專利名稱：用于校準(zhǔn)晶片運(yùn)送機(jī)器人的視覺系統(tǒng)和方法
相關(guān)申請的相互參考本申請是2002年4月19日提交的，共同待決的美國申請?zhí)?0/126,493的一個部分繼續(xù)申請，在此以引用方式將其全部內(nèi)容并入本文。
發(fā)明
背景技術(shù)：
領(lǐng)域本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及視覺系統(tǒng)(vision system)、用于檢查處理系統(tǒng)的方法和用于確定處理系統(tǒng)中對象位置的方法。
背景技術(shù)：
機(jī)器人在自動化處理系統(tǒng)中應(yīng)用已經(jīng)變得日益普遍。機(jī)器人通常能夠精確且高效的執(zhí)行重復(fù)性工作，這些工作通過使用人工勞動一般是不能完成的。而且，機(jī)器人能夠被用在靠近運(yùn)動部件或者敏感環(huán)境、不適宜使用人工勞動的位置上。
這在半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中是特別重要的，因為在半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中，襯底錯位或者位置不當(dāng)將會造成代價高昂的損失或計劃外的系統(tǒng)維護(hù)。未對準(zhǔn)的襯底通常會遭到損壞，并且損壞其他襯底或設(shè)備，或者這樣的襯底會因為未對準(zhǔn)而受到不恰當(dāng)?shù)奶幚?，并且可能會被廢棄。例如，一個放置在半導(dǎo)體處理系統(tǒng)的機(jī)器人的末端執(zhí)行器上的襯底，在其運(yùn)動過程中可能會接觸到未對準(zhǔn)的襯底(機(jī)器人是不會停止所述運(yùn)動過程的)。如果這兩個襯底彼此接觸，那么它們中的一個或者兩個可能會被損壞。而且，如果這兩個襯底中的一個或者兩個出現(xiàn)了移位，那么在進(jìn)行其他處理前，必須關(guān)閉系統(tǒng)以便移除該襯底。如果取出移位襯底需要進(jìn)入到真空條件下運(yùn)行的系統(tǒng)內(nèi)部，那么將會浪費(fèi)若干小時的生產(chǎn)時間來凈化和恢復(fù)那些受影響的腔中的真空環(huán)境。
為了確保由機(jī)器人移動的襯底的精確定位，機(jī)器人末端執(zhí)行器的期望位置或預(yù)定位置的參考點(diǎn)或坐標(biāo)，通常被作為校準(zhǔn)過程的一部分輸入到機(jī)器人控制器的存儲器中。參考坐標(biāo)的獲得通常包括使末端執(zhí)行器推動(jog)到預(yù)定位置，通常是通過一個手動或自動工序。機(jī)器人末端執(zhí)行器是否到達(dá)預(yù)定位置，可以通過人工觀察末端執(zhí)行器的位置來確認(rèn)，或者通過使末端執(zhí)行器(或其他機(jī)器人的元件)觸發(fā)傳感器(例如一個限位開關(guān))來確認(rèn)。該工序通常會被反復(fù)執(zhí)行，直到整個系統(tǒng)內(nèi)機(jī)器人活動范圍中每個關(guān)鍵位置的參考坐標(biāo)被全部確定時為止(也就是輸入到機(jī)器人或者機(jī)器人控制器的存儲器中)。一旦參考坐標(biāo)被確定，機(jī)器人通過返回到參考坐標(biāo)，可以精確且準(zhǔn)確地將末端執(zhí)行器移動到關(guān)鍵位置內(nèi)。
在許多半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中，機(jī)器人末端執(zhí)行器的推動和末端執(zhí)行器到達(dá)參考坐標(biāo)的確認(rèn)是手動完成的。一個操作員必須觀察末端執(zhí)行器相對于處理系統(tǒng)中的一個對象或目標(biāo)的位置，從而在視覺上確定末端執(zhí)行器的位置。在執(zhí)行這個任務(wù)時，為了充分的觀察末端執(zhí)行器，處理系統(tǒng)通常對于周圍環(huán)境是開放的。這樣，操作員所處的位置就會暴露在機(jī)器人的運(yùn)動范圍內(nèi)，然而在該范圍內(nèi)可能會出現(xiàn)人員傷害或者系統(tǒng)損壞。因此，為了防止對操作員的可能傷害，通常應(yīng)關(guān)閉處理系統(tǒng)，以免機(jī)器人意外地接觸到操作員，使產(chǎn)品、工具或操作員受到傷害。由于系統(tǒng)暴露在周圍環(huán)境中，因此在處理前必須執(zhí)行凈化過程。此外，必須進(jìn)行長時間的抽空，以使系統(tǒng)恢復(fù)到工作壓力。系統(tǒng)在關(guān)閉期間，不處理任何晶片，這樣就浪費(fèi)了寶貴的生產(chǎn)時間。這必然會造成不希望的產(chǎn)能損失，而且如果需要校準(zhǔn)，將會使產(chǎn)能進(jìn)一步損失。
因此，需要一種用于確定對象位置的、改善的校準(zhǔn)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
一般地，本發(fā)明的一個方面提供了一種用于校準(zhǔn)機(jī)器人運(yùn)動的視覺系統(tǒng)和方法，該機(jī)器人放置在處理系統(tǒng)中。在一個實(shí)施例中，一個用于處理系統(tǒng)的視覺系統(tǒng)包括一個照相機(jī)和一個放置在處理系統(tǒng)中的校準(zhǔn)晶片。照相機(jī)位于機(jī)器人上，且適于獲取放置在處理系統(tǒng)中一個預(yù)定位置上的校準(zhǔn)晶片的圖像數(shù)據(jù)。該圖像數(shù)據(jù)被用于對機(jī)器人的運(yùn)動進(jìn)行校準(zhǔn)。


上文已對本發(fā)明進(jìn)行了簡要概述，下面將參考本發(fā)明的實(shí)施例對其進(jìn)行更為詳細(xì)的描述，而且也在附圖中描述了這些實(shí)施例。然而應(yīng)該注意的是，附圖僅僅描述了本發(fā)明的典型實(shí)施例，不能被視為對本發(fā)明范圍的限制，因為本發(fā)明可以包含其他的等效實(shí)施例。
圖1描述了一個群集工具和視覺系統(tǒng)的簡化俯視圖；圖2A是照相機(jī)組件的一個實(shí)施例的正視圖，該照相機(jī)組件被放置在機(jī)器人的末端執(zhí)行器上；圖2B是照相機(jī)組件的一個替換實(shí)施例的正視圖，該照相機(jī)組件被放置在機(jī)器人的末端執(zhí)行器上；圖2C是末端執(zhí)行器的一個實(shí)施例的頂視圖；圖3A-圖3B是系泊部位的一個實(shí)施例的頂視圖和剖視圖；圖4描述了圖1中視覺系統(tǒng)的一種操作模式的流程圖；圖5描述了圖1中視覺系統(tǒng)的另一種操作模式的流程圖；圖6描述了圖1中視覺系統(tǒng)的另一種操作模式的流程圖；圖7描述了視覺系統(tǒng)的另一個實(shí)施例；圖8是具有萬向節(jié)系統(tǒng)的照相機(jī)組件的一個實(shí)施例的俯視圖；圖9是沿著圖8中的剖切線9-9截取的萬向節(jié)系統(tǒng)的剖視圖；圖10是沿著圖8中的剖切線10-10截取的萬向節(jié)系統(tǒng)的剖視圖；圖11是照相機(jī)組件的另一個實(shí)施例的剖視圖；圖12是圖1中處理系統(tǒng)的一個局部剖視圖，說明了視覺系統(tǒng)的另一種操作模式。
為了便于理解，盡可能使用了相同的參考標(biāo)記來標(biāo)識各個附圖中的共同部件。
