TWI462217B - 高速基板對準器 - Google Patents

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Description

高速基板對準器
於此所揭示之典範具體實施例係關於一種基板對準器。
積體電路(IC)是從半導體材料的基板(晶片)製成。IC整個製造期間，晶片係典型地收藏在盒式磁帶中並移動至處理站，這裡，晶片乃藉由一基板運輸裝置從卡式中移出並配置在一晶片對準器，以便實現為進一步處理晶片所期待之一預定校正方向。
在習用對準器中，基板運輸裝置可能將晶片配置在晶片對準器上，然後在整個晶片調正過程期間從對準器中移離開。這乃起源於在晶片調正過程之前、後，基板運輸裝置延伸及收縮而導致增長晶片調正時間。又，如果將調正特徵或晶片基準置於對準器特徵上，諸如調正夾頭支承塊，而自對準器之基點感測器(fiducial sensor)掩蔽晶片基準時，這將導致晶片定點及信賴感測再試，由此進一增長調正時間。在整個調正過程期間基板運輸裝置重複移動與晶片調正特徵的阻礙使調正過程失去效率，而因此使得晶片處理的通過量及生產減少。
由於在將晶片置於對準器上的潛在基板運輸裝置再試及大量的經由對準器所處理的晶片，對為處理而調正一批晶片所需要的時間可實質上增加。以下表1顯示一種利用一習用的基板對準器的習用調正方法。
除了增加的調正時間之外，由於晶片被反複自或至對準夾頭上起落、放下的結果而可能將晶片行走(wafer walking)引導入調正程序中。此外，每次附加晶片撿取增加後側損壞或污染的可能性。
利用習用的對準器設計，由於使用一通光束感測器在當將基準置於夾頭墊頂上時，可靠地檢測基準不可能的。而在 無礙基板運輸裝置的檢取路徑情形下任意定向晶片同樣是不可能的，亦不保障晶片於少於二個基板運輸裝置再試而可得到調正。以習用的對準器適當地調正晶片所需要的再試數還危及基準後置之準確度。另外，以對準器底下延伸基板運輸裝置不可能執行晶片調正，這樣，為每次完成之調正作業基板運輸裝置須要附加延伸/收縮運動。
美國6,468,022B1號專利及美國6,357,1996B2號專利揭露對晶片基準檢測使用軋邊及昂貴的邊緣感測裝置的習用的基板對準器之實例。又一個習用對準器裝置之實例係揭露於美國6,729,462號專利中，其中對準器具有第一與第二緩衝臂及一夾頭臂。夾頭臂是用來調正一個工作。調正將對準工件轉移至緩衝臂，而利用夾頭臂調正一第二工件。
本發明典範具體實施例克服了習用晶片對準器的一些問題，下面將進一步予以敘述。
根據本發明的一典範具體實施例，提供一種基板對準器裝置包括：一構架、一倒置夾頭、一感測裝置及一基板轉移機構。構架是適應容許一基板運輸裝置運送基板至或自對準器裝置。倒置夾頭能夾持住基板，且是由一與倒置夾頭相嚙合之夾頭主動軸而可活動地連接至構架用於以構架為基礎來轉動倒置夾頭及達成基板的調正。用於檢測基板的位置確定特徵的感測裝置係位於夾頭與夾頭主動軸之間。基板轉移機構是活動地連接至構架且是位於構架裡面、倒置夾頭下面用於基板從倒置夾頭移至基板運輸裝置。
根據本發明又一典範具體實施例，提供一基板對準器裝置包括一構架與一邊緣扣緊夾頭系統。構架係適應容許一邊緣扣緊基板運輸裝置運送基板從或至對準器裝置。邊緣扣緊夾頭系統是連接在構架上用於夾持住並將基板旋轉配置到一預定後調正基板定向上。夾頭系統在無依賴基板運輸裝置下經配置以達成預定後調正基板定向，因此，不管與運輸裝置有關的預定後調正基板定向如何，在無需旋轉再配置基板的情況下而可達成後調正轉移基板至運輸裝置。
根據本發明再一典範具體實施例，提供一基板對準器裝置包括：一構架、一可轉動感測器頭及一基板支座。構架係適應容許一基板運輸裝置運送一基板從或至對準器裝置。可轉動感測器頭具有至少一個感測裝置用於檢測基板之位置確定特徵，且是由一與可轉動感測器頭相嚙合之傳動軸而可活動地連接至構架用於構架為基礎來轉動可轉動感測器頭，基板支座是安裝在構架上用於在由可轉動感測器頭檢測到位置確定特徵時支承基板。基板支座具有支座墊接觸基板的圓周邊緣，且感測裝置在無依賴與支座墊有關的位置確定特徵之配置下係能檢測到位置確定特徵。
根據本發明又再一典範具體實施例，提供一基板對準器裝置包括：一構架、一連接構架之傳動段、第一基板介面及第二基板介面。構架是適應容許一基板運輸裝置運送一基板從或至對準器裝置。第一基板介面段係可活動地連接至構架用於直接與基板分界面，且可操作地連接至傳動段用於完成以構架為基礎第一基板介面段的移動。第二基板介面段係可活動地連接至構架用於直接與基板分界面，且可操作地連接 至傳動段用於完成以構架為基礎第二基板介面段的移動。第一基板介面段移動用於實現對基板之位置確定特確的檢測，第二基板介面段移動用於完成基板之再配置。
儘管將以參考下面附圖及說明中所顯示之典範具體實施例來敘述本發明，然應不言而喻，本發明可以許多選擇方式的具體實施例來加以具體化。另外，還可使用任何適大小尺寸、形狀或類型的元件或材料。
參考圖1顯示為一種納入有本發明特徵之半導體基板處理裝置100一個概略上視平面圖。圖1中所示之處理裝置為一具有多基板處理室102之代表性處理裝置。至少其中一個處理室102含有一基板對準器裝置105。除多基板處理室102可能會連接在一轉移室104上之外，基板處理裝置100可包含亦連接在轉移室104上的基板卡式夾持器101。一基板運輸裝置103係同樣、至少局部位於轉移室104中，且係適應於基板處理室102與卡式夾持器101之間及/或於其中運送基板，諸如：半導體晶片。基板運輸裝置103具有一末端效應器106用於夾持基板。圖1中所顯示之基板運輸裝置103為典範性，可能會有任何其它適當的安排。可使用在處理裝置100中的基板運輸裝置的實例，在美國6,485,250B2號專、美國6,231,297號專利、美國5,765,983號專利及美國5,577,879號專利中可以查到，本文中將以上專利整體納入作為參考。基板運輸裝置可以是scara類型的或可具有多鍵使末端效應器完成線性移動。基板運輸裝置103可能有一個或多個末端效 應器106，每一個都有能力夾持一個或多個晶片。末端效應器106還可能為一邊緣扣緊或真空扣緊末端效應器。在交替具體實施例中，基板處理裝置100可能有具有任一理想室數的任一其它理想組態。
任一適當類型的基板可以在半導體處理裝置100裡並由對準器105來加以處理，諸如：具有直徑為200毫米或300毫米的半導體晶片。半導體晶片通常具有一個調正或參考標示(基準)220(請參看圖3)，用於依據一個預定定向來調正晶片。
就積體電路生產而言，積體電路係從半導體材料的晶片來製成。晶片可以收容在具有一個或多個緊密排列槽的卡式裝置內，每一槽能夾持一張晶片。卡式裝置可以被安置在一第一基板卡式夾持器101用於裝載或卸載裝置100。基板運輸裝置103接著以末端效應器106夾住晶片並將它運送到一結合有基板對準器裝置105的基板處理室102。
在一項具體實施例中的對準器裝置105，如以下所描述的，通常具有一構架、一夾頭、一感測裝置及一基板轉移機構。末端效應器106將晶片放置在對準夾頭上而使晶片轉動，因此傳感裝置可檢測基準位置。晶片被調正對準一預定位置供後續的處理。在調正之後，晶片可能會被基板運輸裝置末端效應器106從對準器上移開並運送到其它基板處理室102，以供進一步的處理。基板對準器105在無需依賴基準定向及無需依賴在對準器105內部末端效應器106位置下實現基準的檢測與調正。一旦進行晶片處理時，基板可能被安置在另一個基板卡式夾持器101上的卡式裝置中。
現在參考圖2A至2C，在一第一典範具實施例中基板對準器裝置105一般包括：一構架205、一倒置夾頭206、一倒置夾頭傳動段216及傳動系統207、一傳感裝置209、一基板轉移機構210、及一轉移機構驅動段211與驅動系統222。在圖2A至2C中所示之典範具實施例中，構架205可以具有一開口、口徑或槽213。基板運輸裝置103(請看圖1)將一基板212(被夾持在運送末端效應器106上)送入並自構架205送出。如此，開口213容許末端效應器106進接到基板對準器裝置105。
在這一典範具體實施例中，倒置夾頭206可能位置靠近構架205的頂端205A。如圖2A及3中所示，其中分別顯示基板212和夾頭206的側視圖和底視圖，夾頭可能具有一跨構件(span member)206A及從構件上懸垂下之向下延伸部分206B。如圖2A至2C中所最佳顯示的，跨構件206A和向下延伸部分206B當處在構架205內部時，係在基板212和運輸裝置末端效應器106上面形成環圈狀。跨構件206A，如下面將要描述，使夾頭206配合傳動系統207之傳動段216，跨構件206A面對基板212的頂側而向下延伸構件206B則是自跨構件206A向下延伸。每一向下延伸構件206B具有支承塊206C，在由夾頭206夾持住時用以支承基板212。每一延伸構件206B從跨構件206A充分向下延伸以便使跨構件上的支承塊206C定位在由夾頭206夾住基板212時沿基板212底部得與基板212的圓周緣接觸。這樣，向下延伸構件206B從跨構件206A環繞到基板212的對邊，自基板的上方以便與基板212圓周緣的底部接合。於 此，夾頭206係稱作為一倒置夾頭。支承塊206C可以是被動式支承塊或作為選擇性的，支承塊206C可以主動式地扣緊基板212。在替代具體實施例中，夾頭可能有任何其它合適的組態。
