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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Transportieren
eines Substrates zu einem Bearbeitungsbereich, um die Oberfläche des
Substrates zu reinigen.
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Bei
einem photolithographischen Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen
ist es sehr wichtig, die Oberfläche
des Wafers rein zu halten. Dies ist insbesondere deshalb wichtig,
da Verunreinigungen, wie z. B. Partikel, organische Substanzen und
metallische Ionen an der Oberfläche
des Wafers haften, und diese ein Schaltbild der Halbleiterbauelemente
signifikant schädigen
können.
Dementsprechend wird bei einem photolithographischen Verfahren die
Oberfläche
des Wafers gewöhnlicherweise
gereinigt, wenn es notwendig ist. Die Verunreinigungen werden von
dem Wafer z. B. durch Bürsten mittels
einer Bürste
entfernt, wobei eine chemische Waschlösung auf die Oberfläche des
Wafers gegeben wird. Eine derartige Waschbehandlung wird üblicherweise
in einer Waschvorrichtung durchgeführt, die mit einem Rotationsspannfutter
und einer Rotationsbürste
ausgestattet ist.
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Wie
in 1 gezeigt, hat ein
konventionell verwendetes Substratbearbeitungssystem 100 einen Bearbeitungsbereich 104 zum
Waschen der Oberfläche
des Wafers W mit einer chemischen Lösung und Trocknen desselben,
und einen Substrattransportarmmechanismus 105 zum Transportieren
des Wafers zu dem Bearbeitungsbereich 104. Der Bearbeitungsbereich 104 hat
drei Bearbeitungseinheiten 101, 102, 103.
Die Substrattransportvorrichtung 105 hat drei Arme 106a, 106b, 106c.
Die Bearbeitungseinheiten 101, 102, 103 haben
jeweils Zuführ-/Entnahmeöffnungen 101a, 102a, 103a.
Der Wafer W wird jeweils durch die Zuführ-/Entnahmeöffnungen 101, 102a, 103a den
Einheiten 101, 102, 103 zugeführt bzw.
aus ihnen entnommen.
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Die
Substrattransportvorrichtung 105 hat einen X-Achsen-Antriebsmechanismus
zum Bewegen eines Armteiles 106 in eine X-Achsen-Richtung,
einen Z-Achsen-Antriebsmechanismus 107 zum Bewegen des
Armteils 106 in eine Z-Achsen-Richtung, eine θ-Achsen-Antriebsmechanismus
zum Drehen des Armteils 106 um die Z-Achse, und einen Vorwärts- und
Rückwärts-Bewegungsmechanismus zum
Bewegen eines jeden der Arme 106a, 106b, 106c in
Rückwärtsrichtung
und Vorwärtsrichtung. Der
Z-Achsen-Antriebsmechanismus 107 hat
eine einzige Kugelumlaufspindel 110, deren Drehbewegung
durch einen Motor 109 angetrieben wird. Der Motor 109 und
die Kugelumlaufspindel 110 sind von einer Abdeckung 108 in
einer expandierbaren Balgform umgeben.
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Wenn
jedoch der Z-Achsen-Antriebsmechanismus 107 über einen
langen Zeitraum eingesetzt wird, werden manchmal Partikel von der
Abdeckung 108 in Form eines Balges erzeugt, die auch auf
dem Wafer haften bleiben.
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Wie
in 2 gezeigt, ist die
vertikale Öffnungslänge der
Zuführ-/Entnahmeöffnung 101a in der
konventionellen Vorrichtung größer als
die vertikale Abmessung einer Anordnung von drei Armen 106a, 106b, 106c.
Somit ist es wahrscheinlich, die die Partikel in die Bearbeitungseinheit 101 eindringen,
wenn der Wafer W zugeführt
bzw. entnommen wird.
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Zusätzlich wird
ein Verschluß 130 über eine große Distanz
bewegt und somit ist eine lange Zeitspanne erforderlich, um die
Zuführ-/Entnahmeöffnung 101a zu öffnen bzw.
zu schließen.
Als ein Ergebnis hiervon verringert sich der Durchsatz der Bearbeitung.
Weiterhin nimmt es einen langen Zeitraum in Anspruch, zwischen dem
der obersten Stufe angeordneten ersten Arm 106a und de
dem unterster Stufe angeordneten dritten Arm 106c umzuwechseln,
so dass der Durchsatz verringert ist.
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In
der
DE 39 09 669 A1 ist
eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken, wie beispielsweise Wafern
mit einer Substrattransportvorrichtung beschrieben. In der
DE 42 10 110 A1 ist
eine ähnliche Vorrichtung
mit einem Z-Achsen-Antriebsmechanismus
zum Auf- und Abbewegen eines Arms, an dem ein Wafer aufgenommen
wird, offenbart. Der Z-Achsen-Antriebsmechanismus ist mit einem
Vakuumbalg angeschottet, so dass ein Austreten von Partikeln aus
dem Innenraum des Z-Achsen-Antriebsmechanismus in den Bearbeitungsraum
verhindert wird. Allerdings ist ein Abluftauslass oberhalb des Z-Achsen-Antriebsmechanismus
angeordnet, so dass Partikel aus dem Bearbeitungsraum abgeleitet
werden können,
nicht hingegen aus dem Innenraum des Z-Achsen-Antriebsmechanismus.
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Aus
der
DE 37 45 134 C2 ist
eine Substrattransportvorrichtung mit Spindeln bekannt. Die Spindeln
sind nicht abgedeckt, so dass beispielsweise durch Abrieb erzeugte
Partikel in den Bearbeitungsraum hineingelangen können.
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Aus
der
EP 0 820 090 A2 ist
ein Zwei-Ebenen-Roboter mit ineinander geschobenen Führungsarmen
bekannt.
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In
der WO 99/62107 ist eine Substrattransportvorrichtung mit einem
Antrieb in einem Gehäuse offenbart.
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Aus
der
DE 696 14 619 T2 ist
eine Vorrichtung zum Schwebeschmelzen und Gießen mit einer teleskopartig
verschiebbaren Anordnung bekannt. Weiterhin ist in der
DE 40 27 730 A1 ein höhenverstellbares
Sitzmöbel
mit Teleskopzylinder beschrieben. Der verschiebliche Zylinderteil
befindet sich jeweils im Innenraum des nicht verschieblichen Zylinderteils.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Substrattransportvorrichtung
gemäß Oberbegriff des
Hauptanspruchs bereitzustellen, die einen Antriebsmechanismus hat,
der es den Partikeln nicht ermöglicht,
nach außen
zu entweichen.
