KR20150089959A - 웨이퍼 핸들링 견인 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 미끄러짐을 검출할 수 있고 추가 미끄러짐을 최소화하기 위해 엔드 이펙터의 운동을 조정할 수 있는 웨이퍼 핸들링 견인 제어 시스템이 제공된다. 임계값을 넘는 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 상대적인 모션의 검출 시, 엔드 이펙터의 운동은 반도체 웨이퍼의 미끄러짐을 최소화하기 위해 조정된다. 웨이퍼 핸들링 견인 제어 시스템은 반도체 웨이퍼와 엔드 이펙터 간의 상대적인 모션을 검출하는 센서를 포함할 수도 있다.

Description

웨이퍼 핸들링 견인 제어 시스템{WAFER HANDLING TRACTION CONTROL SYSTEM}
엔드 이펙터들을 갖는 로봇 암들은 반도체 웨이퍼들을 픽킹하고 (pick) 배치하도록 사용된다. 엔드 이펙터들은 통상적으로, “블레이드 (blade)” 타입 엔드 이펙터, 예를 들어, 압설자 (spatula)-형일 수도 있다. 많은 블레이드-타입 엔드 이펙터들은 반도체 웨이퍼를 제자리에 홀딩하기 위해 중력 및 마찰력에 의존하고 엔드 이펙터를 너무 빠르게 이동시키는 것은 반도체 웨이퍼가 엔드 이펙터를 흘러내리게 할 수도 있다. 종래의 일 방법은 반도체 웨이퍼가 더 이상 엔드 이펙터 상에 있지 않을 때, 예를 들어, 반도체 웨이퍼가 떨어졌을 때를 검출하기 위해 센서 또는 센서들을 활용하고, 이러한 이벤트가 일어났을 때 로봇 암을 정지시키기는 것이다.
본 명세서에 기술된 주제의 하나 이상의 구현예들의 상세들은 첨부된 도면들 및 이하의 기술에 언급되었다. 다른 특징들, 양태들, 및 장점들이 기술, 도면들, 및 청구항들로부터 명백해질 것이다. 이하의 도면들의 상대적인 치수들은 스케일링된 도면들로 구체적으로 지시되지 않는 한 스케일대로 도시되지 않을 수도 있다는 것을 주의한다.
일부 구현예들에서, 반도체 프로세싱 장비와 함께 사용하기 위한 장치가 제공될 수도 있다. 장치는 제 1 엔드 이펙터 상에 제 1 반도체 웨이퍼를 지지하도록 구성된 제 1 로봇 암; 상기 제 1 반도체 웨이퍼와 상기 제 1 엔드 이펙터 간의 상대적인 운동을 검출하도록 구성된 제 1 센서; 및 하나 이상의 프로세서들 및 메모리를 갖는 제어기를 포함할 수도 있다. 상기 하나 이상의 프로세서들, 상기 메모리, 상기 제 1 로봇 암, 및 상기 제 1 센서는 통신가능하게 연결될 수도 있다. 상기 메모리는, a) 상기 제 1 반도체 웨이퍼가 상기 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 제 1 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 이동시키고, b) 제 1 센서로부터 제 1 센서 데이터를 수신하고, c) 상기 제 1 반도체 웨이퍼가 상기 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 상기 제 1 로봇 암의 모션 중에 상기 제 1 엔드 이펙터에 대한 상기 제 1 반도체 웨이퍼의 상대적인 운동에 기초하여 제 1 모션 데이터를 결정하도록 상기 제 1 센서 데이터를 분석하고, d) 상기 제 1 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치를 초과하는지 여부를 결정하고, 그리고 e) 상기 제 1 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과할 때 제 2 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 이동시키는, 상기 하나 이상의 프로세서들을 제어하기 위한 프로그램 인스트럭션들을 저장한다. 상기 제 2 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터는 상기 제 1 임계 모션 계측치 내에 유지될 수도 있다.
장치의 일부 이러한 구현예들에서, 상기 제 1 모션 데이터는 상기 제 1 반도체 웨이퍼가 상기 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 상기 제 1 로봇 암의 모션 중에 상기 제 1 엔드 이펙터에 대한 상기 제 1 반도체 웨이퍼의 상대적인 가속도가 계산될 수 있는 데이터에 기초할 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 제 1 임계 모션 계측치는 제 1 반도체 웨이퍼가 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 제 1 로봇 암의 모션 중에 제 1 엔드 이펙터에 대한 제 1 반도체 웨이퍼의 약 0.001 내지 100 ㎡/s의 상대적인 가속도일 수도 있다. 일부 다른 또는 추가적인 이러한 구현예들에서, 상기 제 1 임계 모션 계측치는 제 1 반도체 웨이퍼가 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 제 1 로봇 암의 모션 중에 제 1 엔드 이펙터에 대한 제 1 반도체 웨이퍼의 약 1 내지 10 ㎡/s의 상대적인 가속도일 수도 있다.
장치의 일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 상기 제 1 모션 데이터는 상기 제 1 반도체 웨이퍼가 상기 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 상기 제 1 로봇 암의 모션 중에 상기 제 1 엔드 이펙터에 대한 상기 제 1 반도체 웨이퍼의 상대적인 속도가 계산될 수 있는 데이터에 기초할 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 제 1 임계 모션 계측치는 제 1 반도체 웨이퍼가 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 제 1 로봇 암의 모션 중에 제 1 엔드 이펙터에 대한 제 1 반도체 웨이퍼의 약 0.001 내지 100 m/s의 상대적인 속도일 수도 있다. 일부 다른 또는 추가적인 이러한 구현예들에서, 상기 제 1 임계 모션 계측치는 제 1 반도체 웨이퍼가 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 제 1 로봇 암의 모션 중에 제 1 엔드 이펙터에 대한 제 1 반도체 웨이퍼의 약 0.5 내지 10 m/s의 상대적인 속도일 수도 있다.
장치의 일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 상기 제 1 모션 데이터는 상기 제 1 반도체 웨이퍼가 상기 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 상기 제 1 로봇 암의 모션 중에 상기 제 1 엔드 이펙터에 대한 상기 제 1 반도체 웨이퍼의 상대적인 변위에 기초할 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 제 1 임계 모션 계측치는 제 1 반도체 웨이퍼가 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 제 1 로봇 암의 모션 중에 제 1 엔드 이펙터에 대한 제 1 반도체 웨이퍼의 약 0.001 내지 100 ㎜의 상대적인 변위일 수도 있다. 일부 다른 또는 추가적인 이러한 구현예들에서, 상기 제 1 임계 모션 계측치는 제 1 반도체 웨이퍼가 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 제 1 로봇 암의 모션 중에 제 1 엔드 이펙터에 대한 제 1 반도체 웨이퍼의 약 0.5 내지 4 ㎜의 상대적인 변위일 수도 있다.
장치의 일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 상기 제 1 모션 데이터는, (상기 제 1 반도체 웨이퍼가 상기 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 상기 제 1 로봇 암의 모션 중에 상기 제 1 엔드 이펙터에 대한 상기 제 1 반도체 웨이퍼의) 상대적인 가속도; (상기 제 1 반도체 웨이퍼가 상기 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 상기 제 1 로봇 암의 모션 중에 상기 제 1 엔드 이펙터에 대한 상기 제 1 반도체 웨이퍼의) 상대적인 속도; 상기 제 1 반도체 웨이퍼가 상기 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 상기 제 1 로봇 암의 모션 중에 상기 제 1 엔드 이펙터에 대한 상기 제 1 반도체 웨이퍼의 상대적인 변위로 구성된 그룹으로부터 선택된 2 개 이상의 상대적인 모션 파라미터들의 조합에 기초할 수도 있다.
일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 장치는 제 1 반도체 웨이퍼를 지지하도록 구성된 웨이퍼 정렬기를 더 포함할 수도 있고, 메모리는, 동작 a) 및 e) 동안 발생된 상기 제 1 엔드 이펙터에 대한 상기 제 1 반도체 웨이퍼의 상대적인 변위를 보정하기 위해 상기 제 1 로봇 암이 상기 웨이퍼 정렬기 상에 상기 제 1 반도체 웨이퍼를 배치하게 하는, 상기 하나 이상의 프로세서들을 추가로 제어하기 위한 추가적인 인스트럭션들을 저장할 수도 있다.
일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 장치의 제 1 가속도 프로파일은 제 1 캘리브레이션 가속도 프로파일일 수도 있고, 제 2 가속도 프로파일은 제 2 캘리브레이션 가속도 프로파일일 수도 있고, 상기 메모리는, f) 동작 d) 후에 상기 제 1 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과하지 않을 때, 상기 제 1 캘리브레이션 가속도 프로파일과 연관된 제 1 동작 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 이동시키고, 그리고 g) 동작 e) 후에 상기 제 1 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과하고 상기 제 2 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과하지 않을 때, 상기 제 2 캘리브레이션 가속도 프로파일과 연관된 제 2 동작 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 이동시키는, 상기 하나 이상의 프로세서들을 추가로 제어하기 위한 추가적인 인스트럭션들을 저장할 수도 있다.
일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 장치의 메모리는 상기 동작 a) 및 e) 전에, h) 상기 동작 f) 또는 g) 후에, 상기 제 1 또는 제 2 동작 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 제 2 임계 모션 계측치를 초과하는지 여부를 결정하고, i) 상기 제 1 또는 제 2 동작 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 2 임계 모션 계측치를 초과할 때 상기 제 1 로봇 암이 제 3 동작 가속도 프로파일에 따라 이동시키는, 상기 하나 이상의 프로세서들을 추가적으로 제어하기 위한 추가적인 인스트럭션들을 저장하고, 상기 제 3 동작 가속도 프로파일에 따른 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터는 상기 제 2 임계 모션 계측치 내에 있다.
일부 이러한 구현예들에서, 상기 메모리는, j) N 개의 추가적인 반도체 웨이퍼들에 대해, 동작 d) 후에 그리고 동작 a) 또는 e)를 수행하지 않고 상기 제 1 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과하지 않을 때, 상기 제 1 동작 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 N 번의 추가적인 회수로 이동시키고, 그리고 k) N 개의 추가적인 반도체 웨이퍼들에 대해, 동작 d) 후에 그리고 동작 a) 또는 e)를 수행하지 않고 상기 제 1 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과하고 상기 제 2 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과하지 않을 때, 상기 제 2 동작 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 N 번의 추가적인 회수로 이동시키는, 상기 하나 이상의 프로세서들을 추가적으로 제어하기 위한 추가적인 인스트럭션들을 저장할 수도 있고, 여기서, N은 1 이상의 정수이다.
일부 추가적인 이러한 구현예들에서, 상기 메모리는, l) 동작 d) 후에 상기 제 1 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치보다 작을 때, 제 3 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 이동시키는 동작으로서, 상기 제 3 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인한 상기 제 1 모션 데이터는 상기 제 1 임계 모션 계측치 내에 유지되는, 상기 제 3 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 이동시키고, 그리고 m) 동작 l) 후에 상기 제 1 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치보다 작고 상기 제 3 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인한 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과하지 않을 때, 상기 제 3 캘리브레이션 가속도 프로파일과 연관된 제 3 동작 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 이동시키는, 상기 하나 이상의 프로세서들을 추가적으로 제어하기 위한 추가적인 인스트럭션들을 저장할 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 상기 제 3 캘리브레이션 가속도 프로파일에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터는 상기 제 1 캘리브레이션 가속도 프로파일에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터를 초과할 수도 있다.
일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 장치의 상기 제 1 가속도 프로파일은 제 1 동작 가속도 프로파일이고, 상기 제 2 가속도 프로파일은 제 2 동작 가속도 프로파일일 수도 있다.
일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 장치의 제 1 센서는 광 센서일 수도 있다.
일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 장치의 제 1 센서는 진공 센서일 수도 있다.
일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 장치의 제 1 로봇 암은 상기 제 1 센서를 지지할 수도 있다.
일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 장치의 제 1 센서는 상기 제 1 로봇 암에 대하여 고정된 위치에서 지지될 수도 있다.
일부 구현예들에서, 반도체 웨이퍼 핸들링 방법이 제공될 수도 있다. 이 방법은 n) 제 1 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따라, 제 1 반도체 웨이퍼를 지지하는 제 1 엔드 이펙터를 포함하는 제 1 로봇 암을 이동시키는 단계; o) 상기 제 1 반도체 웨이퍼와 상기 제 1 엔드 이펙터 간의 상대적인 운동을 검출하도록 구성된 제 1 센서로부터 제 1 센서 데이터를 수신하는 단계; p) 상기 제 1 반도체 웨이퍼가 상기 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 상기 제 1 로봇 암의 모션 중에 상기 제 1 엔드 이펙터에 대한 상기 제 1 반도체 웨이퍼의 상대적인 운동에 기초하여 제 1 모션 데이터를 결정하기 위해, 상기 제 1 센서를 분석하는 단계; 및 q) 제 1 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치를 초과하는지 여부를 결정하는 단계를 포함할 수도 있다.