具體實(shí)施例方式
一般地，本發(fā)明提供了一個用于在半導(dǎo)體處理系統(tǒng)和相關(guān)設(shè)備中獲取圖像的視覺系統(tǒng)。這些圖像可以被用來校準(zhǔn)機(jī)器人末端執(zhí)行器的位置，也可可以被用來進(jìn)行系統(tǒng)檢查。下文將結(jié)合如何在半導(dǎo)體處理系統(tǒng)或群集工具中確定機(jī)器人末端執(zhí)行器的位置，來說明性地描述本發(fā)明。然而應(yīng)該理解的是，本發(fā)明可以用于在半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中執(zhí)行各種檢查或者校準(zhǔn)功能，而不必使系統(tǒng)對外界環(huán)境(即周圍環(huán)境)開放。而且，本發(fā)明也可用于其他半導(dǎo)體處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，例如，化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)、電化學(xué)沉積和拋光系統(tǒng)，在這些系統(tǒng)中都需要通過一個移動式照相機(jī)來獲取圖像。
圖1描述了示例性處理系統(tǒng)190的一個實(shí)施例，處理系統(tǒng)190包括一個可用于在處理系統(tǒng)190中獲取圖像的視覺系統(tǒng)150。視覺系統(tǒng)150一般包括一個照相機(jī)組件100和一個控制器140，其中控制器140用于處理和/或顯示照相機(jī)組件100所觀察到的圖像。照相機(jī)組件100適于通過系統(tǒng)190的一個或多個襯底傳送機(jī)器人，在系統(tǒng)190附近傳送。因而，為了進(jìn)行校準(zhǔn)和/或為了進(jìn)行可視化的腔檢查，可以利用照相機(jī)組件100提供給控制器140的圖像來確定機(jī)器人的位置，而不必使系統(tǒng)190的內(nèi)部暴露于周圍環(huán)境中。由照相機(jī)組件100獲取的圖像還可用于其他目的。
圖1中所描述的示意性處理系統(tǒng)190通常包括一個中央傳送腔194，其與多個處理腔192相連。處理腔192可以是與半導(dǎo)體處理有關(guān)的任何類型的處理腔，特別地，任何類型的處理腔包括但不限于化學(xué)氣相沉積腔、原子層沉積腔、物理氣相沉積腔、定位腔、排氣腔、預(yù)清潔腔、蝕刻腔和熱處理腔。這些處理腔的實(shí)例可以從位于加利福尼州亞圣克拉拉的Applied Materials，Inc.獲得，并且可以被使用的傳送腔也可以從Applied Materials，Inc.獲得，例如，PRODUCER、ENDURA和CENTURA系列的處理平臺。
在每個處理腔192與傳送腔194之間限定了一個端口188，使襯底(和照相機(jī)組件100)可以從處理腔192中放入和取出。利用一個縫閥(為了清楚在圖1中已省略)有選擇地密封端口188。一個具有末端執(zhí)行器198的傳送機(jī)器人196被放置在傳送腔104的中央，以便于將襯底(和照相機(jī)組件100)傳送到周圍的處理腔192中?？墒褂玫膫魉蜋C(jī)器人的一個實(shí)例是VHP機(jī)器人，其也可從Applied Materials，Inc.獲得。也可以使用其他類型的機(jī)器人。
一個或多個真空交換腔184被連接在傳送腔104與工廠界面180之間。在圖1所描述的實(shí)施例中示出了兩個真空交換腔(load lockchamber)184。真空交換腔184在傳送腔194的真空環(huán)境與工廠界面(factory interface)180的實(shí)際外界環(huán)境之間幫助傳送襯底。2001年8月7日授予Rivkin等人的美國專利號6,270,582中描述了可用的真空交換腔的一個實(shí)例，在此以引用方式將該專利的全部內(nèi)容并入本文。
工廠界面180具有一個界面機(jī)器人182，并包括多個適于容納襯底存儲盒174的插架178。每一個儲存盒都被設(shè)計成可在其中存放多個襯底174。工廠界面180一般被保持在大氣壓力或者大氣壓力附近。在一個實(shí)施例中，經(jīng)過過濾的空氣被提供給工廠界面180，以最小化工廠界面中的微粒濃度，并相應(yīng)地清潔了襯底?？蓮谋景l(fā)明中受益的工廠界面的一個實(shí)例，由Kroeker于1998年9月28日提交的美國專利號09/161,970中進(jìn)行了描述，在此以引用方式將該專利的全部內(nèi)容并入本文。
界面機(jī)器人182與上文所描述的傳送機(jī)器人196大體相似。界面機(jī)器人182包括一個與傳送機(jī)器人196的末端執(zhí)行器198相似的末端執(zhí)行器，因而均用相同的參考標(biāo)記來進(jìn)行標(biāo)識。界面機(jī)器人182適于在存儲盒176與真空交換腔184之間傳送襯底。
一個系泊部位172可以被設(shè)置在工廠界面180中。系泊部位在系統(tǒng)190中為照相機(jī)組件100提供了一個儲存區(qū)域，以致校準(zhǔn)、再校準(zhǔn)或檢查過程能夠進(jìn)行，而無需通過存儲盒174或者其他接入端口，將照相機(jī)組件100引入到系統(tǒng)190中?；蛘撸挡床课?72可以被放置在系統(tǒng)190中的其他位置。在另一個實(shí)施例中，照相機(jī)組件100可以被放置在存儲盒174中，使其可以被引入到系統(tǒng)190中或者從系統(tǒng)190中移走?；蛘撸?dāng)不使用照相機(jī)組件100時可以將其從系統(tǒng)190中移走。下文將參考圖3A-圖3B對系泊部位172的一個實(shí)施例作進(jìn)一步的描述。
由于照相機(jī)組件適于被機(jī)器人196、182傳送，末端執(zhí)行器198的一個位置的校準(zhǔn)可以在處理系統(tǒng)中的任何位置獲得。例如，照相機(jī)組件100可以被用來校準(zhǔn)傳送機(jī)器人在處理腔192、傳送腔194或者真空交換腔184中任何一個內(nèi)的位置，從而確保襯底在其中精確并且可重復(fù)的放置。照相機(jī)組件100可以被用來校準(zhǔn)工廠界面機(jī)器人182的末端執(zhí)行器198在襯底儲存盒176、真空交換腔184或者系泊部位172中任何一個內(nèi)的位置。襯底精確的定位提高了處理的可重復(fù)性，同時減少了由于襯底未對齊而產(chǎn)生的對襯底和設(shè)備的損壞。此外，照相機(jī)組件100的可動性允許對處理系統(tǒng)190的內(nèi)部進(jìn)行校準(zhǔn)和可視檢查，且不會損失傳送腔194和處理腔192中的真空，對人員也不存在受傷的危險。此外，由于在檢查/校準(zhǔn)被執(zhí)行時，處理仍可以繼續(xù)，所以產(chǎn)量被提高了。
照相機(jī)組件100通常包括一個照相機(jī)104、一個電源138和一個放置在定位板106上的發(fā)射器156。照相機(jī)組件100的高度應(yīng)該允許能夠通過系統(tǒng)190中的各種縫閥和端口，并且照相機(jī)組件100的重量應(yīng)該與襯底重量類似，這樣當(dāng)其被放置在末端執(zhí)行器上時，不會使機(jī)器人196的末端執(zhí)行器198的過分下垂。
