KR101383746B1 - 고속 기판 정렬 장치 - Google Patents

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자이로 티. 마우라
마틴 호섹
토드 바텀리
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브룩스 오토메이션 인코퍼레이티드
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Abstract

기판 정렬 장치는 최소의 기판 이송 장치의 연장 및 후퇴 이동을 제공하여 기
판을 신속하게 정렬하고 기판의 배면 손상 없이 기판 처리의 생산성을 향상한다.
일 실시예에서 기판 정렬 장치는 기판을 회전하여 위치 재설정하지 않고 기판을 척
으로부터 이송 장치로 이동할 수 있는 기판 이동 시스템을 갖는 인버트척을 포함한
다. 인버트척은 이동 시스템으로 인하여 정렬장치가 기판 기준선을 차단하는 것을
제거하고 이송 장치가 정렬작업중에 프레임에 그대로 머무를 수 있게 한다. 다른
실시예에서 정렬 장치는 프레임에 연결된 회전형 센서 헤드 및 정렬중에 기판을 지
지하는 투명한 지지 받침대를 구비하는 지지부를 포함한다. 그래서 기판 이송 장
치는 정렬중에 프레임 안에 머무를 수 있다. 적절한 정렬이 지지 받침대에 있는 기
준선의 위치와 상관없이 수행될 수 있다. 또 다른 실시예들에서 기판 지지부는 장
치내부에서 기판을 버퍼하여 기판의 신속한 교환을 가능케 하는 버퍼 시스템을 적
용한다.
이송 장치, 정렬 장치

Description

고속 기판 정렬 장치{High speed substrate aligner apparatus}
본 출원은 2005년 3월 30일 출원된 미국 특허 출원 11/093479의 CIP(continuation-in-part)출원이다. 여기에 예시된 실시예들은 기판 정렬 장치에 관한 것이다.
직접 회로(IC)는 반도체 재료의 기판(웨이퍼)로부터 생산된다. IC의 제조 공정 중에 웨이퍼는 전통적으로 카세트에 넣어져 공정 단계로 이동하고 거기서 웨이퍼는 기판 이송 장치를 통하여 카세트로부터 제거되고 웨이퍼 정렬 장치에 놓여 웨이퍼의 차후의 공정을 위해 미리 정해진 방향을 향하게 한다.
종래의 정렬 장치에서, 기판 이송 장치는 웨이퍼를 웨이퍼 정렬 장치에 놓고 웨이퍼 정렬 공정 중에 정렬 장치로부터 빠져나온다. 이로 인한 결과로 웨이퍼 정렬 작업의 전후에서 기판 이송 장치의 연장 및 후퇴로 인해 웨이퍼 정렬 시간이 증가한다. 또한 웨이퍼의 정렬 피쳐(feature) 또는 기준선(fiducial)이 정렬 장치 척 받침대와 같은 정렬 장치 피쳐(feature)상부에 놓인다면 정렬 장치의 기준선 센서로부터 웨이퍼 기준선을 차단하게 되고, 이것은 웨이퍼 위치 및 기준선 센싱을 다시 시도 하게 하여 정렬 시간을 증가한다. 정렬 작업중의 기판 이송 장치의 반복된 이동 및 웨이퍼 정렬 장치 피쳐의 차단은 정렬 작업의 비능률을 만들어내고 결과적 으로 웨이퍼 공정 및 제조의 수율을 감소한다.
웨이퍼를 정렬 장치에 놓는데 있어 잠재적인 기판 이송 장치의 재시도 및 정렬 장치를 통해 작업되는 많은 수의 웨이퍼 때문에 웨이퍼 배치(batch)를 정렬하는 데 필요한 시간은 실질적으로 늘어난다. 아래의 표 1은 종래의 기판 정렬 장치로 한 정렬 작업을 나타낸다.
표 1
순서(pass number) 설명 측정된 시간(초)
1 이송 장치가 정렬 장치로 연장된다 1.0
2 웨이퍼를 정렬 장치 척에 놓는다 0.8
3 이송 장치가 부분적으로 후퇴한다 0.5
4 정렬 장치가 기준선을 위하여 360°스캔한다 1.5
5 기준선이 발견되지 않으면(즉 척 패드에 의하여 덮이면) 재시도가 필요하다 　
6 척은 안전 지대로 가서 이송 장치 단부 이펙터를 위한 경로를 터준다 0.4
7 이송 장치가 연장된다 0.5
8 이송장치가 웨이퍼를 들어올린다(단부 이펙터의 에지 그립 작동은 없다) 0.3
9 정렬 장치는 노치(notch)를 드러내도록 척을 안전지대로 조금 회전시킨다 0.2
10 이송 장치는 웨이퍼를 내려놓는다 0.3
　 척 　
11 이송 장치는 부분적으로 후퇴한다 0.5
12 정렬 장치가 기준선을 위하여 360° 스캔하고 다음 위치에서 이송 장치의 픽(pick)경로가 차단된 것을 발견한다 1.5
13 이송장치가 연장된다 0.5
14 이송장치가 웨이퍼를 들어올린다 0.3
15 정렬 장치는 척을 안전지대로 이동한다 0.4
16 이송장치는 웨이퍼를 척에 내려놓는다 0.3
17 정렬 장치는 척을 이동하여 원하는 후속 위치로 최대한 가깝게 하고 척을 안전지대로 이동한다 0.2
18 14-17을 기준선이 원하는 후속 위치에 놓일 때까지 반복하고 척을 안전지대로 이동한다 　
19 이송장치는 웨이퍼를 들어올려 잡는다 0.8
20 이송장치는 원위치로 후퇴한다 1.0
총 시간 　 >11
증가한 정렬 시간뿐만 아니라 웨이퍼 정렬 작업 중 반복적인 들어올림과 정렬 척으로 이동 또는 척으로부터의 이동으로 웨이퍼 움직임이 일어날 수 있다. 나 아가 각각 추가적으로 웨이퍼를 잡는 것은 배면 손상 또는 오염의 가능성을 증가한다.
관통 빔 센서(through beam sensor)의 사용 때문에 종래의 정렬 장치 설계에서 기준선이 척 패드의 상부에 놓일 때 신뢰할 만한 기준선을 찾는 것은 가능하지 않다. 또한 기판 이송 장치의 픽 경로(pick path)를 방해함 없이 임의로 웨이퍼의 방향을 맞추는 것은 불가능하다. 또한 두 번 이하의 기판 이송 장치의 재시도로는 웨이퍼가 정렬되는 것이 보장되지 않는다. 종래의 정렬 장치에서 웨이퍼를 적절하게 정렬하기 위한 재시도 횟수로 인하여 기준선의 후속 위치(fiducial post position)의 정확성이 감소할 위험이 있다. 추가적으로, 웨이퍼의 정렬은 정렬장치에서의 기판 이송 장치의 연장 없이는 수행될 수 없다. 그러므로 각 정렬 조작이 수행되는 동안 기판 이송장치에 의한 추가적인 연장/후퇴 동작이 요구된다.
미국특허 6468022 B1, 미국특허 6357996 B2는 웨이퍼 기준선 검사를 위한 에지 롤링(edge rolling)을 이용하는 종래의 기판 정렬 장치와 고가의 에지 센싱 장치의 예시를 개시하고 있다. 종래의 정렬 장치의 또 다른 예시는 미국 특허 6729462에 개시되어 있는데 여기서 정렬 장치는 제1, 2 버퍼암(buffer arms)과 척암(chuck arm)을 갖는다. 척암은 작업물을 정렬하는 데 사용된다. 척암은 정렬된 작업물을 버퍼암으로 이송하고, 두번 째 작업물이 척암으로 정렬된다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 후술하는 바와 같이 종래의 웨이퍼 정렬 장치의 문제점을 극복한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 관한 기판 정렬 장치는 프레임, 인버트척, 센싱 장치 및 기판 이동 기구를 포함한다. 프레임은 기판 이송 장치가 기판 정렬 장치로부터 기판을 이송하고 기판 정렬 장치로 기판을 이송할 수 있게 배치된다. 인버트척은 기판을 취할 수 있고 프레임에 대하여 인버트척을 움직이도록 인버트척에 연결된 척 구동 샤프트에 의하여 프레임에 움직일 수 있도록 결합되고 기판의 정렬을 행할 수 있다. 센싱 장치는 기판 정렬 장치에 놓인 기판의 위치 결정 표식을 감지하고 척과 척 구동 샤프트 사이에 배치된다. 기판 이동 기구는 프레임에 움직임이 가능하도록 연결되고 프레임의 내부에 인버트척 하부에 배치되어 기판을 인버트척으로부터 기판 이송 장치로 이동시킬 수 있다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 관한 기판 정렬 장치는 프레임, 에지 그립형척 시스템을 포함한다. 프레임은 에지 그립형 기판 이송 장치가 기판 정렬 장치로부터 기판을 이송하고 기판 정렬 장치로 기판을 이송할 수 있게 배치된다. 에지 그립형척 시스템은 기판을 취하여 기판을 원하는 후속 정렬 위치로 회전하도록 프레임에 연결된다. 척 시스템은 기판 이송 장치에 독립적으로 후속 정렬 위치를 찾도록 배치되어서 기판 이송 장치에 대한 후속 정렬 위치에 관계없이 이송 장치에 의한 기판의 후속 정렬을 위한 이동은 기판을 회전하기 위한 재시도 없이 행해질 수 있다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 관한 기판 정렬 장치는 프레임, 회전형센서 헤드 및 기판 지지부를 포함한다. 프레임은 기판 이송 장치가 기판 정렬 장치로부터 기판을 이송하고 기판 정렬 장치로 기판을 이송할 수 있게 배치된다. 회전형 센서 헤드는 기판 정렬 장치에 놓인 기판의 위치 결정 표식을 감지하는 적어도 하나의 센싱 장치를 포함하고 프레임에 대하여 회전형 센서 헤드를 움직이도록 회전형 센서 헤드에 연결된 구동 샤프트에 의하여 프레임에 움직일 수 있도록 연결된다. 기판 지지부는 프레임에 설치되어 회전형 센서 헤드에 의하여 기판의 위치 결정 표식을 감지할 때 기판을 지지한다. 기판 지지부는 기판의 외곽 모서리와 접촉하는 지지 받침대를 포함하고 센싱 장치는 지지 받침대에 대하여 기판의 위치 결정 표식의 장소에 상관없이 기판의 위치 결정 표식을 감지할 수 있다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 관한 기판 정렬 장치는 프레임, 프레임에 연결된 구동부, 제1 기판 대응부 및 제2 기판 대응부를 포함한다. 프레임은 기판 이송 장치가 기판 정렬 장치로부터 기판을 이송하고 기판 정렬 장치로 기판을 이송할 수 있게 배치된다. 제1 기판 대응부는 프레임에 움직일 수 있도록 결합되어 기판과 직접 대응되고 프레임에 대하여 제1 기판 대응부를 움직일 수 있도록 하는 구동부에 조작가능하도록 연결된다. 제2 기판 대응부는 프레임에 움직일 수 있도록 결합되어 기판과 직접 대응되고 프레임에 대하여 제2 기판 대응부를 움직일 수 있도록 하는 구동부에 조작가능하도록 연결된다. 제1 기판 대응부는 기판의 위치 결정 표식의 감지를 위해 움직일 수 있고 제2 기판 대응부는 기판의 위치재설정을 위하여 움직일 수 있다.
전술한 본 발명의 특징 및 다른 특징들은 후술할 설명들에 개시되고, 다음의 도면들과 관련이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 특징을 포함하는 기판 처리 장치의 도식적인 평면도이다.
도 2a는 제1 배열에서 정렬 장치를 도시한 것으로 도 1의 처리 장치에서 기판 정렬 장치의 도식적인 측면도이다.
도 2b는 제2 배열에서 정렬 장치를 도시한 것으로 도 1의 처리 장치에서 기판 정렬 장치의 도식적인 다른 측면도이다.
도 2는 제1 배열에서 정렬 장치를 도시한 것으로 도 1의 처리 장치에서 기판 정렬 장치의 도식적인 또 다른 측면도이다.
도 3은 인버트척과 도 2a-2c의 기판 정렬 장치의 기판 이송 메커니즘을 도시한 저면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 관한 기판 정렬 장치의 평면도이다.
도 5는 측면도 도 4에 도시한 기판 정렬 장치의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 기판 정렬 장치를 도시한 사시도이다.
도 7은 도 2a-2c 및 도 3에 도시한 정렬 장치에 따라서 기판을 정렬하는 방법을 설명한 순서도이다.
도 8은 도 4 및 도 5에 도시한 정렬 장치에 따라서 기판을 정렬하는 방법을 설명한 순서도이다.
도 9는 도 6에 도시한 정렬 장치에 따라서 기판을 정렬하는 방법을 설명한 순서도이다.
도 10a-10c는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 각각 정렬 장치를 세가지 각각 다른 위치에서 도시한 정면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 기판 정렬 장치와 기판(212)의 사시도이고, 도 11a는 장치의 케이스가 제거된 것을 도시하는 사시도이다.
도 12는 도 11에 도시된 정렬 장치의 다른 위치에서 이동 가능한 지지부를 도시하는 부분 사시도이다.
도 13 및 도 13a-13b는 각각 정렬 장치의 지지 구조의 절개도 및 정렬 장치의 선형 구동부와 회전 구동부를 도시한 단면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 기판 정렬 장치와 기판(212)를 도시한 사시도이다.
