CN101479829B - 基片对齐器设备 - Google Patents

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Abstract

基片对齐器提供了最小的基片运输器延伸和收回运动以快速地对齐基片而不损坏背侧，同时增加了基片处理的生产能力。在一个实施例中，对齐器具有连接到框架的倒转卡盘，带有能将基片从卡盘传递到运输器的基片传递系统而不旋转地再定位基片。倒转卡盘消除了对齐器对基片基准的阻挡，且与传递系统一起允许运输器在对齐期间保持在框架内。在另一个实施例中，对齐器具有连接到框架的可旋转传感器头和带有透明安放垫的用于在对齐期间支承基片的基片支承件，使得运输器可以在对齐期间保持在框架内。基片对齐与基准在支承垫上的放置无关地进行。在其他实施例中，基片支承件使用了缓存器系统以在设备内侧缓存基片，从而允许快速的基片交换。

Description

基片对齐器设备
本申请是2005年3月30日提交的美国专利申请No.11/093,479的部分继续。 
技术领域
在此披露的典型的实施例涉及基片对齐器设备。 
背景技术
集成电路(IC)由半导体材料的基片(晶片)生产。在IC制造期间，晶片典型地容纳在盒内且移动到处理站，在处理站处通过基片运输器将晶片从盒移除且放置在晶片对齐器内以实现对于进一步晶片处理所希望的预先确定的定向。 
在常规对齐器中，基片运输器可以将晶片放置在晶片对齐器上且然后在晶片对齐过程期间从对齐器移开。这由于在晶片对齐过程前和过程后的基片运输器延伸和收回导致增加的晶片对齐时间。同样，如果将晶片的对齐特征或基准放置在例如对齐卡盘安放垫的对齐器特征上方，使得晶片基准掩盖对齐器的基准传感器，则这将导致晶片放置和基准感测的重试，因此进一步增加了对齐时间。在对齐过程期间的基片运输器重复移动以及对晶片对齐特征的阻挡造成了对齐过程中的低效，因此降低了晶片处理和生产的生产能力。 
因为在将晶片放置在对齐器上时潜在的基片运输器重试和通过对齐器处理的大量晶片，为处理而将一批晶片对齐所需的时间可能大体上增加。如下的表1图示了以常规基片对齐器进行的常规对齐过程。 
表1 
  序号   描述   估计时间  (秒)
  1   运输器延伸到对齐器   1.0
  2   将晶片放置在对齐器卡盘上   0.8
  3   运输器部分地收回   0.5
  4   为基准使对齐器360度扫描   1.5
  5   如果基准未发现(即被卡盘垫覆盖)需要重试   -
  6   卡盘运行到安全区以清除运输器端部执行器的路径   0.4
  7   运输器延伸   0.5
  8   运输器将晶片提升(无端部执行器边缘抓紧的促动)   0.3
  9   对齐器将卡盘向安全区略微旋转以暴露凹槽   0.2
  10   运输器将晶片降到卡盘上   0.3
  11   运输器部分地收回   0.5
  12   为基准使对齐器360度扫描且发现在定位后处(post  position)运输器拾取路径被阻挡   1.5
  13   运输器延伸   0.5
  14   运输器将晶片提升   0.3
  15   对齐器将卡盘移动到安全区内   0.4
  16   运输器将晶片下降到卡盘上   0.3
  17   对齐器移动卡盘为尽可能靠近希望的定位后处且卡盘在安  全区内   0.2
  18   重复项目14至17直至基准处于希望的定位后处且卡盘在  安全区内   -
  19   运输器将晶片提升且抓紧   0.8
  20   运输器收回到原位   1.0
  总时  间     ＞11
除增加的对齐时间外，由于重复的从对齐卡盘提升晶片和将晶片 放置在对齐卡盘上，可能在对齐过程中导致晶片行走(walking)。此外，晶片的每次另外的拾取增加了背侧损坏或污染的可能性。 
当基准放置在卡盘垫顶上时，因为使用了穿透束(through beam)传感器，通过常规的对齐器设计不能可靠地检测基准。也不能随意地定向晶片而不阻挡基片运输器的拾取路径，也不能保证晶片在少于两次基片运输器重试中被对齐。使用常规对齐器，将晶片正确对齐所需的重试的次数也危及了基准定位后处的精度。另外，晶片的对齐不能在基片运输器在对齐器下方延伸时进行，因此对于每次进行的对齐操作要求基片运输器的另外的延伸/收回运动。 
美国专利6,468,022 B1和美国专利6,357,996B2披露了常规基片对齐器的例子，该常规基片对齐器利用了边缘滚动用于晶片基准检测和昂贵的边缘感测装置。常规对齐器设备的另一个例子在美国专利6,729,462中披露，其中对齐器具有第一和第二缓存器臂以及卡盘臂。卡盘臂用于对齐工件。卡盘臂将对齐的工件传递到缓存器臂，且第二工件与卡盘臂对齐。 
本发明的典型的实施例克服了常规晶片对齐器的问题，如将在下文中进一步描述。 
发明内容
根据本发明的一个典型实施例提供了基片对齐器设备，包括：框架、倒转卡盘、感测装置和基片传递机构。框架适合于允许基片运输器将基片运输到对齐器设备和从对齐器设备运输。倒转卡盘能保持基片且通过卡盘驱动轴可移动地连接到框架，卡盘驱动轴接合到倒转卡盘以用于将倒转卡盘相对于框架移动且实现基片的对齐。用于检测基片的位置确定特征的感测装置位于卡盘和卡盘驱动轴之间。基片传递机构可移动地连接到框架且位于框架内侧在倒转卡盘下方以用于将基片从倒转卡盘移动到基片运输器。 
根据本发明的另一个典型实施例提供了包括框架和边缘抓紧卡盘系统的基片对齐器设备。框架适合于允许边缘抓紧基片运输器将基片运输到对齐器设备和从对齐器设备运输。边缘抓紧卡盘系统连接到框架以用于保持基片和将基片可旋转地定位到预先确定的对齐后基片方位。卡盘系统构造为与基片运输器无关地实现预先确定的对齐后基片 方位，使得无论相对于运输器的预先确定的对齐后基片方位如何，可以实现将基片对齐后传递到运输器而无基片的旋转再定位。 
根据本发明的另一个典型实施例提供了基片对齐器设备，包括：框架、可旋转传感器头和基片支承件。框架适合于允许基片运输器将基片运输到对齐器设备和从对齐器设备运输。可旋转传感器头具有至少一个感测装置以用于检测基片的位置确定特征且通过驱动轴可移动地连接到框架，该驱动轴接合到可旋转传感器头以用于将可旋转传感器头相对于框架移动。当可旋转传感器头检测到位置确定特征时，基片支承件安装到框架以用于支承基片。基片支承件具有支承垫，支承垫接触基片的外周边缘且感测装置能与位置确定特征相对于支承垫的位置无关地检测位置确定特征。 
根据本发明的再另一个典型实施例提供了基片对齐器设备，包括：框架、连接到框架的驱动部分、第一基片接口和第二基片接口。框架适合于允许基片运输器将基片运输到对齐器设备和从对齐器设备运输。第一基片接口部分可移动地连接到框架以直接与基片形成接口，且可操作地连接到驱动部分以用于实现第一基片接口部分相对于框架的移动。第二基片接口部分可移动地连接到框架以直接与基片形成接口且可操作地连接到驱动部分以实现第二基片接口部分相对于框架的移动。第一基片接口部分被移动以实现对基片的位置确定特征的检测，且第二基片接口被移动以用于实现基片再定位。 
附图说明
本发明的前述方面和其他特征在如下的描述中结合附图解释，各图为： 
图1是合并了根据本发明的典型的实施例的特征的基片处理设备的示意性顶视图； 
图2A是图1中的处理设备的基片对齐设备的示意性侧视图，图中示出了第一构造的对齐器设备； 
图2B是图1中的处理设备的基片对齐设备的另一个示意性侧视图，图中示出了第二构造的设备； 
图2C是图1中的处理设备的基片对齐设备的再另一个示意性侧视图，图中示出了第三构造的设备； 
图3是图2A至图2C中的基片对齐器设备的倒转卡盘和基片传递机构的示意性底视图； 
图4是根据本发明的另一个典型实施例的基片对齐器设备的示意性顶视图； 
图5是图4中的基片对齐器设备的侧视图； 
图6是根据本发明的再另一个典型实施例的基片对齐器设备的透视图； 
图7是示出了根据图2A至图2C和图3中的对齐器设备用于对齐基片的方法的流程图； 
图8是示出了根据图4和图5中的对齐器设备用于对齐基片的方法的流程图； 
图9是示出了根据图6中的对齐器设备用于对齐基片的方法的流程图；以及 
图10A至图10C是在三个不同的位置分别示出了根据再另一个实施例的对齐设备的示意性正视图； 
图11是根据再另一个典型实施例的基片对齐器设备和基片212的示意性透视图，和 
图11A是设备的壳体移除的基片对齐器设备另一个透视图； 
图12是图11中的对齐器设备的部分透视图，示出了在不同位置的设备的可移动的支承件； 
图13和13A-13B分别是对齐器设备的支承部分的剖视透视图、对齐器设备的线性驱动部分和设备的旋转驱动部分的截面图； 
图14是根据再另一个典型实施例的基片对齐器设备和基片212的示意性透视图； 
图15是图14中的对齐器设备的基片保持器的示意性部分截面视图； 
图16是根据另一个典型实施例的基片处理工具的基片对齐器设备和基片运输器的示意性透视图； 
图17是根据另一个典型实施例的基片对齐器设备和基片212的示意性透视图； 
图18是图17中的基片对齐器设备的基片支承件的示意性截面视图； 
图19A-19D是图18中的基片支承件的示意性截面视图，示出了基片支承件和位于不同的各自位置的基片。 
