WO2024075818A1 - ロボットシステム、アライナおよび半導体基板のアライメント方法 - Google Patents

ロボットシステム、アライナおよび半導体基板のアライメント方法 Download PDF

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rotation
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semiconductor substrate
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真也 北野
匡裕 加藤
敦史 中矢
洋平 新井
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Definitions

  • This disclosure relates to a robot system, an aligner, and a method for aligning a semiconductor substrate.
  • JP 2021-44548 A discloses an aligner for aligning a semiconductor substrate having a notch on its outer periphery.
  • JP 2021-44548 A in a conventional aligner such as that described in JP 2021-44548 A, after rotating the mounting part on which the semiconductor substrate is placed to detect the position of the notch, the rotation of the mounting part is temporarily stopped, and then the detection data is analyzed to identify the position of the notch. After identifying the position of the notch, the mounting part is rotated in a direction closer to the alignment position as viewed from the position of the notch so that the position of the notch is located at the alignment position, which is the target position.
  • This disclosure has been made to solve the problems described above, and one objective of this disclosure is to provide a robot system, an aligner, and a method for aligning a semiconductor substrate that can shorten the overall time required to align a semiconductor substrate.
  • a robot system includes a substrate transport robot that transports a semiconductor substrate having a mark formed on its outer periphery for circumferential positioning, and an aligner for aligning the semiconductor substrate.
  • the aligner includes a mounting section that rotates about a rotation axis with the semiconductor substrate placed thereon, a detection section that detects the mark on the semiconductor substrate placed on the mounting section and rotating about the rotation axis, and a control section that performs position identification control to identify the position of the mark based on the result of the detection of the mark by the detection section, and performs alignment control to rotate the mounting section to align the semiconductor substrate based on the identified position of the mark.
  • the control section performs position identification control without stopping the rotation of the mounting section to detect the mark, and performs alignment control without stopping the rotation of the mounting section and while maintaining the rotational direction of the mounting section after the position of the mark is identified.
  • the control unit performs position identification control without stopping the rotation of the placement unit to detect the mark, and after the position of the mark is identified, performs alignment control without stopping the rotation of the placement unit and while maintaining the rotational direction of the placement unit.
  • the placement unit continues to rotate in the same direction without stopping from the time rotation of the placement unit is started to detect the mark until the mark is located at the alignment position, so the time required to decelerate and accelerate the rotation of the placement unit can be shortened compared to when the rotation of the placement unit is stopped once or when the rotation direction of the placement unit is changed midway.
  • the overall time required to align the semiconductor substrate can be shortened.
  • an aligner for aligning a semiconductor substrate having a mark formed on its outer periphery for circumferential positioning, and includes a mounting section that rotates about a rotation axis with the semiconductor substrate placed thereon, a detection section that detects the mark on the semiconductor substrate placed on the mounting section and rotating about the rotation axis, and a control section that performs position identification control to identify the position of the mark based on the result of detection of the mark by the detection section, and performs alignment control to rotate the mounting section so as to align the semiconductor substrate based on the identified position of the mark, and the control section performs position identification control without stopping the rotation of the mounting section to detect the mark, and after the position of the mark is identified, performs alignment control without stopping the rotation of the mounting section and while maintaining the rotational direction of the mounting section.
  • the control unit performs position identification control without stopping the rotation of the placement unit to detect the mark, and after the position of the mark is identified, performs alignment control without stopping the rotation of the placement unit and while maintaining the rotational direction of the placement unit.
  • the time required to decelerate and accelerate the rotation of the placement unit can be shortened compared to when the rotation of the placement unit is temporarily stopped or when the rotational direction of the placement unit is changed midway.
  • the overall time required to align a semiconductor substrate can be shortened.
  • a method for aligning a semiconductor substrate is a method for aligning a semiconductor substrate having a mark formed on its outer periphery for circumferential positioning, and includes detecting the mark on the semiconductor substrate placed on a mounting part and rotating about a rotation axis, identifying the position of the mark based on the result of the mark detection without stopping the rotation of the mounting part for detecting the mark, and after the position of the mark has been identified, rotating the mounting part so as to align the semiconductor substrate based on the identified position of the mark, without stopping the rotation of the mounting part and while maintaining the rotational direction of the mounting part.
  • the position of the mark is identified based on the result of the detection of the mark without stopping the rotation of the placement part for detecting the mark, and after the position of the mark is identified, the placement part is rotated so as to align the semiconductor substrate based on the identified position of the mark without stopping the rotation of the placement part and while maintaining the rotation direction of the placement part.
  • the placement part is rotated in the same direction without stopping it from the time when the placement part is rotated to detect the mark until the mark is located at the alignment position, it is possible to shorten the time for decelerating and accelerating the rotation of the placement part compared to the case where the rotation of the placement part for detecting the mark is stopped before identifying the position of the mark, the case where the rotation of the placement part is stopped once, the case where the rotation direction of the placement part is changed midway, etc. As a result, it is possible to shorten the overall time required for aligning the semiconductor substrate, similar to the robot system according to the first aspect.
  • the present disclosure provides a robot system, an aligner, and a method for aligning a semiconductor substrate that can shorten the overall time required to align a semiconductor substrate.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a robot system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing a state before a mounting portion is rotated to detect a mark in an aligner according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing a state in which a mark overlaps a detection unit in a plan view in an aligner according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining position determination control and alignment control of an aligner according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a state in which a mark is positioned at an alignment position in an aligner according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a rotation direction of a mounting portion of an aligner according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a flow chart showing a process for aligning a semiconductor substrate by an aligner according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing an aligner according to a first modified example of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing a semiconductor substrate according to a second modified example of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a schematic diagram for explaining a rotation direction of a mounting portion of an aligner according to a third modified example of the present disclosure.
  • 13A and 13B are diagrams for explaining position identification control and alignment control of an aligner according to a fourth modified example of the present disclosure.
  • Robot system configuration The configuration of a robot system 100 according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
  • the robot system 100 includes a substrate transport robot 10 that transports a semiconductor substrate 110, and an aligner 20 that aligns the semiconductor substrate 110.
  • the semiconductor substrate 110 has a mark 112 formed on a part of an outer periphery 111 for circumferential positioning. Only one mark 112 is provided on the semiconductor substrate 110.
  • the mark 112 is a notch.
  • the alignment of the semiconductor substrate 110 is performed to correct the substrate transport operation by the robot system 100.
  • the substrate transport operation by the robot system 100 includes, for example, an operation of the robot system 10 going to pick up the semiconductor substrate 110, an operation of the robot system 10 placing the semiconductor substrate 110, etc.
  • the substrate transport robot 10 includes a hand 11 that holds a semiconductor substrate 110, and a robot arm 12 to the tip of which the hand 11 is attached.
  • the substrate transport robot 10 is, for example, a horizontal articulated robot.
  • the aligner 20 has a mounting part 21 that rotates around a rotation axis 90 with a semiconductor substrate 110 placed on it.
  • the semiconductor substrate 110 is either attached to the mounting part 21 by suction so that the semiconductor substrate 110 can rotate while placed on the mounting part 21, or the mounting surface of the mounting part 21 is processed to generate a frictional force between the semiconductor substrate 110 and the mounting part 21.
  • the center of gravity or center of the semiconductor substrate 110 placed on the mounting part 21 may be misaligned with the rotation axis 90 of the mounting part 21.
  • the aligner 20 includes a detection unit 22 that detects the mark 112 on the semiconductor substrate 110 placed on the placement unit 21 and rotating around the rotation axis 90.
  • the detection unit 22 includes a light-emitting unit that emits light for detection, and a light-receiving unit that receives the light emitted from the light-emitting unit.
  • the light-emitting unit and the light-receiving unit are arranged to sandwich the outer periphery 111 of the semiconductor substrate 110.
  • the detection unit 22 detects the mark 112 formed on the outer periphery 111 of the semiconductor substrate 110 based on whether or not the light-receiving unit receives the light emitted from the light-emitting unit when the semiconductor substrate 110 is rotating around the rotation axis 90 by rotating the placement unit 21. That is, the detection unit 22 is a transmission type sensor. Only one detection unit 22 is provided on the aligner 20.
  • the detection unit 22 may be, for example, a reflective sensor or a camera equipped with an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).
  • the aligner 20 includes a control unit 23 that controls the rotation of the mounting unit 21.
  • the control unit 23 includes, for example, a processor such as a CPU (Central Processing Unit) and a memory that stores information.
  • the control unit 23 may be a control unit dedicated to the aligner 20, or may also function as a control unit that controls the robot 10.
  • the control unit 23 performs position identification control to identify the position P2 of the mark 112 based on the detection result of the mark 112 by the detection unit 22. Specifically, the control unit 23 rotates the mounting unit 21 in order to detect the mark 112 by the detection unit 22. As shown in FIG. 4, the control unit 23 acquires data D of the detection result of the mark 112 by the detection unit 22 while rotating the mounting unit 21. While rotating the mounting unit 21, the control unit 23 analyzes the acquired data D one by one in the order of acquisition until the position P2 of the mark 112 is identified. In other words, the control unit 23 performs position identification control without stopping the rotation of the mounting unit 21 for detecting the mark 112.
