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Dokumentenidentifikation DE60309467T2 20.09.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001514094
Titel Sichtungs-System
Anmelder Applied Materials, Inc., Santa Clara, Calif., US
Erfinder SADIGHI, Iraj, Round Rock, TX 78664, US;
HUDGENS, C., Jeffrey, San Francisco, CA 94127, US;
RICE, R., Michael, Pleasanton, CA 94566, US;
WYKA, E., Gary, Austin, TX 78745, US
Vertreter v. Füner Ebbinghaus Finck Hano, 81541 München
DE-Aktenzeichen 60309467
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 18.04.2003
EP-Aktenzeichen 037882263
WO-Anmeldetag 18.04.2003
PCT-Aktenzeichen PCT/US03/12288
WO-Veröffentlichungsnummer 2004017387
WO-Veröffentlichungsdatum 26.02.2004
EP-Offenlegungsdatum 16.03.2005
EP date of grant 02.11.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.09.2007
IPC-Hauptklasse G01N 21/95(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER OFFENBARUNG Bereich der Erfindung

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich insgesamt auf ein Beobachtungssystem, auf ein Verfahren zum Prüfen eines Behandlungssystems sowie auf ein Verfahren zum Bestimmen der Position eines Gegenstands in einem Behandlungssystem.

Hintergrund der Erfindung

Der Einsatz von Robotern in automatischen Behandlungssystemen breitet sich immer mehr aus. Roboter können häufig wiederholte Aufgaben mit einer Präzision und einem Wirkungsgrad ausführen, die bei Einsatz menschlicher Arbeit im Allgemeinen nicht erreichbar sind. Darüber hinaus können Roboter an Stellen eingesetzt werden, bei denen die Nähe zu sich bewegenden Komponenten oder von empfindlichen Umgebungen den Einsatz menschlicher Arbeit an solchen Stellen unerwünscht macht.

Dies ist besonders von Bedeutung bei Halbleiterbehandlungssystemen, bei denen falsch angeordnete und außer Position befindliche Substrate zu teuren Schäden oder/und einer ungeplanten Systemwartung führen. Falsch ausgerichtete Substrate werden häufig beschädigt, beschädigen andere Substrate oder die Ausrüstung oder werden aufgrund der Fehlausrichtung nicht ausreichend behandelt und müssen entsorgt werden. Beispielsweise kann ein Substrat, das an einem Endstellglied eines Roboters eines Halbleiterbehandlungssystems angeordnet ist, in Kontakt mit einem falsch ausgerichteten Substrat während der Bewegung des Substrats kommen, das an dem Roboter festgelegt ist. Wenn sich die Substrate berühren, kann ein Substrat oder können beide Substrate beschädigt werden. Wenn darüber hinaus das eine Substrat oder beide Substrate aus ihrer Position entfernt sind, muss das System zum Entfernen des Substrats stillgelegt werden, bevor eine weitere Behandlung ausgeführt werden kann. Wenn das Entfernen des aus seiner Stellung entfernten Substrats den Zugang zu Innenraumteilen des Systems, das unter Vakuum arbeitet, erfordert, gehen viele Stunden an Produktionszeit für die Dekontaminierung und die Wiederherstellung der Vakuumumgebung in den betroffenen Kammern verloren.

Um eine genaue Positionierung der von dem Roboter bewegten Substrate zu gewährleisten, werden Bezugspunkte oder Koordinaten für eine gewünschte oder vorgegebene Position des Endstellglieds des Roboters in einen Speicher einer Robotersteuerung als Teil eines Kalibriervorgangs eingegeben. Zu dem Erfassen der Bezugskoordinaten gehört im Allgemeinen das Bewegen des Endstellglieds zu der vorgegebenen Position, gewöhnlich durch eine manuelle oder eine automatisierte Sequenz. Die Ankunft des Endstellglieds des Roboters an der vorgegebenen Position kann dadurch bestätigt werden, dass die Endstellgliedposition manuell beobachtet wird oder dass das Endstellglied (oder eine andere Komponente des Roboters) veranlasst wird, einen Sensor anzusteuern, beispielsweise einen Endschalter. Diese Sequenz wird gewöhnlich wiederholt, bis alle Bezugskoordinaten für jede kritische Position innerhalb des Bewegungsbereichs des Roboters in dem System eingestellt sind (d.h. in den Roboterspeicher oder in den Robotersteuerungsspeicher eingegeben sind). Wenn die Bezugskoordinaten einmal eingestellt sind, kann der Roboter das Endstellglied durch Rückkehr zu den Bezugskoordinaten präzise und genau in kritische Positionen bewegen.

Bei vielen Halbleiterbehandlungssystemen, siehe beispielsweise WO 02/29385, WO 02/29343 oder WO 02/29885, erfolgen das Bewegen des Endstellglieds des Roboters und die Bestätigung der Ankunft des Endstellglieds an der Bezugskoordinate manuell. Die Bedienungsperson muss die Stelle des Endstellglieds bezüglich eines Objekts oder Ziels in dem Behandlungssystem beobachten, um die Position des Endstellglieds visuell abzuschätzen. Um bei der Ausführung dieser Aufgabe das Endstellglied ausreichend beobachten zu können, wird gewöhnlich das Behandlungssystem zu dem Umgebungsmilieu geöffnet. Dies bringt die Bedienungsperson unerwünschterweise in eine Position, in der sie dem Bewegungsbereich des Roboters ausgesetzt ist, in welchem eine persönliche Verletzung oder ein Systemschaden auftreten können. Um eine mögliche Verletzung der Bedienungsperson zu vermeiden, wird somit das Behandlungssystem normalerweise außer Betrieb gesetzt, so dass der Roboter nicht versehentlich einen Kontakt mit der Bedienungsperson herstellen kann, wobei möglicherweise das Produkt, die Einrichtung oder die Bedienungsperson Schaden erleiden. Wenn das System dem Umgebungsmilieu ausgesetzt wird, müssen Dekontaminiervorgänge vor der Behandlung ausgeführt werden. Darüber hinaus müssen langwierige Abpumpmaßnahmen getroffen werden, um das System auf die Betriebsdrucke zurückzuführen. Während der Zeiträume, in denen das System außer Betrieb gesetzt ist, werden keine Wafer behandelt, und wertvolle Produktionszeit geht verloren. Dies führt alles zu einer unerwünschten Einbuße an Produktionskapazität, was immer dann wiederholt werden muss, wenn eine Neukalibrierung erforderlich wird.

Deshalb besteht ein Bedürfnis für eine verbesserte Kalibrierung und ein Verfahren zur Bestimmung der Position eines Gegenstands.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt insgesamt eine Vorrichtung zum Beobachten von Bildern in einem Halbleiterbehandlungssystem bereit. Bei einer Ausführungsform hat eine Vorrichtung eine Platte mit einer Kamera, einem Sender und einer damit verbundenen Batterie. Die Platte ist für den Umhertransport in einem Halbleiterbehandlungssystem durch einen Substratüberführungsroboter angepasst, wodurch es möglich ist, Bilder in dem System systemfern zu betrachten. Die betrachteten Bilder können neben anderen Verwendungen zur Systeminspektion und Kalibrierung der Roboterposition benutzt werden.

Somit wird ein Beobachtungssystem für ein Halbleiterbehandlungssystem bereitgestellt. Das Beobachtungssystem hat wenigstens einen Roboter, der für den Einsatz in einem Halbleiterbehandlungssystem angepasst ist und ein Endstellglied aufweist. An dem Roboter ist eine Kamera angeordnet, mit der ein Sender gekoppelt ist. Die von der Kamera gesendeten Bilder werden von einem Empfänger empfangen. Wahlweise können die Bilder an einem Monitor angezeigt werden.

Ferner weist ein Verfahren zum Erhalten von Bezugskoordinaten eines Roboters, der in einem Halbleiterbehandlungssystem angeordnet ist, das Positionieren einer Kamera an dem Roboter, das Betrachten eines Ziels mit einer Kamera und das Bestimmen einer relativen Entfernung zwischen einem Bild des Ziels und einer vorgegebenen Position auf.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Eine speziellere Beschreibung der Erfindung, wie sie vorstehend kurz zusammengefasst ist, ergibt sich durch Bezug auf ihre Ausführungsformen, die in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind. Zu erwähnen ist jedoch, dass die beiliegenden Zeichnungen nur typische Ausführungsformen dieser Erfindung darstellen und deshalb nicht als Beschränkung ihres Umfangs angesehen werden dürfen, da die Erfindung auch für andere, gleich wirksame Ausgestaltungen gelten soll.

