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特表2024-524132基板処理システムの部品追跡のためのインラインマシンビジョンシステム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-07-05
(54)【発明の名称】基板処理システムの部品追跡のためのインラインマシンビジョンシステム
(51)【国際特許分類】
H01L 21/68 20060101AFI20240628BHJP
【ＦＩ】
H01L21/68 F
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023577843
(86)(22)【出願日】2022-06-15
(85)【翻訳文提出日】2024-02-02
(86)【国際出願番号】 US2022033694
(87)【国際公開番号】W WO2022271513
(87)【国際公開日】2022-12-29
(31)【優先権主張番号】63/214,681
(32)【優先日】2021-06-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】592010081
【氏名又は名称】ラム リサーチ コーポレーション
【氏名又は名称原語表記】ＬＡＭ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
(74)【代理人】
【識別番号】110000028
【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】サデジ・ホセイン
(72)【発明者】
【氏名】ジェネッティ・ダモン・タイローン
(72)【発明者】
【氏名】ワン・デキ
(72)【発明者】
【氏名】バルドウィン・スコット
【テーマコード（参考）】
5F131
【Ｆターム（参考）】
5F131AA02
5F131BA03
5F131BA04
5F131BA19
5F131CA42
5F131CA45
5F131DA20
5F131DA22
5F131DA42
5F131DB01
5F131DB51
5F131DD03
5F131DD43
5F131KA10
5F131KA14
5F131KA43
5F131KA52
5F131KA62
5F131KB22
5F131KB38
(57)【要約】
【解決手段】基板処理システム内の消耗部品を追跡するためのシステムは、内部に消耗部品を保管するために使用される消耗部品ステーションを有する取り付けエンクロージャを含む。画像捕捉システムは、消耗部品上のコードの画像を捕捉するように構成される。画像捕捉システムは、カメラおよび光源を含む。
【選択図】図１０Ａ
【選択図】図１０Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板処理システム内の消耗部品を追跡および検証するためのマシンビジョンシステムであって、内部に消耗部品を保管するための消耗部品ステーションを有する取り付けエンクロージャであって、前記取り付けエンクロージャは、前記基板処理システムの機器フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）に向かう開口部を有し、前記ＥＦＥＭ内のロボットが前記消耗部品ステーションから消耗部品を取り出すことを可能にする取り付けエンクロージャと、
前記消耗部品上のコードの画像を捕捉するように構成された画像捕捉システムであって、前記画像捕捉システムは、カメラおよび光源を含み、前記画像捕捉システムは、前記取り付けエンクロージャの前記開口部の近くに位置決めされ、前記カメラおよび前記光源は、前記取り付けエンクロージャの前記開口部を向くように配向される画像捕捉システムと、
前記画像捕捉システムおよびコントローラに通信可能に接続されたプロセッサであって、前記プロセッサは、前記画像捕捉システムによって捕捉された前記コードの前記画像を処理および分析し、前記コントローラに返される前記消耗部品に対する識別子を生成するように構成されるプロセッサと、
前記ロボットに、前記取り付けエンクロージャの前記開口部を介して前記消耗部品ステーションから前記消耗部品を移動させ、前記画像捕捉システムの視野内に前記消耗部品の前記コードを位置決めさせ、前記プロセッサによって提供された前記識別子に応答して、前記消耗部品が後続の動作に適していることを検証するように構成された前記コントローラと
を備える、マシンビジョンシステム。
【請求項2】
請求項１に記載のマシンビジョンシステムであって、前記プロセッサは、
前記画像を強化する画像強化モジュール、
強化された画像を復号し、前記消耗部品を識別する文字列を生成するデコーダ、
検証のために前記消耗部品を識別する前記文字列を前記コントローラに通信する通信モジュール
と相互作用するように構成される、マシンビジョンシステム。
【請求項3】
請求項２に記載のマシンビジョンシステムであって、前記コントローラは、
信号を前記プロセッサに提供して前記光源を作動させ、前記コードの前記画像の捕捉を開始し、
前記プロセッサによって転送された前記文字列を使用して前記消耗部品を検証する
ように構成される、マシンビジョンシステム。
【請求項4】
請求項１に記載のマシンビジョンシステムであって、前記光源は、複数の光要素を含み、前記複数の光要素の場所は、前記コードを照明し、前記消耗部品が読み取り配向に位置決めされたとき、前記コードが存在する前記消耗部品の表面上のエリアを少なくとも覆う重複領域を提供するように画定される、マシンビジョンシステム。
【請求項5】
請求項４に記載のマシンビジョンシステムであって、前記ロボットは、前記消耗部品を前記読み取り配向に位置合わせするために使用されるアライナを含む、マシンビジョンシステム。
【請求項6】
請求項５に記載のマシンビジョンシステムであって、前記アライナは、前記消耗部品上に配置された基準マーカを検出するように構成され、前記基準マーカは、前記消耗部品の前記コードから所定の角度で配置され、前記ロボットは、前記コントローラからの命令に基づいて前記消耗部品を移動させ、前記命令は、前記基準マーカに対して前記消耗部品を移動させる前記所定の角度を指定し、それにより前記光源によって照明された前記コードの前記画像を捕捉するための前記画像捕捉システムの前記カメラの前記視野内で前記コードを位置合わせする、マシンビジョンシステム。
【請求項7】
請求項４に記載のマシンビジョンシステムであって、前記読み取り配向は、前記ロボットのエンドエフェクタによって覆われていない前記消耗部品の開放領域と対応し、それにより前記画像を捕捉するための前記カメラに対して前記コードが妨げられずに見えるように画定される、マシンビジョンシステム。
【請求項8】
請求項１に記載のマシンビジョンシステムであって、前記画像捕捉システムは、前記取り付けエンクロージャの前記開口部に面する上部部分に画定された透明カバーを含み、前記透明カバーは、前記画像捕捉システムの前記カメラおよび前記光源を遮蔽するように構成される、マシンビジョンシステム。
【請求項9】
請求項１に記載のマシンビジョンシステムであって、前記画像捕捉システムの前記カメラは、前記コードが配置される前記消耗部品の前記表面から第１の距離に配置され、前記光源は、複数の光要素を含み、前記複数の光要素の各光要素は、第２の距離だけ別の光要素から分離される、マシンビジョンシステム。
【請求項10】
請求項９に記載のマシンビジョンシステムであって、前記第１の距離は、前記第２の距離に比例し、約１：１．３～約１：１．７であるように画定される、マシンビジョンシステム。
【請求項11】
請求項１に記載のマシンビジョンシステムであって、前記画像捕捉システムは、拡散板、または偏光板、または拡散板と偏光板の両方を含み、
前記光源は、一対の発光ダイオードであり、
各拡散板は、存在する場合、所定の第１の距離で前記一対の発光ダイオードの一方または両方の前に配置され、
各偏光板は、存在する場合、所定の第２の距離で前記一対の発光ダイオードの一方もしくは両方の前に配置されるか、または所定の第３の距離で前記カメラのレンズの前に配置されるか、または前記所定の第２の距離で前記カメラの前記レンズの両方の前に配置され、前記所定の第３の距離で前記発光ダイオードの１つまたは複数の両方の前に配置される、
マシンビジョンシステム。
【請求項12】
請求項１に記載のマシンビジョンシステムであって、前記消耗部品ステーションは、前記取り付けエンクロージャの前記開口部の反対側に配向した外側壁を有し、前記外側壁は、前記消耗部品のロードおよびアンロードのために前記消耗部品ステーションにアクセスするための第２の開口部を有する、マシンビジョンシステム。
【請求項13】
請求項１に記載のマシンビジョンシステムであって、前記消耗部品ステーション内の消耗部品は、２つの部品で作製され、前記コードは、前記２つの部品の各部品の表面上に配置され、前記２つの部品のうちの第１の部品における第１のコードは、第２の部品における第２のコードから所定の距離だけ分離され、
前記ロボットは、前記コントローラからの命令に基づいて前記消耗部品を移動させ、前記命令は、前記消耗部品を移動させ、それにより前記第１の部品上に配置された前記第１のコードを前記画像捕捉システムの視野内に入れ、同時に前記光源を作動させて前記第１のコードを照明し、前記カメラを作動させて前記第１のコードの画像を捕捉する第１の命令のセットと、前記消耗部品を移動させ、それにより前記第２の部品上に配置された前記第２のコードを前記画像捕捉システムの前記視野内に入れ、同時に前記光源を作動させて前記第２のコードを照明し、前記カメラを作動させて前記第２の部品上に配置された前記第２のコードの画像を捕捉する第２の命令のセットとを含む、
マシンビジョンシステム。
【請求項14】
請求項１３に記載のマシンビジョンシステムであって、前記２つの部品からなる消耗部品の前記第１の部品および前記第２の部品は、同じ材料で作製され、前記材料は、石英または炭化ケイ素のうちの１つである、マシンビジョンシステム。
【請求項15】
請求項１３に記載のマシンビジョンシステムであって、前記２つの部品からなる消耗部品の前記第１の部品は、前記第２の部品とは異なる材料で作製され、前記２つの部品からなる消耗部品の前記第１の部品は、石英で作製され、前記第２の部品は、炭化ケイ素で作製される、マシンビジョンシステム。
【請求項16】
請求項１に記載のマシンビジョンシステムであって、前記光源は、接線方向に前記コードを照明するように配置される、マシンビジョンシステム。
【請求項17】
請求項１に記載のマシンビジョンシステムであって、前記プロセッサは、エッジプロセッサであり、前記エッジプロセッサは、前記コードの前記画像を保管し、前記画像を処理し、前記画像を分析し、前記消耗部品を識別する前記文字列を生成し、検証のために前記文字列を前記コントローラに送信するように構成され、
前記エッジプロセッサは、イーサネットスイッチを介して前記コントローラに接続される、
マシンビジョンシステム。
【請求項18】
請求項１に記載のマシンビジョンシステムであって、前記消耗部品は、前記基板処理システムのプロセスモジュール内のウエハ支持面上に受け取られたウエハに隣接して配置されるエッジリングである、マシンビジョンシステム。
【請求項19】
基板処理システム内の消耗部品を追跡するためのロボットであって、アーム上に画定されたエンドエフェクタであって、前記エンドエフェクタは、前記消耗部品を支持するために使用されるキャリアプレートを支持するように設計されるエンドエフェクタと、
前記アーム上に配置されたアライナであって、前記アライナは、軸に沿って前記消耗部品と共に前記キャリアプレートを回転させるように構成され、前記アライナは、前記消耗部品の表面上に画定された基準マーカを追跡し、前記基準マーカのオフセット座標を前記基板処理システムのコントローラに提供するセンサを有するアライナと
を備え、
前記ロボットは、前記コントローラから命令のセットを受信し、前記ロボットに、前記キャリアプレート上に支持された前記消耗部品を消耗部品ステーションから前記基準マーカに対する読み取り配向に移動させるように構成され、前記読み取り配向は、前記基板処理システムの画像捕捉システムの視野内に前記消耗部品の前記表面上に配置されたコードを載置し、前記画像捕捉システムが前記コードの画像を捕捉することを可能にするように画定され、
前記画像捕捉システムによって捕捉された前記コードの前記画像は、前記消耗部品に対する識別子を生成するために処理され、前記識別子は、前記消耗部品の検証のために前記コントローラによって使用される、
ロボット。
【請求項20】
請求項１９に記載のロボットであって、前記画像捕捉システムは、前記コントローラに通信可能に接続され、前記画像捕捉システムは、前記コントローラから第２の命令のセットを受信し、前記第２の命令のセットは、前記画像捕捉システム内に配置された光源を作動させて前記コードを照明する第１の命令と、前記画像捕捉システム内のカメラを作動させて前記コードの前記画像の捕捉をトリガする第２の命令とを含む、ロボット。
【請求項21】
請求項１９に記載のロボットであって、前記基準マーカは、前記コードから所定の角度で前記消耗部品の前記表面上に画定された光学マーカであり、
前記読み取り配向は、前記キャリアプレートのアーム延長部によって覆われるエリアの外側にある前記消耗部品の開放領域と対応するように画定される、
ロボット。
【請求項22】
請求項１９に記載のロボットであって、前記アライナの前記センサは、ファイバ上にライナカーテンヘッドを有するレーザセンサまたはスルービームＬＥＤファイバセンサのうちの１つである、ロボット。
【請求項23】
請求項１９に記載のロボットであって、前記ロボットは、前記基板処理システムの機器フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）内に配置され、前記ＥＦＥＭは、前記基板処理システムの取り付けエンクロージャの消耗部品ステーションに保管されている前記消耗部品へのアクセスを提供し、前記取り付けエンクロージャの前記消耗部品ステーション内の前記消耗部品への前記アクセスは、前記ＥＦＥＭに向かって画定された開口部を介して前記ロボットに提供される、ロボット。
【請求項24】
請求項１９に記載のロボットであって、前記基準マーカの前記オフセット座標および前記コードの前記画像は、前記コントローラによってプロセッサを介して前記画像捕捉システムに転送され、前記プロセッサは、画像強化プロセッサと相互作用して前記画像捕捉システムによって捕捉された前記コードの前記画像を強化し、デコーダと相互作用して前記画像を復号し、前記画像を分析し、前記消耗部品の前記識別子を表す文字列を生成し、通信モジュールと相互作用して前記消耗部品の検証のために前記文字列を前記コントローラに通信する、ロボット。
【請求項25】
請求項１９に記載のロボットであって、前記消耗部品ステーションから前記消耗部品を移動させるように構成された前記ロボットの前記エンドエフェクタは、前記基板処理システム内のプロセスモジュールに送給するためにウエハステーションからウエハを移動させるように構成され、前記ロボットの前記アライナは、前記プロセスモジュールに送給する前に、前記ウエハ内のノッチを検出し、前記ノッチに対する前記ウエハの配向を制御するように構成される、ロボット。
【請求項26】
請求項１９に記載のロボットであって、前記消耗部品は、第１の部品および第２の部品で作製され、第１のコードが、前記第１の部品の表面上に配置され、第２のコードが、前記第２の部品の表面上に配置され、前記第１の部品の前記第１のコードは、前記第２の部品の前記第２のコードから所定の距離だけ分離され、
前記ロボットに提供される前記命令のセットは、前記消耗部品を移動させ、前記第１の部品上に配置された前記第１のコードを前記基準マーカに対して前記読み取り配向に持って行き、前記第１のコードの画像の捕捉を可能にする第３の命令と、前記消耗部品を移動させ、前記第２の部品上に配置された前記第２のコードを前記基準マーカに対して前記読み取り配向に持って行き、前記第２の部品上に配置された前記第２のコードの画像の捕捉を可能にする第４の命令とを含む、
ロボット。
【請求項27】
基板処理システム内の消耗部品を追跡および検証するためのマシンビジョンシステムであって、内部に消耗部品を保管するための消耗部品ステーションを有する取り付けエンクロージャであって、前記取り付けエンクロージャは、前記基板処理システムの機器フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）に向かう開口部を有し、前記ＥＦＥＭ内のロボットが前記消耗部品ステーションから消耗部品を取り出すことを可能にする取り付けエンクロージャと、
前記ＥＦＥＭ内の前記ロボットに、前記取り付けエンクロージャの前記開口部を介して前記消耗部品ステーションから前記消耗部品を移動させ、画像捕捉システムの視野内に前記消耗部品のコードを位置決めさせるように構成されたコントローラであって、
