TWI512875B - 用於調整聯結於一晶圓處理機器人之一進給手臂之校直及位置之系統以及用於調整聯結於一晶圓處理機器人之一進給手臂之校直及位置之方法 - Google Patents

用於調整聯結於一晶圓處理機器人之一進給手臂之校直及位置之系統以及用於調整聯結於一晶圓處理機器人之一進給手臂之校直及位置之方法 Download PDF

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TWI512875B
TWI512875B TW102118184A TW102118184A TWI512875B TW I512875 B TWI512875 B TW I512875B TW 102118184 A TW102118184 A TW 102118184A TW 102118184 A TW102118184 A TW 102118184A TW I512875 B TWI512875 B TW I512875B
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Description

用於調整聯結於一晶圓處理機器人之一進給手臂之校直及位置之系統以及用於調整聯結於一晶圓處理機器人之一進給手臂之校直及位置之方法
本發明是有關於一種半導體製造機器或器具，特別是有關於一種用於調整晶圓處理機器人移動之系統及方法。
多個晶圓是典型地藉由一晶圓運載器以批次被儲存與傳送遍及位於不同晶圓處理器具或設備間之一半導體製造場所(fab)。如此之器具一般係執行各種微影、蝕刻、材料/膜沉積、固化、回火、檢驗或使用於IC晶片製造之其他製程。一種如此之晶圓運載器係一前開口一體盒(FOUP)，其能固持尺寸範圍介於200mm(8英吋)與450mm(18英吋)間之複數個晶圓。典型地，每一個晶圓運載器係固持大約25個晶圓。個別的晶圓係被垂直堆疊於FOUP之中，並且是被儲存於具有多個分離晶圓隔板或狹槽之一晶圓支撐框架之中。
晶圓處理器具或設備具有機動化機器人，其係以一可程式電腦或處理器被自動控制或運作去從FOUP取回一晶圓、裝載晶圓至製造器具或其他設備之中以及然後使晶圓返回至FOUP之中。這些機器人具有一可調整馬達控制器，以導引 關聯於機器人之一進給手臂的移動，此機器人是裝配有用來抓住一晶圓之一手。機器人能物理上使每一個個別晶圓位於其分別槽中用於取回與再插入之精確度是重要的，用以避免對於晶圓之物理損壞，例如，因為接觸晶圓運載器或其他物體中之表面的刮傷或碎裂。
在器具或設備之例行運作之前，一初使器具設定程序是被典型地執行去”教導”在空間關係中之機器人移動至槽的地點以及晶圓去被定位於FOUP之中。設定程序因此是被使用去微調以及調整線性行進、角方位、旋轉運動以及相對於FOUP與晶圓位於每一個槽中之被預防位置之機器人之進給手臂的定位。迄今為止，如此之初始調整有時已依賴根據技術人員之經驗與專門知識之主觀的方法(亦即，直覺)，以致於所做之機器手臂定位調整將導致精確的晶圓收穫以及返回至FOUP槽。此設定步驟與方法一般是耗時的，無法被輕易地複製，以及不夠精確於所有的例子中來避免昂貴的晶圓損壞。
本發明基本上採用如下所詳述之特徵以為了要解決上述之問題。
本發明之一實施例提供一種用於調整聯結於一晶圓處理機器人之一進給手臂之校直及位置之系統，包括一定位板，係以可分離之方式固定於一鉸接之機器進給手臂，其中，該定位板具有一圖形式之校直指標，係用以檢驗該進給手臂相對於面對該定位板之一晶圓運載器之相對位置與方位；一校直裝置，具有定位於該晶圓運載器中之一校直底座，其中，該晶 圓運載器具有複數個垂直配置之水平槽，每一個垂直配置之水平槽係固持一晶圓，該校直底座具有一本體，以及該本體係以可移除之方式插入至該等水平槽之中；以及至少一電子全陣列數位影像感測器，設置於該校直底座之上，其中，該電子全陣列數位影像感測器具有用於擷取及顯示位在該定位板上之該校直指標之一影像於一影像顯示監視器上之電路；其中，位在相對於該校直底座之一水平面中之該定位板之位置與方位係藉由使用位在該定位板上之該校直指標來被決定。
根據上述之實施例，位在該定位板上之該校直指標之一影像係被顯示於該影像顯示監視器之上，並且係以由該校直裝置所產生之一參考標記被疊置，對應於在該水平面中之該校直指標相對於該校直底座之一所需的位置與方位。
根據上述之實施例，該校直指標具有至少兩參考線，以及該等參考線係以一90度之角度相交而形成一十字柱。
根據上述之實施例，該參考標記具有一十字形的形狀，以及該十字柱與該十字形的形狀係疊置於該影像顯示監視器之上，用以比較分別的相對位置。
根據上述之實施例，該電子全陣列數位影像感測器係沿著由該校直底座所定義之一中心線被設置，以及該中心線係與該晶圓運載器之一中心線重合。
根據上述之實施例，當該定位板被插入至位於該機器進給手臂上之該晶圓運載器之中時，該定位板係位於該校直底座之下。
根據上述之實施例，該水平面係由聯結於該校直 底座之一X軸及一Y軸所定義。
根據上述之實施例，該電子全陣列數位影像感測器係為一電荷耦合裝置攝影機。
根據上述之實施例，該校直底座具有兩間隔之半球，以及該電子全陣列數位影像感測器係設置於該等開口之間。
根據上述之實施例，更包括至少一距離偵測裝置，係設置於該校直底座之上，其中，當該定位板被設置於該晶圓運載器之中時，該距離偵測裝置係量測從該校直底座至該定位板之一垂直距離。
根據上述之實施例，該距離偵測裝置係為一超音波收發機、一雷射測距儀或一紅外線距離感測器。
根據上述之實施例，更包括一活塞深度計組件，係固定於該晶圓運載器之中，其中，該活塞深度計組件包括至少一活塞深度計，該活塞深度計係附著於從一活塞機構所懸吊之一固定環，該活塞機構係用以升起與降低該固定環，該至少一活塞深度計具有一可縮回之活塞，以及該活塞係量測從該固定環至該定位板之一垂直距離。
根據上述之實施例，更包括一第二電子全陣列數位影像感測器，係設置於該校直底座之上，其中，該電子全陣列數位影像感測器具有用於擷取及顯示位在該定位板上之該校直指標之一影像於一影像顯示監視器上之電路。
本發明之另一實施例提供一種用於調整聯結於一晶圓處理機器人之一進給手臂之校直及位置之系統，包括一定 位板，係以可分離之方式固定於一鉸接之機器進給手臂，其中，該定位板具有一圖形式之校直指標，係用以判定該進給手臂相對於面對該定位板之一晶圓運載器之相對位置與方位；一校直裝置，具有定位於該晶圓運載器中之一校直底座，其中，該晶圓運載器具有複數個垂直配置之水平槽，每一個垂直配置之水平槽係固持一晶圓，該校直底座具有一平坦之本體，以及該平坦之本體係以可移除之方式插入至該等水平槽之中；至少一第一電子全陣列數位影像感測器，設置於該校直底座之上，其中，該第一電子全陣列數位影像感測器具有用於擷取及顯示位在該定位板上之該校直指標之一影像於一影像顯示監視器上之電路；其中，位在相對於該校直底座之一水平面中之該定位板之位置與方位係藉由使用位在該定位板上之該校直指標來被決定，以及當該定位板被設置於該晶圓運載器之中時，至少一距離偵測裝置係量測從該校直底座至該定位板之一垂直距離。
根據上述之實施例，位在該定位板上之該校直指標之一影像係被顯示於該影像顯示監視器之上，並且係以由該校直裝置所產生之一參考標記被疊置，對應於在該水平面中之該校直指標相對於該校直底座之一所需的位置與方位。
根據上述之實施例，該校直指標具有至少兩參考線，該等參考線係以一90度之角度相交而形成一十字柱，該參考標記具有一十字形的形狀，以及該十字柱與該十字形的形狀係疊置於該影像顯示監視器之上，用以比較分別的相對位置。
