TW201928289A - 用於半導體製造設備的淺角度、多波長、多接收器、可調靈敏度的對準感測器 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種工件對準系統，其具有一光發射設備，該光發射設備沿一路徑以一淺角度朝著一周邊區域處之一工件平面的一第一側引導複數個波長下之一光束。一光接收器設備將該光束接收於與該第一側相對的一第二側上。一旋轉裝置選擇性旋轉一工件支撐件。相應地，控制器基於在該工件與該路徑相交時透過該工件接收之該光束的一量來判定該工件之一位置。基於該工件之一透射率來控制該光接收器設備之一靈敏度。基於該旋轉位置、該經接收光束之一量、該工件之該透射率、一工件邊緣之偵測及該光接收器設備之該受控靈敏度，判定當該工件旋轉時該工件之一位置。
Description
本申請案主張2017年10月25日申請，發明名稱為「SHALLOW ANGLE, MULTI-WAVELENGTH, MULTI-RECEIVER, ADJUSTABLE SENSITIVITY ALIGNER SENSOR FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURING EQUIPMENT」的美國臨時申請案第62/576,791號之權益，該臨時申請案之內容以全文引用之方式併入本文中。
本發明大體上係關於用於處理工件之工件處理系統及方法，且更具體而言，係關於用於搬運及對準具有變化的光透射特性之工件的系統及方法。
在半導體處理中，可對單一工件或半導體晶圓執行許多操作。在許多處理操作中，需要工件之特定定向及/或需要瞭解工件相對於工件夾具的位置，以便適當處理或搬運工件。舉例而言，諸如工件在輸送載體或儲存卡匣與處理系統之間的交換或工件透過一或多個負載鎖定腔室自大氣環境至處理系統之處理腔室的抽空環境中的轉移等操作可能需要工件之具體定向或需要瞭解工件之空間位置，以便適當地搬運及處理工件。
可經由光存在感測器在抽空環境或大氣環境內執行工件之定向（例如凹口對準），其中藉由光發射器發射光束，且在使工件相對於該光束旋轉的同時，朝著工件引導該光束。由光接收器接收之光的變化隨後可用於判定工件中所定義之凹口的位置及/或工件之位置的偏心率，其視完全或部分接收光之方式而定。一種此類系統揭示於Hiroaki Saeki之美國專利第5,740,034號中，其中利用與所接收之光信號相關聯的波形來判定凹口之位置及/或工件之偏心位置。
本發明藉由提供用於準確判定具有各種透射率之工件之位置由此改良準確性及最小化與系統相關聯之擁有成本的系統、設備及方法來克服先前技術之限制。更特定言之，本發明提供用於利用各種偏振濾光器來有利地判定雙折射工件的位置之系統及方法。因此，本發明提供針對幾乎任何基體材料及厚度之定位解決方案，而不管基體之各種塗層或特性如何。
因此，以下呈現本發明之簡化概述，以便提供對本發明之一些態樣之基本理解。此概述並非本發明之廣泛綜述。其既不預期鑑別本發明之關鍵或至關重要之要素，亦不描繪本發明之範圍。其目的在於以簡化形式呈現本發明之一些概念以作為隨後呈現之更詳細描述的序言。
根據本發明之一個例示性態樣，提供一種工件對準系統。該工件對準系統例如包含光發射設備，該光發射設備建構成沿一路徑朝著與工件相關聯之工件平面的第一側引導複數個波長下之光束。該路徑例如與工件之周邊區域相關聯，其中該路徑與該工件平面成一淺角度。
光接收器設備例如係沿第一路徑定位，其中該光接收器設備建構成將光束接收於工件平面之第二側上，其中該第二側大體上與該第一側相對。進一步提供工件支撐件且其建構成沿著工件平面選擇性地支撐工件。在一個實例中，旋轉裝置可操作地耦接至工件支撐件，其中該旋轉裝置建構成選擇性地使工件支撐件圍繞與其相關聯之支撐軸旋轉。
根據一個實例，進一步提供控制器且其建構成基於在工件與路徑相交時透過工件由光接收器接收之光束的量來判定該工件之位置。控制器例如建構成基於工件之透射率控制光接收器設備之靈敏度，其中控制器進一步建構成判定在工件經由工件支撐件支撐及旋轉時該工件相對於支撐軸的位置。工件位置之判定例如係至少部分地基於工件支撐件之位置、由該光接收器設備接收的與工件支撐件之旋轉位置相關聯之光束的至少一部分、工件之透射率、工件邊緣之偵測以及光接收器設備之受控靈敏度。