前記画像捕捉システムは、前記消耗部品上のコードの画像を捕捉するように構成され、前記画像捕捉システムは、少なくともカメラおよび光源を含み、前記画像捕捉システムは、前記取り付けエンクロージャの前記開口部の近くに位置決めされ、前記カメラおよび前記光源は、前記取り付けエンクロージャの前記開口部を向くように配向される、
コントローラと、
前記画像捕捉システムおよび前記コントローラに通信可能に接続されたプロセッサであって、前記プロセッサは、前記画像捕捉システムによって捕捉された前記コードの前記画像を処理および分析し、前記消耗部品が後続の動作に適していることを検証するように構成されるプロセッサと
を備える、マシンビジョンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本実施形態は、半導体ウエハ処理に関し、より詳細には、基板処理システム内のプロセスモジュールに提供される消耗部品の追跡に関する。
【背景技術】
【0002】
典型的な製作システムは、複数のクラスタツールアセンブリまたは処理ステーションを含む。半導体ウエハの製造プロセスで使用される各処理ステーションは、１つまたは複数のプロセスモジュールを含み、各プロセスモジュールは、特定の製造動作を実施するために使用される。異なるプロセスモジュール内で実施される製造動作の一部には、洗浄動作、エッチング動作、堆積動作、リンス動作、乾燥動作などが挙げられる。これらの動作を実施するためにプロセスモジュールで使用されるプロセス化学物質、プロセス条件、およびプロセスは、プロセスモジュール内の過酷な条件に常に曝露されるハードウェア構成要素の一部に対して損傷を引き起こす。これらの損傷または摩耗したハードウェア構成要素は、損傷したハードウェア構成要素がプロセスモジュール内の他のハードウェア構成要素を過酷な条件に曝露しないようにするために、かつ半導体ウエハの品質を保証するために、定期的かつ迅速に交換する必要がある。その場所、および過酷な化学物質およびプロセスモジュール内で実施されるプロセスに継続的に曝露されることによって損傷を受ける可能性のあるハードウェア構成要素の一部には、ウエハを囲むエッジリング、カバーリングなどが挙げられる。エッジリングは、一定数のプロセスサイクル後に侵食される場合があり、侵食されたエッジリングがチャック、接地リングなどの下にあるハードウェア構成要素を過酷なプロセス条件に曝露しないようにするために、速やかに交換する必要がある。交換可能なハードウェア構成要素は、本明細書では消耗部品と呼ぶことができる。
【0003】
エッジリングなどの消耗部品は、プロセスの性能にとって非常に重要である。これらの消耗部品は、典型的には手動で交換され、エッジリングを交換するためにプロセスモジュールの通気が必要となる。あるいは、消耗部品は、新しいエッジリングをバッファステーション（例えば、ウエハ（ウエハ交換ステーション）をバッファリングするために使用されるフロントオープニングユニファイドポッド（ＦＯＵＰ）と同様のＦＯＲＰ（フロントオープニングリングポッド－エッジリング交換ステーション）にロードし、エッジリングをＦＯＲＰから処理ステーションのロードポートに搬送し、システムロボティクスを使用してプロセスモジュールから古いエッジリングを取り外し、新しいエッジリングを設置することを伴う自動化されたアプローチを使用して交換される。消耗部品の交換は、プロセスモジュール間でのウエハの搬送と同様の方式で真空下で実施される。エッジリングは、ウエハ交換ステーションからウエハを搬送するために使用されるファブの自動マテリアルハンドリングシステム（ＡＭＨＳ）を通してバッファステーションから搬送され得る。単一のバッファステーションを使用して、プロセスモジュールから取り外された新しいエッジリングと摩耗したエッジリングの両方を保管することが可能であり、または異なるバッファステーションを使用して、新しいエッジリングおよび使用済みのエッジリングを別々に保管することが可能である。摩耗したエッジリングは速やかに処分する必要があり、完全に使い果たされた場合、新しいエッジリングをロードする必要がある。
【0004】
エッジリングの正確な形状および高さは、プロセス用途に基づいて最適化される。その結果、使用中であり、効率的に管理する必要がある多数の異なるエッジリングが存在する。異なるタイプのエッジリングにおける違いは、多くの場合、非常にわずかであり、目では知覚することができない。さらに、バッファステーションに入ると、異なるエッジリングを区別することはほとんど不可能になる。生産環境では、エッジリングバッファステーションは、単一のタイプのエッジリング、複数のタイプのエッジリング、または他の消耗部品と混合された単一のタイプもしくは複数のタイプのエッジリングを含み得る。エッジリングは、典型的にはバッファステーションの異なるスロットに手動でロードされ、ロードされたエッジリングはシステムコンピュータに登録される。手動ロード／登録プロセス中、エラーが発生する余地がある。例えば、ユーザがエッジリングを間違ったスロットにロードする可能性がある（例えば、エッジリングをスロット１ではなくスロット２にロードする）。あるいは、ユーザは、バッファステーションの特定のスロットにロードされたエッジリングについて不正確な情報（シリアル番号、部品番号、スロット番号、寸法など）を入力する可能性がある。このようなエラーにより、間違ったエッジリングがクラスタツール内のプロセスモジュールに送給される場合がある。例えば、不正確なエッジリングがプロセスモジュールに意図せずにロードされると、容認できないウエハのスクラップ事象をもたらす可能性がある。そのような問題はかなりの期間にわたって検出されない場合があり、かつ処理中のウエハの品質に重大な影響を及ぼす可能性があり、それによって半導体製造業者に対する利益率に重大な影響を与えることになる。現在、正しいエッジリングがＦＯＲＰにロードされていることを自動的に検証したり、またはツール内のそれらの場所（すなわち、スロット番号）を決定したりする効率的な方法は存在しない。
【0005】
本発明の実施形態は、このような状況で生じるものである。
【発明の概要】
【0006】
本開示の実施形態は、正しいエッジリングが基板処理システム内の正しいプロセスモジュールに送給され得るように、エッジリングを追跡し、エッジリングのＩＤを検証するためのシステムおよび方法を含む。追跡は、マシンビジョンシステム、および基板処理システム内で使用されるロボットのアーム上に配置されたアライナ（すなわち、クラスタツールなど）を使用して行われる。基板処理システムまたはクラスタツールは、１つまたは複数のロードロックを通して真空移送モジュール（ＶＴＭ）に結合された大気圧移送モジュール（ＡＴＭ）を含み、ＶＴＭは、１つまたは複数のプロセスモジュールに結合される。ＡＴＭのロボットおよびＶＴＭのロボットは、ウエハバッファステーションと１つまたは複数のプロセスモジュールとの間でウエハを移動させるために使用される。ＡＴＭのロボットには、ウエハをプロセスモジュールに送給する前にウエハを位置合わせするために使用されるアライナが備えられる。次に、位置合わせされたウエハは、処理のために基板表面の上に受け取られる。ＡＴＭおよびＶＴＭのロボットはまた、プロセスモジュールと、消耗部品を保管するために使用される消耗部品ステーションとの間で消耗部品を移動させるために使用される。識別子が、消耗部品の各々に配置される。いくつかの実施態様では、識別子は、消耗部品の上面、底面、上面と底面の両方、または上面と底面との間のどこかに配置されたコード（例えば、機械可読コード）であってもよい。いくつかの実施態様では、マシンビジョンシステムは、消耗部品上に配置されたコードの画像を捕捉し、画像を処理して消耗部品を識別するために使用され、ロボットのアライナは、コードの画像がマシンビジョンシステムのカメラまたは画像捕捉デバイスによって捕捉することができるように、マシンビジョンシステムの上の消耗部品上のコードを位置合わせするために使用される。いくつかの実施態様では、コードの画像は、消耗部品データベースに対して検証され、プロセスモジュールへの送給が予定されている消耗部品がプロセスモジュールに適切であるかどうかを決定する。消耗品のＩＤが正常に検証されると、消耗部品は、設置のためにプロセスモジュールに送給される。
【0007】
マシンビジョンシステムは、人為的エラーにより不正確な消耗部品が基板処理システム内のプロセスモジュールに提供されることを回避するために、消耗部品の追加の検証を提供する。異なるプロセスモジュールで利用可能および使用される消耗部品のタイプが大きく異なるため、実施されるプロセスを最適化するために、異なるプロセスモジュールで使用される異なるタイプの消耗部品（例えば、エッジリング）を追跡し、正しいタイプの消耗部品を異なる処理ステーション内の各プロセスモジュールに送給することが重要である。マシンビジョンシステムは自動化された検証を実施し、それによってかなりの時間およびコストを節約する。
【0008】
エッジリングなどの消耗部品の追跡を支援するために、いくつかの実施態様では、コードが消耗部品に画定され、消耗部品は消耗部品データベースに対してコードを検証することによって追跡される。消耗部品がプロセスモジュールへの送給のために取り出されるとき、消耗部品はまず識別され、次にプロセスモジュールへの送給前に検証される。検証の一部として、いくつかの実施態様では、コードの画像がマシンビジョンシステムを使用して捕捉され、捕捉された画像が処理されてコードを識別し、消耗部品に対する識別子を生成する。消耗部品識別子は、異なるタイプの消耗部品、および各タイプの消耗部品を使用する製作施設内の異なるプロセスモジュールに関する情報を含む消耗部品データベースに対して検証される。検証が成功すると、消耗部品は、ＡＴＭおよびＶＴＭのロボットによってプロセスモジュールに搬送される。各消耗部品を追跡することにより、正しい消耗部品が各プロセスモジュールに送給されるようになり、それによってあらゆるロードエラー（例えば、ロード中に消耗部品に関して記録された不正確な情報、または消耗部品ステーションにおけるスロットへの消耗部品の不正確なロード）が排除される。追跡および検証により、不正確な消耗部品がプロセスモジュールに誤ってロードされないようになり、したがって、そのようなエラーによる不必要なウエハのスクラップが回避される。
【0009】
一実施態様では、基板処理システム内の消耗部品を追跡および検証するためのマシンビジョンシステムが開示される。いくつかの実施態様では、マシンビジョンシステムは、取り付けエンクロージャと、画像捕捉システムと、プロセッサ（例えば、エッジプロセッサ）と、コントローラとを含む。取り付けエンクロージャは、内部に消耗部品を保管するための消耗部品ステーションを有する。取り付けエンクロージャは、基板処理システムの機器フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）に向かう開口部を有し、ＥＦＥＭ内のロボットが消耗部品ステーションから消耗部品を取り出すことを可能にする。画像捕捉システムは、消耗部品上のコードの画像を捕捉するように構成される。画像捕捉システムは、カメラおよび光源を含む。画像捕捉システムは、取り付けエンクロージャの開口部の近くに位置決めされ、開口部を向くように配向される。プロセッサは、画像捕捉システムおよび基板処理システムのコントローラに通信可能に接続される。プロセッサは、画像捕捉システムによって捕捉されたコードの画像を処理および分析し、コントローラに返される消耗部品に対する識別子を生成するように構成される。コントローラは、ロボットに、取り付けエンクロージャの開口部を介して消耗部品ステーションから消耗部品を移動させ、それにより画像捕捉システムの視野内に消耗部品のコードを位置決めさせるコマンドを発行するように構成される。コントローラは、プロセッサによって提供された識別子に応答して、消耗部品が後続の動作に適していることを検証するようにさらに構成される。
【0010】
一実施態様では、プロセッサは、（ａ）画像捕捉システムによって捕捉されたコードの画像を強化する画像強化モジュール、（ｂ）強化された画像を復号し、消耗部品を識別する文字列を生成するデコーダ、および（ｃ）検証のために消耗部品を識別する文字列をコントローラに通信する通信モジュールと相互作用するように構成される。
【0011】
一実施態様では、コントローラは、信号をプロセッサに提供して光源を作動させ、カメラを起動してコードの画像を捕捉し、プロセッサによって転送された文字列を使用して消耗部品を検証するように構成される。
【0012】
一実施態様では、光源は、複数の光要素を含み、複数の光要素の場所は、コードを照明し、消耗部品が読み取り配向に位置決めされたとき、コードが存在する消耗部品の表面上のエリアを少なくとも覆う重複領域を提供するように画定される。
【0013】
一実施態様では、ロボットは、消耗部品を読み取り配向に位置合わせするために使用されるアライナを含む。
【0014】
一実施態様では、アライナは、消耗部品上に配置された基準マーカを検出するように構成され、基準マーカは、消耗部品のコードから所定の角度で配置される。ロボットは、コントローラからの命令に基づいて消耗部品を移動させる。コントローラからの命令は、基準マーカに対して消耗部品を移動させる所定の角度を指定し、それにより光源によって照明されたコードの画像を捕捉するための画像捕捉システムのカメラの視野内でコードを位置合わせする。
【0015】
一実施態様では、読み取り配向は、ロボットのエンドエフェクタによって覆われていない消耗部品の開放領域と対応し、それにより画像を捕捉するためのカメラに対してコードが妨げられずに見えるように画定される。
【0016】
一実施態様では、画像捕捉システムは、取り付けエンクロージャの開口部に面する上部部分に画定された透明カバーを含む。画像捕捉システムのカメラおよび光源を遮蔽するように構成された透明カバー。
【0017】
一実施態様では、画像捕捉システムのカメラは、コードが配置される消耗部品の表面から第１の距離に配置され、光源は、複数の光要素を含み、複数の光要素の各光要素は、第２の距離だけ別の光要素から分離される。
【0018】
一実施態様では、第１の距離は、第２の距離に比例し、約１：１．３～約１：１．７であるように画定される。
【0019】
一実施態様では、画像捕捉システムは、拡散板、または偏光板、または拡散板と偏光板の両方を含む。光源は、一対の発光ダイオードである。各拡散板は、存在する場合、所定の第１の距離で一対の発光ダイオードの各一方または両方の前に配置される。同様に、各偏光板は、存在する場合、所定の第２の距離で一対の発光ダイオードの一方もしくは両方の前に配置されるか、または所定の第３の距離でカメラのレンズの前に配置されるか、または所定の第２の距離でカメラのレンズの両方の前に配置され、所定の第３の距離で一対の発光ダイオードの一方もしくは両方の前に配置される。
【0020】
一実施態様では、消耗部品ステーションは、取り付けエンクロージャの開口部の反対側に配向した外側壁を有する。外側壁は、消耗部品のロードおよびアンロードのために消耗部品ステーションにアクセスするための第２の開口部を有する。
【0021】
一実施態様では、消耗部品ステーション内の消耗部品は、２つの部品で作製され、コードは、２つの部品の各部品の表面上に配置される。２つの部品のうちの第１の部品における第１のコードは、第２の部品における第２のコードから所定の距離だけ分離される。ロボットは、コントローラからの命令に基づいて消耗部品を移動させる。ロボットに提供される命令は、消耗部品を移動させ、それにより第１の部品上に配置された第１のコードを画像捕捉システムの視野内に入れ、同時に光源を作動させて第１のコードを照明し、カメラを作動させて第１のコードの画像を捕捉する第１の命令のセットと、消耗部品を移動させ、それにより第２の部品上に配置された第２のコードを画像捕捉システムの視野内に入れ、同時に光源を作動させて第２のコードを照明し、カメラを作動させて第２のコードの画像を捕捉する第２の命令のセットとを含む。
【0022】
一実施態様では、光源は、接線方向にコードを照明するように配置された一対の発光ダイオードである。
【0023】
一実施態様では、２つの部品からなる消耗部品の第１の部品および第２の部品は、同じ材料で作製され、材料は、石英または炭化ケイ素のうちの１つである。
【0024】
一実施態様では、２つの部品からなる消耗部品の第１の部品は、第２の部品とは異なる材料で作製され、２つの部品からなる消耗部品の第１の部品は、石英材料で作製され、第２の部品は、炭化ケイ素材料で作製される。
【0025】
一実施態様では、プロセッサは、エッジプロセッサである。エッジプロセッサは、コードの画像を保管し、画像を処理し、画像を分析し、消耗部品を識別する文字列を生成し、検証のために文字列をコントローラに送信するように構成される。エッジプロセッサは、イーサネットスイッチを介してコントローラに接続される。
