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TWI829880B - 基板定位系統、定向腔室及用於確定基板邊緣的方法 - Google Patents

基板定位系統、定向腔室及用於確定基板邊緣的方法 Download PDF

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TWI829880B
TWI829880B TW109106396A TW109106396A TWI829880B TW I829880 B TWI829880 B TW I829880B TW 109106396 A TW109106396 A TW 109106396A TW 109106396 A TW109106396 A TW 109106396A TW I829880 B TWI829880 B TW I829880B
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image sensor
sensor array
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羅奈爾德偉恩 史高爾
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美商應用材料股份有限公司
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Abstract

本案提供了一種用於定位基板的中心的方法和設備。基板定位系統使用可見光源的陣列來照亮基板及其邊緣。光源本質上是非雷射的，且通常在可見光譜中發射。光源通常是LED，以便各個元件可非常快速地打開或關閉，這允許在任何給定的基板旋轉位置處使用不同的光源拍攝多個圖像。基板定位系統進一步包括具有快速處理資料的能力的圖像感測器陣列，圖像感測器陣列允許數位化(量化)正在觀看的每個像素。演算法分析圖案的值並確定在基板的每個旋轉角度下的真實邊緣位置。於此所述的系統和方法能夠定位由不同材料及/或邊緣類型構成的各種類型的基板的中心。

Description

基板定位系統、定向腔室及用於確定基板邊緣的方法
本揭露書大體上關於一種基板處理系統，且更具體地關於一種用於定位基板的設備和方法。
其中整合有多個基板的多腔室半導體製造系統被用於在基板的處理中，以製造半導體裝置。在多腔室製造系統中，基板藉由運輸機器人在相關的腔室之間運輸。系統可包括定向腔室，定向腔室從運輸機器人接收在可旋轉壓板上的基板，並偵測基板在壓板上的位置和定向，以便促進將基板放置在處理系統內的後續腔室中。
用於定向基板的現有方法通常依賴於透射偵測或反射方法。透射偵測方法通常使用准直雷射光源。隨著基板在壓板上旋轉，基板的陰影被逐漸捕獲。反射方法通常依賴於相同的一般原理。然而，隨著光學透明基板的出現，透射和反射方法都變得不可靠。
因此，存在有用於定位晶圓的中心的改進系統和方法的需求。
本揭露書大體上關於一種基板處理系統，且更具體地關於一種用於定位基板的設備和方法。在一個方面， 提供了一種系統。系統包括可見光源的陣列，每個可見光源可操作以發射可見光並且經定位以用可見光照射基板的外周。系統進一步包括圖像感測器陣列，圖像感測器陣列包括複數個像素，複數個像素可操作以接收來自基板的可見光和二次發射並提供包括像素資料的輸出訊號。系統進一步包括系統控制器，系統控制器可操作以基於基板的至少三個邊緣點座標來確定基板的中心。系統控制器進一步可操作以將基板的旋轉控制到旋轉角度位置。系統控制器進一步可操作以使用可見光源的陣列中的不同光源位置來控制可見光源的陣列，以在每個旋轉角度位置處執行多次掃描。系統控制器進一步可操作以分析每次掃描從圖像感測器陣列所接收的像素資料，以確定至少三個邊緣點座標。
實施方案可包括以下的一或多者。可見光源可為發光二極體。圖像感測器陣列可為電荷耦合裝置(CCD)相機或互補金屬氧化物半導體(CMOS)相機。圖像感測器陣列可為線性感測器陣列。圖像感測器陣列可為二維陣列。基板可為透明基板。
在另一方面，提供了定向腔室。定向腔室包括封閉內部容積的殼體。定向腔室進一步包括設置在殼體內側的可旋轉壓板，可旋轉壓板包括可操作以支撐基板的基板支撐表面。定向腔室進一步包括設置在可旋轉壓板之上方的可見光源的陣列，每個可見光源可操作以發射可見光並經定位以用可見光照射基板的外周。定向腔室進一步包括位於可旋轉壓板之下方的圖像感測器陣列。圖像感測器陣 列包括複數個像素，複數個像素可操作以接收來自基板的可見光和二次發射並提供包括像素資料的輸出訊號。定向腔室進一步包括系統控制器，系統控制器可操作以基於基板的至少三個邊緣點座標來確定基板的中心。系統控制器進一步可操作以將基板的旋轉控制到旋轉角度位置。系統控制器進一步可操作以使用可見光源的陣列中的不同光源位置來控制可見光源的陣列，以在每個旋轉角度位置處執行多次掃描。系統控制器進一步可操作以分析每次掃描從圖像感測器陣列所接收的像素資料，以確定至少三個邊緣點座標。
實施方案可包括以下的一或多者。可見光源的陣列可位於內部容積內。圖像感測器陣列可位於可旋轉壓板之下方並且在內部容積外部。圖像感測器陣列可位於可旋轉壓板之下方並在內部容積內。可見光源可為發光二極體。圖像感測器陣列可為電荷耦合裝置(CCD)相機或互補金屬氧化物半導體(CMOS)相機。圖像感測器陣列可為線性感測器陣列。圖像感測器陣列可為二維陣列。基板可為透明基板。
在另一方面，提供了一種方法。方法包括以下步驟：將位於可旋轉壓板上的基板旋轉到第一旋轉角度位置。方法進一步包括以下步驟：使用可見光源的陣列中的不同光源位置在第一旋轉角度位置處執行多次掃描。多次掃描包含用由設置在可旋轉壓板之上方的可見光源的陣列供應的可見光照射基板的外周。方法進一步包括以下步 驟：藉由圖像感測器陣列中設置的複數個像素，從可見光源接收可見光及/或從基板接收二次發射。圖像感測器陣列位於可旋轉壓板之下方。方法進一步包括以下步驟：分析從圖像感測器陣列所接收的像素資料，以確定基板的至少三個邊緣點座標。
實施方案可包括以下的一或多者。方法可進一步包括以下步驟：在另外的旋轉角度位置處執行多次掃描，以獲得至少超過兩個的邊緣點座標。方法可進一步包括以下步驟：基於至少三個邊緣點座標來確定基板的數學中心。方法可進一步包括以下步驟：將數學中心作為位置校正發送到基板處理機器人。可見光源可包括發光二極體。圖像感測器陣列可為電荷耦合裝置(CCD)相機或互補金屬氧化物半導體(CMOS)相機。圖像感測器陣列可為二維陣列。
在另一方面，一種非暫態電腦可讀媒體在其上儲存了指令，這些指令當由處理器執行時使處理執行上述設備及/或方法的操作。
100:定向器腔室
112:殼體
114:頂壁
115:窗口
116:底壁
117:窗口
118:側壁
119:內部容積
120:壓板
122:基板
123:邊緣
124:基板支撐表面
125:外周
126:旋轉軸
128:馬達
130:基板定位系統
132:箭頭
140:可見光源
142:可見光源
142a:可見光源
142b:可見光源
142c:可見光源
142d:可見光源
142e:可見光源
142f:可見光源
142g:可見光源
142h:可見光源
142i:可見光源
142j:可見光源
150:圖像感測器陣列
151:光接收元件
152:光接收表面
160:系統控制器
162:電纜
164:電纜
210:中央處理器(CPU)
220:記憶體
230:快閃記憶體
240:記憶體介面
250:快閃介面
260:系統匯流排
300:方法
310:操作
320:操作
330:操作
340:操作
350:操作
360:操作
370:操作
380:操作
410:射線跡線圖
412:射線跡線
414:輸出訊號
416:過渡
418:折射區
419:透射區
420:射線跡線圖
421a:折射區
421b:折射區
422:射線跡線
423:透射區
424:輸出訊號
425:陰影區
426:第一過渡
427:反射區
428:第二過渡
430:射線跡線圖
431:折射區
432:射線跡線
433:反射區
434:輸出訊號
435:陰影區
436:第一過渡
437:透射區
437a:透射區
437b:透射區
438:第二過渡
500:方法
510:操作
520:操作
530:操作
540:操作
600:半導體製造系統
610:運輸腔室
620:運輸機器人
630:裝載閘腔室
630a:裝載閘腔室
630b:裝載閘腔室
640a:處理腔室
640b:處理腔室