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Die
erfindungsgemäße Substrattransportvorrichtung
weist eine Abdeckungsanordnung auf, die umfasst:
- – eine unbewegliche
Gleitabdeckung, die von der Aufwärts-
und Abwärtsbewegung
des Z-Achsen-Antriebsmechanismus unantreibbar und deshalb unbeweglich
ist;
- – ein
unbewegliches Trägerglied,
das mit einer Oberseite der unbeweglichen Gleitabdeckung verbunden
ist;
- – eine
erste bewegliche Gleitabdeckung, die am äußeren Umfang der unbeweglichen
Gleitabdeckung angeordnet und durch die Aufwärts- und Abwärtsbewegung
des Z-Achsen-Antriebsmechanismus relativ zu der unbeweglichen Gleitabdeckung
gleitfähig
antreibbar ist;
- – ein
erstes bewegliches Trägerglied,
das mit der Innenseite der ersten beweglichen Gleitabdeckung verbunden
und aufwärts
und abwärts
zusammen mit der ersten beweglichen Gleitabdeckung beweglich ist,
- – eine
zweite bewegliche Gleitabdeckung, die am äußeren Umfang der ersten beweglichen
Gleitabdeckung angeordnet und durch die Aufwärts- und Abwärtsbewegung
des Z-Achsen-Antriebsmechanismus relativ zu der ersten beweglichen Gleitabdeckung
gleitfähig
antreibbar ist;
- – ein
zweites bewegliches Trägerglied,
das mit einer Innenseite der zweiten beweglichen Gleitabdeckung
verbunden und aufwärts
und abwärts
zusammen mit der zweiten beweglichen Gleitabdeckung beweglich ist;
- – eine
erste Gleitdichtung, die an dem äußeren Umfang
des ersten beweglichen Trägerglieds
befestigt ist und einen Spalt zwischen dem ersten beweglichen Trägerglied
und dem unbeweglichen Trägerglied
abdichtet; und
- – eine
zweite Gleitdichtung, die an dem äußeren Umfang des zweiten beweglichen
Trägerglieds befestigt
ist und einen Spalt zwischen dem zweiten beweglichen Trägerglied
und dem ersten beweglichen Trägerglied
abdichtet,
wobei das erste bewegliche Trägerglied aufwärts entlang
mit der ersten beweglichen Gleitabdeckung bewegt wird, wenn die
Vielzahl Arme durch den Z-Achsen-Antriebsmechanismus aufwärts bewegt
werden, wobei der Spalt zwischen dem ersten beweglichen Trägerglied
und dem unbeweglichen Trägerglied
durch die erste Gleitdichtung abgedichtet wird, und das zweite bewegliche Trägerglied
entlang der zweiten beweglichen Gleitabdeckung bewegt wird; wobei
der Spalt zwischen dem zweiten beweglichen Trägerglied und dem ersten beweglichen
Trägerglied
durch die zweite Gleitdichtung abgedichtet wird, wodurch die erste
und zweite bewegliche Gleitabdeckung relativ zu der unbeweglichen
Gleitabdeckung bewegt werden, mit dem Resultat, dass die erste und
zweite bewegliche Gleitabdeckung oberhalb der unbeweglichen Gleitabdeckung
liegen.
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Die
Abdeckungsbauanordnung weist somit eine Vielzahl von zylindrischen
Gleitabdeckungen auf die in konzentrischer Weise gleitfähig angeordnet sind,
wobei, wenn die Vielzahl von Armen von dem Z-Achsen-Antriebsmechanismus
nach oben bewegt wird, eine äußere Gleitabdeckung
sich gleitfähig
zu einer inneren Gleitabdeckung bewegt, mit dem Ergebnis, dass die äußere Gleitabdeckung
oberhalb der inneren Gleitabdeckung angeordnet ist.
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Vorteilhafterweise
weist der Z-Achsen-Antriebsmechanismus auf:
- – einen
ersten Kugelumlaufspindelmechanismus zum Bewegen der ersten beweglichen
Gleitabdeckung aufwärts
und abwärts
relativ zu der unbeweglichen Gleitabdeckung; und
- – einen
zweiten Kugelumlaufspindelmechanismus zum Bewegen der zweiten beweglichen Gleitabdeckung
aufwärts
und abwärts
relativ und synchron zu der ersten beweglichen Gleitabdeckung.
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In
diesem Fall weist der erste Kugelumlaufspindelmechanismus vorteilhafterweise
auf:
- – eine
erste Kugelumlaufspindel, die mit dem unbeweglichen Trägerglied
verbunden ist;
- – eine
erste Mutter, die zur Auf- und Abwärtsbewegung der ersten beweglichen
Gleitabdeckung mit der ersten Kugelumlaufspindel im Eingriff ist;
- – einen
Gurt, der die erste Mutter umgibt; und
- – einen
gemeinsamen Motor zum Übertragen
des Antriebsdrehmoments auf den Gurt; und
- – einen
gemeinsamen Motor zum Übertragen
des Antriebsdrehmoments auf den Gurt; und
wobei der zweite
Kugelumlaufspindelmechanismus aufweist:
- – eine
zweite Kugelumlaufspindel, die rotierbar mit dem ersten beweglichen
Trägerglied
ohne Auf- und Abwärtsbewegung
verbunden ist;
- eine zweite Mutter, die mit der zweiten Kugelumlaufspindel im
Eingriff ist und mit dem zweiten beweglichen Trägerglied verbunden ist; und
- – eine
Riemenscheibe, um die der Gurt gelegt ist und die an einem unteren
Teil der zweiten Kugelumlaufspindel befestigt ist.
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Weiterhin
kann der Z-Achsen-Antriebsmechanismus aufweisen:
- – einen
ersten Zahnstangenantriebsmechanismus zum Bewegen der ersten beweglichen
Gleitabdeckung aufwärts
und abwärts
relativ zu der unbewglichen Gleitabdeckung; und
- – einen
zweiten Zahnstangenantriebsmechanismus zum Bewegen der zweiten beweglichen Gleitabdeckung
aufwärts
und abwärts
relativ und synchron zu der ersten beweglichen Gleitabdeckung.