【0026】
一実施態様では、消耗部品は、基板処理システムのプロセスモジュール内のウエハ支持面上に受け取られたウエハに隣接して配置されるエッジリングである。
【0027】
一実施態様では、基板処理システム内の消耗部品を追跡するためのロボットが開示される。ロボットは、エンドエフェクタと、アライナとを含む。エンドエフェクタは、ロボットのアーム上に画定され、消耗部品を支持するために使用されるキャリアプレートを支持するように設計される。アライナは、アーム上に配置される。アライナは、軸に沿って消耗部品と共にキャリアプレートを回転させるように構成される。アライナは、消耗部品の表面上に画定された基準マーカを追跡し、基準マーカのオフセット座標を基板処理システムのコントローラに提供するセンサを有する。ロボットは、コントローラから命令のセットを受信し、ロボットに、キャリアプレート上に支持された消耗部品を消耗部品ステーションから基準マーカに対する読み取り配向にｄ移動させるように構成され、読み取り配向は、基板処理システムの画像捕捉システムの視野内に消耗部品の表面上に配置されたコードを載置し、画像捕捉システムがコードの画像を捕捉することを可能にするように画定される。画像捕捉システムによって捕捉されたコードの画像は、消耗部品に対する識別子を生成するために処理される。識別子は、消耗部品の検証のためにコントローラによって使用される。
【0028】
一実施態様では、画像捕捉システムは、コントローラに通信可能に接続される。画像捕捉システムは、コントローラから第２の命令のセットを受信する。第２の命令のセットは、画像捕捉システム内に配置された光源を作動させてコードを照明する第１の命令と、画像捕捉システムのカメラを作動させてコードの画像の捕捉を開始する第２の命令とを含む。
【0029】
一実施態様では、基準マーカは、コードから所定の角度で消耗部品の表面上に画定された光学マーカである。読み取り配向は、キャリアプレートのアーム延長部によって覆われるエリアの外側にある消耗部品の開放領域と対応するように画定される。
【0030】
一実施態様では、アライナのセンサは、ファイバ上にライナカーテンヘッドを有するレーザセンサまたはスルービームＬＥＤファイバセンサのうちの１つである。
【0031】
一実施態様では、ロボットは、基板処理システムの機器フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）内に配置される。ＥＦＥＭは、基板処理システムの取り付けエンクロージャの消耗部品ステーションに保管されている消耗部品へのアクセスを提供する。消耗部品へのアクセスは、ＥＦＥＭに向かって画定された開口部を介してロボットに提供される。
【0032】
一実施態様では、基準マーカのオフセット座標およびコードの画像は、コントローラによってプロセッサを介して画像捕捉システムに転送される。プロセッサは、画像強化プロセッサと相互作用して画像捕捉システムによって捕捉されたコードの画像を強化し、デコーダと相互作用してコードの画像を復号し、消耗部品を識別する文字列を生成し、通信モジュールと相互作用して消耗部品の検証のために文字列をコントローラに通信する。
【0033】
一実施態様では、消耗部品ステーションから消耗部品を移動させるように構成されたロボットのエンドエフェクタはまた、基板処理システム内のプロセスモジュールに送給するためにウエハステーションからウエハを移動させるように構成される。ロボットのアライナは、プロセスモジュールに送給する前に、ウエハ内のノッチを検出し、ノッチに対するウエハの配向を制御するように構成される。
【0034】
一実施態様では、消耗部品は、第１の部品および第２の部品で作製される。第１のコードが、第１の部品の表面上に配置され、第２のコードが、第２の部品の表面上に配置される。第１の部品の第１のコードは、第２の部品の第２のコードから所定の距離だけ分離される。ロボットに提供される命令のセットは、消耗部品を移動させ、第１の部品上に配置された第１のコードを基準マーカに対して読み取り配向に持って行き、第１のコードの画像の捕捉を可能にする第３の命令と、消耗部品を移動させ、第２の部品上に配置された第２のコードを基準マーカに対して読み取り配向に持って行き、第２の部品上に配置された第２のコードの画像の捕捉を可能にする第４の命令とを含む。
【0035】
さらに別の実施態様では、基板処理システム内の消耗部品を追跡および検証するためのマシンビジョンシステムが開示される。マシンビジョンシステムは、取り付けエンクロージャと、コントローラと、画像捕捉システムと、プロセッサとを含む。取り付けエンクロージャは、内部に消耗部品を保管するための消耗部品ステーションを有する。取り付けエンクロージャは、基板処理システムの機器フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）に向かう開口部を有し、ＥＦＥＭ内のロボットが消耗部品ステーションから消耗部品を取り出すことを可能にする。コントローラは、ＥＦＥＭ内のロボットに、取り付けエンクロージャの開口部を介して消耗部品ステーションから消耗部品を移動させ、画像捕捉システムの視野内に消耗部品のコードを位置決めさせるように構成される。画像捕捉システムは、消耗部品上のコードの画像を捕捉するように構成される。画像捕捉システムは、少なくともカメラおよび光源を含む。画像捕捉システムは、取り付けエンクロージャの開口部の近くに位置決めされる。カメラおよび光源は、取り付けエンクロージャの開口部を向くように配向される。プロセッサは、画像捕捉システムおよびコントローラに通信可能に接続される。プロセッサは、画像捕捉システムによって捕捉されたコードの画像を処理および分析し、消耗部品が後続の動作に適していることを検証するように構成される。
【0036】
消耗部品を追跡する利点は、消耗部品ステーションから取り出された消耗部品が、基板処理システム内のプロセスモジュールの対象となる正しい消耗部品であることを確実にすることである。追跡から取得された情報を使用して、消耗部品がいつプロセスモジュールに提供されたか、および消耗部品の使用履歴を追跡し、プロセスモジュール内の消耗部品がいつ使用寿命に到達し、そして交換する必要があるかを決定することが可能である。これらおよび他の利点については以下で説明され、明細書、図面、および特許請求の範囲を読めば当業者によって理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
【0042】
【0043】
【0044】
【0045】
【0046】
【0047】
【0048】
【0049】
【0050】
【0051】
【0052】
【0053】
【0054】
【0055】
【0056】
【0057】
【0058】
【0059】
【発明を実施するための形態】
【0060】
以下の説明では、本発明の特徴の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が記載されている。しかし、本発明がこれらの具体的な詳細の一部または全部がなくても実践することができることは、当業者には明らかであろう。他の例では、本発明を不必要に曖昧にしないように、周知のプロセス動作は詳細に説明されていない。
【0061】
本開示の実施形態は、消耗部品の表面上に配置されたコードなどの識別子を使用して、エッジリングなどの消耗部品を追跡する詳細を提供する。コードは、消耗部品の底面もしくは上面に配置されてもよく、または消耗部品の上面と底面の両方に配置されてもよく、上面にあるコードは底面にあるコードと重なるか、または消耗部品の内側に埋め込まれる。コードは、クイックレスポンス（ＱＲ）コード（ＱＲコードは登録商標。以下同じ）などのデータマトリックスタイプのコードであってもよいし、バーコード、印刷された文字コード、または消耗部品（例えば、エッジリング）を識別するために使用することができる任意の他のタイプのデータマトリックスもしくは識別マーカであってもよい。追跡は、コードを照明してコードの画像を捕捉する画像捕捉システムと、画像を強化し、コードを復号し、消耗部品を識別する文字列を生成するプロセッサとを含むマシンビジョンシステムを使用して行われる。次いで、文字列識別子が、検証のためにコントローラに転送される。コントローラは、基板処理システムが正常に機能するように様々なパラメータを制御するために使用される。コントローラは、消耗部品データベースと照合して情報を検証し、消耗部品のＩＤおよび消耗部品が使用されるプロセスモジュールのタイプを決定する。
【0062】
プロセスモジュールがエッジリングの交換を必要とする場合、例えば、基板処理システムのロボットを使用して、基板処理システムの異なるプロセスモジュールで使用される消耗部品を保管する消耗部品ステーションからエッジリングを取り出す。消耗部品ステーションは、消耗部品のための一時的な保管場所（すなわち、プロセスモジュールへの送給前の保管場所、およびプロセスモジュールからの取り出し後の保管場所）を提供し、したがってそのような保管は、本明細書では代替的に「バッファリング」と呼ばれる場合がある。基板処理システム内のプロセスモジュールおよび製作施設における異なる基板処理システム内のプロセスモジュールは、異なるタイプの消耗部品を使用することができ、消耗部品の各タイプは、わずかな点または実質的な点で他のタイプと異なっていてもよい。場合によっては、消耗部品は、複数部品からなる消耗部品（例えば、積み重ねられた消耗部品）であってもよく、部品は互いに連動するか、または互いに重なり合ってもよい。そのような場合、複数部品からなる消耗部品の各部品は、それぞれの部品の表面上に配置されたコードを有してもよく、マシンビジョンシステムは、消耗部品内の部品の数を検出し、各部品のコードの画像を捕捉して全体として消耗部品を識別するように構成される。
【0063】
いくつかの実施態様では、基板処理システム内のロボットは、消耗部品を移動させ、それによりコードが画像捕捉システムの視野内および被写界深度内に位置合わせされるように位置決めされ、画像捕捉システムはコードの画像を捕捉することが可能になる。マシンビジョンシステムの画像捕捉システムは、消耗部品上のコードの画像を捕捉するカメラ（レンズ付き）などの画像捕捉デバイスと、コードが配置される消耗部品のエリアを照明する発光ダイオードなどの少なくとも光源とを含み、それによりカメラによって捕捉された画像が明確であり、容易に解読することができるようになる。画像捕捉システムと位置合わせされた消耗部品の検出に応答して、コントローラは、信号をプロセッサに生成し、消耗部品上に配置されたコードの画像を捕捉する。プロセッサは、これに応答して、信号を送信して（ａ）光源（例えば、発光ダイオード）を作動させ、画像捕捉システムと位置合わせされた消耗部品上のコードを有するエリアを照明し、（ｂ）カメラを作動させ、カメラが消耗部品上に配置されたコードの画像を捕捉することができるようにする。
【0064】
次に、捕捉された画像が分析され、復号され、そこに含まれる識別情報を決定する。復号された情報は、消耗部品を識別する文字列（「文字列識別子」とも呼ばれる）を生成するために使用される。文字列識別子は、検証のためにコントローラに転送される。コントローラは、消耗部品データベースにクエリを実行し、消耗部品のＩＤ、および消耗部品を使用するプロセスモジュールのタイプを決定することによって消耗部品の検証を実施するように構成されたソフトウェアを含む。ソフトウェアによる消耗部品の検証が成功すると、ソフトウェアは、ロボットに消耗部品を移動させてプロセスモジュールに送給するように指示する。消耗部品の追跡および検証により、正しい消耗部品が適切なプロセスモジュールに送給されるようになり、それによって不正確な消耗部品がプロセスモジュールに送給されることがなくなる。実施態様の上記の一般的な理解に基づいて、次に、様々な図面を参照して様々な具体的な詳細を説明する。
【0065】
図１は、一実施態様における、様々なプロセスモジュール内で使用されるエッジリングなどの消耗部品が追跡される、例示的な基板処理システム１００の簡略化されたブロック図を示している。図示された基板処理システムは、複数のそのような基板処理システムが用いられ得る製作施設の一部であってもよい。基板処理システム１００は、コントローラ１０８からの信号によって制御される、複数のモジュール、例えば機器フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ、本明細書では大気圧移送モジュールまたはＡＴＭとも呼ばれる）１０２、１つまたは複数のロードロック１１０、真空移送モジュール（ＶＴＭ）１０４、および１つまたは複数のプロセスモジュール１１２～１１６を含む。ＥＦＥＭ１０２は大気圧条件に維持されており、第１の側に画定され、１つまたは複数のウエハステーションを受け取るように構成された１つまたは複数のロードポート１０６を含む。ロードポート１０６上のウエハステーションは、１つまたは複数の隔離弁によって制御される開口部を介してアクセスされる。ウエハステーションは、半導体デバイスを画定する処理のためにプロセスモジュール１１２～１１６に提供される複数のウエハ（すなわち、半導体基板）をバッファリングする。ウエハは、ＥＦＥＭ１０２内のロボット（ＡＴＭロボット１０２ａとも呼ばれる）によってウエハステーションから取り出される。ＡＴＭロボット１０２ａは、エンドエフェクタが配置されるアームを含む。エンドエフェクタは、ウエハステーションから取り出されたウエハを支持し、ウエハをロードロック１１０に送給し、その後プロセスモジュール（１１２～１１６）に送給するように構成される。ＡＴＭロボット１０２ａはまた、消耗部品を支持することができるキャリアプレートを支持するように構成される。キャリアプレートの使用により、エンドエフェクタの再設計を必要とせずに、ウエハの移送に使用されるＡＴＭロボット１０２ａの同じエンドエフェクタもまた、消耗部品をロードロック１１０に移送し、その後プロセスモジュール１１２～１１６に送ることが可能になる。
【0066】
図１に示される実施態様では、基板処理システム１００は、一方の側でＥＦＥＭ１０２に、他方の側でＶＴＭ１０４に結合される一対のロードロック１１０－Ｌ、１１０－Ｒを含む。ロードロック１１０－Ｌ、１１０－Ｒは、大気圧条件に維持されるＥＦＥＭ１０２と真空（すなわち、制御された環境）に維持される真空移送モジュール（ＶＴＭ）１０４との間の中間モジュールとして作用する。ロードロック１１０－Ｌ、１１０－Ｒは、ＥＦＥＭ１０２の第２の側に配置される。一実施態様では、第２の側は、第１の側の反対側となるように画定される。代替の実施態様では、第２の側は、第１の側に隣接するように画定されてもよい。ロードロック１１０－Ｌ、１１０－Ｒの各々は、ＥＦＥＭ１０２に結合される側に第１の隔離弁（図示せず）を含み、ＶＴＭ１０４に結合される側に第２の隔離弁（図示せず）を含む。ウエハステーションからのウエハがロードロック（例えば、１１０－Ｌ）に送給されるとき、ロードロック１１０－Ｌの第１の隔離弁が開かれ、第２の隔離弁は閉じたままにされる。ウエハがロードロック１１０－Ｌに送給されると、第１の隔離弁が閉じられる。次いで、第１および第２の隔離弁の両方が閉じられたままの状態で、ロードロックが真空に排気される。ロードロック１１０－Ｌが真空に到達すると、第２隔離弁が開かれ、ＶＴＭ１０４のＶＴＭロボット１０４ａが使用され、ウエハをロードロックから処理のために適切なプロセスモジュール１１２～１１６に移動させる。
【0067】
エッジリングなどの消耗部品１２２がプロセスモジュール１１２～１１６内で交換される際、ウエハの送給に使用されるプロセスと同様のプロセスが続く。消耗部品１２２の場合、消耗部品は、ＥＦＥＭ１０２のＡＴＭロボット１０２ａによって消耗部品ステーション１２０から取り出され、プロセスモジュール１１２～１１６へのその後の送給のためにロードロック１１０－Ｌまたは１１０－Ｒのうちの１つに送給される。一実施態様では、消耗部品ステーション１２０は、ロードロック１１０－Ｌ、１１０－Ｒと同じ側に配置され、ロードロック１１０－Ｌ、１１０－Ｒの上に画定される。消耗部品ステーション１２０は、消耗部品１２２がバッファリングまたは保管される複数のスロットを含むことができる。ＡＴＭロボット１０２ａのアーム上に配置されたエンドエフェクタは、最初にキャリアプレート（図示せず）を取り出すために消耗部品ステーション１２０内に到達する。キャリアプレートを取り出した後、ＡＴＭロボット１０２ａは、消耗部品ステーション１２０におけるスロットの１つから消耗部品１２２を取り出し、キャリアプレート上の消耗部品１２２のバランスをとる。次に、消耗部品１２２は、消耗部品ステーション１２０からＥＦＥＭ１０２に移動される。
【0068】
