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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Waschen eines Substrats,
sowie Halbleiterscheiben und Glas-Substrate für LCDs.
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Bei Vorrichtungen zur Herstellung
von Halbleitern wird eine Vorrichtung zur Waschbehandlung zum Entfernen
von Partikeln, organischen Fremdstoffen, metallischen Verunreinigungen
und dergleichen von der Oberfläche
der Halbleiterscheiben unter Verwendung von Ammoniak, Fluorwasserstoffsäure, reinem
Wasser und dergleichen verwendet. In einer Vorrichtung zur Einzelwaschbehandlung
wird die Oberfläche
einer Scheibe beispielsweise mit chemischen Lösungen sowie einer wässrigen
Ammoniaklösung
und einer wässrigen
Fluorwasserstoffsäurelösung gewaschen
und anschließend
mit reinem Wasser gespült.
In der Vorrichtung zur Einzelwaschbehandlung ist eine Scheibe horizontal
in einem Spannfutter gehalten und eine wässrige Ammoniaklösung oder
eine wässrige
Fluorwasserstoffsäurelösung ist
für eine
vorab bestimmte Zeit einer Scheibe zugeführt, um diese zu bedecken.
Ein relevantes Beispiel dieser Art von Vorrichtung ist in der EP-A-O
618 611 vorgesehen, welche den Oberbegriff des Anspruchs 1 offenbart.
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Da jedoch im den konventionellen
Vorrichtungen für
eine Waschbehandlung die Temperatur der chemischen Lösung absinkt,
wird ebenfalls die Reaktionsrate des chemischen Waschens (chemische
Reinigung) reduziert. Als Ergebnis wird in einigen Fällen ein
ausreichendes Waschergebnis nicht erreicht. Um dies zu umgehen,
ist es vorstellbar, dass die Menge an zugeführter chemischer Lösung erhöht wird,
um das unzureichende Waschergebnis auszugleichen. Jedoch bereitet
der große
Verbrauch an chemischer Lösung
bei diesem Verfahren das Problem, dass die Behandlungskosten unweigerlich
angehoben werden.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung
ist es, eine Vorrichtung zur Waschbehandlung zur Verfügung zu
stellen, welche in der Lage ist, die Menge an chemischer Lösung zum
Waschen eines Substrats zu reduzieren und die Durchlaufleistung
und die Ausbeute an Produkten zu verbessern.
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Die Erfindung stellt daher eine Vorrichtung zur
Waschbehandlung wie in Anspruch 1 beansprucht zur Verfügung. Die
Erfindung stellt ebenso ein Verfahren zur Durchführung einer Waschbehandlung
wie in Anspruch 14 beansprucht zur Verfügung.
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Gemäß der Vorrichtung zur Waschbehandlung
der vorliegenden Erfindung ist eine temperaturgeregelte Abdeckung
so nahe platziert, dass sie das in dem Drehspannfutter gehaltene
Substrat abdeckt. Die das Substrat bedeckende Waschlösung ist
somit im Wesentlichen frei von einem Temperaturwechsel. Unter Verwendung
dieser Vorrichtung kann eine gewünschte
Waschbehandlung unter Verendung einer konstanten Menge an Waschlösung in
einem konstanten Zeitfenster durchgeführt werden. Die Erfindung kann
genauer von der folgenden detaillierten Beschreibung verstanden
werden, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen
gesehen wird, in denen:
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1 eine
Draufsicht darstellt, welche schematisch ein gesamtes System zur
Waschbehandlung für
eine Halbleiterscheibe zeigt;
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2 ein
zusammengesetztes Blockdiagramm, partiell abgeschnitten, darstellt,
welches die Vorrichtung zur Waschbehandlung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 eine
Draufsicht auf ein Drehspannfutter zeigt, welche eine Scheibe absorptiv
hält;
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4A bis 4D Querschnittsansichten
darstellen, welche eine Drehspannfutteranordnung, eine Abdeckungsanordnung,
einen Stützarm
und dergleichen zur Erläuterung
