CN110660700A - 对准装置、半导体晶圆处理装置及对准方法 - Google Patents

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Abstract

一种对准晶圆的凹口部分的对准装置，其包括保持晶圆的载置台、移动载置台的移动单元、检测凹口部分的周向位置的凹口部分检测单元、以及通过移动单元控制载置台的位置的控制器。载置台包括载置台主体部分和附接至载置台主体部分中的开口以保持晶圆的衬垫构件。衬垫构件包括：主体部分，其附接至所述开口，并且在其中央部分具有通孔；第一环形部分，其位于衬垫构件的端部侧以抵靠晶圆；以及第一凸缘部分，其与第一环形部分和主体部分一体地设置，并且朝向主体部分的外侧延伸。

Description

对准装置、半导体晶圆处理装置及对准方法
技术领域
本发明涉及一种对晶圆进行定位的对准装置。本发明还涉及包括该对准装置的半导体晶圆处理装置，以及使用该对准装置的对准方法。
背景技术
通常，在半导体装置的制造工艺中执行一系列处理步骤，比如将光刻胶施加到用作待处理基板的半导体晶圆(下文称为晶圆)并烧制电路的图案的图案形成步骤、形成各种膜的膜形成步骤、以及去除晶圆上的不需要的部分或膜的蚀刻步骤。
当在晶圆上执行预定处理时，优选地在晶圆的晶体取向保持在预定方向的状态下执行预定处理，这在图案形成步骤以及其它步骤中是明显的。为此原因，通常使用对准装置，其中，在晶圆的边缘处设置切割成U形或V形的凹口，通过凹口检测传感器检测待处理的晶圆的凹口的周向位置，并且凹口被定位(即，对准)以基于检测的数据与预定周向位置对准。这样，通过机器人将多个晶圆——处于其晶圆的取向保持在预定方向的状态——传送到下一处理步骤。
可以通过将这种对准装置安装在称为分拣器的特殊装置上来使用。所述分拣器(分拣装置)包括例如两个装载端口、一个或两个晶圆传送机器人、以及一个或两个对准装置。每个装载端口包括盖开闭机构，该盖开闭机构在外部空气的流入被阻止的状态下打开和闭合储存多个晶圆的容器(例如，FOUP)的盖。这里，其中一个装载端口包括储存具有随机取向的多个晶圆的FOUP。另一装载端口包括空的FOUP。机器人从一个装载端口的FOUP提取具有随机取向的多个晶圆中的一个(或两个)，并将提取的晶圆传送到对准装置。对准装置沿预定方向对准晶圆的取向，然后机器人从对准装置取出晶圆并将晶圆传送到另一装载端口的待命状态的FOUP。通过重复该操作，在一个装载端口处的FOUP中的晶圆在这些晶圆的取向在预定方向上对准的状态下被传送到另一装载端口处的FOUP中。
目前，分拣器可包括两个对准装置。然而，在该情况下，通过简单地添加一个对准装置以及通过并排布置两个对准装置增加了分拣器的覆盖面积，这降低了分拣器的吞吐量。
此外，在该对准装置中，除了精确地对准晶圆的取向之外，还可以读取嵌入在晶圆上的ID。
代替在分拣器中安装两个对准装置，可想到的是，安装一个能够对准两个晶圆的对准装置(下文中，称为W晶圆对准装置)。
对准装置在其一个主体上包括两个安装台、两个凹口检测单元和两个ID读取单元。这使得对准装置通常复杂并且其成本增加。
JP-B-5452166公开了一种W晶圆对准装置示例形式的对准装置。在JP-B-5452166中描述的对准装置中，机器人在两个晶圆沿竖向方向叠置的状态下同时将两个晶圆传送到对准装置，并且两个晶圆在对准装置中同时对准并由机器人同时从对准装置取走，使得对准时间短。
发明内容
发明要解决的问题
然而，在JP-B-5452166中描述的对准装置中，两个晶圆在水平方向上并排对准。因此，在机器人将两个晶圆传送到对准装置之后并且在机器人从对准装置取出两个晶圆之前，需要改变两个晶圆的保持姿势。结果，降低了对准装置的吞吐量。
此外，JP-B-5452166中描述的对准装置需要在机器人从对准装置取出晶圆时调节机器人侧的臂的位置。也就是说，机器人通过下述方式来取出晶圆：通过基于由对准装置检测的晶圆中心的信息，针对每个晶圆精细地调节其臂，使得机器人的臂的晶圆载置部分(手)的中心与对准装置上的晶圆中心重合。因此，可能存在精细调节的时间损失并且对准装置的吞吐量降低的问题。
此外，JP-B-5452166中描述的对准装置没有清楚地描述用于读取嵌入在晶圆上的ID的单元。如果ID读取单元被简单地配备为一个晶圆一个ID读取单元，则整个对准装置的尺寸增加，并且由于ID读取装置很昂贵，因此增加了对准装置的成本。
JP-B-4720790公开了作为W晶圆对准装置的另一示例的对准装置。JP-B-4720790中描述的对准装置与JP-B-5452166的对准装置的相同之处在于，两个晶圆可以在一个对准装置中对准并且由一个晶圆传送机器人同时传送。然而，JP-B-4720790中描述的对准装置与JP-B-5452166的对准装置的不同之处在于以下几点。
即，JP-B-4720790中描述的对准装置包括在其上载置和保持晶圆的三层同轴抓握部分(对应于载置台)。由任意两个抓握部分保持的两个晶圆不是单独地旋转，而是彼此一起旋转以检测晶圆中的每个的凹口位置。然而，不是基于检测的凹口位置信息同时执行两个晶圆的对准，而是单独地执行。首先，在对准之后取出第一晶圆，并且将第三晶圆载置并保持在剩余层的抓握部分上。接下来，第二晶圆和第三晶圆一起旋转以对准第二晶圆。在下文中，省略对详细操作的描述。然而，在该对准装置中，由任意两个抓握部分保持的两个晶圆一起旋转以检测晶圆的凹口位置，但是晶圆不同时对准。
由于两个晶圆的对准不是同时进行的，因此仍然存在提高JP-B-4720790中描述的对准装置的吞吐量的空间。
此外，在JP-B-4720790中描述的对准装置中，还可能存在这样的问题：由于晶圆的ID读取装置对于每个晶圆是不同的，因此对准装置的尺寸和成本增加。
此外，已知的是，对准装置上的载置台——晶圆载置于其上——是通过直接切割构成载置台的构件，或者通过将由比如天然橡胶或合成橡胶的弹性材料模制的衬垫附接至载置台而形成的。
作为使用这种衬垫的一示例，JP-Y-2586261公开了一种吸附衬垫，其包括附接部分、扩展到附接部分的根部部分、以及一体地连接至根部部分的裙部部分。根部部分具有大致圆形截面，并且其外周边在直径上逐渐扩大以连接裙部部分。裙部部分具有比根部部分的截面大的大致圆形截面。从裙部部分的起点到终点的基部部分与裙部部分成一体，并且从裙部部分的起点到终点逐渐变薄。裙部部分的内底表面在与工件接触的表面的大致中间部分中设置有通孔，该通孔从裙部部分的底表面到达开口。
JP-B-5379589公开了一种真空吸附衬垫，其附接至基板传送装置的传送臂中的第一附接孔，并连接至传送臂的真空吸附路径，以将基板真空吸附到传送臂。
然而，当通过使用上述衬垫的载置台保持晶圆时可能存在以下问题。
在JP-Y-2586261的吸附衬垫中，通过加厚裙部部分的基部部分来减小与工件接触的部分。然而，近年来，吸附衬垫和工件之间的接触面积趋于变小，使得需要对应的解决方案。
JP-B-5379589的真空吸附衬垫经由密封构件附接至传送臂的附接孔，使得通过密封构件确保气密性。因此，当更换真空吸附衬垫时，密封构件也需要更换，使得真空吸附衬垫的更换工作变得复杂。
本发明是鉴于上述情况而完成的，并且本发明的一个目的在于提供一种对准装置，其能够稳定地保持载置在对准装置的载置台上的晶圆，并且便于比如附接和拆卸衬垫构件的更换工作。
本发明的另一目的是提供一种对准装置，该对准装置能够利用一个对准装置同时对准多个晶圆并且能够读取该多个晶圆的ID。本发明的另一目的是提供一种具有高吞吐量的紧凑且便宜的并且能够安全地执行对准和ID读取而不会在相邻的晶圆之间产生干涉的对准装置。本发明的另一目的是提供一种包括这种对准装置的半导体晶圆处理装置以及使用该对准装置的对准方法。
解决问题的手段
为了实现上述目的，本发明提供一种对准装置，用于将晶圆的边缘处的凹口部分对准到周向方向上的预定位置，该对准装置包括：
多个载置台，其在水平面中并排布置，晶圆载置在该载置台上；
多个移动单元，其构造为使所述载置台相应地旋转，并且在水平面中沿预定方向移动载置台；
多个凹口部分检测单元，其对应于所述载置台，该凹口部分检测单元构造为相应地检测载置在载置台上的晶圆的边缘处的凹口部分的周向位置；以及
