TWI447061B - 備有自動化對準功能的基板移送裝置 - Google Patents

Description

備有自動化對準功能的基板移送裝置

本發明係關於一種基板加工裝置，尤其關於一種用於自動對準基板加工裝置之裝置。

半導體、平面顯示器和類似機件之製造通常包括在基板加工裝置中於基板座或台間移送基板。為此目的常使用以電力控制系統操作之移送裝置。加工裝置可包含於基板製造時使基板循環之各種器具。每一器具可有一或複數個相關之基板台。該等基板台例如可為供設置移送基板裝置及從該裝置移除基板之台。為使製造設備費最小化與基板產量最大化之目的，設備經常緊密地配置。因此移送裝置可使基板避免阻礙通過狹窄之通道。該等基板係沿著經過精密且精準定位之軌道移動。因此最好是使用精確系統幾何表示之移送控制系統。基板台之座標在系統初始設定時已指示至控制系統且在可能改變系統幾何位置之事件後重新指示，例如置換一組件。

傳統之指示方法係用調動該移送裝置且用肉眼對準該裝置與每一台。此手動方法在對準程序中引入主觀意見；需要熟練之技士，即使如此沒有兩個技士可以使用完全相同之手法對準該系統。該手動方法係為耗時且造成貴重設備處於待機。因此將該指示程序自動化以改善其精確度和重複性且減少所需之待機時間為業界所企求。不需要為該 對準程序特製標的或感應器亦為業界所企求。

本發明係關於自動化指示與對準。本發明之第一目的為提供一種基板加工裝置，備有一基板台與一對準器，該對準器用以使該基板台對準預設之基準框架。該對準器包含一框架和一連接至該框架之驅動裝置。該對準器進一步包含一連接至該驅動裝置之可動臂桿，在其上有一可動光束穿透感應器。該對準器進一步包含一連接至該驅動裝置之控制系統，用以移動該可動臂桿及定位該光束穿透感應器。該對準器進一步包含一連接至該框架之對準器，用以改變該設定基準框架之方位。該對準器之控制系統係設計得與該可動臂桿定位該光束穿透感應器，以偵測至少一預定基板台的幾何特徵，並藉由該光束穿透感應器偵測預定幾何特徵而在控制系統中定義一相關於該基準框架之該基板台之傾度，且該控制系統也用以產生一對準輸出，以調整該對準系統與改變該預定基準框架對該基板台之方位。

本發明之第二目的為提供一種用以決定基板台對基準平面的傾度之裝置，其包含一驅動系統和一連接於該驅動系統之可移動臂桿且有一可定位之光束穿透感應器。該裝置進一步包含一可控制連接至該驅動系統之控制系統用以移動該可移動臂桿且定位該光束穿透感應器至一預定位置。該控制系統以該驅動系統連續接近且偵測至少三個基準構件而定位該光束穿透感應器，該基準構件有一對於該 基板台之預定之幾何關係。該控制系統進一步用於在當偵測到每一基準構件時紀錄該感應器之位置。該控制系統係設計用於相關於該基準平面且至少在該基準平面內之兩個方向計算該基板台之傾度。

本發明之第三目的為提供一種基板移送裝置自動指示系統用以指示基板移送裝置對該基板台之位置，其包含一有關於一移送裝置座標系統之驅動系統和一連接於該驅動系統之可移動臂桿且有一可定位之光束穿透感應器。該裝置進一步包含一可控制連接至該驅動系統之控制系統用以移動該可移動臂桿且定位該光束穿透感應器。該控制系統係設計藉由該可移動臂桿接近且偵測至少一沿著兩個不同接近路徑之基準構件、至少一對該基板台有一預定幾何關係之基準構件而定位該光束穿透感應器。該控制系統進一步係設計用於當偵測到在每一接近路徑至少一基準構件時記錄該感應器之位置且用於藉此決定該基板在該移送裝置座標系統之位置。

在本發明之第四目的為提供一種用於基板台位置自動化之基板移送裝置自動指示系統，包含一框架和一可移動地連接至該框架之基板移送裝置且有一相關之移送裝置座標系統。該系統進一步包含一連接至該框架之對準器。該系統進一步包含一可操作式連接至該移送裝置之控制系統且該系統係設計用於藉由該移送裝置定位一在對準器上之物體且用以與該對準器一起量測該物體和該對準器間之空間關係。該控制系統進一步係設計於在該移送裝置座標系 統內定義該基板台之一概略位置之空間座標。該設計之安排係結合該空間座標與所測得之空間關係以產生一該基板台之最終位置。

