TW202323803A - 基板處理系統之部件追蹤用的線上機器視覺系統 - Google Patents

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Abstract

在基板處理系統中追蹤消耗性部件的系統包含具有一消耗性部件站的一安裝外殼，該消耗性部件站係用以在其內儲存消耗性部件。該安裝外殼具有一開口，該開口朝向一EFEM使該EFEM的一機器人能自該消耗性部件站取回一消耗性部件。一影像捕捉系統係用以捕捉該消耗性部件上之一碼的一影像。該影像捕捉系統包含一相機及一光源。該影像捕捉系統係位於該安裝外殼之該開口附近，俾使該相機及該光源指向該開口。一處理器係通訊連接至該影像捕捉系統及一控制器。該控制器使一機器人藉由該安裝外殼之該開口自該消耗性部件站移動該消耗性部件，以將該消耗性部件之該碼置於該影像捕捉系統的一視野內。該控制器對該處理器發布一命令以活化該光源及該相機以捕捉該碼之該影像、處理該影像、產生該消耗性部件之一識別符、及將該識別符遞送至該控制器。該控制器係用以使用該識別符驗證該消耗性部件是否用於接續操作。

Description

基板處理系統之部件追蹤用的線上機器視覺系統
本發明實施例係關於半導體晶圓處理，尤其關於追蹤被提供至基板處理系統內之處理模組的消耗性部件。
典型的製造系統包含複數叢集設備組件或處理站。在半導體晶圓製造處理中所用的每一處理站一或多個處理模組，每一處理模組係用以進行一特定的製造操作。在不同的處理模組內所進行的某些製造操作包含蝕刻操作、沉積操作、沖洗操作、乾燥操作等。在處理模組中所用的處理化學品、處理條件、及處理對常暴露至處理模組內之嚴峻條件的某些硬體元件造成損害。需要週期性地及迅速地置換此些受到損害或磨損的硬體元件，以確保受到損害的硬體元件不會使處理模組中的其他硬體元件暴露至嚴峻條件且確保半導體晶圓的品質。因其位置及持續暴露至嚴峻化學品與處理模組內所進行之處理而可能會受到損害的某些硬體元件包含圍繞晶圓的邊緣環、覆蓋環等。在特定數目之處理週期之後，邊緣環可能會受到腐蝕而需要迅速置換，以確保受到腐蝕的邊緣環不會將下方的硬體元件如夾頭、接地環等暴露至嚴峻的處理條件。在本文中將可被置換的硬體元件稱為消耗性部件。
消耗性部件如邊緣環對於處理效能而言高度關鍵。此些消耗性部件通常手動置換且需要排空處理模組以交換邊緣環。或者，利用涉及下列者的自動方案置換消耗性部件：將新的邊緣環加載至緩衝站(如FORP(前開口環艙–邊緣環交換站)，緩衝站係類似於緩衝晶圓用的前開口統一艙(FOUP)(晶圓交換站)中；將邊緣環自FORP傳輸至處理站的裝置接口；及使用系統機器人自處理模組移除舊的邊緣環並安裝新的邊緣環。置換消耗性部件係以類似於將晶圓傳輸進出處理模組的方式在真空下進行。邊緣環可自緩衝站傳輸通過用以自晶圓交換站傳輸晶圓的工廠自動化材料搬運系統(AMHS)。可使用單一的緩衝站儲存新的邊緣環及自處理模組所移除之已磨耗的邊緣環，或者可使用不同的緩衝站分別儲存新的邊緣環及用過的邊緣環。已磨耗的邊緣環需要迅速處置，且當完全磨耗時，必須裝置新的邊緣環。
基於處理應用最佳化邊緣環的確切形狀與高度。因此，使用複數不同的邊緣環且必須有效率地管理這些邊緣環。不同的類型之邊緣環的差異通常極小且無法由肉眼查覺。又，一旦邊緣環位於緩衝站後，幾乎無法分辨不同的邊緣環。在製造環境中，邊緣環緩衝站可包含單一類型的邊緣環、一種以上的邊緣環、或單一類型或複數類邊緣環與其他消耗性部件的組合。通常以手動方式將邊緣環裝載至緩衝站的不同的槽口且在系統電腦上登記被裝載的邊緣環。在手動裝置/登記的處理期間有犯錯的空間。例如，使用者可能會將邊緣環裝載至錯誤的槽口中(如將邊緣環裝載至槽口2而非槽口1)。或者，使用者可能會針對被裝載至緩衝站之特定槽口中的邊緣環輸入不正確資訊(例如序號、部件號、槽口號、尺寸等)。此類錯誤可能會導致錯誤的邊緣環被輸送至叢集設備內的處理模組。例如，不正確的邊緣環偶然地被裝置至處理模組中而導致不被接受的晶圓報廢。此類問題可能長期未被查覺且可能會嚴重地影響正在受到處理之晶圓的品質，藉此嚴動地衝擊半導體製造商的淨利率。目前，尚無有效率的方式能自動驗證正被裝載至FORP中的正確邊緣環或判斷其在設備中的位置(即槽口數)。
本發明實施例係於此背景下產生。
本發明之實施例包含追蹤邊緣環並驗證邊緣環之身份俾使正確的邊緣環可被輸送至基板處理系統內之正確處理模組的系統及方法。追蹤係利用機器視覺系統及對準件來加以完成，對準件係設置在基板處理系統(即例如叢集設備)內用的機器人的臂上。基板處理系統或叢集設備包含經由一或多個加載互鎖裝置而耦合至真空傳輸模組(VTM)的大氣傳輸模組(ATM)以及耦合至一或多個處理模組的VTM。使用ATM的機器人及VTM的機器人在晶圓緩衝站與一或多個處理模組之間移動晶圓。ATM之機器人設有對準件，對準件係用以在將晶圓輸送至處理模組之前對準晶圓。接著在處理用的基板表面上接受經對準的晶圓 亦使用ATM與VTM之機器人在處理模組與用以儲存消耗性部件之消耗性部件站之間移動消耗性部件。識別符係設置在每一消耗性部件上。在某些實施例中，識別符可為設置在消耗性部件之頂表面上、底表面上、頂表面與底表面兩者上、或介於頂表面與底表面之間之某處的碼(如機器可讀碼)。在某些實施例中，機器視覺系統係用以捕捉設置在消耗性部件上之碼的影像並處理影像以識別消耗性部件，且使用機器人之對準件將消耗性部件上的碼對準機器視覺系統的上方使碼的影像可被相機或機器視覺系統的影像捕捉裝置所捕捉。在某些實施例中，相對消耗性部件數據庫去驗證碼的影像，判斷預定被輸送至處理模組的消耗性部件是否適用於處理模組。一旦成功地驗證消耗性部件的身份後，將消耗性部件輸送至處理模組供安裝用。
機器視覺系統提供消耗性部件的額外驗證，以避免因為人類導入的錯誤而將不正確的消耗性部件提供至基板處理系統內的處理模組。由於可用於不同處理模組中之消耗性部件之類型的廣泛變異，為了最佳化處理模組中所進行的處理，持續追蹤在不同處理模組中所用之不同類型的消耗性部件(如邊緣環)、將正確類型的消耗性部件(複數部件)輸送至不同處理站內的每一處理模組是極重要的。機器視覺系統進行自動化驗證，藉此節省可觀的時間與成本。
為了協助追蹤消耗性部件如邊緣環，在某些實施例中，將碼定義於消耗性部件上並藉著相對消耗性部件數據庫驗證碼而追蹤消耗性部件。當正在取回供輸送至處理模組的消耗性部件時，在將消耗性部件輸送至處理模組之前，先識別消耗性部件，接著驗證消耗性部件。在某些實施例中，利用機器視覺系統捕捉碼的影像且處理被捕捉到的影像以識別碼並產生消耗性部件用的識別符，作為驗證的一部分。相對於消耗性部件數據庫驗證消耗性部件識別符，消耗性部件數據庫包含與不同類型之消耗性部件及製造設施內之不同的處理模組相關的資訊，製造設施使用每一種類型的消耗性部件。在成功驗證時，接著以ATM與VTM的機器人將消耗性部件傳輸至處理模組。持續追蹤每一消耗性部件，確保正確的消耗性部件被輸送至每一處理模組，藉此消除任何裝載錯誤(如在裝載期間針對消耗性部件記錄不正確的資訊、或消耗性部件被不正確地裝載至消耗性部件站的槽口中)。追蹤及驗證確保不正確的消耗性部件不會被錯誤地裝載至處理模組中，藉此避免由此類錯誤所造成的不必要晶圓報廢。
在一實施例中，揭露一種在基板處理系統中追蹤及驗證消耗性部件的機器視覺系統。在某些實施例中，該機器視覺系統包含一安裝外殼、一影像捕捉系統、一處理器(如邊緣處理器)、及一控制器。該安裝外殼具有用以將複數消耗性部件儲存於其內的一消耗性部件站。該安裝外殼具有一開口，該開口朝向該基板處理系統之一設備前端模組(EFEM)使該EFEM中的一機器人能自該消耗性部件站取回一消耗性部件。該影像捕捉系統係用以捕捉該消耗性部件上之一碼的一影像。該影像捕捉系統包含一相機及一光源。該影像捕捉系統係位於該安裝外殼之該開口附近且其位向指向該開口。該處理器係通訊連接至該基板處理系統的該影像捕捉系統及該控制器。該處理器係用以處理及分析該影像捕捉系統所捕捉之該碼的該影像並產生被返回該控制器之該消耗性部件用的一識別符。該控制器係用以發布一命令使該機器人藉由該安裝外殼之該開口自該消耗性部件站移動該消耗性部件，以將該消耗性部件之該碼置於該影像捕捉系統的一視野內。該控制器係更用以驗證該消耗性部件是否適合用於接續操作，以回應該處理器所提供之該識別符。
在一實施例中，該處理器係用以與下列者互動：(a)一影像增強模組，係用以增強該影像捕捉系統所捕捉到之該碼的該影像；(b)一解碼器，係用以解碼經增強的該影像並產生識別該消耗性部件的一字串；及(c)一通訊模組，係用以與該控制器通訊識別該消耗性部件的該字串以供驗證。
在一實施例中，該控制器係用以將複數訊號提供至該處理器以活化光源並啟動相機以捕捉該碼的該影像並利用該處理器所遞送的該字串驗證該消耗性部件。
在一實施例中，該光源包含複數光元件，定義該複數光元件之位置以照明該碼並提供一重疊區域，當該消耗性部件係置於一讀取位向時，該重疊區域至少涵蓋該消耗性部件之一表面上該碼存在的一區域。
在一實施例中，該機器人包含一對準件，該對準件係用以將該消耗性部件對準至該讀取位向。
在一實施例中，該對準件係用以偵測設置於該消耗性部件上的一基準標記，其中該基準標記係以一預定角度相對於該消耗性部件的該碼設置。使該機器人基於來自該控制器的複數指令移動該消耗性部件。來自該控制器之該複數指令指定該預定角度，該消耗性部件依該預定角度相對於該基準標記移動俾以將該碼對準至該影像捕捉系統之該相機的該視野內，該影像捕捉系統係用以捕捉該光源所照明之該碼的該影像。
在一實施例中，定義該讀取位向對應至未被該機器人之一末端執行器所 涵蓋之該消耗性部件的一開放區域，俾以針對用以捕捉該影像之該相機提供該碼之一未受阻礙的視界。
在一實施例中，該影像捕捉系統包含定義在一頂部中面對該安裝外殼之該開口的一透明蓋。該透明蓋係用以遮蔽該影像捕捉系統的該相機與該光源。
在一實施例中，該影像捕捉系統之相機的設置距離該消耗性部件之其上設有該碼的該表面一第一距離，該光源包含複數光元件，其中該複數光元件之每一該光元件係以一第二距離彼此分離。
在一實施例中，該第一距離係與該第二距離成比例，且被定義在介於約1：1.3與約1：1.7之間。
在一實施例中，該影像捕捉系統包含一擴散器、或一偏光器、或一擴散器與一偏光器兩者。該光源為一對發光二極體。當該擴散器存在時，每一該擴散器係以一預定第一距離設置在該對發光二極體之每一者或兩者前方。類似地，當該偏光器存在時，每一該偏光器係以一預定第二距離設置在該對發光二極體之一者或兩者前方、或以一預定第三距離設置在該相機的該鏡頭前方、或以該預定第二距離設置在該相機之該鏡頭前方及以該預定第三距離設置在該對發光二極體之一或兩者前方。
在一實施例中，該消耗性部件站具有與該安裝外殼之開口位向相對的一外側壁。該外側壁具有一第二開口，該第二開口係用以接取該消耗性部件站供該消耗性部件的裝載及卸載。
在一實施例中，該消耗性部件站中的該消耗性部件係由兩個部件所製成，且該碼係設置於該兩個部件之每一該部件的一表面上。該兩個部件之一第一部件中的一第一碼係以一預定距離與一第二部件中的一第二碼分離。該機器人基於來自該控制器之複數指令移動該消耗性部件。提供至該機器人的該複數指令包含一第一組指令及一第二組指令，該第一組指令係用以移動該消耗性部件使設置於該第一部件上的該第一碼落入該影像捕捉系統之一視野內並用以同時活化該光源而照明該第一碼並使該相機捕捉該第一碼的一影像，該複數指令之該第二組係用以移動該消耗性部件使設置於該第二部件上的該第二碼落入該影像捕捉系統之該視野內並用以同時活化該光源而照明該第二碼並使該相機捕捉該第二碼的一影像。
在一實施例中，該光源為一對發光二極體，該對發光二極體之排列使其以切線方式照明該碼。
在一實施例中，該兩部件消耗性部件之該第一部件與該第二部件係由相同材料所製成，其中該材料為石英或碳化矽。
在一實施例中，該兩部件消耗性部件之該第一部件與該第二部件係由不同材料所製成，其中該兩部件消耗性部件之該第一部件係由石英所製成而該第二部件係由碳化矽所製成。
在一實施例中，該處理器為一邊緣處理器。該邊緣處理器係用以儲存該碼的該影像、處理該影像、分析該影像、並產生識別該消耗性部件的該字串，及將該字串傳輸至該控制器供驗證。該邊緣處理器係藉由一乙太網開關而連接至該控制器。
在一實施例中，該消耗性部件為一邊緣環，該邊緣環係與在基板處理系統之該處理模組內之一晶圓支撐表面上所接收的一晶圓相鄰設置。