定位板106通常由鋁、不銹鋼、塑料或者其他剛性材料制成。在照相機(jī)組件100要承受高溫的實(shí)施例中，例如，在大約350攝氏度以上的溫度條件下，在處理腔192中執(zhí)行化學(xué)氣相沉積時，定位板106優(yōu)選由熱膨漲系數(shù)小的絕緣材料組成。定位板106一般被設(shè)計用來在傳送機(jī)器人196的末端執(zhí)行器198上支撐照相機(jī)104。
定位板106可以是任意外形或幾何形狀，只要足以在末端執(zhí)行器198上支撐照相機(jī)104，使其在傳送過程中不會從機(jī)器人上移位即可。在一個實(shí)施例中，定位板106的周界上至少有一部分的半徑，其被設(shè)置成復(fù)制了(即基本上等于)常規(guī)襯底。例如，定位板106的周界上至少有一部分的半徑為約150mm、約100mm或約50mm，分別復(fù)制了300mm、200mm或100mm襯底的尺寸。定位板106的一種替換結(jié)構(gòu)可以復(fù)制其他標(biāo)準(zhǔn)的、常規(guī)的或者特定尺寸的襯底，包括多邊形的平面板。
照相機(jī)104適于獲取處理系統(tǒng)190內(nèi)部的圖像。照相機(jī)104可以提供單幅圖像或者視頻圖像。在一個實(shí)施例中，照相機(jī)是一個配備了單色板照相機(jī)(monochrome board mounted camera)，其可以從位于新澤西州巴靈頓的Edmund Industrial Optics處獲得。
電源138一般為照相機(jī)104和發(fā)射器156提供電能。電源138可以是遠(yuǎn)程的(例如設(shè)備電源)，或者內(nèi)置于照相機(jī)組件100中的(例如電池)。
在一個實(shí)施例中，電源138是一個適合于在真空環(huán)境中使用的電池。優(yōu)選地，電源138適于在200攝氏度以上的溫度條件下間歇使用。電源138可以采用South West Electronics Energy Corporation生產(chǎn)的型號為3S1P的電池。
發(fā)射器156產(chǎn)生一個信號，其表示了照相機(jī)104所觀察到的圖像。發(fā)射器可以將信號通過布置在機(jī)器人中的控制線或者通過廣播信號(即無線信號)提供給控制器。一種可用的發(fā)射器是Supercircuits生產(chǎn)的MVT-10。
控制器140適于從發(fā)射器156接收照相機(jī)104觀察到的圖像?？刂破?40包括一個中央處理器(CPU)144、支持電路146和存儲器142。CPU 144可以是能夠用在工業(yè)裝置中用于控制各種腔和次級處理機(jī)(subprocessor)的、任何形式的計算機(jī)處理器。存儲器142被連接到CPU144。存儲器142(或者計算機(jī)可讀介質(zhì))可以是一種或多種常見的存儲器，例如隨機(jī)存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、軟盤、硬盤或者其他形式的數(shù)字存儲裝置(本地的或者遠(yuǎn)程的)。支持電路146被連接到CPU 144，用于以傳統(tǒng)方式支持處理器。這些電路包括高速緩存、電源、時鐘電路、輸入/輸出電路、子系統(tǒng)、及其他類似部件。
接收器154被連接到控制器140，以便將發(fā)射器156所產(chǎn)生的信號傳輸?shù)娇刂破?40。一種可用的接收器使用了Supercircuits生產(chǎn)的型號為MVR-10的接收器?？蛇x地，可以將一個監(jiān)視器148連接到控制器140，用于觀察從照相機(jī)104獲取的圖像。
圖2A描述了照相機(jī)組件100的俯視圖，照相機(jī)組件100由安放在定位板106下的末端執(zhí)行器198支撐。如圖2A所示，定位板106包括一個或多個定位銷202，它們分別與機(jī)器人末端執(zhí)行器198中相應(yīng)的孔204配合，從而提高了定位板106與機(jī)器人末端執(zhí)行器198之間的位置精確性。定位銷202從定位板106面向末端執(zhí)行器198的第一面208中延伸出，而定位板106的相反的第二面206支撐著發(fā)射器156。
定位板106還包括一個貫穿其中的孔(aperture)210，其與末端執(zhí)行器198中相應(yīng)的孔222對齊。孔210可以是板106中的一個洞或者是板106中的一個透明部分，以便于觀察與照相機(jī)104相對立的板106的第一面206上的對象。在圖2A所描述的實(shí)施例中，孔210允許照相機(jī)104的透鏡216延伸穿過定位板106，到達(dá)第一面206下方的一個位置。對透鏡216進(jìn)行選擇，使其景深218能夠使照相機(jī)104所觀察的對象對準(zhǔn)焦點(diǎn)或清晰。在一個實(shí)施例中，透鏡216具有一個焦距為4.7mm的透鏡，并且這樣的透鏡216也可以從Edmund Industrial Optics獲得。
在圖2B所描述的照相機(jī)組件100的另一個實(shí)施例中，孔210中填充有一個透明材料(例如，丙烯酸、石英或者聚碳酸酯)制成的窗口?；蛘?，整個定位板106都可以由透明材料制成。
照相機(jī)104被放置在定位板106的第二面208上，從而使透鏡216被放在窗口212上。在這個位置，照相機(jī)104可以透過孔210或者窗口212觀察對象(例如一個在圖1中所看到的襯底支架186)，從而獲取圖像，其指示了末端執(zhí)行器198在系統(tǒng)190中的位置?？蛇x地，照相機(jī)104可以被安裝到定位板106，在定位板106的第二面208上朝向觀察圖像的相反方向，從而使處理系統(tǒng)190的上部區(qū)域，無需移動各種各樣的腔蓋便可以被檢查到。
可選地，窗口212可以包括一個標(biāo)記214。標(biāo)記214為照相機(jī)104透過孔210和窗口212獲取的圖像，提供一個參考物或者十字準(zhǔn)線，。標(biāo)記214可以是一個環(huán)、十字或者其他適合于描繪一個參考點(diǎn)的記號。標(biāo)記214可以被用來提供一個與圖像進(jìn)行比較的參考物。在孔中使用了標(biāo)記214的實(shí)施例中，對透鏡216進(jìn)行選擇，以其景深218能夠包括標(biāo)記214。
再次參考圖2A，一個由電源138供電的燈220可以被連接到定位板106，用于照亮位于定位板106的第一面206下方的對象。燈220通常被安放在孔210的旁邊，使燈220產(chǎn)生的光束可以照亮孔210下方的對象或者表面。在一個實(shí)施例中，燈220是一個發(fā)光二極管，該二極管延伸穿過定位板106中的孔224(如在圖2C所示的末端執(zhí)行器198的實(shí)施例的頂視圖中所看到的)。燈220可以被設(shè)置成延伸到末端執(zhí)行器198的下方，或者被設(shè)置在末端執(zhí)行器198的外側(cè)，或者穿過末端執(zhí)行器198中形成的孔226。
一個開關(guān)240被連接到定位板106，用于啟動照相機(jī)組件100。開關(guān)240可以是一個手動的通/斷開關(guān)，或者可以被控制器或其他裝置自動開關(guān)。在一個實(shí)施例中，開關(guān)240是一個鄰近傳感器、光學(xué)傳感器、限位開關(guān)或者其他傳感器/開關(guān)，當(dāng)末端執(zhí)行器被配置在照相機(jī)組件100下時，其可以感應(yīng)遠(yuǎn)離或者接近定位板106第一面206的末端執(zhí)行器198的存在。當(dāng)照相機(jī)組件100被機(jī)器人的末端執(zhí)行器198支撐時，這允許開關(guān)240啟動燈220、照相機(jī)104和發(fā)射器156，從而節(jié)約了電池能量。