控制器，其构造为经由凹口部分检测单元相应地检测晶圆的周向位置，并且经由移动单元控制载置台在水平面中的位置，以在经由移动单元相应地旋转载置在载置台上的晶圆时防止晶圆之间的干涉，使得基于关于周向位置的信息将周向位置在预定周向方向上的位置处相应地对准，
其中，该多个载置台中的每个都包括载置台主体部分和附接至载置台主体部分中的开口以保持晶圆的衬垫构件，
其中，该衬垫构件进一步包括：
主体部分，其附接至所述开口，该主体部分包括在其中间部分中的通孔；
第一环形部分，其位于衬垫构件的前端部侧上，以抵靠晶圆；以及第一凸缘部分，其与第一环形部分和主体部分一体地设置，该第一凸缘部分朝向主体部分的外侧延伸。
根据该构造，衬垫可以在变形的同时***对准装置的载置台主体部分中的开口(衬垫附接孔)中。因此，衬垫到开口的附接以及将其从开口拆卸都很容易。
在本发明的对准装置中，该衬垫构件可以进一步包括：
第二环形部分，其位于衬垫构件的后端部侧，该第二环形部分具有与第一环形部分相同的形状；以及
第二凸缘部分，其与第二环形部分和主体部分一体地设置，该第二凸缘部分置于主体部分中。
根据该构造，第一环形部分和第二环形部分具有对称结构。因此，第一环形部分和第二环形部分中的任一者都可以是与晶圆接触的一侧。此外，可以防止当衬垫附接至对准装置时的错误安装，并且衬垫的附接很容易。
在本发明的对准装置中，该衬垫构件可以进一步包括：
第三凸缘部分，其在衬垫构件的后端部侧与主体部分一体地设置，该第三凸缘部分朝向主体部分的外侧延伸。
根据该构造，衬垫可借助第三凸缘部分容易地附接至载置台主体部分的开口。
在本发明的对准装置中，载置台主体部分可以包括在其中的通道，该通道的一个端部部分连接至所述开口，并且通道的另一端部部分连接至进气和排气单元。
根据该构造，当由于没有吸附而使循环时间不足时，通过设置单独的进气和排气单元并通过通道进行真空排空，可以可靠地保持晶圆。
在本发明的对准装置中，主体部分可以是圆柱形构件，并且第一凸缘部分可以包括锥形部分，该锥形部分构造为从第一环形部分侧朝向主体部分侧直径扩大。
在本发明的对准装置中，第二凸缘部分可以包括锥形部分，该锥形部分构造为从第二环形部分侧朝向主体部分侧直径扩大。
根据这些构造，衬垫可以容易地附接至载置台主体部分的开口。
在本发明的对准装置中，可以通过借助第一凸缘部分和第二凸缘部分夹紧载置台主体部分而将衬垫构件附接至载置台主体部分。
根据该构造，可以防止衬垫从对准装置脱落。
在本发明的对准装置中，可以通过借助第一凸缘部分和第三凸缘部分夹紧载置台主体部分而将衬垫构件附接至载置台主体部分。
根据该构造，可以防止衬垫从对准装置脱落。
在本发明的对准装置中，衬垫构件可以由通过将导电微粒分散在树脂合成物中而获得的导电树脂制成。
根据该构造，可以防止晶圆带电并相应地产生火花，并且可以同时抑制微粒至晶圆的附着。
在本发明的对准装置中，第一环形部分的外径可以小于主体部分的外径。
根据该构造，可以减小晶圆与衬垫的接触表面(第一环形部分)之间的接触面积。因此，抑制了由晶圆和衬垫之间的接触引起的微粒对晶圆的附着。
本发明的对准装置可以进一步包括位于载置台之间的中间位置处的ID读取单元，
其中，控制器构造为在通过经由移动单元相应地旋转载置在载置台上的晶圆而经由凹口部分检测单元相应地检测晶圆中的凹口部分的周向位置、以及经由移动单元同时控制载置台在水平面中的位置以防止晶圆之间的干扰的同时，经由ID读取单元读取附接至晶圆的周边部分的ID。
在本发明的对准装置中，控制器可以包括联锁单元，该联锁单元构造为经由移动单元控制载置台在水平面中的位置，以在载置在载置台上的晶圆通过移动单元旋转时防止晶圆之间的干涉。
在本发明的对准装置中，控制器可以包括联锁单元，该联锁单元构造为执行控制以读取晶圆中的一个的ID，经由移动单元控制载置台在水平面中的位置，并执行控制以读取另一晶圆的ID，以便在ID读取单元读取载置在载置台上的晶圆的ID时防止晶圆之间的干涉。
在本发明的对准装置中，控制器可以包括联锁单元，该联锁单元构造为经由移动单元控制载置台在水平面中的位置，并且执行控制以以一定的时间差交替地读取晶圆的ID，以便当ID读取单元读取载置在载置台上的晶圆的ID时防止晶圆之间的干涉。
为了达到上述目的，本发明提供了一种包括具有上述构造的对准装置的半导体晶圆处理装置，该半导体晶圆处理装置进一步包括：
传送装置，
其中，传送装置构造为将晶圆装载到对准装置的多个载置台中的每一者以及从载置台取出晶圆，该多个载置台在水平面中并排布置。
在本发明的半导体晶圆处理装置中，传送装置可以是双臂机器人。
为了实现上述目的，本发明提供一种对准方法，其中，具有以上构造的对准装置用于对准晶圆，该对准方法包括：
将所述多个晶圆相应地装载到在水平面中并排布置的所述多个载置台中；
经由相应地附接至所述多个载置台的衬垫构件保持晶圆；
在使载置台旋转的同时检测载置台上的晶圆的凹口部分；
通过使载置台进一步旋转，将在凹口部分检测中检测的凹口部分的位置移动到预定周向方向上的位置；
对载置台的位置进行第一次控制，以在对准操作中移动晶圆时防止晶圆之间的干涉，以及
相应地将所述多个载置台上的晶圆从所述多个对准装置卸载，以通过外部卸载装置将晶圆带到对准装置外部。
在本发明的对准方法中，(i)在载置台中的一者的区域中的晶圆装载、晶圆卸载或凹口部分检测，以及(ii)在载置台中的另一者的区域中的晶圆装载、晶圆卸载或凹口部分检测可以连续地执行或部分地重叠地执行。
在本发明的对准方法中，当凹口部分检测确定晶圆相对于载置台的位置偏移量超出指定范围时，可以从对准装置取出晶圆。
本发明的对准方法可以进一步包括：通过在所述多个台之间的中间位置处的ID读取单元读取相应地附接到所述多个晶圆的ID。
本发明的对准方法可以进一步包括对载置台的位置的第二次控制，以防止在ID读取中晶圆之间的干涉。
本发明的对准方法可以进一步包括第二次控制，以在读取晶圆中的一者的ID期间限制晶圆中的另一者到ID读取单元的移动，并且允许在读取晶圆中的一者的ID之后晶圆中的另一者移动到ID读取单元，以便防止在ID读取中晶圆之间的干涉。
在本发明的对准方法中，可以将水平面中的载置台移动到取出位置，以在读取ID之后取出晶圆，从而执行对准。
发明效果
根据本发明，可以提供一种能够稳定地保持载置在对准装置的载置台上的晶圆并且能够便于比如附接和卸载衬垫构件的更换工作的对准装置。
根据本发明，可以提供一种具有高吞吐量的紧凑且便宜并且能够同时对准多个晶圆的对准装置。还可以防止由于在对准操作或ID读取操作期间彼此碰撞而损坏昂贵的晶圆的意外情形。
附图说明
图1是根据本发明的衬垫的透视图；
图2是衬垫的正视图；
图3是衬垫的顶视图；
图4是沿图3中的线IV-IV截取的截面图；
图5是在其上安装有本发明的对准装置的分拣器的顶视图；
图6是本发明的对准装置的透视图；
图7是在移除对准装置的基箱的顶板、前板和右侧板时，对准装置的内部的放大透视图；
图8是两个晶圆载置在对准装置上且一个晶圆以虚拟线(双点划线)示出的状态的透视图；
图9是示出了对准装置的载置台的示例的透视图；
图10是示出了上面载置有晶圆的载置台的视图；
图11是沿图9中的线XI-XI截取的截面图；
图12A是紧在接收两个晶圆之后对准装置的顶视图；
图12B是当晶圆处于ID读取位置时对准装置的顶视图；
图12C是当晶圆处于晶圆取出位置时对准装置的顶视图；
图13是对准装置中的对准操作和ID读取操作的流程图；
图14是示出了根据本发明的衬垫的变形的截面图；
图15是示出了根据本发明的衬垫的变形的局部放大正视图；
图16是示出了根据本发明的衬垫的变形的局部放大正视图；以及
图17是示出了根据本发明的衬垫的变形的局部放大正视图。
具体实施方式
以下，参照附图描述根据本发明一实施例的对准装置和衬垫构件。
首先，参照图1至图4描述了根据该实施例的衬垫1(衬垫构件的示例)。例如，衬垫1被用作保持晶圆(即，用于制造半导体元件的材料)的部件。衬垫1设置在对准装置中，用于将晶圆的边缘处的凹口部分沿周向方向对准到预定位置。衬垫1可以附接至在上面载置晶圆的多个载置台。下面描述对准装置的细节。