1 ist eine vereinfachte Draufsicht auf eine Gruppenvorrichtung und ein Beobachtungssystem.

2A ist eine Stirnansicht einer Ausführungsform einer Kameraanordnung, die an einem Endstellglied eines Roboters angebracht ist.

2B ist eine Stirnansicht einer alternativen Ausgestaltung einer Kameraanordnung, die an einem Endstellglied eines Roboters angeordnet ist.

2C ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Endstellglieds.

3A und 3B sind eine Draufsicht bzw. Schnittansicht einer Ausführungsform einer Andockstation.

4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Betriebsmodus des Beobachtungssystems von 1.

5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines weiteren Betriebsmodus des Beobachtungssystems von 1.

6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines anderen Betriebsmodus eines Beobachtungssystems von 1.

7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Beobachtungssystems.

8 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Kameraanordnung mit einem Kardansystem.

9 ist eine Schnittansicht des Kardansystems längs der Linie 9-9 von 8.

10 ist eine Schnittansicht des Kardansystems längs der Linie 10-10 der 8.

11 ist eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer Kameraanordnung.

Zur Erleichterung des Verständnisses werden, wenn möglich, identische Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher Elemente in den Figuren verwendet.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung stellt insgesamt ein Beobachtungssystem zum Einfangen von Bildern innerhalb eines Halbleiterbehandlungssystems und einer darauf bezogenen Ausrüstung bereit. Die Bilder können zum Kalibrieren einer Position eines Roboterendstellglieds und für eine Systeminspektion verwendet werden. Die Erfindung wird nachstehend veranschaulichend unter Bezug auf die Bestimmung der Position eines Robotorendstellglieds in einem Halbleiterbehandlungssystem oder einer Gruppeneinrichtung beschrieben. Natürlich kann die Erfindung auch verwendet werden, um eine Vielzahl von Inspektions- und/oder Kalibrierfunktionen in einem Halbleiterbehandlungssystem auszuführen, ohne dass das System gegenüber der Umgebung (d.h. Umgebungsmilieu) geöffnet werden muss. Darüber hinaus lässt sich die Erfindung auch bei anderen Ausgestaltungen von Halbleiterbehandlungssystemen einsetzen, beispielsweise bei chemischen mechanischen Poliersystemen oder elektrochemischen Abscheide- und Poliersystemen, wo man von einer beweglichen Kamera erfasste Bilder haben möchte.

1 zeigt eine Ausführungsform eines beispielsweisen Behandlungssystems 190 mit einem Beobachtungssystem 150, das dazu verwendet werden kann, Bilder in dem Behandlungssystem 190 einzufangen. Das Beobachtungssystem 150 hat insgesamt eine Kameraanordnung 100 und eine Steuerung 140 zur Verarbeitung und/oder Anzeige von Bildern, die von der Kameraanordnung 100 gesehen werden. Die Kameraanordnung 100 ist für ein Transportieren in dem System 190 herum durch einen oder mehrere Substratüberführungsroboter des Systems 190 angepasst. Dadurch können Bilder, die von der Kameraanordnung 100 zu der Steuerung 140 geliefert werden, dazu benutzt werden, die Position des Roboters für Eichzwecke und/oder für eine optische Kammerinspektion zu bestimmen, ohne dass der Innenraum des Systems 190 dem Umgebungsmilieu ausgesetzt werden muss. Die von der Kameraanordnung 100 erhaltenen Bilder können auch für andere Zwecke verwendet werden.

Das in 1 zur Veranschaulichung gezeigte Behandlungssystem 190 hat insgesamt eine zentrale Überführungskammer 194 mit einer Vielzahl von Behandlungskammern 192, die miteinander verbunden sind. Die Behandlungskammern 192 können irgendeine Bauweise aufweisen, die der Halbleiterbehandlung zugeordnet ist, wozu, jedoch nicht als Beschränkung, u.a. Kammern für die chemische Gasphasenabscheidung, Kammern für die atomare Schichtabscheidung, Kammern für die physikalische Gasphasenabscheidung, Ausrichtungskammern, Entgasungskammern, Vorreinigungskammern, Ätzkammern und Wärmebehandlungskammern gehören. Beispiele für solche Behandlungskammern sind von Applied Materials, Inc., Santa Clara, Cal., verfügbar und können mit Überführungskammern benutzt werden, die ebenfalls von Applied Materials, Inc., lieferbar sind, beispielsweise die PRODUCER®-, ENDURA®- und CENTURA®-Familien von Behandlungsplattformen.

Zwischen jeder Behandlungskammer 192 und der Überführungskammer 194 ist ein Durchgang 188 ausgebildet, der den Eintritt und den Austritt von Substraten (und der Kameraanordnung 100) in die und aus der Behandlungskammer 192 ermöglicht. Der Durchgang 188 ist selektiv durch einen Schlitzschieber (in 1 zur Klarheit weggelassen) abgedichtet. In der Überführungskammer 104 ist zentral ein Überführungsroboter 196 mit einem Endstellglied 198 angeordnet, um die Überführung von Substraten (und der Kameraanordnung 100) zu den umgebenden Behandlungskammern 192 zu erleichtern. Ein Beispiel eines Überführungsroboters, der verwendet werden kann, ist ein VHP®-Roboter, der ebenfalls von Applied Materials, Inc. lieferbar ist. Es können auch andere Roboter verwendet werden.

Zwischen der Überführungskammer 104 und einer Anlagenkoppelungseinrichtung 180 sind ein oder mehrere Ladeschleusenkammern 194 angeschlossen. Bei der Ausführungsform von 1 sind zwei Ladeschleusenkammern 184 gezeigt. Die Ladeschleusenkammern 194 erleichtern die Substratüberführung zwischen einer Vakuumumgebung der Überführungskammer 194 und einer im Wesentlichen Außenumgebung der Anlagenkoppelungseinrichtung 180. Ein Beispiel einer Ladeschleusenkammer, die zum Einsatz kommen kann, ist in dem US-Patent 6,270,582, ausgegeben am 7. August 2001 für Rivkin et al., beschrieben.

Die Anlagenkoppelungseinrichtung 180 hat einen Koppelungseinrichtungsroboter 192 und eine Vielzahl von Fächern 178, die für die Aufnahme von Substratlagerkassetten 174 angepasst sind. Jede Kassette 174 ist so gestaltet, dass in ihr eine Vielzahl von Substraten 174 gelagert werden kann. Die Anlagenkoppelungseinrichtung 180 wird insgesamt auf Atmosphärendruck oder in der Nähe davon gehalten. Bei einer Ausführungsform wird der Anlagenkoppelungseinrichtung 180 gefilterte Luft zugeführt, um die Konzentration von Teilchen in der Anlagenkoppelungseinrichtung zu minimieren und dementsprechend das Substrat reinzuhalten. Ein Beispiel für eine Anlagenkoppelungseinrichtung, die zur Nutzung der Erfindung anpassbar ist, ist in der US-Patentanmeldung Ser. No. 09/161,970, eingereicht am 28. September 1998 durch Kroeker, beschrieben.

Der Koppelungseinrichtungsroboter 182 ist insgesamt dem vorstehend beschriebenen Überführungsroboter 196 ähnlich. Der Koppelungseinrichtungsroboter 182 hat ein Endstellglied, das zu dem Endstellglied 198 des Überführungsroboter 196 ähnlich ist und deshalb das gleiche Bezugszeichen hat. Der Koppelungseinrichtungsroboter 182 ist zur Überführung von Substraten zwischen den Kassetten 176 und den Ladeschleusenkammern 184 angepasst.

In der Anlagenkoppelungseinrichtung 180 kann eine Andockstation 172 angeordnet werden. Die Andockstation 172 sieht eine Lagerfläche für die Kameraanordnung 100 in dem System 190 vor, so dass Kalibrierungs-, Neukalibrierungs- oder Inspektionsvorgänge erleichtert werden, ohne dass es erforderlich ist, dass die Kameraanordnung 100 durch das System 190 durch die Kassetten 174 oder eine andere Zugangsöffnung eingeführt wird. Alternativ kann die Andockstation 172 an anderen Stellen in dem System 190 angeordnet werden. Bei einer weiteren Ausgestaltung kann die Kameraanordnung 100 in der Kassette 174 gelagert werden, so dass das Einbringen in das System 190 und das Entfernen daraus möglich ist. Alternativ kann die Kameraanordnung 100 aus dem System 190 entfernt werden, wenn es nicht genutzt wird. Eine Ausführungsform einer Andockstation 172 wird nachstehend unter Bezug auf 3A und 3B beschrieben.

