을 가짐)에 의해 취급될 수 있으며, 동시에 센서가 웨이퍼(120)의 존재(또는 부재)를 검출한다. 일반적으로, 모듈(110)은 실질적으로 원형인 내부구조(interior)를 가진다. 이 원형 내부구조(170)는 모듈(110)에 대한 다양한 입구(도시되지 않음) 사이에서 웨이퍼 및 로봇의 회전에 충분히 적합한 반지를 가진다. 추가적인 공간이 제공될 수 있으며, 모양은 웨이퍼의 이동을 도울 수 있는 어떠한 기하학적 형태일 수 있으나, 일반적으로 원형의 모양이 모듈(110) 및 다른 관련 하드웨어에 의해 유지되는 진공 환경 내의 부피를 최소화한다는 현저한 이점을 제공한다.1 is a top view of a transfer robot handling module. In the module 110, a substantially round wafer 120 can be handled by a robot (not shown, having a central axis 160), while at the same time the sensor detects the presence (or absence) of the wafer 120 do. Generally, the module 110 has an interior that is substantially circular. The circular inner structure 170 has a ring sufficiently suitable for rotation of the wafer and the robot between various inlets (not shown) for the module 110. Additional space may be provided and the shape may be any geometric shape that may assist in the movement of the wafer but it is generally understood that the shape of the circle minimizes the volume within the vacuum environment maintained by the module 110 and other associated hardware This provides the advantage.

또한 일반적으로, 둘 이상의 입구(entrances)가, 모듈(110) 외부로 웨이퍼(120)을 배치하거나 인출하는데 필요한 로보트 암의 임의의 부분과 함께 웨이퍼(120)가 통과할 수 있도록 모양이 형성되고 크기가 정해진 모듈에 제공된다. 일반적으로, 각 입구의 크기는 단일 웨이퍼를, 핸들링 중에 입구를 통과해야만 하는 엔드 이펙터(end effector) 및 로보트의 다른 부분과 함께, 수용할 만큼 충분히 넓고 길다. 이러한 크기는 로보트가 웨이퍼를 각 입구의 중심을 직선적으로 통과하도록 이동시킴으로써 최적화되며, 진공 환경 내에 가치있는 볼륨(volume)을 효과적으로 보전한다. 반도체 웨이퍼는 일반적으로 산업 표준에서 제공된 바와 같이 실절적인 원의 형태를 가진다. 이러한 웨이퍼는 또한 프로세스 중에 회전 정렬을 지속하기 위한 노치를 포함하며, 그리고 이하에서 더 상세히 설명할 바와 같이, 이러한 노치(notch)를 식별하거나 검출하는 것은 웨이퍼 센터 검출 중에 추가 프로세스를 필요로 할 수 있다. 그러나, 더 일반적으로는 웨이퍼가 다양한 모양 및/또는 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 300nm가 현재 웨이퍼에 대해 일반적인 크기이나, 반도체 제조 공정에 대한 새로운 기준은, 웨이퍼에 대해 400nm 이상의 크기를 제공하고 있다. 나아가, 특정한 기판은 플랫 패너에 사용되는 직사각 기판과 같이 다른 모양을 가진다. 따라서, 웨이퍼 핸들링을 위해 고안된 구성요소(및 공간)의 모양 및 크기가 변경될 수 있으며, 본 발명이 속하는 분야의 기술자는 특정한 웨이퍼 크기에 대해 입구와 같은 구성요소를 적용시키는 방법을 이해할 수 있다.Also, generally, two or more entrances are formed to allow the wafer 120 to pass therethrough, along with any portion of the robotic arm needed to place or pull the wafer 120 out of the module 110, Is provided to the determined module. Generally, the size of each inlet is wide and long enough to accommodate a single wafer, along with the end effector and other parts of the robot that must pass through the inlet during handling. This size is optimized by the robot moving the wafer linearly through the center of each inlet, effectively preserving the valuable volume within the vacuum environment. Semiconductor wafers generally have the form of an odd circle as provided in industry standards. Such wafers also include notches for continuing rotational alignment during the process, and as will be described in greater detail below, identifying or detecting such notches may require additional processing during wafer center detection . However, more generally, the wafer may have various shapes and / or sizes. For example, 300 nm is a common size for current wafers, but a new standard for semiconductor manufacturing processes provides a size over 400 nm for wafers. Furthermore, certain substrates have different shapes, such as rectangular substrates used in flat panners. Thus, the shape and size of the components (and spaces) devised for wafer handling can vary, and one skilled in the art can understand how to apply components, such as entrances, to a particular wafer size.

일 실시예에서, 모듈(110)은 네 개의 입구(entrances)를 포함하고, 모듈(100)의 각 측면에 하나씩 존재한다. 모듈(110)은 또한 두 개 또는 세 개와 같은 다른 개수의 입구를 포함할 수 있다. 나아가, 정사각 모듈(110)이 표현되었으나, 모듈(110)은 직사각형이나 육각형, 칠각형, 팔각형 등과 같은 일반적인 다각형과 같은, 다른 모양(클러스터 프로세스에 일반적으로 사용됨)을 가질 수 있다. 직사각형 모양은 하나의 측면에 여러개의 입구를 포함할 수있으며, 일반적인 다각형은 각 측면에 하나의 입구를 포함한다. 따라서, 각 측면에 하나의 입구를 가지는 정사각 모듈(110)이 반도체 제조 공정에 유용한 공통적인 장치이나, 많은 다른 모양이 제조 설비에서 사용하기 위해 적합게 적용될 수 있으며, 이 명세서의 범위 내에 포함된다.In one embodiment, the module 110 includes four entrances, one on each side of the module 100. The module 110 may also include a different number of entrances, such as two or three. Further, while the square module 110 has been represented, the module 110 may have other shapes (commonly used in cluster processes), such as general polygons such as rectangles or hexagons, hexagons, octagons, and the like. A rectangular shape may include multiple entrances on one side, and a typical polygon includes one entrance on each side. Thus, a square device 110 having one inlet on each side is a common device useful for semiconductor manufacturing processes, and many other shapes may be suitably adapted for use in manufacturing facilities and are within the scope of this specification.

표현한 바와 같이, 센서는 로보트의 중심 축(160)에 관하여 중앙에 배치된 두 개의 정사각 어레이(141, 142)로 정렬된 8개의 센서(131-138)를 포함할 수 있다. 센서는 이러한 센서 중 네 개(131-134)가 제 1 내부 어레이(142)를 형성하도록 배치되며, 나머지 센서 네 개(135-138)가 제 2 외부 어레이(141)를 형성하도록 배치된다. 이러한 센서의 레이아웃은 도 1을 참조하면 잘 이해할 수 있으며, 다른 특징의 레이아웃이 다음과 같이 설명된다. 두 개의 동심 정사각 어레이(141, 142)가 배치되어, 꼭지점이 내부 어레이(142) 및 외부 어레이(141)로부터 센서들의 쌍(150)을 형성한다. 어레이(141, 142)는 나아가 순환적으로 배치되어, 두 개의 정사각 어레이(141, 142)의 반대 꼭지점으로부터 이러한 네 개의 센서가 동일 선상에 위치하며, 내부 구조(170)의 중심(센터) 또는 로보트의 중심축(160)을 교차하는 선(라인)을 형성한다. 이러한 최종 제한이 반드시 필요한 것은 아니다. 즉, 로보트가 하나 이상의 축을 포함할 수 있으며, 로보트는, 내부 구조(170)의 중심에서 축을 필요로하지 않는 다양한 회전 이동에 적합하게 변형될 수 있다. 그러나, 위에 설명한 레이아웃이 360도의 이동 자유도를 제공하는 로보트 핸들러에 대해 일반적인 실질적인 레이아웃이다. 웨이퍼(120)가 처음으로 입구 중 하나로부터 내부 구조(170)(이는 일반적으로 각 측면의 중심에 배치됨)로 입력(또는 인출)되는 경우에, 내부 어레이(142)로부터 두 개의 센서가 웨이퍼를 검출할 수 있고, 외부 어레이(141)로부터 두 개의 센서가 어느 한 쪽 측면상의 웨이퍼(123)의 지름의 바로 바깥쪽으로 배치된다. 이러한 방식으로, 각 입구에 대해 단지 두 개의 센서의 비(ratio)를 유지하고, 웨이퍼(120)가 내부 구조(170)에 존재하는 모든 경우에 둘 이상의 센서가 웨이퍼(120)를 검출하며, 하나 이상의 센서는 내부 구조(170) 내의 웨이퍼(120)의 회전 움직임을 즉시 검출한다. 뛰어난 효과로서, 이러한 구조는 또한, 모듈(110) 및 센서(131-138)가 전력을 공급 받는 경우에도, 예를 들면 웨이퍼 위치에 관한 사전 데이터가 없는 상태인 전력 오류 상태 후에도, 내부 구조 내에 웨이퍼가 존재하는지 여부를 항상 검출할 수 있도록 한다. As shown, the sensor may include eight sensors 131-138 aligned with two square arrays 141, 142 disposed centrally with respect to the central axis 160 of the robot. The sensors are arranged such that four of these sensors 131-134 form a first internal array 142 and four of the remaining sensors 135-138 form a second external array 141. [ The layout of such a sensor is well understood with reference to FIG. 1, and the layout of other features is described as follows. Two concentric square arrays 141 and 142 are arranged such that the vertices form a pair of sensors 150 from the inner array 142 and the outer array 141. The arrays 141 and 142 are further arranged cyclically such that the four sensors from the opposite vertexes of the two square arrays 141 and 142 are collinear and are positioned at the center of the internal structure 170, (Line) intersecting the central axis 160 of the first substrate 110. [ This final restriction is not necessary. That is, the robot may include more than one axis, and the robot may be modified to accommodate various rotational movements that do not require an axis at the center of the internal structure 170. However, the layout described above is a general practical layout for a robot handler that provides 360 degrees of freedom of movement. When the wafer 120 is first input (or withdrawn) from one of the inlets to the inner structure 170 (which is generally centered on each side), two sensors from the inner array 142 detect the wafer And two sensors from the outer array 141 are disposed just outside the diameter of the wafer 123 on either side. In this manner, the ratio of only two sensors is maintained for each inlet, and in all cases where the wafer 120 is in the internal structure 170, more than one sensor detects the wafer 120, The above sensor immediately detects the rotational movement of the wafer 120 within the internal structure 170. As an excellent effect, this structure also allows the wafer 110 to be held within the internal structure even after the module 110 and the sensors 131-138 are powered, for example, even after a power failure condition, It is possible to always detect whether or not there is a < / RTI >

5, 6, 7, 8개, 또는 그 의상의 입구를 가지는 모듈에 유사한 장치가 제공될 수 있다. 일반적으로, 각 입구는 각 측면에 두 개의 센서를 포함할 수 있으며, 여기서 제 1 센서는 입구로부터 내부 구조로 완저히 이동되었을 때웨이퍼를 검출하도록 배치되며, 제 2 센서는 웨이퍼의 지름를 바로 바깥으로 배치된다. 이러한 실시예에서, 내부 및 외부 어레이로부터의 각 쌍의 센서가 이웃한 입구, 즉 어느 한 측면에 위치한, 바로 인접한 입구와 공유될 수 있다.A similar arrangement may be provided for modules having 5, 6, 7, 8, or the entrance of the garment. Generally, each inlet may include two sensors on each side, wherein the first sensor is arranged to detect the wafer when it is completely moved from the inlet to the internal structure, and the second sensor is located just outside the diameter of the wafer . In this embodiment, each pair of sensors from the inner and outer arrays can be shared with neighboring entrances, i.e., immediately adjacent entities located on either side.