プロセスモジュール内の消耗部品１２２を交換するプロセスは、オペレータからの信号、基板処理システムの様々なパラメータを追跡するコントローラからの信号、またはプロセスモジュールからの信号に基づいて行われ得る。信号は、消耗部品に残された使用寿命に基づいて生成され得る。例えば、消耗部品がその使用寿命の終わりに到達した場合、または使用寿命がプロセスモジュール内で実施されるプロセスのプロセスサイクルに必要な時間よりも短い場合、信号は、プロセスモジュールによって自動的に生成することが可能である。あるいは、信号は、コントローラによって生成されてもよいし、プロセスモジュール内の消耗部品を交換するためにオペレータによって手動で開始されてもよい。信号に応答して、コントローラは、消耗部品ステーション１２０に保管されている消耗部品を取り出し、消耗部品を消耗部品ステーション１２０からＥＦＥＭ１０２に移動させるための命令のセットをＡＴＭロボット１０２ａに送信することができる。一実施態様では、コントローラは、消耗部品データベースにクエリを実行し、プロセスモジュールで使用される消耗部品のタイプを識別することができる。消耗部品データベースは、基板処理システムが位置する製作施設内の様々なツールで使用されるすべての消耗部品のリポジトリである。使用される消耗部品のタイプに加えて、消耗部品データベースは、異なるプロセスモジュールで使用される異なるタイプの消耗部品の使用履歴を維持することができる。例えば、消耗部品データベースは、消耗部品ステーションの異なるスロットにロードされた消耗部品のリストおよびステータス（新しい、使用済み、残り使用寿命、タイプ、各タイプの消耗部品を使用するプロセスモジュールなど）を維持することが可能である。消耗部品のリストは、手動ロード中にオペレータによって、または消耗部品ステーションへの消耗部品のロード中に自動化されたシステム（例えば、ロボットまたは自動化された消耗部品ハンドリングシステム）によって提供されてもよい。例えば、新しい消耗部品は、オペレータまたはロボットによって消耗部品ステーションのスロット１～５（例えば、新しい部品セクション内のスロット）の１つにロードされ得、プロセスモジュールから取り外された使用済みの消耗部品は、スロット６～１０（例えば、使用済み部品セクション内のスロット）にロードされ得る。プロセスモジュール内の消耗部品を交換するための信号に応答して、コントローラは、消耗部品データベースにクエリを実行し、プロセスステーションへの送給のために消耗部品をそこから取り出す必要があるスロット番号を識別することができる。スロット番号は、コントローラによってＡＴＭロボット１０２ａに提供される命令のセットで提供され得る。命令に応答して、ＡＴＭロボット１０２ａのエンドエフェクタは、消耗部品ステーションに到達し、識別されたスロットから消耗部品を取り出す。取り出された消耗部品１２２は、消耗部品をプロセスモジュールに送給する前に、消耗部品データベースに登録された消耗部品の詳細が、識別されたスロットから取り出された消耗部品に実際に対応することを確実にするために検証される。本出願で使用される消耗部品には、プロセスモジュールで使用される任意の交換可能な部品が挙げられ得ることに留意されたい。
【0069】
消耗部品ステーション１２０内の消耗部品１２２の各々には、クイックレスポンス（ＱＲ）コード１２５（図１Ａ）などの識別子が備えられる。いくつかの実施態様では、ＱＲコード１２５に加えて、基準マーカ１２３も消耗部品１２２上に配置される。図１Ａは、エッジリング（すなわち、消耗部品）１２２が基準マーカ１２３およびＱＲコード１２５を含む、１つのそのような実施態様を示している。基準マーカ１２３は、ＱＲコード１２５から所定の角度で配置され、消耗部品１２２の位置合わせに使用される光学マーカであってもよい。ＡＴＭロボット１０２ａのエンドエフェクタが消耗部品ステーション１２０から消耗部品１２２を取り出すとき、ＡＴＭロボット１０２ａのアーム上に配置されたアライナ（図示せず）を使用して、基準マーカ１２３を追跡し、ＱＲコード１２５がＥＦＥＭ１０２に配置された画像捕捉システム１３０の視野および被写界深度にわたって位置合わせされるように基準マーカ１２３に対して消耗部分１２２を位置合わせすることによって、消耗部分１２２を位置合わせする。一実施態様では、画像捕捉システム１３０は、消耗部品ステーション１２０へのＥＦＥＭ１０２の開口部の下に配置される。画像捕捉システム１３０は、開口部の下に配置されることに限定されず、消耗部品１２２上のＱＲコード１２５の鮮明な画像を捕捉することができるように、開口部の上、またはＥＦＥＭ１０２内の任意の他の場所に配置することも可能である。消耗部品が画像捕捉システム１３０の上で位置合わせされると、一対の発光ダイオードなどの光源が作動してＱＲコードを有する消耗部品１２２の領域を照明し、画像捕捉デバイス（例えば、カメラ）が作動してＱＲコード１２５の画像を捕捉する。
【0070】
捕捉された画像は、消耗部品１２２の識別情報を含むＱＲコード１２５に関する情報を取得するために、画像捕捉システム１３０が結合されているプロセッサ１２８によって処理される。一実施態様では、捕捉された画像を処理するプロセッサは、エッジプロセッサである。エッジプロセッサは、プロセスネットワークのエッジにあるコンピューティングデバイスとして定義され、データが生成／捕捉される場所の近く（すなわち、プロセスネットワークのエッジ）でデータを捕捉、保管、処理、および分析する動作を実施するために使用される。現在の実施態様では、画像捕捉システムによって捕捉された画像データは、画像データが捕捉される（すなわち、収集される）エッジプロセッサにおいてローカルに処理、保管、および分析され、消耗部品の識別子を表す文字列が生成される。エッジプロセッサは、画像捕捉システムによって収集されたデータの基本的な計算を実施し、最小限のデータ（すなわち、計算の結果－消耗部品の文字列識別子）をコントローラに送信するように構成され、それによってコントローラ（すなわち、集中型コンピューティングデバイス）へのデータ送信中に消費される帯域幅の量を削減する。これにより、データの大部分が、処理および保管のためにコントローラおよび／または集中型コンピューティングデバイスに送信されるのではなく、エッジプロセッサでローカルにフィルタリングおよび処理されるため、最適な帯域幅消費がもたらされる。エッジプロセッサ（すなわち、エッジコンピューティング）を使用する利点には、データの処理速度（すなわち、より多くのデータがローカルに処理され、より少ないデータが他のコンピューティングデバイスに送信される）、最適な帯域幅の使用、セキュリティ、スケーラビリティ、多用途性、および信頼性が挙げられる。用途全体を通じて、画像データの捕捉、保管、および分析は「エッジプロセッサ」を使用して行われるように定義されているが、様々な実施態様はエッジプロセッサの使用に限定されないことに留意されたい。代わりに、処理の一部がローカルに実施され、残りの部分がコントローラまたは他のコンピューティングデバイス（クラウドコンピューティングデバイスを含む）で行われる、他のタイプのプロセッサも想定することができる。
【0071】
文字列に埋め込まれた消耗部品１２２の識別情報は、その後、さらなる処理のためにソフトウェア１２６に転送される。ソフトウェア１２６は、コントローラ１０８に結合された別々のプロセッサであってもよいし、コントローラ１０８上に展開されてもよい。コントローラ１０８は、基板処理システム１００に対してローカルなコンピューティングデバイスの一部であってもよいし、インターネットまたはＷｉｆｉなどのネットワークを介して、クラウドコンピューティングデバイスなどのリモートコンピューティングデバイスに結合されたコンピューティングデバイスであってもよい。ソフトウェア１２６は、文字列に含まれる消耗部品１２２の識別情報を使用してコントローラ１０８が利用可能な消耗部品データベースにクエリを実行し、消耗部品ステーション１２０から取り出された消耗部品１２２が基板処理システム１００で使用される有効な消耗部品であること、および消耗部品を使用するプロセスモジュール（１１２～１１６）の仕様を検証する。検証が成功すると、消耗部品１２２はロードロック１１０に移動され、その後プロセスモジュール１１２～１１６に送られる。消耗部品１２２を検証することに加えて、ソフトウェア１２６はまた、コマンドをプロセッサ１２８に発行することができる。コントローラ１０８のソフトウェア１２６からのコマンドに応答して、プロセッサ１２８に展開されたソフトウェアは、光源１３４の作動／停止、光源１３４の光強度に対する調整、カメラ１３６の作動／停止、カメラ１３６によって捕捉されたコードの画像の画質強化、コードの捕捉された画像の復号、消耗部品１２２を識別する文字列の生成、および検証のためにコントローラ１０８への消耗部品１２２を識別する文字列の通信を行う。
【0072】
図１は、画像捕捉システムが基板処理システム内で使用される消耗部品を追跡および検証するために配置される基板処理システムの一例であることに留意されたい。実施態様は図１の基板処理システムに限定されず、異なる構成のモジュールを有する、または異なるモジュールを有する他のタイプの基板処理システムもまた、内部で使用される消耗部品を追跡および検証するための画像捕捉システムを展開するために考慮され得る。
【0073】
図２は、一実施態様における、プロセスモジュールに送給する前に消耗部品１２２を追跡および検証するために使用されるマシンビジョンシステム１３２の簡略化されたブロック図を示している。マシンビジョンシステム１３２は、画像捕捉システム１３０と、エッジコンピューティング（またはエッジプロセッサ）１２８とを含む。画像捕捉システムは、消耗部品１２２上のコードの画像を捕捉するカメラ（レンズ付き）と、カメラ１３６が対象物の画像を捕捉するために所望の部位を照明するように使用される一対の発光ダイオード（ＬＥＤ）（１３４ａ、１３４ｂ）とを含む。本実施態様では、所望の部位は、対象物（例えば、ＱＲコードなどのコード）１２５が画定される消耗部品１２２の表面上のエリアであってもよい。所望の部位を照明するために使用されるＬＥＤの数（すなわち、対）は、単なる例として提供されており、３つ、４つ、５つ、６つ、８つなど、追加の数のＬＥＤを含むことができる。コード１２５が画定される消耗部品１２２の表面は、上面であっても底面であってもよい。一実施態様では、消耗部品１２２は、透明な材料で作製されてもよく、ＱＲコード１２５は、上面および底面に画定されてもよく、上面にあるＱＲコード１２５は、底面にあるＱＲコード１２５と重なっている。カメラは、下からＱＲコード１２５の画像を捕捉するのに十分強力である。
【0074】
画像捕捉システム１３０は、エッジプロセッサ１２８に結合される。画像捕捉システム１３０によって捕捉されたコードの画像は、エッジプロセッサ１２８に転送される。エッジプロセッサ１２８は、コードを処理してＱＲコード１２５に含まれる消耗部品１２２の識別情報を取得する。消耗部品１２２の識別情報は、消耗部品を識別する文字列識別子を生成するために使用される。文字列識別子は、コントローラ１０８に転送され、コントローラ１０８は、消耗部品１２２を検証し、消耗部品１２２を使用するプロセスモジュール１１２～１１６を識別する。検証が成功すると、消耗部品１２２は、プロセスモジュール（１１２～１１６）に送給される。一実施態様では、消耗部品１２２が基板処理システム１００のプロセスモジュールで使用される消耗部品であることを検証することに加えて、識別情報はまた、消耗部品１２２が新しい消耗部品であるか、使用済みの消耗部品であるか、および／または消耗部品１２２に残された使用寿命を決定するためにも使用され得る。典型的には、使用済みの消耗部品は、消耗部品１２２が使用寿命に到達するとプロセスモジュールから取り外される。したがって、消耗部品ステーション１２０から取り出された消耗部品が新しいことを追加で検証することにより、プロセスモジュール１１２～１１６用に予定されている消耗部品が十分な使用寿命を有することが保証される。
【0075】
図３は、一実施態様における、消耗部品１２２を追跡するために使用されるコントローラ１０８およびエッジプロセッサ１２８のいくつかの構成要素を示す簡略化されたブロック図を示している。コントローラ１０８およびエッジプロセッサ１２８は、基板処理システム１００の一部である。コントローラ１０８は、基板処理システム１００の様々な構成要素の動作を制御するために使用されるプロセッサを含む。コントローラは、独立したコンピューティングデバイスであってもよいし、コンピューティングデバイスのネットワークの一部（例えば、クラウドシステムの一部）であってもよい。コントローラ１０８は、基板処理システム１００の様々な構成要素、例えば大気圧移送モジュール（ＡＴＭ）１０２、ＡＴＭ１０２のＡＴＭロボット１０２ａ、真空移送モジュール（ＶＴＭ）１０４、ＶＴＭのロボット１０４ａ、ロードロック１１０、プロセスモジュール１１２～１１６、ロードポート１０６に画定された隔離弁（図示せず）、消耗部品ステーション１２０、ウエハステーション（図示せず）、ロードロック１１０、ＶＴＭ１０４など、電源、化学物質源などにも接続される。コントローラ１０８は、様々な構成要素の動作を制御するために使用される適切なコマンドを生成し、基板処理システム１００の異なるプロセスモジュール１１２～１１６内で様々なプロセスを実施するために使用される適切なプロセスパラメータを提供するために必要な論理を提供するように構成されたソフトウェアモジュール（または単に「ソフトウェア」と呼ばれる）１２６を含む。ソフトウェア１２６は、コントローラ１０８が利用可能な消耗部品データベース１０８ａにクエリを実行して消耗部品１２２の詳細を取得し、消耗部品１２２を検証し、消耗部品ステーション１２０内にバッファリングされたあらゆる消耗部品１２２が使用されるプロセスモジュール（１１２～１１６）を識別するようにさらに構成される。
【0076】
コントローラ１０８は、基板処理システム１００の様々な構成要素に接続されていることに加えて、エッジプロセッサ１２８にも接続される。一実施態様では、コントローラ１０８へのエッジプロセッサ１２８の結合は、スイッチ１５０を介して行われ、そのような結合は、有線接続を通じて行うことができる。例えば、第１のケーブル（例えば、イーサネットまたはＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）ケーブル、または他のタイプのケーブル）を使用して、コントローラ１０８をスイッチ１５０に接続することができ、第２の同様または異なるタイプのケーブルを使用して、スイッチ１５０をエッジプロセッサ１２８に接続することができる。代替の実施態様では、コントローラ１０８とエッジプロセッサ１２８との間の接続は、無線接続を通じて行われてもよい。いくつかの実施態様では、スイッチ１５０は、別々のケーブルを使用して複数のエッジプロセッサ（例えば、ＥＰ１ １２８ａ、ＥＰ２ １２８ｂ、ＥＰ３ １２８ｃ、ＥＰ４ １２８ｄなど）に結合され、各エッジプロセッサ（ＥＰ１、ＥＰ２、ＥＰ３、ＥＰ４など）は、基板処理システム１００の動作に関する異なる機能を実施するために使用される。スイッチ１５０は、複数のエッジプロセッサ（例えば、１２８ａ～１２８ｄ）を一緒にコントローラ１０８に接続するイーサネットとして作用し、コンピューティングデバイスのネットワーク（例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、またはクラウドシステムの一部など）を形成する。いくつかの実施態様では、スイッチ１５０は、コントローラ１０８およびエッジプロセッサ１２８をクラウドシステムに接続することが可能である。エッジプロセッサＥＰ１ １２８ａのうちの１つは、消耗部品（１２２）を追跡するように構成される。追跡は、消耗部品（１２２）上に配置されたコード（１２５）の画像を捕捉し、画像を処理してコード（１２５）を解読し、消耗部品（１２２）を識別する文字列を生成し、検証のために生成された文字列をコントローラ１０８に転送することによって行われる。
【0077】
消耗部品（１２２）上のコード（１２５）の画像の捕捉を容易にするために、エッジプロセッサ１２８は、画像捕捉システム１３０に結合され、結合は、有線（すなわち、ケーブル）または無線手段を介して行われる。いくつかの実施態様では、プロセッサ（例えば、エッジプロセッサ）１２８は、画像捕捉システム１３０に近接して位置し、プロセッサ１２８に展開されるソフトウェアは、異なる消耗部品（１２２）のコード（１２５）の画像を受信し、画像に捕捉されたコードを解読して対応する消耗部品（１２２）を識別する文字列を生成し、検証のために消耗部品（１２２）の文字列識別子をコントローラ１０８に転送し、その後、使用のために消耗部品を異なるプロセスモジュール（１１２～１１６）に転送するように構成される。エッジプロセッサ１２８は、画像捕捉システム１３０と共にマシンビジョンシステム（１３２）を構成する。
【0078】