在一實施例中，揭露一種追蹤基板處理系統中之消耗性部件用的機器人。該機器人包含一末端執行器及一對準件。該末端執行器係定義於該機器人的一臂上且被設計用於支撐一載具板，該載具板係用以支撐該消耗性部件。該對準件係設置在該臂上。該對準件係用以使該載具板與該消耗性部件沿著一軸旋轉。該對準件具有一感測器以追蹤定義在該消耗性部件之一表面上的一基準標記並將該基準標記的偏離座標提供至該基板處理系統的一控制器。該機器人係用以自該控制器接收一組指令，使該機器人將被支撐在該載具板上的該消耗性部件自該消耗性部件站移動至相對於該基準標記的一讀取位向，其中定義該讀取位向以使設置在該消耗性部件之該表面上的該碼落在該基板處理系統之一影像捕捉系統的一視野內俾使該影像捕捉系統能捕捉該碼的一影像。處理該影像捕捉系統所捕捉到之該碼的該影像以產生該消耗性部件用的一識別符。該控制器使用該識別符以驗證該消耗性部件。
在一實施例中，該影像捕捉系統係通訊連接至該控制器。該影像捕捉系統自該控制器接收一第二組指令。該第二組指令包含一第一指令及一第二指令，該第一指令係用以活化設置在該影像捕捉系統內的一光源以照明該碼，該第二指令係用以活化該影像捕捉系統的一相機以啟動該碼之該影像的捕捉。
在一實施例中，該基準標記為定義在該消耗性部件的該表面上的一光學標記，其與該碼夾一預定角度。定義該讀取位向對應至該消耗性部件的一開放區域，該開放區域係落在該載具板之複數臂延長部所涵蓋的一區域的外部。
在一實施例中，該對準件的該感測器為一雷射感測器或一對照型LED光纖感測器中的一者，該對照型LED光纖感測器在光纖上具有一襯墊簾頭。
在一實施例中，該機器人係設置在該基板處理系統的一設備前端模組(EFEM)內。該EFEM提供對儲存在該基板處理系統之一安裝外殼之一消耗性部件站之該消耗性部件的接取。藉由朝向該EFEM定義的一開口對該機器人提供對該消耗性部件的該接取。
在一實施例中，該控制器藉由該處理器將該基準標記之該偏離座標及該碼的該影像遞送至該影像捕捉系統。該處理器與一影像增強處理器互動而增強該影像捕捉系統所捕捉之該碼的該影像、與一解碼器互動而解碼該碼的該影像並產生識別該消耗性部件的一字串、與一通訊模組互動而和該控制器通訊該字串供驗證該消耗性部件。
在一實施例中，該機器人之該末端執行器係用以自該消耗性部件站移動該消耗性部件並用以自一晶圓站移動一晶圓以將該晶圓輸送至該基板處理系統內的一處理模組。該機器人之該對準件係用以在將該晶圓輸送至該處理模組之前偵測該晶圓內的一缺口並控制該晶圓相對於該缺口的一位向。
在一實施例中，該消耗性部件係由兩個部件所製成。一第一碼係設置在該第一部件的一表面上且一第二碼係設置在該第二部件的一表面上。該第一部件之該第一碼以一預定距離與該第二部件中的該第二碼分離。提供至該機器人的該組指令包含一第三指令及一第四指令，該第三指令係用以移動該消耗性部件使設置於該第一部件上的該第一碼到達相對於該基準標記的該讀取位向以捕捉該第一碼的一影像，該第四指令係用以移動該消耗性部件使設置於該第二部件上的該第二碼到達相對於該基準標記的該讀取位向以捕捉設置在該第二部件上之該第二碼的一影像。
在更另一實施例中，揭露一種追蹤及驗證基板處理系統中之消耗性部件用的機器視覺系統。該機器視覺系統包含一安裝外殼、一控制器、一影像捕捉系統、及一處理器。該安裝外殼具有用以將該消耗性部件儲存於其內的一消耗性部件站。該安裝外殼具有一開口，該開口朝向該基板處理系統之一設備前端模組(EFEM)使該EFEM中的一機器人能自該消耗性部件站取回一消耗性部件。該控制器係用以使該EFEM中的該機器人藉由該安裝外殼之該開口自該消耗性部件站移動該消耗性部件並將該消耗性部件的一碼置於該影像捕捉系統之一視野內。該影像捕捉系統係用以捕捉該消耗性部件上之該碼的一影像。該影像捕捉系統至少包含一相機及一光源。該影像捕捉系統係設置於該安裝外殼之該開口附近。該相機及該光源之位向指向該安裝外殼之該開口。該處理器係通訊連接至該影像捕捉系統及該控制器。該處理器係用以處理及分析該影像捕捉系統所捕捉到之該碼的該影像並驗證該消耗性部件是否適合用於接續操作。
追蹤消耗性部件的優點在於，能確保自消耗性部件站取回的消耗性部件為針對基板處理系統內之處理模組的正確消耗性部件。可使用自追蹤所獲得的資訊持續追蹤消耗性部件何時被提供至處理模組及消耗性部件的使用歷史，因此能判斷處理模組中的消耗性部件何時到達使用壽命之終端及何時應被置換。熟知此項技藝者在研讀說明書、圖示、及請求項時將可明白下面將討論之此些及其他優點。
在下面的敘述中列舉許多特定細節以提供對本發明特徵的完全了解。然而當明白，熟知此項技藝者可在缺乏部分或全部此些特定細節的情況下實施本發明。在其他情況中，不詳細說明習知的處理操作以免不必要地糊模本發明。
本發明之實施例提供利用識別符如設置在消耗性部件之表面上之碼追蹤消耗性部件如邊緣環的細節。碼可設置在消耗性部件之底表面或頂表面上；或者碼可設置在消耗性部件之頂表面與底表面兩者上且頂表面上的碼係與底表面上的碼重疊；或碼可嵌於消耗性部件的內部。碼可為數據矩陣型的碼如快速回應(QR)碼、或碼可為條碼或印刷字元碼、或碼可為可用以識別消耗性部件(如邊緣環)之任何其他類型的數據矩陣或識別標記。追蹤係利用包含影像捕捉系統的機器視覺系統加以達成，影像捕捉系統照明碼並捕捉碼的影像，處理器增強影像、解碼碼並產生識別消耗性部件的字串。接著字串識別符被遞送至控制器供驗證。控制器係用以控制基板處理系統成功發揮功能用的各種參數。控制器相對於消耗性部件數據庫驗證資訊，以判斷消耗性部件的身份及使用消耗性部件之處理模組的類型。
當處理模組需要置換邊緣環時，例如使用基板處理系統之機器人自儲存消耗性部件之消耗性部件站取回邊緣環，消耗性部件係用於基板處理系統之不同的處理模組中。消耗性部件站提供消耗性部件的暫時儲存(即在將消耗性部件輸送至處理模組之前的儲存及自處理模組取回消耗性部件之後的儲存)，因此在文中或可將此類儲存稱為「緩衝」。一基板處理系統內的處理模組及一製造設施內之不同基板處理系統內的處理模組使用不同類型的消耗性部件，其中每一類型之消耗性部件可能以細微的方式或實質上的方式不同於其他類型之消耗性部件。在某些情況中，消耗性部件可為多部件型消耗性部件(如堆疊型之消耗性部件)，其中多個部件彼此互鎖或可上下倚靠。在此情況中，多部件型消耗性部件中的每一部件可具有設置在對應部件之表面上的碼，且機器視覺系統係用以偵測消耗性部件中之部件數目並捕捉每一部件之碼的影像以識別消耗性部件整體。
在某些實施例中，基板處理系統中的機器人移動消耗性部件，俾使碼之位置對準於影像捕捉系統之視野內及景深中，令影像捕捉系統能捕捉碼的影像。機器視覺系統之影像捕捉系統包含用以捕捉消耗性部件上之碼之影像的影像捕捉裝置如相機(具有鏡頭)及用以照明消耗性部件之設置碼之區域的至少一光源如發光二極體，因此相機所捕捉到影像為清晰影像且可被輕易解碼。控制器對處理器產生訊號以捕捉設置在消耗性部件上之碼的影像，以回應偵測到消耗性部件與影像捕捉系統對準。作為回應，處理器發送訊號以(a)活化光源(如發光二極體)以照明消耗性部件上與影像捕捉系統對準之具有碼的區域；及(b)活化相機使相機可捕捉設置在消耗性部件上之碼的影像。
接著分析及解碼被捕捉到的影像，以判斷其中所包含的識別資訊。使用經解碼之資訊產生能識別消耗性部件的字串(亦被稱為「字串識別符」)。將字串識別符遞送至控制器供驗證。控制器包含用以進行消耗性部件之驗證的軟體，其藉著查詢消耗性部件數據庫而判斷消耗性部件的身份及使用消耗性部件之處理模組的類型。在以軟體成功驗證消耗性部件之後，接著軟體指示機器人移動消耗性部件以供輸送至處理模組。消耗性部件的追蹤及驗證確保正確的消耗性部件被輸送至適當的處理模組，藉此消除不正確的消耗性部件被輸送至處理模組的風險。在對上面實施例有一般性的了解後，將參考各種圖示說明各種特定細節。
圖1例示在一實施例中之例示性基板處理系統100的簡化方塊圖，其中各種處理模組內所用之消耗性部件如邊緣環係受到堆疊。所示之基板處理系統可為製造設施的一部分，製造設施中可使用複數此類基板處理系統。基板處理系統100包含複數模組如設備前端模組(EFEM-文中亦被稱為大氣傳輸模組或ATM)102、一或多個加載互鎖件110、真空傳輸模組(VTM)104、及一或多個處理模組112-116，上述者可以來自控制器108的訊號加以控制。EFEM 102係維持在大氣條件下且包含定義在第一側上並用以接收一或多個晶圓站的一或多個裝載接口106。可藉由一或多個隔離閥所控制的開口接取裝載接口106上的晶圓站。晶圓站緩衝複數晶圓(即半導體基板)，複數晶圓被提供至處理模組112-116供處理而定義半導體裝置。EFEM 102之機器人(亦被稱為ATM機器人102a)自晶圓站取回晶圓。ATM機器人102a包含臂，末端執行器係設置在臂上。末端執行器係用以支撐自晶圓站取回的晶圓並將晶圓輸送至加載互鎖件110供晶圓向前輸送至處理模組(112-116)。ATM機器人102a亦用以支撐載具板，消耗性部件可被支撐在載具板上。使用載具板可在毋須重新設計末端執行器的情況下，讓用以傳輸晶圓之ATM機器人102a的相同末端執行器亦可將消耗性部件傳輸加載互鎖件110供消耗性部件向前傳輸至處理模組112-116。
在圖1所示的實施例中，基板處理系統100包含一對加載互鎖件110-L、110-R，加載互鎖件110-L、110-R在一側上係耦合至EFEM 102而在另一側上係耦合至VTM 104。加載互鎖件110-L、110-R具有被維持在大氣條件下之EFEM 102與被維持在真空下(即受控環境下)之真空傳輸模組(VTM)104之間之中間模組的功能。加載互鎖件110-L、110-R係設置在EFEM 102的第二側上。在一實施例中，定義第二側與第一側相對。在另一實施例中，定義第二側與第一側相鄰。加載互鎖件110-L、110-R中的每一者在耦合至EFEM 102的該側上包含第一隔離閥(未顯示)且在耦合至VTM 104的該側上包含第二隔離閥(未顯示)。當欲自晶圓站將晶圓輸送至加載互鎖件(如110-L)時，開啟加載互鎖件110-L之第一隔離閥並使第二隔離閥線維持關閉狀態。一旦晶圓被輸送至加載互鎖件110-L後，關閉第一隔離閥。接著將加載互鎖件泵抽至真空並同時將第一及第二隔離閥維持在關閉狀態。一旦加載互鎖件110-L到達真空後，開啟第二隔離閥，接著使用VTM 104之VTM機器人104a將晶圓自加載互鎖件移動至適當的處理模組112-116供處理。
當欲更換處理模組112-116中之消耗性部件122如邊緣環時，依循類似晶圓輸送處理的處理。在消耗性部件122的情況中，EFEM 102之ATM機器人102a自消耗性部件站120取回消耗性部件並將其輸送至加載互鎖件110-L或110-R供向前輸送至處理模組112-116。在一實施例中，消耗性部件站120係設置在加載互鎖件110-L、110-R所設置的相同側且被定義於加載互鎖件110-L、110-R上方。消耗性部件站120可包含複數槽口，消耗性部件122在此複數槽口中緩衝或儲存。設置在ATM機器人之臂102a上的末端執行器到達消耗性部件站120中以先取回載具板(未顯示)。在取回載具板之後，ATM機器人102a接著自消耗性部件站120之複數槽口中的一者取回消耗性部件122並在載具板上平衡消耗性部件122。接著消耗性部件122移出消耗性部件站120並移入EFEM 102中。
可基於來自操作人員的訊號、或來自持續追蹤基板處理系統之各種參數之控制器的訊號、或來自處理模組的訊號，完成置換處理模組中之消耗性部件122的處理。可基於消耗性部件的剩餘使用壽命產生訊號。例如，若消耗性部件已到達其使用壽命的終點或具有短於處理模組內所進行之處理之一處理週期所需之時間的使用壽命，處理模組可自動產生訊號。或者，控制器可產生訊號或操作人員可手動啟動訊號以置換處理模組中的消耗性部件。控制器可將一組指令發送至ATM機器人102a以取回儲存在消耗性部件站120中的消耗性部件並將消耗性部件移出消耗性部件站120而移入EFEM 102中，以回應該訊號。在一實施例中，控制器可查詢消耗性部件數據庫以識別在處理模組中所用之消耗性部件的類型。消耗性部件數據庫為基板處理系統所在之製造設施內之各種設備中所用之所有消耗性部件的知識庫。除了所用之消耗性部件的類型外，消耗性部件數據庫可維護在不同處理模組中所用之不同類型消耗性部件的使用歷程。例如，消耗性部件數據庫可維護被裝載至消耗性部件站之不同槽口中之消耗性部件的清單及狀態(新的、用過的、剩餘使用壽命、類型、使用每一類型之消耗性部件的處理模組等)。在將消耗性部件裝載至消耗性部件站中的期間，在手動或藉由自動系統(如藉由機器人或消耗性部件自動搬運系統)之裝載期間，操作人員可提供消耗性部件的清單。例如，操作人員或機器人可將新的消耗性部件裝載至消耗性部件站中之槽口1-5(如新部件區段內的槽口)中的一者中，自自處理模組所移除之使用過的消耗性部件可被裝載至槽口6-10(如使用過之部件區段內的槽口)中。控制器可查詢消耗性部件數據庫以自欲取回消耗性部件之處識別槽口數字供消耗性部件輸送至處理站用，以回應置換處理模組中之消耗性部件用的訊號。控制器可將該組指令中所提供的槽口數字提供至ATM機器人102a。ATM機器人102a之末端執行器進入消耗性部件站中並自經識別的槽口取回消耗性部件，以回應指令。在將消耗性部件輸送至處理模組之前，驗證經取回的消耗性部件122以確保登記在消耗性部件數據庫中的消耗性部件細節實際上對應至自經識別的槽口所取回的消耗性部件。應注意，在此申請案之文中所用的消耗性部件一詞可包含在處理模組中所用之任何可取代的部。
