TWI835911B - 用於晶圓搬運的設備、方法、和非暫態電腦可讀媒體 - Google Patents

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布雷特 Ｍ 赫爾齊希
理查 Ｍ 布蘭克
班傑明 韋恩 穆林
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Abstract

用於決定與校正由晶圓搬運機器人所搬送的一堆疊之晶圓中的晶圓間 失準的系統與技術係加以探討。提供一種加強型自動晶圓置中系統，可用以決定與該堆疊之晶圓相關聯的一最小圓，其可接著用以決定該堆疊的晶圓是否符合各種製程要求及/或一置中校正是否可進行以將該等晶圓與一接收站坐標系較佳地對準。

Description

用於晶圓搬運的設備、方法、和非暫態電腦可讀媒體
本發明係關於晶圓搬運。
半導體處理機台通常使用晶圓搬運機器人以在半導體處理機台之中的站或設備之間移動圓形的晶圓(此等晶圓具有名義上圓形形狀，但可能在一或多個位置具有缺口或平邊以允許進行旋轉分度或決定旋轉位置)。有些晶圓搬運機器人配備有「刀」型末端執行器，類似一抹刀，其設計以將晶圓從下方舉起並加以支撐。由此等刀型末端執行器所支撐的晶圓係藉由摩擦力加以固持定位，且可藉由對晶圓施加充足的側向力(舉例來說，可能由於與另一物體碰撞或透過慣性效應而施加於晶圓)而相對於該末端執行器加以變位或移位。舉例來說，若末端執行器承受加速度導致將晶圓固持定位之摩擦力受到克服，則在晶圓與末端執行器之間可能有滑動。晶圓有時亦可能在末端執行器上錯置，導致初始的「滑動」效應，例如在晶圓未適當置中的情況下。
在此說明書中所述的申請標的的一或多個實施方式的細節係在隨附圖式及以下說明中加以描述。其他特徵、實施態樣、及優點由發明說明、圖式、及申請專利範圍將更為明白。
在一些實施方式中，一設備可加以提供，用於搬運具有一標稱直徑D1的一或更多片晶圓。該設備可包含：一晶圓搬運機器人，建構以當具有標稱直徑D1的該一或更多片晶圓置放於其上之時支撐具有標稱直徑D1的該一或更多片晶圓；一第一邊緣偵測系統；及一控制器，包含一或多個處理器及一或多個記憶體裝置。該一或多個處理器、該一或多個記憶體裝置、該晶圓搬運機器人、及該第一邊緣偵測系統可彼此操作性連接，且該一或多個記憶體裝置可儲存電腦可執行指令，用於控制該一或多個處理器以：(a)取得關於該晶圓搬運機器人的一第一參考點的資訊；(b)決定一第一組的一或更多片晶圓係由該晶圓搬運機器人加以支撐，該第一組的一或更多片晶圓當沿一垂直軸觀看時在一水平平面之中界定一廓影邊緣；(c)使該第一邊緣偵測系統取得指示相對於該第一參考點沿該第一組的一或更多片晶圓的該廓影邊緣的至少五個點的第一水平坐標之資訊；(d)針對該第一組的一或更多片晶圓，決定當沿一垂直軸觀看時與在(c)中決定的該至少五個點的該第一水平坐標外接的最小圓；(e)針對該第一組的一或更多片晶圓，藉由決定指示從針對該第一組的一或更多片晶圓的該最小圓的中心延伸至該第一參考點的一第一參考線段的長度與方向的資訊，決定一第一中心偏差；(f)決定基於該最小圓的直徑與D1之間的差異之該第一組的一或更多片晶圓的一第一滑動量；及(g)決定該第一組的一或更多片晶圓的該第一滑動量是否超過一第一閾值量。
在該設備的一些實施方式中，該第一邊緣偵測系統可包含三個第一貫穿光束光學感測器，且每一個第一貫穿光束光學感測器可：建構以當啟動時發射一對應的垂直定向光束，定位成使得當該等第一貫穿光束光學感測器啟動時在任何該等光束之間的最遠水平距離係小於D1，及建構以在該第一貫穿光束光學感測器啟動的情況下在所發射的光束與一物體的一邊緣相交時進行登記。
在該設備的一些實施方式中，該第一邊緣偵測系統可包含一機器視覺系統，且該機器視覺系統可建構以取得指示相對於該第一參考點之沿該第一組的一或更多片晶圓的該廓影邊緣的該至少五個點的該第一水平坐標的該資訊。
在該設備的一些實施方式中，該第一邊緣偵測系統包含選自由以下組成之群組的一或多個零件：一組的三或更多個直射式貫穿光束光學感測器、一組的三或更多個反射式貫穿光束光學感測器、一機器視覺量測系統、及一組的三或更多個電容感測器。
在該設備的一些實施方式中，該晶圓搬運機器人可包含具有N個刀片的一末端執行器，該第一組的一或更多片晶圓可包含N或更少片晶圓，各刀片可建構以支撐具有標稱直徑D1的該等晶圓其中一者，且N可大於1。
在該設備的一些實施方式中，該N個刀片可包含相對於彼此固定的一第一組的N-1個刀片；該第一組的N-1個刀片可建構以，相對於該第一組的N-1個刀片所附接的該晶圓搬運機器人的一部分，呈一單元而移動；且不在該第一組的N-1個刀片之中的該末端執行器的刀片可建構成獨立於該第一組的N-1個刀片而相對於該第一組的N-1個刀片所附接的該晶圓搬運機器人的該部分而為可移動的。
在一些此等實施方式中，N可等於5。
在該設備的一些實施方式中，該晶圓搬運機器人可包含具有僅一刀片的一末端執行器且該第一組的一或更多片晶圓可僅包含一片晶圓。
在該設備的一些實施方式中，該設備可更包含：一第一晶圓容器，包含用以承接該第一組的一或更多片晶圓的一或更多個第一晶圓支座。在此等實施方式中，該一或更多個第一晶圓支座可各自建構以對置放於其上且位在一界限區域包絡之內的一晶圓加以支撐，該界線區域包絡係與該第一晶圓容 器相關聯並具有一最小水平尺寸D2，其中D2係大於D1至少該第一閾值量。在該設備的一些此等實施方式中，該第一晶圓容器可更包含一第二邊緣偵測系統，建構以在該第二邊緣偵測系統啟動的情況下當一物體的一邊緣係與該第二邊緣偵測系統所監測的一個以上第二水平位置相交之時進行登記。
在該設備的一些實施方式中，該一或多個記憶體裝置可更儲存電腦可執行指令用於進一步控制該一或多個處理器以使該晶圓搬運機器人至少部分響應於決定該第一組的一或更多片晶圓的該第一滑動量係小於該第一閾值量而將在該第一組的一或更多片晶圓之中的至少一些晶圓置放進該第一晶圓容器。
在該設備的一些進一步實施方式中，該一或多個記憶體裝置可更儲存電腦可執行指令用於進一步控制該一或多個處理器以：基於指示針對該第一組的一或更多片晶圓的該第一參考線段的長度與定向之資訊，決定該第一組的一或多片晶圓的一第一晶圓偏移；及在該第一組的一或更多片晶圓係由該晶圓搬運機器人加以支撐的一或更多操作期間，使該晶圓搬運機器人運作以根據該第一晶圓偏移而將在該第一組的一或更多片晶圓之中的至少一些晶圓置放進該第一晶圓容器。
在該設備的一些實施方式中，該一或多個記憶體裝置可更儲存電腦可執行指令用於進一步控制該一或多個處理器以：使該晶圓搬運機器人至少部分響應於決定該第一組的一或更多片晶圓的該第一滑動量係大於該第一閾值量而將在該第一組的一或更多片晶圓之中的該等晶圓置放進一第二晶圓容器；及在之後且在一第二時間段期間，針對在該第一組的晶圓之中的各晶圓使該晶圓搬運機器人：從該第二晶圓容器取回該晶圓；在該晶圓係由該晶圓搬運機器人加以支撐之時，使該第一邊緣偵測系統取得指示相對於該第一參考點之沿該晶圓的廓影邊緣的至少三個第二水平坐標的資訊；使用該至少三個第二水平坐 標，決定相對於該第一參考點之該晶圓的一估計中心點；藉由決定指示從該晶圓的該估計中心點延伸至該第一參考點的一第二參考線段的長度與方向的資訊，決定一第二中心偏差；基於指示針對該晶圓的該第二參考線段的長度與定向的資訊，決定針對該晶圓的一第二晶圓偏移；及在該晶圓由該晶圓搬運機器人加以支撐的一或多個操作期間，使該晶圓搬運機器人運作以根據該第二晶圓偏移而將該晶圓置放進該第一晶圓容器。
在一些實施方式中，可提供一種方法，用於搬運具有一標稱直徑D1的一或更多片晶圓。該方法可包含：(a)使用一晶圓搬運機器人，擷取具有標稱直徑D1的一第一組的一或更多片晶圓，該晶圓搬運機器人係建構以當該第一組的一或更多片晶圓置放於其上之時支撐該第一組的一或更多片晶圓，該第一組的一或更多片晶圓當沿一垂直軸觀看時在一水平平面之中界定一廓影邊緣；(b)使用一第一邊緣偵測系統，取得關於該晶圓搬運機器人的一第一參考點的資訊；(c)使用該第一邊緣偵測系統，取得指示相對於該第一參考點沿該第一組的一或更多片晶圓的該廓影邊緣的至少五個點的第一水平坐標之資訊；(d)針對該第一組的一或更多片晶圓，決定當沿一垂直軸觀看時與在(c)中決定的該至少五個點的該第一水平坐標外接的最小圓；(e)針對該第一組的一或更多片晶圓，藉由決定指示從針對該第一組的一或更多片晶圓的該最小圓的中心延伸至該第一參考點的一第一參考線段的長度與方向的資訊，決定一第一中心偏差；(f)決定基於該最小圓的直徑與D1之間的差異之該第一組的一或更多片晶圓的一第一滑動量；及(g)決定該第一組的一或更多片晶圓的該第一滑動量是否超過一第一閾值量。
在該方法的一些實施方式中，該第一邊緣偵測系統可包含三個第一貫穿光束光學感測器，且每一個第一貫穿光束光學感測器可建構以當啟動時發射一對應的垂直定向光束，定位成使得當該等第一貫穿光束光學感測器啟動 時在任何該等光束之間的最遠水平距離係小於D1，及建構以在該第一貫穿光束光學感測器啟動的情況下在所發射的光束與一物體的一邊緣相交時進行登記。在此等實施方式中，(c)可藉由每次在該第一組的一或更多片晶圓的廓影邊緣與由該等第一貫穿光束光學感測器其中一者所發射的光束的其中之一相交時取得水平坐標而加以執行。
在該方法的一些實施方式中，該第一邊緣偵測系統可包含一機器視覺系統，其建構以取得指示相對於該第一參考點之沿該第一組的一或更多片晶圓的該廓影邊緣的該至少五個點的該等第一水平坐標的該資訊；且步驟(c)可藉由使用該機器視覺系統來取得該至少五個點的水平坐標而加以執行。
在該方法的一些實施方式中，該第一邊緣偵測系統可包含選自由以下組成之群組的一或多個零件：一組的三或更多個直射式貫穿光束光學感測器、一組的三或更多個反射式貫穿光束光學感測器、一機器視覺量測系統、及一組的三或更多個電容感測器。