本發明之第五目的為提供一種用於自動指示基板對準器位置之基板移送裝置自動指示系統，包含一框架和一可移動地連接至該框架之基板移送裝置且有一相關之移送裝置座標系統。該系統進一步包含一連接至該框架之對準器。該系統進一步包含一連接至該框架之基板對準器與一可操作式連接至該基板移送裝置與該基板對準器之控制系統。該控制系統係設計用於藉由該移送裝置重複地在該對準器不同位置上定位基板，且對於每一位置用對準器測量該基板和對準器之空間關係。該控制系統進一步設計於在該移送裝置座標系統內定義該基板台之一概略位置之空間座標且該設計之安排係結合該空間座標與所測得之空間關係以產生一該基板台之最終位置。

本發明之第六目的為提供一種使一物體對準一預定基準框架之對準方法，包含在該預定基準框架內提供初始座標至一控制系統以致至少一特徵有一對於該物體之預定幾何關係。該方法進一步包含用裝設在一機械人手臂上之光束穿透感應器至少兩次接近且偵測至少一特徵，該機械人手臂係由該控制系統控制。該方法進一步包含藉由該控制系統決定相關於該預定基準框架之該物體之傾度。該方法進一步包含藉由該控制系統產生一平準輸出用以相關於該預定基準框架改變該物體之傾度。該方法進一步包含使用 該平準輸出用以相關於該預定基準框架改變該物體之傾度。

本發明之第七目的為提供一種在至少有兩度自由度下決定一物體對預定基準框架之位置之方法，包含提供一該物體之電腦模組予一控制系統，其中該電腦模組在該預定基準框架內定義初始座標以致至少一特徵有一對於該物體之預定幾何關係。該方法進一步包含用裝設在一機械人手臂上之光束穿透感應器至少兩次接近與偵測至少一特徵，該機械人手臂係由該控制系統控制。該方法進一步包含藉由控制系統決定相關於該預定基準框架在至少有兩度自由度下該物體之位置。

本發明之第八目的為提供一種基板對準器對預定基準框架之位置之決定方法，包含提供一可由控制系統控制其運作之基板移送裝置。該方法進一步包含提供一可通訊式連接至該控制系統之基板對準器。該方法進一步包含藉由該基板移送裝置放置一基板至該對準器上至少三次，在至少三個不同的位置，用以產生位置數據。該方法進一步包含藉由該控制系統分析該位置數據用以決定相關於該預定基準框架之該基板對準器之位置。

第1圖顯示具有一自動指示系統之基板加工裝置100。該基板具有一前端部200和一後端部300。該前端部通常包含一基板移送裝置210，其在一隔離的環境105下運作。該 移送裝置210有一臂桿215和一用以移動該臂桿之驅動機構220。該驅動機構220可直接連接於該前端部200之框架230且也可為一驅動系統之一部份。該驅動機構220可如第1圖所示乘載於軌道225上。該軌道225係連接於該前端部200之框架230。該軌道225可讓整個移送裝置藉著該驅動機構220沿著A方向線性移動。在另一實施例，該驅動機構220可直接裝在該框架230。該驅動機構220可為驅動系統之一部份且可運作地連接於一控制系統110。該驅動機構220也可有一連結至該控制系統110之位置編碼器235而提供有關該移送裝置210之位置資料予該控制系統110。

該基板移送裝置210有一連接至該驅動機構220之臂桿215。該臂桿215包含一上部臂桿240、前臂桿245和末端動作器250。該上部臂桿240係以其基端連接於該驅動機構220。該前臂桿245之上端係樞接於該上部臂桿240之上端。該末端動作器250連接於該前臂桿245之下端。

如第2圖所示，該末端動作器250有兩個叉狀體255，260，其為扁平U型框架。一光束穿透感應器265係位於末端動作器上。該光束穿透感應器265可由裝設在叉狀體255之發射極270和裝設在叉狀體260之偵測器275所組成。該發射極270可經由一光纖電纜(未顯示)連接至一雷射，該偵測器275可經由另一光纖電纜連接至一光學感應器(未顯示)。該光束穿透感應器在發射極270與偵測器275間產生一光束而當該光束因有物體存在而被阻擋時偵測。在此實施例中，該臂桿之移動係被限制於大致水平之平面。該平 面之高度可利用該驅動系統垂直移動該整個移送裝置而改變。其他實施例可無此垂直移動框架而可有其他結構之臂桿，例如六度自由度臂桿。在此實施例中，臂桿215中之機構維持該末端動作器250之排向，使其從上部臂桿240的基端(上述臂桿215係沿上部臂桿240旋轉)，不管該臂桿215的切線位置，恒常徑向的面向外方。

