TW202123360A - 用於生產和製程控制工具之基板搬運之自動教導 - Google Patents

用於生產和製程控制工具之基板搬運之自動教導 Download PDF

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Abstract

將一教導基板裝載至一製作或檢驗工具之一裝備前端模組(EFEM)之一裝載口中。該EFEM包含一基板搬運機器人。該教導基板包含複數個感測器及一或多個無線收發器。該工具包含複數個工作站。在該教導基板位於該EFEM中之情況下，該基板搬運機器人沿著一初始路線移動且自該教導基板無線地接收感測器資料。至少部分地基於該感測器資料，判定不同於該初始路線之一經修改路線。該基板搬運機器人沿著該經修改路線移動，從而搬運該教導基板。至少部分地基於該感測器資料，判定該複數個工作站之位置。

Description

用於生產和製程控制工具之基板搬運之自動教導
本發明係關於基板(例如，半導體晶圓)搬運，且更具體而言係關於用於教導一基板搬運機器人之方法及系統。
用於製作或檢驗一基板(例如，一半導體晶圓)之一工具可包含一裝備前端模組(EFEM)。該EFEM包含用於使基板在該工具中之各種工作站之間移動之一基板搬運機器人。作為裝設或修改該工具之一部分，執行一教導製程以使得該基板搬運機器人能夠搬運基板(例如，準確地且可靠地使基板在工作站之間移動)。典型教導製程涉及顯著工具停工時間，此減少輸送量。而且，由一技術員執行典型教導製程中之某些步驟。
相應地，需要用於教導一基板搬運機器人之快速、高效且準確自動化技術。
在某些實施例中，一種設備包含：一基板，其將被裝載至一製作或檢驗工具之一裝備前端模組(EFEM)中。該設備亦包含：一第一相機，其位於該基板上以使在該基板之一側之區域成像；一第二相機，其位於該基板上以使在該基板下面之區域成像；及一或多個無線收發器，其位於該基板上以傳輸該第一相機及該第二相機所擷取之影像。
在某些實施例中，一種方法包含：將一教導基板裝載至一製作或檢驗工具之一EFEM之一裝載口中。該EFEM包含一基板搬運機器人。該教導基板包含複數個感測器及一或多個無線收發器。該工具包含複數個工作站。在該教導基板位於該EFEM中之情況下，該基板搬運機器人沿著一初始路線移動且自該教導基板無線地接收感測器資料。至少部分地基於該感測器資料，判定不同於該初始路線之一經修改路線。該基板搬運機器人沿著該經修改路線移動，從而搬運該教導基板。至少部分地基於該感測器資料，判定該複數個工作站之位置。
相關申請案
本申請案主張對2019年9月9日提出申請之第62/897,545號美國臨時專利申請案的優先權，該美國臨時專利申請案出於所有目的被以全文引用的方式併入本文中。
現將詳細參考各種實施例，該等實施例之實例在隨附圖式中加以圖解說明。在以下詳細說明中，陳述眾多特定細節以便提供對各種所闡述實施例之一透徹理解。然而，熟習此項技術者將明瞭，可在不具有此等特定細節之情況下實踐各種所闡述實施例。在其他例項中，未詳細闡述熟知方法、程序步驟、組件、電路及網路以免不必要地模糊實施例之態樣。
圖1係用於製作或檢驗基板之一製作或檢驗工具100之一方塊圖。工具100亦可稱為一生產工具(若其執行基板製作)或一製程控制工具(若其執行基板檢驗)。工具100包含具有用於搬運基板102之一基板搬運機器人108之一裝備前端模組(EFEM) 101。在某些實施例中，基板102係半導體晶圓且工具100係一晶圓製作或晶圓檢驗工具。在某些實施例中，基板102係倍縮光罩(亦即，光罩)且工具100係一倍縮光罩製作或倍縮光罩檢驗工具。可在稱為一晶圓廠之一基板製作設施中使用工具100。
基板搬運機器人108具有一末端執行器109以拾取一基板102且使基板102在工具100之各個工作站之間移動穿過EFEM 101。工作站之實例不具限制地包含在一工具腔室111中之裝載口105、一預對準器106及一工作站107。在某些實施例中，自工具100省略預對準器106。基板搬運機器人108具有各種自由度；舉例而言，其可使末端執行器109上之一基板102旋轉、平移、抬高及/或降低。基板搬運機器人108可使末端執行器109延伸及縮回。
工具100可包含用於將基板102裝載至工具100中之一或多個裝載口105。基板102在吊艙104中經載運(例如，垂直地堆疊於一吊艙104中)。一吊艙104亦可稱為一基板吊艙、前開式統一吊艙(FOUP)、卡匣、彈盒或舟(例如，晶圓舟)。每一吊艙104可裝納多個基板102。可由一使用者(例如，技術員或操作者)手動地或使用晶圓廠中之機器人裝備(例如，空中運輸)自動地將一吊艙104裝載至一裝載口105中。基板搬運機器人108使用末端執行器109自如裝載至一裝載口105中之一吊艙104拾取一基板102且將基板102運輸至預對準器106。預對準器106包含一卡盤，基板搬運機器人108將基板102放置於該卡盤上。預對準器106使基板102旋轉至一指定定向(例如，相對於基板102上之一凹口)。預對準器106可通知基板搬運機器人108校正其位置，使得基板搬運機器人108可在中間拾取基板102。基板搬運機器人108使用末端執行器109自預對準器106拾取基板102且使基板102移動至一工具腔室111中之一工作站107。工作站107包含一卡盤。工具腔室111藉由一艙口110與EFEM 101分開。艙口110可打開及關閉或可始終係打開的(亦即，可係開口)。基板搬運機器人108將基板102插入穿過艙口110且將基板102放置於工作站107之卡盤上。(在某些實施例中，然而，如下文所闡述之一教導基板(例如，教導基板200，圖2A至圖2B；300，圖3；400，圖4；500，圖5A至圖5B；2000，圖20A至圖20B)未放置於工作站107之卡盤上，以減少污染。)  基板102在工具腔室111中經處理或檢驗，且然後藉由顛倒用於將基板102傳送至工具腔室111之移動而返回至吊艙104。根據某些實施例，工具100經展示具有一單個工具腔室111及對應工作站107，但可包含具有各別工作站107之多個工具腔室111。舉例而言，工具100可係一叢集工具。
可稱為一前端電腦(FEC)之一電腦103控制工具100。舉例而言，電腦103控制基板搬運機器人108及預對準器106之移動，且控制裝載口105及艙口110之打開及關閉。電腦103可透過有線及/或無線連接與工具100通信。雖然電腦103經展示為與工具100分開且與工具100通信地耦合，但其可包含於工具100中。
執行一自動教導(亦即，訓練)製程以識別工作站在工具100中之位置且判定用於使基板102移動穿過工具100之一路線。可在首先裝設工具100時且在已修改工具100之後執行該自動教導製程。舉例而言，在將可影響基板102之移動(例如，係基板102之移動之可能障礙物)之新組件裝設於工具100中之後執行該自動教導製程。使用裝載至EFEM 101中且移動穿過EFEM 101之一教導基板執行該自動教導製程。該教導基板具有在該自動教導製程中使用之感測器。來自該等感測器之資料自該教導基板無線地傳輸至電腦103。電腦103可將命令無線地傳輸至執行該等命令之該教導基板及基板搬運機器人108。傳輸至該教導基板之該等命令包含用於該教導基板上之該等感測器之指令。至少部分地基於感測器資料而判定工作站在工具100中之位置及用於使基板102移動穿過工具100之路線。
圖2A係根據某些實施例之一教導基板200之一平面圖。教導基板200經定大小以舉例而言藉由放置於裝載至一裝載口105中之一吊艙104中而裝載至一工具100 (圖1)中。在某些實施例中，工具100係一半導體-晶圓製作或檢驗工具且教導基板200形似一半導體晶圓(例如，係圓形的，具有與使用工具100製作或檢驗之生產半導體晶圓相同之直徑，諸如300 mm、450 mm、150 mm、200 mm等)。在某些實施例中，工具100係一倍縮光罩製作或檢驗工具且教導基板200形似一倍縮光罩(例如，係在其頂部表面上具有組件之一空白倍縮光罩)。包含其組件之教導基板200 (或本文中所揭示之其他教導基板)可具有與生產基板相差僅僅一規定量之一重量。舉例而言，一教導基板可比一生產基板重大致100克(例如，在10%或5%內)。
教導基板200具有各種感測器，該等感測器包含相機203、208及210；一距離量測(DM)感測器(亦即，範圍感測器) 205；及一慣性量測單元(IMU) 206。(等效地，該等感測器可被稱為在教導基板200上。)  IMU 206可包含一或多個加速度計。教導基板200具有其他組件，包含具有一或多個處理器及記憶體(例如，處理器1802及記憶體1830，圖18)之一計算單元(CU) 201 (例如，具有嵌入式記憶體之一微控制器)、一或多個無線收發器(Tx/Rx) 207、光導面板204及209，及一電池202。電池202給感測器、計算單元201、一或多個無線收發器207、光導面板204及209以及教導基板200上之任何其他電子組件供電。該等感測器及其他組件或其一部分可座落(例如，安裝)於教導基板200之頂部上，從而使教導基板200或其一部分之底部乾淨以由基板搬運機器人108之末端執行器109進行搬運且放置於工具100 (圖1)中之卡盤上。