  • the control unit 23 performs position identification control using the uniform rotation portion D1 of the data D detected while the placement unit 21 is rotating at a uniform speed, and the accelerated rotation portion D2 detected while the rotation of the placement unit 21 is accelerating. Specifically, after starting the rotation of the placement unit 21, the control unit 23 increases the rotation speed V of the placement unit 21 until it reaches a predetermined rotation speed Vp, and rotates the placement unit 21 at a uniform speed until the position P2 of the mark 112 is identified after the rotation speed V of the placement unit 21 reaches the predetermined rotation speed Vp. The control unit 23 continues to acquire data D from the start of the rotation of the placement unit 21 until the position P2 of the mark 112 is identified. The data D includes only the uniform rotation portion D1 and the accelerated rotation portion D2.
  • the data D for detecting the mark 112 is sufficient for the placement unit 21 to rotate 360 degrees, so the rotation angle of the placement unit 21 corresponding to the uniform rotation portion D1 is less than 360 degrees. That is, the control unit 23 performs position identification control using the accelerated rotation portion D2 in addition to the uniform rotation portion D1 of the data D that is detected while the placement unit 21 is rotating at a uniform speed of less than 360 degrees.
  • the control unit 23 performs position identification control using the uniform rotation portion D1 of the data D and the accelerated rotation portion D2 in which the time interval dT of the linear interpolation for analyzing the data D is adjusted according to the magnitude of the rotation speed of the mounting unit 21. Specifically, the control unit 23 performs position identification control using the uniform rotation portion D1 of the data D and the accelerated rotation portion D2 in which the time interval dT of the linear interpolation is adjusted to gradually decrease as the rotation speed of the mounting unit 21 increases. That is, the uniform rotation portion D1 of the data D used for position identification control is linearly interpolated at a constant time interval dT.
  • the time interval dT of the linear interpolation in the accelerated rotation portion D2 of the data D used for position identification control is adjusted so that the rotation angle of the mounting unit 21 per unit time corresponding to the uniform rotation portion D1 and the rotation angle of the mounting unit 21 per unit time corresponding to the accelerated rotation portion D2 are approximately equal.
  • the control unit 23 performs alignment control to rotate the mounting unit 21 so as to align the semiconductor substrate 110 based on the identified position P2 of the mark 112. Specifically, as shown in Fig. 3 and Fig. 5, after the position P2 of the mark 112 is identified, the control unit 23 rotates the mounting unit 21 until the mark 112 is located at the alignment position P3. Note that the alignment position P3 is the target position of the mark 112 in the alignment control.
  • the control unit 23 After the position P2 of the mark 112 is identified, the control unit 23 performs alignment control without stopping the rotation of the mounting unit 21 and while maintaining the rotational direction of the mounting unit 21. That is, as shown in Figures 2, 3 and 5, the control unit 23 continues to rotate the mounting unit 21 in the same direction from when it starts rotating the mounting unit 21 to detect the mark 112 with the detection unit 22 until the mark 112 is located at the alignment position P3. Note that Figures 2, 3 and 5 show an example in which the mounting unit 21 is rotated clockwise.
  • the control unit 23 When performing eccentricity analysis control to analyze eccentricity, which is the deviation of the center of gravity or center of the semiconductor substrate 110 relative to the rotation axis 90 of the placement unit 21, the control unit 23 performs alignment control after the position P2 of the mark 112 is identified and after the placement unit 21 has rotated at least approximately 180 degrees after starting rotation for identifying the position P2 of the mark 112. Specifically, when it is necessary to perform eccentricity analysis control, even after the position P2 of the mark 112 is identified, alignment control is not performed until the placement unit 21 has rotated at least approximately 180 degrees required for eccentricity analysis control after starting rotation for identifying the position P2 of the mark 112.
  • eccentricity analysis control is performed based on detection data for approximately 180 degrees of the outer periphery 111 of the semiconductor substrate 110 in order to detect the center of gravity or center of the semiconductor substrate 110.
  • Information on the center of gravity or center of the semiconductor substrate 110 acquired by eccentricity analysis control is used to correct the substrate transport operation by the robot system 100.
  • the control unit 23 determines the rotation direction of the mounting unit 21 for detecting the mark 112 by the detection unit 22 based on the relationship between the position P1 of the detection unit 22 relative to the mounting unit 21 before the rotation of the mounting unit 21 and the alignment position P3. Specifically, as shown in FIG. 6, the control unit 23 determines the rotation of the mounting unit 21 for detecting the mark 112 by the detection unit 22 in a direction closer to the alignment position P3 as viewed from the position P1 of the detection unit 22 relative to the mounting unit 21 before the rotation of the mounting unit 21.
  • the control unit 23 continues to rotate the mounting unit 21 clockwise after starting the rotation of the mounting unit 21 for detecting the mark 112 by the detection unit 22 until the mark 112 is located at the alignment position P3.
  • the position P1 of the detection unit 22 is in the 6 o'clock direction and the alignment position P3 is within the range between the 0 o'clock direction and the 6 o'clock direction, the placement unit 21 continues to rotate counterclockwise.
  • the placement unit 21 continues to rotate counterclockwise after the rotation of the placement unit 21 for detecting the mark 112 by the detection unit 22 is started until the mark 112 is located at the alignment position P3.
  • the semiconductor substrate 110 is likened to a clock
  • the position P1 of the detection unit 22 is in the 6 o'clock direction and the alignment position P3 is within the range between the 6 o'clock direction and the 12 o'clock direction, the placement unit 21 continues to rotate clockwise.
  • Method for aligning a semiconductor substrate A method for aligning the semiconductor substrate 110 will be described with reference to FIG.
  • step S1 the mark 112 on the semiconductor substrate 110 placed on the placement unit 21 and rotating around the rotation axis 90 is detected.
  • step S2 the position P2 of the mark 112 is identified based on the detection result of the mark 112 without stopping the rotation of the mounting unit 21 for detecting the mark 112. Note that step S2 is not started after step S1 is completed, but is carried out substantially in parallel with step S1.
  • step S3 after the position P2 of the mark 112 is identified, the mounting part 21 is rotated so as to align the semiconductor substrate 110 based on the identified position P2 of the mark 112, without stopping the rotation of the mounting part 21 and while maintaining the rotational direction of the mounting part 21.
  • the control unit 23 performs position identification control without stopping the rotation of the mounting unit 21 to detect the mark 112, and performs alignment control without stopping the rotation of the mounting unit 21 and maintaining the rotation direction of the mounting unit 21 after the position P2 of the mark 112 is identified.
  • the mounting unit 21 continues to rotate in the same direction without stopping it from when the mounting unit 21 is rotated to detect the mark 112 until the mark 112 is located at the alignment position P3. Therefore, the time required to decelerate and accelerate the rotation of the mounting unit 21 can be shortened compared to when the rotation of the mounting unit 21 is temporarily stopped or when the rotation direction of the mounting unit 21 is changed midway. As a result, the overall time required to align the semiconductor substrate 110 can be shortened.
  • control unit 23 performs position identification control using the accelerated rotation portion D2 detected while accelerating the rotation of the mounting unit 21 in addition to the uniform rotation portion D1 detected while rotating the mounting unit 21 at a uniform speed, out of the data D of the detection result of the mark 112 by the detection unit 22.
  • This makes it possible to reduce the rotation angle range of the mounting unit 21 for acquiring the uniform rotation portion D1 required for position identification control by the amount of the accelerated rotation portion D2 used for position identification control.
  • the time required for position identification control can be shortened compared to when the accelerated rotation portion D2 is not used for position identification control, and therefore the overall time required for aligning the semiconductor substrate 110 can be shortened.
  • control unit 23 performs position identification control using the accelerated rotation portion D2 of the data D in addition to the uniform rotation portion D1 detected while the mounting unit 21 is rotating at a uniform speed of less than 360 degrees. This makes it possible to reduce the rotation angle range of the mounting unit 21 for acquiring the uniform rotation portion D1 compared to when the uniform rotation portion D1 is 360 degrees or more. As a result, the time required for position identification control can be shortened compared to when the uniform rotation portion D1 is 360 degrees or more, and therefore the overall time required for aligning the semiconductor substrate 110 can be shortened.
  • the control unit 23 performs position identification control using, in addition to the constant speed rotation portion D1 of the data D, the accelerated rotation portion D2 in which the time interval of linear interpolation for analyzing the data D is adjusted according to the magnitude of the rotation speed of the mounting unit 21.
  • the control unit 23 performs position identification control using, in addition to the constant speed rotation portion D1 of the data D, the accelerated rotation portion D2 in which the time interval of linear interpolation for analyzing the data D is adjusted according to the magnitude of the rotation speed of the mounting unit 21.
  • the control unit 23 performs position identification control using, in addition to the uniform rotation portion D1 of the data D, an accelerated rotation portion D2 in which the time interval dT of linear interpolation is adjusted to gradually decrease as the rotation speed of the mounting unit 21 increases.