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In
diesem Fall weist der erste Zahnstangenantriebsmechanismus vorteilhafterweise
auf:
- – eine
erste Zahnstange, die mit der unbeweglichen Gleitabdeckung verbunden
ist;
- – ein
gemeinsames kleines Zahnrad, das mit der ersten Zahnstange im Eingriff
ist; und
- – einen
gemeinsamen Motor zum Übertragen
des Antriebsdrehmomentes auf das gemeinsame Zahnrad, und
wobei
der zweite Zahnstangenmechanismus aufweist:
- – eine
zweite Zahnstange, die mit einem Ende mit dem zweiten beweglichen
Trägerglied
verbunden ist und mit dem gemeinsamen Zahnrad im Eingriff steht
und mit einem anderen Ende eine Innenseite des unbeweglichen Trägerglieds
erreicht.
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Vorzugsweise
ist ein Abluftausgang am Boden des unbeweglichen Trägergliedes
zum Entleeren eines Innenraumes der Abdeckungsanordnung vorgesehen,
wobei der Abluftausgang mit einer Abluftdurchlassanordnung der Fabrik
verbunden ist.
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Zusätzliche
Ziele und Vorteile der Erfindung werden nachstehend in der Beschreibung
weiter erläutert
und werden teilweise aus der Beschreibung ersichtlich, oder können durch
Anwendung der Erfindung in Erfahrung gebracht werden. Die Ziele
und Vorteile der Erfindung können
durch die nachfolgend beschriebenen Mittel und Kombinationen realisiert werden.
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Die
beiliegenden Zeichnungen, die in der Beschreibung angeführt werden,
zeigen bevorzugte Ausführungsformen
der Erfin dung und dienen zusammen mit der vorstehenden allgemeinen
Beschreibung und der nachstehend detaillierten Beschreibung als
Erklärung
der Erfindung.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Substrattransportvorrichtung;
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2 ist
eine Seitenansicht der herkömmlichen
Substrattransportvorrichtung;
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3 ist
eine Draufsicht auf ein Substratbearbeitungssystem zum Waschen eines
Wafers;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht des Substratbearbeitungssystems zum
Waschen eines Wafers;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht einer Substrattransportvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6 ist
eine Querschnittansicht eines Rückwärts- und
Vorwärtsbewegungsmechanismus für die Arme
aus Sicht einer Rückwärts- und
Vorwärtsbewegungsrichtung;
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7 ist
eine Ansicht, die einen wesentlichen Teil des Rückwärts- und Vorwärtsbewegungsmechanismus
für die
Arme zeigt;
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8 ist
eine Schnittansicht einer Substrattransportvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung mit einem Blockdiagramm peripherer Elemente;
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9 ist
eine Schnittansicht der Substrattransportvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung mit einem Blockdiagramm peripherer Elemente;
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10 ist
eine perspektivische Ansicht einer konzentrisch angeordneten mehrstufigen
Abdeckung zum Abdecken eines anhebbaren Mechanismus;
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11 ist
eine Schnittansicht einer Wascheinheit zum Waschen einer Oberfläche eines Wafers
mit einer chemischen Lösung,
zusammen mit einem Blockdiagramm peripherer Elemente;
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12 ist
eine Draufsicht auf einen Arm und ein Rotationsspannfutter;
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13 ist
eine Schnittansicht einer Substratüberführungsvorrichtung gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, zusammen mit einem Blockdiagramm peripherer
Elemente;
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14 ist eine perspektivische Ansicht der Substrattransportvorrichtung
und der Wascheinheit;
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15 ist eine schematische Ansicht einer Substrattransportvorrichtung,
die gegenüber
bzw. vor der Wascheinheit angeordnet ist.
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16 ist ein Flußdiagramm, das die Schritte
eines Verfahrens zum Transportieren eines Substrates gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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17A bis 17F sind
perspektivische Ansichten, die die Substratüberführungsvorrichtung und die Wascheinheit
zeigt, um zu verdeutlichen, wie ein Wafer überführt wird, wenn eine ungerade
Anzahl von Schritten für
das Waschverfahren erforderlich ist;
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18 ist ein Flußdiagramm, das die Schritte
eines Verfahrens zum Transportieren eines Substrates gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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19A bis 19D sind
perspektivische Ansichten, welche die Substratüberführungsvorrichtung und die Wascheinheit
zeigen, um zu erläutern,
wie ein Wafer überführt wird,
wenn eine gerade Anzahl von Schritten für das Waschverfahren erforderlich
ist; und
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20 ist eine Draufsicht auf ein Substratbearbeitungssystem
gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Im
folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
erläutert.
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Wie
in den 3 und 4 gezeigt hat ein Substratbearbeitungssystem 1 einen
Zuführ-/Entnahmebereich 2,
einen Bearbeitungsbereich 3 und einen Überführungsbereich 5. Der
Zuführ-/Entnahmebereich 2,
der als ein Substratzuführungs-/Entnahmebereich
bzw. Substratlade-/entladebereich dient, weist einen Tisch 2a auf,
der sich in die X-Achsen-Richtung erstreckt. An einer Vorderflächenseite des
Tisches 2A ist ein (nicht gezeigter) Kassettentransportdurchlass
angeordnet. Eine Kassette C wird entlang des Transportdurchlasses
mittels eines (nicht gezeigten) Transportroboters transportiert
und auf den Tisch 2a gesetzt. Zum Beispiel werden zwei
oder drei Kassetten C auf dem Tisch 2a aufgebaut. 25 Lagen
Wafer bzw. Halbleiterscheiben W, die einen Satz bilden, werden in
jeder Kassette untergebracht.
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Erste,
zweite, und dritte Bearbeitungseinheiten 6, 7, 8 sind
Seite an Seite in der genannten Reihenfolge in dem Bearbeitungsbereich 3 angeordnet. Vierte,
fünfte
und sechste Einheiten 9, 10, 11 sind entsprechend
unterhalb der ersten, zweiten, dritten Einheiten 6, 7, 8 angeordnet.