いくつかの実施態様では、エッジプロセッサ１２８との結合に加えて、コントローラ１０８は、ＥＦＥＭ（１０２）のロボット（本明細書では「ＡＴＭロボット」１０２ａとも呼ばれる）にも結合され、結合は、有線または無線手段を介し行われ得る。コントローラ１０８は、ＥＦＥＭ（１０２）内のＡＴＭロボット１０２ａの機能を制御するコマンドを生成する。コントローラ１０８によって生成されるいくつかの例示的なコマンドは、いくつか例を挙げると、ウエハステーションからウエハをフェッチし、ロードロック（１１０）に送給してその後処理のためにプロセスモジュール（１１２～１１６）に送るための第１のフェッチコマンドと、ロードロック（１１０）から処理されたウエハを取り出し、ウエハステーションに送り返す第２のフェッチコマンドと、消耗部品ステーション（１２０）から新しい消耗部品（１２２）をフェッチし、プロセスモジュールに設置するためにロードロックに送給するための第３のフェッチコマンドと、ロードロックから使用済みの消耗部品（１２２）を取り出し、消耗部品ステーション（１２０）に送り返す第４のフェッチコマンドとを含んでもよい。当然のことながら、コントローラ１０８によってＡＴＭロボット１０２ａに生成されるコマンドの前述のリストは、単なる例として提供されており、網羅的であると考えられるべきではない。
【0079】
消耗部品（１２２）を追跡する必要がある場合、コントローラ１０８のソフトウェア１２６は、コマンドをＥＦＥＭ（１０２）内のＡＴＭロボット１０２ａに発行して消耗部品ステーション（１２０）におけるスロットから消耗部品（１２２）を取り出し、消耗部品（１２２）を読み取り配向に位置合わせし、それにより消耗部品（１２２）の表面上に配置されたコードは、ＥＦＥＭ（１０２）の内側側壁上に配置された画像捕捉システム１３０の視野、およびいくつかの実施態様では被写界深度にわたって位置合わせされるようになる。いくつかの実施態様では、画像捕捉システム１３０は、消耗部品ステーションを有する取り付けエンクロージャの開口部の近くに位置する。取り付けエンクロージャの開口部は、ＥＦＥＭ（１０２）に向かって画定される。開口部により、ＥＦＥＭ１０２のロボットは、消耗部品ステーション１２０から消耗部品を取り出すことが可能になる。画像捕捉システムは、取り付けエンクロージャの開口部に向かうように配向された光源（例えば、ＬＥＤ１３４）およびカメラ１３６を含む。消耗部品ステーション（１２０）を有する取り付けエンクロージャは、ＥＦＥＭ（１０２）の外側側壁（外側壁とも呼ばれる）上に配置される。いくつかの実施態様では、消耗部品ステーション（１２０）は、基板処理システム（１００）のＥＦＥＭ（１０２）と真空移送モジュール（１０４）との間に画定された一対のロードロック（１１０）の同じ側かつ上方に配置される。いくつかの実施態様では、一対のロードロック（１１０）および消耗部品ステーション（１２０）がＥＦＥＭ（図示せず）に結合される側は、複数のロードポート（図示せず）が画定される第１の側の反対側である。ロードポートは、ＥＦＥＭの第１の側上の外側側壁に画定され、プロセスモジュールで処理されるウエハを保管するために使用されるウエハステーションを受け取るように設計される。代替の実施態様では、消耗部品ステーションおよびロードロックが画定される第２の側は、第１の側に隣接してもよい。消耗部品ステーション（１２０）の場所、したがってＥＦＥＭ１０２に対する消耗部品ステーション（１２０）の開口部は、一例として提供されており、ロードロック（１１０）の上に画定されることに限定されず、ＥＦＥＭ（１０２）の他の側に位置することもできる。その結果、画像捕捉システム１３０の場所は、消耗部品ステーション（１２０）を有する取り付けエンクロージャの開口部がＥＦＥＭ（１０２）のどちら側に画定されるかに依存し得る。同様に、画像捕捉システム１３０の場所は、開口部の下に配置されることに限定されず、画像捕捉システム１３０が消耗部品（１２２）上のコードの完全かつ鮮明な画像を捕捉することができる限り、開口部の上、または開口部に対して任意の他の場所／配向に画定することが可能である。
【0080】
ソフトウェア１２６からのコマンドに応答して、ＡＴＭロボット１０２ａは、いくつかの実施態様によれば、ＡＴＭロボット１０２ａのアーム上に画定されたエンドエフェクタを延長して開口部を通して到達させ、消耗部品ステーション１２０に収容されているキャリアプレート１６２を取り出す。支持されたキャリアプレート１６２を有するエンドエフェクタは、その後、消耗部品ステーション１２０におけるスロットに到達し、そこに配置されている消耗部品１２２を取り出す。いくつかの実施態様では、消耗部品が取り出されるスロットは、コントローラからの信号に基づいて提供され得る。次にＡＴＭロボット１０２ａは、エンドエフェクタをＥＦＥＭ１０２内に引き込み、消耗部品１２２は、ＡＴＭロボット１０２ａのアーム上に配置されたアライナ（図示せず）を使用して位置合わせされる。消耗部品１２２の位置合わせはまた、コード１２５がキャリアプレート１６２のいかなる部分（アーム延長部を含む）によっても覆われない開放セクションにあるように行われる。消耗部分１２２上に画定された基準マーカ１２３を使用して、消耗部分１２２を位置合わせすることが可能である。基準マーカ１２３は、コード１２５とは別々であり、コード１２５から所定の角度で画定され、所定の角度は、コードが消耗部品の開放セクションにあり、キャリアプレート１６２のアーム延長部によって覆われない限り、直交（すなわち、＋／－９０°）、または１８０°、またはその間の任意の角度であってもよい。開放セクション内のコード１２５の場所により、画像捕捉システム１３０のＬＥＤ１３４およびカメラ１３６がコード１２５を妨げられずに見ることができる。ＬＥＤ１３４は、コードを照明するために使用され、画像捕捉システム１３０のカメラ１３６は、コードの画像を捕捉するために使用される。
【0081】
コントローラ１０８に通信可能に接続されたエッジプロセッサ１２８は、コントローラ１０８からコマンドを受信する。コントローラ１０８からのコマンドに応答して、様々なエッジプロセッサ（１２８ａ～１２８ｄ）に展開される異なるソフトウェアアプリケーションは、関連信号をエッジプロセッサ（１２８ａ～１２８ｄ）内の、またはエッジプロセッサ（１２８ａ～１２８ｄ）に結合された異なる構成要素に生成し、異なる機能を実施し、関連データ（存在する場合）をコントローラ１０８に返すように構成要素に指示する。図３は、１つの例示的な実施態様における、消耗部品１２２を追跡するためにエッジプロセッサ１２８ａに展開されたソフトウェアアプリケーションによって制御され得るエッジプロセッサ１２８ａの構成要素の一部を示す。代替の実施態様では、エッジプロセッサ１２８ａは、様々な構成要素と相互作用し、様々な構成要素に異なる機能を実施させるために必要な信号を提供するようにプログラムされ得る。エッジプロセッサ１２８ａに展開されたソフトウェアアプリケーションによって、またはエッジプロセッサ１２８ａ内で定義されたプログラムによって生成された信号を使用して制御され得る構成要素は、画像強化１３８、通信サーバ１４０、カメラドライバ１４２、ロガー１４４、デコーダ（例えば、ＱＲデコーダ）１４６、およびＬＥＤドライバ１４８を含み得る。エッジプロセッサ１２８ａによって制御される構成要素の前述のリストは、一例として提供されており、網羅的であると考えられるべきではない。エッジプロセッサ１２８ａは、消耗部品１２２の追跡に関与する様々な機能を実施する追加の構成要素を含んでもよい。いくつかの実施態様では、エッジプロセッサ１２８ａに展開されるソフトウェアアプリケーションは画像処理アプリケーションであり、様々な構成要素およびその依存関係はドッカーコンテナ１４１などのコンテナ内で実行されるため、画像処理アプリケーションは、自動的かつ一貫して任意のエッジ処理プラットフォーム上で起動することができる。
【0082】
エッジプロセッサ１２８ａ内の通信サーバ１４０は、コントローラ１０８のソフトウェア１２６からコマンドを受信し、コマンドをソフトウェアアプリケーション（例えば、画像処理アプリケーション）に転送する。コントローラからのコマンドは、消耗部品１２２の表面上に配置されたコード１２５の識別情報を捕捉して提供することである場合がある。コントローラからのコマンドは、一実施態様では、スキャンコマンドであってもよい。スキャンコマンドは、表面上に画定されたコードを有する消耗部品がＡＴＭロボット１０２ａによって消耗部品が読み取り配向（すなわち、画像捕捉システムの視野内）に移動されたことに応答してコントローラによって生成され得る。ＡＴＭロボット１０２ａは、コントローラからＡＴＭロボット１０２ａへのコマンドに応答して、消耗部品を読み取り配向に移動させてもよく、コマンドは、消耗部品に残っている使用寿命に基づいて、または消耗部品が展開されるプロセスモジュールからの通信に基づいてコントローラによって自動的に生成されてもよいし、ＡＴＭロボット１０２ａへのコマンドは、オペレータからのコマンドに基づいて生成されてもよい。
【0083】
コントローラ１０８からのスキャンコマンドに応答して、例えば、エッジプロセッサ１２８ａに展開されたソフトウェアアプリケーションは、ＬＥＤドライバ１４８に光源（例えば、一対のＬＥＤ１３４、または任意の他のタイプもしくは数の光源）を作動させるよう命令する第１の信号をＬＥＤドライバ１４８に生成し、かつカメラドライバ１４２にカメラ１３６を作動させるように命令する第２の信号をカメラドライバ１４２に生成する。ＬＥＤ１３４およびカメラ１３６（レンズ付き）は、一緒に画像捕捉システム１３０を表す。ソフトウェアアプリケーションからの信号に応答して、光源（すなわち、ＬＥＤ１３４）が作動してコードを照明し、カメラが作動する。作動されたカメラ１３６は、ＡＴＭロボット１０２ａによって読み取り配向に運ばれ、ＬＥＤ１３４によって照明されたコード１２５の画像を捕捉する。本明細書で説明される様々な実施態様において、コード１２５は、ＱＲコードであるとみなされる。しかし、実施態様はＱＲコードに限定されず、他のタイプのデータマトリックスコード、バーコード、印刷された文字コード、または画像内に捕捉されて識別され、識別情報を取得することができる任意の他のタイプの識別マーカを含んでもよい。
【0084】
カメラ１３６によって捕捉された画像は、天然材料および天然材料にエッチング／彫刻／印刷されたコード（例えば、ＱＲコード）１２５を含む消耗部品のセクションを捕捉する。いくつかの実施態様では、コード１２５は、レーザを使用して消耗部品の上面または底面のいずれかにエッチングされる（例えば、レーザエッチング）。他の実施態様では、コード１２５は、他の手段を使用して画定されてもよい。いくつかの実施態様では、エッチングされたコード１２５は、天然材料とコードを含むエッチングされた表面との間のコントラストを決定することによって識別される。エッチングされた表面と天然材料を有する表面との間のコントラストを決定することは、コントラストが非常に微細であるため困難な場合がある。コードを正確に解読するためには、エッチングされた表面と天然材料の表面との間のコントラストを増加させる必要がある。コントラストを改善するために、カメラによって捕捉された画像は、ソフトウェアアプリケーションによって画像品質強化モジュール１３８に転送され、画像の品質が強化される。画像強化モジュール１３８は、カメラ１３６によって提供される生画像を取得し、画像を処理して画像ノイズを除去し、コントラストを増加させ、全体的に画像の品質を改善する。画像強化モジュール１３８からの強化された画像は、ソフトウェアアプリケーションによってデコーダ（ＱＲデコーダなど）１４６に転送され、コードの画像を分析し、画像に含まれる情報を解読し、消耗部品１２２を識別する文字列（すなわち、文字列識別子）を生成する。画像に捕捉されたコード１２５は、ＱＲコード、データマトリックスコード、印刷可能な文字コード、バーコードなどであり得ることに留意されたい。その結果、一実施態様では、単一のデコーダは、ＱＲコードを含む任意のタイプのコード１２５の画像の分析を実施し、消耗部品１２２に対して適切な文字列識別子を生成するように構成され得る。代替の実施態様では、エッジプロセッサ１２８は、消耗部品１２２で使用される各タイプのコード１２５を分析し、コード１２５に対して適切な文字列識別子を生成するための対応するデコーダを含んでもよい。デコーダ１４６は、分析の一部として、コード１２５の画像に含まれる詳細を解読し、消耗部品を識別する文字列識別子を生成する。デコーダ１４６によって生成された文字列識別子は、ソフトウェアアプリケーションによってエッジプロセッサ１２８の通信サーバ１４０に転送され、その後検証のためにコントローラ１０８に送られる。加えて、文字列識別子および対応するコードの強化された画像は、保管のためにロガー１４４に転送される。ロガー１４４は、デコーダ１４６によって解読された、画像捕捉システムによって捕捉された異なるコードの画像、および復号されたＱＲコード、異なる消耗部品の対応する文字列識別子、消耗部品エラーなどの履歴を維持する。
【0085】
一実施態様では、通信サーバ１４０は、消耗部品の詳細を有する文字列識別子をコントローラ１０８のソフトウェア１２６に転送する。ソフトウェア１２６は、消耗部品の文字列識別子を受信し、コントローラ１０８のソフトウェア１２６が利用可能な消耗部品データベース１０８ａに保管されている消耗部品の詳細と照合して文字列識別子に含まれる詳細を検証する。消耗部品データベース１０８ａは、基板処理システム１００が配置される製作施設で使用されるあらゆるタイプの消耗部品の詳細情報および各タイプのあらゆる消耗部品のＩＤを保管するリポジトリである。検証は、画像捕捉システム１３０のカメラによってスキャンおよび捕捉されたコード１２５に関連する消耗部品１２２が、製作施設の１つまたは複数のプロセスモジュールで使用される有効なものであることを保証し、消耗部品を使用するプロセスモジュールのＩＤを取得することであり得る。消耗部品ステーション１２０から取り出された消耗部品１２２の検証が成功した後、ソフトウェア１２６は、コマンドをＡＴＭロボット１０２ａに送信して検証が成功したことを示し、消耗部品１２２を消耗部品が設置される関連プロセスモジュールに移動させることが可能である。一方、検証が失敗した場合、コントローラに関連する表示画面上に表示するためのエラーメッセージが生成される。エッジプロセッサ１２８ａは、消耗部品上のコードの画像の捕捉および処理を実施して消耗部品に対する文字列識別子を生成し、検証のために文字列識別子のみをコントローラ１０８に転送し、それによってコントローラ１０８に送信されるデータの量を削減または制限する。
【0086】
図４は、一実施態様における、マシンビジョンシステム１３２の特定の構成要素、および基板処理システム１００で使用される消耗部品を追跡するために考慮される必要がある特定の構成要素に関連する様々なパラメータを示している。一実施態様では、マシンビジョンシステム１３２は、カメラ（レンズ付き）１３６および光源（例えば、ＬＥＤ）１３４を有する画像捕捉システムと、エッジプロセッサ１２８とを含む。マシンビジョンシステム１３２は、画像捕捉システムおよびエッジプロセッサ１２８に加えて、追加の構成要素を含んでもよい。マシンビジョンシステム１３２に関連する様々なパラメータは、対象物体（例えば、コード１２５（すなわち、ＱＲコード））の明確かつ鮮明な画像を取得するために考慮される必要があり、それによりエッジプロセッサ１２８は、画像に含まれるより細かい詳細を検出し、その詳細を使用してコードに含まれる情報を解読し、消耗部品１２２を識別することができる。図４に示される実施態様では、マシンビジョンシステム１３２の５つの主要な構成要素と、主要な構成要素の各々に関連する様々なパラメータが示されている。例えば、マシンビジョンシステムの５つの主要な構成要素は、照明源１３４、対象物体（例えば、ＱＲコード１２５）、レンズ１３６ａ、エッジプロセッサ（画像／ビデオ処理を実施するために使用される）１２８、およびカメラ１３６を含み得る。前述の構成要素は、一例として提供されており、限定的に考慮されるべきではない。マシンビジョンシステム１３２を設計する際、より少ない数の、またはより多い数の構成要素が考慮されてもよい。いくつかの実施態様では、レンズ１３６ａは、カメラ１３６とは別々に示されている。そのような実施態様では、焦点距離、視野、被写界深度、解像度などの異なる仕様を有する異なるレンズを使用して、カメラに取り付けることが可能である。いくつかの実施態様では、レンズ１３６ａは、カメラ１３６の一部であってもよい。
【0087】