  • This makes it possible to adjust the time interval dT of linear interpolation for the accelerated rotation portion D2 so that the rotation angle of the mounting unit 21 per unit time corresponding to the uniform rotation portion D1 and the rotation angle of the mounting unit 21 per unit time corresponding to the accelerated rotation portion D2 are approximately equal, thereby ensuring that the accuracy of linear interpolation is equal between the uniform rotation portion D1 and the accelerated rotation portion D2.
  • the accelerated rotation portion D2 is used for position identification control in addition to the uniform rotation portion D1, it is possible to reliably prevent the accuracy of the position identification control from decreasing.
  • control unit 23 determines the rotation direction of the placement unit 21 for detecting the mark 112 by the detection unit 22 based on the relationship between the position P1 of the detection unit 22 relative to the placement unit 21 before the rotation of the placement unit 21 and the alignment position P3, which is the target position of the mark 112 in the alignment control.
  • the rotation direction of the placement unit 21 can be determined so that the rotation angle range of the placement unit 21 until the mark 112 is positioned at the alignment position P3 is small in the alignment control performed after the position identification control.
  • the time required for alignment control can be shortened compared to when the rotation direction of the placement unit 21 is determined without considering the relationship between the position P1 of the detection unit 22 relative to the placement unit 21 before the rotation of the placement unit 21 and the alignment position P3, and therefore the overall time required for aligning the semiconductor substrate 110 can be shortened.
  • control unit 23 rotates the placement unit 21 to detect the mark 112 by the detection unit 22 in a direction closer to the alignment position P3 as viewed from the position P1 of the detection unit 22 relative to the placement unit 21 before the rotation of the placement unit 21.
  • This makes it possible to reduce the rotation angle range of the placement unit 21 until the mark 112 is positioned at the alignment position P3 in the alignment control performed after the position identification control, compared to when the placement unit 21 is rotated in a direction farther from the alignment position P3 as viewed from the position P1 of the detection unit 22 relative to the placement unit 21 before the rotation of the placement unit 21.
  • the time required for the alignment control can be shortened, compared to when the placement unit 21 is rotated in a direction farther from the alignment position P3 as viewed from the position P1 of the detection unit 22 relative to the placement unit 21 before the rotation of the placement unit 21, and therefore the overall time required for aligning the semiconductor substrate 110 can be shortened.
  • the control unit 23 when performing eccentricity analysis control to analyze eccentricity, which is the deviation of the center of gravity or center of the semiconductor substrate 110 relative to the rotation axis 90 of the mounting unit 21, the control unit 23 performs alignment control after the position P2 of the mark 112 is identified and after the mounting unit 21 has rotated at least approximately 180 degrees after starting rotation for identifying the position P2 of the mark 112.
  • alignment control is not performed until the mounting unit 21 has rotated at least approximately 180 degrees required for eccentricity analysis control after starting rotation for identifying the position P2 of the mark 112, thereby making it possible to reliably perform eccentricity analysis control.
  • the rotation of the mounting unit 21 for position identification control and the rotation of the mounting unit 21 for eccentricity analysis control can be made common, the overall time required for aligning the semiconductor substrate 110 can be shortened.
  • the mark 112 is a notch. This can reduce the overall time required to align the semiconductor substrate 110 whose mark 112 is a notch.
  • the position P2 of the mark 112 is specified based on the detection result of the mark 112 without stopping the rotation of the placement part 21 for detecting the mark 112, and after the position P2 of the mark 112 is specified, the placement part 21 is rotated so as to align the semiconductor substrate 110 based on the specified position P2 of the mark 112 without stopping the rotation of the placement part 21 and while maintaining the rotation direction of the placement part 21.
  • the placement part 21 is rotated to detect the mark 112 and continues to rotate in the same direction without stopping until the mark 112 is positioned at the alignment position P3, the time for decelerating and accelerating the rotation of the placement part 21 can be shortened compared to the case where the rotation of the placement part 21 is temporarily stopped or the rotation direction of the placement part 21 is changed midway. As a result, similar to the effects of the robot system 100 and the aligner 20, the overall time required for aligning the semiconductor substrate 110 can be shortened.
  • FIG. 8 shows an example in which two detection units 22 are provided at intervals of approximately 180 degrees around the rotation axis 90.
  • the mark 112 was a notch
  • the present disclosure is not limited to this.
  • the mark 212 may be an orientation flat, as in the semiconductor substrate 210 of the second modified example shown in FIG. 9. This can reliably shorten the overall time required to align the semiconductor substrate 210 whose mark 212 is an orientation flat.
  • control unit 23 when the control unit 23 performs eccentricity analysis control to analyze eccentricity, which is the deviation of the center of gravity or center of the semiconductor substrate 110 relative to the rotation axis 90 of the mounting unit 21, an example has been shown in which the control unit performs alignment control after the position P2 of the mark 112 has been identified and after the mounting unit 21 has rotated at least approximately 180 degrees or more since starting rotation to identify the position P2 of the mark 112, but the present disclosure is not limited to this.
  • control unit when the control unit does not perform eccentricity analysis control to analyze eccentricity, which is the deviation of the center of gravity or center of the semiconductor substrate relative to the rotation axis of the mounting unit, the control unit may perform alignment control after the position of the mark has been identified, regardless of whether the mounting unit has rotated at least approximately 180 degrees or more since starting rotation to identify the position of the mark.
  • control unit 23 determines the rotation direction of the mounting unit 21 for detecting the mark 112 by the detection unit 22 in a direction closer to the alignment position P3 as viewed from the position P1 of the detection unit 22 relative to the mounting unit 21 before the rotation of the mounting unit 21, but the present disclosure is not limited to this.
  • the present disclosure as in the third modified example shown in FIG.
  • the rotation direction of the mounting unit 21 may be determined based on which of three or more regions the alignment position P3 is in, rather than on which of two regions the alignment position P3 is in, as in the case where the rotation direction of the mounting unit 21 is determined in a direction closer to the alignment position P3 as viewed from the position P1 of the detection unit 22 relative to the mounting unit 21 before the rotation of the mounting unit 21.
  • the rotation direction of the placement part 21 is determined depending on which of the four regions the alignment position P3 of the placement part 21 is in. Specifically, in Fig. 10, when the semiconductor substrate 110 is likened to a clock, if the position P1 of the detection part 22 is in the 6 o'clock direction and the alignment position P3 is within the range between the 0 o'clock direction and the 4 o'clock direction, or within the range between the 6 o'clock direction and the 8 o'clock direction, the placement part 21 continues to rotate counterclockwise, and if the alignment position P3 of the semiconductor substrate 110 is within the range between the 4 o'clock direction and the 6 o'clock direction, or within the range between the 8 o'clock direction and the 12 o'clock direction, or within the range between the 4 o'clock direction and the 6 o'clock direction, the placement part 21 continues to rotate clockwise.
  • control unit 23 determines the rotation direction of the mounting unit 21 for detecting the mark 112 by the detection unit 22 based on the relationship between the position P1 of the detection unit 22 relative to the mounting unit 21 before the rotation of the mounting unit 21 and the alignment position P3, but the present disclosure is not limited to this.
  • the control unit may determine the rotation direction of the mounting unit for detecting the mark by the detection unit without being based on the relationship between the position of the detection unit relative to the mounting unit before the rotation of the mounting unit and the alignment position.
  • control unit 23 performs position identification control by using the accelerated rotation portion D2 in which the time interval dT of the linear interpolation is adjusted to gradually decrease as the rotation speed of the mounting unit 21 increases, in addition to the uniform rotation portion D1 of the data D. That is, the control unit 23 performs position identification control by using the accelerated rotation portion D2 in which the time interval dT of the linear interpolation for analyzing the data D is adjusted according to the magnitude of the rotation speed of the mounting unit 21, in addition to the uniform rotation portion D1 of the data D, but the present disclosure is not limited to this.
  • control unit may perform position identification control by using the accelerated rotation portion in which the time interval of the linear interpolation is not adjusted to gradually decrease as the rotation speed of the mounting unit increases, in addition to the uniform rotation portion of the data. That is, the control unit may perform position identification control by using the accelerated rotation portion in which the time interval of the linear interpolation for analyzing the data is not adjusted according to the magnitude of the rotation speed of the mounting unit, in addition to the uniform rotation portion of the data.
  • the data D includes only the uniform rotation portion D1 and the accelerated rotation portion D2, and the control unit 23 performs position identification control using the uniform rotation portion D1 and the accelerated rotation portion D2 of the data D, but the present disclosure is not limited to this.
  • the control unit 23 may perform position identification control using the decelerated rotation portion D3 detected while the rotation of the mounting unit 21 is being decelerated in addition to the uniform rotation portion D1 and the accelerated rotation portion D2 of the data D.
  • the rotation angle range of the mounting unit 21 for acquiring the uniform rotation portion D1 required for position identification control can be reduced by the amount of the decelerated rotation portion D3 used for position identification control.
  • the time required for position determination control can be shortened compared to when the decelerated rotation portion D3 is not used for position determination control, and therefore the overall time required for aligning the semiconductor substrate 110 can be shortened.