根據上述之實施例，該校直底座係可固定於該機 器進給手臂之上以及可插入至一半導體器具之一處理室之中，用以執行校直與距離量測。
本發明之再一實施例提供一種用於調整聯結於一晶圓處理機器人之一進給手臂之校直及位置之方法，包括：置放一校直裝置於一晶圓運載器之中，其中，該晶圓運載器具有複數個垂直配置之水平槽用以固持一晶圓，該校直裝置具有一底座用以可移除地插入至該等水平槽之中，至少一第一電子全陣列數位影像感測器係設置於該底座之上，以及該電子全陣列數位影像感測器具有用於擷取及顯示一物體之一影像於一影像顯示監視器上之電路；固定一定位板於一晶圓處理機器人之一進給手臂之上，其中，該定位板具有一圖形式之校直指標，係用以判定該進給手臂相對於面對該定位板之該晶圓運載器之相對位置與方位；轉移具有該定位板之該進給手臂至該晶圓運載器之中；顯示在該定位板上之該校直指標之一影像於該影像顯示監視器之上；以及比較該校直指標之該影像與疊置於該影像顯示監視器上之一參考標記，其中，該影像顯示監視器係對應於在一水平面中之該校直指標之一所需的位置與校直。
根據上述之實施例，倘若該校直指標及該參考標記在校直與位置上不相配，則一進一步之步驟係被執行包括：藉由移動該機器進給手臂來調整該校直指標之校直與位置，直到一相配被達成為止。
根據上述之實施例，更包括一步驟：以設置於該校直裝置之該底座上或鄰近於該校直裝置之該底座之一距離偵測裝置量測從該校直底座至該定位板之一垂直距離。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。
10‧‧‧晶圓運載器
11‧‧‧前開口
12‧‧‧底座
13‧‧‧內凹洞
14‧‧‧殼體
16‧‧‧水平槽
100‧‧‧校直裝置
101‧‧‧中央橋部
102‧‧‧校直底座
104‧‧‧裁切部分
106‧‧‧前端
108‧‧‧後端
110‧‧‧側邊
130‧‧‧電子全陣列數位影像感測器
134‧‧‧孔隙
142‧‧‧影像顯示監視器
142a、142b‧‧‧監視器
144‧‧‧訊號輸出線
150、170‧‧‧距離偵測裝置
152‧‧‧透孔
170‧‧‧定位板
172‧‧‧校直指標
174、176‧‧‧參考直線
178‧‧‧十字柱
180‧‧‧參考標記
182‧‧‧透明標誌基底
190‧‧‧電源供應器
192‧‧‧活塞深度計
194‧‧‧活塞
196‧‧‧本體
200‧‧‧機器人進給手臂
202‧‧‧晶圓處理機器人
220‧‧‧移動固定環
222‧‧‧活塞機構
224‧‧‧支撐框架
226‧‧‧透孔
230‧‧‧器具室底座
232‧‧‧金屬量測板
234‧‧‧晶圓銷
A、B‧‧‧螢幕
C‧‧‧參考中心
CL‧‧‧軸向中心線
Cr‧‧‧參考中心
Dz‧‧‧垂直距離
第1圖係顯示根據本發明之一校直裝置之一示範實施例之立體示意圖；第2圖係顯示校直裝置之立體示意圖；第3圖係顯示一校直裝置之一替代實施例之立體示意圖；第4圖係顯示校直裝置之底部立體示意圖，其包括校直裝置之一部分之一特寫細節；第5圖係顯示根據本發明之對於一機器進給手臂之一校直與定位系統之側視示意圖；第6圖係顯示定位於晶圓運載器中之一校直裝置之立體示意圖，其中，影像顯示監視器係結合於定位系統；第7圖係顯示具有校直裝置之一晶圓運載器之立體示意圖，以及一晶圓處理機器人具有進給手臂可插入至晶圓運載器之中；第8圖係顯示具有固定於進給手臂上之校直指標之一定位板之立體示意圖；第9圖係一立體示意圖顯示機器進給手臂與定位板定位於晶圓運載器之中用於校直、定位分析與調整；第10圖係顯示來自於一影像顯示監視器之一第一截圖，顯示一參考標記疊置於在定位板上之校直指標之一影像之上，係由數位影像感測器所擷取，具有校直指標被顯示離開校直以及 以參考標記定位；第11圖係顯示來自於一影像顯示監視器之一第二截圖，顯示一參考標記疊置於在定位板上之校直指標之一影像之上，係由數位影像感測器所擷取，具有校直指標被顯示適當地定位以及校直於參考標記；第12圖係一流程圖顯示用於調整聯結於一晶圓處理機器人之一進給手臂之校直與位置之一第一示範方法，利用第1圖至第9圖之一校直裝置；第13圖係一流程圖顯示用於調整聯結於一晶圓處理機器人之一進給手臂之校直與位置之一第二示範方法，利用第1圖至第9圖之一校直裝置；第14圖係顯示根據本發明之具有一校直裝置及一垂直可移動活塞深度計組件之一第二示範實施例之一晶圓運載器之立體示意圖；第15圖係一部分放大立體示意圖顯示包括活塞深度計之細部元件；第16圖係顯示根據第14圖及第15圖之活塞深度計之前視示意圖；第17圖係晶圓運載器之部分立體示意圖顯示活塞深度計組件於一第一升起位置處；第18圖係晶圓運載器之部分立體示意圖顯示活塞深度計組件於一第二降低位置處；第19圖係一流程圖顯示用於調整聯結於一晶圓處理機器人之一進給手臂之校直與位置之一第一示範方法，利用第14圖 至第18圖之一校直裝置與活塞深度計組件；第20圖係一流程圖顯示用於調整聯結於一晶圓處理機器人之一進給手臂之校直與位置之一第二示範方法，利用第14圖至第18圖之一校直裝置與活塞深度計組件；第21圖係顯示根據本發明之一校直與定位系統之側視示意圖，對於被使用去存取一半導體器具處理室之一機器進給手臂；以及第22圖至第25圖係顯示根據第21圖之處理室單元及校直/定位系統之立體示意圖，顯示用於檢驗機器進給手臂之校直與位置之連續方法步驟。
茲配合圖式說明本發明之較佳實施例。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。
用於檢驗及調整聯結於一晶圓處理機器人之一進給手臂之校直及位置之一系統是在此被揭露。在一實施例之中，此系統可運作去檢驗位於至少一平面(例如，水平面)中之進給手臂的位置以及相對於一參考座標系統之進給手臂的垂直位置。此系統是可應用及可適合於結合進給手臂位置之使用以及對於一晶圓運載器或一半導體處理器具室之方位調整，如同以下進一步所詳述。
第1圖係顯示以一FOUP形式所呈現之一晶圓運載器10，晶圓運載器10具有一底部平面底座12、附著於底座12之一垂直升起殼體14(如虛線所示)及一前開口11。殼體14具有側壁、上部及後部，以形成一內凹洞13。在一些實施例之中，殼體14之側壁、上部及後部可以是封閉的。前開口11可以功能性地以鉸鏈門、密封墊及其他配件(未顯示)被打開及關閉，其乃是普遍地被提供用於FOUP，以允許內凹洞13被保持為一受控制的環境，用以防止晶圓之污染。晶圓運載器(例如，FOUP)乃是商業上可從各種公司獲得的。
仍請參閱第1圖，晶圓運載器10具有設置於內凹洞13中之複數個垂直配置之水平架或水平槽16，用於以可移除之方式固持複數個晶圓。水平槽16是由複數個垂直隔開之水平表面所界定，其可以是設置於晶圓運載器10之殼體14中之一分別的晶圓支撐結構框架的一部分。每一個水平槽16係支撐一個別晶圓之至少一部分，以防止晶圓之扭曲或損壞。在一實施例之中，如第1圖所示，水平槽16只支撐在每一個晶圓之相對側上之一周緣部分，以降低成型於晶圓上之IC裝置的接觸，當晶圓被插入至水平槽16之中或從水平槽16中被移出時。水平槽16之任何適當的結構及/或配置可以被使用。
晶圓運載器10及包括水平槽16之相關的配件可以由任何適當的材料所構成。塑膠(例如，透明或不透明聚碳酸酯)是普遍地被使用於製造FOUP殼體、底座以及晶圓槽框架。
