JP4880115B2 - 最適化技術を使用して基板のオフセットを決定する方法および装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、半導体プロセッサ装置のモジュール間でウエハを移動させることに関し、特に、ウエハを運ぶサポートブレードによって個々のウエハをダイナミックアライメントすることに関する。ここで、ダイナミックアライメントの装置および方法は、モジュールにおける、ウエハの望ましい位置に関するウエハのオフセット近似値の決定を、最適化プログラムのステートメントとして定義するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造では、処理チャンバを相互に接続させて、接続されたチャンバ間でウエハまたは基板を移送等できるようにする。このような移送は、例えば、接続されたチャンバの隣接した側壁に提供されたスロットまたはポートを通してウエハを移送する、搬送モジュールによって行われる。搬送モジュールは、一般に、半導体エッチングシステム、材料堆積システム、フラットパネルディスプレイエッチングシステムを含む、種々のウエハ処理モジュールとの連携のもとで使用される。清浄度および高処理精度への要求が増すにつれて、処理工程中および処理工程間における人的介入を減らす必要が増してきている。この必要は、中間的なウエハ処理装置として作動する真空搬送モジュール(通常は例えば真空状態などの減圧状態で維持される)の実装によって、部分的に解決されてきた。真空搬送モジュールは、例えば、ウエハが保管される1つまたはそれ以上のクリーンルーム保管設備と、ウエハが実際に処理される、すなわち例えばエッチングされたり堆積を施されたりする複数のウエハ処理モジュールとの間に、物理的に設置することができる。このように、ウエハの処理が必要な場合には、搬送モジュール内に設置されたロボットアームを利用し、選択されたウエハを保管設備から取り出して、それを複数の処理モジュールの1つに配置することができる。
【0003】
当業者には周知のように、複数の保管設備および処理モジュールの間でウエハを「移送する」搬送モジュールの配置は、「クラスタツール構造」システムと称されることが多い。図1は、半導体工程における代表的なクラスタ構造100を示した図であり、真空搬送モジュール106に接続された様々なチャンバが描かれている。真空搬送モジュール106は、様々な組立て工程の実行のために個々に最適化された、3つの処理モジュール108a〜108cに結合された状態で示されている。例えば、処理モジュール108a〜108cは、変圧器結合プラズマ(TCP)基板エッチング、層の堆積、および/またはスパッタリングを実行するために実装されても良い。
【0004】
真空搬送モジュール106には、ウエハを真空搬送モジュール106に導入するために実装されたロードロック104が接続されている。ロードロック104は、ウエハが保管されるクリーンルーム102に結合されていて良い。ロードロック104は、取り出しおよび供給の機構である以外に、真空搬送モジュール106とクリーンルーム102の間における可変圧インタフェースとしても機能する。従って、クリーンルーム102を大気圧に保持する一方で、真空搬送モジュール106を定圧(例えば真空)に維持することができる。
【0005】
清浄度および高処理精度への要求が増すに伴い、ロボットを使用したウエハの移送によって、処理工程中および処理工程間における人的介入が低減された。このような移送は、例えば、クリーンルーム102からロードロック104でも、ロードロック104から真空搬送モジュール106でも、真空搬送モジュール106から処理モジュール108aでも良い。このようなロボットの使用によって、個々のウエハへの人的接触が大幅に低減されたが、一方では、ロボットを使用してウエハを移送するにあたって問題が生じた。例えばクリーンルームでは、カセットからウエハを抜き取って、それをロードロック104に提供されたフィンガ上に配置するために、ロボットのブレードが使用される。しかしながら、ウエハの中心は、フィンガに対して正確に配置されていない可能性がある。その結果、真空搬送モジュール106のロボットのブレードでロードロック104のフィンガからウエハを抜き取る際に、ウエハの中心がブレードの中心に対して適切に設置または位置決めされない可能性がある。ウエハ中心対ブレード中心のこの不適切なアライメントは、「ウエハ−ブレードのミスアライメント」とも、または単に「ウエハのミスアライメント」とも呼ばれ、ロボットが「拡張」動作を実行するのに伴って発生するものである。この「拡張」動作では、例えば、ブレード(およびブレードによって運ばれるウエハ)が処理モジュールのスロットを通って移動することにより、処理モジュール108aのピン上にウエハが配置される。
【0006】
ウエハが代表的な処理モジュール108aに最初に配置された際に、ウエハ対ブレードが適切に位置決めされていた場合でも、そしてウエハが、代表的な処理モジュール108aにおける処理中に適切に位置決めされていた場合でも、適切なアライメントが妨げられる可能性はある。例えば、代表的な処理モジュール108aで一般に使用される静電チャックは、処理の完了後でも完全に放電されなかった残留静電場を有し得る。この状況では、処理されたウエハが、チャックから突然取り外される可能性がある。その結果、処理されたウエハをチャックから抜き取るロボットブレードに対し、ウエハが不適切に位置付けられる。従って、真空搬送モジュール106のロボットのブレードでチャックから処理後のウエハを抜き取る際に、ウエハの中心がブレードの中心に対して適切に設置されない、すなわち適切に位置決めされない可能性がある。このウエハのミスアライメントは、ロボットが、ブレード(およびブレードによって運ばれるウエハ)を処理モジュール108aのスロットを通して移動させる「撤回」動作を実行するのに伴って発生する。このようなウエハのミスアライメントは、ウエハが別の処理モジュール108bまたはロードロック104に配置される次の拡張動作中でも発生し得る。
【0007】
拡張動作以前の上述したウエハミスアライメント(ウエハが処理モジュール108aのピンに置かれる時点まで持続し得る)と、撤回動作以前の上述したウエハミスアライメント(ウエハが別の処理モジュール108bまたはロードロック104に置かれる次の拡張動作の間中持続し得る)とによって、ウエハは、モジュール108aもしくはモジュール108bのピン上またはロードロック104内において、望ましい位置からずれて配置される結果となる。
【0008】
ウエハミスアライメントおよびその結果として生じるオフセットは、ウエハ処理の誤差の要因となるため、当然避けるべきである。また、ロボットがモジュール間でウエハを移送するのに要する時間(「ウエハ移送期間」)がウエハに処理を実行することができない時間である、すなわちウエハ移送期間が無駄な時間であることは、明らかである。したがって、このようなウエハミスアライメントの量をモニタリングし、ウエハ移送期間を増加させることなくこのようなモニタリングを実行するという、いまだ充足されていないニーズが存在する。ウエハミスアライメントの量をモニタリングするか、またはこのようなウエハのオフセット量を決定する態様の1つは、オフセットを計算するのに必要な時間(「オフセット計算期間」)である。ウエハ移送期間の増加を避け、しかもウエハが望ましい位置に置かれるより前にこのようなウエハのオフセット量を十分なオフセット精度で決定するためには、オフセット計算期間がウエハ移送期間内の一定期間に過ぎない必要がある。
【0009】
ウエハを、1つの真空搬送モジュール106から(へと)例えば108aで表される最大6つの処理モジュールへと(から)移送し得ることが、ウエハのミスアライメントのモニタリングのような問題を複雑にしている。これまでは、ウエハがロボットのブレードに対して適切に位置決めされているか否かを決定するのに、隣接したモジュール間で多数のセンサを使用する試みが含まれていた。ウエハの移送経路を挟んで相対するセンサは、ウエハの移送経路に対して対称的に設置されていた。対称的に配置された相対するセンサは、出力信号を同時に生成するものであるため、各センサに1つずつデータプロセッサを提供する必要があった。これらの要素(すなわち、6つの処理モジュールに真空搬送モジュールを加えて使用し得ることと、対称的に配置された相対するセンサを1モジュールあたり多数使用することと、1センサあたり1つのデータプロセッサを使用すること)を組み合わせることによって、クラスタツール構造の複雑さが増し、高価なプロセッサが多数必要とされるようになる。より費用効率が高いクラスタツール構造を提供する必要も考慮すると、各センサに個別にデータプロセッサを組み込むことによって、システムが法外に高価になることがわかる。
【0010】
より費用効率が高いクラスタツール構造を提供する別の態様は、スルービームセンサ等のセンサを受信するアパチャを提供するために、モジュールおよびロードロックをマシニングするコストに関する。例えば、ロボットに対してより正確にセンサを設置するために、このようなマシニングの精度の向上を図ると、それに伴ってこのような精密マシニングのコストが増大する。したがって、センサのアパチャをマシニングするのに必要な精度を、センサを使用してなされた検出精度を犠牲にすることなく引き下げられるような、方法が必要とされている。
【0011】
このようなスルービームセンサの使用は、ウエハのミスアライメントをモニタリングする装置を設計する際にも問題を生じる。例えば、ウエハがこのようなスルービームセンサの光ビームを通過して、このビームを遮断する場合は、ビームの遮断を示すパルスをセンサが出力するまでに、ある一定の期間(待ち時間)が必要である。ウエハがセンサに相対して移動しているため、センサの目的がウエハの位置を決定することにある場合は、ウエハは、出力パルスが生成された時点(待ち時間の終了時)で、ビームが遮断された時の位置からすでに移動してしまっている。待ち時間は、スルービームセンサの使用にあたって誤差を生じる原因となる。したがって、スルービームセンサの待ち時間を要因とする誤差を低減する方法も必要とされている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
以上からわかるように、ウエハ搬送期間を増加させることなく(例えば、モジュール間またはロードロック間におけるウエハの移送速度を低下させることなく、そしてウエハを望ましい位置まで移送するのに必要な時間の合計を増加させることなく)、ウエハが搬送されている間に作動するような、ウエハアライメントのための方法および装置が必要とされている。このような方法および装置は、オフセット計算期間がウエハ移送期間より長くなるのを回避するべきであるうえ、かなり改善された精度でウエハのオフセットを決定できるべきでもある。さらに、1センサあたりのデータプロセッサの数を減少させて、クラスタツール構造全体でウエハミスアライメントの決定に使用されるデータプロセッサの総数を減少させるべきである。また、このような方法および装置は、センサのアパチャをマシニングする際に必要とされる精度を、センサを使用してなされる検知の精度を犠牲にすることなしに引き下げられることが望ましい。望ましい方法および装置の別の態様は、スルービームセンサを使用してウエハアライメントを決定する際に、待ち時間が原因で生じる誤差を低減することである。
【0013】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
概して本発明は、ウエハを運ぶサポートブレードを各ウエハのダイナミックアライメントに提供することによって、これらのニーズを満たすものである。ダイナミックアライメントの装置および方法は、サポートブレード上におけるウエハの望ましい位置に対するウエハのオフセット近似値の決定を定義するものであり、この決定は、最適化プログラムのステートメントによって表される。このオフセット近似値の決定のタスクを最適化プログラムに関して記述することによって、オフセット近似値を計算するのに必要なオフセット計算期間を、ウエハ移送期間内に効果的に維持し、オフセットの正確な値に首尾良く収束する可能性を、非最適化プログラムを使用した場合よりも高くすることができる。
【0014】
本発明の1つの態様は、望ましい位置に対するウエハの未知のオフセット量を決定するための方法および装置であり、ウエハは、エンドエフェクタの使用によって第1の位置から取り出され、エンドエフェクタは、取り出されたウエハを第1の位置から1組のセンサを通過して移送するように移動して、センサデータを作成する。最適化プログラムを使用してセンサデータを処理することによって、この態様は、未知のオフセット近似値の決定に必要とされるオフセット計算期間を、ウエハ移送期間より短い時間に効果的に維持することができる。最適化プログラムが最も好ましいシンプレックスアルゴリズムである場合は、オフセット近似値がオフセット計算期間内に決定される可能性が非常に高く、そのうえ、決定されたオフセット近似値が、例えば幾何学的プログラムとして非最適化プログラムを使用して得られるそれよりもかなり正確になる可能性も、やはり非常に高い。
【0015】
本発明の別の態様は、ウエハの未知のオフセットに関し、その結果、取り出しの動作は、取り出されたウエハをエンドエフェクタ上における取り出されたウエハの望ましい位置からずれて配置する。望ましい位置が、エンドエフェクタの通常の移動先であるもとのターゲット座標に対応する場合、このもとのターゲット座標が、オフセットの近似値を補正するように変更される。するとエンドエフェクタは、未知のオフセットおよびミスアライメントを補正するために、取り出されたウエハを変更後のターゲット座標に配置する。
【0016】
本発明のさらなる態様は、望ましいウエハ位置に中心を有した座標系において、未知のオフセットを「e」と定義する。未知のオフセット「e」は、座標系の中心からずれたウエハの中心に至る成分「ex」および「ey」を有する。処理動作では、移動中のウエハが特定の1センサにセンサデータを作成させるときに、センサデータを、座標系の中心から各センサの有効位置に至るベクトルの形で表す。このような表示の結果、ベクトルの組は「rp」で表され、「i」は1〜4で変化し、各ベクトル「rpi」は第1成分「rpix」および第2の成分「rpiy」を有する。本発明では、ベクトル「rpi」によって定義される、各ベクトルとそれに隣接したウエハエッジとの距離の二乗の和を最小にするように、成分「ex」および「ey」の値を決定する。最小化されるべき関数は、次式で表される。
