TWI576950B - Substrate alignment device and substrate alignment device control method - Google Patents

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TWI576950B
TWI576950B TW103143801A TW103143801A TWI576950B TW I576950 B TWI576950 B TW I576950B TW 103143801 A TW103143801 A TW 103143801A TW 103143801 A TW103143801 A TW 103143801A TW I576950 B TWI576950 B TW I576950B
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Description

基板對準裝置及基板對準裝置之控制方法
本發明係關於一種使複數片基板之旋轉角度位置一致之基板對準裝置及基板對準裝置之控制方法。
在半導體製程中，為了對齊半導體晶圓之結晶方向，使用使複數片半導體晶圓之旋轉角度位置與基準旋轉角度位置一致之基板對準裝置(對準器)。因此，在半導體晶圓設有作為半導體晶圓之結晶方向之標記的切口(notch)。此基板對準裝置之一例揭示於專利文獻1。
專利文獻1之基板對準裝置，從一台旋轉台之周緣沿著周方向豎設三根支承桿，在各支承桿設有彼此以等間隔於上下分離之五個支承銷。以位於三根支承桿之相同高度之三個支承銷支承一片半導體晶圓之周緣部。在三根支承桿之外側，設有三根可升降自如且接近/離開旋轉台之旋轉中心軸的升起桿，在各升起桿設有彼此以等間隔於上下分離之五個升起銷。相鄰之升起銷之上下間隔設定成較相鄰之支承銷之上下間隔小。在三根支承桿之外側設有感測器桿，該感測器桿設有檢測支承銷所支承之五片半導體晶圓之切口之感測器。
一開始，各半導體晶圓被相同高度之三個支承銷支承。在基板對準動作時，首先使旋轉台旋轉一次，以感測器檢測切口，藉此檢測所有半導體晶圓之切口之旋轉角度位置、亦即自基準旋轉角度位置之偏移角 度，將旋轉角度位置儲存於記憶體。根據儲存於記憶體之旋轉角度位置使旋轉台旋轉，使位於最下方之半導體晶圓之旋轉角度位置與基準旋轉角度位置一致。接著，使三根升起桿朝向旋轉台向內移動，使各升起桿上升，以升起銷舉起對準已結束之位於最下方之半導體晶圓。如上述，由於相鄰之升起銷之上下間隔較相鄰之支承銷之上下間隔小，因此能在僅升起位於最下方之半導體晶圓之狀況下使其餘四片半導體晶圓載置在支承銷上。根據下一個儲存之旋轉角度位置，使旋轉台旋轉，進行從下數來第二片半導體晶圓對基準旋轉角度位置之對準，與上述相同，以升起銷升起半導體晶圓。以上述方式，依序使五片半導體晶圓之旋轉角度位置與基準旋轉角度位置一致。
專利文獻1：日本公開2000-294619號公報
在專利文獻1之裝置，複數片半導體晶圓從位於最下方者依序對準旋轉角度位置。亦即，在專利文獻1之裝置，無法以任意順序進行半導體晶圓之旋轉角度位置之對準。
然而，實際上複數片半導體晶圓之偏移角度具有偏差。是以，在專利文獻1之裝置，針對複數片半導體晶圓，會有從對準動作開始至結束為止耗時之情形。
本發明之目的在於提供一種能以任意順序進行基板之旋轉角度位置之對準之基板對準裝置及基板對準裝置之控制方法。
本發明某形態之基板對準裝置，具備：複數個旋轉台，以將複數個基板分別保持成水平且在上下方向彼此分離排列之方式在上下方向 彼此分離配置，且設成可繞在上下方向延伸之一個軸線旋轉；旋轉驅動裝置，使該複數個旋轉台同步旋轉；複數個標記位置檢測部，檢測分別保持於該複數個旋轉台並旋轉之複數個基板之標記之旋轉角度位置；複數個支承爪組，各自具備分別用以支承應分別保持於該複數個旋轉台之複數個基板之周緣部之支承爪；複數個支承爪組驅動構造體，將該複數個支承爪組個別地支承，且使該複數個支承爪組在內方位置與外方位置之間個別地移動，該內方位置係對應各基板之支承爪位於較該基板之外周內側且下側之處之位置，該外方位置係該支承爪位於較該基板之外周外側且下側之處之位置；以及升降機構，使該複數個支承爪組驅動構造體在高位置與低位置之間一起升降。
該高位置及低位置分別係較該複數個支承爪組之支承爪分別對應之旋轉台所保持之基板高之位置及低之位置，且根據以該複數個標記位置檢測部分別檢測之該複數個基板之標記位置使該旋轉驅動裝置、該支承爪組驅動構造體、及該升降機構動作，藉此使該複數個基板之標記位於基準旋轉角度位置。