如第1圖所示，一任意及非限定參考座標系統可以被界定相對於晶圓運載器10(以及如後所詳述之一校直底座 102)，用以建立在一半導體處理器具晶圓處理機器進給手臂與水平槽16之間的相對空間位置及方位。如第1圖所示，座標系統包括一X軸、一Y軸及一Z軸。一角度θ係定義相對於X軸與Y軸之一角位置或方位。X軸係定義在晶圓運載器10內之一水平前到後或深度位置。Y軸係定義在晶圓運載器10內之一水平側向位置。Z軸係定義在晶圓運載器10內之一垂直高度位置。此參考座標系統可以被使用結合根據本發明之定位系統及校直裝置，用於在初始設定過程中之晶圓處理機器人之預先調整，如在此進一步所述。
請參閱第1圖及第2圖，用於調整聯結於一半導體器具之晶圓處理機器人202(顯示於第10圖之中)之一進給手臂200之校直或方位與位置之系統包括一校直裝置100，校直裝置100是用於在初使設備設定過程中預先調整進給手臂之移動。校直裝置100包括用於可移除及暫時插入至晶圓運載器10之晶圓水平槽16中之一校直底座102，此校直底座102乃是類似於一晶圓(參見在第1圖中之方向箭頭)。校直底座102具有一軸向中心線CL，其乃是同心校直及重合於晶圓運載器10之Y軸及中心線。此可確保校直底座102與晶圓運載器10之中心線配合去促進機器手臂之校直，如在此進一步所述。
仍請參閱第1圖及第2圖，校直底座102包括有一平坦之本體，此本體具有一前端106、一後端108及相對之側邊110。前端106可以是圓形的而類似一晶圓，以補足向內彎曲形狀之晶圓水平槽16，如第1圖所示。校直底座102之各種實施例更包括一或多個開放區域或裁切部分104。在顯示於第1圖及第 2圖中之實施例之中，半球形以及隔開之兩個裁切部分104是被提供形成一中央橋部101，其可以被使用於固定校直裝置，如在此進一步所述。中央橋部101具有縱向校直於晶圓運載器10之Y-軸以及校直底座102之中心線之一長度，並且中央橋部101具有足夠去固定校直裝置之一側寬度(沿著X-軸被量測)。
兩個半球形之裁切部分104形成了兩個半部(參見第2圖)，其界定了對於校直底座102之一參考中心C(參見第4圖)。參考中心C在空間關係與位置中是與圓形晶圓之幾何中心重合，當出現與完全位於FOUP水平槽16之中時，以促進機器進給手臂之精確的預先校直，以晶圓之被預期位置，在半導體處理器具及機器人之正常運作過程中。X-Y-Z參考座標系統可以被疊置至校直底座102之上，以在校直底座102之一參考中心C處之原點，為了參考方便。值得注意的是，參考中心C不是必然為校直底座102之物質或幾何中心，而是一參考中心或原點對於實施校直與定位調整於機器人202之進給手臂200。
校直裝置100更包括至少一電子全陣列數位影像感測器130以及在一些實施例中之至少一距離偵測裝置150，如第2圖及第3圖所示。這些圖顯示了在校直裝置100上之電子全陣列數位影像感測器130與距離偵測裝置150之兩種可能的配置與結構。如圖所示，一或多個電子全陣列數位影像感測器130與距離偵測裝置150是被固定於校直底座102之上。
電子全陣列數位影像感測器130在一些實施例之中是一奇特的全陣列影像擷取感測器，例如，一電荷耦合裝置(CCD)或互補金屬氧化半導體(CMOS)攝影機，其可運作去透過 聯結於數位影像感測器之一光學鏡片而電子擷取一物體之一數位視覺影像。電子全陣列數位影像感測器130可進一步運作去傳送含有即時被捕捉影像之一訊號至在一影像顯示裝置上之一圖形顯示螢幕上，例如，一影像顯示監視器142(參見第6圖)，其在一些實施例之中可以是一LCD或LED監視器。在一些實施例之中，電子全陣列數位影像感測器130是一CCD攝影機。
請參閱第2圖至第5圖，在具有一單一之電子全陣列數位影像感測器130的實施例之中，電子全陣列數位影像感測器130是被固定於校直底座102之中心C處，並且其包括有用於擷取一影像之一光學鏡頭(全部圖式中皆未標示)。在一些實施例之中，電子全陣列數位影像感測器130是被固定於底座之中央橋部101之上。光學鏡頭可以具有一固定或自動調整與可變焦距，以捕捉擷取一尖銳影像。光學鏡頭是被精確地定位於校直底座102之中心C處以及同心校直於校直底座102之中心C，並且光學鏡頭是透過位於電子全陣列數位影像感測器130下之成型於校直底座102(參見第4圖及第5圖)中之一軸向校直之孔隙134朝向一向下指標，以捕捉擷取位於底座下之一影像。電子全陣列數位影像感測器130是被定位來使得感測器及特別是光學鏡頭軸向校直於Y-軸以及X-軸，因而置放鏡頭於Y-軸與X-軸之相交處。
在具有一第二電子全陣列數位影像感測器130的實施例之中，額外的數位影像感測器是被固定及定位於靠近底座之前端106的校直底座102之上，如第2圖及第3圖所示。在一些實施例之中，第二電子全陣列數位影像感測器130是被固定 於底座之中央橋部101之上。第二電子全陣列數位影像感測器130可以是類似於固定在校直底座102之中心C處之第一電子全陣列數位影像感測器130，並且第二電子全陣列數位影像感測器130包括有方位及定位相同之一光學鏡頭。一孔隙134是類似地成型於位在第二電子全陣列數位影像感測器130之下以及軸向校直於光學鏡頭的校直底座102之中，以捕捉擷取位於底座下之一影像。在一實施例之中，第二電子全陣列數位影像感測器130是被定位來使得感測器及特別是光學鏡頭軸向校直於Y-軸；然而，光學鏡頭是隔開於X-軸以及不是校直於X-軸。如上所述，第二電子全陣列數位影像感測器130是以沿著Y-軸之一距離間隔於第一電子全陣列數位影像感測器130。
電子全陣列數位影像感測器130可運作去即時擷取及顯示一連續運行影像，其乃是類似於監視或檢查攝影機之運作。
請參閱第1圖至第4圖，固定於校直底座102上之距離偵測裝置150可以量測從裝置至一物體之距離。能夠被固定於校直底座102上之任何形式之商業可得的距離偵測裝置可以被使用包括電子非接觸及物理接觸形式距離偵測裝置。在一實施例之中，用於距離偵測裝置150之一適當之非接觸裝置係為一超音波收發機或感測器，其乃是熟習本技術領域之人所周知的。這些單元能運作去產生及傳送高頻率聲波於一標的物體處，並且評估由標的物體所反射及由感測器所接收回之回響。此感測器可以計算在送出訊號與接收回響之間的時間間隔，以決定至標的物體之一距離。
另一種適當之非接觸距離偵測裝置150係為一雷射測距儀，其可產生一窄脈衝雷射束，而此窄脈衝雷射束可撞擊一標的物體以及量測雷射束被反射回裝置之時間。再一種可以被使用之適當之非接觸距離偵測裝置150係為一紅外線距離感測器，其乃是熟習本技術領域之人所周知的。
上述之電子非接觸式之距離偵測裝置150可以被固定於在校直底座102上之任何適當位置處，其可量測沿著Z-軸從裝置至位於校直底座下之一點之一垂直距離，如在此進一步所述。第2圖及第3圖係顯示對於距離偵測裝置之兩個可能的固定配置。在第2圖之中，每一個距離偵測裝置150是鄰接於兩個半球形之裁切部分104，如此一來，每一個裝置之一部分是懸於裁切開口之上。此賦予距離偵測裝置150一非阻擋的視野於校直底座102之下用於距離測量。在第3圖之中，每一個距離偵測裝置150是位於及固定於校直底座102之一實心區域上，相對於一開放區域，例如，裁切部分104。在此固定方案之中，一透孔152是被提供於位在裝置下之每一個距離偵測裝置150，以提供一非阻擋的視野於校直底座102之下。任一個固定方案或顯示於第2圖及第3圖中之固定配置的一結合可以被採用。