【0017】
【数5】
【0018】
ここで、ウエハは、ウエハの中心からエッジまでの半径「R」を有する。
【0019】
本発明の別の態様では、複数の値「ex」および「ey」を代入して、「F」の最小値が得られるまで繰り返し「F」について解き、上記の式で定義された「F」の最小値を決定することによって、処理動作をさらに実行する。
【0020】
本発明のさらに別の態様は、ウエハハンドリングシステム内の望ましい位置に対するウエハの未知のオフセット量を決定する方法に関する。この態様では、エンドエフェクタを有したロボットを使用して、ウエハハンドリングシステムの特定のファセットに隣接した1組のセンサを通過してウエハを移動し、ウエハをサポートすることにより、センサトリガデータを生成する。特定のファセットに対する各センサの有効位置を示すために、校正されたセンサ位置データが用意される。未知のオフセット近似値を決定するために、センサトリガデータと、エンドエフェクタの対応位置と、センサ位置データとの処理が、最適化プログラムを使用して実行される。
【0021】
本発明の関連の態様では、処理動作が、ブレード上のウエハの望ましい位置に中心を有した座標系において、ウエハエッジの位置ベクトル(「rpi」として識別される)を決定する。処理動作は、キャリブレーション工程で定義されるセンサ位置と、各センサがトリガされたときのロボットブレード位置とを使用して、ベクトル「rpi」を決定する。上述した決定では、校正後のセンサ位置データと、ロボットブレード位置と、センサトリガデータとが使用される。
【0022】
本発明のさらなる関連の態様では、処理動作における記号「i」が、センサトリガデータの4つの項目を表す値1、2、3、4を有しており、対応する4つのベクトル「rpi」は、それぞれ「X」軸成分および「Y」軸成分を有する。最適化プログラムによる処理は、4つのウエハエッジ位置に最も良く適合するウエハの位置を決定するものであり、この最良適合位置は、上記の式の解を最適化することによって得られ、「R」はウエハの半径であり、「rpix」は「rpi」の「X」軸成分であり、「rpiy」は「rpi」の「Y」軸成分であり、「ex」は未知のオフセット近似値の選択された「X」軸成分であり、「ey」は未知のオフセット近似値の選択された「Y」成分であり、そして最適化は、二次元のシンプレックスアルゴリズムを使用して実行される。
【0023】
本発明のさらなる態様は、望ましいウエハ位置に対するウエハの未知のオフセット量を決定するためのコンピュータに関する。コンピュータは、ウエハを、エンドエフェクタによって第1の位置から取り出されるように仕向ける第1の動作を含む、一連の動作を実行するようにプログラムされている。また、センサDかを生成するために、取り出されたウエハを第1の位置から1組のセンサを通過して移動させ、移送させるように、エンドエフェクタを仕向ける第2の動作もある。プログラムは最後に、未知のオフセット近似値を決定するために、最適化プログラムを使用してセンサデータを処理する。
【0024】
このようなウエハのオフセット量を決定する上述した態様において、オフセット計算期間は、ウエハ移送期間よりも短いのが通常であり、ウエハ移送期間よりもかなり短いのが通常である。幾何学的(非最適化の)技術と比べ、最適化プログラムでは、オフセットに対して決定される値の誤差がかなり少ない。
【0025】
本発明の原理を例示した添付図面との関連で行う以下の詳細な説明から、本発明のその他の態様および利点が明らかになる。
【0026】
同一の参照番号が同一の構造要素を意味する添付図面との関連で行う以下の詳細な説明から、本発明を容易に理解することが可能となる。
【0027】
【発明の実施の形態】
本発明は、ウエハ移送期間を増加させることなしに(例えば、モジュール間またはロードロック間におけるウエハの移送速度を低下させたり、ウエハを望ましい位置まで移送するのに必要な時間の合計を増加させたりすることなしに)、ウエハが搬送されている間に作動する、ウエハアライメントに関して説明を行う。このウエハアライメントは、オフセット計算期間がウエハ移送期間より長くなるのを回避するだけでなく、修正するべきミスアライメントの量を決定する計算によって、ウエハのオフセットをかなり改善された精度で決定する。また、本発明の実施例は、望ましい位置からのウエハオフセットの未知の量の近似値を決定するために、最適化プログラムの使用によってセンサデータがどのように処理されるかに関して説明される。本発明はさらに、ウエハオフセットの近似値を使用して、例えばロボットが処理モジュール内でウエハを配置する位置のターゲット座標を変更するものとして説明され、この変更量は、最適化プログラムを使用して計算されるオフセットの近似値に基づくものである。この変更を、ウエハがエンドエフェクタで運ばれるのに伴って行うことにより、ウエハが置かれようとしている位置を、オフセットの補正のために修正する。
【0028】
しかしながら、当業者には明らかなように、本発明は、これらの詳説の一部または全てを特定しなくても実施することが可能である。そのほか、本発明が不明瞭にならないため、周知の工程動作については詳細には説明していない。
【0029】
図2Aによれば、本発明は一般に、真空搬送モジュール202と、少なくとも1つのロードロック204(またはウエハ搬送格納装置)と、基板またはウエハ208を1つまたはそれ以上のカセット210からロードロック204へと移送するための常圧搬送モジュール206と、を備えた半導体処理クラスタツール構造システム200として開示される。好ましくは、2つの隣接したロードロック204が、真空搬送モジュール202の2つの隣接した側壁にそれぞれ1つずつ提供されると良い。また、常圧搬送モジュール206は、少なくとも2つのカセット210と、回転の固定軸214上に設けられたフロントエンドロボット212と、ウエハアライナ216とを備える。アライナ216は、ウエハがクラスタ構造200に移動する前にウエハの望ましい位置を発見するのに使用される。各ロードロック204は、ウエハが移送される際に通るロードロックポート220を備えたウエハ受け取り面218を有する。各ポート220は、ゲートバルブまたはドア222によって閉じられる。フロントエンドロボット212は、ポート220の中心に合わせて且つ面218に垂直に配置されたロードロックウエハ移送軸224に沿って、ポート220を通ってウエハ208を移送する。フロントエンドロボット212は、ロードロック204のフィンガ226上にウエハ208を配置する。
【0030】
ウエハ208は、ロードロック204から真空搬送モジュール202へと移送される。図2Bおよび2Cによると、モジュール202は、中心軸230に組み込まれた真空移送ロボット228を備えている。モジュール202は、6つのウエハ移送面232を有し、そのそれぞれに、例えばデュアルスロットバルブ238のゲートバルブまたはドア236によって閉じられるポート234が提供されている。面232のうちの2つはロードロック204とモジュール202の間にあり、面232のうち代表的な4つはそれぞれ4つの処理モジュールまたはチャンバ240に対して提供されている。
【0031】
あるロードロック204から処理モジュール240のうちの1つへと至るウエハ208の動きを考慮し、真空移送ロボット228は、ロードロック204のフィンガ226からウエハ208を選出する。撤回動作において、ロボット228は、それぞれのポート234の中心に合わされ且つそれぞれの面232に垂直である入来ウエハ移送経路242に沿って、ポート234を通って選出ウエハ208を移動させる。真空移送ロボット228は、ウエハ208を先ずは経路242上の真空搬送モジュール202に移動させ、次いで、ウエハ208の処理のために識別された処理モジュール240の、それぞれのポート234および面232の中心に合わせて配置された、第2のウエハ移送経路244に沿って移動させる。拡張動作において、ロボット228は、ウエハ208を識別された処理モジュール240のポート234の中にそしてそこを通って第2の経路244に沿って移動させる。ロボット228は、識別された処理モジュール240のピン246上にウエハを配置する。処理モジュール240における動作が完了すると、ロボット228はピン246からウエハ208を選出する。撤回動作において、ロボット228は、ウエハ208ポート234の中にそしてそこを通って第2の経路244に沿って移動させて、真空搬送モジュール202に戻す。
【0032】
搬送されるウエハ208の例として、図2Aはカセット210を示し、それは、直線状のエッジ252と曲線状のエッジ254とを有した第1のウエハ208F(左側のカセット210にある)と、刻み目258が入った曲線状のエッジ256を有した第2のウエハ208N(右側のカセット210にある)とをサポートしている。フロントエンドロボット212は、カセット210の1つから適切なウエハ208Fまたは208Nを選出し、そのウエハ208をウエハアライナ216の中に配置する。ウエハアライナ216は、後ほど説明するように、選択された方向にウエハ208を配置する。すると、フロントエンドロボット212は、方向付けられたウエハ208をアライナ216から選出し、その方向付けられたウエハ208Fまたは208Nを、ロードロックポート220を通してロードロック204へと移送して、フィンガ226上に配置する。
【0033】
アライナ216による方向付けの動作の結果、フィンガ226上に配置された方向付けられたウエハ208は、ウエハの中心260と、この中心260と交差するXウエハ軸およびYウエハ軸とに関連した複数の望ましい方向のうちの1方向に、直線状のエッジ252または刻み目258を有する。図2Bには、ウエハ208Nが配置される方向の1つが、真空搬送ロボット228のブレード262またはエンドエフェクタ262によってサポートされたウエハ208N(点線で示される)とともに示されている。Yウエハ軸は、ウエハの中心260が時計の中心にある場合に、例えば正午および6時の位置を通ると考えることができる。このことを考慮した結果、ウエハ208Nの代表的な望ましい方向は、刻み目258が9時の位置にくるようにウエハ208Nをウエハ中心260で回転させた状態で描かれている。ウエハ208Nおよび208Fの望ましい方向では、その刻み目258または直線状のエッジ252が、それぞれウエハ中心260に対して正午、3時、6時、または9時のうち任意の方向を向いていることがわかる。
【0034】
別のウエハ208は、直線状のエッジ252または刻み目258以外の物理的特性を有していても良い。例えばクラスタツール構造システム200は、様々な直径の処理ウエハ208に適用される。様々な直径のウエハの処理が可能ではあるが、ここでは、例えば直径が200mmおよび300mmのウエハ208との関連のもとで本発明を説明することにする。
【0035】
特定の製造状況では、直線状のエッジ252または刻み目258が、ウエハ中心260に対して特定の方向に向いている。方向付けられたウエハ208の中心260には、上述したような方向以外にも、ブレードまたはエンドエフェクタ262のブレード中心264に対する理想的な位置が存在する。図2Bにおいて、このような理想的な位置は、ウエハ中心260およびブレード中心264が、ブレード262の縦軸266と同延であるウエハ208のY軸と同位置にくるように示されている。図2Bでは、この理想的な位置にあるウエハ208が、点線で描かれた円状のディスクとして示されている。しかしながら、上述したような要素(例えば静電チャックの性能および取り扱い)を含む幾つかの理由が原因で、ウエハ208が、その中心260がブレード中心264とずれた状態でブレード262上に配置されることがある。このズレは、図2Cにおいて点線によるウエハ280Nとして示されている。このズレは、上述した「ウエハとブレードのミスアライメント」および「ウエハのミスアライメント」に相当する。ウエハのミスアライメントは、ウエハ中心260がブレード中心264から離れていることによって特徴付けられる。このような開きは、ウエハ208のX軸方向またはY軸方向の一方向または両方向で生じる可能性があり、図2Cでは、ウエハ中心260が図2Bの場合よりΔX分だけ左方に、そしてΔY分だけ上方にずれた両方向のズレが示されている。
【0036】
ブレード262が処理チャンバ240のピン246へとウエハ208を運ぶため、ウエハ208の中心260の位置は、ブレード中心264に対してのみ決定されれば良く、クラスタツール構造システム200の他のあらゆる装置に対しては決定されなくて良いことがわかる。例えば、ある特定のウエハ208が搬送されている場合に、ウエハのミスアライメントの量および方向に関する決定がなされると、ロボット228は、ブレード262の位置を制御し、次いで特定のウエハ208の位置を制御することにより、ブレード262が特定のウエハ208を処理モジュール240のピン246上に配置する際の、ウエハのミスアライメントを排除する。ウエハのミスアライメントが排除されると、処理モジュール240においてウエハを正確に処理することが可能となる。
【0037】
図2Bでは、真空搬送ロボット228のブレード262が、真空処理モジュール240内に存在する状態で示されている。例として、ロードロック204のフィンガ226が、ブレード262上に重ねて描かれた長方形として示されている。ブレード262は、ロードロック204における選出動作中にロードロックフィンガ226との接触を回避できる形状に、そして処理モジュール240のウエハサポートピン246との接触を回避できる形状に、成形されている。この形状では、ピン246の間に空間270を提供することにより、ブレード262が、ウエハのミスアライメントが存在するか否かを決定する以下の動作を妨害しないようにしている。
【0038】
