使用通过系列晶片运动获得的补偿值的晶片动态对准制造技术

本发明专利技术中提供了一些利用受控的系列晶片运动来优化半导体制造设备中晶片位置可重复性的方法和系统。在一种实施方式中，执行初级站校准，教导机器人每个站的位置，其中每个站与用于半导体制造的真空传输模块（ＶＴＭ）的多个面连接。该方法也用来校准系统，以获取补偿参数，这些参数把待放置晶片的站、各面中传感器的位置及源于机械手执行伸和缩工序的偏移量考虑在内。在另一种实施方式中，机器人有两只手，该方法用于校准系统，以便补偿源于使用这只手或者使用那只手的偏差。在制造过程中，通过利用补偿参数，将晶片放在不同的站。当从一个站捡起晶片时，补偿值用于测量晶片位置，以计算晶片中心相对于站中心所处的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体加工设备模块中的晶片传输，具体而言，涉及到利用装载晶 片的支撑刀片将每一块晶片精确放置在模块里面。
技术介绍
在半导体仪器的制备过程中，把加工室连接起来，以便晶片或者基片能在诸如 连接的室之间传输。这样的传输是借助于传输模块进行的，传输模块通过诸如设置在连 接的室的相邻墙上的狭缝或者通口运送晶片。传输模块通常与各种各样的晶片加工模块 (PM)结合使用，其中晶片加工模块可能包含半导体刻蚀系统、物质淀积系统以及平板显 示刻蚀系统。真空传输模块(VTM)可以物理放置在一个或者多个储藏晶片的清洁的室储备设 施和多个实际加工晶片的晶片加工模块之间，其中实际加工诸如刻蚀或者淀积。按这种 方式，当需要对一块晶片加工时，可以用位于该传输模块里的机械手从储藏处取出一块 被选晶片，并且将其放到该多个加工模块中的一个里面。每一站数个面中的每一个面上的传感器用于提高在每一个站里晶片位置的精确 度。然而，放置晶片的精确度会遭遇多个因素的影响。例如，传感器的位置不可能是 精确的，并且传感器位置的小的偏差将造成计算晶片位置时有缺陷。此外，运送晶片的 机器人不可能位于系统所相信的机器人应在的确切位置，这就产生了另一个误差源。还 有，传输晶片的机器人常常有两只手，以增加系统速度和灵活性。实践中，在使用这只 机械手还是使用那只机械手之间存在工序上的差异，导致不同的结果，在运送晶片时， 机械手据此捡或者放晶片。此外，现存的方法易受操作员误差的影响，并且不是自动调 节的，因而需要的校准时间长。就是在这种背景下，本专利技术的实施方式出现了。
技术实现思路
本专利技术的实施方式提供了一些利用受控的系列晶片运动优化半导体制造设备中 晶片位置可重复性的方法和系统。在一种实施方式中，执行初级站校准，教导机器人每 个站的位置，其中每个站与用于半导体制造的真空传输模块的多个面连接。该方法也用 来校准系统，以获取补偿参数，这些参数把待放置晶片的站、各面中传感器的位置及源 于机械手执行伸和缩工序的偏差都考虑在内。在另一种实施方式中，机器人有两只手， 该方法用来校准该系统，以补偿源于用这只手或者用那只手引起的偏差。在制造过程 中，通过使用补偿参数，将晶片放在不同的站。应该可以预期到，本专利技术能够应用于许多方面，例如，工艺、仪器、系统、设 备或者计算机可读媒介上的方法。本专利技术的几种实施方式在下文描述。在一种实施方式中，一种利用受控的系列晶片运动优化在半导体制造设备中晶 片位置可重复性的方法。该方法通过执行初级站校准，教导机器人每个站的位置，其中每个站与用于半导体制造的真空传输模块的多个面连接，随后校准系统。在制造过程 中，通过使用在校准过程中获得的补偿值，将晶片放在不同的站。该校准包括下列工 序1.访问有每个面上标称传感器位置的表。典型地，实际传感器位置稍微偏离系 统所认为的传感器实际所处的位置。2.确定站中的一个作为基准站，确定基准传输方向(伸对缩)，确定基准机械手 (假如机器人有多只手)。3.使用诸如对准器，在基准站捡一块已知位置放置正确的晶片。该位置确定为 相对于机器人是居中的。4.将所捡的晶片运送通过多个面，并且测量机器人用一只手运送该晶片进出站 时伸和缩的偏移量；5.创设一个偏移表，以补偿因伸和缩方向之间的差异而导致的可重复的测量误 差，以及因为使用标称传感器位置而导致的误差(对于每只手)。