도 15는 도 14에 도시된 정렬 장치의 기판 홀더를 도시한 부분 단면도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 관한 기판 처리 장치의 기판 정렬 장치와 기판 이송 장치를 도시한 사시도이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 관한 기판 정렬 장치와 기판(212)을 도시한 사시도이다.
도 18은 도 17에 도시된 기판 정렬 장치의 기판 지지부를 도시한 부분 단면도이다.
도 19a-19d는 도 18의 기판 지지부에서 기판 지지부 및 기판이 각각 다른 위치에 놓인 것을 도시한 단면도이다.
본 발명이 후술하는 예시된 실시예와 도면과 관련하여 설명되지만 본 발명은 다른 실시 형태로도 가능함을 이해하여야 한다. 추가적으로 적절한 크기, 형태, 부재 또는 재료의 선택이 가능하다.
도 1을 참조하면 도 1은 본 발명의 특징을 포함하는 반도체 기판 처리 장치(100)의 도식적인 평면도를 도시하고 있다. 도 1에 도시된 처리 장치는 복수의 기판 처리 챔버(102)를 포함한다. 적어도 한 개의 처리 챔버(102)는 기판 정렬 장치(105)를 포함한다. 복수의 기판 처리 챔버(102)는 이송 챔버(104)에 연결될 수 있고, 그에 더하여서 기판 처리 장치(100)는 챔버(104)에 연결될 수 있는 기판 카세트 홀더(101)를 포함할 수 있다. 기판 이송 장치(103)는 또한 적어도 부분적으로 챔버(104)에 배치되고 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 이송하도록 적용되고, 기판 처리 챔버(102) 및 카세트 홀더(101)들 사이에 배치될 수 있다. 기판 이송 장치(103)는 기판을 잡는 단부 이펙터(106:기판 홀더)를 포함한다. 도 도 1에 도시된 기판 이송 장치(103)는 예시적으로 다른 적절한 구성을 가질 수 있다. 처리 장치(100)에 사용되는 기판 이송 장치의 예시는 미국 특허 6485250 B2, 미국 특허 6231297, 미국 특허 5765983 및 미국 특허 5577879에서 발견할 수 있고, 이러한 내용은 전체로서 본원에 포함된다. 기판 이송 장치는 스카라(scara)타입일 수 있고 단부 이펙터의 선형 움직임을 제어하는 복수의 연동 장치를 포함할 수도 있다. 기판 이송 장치(103)는 하나 이상의 단부 이펙터(106)를 포함하고, 각각은 하나 이상의 웨이퍼를 집을 수 있다. 단부 이펙터(106)는 또한 에지 그립식(edge gripping) 또는 진공 그립식(vacuum gripping)단부 이펙터일 수 있다. 또한 기판 처리 장치(100)는 원하는 개수의 챔버를 갖는 다른 다양한 배열을 포함할 수 있다.
200mm 또는 300mm의 지름을 갖는 반도체 웨이퍼와 같은 적절한 타입의 기판이 반도체 처리 장치(100) 및 정렬 장치(105)에서 처리될 수 있다. 반도체 웨이퍼는 일반적으로 정해진 방향으로 웨이퍼를 정렬하기 위한 정렬 마크 또는 레퍼런스 마크(220:기준선)를 갖는다(도 3 참조).
IC제조의 경우에 IC는 반도체 재료 웨이퍼로부터 제조된다. 웨이퍼는 하나 또는 그 이상의 서로 인접한 슬롯들을 포함하는 카세트에 넣어질 수있고, 각 슬롯들은 웨이퍼를 보유할 수 있다. 카세트는 장치(100)에 로딩하거나 언로딩하기 위하여 제1 기판 카세트 홀더(101)에 놓일 수 있다. 기판 이송 장치(103)는 단부 이펙터(106)로 웨이퍼를 집고 기판 정렬 장치(105)가 있는 기판 처리 챔버(102)로 이송한다.
일 실시예에서 정렬 장치(105)는 후술하는 대로 일반적으로 프레임, 척, 센싱 장치(sensing device) 및 기판 이동 기구를 포함한다. 단부 이펙터(106)는 웨이퍼를 정렬 척에 놓고 거기서 웨이퍼는 회전하여 센싱 장치가 기준선(fiducial)의 위치를 찾을 수 있게 한다. 웨이퍼는 후속의 공정을 위하여 미리 정해진 원하는 방향으로 정렬된다. 후속 정렬 웨이퍼는 기판 이송 장치 단부 이펙터(106)에 의하여 정렬 장치로부터 제거될 수 있고 후속 공정을 위하여 다른 기판 처리 챔버(102)로 이송될 수 있다. 기판 정렬 장치(105)는 기준선의 방향 및 정렬 장치(105)안에서 단부 이펙터(106)의 위치와 관계없이 기준선(fiducial)의 검사와 정렬을 달성한다. 웨이퍼가 처리되면 기판은 나머지 기판 카세트 홀더(101)의 카세트에 놓일 수 있다.
도 2a-2c를 참조하면 제1 실시예에서 기판 정렬 장치(105)는 전체적으로 프레임(205), 인버트 척(206), 인버트 척 구동부(216) 및 구동 시스템(207), 센싱 장치(209), 기판 이동 기구(210) 및 이동 기구 구동부(211) 및 구동 시스템(222)를 포함한다. 도 2a-2c에 도시된 예시적인 실시예에서 프레임(205)은 개구부, 어퍼쳐(aperture) 또는 슬롯(213)을 포함한다. 기판 이송 장치(103)(도 1참조)는 기판(212)을 프레임(205)으로 집어넣거나 프레임(205)으로부터 꺼낸다(이송 단부 이펙터(106)로 들고). 개구부(213)는 그러므로 단부 이펙터(106)가 기판 정렬 장치(105)에 접근하도록 한다.
이러한 예시적인 실시예에서 인버트 척(206)은 프레임(205)의 최상부(205A)에 근접하도록 움직일 수 있다. 각각 기판(212) 및 척(206)의 측면도, 저면도인 도 2a 및 도 3에 도시한 것과 같이 척은 스팬 부재(206A:span member) 및 그에 부속한 하측 연장부(206B)를 포함한다. 도 2a-2c에 가장 잘 나타난 것과 같이 스팬 부재(206A) 및 하측 연장부(206B)는 프레임(205)안에 놓일 때 기판(212) 및 이송 장치 단부 이펙터(106) 위에서 고리형을 만든다(looped). 스팬 부재(206A)는 척(206)을 구동 시스템(207)의 구동부(216)에 연결한다. 스팬 부재(206A)는 하측 연장부(206B)가 스팬 부재(206A)로부터 하측으로 연장되는 동안 기판(212)의 상면을 향한다. 각 하측 연장부(206B)는 척(206)에 의하여 집힐 때 기판(212)을 지지하기 위한 받침대(206C)를 포함한다. 각 하측 연장부(206B)는 스팬 부재(206A)로부터 충분 히 하측으로 연장되어 척이 기판을 집을 때 받침대가 기판의 바닥면을 둘러싸는 외곽의 모서리에 접촉하도록 한다. 그러므로 하측 연장부(206B)는 스팬 부재(206A)로부터 기판의 위로부터 기판(212)의 마주보는 양단(opposite side)에 이르고 기판(212)의 주변 모서리의 배면 영역을 확보한다. 그러므로 척(206)은 여기서 인버트 척(206)으로 설명된다. 받침대(206C)는 수동적인 받침대 이거나 능동적으로 기판(212)을 집을 수 도 있다. 또한 척은 다른 적절한 구성을 가질 수 있다.
본 실시예에서 인버트 척 구동 시스템(207)은 프레임(205)의 최상부(205A)에 위치한 로타리 구동 시스템이고 구동부(216)를 통하여 인버트 척(206)과 연결된다. 구동 시스템(207)에 사용될 수 있는 모터의 예는 스텝 모터 및 서보 모터를 포함한다. 모터는 브러쉬리스 모터(blushless motor)일 수 있고, 웨이퍼 기준선(220)의 검사에 따라서 광센서(209)에 의하여 전송된 신호로 기판(212)의 정렬을 조정하는 인코더(encoder)를 포함할 수 있다. 척 구동 시스템(207)은 기판 이동 기구 구동 시스템(222)과는 독립적이다. 또한 척 구동 시스템(207)은 다른 적절한 구성을 가질 수 있다.
도 2a에 도시한 것처럼 기판 정렬 장치(105)는 오염 방지부(208)를 포함한다. 오염 방지부(208)는 프레임(205)의 최상부(205A)근방에 위치하고 기판이 척에 놓일 때 구동 시스템(207)의 구동부(216) 및 기판 상부의 회전 가능한 스팬부(206A)와 기판(212)사이에 배치된다. 방지부(208)는 일반적으로 평평한 형태이고 척(206)이 200mm 또는 300mm 기판(212)을 집고 있을 때 척(206)안에 놓일 정도이고 기판 전체를 덮을 수 있을 정도의 지름을 갖는다. 도 2a-2c 에 도시된 대로 본 실 시예에서 방지부(208)는 인버트 척(206)의 회전을 방해하지 않도록 프레임에 결합된다. 본 실시예에서 방지부(208)는 척(206)을 구동하는 구동 샤프트(216)를 통하여 하나의 중심방향으로 연장되는 포스트(221)에 의하여 지지될 수 있다. 방지부(208)는 금속 또는 플라스틱과 같은 적절한 재료를 만들어질 수 있고 실질적으로 원형과 같은 평면에서 원하는 형태를 가질 수 있다. 또한 방지부(208)는 다른 적절한 구성을 가질 수 있다.
도 2a-2c에 도시한 것과 같이 정렬 장치(105)는 기판 기준선(220)을 찾는 센싱 장치(209)를 포함한다. 본 실시예에서 센싱 장치(209)는 반사형 광센서이다. 또한 센서(209)는 전기 용량 방식 또는 유도 방식을 포함하는 다른 적절한 형태의 센싱 장치일 수 있고 센싱 장치(209)는 오염 방지부(208)에 설치될 수 있다. 또한 센서(209)는 기판(212)이 척(206)에 있을 때 센서(209)의 감지 영역에 있게 하고 인버트 척(206)의 회전이 센서(209)에 의하여 방해 받지 않게 하도록 다양한 방법으로 설치될 수 있다. 센서(209)는 척(206)의 회전축의 중심으로부터 방사적으로 배치되어 기판(212)의 외곽 모서리 및 기준선(220)이 센서(209)로 검색되게 하고 회전하는 척 구조가 기준선(220)의 센싱을 방해하지 않게 한다. 센싱 장치(209)는 또한 프레임(205)에 대하여 움직이지 않게 고정될 수 있다. 또한 센싱 장치는 다른 적절한 구성을 가질 수 있다.
또한 도 2a-2c 및 도 3을 참조하면 본 실시예의 기판 이동 기구(210)는 척으로부터 기판(212)을 취하여 기판(212)을 단부 이펙터(106)에 놓기 위하여 척(206)의 하부에 놓인다. 본 실시예에서 이동 기구(210)는 복수의 독립적으로 조작되는 리프터를 포함할 수 있다. 두 개의 리프터(210A, 210B)는 도 3에 도시되어 있다(도 2a-2c에는 단지 리프터(210A, 210B)의 한 개만 설명을 위하여 도시되어 있다). 본 실시예에서 이동 기구(210)는 리프터의 개수를 다양하게 할 수 있다. 본 실시예에서 두 리프터는 각각 형태가 유사하고 스팬 부재(210AS, 210BS)를 갖고 리프터 스팬 부재(210AS, BS)의 양끝 단으로부터 연결된 상측 연장부(210AC, 210BC)를 포함한다. 스팬 부재(210AS, 210BS)는 리프터들(210A, 210B)을 구동 시스템(222)의 기판 이동 기구 구동부(211)에 연결한다. 스팬 부재(210AS, 210BS)는 기판(212)이 척(206)에 있을 때 기판(212)의 하부를 향하고, 상측 연장부(210C)는 각각 기판(212)의 하부 방향을 향하여 위로 연장된다. 상측 연장부(210C)는 기판(212)을 지지하는 받침대(219)를 포함한다. 각 받침대(219)는 기판(212)의 하부 외곽 모서리와 접촉한다. 또한 기판 이동 기구(210)는 다른 적절한 구성을 가질 수 있다.
기판 이동 기구 구동 시스템(222)은 프레임(205)의 바닥부(205B)에 위치한다. 구동 시스템(222)은 구동부(211)를 통하여 이동 기구(210)와 연결된다. 본 실시예에서 구동 시스템(222)은 독립적으로 각각의 리프터(210A, 210B)를 구동축 Z(도 2a-2c 참조)을 따라 전진 또는 후진하게 하는 선형 구동 시스템일 수 있다. 구동 시스템(222)은 예를 들면 볼-스크루 구동(ball screw drive), 로드 선형 액추에이터(rod linear actuator), 슬라이드 선형 액추에이터일 수 있다. 또한 구동 시스템(222)은 다른 적절한 구성을 가질수 있다. 구동 시스템(222)의 선형 이동은 기판(212)이 척(206)에 놓일 때 리프터(210A, 210B)가 기판(212)을 척(206)으로부터 들어올리거나 단부 이펙터(106)에 내려놓는데 충분하다.