教導基板200具有經定向以使在工具100中(例如，在EFEM 101中)在教導基板200下面之區域成像之相機。座落於教導基板200之一邊緣處或毗鄰於該邊緣之相機203可使在教導基板200之邊緣下面之區域(例如，在一視域506中之區域，圖5A至圖5B)成像。可定位於教導基板200之中心處之相機208可使在教導基板200之中心下面之區域(例如，在一視域504中之區域，圖5A至圖5B)成像。在某些實施例中，相機203及208安裝於教導基板200之頂部側上且教導基板200係透明的，從而允許相機203及208穿過教導基板200擷取在教導基板200下面之區域之影像。另一選擇係，教導基板200可具有各別孔，頂部安裝式相機203及/或208穿過該等各別孔擷取在教導基板200下面之區域之影像。舉例而言，教導基板200具有一第一孔以為相機208提供在教導基板200之中心下面之區域之一視野且具有一第二孔以為相機203提供在教導基板200之邊緣下面之區域之一視野。在某些實施例中，相機203及/或208在教導基板200之頂部側上面向下(亦即，相對於教導基板200面向下)。另一選擇係，相機203及/或208在教導基板200之頂部側上面向側面且具有在教導基板200下面引導相機203及/或208之各別視野之相關聯鏡(例如，45°鏡) (例如，鏡2006，圖20A至圖20B)。
相機210座落於教導基板200之一側(例如，與相機203之邊緣相對的教導基板200之一邊緣)處或毗鄰於該側且可使在工具100中(例如，在EFEM 101中)在教導基板200側面之區域(例如，在一視域502中之區域，圖5A至圖5B)成像。在某些實施例(例如，其中教導基板200係晶圓形狀之某些實施例)中，相機203、208及210沿著教導基板200之一直徑211定位，其中相機203及210在相機208之相對側上。相機210可座落(例如，安裝)於教導基板200之頂部側上，相對於教導基板200面向側面且面向外，使得其具有在教導基板200側面之一視域。
光導面板204及209用作相機203、208及210之照明設備。光導面板204相對於教導基板200面向下，以照射在教導基板200之中心下面之區域以由相機208成像且照射在教導基板200之邊緣下面之區域以由相機203成像。舉例而言，光導面板204在教導基板200之頂部側上且面向下以穿過係透明之教導基板200提供照射。其他組件(例如，計算單元201、距離量測感測器205、IMU 206、無線收發器207及/或電池202)可至少部分地座落於光導面板204上面。可位於相機210後面之光導面板209相對於教導基板200面向側面且面向外，以照射在教導基板200側面之區域以由相機210成像。在某些實施例中，光導面板204及209中之每一者含有多個發光二極體(LED)。舉例而言，光導面板204可含有沿著其筆直側212之LED。光導面板209可含有沿著各別側(例如，平行於教導基板200之表面之縱向邊緣)之LED。針對光導面板204及209中之每一者，來自此等LED之照射耦合至光導中且穿過面板表面經發射(例如，均勻地發射)。
圖2B係根據某些實施例之教導基板200之一實例之一透視圖。圖2B之透視圖展示相機203、208及210以及光導面板204及209。省略教導基板200之其他組件，以避免掩蓋光導面板204及209之部分。在圖2B之實例中，相機210安裝於光導面板209後面(亦即，光導面板209之背側上)。光導面板209可包含一孔口(由圖2B中之相機210掩蓋)以為相機210提供在教導基板200側面之一視域502 (圖5A至5B)。類似地，相機203及208安裝於光導面板204上面(亦即，光導面板204之背側上)，光導面板204可包含孔口(由圖2B中之相機203及208掩蓋)以為相機203提供在教導基板200下面之視域506及504 (圖5A至圖5B)。
教導基板200使用一單個光導面板204來為相機203及208提供照射。另一選擇係，根據某些實施例，單獨光導面板用於為相機203及208中之每一者提供照射，如圖3中所展示。圖3係包含用於相機203之一光導面板302、用於相機208之一光導面板304及用於相機210之一光導面板306的一教導基板300之一平面圖。光導面板302照射相機203之視域506 (圖5A至圖5B)。光導面板304照射相機208之視域504 (圖5A至圖5B)。光導面板306照射相機210之視域502 (圖5A至圖5B)。
在某些實施例中，一教導基板包含經定向以使在工具100中(例如，在EFEM 101中)在教導基板200下面之區域成像之在不同側上(例如，在沿著一直徑211之相對側上)之相機。圖20A及圖20B分別係一教導基板2000之透視圖及平面圖，教導基板2000包含相機203、208及210，且亦包含經定向以使在教導基板之與相機203相對之一側下面之區域成像(例如，使在相機210下面之區域成像)之一第四相機2002。相機203因此可在相機208之與相機2002相對之一側上(例如，沿著教導基板2000之一直徑)。相機203及2002係面向側面的且分別具有在教導基板200下面引導相機203及2002之各別視野向下之相關聯鏡2006及2004 (例如，45°鏡)。(另一選擇係，相機203及2002可係面向下的)。根據某些實施例，相機208係面向下的。(另一選擇係，相機208亦可係面向側面的，具有在教導基板200下面引導其視野向下之一相關聯鏡。)
在某些實施例中，教導基板2000亦包含光導面板204及209。光導面板204為相機203、208及2002提供照射。(替代地，通過類似於圖3，相機203、208及2002中之每一者可具有其自身之光導面板，及/或可使用其他照明設備(例如，LED)。)光導面板209 (或其他照明設備，諸如LED)為相機210提供照射。教導基板2000可包含距離量測感測器205 (例如，分別毗鄰於鏡2004及2006之兩個距離量測感測器205)。為了清晰而自圖20A至圖20B省略教導基板2000之其他組件(例如，計算單元201、IMU 206、無線收發器207及電池202)。
藉由包含一相機2002及在教導基板2000之與相機210相同之側上(例如，毗鄰於相機210)之距離量測感測器205，可在不首先使用一預對準器106來使教導基板2000旋轉之情況下針對已使用相機210成像之一區域獲得面向下影像及向下距離量測。因此可在不具有一預對準器106之一工具100中使用教導基板2000。
在某些實施例中，替代或除了用以為相機203、208及210提供照射之光導面板，亦使用其他類型之照明設備。圖4係根據某些實施例之具有用以提供此照射之LED之一教導基板400之一平面圖。LED 402相對於教導基板400面向下以藉由照射在教導基板400之中心及邊緣下面之區域(例如，照射視域506及504，圖5A至圖5B)而為相機203及208提供照射。教導基板200可係透明的或可具有來自各別LED 402之光所穿過之孔。LED 404相對於教導基板400面向側面且面向外以藉由照射在教導基板400側面之區域(例如，照射視域502，圖5A至圖5B)而為相機210提供照射。在某些實施例中，不同LED 402依不同角度面向下以提供不同照射角。類似地，不同LED 404可依不同角度面向外以提供不同照射角。
在某些實施例中，一教導基板具有複數個光源(例如，LED)及用以使來自該複數個光源之光均勻之一漫射器。舉例而言，一教導基板可具有一LED陣列及經安置於該陣列與待照射之區域之間以使來自該陣列之光均勻之一漫射器。均勻光照射一或多個相機之視域。舉例而言，該複數個光源面向下，且該漫射器被安置於該複數個光源與一透明教導基板的頂部表面之間。
圖5A及圖5B展示根據某些實施例之相機210、208及203之各別視域502、504及506。圖5A係一教導基板500之一側視剖面圖，教導基板500可係一教導基板200 (圖2A至圖2B)、300 (圖3)或400 (圖4)之一實例。圖5B係教導基板500之一平面圖。為了清晰而自圖5A及圖5B省略教導基板500之其他組件。
返回至圖2A、圖3及圖4，教導基板200 (圖2A)、300 (圖3)或400 (圖4)之一或多個收發器207將來自教導基板200上之各種感測器的感測器資料傳輸至電腦103 (圖1)，且自電腦103接收命令。一或多個收發器207將該等命令提供至計算單元201，計算單元201執行該等命令(例如，致使各別感測器執行由該等命令規定之操作)。該感測器資料包含來自相機203、208及/或210之影像；來自距離量測感測器205之距離量測；及/或來自IMU 206之移動量測(例如，來自IMU 206中之一或多個加速度計之加速度量測)。在某些實施例中，一或多個無線收發器207包含用於一無線區域網路之一收發器(WLAN)，及/或用於一個人區域網路(PAN)之一收發器。舉例而言，一或多個無線收發器207包含一WiFi收發器及/或一藍芽收發器。WiFi提供比藍芽高之頻寬，且因此提供感測器資料之更高效傳輸。但晶圓廠可限制WiFi之使用，在該情形中可使用藍芽或另一PAN協定。