偏移表使系统能够确定 相对于机器人实际晶片的位置，也可以用作补偿偏差，以实现晶片放置位置最优化。6.调整每个站的机器人值，以确保用基准手将晶片放置在期望的位置。这能够 通过对准器或者固定装置，捡拾并且测量相对于站居中的晶片来完成。7.使用基于计量的对准精调站位置，以确保用基准手将晶片放置在期望的位 置。8.反复放和捡该晶片获取数据，进而微调偏移表值和每一站的机器人位置。通 过使用多次测量的数据，并算得代表值，该系统就能够获得较精确的微调值。通过下文的详细描述，并结合附图，使用例子阐明本专利技术的原理，本专利技术的其 他方面就将变得显而易见。附图说明参照下面的说明，结合附图，本专利技术可能最好理解，其中图1所示是一个典型的半导体加工集群结构，图示的是与真空传输模块(VTM) 连接的各种模块。图2所示是初级站校准工艺。图3描述的是在校准工艺中，使用标称传感器位置的一种实施方式。图4所示的是一种实施方式的样本标称传感器位置表。图5A-5B描述的是本专利技术一种实施方式中偏移表的形成。图6所示为一个偏移表样本。图7A-7B描述的是在一种实施方式中的站值最优化工序。图8所示为根据本专利技术的一种实施方式，在校准过程中，使用基于计量的对 准。图9A-9B所示为在一种实施方式中，校准过程中的微调工序。图10所示为微调工序结果的样本分布。图11A-11D所示为获得补偿值以及在制造过程中使用补偿值的工艺流程。图12所示为根据图11D所述方法，图示描述动态对准法III的使用。实施方式本专利技术提供了利用受控的系列晶片运动优化半导体制造设备中晶片位置可重复 性的方法和系统。在一种实施方式中，执行初级站校准，教导机器人每个站的位置，其 中每个站与用于半导体制造的真空传输模块(VTM)的多个面连接。该方法也校准系统， 以获取补偿参数，这些参数把待放置晶片的站、各面中传感器的位置及源于机械手执行 伸和缩工序的偏移量考虑在内。一个对准好的晶片用于微调每一个站的晶片的位置，并 且帮助补偿一些传感器位置与期望位置之间的小偏差。在另一种实施方式中，机器人有两只手，该方法用于校准系统，以便补偿源于 使用这只手或者使用那只手的偏差。在制造过程中，通过利用补偿参数，将晶片放在不 同的站。此外，当从一个站捡起晶片时，补偿值用于测量晶片位置，以计算晶片中心相 对于站中心所处的位置。然而，即使没有这些具体细节中的一些或者全部，本专利技术也可以实施，这一点 对于本领域的技术人员是明显的。在其他的事例中，公知的工艺工序没有详细描述，以 防止不必要地模糊本专利技术。图1描述的是一个典型的半导体加工集群结构，图示的是与真空传输模块 38 (VTM)连接的各种模块。在多个储存设备和加工模块中“传输”晶片的传输模块的 布局常常被称为“集群工具结构”系统，这一点对于本领域技术人员是公知的。气锁 30，也称装载室或者传输模块，与单个就能最优化以执行各种制造工艺的4个加工模块 20a-20d 一起展示在VTM38中。举例而言，加工模块20a_20d能安装成可以实施变换耦 合等离子体(TCP)基片刻蚀、层淀积和/或溅射。当概括地说气锁30或者加工模块20 时，术语站有时将用于指气锁或者加工模块。每个站有一个将站连接到真空输送模块38 的面36。在每个面里面，传感器1-18用于检测晶片26进出各自站时的通行情况。机器人22在站间传输晶片26。在一种实施方式中，机器人22有一只手，在另 一种实施方式中，机器人22有两只手，每只手有一个捡要输送的晶片的末端执行器24。 在大气传输模块40 (ATM)中，用前端机器人32将晶片从盒或者装载口模块(LPM)42中 的前开口联合夹(FOUP)34传输到气锁30。在加工模块20里面的模块中心28指明了放 置晶片26的理想位置。在ATM40里的对准器44用于对准晶片。当将晶片从气锁30传输到真空传输模块38里时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用受控的系列晶片运动来优化半导体制造设备中晶片位置可重复性的方法，该方法包括：　　（ａ）执行初级站校准以教导机器人各站的位置，该各站与半导体制造中所用真空传输模块的各面相连接；　　（ｂ）校准系统以获取补偿参数，这些参数把待放置晶片的站、各面中传感器的位置及源于执行一只机械手伸和缩工序的偏移考虑在内；并且　　（ｃ）在制造过程中，通过使用补偿参数将晶片放在站里。