다시 도 2a-2c 및 도 3을 참조하고 또한 도 7의 순서도를 참조하여 기판 정렬 장치(105)의 작업을 설명한다. 도 7의 블록(501)에 나타난 대로 기판 이송 단부 이펙터(106)는 프레임의 개구부(213)를 통하여 척 받침대(206C)의 위로 정렬 장치 안으로 들어가고 기판을 척(206)안에 놓는다(도 2a참조). 단부 이펙터는 척(206)의 하부로 내려가고 기판(212)을 인버트 척 받침대(206C)에 놓는다(도 7의 블록(502)와 도 2b 참조). 단부 이펙터(106)는 바람직하게는 연장된 채로 인버트 척(206)과 이동 기구 리프터(210A, 210B)사이에 남아있을 수 있다. 기판 이송 장치 단부 이펙터(106)는 도 2a-2c에 도시한 것처럼 척(206)과 이동 기구의 구성으로 인하여 정렬 중에 프레임(205)안에 남아 있을 수 있다. 인버트 척(206)은 정렬장치에 위치한 기판(212)을 집는다. 인버트 척(206)은 인버트 척 구동부(216) 및 구동 시스템(217)을 통하여 회전한다(도 7의 블록(503)참조). 회전하는 동안 센싱 장치(209)는 기판(212)의 외곽 모서리를 조사하고 기판(212)의 모서리에 있는 기판 정렬 피쳐(220:기준선)을 찾는다. 정렬 중에 오염 방지부(208)는 척(206), 척 구동 시스템(207, 216)에 의하여 생길 수 있는 파티클로 인한 기판(212)의 표면 오염을 방지한다.
센싱 장치(209)는 또한 척(206)의 그립 받침대에 대하여 그 방향에 관계없이 기판 기준선(220)을 찾을 수 있다. 예를 들면 척 받침대(206C)는 기준선(220)의 모서리를 덮지 않고 기판(212)의 모서리를 취하고 있어서 기준선(220) 및 웨이퍼 모서리들은 항상 실질적으로 센싱 장치(209)에 노출된다. 추가적으로 전술한 대로 센싱 장치(209)는 기판(212)의 일측(예: 상측)으로부터 기준선(220)을 검출하여서 웨 이퍼의 반대면에 대한 차단이 센서 특성을 떨어뜨리지 않는다. 척(206)에서의 위치에 관계없이 기판 모서리 및 기준선(220)의 검출하는 것은 척(206)에서 기판의 위치를 재정렬하는 것을 감소한다.
센싱 장치(209)가 기판 기준선(220)을 검출하면 적절한 신호가 콘트롤러(미도시)로 전송되고 바람직한 기준 좌표에 관한 기판 기준선(220)의 위치를 입력한다. 센싱 장치(209)는 또한 적절한 신호를 콘트롤러로 보내서 콘트롤러가 바람직한 기판 중앙 기준 위치에 대하여 기판 이심률을 결정하게 한다. 콘트롤러는 척 이동을 계산하여 바람직한 기판(212)의 정렬 위치를 얻을 수 있고 구동시스템(207)에 이동지시를 보낸다. 인버트 척(206)은 기판(212)을 원하는 정렬 위치에 놓는다(도 7의 블록(503)참조). 적절한 리프팅 패드(210A, 210B)가 인버트 척(206)으로부터 후속 위치가 정렬된(post aligned) 기판(212)을 들어 올리도록 선택된다(도 7의 블록(504)참조). 리프팅 패드(210A, 210B)는 독립적으로 작동하고 그 배치로 인하여(도 3 참조) 적어도 리프팅 패드(210A, 210B)의 하나는 기판의 후속 위치를 정하는 척(206)방향에 관계없이 단부 이펙터 구조 및 척 구조로부터의 방해를 제거할 수 있어서 척(206)으로부터 후속 위치 정렬된 기판(212)을 취할 수 있다. 그러므로 이동 기구(210)는 기판 이송 장치 단부 이펙터(106)와 관계없이 정렬 장치 프레임(205)안에서 척(206)에서 기판(212)을 다시 회전하여 위치를 조절하지 않고도 인버트척에 접근 가능하다. 리프팅 패드(210A, 210B)는 인버트척(206)으로부터 기판(212)을 들어 올리고 인버트척(206)은 원래의 위치로 돌아올 수 있다(도 7의 블록(504, 505)참조). 기판 이송 장치 단부 이펙터(106)는 리프팅 패드(210A, 210B) 로부터 기판을 취하고, 웨이퍼(기판: 212)를 집어서 이송하여 후속 공정을 거치게 한다(도 7의 블록(506, 507)참조). 콘트롤러는 단부 이펙터(106)의 위치를 조절하여 리프팅 패드(210A, 210B)로부터 기판을 취하는 것이 편심율 편차를 보정하는데 영향을 준다는 것을 주의해야 한다. 아래의 표 2는 전술한 예시적인 실시예를 요약한다(도 7에 도시된 것처럼). 그리고 종래의 정렬 장치에 비하여 향상된 효율을 알기 쉽게 설명한다. 아래의 표 2는 또한 본 실시예를 이용하여 기판을 정렬하기 위하여 수행°된 작업들 각각의 예시적인 시간을 나타낸다.
표 2
순서(pass number) 설명 측정된 시간(초)
1 이송 장치가 정렬 장치로 연장된다 1.0
2 이송 장치가 웨이퍼를 척에 놓고 연장된 채로 있는다 0.8
3 정렬 장치가 웨이퍼를 스캔하고 후속 위치를 정렬한다. 1.5
4 적절한 패드세트가 선택되고 웨이퍼가 들어올린다 0.5
5 척은 원상태로 이동한다(최악의 경우 90°) 0.2
6 이송 장치가 웨이퍼를 들어 올려 취한다 0.8
7 이송 장치가 원상태로 복귀한다 1.0
전체 시간 5.8
표 1과 비교하여 알 수 있듯이 도 2a-3에서 도시한 예시적인 실시예의 정렬장치(105)는 배경 기술에 언급한 종래 기술의 적어도 11초의 정렬 시간에 비하여 기판을 정렬하는 정렬 시간을 상당하게 감소한다.
도 4 및 도 5를 참조하면 제2 실시예에서 기판 정렬 장치(105')는 전체적으로 프레임(미도시), 적어도 하나의 센싱 장치(317)를 포함하는 회전형 센서 헤드(318) 및 기판 지지부(319)를 포함한다. 프레임(미도시)는 제1 실시예의 기판 정렬 장치(105)의 프레임(205)(도 2a-2c 참조)과 유사하여 언급하지 않는다. 회전 형 센서 헤드(318)는 예를들면 프레임의 바닥을 향하고 단부 이펙터(106)가 프레임안에 있을 때 단부 이펙터(106)의 하부에 있도록 베이스 부재(318A)가 구비된다. 단부 이펙터(106)는 도 2a-2c에 도시한 것과 유사한 개구부를 통하여 프레임에 접근할 수 있다. 베이스 부재(318A)는 센서 헤드 구동 시스템(미도시)의 구동부(321)에 연결된다. 베이스 부재(318A)는 회전형 센서 헤드(318)의 회전축인 도 5에 도시된 Z축으로부터 방사적으로 연장된다. 베이스 부재(318A)는 본 실시예에서 베이스 부재(318A)의 일측으로부터 연결되는 베이스 연장 부재(318B)를 포함한다. 베이스 연장 부재(318B)는 기판 지지부(319)에 의하여 기판(212)이 취하여질 때 기판(212)상부 방향으로 베이스 부재(318A)로부터 프레임의 최상부 방향을 향하도록 상부로 연장된다. 베이스 연장부재(318B)는 이와 연결된 스팬 부재(318c)를 포함한다. 스팬 부재(318C)는 아치형일 수 있고 기판(212)상부로 연장될 수 있고 베이스 연장 부재(318B)로부터 반대쪽으로 연장될 수 있다. 도 4에 가장 잘 나타낸 것처럼 아치형의 스팬 부재(318C)는 기판(212)의 주위와 스팬 부재(318C)간의 간격을 두어 스팬 부재(318C)가 기판(212)에 걸리지 않도록 한다. 또한 스팬 부재(318C)는 다른 형태를 가질 수도 있다. 도 5에 도시한 것처럼 스팬 부재(318C)는 하측 연장 부재(318D)를 포함하고 이는 베이스 연장 부재(318B)의 반대쪽에 연결된다. 그러므로 도 5에 가장 잘 나타난것처럼 베이스 연장 부재(318B) 스팬 부재(318C) 및 하측 연장 부재(318D)는 기판 지지 시스템(319)을 감싼다. 본 실시예에서 회전 가능 센서 헤드(318)는 또한 센서 헤드(318)의 마주보는 양측에 기판 지지부(316A, 316B)를 포함한다. 도 4 및 도 5에 도시한 것처럼 기판 지지부(316A)는 하측 연장 부 재(318D)로부터 연결되고 기판 지지부(316B)는 베이스 연장 부재(318B)로부터 연결된다. 기판 지지부(316A, 316B)는 하측 연장 부재(318D)와 베이스 연장 부재(318B)로부터 기판(212)의 하부를 감싸서 기판(212)이 센서 헤드(318)에 놓여져 있을 때 기판 지지부(316A, 316B)가 기판(212)의 하부 외곽 모서리와 접촉하게 한다. 기판 지지부(316A, 316B)는 수동 타입 또는 적극적인 그립 타입일 수 있다. 또한 회전형 센서 헤드(318)는 다른 적절한 구성을 가질수 있다.
본 실시예에서 센서 헤드(318)는 도 4 및 도 5에 도시한 것과 같이 센서 헤드(318)의 마주보는 양측에 두 개의 센싱 장치(317A, 317B)를 포함할 수 있다. 또한 센서 헤드(318)는 두 개 이상 또는 이하의 센서를 포함할 수 있다. 센싱 장치(317A, 317B)는 반사형 광센서 또는 관통 빔 광센서(through beam optical sensor)일 수 있다. 또한 센싱 장치(317A, 317B)는 전기 용량형 또는 유도형 센싱 장치일 수 있다. 센서(317A, 317B)는 회전축 Z의 중심으로부터 방사형으로 위치할 수 있고 충분한 거리를 두어서 센서(317A, 317B)가 기판(212)의 외곽 모서리를 감지할 수 있어야 한다.
센서 헤드 구동 시스템(미도시)는 구동부(321)를 통하여 센서 헤드에 연결되고 정렬장치(105)에 관하여 전술한 로타리 구동과 유사하다. 그러나 본 실시예에서 구동 시스템은 프레임의 바닥에 배치되고 도 5에 도시한 것처럼 회전축 Z를 중심으로 센서 헤드를 회전시킨다. 또한 구동 시스템은 다른 적절한 구성을 가질수 있다.
도 5에 도시한 것처럼 기판 지지 시스템(319)은 센서 헤드 스팬 부재(318C)와 센서 헤드 베이스 부재(318A)사이에 설치된다. 기판 지지 시스템(319)은 스팬 부재(319A)를 갖고 그 중심은 실질적으로 축 Z와 일치하고 축 Z를 따라 배치된 기판 지지 구동 부재(322)에 연결된다. 기판 지지 구동 부재(322)는 기판 지지 구동 시스템(미도시)의 부분이다. 본 실시예에서 스팬 부재(319A)는 마주보는 양측면에 연결된 두 개의 상측 연장 부재(319B)를 포함한다. 스팬 부재(319A)는 기판이 지지부(319)에 있을 때 기판(212)의 바닥을 향한다. 상측 연장 부재(319B)는 적어도 부분적으로 센서 헤드(318)의 센서 장치(317A, 317B)를 덮을 수 있는 받침대(320A, 320B)를 포함한다(도 5참조). 기판 지지 받침대(320A, 320B)는 기판(212)의 바닥의 외곽 모서리를 지지하도록 배치된다. 받침대(320A, 320B)는 기판을 수동적으로 또는 능동적으로 취할 수 있다. 받침대(320A, 320B) 또는 적어도 센싱 장치(317A, 317B)의 경로상의 일 부분은 투명한 물질로 형성되어 센서(317A, 317B)로부터 나와서 받침대(320A, 320B)에 놓인 기판(212)의 모서리를 감지할 수 있는 빔(A, B)이 받침대(320A, 320B)의 부분을 통과하여 센서 리시버(미도시)로 갈수 있게 하고 기판(212)의 모서리를 감지할 수 있고 기준선(220)을 찾을 수 있게 한다. 받침대(320A, 320B)를 위한 재료는 빔에 대하여 광학적으로 투명한 석영(quartz)또는 그 밖의 다양한 재료를 사용할 수 있다. 반사형 센서 같은 센서가 사용될 때 받침대(320A, 320B)는 투명한 물질이 아니어도 가능하다. 또한 기판 지지 시스템(319)은 다른 적절한 구성을 가질수 있다.
기판 지지 구동 시스템(미도시)는 전술한 도 2a-2c에 도시한 선형 구동 시스템(211, 222)과 유사하여 차이점을 중심으로 설명한다. 기판 지지 구동 시스템은 기판 구동 부재(322)를 통하여 기판 지지 시스템(319)과 연결된다. 기판 지지 구동 시스템은 기판(212)을 축Z 을 따라서 전진, 후진 시킨다. 구동 시스템은 기판 지지 시스템(319)을 이동시켜 받침대(320A, 320B)가 센서 헤드 받침대(316A, 316B)상부에 배치되는 위치로부터 받침대(320A, 320B)가 센서 헤드 받침대(316A, 316B)하부에 배치되는 위치로까지 이동할 수 있게 한다. 본 실시예에서 기판 지지 시스템은 회전할 수 없다. 하지만 선택적인 실시예로서 기판 지지 구동 시스템은 회전 구동부에 연결되어 기판 지지 시스템은 Z 축을 따라 이동할 뿐만 아니라 Z축을 중심으로 회전할 수 있다.