Da die Einheiten 9–11 im
wesentlichen die gleichen sind wie die Einheiten 6–8,
wird hierzu keine detaillierte Erläuterung abgegeben.
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Die
Kassette 2a des Zuführ-/Entnahmebereichs 2 ist
in einen Zuführungsabschnitt 12 und
einen Entnahmeabschnitt 13 unterteilt. Ungewaschene Halbleiterwafer
W werden in einer Kassette C, die in dem Zuführungsabschnitt 12 angeordnet
ist, gespeichert. Gewaschene Wafer W werden in einer Kassette C,
die in dem Entnahmeabschnitt 13 angeordnet ist, gelagert.
Wenn die Kassette C mit den gewaschenen Wafern W gefüllt ist,
wird sie mittels des (nicht gezeigten) Transportroboter aus dem
Waschsystem 1 herausgenommen.
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Der
Transportbereich 5 ist an einer Rückseite bzw. hinteren Fläche des
Tisches 2a vorgesehen. Der Transportbereich 5 weist
eine eine Substrattransportvorrichtung 4 auf.
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Wie
in 8 gezeigt, hat die Substrattransportvorrichtung 4 einen
Armteil 20, einen Rückwärts- und
Vorwärts-Bewegungsmechanismus 21 für die Arme,
eine Abdeckungsanordnung 22, einen Basistisch 23,
einen θ-Rotationsantriebsmechanismus 24, einen
Z-Achsen-Antriebsmechanismus 47,
einen X-Achsen-Antriebsmechanismus 60, und eine Steuereinheit 70.
Der Armteil 20 weist in dieser Reihenfolge von oben nach
unten einen ersten Arm 20a, einen zweiten Arm 20b,
und einen dritten Arm 20c auf.
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Die
Steuereinheit 70 steuert bzw. kontrolliert jede Operation
der Antriebsmechanismen 21, 24, 47, 60 auf
Basis von anfänglich
eingegebenen Daten. Ein Schienenpaar 15, das sich in die
X-Richtung erstreckt, liegt auf dem Boden des Transportbereichs 5. Die
Substrattransportvorrichtung 4 wird entlang des Schienenpaares 15 in
X-Achsen-Richtung durch den in 8 gezeigten
X-Achsen-Antriebsmechanismus 60 bewegt.
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Ein
(nicht gezeigter) Zuführ-/Zwischenspeichermechanismus
ist an einer der Seiten des Überführungsbereichs 5 angeordnet,
und ein (nicht gezeigter) Entnahme-/Zwischenspeichermechanismus ist
an der anderen Seite des Überführungsbereichs 5 angeordnet.
Der ungewaschene Wafer W wird von der Kassette C mittels des zweiten
Armes 20b und bzw. oder dritten Armes 20c der
Substratüberfüh rungsvorrichtung 4 entnommen
und zeitweise in dem Zuführ-/Zwischenspeichermechanismus
gespeichert. Weiterhin wird der gewaschene Wafer von dem Entnahme-/Zwischenspeichermechanismus
durch den ersten Arm 20a der Substratüberführungsvorrichtung 4 entnommen
und in der Kassette C gespeichert.
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Wie
in 5 gezeigt, hat der Armteil 20 drei Arme 20a, 20b, 20c zum
Halten des Wafers W. Jeder der Arme 20a, 20b, 20c wird
durch den Rückwärts- und
Vorwärts-Bewegungsmechanismus 21 derartig getragen,
daß er
individuell in Rückwärtsrichtung
und Vorwärtsrichtung
bewegbar ist.
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Wie
in den 6 und 7 gezeigt, hat der Rückwärts- und
Vorwärtsbewegungsmechanismus 21 für die Arme
Trägerglieder 21a, 21b, 21c,
ein Endloslaufgurt 21d, ein Paar von Riemenscheiben 21e, 21f,
und einen (nicht gezeigten) Schrittmotor. Ein Ende des ersten Trägergliedes 21a ist
horizontal mit einem nähergelegenen
Ende des Armes 20a (20b, 20c) verbunden.
Das obere Ende des Trägergliedes 21b ist
vertikal mit dem anderen Ende des ersten Trägergliedes 21a verbunden.
Ein Ende des dritten Trägergliedes 21c ist
horizontal mit dem unteren Ende des zweiten Trägergliedes 21b verbunden.
Weiterhin ist das andere Ende des dritten Trägergliedes 21c in den
Basistisch 23 durch eine Öffnung 23a eingefügt und mit
dem Endloslaufgurt 21d verbunden. Der Endloslaufgurt 21d wird
zwischen der Antriebsriemenscheibe 21e und der Folgeriemenscheibe 21f gespannt.
Die Antriebsriemenscheibe 21e ist mit einer Rotationsantriebsachse
(die nicht gezeigt ist) des Schrittmotors verbunden.
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Der
erste Arm 20a, der zweite Arm 20b, und der dritte
Arm 20c der Substrattransportvorrichtung 4 werden
selektiv eingesetzt, um die Reinheit des Wafers W aufrechtzuerhalten,
der eine Reihe von Behandlungen in den ersten, zweiten, und dritten
Bearbeitungseinheiten 6, 7, 8 unterzogen
wurde. Um es detaillierter zu beschreiben, der Wafer W wird mittels des
zweiten Armes 20b und des dritten Armes 20c von
der Kassette C des Zuführungsabschnitts 12 entnommen,
der ersten Bearbeitungseinheit 6 zuge führt und von ihr entnommen,
der zweiten Bearbeitungseinheit 7 zugeführt und von ihr entnommen,
und der dritten Bearbeitungseinheit 8 zugeführt. Auf
der anderen Seite wird der Wafer nur durch den ersten Arm 20a aus
der dritten Bearbeitungseinheit 8 entnommen und in der
Kassette C des Entnahmeabschnitt 13 gespeichert. Dies geschieht,
weil dabei die geringste Möglichkeit
bzw. Wahrscheinlichkeit für
die Partikel gegeben ist, auf den durch den ersten Arm 20a gehaltenen
Wafer W zu fallen.
