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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein System zum Steuern
der Ausrichtung eines Substrats. Genauer gesagt betrifft die Erfindung
ein System zum Steuern der Ausrichtung eines plattenförmigen Substrats,
beispielsweise eines Halbleiterwafers, eines LCD-Glaswafers, einer fotomagnetischen Diskette,
einer Kompaktdiskette und einer Minidiskette.
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Zugehöriger Stand
der Technik
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Bei
einem typischen Herstellungsvorgang für ein Halbleitergerät wird in
weitem Ausmaß ein
Substratbehandlungssystem eingesetzt, das zum aufeinanderfolgenden
Transportieren plattenförmiger
Substrate dient (die nachstehend als "Wafer" bezeichnet werden), beispielsweise
von Halbleiterwafern, die behandelt werden sollen, und zwar zu einem
Reinigungsbad, in welchem eine Reinigungslösung aufbewahrt wird, beispielsweise
eine chemische Lösung und
eine Spüllösung (eine
Reinigungslösung),
und zu einem Trocknungsabschnitt zum Reinigen und Trocknen der Substrate.
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Um
wirksam mehrere Wafer, beispielsweise 50 Wafer, unter Verwendung
eines derartigen Substratbehandlungssystems zu reinigen, wird vorzugsweise
ein Verfahren zum Transportieren mehrerer Wafer, beispielsweise
50 Wafer, eingesetzt, während die
Wafer dazu veranlaßt
werden, dieselbe Ausrichtung aufzuweisen, wobei beispielsweise die
Wafer in regelmäßigen Abständen vertikal
ausgerichtet werden, mit Hilfe einer Waferliefereinheit, die in
einem Waferlieferabschnitt vorgesehen ist, der zwischen einem Wafereinlaß/Auslaßabschnitt
und einem Behandlungsabschnitt vorgesehen ist, und zum Transportieren
der Wafer in jede der Behandlungseinheiten hinein und aus diesen
heraus.
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Daher
ist ein herkömmliches
Waferausrichtungssteuersystem bekannt, das in 13 gezeigt ist. Dieses Waferausrichtungssteuersystem
weist auf: eine Antriebswelle b, die in den Richtungen der Anordnung
mehrerer Wafer W verläuft,
und einen solchen Durchmesser aufweist, daß sie in einer Kerbe (einer
Positionierungskerbe) a aufgenommen werden kann, um in Kontakt mit
dem unteren Abschnitt des äußeren Umfangsabschnitts
jedes der mehreren Wafer W infolge des Gewichts der Wafer W zu geraten,
damit die Wafer W gedreht werden; Leerlaufriemenscheiben c, die
jeweils drehbar vorgesehen sind, so daß sie jedem der mehreren Wafer
W entsprechen, und jeweils der Antriebswelle b zugeordnet sind,
um den zugehörigen
Wafer W so zu haltern, daß er
entsprechend der Drehung des zugehörigen Wafers W gedreht wird;
und Anschläge
d, die jeweils den Außenumfangsabschnitt
jedes der Wafer W berühren,
die infolge der Schwerkraft nach unten bewegt werden, wenn die Position
der Kerbe a der Position der Antriebswelle b nach der Drehung jedes der
Wafer W entspricht, und die jeweils den zugehörigen Leerlaufriemenscheiben
c zugeordnet sind, um den zugehörigen
Wafer W so zu haltern, dass die Antriebswelle b nicht die Innenoberfläche der
Kerbe a des zugehörigen
Wafers W berührt
(vgl. die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 6-345208).
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Bei
einem derartigen herkömmlichen
System werden allerdings die Wafer W durch die Antriebswelle b für einen
vorbestimmten Zeitraum gedreht, damit die Kerben a in Eingriff mit
der Antriebswelle b gelangen können,
um die Kerben a auszurichten. Selbst nachdem die Kerbe a eines der
Wafer W in einer vorbestimmten Position angeordnet ist, dreht sich daher,
wenn die Kerben a anderer Wafer W nicht miteinander ausgerichtet
sind, die Antriebswelle b weiter in Bezug auf den Wafer W, dessen
Kerbe a in der vorbestimmten Position angeordnet wurde, bis die
Kerben a sämtlicher
Wafer W zueinander ausgerichtet sind. Daher berührt die Antriebswelle b die
Außenumfangsabschnitte
oder Kerben a einer Anzahl an Wafern W, bis die Kerben a sämtlicher
Wafer W miteinander ausgerichtet sind. Daher tritt die Schwierigkeit
auf, dass Staub erzeugt wird, der verstreut wird und an den Wafern
W anhaftet. Da die Antriebswelle b dünn ist, wird sie darüber hinaus
leicht verschlissen, so dass die Schwierigkeit auftritt, dass der
Verschleiß der
Antriebswelle b nicht nur die Drehung der Wafer W behindert, sondern
auch die Ausrichtungssteuerung der Wafer W behindert.
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Derartige
Probleme treten auch bei der Positionierung plattenförmiger Substrate
mit Ausnahme der Wafer W auf, beispielsweise bei fotomagnetischen
Disketten oder Kompaktdisketten.
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Ferner
ist zum Beispiel aus der
DE
197 41 520 A1 eine Vorrichtung zum Ausrichten gekerbter Wafer
bekannt, bei der die Wafer über
Schlupf selektiv antreibbar sind.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Ausschaltung
der voranstehend geschilderten Probleme und in der Bereitstellung
eines Substratausrichtungssteuersystems das verhindern kann, dass
Staub erzeugt wird, um den Verschleiß eines Antriebsteils zu verringern,
damit die Verlässlichkeit
des Systems verbessert wird.
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Dieses
Ziel wird durch ein Substratausrichtungssteuersystem mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
Zusätzliche
Weiterbildungen und Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Patentansprüchen
angeführt.