일부 이러한 구현예들에서, 이 방법은 r) 상기 제 1 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과한다고 결정하는 단계; s) 제 2 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따라, 상기 제 1 반도체 웨이퍼를 지지하는 상기 제 1 엔드 이펙터를 포함하는 상기 제 1 로봇 암을 이동시키는 단계; t) 상기 제 2 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과하지 않는다고 결정하는 단계; 및 u) 상기 제 2 캘리브레이션 가속도 프로파일과 연관된 제 2 동작 가속도 프로파일을 선택하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 이 방법은 v) 단계 u) 후에, 제 2 캘리브레이션 가속도 프로파일과 연관된 제 2 동작 가속도 프로파일에 따라 제 1 로봇 암을 이동시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 이 방법은 w) 상기 제 1 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과하지 않는다고 결정하는 단계; 및 x) 상기 제 1 캘리브레이션 가속도 프로파일과 연관된 제 1 동작 가속도 프로파일을 선택하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 이 방법은 y) 단계 x) 후에, 상기 제 1 캘리브레이션 가속도 프로파일과 연관된 상기 제 1 동작 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 이동시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일부 구현예들에서, 다른 반도체 웨이퍼 핸들링 방법이 제공될 수도 있다. 이 방법은, 제 1 동작 가속도 프로파일에 따라, 제 1 반도체 웨이퍼를 지지하는 제 1 엔드 이펙터를 포함하는 제 1 로봇 암을 이동시키는 단계; 상기 제 1 반도체 웨이퍼와 상기 제 1 엔드 이펙터 간의 상대적인 운동을 검출하도록 구성된 제 1 센서로부터 제 1 센서 데이터를 수신하는 단계; 상기 제 1 반도체 웨이퍼가 상기 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 상기 제 1 로봇 암의 모션 중에 상기 제 1 엔드 이펙터에 대한 상기 제 1 반도체 웨이퍼의 상대적인 운동에 기초하여 제 1 모션 데이터를 결정하기 위해, 상기 제 1 센서를 분석하는 단계; 제 1 동작 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치를 초과하는지 여부를 결정하는 단계; 및 상기 제 1 동작 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과할 때 제 2 동작 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 이동시키는 단계로서, 상기 제 2 동작 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터는 상기 제 1 임계 모션 계측치 내에 유지되는, 상기 제 2 동작 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 이동시키는 단계를 포함할 수도 있다.
일부 이러한 구현예들에서, 이 방법은 상기 제 1 동작 가속도 프로파일이 미리 결정된 가속도 프로파일인 것을 포함할 수도 있다. 일부 이러한 구현예들에서, 이 방법의 제 2 동작 가속도 프로파일은 미리 결정된 가속도 프로파일일 수도 있다.
일부 다른 또는 추가적인 구현예들에서, 이 방법은 제 1 동작 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과하고 상기 제 2 동작 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과하지 않을 때, N 개의 추가적인 반도체 웨이퍼들에 대해, 상기 제 2 동작 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 N 번의 추가적인 회수로 이동시키는 단계를 더 포함할 수도 있고, 여기서, N은 1 이상의 정수이다.
본 개시의 이들 및 다른 양태들이 이하에 열거된 첨부 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명된다.
도 1은 웨이퍼 핸들링 견인 제어 시스템을 활용하는 반도체 웨이퍼 핸들링 시스템의 특정한 컴포넌트의 대표도이다.
도 2는 웨이퍼 핸들링 견인 제어를 위한 예시적인 기법을 상세히 설명하는 흐름도이다.
도 3은 엔드 이펙터와 반도체 웨이퍼 간의 상대적인 모션이 발생하는 곳을 하이라이트한 부분들을 갖는 엔드 이펙터에 의해 지지된 반도체 웨이퍼와 엔드 이펙터의 모션의 그래프이다.
도 4는 엔드 이펙터에 대한 예시적인 가속도 프로파일들의 그래프이다.
도 5는 엔드 이펙터에 의해 지지된 반도체 웨이퍼와 엔드 이펙터의 가속도, 속도, 및 변위의 그래프이다.
도 6은 웨이퍼 미끄러짐 대 인가된 힘을 도시하는 그래프이다.
도 7은 캘리브레이션 가속도 프로파일을 사용하여 미끄러짐 임계값 검출 웨이퍼 핸들링 견인 제어를 위한 예시적인 기법을 상세히 설명하는 흐름도이다.
도 8은 실시간 웨이퍼 핸들링 견인 제어를 위한 예시적인 기법을 상세히 설명하는 흐름도이다.
도 9는 실시간 검출 웨이퍼 핸들링 견인 제어와 조합된 캘리브레이션 가속도 프로파일을 사용하여 미끄러짐 임계값 검출 웨이퍼 핸들링 견인 제어를 조합하는 기법의 예를 상세히 설명하는 흐름도이다.
도 10a는 예시적인 부분 가속도 프로파일 및 최초 가속도 프로파일로부터 최종 가속도 프로파일을 결정하는 예를 도시하는 그래프이다.
도 10b는 예시적인 부분 가속도 프로파일 및 최초 가속도 프로파일로부터 최종 가속도 프로파일을 결정하는 예를 예시하는 다른 그래프이다.
도 10c는 캘리브레이션 가속도 프로파일로부터 동작 가속도 프로파일을 선택 시 사용될 수도 있는 예시적인 부분 가속도 프로파일들을 도시하는 그래프이다.
본 발명자는 반도체 웨이퍼를 지지하고 이동시키는 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 미끄러짐 (slippage) 을 검출할 수 있고 추가 미끄러짐을 최소화하기 위해 엔드 이펙터의 운동을 조정할 수 있는 웨이퍼 핸들링 견인 제어 시스템을 구상하였다. 웨이퍼 핸들링 견인 제어 시스템은 반도체 웨이퍼와 엔드 이펙터 간의 상대적인 모션을 검출하는 센서를 포함할 수도 있다. 임계값을 지나는 상대적인 모션의 검출 시, 엔드 이펙터의 운동은 반도체 웨이퍼의 미끄러짐을 감소시키거나 제거하도록 조정된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 “반도체 웨이퍼”는 반도체 재료, 즉, 실리콘으로 이루어진 웨이퍼들 및 일반적으로 반도체들로 식별되지 않는 재료들, 예를 들어, 에폭시 양자를 지칭하지만, 이들은 통상적으로 반도체 제조 프로세스 동안 이들 위에 증착된 반도체 재료들을 갖는다는 것이 이해된다. 양 타입들의 웨이퍼들의 핸들링은 본 개시의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.
엔드 이펙터들을 갖는 로봇 암들은 반도체 웨이퍼들을 픽킹 (pick) 및 배치하기 위해 사용된다. 엔드 이펙터들은 통상적으로 반도체 웨이퍼가 목적지, 예를 들어, 반도체 프로세스 챔버, 로드록, 또는 다른 스테이션으로 이동하는 동안 반도체 웨이퍼를 지지하도록 구성된다. 반도체 웨이퍼 핸들링의 종래의 일 방법은 반도체 웨이퍼가 더 이상 엔드 이펙터에 의해 지지되지 않을 때를 검출하기 위해 센서 또는 센서들을 활용하고 반도체 웨이퍼가 더 이상 엔드 이펙터에 의해 지지되지 않을 때 로봇 암의 운동을 정지시킨다. 이러한 종래의 방법에서, 로봇 암의 운동은 엔드 이펙터가 더 이상 반도체 웨이퍼들을 지지하지 않기 전에 조정되지 않는다. 반대로, 본 명세서에 기술된 바와 같은 웨이퍼 핸들링 견인 제어 시스템들은 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 특정한 임계값을 지나는 미끄러짐을 검출하고 엔드 이펙터의 추가 운동 동안 반도체 웨이퍼가 엔드 이펙터를 미끄러지지 않도록 로봇 암의 운동을 조정할 수 있다.
도 1은 웨이퍼 핸들링 견인 제어 시스템을 활용하는 반도체 웨이퍼 핸들링 시스템의 특정한 컴포넌트들의 대표도이다. 도 1에 도시된 구현예는 엔드 이펙터 (112) 를 갖는 제 1 로봇 암 (102), 반도체 웨이퍼 (104), 제어기 (106), 센서 (108), 및 모터 (110) 를 포함한다. 도 1에 도시된 컴포넌트들은 반도체 툴의 일부일 수도 있다.
로봇 암 (102) 은 반도체 웨이퍼 또는 다수의 반도체 웨이퍼들을 핸들링하도록 구성된다. 로봇 암 (102) 은 반도체 웨이퍼 핸들링 동안 적어도 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동하도록 구성될 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 로봇 암 (102) 은 추가적인 위치들 사이에서 또한 운동하도록 구성될 수도 있다.
로봇 암 (102) 은 엔드 이펙터 (112) 를 포함할 수도 있다. 엔드 이펙터 (112) 는 반도체 웨이퍼 핸들링 동안 반도체 웨이퍼 (104) 를 홀딩하도록 구성될 수도 있다. 엔드 이펙터 (112) 는 통상적으로 “블레이드” 타입 엔드 이펙터, 에를 들어, 압설자-형일 수도 있다. 많은 블레이드-타입 엔드 이펙터들은 운동 동안 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼를 제 위치에 홀딩하기 위해 중력 및 마찰력에 의존하고, 너무 빨리 엔드 이펙터를 이동시키는 것은 중력으로 인한 마찰력을 극복하기 위해 반도체 웨이퍼의 관성력을 유발할 수 있고, 이는 반도체 웨이퍼가 엔드 이펙터에 대해 미끄러지게 한다. 반도체 웨이퍼 (104) 를 손상시킬 위험 또는 입자들을 발생시킬 가능성을 감소시키기 위해, 반도체 웨이퍼 (104) 와 엔드 이펙터 (112) 간의 접촉을 감소시키는 방식으로 반도체 웨이퍼 (104) 가 엔드 이펙터 (112) 에 의해 지지되는 것이 또한 일반적이다. 이러한 감소된 웨이퍼/엔드 이펙터 접촉을 제공하는 통상적인 일 메커니즘은 복수의 접촉 패드들, 예를 들어, 3 또는 4 개의 접촉 패드들을 활용하는 것이다. 접촉 패드들은 반도체 웨이퍼 (104) 에 대한 손상의 위험을 감소시키고 반도체 웨이퍼/엔드 이펙터 접촉 계면 상에서 작용하는 정적이고 동적인 마찰 상수들을 증가시키기 위해 유연성 재료, 예를 들어, 엘라스토머로부터 이루어질 수도 있다. 이들 접촉 패드들은 매우 작고, 예를 들어, 접촉 면적의 직경으로 0.25” 미만일 수도 있다. 로봇 암 (102) 은 모터 (110) 에 의해 이동될 수도 있다. 모터 (110) 는 스텝퍼 모터들을 포함하는 임의의 타입의 적합한 모터일 수도 있다. 모터 (110) 는 로봇 암 (102) 을 직접적으로 이동시킬 수도 있고 또는 로봇 암 (102) 에 연결된 구동 메커니즘을 통해 간접적으로 로봇 암 (102) 을 이동시킬 수도 있다. 로봇 암 (102) 이 이동될 때, 엔드 이펙터 (112) 는 또한 로봇 암 (102) 의 운동에 따라 이동될 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 2 개 이상의 로봇 암이 있을 수도 있고, 이들 각각은 엔드 이펙터를 갖는다.
제어기 (106) 는 모터 (110) 를 제어할 수도 있다. 제어기 (106) 는 하나 이상의 물리적 또는 논리적 제어기들, 하나 이상의 메모리 디바이스들, 및 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수도 있다. 프로세서는 CPU (central processing unit) 또는 컴퓨터, 아날로그 및/또는 디지털 입력/출력 접속부들, 스텝퍼 모터 제어기 보드들, 및 다른 유사 컴포넌트들을 포함할 수도 있다. 적절한 제어 동작들을 구현하기 위한 인스트럭션들이 프로세서에 의해 실행될 수도 있다. 이들 인스트럭션들은 제어기와 연관된 메모리 디바이스들 또는 제어기의 일부 상에 저장될 수도 있고 또는 이들은 네트워크를 통해 제공될 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 제어기 (106) 는 시스템 제어 소프트웨어 또는 로직을 실행한다.
시스템 제어 로직은 모터를 제어하기 위한 인스트럭션, 모터를 통해 로봇 암의 운동을 제어하기 위한 인스트럭션, 센서로부터 신호들을 수신하기 위한 인스트럭션, 및 본 명세서에서 논의된 다양한 기법들에 따라 반도체 웨이퍼 핸들링 동안 필요한 다른 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 모터를 제어하기 위한 시스템 제어 로직은 다양한 가속도 프로파일들에 따라 모터가 실행하기 위한 인스트럭션들을 통해 모터를 제어하는 것을 포함할 수도 있다.