具体实施方式
虽然本发明将参考在附图中示出且在下文中描述的典型实施例描述，但应理解的是本发明可以以许多实施例替代形式实施。另外，可以使用任何合适的尺寸、形状或类型的元件或材料。 
参考图1，图中示出了合并了本发明的特征的半导体基片处理设备100的示意性顶视图。在图1中示出的处理设备是带有多个基片处理室102的代表性处理设备。处理室102的至少一个具有基片对齐器设备105。除了可以连接到传递室104的多个基片处理室102，基片处理设备100可以包括也连接到室104的基片盒保持器101。基片运输器103也至少部分地位于室104内且适合于在基片处理室102和盒保持器101之间和/或之中运输例如半导体晶片的基片。基片运输器103具有用于保持基片的端部执行器(基片保持器)106。在图1中示出的基片运输器103是典型的且可以具有任何其他合适的构造。可以在处理设备100中使用的基片运输器的例子可以在如下专利中发现：美国专利6,485,250B2、美国专利6,231,297、美国专利5,765,983和美国专利5,577,879，在此通过参考将它们全部完整地合并。基片运输器可以是水平多关节(scara)型的或其可以具有执行端部执行器的线性移动的多链接件。基片运输器103可以具有一个或多个端部执行器106，每个端部执行器106可以保持一个或多个晶片。端部执行器106也可以是边缘抓紧或真空抓紧端部执行器。在替代的实施例中，基片处理设备100可以具有带任何希望个数的室的任何其他希望的构造。 
任何合适类型的基片可以在半导体处理设备100内且被对齐器105处理，例如直径为200mm或300mm的半导体晶片。半导体晶片一般地具有对齐或参考标记(基准)220(见图3)，以用于根据预先确定的方位对齐晶片。 
在集成电路生产的情况中，集成电路由半导体材料的晶片生产。晶片可以容纳在具有一个或多个紧靠地分开的槽的盒内，每个槽可以保持晶片。盒可以放置在第一基片盒保持器101上以装载到设备100或从设备100卸载。基片运输器103然后以端部执行器106抓紧晶片 且将晶片运输到合并了基片对齐器设备105的基片处理室102。 
在一个实施例中，如在下文中描述，对齐器设备105一般地具有框架、卡盘、感测装置和基片传递机构。端部执行器106将晶片放置在对齐器卡盘上，在此处晶片被旋转使得感测装置能检测基准的位置。将晶片对齐到预先确定的位置以用于随后的处理。对齐后，可以由基片运输器端部执行器106从对齐器移除晶片且将晶片运输到其他的基片处理室102以用于进一步的处理。基片对齐器105与基准方位无关且与端部执行器106在对齐器105内的位置无关地执行了基准检测和对齐。一旦晶片被处理，则基片可以放置在其他基片盒保持器101上的盒内。 
现在参考图2A至图2C，在第一典型实施例中，基片对齐器设备105一般包括框架205、倒转卡盘206、倒转卡盘驱动部分216和驱动系统207、感测装置209、基片传递机构210和传递机构驱动部分211和驱动系统222。在图2A至图2C中示出的典型的实施例中，框架205可以具有开口、孔或槽213。基片运输器103(见图1)将基片212(保持在运输端部执行器106上)运输到框架205内和从框架205运出。开口213因此允许端部执行器106到达基片对齐器设备105。 
在此典型的实施例中，倒转卡盘206可以位于靠近框架205的顶部205A。如在分别示出了基片212和卡盘206的侧视图和底视图的图2A和图3中示出，卡盘可以具有跨越构件206A和从其悬置的向下延伸部分206B。如在图2A至图2C中最佳地示出，跨越构件206A和向下延伸部分206B当基片212和运输器端部执行器106位于框架205内时在其上方成环。跨越构件206A将卡盘206匹配到驱动系统207的驱动部分216，如将在下文中解释。跨越构件206A面向基片212的顶侧，而向下延伸构件206B从跨越构件206A向下延伸。每个向下延伸构件206B具有安放垫206C，以用于在由卡盘206保持基片212时支承基片。每个延伸构件206B从跨越构件206A足够地向下延伸，使得其上的安放垫206C定位为当卡盘206保持基片212时沿基片212的底侧接触基片212的外周边缘。因此向下延伸构件206B从基片上方达到围绕基片212的与跨越构件206A的相对侧，以接合基片212的外周边缘的底部区域。因此卡盘206在此称为倒转卡盘。安放垫206C可以是被动安放垫，或替代地安放垫206C可以主动地抓紧基片212。在替代的实施例 中，卡盘可以具有任何其他合适的构造。 
倒转卡盘驱动系统207在此实施例中是位于框架205的顶部205A处的旋转驱动系统，且与倒转卡盘206通过驱动部分216匹配。可以使用在驱动系统207内的马达的例子包括步进马达和伺服马达。马达可以是无刷马达且可以具有编码器以用由光学传感器209发出的对应于晶片基准220的检测的信号协调基片212对齐。卡盘驱动系统207与基片传递机构驱动系统222独立。在替代的实施例中，卡盘驱动系统207可以是任何其他合适的构造。 
如在图2A中可见，基片对齐器设备105具有防污罩208。当基片由卡盘206保持时，防污罩208靠近框架205的顶部205A定位在驱动系统207的驱动部分216以及基片上方的可旋转跨越部分206A，和基片212之间。罩208可以一般地是平的形状的且直径为使得它配合在卡盘206内，并当卡盘206保持200mm或300mm的基片212时仍罩住整个基片。罩可以相对于框架205固定。如在图2A至图2C中可见，在此实施例中罩208接附到框架，以不与倒转卡盘206的旋转干涉。在此实施例中，罩208可以由同心地延伸通过驱动了卡盘206的驱动轴216的柱221支承。罩可用由任何合适的材料制成，例如由金属或塑料制成，且可以具有任何希望的平面形状，例如大体上圆形的形状。在替代实施例中，罩208可以是任何其他合适的构造。 
如在图2A至图2C中示出，对齐器105具有感测装置209以用于检测基片基准220。在此实施例中，感测装置209是反射光学传感器。在替代实施例中，传感器209可以是任何其他合适的感测装置，包括容性和感性传感器。在此实施例中，感测装置209可以安装在防污罩208上。在替代实施例中，传感器209可以以任何其他合适的方式安装，使得基片212在由卡盘206保持时处于传感器209的感测场内，且倒转卡盘206的旋转不受传感器209及其安装的约束。传感器209径向地从卡盘206的旋转轴线的中心定位，使得基片212的外周边缘及其基准220布置为与传感器209对齐，且使得旋转的卡盘结构不阻挡对基准220的感测。感测装置209也可以被固定而不相对于框架205移动。在替代实施例中，感测装置可以具有任何其他希望的构造。 
仍参考附图2A至2C和图3，此实施例的基片传递机构210位于卡盘206下方，以从卡盘拾取基片212且将基片212放置在端部执行 器106上。在此实施例中，传递机构210可以具有多个独立地被促动的提升器。在图3中示出了两个提升器210A和210B(在图2A至图2C中，为图示目的仅示出了提升器210A和210B中的一个)。在替代的实施例中，传递机构210可以具有任何个数的提升器。在此实施例中，两个提升器的每个在构造上类似且具有跨越构件210AS、210BS和悬置于提升器跨越构件210AS、210BS的相对端部的向上延伸部分210AC、210BC。跨越构件210AS、210BS将提升器210A、210B与驱动系统222的基片传递机构驱动部分211匹配，如在下文中描述。当基片212由卡盘206保持时，跨越构件210AS、210BS面向基片212的底部，而当基片212由卡盘206保持时，向上延伸部分210C的每个向基片212的底部向上延伸。向上延伸部分210C的每个具有安放垫219以用于支承基片212。每个安放垫219接触基片212的底部外周边缘。在替代实施例中，基片传递机构210可以具有任何其他合适的构造。 
基片传递机构驱动系统222位于框架205的底部205B处。驱动系统222通过驱动部分211匹配到传递机构210。在此典型的实施例中，驱动系统222是能独立地沿驱动轴线Z(见图2A至图2C)来回移动每个提升器210A、210B的线性驱动系统。驱动系统222例如可以是滚珠螺杆驱动件、杆状线性促动器或滑动线性促动器。在替代实施例中，驱动系统222可以是任何其他合适的构造或驱动类型。驱动系统222的线性行程足以使每个提升器210A、210B在基片212由卡盘206保持时将基片212提升离开卡盘206且将其放在端部执行器106上。 
再次参考图2A至图2C和图3，且也参考图7中示出的流程图，将描述基片对齐器设备105的运行。如在图7的方框501中指示，基片运输器端部执行器106通过框架内的开口213进入对齐器在卡盘安放垫206C上方，且将基片放置在卡盘206内(见图2A)。端部执行器向下移动到卡盘206下方，因此将基片212放置在倒转卡盘安放垫206C上，(见图7的方框502和图2B)。如果希望，端部执行器106可以保持在倒转卡盘206和传递机构提升器210A、210B之间延伸。因为如在图2A至图2C中示出的卡盘206和传递机构210的构造，基片运输器端部执行器106能在对齐期间保持在框架205内。倒转卡盘206抓紧定位在其上的基片212以用于对齐。倒转卡盘206通过倒转卡盘驱动部分216和驱动系统207被旋转(见图7的方框503)。在旋转期间， 感测装置209感测了基片212的外周边缘且如可以实现的检测了基片212的边缘上的基片对齐特征(基准)220。在对齐期间，防污罩208防止了任何由卡盘206和卡盘驱动系统207、216生成的微粒污染基片212的表面。 