Wenn die Kameraanordnung 100 für den Transport durch die Roboter 196, 192 angepasst ist, kann man eine Kalibrierung einer Position des Endstellglieds 198 in jeder Position in dem Behandlungssystem 190 erhalten. Beispielsweise kann die Kameraanordnung 100 dazu verwendet werden, die Position des Überführungsroboters in jeder der Behandlungskammern 192, der Überführungskammer 194 oder der Ladeschleusenkammer 194 zu eichen, damit eine genaue und wiederholbare Platzierung des Substrats darin gewährleistet ist. Die Kameraanordnung 100 kann zum Kalibrieren der Position des Endstellglieds 198 des Anlagenkoppelungseinrichtungsroboters 182 in jeder der Substratlagerkassetten 176, der Ladeschleusenkammer 194 oder der Andockstation 172 verwendet werden. Eine genaue Positionierung des Substrats steigert die Prozesswiederholbarkeit, während eine Beschädigung der Substrate und der Ausrüstung aufgrund einer Substratfehlausrichtung verringert wird. Darüber hinaus ermöglicht die Mobilität der Kameraanordnung 100 die Ausführung einer Kalibrierung und einer visuellen Inspektion des Innenraums des Behandlungsraums 190 ohne Verlust des Vakuums in der Überführungs- und Behandlungskammer 194, 192 und ohne Gefahr einer Personenverletzung. Da außerdem mit der Behandlung fortgefahren werden kann, während die Inspektion/Kalibrierung ausgeführt wird, wird die Produktivität gesteigert.

Die Kameraanordnung 100 hat insgesamt eine Kamera 104, eine Stromquelle 138 und einen Sender 156, der auf einer Positionierplatte 106 angeordnet ist. Die Kameraanordnung 100 sollte eine Höhe, welche die Überführung durch die verschiedenen Schlitzschieber und Durchgänge in dem System 190 ermöglicht, und ein Gewicht haben, das ähnlich dem eines Substrats ist, damit das Endstellglied 198 des Roboters 196 nicht zu einem übermäßigen Durchsenken veranlasst wird, wenn es darauf angeordnet wird.

Die Positionierplatte 106 besteht gewöhnlich aus Aluminium, nicht rostendem Stahl, Kunststoff oder einem anderen starren Material. Bei Ausführungsformen, bei denen die Kameraanordnung 100 einer hohen Temperatur ausgesetzt wird, beispielsweise in einer Behandlungskammer 192, in der eine chemische Gasphasenabscheidung bei Temperaturen über etwa 350°C ausgeführt wird, besteht die Positionierplatte 106 vorzugsweise aus einem nicht leitenden Material mit einem kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Die Positionierplatte 106 ist insgesamt so gestaltet, dass sie die Kamera 104 hält, während sie sich auf dem Endstellglied 198 des Überführungsroboters 196 befindet.

Die Ladeplatte 106 kann beliebig geformt oder in der Geometrie ausreichend sein, um die Kamera 104 an dem Endstellglied 198 zu halten, ohne dass sie dafür anfällig ist, sich von dem Roboter während der Überführung zu lösen. Bei einer Ausführungsform hat wenigstens ein Teil eines Umfangs der Positionierplatte 106 einen Radius, der so gestaltet ist, dass er ein herkömmliches Substrat repliziert (d.h. er ist im Wesentlichen identisch zu ihm). Beispielsweise kann die Positionierplatte 106 wenigstens einen Teil seines Umfangs mit einem Radius von etwa 150 mm, etwa 100 mm oder etwa 50 mm aufweisen, um die Größe eines Substrats von 300 mm, 200 mm oder 100 mm zu replizieren. Eine alternative Ausgestaltung der Positionierplatte 106 kann eine andere Norm, herkömmliche Substrate oder maßgefertigte Substrate einschließlich polygonale, ebene Platten replizieren.

Die Kamera 104 ist für das Einfangen von Bildern in dem Behandlungssystem 190 angepasst. Die Kamera 104 kann Einzelbilder oder Videobilder machen. Bei einer Ausführungsform ist die Kamera eine Schwarzweißplattenkamera, lieferbar von Edmund Industrial Optics, Barrington, NJ.

Die Leistungsquelle 138 liefert insgesamt Strom für die Kamera 104 und den Sender 156. Die Leistungsquelle 138 kann Fernstrom, wie Anlagenstrom, liefern oder in der Kameraanordnung 100 enthalten sein, beispielsweise als Batterie.

Die Stromquelle 138 kann eine Batterie sein, die für den Einsatz in einer Vakuumumgebung geeignet ist. Vorzugsweise ist die Stromquelle 138 für den intermittierenden Einsatz bei Temperaturen über etwa 200°C geeignet. Eine Stromquelle 138 ist eine Batterie mit der Modellnummer 3S1P, lieferbar von SouthWest Electronics Energy Corporation.

Der Sender 156 erzeugt ein Signal, der für das von der Kamera 104 gesehene Bild steht. Der Sender 156 kann das Signal für die Steuerung über einen durch die Roboter verlaufenden Steuerdraht oder durch ein Radiosignal (d.h. ein Funksignal) bereitstellen. Ein verwendbarer Sender ist MVT-10, lieferbar von Supercircuits.

Die Steuerung 140 ist für den Empfang von von der Kamera 104 gesehenen Bildern aus dem Sender 156 angepasst. Die Steuerung 140 hat eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU – Central Processing Unit) 144, Halteschaltungen 146 und einen Speicher 142. Die CPU 144 kann irgendein Computerprozessor sein, der in einer industriellen Ausstattung zum Steuern verschiedener Kammern und Unterprozessoren verwendet werden kann. Der Speicher 142 ist mit der CPU 144 verbunden. Der Speicher 142 oder das rechnerlesbare Medium können ein oder mehrere leicht verfügbare Speicher sein, beispielsweise ein Direktzugriffsspeicher (RAM), ein Nur-Lese-Speicher (ROM), eine Diskette, ein Festspeicher oder irgendeine andere Form eines digitalen Speichers vor Ort oder entfernt. Die Halteschaltungen 146 sind mit der CPU 144 verbunden, um den Prozessor in herkömmlicher Weise zu stützen. Zu diesen Schaltungen gehören ein Cache, Energieversorgungen, Taktsteuerschaltungen, Eingabe-/Ausgabeschaltung, Subsysteme und dergleichen.

Der Empfänger 154 ist mit der Steuerung 140 gekoppelt, um die Überführung des von dem Sender 156 erzeugten Signals zu der Steuerung 140 zu erleichtern. Ein verwendbarer Empfänger ist MVR-10, lieferbar von Supercircuits. Fakultativ kann ein Monitor 148 mit einer Steuerung 140 zum Sehen der Bilder aus der Kamera 104 gekoppelt werden.

2A zeigt eine Draufsicht auf die Kameraanordnung 100, die von dem Endstellglied 198 gehalten wird, das unter der Positionierplatte 106 angeordnet ist. Wie in 2A gezeigt ist, hat die Positionierplatte 106 ein oder mehrere Positionierstifte 202, die mit einem entsprechenden Loch 204 in Eingriff stehen, das in dem Endstellglied 158 des Roboters ausgebildet ist, um die Positionsgenauigkeit zwischen der Positionierplatte 106 und dem Endstellglied 198 des Roboters zu verbessern. Die Stifte 202 erstrecken sich von einer ersten Seite 206 der Arretierplatte 106 aus, die dem Endstellglied 198 gegenüberliegt, während die gegenüberliegende zweite Seite 208 des Platte 106 den Sender 156 hält.