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Um
die voranstehend geschilderten und weitere Ziele zu erreichen, wird
gemäß der vorliegenden Erfindung,
wenn die Positionierungskerben mehrerer Substrate ausgerichtet werden,
detektiert, dass die Positionierungskerbe eines bestimmten Substrats
in einer vorbestimmten Position angeordnet ist, um so individuell
zu verhindern, dass das Substrat, welches in der vorbestimmten Position
angeordnet wurde, unnötig
gedreht wird. Daher ist es möglich
zu verhindern, dass das Substrat, welches in der vorbestimmten Position
angeordnet wurde, unnötig
gedreht wird, bis sämtliche
Substrate ausgerichtet sind, so dass es möglich ist, das Auftreten von
Reibung zwischen den Substraten und Drehvorrichtungen zu verhindern.
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Gemäß einer
Zielrichtung der vorliegenden Erfindung weist ein Substratausrichtungssteuersystem
auf: eine Haltevorrichtung zum Haltern mehrerer plattenförmiger Substrate
auf solche Weise, dass die Substrate in Umfangsrichtung gedreht
werden können;
eine Drehübertragungsvorrichtung
zur Berührung
eines Umfangsabschnitts jedes der Substrate, um die Substrate zu
drehen; eine Drehantriebsquelle zum Drehen der Substrate; eine Transmissionsumchaltvorrichtung
zum selektiven Übertragen
von Leistung von der Drehantriebsquelle zur Drehübertragungsvorrichtung, um
so zwischen Übertragung
und Nicht-Übertragung
umschalten zu können;
eine Detektorvorrichtung zum Detektieren einer Positionierungskerbe,
die in dem Umfangsabschnitt jedes der Substrate vorgesehen ist;
und eine Steuervorrichtung zum Steuern des Betriebs der Transmissionsumschaltvorrichtung
auf der Grundlage eines Detektorsignals, welches von der Detektorvorrichtung ausgegeben
wird.
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Die
Steuervorrichtung kann dazu fähig
sein, den Betrieb der Drehantriebsquelle zu steuern. Die Drehübertragungsvorrichtung
kann mit der Transmissionsumschaltvorrichtung vereinigt ausgebildet
sein.
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Vorzugsweise
weist die Haltevorrichtung eine oder mehrere Haltestangen auf, die
Haltenuten zum Haltern der Substrate aufweisen, so daß die Substrate
in den Haltenuten zumindest einer der Haltestangen gehaltert werden
können.
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Die
Haltevorrichtung kann einen oder mehrere Haltestäbe aufweisen, von denen jeder
mehrere Haltenuten zum Haltern der Substrate in regelmäßigen Abständen aufweist,
so daß die
Substrate in den Haltenuten zumindest eines der Haltestäbe gehaltert werden
können;
die Drehübertragungsvorrichtung kann
eine erste Drehübertragungsrollengruppe
aufweisen, die mehrere Übertragungsrollen
zur unabhängigen Übertragung
der Drehung an die Substrate in ungeradzahligen Reihen aufweist,
sowie eine zweite Drehübertragungsrollengruppe,
die mehrere Übertragungsrollen
zur unabhängigen Übertragung der
Drehung an die Substrate in geradzahligen Reihen aufweist; die Transmissionsumschaltvorrichtung kann
Schaltrollen aufweisen, von denen jede selektiv eine entsprechende
der Übertragungsrollen
der ersten und zweiten Drehübertragungsrollengruppen
berühren
kann, und einen Bewegungsmechanismus zur Bewegung der Schaltrollen
so, daß jede
der Schaltrollen eine entsprechende der Übertragungsrollen berührt oder
diese verläßt; und
die Detektorvorrichtung kann mehrere Sensoren zum Detektieren der Positionierungskerbe
aufweisen, die in dem Umfangsabschnitt jedes der Substrate vorgesehen
ist. In diesem Fall weist das Substratausrichtungssteuersystem vorzugsweise
eine Zwischenrolle auf, die zwischen der ersten und zweiten Drehübertragungsrollengruppe
und den Schaltrollen der Transmissionsumschaltvorrichtung vorgesehen
ist, zur Berührung
der Übertragungsrollen
der ersten und zweiten Drehübertragungsrollengruppen
und der Schaltrollen.
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Die
Haltevorrichtung kann einen oder mehrere Haltestäbe aufweisen, von denen jeder
mehrere Haltenuten zum Haltern der Substrate in regelmäßigen Abständen aufweist,
so daß die
Substrate in den Haltenuten von zumindest einem der Haltestäbe gehaltert
werden können;
die Drehübertragungsvorrichtung
weist eine Drehübertragungsrollengruppe
auf, welche mehrere Übertragungsrollen
zur unabhängigen Übertragung
der Drehung an die Substrate aufweist; die Transmissionsumschaltvorrichtung
weist Schaltrollen auf, von denen jede selektiv eine entsprechende
der Übertragungsrollen
der Drehübertragungsrollengruppen
berührt,
um so eine Umschaltung zwischen Übertragung
und Nicht-Übertragung durchführen zu
können,
und einen Bewegungsmechanismus zur Bewegung der Schaltrollen so,
daß jede
der Schaltrollen die entsprechende der Übertragungsrollen berührt oder
verläßt; und
die Detektorvorrichtung weist mehrere Sensoren zum Detektieren der
Positionierungskerbe auf, die in dem Umfangsabschnitt jedes der
Substrate vorgesehen ist. In diesem Fall weist das Substratausrichtungssteuersystem
vorzugsweise eine Zwischenrolle auf, die zwischen der Drehübertragungsrollengruppe
und den Schaltrollen der Transmissionsumschaltvorrichtung vorgesehen
ist, zur Berührung
der Übertragungsrollen
der Drehübertragungsrollengruppe
und der Schaltrollen.
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Vorzugsweise
weist die Haltevorrichtung mehrere Haltestäbe auf, von denen zumindest
einer Haltenuten aufweist, um darauf die Substrate zu haltern, wobei
jede der Haltenuten des zumindest einen der Haltestäbe einen
im Wesentlichen V-förmigen Querschnitt
aufweist, und jeder der anderen Haltestäbe Haltenuten aufweist, die
jeweils einen im Wesentlichen Y-förmigen Querschnitt aufweisen.