在某些實施例中，距離量測感測器205相對於教導基板(例如，教導基板200，圖2A；300，圖3；400，圖4；2000，圖20A至圖20B)面向下，以量測距在教導基板下面之表面(例如，在教導基板下面且平行於教導基板之表面)的距離(例如，軸向距離)。在某些實施例中，距離量測感測器205相對於教導基板(例如，教導基板200，圖2A；300，圖3；400，圖4；2000，圖20A至圖20B)面向側面且面向外，以量測距教導基板旁邊之表面的距離。在某些實施例中，教導基板包含一面向下距離量測感測器205及一面向側面、面向外距離量測感測器205兩者。
距離量測感測器205可係(或包含)三角儀。圖6係根據某些實施例之可用作距離量測感測器205之三角儀600之一光學圖式。該三角儀包含一準直光源(例如，雷射) 602、一圓柱形透鏡604 (或另一選擇係一球形透鏡或夫瑞奈(Fresnel)透鏡)、一摺疊鏡(亦即，傾斜鏡) 606 (例如，一45°鏡)及一分段式光電二極體608 (例如，一二分單元或四分單元光電二極體)。來自準直光源602之一準直光射束由圓柱形透鏡604聚焦且由摺疊鏡606向下(離開圖6之頁面之平面)摺疊(亦即，引導)朝向一表面。該表面反射由摺疊鏡606往回摺疊至圖6之頁面之平面中且由圓柱形透鏡604引導至分段式光電二極體608之射束。分段式光電二極體608經定位使得若自圓柱形透鏡604至該表面之光學距離等於圓柱形透鏡604之焦距(亦即，該表面在焦平面中)，則分段式光電二極體608之每一單元接收相等強度之光。若該表面在一不同距離處，則分段式光電二極體608之每一單元接收不同於其他單元之一強度之光。使用單元之間的強度比及三角儀600之校準資料，可判定至該表面之距離。
圖7係根據某些實施例之可用作距離量測感測器205之三角儀700之一光學圖式。雖然藉助三角儀600得到之量測值可受表面相對於教導基板之傾斜影響，但三角儀700允許取消傾斜之效應。三角儀700包含圓柱形透鏡604 (或另一選擇係，一球形透鏡或夫瑞奈透鏡)及摺疊鏡606 (例如，一45°鏡)。三角儀700亦包含兩個準直光源(例如，雷射) 602-1及602-2、一對分束器610-1及610-2以及一對分段式光電二極體608-1及608-2 (例如，二分單元或四分單元二極體)。準直光源602-1及602-2產生由分束器610-1及610-2反射朝向圓柱形透鏡604之各別準直光射束。該等射束由圓柱形透鏡604聚焦且由摺疊鏡606向下摺疊朝向一表面。該表面反射由摺疊鏡606往回摺疊至圖7之頁面之平面中且由圓柱形透鏡604引導至分束器610-2及610-1之射束，分束器610-2及610-1將各別經反射射束提供(例如，傳輸)至分段式光電二極體608-2及608-1。來自準直光源602-1之射束最初由分束器610-1反射且在由表面反射之後由分束器610-2提供至分段式光電二極體608-2。來自準直光源602-2之射束最初由分束器610-2反射且在由表面反射之後由分束器610-1提供至分段式光電二極體608-1。分段式光電二極體608-1及608-2用於量測距離，如針對圖6所闡述。然而，若表面係傾斜的，則由分段式光電二極體608-1及608-2量測之距離將不同。由於三角儀700自相反方向將射束引導至表面上，因此傾斜對由分段式光電二極體608-1及608-2量測之距離具有相反效應。三角儀700因此允許取消傾斜效應，從而產生一更準確距離量測。
圖8係根據某些實施例之可用作距離量測感測器205之三角儀800之一光學圖式。三角儀800在一教導基板之一頂部表面810上包含一準直光源(例如，雷射) 802、摺疊(亦即，傾斜)鏡804及成像器806。在某些實施例中，成像器806係一相機或一透鏡與分段式光電二極體(例如，一二分單元或四分單元光電二極體)之一組合。準直光源802產生一準直光射束808。摺疊鏡804以一已知角度(例如，傾斜角)向下且向側面引導射束808穿過教導基板，該教導基板可係透明的或具有一孔以允許射束808通過。射束808入射於一表面812上。成像器806擷取展示射束808入射於表面812上之位置(亦即，射束808之光點在表面812上之位置)之一影像。根據光點在影像中之位置、成像器806之視域及準直光射束808 (如由摺疊鏡804反射)相對於成像器806之軸線之角度來判定自成像器806至表面812之距離(例如，軸向距離)。在某些實施例中，成像器806係相機203或208，使得同一相機用於擷取影像資料且進行距離量測。另一選擇係，成像器806不同於相機203及208 (例如，使得其僅用於進行距離量測)。
在某些實施例中，用作一距離量測感測器205或在距離量測感測器205中使用之三角儀不同於三角儀600、700及800 (圖6至圖8)。舉例而言，可使用一可商購(例如，現成)三角儀。
在某些實施例中，替代三角儀，距離量測感測器205包含一結構化光投影機及一相機。該結構化光投影機將一結構化光圖案投影至在工具100中(例如，在EFEM 101中)之表面上且該相機擷取如由該結構化光圖案照射之表面之影像。基於該等影像及該結構化光圖案，判定至表面之距離及/或表面傾斜。
距離量測感測器205之其他實例包含執行雙相機三角量測之一對相機、電容式接近感測器及超音波範圍感測器。IMU 206 (圖2A、圖3及圖4)可藉由估計基板搬運機器人108之一臂在其撞擊一表面(例如，牆壁)之前行進之距離而用作一距離量測感測器205，其中該撞擊係由IMU 206中之一加速度計偵測到之一突然減速。一或多個距離量測感測器205可用於產生指示所映射之表面之傾斜之一深度圖。
在某些實施例中，一距離量測感測器205 (圖2A、圖3及圖4) (例如，三角儀600，圖6；700，圖7；或800，圖8)用於量測一表面相對於教導基板之傾斜。繼而，晶圓搬運機器人108 (圖1)將教導基板且因此將距離量測感測器205定位於表面上面之三個或三個以上不同水平位置處。距離量測感測器205量測自每一位置至表面之距離。此等量測足以界定表面之一平面，且相應地提取傾斜角(例如，縱傾及側滾)。
圖9係展示根據某些實施例之執行基板搬運之自動教導之一方法900之一流程圖。可由電腦103 (圖1及圖19)執行方法900。舉例而言，當首先裝設一處理或檢驗工具100 (圖1)時且在已修改工具100之後(例如，在將可影響基板102之移動之新組件裝設於工具100中之後)執行方法900。
在方法900中，獲得(902)用於一工具100 (圖1)中之一基板搬運機器人108之自動教導之資料。該資料可包含標稱教導位置904；EFEM位置、規範及限制906；及用於一教導基板(例如，教導基板200，圖2A至圖2B；300，圖3；400，圖4；500，圖5A至圖5B；2000，圖20A至圖20B)之校準資料908。標稱教導位置904可包含標稱位置，基板搬運機器人108將自該等標稱位置拾取基板且將基板放置於工具100中之各種工作站上。標稱教導位置904及EFEM位置、規範及限制906可根據工具100之設計來規定且可儲存於電腦103之記憶體1910 (圖19)中且自記憶體1910獲得。可自教導基板無線地獲得校準資料908。使用所獲得資料，規劃(910)基板搬運機器人108之一初始路線。針對EFEM 101及教導基板來判定對應於該初始路線之命令且將該等命令分別發送(912)至EFEM 101及教導基板。EFEM 101執行(914)其命令。教導基板根據其命令來記錄(914)包含感測器資料之資料。
自教導基板及EFEM 101接收(916)資料。該所接收資料包含來自教導基板之感測器資料。分析(918)該資料且相應地修改(亦即，更新)所規劃路線。
判定(920)是否完成一當前工作站之自動教導。若未完成(920-否)，則方法返回至步驟912，其中將額外命令發送至EFEM 101及教導基板(例如，根據經修改路線)。若完成(920-是)，則更新當前工作站之教導位置(922)。一旦完成方法900，該教導位置將成為在生產期間由基板搬運機器人108使用之位置。在某些實施例中，依據基板搬運機器人108之座標軸來判定該教導位置。
判定(924)是否針對所有工作站完成自動教導。若未完成(924-否)，則選擇(926)下一工作站來進行自動教導且方法900返回至步驟912，其中將額外命令發送至EFEM 101及教導基板。若完成(924-是)，則使教導基板返回(928)至用於透過一裝載口105將教導基板裝載至EFEM 101中之吊艙104 (圖1)，且方法900結束。現在可自裝載口105卸載教導基板(亦即，裝納教導基板之吊艙104)，且工具100可用於生產(例如，可用於製作或檢驗生產基板)。
圖10係展示根據某些實施例之執行基板搬運之自動教導之一方法1000之一流程圖。方法1000可係方法900或其一部分之一實例。可由電腦103 (圖1及圖19)執行方法1000。
在方法1000中，將一教導基板(例如，教導基板200，圖2A至圖2B；300，圖3；400，圖4；500，圖5A至圖5B；2000，圖20A至圖20B)裝載(1002)至一工具100 (圖1)之一EFEM 101之一裝載口105中。EFEM 101包含一基板搬運機器人108。複數個感測器及一或多個無線收發器207 (圖2A、圖3、圖4)在該教導基板上(亦即，教導基板包含該複數個感測器及一或多個無線收發器207)。工具100包含複數個工作站。在某些實施例中，該複數個感測器包含(1004)：一第一相機210，其用以使在該EFEM中在該教導基板之一側之區域成像；一第二相機(例如，相機208)，其用以使在該EFEM中在該教導基板下面(例如，在該教導基板之中心下面)之區域成像；一第三相機203，其用以使在該裝備前端模組中在該教導基板之一邊緣下面之區域成像；一或多個距離量測感測器205，其相對於該教導基板面向下及/或面向側面；一IMU 206；及/或一或多個加速度計(其可係IMU 206之一部分)。在某些實施例中，將裝納該教導基板之一吊艙104裝載至裝載口105中。將該教導基板定向於吊艙104中，使得一各別感測器(例如，第一相機210)面向一所要方向。