如图1至图4中所示，衬垫1在高度方向(图2中的竖向方向)上包括在中间部分处的主体部分2和在主体部分2的两个端部部分处的保持部分3。本实施例中的保持部分3包括在主体部分2的一个端部部分(例如，图2和图4中的上端部部分)处的第一保持部分3A和与第一保持部分3A相对的端部部分(例如，图2和图4中的下端部部分)处的第二保持部分3B。主体部分2以及保持部分3A和3B一体地形成。
主体部分2呈圆柱形形状。主体2的高度设定为例如与载置台主体部分301在开口302(参见图11)中的厚度(图11中的竖向高度)大致相同，其将在以下进行描述。主体2的高度例如大致为1mm至2mm。主体2的外径R1与以下待描述的开口302(参见图11)的内径相同或略大。优选地，主体2的外径R1略大于开口302的内径。这增加了在以下待描述的衬垫1的附接期间主体2至开口302的附着程度。
主体部分2的中间部分和保持部分3(3A、3B)的中间部分形成有通孔5，以连接并穿过主体部分2和保持部分3(3A、3B)。本实施例中的通孔5具有圆形截面和在衬垫1的高度方向上的均匀直径。
保持部分3(3A、3B)包括环形部分31(31A、31B)，当晶圆等被保持(载置)为目标构件时，该环形部分31(31A、31B)抵靠晶圆等。环形部分31(31A、31B)在通孔5的边缘部分处具有环形形状。环形部分31A和环形部分31B可以具有大致相同的形状。在本实施例中，环形部分31A和环形部分31B分别具有直径相同的圆形形状。环形部分31(31A、31B)的外径R2小于主体部分2的外径R1。换言之，环形部分31(31A、31B)的外径R2比通孔5的直径R4(参见图4)略大(以下待描述的径向宽度W的值)。环形部分31(31A、31B)是正交于主体部分2的高度方向的大致平坦的表面。晶圆被保持为与第一保持部分3A的环形部分31A(第一环形部分的示例)或第二保持部分3B的环形部分31B(第二环形部分的示例)中的任一者接触。
保持部分3(3A、3B)包括与主体2和环形部分31(31A、31B)一体地设置并在主体2和环形部分31(31A、31B)之间的凸缘部分32(32A、32B)。凸缘部分32(32A、32B)包括锥形部分33(33A、33B)和坐置表面34(34A、34B)。锥形部分33(33A、33B)在直径上从环形部分31(31A、31B)侧朝向主体部分2侧扩大。坐置表面34(34A、34B)是凸缘部分32(32A、32B)的与主体2接触的部分，并且平行于与主体2的高度方向正交的表面。也就是说，凸缘部分32(32A、32B)的外径R3大于主体2的外径R1。当衬垫1附接至载置台202a和202b时，坐置表面34(34A、34B)抵靠载置台202a和202b的一部分。
以此方式，保持部分3(3A、3B)具有截锥形状。在主体部分2的上端部部分处的第一保持部分3A具有朝向环形部分31A减小的直径。在主体部分2的下端部部分处的第二保持部分3B具有朝向环形部分31B减小的直径。第一保持部分3A和第二保持部分3B对称，其中，主体部分2介于第一保持部分3A和第二保持部分3B之间。尽管省略了图示，但是衬垫1的底视图与图3中所示的顶视图相同。此外，衬垫1的后视图以及左视图和右视图与图2中所示的正视图相同。
环形部分31(31A、31B)的面积例如为0.1至1平方毫米(mm2)或更小。当环形部分31(31A、31B)的面积小于0.1mm2时，可能发生与晶圆的接触失败。另一方面，当环形部分31(31A、31B)的面积大于1mm2时，可能存在微粒至晶圆的附着问题。例如，当通孔5的直径R4为4mm、环形部分31(31A、31B)的径向宽度W为0.01mm至0.065mm时。此外，环形部分31(31A、31B)的面积根据所有的衬垫1和晶圆(即，衬垫1的数量)之间的可容许的总接触面积S而变化。当所有的衬垫1和晶圆之间的可容许的总接触面积S恒定时，随着衬垫1的数量的增加，每个环形部分31(31A、31B)的面积减小到S、S/2、S/3......。换言之，当所有的衬垫1和晶圆之间的可容许的总接触面积S被确定并且附接至对准装置200的载置台202a和202b的衬垫1的数量被确定时，环形部分31(31A、31B)的面积被唯一地确定。
具体而言，例如，当总接触面积S为3mm2或更小，衬垫1的数量为3，通孔5的直径R4为4mm，并且环形部分31(31A、31B)的外径R2为4.13mm，环形部分31(31A、31B)的径向宽度W为0.065mm。这时，环形部分31(31A、31B)的面积为0.83mm2，环形部分31的总面积为2.49mm2，从而满足总接触面积S(3mm2或更小)。此外，例如，当总接触面积S为0.5mm2或更小，衬垫1的数量为3，通孔5的直径R4为4mm，并且环形部分31(31A、31B)的外径R2为4.02mm，环形部分31(31A、31B)的径向宽度W为0.01mm。这时，环形部分31(31A、31B)的面积为0.13mm2，环形部分31的总面积为0.39mm2，从而满足总接触面积S(0.5mm2或更小)。
构成衬垫1的主体部分2和保持部分3(3A、3B)由通过将导电微粒分散在树脂合成物中而获得的导电树脂制成。例如，主体部分2和保持部分3(3A、3B)可以由比如聚四氟乙烯、全氟烷氧基烷烃和乙烯-四氟乙烯共聚物等的氟树脂制成。通常用于处理半导体晶圆的机器人手的衬垫的所有树脂可以用作树脂合成物。
接下来，参照图5至图13描述包括载置台202a和202b的对准装置200，其中，衬垫1附接至所述载置台202a和202b。
根据本实施例的对准装置200包括在半导体晶圆处理装置中。对准装置200将接收自传送装置(机器人)的晶圆在半导体晶圆处理装置中对准，并且同时读取附接至晶圆的周边部分的ID。通过将晶圆的边缘处的凹口部分(例如凹口或取向平面)的周向位置对准至周向方向上的预定位置来执行晶圆的对准。
(分拣器)
实践中，这种对准装置200通过安装在被称为分拣器的特定装置中来使用。在晶圆被装载到半导体晶圆处理装置或从半导体晶圆处理装置卸载的位置处布置分拣器。图5是示出分拣器101的顶视图。
如图5中所示，分拣器101包括附接至其前表面的两个装载端口105a和105b，以及位于其中的一个晶圆传送机器人103和一个对准装置200。对准装置200安装在分拣器101的内部空间中的端部部分(图5中的左端部部分)。机器人103在对准装置200的安置空间中行进，以传送晶圆102。机器人103是双臂型的机器人(双臂机器人)，并且包括一对臂104。
盖开闭机构相应地介于分拣器101的内部和装载端口105a之间、以及分拣器101的内部和装载端口105b之间。当储存多个晶圆102的容器(例如，FOUP)载置在这些装载端口上时，盖开闭机构在外部空气的流入被阻止的状态下打开容器的盖。因此，FOUP的内部空间和分拣器101的内部空间始终保持在清洁的工作环境中。
这里，当一个储存具有随机取向的多个晶圆102的FOUP载置在一个装载端口105a上时，通过盖开闭机构打开FOUP的唇缘。机器人103从FOUP向上拿出两个晶圆102并将这两个晶圆传送到对准装置200。对准装置200使两个晶圆102的取向沿预定方向对准，并同时读取嵌入在晶圆102上的ID。
这里，晶圆102的“取向”是指其晶体取向。在本实施例中，晶圆102的“取向”与晶圆102的凹口部分的“周向位置”同义。晶圆102的取向“沿预定方向对准”意味着其“周向位置”“位于预定位置(参考位置)处”，从而完成晶圆102的对准。
接下来，机器人103将取向沿预定方向对准的两个晶圆102从对准装置200取出，并将这两个晶圆102传送到另一装载端口105b处的另一FOUP。
该另一FOUP的盖在在FOUP中储存了取向沿预定取向对准的预定数量的晶圆102时由盖开闭机构闭合。然后由外部机器人将该FOUP传送到下一处理步骤。
(对准装置)
接下来，参考图6至图8详细描述对准装置200的结构。
对准装置200包括：两个载置台202a和202b，晶圆102a和102b载置在两个载置台202a和202b上(参见图8)；两个移动单元204a和204b；两个凹口部分检测单元206a和206b；一个ID读取单元208；以及一个控制器210(参见图7)。载置台202a和202b在水平面中并排布置。移动单元204a和204b相应地使载置台202a和202b旋转，并且使载置台202a和202b在水平面中沿预定方向移动。凹口部分检测单元206a和206b对应于载置台202a和202b，并且检测相应地载置在载置台202a和202b上的晶圆102a和102b的边缘处的凹口部分112的周向位置(参见图8和图9)。ID读取单元208读取晶圆102a和102b的ID。