도 1은 센서(131-138)로 이루어진 구체적인 장치를 나타내나, 적합한 센서 소자 및 배치를 결정하는 데 다른 기준이 사용될 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼가 스테이어션으로부터 인출되어 다른 스테이션으로 배치되는 이동 시퀀스 중에, 센서 배치가 웨이퍼의 가장자리 주위로 넷 이상의 포인트를 제공하는 것이 효과적이다. 센터와 반지름을 예측하는데 사용되는 세 개의 포인로 이우러진 그룹은 어느 것이나 셋 이상의 포인트 사이의 60 도보다 크고, 어느 중심과 반지름을 결정하는데 사용되는 임의의 세 개의 포인트 사이의 180도보다 큰 각을 가질 수 있다 (즉, 180도의 섹션은 그 에지를 정의하는 포인트가 부족하지 않음). 여분의 포인트는 직접적인 계산을 통해 예측을 향상시키는데 또는 계산 원(calculate circle)을 확인하는데 효과적으로 사용될 수 있다. 센서는, 센서를 신뢰성 있게 그리고 반복적으로 동작시킬 수 있는 기준 마킹(fiducial marking)과 함께, 로보트 암의 링크의 스윙 반지를 내에 배치되는 것이 효과적이다.Figure 1 shows a specific device consisting of sensors 131-138, but other criteria can be used to determine suitable sensor elements and placement. For example, during a movement sequence in which a wafer is drawn out of the stasis and placed into another station, it is effective for the sensor arrangement to provide at least four points around the edge of the wafer. The group of three pointers used to predict the center and the radius is greater than 60 degrees between any three or more points and is greater than 180 degrees between any three points used to determine the center and radius (I.e., a 180 degree section does not lack the point defining the edge). Extra points can be used effectively to improve predictions through direct calculations or to identify a calculate circle. It is effective that the sensor is disposed within the swing ring of the link of the robot arm, with fiducial marking capable of reliably and repeatedly operating the sensor.

센서 장치는 또한 특정한 엔드 이펙터(end effector)에 적용될 수 있다. 예를 들면, 포크-타입 엔트 이펙트는 측면 에지 주변으로 웨이퍼를 지지한다. 그러나 정면에서는 지지하지 않는다. 일반적인 웨이퍼 크기에 대하여, 이는 포크(fork)의 중간에 250nm 너비 영역을 남긴다. 그러나, 측면 에지 중 어느 것도 검출에 사용될 수 없다. 패들-타입(paddle-type) 엔드 이펙터에 대하여, 선형 확장의 중심 라인을 벌리는 센터(150nm)가 센서 배치를 위해 개방된다. 그러나 로보트 암의 손목을 향하는 웨이퍼의 뒷면 엔드(end, 끝단)가 엔드-이펙터에 의해 센서로부터 완전히 하단될 수 있다.The sensor device may also be applied to a particular end effector. For example, a fork-type ent effect carries the wafer around the lateral edge. However, it is not supported from the front. For a typical wafer size, this leaves a 250 nm wide area in the middle of the fork. However, none of the side edges can be used for detection. For a paddle-type end effector, the center (150 nm) opening the centerline of the linear extension is opened for sensor placement. However, the rear end of the wafer facing the wrist of the robot arm can be completely lowered from the sensor by the end-effector.

센서(131-138)는 일반적으로 내부 구조(170) 내의 사전지정된 위치에서 웨이퍼의 존재를 검출하도록 동작한다. 이하에 사용된 바와 같이, 존재의 검출 동작은 웨이퍼의 부재 및 존재 간의 변화를 검출하는 것과 마찬가지로 부재를 검출하는 동작을 포함한다. 웨이퍼가 존재시 광원을 향해 광원이 다시 반사되는 반사 기술 또는 웨이퍼 존재시 광원과 센서 사이의 빔이 파괴되는 빔-브레이킹 기술과 같은 많은 수의 기술이, 광학 센서를 포함하는 이러한 타입의 검출 동작에 적절히 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 센서(131-138)가, 자동 초점 포토 다이오드 검출기(설치 동작시 정렬을 편리하게 함) 포함하는 발광 다이오드 또는 레이저 광원을 이용한다. 위에 설명된 센서는 사전지정된 위치에 웨이퍼의 존재를 검출하기 위한 하나의 비용 효과적인 해결책이나, 다른 센서 기술이 진공 반도체 환경에 적용될 수 있도록 마찬가지로 사용 및 제공될 수 있다. 이는 예를 들면, 수중 음파 탐지기(sonar), 레이더 또는 다른 전자기 또는 거리 또는 위치 감지 기술을 포함할 수 있다.The sensors 131-138 are generally operative to detect the presence of a wafer at a pre-designated location within the internal structure 170. As used below, the detecting operation of presence includes an operation of detecting a member as well as detecting a change between absence and presence of the wafer. Many techniques, such as a reflection technique in which the light source is reflected back toward the light source in the presence of the wafer or a beam-breaking technique in which the beam between the light source and the sensor is destroyed in the presence of the wafer, Can be suitably used. In one embodiment, the sensors 131-138 use a light emitting diode or laser light source that includes an autofocus photodiode detector (which facilitates alignment during installation operations). The sensor described above can be used and provided in a similar manner so that one cost effective solution for detecting the presence of a wafer in a predefined position or other sensor technology can be applied to the vacuum semiconductor environment. This may include, for example, sonar, radar or other electromagnetic or distance or position sensing technology.

내부 어레이(142)와 외부 어레이(141) 사이의 거리, 또는 그 내부의 각 쌍의 센서(150) 사이의 거리가 시스템에 의해 취급될 웨이퍼의 크기에 의해 일반적으로 결정될 것이다. 일 실시예에서, 센서의 위치는 더 크거나 더 작은 어레이를 형성하도록 조절될 수 있으며, 동시에 위에서 설명된 선형 및 대각선 관계를 유지한다. 이러한 방식으로, 모듈(110)이 서로 다른 크기의 웨이퍼에 쉽게 적용될 수 있다.The distance between the inner array 142 and the outer array 141, or the distance between each pair of sensors 150 therein, will generally be determined by the size of the wafer to be handled by the system. In one embodiment, the positions of the sensors can be adjusted to form larger or smaller arrays, while maintaining the linear and diagonal relationships described above. In this way, the module 110 can be easily applied to wafers of different sizes.

일반적인 동작 중에, 센서(131-138)는, 원형 모델, 선형 모델(가령, 이하에 설명된 칼만 필터 기술) 또는 다른 적합한 수학적, 신경 네트워크, 귀납적, 또는 다른 기술을 이용하여, 웨이퍼(120)의 센터 위치를 결정하는 데 사용된다. 웨이퍼 위치 또는 센서를 검출하는 방법이 이하에서 더 상세히 설명된다. 일반적으로, 다음의 기술은 센서(131-138)로부터의 데이터 및 로보트 구성요소의 위치에 관련된 데이터를 제공하는 하나 이상의 로보트 핸들러에 대한 인코더로부터의 데이터의 조합을 이용한다. 다음의 설명은 센서 및 인코더 데이터에 집중되나, 시스템 내의 클럭 또는 신호에 의해 검출되는 바와 같은, 시간이 웨이퍼 센터 검색 연산의 명시적 또는 내재적으로 사용될 수도 있다.During normal operation, the sensors 131-138 may detect the position of the wafer 120 using a circular model, a linear model (e.g., the Kalman filter technique described below), or other suitable mathematical, neural network, inductive, It is used to determine the center position. The method of detecting the wafer position or sensor is described in more detail below. In general, the following techniques use a combination of data from the encoder for one or more robot handlers that provide data from sensors 131-138 and data related to the location of the robotics components. The following discussion focuses on sensor and encoder data, but time may be used explicitly or implicitly in wafer center search operations, as detected by a clock or signal in the system.

도 2는 웨이퍼의 위치를 검출하기 위한 네 개의 센서를 포함하는 웨이퍼 핸들링 모듈을 나타내는 상면도이다. 이 실시예에서, 시스템(200)은 각 입구에 대해 단지 하나의 센서(202)를 사용할 수 있다. 센서(202)는 위에 설명된 센서 중 어느 하나일 수 있다. 이 경우에, 센서(202)는 바람직하게는 각 입구에 인접하게 그리고 웨이퍼(204)의 지름 내에 배치되어, 웨이퍼가 입구 중 어느 하나를 지나침에 따라 하나 이상의 에지 검출이 이루어질 수 있다. 표시된 바와 같이, 웨이퍼 핸들링 모듈(210)은 일반적으로 정사각형이며, 네 개의 입구를 포함하고, 각 입구는 이와 관련된 하나의 센서(202)를 포함한다.Figure 2 is a top view of a wafer handling module including four sensors for detecting the position of the wafer. In this embodiment, the system 200 can use only one sensor 202 for each inlet. The sensor 202 may be any of the sensors described above. In this case, the sensor 202 is preferably positioned adjacent each entrance and within the diameter of the wafer 204 so that one or more edge detections can be made as the wafer passes over any of the entrances. As shown, the wafer handling module 210 is generally square and includes four inlets, each entry including one sensor 202 associated therewith.

도 3은 웨이퍼 센터 검색을 위한 일반화된 프로세스를 나타낸다.Figure 3 shows a generalized process for wafer center search.