為了可詳細地理解本揭露書的上述特徵的方式，可藉由參考實施方案來獲得上面簡要概述的實施方案的更具體描述，一些實施方案顯示在附隨的圖式中。然而，應當注意附隨的圖式僅顯示了本揭露書的典型實施方案，且因此不應被認為是對其範圍的限制，因為本揭露書可允許其他等效的實施方案。
第1圖根據本揭露書的一或多個實施方案顯示了示意性橫截面圖，其描繪了包括基板定位系統的定向器腔室。
第2圖顯示了可操作以實施本揭露書的一或多個實施方案的系統控制器的示意圖。
第3圖根據本揭露書的一或多種實施方案顯示了一種用於確定基板邊緣的方法的流程圖。
第4A-4C圖根據本揭露書的一或多種實施方案顯示了在操作中的第1圖的定向器腔室當掃描基板以定位基板邊緣時的局部截面圖。
第5圖根據本揭露書的一或多種實施方案顯示了一種用於定位基板的方法的流程圖。
第6圖顯示了其中可使用本揭露書的定向器腔室的半導體製造系統的平面圖。
為促進理解，在可能的情況下使用了相同的元件符號來表示圖式中共有的相同元件。可預期的是，一個實施方案的元件和特徵可有益地併入其他實施方案中，而無需進一步敘述。
以下揭露書大體上關於基板處理系統，且更具體地關於用於偵測基板(例如，光學透明晶圓)的邊緣並推導基板的真實中心的設備和方法。在下面的描述和第1-6圖中闡述了某些細節，以提供對本揭露書的各種實施方案的透徹理解。在下面的揭露書中沒有闡述描述通常與光學 偵測和基板定位相關聯的眾所周知的結構和系統的其他細節，以避免不必要地混淆各種實施方案的描述。
圖式中所示的許多細節、尺寸、角度和其他特徵僅是特定實施方案的說明。因此，在不背離本揭露書的精神或範圍的情況下，其他實施方案可具有其他細節、部件、尺寸、角度和特徵。另外，可在沒有下面描述的幾個細節的情況下實施本揭露書的其他實施方案。
如於此所用，術語「基板」是指用作後續處理操作的基礎的材料的層，並包括要被設置以在其上形成金屬層的表面。基板可為晶圓，(諸如)例如半導體晶圓。基板可為諸如晶體矽(如，Si<100>或Si<111>)、氧化矽、應變矽、矽鍺、摻雜或未摻雜的多晶矽、摻雜或未摻雜的矽晶圓、圖案化或非圖案化的絕緣體上晶圓矽(SOI)、碳摻雜的氧化矽、氮化矽、摻雜的矽、鍺、砷化鎵、玻璃或藍寶石的材料。基板可包含介電材料(諸如二氧化矽(SiO2))，或具有大於4.0的介電常數的高介電常數介電材料(諸如SiON、SiN、氧化鉿(HfO2)、矽酸鉿(HfSiO2)、氧氮化鉿矽(HfSiON)、氧化鋯(ZrO2)、矽酸鋯(ZrSiO2)、鈦酸鋇鍶(BaSrTiO3或BST)、鋯鈦酸鉛(Pb(ZrTi)O3或PZT))及類似者。基板還可包括一或多種非導電材料(諸如矽、氧化矽、摻雜的矽、鍺、砷化鎵、玻璃和藍寶石)。基板也可包括介電材料(諸如二氧化矽、有機矽酸鹽和碳摻雜的氧化矽)。基板可為透明 的。進一步地，取決於應用，基板可包括任何其他材料(諸如金屬氮化物和金屬合金)。
下面將參考定向器腔室和處理來描述於此所述的實施方案，處理可使用基板處理系統(諸如Endura®平台、Centura®平台、Producer®平台或Applied Precision 5000平台，都可從加州聖克拉拉市的應用材料公司獲得)來執行。受益於中心尋找處理的其他系統也可適用以受益於於此所述的實施方案。於此描述的設備描述是說明性的，且不應被解釋或解讀為限制於此描述的實施方案的範圍。
現有的中心尋找方法通常依賴於使用准直雷射光源和線性相機陣列對邊緣陰影的偵測。隨著基板在中央基座上旋轉，基板的陰影被逐漸捕獲。反射方法通常依賴於類似的原理。邊緣位置與旋轉角度的映射矩陣用作演算法的輸入，從而確定了基板的數學中心。數學中心結果接著作為位置校正被傳輸到基板處理機器人。由於計算要求，這可能很耗時。隨著光學透明基板的出現，由於缺乏總體對比度，任何一種方法(陰影或反射)都變得不可靠且難以調整。
其他嘗試，包括現成的商品硬體，已經採用雷射以藉由反射率或色散來偵測基板邊緣。這些方法在偵測透明基板的邊緣方面時稍好一些，但帶來了重大的監管和安全問題，且實施起來很昂貴。此外，將這些系統完全整合到基板腔室或設備中是有挑戰性的，且因此在適應和安裝 方面可能存在很多問題，最多只能替代一個簡單的感測器陣列。這些系統在調整方面也非常麻煩。
另一個問題是基板通常位於密封腔室內側，通常但並非總是處於真空中。因此，中心尋找器硬體通常是為任務而專門設計的，並且適以通過觀察窗口查看。觀察窗通常是厚石英，這可能會導致二次反射以及其他問題。由於中心尋找器的本質、支撐和旋轉基板的方法及設備在典型基板處理工具上的物理位置，使裝置或裝置的陣列沿標稱垂直軸線觀察基板是有利。
另一個問題是，隨著基板在基板處理處理的過程中從光學透明過渡到完全不透明，預期中心尋找器硬體在任何給定基板上運行。因此，邊緣偵測的方法、觸發閾值及甚至演算法可能需要在被處理的過程中重複通過中心尋找器設備時在單個基板上發生變化。另外，由於基板將獲取表面圖案化以產生電路系統和裝置，因此圖案化可能混淆反射或表面圖像感測方法，尤其是由於圖案化通常藉由設計而與晶圓平面、凹口或其他特徵高度對準時。
最後，在成千上萬的現有應用中，不僅從物理的立場而且從軟體和通訊的立場來看，期望提供一種「即插即用」的中心尋找器和硬體。在潛在的數千個系統上重新設計基板處理系統軟體和硬體，以容納新方案是不切實際的。還期望有一種適用於較舊的裝置和傳統的不透明基板的解決方案，以提供解決陳舊問題的解決方案。
在一些實施方案中，於此所述的基板定位系統包括光源的陣列。光源的陣列照亮基板的外周、(例如)基板的主體及邊緣。光源的陣列可包括穩定的輻射源，諸如以固定波長發射的固態光源可適當地單獨使用或組合使用。可選擇這樣的光源以提供長期和穩定的服務(如，是傳統軟片偵測裝置中使用的光源的服務的高達500至1000倍)。光源本質上可為非雷射的並且以可見光譜(如，380至740奈米)發射。在可見光譜範圍中操作可避免監管問題並提高操作員安全性。此外，在可見光譜範圍中操作也使設置和維護比其他可能方式容易得多。在一個實例中，使用至少兩個不同的波長。在另一個實例中，使用三個或更多個波長。可將光源設計為在極短的時間內開啟，以便光源僅在短時間內通電以進行量測和確定(無需重複校準)，從而節省了可觀的能源。光源的快速開啟和短暫使用可在短時間範圍內獲得多個圖像。
在一個實例中，光源的陣列由發光二極體(「LED」)組成，使得可非常快速地打開和關閉各個元件，以允許在任何給定基板旋轉位置處使用不同光源角度拍攝多個圖像。光源的陣列可由DIP(雙列型封裝)LED、SMD(表面貼裝二極體)LED、COB(板上晶片)LED或它們的組合組成，它們允許在每個位置或多次基板旋轉的過程中拍攝多個圖像。
在一些實施方案中，光源的陣列被掃描儀裝置取代。掃描儀裝置可包括帶有單個LED源的旋轉稜鏡和聚焦 透鏡。稜鏡可用步進器或伺服馬達以不連續的方式驅動，以允許精確控制LED源的位置。以不連續的方式驅動LED源允許單個掃描光源用作LED的偽陣列。
在一些實施方案中，基板定位系統進一步包括一或多個擴散器，且在一些實施方案中，一或多個窄帶濾光器適於對所定位的基板的類型敏感。濾光器的波長可不同於可見光源所發出的波長，由於在一些情況下，二次或偏移的發射會從基板反射回來。選擇合適的濾光器可移除對特殊對準的需要。為了幫助定位，基板定位系統還可包括適以阻擋環境光源以減少背景訊號的特徵。還可包括用以修改光路徑以減小圖案幾何形狀對基板的影響的附加裝置。這樣的裝置可包括但不限於透鏡、窗口、准直器和擴散器。在一些實施方案中，可提供用於控制從輻射源發射的能量的強度和在操作期間的偵測器的增益的自動化(如，經由控制軟體)及/或手動機構。
在一些實施方案中，系統進一步包括圖像感測器陣列。圖像感測器陣列包括複數個像素，複數個像素可操作以接收來自可見光源的可見光及/或來自基板的二次發射並提供輸出訊號。在一些實施方案中，圖像感測器陣列是線性相機陣列。在其他實施方案中，圖像感測器陣列是二維(X/Y)相機陣列。在一個實例中，圖像感測器陣列是大規格感測器，諸如，數位單鏡頭反光相機(DSLR)型感測器。大規格感測器提供極高的傳輸速度。
在一些實施方案中，系統進一步包括邏輯及/或軟體，邏輯及/或軟體可操作以介面連接和控制於此所述的基板定位系統。邏輯可包括可操作為接收輸出訊號的一或多個邏輯電路。邏輯可量化接收可見光及/或二次發射的每個單獨的像素。邏輯可接著將量化的像素資料放入記憶體陣列中以進行評估。邏輯接著使用演算法來分析圖案的值並確定在基板的每個旋轉角度下的真實邊緣位置。傳統演算法(例如，最佳擬合中心尋找器方法)可用以分析圖案的值並確定在基板的每個旋轉角度下的真實邊緣位置。例如，「最佳擬合中心尋找器方法」實質上是「畫出」一條垂直線，穿過圓的至少兩個弦的中心點(最好是更多個)，以查看弦在何處相交。公差窗口可用以查看所有垂直線是否交叉。若是這樣，則它們相交(最佳擬合)的窗口的中心就是圓的中心。