Die Positionierplatte 106 hat zusätzlich eine Öffnung 210, die durchgehend angeordnet ist und mit einer entsprechenden Öffnung 222 fluchtet, die durch das Endstellglied 198 hindurch ausgebildet ist. Die Öffnung 210 kann ein Loch sein, das in der Platte 106 oder einem durchsichtigen Teil der Platte 106 ausgebildet ist, um das Beobachten von Gegenständen auf der ersten Seite 206 der Platte 106 gegenüber der Kamera 104 zu erleichtern. Bei der gezeigten Ausführungsform von 2A ermöglicht es die Öffnung 210, dass sich eine Linse 216 der Kamera 104 durch die Positionierplatte 106 hindurch in eine Position unter der ersten Seite 206 erstreckt. Die Linse 216 wird so ausgewählt, dass sie eine solche Schärfentiefe 218 hat, dass das durch die Kamera 104 zu betrachtende Objekt im Brennpunkt liegt. Bei einer Ausgestaltung hat die Linse 216 eine Linse mit einer Brennweite von 4,7 mm, die ebenfalls von Edmund Industrial Optics lieferbar ist.

Bei einer anderen Ausführungsform der in 2B gezeigten Kameraanordnung 100 ist die Öffnung 210 mit einem Fenster 212 aus transparentem Material, wie Acryl, Quarz oder Polycarbonat, ausgefüllt. Alternativ kann die ganze Positionierplatte 106 aus transparentem Material bestehen.

Die Kamera 104 ist auf der zweiten Seite 208 der Positionierplatte 106 angeordnet, um die Linse 216 über dem Fenster 212 in Stellung zu bringen. In dieser Position kann die Kamera 104 einen Gegenstand, beispielsweise einen Substratträger 186, gezeigt in 1, durch die Öffnung 210/das Fenster 212 sehen, um ein Bild zu erhalten, das eine Anzeige für die Position des Endstellglieds 198 in dem System 190 gibt. Wahlweise kann die Kamera 104 an der Positionierplatte 106 angebracht werden, die in die entgegengesetzte Richtung weist, um Bilder an der zweiten Seite 208 der Positionierplatte 106 zu sehen, wodurch es möglich ist, obere Bereiche der Behandlungskammer 190 zu inspizieren, ohne verschiedene Kammerdeckel zu entfernen.

Das Fenster 212 kann wahlweise eine Markierung 214 aufweisen. Die Markierung 214 bildet einen Bezug oder "Haar-Kreuz" für von der Kamera 104 durch die Öffnung 210 und das Fenster 212 hindurch gemachte Bilder. Die Markierung 214 kann ein Kreis, ein Kreuz oder eine andere Markierung sein, die dafür geeignet ist, einen Bezugspunkt zu zeichnen. Die Markierung 214 kann dazu verwendet werden, einen Bezug bereitzustellen, gegenüber dem das Bild verglichen werden kann. Bei Ausführungsformen, bei denen eine Markierung 214 in der Öffnung verwendet wird, sollte eine Linse 216 ausgewählt werden, die eine Schärfentiefe 218 hat, welche die Markierung 214 einschließt.

Gemäß 2A kann eine von der Stromquelle 138 gespeiste Lampe 220 mit der Positionierplatte 106 gekoppelt werden, um Gegenstände unter der ersten Seite 206 der Platte 106 zu beleuchten. Die Lampe 220 wird gewöhnlich auf der Seite der Öffnung 210 positioniert, um es einem von der Lampe 210 erzeugten Strahl zu ermöglichen, einen Gegenstand oder eine Oberfläche unter der Öffnung 210 zu beleuchten. Bei einer Ausführungsform ist die Lampe 220 eine Licht emittierende Diode, die sich durch ein Loch 224 in der Positionierplatte 106 erstreckt (in einer Draufsicht der Ausführungsform des Endstellglieds 198 von 2C gesehen). Die Lampe 220 kann so gestaltet sein, dass sie sich unter das Endstellglied 198 erstreckt, entweder an der Außenseite des Endstellglieds 198 angeordnet ist oder durch ein Loch 226 hindurchgeht, das in dem Endstellglied 198 ausgebildet ist.

Mit der Positionierplatte 106 ist ein Schalter 140 gekoppelt, der die Aktivierung der Kameraanordnung 100 ermöglicht. Der Schalter 140 ist ein manueller Ein-/Ausschalter oder er kann von der Steuerung oder von anderen Einrichtungen automatisch geschaltet werden. Bei einer Ausführungsform ist der Schalter 140 ein Annäherungssensor, ein optischer Sensor, ein Endschalter oder ein anderer Sensor/Schalter, der das Vorhandensein des Endstellglieds 198 auf oder in der Nähe der ersten Seite 206 der Positionierplatte 206 fühlt, wenn das Endstellglied 198 unter der Kameraanordnung 100 angeordnet ist. Dies ermöglicht es dem Schalter 140, die Lampe 220, die Kamera 104 und den Sender 156 zu aktivieren, wenn die Kameraanordnung 100 von dem Endstellglied 198 des Roboters gehalten wird, wodurch Batterieleistung gespart wird.

3A, 3B zeigen eine Ausführungsform einer Andockstation 172, die für eine Verlängerung der Batterielebensdauer der Stromquelle 138 angepasst ist. Die Andockstation 172 ist so ausgelegt, dass sie die Kameraanordnung 100 hält, während sie nicht benutzt wird, und hat insgesamt eine Gabel 302 und einen Lademechanismus 320. Die Gabel 302 ist so gestaltet, dass sie die Kameraanordnung 100 darauf hält. Da die Geometrie der Gabel 302 stark von der Form abhängt, die für die Positionierplatte 106 ausgewählt wird, kann die Gabel 302 in einer Vielzahl von Variationen ausgeführt sein, die die Kameraanordnung 100 sicher halten, während das Endstellglied 198 des Koppelungseinrichtungsrobots 182 die Kameraanordnung 100 darauf platziert und davon abnimmt.

Bei einer Ausführungsform ist die Gabel 302 aus einem starren Material, wie Aluminium, rostfreiem Stahl oder einem Polymer hergestellt und hat einen Montageabschnitt 304 und einen Halteabschnitt 306, der sich als Kragarm von dem Montageabschnitt 304 aus erstreckt. Der Montageabschnitt 304 ist mit der Anlagenkoppelungseinrichtung 180 durch eine Vielzahl von Befestigungseinrichtungen 308 verbunden.

Der Halteabschnitt 306 hat einen ersten Arm 310 und einen zweiten Arm 312, die sich von dem Montageabschnitt 304 in eine Abstandsbeziehung erstrecken, um die Kameraanordnung 100 zu halten, wenn sie nicht in Benutzung ist. Die Arme 310, 312 haben einen solchen Abstand, dass das Endstellglied 198 des Roboters 182 dazwischen hindurchgehen kann, wodurch das Endstellglied 198 die Kameraanordnung 100 an den Armen 310, 312 des Halteabschnitts 306 platzieren und entfernen kann, ohne die Gabel zu berühren.

Jeder Arm 310, 312 hat ein Paar von Haltepfosten 314. Jeder Haltepfosten 314 hat einen Sitz 316 zum Halten der Kameraanordnung 100 und eine Lippe 318, die die Kameraanordnung 100 abhält, sie an dem Sitz 316 zu halten.

Wahlweise kann die Gabel 302 einen Lademechanismus 320 aufweisen. Der Lademechanismus 320 ist so ausgelegt, dass er die Stromquelle 138 der Kameraanordnung 100 wieder auflädt, während sie an der Gabel 302 zwischen den Einsätzen gelagert ist. Bei einer Ausführungsform hat der Lademechanismus 320 ein Paar von Kontaktstiften 322, die mit einer Ladeeinrichtung 324 gekoppelt sind, die außerhalb des Systems 190 angeordnet ist. Die Kontaktstifte 322 sind durch einen Aktuator 326 mit einer Lasche 328 verbunden, die sich von dem Montageabschnitt 304 aus erstreckt.

Mit der Gabel 302 ist ein Sensor 330, beispielsweise ein Annäherungssensor oder ein Endschalter, so gekoppelt, dass er das Vorhandensein der Kameraanordnung 100 erfasst. Wenn die Kameraanordnung 100 erfasst ist, bewegen die Aktuatoren 326 die Kontaktstifte 322 in einen Kontakt mit einem Paar von leitenden Kontaktinseln 332, die an der Kameraanordnung 100 angeordnet sind. Die Kontaktinseln 332 sind mit den jeweiligen Polen der Stromquelle 138 verbunden, wodurch die Stromquelle 138 mit dem Ladegerät 324 über die Kontaktstifte 322 elektrisch verbunden und die Stromquelle 138 zwischen den Einsätzen wieder aufgeladen wird. Wenn die Stromquelle 138 voll geladen ist oder wenn die Steuerung 140 den Roboter 182 so dirigiert, dass die Kameraanordnung 100 entfernt wird, hebt der Aktivator 326 die Stifte 322 von der Kameraanordnung 100 ab, so dass der Roboter 192 die Kameraanordnung 100 aus der Andockstation 172 anheben kann, ohne die Stifte 322 zu berühren.