図3Aおよび3Cは、真空搬送モジュール202のフェイス232の部分平面図であり、本発明に従ったダイナミックアライメントシステム272の概略を示している。ここで言う「ダイナミックアライメント」とは、本装置および方法を表す用語であり、ブレード262が、ウエハ208を例えば真空搬送モジュール202から処理モジュール240の1つへとポート234の1つを通して移動させるか、または処理モジュール240から真空搬送モジュール202へとポート234の1つを通して移動させるのに伴って、ブレード262の中心264に対するウエハ208の中心260の位置を決定するものである。各フェイス232と、選択された物理的特性として特定の直径を有した各タイプのウエハ208に対し、システム272は2つのセンサ274を備えている。直径が200mmおよび300mmのウエハ208に対応するシステム272では、各フェイス232が、図3Aおよび3Cにおいてセンサ274−1として表されるセンサ274と、センサ274−2および274−3として表されるさらに2つのセンサ274のうちの1つと、を有する。
【0039】
図3Fでは、簡単のためセンサ274が2つ(すなわち直径が200mmのウエハ208〜200に対応する2つのセンサ)のみ示されているのに対し、図3A、3C、および3Eでは、3つのセンサ274−1、274−2、および274−3が示されている。第1のセンサ274−1は、フェイス232で定義される面に平行な平面内で、そのフェイス232に隣接したポート234の横軸であるセンサ位置決め軸276上に設けられている。
【0040】
図3Bは、ポート234を通って移動するウエハ208N−200の平面図であり、ウエハ208のエッジ254または296がそれぞれのセンサ274−1または274−2をトリガする継続的な時間t1b、t2b、t1m、およびt2mが示されている。図3Bは、第1のセンサ274−1がウエハ搬送経路244から第1の距離278だけ離れていることを示すために、図3Aと並べて示されている。ウエハ208−200に対して使用するため、第2のセンサ274−2もやはり、フェイス232で定義される面に平行な平面内でセンサ位置決め軸276上に設けられている。第2のセンサ274−2は、ウエハ搬送経路244から第2の距離280だけ離れている。ウエハ208−300に対して使用するために、第3のセンサ274−3が、フェイス232で定義される面に平行な平面内でセンサ位置決め軸276上に設けられている。第3のセンサ274−3は、ウエハ搬送経路244から第3の距離282だけ離れている。
【0041】
このように間隔を設けることにより、各センサ274は、経路244を移動するそれぞれのウエハ208を、拡張動作または撤回動作のいずれの場合でも感知できる位置に、それぞれ配置される。センサ274によるウエハ208の感知は、複数フェイスのうち1つのフェイス232の立面図である図3Eに示されており、ポート234およびセンサ274が、センサ位置決め軸276に沿って間隔をおいて配置されている。各センサ274は、各センサ274のなかで最も高価なコンポーネントの数を最小限に抑えるように設計された複合スルービームセンサであることが好ましい。各センサ274に対し、センサ274の位置を決定するコンポーネントには、ポート234下方のビームトランスミッタ部位274Tと、ポート上方のビームレシーバ部位274Rとが含まれる。各ビームトランスミッタ部位274Tは、フェイス232のうちポート234を取り囲む部位にマシニングされたアパチャ283内に設けられている。後ほど説明するように、ブレード262の中心264に対するウエハ208の中心260の位置を検知する際の精度を低下させなくても、アパチャ283を配置する精度を、(±0.050インチ)内のように比較的低く抑えることが可能である。ビームトランスミッタ部位274Tは、入来光ファイバケーブル274CIから光ビーム284を受け取り、その光ビーム284を、レンズを使用してポート234を横切らせて上向きに方向付ける。図3Eには、レンズと、ポート234上方に加工された対応アパチャ234内に設けられた出力光ファイバケーブル274COとを備えたビームレシーバ部位274Rの1つが示されている。
【0042】
このような背景から、図面の簡略化のため図3Fでは、「274CO」として表された点線が、入力光ファイバケーブル274CIと出力光ファイバケーブル274COの両方を表すことが理解できる。また、アパチャ283の位置が正確にわからないと、対応するビームトランスミッタ部位274Tの位置や、このようなアパチャ283で受け取る対応するビームレシーバ部位274Rの位置を、正確に知ることができないことが理解できる。その結果、センサ274の位置を正確に知ることができない。
【0043】
図3Gには、各センサ274が、上述したセンサ位置のコンポーネント以外のコンポーネントを備えていることが示されている。このようなコンポーネントの1つは、それぞれの入力光ファイバケーブル274CIに光ビーム284を供給するエミッタ285Eを有したセンサボディ285である。センサボディ285は、それぞれの出力光ファイバケーブル274COからビーム284を受け取る光検出器285Dも備えている。検出器285Dは、ケーブル274COから入来する光ビーム284を、その入来光ビーム284の光度に比例するアナログ信号に変換する。アナログ信号は、アナログ信号の値が閾値に到達するたびにデジタル信号に変換される。デジタル信号は、センサ274のセンサボディ285の出力であり、遷移信号286と称される。ウエハ208がポート234に移動する前に、ビーム284がレシーバ部位274Rで受け取られて検出器285Dに送られ、定常状態を生じる。図3Eおよび3Fでは、ウエハ208が、トランスミッタ部位274Tとレシーバ部位274Rの出力光ファイバケーブル274COとの間をブレード262によって移動させられて、センサ274のビーム284を遮断した様子が示されている。このとき遷移が生じ、センサ274のセンサボディ285が、この例で遮断を示す286Bに指定された遷移信号286を生成する。逆の見方をすれば、ウエハ208がトランスミッタ部位274Tとレシーバ部位274Rの間をブレード262によって移動させられて、ビーム284を遮断した後は、ウエハ208がブレード262によって移動されてポート234を完全に通りぬけ、ビーム284がこれ以上は遮断されない地点に到達するまで、別の定常状態が持続する。この時点では、ビーム284は形成されたと見なされて別の遷移を生じ、センサ274のセンサボディ285が、図3Fで形成を示す286Mとして示された別の遷移信号を生成する。図3Fおよび3Gでは、遷移信号286Bおよび286Mが、センサボディ285からセンサマルチプレックス(多重送信)カード288へと送信される様子が示されている。カード288は、ロボットコントローラ290の入力ポート289に接続されている。
【0044】
ウエハ208が、センサ274で感知される際も感知された後も移動を続けるため、センサ274は応答時間の短いセンサであることが好ましい。例えば、モデル番号D12SP6FPYのバナ−ブランドのセンサを使用して、50マイクロセカンドの応答時間を得ても良い。また、トランスミッタ部位274Tおよびレシーバ部位274Rでは、長さの異なる光ファイバケーブル274CIおよび274COを通常は使用するため、光学距離はセンサ274ごとに異なる。さらに、センサ274には製作公差がある。このような経路の長さおよび公差を補償するために、センサに対して適切な利得調整が行われる。
【0045】
センサ274が3つであってもセンサボディ285を2つのみ提供することによって、システム272のコストを引き下げることができる。より詳しく言うと、直径が200mmのウエハ208−200を処理する場合は、第1のセンサ274−1に対し、ケーブル274CIおよび274COのそれぞれの一端が、第1のセンサ274−1に対応するアパチャ283のそれぞれ1つに光学的に実装される。図3Gでは、このようなケーブル274COおよび274CIのもう一端が、第1のセンサ274−1に対応するセンサボディ285(センサボディ285−1を参照のこと)のそれぞれのエミッタ285E−1および検出器285D−1に、光学的に実装された様子が示されている。
【0046】
第2のセンサ274−2に対しては、各ケーブル274CIおよび274COの一端が、第2のセンサ274−2に対応するアパチャ283のそれぞれ1つに光学的に実装される。このようなケーブル274COおよび274CIのもう一端は、第1のセンサ274−1に対応するセンサボディ285(センサボディ285−2を参照のこと)のそれぞれのエミッタ285E−2および検出器285D−2に、光学的に実装される。第2のセンサ274−2での使用を示すため、これらのケーブルを274CI−2および274CO−2で表すことにする。
【0047】
図3Eでは、直径が300mmのウエハ208−300を処理する場合に、第2のセンサ274−2のアパチャ283で使用されるケーブル274CI−2および274CO−2の一端が移動および再配置されて、第3のセンサ274−3に対応するアパチャ283のそれぞれ1つに光学的に実装される様子(図3Eにおいて点線で示されたケーブル274CI−3および274CO−3を参照のこと)が示されている。図3Gでは、ケーブル274CI−2および274CO−2のもう一端が、センサボディ285−2のそれぞれのエミッタ285E−2および検出器285D−2に光学的に実装されたままの状態が示されている。しかしながら、ケーブル274CI−2および274CO−2が再配置されたこのようなセンサボディ285−2が第3のセンサボディとして機能することを明らかにするために、図3Gでは、このような第3のセンサボディを285−3で表して点線で示した。また、再配置されたケーブル274CI−2および274CO−2を、点線で示して274CI−3および274CO−3で表した。また、ケーブル274CI−3に接続されたエミッタ285−2を点線で示して285E−3で表し、ケーブル274CO−3に接続された検出器285−2を点線で示して285−3で表した。
【0048】
1つのセンサボディ285でこれら2つの機能を提供することにより、実質的に高コストのコンポーネント(センサボディ285)の数を各フェイス232ごとに1つずつ減らし、6フェイス構造のシステム200で6つのセンサ274を不要にする。
【0049】
図4Aおよび4Bは、センサ274がそれぞれ独自の待ち時間L、すなわち遷移を遮断するための待ち時間(LB)と、遷移を形成するための待ち時間(LM)とを有することによる効果を示している。図4Aは、ウエハ208の拡張動作を示している。上述した待ち時間LBは、経路244を移動してポート234を通るウエハ208がセンサ274で感知されるのに伴ってビーム284が遮断される、第1の時間t1bから開始する。図4Bによれば、この時間LBは後の時間t1bAPPで終了する。時間t1bAPPでは、遷移信号286Bがロボットコントローラ290の入力ポート289に到達し、この遷移信号286Bに応じてロボットコントローラ290が、レジスタ292におけるロボット228の位置を表すものとして後ほど説明するデータを格納する。遷移信号286Bは、ウエハ208によるビーム284の遮断がセンサ274によって感知されたことを示す。「t1bAPP」で使用される「APP」は、センサ274が視位置にある時間を示している。
【0050】
経路244に沿ったウエハ208の動きに関し、図3B、3D、4A、および4Bは、待ち時間LBを例えば、センサ274が(ビーム284が遮断されるのに応じて)「始動(トリップ)」された時間t1bと、ロボット228が格納された位置を表すデータである時間t1bAPPと、の間に存在する時間遅延の有限量として表している。時間t1bからt1bAPPにいたる時間遅延の間にウエハ208が移動することから、後の時間t1bAPPでは、センサ274のビーム284を遮断したウエハの前縁254または256は、もはやセンサ274の真上にはない。時間遅延が反復可能であり、この時間遅延に対するロボットブレード262(およびウエハ208)の速度が比較的一定であるため、この遅延から誤差が生じるのを排除することができる。図4Bは、遮断の遷移におけるウエハミスアライメントの決定を目的としたセンサ274の位置として、センサ274の視位置XYBAPPを使用することによって、上述したような排除がなされることを示している。
【0051】
ここで、待ち時間LMもまた、センサ274が(ビーム284が形成されるのに応じて)「始動(トリップ)」された時間t1mと、ロボット228が格納された位置を表すデータである時間t1mAPPと、の間に存在する時間遅延の有限量であることがわかる。時間t1mからt1mAPPにいたる時間遅延の間にウエハ208が移動することから、後の時間t1mAPPでは、センサ274のビーム284を形成したウエハの後縁296は、もはやセンサ274の真上にはない。時間遅延が反復可能であり、この時間遅延に対するロボットブレード262(およびウエハ208)の速度が比較的一定であるため、この遅延から誤差が生じるのを排除することができる。このような排除は、形成の遷移におけるウエハミスアライメントの決定を目的としたセンサ274の位置として、センサ274の視位置XYMAPPを使用することによってなされる。
【0052】
視位置XYBAPPは、センサ274が無限に高速で、ロボット位置を表すデータが実際のシステムと同時に(すなわち時間t1bAPPに)レジスタ292に格納される場合に、センサ274が有する直交座標系における位置である。視位置XYMAPPは図4Bに示されていないが、センサ274が無限に高速で、遷移信号286が実際のシステムと同時に(すなわち時間t1mAPP)にロボットコントローラ290に到達した場合にセンサ274が有する直交座標系における位置である。
【0053】
次に説明するキャリブレーション工程は、拡張および撤回の各動作に対し、センサ274の視位置XYBAPPおよびXYMAPPをそれぞれ決定するのに使用される。
【0054】