일반적으로, 로보트 암(가령 위에 설명된 로보트 암 중 어느 하나)가, 반도체 제조 공정중에 하나의 위치에서 다른 위치로, 웨이퍼(위에 설명된 웨이퍼 중 어느 하나)를 나르기 위한 여러 동작에 관여될 수 있다. 이는 단계(302)에 나타낸 바와 같이 제 1 위치로부터 웨이퍼를 인출하는 동작, 단계(304)에 나타낸 바와 같이 위에 설명한 모듈 중 어느 하나로 로보트 암을 집어넣은 동작, 단계(306)에 나타낸 바와 같이 모듈에 대한 다른 입구를 향해 로보트 암을 회전시키는 동작, 단계(308)에 나타낸 바와 같이 이러한 입구를 통해 로보트 암을 펼치는 동작, 그리고 단계(310)에 나타낸 바와 같이 제 2 위치에 웨이퍼를 배치시키는 동작을 포함한다. 제 1 및 제 2 위치는 다른 로보트 핸들러, 로드 락(load lock), 버퍼 또는 전송 스테이션, 임의의 타입의 프로세스 모듈, 및/또는 세정, 메트롤로지(metrology), 스캐닝 등과 같은 기본적인 프로세스를 위한 다른 모듈을 포함하는 제조 설비 내에 임의의 위치일 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 프로세스는, 웨이퍼가 설비의 내부 또는 외부로 이동되고 다양한 프로세스 모듈에 의해 처리됨에 따라, 무한정하게 반복될 수 있다. 명시적으로 나타내진 않았으나, 이러한 동작(가령, 입구용 차단 밸브의 내부 구조에 대한 개방 또는 폐쇄, 또는 다양한 자원(resources)에 대한 접근을 위한 내부 구조 내에서의 대기) 중에, 시스템에 의해 다른 단계가 수행될 수 있다. 다양한 로보트 핸들링 동작에 대한 상세한 내용은 공지기술로 잘 알려져 있으며, 이러한 로보트 암 또는 핸들링 기능이 도 3에 나타낸 프로세스를 이용하여 적절히 사용될 수 있다. 이는 로보트 암의 펼침, 삽입 및 회전 동작의 다양한 조합, 로보트 암의 Z-축 이동 및 웨이퍼 핸들링에 유용하게 사용될 수 있는 다른 임의 동작을 포함한다. Generally, a robotic arm (such as any of the robotic arms described above) can be involved in various operations to carry a wafer (any of the wafers described above) from one location to another during a semiconductor manufacturing process . This is the operation of withdrawing the wafer from the first position as shown in step 302, the act of inserting the robotic arm into any of the above described modules as shown in step 304, The act of rotating the robotic arm toward the other entrance to the entrance, the act of unfolding the robotic arm through such an entrance as shown in step 308, and the act of placing the wafer in the second position as shown in step 310 do. The first and second locations may be used for other robotic handlers, load locks, buffers or transfer stations, any type of process module, and / or other processes for basic processes such as cleaning, metrology, scanning, May be in any location within the manufacturing facility that includes the module. As shown in Figure 3, this process can be repeated infinitely as the wafer is moved into or out of the facility and processed by various process modules. While not explicitly shown, during such operations (e.g., opening or closing of the internal structure of the inlet shutoff valve, or waiting in the internal structure for access to various resources) Can be performed. Details of various robot handling operations are well known in the art, and such robotic arms or handling functions may be suitably employed using the process shown in FIG. This includes various combinations of deployment, insertion and rotation operations of the robotic arm, Z-axis movement of the robotic arm, and other optional operations that may be usefully employed in wafer handling.

로보트 암이 단계(302)에 설명된 바와 같은 웨이퍼 핸들링 동작에서 제어되는 동안에, 인코더는 로보트 암의 위치에 관련된 데이터를 제공하거나, 직접적으로 로보트 암의 위치를 제어하는 구동 소자의 위치(회전 방향)을 검출함으로써 데이터를 제공한다. 이러한 데이터는 단계(320)에 나타낸 바와 같은 프로세스를 위해 수신될 수 잇다. 단계(330)에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 센서(로보트 핸들러 내의 사전지정된 위치에 존재하는 웨이퍼의 존재, 부재, 또는 존재 및 부재 사이의 변화를 검출하는, 위에 설명한 센서 중 어느 하나)로부터 센서 데이터가 수신된다. 이러한 센서 동작에 대한 물리적 데이터는, 광학 신호의 존재, 광한 신호의 부재, 광학 신호의 강도 또는 위의 어느 하나를 인코딩하는 이진 신호를 포함하는 다양한 형태로 수신된다.While the robotic arm is being controlled in the wafer handling operation as described in step 302, the encoder provides data relating to the position of the robotic arm, the position (rotational direction) of the driving element directly controlling the position of the robotic arm, Thereby providing data. This data may be received for the process as shown in step 320. [ As shown in step 330, sensor data (any one of the sensors described above, which detects the presence, absence, or presence and absence of a wafer present at a pre-designated location in the robot handler, Is received. The physical data for such sensor operation is received in various forms, including the presence of optical signals, absence of optical signals, intensity of optical signals, or binary signals that encode any of the above.

단계(330)에 나타낸 바와 같이, 인코더 데이터 및 센서 데이터가 , 정렬, 웨이퍼 센서 등과 같은 웨이퍼에 대한 위치 데이터를 계산하는 데 적용될 수 있다. 웨이퍼 위치를 계산하기 위한 다양한 알고리즘의 상세한 내용이 지금부터 제공된다. 명시적으로 도시되진 않았으나, 컨트롤러 또는 웨이퍼 위치를 산출하는 다른 장치가 이러한 데이터를 다양한 방식으로 적용하여 로보트 암의 추가적인 이동을 제어한다. 특히, 이러한 데이터는 최종 위치에 웨이퍼의 정확 배치를 위해 사용될 수 있다. 또한 데이터가 저장되고, 동일한 웨이퍼가 추가적인 이동을 위해 인출될 때, 웨이퍼의 위치에 대한 초기 예측으로 사용될 수 있다.As shown in step 330, encoder data and sensor data may be applied to calculate position data for a wafer, such as alignment, wafer sensor, and the like. Details of various algorithms for calculating wafer positions are now provided. Although not explicitly shown, a controller or other device that calculates the wafer position applies this data in various manners to control additional movement of the robotic arm. In particular, such data can be used for accurate placement of the wafer in the final position. It can also be used as an initial estimate of the position of the wafer when the data is stored and the same wafer is pulled out for further movement.

네 개의 입구, 도 2에 도시된 네 개의 센서 실시예에서, 웨이퍼 에지 데이터(단계(330)에서 변화에 따라 획득됨)가 검출된 위치로부터 최종 위치까지 웨이퍼를 이동시키는 데 유용한 전송 경로에 대한 웨이퍼 센터를 결정하는 데 사용된다. 센서 위치, 로보트 위치, 및 최종 배치 위치(가령 프로세스 챔버 또는 로드 락 내)가 세계 좌표계(world coordinate system)에 정의된다. 세계 좌표계는 웨이퍼 핸들링 로보트 모듈을 포함하는 웨이퍼 처리 시스템 내의 이러한 또는 다른 소자들의 관련 위치를 결정한다. 세계 좌표계 시스템은 센서 위치에 관하여 효과적으로 설정될 수 있다. In the four sensor embodiments shown in Fig. 2, four entrances, a wafer (not shown) for the transfer path that is useful for moving the wafer from the position where wafer edge data (obtained in accordance with the change in step 330) It is used to determine the center. The sensor position, robot position, and final position (e.g., in the process chamber or loadlock) are defined in the world coordinate system. The world coordinate system determines the relative location of these or other elements in the wafer processing system including the wafer handling robot module. The world coordinate system can be effectively set with respect to the sensor position.

트레이닝(training)을 통해, 제어기가 로보트 위치 또는 인코더 데이터를, 예를 들면 로보트 엔트 이펙터의 여러 면을 검출하기 위한 센서 데이터 및 인코더로부터의 기록 동시 값(recording concurrent value)를 이용하여 세계 좌표계 시스템과 연관시킨다. 컨트롤러는 따라서 인코더 값을 세계 좌표계에 맵핑하여, 로보트가 이동함에 따른 로보트의 세계 좌표 위치가 알려지도록 한다. 컨트롤러는 마찬가지로 웨이퍼 처리 시스템 내의 다른 소자의 세계 좌표(예를 들면 종착점)를 결정하여, 웨이퍼 처리 시스템의 소자에 관한 세계 좌표 맵을 생성한다. 로보트 위치와 세계 좌표 시스템의 연관 동작은 또한 (또는 대신에) 계측 시설(calibrated fixture) 이나 로보트에 의해 운반된 설치 도구를 이용하여 수동으로 수행될 수 있다. 이전에 설명된 내용은 예시로써 제공된 것이며, 세계 좌표계와 로보트 위치를 연관시키는 기술은 많이 알려져 있으며, 이는 이 명세서 기술된 시스템을 이용하여 더 유용하게 사용될 수 있다. 예를 들면, 센서 기반 세계 좌표계가 하나의 가능한 접근법이나, 유사한 센서 검색 기능이 엔드-이펙터-기반 세계 좌표계를 사용하여 수행될 수 있다.Through training, the controller can use the robot position or encoder data, e.g., sensor data to detect multiple faces of the robot entropy effect, and recording concurrent values from the encoder, Associate. The controller thus maps the encoder value to the world coordinate system so that the world coordinate position of the robot as the robot moves is known. The controller likewise determines the world coordinates (e.g., the end point) of other elements in the wafer processing system to produce a world coordinate map of the elements of the wafer processing system. The associated movement of the robot position and the world coordinate system may also be performed manually (or alternatively) using a calibrated fixture or an installation tool carried by the robot. The foregoing description is provided by way of example, and techniques for associating robot coordinates with world coordinates are well known and may be used more advantageously using the system described herein. For example, a sensor-based world coordinate system may be performed using one possible approach, or a similar sensor search function using an end-effector-based world coordinate system.

로보트 암이 적절히 트레이닝 된 후에, 도 3에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼가 삽입/회전/확장(펼침) 동작을 통해 핸들링 되는 동안, 센서 데이터가 획득된다. 많은 수의 기술이 적합하게 이용되어, 사전지정된 위치를 가지는 복수의 센서에 상부에서 비-선형 경로로 움직이는 웨이퍼의 위치를 결정할 수 있다. 이러한 여러 기술이 예시로서 이하에서 상세히 설명될 것이나 이는 본 발명을 제한하는 것은 아니다.After the robotic arm is properly trained, the sensor data is acquired while the wafer is being handled through an insert / rotate / expand (unfold) operation, as shown in FIG. A large number of techniques are suitably employed to determine the position of a wafer moving from a top to a non-linear path to a plurality of sensors having predefined locations. These various techniques will be described in detail below by way of example, but the present invention is not limited thereto.

웨이퍼의 센터 및 반지름을 예측하기 위해, 세계 좌표 에지 포인트 데이터가 실시간 원 방정식(simultaneous circle equation)에 적용될 수 있다. 이러한 방정식은 매트릭스 형태로 변환될 수 있으며, 소위 유사역행렬(pseudo inverse)가 하나 이상의 최소 제곱 솔루션(least square solution)을 매트릭스로 제공하는 데 사용될 수 있다 (예를 들면, 길버트 스트랭(Academic Press, Inc. 1980)의 선형 대수학 및 그의 응용에 설명됨. 이 책의 전체 내용이 참조문헌으로 포함됨). 이러한 솔루션은 원의 가장자리와 검출된 에지 포인트 사이의 제곱 오차를 최소화한다. 이러한 솔루션으로부터, 센서 위치 및 반지름이 계산될 수 있다. 수학적으로 언급하면, 원에 대한 일반적인 방정식은 다음과 같이 표현된다. To predict the center and radius of a wafer, world coordinate edge point data can be applied to simultaneous circle equations. These equations can be transformed into a matrix form, and a so-called pseudo inverse can be used to provide one or more least square solutions as a matrix (see, for example, Academic Press, Inc. 1980), which is incorporated herein by reference in its entirety). This solution minimizes the square error between the edge of the circle and the detected edge point. From this solution, the sensor position and radius can be calculated. Mathematically speaking, the general equation for a circle is expressed as

Figure 112014021068354-pat00001
Figure 112014021068354-pat00001

이는 다음과 같이 재 공식화될 수 있다.This can be reformulated as follows.