在該方法的一些實施方式中，該晶圓搬運機器人可包含具有N個刀片的一末端執行器，該第一組的一或更多片晶圓可包含N或更少片晶圓，各刀片可建構以支撐具有標稱直徑D1的該等晶圓其中一者，且N可大於1。
在該方法的一些進一步實施方式中，該N個刀片可包含相對於彼此固定的一第一組的N-1個刀片；該第一組的N-1個刀片可建構以，相對於該第一組的N-1個刀片所附接的該晶圓搬運機器人的一部分，呈一單元而移動；且不在該第一組的N-1個刀片之中的該末端執行器的刀片可建構成獨立於該第一組的N-1個刀片而相對於該第一組的N-1個刀片所附接的該晶圓搬運機器人的該部分而為可移動的。在該方法的一些此等實施方式中，N可等於5。
在該方法的一些實施方式中，該晶圓搬運機器人可包含具有僅一刀片的一末端執行器且該第一組的一或更多片晶圓可僅包含一片晶圓。
在該方法的一些實施方式中，D1可小於D2至少該第一閾值量，D2可為與一第一晶圓容器相關聯的一界限區域包絡的最小水平尺寸，該第一晶圓容器包含建構以承接該第一組的一或更多片晶圓的一或更多個第一晶圓支座，且該一或更多個第一晶圓支座可各自建構以對置放於其上且位在該界限區域包絡之內的一晶圓加以支撐。
在一些此等實施方式中，該第一晶圓容器可更包含一第二邊緣偵測系統，建構以在該第二邊緣偵測系統啟動的情況下當一物體的一邊緣係與該第二邊緣偵測系統所監測的一個以上第二水平位置相交之時進行登記。
在該方法的一些實施方式中，該方法可更包含：在步驟(g)中，決定該第一組的一或更多片晶圓的該第一滑動量低於該第一閾值量；及(h)使該晶圓搬運機器人至少部分響應於決定該第一組的一或更多片晶圓的第一滑動量係低於該第一閾值量而將在該第一組的一或更多片晶圓之中的該等晶圓其中至少一些置放進該第一晶圓容器。在該方法的一些此等實施方式中，該方法可更包含(i)基於指示該第一組的一或更多片晶圓的該第一參考線段的長度與定向的資訊，決定該第一組的一或更多片晶圓的一第一晶圓偏移；及(j)在該第一組的一或更多片晶圓係由該晶圓搬運機器人加以支撐的一或更多操作期間，使該晶圓搬運機器人運作以根據該第一晶圓偏移而將在該第一組的一或更多片晶圓之中的至少一些晶圓置放進該第一晶圓容器。
在該方法的一些實施方式中，該方法可更包含：(h)使該晶圓搬運機器人至少部分響應於決定該第一組的一或更多片晶圓的第一滑動量係大於該第一閾值量而將在該第一組的一或更多片晶圓之中的該等晶圓置放進一第二晶圓容器；及(i)在步驟(h)之後且在一第二時間段期間，針對在該第一組的晶圓之中的各晶圓使該晶圓搬運機器人：從該第二晶圓容器取回該晶圓；在該晶圓係由該晶圓搬運機器人加以支撐之時，使該第一邊緣偵測系統取得指示 相對於該第一參考點之沿該晶圓的廓影邊緣的至少三個第二水平坐標的資訊；使用該至少三個第二水平坐標，決定相對於該第一參考點之該晶圓的一估計中心點；藉由決定指示從該晶圓的該估計中心點延伸至該第一參考點的一第二參考線段的長度與方向的資訊，決定一第二中心偏差；基於指示針對該晶圓的該第二參考線段的長度與定向的資訊，決定針對該晶圓的一第二晶圓偏移；及在該晶圓由該晶圓搬運機器人加以支撐的一或多個操作期間，使該晶圓搬運機器人運作以根據該第二晶圓偏移而將該晶圓置放進該第一晶圓容器。
在一些實施方式中，可提供一種非暫態電腦可讀媒體，儲存電腦可執行指令於其上用於控制一或更多個處理器以：(a)使用一晶圓搬運機器人，使具有標稱直徑D1的一第一組的一或更多片晶圓受到擷取，該晶圓搬運機器人係建構以當該第一組的一或更多片晶圓置放於其上之時支撐該第一組的一或更多片晶圓，該第一組的一或更多片晶圓當沿一垂直軸觀看時在一水平平面之中界定一廓影邊緣；(b)使用一第一邊緣偵測系統，取得關於該晶圓搬運機器人的一第一參考點的資訊；(c)使用該第一邊緣偵測系統，取得指示相對於該第一參考點沿該第一組的一或更多片晶圓的該廓影邊緣的至少五個點的第一水平坐標之資訊；(d)針對該第一組的一或更多片晶圓，決定當沿一垂直軸觀看時與在(c)中決定的該至少五個點的該第一水平坐標外接的最小圓；(e)針對該第一組的一或更多片晶圓，藉由決定指示從針對該第一組的一或更多片晶圓的該最小圓的中心延伸至該第一參考點的一第一參考線段的長度與方向的資訊，決定一第一中心偏差；(f)決定基於該最小圓的直徑與D1之間的差異之該第一組的一或更多片晶圓的一第一滑動量；及(g)決定該第一組的一或更多片晶圓的該第一滑動量是否超過一第一閾值量。
在該非暫態電腦可讀媒體的一些實施方式中，該第一邊緣偵測系統可包含三個第一貫穿光束光學感測器，其中每一個第一貫穿光束光學感測器 係：建構以當啟動時發射一對應的垂直定向光束；定位成使得當該等第一貫穿光束光學感測器啟動時在任何該等光束之間的最遠水平距離係小於D1；及建構以在該第一貫穿光束光學感測器啟動的情況下在所發射的光束與一物體的一邊緣相交時進行登記。在此等實施方式中，該非暫態電腦可讀媒體可更儲存指令用於控制該一或更多個處理器以操作該三個第一貫穿光束光學感測器，俾使每次在該第一組的一或更多片晶圓的廓影邊緣與由該等第一貫穿光束光學感測器其中一者所發射的光束的其中之一相交時取得(c)的水平坐標。
在該非暫態電腦可讀媒體的一些實施方式中，該第一邊緣偵測系統可包含一機器視覺系統，且該機器視覺系統係建構以取得指示相對於該第一參考點之沿該第一組的一或更多片晶圓的該廓影邊緣的該至少五個點的該等第一水平坐標的該資訊；且該非暫態電腦可讀媒體可更儲存指令用於控制該一或更多個處理器以與該機器視覺系統介接以及使用該機器視覺系統取得(c)的水平坐標。
在該非暫態電腦可讀媒體的一些實施方式中，該第一邊緣偵測系統可包含且該非暫態電腦可讀媒體可更儲存指令使該一或更多處理器介接和通聯至以下一或多者：一組的三或更多個直射式貫穿光束光學感測器、一組的三或更多個反射式貫穿光束光學感測器、一機器視覺量測系統、及一組的三或更多個電容感測器。
在該非暫態電腦可讀媒體的一些實施方式中，D1可小於D2至少該第一閾值量，D2可為與一第一晶圓容器相關聯的一界限區域包絡的最小水平尺寸，該第一晶圓容器包含建構以承接該第一組的一或更多片晶圓的一或更多個第一晶圓支座，且該一或更多個第一晶圓支座可各自建構以對置放於其上且位在該界限區域包絡之內的一晶圓加以支撐。
在該非暫態電腦可讀媒體的一些實施方式中，該非暫態電腦可讀媒體可更儲存指令用於控制該一或更多個處理器以：在(g)中，決定該第一組的一或更多片晶圓的該第一滑動量低於該第一閾值量，及(h)使該晶圓搬運機器人至少部分響應於決定該第一組的一或更多片晶圓的第一滑動量係低於該第一閾值量而將在該第一組的一或更多片晶圓之中的該等晶圓其中至少一些置放進該第一晶圓容器。
在該非暫態電腦可讀媒體的一些此等實施方式中，該非暫態電腦可讀媒體可更儲存指令用於控制該一或更多個處理器以：(i)基於指示該第一組的一或更多片晶圓的該第一參考線段的長度與定向的資訊，決定該第一組的一或更多片晶圓的一第一晶圓偏移；及(j)在該第一組的一或更多片晶圓係由該晶圓搬運機器人加以支撐的一或更多操作期間，使該晶圓搬運機器人運作以根據該第一晶圓偏移而將在該第一組的一或更多片晶圓之中的該至少一些晶圓置放進該第一晶圓容器。
在該非暫態電腦可讀媒體的一些實施方式中，該非暫態電腦可讀媒體可更儲存指令用於控制該一或更多個處理器以：(h)使該晶圓搬運機器人至少部分響應於決定該第一組的一或更多片晶圓的第一滑動量係大於該第一閾值量而將在該第一組的一或更多片晶圓之中的該等晶圓置放進一第二晶圓容器；及(i)在(h)之後且在一第二時間段期間，針對在該第一組的晶圓之中的各晶圓使該晶圓搬運機器人：從該第二晶圓容器取回該晶圓；在該晶圓係由該晶圓搬運機器人加以支撐之時，使該第一邊緣偵測系統取得指示相對於該第一參考點之沿該晶圓的廓影邊緣的至少三個第二水平坐標的資訊；使用該至少三個第二水平坐標，決定相對於該第一參考點之該晶圓的一估計中心點；藉由決定指示從該晶圓的該估計中心點延伸至該第一參考點的一第二參考線段的長度與方向的資訊，決定一第二中心偏差；基於指示針對該晶圓的該第二參考線段 的長度與定向的資訊，決定針對該晶圓的一第二晶圓偏移；及在該晶圓由該晶圓搬運機器人加以支撐的一或多個操作期間，使該晶圓搬運機器人運作以根據該第二晶圓偏移而將該晶圓置放進該第一晶圓容器。
102:晶圓
104:堆疊
206:校準晶圓
208:刀片
212:貫穿光束光學感測器
214:標稱中心點
402:晶圓
404:堆疊
408:刀片
412:貫穿光束光學感測器
414:標稱中心點
418:晶圓搬運機器人
420:連桿
422:基底
424:末端執行器
426:堆疊末端執行器
428:單一末端執行器
430A:晶圓容器
430B:晶圓容器
432:支撐架
434:改進的AWC系統
436:光束
440:突出感測器
448:位置感測器
450:控制器
452:處理器
454:記憶體裝置
1402:晶圓
1403:中心
1408:末端執行器/刀片
1412:貫穿光束光學感測器
1414:標稱中心點
1438:廓影邊緣
1602:晶圓
1638:廓影邊緣
1642:最小圓
1644:X偏移
1646:Y偏移
此處所揭露的各種實施方式係以例示而非限制為目的在隨附圖式的圖中加以描繪，其中，相似的參考符號參照相似的元件。
圖1A及1B描繪經歷晶圓間失準的一堆疊之晶圓。
圖2A到2G描繪圖形，其中校準晶圓平移通過作為一改進的AWC系統之一部分的三個貫穿光束光學感測器的光束。
圖2H描繪基於校準量測的貫穿光束光學感測器的潛在位置。
圖3描繪一技術的流程圖，用於使用一改進的AWC系統。
圖4到13描繪在各種操作狀態之包含一改進的AWC系統的一半導體處理機台的例示部分。
圖14A到14G描繪已置放在一末端執行器上且平移通過一組的三個貫穿光束光學感測器的晶圓堆疊的俯視圖。
圖15描繪表1及2。
圖16繪示針對多晶圓廓影邊緣的例示最小圓。