根據一個實例，光發射設備建構成跨預定寬度傳輸複數個波長下之光束。在另一實例中，光發射設備為建構成傳輸複數個波長下之光束的雷射。
工件之位置例如可包含工件中心沿著工件平面自支撐軸的二維偏移。在另一實例中，工件之位置包含工件圍繞支撐軸的旋轉位置。
在另一實例中，工件圍繞支撐軸之旋轉位置與工件之邊緣特徵相關聯。控制器例如可經進一步組態以基於工件之邊緣特徵判定工件相對於支撐軸的位置。
控制器例如可建構成判定波形，其中該波形由光接收器在工件支撐件之複數個旋轉位置處接收之光束的至少一部分定義。該控制器可經進一步組態以基於該波形判定工件相對於支撐軸的位置。在一個實例中，控制器進一步建構成基於工件之透射率來使波形成比例。
在另一實例中，控制器可建構成藉由忽略沿著光接收器設備之寬度的一或多個信號來判定工件之邊緣。舉例而言，控制器可建構成忽略沿著光接收器設備之寬度越過感測到的對光的阻擋的一或多個信號。
根據另一實例，提供一種用於對準工件之方法。該方法例如包含將工件置放於工件支撐件上及沿第一路徑朝著工件之第一側引導複數個波長下之光束，其中該路徑與工件平面成淺角度。工件圍繞支撐軸旋轉，且在工件旋轉的同時，在工件之第二側處接收朝著工件傳輸之光束。此外，至少部分地基於工件圍繞支撐軸之旋轉位置及接收到的光束、工件邊緣之偵測以及光束之受控靈敏度來判定工件相對於支撐軸的位置。
以上概述僅意欲給出本發明之一些具體實例之一些特徵的簡要綜述，且其他具體實例可包含額外特徵及/或與上文所提及之特徵不同的特徵。特定言之，此概述不應理解為限制本申請案之範圍。因此，為實現前述及相關目的，本發明包含在下文中描述且在申請專利範圍中特別指出之特徵。以下描述及所附圖式詳細闡述本發明之某些說明性具體實例。然而，此等具體實例指示可採用本發明之原理的各種方式中之若干方式。當結合圖式考慮時，本發明之其他目標、優點及新穎特徵將自本發明之以下詳細描述而變得顯而易見。
在半導體處理中，可對單一工件或半導體晶圓執行許多操作。大體而言，在工件上之每一處理操作典型地係以特定次序執行，其中每一操作等待，直至完成前述操作為止。在許多處理操作中，需要工件之特定定向及/或需要瞭解工件相對於工件夾具的位置，以便適當處理或搬運工件。舉例而言，諸如工件在輸送載體或儲存卡匣與處理系統之間的交換或工件透過一或多個負載鎖定腔室自大氣環境至處理系統之處理腔室的抽空環境中的轉移等操作可能需要工件之具體定向或需要瞭解工件之空間位置，以便適當地搬運及處理工件。
可經由光存在感測器在抽空環境或大氣環境內執行工件之定向（例如凹口對準），其中藉由光發射器發射光束，且在使工件相對於該光束旋轉的同時，朝著工件引導該光束。由光接收器接收之光的變化隨後可用於判定工件中所定義之凹口的位置及/或工件之位置的偏心率，其視完全或部分接收光之方式而定。
經由光存在感測器之此類定位適合用於準確判定對經發射光不透明之工件的位置，該不透明情況在習知矽基體中可見。然而，當經受處理之基體或工件在材料上彼此不同時（例如，矽與碳化矽），習知光存在感測器及對準器之使用可導致各種定位錯誤，特別是在基體對經發射光部分透明時如此。舉例而言，透過晶圓之透射的差異可導致在使用習知對準系統及方法的定位中的明顯錯誤。歸因於安置於特定工件上之塗層或裝置，透射率及發射率在工件之間可能有所不同。
已針對矽晶圓開發出用於對準習知半導體晶圓之系統，其中該系統依賴於阻擋光在光源與感測器之間通過的矽晶圓，其中矽晶圓對光學波長光源不透明。然而，由碳化矽（SiC）構成之晶圓透射光學波長下之光且因此對於習知光源透明或半透明，而非不透明。該透明度可導致在使用先前經設計用於感測及對準矽晶圓之系統來感測及對準碳化矽晶圓方面的困難。本發明進一步理解，一旦對碳化矽晶圓執行各種處理步驟，則碳化矽晶圓可密集地覆蓋有薄膜、裝置或金屬線，其中存在不同等級之透明度，因此有可能導致實質信號波動。
因此，本發明大體上係有關於用於半導體製程之工件搬運系統，且更特定言之，係有關於建構成特性化及/或對準具有變化的光透射特性之工件的對準設備。
因此，本發明現將參考圖式進行描述，其中通篇中之相同參考數字可用於指代相同元件。應理解，此等態樣之描述僅為說明性的且其不應以限制意義來解釋。