消耗性部件站120中之消耗性部件122的每一者皆設有識別符如快速回應(QR)碼125(圖1A)。在某些實施例中，除了QR碼125之外，亦在消耗性部件122上設置基準標記123。圖1A例示一個邊緣環(即消耗性部件)122包含基準標記123及QR碼125的此類實施例。基準標記123可為光學標記，光學標記之設置與QR碼125夾預定角度且係用以對準消耗性部件122。當ATM機器人102a之末端執行器自消耗性部件站120取回消耗性部件122時，使用設置在ATM機器人102a之臂上之對準件(未顯示)以下列方式對準消耗性部件122：藉著追蹤基準標記123並相對於基準標記123對準消耗性部件122，使QR碼125對準於設置在EFEM 102中之影像捕捉系統130的視野及景深上方。在一實施例中，影像捕捉系統130係設置在EFEM 102之開口下方並進入消耗性部件站120中。影像捕捉系統130不限於設置在開口下方，亦可設置在開口上方、或可設置在EFEM 102中能確保捕捉到消耗性部件122上之QR碼125之清楚影像的任何其他位置中。由於消耗性部件係對準於影像捕捉系統130上方，活化光源如一對發光二極體照明消耗性部件122之QR碼區域並活化影像捕捉裝置(如相機)捕捉QR碼125之影像。
與影像捕捉系統130耦合之處理器128處理被捕捉到的影像，以獲得與包含消耗性部件122之識別資訊之QR碼125相關的資訊。在一實施例中，處理被捕捉到之影像的處理器為邊緣處理器。邊緣處理器係定義為位於處理網路之邊緣處的計算裝置，其係用以在生成/捕捉數據之處附近(即位處理網路之邊緣處)進行捕捉、儲存、處理、及分析數據的操作。在目前的實施例中，在捕捉(即收集)影像數據處之邊緣處理器處本地處理、儲存、及分析影像捕捉系統所捕捉的影像數據，產生代表消耗性部件之識別符的字串。邊緣處理器係用以進行影像捕捉系統所收集之數據的基本計算並將最小的數據 (即計算之結果–消耗性部件之字串識別符)傳輸至控制器，藉此減少在數據傳輸至控制器(即中央性計算裝置)期間所消耗的帶寬量。由於大部分的數據會在邊緣處理器處受到本地過濾及處理而非被傳輸至控制器及/或中央性計算裝置供處理及儲存，因此這會造成最佳頻寬消耗。使用邊緣處理器(即邊緣計算)的優點包含處理數據的速度(即較多數據在本地處理且較少數據被傳輸至其他計算裝置)、最佳頻寬使用、安全、可擴充性、變通性、及可靠度。應注意，雖然在此申請案中，定義影像數據的捕捉、儲存、及分析係利用「邊緣處理器」加以完成，但各種實施例不限於使用邊緣處理器，而是亦可預見其他類型的處理器，其中處理的某些部分係於本地進行但剩餘部分係於控制器或其他計算裝置(包含雲端計算裝置)處完成。
接著將嵌於字串中之消耗性部件122的識別資訊遞送至進一步處理用的軟體126。軟體126可為耦合至控制器108的分離處理器、或可在控制器108上施行。控制器108可為基板處理系統100本地之計算裝置的一部分、或可為藉由網路如網際網路或WiFi耦合至遠端計算裝置如雲端計算裝置的計算裝置。軟體126使用被包含於字串中之消耗性部件122的識別資訊查詢控制器108可用的消耗性部件數據庫，以驗證自消耗性部件站120所取回之消耗性部件122為基板處理系統100中所用的有效消耗性部件及使用消耗性部件之處理模組(複數模組)(112-116)的規格。在成功驗證時，將消耗性部件122移動至加載互鎖件110供前向傳輸至處理模組112-116。除了驗證消耗性部件122之外，軟體126亦可對處理器128發布命令。配置於處理器128中的軟體活化/去活化光源134、調整光源134之光強度、活化/去活化相機136、增強相機136所捕捉之碼之影像的影像品質、解碼被捕捉到之碼的影像、產生識別消耗性部件122之字串、及將識別消耗性部件122之字串通訊至控制器108供驗證，以回應來自控制器108之軟體126的命令。
應注意，圖1為基板處理系統之一實例，其中設置影像捕捉系統追蹤及驗證基板處理系統內所用之消耗性部件。實施例不限於圖1之基板處理系統，亦可考慮具有不同組態之模組或具有不同模組之其他類型的基板處理系統，供配置影像捕捉系統以追蹤及驗證基板處理系統內所用的消耗性部件。
圖2例示在一實施例中用以在將消耗性部件122輸送至處理模組前追蹤及驗證消耗性部件122之機器視覺系統132的簡化方塊圖。機器視覺系統132包含影像捕捉系統130及邊緣計算裝置(或邊緣處理器)128。影像捕捉系統包含相機(具有鏡頭)及一對發光二極體(LED)(134a、134b)，相機係用以捕捉消耗性部件122上之碼的影像，該對發光二極體(LED)(134a、134b)係用以針對相機136的期望位置照明以捕捉受關注之目標影像。在目前的實施例中，期望位置可為消耗性部件122之表面上定義有關注目標(如碼例如QR碼)125的區域。僅提供用以照明期望位置之LED的數目(即一對)作為實例，其可包含額外數目的LED例如3個、4個、5個、6個、8個等。定義有碼125之消耗性部件122的表面可為頂表面或底表面。在一實施例中，消耗性部件122可由透明材料所製成，QR碼125可定義在頂表面及底表面且頂表面上的QR碼125係與底表面上的QR碼125重疊。相機強大到足以自下方捕捉QR碼125的影像。
影像捕捉系統130係耦合至邊緣處理器128。影像捕捉系統130所捕捉之碼的影像被遞送至邊緣處理器128。邊緣處理器128處理碼以獲得QR碼125中所包含之消耗性部件122的識別資訊。使用消耗性部件122之識別資訊產生識別消耗性部件之字串識別符。字串識別符被遞送至控制器108，控制器108驗證消耗性部件122並識別使用消耗性部件122的處理模組(複數模組)112-116。在成功驗證時，消耗性部件122被輸送至處理模組(112-116)。在一實施例中，除了驗證消耗性部件122為基板處理系統100之處理模組中所用之消耗性部件外，亦可使用識別資訊判斷消耗性部件122是否為新的消耗性部件或使用過的消耗性部件、及/或消耗性部件122的剩餘使用壽命。一般而言，當消耗性部件122到達使用壽命之終點時，自處理模組移除使用過的消耗性部件。因此，對自消耗性部件站120所取回之消耗性部件為新消耗性部件的額外驗證可確保，為處理模組112-116所安排的消耗性部件具有充分的使用壽命。
圖3例示在一實施例中之簡化方塊圖，其顯示用以追蹤消耗性部件122之控制器108及邊緣處理器128的部分元件。控制器108及邊緣處理器128為基板處理系統100的一部分。控制器108包含用以控制基板處理系統100之各種元件之操作的處理器。控制器可為獨立的計算裝置或可為計算裝置之網路的一部分(如雲系統的一部分)。控制器108係連接至基板處理系統100之各種元件如大氣傳輸模組(ATM)102、ATM 102之ATM機器人102a、真空傳輸模組(VTM)104、VTM 104a之機器人、加載互鎖件110、處理模組112-116、定義在裝載接口106處之隔離閥(未顯示)、消耗性部件站120、晶圓站(未顯示)、加載互鎖件110、VTM 104等、電源(複數電源)、化學品源(複數化學品源)等。控制器108包含用以提供必要邏輯以產生適當命令及適當處理參數的軟體模組(或簡稱為「軟體」)126，命令係用以控制各種元件的操作，處理參數係用以在基板處理系統100之不同處理模組112-116內進行各種處理。軟體126係更用以查詢控制器108可用之消耗性部件數據庫108a，以獲得消耗性部件122之細節供驗證消耗性部件122並供識別處理模組(112-116)，在消耗性部件站120中緩衝的每一消耗性部件122係用於處理模組(112-116)中。
除了連接至基板處理系統100之各種元件的控制器108之外，控制器108亦連接至邊緣處理器128。在一實施例中，將邊緣處理器128耦合至控制器108係藉由開關150加以完成，此類耦合可經由有線連接。例如，可使用第一纜線(如乙太網或乙太網控制自動化技術纜線、或其他類型之纜線)將控制器108連接至開關150，且使用第二類似或不同類型的纜線將開關150連接至邊緣處理器128。在其他的實施例中，控制器108與邊緣處理器128之間的連接可經由無線連接加以完成。在某些實施例中，開關150係利用分別的纜線耦合至複數邊緣處理器(如EP1 128a、EP2 128b、EP3 128c、EP4 128d等)，每一邊緣處理器(EP1、EP2、EP3、EP4等)係用以進行與基板處理系統100之操作相關的不同的功能。開關150具有乙太網的功能，將複數邊緣處理器(如128a-128d)連接在一起並連接至控制器108，以形成計算裝置之網路(如區域網路(LAN)、廣域網路(WAN)、都會區域網路(MAN)、或為雲系統之一部分等)。在某些實施例中，開關150可將控制器108及邊緣處理器128連接至雲系統。邊緣處理器EP1 128a中之一者係用以追蹤消耗性部件(122)。追蹤係藉由下列方式完成：捕捉設置在消耗性部件(122)上之碼(125)的影像、處理影像以解碼碼(125)而產生識別消耗性部件(122)的字串、及將經產生的字串遞送至控制器108供驗證。
為了促進捕捉消耗性部件(122)上之碼(125)的影像，邊緣處理器128係耦合至影像捕捉系統130，其中耦合係藉由有線(即纜線)或無線方式完成。在某些實施例中，處理器(如邊緣處理器)128係位於影像捕捉系統130附近且配置於處理器128中的軟體係用以在將消耗性部件遞送至不同處理模組(112-116)供使用之前：接收不同消耗性部件(122)之碼(125)的影像；解碼在影像中所捕捉到的碼以產生識別對應消耗性部件(122)的字串；及將消耗性部件(122)之字串識別符遞送至控制器108供驗證。邊緣處理器(複數處理器)128以及影像捕捉系統130共同構成機器視覺系統(132)。
在某些實施例中，除了與邊緣處理器128耦合之外，控制器108亦耦合至EFEM(102)之機器人(文中亦被稱為「ATM機器人」102a)，其中耦合可藉由有線或無線方式完成。控制器108產生命令以控制EFEM (102)內之ATM機器人102a 的功能。控制器108所產生之某些例示性命令可包含：第一拿取命令，用以自晶圓站獲取晶圓並將晶圓輸送至加載互鎖裝置(110)供前向傳輸至處理模組(112-116)供處理；第二拿取命令，用以自加載互鎖件(110)取回經處理過的晶圓並將經處理過的晶圓送回晶圓站；第三拿取命令，用以自消耗性部件站(120)拿取新的消耗性部件(122)並將新的消耗性部件(122)輸送至加載互鎖裝置供安裝於處理模組中；第四拿取命令，用以自加載互鎖件取回使用過的消耗性部件(122)並將使用過的消耗性部件(122)送回消耗性部件站(120)等。當然，控制器108所產生之送至ATM機器人102a的前述命令清單僅提供作為實例而不應被認為是排他性的。