根據此構成，藉由旋轉驅動裝置使複數個旋轉台同步旋轉且藉由複數個標記位置檢測部檢測分別保持在複數個旋轉台之複數個基板之切口或定向平面等標記之旋轉角度位置，首先使一個基板之標記之旋轉角度位置與基板旋轉角度位置一致(以下，稱為對準)。將此已對準之基板對應之支承爪組藉由其對應之支承爪組驅動構造體位於內方位置，且將未對準之所有基板對應之支承爪組藉由分別對應之支承爪組驅動構造體分別位於外方位置。之後，藉由升降機構使複數個支承爪組驅動構造體一起位於高 位置後，僅對準已結束之基板從旋轉台被舉起(以下，稱為基板舉起)。之後，針對其餘基板依序進行此對準及基板舉起後，所有基板對準。以上述方式，針對複數個基板，能以任意順序進行標記之對準。是以，依據以複數個標記位置檢測部檢測出之複數個基板之標記之旋轉角度位置選擇對準之最佳順序，藉此能以最短時間進行複數個基板之標記之對準。
再者，亦可具備輸入以該標記位置檢測部檢測之基板之標記之旋轉角度位置、控制該旋轉驅動裝置與該支承爪組驅動構造體與該升降機構之控制部與記憶部；該控制部，進行：標記位置檢測動作，藉由該旋轉驅動裝置使該複數個旋轉台同步旋轉，且將藉由該複數個標記位置檢測部檢測之分別保持在該複數個旋轉台之複數個基板之標記之旋轉角度位置儲存在該記憶部；以及基板依序對準動作，針對該複數個基板依序進行對準與基板舉起，該對準係使用儲存在該記憶部之基板之標記之旋轉角度位置，藉由該旋轉驅動裝置使該複數個旋轉台同步旋轉，以使某個基板之標記之旋轉角度位置位於該基準旋轉角度位置，該基板舉起係將此已對準之基板對應之支承爪組藉由其對應之支承爪組驅動構造體位於該內方位置，且將未對準之所有基板對應之支承爪組藉由分別對應之支承爪組驅動構造體分別位於該外方位置，之後，藉由該升降機構使該複數個支承爪組驅動構造體一起位於該高位置，僅將已對準之基板從該旋轉台舉起。
依據此構成，藉由控制部之控制，可依序自動進行複數片基板之旋轉角度對準。
再者，亦可該控制部進行基板承接動作與基板保持動作，在該基板保持動作之後進行該標記位置檢測動作與該基板依序對準動作，該 基板承接動作係藉由該升降機構使該複數個支承爪組驅動構造體位於該高位置，且將該複數個支承爪組藉由分別對應之該支承爪組驅動構造體位於該內方位置，該基板保持動作係在複數個基板分別搬送載置於該基板承接動作結束後之狀態下之該複數個支承爪組後，藉由該升降機構使該複數個支承爪組驅動構造體位於該低位置，將該複數個基板分別保持在該複數個旋轉台。
依據此構成，藉由控制部之控制，可自動進行基板之承接及基板對旋轉台之配置。
再者，亦可該控制部根據儲存在該記憶部之複數個基板之標記之旋轉角度位置運算進行所有基板之該對準所需之該旋轉台之旋轉量成為最小之該複數個基板之對準順序，在該基板依序對準動作，以該運算後之順序對該複數個基板進行該對準。
根據此構成，關於複數個基板之順序，能以最小時間進行基板之對準。
再者，亦可該升降機構具備設成在以該一個軸線為中心之假想圓上在周方向相隔間隔往上下方向延伸之複數個支柱、在各該支柱分別設在與該複數個旋轉台對應之高度位置之複數個個別支承爪驅動構造體、及使該複數個支柱同步升降之升降裝置；各該支承爪組包含分別支承應保持在分別對應之該旋轉台之基板之周方向之複數個周緣部之複數個支承爪；各該支承爪組驅動構造體，係由將構成分別對應之該支承爪組之複數個支承爪個別地支承、且使該複數個支承爪在該內方位置與該外方位置之間彼此同步分別移動之該複數個個別支承爪驅動構造體構成。
根據此構成，與上述相同，能以最短時間進行複數個基板之標記之對準。
再者，亦可具備：基體，將該複數個旋轉台支承成以將該複數個基板分別保持成水平且在上下方向彼此分離排列之方式在上下方向彼此分離且可繞在上下方向延伸之一個軸線旋轉；一個旋轉驅動源；以及旋轉驅動力傳達機構，設在該基體，將該旋轉驅動源之旋轉驅動力傳達至該複數個旋轉台，以使該複數個旋轉台彼此同步旋轉。
根據此構成，藉由設置旋轉驅動力傳達機構，能將旋轉台之旋轉驅動源配置在與旋轉台分離之空間位置。藉此，能有充分之旋轉驅動源設置空間。亦即，設置旋轉驅動源時之設計自由度提高。
本發明某形態之基板對準裝置之控制方法，係用在基板對準裝置，該基板對準裝置，具備：複數個旋轉台，以將複數個基板分別保持成水平且在上下方向彼此分離排列之方式在上下方向彼此分離配置，且設成可繞在上下方向延伸之一個軸線旋轉；旋轉驅動裝置，使該複數個旋轉台同步旋轉；複數個標記位置檢測部，檢測分別保持於該複數個旋轉台並旋轉之複數個基板之標記之旋轉角度位置；複數個支承爪組，各自具備分別用以支承應分別保持於該複數個旋轉台之複數個基板之周緣部之支承爪；複數個支承爪組驅動構造體，將該複數個支承爪組個別地支承，且使該複數個支承爪組在內方位置與外方位置之間個別地移動，該內方位置係對應各基板之支承爪位於較該基板之外周內側且下側之處之位置，該外方位置係該支承爪位於較該基板之外周外側且下側之處之位置；升降機構，使該複數個支承爪組驅動構造體在高位置與低位置之間一起升降；控制 部，輸入以該標記位置檢測部檢測之基板之標記之旋轉角度位置，控制該旋轉驅動裝置與該支承爪組驅動構造體與該升降機構；以及記憶部；該高位置及低位置分別係較該複數個支承爪組之支承爪分別對應之旋轉台所保持之基板高之位置及低之位置。