在以下描述中，出於解釋之目的，闡述大量具體細節以便提供對本發明之透徹理解。然而，熟習此項技術者將顯而易知，本發明可在無此等具體細節之情況下實踐。另外，本發明之範圍並不意欲受下文參考隨附圖式所描述之具體實例或實例限制，但意欲僅受其所附申請專利範圍及等效物限制。
亦注意，圖式係經提供以說明本發明具體實例之一些態樣且因此應視為僅為示意性的。特定言之，根據本發明之具體實例，圖式中所示元件彼此不一定按比例繪製，且各種元件在圖式中之置放係經選擇以提供對各別具體實例之清楚理解且不應理解為必定表示實施中各個組件之實際相對位置。此外，除非以其他方式特定指出，否則本文所述之各個具體實例及實例之特徵可彼此組合。
亦應瞭解，在以下描述中，在圖式中所示或本文所述之功能區塊、裝置、組件、電路元件或其他實體或功能單元之間的任何直接連接或耦接亦可藉由間接連接或耦接來實施。此外，應瞭解，圖式中所示之功能區塊或單元在一個具體實例中可以單獨特徵或電路形式來實施，且在另一具體實例中，亦可或者以共同特徵或電路來完全或部分地實施。舉例而言，若干功能區塊可被實施為在通用處理器（諸如信號處理器）上運行之軟體。進一步應理解，除非相反地指出，否則在以下說明書中描述為基於電線之任何連接亦可實施為無線通信。
大體而言，對準器包含光發射器及光接收器，其中該光發射器將光束導向工件之邊緣，其中該對準器進一步判定在工件圍繞旋轉軸旋轉時被阻擋而不能到達該光接收器之經發射光的量。舉例而言，若工件之中心與對準器之旋轉軸偏移，則當工件會隨著工件旋轉而阻擋變化量的經發射光時，由光接收器接收之光的量將存在變化。經阻擋光之量例如係表示為總發射光的百分比。經接收光之量及變化隨後經轉換為與工件相關聯之尺寸（例如，偏移），其中在一個實例中，末梢執行器利用該尺寸在工件中心處對工件進行抓取（retrieve）。
現參考圖式，圖1說明根據本發明之一或多個態樣之例示性工件對準系統100。工件對準系統100例如包含工件支撐件102，其建構成沿著工件平面106選擇性地支撐工件104。工件支撐件102例如可包含任何數目的支撐機構，諸如插腳、板或可操作用以選擇性地支撐工件104之其他機構（圖中未示）。
根據一個例示性態樣，光發射設備108定位於工件平面106之第一側110及第二側112中之一者上，其中該光發射設備建構成沿著路徑116引導光束114。路徑116例如係與工件104之周邊118（例如周邊區域或邊緣）相關聯。
旋轉裝置120進一步可操作地耦接至工件支撐件102，其中該旋轉裝置建構成選擇性地使工件支撐件為圍繞支撐軸124旋轉（例如由箭頭122說明）。支撐軸124例如係垂直於工件平面106。
在一個特定實例中，發射設備108（例如，亦被稱作光發射設備）建構成發射複數個波長之光。由發射設備108發射之複數個波長之光中的一或多者例如可基於工件104之構成來判定。進一步提供接收器設備126（例如亦被稱作光接收器設備）且其建構成在工件支撐件102圍繞支撐件軸124旋轉的同時接收光束114。
根據本發明之若干態樣，工件對準系統100進一步包含控制器128，其中該控制器建構成基於光束114之初始傳輸130（例如傳輸量）及與光束相關聯且由光接收器設備126接收（例如經過及/或穿過工件）之經接收信號132來判定工件104相對於工件支撐件102之位置及定向中之一或多者。
舉例而言，光束114之經接收信號132至少部分地基於以下中之一或多者：工件104之材料構成；形成於工件上之一或多個層（圖中未示）、形成於工件上之一或多個裝置（圖中未示）及先前在工件上執行之一或多個操作，諸如先前的離子植入或先前在工件上執行之其他半導體製程。
根據另一實例，控制器128經進一步組態以判定工件104相對於支撐軸124之位置134。應注意，控制器128例如可包含與處理系統之各種組件相關聯之多個個別控制器（圖中未示）或可為用於整個系統之單一控制器，且預期所有此類控制器屬於本發明之範圍。
工件104之位置134例如可藉由控制器128判定，其中該控制器建構成判定工件104相對於工件支撐件102之支撐軸124的中心136，如圖2中所說明。舉例而言，如圖1中所說明，判定工件104相對於支撐軸124之位置134係至少部分地基於工件支撐件102之旋轉位置138及指示由光接收器設備126接收之光束114的一部分140的經接收信號132。