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Vorzugsweise
weist das Substratausrichtungssteuersystem weiterhin eine Antriebsübertragungsvorrichtung
auf, die zwischen der Drehantriebsquelle und der Transmissionsumschaltvorrichtung
vorgesehen ist und die durch die Drehantriebsquelle über einen
Riemen angetrieben wird.
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Vorzugsweise
weist die Drehantriebsquelle einen Schrittmotor auf.
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Bei
dem Substratausrichtungssteuersystem mit den voranstehend geschilderten
Aufbauten wird die Drehübertragungsvorrichtung
durch die Drehantriebsquelle betrieben, um die Substrate zu drehen, die
durch die Haltevorrichtung gehaltert werden, und zwar in Umfangsrichtungen.
Andererseits werden die Positionierungskerben, die in den Substraten
vorgesehen sind, durch die Detektorvorrichtung detektiert, und wird
die Drehantriebsquelle um einen vorbestimmten Winkel auf der Grundlage
des Detektorsignals gedreht. Daraufhin wird die Antriebsübertragung,
die von der Transmissionsumschaltvorrichtung durchgeführt wird,
angehalten, oder es wird die Drehantriebsquelle angehalten, so daß es möglich ist,
die Positionierungskerben der Substrate in eine vorbestimmte Position
auszurichten.
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Zusätzlich ist
es möglich,
da es möglich
ist, die Drehantriebsquelle an einem Ort entfernt von den Substraten
anzuordnen, und da es möglich
ist, die Substrate dadurch zu positionieren, daß die Antriebsübertragung
angehalten ist, die von der Transmissionsumschaltvorrichtung durchgeführt wird,
oder die Drehung der Antriebsübertragungsvorrichtung
angehalten wird, zu verhindern, daß Staub erzeugt wird, und es
ist somit möglich,
den Verschleiß der
Drehantriebsquelle zu verringern.
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Die
vorliegende Erfindung wird besser aus der nachstehenden detaillierten
Beschreibung und den beigefügten
Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung verständlich.
Es zeigt:
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1 eine schematische Aufsicht
auf ein Beispiel eines Reinigungssystems, bei welchem ein Substratausrichtungssteuersystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung eingesetzt wird;
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2 eine schematische Seitenansicht
eines Hauptteils des Reinigungssystems;
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3 eine schematische Seitenansicht
einer bevorzugten Ausführungsform
eines Substratausrichtungssteuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
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4 eine Aufsicht auf einen
Hauptteil eines unteren Haltestabes, eines Seitenhaltestabes und
einer Übertragungsrolle
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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5(a) bis 5(c) vergrößerte Schnittansichten, welche
die Formen der Haltenuten des unteren Haltestabes und des Seitenhaltestabes
zeigen;
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6 eine schematische Aufsicht
auf die Anordnung einer Transmissionsumschaltvorrichtun gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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7 eine Seitenansicht der
Transmissionsumschaltvorrichtung;
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8A bis 8C schematische Seitenansichten, welche
ein Beispiel für
den Betrieb eines Substratausrichtungssteuersystems gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen, wobei Positionierungszustände eines Wafers in einer ungeraden
Reihe gezeigt sind;
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9A bis 9C schematische Seitenansichten, welche
ein Beispiel für
den Betrieb eines Substratausrichtungssteuersystems gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen, wobei Positionierungszustände eines Wafers in einer geraden
Reihe gezeigt sind;
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10 eine schematische Seitenansicht
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
eines Substratausrichtungssteuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
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11 eine schematische Seitenansicht
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
eines Substratausrichtungssteuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
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12 eine schematische Seitenansicht
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
eines Substratausrichtungssteuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
und
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13 eine schematische Seitenansicht
eines herkömmlichen
Substratausrichtungssteuersystems.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
werden die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung im Einzelnen nachstehend erläutert. Bei
den bevorzugten Ausführungsformen
wird ein Substratausrichtungssteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung
bei einem Reinigungssystem für
Halbleiterwafer eingesetzt.
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1 ist eine schematische
Aufsicht, welche ein Beispiel für
ein Reinigungssystem zeigt, bei welchem ein Substratausrichtungssteuersystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung eingesetzt wird, und 2 ist
eine schematische Seitenansicht eines Hauptteils dieses Systems. 3 ist eine schematische
Seitenansicht eines Substratausrichtungssteuersystems.
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Das
Reinigungssystem weist insgesamt auf: einen Einlaß/Auslaßabschnitt 2 zum
Einlassen und Auslassen eines Behälters, beispielsweise eines
Trägers 1,
zur horizontalen Aufnahme von Halbleiterwafern W darin (die nachstehend
als "Wafer" bezeichnet werden),
welche zu behandelnde Substrate sind; einen Behandlungsabschnitt 3 zur
Behandlung der Wafer W mit einer Lösung, beispielsweise einer
chemischen und einer Reinigungslösung,
und zur nachfolgenden Trocknung der Wafer W; und einen Waferlieferabschnitt,
beispielsweise einen Schnittstellenabschnitt 4, der zwischen
dem Einlaß/Auslaßabschnitt 2 und
dem Behandlungsabschnitt 3 vorgesehen ist, zum Liefern,
Positionieren, zur Änderung
der Ausrichtung und zur Einstellung des Abstands der Wafer W.
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Der
Einlaß/Auslaßabschnitt 2 weist
ein Trägereinlaßteil 5a und
ein Trägerauslaßteil 5b auf,
die auf einem Endabschnitt einer Seite des Reinigungssystems vorgesehen
sind, sowie ein Wafereinlaß/Auslaßteil 6.