Figure 112014021068354-pat00002
Figure 112014021068354-pat00002

여기서,here,

D ≡ -2 x c , E ≡ -2 y c , F ≡ x c 2 + y c 2 - r 2 이다. D ≡ -2 x c , E ≡ -2 y c , F ≡ x c 2 + y c 2 - r 2 to be.

이러한 원의 원주로부터 n개의 포인트가 주어지면, n 개의 방정식의 매트릭스는 다음과 같다.Given n points from the circumference of these circles, the matrix of n equations is

Figure 112014021068354-pat00003
Figure 112014021068354-pat00003

세 개의 포인트가 존재하면, A 매트릭스는 제곱형이고, 이 솔루션은 A 매트릭스를 다음과 같이 역변환함으로써 표현될 수 있다.If there are three points, the A matrix is squared and this solution can be represented by inversely transforming the A matrix as

Figure 112014021068354-pat00004
Figure 112014021068354-pat00004

세 개 이상의 포인트가 사용되는 경우에, 유사역행렬(pseudo inverse)가 사용되어 위와 같은 문제에 대한 최소 제곱 솔루션을 제공한다. 이는 다음과 같이 표시된다.When three or more points are used, a pseudo inverse is used to provide a least squares solution to the above problem. This is indicated as follows.

Figure 112014021068354-pat00005
Figure 112014021068354-pat00005

이러한 솔루션은 원의 가장자리와 모든 포인트 사이의 제곱 에러를 최소화한다. 벡터(x)에 대한 솔루션으로부터, D, E 및 F에 의해 원형 웨이퍼에 대한 센터 위치 및 예측된 반지름이 계산될 수 있다.This solution minimizes the square error between the edge of the circle and all points. From the solution to the vector (x), the center position and the predicted radius for the circular wafer can be calculated by D, E and F. [

노치 검색(notch detection)을 위해, 계산된 센터로부터 각각의 검출된 포인트까지의 거리가 결정될 수 있으며, 센터 및 반지름이 재 계산된 후에, 바람직한 원형물(적합한 메트릭스를 사용하여)에 적합하지 않은 점은 어느 것이나 제거될 수 있다. 정렬 노치(alignment notch)가, 일부 사전지정된 임계값 또는 허용 오차 이상으로 계산된 원을 벗어나는 검출된 에지 포인트를 식별함으로써 이러한 계산에서 검출 될 수 있다. 센터 검출의 목적을 위해, 이러한 포인트는 제거될 수 있다. 웨이퍼 보다는 로보트 구성요소와 관련되기 쉬운 포인트를 검출(그리고 후속 계산에서 배제)하기 위해, 웨이퍼의 기하학적 형상에 대한 일반적인 정보가 사용될 수도 있다. 일 측면에서, 시스템이 기대(expected) 원주에 인접한 예외(anomaly)(이는 정렬 노치에 기인한 것이기 쉬움)와 기대 원주에서 먼 예외(anomaly)를 구별할 수 있으며, 이에따라 웨이퍼의 회전 정렬이 복구될 수 있다. 일반적으로, 이러한 구별 동작은, 로보트 암이 일반적으로 웨이퍼를 예상치 못하게 존재하도록 하는 반면, 정렬 노치는 예상치 못한 웨이퍼의 부재에 의해 특성화된다는 일반적인 개념과 함께, 변형의 상대적인 규모(magnitude)에 기반한다. For notch detection, the distance from the calculated center to each detected point can be determined, and after the center and radius have been recalculated, the point that is not suitable for the desired circle (using the appropriate metric) Can be removed. An alignment notch can be detected in such calculations by identifying a detected edge point that deviates from a circle calculated above some predefined threshold or tolerance. For the purpose of center detection, these points can be eliminated. General information about the geometry of the wafer may be used to detect (and exclude from subsequent calculations) points that are likely to be associated with the robot components rather than the wafers. In one aspect, the system can distinguish anomaly adjacent to the expected circumference (which is likely due to the alignment notch) and anomaly far from the expected circumference, so that the rotational alignment of the wafer is recovered . Generally, this distinction operation is based on the relative magnitude of the deformation, with the general notion that the robotic arm generally causes the wafer to unexpectedly exist, while the alignment notch is characterized by the absence of an unexpected wafer.

또한, 이동 중에 발생하는 다양한 이벤트(예를 들면, 방사상의 변위, 선형 변위, 또는 엔트 이펙터에 관한 웨이퍼의 단순 또는 복합 이동)이 검출될 수 있으며, 본 발명에 속하는 분야의 기술자에 잘 알려진 기술을 이용하여 검출 및 고려될 수 있다.In addition, various events that occur during the movement (e.g., radial displacement, linear displacement, or simple or complex movement of the wafer with respect to the entrainers) can be detected, and techniques well known to those skilled in the art Can be detected and considered.

웨이퍼 검출과 관련된 많은 수의 기능이 효과적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 이 명세서 디자인된 시스템은 로보트 암에 대한 링크 오프셋을 계산하고, 센서 위치를 계측하며, 광학 센서에 대한 광선 폭을 계측하고, 엔드 이펙터에 대한 웨이퍼 센터 위치를 산출하고, 사전지정된 위치에 웨이퍼가 존재하는지 여부를 감지하고, 슬롯 벨벳 도어가 개방 또는 차단될 때를 결정하고, 프로세스 모듈, 로드 락 및 제조 설비 내의 다른 링크 모듈 내에 웨이퍼를 정확하게 배치시킬 수 있다. 다수의 관련 프로세스 실시예가 이하에 제공된다.A large number of functions related to wafer detection can be effectively performed. For example, the system designed in this specification calculates the link offset for the robotic arm, measures the sensor position, measures the light beam width for the optical sensor, calculates the wafer center position for the end effector, To determine when a slotted velvet door is open or blocked, and to accurately position the wafer within the process module, the loadlock, and other link modules within the fabrication facility. A number of related process embodiments are provided below.

위에 설명한 기술과 다른 적합한 센터 검색 기술과 함께 이용하여, 로보트 핸들러 및 센서가 웨이퍼의 위치를 결정하도록 동작될 수 있다. 일 실시예에서, 시스템은 삽입 동작(단계 304) 및 회전 동작(306) 중에 센서 데이터를 추적하고, 확장(펼침) 동작의 시작(단계 308)에 대한 웨이퍼 센터 계산을 시각한다. 일 실시예에서, 회전 후에, 프로세서가 반지름과 웨이퍼 센터의 각을 동시에 계산할 수 있으며(예를 들면 위에 설명된 최소 제곱법(least square fit)을 사용함), 적합한 세계 좌표계(예, 엔드 이펙터, 모듈 등)에 대한 변환(transformation)에 의해 센서 위치를 계산한다. 이렇게 예측된 반지름이 기대 값과 비교되고, 예외(anomaly)가 검출 및 제거된다. 이후에 에러 벡터가 후속 센서 이동을 위한 이러한 측정값으로부터 유도되고, 웨이퍼에 대한 예상 경로를 수적하도록 적용된다. 따라서, 일 실시예에서, 로보트 핸들러는 삽입 및 회전 동작 중에 센서 데이터를 모으고, 확장 동작 중에 추가적인 센서 데이터를 수집하면서 웨이퍼 위치를 계산한다.With the aid of a suitable center search technique that is different from the techniques described above, the robot handler and sensor can be operated to determine the position of the wafer. In one embodiment, the system tracks sensor data during an insert operation (step 304) and a rotate operation 306 and visualizes wafer center calculations for the start (step 308) of an extended (spread) operation. In one embodiment, after rotation, the processor may simultaneously calculate the radius and the angle of the wafer center (e.g., using a least square fit as described above), and the appropriate world coordinate system (e.g., end effector, module Etc.). ≪ / RTI > This predicted radius is compared to the expected value, and anomaly is detected and removed. An error vector is then derived from this measurement for subsequent sensor movement and applied to estimate the expected path for the wafer. Thus, in one embodiment, the robot handler collects sensor data during insertion and rotation operations, and calculates the wafer position while collecting additional sensor data during the extension operation.

다른 기술이 센터 검색 연산(계산)을 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, (예를 들면, 2 kHz에서 매 0.5 밀리초 마다, 매 50 밀리초 마다 또는 다른 적합한 주기 또는 시간 증분 마다 이루어지는) 실시간 인코더 엡데이트를, 각 센서 이동 이벤트에 대한 시간 데이터와 함께 이용하여, 칼만 필터(Kalman Filter)가 사용될 수 있다. Other techniques may be used for center search operations (calculations). In one embodiment, a real-time encoder update (e.g., every 0.5 milliseconds every 2 milliseconds, every 50 milliseconds, or any other suitable period or time increments), along with time data for each sensor movement event Using this, a Kalman filter can be used.

도 4는 칼만 필터를 사용하는 웨이퍼 센터 검색 방법를 나타낸다. 일반적으로, 단계(330)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 위치를 계산하는 동작이, 웨이퍼 위치를 결정하고 또는 센서 이동을 예측하기 위해 인코더 데이터를 적용하는 칼만 필터를 이용하여 수행될 수 있다. 그러나, 도 3에 도시된 일반적인 방법에 대한 변형 예로서, (센터 검색) 칼만 모델이 주기적으로 업데이트 될 수 있다. 더 구체적으로, 센서 데이터가, 단계(330)에 도시된 바와 같이, 이동 시간 그리고 적절하게, 센서의 식별 및/또는 위치를 포함하는 각 센서 이동시에 센서 데이터가 수신될 수 있다. 이러한 데이터에 기반하여, 단계(410)에 나타낸 바와 같이, 위치에 대한 기대 이동 시간 및 측정된 이동 시간 사이의 에러가 계산된다. 이러한 에러 데이터는 이후에, 단계(420)에 나타낸 바와 같이, 더 정확한 후속 예측을 위해 칼만 필터를 업데이트하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 일반적으로, 실제 검출된 이동(변화)이, 예를 들면 확정된 칼만 필터의 방정식과 같은 센터-검색 모델을 업데이트하는 데 사용되는 반면, 인코더 데이터가 로보트 암의 제어를 위한 웨이퍼 센터 데이터를 제공하는 데 사용된다. 4 shows a wafer center search method using a Kalman filter. Generally, as shown in step 330, the operation of calculating the wafer position may be performed using a Kalman filter that applies encoder data to determine wafer position or predict sensor movement. However, as a variation on the general method shown in FIG. 3, the (center search) Kalman model may be updated periodically. More specifically, the sensor data may be received at each sensor movement, including the movement time and, as appropriate, the identification and / or location of the sensor, as shown in step 330. Based on this data, an error between the expected travel time for the location and the measured travel time is calculated, as shown in step 410. [ This error data can then be used to update the Kalman filter for more accurate subsequent prediction, as shown at step 420. [ Thus, in general, the actual detected movement (change) is used, for example, to update the center-search model, such as the equation of the determined Kalman filter, while the encoder data is used to update the wafer center data for control of the robotic arm Used to provide.