適當之物理接觸式距離偵測裝置150包括有商業可得之活塞深度計192，而此活塞深度計192是被固定於校直底座102之上(參見第16圖)。活塞深度計192具有可變縮回的活塞194，其可量測從活塞深度計之一距離。當活塞接觸一物體以及轉換縮回量至被顯示之一量測距離時，活塞194是彈簧加載 的以及縮回至活塞之本體196之中。數位讀出或刻度盤式活塞計可以被使用。數位讀出式活塞計具有一板上電池操作電源供應器，用於被量測距離之操作與顯示。此種配置將被進一步敘述。
一適當之電源供應器190是被固定於校直底座102之上，如第3圖所示，用以對電子全陣列數位影像感測器130及距離偵測裝置150提供電力。在一些實施例之中，電源供應器190可以是電池運作的或經由連接於一適當之直流電壓源來提供電力。電線(未顯示)是沿著校直底座102被規劃至電子全陣列數位影像感測器130及距離偵測裝置150。
根據本發明之用於調整一半導體晶圓處理機器人進給手臂200之校直及位置之定位系統還包括一定位板170，如第5圖、第8圖、第10圖及第11圖所示。在所示之一實施例之中，定位板170是平坦的，並且具有一大致矩形的結構。定位板170是以可分離之方式固定於機器進給手臂200，用以執行預先運作之機器人空間校直調整，以適當地從晶圓運載器10設置、拿取及取代晶圓(參見第1圖)。定位板170可以是由任何適合於一校直參考裝置之材料所製成，包括無限制塑膠或足夠厚度之金屬，以抵抗扭曲及保持相對平坦。
為了協助適當校直機器進給手臂200，定位板170包括有視覺或圖形校直標記或指標172，用於判定機器進給手臂200相對於校直底座102及晶圓運載器10之晶圓水平槽16之相對位置及方位。校直指標172可以被標示、塗以顏色、壓印、塗敷、鑄模、蝕刻成型於參考定位板170之上。只要指標是可 看見的，所使用之方法並不重要。
在一實施例之中，如第10圖及第11圖所示，校直指標172包括線及/或其他圖形幾何形狀之結合，其可允許經由機器進給手臂200之定位板170相對於X-軸、Y-軸及角度θ方位之校直。在本實施例之中，校直指標172包括以一十字柱178形式呈現之至少一十字形的標記，此十字柱178是由兩條垂直方位參考直線174、176所產生(亦即，一條參考直線174係縱向沿著定位板170之長度，而另一條參考直線176係橫過定位板170之寬度)。在所示之實施例之中，參考直線174是被中間定位於定位板170之側邊之間。參考直線174、176彼此以一90度的角度相交於定位板170上之一參考中心Cr處。十字柱178是位於定位板170之上，如此一來，參考中心Cr是配合及重合於一晶圓之幾何中心的位置，當其在半導體處理器具之正常運作過程中被定位於機器進給手臂200之上時。如上所述，在機器人202之預先運作校直調整過程中，定位板170之校直指標172模仿及做為對於晶圓之一位置代用品。十字柱178之縱向及橫向定位參考線將會被使用去比較、判定及調整定位板170相對於由校直底座102所界定之X-軸與Y-軸參考座標系統之X與Y位置以及角度方位(角度θ)，如進一步於此被敘述。
在定位板170上之校直指標172是被使用結合電子全陣列數位影像感測器130，用以調整定位板170及機器進給手臂200之位置。如上所述，在一單一中央設置電子全陣列數位影像感測器130被提供於校直底座102上之實施例之中，由校直指標172所形成之前述十字柱178應該是位於定位板170之上， 以成為垂直校直於位在晶圓運載器10內之電子全陣列數位影像感測器130，如此一來，十字柱178是位於感測器鏡頭之視距之內。電子全陣列數位影像感測器130與十字柱178將會被使用去判定及做X-軸、Y-軸與角度θ調整至機器進給手臂200之位置。
在兩個隔開之電子全陣列數位影像感測器130被提供的實施例之中，如第2圖及第3圖所示，縱向參考直線174可以延伸朝向定位板170之前端(參見第10圖及第11圖)，如此一來，參考直線174之朝前部分是位於第二感測器鏡頭之視野之內。在本實施例之中，中央設置之電子全陣列數位影像感測器130將會被使用去判定及做X-軸與Y-軸調整至機器進給手臂200之位置。位於靠近校直底座102之前端106之電子全陣列數位影像感測器130將會被使用去判定及做角度θ調整至機器進給手臂200之角位置及方位。此種配置是有利的及更精確的，因為相對於Y-軸之參考直線174之側位置能藉由觀察沿著參考直線174之兩點(亦即，位於每一個電子全陣列數位影像感測器130處之一點)而更精確地被判定。
請參閱第4圖、第5圖、第10圖及第11圖，每一個電子全陣列數位影像感測器130具有一關聯的透明標誌基底182，透明標誌基底182包括有用於在機器進給手臂200之初始設定與調整過程中對於定位板170上之校直指標172之校直的一標的參考標記180。標的參考標記180是對應於在定位板170上之校直指標172之一所需校直及位置，於相對於校直底座之水平X-Y平面之中。參考標記180之一影像是被電子全陣列數位 影像感測器130所捕捉擷取，並且是鋪蓋於影像顯示監視器142之上(參見第5圖及第6圖)，用於比較亦由校直指標172所擷取之一影像。在替代的實施例之中，電子全陣列數位影像感測器130可以電子地產生及顯示一參考標記180於影像顯示監視器142之螢幕上，以一方式類似於一數位攝影機可以如何電子地產生一瞄準或看見之標記或線於其板上之顯示器上。
在一實施例之中，仍請參閱第4圖、第5圖、第10圖及第11圖，透明標誌基底182可以由玻璃或一適當的透明塑膠所製成。透明標誌基底182是被固定於在孔隙134下之校直底座102之一底部表面上，如此一來，參考標記180是透過孔隙134可由感測器鏡頭132看見。透明標誌基底182可以藉由包括黏著劑之適當方式被固定於校直底座102。
參考標記180可以被標示、塗以顏色、壓印、塗敷、鑲嵌、模鑄、蝕刻成型於參考透明標誌基底182之上。只要標記對於電子全陣列數位影像感測器130是可看見的，所使用之方法並不重要。在一實施例之中，參考標記180可以是位於靠近透明標誌基底182或位於透明標誌基底182之一底部表面上。透明標誌基底182可以具有任何適當的厚度與結構。在一實施例之中，透明標誌基底182可以是圓形的。包括矩形或多邊形之其他適當的結構可以被使用。
在一實施例之中，請參閱第4圖、第10圖及第11圖，參考標記180可以具有一開放十字形或交叉形狀，其是與位在定位板170上之校直指標172之十字柱178互補相配，其將是被定位於在晶圓運載器10內之校直底座102之下，在機器進 給手臂200之校直過程中。參考標記180代表著在晶圓運載器10之水平槽16中之一晶圓相對於X與Y軸之理想或所欲適當空間位置以及方位，以避免由機器進給手臂200所造成之晶圓損壞。參考標記180將因此被使用做為一基準，用於在初始機器人設定過程中校直在晶圓運載器10之水平槽16中之晶圓代用品定位板170之位置及方位。如進一步於此被敘述，此將被完成於一實施例之中，藉由以參考標記180比較位在定位板170上之十字柱178指標之位置及方位。
在第10圖及第11圖之中，在一些實施例之中，值得注意的是，較低的參考標記180將會出現在監視器142a之”A”螢幕之上，以及較高的參考標記180將會出現在監視器142b之”B”螢幕之上，如第6圖所示。為了方便說明起見，它們是一起被顯示於這些圖式之中。
用於調整聯結於一晶圓處理機器人之進給手臂之校直及位置之一種示範的方法現在將主要以第12圖之流程圖被敘述，其敘述了基本的方法步驟。目前要被敘述之方法利用了如第1圖至第5圖所示之一基礎的校直裝置100，但僅具有一單一的電子全陣列數位影像感測器130，此電子全陣列數位影像感測器130是被固定於校直底座102之上，位於底座之中心C處，位於X軸與Y軸之相交處。在本實施例之中，電子全陣列數位影像感測器130是一CCD攝影機。至少一或多個距離偵測裝置150是被固定於校直底座102上之適當位置處。