該前端部200也包含兩裝載埠120、125。該等裝載埠提供一介面予基板卡匣130。每一基板卡匣用以支持數個基板且保持在一密封圍欄內。該等裝載埠120、125可移動地支持卡匣130且可包含用以打開卡匣門之機構(未顯示)，使得可從該前端部200之隔離環境105抵達位於卡匣內之基板。在移送裝置210之裝載埠120、125的對向面有兩個加載互鎖真空室135、140。該等加載互鎖真空室135、140連接該前端部200至該後端部300。每一加載互鎖真空室有一閥門(未顯示)，該閥門連接該加載互鎖真空室至該前端部200之隔離環境105且另一閥門連接該加載互鎖真空室至在該後端部300之移送室305內之一隔離環境310。該移送室305之隔離環境310通常為真空，但也可為一惰性氣體、氮氣或其他流體。該前端部200之隔離環境105通常為大氣壓力之乾淨空氣，保持極低之微顆粒污染物。因此，該等加載互鎖真空室135、140可在該兩個隔離環境105、310保持分離下，讓基板通過該前端部200與該後端部300之間。

該後端部300包含一形成一移送室305之框架315。如上所述，該移送室305保持一隔離環境310，例如真空。基 板移送裝置320係位在該移送室305內。該移送裝置320可包含一連接至該框架315之驅動機構325和連接至一末端動作器365之一對相對之臂桿335、340。該驅動機構325連接至該控制系統110且有定位編碼器330用於指示臂桿對該控制系統110之位置。如第1圖所示，該等移送裝置之臂桿335、340形成一蛙足式框架。兩個上部臂桿345、350之基端分別連接於該驅動機構325。該等上部臂桿345、350之頂端則分別連接至兩個前臂桿355、360，以形成一對相對之肘部。該兩個前臂桿355、360之頂端都樞接於末端動作器365。該末端動作器365具有一扁平U型形狀。在此實施例中，該等臂桿335，340之移動係限制在一固定之平面內。

在該移送室305之周圍配設有數個加工模組370。該等加工模組370係在基板上作沈積、蝕刻或其他形式之加工，以在基板上形成電路或其他所欲之構造。該加工模組370連接至移送室305，使基板可於該移送室與該加工模組之間移動。如上所述，兩個加載互鎖真空室135、140也連接至該室305。此外，基板對準器380係設置於加載互鎖真空室140與後端移送裝置320間之通道上。此種配置在美國專利5,882,413號中已有提出，此專利供本案參考。

第3圖顯示三個基板支撐銷385、390、395之配置。此等銷可設在一加載互鎖真空室、加工模組或其他裝置內。此等銷可用以支撐基板S，如虛線所示。每一基板支撐銷都為圓柱狀，其一端連接至加載互鎖真空室之框架或加工 模組上而其另一端可用以支撐位於加載互鎖真空室或加工模組內之基板。基板支撐銷385、390、395可用以表示一基板台例如該基板台可為基板停留之平面的位置，或當其在一基板移送平面對準支撐銷之位置或其他位置。基板支撐銷385、390、395也可作為對準該加載互鎖真空室135、加工模組370或任一與其連接之裝置所用之基準構件。

第4圖為顯示控制系統110與加工裝置不同部分連接之方塊圖。該控制系統110係分別連接至前端基板移送裝置210、後端基板移送裝置320、基板對準器380、加工模組370、加載互鎖真空室135、140和裝載埠120、125。該控制系統110也可連接至其他裝置。該控制系統110可為任何適合之控制系統，例如，可為單機電腦，電腦網路或具有一分散式控制架構之系統。此外，該控制系統110可為一包含至少一中央電腦和至少一在每一移送裝置210、320，加載互鎖真空室135、140裝載埠120、125，加工模組370和對準器380上有一台電腦之階層式電腦。

現說明該基板加工裝置100之一般操作。將一卡匣130靠接於裝載埠120，將另一卡匣130靠接於裝載埠125。這等卡匣130可被打開以供前端基板移送裝置215靠近。該移送裝置215可使其末端動作器250接近卡匣130。該光束穿透感應器265可藉由在垂直方向移動該末端動作器而勘測出該卡匣130之內容物，使在該卡匣內之基板皆可通過兩叉狀體255，260之間而被該光束穿透感應器偵測到。偵測發生在該光束被阻斷，即未與基板和該末端動作器有任何 接觸時。因此該光束穿透感應器265提供有關卡匣內之基板位置的資訊予控制系統110。該勘測操作可在另一打開狀基板卡匣130重複。然後前端基板移送裝置210可從兩個卡匣之任一個拾起基板而將其放置在加載互鎖真空室135、140之一內。