도 4, 도 5 및 도 8의 순서도를 참조하여 기판 정렬 장치(105')의 작업이 설명한다. 기판 이송 장치 단부 이펙터(106)는 프레임의 개구부(도 2a의 개구부(213)와 유사)를 통하여 센서 헤드 스팬 부재(318C)와 센서 헤드 기판 지지부(316A, 316B) 사이로 정렬 장치 안으로 들어가고 기판을 대략 Z축을 따라 지지 시스템(319)의 받침대(320A, 320B)위에 놓는다(도 2a참조). 기판 지지 시스템(319)은 Z 축을 따라 도 5에 도시한 것과 같이 이동하여 단부 이펙터(106)가 기판(212)을 기판 지지 받침대(320A, 320B)에 놓을 수 있게 한다(도 8의 블록 (602)참조). 단부 이펙터(106)는 Z축을 따라 하강하여 지지 받침대(320A, 320B)하부로 내려가고 기판 지지 시스템 스팬 부재(319A)의 상부에 위치하여 그 위치가 기판 지지부(319)안에 있게 된다(도 5참조). 단부 이펙터(106)는 연장된 채로 기판(212)하부에 있을 수 있다. 도 8의 블록 (603)에 설명한 대로 기판(212)을 스캔 하기 위하여 회전형 센서 헤드(318)는 시계방향 또는 반대방향으로 180°이상을 회전할 수 있어서 기판(212)의 전체의 외곽 모서리를 센싱 장치(317A, 317B)로 스캔 할 수 있다. 이것 은 또한 두 개의 센싱 장치(317A, 317B)중의 하나가 기판 기준선(220)을 찾을 수 있게 한다(도 3 참조). 기준선(220)은 기판 지지부(319)의 지지 받침대(320A, 320B)에 대하여 기준선(220)의 위치에 관계없이 센싱 장치(317A, 317B)에 의하여 감지될 수 있다. 예를 들면 센싱 장치(317A, 317B)가 관통 빔 센서일 때 기판 받침대(320A, 320B) 또는 적어도 광의 경로상의 일 부분은 투명한 물질로 형성되어 기준선(220)은 센서 빔으로부터 차단되지 않아서 광이 받침대(320A, 320B)를 통과하고 기판 모서리에 도달하고 센서(317A, 317B)가 기준선을 찾게 한다.
기판 정렬 기준선(220)을 찾고 나서 적절한 신호가 센서로부터 적절한 신호가 콘트롤러(미도시)로 전송되고 기판 기준선(220)의 위치를 입력한다. 기판(212)은 기판 지지부(319)에 의하여 하강하여 센서 헤드 기판 받침대(316A, 316B)로 내려온다. 이로 인하여 기판(212)을 기판 지지부(319)로부터 회전형 센서 헤드(318)에 이송한다(도 8의 블록(604)참조). 단부 이펙터(106)는 센서 헤드 받침대(316A, 316B)아래에 남아있을 수 있다. 회전형 센서 헤드(318)는 기판(212)을 회전하여 콘트롤러의 지시에 따라 원하는 정렬 위치에 있게 한다(도 8의 블록(605)참조). 센서 헤드(318)의 회전은 도 8의 블록(605)의 기판 방향 설정 작업보다 도 8의 블록(603)의 스캔 작업 중에 훨씬 더 빠르다. 센서 헤드(318)의 증가된 회전 속도는 예를 들면 센서 헤드 구동 시스템이 복수의 고속 스테퍼 모터와 같은 복수의 고속 회전 구동부일 때 구현 가능하다. 또한 다른 적절한 구동 시스템의 구성을 가질수 있다. 기판 이송 장치 단부 이펙터(106)는 기판(212)을 센서 헤드 받침대(316A, 316B)로부터 들어 올리고 기판을 취하여 후속 공정을 위하여 이송한다(도 8의 블 록(606)참조). 후속 정렬 위치에서 기판(212)이 센서 헤드(318)에 의하여 취하여질 때 센서 헤드 받침대(316A, 316B)와 단부 이펙터(106)사이에 간섭이 있어서 단부 이펙터(106)의 픽 경로(pick path)가 방해 받으면, 기판 지지 시스템(319)은 기판(212)을 센서 헤드 받침대(316A, 316B)로부터 들어올릴 수 있다. 지지 시스템(319)은 센서 헤드 받침대(316A, 316B)가 단부 이펙터의 픽 경로를 방해하고 있을 때 센서 헤드 받침대(316A, 316B)의 방해를 제거할 수 있는 위치에 있는 받침대(320A, 320B)를 포함한다. 나아가 도 5에 도시한 것과 같이 지지 시스템 받침대(320A, 320B)는 단부 이펙터(106)의 Z 축을 따른 이동을 간섭하거나 방해하지 않도록 위치한다. 따라서 후속 위치 정렬을 위한 단부 이펙터(106)로의 기판(212)의 이송은 기판 방향에 관계없이 행해지고 기판의 회전을 통한 재이동 없이 행해질 수 있다. 센서 헤드는 원상태로 복귀한다.
도 6을 참조하면 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 기판 정렬 장치(105")의 사시도를 도시하고 있다. 본 실시예에서 기판 정렬 장치는 전체적으로 프레임(미도시), 센싱 장치(424)를 갖는 회전형 센서 헤드(423), 기판 버퍼를 위한 버퍼 시스템(440)을 갖는 회전형 척(425)을 포함한다. 프레임은 전술한 실시예의 프레임(205)와 유사한 바 설명을 생략한다.
도 6을 참조하면, 회전형 센서 헤드(423)는 Z 축에 대하여 회전할 수 있다. 센서 헤드(423)는 센서 헤드 구동부(도 6에 샤프트(430)의 부분으로서 도시된)에 연결되는 베이스부(423A)를 포함한다. 센서 헤드 구동 샤프트(430)는 센서 헤드 구동 시스템(미도시)에 연결된다. 본 실시예에서 베이스부(423A)는 Z 축을 따라 배치 된 회전 중심으로부터 방사적으로 연장된 암(arm:423B, 423C)을 포함한다. 베이스부(423A)는 베이스부(423A)의 일 암(423C)으로부터 연결된 상측 연장 부재(423D)를 포함한다. 또한 선택적인 실시예로서 두 개의 암은 상측 연장 부재를 포함할 수도 있다. 상측 연장 부재(423D)는 센싱 장치(424)를 지지하기 위하여 상측 연장 부재(423D)로부터 연결되는 캔틸레버 부재(423E:cantilever member)를 포함한다. 센싱 장치(424)는 예를 들면 캔틸레버 부재에 빔 전송기와 빔 탐지기를 구비하는 관통 빔 광학 센서일 수 있다. 또한 선택적인 실시예로서 센싱 장치는 반사형 센서일 수 있고, 전기 용량형 또는 유도형 센서일 수 있다. 센싱장치(424)는 기판(212)이 기판 버퍼 시스템(425)에 놓일 때 센싱 장치가 기판(212)의 외곽 모서리를 감지하여 기준선(220)을 감지할 수 있는 거리를 두고 Z축으로부터 방사적으로 배치된다. 본 실시예에서 다수의 센싱 장치가 포함될 수 있다. 전술한 대로 센서 헤드 구동 시스템(미도시)는 구동 샤프트(430)을 통하여 회전형 센서 헤드 베이스부(423A)와 연결된다. 센서 헤드 구동 시스템은 전술한 정렬 장치(105, 105')에서 회전형 구동 시스템과 유사할 수 있다. 그러나 센서 헤드 구동 시스템은 동축 상의 샤프트(430, 431)의 독립적 회전을 위한 모터를 포함할 수도 있다. 센서 헤드 구동 시스템은 프레임의 적절한 위치에 놓여서 Z축을 따라서 회전할 수 있게 한다.
도 6에 도시한 실시예에서 척(425)은 Z 축에 따라 회전 가능하다. 척(425)은 실질적으로 Z 축을 기준으로 중심에 배치되고 도 6에 샤프트(431)의 부분으로만 도시된 척 구동부에 연결되는 베이스부재(425A)를 포함한다. 구동 샤프트(431)는 샤프트(430)와 동축에 있고 Z축을 따라 회전한다. 전술한 대로 구동부는 샤프트(430, 431)을 독립적으로 구동할 수 있다. 베이스 부재(425A)는 회전의 중심으로부터 방사적으로 연장되는 암(425B, 425C)을 포함한다. 각 암(425B, 425C)은 그로부터 상측으로 연장되는 받침대 시스템(425D)을 포함한다. 본 실시예에서 각 받침대 시스템(425D)은 두 개의 받침대 연장 부재(425E, 425F)를 포함한다. 또한 선택적인 실시예에서 다수의 받침대 연장 부재를 포함할 수 있다. 각 받침대 연장 부재(425E, 425F)는 일반적으로 받침대를 형성하는 수평부(425G, 425H)를 포함하는 계단형태이다. 받침대(425G)의 한 세트는 기판(212)이 스캔되기 위한 지지를 하고, 나머지 받침대(425H)의 세트는 버퍼(440)를 형성한다. 또한 선택적 실시예에서 다수의 버퍼가 사용될 수 있다. 받침대(425G, 425H)는 능동적 또는 수동적으로 기판(212)을 취하고, 도 5에 도시한 받침대(320는, 320B)에서 언급한 것처럼 센싱 장치에 따라 투명한 재료로 만들어지거나 불투명한 재질로 만들어질 수 있다. 예를 들면 본 실시예에서 받침대(425G, 425H)는 센서(424)에 의해서 생긴 빔에 대하여 광학적으로 투명한 석영(quartz)또는 그 밖의 다양한 재료를 사용할 수 있다. 받침대(425G, 425H)는 기판(212)의 모서리가 센싱 장치(424)에 의하여 감지되는 동안에 기판의 바닥의 외곽 모서리를 취할 수있을 정도로 충분한 Z축으로부터 방사적인 거리를 가져야 한다. 센서 해드의 받침대(425G, 425H) 및 캔틸레버 부재(423E)는 받침대위의 기판을 취하기 위하여 기판 이송 장치 단부 이펙터(106)가 받침대(425G)에 접근할 수 있도록 수직 기준으로 이격된다. 받침대 연장 부재(425D)는 회전방향으로 캔틸레버 부재(423E)를 간섭하지 않는다. 받침대(425H)는 최하부의 캔틸레버 부재(423E)의 하부를 통과하도록 배치된다.
도 6 및 도 9의 순서도를 참조하여 기판 정렬 장치(105")의 예시적인 작업 방법을 설명하다. 전체로 본원에 포함된 미국 특허 5765983 및 미국 특허 5577879에 개시된 것과 같은 하나의 단부 이펙터를 갖는 기판 이송 장치가 사용될 수 있다. 기판 이송 장치 단부 이펙터(106)는 프레임의 개구부((도 2a의 개구부(213)와 유사))를 통하여 척 또는 버퍼 시스템 받침대(425G)의 위로 정렬 장치 안으로 들어가고 제1 기판(기판(212)와 유사)을 받침대(425G)에 놓는다(도 9의 블록(701, 702)참조). 빈 단부 이펙터/기판 이송 장치는 정렬 장치의 외부로 후퇴할 수 있다. 빈 단부 이펙터의 움직임은 기판을 취하고 있을 때 보다 더 빠른 속도로 행해질 수 있다. 원한다면 단부 이펙터/기판 이송 장치는 정렬을 위하여 제2 기판을 취할 수 있다(도 9의 블록(705)참조). 본 실시예에서 상부의 받침대(425G)는 스캐닝 받침대가 되고 하부의 받침대(425H)는 버퍼 받침대가 된다. 원한다면 제2 기판을 취하는 이송 장치와 평행하게 회전형 센서 헤드(423)는 센서 헤드 구동 샤프트(430)에 의하여 회전하여 센싱 장치(424)가 상부 받침대(425G)에 놓인 제1 기판의 기준선을 감지하게 할 수 있다(도 9의 블록(703)참조).
센싱 장치(424)는 척 받침대(425G)상에서의 위치와 상관없이 기준선을 감지할 수 있다. 예를 들면 기준선이 받침대(425G)의 하나에 위치하더라도 센서의 경로에 있는 받침대의 투명한 재료의 부분으로 인하여 광이 기준선으로 가는 경로가 차단되지 않고 센서(424)의 빔이 감지할 수 있게 한다. 또한 받침대(425G)는 그 모서리에서 기판을 취하여 기판의 상부 표면을 노출시키므로 선택적 실시예세서 센서가 반사형인 경우이거나 전기 용량 또는 유도 방식의 센서인 경우에 척(425)구조로 인 한 방해 없이 기준선을 감지할 수 있다.