圖3A-圖3B描述了系泊部位172的一個實(shí)施例，其適于延長電源138的電池壽命。系泊部位172適于支持未在使用中的照相機(jī)組件100，并且其包括一個支架302和一個充電裝置320。支架302被設(shè)置用來支撐其上的照相機(jī)組件100。由于支架的幾何形狀高度依賴于定位板106所選的形狀，所以支架302可以被設(shè)置成許多種變形，只要能夠可靠地固定照相機(jī)組件100，同時允許界面機(jī)器人182的末端執(zhí)行器198在其中放置和取回照相機(jī)組件100。
在一個實(shí)施例中，支架302由剛性材料制成(例如，鋁、不銹鋼或者聚合物)，并且包括一個安裝部分304和一個支撐部分306(其是從安裝部分304延伸出的懸臂)。安裝部分304通過多個緊固件308連接到工廠界面180。
支撐部分306包括一個第一臂310和一個第二臂312，其從安裝部分304中以等距方式延伸出來，用于支撐未在使用的照相機(jī)組件100。臂310和312被間隔開，使機(jī)器人182的末端執(zhí)行器198可以從其間穿過，從而使末端執(zhí)行器198可以從支撐部分306的臂310和312放入和取出照相機(jī)組件100，而不必接觸到支架302。
每個臂310和312包括一對支撐柱314。每個支撐柱314包括一個用于支撐照相機(jī)組件100的基座316，和一個將照相機(jī)組件100夾持在基座316上的唇緣(lip)318。
可選地，支架302可以包括一個充電裝置320。當(dāng)照相機(jī)組件100在使用間間歇中被存放在支架302上時，充電裝置320適于為照相機(jī)組件100的電源138充電。在一個實(shí)施例中，充電裝置320包括一對接觸頂針322，其被連接到一個放置在系統(tǒng)190外的充電器324上。接觸頂針322通過一個致動器326連接到一個從安裝部分304中延伸出的接頭328。
一個傳感器330(例如鄰近傳感器或者限位開關(guān))被連接到支架302，用于檢測照相機(jī)組件100的存在。當(dāng)照相機(jī)組件100被檢測到時，致動器326移動接觸頂針322，使其與設(shè)置在照相機(jī)組件100上的一對導(dǎo)電接觸襯墊332相接觸。接觸襯墊332被分別連接到電源138的相應(yīng)接頭上，由此通過接觸頂針322，將電源138電路連接到充電器324，從而在使用間歇中為電源138充電。一旦電源138被完全充滿，或者控制器140指示機(jī)器人182取回照相機(jī)組件100，致動器326提起頂針322，使其從照相機(jī)組件100上移走，允許機(jī)器人182從系泊部位172提起照相機(jī)組件100，而不接觸到頂針322。
控制器140可以被設(shè)置成用來監(jiān)控電源138的充電，以致一旦電源138恢復(fù)到預(yù)定電荷水平，被停止充電?；蛘?，也可利用其它裝置(例如，一個安裝在系泊部位內(nèi)的專用邏輯電路(未示出))對充電過程進(jìn)行控制或者監(jiān)控，并控制接觸頂針322的動作。
再次參考圖1，控制器140接收照相機(jī)104所觀察到的圖像信息。圖像信息可以被控制器140處理，從而確定末端執(zhí)行器的位置，和/或提供處理系統(tǒng)各部分的圖像。在圖1所描述的實(shí)施例中，控制器140在監(jiān)視器148上顯示圖像152(例如，一個位于處理腔192中的襯底支架186的圖像)，以便操作員觀察圖像152。
在一種操作模式中，監(jiān)視器148上顯示的圖像152可以被用來手動推動機(jī)器人，以將末端執(zhí)行器198放在一個預(yù)定位置或者目標(biāo)中，例如該預(yù)定位置或者目標(biāo)可以位于襯底支架186中真空端口的上方，而監(jiān)視器148將真空端口的圖像顯示為端口圖像170。可選地，為了便于確定末端執(zhí)行器198需要移動的距離，顯示器可投射出柵格158。柵格158被設(shè)置成，可以通過沿著每一個坐標(biāo)軸計算目標(biāo)圖像與標(biāo)記圖像160之間的柵格線的數(shù)目來確定目標(biāo)圖像(例如，端口圖像170)與標(biāo)記圖像160之間的距離。
圖4是一個流程圖，描述了校準(zhǔn)過程400的一個實(shí)施例，其可以被用來找出機(jī)器人的參考坐標(biāo)，并將末端執(zhí)行器放置在預(yù)定位置上。這樣的位置包括但不限于，襯底被系統(tǒng)190的機(jī)器人放入或者取出的任何位置。盡管過程400被描述成將傳送機(jī)器人196的末端執(zhí)行器198與一個處理腔194的襯底支架對齊，但實(shí)際上過程400還可以被用在任何系統(tǒng)機(jī)器人活動范圍中的其他位置，用于在那個位置上校準(zhǔn)機(jī)器人的位置。在步驟402中，照相機(jī)組件100被放置在傳送機(jī)器人196的末端執(zhí)行器198上。這個步驟可以包括從一個遠(yuǎn)離機(jī)器人196的位置上轉(zhuǎn)移照相機(jī)組件100。在步驟404中，機(jī)器人196在x/z平面中，被推到處理腔192中的一個位置，以致襯底支架186的圖像152被顯示在監(jiān)視器148上。在步驟406中，機(jī)器人196在x/z平面中，被手動推動，使標(biāo)記214與圖像152或目標(biāo)(例如端口圖像170)的預(yù)定部分對齊。在步驟408中，末端執(zhí)行器198的對齊位置被記錄為x/z平面中的參考坐標(biāo)。
一旦端口圖像170和標(biāo)記被對齊，那么在步驟410中將沿著y軸推動機(jī)器人196的末端執(zhí)行器198，以將末端執(zhí)行器198的高度移動到一個預(yù)定位置。在步驟412中，可以通過比較標(biāo)記152和端口圖像170的相對大小來確定是否到達(dá)了預(yù)定位置。當(dāng)機(jī)器人196的末端執(zhí)行器198處于適當(dāng)高度時，這個比較可以通過利用一個與目標(biāo)(也就是端口圖像170)大小和幾何形狀相符合的標(biāo)記212來完成。在步驟414中，執(zhí)行器198的高度被記錄為沿y軸方向的參考坐標(biāo)。
圖5是一個流程圖，描述了校準(zhǔn)過程500的另一個實(shí)施例，可以用來找出機(jī)器人的參考坐標(biāo)，其將末端執(zhí)行器放置在一個預(yù)定位置上。盡管程序500被描述成將傳送機(jī)器人196的末端執(zhí)行器198與一個處理腔194的襯底支架186對齊，但實(shí)際上過程500還可以被使用在任何系統(tǒng)機(jī)器人活動范圍中的其他位置，用于在那個位置上校準(zhǔn)機(jī)器人的位置。在步驟502中，照相機(jī)組件100被放置在傳送機(jī)器人196的末端執(zhí)行器198上。在步驟504中，控制器140指示機(jī)器人196到達(dá)處理腔192中的一個位置，由此襯底支架186的圖像152可以被照相機(jī)104觀察到。在步驟506中，控制器140將照相機(jī)104觀察到的圖像104與儲存在控制器140存儲器142中的參考圖像進(jìn)行比較。在步驟508中，控制器140決定機(jī)器人196的當(dāng)前位置與在x/z平面中預(yù)定位置之間的距離，并據(jù)此移動末端執(zhí)行器198。反復(fù)執(zhí)行步驟506和508，直到機(jī)器人196的末端執(zhí)行器198到達(dá)預(yù)定位置，在預(yù)定位置處，控制器140在步驟510中記錄下末端執(zhí)行器198的x/z參考坐標(biāo)。