當需要追蹤消耗性部件(122)時，控制器108之軟體126對EFEM (102)內之ATM機器人102a發布命令，以自消耗性部件站(120)中的槽口取回消耗性部件(122)並使消耗性部件(122)對準讀取位向，令設置在消耗性部件(122)之表面上的碼對準影像捕捉系統130之視野上方並在某些實施例中對準影像捕捉系統130之景深，影像捕捉系統130係設置在EFEM (102)之內側壁上。在某些實施例中，影像捕捉系統130係位於具有消耗性部件站之安裝外殼之開口附近。定義安裝外殼之開口朝向EFEM(102)。開口使EFEM 102之機器人能自消耗性部件站120取回消耗性部件。影像捕捉系統包含光源(如LED 134)及相機136，光源及相機136之位向指向安裝外殼之開口。具有消耗性部件站(120)之安裝外殼係設置在EFEM (102)的外壁(亦被稱為外側壁)上。在某些實施例中，消耗性部件站(120)係設置在相同側上且位於定義在一對加載互鎖件(110)上方，該對加載互鎖件(110)係定義於基板處理系統(100)之EFEM (102)與真空傳輸模組(104)之間。在某些實施例中，該對加載互鎖件(110)與消耗性部件站(120)耦合至EFEM(未顯示)的該側係與定義了複數裝載接口(未顯示)的第一側相對。裝載接口係定義在EFEM 之第一側上的外壁上，且被設計用來接收用以儲存在處理模組中經過處理之晶圓的晶圓站。在其他的實施例中，定義了消耗性部件站及加載互鎖件的第二側可與第一側相鄰。提供消耗性部件站(120)之位置因此消耗性部件站(120)對EFEM 102之開口作為實例，其不限於被定義至加載互鎖件(110)上方而是可位於EFEM (102)的其他側上。因此，影像捕捉系統130的位置可取決於具有消耗性部件站(120)之安裝外殼之開口係定義於EFEM (102)的哪一側。類似地，影像捕捉系統130的位置不限於開口下方而是可被定義於開口上方、或相對於開口的任何其他位置/位向，只要影像捕捉系統130能捕捉消耗性部件(122)上之碼的完整清晰影像。
根據某些實施例，ATM機器人102a延伸定義在 ATM機器人102a之臂上的末端執行器，到達並通過開口而取回被容納於消耗性部件站120中的載具板162，以回應來自軟體126的命令。接著承載受到支撐之載具板162的末端執行器到達並進入消耗性部件站120中的槽口中，取回放置於其上的消耗性部件122。在某些實施例中，可基於來自控制器之訊號提供取回消耗性部件的來源槽口。接著ATM機器人102a將末端執行器收回至EFEM 102中，在EFEM 102處利用設置在ATM機器人102a之臂上之對準件(未顯示)對準消耗性部件122。完成消耗性部件122之對準俾使碼125係位於不受載具板162之任何部分(包含複數臂延長部)所涵蓋的開放區段中。可使用定義在消耗性部件122上之基準標記123對準消耗性部件122。基準標記123係與碼125分離且與碼125夾預定角度，其中預定角度可為正交 (即+/- 90 o)或180 o或介於其間的任何角度，只要碼係位於消耗性部件的開放區段中且不被載具板162之複數臂延長部所涵蓋。碼125在開放區段中的位置使LED 134及影像捕捉系統130之相機136對碼125有未受阻礙的視界。影像捕捉系統130 之LED 134係用以照明碼而相機136係用以捕捉碼的影像。
通訊連接至控制器108的邊緣處理器128自控制器108接收命令。配置在各種邊緣處理器(128a-128d)中之不同軟體應用程式對位於邊緣處理器(128a-128d)內或耦合至邊緣處理器(128a-128d)的不同元件產生相關訊號，指示元件進行不同功能並使相關數據(若有任何相關數據)返回控制器108，以回應來自控制器108的命令。圖3顯示在一例示性實施例中邊緣處理器128a的某些元件，邊緣處理器128a可被配置於邊緣處理器128a中的軟體應用程式控制而用於追蹤消耗性部件122。在另一實施例中，可程式化邊緣處理器128a以與各種元件互動並提供必要訊號，使各種元件進行不同功能。可利用被配置在邊緣處理器128a中之軟體應用程式所產生之訊號或可藉由定義在邊緣處理器128a內之程式加以控制的元件可包含影像增強件138、通訊伺服器140、相機驅動器142、記錄器144、解碼器(如QR解碼器)146、及LED驅動器148。提供受到邊緣處理器128a所控制之元件的前述清單作為實例而不應被認為是排他性的。邊緣處理器128a可包額外的元件以進行追蹤消耗性部件122所涉及的各種功能。在某些實施例中，被配置在邊緣處理器128a中的軟體應用程式為影像處理應用程式，且各種元件及其相依性在容器如碼頭工人容器(docker container)141中運作，因此可在任何邊緣處理平台上自動且一致性地啟動影像處理應用程式。
邊緣處理器128a內的通訊伺服器140自控制器108之軟體126接收命令並將命令遞送至軟體應用程式(如影像處理應用程式)。來自控制器之命令可用以捕捉及提供設置在消耗性部件122之表面上之碼125的識別資訊。在一實施例中，來自控制器的命令可為掃描命令。掃描命令可由控制器產生，以回應ATM機器人102a已將具有碼定義在其表面上之消耗性部件移動至讀取位向(即落入影像捕捉系統的視野內)。ATM機器人102a可將消耗性部件移動至讀取位向以回應自控制器遞送至ATM機器人102a的命令，其中命令可由控制器基於消耗性部件上剩餘之使用壽命或基於來自配置有消耗性部件之處理模組的通訊自動產生，或遞送至ATM機器人102a的命令可基於來自操作人員的命令而加以產生。
例如配置在邊緣處理器128a中的軟體應用程式產生送至LED驅動器148的第一訊號及送至相機驅動器142的第二訊號以回應來自控制器108之掃描命令，第一訊號係用以指示LED驅動器148活化光源(如一對LED 134或其他類型或數目之光源)，第二訊號指示相機驅動器142活化相機136。LED 134及相機136(具有鏡頭)共同代表影像捕捉系統130。活化光源(即LED 134)照明碼及活化相機以回應來自軟體應用程式的訊號。經活化之相機136捕捉被ATM機器人102a帶至讀取位向並受到LED 134照明之碼125的影像。在文中所討論的各種實施例中，碼125被認為是QR碼。然而，實施例不限於QR碼而是可包含其他類型之數據矩陣碼、條碼、印刷文字碼、或在影像中可加以捕捉並用以獲得識別資訊之任何其他類型的識別標記。
相機136所捕捉的影像能捕捉包含本質材料及被蝕刻/雕刻/印刷至本質材料中之碼(如QR碼)125之消耗性部件的一區段。在某些實施例中，使用雷射(如雷射蝕刻)將碼125蝕刻至消耗性部件之頂表面或底表面上。在其他實施例中，可利用其他方式定義碼125。在某些實施例中，藉著判斷本質材料與包含碼之經蝕刻之表面之間的對比，識別經蝕刻之碼125。判斷經蝕刻之表面與具有本質材料之表面之間之對比可能是困難的，因為對比極小。為了正確地解碼碼，必須增加經蝕刻之表面與本質材料表面之間的對比。為了改善對比，軟體應用程式將相機所捕捉之影像遞送至影像增強模組138供影像強化。影像增強模組138取得相機136所提供之原始影像並處理影像，以消除影像雜訊、增加對比、及改善影像的整體品質。軟體應用程式將來自影像增強模組138之經增強的影像遞送至解碼器(例如QR解碼器)146以分析碼的影像、解碼影像中所包含的資訊、及產生能識別消耗性部件122的字串(即字串識別符)。應注意，影像中所捕捉到的碼125可為QR碼、數據矩陣碼、可印刷之文字碼, 條碼等。因此在一實施例中，單一解碼器可用以進行包含QR碼之任何其他類型的碼125之影像的分析，並針對消耗性部件122產生適當的字串識別符。在其他的實施例中，邊緣處理器128可包含對應解碼器，用以分析消耗性部件122上所用之每一種碼125並針對碼125產生適當的字串識別符。解碼器146解碼被包含在碼125之影像中的細節並產生識別消耗性部件之字串識別符作為分析的一部分。軟體應用程式將解碼器146所產生之字串識別符遞送至邊緣處理器128之通訊伺服器140供前向傳輸控制器108用於驗證。此外，碼之字串識別符及對應之經增強的影像被遞送至記錄器144供儲存。記錄器144維護影像捕捉系統所捕捉之不同碼之影像的歷程、解碼器146所解碼之經解碼的QR碼、不同消耗性部件之對應字串識別符、及消耗性部件錯誤等。
在一實施例中，通訊伺服器140將具有消耗性部件之細節的字串識別符遞送至控制器108之軟體126。軟體126接收消耗性部件之字串識別符並相對於控制器108之軟體126可用之儲存在消耗性部件數據庫108a中之消耗性部件的細節驗證被包含於字串識別符中的細節。消耗性部件數據庫108a為儲存了基板處理系統100所在之製造設施中所用之每一種消耗性部件之詳細資訊的知識庫，其識別每一種類型之每一消耗性部件。驗證可用以確保，與影像捕捉系統130之相機所掃描及捕捉到之碼125相關的消耗性部件122為用於製造設施之一或多個處理模組中的有效消耗性部件122，驗證可用以獲得使用消耗性部件之處理模組的身份。在成功驗證自消耗性部件站120所取回之消耗性部件122之後，軟體126可將命令發送至ATM機器人102a，指示驗證成功及將消耗性部件122移動至欲安裝消耗性部件的相關處理模組。另一方面，若驗證不成功，接著產生錯誤訊息供在與控制器相關的顯示螢幕上顯示。邊緣處理器128a進行消耗性部件上之碼之影像的捕捉及處理、產生消耗性部件之字串識別符、及僅將字串識別符遞送至控制器108供驗證，藉此減少或限制被傳輸至控制器108的數據量。
圖4例示在一實施例中之機器視覺系統132之特定元件及被認為供用於追蹤基板處理系統100中所用之消耗性部件之特定元件的相關各種參數。在一實施例中，機器視覺系統132包含具有相機(具有鏡頭)136與光源(如LED)134之影像捕捉系統及邊緣處理器128。機器視覺系統132除了影像捕捉系統及邊緣處理器128外可包含額外元件。需要考慮與機器視覺系統132相關的各種參數，以獲得受到關注的物件(如碼125(即QR碼))的清晰影像，俾使邊緣處理器128可偵測被包含於影像中之更精細的細節並使用細節去解碼被包含於碼中的資訊而識別消耗性部件122。在圖4、5所示的實施例中，顯示機器視覺系統132之主要元件及與每一主要元件相關的各種參數。例如，機器視覺系統之主要元件可包含照明源134、受到關注的物件(如QR碼125)、鏡頭136a、邊緣處理器(用以進行影像/視頻處理)128、及相機136。提供前述元件作為實例而不應被視為是限制性的。當設計機器視覺系統132時可考慮更少或更多數目之元件。在某些實施例中，顯示鏡頭136a係與相機136分離。在此類實施例中，可使用具有不同規格如焦距、視野、景深、解析度之不同鏡頭安裝於相機上。在某些實施例中，鏡頭136a可為相機136之一部。
在照明源134的情況中，與捕捉碼125之清楚影像相關之照明源134的某些相關參數包含照明源的位置、入射角度、數量、強度、光譜/顏色、視角、擴散器、及/或偏光器。在一實施例中，照明源被定義為一對LED。LED必須被置於相對於相機的位置處，俾以確保來自LED的光能對包含碼之消耗性部件之區域提供最佳照明，使相機能捕捉無陰影或無眩光之碼之影像的更精細細節。陰影或眩光可能會模糊相機所捕捉之碼的細節。在一實施例中，使用一對LED照明消耗性部件上的碼。判斷LED的數目(即數量)以確保碼受到充分照明。在某些其他的實施例中，可將一圈小的LED設置在相機附近以取代一對LED。實施例不限於一對或一圈LED，而是可依需求包含額外的LED(如4個、6個、8個等(即多於一對))，且該對LED需要考慮的各種參數亦於單一或額外的LED相關。在某些實施例中，LED可依顏色、強度等而加以程式化，以確保提供充分的光照明碼且光不會過多到飽和影像的程度。
在某些實施例中，影像捕捉系統130內之LED的位置例如包含兩個LED之間的分離長度。除了LED的分離長度之外，亦定義of LED及相機單元距離設有碼(即受到關注的物件)125之消耗性部件之表面的分離高度(視野的深度)。在一實施例中，兩個LED的分離長度係與該對LED與碼之分離高度成比例。在一例示性實施例中，將比值定義在介於約1：1.3與約1：1.7之間，俾以產生涵蓋設有碼之消耗性部件之表面區域的重疊光照區域。在某些實施例中，取決於消耗性部件的表面拋光及透明度，可使用照明技術如亮區、暗區、圓頂光、軸上光(DOAL)、或背光，以明顯識別碼的所有特徵部。應注意，提供前述照明技術作為實例而不應被認為是排他性的，亦可採用其他類型的照明技術。定義照明強度及光重疊的區域，俾使相機所捕捉之影像包含碼之更精細之細節。必須定義入射角度以對碼所在之消耗性部件的部分提供最佳照明。當使用一對LED時，可能必須定義入射角度，使源於該對LED中之一LED的光錐與該對LED中之另一LED的光錐重疊且重疊區域至少涵蓋碼的尺寸。判斷LED之數目(即數量)，以確保消耗性部件上設有碼的區域受到充分照明。亦必須考慮LED之強度以及光譜/顏色，以確保設有碼之消耗性部件的部分能受到充分照明而確保捕捉影像而無任何陰影或眩光(或具有合理/可接受之陰影量及/或不會阻礙被捕捉到之影像之清晰度的眩光)。類似地，必須考慮LED的視角，以確保碼受到完全照明供相機捕捉影像。在一實施例中，可能必須提供擴散器及/或偏光器，以避免LED在影像中所提供之照明在影像中造成眩光。在一實施例中，當擴散器存在時，擴散器可以預定距離設置在每一LED前方。在某些實施例中，除了擴散器之外亦可提供一或多個偏光器，或提供一或多個偏光器取代擴散器。當偏光器存在時，可以和LED及/或鏡頭之間的預定距離將偏光器提供在一或多個LED前方及/或相機的鏡頭前方。