통상적으로, 가속도 프로파일 (또는 모터(들)가 특정한 가속도 프로파일에 따라 동작하게 하는 명령들 및 데이터) 은 제어기의 메모리 또는 제어기에 의해 액세스 가능한 메모리, 예를 들어, 네트워크 저장 시스템에 저장될 것이다. 제어기는 모터에 커플링될 수도 있고 선택된 가속도 프로파일에 따라 로봇 암의 모터의 운동을 제어하기 위해 명령 인스트럭션들, 예를 들어, 전압, 비트 신호, 등을 모터로 출력할 수도 있다. 가속도 프로파일은 모터에 바로 제공될 수도 있고, 예를 들어, 모터는 모터 가속도를 제어하는 전압 신호의 형태의 입력을 수용할 수도 있고 또는 가속도 프로파일은 모터에 간접적으로 제공될 수도 있고, 예를 들어 모터는 모터 속도를 제어하는 전압 신호의 형태로 입력을 수용할 수도 있다 (따라서 이 전압 신호가 변하는 특정한 가속도를 발생할 수도 있다) .
시스템 제어 로직은 이로 제한되는 것은 아니지만, 본 명세서에 논의된 예들을 포함하는, 다양한 타입들의 기술들을 사용하여 제공될 수도 있다. 예를 들어, 일반적으로, 장치를 제어하기 위해 사용된 인스트럭션들은 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 구성되거나 설계될 수도 있다. 인스트럭션들이 “프로그래밍”에 의해 제공된다고 할 수 있다. 프로그래밍은 예를 들어, 디지털 신호 프로세서들 내에서, ASIC (application-specific integrated circuit) 의 일부로서, 또는 하드웨어로서 구현된 구체적인 알고리즘들을 갖는 다른 디바이스들로서 하드코딩될 수도 있다. 다른 구현예들에서, 프로그래밍은 휘발성 또는 비휘발성 메모리에 저장된 소프트웨어로서 제공될 수도 있다. 프로그래밍은 또한 범용 프로세서 상에서 실행될 수도 있는 소프트웨어 또는 펌웨어 인스트럭션들을 포함하는 것이 이해된다. 시스템 제어 소프트웨어는 임의의 적합한 컴퓨터-판독가능 프로그래밍 언어로 코딩될 수도 있다.
다양한 서브루틴들 또는 제어 객체들이 반도체 웨이퍼들을 핸들링하기 위한 모터 및 로봇 암의 동작을 제어하기 위해 작성될 수도 있다. 일부 구현예들에서, 시스템 제어 소프트웨어는 본 명세서에 기술된 다양한 파라미터들을 제어하기 위해 입력/출력 제어 (IOC) 시퀀싱 인스트럭션들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼 핸들링 프로세스는 대응하는 상이한 가속도 곡선들 또는 프로파일들을 갖는 다수의 페이즈들로 분할될 수도 있고, 이들 페이즈 각각은 자신의 가속도 파라미터들의 세트에 의해 규정될 수도 있다. 반도체 웨이퍼 핸들링 프로세스의 페이즈 각각은 시스템 제어기에 의해 실행된 하나 이상의 인스트럭션들에 의해 제어될 수도 있다.
일부 구현예들에서, 시스템 제어기와 연관된 사용자 인터페이스가 있을 수도 있다. 사용자 인터페이스는 디스플레이 스크린, 장치 및/또는 프로세스 조건들의 그래픽 소프트웨어 디스플레이들 및 포인팅 디바이스들, 키보드, 터치 스크린, 마이크로폰, 등과 같은 사용자 입력 디바이스들을 포함할 수도 있다. 이러한 사용자 인터페이스는 예를 들어, 시스템 성능, 예를 들어, 가속도 곡선들, 세트포인트들, 임계값들, 등에 영향을 주는 다양한 파라미터들을 조정하도록 사용될 수도 있다.
일부 구현예들에서, 동작 조건들과 관련된 파라미터들은 시스템 제어기에 의해 조정될 수도 있다. 비제한적인 예들은 반도체 웨이퍼의 크기, 반도체 웨이퍼를 지지하는 엔드 이펙터의 구성, 핸들링되는 반도체 웨이퍼의 타입, 등을 포함한다.
반도체 웨이퍼 핸들링 프로세스를 모니터링하기 위한 신호들은 센서 또는 다수의 센서들을 갖는 시스템 제어기의 아날로그 및/또는 디지털 입력 접속부들에 의해 제공될 수도 있다. 웨이퍼 핸들링 프로세스를 제어하기 위한 신호들은 로봇, 모터, 및/또는 센서의 아날로그 및/또는 디지털 출력 접속부들을 통해 제어기에 의해 수신될 수도 있다. 반도체 웨이퍼 핸들링 프로세스를 모니터링하기 위해 사용될 수도 있는 센서들 (센서 (108) 에 부가하여) 의 비제한적인 예들은 반도체 웨이퍼의 회전 각, 반도체 웨이퍼의 위치, 엔드 이펙터의 회전 각, 엔드 이펙터의 위치, 등을 측정하기 위한 센서들을 포함한다. 적절하게 프로그램된 피드백 및 제어 알고리즘들이 로봇 암의 프로세스 제어를 유지하기 위해 이들 센서들로부터의 데이터와 함께 사용될 수도 있다.
센서 (108) 는 엔드 이펙터 (112) 에 대한 반도체 웨이퍼 (104) 의 상대적인 모션을 검출하고 이러한 상대적인 모션을 나타내는 센서 데이터를 제어기 (106) 로 출력하도록 구성될 수도 있다. 웨이퍼 핸들링 견인 제어의 특정한 구현예들은 특정한 기준 프레임에 대한 엔드 이펙터 및/또는 반도체 웨이퍼의 모션을 검출할 수도 있는 센서들을 활용할 수도 있다. 기준 프레임은 이로 제한되는 것은 아니지만 엔드 이펙터 또는 다른 기준 프레임을 포함하는 고정되거나 움직이는 임의의 기준 프레임일 수도 있다. 센서에 의해 검출된 모션은 가속도, 속도, 변위 또는 다른 타입의 모션일 수도 있다. 제어기는 검출된 모션으로부터 다른 타입들의 모션들을 계산하기 위한 로직을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 일 구현예가 변위를 검출하는 센서를 포함하면, 제어기는 제어기 내의 내부 클록으로부터 타이밍 신호들에 비교된 변위의 변화를 측정하는 것을 통해 검출된 변위로부터 속도를 계산할 수도 있다. 시간을 통한 변위의 변화는 속도를 나타낼 것이다.
특정한 구현예들에서, 센서 (108) 는 센서 (108) 에 의해 용이하게 검출가능한 노치, 슬롯, 패턴 또는 다른 피처와 같은 반도체 웨이퍼 (104) 상의 피처들을 통해 엔드 이펙터 (112) 에 대한 반도체 웨이퍼 (104) 의 상대적인 모션을 검출하도록 구성될 수도 있다. 다른 구현예들에서, 센서 (108) 는 반도체 웨이퍼 (104) 상의 임의의 대응하는 엔지니어링된 피처를 갖지 않고 엔드 이펙터 (112) 에 대한 반도체 웨이퍼 (104) 의 상대적인 모션을 검출하도록 구성될 수도 있다. 대신, 센서 (108) 는 반도체 웨이퍼를 모니터링함으로써 엔드 이펙터 (112) 에 대한 반도체 웨이퍼 (104) 의 운동을 검출할 수도 있다.
예를 들어, 센서 (108) 는 반도체 웨이퍼 (104) 상의 패턴과 상호작용하도록 구성된 광의 빔을 발광하는 엔드 이펙터 (112) 상에 지지된 광 센서일 수도 있다. 이러한 패턴은 예를 들어, 포토리소그래피로 생성된 패턴과 같은 엔지니어링된 패턴일 수도 있고, 또는 반도체 웨이퍼 (104) 에 내재하는 텍스처 또는 패턴일 수도 있는데, 예를 들어, 광 검출기가 표면 거칠기를 기록할 수 있고, 반도체 웨이퍼 (104) 가 엔드 이펙터 (112) 에 대해 미끄러질 때 발생하는 변위의 양을, 예를 들어, 특정한 표면 거칠기 패턴이 “이동하는” 양으로 측정할 수 있는, 반도체 웨이퍼의 표면 마감 또는 거칠기가 충분히 거칠다고 증명할 수 있다. 패턴에 의해 반사된 광의 양은 광이 빛나는 패턴의 면적에 따라 변할 수도 있다. 반도체 웨이퍼 (104) 와 엔드 이펙터 (112) 간의 상대적인 모션은 반사된 광의 양의 변화를 통해 센서 (108) 에 의해 검출될 수도 있다. 센서 (108) 는 제어기 (106) 로 반사된 광의 양을 상세히 설명하는 센서 데이터를 출력할 수도 있다. 반사된 광의 양의 변화들을 통해, 제어기는 제 1 모션 데이터를 결정할 수도 있다. 제 1 모션 데이터는 엔드 이펙터 (112) 에 대한 반도체 웨이퍼 (104) 의 상대적인 모션을 나타낼 수도 있다. 도출된 제 1 모션 데이터에 따라, 제어기 (106) 는 그에 따라 모터 (110) 가 실행할 가속도 프로파일을 변화시키도록 선택할 수도 있다. 다른 구현예들에서, 이로 제한되는 것은 아니지만, 머신 비전 센서들 (베이스 및 로봇 암과 함께 이동될 수 있거나 베이스 및 로봇 암으로부터 원격의 고정된 위치로부터 로봇 암을 관찰할 수도 있는) 을 포함하는 다른 센서들이 또한 사용될 수도 있다. 다른 구현예들은 또한 반도체 웨이퍼 상에 장착된 가속도계들, 반도체 웨이퍼의 모션을 검출하기 위해 장착된 센서로서 기능하는 가속도계를 통해서와 같이, 다른 위치들에 센서를 장착할 수도 있다. 이러한 구현예는 캘리브레이션 웨이퍼로서 장착된 센서를 갖는 반도체 웨이퍼를 사용할 수도 있다. 캘리브레이션 웨이퍼는 도 7에 상세히 설명된 것과 유사한 방식으로 유사한 반도체 웨이퍼들의 배치 (batch) 의 미끄러짐 임계값 검출을 위해 사용될 수도 있다.
적합한 센서 (108) 의 예는 광 마우스에 사용된 것과 같은 광 센서일 수도 있다. 컴퓨터 마우스들을 위한 과거의 광 센서들은 마우스가 탐색 이동하는 표면에 대한 마우스의 움직임의 정확한 측정치를 제공하도록 거칠거나 반짝이지 않는 표면들 상에서 사용될 것을 요구하였다. 보다 최근의 마우스 설계, 예를 들어, LED 또는 레이저 마우스들과 같은 광자 기반 센서들을 갖는 마우스 설계는 예를 들어, 유리와 같이 매우 폴리싱된 표면들 상에서 정확한 마우스 움직임 측정치들을 제공할 수 있는 보다 민감한 광 검출기들을 통합하였다. 유사한 센서들이 반도체 웨이퍼와 엔드 이펙터 간의 상대적인 모션을 측정하기 위해 사용될 수도 있다.
다른 타입들의 광 센서들이 또한 적합한 센서들일 수도 있다. 예를 들어, 머신 이미징 센서들 또는 “CCD” (charge coupled devices) 가 사용될 수도 있다. 이러한 센서들은 상부로부터 반도체 웨이퍼의 이미징을 통해, 또는 반도체 웨이퍼의 에지들의 운동을 검출하기 위해 반도체 웨이퍼의 에지들 주변에 위치된 센서들의 어레이를 통해 운동을 검출할 수도 있다 (예를 들어, 엔드 이펙터 상에 위치되고 웨이퍼의 반경과 정렬되고 2 개의 선형-스트립 모두 상에 웨이퍼 에지가 명목상으로 중심을 두도록 배치된 2 개의 선형-스트립 CCD 디바이스들이 웨이퍼의 원주 상의 2 개의 점들에서 에지 위치의 측정치들을 제공하도록 기능할 수도 있어서 웨이퍼 위치가 계산되게 한다). 분할된 (broken) 빔 센서들이 또한 반도체 웨이퍼의 에지들의 운동을 검출하기 위해 사용될 수도 있다. 대안적으로, 반도체 웨이퍼의 에지까지의 거리를 측정하도록 구성된 다수의 초음파 센서들이 또한 반도체 웨이퍼의 에지들의 운동을 검출하도록 사용될 수도 있다.
적합한 센서 (108) 의 다른 예는 예를 들어, 스크롤 휠 또는 볼과 같이 반도체 웨이퍼의 하단부를 터치하는, 작은 회전하는 센서와 같은 기계적인 센서일 수도 있다.
도 2는 웨이퍼 핸들링 견인 제어를 위한 예시적인 기법을 상세히 설명하는 흐름도를 도시한다. 도 2는 하이 레벨의 웨이퍼 핸들링 견인 제어 시스템을 활용하는 반도체 웨이퍼 핸들링의 동작을 도시한다. 도 2는 반도체 웨이퍼가 자신의 목적지로 이송되기 전의 테스트 절차에서 수행될 수도 있고, 또는 도 2는 반도체 웨이퍼가 자신의 목적지로 이송됨에 따라 수행될 수도 있고 - 제시된 제 1/제 2 가속도 프로파일은 활용된 특정한 웨이퍼 견인 제어 기법에 따라, 캘리브레이션 가속도 프로파일 또는 동작 가속도 프로파일일 수도 있다. 본 명세서에서 나중에 논의된 일부 기법들은 양 타입들의 프로파일들을 활용할 수도 있다.