本件具體實施例中，倒置夾頭傳動系統207為一定位在構架205的頂端205A上的回轉驅動系統並通過傳動段216與倒置夾頭206成配對。可使用在傳動系統207中的馬達實例包括步進馬達和伺服馬達。馬達可能是無刷式且可能具有一編碼器利用一個由一相當於對晶圓基準220檢測的光學傳感器209所傳輸的信號以協調基板212的調正。夾頭傳動系統207係獨立於基板轉移機構主動系統222之外。在替代具體實施例中，夾頭傳動系統207可能是任何一其它適當的組態。
如圖2A中所見，基板對準器裝置105具有一防污染護板208。防污染護板208係設置接近構架205的頂端205A處介於傳動系統207的傳動段216和在基板上方的可轉動跨部分206A與基板212之間當基板是由夾頭206夾持著。護板208在形狀上一般可以是扁平的且具有一種直徑，如此，當夾頭206夾持住一個200毫米或300毫米基板212時護板調合於夾頭206內，但仍然屏蔽整個基板。以構架205為基礎護板可以是固定的。如圖2A至2C中所見到的，本件具體實施例中護板208是連接在構架上以便不要干擾倒置夾頭206的轉動。本件具體實施例中，護板208從一通過驅動夾頭206的傳動軸216同心式伸長的支柱221而支承住。護板可利用任一適當的材料來製成，諸如：金屬或塑料，並可具 有任一平台形狀，諸如：基本上呈圓形。在替代具體實施例中，護板208可以是任一其它適當的組態。
如圖2A-2C中所顯示，對準器105具有一傳感裝置209用於檢測基板基準220。本件具體實施例中，傳感裝置209為一光反射感測器。替代具體實施例中感測器209可能是包含電容式和感應感測器在內的任一其它合適的傳感裝置。本件具體實施例中，可將傳感裝置209安置在防污染護板208上。在替代具體實施例中可將感測器209以任一其它適當的方式安裝，因此，在被夾頭206夾持住時基板212是處在感測器209的傳感磁場中倒置夾頭206的轉動不受感測器209及其安裝的控制約束。感測器209係與夾頭206的旋轉軸之中心成徑向式安置，如此，基板212之周邊緣及其基準220係安排與感測器209配準對正，這樣，轉動中的夾頭結構不干擾基準220的感測。傳感裝置209還可由於以構架205為基礎的運動而固定。在替代具體實施例中，傳感裝置可具有任一其它理想組態。
仍然參閱圖2A至2C和圖3，本件具體實施例之基板轉移機構210係設置在夾頭206下面以便從夾頭檢取基板212並將基板212放置在末端效應器106上。本件具體實施例中，轉移機構210可能具有多個獨立控制升降桿。圖3中顯示為二個升降桿210A、210B(圖2A至2C中，為了說明目的僅顯示升降桿210A、210B二個中之一個)。在替代具體實施例中，二升降桿每一桿組態均相似並具有跨構件210AS、210BS及從升降桿跨構件210AS、210BS之對末端下垂的向上延伸部分210AC、210BC。如以下所描述，跨構 件210AS、210BS使升降桿210A、210B與傳動系統222的基板轉移機構傳動段211相配合。跨構件210AS、210BS，在當基板212是被夾頭206夾持住時每個向上延伸部分210C朝基板212的底部向上伸展時，基板212在被夾頭206夾持住時是面向基板212的底部。每個向上延伸部分210C具有用於支承基板212的支承塊219。每個支承塊219與基板212的底部圓周緣接觸。在替代具體實施例基板轉移機構210可以具有任一其它合適組態。
基板轉移機構傳動系統222係設置在構架205的底部205B。傳動系統222經由傳動段211而與轉移機構210相配合。本件典範具體實施例中，傳動系統222為一線型傳動系統有能力沿驅動軸Z(請見圖2A-2C)上獨立地往復移動每個升降桿210A、210B。傳動系統222可能是，例如，一滾珠螺桿傳動、一桿式線性致動器或一滑動式線性致動器。在替代具體實施例中，傳動系統222可以是任一其它合適組態或傳動類型。在基板212被夾頭206夾住時，傳動系統222之線性行程就足夠升降桿210A或是升降桿210B將基板212從夾頭206中舉起並放下到末端效應器上。
再一次參關圖2A至2C及圖3以及參關圖7中之流程圖，描述基板對準器裝置105之作業。如圖7之方塊501中所標示，基板運輸裝置末端效應器106通過在構架213上的孔進入到在夾頭支承塊206C上面的對準器並將基板安置在夾頭206裡面(見圖2A)。末端效應器下降到夾頭206下面從而將基板212安置在倒置夾頭支承塊206C上(請參看圖7和圖2B之方塊502)。如有要求，末端效應器106可 仍然延伸於倒置夾頭206與轉移機構升降桿210A、210B之間不變。基板運輸裝置末端效應器106，由於如圖2A至2C中所顯示，夾頭206和轉移機構210的組態而調正期間，能繼續存在於構架205裡面。為調正起見，倒置夾頭206將放置在其上的基板212夾持住。倒置夾頭206經由倒置夾頭傳動段216及傳動系統207(請見圖7之方塊503)轉動起來。轉動期間，如同可認識到一樣，傳感裝置209感觸基板212之圓周緣並檢測在基板212邊緣上的基板調正特徵(基準)220。調正期間，防污染護板208防止絲毫由夾頭206和夾頭傳動系統207、216所產生的微粒子污染到基板212的表面。
傳感裝置209在不取決於其與夾頭206之夾緊塊有關的定向而能檢測基板基準220。例如：夾頭支承塊206C在無須掩蔽其基準220之邊緣而因此基準220及晶片邊緣始終相當地暴露於傳感裝置209前的情形下，將基板212邊緣夾緊。另外，如前面所注意到的，傳感裝置209有能力只從基板212的但一個側邊(例如：頂端)來檢測基準220，因此，干擾或晶片對邊上的外罩不會使感測器效能降級。在不依賴在夾頭206上的位置情況下，基板邊緣和基準220的檢測排除了夾頭206上基板定點再試。
一旦傳感裝置檢測基板基準220，一適當的指示信號即傳輸至一控制器(未示於圖中)以記錄與一理想參考構架有關的基板基準220之位置。傳感裝置209亦可能發送適當的信號到控制器，讓控制器能確定對於一理想基板中心參考定位的基板偏心率。控制器可計算夾頭移動以便實現基板212 的理想調正定向並發送移動命令給傳動系統207。倒置夾頭206將基板212安置成一理想調正定向(請見圖7之方塊503)。然後選擇恰當提升墊210A、210B以便從倒置夾頭206將後對準基板212脫開提起(見圖7之方塊504)。提升墊210A、210B係獨立地致動且由於彼等之組態(見圖3)提升墊210A、210B中至少一個不管定位來從夾頭206中撿取後置基板212的夾頭206定向後基板怎樣，能清除來自末端效應器結構及夾頭結構的阻礙。以此方式，轉移機構210不依賴在對準器構架205內的基板運輸裝置末端效應器106的位置及無在夾頭206上旋轉再配置基板212的情況下而可接近倒置夾頭。提升墊210A、210B將基板212從倒置夾頭206中提起且倒置夾頭206可返回到其始位置(請見圖7之方塊504-505)。基板運輸裝置末端效應器106從提升墊210A、210B中撿取基板，扣緊晶片(基板)212並將基板212遞送出去作進一步處理(見圖7之方塊506-507)。吾等注意到控制器可定位末端效應器106以便從提升墊210A、210B撿起基板時還達成對偏心率失調的校準。下面表2概述了上文中所述的典範方法(如圖7中以圖表所描述的)並簡略說明比傳統對準器提供增進高效率。表2還識別相當於所執行用以對準一個利用本典範具體實施例的基板作業的每一項之典型時間。
如可從與表1的比較中看出，圖2A-3與圖7中所顯示的典範具體實施例中的對準器105能顯著地減少對準時間，以便在前面背景段中所描述先前技術之至少十一秒對準時間上來調正基板。