感测装置209可以与基片基准220相对于卡盘206的抓紧垫的方位无关地检测基片基准220。例如，卡盘安放垫206C抓紧了基片212的边缘而不遮掩基片的基准220的边缘，且因此基准220和晶片边缘总是大体上暴露于感测装置209。另外，如上所述，感测装置209可以仅从基片212的一侧(例如顶部)检测基准220，使得晶片的相对侧的阻挡或覆盖不降低传感器的性能。与在卡盘206上的位置无关地检测基片边缘和基准220消除了在卡盘206上的基片放置重试。 
一旦感测装置209检测到基片基准220，则将合适的指示信号发送到控制器(未示出)以记录基片基准220相对于希望的参考系的位置。感测装置209也可以发送合适的信号到控制器，从而使得控制器能确定基片相对于希望的基片中心参考位置的偏心。控制器可以计算卡盘移动以实现希望的基片212的对齐方位，且将移动指令发送到驱动件207。倒转卡盘206将基片212定位到希望的对齐方位(见图7的方框503)。然后选择合适的提升垫210A、210B以将对齐后的基片212从倒转卡盘206提升离开(见图7的方框504)。提升垫210A、210B独立地被促动，且因为它们的构造(见图3)，提升垫210A、210B的至少一个能在基片定位后不考虑卡盘206方位而从端部执行器结构和卡盘结构跳过阻挡，以从卡盘206拾取定位后的基片212。因此传递机构210可以与基片运输器端部执行器106在对齐器框架205内的位置无关地到达倒转卡盘，且不在卡盘206上将基片212旋转地再定位。提升垫210A、210B将基片212从倒转卡盘206提升，且倒转卡盘206可以返回到其原位置(见图7的方框504至505)。基片运输器端部执行器106将基片从提升垫210A、210B拾起，抓紧晶片(基片)212且输送基片212以进一步处理(见图7的方框506至507)。注意的是，控制器可以将端部执行器106定位为使得从提升垫210A、210B拾起基片也实现了对偏心不对齐的修正。如下的表2总结了以上所述的典型过程(如在图7中的图形描绘)且概略地阐明了所提供的优于常规对齐器的改进的效率。表2也确定了对应于使用此典型实施例来对齐基片进 行的操作的每个的典型时间。 
表2 
  序号   描述   估计时间  (秒)
  1   运输器延伸到对齐器   1.0
  2   运输器将晶片放置在卡盘上且保持延伸   0.8
  3   对齐器扫描和使晶片处于定位后处   1.5
  4   选择合适的垫组且提升晶片   0.5
  5   卡盘移动到原位置(在最差的情况中移动90度)   0.2
  6   运输器提升和抓紧晶片   0.8
  7   运输器收回到原位置   1.0
  总时间     5.8
如通过与表1的对比可见，在图2A至图3和图7中示出的典型的实施例中的对齐器105能将使基片对齐的对齐时间比如在以上的背景技术部分中描述的现有技术的至少十一秒对齐时间显著地降低。 
现在参考图4和图5，在第二典型实施例中，基片对齐器设备105′一般包括框架(未示出)、带有至少一个感测装置317的可旋转传感器头318和基片支承件319。除非另外地所述，框架(未示出)类似于以上描述的基片对齐器设备105的第一实施例中框架205(见图2A至图2C)。可旋转传感器头318具有例如向框架底部定位且在端部执行器106处于框架内时在端部执行器106下方的基部构件318A。端部执行器106可以通过类似于图2A至图2C内的开口213的开口到达框架。基部构件318A连接到传感器头驱动系统(未示出)的驱动部分321，如将在下文中描述。基部构件318A从可旋转传感器头318的旋转轴线，轴线Z径向延伸，如在图5中示出。在此实施例中，基部构件318A具有从它悬置的在基部构件318A的仅一侧上的基部延伸构件318B。当基片212由基片支承件319保持时，基部延伸构件318B从基部构件318A向框架顶部向上延伸到基片212上方。基部延伸构件318B具有从它悬置的跨越构件318C。跨越构件318C可以是弓形形状的且在基片212上方延伸到与基部延伸构件318B的相对侧。如在图4中最好地 可见，跨越构件318C的弓形形状在基片212的外周和跨越构件318C之间留有一个距离，使得跨越构件318C不悬在基片212上。在替代实施例中，跨越构件318C可以具有任何其他希望的形状。如在图5中可见，跨越构件318C具有从它悬置的在基部延伸构件318B的相对侧上的向下延伸构件318D。因此，如在图5中最好地可见，基部延伸构件318B、跨越构件318C和向下延伸构件318D从基部构件318A围绕基片支承系统319和基片212包裹。在此典型的实施例中，可旋转传感器头318也具有位于传感器头318的相对侧上的基片支持件316A、316B。基片支承件316A从向下延伸构件318D悬置，而基片支承件316B从基部延伸构件318B悬置，如在图4和图5中示出。基片支承件316A、316B从向下延伸构件318D和基部延伸构件318B围绕基片212的下侧包裹，使得当基片212由传感器头318保持时基片支承件316A、316B接触基片212的底部外周边缘，如将在下文中描述。基片支承件316A、316B可以是被动或主动抓紧。在替代实施例中，可旋转传感器头318可以具有任何其他希望的构造。 
在此典型的实施例中，传感器头318可以具有位于传感器头318的相对侧上的两个感测装置317A、317B，如在图4和图5中示出。在替代实施例中，传感器头318可以具有多于或少于两个传感器。感测装置317A、317B可以是反射光学传感器或穿透束光学传感器。在替代实施例中，感测装置317A、317B可以是容性或感性感测装置。传感器317A、317B从旋转中心，即从轴线Z径向定位足够的距离，使得传感器317A、317B能感测到基片212的外周边缘。 
传感器头驱动系统(未示出)通过驱动部分321匹配到传感器头，且类似于以上结合对齐器105所描述的旋转驱动件。然而，在此实施例中，驱动系统位于框架底部处且使得传感器头绕轴线Z旋转，如在图5中示出。在替代实施例中，驱动系统可以具有任何其他希望的构造。 
如在图5中可见，在此典型实施例中基片支承系统319安放在传感器头跨越构件318C和传感器头基部构件318A之间。基片支承系统具有跨越构件319A，其中心大体上与轴线Z位置重合且匹配到也沿轴线Z定位的基片支承驱动构件322。基片支承驱动构件322是基片支承驱动系统(未示出)的部分，如在下文中描述。在此实施例中，跨越 构件319A具有两个于在相对侧上从它悬置的向上延伸构件319B。在替代实施例中，可以具有任何个数的从跨越构件319悬置的向上延伸构件。当基片212被支承件319保持时，跨越构件319A面向基片212的底部。向上延伸构件319B具有至少部分地与传感器头318的传感器头装置317A、317B(见图5)交迭的安放垫320A、320B。基片支承安放垫320A、320B构造为支承基片212的底部外周边缘。安放垫320A、320B可以主动或被动地抓紧基片212。安放垫320A、320B或至少其在传感器装置317A、317B路径中的部分也可以由透明材料制成，使得当基片位于安放垫320A、320B时能检测基片212的边缘的从传感器317A、317B辐射的束A、B通过在束A、B的路径中的安放垫320A、320B的部分到传感器接收器(未示出)，以能检测基片212的边缘和边缘上的基准220。用于安放垫320A、320B的材料可以例如是对光束光学地透明的石英，或是任何其他合适的材料。在替代实施例中，当使用例如反射传感器的传感器时，安放垫320A、320B可以是不透明的材料。在替代实施例中，基片支承系统319可以具有任何其他希望的构造。 
除非另外说明，基片支承驱动系统(未示出)类似于以上所述的且在图2A至图2C中示出的线性驱动系统211、222。基片支承驱动系统与基片支承系统319通过基片支承驱动构件322匹配。在此实施例中，基片支承驱动系统将基片212沿轴线Z来回传递。驱动系统能将支承系统319从安放垫320A、320B位于传感器头安放垫316A、316B上方的位置(见图5)移动到安放垫320A、320B在传感器头安放垫316A、316B下方的位置。在此实施例中，基片支承系统不能旋转，但在替代实施例中，基片支承驱动系统可以与旋转驱动件结合，使得基片支持系统不仅沿轴线Z行进而且也绕轴线Z旋转。 