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In
der Zwischenzeit variiert das Verfahren zum Transportieren der Halbleiterscheibe
in Abhängigkeit
davon, ob der Wafer W entweder in einer Bearbeitungseinheit mit
einer ungeraden Nummer oder geraden Nummer barbeitet wird. Wenn
der Waschvorgang in einer Bearbeitungseinheit mit einer ungeraden
Nummer durchgeführt
wird, steuert die Steuereinheit 70 die Substrattransportvorrichtung
derartig, daß zuerst
der Wafer W von der Kassette C des Zuführungsabschnitts 12 durch
den zweiten Arm 20b entnommen wird. In diesem Fall wird
der Wafer W durch den zweiten Arm 20b in die Bearbeitungseinheiten 6, 8 mit
einer ungeraden Nummer (erste, dritte) zugeführt. Der Wafer W wird dann
von dem dritten Arm 20c von einer ersten Bearbeitungseinheit 6 mit einer
ungeraden Nummer entnommen, ausgenommen der Fall, es handelt sich
um eine letzte Bearbeitungseinheit 8. Der Wafer W wird
einer (zweiten) Bearbeitungseinheit 7 mit einer geraden
Nummer mittels des dritten Armes 20c zugeführt bzw.
von ihr entnommen.
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Wenn
andererseits die Anzahl der Wascheinheiten mit einer geraden Zahl
ist, steuert die Steuereinheit 70 die Substratüberführungsvorrichtung 4 derartig,
daß zuerst
der Wafer W von der Kassette C des Zuführungsbereichs 12 durch
den dritten Arm 20c entnommen wird. In diesem Fall wird der
Wafer W durch den dritten Arm 20c einer (ersten) Bearbeitungseinheit 7 (oder 6)
mit einer ungeraden Nummer zugeführt.
Der Wafer W wird von der Bearbeitungseinheit 7 (oder 6)
durch den zweiten Arm 20b entnommen und in eine (zweite)
Bearbeitungseinheit 8 mit einer geraden Nummer geladen
bzw. zugeführt.
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Wie
in 8 gezeigt, ist der θ-Rotationsantriebsmechanismus 24 rechts
unterhalb des Armteils 20 angebracht, wobei der Basistisch 23 zwischen
ihnen angeordnet ist. Der θ-Rotationsantriebsmechanismus 24 weist
eine Welle 24a, die mit dem Basistisch 23 verbunden
ist, und einen Schrittmotor 24b zum Drehen der Welle 24a auf.
Der Armteil 20 wird um einen Winkel θ um die Z-Achse durch den Mechanismus 24 gedreht.
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Der
X-Achsen-Bewegungsmechanismus 60 hat einen Motor 61,
eine Welle 62, Räder 63 und
einen Lagerbock 64. Die Welle 62 ist mit einer
Antriebswelle des Motors 61 verbunden und wird von den
Lagerbock über
Lager drehbar gestützt.
Es ist anzumerken, daß der
Lagerbock 64 an der unteren Fläche der Basisplatte 16 angebracht
ist. Die Räder 63 sind
an der Welle 62 angebracht und auf den Schienen 15 bewegbar
angeordnet.
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Nachstehend
wird der Z-Achsen-Antriebsmechanismus 47 mit Bezug auf
die 8 bis 10 erklärt.
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Der
Z-Achsen-Antriebsmechanismus 47 hat eine Abdeckungsanordnung 22,
die eine erste, zweite, dritte Gleitabdeckung 22a, 22b, 22c,
ein unbewegliches Trägerglied 30,
erste und zweite bewegliche Trägerglieder 31, 32 und
den ersten und zweiten Kugelumlaufspindelmechanismus 33, 34 aufweist. Das
unbewegliche Trägerglied 30 ist
an der Basisplatte 16 zusammen mit der ersten Gleitabdeckung 22a befestigt.
Das unbewegbare Trägerglied 30 ist zylindrisch
geformt und umgibt einen ersten Kugelumlaufspindelmechanismus 33 und
einen Teil eines zweiten Kugelumlaufspindelmechanismus 34. Das
unbewegliche Trägerglied 30 ist
von der ersten Gleitabdekkung 22a umgeben, die mit seinem äußeren Bereich
in Kontakt ist. Am Boden des unbeweglichen Trägergliedes 30 ist
ein Abluftausgang 30b ausgebildet, der mit einer (nicht
gezeigten) Abluftdurchlaßanordnung
der Fabrik verbunden ist. Ein Innenraum 48 der Abdeckungsanordnung 22 wird
durch den Abluftausgang 30b entleert.
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Das
erste bewegliche Trägerglied 31 ist
ein Hohlzylinder, der mit einem Bodenteil 31a geschlossen
ist, und umgibt einen Teil des ersten Kugelumlaufspindelmechanismus 33 und
eines zweiten Kugelumlaufspindelmechanismus. Eine Gleitdichtung 31c ist
in dem unteren äußeren Bereich
des ersten beweglichen Trägergliedes 31 bereitgestellt.
Das erste bewegliche Trägerglied 31 und
das unbewegliche Trägerglied 30 sind
gleitend aneinander mit der Gleitdichtung 31c zwischen
ihnen befestigt. Der obere Endteil des ersten beweglichen Trägergliedes 31 ist mit
der zweiten Gleitabdeckung 22b verbunden. Die zweite Gleitabdeckung 22b wird
durch den ersten Kugelumlaufspindelmechanismus 33 zusammen
mit dem ersten beweglichen Trägerglied 31 nach
oben und unten bewegt. Es wird angemerkt, daß das erste bewegliche Trägerglied 31 von
einer zweiten Gleitabdeckung 22b umgeben ist, wobei es
mit seinem äußeren Bereich
mit dieser in Kontakt ist.
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Das
zweite bewegliche Trägerglied 32 ist
ein Hohlzylinder, der mit einem Bodenteil 32a geschlossen
ist, und der einen Teil des zweiten Kugelumlaufspindelmechanismus 34 und
einen Teil des θ-Rotationsantriebsmechanismus 24 umgibt.
Eine Gleitdichtung 32c befindet sich in dem unteren äußeren Bereich
des zweiten beweglichen Trägergliedes 32.