參看圖4和圖5，在一第二典範具體實施例中基板對準器裝置105'通常包括一構架(未示)、一具有至少一個傳感裝置317的可轉動感測器頭318、及一基板支座319除非另有提到，構架(未示)與先前所描述的基板對準器裝置105的第一具具體實施例中的構架205(請看圖2A-2C)相似。可轉動感測器頭318具有一設置，例如：接近構架之底部及當末端效應器106處在構架內部時在末端效應器106下面的基底構件318A。末端效應器106通過一個與圖2A-2C中的孔213相似的孔可進出構架。基底構件318A，如下面將要敘述係連接在一感測器頭傳動系統之傳動段321(未示)上。正如圖5中所顯示，基底構件318A自可轉動感測器頭318之旋轉軸，Z軸，徑向延伸。基底構件318A具有 一個從於本具體實施例中的基底構件318A之一側面下垂的基底延伸構件318B。基底延伸構件318B，當由基板支座319夾持住時，由在基板212上面的基底構件318A朝向構架頂部向上延伸出去。基底延伸構件318B具有一個自該構件下垂的跨構件318C。跨構件318C可能呈弓形並自基底延伸構件318B基板212上面延伸至對邊。如圖4中最佳觀看到，跨構件318C的弓形狀於基板212與跨構件318C之間留下個距離，這樣，跨構件318C就不會伸出基板外。替代典範具體實施例中。跨構件318C可能具有任一其它理想形狀。正如圖5中所見，跨構件318C具有一在基底延伸構件318B對面邊上自跨構件318C下垂的向下延伸構件318D。如此，正如圖5中所最佳顯示，基底延伸構件318B、跨構件318C及向下延伸構件318D自基底構件318A繞住在基板支座系統319和基板212上。在本件典範具體實施例中，可轉動感測器頭318同樣具有設置在感測器頭318對邊上的基板支座316A、316B。正如圖4與5中所示，當基板支座316B從基底延伸構件318B上下垂時，基板支座316A是從向下延伸構件318D上下垂。基板支座316A、316B自向下延伸構件318D和基底延伸構件318B纒繞在基板212的內側上，因此，正如下面將要描述的，當基板212是由感測器頭318固定住時，基板支座316A、316B是與基板212的底部圓周邊緣接觸。基板支座316A、316B可以是被動式夾緊或主動式夾緊。在替代具體實施例中，可轉動感測器頭318可以具有任一其它理想組態。
在本件典範具體實施例中，感測器頭318可能具有二個 設置在如圖4和5中所示的感測器頭318的對邊上的傳感裝置317A、317B上。在替代具體實施例中，感測器頭318或多或少可能具有超過二個感測器。傳感裝置317A、317B可以是光反射感測器或透光束感測器(through beam optical sensors)。替代具體實施例中，傳感裝置317A、317B可能是電容式或感應傳感裝置。感測器317A、317B係自旋轉中心，Z軸，徑向而定位有足夠的距離，因此感測器317A、317B有能力感測到基板212的圓周邊緣。
感測器頭傳動系統(未示)通過傳動段321而與感測器頭配合成對而與先前有關對準器105所描述的回轉驅動式相以。但是，本具體實施例中傳動系統係設置在構架底部而如圖5中所示使感測器頭圍繞Z軸轉動。在替代具體實施例中，傳動系統可以具有任一其它理想組態。
正如圖5中所見，本件典範具體實施例中基板支座系統319係嵌置於感測器頭跨構件318C與感測器頭基底構件318A之間。基板支座系統具有一跨構件319A，構件中心位置基本上與Z軸一致且與同樣沿Z軸設置之基板支座傳動構件322配對。基板支座傳動構件322係如下面所述之基板支座傳動系統(未示)的部分。在這一具體實施例中，跨構件319A具有二個向上延伸構件319B從跨構件319A對邊上下垂。在替代具體實施例中，可能有任何數目的從跨構件319A下垂之向上延伸構件。在由支座319固定住時，延伸構件319A是面朝基板212底部。向上延伸構件319A具有支承塊320A、320B，這些支承塊至少部分是與感測器頭318(請見圖5)的感測器頭裝置317A、317B重疊。基板支 座支承塊320A、320B係配置以支持基板212的底部圓周邊緣。支承塊320A、320B可能主動或被動地扣基板212。支承塊320A、320B或至少彼等之一部分按感測器裝置317A、317B方式同樣亦是以透明材料製成，因此，來自感測器317A、317B的輻射光束A、B，當基板212固定在支承塊320A、320B上時能檢測到基板212的邊緣，按照光束A、B穿過支承塊320A、320B的部分到感測器接收器(未示)以便能檢測到基板212的邊緣以及在邊緣上的基準220。支承塊320A、320B所用的材料可能是，舉例：對光束呈光學透明的石英，或任何其它合適的材料。替代具體實施例中，在使用一種諸如：光反射感測器時，支承塊320A、320B可以是一種不透明材料。在替代具體實施例中，基板支座系統319可具有任一其它理想組態。除非另有說明，基板支座傳動系統(未示)係與前面所敘述並於圖2A-2C中所顯示之線型傳動系統211、222相似。基板支座傳動系統通過基板支座傳動構件322與基板支座系統319配合成對。本件具體實施例中的基板支座傳動系統沿Z軸往返轉移基板212。傳動系統能使支座系統319從一個該處有支承塊320A、320B定位在感測器頭支承塊316A、316B(請參閱圖5)上面的位置上移動至一該處有支承塊320A、320B是在感測器頭支承塊316A、316B下面的位置。本件具體實施例中，基板支座系統是不能轉動的，但在替代具體實施例中基板傳動系統可能與一旋轉傳動結合，如此，基板支座系統不僅是沿Z軸移動同時還以Z軸為中心旋轉。仍然參考圖4與圖5並且參考圖8中的流程圖，將描述基板對準器 裝置105'的作業。基板運輸裝置末端效應器106通過構架上的孔(與圖2A中的孔213相似)使對準器進入到感測器頭跨構件318C與感測器頭基板支座316A、316B之間(請看圖8中的方塊601)，並將基板放置在以Z軸為中心的支座319之支承塊320A、320B上。基板支座系統319可能沿Z軸向上移動至圖5中所顯示之位置上以便讓末端效應器106將基板212安置到基板支座支承塊320A、320B(請看圖8中之方塊602)。末端效應器106可能沿Z軸向下移動到一個在支座墊320A、320B下面以及支座系統跨構件319A上面的位置上，如此，效應器位置坐落在如圖5中所最佳顯示基板支座319裡面。末端效應器106可能保持在基板212下延伸不變。正如圖8的方塊603中所強調，為了掃描基板212，係將可轉動感測器頭318旋轉超過180度，以順時針方向或反時針方向轉動(如圖4中由箭頭R所標示)，如此，傳感裝置317A、317B掃描整個基板212圓周邊緣。這將容許二傳感裝置317A、317B中之一檢測基板基準220(圖3)。基準220可在不依賴與基板支座319之支承塊320A、320B有關的基準220位置之情況下由傳感裝置317A、317B予以檢測。例如，當傳感裝置317A、317B為透光束感測器時，基準220並未由於感測器光束而遮蔽，這是因為基板支座320A、320B，至少按照光束，是對感測器光束呈透明的，從而容許光束穿透過支承塊320A、320B並衝擊到基板邊使感測器317A、317B能傳感基準。
在檢測到基板調正特徵220時，即從感測器傳輸一個適當的指示信號到一控制器(未示)以記錄基板調正特徵220 的檢測。由基板支座319將基板212下降到感測器頭基板支承塊316A、316B上，從而將基板212從基板支座319上轉移到可轉移動感測器頭318(請看圖8中的方塊604)。末端效應器106可能仍然感測器頭支承塊316A、316B下面不變。可轉動感測器頭318按照來自控制器的指示，轉動基板212到一理想調正定向(請見圖8中的方塊605)。如同認識到的那樣，感測器頭318的旋轉在圖8的方塊603中的掃描作業期間比旋轉在圖8的方塊605中的基板定向作業中更為顯著快速。感測器頭318的增加轉動速度的完成係在於，例如：感測器頭傳動系統為一諸如多速步進馬達之多速回轉驅動(multiple speed notary drive)者。在替代具體實施例中，可能使用任一適當的傳動系統。基板運輸裝置末端效應器106將基板212從感測器頭支承塊316A、316B上提起，扣繄基板212並遞送基板212以作進一步處理(請見圖8中之方塊606)。如果當基板212在其後調正位置上是由感測器頭318夾持住時，感測器頭支承塊316A、316B與末端效應器106之間有干擾而因此末端效應器106撿取路徑受到阻礙時，基板支座系統319可從感測器頭支承塊316A、316B舉起基板212。支座系統319具有支承塊320A、320B，係配置以清除感測器頭支承塊316A、316B萬一感測器頭支承塊316A、316B阻塞到末端效應器撿取路徑。此外，如圖5中所見，支座系統支承塊320A、320B係配置以不干擾或阻礙末端效應器106沿Z軸之運動。因此，後置作業的轉移基板212到末端效應器可在不依賴基板定向及無基板的旋轉再配置之情況下而予以完成。感測器頭則移動至其起始位置。