在图8中，仅载置在载置台202a上的晶圆102a的轮廓用双点划线表示。这是为了容易理解晶圆102a和载置台202a之间的位置关系。图7中的附图标记215表示从控制器210到各种装置的布线。
载置台202a和202b从对准装置200的盒形基部211的顶板211a中的开口230a和230b突出。载置台202a和202b包括衬垫1(图6中未示出)，其吸附并保持载置在其上的晶圆102a和102b。
凹口部分检测单元206a和206b位于对准装置200的左右端部部分处。类似于载置台202a和202b，凹口部分检测单元206a和206b的C形凹口部分(在下面描述)的上半部分从对准装置200的盒形基部211的顶板211a中的开口232a和232b突出。
ID读取单元208位于两个移动单元204a和204b之间的中间位置处。更具体而言，ID读取单元208位于两个移动单元204a和204b之间的中间位置处，并且位于盒形基部211的顶板211a中的方孔的正下方。ID读取单元208能够通过孔读取附接至晶圆102的周边部分的ID。这里，晶圆102的周边部分是指晶圆102的包括晶圆102的边缘的外周边部分。
(移动单元的详细结构)
接下来，参照图7详细描述移动单元204a和204b的结构。移动单元204a和移动单元204b具有相同的结构并且是对称的。因此，在以下描述中，仅详细描述移动单元204a，并且省略移动单元204b的描述。
在图7中，箭头X和Y表示彼此正交的水平方向。箭头X表示作为第一水平方向的宽度方向，并且箭头Y表示作为第二水平方向的深度方向。
移动单元204a是载置台驱动机构，在晶圆102a载置在载置台202a上的状态下，移动单元204a使载置台202a旋转并且同时使载置台202a在水平面中沿预定方向移动。移动单元204a包括载置台驱动马达224a、X轴滑动件216a和Y轴滑动件220a。
载置台驱动马达224a位于Y轴滑动件220a的下表面上，并且载置台驱动马达224a的输出轴241从Y轴滑动件220a中的开口(未示出)突出。输出轴241的末端联接至载置台202a，使得载置台202a通过载置台驱动马达224a的旋转而旋转。载置台驱动马达224a***在X轴滑动件216a的中央的开口OP1中。这样，当Y轴滑动件220a移动时，载置台驱动马达224a不会与X轴滑动件216a干涉。
Y轴滑动件220a由Y轴驱动滚珠丝杠单元223a沿Y轴方向驱动，并且在X轴滑动件216a上的一对左右Y轴线性引导件221a和221a上方滑动。
Y轴驱动滚珠丝杠单元223a经由支架固定至X轴滑动件216a。Y轴驱动滚珠丝杠单元223a的滚珠丝杠通过Y轴驱动马达222a的旋转而螺接。如上所述，Y轴滑动件220a在该对左右Y轴线性引导件221a和221a上方滑动，并且在Y轴方向上移动。
X轴滑动件216a由X轴驱动滚珠丝杠单元219a沿X轴方向驱动，并且在盒形基部216a的后壁上的一对上下X轴线性引导件217a和217a上方滑动。
X轴驱动滚珠丝杠单元219a固定至盒形基部211的左壁。X轴驱动滚珠丝杠单元219a的滚珠丝杠通过X轴驱动马达218a的旋转而螺接。如上所述，X轴滑动件216a在该对上下X轴线性引导件217a和217a上方滑动，并且在X轴方向上移动。
(移动单元的操作)
移动单元204a经由控制器210控制载置台驱动马达224a以使上面载置有晶圆102a的载置台202a旋转，并且经由控制器210同时控制X轴驱动马达218a和Y轴驱动马达222a，以使X轴滑动件216a和Y轴滑动件220a在水平面上沿预定方向移动。作为结果，上面载置有晶圆102a的载置台202a在水平面中沿预定方向移动。
(凹口部分检测单元的详细结构)
如图7中所示，凹口部分检测单元206a、206b中的每一者包括在沿竖向方向呈长形的矩形部件的长度方向上的中间部分处的凹口291。整个凹口291具有C形外形。凹口部分检测单元206a和206b布置成使得凹口291彼此面对。载置在载置台202a和202b上的晶圆102a和102b的边缘穿过凹口291(参见图8)。面对凹口部分291的激光投射单元位于凹口部分检测单元206a和206b中的每个的上部部分或下部部分中的一者上，并且激光接收单元位于另一部分上。
(凹口部分检测单元的操作)
凹口部分检测单元206a和206b将从激光投射单元投射的激光辐照到旋转的晶圆102a和102b的相应地穿过凹口291的边缘。因此，连续地检测晶圆102的边缘的轮廓形状的变化。通过由光接收单元接收的通过边缘的激光量的变化来检测边缘处的凹口部分(凹口、取向平面等)，从而检测其周向位置。同时，相应地通过预先已知的晶圆102a和102b的直径以及激光对穿过凹口291的晶圆102a和102b的入射角和入射深度来检测晶圆102a和102b的中心位置。
(附接至载置台的衬垫的详细结构)
接下来，参照图9至图11描述载置台202a和202b，衬垫1附接至载置台202a和202b。
图9是示出了附接有衬垫1的载置台202a的透视图。图10是示出了当晶圆载置在其上时的载置台202a的视图。图11是附接有衬垫1的载置台202a的XI-XI截面图。如上所述，由于载置台202a和202b具有大致相同的结构，因此以下代表性地描述了载置台202a。
如图9和图10中所示，用于保持晶圆102a的多个(在本实施例中为三个)衬垫1附接至载置台202a。载置台202a包括进气和排气单元(未示出)，并且衬垫1中的每个都连接至进气和排气单元。附接至载置台202a的衬垫1通过真空吸附晶圆102a来保持晶圆102a，使得晶圆102a不会相对于载置台202a移位或从载置台202a掉落。载置台202a由比如氧化铝的陶瓷材料制成。
如图11中所示，载置台202a包括载置台主体部分301、用于附接衬垫1的开口302、连接至开口302的通道303(进气和排气单元的一部分)、以及载置表面304(即，在其上载置晶圆102a的表面)。
开口302是载置表面304(图11中的上表面)——即在其上将晶圆102a保持在载置台主体部分301上的表面——中的孔。开口302连接至通道303。本实施例中的开口302具有圆形截面以及在载置台主体部分301在开口302中的厚度方向上的均匀直径。开口302的直径与衬垫1的主体2的外径R1大致相同。
在通道303中，在与载置台主体部分301的载置表面304相对的表面(内表面)305中存在凹槽，并且该凹槽由盖构件(密封构件)306密封。盖构件(密封构件)306的与通道303相对的表面由基部307支撑。通道303的端部部分(图11中的左端部部分)连接至进气和排气单元(未示出)。
衬垫1的任一侧上的保持部分3(3A或3B)在弹性变形的同时从载置台主体部分301的载置表面304侧***开口302中。这时，由于凸缘部分32(32A、32B)包括锥形部分33(33A、33B)，因此保持部分3(3A或3B)在自动调整的同时被引导到开口302中。然后，凸缘部分32(32A、32B)的最大直径部分321(参见图11)朝向主体部分2折回并弹性变形，并且在完全地穿过开口302之后弹性变形为其初始形状，使得保持部分3(3A或3B)与开口302的下边缘紧密接触。例如，当第二保持部分3B***开口302中时，第二保持部分3B的凸缘部分32B(锥形部分33B)进入开口302，使得第二保持部分3B(环形部分31B和凸缘部分32B)位于通道303中。相应地，布置在通道303中的第二保持部分3B的坐置表面34B抵靠(坐靠)通道303的内壁表面(图11中的通道303的上表面)。
这时，衬垫1的主体部分2抵靠开口302的内周表面，使得两者彼此紧密接触。此外，未***开口302中的第一保持部分3A位于开口302的外部(图11中的载置表面304上方)，使得第一保持部分3A的坐置表面34A附接为与载置表面304接触。也就是说，通过借助第一保持部分3A的凸缘部分32A和第二保持部分3B的凸缘部分32B夹持载置台主体部分301，衬垫1被附接成与载置台主体部分301牢固地紧密接触。这样，通过第一保持部分3A的凸缘部分32A和第二保持部分3B的凸缘部分32B将衬垫1附接至载置台202a的附接位置限定到适当的位置。