圖17描繪圖16的最小圓，但將廓影邊緣移除。
此處圖示通常未依比例繪製，但圖示的各種實施態樣，如以下所探討，可能依比例繪製。
晶圓搬運機器人通常配備有高精度的定位感測器，其監測例如在各機器人臂關節中的旋轉量。藉由量測此等旋轉以及知曉在旋轉臂之中各連桿的旋轉中心之間的距離，晶圓搬運機器人能夠相對於機器人臂基底與世界坐標系統而非常精確地追蹤在機器人臂上任一點(包含末端執行器)的位置。
然而，晶圓搬運機器人必須與半導體處理機台中的其他物體互動，例如負載鎖室、前開式晶圓盒(FOUP)、晶圓緩衝器等等。此等其他元件可能在半導體處理機台中安裝於各種不同位置，且由於組裝允差及其他因素在相對於其他元件及/或晶圓搬運機器人如何裝配上可能各自有些微變化。一旦晶圓搬運機器人係安裝在一機台中(及此後定期地，例如在設備已因維修移除且接著再安裝或替換之後)，它可加以訓練以「學習」各潛在的晶圓拾取與放下位置(或「站」)的精確位置。
舉例來說，此訓練可藉由將機器人臂置於自由運動模式而執行，在該自由運動模式中，機器人臂可藉由對機器人臂連桿施加外力並接著將機器人臂的末端執行器相對於各晶圓站定位在一所欲位置而加以自由地再定位。在大多數應用中，這可涉及將末端執行器的標稱中心點對準，亦即，與視為受末端執行器最佳地支撐之晶圓的中心線重合的末端執行器之位置(例如，在末端執行器的晶圓支撐墊之間置中或沿末端執行器的中心線置中)將與該站的一軸對準，該軸將與完美置放於該站上的晶圓的中心理想地相交。相對於各晶圓站的此末端執行器的定位，可藉由使用一夾具加以達成，該夾具可相對於該晶圓站及/或末端執行器加以固定於適當位置，且加以設計以允許末端執行器準確地定位。一旦此相對定位已加以設定，可使晶圓搬運機器人「學習」那個站位置，舉例來說，晶圓搬運機器人可基於來自晶圓搬運機器人定位感測器及其他資訊(例如，機器人臂關節的旋轉中心之間的距離)的回饋而決定那個站位置的地 點。一旦晶圓搬運機器人已學習到所有的站位置，之後可使機器人基於所學習的位置資訊而返回至任何學習到的站位置。
雖然可使機器人臂藉由其定位感測器於操作期間在各種不同的學習到的站位置之間精確且重複地巡行，若在晶圓與末端執行器之間有滑動，則晶圓在置放於站之中時將相對於針對那個站的理想或目標位置呈偏心。為了校正此潛在的失準，稱為自動晶圓置中的技術可加以使用。
在具有自動晶圓置中(AWC，automatic wafer centring)技術的設備中，需要精確晶圓置放的各站可配備一對貫穿光束光學感測器(through-beam optical sensor)；各個貫穿光束光學感測器可配置以提供垂直定向的光束。此等感測器通常設置在站的入口，使得當晶圓藉由晶圓搬運機器人平移通過入口至該站之時，晶圓邊緣與各垂直定向的光束相交兩次(一次是晶圓的前緣，一次是晶圓的後緣)。每次晶圓邊緣與光束其中之一相交，該貫穿光束光學感測器可發送一訊號至機器人臂控制器。若貫穿光束光學感測器的XY位置與末端執行器的標稱中心點的XY位置在貫穿光束光學感測器偵測到與對應光束之邊緣相交時為已知，則相對於該標稱中心點的邊緣相交的XY位置可加以決定。
在AWC系統的正常運作之前，一校準晶圓可於一預設位置附接至末端執行器，以使用一或多個銷或其他固定器件相對於末端執行器置中於一特定位置，例如先前探討的標稱中心點，以相對於末端執行器以可重複且安全的方式將該校準晶圓固定於適當位置，俾以防止校準晶圓側向滑動。該校準晶圓可為具有已知直徑(例如300mm)的精密加工的圓形碟片。該校準晶圓可接著加以側向平移通過AWC系統的貫穿光束光學感測器對，俾使各貫穿光束光學感測器偵測到該校準晶圓的邊緣兩次(一次係當校準晶圓進入光束，且第二次是當校準晶圓離開光束)，且末端執行器的標稱中心點的XY坐標可利用各貫穿光束光學感測器的光束針對校準晶圓邊緣的各次相交而加以決定。各貫穿光束光 學感測器的XY坐標可藉由使用與由貫穿光束光學感測器所偵測的二次邊緣相交相關聯的標稱中心點坐標與校準晶圓的已知半徑而加以決定。舉例來說，貫穿光束的光學中心的位置與二個標稱中心點坐標可形成一三角形，其具有一邊在二個標稱中心點坐標之間延伸(其長度可基於那二個坐標之間的XY距離而加以計算)，其餘二邊具有與校準晶圓的半徑相等的長度。基於此資訊，貫穿光束的光學中心的二個可能位置可加以識別(在標稱中心點的各側各有一個)。二個可能位置的最可能候選者可接著加以選定(舉例來說，可能有預定義的空間包絡在其中可預期一貫穿光束光學感測器的位置；一個解可能落在該包絡之內且另一者可能在包絡之外-包絡之內的解可選定為實際位置)。
在貫穿光束光學感測器位置的校準和決定之後，AWC系統可用以對可能經歷相對於末端執行器之滑動的正規晶圓進行掃描。當一正規晶圓(例如，在半導體處理機台中受處理的晶圓)係置放於末端執行器上且接著受移動通過AWC系統時，針對晶圓邊緣與貫穿光束光學感測器其中一者的光束相交的各個位置，XY位置可加以取得(實際上，偵測到邊緣相交之貫穿光束光學感測器的XY位置)。基於針對各個此相交的XY坐標與同時的末端執行器的標稱中心點的相關聯XY坐標，相對於標稱中心點的邊緣相交點的XY位置可加以決定。由於所有的四個邊緣相交點沿著已知直徑的圓形晶圓的邊緣而坐落，相對於末端執行器的標稱中心點的晶圓中心的位置可使用四個坐標其中任三者而加以決定。在一典型系統中，四組的三個點可加以評估，以決定共享相同中心點之大體上相等尺寸的圓(由於它們皆量測相同的圓形晶圓)；若該等圓其中一者係判定為過小，則那個圓的決定可加以忽略，因為這可能是所使用之邊緣相交的其中一者在不在圓形邊緣上的一位置與晶圓邊緣相交，例如在圓形邊緣中的一分度缺口。在一完美置中的晶圓中，晶圓的中心點與末端執行器的標稱中心點將在XY平面上彼此重合。然而，若在二者間存在失準，則標稱中心點與晶圓中 心點之間的X偏移與Y偏移可加以決定，且接著由機器人臂控制器加以使用以調整晶圓在站的目標位置的最終置放，以使晶圓於目標位置重新置中。
本案發明人判定，對於高容量末端執行器，亦即是可呈堆疊配置同時運送多片晶圓的末端執行器，傳統的AWC技術將是不可行的。舉例來說，一些末端執行器可包含呈垂直堆疊配置的多片(例如五片)刀片，各刀片配置以自下方支撐一晶圓。在配備有此高容量末端執行器的晶圓搬運機器人運動期間，取決於例如接觸墊磨耗變異性、晶圓變異性、及其他參數之多個因素，受支撐的各晶圓因而可能承受不同程度(及甚至在不同方向)的滑動。此失準晶圓堆疊的例子係顯示於圖1；如可見的，有五片晶圓102放置在堆疊104之中。該等晶圓係顯示為孤立的，但實際上它們會由在此堆疊配置中的若干其他結構加以支撐，例如末端執行器或晶圓容器，例如FOUP。由於此失準，由末端執行器所支撐的此堆疊的晶圓，當在XY平面觀察時，可能不具有圓形廓影邊緣(silhouette edge)。
術語「廓影邊緣」當使用於此處意指當沿一軸正交投影至與該軸垂直的一平面上時一集合之物體的最外邊緣所定義的輪廓。舉例來說，若二個3吋正方形彼此堆疊，它們的中心沿著與正方形邊緣一者平行的一軸彼此偏移1吋距離，在平行於此等正方形的平面的一平面中，此一配置的廓影邊緣將會是3吋乘4吋的矩形。
因此，傳統的AWC技術未提供充分準確的結果來允許其用於堆疊晶圓的情況。本案發明人構想一AWC系統，其中，除了典型使用的二個貫穿光束光學感測器之外至少有一第三貫穿光束光學感測器。在此改進的AWC系統，通過貫穿光束光學感測器的各次晶圓傳遞會產生至少六個XY坐標而非通常的四個XY坐標。此等六個以上的坐標，接著藉由該改進的AWC系統以不同於典型AWC系統中四個坐標的方式加以初始地使用。舉例來說，在典型AWC系統中， 假設是晶圓具有給定直徑的圓形廓影邊緣。在以下更詳細描述的改進之AWC系統中，對於晶圓的直徑、及在處理晶圓堆疊的情況下廓影邊緣的圓形度沒有明確的假設。替代地，就外接該六個坐標(或更多，若使用甚至更多的貫穿光束光學感測器)之最小直徑的圓(此處亦簡稱為「最小圓」)進行決定。此最小圓接著使用為晶圓堆疊邊界的近似物。
雖然以上討論與本案其他處所探討的範例聚焦於貫穿光束光學感測器，此處所探討的技術可使用任何適合的邊緣偵測系統加以實施，該邊緣偵測系統係建構以取得指示以各種預定義位置與一物體(例如，半導體晶圓)的邊緣相交相關聯的水平坐標之資訊。舉例來說，此一邊緣偵測系統可包含一個以上感測器，其建構以取得此等量測值。舉例來說，一些邊緣偵測系統可利用諸如貫穿光束光學感測器的感測器，例如：感測器，其包含一光束發射器及一光偵測器，該光束發射器建構以發射光束，該光偵測器係加以定位以接收所發射的光束；當一物體係與該光束相交並將其中斷，這可視為物體邊緣以預定義位置相交(其與光束重合)。其他邊緣偵測系統可使用其他類型的感測器，舉例來說，電容、超聲波、或能夠取得指示以預定義位置與一物體的邊緣相交相關聯的水平坐標之資訊。在一些實施方式中，邊緣偵測系統可使用單一感測器，例如影像感測器。在基於影像感測器的邊緣偵測系統中，機器視覺演算法可加以使用，以監測各種邊緣偵測位置。
當使用於此處，術語「外接」係相關於幾何圖形在其一般意義上加以使用，亦即，描述一圖形係接觸但不切過其外接者。在一集合之點的實例中，外接該集合之點的幾何圖形針對該集合之點的各點將(a)與該點重合或接觸或(b)將該點容納在該圖形內，亦即，在該集合的點中沒有任一者會位於該圖形之外(雖然它們其中一些或全部可能沿該圖形的外邊界而坐落)。
一旦最小圓已如上所述加以決定，該最小圓相對於標稱中心點的中心偏差可藉由決定最小圓的中心相對於末端執行器的標稱中心點的XY坐標而加以取得。此中心偏差可如上所述就典型的自動晶圓置中系統而加以使用。
在一些實施方式中，改進的AWC系統亦可就指示最小圓之直徑的資訊而進行決定，且接著舉例來說，將那個資訊與例如圓柱形留出區(stay-out zone)的對應閾值量進行比較。若此比較指示最小圓大於該留出區，則一錯誤條件可加以啟用，其指示晶圓堆疊係充分地失準使得基於中心偏差的校正將不足以符合製程需要。此一錯誤條件可觸發額外的操作，其可用以針對此問題。