Das erste und zweite bewegliche Trägerglied 31 und 32 sind
gleitbar aneinander befestigt, wobei sich die Gleitabdichtung 32c zwischen
ihnen befindet. Weiterhin ist das obere Endteil des zweiten beweglichen Trägergliedes 32 mit
der dritten Gleitabdeckung 22c verbunden und bewegt sich
zusammen mit dem zweiten Trägerglied 32 durch
den zweiten Kugelumlaufspindelmechanismus 34 aufwärts und
abwärts. Es
wird angemerkt, daß das
zweite Trägerglied 32 von
der dritten Gleitabdeckung 22c umgeben ist, wobei sein äußerer Bereich
mit dieser in Kontakt ist. Es wird angemerkt, daß der obere Endteil der dritten Gleitabdeckung 22c mit
dem unteren Teil des Rahmens des θ-Rotationsantriebsmechanismus 24 verbunden
ist.
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Wie
in 10 gezeigt, sind die erste, zweite, dritte Gleitabdeckung 22a, 22b, 22c,
welche die Abdeckungsanordnung 22 bilden, konzentrisch
angeordnete Hohlzylinder. Diese Gleitabdeckungen sind aus nichtrostendem
Stahl gebildet und sind mit Fluor-halti gem Harz beschichtet.
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Die
erste Gleitabdeckung 22a ist innerhalb der zweiten Gleitabdeckung 22b angeordnet.
Die zweite Gleitabdeckung 22b ist innerhalb der dritten Gleitabdeckung 22c angeordnet.
Mit anderen Worten, der Außendurchmesser
der ersten Gleitabdeckung 22a ist kleiner als der Innendurchmesser
der zweiten Gleitabdeckung 22b. Der Außendurchmesser der zweiten
Gleitabdeckung 22b ist kleiner als der Innendurchmesser
der dritten Gleitabdeckung 22c. Das unbewegliche Trägerglied 30 ist
andererseits außerhalb
des ersten beweglichen Trägergliedes 31 angeordnet.
Das erste bewegliche Trägerglied 31 ist außerhalb
des zweiten beweglichen Trägergliedes 32 angeordnet.
Mit anderen Worten – der
Innendurchmesser des unbeweglichen Trägergliedes 30 ist
größer als
der Außendurchmesser
des ersten beweglichen Trägergliedes 31.
Der Innendurchmesser des ersten beweglichen Trägergliedes 31 ist
größer als
der Außendurchmesser
des zweiten, beweglichen Trägergliedes 32.
Wenn, zum Beispiel, der Wafer W mit einem Durchmesser von 12 Inch
verwendet wird, hat das unbewegliche Trägerglied 30 einen
Innendurchmesser von 280 mm und eine Länge von 400–500 mm. Das erste bewegliche
Trägerglied 31 hat
einen Innendurchmesser von 260 mm und eine Länge von 400–500 mm. Das zweite bewegliche
Trägerglied 32 hat
einen Innendurchmesser von 240 mm und eine Länge von 400–500 mm.
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Nachstehend
werden der erste und zweite Kugelumlaufspindelmechanismus 33, 34 noch
detaillierter mit Bezug auf die 8 und 9 erklärt.
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Der
erste und zweite Kugelumlaufspindelmechanismus 33, 34 haben
jeweils Gewindespindeln 35, 40 und Muttern 36, 45,
und einen gemeinsamen Motor 42. Der gemeinsame Motor 42 ist
an dem Bodenteil 31a des ersten beweglichen Trägergliedes 31 befestigt.
Dessen Welle 43 ragt unten aus dem Bodenteil 31a heraus.
Die erste Gewindespindel 35 ist im Eingriff mit einer ersten
Mutter 36. Die zweite Gewindespindel 40 ist mit
einer Folgeriemenscheibe 45 ausgestattet. Die Welle 43 des
gemeinsamen Motors 42 ist mit einer Antriebsriemenscheibe 44 ausgestattet.
Ein Gurt 46 ist zwischen der Mutter 36 und den Scheiben 44, 45 gespannt.
Wenn der gemeinsame Motor 42 angetrieben wird, wird das
Antriebsmoment auf die Mutter 36 und die Riemenscheibe 45,
jeweils individuell übertragen.
Hieraus folgt, daß sich
die Mutter 36 relativ zu der Gewindespindel 35 aufwärts und
abwärts
bewegt. Synchron dazu wird die Riemenscheibe 45 zusammen
mit der Spindel 40 nach oben und unten bewegt.
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Die
erste Gewindespindel 35 ist an der Basisplatte 16 und
an der ersten Gleitabdeckung 22a am unteren Ende befestigt.
Der obere Teil davon verläuft
durch den Bodenteil 31a und reicht bis innerhalb des ersten
beweglichen Trägergliedes 31.
Die zweite Gewindespindel 40 ist mit der Folgeriemenscheibe 45 am
unteren Ende verbunden. Der obere Teil verläuft durch den Bodenteil 32a und
reicht bis in das zweite bewegliche Trägerglied 32. Der obere
Teil der zweiten Gewindespindel 40 ist mit einer zweiten
Mutter 41 innerhalb des zweiten beweglichen Trägergliedes 32 verbunden.
Es wird angemerkt, daß die
erste Gewindespindel 35 durch Führungslöcher, die in den Bodenteilen 31a, 32a ausgebildet
sind, ragt. (Nicht gezeigte) Lager sind an den Bodenteilen 31a, 32a, durch
welche die zweite Gewindespindel 40 ragt, vorgesehen.
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8 zeigt
eine Substrattransportvorrichtung 4, deren Abdekkungsanordnung 22 im
am weitesten auseinandergezogenen Zustand ist.
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In
dem in 8 gezeigten Zustand beträgt, wenn ein Wafer W mit einem
Durchmesser von 12 Inch verwendet wird, die Höhe L1 von
der Basisplatte 16 bis zu dem Armteil 20 ungefähr 1000
bis 1300 mm. In diesem Fall befindet sich die dritte Gleitabdeckung 22c,
die an der äußersten
Seite positioniert ist, in der höchsten
Position. 9 zeigt die Substrattransportvorrichtung,
deren Abdeckungsanordnung 22 am weitesten zusammengezogen
ist. In dem in 9 gezeigten Zustand beträgt, wenn
ein Wafer W mit einem Durchmesser von 12 Inch verwendet
wird, die Höhe
L2 von der Basisplatte 16 bis zum Armteil 20 ungefähr zwischen
300 und 500 mm. In diesem Fall wird der Z-Achsen-Antriebsmechanismus 47 ausreichend
durch mehrere Gleitabdeckungen, nämlich die erste, zweite und
dritte Gleitabdeckung 22a, 22b, 22c,
geschützt,
was zur Folge hat, daß zu
keiner Zeit Partikel entweichen.