該控制部，進行：標記位置檢測動作，藉由該旋轉驅動裝置使該複數個旋轉台同步旋轉，且將藉由該複數個標記位置檢測部檢測之分別保持在該複數個旋轉台之複數個基板之標記之旋轉角度位置儲存在該記憶部；以及基板依序對準動作，針對該複數個基板依序進行對準與基板舉起，該對準係使用儲存在該記憶部之基板之標記之旋轉角度位置，藉由該旋轉驅動裝置使該複數個旋轉台同步旋轉，以使某個基板之標記之旋轉角度位置位於基準旋轉角度位置，該基板舉起係將此已對準之基板對應之支承爪組藉由其對應之支承爪組驅動構造體位於該內方位置，且將未對準之所有基板對應之支承爪組藉由分別對應之支承爪組驅動構造體分別位於該外方位置，之後，藉由該升降機構使該複數個支承爪組驅動構造體一起位於該高位置，僅將已對準之基板從該旋轉台舉起。
從以上說明可明白，根據本發明，依據以複數個標記位置檢測部檢測出之複數個基板之標記之旋轉角度位置選擇對準之最佳順序，藉此能以最短時間進行複數個基板之標記之對準。
1‧‧‧基板對準裝置
2‧‧‧旋轉驅動裝置
3‧‧‧支柱
4‧‧‧旋轉台
5‧‧‧支承爪組
7‧‧‧支承爪組驅動構造體
8‧‧‧控制部
9‧‧‧半導體晶圓
30‧‧‧升降裝置
50‧‧‧支承爪
70‧‧‧支承爪驅動構造體
80‧‧‧記憶體
300‧‧‧升降機構
圖1係顯示使用本發明第1實施形態之基板對準裝置之基板處理系統之整體構成之俯視圖。
圖2(a)、(b)係顯示半導體晶圓之標記之例之俯視圖。
圖3係顯示基板對準裝置之整體構成之俯視圖。
圖4係旋轉台之立體圖。
圖5係從圖3之A1方向觀察支承桿之側視圖。
圖6係支柱及旋轉台之側視圖。
圖7(a)、(b)係支承爪之放大圖。
圖8(a)、(b)係顯示支柱及支承爪與旋轉台之上下位置關係之放大圖。
圖9係感測器桿之放大側視圖。
圖10係顯示控制部之周邊構成之方塊圖。
圖11係支柱及旋轉台之側視圖，顯示基板舉起動作。
圖12係支柱及旋轉台之側視圖，顯示基板保持動作。
圖13係支柱及旋轉台之側視圖，顯示再次之基板舉起動作。
圖14係顯示第2實施形態之基板對準裝置之動作之流程圖。
圖15係顯示支承爪之變形例之圖。
以下，使用圖式詳細說明本發明之實施形態。此外，在以下之記載，對相同或對應之要素在所有圖示賦予相同之符號，以省略重複說明。又，在以下之記載，上下方向係指鉛垂方向。
再者，作為基板雖例示圓盤狀之半導體晶圓，但此基板並不限於半導體晶圓。例如，基板亦可為半導體製程處理之薄型液晶顯示器、有機EL顯示器用之玻璃基板。又，半導體晶圓係半導體元件之基板材料，包含矽晶圓、碳化矽晶圓、藍寶石晶圓等。在半導體晶圓具有結晶方向，欲由半導 體製程處理必須使結晶方向對齊一定方向。在半導體晶圓處理時作為基準之旋轉角度位置稱為基準旋轉角度位置。
(第1實施形態)
(基板處理系統之整體構成)
圖1係顯示使用本發明第1實施形態之基板對準裝置之基板處理系統100之整體構成之俯視圖。
如圖1所示，基板處理系統100具備收納複數片半導體晶圓9之收納部110、使半導體晶圓9之旋轉角度位置與基準旋轉角度位置一致之基板對準裝置1、對半導體晶圓9施加熱處理、薄膜形成處理等既定處理之處理裝置120、及在收納部110與基板對準裝置1與處理裝置120之間搬送半導體晶圓9之搬送機械臂130。搬送機械臂130與基板對準裝置1係配置在處理裝置120與收納部110之間。收納部110內之半導體晶圓9一開始旋轉角度位置未一致，且亦未施加既定處理。
搬送機械臂130之構成具備基台140、將複數個可相互旋轉之臂部連結而構成且可在水平面內旋轉地設在基台140之臂體150、及設在臂體150之前端部且將複數片半導體晶圓9以上下分離之狀態保持之手部160。搬送機械臂130使臂體150旋轉，以手部160從收納部110內取出未處理之複數片半導體晶圓9，將複數片半導體晶圓9搬送至基板對準裝置1。之後，搬送機械臂130使手部160從基板對準裝置1退出。在複數片半導體晶圓9以上下相隔間隔之狀態收納在基板對準裝置1後，基板對準裝置1使半導體晶圓9旋轉，使複數片半導體晶圓9之旋轉角度位置與基準旋轉角度位置一致。搬送機械臂130以手部160將旋轉角度位置一致之複數 片半導體晶圓9從基板對準裝置1取出，搬送至處理裝置120。在處理裝置120對半導體晶圓9施加處理後，搬送機械臂130以手部160取出半導體晶圓9，放回收納部110。在以下之記載，雖例示基板對準裝置1使五片半導體晶圓9之旋轉角度位置與基準旋轉角度位置一致，但半導體晶圓9之片數並不限於五片。