在一些實施方案中，系統可操作以整合到基板處理腔室環境中。在一些實施方案中，系統包括專用硬體，專用硬體可通過真空觀察窗口進行觀察，並包括屏蔽環境光和二次反射的功能。在一些實施方案中，系統控制器的處理核心控制光源的陣列、量化的像素資料的傳輸及基座或卡盤上的基板的旋轉，以協調處理的所有方面。
在一些實施方案中，系統在旋轉結束時執行對資料預儲存的立即快速處理和對所儲存的資料的處理的組合，以便計算真實的基板中心點和基板的定向。系統可獲取數據並將數據儲存到高速記憶體中以供後續處理，或即 時分析數據，這允許系統針對基板的每個旋轉位置使用不同的光源來獲取多個圖像。儘管此處理即時上是不連續的，但從操作員的觀點來看，隨著基板旋轉並獲取圖像，處理可能顯示成是連續的。
在一些實施方案中，系統被設計成與所有基板處理系統電介面連接或容易地適以與所有基板處理系統介面連接。這個介面本質上被設計為簡單的，以強化靈活性。系統可包括互動式且可配置的系統介面，並使用(例如)串行資料傳輸來與主機系統或控制器進行通信及/或由其進行控制。然而，此類介面的存在和使用是任選的，且對操作而言是不需要的。
實施方案可包括以下潛在優點的一或多個。安裝和使用不需要特殊的窗口、光纖、真空密封或任何其他此類物品。在安裝或使用期間，不會破壞腔室的預先存在的真空密封。這允許執行非常快速的安裝和維修，而無需改變基板製造處理或腔室。
第1圖根據本揭露書的一或多種實施方案顯示了示意性橫截面圖，其描繪了包括基板定位系統130的定向器腔室100。應當理解，定向器腔室100僅是實例，並且基板定位系統130可用於期望找到基板的真實中心的任何腔室中。定向器腔室100包括殼體112。殼體112可由任何適當的材料(諸如鋁、不銹鋼、鈦及/或陶瓷)構造。可使用其他合適的材料。在一些實施方案中，殼體112由金屬形 成，在非限制性實例中，由鋁形成。殼體112封閉內部容積119。內部容積119可保持在真空狀態。
殼體112包括頂壁114或「頂板」、相對的底壁116或「底板」及至少一個側壁118。頂壁114包括窗口115，其允許內部容積119的可見性。底壁116包括窗口117，其允許內部容積119的可見性。窗口115、117可由任何合適的材料組成。在一些實施方案中，窗口115、117由石英材料組成。
盤形的可旋轉壓板(壓板120)水平地設置在殼體112內側。壓板120可操作以將基板122支撐在基板支撐表面124上。壓板120是使用傳統的真空吸盤技術將基板122保持在基本水平的定向上的圓形板。其他已知的晶圓保持技術可使用靜電吸盤、夾環及類似者。旋轉軸126接合到壓板120的下側的中心。旋轉軸126延伸穿過殼體112的底壁116。旋轉軸126與馬達128耦接，且壓板120可在箭頭132的方向上旋轉。在一個實例中，馬達128是步進馬達。
基板122是具有邊緣123的晶圓。基板122具有包括邊緣123的外周125。基板122的邊緣123是鋒利的、圓的或傾斜的。在一個實例中，基板122是透明基板。在另一個實例中，基板122是不透明基板。在另一個實例中，基板122是半透明(semitransparent)或半透明(translucent)基板。在一些實施方案中，基板122的外周125可設置有平坦面(定向平坦部分)或凹口(凹口部 分)以促進確定基板122的定向。基板122的外周125的形狀變化(例如，定向平坦部分或缺口的部分)或基板122的任何偏心顯示為在位置中的變化，其中在圖像感測器陣列150的光接收表面152上產生陰影區。例如，若基板122是偏心(當基板122的中心與壓板120的旋轉中心未對準時)的，則當基板122在壓板120上旋轉時，在光接收表面152上發生陰影區域的位置處改變。
基板定位系統130包括可見光源140的陣列、圖像感測器陣列150和用於控制基板定位系統130的系統控制器160。可見光源140的陣列位於壓板120之上方，以提供照射可見光(第4A-4C圖中的射線跡線412、422和432)到基板122的至少一部分，例如基板122的外周125。可見光源140的陣列包括複數個可見光源142a-j(統稱為142)，每個可見光源可獨立操作以向基板122提供照射光。
儘管在第1圖中顯示了十個可見光源142，但是應當理解，可使用任何數量的可見光源142來提供期望的照射量。例如，將在10個和40個之間的二極體(諸如30個和40個之間的二極體)以線性陣列安裝在一或多個晶片(諸如SMD晶片)上。在一個實例中，二極體在每個相鄰二極體之間具有大約1至2毫米。在一些實施方案中，LED是單色LED。可見光源142可為可操作以在可見光譜(如，從約380奈米到約740奈米的波長)中發射光的LED。可見光源142可選自藍色LED(如，波長從約450奈米到495 奈米)、綠色LED(如，波長從約495奈米到570奈米)、紅色LED(如，波長從約625奈米到740奈米)，或其組合。
在一些實施方案中，可見光源142由LED組成，因此各個元件可非常快速地開啟和關閉，這允許在任何給定的基板旋轉位置處使用不同的光源角度來拍攝多個圖像。例如，在一些實施方案中，可見光源142具有在從約800皮秒至約50奈秒的範圍內(例如在從約2.5奈秒至約20奈秒的範圍內)的開啟和關閉時間。可見光源142的電流源可為有源或無源。另外，電晶體箝位可用以達成可見光源142的快速切換。
在一些實施方案中，可見光源140的陣列由DIP(雙列型封裝)LED、SMD(表面貼裝二極體)LED、COB(板上晶片)LED或它們的組合組成。可見光源142可被機械地約束到可見光源140的陣列中。可見光源140的陣列可為線性陣列的形式。可見光源140的陣列可進一步包括准直透鏡。可見光源140的陣列可為緊密堆積光源的密集陣列。在一個實例中，可見光源140的陣列使用SMD 0201 LED技術(如，0.25mm×0.125mm)。在另一個實例中，可見光源140的陣列使用SMD 0602 LED技術(如，0.6mm×0.2mm)。
在一些實施方案中，可見光源140的陣列是線性陣列，其中可見光源142線性地定位。在一些實施方案中，可見光源140的陣列位於內部容積119中，如第1圖所示。 可見光源140的陣列被定位並支撐在內部容積119中靠近基板122的表面，並具有足夠的間隙使得可藉由運輸機器人的機器人葉片將基板122放置在基板支撐表面124上或從基板支撐表面124移除。可見光源140的陣列可由托架或其他機械支撐結構支撐。在一個實例中，可見光源140的陣列被安裝到頂壁114。
在一些實施方案中，可見光源140的陣列位於內部容積119的外部。在可見光源140的陣列位於內部容積119的外部的實施方案中，可見光源140的陣列位於窗口115之上方。可見光源140的陣列可安裝到窗口115。
圖像感測器陣列150是感測光學圖像的光並接著將光學圖像轉換成電訊號的裝置。圖像感測器陣列150位於壓板120之下方，以接收來自可見光源140的可見光，可見光源照射基板122的外周125。圖像感測器陣列150還可接收來自基板122的二次發射。圖像感測器陣列150包括光接收表面152。光接收表面152包括複數個光接收元件151。可在光接收表面152上的任何位置處確定是否接收到光。可使用任何合適的光接收元件。在一個實施方案中，複數個光接收元件151包括複數個電荷耦合裝置(CCD)圖像感測器。在另一實施方案中，光接收元件151包括複數個互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像感測器。應當理解，圖像感測器陣列150可被包括在圖像感測器組件中，圖像感測器組件除了圖像感測器陣列之外還包括透鏡、快門機構、濾光器及類似者的一或多者。一些圖像感測器組 件可包括超過一個透鏡，或包括令使用者將各種透鏡附接至圖像感測器陣列的能力，以將光聚焦在圖像感測器陣列150的光接收表面152上。
在一些實施方案中，圖像感測器陣列150具有高資料輸出速率。例如，在一些實施方案中，圖像感測器陣列150具有約每秒50至500兆位元組(MB/s)，例如約100至300(MB/s)(每秒800到2400兆位元)的資料輸出速率。