本方法開始於一初始定位或校直系統設定，藉由首先使校直底座102滑動至晶圓運載器10之其中一個水平槽16 之中，如第1圖所示。一訊號輸出線144是從電子全陣列數位影像感測器130連接至一影像顯示監視器，例如，第5圖及第6圖所示之監視器142a，其具有一顯示螢幕用來顯示由電子全陣列數位影像感測器所捕捉擷取之一影像(值得注意的是，一額外的監視器142a是被顯示，其將被使用結合後續顯示於第13圖之流程圖中之方法的敘述)。如第6圖所示之晶圓處理機器人校直系統現在是準備好去開始顯示於第12圖之流程圖中之校直過程。
請參閱第12圖，晶圓運載器10，其已經以如第6圖所示及敘述於上之被安裝之校直底座102及監視器142a被設定，接著是被置放於一半導體晶圓製造器具裝載埠(未顯示)之上於一正常的晶圓裝載/卸載位置處；此配置是由熟習本技術領域之人士所周知，而不再進一步敘述。此置放晶圓運載器10與校直裝置100於晶圓處理機器人202之進給手臂200之可達到範圍內，如第7圖所示。進給手臂200可延伸至晶圓運載器10之中以及從晶圓運載器10撤回，以前進及後退之方向沿著Y-軸，以置放及從水平槽16取回晶圓，樞接或側向轉動於一水平面相對於以及被X軸與Y軸界定，以及以一慣常方式沿著Z軸垂直向上或向下移動。晶圓轉移或處理機器人是商業上可從多個公司獲得，例如，Kawasaki Heavy Industries,Ltd.of Tokyo,Japan。
接下來，具有校直指標172之定位板170是暫時地與可移除地被置放或固定於進給手臂200之上，如第8圖所示。參考直線174(如第10圖及第11圖所示)是軸向校直於Y-軸。接著，定位板170然後是藉由將進給手臂200向前插入至晶圓運載 器10之中來被轉移至晶圓運載器10之其中一個水平槽16之中，如第9圖所示。定位板170是被插入至在晶圓運載器10中之校直底座102下的一空槽之中，如第5圖及第9圖所示。如上所述，定位板170是處於電子全陣列數位影像感測器130與距離偵測裝置150之視野之中，如第5圖所示。位於定位板170上之十字柱178是垂直校直於電子全陣列數位影像感測器130。至少一部分之定位板170是垂直校直於距離偵測裝置150，如此一來，距離可以從校直底座102至定位板170被量測，其作用如同對於一晶圓之一代用品，相對於在晶圓運載器10中之位置。
機器進給手臂200定位及校直過程現在是準備去進行用於對面對定位板170之晶圓運載器10中之進給手臂200之位置及校直做調整。
在電子全陣列數位影像感測器130被致動的情形下，定位板170及校直指標172之一即時視覺影像是被感測器所捕捉擷取，並且是被顯示於監視器142a之螢幕上(如第6圖所示)。在一實施例之中，一連續流動數位影像是被顯示。位於標誌基底182上之十字形的參考標記180亦是被顯示以及疊置於在監視器螢幕上之校直指標172之影像之上，如第10圖及第11圖所示。十字柱178及十字形的形狀因此是被疊印於監視器142a之顯示螢幕上，用於比較在校直機器進給手臂200中之它們的相對位置。十字形的參考標記180保持靜止於監視器142a之上，而十字柱178將似乎是可移動於螢幕上，對應於藉由進給手臂200之移動。
請繼續參閱第12圖，在監視器142a上之被顯示螢 幕影像是被分析(例如，藉由一操作者或技工)，用於以十字形的參考標記180比較校直指標172之十字柱178之X-軸、Y-軸及θ位置與校直，如第10圖之實施例所示。一決定然後是被執行去判定是否十字柱178相對於十字形的參考標記180之校直與位置是可接受的(一”可”的結論或回應)。需記住的是，定位板170代表一方法用於實際判定機器進給手臂200相對於晶圓運載器10之水平槽16中之一位置之可接受位置及校直，其可避免當一晶圓被插入至晶圓運載器10中或從晶圓運載器10退出時之損壞。
在第10圖之中，進給手臂之位置不是可接受的(一”不可”的結論或回應)於顯示於用來檢查X-軸、Y-軸及θ位置之第12圖中之決定方塊中。十字柱178之中心Cr不是位於十字形的參考標記180的中心，因而表示機器進給手臂200不是位於晶圓運載器10之水平槽16的中心。十字柱178位置亦看來好像非校直於X-軸與Y-軸。再者，十字柱178看來好像被扭轉以一角度於X-軸與Y-軸，其代表θ位置亦不是校直於機器進給手臂200。
為了矯正顯示於第10圖中之非校直，如第12圖所示之微調調整是被進行於機器人202，以調整及再校直進給手臂200之位置，直到X-軸、Y-軸及θ位置是可接受的，如第11圖所示。被顯示之進給手臂200現在是可接受的以及將不可能去損壞一晶圓，在相對於進給手臂之適當水平定位之插入至晶圓運載器10及從晶圓運載器10移除之運作過程中。
請繼續參閱第12圖之流程圖，機器進給手臂200相 對於Z-軸之適當垂直位置然後是被決定於所示之決定方塊中。在距離偵測裝置150被致動之情形下，垂直距離Dz是被量測於定位板170與校直底座102之間，如第5圖所示。被量測之距離是被附近地顯示於距離偵測裝置之上或被遙遠地顯示於一監視器(例如，監視器142a或另一個輸出顯示器)之上。被顯示之距離Dz是被比較於預定的基準或理想的Dz數值關聯於進給手臂200之一適當之Z-軸垂直部分，以避免晶圓損壞於插入至晶圓運載器10及從晶圓運載器10移除之運作過程中。
一決定然後是被執行(例如，藉由一操作者或技工)去判定是否定位板170之垂直Z-軸位置是可接受的(一”可”的結論或回應)。倘若可的話，則機器手臂定位及校直設定是完成的，以及半導體器具是準備好正常運作。倘若垂直Z-軸位置不是可接受的，顯示於第12圖中之微調調整是被執行於機器人202，以調整進給手臂200之垂直Z-軸位置，直到被量測之距離Dz是位於一可接受的預定範圍內為止。然後，設定程序已完成。
在顯示於第12圖中之上述設定過程中，值得注意的是，校直底座102是保持靜止於晶圓運載器10之中，以及調整是藉由使機器進給手臂200相對於晶圓運載器10移動而被進行。
如第5圖所示，一些機器進給手臂200可允許調整被進行對於相對Y-軸之扭轉的一角度，以確保進給手臂及其上之晶圓會是同水平的相對於X-Y水平面至最大可能程度，如此一來，晶圓會成直角地被插入至晶圓運載器10之水平槽16之中或從晶圓運載器10之水平槽16被移出。此可藉由提供至少兩個 隔開之數位距離偵測裝置150(參見第2圖及第3圖)來被達成，用於確保至定位板170於兩個不同點處之垂直距離Dz。在從每一個距離偵測裝置之被量測距離中的一差異將意味著機器進給手臂200(面對定位板170)是被扭轉以及不是同水平的。
如上所述，用於校直及調整機器進給手臂200之位置之方法能因此包括超過顯示於第12圖之流程圖步驟之額外步驟，以檢查進給手臂之水平，例如：(1)比較由每一個距離偵測裝置150所量測之沿著Z-軸之垂直距離Dz，以決定是否在被量測數值中之差異是位於偏差之一可接受範圍內；以及(2)微調進給手臂200相對於Y-軸之扭轉的角度，直到那些差異是可接受的，其代表進給手臂是位於水平之X-Y平面中。在此所述之任何的機器進給手臂200校直及定位程序能被修改去包括這些額外的水平確認及調整步驟。
很多的變異是可能的對於用於調整一半導體器具晶圓處理機器進給手臂之位置及校直之示範方法，如第12圖所示及如上所述。