由光接收器設備126接收之光束114之部分140例如與工件支撐件102之旋轉位置138相關聯。在一個實例中，藉由控制器128判定之工件104之位置134包含工件之中心136沿著工件平面106自支撐軸124的二維偏移，如圖2中所說明。工件104之位置134可進一步包含工件104或工件支撐件102圍繞支撐軸124之旋轉位置138，其中工件圍繞支撐軸之旋轉位置與工件之邊緣特徵142相關聯，且其中圖1之控制器128進一步建構成基於工件之邊緣特徵判定工件相對於支撐軸之位置。圖2之邊緣特徵142例如可包含凹口、平坦部或與工件104之周邊118相關聯之其他特徵。
圖3例如說明旋轉位置162（例如，由伺服馬達或與圖1之旋轉裝置120相關聯之其他設備提供）相對來自圖1之光接收器設備126的輸出164的曲線圖160，其中工件104之中心136可自輸出信號曲線166（自經接收信號132）外推，指示邊緣特徵142穿過光束114（例如圖3中位置168處所說明）及對邊緣特徵之尺寸的瞭解。
因此，圖1之控制器128可判定與工件104之中心136相關聯之偏移向量值，其可經提供至圖4之工件搬運系統172中所說明之機器人170。機器人170例如可建構成基於偏移向量值自工件支撐件102中拾取工件104，其中該工件在自圖1之工件對準系統100中拾取時大體上相對於支撐構件174定中心。在由機器人170拾取及轉移至一或多個工作台176（諸如處理腔室、負載鎖定腔室、轉移系統、用於處理工件之其他設備）之前，工件104之旋轉位置可進一步用於以旋轉方式將工件相對於工件對準系統100對準。
用於半導體處理之碳化矽（SiC）晶圓為半透明及習知對準器晶圓（例如，由Omron生產之10mm感測器）可產生不一致結果，由此導致晶圓搬運錯誤及對準器故障。對於裝置晶圓及在晶圓更透明時，此等問題更突出。由於SiC為半透明的，來自習知感測器之650nm光可穿過大部分材料，從而向習知接收器提供不一致結果。此類故障在裝置形成或以其它方式存在於晶圓上時更頻繁地發生，係由於裝置將阻擋光之一部分，而晶圓中不存在裝置的部分將允許光通過。如此產生在信號回讀中之實質波動，使得擬合曲線及演算法難以使用習知對準器找到晶圓中心及定向。
本發明利用對準感測器，其建構成結合邊緣偵測方案產生寬的多波長光束，其中對準感測器之靈敏度係進一步可調整的。對準感測器進一步相對於工件以實質上較淺角度定向，其中本發明之對準感測器引起信號回讀之穩定性增加。
因此，本發明提供用於包含透明或半透明材料之工件的具有可調整靈敏度之多波長邊緣偵測感測器。感測器相對於工件以較淺角度安裝以獲得增加之相交長度。圖1之光發射設備108例如建構成發射多個波長之光（例如多個波長之雷射光），其中該等多個波長改善與對單一波長之光不透明或透明之工件104的材料稠度相關聯的問題。因此，光接收器設備126（例如一或多個光接收器）建構成接收多個波長之光以判定光發射設備108之邊緣至工件104之邊緣或周邊118的距離，且忽略穿過工件及由光接收器設備接收之任何光。
因此，本發明提供穩定回讀，即使跨越工件104具有變化的透明度。透明物件（例如工件104）之邊緣例如可具有比該物件之主體或剩餘部分低的透射率特性。因此，可調整或以其它方式控制光接收器設備之靈敏度，以鑑別工件104之邊緣或周邊118且忽略主體或剩餘的內部部分，由此產生與邊緣偵測相關聯之更穩定信號。此外，藉由使光接收器設備126（例如感測器）相對於工件104以淺角度定位，光114（例如雷射光）因此經透射穿過工件之更長長度或橫截面，其結果係較少光透射穿過光接收器設備126。因此，信號強度差有利地在當光114穿過工件之準透明部分時與當光不與工件相交時的情景之間增加，由此提供用於鑑別工件之位置之更準確及可重複機構。