Zwischen dem Trägereinlaßteil 5a und
dem Wafereinlaß/Auslaßteil 6 ist
ein (nicht dargestellter) Transportmechanismus vorgesehen. Durch
diesen Transportmechanismus wird der Träger 1 von dem Trägereinlaßteil 5a zum
Wafereinlaß/Auslaßteil 6 befördert.
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Sowohl
das Trägerauslaßteil 5b als
auch das Wafereinlaß/Auslaßteil 6 ist
mit einer Trägerhebevorrichtung
(nicht gezeigt) versehen, durch welche ein leerer Träger 1 an
ein Trägerwarteteil 7 geliefert
und von diesem empfangen werden kann, welches oberhalb des Einlaß/Auslaßteils 2 vorgesehen
ist. In diesem Fall ist das Trägerwarteteil 7 mit
einem Trägertransportroboter
(nicht gezeigt) versehen, der sich in den Horizontalrichtungen (Richtungen
X und Y) und den Vertikalrichtungen (Richtungen Z) bewegen kann.
Durch diesen Trägertransportroboter
werden leere Träger 1,
die von dem Wafereinlaß/Auslaßteil 6 transportiert
werden, dazu befähigt,
untereinander ausgerichtet zu werden, und an das Trägereinlaß/Auslaßteil 5b abgegeben
zu werden. In dem Trägerwarteteil 7 können nicht
nur die leeren Träger
warten, sondern kann auch der Träger 1 warten,
in welchem die Wafer W aufgenommen sind.
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Der
Träger 1 weist
auf: einen Behälterkörper 1a,
der auf seiner einen Seite eine Öffnung
aufweist, und mit (nicht dargestellten) Haltenuten versehen ist, um
horizontal mehrere Wafer W zu haltern, beispielsweise 25 Wafer
W, in regelmäßigen Abständen; und einen
Deckel 1b zum Öffnen
und Schließen
der Öffnung
des Behälterkörpers 1a.
Der Deckel 1b wird geöffnet
und geschlossen durch Betätigung
eines Eingriffs/Ausgriffsmechanismus (nicht gezeigt), der in dem
Deckel 1b vorgesehen ist, mit Hilfe einer Deckelöffnungs/Schließeinheit 8,
die später
genauer beschrieben wird.
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Das
Wafereinlaß/Auslaßteil 6 ist
zum Schnittstellenabschnitt 4 hin offen, und seine Öffnung ist
mit der Deckelöffnungs/Schließeinheit 8 versehen. Durch
diese Deckelöffnungs/Schließeinheit 8 wird der
Deckel 1b des Trägers 1 geöffnet und
geschlossen. Nachdem der Deckel 1b des Trägers 1,
der zum Wafereinlaß/Auslaßteil 6 transportiert
wurde, und in welchem unbehandelte Wafer W aufgenommen sind, durch
die Deckelöffnungs/Schließeinheit 8 entfernt wurde,
damit die Wafer W aus dem Träger 1 entladen werden
können,
und nachdem sämtliche
Wafer W entladen wurden, kann daher der Deckel 1b erneut durch
die Deckelöffnungs/Schließeinheit 8 geschlossen
werden. Darüber
hinaus kann, nachdem der Deckel 1b eines leeren Trägers 1,
der von dem Trägerwarteteil 7 zu
dem Wafereinlaß/Auslaßteil 6 transportiert
wurde, durch die Deckelöffnungs/Schließeinheit 8 entfernt
wurde, damit die Wafer W in den Träger 1 eingegeben werden
können,
und nachdem sämtliche Wafer
W zugeführt
wurden, der Deckel 1b erneut durch die Deckelöffnungs/Schließeinheit 8 geschlossen
werden. Weiterhin ist in der Nähe
der Öffnung des
Wafereinlaß/Auslaßteils 6 ein
Abbildungssensor 9 vorgesehen, zum Detektieren der Anzahl
an Wafern W, die in dem Träger 1 aufgenommen
sind.
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In
dem Schnittstellenabschnitt 4 sind vorgesehen: ein Wafertransportarm 10 zum
Haltern mehrerer Wafer W, beispielsweise 25 Wafer W, in
horizontalem Zustand und zum Liefern der Wafer W vom und zum Träger 1 des
Wafereinlaß/Auslaßteils 6, während der
horizontale Zustand beibehalten bleibt; eine Abstandseinstellvorrichtung,
beispielsweise eine Abstandsänderungsvorrichtung
(nicht dargestellt) zum Haltern von mehreren Wafern W, beispielsweise 52 Wafern,
in regelmäßigen Abständen in
vertikalem Zustand; eine Ausrichtungsumwandlungseinheit 12,
die zwischen dem Wafertransportarm 10 und der Abstandsänderungsvorrichtung
vorgesehen ist, um die Ausrichtung mehrerer Wafer W, beispielsweise 25 Wafer
W, zwischen dem horizontalen Zustand und dem vertikalen Zustand
umzuwandeln; und ein Ausrichtungssteuersystem 20 gemäß der vorliegenden
Erfindung zum Detektieren von Kerben Wa, von denen jeweils eine
in jedem der Wafer W vorgesehen ist, deren Ausrichtung in den vertikalen
Zustand umgewandelt wurde, um die Wafer W zu positionieren. Der
Schnittstellenabschnitt 4 ist weiterhin mit einem Transportkanal 13 versehen,
der mit dem Behandlungsabschnitt 3 in Verbindung steht. Der
Transportkanal 13 ist mit einer beweglichen Transportvorrichtung
für einen
Wafer (ein Substrat) versehen, beispielsweise einer Wafertransportaufspannvorrichtung 14.