基板對準裝置1為了使半導體晶圓9之旋轉角度位置與基準旋轉角度位置一致，在半導體晶圓9設有表示半導體晶圓9之結晶方向之標記。在此標記，例如圖2(a)所示，有設在半導體晶圓9之周緣之一個俯視V字形之缺口即切口90，或如圖2(b)所示，有設在半導體晶圓9之周緣之直線狀缺口即定向平面(orientation flat)91。一邊使半導體晶圓9在其延伸面內旋轉一邊在以設定在基準旋轉角度位置之標記檢測器檢測出此標記之時點使半導體晶圓9之旋轉停止，則半導體晶圓9與基準旋轉角度位置一致。作為標記檢測器，例示例如透光型感測器或反射型感測器。
或者，一邊使半導體晶圓9在水平面內旋轉一次一邊以標記感測器偵測此標記，藉此可知一開始之半導體晶圓9之旋轉角度位置從基準旋轉角度位置偏移多少角度。根據此偏移量，使半導體晶圓9旋轉以使各半導體晶圓9之切口90或定向平面91與基準旋轉角度位置一致。在以下之記載，作為標記例示切口90。此外，基板為半導體晶圓以外之物之情形，標記只要為表示在用以對基板施加特定處理之旋轉方向之既定姿勢(旋轉角度)者即可。
(基板對準裝置之整體構成)
圖3係顯示基板對準裝置1之整體構成之俯視圖。如圖3所示，基板 對準裝置1之構成具備載置於地面之基體10、在基體10上設成在以上下延伸之一個軸線L為中心之假想圓上在周方向相隔間隔往上下方向延伸之三根支柱3、在上下設有檢測半導體晶圓9之切口90之複數個感測器之感測器桿11、設成能以軸線L為中心旋轉且在上下彼此相隔間隔配置之五個旋轉台4、位於旋轉台4之外側之支承桿6、及使五個旋轉台4同步旋轉之旋轉驅動裝置2。在各旋轉台4上載置有手部16所搬送之半導體晶圓9，在半導體晶圓9正確地載置於旋轉台4上之狀態，半導體晶圓9之中心與軸線L一致。支承桿6位於旋轉台4上之半導體晶圓9之外側。
旋轉驅動裝置2之構成具備設在支柱3之外側且往上下延伸之二根旋轉柱20、使二根旋轉柱20中之一旋轉柱20透過中間齒輪21旋轉之一個旋轉驅動源即馬達M、及分別架設在二根旋轉柱20與各旋轉台4之無終端之正時皮帶22。正時皮帶22與五個旋轉台4對應地上下設有五條，藉由正時皮帶22構成本發明之「旋轉驅動力傳達機構」。馬達M係由例如伺服馬達構成。
圖4係旋轉台4之立體圖。如圖4所示，在旋轉台4之下方設有承載台40，旋轉台4可相對於承載台40旋轉。從旋轉台4之上面設有複數個承載突起41，半導體晶圓9載置在承載突起41之上面。在半導體晶圓9載置在承載突起41之上面之狀態下，在半導體晶圓9之背面與旋轉台4之上面之間形成上下間隙。
圖5係從圖3之A1方向觀察支承桿6之側視圖。為了方便圖示，從下方僅顯示二個旋轉台4，但如前述，旋轉台4在上下設有五個。
如圖5所示，托架60從支承桿6與五個承載台40之各高度對應地朝向 承載台40突出。在各托架60之前端部安裝有承載台40，各承載台40及旋轉台4以懸臂狀態支承在對應之托架60。由於托架60位於旋轉台4之下側，因此不會與搬送至旋轉台4之半導體晶圓9干涉。
如圖3所示，藉由以正時皮帶22將旋轉動力傳送至旋轉台4，能將馬達M設在與旋轉台4分離之空間位置。藉此，能有充分之馬達M之設置空間。亦即，設置馬達M時之設計自由度提高。
圖6係支柱3及旋轉台4之側視圖，為了方便說明，顯示二根支柱3。如圖6所示，各支柱3之構成具備承載支承應分別保持在旋轉台4之半導體晶圓9之周緣部之支承爪50、及使各支承爪50往水平方向移動之支承爪驅動構造體70。支承爪驅動構造體70由例如汽缸構成。亦即，各支柱3與旋轉台4之高度對應地在上下具備五個支承爪50，各支承爪50藉由與旋轉台4之高度對應設置之五個支承爪驅動構造體70個別地水平驅動。支柱3如前述設有三個，因此以位於相同高度之三個支承爪50構成一個支承爪組5，藉由位於相同高度之三個支承爪驅動構造體70構成一個支承爪組驅動構造體7。
在各支柱3之下端部設有升降裝置30，三個升降裝置30使三根支柱3、五個支承爪組5及五個支承爪組驅動構造體7同步升降。升降裝置30可舉出例如汽缸或內設有齒條機構之馬達，但並不限於此等。由三根支柱3、支承爪組驅動構造體7、升降裝置30構成本發明之升降機構300。此外，升降機構300並不限於此。例如，亦可構成為固定三根支柱3，在三根支柱3分別設置使五個支承爪驅動構造體70個別地升降之升降裝置，此等升降裝置使分別對應之支承爪驅動構造體70彼此同步升降。
五個支承爪50雖藉由支承爪驅動構造體70個別地水平驅動，但由於安裝在支柱3，因此與支柱3一體地升降。亦即，即使支承爪50可個別地水平移動，亦不會升降。
圖7(a)、(b)係藉由個別之支承爪驅動構造體70驅動之支承爪50之放大圖。如圖7(a)、(b)所示，支承爪50之構成一體地具備上面水平且承載半導體晶圓9之周緣部下面之承載片51、從承載片51之外側之端部豎設且抑制半導體晶圓9朝向水平方向外偏移之縱壁52、及在水平方向出沒自如地嵌入在支承爪驅動構造體70之爪本體53。支承爪50藉由支承爪驅動構造體70個別地驅動在圖7(a)所示之承載片51之前端部位於較半導體晶圓9之外周內側之內方位置與圖7(b)所示之承載片51之前端部位於較半導體晶圓9之外周外側之外方位置之間。