Die Steuerung 140 kann so gestaltet sein, dass sie das Laden der Stromquelle 138 überwacht, das beendet ist, wenn die Stromquelle 139 einmal auf ein vorgegebenes Ladungsniveau zurückgeführt ist. Alternativ können andere Einrichtungen, beispielsweise eine lokal an der Andockstation 172 angebrachte, zweckbestimmte Logikschaltung (nicht gezeigt), dazu verwendet werden, zusammen mit der Steuerung der Betätigung der Kontaktstifte 322 die Steuerung und/oder Überwachung zu ändern.

Gemäß 1 empfängt die Steuerung 140 Bildinformationen, die die Kamera 104 sieht. Die Bildinformationen können von der Steuerung 140 verarbeitet werden, um die Position des Endstellglieds zu bestimmen und/oder um Ansichten von Teilen des Behandlungssystems bereitzustellen. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform zeigt die Steuerung 140 ein Bild 152 an, beispielsweise ein Bild des Substratträgers 186, der in einer der Behandlungskammern 192 angeordnet ist, auf dem Monitor 148, um die Beobachtung des Bildes 152 durch eine Bedienungsperson zu erleichtern.

Bei einem Betriebsmodus kann das auf dem Monitor 148 gezeigte Bild 152 dazu verwendet werden, den Roboter 196 manuell zu bewegen, um das Endstellglied 198 in einer vorgegebenen Position oder an einem Ziel, beispielsweise über einem Vakuumdurchgang, zu platzieren, der in dem Substrathalter 186 ausgebildet ist, dessen Bild auf dem Monitor 148 als Bild 170 des Durchgangs gezeigt wird. Um die Entfernung, die erforderlich ist, um das Endstellglied 198 zu bewegen, leichter einzustellen, kann die Anzeige 150 wahlweise ein Gitter 158 projizieren. Das Gitter 158 ist so gestaltet, dass es möglich ist, dass die Distanz zwischen dem Bild des Ziels, beispielsweise dem Bild 170 des Durchgangs, und einem Bild 160 der Markierung dadurch aufgelöst wird, dass die Anzahl der Gitterlinien zwischen dem Bild 170 des Durchgangs und dem Bild 160 der Markierung längs jeder Achse gezählt wird.

4 ist ein Ablaufdiagramm und zeigt eine Ausführungsform eines Kalibriervorgangs 400, der dazu verwendet werden kann, Roboterbezugskoordinaten aufzufinden, die das Endstellglied in einer vorgegebenen Position platzieren. Zu solchen Stellen gehören, jedoch ohne darauf begrenzt zu sein, alle Positionen, an denen ein Substrat von einem Roboter des Systems 190 platziert oder entfernt wird. Obwohl der Vorgang 400 so beschrieben ist, dass das Endstellglied 198 des Überführungsroboters 198 fluchtend zu einem Substrathalter einer der Behandlungskammern 194 ausgerichtet wird, kann der Vorgang 400 an anderen Stellen innerhalb des Bewegungsbereichs eines jeden Systemroboters verwendet werden, um die Position des Roboters an der Stelle zu kalibrieren. Im Schritt 402 wird die Kameraanordnung 100 an dem Endstellglied 198 des Überführungsroboters 196 positioniert. Zu diesem Schritt kann das Überführen der Kameraanordnung 100 von einer von dem Roboter 196 entfernt liegenden Stelle aus gehören. Im Schritt 404 wird der Roboter 196 in einer x/z-Ebene zu einer Position in der Behandlungskammer 192 so bewegt, dass das Bild 152 des Substrathalters 186 auf dem Monitor 148 gezeigt wird. Beim Schritt 406 wird der Roboter 196 von Hand in der x/z-Ebene bewegt, um die Markierung 314 fluchtend zu einem vorgegebenen Teil des Bildes 152 oder des Ziels, beispielsweise des Bildes 170 des Durchgangs, auszurichten. Im Schritt 408 wird die ausgerichtete Position des Endstellglieds 198 in Form von Bezugskoordinaten in der x/z-Ebene aufgezeichnet.

Wenn das Bild 170 des Durchgangs und die Markierung zueinander ausgerichtet sind, wird das Endstellglied 198 in die Höhe auf eine vorgegebene Position bewegt, indem das Endstellglied 198 des Roboters 196 im Schritt 410 längs der y-Achse verschoben wird. Die Ankunft in der vorgegebenen Position kann dadurch bestimmt werden, dass die relative Größe der Markierung 152 des Bildes 170 des Durchgangs im Schritt 412 verglichen wird. Dieser Vergleich kann dadurch erleichtert werden, dass eine Markierung 212 verwendet wird, die mit der Größe und/oder Geometrie des Ziels (d.h. dem Bild 170 des Durchgangs) übereinstimmt, wenn sich das Endstellglied 198 des Roboters 196 auf der richtigen Höhe befindet. Im Schritt 414 wird die Höhe des Endstellglieds 198 als Bezugskoordinate auf der y-Achse aufgezeichnet.

5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine weitere Ausgestaltung eines Kalibriervorgangs 500 darstellt, der dazu verwendet werden kann, Roboter-Bezugskoordinaten zu finden, die das Endstellglied in einer vorher festgelegten Position platzieren. Obwohl der Vorgang 500 als Fluchtend-in-Ausrichtung-Bringen des Endstellglieds 198 des Überführungsroboters 196 mit einem Substrathalter 186 einer der Behandlungskammern 194 beschrieben wird, kann der Vorgang 500 auch an anderen Stellen innerhalb des Bewegungsbereichs irgendeines Systemroboters verwendet werden, um die Position des Roboters an dieser Stelle zu kalibrieren. Beim Schritt 502 wird die Kameraanordnung 100 an dem Endstellglied 198 des Überführungsroboters 196 positioniert. Beim Schritt 504 leitet die Steuerung 140 den Roboter 196 in eine Position in der Behandlungskammer 192 derart, das das Bild 152 des Substrathalters 196 von der Kamera 104 gesehen wird. Im Schritt 506 vergleicht die Steuerung 140 das von der Kamera 104 gesehene Bild mit einem Bezugsbild, das in dem Speicher 142 der Steuerung 140 gespeichert ist. Im Schritt 508 löst die Steuerung 140 eine Distanz zwischen der vorliegenden Position des Roboters 196 und der vorgegebenen Position in der X/Z-Ebene auf und bewegt das Einstellglied 198 dementsprechend. Die Schritte 506 und 508 werden iterativ wiederholt, bis das Endstellglied 198 des Roboters 196 die vorgegebene Position erreicht, an der die X/Z-Bezugskoordinaten des Endstellglieds 198 von der Steuerung 140 im Schritt 510 aufgezeichnet werden.

Wenn die X/Z-Bezugskoordinaten des Endstellglieds 198 vorliegen, wird das Endstellglied 1989 höhenmäßig auf eine vorgegebene Position bewegt, indem das Endstellglied 198 des Roboters 196 längs der y-Achse im Schritt 512 bewegt wird. Die Ankunft auf der vorgegebenen Position kann dadurch bestimmt werden, dass die relative Größe des von der Kamera 104 gesehenen Bildes mit der Bezugsinformation im Schritt 514 verglichen wird. Beispielsweise kann die Höhe der Kamera 104 verstellt werden, bis eine Anzahl von Pixeln des Zielbildes gleich einer vorgegebenen Menge ist. Bei einem alternativen Beispiel kann die relative Seite des Zielbildes mit der Markierung 212 verglichen werden, die von der Kamera 104 gesehen wird. Wenn das Endstellglied 198 des Roboters 196 die vorgegebene Y-Achsenposition erreicht, werden die Y-Bezugskoordinaten des Endstellglieds 198 von der Steuerung 140 im Schritt 516 aufgezeichnet. Natürlich können die X-, Y- und Z-Bezugskoordinaten in jeder Reihenfolge einschließlich gleichzeitig erhalten werden.