블록 202에서, 제어기는 제 1 가속도 프로파일에 따라 엔드 이펙터를 이동시키도록 모터에 지시할 수도 있다. 블록 202에서, 엔드 이펙터는 엔드 이펙터가 반도체 웨이퍼를 지지하는 동안 이동된다.
제 1 가속도 프로파일에 따라, 엔드 이펙터가 이동되는 동안, 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 임의의 상대적인 모션이 블록 204에 나타낸 바와 같이 모니터링된다. 특정한 구현예들에서, 블록 204는 엔드 이펙터에 의해 지지된 센서, 로봇 암의 다른 부분, 또는 반도체 툴의 다른 부분에 장착된 센서를 통해 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 상대적인 모션을 모니터링할 수 있고; 센서는 만약 있다면, 반도체 웨이퍼와 엔드 이펙터 간의 상대적인 모션을 나타내는 상대적인 모션 데이터를 생성할 수도 있다.
블록 206에서, 상대적인 모션 데이터가 제어기에 의해 분석될 수도 있고 제 1 모션 데이터를 도출하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 모션 데이터는 상대적인 모션 데이터로부터 도출될 수 있는, 상대적인 변위, 상대적인 속도, 상대적인 가속도, 또는 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 상대적인 저크 (jerk)에 기초할 수도 있다. 일부 경우들에서, 제 1 모션 데이터는 상대적인 모션 데이터와 같을 수도 있다. 예를 들어, 제 1 모션 데이터가 변위이고 사용된 센서가 변위를 나타내는 상대적인 모션 데이터를 출력하면, 수행되는 분석은 일부 예들에서, 제 1 모션 데이터로서 상대적인 모션 데이터를 단순히 처리하는 것으로 구성될 수도 있다. 다른 경우들에서, 보다 많은 프로세싱이 수반될 필요가 있을 수도 있다. 예를 들어, 변위-타입 상대적인 모션 데이터가 하나 이상의 미분을 수행함으로써 속도-타입 또는 가속도-타입 제 1 모션 데이터로 변환될 수도 있다. 일부 경우들에서, 확립된 단위 시스템들로 캘리브레이팅된 제 1 모션 데이터를 획득하기 위해 센서에 의해 생성된 상대적인 모션 데이터로 다양한 정정 인자들 또는 스케일링 인자들을 적용할 필요가 있을 수도 있는데, 예를 들어, 상대적인 모션 데이터는 볼트의 형태일 수도 있고, 변환 인자는 이러한 전압 출력을 변위 단위들, 예를 들어, X ㎜/㎷로 변환하기 위해 사용될 수도 있다. 제 1 모션 데이터는 또한 상대적인 모션 데이터를 수식에 입력함으로써 도출될 수도 있고, 예를 들어, 제 1 모션 데이터는 입력으로서 상대 속도 및 상대 가속도를 활용하는 수식의 출력일 수도 있다. 이러한 수식의 수식은 2v + 4a일 수 있고, 여기서, “v”는 상대 속도이고, “a”는 상대 가속도이다. 예시적인 수식에서, 상대 가속도는 상대 속도의 2 배만큼 가중된다. 다른 이러한 수식들에서, 상이한 타입들의 상대적인 모션 데이터에 주어진 가중치는 같지 않을 수도 있고, 예를 들어, 상대 속도는 상대 가속도 또는 상대 변위보다 높게 가중될 수도 있고, 또는 상대적인 모션의 가중치 타입은 상대적인 모션의 타입의 크기에 따라 변할 수도 있다, 예를 들어, 2 m/s 이상의 상대 속도가 2 m/s 이하의 상대 속도의 2 배의 가중치를 줄 수도 있다.
제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치과 같은, 특정한 임계값을 초과하면, 블록 208에 도시된 바와 같이, 제어기는 제 2 가속도 프로파일에 따라 엔드 이펙터를 이동시키도록 모터에 지시한다. 제 1 임계 모션 계측치는 예를 들어, 제 1 가속 프로파일에 따른 운동 동안 발생한 상대적인 변위의 최대 총 량, 반도체 웨이퍼와 엔드 이펙터 간의 최대 상대 속도, 또는 반도체 웨이퍼와 엔드 이펙터 간의 수용불가능한 상대적인 미끄러짐을 나타내도록 결정될 수도 있는 다른 메트릭이다. 특정한 구현예들에서, 제 2 가속도 프로파일에 따른 엔드 이펙터의 운동은 제 1 가속도 프로파일에 따른 엔드 이펙터의 운동보다 낮은 제 1 모션 데이터를 발생하도록 구성된다. 제 2 가속도 프로파일은 가속도 프로파일의 특정한 부분들 또는 전체 가속도 프로파일에 걸쳐 제 1 가속도 프로파일보다 낮은 레이트로 엔드 이펙터를 가속하거나 감속하는 가속도 프로파일일 수도 있다.
도 3은 엔드 이펙터와 반도체 웨이퍼 간의 상대적인 모션이 발생하는 곳을 하이라이트한 부분들을 갖는 엔드 이펙터에 의해 지지된 반도체 웨이퍼와 엔드 이펙터의 모션의 그래프이다. 도 3에서, 점선이 반도체 웨이퍼에 대한 모션의 플롯인데 반해, 실선은 엔드 이펙터에 대한 모션의 플롯이다. 도 3의 엔드 이펙터와 반도체 웨이퍼의 모션은 블록 206의 제 1 모션 데이터와 혼동되지 않아야 한다. 제 1 모션 데이터는 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 상대적인 모션으로부터 도출될 수도 있고, 한편, 도 3의 그래프는 공통 기준 프레임에 대한 엔드 이펙터 및 반도체 웨이퍼의 개별 절대 모션들을 도시하지만, 엔드 이펙터와 반도체 웨이퍼 간의 상대적인 모션은 2 개의 데이터 세트들을 비교함으로써 계산될 수도 있다. 도 3의 모션은 변위, 속도, 및 가속도를 포함하는 임의의 타입의 모션일 수도 있다.
도 3의 y-축은 모션의 크기에 대응한다. 도 3에서, y-축은 선형 스케일로 도시되었다. 도 3의 x-축은 시간에 대응한다.
도 3의 섹션들 (302 및 304) 은 특정한 임계값을 초과할 수도 있는 엔드 이펙터와 반도체 웨이퍼 간의 상대적인 모션을 보여주는 엔드 이펙터와 반도체 웨이퍼의 모션의 그래프의 2 개의 섹션들이다. 몇몇 방법들이 엔드 이펙터와 반도체 웨이퍼 간의 상대적인 모션이 임계값을 초과하는지를 결정하도록 사용될 수도 있다. 이들 방법들은 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 순간적인 상대 모션 임계값이 초과되는지 여부를 결정하기 위해 섹션들 (302 및 304) 의 특정한 시점들에서 엔드 이펙터 모션 플롯과 반도체 웨이퍼 모션 플롯 간의 크기 차를 임계값 크기와 비교하는 단계, 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 총 상대 모션 임계값이 초과되는지 여부를 결정하기 위해 엔드 이펙터 모션의 플롯과 반도체 웨이퍼 모션의 플롯의 곡선 아래의 면적 (도 3에서 회색 영역들로 도시됨) 의 차를 임계값 면적과 비교하는 단계, 및 다른 방법들을 포함한다.
도 3에서, 섹션 (306) 은 엔드 이펙터의 모션과 반도체 웨이퍼의 모션 간의 차가 있지만, 엔드 이펙터와 반도체 웨이퍼 간의 상대적인 모션이 임계값을 초과하지 않은 경우의 섹션을 도시한다. 섹션 (306) 에서, 엔드 이펙터와 반도체 웨이퍼 간의 상대적인 모션은 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 순간적인 상대 모션 임계값이 초과되는지를 결정하기 위해 섹션 (306) 의 임의의 시점에서 엔드 이펙터 모션 플롯과 반도체 웨이퍼 모션 플롯 간의 크기 차를 비교하는 단계, 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 총 상대 모션 임계값이 초과되는지를 결정하기 위해 엔드 이펙터 모션의 플롯과 반도체 웨이퍼 모션의 플롯의 곡선 아래의 면적의 차를 비교하는 단계, 및 다른 방법들에 의해 임계값을 초과하지 않는다고 결정될 수도 있다.
도 4는 엔드 이펙터에 대한 예시적인 가속도 프로파일들의 그래프이다. 도 4는 시간에 대해 플롯된, 3 개의 예시적인 가속도 프로파일들, 제 1 가속도 프로파일, 제 2 가속도 프로파일, 및 제 3 가속도 프로파일을 도시한다. 도 4의 가속도 프로파일들은 시연하는 것으로 의도되고 대표도는 아니다. 도시된 단위들은 단지 참조를 목적으로 의도된다. 도 4에 도시된 가속도 프로파일들은 선형 가속을 특징으로 하지만, 사용된 가속도 프로파일들은 또한 비선형 가속을 포함하는 가속도 프로파일들을 포함할 수도 있다. 본 명세서에서 용어 “가속”의 사용은 양의 가속 및 음의 가속 (감속) 양자를 포괄하는 것으로 이해된다.
도 4에서, 제 1 가속도 프로파일은 0.6 명목상 가속도 단위의 피크 가속도에서 최고 피크 가속도를 갖는 가속도 프로파일이다. 제 1 가속도 프로파일은 또한 -0.6 명목상 가속도 단위의 피크 가속도에서 최고 피크 가속도를 갖는다. 도 4에서, 제 1 가속도 프로파일은 주어진 거리가 보다 높은 가속 및 감속으로 보다 짧은 시간 기간에 커버될 수도 있기 때문에, 3 명목상 시간 단위의 총 가속 및 감속 시간으로, 가속 및 감속에 최단 시간을 소비한다. 웨이퍼 핸들링 견인 제어 시스템을 활용하는 반도체 웨이퍼 핸들링 시, 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 상대적인 모션이 제 1 가속도 프로파일을 사용하여 엔드 이펙터를 가속하는 동안 검출되면 (즉, 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치를 초과하면), 제 2 가속도 프로파일 또는 제 3 가속도 프로파일과 같은 다른 가속도 프로파일이 선택될 수도 있고 엔드 이펙터는 새롭게 선택된 가속도 프로파일에 따라 이동될 수도 있다.
제 2 가속도 프로파일은 0.4 명목상 가속도 단위의 피크 가속 및 -0.4 명목상 가속도 단위의 피크 감속도를 갖는다. 도 4에서, 제 2 가속도 프로파일은 제 1 가속도 프로파일의 피크 가속도/감속도에 비해 보다 낮은 피크 가속도/감속도를 갖지만, 제 3 가속도 프로파일의 피크 가속도/감속도에 비해 보다 높은 피크 가속도/감속도를 갖는다. 도 4에서, 5 명목상 단위로 가속/감속하는 제 2 가속도 프로파일은 제 1 가속도 프로파일에 비교해 보다 긴 시간을 가속/감속에 쓰고 제 3 가속도 프로파일에 비해 보다 짧은 시간을 가속/감속에 쓴다. 웨이퍼 핸들링 견인 제어 시스템을 활용하는 반도체 웨이퍼 핸들링에서, 임계값을 초과하는 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 상대적인 모션이 제 2 가속도 프로파일을 사용하여 엔드 이펙터를 가속하는 동안 검출되면, 제 3 가속도 프로파일과 같은 다른 가속도 프로파일이 선택될 수도 있고 엔드 이펙터는 제 3 가속도 프로파일에 따라 이동될 수도 있다.
제 3 가속도 프로파일은 0.2의 명목상 가속도 단위의 피크 가속도 및 -0.2의 명목상 가속도 단위의 피크 감속도를 갖는다. 도 4에서, 제 3 가속도 프로파일은 최저 피크 가속/감속 및 8 명목상 시간 단위로 가속/감속에 사용하는 최장 시간을 갖는 가속도 프로파일이다.
웨이퍼 핸들링 견인 제어 시스템을 활용하는 반도체 웨이퍼 핸들링 시 활용된 다른 가속도 프로파일들은 상이한 가속도 프로파일 형상들을 가질 수도 있다. 예를 들어, 다른 가속도 프로파일들은 하나의 프로파일에서 다수 회 가속 및 감속될 수도 있다. 하나의 프로파일에서 다수 회 가속 및 감속하는 이들 가속도 프로파일들에 대해, 가속 또는 감속의 시퀀스 각각은 피크 가속/감속에 대해 상이한 크기들을 가질 수도 있고, 또는 시퀀스 각각은 피크 가속/감속에 대해 동일한 크기를 가질 수도 있다. 가속 또는 감속의 시퀀스 각각은 또한 피크 가속/감속에 이르기 위해 상이한 시간 양을 사용할 수도 있고, 또는 시퀀스 각각이 피크 가속/감속에 이르기 위해 동일한 양의 시간을 사용할 수도 있다.
제 1 가속도 프로파일에 따른 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치를 초과할 때, 제어기는 반도체 웨이퍼에 보다 작은 힘을 가하는 다음 가속도 프로파일을 선택하도록 구성될 수도 있다.