圖8(a)、(b)係顯示藉由升降裝置30升降之支柱3及支承爪50與旋轉台4之上下位置關係之放大圖，顯示位於最下方之支承爪50。然而，其他支承爪50與旋轉台4之上下位置關係亦相同。
如圖8(a)、(b)所示，支承爪50，藉由升降裝置30使支柱3升降之動作，在承載片51之上面位於較各支承爪50對應之旋轉台4所保持之半導體晶圓9之下面下側之低位置(參照圖8(a))與承載片51之上面位於較旋轉台4所保持之半導體晶圓9之下面上側之高位置(參照圖8(b))之間移動。是以，在支承爪驅動構造體70對應之支承爪50設定在內方位置之狀態下，若升降裝置30使支承爪50上升至高位置，則如圖8(b)所示，支承爪50從旋轉台4舉起對應之旋轉台4上之半導體晶圓9。藉此，即使旋轉台4旋轉，半導體晶圓9亦不會旋轉。
相對於此，在支承爪驅動構造體70對應之支承爪50設定在外方位置之狀態下，由於承載片51之前端部位於較半導體晶圓9之外周外側，因此即使升降裝置30使支承爪50上升至高位置，支承爪50亦不會從旋轉台4舉起對應之半導體晶圓9。半導體晶圓9仍載置在旋轉台4。
亦即，藉由同步驅動支承爪驅動構造體70與升降裝置30，在支柱3上升時，能切換任意之支承爪50從對應之旋轉台4將半導體晶圓9舉起之狀態與不舉起之狀態。
圖9係感測器桿11之放大側視圖。如圖9所示，在感測器桿11之側面，半導體晶圓9之周緣部嵌入之五個凹口12與半導體晶圓9之高度對應地在上下挖開設置。各凹口12之開口朝向軸線L，以使藉由手部160搬送至旋轉台4之半導體晶圓9能進入。在凹口12設有檢測半導體晶圓9之切口90(參照圖2(a))之感測器13。感測器13構成為例如具備隔著半導體晶圓9之周緣部彼此位於上下之發光元件14與受光元件15之透光型感測器。在半導體晶圓9旋轉時，若來自發光元件14之光到達受光元件15，可知切口90通過感測器13。切口90被感測器13偵測之位置係切口90之旋轉角度位置。
亦即，藉由檢測從一開始半導體晶圓9載置在旋轉台4之狀態至感測器13檢測切口90為止之旋轉台4之旋轉角度，可知一開始之半導體晶圓從基準旋轉角度位置偏移多少角度。感測器13構成本發明之「標記位置檢測部」，發光元件14與受光元件15之上下位置亦可與圖9所示之位置相反。又，感測器13亦可構成為在一方具備發光部與受光部、在另一方設置反射板構成之反射型感測器。又，凹口12之上下長度係設定成即使半導體晶圓 9在低位置與高位置之間升降亦不會與發光元件14或受光元件15接觸之長度。
圖10係顯示掌控基板對準裝置1之控制動作之控制部8之周邊構成之方塊圖。控制部8例如以一個CPU構成，但亦可為複數個CPU之組合，例如配置在基體10內。又，控制部8亦可組合使用CPU與ASIC(Application Specific Integrated Circuit)。
在控制部8，除了感測器13、升降裝置30、支承爪驅動構造體70、馬達M以外，連接有儲存半導體晶圓9之旋轉角度位置之記憶體即記憶部80、儲存有動作程式之ROM81、作用為暫時記錄資訊之工作記憶體之RAM82。對五個旋轉台4分別賦予識別號碼，此識別號碼儲存在例如RAM82。控制部8使馬達M作動，使所有旋轉台4暫時旋轉，針對所有半導體晶圓9，檢測從一開始載置在旋轉台4之狀態至感測器13檢測切口90為止之旋轉台4之旋轉角度。旋轉角度係藉由例如安裝在馬達M之主軸之旋轉編碼器等之旋轉角度感測器檢測，該檢測值輸入至控制部8。接著，控制部8就旋轉台4分別將一開始載置在旋轉台4之半導體晶圓9從基準旋轉角度位置偏移多少角度之值儲存在記憶部80。此值在後述對準動作時使用。
(基板對準裝置之動作)
首先，參照圖6及圖8(a)、(b)說明基板承接動作。如圖8(b)所示，控制部8使升降裝置30作動，使所有支承爪組驅動構造體7一起位於高位置，且將所有支承爪組5藉由分別對應之支承爪組驅動構造體7位於內方位置(參照圖8(b))。以下，將此動作稱為基板承接動作。在此基板承接動作結束之狀態下，搬送機械臂130使手部160進入基板對準裝置1，將複數個半導 體晶圓9(此處為五片)分別搬送載置在複數個(此處為五個)支承爪組5。
之後，如圖6所示，控制部8使升降裝置30作動，使所有支承爪組驅動構造體7一起位於低位置，將複數個基板分別保持在複數個(此處為五台)旋轉台4。以下，將此動作稱為基板保持動作。
接著，參照圖6及圖11至圖13說明對準。在以上述方式將半導體晶圓9載置在所有旋轉台4之圖6所示之初始狀態，半導體晶圓9之旋轉角度具有偏差。亦即，半導體晶圓9未對齊基準旋轉角度位置。在本實施形態之基板對準裝置1，能使任意識別號碼之旋轉台4上之半導體晶圓9之旋轉角度位置與基準旋轉角度位置一致。將此半導體晶圓9之旋轉角度位置與基準旋轉角度位置一致之動作稱為「對準」。在以下之說明，說明從圖6所示之位於最上方之半導體晶圓9起依序使旋轉角度位置與基準旋轉角度位置一致之對準動作。