6 zeigt eine weitere Methode 600, bei der die Erfindung verwendet werden kann. Im Schritt 602 wird die Kameraanordnung 100 an dem Endstellglied 198 des Überführungsroboters 196 (oder eines anderen Roboters des Systems 190) positioniert. Im Schritt 604 leitet die Steuerung 140 den Roboter 196 so, dass die Kameraanordnung 100 eine vorgegebenen Position und/oder längs eines vorgegebenen Wegs durch das System 190 hindurch bewegt wird. Im Schritt 606 werden Bilder zur Steuerung 140 gesendet. Im Schritt 608 werden die gesendeten Bilder von der Steuerung 140 interpretiert. Beispielsweise können die Bilder auf dem Monitor 148 für eine optische Inspektion des Innenraums des Systems 190 angezeigt werden. Alternativ können die Bilder mit Bezugsbildern verglichen werden, die in dem Speicher 142 der Steuerung 140 gespeichert sind. Die Bilder können auch für andere Zwecke verwendet werden, beispielsweise für Verkaufs- oder technische Demonstrationen.

7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Beobachtungssystems 700, das dazu verwendet werden kann, Bilder eines Behandlungssystems 750 zu erhalten. Das Behandlungssystem 750 entspricht im Wesentlichen dem unter Bezug auf 1 beschriebenen Behandlungssystem 190, und dementsprechend ist zur Abkürzung nur eine einzige Behandlungskammer 752 mit einer Überführungskammer 754 gekoppelt gezeigt, in der ein Überführungsroboter 756 angeordnet ist.

Das Beobachtungssystem 700 hat insgesamt eine Steuerung 702, eine Kamera 704 und einen Reflektor 706. Der Reflektor 706 ist gewöhnlich mit einem Endstellglied 758 bei einer Ausrichtung gekoppelt, die es ermöglicht, dass die Kamera 704 Bilder sieht, die sich außerhalb des Sichtfelds der Kamera befinden. Der Reflektor 706 kann an dem Endstellglied 758 festgezogen, angeklebt oder auf andere Weise befestigt werden. Alternativ kann der Reflektor 706 mit einer Positionierplatte 710 gekoppelt werden, die ähnlich wie die vorstehend beschriebene Positionierplatte 106 ausgebildet ist, so dass der Reflektor 706 (und die Positionierplatte) von dem Endstellglied entfernt werden können, wenn sie nicht gebraucht werden.

Bei der in 7 gezeigten Ausführungsform ist der Reflektor 706 mit einer Unterseite 720 des Endstellglieds 758 gekoppelt und hat eine Reflexionsfläche 708. Die Reflexionsfläche 708 wird gewöhnlich aus poliertem rostfreiem Stahl oder einem anderen Material hergestellt, das eine Reflexion mit optischer Qualität ergibt. Die Reflexionsfläche 708 ist um etwa 45 Grad bezüglich des Sichtfeldes der Kamera 704 ausgerichtet. Dadurch können Bilder von Gegenständen unter dem Endstellglied 758 und außerhalb des Sichtfelds der Kamera von der Kamera 704 empfangen werden, die entfernt von der Behandlungskammer 752 angeordnet ist. Die eingefangenen Bilder können bei einer Inspektion oder Kalibrierung, wie vorstehend erörtert, verwendet werden.

Der Reflektor 706 kann so gestaltet sein, dass die Kamera 704 Gegenstände an vorgegebenen Positionen in dem System 750 dadurch sehen kann, dass die Winkelausrichtung der Reflexionsfläche 708 geändert wird. Der Reflektor 706 kann so gestaltet sein, dass er Bilder von oberhalb, unterhalb und längs der Seite des Endstellglieds 758 gibt. Alternativ kann der Reflektor 706 ein Prisma, eine Linse oder eine andere optische Vorrichtung sein, die so angepasst ist, dass sie Bilder gibt, die außerhalb des Sichtfelds der Kamera liegen.

Der Reflektor 706 kann alternativ mit einer Positionierplatte so gekoppelt sein, dass es dem Reflektor 706 möglich ist, relativ zum Endstellglied 758 bewegt zu werden, damit von der Kamera 704 eine größere Anzahl von Objekten gesehen werden kann als bei einer Geradaussicht. Ein Reflektor, der eine steuerbare Positionierung hat, wird nachstehend unter Bezug auf 11 beschrieben.

Die Steuerung 702 und die Kamera 704 sind zu der vorstehend beschriebenen Steuerung 140 und der Kamera 104 ähnlich. Die Kamera 704 wird gewöhnlich an einem Teil des Überführungsroboters 756 angebracht, der außerhalb der Behandlungskammer 752 bleibt (beispielsweise in der Überführungskammer 754), wenn ein Endstellglied 758 des Roboters 756 in die Behandlungskanmer 752 eingeführt wird. Die Anbringung der Kamera 704 an einer Position, in der sie nicht in die Behandlungskammer 754 eintritt, erleichtert die Verwendung des Beobachtungssystems 700 in heißeren Umgebungen, die die Kamera beschädigen könnten. Somit können in einer heißen Behandlungskammer Bilder erhalten werden, ohne auf ein Abkühlen zu warten.

Bei einer Ausführungsform eines Beobachtungssystems 700, das mit einem Anlagen-Koppelungseinrichtungsroboter verbunden ist, beispielsweise dem in 1 gezeigten Roboter 182, kann die Kamera 704 mit irgendeinem Teil des Koppelungseinrichtungsroboters verbunden werden, das den Reflektor 706 innerhalb des Sichtfelds der Kamera hält, da die Umgebung für den Zugang des Kopplungseinrichtungsroboters im Allgemeinen freundlicher als Umgebungen ist, denen ein Endstellglied des Überführungsroboters ausgesetzt wird.

Bei einer Ausführungsform ist die Kamera 704 mit einem Handgelenk 760 gekoppelt, das das Endstellglied 758 mit einem Gestänge 762 des Überführungsroboters 756 verbindet. Alternativ kann die Kamera 704 mit dem Gestänge 762 gekoppelt oder ortsfest in der Überführungskammer 760 positioniert werden. Wenn die Kamera 704 mit dem System 750 durch den Überführungsroboter 756 gekoppelt ist, sind keine lokale Stromquelle 712 und kein Sender 714 erforderlich, da die Kamera 704 mit der Steuerung 702 über den Roboter 756 und die Überführungskammer 754 fest verdrahtet sein kann. Alternativ können eine Stromquelle und ein Sender, die zu der vorstehend beschriebenen Stromquelle 138 und zu dem erwähnten Sender 156 ähnlich sind, mit der Kamera 704 an dem Roboter 756 oder nahe an dem System 750 gekoppelt werden.

8 ist eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Kameraanordnung 800. Die Kameraanordnung 800 ist ähnlich der vorstehend beschriebenen Kameraanordnung 100 mit der Ausnahme, dass eine Kamera 104 der Kameraanordnung 800 beweglich an der Kameraanordnung 800 angebracht ist. Die Kamera kann so gerichtet werden, dass sie Gegenstände sieht, ohne dass der Roboter oder das Endstellglied (nicht gezeigt) bewegt werden, indem die Sichtlinie der Kamera 104 bezüglich einer Positionierplatte 106, die die Kamera 104 trägt, geändert wird. Die Bewegung der Kamera 104 relativ zur Positionierplatte 104 wird durch eine Kardananordnung 802 erleichtert. Die Kardananordnung 802 kann irgendeine Vorrichtung sein, die in der Lage ist, die Ausrichtung der Kamera 104 zu verändern, beispielsweise ein Kugelgelenk, ein Universalgelenk oder ein anderer Mechanismus, der in der Lage ist, die Sicht der Kamera 104 durch wenigstens eine Ebene zu ändern.

Bei der in 8 gezeigten Ausführungsform ist die Kardananordnung 802 eine Drehtischanordnung 804 mit einer damit gekoppelten Schwenkanordnung 806. Die Schwenkanordnung 806 trägt die Kamera 104 und ist so angepasst, dass sie die Kamera 104 bezüglich einer Achse 808 verschwenkt, die parallel zur Positionierplatte 106 angeordnet ist. Die Drehtischanordnung 804 wird für ein Drehen um eine Achse 810 senkrecht zur Achse 808 und konzentrisch zu einer Öffnung 210 verschwenkt, die durch die Positionierplatte 106 hindurch angeordnet ist. Die Drehtischanordnung 804 ist so angepasst, dass die Kamera 104 um die Achse 810 schwenkt.