当衬垫1经由开口302附接至载置台202a时，衬垫1的通孔5连接至载置台202a的通道303。在这种状态下，通孔5和通道303中的空气通过进气和排气单元的操作被真空排空，因此晶圆102a被真空吸附到附接到载置台202a的衬垫1的环形部分31A上。
在本实施例中，三个衬垫1附接至一个载置台202a。因此，衬垫1(环形部分31A)与载置台202a上的晶圆102a之间的接触面积为3mm2或更小。
(对准方法)
接下来，参照图12A至图12C以及按照图13中的流程图中的步骤顺序详细描述在对准装置200的操作之后晶圆102a和102b的对准方法。该对准方法包括：将晶圆102a和102b传送到对准装置200；检测对准装置200中的晶圆102a和102b中的凹口部分112；读取晶圆102a和102b的ID；对准晶圆102a、102b；从对准装置200取走晶圆102a和102b。在图13中，晶圆102a被称为“第一晶圆”，晶圆102b被称为“第二晶圆”，并且载置台202a被称为“第一载置台”。
(晶圆传送-接收晶圆)
首先，通过机器人103(参见图5)将晶圆102a和102b分别传送(装载)到载置台202a和202b(步骤S1)。
图12A示出了紧接在晶圆102a和102b被传送到对准装置200之后对准装置200的状态。接收在载置台202a和202b上的晶圆102a和102b被真空吸附在分别附接至载置台202a和202b的衬垫1(参见图9)上。
在图12A中，为了便于理解晶圆102a和载置台202a之间的位置关系，仅载置在载置台202a上的晶圆102a的轮廓用双点划线示出。载置台202b未示出。相同的描述和图示省略也适用于图12B和图12C。
这样，当晶圆102a和102b载置在对准装置200上时，如图12A所示，接收晶圆102a的载置台202a处于初始位置(起点：开口230a的中心)。相反，载置台202a上的晶圆102a的中心位置102ac通常偏离于载置台202a的中心位置202ac。
这样，两个偏离的中心位置102ac和202ac的状态也适用于晶圆102b和载置台202b。
(凹口部分检测-检测晶圆的凹口部分和中心位置)
接下来，对准装置200检测晶圆102a和102b的凹口部分112以及中心位置102ac和102bc(步骤S2)。
如下地执行检测。即，控制器210经由移动单元204a和204b旋转载置台202a和202b，使得载置在载置台202a和202b上的晶圆102a和102b旋转。同时，经由凹口部分检测单元206a和206b，控制器210在晶圆102a和102b旋转的同时检测晶圆102a和102b的通过凹口部分检测单元206a和206b的凹口291的边缘处的凹口部分112的周向位置，并且检测晶圆102a和102b的中心位置102ac和102bc。以相同的顺序同时在两个晶圆102a和102b上执行检测。
这里，在晶圆102a和102b中的凹口部分112的周向位置是指凹口部分112相对于载置台202a和202b的旋转角度的起点的相对位置。晶圆102a和102b的中心位置102ac和102bc是指晶圆102a和102b相对于载置台202a和202b的中心位置202ac和202bc的位置。
接下来，控制器210确定所检测的晶圆102a和102b的中心位置102ac和102bc是否在指定值的预定范围内(步骤S3)。
当确定晶圆102a和102b的中心位置102ac和102bc超出指定值的范围时(步骤S3中的否)，控制器210确定对应晶圆的中心位置的位置偏移量超出指定范围，使得晶圆被视为异常。然后，控制器210停止对准装置200的操作并发出警报。这时，从对准装置200移除被视为异常的晶圆，并重新进行晶圆传送过程。
这种确定和基于该确定的装置操作也可以在步骤S2中执行。
(ID读取-读取晶圆的ID)
另一方面，如果在步骤S3中确定晶圆102a和102b的中心位置102ac和102bc在指定值的预定范围内(步骤S3中的是)，则对准装置200读取晶圆102a和102b的ID(步骤S4至S6)。
图12B示出了晶圆102a移动到ID读取位置的状态。以下，参照图12B描述对准装置200读取晶圆102a的ID的操作。
(ID读取准备)
首先，对准装置200读取晶圆102a的ID。这时，控制器210在晶圆102a被移动到ID读取位置之前确定晶圆102b是否在ID读取位置之外(步骤S4)。
当确定晶圆102b不在ID读取位置之外(在ID读取位置处)时(步骤S4中的否)，控制器210在等待晶圆102a被移动到ID读取位置的同时移动晶圆102b，以防止晶圆102a和102b之间的干涉。具体地，控制器210经由移动单元204b控制载置台202b在水平面中的位置，并且将载置在载置台202b上的晶圆102b移动到ID读取位置之外。
当即使在晶圆102a被保持等待预定时间之后仍确定晶圆102b处于ID读取位置时，控制器210停止对准装置200的操作并发出警报。
(ID读取)
当在这种ID读取准备之后(步骤S4中的“是”)确定晶圆102b在ID读取位置之外(不在ID读取位置)时，控制器210将晶圆102a移动到ID读取位置(步骤S5)。
如下地执行移动。即，控制器210基于在先前的凹口部分检测中获得的与晶圆102a的凹口部分112的周向位置和晶圆102a的中心位置102ac相关的数据，经由移动单元204a控制X轴驱动马达218a、Y轴驱动马达222a和载置台驱动马达224a。然后，控制器210水平地且旋转地移动载置台202a，使得ID嵌在晶圆102a的周边部分上的部分直接到达ID读取单元208的上方。相应地，晶圆102a移动到ID读取位置。根据标准，晶圆的ID嵌入在与晶圆中的凹口部分隔开预定角度的位置处，从而可以进行这种控制。
这样，当晶圆102a到达ID读取位置时，控制器210经由ID读取单元208读取晶圆102a的ID(步骤S6)。
接下来，控制器210确定ID读取单元208是否读取晶圆102a的ID(步骤S7)。当没有正确读取晶圆102a的ID时(步骤S7中的否)，控制器210指示重试读取ID。这确保了ID的读取。
另一方面，当正确地读取了晶圆102a的ID时(步骤S7中的是)，控制器210经由移动单元204a控制载置台202a在水平面中的位置，使得晶圆102a被移动到用于取出晶圆的下一位置。同时，控制器210经由移动单元204b控制载置台202b在水平面中的位置，使得晶圆102b移动到ID读取位置。
(防止晶圆之间的干涉的联锁-第二位置控制)
接下来，描述用于防止当晶圆102a处于ID读取状态时晶圆102a和102b之间的干涉的方法。
如上所述，在ID读取准备(步骤S4)中，在等待晶圆102a移动到ID读取位置的同时，控制器210经由移动单元204b控制载置台202b在水平面中的位置，以防止晶圆102a和102b之间的干涉。相应地，控制器210将载置在载置台202b上的晶圆102b移动到ID读取位置之外。这里，控制器210具有经由移动单元204a和204b控制载置台202a和202b在水平面中的位置的联锁功能，以防止晶圆102a和102b之间的干涉。
本实施例的对准方法包括基于该功能的联锁。在ID读取准备(步骤S4)中晶圆102b从ID读取位置的撤离移动是利用该功能的示例。在ID读取中，在本说明书中将特别准备用于利用该功能的步骤称为“第二位置控制”。
联锁功能不仅防止晶圆之间的干涉，而且还有助于防止两个晶圆的ID同时被读取，因为一个晶圆总是通过上述顺序到达ID读取单元208的位置。
在本实施例的对准装置200中，基于联锁功能的联锁单元也安装到控制器210。
这里，描述在“第二位置控制”中采用的联锁方法的示例。联锁方法的示例包括以下方法(1)至(3)。
(1)控制器210经由移动单元204a和204b控制载置台202a和202b在水平面中的位置，以防止两个晶圆102a和102b之间的干涉。
控制器210控制载置台202a和202b的位置，这是因为控制器210储存载置台202a和202b的中心位置202ac和202bc的历史记录。