本発明に従って、遮断および形成によるそれぞれの遷移における各センサ274のそれぞれの待ち時間LBおよびLMが、軸276に沿ったそれぞれのセンサ274−1、274−2、および274−3の間隔に対する距離278、280、および282のそれぞれの値の選択において考慮される。これは、図3Bおよび図3Dの平面図に示されており、それぞれ直径が200mmのウエハ208N−200および直径が300mmのウエハ208N−300が水平方向に(図3Bおよび3Dでは、時間の増加が下向きに測定されるように上向きに)移動する様子を示している。また、遮断および形成による遷移は点292で示されている。例えば点292−2bは、第1のセンサ274−1の第1のビーム284−1がウエハ208−200のエッジ254で遮断される時間t2bに対応する。時間t1bAPPは、待ち時間LBの終了と、ロボットの位置を表すデータがレジスタ292に格納される時間とを表したものであり、点292−2bで表される第2の遮断遷移の時間tb2より前に生じるものとして示されている。図3Bでは、第2のセンサ274−2のビーム284−2が、直径が200mmのウエハ208−200のエッジ254によって先ず遮断される。距離278および280が経路244に対して非対称である場合、ロボットの位置を表すデータは、時間tb2で生じる第2のビーム遮断(点292−2bで表される)より前にレジスタ292に格納される。
【0055】
形成による遷移の例として、点294−1mは、ウエハ208−200のエッジ254の後部296が第1のセンサ274−1を通過した後に第1のセンサ274−1の第1のビーム284−1が初めて形成される、時間t1mに対応している。時間t1mAPPは、待ち時間LMの終了と、ロボットの位置を表すデータがレジスタ292に格納される時間とを表したものであり、点294−2mで表される形成遷移の時間tbmより前に生じるものとして示されている。このように、距離278および280が経路244に対して非対称であることから、ロボットの位置を表すデータは、時間tbmで生じる第2のビーム形成(点294−2mで表される)より前に格納される。
【0056】
図3Dは、直径が300mmのウエハ208−300に関する同様な状況を示している。ただし、第1のセンサ274−1のビーム284−1が先ず時間t1bで遮断され(点292−1b)、次に第3のセンサ274−3のビーム284−3が時間t2bで遮断され(点292−2b)、次いで第3のセンサ274−3のビームが時間t1mで形成され(点294−1m)、そして第1のセンサ274−1のビーム284が時間t2mで形成される(点294−2m)点が異なる。
【0057】
図3Fと関連して上述されているように、真空搬送モジュール202を、代表的な6つの処理モジュール240と共に使用しても良い。ウエハ208が、これら処理モジュール240のうち任意モジュールの任意フェイス232のポート234を通って搬送され得ることから、これらのフェイス232のそれぞれに、図3Aおよび3Cで示される3つのセンサ274が提供される。したがって、ウエハ208の任意の搬送において、任意の処理モジュール240から遷移信号286の出力を生成することが可能となる。
【0058】
図5は、排他的ORゲート304の配列の形をとった論理回路302を示した概略図である。各排他的ORゲート304の出力306は、入力308の両方ではなくどちらか片方がアクティブの場合にアクティブである。つまり、出力306は、入力308が互いに異なる場合にアクティブとなる。回路302は6対の入力308を有しており、これは、代表的な6つの処理モジュール240の6つのフェイス232それぞれの2つのアクティブセンサ274からの出力を表している。入力の1つ308−1は、第1の真空モジュール240−1の第1のセンサ274−1からの出力に対応し、別の入力308−2は、第1の真空モジュール240−1の第2のセンサ274−2からの出力に対応する。他の5つのモジュール240−2〜240−6に対しても、同様にして入力308−1および308−2をそれぞれ提供することができる。
【0059】
モジュール240のうち1つのモジュールのみへの入力308−1または308−2のうち、一方のみへの入力遷移信号286に応じ、論理回路302がメイン出力312上にシングル信号310を生成する。図6(A)〜図6(C)は、入力センサ274−1または274−2の任意の一方がいずれの方向に遷移した場合であっても、シングル信号310が論理値0から論理値1へと遷移する様子を示している。図6(A)および6(B)は、待ち時間Lが排除された後、ウエハ208の移動によってビーム284が遮断または形成される際に、ビーム284の遷移が発生する時間を示している。図6(C)は、同様な時間において、ビーム284の遮断または形成の結果としての種々の遷移信号286に応じて論理回路302から出力される、2値出力としての信号310を示している。図6(A)および6(B)では、ウエハ208が移動中の時間をT軸(左から右の方向が時間の増加を示す)上に、レシーバ部位274Rに照射されるビーム284の量(遮断された場合は0、形成された場合は100%)をB軸(下から上の方向が光度の増加を示す)上に、それぞれ示している。
【0060】
起こり得るウエハのミスアライメントを決定する代表的な手続きにおいて、時間t0のとき、ウエハ208N−200は経路244上をポート234に向かって制御速度で移動している。センサビーム284−1および284−2は共に遮断されておらず、いずれのレシーバ部位274Rも、ビーム284−1および284−2をそれぞれ100%受光している。さらに、遷移が示されていないため、メイン信号310の値はメイン出力312で論理値0として現れている。
【0061】
センサ274−2の視位置に対応する時間t1bAPP(やはり図3Bに図示されている)では、第2のセンサ274−2がビーム284−2を遮断するウエハ208−200の前縁254によって、ビームの遷移が生じる。第2のセンサ274−2のビーム284−2は、図6(A)において低光度への移行として示されており、その結果として遷移信号286が高位に移行し(一方の入力308−1が別の入力308−2と異なるように)、310−1ではメイン出力信号310が2値の1に移行してこの遷移を表す。図6(B)は、第1のセンサ274−1のビーム284−1の光度が100%で持続することを示している。ビーム284−1が遷移しないため、遷移信号286は存在せず、ウエハ208は制御速度での移動を続ける。
【0062】
時間t2bAPPでは、ウエハ208N−200の前縁254が第1のセンサ274−1のビーム284−1を遮断し、ビームの遷移を生じる。第2のセンサ274−2のビーム284−2が低光度で維持されて、ウエハ208N−200が均一の速度で移動を続ける一方で、第1のセンサ274−1のビーム284−1は、低光度に移行するものとして示されている。その結果、第1のセンサ274−1からの遷移信号286が正となる。第2のセンサ274−2では遷移は感知されず、入力308−2が入力308−1と異なることから、310−2ではメイン出力信号310が逆に2値の0に移行してこの遷移を表す。第1および第2センサ274−1および274−2のビーム284−1および284−2の光度はそれぞれ低く維持されて、別の遷移信号286が生じることはなく、ウエハ208N−200は均一の速度で移動を続ける。
【0063】
時間t1mAPPは、形成による遷移のための第1のセンサ274−1の視位置YMAPPに対応する。時間t1mAPPでは、ウエハ208N−200の後縁296が第1のセンサ274−1のビーム284−1を形成し、その結果としてビームの遷移が生じる。第1のセンサ274−1からの結果としての遷移信号286が、入力の1つ308−1に割り当てられるため、メイン出力信号310は、310−3で逆に2値の0に移行してこの遷移を表す。第2のセンサ274−2のビーム284−2が低光度で維持されて、ウエハ208が均一の速度で移動を続ける一方で、第1のセンサ274−1のビーム284−1は100%に移行することが示されている。
【0064】
時間t2mAPPは、遷移形成のための、第2のセンサ274−2の視位置YMAPPに対応する。時間t2mAPPでは、ウエハ208N−200の後縁296が第2のセンサ274−2のビーム284−2を形成し、その結果としてビームの遷移を生じる。第2のセンサ274−2からの結果としての遷移信号286が、入力の1つ308−2に割り当てられるため、メイン出力信号310は、310−4で逆に2値の0に移行してこの遷移を表す。第1のセンサ274−1のビーム284−1が100%で維持されて、ウエハ208N−200が均一の速度で移動を続ける一方で、第2のセンサ274−2のビーム284−2は100%に移行することが示されている。この時点で、ウエハミスアライメントを決定するためのウエハ208N−200の移動が完了し、システム272は、ブレード262の中心264に対するウエハ208N−200の中心260の位置を表すデータの処理を待つばかりとなる。
【0065】
各モジュール240の各センサ274の正確な位置に関するデータと共に、図5および6(C)との関連で説明したメイン出力信号310を使用する。詳しく言うと、各センサ274の正確な位置を、メイン出力信号310の遷移310−1、310−2、および310−3ごとに知ることができる。この位置データは、既知の物理的特性を有したキャリブレーションウエハ208Cを使用するキャリブレーション方法によって提供される。例えば、図7に示されたキャリブレーションウエハ208Cは、直径が200mmで、底部に突起320を有する。突起320は、ブレード262の空きスペースまたはポケット270(図2B)にぴったり嵌るように形成されている。また、キャリブレーション方法を使用すると、ロボット228に対するセンサ274の厳密な位置に関するデータを提供する際に、上述した装置の一定の特性が考慮されることが保証される。例えば、ロボット228の軸230の位置が、モジュール202ごとに異なる可能性がある。また、モジュール202または204ごとに待ち時間LBおよびLMが異なり、特定のセンサ274の空間における有効位置が、実際の位置とわずかに異なる可能性もある。
【0066】
キャリブレーション方法は、拡張動作または撤回動作が実行されるか否かを識別し、校正される特定のモジュール240を識別する動作から開始する。次に、突起320をポケット270にぴったり嵌め込んで、キャリブレーションウエハ208Cをブレード262でクランプする動作が続く。すると、ロボット228は、「取り込み機能を装備する」ように命令される。これで、システム272がセンサ274の動作を行う準備が整う。次の動作では、ロボットは、校正されている特定モジュール240のポート234から撤回することにより、移動するように命令される。移動中は、半径Rおよび角度シータ(T)の値が、センサ274からの遷移信号286に基づいてデータ記録動作によって記録される。
【0067】
図8には、撤回におけるRおよびTの代表的な値が示されている。図8において、最初の3つのエントリは、ウエハ208Cに応じて生成されたのではないため重要でなく、エントリ4〜7は、ウエハ208Cがセンサ274を通過した際に生成されたため重要である。ロボット228がウエハ208Cを一定の高さで移動させるため、代表的なデータは、ウエハ208Cの高さ、すなわち「Z」値が同じ値で維持されることを示す。代表的なデータは、モジュール240のフェイス232が、第1のセンサ274−1がウエハの移動経路244から距離278だけ離れた位置に配置され、第2のセンサ274−2がその経路244から距離280だけ離れた位置に配置される、図3Bと同様であることを表す。距離278が距離280より大きいため、図3Bに示されるように、第2のセンサ274−2が第1および最後の遷移信号286(データエントリ4および7に対応する)を生成し、第1のセンサ274−1が第2および第3の遷移信号286(データエントリ5および6に対応する)を生成する。
【0068】
図8に示されるように、シータの値の変動は僅か0.005度であり重要ではない。シータの値の変動が、通常のあらゆる拡張または撤回において小さいことから、キャリブレーションの工程では平均値を使用するものとする。この例における平均値は358.940度である。
【0069】
拡張においても同様な値のRおよびTが得られることは無論であり、簡単のためここでは図示しない。拡張における最初の4つのエントリは、ウエハ208Cがセンサ274を通過するのに応じてそれらが生成されたため重要であり、後半3つのエントリ5〜7は重要でない。ロボット228がウエハ208Cを一定の高さで移動させるため、代表的な拡張データはやはり、ウエハ208Cの高さ、すなわち「Z」値が同じ値で維持されることを示す。代表的なデータはまた、モジュール240のフェイス232が、第1のセンサ274−1がウエハの移動経路244から距離278だけ離れた位置に配置され、第2のセンサ274−2がその経路244から距離280だけ離れた位置に配置される、図3Bと同様であることも表す。距離278が距離280より大きいため、図3Bに示されるように、第2のセンサ274−2が第1および最後の遷移信号286(データエントリ1および4に対応する)を生成し、第1のセンサ274−1が第2および第3の遷移信号286(データエントリ2および3に対応する)を生成する。
【0070】
図9(A)および9(B)は、経路244に沿ったキャリブレーションディスク208の4つの部位を示している。図9(A)において、位置B−2のウエハ208は、センサ274−2のビーム284−2を遮断しているところである。位置M−2のウエハ208は、センサ274−2のビーム284−2を形成しているところである。図9(B)において、位置B−1のウエハ208はセンサ274−1のビーム284−1を遮断しているところであり、位置M−1ではビーム284−1を形成しているところである。したがって、図9(A)および9(B)では、ウエハ208の前縁および後縁のそれぞれが、各ビーム284の遷移を引き起こしている。この情報を、ウエハの半径(R)、およびセンサ274が遷移した際のロボット228の位置に関する知識と共に使用することによって、センサの位置(アパチャ283の中心)を決定することが可能となる。最初および最後の遷移と図8におけるデータとを考慮すると、ビーム284が最初に遮断された際とビーム284が再形成された際の、ウエハ中心260位置の間の差は、513.210−363.106または150.104ミリメートル(5.9096インチ)である。図9(A)によれば、この距離は2aである。したがって、aの値は、ウエハ中心間の距離の半分かまたは2.9548インチである。Rの値はウエハの半径であり、100mmまたは3.9370インチである。センサ274への距離bは、次式から得ることができる。