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Aufgrund
des verringerten Abstandes zwischen einem jeden der Antriebsmechanismen 23, 24, 47 und
dem Bodenabluftausgang 30b ist die Wirksamkeit der Evakuierung
des Innenraumes 48 der Akdeckungsanordnung beträchtlich
erhöht.
Daraus resultiert, daß die
Anzahl der in der Abdeckungsanordnung der vorliegenden Erfindung
erzeugten Partikel, insbesondere im Vergleich zu der konventionellen
Abdeckung 108 (siehe 1), in der
Balgform beträchtlich
reduziert ist.
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Weiterhin
tritt, selbst bei Entweichen der Lösung, keine chemische Waschlösung in
den Innenraum 48 ein, da die Gleitabdeckung 22c mit
einem größeren Durchmesser
höher angeordnet
ist als die Gleitabdeckungen 22a, 22b mit einem
kleineren Durchmesser. Der Antriebsmechanismus 47 innerhalb
des Innenraumes kann geschützt
werden.
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Da
die zweite und dritte Gleitabdeckung 22b, 22c synchron
aufwärts
und abwärts
bewegt werden, kann das Armteil 20 schnell die Zuführ-/Entnahmeöffnung 101a (102a, 103a)
der Bearbeitungseinheit erreichen, wodurch der Durchsatz erhöht wird. Überdies
kann die Größe der Substrattransportvorrichtung
reduziert werden, da der einzige Motor 42 gemeinsam für zwei Kugelumlaufspindeln 33, 34 genutzt
wird.
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Die
Vielzahl der Bearbeitungseinheiten kann in verschiedenen Kombinationen,
je nach den Waschbedingungen, genutzt werden. Zum Beispiel kann
eine bestimmte Einheit von den Bearbeitungseinheiten zurückgezogen
werden und umgekehrt kann eine andere Einheit hinzugefügt werden.
In dem Substratbearbeitungssystem kann die Anzahl der Bearbeitungseinheiten,
die für
das Bearbeiten des Wafers W erforderlich sind, einzeln oder in der
Kombination von zwei oder drei eingesetzt werden.
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Nachstehend
wird die Bearbeitungseinheit mit Bezug auf die 11 und 12 erklärt. Die
Bearbeitungseinheiten 6–11 sind im wesentlichen
von gleicher Struktur, so daß die
erste und zweite Einheit 6, 7 stellvertretend
erklärt
werden.
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In
dieser Ausführung
wird ein mechanisches Spannfutter als Substrathalteteil verwendet.
Wie in 11 gezeigt, ist das mechanische
Spannfutter 80 innerhalb eines Ablauftopfes bzw. einer
tassenartigen oder topfartigen Ablaufeinrichtung 90 vorgesehen.
Der Ablauftopf 90 hat einen beweglichen Ablauftopfteil 90a und
einen unbeweglichen Ablaufteil 90b. Das bewegliche Ablauftopfteil 90a ist
mit einer Stange 98a eines Zylinders 98 durch
die Öffnungen 90c, 90f verbunden.
Wenn die Stange 98a aus dem Zylinder 98 herausragt,
bewegt sich das bewegliche Ablauftopfteil 90a nach oben.
Wenn die Stange 98a wieder im Zylinder 98 in eingezogener
Position ist, bewegt sich das bewegliche Ablauftopfteil 90a nach
unten.
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Eine
Antriebswelle 83a eines Motors 83 passiert den
mittleren vorstehenden Teil 90g des unbeweglichen Topfteiles 90b und
ist mit einer Bodenplatte 81 des mechanischen Spannfutters 80 verbunden. Ein
gedichtetes Lager 90h ist zwischen der Antriebswelle 83s und
dem mittleren vorstehenden Teil 90g positioniert. Ablauflöcher 90d sind
in dem unbeweglichen Ablauftopf 90b angemessen ausgeformt.
Die Drainage des Waschmittels aus dem Topf 80 erfolgt über die
Ablauflöcher 90d.
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Die
Bodenplatte 81 des mechanischen Spannfutters 80 hat
die gleiche Größe bzw.
Abmessung wie der Durchmesser des Wafers W. Sechs ausgewählte oder
vorstehende Teilbereiche 84 werden im äußeren Bereich der Bodenplatte 81 vorgesehen.
Ein Waferhalteteil 85 ist für jedes ausgewählte Teil 84 vorgesehen.
Der untere halbe Innenumfangteil des Waferhalteteiles 85 ist
nach innen geneigt, so daß es
eine geneigte Fläche
bildet. Die Außenumfangsfläche des
Wafers ist in Kontakt mit der Oberseite der geneigten Fläche des
Waferhalteteiles 85. Das Waferhalteteil 85 ist
an dem ausgewählten
Teil 84 über
eine horizontale Achse 86 angebracht.
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Zusätzlich umgibt
das Halteteil 85 ein Gewicht (nicht dargestellt).
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Der
Wafer W wird in das mechanische Spannfutter 80 mittels
des Überführungsarms 20a (20b, 20c),
wie in 12 dargestellt, überführt. Der Überführungsarm 20a (20b, 20c)
ist ein ringförmiges Element
bzw. Ringelement (teilweise ausgeschnitten), dessen Innendurchmesser
größer ist
als derjenige der Bodenplatte 81. Waferaufnahmeteile 88,
die sich nach innen erstrecken, sind an drei Teilabschnitten innerhalb
des Ringelementes vorgesehen. Der Wafer W ist an dem vorstehenden
Teil 88a, das an dem Spitzenbereich des Waferaufnahmeteiles 88 ausgebildet
ist, aufgenommen.