從圖6所示之狀態，控制部8使馬達M作動，使所有旋轉台4旋轉一次，以所有感測器13檢測所有半導體晶圓9之切口90。接著，在檢測出切口90之時點，根據旋轉角度感測器檢測之馬達M之旋轉角度，檢測切口90之旋轉角度位置。之後，控制部8使所有旋轉台4停止，針對所有半導體晶圓9運算基準旋轉角度位置與檢測出切口90之旋轉角度位置之偏移，將此角度偏移量就與各半導體晶圓9對應之旋轉台4之識別號碼分別儲存於記憶部80。將此稱為「標記位置檢測動作」。接著，控制部8從記憶部80讀出位於最上方之半導體晶圓9之一開始之旋轉角度位置與基準旋轉角度位置之角度偏移量，使所有旋轉台4僅旋轉此角度偏移量。藉此，僅位於最上方之半導體晶圓9之旋轉角度位置與基準旋轉角度位置一致。亦即， 位於最上方之半導體晶圓9「對準」。
接著，如圖11所示，控制部8驅動支承爪組驅動構造體7，僅使位於最上方之支承爪組5位於內方位置，且使其他支承爪組5位於外方位置。在此狀態下，使升降裝置30作動，將所有支承爪組5設定在高位置。由於僅位於最上方之支承爪組5位於內方位置，其他支承爪組5位於外方位置，因此僅旋轉角度位置與基準旋轉角度位置一致之位於最上方之半導體晶圓9從旋轉台4被舉起，其他半導體晶圓9保持載置在旋轉台4之狀態。將此稱為「基板舉起動作」。
接著，在所有支承爪組5設定在高位置之狀態下，控制部8從記憶部80讀出從上數來第二個半導體晶圓9之角度偏移量。控制部8將之前旋轉之位於最上方之旋轉台4之旋轉量與從上數來第二個半導體晶圓9之角度偏移量進行加減，運算使從上數來第二個旋轉台4上之半導體晶圓9與基準旋轉角度位置一致所需之旋轉角度量。控制部8使馬達M作動，使所有旋轉台4僅旋轉運算後之旋轉角度量，以與上述相同之順序，使從上數來第二個旋轉台4上之半導體晶圓9之旋轉角度位置與基準旋轉角度位置一致。亦即，再次進行「對準」。由於位於最上方之半導體晶圓9被位於最上方之支承爪組5舉起，因此即使所有旋轉台4旋轉，亦不會旋轉。在從上數來第二個半導體晶圓9與基準旋轉角度位置一致後，使所有旋轉台4停止。
在此所有旋轉台4停止之狀態下，控制部8使升降裝置30作動，如圖12所示，使三根支柱3下降，將所有支承爪組5設定在低位置，將位於最上方之半導體晶圓9暫時載置在位於最上方之旋轉台4上。將此稱為「基 板暫時保持動作」。
在此狀態下，控制部8使從上數來第二個支承爪組驅動構造體7作動，使從上數來第二個支承爪組5位於內方位置。位於最上方之支承爪組5仍位於內方位置，位於最上方及從上數來第二個支承爪組5以外之支承爪組5仍位於外方位置。
接著，控制部8使升降裝置30作動，如圖13所示，使三根支柱3上升，將所有支承爪組5設定在高位置。旋轉角度位置與基準旋轉角度位置一致之位於最上方之半導體晶圓9及從上數來第二個半導體晶圓9被舉起至高位置。亦即，再次進行「基板舉起動作」。
以下，反覆相同順序，使所有半導體晶圓9之旋轉角度位置與基準旋轉角度位置一致。亦即，在最後之半導體晶圓之旋轉角度對準動作結束前反覆一個半導體晶圓之「對準」、半導體晶圓之「基板舉起動作」、下一個半導體晶圓之「對準」、一個半導體晶圓之「基板暫時保持動作」、一個半導體晶圓與下一個半導體晶圓之「基板舉起動作」。之後，搬送機械臂130藉由手部160從基板對準裝置1取出所有半導體晶圓9。
藉由與複數片半導體晶圓9之旋轉角度位置對應地選擇「對準」之最佳順序，能在短時間進行複數片半導體晶圓9之「對準」。
此外，在上述實施形態，雖例示使上下保持之複數片半導體晶圓9從上依序「對準」之順序，但亦能以任意順序使半導體晶圓9對準。此任意順序可由作業員手動輸入，亦可由控制部8產生識別號碼相關之亂數來決定。
(第2實施形態)
在本發明第2實施形態之基板對準裝置1，能從自基準旋轉角度位置之角度偏移量小之半導體晶圓9依序與基準旋轉角度位置一致。藉此，能使所有半導體晶圓9之對準動作所需時間為最短。以下，使用圖14之流程圖說明此動作。
控制部8使馬達M作動，使所有旋轉台4暫時旋轉，針對所有半導體晶圓9，將一開始之旋轉角度位置從基準旋轉角度位置偏移多少角度之值就旋轉台4之識別號碼分別儲存於記憶部80(步驟S1)。亦即，進行「標記位置檢測動作」。接著，控制部8根據儲存於記憶部80之旋轉角度位置之偏移量，檢測載置有旋轉角度位置之角度偏移量最小之半導體晶圓9之識別號碼之旋轉台4，以下，依照旋轉角度位置之角度偏移量變大之順序排列旋轉台4之識別號碼(步驟S2)。
控制部8從記憶部80讀出最小之角度偏移量，使所有旋轉台4僅旋轉此角度偏移量。藉此，僅旋轉角度位置之角度偏移量最小之半導體晶圓9與基準旋轉角度位置一致。亦即，被「對準」(步驟S3)。