然後後端基板移送裝置320可從加載互鎖真空室135、140移除該基板而將其放置在基板對準器380上。該基板對準器380可藉由掃瞄該基板之邊緣而決定其位置與角度方位，亦可藉由使夾盤(未顯示)上之基板一邊旋轉一邊用線性CCS感應器或其他裝置偵測該基板之邊緣。該基板亦可在掃瞄過程中保持不動而用另一不同形式之感應器偵測其邊緣。該基板對準器380在與該對準器相關之座標系統上決定該基板之偏心狀態。偏心狀態係基板中心對基準點之偏位程度。例如，該基準點位在該夾盤旋轉軸上，用半徑或是切線表示基板之偏心狀態。基板偏心狀態由對準器380傳送至控制系統110。

然後該後端移送裝置320使用其末端動作器365拾起該基板。如有需要，可偏位拾起基板以補償對準器380所測得之基板偏心度。此時，該對準器380可與該移送裝置320結合使用，用以精確定位基板。由於該加工裝置100之緊密結構，需要使該基板精確精準地通過該裝置，以免碰撞基板之精確定位係重要的。基板對準完成後，該移送裝置320可精確地將基板放置於加工模組370中。接下來可能會因需要而從不同加工模組370中拾起和置放，用以製作該 基板上之構造。在該基板從該等加工模組輪轉完後，可再次置入加載互鎖真空室135，140之中，以供前端移送裝置210將其移除而放置在基板卡匣130中。

為實施上面範例而操作加工裝置100時，控制系統110使用一物理系統之幾何表示。此系統幾何表示可為主要座標之表格式數據，例如定位移送裝置210之一座標，用以拾起與放置卡匣、加載互鎖真空室、加工模組或其他裝置。在其他實施例中，可能使用更複雜之系統模型，例如使用向量式CAD數據或三度空間模型。不同之座標系統可用於表示不同之幾何關係。對於該加工裝置之每一元件，可用元件對準座標系統定義。因此可用全球座標系統表示不同元件對準座標系統間之關係。該等元件對準座標系統可用於表示元件內之幾何關係而全球座標系統則可用以表示元件間之幾何關係。例如，加工模組370之幾何可精確得知。因此，該基板支撐銷385、390、295和一在該加工模組放置或拾取基板之理想位置之幾何關係可用一特定之該加工模組元件對準座標系統表示。每一加載互鎖真空室135，140也有一元件對準座標系統。每一移送裝置210，320也有一座標系統，該基板對準器380也可有。該等元件對準座標系統有些可能係為直角座標。其他可能係為極座標或其他形式。例如，每一移送裝置有一使用極座標(R，θ，Z)之元件對準座標系統，其Z軸與該臂桿215，335，340之各旋轉軸相一致。此可簡化該等臂桿位置之表示。同樣地，對準器380可有一極元件對準座標系統，因為基 板偏心度常用徑向或切線成分來量測。一般元件內部之元件之幾何關係可以充分之準確度得知，而元件內部之關係也許不能。全球座標系統可用以表示內元件之幾何學，因此可用於表示該元件對準座標系統間之幾何學關係。

系統幾何學之正確模型可供控制系統110調整基板軌道，以避免基板與一物體相碰撞。如下所述，該基板移送裝置可製作成自我指示以增加該模型之精確度。然而，平面移送裝置，如顯示於第1圖之基板移送裝置210、230，可能無調整軌道之手段，如在設備安裝時沒有對準臂桿移動平面之場合。備有光束穿透感應器265之基板移送裝置210可用於使對準作業部分或全自動化。

該控制系統110可用位置編碼器235提供之資訊決定該前端移送裝置210之末端動作器250之位置。利用這些作為回饋的信息，該控制系統110可精確地定位該末端動作器250於所希望之位置。如果在光束行進路徑偵測到一物體，該光束穿透感應器265即提供一指示予該控制系統。因此當得知該感應器265之位置，該控制系統110即可判定該感應器偵測到該物體之位置。然而，沿著該光束該物體遮斷光束之精確位置可能無法得知，只知道光束被遮斷。