一旦獲得末端執(zhí)行器198的x/z參考坐標(biāo)，在步驟512中，沿著y軸移動機(jī)器人196的末端執(zhí)行器198，將末端執(zhí)行器198的高度移動到預(yù)定位置。在步驟514中，可以通過比較照相機(jī)104所觀察到的圖像與參考信息的相對大小來確定是否到達(dá)了預(yù)定位置。例如，照相機(jī)104的高度可以被調(diào)整，直到目標(biāo)圖像的像素數(shù)目等于預(yù)定數(shù)量。在一個替換實(shí)施例中，可以將目標(biāo)圖像的相對大小與照相機(jī)104觀察到的標(biāo)記212進(jìn)行比較。在步驟516中，當(dāng)機(jī)器人196的末端執(zhí)行器198到達(dá)預(yù)定的Y軸位置時，控制器140將末端執(zhí)行器198的Y軸參考坐標(biāo)記錄下來。預(yù)期的X、Y和Z參考坐標(biāo)可以以任何順序獲得，包括同時獲取。
圖6描述了另一種利用本發(fā)明的方法600。在步驟602中，照相機(jī)組件100被放置在傳送機(jī)器人196的末端執(zhí)行器上(或者系統(tǒng)190的其他機(jī)器人)。在步驟604中，控制器140指示機(jī)器人196將照相機(jī)組件100移動到一個預(yù)定位置，和/或，沿著系統(tǒng)190中的一個預(yù)定軌跡來移動照相機(jī)組件100。在步驟606中，圖像被傳輸?shù)娇刂破?40。在步驟608中，控制器140對所傳輸?shù)膱D像進(jìn)行解釋。例如，圖像可以被顯示在監(jiān)視器148上，用于系統(tǒng)190內(nèi)部的可視檢查。或者，可以將圖像與儲存在控制器140的存儲器142中的參考圖像進(jìn)行比較。這些圖像還可以用于其他目的，例如銷售，或者技術(shù)演示或論證。
圖7描述了用于獲取處理系統(tǒng)750圖像的視覺系統(tǒng)700的另一個實(shí)施例。處理系統(tǒng)750基本上與參考圖1所描述的處理系統(tǒng)190類似，因此為了簡潔的目的，僅示出了連接到一個處理腔752，該處理腔752連接到傳送腔754，而且有一個傳送機(jī)器人756被放置在傳送腔754中。
視覺系統(tǒng)700通常包括一個控制器702、一個照相機(jī)704和一個反射鏡706。反射鏡706通常被連接到末端執(zhí)行器758，其方向能夠使照相機(jī)704觀察到照相機(jī)視野外的圖像被的上。反射鏡706可以通過緊固件、粘結(jié)或其他方法，連接到末端執(zhí)行器758上?；蛘?，反射鏡706可以被連接到一個定位板710(其與上文所描述的定位板106結(jié)構(gòu)相似)，以致反射鏡(和定位板)在未被使用時可以從末端執(zhí)行器上移走。
在圖7所描述的實(shí)施例中，反射鏡706被連接到末端執(zhí)行器758的下側(cè)720，且包括一個反射面708。反射面708通常由拋光的不銹鋼或者其他能提供一個光學(xué)品質(zhì)反射的材料制成。反射面708相對于照相機(jī)的視野成45度角定向。因此，末端執(zhí)行器758之下和照相機(jī)視野之外的對象的圖像，可以被遠(yuǎn)離處理腔752放置的照相機(jī)704拍攝到。如上文所討論的，拍攝到的圖像可以被用于檢查或者校準(zhǔn)。反射鏡被設(shè)置成，可以通過改變反射面708的方向角，使照相機(jī)704能夠觀察到在系統(tǒng)750中預(yù)定位置上的對象。反射鏡可以被設(shè)置成，提供末端執(zhí)行器758上面、下面或側(cè)面的圖像。或者，反射鏡706可以是一個棱鏡、透鏡或其他適于提供照相機(jī)視野外圖像的光學(xué)儀器。
反射鏡706還可以選擇連接到定位板，所采用的連接方式允許反射鏡706可以相對于末端執(zhí)行器758移動，使更多的對象可以被當(dāng)作固定視線的照相機(jī)觀察到。下文中將會參考圖11來描述一個具有可控位置的反射鏡。
控制器702和照相機(jī)704與上文所述的控制器140和照相機(jī)104基本類似。照相機(jī)704通常被安裝在傳送機(jī)器人756的一部分中，當(dāng)機(jī)器人756的末端執(zhí)行器758插入處理腔752中時，照相機(jī)704保持在處理腔752的外部(例如，仍在傳送腔754中)。將照相機(jī)704安裝在一個未進(jìn)入處理腔752中的位置處，有利于在高溫環(huán)境中使用視覺系統(tǒng)700，因為在高溫環(huán)境中照相機(jī)可能會損壞。因此，可以在一個處于高溫的處理腔中獲得圖像，而不必等待該處理腔冷卻。
在連接到工廠界面機(jī)器人(例如圖1中所描述的機(jī)器人182)的視覺系統(tǒng)700的一個實(shí)施例中，照相機(jī)可以被連接到界面機(jī)器人的任何位置，界面機(jī)器人將反射鏡706保持在照相機(jī)的視野中，因為一般情況下，界面機(jī)器人所處的環(huán)境比傳送機(jī)器人末端執(zhí)行器所處的環(huán)境更加適宜。
在一個實(shí)施例中，照相機(jī)704被連接到一個肘節(jié)760，該肘節(jié)760將末端執(zhí)行器758連接到傳送機(jī)器人756的聯(lián)動機(jī)構(gòu)(linkage)762?；蛘?，照相機(jī)704可以被連接到聯(lián)動機(jī)構(gòu)762或者傳送腔760中的固定位置。如果照相機(jī)704通過傳送機(jī)器人756連接到系統(tǒng)750，那么將不再需要本地電源712和發(fā)射器714，因為照相機(jī)704可以穿過機(jī)器人756和傳送腔754被硬連線到控制器702?；蛘撸粋€電源和發(fā)射器(類似于上文所描述的電源138和發(fā)射器156)可以被連接到機(jī)器人756上的或者系統(tǒng)750附近的照相機(jī)704上。
圖8是照相機(jī)組件800的另一個實(shí)施例的俯視圖。除了照相機(jī)組件800的照相機(jī)104是被可移動地安裝到照相機(jī)組件800上之外，照相機(jī)組件800類似于上文所描述的照相機(jī)組件100。通過相對于支撐照相機(jī)104的定位板106，改變照相機(jī)104的視線，可以引導(dǎo)照相機(jī)106觀察對象，而不必移動機(jī)器人或者末端執(zhí)行器(未示出)。一個萬向節(jié)組件802將會促進(jìn)照相機(jī)104相對于定位板106的運(yùn)動。萬向節(jié)組件可以是任何能夠改變照相機(jī)104方向的裝置，例如，球窩接頭、萬向接頭或其他能夠在至少一個平面中改變照相機(jī)視角的裝置。
在圖8所描述的實(shí)施例中，萬向節(jié)組件802包括一個轉(zhuǎn)盤裝置804，其具有一個連接到其上的樞軸組件806。樞軸組件806將照相機(jī)104安裝到其上，并且適于相對于同定位板106平行放置的軸線808，旋轉(zhuǎn)照相機(jī)104。轉(zhuǎn)盤裝置804適于繞一個垂直于軸線808的軸線810旋轉(zhuǎn)，且與貫穿定位板106的孔210同中心。轉(zhuǎn)盤裝置804適于繞軸線810旋轉(zhuǎn)照相機(jī)104。