雖然毋須了解如此處所述改進的AWC系統的操作，圖2A到2G描繪圖形，其中校準晶圓平移通過作為一改進的AWC系統之一部分的三個貫穿光束光學感測器的光束。此一操作可用以允許機器人臂控制系統決定在各改進的AWC系統中使用的三個以上貫穿光束光學感測器的位置。
在圖2A中，半徑R(例如，對於300mm晶圓系統為150mm)的校準晶圓206係由一末端執行器(未顯示)的刀片208加以支撐，且由銷210或其他夾具元件相對於刀片208扣接到位。校準晶圓206係加以扣住，使得其具有與刀片208(及刀片208為其中一部分之末端執行器)的標稱中心點214對準的中心點。三個以上(此範例使用三個)貫穿光束光學感測器212係以不同間隔分隔開，且它們發射的光束在垂直定向的方向上(垂直於圖式的頁面)行進。在此範例中，貫穿光束光學感測器212係不均勻地分隔開，使得在一時間僅一個貫穿光束光學感測器212係與校準晶圓206的邊緣大致上相交(給定刀片208行進的一般方向)，如此提供一個分時多工型式，其可允許單一渠道用以接收來自貫穿光束光學感測器212的訊號。在其他實施方式中，貫穿光束光學感測器212可各自連接至它們自己專用的渠道，使得各貫穿光束光學感測器的輸出可獨立地加以監測而不用訴諸於分時多工。貫穿光束光學感測器212可以造成遍及晶圓大部分 (例如，晶圓直徑80%至90%以上)的量測點分布的方式而一般性地分布，以提供廣泛分布的量測點而允許更準確的位置資訊決定。在此處探討的例子中，有三個貫穿光束光學感測器定位於自一參考軸-132mm、60mm、及142mm處，舉例來說，該參考軸對應於一軸，末端執行器的標稱中心點當穿過改進的AWC系統時會沿著該軸平移。當然，將理解的是，其他間距(以及甚至額外的貫穿光束光學感測器)亦可基於給定半導體處理機台的特別限制條件而加以使用。舉例來說，若末端執行器的刀片係130mm寬，則定位於自上述探討參考系60mm處的貫穿光束光學感測器可能會僅能夠偵測晶圓的前緣；來自感測器之對後緣的視線會受到刀片阻礙(雖然這可藉由在末端執行器中在預期晶圓邊緣與光束相交之處附近包含一切口或其他開口而避免)。舉例來說，將此一貫穿光束光學感測器向外移位10或15mm將能夠避免此阻礙。
圖2B到2G描繪在與貫穿光束光學感測器212沿其排列的線垂直的方向上校準晶圓206平移期間的校準晶圓206，但是將理解的是，校準晶圓亦可沿著不必然與貫穿光束光學感測器212的光束所定義的平面正交的其他方向平移通過貫穿光束光學感測器212而有類似效果。在圖2B到2G中，校準晶圓206及刀片208係顯示為靜止的而三個貫穿光束光學感測器212沿著該平移軸而平移，但這僅是方便將圖示放入較少頁面的俗例-實際上，貫穿光束光學感測器212會是靜態的而校準晶圓206與刀片208會受到移動。
隨著校準晶圓206平移通過貫穿光束光學感測器212的光束，標稱中心點214(或相對於末端執行器為固定的某個其他參考點)的位置可在當校準晶圓的邊緣與貫穿光束光學感測器其中一者相交時的每個時刻加以識別。如此，在圖2B中，當中間的貫穿光束光學感測器212對校準晶圓206的邊緣已在點A與貫穿光束光學感測器212的光束相交進行登記時，標稱中心點214的位置可加以記錄(如由圓形點線十字準線A所顯示)。類似的標稱晶圓中心位置可針對校 準晶圓206邊緣與貫穿光束光學感測器212光束其中一者的其他相交而加以記錄，例如，在圖2C到2G中針對相交/標稱中心點214位置B、C、D、E、及F所顯示。
在此資料擷取之後，所擷取的標稱中心點位置及校準晶圓206的半徑R可用以決定貫穿光束光學感測器212的實際位置。舉例來說，標稱中心點214的位置A及F應各自與中間貫穿光束光學感測器距離R，如圖2H所顯示；換言之，若半徑R的圓在位置A及F各者置中，這二個圓將彼此相交二次-各相交點可為相關聯之貫穿光束光學感測器212的可能位置(在圖2H，長度R的線將位置A和F、B和E、及C和D與它們各別之潛在貫穿光束光學感測器位置連接-實線係用以指示「實際」位置且點線用以指示「假體(phantom)」位置)。一旦這二個位置決定，與貫穿光束光學感測器212位置的理論位置最接近的一者(例如，如工程製圖中所定義)可視為實際的貫穿光束光學感測器212的位置(貫穿光束光學感測器212的實際位置，由於例如生產允差、組裝失準、熱膨脹等等的因素(此等變異，雖然相對於晶圓失準為顯著的，不應導致貫穿光束光學感測器遷移過遠而可能與「真實」位置相比更接近「假體」位置)將與那些理論位置偏差)。
一旦貫穿光束光學感測器212的實際位置已取得，改進的AWC系統可就緒以供使用。前述用於決定貫穿光束光學感測器212的實際位置的範例僅為代表性；其他技術亦可能是適合的。此外，貫穿光束光學感測器212的實際位置可加以週期性地再評估，例如在一預定義時間週期之後或在已執行可能造成設備對準或位置上的變化之維修操作之後。
圖3描繪例示技術的流程圖，用於使用一改進的AWC系統。在方塊302中，一晶圓搬運機器人的末端執行器的標稱中心點以及三個以上貫穿光束光學感測器的位置可加以決定，例如透過如先前所述校準晶圓的使用。
在圖3探討期間的各種不同點處，可能參照圖4到13，其描繪包含在各種不同操作狀態之改進的AWC系統的半導體處理機台的例示部分。在進行圖3的例示技術的探討之前，圖4的各種實施態樣將加以探討。
圖4描繪一半導體處理機台的多個部分的等角視圖-特別是，相關於晶圓搬運的部分。如圖4所顯示，一晶圓搬運機器人418係加以設置，其包含一基底422、多條連桿420、及一末端執行器424。在此範例中，末端執行器424實際上由二個末端執行器所組成：一堆疊末端執行器426及一單一末端執行器428。在此範例中，堆疊末端執行器426包含四刀片408；該單一末端執行器428包含單一刀片408。如稍後可見的，堆疊末端執行器426及單一末端執行器428可能可獨立地移動，使得單一末端執行器428可孤立地使用，以在一時間移動單一晶圓402。當堆疊末端執行器426及單一末端執行器428彼此對準時，整個堆疊404的晶圓402可一齊地受到支撐和固持。末端執行器424具有一標稱中心點414，其大致上與晶圓402的中心點重合(當然，如上所述，晶圓402可能經歷自標稱中心點414失準)。
在圖4中亦顯示第一晶圓容器430A，具有複數支撐架432(等效的結構此處可簡稱為「晶圓支座」)；舉例來說，此一第一晶圓容器430A可代表儲存多片晶圓的一緩衝站、用於傳送晶圓進出一真空環境的一負載鎖室、或任何數量的其他類型的設備。一第二晶圓容器430B亦加以描繪並可以與第一晶圓容器430A大致相似的方式加以建構，例如，具有複數支撐架432並建構以同時收容多片晶圓。第二晶圓容器430B可例如FOUP或其他類型的晶圓收容裝置。在第一晶圓容器430A及第二晶圓容器430A(及其他晶圓收容結構)之中的支撐架432可各自用作半導體處理機台之中的站的其中一者，所繪製設備為該半導體處理機台的一部份。在此範例中，第一晶圓容器430A可配備有一改進的AWC系統434，包含三個以上貫穿光束光學感測器412，其發射垂直定向的光束436。在此 範例中的第二晶圓容器430B不包含改進的AWC系統434，但在一些實施方式中，此一改進的AWC系統可以與就第一晶圓容器430A上述探討之相似方式加以納入。
在圖4中亦可見的是一控制器450，其可具有一個以上處理器452及一個以上記憶體裝置454。控制器450可與晶圓搬運機器人418及改進的AWC系統434操作性連接，俾使它可控制晶圓搬運機器人418的操作並自改進的AWC系統434接收資料。舉例來說，晶圓搬運機器人418可包含一個以上位置感測器448，其可例如將連桿420及末端執行器424的位置之回饋提供至控制器450。舉例來說，此回饋可用以決定連桿420及末端執行器424相對於基底422及相對於彼此的角定向，其可結合在晶圓搬運機器人418之中各種旋轉關節的旋轉中心之間距離而加以使用，以決定在任何時間在晶圓搬運機器人418之上任一點(例如，標稱中心點414)的位置。在一些實施方式中，控制器450亦可與複數突出感測器440操作性連接，突出感測器440可為垂直定向的貫穿光束光學感測器，類似於在改進的AWC系統434中所使用的。在此段落中所探討的各種系統和元件其中許多者在圖5到13中未顯示或叫用。
討論現在回到圖3。在三個以上的貫穿光束光學感測器212的位置係決定之後，該技法可繼續至方塊304，其中可進行以下判定：一第一組的一或多片晶圓係由末端執行器支撐(或根據目前晶圓搬運階段應在末端執行器之上)且該第一組的一或多片晶圓應針對相對於末端執行器424的定位及對準加以檢查。為了在此討論的目的，將假設該第一組一或多片晶圓為一組五片晶圓，如在圖4到13所描繪。然而，將理解的是，第一支組的一或多片晶圓可包含不同數量的晶圓。在一些極端實例中，第一支組的一或多片晶圓可僅包含單一晶圓。在此等例子中，由於僅有一片晶圓存在，不會有晶圓間滑動。標準AWC系統可用於此等實例中，但此處所探討之改進的AWC技術可加以使用以對例如與校準 晶圓尺寸不同之單一晶圓提供更準確的置放。此等系統可使用在當相同標稱尺寸但在不同物理狀態的晶圓402(舉例來說，與在室溫或若干較低溫度時相比，相同晶圓402在升高的溫度下可能具有不同的直徑)可由晶圓搬運機器人418加以搬運時。舉例來說，當晶圓402在處理之後從處理腔室移除時，與例如由晶圓搬運機器人418最近一次搬運時的~20℃相比，它可能在攝氏數百度。舉例來說，標準300mm半導體晶圓，與室溫相比，當在溫度400℃時尺寸上可增加接近0.3mm。雖然此尺寸上的增加可能被視為相當小，針對300mm晶圓的晶圓直徑的標準允差通常僅±0.5mm，因此，此熱膨脹就預期的允差而言會是顯著的。