現在參考圖6，係顯示一根據另一個典範具體實施例之基板對準器裝置105"的透視圖。在這一具體實施例中，基板對準器裝置一般包括一構架(未示)、一具有傳感裝置424之可轉動感測器423及一具有緩衝基板用緩衝系統440的可轉動夾頭425。在這一典範具體實施例中之構架，除非另有說明，係與前面所描述並於圖2A-2C中所示之構架205相似。
在圖6中顯示之具體實施例中，可轉動感測器頭423可能以Z軸為中心而旋轉。感測器頭423具有一與一感測器傳動段(有關此一段圖6中所顯示僅傳動軸一部分)成配對的基底段423A。感測器頭傳動軸430如下面所描述的，係連接在一感測器頭傳動系統(未示)上。在這一具體實施例中，基底構件423A具有支臂423B、423C，係從配置在Z軸上的旋轉中心徑向延伸。基底構件423A具有一個從基底構件423A之一支臂423C懸垂的向上延伸構件423D。在替代具體實施例中，二支臂均會具有從彼等懸垂之向上延伸構件。向上延伸構件423D具有從向上延伸構件423D懸垂以用來支持傳感裝置424之懸臂構件423E。在這一具體實施例中，傳感裝置424可能為一具有，例如：懸臂構件423E上有一光束發射器與一光束檢測器之透光束光感測器。替代具體實施例中，傳感裝置還可能是一光反射感測器、一電容式感測器或一感應感測器。傳感裝置424是在當基板212係由基板緩衝系統夾持著時隔一段使傳感裝置424能夠掃描基板212的圓周邊緣並檢測基準的距離自Z軸徑向定位。在這一具體實施例中只有一個傳感裝置424，但在替代具體實施 例中就可能是任何數字的傳感裝置。正如前面所強調的，感測器傳動系統(未示)通過傳動軸430而與可轉動感測器頭基底構件423A接合配對。感測器頭傳動系統，如前面所描述，可能與對準器105、105'中的旋轉驅動系統相似但有用於同軸的軸430、431獨立旋轉的馬達。感測器頭傳動系統可以設置在構架上任一合適的位置並提供以Z軸為中心的旋轉。
在圖6中所示之典範具體實施例中，夾頭425可以Z軸為中心轉動。夾頭425具有一個基本上與Z軸定心且是接合一其中圖6中僅顯示軸431的一部分的夾頭傳動的基底構件425A。傳動軸431與軸430同軸並且以Z軸為中心旋轉。正如前面所強調，傳動段有能力使軸430、431獨立旋轉。基底構件425A具有從旋轉中心，Z軸，徑向延伸的支臂425B、425C。每支支臂425A、425C具有一自臂向上懸垂的支承塊系統425D。在此一具體實施例中，每個支承塊系統425D具有二個支承塊延伸構件425E、425F。在替代具體實施例中可能有任一數目的支承塊延伸構件。每個支承塊延伸構件425E、425F具有一帶形成支承塊的水平段425G、425H的通常呈階梯形的形狀。一組支承塊425G形成正接收掃描的基板212的支座時而其它支承塊425H組則形成緩衝440。在替代具體實施例中所使用的可能是任一數目的緩衝。支承塊425G、425H可以是主動式或被動式扣緊，且視所使用中的如前面就有關圖5中所示之支承塊320A、320B所描述的傳感裝置而定，可能是利用透明或不透明的材料製成。舉例說明，本件具體實施例中，支承塊425G、425H可 以石英或其它適當的對由感測器424所產生的光束L透明的材料製成。支承塊425G、425H離Z軸有一段徑向距離，足夠將基板212從其基底圓周邊緣上夾持住而又同時容許由傳感裝置424掃描基板212的邊緣。支承塊425G、425H與感測器頭之懸臂構件423E係垂直間隔以容許基板運輸裝置末端效應器106能進接支承塊425G，以便撿取或於置基板在支承塊上。支承塊延伸構件425D並不旋轉干擾懸臂構件423E。支承塊425G則是配置以懸臂構件423E之間通過。支承塊425H是配置成在最低懸臂構件423E下通過。
仍然參考圖6及圖9中的流程圖，以下將描述基板對準器裝置105"的一種典範操作方式，配合此一典範具體實施例可利用一種帶有單末端效應器之基板運輸裝置，諸如：於美國第5,765,983號專利及美國第5,577,879號專利中所敘述者，二專利作為參考全面納入本文中。基板運輸裝置末端效應器106(圖1)，通過構架孔(與圖2A中所示之孔213相似)自夾頭或緩衝系統支承塊425G上面進入對準器，並將與基板212相似的一第一基板置於支承塊425G上(請見圖9中方塊701、702)。空末端效應器/基板運輸裝置可自對準器中縮出。一般注意到空末端效應器可能比夾持一基板時能以更大速度移動。如有要求末端效應器/基板運輸裝置用在調正可取回一第二基板(請見圖9中之方塊705)。在此一具體實施例中，上支承塊425G形成掃描支承塊而下支承塊425H則是形成緩衝支承塊。如有要求，與運輸裝置取回一第二基板平行，圖9之方塊703中可轉動感測器頭423是由感測器頭傳動軸430轉動以容許傳感裝置424檢測配置 在上支承塊425G的第一基板之基準。
傳感裝置424不依賴它在夾頭支承塊425G上的定點，可檢測到基準。例如：即使如果基準是建立支承塊425G中之一支承塊上，支承塊之透明材料按感測器透光束，留下基準去掉掩蔽或對感測器424的光束敏感。此外，支承塊425G在其邊緣上扣緊基板留下基板的上表面無遮蔽，在一感測器為一光反射、電容式或感應感測器的具體實施例中容許在無來自夾頭425結構任何的阻礙下檢測基準。
當傳感裝置424檢測基板調正特徵時，一適當的指示信號即傳輸到一控制器(未示)以記錄對基板調正特徵的檢測。於是，夾頭425轉動基板到一理想的調正定向(請見圖9中之方塊704)。如同認識到的那樣，轉動感測器頭423以掃描基板並檢測基準係可能以比轉動夾頭以配置基板更為高的轉速來進行。如有要求，基板運輸裝置/末端效應器106可以上面所敘述的相同方式在緩衝支承塊425H上面的一個位置上進入構架(請見圖9中之方塊705)以緩衝一個在支承塊425G上的第二基板。運輸裝置驅使一空末端效應器(可能是同樣曾經緩衝過第二基板或另一空末端效應器)向上移動到一個第一與第二基板之間的位置由於這些基板是夾持在夾頭425裡。末端效應器移動到一個固定支承塊425G上之第一基板下面的位置並自支承塊425G上撿取定位基板供進一步處理(請見圖9中方塊706)。按照圖9之方塊707，可將在緩衝塊425H上的基板，或如有要求一個新的基板配置在夾頭425的上支承塊425G上。替代具體實施例中，支承塊延伸構件425D可能是活動式以容許在無末端效 應器局部自對準器縮出情況下將緩衝基板傳移至上支承塊時，末端效應器上下移動。在將第二基板部位在支承塊425G上之後，即重複方塊7030704中的過程。如同認識到的那樣，藉由使裝載對準器的轉移時間最小，夾頭425上的緩衝增加對準器的效率。
現在參考圖10A-10C，係顯示根據又再一典範具體實施例的又一基板對準器裝置105。對準器裝置105是以三個不同的狀態分別顯示於圖10A-10C。本典範具體實施例中的對準器裝置105，除非另有強調之外，是與前面所描述並顯示於圖2A-2C中的對準器裝置105相似。這樣，相似的持徵是以相同的符號編號。對準器裝置105具有一個活動夾頭1206、一傳感裝置1209及一基板轉移系統1210。對準器裝置105還有一提供活動夾頭1206移動的動力的傳動系統1207。轉移系統1210經配置用於夾持基板2112在對準器內的一個固定點上。在這一具體實施例中，基板轉移系統1210具有以任一適當的方式或定位固定在對準器構架1205上的構件1210A。轉移系統構件1210A可能具有任一合適的組態且提供有基板支承塊1219(與圖3中所示之支承塊219相似)。支承塊1219在本項具體實施例中為不活動式，但可提供一在利用傳感裝置1209掃描基板時所使用的基板定點位置，如下面將會進一步描述。可動夾頭1206具有一普通倒置夾頭組態(與圖2A-2C中所示之夾頭206相似)。在這一具體實施例中，夾頭係可垂直活動(按照圖10b中由箭頭Z所指示的方向)以及可以軸或旋轉θ為中心轉動。在此一具體實施例中，傳動系統207具有如圖10A中所示，由 一轉移構件1207T連接之可轉動傳動1216及線型傳動段1222。線型傳動1222與圖2A-2C中所示線型傳動222相似，係可操作地與轉移構件1207T耦合並能以對準器構架有關的Z方向穿過轉移構件1207T。轉移構件1207T可以具有任一適當的形狀(圖10A-10C中所示之組態僅為一典範而已)並以任一理想方式可動地安裝在對準器構架1205上，以容許轉移構件與構架之間以Z方向之相對運動。如圖10A中所見，活動夾頭1206安裝轉移構件1207T上，且如此是與轉移構件一起垂直移動(相對構件1205)。夾具相對轉移構件1207T，可以是可旋轉地安裝(諸如：通過適當的可轉動軸承或套管系統)，因此，夾頭1206可以相對轉移構件及以θ軸為中心的對準器構架旋轉。可轉動夾頭1206是在來自通過一適當的旋轉驅動傳送系統(例如：旋轉主動軸)與夾頭1206耦合之旋轉傳動段1216的動力之下以θ軸為中心旋轉者。在這一具體實施例中，旋轉傳動段1216還可由活動轉移構件1207T承載。按照替代具體實施例，可以將旋轉傳動安裝在對準器構架上並通過一能傳送旋轉給夾頭以及容納相對對準器構架之夾頭的線性運動的適當傳送，與可轉動夾頭耦合。按照此一具體實施例，與圖2A-2C中所示之傳感裝置209相似的傳感裝置1209係如圖10A中所示安裝在夾頭1206上。傳感裝置1209係配置，當基板212固定在轉移系統1210的支承塊上時，可傳感基板212的圓周邊緣及傳感其基準。傳感裝置1219在不依靠基板212定向和相對支承塊1219或轉移系統1210之任一其他結構的基準位置下能檢測到基板之基準220(請見圖3)。