센싱 장치(424)가 기판 정렬 기준선을 감지하면 적절한 신호가 콘트롤러(미도시)로 전송되고 기판 기준선의 위치를 입력한다. 그리고 나면 척(425)은 기판을 원하는 정렬 위치로 회전한다(도 9의 블록 (704)참조). 기판을 스캔하고 기준선을 감지하기 위한 센서 헤드(423)의 회전은 기판을 위치시키는 척의 회전보다 더 고속으로 행해질 수 있다. 원한다면 기판 이송 장치/단부 이펙터(106)는 전술한 것과 같은 방법으로 버퍼 받침대(425H)위의 제2 기판을 버퍼링하는 버퍼 받침대(425H)위로 프레임(도 9의 블록(705)참조)으로 들어간다. 이송장치는 빈 단부 이펙터(106)(버퍼링된 제2 기판을 갖고 있는 단부 이펙터 또는 다른 단부 이펙터)를 위로 이동시켜 척(425)위에 있는 제1 기판 및 제2 기판 사이로 위치하게 한다. 단부 이펙터는 받침대(425G)에 놓인 제1 기판의 하부로 이동하여 후속 공정을 위하여 받침대(425G)로부터 정렬된 기판을 취한다(도 9의 블록(706)참조). 도 9의 블록(707)에서는 버퍼 받침대(425H)에 놓인 기판 또는 새로운 기판이 척(425)의 상부 받침대(425G)에 놓 일 수 있다. 선택적인 실시예에서 받침대 연장 부재(425D)는 단부 이펙터가 부분적으로 정렬 장치의 밖으로 복귀하는 것 없이 버퍼 기판을 상부 받침대로 이송할 때 단부 이펙터의 수직 움직임을 가능하게 한다. 제2 기판을 받침대(425G)에 놓은 후 블록(703, 804)의 공정이 반복된다. 척(425)에서 버퍼는 정렬 장치에 로딩하기 위하여 이송하는 시간을 감소하여 정렬 장치의 효율을 향상한다.
도 10a-10c를 참조하면 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 기판 정렬 장치(1105)가 도시되어 있다. 정렬 장치(1105)는 3가지 다른 위치로 도 10a-10c에 도 시되어 있다. 정렬 장치(1105)는 전체적으로 전술한 도 2a-2c에 도시된 정렬 장치(105)와 유사하므로 차이점을 중심으로 설명하기로 한다. 유사한 특징들은 유사한 참조 번호를 취한다. 정렬 장치(1105)는 이동척(1206), 센싱 장치(1209) 및 기판 이동 시스템(1210)을 포함한다. 정렬 장치(1105)는 또한 이동척(1206)의 구동력을 제공하는 구동 시스템(1207)을 포함한다. 이동 시스템(1210)은 정렬장치 안에서 고정된 위치에 있는 기판(2112)을 취할 수 있도록 배치된다. 본 실시예에서 기판 이동 시스템(1210)은 적절한 방법과 배치로 정렬 장치 프레임(1205)에 고정되는 부재(1201A)를 포함한다. 이동 시스템 부재(1210A)는 적절한 배치를 갖고 기판 받침대(1219)를 포함한다(도 3의 받침대(219)와 유사). 본 실시예에서 받침대(1219)는 움직이지 않고 기판을 센싱 장치(1209)로 센싱할 때 기판 거치 장소를 제공한다. 이동척(1206)은 일반적으로 인버트척 구성이다(도 2a-2c에 도시한 척(206)과 유사). 척(1206)은 수직적으로 이동가능하고(도 10b에서 화살표 Z로 표시된 방향으로) 축 또는 방향 θ를 따라서 회전 가능하다. 본 실시예에서 구동 시스템(1207)은 도 10a에 도시한 것처럼 회전 가능한 구동부(1216) 및 이동 부재(1207T)에 연결된 선형 구동부(1222)를 포함한다. 도 2a-2c에 도시한 선형 구동부(222)와 유사한 선형 구동부(1222)는 이동 부재(1207T)와 함께 구동되고 정렬 장치 프레임에 대하여 Z 방향으로 이동 부재(1207T)를 넘어설 수 있다. 이동 부재(1207T)는 적절한 형태(도 10a-10c에 도시된 것은 예시적일 뿐이다)를 갖고 정렬 장치 프레임(1205)에 원하는 방법으로 이동 가능하도록 설치될 수 있어서 이동 부재 및 프레임 사이의 Z 방향에 관계된 이동을 가능하도록 한다. 도 10a에 도시한 것처럼 이동척(1206)은 이동 부 재(1207T)에 설치되어 이동 부재와 일체로 수직 방향(프레임(1205)에 대하여)으로 이동할 수 있다. 척은 이동 부재(1207T)에 대하여 회전 가능하도록 설치되어(적절한 회전 가능한 베어링 또는 부싱 시스템과 같은 것) 척(1206)이 이동 부재 및 정렬 장치 프레임에 대하여 θ축을 따라서 회전할 수 있다. 회전형 척(1206)은 적절한 회전형 구동 이동 시스템(예. 회전형 구동 샤프트)에 의하여 척(1206)에 결합한 회전형 구동부(1216)로부터 온 힘으로 축 θ에 대하여 회전한다. 본 실시예에서 회전형 구동부는 움직이는 이동 부재(1207T)에 의하여 지지될 수 있다. 또한 선택적인 실시예에서 회전형 구동부는 정렬 장치 프레임에 설치되어 정렬 장치 프레임에 대하여 척을 회전하게 하고 척의 선형 이동을 가능하게하는 적절한 전동 장치에 의하여 회전형척에 결합할 수 있다. 도 2a-2c에 도시한 센싱 장치(209)와 유사한 본실시예의 센싱 장치(1209)는 도 10a에 도시한 것과 같이 척(1206)에 설치된다. 센싱 장치(1209)는 기판(212)이 이동 시스템(1210)의 받침대(1219)의 놓일 때 기판(212)의 외곽 모서리 및 기준선을 감지할 수 있도록 배치된다. 센싱 장치(1219)는 받침대(1219)에 대한 기판(212)의 방향 및 기준선(220: 도 3 참조)의 위치 또는 이동 시스템(1210)의 다른 형태에 관계없이 기판의 기준선(220)을 감지할 수 있다.
본 실시예에서 기판 정렬은 다음의 예시적인 방법으로 행해질 수 있다. 단부 이펙터(106)에 의하여 정렬 장치(1105)에 진입한 기판(212)은 정지한 이동 시스템 받침대(1219, 도 10a-10b 참조)에 놓일 수 있다. 기준선 감지 및 이심율 측정을 위한 기판(212)의 스캐닝은 회전형척(1206)에 의해 수행될 수 있고(축 θ에 대하여) 센서 장치(1209)를 정지한 기판에 대하여 회전하여 기판의 전체의 외곽을 스캔한 다. 도 10b에 도시한 것과 같이 이러한 위치(즉 스캐닝 위치)에서 이동척(1206)은 수직적인 위치를 갖는데 기준선(220)의 위치가 확인된 후에 척 기판 받침대(1206C, 전술한 기판 받침대(206C)와 유사)가 기판(212)을 지지하는 이동 시스템(1210)의 받침대(1219)의 하부에 놓이게 되도록 한다. 예를들면 전술한대로 센서(1209)를 갖고 하는 정렬에 의하여 기판의 정렬은 이동척(1206)으로 행해진다. 척(1206)은 Z 방향에서 움직이고 기판을 취하여(이동 시스템 받침대로부터) 척 받침대(1206)에 놓는다. 기판이 이동 시스템의 받침대(219)위에 위치하게 되고 척은 축θ방향으로 회전하여 기판을 원하는 정렬 방향에 있게 한다. 단부 이펙터(106)는 정렬된 기판을 받침대(1206C)로부터 취할 수 있다. 척 받침대(1206C)의 후속 정렬 위치(post alignment position)가 척(1206)으로부터 단부 이펙터에 의한 직접적인 기판 픽(pick)을 간섭하는 경우에 척(1206)은 움직여서 기판을 이동 시스템(1210, 도 10b에 도시한 것과 유사한 위치)의 받침대(1219)에 놓을 수 있다. 그러므로 기판을 단부 이펙터로 후속 정렬 하는 것은 기판의 회전의 재시도 없이 가능하다. 도 10a-10c 에 도시한 것과 같이 단부 이펙터는 연장된 채로 정렬장치에 있을 수 있다.
전술한대로 정렬 장치(105, 105', 105" 및 1105)는 종래의 정렬 장치에 비하여 장점이 많다. 정렬 장치(105, 105', 105" 및 1105)의 장점은 다음과 같은데 여기에 한정되는 것은 아니다. 정렬 장치에서 웨이퍼를 배치시키는데 있어 로봇의 재이동을 감소한다. 웨이퍼는 척이 로봇 단부 이펙터의 경로를 차단하지 않고 단부 이펙터에 대하여 임의의 방향에 있을 수 있다. 웨이퍼는 기준선이 정렬 장치 척 받침대의 상부에 있을 때에도 적절히 정렬될 수 있고 로봇재이동이 필요 없다. 전술 한 대로 본 발명의 정렬 시간은 종래의 정렬 장치에 비하여 상당하게 감소한다. 웨이퍼는 항상 척에 대하여 롤링 또는 슬라이딩 없이 에지 접촉에 의하여 이동할 수 있어서 최소 파티클을 발생한다. 전체의 웨이퍼 정렬 공정 중에 로봇 단부 이펙터는 정렬에 영향을 주지 않으면서 정렬 장치에서 머무를 수 있다. 이것은 정렬 장치 스테이션으로부터 한번의 연장 운동 및 후퇴 운동으로 웨이퍼가 정렬될 수 있고 로봇 단부 이펙터에 놓일 수 있다는 것이다. 더하여서 웨이퍼를 원하는 후속 정렬 위치에서 취하기 위하여 한번의 웨이퍼의 리프트가 필요하다. 복수의 수직 움직임은 감소한다. 이것은 웨이퍼의 움직임을 최소화하여 최적화된 정렬 효율을 얻는다.
도 11을 참조하면 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 기판 정렬 장치(1105') 및 기판(212)를 도시하고 있다. 정렬 장치(1105')는 전체적으로 도 4 및 도 5에 도시된 정렬 장치(105')와 유사하고 다음과 같은 점이 차이가 있다. 유사한 특징은 유사한 참조 번호를 취한다. 기판 정렬 장치(1105')는 전체적으로 지지 구조(1010), 두 개의 기판 지지부(1318, 1319)를 포함한다. 지지 구조(1010)는 일반적으로 정렬 장치(1105')의 기초 또는 베이스로 작용한다. 지지 구조(1010)는 정렬 장치를 도 1에 도시한 장치(100)와 유사한 처리 장치의 구조에 결합하는 마운트(미도시)를 포함한다. 지지 구조(1010)는 구성물을 덮어 보호하고 가혹한 조건(습기 또는 부식 분위기)로부터 지지 구조와 간격을 두게 하는 케이스 또는 커버(1010C)를 포함한다. 도 11a은 케이스(1010C)를 지지 구조(1010)로부터 제거한 정렬 장치(1105')를 도시한다. 도 11에 도시한 케이스(1010C)의 형태는 예시적인 것으로 케이스는 다양한 형태일 수 있다. 기판 지지부(1318, 1319)는 도시한 것과 같이 정 렬 장치 지지 구조(1010)에 설치된다. 각 기판 지지부(1318, 1319)는 하나 이상의 기판을 취할 수 있다. 도 11-11a에는 예시적으로 기판(212)이 지지부(1319)에 의하여 지지 된다. 이러한 예시적인 실시예에서 한 기판 지지부(1318)는 지지부에 대하여 움직일 수 있다. 나머지 기판 지지부재(1319)는 지지부에 대하여 고정될 수 있다. 또한 선택적 실시예에서 두 개의 기판 지지 부재는 지지부에 대하여 움직일 수 있다. 정렬 장치(1105')는 기판 지지부(1318)를 움직이고 기판(212)의 정렬을 수행하도록 지지부(1010)에 배치된 구동 시스템(1321)을 포함한다.
도 12를 참조하면 정렬 장치(1105')의 부분 사시도를 도시하고 있다. 기판(212)은 명확함을 위하여 생략하였고 기판 지지부(1318)는 도 11-11a에 도시한 위치와 다른 위치로 이동해 있다. 이러한 예시적인 실시예에서 기판 지지부(1318)는 방사적으로 연장되어 기판 지지부(1318)를 구동 시스템(1321)의 회전 샤프트와 연결하는 베이스 부재(1318A)를 포함한다(도 5에 도시한 베이스 부재(318)와 구동부(321)간의 연결과 유사하다). 베이스 부재(1318A)는 다른 기판 지지부(1319)의 구조와 간섭하지 않는 수직적인 위치를 갖는다. 도 12에 도시한 것과 같이 기판 지지부(1318) 는 일반적으로 베이스 부재(1318)로부터 수직적으로 돌출된 직립 부재(1318B)를 포함한다. 기판 지지부(1318)는 또한 베이스 부재(1318A)로부터 측면방향으로 연장되는 스팬 부재(1318C)를 포함한다. 또한 선택적인 실시예에서 움직이는 기판 지지 부재 및 그 부재들은 다른 형태를 가질 수 있다. 스팬 부재(1318C)는 일반적인 곡선으로 굴곡된 형태로 구동 시스템(1321)의 회전형 샤프트의 Z 축의 둘레로 연장되는 형태이다. Z 축은 실질적으로 기판 지지부(1318)의 기하학적 중심 과 일치하도록 배치된다(여기서는 회전축 및 기하학적 중심을 모두 표시한다). 궁형의 스팬 부재(1318C)의 반지름은 기판(212)의 반지름보다 클 수 있다(예. 기판(212)는 200mm, 300mm 또는 원하는 크기일 수 있다). 이것은 기판 지지부(1319)의 구조와 이격되는 공간을 보장하여 기판 지지 부재(1318,1319)가 수직 방향(도 12에서 화살표 Z1으로 도시)으로 각각 지나쳐서 움직일 수 있어서, 지지부(1319)와 간섭하는 것 없이 지지부(1318)가 자유롭고 계속적으로 회전축 Z(화살표 θ)에 대하여 회전할 수 있다. 도 12에 도시한 것과 같이 스팬 부재(1318C)의 마주보는 양단(1318E)은 간격을 갖고 분리되어 있다. 스팬 부재(1318C)의 양단(1318E)간의 간격은 충분히 넓어서 단부 이펙터(106)와 같은 단부 이펙터가 기판 지지부(1318)를 통하여 이동할 수 있게 한다. 이것은 정렬 작업을 촉진하여 생산성을 향상한다. 예시적인 실시예에서 스팬 부재(1318C)는 기판 지지 받침대 또는 핑거(1316A, 1316B)를 포함한다. 본 실시예에서 스팬 부재는 두 쌍의 지지 받침대(1316A, 1316B)를 포함한다. 한 쌍은 스팬 부재의 마주보는 양단에 배치된다. 지지 받침대(1316A, 1316B)는 심지어 지지 부재가 Z1, θ방향으로 이동할 때에도 어떤 세 개의 받침대가 안전하게 기판 지지부(1318)위의 기판(212)을 지지하고 취할 수 있도록 스팬 부재에 배치된다. 지지 받침대(1316A, 1316B)는 실질적으로 각각 서로 유사하고 도 5에 도시한 기판 지지부(316A, 316B)와 유사하다. 지지 받침대(1316A, 1316B)는 기판 지지부(1318)의 움직임 중에 생성되는 관성적 하중 속에서 기판을 취할 때 적절한 마찰계수를 제공할 수 있는 Kalrezㄾ탄성중합체(elastomer)또는 기판을 취할 적절 한 접촉 물질로 제조되거나 덮일 수 있다.