另外參考剖面9，轉(zhuǎn)盤裝置804包括一個夾持轉(zhuǎn)盤816的軌道814。轉(zhuǎn)盤816具有一個鋸齒狀的外圍圓周818，其與驅(qū)動電機(jī)820相互咬合。驅(qū)動電機(jī)被連接到控制器140，控制器140向電機(jī)820提供指令，以控制轉(zhuǎn)盤816的旋轉(zhuǎn)方向。
轉(zhuǎn)盤816在靠近外圍圓周818處包括一個連接其上的突出物822。突出物822具有一個被加工成至少部分穿過其中的孔824，其適于同致動器826(被連接到定位板106)的活塞828相配合。當(dāng)轉(zhuǎn)盤816處于預(yù)定角度方向，活塞828可被驅(qū)動以咬合孔824，從而在繞軸線810的方向上鎖住或固定轉(zhuǎn)盤816的活塞。
樞軸組件806具有一對支架830，其橫跨孔838的兩側(cè)，孔838形成于轉(zhuǎn)盤816的中心，并與定位板的孔210對齊。通過沿軸線808布置的軸832將照相機(jī)104樞軸地支撐在支架830之間。軸832的一端包括一個齒輪834，其與連接于轉(zhuǎn)盤816的驅(qū)動電機(jī)836相配合。驅(qū)動電機(jī)836被連接到控制器140，該控制器140為電機(jī)836提供指令，從而控制照相機(jī)104沿軸線808相對于支架830的旋轉(zhuǎn)方向。因此，轉(zhuǎn)盤裝置804和樞軸組件806可以對照相機(jī)104進(jìn)行定向，使其具有一個可以獲得圖像的上半球視野(UVOF)和下半球視野(LFOV)。
另外參考圖10，齒輪834包括至少一個第一定位孔1002，其被加工成部分穿過其中。孔1002適于與連接到轉(zhuǎn)盤816的致動器1006的活塞1004配合。當(dāng)齒輪834處于預(yù)定角度方向時，例如，當(dāng)照相機(jī)104沿著軸線810通過定位板106中的孔210進(jìn)行拍攝(例如面向)時，可以促使活塞1004咬合孔1002，從而在繞軸線808的方向上鎖定或固定照相機(jī)104。在支架830中可以提供孔1008，用于在活塞1004穿過齒輪834中的孔1002之后來接收將活塞1004，從而更加可靠地保持了齒輪834。作為另一種選擇(或者另外)，一個第二孔1010可以被加工成，在一個相對于第一孔1002繞軸線808旋轉(zhuǎn)180度的位置處至少部分穿過齒輪834，從而使照相機(jī)104被定向成使其處于向上觀察的位置。
在一個實(shí)施例中，可以通過啟動活塞828、1004來鎖定萬向節(jié)組件802，以將照相機(jī)保持在一個可以透過孔210沿軸線810進(jìn)行觀察的方位上。在這種鎖定條件下，機(jī)器人的位置校準(zhǔn)可以通過上文所描述的方法準(zhǔn)確獲得。此外，在未鎖定位置處，可以在各個方向上旋轉(zhuǎn)照相機(jī)104(無論機(jī)器人是靜止的還是運(yùn)動的)，從而獲得對基本上整個系統(tǒng)的觀察，其可以被方便地用于系統(tǒng)檢查，基本上不需要中斷正常的處理程序，也不會破壞被檢查的系統(tǒng)區(qū)域中的真空。
圖11描述了一個反射鏡裝置1100，其可以被用作上文參考圖7所描述的視覺系統(tǒng)700中的反射鏡704。除了反射鏡裝置1100的萬向節(jié)組件802能夠控制反射鏡1102的方向外，反射鏡裝置1100基本上與照相機(jī)組件800類似。因而，通過改變反射鏡1102相對于照相機(jī)104的角度/方向(如箭頭1106所示)，移動機(jī)器人或者末端執(zhí)行器(未示出)，照相機(jī)704(如圖7所示)可以觀察在處于照相機(jī)視線之外的、但可由反射鏡1102反射的對象的圖像。
在圖11所描述的是實(shí)例中，萬向節(jié)組件802被放置在定位板106上，且包括一個轉(zhuǎn)盤裝置804，該轉(zhuǎn)盤裝置804具有一個連接在其上的樞軸組件806。樞軸組件806使反射鏡1102安裝在其上，且適于相對于軸線808旋轉(zhuǎn)反射鏡1102，軸線808平行于定位板106。轉(zhuǎn)盤裝置804適于繞垂直于軸線808的軸線810旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)盤裝置804適于繞軸線810旋轉(zhuǎn)反射鏡1102。因為轉(zhuǎn)盤裝置804與樞軸組件806之間的組合運(yùn)動，使反射鏡1102的反射面1104可以被調(diào)整方向，所以如果根據(jù)控制器140的指示定位了反射鏡1102的方位時，照相機(jī)704可以拍攝定位板106上面、下面以及側(cè)面的對象圖像。
圖12是處理系統(tǒng)190的一個局部剖面圖，其中處理系統(tǒng)190具有一個校準(zhǔn)晶片1200，該校準(zhǔn)晶片1200放置在襯底支架186上用于獲取校正數(shù)據(jù)，從而提高利用上文所述方法(但不局限于此)獲取初始位置數(shù)據(jù)的精確性。當(dāng)關(guān)于末端執(zhí)行器198相對于另一個對象(例如襯底支架186)位置的校正數(shù)據(jù)已經(jīng)被獲得后，校準(zhǔn)晶片1200被機(jī)器人196的末端執(zhí)行器198取回。在圖12所描述的實(shí)施例中，照相機(jī)組件100或者類似的用于獲取圖像的裝置，被用來進(jìn)行位置數(shù)據(jù)的采集。獲取該原始數(shù)據(jù)時照相機(jī)組件100所處的位置被標(biāo)注為P1。校準(zhǔn)晶片1200可以被本地存放在處理系統(tǒng)中(在一個襯底儲存盒中)，或者在需要時才將其引入處理系統(tǒng)中。
校準(zhǔn)晶片具有常規(guī)晶片的大小和形狀，且可以由石英、硅、不銹鋼或者其他適當(dāng)材料制成。校準(zhǔn)晶片1200可以是透明的，使襯底支架186或者其他被放置在校準(zhǔn)晶片1200以下的其他對象，可以透過校準(zhǔn)晶片1200進(jìn)行觀察?；蛘?，校準(zhǔn)晶片1200可以是不透明的或者是非透明的。
校準(zhǔn)晶片1200包括一個標(biāo)記1202，用于識別校準(zhǔn)晶片1200上的參考點(diǎn)，通常是晶片中心。標(biāo)記1202可以是劃痕、印記、凸起、壓紋或者其他在校準(zhǔn)晶片1200中或校準(zhǔn)晶片1200上做標(biāo)記的方法。同時，標(biāo)記也可以是校準(zhǔn)晶片1200的一個物理特征，例如，一個槽口、平面、孔、槽、周界或其他幾何形狀或者可視特征。這樣，也可以使用一個普通的產(chǎn)品晶片。在圖12所描述的實(shí)施例中，校準(zhǔn)晶片1200包括一個在校準(zhǔn)晶片1200頂表面1204上居中的印制標(biāo)記1202。
當(dāng)校準(zhǔn)晶片1200已被放置在襯底支架186上以后，照相機(jī)組件100被機(jī)器人196取出，并轉(zhuǎn)移到襯底支架186(校準(zhǔn)晶片1200被放在其上)之上的位置P1處。照相機(jī)組件100拍攝和發(fā)射數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)被提供給控制器140，用于決定參考數(shù)據(jù)的校正，在將襯底放置在襯底支架186上的預(yù)定位置時將會用到這些參考數(shù)據(jù)。