因此，本發明提供多波長、多接收器、可調靈敏度的對準設備200，如圖5中所示之實例中所說明，其中發射設備108及接收器設備126相對於工件104（亦被稱作晶圓）以淺角度202安裝。因此，歸因於淺角度202，准許較大厚度之工件104阻擋光114，如圖6中所說明，以使得信號回讀係光滑及一致的。多個波長之光114例如分別由對準設備200之發射設備108及接收器設備126發射及接收。舉例而言，基於材料特性，各種材料對不同波長之光114透明。藉由使用多個波長，藉由經對準設備200發射及接收之剩餘波長之光114減輕特定材料將對單一波長完全透明之可能性。例如，使用多個波長來判定針對不同波長接收光114的方式的變化。
因此，藉由發射設備108及接收器設備126傳輸及接收複數個波長之光，且鑑別在複數個波長內之光強度（例如，經接收光之百分比）的變化。藉由檢查複數個波長及鑑別強度值有變化的波長，可作出關於材料是否對特定波長不透明的判定，即使其他強度保持不變。
本發明有利地提供相對於工件104之工件平面106成淺角度202的發射設備108及接收器設備126，如與其中光穿過與工件平面成大致60至90度的晶圓的習知感測器相反。淺角度202例如相對於工件平面106可低於大致30度。藉由提供圖6中所說明之淺角度202，（例如同與工件層106成大致5度之工件104交叉），光114穿過工件之長度204，該長度顯著大於將垂直於工件平面106之引導光的情況下的長度。舉例而言，即使工件104對於由發射設備108所發射之光114為10%至30%透明，增加該光所穿過之工件的長度204仍會有利地增加設備200之靈敏度。
此外，結合多個波長之光114及發射設備108與接收器設備126（統稱為感測器）定位之淺角度202，可進一步利用邊緣偵測特徵。邊緣偵測特徵例如鑑別信號跨越圖7中所示之光束114之預定寬度206的第一減少，且接著假定下方或下游（例如更接近於工件104之中心136）的任何光由工件104阻擋。此外，即使光114之一部分208穿過工件104之材料之主體210，本發明之邊緣偵測特徵仍可建構成忽略光之該部分。在本實例中，由發射設備108形成並由接收器設備接收之光束114大體上為帶狀的，如圖5至圖7中所示。
在一個實例中，圖7中示出之發射設備108及接收器設備126建構成提供光束114自外側範圍210至內側範圍212的寬度206（例如28mm之距離）。發射設備108例如建構成在經傳輸信號214（例如全信號強度或100%信號）下跨越光束114自外側範圍210至內側範圍212之寬度206朝向接收器設備126傳輸該光束114。接收器設備126建構成接收自外側範圍210至內側範圍212之呈預定增量（例如1 mm增量）的光束114，以使得經接收信號216與預定增量中之每一者相關聯。
在本實例中，藉由接收器設備126接收之光束114之經接收信號216實質上等於自外側範圍210至與工件104之周邊118相關聯之邊緣位置218（例如0至18mm）的第一信號214（例如全信號強度）。當光束114與自邊緣位置218至內側範圍212（例如18mm至28mm）的工件104相交時，光114中穿過工件104之主體210的部分208相應地減少經接收信號216（例如，信號強度逐步減低至80%、60%等，其與工件104之透射率相關聯）。
在一個實例中，發射設備108及接收器設備126具有建構成准許對所要觸發點進行調節的可調靈敏度。舉例而言，若與光束114相關聯之經接收信號216在與外側範圍210相距18mm下自100%的經傳輸信號214減少至50%的經傳輸信號（例如，經接收信號中之「步長」），則與工件104之邊緣或周邊118相關聯之邊緣位置218可經判定為與外側範圍210相距18mm。此外，可利用與邊緣位置218相關聯之此類經接收信號216來校準設備200，以使得可假定自邊緣位置至內側範圍212（例如與外側範圍210相距18mm至28mm）的任何經接收信號被工件104阻擋或中斷。因此，即使光束114穿過工件104之材料之主體210且在50%的傳輸信號214處接收，仍可假定與其相關聯之經接收信號216由工件阻擋且被忽略。