Bei zusätzlicher Bezugnahme auf die Schnittansicht von 9 hat die Drehtischanordnung 804 einen Laufring 814, der einen Drehtisch 816 hält. Der Drehtisch 816 hat einen gezahnten Umfang 818, der in Zahneingriff mit einem Antriebsmotor 820 steht. Der Antriebsmotor 820 ist mit der Steuerung 140 gekoppelt, die Instruktionen an den Motor 820 liefert, um die Drehausrichtung des Drehtisches 816 zu steuern.

Der Drehtisch 816 hat eine Lasche 822, die mit ihm in der Nähe des Umfangs 818 verbunden ist. Die Lasche 822 hat ein Loch 824, das wenigstens teilweise durchgehend ausgebildet und so angepasst ist, dass es mit einem Kolben 828 eines Aktivators 826 zusammenwirkt, der mit der Positionierplatte 106 verbunden ist. Wenn sich der Drehtisch 816 in einer vorgegebenen Winkelausrichtung befindet, kann der Kolben 828 so betätigt werden, dass er in das Loch 824 eingreift und dadurch die Position des Drehtisches 816 um die Achse 810 arretiert oder festlegt.

Die Schwenkanordnung 806 hat ein Paar von Haltern 830, die rittlings zu einer Öffnung 838 stehen, die in der Mitte des Drehtisches 816 ausgebildet ist und mit der Öffnung 210 der Positionierplatte 106 fluchtet. Die Kamera 104 wird zwischen den Bügeln 830 durch eine längs der Achse 808 angeordnete Welle 832 schwenkbar gehalten. Ein Ende der Welle 832 hat ein Zahnrad 834, das mit einem Antriebsmotor 836 zusammenwirkt, der mit dem Drehtisch 816 gekoppelt ist. Der Antriebsmotor 836 ist mit der Steuerung 140 verbunden, die dem Motor 836 Instruktionen zur Steuerung der Drehausrichtung der Kamera 104 bezüglich der Bügel 830 um die Achse 808 liefert. Dadurch können die Drehtischanordnung 804 und die Schwenkanordnung 806 die Kamera 104 so ausrichten, dass sie ein oberes halbkugelförmiges Sichtfeld (UVOF) und ein unteres konisches Sichtfeld (LDOV) hat, durch welche Bilder erhalten werden können.

Wie zusätzlich aus 10 zu sehen ist, hat das Zahnrad 834 wenigstens ein erstes Positionierloch 1002, das wenigstens teilweise durch es hindurchgehend ausgebildet ist. Das Loch 1002 ist so angepasst, dass es mit einem Kolben 1004 eines Aktivators 1006 zusammenwirkt, der mit dem Drehtisch 816 gekoppelt ist. Wenn sich das Zahnrad 834 in einer vorgegebenen Winkelausrichtung befindet, beispielsweise wenn die Kamera 104 längs der Achse 810 durch die Öffnung 210 in der Positionierplatte 106 Bilder macht (beispielsweise zugewandt ist), kann der Kolben 1004 betätigt werden und in das Loch 1002 eingreifen, wodurch die Ausrichtung der Kamera 104 um die Achse 808 arretiert oder fixiert wird. In dem Bügel 830 kann ein Loch 1008 für die Aufnahme des Kolbens 1004, nachdem er durch das Loch 1002 in dem Zahnrad 834 hindurchgegangen ist, vorgesehen werden, um das Zahnrad 834 sicherer zu halten. Alternativ (oder zusätzlich) kann ein zweites Loch 1010 wenigstens teilweise durch das Zahnrad 834 hindurch an einer Stelle ausgebildet werden, die um 180° um die Achse 808 bezüglich des ersten Lochs 1002 gedreht ist, um die Kamera 104 in eine nach oben sehende Position auszurichten.

Die Kardananordnung 802 kann durch Betätigen der Kolben 828, 1004 arretiert werden, wodurch die Kamera 104 in einer Ausrichtung gehalten wird, die längs der Achse 810 durch die Öffnung 120 blickt. In diesem arretierten Zustand kann eine Positionskalibrierung eines Roboters mit den vorstehend beschriebenen Methoden genau erhalten werden. Darüber hinaus kann die Kamera 104 in der nicht arretierten Position in eine Vielzahl von Richtungen geschwenkt werden, wobei der Robot sowohl bewegungslos als auch in Bewegung befindlich sein kann, um eine Sicht auf im Wesentlichen das gesamte System zu erhalten, was vorteilhafterweise zu einer Inspektion des Systems im Wesentlichen ohne Unterbrechung der normalen Behandlungsabläufe und ohne Vakuumverlust in den Bereichen des inspizierten Systems benutzt werden kann.

11 zeigt eine Reflektoranordnung 1100, die anstatt des Reflektors 704 in dem Beobachtungssystem 700 verwendet werden kann, das vorstehend unter Bezug auf 7 beschrieben wurde. Die Reflektoranordnung 1100 ist insgesamt ähnlich zu der Kameraanordnung 800 mit der Ausnahme, dass eine Kardananordnung 802 der Reflektoranordnung 1100 eine Ausrichtung eines Reflektors 1102 steuert. Somit kann die Kamera 704 (in 7 gezeigt) Bilder von Gegenständen sehen, die in dem Reflektor 1102 reflektiert werden und die sich außerhalb der Kamerasichtlinie befinden, wobei der Roboter oder das Endstellglied (nicht gezeigt) bewegt wird, indem der Winkel/die Ausrichtung des Reflektors 1102 bezüglich der Kamera 104 geändert wird, wie es durch den Pfeil 1106 veranschaulicht ist.

Bei der in 11 gezeigten Ausführungsform ist die Kardananordnung 802 auf einer Positionierplatte 106 angeordnet und hat eine Drehtischanordnung 804, mit der eine Schwenkanordnung 806 gekoppelt ist. Die Schwenkanordnung 806 trägt den Reflektor 1102 und ist so angepasst, dass sie den Reflektor 1102 bezüglich einer Achse 808 dreht, die parallel zur Positionierplatte 106 angeordnet ist. Die Drehtischanordnung 804 ist so ausgelegt, dass sie sich um eine Achse 810 dreht, die senkrecht zur Achse 808 ist. Die Drehtischanordnung 804 ist so ausgelegt, dass sich der Reflektor 1102 um die Achse 810 dreht. Die Kombination von Bewegungen zwischen der Drehtischanordnung 804 und der Schwenkanordnung 806 ermöglicht es, dass eine Reflexionsfläche 1104 des Reflektors 1102 so ausgerichtet wird, dass die Kamera 704 Bilder von Gegenständen über, unter und längs der Seite der Positionierplatte 106 einfangen kann, wenn die Ausrichtung des Reflektors 1102 nach der Instruktion durch die Steuerung 140 positioniert ist.

Somit wird ein Beobachtungssystem bereitgestellt, welches das Einfangen von Bildern in einem Halbleiterbehandlungssystem erleichtert. Das Beobachtungssystem ermöglicht die Durchführung von Kalibrier- und Inspiziervorgängen bei minimalem Eingriff einer Bedienungsperson und ohne den Innenraum des Systems der Außenumgebung auszusetzen. Darüber hinaus ermöglicht das Beobachtungssystem eine In-situ-Inspektion und -kalibrierung unter Vakuumbedingungen bei oder in der Nähe von Betriebstemperaturen, um genauere Positionsdaten der Position eines Roboters zu erhalten, und zwar ohne Unterbrechung der Substratbehandlung.