  • control unit 23 performs position identification control using the accelerated rotation portion D2 of the data D in addition to the uniform rotation portion D1 detected while the placement unit 21 is rotating at a uniform speed less than 360 degrees, but the present disclosure is not limited to this.
  • control unit may perform position identification control using the accelerated rotation portion of the data in addition to the uniform rotation portion detected while the placement unit is rotating at a uniform speed of 360 degrees or more.
  • control unit 23 performs position identification control using the accelerated rotation portion D2 detected while the rotation of the mounting unit 21 is accelerating in addition to the uniform rotation portion D1 detected while the rotation of the mounting unit 21 is being accelerated, out of the data D of the detection result of the mark 112 by the detection unit 22, but the present disclosure is not limited to this.
  • the control unit may perform position identification control using only the uniform rotation portion detected while the mounting unit is rotating at a uniform speed, without using the accelerated rotation portion detected while the rotation of the mounting unit is accelerating, out of the data of the detection result of the mark 112 by the detection unit.
  • the detection unit 22 detects the mark 112 on the semiconductor substrate 110, and the control unit 23 identifies the position P2 of the mark 112 based on the detection result of the mark 112 by the detection unit 22, but the present disclosure is not limited to this.
  • the detection unit may detect defects in the semiconductor substrate in addition to the marks on the semiconductor substrate, and the control unit may identify the position of the defect based on the detection result of the defect by the detection unit in addition to identifying the position of the mark based on the mark detection result by the detection unit.
  • circuits or processing circuits including general purpose processors, special purpose processors, integrated circuits, ASICs (Application Specific Integrated Circuits), conventional circuits, and/or combinations thereof, configured or programmed to perform the disclosed functions.
  • Processors are considered processing circuits or circuits because they include transistors and other circuits.
  • a circuit, unit, or means is hardware that performs the recited functions or hardware that is programmed to perform the recited functions.
  • the hardware may be hardware disclosed herein or other known hardware that is programmed or configured to perform the recited functions. Where the hardware is a processor, which is considered a type of circuit, the circuit, means, or unit is a combination of hardware and software, and the software is used to configure the hardware and/or the processor.
  • a substrate transport robot that transports a semiconductor substrate having a mark formed on an outer periphery thereof for circumferential positioning; an aligner for aligning the semiconductor substrate;
  • the aligner comprises: a mounting part that rotates around a rotation axis with the semiconductor substrate mounted thereon; a detection unit that detects the mark of the semiconductor substrate that is placed on the placement unit and rotates around the rotation axis; a control unit that performs position identification control to identify a position of the mark based on a detection result of the mark by the detection unit, and performs alignment control to rotate the placement unit so as to align the semiconductor substrate based on the identified position of the mark,
  • the control unit performs the position identification control without stopping the rotation of the placement unit to detect the mark, and after the position of the mark is identified, performs the alignment control without stopping the rotation of the placement unit and while maintaining the rotational direction of the placement unit.
  • (Item 2) 2. The robot system according to claim 1, wherein the control unit performs the position identification control using an accelerated rotation portion detected while accelerating the rotation of the placement unit in addition to a constant speed rotation portion detected while the placement unit is rotating at a constant speed, out of the data of the detection result of the mark by the detection unit.
  • (Item 4) 4. The robot system according to claim 2, wherein the control unit performs the position identification control by using a decelerating rotation portion detected while decelerating the rotation of the placement unit in addition to the constant rotation portion and the accelerating rotation portion of the data.
  • control unit performs the position identification control by using, in addition to the constant speed rotation portion of the data, the accelerated rotation portion in which a time interval of the linear interpolation for analyzing the data is adjusted depending on a magnitude of the rotation speed of the placement unit.
  • (Item 7) The robot system according to any one of items 1 to 6, wherein the control unit determines a rotation direction of the placement unit for detecting the mark by the detection unit based on a relationship between a position of the detection unit relative to the placement unit before rotation of the placement unit and an alignment position, which is a target position of the mark in the alignment control.