在本件具體實施例中，基板調正可以是以下典範型方式。導入具有末端效應器106對準器1105中的基板212是可能配置在固定式轉移系統支承塊1219上(請見圖10A-10B)。為基準檢測而對基板212進行掃描以及如有要求進行偏心率的測定，可以藉由旋轉夾頭1206(以θ軸為中心)而予以完成，從而相對固定基板轉動感測裝置1209並掃描基板的整個周邊。如圖10B中所見，在這一狀態(即：掃描狀態)下活動夾頭1206具有一個垂直狀態，因此，夾頭基板支承塊1206C(與先前描述之基板支承塊206C相似)在識別基準220之位置之後，定位在支承塊基板之轉移系統1210的支承塊1219下方，例如：如以上所述，利用感測器1209進行檢測活動夾頭1206即完成基板的調正。夾頭1206係沿著Z方向移動以撿取和固定在夾頭支承塊1206上的基板212在一起、現在配置在轉移系統的支承塊219上面(請見圖10C)的基板，夾頭以θ軸為中心旋轉將基板放置在想調正中。末端效應器106可能從夾頭1206的支承塊1206C撿取對準基板。假如夾頭支承塊1206C的後調正位置給由來自夾頭1206之末端效應器的直接基板撿取帶來干擾，夾頭1206可能移動將基板放置在轉移系統1210的支承塊1219上(與圖10B所示位置相似)，末端效應器則從轉移系統1210撿取基板212。如此，在無需旋轉再配置基板情況下可以執行後調正基板移動到末端效應器。正如圖10A-10C中所見，整個調正過程期間末端效應器可能保持延伸狀態。
先前所述對準器105、105'、105"、及1105典範具體實 施例具有許多優點超過傳統的對準器。對準器105、105'、105"及1105的若干優點包括，但非限制於以下：於放置晶片在對準器中時排除機器人再試。晶片相對末端效應器在夾頭從未處在機器人末端效應器之撿取路徑上情況下，可以任意定向。沒有機器人再試，即使在基準位於對準器夾頭墊片頂面晶片可以適當地予以對準。如前面所描述，本發明之調正時間比傳統對準器之調正時間顯著較短。晶片在相對夾頭沒有滾動或滑動而可一直藉由邊緣接觸來移動，因此，帶來最低的微粒產生。在整個晶片調正過程期間，機器人末端效應器在調正進行時沒有任何機械干擾情況下可以保持配置對準器及基板下面。這意味在對準器站一延伸一收縮運動下，晶片可以調正並安置在機器人末端效應器上。此外，為了容許晶片在理想後置定向時被撿取僅使用一次晶片舉起，排除多重垂直移動。這給予最低晶片行動及最佳對準器通過量。
現在參考圖11，顯示一根據再另一個典範具體實施例之基板對準器裝置1105'，及一基板212。對準器裝置1105'除非如另有以下所強調通常係與前面所描述並顯示於圖4和5中之裝置105'相似。相似特徵均以同樣的符號編號。基板對準器裝置1105'一般具有一個支架段1010和二個基板支座1318、1319。支架段1010通常作為一個對準器裝置1105'的底座或底部而運行。支架結構1010可能具有機構(未顯示)用於裝配對準器裝置在一個與圖1中的裝置100相似之處理裝置的結構上支架結構1010可以具有一外殼或蓋子1010C用於包住並保護支架結構的部件及間隔(下面進一步描述)免於受不利狀況(例如：濕氣或腐蝕性大氣)影響。 圖11A顯示外殼1010C已自克架段1010除去的對準器裝置1105'。圖11中所示外殼1010C之形狀僅為一典範例，而外殼可以具有任一種理想形。基板支座1318、1319係如所顯示安裝對準器裝置支架結構1010上。每個基板支座1318、1319能夾持一個(或多個)與基板212相似的基板，如以下將予以描述的。在圖11-11A中，顯示基板212是為達到實例目的支承在支承塊1319上。在這一典範具體實施例中，一個基板支座1318相對支架段是可移動自如，而另一個基板支座1319相對支架結構可以是固定的。在替代具體實施例中，二基板支座相對支架結構均可移動的。對準器裝置1105'具有一設置在支架段1010內的傳動系統1321用於移動基板支座1318並完成基板212的調正，如下面將要進一步描述。
同樣參考圖12，顯示為一對準器裝置1105'之局部透視圖。為清晰起見，省略基板212並使基板支座1318移動至一個與圖11-11A中所示之位置不同的位置上。按照本件具體實施例，基板支座1318具有一個通常徑向延伸並將基板支座1318與一傳動系統1321之可轉動軸連接(以一於底部構件318與圖5中所顯示之傳動段321之間的連接相似之方式)之底部構件1318A。底部構件1318A係垂直配置以避免與其他基板支座1319的結構產生干擾，如將在下面所見。如圖12中所示，基板支座1319可以具有一個一般為豎立的構件1318B，通常是從底部構件1318垂直突出。基板支座1318還可具有一個如所顯示自底部構件1318A側向延伸之跨構件1318C。在替代具體實施例中，活動基板支座和其各 個構件，可能具有任何其他理想的形狀。跨構件1318C在本件典範具體實施例中為弓形、具有一通常彎曲形狀圍繞傳動系統1321可轉動軸之旋轉軸Z延伸。如同認識到的那樣，旋轉軸Z定位基本上與基板支座1318之幾何中心相疊(且指於此開始既表示旋轉軸又表示幾何中心)。弓形跨構件1318C的半徑可能大於基板212之預期半徑(例如：基板212可能是200毫米、300毫半晶片或任一理想尺寸晶片)。這樣確保在與基板支座1319結構的二者之間確立了一個間隙，從而讓基板支座1318、1319沿著垂直方向一個上一個下移動(圖12中箭頭Z1 所標示者)，並讓支座1318在無與支座1319衝突情形下以Z旋轉軸為中心自由、連續地旋轉。如圖12中所見，跨構件1318C對末端1318E係由一間隔分隔開。按跨構件末端1318E之的的間隔寬足夠容許一個末端效應器，例如：與末端效應器106相似，而此末端效應器可以是一個邊緣扣緊末端效應器，穿過基板支座1318。這樣，可以允許加速調正過程而因此更大的通過量，如下面將要更詳細敘述。換照本件典範具體實施例，跨構件1318C具有基板支座通過或指針1316A、1316B。在本件具體實施例中，跨構件具有兩對1316A、1316B的支承墊，跨構件的對邊上各配置一對。支承墊1316A、1316B係分佈在跨構件上，因此，任何三個墊塊即使在支座以Z1 或θ方向移動中時，可以穩定地支承並夾持基板212在基板支座1318上。支承墊1316A、1316B基本上相似並與圖5中所示之基板支承塊1316A、1316B相似。支承墊塊1316A、1316B可予以配置以提供給裝置在基板支座1318上的一基 板212一個被動式邊緣夾具。支承墊塊1316A、1316B可以利用或以，例如：由名稱為Kalrez的彈性材料或能於基板支座1318移動(旋轉)期間產生之慣性載荷下提供一適當的摩擦係數以便夾持在基板之任一其他適當的接觸夾材料予以覆蓋或製成。
仍然參考圖12，本件典範具體實施例中，基板支座1318有一個安裝在其上的感測器頭1318A。替代具體實施例中，可能安裝在可轉動基板支座上不只一個感測器頭。感測器頭1318H具有一個能傳感基板212之外周邊緣在內的存在和因此外周邊緣缺乏傳感裝置1317。本件具體實施例中，傳感裝置可以是一種通光束型傳感裝置。於是，傳感裝置1317可具有一個發射器1317A能發射電磁式輻射光束，例如：雷射或發光二極管(LED)。傳感裝置1317還可具有一能檢測來自發射器的電磁式輻射光束的檢測器，例如：CLD或光電池。發射器和感測器當閘控在基板支座1319上時，彼此以定距離間隔以便接收並傳感基板212之外周邊緣，如下面將要進一步敘述。如有要求，傳感裝置1317可以是一個線性/薄片或陣列類型的傳感裝置。發射器1317A可以使用合適的光學裝置，例如：鏡片、光束分叉器(splitters)和準直儀(未示)以提供一線型分布光束而非一列柱(calumniated)或聚光束。檢測器1317B可以使用沿著光束照明路徑分布的檢測器陣列檢測器，諸如CLD。如同認識到的那樣，檢測器1317B能沿著基板之外周邊緣傳感陣列傳感線型位置。因此，當感測器頭相對基板轉動時，傳感裝置能檢測到基板外周邊緣相對位置，從而提供一適當的 信號/資料以確定基板支座1319之基板之偏心率。如同樣可認識到的那樣，陣列感測器裝置能檢測基板中基準標記以建立基板的調正位置。在替代具體實施例中，傳感裝置中的發射器可能會發射由檢測器檢測的列柱光束如有要傳感基準但不是基板偏心率。