도 12를 참조하면 예시적인 실시예에서 기판 지지부(1318)는 그 위에 설치된 센서 헤드(1318H)를 포함한다. 또한 선택적 실시예에서 하나 이상의 센서 헤드가 회전형 기판 지지부에 설치될 수 있다. 센서 헤드(1318H)는 기판 외곽 모서리를 감지하는 센싱 장치(1317)를 포함한다. 본 실시예에서 센싱 장치는 관통 빔 타입의 센싱 장치일 수 있다. 따라서 센싱 장치(1317)는 전자기적 방사형의 빔을 발산하는 에미터(1317A)를 포함하는데 예를들면 레이저 또는 LED등이다. 센싱 장치(1317)는 또한 에미터로부터 나온 광을 감지하는 감지기(1317B)를 포함할 수 있는데 예를 들면 CLD 또는 포토셀(photocell)일 수 있다. 에미터와 센서는 서로 이격되어 기판 지지부(1319)에 놓여 있을 때 기판(212)의 외곽 모서리를 감지할 수 있다. 센싱 장치(1317)는 원하면 선형/시트형 또는 센싱 장치의 배열일 수 있다. 에미터(1317A)는 원주형 또는 점 형태의 빔보다는 선형으로 분포되는 빔을 제공하는 렌즈, 광스플리터 및 콜리메이터(미도시)적절한 광학 장치를 사용할 수 있다. 감지기(1317B)는 CLD와 같은 감지기들의 배열을 포함할 수 있고 빔의 조명 경로상에 배치될 수 있다. 감지기(1317B)는 기판의 외곽의 모서리의 감지열들의 주변의 선형적 위치를 감지할 수 있다. 그러므로 센서 헤드가 기판에 대하여 회전할 때 센싱 장치는 기판의 외곽 모서리의 상대적 위치를 감지할 수 있어서 기판 지지부(1319)상에서 기판의 이심율을 결정하는 적절한 신호/데이터를 제공할 수 있다. 센서 장치 배열은 또한 기판의 정렬 위치를 결정하는 기준선 노치(notch)를 감지할 수 있다. 또한 선택적 실시예에서 만일 기준선을 감지하고 기판 이심율은 감지하지 않아도 되면 센싱 장치의 에미터는 감지기에 의하여 감지되는 원주형 빔을 발산할 수 있다.
도 12를 참조하면 예시적인 실시예에서 기판 지지부(1319)는 지지부(1318)의 스팬 부재(1318C)안에 설치된다. 기판 지지부(1319)는 일반적으로 센서 헤드 베이스 부재(1318A)위에 배치된다. 기판 지지부(1319)는 Z축과 동일하게 중심에 배치된 스팬 부재(1319A)를 포함한다. 기판 지지부(1319)는 부재(322)와 유사하고 또한 실질적으로 Z축을 따라 배치된 기판 지지 부재와 연결될 수 있다. 비록 선택적 실시예에서는 스팬 부재는 원하는 형상을 가질 수 있고 상측 연장 부재(1319B)에서 종료하지만 본 실시예에서 스팬 부재(1319A)는 두 쌍의 지지 핑거를 포함한다. 선택적 실시예에서 스팬 부재(1319A)로부터 연결되는 상측 연장 부재를 포함할 수 있다. 스팬 부재(1319A)의 마주보는 양단에 있는 연장 부재(1319B)는 에지 그립식의 단부 이펙터가 사이로 이동할 수 있을 정도로 충분히 이격된다. 상측 연장 부재(1319B)는 받침대(1320A, 1320B)를 포함한다. 기판 지지 받침대(320A, 320B)가 배치되어 기판(212)의 바닥의 외곽 모서리를 지지한다. 연장 부재(1319B)는 적절한 높이를 가져서 기판(212)이 받침대(1320A, 1320B)에 놓여 있을 때 스팬 부재(1319A)를 간섭하지 않고 단부 이펙터(106)와 유사한 단부 이펙터가 연장 부재(1319B)사이에 놓일 수 있다. 따라서 지지부(1319)는 향상된 생산성을 위하여 단부 이펙터가 기판을 취하여 기판 지지부에 놓을 수 있도록 통로 형태의 배열을 포함한다. 받침대(1320A, 1320B)는 적어도 센서 헤드(1317)의 센서 장치(1317A, 1317B)의 부분을 덮는다(도 5의 받침대(320A, 320B)과 유사). 받침대(1320A, 1320B)는 능동적으로 또는 수동적으로 기판(212)을 취한다. 받침대(1320A, 1320B) 또는 적어도 센서 장치(1317A, 1317B)의 경로상의 부분 투명한 재료로 형성되어서 기판이 받침대(1320A, 1320B)위에 놓여있을 때 기판(212)의 모서리를 감지하는 센서(1317A, 1317B)로부터 나온 광이 받침대(1320A, 1320B)의 부분을 통과하여 기판의 모서리 및 모서리 상의 기준선을 감지하게 한다. 받침대(1320A, 1320B)의 재료는 예를들면 석영(quartz), 빔에 대하여 광학적 투명한 재료 또는 다른 적절한 재료일 수 있다. 또한 선택적 실시예에서 반사형 센서 같은 센서가 사용되면 받침대(1320A, 1320B)은 불투명하여도 된다. 선택적 실시예에서 기판 지지부(1319)는 다른 구성을 포함할 수 있다.
도 13을 참조하면 정렬 장치 도 13은 정렬 장치의 지지 구조의 절개도를 도시하고 있다. 또한 도 13은 지지 구조에 위치한 정렬 장치 구동 시스템(1321)을 도시하고 있다. 본 실시예에서 구동 시스템(1321)은 회전형 구동부(1324)를 포함할 수 있고(Z 축을 따른 기판 지지부의 회전을 생성) 선형 구동부(1326)를 포함할 수 있다(기판 지지부의 Z1를 따른 선형 운동을 생성). 도 13a은 정렬 장치의 선형 구동부를 도시한 단면도이고, 도 13b는 회전 구동부를 도시한 단면도이다. 회전 구동부(1324)는 일반적으로 모터(1326) 및 샤프트(1328)를 포함한다. 모터(1326)는 샤프트(1328)와 연결될 수 있고 샤프트를 회전시킬 수 있다. 전술한 대로 샤프트(1328)는 기판 지지부(1318)에 결합한다(도 12를 참조하면 특별히 지지부(1318)의 베이스 부재(1318A)에 결합한다). 본 실시예에서 샤프트(1328)는 지지부(1318)에 고정되어 샤프트와 지지부는 일체로 회전한다. 도 13b를 참조하면 모터(1316)는 적절한 하우징)(1332)에 배치된다. 모터(1326)는 브러쉬리스(brushless) AC, DC 또는 스텝퍼 모터 같은 적절한 타입의 로타리 모터일 수 있다. 모터 구동 샤프트에 부착된 모터의 로터는 로터/샤프트의 절대 위치를 결정하는 콘트롤러(미도시)와 통신 가능하도록 연결되고 엔코더 하우징(1334H)에 배치된 앱솔루트 엔코더(1334:absolute encoder)를 포함한다. 예시적인 실시예에서 모터(1326)는 기판 지지부(1318)를 회전하는 샤프트(1328)와 옵셋(offset)으로 지지 구조(1010)에 결합할 수 있다. 회전형 모터(1326)를 샤프트(1328)로부터 옵셋 결합한 것은 지지 구조(1010)의 프로파일(즉 높이)이 감소하여 구동시스템(1321)을 형성하기 위하여 조립되는 구동 시스템 구성들의 높이를 감소한다. 예를 들면 회전 구동부품 및 선형 구동 부품은 구동 시스템의 높이를 감소하기 위하여 겹친다. 또한 선택적 실시예에서 모터 및 회전 구동부의 아웃풋 샤프트는 동축(co-axial) 방식과 같은 다른 구성을 포함할 수 있다. 도 13에 도시한 것과 같이 샤프트(1328)는 적절한 베어링으로 지지 구조(1010)에 결합하고 Z축을 따라 회전한다. 샤프트(1328)는 공동구조(hollow)일 수 있다. 기판 지지부(1319)가 고정(도 5에 도시한 것과 같이 기판(319)이 샤프트(322)에 고정되는 것과 유사)되는 포스트(1322)는 도시된 것과 같이 공동의 샤프트(1328)안에서 연장될 수 있다. 적절한 회전형 및 선형의 베어링(미도시)는 샤프트(1328)의 내부에 배치되고 안정적으로 포스트(1322)를 지지한다. 포스트(1322) 및 샤프트(1328)는 동심원 형태이고 Z 축과 동축에 있다. 샤프트(1328)의 최상부(1328T)는 지지 구조(1010: 도 13)의 커버위로 돌출되어 기판 지지부(1318)의 부착을 위한 적절한 연결부를 제공한다. 샤프트(1328)는 그에 부착되 어 적절한 회전면을 제공하는 슬립링(1336: slip ring)을 포함하여 기판 지지부(1318)상의 작동부(예. 센서 헤드(1318H)의 전력 및 데이터/통신선을 부여한다. 슬립링(1336)은 기판 지지부(1318)의 계속적인 회전을 가능하게 한다. 본 실시예에서 모터(1326)는 적절한 전동 장치(1330:transmission)에 의하여 샤프트(1328)에 결합한다. 본 실시예에서 전동 장치(1330)는 모터 샤프트/구동 피니언(1326S:pinion)에 고정되는 구동 풀리(1330D)를 포함하고, 샤프트(1328)에 고정되는 아이들러 풀리(1330P:idler pulley)를 포함한다. 구동 풀리(1330D)축/아이들러 풀리(1330P)는 무한벨트로 구동적으로 결합되어 샤프트(1328)의 Z축에 대한 계속적인 회전 및 결과적인 기판 지지부(1318)의 회전을 가능하게 한다. 도 13a을 참조하면 선형 구동부(1325)는 일반적으로 선형 구동기(1338) 및 리프트 패드/포스트/캐리지(1340)을 포함한다. 선형 구동기(1338)는 리프트 패드(1340)에 결합하여 지지 구조(1010)에 대하여 리프트 패드(1340)가 직선 운동을 하게 한다(예. 선형 패드 이동은 도 13a, 12에서 화살표 Z1방향의 상, 하 운동일 수 있다). 본 실시예에서 샤프트(1328) 및 회전형 구동부(1324)의 모터(1326)는 선형 패드에 고정되어 샤프트(1328), 모터(1326) 및 리프트 패드(1340)는 일체로 Z1방향으로 이동할 수 있다. 또한 선택적인 실시예에서 기판 지지부(1319)의 지지 포스트(1322)는 리프트 패드(1340)에 고정되어 지지 포스트(1322) 및 리프트 패드(1340)가 일체로(기판 지지부(1319)와 함께) Z1방향으로 이동할 수 있다. 따라서 이러한 선택적 실시예에서 Z1방향으로 이동가능한 것은(도 12 참조) 기판 지지부(1319)이고, 기판 지지부(1318) 는 Z축을 따라서 회전 가능하고 Z1방향으로 선형 운동할 수 없다. 예시적인 실시예에서 포스트(1322) 및 기판 지지부(1319)가 지지 구조(1010)에 고정된다면 포스트(1322)의 최하단은 지지 구조(1010)에 적절한 방법으로 고정될 수 있다. 도 13a을 참조하면 선형 구동기(1338)는 모터(1342)를 포함하고, 모터(1342)는 적절한 하우징)(1342C)에 배치되고 브러쉬리스(brushless) AC, DC 또는 스텝퍼 모터 같은 적절한 타입의 모터일 수 있다.