在一實施例中，在判斷機器視覺系統132之其他元件的各種參數時，可能必須考慮與受到關注之物件(即碼125(如QR碼))相關的特徵與參數。例如，在判斷照明位置、照明強度、相機解析度等時，可能必須都考慮碼的尺寸、碼內之各種特徵部的尺寸、碼的幾何特徵、及碼中之特徵部的幾何特徵。
在定義機器視覺系統之元件的各種參數時，可能亦必須考慮用以製造消耗性部件的材料。例如，由於不同的表面特性，不同材料可能會以不同方式反射光且影像係基於消耗性部件之表面上之不同部分所反射的光量而受到捕捉。因此，在判斷用以捕捉碼125之影像之LED之特徵、相機之特徵、鏡頭之特徵時，必須考慮消耗性部件所用之不同材料所傳輸之光量、所用之材料的類型(即透明或不透明材料)、材料之顏色、表面拋光(即表面質地)等。又，可以雷射將碼125如QR碼蝕刻至消耗性部件122的頂表面或底表面上。因此，消耗性部件之表面特性在定義有碼之區域中可能會因為雷射蝕刻而有所變異，其中包含本質材料之表面的部分表現出不同於包含經雷射蝕刻碼之部分的表面特性(如光反射率、光反射率)。
除了在消耗性部件之表面上定義碼之外，亦可在消耗性部件上定義基準標記。基準標記可為設於消耗性部件之頂表面上、或底表面上、或頂表面與底表面兩者上的光學標記。當基準標記係設於頂表面與底表面兩者上時，定義頂表面上的基準標記與底表面上的基準標記重疊。基準標記係以預定距離與碼分離。基準標記具有參考點的功能，自參考點可判斷碼的位置。基準標記可為設置在ATM機器人之臂中之感測器可偵測到的舉升標記或經蝕刻的表面。感測器可為雷射感測器且可為被定義在ATM機器人之臂上之對準件的一部分。在其他實施例中，感測器可為對照型LED感測器。在一實施例中，感測器可為在光纖上具有襯墊簾頭之類比對照型LED光纖感測器。可使用對準件讓消耗性部件沿著一軸(如水平軸)旋轉及讓感測器旋轉，感測器係用以偵測基準標記相對於設置在ATM機器人之機器人臂上之對準件上之特定點的位置(即座標)。一旦判斷出基準標記之座標之後，可使用對準件讓消耗性部件沿著水平軸依順時鐘或逆時鐘方向旋轉預定角度 ，俾使碼對準影像捕捉系統之視野與景深供LED照明消耗性部件之包含碼的區域並供相機捕捉碼的影像。對準碼的方式使碼被置於其上接收有消耗性部件之載具板的開放區域中，因此相機可具有碼之未受阻礙的視界。
相機136中所用之鏡頭136a的各種特性會受到關注的物件(如碼125)、LED 134、及相機之特性影響。例如，鏡頭之焦距對於捕捉微小碼(如QR碼)之特徵部是很必要的。例如，QR碼可具有3 x 3 mm或4 x 4 mm的尺寸，且每一元素(如點、線、方塊、矩形等)可具有約100微米的尺寸，因此選擇正確的焦距使相機能夠捕捉QR碼的微小細節。當選擇適當之鏡頭時，景深亦為另一個必須考慮的參數。例如，當ATM機器人將消耗性部件帶至影像捕捉系統時，具有碼之消耗性部件被放置的距離可能並非100%精準，在對準深度中可能有些許的變異。在此類情況中，選擇具有較高景深的鏡頭有助於機器人捕捉影像。在一實施例中，相機的鏡頭可能會利用鎖定環而固定至影像捕捉系統的外殼內。在其他的實施例中，可設計鏡頭，使鏡頭能在外殼內上、下移動。在此實施例中，由於EFEM中的有限空間，可能必須預先定義鏡頭可移動的程度。當判斷相機的鏡頭時，必須要考慮鏡頭的安裝類型。鏡頭有不同類型的安裝件且為相機的鏡頭選擇正確的安裝件是很關鍵的。例如，某些安裝件類型包含C型安裝件、S型安裝件、及CS型安裝件。S型安裝件係針對較小尺寸的鏡頭而C型安裝件及CS型安裝件係針對大鏡頭。較大的鏡頭可提供較佳的光學效能。在某些實施例中，由於空間及尺寸的限制，鏡頭可考慮S型安裝件，因為S型安裝件鏡頭在尺寸上明顯小於C型安裝件及CS型安裝件鏡頭。鏡頭之有效掃描區域可取決於影像之不同區段中所經歷之扭曲/像差量，影像的外緣通常經歷較高的扭曲/像差而影像的內區段具有較少的扭曲/像差。因此，相機選擇鏡頭必須考慮碼可能存在的扭曲量，且扭曲可能會基於消耗性部件的材料、用以定義消耗性部件上之碼的技術類型等。鏡頭的尺寸取決於安裝件之類型，安裝件之類型則取決於EFEM內之影像捕捉系統可用的空間量。
影像捕捉系統選擇相機136時必須考慮的某些特性除了影格率、全局式/滾動快門、量子效率、介面等外，尚包含解析度、感測器尺寸、快門速度、像素尺寸、暗雜訊、單色/顏色、尺寸與安裝等。在一實施例中，可選擇具有1百萬像素解析度的相機供碼的影像的捕捉。在另一實施例中，可選擇具有5百萬像素解析度的相機供碼的影像的捕捉。在一實施例中，當被捕捉的影像為靜止影像而非視頻時，影格率可能不那麼重要。在另一實施例中，捕捉碼的影像可考慮影格率。類似地，捕捉移動影像可使用全局式/滾動快門，但由於受到捕捉的影像為靜止影像，因此快門類型可能不那麼重要。在其他的實施例中，捕捉碼的影像用的相機可考慮全局式/滾動作為一相機參數。
對於影像/視頻處理而言，將邊緣處理器128設置在機器視覺系統132的影像捕捉系統附近，俾以在本地處理影像捕捉系統所捕捉之碼的影像，使用經處理過的資訊產生能識別消耗性部件的字串，及將消耗性部件之字串識別符提供至基板處理系統的控制器供消耗性部件識別。在一實施例中，邊緣處理器128可為中央處理單元(CPU)系之裝置。在另一實施例中，邊緣處理器128可為圖形處理單元(GPU)系之裝置。GPU通常可比CPU更快地處理影像。然而，高端CPU可比低端GPU更快地處理影像。是以，取決於影像必須經歷的處理類型及CPU或GPU的處理速度，邊緣處理器可為CPU系或GPU系的裝置。不論處理器的類型為何，選擇邊緣處理器128以具有進行平行計算、影像處理如顏色過濾、邊緣偵測、背景消去、對比增強、二值化、形態轉換等能力。類似地，作為控制器之一部分的軟體係用以在下命令使ATM機器人將消耗性部件傳輸至加載互鎖裝置供向前輸送至處理模組之前，接收邊緣處理器所傳輸之字串識別符、查詢消耗性部件數據庫以驗證消耗性部件。如圖4中所識別的，考慮不同元件的各種參數選擇或配置各種元件，以精準地追蹤及驗證消耗性部件，因此只有通過驗證的消耗性部件會被輸送至基板處理系統內的處理模組。
圖5A-5D例示在某些實施例中之影像捕捉系統130的不同等視角圖。圖5A例示影像捕捉系統130之頂等視角圖、圖5B例示影像捕捉系統130之側等視角圖、圖5C例示影像捕捉系統130之後等視角圖、圖5D例示影像捕捉系統130之頂透視圖。同時參考圖5A-5D，影像捕捉系統130包含外殼156(圖5D)，外殼156中安裝了相機136及一對LED 134a、134b。容納相機136及LED 134a、134b的外殼156係利用一對托架而附接至EFEM之內側壁。顯示影像捕捉系統具有一對LED 134a、134b設置在相機136的任一側上。顯示該對LED(134a、134b)係以長度L1分離。在一實施例中，定義長度L1介於約70 mm與約80 mm之間。排除該對托架之外殼延伸長度L2。在一實施例中，定義長度L2介於約90 mm與約110 mm之間。包含該對托架之外殼延伸總長度L3。在一實施例中，定義長度L3介於約130 mm與約150 mm之間。外殼延伸寬度W1。在一實施例中，定義寬度W1介於約32 mm與約38 mm之間。該對托架包含左托架152-L及右托架152-R，其中左托架及右托架(152-L、152-R)中的每一者皆具有一孔洞以容納用以將影像捕捉系統130附接至EFEM(未顯示)之內側壁的固定/耦合裝置。在一實施例中，定義右托架152-R之高度H1介於約50 mm與約60 mm之間。定義左托架152-L之高度H2介於約30 mm與約40 mm之間。在一實施例中，外殼的頂部包含外罩154。可使用外罩154遮蔽影像捕捉系統之LED及其他元件，使其不暴露至任何污染。在某些實施例中，可設置相機136俾使相機之底表面係以分離距離H3(如景深)和外殼156之底表面分離。在一實施例中，定義分離距離H3介於約5 mm與約9 mm之間。應了解，針對影像捕捉系統130之各種特徵部所提供的尺寸僅作為實例且各種尺寸可基於消耗性部件站對EFEM之開口下方之側壁上的可用空間量而有所改變。
圖6例示在一實施例中用以在ATM與消耗性部件站之間移動消耗性部件之ATM機器人102a之臂166的視圖。顯示ATM機器人102a之臂166係處於折疊位置且在一端上係連接至ATM機器人102a的本體而在第二端上係連接至末端執行器164。末端執行器164係用以在消耗性部件122需要在消耗性部件站與基板處理系統之加載互鎖件之間移動時，支撐載具板162及消耗性部件122。末端執行器164亦用以在晶圓需要在晶圓站與基板處理系統之加載互鎖件之間移動時，支撐晶圓。ATM機器人102a之臂166亦包含對準件158，對準件158係用以使消耗性部件122沿著一軸(如水平軸)旋轉俾使設置於對準件158上的對準件感測器160可偵測設置在消耗性部件122之表面上之碼的位置。為了協助定位消耗性部件122之表面上的碼，可使用基準標記123。基準標記123可為不同於碼125的光學標記且可與碼125之間夾預定角度。末端執行器載帶載具板162上所接收之消耗性部件122且轉子夾頭(未顯示，簡稱為「轉子」)上移而將具有消耗性部件的載具板舉離末端執行器。一旦載具板被舉升之後，末端執行器移動以避免礙事。接著對準件使轉子與載具板旋轉，同時在基準標記通過對準件感測器160下方時對準件感測器160(如雷射感測器)偵測定義在消耗性部件上的基準標記123。
在偵測到基準標記123時，對準件感測器160識別基準標記123之座標。對ATM機器人之臂166提供碼125相對於基準標記123的偏離座標，其中利用基準標記之座標及碼相對於基準標記123的預定角度計算偏離座標。接著對準件158使消耗性部件122依順時鐘或逆時鐘方向沿著軸旋轉，補償偏離，以在ATM機器人102a之臂166自消耗性部件站收回時，使碼125落在影像捕捉系統之視野上方的位置處。影像捕捉系統的相機捕捉經對準之碼的影像並將其用於判斷消耗性部件122的字串識別符。碼125可為QR碼等，在各種實施例中，碼125亦可互換地被稱為QR碼125。應注意，碼125不限於QR碼而是亦可包含條碼或用以識別消耗性部件122之其他類型的標記。
圖7A及7B例示碼125相對於被定義在消耗性部件之表面上之基準標記123的位置的某些實例。圖7A例示在一實施例中具有定義在頂表面上之基準標記123及碼125之消耗性部件122的頂視圖。應注意，定義了基準標記的表面(複數表面)可基於消耗性部件用之材料類型。在某些實施例中，當消耗性部件係由透明材料(如石英)所製成時，頂表面與底表面具有充分的質地以分散LED光。在此類實施例中，可利用雷射研磨將基準標記定義在底表面與頂表面兩者上，使定義在頂表面上的基準標記與定義在底表面上的基準標記重疊。此類雙表面蝕刻可用以確保基準標記可被充分偵測。當消耗性部件在頂表面上具有火焰拋光時，基準標記係定義在底表面(由於頂表面已受到拋光)。判斷定義了基準標記的表面以確保基準標記可與本質表面區別。顯示碼125係沿著順時針方向與基準標記123正交定義。在圖7A中央顯示消耗性部件122之一部分的展開圖，以例示定義在消耗性部件之頂表面上的基準標記123及碼(如QR碼)125。圖7B例示在另一實施例中之消耗性部件122之底視圖，其顯示QR碼125相對於基準標記123之相對位置。在此實施例中，QR碼125係沿著逆時鐘方向與基準標記123正交定義。對準件係用以基於已偵測到的基準標記123對準QR碼125，使 QR碼125對準於影像捕捉系統之相機的視野內。