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-5-7 12/116,8971.一种使用受控的系列晶片运动来优化半导体制造设备中晶片位置可重复性的方 法，该方法包括(a)执行初级站校准以教导机器人各站的位置，该各站与半导体制造中所用真空传输 模块的各面相连接；(b)校准系统以获取补偿参数，这些参数把待放置晶片的站、各面中传感器的位置及 源于执行一只机械手伸和缩工序的偏移考虑在内；并且(c)在制造过程中，通过使用补偿参数将晶片放在站里。2.根据权利要求1所述的方法，其中工序(a)和(b)由被确定作为机器人基准手的第 一手执行，该方法还包括用机器人的第二手执行工序(a)和(b)。3.根据权利要求2所述的方法，还包括，在用该第一手执行工序(a)以后，并且在用该第二手执行工序(a)以前，将该捡起的 晶片放下一次以切换手，该放下以降低的速度进行，以减少晶片移动的影响，并且在用该第一手执行工序(b)以后，并在用该第二手执行工序(b)以前，将该捡起的晶 片放下一次，以切换手。4.根据权利要求2所述的方法，其中工序(b)还包括(i)访问有每个面上标称传感器位置的表；(ii)确定基准站、基准传输方向和基准机械手；(iii)在基准站捡起已知是正确放置的晶片；(iv)将该捡起的晶片运送通过多个面，并且在机器人用每一只手运送晶片进出站 时，测量伸和缩的偏移量；(ν)创设偏移表，以补偿由于伸和缩方向的差异而导致的重复的测量误差，以及由于 使用标称传感器位置而导致的误差；并且(vi)调整每一站的机器人值。5.根据权利要求4所述的方法，其中该偏移表的行列中包括，用于所用站和手的组合的识别器，与伸的工序相联系的一对值，该对值包括一个半径和一个角，以及与缩的工序相联系的一对值。6.根据权利要求5所述的方法，其中工序(b)还包括(vii)使用基于计量的对准精确调整该站位置；以及(viii)反复放和捡该晶片，以获取数据，再据此微调偏移表值和每个站的机器人值。7.根据权利要求6所述的方法，其中(viii)微调偏移表值还包括，对于用一只手放晶片，接着用相同的或者不同的手捡拾该晶片执行不同组合的多次 测量，从每一组合的多次测量中得到一组值，以及计算与每一组合相联系的每一组值的代表值，以调整第二手放置位置和该偏移表中 的缩值。8.根据权利要求5所述的方法，其中工序(C)还包括，在将该晶片运送通过站传感器后，使用动态对准法测量晶片的中心；计算补偿偏移量，作为测得的晶片中心与偏移表值之间的差距，以及在晶片放置过程中，通过调整补偿偏移量而将晶片居中放置。9.根据权利要求5所述的方法，还包括(d)从一个站捡该晶片时，测量晶片位置，该测量晶片位置包括， ω从一个站捡该晶片，并且使用动态对准法测量该晶片中心，以及 ( )使用偏移表值，计算相对于该站的中心晶片中心的位置。10.根据权利要求5所述的方法，其中有标称传感器位置的表的行列中包括， 站识别，传感器识别， 半径值，和 角值。11.根据权利要求1所述的方法，其中(a)还包括， 使用动态对准法教导机器人每个站的位置。12.—种使用可控的系列晶片运动优化半导体制造设备中晶片位置可重复性的方法， 该方法包括(a)进行初级站校准，以教导机器人每个站的位置，该每个站与用于半导体制造的 VTM的多个面连接；(b)校准系统，该校准包括，ω访问有每个面的标称传感器位置的表； ( )确定基准站、基准传输方向和基准机械手； ( )在该基准站捡已知放置正确的晶片；(iv)将该捡起的晶片输送通过多个面，并在该机器人用每只手输送晶片进出多个站 时，测量伸和缩的偏移量；(V)创设偏移表，以补偿由于伸和缩方向的差异而导致的重复的测量误差，以及由于 使用标称传感器位置而导致的误差；以...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特翁，杰弗里林，安德鲁三世D贝利，杰克陈，本杰明W穆林，钟霍黄，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US