모터의 로터는 모터 구동 샤프트(1342S)에 고정되고, 베이스 또는 리드 스크루(1348)에 결합하여 샤프트(1342S) 및 스크루(1348)는 일체로 회전한다. 로터 또는 샤프트는 위치 결정을 위해 그에 부착된 앱솔루트 엔코더(1346)를 포함한다. 도 13a에 도시한 것과 같이 선형 구동기(1338)는 지지 구조들 서포트(1010S)에 부착된 레일에 배치된 선형 베어링(1344)을 포함할 수 있다. 선형 베어링(1344)은 리드 스크루(1348)에 장착하는 슬라이드 칼라(slide collar)에 결합한다. 선형 베어링(1344)은 지지 구조(1010)에 대하여 슬라이드 칼라(1350)에 회전하지 못하도록 고정되나 칼라가 자유롭게 Z1 방향으로 이동하게 한다. 그러므로 리드 스크루(1348)의 회전은 슬라이드 칼라(1350)가 Z1 방향으로 이동할 수 있게 한다. 리프트 패드(1340)은 슬라이드 칼라에 고정되어 일체로 슬라이드 칼라와 이동한다.
정렬 장치(1105')의 작동은 실질적으로 도 8에 도시된 정렬 장치(105')의 작동과 유사하다. 도 11-11a를 참조하면 기판 이송 장치는 정렬 장치 안으로 들어가서 기판(212)을 지지부(1319)에 놓는다(도 8의 블록(601, 602)참조). 기판 지지 부(1319)뿐만 아니라 기판 지지부(1318)의 공간 배열은 도 8의 블록(603)과 유사하게 기판 지지부(1319)의 받침대위의 기판(212)의 위치에서 센서 스캔이 즉시 시작할 수 있게 한다. 기판(212)을 지지부(1319)에 올려놓고서 스팬 부재 양단(1318E)과 단부 이펙터(1110)간의 이격되도록 이송 장치 단부 이펙터(1110)(도 12에 점선으로 도시)는 공간(1318E:스팬 부재(1318C)의 마주보는 양단간의)안에 배치되어 지지부(1318) 및 센서 헤드(1318H)는 후퇴하는 단부 이펙터와의 간섭 없이도 기판(212)의 모서리를 스캔하기 위한 회전을 시작할 수 있다. 지지부(1318)의 회전 및 단부 이펙터(1110)의 후퇴는 콘트롤러(미도시)에 의하여 동시에 행해지고 지지부(1318)와 단부 이펙터(1110)간의 접촉을 방지한다. 또한 본 실시예에서 도 8의 블록(603)과는 다르게 센서 헤드(1318H)가 회전하여 기판을 스캔할 때 단부 이펙터는 정렬 장치로부터 후퇴한다. 그것을 제외하면 도 8의 블록(603)의 스캔과 동일하다. 기판 기준선을 위치시키고 나서 기판(212)은 블록(604)와 유사하게 지지부(1318)로 이송되고(예. 지지부(1318)을 들어올리거나 지지부(1319)를 내린다) 기판 지지부(1318)는 블록(605)과 유사하게 기판을 후속 정렬 위치로 회전시키고, 블록(606)과 유사하게 기판은 단부 이펙터로 이송된다. 블록(603)과 유사하게 본 실시예에서 빈 지지부(1318)로 스캔하기 위한 회전은 종래의 정렬 장치에서처럼 스캔 중에 기판이 회전할 때보다 더 빠르다. 센서 헤드에서 센싱 장치(1317)가 전술한 대로 시트(sheet)배열을 하는 경우에 블록(603)과 유사한 스캐닝 중에 기판(212)의 이심율이 확정될 수 있다 단부 이펙터(1110)은 적절하게 이송중인 기판에 대하여 위치를 정하고 이송 중 기판의 이심율을 보정할 수 있다.
도 14를 참조하면 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 기판 정렬 장치(2105')의 사시도가 도시되어 있다. 전술한 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다. 정렬 장치(2105')는 지지 구조(2010), 회전형 기판 지지부(2318) 및 또 다른 기판 지지부(2319)를 포함한다. 정렬 장치(2105')는 또한 맵퍼(2350:mapper)를 포함한다. 맵퍼(2350)는 본 실시예에서 한 쌍의 센서 헤드(2350A, 2350B)를 포함한다. 센서 헤드(2350A, 2350B)는 실질적으로 서로 유사하다. 각 센서 헤드 (2350A, 2350B)는 채널 및 채널을 통하여 기판의 이동 유무를 센싱하는 적절한 센서를 포함한다. 본 실시예에서 센서는 채널을 통하여 기판의 부분의 진로가 가로막힐 때 기판의 존재를 나타내는 신호를 유발하게 하도록 채널을 가로지르는 빔을 방출하는 관통 빔 센서를 포함한다. 맵퍼의 센서 헤드(2350A, 2350B)는 적절한 프레임에 의하여 지지 구조(2010)에 설치된다. 센서 헤드(2350A, 2350B)는 이송 장치에 의하여 정렬 장치로 이송될 때 기판의 투명한 경로 R에 대하여 비스듬히 배치된다. 센서 헤드(2350A, 2350B)는 기판이 정렬 장치(2105')안으로 들어올 때 기판의 외곽의 모서리 중 하나 또는 마주보는 양단(212A, 212B)이 센서 헤드(2350A, 2350B)를 통하여 지나가도록 배치된다. 따라서 맵퍼(2350)는 기판 지지부(2318, 2319)위에 기판을 놓기 전에 기판의 이심율의 근사 또는 정밀한 값을 알수 있다. 이것은 차례로 도 12에 도시된 이송 장치(1110)과 유사한 장치가 더 정확하게 기판(212)을 기판 지지부(2318, 2319)에 놓게 한다. 또한 선택적 실시예에서 다른 적절한 대략적 위치 설정 장치가 사용되어 기판을 기판 지지부에 대하여 위치시킬 수 있다.
도 15는 정렬 장치(2105')의 기판 지지부(2318, 2319)를 도시한 부분 단면도 이다. 예시적인 실시예에서 기판 지지부(2318, 2319)는 그 위에 놓인 기판을 지지하는 지지 받침대(2320A, 2320B)를 포함한다. 지지 받침대(2320A, 2320B)는 기판의 하부면을 접촉하도록 배치된다. 나아가 도 15를 참조하면 지지 받침대(2320A, 2320B)는 기판을 접촉하고 기판 모서리(212E)로부터는 멀어지고 기판의 외곽을 따라서 배치되는 SEMI 표준에 따른 배제영역(212X:exclusion region)안에 배치된다. 예를 들어 SEMI 표준에 따른 배제 영역은 기판 외곽의 약 3.0mm일 수있다. 지지 받침대(2320A, 2320B)는 그러므로 그것이 지지하는 기판을 접촉하고, 단지 배제영역(212X)안에 배치되고, 기판의 모서리 영역을 접촉하지 않는다. 도 15에 도시된 지지 받침대의 구성은 단지 예시적인 것이므로 다른 선택적인 실시예에서 지지 받침대는 다른 원하는 구성을 포함할 수 있다. 지지 받침대(2320A, 2320B)는 충분히 기판 모서리로부터 떨어지도록 배치되어 기판이 지지 받침대에 의하여 지지될 때 기판 기준선(220)은 지지 받침대 상부에 대응하도록 배치되지 않는다. 예를 들면 SEMI 표준에 따른 기준선 반지름 두께는 약 1mm이다. 지지 받침대의 접촉면은 예를들면 기판의 모서리보다 약 1.5mm이상 근접하지 않도록 배치되고 형성될 수 있다. 그러므로 이것은 기준선(220)이 지지 받침대 상부에 대응하도록 배치되는 것을 피하게 한다. 나아가 기준선은 기판 지지부의 지지 받침대(2320A, 2320B)위에 배치되지 않고 지지 받침대는 센서 헤드(2318H)안의 센싱 장치에 대하여 투명한 재료 이외의 물질로 형성될 수 있다(도 14참조). 지지 받침대(2320A, 2320B)는 또한 지지부(2318)의 지지 받침대(2316A, 2316B)와 중첩되지 않아서 기판 지지부들(2318, 2319)간의 기판 이송 중에 간섭을 피할 수 있다. 따라서 이러한 것은 재이동의 가 능성을 감소하여 정렬 장치의 생산성을 향상한다.
정렬 장치(105', 1105', 2105')는 처리 도구(100)구조(도 1 참조)에 설치될 수 있다. 정렬 장치는 또한 처리 도구의 기판 이송 장치에 설치되어 최소의 중첩 된 배열을 제공할 수 있다. 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 관한 정렬 장치(1105')와 기판 이송 장치(106')를 도시한 사시도이다. 명확성을 위하여 정렬 장치(1105')는 기판 이송 장치(106')로부터 제거된 것을 도시한다. 이송 장치(106')는 기판 이송 장치를 나타내고 지지부(22)를 포함하고 가동암(24:movable arm)을 포함한다. 또한 선택적 실시예에서 이송 장치는 다른 적절한 구성을 포함할 수 있다. 가동암(24)은 일반적인 스카라(scara) 타입 배열을 포함할 수 있다. 암(24)은 지지부(22)의 상면에 배치된다. 암(24)은 회전 가능한 가동암 링크를 포함하는데 구동부(26), 각각 숄더(shoulder) T1, 엘보(elbow) T2 및 암을 연결하는 회전축인 리스트(wrist) W에 의하여 회전 할 수 있다. 중앙 암링크(106U)는 숄더축(T1)을 중심으로 회전한다. 단부 이펙터(106E)에 있는 말단암 링크(15)는 리스트 축(W)에 대하여 회전가능하다. 단부 이펙터 배열은 다른 구성을 포함할 수 있지만 도 16에 도시된 실시예에서 단부 이펙터(106E)는 에지 그립을 하는 포크형 이펙터로 도시되어 있다. 정렬 장치(1105')는 중앙 암링크(106U)에 설치될 수 있다. 정렬 장치(1105')는 암링크에 배치되어 정렬 장치의 회전 축 Z (도 12 참조)이 실질적으로 숄더 회전축 T1과 일치하게 될 수 있다. 도 11 및 도 13에서 알 수 있듯이 정렬 장치 지지 구조(1010)는 적어도 일부분이 중앙 암링크(106U)의 포장 안에 배치될 수 있다. 정 렬 장치 지지부(1318, 1319)는 단부 이펙터(106E)가 회전하여 그 위에 놓인 기판이 숄더 축 T1에 근접한 중앙에 배치될 수 있게 하고 정렬 장치의 기판 지지부 위에 배치되도록 위치할 수 있다. 단부 이펙터(106E)와 기판 지지부(1318, 1319)간의 기판 이송은 예시적인 실시예에서 Z1방향(도 12 참조)으로 운동하는 기판 지지부를 포함하여 행해질 수 있다. 그 외의 것은 전술한 실시예와 유사하다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 기판 정렬 장치(3105')를 도시한 사시도이다. 정렬 장치(3105')는 실질적으로 몇 가지 차이점을 제외하고 전술한 정렬 장치(1105')와 유사하다. 유사한 특징은 유사한 참조 번호를 가진다. 정렬 장치(3105')는 전체적으로 지지 구조(3010) 및 두 개의 기판 지지부(3318, 3319)를 포함한다. 기판 지지부(3318, 3319)는 일반적으로 지지 구조(3010)로부터 지지된다. 도 17에 도시한 것과 같이 지지부(3319)는 지지부(3318)안에 위치하여서 지지부(3318, 3319)는 각각 외부 및 내부 지지부라고 한다.
본 실시예에서 외부 지지부(3318)는 지지 구조(3010)에 대하여 고정될 수 있다. 내부 지지부(3319)는 지지 구조(3010)에 대하여 가동할 수 있다. 또한 선택적 실시예에서 외부 및 내부 지지부 모두 지지 구조(3010)에 대하여 가동할 수도 있다. 도 17에 도시한 것과 같이 기판 지지부(3318)는 베이스 부재(3318A)로부터 연장되는 마주보는 지지암(3316A, 3316B)을 포함한다. 본 실시예에서 지지암(3316A, 3316B)각각은 두 개의 수직으로 이격된 두 쌍의 지지 받침대(3316A1, 3316A2, 3316B1, 3316B2)를 포함한다. 지지 받침대(3316A1, 3316A2, 3316B1, 3316B2)는 실 질적으로 서로 동일 평면 상에 있고 마주보는 지지암(3316A, 3316B)에서 상응하는 받침대에 대해서도 동일 평면 상에 있다. 예로써 받침대(3316A)는 서로 동일 평면이고, 마주보는 쌍(3316B1)과도 동일 평면이다. 마주보는 기판 받침대 쌍(3316A1, 3316B1)은 기판 지지부(3318)상에 기판 홀드(H1)를 형성하고 마주보는 기판 받침대 쌍(3316A2, 3316B2)은 기판 지지부(3318)상에 기판 홀드(H2)를 형성한다. 기판 홀드(H1, H2)는 정렬 장치에서 버퍼 기판을 위하여 사용될 수 있다. 또한 선택적 실시예에서 기판 지지부는 더 많은 기판 버퍼를 포함할 수 있다. 각각의 지지암에서 기판 받침대쌍(3316A1, 3316A2, 3316B1, 3316B2)들간의 수직으로 이격된 공간은 도 5에 도시된 이송 장치(106)와 유사한 기판 이송 장치가 기판을 경로 R을 따라서 이송하여 기판을 기판 홀드 (H1) 위치에 놓을 수 있게 한다. 도 17에 도시한 것과 같이 센서 헤드(3318H)는 기판 지지부(3318)에 설치된다. 센서 헤드(3318H)는 적절한 센싱 장치(3317)를 포함한다. 본 실시예에서 센싱 장치(3317)는 전술한 센싱 장치(1317)와 유사하고 기판의 존재를 센싱 할 수 있는 관통 빔 센싱 장치일 수 있다. 센싱 장치는 레이저나 LED같은 에미터(3317A) 및 CCD나 포토셀 같은 에미션 감지기(3317B)를 포함하여 기판 홀드 H1 또는 H2에 위치한 기판의 외곽의 모서리에 있는 기준선(220, 도 3 참조)을 감지할 수 있다.