仍参考图4和图5且也参考图8中的流程图，如下将描述基片对齐器设备105′的运行。基片运输器端部执行器106在传感器头跨越构件318C和传感器头基片支承件316A、316B之间通过框架内的开口(类似于图2A中的开口213)进入对齐器(见图8中的方框601)，且绕轴线Z将基片放置在支承系统319的支承垫320A、320B上。基片支承系统319可以沿轴线Z向上移动到在图5中示出的位置处，以使得端部执行器106能将基片212放置在基片支承安放垫320A、320B上(见 图8中的方框602)。端部执行器106可以沿轴线Z向下移动到支承垫320A、320B下方且在支承系统跨越构件319A上方的位置处，使得其位置在基片支承件319内，如在图5中最佳地示出。端部执行器106可以保持在基片212下延伸。如在图8的方框603中所述，为扫描基片212，可旋转传感器头318顺时针或逆时针旋转超过180度(如通过图4中的箭头R指示)，使得基片212的整个外周边缘被感测装置317A、317B扫描。这将允许两个感测装置317A、317B的一个检测基片基准220(图3)。基准220可以由感测装置317A、317B与基准220相对于基片支承件319的支承垫320A、320B的位置无关地检测。例如，当感测装置317A、317B是穿透束传感器时，基准220不被遮掩传感器束，因为至少在束的路径中的基片支承件320A、320B对传感器束是透明的，因此允许束通过支承垫320A、320B且投射在基片边缘上，以使得传感器317A、317B能感测到基准。 
当检测到基片对齐特征220时，从传感器向控制器(未示出)发出合适的指示信号以记录基片对齐特征220的检测。基片212通过基片支承件319降低在传感器头基片安放垫316A、316B上，因此将基片212从基片支承件319传递到可旋转的传感器头318(见图8中的方框604)。端部执行器106可以保持在传感器头安放垫316A、316B下方。可旋转传感器头318根据来自控制器的指令将基片212旋转到希望的对齐方位(见图8中的方框605)。如可以意识到，在图8中方框603中的扫描操作期间传感器头318的旋转比在图8的方框605中的基片定向操作显著地更快。例如当传感器头驱动系统是诸如多速步进马达的多速旋转驱动件时，实现了传感器头318的增加的旋转速度。在替代实施例中，可以使用任何合适的驱动系统。基片运输器端部执行器106将基片212提升离开传感器头安放垫316A、316B，抓紧基片212且输送基片212以进一步处理(见图8的方框606)。如果当基片212被传感器头318保持在其对齐后位置时在传感器头支承垫316A、316B和端部执行器106之间存在干涉使得端部执行器106拾取路径被阻挡，则基片支承系统319可以将基片212从传感器头支承垫316A、316B提升。支承系统319具有安放垫320A、320B，它们定位为在传感器头支承垫316A、316B阻挡了端部执行器的拾取路径的情况下跳过传感器头支承垫316A、316B。进一步地，如在图5中可见，支承系统安放垫 320A、320B定位为不干涉或阻挡端部执行器106沿轴线Z的运动。因此，在定位后将基片212传递到端部执行器可以与基片方位无关地实现且无基片的旋转再定位。传感器头移动到其原位。 
现在参考图6，图中示出了根据另一个典型实施例的基片对齐器设备105″的透视图。在此实施例中，基片对齐器设备一般包括框架(未示出)、带有感测装置424的可旋转传感器头423和具有用于缓存基片的缓存器系统440的可旋转卡盘425。除非另外地说明，在此典型实施例中的框架类似于以上所述的且在图2A至图2C中示出的框架205。 
在图6中示出的实施例中，可旋转传感器头423可以是绕轴线Z可旋转的。传感器头423具有与传感器头驱动部分(仅其轴430的部分在图6中示出)匹配的基部部分423A。传感器头驱动轴430连接到传感器头驱动系统(未示出)，如在下文中描述。在此实施例中，基部构件423A具有从其位于轴线Z处的旋转中心径向延伸的臂423B、423C。基部构件423A具有从基部构件423A的一个臂423C悬置的向上延伸构件423D。在替代实施例中，两个臂可以具有从它们悬置的向上延伸构件。向上延伸构件423D具有从它悬置的悬臂构件423E，以用于支承感测装置424。在此实施例中，感测装置424可以是穿透束光学传感器，该光学传感器例如在悬臂构件423E上具有束发射器和束检测器。在替代实施例中，感测装置也可以是反射传感器、容性传感器或感性传感器。感测装置424从轴线Z径向定位在这样的距离处，其使得当基片212由基片缓存系统425保持时感测装置424能扫描基片212的外周边缘且检测基准。在此实施例中，仅存在一个感测装置424，但在替代实施例中，可以存在任何个数的感测装置。如上所述，传感器头驱动系统(未示出)通过驱动轴430匹配到可旋转传感器头基部构件423A。传感器头驱动系统可以类似于如上所述的在对齐器105和105′内的旋转驱动系统，但具有马达用于独立旋转同轴线的轴430、431。传感器头驱动系统可以位于框架上任何合适的位置处且提供了绕轴线Z的旋转。 
在图6中示出的典型的实施例中，卡盘425可绕轴线Z旋转。卡盘425具有基部构件425A，基部构件425A大体上以轴线Z为中心且匹配到卡盘驱动件，在图6中仅示出了卡盘驱动件的轴431的部分。驱动轴431与轴430同轴线且绕轴线Z旋转。如上所述，驱动部分能 使轴430、431独立地旋转。基部构件425A具有从旋转中心，即从轴线Z径向延伸的臂425B、425C。每个臂425B、425C具有从它向上悬置的安放垫系统425D。在此实施例中，每个安放垫系统425D具有两个安放垫延伸构件425E、425F。在替代实施例中，可以具有任何个数的安放垫延伸构件。每个安放垫延伸构件425E、425F具有带形成了安放垫的水平部分425G、425H的一般的阶梯形状。一组安放垫425G形成了用于被扫描的基片212的支承件，而其他组的安放垫425H形成了缓存器440。在替代实施例中，可以使用任何个数的缓存器。安放垫425G、425H可以主动或被动地抓紧且取决于所使用的感测装置可以由透明或不透明材料制成，如以上参考图5中示出的垫320A、320B描述。例如，在此实施例中，安放垫425G、425H可以由石英或对于由传感器424生成的光束L透明的其他合适的材料制成。安放垫425G、425H距离轴线Z具有径向距离，该距离足以将基片212在其底部外周边缘上保持，而同时允许感测装置424扫描基片212的边缘。安放垫425G、425H和传感器头的悬臂构件423E垂直地分开，以允许基片运输器端部执行器106到达安放垫425G以拾取安放垫上的基片或将基片放置在安放垫上。安放垫延伸构件425D不旋转地干涉悬臂构件423E。安放垫425G定位为在悬臂构件423E之间通过。安放垫425H定位为在最下部悬臂构件423E下方通过。 
仍参考图6和图9中的流程图，将描述基片对齐器设备105″的典型的操作方式。在此典型的实施例中可以使用带有单一的端部执行器的基片运输器，例如是在美国专利5,765,983和美国专利5,577,879中描述的，两个专利在此通过参考完整地合并。基片运输器端部执行器106(图1)在卡盘或缓存器系统安放垫425G上方通过框架开口(类似于在图2A中示出的开口213)进入对齐器，且将类似于基片212的第一基片放置在安放垫425G上(见图9中的方框701、702)。空的端部执行器/基片运输器可以收回到对齐器外。应注意的是，空的端部执行器的移动可以以比保持基片时的速度更高的速度进行。如果希望，端部执行器/基片运输器可以取到第二基片以用于对齐(见图9中的方框705)。在此实施例中，上部安放垫425G形成了扫描安放垫，而下部安放垫425H形成了缓存安放垫。如果希望，在图9的方框703中，与运输器取到第二基片平行的，可旋转传感器头423被传感器头驱动 轴430旋转，以允许感测装置424检测放置在上部垫425G上的第一基片的基准。 
感测装置424可以与基准在卡盘垫425G上的放置无关地检测基准。例如，即使基准安放在安放垫425G的一个上，安放垫的在传感器通过光束路径中的透明材料使得基准不被遮掩或对于传感器424的束是可感测的。安放垫425G也在基片的边缘上抓紧基片，从而使得基片的上表面被暴露，从而在其中传感器是反射传感器、容性传感器或感性传感器的实施例中允许基准检测而无任何来自卡盘425结构的阻挡。 
当感测装置424检测到基片对齐特征时，向控制器(未示出)传送合适的指示信号，以记录基片对齐特征的检测。卡盘425然后将基片旋转到希望的对齐方位(见图9中的方框704)。如可以认识到，传感器头423为扫描基片和检测基准的旋转可以以远高于卡盘为定位基片的旋转的转速而进行。如果希望，基片运输器/端部执行器106可以以与以上所述的方式相同的方式在缓存器安放垫425H上方的位置进入框架(见图9的方框705)，以在安放垫425H上缓存第二基片。当第一基片和第二基片保持在卡盘425内时，运输器将空的端部执行器(端部执行器可以是缓存了第二基片的同一个端部执行器，或另一个空的端部执行器)向上移动到第一基片和第二基片之间的位置处。端部执行器移动到保持在垫425G上的第一基片下方的位置且从垫425G拾取已定位的基片以用于进一步处理(见图9的方框706)。在图9的方框707中，缓存器垫425H上的基片或如果希望新的基片可以放置在卡盘425的上部垫425G上。在替代实施例中，安放垫延伸构件425D可以是可移动的，以允许当将已缓存的基片传递到上部安放垫时端部执行器的垂直移动，而不将端部执行器部分地收回到对齐器外。在将第二基片放置在垫425G上后，重复方框703至704内的过程。如可以认识到，卡盘425上的缓存器通过最小化用于装载对齐器的传递时间而增加了对齐器的效率。 