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Der
Wafertransportarm 10 weist zwei Halteteile auf, beispielsweise
Armkörper 10a, 10b zum Aufnehmen
der mehreren Wafer W aus dem Träger 1 in
dem Wafereinlaß/Auslaßteil 6,
um die Wafer W zu transportieren und die Wafer W in den Träger 1 einzuführen. Diese
Armkörper 10a, 10b sind
auf dem oberen Abschnitt eines Antriebstisches 11 angebracht,
der in Horizontalrichtungen (Richtungen X, Y) und Vertikalrichtungen
(Richtungen Z) bewegbar ist, und drehbar ist (Richtungen θ), zum unabhängigen Haltern
der Wafer W im horizontalen Zustand und zum Liefern der Wafer W
zwischen dem Träger 1,
der in dem Wafereinlaß/Auslaßteil 6 angebracht
ist, und der Ausrichtungswandlereinheit 12. Daher ist einer der
Armkörper 10a dazu
fähig,
unbehandelte Wafer W zu haltern, und ist der andere Armkörper 10b dazu fähig, behandelte
Wafer W zu haltern.
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Andererseits
sind in dem Behandlungsteil 3 vorgesehen: eine erste Behandlungseinheit 15 zum Entfernen
von Teilchen und organischer Verunreinigungssubstanzen, die an den
Wafern W anhaften; eine zweite Behandlungseinheit 16 zum
Entfernen metallischer Verunreinigungssubstanzen, die an den Wafern
W anhaften; eine Reinigungs/Trocknungseinheit 17 zum Entfernen chemischer
Oxidfilme, die an den Wafern W anhaften, und zum Trocknen der Wafer
W; und eine Aufspannvorrichtungsreinigungseinheit 18. Diese
Einheiten 15 bis 18 sind zueinander ausgerichtet.
In dem Transportkanal 13, der so angeordnet ist, daß er den
jeweiligen Einheiten 15 bis 18 gegenüberliegt,
ist die Wafertransportaufspannvorrichtung 14 (Wafertransportvorrichtung)
vorgesehen, die in den Richtungen X und Y (Horizontalrichtungen) und
in den Richtungen Z (Vertikalrichtungen) bewegbar und drehbar ist
(θ). Weiterhin
ist es nicht immer erforderlich, die Aufspannvorrichtungsreinigungseinheit 18 zwischen
der Reinigungs/Trocknungseinheit 17 und dem Schnittstellenabschnitt 4 anzuordnen. Beispielsweise
kann die Aufspannvorrichtungsreinigungseinheit 18 zwischen
der zweiten Behandlungseinheit 16 und der Reinigungs/Trocknungseinheit 17 angeordnet
sein. Alternativ hierzu kann die Aufspannvorrichtungsreinigungseinheit 18 in
der Nähe
der ersten Behandlungseinheit 15 angeordnet sein.
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Nachstehend
wird das Ausrichtungssteuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung
beschrieben. Wie aus den 2 und 3 hervorgeht, weist das Ausrichtungssteuersystem 20 im
Wesentlichen auf: eine Haltevorrichtung 30 zur drehbaren
Halterung der Wafer W; eine Drehübertragungsvorrichtung 40 zum
Berühren
der Umfangsabschnitte der Wafer W, um die Wafer W zu drehen; eine
Drehantriebsquelle 50 zum Drehen der Wafer W; eine Transmissionsumschaltvorrichtung 60 zur
selektiven Übertragung
von Energie von der Drehantriebsquelle 50 an die Drehübertragungsvorrichtung 40;
eine Detektorvorrichtung 70 zum Detektieren der Kerben
Wa, welche Positionierungskerben darstellen, die in den Umfangsabschnitten
der Wafer W vorgesehen sind; und eine Steuervorrichtung 80 zum
Steuern der Operationen der Drehantriebsquelle 50 und der
Transmissionsumschaltvorrichtung 60 auf der Basis von Detektorsignalen,
die von der Detektorvorrichtung 70 ausgegeben werden.
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Die
Halterungsvorrichtung 30 weist eine untere Haltestange 31 zum
Haltern der unteren Endabschnitte der vertikal angeordneten Wafer
W auf, und zwei Seitenhaltestangen 32, 33 zum
Haltern der beiden unteren Seiten der Wafer W. In der unteren Haltestange 31 und
den Seitenhaltestangen 32 und 33 sind Haltenuten 31a, 32a und 33a zum
Haltern der Wafer W in regelmäßigen Abständen vorgesehen (siehe 4). Jede der Haltenuten
einer der Seitenhaltestangen 32 und 33, also jede
der Haltenuten 32a der Seitenhaltestange 32, die
in 3 auf der linken Seite
angeordnet ist, weist einen im Wesentlichen V-förmigen Querschnitt zum Haltern
des Gewichts eines entsprechenden Wafers W auf (siehe 5(a)). Jede der Haltenuten 33a der
anderen Seitenhaltestangen 33, welche nicht auf sich das
Gewicht eines entsprechenden Wafers W abstützen, und die Haltenuten 31a der
unteren Haltestange 31 weisen einen im Wesentlichen Y-förmigen Querschnitt
auf, um eine Neigung des entsprechenden Wafers W in Richtungen senkrecht
zu seiner Ebene zu verhindern (wie aus den 5(b) und 5(c) hervorgeht).
Wenn daher jede der Haltenuten 32a der Seitenhaltestange 32 zum
Haltern des Gewichtes jedes der Wafer W den im Wesentlichen V-förmigen Querschnitt
aufweist, und wenn jede der Haltenuten 33a der Seitenhaltestange 33,
welche auf sich nicht das Gewicht des entsprechenden Wafers W abstützen, und
die Haltenuten 31a der unteren Haltestange 31 den
im Wesentlichen Y-förmigen
Querschnitt aufweisen, so ist es möglich, die Flächen der
Wafer W zu verringern, welche die Haltestangen 31, 32 und 33 berühren, und
es ist möglich,
die Wafer W in regelmäßigen Abständen stabil
zu haltern.