Anspruch[de]
Beobachtungssystem (150) für ein Halbleiterbehandlungssystem, wobei das Beobachtungssystem

– eine Platte (106), die für einen Transport durch ein Substratüberführungsroboter (196) um das Halbleiterbehandlungssystem herum angepasst ist,

– eine mit der Platte gekoppelte Kamera (104),

– einen mit der ersten Seite der Platte gekoppelten Sender (156) zur Erzeugung eines Signals, das von der Kamera gesehene Gegenständen anzeigt und

– eine Batterie (138) aufweist, die mit der Platte zur Leistungseinspeisung des Senders gekoppelt ist.
System nach Anspruch 1, welches weiterhin wenigstens eine Kontaktinsel aufweist, die an der Batterie oder der Platte angeordnet und für eine Koppelung der Batterie mit einem Ladegerät angepasst ist. System nach Anspruch 1, bei welchem die Platte wenigstens zwei Stifte aufweist, die sich von der zweiten Seite der Platte aus erstrecken und für eine Positionierung der Platte bezüglich eines anderen Gegenstandes angepasst sind. System nach Anspruch 1, welches weiterhin eine Lichtquelle aufweist, die mit der Batterie gekoppelt und zum Beleuchten von Gegenständen an die zweite Seite der Platte angepasst ist. System nach Anspruch 4, bei welchem die Platte weiterhin ein Loch für die Aufnahme der Lichtquelle aufweist. System nach Anspruch 4, bei welchem die Lichtquelle eine Licht emittierende Diode ist. System nach Anspruch 1, bei welchem die Batterie für eine Vakuumumgebung geeignet ist. System nach Anspruch 1, bei welchem die Platte einen Durchmesser hat, der im wesentlichen gleich einem Durchmesser eines Standardwafers ist. System nach Anspruch 1, bei welchem die Platte weiterhin eine Öffnung aufweist, die durch die Platte hindurch ausgebildet und so angepasst ist, dass sie der Kamera das Sehen von Gegenständen durch sie hindurch ermöglicht. System nach Anspruch 9, bei welchem die Platte weiterhin ein in der Öffnung angeordnetes transparentes Fenster aufweist. System nach Anspruch 10, bei welchem das Fenster weiterhin eine Markierung aufweist. System nach Anspruch 1, bei welchem das von dem Sender erzeugte Signal ein Funksignal ist. System nach Anspruch 1, bei welchem die Kamera um wenigstens eine erste Achse schwenkbar ist. System nach Anspruch 13, welches weiterhin einen Arretiermechanismus aufweist, um eine Ausrichtung der Kamera um die erste Achse vorübergehend zu fixieren. System nach Anspruch 1, bei welchem die Kamera um zwei Achsen schwenkbar ist. System nach Anspruch 1, bei welchem der Roboter in einer Vakuumkammer aufgenommen ist. System nach Anspruch 1, bei welchem das Endstellglied des Roboters weiterhin ein Loch aufweist, das durch das Endstellglied des Roboters hindurch ausgebildet und so angepasst ist, dass die Kamera durch es hindurch sehen kann. System nach Anspruch 17, bei welchem die Platte weiterhin wenigstens einen Positionierstift aufweist, der sich von ihr aus erstreckt und in einem Loch aufgenommen ist, das in dem Endstellglied ausgebildet ist. System nach Anspruch 1, welches weiterhin eine Andockstation zum Halten der Halteplatte aufweist, wenn sie nicht von dem Robot gehalten wird. System nach Anspruch 19, bei welchem die Andockstation weiterhin eine Vorrichtung zum Wiederaufladen der Batterie aufweist. System nach Anspruch 20, bei welchem die Andockstation weiterhin wenigstens einen elektrischen Kontakt aufweist, der gegenüber einem in der Platte oder der Batterie ausgebildeten elektrischen Kontakt angeordnet ist, wobei die elektrischen Kontakte einen Stromweg zum Wiederaufladen der Batterie bilden. System nach Anspruch 1, welches weiterhin einen Schalter aufweist, der mit der Platte zur Aktivierung des Senders gekoppelt ist. System nach Anspruch 22, bei welchem der Schalter ansprechend auf die Nähe eines Endstellglieds des Roboters den Zustand ändert. System nach Anspruch 22, bei welcher der Schalter ansprechend auf die Nähe einer Andockstation, welche die Platte hält, wenn sie nicht im Einsatz ist, den Zustand ändert. System nach Anspruch 1, welches weiterhin einen Reflektor aufweist, der mit der Platte gekoppelt ist, um es der Kamera zu ermöglichen, Bilder außerhalb eines Sichtfeldes der Kamera zu sehen. Verfahren zum Korrigieren einer Roboterbewegung, bei welchem

– eine Kamera durch Verwendung eines Roboters, der in einem Halbleiterbehandlungssystem angeordnet ist, bewegt wird,

– mit der Kamera eingefangene Bilder gesendet werden,

– die eingefangenen Bilder entfernt empfangen werden und

– die eingefangenen Bilder bearbeitet werden, um die Bewegung des Roboters zu korrigieren.
Verfahren nach Anspruch 26, bei welchem der Schritt des Bewegens weiterhin das Einführen der Kamera in eine Ladeschleusenanordnung aufweist. Verfahren nach Anspruch 26, bei welchem der Schritt des Bewegens weiterhin das Überführen der Kamera durch eine Anlagenschnittstelle aufweist. Verfahren nach Anspruch 26, bei welchem der Schritt des Bewegens weiterhin das Überführen der Kamera durch eine Überführungskammer aufweist, mit der eine oder mehrere Behandlungskammern gekoppelt sind. Verfahren nach Anspruch 26, bei welchem der Schritt des Bewegens weiterhin das Einführen der Kamera in eine Behandlungskammer aufweist. Verfahren nach Anspruch 26, bei welchem der Schritt des Bewegens weiterhin das Einführen der Kamera in eine Substratlagerkassette aufweist. Verfahren nach Anspruch 26, bei welchem der Schritt des Sendens weiterhin die Funkübertragung des von der Kamera gesehenen Bildes zu einer Anzeige aufweist. Verfahren nach Anspruch 26, bei welchem weiterhin der Roboter ansprechend auf das von der Kamera gesehene Bild bewegt wird. Verfahren nach Anspruch 26, bei welchem weiterhin eine Referenzposition des Roboters basierend auf dem von der Kamera gesehenen Bild aufgezeichnet wird. Verfahren nach Anspruch 26, bei welchem weiterhin die Kamera an einer Andockstation platziert wird. Verfahren nach Anspruch 35, bei welchem der Schritt des Platzierens der Kamera an einer Andockstation weiterhin das Laden einer Leistungsquelle aufweist, die mit der Kamera gekoppelt ist. Verfahren nach Anspruch 26, bei welchem weiterhin die Kamera von einer Andockstation aus zu einem Endstellglied des Roboters geführt und ansprechend auf die Überführung ein Sender aktiviert wird. Verfahren nach Anspruch 37, bei welchem der Schritt des Aktivierens des Senders weiterhin das Ändern des Zustands eines Sensors ansprechend auf das Vorhandensein des Endstellglieds oder der Andockstation aufweist. Verfahren nach Anspruch 26, bei welchem die Kamera nach oben ausgerichtet wird. Verfahren nach Anspruch 26, bei welchem die Kamera nach unten ausgerichtet wird. Verfahren nach Anspruch 26, bei welchem weiterhin Bilder außerhalb eines Sichtfeldes der Kamera eingefangen werden. Verfahren nach Anspruch 41, bei welchem der Schritt des Einfangens weiterhin das Positionieren eines Reflektors in dem Sichtfeld aufweist. Verfahren nach Anspruch 42, bei welchem weiterhin die Ausrichtung des Reflektors bezüglich der Kamera gesteuert wird. Verfahren nach Anspruch 26, bei welchem weiterhin eine Ausrichtung der Kamera bezüglich des Roboters gesteuert wird. Verfahren nach Anspruch 26, bei welchem weiterhin Objekte in einem Sichtfeld der Kamera einer Lichtquelle beleuchtet werden, die mit dem Roboter gekoppelt ist. Verfahren nach Anspruch 26, bei welchem weiterhin eine Relativdistanz zwischen dem Bild eines in dem System angeordneten Ziels und einer vorgegebenen Position bestimmt wird. Verfahren nach Anspruch 46, bei welchem der Schritt des Bestimmens weiterhin das Vergleichen des Ziels mit einer Markierung aufweist. Verfahren nach Anspruch 47, bei welchem der Schritt des Bestimmens weiterhin das Vergleichen des Bildes des Ziels mit einem Referenzbild aufweist, das in der Steuerung gespeichert ist. Verfahren nach Anspruch 26, bei welchem der Schritt des Interpretierens der eingefangenen Bilder weiterhin das Prüfen des Inneren des Halbleiterbehandlungssystems aufweist. Verfahren nach Anspruch 26, bei welchem der Schritt des Bewegens der Kamera weiterhin das Aussetzen der Kamera gegenüber einer Vakuumumgebung aufweist. Verfahren nach Anspruch 26, bei welchem weiterhin Substrate in dem Behandlungssystem behandelt werden, während die Kamera bewegt wird. Verfahren nach Anspruch 26, bei welchem der Schritt des Einfangens weiterhin das Reflektieren eines einzufangenden Bildes von einem Reflektor zu der Kamera und das Steuern einer Ausrichtung des Reflektors bezüglich der Kamera aufweist.






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