照明源１３４の場合、コード１２５の鮮明な画像を捕捉するのに関係する照明源１３４に関連するパラメータの一部には、照明源の場所、入射角、量、強度、スペクトル／色、画角、拡散板、および／または偏光板が挙げられる。一実施態様では、照明源は、一対のＬＥＤとして定義される。カメラが影またはグレアのないコードの画像のより細かい詳細を捕捉するために、ＬＥＤからの光がコードを含む消耗部品の領域に対して最適な照明を提供することを確実にするには、ＬＥＤがカメラに関連した場所に載置されなければならない。影またはグレアにより、カメラによって捕捉されたコードの詳細が不明瞭になる可能性がある。一実施態様では、一対のＬＥＤを使用して、消耗部分のコードを照明する。ＬＥＤの数（すなわち、数量）は、コードが十分に照明されることを確実にするように決定される。いくつかの他の実施態様では、一対のＬＥＤの代わりに、小さなＬＥＤのリングがカメラの周囲に配置されてもよい。実施態様は一対のＬＥＤまたはＬＥＤのリングに限定されず、必要に応じて追加のＬＥＤ（例えば、４つ、６つ、８つなど（すなわち、対を超える））を含むことができ、対について考慮する必要がある様々なパラメータは、単一または追加のＬＥＤにも関連する。いくつかの実施態様では、ＬＥＤは、コードを照明するのに十分な光が提供され、画像が飽和しすぎないように、色、強度などに関してプログラム可能である。
【0088】
いくつかの実施態様では、画像捕捉システム１３０内のＬＥＤの場所は、例えば、２つのＬＥＤ間の分離の長さを含む。ＬＥＤの分離の長さに加えて、コード（すなわち、対象物体）１２５がある消耗部品の表面からのＬＥＤおよびカメラユニットの分離の高さ（視野の深さ）も画定される。一実施態様では、２つのＬＥＤの分離の長さは、コードからのＬＥＤの対の分離の高さに比例する。１つの例示的な実施態様では、比は、コードが配置される消耗部品の表面領域を覆う重複照明エリアを形成するように約１：１．３～約１：１．７になるように定義される。いくつかの実施態様では、コードのすべての特徴を明確に識別するために、消耗部品の表面仕上げおよび透明度に応じて、明視野、暗視野、ドーム光、軸上光（ＤＯＡＬ）、またはバックライトなどの照明技法を使用することができる。前述の照明技法は、一例として提供されており、網羅的であると考えられるべきではなく、他のタイプの照明技法も使用することができることに留意されたい。照明の強度および光の重複エリアは、カメラによって捕捉された画像がコードのより細かい詳細すべてを含むように画定される。入射角は、コードが位置する消耗部品の部分に最適な照明を提供するように画定される必要がある。対のＬＥＤの場合、対の一方のＬＥＤから発する光の円錐が対の他方のＬＥＤの他方の円錐と重なり、重複エリアが少なくともコードのサイズを覆うように、入射角を画定する必要があり得る。ＬＥＤの数（すなわち、数量）は、コードが消耗部品上に配置されるエリアが十分に照明されることを確実にするように決定される。コードが配置される消耗品の部分が十分に明るくされ、影またはグレアなしで（または捕捉された画像の鮮明さを妨げない妥当な／容認可能な量の影および／またはグレアを伴って）画像が捕捉されることを確実にするために、ＬＥＤの強度ならびにスペクトル／色も考慮する必要がある。同様に、カメラが画像を捕捉するためにコードが完全に照明されることを確実にするために、ＬＥＤの画角を考慮する必要がある。一実施態様では、画像においてＬＥＤによって提供される照明によって引き起こされる画像内のグレアを回避するために、拡散板および／または偏光板を設ける必要がある場合がある。一実施態様では、拡散板は、存在する場合、所定の距離で各ＬＥＤの前に配置され得る。いくつかの実施態様では、拡散板に加えて、または拡散板の代わりに、１つまたは複数の偏光板も設けられ得る。偏光板は、存在する場合、１つまたは複数のＬＥＤの前、ならびに／またはＬＥＤおよび／もしくはレンズから所定の距離でカメラのレンズの前に設けることができる。
【0089】
一実施態様では、マシンビジョンシステム１３２の他の構成要素の様々なパラメータを決定する際、対象物体（すなわち、コード１２５（例えば、ＱＲコード））に関する属性およびパラメータを考慮する必要がある場合がある。例えば、照明の場所、照明の強度、カメラの解像度などを決定する際、コードのサイズ、コード内の様々な特徴のサイズ、コードの幾何学的形状、およびコード内の特徴の幾何学的形状をすべて考慮する必要がある
【0090】
マシンビジョンシステムの構成要素の様々なパラメータを定義する際、消耗部品の作製に使用される材料も考慮する必要がある場合がある。例えば、表面特性により、異なる材料は異なる光を反射する可能性があり、画像は、消耗部品の表面上の異なる部分によって反射される光の量に基づいて捕捉される。結果として、コード１２５の画像を捕捉するために使用されるＬＥＤの特徴、カメラの特徴、レンズの特徴などを決定する際、消耗部品に使用される異なる材料によって透過される光の量、使用される材料のタイプ（すなわち、透明または不透明な材料）、材料の色、表面仕上げ（すなわち、表面テクスチャ）などを考慮する必要がある。さらに、ＱＲコードなどのコード１２５は、消耗部品１２２の上面または底面にレーザエッチングされてもよい。結果として、消耗部品の表面特性は、レーザエッチングによりコードが画定されるエリアで変化する可能性があり、天然材料を含む表面の部分は、レーザエッチングされたコードを含む部分とは異なる表面特性（例えば、光反射性、光反射率）を示す。
【0091】
消耗部品の表面上にコードを画定することに加えて、基準マーカを消耗部品上に画定することもできる。基準マーカは、消耗部品の上面もしくは底面、または上面と底面の両方に載置された光学マーカであってもよい。基準マーカが上面と底面の両方にある場合、上面にある基準マーカは、底面にある基準マーカと重なるように画定される。基準マーカは、コードから所定の距離に画定される。基準マーカは、コードの場所を決定することができる基準点として作用する。基準マーカは、ＡＴＭロボットのアームに配置されたセンサによって検出することができる隆起したマーカまたはエッチングされた表面であってもよい。センサは、レーザセンサであってもよく、ＡＴＭロボットのアーム上に画定されたアライナの一部であってもよい。他の実施態様では、センサは、スルービームＬＥＤセンサであってもよい。一実施態様では、センサは、ファイバ上に線形カーテンヘッドを有するアナログスルービームＬＥＤファイバセンサであってもよい。アライナは、軸（例えば、水平軸）に沿って消耗部品を回転させるために使用され得、センサは、ＡＴＭロボットのロボットアーム上に配置されたアライナ上の特定の点に対する基準マーカの場所（すなわち、座標）を検出するために使用される。基準マーカの座標が決定されると、アライナを使用して時計回りまたは反時計回りに所定の角度だけ水平軸に沿って消耗部品を回転させ、それによりＬＥＤがコードを含む消耗部品のエリアを照明し、かつカメラがコードの画像を捕捉するための画像捕捉システムの視野および被写界深度に沿ってコードを位置決めすることが可能である。コードは、カメラがコードを妨げられずに見ることができるように、消耗部品が受け取られるキャリアプレートの開放エリアにコードが位置決めされるように位置合わせされる。
【0092】
カメラ１３６で使用されるレンズ１３６ａの様々な特性は、対象物体（例えば、コード１２５）、ＬＥＤ１３４、およびカメラの特性によって影響を受ける可能性がある。例えば、レンズの焦点距離は、コード（例えば、ＱＲコード）の微細な特徴を捕捉するために不可欠である。例えば、ＱＲコードは、サイズが３×３ｍｍまたは４×４ｍｍであり得、要素（例えば、点、線、正方形、長方形など）の各々は、サイズが約１００ミクロンであり得、正しい焦点距離を選択することにより、カメラがＱＲコードの微細な詳細を捕捉することが可能になる。被写界深度もまた、適切なレンズを選択する際に考慮する必要がある別のパラメータである。例えば、ＡＴＭロボットが消耗部品を画像捕捉システムに運ぶとき、コードを有する消耗部品が載置される距離は１００％正確ではない可能性があり、位置合わせの深さにわずかな変動が生じる場合がある。そのような場合、より深い被写界深度を有するレンズを選択することは、ロボットの画像を捕捉するのを支援し得る。カメラのレンズは、一実施態様では、ロックリングを使用して画像捕捉システムのハウジング内に固定され得る。代替の実施態様では、レンズは、ハウジング内で上下に移動するように設計されてもよい。この実施態様では、ＥＦＥＭ内のスペースが限られているため、レンズが移動することを可能にされ得る程度は事前に定義されてもよい。カメラのレンズを決定する際、レンズのマウントタイプを考慮する必要がある。レンズには様々なタイプのマウントが存在し、カメラのレンズにとって適切なマウントを選択することが重要である。例えば、マウントのいくつかのタイプには、Ｃマウント、Ｓマウント、およびＣＳマウントが挙げられる。Ｓマウントは小型のレンズ用であり、ＣマウントおよびＣＳマウントは大型のレンズ用である。レンズが大きいほど、より優れた光学性能を提供することが可能である。いくつかの実施態様では、スペースおよびサイズの制約により、ＳマウントレンズはＣマウントレンズおよびＣＳマウントレンズよりもサイズが大幅に小さいため、Ｓマウントをレンズとして考慮することができる。レンズにとっての有効スキャンエリアは、画像の異なるセクションで発生する歪み／収差の量に依存し得、典型的には、画像の外縁はより大きな歪み／収差を経験し、画像の内側セクションはほとんど歪み／収差がない。したがって、カメラに対するレンズの選択は、コードに存在し得る歪みの量を考慮する必要があり、歪みは、消耗部品の材料、消耗部品上にコードを画定するために使用される技法のタイプなどに基づき得る。レンズのサイズはマウントタイプに依存し、マウントタイプはＥＦＥＭ内の画像捕捉システムが利用可能なスペースの量に依存する。
【0093】
画像捕捉システム用のカメラ１３６を選択する際に考慮する必要があり得る特性のいくつかには、フレームレート、グローバル／ローリングシャッタ、量子効率、インターフェースなどに加えて、解像度、センササイズ、シャッタスピード、ピクセルサイズ、ダークノイズ、モノクロ／カラー、サイズ、およびマウントが挙げられる。一実施態様では、コードの画像を捕捉するために、１メガピクセルの解像度を有するカメラが選択され得る。代替の実施態様では、コードの画像を捕捉するために、５メガピクセルの解像度を有するカメラが選択されてもよい。一実施態様では、捕捉された画像が静止画像でありビデオではないため、フレームレートはそれほど重要ではない場合がある。代替の実施態様では、コードの画像を捕捉するために、フレームレートが考慮され得る。同様に、動画を捕捉するためにグローバル／ローリングシャッタを使用することができるが、捕捉されている画像は静止画像であるため、シャッタタイプはそれほど重要ではない場合がある。代替の実施態様では、グローバル／ローリングシャッタは、コードの画像を捕捉するためのカメラのパラメータの１つとして考慮され得る。
【0094】
画像／ビデオ処理に関して、エッジプロセッサ１２８は、画像捕捉システムによって捕捉されたコードの画像をローカルに処理することができるように、マシンビジョンシステム１３２の画像捕捉システムに近接して設けられ、処理された情報は、消耗部品を識別する文字列を生成し、消耗部品の識別のために消耗部品の文字列識別子を基板処理システムのコントローラに提供するために使用される。一実施態様では、エッジプロセッサ１２８は、中央処理装置（ＣＰＵ）ベースであってもよい。代替の実施態様では、エッジプロセッサ１２８は、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）ベースであってもよい。ＧＰＵは、典型的にはＣＰＵよりも速く画像を処理することができる。しかし、ハイエンドＣＰＵは、ローエンドＧＰＵよりも速く画像を処理することが可能である。したがって、画像が受ける必要がある処理のタイプおよびＣＰＵまたはＧＰＵの処理速度に応じて、エッジプロセッサは、ＣＰＵベースまたはＧＰＵベースのいずれかであり得る。プロセッサのタイプに関係なく、エッジプロセッサ１２８は、並列計算、画像処理、例えばカラーフィルタリング、エッジ検出、背景減算、コントラスト強化、二値化、形態学的変換などを実施する能力を有するように選択される。同様に、コントローラの一部であるソフトウェアは、エッジプロセッサによって送信された文字列識別子を受信し、消耗部品データベースにクエリを実行して消耗部品を検証し、続いて、その後のプロセスモジュールへの送給のために消耗部品をロードロックに移送するようにＡＴＭロボットに指示するように構成される。図４で識別されるように、様々な構成要素が、消耗部品を正確に追跡および検証するために異なる構成要素の様々なパラメータを考慮することによって選択または構成され、それにより検証された消耗部品のみが基板処理システム内のプロセスモジュールに送給される。
【0095】
図５Ａ～図５Ｄは、いくつかの実施態様における、画像捕捉システム１３０の異なる等角図を示す。図５Ａは画像捕捉システム１３０の上面等角図を示し、図５Ｂは側面等角図を示し、図５Ｃは背面等角図を示し、図５Ｄは上面斜視図を示している。図５Ａ～図５Ｄを同時に参照すると、画像捕捉システム１３０は、カメラ１３６および一対のＬＥＤ１３４ａ、１３４ｂが取り付けられるハウジング１５６（図５Ｄ）を含む。カメラ１３６およびＬＥＤ１３４ａ、１３４ｂを保持するハウジング１５６は、一対のブラケットを使用してＥＦＥＭの内側側壁に取り付けられる。画像捕捉システムは、カメラ１３６の両側に配置された一対のＬＥＤ１３４ａ、１３４ｂを有するように示されている。一対のＬＥＤ（１３４ａ、１３４ｂ）は、長さＬ１だけ分離されて示されている。一実施態様では、長さＬ１は、約７０ｍｍ～約８０ｍｍであるように画定される。一対のブラケットを除いたハウジングは、長さＬ２だけ延びる。一実施態様では、長さＬ２は、約９０ｍｍ～約１１０ｍｍであるように画定される。一対のブラケットを含むハウジングは、全長Ｌ３にわたって延びる。一実施態様では、長さＬ３は、約１３０ｍｍ～約１５０ｍｍであるように画定される。ハウジングは、幅Ｗ１だけ延びる。一実施態様では、幅Ｗ１は、約３２ｍｍ～約３８ｍｍであるように画定される。一対のブラケットは、左ブラケット１５２－Ｌおよび右ブラケット１５２－Ｒを含み、左右のブラケット（１５２－Ｌ、１５２－Ｒ）は各々、画像捕捉システム１３０をＥＦＥＭの内側側壁（図示せず）に取り付ける締結／結合手段を受け取るための穴を有する。一実施態様では、右ブラケット１５２－Ｒの高さＨ１は、約５０ｍｍ～約６０ｍｍであるように画定される。左ブラケット１５２－Ｌの高さＨ２は、約３０ｍｍ～約４０ｍｍであるように画定される。一実施態様では、ハウジングの上部は、カバー１５４を含む。カバー１５４は、画像捕捉システムのＬＥＤおよび他の構成要素が汚染物質に曝露されるのを遮蔽するために使用され得る。いくつかの実施態様では、カメラ１３６は、カメラの底面が分離距離Ｈ３（例えば、被写界深度）だけハウジング１５６の底面から分離されるように配置され得る。一実施態様では、分離距離Ｈ３は、約５ｍｍ～約９ｍｍであるように画定することができる。画像捕捉システム１３０の様々な特徴に提供される寸法は、単なる例として提供されており、様々な寸法は、ＥＦＥＭへの消耗部品ステーションの開口部の下の側壁上で利用可能なスペースの量に基づいて変化し得ることが理解される。
【0096】
図６は、一実施態様における、ＡＴＭと消耗部品ステーションとの間で消耗部品を移動させるために使用されるＡＴＭロボット１０２ａのアーム１６６の図を示している。ＡＴＭロボット１０２ａのアーム１６６は折り畳まれた位置で示されており、一端でＡＴＭロボット１０２ａの本体に接続され、他端でエンドエフェクタ１６４に接続される。エンドエフェクタ１６４は、消耗部品１２２が消耗部品ステーションと基板処理システムのロードロックとの間で移動する必要がある場合、キャリアプレート１６２および消耗部品１２２を支持するように構成される。エンドエフェクタ１６４はまた、ウエハがウエハステーションと基板処理システムのロードロックとの間で移動する必要がある場合、ウエハを支持するように構成される。ＡＴＭロボット１０２ａのアーム１６６はまた、軸（例えば、水平軸）に沿って消耗部品１２２を回転させるために使用されるアライナ１５８を含み、それによりアライナ１５８上に配置されたアライナセンサ１６０は、消耗部品１２２の表面上に配置されたコードの場所を検出することができる。消耗部品１２２の表面上のコードの場所を特定するのを支援するために、基準マーカ１２３が使用され得る。基準マーカ１２３は、コード１２５とは異なり、コード１２５から所定の角度で画定された光学マーカであってもよい。エンドエフェクタは、キャリアプレート１６２上に受け取られた消耗部品１２２を運び、回転子チャック（図示せず、単に「回転子」とも呼ばれる）が上方に移動し、エンドエフェクタから消耗部品を有するキャリアプレートを持ち上げる。キャリアプレートが持ち上げられると、エンドエフェクタは、邪魔にならない場所に移動する。その後、アライナは、アライナセンサ１６０（例えば、レーザセンサ）が、基準マーカがアライナセンサ１６０の下を通過する際に消耗部品上に画定された基準マーカ１２３を検出する間、キャリアプレートと共に回転子をスピンさせる。
【0097】