예를 들어, 도 4에서, 제 1 가속도 프로파일은 반도체 웨이퍼에 가장 큰 힘을 가하는 가속도 프로파일로서 규정될 수도 있고, 제 3 가속도 프로파일은 반도체 웨이퍼에 대해 가장 작은 힘을 가하는 가속도 프로파일로서 규정될 수도 있고, 제 2 가속도 프로파일은 반도체 상에 두번째로 큰 힘을 가하는 가속도 프로파일로서 규정될 수도 있다. 이어서 제어기는 제 1 가속도 프로파일에 따라 로봇 암을 이동시키도록 모터에 지시할 수도 있다. 제 1 가속도 프로파일에 따른 로봇 암의 운동의 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치를 초과한다고 결정되면, 제어기는 제 2 가속도 프로파일을 선택할 수도 있고 제 2 가속도 프로파일에 따라 로봇 암을 이동시키도록 모터에 지시할 수도 있다. 제 2 가속도 프로파일에 따른 로봇 암의 운동의 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치를 초과하면, 제어기는 제 3 가속도 프로파일을 선택할 수도 있고 제 3 가속도 프로파일에 따라 로봇 암을 이동시키도록 모터에 지시할 수도 있다. 이 방식으로, 제어기는 점진적으로 감소하는 힘에 반도체 웨이퍼를 노출시키도록 가속도 프로파일들을 통해 이동할 수도 있다. 따라서, 제어기는 불만족스러운 정도의 반도체 웨이퍼와 엔드 이펙터 간의 상대적인 미끄러짐을 생성하지 않고 반도체 웨이퍼 상에 최고의 힘을 가할 수도 있다.
특정한 구현예들에서, 제 1 가속도 프로파일에 따른 로봇 암의 운동에 기인하는 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치를 초과하면, 제어기는 제 2 모션 데이터를 도출하고/하거나 제 2 임계 모션 계측치를 활용하도록 구성될 수도 있다. 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치를 초과하면, 반도체 웨이퍼는 엔드 이펙터에 대해 이미 변위되었을 수도 있고 따라서 반도체 웨이퍼가 엔드 이펙터에 의해 먼저 픽킹될 때보다 엔드 이펙터에 대해 미끄러질 가능성이 더 크다. 제 2 모션 데이터 및/또는 제 2 임계 모션 계측치는 제어기가 다른 가속도 프로파일을 선택하기 전에 엔드 이펙터에 대해 보다 낮은 반도체 웨이퍼의 상대적인 모션이 가능하도록 구성될 수도 있다. 제 2 모션 데이터 및/또는 제 2 임계 모션 계측치의 활용은 제 1 임계 모션 계측치가 다수 배 초과되면, 제어기로 하여금 반도체 웨이퍼가 엔드 이펙터에 대해 미끄러지는 상황을 회피할 수 있게 한다.
특정한 구현예들에서, 제어기는 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치를 얼마나 많이 초과하는지의 크기에 따라 가속도 프로파일들을 스킵하도록 프로그램될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 가속도 프로파일에 따른 로봇 암의 운동의 제 1 모션 데이터가 상당한 크기로 제 1 임계 모션 계측치를 초과하면, 제어기는 제 2 가속도 프로파일 대신 제 3 가속도 프로파일을 선택할 수도 있고 제 3 가속도 프로파일에 따라 제 1 로봇 암을 이동시키도록 모터에 지시할 수도 있다. 이 경우, 제어기는 제 2 가속도 프로파일을 스킵하였다.
도 5는 엔드 이펙터에 의해 지지된 반도체 웨이퍼와 엔드 이펙터의 가속도, 속도, 및 변위의 그래프이다. 이 그래프는 예시적인 웨이퍼 핸들링 시퀀스 동안 엔드 이펙터와 반도체 웨이퍼의 모션을 도시한다. 크기들은 시연하는 것이기 때문에 가속도, 속도, 변위 및 시간에 대해 언급된 크기들은 단위를 갖지 않는다.
도 5의 좌측은 기준 외부 프레임에 대한 엔드 이펙터 및 반도체 웨이퍼의 가속도, 속도, 및 변위들에 대한 그래프이다. 그래프에서, 엔드 이펙터는 회색 실선으로 나타내는 반면, 반도체 웨이퍼는 검정 점선으로 나타낸다.
엔드 이펙터 및 반도체 웨이퍼의 가속도의 그래프의 상단 좌측 그래프는 반도체 웨이퍼를 지지하는 엔드 이펙터가 먼저 가속되고 이어서 감속되는 예시적인 시퀀스를 도시한다. 가속도에 대응하는 속도는 중간 좌측 그래프에 도시된다. 대응하는 변위는 하단 좌측 그래프에 도시된다.
도 5의 우측은 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 상대적인 가속도, 상대적인 속도, 및 상대적인 변위에 대한 그래프이다. 상대적인 가속도, 상대적인 속도, 및 상대적인 변위는 도 5의 좌측의 그래프에서 엔드 이펙터와 반도체 웨이퍼 간의 가속도, 속도, 및 변위의 차에 대응한다.
엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 상대적인 가속도의 상단 우측 그래프는 상단 좌측 그래프의 엔드 이펙터 가속도와 반도체 웨이퍼 가속도 간의 차를 도시한다.
중간 우측 그래프는 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 상대적인 속도이다. 상대적인 속도는 중간 좌측 그래프의 엔드 이펙터 속도와 반도체 웨이퍼 속도 간의 차에 대응한다.
하단 우측 그래프는 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 상대적인 변위의 그래프이다. 상대적인 변위는 하단 좌측 그래프의 엔드 이펙터 변위와 반도체 웨이퍼 변위의 차에 대응한다. 특정한 구현예들에서, 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 상대적인 변위는 센서를 통해 직접적으로 검출될 수도 있다. 예를 들어, 광 센서 (광 마우스의 광 센서와 유사) 는 엔드 이펙터 상에 설치될 수도 있고, 즉, 엔드 이펙터에 대해 정지될 수도 있다. 반도체 웨이퍼가 엔드 이펙터에 의해 지지될 때 센서가 반도체 웨이퍼의 일부를 조사 (illuminate) 하도록 센서가 배향될 수도 있다. 이어서 센서는 조사된 반도체 웨이퍼의 일부가 시간에 따라 시프트하는 정도를 측정하여 반도체 웨이퍼와 엔드 이펙터 간의 상대적인 변위의 직접적인 측정치를 제공할 수도 있다.
특정한 구현예들에서, 센서는 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 가속도, 속도, 및/또는 변위 중 하나, 일부, 또는 모두를 검출할 수도 있다. 웨이퍼 핸들링 견인 제어의 특정한 구현예들은 특정한 기준 프레임에 대한 엔드 이펙터 및/또는 반도체 웨이퍼의 모션을 검출할 수도 있는 센서들을 활용할 수도 있다. 기준 프레임은 엔드 이펙터, 반도체 웨이퍼, 또는 다른 고정된 기준 프레임일 수도 있다. 센서에 의해 검출된 모션은 가속도, 속도, 변위일 수도 있다. 제어기는 다른 타입들의 모션 데이터로 검출된 모션을 변환하기 위한 로직을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 구현예가 상대적인 변위를 검출하는 센서를 포함하면, 제어기는 제어기 내에서 시간을 나타내는, 내부 클록에 비교하여 상대적인 변위의 변화를 측정함으로써 검출된 상대적인 변위로부터 상대적인 속도를 계산할 수도 있다. 시간에 따른 상대적인 변위의 변화는 상대적인 속도의 변화를 나타낼 것이다.
제어기는 제 1 임계 모션 계측치를 지나는 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 상대적인 모션을 검출하기 위해 제 1 모션 데이터의 계산 시 인자들로서, 상대적인 가속도, 상대적인 속도, 및/또는 상대적인 변위를 활용할 수도 있다. 상대적인 변위, 상대적인 속도, 또는 상대적인 가속도는 상이한 환경들에서 상대적인 모션을 나타내기 위해 유용할 수도 있다. 제 1 임계 모션 계측치는 제 1 모션 데이터의 조성에 따라 크기가 상이할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 모션 데이터를 도출하기 위해 상대적인 가속도만을 활용하는 제어기는 제 1 모션 데이터를 도출하기 위해 상대적인 속도만을 활용하는 제어기의 제 1 임계 모션 계측치의 크기와 상이한 크기의 제 1 임계 모션 계측치를 가질 수도 있다.
예를 들어, 도 5의 시간 단위 1에서, 약 0.5의 상대적인 가속도의 명목상 단위를 갖고, 상대적인 속도 또는 상대적인 변위는 거의 없다. 상대적인 가속도의 크기는 상대적인 속도 또는 변위의 크기보다 훨씬 크다. 따라서, 시간 단위 1에서, 제 1 모션 데이터를 도출하기 위해 상대적인 가속도만을 활용하도록 구성된 제어기는 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 상대적인 모션을 검출할 수도 있지만 (즉, 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치를 초과함), 상대적인 속도 또는 상대적인 변위만을 활용하도록 구성된 제어기는 (제어기가 상대적인 속도 또는 상대적인 변위를 활용하면, 제 1 모션 데이터가 상대적인 속도 또는 상대적인 변위의 낮은 크기로 인해 제 1 임계 모션 계측치를 초과할 수 없기 때문에) 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 상대적인 모션을 검출할 수 없다.
다른 예에서, 상대적인 변위의 1.0의 단위들의 제 1 임계 모션 계측치를 갖는, 상대적인 변위를 통해서만 제 1 모션 데이터를 도출하도록 구성된 제어기는 대략 6의 시간 단위들까지 제 1 임계 모션 계측치를 초과하는 제 1 모션 데이터를 갖지 않을 것이다. 그러나, 상대적인 속도의 0.5의 단위들의 제 1 임계 모션 계측치를 갖는, 상대적인 속도를 통해서만 제 1 모션 데이터를 도출하도록 구성된 제어기는 4 시간 단위 전에 제 1 임계 모션 계측치를 지나는 제 1 모션 데이터를 가질 것이다. 초과하는 제 1 임계 모션 계측치가 제어기가 제 2 가속도 프로파일을 선택하게 하기 때문에, 상기 예에서, 상대적인 속도를 통해서만 제 1 모션 데이터를 계산하는 제 2 제어기는 상대적인 변위를 통해서만 제 1 모션 데이터를 계산하는 제 1 제어기가 제 2 가속도 프로파일을 선택하기 전에 제 2 가속도 프로파일을 선택할 것이다.
도 6은 웨이퍼 미끄러짐 대 인가된 힘을 도시하는 그래프이다. 도 6은 시연만을 목적으로 하고 따라서 도 6의 모든 단위들은 명목상 단위들이다. 도 6에서, 구현예는 5의 명목상 거리 단위의 제 1 임계 모션 계측치를 갖는다. 도 6에서, 제 1 모션 데이터는 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 상대적인 변위에 선형으로 대응한다. 즉, 도 6의 제 1 모션 데이터의 하나의 명목상의 단위는 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 상대적인 변위의 하나의 명목상 단위에 대응할 수도 있다. 다른 구현예들은 다른 인자들 또는 인자들의 조합을 사용하여 제 1 모션 데이터를 도출할 수도 있다. 예를 들어, 다른 구현예들은 인자들의 크기에 따라 인자들의 가중치를 가변시킬 수도 있다. 따라서, 상대적인 속도만으로 도출된 제 1 모션 데이터에 대해, 0 내지 5 m/s의 상대적인 속도가 x로 가중되지만 (따라서, 4 m/s의 상대적인 속도는 4의 크기를 갖는 제 1 모션 데이터를 제공할 것이다), 5 m/s보다 높은 상대적인 속도는 2x로 가중될 수도 있다 (따라서, 6 m/s의 상대적인 속도는 12의 크기를 갖는 제 1 모션 데이터를 제공할 것이다). 상이한 구현예들은 고유한 가중 스케일을 가질 수도 있다.
도 6에서, 반도체 웨이퍼의 상대적인 변위 대 인가된 힘은 선형이 아니다. 도 6의 반도체 웨이퍼는 지점 604까지 최소로 변위된다 (또는 전혀 변위되지 않는다). 명목상 단위의 힘이 약 6.8인 지점 604에서, 웨이퍼는 용이하게 식별할 수 있는 변위를 나타내기 시작하고, 이는 일반적으로 반도체 웨이퍼 상에 작용하는 힘이 반도체 웨이퍼와 엔드 이펙터 간의 정지 마찰력을 초과하는 지점에 대응할 수도 있다. 힘의 단위 6.8 후에, 반도체 웨이퍼의 상대적인 변위는 인가된 보다 큰 힘의 단위 당 증가하는 크기의 양의 변위로 인가된 힘의 명목상 단위 당 비선형 레이트로 증가한다. 명목상 단위의 힘이 약 8.6인 지점 606에서 반도체 웨이퍼는 본 예에서 최대 수용가능한 양으로 미끄러진다. 따라서, 도 6의 602는 반도체 웨이퍼 미끄러짐이 반도체 웨이퍼 미끄러짐의 수용가능한 양의 범위 내에 있는 그래프의 일부이다.