일 예로서, 특정한 위치(Xe, Ye)에 채치되고, 예상 속도 및 가속도(V, a)로 이동하는 웨이퍼에 대하여, 모델은 시간(te)에서의 센서 시동을 예측하고, 시스템은 시간(ts)에서 실제 이동을 식별한다. 시간(ts)에서 측정된 인코더 위치 (또는 선택적으로 타임 스탬프)가 다음과 같이 표현되는 에러를 발생한다.As an example, for a wafer that is seeded at a particular position (Xe, Ye) and moves at an expected velocity and acceleration (V, a), the model predicts sensor start at time (te) ) To identify the actual movement. An error occurs in which the encoder position (or optionally the time stamp) measured at time ts is expressed as:

Figure 112014021068354-pat00006
Figure 112014021068354-pat00006

이후에, 확장된 칼만 필터 방정식이, 예를 들면 아서 겔프 작 응용 광학 예측(MIT Press 1974)에 설명된 바와 같이 사용될 수 있다. 겔프의 저서에 설명된 식의 적용예가 다음과 같이 시스템 모델로서, Thereafter, an extended Kalman filter equation can be used, for example as described in Arthur-Gelf, Applied Optical Prediction (MIT Press 1974). An application example of the equation described in the book of Gelf is the system model as follows,

Figure 112014021068354-pat00007
Figure 112014021068354-pat00007

그리고 측정 모델로서,As a measurement model,

Figure 112014021068354-pat00008
Figure 112014021068354-pat00008

언급될 수 있다.Can be mentioned.

여기서 상태 예측 프로파게이션(state estimate propagation)은,Here, state estimate propagation is defined as:

Figure 112014021068354-pat00009
이고,
Figure 112014021068354-pat00009
ego,

에러 공분산 프로파게이션(error covariance propagation)은The error covariance propagation

Figure 112014021068354-pat00010
이다.
Figure 112014021068354-pat00010
to be.

현저한 효과로서, 이렇게 일반화된 기술은 원형 웨이퍼를 식별하기 위한 소정 개수의 포인트(가령, 3개)를 필요로 하기 보다는, 개별적인 센서 이벤트를 더 많이 사용하도록 한다. 특정한 순서의 단계가 도 4에 도시되며, 도시된 동작은 로보트 웨이퍼 핸들러의 동작 중에 반복적으로 수행되고, 단계의 순서나 타이밍이 암시된 것은 아니다. 그럼에도, 일부 구현예에서는 일반적으로 인코더 데이터가 실시간으로 지속적으로 제공되는 것이 사실이며, 모델 업데이트를 개시하는 이동 동ㅈ작(transistion)은 웨이퍼가 로보트에 의해 이동됨에 따라 간간이 발생한다. 또한, 확장된 칼만 필터는 인코더 데이터를 웨이퍼 센터 정보로 변환하는 하나의 유용한 기술이나, 다른 필터 또는 선형 모델링 기술이 마찬가지로 적용될 수 있다.As a significant effect, this generalized technique allows more individual sensor events to be used rather than requiring a certain number of points (e.g., three) to identify a circular wafer. The steps in a particular sequence are shown in FIG. 4, and the operations shown are repeatedly performed during operation of the robot wafer handler, and the order or timing of the steps is not implied. Nevertheless, in some implementations it is generally true that encoder data is continuously provided in real time, and transitions that initiate model updates occur intermittently as the wafers are moved by the robot. In addition, the extended Kalman filter is one useful technique for converting encoder data into wafer center information, but other filters or linear modeling techniques can be applied as well.

위에 설명된 방법 및 시스템은 일반적으로 구분된 포인트에서 웨이퍼의 검출을 이용하는 웨이퍼 센터 검출 동작에 적용될 수 있다. 또한, 선형 세그먼트의 웨이퍼 데이터를 캡쳐하기 위한, 전하 결합 소자(CCD)나 컨택 이미지 센서로 이루어진 선형 어레이와 같은 다수의 선형 센서를 사용할 수 있다. 선형 센서를 사용하는 복수의 장치가 이하에 설명된다. 이러한 기술에서, 센터 검색은 일반적으로, 위에 설명된 기술에서와 같이, 별개의 다수의 센서 이벤트로부터 유도된 결과라기 보다는, 이미지 데이터의 직접적인 분석으로 통해 얻어진다. The methods and systems described above can generally be applied to wafer center detection operations that utilize the detection of wafers at different points. It is also possible to use a number of linear sensors, such as a linear array of charge coupled devices (CCD) or contact image sensors, for capturing wafer data of linear segments. A plurality of devices using linear sensors are described below. In this technique, the center search is generally obtained through a direct analysis of the image data, rather than as a result derived from a plurality of distinct sensor events, as in the technique described above.

도 5는 통과한 웨이퍼로부터 이미지 데이터를 캡쳐하기 위한 선형 이미지 센서를 포함하는 장치를 도시한다. 장치(500)는 상부 표면(502), 바닥 표면(504), 내부 구조(506), 선형 이미지 센서(508), 광원(510) 및 웨이퍼(512)를 포함할 수 있다. Figure 5 shows an apparatus comprising a linear image sensor for capturing image data from the passed wafer. The apparatus 500 may include an upper surface 502, a bottom surface 504, an inner structure 506, a linear image sensor 508, a light source 510 and a wafer 512.

장치(500)는 예를 들면, 로드 락(load lock), 버퍼, 얼라이너(aligner), 로보트 핸들러 등과 같은 반도체 제조 프로세스에 사용되는 장치는 어느 것이 될 수 있다. 일 실시예에서, 장치(500)는 웨이퍼를 취급하기 위한 엔드 이펙터(end effector)를 가지는 로보트 암(도시되지 않음)을 포함하는 로버트 핸들러이다.Device 500 may be any device used in semiconductor manufacturing processes, such as, for example, load locks, buffers, aligners, robot handlers, and the like. In one embodiment, the apparatus 500 is a Robert handler including a robotic arm (not shown) having an end effector for handling the wafer.

상부 표면(502) 및 바닥 표면이 내부 구조(506)를 부분적으로 둘러싼다. 도시되진 않았지만, 장치(500)는 예를 들면, 장치(500)의 내부 구조(506)를 차단하기 위한 슬롯 벨브 또는 다른 차단 메커니즘과 함께, 웨이퍼를 통과시키기 위한 복수의 입구를 포함하는 측면(side)을 포함할 수 있다. 일반적으로, 장치(500)의 다양한 표면의 모양 및 크기는 중요하지 않다. 그러나, 표면 중 하나 이상이 웨이퍼에 대한 이동 평면에 평행해야 하며, 이에 따라 이미지 센서가 내부 구조(506)를 통해 이동하는 웨이퍼로부터 이미지 데이터를 캡쳐하도록 그 표면상에 배치될 수 있다.The upper surface 502 and the bottom surface partially surround the inner structure 506. Although not shown, the apparatus 500 may include, for example, a side wall (not shown) that includes a plurality of inlets for passing a wafer therethrough, along with a slot valve or other shut-off mechanism to block the internal structure 506 of the apparatus 500 ). In general, the shape and size of the various surfaces of the device 500 are not critical. However, one or more of the surfaces must be parallel to the plane of travel for the wafer, so that the image sensor can be placed on its surface to capture image data from the wafer moving through the internal structure 506.

선형 이미지 센서(508)는 도시된 바와 같이 장치(500)의 상부 표면(502) 상에 또는 장치의 바닥 표면 상에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 선형 이미지 센서(508)가 접촉 이미지 센서(contact image sensor: CIS)일 수 있다. 상업적으로 이용될 수 있는 접촉 이미지 센서는 일반적으로, 선형 센서 어레이의 측면에 위치한 LED와 같은, 집적된 초점 렌즈 및 광원(510)을 포함하는 검출기(CCD)로 이루어진 선형 어레이를 포함한다. 통상적인 접촉 이미지 센서는 빨강, 녹색, 및 파랑 LED 유사한 광폭 스펙트럼 광원을 사용하나, 웨이퍼가 빨강 LED와 같은 단색 광원만을 사용하여 센터 검색 동작을 하도록 적합하게 영상화될 수 있다. 일반적으로, 접촉 이미지 센서는 스캔될 대상물에 인접하게 배치된다. 다른 실시예에서, 선형 이미지 센서(508)가 전하 결합 소자(CCD 또는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor)의 선형 어레이를 포함할 수 있다. 선형 어레이는 n 개의 센서(가령 128 개의 센서, 또는 웨이퍼의 일부나 전부를 스캔하는 데 적합한 개수의 센서)를 포함하는 1-바이-n 개의 어레이, 2-바이-n 개의 광학 센서, 또는 다른 적합한 일차원이나 이차원 어레이일 수 있다. 일반적으로, CCD나 CMOS 장치(또는 소자)는 현재의 CIS 장치보다 높은 해상도를 제공하고, 영상화된 대상물로부터 더 멀리 배치될 수 있다. 그러나, 이들은 양질의 이미지 캡쳐를 위해 추가적인 외부 조명을 요한다. 한편으로, CIS 장치는 전형적인 반도체 웨이퍼의 지름을 초과하는 길이에 이미 적용가능하며, 이미지 캡쳐에 대한 저렴한 대안을 제공하며, 사전-패키지화 된 어레이에 대해 더 높은 정확도를 제공한다. 일부 응용예에 적절히 적용함으로써, 이 명세서에 설명된 실시예를 이용하여 사용하기에 양쪽 기술이 모두 적합하나, 각각은 특정한 용도에 더 적합하게 할 수 있다는 장접을 제공한다. 이러한 변형예의 일부가 이하에 설명된다. 그러나, 위에 설명된 바와 같이, 이러한 기술 중 어느 하나 또는 다른 광학 기술이, 이 명세서 사용된 그대로, 선형 이미지 센서(508)로 유용하게 사용될 수 있다. 선형 이미지 센서(508)는 이미지 데이터가 캡쳐될 수 있는 시야 범위 및 측정 볼륨을 가진다. 일반적으로, 선형 이비지 센서(508)는 환경 조명(ambient light), 바람직한 이미지 정확도, 센서와 관련된 렌즈 또는 다른 광학 장치 등을 포함하는 다수의 팩터에 따라 결정되는 동작 측정 볼륨을 가진다. The linear image sensor 508 may be disposed on the top surface 502 of the device 500 or on the bottom surface of the device as shown. In one embodiment, the linear image sensor 508 may be a contact image sensor (CIS). A commercially available contact image sensor generally comprises a linear array of detectors (CCD), including an integrated focal lens and a light source 510, such as an LED located on the side of the linear sensor array. Conventional contact image sensors use a broad spectrum light source similar to red, green, and blue LEDs, but the wafer may be suitably imaged to perform a center search operation using only a monochromatic light source such as a red LED. Generally, a contact image sensor is disposed adjacent to an object to be scanned. In another embodiment, linear image sensor 508 may comprise a linear array of charge coupled devices (CCD or complementary metal oxide semiconductor (CMOS).) The linear array may include n sensors (e.g., 128 sensors, By-n arrays, 2-by-n optical sensors, or other suitable one-dimensional or two-dimensional arrays that include a number of sensors suitable for scanning Or devices) provide higher resolution than current CIS devices and may be located further away from the imaged object. However, they require additional external illumination for good quality image capture. Lt; RTI ID = 0.0 > of the < / RTI > diameter of the pre-packaged array, providing an inexpensive alternative to image capture, By suitably applying to some applications, both techniques are suitable for use with the embodiments described in this specification, but each provides an opportunity to make it more suitable for a particular application. However, as described above, any one or other of these techniques, as used herein, may be usefully employed as the linear image sensor 508. The linear image The sensor 508 has a field of view and a measurement volume over which the image data can be captured. In general, the linear evacuation sensor 508 can be used to detect ambient light, desired image accuracy, And an operating measurement volume determined according to a number of factors.