(2)该方法在上述的本实施例中采用，并且是方法(1)的具体示例。例如，为了防止两个晶圆102a和102b之间的干涉，控制器210执行控制以读取一个晶圆102a的ID，经由移动单元204a和204b控制载置台202a和202b在水平面中的位置，并执行控制以读取另一晶圆102b的ID。相应地，控制器210在一个晶圆102a的ID被读取的同时限制另一晶圆102b至ID读取单元208的移动，并且在一个晶圆102a的ID被读取之后将另一晶圆102b移动到ID读取单元208。
(3)为了防止两个晶圆102a和102b之间的干涉，控制器210可以经由移动单元204a和204b控制载置台202a和202b在水平面中的位置，并执行控制以便以时间差交替地读取晶圆102a和102b的ID。
(对准和晶圆卸载-晶圆102的对准和取出)
当在步骤S6和步骤S7中读取了晶圆102a的ID时，控制器210将晶圆102a移动到晶圆取出位置，并对准晶圆102a中的凹口部分112(步骤S8)。
图12C示出了紧接在晶圆102a被移动到晶圆取出位置以对准晶圆102a的凹口部分112之后的状态。
晶圆102a到晶圆取出位置的移动和晶圆102a的凹口部分112的对准如下地执行。控制器210基于在前述凹口部分检测中获得的与晶圆102a的凹口部分112的周向位置以及晶圆102a的中心位置102ac有关的数据、经由移动单元204a控制X轴驱动马达218a、Y轴驱动马达222a和载置台驱动马达224a。相应地，晶圆102a被移动到用于机器人103的臂104以取出晶圆102a的位置，并且同时旋转，使得凹口部分112到达周向方向上的预定位置。
相应地，晶圆102a的对准完成，晶圆102a由机器人103取出，并且新的晶圆载置在对准装置200的载置台202a上。
(位置之间的关系)
接下来，详细描述晶圆102a的取出位置和对准位置、载置台202a的初始位置和“周向方向上的预定位置”之间的关系。
如上所述，晶圆102a中的凹口部分112与晶圆102a的取出位置对准。换言之，处于取出位置的晶圆102a的凹口部分112位于图5中的机器人103的一侧(图5中的右侧)，并且其方向对准在预定方向(图12C中的Y方向)上。另外，如图12C中所示，凹口部分112在X方向上的位置设定在与开口230a的中心相同的位置(图12A中的载置台202a的初始位置)。这时，当晶圆102a被传送到载置台202a时，载置台202a的中心位置202ac和晶圆102a的中心位置102ac可能不相互重合，这取决于它们之间的相对位置，如图12C中所示。
晶圆102a的取出位置是指当晶圆102a对准时的“周向方向上的预定位置”。
在该状态(位置和姿势对准的状态)下，晶圆102a等待机器人103正确地取出晶圆102a。因此，当晶圆102a被机器人103取出时，晶圆102a的中心位置102ac与机器人103的臂104的晶圆载置部分的中心位置重合。因此，机器人103不必精细地调节晶圆接收位置以对准这两个中心位置，消除了晶圆传送时间的损失，并且提高了装置的吞吐量。
(防止晶圆之间的干涉的联锁-第一位置控制)
接下来，描述用于防止当晶圆102a处于对准时晶圆102a和102b之间的干涉的方法。
当晶圆102a移动到晶圆取出位置时，晶圆102a中的凹口部分112对准。这时，如上所述，载置台202的中心位置202ac可能与晶圆102a的中心位置102ac不重合。在这种情况下，载置台202a的中心位置202ac从晶圆102a的中心位置102ac偏移，如图12C中所示。因此，当旋转晶圆102a以使凹口部分112对准时，晶圆102a以偏置状态旋转。
另一方面，晶圆102b位于载置台202b上，并且处于晶圆传送、ID读取准备、ID读取、对准或晶圆取出中。根据情况，晶圆102b的操作是不按次序的，并且也可能在凹口部分检测中。甚至在任何步骤中，晶圆102b和载置台202b也可能处于偏离状态，这与晶圆102a和载置台202a的情况相同(参见图9A至9C)。
因此，有必要提供一种方法，用于在晶圆102a或晶圆102b被旋转以用于处理步骤中的任一者时防止晶圆102a和晶圆102b中的任何一个或两个彼此干涉。
在根据本实施例的对准方法的晶圆对准中，以上描述的控制器210的“联锁功能”被用作这种方法。在本说明书中，具体的准备的步骤称为“第一位置控制”。
这里，“第一位置控制”中采用的联锁方法与“第二位置控制”中采用的联锁方法(1)相同，并且控制器210经由移动单元204a和204b控制载置台202a和202b在水平面中的位置，以防止两个晶圆102a和102b之间的干涉。
(在对准方法中执行模式)
接下来，描述本实施例的对准方法中的步骤的各种组合模式。
在对准装置200中，在水平面中并排布置的两个载置台202a和202b可以由控制器210独立地控制。因此，在根据本实施例的对准方法中，可以针对载置在载置台上的晶圆102a和102b独立地执行除ID读取之外的步骤。此外，在根据本实施例的对准方法中，可能需要根据在晶圆102a和102b上执行的前述步骤的历史记录独立地执行各步骤。
在根据本实施例的对准方法中，在载置台202a的区域中传送晶圆102a、取出晶圆102a或检测晶圆102a的凹口部分的步骤，以及在载置台202b的区域中传送晶圆102b、取出晶圆102b或检测晶圆102b的凹口部分的步骤可以连续地或部分地重叠地执行。当以组合方式执行这些步骤时，可能存在执行这些步骤的设备(机器人和凹口部分检测单元)的各种模式的操作组合。
在下文中，列举并描述了这种模式的典型示例。
另外，以下待描述的模式(3)是其中提供三个载置台202a、202b和202c作为本实施例的变形的示例。
在模式(1)中，在载置台202a的区域中晶圆102a的传送操作或晶圆102a的取出操作以及载置在载置台202b的区域中的载置晶圆102b中的凹口部分112的检测操作连续或部分重叠地执行。
在模式(2)中，载置在载置台202a的区域中的晶圆102a中的凹口112的检测操作以及在载置台202b的区域中的载置晶圆102b中的凹口部分112的检测操作连续地或部分地重叠地执行。
在模式(3)中，在载置台202a的区域中的晶圆102a的传送操作、在载置台202b的区域中的晶圆102b的取出操作、以及在载置台202c的区域中载置的晶圆102c中的凹口部分112的检测操作连续或部分重叠地执行。
如上所述，根据本实施例的对准装置200包括：在水平面中并排布置的载置台202a和202b，晶圆102a和102b载置于载置台202a和202b上；移动单元204a和204b，其分别旋转地移动载置台202a和202b；两个凹口部分检测单元206a和206b，其分别检测载置在载置台202a和202b上的晶圆102a和102b的边缘处的凹口部分112的周向位置；以及控制器210，其经由移动单元204a和204b控制载置台202a和202b在水平面中的位置，以防止在晶圆102a和102b的凹口部分112的周向位置对准在预定位置中时晶圆102a和102b之间的干涉。载置台202a和202b中的每个都包括载置台主体部分301和附接至载置台主体部分301中的开口302以保持晶圆102a和102b的至少一个衬垫1。衬垫1包括：主体部分2，其附接至开口302并且在其中央部分中具有通孔5；环形部分31，其位于衬垫1的端部部分处，以抵靠晶圆102a和102b；以及凸缘部分32，其与环形部分31和主体部分2一体地设置，并且朝向主体部分2的外部延伸。环形部分31的外径R2小于主体部分2的外径R1。根据该构造，减小了晶圆102a和102b与衬垫1的环形部分31A之间的接触面积。因此，抑制了由晶圆102a和102b与衬垫1之间的接触引起的微粒至晶圆102a和102b的附着。根据该构造，仅通过使衬垫1变形以按压衬垫1并将衬垫1***载置台主体部分301的用作衬垫载置孔的开口302中，将衬垫1附接至对准装置200。为此，在将衬垫1附接至开口302以及将衬垫1从开口302拆卸时，不需要特殊工具或构件。因此，附接和拆卸工作容易，并且与附接和拆卸相关的构件成本为零。此外，由于衬垫1由包含导电微粒的树脂合成物制成，因此通过使衬垫1与晶圆接触，在晶圆上带电的静电接地。结果，在衬垫1和晶圆之间没有产生火花。因此，晶圆不会损坏，并且其产量得到改善。