仍然參考圖12，本件具體實施例中的基板支座1319如圖中所示係嵌置在支座1318的跨構件1318C中。基板支座1319通常定位在感測器頭底座構件1318A上面。基板支座1319具有一基本上與Z軸重合定心。基板支座1319可以連接至一與構件322相似、同樣基本上沿著Z軸上定位之基板支承構件。按本件具體實施例，跨構件1319A具有二對支承指桿，盡管在替代具體實施例中跨構件可能具有任一預定形狀，終端形成向上延伸構件1319B。按替代具體實施例中，可以有任何一個數目的向上延伸構件懸垂自跨構件1319A。在跨構件1319A的對末端上的延伸構件1319B係充分間隔以便讓一邊緣扣緊末端效應器通過其間。向上延伸構件1319B具有如圖中所示之支承塊1320A、1320B。基板支座支承塊1320A、1320B係配置以支承基板212的底面外周邊緣。延伸構件1319B具有一適當的高度，因此，與末端效應器106相似之末端效應器可以定位在延伸構件1319b之間且在基板212固定在支承塊1320A、1320B上時，不會干擾到跨構件1319A。於是，蓋板的支座1319具有一穿通組態容許末端效應器撿取並將基板直接放置基板支座1319上以便增加通過量。支承塊1320A、1320B至少部分可能與感測器頭1317之感測器頭裝置1317A重疊(與圖5中之墊片 320A、320B相似)。支承塊1320A、1320B可能主動地或被動地夾住基板212。支承塊1320A、1320B或彼等的一部分按照感測器裝置1317A、1317B，可同樣以一透明材料來製成，因此，來自當固定在支承塊1320A、1320B上時能檢測到基板212邊緣的感測器1317A、1317B的輻射光束，以光束常規穿過支承塊1320A、1320B的部分以便能檢測基板212邊緣及邊緣上的基準。用在支承塊1320A、1320B的材料可以是，例如：石英、光束可穿透的光材料或其他任一適當的材料。按替代具體實施例中，當使用一個感測器時，支承塊1320A、1320B可以是一種不透明材料。按替代具體實施例中，基板支座系統1319可以具有其他一種理想組態。
在參考圖13的時候，係顯示一對準器支座結構1010之剖面透視圖。圖13還顯示定位在支座結構中的對準器傳動系統1321。按本件具體實施例中，傳動系統1321可能具有一旋轉傳動段1324(以產生以Z軸為中心為基板支座旋轉)及一線性傳動段1326(用於產生基板支座Z1線性運動)圖13A顯示一線性傳動段1325的橫斷面視圖而圖13B則顯示一旋轉傳動段1324的橫斷面視圖。通常旋轉傳動段1324具有一個馬達1326及一轉軸1328。馬達1326與轉軸相耦合以轉動該轉軸，如下面將進一步敘述。轉軸1328如先前所描述的是基板支座1318耦合在一起(特別是與支座1318的底座構件1318A相結，請見圖12)。按本件具體實施例中轉軸1328是固定在支座1318上，因此轉軸與支座作為一個單元轉動。再一次參考圖13B，馬達1326是定位在一合適的殼體1332中，馬達1326是一個具有任一適當類型 的回轉馬達，諸如：無刷式AC、DC或步進馬達。固定在馬達傳動軸之馬達轉子，具有一個絕對編碼器1334(定住在編碼器殼體1334H中)，絕對編碼器係可傳達地連接至控制器(未示)以確定轉子/轉軸的絕對位置。所示典範具體實施例中，馬達1326係安裝在自動基板支座1318的轉軸1328偏置的支座結構1010上。如同認識到的那樣，將自轉軸1328偏置的旋轉段馬達1326安裝容許支座結構1010的輪廓(即：高度)縮小，當被裝配以形成傳動系統1321的傳動系統組件之裝配高度減縮。例如：旋轉傳動組件和線性傳動組件可能重疊以便使傳動系統高度達到最小值。按替代具體實施例中，旋轉傳動段之馬達和輸出軸可以具有其他任一理想組態，諸如例如：同軸。如圖13B中所見，轉軸1328是藉適當的軸承夾持在支座結軸1010上以Z軸為中心轉動。轉軸1318可能是空心。帶有基板支座1319固定的柱1322(如圖5中所示，是以與基板319固定在轉軸322上相似的方式)，可如所顯示的在空心轉軸1328內延伸。適當的旋轉及線性軸承(未示)可設置在轉軸1328內以穩定地夾緊柱1322，而柱1322和轉軸1328可與Z軸同軸共心。轉軸1328的頂部328T突出於支座結構1010蓋子的上面(請見圖13)，為附接基板支座1318提供一適當的連接段。轉軸1328具有一個固定在其上的滑環1336，提供饋電予基板支座1318上的電傳動或可操作組件(例如：感測器頭1318H)的電力線和資料/通訊線路(未示)的一個適宜的旋轉介面。如同認識到的那樣，轉軸1328上的滑環1336容許基板支座1318連續不斷的轉動。按本件具體實施例 中，馬達1326係通過一個適當的傳動裝置1330與轉軸1328相耦合。傳動裝置1330，在本件具體實施例中，具有固定在電動機軸/傳動小齒輪1326S上的主動皮帶輪1330D和轉軸1328上固定的張緊皮帶輪1330P。主動皮帶輪1330D軸線/張緊皮帶輪1330P係藉由一個無接頭皮帶傳動連接在一起，容許轉軸1328且由此基板支座1318以Z軸為中心連續不斷地轉動。
現在又一次參考圖13A，線性傳動段1325通常具有一線性傳動1338和一提升墊片/支柱/拖板1340。線性傳動1341與提升墊片1340相耦合以完成以支座結構1010為基礎提升墊片1340的直線運動，如下面將要描述的。(例如：按本件典範具體實施例中，線性墊片運動可以是圖13A、12中由箭頭Z1 所指示之方向上下往復)。按本件具體實施例中，旋轉傳動段1324的轉軸1328和馬達1326可以是固在線性墊片上，因此，轉軸1328、馬達1326(而由此支座1329)和提升墊片1340作為一個單元以Z1 方向移動。按替代具體實施例中，基板支座1319之支座柱1322可以是固定在提升墊片1340上，因此，支座柱1322(連帶基板支座1319)和提升墊片1340作為一個單元以Z1 方向移動。於是，本件替代具體實施例中，是基板支座1319在方向Z1 上可移動自如(請見圖12)而基板支座1318亦許能以軸Z為中心轉動，但非為Z1 方向的線性運動。按典範具體實施例中，相對支座結構1010如支柱1322和夾持在其上的基板支座1319固定的，則柱1322底端可以任一適當的方式予以固定在結構1010上。參考回到圖13A，線性傳動1338 可以具有一個馬達1342，諸如：設置於馬達殼體1342C中的無刷AC、DC或步進馬達或其他任一適當的馬達類型。
電動機轉子係固定在一馬達傳動軸1342S上，馬達傳動軸依次是與一底座或導螺桿1348相耦合，如此以致轉軸1342S與導螺桿1348作為一個單元轉動。轉子或轉軸裝配在其上有一個絕對編碼器1346用於對位置的確定。如圖13A中所見，線性傳動1338可能具有騎乘在固定以支承結構支座1010S的軌條上之線型軸承1344。線型軸承1344係固定在一個靠導螺桿1348轉動的滑動軸環1350上。如同認識到的那樣，相對支座結構1010線型軸承1344使滑動軸環1350旋轉地固定，但容許軸環沿Z1 方向自由移動。因此，導螺桿1348的轉動使滑動軸環1350沿Z1 方向線性移動。提升墊片1340是固定在滑動軸環上與滑動軸環一起作為一個單元而移動。
對準器1105'的作業基本上與先前所敘述並圖8中所顯示之對準器105'相似。再一次參考圖11-11A，基板運輸裝置進入到對準器並將基板212放置在支座1319上(圖8中方塊GO1、GO2)基板支座1318和基板支座1319的穿過組態(請見圖12)容許，與圖8中方塊603相似。一旦基板212在支座1319的支承塊上定點後立即開始感測器掃描。在安置基板212在支座1319上之後，運輸裝置末端效應器1110(圖12中所見虛線)是設置在空間1318E之內(在跨構件1318C的對末端1318E之間)，跨構件末端1318E與末端效應器1110之間有充足的間隙支座1318且由此感測器頭1318H可以開始轉動，以便在無干擾到拉效應器情形下掃 描基板212邊緣。如同認識的那樣，支座1318的轉動和末端效應器1110的拉出是由控制器(未示)進行同步作用以防止支座1318與末端效應器1110之間的接觸。如同認識到的那樣，按本件具體實施例中不同於圖8中的方塊603，末端效應器是在感測器頭1318H旋轉並掃描基板時從對準器中抽出。除此之外，圖8的方塊603中的掃描與本件具體實施例中掃描相同。在基板基準測定完後，與方塊604相似基板212被轉移至支座1318(例如：提升支座1319)，與方塊605相似基板支座1318將基板轉動到後調正位置，以及與方塊606相似基板被轉移至末端效應器。如先前所敘述，按本件具體實施例中，與方塊603相似利用空支座1318可以一個比如果基板於如在習用對準器中掃描期間基板正轉動中時更高的速率進行轉動掃描。在感測器頭中的傳感裝置1317具有一如所描述的薄片陣列，而因此與方塊603相似於掃描期間，基板212的偏心率同樣被確立的時候，於是與方塊606相似，末端效應器1110相對轉移中的基板可以適當地定位以修正待轉移中的基板偏心率。