對準元件所用之技術將使用對準加載互鎖真空室135之一範例說明於下。如第3圖所示，加載互鎖真空室有三個基板支撐銷385、390、395，該等銷當作對準該加載互鎖真空室135之基準構件。該等基板支撐銷與移送裝置210之拾起及放置基板(如一基板台)之理想位置間之幾何關係 可得知。然而，該移送裝置210與加載互鎖真空室135間之幾何關係只能約略得知。最好是使加載互鎖真空室135對準與前端移送裝置座標系統之Z-軸呈垂直之一基準面，此基準面可為一R-θ平面。控制系統110可藉由定位該光束穿透感應器265於支撐銷385之上然後沿該移送裝置座標系統之Z軸方向移動而接近作為基準構件之基板支撐銷385，直到感應器之光束被該銷385遮斷止。此顯示於第6圖，步驟600，605。在步驟601，該控制系統110紀錄在銷385偵測到之Z軸高度。與步驟620，635之光束穿透感應器265同樣方法接近基板支撐銷390，395並在步驟625，640分別記錄偵測到之Z軸高度。該三個Z軸高度在一基板移送裝置基準框架界定一平面。加載互鎖真空室135與對準面(在此例子中為R-θ平面)之對準偏差可加以計算及評估，用以判定該偏差是否在所要之精確度範圍內。在此實例中，若每一基準構件(支撐銷)具有Z軸高度，該加載互鎖真空室即對準。在其他實例中，基準構件，即支撐銷385、390、395在元件對準時可具不同之Z軸高度。上述支撐銷在其他實例中亦可沿著非垂直方向或互不平行之方向接近。上述之基準構件可為基板支撐銷以外之其他基準構件，例如配設於加載互鎖真空室、裝載埠、加工模組或其他設備上之對準用構件。

控制系統110可用向量(vectors)計算偏離垂直之角度偏差α(參照圖6步驟645)。如第5圖所示，V₁₂係從銷385之頂部移位至銷390之頂部之移位向量。同樣的，V₁₃係銷 385之頂部移位至銷395之頂部移位向量。在移送裝置座標系統中之這些向量之z-成分可由光束穿透感應器265之指示輕易的決定，而x，y成分可用已供給控制系統之加載互鎖真空室135之正確的幾何關係決定。上述之二個向量V₁₂、V₁₃界定一平面。藉定義n=(V₁₂×V₁₃)/| V₁₂×V₁₃ |可將單位向量n構成垂直於上述之平面。又，單位向量u可形成於移送裝置座標系統之z方向(參照圖5)。α為向量n、u之夾角，即α=acos(n．u)，其中α為對準之角度偏差。在步驟650，α係與最大容許角度相比。若α大於容許角度之高限，控制系統100即會在步驟655決定對加載互鎖真空室135作必要之調整計算。控制系統110可使必要之調整最佳化以將對準加載互鎖真空室135之總調整需要減至最小。再者，控制系統110除對準加載互鎖真空室135之外，可規定能獲得所希望之基板台的垂直位置需要的調整。在步驟660經調整後，再度判定角度偏差α並與容許之最大角度比較。在本發明之另一實施例中，待對準的裝置可備有機動調整構件。此調整構件可連接於控制系統而以全自動方式實施對準作業。

次以使用加載互鎖真空室135為例說明在基準平面內決定基板台之位置以及決定基板支撐器之角度方位的技術於下。一般而言，光束穿透感應器265只能沿著構件接近之方向正確的判定基準構件的位置。基板台之位置及角度方位可藉沿著三個方向(其中至少二個方向為獨立)移動光束穿透感應器265使三個基準構件之每一個一次的接近而 予以決定，或者是藉由二個獨立方向接近單一基準構件，以決定由二個方向界定的平面內之之構件的位置。基板台之角度方位亦可藉接近與第一構件具有習知幾何學關係的第二基準構件來決定。