【0071】
【数6】
ここで、
【0072】
【数7】
である。
【0073】
aおよびRが既知となれば、センサの位置をグローバルな値として表すことができる。例えば、センサの位置に対する半径RSを、次式から得ることができる。
【0074】
【数8】
【0075】
ここで、RTは、低位置にあるウエハの獲得値である。センサに対する角度θSは、次式から得ることができる。
【0076】
【数9】
【0077】
ここで、θTは経路の平均角度(シータの値)である。±は、センサ274が経路244のどちら側にあるかによって決定される。センサ274が左側にある場合はマイナス、センサ274が右側にある場合はプラスである。
【0078】
キャリブレーションを行う結果、極座標におけるセンサ274−1および274−2の位置は、拡張および撤回の各動作に対して、そして中心264を含むロボット228の極座標系に関して、そしてセンサ274の特定の取り決め(すなわち間隔278、280、および282)に対して、正確に決定される。
【0079】
第3のセンサ274−3に関しても、同様なキャリブレーションが実行される。上述したように、センサ274−1、274−2、および274−3の位置を表すデータがレジスタ292に格納される。このようなセンサの正確な位置を使用することができるため、遷移(例えば310−1)のために信号310がロボットコントローラ290に出力されるたびに、信号310は、ウエハ208のエッジ254、256、および296のうち1つの位置を示す。ロボットコントローラ290は、このような各信号310に応じて、信号310で表される遷移の発生時におけるブレード262の位置を表すデータを格納する。ブレード位置データは、ロボットモータ324で駆動されるエンコーダ322から出力されて、レジスタ292に格納される。ウエハのアライメント動作が完了したら、コントローラ290は、(センサ位置および対応するブレード位置によって表される)複合データをシステムコントローラ326に転送する。システムコントローラ326は、ブレード262の中心264に対するウエハ208の中心260の位置表示を提供する1つのデータプロセッサとして機能する。
【0080】
すると、ウエハの搬送時間を増加させることなく、すなわちモジュール202もしくは240またはロードロック204の間におけるウエハ208の制御速度または移送速度を低下させることなく、ウエハ208が搬送されている間に作動するような、ウエハアライメント装置および方法が、システム272およびその関連の方法によって提供されることがわかる。このような方法および装置では、同一フェイス232のセンサ274、3つあたり1つのプロセッサ(コントローラ326)のみを必要とすることにより、センサ274、1つあたりのデータプロセッサの数を減らす。間隔278,280,282および回路302によって、クラスタツール構造200全体で、ウエハミスアライメントの決定のために必要とされるプロセッサは1つのみである。上述したようなキャリブレーション工程によって、このような方法および装置は、センサ274のアパチャ283の位置付けに必要とされるマシニング精度を、センサ274を使用してなされる検知の精度を犠牲にすることなく低減することもできる。上述したように、スルービームセンサ274を使用してウエハミスアライメントを決定する際に誤差を生じる原因となる、待ち時間LBおよびLMを排除することもできる。
【0081】
次に、表1を参照する。表1は、上述した様々なデータを説明の効率化のために体系付けたものである。
【0082】
【表1】
【0083】
表1のデータである項目1は、「センサの遷移時におけるエンドエフェクタの位置を表す」ものとして説明される。例えば、このような「遷移時」の1つは、遷移信号286Bがロボットコントローラ290の入力ポート289に到達した上述した代表的な時間t1bAPPに対応している。2つの代表的な遷移信号286Bのそれぞれに応じ、ロボットコントローラ290は、特定の遷移信号286Bの時点におけるロボット228の位置を表すデータをレジスタ292に格納する。同様に、2つの代表的な遷移信号286Mの時点において、ロボットコントローラ290は、特定の遷移信号286Mの時点におけるロボット228の位置を表すデータをレジスタ292に格納する。ウエハアライメントの動きがいったん完了すると、コントローラ290は、複合データ(センサ位置、および対応するブレード位置、すなわち遷移時のロボット228の位置によって表される)をシステムコントローラ326に伝送する。表1のデータである項目2は、「エンドエフェクタが拡張または撤回動作のいずれの動作で移動しているかを示すデータ」として説明される。このデータは、移動が始まった時点におけるロボットの位置と、その移動先のターゲット位置とに関する知識によって、獲得することができる。
【0084】
表1のデータである項目3は、「拡張動作における校正後のセンサ位置データ」として説明される。表1のデータである項目4は、「撤回動作における校正後のセンサ位置データ」として説明される。これらのデータは、3つのセンサ274−1、274−2、274−3を、それぞれの拡張および撤回動作に対して校正した結果として得られる上述したデータである。センサ274−1、274−2、274−3の位置を表すこのデータは、拡張および撤回のそれぞれの動作に対して個々にレジスタ292に格納される。このような正確なセンサ位置が利用可能であるため、信号310が遷移(例えば310−1)のためにロボットコントローラ290に出力されるたびに、その信号310は、ウエハ208のエッジ254、256、296のうち1つのエッジの位置を示す。
【0085】
表1のデータである項目5は、「ウエハの半径を示すデータ」として説明される。このデータは、例えば200mmまたは300mmの直径など、扱われている特定のウエハ208のサイズから得られる。
【0086】
ウエハ208のオフセットの近似値の決定について説明する前置きとして、図2Bと、方向付けられたウエハ208の中心260の、ブレード262のブレード中心264に対する理想的な位置に関する上記の記述とを参照する。図2Bに示されるように、ウエハ中心260とブレード中心264は同じ位置にあり、ウエハ208のY軸はブレード262の縦軸266と同延である。理想的な位置にあるウエハ208は、図2Bにおいて、円状の点線によって定義されるディスクとして示されている。このような理想的な位置は、例えば、ロードロック204内または処理モジュール240内におけるウエハ208の望ましい位置に対応している。ウエハ208のこのような望ましい位置は、例えば処理モジュール240を、ウエハ208の正確な処理のために設計した結果として得られる位置である。システムコントローラ326は、望ましいウエハ位置の座標系におけるもとのターゲット座標XおよびYの形でウエハ208の望ましい位置を識別する。
【0087】
上記した理由(例えば静電気のチャックに伴う問題)により、ウエハ208は、モジュール240内またはロードロック204内において、望ましい位置以外の位置に配置されることがある。その結果、ロボット228がエンドエフェクタまたはブレード262でウエハ208を取り出す際に、ウエハ208がブレード262上でずれて配置されることになる。図2Cを見ると、ずれて配置されたウエハ208の中心260が、ブレード中心264と揃っておらず(図2Cの点線を参照のこと)、この状態は、「ウエハのミスアライメント」として上述されている。ウエハ208−エンドエフェクタ262間のこのミスアライメントは、図2CでΔXおよびΔYとして示される間隔のように、ウエハ208のX軸方向およびY軸方向の一方向または両方向への間隔によって定義される。
【0088】
このような背景を念頭におくと、上述されたウエハのオフセットは、ウエハ208が、その取り出し時にモジュール240内またはロードロック204内で望ましい位置以外の位置に配置されるような状況であることが理解される。このようなオフセットは、上述したように、撤回動作で決定されるミスアライメントを結果としてもたらす。
【0089】
同様に、他の理由により、例えばウエハ208が(ロボット228の制御下にあるエンドエフェクタ262によって)次の処理モジュール240へと搬送される拡張動作の最中には、上述したウエハ208−エンドエフェクタ262間のミスアライメントが存在し得る。ウエハ208が、ミスアライメントの補正なしに次の処理モジュール240に設置されると、ウエハ208が望ましい位置に設置されず、処理の誤差が生じる可能性がある。つまり、望ましいウエハ位置の座標系のターゲット座標XおよびYで表すと、ウエハ208の配置は、「ex」成分および「ey」成分を有した誤差eを有する。上述したように、このようなミスアライメントは拡張動作によって決定される。
【0090】
撤回または拡張動作のいずれかの最中にミスアライメントを決定する場合は、ウエハ208が(例えばウエハ208を配置するべきモジュール240に向かって)移動している最中に、ミスアライメントの近似値のこの決定により、意図通りの結果を得ることができる。その結果、決定によって、ウエハ208がモジュール240内の望ましい位置に到達するより前に決定された近似オフセットの量を補正できるように(すなわち実質的に排除するように)、エンドエフェクタ262(およびその上のウエハ208)を動かすように、ロボット228を制御することが可能となる。このような補正は、エンドエフェクタ262およびウエハ208の通常の移動先であるもとのターゲット座標を変更し、エンドエフェクタ262およびウエハ208のオフセット時の移動先である変更後のターゲット座標を提供することによってなされる。変更後のターゲット座標は、誤差「e」とほぼ等しい量だけもとのターゲット座標と異なり、誤差「e」は例えば、上述したミスアライメント(図2C)の一部として決定され得る「ex」成分および「ey」成分のうち可能なものを含んでいる。変更後のターゲット座標が提供されると、ロボット228は、ウエハ208がほぼ望ましい位置に配置されるように、ウエハ208を変更後のターゲット座標に配置する。
【0091】
図10は、一般的なプログラム400の動作を示したフローチャートである。このプログラムは、本発明によるダイナミックアライメントの装置および方法とともに作動することによって、例えば、モジュール108b内のウエハ208の望ましい位置に対するウエハ208のオフセットの近似値の決定を、最適化問題のステートメントとして定義する。動作402では、ウエハ208が、ロボット228の制御下で動くエンドエフェクタ262を使用して取り出される。記述的な目的のため、ウエハ208のこの取り出し時に、ウエハ208が、モジュール240内またはロードロック204内で望ましい位置以外に設置されていると仮定する。上述したように、このようなオフセットは、撤回動作で決定される上述したミスアライメントをもたらす。
【0092】
動作404ではセンサ274が装着される(are armed)、つまり、センサ274を通過するウエハ208の後ほどの動きが感知されて、その結果として生じる遷移信号286が処理される。
【0093】
動作406では、適切なものとしてのエンドエフェクタ262が、ウエハ208の直径に従って作動する2つのセンサ274を通過し、ポート234を通って拡張または撤回するように、ロボット228を作動させる。センサ274に対するウエハ208のこの動きは、2つの遷移信号286Bおよび2つの遷移信号286Mを処理用のデータとして得る、次の動作408に続く。より詳しく言うと、図11は、X軸とY軸の交点で示される中心410をそれぞれ有したベクトル「rs1」、「rs2」、および「rw1」を示した概要図である。中心410と、これらX軸およびY軸とで、グローバルなロボット座標系が定義される。ロボットの定位置(線RHを参照のこと)は、X軸から角度αの位置に示されている。図11はまた、ウエハ208が、軸244に沿ってポート234を通ってセンサ274に対して移動する際に、ブレード中心412上のウエハ208の望ましい位置に中心を有する、ベクトル「rp1」を示している。図11はまた、複数の面232の1つにインストールされた3つのセンサ274−1、274−2、274−3を示している。図示されたウエハ208の直径に基づくと、この例では、2つのセンサ274−1および274−2のみが作動している。動作420では、遷移信号286Bおよび286Mに基づいたデータを使用して、遷移時におけるエンドエフェクタ262の位置を表すデータを得る。上述したように、ポート234を通るウエハ208の動きによって、センサ274−1および274−2の遷移が4回引き起こされる。センサ274−1、274−2、274−3の位置を表すデータは、レジスタ292に格納されている。このような正確なセンサ位置が利用可能であるため、信号310が遷移(例えば、310−1)のためにロボットコントローラ290に出力されるたびに、その信号310は、ウエハ208のエッジ254、256、296のうち1つのエッジの位置を示すことができる。このような各信号310に応じ、ロボットコントローラ290は、その信号310によって表される遷移時におけるエンドエフェクタ262の位置を表すデータを格納する。動作420は、エンドエフェクタの位置データ(ロボットモータ324が駆動するエンコーダ322によって出力される)がレジスタ292に格納された時点で完了する。
【0094】
動作422では、ウエハアライメントの動きが完了し、コントローラ290が、複合データ(センサ位置および対応するエンドエフェクタ位置によって表される)をシステムコントローラ326に伝送する。上述したように、システムコントローラ326はデータプロセッサとして機能し、以下で述べる処理を提供するように作動する。
【0095】
動作424は、例えば処理モジュールにおける望ましい位置に対するウエハ208のオフセットの近似値の決定を、最適化問題のステートメントとして定義する。最適化問題のこのステートメントは、次式(1)によって記述される。