CCD和CMOS圖像感測器用於各種應用中，諸如消費電子產品(如，數位單鏡頭反射(DSLR)相機、用於行動電話的相機、網絡攝像頭和光學滑鼠)和工業應用(如，機器視覺、安全性監視、汽車安全和控制)。CMOS圖像感測器由像素的陣列製成。每個像素(也稱為像素結構)具有光探測器，光探測器將光能轉換為電荷。接著使用像素結構中的電晶體將電荷轉移並轉換為電壓訊號。接著可藉由圖像感測器的讀取電路中的類比數位轉換器(ADC)將電壓訊號轉換為數位訊號。
圖像感測器陣列150包括可操作以接收來自可見光源140的可見光並提供輸出訊號的複數個像素。在一些實施方案中，圖像感測器陣列150是線性相機陣列。合適的線性相機陣列的實例包括1x1024像素陣列和1x2048像素陣列。在一些實施方案中，圖像感測器陣列150是二維(「2D」)相機陣列。在一個實施方案中，圖像感測器陣列是數位相機X/Y圖像感測器。合適的數位相機X/Y感測 器的實例包括6.6兆像素CMOS圖像感測器，諸如由ON Semiconductor®製造的NOII4SM6600A CMOS圖像感測器。
在一些實施方案中，圖像感測器陣列150定位在內部容積119中，如第1圖中所示。圖像感測器陣列150可安裝到底壁116。在一些實施方案中，圖像感測器陣列150定位在內部容積119的外部。在圖像感測器陣列150定位在內部容積119的外部的實施方案中，圖像感測器陣列150位於窗口117之下方。在圖像感測器陣列150位於窗口117之下方的一些實施方案中，圖像感測器陣列150可安裝至窗口117。
通常，定向器腔室100進一步包括系統控制器160，系統控制器160經配置以控制定向器腔室100的自動化方面。系統控制器160促進整個定向器腔室100的控制和自動化，並且可包括中央處理單元(CPU)、記憶體和支持電路(或I/O)。可對軟體指令和資料進行編碼並儲存在記憶體內，用於指示CPU。系統控制器160可讀的程式(或電腦指令)確定在基板上可執行哪些任務。在一些實施方案中，程式是系統控制器160可讀的軟體，其包括用以生成和儲存至少基板位置資訊、各種受控部件的運動順序及其任意組合的代碼。參考第2圖論述關於系統控制器160的附加細節。
取決於用於圖像感測器陣列150的圖像感測器的類型，可由圖像感測器陣列150及/或系統控制器160執行 量化。在一些實施方案中，圖像感測器陣列150對資料(如，類比光強度)進行量化並以數位量化格式輸出資料。在一些實施方案中，圖像感測器陣列150以24位元包輸出像素資料，24位元包包括用於紅色、綠色和藍色的每一個的8位元值。在一些實施方案中，將8至24位元用於量化的光強度。數位資料藉由一或多個位元通道串流到系統控制器160。
第2圖顯示了可操作以實施本揭露書的一或多個實施方案的系統控制器160的示意圖。系統控制器160可經由電纜162(諸如多通道資料鏈結)耦合到圖像感測器陣列150，並經由電纜164耦合到可見光源的陣列。系統控制器160包括用於分析由圖像感測器陣列150所接收到的光的指令，以便分析基板122的定向和位置。在一些實施方案中，系統控制器160可操作以接收輸出訊號並量化接收光的每個單獨像素。接著將量化的像素資料放入記憶體陣列中進行評估。在一些實施方案中，系統控制器160是積體電路封裝的一部分，積體電路封裝提供到印刷電路板的介面，印刷電路板包括到定向器腔室100的其他部件的外部互連。
系統控制器160可包括處理器、邏輯電路系統及/或適以使用定向器腔室100及/或基板定位系統130來執行本揭露書的方法的硬體和軟體的任意組合。例如，系統控制器160可包括程式代碼，程式代碼可操作以回應於接收到指示應該開始中心尋找的訊號(如，預期存在基板)來 致動可見光源140的陣列以照亮基板。系統控制器160可包括程式代碼，程式代碼可操作以根據以下關於第3-5圖而詳述的方法來使用可見光源140的陣列和圖像感測器陣列150，以定位在腔室中基板的邊緣和中心。在一些實施方案中，系統控制器160可包括程式代碼，此程式代碼可操作以基於從圖像感測器陣列150接收到指示偵測到從基板反射回來接收的輻射能量的特定波長的一或多個訊號而向主機系統或系統控制器160發送指示基板的中心已經被定位的訊號。系統控制器160可包括程式代碼，此程式代碼適以校准定向器腔室100及/或基板定位系統130，以控制可見光源140的陣列中的可見光源的強度及/或調節圖像感測器陣列150中的感測器的增益。系統控制器160還可包括介面埠、記憶體、時鐘、電源和其他部件，以支持系統控制器160的操作。
轉向第2圖，在一些實施方案中，系統控制器160包括中央處理單元(CPU)210、記憶體220、快閃記憶體230、記憶體介面240、快閃介面250和系統匯流排260。系統控制器160的每個部件可經由系統匯流排260與其他部件的一或多者通信。
在一個實例中，CPU 210是精簡指令集電腦(RISC)(諸如ARMTM Cortex-A9 32位元多核微處理器)。CPU 210具有一或多個核心(如1、2、4等)，且可為多線程的，以並行執行兩個或更多個指令。在其他實 施方案中，CPU 210可為基於MIPS的微處理器或其他類型的RISC處理器。
記憶體220包括用於臨時儲存揮發性資料的一或多個記憶體模組。在一個實施方案中，記憶體220包括一或多個動態隨機存取記憶體(DRAM)模組。在一個實例中，快閃記憶體230包括快閃記憶體裝置並且提供資料的非揮發性長期儲存。在另一實施方案中，快閃記憶體230可用其他類型的非揮發性記憶體代替，諸如唯讀記憶體(ROM)、固態驅動器、光碟(如，CD-ROM)、SD(安全數位)卡及類似者。應當理解，如於此所使用的，資料既指程式指令又指由指令處理的原始資料。
在一些實施方案中，CPU 210經由記憶體介面240從記憶體220檢索資料。記憶體介面240包括用於臨時儲存來自記憶體220的資料的快取。在一個實例中，記憶體介面240實施連接到記憶體220的32位元DDR(雙倍資料速率)DRAM介面。CPU 210還可從快閃記憶體230檢索資料，以經由快閃介面250將其寫入記憶體220，在一個實施方案中，快閃介面250實現開放式NAND快閃介面(ONFI)規範，版本3.1。應當理解，根據需要與系統控制器160中包括的特定類型的非揮發性記憶體介面連接，可將快閃介面250替換為用於快閃記憶體或其他非揮發性記憶體裝置的其他類型的介面。例如，快閃介面250可由IDE(積體驅動電子裝置)介面(如，並行ATA)代替，以代替快閃記憶體230而連接到固態驅動器(SSD)。
系統控制器160可進一步包括一或多個其他I/O介面，包括(例如)工業標準架構(ISA)介面、小型電腦串行介面(SCSI)介面、積體電路間(I2C)介面、系統封包介面(SPI)、通用串列匯流排(USB)、控制器局域網(CAN)匯流排、另一個介面或它們的組合。
儘管顯示為單個系統控制器160，但是應當理解，多個系統控制器可與於此描述的實施方案一起使用。例如，在一個實施方案中，第一控制器控制成像，且第二控制器控制自動化。
第3圖根據本揭露書的一或多個實施方案顯示了用於確定基板邊緣的方法300的流程圖。方法300可由系統控制器160和基板定位系統130作為軟體例程執行。方法300用以確定至少三個邊緣點座標的位置，其可用以確定基板122的中心。在一些實施方案中，在基板122包括平坦或凹口的情況下，平坦或凹口用作第四座標。在一個實例中，獲取多達200至500個樣本位置資料集，例如，每1.8度旋轉一個位置。
在操作310處，將基板放置在壓板(諸如壓板120)上並由壓板固定。通常，使用真空吸盤完成基板固定，但也可使用靜電吸盤、邊緣夾具及類似者來完成基板固定。在操作320處，將壓板和基板旋轉到第一掃描位置(N)。第一掃描位置(N)是已知的角度位置(例如0度、15度、30度等)。任選地，在操作330處，壓板和基板在第一掃描位置(N)處停止。
在操作340處，執行掃描。在一些實施方案中，在壓板和基板停止在第一掃描位置(N)時執行掃描。在其他實施方案中，當基板處於運動時(例如當基板旋轉時)執行操作340的掃描。在一些實施方案中，操作340使用可見光源140的陣列中的不同光源位置在每個已知角度位置處執行多次掃描。在一些實施方案中，在掃描給定的角度位置期間，使用來自可見光源140的陣列的不同光源獲取多個圖像。下面將參考第4A-4C圖描述此掃描。
如第4A-第4C圖所示，在掃描期間，基板122和基板122的邊緣123藉由可見光源的陣列(諸如可見光源140的陣列)的一或多個可見光源照射。基板122可被連續、同時及/或重疊的可見光脈衝照射。例如，在第4A-4C圖中，使用三個不同的光源位置來確定基板122的真實邊緣123。可見光源140的陣列的各個可見光源(諸如各個可見光源142a-142j)可極快速地開啟和關閉，這允許圖像感測器陣列(諸如圖像感測器陣列150)使用在每個掃描位置(N、N+1、N+2、N+3、...)處的多個可見光源角度來獲得多個圖像。所觀察的圖像感測器陣列150的每個單獨像素經歷數位化(量化)。可接著將結果值放入記憶體陣列中進行評估。演算法接著分析(例如)斜率、平均值和圖案形狀的值，以確定在基板122的每個旋轉角度處的真實邊緣位置。可視情況需要在基板122的每個位置或基板122的多次旋轉的過程中執行掃描。