現在參考圖14，係顯示一根據又一典範具體實施例之對準器裝置2105'的示意透明圖。除如另有強調之外，對準器2105'基本上是與先前所敘述過顯示於圖11-13B中的對準器1105'相似。相似特徵均以相同號碼編號。按本件具體實施例中，對準器2105'具有支座結構2010、可轉動基板支座1318及再一基板支座1319。如所顯示，對準器2105'還有一繪圖儀2350。本件具體實施例中的繪圖儀2350具有一對感測器頭2350A、2350B。這對感測器頭2350A、2350B 基本上相似。每一個感測器頭2350A、2350B具有一界定一個通道和一個能傳感通過通道的一張基板的存在之合適感測器的殼體。本件具體實施例中，感測器可能是一種發射光束橫過通道的通光束感測器，當光束被通過通道的基板部分斷裂時即產生一個表示基板存在的信號。繪圖儀感測器頭2350A、2350B如所顯示，係由適當的框架裝配在支座結構2010上。感測器頭2350A、2350B在由運輸裝置運送入對準器內時係設置橫穿過基板212的運輸路徑R。感測器頭2350A、2350B經定位而因此當基板進入對準器2105'時基板外周邊緣的對邊212A、212B一邊或二邊均通過對應感測器頭2350A、2350B。於是，繪圖儀2350能在基板定點在基板支座1318、1319上之前，確定基板的粗略或精密偏心率。這一操作依次容許與圖12中的運輸裝置1110相似之運輸裝置將基板212更精確地定點到基板支座2318、2319上。按替代具體實施例中，其他任一適當的粗定位裝置都可用來相對基板支座定點基板。
現在參考圖15，係顯示對準器2105'之基板支座2318、2319的示意橫斷面視圖。按本件典範具體實施例中，基板支座2318、2319具有支座墊片2320A、2320B用於支承配置在其上面的基板。支座墊片2320A、2320B係配置以接觸基板的底面。此外，如圖15中所示，支座墊片2320A、2320B係配置以接觸基板遠離基板邊緣212E處，但在環繞基板周邊的SEMI標準定義禁戒區212X之內。通過實例的方法，SEMI標準定義一個環繞約3.0毫米的基板周邊的禁戒區。如此，支座墊片2320A、2320B設置而因此墊片接觸 面接觸支承在墊片的基板僅在禁戒區212X之內而不會接觸基板的邊緣區域。圖15中所示支座墊片的組態僅僅是典範性，而按替代具體實施例中，支座墊片可能具有任一其他理想組態。支座墊片2320A、2320B可以在充分遠離基板邊緣處定位，這樣，在基板是支承在支座墊片上時基板基準220(請見圖3)不會被配置在支座墊片上面。例如：SEMI標準定義基準徑向深度在約1毫米。支座墊片接觸面可以，例如：定位並按尺寸大小延伸接近基板邊緣距離不得小於約1.5毫米。因此，這樣可避免將基準220定點在支座墊片上方。此外，由於基準並非配置基板支座之支座墊片2320A、2320B上方，支座墊片可從一種不同於對感測器頭2318H中傳感裝置透明材料的材料製成(請見圖14)。支座墊片2320A、2320B還可避開(即：不重疊)支座2318的支座墊片2316A、2316B，從而在基板支座2318、2319之間基板轉移的時候避免了彼等之間的任何干擾。因此，這排除了一個可能的再試源而結果是對準器通過量得到改進。
在前面所敘述之對準器105'、1105'、2105'可以固定在處理工具100結構(請見圖1)上任何一處。對準器還可以固定在處理工具的基板運輸裝置上以便提供可以稱之為一種最小高架裝配。圖16顯示一根據一個典範具體實施例的對準器1105'(略圖方式說明)和基板運輸裝置106'的透視圖。為清楚明瞭起見，顯示對準器1105'拆除自基板運輸裝置106'，運輸裝置106'為一典型基板運輸裝置，作為實例目的於圖16中顯示具有一支座段22和活動臂24。按替代具體實施例中，運輸裝置可能具有任一適當的組態。亦為實例 目的，圖16顯示活動臂24具有一般蜣螂類型(scara type)組態。臂24係支承在支座段22頂上。臂24具有活動臂式連桿能以各自的旋轉軸肩T1 、肘管T2 及肘節W為中心被傳動段26來轉動以環接臂部。近接的臂式連桿106U以肩軸T1 為中心轉動。在末端效應器106E的末端臂式連桿15可以肘節軸W為中心轉動。在圖16中所示的具體實施例中，係顯示作為一具有邊緣夾具之叉形效應器的末端效應器106E，盡管任一適當的末端效應器組態都可以使用。對準器1105'可以固定在近接的臂式連桿106U上。對準器1105'可以定位在臂式連桿上以便對準器之旋轉軸Z(請見圖12)基本上與肩旋轉軸T1 重合。對準器支座結構1010(請見圖11、13)，至少部分可以設置在近接的臂式連桿1060的外殼內。對準器基板支座墊片1318、1319是定位以便容許末端效應器106E轉動，因此攜帶在支座上的基板可以以它的近接肩軸T1之中心並在對準器的基板支座的上方定位。在本件基板支座可向Z1 方向活動自如的典範具體實施例中可以完成於末端效應器106E與基板支座1318、1319之間基板的轉移(請見圖12)。不然，對準器的操作與前面所敘述的近似。
現在參考圖17，係顯示一個根據再一典範具體實施例的對準器裝置3105'示意透視圖。除下面另有強調的之外，對準器3105'基本與先前所描述的對準器1105'相似。相似特徵均以相同號碼編號。如所顯示，對準器3105'一般還具有一支座段3010和二個基板支座3318、3319。基板支座3318、3319通常是從支座段3010支承住。如圖17中所 見，支座3319是設置在支座3318裡面而因此支座3318、3319可以分別地稱之為外支座和內支座。
按本件具體實施例中，外支座3318可以相對支座段3010固定住。如下面將要敘述，內支座3319相對支座段3010可活動自如。替代具體實施例中，內、外基板支座相對支座結構3010均可活動自如。如圖17中所示，基板支座3318具有延伸自一個底座構件3318A的反作用支座臂3316A、3316B。按本件具體實施例中，支座臂3316A、3316B每一個具有二個垂直間隔的支座墊片3316A1、3316A2、3316B1、3316B2。每對的支座墊片3316A1、3316A2、3316B1、3316B2實質上相互為同一平面且與在反作用支座臂3316A、3316B上一相應對的支座墊片為同一平面。通過實例的方式，墊片3316A相互之間和與反作用對3316B1之間均為共平面。反作用基板墊片對3316A1、3316B1形成基板座H1，而反作用基板墊片對3316A2、3316B2形成在基板支座3318上的基板座H2。如以下將要敘述，基板座H1、H2可以用來緩衝對準器中的基板。替代具體實施例中，如有要求基板支座可以具有更多基板緩衝墊。在各自支座臂上的相應基板墊片對3316A1、3316A2、3316B1、3316B2之間的垂直間隔係足夠容許一個與圖5中的運輸裝置106相以的基板運輸裝置將一基板沿路徑R,R,傳送到基板座H1中的位置。如圖17中所顯示，感測器頭3318H係裝配基板支座3318結構上。感測器頭3318H具有一個適當的傳感裝置3317。按本件具體實施例中，傳感裝置3317可能是一個通光束傳感裝置，與前面敘述之傳感裝 置1317相似，能傳感基板之存在。傳感裝置可能具有一個發射器3317A(例如：雷射、LED)和發射檢測器(例如：CCD、光電管)3317B設置如所顯示能傳感定位在基板座H1或基板座H2中任一個的基板圓周邊緣之基準220(請見圖3)，如下面將有所敘述。