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Wie
aus den 3 und 4 hervorgeht, weist die Drehübertragungsvorrichtung 40 eine
erste und zweite Drehübertragungsrollengruppe 41 bzw. 42 auf,
die auf beiden Seiten der unteren Haltestange 31 zwischen
den beiden Seitenhaltestangen 32 und 33 angeordnet
sind. Die erste Drehübertragungsrollengruppe 41 (in 3 auf der rechten Seite)
weist mehrere Übertragungsrollen
auf, beispielsweise 13 Übertragungsrollen 41a,
zur Übertragung
der Drehung der Wafer W in ungeraden Reihen, und die zweite Drehübertragungsrollengruppe 42 (in 3 auf der linken Seite)
weist mehrere Übertragungsrollen
auf, beispielsweise zwölf Übertragungsrollen 42a,
zur Übertragung
der Drehung der Wafer W in geradzahligen Reihen (siehe 4).
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Während die
Wafer W durch die drei Haltestangen 31, 32 und 33 sowie
die beiden Drehübertragungsrollengruppen 41 und 42 gehaltert
werden, können
die Wafer W auch durch zumindest eine Seitenhaltestange 32 zum
Haltern der Wafer W sowie die Drehübertragungsrollengruppen 41 und 42 gehaltert
werden.
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Andererseits
berühren
die Drehübertragungsvorrichtungen 40,
also die Übertragungsrollen 41a und 42a der
ersten und zweiten Drehübertragungsrollengruppen 41 und 42,
selektiv die Transmissionsumschaltvorrichtung 60 über mehrere
Zwischenrollen 90, welche die Übertragungsrollen 41a und 42a berühren.
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Wie
in den 3, 6 und 7 gezeigt, weist die Transmissionsumschaltvorrichtung 60 auf:
Schaltrollen 61 zur selektiven Berührung der Übertragungsrollen 41a und 42a der
Drehübertragungsvorrichtung 40 und
eine Antriebsübertragungsvorrichtung,
beispielsweise eine Antriebsübertragungsrolle 52,
die von der Drehantriebsquelle 50 über einen Riemen angetrieben
wird, beispielsweise einen Synchronriemen 51; sowie Bewegungsmechanismen,
beispielsweise Luftzylinder 62, zur Umschaltung, also Bewegung, der
Positionen der Schaltrollen 61 zwischen einer Kontaktposition,
in welcher die Schaltrollen 61 die Übertragungsrollen 41a und 42a und
die Antriebsübertragungsrolle 5 berühren, und
einer berührungsfreien
Position.
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Die
Drehantriebsquelle 50 weist beispielsweise einen Schrittmotor
auf, der sich um einen vorbestimmten Drehwinkel auf der Grundlage
von Impulssignalen dreht. Die Kraft von dem Schrittmotor 50 wird
an die Antriebsübertragungsrolle 52 über den Synchronriemen 51 übertragen,
der um eine Antriebsriemenscheibe 50b herumgeschlungen
ist, die auf einer Antriebswelle 50a des Schrittmotors 50 angebracht
ist, und auf eine angetriebene Riemenscheibe 52b, die auf
einer Drehwelle 52a der Antriebsübertragungsrolle 52 angebracht
ist.
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Die
Detektorvorrichtung 70 weist einen Transmissionsfotosensor
auf, der zwischen den Seitenhaltegruppen 32 und 33 und
in deren Nähe
auf beiden Seiten vorgesehen ist. Durch diesen Fotosensor 70 werden
die Kerben Wa der sich drehenden Wafer W detektiert, um ein Detektorsignal
an eine Steuervorrichtung zu schicken, beispielsweise eine zentrale
Verarbeitungseinheit 80 (die nachstehend als "CPU" bezeichnet wird),
durch welche das Detektorsignal mit Information verglichen wird,
die in der CPU 80 gespeichert ist, um ein Steuersignal
an den Schrittmotor 50 und den Luftzylinder 62 der
Transmissionsumschaltvorrichtung 60 zu übertragen. Das Steuersignal,
welches von der CPU 80 an den Luftzylinder 62 übertragen
wird, schaltet ein elektromagnetisches Selektorventil 65 mit
vier Anschlüssen
und zwei Positionen, welches in einem Luftzufuhrrohr 64 zur
Einrichtung der Verbindung zwischen primären und sekundären Anschlüssen 62a, 62b vorgesehen ist,
die in dem Luftzylinder 62 vorhanden sind, und einer Luftzufuhrquelle 63,
um die Schaltrolle 61 zwischen der Kontaktposition, in
welcher die Übertragungsrollen 41a, 42a die
Antriebsübertragungsrolle 52 berühren, und
der berührungslosen
Position zu bewegen.
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Das
Ausrichtungssteuersystem gemäß der vorliegenden
Erfindung ist unterhalb der Ausrichtungswandlereinheit 12 mit
Hilfe eines (nicht dargestellten) Horizontalbewegungsmechanismus
bewegbar, und in Vertikalrichtung in Bezug auf die Ausrichtungsumwandlungseinheit 12 mit
Hilfe eines (nicht dargestellten) Hebemechanismus bewegbar.
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Unter
Bezugnahme auf die 8 und 9 wird der Betrieb des Ausrichtungssteuersystems
nachstehend geschildert.
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Zuerst
bewegt sich, wenn ein Träger 1,
in welchem unbehandelte Wafer W aufgenommen sind, in dem Trägereinlaßteil 5a von
einem Benutzer oder einem Transportroboter angebracht wird, ein
(nicht dargestellter) Transportmechanismus sich so, daß die Träger 1 in
das Wafereinlaß/Auslaßteil 6 eingeführt werden.
Der Träger 1,
der in das Wafereinlaß/Auslaßteil 6 eingeführt wurde,
wartet auf den Schnittstellenabschnitt 4, während der
Deckel 1b durch die Deckelöffnungs/Schließeinheit 8 geöffnet wird.
Zu diesem Zeitpunkt arbeitet der Abbildungssensor 9 so,
daß er
die Anzahl an Wafern W detektiert, die in dem Träger 1 aufgenommen
sind.