웨이퍼(512)는 화살표(514)에 의해 표시된 바와 같이, 선형 경로내의 장치(500)를 통과할 수 있다. 선형 경로가 웨이퍼에 대한 하나의 가능한 이동 경로이나, 많은 다른 이동이 로보트 핸들러에 의해 적용될 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼는 로보트의 회전 운동을 이용하여 곡선 경로에서 움직이거나, 복수의 서로 다른 선형 및/또는 곡선 경로로 구성된 불연속적인 경로에서 움직일 수 있다. 이하에서 추가로 설명할 바와 같이, 웨이퍼는 추가로 또는 대신에 축에 대해 회전할 수 있다. 이러한 스캔으로부터 획득된 데이터가 일반적으로 직접 분석되어 웨이퍼 센터를 배치하고 웨이퍼 위치 데이터(예를 들면, 회전 방향, 반지름 등)을 얻는다. 이렇게 획득된 이미지 데이터는, 이미지 데이터를 정확히 해석하기 위해, 인코더 데이터 또는 다른 센서 데이터를 사용하여, 로보트 운동과 조화되어야 한다.The wafer 512 may pass through the device 500 in a linear path, as indicated by arrow 514. One possible path of travel for the wafer is the linear path, or many other movements can be applied by the robot handler. For example, the wafer may move in a curved path using rotational motion of the robot, or may move in a discontinuous path composed of a plurality of different linear and / or curved paths. As will be explained further below, the wafer may be additionally or alternatively rotatable relative to the axis. The data obtained from these scans are typically directly analyzed to position the wafer center and obtain wafer position data (e.g., direction of rotation, radius, etc.). The image data thus obtained should be coordinated with the robot motion, using encoder data or other sensor data, to correctly interpret the image data.

도 6은 선형 웨이퍼 모션을 이용하는 웨이퍼 센터 검색에 사용된 콘택트 이미지 센서를 나타내는 상면도이다. 위에 설명된 장치(500) 중 어느 하나일 수 있는, 장치내에서, 정렬 노치(604)를 가지는 웨이퍼(602)를 이동 방향(606)에 직각으로 배치된 단일 CIS(608)가 선형 이동(화살표(602)로 표시됨) 중에 지나칠 수 있다. 실시예에서, CIS(608)는 310 밀리미터의 길이를 가지는 단일 모듈을 포함할 수 있고, 전체 웨이퍼 검출을 제공하기 위해 장치에 대한 입구를 가로질러 배치될 수 있으며, 웨이퍼가 입구를 통과하여 장치의 내부 또는 외부로 이동함에 따라, 노치/정렬 검출 동작을 수행할 수 있다. 정렬 및 크기가 이미지 분석에 의해 직접 획득됨으로써, 이러한 타입의 웨이퍼 검출은 사실상 웨이퍼(602)의 사진 복사(photocopy)를 제공한다. 현저한 효과로서, 이러한 장치(arrangement)는 추가적인 로보트 암 운동 등을 요하지 않고서도, 전체 웨이퍼 스캔을 제공한다. 따라서, 이송 장치에 대한 처리량이 로보트 및 다른 제한 요소에 의해서만 제한되는 속도로 진행될 수 있다. 다른 실시예에서, 이러한 이러한 CIS(608)가 여러 입구 각각에, 예를 들면, 정사각 로보트 핸들러의 네 개의 입구에서 여러 입구에 배치될 수 있다. 단일 CIS(608)는 추가적으로 또는 대신하여 장치의 센터를 가로지르도록 배치될 수 있다. 약 450 밀리미터의 CIS(608)를사용하여, 단일 CIS가 모든 네 개의 입구에 대해 45도 각도에 배치되고, 장치를 통과하는 모든 선형 웨이퍼의 움직임을 캡쳐하기 위해 장치의 센터를 가로지른다. 이러한 배열(arrangement)이 장치를 통과하는 모든 움직임에 대한 모든 웨이퍼 크기 데이터를 캡쳐할 수는 없으나, 가능한 움직임에 대한 웨이퍼 센터 검출에 충분한 데이터를 제공하며, 추가적인 움직임(이동)이 로보트 핸들러에 의해 제공되어 전체 웨이퍼 표면의 스캔을 보장한다.6 is a top view showing a contact image sensor used for wafer center search using linear wafer motion. A single CIS 608 disposed at right angles to the direction of movement 606 of the wafer 602 having the alignment notch 604 may be moved in a linear motion (Indicated at 602). In an embodiment, the CIS 608 may comprise a single module having a length of 310 millimeters and may be disposed across the inlet to the device to provide overall wafer detection, As it moves in or out, a notch / alignment detection operation can be performed. This type of wafer detection provides virtually photocopy of the wafer 602, as alignment and size are obtained directly by image analysis. As a significant effect, this arrangement provides an overall wafer scan without requiring additional robotic arm motion or the like. Thus, the throughput for the transfer device can be progressed at a speed limited only by the robot and other limiting factors. In another embodiment, such a CIS 608 can be placed at each of several entrances, e.g., at four entrances of a square robot handler, at various entrances. A single CIS 608 may additionally or alternatively be arranged to traverse the center of the device. Using about 450 millimeters of CIS 608, a single CIS is placed at a 45 degree angle to all four entrances and traverses the center of the device to capture motion of all linear wafers passing through the device. While this arrangement can not capture all wafer size data for every movement through the device, it provides enough data for wafer center detection for possible motion, and additional motion (movement) is provided by the robot handler Thereby ensuring scanning of the entire wafer surface.

도 7은 곡선형 웨이퍼 움직임을 이용한 웨이퍼 센터 검색에 사용되는 접촉 이미지 센서를 나타내는 상면도이다. 위에 설명된 장치(500) 중 어느 하나일 수 있는 장치 내에, 정렬 노치(704)를 가지는 웨이퍼(702)가 단일 CIS(708)를 가로질러 곡선형 이동(화살표(706)에 의해 표시됨)으로 통과될 수 있다. 결과 이미지 데이터가 통상적으로 웨이퍼(702)에 의해 취해진 비-선형 경로(706)를 보상하도록 처리되어야 하나, 이러한 배열(arrangement)은, 로보트 암이 회전을 이용하는 로보트 핸들러 내의 다양한 위치에 배치하기에 적합하다.7 is a top view showing a contact image sensor used for wafer center search using curved wafer motion. A wafer 702 having an alignment notch 704 passes through a single CIS 708 in a curved movement (indicated by arrow 706) in an apparatus that may be any of the devices 500 described above . The resulting image data is typically processed to compensate for the non-linear path 706 taken by the wafer 702, but this arrangement is suitable for placement in various locations within the robotic handler where the robotic arm uses rotation Do.

도 8은 회전 웨이퍼 이동을 이용하여 웨이퍼 센터 검색에 사용되는 접촉 이미지 센서의 상면도이다. 위에 설명한 바와 같은 장치 중 어는 하나인 장치 내에서, 정렬 노치(804)를 가지는 웨이퍼(802)가, 화살표(810)에 의해 표시된 바와 같이, CIS(808)에 중심이 놓인 축에 대해 회전할 수 있다. 로보트 핸들러는 웨이퍼(802)를 CIS(808) 하부 및 이에 중심이 놓이도록 위치시키고, 이후에 더 정확한 이미지 획득을 위해, 웨이퍼(802)를 선택적으로 들어올려 CIS(808)에 더 인접하게 한다. 계속하여 웨이퍼가 180도(또는 그 이상)로 회전되어, 정렬 노치(804)를 포함하는 웨이퍼(802)의 전체 이미지를 얻는다. CIS(808)는 장치(예를 들면, 장치의 내부 구조의 중심 축, 장치 내부의 로보트 암의 중심 축 또는 장치 내 일부 다른 로보트 홈 위치의 중심 축) 내에 중심이 놓일 수 있다. 이러한 배열(arrangement)은 회전 척의 반 회전을 이용하여 전체 스캔을 효과적으로 획들할 수 있으며, 척의 디자인을 단순화하고 스캐닝 시간을 줄일 수 있다. 다른 이점으로는, 이러한 배열이 웨이퍼 크기에 상관 없이 (CIS(808)의 길에 의한 제한 내에서) 전체 웨이퍼 스캔을 제공할 수 있다. 따라서, 단일 시스템이 다양한 모양 및 크기에 대한 전체 에지 검출을 제공할 수 있다.8 is a top view of a contact image sensor used for wafer center search using rotational wafer movement. In a device such as one of those described above, a wafer 802 having an alignment notch 804 can be rotated about an axis centered on the CIS 808, as indicated by arrow 810 have. The robot handler places the wafer 802 at the bottom and center of the CIS 808 and then selectively lifts the wafer 802 closer to the CIS 808 for more accurate image acquisition. Subsequently, the wafer is rotated 180 degrees (or more) to obtain a full image of the wafer 802 including the alignment notch 804. The CIS 808 may be centered within the device (e.g., the central axis of the internal structure of the device, the central axis of the robot arm within the device, or the central axis of some other robot home position within the device). This arrangement effectively utilizes a half rotation of the rotary chuck to effectively stroke the entire scan, simplifying the design of the chuck and reducing the scanning time. Another advantage is that this arrangement can provide a full wafer scan, regardless of the wafer size (within the limitations of the CIS 808). Thus, a single system can provide full edge detection for various shapes and sizes.

도 9는 선형 웨이퍼 동작을 이용한 웨이퍼 센터 검출에 사용되는 한 쌍의 선형 CCD를 나타내며, 이는 예를 들면, 위에 설명한 장치(500) 중 어느 하나와 같은 장치에 대한 입구에 배치된다. 이러한 실시예에서, CCD로 이루어진 제 1 선형 어레이(902) 및 제 2 선형 어레이(904)가 웨이퍼(908)의 선형 경로의 일부를 가로질러 제공될 수 있다. 어레이(920, 904)는 예를 들면, 입구를 통과하는 각각의 웨이퍼에 대한 이미지 데이터를 캡쳐하기 위해 로보트 핸들러와 같은 장치에 대한 입구의 외부 에지를 따라 배치될 수 있다. 마찬가지로, 추가적인 한 쌍의 센서 어레이가 장치에 대한 하나 이상의 추가 입구에 배치될 수 있다. 이러한 구성은 이미 상업적으로 이용되는 CCD의 짧은 선형 어레이를 효과적으로 이용할 수 있으나, 웨이퍼(908)의 회전 정렬을 결정하는 데 사용된 정렬 노치를 캡쳐하지 못할 수도 있다.FIG. 9 shows a pair of linear CCDs used for wafer center detection using linear wafer operation, which is disposed at the entrance to the device, such as, for example, any of the devices 500 described above. In this embodiment, a first linear array 902 and a second linear array 904 of CCDs may be provided across a portion of the linear path of the wafer 908. Arrays 920 and 904 may be disposed along the outer edge of the entrance to the device, such as a robotic handler, for example, to capture image data for each wafer passing through the entrance. Likewise, an additional pair of sensor arrays may be disposed at one or more additional entrances to the device. Such a configuration can effectively utilize a short linear array of CCDs that are already commercially available, but may not capture the alignment notch used to determine the rotational alignment of the wafer 908.