在顯示於第13圖之流程圖的另一實施例之中，兩個隔開之電子全陣列數位影像感測器130是被提供於校直底座102之上，如第1圖至第3圖所示。每一個電子全陣列數位影像感測器130是沿著Y-軸被固定於校直底座102之上。此種配置可有利地提供較高的精確度於分析及調整機器進給手臂200(面對定位板170)之θ位置，因為在定位板170上沿著Y-軸延伸之參考直線174之兩個間隔部分是被比較於由電子全陣列數位影像感測器130所產生之兩個十字形的參考標記180，如第10圖及第 11圖所示。在第10圖之中，來自於最上部之十字形的參考標記180之參考直線174之偏差比起較低或更靠中心之十字形的參考標記180是更為顯著的與可看見的。
為了實現用於利用兩個電子全陣列數位影像感測器130調整一半導體器具晶圓處理機器進給手臂之校直及位置的方法，如第6圖所示之一第二監視器142b可以被加入。顯示於第10圖及第11圖之最上部之十字形的參考標記180將只被使用來確認位於定位板170上之參考直線174之θ位置(被顯示於第6圖及第13圖中之”B”螢幕上)。較低或更靠近中心之十字形的參考標記180將被使用來確認位於定位板170上之十字柱178之X與Y軸位置(被顯示於第6圖及第13圖中之”A”螢幕上)。如第13圖之流程圖所示，θ及X-Y比較與調整將會以兩個分別的步驟被執行，如流程圖所示。在第13圖中之方法的程序步驟本質上是與在第12圖中之方法的程序步驟相同，並且已在此被敘述，除了上述之差異以外。
替代數位距離偵測裝置150，第14圖至第18圖顯示一種用於調整一半導體器具晶圓進給手臂200之校直及位置之系統，其利用活塞深度計192執行垂直距離Dz量測。為了敘述方便起見，刻度盤式深度計192是被顯示；數位讀出式深度計亦可以被選擇性提供。
請參閱第14圖至第18圖，活塞深度計192是被固定於一分別的移動固定環220(探針環)之上，此移動固定環220是牢牢地附著至耦合於一活塞機構222之支撐框架224，此活塞機構222可以升起及降低固定環。活塞機構222可以是馬達驅動的 或氣體的。支撐框架224可以具有任何適當之結構，只要固定環220能相對於來自活塞機構222之X-Y水平面被懸吊於上以及以一實質水平的方式被支撐即可。為了允許可縮回之活塞194去讀取位於校直底座102下之定位板170以用於量測，一透孔226是被提供於位在每一個深度計下之校直底座102之中。
在顯示於第14圖至第18圖之實施例之中，三個深度計192是被提供；然而，一單一的深度計亦可以被使用於其他的實施例之中，用以提供超過一個距離偵測裝置150於其他的實施例之中，如同以上已討論的。簡言之，一第二或更多個深度計可允許定位板170之水平高度被評估與調整。
固定環220是被建構去允許環被降低至與校直底座102接觸，如第18圖所示。在一可能的實施例之中，固定環220是環形的，具有一中央開口，其可允許中央固定之電子全陣列數位影像感測器130通過固定環，當位於一完全被降低的位置處時(參見第18圖)。固定環220之其他適當的結構或形狀可以被使用包括各種直線的或多邊的形狀。固定環220可以是由任何適當之堅硬材料所製成，以抵抗變形或扭曲，進而提供一平坦水平參考表面用於進行深度量測(亦即，垂直距離Dz)。在一實施例之中，固定環220是由金屬(例如，無限制不鏽鋼)所製成。在一些實施例之中，支撐框架224可以類似地由金屬(例如，不鏽鋼)所製成。
活塞機構222可運作去使固定環220與深度計192從一上暫留位置(參見第17圖)垂直移動至一下量測位置(參見第18圖)。在運作之中，為了在機器進給手臂200之校直與定位 過程中量測沿著Z-軸之垂直距離Dz(參見第5圖)，固定環220是被降低至靠近校直底座102之量測位置，其中，可縮回之活塞194係通過透孔226，並且係卡合定位板170之上表面，如第18圖所示。此卡合會壓低彈簧負載之活塞194一數量及一對應的深度或距離量測。相對於Y-軸之任何可偵測的扭轉，意味著機器進給手臂200(面對定位板170之量測)並非令人滿意地水平，然後能藉由微調進給手臂位置之調整被修正。
使用一或多個深度計192結合一單一數位電子全陣列數位影像感測器130對於X-軸、Y-軸及θ位置調整之上述校直過程之示範的基本方法步驟是被顯示於第19圖之流程圖之中。第20圖是示範的校直過程步驟之一類似的流程圖，但使用兩個數位電子全陣列數位影像感測器130對於X-軸、Y-軸及θ位置調整。關聯於數位電子全陣列數位影像感測器130之過程步驟是與已經敘述的內容相同，而不再贅述。
根據本發明之另一方面，非接觸電子距離偵測裝置170(例如，超音波、紅外線及雷射等)可以被使用結合初始調整替代晶圓運載器之一半導體器具處理室中之一機器進給手臂200之位置及校直。一示範的設定是顯示於第21圖之中，其利用具有至少一電子距離偵測裝置170以及選擇性地至少一數位電子全陣列數位影像感測器130之校直底座102。在典型的方式之中，器具室底座230包括有三個垂直移動之晶圓銷234，此晶圓銷234係用以固持、升起及降低一晶圓。
請繼續參閱第21圖，一可移除之金屬量測板232是被提供，其可以是暫時地被定位及固定於晶圓銷234之上。在 一實施例之中，金屬量測板232是由不鏽鋼所製成。金屬量測板232係做為對於一晶圓之一代用品，以獲得精確的Z-軸垂直距離Dz或間隙量測。如上所述，在一實施例之中，金屬量測板232是盤狀或圓形的。
用於量測Z-軸間隙之一示範方法現在將被討論。值得注意的是，器具製造者通常具有由聯結於器具控制系統之之處理器所執行之方法及軟體，精確地設定機器進給手臂200之X-軸、Y-軸及θ位置。如上所述，此方法將被使用於Z-軸間隙量測。
請參閱第22圖，一器具室底座230以及具有一可移動之機器進給手臂200之機器人首先是被提供有晶圓銷234於從底座之上表面升起之一頂部位置處，其中，在製造或其他處理過程中，一晶圓正常地是位於底座之上。當一晶圓是初使地被裝載至室中時，銷將會是位於相同之位置處。
接著，金屬量測板232是暫時地與可移除地被置放於晶圓銷234之上，以及晶圓銷234然後是被降低至齊平於器具室底座230之上表面之一底部位置處，如第23圖所示。具有至少一電子距離偵測裝置150之校直底座102是暫時地被固定於機器進給手臂200之上，如第24圖所示，於此時或在將金屬量測板232固定於器具室底座230之上前。具有校直底座102之進給手臂200是被插入至半導體器具之處理室之中，並且是被定位於器具室底座230及金屬量測板232之上。在本實施例之中，校直底座102是被建構去配合晶圓之尺寸，因為校直底座102是被固定於機器進給手臂之上，而非於晶圓運載器之水平槽之 中。如上所述，校直底座102具有一盤狀或圓形的形狀，如第24圖所示。
接著，金屬量測板232是藉由升起晶圓銷234而被抬起至一量測位置處，如第25圖所示。在此位置處，金屬量測板232大約是位於相同之高度處，因為晶圓將是被晶圓銷234所固持，在初始的晶圓裝載至半導體器具處理室中之過程中。距離偵測裝置150然後是被致動，以及Z-軸間隙量測(亦即，如第21圖所示之垂直距離Dz)是被獲得於校直底座102與金屬量測板232之間。任何所需之Y-軸傾斜/水平與間隙調整是以先前所述之相同方式被執行於機器進給手臂200，以達成一水平進給手臂及令人滿意之間隙。
雖然本發明已以較佳實施例揭露於上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
14‧‧‧殼體
16‧‧‧水平槽
102‧‧‧校直底座
130‧‧‧電子全陣列數位影像感測器
142‧‧‧影像顯示監視器
142a、142b‧‧‧監視器
144‧‧‧訊號輸出線
150‧‧‧距離偵測裝置