第7圖為幾何學的表示藉由在單一水平方向接近三個基準構件A、B、C之每一個而在一水平面內尋找基板台位置及角度方位的技術。第8圖亦為說明實施該技術之流程圖。此技術在下述情況時特別有用，即由於空間的限制或因為基板移送裝置不具有充份之自由度，以致無法經由多個方向接近單一基準構件時。在此實施例中，該基準構件係指加載互鎖真空室135之三個基板支撐銷385、390、395。這些支撐銷及基板台間之幾何學的關係係為習知。如上所述，可首先使加載互鎖真空室135對準基板移送裝置210。隨後在步驟800，使基準構件，即基板支撐銷385由光束穿透感應器265沿水平方向(在移送裝置座標系統中與R-θ面成一共同面之方向)接近，直至該感應器偵測到該構件止。然後在步驟805紀錄偵測到該構件時之感應器在水平面上的位置。在步驟810，支撐銷390亦由感應器265沿水平面上接近，直至感應器偵測到該構件(支撐銷390)止，並在步驟815記錄偵測到該構件時之感應器的位置。最後在步驟820，基準構件(支撐銷395)由感應器265在水平面上接近，直至感應器偵測到該構件止，並在步驟825紀錄偵測到該構件時之感應器之位置。在此實施例中，基板移送裝置210在偵測各個基板支撐銷385、390、 395(在圖3、6、8中亦分別稱為銷1、銷2、銷3)期間係沿著軌道225被保持於同一位置。因此，在其他實施例中，即使所用之基板移送裝置具有固定驅動機構及無軌道亦可使用上述同樣技術。又，因為基板移送裝置210之末端動作器250只能以其感應器從上部臂桿及驅動系統之間的交接處直接面向外方之R、θ和z方向移動，於是三個支撐銷之每一個將由感應器以對其他二個之一小角度方向(假設每一個在不同θ位置)接近。由於基準構件385、390、395與基板台間之幾何學的關係為習知，因此在步驟830該控制系統能決定在水平面之基板台之位置及其角度方位。

第9圖係幾何學的說明顯示於第10圖之不同實施例與另一技術，其技術用以判定基板台在一水平面之位置與角度方位。在此實施例中，當基板移送裝置210沿著該軌道225移動以執行此技術時使用一額外之自由度。另外之實施例可以不同方法提供一額外之自由度，例如在該末端動作器250與前臂桿245間提供一獨立驅動接節用以讓該末端動作器在R-θ平面對該前臂桿旋轉。在此技術中，基準溝件385在兩個獨立水平方向以該光束穿透感應器265做兩次接近，即步驟1000和1010，且在步驟1005和1015紀錄每一接近基準構件被感應器偵測到之位置。由此資訊，在水平面之基準構件385之位置可在步驟1020判定。第9圖顯示一簡單的例，其中該基準構件之水平截面可視為一點，而其位置僅為直線之交叉點，此點與感應器光束被基準構件遮斷之位置相一致。然後基準溝件390可由該光束穿透感 應器265以水平方向接近。該感應器265偵測到該構件390之位置提供額外資訊，該額外資訊可在步驟1030用以決定在一水平面之基板台的角度方位。

對於被後端移送裝置320接近之基板台，基板對準器380可與移送裝置一起使用，用以正確的判定基板台之位置。如上所述，可在控制系統110後端移送裝置基準框架中設置基板對準器380之角度方位與精確座標。此外，該對準器380之位置與座標可由下述之其他技術判定。首先，用一加工模組370說明判定基板台位置之技術。第11圖表示此技術之概要，第12圖為流程圖。在步驟1200將基板精確地放置在基板台380。此可以手動完成。在此例中，該基板台係為該基板在其藉由移送裝置320放置在加工模組370後之理想停留位置。在步驟1205，該移送裝置320用該末端動作器365拾起該基板。因為該基板台之正確位置為未知，因此該基板不可能精確地置於該末端動作器365之中心，可能會以一些偏位狀的被拾起。然後在步驟1210由基板移送裝置320移動該基板而放置在基板對準器380上。因為在末端動作器365上之基板係偏位，該基板也會以偏位放置於該對準器380上。在步驟1215，該對準器380判定該基板在對準器上之位置，並將此資訊傳輸予控制系統110。因為對準器基準系統與移送裝置基準系統間之關係對控制系統110為已知，該控制系統110可應用適當之座標轉換法計算在該移送裝置基準系統之偏位。在步驟1220，該控制系統110可使用該偏位座標和該基板被拾起 位置之座標來判定該基板台之正確位置。此技術之另一實例在2003年7月3日申請之美國專利10/613,967號有描述。如果兩個基板台間之幾何學的關係為已知，該控制系統可判定在移送裝置基準框架內之基板台之角度方位。例如，第一和第二基板台間之距離為已知。第一基板台對第二基板台之角度方位也已知且儲存在系統控制器中。如果此為真，該在移送裝置基準框架內之第一基板台之角度方位可由該控制器依據判定在移送裝置基準框架之兩個基板台之位置及對該第二基板台之第一基板台之已知儲存角度幾何學之判定位置之互相關連而決定。

如果該基板對準器380之正確位置為未知，該對準器基準系統與該移送裝置基準系統間之關係可由以下技術判定。一般而言，此技術係有關於使用移送裝置320以不同之偏心度重複放置基板於該對準器380上，紀錄來自對準器380和基準特徵移送裝置320之位置數據，並計算在該移送裝置座標系統內之對準器的座標。