在一些實施方案中，在每個測試的旋轉角度位置處的整個量化的線性掃描被儲存用於以後的分析。在一個實例中，在每個測試角度位置處獲得20個或更多個樣本，例如，根據每一測試旋轉角度位置多達30個或更多個樣本(諸如50個或更多個樣本)。在使用不同光源位置在每個位置處進行多次掃描的一些實施方案中，邊緣尋找演算法將不依賴於簡單的固定閾值，而是將檢查樣本集中的斜率、平均值和圖案形狀，以確定基板的真實邊緣。在一些實施方案中，邊緣尋找演算法是自適應的。例如，在基板可能開始透明而最終不透明的處理中(諸如LED生產和碳化矽或藍寶石上矽的大功率電晶體)，可使用自適應邊緣尋找演算法以隨著基板特性變化來定位邊緣。
轉向第4A圖，提供了顯示在操作中的定向器腔室100的射線跡線圖410的橫截面圖。第4A圖的射線跡線圖410描繪了在基板122的已知角度位置處將來自可見光源142g的第一波長的可見光導向基板122的邊緣123的射線跡線412。如射線跡線412所指示的，在基板122為透明基板的情況中，可見光可在存在基板122的區域中被基板122折射，此區域被界定為折射區418，且在不存在基板122的區域中不被基板122折射而通過。折射輻射和未折射輻射由圖像感測器陣列150偵測。輸出訊號414被生成，其顯示了從折射區418到透射區419的過渡416。過渡416標識了邊緣123或是從邊緣123稍微偏移。
轉向第4B圖，提供了顯示在操作中的定向器腔室100的另一射線跡線圖420的橫截面圖。第4B圖的射線跡線圖420描繪了在基板122的已知角度位置處將來自可見光源142e的第一波長的可見光導向基板122的邊緣123的射線跡線422。如射線跡線422所指示的，在基板122為透明基板的情況中，可見光可在存在基板122的區域中被基板122折射，此區域被界定為折射區421a、421b(統稱為421)；可見光可在不存在基板122的區域中不被基板122折射而通過；可見光可被基板122的邊緣123阻擋，此邊緣被界定為陰影區425；且可見光可被基板122的邊緣123反射，此邊緣被界定為反射區427。折射輻射、反射輻射及未折射輻射由圖像感測器陣列150偵測。輸出訊號424被生成，其顯示了第一過渡426和第二過渡428，在第一過渡426(諸如反射區427)中，由基板122的邊緣123反射的輻射藉由圖像感測器陣列150偵測，在第二過渡428(諸如陰影區425)中，輻射未被圖像感測器陣列150偵測。邊緣123大致等距地位於斜率之間，斜率包含在第一過渡426和第二過渡428之間。
轉向第4C圖，提供了顯示在操作中的定向器腔室100的另一射線跡線圖430的橫截面圖。第4C圖的射線跡線圖430描繪了在基板122的已知角度位置處將來自可見光源142i的第一波長的可見光導向基板122的邊緣123的射線跡線432。如射線跡線432所指示的，在基板122為透明基板的情況中，可見光可在存在基板122的區域中被基 板122折射，此區域被界定為折射區431；可見光可被基板122的邊緣123反射，此邊緣被界定為反射區433；可見光可被基板122的邊緣123阻擋，此邊緣被界定為陰影區435；且可見光可在不存在基板122的區域中不被基板122折射或反射而穿過及/或通過，此區域被界定為透射區437a、437b(統稱為437)。折射輻射、反射輻射及未折射輻射由圖像感測器陣列150偵測。輸出訊號434被生成，其顯示了第一過渡436和第二過渡438，在第一過渡436中，輻射未被圖像感測器陣列150偵測(諸如陰影區435)，在第二過渡428中，由基板122的邊緣123反射的輻射藉由圖像感測器陣列150偵測(諸如反射區433)。邊緣123大致等距地位於斜率之間，斜率包含在第一過渡436和第二過渡438之間。第4A-4C圖中描繪的輪廓可組合以形成平均值。
在操作340處的掃描完成之後，可將壓板和基板旋轉至下一個掃描位置(N+1)。下一個掃描位置(N+1)是已知的角度位置，例如0度、15度、30度等。任選地，在操作360處，壓板和基板停止在第二掃描位置(N+1)處，在第二掃描位置(N+1)中，壓板和基板停止在下一個掃描位置(N+1)的同時在操作370處執行掃描。可類似於在操作340處的掃描來執行在操作370處的掃描。在操作380處，若已經確定了基板的邊緣，則處理可進行到方法500，在方法500中，基於由方法300確定的邊緣的位置來確定基板的中心。若尚未確定基板的邊緣，則處理返回操作350， 在操作350中，將基板旋轉到下一個已知的角度位置(N+2、N+3、N+4、...)，在下一個已知的角度位置中獲得其他資料。可重複操作350-370，直到確定基板邊緣為止。在一些實施方案中，在方法300期間執行基板122的至少一個完整旋轉。
第5圖根據本揭露書的一或多個實施方案顯示了用於定位基板的方法500的流程圖。方法500可由系統控制器160和基板定位系統130作為軟體例程執行。在操作510處，確定基板的邊緣位置。可使用於此描述的方法300來確定邊緣位置。
在操作520處，基於在操作510處確定的邊緣位置來確定基板的真實中心。可基於獲得的量測值而使用標準化的中心尋找器軟體演算法(例如，最佳擬合中心尋找器例程)來確定基板的中心，如上面在方法300中所述。例如，基板122的邊緣位置可用以越過基板122的直徑產生弦的數學表示。可接著檢查弦的垂直度以確定弦的交叉點，且從交叉點可計算出基板122的真實中心。因此，可量測基板122並確定基板122的中心。在其他實施方案中，完全相反的採樣點的中心點可用以確定中心，如上所述。在又其他實施方案中，兩種方法的組合可用以確定基板122的中心。
在一些實施方案中，使用適合於圓形的最小二乘方確定基板的真實中心。由使用方法300確定的至少三個邊緣點座標，方法500在操作520處執行適合於圓形的最小 二乘方，從而確定基板的邊緣上所有點的座標。由計算出的圓，方法500確定基板的中心的位置。執行適合於圓形的最小二乘方所涉及的方程式是眾所周知的，且可在(例如)由Prentice Hall(1989)出版的D.Kahaner等人的名稱為「數值方法及軟體(Numerical Methods and Software)」的文章中找到。
在操作530處，將基板的量測位置與校準位置進行比較，以確定基板是否對準。若基板未對準，則確定位置校正。
在操作540處，可基於由系統控制器160確定的位置校正來調整基板的位置(以使基板居中)。例如，位置校正可傳輸到基板處理機器人，基板處理機器人可用以將基板的位置偏移等於位置校正的量。
在一些實施方案中，在將要處理的基板的批次混合(如，混合邊緣類型、混合材料或其組合)的情況下，可針對批次中的每個基板運行方法300和方法500中所述的處理。在一些實施方案中，在基板的批次是均質的(相同的邊緣類型和材料)的情況下，以「教導模式」或「學習模式」在批次的第一基板上執行方法300和方法500，其中來自第一基板的學習(如，位置校正)可儲存在系統控制器160中，並應用於批次中的每個後續基板。
第6圖顯示了半導體製造系統600的平面圖，其中可使用本揭露書的定向器腔室100。半導體製造系統600包括運輸腔室610，運輸腔室610利用設置在運輸腔室610 內側的運輸機器人620將基板「W」(諸如半導體晶圓)運輸到每個腔室。基板「W」可為如於此先前描述的基板122。在一些實施方案中，運輸腔室610保持在真空狀態。半導體製造系統600進一步包括裝載閘腔室630a、630b(統稱為630)，其中裝載閘腔室630內側的壓力從大氣狀態改變到真空狀態，以便將基板「W」運輸到運輸腔室610。定向器腔室100偵測並調整裝載到運輸機器人620上的基板「W」的位置和定向。系統600進一步包括執行規定處理(例如，在基板上進行的使用物理氣相沉積(PVD)或化學氣相沉積(CVD)、蝕刻或其他處理的膜形成)的處理腔室640a、640b(統稱為640)。