圖8A及8B例示在一實施例中在將消耗性部件122用於處理模組(未顯示)前自消耗性部件站120取回消耗性部件122至EFEM 102並將消耗性部件122上的碼置於影像捕捉系統130上方供驗證。使用ATM機器人102a自消耗性部件站120取回消耗性部件122。在一實施例中，消耗性部件站120對複數消耗性部件提供外殼(即緩衝)且包含以垂直位向設置的複數槽口供接收消耗性部件122。針對載具板162提供分離的外殼。可將載具板162用之外殼定義在底表面的頂部上、或定義在頂表面的下側上、或定義在消耗性部件站120之頂表面與底表面之間的分離板的頂部上。在一實施例中，基板處理系統之控制器(未顯示)對ATM機器人102a發布第一命令以取回位於消耗性部件站120中的消耗性部件122並對邊緣處理器(未顯示)第二命令以識別消耗性部件122。ATM機器人102a藉由前側120f(即在開口處耦合至EFEM 102之消耗性部件站120的該側)上的開口將其配有末端執行器164的臂166延伸進入消耗性部件站120中，自槽口取回消耗性部件，以回應來自控制器的第一命令。ATM機器人102先自載具板外殼(未顯示)取回載具板162，接著將載具板162移動至消耗性部件站120中的槽口，以取回容納於槽口中的消耗性部件122。自定義在背側中外側壁中的開口手動將消耗性部件裝載至消耗性部件站120中，因此定義在消耗性部件122上的基準標記123皆彼此對準且對準至定義在消耗性部件站120上的特定標記。在一實施例中，裝載消耗性部件122而使基準標記123的位向對準定義在消耗性部件站120之頂表面中之透明窗的中心。顯示碼(如QR碼)125係沿著順時針方向相對於基準標記123正交設置。接著使經取回的消耗性部件相對於影像捕捉系統130對準。又，消耗性部件122之對準之完成可使基準標記123及QR碼125位於載具板162之臂延伸部163所涵蓋之區域的外部。此類對準係用以確保QR碼125對於相機而言是可見的且不會受到載具板162之任何部分阻礙。在圖8A與8B所示的實施例中為了例示之目的誇大了基準標記123及QR碼125的尺寸，實際上其尺寸遠遠較小(如約80-120微米之尺寸)。
消耗性部件122係自槽口取回並平衡於末端執行器164上。接著承載了載具板162上之消耗性部件122的末端執行器164自消耗性部件站120收回，以將消耗性部件122送入EFEM 102中。在EFEM 102中時，使用設置在ATM機器人102a之臂166上的對準件158(圖6)對準消耗性部件122，以在消耗性部件122位於影像捕捉系統130上方時，消耗性部件122之QR碼125對準影像捕捉系統130之相機的視野及景深中(即讀取位置)。圖8B顯示當具有末端執行器164之臂166將經對準的消耗性部件122置於影像捕捉系統130上方的讀取位置中時，QR碼125被對準於定義在影像捕捉系統之相機130上方之視野中。
在偵測到置於影像捕捉系統130上方之消耗性部件(如控制器可自置於開口附近及/或影像捕捉系統130中之一或多個感測器接收訊號)後，控制器對邊緣控制器發布第二命令以捕捉QR碼125之影像。邊緣控制器對LED驅動器發布第一訊號以活化LED並對相機驅動器發布第二訊號以活化相機，以回應第二命令。LED驅動器啟動LED以照明被對準於LED上方之具有QR碼125之消耗性部件的區域，以回應第一訊號。類似地，相機驅動器啟動相機以捕捉存在QR碼125之區域的影像，以回應第二訊號。
圖9A-9C例示在一實施例中該LED所照明的區域及相機136的鏡頭的視野。圖9A例示具有QR碼125對準於影像捕捉系統130上方之消耗性部件之一部分的等視角圖。設置在相機136任一側上的LED 134 照明具有QR碼125之消耗性部件的該部分，使來自第一LED 134a之光之錐形部(即照明區域IA1)與第二LED 134b之光之錐形部(即照明區域IA2)重疊。兩個LED 134a、134b之間的分離距離係由L1定義。定義LED 134a、134b之間的分離距離L1，俾使IA1、IA2所定義重疊區域至少 涵蓋QR碼125的尺寸。又，定義分離距離L1以確保來自LED的光不會太少而產生陰影或太多而在受到捕捉之QR碼125的區域中造成眩光。定義有QR碼125之消耗性部件122的表面與相機136之間的分離距離係由SD1定義。分離距離SD1和L1成比例。在某些實施例中，為了達到用以捕捉QR碼125之影像之相機的最高有效視野，可將最佳化L1與SD1距離定義至介於約1：1.3至約1：1.7之間。當具有QR碼125之消耗性部件係對於於影像捕捉系統之視野及最佳化影深內時，重疊區域CA1涵蓋設有QR碼125的區域。相機136捕捉該對LED(134a、134b)所照明之QR碼125的影像。圖9B例示該對LED所照明之區域及相對於QR碼125之重疊區域的二維表示。LED 134a之照明區域IA1與LED 134b之照明區域IA2重疊而定義涵蓋設有QR碼125之區域的涵蓋區域CA1。
影像增強模組(圖3之138)接收相機136所捕捉到的影像以進行進一步增強。經增強的影像被前饋至解碼器(如QR 解碼器(136))，在解碼器處經增強的影像受到分析及解碼以識別QR碼125之每一特徵部的細節。使用QR碼125之每一特徵部的細節以產生消耗性部件用的字串識別符。圖9C例示自QR碼125之經增強的影像所識別出之特徵部125f1的一實例。如自QR碼125之經放大的影像可見，QR碼125包含複數特徵部，其中特徵部具有不同的形狀與尺寸。可解讀特徵部的形狀與尺寸以識別QR碼125的不同的細節。使用QR碼125的細節產生能識別消耗性部件的字串。圖9D-1至9E-2例示在某些實施例中被蝕刻至消耗性部件122表面上之QR碼125的表面特性。在一實施例中，圖9D-1例示由石英材料所製成之消耗性部件之一部分的表面特性，其中圖9D-2中所示之QR碼125係以雷射蝕刻至一表面上。在另一實施例中，圖9E-1例示由碳化矽材料所製成之消耗性部件之一部分的表面特性，其中圖9E-2之QR碼125係以雷射蝕刻至消耗性部件122的表面上。圖9D-1的左手側(LHS)顯示經雷射蝕刻的表面而圖9D-1之右手側(RHS)顯示本質材料(即石英材料)。經雷射蝕刻的表面係光滑的，但未經雷射蝕刻的表面(即具有本質材料)具有表面特性(即粗糙)。由於表面質地的變異，來自LED 134的入射光可以不同方式反射。
經蝕刻之表面與未經蝕刻之表面之間之表面質地的變異(即相對粗糙度)可具有微米等級的範圍。相機捕捉來自不同表面之光反射的變異，其中在表面粗糙(即具有質地)之本質材料之區段中的光反射遠多於經電射蝕刻定義QR碼125之區段中的光反射。不同區段的影像係利用影像增強模組138強化並用於識別不同特徵部包含在尺寸上僅數微米的特徵部125f1(圖9C中所示)。圖9E-1之LHS顯示經雷射蝕刻之表面而圖9E-2之RHS顯示本質材料。由碳化矽材料所製成之消耗性部件122之經蝕刻之表面的表面質地係不同的於由石英材料所製成之消耗性部件之經蝕刻之表面的表面，且相機能捕捉來自不同表面之光反射的變異。使用邊緣處理器之不同的模組基於消耗性部件中所用之材料及用以在消耗性部件之表面上定義碼之技術的類型，增強影像、分析影像以識別特徵部。組合QR碼125之各種特徵部，以判斷定義能識別消耗性部件之字串之消耗性部件122的細節。將消耗性部件之字串識別符遞送至控制器供驗證。一旦驗證過消耗性部件122為欲使用在基板處理系統內之特定處理模組中的有效消耗性部件，接著控制器對ATM機器人發布命令，使ATM機器人將消耗性部件傳輸至加載互鎖件供前向傳輸至該特定處理模組供安裝用。
圖10A-10C例示在某些實施例中基板處理系統內之處理模組中所用之消耗性部件如邊緣環的不同設計。消耗性部件如邊緣環可為單一環或可為一組環。在該組環的情況中，該些環可彼此互鎖或可彼此上下堆疊。該組環中的每一環皆可由單一材料或不同材料所製成。取決於消耗性部件所用之材料類型，將碼定義在底表面上、定義在頂表面上、或定義在頂表面與底表面上且頂表面上的碼與底表面上的碼重疊。圖10A例示在一實施例中的消耗性部件122，消耗性部件122為石英材料所製成之一件式消耗性部件。消耗性部件122用之QR碼125可定義在頂表面、或底表面、或頂表面與底表面兩者上。在圖10A中，QR碼125係定義在消耗性部件122的底表面上。當藉由ATM機器人之對準件加以對準時，QR碼125之位向俾使QR碼落入圖10A 中之CA1所示的重疊區域中。重疊區域CA1係自LED 134a之照明區域IA1與LED 134b之照明區域IA2定義。重疊區域CA1提供充分的照明，使影像捕捉系統130之相機136捕捉QR碼125之影像但不會提供太多光而造成眩光或太少光而造成陰影。用以製造消耗性部件的材料不限於石英而可以是碳化矽或其他類似材料。
圖10B-1及10B-2例示由一對環所製成之消耗性部件的替代性實施例，其中該些環係彼此互鎖。此對環中的每一環係由相同材料(如石英)所製成且在各別環的表面上具有各自的碼。每一環上的碼係定義在不同的位置處。在圖10B的實施例中，環的互鎖導致第一環122a之頂表面係與第二環122b之頂表面共平面。第一環122a之第一碼125a與第二環122b之第二碼125b係分別定義在第一環與第二環的底表面上。在此實施例中，指示ATM機器人分別讀取第一碼125a及第二碼125b。因此，如圖10B-1中所示，ATM機器人接收第一指令及第二指令，第一指令使ATM機器人將第一環122a之第一碼125a對準至相機的視野內，第二指令使ATM機器人讓消耗性部件沿著順時鐘或逆時鐘方向移動俾使第二環122b之第二碼125b與相機對準。在圖10B-2所示的實例中，第二指令係用以使消耗性部件沿著順時針方向移動一段長度，此段長度係受到第一碼與第二碼之間的分離距離所驅動。為了協助ATM機器人進行對準，控制器藉由邊緣處理器提供第一環122a之第一碼125a及第二環122b之第二碼125b的座標。類似地，將第一指令及第二指令(即命令)提供至邊緣電腦，第一指令活化LED以照明具有第一碼125a之消耗性部件的區域並活化相機以捕捉第一環122a之第一碼125a的影像，第二指令活化LED以照明第二環122b之第二碼125b的區域，並活化相機以捕捉第二碼125b的影像。在某些實施例中，一旦相機捕捉了第一碼125a的影像之後，去活化相機及LED並以第二指令重新活化相機及LED。因此一次使用LED照明一碼附近的區域而非使用LED同時照明兩個碼。又，LED以切線方式照明碼以避免產生任何陰影。
圖10C-1及10C-2例示由兩部件(即一對邊緣環)所製成之消耗性部件的另一替代性實施例。又，該對環之每一部件(即每一環)係由不同材料所製成。例如，第一環(即第一部件)122a係由石英材料所製成而第二環(即第二部件)122b係由碳化矽所製成。又，第二環122b係堆疊在第一環122a之頂部上。因此，第一環122a之第一碼125a與第二環122b’之第二碼125b’係設置於不同深度處，且兩個碼係定義在每一環(122a、122b’)的底表面上。利用參考圖10B-1、10B-2所定義之實施例，對ATM機器人提供兩個碼125a、125b’的座標，以協助ATM機器人分別將兩個碼對準至影像捕捉系統之相機的視野內。除了提供座標之外，亦對ATM機器人提供兩個碼125a、125b’的深度細節，使相機能依序捕捉兩個碼的影像。利用圖10B-1、10B-2之實施例，ATM機器人將第一環122a之第一碼125a對準至影像捕捉系統之相機的視野內，活化LED及相機以回應來自控制器藉由邊緣處理器的指令。如圖10C-1中所示，相機捕捉第一碼125a的影像。如圖10C-2中顯示，一旦捕捉第一碼的影像125a後，來自控制器之第二命令使ATM機器人將第二環122b’之第二碼125b’對準於影像捕捉系統之相機的視野內，活化LED及相機讓相機能捕捉第二碼125b’的影像。圖10B-2與10C-2之間的差異在於，圖10C-2中之相機的景深及LED的照明區域係大於圖10B-2，這是因為碼125b與125b’的深度差異。選擇相機中所用的鏡頭，使其能捕捉第一深度處之第一碼的影像及第二深度處之第二碼的影像。
圖10D例示在一實施例中之消耗性部件(如邊緣環)的橫剖面圖，消耗性部件具有定義一內直徑處的口袋。在此實施例中，消耗性部件之頂表面為經高度拋光的(即近乎光學潔淨的表面)。因此，碼必須被定義在非頂表面的不同表面上。這是因為高度拋光會使頂表面的反射率低。當碼被定義在此類高度拋光之表面上時，具有碼之消耗性部件之區段與無碼之區段之間的反射率變異極小。為了確保可適當地捕捉並讀取碼的影像，將碼定義在底表面(125-1)上或定義在底部上該內直徑處之口袋(125-2)處。可基於來自此類表面之光的反射率變異而輕易判斷定義在此類表面上的碼。在某些實施例中，內直徑口袋係定義在消耗性部件中以在具有消耗性部件之處理模組中接收晶圓時對晶圓提供支撐。用以對準消耗性部件之對準件亦用以在基板處理系統中接收晶圓時對準晶圓。在消耗性部件的情況中，對準件係用以偵測基準標記。在晶圓的情況中，對準件可用以偵測晶圓中的缺口以在晶圓被輸送至處理模組前對準晶圓。在消耗性部件上接收晶圓之前，偵測消耗性部件上的基準標記。又，在某些實施例中，對準供輸送至處理模組的消耗性部件包含將消耗性部件之基準標記與晶圓之缺口對準。