如上所述，對準器380位置之粗略座標可初始地提供予控制系統110。開始決定更精確之座標時，在步驟1400中提供一基板予該末端動作器250。該基板不需要精確地對準中心，可有約±5mm之小偏心。因此此步驟可以手動完成，或可從加載互鎖真空室135，140或加工模組370之一拾起基板置於該末端動作器。在步驟1405，該控制系統引導移送裝置320放置該基板於對準器380上。在步驟1410，由該控制系統紀錄放置時之該末端動作器365之位 置。在步驟1415，用對準器380掃瞄該基板以判定其偏心度。在步驟1420，由控制系統110紀錄所測得之偏心度。接下來，該移送裝置320從該對準器380拾取該基板(保持著初始偏心度)放置於末端動作器365上，然後在些微不同方位下再次將該基板放置在對準器380上並掃瞄之。紀錄此第二個位置之另一組數據，包含對準器380上之基板偏心度和末端動作器365之位置。上述放置位置可全部彼此接近，例如約5mm偏心度以內。重複上述程序以得第三位置之第三組數據，仍然保有在該末端動作器365上之初始基板偏心度。如有需要可收集額外之數據位置。本發明之另外之實施例可允許末端動作器365上之偏心度改變。第13圖說明對準器基準框架與該基板移送裝置基準框架間之幾何學的關係。該對準器380與移送裝置320之位置數據可以極座標分別回報至控制系統。然而，上述與顯示在第13圖之座標系統為直角座標，其係為了用簡明方法解釋以下之計算。控制系統110可將該回報之極座標轉換為直角座標。直角移送裝置基準框架有水平分量x，y。直角對準器基準框架有水平分量ε，η。該對準器座標系統之原點落於該移送裝置座標系統之點X₀，Y₀。對準器座標系統對於移送裝置座標系統之旋轉，具體而言，X軸和ε軸間之角度，以α表示。R為末端動作器365上之基準點。當該基板之中心(以點C表示)對準該基準點R時，基板可被視為在該末端動作器365之中心。該從基準點R之基板中心C之偏心度(或偏位)具有a，b分量。在該移送裝置座標系統中之該 末端動作器之角度方位以θ表示。

對於一組已知數據，該基板中心C之X座標可以下式表示：x_C=x_R+(a)cos θ-(b)sin θ

亦可為：x_C=x_o+(ζ_c)cos α-(η_c)sin α

兩個方程式表示相同之物理長度x_C，因此可知理想上兩者得到相同的x_C值。然而，該x，y座標系統和ζ，η座標系統間之關係在初始時係未知。同樣的，因為量測的結果雖然相當正確，但並非完全精準，所以其位置資訊可能有一些誤差。對y_c也可寫出相似之方程式。向量ζ使用不同之表示在C點座標間產生差異。指數i表示一獨特之數據點，其ε _1i 為x軸座標而ε _2i 為y軸座標。

(a)cos θ _i -(b)sin θ _i -x₀-(ξ _ci )cos α+(η _ci )sin α+x_Ri=ε _1i 和：(a)sin θ_i+(b)cos θ _i -y₀-(ξ _ci )sin α+(η _ci )cos α+y_Ri=ε _2i

對於每一獨特之數據點，x_Ri，y_Ri，θ_i，ξ _ci 和η _ci 為已知。未知者為a，b，x₀，y₀與α。可定義一成本函數J以表示該等變數的關連(步驟1430為使用所記錄之數據產生成本函數)。

在步驟1435，未知值可由使用一有效之數值技術將該 成本函數最小化而決定。該數值最小化可由該控制系統110執行。最好是有一組a，b，x₀，y₀與α之值，使所有的i為ε _1i =ε _2i =0，因此J=0。此表示該對準器座標系統與該移送裝置座標系統間之關係已由x₀，y₀與α之數值精確地描述。然而，如上所述，位置資訊不能完全精準的量測，因此該J之最小值可能不是0。

決定該成本函數J之最小值產生用於描述對準器座標系統與該移送裝置座標系統間之關係之x₀，y₀與α值，因而產生該移送裝置座標系統中之該對準器380之正確座標。此外a，b值亦可得知，這些值表示末端動作器365上之基板對點R之偏心度。這些值皆可用於該基板加工裝置之後續操作，包含依據上述之技術使用該對準器380判定基板台之位置。又上述之判定對準器基準系統與移送裝置基準系統間之關係之技術用以同時找出基板台之正確位置。如果該基板係原由加工模組或與基板台關連之其他裝置拾起，該等變數a，b將會恰巧與正確基板台座標對初始座標的偏位(offset)相符合。