在半導體製造系統中(例如第6圖所示的半導體製造系統600)，基板「W」由運輸機器人620從裝載閘腔室630運輸到定向器腔室100。基板「W」被裝載到壓板120(第1圖)上，且壓板120接著旋轉，使得用來自可見光源140的陣列的光照射基板「W」的外周。到達基板「W」的主體的來自可見光源140的陣列的光被折射並接收於圖像感測器陣列150的光接收表面152上。折射的光被識別為折射區。到達基板「W」的外周(例如，邊緣123)的來自可見光源140的陣列的光被基板「W」的外周反射和散射，並接收於圖像感測器陣列150的光接收表面152上且識別為反射區或陰影區。穿過基板「W」的外側的來自可見光源140的陣列的光被不變地(如，未被折射、反射或散射) 接收於光接收表面152上，且這個光由圖像感測器陣列150識別為透射區。
執行來自可見光源140的陣列的光對基板「W」的照射，直到確定基板「W」的邊緣為止。由圖像感測器陣列150接收的與陰影區、折射區、反射區和透射區有關的資訊被發送到系統控制器160，在系統控制器160中可保存和分析此資訊以確定基板W的邊緣位置。系統控制器160基於所確定的邊緣位置來確定基板W的真實中心。系統控制器160接著基於基板「W」的真實中心的位置來確定基板「W」的定向和偏心率。因此，當從定向器腔室100收集基板「W」時，藉由調節運輸機器人620的操作，可將基板「W」以期望的位置和定向裝載在運輸機器人620上。
這份說明書中描述的實施方案和所有功能操作可在數位電子電路中，或在電腦軟體、韌體或硬體中實現，包括在這份說明書中揭露的結構手段及其結構等效元件或它們的組合。於此描述的實施方案可被實現為一或多種非暫態電腦程式產品，例如，有形地體現在機器可讀儲存裝置中的一或多種電腦程式，以由資料處理設備(如，可程式化處理器、電腦或多個處理器或電腦)執行或用以控制資料處理設備的操作。
這份說明書中描述的處理和邏輯流程可藉由執行一或多個電腦程式以藉由對輸入資料進行操作並生成輸出來執行功能的一或多個可程式化處理器來執行。處理和邏輯流程也可由專用邏輯電路系統執行，且設備也可實現為 專用邏輯電路系統，如FPGA(現場可程式化閘陣列)或ASIC(特定用途積體電路)。
術語「資料處理設備」涵蓋用於處理資料的所有設備、裝置和機器，例如包括可程式化處理器、電腦或多個處理器或電腦。除了硬體之外，設備還可包括為所論述的電腦程式創建執行環境的代碼，如，構成處理器韌體、協定堆疊、資料庫管理系統、操作系統或他們的一或多項的組合的代碼。適合用於執行電腦程式的處理器包括(例如)通用和專用微處理器，及任何種類的數位電腦的任何一或多個處理器。
適用於儲存電腦程式指令和資料的電腦可讀媒體包括所有形式的非揮發性記憶體、媒體和記憶體裝置，包括例如半導體記憶體裝置(如，EPROM、EEPROM和快閃記憶體裝置)；磁碟(如，內部硬碟或可移除式碟；磁光碟；及CD ROM和DVD-ROM碟。處理器和記憶體可由專用邏輯電路系統補充或併入專用邏輯電路系統中。
在一些實施方案中，提供了用於定位光學透明基板的中心的改進的系統和方法。隨著光學透明基板的出現，依賴於邊緣陰影的偵測或邊緣反射的偵測的傳統的中心尋找方法由於缺乏總體對比度而變得不可靠並且難以微調。於此所述的基板定位系統使用可見光源的陣列來照射基板及其邊緣。光源本質上是非雷射的，且通常在可見光譜中發射，這提高了操作員的安全性。另外，在可見光譜範圍內的操作使設置和維護變得比其他方式容易得多。光 源通常是LED，使得各個元件可非常快速地打開或關閉，這允許在任何給定的基板旋轉位置使用不同的光源拍攝多個圖像。於此所述的基板定位系統還使用具有能夠快速處理數據的能力的大規格感測器，這允許對正在觀看的每個像素進行數位化(量化)。演算法接著分析圖案的值，並確定在基板的每個旋轉角度下的真實邊緣位置。於此所述的系統和方法能夠定位由不同材料及/或邊緣類型構成的各種類型的基板的中心。因此，邊緣偵測、觸發閾值且甚至演算法的系統和方法能夠在處理的過程中反覆通過中心尋找器設備時在單個基板上進行調整。另外，不僅從物理角度，且從軟體和通信角度，於此描述的方法和系統可與現有系統和應用一起使用。
當介紹本揭露書或其示例性方面或(多個)實施方案的元件時，冠詞「一(a)」、「一(an)」、「該(the)」和「所述(said)」旨在表示存在一或多個元件。
術語「包含(comprising)」、「包括(including)」和「具有(having)」旨在是包括性的，並且意味著除所列元件外可能還存在有其他元件。
儘管前述內容涉及本揭露書的實施方案，但是在不背離本揭露書的基本範圍的情況下，可設計本揭露書的其他和進一步的實施方案，且本揭露書的範圍由以下的申請專利範圍確定。
100:定向器腔室
112:殼體
114:頂壁
115:窗口
116:底壁
117:窗口
118:側壁
119:內部容積
120:壓板
122:基板
123:邊緣
124:基板支撐表面
125:外周
126:旋轉軸
128:馬達
130:基板定位系統
132:箭頭
140:可見光源
142:可見光源
142a:可見光源
142b:可見光源
142c:可見光源
142d:可見光源
142e:可見光源
142f:可見光源
142g:可見光源
142h:可見光源
142i:可見光源
142j:可見光源
150:圖像感測器陣列
151:光接收元件
152:光接收表面
160:系統控制器
162:電纜
164:電纜

Claims (20)

  1. 一種基板定位系統，包含：多個可見光源的一陣列，多個可見光源的該陣列的每個可見光源獨立地可操作以發射一可見光並且經定位以用該可見光照射一基板的一外周；一圖像感測器陣列，包含複數個像素，該些像素可操作以接收來自該基板的該可見光和二次發射並提供包含像素資料的一輸出訊號；以及一系統控制器，可操作以基於該基板的至少三個邊緣點座標來確定該基板的一中心，其中該系統控制器進一步可操作以：將該基板的旋轉控制到複數個已知旋轉角度位置；控制多個可見光源的該陣列以在該複數個已知旋轉角度位置的每一個旋轉角度位置處執行多次掃描，其包含以下操作：使用多個可見光源的該陣列中的一第一可見光源來執行該多次掃描中的一第一掃描，其包含自該第一可見光源以相對於該基板的一邊緣界定的一平面之一第一角度發射可見光；及使用多個可見光源的該陣列中的一第二可見光源來執行該多次掃描中的一第二掃描，其包含自該第二可見光源以相對於該基板的該邊緣界定的該平面之一第二角度發射可見光，其中該第一角度不同於該 第二角度；以及分析每次掃描從該圖像感測器陣列所接收的該像素資料，以確定該至少三個邊緣點座標。
  2. 如請求項1所述之系統，其中該等可見光源為多個發光二極體。
  3. 如請求項2所述之系統，其中該圖像感測器陣列為一電荷耦合裝置(CCD)相機或一互補金屬氧化物半導體(CMOS)相機。
  4. 如請求項3所述之系統，其中該圖像感測器陣列為一線性感測器陣列。
  5. 如請求項3所述之系統，其中該圖像感測器陣列為一二維陣列。
  6. 一種定向腔室，包含：一殼體，封閉一內部容積；一可旋轉壓板，設置在該殼體內側，該可旋轉壓板包含可操作以支撐一基板的一基板支撐表面；多個可見光源的一陣列，設置在該可旋轉壓板之上方，每個可見光源可操作以發射一可見光並經定位以用該可見光照射該基板的一外周；一圖像感測器陣列，位於該可旋轉壓板之下方並包含複數個像素，該些像素可操作以接收來自該基板的該可見光和二次發射並提供包含像素資料的一輸出訊號；以及一系統控制器，可操作以基於該基板的至少三個邊緣 點座標來確定該基板的一中心，其中該系統控制器進一步可操作以：將該基板的旋轉控制到複數個已知旋轉角度位置；控制多個可見光源的該陣列以在該複數個已知旋轉角度位置的每一個旋轉角度位置處執行多次掃描，其包含以下操作：使用多個可見光源的該陣列中的一第一可見光源來執行該多次掃描中的一第一掃描，其包含自該第一可見光源以相對於該基板的一邊緣界定的一平面之一第一角度發射可見光；及使用多個可見光源的該陣列中的一第二可見光源來執行該多次掃描中的一第二掃描，其包含自該第二可見光源以相對於該基板的該邊緣界定的該平面之一第二角度發射可見光，其中該第一角度不同於該第二角度；以及分析每次掃描從該圖像感測器陣列所接收的該像素資料，以確定該至少三個邊緣點座標。
  7. 如請求項6所述之腔室，其中多個可見光源的該陣列位於該內部容積內。
  8. 如請求項7所述之腔室，其中該圖像感測器陣列位於該可旋轉壓板之下方並且在該內部容積外部。
  9. 如請求項7所述之腔室，其中該圖像感測器陣列位於該可旋轉壓板之下方並在該內部容積內。
  10. 如請求項6所述之腔室，其中該等可見光源 為多個發光二極體。
  11. 如請求項10所述之腔室，其中該圖像感測器陣列為一電荷耦合裝置(CCD)相機或一互補金屬氧化物半導體(CMOS)相機。
  12. 如請求項11所述之腔室，其中該圖像感測器陣列為一線性感測器陣列。