180‧‧‧參考標記
A、B‧‧‧螢幕

Claims (7)

  1. 一種用於調整聯結於一晶圓處理機器人之一進給手臂之校直及位置之系統，包括：一定位板，係以可分離之方式固定於一鉸接之機器進給手臂，其中，該定位板具有一圖形式之校直指標，係用以檢驗該進給手臂相對於面對該定位板之一晶圓運載器之相對位置與方位；一校直裝置，具有定位於該晶圓運載器中之一校直底座，其中，該晶圓運載器具有複數個垂直配置之水平槽，每一個垂直配置之水平槽係固持一晶圓，該校直底座具有一本體，以及該本體係以可移除之方式插入至該等水平槽之中；以及至少一電子全陣列數位影像感測器，設置於該校直底座之上，其中，該電子全陣列數位影像感測器具有用於擷取及顯示位在該定位板上之該校直指標之一影像於一影像顯示監視器上之電路；其中，位在相對於該校直底座之一水平面中之該定位板之位置與方位係藉由使用位在該定位板上之該校直指標來被決定；其中，位在該定位板上之該校直指標之一影像係被顯示於該影像顯示監視器之上，並且係以由該校直裝置所產生之一參考標記被疊置，對應於在該水平面中之該校直指標相對於該校直底座之一所需的位置與方位，該校直指標具有至少兩參考線，以及該等參考線係以一90度之角度相交而 形成一十字柱，該參考標記具有一十字形的形狀，以及該十字柱與該十字形的形狀係疊置於該影像顯示監視器之上，用以比較分別的相對位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用於調整聯結於一晶圓處理機器人之一進給手臂之校直及位置之系統，其中，該電子全陣列數位影像感測器係沿著由該校直底座所定義之一中心線被設置，以及該中心線係與該晶圓運載器之一中心線重合。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之用於調整聯結於一晶圓處理機器人之一進給手臂之校直及位置之系統，更包括至少一距離偵測裝置，係設置於該校直底座之上，其中，當該定位板被設置於該晶圓運載器之中時，該距離偵測裝置係量測從該校直底座至該定位板之一垂直距離。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之用於調整聯結於一晶圓處理機器人之一進給手臂之校直及位置之系統，更包括一活塞深度計組件，係固定於該晶圓運載器之中，其中，該活塞深度計組件包括至少一活塞深度計，該活塞深度計係附著於從一活塞機構所懸吊之一固定環，該活塞機構係用以升起與降低該固定環，該至少一活塞深度計具有一可縮回之活塞，以及該活塞係量測從該固定環至該定位板之一垂直距離。
  5. 一種用於調整聯結於一晶圓處理機器人之一進給手臂之校直及位置之系統，包括：一定位板，係以可分離之方式固定於一鉸接之機器進給手 臂，其中，該定位板具有一圖形式之校直指標，係用以判定該進給手臂相對於面對該定位板之一晶圓運載器之相對位置與方位；一校直裝置，具有定位於該晶圓運載器中之一校直底座，其中，該晶圓運載器具有複數個垂直配置之水平槽，每一個垂直配置之水平槽係固持一晶圓，該校直底座具有一平坦之本體，以及該平坦之本體係以可移除之方式插入至該等水平槽之中；以及至少一第一電子全陣列數位影像感測器，設置於該校直底座之上，其中，該第一電子全陣列數位影像感測器具有用於擷取及顯示位在該定位板上之該校直指標之一影像於一影像顯示監視器上之電路；其中，位在相對於該校直底座之一水平面中之該定位板之位置與方位係藉由使用位在該定位板上之該校直指標來被決定，以及當該定位板被設置於該晶圓運載器之中時，至少一距離偵測裝置係量測從該校直底座至該定位板之一垂直距離；其中，位在該定位板上之該校直指標之一影像係被顯示於該影像顯示監視器之上，並且係以由該校直裝置所產生之一參考標記被疊置，對應於在該水平面中之該校直指標相對於該校直底座之一所需的位置與方位，該校直指標具有至少兩參考線，該等參考線係以一90度之角度相交而形成一十字柱，該參考標記具有一十字形的形狀，以及該十字柱與該十字形的形狀係疊置於該影像顯示監視器之上，用 以比較分別的相對位置。
  6. 一種用於調整聯結於一晶圓處理機器人之一進給手臂之校直及位置之方法，包括：置放一校直裝置於一晶圓運載器之中，其中，該晶圓運載器具有複數個垂直配置之水平槽用以固持一晶圓，該校直裝置具有一底座用以可移除地插入至該等水平槽之中，至少一第一電子全陣列數位影像感測器係設置於該底座之上，以及該電子全陣列數位影像感測器具有用於擷取及顯示一物體之一影像於一影像顯示監視器上之電路；固定一定位板於一晶圓處理機器人之一進給手臂之上，其中，該定位板具有一圖形式之校直指標，係用以判定該進給手臂相對於面對該定位板之該晶圓運載器之相對位置與方位；轉移具有該定位板之該進給手臂至該晶圓運載器之中；顯示在該定位板上之該校直指標之一影像於該影像顯示監視器之上；以及比較該校直指標之該影像與疊置於該影像顯示監視器上之一參考標記，其中，該影像顯示監視器係對應於在一水平面中之該校直指標之一所需的位置與校直，其中該校直指標具有至少兩參考線，該等參考線係以一90度之角度相交而形成一十字柱，該參考標記具有一十字形的形狀。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之用於調整聯結於一晶圓處理機器人之一進給手臂之校直及位置之方法，更包括一步驟：以設置於該校直裝置之該底座上或鄰近於該校直裝置之該 底座之一距離偵測裝置量測從該校直底座至該定位板之一垂直距離。
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150200514A1 (en) * 2014-01-13 2015-07-16 United Microelectronics Corp. Method for calibrating a plurality of pincettes of a wafer conveyer
US10691097B2 (en) * 2014-05-09 2020-06-23 The Boeing Company Path repeatable machining for full sized determinant assembly
CN105428291B (zh) * 2014-06-18 2019-06-28 上海华力微电子有限公司 一种晶圆横向水平对准的方法
US9731392B2 (en) * 2014-08-05 2017-08-15 Ati Industrial Automation, Inc. Robotic tool changer alignment modules
JP6576042B2 (ja) * 2015-01-14 2019-09-18 キヤノン株式会社 表示制御装置及びその方法、プログラム
EP3045989B1 (en) * 2015-01-16 2019-08-07 Comau S.p.A. Riveting apparatus
JP6710946B2 (ja) * 2015-12-01 2020-06-17 セイコーエプソン株式会社 制御装置、ロボットおよびロボットシステム
WO2017133755A1 (en) * 2016-02-02 2017-08-10 Abb Schweiz Ag A method and a system for aligning a tool during programming of an industrial robot