基準マーカ１２３を検出すると、アライナセンサ１６０は、基準マーカ１２３の座標を識別する。ＡＴＭロボットのアーム１６６には、基準マーカ１２３に対するコード１２５のオフセット座標が提供され、オフセット座標は、基準マーカの座標および基準マーカ１２３に対するコードの所定の角度を使用して計算される。次に、アライナ１５８は、オフセットを補償するために時計回りまたは反時計回りに軸に沿って消耗部品１２２を回転させ、それによりＡＴＭロボット１０２ａのアーム１６６が消耗部品ステーションから後退されたとき、画像捕捉システムの視野の上にある位置にコード１２５を並べる。位置合わせされたコードの画像は、画像捕捉システムのカメラによって捕捉され、消耗部品１２２の文字列識別子を決定するために使用される。コード１２５はＱＲコードであってもよく、したがって、様々な実施態様において、コード１２５は、互換的にＱＲコード１２５とも呼ばれる。コード１２５はＱＲコードに限定されず、消耗部品１２２を識別するためのバーコードまたは他のタイプのマーカも含むことができることに留意されたい。
【0098】
図７Ａおよび図７Ｂは、消耗部品の表面上に画定された基準マーカ１２３に関連したコード１２５の場所のいくつかの例を示している。図７Ａは、一実施態様における、基準マーカ１２３およびコード１２５が上面に画定された消耗部品１２２の上面図を示している。基準マーカが画定される表面は、消耗部品に使用される材料のタイプに基づいてもよいことに留意されたい。いくつかの実施態様では、消耗部品が透明な材料（例えば、石英）で作製される場合、上面および底面は、ＬＥＤの光を分散させるのに十分なテクスチャを有する。そのような実施態様では、基準マーカは、上面に画定された基準マーカが底面に画定された基準マーカと重なるように、レーザ研磨を使用して底面と上面の両方に画定されてもよい。そのような二重表面エッチングは、基準マーカが十分に検出することができることを確実にするためでのものであり得る。消耗部品の上面が火炎研磨されている場合、基準マーカは、底面に画定される（上面はすでに研磨されているため）。基準マーカが画定される表面は、基準マーカが本来の表面から確実に区別することができるように決定される。コード１２５は、時計回り方向に基準マーカ１２３に直交して画定されるように示されている。消耗部品１２２の一部の拡大図が図７Ａの中心に示されており、消耗部品の上面に画定された基準マーカ１２３およびコード（例えば、ＱＲコード）１２５の相対的なサイズを示している。図７Ｂは、別の実施態様における、基準マーカ１２３に対するＱＲコード１２５の相対位置を示す消耗部品１２２の底面図を示している。この実施態様では、ＱＲコード１２５は、反時計回り方向に基準マーカ１２３に直交して画定される。アライナは、ＱＲコード１２５が画像捕捉システムのカメラの視野内に位置合わせされるように、検出された基準マーカ１２３に基づいてＱＲコード１２５を位置合わせするために使用される。
【0099】
図８Ａおよび図８Ｂは、一実施態様における、消耗部品ステーション１２０からＥＦＥＭ１０２への消耗部品１２２の取り出し、およびプロセスモジュール（図示せず）で使用する前に検証するための画像捕捉システム１３０の上の消耗部品１２２上のコードの位置決めを示している。ＡＴＭロボット１０２ａは、消耗部品ステーション１２０から消耗部品１２２を取り出すために使用される。一実施態様では、消耗部品ステーション１２０は、複数の消耗部品のためのハウジング（すなわち、バッファ）を提供し、消耗部品１２２を受け取るために垂直方向に配置された複数のスロットを含む。別々のハウジングが、キャリアプレート１６２に設けられる。キャリアプレート１６２用のハウジングは、消耗部品ステーション１２０の底面の上部、または上面の下側、または上面と底面との間に画定された分離プレートの上部に画定されてもよい。一実施態様では、基板処理システムのコントローラ（図示せず）は、第１のコマンドをＡＴＭロボット１０２ａに発行して消耗部品ステーション１２０に位置する消耗部品１２２を取り出し、第２のコマンドをエッジプロセッサ（図示せず）に発行して消耗部品１２２を識別する。コントローラからの第１のコマンドに応答して、ＡＴＭロボット１０２ａは、前側１２０ｆ（すなわち、開口部でＥＦＥＭ１０２に結合された消耗部品ステーション１２０の側）の開口部を介してエンドエフェクタ１６４を備えたそのアーム１６６を消耗部品ステーション１２０内に延ばし、スロットから消耗部品を取り出す。ＡＴＭロボット１０２ａは、最初にキャリアプレートハウジング（図示せず）からキャリアプレート１６２を取り出し、次に消耗部品ステーション１２０におけるスロットに移動し、そこに受け取られた消耗部品１２２を取り出す。複数の消耗部品は、背面に画定された外側壁における開口部１２０ｂから消耗部品ステーション１２０に手動でロードされ、それにより消耗部品１２２上に画定された基準マーカ１２３はすべて、互いに位置合わせされ、消耗部品ステーション１２０上に画定された特定のマーカに位置合わせされる。一実施態様では、消耗部品１２２は、基準マーカ１２３の向きを揃え、消耗部品ステーション１２０の上面に画定された透明窓の中心と位置合わせするようにロードされる。コード（例えば、ＱＲコード）１２５は、時計回り方向に基準マーカ１２３に直交して配置されるように示されている。次に、取り出された消耗部品は、画像捕捉システム１３０に対して位置合わせされる。さらに、消耗部品１２２の位置合わせは、基準マーカ１２３およびＱＲコード１２５がキャリアプレート１６２のアーム延長部１６３によって覆われるエリアの外側になるように行われる。そのような位置合わせは、ＱＲコード１２５がカメラに見え、キャリアプレート１６２のいかなる部分によっても妨げられないことを確認するためのものである。図８Ａおよび図８Ｂに示される実施態様では、基準マーカ１２３およびＱＲコード１２５のサイズは説明のために誇張されているが、実際には、そのサイズははるかに小さい（例えば、サイズは約８０～１２０ミクロン）。
【0100】
消耗部品１２２はスロットから取り出され、エンドエフェクタ１６４上でバランスがとられる。その後、キャリアプレート１６２上に消耗部品１２２を有するエンドエフェクタ１６４が消耗部品ステーション１２０から後退され、それにより消耗部品１２２がＥＦＥＭ１０２内に運ばれる。ＥＦＥＭ１０２内では、ＡＴＭロボット１０２ａのアーム１６６上に配置されたアライナ１５８（図６）は、消耗部品１２２を位置合わせするために使用され、それにより消耗部品１２２が画像捕捉システム１３０の上に位置決めされると、消耗部品１２２のＱＲコード１２５は、画像捕捉システム１３０のカメラの視野および被写界深度（すなわち、読み取り位置）内に位置合わせされる。図８Ｂは、エンドエフェクタ１６４を有するアーム１６６が画像捕捉システム１３０の上の読み取り位置に位置合わせされた消耗部品１２２を位置決めする際、画像捕捉システム１３０のカメラの上に画定された視野内に位置合わせされるＱＲコード１２５を示す。
【0101】
画像捕捉システム１３０の上に位置決めされた消耗部品を検出すると（例えば、コントローラは、開口部の近くもしくは開口部に、および／または画像捕捉システム１３０に位置決めされた１つまたは複数のセンサから信号を受信することができる）、コントローラは、第２のコマンドをエッジコントローラに発行してＱＲコード１２５の画像を捕捉する。第２のコマンドに応答して、エッジコントローラは、第１の信号をＬＥＤドライバに発行してＬＥＤを作動させ、第２の信号をカメラドライバに発行してカメラを作動させる。第１の信号に応答して、ＬＥＤドライバはＬＥＤをオンにし、ＱＲコード１２５がＬＥＤの上に位置合わせされた状態で消耗部品のエリアを照明する。同様に、第２の信号に応答して、カメラドライバはカメラをオンにし、ＱＲコード１２５が存在するエリアの画像を捕捉する。
【0102】
図９Ａ～図９Ｃは、一実施態様における、ＬＥＤの対によって照明されるエリア、およびカメラ１３６のレンズの視野を示している。図９Ａは、画像捕捉システム１３０の上に位置合わせされたＱＲコード１２５を有する消耗部品の一部の等角図を示している。カメラ１３６の両側に配置されたＬＥＤ１３４は、ＱＲコード１２５を有する消耗部品の部分を照明し、それにより第１のＬＥＤ１３４ａからの光円錐の一部（すなわち、照明エリアＩＡ１）は、第２のＬＥＤ１３４ｂからの光円錐の一部（すなわち、照明エリアＩＡ２）と重なる。２つのＬＥＤ１３４ａ、１３４ｂ間の分離の距離は、Ｌ１によって画定される。ＬＥＤ１３４ａ、１３４ｂ間の分離距離Ｌ１は、ＩＡ１、ＩＡ２によって画定された重複エリアが少なくともＱＲコード１２５のサイズを覆うように画定される。さらに、分離距離Ｌ１は、ＬＥＤからの光が小さすぎて影が生じたり、または多すぎて捕捉されているＱＲコード１２５のエリアにグレアが生じたりしないように画定される。ＱＲコード１２５が画定される消耗部品１２２の表面とカメラ１３６との間の分離距離は、ＳＤ１によって画定される。分離距離ＳＤ１は、Ｌ１に比例する。いくつかの実施態様では、カメラがＱＲコード１２５の画像を捕捉するための最も有効な視野を達成するために、最適なＬ１距離およびＳＤ１距離は、約１：１．３～約１：１．７になるように画定され得る。ＱＲコード１２５を有する消耗部品が画像捕捉システムの視野内および最適な被写界深度内に位置合わせされるとき、重複エリアＣＡ１は、ＱＲコード１２５が配置されるエリアを覆う。カメラ１３６は、一対のＬＥＤ（１３４ａ、１３４ｂ）によって照明されたＱＲコード１２５の画像を捕捉する。図９Ｂは、ＱＲコード１２５に関連して、一対のＬＥＤによって照明されるエリアおよび重複エリアの二次元表現を示している。ＬＥＤ１３４ａの照明エリアＩＡ１は、ＬＥＤ１３４ｂの照明エリアＩＡ２と重なり、ＱＲコード１２５が配置されるエリアを覆うカバーエリアＣＡ１を画定する。
【0103】
カメラ１３６によって捕捉された画像は、さらに強化するために画像強化モジュール（図３の１３８）によって受信される。強化された画像はデコーダ（例えば、ＱＲデコーダ（１３６））に転送され、そこで分析され、復号され、ＱＲコード１２５のあらゆる特徴の詳細を識別する。ＱＲコード１２５のあらゆる特徴の詳細を使用して、消耗部品についての文字列識別子を生成する。図９Ｃは、ＱＲコード１２５の強化された画像から識別される特徴１２５ｆ１の一例を示している。ＱＲコード１２５の拡大画像から分かるように、ＱＲコード１２５は、複数の特徴を含み、特徴は、異なる形状およびサイズである。特徴の形状およびサイズを解釈し、ＱＲコード１２５の様々な詳細を識別することが可能である。ＱＲコード１２５の詳細は、消耗部品を識別する文字列を生成するために使用される。図９Ｄ－１～図９Ｅ－２は、いくつかの実施態様における、消耗部品１２２の表面上にエッチングされたＱＲコード１２５の表面特性を示している。図９Ｄ－１は、一実施態様における、図９Ｄ－２に示すＱＲコード１２５が一方の表面上にレーザエッチングされる、石英材料で作製された消耗部品の一部の表面特性を示している。図９Ｅ－１は、代替の実施態様における、図９Ｅ－２のＱＲコード１２５が消耗部品１２２の表面上にレーザエッチングされる、炭化ケイ素材料で作製された消耗部品の一部の表面特性を示している。図９Ｄ－１の左側（ＬＨＳ）は、レーザエッチングされた表面を示し、図９Ｄ－１の右側（ＲＨＳ）は、天然材料（すなわち、石英材料）を示す。レーザエッチングされた表面は滑らかであるが、レーザエッチングされていない（すなわち、天然材料を有する）表面は、表面特性を有する（すなわち、粗い）。表面テクスチャの差異により、ＬＥＤ１３４からの入射光は、異なる反射をする可能性がある。
【0104】
エッチングされた表面とエッチングされていない表面との間の表面テクスチャの差異（すなわち、相対的な粗さ）は、ミクロン範囲であり得る。異なる表面からの光の反射の差異がカメラによって捕捉され、光の反射は、ＱＲコード１２５を画定するためにレーザエッチングされたセクションよりも、表面が粗い（すなわち、テクスチャを有する）天然材料のセクションの方がはるかに多い。異なるセクションの画像は、画像強化モジュール１３８を使用して強化され、サイズが数ミクロンであり得る特徴１２５ｆ１（図９Ｃに示す）を含む、異なる特徴を識別するのに使用される。図９Ｅ－１のＬＨＳは、レーザエッチングされた表面を示し、図９Ｅ－２のＲＨＳは、天然材料を示す。炭化ケイ素材料で作製された消耗部品１２２のエッチングされた表面の表面テクスチャは、石英材料で作製された消耗部品のエッチングされた表面の表面テクスチャとは異なり、カメラは、異なる表面からの光の反射の変化を捕捉することができる。エッジプロセッサの異なるモジュールを使用して画像を強化し、画像を分析し、消耗部品に使用される材料および消耗部品の表面上のコードを画定するために使用される技法のタイプに基づいて特徴を識別する。ＱＲコード１２５の様々な特徴が組み合わされて消耗部品１２２の詳細を決定し、この詳細は、消耗部品を識別する文字列を定義するために使用される。消耗部品の文字列識別子は、検証のためにコントローラに転送される。消耗部品１２２が基板処理システム内の特定のプロセスモジュールで使用される有効な消耗部品として検証されると、コントローラは、コマンドをＡＴＭロボットに発行して消耗部品をロードロックに搬送し、その後設置のために特定のプロセスモジュールに送る。
【0105】
図１０Ａ～図１０Ｃは、いくつかの実施態様における、基板処理システム内のプロセスモジュールで使用され得るエッジリングなどの消耗部品の異なる設計を示している。エッジリングなどの消耗部品は、単一のリングであってもよいし、リングのセットであってもよい。リングのセットの場合、リングは互いに連動するか、または互いに積み重なっていてもよい。リングのセットにおいて各リングは、単一の材料または異なる材料で作製されてもよい。消耗部品に使用される材料のタイプに応じて、コードは、両方のリングの底面もしくは上面、または上面と底面の両方で画定され、上面にあるコードは、底面にあるコードと重なる。図１０Ａは、一実施態様における、石英材料で作製された一体型の消耗部品である消耗部品１２２を示している。消耗部品１２２についてのＱＲコード１２５は、上面、底面、または上面と底面の両方に画定されてもよい。図１０Ａでは、ＱＲコード１２５は、消耗部品１２２の底面に画定される。ＡＴＭロボットのアライナによって位置合わせされると、ＱＲコード１２５は、図１０ＡにＣＡ１として示す重複エリアにＱＲコードが入るように配向される。重複エリアＣＡ１は、ＬＥＤ１３４ａの照明エリアＩＡ１およびＬＥＤ１３４ｂの照明エリアＩＡ２から画定される。重複エリアＣＡ１は、画像捕捉システム１３０のカメラ１３６がＱＲコード１２５の画像を捕捉することが可能であるように十分な照明を提供するが、光が多すぎてグレアが生じたり、光が少なすぎて影が生じたりすることはない。消耗部品の作製に使用される材料は石英に限定されず、炭化ケイ素または他の同様の材料であってもよい。
【0106】
図１０Ｂ－１および図１０Ｂ－２は、消耗部品が一対のリングで作製され、リングが互いに連動する代替の実施態様を示している。一対のリングの各リングは、同じ材料（例えば、石英）で作製され、それぞれのリングの表面上に配置された別々のコードを有する。各リング上のコードは、異なる場所で画定される。図１０Ｂの実施態様では、リングの連動により、第１のリング１２２ａの上面が第２のリング１２２ｂの上面と同一平面上になる。第１のリング１２２ａの第１のコード１２５ａおよび第２のリング１２２ｂの第２のコード１２５ｂは、それぞれ第１および第２のリングの底面に画定される。この実施態様では、ＡＴＭロボットは、別々に第１および第２のコード１２５ａ、１２５ｂを読み取るように命令される。その結果、ＡＴＭロボットは、図１０Ｂ－１に示すように、第１のリング１２２ａの第１のコード１２５ａをカメラの視野内に位置合わせする第１の命令、および第２のリング１２２ｂの第２のコード１２５ｂをカメラと位置合わせするように時計回りまたは反時計回りに消耗部品を移動させる第２の命令を受信する。図１０Ｂ－２に示される例では、第２の命令は、第１のコードと第２のコードとの間の分離距離によって駆動される長さだけ時計回り方向に消耗部品を移動させるためのものである。ＡＴＭロボットの位置合わせを支援するために、第１のリング１２２ａの第１のコード１２５ａおよび第２のリング１２２ｂの第２のコード１２５ｂの座標は、エッジプロセッサを介してコントローラによって提供される。同様に、第１の命令（すなわち、コマンド）がエッジコンピュータに提供され、ＬＥＤを作動させて第１のコード１２５ａを有する消耗部品のエリアを照明し、カメラを作動させて第１のリング１２２ａの第１のコード１２５ａの画像を捕捉し、第２の命令が提供され、ＬＥＤを作動させて第２のリング１２２ｂの第２のコード１２５ｂのエリアを照明し、カメラを作動させて第２のコード１２５ｂの画像を捕捉する。いくつかの実施態様では、カメラが第１のコード１２５ａの画像を捕捉すると、カメラおよびＬＥＤは停止され、第２の命令によって再作動される。したがって、ＬＥＤは、一度に１つのコードの周囲のエリアを照明するために使用され、両方のコードを同時に照明するためには使用されない。さらに、ＬＥＤは、影が映るのを防止するために接線方向にコードを照射する。