【0096】
【数10】
【0097】
式(1)に含まれる記号の説明を以下で行う。
【0098】
動作426では、ウエハ208のオフセットの近似値を決定するために、標準的な最適化動作が実行される。動作426の詳細は、以下で説明する図12Aおよび12Bに示されている。
【0099】
動作428では、ウエハ208はエンドエフェクタ262によって動かされる。移動中は、変更後のターゲット座標を提供するエンドエフェクタ262のもとのターゲット座標を変更するために、動作426で得られたオフセットが使用される。変更後のターゲット座標は、誤差「e」とほぼ等しい量だけもとのターゲット座標と異なる。誤差「e」は、上述した式(1)に記された成分「ex」および「ey」を有する。この変更後のターゲット座標の用意は、例えばポート234を通るウエハ208の動き、またはポート234を通ってさらに処理モジュール240内へと至るウエハ208の動きの速度を減少させることなく行われて、ロボット228がウエハ208を変更後のターゲット座標に配置するとすぐに、ウエハ208がほぼ望ましい位置に配置されるようにして、一般的なプログラム400を終了する。
【0100】
図12Aおよび12Bは、センサトリガデータおよび校正後のセンサ位置データを含む表1からのデータを、最適化プログラムの解を計算するにあたって処理する、動作426のサブ動作を、2つで合わせて示したフローチャートである。サブ動作430では、表1からの上記データがシステムコントローラまたはプロセッサ326に入力される。次いで動作426は、表1からのデータ入力である項目1をASCII文字から倍精度表示の値へと変換する、サブ動作432に移行する。次いで動作426は、ウエハの動きが拡張動作であるか否かを決定する、サブ動作434に移行する。この決定は、表1からのデータである項目2の考察に基づいてなされる。ウエハの動きが拡張動作であると決定された場合、動作はサブ動作436に移行し、それ以外の場合はサブ動作438に移行する。次いで動作426は、表1の項目3または項目4のデータがそれぞれさらなる処理での使用のために読み出される、サブ動作436および438のうち、適切なサブ動作へと移行する。
【0101】
次いで動作426は、現在実行されているのが拡張動作または撤回動作のいずれであるかに従って、サブ動作440および442のうち適切なサブ動作へと移行する。例えば、サブ動作442(撤回動作)に関する図8には、最後4つの取得位置が長方形で示されており、4つのベクトル「rw1」、「rw2」、「rw3」、および「rw4」を定義するエンドエフェクタ位置アレイへの、これら4つの位置の割り当てが示されている。同様の割り当てが拡張動作に対してもなされるが、ここでは図8に示される最初4つの取得位置がエンドエフェクタ位置アレイに割り当てられる。
【0102】
サブ動作440または442のいずれかが実行されると、動作426はサブ動作444に移行する。図11に示されるように、4回のセンサ遷移(図8における4つの取得位置に対応する)のそれぞれに対し、ベクトルrwiによってウエハのおおよその中心412が与えられる。ベクトルrwiは、ロボット定位置RHから時計回りに測定された長さおよび角度θとしてロボットレジスタ292に格納される。このとき、ベクトルrwiはロボットレジスタ292からコンピュータ326まで移送される。図示された特定の直径を有するウエハ208に使用される2つのセンサ274−1および274−2のうち、一方のセンサはウエハ中心412が通る経路244により近く(この例ではセンサ274−2を参照)、もう一方のセンサはウエハ中心412からさらに離れている(センサ274−1を参照)。各センサ274は、ベクトル「rsj」によって空間内に位置付けられている。上述したように、センサ274の位置は上述した校正手続きによって決定され、その手続きの結果として生じるデータは表1からの入力である項目3および4である。図11では、センサ274−2がウエハ中心412の最も近くに示されており、最初に遮断されて、ウエハ208がポート234を通り抜けた後に最後に再形成される。別の例として、センサ274−1が中心412の最も近くにある場合は、以下のそれぞれの式(2)、(3)、(4)、および(5)が書かれる。
【0103】
【数11】
【0104】
ベクトルrsjおよびrwiの値は、ロボット定位置RHからの大きさおよび角度として知られる。
【0105】
ベクトル「rwi」を考慮して、動作426は、ウエハの中心412の名目上の経路を決定するサブ動作444へと移行する。ロボット228が拡張または撤回のいずれかのモードで移動するため、ウエハ中心412は、移送モジュール206の中心410から面232を通って放射状に広がる直線(例えば線244)をたどるはずである。したがって、ベクトル「rwi」の全ては、ロボット定位置RHから全て同じ角度にあるべきである。しかしながら、この直線244は、ロボットサーボ(図示せず)の作動が原因で僅かに変動する可能性がある。変動は、非常に小さいため無視できると仮定されて、平均値が使用される。ウエハ中心412の名目上の経路244に対する角度は、次の式(6)によって与えられる。
【0106】
【数12】
【0107】
ここで、θwiは、ロボット定位置RHから名目上のウエハ中心412までの角度である。角度θwavgは、コンピュータ326に格納される。
【0108】
次いで動作426は、名目上のウエハ中心412の経路244に最も近いセンサ274を定義するために、サブ動作446(図12B)に移行する。サブ動作446は先ず、名目上のウエハ中心412の経路244と、センサ274を位置付ける各ベクトル「rsj」との間の角度を定義する。これらの角度は、以下のそれぞれの式(7)および(8)によって与えられる。
【0109】
【数13】
【0110】
ここで、θs1およびθs2は、ロボット定位置RHからセンサ位置ベクトルrsjまでの角度である。これら2つの角度のうち小さい角度によって、名目上のウエハの中心412の経路に最も近いセンサ274が決定される。
【0111】
次いで動作426は、図11で定義されるように、中心412に中心を合わせたロボットエンドエフェクタ座標系におけるウエハエッジの位置を決定するために、サブ動作448に移行する。サブ動作448は、定義された角度θ1およびθ2を、どちらの角度がより小さいかに従って使用する。θ1<θ2であるならば、以下のそれぞれの式(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)、(15)、(16)によって表される変換が使用される。
【0112】
【数14】
【0113】
θ2<θ1であるならば、以下のそれぞれの式(17)、(18)、(19)、(20)、(21)、(22)、(23)、(24)によって表される変換が使用される。
【0114】
【数15】
【0115】
サブ動作448の結果として、ウエハ中心412から、それぞれのセンサ274−1または274−2を遮断または形成するウエハ208のエッジ254、256、296の4つの部分にそれぞれ至るベクトルとして、ベクトルrpiが定義される。これらのベクトルrp1 のうち代表的な1つが、図11で、例えばこのようなセンサ274−2の遮断時にセンサ274−2に至るものとして示されている。これらのベクトルrpiが定義されたら、次に図13を参照する。図13は、例えば処理モジュール240内の望ましい位置に配置されたウエハ208の位置に中心450を有した、ターゲット座標系を示したものである。図13では、ウエハ208が2つのセンサ274−1および274−2に対して移動するのに伴って、このような中心450からウエハ208のエッジ254、256、または296の部分の位置へと至るベクトルrp1、rp2、rp3、rp4として、これら4つのベクトルrpiを示している。このような位置は、それぞれのベクトルrp1、rp2、rp3、rp4に対応する点251−1〜251−4によって示される。
【0116】
次いで動作426は、最適化プログラムが呼び出されるサブ動作452に移行する。サブ動作452では、ベクトルrp1、rp2、rp3、rp4として示される4つのベクトルrpiによって定義された、4点251−1〜251−4が参照される。ベクトルrp1、rp2、rp3、rp4によって定義されるこれらの4点251−1〜251−4は、ウエハのエッジ部分254、256、または296がセンサ274−1および274−2の遷移を引き起こす際の、ウエハ208のエッジ部分254、256、または296の実際の位置を識別するものである。サブ動作452は、ベクトルrp1、rp2、rp3、rp4によって定義された4点251−1〜251−4にウエハが最も良く適合する場合の、ウエハ中心の位置eを見つける。例えば、位置eにある代表的な「最良適合」ウエハ208のエッジ254が、図13の点線で示されている。サブ動作452は、この問題を最適化問題のステートメントすなわち最適化問題の呼び出しとして定義することによって、このような発見を達成するものである。サブ動作452は、この最適化問題を二次元の最適化問題として展開する。最良適合問題のステートメントは、「ウエハ208のエッジ254がベクトルrp1、rp2、rp3、rp4で定義されるそれら4点p1、p2、p3、p4に最も良く適合するような、ウエハの中心位置eを見つけよ」である。その目標は、各ベクトルrpiとウエハエッジ(例えばエッジ254)との距離の二乗の和を最小にする成分exおよびeyを決定することにある。最小化されるべき関数は、次の式(1)によって与えられる。
【0117】
【数16】
【0118】
ここで、Rはウエハの半径である。
【0119】
多くの最適化プログラムが、最小化工程を実行して最良適合の最適化問題を解くのに適している。例えば、徹底検索(exhaustive search)などの最適化アルゴリズムが好ましい。より好ましいのは、ニュートン・ラフソンアルゴリズムなどの勾配ベースのアルゴリズムである。最も好ましいのは、最小化工程を実行するためのネルダーミードシンプレックスなどの、非勾配ベースのアルゴリズムである。
【0120】
ネルダーミードシンプレックスを使用した最小化工程の実行を考慮して、このシンプレックスを多次元に適用することができる。図13に2つの座標軸XおよびYが示されているという点から、上述したダイナミックアライメントの状況は、二次元問題として述べられていることがわかる。したがって、以下ではネルダーミードシンプレックスを2次元で説明する。
【0121】
エンドエフェクタ262上のウエハ208の位置は、exおよびeyによって記述される。exとeyのどんな組み合わせに対しても、ウエハ208のエッジ254の位置と、遷移時(すなわちベクトルrp1、rp2、rp3、rp4によって示される)におけるセンサ274の相対位置との間には、いくらかの誤差Fが存在する。図14Aおよび14Bは、あらゆる値のexおよびeyに関連づけられた誤差Fが、シンプレックスの計算に続いてプロットされるのに伴って形成された、三次元表面460を示したものである。最良適合問題は、最小の誤差Fを得るexおよびeyの値を求めることを目標とする。最小の誤差Fは、表面460上の最低点462で表される。「収束」という用語は、アルゴリズムの計算が完了に向かうことを示すのに使用され、この完了によって、表面460上の最低点462で表される最小誤差Fを得るexおよびeyの値が見つけられる。
【0122】
ネルダーミードシンプレックスによる処理は、以下の通りである。先ず、3組の座標値exおよびeyが任意に選出される。値を選択する有効なアプローチの例として、exおよびeyが値(0,0)を有する組を1つ選択し、exおよびeyが値(0,Δ)を有する第2の組を1つ選択し、exおよびeyが値(Δ,0)を有する第3の組を1つ選択することが挙げられる。デルタの値は、0.010インチのように非常に小さい。座標値を選択するこのアプローチは、ウエハ208が経路244を移動して、ウエハ208が、望ましい位置に配置されるように、一般に非常に中心に近くにあるかあるいはそこに位置されていると見なしている。
【0123】
exおよびeyの選択された値を式25に代入し、「i」の値として1〜4を代入すると、1組あたり1つずつで結果として3つの誤差Fが得られる。Fの値は常に正の数である。
【0124】
3組の座標を選択して処理すると、3つの点または頂点p1、p2、p3が得られ、図14Aおよび14Bに示される幾何学図形464が形成される。ネルダーミードシンプレックスの最適化アルゴリズムで処理される場合、幾何学図形464は「シンプレックス」と呼ばれる。この二次元問題において、シンプレックス464は三角形である。誤差Fを決定するために、シンプレックス464の頂点p1、p2、p3がそれぞれ評価される。最大誤差Fを有した頂点p2は、466として識別されて、この最大誤差の点466を三角形464の底辺468に対して反射させることによって移動される。点466の移動および反射は、「反転」と呼ぶことができ、新しい点466N1を定義することによって、次の三角形464N1が形成される。次の三角形464N1の新しい点466N1の座標を式25に代入し、「i」の値として1〜4を代入すると、新しい点466N1に対応する誤差Fが結果として得られる。また、最大誤差Fを識別するために、次の三角形464N1の3組の座標にそれぞれ対応する誤差Fの値が評価される。
【0125】
評価および反転工程を含む計算のサイクルは、結果として得られる3つの点466(点p1、p2、p3から得られる)のうち、表面460上で他の点より著しく低い点が全くなくなるまで、または誤差Fの値を改善できる(減少させる)反射を行うことができなくなるまで繰り返される。図14Bに示される標準的な方法では、例えば頂点466Nに対して点p1dおよびp3dなどの頂点を選択することにより、三角形464のサイズを小型化する。挿入、計算、評価、および反転の工程は、すべての誤差が0.0005インチなどの特定の許容誤差以内になるまで続けられる。許容誤差は例えば、処理モジュール240内の望ましい位置にウエハ208を配置する際の、望ましい精度に対応する。望ましい値を有した点(例えば恐らくp1、p3、p2newのうちのいずれか)は、表面460の底辺または最低点462であり、ベクトルrp1、rp2、rp3、rp4によって定義される4点p1、p2、p3にウエハ208のエッジ254を最も良く適合させるウエハの中心位置eを定義する、座標exおよびeyを有する。したがって、上で提起された問題の解が得られ、最適化アルゴリズム処理の収束が得られる。