  13. 如請求項11所述之腔室，其中該圖像感測器陣列為一二維陣列。
  14. 如請求項6所述之腔室，其中該基板為一透明基板。
  15. 一種用於確定基板邊緣的方法，包含以下步驟：將位於一可旋轉壓板上的一基板旋轉到一第一旋轉角度位置；使用設置在該可旋轉壓板之上方的多個可見光源的一陣列中的不同光源位置在該第一旋轉角度位置處執行多次掃描，執行該多次掃描的步驟包含以下步驟：使用多個可見光源的該陣列中的一第一可見光源來執行該多次掃描中的一第一掃描，其包含以下步驟：用自該第一可見光源發射的可見光以相對於該基板的一邊緣界定的一平面之一第一角度照射該基板的一外周；使用多個可見光源的該陣列中的一第二可見光源來 執行該多次掃描中的一第二掃描，其包含以下步驟：用自該第二可見光源發射的可見光以相對於該基板的該邊緣界定的該平面之一第二角度照射該基板的該外周：以及藉由一圖像感測器陣列中設置的複數個像素，從該可見光源接收該可見光及/或從該基板接收二次發射，其中該圖像感測器陣列位於該可旋轉壓板之下方；以及分析從該圖像感測器陣列所接收的該像素資料，以確定該基板的至少一個邊緣點座標。
  16. 如請求項15所述之方法，進一步包含以下步驟：在多個另外的旋轉角度位置處執行多次掃描，以獲得至少超過兩個的邊緣點座標。
  17. 如請求項16所述之方法，進一步包含以下步驟：基於該至少三個邊緣點座標來確定該基板的一數學中心。
  18. 如請求項17所述之方法，進一步包含以下步驟：將該數學中心作為一位置校正發送到一基板處理機器人。
  19. 如請求項16所述之方法，其中該等可見光源為多個發光二極體。
  20. 如請求項16所述之方法，其中該圖像感測器陣列為一電荷耦合裝置(CCD)相機或一互補金屬氧化物半導體(CMOS)相機。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040056216A1 (en) * 2000-11-02 2004-03-25 Masamichi Inenaga Wafer prealignment apparatus, its method for judging wafer presence, method for sensing wafer edge position, computer-readable record medium with recorded program for executing this position sensing method, apparatus for sensing wafer edge position, and prelignment sensor
TW200538703A (en) * 2004-05-06 2005-12-01 Zetetic Inst Apparatus and methods for measurement of critical dimensions of features and detection of defects in UV, VUV, and EUV lithography masks
JP2006237501A (ja) * 2005-02-28 2006-09-07 Nitto Denko Corp 半導体ウエハの位置決定方法およびこれを用いた装置
JP2006278819A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Tokyo Electron Ltd 基板位置決め装置，基板位置決め方法，プログラム
TW200728685A (en) * 2005-11-15 2007-08-01 Zetetic Inst Apparatus and method for reducing effects of coherent artifacts and compensation of effects of vibrations and environmental changes in interferometry
KR101609695B1 (ko) * 2014-11-14 2016-04-20 (주)로봇앤드디자인 영상촬상소자를 이용한 투명 웨이퍼 정렬 장치 및 방법
US20170140525A1 (en) * 2015-11-16 2017-05-18 Dominic J. Benvegnu Color imaging for cmp monitoring
TW201725355A (zh) * 2015-12-18 2017-07-16 荷蘭Ｖｕ基金會 檢測裝置及方法
TW201743029A (zh) * 2013-01-14 2017-12-16 克萊譚克公司 用於執行半導體樣品之度量衡之橢圓偏光計設備
TW201819108A (zh) * 2016-08-26 2018-06-01 美商應用材料股份有限公司 使用顏色量測的基板的厚度測量

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4585931A (en) 1983-11-21 1986-04-29 At&T Technologies, Inc. Method for automatically identifying semiconductor wafers
US4819167A (en) 1987-04-20 1989-04-04 Applied Materials, Inc. System and method for detecting the center of an integrated circuit wafer
US5267017A (en) 1992-05-20 1993-11-30 Applied Materials, Inc. Method of particle analysis on a mirror wafer
JPH0669295A (ja) 1992-08-17 1994-03-11 Tokyo Electron Ltd プローブシステム
US5479108A (en) 1992-11-25 1995-12-26 David Cheng Method and apparatus for handling wafers
US5479252A (en) 1993-06-17 1995-12-26 Ultrapointe Corporation Laser imaging system for inspection and analysis of sub-micron particles
US5452078A (en) 1993-06-17 1995-09-19 Ann F. Koo Method and apparatus for finding wafer index marks and centers
US5563798A (en) 1994-04-05 1996-10-08 Applied Materials, Inc. Wafer positioning system
US5497007A (en) 1995-01-27 1996-03-05 Applied Materials, Inc. Method for automatically establishing a wafer coordinate system
JPH10242250A (ja) * 1997-02-26 1998-09-11 Fujitsu Ltd ウェハ位置検出方法、アライメント装置、及び、半導体処理装置
US6051845A (en) 1998-03-25 2000-04-18 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for selectively marking a semiconductor wafer
US6405101B1 (en) * 1998-11-17 2002-06-11 Novellus Systems, Inc. Wafer centering system and method
US6275742B1 (en) * 1999-04-16 2001-08-14 Berkeley Process Control, Inc. Wafer aligner system
US6718227B1 (en) * 1999-12-16 2004-04-06 Texas Instruments Incorporated System and method for determining a position error in a wafer handling device