现在参考图10A至图10C，图中示出了根据再另一个典型实施例的另一个基片对齐器设备1105。对齐器设备1105分别以三个不同的位置在图10A至图10C中示出。除非另外地说明，在此典型实施例中的对齐器设备1105一般类似于以上所述的且在图2A至图2C中示出的对齐器设备105。因此，类似的特征被类似地标号。对齐器设备1105具 有可移动卡盘1206、感测装置1209和基片传递系统1210。对齐器1105也具有驱动可移动卡盘1206的移动的驱动系统1207。传递系统1210构造为用于将基片2112保持在对齐器内侧的固定的位置。在此实施例中，基片传递系统1210具有以任何合适的方式或位置固定到对齐器框架1205的构件1210A。传递系统构件1210A可以具有任何合适的构造，且提供有基片安放垫1219(类似于图3中示出的安放垫219)。在此实施例中安放垫1219不可移动，但可以提供当以感测装置1209扫描基片时使用的基片放置位置，如将在下文中进一步描述。可移动卡盘1206具有一般的倒转卡盘构造(类似于在图2A至图2C中示出的卡盘206)。在此实施例中，卡盘1206垂直地(在图10B中以箭头Z指示的方向)可移动且可绕旋转轴线θ旋转。在此实施例中，驱动系统207具有由传递构件1207T连接的可旋转驱动件1216和线性驱动部分1222，如在图10A中示出。线性驱动件1222类似于在图2A至图2C中示出的线性驱动件222，线性驱动件1222可运行地联接到传递构件1207T且可以使传递构件1207T在Z方向上相对于对齐器框架横过。传递构件1207T可以具有任何合适的形状(在图10A至图10C中示出的构造仅是典型的)且可以以任何希望的方式可移动地安装到对齐器框架1205，以允许在传递构件和框架之间在Z方向上的相对移动。如在图10A中可见，可移动卡盘1206安装到传递构件1207T，且因此垂直地(相对于框架1205)与传递构件一致地移动。卡盘可以可旋转地相对于传递构件1207T安装(例如通过合适的可旋转轴承或轴套系统)，使得卡盘1206可相对于传递构件和对齐器框架绕轴线θ旋转。可旋转卡盘1206在来自旋转驱动部分1216的推动力下绕轴线θ旋转，该旋转驱动部分1216通过合适的旋转驱动传递系统(例如旋转驱动轴)联接到卡盘1206。在此实施例中，旋转驱动部分1216也可以由可移动传递构件1207T承载。在替代实施例中，旋转驱动件可以安装到对齐器框架，且通过能将旋转传动到卡盘且容许卡盘相对于对齐器框架的线性运动的合适的传动件而联接到可旋转卡盘。在此实施例中，感测装置1209类似于在图2A至图2C中示出的感测装置209，该感测装置1209安装在卡盘1206上，如在图10A中示出。感测装置1209定位为当基片212放置在传递系统1210的安放垫1219上时感测基片212的外周边缘和其基准。感测装置1219能与基片212的方位无关地且与基准相对于安 放垫1219或传递系统1210的任何其他结构的位置无关地检测基片的基准220(见图3)。 
在此实施例中，基片对齐可以以如下典型方式实现。以端部执行器106引入到对齐器1105内的基片212可以定位在静止的传递系统安放垫1219上(见图10A至图10B)。用于基准检测以及如果希望用于偏心测量的基片212的扫描可以通过旋转卡盘1206(绕轴线θ)进行，因此使得传感器装置1209相对于静止的基片旋转且扫描基片的完整外周。如在图10B中可见，在此位置(即扫描位置)，可移动卡盘1206具有垂直位置，使得在基准220的位置被识别后卡盘基片安放垫1206C(类似于以上所述的基片安放垫206C)位于支承了基片212的传递系统1210的安放垫1219下方，该识别例如如上所述通过以传感器1209检测，基片对齐以可移动卡盘1206实现。卡盘1206在Z方向移动以拾取基片(从传递系统安放垫拾取)，使得基片212安放在卡盘安放垫1206上，现在基片212定位在传递系统的安放垫219上方(见图10C)，卡盘绕轴线θ旋转以将基片以希望的对齐放置。端部执行器106可以从卡盘1206的安放垫1206C拾取已对齐的基片。在卡盘安放垫1206C的对齐后位置呈现为与由端部执行器从卡盘1206直接拾取基片干涉的情况下，卡盘1206可以移动以将基片放置在传递系统1210的安放垫1219上(类似于在图10B中示出的位置)，端部执行器从传递系统1210拾取基片212。因此可以进行对齐后的基片到端部执行器的传递而不旋转再定位基片。如在图10A至图10C中可见，端部执行器在整个对齐过程中保持延伸。 
前述的对齐器105、105′、105″和1105的典型实施例具有许多优于常规对齐器的优点。对齐器105、105′、105″和1105的优点的一些包括但不限制于如下：消除了在将晶片放置在对齐器内时机械手的重试。晶片可以任意地相对于端部执行器定向而卡盘从不在机械手端部执行器的拾取路径上。甚至对于当基准位于对齐器卡盘垫顶上时的情况，晶片也可以正确地对齐而无机械手重试。如上所述，本发明的对齐时间显著地短于常规对齐器的对齐时间。晶片总是可以通过边缘接触移动而不相对于卡盘滚动或滑动，因此产生了最少的微粒生成。在整个晶片对齐过程期间，机械手端部执行器可以保持定位在对齐器和基片下而在对齐过程期间无任何机械干涉。这意味着晶片可以通过一个延 伸运动和一个从对齐器站的收回运动而对齐且放置在机械手端部执行器上。另外，仅使用一个晶片提升以允许以希望的定位后方位拾取晶片。消除了多次垂直移动。这产生了最小的晶片行走和最优的对齐器输出量。 
现在参考图11，显示了根据再另一个典型实施例的基片对齐器设备1105′和基片212。对齐器设备1105′一般类似于之前描述且在图4和5中显示的设备105′，除了以下另外注意的。类似的特征被类似地标号。基片对齐器设备1105′一般具有支承部分1010和两个基片支承件1318、1319。支承部分1010一般作为用于对齐器设备1105′的基础或者基部操作。支承结构1010可以具有安装件(没有显示)，用于安装对齐器设备到类似于图1中的设备100的处理设备的结构。支承结构1010可以具有壳体或者覆盖物1010C，用于封闭和保护支承结构的部件和间隔(下面进一步描述)防止不利条件(例如，湿气或者腐蚀性气氛)。图11A示出了对齐器设备1105′，壳体1010C被从支承部分1010移除。显示在图11中的壳体1010C的形状仅是示例性的，且壳体可以具有任何希望的形状。基片支承件1318、1319安装到对齐器设备支承结构1010，如所示的。每个基片支承件1318、1319能够保持一个(或者多个)类似于基片212的基片，如下将描述的。在图11-11A中，为了示例目的，基片212显示为支承在支承件1319上。在该典型的实施例中，一个基片支承件1318相对于支承部分可移动。另一个基片支承件1319相对于支承结构固定。在替代的实施例中，两个基片支承件相对于支承结构都可以移动。对齐器设备1105′具有位于支承部分1010中的驱动系统1321，用于移动基片支承件1318和实现基片212的对齐，如将在下面进一步描述的。 
现在也参考图12，显示了对齐器设备1105′的部分透视图。为了清楚省略基片212，且基片支承件1318从在图11-11A中显示的位置移动到不同的位置。在该典型的实施例中，基片支承件1318具有基部构件1318A，其一般径向延伸且连接基片支承件1318到驱动系统1321的可旋转的轴(以类似于图5中显示的基部构件318到驱动部分321之间的连接的方式)。基部构件1318垂直的定位为避免与另一个基片支承件1319的结构干涉，如下可见。如图12所示，基片支承件1318可以具有一般直立构件1318B，其一般从基部构件1318垂直突出。基 片支承件1318也可以具有跨越构件1318C，其如所示侧向从基部构件1318A延伸。在替代的实施例中，可移动的基片支承件及其构件可以具有任何其他希望的形状。跨越构件1318C具有围绕驱动系统1321的可旋转轴的旋转轴线Z延伸的一般弯曲圆形形状，在该典型的实施例中为弓形形状。如可以认识到的，旋转轴线Z位于大致与基片支承件1318的几何中心重合(从此处将称为表示旋转轴线和几何中心)。弓形形状的跨越构件1318C的半径可以大于基片212的预期半径(例如，基片212可以是200mm、300mm晶片，或者任何希望尺寸的晶片)。这确保与基片支承件1319的结构建立间隙间距，由此允许基片支承件1318、1319在垂直方向上(在图12中由箭头z1指示)一个移动过另一个，且允许支承件1318围绕旋转轴线Z(在由箭头A指示的方向上)自由地且连续地旋转而不与支承件1319干涉。如图12中可见，跨越构件1318C的相对端部1318E分开间距。跨越构件的端部1318E之间的间距定尺寸为足够宽，以允许端部执行器通过基片支承件1318，端部执行器例如类似于端部执行器106，其可以是边缘抓紧端部执行器。这可以允许加速的对齐过程，且因此允许更大的输出量，如下将更详细地描述的。在该典型的实施例中，跨越构件1318C具有基片支承件关口或者指状物1316A、1316B。在该实施例中，跨越构件具有两对1316A、1316B支承垫，在跨越构件的相对侧上布置一对。支承垫1316A、1316B分布在跨越构件上，使得即使支承件正在z1或者θ方向上移动时，任何三个垫也可以稳定地支承和保持基片支承件1318上的基片212。支承垫1316A、1316B大致彼此类似，且类似于在图5中显示的基片支承件316A、316B。支承垫1316A、1316B可以构造为对安放在基片支承件1318上的基片212提供被动边缘抓紧。垫1316A、1316B可以覆盖有例如Kalrez