도 17을 참조하면 나머지 기판 지지부(3319)는 실질적으로 도 12에 도시된 기판 지지부(1319)와 유사한 구성을 포함한다. 기판 지지부(3319)는 지지부(3319)상에 기판 홀드 위치를 형성하는 지지 받침대(3320A, 3320B)를 포함한다. 또한 선택적 실시예에서 기판 지지부는 하나 이상의 기판을 버퍼하기 위하여 하나 이상의 기판 지지 위치를 포함할수 있다. 지지 받침대(3320A, 3320B)는 도 12에 도시한 받침대(1320A, 1320B)와 유사할 수 있다. 예를 들면 지지 받침대(3320A, 3320B)는 센싱 장치(3317)에 투명한 재료로 만들어진 에지 그립 받침대일 수 있다. 또한 선택적 실시예에서 지지 받침대는 도 15에 도시한 받침대(2320A, 2320B)와 유사할 수 있고 SEMI 표준에 따른 배제 영역 안에서 기판의 바닥면을 접촉하고 기판의 모서리 및 그 기준선으로부터는 멀리 떨어지도록 배치될 수 있다. 기판 지지부(3319)는 지지 구조(3010)및 기판 지지부(3318) 축 Z에 를 중심으로 회전할 수 있다. 기판 지지부(3319)는 화살표 Z1으로 도시된 것처럼 수직하게 움직일 수 있다. 기판 지지부(3319)는 지지 구조(3010)에 위치하고 회전 및 선형 구동부를 포함하는 구동 시스템(3321)에 연결되며 이것은 도 13, 13a-13b에 도시된 구동부(1324, 1325)와 유사하고 지지부(3319)를 Z 축에 관하여 회전시킬 수 있고 화살표 Z1 방향으로 선형 운동하게 할 수 있다. 도 18은 정렬 장치(3105')의 기판 지지부(3318, 3319)를 도시한 부분 단면도이다. 도 18에 도시한 것과 같이 기판 지지부(3319)는 가동할 수 있고, 구동 시스템(3321)에 의하여 화살표 Z1 방향으로 그 기본 설정 위치(register position)S0으로부터 스캔 위치 S1, S2(도 18에 점선으로 도시)로 움직인다. 스캔 위치는 기판 지지부(3318)의 버퍼 홀드 위치(H1, H2)와 대응될 수 있다. 본 실시예에서 두 개의 스캔 위치가 있다. 지지부(3319)의 스캔 위치 S1는 지지부(3318)의 홀드(H1)에 상응하고 스캔 위치 S2는 지지부(3318)의 홀드(H2)에 상응한다. 선택적 실시예에서 이동형 기판 지지부는 화살표 Z1 방향으로 더 많은 스캔 위치를 포함할 수 있다.
도 19a-19d는 정렬 장치(3105')의 기판 지지부(3318, 3319)의 단면도이고, 복층 버퍼 시스템을 갖는 정렬 장치를 도시하기 위하여 네 개의 다른 조건에서 기판 지지부를 도시하고 있다. 특별히 도 19a에서 기판(21A)은 이송 장치(106)와 유사한 기판 이송 장치에 의하여 기판 지지부(3318)의 홀드(H1)에 놓인다. 나머지 기판 지지부(3319)는 S0로 도시된 위치에 위치한다. 도 19a에 도시된 조건은 일군의 정렬 작업의 시작일 수 있다. 도 19b에서 기판 지지부는 스캔 위치(S1)로 상승한다. 도 19a에서 홀드(H1)에 머물러 있는 것으로 도시된 기판(212A)은 지지부(3319)에 의하여 홀드(H1)로부터 취하여져 스캔 위치에 놓인다. 정렬 장치는 기판이 위치(S1)에서 지지부(3319)에 의하여 취하여질 때 기판에 있는 표시(indicia)를 읽기 위하여 위치한 적절한 광학 문자 인식 리더(OCR)를 포함할 수 있다. 이 위치에서 기판 지지부(3319)는 Z 축에 대하여 회전할 수 있어서 기판(212A)이 지지부와 함께 회전할 때 센싱 장치(3317)(도 17참조)가 기판 주변을 스캔하고 기준선(220)을 확인할 수 있게 한다. 지지부(3314)의 회전은 또한 OCR이 기판의 표시를 읽을 수 있게 한다. 기준선을 확인하고서 위치(S1)에 놓인 지지부(3319)는 회전하여 기판(212A)이 바람직한 후속 정렬 위치를 잡을 수 있게 한다. 도 19c에서 기판 지지부(3319)는 기본 설정 위치(S0)(또는 기본 설정 위치가 없다면 홀드 (H1) 하부의 위치)에 있게 된다. 지지부(3319)가 기본 설정 위치로 이동함에 따라 후속 위치가 정렬된 기판(212A')을 홀드(H1)에 놓는다. 지지부(3319)로 기판(21A)을 놓는 중에 또는 지지부(3319)가 후속 위치가 정렬된 기판(212A')을 홀드(H1)에 놓는 중에 이송 장치에 의하여 기판(212B)은 홀드(H2)에 놓이고 기판(212B)은 홀드(H2)에서 버퍼링된다. 기판 이송 장치는 기판(212A')과 기판(212B)을 바꾸고 나서 정렬된 기판을 정렬 장치로부터 제거한다. 도 19d에서는 기판 지지부(3319)는 스캔 위치(S2)로 상승한다. 도 19c에서 홀드(H2)에서 버퍼링된 기판(212B)은 지지부(3319)에 의하여 홀드(H2)로부터 취하여지고 스캐닝하기 위한 위치로 배치된다. 정렬 장치는 기판(212B)이 지지부(3319)에 의하여 취하여지고 있을 때 기판(212B)에 있는 지수(indicia)를 읽기 위하여 배치된 위치(S2)에 있는 또 다른 OCR(미도시)를 포함할 수 있다. 지지부(3319)는 또 다시 Z 축을 따라 회전하여 센싱 장치가 기판(212B)의 주변을 감지하게 하고 기준선을 찾게 한다. 기준선을 찾고 나서 지지부(3319)는 그 위에 놓인 기판을 후속 정렬 위치에 놓는다. 지지부(3319)는 다시 도 19c에 도시한 것과 같은 유사한 위치로 돌아온다. 지지부(3318)의 기판 홀드(H1, H2)는 각각 기판을 취할 수 있고 버퍼링된 기판이 홀드(H1)에 놓인다는 것과 정렬된 기판(212B)은 홀드(H2)에 놓인다는 것을 을 제외하고 도 190c에 도시한 것과 유사할 수 있다. 전술한 작업은 원하는 만큼 반복 행해질 수 있다.
전술한 대로 선택적 실시예에서 기판 지지부(3318)는 Z1방향으로 운동 가능하고 반면에 기판 지지부(3319)는 Z축에 대하여 회전가능하고 Z1에 대하여서는 고정되어 있다. 정렬 작업은 단 수직(예, Z1)운동이 지지부(3319)에 의하기 보다는 Z1 방향 이동 가능한 지지부(3318)에 의하는 것을 제외하고 실질적으로 도 19a-19d에 도시한 것과 같은 방법으로 수행될 수 있다. 따라서 지지부(3319)는 위치(S0)와 유사한 하나의 Z1 위치를 포함할 수 있다. 그러나 Z1 방향 이동 가능한 지지부(3318)는 아래로 이동하여서 지지부(3318) 및 홀드(H1, H2)에 대한 지지부(3319)의 장치 위치는 도 18 및 19A-19D에 도시한 위치(S1, S2)와 유사할 수 있다.
전술한 것은 단지 본 발명의 예시적인 설명이라는 것을 이해해야 한다. 다양한 선택적인 실시예 및 변형예가 당업자들에 의하여 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고 고안될 수 있다. 따라서 본 발명은 추가되는 청구항의 범위에 들어가는 모든 이러한 선택적 실시예, 변형예 및 변화를 모두 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 관한 기판 정렬 장치는 프레임, 인버트척, 센싱 장치 및 기판 이동 기구를 포함한다. 프레임은 기판 이송 장치가 기판 정렬 장치로부터 기판을 이송하고 기판 정렬 장치로 기판을 이송할 수 있게 배치된다. 인버트척은 기판을 취할 수 있고 프레임에 대하여 인버트척을 움직이도록 인버트척에 연결된 척 구동 샤프트에 의하여 프레임에 움직일 수 있도록 결합되고 기판의 정렬을 행할 수 있다. 센싱 장치는 기판 정렬 장치에 놓인 기판의 위치 결정 표식을 감지하고 척과 척 구동 샤프트 사이에 배치된다. 기판 이동 기구는 프레임에 움직임이 가능하도록 연결되고 프레임의 내부에 인버트척 하부에 배치되어 기판을 인버트척으로부터 기판 이송 장치로 이동시킬 수 있다.

Claims (17)

  1. 기판 정렬 장치에 있어서,
    기판 이송 장치가 상기 기판 정렬 장치로부터 기판을 이송하고 상기 기판 정렬 장치로 기판을 이송할 수 있게 배치된 프레임;
    상기 프레임에 연결되고, 상기 기판 정렬 장치에 놓인 상기 기판의 위치 결정 표식을 감지하고 상기 기판의 후속 정렬 위치를 결정하기 위한 적어도 하나의 센싱 장치를 구비하는 센서 헤드;
    상기 기판의 위치 결정 표식을 감지하는 상기 센서 헤드에 의해 상기 기판이 스캔될 때 상기 기판을 지지하도록 프레임에 연결되는 기판 홀더; 및
    상기 기판 홀더로부터 구별되며, 상기 프레임에 움직일 수 있도록 결합되고, 상기 기판을 올려놓아 지지하도록 배치되고, 상기 기판을 올려놓고 상기 기판을 예비 정렬 위치로부터 상기 후속 정렬 위치로 이동시키도록 상기 프레임 및 상기 기판 홀더에 대하여 움직일 수 있는 척;을 포함하고,
    상기 센서 헤드는 상기 척 상에 장착되어, 상기 센서 헤드는 상기 척과 함께 회전하게 되며, 상기 기판 홀더는 상기 척에 대하여 배치되며, 기판 이송 장치 단부 이펙터가 전달하여 상기 기판 이송 장치 단부 이펙터에 의해 상기 기판 홀더 상에 상기 기판이 배치되도록 되는 기판 정렬 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 센서 헤드 및 상기 척은 상기 프레임에 대하여 일체로 움직일 수 있는 기판 정렬 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센싱 장치는 관통형 빔 시트 센서 장치(through beam sheet sensor)인 기판 정렬 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    적어도 하나의 센싱 장치는 원주형 빔을 갖는 관통형 빔 센서 장치인 기판 정렬 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 프레임에 연결되고, 상기 척을 상기 프레임에 대하여 움직이게 하도록 상기 척이 조작될 수 있도록 연결되는 구동부를 더 포함하는 기판 정렬 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 구동부는 직선방향으로 상기 척을 구동축에 대하여 이동시키는 선형 구동부를 포함하는 기판 정렬 장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 척을 회전축에 대하여 회전하게 하는 회전 구동부를 포함하는 기판 정렬 장치.
  8. 삭제
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  16. 구동부;
    회전의 숄더(shoulder)축에서 상기 구동부에 회전 가능하도록 결합하는 제1 암링크;
    회전의 엘보(elbow)축에서 상기 제1 암링크에 회전 가능하도록 결합하는 제2 암링크;
    회전의 리스트(wrist)축에서 상기 제2 암링크에 회전 가능하도록 결합되는 단부 이펙터; 및
    상기 제1 암링크에 설치되는 제1항의 기판 정렬 장치를 포함하고,
    상기 기판 정렬 장치의 회전축은 실질적으로 상기 회전의 숄더축과 일치하고, 상기 단부 이펙터로부터 상기 기판 정렬 장치로 상기 기판의 이동을 위하여 상기 기판 정렬 장치는 상기 단부 이펙터가 기판을 올려놓을 수 있도록 지지부를 구비하는 기판 이송 장치.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 척은 상기 프레임에 연결되고 제1 기판 지지 받침대 세트를 구비하는 외부 기판 지지부를 포함하되, 상기 제1 기판 지지 받침대 세트는 기판의 외곽의 모서리를 접촉하고 지지하도록 배치되며,
    상기 기판 홀더는 구동부를 통하여 상기 프레임에 움직일 수 있도록 연결되고 제2 기판 지지 받침대 세트를 구비하는 내부 기판 지지부를 포함하되, 상기 제2 기판 지지 받침대 세트는 미리 설정된 배제 영역(exclusion zone)에서 기판의 하부면을 접촉하고 상기 기판의 외곽의 모서리로부터 멀리 떨어지도록 배치되는 기판 정렬 장치.
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