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Der
Ausschnitt 81a ist an der Bodenplatte 81 entsprechend
des Waferaufnahmeteiles 88 ausgebildet, so daß er an
dem Waferaufnahmeteil 88 entlangbewegt werden kann. Der
Wafer, der von dem Überführungsarm 20a (20b, 20c)
gehalten wird, wird zum Waferhalteteil 85 des mechanischen
Spannfutters 80 geführt,
indem der Überführungsarm 20a (20b, 20c) von
einer vorbestimmten Position oberhalb des mechanischen Spannfutters 80 durch
den Ausschnitt 81a hindurch abwärts bewegt wird.
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Eine
Scheibenbürste 91 wird
von einem Bewegungsmechanismus (nicht gezeigt) über den Arm 91a beweglich
gehalten. Eine erste Düse 92 wird
von einem Bewegungsmechanismus (nicht gezeigt) mittels eines Armes 92a beweglich
gehalten. Weiterhin wird eine zweite Düse 93 von einem (nicht
gezeigten) Bewegungsmechanismus über
einen Arm 93a beweglich gehalten. Die Bürste 91 und die Düsen 92, 93 werden
von der Ruhestellungs-Position in die Betriebsposition durch jeweilige
Bewegungsmechanismen bewegt, so daß sie dem Wafer W gegenüberliegen.
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Die
erste Düse 92 ist
unabhängig
mit Versorgungsquellen 71, 72 für die chemischen
Lösungen über ein
Verteilerventil 77 verbunden. Die erste Versorgungsquelle 71 der
ersten Bearbeitungseinheit 6 enthält z. B. eine Lösung aus
einer Mischung von Ammoniak/Wasserstoffperoxid (nachstehend "APM Lösung" genannt). Die zweite
Versorgungsquelle 72 zum Waschen für eine chemische Waschlösung enthält eine
Lösung
aus einer Mischung von Chlorwasserstoffsäure (Salzsäure)/Wasserstoffperoxid (nachstehend "HPM Lösung" genannt). Der Stromkreis
für die
Stromversorgung des Verteilerventils 77 ist an die Steuereinheit 70 angeschlossen.
Die Steuereinheit 70 steuert den Betrieb des Verteilerventils 77 auf
Basis der eingegebenen Daten der Bearbeitungsbedingungen, um für die Zufuhr
von Bearbeitungslösung zu
der ersten Düse 92 zwischen
den Lösungen
AMP und HPM umzuschalten.
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Auf
der anderen Seite enthält
die erste Versorgungsquelle 71 für eine chemische Waschlösung der
zweiten Bearbeitungseinheit 7 eine Mischung von Lösungen aus
Ammoniak/Wasserstoffperoxid (nachstehend "APM Lösung" genannt). Die zweite Versorgungsquelle 72 für eine chemische
Waschlösung
enthält
eine Lösung
aus Fluorwasserstoffsäure (nachstehend "DHF Lösung" genannt). Die Steuereinheit
steuert den Betrieb des Verteilerventils 77 auf Basis der
eingegebenen Daten der Bearbeitungsbedingungen, d. h. es schaltet
die Zufuhr von Bearbeitungslösung
zu der ersten Düse 92 zwischen
den Lösungen
APM und DHF um.
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Die
zweite Düse 93 ist
mit einer Versorgungsquelle 73 für eine Spüllösung, die als dritte Versorgungsquelle
dient, verbunden. Die Spüllösungsversorgungsquelle 73 enthält reines
Wasser. Eine jede der Lösungsversorgungsquellen 71, 72, 73 weist
einen Flußratenreglereinheit
auf. Die Steuereinheit 70 steuert den jeweiligen Betrieb
der Versorgungsquellen 71, 72, 73 und
stellt die Flußrate
für die Versorgung
mit der Bearbeitungslösung
ein.
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Es
ist anzumerken, daß die
Versorgungsquellen 71, 72 der anderen Bearbeitungseinheiten 8, 9, 10, 11 irgendeine
bzw. jede der Lösungen,
APM, HPM und DHF enthalten.
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Nachstehend
wird die Substratransportvorrichtung 4A einer anderen Ausführungsform
mit Bezug auf die 13 erklärt.
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Die
Substrattransportvorrichtung 4A hat einen Z-Achsen-Antriebsmechanismus 50 als
Mittel zum Bewegen des Armteiles 20 nach unten und nach oben.
Der Z-Achsen-Antriebsmechanismus 50 hat einen ersten und
zweiten Zahnstangen- bzw. Raststangenmechanismus 51, 52.
Der erste Zahnstangenmechanismus 51 bewegt die zweite Gleitabdeckung 22b aufwärts und
abwärts
relativ zu der Gleitabdeckung 22a. Der zweite Zahnstangenmechanismus 52 bewegt
die dritte Gleitabdeckung 22c aufwärts und abwärts relativ zu der zweiten
Gleitabdeckung 22b.
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Der
erste Zahnstangenmechanismus 51 hat eine erste Zahnstange 53 und
ein gemeinsames Zahnrad bzw. Ritzel 54, die miteinander
im Eingriff sind. Der zweite Zahnstangenmechanismus 52 hat eine
zweite Zahnstange 55 und ein gemeinsames Zahnrad bzw. Ritzel 54,
die miteinander im Eingriff sind. Die Welle des gemeinsamen Zahnrades 54 ist mit
einer Antriebswelle (hier nicht gezeigt) eines Motors (hier nicht
gezeigt) über
ein Untersetzungsgetriebe bzw. ein drehzahlverringerndes Getriebe
(hier nicht gezeigt) verbunden. Die erste Zahnstange 53 ist an
der Basisplatte 16 und der ersten Gleitabdeckung 22a am
unteren Ende befestigt. Das obere Teil der ersten Zahnstange 53 verläuft durch
das Bodenteil 31a und reicht bis in das bewegliche Trägerglied 31 hinein.
Die zweite Zahnstange 55 ist mit dem Bodenteil 32a des
zweiten beweglichen Trägergliedes
am oberen Ende verbunden. Das untere Teilstück der zweiten Zahnstange 55 verläuft durch
das Bodenteil 31a und reicht bis in das unbewegliche Trägerglied 30 hinein.
Es ist anzumerken, daß sowohl
die erste als auch die zweite Zahnstange 53, 55 durch
die Führungslöcher (hier
nicht gezeigt) im Bodenteil 31a verlaufen.