【0107】
図１０Ｃ－１および図１０Ｃ－２は、消耗部品が２つのピース（すなわち、一対のエッジリング）で作製される別の代替の実施態様を示している。さらに、対の各ピース（すなわち、各リング）は、異なる材料で作製される。例えば、第１のリング（すなわち、第１のピース）１２２ａは、石英材料で作製され、第２のリング（すなわち、第２のピース）１２２ｂは、炭化ケイ素で作製される。さらに、第２のリング１２２ｂは、第１のリング１２２ａの上部に積層される。結果として、第１のリング１２２ａの第１のコード１２５ａは、第２のリング１２２ｂ’の第２のコード１２５ｂ’とは異なる深さに配置され、両方のコードは、各リング（１２２ａ、１２２ｂ’）の底面に画定される。図１０Ｂ－１、図１０Ｂ－２を参照して定義された実施態様と同様に、ＡＴＭロボットには２つのコード１２５ａ、１２５ｂ’の座標が提供され、ＡＴＭロボットが画像捕捉システムのカメラの視野内で別々に２つのコードを位置合わせするのを支援する。座標を提供することに加えて、ＡＴＭロボットには、２つのコード１２５ａ、１２５ｂ’の深さの詳細も提供され、カメラが連続的に２つのコードの画像を捕捉することを可能にすることも可能である。図１０Ｂ－１、図１０Ｂ－２の実施態様と同様に、ＡＴＭロボットは、第１のリング１２２ａの第１のコード１２５ａを画像捕捉システムのカメラの視野内に位置合わせし、ＬＥＤとカメラの両方は、エッジプロセッサを介したコントローラからの命令に応答して作動される。カメラは、図１０Ｃ－１に示すように第１のコード１２５ａの画像を捕捉する。第１のコード１２５ａの画像が捕捉されると、コントローラからの第２のコマンドにより、ＡＴＭロボットが第２のリング１２２ｂ’の第２のコード１２５ｂ’を画像捕捉システムのカメラの視野内に位置合わせし、ＬＥＤとカメラの両方は、図１０Ｃ－２に示すように、作動されてカメラが第２のコード１２５ｂ’の画像を捕捉することを可能にする。図１０Ｂ－２と図１０Ｃ－２との間の１つの違いは、カメラの被写界深度およびＬＥＤの照明エリアが図１０Ｂ－２よりも図１０Ｃ－２の方が遠いことであり、これは、コード１２５ｂおよび１２５ｂ’の深度の違いによるものである。カメラで使用されるレンズは、第１の深さで第１のコードの画像を捕捉し、第２の深さで第２のコードの画像を捕捉できるように選択される。
【0108】
図１０Ｄは、一実施態様における、内径に画定されたポケットを有する消耗部品（例えば、エッジリング）の断面図を示している。この実施態様では、消耗部品の上部は、高度に研磨される（すなわち、ほぼ光学的にきれいな表面である）。結果として、コードは、上面とは異なる表面上に画定されなければならない。これは、高度に研磨されているため、上面の反射率が低いからである。コードがそのような高度に研磨された表面上に画定される場合、消耗部品のコードのあるセクションとコードのないセクションの反射率の差異は、非常に小さくなり得る。コードの画像が適切に捕捉され、読み取られることを確実にするために、コードは、底面（１２５－１）またはポケットの内径の床（１２５－２）のいずれかに画定される。そのような表面上に画定されたコードは、かかる表面からの光の反射率の差異に基づいて容易に決定することができる。いくつかの実施態様では、ウエハが消耗部品と共にプロセスモジュールに受け取られるときに、ウエハへの支持を提供するために内径ポケットが消耗部品に画定される。消耗部品の位置合わせに使用されるアライナは、基板処理システムに受け取られたとき、ウエハの位置合わせにも使用される。消耗部品の場合、アライナは、基準マーカを検出するように構成される。ウエハの場合、アライナは、ウエハがプロセスモジュールに送給される前にウエハを位置合わせするためにウエハにおけるノッチを検出するように構成され得る。基準マーカは、ウエハが消耗部品上に受け取られる前に消耗部品上で検出される。さらに、いくつかの実施態様では、プロセスモジュールに送給するために消耗部品を位置合わせすることは、消耗部品の基準マーカをウエハのノッチと位置合わせすることを含む。
【0109】
図１０Ｅおよび図１０Ｆは、いくつかの実施態様における、コードに対する基準マーカの配向を示している。図１０Ｅは、消耗部品上に画定された基準マーカの上面図を示し、図１０Ｆは、底面図を示す。図１０Ｅおよび図１０Ｆで捕捉された画像から示されるように、基準マーカが消耗部品の底面ではなく上面に作成される場合、基準マーカは、より明確に検出される。さらに、上面にあるマーカは、消耗部品ステーションへの手動のロードおよび消耗部品ステーションからのアンロード中に視認性をオペレータに提供し、それにより消耗部品ステーション内の消耗部品は、適切に位置合わせされる。図１０Ｅの上面図では、影領域が、基準マーカが画定される場所に示されている。上面図に示す影領域は、消耗部品の特定の深さまでのみ延び、影領域は、基準マーカの存在の指標として使用され得る。基準マーカは、エッチングされた部分として画定されてもよく、この部分は、消耗部品の深さ全体にわたってエッチングされるわけではない。底面図もまた、影を示す。しかし、底面図における影の強度は、上面図に示す影の強度よりも小さい。影の強度が小さいのは、基準マーカが消耗部品の深さ全体にわたって完全に画定されていないという事実によるものであり得る。いくつかの実施態様では、アライナのセンサは、一実施態様では、ファイバ上に線形カーテンヘッドを有するスルービームＬＥＤファイバセンサ、または影の強度を検出して基準マーカが消耗部品上のどこに画定されているかを決定することが可能な単純なレーザセンサである。基準マーカが存在する領域では、基準マーカが存在しない領域よりも多くの光が透過される。アライナセンサは、この差異を検出し、この差異を基準マーカの存在に関連付けることができる。基準マーカの存在を検出すると、ＡＴＭロボットは、座標を基準マーカに関連付ける。基準マーカの座標は、基準点ｏｎｍｔｈｅアライナに関連している。次いで基準マーカの座標は、コードの場所を決定する際に使用され、また、消耗部品が設置のためにプロセスモジュールに送給されるときに消耗部品を位置合わせする際にも使用される。消耗部品上の基準マーカの検出は、プロセスモジュールで使用されるウエハ上のノッチの検出と同様の方式で行われる。
【0110】
図１１Ａ～図１１Ｃは、基板処理システムの異なるプロセスモジュールで使用される消耗部品をバッファリングするために使用される消耗部品ステーションを示している。消耗部品ステーション１２０は、ＥＦＥＭに開口する前面１２０ｆ上の開口部を含む。消耗部品ステーション１２０は、一対のロードロックが画定される側でＥＦＥＭの外側側壁に結合され得る。いくつかの実施態様では、ロードロックは、ＥＦＥＭと真空移送モジュールとの間に画定される。一実施態様では、ＥＦＥＭおよびロードロックが画定される側壁は、ロードポートのセットが画定される第２の側の反対側であってもよい。ロードポートは、第２の側の外側側壁上に画定される。ロードポートは、基板処理システムのプロセスモジュールで処理されるウエハをバッファリングするために使用されるウエハステーションを受け取るように構成され、ウエハステーション間のウエハの移動を可能にする開口部を含む。代替の実施態様では、消耗部品ステーションは、ロードロックが画定される側、またはウエハステーションが画定される側に隣接する側に画定されてもよい。いくつかの実施態様では、消耗部品ステーションは、プロセスモジュールで使用される消耗部品を受け取ってバッファリングするように構成された垂直配向に画定された複数のスロットを含む。いくつかの実施態様では、消耗部品ステーションはまた、消耗部品ステーションとプロセスモジュールとの間で消耗部品を移動させる必要があるときに消耗部品を支持するために使用されるキャリアプレート１６２を収容する。キャリアプレートは、底面上、または上面の下側上、または上面と底面との間に画定される分離プレート上に収容され得る。消耗部品ステーションはまた、消耗部品を消耗部品ステーションにロードするために、外側壁（すなわち、裏側に画定された側壁）に画定された第２の開口部を含む。図１１Ａは、第２の開口部を示すためにバックドアが取り外された状態の消耗部品ステーション１２０の内側の等角図を示す。消耗部品ステーション１２０はまた、消耗部品ステーション１２０の内側を見えるようにするために、上面に透明またはシースルーの窓１２０Ｗを含む。一実施態様では、透明窓１２０Ｗは、プレキシガラスで作製される。一実施態様では、消耗部品は、基準マーカが許容範囲（例えば、＋／－５°）内になるように消耗部品ステーションの背面に位置合わせされるように、消耗部品ステーション１２０にロードされ、それによりＡＴＭロボット上のアライナはより細かい位置合わせを行うことが可能である。消耗部品がＡＴＭロボットによって消耗部品ステーションから移動されるとき、ＡＴＭロボットは、消耗部品ステーション１２０の前面開口部（図示せず）を通って到達し、キャリアプレート１６２上に支持された消耗部品１２２を消耗部品ステーションからＥＦＥＭに移動させる。前面開口部は、消耗部品ステーション１２０から移動される際、前面開口部の縁部と消耗部品１２２との間に十分な隙間があるように設計される。いくつかの実施態様では、隙間は、約３ｍｍ～約７ｍｍである。代替の実施態様では、隙間は、前述の範囲よりも小さくても大きくてもよい。
【0111】
図１１Ｂは、一実施態様における、消耗部品ステーション１２０の上面の俯瞰図を示す。上面は、消耗部品ステーション間で消耗部品をロードおよびアンロードするために使用される背面開口部（すなわち、消耗部品ステーション１２０の背面に画定された外側壁に画定された第２の開口部）１２０ｂに近接して画定された透明（すなわち、シースルー）窓１２０Ｗを示す。窓１２０Ｗは、消耗部品ステーション１２０の内側を見えるようにするのぞき窓として作用する。消耗部品は、基準マーカが窓１２０Ｗの背面および中心に位置合わせされるようにロードされる。ロード（例えば、手動ロードまたは機械ロード）中、消耗部品の基準マーカ１２３がすべて正確に位置合わせされていないことがあり、所望の場所からの位置合わせオフセットが存在する場合がある。図１１Ｃは、消耗部品ステーションに受け取られた１０個の消耗部品（例えば、エッジリング）のスタックを見下ろした斜めの図を示す。消耗部品は、消耗部品が消耗部品ステーションにロードされるとき、様々な消耗部品の基準マーカ１２３が容認可能な位置合わせのオフセットの許容範囲内に収まるように位置合わせされる。一実施態様では、位置合わせオフセットの容認可能な許容範囲は、窓１２０Ｗの中心から＋／－５°とすることができる。容認可能な位置合わせオフセットの許容範囲限界は、一例として提供されており、他の範囲も考慮することが可能である。ロード中に消耗部品の位置合わせを維持することは、消耗部品が画像捕捉システムの上で移動するとき、画像捕捉システムの上でのコードのより迅速な位置合わせを支援する。位置合わせが速くなると画像の捕捉および処理がより速くなり、したがって消耗部品の識別および検証がより速くなる。
【0112】
図１２Ａ～図１２Ｄは、いくつかの実施態様における、消耗部品上のコードに関連した、および消耗部品ステーションに関連した基準マーカの位置合わせを示している。基準マーカは、キャリアプレート１６２およびキャリアプレート１６２のアーム延長部によって覆われる消耗部品のエリアの外側に位置合わせされる。図１１Ａ～図１１Ｃを参照して述べたように、消耗部品を消耗部品ステーションにロードするとき、基準マーカが消耗部品ステーションの背面に画定された所定の場所に対して位置合わせされるように消耗部品が位置合わせされる。場合によっては、消耗部品は、すべてが所定の場所に位置合わせされておらず、許容範囲限界（例えば、＋／－５°）内でオフセットされていてもよい。図１２Ａは、ＡＴＭロボットのエンドエフェクタ（図示せず）上に支持されたキャリアプレート１６２の上に受け取られた消耗部品の俯瞰図を示している。図１２Ａはまた、一実施態様における、基準マーカ１２３の場所および基準マーカ１２３に対するコード１２５の場所を示す。コード１２５は、この実施態様では、時計回り方向に基準マーカ１２３に直交（すなわち、９０°）するように画定される。消耗部品は、コードと基準マーカの両方が、アーム延長部１６３を含むキャリアプレート１６２のどの部分によっても覆われないエリアにあるように位置合わせされ、それによってコードの画像を捕捉するためのカメラに対してコードが鮮明に見えるようにする。図１２Ｂは、消耗部品ステーション１２０内の信託マーカの相対的な配向を示している。上記のように、信託マーカは消耗部品ステーション１２０の背面に位置合わせし、キャリアプレート１６２のアーム延長部１６３が位置するエリアの外側にあるように位置合わせされる。図１２Ｃは、基準マーカ１２３に対する消耗部品１２２上のコード１２５の代替の場所を示している。コード１２５は、時計回り（場所１）または反時計回り（場所３）方向に基準マーカ１２３に直交して配向されてもよいし、基準マーカから真横（場所２）に配向されてもよい。いくつかの実施態様では、コード１２５は、時計回りまたは反時計回り方向に所定の半径角度（例えば、９０°、１８０°、２７０°など）だけ基準マーカから配向され得る。いくつかの実施態様では、コード１２５は、直交または真横の配向ではなく、コード１２５および基準マーカ１２３が、キャリアプレート１６２のどの部分によっても隠されない消耗部品１２２の領域にあるような角度で配置される。図１２Ｄは、コード１２５の画像を捕捉する際の画像捕捉システムのカメラのスキャンエリア（すなわち、視野）を示している。ＱＲコード１２５はサイズが小さい（例えば、約３～５ｍｍ）場合があり、したがってＱＲコード１２５の詳細を捕捉するには高精度で捕捉する必要がある。その結果、カメラは、ＱＲコードを含む消耗部品の一部の表面上の詳細を捕捉するように構成される。図１２Ｄに示される実施態様では、ＱＲコードの場所の半径に応じて、カメラは約＋／－１°～約＋／－１．３°のスキャンエリアを捕捉し、これはＱＲコードの縁部から約＋／－３．５ｍｍのマージンに換算される。例えば、ＱＲコード１２５のサイズが約４ｍｍ四方である場合、画像内に捕捉されるスキャンエリアは＋／－３．５ｍｍを包含し得、総スキャンエリアは約１１ｍｍとなる。図１２Ｄは、ＱＲコード１２５によって覆われるエリアおよびＱＲコード１２５を囲むスキャンエリアを示す。したがって、消耗部品上のＱＲコード１２５の場所に基づいて、カメラによって捕捉されたＱＲコードの画像は、ＱＲコードのエリアだけでなく、ＱＲコードエリアの周囲のエリアも含む。ＱＲコードの特徴は、スキャンエリアの異なる部分の表面特性の違いを検出することによって決定することができる。
【0113】
本明細書に記載の様々な実施態様は、プロセスモジュールに搬送する前に消耗部品を追跡および検証する方法を提供する。検証により、間違った消耗部品をプロセスモジュールに捕捉すること、または消耗部品を間違ったプロセスモジュールに送給することが回避される。基板処理システムの一部であるインラインカメラシステム（すなわち、画像捕捉システム）は、使用される材料、消耗部品を構成するピースの数、その上に画定されたコードのサイズおよび幾何学的形状などに関係なく、消耗部品の表面上に画定されたＱＲコードの画像を捕捉することができる。様々な実施態様がＱＲコードであるコードを参照して説明されてきたが、これは他のタイプのコード（例えば、バーコード、他のデータマトリックスコード）に拡張することも可能である。
【0114】
様々な実施態様の前述の説明は、例示および説明の目的で提供されたものである。これは、網羅的であること、または本発明を限定することを意図するものではない。特定の実施態様の個々の要素または特徴は、一般に、その特定の実施態様に限定されるものではなく、適用可能であれば、具体的に図示または説明されていない場合であっても、交換可能であり、選択された実施態様で使用することができる。また、これは多くの方法で変更されてもよい。そのような変形は本発明からの逸脱と見なされるべきではなく、すべてのそのような修正は本発明の範囲内に含まれることを意図している。
【0115】
前述の実施形態は、明確な理解のために多少詳しく説明されてきたが、一定の変更および修正が添付の特許請求の範囲の範囲内で実践されてもよいことは明らかであろう。したがって、本実施形態は、限定ではなく例示と見なされるべきであり、実施形態は本明細書に述べられる詳細に限定されるべきではなく、特許請求の範囲の範囲および均等物内で修正されてもよい。
【図1】
【図1A】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D-1】
【図9D-2】
【図9E-1】
【図9E-2】
【図10A】
【図10B-1】
【図10B-2】
【図10C-1】
【図10C-2】
【図10D】
【図10E】
【図10F】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図12D】
【国際調査報告】