接著，控制部8驅動支承爪組驅動構造體7，僅使與旋轉角度位置之角度偏移量最小之半導體晶圓9對應之支承爪組5位於內方位置，且使其他支承爪組5位於外方位置。在此狀態下，使升降裝置30作動，將所有支承爪組5設定在高位置。亦即，針對旋轉角度位置之角度偏移量最小之半導體晶圓9進行「基板舉起動作」(步驟S4)。
控制部8從記憶部80讀出次小之角度偏移量，在所有支承爪組5設定在高位置之狀態下，使馬達M作動，使所有旋轉台4僅旋轉此角度偏移量。亦即，再次進行「對準」(步驟S5)。由於一開始對準之半導體 晶圓9被對應之支承爪組5舉起，因此即使所有旋轉台4旋轉，半導體晶圓9亦不會旋轉。
控制部8在使角度偏移量次小之半導體晶圓9與基準旋轉角度位置一致後，使所有旋轉台4停止。
在此所有旋轉台4停止之狀態下，控制部8驅動升降裝置30，將所有支承爪組5設定在低位置，將一開始對準之半導體晶圓9暫時載置在對應之旋轉台4上。亦即，進行「基板暫時保持動作」(步驟S6)。
在此狀態下，控制部8驅動與角度偏移量次小之半導體晶圓9對應之支承爪組驅動構造體7，使與半導體晶圓9對應之支承爪組5位於內方位置。
接著，控制部8驅動升降裝置30，將所有支承爪組5設定在高位置，旋轉角度位置與基準旋轉角度位置一致之一開始之半導體晶圓9及第二個對準之半導體晶圓9被舉起至高位置。亦即，再次進行「基板舉起動作」(步驟S7)。
針對所有半導體晶圓9進行上述動作(步驟S8)。在所有半導體晶圓9對準後，藉由手部160從基板對準裝置1取出所有半導體晶圓9。
在本實施形態之基板對準裝置1，藉由控制部8之控制動作，能從自基準旋轉角度位置之角度偏移量小之半導體晶圓9依序與基準旋轉角度位置一致。藉此，能使所有半導體晶圓9之對準動作所需時間為最短，且不需人為操作即可自動進行對準動作。
此外，將感測器13設定在基準旋轉角度位置，在感測器13檢測出切口90之時點使半導體晶圓9之旋轉停止，則半導體晶圓9與基準旋轉角度 位置一致。此情形，無需將半導體晶圓9之角度偏移量儲存至記憶部80。
又，在手部160搬送複數片半導體晶圓9時，不將半導體晶圓9載置在位於高位置且內方位置之支承爪組5，亦可使支承爪組5位於外方位置，載置在旋轉台4上。
(支承爪之變形例)
在上述記載，如圖7(a)所示，半導體晶圓9被支承爪50之承載片51支承周緣部下面。然而，亦可替代此，如圖15所示，將承載片51之內面形成為第1斜面58與梯度較第1斜面58緩和之第2斜面59連續，以兩斜面58,59之邊界SM支承半導體晶圓9之周緣。
若為圖15所示之構成，則在半導體晶圓9保持在承載片51時，在承載片51之第1斜面58滑動而載置在邊界SM。藉此，半導體晶圓9之水平位置及水平姿勢被校正而穩定地保持。又，由於承載片51與半導體晶圓9為線接觸，因此承載片51與半導體晶圓9之接觸面積小。藉此，減少異物附著於半導體晶圓9。
本發明適於用在使複數片基板之旋轉角度位置對準之基板對準裝置、及基板對準裝置之控制方法。

Claims (8)

  1. 一種基板對準裝置，具備：複數個旋轉台，以將複數個基板分別保持成水平且在上下方向彼此分離排列之方式在上下方向彼此分離配置，且設成可繞在上下方向延伸之一個軸線旋轉；旋轉驅動裝置，使該複數個旋轉台同步旋轉；複數個標記位置檢測部，檢測分別保持於該複數個旋轉台並旋轉之複數個基板之標記之旋轉角度位置；複數個支承爪組，各自具備分別用以支承應分別保持於該複數個旋轉台之複數個基板之周緣部之支承爪；複數個支承爪組驅動構造體，將該複數個支承爪組個別地支承、且使該複數個支承爪組在內方位置與外方位置之間個別地移動，該內方位置係對應各基板之支承爪位於較該基板之外周內側且下側之處之位置，該外方位置係該支承爪位於較該基板之外周外側且下側之處之位置；以及升降機構，使該複數個支承爪組驅動構造體在高位置與低位置之間一起升降；該高位置及低位置分別係較該複數個支承爪組之支承爪分別對應之旋轉台所保持之基板高之位置及低之位置，且根據以該複數個標記位置檢測部分別檢測之該複數個基板之標記位置，使該旋轉驅動裝置、該支承爪組驅動構造體、及該升降機構動作，據以使該複數個基板之標記位於基準旋轉角度位置。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板對準裝置，其進一步具備輸入以該標記 位置檢測部檢測之基板之標記之旋轉角度位置、以控制該旋轉驅動裝置與該支承爪組驅動構造體與該升降機構之控制部與記憶部；該控制部，進行：標記位置檢測動作，藉由該旋轉驅動裝置使該複數個旋轉台同步旋轉，且將藉由該複數個標記位置檢測部檢測之分別保持在該複數個旋轉台之複數個基板之標記之旋轉角度位置儲存在該記憶部；以及基板依序對準動作，針對該複數個基板依序進行對準與基板舉起，該對準係使用儲存在該記憶部之基板之標記之旋轉角度位置，藉由該旋轉驅動裝置使該複數個旋轉台同步旋轉，以使某個基板之標記之旋轉角度位置位於該基準旋轉角度位置，該基板舉起係將此已對準之基板對應之支承爪組藉由其對應之支承爪組驅動構造體位於該內方位置，且將未對準之所有基板對應之支承爪組藉由分別對應之支承爪組驅動構造體分別位於該外方位置，之後，藉由該升降機構使該複數個支承爪組驅動構造體一起位於該高位置，僅將已對準之基板從該旋轉台舉起。