在方塊306中，晶圓402的堆疊404可在第一時間段期間平移通過改進的AWC系統434，如圖5所顯示。當堆疊404平移通過光束436時，關聯各光束436的貫穿光束光學感測器412當晶圓402的堆疊404的廓影邊緣與各光束436相交時可進行登記。在方塊308中，就各個如此相交的坐標進行決定；此等坐標可相對於末端執行器424的標稱中心點414加以決定，如先前所探討。
圖14A到14G描繪已置放在末端執行器1408上的晶圓1402的堆疊當為了取得此等坐標而平移通過一組的三個貫穿光束光學感測器之時的俯視圖；為了探討，可假設在圖14A到14G顯示的元件類似於圖4和5之中的對應元件。在二組圖之中的類似元件使它們標註編號的末二位數字相同。
如在圖14A中可見的，三個貫穿光束光學感測器1412係橫跨一末端執行器支撐刀片1408(其又支撐晶圓1402的一堆疊)的行進路徑以各種不同的間隔加以設置。在此例子中，晶圓1402已經歷可觀察到的失準，使得它們的中心1403叢聚於圍繞末端執行器/刀片1408的標稱中心點1414的一小雲塊中。在此實例中的所有五片晶圓1402的外廓已加以繪示，且晶圓1402的堆疊的廓影邊緣1438已用粗點線加以指示以協助說明。在圖14B到14G中，個別的晶圓1402不加以顯示，而是替代地單獨顯示廓影邊緣1438。
在圖14B中，該堆疊的晶圓1402已平移通過最右側的貫穿光束光學感測器1412，使機器人臂控制器從最右側貫穿光束光學感測器1412接收一訊號，其指示廓影邊緣1438已與那個貫穿光束光學感測器1412的光束相交。響應於接收此一訊號，該控制器可接著決定並儲存相對於標稱中心點1414的相交點(x1,y1)的XY位置。舉例來說，這可藉由簡單的坐標平移與相減而達成。舉例來說，在該世界坐標系統之中的該貫穿光束光學感測器的XY位置與在相同坐標系統中的標稱中心點1414的XY位置可皆加以決定，且相交點(x1,y1)相對於標稱中心點1414的產出位置可接著藉由從相交點(x1,y1)的對應世界坐標減去標稱中心點1414的各別世界坐標而加以決定。在若干點處，可進行轉換，使相對於標稱中心點1414的相交點(x1,y1)之坐標可相對於一坐標系統加以界定，其中該坐標系統相對於該末端執行器(或其他參考系)為固定。為了便於參考，相對於標稱中心點1414的相交點(x1,y1)之例示坐標係由在圖14B中的二條正交鏈線(dash-dot-dash line)上所顯示的數值加以指示。如此，在此範例中相對於標稱中心點1414的相交點(x1,y1)的坐標將為(60,143.4)mm。
此程序可針對各後續的相交事件加以重複，例如分別針對在圖14C、14D、14E、14F、及14G的點(x2,y2)；(x3,y3)；(x4,y4)；(x5,y5)；及(x6,y6)所顯示。一旦已取得所有六個坐標，在方塊310中，可對外接所有所取得坐標的最小圓進行決定。用於進行此一決定的任何適合技術可加以使用。舉例來說，在至少一些實施方式中，「蠻力(brute force)」方式可加以實行，其中坐標的所有潛在的三元組合係加以評估以決定通過在三元組中所有坐標之圓的參數。所產生的圓可接著加以評估以決定a)圓尺寸、及b)是否有不在該圓上或被該圓所包圍的任何坐標。外接所有坐標點的此等圓之最小者可接著加以確認並選擇為最小圓。
舉例來說，針對各坐標三元組(x1,y1)；(x2,y2)；及(x3,y3)(其中下標係單純用以在該三元組內區別，且不必然與上述針對六個例示坐標點的下標相關)，由坐標三元組所定義之圓的中心坐標(xc,yc)與半徑r可根據以下而加以決定：
Figure 108139880-A0305-02-0025-1
在針對r的最後一個方程式中，當然，在三元組之中的其他二個坐標點的任一者可替代(x1,y1)。
圖15描繪表1及2。表1針對上述範例概述(x,y)坐標資料；相對於標稱中心點1414的各個相交點的坐標係加以條列。表2條列來自表1的六個坐標的所有二十個可能三元組合。表1及2提供以mm為單位的資料。因此，舉例來說，在表2中的第四列資料係針對坐標1(60,143.4)、坐標2(-132,80.2)、及坐標6(60,-144.9)。第一欄指示針對各列的相關坐標三元組，第二至第七欄條列針對那個三元組的XY坐標資料，且第八至第十欄條列所計算出的與針對各列之坐標三元組擬合之圓的中心坐標與半徑。最後，最後一欄指示來自表1的所有六個坐標是否會由具有各列之參數的一圓所外接。如可見到的，二十個坐標三元組其中僅有四個界定出與來自表1的所有坐標外接的一圓。在這四個中，第六個圓，亦即在表2的第六列資料所列出的，具有最小數值且將代表如以上所探討的最小圓。將理解的是，在表2中所列出的圓直徑/中心點位置數值已加以數值簡化(rounded)，且因此給予1、3、5三元組的圓與3、5、6三元組的圓尺寸相同的 映象，亦即有二個包含所有點的最小圓，但實際上，它們僅有一者真正為最小的(在此實例中，1、3、5三元組的圓界定出156.402mm的半徑，而3、5、6三元組的圓界定出156.428mm的半徑)。圖16繪示以上所探討的例示最小圓。在圖16中，晶圓堆疊的廓影邊緣1638係以內部對角影線加以顯示，以允許與如表2的第六列所界定的最小圓1642輕易地分辨(圖16不是相對於在表1與2中所列出的尺寸以1：1比例繪製，但它是以約55%比例加以按比例繪製)。來自表1的所有六個坐標係加以顯示。如可見到的，各坐標坐落在最小圓1642上(例如點1、3、及5)或坐落在最小圓1642之內。將理解的是，雖然本範例使用六個坐標量測，令人滿意的準確度可藉由使用一組少至五個量測(當然，超過六個坐標量測亦可使用以進一步增加準確度)進行的最小圓決定來加以取得。
此最小圓因此作為一堆疊之晶圓整體的代理者。應注意的是，此最小圓非100%準確，亦即，可能界定出與沿一晶圓堆疊廓影邊緣所有測得的坐標點外接的一最小圓但其實際上未外接全部堆疊的晶圓。圖17描述此一例子。圖17描繪圖16的最小圓，但廓影邊緣1638係移除。此外，晶圓1602已加入此圖-如可見的，此晶圓具有與坐標(x1,y1)及(x2,y2)相交的最外邊緣。因此，它在不會改變表1所列出的任何坐標量測的位置。然而，如可觀察到的，晶圓1602的最外周緣些微延伸超出該最小圓。儘管如此，此突出係些微的，且可在後續操作中透過適當允差或閾值的使用而加以適應。在模擬中，與例如以一百個坐標量測所執行的相同評估相比，使用來自六個坐標量測的三元組在合計滑動量的最大誤差(就最小圓半徑減去標稱晶圓半徑加以表示)與中心偏差(就位移距離加以表示，無論方向)係約±10%。此誤差可藉由選擇容許此潛在誤差之閾值量而輕易地調整掉。
一旦最小圓在方塊310中加以決定，在方塊312中可針對第一組的一或多片晶圓的滑動量進行決定。該滑動量係在該組的一或多片晶圓中不同晶 圓之間的相對滑動之大小的指示(在單一晶圓的實例中，由於僅一片晶圓，當然沒有任何相對滑動；然而，若期望的話，此參數仍可加以計算以提供其他資訊，例如，由於熱膨脹或收縮有多少晶圓尺寸已改變的指示)。零滑動量可指示在堆疊中的晶圓係呈大致上完美對準。非零的滑動量可指示至少一些晶圓未對準。在一些實例中，取決於針對一半導體處理機台中的一給定站的置放需求，若干未對準量可能是可容許的，但通常有一閾值滑動量，若超過的話，將產生錯誤條件或造成進行補救行動。
該滑動量可為基於標稱晶圓直徑(例如，300mm)與最小圓的直徑之間尺寸上差異的評量指標。舉例來說，滑動量可基於標稱晶圓直徑與最小圓直徑之間的直徑差異(或若期望的話，半徑的差異、或二個直徑或半徑之間的比例)加以評估。
一旦決定最小圓可取得的另一參數，如方塊314中所指示，係中心偏差，其意指在末端執行器的標稱中心點與最小圓的中心點之間的偏差。在圖16及17中，該中心偏差係由X偏移1644(在此例子中，-0.2mm)與Y偏移1646(在此例子中，-0.9mm)加以定義。
針對一給定晶圓堆疊之中心偏差及滑動量其中一者或二者可藉由機器人臂控制器加以評估，且接著用以影響晶圓的搬運。舉例來說，在方塊316中，就該滑動量是否大於一預定閾值量進行決定。舉例來說，此量可基於配備有此改進的AWC系統的該件設備的規格加以預先選定。舉例來說，一緩衝站可能要求所有存放在其內的300mm晶圓係配合在305mm的圓柱形界限區域包絡之內。在實際操作中，此一要求可藉由檢查圍繞該圓柱形界限區域包絡的數個預定位置來觀察是否有任何晶圓與此等位置相交而加以評估。舉例來說，一緩衝站可具有三個、四個、或更多個垂直定向的貫穿光束光學感測器(獨立於在改進的AWC系統中所使用的貫穿光束光學感測器；為明確起見，此處可提及： 作為改善的AWC系統之一部分的「第一貫穿光束光學感測器」、及可用作一晶圓容器之中的突出感測器的「第二貫穿光束光學感測器」)，例如來自圖4的突出感測器440，其沿著至少大於該緩衝站所欲容納之晶圓的晶圓直徑的一圓周而置放在不同位置(但是，將理解的是，突出感測器不必然沿一圓周布置-其他周邊形狀亦可加以使用，且界線區域包絡甚至不需要為圓柱形-其他形狀若適當的話亦可加以使用)。若一晶圓係與這些貫穿光束光學感測器任一者的光束相交，則它可觸發一錯誤條件。雖然可能可行的是企圖在此時在該站內調運此晶圓堆疊使得沒有貫穿光束光學感測器的光束與晶圓相交，但是，若滑動量過大，則不可能整體地移動堆疊來達成此一目標(除了將其完全移除之外)。藉由使用該滑動量與適當設定的閾值，當利用改進的AWC系統的晶圓堆疊量測完成，立刻可就晶圓堆疊是否可不導致錯誤條件而置放在此站內進行決定。