특정한 다른 구현예들에서, 웨이퍼 핸들링 견인 제어 시스템의 제어기는 인가된 힘을, 반도체 웨이퍼가 용이하게 식별할 수 있는 변위를 나타내기 시작하는 지점인, 힘의 단위 6.8 보다 작게 유지하도록 시도함으로써 반도체 웨이퍼 미끄러짐을 최소화하도록 구성될 수도 있다.
도 7은 캘리브레이션 가속도 프로파일들을 사용하는 미끄러짐 임계값 검출 웨이퍼 핸들링 견인 제어를 위한 예시적인 기법을 상세히 설명하는 흐름도이다.
이 기법은 반도체 웨이퍼가 엔드 이펙터 상에 놓이고 엔드 이펙터에 의해 지지되도록 반도체 웨이퍼가 픽킹되는 블록 702에서 시작되고, 예를 들어, 반도체는 엔드 이펙터 상의 엘라스토머 패드들 상에 지지될 수도 있다. 엔드 이펙터는 도 1에 상세히 설명된 바와 같이 로봇 암에 부착될 수도 있다.
블록 703에서, 캘리브레이션 가속도 프로파일이 선택된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은, 캘리브레이션 가속도 프로파일들은 스테이션으로부터 스테이션으로의 정상적인 웨이퍼 이송 동안 사용되지 않지만, 스테이션으로부터 스테이션으로의 이러한 정상적인 웨이퍼 이송 동안 어떤 동작 가속도 프로파일을 사용할지 결정하기 위해 제어기에 의해 대신 사용되는 가속도 프로파일들이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은, 동작 가속도 프로파일들은 스테이션으로부터 스테이션으로의 웨이퍼 이송 동안 사용되고, 예를 들어, 정상적인 동작 사용 동안 엔드 이펙터들의 가속도를 관리할 수도 있다. 캘리브레이션 가속도 프로파일은 각각 동작 가속도 프로파일과 대응할 수도 있다. 통상적으로, 도 10c에 도시된 바와 같이 (이하에서 논의됨), 캘리브레이션 가속도 프로파일들은 자신들의 대응하는 동작 가속도 프로파일들보다 큰 피크 크기를 가질 수도 있고 또한 지속 기간이 훨씬 짧을 수도 있다 (이들의 주 목적이 반도체 웨이퍼와 엔드 이펙터 간의 상대적인 미끄러짐의 수용불가능한 레벨들을 생성하지 않는 잠재적인 가속도의 범위로부터, 최고의 가속도를 확립하는 것이기 때문에). 동작 가속도 프로파일에 따라 모터를 사용하여 로봇 암을 이동시키는 것은 대응하는 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따라 모터를 사용하여 로봇 암을 이동시키는 동안 반도체 웨이퍼에 가해진 피크 힘 이하의 피크 힘을 반도체 웨이퍼에 가할 수도 있다. 캘리브레이션 가속도 프로파일들 및 동작 가속도 프로파일들은 제어기의 메모리로 사전-로딩되고, 반도체 웨이퍼들의 핸들링 동안 제어기에 의해 결정되고, 오퍼레이터에 의해 입력되고, 또는 제어기와 통신하는 네트워크를 통해서와 같이 다른 방법들을 통해 제공된 프로파일들일 수도 있다.
블록 704에서, 로봇 암 및 엔드 이펙터는 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따라 모터에 의해 이동된다.
블록 706에서, 반도체 웨이퍼의 미끄러짐이 임계값을 지나는지 여부에 대한 결정이 이루어진다. 블록 706에서, 센서는 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 상대적인 모션을 모니터링할 수도 있다. 센서는 제어기로 상대적인 모션 데이터를 출력할 수도 있다. 상대적인 모션 데이터로부터 도출된 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치를 초과하면 미끄러짐이 제어기에 의해 검출될 수도 있다. 도 5에 대하여 상기에 논의된 바와 같이, 다양한 상이한 방법들을 통해 제 1 모션 데이터가 도출될 수도 있다. 로봇 암이 이동되는 동안, 제어기는 제 1 임계 모션 계측치과 제 1 모션 데이터를 비교할 수도 있다. 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치를 초과하면, 제어기는 임계값을 지나는 반도체 웨이퍼의 미끄러짐이 있다고 결정할 수도 있다.
블록 706에서, 임계값을 지나는 반도체 웨이퍼의 미끄러짐이 검출되면, 블록 708에서 상세히 설명된 바와 같이, 새로운 캘리브레이션 가속도 프로파일이 선택될 수도 있다. 제어기는 임계값을 지나는 반도체 웨이퍼의 미끄러짐을 생성하는 캘리브레이션 가속도 프로파일보다 낮은 피크 가속도를 통해서와 같이, 반도체 웨이퍼 상에 보다 낮은 피크 힘을 부가할 수도 있는 새로운 캘리브레이션 가속도 프로파일을 선택할 수도 있다. 이어서 이 기법은 새롭게 선택된 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따라 로봇 암이 이동될 수도 있는 블록 704로 돌아갈 것이다.
임계값을 지나는 반도체 웨이퍼의 미끄러짐이 블록 706에서 발견되지 않으면, 블록 704의 가속도 프로파일에 대응하는 동작 가속도 프로파일이 블록 710에서 선택될 수도 있다.
블록 712에서, 로봇 암 및 엔드 이펙터는 블록 710에서 선택된 동작 가속도 프로파일에 따라 목적지로 이동된다. 엔드 이펙터가 목적지에 도달한 후에, 엔드 이펙터는 블록 704에서 반도체 웨이퍼를 배치할 수도 있다.
블록 716에서, 엔드 이펙터는 선택된 동작 가속도 프로파일에 따라 N 개의 추가적인 반도체 웨이퍼들을 픽킹, 이동, 및 배치할 수도 있다. N 개의 추가적인 반도체 웨이퍼들이 픽킹, 이동, 및 배치된 후, 도 7은 블록 702에서 시작하여 반복될 수도 있다.
따라서, 도 7은 복수의 캘리브레이션 가속도 프로파일들 중 어느 캘리브레이션 가속도 프로파일이 엔드 이펙터가 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따라 모터에 의해 이동될 때 목표된 임계값보다 아래로, 반도체 웨이퍼와 반도체 웨이퍼를 지지하는 엔드 이펙터 간의 상대적인 미끄러짐을 생성하는지 확립할 수도 있는 기법을 제공한다. 이 기법에서, 일단 캘리브레이션 가속도 프로파일이 목표된 임계값보다 아래인 상대적인 미끄러짐을 생성하도록 결정되면, 캘리브레이션 가속도 프로파일과 연관된 동작 가속도 프로파일이 선택되고 엔드 이펙터는 하나 이상의 반도체 웨이퍼들에 대해 그 동작 가속도 프로파일에 따라 모터에 의해 이동될 수도 있다. 따라서, 단일 캘리브레이션 동작, 예를 들어, 블록들 703 내지 706/708은 다수의 반도체 웨이퍼들을 이송하기 위해 사용될 수도 있는 동작 가속도 프로파일을 선택하도록 사용될 수도 있다. 이 동작 가속도 프로파일에 따라 이송될 수도 있는 반도체 웨이퍼들의 수는 예를 들어, 다수의 인자들에 기초하여 선택될 수도 있다. 예를 들어, 하나의 인자는 가장 최근의 캘리브레이션 동작 후에 이송된 웨이퍼들의 총 수일 수도 있고, 예를 들어, 이 기법은 매 100 개의 웨이퍼들의 이동마다, 재캘리브레이션을 수반할 수도 있다. 다른 예에서, 반도체 웨이퍼들의 그룹은 모두 동일한 재료로 이루어질 수도 있고 동일한 프로세싱에 노출되고-따라서 이러한 반도체 웨이퍼들은 유사한 재료 및 표면 특성들을 갖고 따라서 유사한 미끄러짐 경향성을 가질 것으로 간주될 수도 있다. 이러한 예에서, 반도체 웨이퍼들의 새로운 배치의 매 시간마다 수행될 수도 있는 새로운 캘리브레이션은 엔드 이펙터를 사용하여 이송된다 (배치 각각이 유사한 웨이퍼들로 구성된다고 가정). 따라서 이 기법은 이 동작 가속도 프로파일을 선택하는 것에 대하여 폐루프 기법으로서 그리고 실제 웨이퍼 이송에 대하여 개루프 기법으로서 생각될 수도 있다. 다른 기법들이 이하에 더 논의된다.
도 8은 실시간 웨이퍼 핸들링 견인 제어를 위한 예시적인 기법을 상세히 설명하는 흐름도이다.
이 기법은 블록 702에서 상세히 기술된 바와 같이 반도체 웨이퍼가 엔드 이펙터 상에 놓이고 엔드 이펙터에 의해 지지되도록 반도체 웨이퍼가 엔드 이펙터에 의해 픽킹될 수도 있는 블록 802에서 시작할 수도 있다.
블록 803에서, 동작 가속도 프로파일이 선택된다.
블록 804에서, 모터는 동작 가속도 프로파일에 따라 목적지를 향해 반도체 웨이퍼를 지지하는 엔드 이펙터와 함께, 로봇 암을 이동시킨다.
블록 806에서, 임계값을 지나는 반도체 웨이퍼의 미끄러짐이 존재하는지 여부에 대한 결정이 이루어질 수도 있다. 블록 806에서, 센서는 블록 706과 유사하게 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 상대적인 모션을 모니터링할 수도 있고 유사하게, 제어기로 상대적인 모션 데이터를 출력할 수도 있다. 제 1 상대적인 모션 데이터로부터 도출된 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치를 초과하면 미끄러짐이 검출될 수도 있다.
블록 806에서, 임계값을 지나는 반도체 웨이퍼의 미끄러짐이 검출되면, 새로운 동작 가속도 프로파일이 선택될 수도 있다. 제어기는 임계값을 지나는 반도체 웨이퍼의 미끄러짐을 생성하는 동작 가속도 프로파일보다 작은 피크 가속도를 통해서와 같이 반도체 웨이퍼 상에 보다 낮은 피크 힘을 부가할 수도 있는 새로운 동작 가속도 프로파일을 선택할 수도 있다. 이어서 이 기법은 로봇 암이 새롭게 선택된 동작 가속도 프로파일에 따라 이동될 수도 있는 블록 804로 돌아갈 수도 있다.
임계값을 지나는 반도체 웨이퍼의 미끄러짐이 블록 806에서 검출되지 않으면, 이어서 블록 804에서 선택된 동작 가속도 프로파일에 따라 블록 810에서 엔드 이펙터와 함께 로봇 암이 모터에 의해 목적지로 이동될 수도 있다. 엔드 이펙터가 목적지에 도달한 후, 블록 712에서 엔드 이펙터가 반도체 웨이퍼를 배치하는 방식과 유사하게 엔드 이펙터가 반도체 웨이퍼를 목적지 내에 배치할 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 반도체 웨이퍼의 배향 및/또는 포지셔닝은 반도체 웨이퍼가 목적지 내에 배치된 후에 조정될 수도 있다. 반도체 웨이퍼의 배향은 센서 (108) 를 통해 또는 반도체 툴 내에 장착된 다른 센서들을 통해 검출될 수도 있다. 반도체 웨이퍼의 배향 또는 포지셔닝은 센서 보조되는 사전-정렬기 또는 “AWC” (automatic wafer centering) 동적 정렬기에 의해 조정될 수도 있다.
따라서, 도 8은 이전에 결정된 동작 가속도 프로파일에 따라 반도체 웨이퍼들을 이송할 때 목표된 임계값보다 큰 상대적인 미끄러짐이 검출되면 반도체 웨이퍼들의 이송 동안 제어기가 새로운 동작 프로파일을 결정할 수도 있는 기법을 제공한다. 따라서 이 기법은 초기 동작 가속도 프로파일을 선택하는 것에 대하여 개루프 기법 및 실제 반도체 웨이퍼를 이송하는 것에 대하여 폐루프 기법으로서 생각될 수도 있다. 다른 기법들이 이하에 더 논의된다.
도 9는 실시간 검출 웨이퍼 핸들링 견인 제어와 조합된 캘리브레이션 가속도 프로파일들을 사용하여 미끄러짐 임계값 검출 웨이퍼 핸들링 견인 제어와 결합하는 기법의 예를 상세히 설명하는 흐름도를 도시한다. 도 9에 상세히 설명된 웨이퍼 핸들링 견인 제어를 활용하는 반도체 웨이퍼 핸들링은 도 7 및 도 8에 상세히 설명된 반도체 웨이퍼 핸들링 기법들의 조합이다.
이 기법은 블록 702에 기술된 방식과 유사하게 엔드 이펙터에 의해 반도체 웨이퍼가 픽킹될 수도 있는 블록 902에서 시작될 수도 있다.
블록 903에서, 캘리브레이션 가속도 프로파일이 선택된다. 도 9에 기술된 캘리브레이션 가속도 프로파일들 및 동작 가속도 프로파일들은 도 7 및 도 8을 참조하여 기술된 캘리브레이션 가속도 프로파일들 및 동작 가속도 프로파일들과 유사한 방식이다.
블록 904에서, 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따라 로봇 암 및 엔드 이펙터가 모터에 의해 이동된다.