【0126】
上述したように、望ましいウエハ位置座標系のターゲット座標XおよびYで表されるこの解によって、ウエハ208の配置が、座標exおよびeyを有した誤差eを有するものとして決定される。サブ動作470では、近似誤差「e」が戻される。
【0127】
誤差「e」が決定されて戻された後、プログラム426は、ロボット228の制御を可能とするサブ動作472を続行することにより、ウエハ208がモジュール240内の望ましい位置に到達する前に、決定されたオフセットeの近似値を補正する(すなわち実質的に排除する)ように、エンドエフェクタ262(そしてその上のウエハ208)を動かす。サブ動作472では、エンドエフェクタ262およびウエハ208の名目上の移動先であるもとのターゲット座標を変更し、変更されたターゲット座標を提供することによって、このような補正を行う。次にプログラム426は、エンドエフェクタ262およびウエハ208を変更後の座標に移動させるようにロボット228を仕向ける、サブ動作474に移行する。上述したように、変更後のターゲット座標は、例えば座標exおよびeyによって定義される誤差「e」とほぼ等しい量だけもとのターゲット座標と異なる。変更後のターゲット座標が提供されると、ウエハ208がほぼ望ましい位置に配置されるように、ロボット228がウエハ208を変更後のターゲット座標に配置して、サブ動作474を完了し、動作426が終了する。
【0128】
以上では、誤差eをオフセットの「近似値」として説明するものとする。このような用語は、各ベクトルrpiとウエハエッジ254との距離の二乗の和を最小化する議論において、上記許容誤差を参照したことを考慮して使用されるものである。先に述べたとおり、幾何学的タイプの非最適化プログラムでは、ウエハのオフセット値を十分な精度で提供しない。例えば代表的な特定の許容誤差である0.0005インチ以内のような、本発明による上述したウエハのオフセットの精度に対して、幾何学的タイプの非最適化プログラムでは、実質的により低レベルの精度を与える(例えば、典型的なレベルの測定誤差が存在する場合で0.020インチ)。
【0129】
上述したように、多くの最適化プログラムが、最小化工程を実行して最良適合の最適化問題を解くのに適している。適切な最適化プログラムの選択では、以下の点が考慮される。
【0130】
一般に、良く知られた最適化プログラムでは、ウエハのオフセット精度が、非最適化プログラムで得られる誤差よりも著しく小さい特定の許容誤差内で提供される。また以下で述べるように、このような最適化プログラムでは、オフセット計算期間がウエハ移送期間より十分に短いのが通常である。このことを考慮すると、適切な最適化プログラムの選択では、非収束の可能性と、もしあるとすればオフセット計算期間における初期の非収束の効果とを、考慮することができる。上述した最良適合の問題に関し、勾配プログラムまたはシンプレックスプログラムを使用する場合は、非収束の可能性が非常に低いが、勾配プログラムを使用する場合の非収束の可能性は、シンプレックスプログラムを使用する場合のそれよりも大きい。つまり、シンプレックスプログラムは、勾配プログラムと比べて非収束の可能性が低い。勾配プログラムを使用する際の非収束の例として、最良適合問題を解くにあたり、多次元形状の計算が、底辺を定義する際に極小点が求まらない状態でしばしば進行することが挙げられる。その代わり勾配検索法の計算は、形の周りを円状に進行して、形の底辺に到達しない。
【0131】
最適化プログラムの選択において考慮されるもう1つの要素は、デルタの値が0.010インチのように非常に小さい場合における、上述した座標値選択アプローチに関する。上述したように、座標の初期値としては、ゼロ値を含むものが選択される。勾配アプローチが選択され、上述したようなゼロ値を含む座標の初期値を使用しても計算が収束しない場合は、第2の(またはそれ以降の)組の初期座標を選択することができる(例えば、1回目または2回目の非収束発生時に選択されるようにプログラムする)。上述した座標値選択へのこの2工程(またはそれ以上の)アプローチを使用すると、第2組(またはそれ以降)の初期座標を使用したさらなる再計算を含む計算期間の合計が、やはりウエハ移送期間よりも短くなることが決定される。この場合、勾配アルゴリズムは収束し、著しく改善されたオフセット値を、例えば代表的な特定の許容誤差0.0005インチ以内で提供することができる。
【0132】
例えば、問題にしている特定の最良適合の最適化問題に対し、このような2工程またはそれ以上の座標値選択アプローチを使用しても、勾配アルゴリズムがウエハ移送期間以内に収束できないと決定された場合は、最も好ましいアルゴリズムであるネルダーミードシンプレックス最適化アルゴリズムが使用される。他の理由により、ネルダーミードシンプレックス最適化アルゴリズムの方が好ましい場合もある。上で述べたように、勾配プログラムを使用した場合の非収束の可能性は、シンプレックスプログラムを使用した場合よりも大きい。したがって、ネルダーミードシンプレックス最適化アルゴリズムを使用した場合の所要時間(すなわちオフセット計算期間)が、ウエハ移送期間より長くなる可能性は小さい。したがって、ネルダーミードシンプレックス最適化アルゴリズムを使用した場合は、ウエハ移送期間内に収束に達することができない可能性が遥かに小さく、必要な精度のオフセットが得られる前にオフセット計算が停止する可能性も遥かに小さい。
【0133】
上述した最小化では、容易に(例えば、ウエハ移送期間よりかなり短い期間内で)許容誤差内の誤差Fの最小値に到達できるため、本発明が、オフセット計算期間をウエハ移送期間より短く維持するにあたって直面する困難は、比較的少ない。例えば、許容できる許容誤差が代表的な0.0005インチよりも小さい場合は、もう1計算サイクル分だけ処理が繰り返される(例えば三角形464のサイズを小さくする)。徹底的な勾配プログラムと比べ、シンプレックスアルゴリズムを使用した場合は、このような最良適合問題の処理が、ウエハ移送期間内で誤差Fの最小値を決定する結果となる可能性が最も高い。
【0134】
以上では、理解を明確にする目的で本発明を詳細に説明したが、添付した特許請求の範囲の範囲内で、一定の変更および修正を加えられることは明らかである。したがって、上述した本実施例は、例示を目的としたものであって限定的ではなく、本発明は、ここで取り上げた詳説に限定されず、添付した特許請求の範囲の範囲および同等物の範囲内で変更され得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】真空搬送モジュールに接続された常圧移送モジュールを示す、従来技術による代表的な半導体工程のクラスタツール構造であって、真空搬送モジュールへの移送のためにロードロックがウエハを受け取っている。
【図2A】本発明に従った半導体工程のクラスタツール構造を示した平面図であり、固定軸上での回転のため、そして真空搬送モジュールにウエハを運び込むブレードを搬送するために搭載された、真空搬送モジュールロボットが示されている。
【図2B】ブレードに適切に揃えられたウエハを運ぶブレードの平面図である。
【図2C】ブレードに適切に揃えられていないウエハを運ぶブレードの平面図であり、本発明に従って決定されるウエハのミスアライメントが示されている。
【図3A】クラスタツール構造の真空搬送モジュールの1フェイスを部分的に示した平面図であり、本発明に従ったダイナミックアライメントのためのシステムの概略を部分的に示しており、直径が200mmのウエハに使用される第2のセンサが示されている。
【図3B】直径が200mmのウエハの平面図であり、図3Aに示されたセンサのビームをウエハが遮断および形成する時間が示されている。
【図3C】クラスタツール構造の真空搬送モジュールのフェイスの同一部分を示した平面図であり、本発明に従ったダイナミックアライメントのためのシステムの概略を部分的に示しており、直径が300mmのウエハに使用される第3のセンサが示されている。
【図3D】直径が300mmのウエハの平面図であり、図3Cに示されたセンサのビームをウエハが遮断および形成する時間が示されている。
【図3E】複数フェイスのうち1つのフェイスのポートを示した立面図であり、ウエハが遮断および形成する光ビームを供給する光ファイバケーブルを有した3つのセンサが示されている。
【図3F】クラスタツール構造システムの平面図であり、1フェイスあたり2つのセンサと、遮断および形成による各遷移に対応する遷移信号を生成するビームレシーバに接続された光ファイバケーブルとが示されている。
【図3G】遷移信号を受信してこれらの信号をロボットコントローラに供給するカードを示した概略図である。
【図4A】センサの待ち、およびこのような待ちが原因で生じる誤差を排除するためにセンサの視位置がどのように決定されるかを示した概略図である。
【図4B】センサの待ち、およびこのような待ちが原因で生じる誤差を排除するためにセンサの視位置がどのように決定されるかを示した概略図である。
【図5】ビーム1回の遮断あたり1つの出力信号を提供し、ビーム1回の形成あたり1つの出力を提供する、論理回路の概略図である。
【図6】2つのセンサにおけるビームの遮断および形成のタイミングを、論理回路からの1つの出力信号にそれぞれ関連付ける図である。
【図7】センサの位置を正確に決定するためにキャリブレーション工程で使用されるキャリブレーションウエハの底面図である。
【図8】キャリブレーション工程の結果として得られる代表的なデータを示した図である。
【図9】ウエハ経路の右側にあるセンサビームに対するウエハの、キャリブレーション工程中における位置を示した図であり、図9(A)はウエハ経路の右側にあるセンサビームに対するウエハ位置を示し、図9(B)はウエハ経路の左側にあるセンサビームに対するウエハ位置を示す。
【図10】本発明の動作を示したフローチャートであり、ダイナミックアライメント装置および方法が、モジュール内におけるウエハの望ましい位置に対するウエハのオフセット近似値の決定を、最適化問題のステートメントとして定義している。
【図11】ロボットの回転中心に起点を有したベクトルと、ウエハがセンサに対して移動する際にウエハの中心に起点を有したベクトルと、を示した概要図である。
【図12A】図12Bとともに、センサトリガデータおよび校正後のセンサ位置データを、最適化問題を解く計算に使用するために処理する動作を示したフローチャートである。
【図12B】図12Aとともに、センサトリガデータおよび校正後のセンサ位置データを、最適化問題を解く計算に使用するために処理する動作を示したフローチャートである。
【図13】例えば処理モジュール内で望ましい位置に置かれたウエハの位置に、中心を有した座標系を示した図であり、このような中心から、望ましい位置からオフセットされたウエハの中心に至る、ベクトルeが示されている。
【図14A】最適化問題を記述した式の処理中に定義される三次元表面を示した図であり、この処理では、誤差値の計算に三角形の頂点の値が使用される。
【図14B】最適化問題を記述した式の処理中に定義される三次元表面を示した図であり、この処理では、誤差値の計算に三角形の頂点の値が使用される。
【符号の説明】
100…代表的なクラスタ構造
102…クリーンルーム
104…ロードロック
106…真空搬送モジュール
108a、108b、108c…処理モジュール
200…クラスタツール構造システム
202…真空搬送モジュール
204…ロードロック
206…常圧搬送モジュール
208…基板またはウエハ
208F…第1のウエハ
208N…第2のウエハ
208C…キャリブレーションウエハ
208−200…直径が200mmのウエハ
208−300…直径が300mmのウエハ
210…カセット
212…フロントエンドロボット
214…固定回転軸
216…ウエハアライナ
218…ウエハ受け取り面
220…ロードロックポート
222…ゲートバルブまたはドア
224…ロードロックウエハ移送軸
226…フィンガ
228…真空移送ロボット
230…中心軸
232…ウエハ移送面
234…ポート
236…ゲートバルブまたはドア
238…デュアルスロットバルブ
240…処理モジュールまたはチャンバ
242…入来ウエハ移送経路
244…第2のウエハ移送経路
246…ピン
251−1、251−2、251−3、251−4…ベクトルrp1、rp2、rp3、rp4によって定義された点
252…直線状のエッジ
254…曲線状のエッジまたは前縁
256…刻み目が入った曲線状のエッジまたは前縁
258…刻み目
260…ウエハの中心
262…ロボットのブレード
264…ブレードの中心
266…ブレードの縦軸
270…空間またはポケット
272…ダイナミックアライメントシステム
274…センサ
274−1…第1のセンサ
274−2…第2のセンサ
274−3…第3のセンサ
274T…ビームトランスミッタ部位
274R…ビームレシーバ部位
274CI…入来光ファイバケーブル
274CO…出力光ファイバケーブル
276…センサ位置決め軸
278…第1の距離
280…第2の距離
282…第3の距離
283…アパチャ
284…光ビーム
285…センサボディ
285D…光検出器
285E…エミッタ
286…遷移信号
286B…遮断を示す遷移信号
286M…形成を示す遷移信号
288…マルチプレックスカード
289…入力ポート
290…ロボットコントローラ
292…レジスタ
296…ウエハのエッジまたは後縁
302…論理回路
304…排他的ORゲート
306…排他的ORゲートの出力
308…排他的ORゲートの入力
310…シングル信号
310−1、310−2、310−3…遷移
312…メイン出力
320…突起
322…エンコーダ
324…ロボットモータ
326…システムコントローラ
410…X軸とY軸の交点
412…ウエハのおおよその中心
460…三次元表面
462…最低点