若滑動量小於閾值，亦即，可能將該晶圓堆疊在該站內定位並保持在可接受的操作允差之內，則該技法可繼續進行至方塊318，其中一晶圓置中校正可加以進行。舉例來說，晶圓搬運機器人418可加以控制，以將標稱中心點414移動至針對在與改進的AWC系統相關聯之該站的標稱中心點414的目標位置，例如，在此例子中，第一晶圓容器430A的中心。若存在中心偏差，則晶圓搬運機器人418可加以控制，而以會有效抵銷此中心偏差的一量來調整晶圓的置放，例如，以早先探討的X偏移與Y偏移相對於目標目的地調整晶圓的置放。此調整將致使在第一晶圓容器430A之中的目標位置係與針對晶圓402的堆疊404的最小圓的中心對準而非與末端執行器的標稱中心點414對準。結果，晶圓402的堆疊404將在早先探討之圓柱形包絡內大致上置中，從而將晶圓可能被偵測到已逾越該圓柱形包絡的邊界之機會降低。
一旦晶圓402的堆疊404已加以調整以將該最小圓在第一晶圓容器430A之中的目標點上置中，則在方塊320中可使晶圓搬運機器人418將晶圓402 的堆疊404下降到支撐架432上而不造成進一步的XY平移。在方塊322中，晶圓搬送操作可加以完成，且晶圓搬運機器人418可接著依需要繼續去執行其他操作。
若在方塊316中滑動量係判定為大於閾值量，則該技法可繼續進行至方塊324，其中晶圓可從第一晶圓容器430A撤出並置放在一暫時儲存位置之中，例如，放入一FOUP、一緩衝器、或建構以當晶圓搬運機器人418在第一時間段之後的一第二時間段期間將晶圓402個別地搬送至第一晶圓容器430A之時支撐晶圓的某個其他容器。在此例子中，該暫時儲存位置係第二晶圓容器430B。雖然晶圓容器430A與430B此處顯示成大致結構相同，將理解的是，在實際實施中晶圓容器430A與430B可能結構上及/或功能上相異。圖6描繪在晶圓402已從第一晶圓容器430A撤出且就在晶圓402插入第二晶圓容器430B之前的晶圓搬運機器人418及晶圓402。在圖7中，晶圓搬運機器人418已將晶圓402置放入第二晶圓容器430B。
在方塊326，可使晶圓搬運機器人418從第二晶圓容器430B取回第一組一或多片晶圓的單一晶圓。為此，在一些實施方式中，可能需要將晶圓搬運機器人418的末端執行器424重組態(或使用一不同的機器人臂，其具有一末端執行器建構以一次僅拾取一片晶圓)。在此例子中，如早先探討的，末端執行器424具有二個部分：單一末端執行器428及堆疊末端執行器426。單一末端執行器428可包含僅單一刀片408，且建構以一次僅抬起單一晶圓402。堆疊末端執行器426可包含N-1刀片，其中N為在該第一組一或多片晶圓的晶圓數目。在此例子中，在第一組一或多片晶圓402中有五片晶圓402，因此N=5且有5-1=4片刀片408為堆疊末端執行器426的一部分。單一末端執行器428與堆疊末端執行器426可能相對於彼此為可移動的，例如，堆疊末端執行器426可加以轉動，使得可使堆疊末端執行器426的刀片408當單一末端執行器428用以取回在第一組一或多 片晶圓402之中的一晶圓402之時不與第一組一或多片晶圓402之中的晶圓402接合。
這顯示在圖8及9之中。在圖8，已使晶圓搬運機器人418從第二晶圓容器430B撤回，使晶圓402暫時置放在第二晶圓容器430B。一旦離開第二晶圓容器430B，可使堆疊末端執行器426旋轉至相對於單一末端執行器428顯示例如180°異相的位置，如圖9所顯示。用於使堆疊末端執行器426與單一末端執行器428錯開的其他機構及技術亦可加以使用或替代所示實施方式而使用。
一旦晶圓搬運機器人418係針對單一晶圓取回/搬運加以重新設定，在方塊326中，晶圓搬運機器人418可加以控制，以在繼續進行至方塊328之前取回單一晶圓402，如圖10及11所顯示，其中，在方塊328，晶圓搬運機器人418可加以控制以使單一晶圓402被回送至第一晶圓容器430A並再度通過改進的AWC系統434，如圖12及13所顯示。在圖12與13中所顯示的位置之間的變遷期間，貫穿光束光學感測器412可用以取得晶圓402的邊緣何時與由貫穿光束光學感測器412所發射的光束436相交的指示。在方塊330，於各個此種相交，標稱中心點414的XY坐標係加以決定，並與貫穿光束光學感測器412的XY位置一起使用，以決定邊緣相交點相對於標稱中心點的位置。此程序係類似用以決定最小圓所進行之先前的XY決定。雖然與針對最小圓決定所進行決定時相比相同數量的坐標可加以決定，由於僅單一晶圓存在，該技術亦可利用少至二個貫穿光束光學感測器412加以執行。由於僅單一晶圓存在，不需要決定滑動量，但最小圓技術若期望的話仍可執行，以準確地將晶圓402的中心定位，例如，假如晶圓直徑不同於預期的晶圓直徑(舉例來說，由於熱效應)。
一旦晶圓402相對於標稱中心點414的邊緣位置已加以決定，在方塊332，可決定晶圓402的中心相對於末端執行器的標稱中心點414的位置。如以上所提及，此一決定可使用早先相對於最小圓決定所探討的技術加以進行。若 期望的話，可使用較簡單的技術，其中，假設晶圓402有適當的直徑，且相對坐標的任何三者可加以使用以決定一圓，該圓係假設為代表該晶圓且在晶圓402上置中。計算出的晶圓中心與標稱中心點414之間的X偏移與Y偏移可加以使用以決定單一晶圓402的中心偏差，且接著，當晶圓402置放在第一晶圓容器430A之中時，用以調整晶圓402的置放，使得晶圓402的中心係與第一晶圓容器430A之中的目標位置對準。
在方塊336之中，可決定是否該第一組一或多片晶圓的額外晶圓留在第二晶圓容器430B之中。若是如此，則該技法可返回至方塊326且程序可加以重複直到在第一組一或多片晶圓的所有晶圓已加以搬移至第一晶圓容器430A。由於晶圓402皆加以個別地搬移至第一晶圓容器430A，這提供機會來獨立地校正各晶圓402的置放，允許在晶圓堆疊中的晶圓間位移能夠受到消除(或至少大幅縮減)。然而，晶圓的逐一搬移，與多片晶圓同時成批搬移相比，將耗費顯著較長時間。
一旦已判定在第一組的一或多片晶圓402之中的所有晶圓402已搬移至第一晶圓容器430A，則該技法可繼續進行至方塊338，在該處，晶圓搬運機器人可用以執行其他操作。
如上所述，在一些實施方式中，一控制器可被包含為上述系統的一部分，或可用以使上述技術其中部分或所有受到執行。此等系統可包含半導體處理設備，包含一個以上處理機台、腔室、用於處理的平台、及/或特定處理元件(晶圓台座、氣流系統等等)，以及此處未特定探討的其他零件。這些系統可與電子設備整合，用於在半導體晶圓或基板的處理之前、期間、及之後控制它們的操作。這些電子設備可稱為「控制器」，其可控制一個以上系統的各種元件或子零件。取決於處理需求及/或系統的類型，該控制器可受編程而使此處所探討技術任一者受到執行，舉例來說，包含控制晶圓搬運機器人來根據此 處所探討的概念執行晶圓搬移操作，藉由改進的AWC系統之晶圓掃描，及接著潛在地使後續的校正行動受到進行，例如個別置放晶圓進入一晶圓容器及/或在晶圓置放之前將所置放晶圓重新置中。
廣義地說，控制器可定義為電子設備，其具有各種不同的積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體，其接收指令、發布指令、控制各種操作性連接之設備的操作等等。積體電路可包含儲存程式指令之韌體形式的晶片、數位訊號處理器(DSP)、定義為特殊應用積體電路(ASIC)的晶片、及/或執行程式指令(例如軟體)的一或多個微處理器或微控制器。程式指令可為以各種個別設定(或程式檔案)的形式與控制器通訊的指令，該等設定定義對於半導體晶圓執行特定晶圓搬運程序的操作參數。在一些實施例中，該等操作參數可包含多種態樣，例如標稱晶圓尺寸、機器人臂參數、置放包絡等等。
在一些實施方式中，控制器可為電腦的一部分或耦接至電腦，該電腦係與系統整合、耦接至系統、以其他方式網路連至系統、或以上組合。例如，控制器可在「雲端」或為晶圓廠主機電腦系統的整體或部分，其可允許晶圓處理系統的遠端存取。該電腦可允許針對系統的遠端存取以監測加工操作的當前進度，檢查過往加工操作的歷史，檢查來自複數個加工操作的趨勢或性能度量，以改變目前處理的參數，以設定目前操作之後的處理步驟，或啟動新的製程。在一些例子中，遠程電腦(例如：伺服器)可經由網路提供製程配方給系統，該網路可包含區域網路或網際網路。遠程電腦可包含使用者介面，其允許參數及/或設定的輸入或編程，這些參數及/或設定係接著從遠程電腦被傳遞至系統。在一些例子中，控制器接收資料形式的指令，該資料指定於一或多個操作期間將被執行之各個處理步驟的參數，例如管理晶圓搬送操作的參數。應理解參數可專門用於將執行之晶圓搬送程序的類型與配置控制器以介接或控制之機台的類型。因此，如上所述，控制器可為分散式的，諸如藉由包含一或多個 分散的控制器，其由網路連在一起且朝共同的目的(諸如此處描述的程序及控制)作業。一個用於此等目的之分散式控制器的例子可為半導體處理機台上的一或多個積體電路，與位於遠端(諸如在平台級或作為遠程電腦的一部分)的一或多個積體電路通訊，其結合以控制晶圓搬運程序。
不受限制地，例示具有如此處所述之改進的AWC系統及晶圓搬運機器人的半導體處理機台可包含額外元件，例如一個以上電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉-潤洗腔室或模組、金屬鍍覆腔室或模組、清潔腔室或模組、斜邊蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積(PVD)腔室或模組、化學氣相沉積(CVD)腔室或模組、原子層沉積(ALD)腔室或模組、原子層蝕刻(ALE)腔室或模組、離子植入腔室或模組、軌道腔室或模組、及任何可關聯或使用於半導體晶圓的加工及/或生產中之其他的半導體處理系統。
依據將由機台執行的一個以上製程步驟，控制器可與下述通訊：一或多個其他機台電路或模組、其他機台元件、群集機台、其他機台介面、毗鄰機台、附近機台、位於工廠各處的機台、主電腦、另一個控制器、或用於材料傳送的機台，該等用於材料傳送的機台將晶圓的容器攜帶進出半導體生產工廠內的機台位置及/或負載埠。