在一種操作模式中，獲得的數(shù)據(jù)包括襯底支架186和校準(zhǔn)晶片1200的圖像，其在監(jiān)視器148上被顯示為襯底支架圖像152和校準(zhǔn)晶片圖像1204。操作人員可以觀察標(biāo)記1202的圖像1206與參考對象之間的偏移量，例如可以透過校準(zhǔn)晶片1200觀察到位于襯底支架186頂表面中心的端口(未示出)的端口圖像170。操作人員可以根據(jù)偏移量確定對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行位置校正，該原始數(shù)據(jù)用于將校準(zhǔn)晶片1200(或者產(chǎn)品晶片)放置在襯底支架186的中央?；蛘撸缟衔乃?，控制器140比較襯底支架186與校準(zhǔn)晶片1200的圖像，確定一個用于末端執(zhí)行器定位的校正，這對于將校準(zhǔn)晶片1200或者產(chǎn)品晶片準(zhǔn)確的放置在襯底支架186上的預(yù)定位置(也就是中央)是必需的。使用校準(zhǔn)晶片1200所獲得的位置校正，作為初始系統(tǒng)校準(zhǔn)過程的一部分或者日常執(zhí)行的再校準(zhǔn)過程的一部分，可以被用來校正機(jī)器人運(yùn)動。
在另一個實(shí)施例中，獲取的數(shù)據(jù)最初為標(biāo)記1202的圖像1206。可以將標(biāo)記1202的圖像1206的位置與儲存的參考數(shù)據(jù)(例如存儲器中儲存的端口圖像170)進(jìn)行可視化或者數(shù)字化比較，以致可以確定對襯底方位的校正，用于末端執(zhí)行器198和襯底支架186之間的下一步的襯底移交。
因此，本發(fā)明提供了一個視覺系統(tǒng)，其在半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中幫助獲取圖像。該視覺系統(tǒng)允許進(jìn)行校準(zhǔn)和檢查過程，只需最少的人工干預(yù)，并且不會將系統(tǒng)的內(nèi)部暴露在周圍環(huán)境中。此外，視覺系統(tǒng)提供了在真空環(huán)境下、以及在操作溫度或接近操作溫度的條件下的現(xiàn)場檢查和校準(zhǔn)，以提供更準(zhǔn)確的機(jī)器人位置數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)也可以在不中斷襯底處理的情況下獲得。
雖然本文已經(jīng)具體描述和介紹了一些符合本發(fā)明原理的實(shí)施例，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易地設(shè)計出許多其他的、有所變化的、但仍符合本發(fā)明原理的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于半導(dǎo)體處理系統(tǒng)的視覺系統(tǒng)，其包括至少一個用于半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中的機(jī)器人；一個被支撐在所述處理系統(tǒng)中的校準(zhǔn)晶片；一個連接到所述機(jī)器人的末端執(zhí)行器；一個通過所述機(jī)器人有選擇地放置的照相機(jī)；一個連接到所述照相機(jī)的發(fā)射器；以及一個接收器，用于接收所述照相機(jī)傳輸?shù)?、所述校?zhǔn)晶片的圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述機(jī)器人被放置在一個真空腔中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括一個板，其使所述照相機(jī)連接在其上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述板還包括一個貫穿其中的孔；且所述照相機(jī)通過所述孔獲取圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述機(jī)器人的所述末端執(zhí)行器還包括一個貫穿所述末端執(zhí)行器的孔，其允許所述照相機(jī)通過該孔進(jìn)行觀察。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述板還包括至少一個定位銷，其從所述板中延伸出，并被所述末端執(zhí)行器中的一個孔接收。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述校準(zhǔn)晶片是透明的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述校準(zhǔn)晶片還包括一個標(biāo)記，其用于確定所述校準(zhǔn)晶片的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述標(biāo)記是在所述校準(zhǔn)晶片的表面中或表面上劃刻、印制、凸起、壓印或者標(biāo)示出的至少一個標(biāo)記。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述標(biāo)記是一個物理特征。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述標(biāo)記的所述物理特征是幾何形狀或者可視特征中的至少一個。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述標(biāo)記的物理特征是所述校準(zhǔn)晶片的槽口、平面、孔、槽和周界中的至少一個。
13.一種用于校準(zhǔn)機(jī)器人運(yùn)動的方法，所述機(jī)器人被放置在一個半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中，所述方法包括將一個校準(zhǔn)晶片放置在一個半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中；將一個照相機(jī)放置在一個機(jī)器人上；利用所述照相機(jī)觀察所述校準(zhǔn)晶片；并且確定所述校準(zhǔn)晶片的圖像與一個預(yù)定位置之間的相對距離。
14.根據(jù)權(quán)利13所述的方法，其中所述確定步驟還包括將所述校準(zhǔn)晶片的所述圖像與一個監(jiān)視器上顯示的標(biāo)記進(jìn)行比較。
15.根據(jù)權(quán)利13所述的方法，其中所述確定步驟還包括將所述校準(zhǔn)晶片的所述圖像與儲存在所述控制器中的一個參考圖像進(jìn)行比較。
16.一種用于校準(zhǔn)機(jī)器人運(yùn)動的方法，所述機(jī)器人被放置在一個半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中，所述方法包括將一個被機(jī)器人支撐的校準(zhǔn)晶片移動到一個半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中的一個參考位置；觀察所述校準(zhǔn)晶片以獲得晶片位置數(shù)據(jù)；并且利用所述晶片位置數(shù)據(jù)來校正所述參考位置。