仍然參考圖17，另一基板支座3319具有一個實質上與圖12中的基板支座1319相似之組態。基板支座3319具有支座墊片3320A、3320B以形成一個在支座3319上的基板保持位置。在替代具體實施例中，基板支座可具有一個以上的基板保持位置以便緩衝一個或多個基板。支座墊片3320A、3320B可能與圖12中所示之墊片1320A、1320B相似。例如：墊片3320A、3320B可以是邊緣扣緊墊片由穿透傳感裝置3317的材料製成。按替代具體實施例中，支座墊片可能與圖15中所示之2320A、2320B相似，設置用於SEMI定義禁戒區內接觸基板212之底部且如先前所描述遠離基板的邊緣及其基準。按本件典範具體實施例中，基板支座3319相對支承段3010及基板支座3318可以旋轉軸Z為中心轉動自如。基板支座3319還可向由箭頭Z1 所指示的方向直線移動。基板支座3319是連接至一設置在支承3010的傳動系統3321，具有與圖13、13A-13B中所顯示之傳動段1324、1325相似的旋轉和線性傳動段能以Z軸為中心轉動支座3319和向以箭頭Z1 所指示之方向線性移動支座。圖18係一對準器3105'的基板支座3318、3319之橫斷面視圖。如圖18中所見，基板支座3319係能由傳動系統3321從其記錄位置so向Z1 方向予以移動來掃描位置s1、s2(圖18中 用虛線顯示)。掃描位置係與基板支座3318的緩衝位置之夾持H1、H2相稱。因此，按本件具體實施例中有二個掃描位置，支座3319的掃描位置s1相當於支座3318的夾持H1，而掃描位置s2相當於夾持位置H2。在替代具體實施例中，向Z1 方向活動自如的基板支座可能有多個掃描位置。
圖19A-19D係對準器3105'之基板支座3318、3319的其他橫斷面視圖，分別顯示四個不同的狀態下的基板支座而供用例子說明帶有多層緩衝系統之對準器的操作用。圖19A中，具體地利用一與運輸裝置106相似之基板運輸裝置將一基板212A放置在基板支座3318的夾持H1中。其中基板支座3319則是定位在如所顯示之記錄位置so上。圖19A中所描述之狀態可能處在分批調正作業的開始。圖19B中基板支座係被上提至掃描位置s1。圖示於圖19A中固定在夾持H1中之基板212A是被支座3319從夾持H1中撿取並定位在掃描位置上。對準器可能會被提供有一適當的光學字符識別閱讀器(OCR)(未顯示)其設置以讀取基板212A上的標記當基板被支座3319夾住在位置S1上時候。基板支座3319可能以軸Z為中心轉動使傳感裝置3317(請同樣見圖17)掃描基板圓周並當基板212A配合支座轉動時識別基準220。支座3314的轉動可能還會容許OCR在其視場裡讀出標記。隨著基準被確定，仍然在位置s1上的支座3319可以轉動以提供基板212A期待後調正位置。圖19C中，基板支座3319返回到記錄位置s0(或如果不是記錄位置，就是一個在夾持H1下面的位置)。當支座3319朝其記錄位置移動時，它將現在的後調正定位基板212A'放置在夾持H1上。 基板212B在經過被運輸裝置於利用支座3319定位基板212A期間或是當支座3319正在放置後調正定位基板212A'在夾持H1上時，它在夾持H2中受到緩衝。運輸裝置可能用基板212A'調換基板212B，將對準基板從對準器中除去。在圖19D中，基板支座3319是被上提至掃描位置s2上。顯示於圖19C夾持H2中受到緩衝之基板212B，係被支座3319從夾持H2中撿取並被定位以接受掃描。對準器可能有另一個OCR閱讀器(未顯示)設置以讀取當基板212B被支座3319固定在位置s2上時基板上之標記。支座3319可再一次以軸Z為中心轉動容許傳感裝置掃描基板212B圓周以便確定基準。一旦基準定位，支座3319轉動將固定在其上的基板放置在它後調正位置。支座3319可再一次恢復到一個圖19C中所示之位置相似的位置上。支座3318之基板夾持H1、H2每一個可夾持一基板，這與圖19C中所示者相似除緩衝基板將會在夾持H1中及調正基板212B將會在夾持H2中之外。如有要求，以上過程可以重復。。
如先前所強調的，在替代具體實施例中，在基板支座3319可以Z軸為中心轉動自如而向方向Z1則為固定式時候，基板支座3318可向Z1 方向活動自如。如同認識到的那，調正程序是可以基本上如圖19A-19D中所示相同之方式來進行，除垂直(即：Z1 )運動是由Z1 可活動支座3318而非如附圖中所示由支座3319來完成。於是，支座3319具有僅僅一個Z1 位置，與位置s0相似。然而，Z1 可活動支座3318係可替換掉，因此，相對支座3318和夾持H1、H2支座3319之裝置位置乃與圖18和圖19A-19D中所顯示之位 置s1、s2相似。
必須了解，前面的說明僅對本發明作例證而已。在無背離本發明範疇之下，嫻熟本技術人士尚可設計眾多另類的替代及修飾。於是，本發明有意圖涵蓋全部此類屬於以下附加專利請求範圍之替代、修飾及變化。
100‧‧‧半導體基板處理裝置
101‧‧‧基板卡式夾持器
102‧‧‧基板處理室
103‧‧‧基板運輸裝置
104‧‧‧轉移室
105‧‧‧基板對準器裝置
106‧‧‧末端效應器
206A‧‧‧跨構件
206B‧‧‧向下延伸構件
206C‧‧‧支承塊
208‧‧‧防污染護板
209‧‧‧傳感裝置
210‧‧‧轉移機構
210A、210B‧‧‧升降桿
212‧‧‧基板
219‧‧‧支承塊
222‧‧‧傳動系統
318A‧‧‧基底構件
318B‧‧‧基底延伸構件
318C‧‧‧跨構件
440‧‧‧緩衝系統
423E‧‧‧懸臂構件
圖1係一納入有根據本發明一典範具體實施例之特徵的基板處理裝置之概略上視平面圖；圖2A係一圖1中之處理裝置的基板調正裝置的示意側視圖顯示第一組態下的對準器裝置；圖2B係圖1中之處理裝置的基板調正裝置的又一示意側視圖顯示第二組態下的裝置；圖2C係圖1中之處理裝置的基板調正裝置的又再一示意側視圖顯示第三組態下的裝置；圖3係圖2A-2C中之基板對準器裝置的一倒置夾頭和基板轉移機構之示意底視圖；圖4係根據本發明又一典範具體實施例的一個基板對準器裝置之示意上視圖；圖5係圖4中的基板對準器裝置之側視圖；圖6係根據本發明又再一典範具體實施例的基板對準器裝置之透視圖；圖7係顯示一種根據圖2A-2C和圖3中的對準器裝置調正基板之方法的工藝流程圖；圖8係顯示一種根據圖4和5中的對準器裝置調正基板 之方法的工藝流程圖；圖9係顯示一種根據圖6中的對準器裝置調正基板之方法的工藝流程圖；圖10A-10C係示意正視圖分別顯示根據又再另一個具體實施例在三個不同位置上的對準器裝置；圖11係根據又再一典範具體實施例基板對準器裝置及一基板212的示意透視圖，且圖11A是基板對準器裝置移除裝置之外殼的再一透視圖；圖12係一圖11中之對準器裝置的部分透視圖，顯示在一不同的位置上裝置的可活動支座；圖13、和13A-13B分別為對準器裝置之一支座段的剖面透視圖，對準器裝置之一線性傳動部分的橫斷面圖及裝置之一旋轉傳動部分；圖14係一根據又再另一個典範具體實施例之基板對準器裝置和基板212的示意透視圖；圖15係一圖14中的對準器裝置之基板夾持器的一個示意部分橫斷面圖；圖16係一根據又一典範具體實施例之基板處理工具的一個基板對準器裝置和一個基板運輸裝置之示意透視圖；圖17係一根據再一典範具體實施例之基板對準器裝置和一基板212的示意透視圖；圖18係一圖17中的基板對準器裝置的基板支座之示意橫斷面圖；圖19A-19D係圖18中的基板支座之示意橫斷面圖顯示基板支座和基板定位在不同的各自位置。
100‧‧‧半導體基板處理裝置
101‧‧‧基板卡式夾持器
102‧‧‧基板處理室
103‧‧‧基板運輸裝置
104‧‧‧轉移室
105‧‧‧基板對準器裝置
106‧‧‧末端效應器

Claims (8)

  1. 一種基板對準器裝置，包括：一構架適用於容許一基板運輸裝置將一個基板傳送到基板對準器裝置或自基板對準器裝置傳送基板；一感測器頭連接至構架並具有至少一個傳感裝置供檢測一定位在基板對準器裝置中之基板的位置決定特徵並設立一基板的後調正位置；一基板支座，連接至構架，用於當基板被感測器頭掃描以檢測基板之位置決定特徵時夾持住基板；及一夾頭，不同於基板支座且可活動地裝配至構架並適於支承在其上的基板，夾頭可相對於構架和基板支座活動自如，用於將在夾頭上的基板從預調正位置運動至後調正位置；其中感測器頭被安裝在夾頭上，且其中基板支座被相對於夾頭而設置且被建構用於以基板運輸裝置末端效應器輸送基板，以致基板被基板運輸裝置末端效應器放置在基板支座上可掃描的位置中。
  2. 根據請求項1之基板對準器裝置，其中感測器頭和夾頭作為一部件相對構架而活動。
  3. 根據請求項1之基板對準器裝置，其中至少一個的傳感裝置為一通光束薄板感測器裝置。
  4. 根據請求項1之基板對準器裝置，其中至少一個的傳感裝置為一具有一聚焦光束的通光束感測器頭裝置。
  5. 根據請求項1之基板對準器裝置，進一步包括一連接至構架且可操作地連接至夾頭供對構架移動夾頭用之傳動 段。
  6. 根據請求項5之基板對準器裝置，其中傳動段具有一線型傳動供將夾頭沿著一傳動軸直線平移。
  7. 根據請求項5之基板對準器裝置，其中傳動段具有一旋轉傳動供以一旋轉軸為中心轉動夾頭用。
  8. 根據請求項1之基板對準器裝置，其中傳感頭相對基板支座係可活動自如，且在基板被傳感頭掃描以檢測基板之位置決定特徵時相對基板支座移動。
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