根據另一實例，隨著工件104旋轉，邊緣位置218可變化，其中經接收信號216可基於工件在工件支撐件102上之位置（例如，工件相對於工件支撐件之軸線124的中心136，如圖2中所說說明）而變化。因此，圖1之控制器128可建構成判定圖7之邊緣位置及/或工件104之中心136。此外，為了偵測工件104之邊緣118，接收器設備126可包含複數個接收器，其建構成分別判定跨越多個接收器接收之光束114的百分比，其中藉由沿著光束114之寬度206對經接收信號216進行區分來判定邊緣位置218.舉例而言，若接收器設備126之複數個接收器中之前五個在100%經傳輸信號下產生經接收信號216，且複數個接收器中之第六個的經傳輸信號之百分比減小，且工件104之邊緣118可經判定為已在與複數個接收器中之第六個相關聯之位置處偵測到，且可假定進一步朝向內側範圍212之任何經接收信號被工件阻擋。
圖8進一步說明另一實例，其中感測器設備230包含發射設備108及接收器設備126。在本實例中，接收器設備126包含安置於建構成提供各別複數個信號236之陣列234中之複數個感測器單元232。圖9A至圖9C說明與圖8之具有各種透射率之若干工件104相關聯之複數個信號236的實例，其中該複數個信號在於箭頭238之方向上行進時被查看（例如，感測器設備230為靜止的且具有跨越28mm跨距安置之複數個感測器單元232A至232n，其中n=任何正整數）。
圖9A說明用於圖8之工件104之複數個信號236的實例，其中該工件不透明（例如，光不會透射穿過工件）。在本實例中，工件104之邊緣118經指示為處於在感測器單元232A...232n之陣列234的中間之位置240，其中一半感測器單元「開放」（出於說明之目的而示出為無陰影的感測器單元）且一半「關閉」（出於說明之目的而示出為有陰影的感測器單元）
圖9B說明用於圖8之另一工件104之複數個信號236之實例，其中該工件由具有變化透明度之一或多種透明材料構成，諸如其上形成各種器件之碳化矽（SiC）工件。感測器單元232B（例如無陰影）例如開放（例如，未「阻擋」，其中光114透射穿過工件且由感測器單元232B接收），而感測器單元232A（例如有陰影）關閉（例如「被阻擋」），其中藉由工件實質上防止光由感測器單元232A接收）。圖8之工件104例如因此阻擋一些光束114，同時允許一些光束在不同徑向位置處穿過。因此，即使工件104可處於固定位置，仍可沿著感測器單元232A...232n之陣列234接收變化百分比之光束114（例如，歸因於工件上之器件阻擋光穿過其之傳輸）。
根據另一實例，感測器輸出值係在感測器單元232之總數目與接收來自光束114之信號之單元的數目之間的比率。舉例而言，在圖9A中，關於二十個感測器單元232A至232n，十個感測器單元被阻擋且十個接收信號。因此，十除以二十個感測器單元232之總數產生圖8之經接收之總傳輸信號240的50%。
在圖9B中，由於一些光透射穿過工件，故當在箭頭238之方向上進行時，接收十個感測器單元232K至232T之信號，然後，感測器單元232K受到阻擋，隨後信號接收於感測器單元232I等中。即使工件處於相同位置，二十個接收器中之六個仍受到阻擋，諸如來自略微較不透明之工件之器件、薄膜或一部分的阻擋。圖9C說明232A至232n之另一實例，其示出在二十個感測器單元中之五個受到阻擋的情況下透過工件之部分傳輸。
當在與箭頭238相同之方向上查看時，上述邊緣偵測方案判定受到阻擋之第一感測器單元232，其中亦假定行進越過該阻擋單元之另外的感測器單元受到阻擋。即使光之各部分透射穿過越過第一阻擋感測器單元232的工件，亦自動假定此類感測器單元受到阻擋。然而，例如，隨著圖1之工件104旋轉，邊緣118之旋轉可變化。
然而，邊緣118至少阻擋一些光114。
因此，本發明進一步提供圖6中所示之感測器（例如傳輸設備108及接收器設備126）之淺角度202以及光114之多個波長及感測器之可調靈敏度以更準確判定工件104之邊緣118。圖8之待阻擋之第一感測器單元232可歸因於形成於工件104上之器件、工件之透明材料或基體或邊緣118。舉例而言，甚至透明材料可能並非係100%透明的，其中甚至在低端傳輸處，材料仍可阻擋少量光。然而，藉由調節感測器單元232之靈敏度，可提供命令以不「製作」或激活感測器單元，除非接收到預定量的光，諸如80%的經發射光。因此，即使工件104之材料為半透明的且50%光穿過，則可將靈敏度調節至如激活感測器單元所需之80%的光，其中若50%受到阻擋，則感測器被視為受到阻擋。