在本实施例的对准装置200中，环形部分31包括在衬垫1的前端部侧的环形部分31A(第一环形部分的示例)和在衬垫1的后端部侧的具有与环形部分31A相同形状的环形部分31B(第二环形部分的示例)。凸缘部分32包括与环形部分31A和主体部分2一体地设置的凸缘部分32A(第一凸缘部分的示例)，以及与环形部分31B和主体部分2一体地设置的凸缘部分32B(第二凸缘部分的示例)。这样，由于环形部分31A和环形部分31B具有对称结构，因此环形部分31A和环形部分31B中的任一个可以是与晶圆接触的一侧。此外，由于凸缘部分32A和凸缘部分32B具有对称结构，因此防止了当衬垫1附接至对准装置200时的错误安装，并且衬垫1的附接是容易的。
在本实施例的对准装置200中，载置台主体部分301在其中包括通道303。通道303的一个端部部分连接至开口302，并且其另一端部部分连接至进气和排气单元。因此，当没有吸附和晶圆传送的循环时间不足时，或者当吸附力不足时，晶圆102a和102b可以在通过单独地设置的另外的进气和排气单元并通过通道303执行真空排空被可靠地保持的状态下传送。
在本实施例的对准装置200中，当衬垫1附接至载置台主体部分301时，载置台主体部分301被凸缘部分32A和凸缘部分32B夹紧，使得衬垫1保持与载置台主体部分301牢固地紧密接触。这防止衬垫1从对准装置200脱落。
根据本实施例的对准装置200，当衬垫1通过使用而磨损时，可以仅拆卸和更换衬垫1而无需更换对准装置200本身。在更换期间，衬垫1可以在没有特定工具、构件等的情况下手动且容易地拆卸和附接。此外，衬垫1在第一次附接期间不需要区分前后，并且一旦在第一次附接以使用其前侧之后将衬垫1拆卸，则重复使用其相对的背侧(通道303中的一侧)。因此，大大降低了更换工作所需的时间，并且更换时不需要构件费用。此外，一个衬垫1可以使用两次。
根据本实施例的衬垫1，当衬垫1附接至对准装置200时，由于不需要诸如JP-B-4720790中所公开的真空吸附衬垫的密封构件的附接，因此衬垫1的更换工作更加容易。
由于本实施例的对准装置200的如上所述的构造和操作，因此可以获得以下效果。
(1)在本实施例的对准装置200中，多个晶圆102a和102b可同时对准。在包括ID读取单元208的同时，对准装置具有紧凑的尺寸、低成本和高吞吐量。
(2)本实施例的对准装置200可以防止在对准操作(对在晶圆102a和102b中的凹口部分112的周向位置的检测操作和对准操作)和ID读取操作期间由于彼此碰撞而损坏昂贵的晶圆102a和102b的意外情形。此外，本实施例的对准装置200可以防止载置在载置台202a和202b上的晶圆102a和102b的ID同时被读取，并且防止晶圆102a和102b的处理历史记录混淆。
由于本实施例的半导体晶圆处理装置(包括分拣器101)的如上所述的构造和操作，因此可以获得以下效果。
除了对准装置200之外，本实施例的半导体晶圆处理装置进一步包括机器人103。机器人103可将晶圆102a和102b相应地装载(传送)到在对准装置200的水平面中并排布置的多个载置台202a和202b，并且从载置台202a和202b取出晶圆102a和102b。因此，增加了晶圆102a和102b的对准和递送的处理速度，并且可以提高半导体晶圆处理装置的吞吐量。此外，通过使用双臂型的机器人103，当在机器人103和对准装置200之间传送晶圆时，可以一次取出和传送两个晶圆102a和102b，使得半导体晶圆处理装置的吞吐量可以进一步提高。
由于本实施例的对准方法如上所述地构造，因此可以获得以下效果。
(1)根据本实施例的对准方法，由于多个晶圆102a和102b可以同时对准并且包括ID读取，因此半导体晶圆处理装置具有紧凑的尺寸、低成本和高吞吐量。
(2)根据本实施例的对准方法，可以防止在对准操作(定位操作)和ID读取操作期间由于彼此碰撞而损坏昂贵的晶圆102a和102b的意外情形。此外，根据本实施例的对准方法，可以防止载置在载置台202a和202b上的晶圆102a和102b的ID同时被读取，并且可以防止晶圆102a和102b的处理历史记录混淆。
(3)根据本实施例的对准方法，除ID读取之外，所述多个载置台202a和202b可以独立于其它载置台202b和202a的步骤执行各步骤。因此，可以增加将晶圆传送到对准装置200以及从对准装置200取出晶圆的自由度，并且可以进一步提高装置的吞吐量。
(4)根据本实施例的对准方法，即使当晶圆102a和102b由于晶圆传送中的某些故障而处于异常位置时，也可以在后面的步骤中防止比如由于晶圆102a和102b之间的碰撞而导致损坏的意外情形。
(5)根据本实施例的对准方法，晶圆102a和102b的中心位置102ac和102bc以及机器人103的臂的晶圆载置部分(手)的中心位置对准。因此，机器人103不必精细地调节晶圆接收位置，消除了对准装置200和机器人103之间的晶圆传送时间的损失，并且可以进一步提高装置的吞吐量。
(实施例的变形)
在上述实施例中，包括环形部分31和凸缘部分32的保持部分3位于主体部分2的两个端部部分处，但是本发明并不局限于此。保持部分3可以设置在主体部分2的至少一个端部部分上。例如，如在图14中所示的衬垫1A中那样，具有与以上实施例的保持部分3的形状不同的形状的保持部分可以设置在主体部分2的***到载置台主体部分301中的端部部分(图14中的下端部部分)处。具体而言，在衬垫1A中，***到载置台主体部分301中的保持部分3BA包括朝向主体部分2的外部延伸的凸缘部分32BA(第三凸缘部分的示例)。凸缘部分32BA包括：在通孔5的边缘处的表面35BA，其平行于与主体2的高度方向正交的表面；源自表面35BA的垂直于主体部分2的外端部部分的表面33BA；以及在凸缘部分32BA的与主体部分2接触的部分处的表面(坐置表面)34BA，其平行于与主体部分2的高度方向正交的表面。通过这种构造，通过用主体部分2的两端上的凸缘部分32A和32BA夹持载置台主体部分301，衬垫1A也可附接到对准装置200，以与对准装置200牢固地紧密接触。因此，可以防止衬垫1A从对准装置200脱落。
在上述实施例中，主体部分2具有圆柱形状，但是本发明并不局限于此。主体2根据开口302的形状适当地选择，并且可以是棱柱形状，比如四棱柱或多角柱。
在上述实施例中，保持部分3(3A、3B)具有截锥形状，但是本发明并不局限于此。保持部分3也根据开口302的形状适当地选择，并且可以是例如截棱锥形状。
在上述实施例中，环形部分31(31A、31B)具有与主体部分2的轴向方向正交的大致平坦的形状，但是本发明并不局限于此。例如，环形部分31(31A、31B)可以是朝向其内部(朝向通孔5)逐渐倾斜至凸缘部分32(32A、32B)的倾斜表面，或者是朝向其外部(与通孔5分离))逐渐倾斜至凸缘部分32(32A、32B的倾斜表面。在前一种情况下，环形部分31(31A、31B)的外周侧边缘部分与晶圆接触，而在后一种情况下，环形部分31(31A、31B)的内周侧边缘与晶圆接触。
在上述实施例中，锥形部分33(33A、33B)在正视图中具有直线形状的脊线，但是本发明并不局限于此。例如，正视图中的脊线可以是向上凸出的弧形锥形部分33C(参见图15)或向下凹入的弧形锥形部分33D(参见图16)。锥形部分可以不是连续的，并且可以是在正视图中具有台阶形状的锥形部分33E(参见图17)。
可以在没有ID读取单元208和ID读取的情况下执行对准。然而，在该情况下，ID读取单元208安装在其它位置。
在上述实施例中，已经描述了在对准装置200中设置两个载置台(载置台202a和202b)的情况作为示例，但是本发明并不局限于此。例如，可以在对准装置中提供三个或更多个载置台。在这种情况下，ID读取单元208的数量根据待增加的载置台的数量而增加。
即使在仅包括一个载置台的对准装置中，上述实施例的衬垫1也可附接至载置台。在该构造中，由于可以减小晶圆与衬垫1的环形部分31A之间的接触面积，因此可以抑制微粒至晶圆的附着。与上述实施例一样，还可以实现衬垫1至载置台主体部分的容易的附接工作及其从载置台主体部分的容易的拆卸工作。