在該教導基板位於EFEM 101中之情況下，基板搬運機器人108沿著一初始路線移動(1006)。該初始路線可係在方法900之步驟910中所規劃之初始路線，且基板搬運機器人108可回應於在方法900之步驟912 (圖9)中發送之命令而沿著該初始路線移動。
在該教導基板位於EFEM 101中之情況下，自該教導基板無線地接收(1008)感測器資料(例如，如在方法900之步驟916中，圖9)。在某些實施例中，該感測器資料包含藉助第一相機210拍攝之一或多個影像、藉助第二相機(例如，相機208)拍攝之一或多個影像、藉助第三相機203拍攝之一或多個影像、由距離量測感測器205判定之一或多個距離(例如，距在該教導基板下面之一表面之軸向距離) (例如，距在該教導基板旁邊之物件之距離)、來自IMU 206之資料(例如，移動量測)及/或來自一或多個加速度計之資料(例如，加速度量測)。該等移動量測可包含加速度量測或其一部分。一旦基板搬運機器人108已到達一規定位置及/或在基板搬運機器人108位於多個規定位置處之情況下，可在基板搬運機器人108沿著該初始路線移動時獲取該感測器資料。
至少部分地基於該感測器資料，判定一經修改路線(1010) (例如，如在方法900之步驟918中，圖9)。該經修改路線不同於該初始路線。基板搬運機器人108沿著該經修改路線移動(1012) (例如，回應於在方法900之步驟912之一反覆中發送之命令，圖9)。使基板搬運機器人108移動包含藉助基板搬運機器人108搬運該教導基板。舉例而言，使基板搬運機器人108移動包含使用末端執行器109拾取該教導基板及/或使如裝載至末端執行器109上之該教導基板移動。
至少部分地基於該感測器資料，判定(1014)該複數個工作站之位置(例如，根據方法900之步驟922，圖9)。在某些實施例中，該等所判定位置包含基板搬運機器人108之教導位置，基板搬運機器人108將在生產期間使用該等位置以將生產基板遞送至該複數個工作站中之各別工作站並自該複數個工作站中之各別工作站取回。在某些實施例中，依據基板搬運機器人108之座標軸來判定該等位置。至少部分地基於該複數個工作站之該等所判定位置而判定(1016)穿過EFEM 101之一生產路線。舉例而言，可基於該等所判定位置及感測器資料(例如，指示工具100中之障礙之位置之感測器資料)而判定該生產路線。在某些實施例中，該等位置及生產路線儲存於電腦103之記憶體1910 (圖19)中。
可在方法1000期間使用預對準器106使該教導基板旋轉一或多次，以達成感測器在該教導基板上之所要定位且因此允許獲得所要感測器資料。
在某些實施例中，在不具有一使用者(例如，技術員或操作員)之干預之情況下自動執行步驟1006、1008、1010、1012、1014及/或1016。自動執行此等步驟會加速教導製程，因此減少系統停機時間且增加輸送量。自動執行此等步驟亦增加教導準確度，此乃因消除人為誤差。
自EFEM 101卸載(1018)該教導基板。在已卸載該教導基板之後，將生產基板裝載(1020)至EFEM 101中且使用基板搬運機器人108使該等生產基板沿著該生產路線移動穿過EFEM 101。舉例而言，使用末端執行器109拾取生產基板且藉由基板搬運機器人108使該等生產基板自工作站移動至工作站。
圖10展示似乎以一特定次序出現之若干個操作。然而，方法1000可包含更多或更少操作。兩個或兩個以上操作可組合成一單個操作。非次序相依操作可以不同於所展示之一次序來執行及/或可重疊。舉例而言，步驟1006及1008可重疊。在另一實例中，可反覆地執行步驟1006、1008、1010、1012、1014及/或1016。其他實例係可能的。
圖11係展示根據某些實施例之執行一裝載口105 (圖1)中之基板搬運之自動教導之一方法1100之一流程圖。方法1100可係方法900 (圖9)之一部分及/或方法1000 (圖10)之一部分之一實例。可由電腦103 (圖1及圖19)執行方法1100。
在方法1100中，將一吊艙104裝載(1102)至一EFEM 101之一裝載口105 (圖1)中。吊艙104裝納一教導基板(例如，教導基板200，圖2A至圖2B；300，圖3；400，圖4；500，圖5A至圖5B；2000，圖20A至圖20B)及一目標固定裝置1208 (圖12)。目標固定裝置1208與吊艙104之座標對準；舉例而言，目標固定裝置1208指示吊艙104中之一中心位置且亦可包含其他標記(例如，徑向標記)。該教導基板具有複數個感測器。該教導基板在吊艙104中經定向且充分地分離以允許目標固定裝置1208之成像(例如，如下文針對步驟1106所闡述)。舉例而言，目標固定裝置1208在吊艙104之一第一狹槽中且教導基板在吊艙104之一最後狹槽中。將吊艙104裝載(1102)至裝載口105中可係在方法1000中將教導基板裝載(1002，圖10)至裝載口中之一實例。
將EFEM 101中之一基板搬運機器人108之末端執行器109插入(1104)至吊艙104 (如裝載至裝載口105中)中。將末端執行器109插入至吊艙104中可係使基板搬運機器人108沿著初始路線移動(1006，圖10)之一實例或一部分。可將末端執行器109插入至目標固定裝置1208與教導基板之間的基板吊艙中，其中教導基板之底部表面面對末端執行器109。
該複數個感測器包含一相機(例如，相機203或208，圖2A至圖5B)以使在EFEM 101中在教導基板下面之區域成像。自教導基板無線地接收(1106) 感測器資料，該感測器資料包含由相機拍攝之展示末端執行器109及目標固定裝置1208之一影像1200。圖12展示影像1200之一實例，其中末端執行器109之叉齒1202及1204在目標固定裝置1208上面係可見的。根據某些實施例，叉齒1202及1204具有將用於拾取教導基板之真空墊1206。可分析影像1200以判定末端執行器109與吊艙104中(例如，由目標固定裝置1208提供之座標系中)之教導基板之間的角度偏移。亦可分析影像1200以判定末端執行器109相對於教導基板及吊艙104之偏心率(亦即，末端執行器109偏離中心之程度)。舉例而言，劃割線1210在叉齒1202及1204上之位置用於判定末端執行器109相對於相機且然後相對於教導基板之偏心率，相機在教導基板之座標系中之偏移係已知的。
基板搬運機器人108朝向教導基板抬高(1108)末端執行器109。在某些實施例中，抬高末端執行器109包含使末端執行器109沿著至少部分地基於影像1200而判定之一路線移動(1110)：影像1200或包含影像1200之多個影像可用於朝向教導基板向上導引末端執行器109。抬高末端執行器109可係使基板搬運機器人108沿著經修改路線移動(1012，圖10)之一實例或一部分。
該複數個感測器亦包含一距離量測感測器205 (圖2A、圖3、圖4及圖20A至圖20B)。自教導基板無線地接收(1112)感測器資料，該感測器資料包含在朝向教導基板抬高末端執行器109之後由距離量測感測器205量測的末端執行器109距教導基板之一距離。
將如裝載至裝載口105中之吊艙104中之教導基板之定位判定(1114)為吊艙104中之末端執行器109之定位。此等判定至少部分地基於影像1200及末端執行器109距教導基板之距離(亦即，在步驟1112中量測之距離)來進行且可進一步至少部分地基於來自教導基板之其他感測器資料(例如，其他影像、來自IMU 206之資料等)以及目標固定裝置1208及教導基板在吊艙104中之已知佈置。舉例而言，使用影像1200來判定教導基板相對於目標固定裝置1208之x位置及y位置；使用影像1200來判定末端執行器109與目標固定裝置1208之間的角度；使用如在影像1200中所展示之劃割線1210來判定末端執行器109之偏心率；且使用在步驟1112中所量測之距離來判定教導基板之z位置。判定此定位可係在方法1000中判定(1014，圖10)該複數個工作站之位置之一部分，裝載口105中之吊艙104係工作站中之一者。教導基板可自其所判定位置經拾取(亦即，裝載至末端執行器109上)。
圖13係展示根據某些實施例之執行用於一預對準器106之基板搬運之自動教導之一方法1300之一流程圖。預對準器106係一工具100 (圖1)中之工作站中之一者。方法1300可係方法900 (圖9)之一部分及/或方法1000 (圖10)之一部分之一實例。可由電腦103 (圖1及圖19)執行方法1300。
在方法1300中，基於預對準器106之一已知標稱位置，在其末端執行器109上具有一教導基板(例如，教導基板200，圖2A至圖2B；300，圖3；400，圖4；500，圖5A至圖5B；2000，圖20A至圖20B)之EFEM 101中之一基板搬運機器人108朝向預對準器106載運(1302)教導基板。舉例而言，將教導基板載運至在預對準器106側面之一「準備好位置」。朝向預對準器106載運(1302)教導基板可係使基板搬運機器人108沿著初始路線移動(1006，圖10)之一實例或一部分。