US6393337B1 (en) 2000-01-13 2002-05-21 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for orienting substrates
US6440821B1 (en) * 2001-02-14 2002-08-27 Advanced Micro Devices, Inc. Method and apparatus for aligning wafers
US6870604B2 (en) * 2002-04-23 2005-03-22 Ball Semiconductor, Inc. High resolution point array
US7280200B2 (en) * 2003-07-18 2007-10-09 Ade Corporation Detection of a wafer edge using collimated light
IL158086A (en) * 2003-09-24 2010-02-17 Nova Measuring Instr Ltd Method and system for positioning articles with respect to a processing tool
US8634633B2 (en) 2003-11-10 2014-01-21 Brooks Automation, Inc. Wafer center finding with kalman filter
JP4357355B2 (ja) * 2004-05-07 2009-11-04 株式会社日立ハイテクノロジーズ パターン検査方法及びその装置
TWM326216U (en) 2005-11-17 2008-01-21 Applied Materials Inc High temperature optical sensor device for wafer fabrication equipment
US8064070B2 (en) 2008-01-25 2011-11-22 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for an integral local substrate center finder for I/O and chamber slit valves
US8539257B2 (en) 2008-10-08 2013-09-17 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for detecting an idle mode of processing equipment
JP2010135642A (ja) * 2008-12-05 2010-06-17 Tokyo Electron Ltd 基板検査方法及び記憶媒体
US8135560B2 (en) 2009-01-30 2012-03-13 Applied Materials, Inc. Sensor system for semiconductor manufacturing apparatus
US8958907B2 (en) 2011-03-31 2015-02-17 Sinfonia Technology Co., Ltd. Robot arm apparatus
US8614797B2 (en) 2011-06-27 2013-12-24 Infineon Technologies Ag Wafer orientation sensor
CN105742201B (zh) 2011-08-16 2018-07-27 应用材料公司 用于在腔室内感测基板的方法及设备
JP2014086578A (ja) 2012-10-19 2014-05-12 Applied Materials Inc オリエンタチャンバ
US8923652B2 (en) 2012-10-25 2014-12-30 Nvidia Corporation Methods and apparatus for registering and warping image stacks
WO2014064290A1 (en) * 2012-10-26 2014-05-01 Mapper Lithography Ip B.V. Determining a position of a substrate in lithography
US10041789B2 (en) 2016-09-30 2018-08-07 Axcelis Technologies, Inc. Integrated emissivity sensor alignment characterization
US10580809B2 (en) 2016-12-07 2020-03-03 Stmicroelectronics (Grenoble 2) Sas Image sensor with improved settling time

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040056216A1 (en) * 2000-11-02 2004-03-25 Masamichi Inenaga Wafer prealignment apparatus, its method for judging wafer presence, method for sensing wafer edge position, computer-readable record medium with recorded program for executing this position sensing method, apparatus for sensing wafer edge position, and prelignment sensor
TW200538703A (en) * 2004-05-06 2005-12-01 Zetetic Inst Apparatus and methods for measurement of critical dimensions of features and detection of defects in UV, VUV, and EUV lithography masks
JP2006237501A (ja) * 2005-02-28 2006-09-07 Nitto Denko Corp 半導体ウエハの位置決定方法およびこれを用いた装置
JP2006278819A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Tokyo Electron Ltd 基板位置決め装置，基板位置決め方法，プログラム
TW200728685A (en) * 2005-11-15 2007-08-01 Zetetic Inst Apparatus and method for reducing effects of coherent artifacts and compensation of effects of vibrations and environmental changes in interferometry
TW201743029A (zh) * 2013-01-14 2017-12-16 克萊譚克公司 用於執行半導體樣品之度量衡之橢圓偏光計設備
KR101609695B1 (ko) * 2014-11-14 2016-04-20 (주)로봇앤드디자인 영상촬상소자를 이용한 투명 웨이퍼 정렬 장치 및 방법
US20170140525A1 (en) * 2015-11-16 2017-05-18 Dominic J. Benvegnu Color imaging for cmp monitoring
TW201725355A (zh) * 2015-12-18 2017-07-16 荷蘭Ｖｕ基金會 檢測裝置及方法
TW201819108A (zh) * 2016-08-26 2018-06-01 美商應用材料股份有限公司 使用顏色量測的基板的厚度測量

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