若在此處使用，用語「針對一或多個<零件>的各個<零件>」應理解為包含單一零件群組及多零件群組，亦即，用語「針對...的各個」係使用為在程式語言中所使用的，以意指所參照之任何零件群體的各個零件。舉例來說，若所參照的零件群體為單一零件，則「各個」將僅意指那個零件(雖然「各個」字典定義通常將字詞定義為意指「二或更多東西的每一個」)且不暗示有至少二個那種零件。
更要理解的是，用語「堆疊」或「堆疊配置」，當使用於此處，不僅包含多零件配置，亦包含單一零件配置。因此，舉例來說，一「堆疊的一 或多個零件」將包含單一此一零件(一「堆疊」之一零件)以及一堆疊之多個此一零件。類似地，「呈堆疊配置而置放的一或多個零件」將包含單一零件以及複數個例如彼此疊置而堆疊的此零件。更要理解的是，參照「一或多個零件」通常包含單數型實例(例如，參照單一此零件的使用)或多數型實例(例如，參照複數個此零件)。
術語「光束」在此處用以意指可從光源或發射器發射的光；一光源可同時以不同方向發射多條光束，例如，全向光源可同時在所有或幾乎所有方向發射光束。在此一光源中，大致向上及向下發射的光束可加以特性描述為垂直定向光束，而水平發射的光束可加以特性描述為水平定向光束。對於發射準直光束的光發射器或光源，可能僅有限數量的光束發射-然而，此發射器或光源所釋出的絕大多數的光能量可集中在單一光束(或大致全部在非常有限角度範圍內的一叢簇之光束，例如可能在雷射或類似之光源的情況)。因此，沿垂直軸發射的雷射以及沿垂直軸發射至少一些光的全向光皆可描述為發射垂直定向的光束。
使用於此處的術語「晶圓」可意指半導體晶圓或基板或其他類似類型的晶圓或基板。
亦理解的是，此處例如(a)、(b)、(c)...之序指示符的使用，僅為組織目的，無意傳達與各序指示符關聯之項目的任何特定順序或重要性。舉例來說，「(a)取得速度相關的資訊及(b)取得位置相關的資訊」將包含在取得速度相關資訊之前取得位置相關的資訊、取得位置相關資訊之前取得速度相關的資訊、及與取得速度相關資訊同時而取得位置相關的資訊。然而，可能有一些情況，其中與序指示符相關聯的一些項目可能本質上需要特定順序，例如「(a)取得速度相關的資訊，(b)基於速度相關資訊決定第一加速度，及(c)取得位置相關 的資訊」；在此例子中，由於(b)依賴在(a)取得的資訊，(a)必須在(b)之前執行-然而，(c)可在(a)或(b)任一者之前或之後執行。
對於在此揭露內容中所述實施方式的各種修改對於熟習此技藝者而言可能是顯而易見的，且在不偏離本揭露內容的精神和範疇的情況下此處所定義的一般原則可應用在其他實施方式。因此，申請專利範圍係無意限定於此處所顯示的實施方式，而是與此揭露內容、此處所揭露的原理及新穎特徵相符的最廣範圍。
在此說明書中以多個獨立實施方式為背景所述的若干特徵亦可在單一實施方式中組合而實施。相反的，以單一實施方式為背景所述的各種特徵亦可在多個實施方式中獨立地或以任何適當次組合加以實施。此外，雖然多個特徵可能在以上描述為以某些組合實施且甚至從開始即要求如此，來自所要求之組合的一或多個特徵在一些實例中可能自該組合切除，且所要求的組合可能針對一個次組合或一個次組合之變形。
類似地，雖然多個操作在圖式中以特定次序描繪，這不應理解：為此等操作以所顯示特定次序或以循序次序執行，或所有所述操作待執行來達成所欲結果。又，圖式可能以流程圖形式示意描繪一或多個例示程序。然而，未描繪的其他操作可納入所示意描繪的例示程序。舉例來說，一或多個額外操作可在所描繪的操作之前、之後、與其同時、或介於其任何者之間加以執行。在某些情況下，多工及平行處理可能是有利的。此外，上述實施方式中的各種系統元件的分開不應理解為在所有實施方式中要求此種分開，且應理解所述程式元件及系統通常可在單一程式產品中整合在一起或裝入多個程式產品。此外，其他實施方式係在以下申請專利範圍的範疇之內。在一些實例中，在申請專利範圍中所載的動作可以不同次序執行而仍達成所欲的結果。

Claims (32)

  1. 一種搬運設備，用於搬運具有一標稱直徑D1的複數片晶圓，該搬運設備包含：一晶圓搬運機器人，建構以當該複數片晶圓置放於其上之時支撐該複數片晶圓；一第一邊緣偵測系統；及一控制器，包含一或多個處理器及一或多個記憶體裝置，其中：該一或多個處理器、該一或多個記憶體裝置、該晶圓搬運機器人、及該第一邊緣偵測系統係彼此操作性連接，且該一或多個記憶體裝置儲存電腦可執行指令，用於控制該一或多個處理器以：(a)取得關於該晶圓搬運機器人的一第一參考點的資訊；(b)決定複數片晶圓係由該晶圓搬運機器人加以支撐，該複數片晶圓當沿一垂直軸觀看時在一水平平面之中界定一廓影邊緣；(c)使該第一邊緣偵測系統取得指示相對於該第一參考點沿該複數片晶圓的該廓影邊緣的至少五個點的第一水平坐標之資訊；(d)針對該複數片晶圓，決定當沿一垂直軸觀看時與在(c)中決定的該至少五個點的該第一水平坐標外接的最小圓；(e)針對該複數片晶圓，藉由決定指示從針對該複數片晶圓的該最小圓的中心延伸至該第一參考點的一第一參考線段的長度與方向的資訊，決定一第一中心偏差；及 (f)決定該複數片晶圓的該第一中心偏差是否指示一晶圓對準錯誤條件。
  2. 如請求項1之搬運設備，其中該第一邊緣偵測系統包含三個第一貫穿光束光學感測器，其中每一個第一貫穿光束光學感測器係：建構以當啟動時發射一對應的垂直定向光束，定位成使得當該等第一貫穿光束光學感測器啟動時在任何該等光束之間的最遠水平距離係小於D1，及建構以在該第一貫穿光束光學感測器啟動的情況下在所發射的光束與一物體的一邊緣相交時進行登記。
  3. 如請求項1之搬運設備，其中該第一邊緣偵測系統包含一機器視覺系統，且該機器視覺系統係建構以取得指示相對於該第一參考點之沿該複數片晶圓的該廓影邊緣的該至少五個點的該第一水平坐標的該資訊。
  4. 如請求項1之搬運設備，其中該第一邊緣偵測系統包含選自由以下組成之群組的一或多個零件：一組的三或更多個直射式貫穿光束光學感測器、一組的三或更多個反射式貫穿光束光學感測器、一機器視覺量測系統、及一組的三或更多個電容感測器。
  5. 如請求項1之搬運設備，其中：該晶圓搬運機器人包含具有N個刀片的一末端執行器，該複數片晶圓包含N或更少片晶圓，各刀片係建構以支撐該等晶圓其中一者，且N大於或等於該複數片晶圓中的晶圓數量。
  6. 如請求項5之搬運設備，其中：該N個刀片包含相對於彼此固定的一第一組的N-1個刀片， 該第一組的N-1個刀片係建構以，相對於該第一組的N-1個刀片所附接的該晶圓搬運機器人的一部分，呈一單元而移動，且不在該第一組的N-1個刀片之中的該末端執行器的刀片係建構成獨立於該第一組的N-1個刀片而相對於該第一組的N-1個刀片所附接的該晶圓搬運機器人的該部分而為可移動的。
  7. 如請求項6之搬運設備，其中N=5。
  8. 如請求項1之搬運設備，更包含：一第一晶圓容器，包含用以承接該複數片晶圓的複數個第一晶圓支座，其中該第一晶圓支座係各自建構以對置放於其上且位在一界限區域包絡之內的一晶圓加以支撐，該界線區域包絡係與該第一晶圓容器相關聯並具有一最小水平尺寸D2，其中D2係大於D1至少一第一閾值量。
  9. 如請求項8之搬運設備，其中該第一晶圓容器更包含一第二邊緣偵測系統，建構以在該第二邊緣偵測系統啟動的情況下當一物體的一邊緣係與該第二邊緣偵測系統所監測的一個以上第二水平位置相交之時進行登記。
  10. 如請求項8之搬運設備，其中該一或多個記憶體裝置更儲存電腦可執行指令用於進一步控制該一或多個處理器以：(g)決定基於該最小圓的直徑與D1之間的差異之該複數片晶圓的一第一滑動量；及(h)使該晶圓搬運機器人至少部分響應於決定該複數片晶圓的該第一滑動量係小於該第一閾值量而將在該複數片晶圓之中的至少一些晶圓置放進該第一晶圓容器。
  11. 如請求項10之搬運設備，其中該一或多個記憶體裝置更儲存電腦可執行指令用於進一步控制該一或多個處理器以： (i)基於指示針對該複數片晶圓的該第一參考線段的長度與定向之資訊，決定該複數片晶圓的一第一晶圓偏移；及(j)在該複數片晶圓係由該晶圓搬運機器人加以支撐的一或更多操作期間，使該晶圓搬運機器人運作以根據該第一晶圓偏移而將在該複數片晶圓之中的至少一些晶圓置放進該第一晶圓容器。
  12. 如請求項8之搬運設備，其中該一或多個記憶體裝置更儲存電腦可執行指令用於進一步控制該一或多個處理器以：(g)決定基於該最小圓的直徑與D1之間的差異之該複數片晶圓的一第一滑動量；(h)使該晶圓搬運機器人至少部分響應於決定該複數片晶圓的該第一滑動量係大於該第一閾值量而將在該複數片晶圓之中的該等晶圓置放進一第二晶圓容器；及(i)在(h)之後且在一第二時間段期間，針對在該複數片晶圓之中的各晶圓使該晶圓搬運機器人：從該第二晶圓容器取回該晶圓，在該晶圓係由該晶圓搬運機器人加以支撐之時，使該第一邊緣偵測系統取得指示相對於該第一參考點之沿該晶圓的廓影邊緣的至少三個第二水平坐標的資訊，使用該至少三個第二水平坐標，決定相對於該第一參考點之該晶圓的一估計中心點，藉由決定指示從該晶圓的該估計中心點延伸至該第一參考點的一第二參考線段的長度與方向的資訊，決定一第二中心偏差，基於指示針對該晶圓的該第二參考線段的長度與定向的資訊，決定針對該晶圓的一第二晶圓偏移，及 在該晶圓由該晶圓搬運機器人加以支撐的一或多個操作期間，使該晶圓搬運機器人運作以根據該第二晶圓偏移而將該晶圓置放進該第一晶圓容器。