教導基板具有複數個感測器，該等感測器包含用以使在EFEM 101中在教導基板之一側之區域成像之一第一相機210 (圖2A至圖5B)及用以使在EFEM 101中在教導基板下面之區域成像之一第二相機(例如，相機203或208，圖2A至圖5B)。自教導基板無線地接收(1304)感測器資料，該感測器資料包含由第一相機210 (例如，自在預對準器106側面之準備好位置)拍攝的預對準器106之一側影像1400 (圖14A)。使用物件辨識(例如，一經訓練機器學習模型)在側影像1400中識別預對準器106。在某些實施例中，基板搬運機器人108向上及/或向下移動以將預對準器106之頂部定位在側影像1400中間，藉此消除預對準器106之高度。可基於預對準器106在影像1400中之寬度而估計距預對準器106之距離(例如，自準備好位置至預對準器106)。
在第一相機210已拍攝預對準器106之側影像1400之後，基板搬運機器人108使教導基板在預對準器106上面移動(1306) (例如，使用預對準器106之所估計高度及距預對準器106之距離)。基板搬運機器人108可使末端執行器109沿著至少部分地基於預對準器106之側影像1400而判定之一路線在預對準器106上面移動(1308)。使教導基板在預對準器106上面移動可係使基板搬運機器人108沿著經修改路線移動(1012，圖10)之一實例或一部分。
在某些實施例中，基板搬運機器人108使教導基板移動(1310)至在預對準器106上面之多個連續位置，以判定基板搬運機器人108相對於預對準器106之座標軸。
自教導基板無線地接收(1312)感測器資料，該感測器資料包含由第二相機(例如，相機203或208，圖2A至圖5B)拍攝的預對準器106之一頂部影像1420 (圖14B)。該第二相機在教導基板位於預對準器106上面之情況下拍攝頂部影像1420。在某些實施例中，無線地接收(1314)由該第二相機自多個位置中之各別位置(例如，自每一位置)拍攝的預對準器106之各別頂部影像。
該複數個感測器亦包含一距離量測感測器205 (圖2A、圖3、圖4及圖20A至圖20B)。自教導基板無線地接收(1316)感測器資料，該感測器資料包含自教導基板至預對準器106之一距離(例如，距預對準器106之一軸向距離)。在教導基板位於預對準器106上面的情況下，由距離量測感測器205判定此距離。在距離量測感測器205量測此距離之前，晶圓搬運機器人108可朝向預對準器106降低教導基板。
至少部分地基於頂部影像1420及/或自教導基板至預對準器106之距離來識別(1318)預對準器106之位置(例如，預對準器之最內部真空墊1422的位置，圖14B)。舉例而言，使用(例如，除距離量測資料之外)物件辨識(例如，一經訓練機器學習模型)來識別預對準器106在頂部影像1420中之位置。
在某些實施例中，至少部分地基於自多個位置拍攝之各別頂部影像(包含頂部影像1420，圖14B)及/或自教導基板至預對準器106之距離來識別(1320)預對準器106之位置。電腦103知曉晶圓搬運機器人108到達多個位置中之每一者的移動延伸範圍：此移動回應於來自電腦103之命令而發生，且亦可由IMU 206量測。電腦103可識別預對準器106在各別頂部影像中之每一者中的位置。使用此資訊(例如，除距離量測資料之外)來識別預對準器106之位置。識別預對準器106的位置可係在方法1000中判定(1014，圖1)該複數個工作站之位置的一部分。
圖15係展示根據某些實施例之執行一卡盤1700 (圖17)之自動教導之一方法1500之一流程圖。(圖17係根據某些實施例之卡盤1700之一平面圖。)  卡盤1700係一工作站107 (圖1)的一部分，工作站107係工具100 (圖1)中之工作站中之一者。卡盤1700經展示具有狹槽1702以接收末端執行器109 (例如，接收各別叉齒1202及1204，圖12)。另一選擇係，卡盤1700可使用舉升銷或某一其他機構來接收基板。卡盤1700因此位於工具腔111 (圖1)中且可被稱為一工具卡盤。方法1500可係方法900 (圖9)之一部分及/或方法1000 (圖10)之一部分之一實例。可由電腦103 (圖1及圖19)執行方法1500。
在方法1500中，在EFEM 101中之基板搬運機器人108具有(1502)用以載運基板之一末端執行器109。其中定位有卡盤1700之工具腔室111藉由一艙口110 (圖1)與EFEM 101分開。一教導基板(例如，教導基板200，圖2A至圖2B；300，圖3；400，圖4；500，圖5A至圖5B；2000，圖20A至圖20B)具有複數個感測器，該等感測器包含用以使在EFEM中在教導基板之一側之區域成像之一第一相機210、用以使在教導基板之中心下面之區域成像之一第二相機208及/或用以使在教導基板之一邊緣下面之區域成像之一第三相機(例如，相機203，圖2A至圖5B；相機2002，圖20A至圖20B)。
在教導基板位於末端執行器109上之情況下，基板搬運機器人108將教導基板定位(1504)在艙口110前面以使艙口110在第一相機210之視域502 (圖5A至圖5B)中。此定位可係使基板搬運機器人108沿著初始路線移動(1006，圖10)之一實例或一部分。
自教導基板無線地接收(1506)包含艙口110之一影像之感測器資料。在教導基板定位於艙口110前面之情況下由第一相機210拍攝艙口110之影像。電腦103可使用此影像來判定艙口110之位置。在某些實施例中，基板搬運機器人108使用第一相機210來沿著艙口110之邊緣進行掃描，或在艙口110前面上下及左右掃描，從而產生艙口110之一系列影像。電腦103無線地接收此等影像且使用該等影像來判定艙口110 (例如，艙口110之中心)之位置。在某些實施例中，感測器資料包含使用一距離量測感測器205得到之距離量測值，電腦103使用該等距離量測來判定教導基板與艙口110之間的傾斜。
在某些實施例中，將教導基板重新定位(1508)在艙口110前面以使第三相機(例如，相機203，圖2A至圖5B)面對艙口110。舉例而言，基板搬運機器人108使教導基板返回至預對準器106，預對準器106使教導基板旋轉。基板搬運機器人108然後自預對準器106拾取經旋轉教導基板且使教導基板返回至在艙口110前面之一位置，其中第三相機面對艙口110。若第三相機在教導基板之與第一相機210相同之側上(例如，若第三相機係相機2002，圖20A至圖20B)，則可省略步驟1508。
在此重新定位之後，在教導基板定位於卡盤1700上面之情況下透過艙口110將教導基板插入(1510)至工具腔室111 (現在已判定其位置)中。步驟1508及1510可係使基板搬運機器人108沿著經修改路線移動(1012，圖10)之一實例或一部分。
自教導基板無線地接收(1512)感測器資料，該感測器資料包含在教導基板定位於卡盤1700上面之情況下由第三相機拍攝的卡盤1700之一影像。至少部分地基於卡盤1700之此影像而識別(1514)卡盤1700之位置。舉例而言，在該影像中識別卡盤1700之邊界，或邊界之一部分，且基於邊界或其部分之曲率而識別卡盤1700之中心。可基於狹槽1702在影像中之定向而判定卡盤1700之定向。若卡盤1700使用舉升銷而非狹槽1702，則可基於該等舉升銷之全部或一部分在影像中之位置(例如，基於該等舉升銷中之至少兩者之位置)而判定卡盤1700之定向。識別卡盤1700之位置可係在方法1000中判定(1014，圖1)該複數個工作站之位置之一部分。
圖16係展示根據某些實施例之執行卡盤1700 (圖17)之自動教導之一方法1600之一流程圖。方法1600係方法1500 (圖15)之一替代方案。方法1600可係方法900 (圖9)之一部分及/或方法1000 (圖10)之一部分之一實例。可由電腦103 (圖1及圖19)執行方法1600。
在方法1600中，一EFEM 101中之一基板搬運機器人108具有(1602)用以載運基板之一末端執行器109。卡盤1700座落於一工具腔室111中，工具腔室111藉由一艙口110與EFEM 101分開。一教導基板(例如，教導基板200，圖2A至圖2B；300，圖3；400，圖4；500，圖5A至圖5B；2000，圖20A至圖20B)具有複數個感測器，該等感測器包含用以使在EFEM 101中在教導基板之一側之區域成像之一第一相機210及相對於教導基板面向側面之一距離量測感測器205。
在教導基板位於末端執行器109上之情況下，基板搬運機器人108將教導基板定位(1504)在艙口110前面以使艙口110在第一相機210之視域502 (圖5A至圖5B)中。此定位可係使基板搬運機器人 沿著初始路線移動(1006，圖10)之一實例或一部分。
自教導基板無線地接收(1506)感測器資料，該感測器資料包含艙口110之一影像。在教導基板定位於艙口110前面之情況下由第一相機210拍攝艙口110之影像。如在方法1500 (圖15)中，電腦103可使用此影像(例如，使用因掃描艙口110而產生之一系列影像，包含此影像)判定艙口110之位置。