블록 906에서, 임계값을 지나는 반도체 웨이퍼의 미끄러짐이 있는지 여부에 대한 결정이 이루어질 수도 있다. 블록 906에서, 센서는 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 상대적인 모션을 모니터링하고 상대적인 모션 데이터를 제어기로 출력할 수도 있다. 블록 706에서와 유사하게 미끄러짐이 제어기에 의해 검출될 수도 있다.
블록 906에서, 임계값을 지나는 반도체 웨이퍼의 미끄러짐이 검출되면, 블록 908에서 상세히 설명된 바와 같이 새로운 캘리브레이션 가속도 프로파일이 선택될 수도 있다. 제어기는 블록 708에서 상세히 설명된 바와 동일한 방식으로 새로운 캘리브레이션 가속도 프로파일을 선택할 수도 있다. 이어서 이 기법은 새롭게 선택된 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따라 로봇 암이 이동될 수도 있는 블록 904로 돌아갈 수도 있다.
블록 906에서 임계값을 지나는 반도체 웨이퍼의 미끄러짐이 검출되지 않으면, 캘리브레이션 가속도 프로파일에 대응하는 동작 가속도 프로파일이 블록 910에서 선택될 수도 있다.
블록 912에서, 모터는 블록 710에서 선택된 동작 가속도 프로파일에 따라 목적지를 향해 반도체 웨이퍼를 지지하는 엔드 이펙터와 함께, 로봇 암을 이동시킨다.
블록 914에서, 임계값을 지나는 반도체 웨이퍼의 미끄러짐이 존재하는지 여부에 대한 결정이 이루어질 수도 있다. 블록 914에서, 블록 806과 유사하게 센서는 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 상대적인 모션을 모니터링하고 상대적인 모션 데이터를 제어기로 출력할 수도 있다. 블록 806에서와 유사하게 미끄러짐이 제어기에 의해 검출될 수도 있다.
블록 914에서, 임계값을 지나는 반도체 웨이퍼의 미끄러짐이 검출되면, 새로운 동작 가속도 프로파일이 선택될 수도 있다. 제어기는 임계값을 지나는 반도체 웨이퍼의 미끄러짐을 생성하는 동작 가속도 프로파일보다 작은 피크 가속도를 통해서와 같이 반도체 웨이퍼 상에 보다 낮은 피크 힘을 부가할 수도 있는 새로운 동작 가속도 프로파일을 선택할 수도 있다. 이어서 이 기법은 로봇 암이 새롭게 선택된 동작 가속도 프로파일에 따라 이동될 수도 있는 블록 912로 돌아갈 수도 있다.
임계값을 지나는 반도체 웨이퍼의 미끄러짐이 블록 914에서 검출되지 않으면, 이어서 선택된 동작 가속도 프로파일에 따라 블록 918에서 엔드 이펙터와 함께 로봇 암이 모터에 의해 목적지로 이동될 수도 있다. 엔드 이펙터가 목적지에 도달한 후, 블록 712에서 엔드 이펙터가 반도체 웨이퍼를 배치하는 방식과 유사하게 엔드 이펙터가 반도체 웨이퍼를 목적지 내에 배치할 수도 있다. 특정한 구현예들에서, 반도체 웨이퍼의 배향 및/또는 포지셔닝은 반도체 웨이퍼가 목적지 내에 배치된 후에 조정될 수도 있다.
따라서, 도 9는 복수의 캘리브레이션 가속도 프로파일들 중 어느 캘리브레이션 가속도 프로파일이 엔드 이펙터가 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따라 모터에 의해 이동될 때 목표된 임계값 아래로 반도체 웨이퍼를 지지하는 엔드 이펙터와 반도체 웨이퍼 간의 상대적인 미끄러짐을 생성하는지 확립할 수도 있는 기법을 제공한다. 도 9는 또한 이전에 결정된 동작 가속도 프로파일에 따라 반도체 웨이퍼를 이송할 때 목표된 임계값보다 큰 상대적인 미끄러짐이 검출되면 새로운 동작 가속도 프로파일을 결정할 수도 있는 기법을 제공한다. 이 기법에서, 이송된 반도체 웨이퍼 각각은 결정된 캘리브레이션 가속도 프로파일 및 동작 가속도 프로파일을 갖는다. 따라서 동작 가속도 프로파일을 선택하고 실제 반도체 웨이퍼를 이송하는 것에 대한 폐루프 기법으로 생각될 수도 있다. 일부 구현예들에서, 블록들 903 내지 910은 웨이퍼들의 공통 배치 내의 웨이퍼들의 서브세트, 예를 들어, 배치 내의 제 1 웨이퍼에 대해 수행될 수도 있고, 제 1 웨이퍼에 대해 블록 910에서 선택된 동작 프로파일은 또한 배치 내의 나머지 웨이퍼들에 대해 블록들 903 내지 910을 반복하지 않고 배치 내의 나머지 웨이퍼들에 대해 사용될 수도 있다.
도 10a는 최초 가속도 프로파일들로부터 최종 가속도 프로파일을 결정하는 예 및 예시적인 부분 가속도 프로파일을 도시하는 그래프이다. 도 10a는 5 개의 상이한 예시적인 부분 가속도 프로파일들을 도시한다. 도 10a의 구현예에서, 예시적인 가속도 프로파일들은 제어기의 메모리로 이전에 프로그램되었다. 도 10a의 예시적인 부분 가속도 프로파일들은 예시적인 부분 동작 가속도 프로파일들이다. 도 10a에 상세히 설명된 기법과 유사한 기법이 최종 캘리브레이션 가속도 프로파일을 결정하기 위해 캘리브레이션 가속도 프로파일들에 적용될 수도 있다.
도 10a에서, 제어기는 먼저 최초 가속도 프로파일을 선택한다. 도 10a에서 최초 가속도 프로파일은 제 1 가속도 프로파일이다. 제어기는 제 1 가속도 프로파일에 따라 로봇 암을 이동시키도록 모터에 지시한다. 도 10a에서, 로봇 암이 이동되는 동안, 센서는 도 1에서 상세히 기술된 방식과 유사한 방식으로 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 상대적인 모션을 모니터링하고, 센서 데이터를 제어기로 출력할 수도 있다. 제어기는 상대적인 모션 데이터로부터 제 1 모션 데이터를 도출할 수도 있고 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치를 초과하는지 여부를 결정할 수도 있다.
도 10a에서, 제어기는 지점 1002에서 제 1 가속도 프로파일에 따른 로봇 암의 운동의 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치를 초과한다고 결정한다. 이어서 제어기는 제 2 가속도 프로파일을 선택하고 제 2 가속도 프로파일에 따라 로봇 암을 이동시키도록 모터에 지시한다. 제 2 가속도 프로파일은 제 1 가속도 프로파일보다 낮은 최대 가속도를 갖는다. 제 2 가속도 프로파일에 따른 로봇 암의 운동은 제 1 가속도 프로파일에 따른 로봇 암의 운동보다 낮은 반도체 웨이퍼 상에 가해진 피크 힘을 발생하도록 구성된다.
제 2 가속도 프로파일이 선택된 후, 이어서 도 10a의 제어기는 지점 1004에서 제 2 가속도 프로파일에 따른 로봇 암의 운동의 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치를 초과한다고 결정한다. 이어서 제어기는 제 3 가속도 프로파일을 선택하고 제 3 가속도 프로파일에 따라 로봇 암을 이동시키도록 모터에 지시한다. 도 10a에서, 제 3 가속도 프로파일은 가장 낮은 최대 가속도를 갖는다. 제 3 가속도 프로파일에 따른 로봇 암의 운동은 도 10a의 임의의 가속도 프로파일의 반도체 상에 가해진 가장 낮은 피크 힘을 발생하도록 구성된다. 도 10a에서, 제 3 가속도 프로파일에 따른 로봇 암의 운동은 제 1 임계 모션 계측치보다 낮은 제 1 모션 데이터를 발생한다. 따라서, 제어기는 엔드 이펙터가 목적지에 도달할 때까지 제 3 가속도 프로파일에 따라 로봇 암을 이동시키도록 모터에 계속해서 지시한다.
특정한 구현예들에서, 가장 낮은 가용 가속도 프로파일에 따른 로봇 암의 운동이 제 1 임계 모션 계측치를 초과하는 제 1 모션 데이터를 발생하면, 이어서 제어기가 로봇 암의 운동을 정지시키도록 구성된다. 도 10a에서, 가장 낮은 가용 가속도 프로파일은 제 3 가속도 프로파일이다.
도 10a는 2 개의 사용되지 않은 추가적인 가속도 프로파일들을 갖는다. 2 개의 추가적인 가속도 프로파일들 중 임의의 가속도 프로파일에 따른 로봇 암의 운동은 제 1 가속도 프로파일에 따른 로봇 암의 운동보다 높은 반도체 웨이퍼 상에 가해진 피크 힘을 발생하도록 구성된다. 특정한 구현예들에서, 제어기는 최초 가속도 프로파일로서 2 개의 추가적인 가속도 프로파일들 중 하나를 선택하도록 구성될 수도 있고, 예를 들어, 제어기는 검출된 미끄러짐에 응답하여 필요에 따라 최대 피크 가속도를 갖는 가속도 프로파일로 시작될 수도 있고 이어서 가용 가속도 프로파일들을 통해 아래쪽으로 진행할 수도 있다.
도 10b는 예시적인 부분 가속도 프로파일들 및 최초 가속도 프로파일로부터 최종 가속도 프로파일을 결정하는 예를 도시하는 다른 그래프이다. 도 10b는 5 개의 상이한 예시적인 부분 가속도 프로파일들을 도시한다. 도 10b의 구현예에서, 예시적인 가속도 프로파일들은 제어기의 메모리로 이전에 프로그램되었다. 도 10b의 예시적인 부분 가속도 프로파일들은 예시적인 부분 동작 가속도 프로파일들이다. 도 10b에 상세히 설명된 기법과 유사한 기법이 최종 캘리브레이션 가속도 프로파일을 결정하기 위해 캘리브레이션 가속도 프로파일들에 적용될 수도 있다.
도 10b에서, 제어기는 먼저 최초 가속도 프로파일을 선택한다. 도 10b에서 최초 가속도 프로파일은 제 1 가속도 프로파일이고 도 10a의 제 1 가속도 프로파일과 유사하다. 제어기는 제 1 가속도 프로파일에 따라 로봇 암을 이동시키도록 모터에 지시한다. 로봇 암이 이동되는 동안, 센서는 도 10a와 유사한 방식으로 엔드 이펙터에 대한 반도체 웨이퍼의 상대적인 모션을 모니터링하고 상대적인 모션 데이터를 출력할 수도 있다. 제어기는 상대적인 모션 데이터로부터 제 1 모션 데이터를 도출하고 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치를 초과하는지 여부를 결정할 수도 있다.
도 10b에서, 제어기는 지점 1006에서 제 1 가속도 프로파일에 따른 로봇 암의 운동의 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치보다 작다고 결정한다. 이어서 제어기는 제 2 가속도 프로파일을 선택하고 제 2 가속도 프로파일에 따라 로봇 암을 이동시키도록 모터에 지시한다. 제 2 가속도 프로파일은 제 1 가속도 프로파일보다 높은 최대 가속도를 갖는다. 제 2 가속도 프로파일에 따른 로봇 암의 운동은 제 1 가속도 프로파일에 따른 로봇 암의 운동보다 높은 반도체 웨이퍼 상에 가해진 피크 힘을 발생하도록 구성된다.
제 2 가속도 프로파일이 선택된 후, 이어서 도 10b의 제어기는 지점 1008에서 제 2 가속도 프로파일에 따른 로봇 암의 운동의 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치보다 작다고 결정한다. 이어서 제어기는 제 3 가속도 프로파일을 선택하고 제 3 가속도 프로파일에 따라 로봇 암을 이동시키도록 모터에 지시한다. 도 10b에서, 제 3 가속도 프로파일은 가장 높은 최대 가속도를 갖는다. 제 3 가속도 프로파일에 따른 로봇 암의 운동은 도 10b의 임의의 가속도 프로파일의 반도체 상에 가해진 가장 높은 피크 힘을 발생하도록 구성된다.
제 3 가속도 프로파일이 선택된 후, 도 10b의 제어기는 이어서 지점 1010에서 제 3 가속도 프로파일에 따른 로봇 암의 운동의 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치를 초과하는지를 결정한다. 이어서 제어기는 제 2 가속도 프로파일을 재선택하고 제 2 가속도 프로파일에 따라 로봇 암을 이동시키도록 모터에 지시한다. 제 2 가속도 프로파일에 따른 로봇 암의 운동은 제 1 임계 모션 계측치보다 낮은 제 1 모션 데이터를 발생한다. 따라서, 제어기는 엔드 이펙터가 목적지에 도달할 때까지 제 2 가속도 프로파일에 따라 로봇 암을 이동시키도록 계속해서 모터에 지시한다.