  13. 一種搬運方法，用於搬運具有一標稱直徑D1的複數片晶圓，該搬運方法包含：(a)使用一晶圓搬運機器人，擷取複數片晶圓，該晶圓搬運機器人係建構以當該複數片晶圓置放於其上之時支撐該複數片晶圓，該複數片晶圓當沿一垂直軸觀看時在一水平平面之中界定一廓影邊緣；(b)使用一第一邊緣偵測系統，取得關於該晶圓搬運機器人的一第一參考點的資訊；(c)使用該第一邊緣偵測系統，取得指示相對於該第一參考點沿該複數片晶圓的該廓影邊緣的至少五個點的第一水平坐標之資訊；(d)針對該複數片晶圓，決定當沿一垂直軸觀看時與在(c)中決定的該至少五個點的該第一水平坐標外接的最小圓；(e)針對該複數片晶圓，藉由決定指示從針對該複數片晶圓的該最小圓的中心延伸至該第一參考點的一第一參考線段的長度與方向的資訊，決定一第一中心偏差；及(f)決定該複數片晶圓的該第一中心偏差是否指示一晶圓對準錯誤條件。
  14. 如請求項13之搬運方法，其中：該第一邊緣偵測系統包含三個第一貫穿光束光學感測器；每一個第一貫穿光束光學感測器係：建構以當啟動時發射一對應的垂直定向光束， 定位成使得當該等第一貫穿光束光學感測器啟動時在任何該等光束之間的最遠水平距離係小於D1，及建構以在該第一貫穿光束光學感測器啟動的情況下在所發射的光束與一物體的一邊緣相交時進行登記；且步驟(c)係藉由每次在該複數片晶圓的廓影邊緣與由該等第一貫穿光束光學感測器其中一者所發射的光束的其中之一相交時取得水平坐標而加以執行。
  15. 如請求項13之搬運方法，其中：該第一邊緣偵測系統包含一機器視覺系統，且該機器視覺系統係建構以取得指示相對於該第一參考點之沿該複數片晶圓的該廓影邊緣的該至少五個點的該等第一水平坐標的該資訊；且步驟(c)係藉由使用該機器視覺系統來取得該至少五個點的水平坐標而加以執行。
  16. 如請求項13之搬運方法，其中該第一邊緣偵測系統包含選自由以下組成之群組的一或多個零件：一組的三或更多個直射式貫穿光束光學感測器、一組的三或更多個反射式貫穿光束光學感測器、一機器視覺量測系統、及一組的三或更多個電容感測器。
  17. 如請求項13之搬運方法，其中：該晶圓搬運機器人包含具有N個刀片的一末端執行器，該複數片晶圓包含N或更少片晶圓，各刀片係建構以支撐該等晶圓其中一者，且N大於或等於該複數片晶圓中的晶圓數量。
  18. 如請求項17之搬運方法，其中：該N個刀片包含相對於彼此固定的一第一組的N-1個刀片， 該第一組的N-1個刀片係建構以，相對於該第一組的N-1個刀片所附接的該晶圓搬運機器人的一部分，呈一單元而移動，且不在該第一組的N-1個刀片之中的該末端執行器的刀片係建構成獨立於該第一組的N-1個刀片而相對於該第一組的N-1個刀片所附接的該晶圓搬運機器人的該部分而為可移動的。
  19. 如請求項18之搬運方法，其中N=5。
  20. 請求項13之搬運方法，更包含：(g)決定基於該最小圓的直徑與D1之間的差異之該複數片晶圓的一第一滑動量；及(h)決定D1係小於D2至少一第一閾值量，其中：D2係與一第一晶圓容器相關聯的一界限區域包絡的最小水平尺寸，該第一晶圓容器包含建構以承接該複數片晶圓的複數個第一晶圓支座，且該第一晶圓支座係各自建構以對置放於其上且位在該界限區域包絡之內的一晶圓加以支撐。
  21. 如請求項20之搬運方法，其中該第一晶圓容器更包含一第二邊緣偵測系統，建構以在該第二邊緣偵測系統啟動的情況下當一物體的一邊緣係與該第二邊緣偵測系統所監測的一個以上第二水平位置相交之時進行登記。
  22. 如請求項20之搬運方法，更包含：決定該複數片晶圓的該第一滑動量低於該第一閾值量，及使該晶圓搬運機器人至少部分響應於決定該複數片晶圓的該第一滑動量係低於該第一閾值量而將在該複數片晶圓之中的該等晶圓其中至少一些置放進該第一晶圓容器。
  23. 如請求項22之搬運方法，更包含： 基於指示該複數片晶圓的該第一參考線段的長度與定向的資訊，決定該複數片晶圓的一第一晶圓偏移；及在該複數片晶圓係由該晶圓搬運機器人加以支撐的一或更多操作期間，使該晶圓搬運機器人運作以根據該第一晶圓偏移而將在該複數片晶圓之中的該等晶圓的該其中至少一些置放進該第一晶圓容器。
  24. 如請求項20之搬運方法，更包含：(i)使該晶圓搬運機器人至少部分響應於決定該複數片晶圓的第一滑動量係大於該第一閾值量而將在該複數片晶圓之中的該等晶圓置放進一第二晶圓容器；及(j)在步驟(i)之後且在一第二時間段期間，針對在該複數片晶圓之中的各晶圓使該晶圓搬運機器人：從該第二晶圓容器取回該晶圓，在該晶圓係由該晶圓搬運機器人加以支撐之時，使該第一邊緣偵測系統取得指示相對於該第一參考點之沿該晶圓的廓影邊緣的至少三個第二水平坐標的資訊，使用該至少三個第二水平坐標，決定相對於該第一參考點之該晶圓的一估計中心點，藉由決定指示從該晶圓的該估計中心點延伸至該第一參考點的一第二參考線段的長度與方向的資訊，決定一第二中心偏差，基於指示針對該晶圓的該第二參考線段的長度與定向的資訊，決定針對該晶圓的一第二晶圓偏移，及在該晶圓由該晶圓搬運機器人加以支撐的一或多個操作期間，使該晶圓搬運機器人運作以根據該第二晶圓偏移而將該晶圓置放進該第一晶圓容器。
  25. 一種非暫態電腦可讀媒體，儲存電腦可執行指令於其上用於控制一或更多個處理器以：(a)使用一晶圓搬運機器人，使具有標稱直徑D1的複數片晶圓受到擷取，該晶圓搬運機器人係建構以當該複數片晶圓置放於其上之時支撐該複數片晶圓，該複數片晶圓當沿一垂直軸觀看時在一水平平面之中界定一廓影邊緣；(b)使用一第一邊緣偵測系統，取得關於該晶圓搬運機器人的一第一參考點的資訊；(c)使用該第一邊緣偵測系統，取得指示相對於該第一參考點沿該複數片晶圓的該廓影邊緣的至少五個點的第一水平坐標之資訊；(d)針對該複數片晶圓，決定當沿一垂直軸觀看時與在(c)中決定的該至少五個點的該第一水平坐標外接的最小圓；(e)針對該複數片晶圓，藉由決定指示從針對該複數片晶圓的該最小圓的中心延伸至該第一參考點的一第一參考線段的長度與方向的資訊，決定一第一中心偏差；及(f)決定該複數片晶圓的該第一中心偏差是否指示一晶圓對準錯誤條件。
  26. 如請求項25之非暫態電腦可讀媒體，其中：該第一邊緣偵測系統包含三個第一貫穿光束光學感測器；每一個第一貫穿光束光學感測器係：建構以當啟動時發射一對應的垂直定向光束，定位成使得當該等第一貫穿光束光學感測器啟動時在任何該等光束之間的最遠水平距離係小於D1，及建構以在該第一貫穿光束光學感測器啟動的情況下在所發射的光束與一物體的一邊緣相交時進行登記；且 該非暫態電腦可讀媒體更儲存指令用於控制該一或更多個處理器以操作該三個第一貫穿光束光學感測器，俾使每次在該複數片晶圓的廓影邊緣與由該等第一貫穿光束光學感測器其中一者所發射的光束的其中之一相交時取得(c)的水平坐標。
  27. 如請求項25之非暫態電腦可讀媒體，其中：該第一邊緣偵測系統包含一機器視覺系統，且該機器視覺系統係建構以取得指示相對於該第一參考點之沿該複數片晶圓的該廓影邊緣的該至少五個點的該等第一水平坐標的該資訊；且該非暫態電腦可讀媒體更儲存指令用於控制該一或更多個處理器以與該機器視覺系統介接以及使用該機器視覺系統取得(c)的水平坐標。
  28. 如請求項25之非暫態電腦可讀媒體，其中該第一邊緣偵測系統包含且該非暫態電腦可讀媒體更儲存指令使該一或更多處理器介接和通聯至選自由以下組成之群組的一或多個零件：一組的三或更多個直射式貫穿光束光學感測器、一組的三或更多個反射式貫穿光束光學感測器、一機器視覺量測系統、及一組的三或更多個電容感測器。
  29. 如請求項25之非暫態電腦可讀媒體，其中該非暫態電腦可讀媒體更儲存指令用於使該一或更多處理器以：(g)決定基於該最小圓的直徑與D1之間的差異之該複數片晶圓的一第一滑動量；及(h)決定D1是否小於D2至少一第一閾值量，其中：D2係與一第一晶圓容器相關聯的一界限區域包絡的最小水平尺寸，該第一晶圓容器包含建構以承接該複數片晶圓的複數個第一晶圓支座，且該第一晶圓支座係各自建構以對置放於其上且位在該界限區域包絡之內的一晶圓加以支撐。
  30. 如請求項29之非暫態電腦可讀媒體，其中該非暫態電腦可讀媒體更儲存指令用於控制該一或更多個處理器以：在(g)中，決定該複數片晶圓的該第一滑動量低於該第一閾值量，及使該晶圓搬運機器人至少部分響應於決定該複數片晶圓的第一滑動量係低於該第一閾值量而將在該複數片晶圓之中的該等晶圓其中至少一些置放進該第一晶圓容器。
  31. 如請求項30之非暫態電腦可讀媒體，其中該非暫態電腦可讀媒體更儲存指令用於控制該一或更多個處理器以：(i)基於指示該複數片晶圓的該第一參考線段的長度與定向的資訊，決定該複數片晶圓的一第一晶圓偏移；及(j)在該複數片晶圓係由該晶圓搬運機器人加以支撐的一或更多操作期間，使該晶圓搬運機器人運作以根據該第一晶圓偏移而將在該複數片晶圓之中的該至少一些晶圓置放進該第一晶圓容器。
  32. 如請求項29之非暫態電腦可讀媒體，其中該非暫態電腦可讀媒體更儲存指令用於控制該一或更多個處理器以：(i)使該晶圓搬運機器人至少部分響應於決定該複數片晶圓的第一滑動量係大於該第一閾值量而將在該複數片晶圓之中的該等晶圓置放進一第二晶圓容器；及(j)在(i)之後且在一第二時間段期間，針對在該複數片晶圓之中的各晶圓使該晶圓搬運機器人：從該第二晶圓容器取回該晶圓，在該晶圓係由該晶圓搬運機器人加以支撐之時，使該第一邊緣偵測系統取得指示相對於該第一參考點之沿該晶圓的廓影邊緣的至少三個第二水平坐標的資訊， 使用該至少三個第二水平坐標，決定相對於該第一參考點之該晶圓的一估計中心點，藉由決定指示從該晶圓的該估計中心點延伸至該第一參考點的一第二參考線段的長度與方向的資訊，決定一第二中心偏差，基於指示針對該晶圓的該第二參考線段的長度與定向的資訊，決定針對該晶圓的一第二晶圓偏移，及在該晶圓由該晶圓搬運機器人加以支撐的一或多個操作期間，使該晶圓搬運機器人運作以根據該第二晶圓偏移而將該晶圓置放進該第一晶圓容器。
TW108139880A 2018-11-05 2019-11-04 用於晶圓搬運的設備、方法、和非暫態電腦可讀媒體 TWI835911B (zh)

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