在某些實施例中，將教導基板重新定位(1608)在艙口110前面以使距離量測感測器205面對艙口110。舉例而言，基板搬運機器人108使教導基板返回至預對準器106，預對準器106使教導基板旋轉。基板搬運機器人108然後自預對準器106拾取經旋轉教導基板且使教導基板返回至在艙口110前面之一位置，其中距離量測感測器205面對艙口110。若距離量測感測器205緊挨著第一相機210，則可省略步驟1608。
在此重新定位之後，透過艙口將教導基板插入(1610)至工具腔室111中。步驟1608及1610可係使基板搬運機器人108沿著經修改路線移動(1012，圖10)之一實例或部分。在教導基板插入至工具腔室111中之情況下，距離量測感測器205掃描卡盤1700之側面。
自教導基板無線地接收(1612)感測器資料，該感測器資料包含在掃描卡盤1700之側面時由距離量測感測器205得到之距離量測值。至少部分地基於該等距離量測值而識別(1614)卡盤1700之位置。舉例而言，該等距離量測指示卡盤1700之側面之曲率且因此允許計算卡盤1700之中心之位置，此乃因已知卡盤1700之形狀(例如，係圓形的)。識別卡盤1700之位置可係在方法1000中判定(1014，圖1)該複數個工作站之位置之一部分。
在某些實施例中，識別卡盤1700之位置包含至少部分地基於該等距離量測值而識別(1616)狹槽1702之位置。藉助距離量測感測器205掃描卡盤1700之側面會藉由找到所量測距離突然增加或減小之位置而揭示狹槽1702之位置。
圖18係根據某些實施例之一教導基板(例如，教導基板200，圖2A至圖2B；300，圖3；400，圖4；500，圖5A至圖5B；2000，圖20A至圖20B)之電子組件1800之一方塊圖。電子組件1800包含一或多個處理器1802 (例如，CPU；微控制器)、一或多個無線收發器207 (圖2A、圖3及圖4)、感測器1808、照明設備1820、記憶體1830及使此等組件互連之一或多個通信匯流排1804。可使用在教導基板上(例如，在教導基板之一頂部表面上)之一或多個電路板實施一或多個通信匯流排1804。無線收發器207允許教導基板與電腦103 (圖1及圖19)及/或其他遠端電腦系統通信。在某些實施例中，無線收發器207包含WLAN (例如，WiFi)及/或PAN (例如，藍芽)收發器。
在某些實施例中，感測器1808包含一或多個相機1810 (例如，相機203、208及/或210，圖2A至圖5B)、一或多個距離量測感測器205 (圖2A、圖3及圖4) (例如，三角儀600，圖6；700，圖7；或800，圖8)、一IMU 206 (圖2A、圖3及圖4)及/或一或多個加速度計1816。加速度計1816可係IMU 206之一部分。在某些實施例中，照明設備1820包含一或多個光導面板1822 (例如，面板204及/或209，圖2A至圖2B；面板302、304及/或306，圖3)及/或LED 1824 (例如，LED 402及/或404，圖4)。
記憶體1830包含揮發性及/或非揮發性記憶體。記憶體1830 (例如，記憶體1830內之非揮發性記憶體)包含一非暫時性電腦可讀儲存媒體。記憶體1830 (例如，記憶體1830之非揮發性記憶體)之全部或一部分可嵌入於處理器1802中。舉例而言，記憶體1830可包含嵌入於一微控制器中之非揮發性記憶體。記憶體1830視情況包含自處理器1802遠端地定位之一或多個儲存裝置。在某些實施例中，記憶體1830 (例如，記憶體1830之暫時性電腦可讀儲存媒體)儲存以下模組及資料，或者其一子集或超集：用於處理各種基本系統服務且用於執行硬體相依任務之一作業系統1832；用於校準感測器1808且儲存所得校準資料之一感測器校準模組1834；用於控制感測器1808之一感測器控制模組1836；用於控制照明設備1820之一照明控制模組1838；及用於控制與電腦103及/或其他遠端電腦系統之無線通信(例如，使用一或多個無線收發器207執行之通信)之一通信模組1840。在某些實施例中，感測器控制模組1836接通及關斷各別感測器1808，讀取感測器資料，壓縮感測器資料，將感測器資料儲存於記憶體1830中(例如，若與電腦103之通信失敗)，讀取各別感測器1808之狀態，及/或檢查電池狀態對於操作感測器1808是否充足。通信模組1840可將校準及感測器資料發送至電腦103且自電腦103接收命令。在某些實施例中，感測器校準模組1834、感測器控制模組1836及照明控制模組1838執行自電腦103無線地接收之命令。
記憶體1830 (例如，記憶體1830之非暫時性電腦可讀儲存媒體)因此包含用於達成一教導基板之功能性之指令。儲存於記憶體1830中之模組中之每一者對應於用於執行本文中所闡述之一或多個功能之一組指令。單獨模組不需要實施為單獨軟體程式。模組及模組之各種子集可經組合或以其他方式經重新配置。在某些實施例中，記憶體1830儲存上文所識別之模組之一子集或超集。
圖18意在更多地作為對可存在於一教導基板上之各種特徵之一功能性說明而非作為一結構示意圖。舉例而言，另一選擇係，儲存於記憶體1830中之模組之一部分可儲存於透過一或多個網路與教導基板無線地通信地耦合之一或多個電腦系統中。
圖19係根據某些實施例之電腦103 (圖1)之一方塊圖。電腦103通信地耦合至一製作或檢驗工具100 (圖1)；在某些實施例中，電腦103係工具100之一部分。電腦103包含一或多個處理器1902 (例如，CPU)、一或多個無線收發器1906、記憶體1910及使此等組件互連之一或多個通信匯流排1904。在某些實施例中，一或多個通信匯流排1904使此等組件與工具100互連。在某些其他實施例中，電腦103亦包含一有線網路介面，其使用該有線網路介面來透過一或多個有線網路與工具100通信。在又其他實施例中，電腦103使用無線收發器1906與工具100無線地通信。在某些實施例中，無線收發器1906包含WLAN (例如，WiFi)及/或PAN (例如，藍芽)收發器。
電腦103可包含一或多個使用者介面(未展示)，諸如一顯示器及一或多個輸入裝置(例如，該顯示器之一鍵盤、滑鼠、觸敏表面等)。該顯示器可展示自工具100中之一教導基板接收之感測器資料(例如，影像)且可報告本文中所闡述之方法之狀態。
記憶體1910包含揮發性及/或非揮發性記憶體。記憶體1910 (例如，記憶體1910內之非揮發性記憶體)包含一非暫時性電腦可讀儲存媒體。記憶體1910視情況包含自處理器1902遠端地定位之一或多個儲存裝置及/或可移除地插入至電腦103中之一非暫時性電腦可讀儲存媒體。在某些實施例中，記憶體1910 (例如，記憶體1910之非暫時性電腦可讀儲存媒體)儲存以下模組及資料，或者其一子集或超集：包含用於處理各種基本系統服務且用於執行硬體相依任務之程序步驟之一作業系統1912；用於控制EFEM 101 (例如，包含裝載口105、晶圓搬運機器人108、預對準器106及艙口110，圖1)之一EFEM控制模組1914；用於控制工具腔室111 (例如，用於控制在工具腔室111中執行之基板製作或檢驗)之一工具腔室控制模組1916；及用於控制基板搬運之一自動教導製程之效能之一自動教導模組1918。在某些實施例中，自動教導模組1918包含：一教導基板命令模組1920，其用於判定針對一教導基板之命令且將該等命令發送至該教導基板；一位置判定模組1922，其用於判定工作站在工具100中之位置；一路線判定模組1924，其用於判定基板搬運機器人108之一路線且用於由基板搬運機器人108搬運基板；及資料1926 (例如，方法900之資料904、906及/或908，圖9；自一教導基板接收之感測器資料)。
記憶體1910 (例如，記憶體1910之非暫時性電腦可讀儲存媒體) (例如，自動教導模組1918及/或EFEM控制模組1914)包含用於執行方法900 (圖9)、1000 (圖10)、1100 (圖11)、1300 (圖13)、1500 (圖15)及/或1600 (圖16)之全部或一部分之指令。儲存於記憶體1910中之模組中之每一者對應於用於執行本文中所闡述之一或多個功能之一組指令。單獨模組不需要實施為單獨軟體程式。模組及模組之各種子集可經組合或以其他方式經重新配置。在某些實施例中，記憶體1910儲存上文所識別之模組及資料結構之一子集或超集。
圖19意在更多地作為對可存在於電腦103中之各種特徵之一功能性說明而非作為一結構示意圖。舉例而言，電腦103之功能性可在多個裝置之間分裂。另一選擇係，儲存於記憶體1910中之模組之一部分可儲存於透過一或多個網路與電腦103通信地耦合之一或多個其他電腦系統中。
本文中所闡述之方法及硬體允許一基板搬運機器人108之快速且準確教導。舉例而言，可使教導完全自動化，使得避免受一技術人員的干預(例如，除將吊艙104裝載於一裝載口105中以外)且消除認為錯誤。可不使用除儲存於電腦103中之資料(例如，方法900之資料904、906及906，圖9)以外之資料來執行教導。可在不將額外硬體(例如，感測器)安裝於工具100中以用於教導製程之情況下執行教導。
出於闡釋之目的，已參考特定實施例闡述了前述說明。然而，以上說明性論述並不意欲為詳盡的或將申請專利範圍之範疇限制於所揭示之精確形式。鑒於以上教示，諸多修改及變化係可能的。實施例經選擇以便最佳地闡釋為申請專利範圍及其實際應用之基礎之原理，從而使得熟習此項技術者能夠最佳地使用具有適用於所預期特定用途之各種修改之實施例。