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Nachdem
die Anzahl an Wafern W in dem Träger 1 von
dem Abbildungssensor 9 detektiert wurde, tritt der Wafertransportarm 10,
genauer gesagt, der Armkörper 10a,
der in dem Schnittstellenabschnitt 4 vorgesehen ist, in
den Träger
ein, um mehrere Wafer W zu entnehmen, beispielsweise 25 Wafer
W, die in dem Träger 1 aufgenommen
sind, um die Wafer W zu der Ausrichtungswandlungseinheit 12 zu transportieren.
Die Wafer W, die zu der Ausrichtungswandlereinheit 12 transportiert
wurden, erfahren eine Umwandlung der Ausrichtung von dem Horizontalzustand
in den Vertikalzustand. Dann bewegt sich, nachdem sich das Ausrichtungssteuersystem 20 nach
unterhalb der Ausrichtungswandlereinheit 12 bewegt hat,
das Ausrichtungssteuersystem 20 nach oben, um die Wafer
W, die durch die Ausrichtungswandlereinheit 12 gehalten
werden, in der unteren Haltestange 31 und den beiden Seitenhaltestangen 32, 33 aufzunehmen,
um die Wafer W zu empfangen. Danach bewegt sich das Ausrichtungssteuersystem 20 nach
unten, um folgendermaßen
die Positionierung der Wafer W durchzuführen.
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Zuerst
wird, wenn 13 Wafer W in ungeraden Reihen im Uhrzeigersinn
gedreht werden, wie in 8A gezeigt
ist, und wenn die Kerben Wa durch den Fotosensor 70 detektiert
werden, wie dies in 8B gezeigt
ist, ein Detektorsignal von dem Fotosensor 70 an die CPU 80 übertragen,
und wird ein Steuersignal von der CPU 80 an den Schrittmotor 50 übertragen,
um Impulse zu übertragen,
bis sich die Kerben Wa zu einer vorbestimmten Position bewegen,
beispielsweise nach oben. Daraufhin wird der Luftzylinder 62 der
Transmissionsumschaltvorrichtung 60 betätigt, um die Umschaltrolle 61 nach
hinten zu bewegen, also die Position der Schaltrolle 61 in die
berührungsfreie
Position umzuschalten, in welcher die Übertragungsrollen 41a, 42a nicht
die Antriebsübertragungsrolle 52 berühren, um
die Kerben Wa nach oben zu bewegen (siehe 8C). Auf diese Weise werden die Kerben
Wa der Wafer W in den ungeraden Reihen nach oben bewegt, um die
Positionierung der Wafer W in den ungeraden Reihen fertigzustellen.
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Dann
wird die Positionierung der Wafer W in den geraden Reihen auf dieselbe
Weise wie bei den Wafern W in den ungeraden Reihen durchgeführt. Wenn
daher die Wafer W im Uhrzeigersinn gedreht werden, wie in 9A gezeigt ist, und wenn
die Kerben Wa von dem Fotosensor 70, wie in 9B gezeigt, detektiert werden,
wird ein Detektorsignal von dem Fotosensor 70 an die CPU 80 übertragen,
und wird ein Steuersignal von der CPU 80 an den Schrittmotor 50 übertragen,
damit Impulse übertragen
werden, bis sich die Kerben Wa zu einer vorbestimmten Position bewegen,
beispielsweise nach oben, so daß der
Antriebsmotor 50 mit einer vorbestimmten Anzahl an Impulsen
angetrieben wird, um die Wafer W in eine vorbestimmte Position zu
drehen, beispielsweise nach oben. Daraufhin wird der Luftzylinder 62 der Transmissionsumschaltvorrichtung 60 betätigt, um die
Schaltrolle 61 nach hinten zu bewegen, also die Position
der Schaltungsrolle 61 in die berührungslose Position umzuschalten,
in welcher die Übertragungsrollen 41a, 42a nicht
die Antriebsübertragungsrolle 52 berühren, um
die Kerben Wa nach oben zu bewegen (siehe 9C). Weiterhin kann, nachdem die Kerben
Wa des letzten Wafers W detektiert wurden, um eine vorbestimmte
Anzahl an Impulsen an den Schrittmotor 50 zu übertragen,
der Schrittmotor 50 angehalten werden, ohne die Schaltrolle 61 der Transmissionsumschaltvorrichtung 60 nach
hinten zu bewegen. Daher werden die Kerben Wa der Wafer W in den
ungeraden Reihen nach oben bewegt, um die Positionierung der Wafer
W in den ungeraden Reihen zu bewegen und die Positionierung sämtlicher
Wafer W zu beenden. Weiterhin wurde zwar die Positionierung der
Wafer W in den ungeraden Reihen und die Positionierung der Wafer
W in den geraden Reihen getrennt durchgeführt, jedoch können auch
die Wafer W in den ungeraden und geraden Reihen gleichzeitig gedreht
werden, um ihre Positionierung durchzuführen. Alternativ können, nachdem
die Kerben Wa einmal in den unteren Abschnitten ausgerichtet wurden, die
Wafer W erneut gedreht werden, um auf geeignete Weise die oberen
Abschnitte auszurichten.
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Nachdem
die auf die geschilderte Art und Weise positionierten Wafer W erneut
der Ausrichtungswandlereinheit 12 zugeführt wurden, werden die Wafer
W von der Abstandsänderungsvorrichtung (nicht
gezeigt) aufgenommen, um die Abstände zwischen den Wafern W einzustellen.
Dann werden die Wafer W von der Abstandsänderungsvorrichtung der Wafertransportaufspannvorrichtung 14 zugeführt, damit
sie in den Behandlungsabschnitt 3 transportiert werden,
in welchem die Wafer W auf geeignete Weise gereinigt werden.