  • An aligner for aligning a semiconductor substrate having a mark formed on an outer periphery thereof for performing circumferential positioning, a mounting part that rotates around a rotation axis with the semiconductor substrate mounted thereon; a detection unit that detects the mark of the semiconductor substrate that is placed on the placement unit and rotates around the rotation axis; a control unit that performs position identification control to identify a position of the mark based on a detection result of the mark by the detection unit, and performs alignment control to rotate the placement unit so as to align the semiconductor substrate based on the identified position of the mark, The control unit performs the position identification control without stopping the rotation of the placement unit for detecting the mark, and after the position of the mark is identified, performs the alignment control without stopping the rotation of the placement unit and while maintaining the rotational direction of the placement unit.
  • a method for aligning a semiconductor substrate having a mark formed on an outer periphery thereof for performing circumferential positioning comprising the steps of: detecting the mark on the semiconductor substrate placed on a placement part and rotating about a rotation axis; identifying a position of the mark based on a result of the detection of the mark without stopping the rotation of the placement unit for detecting the mark;
  • a method for aligning a semiconductor substrate comprising: after the position of the mark is identified, rotating the placement portion so as to align the semiconductor substrate based on the identified position of the mark, without stopping the rotation of the placement portion and while maintaining the rotational direction of the placement portion.

Landscapes

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Abstract

このロボットシステム(100)では、制御部(23)は、目印(112)を検出するための載置部(21)の回転を停止させずに、位置特定制御を行うとともに、目印(112)の位置(P2)が特定された後、載置部(21)の回転を停止させずに、かつ、載置部(21)の回転方向を維持したまま、アライメント制御を行う。

Description

ロボットシステム、アライナおよび半導体基板のアライメント方法
 この開示は、ロボットシステム、アライナおよび半導体基板のアライメント方法に関する。
 従来、半導体基板をアライメントするためのアライナが知られている。たとえば、特開2021-44548号公報には、外周縁にノッチを有する半導体基板をアライメントするためのアライナが開示されている。
特開2021-44548号公報
 ここで、特開2021-44548号公報には明確に記載されていないが、特開2021-44548号公報に記載のような従来のアライナでは、ノッチの位置を検出するために半導体基板が載置された載置部を回転させた後、載置部の回転を一旦停止させてから、ノッチの位置を特定するための検出データの解析が行われ、ノッチの位置を特定した後、ノッチの位置が目標位置であるアライメント位置に位置するように、ノッチの位置から見てアライメント位置に近い方向に、載置部を回転させると考えられる。したがって、特開2021-44548号公報に記載のような従来のアライナでは、載置部の回転を一旦停止させたり、載置部の回転方向を変えたりするために、載置部の回転を減速および加速する必要があり、半導体基板をアライメントするための全体的な所要時間が長くなりやすいと考えられる。このため、半導体基板をアライメントするための全体的な所要時間を短くすることが可能な構成が望まれている。
 この開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この開示の1つの目的は、半導体基板をアライメントするための全体的な所要時間を短くすることが可能なロボットシステム、アライナおよび半導体基板のアライメント方法を提供することである。
 上記目的を達成するために、この開示の第1の局面によるロボットシステムは、外周部に周方向の位置決めを行うための目印が形成された半導体基板を搬送する基板搬送ロボットと、半導体基板をアライメントするためのアライナと、を備え、アライナは、半導体基板を載置した状態で回転軸線周りに回転する載置部と、載置部に載置され回転軸線回りに回転する半導体基板の目印を検出する検出部と、検出部による目印の検出結果に基づいて目印の位置を特定する位置特定制御を行うとともに、特定した目印の位置に基づいて半導体基板をアライメントするように載置部を回転させるアライメント制御を行う制御部と、を備え、制御部は、目印を検出するための載置部の回転を停止させずに、位置特定制御を行うとともに、目印の位置が特定された後、載置部の回転を停止させずに、かつ、載置部の回転方向を維持したまま、アライメント制御を行う。
 この開示の第1の局面によるロボットシステムでは、上記のように、制御部は、目印を検出するための載置部の回転を停止させずに、位置特定制御を行うとともに、目印の位置が特定された後、載置部の回転を停止させずに、かつ、載置部の回転方向を維持したまま、アライメント制御を行う。これにより、目印を検出するために載置部の回転を開始させてから、目印がアライメント位置に位置するまで、載置部を停止させることなく同じ方向に回転させ続けるので、載置部の回転を一旦停止させる場合、載置部の回転方向を途中で変える場合等と比較して、載置部の回転を減速および加速させる時間を短くすることができる。その結果、半導体基板をアライメントするための全体的な所要時間を短くすることができる。
 上記目的を達成するために、この開示の第2の局面によるアライナは、外周部に周方向の位置決めを行うための目印が形成された半導体基板をアライメントするためのアライナであって、半導体基板を載置した状態で回転軸線周りに回転する載置部と、載置部に載置され回転軸線回りに回転する半導体基板の目印を検出する検出部と、検出部による目印の検出結果に基づいて目印の位置を特定する位置特定制御を行うとともに、特定した目印の位置に基づいて半導体基板をアライメントするように載置部を回転させるアライメント制御を行う制御部と、を備え、制御部は、目印を検出するための載置部の回転を停止させずに、位置特定制御を行うとともに、目印の位置が特定された後、載置部の回転を停止させずに、かつ、載置部の回転方向を維持したまま、アライメント制御を行う。
 この開示の第2の局面によるアライナでは、上記のように、第1の局面によるロボットシステムと同様に、制御部は、目印を検出するための載置部の回転を停止させずに、位置特定制御を行うとともに、目印の位置が特定された後、載置部の回転を停止させずに、かつ、載置部の回転方向を維持したまま、アライメント制御を行う。これにより、第1の局面によるロボットシステムと同様に、載置部の回転を一旦停止させる場合、載置部の回転方向を途中で変える場合等と比較して、載置部の回転を減速および加速させる時間を短くすることができる。その結果、第1の局面によるロボットシステムと同様に、半導体基板をアライメントするための全体的な所要時間を短くすることができる。
 上記目的を達成するために、この開示の第3の局面による半導体基板のアライメント方法は、外周部に周方向の位置決めを行うための目印が形成された半導体基板のアライメント方法であって、載置部に載置され回転軸線回りに回転する半導体基板の目印を検出することと、目印を検出するための載置部の回転を停止させずに、目印の検出結果に基づいて目印の位置を特定することと、目印の位置が特定された後、載置部の回転を停止させずに、かつ、載置部の回転方向を維持したまま、特定した目印の位置に基づいて半導体基板をアライメントするように載置部を回転させることと、を備える。
 この開示の第3の局面による半導体基板のアライメント方法では、上記のように、目印を検出するための載置部の回転を停止させずに、目印の検出結果に基づいて目印の位置を特定することが行われるとともに、目印の位置が特定された後、載置部の回転を停止させずに、かつ、載置部の回転方向を維持したまま、特定した目印の位置に基づいて半導体基板をアライメントするように載置部を回転させることが行われる。これにより、目印を検出するために載置部を回転させてから、目印がアライメント位置に位置するまで、載置部を停止させることなく同じ方向に回転させ続けるので、目印を検出するための載置部の回転を停止させてから目印の位置を特定する場合、載置部の回転を一旦停止させる場合、載置部の回転方向を途中で変える場合等と比較して、載置部の回転を減速および加速させる時間を短くすることができる。その結果、第1の局面によるロボットシステムと同様に、半導体基板をアライメントするための全体的な所要時間を短くすることができる。
 本開示によれば、上記のように、半導体基板をアライメントするための全体的な所要時間を短くすることが可能なロボットシステム、アライナおよび半導体基板のアライメント方法を提供することができる。
本開示の一実施形態によるロボットシステムの全体構成を示した斜視図である。 本開示の一実施形態によるアライナにおいて目印を検出するために載置部を回転させる前の状態を示した模式図である。 本開示の一実施形態によるアライナにおいて平面視で目印が検出部とオーバラップした状態を示した模式図である。 本開示の一実施形態によるアライナの位置特定制御およびアライメント制御を説明するための図である。 本開示の一実施形態によるアライナにおいて目印をアライメント位置に位置させた状態を示した模式図である。 本開示の一実施形態によるアライナの載置部の回転方向を説明するための模式図である。 本開示の一実施形態によるアライナの半導体基板のアライメントのフローである。 本開示の第1変形例によるアライナを示した模式図である。 本開示の第2変形例による半導体基板を示した模式図である。 本開示の第3変形例によるアライナの載置部の回転方向を説明するための模式図である。 本開示の第4変形例によるアライナの位置特定制御およびアライメント制御を説明するための図である。
 以下、本開示を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