17.據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述利用所述晶片位置數(shù)據(jù)的步驟還包括在一個監(jiān)視器上顯示所述校準(zhǔn)晶片的圖像；將所述校準(zhǔn)晶片的所述圖像與所述監(jiān)視器上顯示的一個參考圖像進(jìn)行比較；并確定一個校正距離。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述利用所述晶片位置數(shù)據(jù)的步驟還包括將所述校準(zhǔn)晶片的圖像數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；并確定一個校正距離。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述觀察所述校準(zhǔn)晶片的步驟還包括將所述照相機(jī)傳送到所述半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述觀察所述校準(zhǔn)晶片的步驟還包括移動所述照相機(jī)穿過所述半導(dǎo)體處理系統(tǒng)，其中所述照相機(jī)被安裝在一個由機(jī)器人的末端執(zhí)行器支撐的板上。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述觀察所述校準(zhǔn)晶片從而獲得晶片位置數(shù)據(jù)的步驟還包括通過所述校準(zhǔn)晶片觀察一個支撐所述校準(zhǔn)晶片的表面。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述觀察所述校準(zhǔn)晶片從而獲得晶片位置數(shù)據(jù)的步驟還包括觀察所述校準(zhǔn)晶片的位置標(biāo)記。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述觀察所述校準(zhǔn)晶片的位置標(biāo)記的步驟還包括識別所述校準(zhǔn)晶片的幾何特征或可視特征中的至少一個。
24.一種用于校準(zhǔn)機(jī)器人運(yùn)動的方法，所述機(jī)器人被放置在一個半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中，所述方法包括移動一個放置在機(jī)器人上的照相機(jī)到半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中的一個預(yù)定位置；使用所述照相機(jī)拍攝一個或多個襯底支架的圖像；根據(jù)所拍攝的圖像確定一個參考運(yùn)動，其被所述機(jī)器人用來傳送一個襯底到所述襯底支架；利用所述參考運(yùn)動，將一個晶片傳送到所述的襯底支架；利用所述照相機(jī)觀察放置在所述襯底支架上的所述晶片；利用所述照相機(jī)拍攝一個晶片的一個或多個圖像；并且確定一個校正后的參考運(yùn)動，其被所述機(jī)器人用來將一個襯底放置到所述襯底支架上的一個預(yù)定位置。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中利用所述照相機(jī)拍攝所述晶片的一個或多個圖像的步驟還包括拍攝通過所述晶片觀察到的所述襯底支架的一個或多個圖像。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中利用所述照相機(jī)拍攝所述晶片的一個或多個圖像的步驟還包括拍攝一個晶片位置標(biāo)記的一個或多個圖像。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中利用所述照相機(jī)拍攝所述晶片位置標(biāo)記的一個或多個圖像的步驟還包括識別所述校準(zhǔn)晶片的幾何特征或可視特征中的至少一個。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述移動一個放置在機(jī)器人上的照相機(jī)步驟還包括使所述照相機(jī)暴露在真空環(huán)境。
29.根據(jù)權(quán)利24所述的方法，還包括傳輸所述照相機(jī)拍攝的圖像并遠(yuǎn)程地接收所拍攝的圖像。
30.一種用于校準(zhǔn)機(jī)器人運(yùn)動的方法，所述機(jī)器人被放置在一個半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中，所述方法包括利用一個儲存的機(jī)器人運(yùn)動程序，將晶片放置在一個半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中；利用一個照相機(jī)觀察所述晶片；并利用所述晶片的圖像數(shù)據(jù)更新所述儲存的機(jī)器人運(yùn)動程序。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，還包括在所述半導(dǎo)體處理系統(tǒng)的真空環(huán)境中移動所述照相機(jī)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述移動所述照相機(jī)的步驟還包括在一個機(jī)器人的末端執(zhí)行器上支撐所述照相機(jī)。
33.據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，還包括傳輸所述照相機(jī)拍攝的圖像；并遠(yuǎn)程地接收所拍攝的圖像。
34.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述通過所述照相機(jī)觀察所述晶片的步驟還包括拍攝通過所述晶片觀察到的一個或多個圖像。
35.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述通過所述照相機(jī)觀察所述晶片的步驟還包括拍攝一個晶片位置標(biāo)記的一個或多個圖像。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中所述拍攝所述晶片位置標(biāo)記的一個或多個圖像的步驟還包括識別所述校準(zhǔn)晶片的幾何特征或可視特征中的至少一個。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于校準(zhǔn)機(jī)器人運(yùn)動的視覺系統(tǒng)和方法，該機(jī)器人放置在處理系統(tǒng)中。在一個實(shí)施例中，用于處理系統(tǒng)的視覺系統(tǒng)包括一個照相機(jī)和一個放置在處理系統(tǒng)中的校準(zhǔn)晶片。照相機(jī)位于機(jī)器人上，且適于獲取放置在處理系統(tǒng)中一個預(yù)定位置上的校準(zhǔn)晶片的圖像數(shù)據(jù)。該圖像數(shù)據(jù)被用于對機(jī)器人的運(yùn)動進(jìn)行校準(zhǔn)。
文檔編號H01L21/02GK1759478SQ200480006406
公開日2006年4月12日 申請日期2004年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月11日
發(fā)明者I·薩迪吉, J·赫金斯, M·賴斯, G·維卡 申請人:應(yīng)用材料有限公司