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Nachdem
die gereinigten Wafer W von der Wafertransportaufspannvorrichtung 14 an
die Abstandsänderungsvorrichtung
geliefert wurden, wird bei den Wafern W eine Ausrichtungsumwandlung von
dem vertikalen Zustand in den horizontalen Zustand durchgeführt, mit
Hilfe der Ausrichtungsumwandlungseinheit 12. In diesem
Zustand bewegt sich der andere Wafertransportarm 10, also
der Armkörper 10b mit
Ausnahme des Armkörpers 10a,
der unbehandelte Wafer W haltert, zur Ausrichtungsumwandlungseinheit 12,
um die Wafer W zu empfangen.
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Nachdem
der Wafertransportarm 10 die Wafer W empfangen hat, bewegt
sich der Wafertransportarm 10 zum Waferlieferteil 6,
um die Wafer W in einen leeren Träger 1 einzugeben,
der in dem Wafereinlaß/Auslaßteil 6 wartet.
Daraufhin wird der Deckel 1c des Trägers 1 durch die Deckelöffnungs/Schließeinheit 8 geschlossen,
und wird der Waferträger 1 von
dem Wafereinlaß/Auslaßteil 6 zum
Trägerauslaßteil 5b transportiert.
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Zwar
wurden bei der voranstehend geschilderten bevorzugten Ausführungsform
die mehreren Wafer W, beispielsweise 25 Wafer W, in den
geraden und ungeraden Reihen getrennt positioniert, jedoch ist es
nicht immer erforderlich, die Wafer W in den geraden und ungeraden
Reihen getrennt zu positionieren. Wie in 10 gezeigt ist, können die jeweiligen Wafer W
durch Übertragungsrollen
(nicht gezeigt) einer einzigen Übertragungsrollengruppe 43 gehalten werden,
und können
die Wafer W in den ungeraden und geraden Reihen gleichzeitig positioniert
werden. Weiterhin sind in 10 andere
Konstruktionen ebenso ausgebildet wie bei der voranstehend geschilderten
bevorzugten Ausführungsform,
so daß dieselben
Bezugszeichen für
dieselben Abschnitte verwendet werden und deren Beschreibung weggelassen
sind.
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Bei
der in 10 gezeigten
bevorzugten Ausführungsform
waren zwar die Zwischenrollen 90 zwischen den Übertragungsrollen 43 der
Drehübertragungsvorrichtung 40 und
den Schaltrollen 61 der Transmissionsumschaltvorrichtung 60 vorgesehen, jedoch
können
die Zwischenrollen 60 weggelassen werden, um die Übertragungsrollen 43 dazu
zu veranlassen, selektiv die Schaltrollen 61 zu berühren, wie
dies in 11 gezeigt ist.
Alternativ hierzu kann, wie in 12 gezeigt,
die Drehübertragungsvorrichtung 40 vereinigt
mit der Transmissionsumschaltvorrichtung 60 ausgebildet
sein. Daher können
die Schaltrollen 61 der Transmissionsumschaltvorrichtung 60 zwischen
den Antriebsübertragungsrollen 52 auf
der Seite der Drehantriebsquelle 50 (Schrittmotor) und
den Wafern W vorgesehen sein, so daß sie die Wafer W berühren können. Da
es erforderlich ist, die Wafer W zu haltern, wenn die Schaltrollen 61 in den
Positionen ohne Berührung
angeordnet sind, müssen
in diesem Fall die Haltenuten der einen Seitenhaltestange 33 und
der unteren Haltestange 31 so ausgebildet sein, daß sie einen
V-förmigen
Querschnitt aufweisen, um der einen Seitenhaltestange 32 zugeordnet
zu werden, um die Wafer W zu haltern.
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Zwar
ist bei der voranstehend geschilderten bevorzugten Ausführungsform
die Drehantriebsquelle 50 (Schrittmotor) mit der Antriebsübertragungsvorrichtung,
beispielsweise der Antriebsübertragungsrolle 52, über den
Riemen, beispielsweise den Synchronriemen 51, verbunden,
jedoch kann die Antriebsübertragungsrolle 52 direkt
auf der Antriebswelle 50a des Schrittmotors 50 angebracht
sein, wie dies in 12 gezeigt
ist.
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Zwar
wurde die voranstehend geschilderte Ausführungsform eines Substratausrichtungssteuersystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung bei dem Reinigungssystem für Halbleiterwafer eingesetzt,
jedoch kann sie auch bei einem Behandlungssystem abgesehen von einem
Reinigungssystem eingesetzt werden. Zusätzlich kann das Substratausrichtungssteuersystem
bei plattenförmigen
Substraten eingesetzt werden, beispielsweise fotomagnetischen Disketten,
Kompaktdisketten und Minidisketten, über Halbleiterwafer hinaus.
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Wie
voranstehend geschildert, wird gemäß der vorliegenden Erfindung
die Drehübertragungsvorrichtung
durch die Drehantriebsquelle angetrieben, um die Substrate, welche
durch die Haltevorrichtung gehaltert werden, in Umfangsrichtungen
zu drehen, und werden die Positionierungskerben, die in den Substraten
vorgesehen sind, durch die Detektorvorrichtung detektiert, um Detektorsignale
zu erzeugen. Auf der Grundlage der Detektorsignale wird die Drehantriebsquelle
um einen vorbestimmten Winkel gedreht. Daraufhin wird die Antriebsübertragung,
die von der Transmissionsumschaltvorrichtung durchgeführt wird,
angehalten, oder es wird die Drehantriebsquelle angehalten. Daher
ist es möglich,
auf sichere Weise die Positionierungskerben der Substrate in den
vorbestimmten Positionen auszurichten. Darüber hinaus ist die Drehantriebsquelle
an einem Ort getrennt von den Substraten angeordnet, und wird die
Antriebsübertragung,
die von der Transmissionsumschaltvorrichtung durchgeführt wird, angehalten,
oder wird die Drehung der Antriebsübertragungsvorrichtung angehalten,
um das Substrat zu positionieren. Daher ist es möglich, die Erzeugung von Staub
zu verhindern, und ist es möglich,
den Verschleiß der
Drehantriebsquelle zu verringern.