 [ロボットシステムの構成]
 図1から図6までを参照して、本開示の一実施形態によるロボットシステム100の構成について説明する。
 (ロボットシステムの全体構成)
 図1に示すように、ロボットシステム100は、半導体基板110を搬送する基板搬送ロボット10と、半導体基板110をアライメントするためのアライナ20と、を備える。半導体基板110は、外周部111の一部に周方向の位置決めを行うための目印112が形成されている。目印112は、半導体基板110に1つだけ設けられている。目印112は、ノッチである。なお、半導体基板110のアライメントは、ロボットシステム100による基板搬送の動作を補正するために行われる。ロボットシステム100による基板搬送の動作は、たとえば、ロボットシステム10による半導体基板110を取りに行く動作、ロボットシステム10による半導体基板110を置く動作、等である。
 基板搬送ロボット10は、半導体基板110を保持するハンド11と、先端部にハンド11が取り付けられたロボットアーム12と、を備える。基板搬送ロボット10は、たとえば、水平多関節ロボットである。
 アライナ20は、半導体基板110を載置した状態で回転軸線90周りに回転する載置部21を備える。半導体基板110は、半導体基板110が載置部21に載置された状態で回転可能なように、載置部21に吸着されているか、または、載置部21の載置面に半導体基板110との間で摩擦力を発生させる加工が施されている。この場合、載置部21の回転軸線90に対して、載置部21に載置された半導体基板110の重心または中心がずれている場合がある。
 アライナ20は、載置部21に載置され回転軸線90回りに回転する半導体基板110の目印112を検出する検出部22を備える。検出部22は、検出用の光を発する発光部と、発光部から発行された光を受光する受光部と、を含む。発光部および受光部は、互いに、半導体基板110の外周部111を挟むように配置されている。検出部22は、載置部21を回転させることにより半導体基板110が回転軸線90回りに回転している状態で、発光部から発光された光を受光部が受光するか否かに基づいて、半導体基板110の外周部111に形成された目印112を検出する。すなわち、検出部22は、透過型センサである。検出部22は、アライナ20に1つだけ設けられている。なお、検出部22は、たとえば、反射型センサであってもよいし、CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等のイメージセンサを備えたカメラであってもよい。
 アライナ20は、載置部21の回転を制御する制御部23を備える。制御部23は、たとえば、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサと、情報を記憶するメモリと、を含む。なお、制御部23は、アライナ20専用の制御部であってもよいし、ロボット10を制御する制御部を兼ねていてもよい。
 (制御部による位置特定制御)
 図2および図3に示すように、制御部23は、検出部22による目印112の検出結果に基づいて目印112の位置P2を特定する位置特定制御を行う。具体的には、制御部23は、検出部22により目印112を検出するために、載置部21を回転させる。図4に示すように、制御部23は、載置部21を回転させながら、検出部22による目印112の検出結果のデータDを取得する。制御部23は、載置部21を回転させながら、取得したデータDを、目印112の位置P2が特定されるまで、取得した順に逐一解析する。すなわち、制御部23は、目印112を検出するための載置部21の回転を停止させずに、位置特定制御を行う。
 制御部23は、データDのうちの、載置部21を等速で回転させている間に検出された等速回転部分D1に加えて、載置部21の回転を加速させている間に検出された加速回転部分D2を用いて、位置特定制御を行う。具体的には、制御部23は、載置部21の回転を開始させた後、所定の回転速度Vpになるまで、載置部21の回転速度Vを増加させるとともに、載置部21の回転速度Vが所定の回転速度Vpになった後、目印112の位置P2が特定されるまで、載置部21を等速で回転させる。制御部23は、載置部21を回転させ始めてから、目印112の位置P2が特定されるまで、データDを取得し続ける。データDは、等速回転部分D1および加速回転部分D2のみを含む。なお、目印112を検出するためのデータDは、載置部21を360度回転させた分だけあればよいので、等速回転部分D1に対応する載置部21の回転角度は、360度未満となっている。すなわち、制御部23は、データDのうちの、載置部21を等速で360度未満回転させている間に検出された等速回転部分D1に加えて、加速回転部分D2を用いて、位置特定制御を行う。
 制御部23は、データDのうちの、等速回転部分D1に加えて、載置部21の回転速度の大きさに応じてデータDを解析するための線形補間の時間間隔dTが調整された加速回転部分D2を用いて、位置特定制御を行う。具体的には、制御部23は、データDのうちの、等速回転部分D1に加えて、載置部21の回転速度が大きくなるにしたがって線形補間の時間間隔dTが徐々に小さくなるように調整された加速回転部分D2を用いて、位置特定制御を行う。すなわち、位置特定制御に用いられるデータDのうち、等速回転部分D1に対しては、一定の時間間隔dTで線形補間される。一方、位置特定制御に用いられるデータDのうち、加速回転部分D2に対しては、等速回転部分D1に対応する単位時間当たりの載置部21の回転角度と、加速回転部分D2に対応する単位時間当たりの載置部21の回転角度とが略等しくなるように、加速回転部分D2における線形補間の時間間隔dTが調整される。
 (制御部によるアライメント制御)
 制御部23は、特定した目印112の位置P2に基づいて半導体基板110をアライメントするように載置部21を回転させるアライメント制御を行う。具体的には、図3および図5に示すように、制御部23は、目印112の位置P2が特定された後、目印112がアライメント位置P3に位置するまで、載置部21を回転させる。なお、アライメント位置P3は、アライメント制御における目印112の目標位置である。
 制御部23は、目印112の位置P2が特定された後、載置部21の回転を停止させずに、かつ、載置部21の回転方向を維持したまま、アライメント制御を行う。すなわち、図2、図3および図5に示すように、制御部23は、検出部22により目印112を検出するために載置部21の回転を開始させてから、目印112がアライメント位置P3に位置するまで、載置部21を同じ方向に回転させ続ける。なお、図2、図3および図5では、載置部21を時計回りに回転させた例を示している。
 制御部23は、載置部21の回転軸線90に対する半導体基板110の重心または中心のずれである偏心を解析する偏心解析制御を行う場合、目印112の位置P2が特定された後、かつ、載置部21が目印112の位置P2の特定のための回転を開始してから少なくとも略180度以上回転した後に、アライメント制御を行う。具体的には、偏心解析制御を行う必要がある場合に、目印112の位置P2が特定された後でも、載置部21が目印112の位置P2の特定のための回転を開始してから少なくとも偏心解析制御に必要となる略180度以上回転するまでは、アライメント制御を行わない。なお、偏心解析制御は、半導体基板110の重心または中心を検出するために、半導体基板110の外周部111の略180度分の検出データに基づいて行われる。偏心解析制御により取得された半導体基板110の重心または中心の情報は、ロボットシステム100による基板搬送の動作を補正するために用いられる。
 制御部23は、検出部22により目印112を検出するための載置部21の回転方向を、載置部21の回転前の載置部21に対する検出部22の位置P1と、アライメント位置P3との関係に基づいて決定する。具体的には、図6に示すように、制御部23は、検出部22により目印112を検出するための載置部21の回転を、載置部21の回転前の載置部21に対する検出部22の位置P1から見てアライメント位置P3に対して近い方向に決定する。すなわち、載置部21の回転前の載置部21に対する検出部22の位置P1から見て載置部21のアライメント位置P3に対して時計回りの方が近い場合には、検出部22により目印112を検出するための載置部21の回転を開始させてから、目印112がアライメント位置P3に位置するまで、載置部21を時計回りに回転させ続ける。言い換えると、図6において、半導体基板110を時計に見立てた場合、検出部22の位置P1が6時の方向にある状態で、アライメント位置P3が0時の方向から6時の方向までの間の範囲内にあれば、載置部21を反時計回りに回転させ続ける。また、載置部21の回転前の載置部21に対する検出部22の位置P1から見てアライメント位置P3に対して反時計回りの方が近い場合には、検出部22により目印112を検出するための載置部21の回転を開始させてから、目印112がアライメント位置P3に位置するまで、載置部21を反時計回りに回転させ続ける。言い換えると、図6において、半導体基板110を時計に見立てた場合、検出部22の位置P1が6時の方向にある状態で、アライメント位置P3が6時の方向から12時の方向までの間の範囲内にあれば、載置部21を時計回りに回転させ続ける。
 [半導体基板のアライメント方法]
 図7を参照して、半導体基板110のアライメント方法について説明する。
 図7に示すように、ステップS1において、載置部21に載置され回転軸線90回りに回転する半導体基板110の目印112を検出することが行われる。
 次に、ステップS2において、目印112を検出するための載置部21の回転を停止させずに、目印112の検出結果に基づいて目印112の位置P2を特定することが行われる。なお、ステップS2は、ステップS1が終了した後に開始されるのではなく、ステップS1と略並行して行われる。
 次に、ステップS3において、目印112の位置P2が特定された後、載置部21の回転を停止させずに、かつ、載置部21の回転方向を維持したまま、特定した目印112の位置P2に基づいて半導体基板110をアライメントするように載置部21を回転させることが行われる。
 [実施形態の効果]
 本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
 (ロボットシステムおよびアライナの効果)
 本実施形態では、制御部23は、目印112を検出するための載置部21の回転を停止させずに、位置特定制御を行うとともに、目印112の位置P2が特定された後、載置部21の回転を停止させずに、かつ、載置部21の回転方向を維持したまま、アライメント制御を行う。これにより、目印112を検出するために載置部21を回転させてから、目印112がアライメント位置P3に位置するまで、載置部21を停止させることなく同じ方向に回転させ続けるので、載置部21の回転を一旦停止させる場合、載置部21の回転方向を途中で変える場合等と比較して、載置部21の回転を減速および加速させる時間を短くすることができる。その結果、半導体基板110をアライメントするための全体的な所要時間を短くすることができる。
 また、本実施形態では、制御部23は、検出部22による目印112の検出結果のデータDのうちの、載置部21を等速で回転させている間に検出された等速回転部分D1に加えて、載置部21の回転を加速させている間に検出された加速回転部分D2を用いて、位置特定制御を行う。これにより、加速回転部分D2を位置特定制御に用いる分だけ、位置特定制御に必要となる等速回転部分D1を取得するための載置部21の回転角度範囲を小さくすることができる。その結果、加速回転部分D2を位置特定制御に用いない場合と比較して、位置特定制御の所要時間を短くすることができるので、半導体基板110をアライメントするための全体的な所要時間をより短くすることができる。
 また、本実施形態では、制御部23は、データDのうちの、載置部21を等速で360度未満回転させている間に検出された等速回転部分D1に加えて、加速回転部分D2を用いて、位置特定制御を行う。これにより、等速回転部分D1が360度以上の場合と比較して、等速回転部分D1を取得するための載置部21の回転角度範囲を小さくすることができる。その結果、等速回転部分D1が360度以上の場合と比較して、位置特定制御の所要時間を短くすることができるので、半導体基板110をアライメントするための全体的な所要時間をより短くすることができる。