圖10E及10F例示在某些實施例中基準標記相對於碼的位向。圖10E顯示定義在消耗性部件上之基準標記的頂視圖，圖10F顯示底視圖。如圖10E及10F中所捕捉到之影像所示，相較於被製於底表面上，當基準標記被製於消耗性部件之頂表面上時更能被清晰偵測。又，在手動裝載至消耗性部件站及自消耗性部件站卸載期間，頂表面上的標記對操作者提供可視性，因此能適當地對準消耗性部件站內的消耗性部件。在圖10E的頂視圖中，顯示定義了基準標記的陰影區域。頂視圖中所示之陰影區域僅延伸至消耗性部件的特定深度，其中可使用陰影區域作為基準標記存在的指示符。可將基準標記定義為被蝕刻移除的部分，其中該部分並未被完全蝕刻貫通消耗性部件的深度。底視圖亦顯示陰影。然而，底視圖中陰影的強度係小於頂視圖中陰影的強度。陰影的較小強度可能是因為下列事實：未經由消耗性部件的深度完全定義基準標記。在某些實施例中，對準件之感測器在一實施例中為在光纖上具有襯墊簾頭之對照型LED光纖感測器或單純的雷射感測器，其能偵測陰影的強度而判斷基準標記被定義在消耗性部件上之處。存在基準標記的區域比不存在基準標記的區域有更多的光傳輸通過。對準件感測器能偵測此變異並將此變異與基準標記存在相關聯。在偵測到基準標記存在後，ATM機器人關聯基準標記之座標。基準標記之座標係與對準件上的參考點有關係。接著使用基準標記之座標判斷碼之位置，亦在將消耗性部件輸送至處理模組供安裝時使用基準標記之座標對準消耗性部件。偵測消耗性部件上之基準標記的方式係類似於偵測處理模組中所用之晶圓上的缺口。
圖11A-11C例示消耗性部件站，消耗性部件站係用以緩衝基板處理系統之不同處理模組中所用的消耗性部件。消耗性部件站120前側120f上的開口，開口開放至EFEM中。消耗性部件站120可耦合至定義了一對加載互鎖件之一側上之EFEM的外壁。在某些實施例中，加載互鎖件係定義於EFEM與真空傳輸模組之間。在一實施例中，定義有EFEM及加載互鎖件的側壁可與定義有一組裝載接口之第二側相對。裝載接口係定義在第二側的外壁上。裝載接口係用以接收晶圓站並包含開口，晶圓站係用以緩衝在基板處理系統之處理模組中所處理的晶圓，開口使晶圓能移動進出晶圓站。在其他的實施例中，消耗性部件站可定義在一側上，此側係與定義了加載互鎖件或定義了晶圓站之該側相鄰。在某些實施例中，消耗性部件站包含沿著垂直位向定義的複數槽口，槽口係用以接收及緩衝處理模組中所用的消耗性部件。在某些實施例中，當消耗性部件需要在消耗性部件站與處理模組之間移動時，消耗性部件站亦容納用以支撐消耗性部件的載具板162。載具板可容納於底表面上或頂表面的底面上、或頂表面與底表面之間所定義之一分離板上。消耗性部件站亦包含定義在外側壁(即定義在背側中的側壁)上之用以將消耗性部件裝載至消耗性部件站中的第二開口。圖11A顯示消耗性部件站120之內部的等視角圖，消耗性部件站120之後門受到移除以顯示第二開口。消耗性部件站120亦包含頂表面上之透明或可看穿之窗120W以提供消耗性部件站120之內部的視界。在一實施例中，透明窗120W係由有機玻璃所製成。在一實施例中，將消耗性部件裝載至消耗性部件站120中，俾使基準標記對準消耗性部件站之背部而落在容裕範圍(如+/- 5 o)內，讓ATM機器人上之對準件可負責進行更精細的對準。當欲由ATM機器人將消耗性部件移出消耗性部件站時，ATM機器人到達並通過消耗性部件站120之前開口(未顯示)並將支撐在載具板162上的消耗性部件122移出消耗性部件站而移入EFEM中。由於消耗性部件122被移出消耗性部件站120，因此設計前開口俾使前開口之邊緣與消耗性部件122之間有充分的空隙。在某些實施例中，空隙介於約3 mm與約7 mm之間。在其他的實施例中，空隙係小於或大於前述範圍。
圖11B顯示在一實施例中消耗性部件站120之頂表面的俯視圖。頂表面顯示定義在後開口120b(即定義在消耗性部件站120之背側中之外側壁中的第二開口)附近之透明(即透視)窗120W，後開口120b係用以將消耗性部件裝載至消耗性部件站及自消耗性部件站卸載。窗120W具有窺視窗的作用，提供消耗性部件站120之內部的視界。裝載消耗性部件俾使基準標記對準至窗120W之背部中心。在裝置(如手動裝載或機械裝載)期間，消耗性部件之基準標記123可能並未完全精確對準且與期望的位置之間存在對準偏差。圖11C顯示之視角圖向下看到在耗性部件站中所接收之消耗性部件(如邊緣環)的堆疊。對準消耗性部件，俾以在消耗性部件被裝載至消耗性部件站中時，各種消耗性部件之基準標記123落在可接受的對準偏離容裕內。在一實施例中，可接受的對準偏離容裕可為窗120W之中心的+/- 5 o。提供可接受的對準偏離容裕限值作為實例，亦可考慮其他範圍。在裝載消耗性部件期間維持其對準，能在將消耗性部件移動至影像捕捉系統上方時協助碼在影像捕捉系統上方的快速對準。快速對準造成影像的更快速捕捉與處理以及消耗性部件之更快速識別與驗證。
圖12A-12D例示在某些實施例中基準標記相對於消耗性部件上之碼及相對於消耗性部件站之對準。基準標記係對準於載具板162及載具板162之複數臂延長部所涵蓋之消耗性部件之區域的外部。如參考圖11A-11C所述，當將消耗性部件裝載至消耗性部件站中時，對準消耗性部件俾使基準標記相對於定義在消耗性部件站之背側中之預定位置對準。在某些情況中，消耗性部件可能不會完全與預定位置對準而是在容裕限度內(如+/- 5 o)偏離。圖12A例示在載具板162上方所接收之消耗性部件的俯視圖，載具板162係支撐於ATM機器人之末端執行器(未顯示)上。圖12A亦顯示在一實施例中基準標記123及碼125分別相對於基準標記123的位置。在此實施例中，碼125係沿著順時針方向與基準標記123正交(即夾90 o)。對準消耗性部件俾使碼及基準標記兩者皆位於包含臂延伸部163之載具板162之任何部分所未涵蓋的區域中，藉此對相機提供碼的清晰視界供捕捉碼的影像。圖12B例示基準標記在消耗性部件站120內之相對位向。如所述，基準標記對準消耗性部件站120之背部且對準於載具板162之臂延伸部163所在之區域外部。圖12C例示碼125在消耗性部件122上相對於基準標記123的其他位置。碼125可沿著順時針(位置1)或逆時鐘(位置3)方向與基準標記123呈正交位向，或者可位於基準標記對面(位置2)。在某些實施例中，碼125可沿著順時針或逆時鐘方向與基準標記呈預定徑向角度(如90 o、180 o、270 o等)。在某些實施例中，碼125並非與基準標記123正交或位於其對面，而是與基準標記123呈一角度俾使碼125與基準標記123皆位於消耗性部件122的一區域中而不受載具板162的任何部分遮擋。圖12D例示當捕捉碼125之影像時影像捕捉系統之相機的掃描區域(即視野)。QR碼125可具有小尺寸(如約3-5 mm)，因此需要以高精準度方式捕捉以捕捉QR碼125的細節。因此，相機係用以捕捉包含QR碼之消耗性部件之一部分之表面上的細節。在圖12D所示的實施例中，取決於QR碼位置的半徑，相機捕捉約+/- 1 o至約+/- 1.3 o之掃描區域，其係自QR碼之邊緣平移至約+/- 3.5 mm 裕度之處。例如，若QR碼125之尺寸約為4 mm平方，接著影像中所捕捉之掃描區域針對約11 mm之總掃描區域可涵蓋約+/- 3.5 mm。圖12D顯示QR碼125所涵蓋之區域以及圍繞QR碼125的掃描區域。是以，QR碼125在消耗性部件上的位置，相機所捕捉到之QR碼的影像不僅僅包含QR碼的區域亦包含圍繞QR碼區域的區域。可藉著偵測掃描區域之不同部分之表面特性的差異，判斷QR碼之特徵部。
文中所述之各種實施例提供在將消耗性部件傳輸至處理模組之前追蹤及驗證消耗性部件的方法。驗證可避免將錯誤的消耗性部件送入處理模組中或將消耗性部件送至錯誤的處理模組。無論消耗性部件所用的材料為何、構成消耗性部件之部件的數目、定義在消耗性部件之碼的尺寸及幾何特徵，作為基板處理系統之一部分的線上相機系統(即影像捕捉系統)皆能捉捕定義在消耗性部件之表面上之QR碼的影像。各種實施例係以碼為QR碼來進行討論，但可延伸至其他類型之碼(如條碼、其他數據矩陣碼)。
為了例示性及說明性之目的提供各種的前述說明，但其意非排除性或限制本發明。一特定實施例之獨立元件或特徵部大致上不限於該特定實施例而是在申請案中可互換且可用於一選定之實施例，即便在文中並未特別顯示或說明，亦可以許多方式變化之。不應視為此類變化脫離本發明，且意在將所有此類修改包含於本發明之範疇內。
雖然為了清楚了解本發明之目的已在某種程度上詳細說明前面的實施例，但應明白，在請求項之範圍內可實施某些改變及修改。因此，應將本發明之實施例視為是說明性及非限制性的，且實施例不限於文中所列舉之細節，而是在請求項之範疇及等效物範疇內可加以修改。
100:基板處理系統 102:設備前端模組 102a:ATM機器人 104:真空傳輸模組 104:VTM機器人 106:裝載接口 108:控制器 108a:消耗性部件數據庫 110、110-L、110-R:加載互鎖件 112-116:處理模組 120:消耗性部件站 120b:後開口 120f:前側 120W:窗 122:消耗性部件/邊緣環 122a:第一環 122b、122b’:第二環 123:基準標記 125:碼/快速回應(QR)碼 125-1:底表面 125-2:口袋 125a:第一碼 125b、125b’:第二碼 125f1:特徵部 126:軟體 128:處理器/邊緣處理器/邊緣計算裝置 128a、128b、128c、128d:邊緣處理器 130:影像捕捉系統 132:機器視覺系統 134:光源/LED/照明源 134a、134b:發光二極體(LED) 136:相機 136a:鏡頭 138:影像增強件 140:通訊伺服器 141:碼頭工人容器 142:相機驅動器 144:記錄器 146:解碼器 148:LED驅動器 150:開關 152-L:左托架 152-R:右托架 154:外罩 156:外殼 158:對準件 160:對準件感測器 162:載具板 163:臂延伸部 164:末端執行器 166:臂 CA1:重疊區域 EP1、EP2、EP3、EP4:邊緣處理器 H1、H2:高度 H3:距離 IA1、IA2:照明區域 L1、L2、L3:長度/距離 SD1:分離距離 W1:寬度
圖1例示在一實施例中之基板處理系統的簡化方塊圖，基板處理系統施用在基板處理系統中追蹤消耗性部件用的機器視覺系統。圖1A例示用於基板處理系統中之消耗性部件的展開圖。
圖2例示在在一實施例中之機器視覺系統的簡化圖，機器視覺系統包含捕捉設置在消耗性部件上之碼之影像用的影像捕捉系統。
圖3例示在一實施例中之識別消耗性部件用之機器視覺系統之處理器之各種元件的簡化圖。
圖4例示在一實施例中之用以追蹤消耗性部件之機器視覺系統的概貌。
圖5A-5D例示在一實施例中之影像捕捉系統的不同視圖，影像捕捉系統係用以捕捉設置在消耗性部件上之碼的影像。
圖6例示在一實施例中之用於大氣傳輸模組中之具有對準件感測器之機器人之臂的一部分，對準件感測器係用以偵測設置在消耗性部件之表面上的基準標記。
圖7A例示在一實施例中之消耗性部件的頂視圖，其顯示基準標記相對於用以追蹤消耗性部件之碼的相對位置。
圖7B例示在一實施例中之消耗性部件的底視圖，其顯示基準標記相對於碼的相對位置。
圖8A例示在一實施例中於影像捕捉系統上方對準之前平衡於載具板上的消耗性部件，載具板係支撐在消耗性部件站內之機器人手臂上。
圖8B例示在一實施例中具有碼的消耗性部件正在影像捕捉系統上方對準而致使碼之捕捉。
圖9A例示在一實施例中之影像捕捉系統的簡化表示，影像捕捉系統捕捉受一對發光二極體照明並於相機上方對準之碼的影像。
圖9B例示在一實施例中之影像捕捉系統之一對發光二極體之照明區域的二維表示，影像捕捉系統之該對發光二極體照明消耗性部件上的碼。
圖9C例示在一實施例中自影像捕捉系統捕捉到之碼的影像所偵測到之消耗性部件之碼的一樣本部。
圖9D-1例示在一實施例中碼係設置在由第一材料所製成之消耗性部件上時表面特性的變異，圖9D-2例示設置在消耗性部件之表面上的樣本碼。
圖9E-1例示在另一實施例中碼係設置在由第二材料所製成之消耗性部件上時表面特性的變異，圖9E-2例示設置在消耗性部件之表面上的樣本碼。
圖10A例示在一實施例中由特定材料所製成之消耗性部件的一實例及影像捕捉系統所捕捉之消耗性部件之表面上之碼的位置。
圖10B-1與10B-2例示在一實施例中由第一部件及第二部件所製成之消耗性部件的一實例，其中第一碼係位於第一部件之表面上而第二碼係位於第二部件上，其中第一部件及第二部件係由相同的特定材料所製成。