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弹性体或者能够提供合适的摩擦系数以在基片支承件1318的移动(旋转)期间产生的惯性载荷下保持基片的任何其他合适的接触抓紧材料，或者可以由例如Kalrez弹性体或者能够提供合适的摩擦系数以在基片支承件1318的移动(旋转)期间产生的惯性载荷下保持基片的任何其他合适的接触抓紧材料制成。 
仍然参考图12，在典型的实施例中，基片支承件1318具有安装其上的传感器头1318A。在替代的实施例中，多于一个传感器头可以安装在可旋转的基片支承件上。传感器头1318H具有感测装置1317，能 够感测基片212的外周边缘存在且因此能够感测其不存在。在该实施例中，感测装置可以是穿透束类型感测装置。因此，感测装置1317可以具有能够发射电磁辐射束的发射器1317A，例如激光器或者LED。感测装置1317也可以具有能够检测来自发射器的电磁辐射束的检测器1317B，例如CLD或者光电元件。发射器和传感器隔开，以当在基片支承件1319上选通时，接收和感测基片212的外周边缘，如将在下面进一步描述的。如果希望，感测装置1317可以是线性/片或者阵列型感测装置。发射器1317A可以使用合适的光学装置，例如透镜、分束器和准直器(没有显示)，以提供线性分布的束，而不是聚焦束或者点束。检测器1317B可以使用沿束的照射路径分布的检测器的阵列，例如CLD。如可以认识到的，检测器1317B能够感测沿基片的外周边缘的感测阵列的线性位置。因此，当传感器头相对于基片旋转时，感测装置能够检测基片外周边缘的相对位置，由此提供合适的信号/数据，以确定基片在基片支承件1319上的偏心率。如也可以认识到的，阵列传感器装置能够检测基片中的基准凹口，以建立基片的对齐位置。在替代的实施例中，如果希望感测基准而不是基片偏心率，感测装置中的发射器可以发射由检测器检测的聚焦束。 
仍然参考图12，在该典型实施例中的基片支承件1319如所示地安放在支承件1318的跨越构件1318C中。基片支承件1319一般位于传感器头基部构件1318A之上。基片支承件1319具有大致中心与轴线Z重合的跨越构件1319A。基片支承件1319可以连接到类似于构件322的基片支承构件，其也大致沿轴线Z定位。在该实施例中，跨越构件1319A具有两对支承指状物，但在替代的实施例中，跨越构件可以具有任何希望的形状，终止于向上延伸构件1319B。在替代的实施例中，可以具有任何数量的从跨越构件1319A悬置的向上延伸构件。在跨越构件1319A的相对端部处的延伸构件1319B充分隔开，以允许边缘抓紧端部执行器通过其间。向上延伸构件1319B具有安放垫1320A、1320B，如所示的。基片支承件安放垫320A、320B构造为支承基片212的底部外周边缘。延伸构件1319B具有合适的高度，使得类似于端部执行器106的端部执行器可以位于延伸构件1319B之间，且当基片安放在安放垫1320A、1320B上时，不干涉跨越构件1319A。因此，盖的支承件1319具有通过构造，允许端部执行器拾取和放置基片直接到基 片支承件1319上，用于改进输出量。安放垫1329A、1320B可以至少部分重叠传感器头1317的传感器头装置1317A(类似于图5中的垫1320A、1320B)。安放垫1320A、1320B可以主动地或被动地抓紧基片212。安放垫1320A、1320B或至少其在传感器装置1317A、1317B路径中的部分也可以由透明材料制成，使得当基片位于安放垫1320A、1320B上时能检测基片212的边缘的来自传感器1317A、1317B的辐射束通过在束的路径中的安放垫1320A、1320B的部分，以能检测基片212的边缘和边缘上的基准。用于安放垫1320A、1320B的材料可以例如是对光束光学地透明的石英，或是任何其他合适的材料。在替代实施例中，当使用例如反射传感器的传感器时，安放垫1320A、1320B可以是不透明的材料。在替代实施例中，基片支承系统1319可以具有任何其他希望的构造。 
现在参考图13，示出了对齐器支承结构1010的剖视透视图。图13也示出了位于支承结构中的对齐器驱动系统1321。在该实施例中，驱动系统1321可以具有旋转驱动部分1324(产生基片支承件围绕Z轴线的旋转)和线性驱动部分1326(用于产生基片支承件的z1线性运动)。图13A示出了线性驱动部分1325的截面视图，且图13B示出了旋转驱动部分1324的截面视图。旋转驱动部分1324一般具有马达1326和轴1328。马达1326联接到轴1328以旋转轴，如将在下面进一步描述的。轴1328联接到基片支承件1318(特别是支承件1318的基部构件1318A，如图12可见)，如前所述。在该实施例中，轴1328固定到支承件1318，使得轴和支承件作为单元旋转。再次参考图13B，马达1326位于合适的外壳1332中。马达1326是任何合适类型的旋转马达，例如无刷AC、DC或者步进马达。固定到马达驱动轴的马达转子具有绝对编码器1334(位于编码器外壳1334H中)，其通信地连接到控制器(没有显示)，以确定转子/轴的绝对位置。在所示的典型实施例中，马达1326从旋转基片支承件1318的轴1328偏移地安装到支承结构1010。如可以认识到的，从轴1328偏移地安装旋转部分马达1326允许支承结构1010的型面(即，高度)减小，因为组装以形成驱动系统1321的驱动系统部件的组装高度减小。例如，旋转驱动部件和线性驱动部件可以重叠，以最小化驱动系统高度。在替代的实施例中，旋转驱动部分的马达和输出轴可以具有任何其他希望的构造，例如，同轴。 如图13B可见，轴1328通过合适的轴承保持在支承结构1010中，以围绕轴线Z旋转。轴1318可以是空心的。基片支承件1319固定到(以类似于基片319固定到轴322的方式，如图5所示)的柱1322可以在空心轴1328内延伸，如所示的。合适的旋转和线性轴承(没有显示)可以位于轴1328内，以稳定地保持柱1322，且柱1322和轴1328可以与轴线Z同心和同轴。轴1328的顶部1328T突出到支承结构1010的覆盖物之上(参见图18)，提供了用于接附基片支承件1318的合适的连接部分。轴1328具有安装在其上的滑环1336，提供了用于供给基片支承件1318上的电力驱动的或者可操作的部件(例如，传感器头1318H)的电力和数据/通信线(没有显示)的合适的旋转接口。如可以认识到的，轴1328上的滑环1336允许基片支承件1318的连续旋转。在该实施例中，马达1326通过合适的传动装置1330联接到轴1328。在该实施例中的传动装置1330具有固定在马达轴/驱动小齿轮1326S上的驱动皮带轮1330d和固定到轴1328上的惰轮1330P。驱动皮带轮1330d/惰轮1330P通过环带驱动连接，允许轴1328且因此基片支承件1318围绕轴线Z连续旋转。 
现在再次参考图13A，线性驱动部分1325一般具有线性驱动件1338和提升垫/柱/架1340。线性驱动件1341联接到提升垫1340，以实现提升垫1340相对于支承结构1010的直线运动，如下将描述的。(例如，在该典型的实施例中，线性垫运动可以是在图13A、12中的由箭头z1指示的方向中上和下)。在该实施例中，旋转驱动部分1324的轴1328和马达1326可以固定到线性垫，使得轴1328、马达1326(且由此支承件1329)和提升垫1340作为单元在z1方向上移动。在替代的实施例中，基片支承件1319的支承柱1322可以固定到提升垫1340，使得支承柱1322(具有基片支承件1319)和提升垫1340作为单元在z1方向上移动。因此，在替代的实施例中，基片支承件1319在z1方向上可移动(见图12)，且基片支承件1318能够围绕轴线Z旋转，但不能在z1方向上线性移动。在典型的实施例中，如果柱1322和保持在其上的基片支承件1319相对于支承结构1010固定，则柱1322的底部端可以以任何合适的方式固定到结构1010。参考回到图13A，线性驱动件1338可以具有位于马达外壳1342C中的马达1342，例如无刷AC、DC或者步进马达，或者任何其他合适的马达类型。 
马达转子固定到马达驱动轴1342S，马达轴又联接到基部或者导螺杆1348，使得轴1342S和螺杆1348作为单元转动。转子或者轴具有安装其上的绝对编码器1346，用于确定位置。如图13A中可见，线性驱动件1338可以具有骑在固定到支承结构支承件1010S的轨道上的线性轴承1344。线性轴承1344安装到骑在导螺杆1348上的滑圈1350。如可以认识到的，线性轴承1344相对于支承结构1010在旋转上固定滑圈1350，但允许圈在z1方向上自由行进。因此，导螺杆1348的旋转导致滑圈1350在z1方向上线性行进。提升垫1340固定到滑圈，以与滑圈作为单元移动。 