因此，本發明提供淺角度感測器、可變靈敏度及多個波長之光的組合以用於判定工件之邊緣。
根據另一例示性方面，提供一種用於對準圖10中之工件之方法300。應注意，雖然在本文中將例示性方法說明及描述為一系列動作或事件，但將瞭解，本發明不受此等動作或事件之所說明排序限制，此係因為根據本發明，一些步驟可按不同次序發生及/或與除本文中所示及描述之步驟外的其他步驟同時發生。另外，可能並不需要所有所說明步驟來實施根據本發明之方法。此外，應瞭解，可與本文中所說明及描述之系統結合以及與未說明之其他系統結合來實施該等方法。
如圖10中所說明，本方法300自動作302開始，其中工件置放於工件支撐件上。在動作304中，沿著第一路徑在一或多個波長下將光束導向工件之第一側。光束例如以淺角度相對於工件傳輸，其中相比工件之厚度，光穿過顯著較大量的工件。進一步將光束導向工件之周邊，且在動作306中，使工件圍繞支撐軸旋轉。在動作308中，在使工件旋轉的同時，進一步接收光束。在動作310中，控制或調節光束之靈敏度以提供所需信號。在動作312中，進一步判定工件相對於支撐軸之位置。在動作312中，工件之位置之判定係至少部分基於工件圍繞支撐軸之旋轉位置及經接收之光束，其中根據感測器之受控靈敏度及工件之透射率來使光束成比例。
儘管已關於某一或某些較佳具體實例展示且描述本發明，但顯而易見，在閱讀並理解本說明書及隨附圖式之後，熟習此項技術者將想到等效更改及修改。特別就藉由上述組件（總成、裝置、電路等）執行之各種功能而言，除非另外指示，否則用以描述此等組件之術語（包括對「構件」之參考）意欲對應於執行所描述組件之指定功能（亦即，功能上等效）之任何組件，即使在結構上不等效於執行本發明之本文中所說明的例示性具體實例中之功能的所揭示結構亦如此。另外，雖然可能已關於若干具體實例中之僅一者揭示本發明之特定特徵，但此特徵可與其他具體實例之一或多個其他特徵組合，此對於任何給定或特定應用可能為所期望的且有利的。
無
圖1說明根據本發明之態樣的例示性工件對準系統之方塊圖。
圖2為在例示性對準機構之工件支撐件上之例示性工件的平面圖。
圖3為根據本發明之另一例示性態樣之工件的所感測位置相對工件支撐件之旋轉位置的曲線圖。
圖4說明併入有圖1之工件對準系統的例示性工件搬運系統。
圖5說明根據本發明之態樣的例示性工件對準系統之透視圖。
圖6說明根據本發明之態樣的例示性光束經過工件的側視圖。
圖7說明根據本發明之態樣之例示性工件對準系統的平面圖，其繪示光束部分穿過工件之邊緣。
圖8說明根據本發明之態樣之例示性感測器配置之框圖。
圖9A至圖9C說明根據本發明之各種態樣的各種感測器輸出信號。
圖10為說明根據本發明之另一例示性態樣之用於對準工件的例示性方法的框圖。
Claims (20)
- 一種工件對準系統，其包含： 具有一支撐件軸之一工件支撐件，其中該工件支撐件建構成沿著一工件平面選擇性地支撐一工件； 一光發射設備，其建構成沿一路徑朝著該工件平面之一第一側引導一或多個波長下之一光束，其中該光束為帶狀的且具有與其相關聯之一寬度，其中該路徑與該工件之一周邊區域相關聯，且其中該路徑相對於該工件平面成一淺角度； 一光接收器設備，其沿該路徑定位且建構成將該光束接收於該工件平面之一第二側上，其中該第二側與該第一側相對，且其中該光接收器設備包含建構成沿著該光束之該寬度接收該光束之一各別複數個部分，其中該複數個感測器單元建構成定義與該光束之該各別複數個部分相關聯之複數個經接收信號；及 一控制器，其建構成至少部分基於在該工件與該路徑交叉時該複數個經接收信號之一區分來判定該工件相對於該支撐軸的一邊緣，其且其中該控制器建構成基於該透鏡之一透射率來控制該光接收器設備之一靈敏度。
- 如請求項1所述之工件對準系統，其進一步包含一旋轉裝置，該旋轉裝置可操作地耦接至該工件支撐件且建構成選擇性地使該工件支撐件圍繞該支撐軸旋轉，其中該工件包含與該工件之該邊緣相關聯之一邊緣特徵，且其中該控制器進一步建構成基於該工件支撐件之一旋轉位置及在該邊緣特徵與該路徑交叉時該複數個經接收信號之該區分來判定該工件相對於該支撐軸之一位置。
