[发明专利]确定位置和偏移的装置和方法

说明书

背景技术

在半导体基片(例如，晶片)的处理中，往往采用等离子。在等离子处理，使用等离子处理系统处理该晶片，其通常包括多个处理模块。该基片(例如，晶片)在等离子处理过程中设在处理模块内的卡盘上。

为了将晶片移进移出该处理模块，通常将晶片设在末端执行器上并传送到卡盘上。末端执行器是用于在晶片传送过程中支撑该晶片的结构部件。末端执行器通常设在机械臂上。图1示出代表性的现有末端执行器102，用以在晶片传送过程中支撑晶片104。为了说明目的，还示出机械臂106的一部分。

大体而言，在晶片传送顺序中，机械臂首先移动末端执行器以从晶片存储盒或台拿起该晶片。一旦将晶片设在末端执行器上，机械臂然后会移动晶片穿过处理模块中的门进入等离子处理模块，机械臂然后将末端执行器和晶片定位在卡盘上方，并将晶片放在卡盘上用以等离子处理。

为了确保正确地处理晶片(由此确保可控的和可重复的工艺结果)，该晶片需要在等离子处理过程中设在卡盘中心。如果末端执行器正确地相对卡盘定心以及晶片正确地相对末端执行器定心，那么当机械臂将晶片放在卡盘上时，晶片将正确地相对卡盘定心。然而，由于许多原因，其中一些将在下面讨论，这个理想情况很少出现。

由于处理室的各个不同部件之间的机加工和/或制造公差，在给定的处理模块中，末端执行器形成的中心(这里称作该“末端执行器中心”或该“末端执行器限定的中心”)有可能相对该卡盘的中心稍微偏移。结果，末端执行器限定的中心有可能在机械臂位置上不正确地与卡盘的中心对齐，机器控制器认为该位置为正确的晶片设置位置。如果这个末端执行器/卡盘的不对齐没有在生产过程中弥补，则在晶片处理期间，晶片会不精确地相对卡盘中心设置。

为了弥补该末端执行器/卡盘不对齐，校准过程中的通常策略包括：将机械臂移到末端执行器限定的中心实际对齐该卡盘的中心的位置。为了完成末端执行器校准，操作者必须能够确定实际的末端执行器/卡盘对齐位置。现有技术中，该末端执行器限定的中心与该卡盘中心的对齐使用制造的机械固定装置来完成，该装置安装在卡盘的边缘上或连接到处理模块内部。该机械固定装置具有键结构(实质上是对该末端执行器的中心突出)，其允许该末端执行器就搁在该校准固定装置的键结构正对面。由于该固定装置相对该卡盘定心，则当该末端执行器对着该固定装置的键结构设置时，该末端执行器将设在该卡盘的中心。通常，该末端执行器靠着该键结构定位通过操作者拉或推该末端执行器靠在该键结构上来完成，从而该末端执行器靠着该键结构。

在操作者已经将末端执行器靠着键结构定位之后，操作者将机械臂位置与机器控制系统对准，从而该机器控制系统可记录(在机器控制的坐标系统中)实现这个实际末端执行器/卡盘对齐的机械臂位置。

在制造过程中，机械臂将末端执行器移至与这个执行器/卡盘对齐位置相关的坐标。如果晶片设在相对该末端执行器的中心，则当晶片由机械臂设在卡盘上用以晶片处理时，末端执行器限定的中心现在实际上与卡盘中心对齐的情况将使得该晶片设在相对该卡盘的中心。

然而，现有技术中为了校准目的将末端执行器相对卡盘定心有一些缺点。首先，有许多种已知的卡盘和处理模块。所以，为了使用机械固定装置方法来进行校准，必须制造和储备许多不同的机械固定装置。并且，将实体的机械固定装置(其有一个或多个硬的金属边缘或表面)贴在卡盘上有可能损伤卡盘。另外，如果校准在处理模块中已经执行一些等离子循环之后实地进行(例如，因为担心末端执行器在后面的制造中可能没有设在相对该卡盘的中心)，则将实体校准固定装置贴附于卡盘会导致在卡盘上或附近沉积颗粒，从而会剥落掉进处理室。在随后的处理循环中，这种颗粒形成颗粒污染物，这是不希望出现的。

另外，因为该校准是在大气压下进行的，所以现有的校准技术不能有效地复制制造过程中存在的条件。这是因为制造过程中，处理模块的部件设在真空下，使得一个或多个部件由于真空环境和周围大气的压差而出现偏移。由于该校准条件没有如实地复制制造条件，所以不可能进行准确的校准。

此外，如果手动将末端执行器定位在末端执行器/卡盘对齐位置(例如，包括操作者拉或推末端执行器以正对该机械固定装置的键结构设置)，则当操作者放开机械臂并利用机器控制器对准这个末端执行器/卡盘对齐位置时，机械臂位置会有偏移。这个偏移出现的原因有许多，包括例如断开机器马达。当机械臂离开，尽管只是少到对于机器操作者察觉不到的量，但是这个偏移会导致校准工艺不精确。如果校准过程不准确，那么制造过程中会出现不准确的晶片位置，导致成品率降低，以及所制造的产品的报废和/或故障率增加。