100:製作或檢驗工具/工具 101:裝備前端模組 102:基板 103:電腦 104:吊艙 105:裝載口 106:預對準器 107:工作站 108:基板搬運機器人/晶圓搬運機器人 109:末端執行器 110:艙口 111:工具腔室 200:教導基板 201:計算單元 202:電池 203:相機/第三相機 204:光導面板/面板 205:距離量測感測器/面向下距離量測感測器 206:慣性量測單元 207:無線收發器/收發器 208:相機/第二相機 209:光導面板/面板 210:相機/第一相機 211:直徑 212:筆直側 300:教導基板 302:光導面板/面板 304:面板/光導面板 306:光導面板/面板 400:教導基板 402:發光二極體 404:發光二極體 500:教導基板 502:視域/照射視域 504:視域/照射視域 506:視域 600:三角儀 602:準直光源 602-1:準直光源 602-2:準直光源 604:圓柱形透鏡 606:摺疊鏡 608:光電二極體 608-1:光電二極體 608-2:光電二極體 610-1:分束器 610-2:分束器 700:三角儀 800:三角儀 802:準直光源 804:摺疊鏡 806:成像器 808:準直光射束/射束 810:頂部表面 812:表面 900:方法 902:步驟 904:步驟 906:步驟 908:步驟 910:步驟 912:步驟 914:步驟 916:步驟 918:步驟 920:步驟 922:步驟 924:步驟 926:步驟 928:步驟 1000:方法 1002:步驟 1004:步驟 1006:步驟 1008:步驟 1010:步驟 1012:步驟 1014:步驟 1016:步驟 1018:步驟 1020:步驟 1100:方法 1102:步驟 1104:步驟 1106:步驟 1108:步驟 1110:步驟 1112:步驟 1114:步驟 1200:影像 1202:叉齒 1204:叉齒 1206:真空墊 1208:目標固定裝置 1210:劃割線 1300:方法 1302:步驟 1304:步驟 1306:步驟 1308:步驟 1310:步驟 1312:步驟 1314:步驟 1316:步驟 1318:步驟 1320:步驟 1400:側影像/影像 1420:頂部影像 1422:最內部真空墊 1500:方法 1502:步驟 1504:步驟 1506:步驟 1508:步驟 1510:步驟 1512:步驟 1514:步驟 1600:方法 1602:步驟 1608:步驟 1610:步驟 1612:步驟 1614:步驟 1616:步驟 1700:卡盤 1702:狹槽 1800:電子組件 1802:處理器 1804:通信匯流排 1808:感測器 1810:相機 1816:加速度計 1820:照明設備 1822:光導面板 1824:發光二極體 1830:記憶體 1832:作業系統 1834:感測器校準模組 1836:感測器控制模組 1838:照明控制模組 1840:通信模組 1902:處理器 1904:通信匯流排 1906:無線收發器 1910:記憶體 1912:作業系統 1914:裝備前端模組控制模組 1916:工具腔室控制模組 1918:自動教導模組 1920:教導基板命令模組 1922:位置判定模組 1924:路線判定模組 1926:資料
為了更好地理解各種所闡述實施方案，應結合附圖參考下文之實施方式。
圖1係用於製作或檢驗基板之一製作或檢驗工具之一方塊圖。
圖2A係根據某些實施例之將用於一製作或檢驗工具中之基板搬運之自動教導之具有感測器及光導面板之一教導基板之一平面圖。
圖2B係根據某些實施例之圖2A之教導基板之一實例之一透視圖，其展示光導面板及相機而省略其他組件。
圖3係根據某些實施例之具有相機及用以針對該等相機中之每一者提供照射之單獨光導面板的一教導基板之一平面圖。
圖4係根據某些實施例之具有相機及用以針對該等相機提供照射之LED的一教導基板之一平面圖。
圖5A及圖5B係根據某些實施例之一教導基板及相機在該教導基板上之視域之各別側視剖面圖及平面圖。
圖6係根據某些實施例之可用作一教導基板上之一距離量測感測器之三角儀之一光學圖式。
圖7係根據某些實施例之可用作一教導基板上之一距離量測感測器之具有傾斜取消之三角儀之一光學圖式。
圖8係根據某些實施例之包含一相機且可用作一教導基板上之一距離量測感測器之三角儀之一光學圖式。
圖9係展示根據某些實施例之執行基板搬運之自動教導之一方法之一流程圖。
圖10係展示根據某些實施例之執行基板搬運之自動教導之一方法之一流程圖。
圖11係展示根據某些實施例之在一裝載口中執行基板搬運之自動教導之一方法之一流程圖。
圖12係根據某些實施例之一裝載口中之一基板吊艙中之一目標固定裝置與末端執行器之由一教導基板上之一相機拍攝之一影像。
圖13係展示根據某些實施例之執行一預對準器之基板搬運之自動教導之一方法之一流程圖。
圖14A係根據某些實施例之一預對準器之由一教導基板上之一相機拍攝之一側影像。
圖14B係根據某些實施例之一預對準器之由一教導基板上之一相機拍攝之一頂部影像。
圖15係展示根據某些實施例之在一工具腔室中執行一工具卡盤之自動教導之一方法之一流程圖。
圖16係展示根據某些實施例之在一工具腔室中執行一工具卡盤之自動教導之一替代方法之一流程圖。
圖17係根據某些實施例之一工具卡盤之一平面圖。
圖18係根據某些實施例之一教導基板之電子組件之一方塊圖。
圖19係根據某些實施例之通信地耦合至一製作或檢驗工具(例如，係該製作或檢驗工具之一部分)之一電腦之一方塊圖。
圖20A及圖20B分別係根據某些實施例之具有四個相機之一教導基板之透視圖及平面圖。
在所有圖式及說明書中，相似參考編號係指對應部分。
100:製作或檢驗工具/工具
101:裝備前端模組
102:基板
103:電腦
104:吊艙
105:裝載口
106:預對準器
107:工作站
108:基板搬運機器人/晶圓搬運機器人
109:末端執行器
110:艙口
111:工具腔室

Claims (41)

  1. 一種設備，其包括： 一基板，其將被裝載至一製作或檢驗工具之一裝備前端模組中； 一第一相機，其位於該基板上以使在該基板之一側之區域成像； 一第二相機，其位於該基板上以使在該基板下面之區域成像；及 一或多個無線收發器，其位於該基板上以傳輸該第一相機及該第二相機所擷取之影像。
  2. 如請求項1之設備，其中： 該第二相機係定位於該基板上，以使在該基板之中心下面之區域成像；且 該設備進一步包括經定位於該基板上以使在該基板之一邊緣下面之區域成像之一第三相機； 其中該一或多個無線收發器將傳輸該第三相機所擷取之影像。
  3. 如請求項2之設備，進一步包括經定位於該基板上以使在該第一相機下面之區域成像之一第四相機。
  4. 如請求項3之設備，其中該第三相機及該第四相機相對於該基板面向側面，該設備進一步包括： 一第一鏡，用以將該第三相機之一視野引導至在該基板之該邊緣下面之該等區域；及 一第二鏡，用以將該第四相機之一視野引導至在該第一相機下面之該等區域。
  5. 如請求項2之設備，其中： 該製作或檢驗工具係用於製作或檢驗半導體晶圓之一工具； 該基板係晶圓形狀的； 該第一相機、該第二相機及該第三相機係沿著該基板之一直徑定位；且 該第三相機及該第一相機係沿著該直徑位於該第二相機之相對側上。
  6. 如請求項2之設備，其中： 該第一相機、該第二相機及該第三相機位於該基板之頂部上； 該第一相機相對於該基板面向側面； 該第二相機及該第三相機相對於該基板面向下；且 該基板係透明的。
  7. 如請求項2之設備，其中： 該第一相機、該第二相機及該第三相機位於該基板之頂部上； 該第一相機相對於該基板面向側面； 該第二相機相對於該基板面向側面；且 該設備進一步包括用以將該第二相機之一視野引導至在該基板之該中心下面之該等區域之一鏡。
  8. 如請求項2之設備，其中： 該第一相機、該第二相機及該第三相機位於該基板之頂部上； 該第一相機相對於該基板面向側面； 該第二相機及該第三相機相對於該基板面向下；且 該基板具有一第一孔以為該第二相機提供在該基板之該中心下面之該等區域之一視野，且具有一第二孔以為該第三相機提供在該基板之該邊緣下面之該等區域之一視野。
  9. 如請求項2之設備，進一步包括用於該第一相機、該第二相機及該第三相機之照明設備。
  10. 如請求項9之設備，其中該照明設備包括一第一光導面板，該第一光導面板相對於該基板面向下，以照射在該基板之該中心下面之該等區域以用於由該第二相機成像且照射在該基板之該邊緣下面之該等區域以用於由該第三相機成像。
  11. 如請求項10之設備，其中該照明設備進一步包括一第二光導面板，該第二光導面板相對於該基板面向側面，以照射在該基板之該側之該等區域以用於由該第一相機成像。
  12. 如請求項9之設備，其中該照明設備包括： 第一複數個發光二極體(LED)，其相對於該基板面向下，以照射在該基板之該中心下面之該等區域以用於由該第二相機成像且照射在該基板之該邊緣下面之該等區域以用於由該第三相機成像；及 第二複數個LED，其相對於該基板面向側面，以照射在該基板之該側之該等區域以用於由該第一相機成像。