464…シンプレックス
466…最大誤差の頂点
466N…466の反転後の点
468…底辺
Claims (18)
- 望ましいウエハ位置に対するウエハの未知のオフセット量を決定するための方法であって、
エンドエフェクタを使用して第1の位置からウエハを取り出す取出動作と、
前記取り出されたウエハが、前記第1の位置から1組のセンサを通過するように搬送されて、センサデータを生成するように、前記エンドエフェクタを動かす移動動作と、
未知のオフセットの近似値を決定するために、最適化プログラムを使用してセンサデータを処理する処理動作とを備え、
ウエハに未知のオフセットが存在する場合は、前記取り出しの動作の結果、前記取り出されたウエハが、前記エンドエフェクタ上におけるその望ましい位置からずれて配置され、前記望ましいウエハ位置は、ウエハ処理モジュール内の位置であって、ターゲット座標によって特定され、
前記処理動作は、
前記移動中のウエハが前記センサのうち特定の1センサに前記センサデータを生成させる前記各センサの各実効位置を、前記望ましいウエハ位置に中心を有する座標系の前記中心から前記各センサの各実効位置に至るベクトルの形で表現し、
前記処理動作は各ベクトルの先端と対応するウエハエッジとの距離の二乗の和に従って、前記未知のオフセットの近似値を決定し、
前記方法はさらに、
前記決定された未知のオフセット近似値に従って、変更後のターゲット座標を定義するために前記ターゲット座標を変更する変更動作と、
前記未知のオフセットを補正するために、前記エンドエフェクタが、前記ウエハ処理モジュール内における前記変更後のターゲット座標に前記取り出されたウエハを配置するようにする動作とを備える、
方法。 - 請求項1記載の方法であって、さらに、
エンドエフェクタの動きを制御するロボットを用意することを含む前記移動動作と、
前記取り出されたウエハによって、前記センサの1つが前記センサデータの1項目を生成するたびに、前記センサデータが、前記エンドエフェクタの位置を示す一連の個々の信号として生成されるように位置し、前記第1の位置に隣接する前記1組のセンサを用意する動作と
を備える方法。 - 請求項1記載の方法であって、前記表現は1組の前記ベクトルをもたらし、
前記ウエハは半径「R」を有し、
前記座標系はX軸およびY軸を有し、
前記1組のベクトルを「rpi」とし、iは1〜4であり、前記各ベクトル「rpi」は第1の成分「rpix」および第2の成分「rpiy」を有し、
前記未知のオフセットを、前記座標系内で「ex」および「ey」で識別される成分を有する「e」として定義し、各ベクトルの先端と隣接するウエハエッジとを一致させるために、前記座標系の前記中心を前記ウエハが設置された際の前記ウエハの中心に向けて延伸し、前記一致は、各ベクトルの先端と前記隣接するウエハエッジとの距離の二乗の和の関数を最小にする前記成分「ex」および「ey」の値を決定することによって示され、最小化するべき前記関数は、次式:
を備える方法。 - 請求項3記載の方法であって、
前記処理動作はさらに、各ベクトル「rpi」に対応する1対の前記第1および第2のそれぞれの成分「rpix」および「rpiy」を使用して、前記式を解くことによって実行され、
前記方法はさらに、複数の値「ex」および「ey」を代入することにより、最小値の「F」が得られるまで繰り返し「F」について解く動作
を備える方法。 - 請求項4記載の方法であって、
前記望ましいウエハ位置は、ウエハ処理モジュール内の位置であり、変更後のターゲット座標によって識別され、さらに、
前記「F」の最小値に対応する前記値「ex」および「ey」を使用して、前記オフセット「e」の近似値を識別する動作と、
前記決定された未知のオフセット「e」の近似値に従って、変更後のターゲット座標を定義するために前記ターゲット座標を変更する動作と
を備える方法。 - 請求項5記載の方法であって、さらに、
前記未知のオフセット「e」を補正するために、前記エンドエフェクタが、前記変更後のターゲット座標の前記ウエハ処理モジュール内に、前記取り出されたウエハを配置するように仕向ける動作
を備える方法。 - ウエハハンドリングシステム内において、望ましいウエハ位置に対するウエハの未知のオフセット量を決定するための方法であって、
エンドエフェクタを有したロボットを使用して、前記ウエハをサポートし、前記ウエハハンドリングシステムの特定のファセットに隣接する1組のセンサを通過するように前記ウエハを移動させて、センサデータを生成する動作と、
前記特定のファセットに対する各センサの実効位置を示す、校正後のセンサ位置データを用意する動作と、
前記未知のオフセットの近似値を決定するために、最適化プログラムを使用して前記センサデータおよび前記センサ位置データを処理する処理動作であって、前記ロボットの軸に中心を有した第1の座標系における各センサ位置ベクトルを決定し、前記第1の座標系における各センサ位置ベクトルを用いて前記ウエハの前記望ましいウエハ位置に中心を有した第2の座標系の前記中心を起点とする各校正後のセンサ位置ベクトルを決定し、前記第2の座標系では、各ウエハエッジ位置に至る前記各校正後のセンサ位置ベクトルの1つが、センサデータの1項目が生成された時点における前記ロボット位置に対応し、前記決定では、前記校正後のセンサ位置データおよび前記センサデータが使用される処理動作とを備え、
前記処理動作は各ベクトルの先端と前記対応するウエハエッジとの距離の二乗の和に従って、前記未知のオフセットの近似値を決定する、
方法。 - 請求項7記載の方法であって、
前記センサ位置ベクトルは「rpi」で識別され、「i」は、センサデータの4つの項目に対応する値1、2、3、4を有し、前記対応する4つのベクトル「rpi」は、前記第2の座標系において「X」軸および「Y」軸成分を有し、さらに、
前記センサ位置ベクトルに前記4つのウエハエッジ位置を最も良く適合させる前記ウエハの最良適合位置を決定する、前記最適化プログラムを処理し、前記最良適合位置は、次式:
前記処理は、1、2、3、4に相当する各「i」の値に対して前記式を解き、
「R」は前記ウエハの半径であり、前記第2の座標系において、前記「rpix」は「rpi」の「X」軸成分であり、前記「rpiy」は「rpi」の「Y」軸成分であり、「ex」は、前記未知のオフセットの近似において選択された「X」軸成分であり、「ey」は、前記未知のオフセットの近似において選択された「Y」成分であり、前記最適化は、二次元のシンプレックスアルゴリズムを使用して実行されること
を備える方法。 - 請求項7記載の方法であって、さらに、
各ベクトルの先端と前記対応するウエハエッジとの距離の二乗の和に従って、前記未知のオフセットの近似値を決定する動作
を備える方法。 - 請求項7記載の方法であって、
未知のオフセットが存在する場合は、前記エンドエフェクタ上にサポートされた前記ウエハが、前記取り出されたウエハの前記エンドエフェクタ上における望ましい位置からずれて配置され、前記ロボットは、前記ロボットが前記処理モジュール内の前記望ましいウエハ位置に前記ウエハを配置する際の通常の移動先である、名目上のターゲット位置を有し、前記名目上のターゲット位置は、名目上のターゲット座標を有し、前記方法はさらに、
前記決定された未知のオフセット近似値に従って、前記ロボットに対する前記名目上のターゲット座標を調整後のターゲット座標に変更する動作と、
前記ロボットが、前記サポートされたウエハを、前記ウエハハンドリングシステム内で前記調整後のターゲット座標によって決定される位置に配置するように仕向けることにより、前記ウエハを、ほぼ前記望ましいウエハ位置に配置する動作
を備える方法。 - 望ましいウエハ位置に対するウエハの未知のオフセット量を決定するためのコンピュータであって、
前記ウエハが、エンドエフェクタによって第1の位置から取り出されるように仕向ける第1の動作と、
前記エンドエフェクタが、前記取り出されたウエハを、前記第1の位置から1組のセンサを通過するように移動および搬送して、センサデータを生成するように仕向ける第2の動作と、
前記未知のオフセットの近似値を決定するために、最適化プログラムを使用して前記センサデータを処理する動作とを実行し、
ウエハに未知のオフセットが存在する場合、前記第1の動作は、前記取り出されたウエハが前記エンドエフェクタ上におけるその望ましい位置からずれて配置される結果を生じ、前記望ましいウエハ位置は、ウエハ処理モジュール内の位置であって、変更後のターゲット座標によって特定され、前記コンピュータはさらに、
前記決定された未知のオフセット近似値に従って、変更後のターゲット座標を定義するために前記ターゲット座標を変更する動作と、
前記未知のオフセットを補正するために、前記エンドエフェクタが、前記ウエハ処理モジュール内における前記変更後のターゲット座標に前記取り出されたウエハを配置するように仕向ける第3の動作と
を実行するようにプログラムされ
前記処理動作は、前記移動中のウエハが前記センサのうち特定の1センサに前記センサデータを生成させる前記各センサの各実効位置を、前記望ましいウエハ位置に中心を有する座標系の前記中心から前記各センサの各実効位置に至るベクトルの形で表現する、
コンピュータ。 - 請求項11記載のコンピュータであって、前記表現は1組の前記ベクトルをもたらし、
前記ウエハは半径「R」を有し、
前記座標系はX軸およびY軸を有し、
前記1組のベクトルは「rpi」として識別され、iは1〜4であり、前記各ベクトル「rpi」は第1の成分「rpix」および第2の成分「rpiy」を有し、
前記未知のオフセットを、前記座標系内で「ex」および「ey」で識別される成分を有する「e」として定義し、各ベクトルの先端と隣接するウエハエッジとを一致させるために、前記座標系の前記中心を前記ウエハが設置された際の前記ウエハの中心に向けて延伸し、前記一致は、各ベクトルの先端と前記隣接するウエハエッジとの距離の二乗の和の関数を最小にする前記成分「ex」および「ey」の値を決定することによって示され、最小化するべき前記関数は、次式:
を実行するようにプログラムされているコンピュータ。 - 請求項12記載のコンピュータであって、
前記処理動作はさらに、各ベクトル「rpi」に対応する1対の前記第1および第2のそれぞれの成分「rpix」および「rpiy」を使用し、前記式を解くことによって実行され、
前記コンピュータはさらに、複数の値「ex」および「ey」を代入することにより、最小値の「F」が得られるまで繰り返し「F」について解く動作
を実行するようにプログラムされているコンピュータ。 - 請求項13記載のコンピュータであって、
前記望ましいウエハ位置は、ウエハ処理モジュール内の位置であり、変更後のターゲット座標によって識別され、
前記「F」の最小値に対応する前記値「ex」および「ey」を使用して、前記オフセット「e」の近似値を識別する動作と、
前記決定された未知のオフセット「e」の近似値に従って、変更後のターゲット座標を定義するために前記ターゲット座標を変更する動作と
を実行するようにプログラムされているコンピュータ。 - 請求項14記載のコンピュータであって、
前記未知のオフセット「e」を補正するために、前記エンドエフェクタが、前記変更後のターゲット座標の前記ウエハ処理モジュール内に、前記取り出されたウエハを配置するように仕向ける動作
を実行するようにプログラムされているコンピュータ。 - ウエハハンドリングシステム内において、望ましいウエハ位置に対するウエハの未知のオフセット量を決定するためのコンピュータであって、
エンドエフェクタを有したロボットを使用して、前記ウエハをサポートし、前記ウエハハンドリングシステムの特定のファセットに隣接する1組のセンサを通過するように前記ウエハを移動させて、センサデータを生成する動作と、
前記特定のファセットに対する各センサの前記実効位置を示す、校正後のセンサ位置データを用意する動作と、
前記未知のオフセットの近似値を決定するために、最適化プログラムを使用して前記センサデータおよび前記センサ位置データを処理する処理動作とを実行するようにプログラムされており、
前記処理動作は、前記ロボットの軸に中心を有した第1の座標系における各センサ位置ベクトルを決定し、前記第1の座標系における各センサ位置ベクトルを用いて前記ウエハの前記望ましいウエハ位置に中心を有した第2の座標系の前記中心を起点とする各校正後のセンサ位置ベクトルを決定し、前記第2の座標系では、各ウエハエッジ位置に至る前記各校正後のセンサ位置ベクトルの1つが、センサデータの1項目が生成された時点における前記ロボット位置に対応し、前記決定では、前記校正後のセンサ位置データおよび前記センサデータが使用され、
前記校正後のセンサ位置ベクトルは「rpi」で識別され、「i」は、センサデータの4つの項目に対応する値1、2、3、4を有し、前記対応する4つのベクトル「rpi」は、前記第2の座標系において「X」軸および「Y」軸成分を有し、前記最適化プログラムの処理は、前記センサ位置ベクトルに前記4つのウエハエッジ位置を最も良く適合させる前記ウエハの最良適合位置を決定し、
前記処理動作は、各最良適合位置と前記対応するウエハエッジとの距離の二乗の和に従って、前記未知のオフセットの近似値を決定する
コンピュータ。 - 請求項16記載のコンピュータであって、
未知のオフセットが存在する場合は、前記エンドエフェクタ上にサポートされた前記ウエハが、前記取り出されたウエハの前記エンドエフェクタ上における望ましい位置からずれて配置され、前記ロボットは、前記ロボットが前記処理モジュール内の前記望ましいウエハ位置に前記ウエハを配置する際の通常の移動先である、名目上のターゲット位置を有し、前記名目上のターゲット位置は、名目上のターゲット座標を有し、
前記決定された未知のオフセット近似値に従って、前記ロボットに対する前記名目上のターゲット座標を調整後のターゲット座標に変更する動作と、
前記ロボットが、前記サポートされたウエハを、前記ウエハハンドリングシステム内で前記調整後のターゲット座標によって決定される位置に配置するように仕向けることにより、前記ウエハを、ほぼ前記望ましいウエハ位置に配置する動作と
を実行するようにプログラムされた、コンピュータ。
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