对齐器1105′的操作大致类似于如前所述且在图8中显示的对齐器105′的操作。再次参考图11-11A，基片运输器进入对齐器且将基片212放置在支承件1319上(见图8中的方框601、602)。基片支承件1318以及基片支承件1319的通过构造(见图12)允许传感器扫描，类似于在图8的方框603，以在基片212放置到支承件1319的支承垫上时立即开始。在将基片212放置到支承件1319上时，运输器端部执行器1110(在图12中以虚线可见)位于(在跨越构件1318C的相对端1318E之间)的空间1318E内，在跨越构件端部1318E和端部执行器1110之间具有足够间隙，使得支承件1318且因此传感器头1318H可以开始旋转以扫描基片212的边缘，而不干涉缩回执行器。如可以认识到的，支承件1318的旋转和端部执行器1110的缩回由控制器(没有显示)同步，以防止支承件1318和端部执行器1110之间接触。如还可以认识到的，在本实施例中，且不同于图8中的方框603，当传感器头1318H旋转且扫描基片时，端部执行器从对齐器缩回。其他的，在图8的方框603中的扫描与在本实施例中的相同。定位了基片基准以后，将基片212传递到支承件1318(例如，抬高支承件1318或者降低支承件1319)，类似于方框604，基片支承件1318将基片旋转到对齐后位置，类似于方框605，和将基片传递到端部执行器，类似于方框606。如前所述，与如在常规对齐器中那样在扫描期间旋转基片相比，在本实施例中，类似于方框603，以更高的速度进行以空的支承件1318旋转以扫描。在传感器头中的感测装置1317具有如所述的片阵列且因此基片212的偏心率也在类似于方框603的扫描期间建立的情况下，则端部执行器1110可以在传递时相对于基片合适地定位，类似于方框606，以 传递时矫正基片偏心率。 
现在参考图14，显示了根据另一个典型实施例的对齐器设备2105′的示意性透视图。除了另外注意的，对齐器2105′大致类似于之前描述且在图11-13B中显示的对齐器1105′。类似的特征被类似地标号。在本实施例中，对齐器2105′具有支承结构2010、可旋转的基片支承件2318和另一个基片支承件2319。对齐器2105′也具有映射器2350，如所示的。在本实施例中的映射器2350具有一对传感器头2350A、2350B。传感器头2350A、2350B大致相互类似。每个传感器头2350A、2350B具有限定通道的壳体和能够感测通过通道的基片的存在的合适的传感器。在本实施例中，传感器可以是穿透束传感器，其发射束通过通道，当被基片的一部分通过通道而阻断时，导致指示存在基片的信号。映射器的传感器头2350A、2350B通过合适的框架安装到支承结构2010，如所示的。传感器头2350A、2350B位于横跨当基片被运输器运输到对齐器内时基片212的运输路径R。传感器头2350A、2350B定位为使得当基片进入对齐器2105′时，基片的外周边缘的相对侧212A、212B的一个或者两个侧通过相应传感器头2350A、2350B。因此，映射器2350能够在基片放置到基片支承件2318、2319上之前确定基片的粗略或者精细偏心率。这又允许类似于图12中的运输器1110的运输器更精确地将基片212定位到基片支承件2318、2319上。在替代的实施例中，任何其他合适的粗略定位装置可以用于相对于基片支承件定位基片。 
现在参考图15，显示了对齐器2105′的基片支承件2318、2319的示意性截面图。在该典型的实施例中，基片支承件2318、2319具有支承垫2320A、2320B，以支承放置其上的基片。支承垫2320A、2320B构造为接触基片的底侧。而且，如图15所示，支承垫2320A、2320B构造为离开基片边缘212E接触基片，但在围绕基片周边的SEMI标准限定的专有区域212X内。例如，SEMI标准限定了围绕基片周边大约3.0mm的专有区域。支承垫2320A、2320B因此布置为使得垫的接触表面仅在专有区域212X内接触支承在其上的基片，而不接触基片的边缘区域。在图15中显示的支承垫的构造仅是示例性的，且在替代的实施例中，支承垫可以具有任何其他希望的构造。支承垫2320A、2320B可以位于充分离开基片边缘，使得当基片支承在支承垫上时，基片基准220(见图3)不定位在支承垫上。例如，SEMI标准限定大约1mm 处的基准径向深度。支承垫接触表面例如可以位于且定尺寸为延伸靠近基片边缘不超过大约1.5mm。因此，这避免了将基准220放置在支承垫上。而且，当基准不定位在基片支承件的支承垫2320A、2320B上时，支承垫可以由不同于对在传感器头2318H中的感测装置(见图14)透明的材料的材料制成。支承垫2320A、2320B也可以是离开(即，不重叠)支承件2318的支承垫2316A、2316B，由此在基片支承件2318、2319之间传递基片期间避免其之间的任何干涉。因此，这消除了再试的可能来源，导致对齐器的输出量的改进。 
之前描述的对齐器105′、1105′、2105′可以安装在处理工具100(见图1)结构上任何地方。对齐器也可以安装在处理工具的基片运输器上，以提供被称为最小高架的布置。图16示出了根据典型的实施例的对齐器1105′(示意性图示)和基片运输器106′的透视图。为了清楚，对齐器1105′显示为从基片运输器106′移除，运输器106′是代表性的基片运输器，为了示例目的，在图16中显示为具有支承部分22和可移动臂24。在替代的实施例中，运输器可以具有任何合适的构造。也为了示例目的，可移动臂24在图16中显示为具有一般SCARA型构造。臂24支承在支承部分22顶部。臂24具有能够通过驱动部分26围绕各自的肩部旋转轴线T1、肘部旋转轴线T2、和腕部旋转轴线W旋转以铰接臂的可移动臂连杆。近侧臂连杆106U围绕肩部轴线T1旋转。端部执行器106E上的远侧臂连杆15围绕腕部轴线W可旋转。在图16中显示的实施例中，端部执行器106E显示为具有边缘抓紧的分叉的执行器，但是可以使用任何合适的端部执行器构造。对齐器1105′可以安装到近侧臂连杆106U。对齐器1105′可以定位在臂连杆上，使得对齐器的旋转轴线Z(见图12)大致与肩部旋转轴线T1重合。参见图11和13，对齐器支承结构1010可以至少部分位于近侧臂连杆1060的壳内侧。对齐器基片支承件1318、1319定位为允许端部执行器106E旋转，使得携带其上的基片可以定位为使得其中心邻近肩部轴线T1，且在对齐器的基片支承件上。在端部执行器106E和基片支承件1318、1319之间传递基片可以通过基片支承件在z1方向上可移动(见图12)在此典型的实施例中实现。另外的对齐器操作类似于之前描述的。 
现在参考图17，显示了根据另一个典型实施例的对齐器设备3105′的示意性透视图。除了以下另外注意的，对齐器3105′大致类似于之前 描述的对齐器1105′。类似的特征被类似地标号。如所示的，对齐器3105′也一般具有支承部分3010和两个基片支承件3318、3319。基片支承件3318、3319一般从支承部分3010支承。如在图17中可见，支承件3319位于支承件3318内部，因此，支承件3318、3319可以分别称为外部支承件和内部支承件。 
在此实施例中，外部支承件3318可以相对于支承部分3010固定。内部支承件3319可以相对于支承部分3010可移动，如下将描述的。在替代的实施例中，外部和内部基片支承件都可以相对于支承结构3010可移动。如图17所示，基片支承件3318具有从基部构件3318A延伸的相对的支承臂3316A、3316B。在此实施例中，支承臂3316A、3316B的每个具有垂直隔开的两对支承垫3316A1、3316A2、3316B1、3316B2。每对的支承垫3316A1、3316A2、3316B1、3316B2大致彼此共面，且与相对的支承臂3316A、3316B上的相应对的支承垫共面。例如，垫3316A彼此共面，且与相对的对3316B1共面。相对的基片垫对3316A1、3316B1形成了基片保持件H1，且相对的基片垫对3316A2、3316B2形成了基片支承件3318上的基片保持件H2。基片保持件H1、H2可以用于在对齐器中缓存基片，如将在下面描述的。在替代的实施例中，基片支承件可以如希望地具有更多的基片缓存器。在各自的支承臂上的相应的基片垫对3316A1、3316A2、3316B1、3316B2之间的垂直间隔足以允许类似于图5的运输器106的基片运输器沿路径R、R′将基片运输到在基片保持件1中位置。如图17所示，传感器头3318H安装到基片支承件3318的结构。传感器头3318H具有合适的感测装置3317。在此实施例中，感测装置3317可以是穿透束类型感测装置，类似于之前描述的感测装置1317，其能够感测基片的存在。感测装置可以具有发射器3317A(例如激光器、LED)和如显示地定位的发射检测器3317B(例如CCD、光电元件)，其能够感测位于保持件H1或者保持件H2处的基片的外周边缘中的基准220(见图3)，如下所述。 