  13. 如請求項1之設備，進一步包括一距離量測感測器，該距離量測感測器相對於該基板面向下，以量測距在該基板下面之一表面之一距離； 其中該一或多個無線收發器將傳輸來自該距離量測感測器之資料，該資料包括該距離。
  14. 如請求項13之設備，其中該距離量測感測器包括三角儀。
  15. 如請求項14之設備，其中該三角儀包括： 一對準直光源，用以產生準直射束； 一透鏡，用以使該等準直射束聚焦； 一鏡，用以摺疊該等準直射束及該等準直射束之反射； 一對分段式光電二極體，用以接收該等準直射束之該等反射；及 一對分束器，用以將該等準直射束提供至該透鏡且將該等準直射束之該等反射提供至該對分段式光電二極體，其中該透鏡用以將該等準直射束之該等反射引導至該對分束器。
  16. 如請求項14之設備，其中該三角儀包括： 一準直光源，用以產生一準直射束； 一摺疊鏡，用以將該準直射束以一傾斜角向下引導穿過該教導基板；及 一成像器，用以偵測由該摺疊鏡以該傾斜角向下引導之該準直射束入射於該表面上之一位置。
  17. 如請求項1之設備，進一步包括一距離量測感測器，該距離量測感測器相對於該基板面向側面，以量測距在該基板旁邊之一表面之一距離； 其中該一或多個無線收發器將傳輸來自該距離量測感測器之資料。
  18. 如請求項1之設備，進一步包括一加速度計，其中該一或多個無線收發器將傳輸來自該加速度計之資料。
  19. 如請求項1之設備，其中該基板係倍縮光罩形狀的。
  20. 如請求項1之設備，其中該一或多個無線收發器包括一無線區域網路(WLAN)收發器。
  21. 如請求項1之設備，其中該一或多個無線收發器包括一個人區域網路(PAN)收發器。
  22. 一種方法，其包括： 將一教導基板裝載至一製作或檢驗工具之一裝備前端模組之一裝載口中，其中： 該裝備前端模組包括一基板搬運機器人， 該教導基板包括複數個感測器及一或多個無線收發器，且 該工具包括複數個工作站； 在該教導基板位於該裝備前端模組中之情況下，使該基板搬運機器人沿著一初始路線移動； 在該教導基板位於該裝備前端模組中之情況下，自該教導基板無線地接收感測器資料； 至少部分地基於該感測器資料，判定不同於該初始路線之一經修改路線； 使該基板搬運機器人沿著該經修改路線移動，包括藉助該基板搬運機器人來搬運該教導基板；及 至少部分地基於該感測器資料，判定該複數個工作站之位置。
  23. 如請求項22之方法，進一步包括： 至少部分地基於該複數個工作站之該等所判定位置來判定穿過該裝備前端模組之一生產路線； 自該裝備前端模組卸載該教導基板；及 在卸載該教導基板之後： 將生產基板裝載至該裝備前端模組中；且 使用該基板搬運機器人使該等生產基板沿著該生產路線移動穿過該裝備前端模組。
  24. 如請求項22之方法，其中使該基板搬運機器人沿著該初始路線移動、自該教導基板無線地接收該感測器資料、判定該經修改路線、使該基板搬運機器人沿著該經修改路線移動及判定該複數個工作站之該等位置係在不具有使用者干預之情況下自動地執行。
  25. 如請求項22之方法，其中： 該複數個感測器包括用以使在該教導基板之一側之區域成像之一第一相機及用以使在該教導基板下面之區域成像之一第二相機；且 該感測器資料包括藉助該第一相機拍攝之一影像及藉助該第二相機拍攝之一影像。
  26. 如請求項25之方法，其中： 該第二相機係定位於該教導基板上以使在該教導基板之中心下面之區域成像； 該複數個感測器進一步包括用以使在該教導基板之一邊緣下面之區域成像之一第三相機；且 該感測器資料進一步包括藉助該第三相機拍攝之一影像。
  27. 如請求項26之方法，其中： 該複數個感測器進一步包括用以使在該第一相機下面之區域成像之一第四相機；且 該感測器資料進一步包括藉助該第四相機拍攝之一影像。
  28. 如請求項25之方法，其中： 該複數個感測器進一步包括相對於該教導基板面向下之一距離量測感測器；且 該感測器資料進一步包括由該距離量測感測器判定之距在該教導基板下面之一表面之一距離。
  29. 如請求項25之方法，其中： 該複數個感測器進一步包括相對於該教導基板面向側面之一距離量測感測器；且 該感測器資料進一步包括由該距離量測感測器判定之距在該教導基板旁邊之一物件之一距離。
  30. 如請求項25之方法，其中： 該複數個感測器進一步包括一加速度計；且 該感測器資料進一步包括來自該加速度計之資料。
  31. 如請求項22之方法，其中： 該基板搬運機器人包括用以載運基板之一末端執行器； 該複數個感測器包括用以使在該教導基板下面之區域成像之一相機； 將該教導基板裝載至該裝載口中包括將一基板吊艙裝載至該裝載口中，該基板吊艙裝納該教導基板及一目標固定裝置； 使該基板搬運機器人沿著該初始路線移動包括將該末端執行器插入至該基板吊艙中；且 該感測器資料包括由該相機拍攝之展示該末端執行器及該目標固定裝置之一影像。
  32. 如請求項31之方法，其中： 使該基板搬運機器人沿著該經修改路線移動包括朝向該教導基板抬高該末端執行器； 該複數個感測器進一步包括一距離量測感測器； 該感測器資料進一步包括在朝向該教導基板抬高該末端執行器之後由該距離量測感測器量測之該末端執行器距該教導基板之一距離；且 判定該複數個工作站之該等位置包括至少部分地基於該末端執行器距該教導基板之該距離來判定該教導基板在該基板吊艙中之定位。
  33. 如請求項22之方法，其中： 該基板搬運機器人包括用以載運基板之一末端執行器； 該複數個工作站包括一預對準器； 該複數個感測器包括用以使在該教導基板之一側之區域成像之一第一相機及用以使在該教導基板下面之區域成像之一第二相機； 使該基板搬運機器人沿著該初始路線移動包括，在該教導基板位於該末端執行器上之情況下，朝向該預對準器載運該教導基板； 該感測器資料包括由該第一相機拍攝之該預對準器之一側影像； 使該基板搬運機器人沿著該經修改路線移動包括，在該第一相機已拍攝該預對準器之該側影像之後，使該教導基板在該預對準器上面移動；且 該感測器資料進一步包括在該教導基板位於該預對準器上面之情況下，由該第二相機拍攝之該預對準器之一頂部影像。
  34. 如請求項33之方法，其中： 該頂部影像係該預對準器之一第一頂部影像； 使該教導基板在該預對準器上面移動包括使該教導基板在該預對準器上面移動至多個位置； 該感測器資料進一步包括由該第二相機自該多個位置中之各別位置拍攝之該預對準器的各別頂部影像，包含該第一頂部影像；且 判定該複數個工作站之該等位置包括至少部分地基於該等各別頂部影像來識別該預對準器之位置。
  35. 如請求項33之方法，其中： 該複數個感測器進一步包括一距離量測感測器； 該感測器資料進一步包括在該教導基板位於該預對準器上面之情況下，由該距離量測感測器判定之自該教導基板至該預對準器之一距離；且 判定該複數個工作站之該等位置包括至少部分地基於自該教導基板至該預對準器之該距離來識別該預對準器之該位置。
  36. 如請求項22之方法，其中： 該基板搬運機器人包括用以載運基板之一末端執行器； 該複數個工作站包括位於不同於該裝備前端模組之該工具之一腔室中之一卡盤，該腔室係藉由一艙口與該裝備前端模組分開； 該複數個感測器包括用以使在該教導基板之一側之區域成像之一第一相機； 使該基板搬運機器人沿著該初始路線移動包括，在該教導基板位於該末端執行器上之情況下，將該教導基板定位在該艙口前面以使該艙口在該第一相機之視域中；且 該感測器資料包括在該教導基板定位於該艙口前面之情況下由該第一相機拍攝之該艙口之一影像。
  37. 如請求項36之方法，其中： 該複數個感測器進一步包括用以使在該教導基板之中心下面之區域成像之一第二相機及用以使在該教導基板之一邊緣下面之區域成像之一第三相機； 使該基板搬運機器人沿著該經修改路線移動包括在該教導基板經定位於該卡盤上面之情況下透過該艙口將該教導基板插入至該腔室中； 該感測器資料進一步包括在該教導基板經定位於該卡盤上面之情況下由該第三相機拍攝之該卡盤之一影像；且 判定該複數個工作站之該等位置包括至少部分地基於由該第三相機拍攝之該卡盤之該影像來識別該卡盤之位置。
  38. 如請求項37之方法，其中使該基板搬運機器人沿著該經修改路線移動進一步包括，在將該教導基板插入至該腔室中之前，將該教導基板重新定位在該艙口前面以使該第三相機面對該艙口。
  39. 如請求項37之方法，進一步包括至少部分地基於由該第三相機拍攝之該卡盤之該影像來判定該卡盤之定向。
  40. 如請求項36之方法，其中： 該複數個感測器進一步包括相對於該教導基板面向側面之一距離量測感測器； 使該基板搬運機器人沿著該經修改路線移動包括： 將該教導基板重新定位在該艙口前面以使該距離量測感測器面對該艙口，且 透過該艙口將該重新定位之教導基板插入至該腔室中； 該感測器資料進一步包括由用以掃描該卡盤之側面之該距離量測感測器得到之距離量測值；且 判定該複數個工作站之該等位置包括至少部分地基於該等距離量測值來識別該卡盤之位置。
  41. 如請求項40之方法，其中： 該卡盤具有用以接納該末端執行器之狹槽；且 識別該卡盤之該位置包括至少部分地基於該等距離量測值來識別該等狹槽之位置。
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