US10014203B2 (en) * 2016-02-12 2018-07-03 Asm Technology Singapore Pte Ltd Pick and place device comprising pick arm correction module
TWI617995B (zh) * 2016-11-04 2018-03-11 廣明光電股份有限公司 機器人視覺定位的驗證方法
GB2555654B (en) * 2016-11-08 2021-10-06 Cmr Surgical Ltd Attachment structure for securing a robot arm to a support structure
KR101987895B1 (ko) * 2017-02-02 2019-06-12 주식회사 투윈테크 반도체 또는 디스플레이 시스템 분야에서 사용되는 이송 위치 측정용 테스트 더미 및 상기 이송 위치 측정용 테스트 더미를 이용한 정밀 이송 측정 방법
US10829866B2 (en) * 2017-04-03 2020-11-10 Infineon Technologies Americas Corp. Wafer carrier and method
US10861723B2 (en) * 2017-08-08 2020-12-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. EFEM robot auto teaching methodology
US10741433B2 (en) * 2017-11-29 2020-08-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Systems and methods for wafer pod alignment
CN110239819B (zh) * 2018-03-09 2020-10-23 创意电子股份有限公司 晶圆载运装置
JP7103200B2 (ja) * 2018-12-18 2022-07-20 株式会社安川電機 搬送システム及び搬送制御方法
US11043437B2 (en) 2019-01-07 2021-06-22 Applied Materials, Inc. Transparent substrate with light blocking edge exclusion zone
EP3921123A4 (en) 2019-02-08 2022-10-26 Yaskawa America, Inc. THROUGH-BEAM MACHINE LEARNING
US11626305B2 (en) * 2019-06-25 2023-04-11 Applied Materials, Inc. Sensor-based correction of robot-held object
US11227778B2 (en) * 2019-08-12 2022-01-18 Nanya Technology Corporation Wafer cleaning apparatus and operation method of the same
US11524410B2 (en) 2020-06-12 2022-12-13 Hexagon Metrology, Inc. Robotic alignment method for workpiece measuring systems
US11676845B2 (en) * 2020-06-30 2023-06-13 Brooks Automation Us, Llc Automated teach apparatus for robotic systems and method therefor
CN112164670B (zh) * 2020-09-28 2023-09-26 珠海天成先进半导体科技有限公司 一种ccga器件的视觉对位植柱装置及方法
CN112731422A (zh) * 2020-12-25 2021-04-30 上海广川科技有限公司 一种进行晶圆定位检测的装置及方法
US20220351995A1 (en) * 2021-04-29 2022-11-03 Globalwafers Co., Ltd. Methods and systems of image based robot alignment
CN113555273B (zh) * 2021-07-08 2022-09-16 麦斯克电子材料股份有限公司 一种用于8英寸单工位硅片倒片机定位硅片正反面系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040202362A1 (en) * 2001-04-13 2004-10-14 Shinichi Ishikawa Wafer carrying robot teaching method and teaching plate

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5513948A (en) 1991-05-17 1996-05-07 Kensington Laboratories, Inc. Universal specimen prealigner
US5765444A (en) 1995-07-10 1998-06-16 Kensington Laboratories, Inc. Dual end effector, multiple link robot arm system with corner reacharound and extended reach capabilities
JP4257570B2 (ja) * 2002-07-17 2009-04-22 株式会社安川電機 搬送用ロボットのティーチング装置および搬送用ロボットのティーチング方法
JP4501103B2 (ja) * 2003-10-17 2010-07-14 株式会社安川電機 半導体ウェハ搬送ロボットのキャリブレーション方法およびそれを備えた半導体ウェハ搬送ロボット、ウェハ搬送装置
KR100772843B1 (ko) * 2006-02-13 2007-11-02 삼성전자주식회사 웨이퍼 얼라인 장치 및 방법
KR20090085576A (ko) * 2006-10-23 2009-08-07 싸이버옵틱스 쎄미콘덕터 인코퍼레이티드 기판 핸들링 로봇의 교정 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040202362A1 (en) * 2001-04-13 2004-10-14 Shinichi Ishikawa Wafer carrying robot teaching method and teaching plate

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Publication number Publication date
US9352466B2 (en) 2016-05-31
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