仍然参考图17，另一个基片支承件3319具有大致类似于在图12中的基片支承件1319的构造。基片支承件3319具有支承垫3320A、3320B，以形成支承件3319上的基片保持位置。在替代的实施例中，基片支承件可以具有多于一个基片保持位置，以缓存一个或者多个基片。支承垫3320A、3320B可以类似于图12中所示的垫1320A、1320B。 例如，垫3320A、3320B可以是边缘抓紧垫，其由对感测装置3317透明的材料制成。在替代的实施例中，支承垫可以类似于图15中显示的2320A、2320B，其定位为在SEMI限定的专有区内接触基片212的底部，且离开基片的边缘和其基准，如前所述。在此典型的实施例中，基片支承件3319围绕旋转轴线Z相对于支承部分3010和基片支承件3318可旋转。基片支承件3319也可以在由箭头z1指示的方向上直线移动。基片支承件3319连接到位于支承部分3010内的驱动系统3321，驱动系统具有旋转驱动部分和线性驱动部分，类似于在图13、13a-13b中显示的驱动部分1324、1325，其能够围绕Z轴线旋转支承件3319且在由箭头z1指示的方向上线性移动支承件。图18是对齐器3105′的基片支承件3318、3319的截面图。如图18可见，基片支承件3319能够通过驱动系统3321在z1方向上从其对准位置So移动到扫描位置S1、S2(在图18中虚线所示)。扫描位置与基片支承件3318的缓存位置的保持件H1、H2相当。因此，在此实施例中，有两个扫描位置。支承件3319的扫描位置S1对应于支承件3318的保持件H1，且扫描位置S2对应于保持件位置H2。在替代的实施例中，在z1方向上可移动的基片支承件可以具有更多的扫描位置。 
图19A-19D是对齐器3105′的基片支承件3318、3319的其他截面图，分别示出了在四个不同条件下的基片支承件，其用于图示对齐器与多层缓存系统一起的操作。具体的，在图19A中，基片212A通过类似于运输器106的基片运输器放置在基片支承件3318的保持件H1中。另一个基片支承件3319定位在对准位置So，如所示的。在图19A中描绘的条件可以在批量对齐操作的开始处。在图19B中，基片支承件抬高到扫描位置S1。显示为在图19A中位于保持件H1中的基片212A通过支承件3319从保持件H1拾取，且定位在扫描位置中。对齐器可以提供有合适的光学字符识别读取器(OCR)(没有显示)，其定位为当基片212A被支承件3319保持在位置S1时读取基片212A上的标识。在此位置中，基片支承件3319可以围绕轴线Z旋转，导致当基片212A随支承件旋转时感测装置3317(也见图17)扫描基片外周，且识别基准220。支承件3319的旋转也允许OCR读取在其视场中的标识。在基准定位的情况下，仍然在位置S1中的支承件3319可以旋转以为基片212A提供希望的对齐后位置。在图19C中，基片支承件3319 返回到对准位置So(或者，如果不是对准位置，则保持件H1之下的位置)。当支承件3319向其对准位置移动时，其将现在对齐后定位的基片212A′放置在保持件H1上。基片212B在保持件H2中缓存，其在用支承件3319定位基片212A期间或者当支承件3319将对齐后的定位基片212A′放置在保持件H1上时，通过运输器放置在那里。运输器可以将基片212B与基片212A′交换，从对齐器移除对齐的基片。在图19D中，基片支承件3319抬高到扫描位置S2。显示为在图19C中缓存在保持件H2中的基片212B通过支承件3319从保持件H2拾取，且定位以被扫描。对齐器可以具有另一个OCR读取器(没有显示)，其定位为当基片由支承件3319保持在位置S2中时读取基片212B上的标识。支承件3319可以再次围绕轴线Z旋转，允许感测装置扫描基片212B的周边以定位基准。当定位基准时，支承件3319旋转以将其上的基片放置在其对齐后位置。支承件3319可以再次返回到类似于在图19C中显示的位置。支承件3318的基片保持件H1、H2可以每个保持基片，类似于在图19C中所示的，除了缓存的基片处于保持件H1中，且对齐的基片212B处于保持件H2中。上面的过程可以如希望地重复。 
如前注意的，在替代的实施例中，基片支承件3318可以在z1方向上可移动，而基片支承件3319可以围绕Z轴线可旋转，但是在z1方向上固定。如可以认识到的，对齐过程以大致与图19A-19D中显示的相同的方式执行，除了垂直(即，z1)移动由z1可移动支承件3318而不是如在附图中所示的支承件3319执行。因此，支承件3319仅具有一个z1位置，类似于位置So。然而，z1可移动支承件3318可以向下位移，使得支承件3319相对于支承件3318和保持件H1、H2的设备位置类似于在图18和19A-19D中显示的位置S1、S2。 
应理解的是，前述描述仅是本发明的示例。本领域一般技术人员可以设计多种替代物和修改而不偏离本发明。因此，本发明意图于包括所有落入附带的权利要求书的范围内的这样的替代物、修改和变化。 

Claims (12)

1.一种基片对齐器设备，其包括：
适合于允许基片运输器将基片运输到设备和从设备运输的框架；
传感器头，其连接到框架且具有至少一个感测装置，以用于检测定位在设备中的基片的位置确定特征，且建立基片的对齐后位置；
可移动地安装到框架且适于在其上支承基片的卡盘，该卡盘相对于框架可移动，以用于将卡盘上的基片定位到对齐后位置；和
连接到框架的基片保持器，以当基片由感测头扫描用于检测基片的位置确定特征时保持基片；
其中，传感器头固定到卡盘。
2.根据权利要求1所述的基片对齐器设备，其中传感器头和卡盘相对于框架作为单元移动。
3.根据权利要求1所述的基片对齐器设备，其中该至少一个感测装置是穿透束片传感器装置。
4.根据权利要求1所述的基片对齐器设备，其中该至少一个感测装置是具有聚焦束的穿透束传感器装置。
5.根据权利要求1所述的基片对齐器设备，进一步包括驱动部分，其连接到框架，且可操作地连接到卡盘，用于相对于框架移动卡盘。
6.根据权利要求5所述的基片对齐器设备，其中驱动部分具有线性驱动件，以沿驱动轴线直线地平移卡盘。
7.根据权利要求5所述的基片对齐器设备，其中驱动部分具有旋转驱动件，以围绕旋转轴线旋转卡盘。
8.根据权利要求1所述的基片对齐器设备，其中感测头相对于基片保持器可移动，且当基片由感测头扫描用于检测基片的位置确定特征时相对于基片保持器移动。
9.一种基片对齐器设备，其包括：
适合于允许基片运输器将基片运输到对齐器设备和从对齐器设备运输的框架；
带有至少一个感测装置的可旋转传感器头，以用于检测基片的位置确定特征，可旋转传感器头通过驱动轴可移动地连接到框架，该驱动轴用于将可旋转传感器头相对于框架移动；和
安装到框架的基片支承件，以用于在由可旋转传感器头检测位置确定特征时支承基片；
其中基片支承件具有接触基片的外周边缘的支承垫，且感测装置能与位置确定特征相对于支承垫的位置无关地检测位置确定特征。
10.一种基片对齐器设备，其包括：
适合于允许基片运输器将基片运输到对齐器设备和从对齐器设备运输的框架；
安装到框架的传感器头，该传感器头包括至少一个感测装置，以用于检测基片的位置确定特征，和
安装到框架的基片缓存器系统，用于当一个或者多个基片之一的位置确定特征由该至少一个感测装置检测时支承该一个或者多个基片；
其中，该基片缓存器系统包括第一组被动支承垫和第二组被动支承垫，其中，该第一组和第二组被动支承垫彼此轴向分开，且构造为使得在检测该一个或者多个基片之一的位置确定特征期间，该至少一个感测装置的发射器和接收器中的至少一个的至少一部分在该第一组和第二组被动支承垫之间通过，该第一组和第二组被动支承垫构造为接触该一个或者多个基片的外周边缘，其中该一个或者多个基片至少通过摩擦力保持在被动支承垫上。
11.一种基片对齐器设备，其包括：
适合于允许基片运输器将基片运输到对齐器设备和从对齐器设备运输的框架；
安装到框架且包括用于保持第一基片的第一组被动支承垫和用于保持第二基片的第二组被动支承垫的基片缓存器系统；
安装到框架且具有用于保持该第一或者第二基片的第三组被动支承垫的基片支承系统；和
安装在基片缓存器系统或者基片支承系统上的至少一个感测装置，用于检测该第一或者第二基片之一的位置确定特征；
其中，该基片缓存器系统和基片支承系统构造为相对于彼此移动，用于实现位置确定特征和该第一或者第二基片的相应一个的方位的检测，且该第一组、第二组和第三组被动支承垫构造为接触该相应的基片的外周边缘，其中该相应的基片至少通过摩擦力保持在被动支承垫上。
12.一种基片对齐器设备，其包括：
适合于允许基片运输器将基片运输到对齐器设备和从对齐器设备运输的框架；
连接到框架且包括第一组基片支承垫的外部基片支承件，该第一组基片支承垫构造为接触且支承基片的外周边缘；
通过驱动部分可移动地连接到框架的内部基片支承件，该内部基片支承件包括第二组基片支承垫，该第二组基片支承垫构造为在预先确定的专有区内且离开外周边缘接触基片的底侧；
连接到框架的至少一个感测装置，用于检测基片的位置确定特征；以及
驱动部分，构造为导致外部和内部基片支承件之间的相对移动，用于实现位置确定特征的检测和基片到对齐后方位的重新定位。
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