도 10b에서, 2 개의 사용되지 않은 추가적인 가속도 프로파일들이 있다. 2 개의 추가적인 가속도 프로파일들 중 임의의 가속도 프로파일에 따른 로봇 암의 운동은 제 1 가속도 프로파일에 따른 로봇 암의 운동보다 낮은 반도체 웨이퍼 상에 가해진 피크 힘을 발생하도록 구성된다. 도 10b의 제어기는 제 1 가속도 프로파일에 따른 엔드 이펙터의 운동의 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치를 초과하면 2 개의 추가적인 가속도 프로파일들 중 하나를 선택하도록 구성될 수도 있다.
도 10c는 예시적인 부분 가속도 프로파일들 및 캘리브레이션 가속도 프로파일로부터 동작 가속도 프로파일을 결정하는 프로세스의 예를 도시한다.
도 10c에서, 예시적인 캘리브레이션 가속도 프로파일 각각은 대응하는 예시적인 가속도 프로파일을 갖는다. 화살표는 어느 예시적인 동작 가속도 프로파일이 어느 예시적인 캘리브레이션 가속도 프로파일에 대응하는지 도시한다. 예시적인 캘리브레이션 가속도 프로파일들은 모두 이들의 대응하는 예시적인 동작 가속도 프로파일보다 높은 가속도를 갖는다. 예시적인 동작 가속도 프로파일들은 반도체 웨이퍼들이 실제로 핸들링되고 스테이션으로부터 스테이션으로 이송될 때 안전 마진을 허용하도록 자신의 대응하는 예시적인 캘리브레이션 가속도 프로파일들보다 낮은 레이트로 가속한다.
도 10c의 구현예에서, 제어기는 먼저 캘리브레이션 가속도 프로파일을 결정한다. 제어기는 도 7의 블록들 702 내지 708에서와 같이 어느 캘리브레이션 가속도 프로파일이 제 1 임계 모션 계측치보다 낮은 제 1 모션 데이터를 발생하는지를 결정함으로써 캘리브레이션 가속도 프로파일을 결정한다. 제어기가 캘리브레이션 가속도 프로파일을 결정한 후에, 이어서 제어기는 도 7의 블록 710에서와 같이 대응하는 동작 가속도 프로파일을 선택한다.

Claims (25)

  1. 제 1 엔드 이펙터 상에 제 1 반도체 웨이퍼를 지지하도록 구성된 제 1 로봇 암;
    상기 제 1 반도체 웨이퍼와 상기 제 1 엔드 이펙터 간의 상대적인 운동을 검출하도록 구성된 제 1 센서; 및
    하나 이상의 프로세서들 및 메모리를 갖는 제어기를 포함하는 장치로서,
    상기 하나 이상의 프로세서들, 상기 메모리, 상기 제 1 로봇 암, 및 상기 제 1 센서는 통신가능하게 연결되고,
    상기 메모리는,
    a) 상기 제 1 반도체 웨이퍼가 상기 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 제 1 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 이동시키고,
    b) 제 1 센서로부터 제 1 센서 데이터를 수신하고,
    c) 상기 제 1 반도체 웨이퍼가 상기 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 상기 제 1 로봇 암의 모션 중에 상기 제 1 엔드 이펙터에 대한 상기 제 1 반도체 웨이퍼의 상대적인 운동에 기초하여 제 1 모션 데이터를 결정하도록 상기 제 1 센서 데이터를 분석하고,
    d) 상기 제 1 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치를 초과하는지 여부를 결정하고, 그리고
    e) 상기 제 1 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과할 때 제 2 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 이동시키는, 상기 하나 이상의 프로세서들을 제어하기 위한 프로그램 인스트럭션들을 저장하고,
    상기 제 2 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터는 상기 제 1 임계 모션 계측치 내에 유지되는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 모션 데이터는, 상기 제 1 반도체 웨이퍼가 상기 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 상기 제 1 로봇 암의 모션 중에 상기 제 1 엔드 이펙터에 대한 상기 제 1 반도체 웨이퍼의 상대적인 가속도가 계산될 수 있는 데이터에 기초하는, 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 모션 데이터는, 상기 제 1 반도체 웨이퍼가 상기 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 상기 제 1 로봇 암의 모션 중에 상기 제 1 엔드 이펙터에 대한 상기 제 1 반도체 웨이퍼의 상대적인 속도가 계산될 수 있는 데이터에 기초하는, 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 모션 데이터는, 상기 제 1 반도체 웨이퍼가 상기 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 상기 제 1 로봇 암의 모션 중에 상기 제 1 엔드 이펙터에 대한 상기 제 1 반도체 웨이퍼의 상대적인 변위에 기초하는, 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 모션 데이터는,
    (상기 제 1 반도체 웨이퍼가 상기 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 상기 제 1 로봇 암의 모션 중에 상기 제 1 엔드 이펙터에 대한 상기 제 1 반도체 웨이퍼의) 상대적인 가속도;
    (상기 제 1 반도체 웨이퍼가 상기 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 상기 제 1 로봇 암의 모션 중에 상기 제 1 엔드 이펙터에 대한 상기 제 1 반도체 웨이퍼의) 상대적인 속도; 및
    상기 제 1 반도체 웨이퍼가 상기 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 상기 제 1 로봇 암의 모션 중에 상기 제 1 엔드 이펙터에 대한 상기 제 1 반도체 웨이퍼의 상대적인 변위로 구성된 그룹으로부터 선택된 2 개 이상의 상대적인 모션 파라미터들의 조합에 기초하는, 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    웨이퍼 정렬기를 더 포함하고,
    상기 웨이퍼 정렬기는 상기 제 1 반도체 웨이퍼를 지지하도록 구성되고,
    상기 메모리는, 동작 a) 및 e) 동안 발생된 상기 제 1 엔드 이펙터에 대한 상기 제 1 반도체 웨이퍼의 상대적인 변위를 보정하기 위해 상기 제 1 로봇 암이 상기 웨이퍼 정렬기 상에 상기 제 1 반도체 웨이퍼를 배치하게 하는, 상기 하나 이상의 프로세서들을 추가로 제어하기 위한 추가적인 인스트럭션들을 저장하는, 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 가속도 프로파일은 제 1 캘리브레이션 가속도 프로파일이고,
    상기 제 2 가속도 프로파일은 제 2 캘리브레이션 가속도 프로파일이고,
    상기 메모리는,
    f) 동작 d) 후에 상기 제 1 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과하지 않을 때, 상기 제 1 캘리브레이션 가속도 프로파일과 연관된 제 1 동작 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 이동시키고, 그리고
    g) 동작 e) 후에 상기 제 1 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과하고 상기 제 2 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과하지 않을 때, 상기 제 2 캘리브레이션 가속도 프로파일과 연관된 제 2 동작 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 이동시키는, 상기 하나 이상의 프로세서들을 추가로 제어하기 위한 추가적인 인스트럭션들을 저장하는, 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 메모리는,
    상기 동작 a) 및 e) 전에,
    h) 상기 동작 f) 또는 g) 후에, 상기 제 1 동작 가속도 프로파일 또는 제 2 동작 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 제 2 임계 모션 계측치를 초과하는지 여부를 결정하고,
    i) 상기 제 1 또는 제 2 동작 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 2 임계 모션 계측치를 초과할 때 상기 제 1 로봇 암이 제 3 동작 가속도 프로파일에 따라 이동시키는, 상기 하나 이상의 프로세서들을 추가적으로 제어하기 위한 추가적인 인스트럭션들을 저장하고,
    상기 제 3 동작 가속도 프로파일에 따른 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터는 상기 제 2 임계 모션 계측치 내에 유지되는, 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 메모리는,
    h) 동작 d) 후에 그리고 동작 a) 또는 e)를 수행하지 않고 상기 제 1 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과하지 않을 때, N 개의 추가적인 반도체 웨이퍼들에 대해, 상기 제 1 동작 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 N 번의 추가적인 회수로 이동시키고, 그리고
    i) 동작 e) 후에 그리고 동작 a) 또는 e)를 수행하지 않고 상기 제 1 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과하고 상기 제 2 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과하지 않을 때, 상기 N 개의 추가적인 반도체 웨이퍼들에 대해, 상기 제 2 동작 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 N 번의 추가적인 회수로 이동시키는, 상기 하나 이상의 프로세서들을 추가적으로 제어하기 위한 추가적인 인스트럭션들을 저장하고,
    여기서, N은 1 이상의 정수인, 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 메모리는,
    h) 동작 d) 후에 상기 제 1 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치보다 작을 때, 제 3 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 이동시키는 동작으로서, 상기 제 3 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인한 상기 제 1 모션 데이터는 상기 제 1 임계 모션 계측치 내에 유지되는, 상기 제 3 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 이동시키고, 그리고
    i) 동작 h) 후에 상기 제 1 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치보다 작고 상기 제 3 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인한 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과하지 않을 때, 상기 제 3 캘리브레이션 가속도 프로파일과 연관된 제 3 동작 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 이동시키는, 상기 하나 이상의 프로세서들을 추가적으로 제어하기 위한 추가적인 인스트럭션들을 저장하는, 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 3 캘리브레이션 가속도 프로파일에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터는 상기 제 1 캘리브레이션 가속도 프로파일에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터를 초과하는, 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 가속도 프로파일은 제 1 동작 가속도 프로파일이고,
    상기 제 2 가속도 프로파일은 제 2 동작 가속도 프로파일인, 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 센서는 광 센서인, 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 센서는 진공 센서인, 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 로봇 암은 상기 제 1 센서를 지지하는, 장치.
  16. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 센서는 상기 제 1 로봇 암에 대하여 고정된 위치에서 지지되는, 장치.
  17. a) 제 1 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따라, 제 1 반도체 웨이퍼를 지지하는 제 1 엔드 이펙터를 포함하는 제 1 로봇 암을 이동시키는 단계;
    b) 상기 제 1 반도체 웨이퍼와 상기 제 1 엔드 이펙터 간의 상대적인 운동을 검출하도록 구성된 제 1 센서로부터 제 1 센서 데이터를 수신하는 단계;
    c) 상기 제 1 반도체 웨이퍼가 상기 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 상기 제 1 로봇 암의 모션 중에 상기 제 1 엔드 이펙터에 대한 상기 제 1 반도체 웨이퍼의 상대적인 운동에 기초하여 제 1 모션 데이터를 결정하기 위해, 상기 제 1 센서를 분석하는 단계; 및
    d) 제 1 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치를 초과하는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    e) 상기 제 1 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과한다고 결정하는 단계;
    f) 제 2 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따라, 상기 제 1 반도체 웨이퍼를 지지하는 상기 제 1 엔드 이펙터를 포함하는 상기 제 1 로봇 암을 이동시키는 단계;
    g) 상기 제 2 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과하지 않는다고 결정하는 단계; 및
    h) 상기 제 2 캘리브레이션 가속도 프로파일과 연관된 제 2 동작 가속도 프로파일을 선택하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    e) 상기 제 1 캘리브레이션 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동이 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과하지 않는다고 결정하는 단계; 및
    f) 상기 제 1 캘리브레이션 가속도 프로파일과 연관된 제 1 동작 가속도 프로파일을 선택하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    i) 단계 h) 후에, 상기 제 2 캘리브레이션 프로파일과 연관된 상기 제 2 동작 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 이동시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    g) 단계 h) 후에, 상기 제 1 캘리브레이션 프로파일과 연관된 상기 제 1 동작 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 이동시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  22. 제 1 동작 가속도 프로파일에 따라, 제 1 반도체 웨이퍼를 지지하는 제 1 엔드 이펙터를 포함하는 제 1 로봇 암을 이동시키는 단계;
    상기 제 1 반도체 웨이퍼와 상기 제 1 엔드 이펙터 간의 상대적인 운동을 검출하도록 구성된 제 1 센서로부터 제 1 센서 데이터를 수신하는 단계;
    상기 제 1 반도체 웨이퍼가 상기 제 1 엔드 이펙터에 의해 지지되는 동안 상기 제 1 로봇 암의 모션 중에 상기 제 1 엔드 이펙터에 대한 상기 제 1 반도체 웨이퍼의 상대적인 운동에 기초하여 제 1 모션 데이터를 결정하기 위해, 상기 제 1 센서를 분석하는 단계;
    제 1 동작 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 제 1 임계 모션 계측치를 초과하는지 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 제 1 동작 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과할 때 제 2 동작 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 이동시키는 단계로서, 상기 제 1 동작 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터는 상기 제 1 임계 모션 계측치 내에 유지되는, 상기 제 2 동작 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 이동시키는 단계를 포함하는, 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 1 동작 가속도 프로파일은 미리 결정된 가속도 프로파일인, 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 2 동작 가속도 프로파일은 미리 결정된 가속도 프로파일인, 방법.
  25. 제 22 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 동작 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과하고 상기 제 2 동작 가속도 프로파일에 따른 상기 제 1 로봇 암의 운동에 기인하는 상기 제 1 모션 데이터가 상기 제 1 임계 모션 계측치를 초과하지 않을 때 N 개의 추가적인 반도체 웨이퍼들에 대해, 상기 제 2 동작 가속도 프로파일에 따라 상기 제 1 로봇 암을 N 번의 추가적인 회수로 이동시키는 단계를 더 포함하고, 여기서, N은 1 이상의 정수인, 방법.
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