 また、本実施形態では、制御部23は、データDのうちの、等速回転部分D1に加えて、載置部21の回転速度の大きさに応じてデータDを解析するための線形補間の時間間隔が調整された加速回転部分D2を用いて、位置特定制御を行う。これにより、等速回転部分D1に対応する単位時間当たりの載置部21の回転角度と、加速回転部分D2に対応する単位時間当たりの載置部21の回転角度とが略等しくなるように、加速回転部分D2に対して線形補間の時間間隔dTを調整すれば、等速回転部分D1と加速回転部分D2との間で線形補間の精度を等しくすることができる。その結果、等速回転部分D1に加えて加速回転部分D2を位置特定制御に用いる場合でも、位置特定制御の精度が低下するのを抑制することができる。
 また、本実施形態では、制御部23は、データDのうちの、等速回転部分D1に加えて、載置部21の回転速度が大きくなるにしたがって線形補間の時間間隔dTが徐々に小さくなるように調整された加速回転部分D2を用いて、位置特定制御を行う。これにより、等速回転部分D1に対応する単位時間当たりの載置部21の回転角度と、加速回転部分D2に対応する単位時間当たりの載置部21の回転角度とが略等しくなるように、加速回転部分D2に対して線形補間の時間間隔dTを調整することができるので、等速回転部分D1と加速回転部分D2との間で線形補間の精度を確実に等しくすることができる。その結果、等速回転部分D1に加えて加速回転部分D2を位置特定制御に用いる場合でも、位置特定制御の精度が低下するのを確実に抑制することができる。
 また、本実施形態では、制御部23は、検出部22により目印112を検出するための載置部21の回転方向を、載置部21の回転前の載置部21に対する検出部22の位置P1と、アライメント制御における目印112の目標位置であるアライメント位置P3との関係に基づいて決定する。これにより、載置部21の回転前の載置部21に対する検出部22の位置P1と、アライメント位置P3との関係に基づいて、位置特定制御の後に行われるアライメント制御において、目印112をアライメント位置P3に位置させるまでの間の載置部21の回転角度範囲が小さくなるように、載置部21の回転方向を決定することができる。その結果、載置部21の回転方向を載置部21の回転前の載置部21に対する検出部22の位置P1とアライメント位置P3との関係を考慮せずに決定する場合と比較して、アライメント制御の所要時間を短くすることができるので、半導体基板110をアライメントするための全体的な所要時間をより短くすることができる。
 また、本実施形態では、制御部23は、検出部22により目印112を検出するための載置部21の回転を、載置部21の回転前の載置部21に対する検出部22の位置P1から見てアライメント位置P3に対して近い方向に行う。これにより、載置部21の回転を、載置部21の回転前の載置部21に対する検出部22の位置P1から見てアライメント位置P3に対して遠い方向に行う場合と比較して、位置特定制御の後に行われるアライメント制御において、目印112をアライメント位置P3に位置させるまでの載置部21の回転角度範囲を小さくすることができる。その結果、載置部21の回転を載置部21の回転前の載置部21に対する検出部22の位置P1から見てアライメント位置P3に対して遠い方向に行う場合と比較して、アライメント制御の所要時間を短くすることができるので、半導体基板110をアライメントするための全体的な所要時間をより短くすることができる。
 また、本実施形態では、制御部23は、載置部21の回転軸線90に対する半導体基板110の重心または中心のずれである偏心を解析する偏心解析制御を行う場合、目印112の位置P2が特定された後、かつ、載置部21が目印112の位置P2の特定のための回転を開始してから少なくとも略180度以上回転した後に、アライメント制御を行う。これにより、偏心解析制御を行う必要がある場合に、目印112の位置P2が特定された後でも、目印112の位置P2の特定のための回転を開始してから載置部21が少なくとも偏心解析制御に必要となる略180度以上回転するまでは、アライメント制御を行わないことによって、偏心解析制御を確実に行うことができる。また、位置特定制御のための載置部21の回転と、偏心解析制御のための載置部21の回転とを、共通化することができるので、半導体基板110をアライメントするための全体的な所要時間をより短くすることができる。
 また、本実施形態では、目印112は、ノッチである。これにより、目印112がノッチである半導体基板110をアライメントするための全体的な所要時間を短くすることができる。
 (半導体基板のアライメント方法の効果)
 本実施形態では、目印112を検出するための載置部21の回転を停止させずに、目印112の検出結果に基づいて目印112の位置P2を特定することが行われるとともに、目印112の位置P2が特定された後、載置部21の回転を停止させずに、かつ、載置部21の回転方向を維持したまま、特定した目印112の位置P2に基づいて半導体基板110をアライメントするように載置部21を回転させることが行われる。これにより、目印112を検出するために載置部21を回転させてから、目印112がアライメント位置P3に位置するまで、載置部21を停止させることなく同じ方向に回転させ続けるので、載置部21の回転を一旦停止させる場合、載置部21の回転方向を途中で変える場合等と比較して、載置部21の回転を減速および加速させる時間を短くすることができる。その結果、ロボットシステム100およびアライナ20の効果と同様に、半導体基板110をアライメントするための全体的な所要時間を短くすることができる。
 [変形例]
 今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更(変形例)が含まれる。
 たとえば、上記実施形態では、検出部22は、アライナ20に1つだけ設けられている例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、図8に示す第1変形例のアライナ220のように、検出部22は、アライナ220に2つ以上設けられていてもよい。これにより、検出部22がアライナ220に1つだけ設けられる場合と比較して、目印112を検出するための載置部21の回転角度を小さくすることができるので、位置特定制御の所要時間を短くすることができる。なお、図8では、検出部22が、回転軸線90周りに略180度の間隔で2つ設けられている例を示している。
 また、上記実施形態では、目印112は、ノッチである例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、図9に示す第2変形例の半導体基板210のように、目印212は、オリエンテーションフラットであってもよい。これにより、目印212がオリエンテーションフラットである半導体基板210をアライメントするための全体的な所要時間を確実に短くすることができる。
 また、上記実施形態では、制御部23は、載置部21の回転軸線90に対する半導体基板110の重心または中心のずれである偏心を解析する偏心解析制御を行う場合、目印112の位置P2が特定された後、かつ、載置部21が目印112の位置P2の特定のための回転を開始してから少なくとも略180度以上回転した後に、アライメント制御を行う例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、制御部は、載置部の回転軸線に対する半導体基板の重心または中心のずれである偏心を解析する偏心解析制御を行わない場合、載置部が目印の位置の特定のための回転を開始してから少なくとも略180度以上回転しているか否かに関係なく、目印の位置が特定された後、アライメント制御を行ってもよい。
 また、上記実施形態では、制御部23は、検出部22により目印112を検出するための載置部21の回転方向を、載置部21の回転前の載置部21に対する検出部22の位置P1から見てアライメント位置P3に対して近い方向に決定する例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、図10に示す第3変形例のように、制御部23は、検出部22により目印112を検出するための載置部21の回転方向を、載置部21の回転前の載置部21に対する検出部22の位置P1と、アライメント位置P3との関係に基づいて決定するのであれば、載置部21の回転方向を、載置部21の回転前の載置部21に対する検出部22の位置P1から見てアライメント位置P3に対して近い方向に決定する場合のように、載置部21の回転方向を、アライメント位置P3が2つの領域のいずれにあるかによって決定するのではなく、アライメント位置P3が3つ以上の領域のいずれにあるかによって決定してもよい。なお、図10に示す第3変形例では、載置部21の回転方向を、載置部21のアライメント位置P3が4つの領域のいずれにあるかによって決定する。具体的には、図10において、半導体基板110を時計に見立てた場合、検出部22の位置P1が6時の方向にある状態で、アライメント位置P3が0時の方向から4時の方向までの間の範囲内にあるか、または、6時の方向から8時の方向までの間の範囲内にあれば、載置部21を反時計回りに回転させ続けるとともに、半導体基板110のアライメント位置P3が4時の方向から6時の方向までの間の範囲内にあるか、8時の方向から12時までの方向の間の範囲内にあるか、または、4時の方向から6時の方向までの間の範囲内にあれば、載置部21を時計回りに回転させ続ける。
 また、上記実施形態では、制御部23は、検出部22により目印112を検出するための載置部21の回転方向を、載置部21の回転前の載置部21に対する検出部22の位置P1と、アライメント位置P3との関係に基づいて決定する例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、制御部は、検出部により目印を検出するための載置部の回転方向を、載置部の回転前の載置部に対する検出部の位置と、アライメント位置との関係に基づかずに決定してもよい。
 また、上記実施形態では、制御部23は、データDのうちの、等速回転部分D1に加えて、載置部21の回転速度が大きくなるにしたがって線形補間の時間間隔dTが徐々に小さくなるように調整された加速回転部分D2を用いて、位置特定制御を行う例を示した。すなわち、制御部23は、データDのうちの、等速回転部分D1に加えて、載置部21の回転速度の大きさに応じてデータDを解析するための線形補間の時間間隔dTが調整された加速回転部分D2を用いて、位置特定制御を行う例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、制御部は、データのうちの、等速回転部分に加えて、載置部の回転速度が大きくなるにしたがって線形補間の時間間隔が徐々に小さくなるように調整されていない加速回転部分を用いて、位置特定制御を行ってもよい。すなわち、制御部は、データのうちの、等速回転部分に加えて、載置部の回転速度の大きさに応じてデータを解析するための線形補間の時間間隔が調整されていない加速回転部分を用いて、位置特定制御を行ってもよい。
 また、上記実施形態では、データDは、等速回転部分D1および加速回転部分D2のみを含み、制御部23は、データDのうちの、等速回転部分D1および加速回転部分D2を用いて、位置特定制御を行う例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、図11に示す第4変形例のように、データDが、等速回転部分D1および加速回転部分D2に加えて、減速回転部分D3も含む場合に、制御部23は、データDのうちの、等速回転部分D1および加速回転部分D2に加えて、載置部21の回転を減速させている間に検出された減速回転部分D3を用いて、位置特定制御を行ってもよい。これにより、データDが、等速回転部分D1および加速回転部分D2に加えて、減速回転部分D3も含む場合に、減速回転部分D3を位置特定制御に用いる分だけ、位置特定制御に必要となる等速回転部分D1を取得するための載置部21の回転角度範囲を小さくすることができる。その結果、データDが減速回転部分D3を含む場合に、減速回転部分D3を位置特定制御に用いない場合と比較して、位置特定制御の所要時間を短くすることができるので、半導体基板110をアライメントするための全体的な所要時間をより短くすることができる。
 また、上記実施形態では、制御部23は、データDのうちの、載置部21を等速で360度未満回転させている間に検出された等速回転部分D1に加えて、加速回転部分D2を用いて、位置特定制御を行う例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、制御部は、データのうちの、載置部を等速で360度以上回転させている間に検出された等速回転部分に加えて、加速回転部分を用いて、位置特定制御を行ってもよい。