- 如請求項2所述之工件對準系統，其中該控制器進一步建構成判定一波形，其中該波形藉由經該光接收器在該工件支撐件之複數個旋轉位置處接收之該光束之該複數個部分定義，且其中該控制器進一步建構成基於該波形判定該工件相對於該支撐軸的該位置。
- 如請求項3所述之工件對準系統，其中該控制器進一步建構成基於該工件之該透射率來使該波形成比例。
- 如請求項1所述之工件對準系統，其中該淺角度與該工件平面成大致5度。
- 如請求項1所述之工件對準系統，其中該光發射設備包含一雷射，該雷射建構成傳輸在該一或多個波長下之該光束。
- 如請求項1所述之工件對準系統，其中該控制器建構成在自該光束之該寬度之一外側範圍至一內側範圍查看時判定該複數個經接收信號之一第一阻擋，且其中該控制器建構成選擇性忽略越過該第一阻擋定義之該複數個經接收信號中之任一者。
- 一種工件對準系統，其包含： 一光發射設備，其建構成沿一路徑朝著該與一工件相關聯之一工件平面之一第一側引導一或多個波長下之一光束，其中該路徑與該工件之一周邊區域相關聯，且其中該路徑相對於該工件平面成一淺角度； 一光接收器設備，其沿該路徑定位且建構成將該光束接收於該工件平面之一第二側上，其中該第二側與該第一側相對； 一工件支撐件，其建構成沿該工件平面選擇性地支撐該工件； 一旋轉裝置，其可操作地耦接至該工件支撐件且建構成選擇性地使該工件支撐件圍繞一支撐軸旋轉；及 一控制器，其建構成至少部分地基於在該工件與該路徑相交時隨著該工件經由該工件支撐件旋轉而由非該光接收器設備接收之該光束的量來判定該工件相對於該支撐軸之一位置，且其中該控制器建構成基於該工件之一透射率來控制該光接收器設備之一靈敏度。
- 如請求項8所述之工件對準系統，其中該淺角度與該工件平面成大致5度。
- 如請求項8所述之工件對準系統，其中該光發射設備包含一雷射，該雷射建構成傳輸在該一或多個波長下之該光束。
- 如請求項8所述之工件對準系統，其中該光發射設備建構成跨越其一預定寬度傳輸複數個波長下之該光束。
- 如請求項8所述之工件對準系統，其中該工件之該位置包含該工件之一中心沿著該工件平面自該支撐軸之一二維偏移。
- 如請求項12所述之工件對準系統，其中該工件之該位置進一步包含該工件圍繞該支撐軸之一旋轉位置。
- 如請求項13所述之工件對準系統，其中該工件包含一邊緣特徵，其中該控制器建構成至少部分地基於在該邊緣特徵與該路徑相交時隨著該工件經由該工件支撐件旋轉而由該光接收器設備接收之該光束的該量來判定該工件相對於該支撐軸之一旋轉位置。
- 如請求項8所述之工件對準系統，其中該控制器建構成判定一波形，其中該波形藉由經該光接收器在該工件支撐件之複數個旋轉位置處接收之該光束之該至少一部分定義，且其中該控制器進一步建構成基於該波形來判定該工件相對於該支撐軸的該位置。
- 如請求項15所述之工件對準系統，其中該控制器進一步建構成基於該工件之該透射率來使該波形成比例。
- 如請求項8所述之工件對準系統，其中該光接收器設備包含複數個感測器單元，其建構成沿該光束之一寬度接收該光束之一各別複數個部分，其中該複數個感測器單元建構成定義與該光束之一各別複數個部分相關聯之複數個經接收信號，且其中該控制器建構成藉由選擇性地忽略該複數個經接收信號中之一或多者來判定該工件之一邊緣。
- 如請求項17所述之工件對準系統，其中該控制器建構成在自該光束之該寬度之一外側範圍至一內側範圍查看時判定該複數個經接收信號之一第一阻擋，且其中該控制器建構成選擇性忽略越過該第一阻擋定義之該複數個經接收信號中之任一者。
- 一種用於對準一工件之方法，該方法包含： 將該工件置放於一工件支撐件上； 沿第一路徑朝向該工件之一第一側引導複數個波長下之一光束，其中該路徑相對於該工件之一平面成一淺角度； 使該工件圍繞一支撐軸旋轉； 在該工件之該旋轉的同時，接收朝向該工件傳輸至該工件之一第二側的該光束；及 至少部分地基於該工件圍繞該支撐軸之一旋轉位置及經接收之該光束、該工件之一邊緣之一偵測及該光束之一受控靈敏度來判定該工件相對於該支撐軸之一位置。
- 如請求項19所述之方法，其中判定該工件相對於該支撐軸之該位置包含判定該工件圍繞該支撐軸之一旋轉位置及該工件之一中心自該支撐軸之一二維偏移。
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