도 10은 회전 웨이퍼 동작(이동)을 이용한 웨이퍼 센터 검색에 사용되는 단일 CCD 어레이를 나타낸다. 이러한 실시예에서, 단일 선형 CCD 어레이(1002)가 로보트 핸들러 또는 위에 설명된 다른 장치(500) 중 어느 하나와 같은 장치의 리드(lid) 또는 다른 적합한 내부 표면에 배치될 수 있다. 웨이퍼(1004)가 어레이(1002) 하부에 적합하게 배치된 후에, 정렬 노치(1008)의 위치를 포함하는 웨이퍼(1004)에 대한 모든 에지 데이터를 캡쳐하기 위해, 웨이퍼(1004)가 화살표(1006)에 의해 표시된 바와 같은 전체 회전(운동)을 수행할 수 있다. 예를 들어 이러한 실시예는 위에 설명한 바와 같이, z-축 운동을 포함하는 로보트 핸들러 및 회전 척을 사용할 수 잇다. 그러나 이러한 실시예에서 회전척은, 에지 데이터의 전체 캡쳐를 보장하도록 360도 이상의 회전을 하는 것이 바람직하다. 다른 실시예에서, 반 회전을 이용하여 전체 에지 스캔을 하도록 웨이퍼(1004)의 마주보는 에지에서 두 개의 동일 선상의 어레이가 사용될 수 있다.Figure 10 shows a single CCD array used for wafer center search using rotating wafer motion (movement). In this embodiment, a single linear CCD array 1002 can be placed on a lid or other suitable internal surface of a device such as a robot handler or any of the other devices 500 described above. After the wafer 1004 is properly positioned under the array 1002, the wafer 1004 is moved in the direction of the arrow 1006 to capture all edge data for the wafer 1004, including the location of the alignment notch 1008. [ (Motion) as indicated by < / RTI > For example, such an embodiment could use a robot handler and a rotating chuck that include z-axis motion, as described above. In this embodiment, however, the rotary chuck preferably rotates more than 360 degrees to ensure full capture of the edge data. In another embodiment, two colinear arrays at the opposite edges of the wafer 1004 may be used to perform a full edge scan using half rotation.

도 11은 복합 웨이퍼 동작(이동)을 이용한 웨이퍼 센터 검색에 사용되는 네 개의 CCD 어레이를 나타낸다. 위에 표시된 바와 같이, 설명된 장치(500) 중 어느 하나인 장치가 두 개의 동일 선상의, 교차하는 라인 내에 배치된 네 개의 CCD 어레이(1102)를 포함하여, 도 1을 참조하여 설명한 바와 실질적으로 유사한 방식으로 웨이퍼 경로를 커버한다. 웨이퍼(1104)는 직선 및 곡선 이동을 포함하는 경로(1106)를 따라 장치의 내부 구조를 통과할 수 있다. 일 실시예에서, 웨이퍼(1104)가 센터를 향해 충분히 삽입되어, 웨이퍼(1104)의 복합(결합) 이동 중에 일부 포인트에서, 정렬 노치(1108)의 검출(결과)를 보장하도록 할 수 있다.11 shows four CCD arrays used for wafer center search using multiple wafer operations (movement). As indicated above, the device, which is one of the described devices 500, includes four CCD arrays 1102 arranged in two collinear, intersecting lines so that they are substantially similar to those described with reference to Figure 1 To cover the wafer path. Wafer 1104 may pass through the internal structure of the device along path 1106, including straight and curved movement. In one embodiment, the wafer 1104 may be sufficiently inserted toward the center to ensure detection (result) of the alignment notch 1108 at some point during the combined (combined) movement of the wafer 1104.

도 12는 로보트 암 엔드 이펙터 상의 CCD 센서를 나타내는 상면도이다. 웨이퍼 핸들링을 위한 로보트 암(1200)은 복수의 링크(1202) 및 엔드 이펙터(1204)를 포함한다. 엔드 이펙터(1204)는 복수의 선형 CCD 어레이(1206)를 포함하고, 이는 예를 들면 그 상부에 위치한 웨이퍼(1208)의 네 개의 에지 위치를 식별하도록 배치된다. 현저한 효과로서, 이러한 구성은 웨이퍼를 선형 CCD 어레이(1207)에 매우 인접하게 배치시키며, 이는 매우 높은 이미지 정확도를 제공한다. 나아가. 이러한 디지안은 엔드 이펙터(1204)에 의한 z-축 또는 회전 이동을 요하지 않는다. 그러나 도 12로부터, 이러한 구성은 또한 웨이퍼(1208)의 많은 회전 방향에 대해 정렬 노치를 식별하지 못할 수도 있음을 알 수 있다. 12 is a top view showing a CCD sensor on a robot arm end effector. The robot arm 1200 for wafer handling includes a plurality of links 1202 and an end effector 1204. The end effector 1204 includes a plurality of linear CCD arrays 1206, which are arranged, for example, to identify the four edge positions of the wafer 1208 located thereon. As a significant effect, this arrangement places the wafer very close to the linear CCD array 1207, which provides very high image accuracy. Furthermore. Such a digit does not require z-axis or rotational movement by the end effector 1204. From Figure 12, however, it can be seen that this configuration may also not identify the alignment notch for many rotational directions of the wafer 1208.

도 13은 회전 척을 가지는 엔드 이펙터 상의 단일 CCD 센서의 투시도를 나타내는다. 이러한 실시예에서, 단일 선형 CCD 어레이(1302)가, 엔드 이펙터(1304)에 실질적으로 중심이 놓인 웨이퍼(1306)로부터 에지 데이터를 획득하기 위한 위치에 엔드 이펙터(1304) 상에 장착될 수 있다. 엔드 이펙터는 웨이퍼(1306)로부터 완전한 에지 데이터를 획득하기 위해 (정렬 노치가 있다면 이의 검출을 포함) 완전한 원형으로 웨이퍼(1306)를 회전시키기 위한 단일 축 회전 척을 포함한다.13 shows a perspective view of a single CCD sensor on an end effector having a rotary chuck. In this embodiment, a single linear CCD array 1302 may be mounted on the end effector 1304 at a location for acquiring edge data from a wafer 1306 that is substantially centered on the end effector 1304. The end effector includes a single-axis rotatable chuck for rotating the wafer 1306 in a full circle (including detection of alignment notches, if any) to obtain complete edge data from the wafer 1306.

복수의 외부 장치(1320)가 CCD 어레이(1302)의 사용을 지원할 수 있다. 예를 들어, 외부 광원이 장치 내부에 배치되어 CCD 어레이(1302)를 조명한다. 이때 엔드 이펙터(1304)는 특정한 위치에 존재한다. 다른 예로서, CCD 어레이(1302)에 유도 결합된 전원(power source)이 제공되어, CCD 어레이(1302)가 진공 환경에서 무선으로 전력을 공급한다. 다른 예로서, 무선 주파수 또는 다른 무선 송수신기가 사용되어 CCD로부터 무선으로 이미지 데이터를 수신할 수 있다. 이러한 무선 구성에서, 송수신기, 전력 커플링 등은 CCD 어레이(예를 들면, 로보트 암의 중심 축 또는 대응하는 무선 시스템에 인접한 소정의 다른 위치)로부터 떨어져서 배치된다. A plurality of external devices 1320 may support the use of the CCD array 1302. For example, an external light source is disposed inside the apparatus to illuminate the CCD array 1302. [ At this time, the end effector 1304 exists at a specific position. As another example, a CCD array 1302 is provided with an inductively coupled power source, such that the CCD array 1302 wirelessly powers in a vacuum environment. As another example, a radio frequency or other wireless transceiver may be used to receive image data wirelessly from the CCD. In this wireless configuration, the transceiver, power coupling, etc. are located away from the CCD array (e.g., the central axis of the robotic arm or some other location adjacent to the corresponding wireless system).

도 14는 로보트 핸들링 모듈 내 단일 CCD 센서를 도시한다. 이 실시예에서, 단일 선형 CCD 어레이(1402) 및 관련 광원 또는 다른 방출기(emitter)가 로보트 핸들러 또는 위에 설명한 다른 장치(500)와 같은 장치의 내부 벽(interior wall) 상에 장착될 수 있다. 동작시, 엔드 이펙터(1404)가 웨이퍼(1406)를 배치시켜, 웨이퍼(1406)가 CCD 어레이(1402) 상부 에지를 포함하는 회전 척(1408)(엔드 이펙터(1404)로부터 분리됨) 상에 중심이 놓이도록 한다. 엔드 이펙터(1404)는 화살표(1410)에 의해 표시된 바와 같은 z-축 이동을 제공하여 웨이퍼(1406)를 척(1408) 상으로 내린다. 척(1408)은 이후에 완전히 회전되도록 웨이퍼(1406)를 회전시켜 전체 웨이퍼 가장자리에 대한 스캔을 제공한다. 웨이퍼(1406)에 대한 위치 데이터 캡쳐 동작에 더하여, 이러한 접근법은 웨이퍼(1406) 상에 정렬 노치가 존재하는 경우에 이를 검출함으로써 웨이퍼(1406)의 회전 방향을 캡쳐한다. 도 13에 도시된 실시예에서와 같이, 광원, 무선 전력 커플링 또는 무선 데이터 송수신기와 같은 장치(1420)가 내부 구조 내에 또는 이 명세서에 설명된 웨이퍼 센터 검색 시스템의 동작을 강화하기 위해 모듈의 외부에 배치될 수 있다.Figure 14 shows a single CCD sensor in a robot handling module. In this embodiment, a single linear CCD array 1402 and associated light source or other emitter may be mounted on the interior wall of a device such as a robotic handler or other device 500 as described above. The end effector 1404 positions the wafer 1406 such that the wafer 1406 is centered on a rotating chuck 1408 (separated from the end effector 1404) that includes the upper edge of the CCD array 1402 . The end effector 1404 provides z-axis movement as indicated by arrow 1410 to lower the wafer 1406 onto the chuck 1408. The chuck 1408 then rotates the wafer 1406 to be fully rotated to provide a scan for the entire wafer edge. In addition to the position data capture operation for the wafer 1406, this approach captures the direction of rotation of the wafer 1406 by detecting an alignment notch, if any, on the wafer 1406. 13, a device 1420, such as a light source, a wireless power coupling or a wireless data transceiver, may be coupled to the exterior of the module to enhance the operation of the wafer center retrieval system described herein, As shown in FIG.