 また、上記実施形態では、制御部23は、検出部22による目印112の検出結果のデータDのうちの、載置部21を等速で回転させている間に検出された等速回転部分D1に加えて、載置部21の回転を加速させている間に検出された加速回転部分D2を用いて、位置特定制御を行う例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、制御部は、検出部による目印の検出結果のデータのうちの、載置部の回転を加速させている間に検出された加速回転部分を用いずに、載置部を等速で回転させている間に検出された等速回転部分のみを用いて、位置特定制御を行ってもよい。
 また、上記実施形態では、検出部22は、半導体基板110の目印112を検出するとともに、制御部23は、検出部22による目印112の検出結果に基づいて目印112の位置P2を特定する例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、検出部は、半導体基板の目印に加えて半導体基板の欠損を検出するとともに、制御部は、検出部による目印検出結果に基づいて目印の位置を特定するのに加えて、検出部による欠損の検出結果に基づいて欠損の位置を特定してもよい。
 本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC(Application Specific Integrated Circuits)、従来の回路、および/または、それらの組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアおよび/またはプロセッサの構成に使用される。
 [態様]
 上記した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
 (項目1)
 外周部に周方向の位置決めを行うための目印が形成された半導体基板を搬送する基板搬送ロボットと、
 前記半導体基板をアライメントするためのアライナと、を備え、
 前記アライナは、
  前記半導体基板を載置した状態で回転軸線周りに回転する載置部と、
  前記載置部に載置され前記回転軸線回りに回転する前記半導体基板の前記目印を検出する検出部と、
  前記検出部による前記目印の検出結果に基づいて前記目印の位置を特定する位置特定制御を行うとともに、前記特定した前記目印の位置に基づいて前記半導体基板をアライメントするように前記載置部を回転させるアライメント制御を行う制御部と、を備え、
  前記制御部は、前記目印を検出するための前記載置部の回転を停止させずに、前記位置特定制御を行うとともに、前記目印の位置が特定された後、前記載置部の回転を停止させずに、かつ、前記載置部の回転方向を維持したまま、前記アライメント制御を行う、ロボットシステム。
 (項目2)
 前記制御部は、前記検出部による前記目印の前記検出結果のデータのうちの、前記載置部を等速で回転させている間に検出された等速回転部分に加えて、前記載置部の回転を加速させている間に検出された加速回転部分を用いて、前記位置特定制御を行う、項目1に記載のロボットシステム。
 (項目3)
 前記制御部は、前記データのうちの、前記載置部を等速で360度未満回転させている間に検出された前記等速回転部分に加えて、前記加速回転部分を用いて、前記位置特定制御を行う、項目2に記載のロボットシステム。
 (項目4)
 前記制御部は、前記データのうちの、前記等速回転部分および前記加速回転部分に加えて、前記載置部の回転を減速させている間に検出された減速回転部分を用いて、前記位置特定制御を行う、項目2または項目3に記載のロボットシステム。
 (項目5)
 前記制御部は、前記データのうちの、前記等速回転部分に加えて、前記載置部の回転速度の大きさに応じて前記データを解析するための前記線形補間の時間間隔が調整された前記加速回転部分を用いて、前記位置特定制御を行う、項目2から項目4までのいずれか1項に記載のロボットシステム。
 (項目6)
 前記制御部は、前記データのうちの、前記等速回転部分に加えて、前記載置部の回転速度が大きくなるにしたがって前記線形補間の時間間隔が徐々に小さくなるように調整された前記加速回転部分を用いて、前記位置特定制御を行う、項目5に記載のロボットシステム。
 (項目7)
 前記制御部は、前記検出部により前記目印を検出するための前記載置部の回転方向を、前記載置部の回転前の前記載置部に対する前記検出部の位置と、前記アライメント制御における前記目印の目標位置であるアライメント位置との関係に基づいて決定する、項目1から項目6までのいずれか1項に記載のロボットシステム。
 (項目8)
 前記制御部は、前記検出部により前記目印を検出するための前記載置部の回転方向を、前記載置部の回転前の前記載置部に対する前記検出部の位置から見て前記アライメント位置に対して近い方向に決定する、項目7に記載のロボットシステム。
 (項目9)
 前記制御部は、前記載置部の前記回転軸線に対する前記半導体基板の重心または中心のずれである偏心を解析する偏心解析制御を行う場合、前記目印の位置が特定された後、かつ、前記載置部が前記目印の位置の特定のための回転を開始してから少なくとも略180度以上回転した後に、前記アライメント制御を行う、項目1から項目8までのいずれか1項に記載のロボットシステム。
 (項目10)
 前記目印は、ノッチである、項目1から項目9までのいずれか1項に記載のロボットシステム。
 (項目11)
 前記目印は、オリエンテーションフラットである、項目1から項目9までのいずれか1項に記載のロボットシステム。
 (項目12)
 外周部に周方向の位置決めを行うための目印が形成された半導体基板をアライメントするためのアライナであって、
 前記半導体基板を載置した状態で回転軸線周りに回転する載置部と、
 前記載置部に載置され前記回転軸線回りに回転する前記半導体基板の前記目印を検出する検出部と、
 前記検出部による前記目印の検出結果に基づいて前記目印の位置を特定する位置特定制御を行うとともに、前記特定した前記目印の位置に基づいて前記半導体基板をアライメントするように前記載置部を回転させるアライメント制御を行う制御部と、を備え、
 前記制御部は、前記目印を検出するための前記載置部の回転を停止させずに、前記位置特定制御を行うとともに、前記目印の位置が特定された後、前記載置部の回転を停止させずに、かつ、前記載置部の回転方向を維持したまま、前記アライメント制御を行う、アライナ。
 (項目13)
 外周部に周方向の位置決めを行うための目印が形成された半導体基板のアライメント方法であって、
 載置部に載置され回転軸線回りに回転する前記半導体基板の前記目印を検出することと、
 前記目印を検出するための前記載置部の回転を停止させずに、前記目印の検出結果に基づいて前記目印の位置を特定することと、
 前記目印の位置が特定された後、前記載置部の回転を停止させずに、かつ、前記載置部の回転方向を維持したまま、特定した前記目印の位置に基づいて前記半導体基板をアライメントするように前記載置部を回転させることと、を備える、半導体基板のアライメント方法。
 

Claims (13)

  1.  外周部に周方向の位置決めを行うための目印が形成された半導体基板を搬送する基板搬送ロボットと、
     前記半導体基板をアライメントするためのアライナと、を備え、
     前記アライナは、
      前記半導体基板を載置した状態で回転軸線周りに回転する載置部と、
      前記載置部に載置され前記回転軸線回りに回転する前記半導体基板の前記目印を検出する検出部と、
      前記検出部による前記目印の検出結果に基づいて前記目印の位置を特定する位置特定制御を行うとともに、前記特定した前記目印の位置に基づいて前記半導体基板をアライメントするように前記載置部を回転させるアライメント制御を行う制御部と、を備え、
      前記制御部は、前記目印を検出するための前記載置部の回転を停止させずに、前記位置特定制御を行うとともに、前記目印の位置が特定された後、前記載置部の回転を停止させずに、かつ、前記載置部の回転方向を維持したまま、前記アライメント制御を行う、ロボットシステム。
  2.  前記制御部は、前記検出部による前記目印の前記検出結果のデータのうちの、前記載置部を等速で回転させている間に検出された等速回転部分に加えて、前記載置部の回転を加速させている間に検出された加速回転部分を用いて、前記位置特定制御を行う、請求項1に記載のロボットシステム。
  3.  前記制御部は、前記データのうちの、前記載置部を等速で360度未満回転させている間に検出された前記等速回転部分に加えて、前記加速回転部分を用いて、前記位置特定制御を行う、請求項2に記載のロボットシステム。
  4.  前記制御部は、前記データのうちの、前記等速回転部分および前記加速回転部分に加えて、前記載置部の回転を減速させている間に検出された減速回転部分を用いて、前記位置特定制御を行う、請求項2に記載のロボットシステム。
  5.  前記制御部は、前記データのうちの、前記等速回転部分に加えて、前記載置部の回転速度の大きさに応じて前記データを解析するための前記線形補間の時間間隔が調整された前記加速回転部分を用いて、前記位置特定制御を行う、請求項2に記載のロボットシステム。
  6.  前記制御部は、前記データのうちの、前記等速回転部分に加えて、前記載置部の回転速度が大きくなるにしたがって前記線形補間の時間間隔が徐々に小さくなるように調整された前記加速回転部分を用いて、前記位置特定制御を行う、請求項5に記載のロボットシステム。
  7.  前記制御部は、前記検出部により前記目印を検出するための前記載置部の回転方向を、前記載置部の回転前の前記載置部に対する前記検出部の位置と、前記アライメント制御における前記目印の目標位置であるアライメント位置との関係に基づいて決定する、請求項1に記載のロボットシステム。
  8.  前記制御部は、前記検出部により前記目印を検出するための前記載置部の回転方向を、前記載置部の回転前の前記載置部に対する前記検出部の位置から見て前記アライメント位置に対して近い方向に決定する、請求項7に記載のロボットシステム。
  9.  前記制御部は、前記載置部の前記回転軸線に対する前記半導体基板の重心または中心のずれである偏心を解析する偏心解析制御を行う場合、前記目印の位置が特定された後、かつ、前記載置部が前記目印の位置の特定のための回転を開始してから少なくとも略180度以上回転した後に、前記アライメント制御を行う、請求項1に記載のロボットシステム。
  10.  前記目印は、ノッチである、請求項1に記載のロボットシステム。
  11.  前記目印は、オリエンテーションフラットである、請求項1に記載のロボットシステム。
  12.  外周部に周方向の位置決めを行うための目印が形成された半導体基板をアライメントするためのアライナであって、
     前記半導体基板を載置した状態で回転軸線周りに回転する載置部と、
     前記載置部に載置され前記回転軸線回りに回転する前記半導体基板の前記目印を検出する検出部と、
     前記検出部による前記目印の検出結果に基づいて前記目印の位置を特定する位置特定制御を行うとともに、前記特定した前記目印の位置に基づいて前記半導体基板をアライメントするように前記載置部を回転させるアライメント制御を行う制御部と、を備え、
     前記制御部は、前記目印を検出するための前記載置部の回転を停止させずに、前記位置特定制御を行うとともに、前記目印の位置が特定された後、前記載置部の回転を停止させずに、かつ、前記載置部の回転方向を維持したまま、前記アライメント制御を行う、アライナ。
  13.  外周部に周方向の位置決めを行うための目印が形成された半導体基板のアライメント方法であって、
     載置部に載置され回転軸線回りに回転する前記半導体基板の前記目印を検出することと、
     前記目印を検出するための前記載置部の回転を停止させずに、前記目印の検出結果に基づいて前記目印の位置を特定することと、
     前記目印の位置が特定された後、前記載置部の回転を停止させずに、かつ、前記載置部の回転方向を維持したまま、特定した前記目印の位置に基づいて前記半導体基板をアライメントするように前記載置部を回転させることと、を備える、半導体基板のアライメント方法。
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