  3. 如申請專利範圍第2項之基板對準裝置，其中，該控制部，在前一次之基板舉起之後，藉由該升降機構使該複數個支承爪組驅動構造體一起位於該低位置，之後，藉由該支承爪組驅動構造體及該升降機構僅將已對準之基板從該旋轉台舉起，以進行第2次以後之該基板舉起。
  4. 如申請專利範圍第2或3項之基板對準裝置，其中，該控制部進行基板承接動作與基板保持動作，在該基板保持動作之後進行該標記位置檢測動作與該基板依序對準動作，該基板承接動作係藉由該升降機構使該複數個支承爪組驅動構造體位於該高位置，且將該複數個支承爪組藉由分別對 應之該支承爪組驅動構造體位於該內方位置，該基板保持動作係在複數個基板分別搬送載置於該基板承接動作結束後之狀態下之該複數個支承爪組後，藉由該升降機構使該複數個支承爪組驅動構造體位於該低位置，將該複數個基板分別保持在該複數個旋轉台。
  5. 如申請專利範圍第2或3項之基板對準裝置，其中，該控制部根據儲存在該記憶部之複數個基板之標記之旋轉角度位置，運算進行所有基板之該對準所需之該旋轉台之旋轉量為最小之該複數個基板之對準順序，於該基板依序對準動作，以所運算之該順序對該複數個基板進行該對準。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之基板對準裝置，其中，該升降機構具備設成在以該一個軸線為中心之假想圓上在周方向相隔間隔往上下方向延伸之複數個支柱、在各該支柱分別設在與該複數個旋轉台對應之高度位置之複數個個別支承爪驅動構造體、及使該複數個支柱同步升降之升降裝置；各該支承爪組包含分別支承應保持在分別對應之該旋轉台之基板之周方向之複數個周緣部之複數個支承爪；各該支承爪組驅動構造體，係由將構成分別對應之該支承爪組之複數個支承爪個別地支承、且使該複數個支承爪在該內方位置與該外方位置之間彼此同步分別移動之該複數個個別支承爪驅動構造體構成。
  7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之基板對準裝置，其具備：基體，將該複數個旋轉台支承成以將該複數個基板分別保持成水平且在上下方向彼此分離排列之方式在上下方向彼此分離且可繞在上下方向延伸之一個軸線旋轉； 一個旋轉驅動源；以及旋轉驅動力傳達機構，設在該基體，將該旋轉驅動源之旋轉驅動力傳達至該複數個旋轉台，以使該複數個旋轉台彼此同步旋轉。
  8. 一種基板對準裝置之控制方法，該基板對準裝置，具備：複數個旋轉台，以將複數個基板分別保持成水平且在上下方向彼此分離排列之方式在上下方向彼此分離配置，且設成可繞在上下方向延伸之一個軸線旋轉；旋轉驅動裝置，使該複數個旋轉台同步旋轉；複數個標記位置檢測部，檢測分別保持於該複數個旋轉台並旋轉之複數個基板之標記之旋轉角度位置；複數個支承爪組，各自具備分別用以支承應分別保持於該複數個旋轉台之複數個基板之周緣部之支承爪；複數個支承爪組驅動構造體，將該複數個支承爪組個別地支承、且使該複數個支承爪組在內方位置與外方位置之間個別地移動，該內方位置係對應各基板之支承爪位於較該基板之外周內側且下側之處之位置，該外方位置係該支承爪位於較該基板之外周外側且下側之處之位置；升降機構，使該複數個支承爪組驅動構造體在高位置與低位置之間一起升降；控制部，輸入以該標記位置檢測部檢測之基板之標記之旋轉角度位置，控制該旋轉驅動裝置與該支承爪組驅動構造體與該升降機構；以及記憶部；該高位置及低位置分別係較該複數個支承爪組之支承爪分別對應之旋 轉台所保持之基板高之位置及低之位置；其特徵在於：該控制部，進行：標記位置檢測動作，藉由該旋轉驅動裝置使該複數個旋轉台同步旋轉，且將藉由該複數個標記位置檢測部檢測之分別保持在該複數個旋轉台之複數個基板之標記之旋轉角度位置儲存在該記憶部；以及基板依序對準動作，針對該複數個基板依序進行對準與基板舉起，該對準係使用儲存在該記憶部之基板之標記之旋轉角度位置，藉由該旋轉驅動裝置使該複數個旋轉台同步旋轉，以使某個基板之標記之旋轉角度位置位於基準旋轉角度位置，該基板舉起係將此已對準之基板對應之支承爪組藉由其對應之支承爪組驅動構造體位於該內方位置，且將未對準之所有基板對應之支承爪組藉由分別對應之支承爪組驅動構造體分別位於該外方位置，之後，藉由該升降機構使該複數個支承爪組驅動構造體一起位於該高位置，僅將已對準之基板從該旋轉台舉起。
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