應知，上述僅是本發明之說明。熟知此技藝之人可在不脫離本發明之範疇作不同之變更與修改。因此，本發明擬在不脫離專利申請範圍內包含所有該等變更、修飾、與修改。

100‧‧‧基板加工裝置

105‧‧‧隔離環境

110‧‧‧控制系統

120、125‧‧‧裝載埠

130‧‧‧基板卡匣

135、140‧‧‧加載互鎖真空室

200‧‧‧前端部

210‧‧‧基板移送裝置

215‧‧‧臂桿

220‧‧‧驅動機構

230‧‧‧框架

225‧‧‧軌道

240‧‧‧上部臂桿

245‧‧‧前臂桿

250‧‧‧末端動作器

255、260‧‧‧叉狀體

265‧‧‧光束穿透感應器

270‧‧‧發射極

275‧‧‧偵測器

300‧‧‧後端部

305‧‧‧移送室

315‧‧‧框架

320‧‧‧移送裝置

325‧‧‧驅動機構

335、340‧‧‧臂桿

355、360‧‧‧前臂桿

365‧‧‧末端動作器

370‧‧‧加工模組

380‧‧‧對準器

385、390、395‧‧‧基板支撐銷

第1圖係為依照本發明特徵之一基板加工裝置之平面 圖；第2圖係為顯示於第1圖之該裝置之末端動作器之平面圖；第3圖係為顯示於第1圖之該裝置之基板支撐銷之概要透視圖；第4圖係為第1圖之該裝置之控制系統之方塊圖；第5圖係為說明本發明特徵之概要表示圖；第6圖係為說明本發明之流程圖；第7圖係為說明本發明之另一概要表示圖；第8圖係為說明本發明之另一流程圖；第9圖係為說明本發明之另一概要表示圖；第10圖係為說明本發明之另一流程圖；第11圖係為說明本發明之另一概要表示圖；第12圖係為說明本發明之另一流程圖；第13圖係為說明本發明之另一概要表示圖；及第14圖係為說明本發明之另一流程圖。

100‧‧‧基板加工裝置

105‧‧‧隔離環境

120、125‧‧‧裝載埠

130‧‧‧基板卡匣

135、140‧‧‧加載互鎖真空室

200‧‧‧前端部

210‧‧‧基板移送裝置

215‧‧‧臂桿

220‧‧‧驅動機構

225‧‧‧軌道

240‧‧‧上部臂桿

245‧‧‧前臂桿

250‧‧‧末端動作器

300‧‧‧後端部

305‧‧‧移送室

320‧‧‧移送裝置

325‧‧‧驅動機構

335、340‧‧‧臂桿

355、360‧‧‧前臂桿

315‧‧‧框架

370‧‧‧加工模組

380‧‧‧對準器

Claims (6)

1. 一種基板加工裝置，具有一基板台與使該基板台對準預定基準框架所用的一對準裝置，該對準裝置包含：一框架，形成基板台表面，基板可被安坐在該基板台表面上；一連接至該框架之驅動系統；一連接至該驅動系統之可動臂桿，其上有一可動光束穿透感應器；一連接至該驅動系統之控制系統，用以移動該可動臂桿的光束穿透感應器與相對於該基板台表面定位該光束穿透感應器；及一連接至該框架之對準系統，用以改變該基板台對該預定基準框架之方位；其中該控制系統被編程以使用該可動臂桿來定位該光束穿透感應器，以直接感測至少一預定基板台之幾何構件，俾由該光束穿透感應器對該至少一預定基板台幾何構件之感測能夠在該控制系統內定義該基板台對該基準框架之傾度，且該控制系統被編程以產生一對準輸出，用於調整該對準系統及改變該基板台相對於該預定基準框架之方位，其中，該至少一預定基板台幾何構件是該基板台表面的一構件。
2. 如申請專利範圍第1項的基板加工裝置，其中，該控制系統被進一步編程，以決定該基板台表面的直立位置。
3. 如申請專利範圍第1項的基板加工裝置，其中，該對準輸出被最佳化，以使所要求的全部調整最小化。
4. 如申請專利範圍第1項的基板加工裝置，其中，該對準輸出被產生，以將該基板台表面安置在所希望的高度。
5. 如申請專利範圍第1項的基板加工裝置，其中，該控制系統被進一步編程，以決定該基板台沿著垂直於一平面之方向的位置，該可動臂桿可操作地在該平面內旋轉。
6. 如申請專利範圍第1項的基板加工裝置，其中，可操作該對準裝置以輸送基板。