圖10C-1與10C-2例示在一實施例中由第一部件及第二部件所製成之消耗性部件的一實例，其中第一碼係位於第一部件之表面上而第二碼係位於第二部件的表面上，其中第一部件及第二部件係由不同材料所製成且第一碼之設置深度係不同於第二碼之設置深度。
圖10D例示在一實施例中之消耗性部件(如邊緣環)的橫剖面圖，其顯示碼可設置在不同表面上。
圖10E例示在一實施例中在消耗性部件之表面上所偵測到之基準標記之影像的頂視圖 of 基準標記之影像，圖10F例示定義在消耗性部件上之基準標記之影像的底視圖。
圖11A例示在一實施例中之消耗性部件站的後視圖(即背側圖)，消耗性部件站係用以緩衝基板處理系統中所用的消耗性部件。
圖11B例示在一實施例中圖11A中所示之消耗性部件站的頂視圖，圖11C顯示定義在消耗性部件站之頂表面上之頂部窗的展開圖，其對消耗性部件站之內部提供視域。
圖12A-12D例示在一實施例中設置在消耗性部件之表面上之碼相對於基準標記的對準而使碼之影像受到捕捉，消耗性部件係支撐於載具板上。
122:消耗性部件/邊緣環
125:碼/快速回應(QR)碼
130:影像捕捉系統
134a、134b:發光二極體(LED)
136:相機
CA1:重疊區域
IA1、IA2:照明區域
L1:長度/距離
SD1:分離距離

Claims (27)

  1. 一種在基板處理系統中追蹤及驗證消耗性部件的機器視覺系統，其包含： 一安裝外殼，具有用以將複數消耗性部件儲存於其內的一消耗性部件站，該安裝外殼具有一開口，該開口朝向該基板處理系統之一設備前端模組(EFEM)使該EFEM中的一機器人能自該消耗性部件站取回一消耗性部件； 一影像捕捉系統，係用以捕捉該消耗性部件上之一碼的一影像，該影像捕捉系統包含一相機及一光源，該影像捕捉系統係位於該安裝外殼之該開口附近，其中該相機及該光源之位向指向該安裝外殼之該開口； 一處理器，係通訊連接至該影像捕捉系統及一控制器，該處理器係用以處理及分析該影像捕捉系統所捕捉之該碼的該影像並產生被返回該控制器之該消耗性部件用的一識別符；及 該控制器，係用以使該機器人經由該安裝外殼之該開口自該消耗性部件站移動該消耗性部件，及將該消耗性部件之該碼置於該影像捕捉系統的一視野內，並且響應該處理器所提供之該識別符，驗證該消耗性部件是否適合用於接續的操作。
  2. 如請求項1之在基板處理系統中追蹤及驗證消耗性部件的機器視覺系統，其中該處理器係用以與下列者互動： 一影像增強模組，係用以增強該影像； 一解碼器，係用以解碼經增強的影像並產生識別該消耗性部件的一字串； 一通訊模組，係用以與該控制器通訊識別該消耗性部件的該字串以供驗證。
  3. 如請求項2之在基板處理系統中追蹤及驗證消耗性部件的機器視覺系統，其中該控制器係用以： 將複數訊號提供至該處理器以活化該光源並啟動該碼的該影像的捕捉；及 利用該處理器所遞送的該字串驗證該消耗性部件。
  4. 如請求項1之在基板處理系統中追蹤及驗證消耗性部件的機器視覺系統，其中該光源包含複數光元件，該複數光元件之位置係界定以照明該碼並提供一重疊區域，當該消耗性部件係置於一讀取位向時，該重疊區域至少涵蓋該消耗性部件之表面上該碼存在的一區域。
  5. 如請求項4之在基板處理系統中追蹤及驗證消耗性部件的機器視覺系統，其中該機器人包含一對準件，該對準件係用以將該消耗性部件對準至該讀取位向。
  6. 如請求項5之在基板處理系統中追蹤及驗證消耗性部件的機器視覺系統，其中該對準件係用以偵測設置於該消耗性部件上的一基準標記，其中該基準標記係以一預定角度相對於該消耗性部件的該碼設置，其中使該機器人基於來自該控制器的複數指令移動該消耗性部件，該複數指令指定該預定角度而使該消耗性部件相對於該基準標記移動俾以將該碼對準至該影像捕捉系統之該相機的該視野內，該影像捕捉系統係用以捕捉該光源所照明之該碼的該影像。
  7. 如請求項4之在基板處理系統中追蹤及驗證消耗性部件的機器視覺系統，其中該讀取位向係定義成對應至未被該機器人之一末端執行器所涵蓋之該消耗性部件的一開放區域，俾以針對用以捕捉該影像之該相機提供該碼之一未受阻礙的視界。
  8. 如請求項1之在基板處理系統中追蹤及驗證消耗性部件的機器視覺系統，其中該影像捕捉系統包含一透明蓋，定義在面對該安裝外殼之該開口的一頂部之中，該透明蓋係用以遮蔽該影像捕捉系統的該相機與該光源。
  9. 如請求項1之在基板處理系統中追蹤及驗證消耗性部件的機器視覺系統，其中該影像捕捉系統之該相機係設置於距離其上設有該碼的該消耗性部件之表面的一第一距離處，該光源包含複數光元件，其中該複數光元件之每一該光元件係以一第二距離彼此分離。
  10. 如請求項9之在基板處理系統中追蹤及驗證消耗性部件的機器視覺系統，其中該第一距離係與該第二距離成比例，且被定義在介於約1：1.3與約1：1.7之間。
  11. 如請求項1之在基板處理系統中追蹤及驗證消耗性部件的機器視覺系統，其中該影像捕捉系統包含擴散器、或偏光器、或擴散器與偏光器兩者， 其中該光源為一對發光二極體，且 其中每一該擴散器，當存在時，係以一預定第一距離設置在該對發光二極體之一者或兩者前方，且 其中每一該偏光器，當存在時，係以一預定第二距離設置在該對發光二極體之一者或兩者前方、或以一預定第三距離設置在該相機的鏡頭前方、或以該預定第二距離設置在該相機之該鏡頭前方及以該預定第三距離設置在該對發光二極體之一或兩者前方。
  12. 如請求項1之在基板處理系統中追蹤及驗證消耗性部件的機器視覺系統，其中該消耗性部件站具有與該安裝外殼之開口位向相反的一外側壁，該外側壁具有一第二開口，該第二開口係用以接取該消耗性部件站供該消耗性部件的裝載及卸載。
  13. 如請求項1之在基板處理系統中追蹤及驗證消耗性部件的機器視覺系統，其中該消耗性部件站中之該消耗性部件係由兩個部件所製成，且該碼係設置於該兩個部件之每一部件的一表面上，其中該兩個部件之一第一部件中的一第一碼係以一預定距離與一第二部件中的一第二碼分離，且 其中該機器人基於來自該控制器之複數指令移動該消耗性部件，該複數指令包含一第一組指令及一第二組指令，該第一組指令係用以移動該消耗性部件使設置於該第一部件上的該第一碼落入該影像捕捉系統之一視野內並用以同時活化該光源而照明該第一碼並使該相機捕捉該第一碼的影像，該第二組指令係用以移動該消耗性部件使設置於該第二部件上的該第二碼落入該影像捕捉系統之該視野內並用以同時活化該光源而照明該第二碼並使該相機捕捉設置在該第二部件上之該第二碼的影像。
  14. 如請求項13之在基板處理系統中追蹤及驗證消耗性部件的機器視覺系統，其中該兩部件消耗性部件之該第一部件及該第二部件係由相同材料所製成，其中該材料為石英或碳化矽其中一者。
  15. 如請求項13之在基板處理系統中追蹤及驗證消耗性部件的機器視覺系統，其中該兩部件消耗性部件之該第一部件與該第二部件係由不同材料所製成，其中該兩部件消耗性部件之該第一部件係由石英所製成而該第二部件係由碳化矽所製成。
  16. 如請求項1之在基板處理系統中追蹤及驗證消耗性部件的機器視覺系統，其中該光源係排列成以切線方式照明該碼。
  17. 如請求項1之在基板處理系統中追蹤及驗證消耗性部件的機器視覺系統，其中該處理器為一邊緣處理器，該邊緣處理器係用以儲存該碼的該影像、處理該影像、分析該影像、產生識別該消耗性部件的字串，及將該字串傳輸至該控制器供驗證，且 其中該邊緣處理器係經由一乙太網開關而連接至該控制器。
  18. 如請求項1之在基板處理系統中追蹤及驗證消耗性部件的機器視覺系統，其中該消耗性部件為一邊緣環，該邊緣環係與在該基板處理系統之一處理模組內之晶圓支撐表面上所接收的一晶圓相鄰而設置。
  19. 一種追蹤基板處理系統中之消耗性部件用的機器人，其包含： 一末端執行器，係定義於一臂上且被設計用於支撐一載具板，該載具板係用以支撐該消耗性部件；及 一對準件，係設置在該臂上且係用以使該載具板與該消耗性部件沿著一軸旋轉，該對準件具有一感測器以追蹤定義在該消耗性部件之一表面上的一基準標記並將該基準標記的偏離座標提供至該基板處理系統的一控制器， 其中該機器人係用以自該控制器接收一組指令，使該機器人將被支撐在該載具板上的該消耗性部件自一消耗性部件站移動至相對於該基準標記的一讀取位向，其中該讀取位向係加以定義以使設置在該消耗性部件之該表面上的一碼落在該基板處理系統之一影像捕捉系統的一視野內，俾使該影像捕捉系統能捕捉該碼的影像， 其中該影像捕捉系統所捕捉之該碼的該影像係加以處理以產生該消耗性部件用的一識別符，該控制器使用該識別符以驗證該消耗性部件。
  20. 如請求項19之追蹤基板處理系統中之消耗性部件用的機器人，其中該影像捕捉系統係通訊連接至該控制器，該影像捕捉系統自該控制器接收一第二組指令，其中該第二組指令包含一第一指令及一第二指令，該第一指令係用以活化設置在該影像捕捉系統內的一光源以照明該碼，該第二指令係用以活化該影像捕捉系統內的一相機以啟動該碼之該影像的捕捉。
  21. 如請求項19之追蹤基板處理系統中之消耗性部件用的機器人，其中該基準標記為定義在該消耗性部件的該表面上的一光學標記，其與該碼夾一預定角度，且 其中該讀取位向係加以定義以對應至該消耗性部件的一開放區域，該開放區域係位在該載具板之複數臂延長部所涵蓋的一區域的外部。
  22. 如請求項19之追蹤基板處理系統中之消耗性部件用的機器人，其中該對準件的該感測器為一雷射感測器或一對照型LED光纖感測器其中一者，該對照型LED光纖感測器在光纖上具有一襯墊簾頭。
  23. 如請求項19之追蹤基板處理系統中之消耗性部件用的機器人，其中該機器人係設置在該基板處理系統的一設備前端模組(EFEM)內，該EFEM提供對儲存在該基板處理系統之一安裝外殼之一消耗性部件站之中的該消耗性部件的接取，對該安裝外殼之該消耗性部件站中之該消耗性部件的該接取係經由朝向該EFEM定義的一開口對該機器人提供。
  24. 如請求項19之追蹤基板處理系統中之消耗性部件用的機器人，其中該基準標記之該偏離座標及該碼的該影像係藉由該控制器經由一處理器遞送至該影像捕捉系統，該處理器係與一影像增強模組互動而增強該影像捕捉系統所捕捉之該碼的該影像，與一解碼器互動而解碼，分析該影像並產生表示該消耗性部件的該識別符的一字串，以及與一通訊模組互動而和該控制器通訊該字串供驗證該消耗性部件。
  25. 如請求項19之追蹤基板處理系統中之消耗性部件用的機器人，其中用以自該消耗性部件站移動該消耗性部件的該機器人之該末端執行器係用以自一晶圓站移動一晶圓以將該晶圓輸送至該基板處理系統內的一處理模組，該機器人之該對準件係用以在將該晶圓輸送至該處理模組之前偵測該晶圓內的一缺口並控制該晶圓相對於該缺口的位向。
  26. 如請求項19之追蹤基板處理系統中之消耗性部件用的機器人，其中該消耗性部件係由一第一部件與一第二部件所製成，一第一碼係設置在該第一部件的一表面上且一第二碼係設置在該第二部件的一表面上，其中該第一部件之該第一碼以一預定距離與該第二部件的該第二碼分離，且 其中提供至該機器人的該組指令包含一第三指令及一第四指令，該第三指令係用以移動該消耗性部件使設置於該第一部件上的該第一碼能夠到達相對於該基準標記的該讀取位向以允許捕捉該第一碼的一影像，該第四指令係用以移動該消耗性部件使設置於該第二部件上的該第二碼能夠到達相對於該基準標記的該讀取位向以允許捕捉設置在該第二部件上之該第二碼的一影像。
  27. 一種追蹤及驗證基板處理系統中之消耗性部件用的機器視覺系統，其包含： 一安裝外殼，具有用以將消耗性部件儲存於其內的一消耗性部件站，該安裝外殼具有一開口，該開口朝向該基板處理系統之一設備前端模組(EFEM)使該EFEM中的一機器人能自該消耗性部件站取回一消耗性部件； 一控制器，係用以使該EFEM中的該機器人經由該安裝外殼之該開口自該消耗性部件站移動該消耗性部件並將該消耗性部件的一碼置於一影像捕捉系統之一視野內； 該影像捕捉系統，係用以捕捉該消耗性部件上之該碼的一影像，該影像捕捉系統至少包含一相機及一光源，該影像捕捉系統係設置於該安裝外殼之該開口附近，其中該相機及該光源之位向係指向該安裝外殼之該開口；及 一處理器，係通訊連接至該影像捕捉系統及該控制器，該處理器係用以處理及分析該影像捕捉系統所捕捉到之該碼的該影像並驗證該消耗性部件是否適合用於接續的操作。
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