로드 락, 로보트 핸들러, 또는 이송 스테이션 내의 (또는 특정한 실시예에서 엔드 이펙터 상의) 센서를 포함하나, 위의 기술은 제조 시스템 내의 다른 위치에서 사용될 수도 있다. 예를 들어, 위에 설명된 기술 중 어느 하나가 얼라이너(alinger)로 사용되도록 적합하게 조정될 수 있다. 마찬가지로, 위에 설명된 다수의 기술이 로보트 핸들러 또는 이송 스테이션과 같은 다른 장치 내의 측정 스테이션으로 사용되도록 적합하게 조정될 수 있다. 이러한 실시예에서, 측정 스테이션은 웨이퍼를 스캔하고, 로보트 핸들러로부터의 다른 입력 또는 출력 경로를 차단하지 않는 측정 스테이션을 위한 공간을 제공함으로써, 또는 다른 로보트 활동으로부터 z-축상에 놓인 위치에서 측정 동작을 수행함으로써, 로보트가 다른 웨이퍼 운동을 수행한다. A load lock, a robot handler, or a sensor within the transfer station (or on an end effector in certain embodiments), although the above techniques may be used at other locations within the manufacturing system. For example, any of the techniques described above may be suitably adjusted to be used as an alginer. Likewise, a number of techniques described above can be suitably adapted for use as measurement stations in other devices, such as a robot handler or transfer station. In this embodiment, the measurement station scans the wafer, and provides measurement work at a location lying on the z-axis from other robot activities, by providing space for the measurement station that does not block other input or output paths from the robot handler , The robot performs other wafer motion.

이 명세서에 포함된 방법은 하드웨어, 소프트웨어, 반도체 제조 로보트 시스템을 감시 또는 제어하기에 적합한 이들의 특정한 조합으로 구현될 수 있다. 이러한 프로세스는 하나 이상의 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 확장형 마이크로컨트롤러, 프로그램가능한 디지털 시그널 프로세서 또는 다른 프로그램가능한 장치, 그리고 내부 및/또는 외부 메모리로 구현될 수 있다. 또한 추가적으로 아니면 선택적으로 프로세스가 애플리케이션 특정 집적 회로, 프로그램가능한 게이트 어레이, 프로그램가능한 어레이 로직, 또는 전자 신호를 처리하는 다른 장치나 이들 장치의 조합으로 구현될 수 있다. 이 프로세스는 또한 C와 같은 구조화된 프로그램 언어, C++과 같은 객체 지향형 프로그램 언어 또는 하이 레벨 또는 로우 레벨 프로그램 언어(데이터베이스 프로그램 언어 및 기술 포함)를 이용하여 형성된 컴퓨터로 실행가능한 코드로 구현될 수 있다. 이러한 언어들은 위의 장치 및 프로세서, 프로세서 아키텍쳐 또는 서로 다른 소프트웨어 및 하드웨어의 조합 중 하나에서 실행되도록 컴파일 또는 해석된다. 이러한 모든 변형예는 이 명세서에 포함된 발명의 범위내에 포함된다.The methods contained herein may be implemented in specific combinations thereof suitable for monitoring or controlling hardware, software, semiconductor manufacturing robotic systems. Such a process may be implemented in one or more microprocessors, microcontrollers, scalable microcontrollers, programmable digital signal processors or other programmable devices, and internal and / or external memory. Additionally or alternatively, the process may be implemented in application specific integrated circuits, programmable gate arrays, programmable array logic, or other devices that process electronic signals or a combination of these devices. The process may also be implemented in computer program code, such as structured programming languages such as C, object-oriented programming languages such as C ++, or high-level or low-level programming languages (including database programming languages and technologies). These languages are compiled or interpreted to run on any of the above devices and processors, processor architectures, or a combination of different software and hardware. All such modifications are included within the scope of the invention included in this specification.

상술한 본 발명의 실시예들은 단지 예시와 설명을 위한 것일 뿐이며, 본 발명을 설명된 형태로 한정하려는 것이 아니다. 따라서, 다양한 변화 및 변경을 할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게 자명하다. 또한, 이 명세서의 상세한 설명이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 의해서 정의된다.
The above-described embodiments of the present invention are for illustrative purposes only and are not intended to limit the present invention to the described embodiments. Accordingly, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made. Further, the detailed description of this specification does not limit the scope of the present invention. The scope of the invention is defined by the appended claims.

Claims (20)

웨이퍼를 조작하기 위한 로보트 암 - 상기 로보트 암은 로보트 암의 하나 이상의 구성요소의 위치를 식별하는 인코더 데이터를 제공하는 하나 이상의 인코더를 포함함 - 과,
상기 웨이퍼의 위치를 추정하기 위해 상기 인코더 데이터에 확장 칼만 필터(extended Kalman filter)를 적용하도록 구성되는 프로세서 - 추정 이전에 웨이퍼의 위치가 알려져 있지 않음 - 를 포함하며,
상기 프로세서는 새 인코더 데이터가 수신될 때 위치를 재연산하고,
상기 프로세서는 로보트 웨이퍼 핸들러(robotic wafer handler) 내의 하나 이상의 지정 위치에서 웨이퍼의 존재를 검출하는 하나 이상의 센서로부터 변화 데이터(transtion data)를 이용하여 상기 칼만 필터의 하나 이상의 방정식을 업데이트하는
장치.
A robotic arm for manipulating the wafer, said robotic arm including one or more encoders that provide encoder data identifying the position of one or more components of the robotic arm;
Wherein the location of the wafer prior to the processor-estimate is configured to apply an extended Kalman filter to the encoder data to estimate the position of the wafer,
The processor recomputes position when new encoder data is received,
The processor updates one or more equations of the Kalman filter using transtion data from one or more sensors that detect the presence of a wafer at one or more designated locations in a robotic wafer handler
Device.
제 1 항에 있어서,
위치는 웨이퍼 센터를 포함하는
장치.
The method according to claim 1,
The location includes the wafer center
Device.
제 1 항에 있어서,
위치는 웨이퍼 반경을 포함하는
장치.
The method according to claim 1,
The location includes the wafer radius
Device.
제 1 항에 있어서,
위치는 상기 로보트 암의 엔드 이펙터(end effector)를 참조하여 결정되는
장치.
The method according to claim 1,
The position is determined with reference to the end effector of the robot arm
Device.
제 1 항에 있어서,
위치는 상기 로보트 암의 중심축을 참조하여 결정되는
장치.
The method according to claim 1,
Position is determined with reference to the central axis of the robot arm
Device.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
새 인코더 데이터는 실질적으로 2kHz에서 수신되는
장치.
The method according to claim 1,
The new encoder data is actually received at 2 kHz
Device.
삭제delete 웨이퍼 핸들링 장치의 내부 내에 복수의 센서를 배치하는 단계 - 복수의 센서 각각은 상기 내부 내의 지정 위치에서 웨이퍼의 존재 및 부재 간의 변화를 검출할 수 있음 - 와,
로보트 암을 이용하여 웨이퍼를 조작하는 단계 - 상기 로보트 암은 로보트 암의 하나 이상의 구성요소의 위치를 식별하는 인코더 데이터를 제공하는 하나 이상의 인코더를 포함함 - 와,
상기 웨이퍼의 추정 위치를 제공하기 위해 확장 칼만 필터에 인코더 데이터를 적용하는 단계 - 추정 이전에 웨이퍼의 위치가 알려져 있지 않음 - 와,
새 인코더 데이터가 수신될 때 위치를 재연산하고, 웨이퍼 에지를 검출하는 센서 변화시 상기 확장 칼만 필터를 업데이트하는 단계를 포함하는
방법.
Disposing a plurality of sensors within the interior of the wafer handling apparatus, each of the plurality of sensors being capable of detecting a change between the presence and absence of a wafer at a designated location within the interior;
Operating a wafer using a robotic arm, the robotic arm including one or more encoders that provide encoder data identifying a location of one or more components of the robotic arm;
Applying encoder data to the extended Kalman filter to provide an estimated position of the wafer, the position of the wafer prior to estimation not known;
Recalculating a position when new encoder data is received, and updating the extended Kalman filter upon sensor change detecting a wafer edge
Way.
제 9 항에 있어서,
인코더 데이터를 적용하는 단계는 0.5밀리초마다 웨이퍼 위치를 연산하는 단계를 포함하는
방법.
10. The method of claim 9,
Applying the encoder data comprises computing the wafer position every 0.5 milliseconds
Way.
제 9 항에 있어서,
상기 웨이퍼의 추정 위치는 상기 웨이퍼의 센터를 포함하는
방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the estimated location of the wafer includes a center of the wafer
Way.
제 9 항에 있어서,
상기 웨이퍼의 추정 위치는 상기 웨이퍼의 반경을 포함하는
방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the estimated position of the wafer includes a radius of the wafer
Way.
제 9 항에 있어서,
상기 웨이퍼의 추정 위치는 상기 로보트 암의 엔드 이펙터를 참조하여 결정되는
방법.
10. The method of claim 9,
The estimated position of the wafer is determined with reference to the end effector of the robot arm
Way.
제 9 항에 있어서,
상기 추정 위치는 상기 로보트 암의 중심축을 참조하여 결정되는
방법.
10. The method of claim 9,
The estimated position is determined with reference to the central axis of the robot arm
Way.
제 9 항에 있어서,
상기 복수의 센서는 4개의 센서를 포함하는
방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the plurality of sensors includes four sensors
Way.
제 9 항에 있어서,
인코더 데이터를 적용하는 단계는, 인코더 데이터가 수신될 때마다 추정 위치를 재연산하는 단계를 포함하는
방법.
10. The method of claim 9,
The step of applying the encoder data may include repeating the estimated position each time encoder data is received
Way.
제 9 항에 있어서,
웨이퍼를 조작하는 단계는, 웨이퍼 핸들링 장치에 대한 2개의 개구부 사이에서 웨이퍼를 이동시키는 단계를 포함하는
방법.
10. The method of claim 9,
The step of manipulating the wafer includes moving the wafer between two openings to the wafer handling apparatus
Way.
제 9 항에 있어서,
웨이퍼를 조작하는 단계는, 로드 락(load lock) 및 프로세스 모듈(process module) 사이에서 웨이퍼를 이동시키는 단계를 포함하는
방법.
10. The method of claim 9,
The step of manipulating the wafer includes moving the wafer between a load lock and a process module,
Way.
제 9 항에 있어서,
웨이퍼를 조작하는 단계는, 제 1 프로세스 모듈과 제 2 프로세스 모듈 사이에서 웨이퍼를 이동시키는 단계를 포함하는
방법.
10. The method of claim 9,
The step of manipulating the wafer includes moving the wafer between the first process module and the second process module
Way.
제 9 항에 있어서,
상기 웨이퍼의 실제 위치를 제공하기 위해 상기 복수의 센서 중 하나의 변화(transition)를 검출하는 단계와,
실제 위치와 추정 위치 사이의 오차를 결정하는 단계와,
상기 오차에 기초하여 확장 칼만 필터에 대한 하나 이상의 변수를 업데이트하는 단계를 더 포함하는
방법.
10. The method of claim 9,
Detecting a transition of one of the plurality of sensors to provide an actual position of the wafer;
Determining an error between the actual position and the estimated position,
Further comprising updating at least one variable for the extended Kalman filter based on the error
Way.
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