已经描述了使用激光传感器作为凹口部分检测单元206a和206b的情况作为示例，但是本发明并不局限于此，并且可以使用比如反射传感器等传感器。
本发明并不局限于上述实施例，并且可以适当地变形或改进。上述实施例中的部件的材料、形状、尺寸、数值、形式、数量、布置位置等是任意的，并且不受限制，只要可以实现本发明即可。
附图标记的说明
1 衬垫
2 主体部分
3 保持部分
3A 第一保持部分
3B 第二保持部分
5 通孔
31(31A、31B) 环形部分(第一环形部分和第二环形部分的示例)
32(32A、32B) 凸缘部分(第一凸缘部分和第二凸缘部分的示例)
33(33A、33B) 锥形部分
34(34A、34B) 坐置表面
101 分拣器
102(102a、102b) 晶圆
103 传送装置(机器人)
104 臂
105a、105b 装载端口
112 凹口部分
200 对准装置
202a、202b 载置台
204a、204b 移动单元
206a、206b 凹口部分检测单元
208ID 读取单元
210 控制器
291 凹口
301 载置台主体部分
302 开口
303 通道
304 载置表面。

Claims (23)

1.一种对准装置，其使晶圆的边缘处的凹口部分对准到周向方向上的预定位置，所述对准装置包括：
多个载置台，所述晶圆载置在所述载置台上，并且所述载置台在水平面中并排布置；
多个移动单元，其构造为相应地旋转所述载置台，并且构造为在水平面中沿预定方向移动所述载置台；
多个凹口部分检测单元，其对应于所述载置台，并被构造为相应地检测载置在所述载置台上的晶圆的边缘处的凹口部分的周向位置；以及
控制器，其构造为通过所述凹口部分检测单元相应地检测晶圆的周向位置，并且构造为基于关于所检测的周向位置的信息来通过所述移动单元控制所述载置台在水平面中的位置，以在通过所述移动单元相应地旋转载置在所述载置台上的晶圆时防止所述晶圆之间的干涉，使得所述周向位置相应地对准在预定的周向方向上的位置处，
其中，所述多个载置台中的每个载置台包括载置台主体部分、以及附接至所述载置台主体部分中的开口并构造为保持晶圆的衬垫构件，
其中，所述衬垫构件包括：
主体部分，其附接至所述开口，并且在其中间部分中包括通孔；
第一环形部分，其位于所述衬垫构件的端部侧，并且构造为抵靠晶圆；以及
第一凸缘部分，其与所述第一环形部分和所述主体部分一体地设置，并且朝向所述主体部分的外侧延伸。
2.根据权利要求1所述的对准装置，
其中，所述衬垫构件进一步包括：
第二环形部分，其位于所述衬垫构件的后端部侧，并且具有与所述第一环形部分相同的形状；以及
第二凸缘部分，其与所述第二环形部分和所述主体部分一体地设置，并置于所述载置台主体部分中。
3.根据权利要求1所述的对准装置，
其中，所述衬垫构件进一步包括：
第三凸缘部分，其在所述衬垫构件的后端部侧与所述主体部分一体地设置，并且朝向所述主体部分的外侧延伸。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的对准装置，
其中，所述载置台主体部分包括在其中的通道，所述通道的一个端部部分连接至所述开口，并且所述通道的另一端部部分连接至进气和排气单元。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的对准装置，
其中，所述主体部分是圆柱形构件，并且
其中，所述第一凸缘部分包括构造为从第一环形部分侧朝向主体部分侧直径扩大的锥形部分。
6.根据权利要求2所述的对准装置，
其中，所述主体部分是圆柱形构件，并且
其中，所述第二凸缘部分包括构造为从第二环形部分侧朝向主体部分侧直径扩大的锥形部分。
7.根据权利要求2所述的对准装置，
其中，所述衬垫构件通过借助于所述第一凸缘部分和所述第二凸缘部分夹紧所述载置台主体部分而被附接至所述载置台主体部分。
8.根据权利要求3所述的对准装置，
其中，所述衬垫构件通过借助于所述第一凸缘部分和所述第三凸缘部分夹紧所述载置台主体部分而被附接至所述载置台主体部分。
9.根据权利要求1至3中的任一项所述的对准装置，
其中，所述衬垫构件由导电树脂制成，所述导电树脂是通过将导电微粒分散在树脂合成物中而获得的。
10.根据权利要求1至3中的任一项所述的对准装置，
其中，所述第一环形部分的外径小于所述主体部分的外径。
11.根据权利要求1至3中的任一项所述的对准装置，进一步包括：
ID读取单元，其位于所述载置台之间的中间位置处，
其中，所述控制器构造为通过所述移动单元相应地旋转载置在所述载置台上的晶圆，构造为通过所述凹口部分检测单元相应地检测所述晶圆中的凹口部分的周向位置，并且构造为在通过所述移动单元控制所述载置台在水平面中的位置以防止晶圆之间的干涉的同时通过所述ID读取单元读取附接至所述晶圆的周边部分的ID。
12.根据权利要求1至3中的任一项所述的对准装置，
其中，所述控制器包括联锁单元，所述联锁单元被构造为通过所述移动单元控制所述载置台在水平面中的位置，以在载置在所述载置台上的晶圆通过所述移动单元旋转时防止所述晶圆之间的干涉。
13.根据权利要求11所述的对准装置，
其中，所述控制器包括联锁单元，所述联锁单元构造为控制以读取所述晶圆中的一个晶圆的ID，构造为经由所述移动单元控制所述载置台在水平面中的位置，并且构造为执行控制以读取另一晶圆的ID，以便在所述ID读取单元读取载置在所述载置台上的晶圆的ID时防止晶圆之间的干涉。
14.根据权利要求11所述的对准装置，
其中，所述控制器包括联锁单元，所述联锁单元构造为通过所述移动单元控制所述载置台在水平面中的位置，以及控制以便以时间差异交替地读取晶圆的ID，从而防止在所述ID读取单元相应地读取载置在所述载置台上的晶圆的ID时晶圆之间的干涉。
15.一种半导体晶圆处理装置，其包括根据权利要求1至3中的任一项所述的对准装置，所述半导体晶圆处理装置进一步包括：
传送装置，
其中，所述传送装置构造为相应地将晶圆装载到所述对准装置的在水平面中并排布置的所述多个载置台，并且构造为相应地将晶圆从所述载置台取出。
16.根据权利要求15所述的半导体晶圆处理装置，
其中，所述传送装置是双臂机器人。
17.一种使用根据权利要求1至14中的任一项所述的对准装置来对准晶圆的对准方法，所述对准方法包括：
将所述多个晶圆相应地装载到在水平面中并排布置的所述多个载置台中；
通过相应地附接至所述多个载置台的衬垫构件保持所述晶圆；
在旋转所述载置台的同时检测所述载置台上的晶圆的凹口部分；
通过进一步旋转所述载置台，将检测到的晶圆的凹口部分对准到预定的周向方向上的位置；
对所述载置台的位置进行第一次控制，以防止在对准晶圆时晶圆之间的干涉；以及
将所述多个载置台上的晶圆相应地从所述多个对准装置卸载，以通过外部卸载装置将所述晶圆带到所述对准装置的外部。
18.根据权利要求17所述的对准方法，
其中，(i)在所述载置台中的一者的区域中的晶圆装载、晶圆卸载或凹口部分检测，以及(ii)在所述载置台中的另一者的区域中的晶圆装载、晶圆卸载或凹口部分检测构造为连续地执行或部分重叠地执行。
19.根据权利要求17或18所述的对准方法，
其中，当所述凹口部分检测确定晶圆相对于载置台的位置偏移量超出指定范围时，从所述对准装置取出所述晶圆。
20.根据权利要求17或18所述的对准方法，进一步包括：
通过在所述多个台之间的中间位置处的ID读取单元读取相应地附接至所述多个晶圆的ID。
21.根据权利要求20所述的对准方法，进一步包括：
对所述载置台的位置进行第二次控制，以防止在ID读取中晶圆之间的干涉。
22.根据权利要求20所述的对准方法，进一步包括：
第二次控制，以在读取所述晶圆中的一个晶圆的ID期间限制所述晶圆中的另一晶圆移动到所述ID读取单元，并且在读取所述晶圆中的所述一个晶圆的ID之后允许所述晶圆中的所述另一晶圆移动到所述ID读取单元，从而防止在ID读数中晶圆之间的干涉。
23.根据权利要求20所述的对准方法，
其中，在水平面中的所述载置台被移动到取出位置，以在ID读取之后取出所述晶圆，以执行所述对准。
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