des Verfahren zur Waschbehandlung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 eine
Querschnittsansicht darstellt, welche schematisch einen Eintrage-
und Austrage-Bereich und einen Scheiben-Transfer-Bereich zeigt;
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6 eine
Perspektivansicht darstellt, welche einen mit einem Abstützarm versehenen
Scheiben-Transfer-Bereich zeigt;
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7 eine
Draufsicht darstellt, welche schematisch einen Abstützarm zur
Verwendung beim Transfer der Scheibe zeigt;
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8 eine
vergrößerte Querschnittsansicht des
Abstützarms
ist;
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9A und 9B Draufsichten sind, welche schematisch
die Operation des Abstützarms
beim Erhalten bzw. Übergeben
des Substrats zeigt;
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10 ein
Blockdiagramm ist, welches eine Abdeckungsanordnung gemäß einer
anderen Ausführungsform
zeigt;
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11 ein
Blockdiagramm darstellt, welches eine Drehspannfutteranordnung gemäß einer
anderen Ausführungsform
darstellt;
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12 eine
Perspektivansicht darstellt, welche einen Drehspannfutter-/Abdeckungs-Anordnung einer
anderen Ausführungsform
zeigt; und
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13 eine
Perspektivansicht darstellt, welche eine Drehspannfutter-/Abdeckungs-Anordnung einer
noch anderen Ausführungsform
zeigt.
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Im Folgenden werden die bevorzugten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben. Wir werden zuerst den Fall beschreiben, in dem die vorliegende
Erfindung an einem System zur Waschbehandlung für Halbleiterscheiben angepasst
ist.
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Wie in 1 gezeigt,
umfasst das System zur Waschbehandlung einen Eintrage- und Austragebereich 1,
einen Prozessbereich 2, einen Scheiben-Transferbereich 3 und
eine Waschlösungs-Zufuhrbox 4.
Auf der Stufe des Eintrage- und Austragebereichs 1 sind
eine Vielzahl von Kassetten C befestigt. In einer Kassette C sind
25 Blätter
unbehandelter Halbleiterscheiben W eingehaust. Der Prozessbereich 2 hat
eine Vielzahl von Prozesseinheiten 24, 25, 26 und 27 zur
Verwendung beim Waschen von Scheiben W sowie einen Hauptarm 20,
der zu einem zentralen Pfad 22 beweglich vorgesehen ist.
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Der Scheiben-Transferbereich 3 ist
zwischen dem Eintrage- und Austragebereich 1 und dem Prozessbereich 2 angeordnet.
An dem Bereich 3 ist des weiteren ein Abstützarm 30 vorgesehen.
Der Abstützarm 30 hat
einen entlang der Achsen X, Y und Z (nicht gezeigt) beweglichen
Bewegemechanismus und einen θ-Rotationsmechanismus
(nicht gezeigt) und spielt beim Herausnehmen einer Scheibe W aus der
Kassette C und deren Transferieren zu dem Hauptarm 20 eine
Rolle. Der Hauptarm 20 hat einen entlang der Achsen X,
Y und Z beweglichen Bewegemechanismus 23 und einen θ-Rotationsmechanismus 21 und
spielt bei dem Übernehmen
der Scheibe W von dem Abstützarm 30 und
bei dem Herein- und Heraus-Übertragen
von jeder der Prozesseinheiten 24 bis 27 eine
Rolle.
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Die Waschlösungs-Zufuhrbox 4 umfasst Tanks
für chemische
Lösungen
und eine Spüllösung, welche
in den individuellen Prozesseinheiten 24 bis 27 verwendet
werden. Die Tanks 102 für
die chemischen Lösungen
beinhalten je eine wässrige
Lösung eines
Ammoniak-Wasserstoffperoxyds, eine verdünnte wässrige Lösung von Fluorwasserstoffsäure und
eine verdünnte
wässrige
Lösung
von Salzsäure und
dergleichen. In dem Tank 104 für die Spüllösung ist reines Wasser enthalten.
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Auf einer Seite des zentralen Pfads 22 stehen
sich eine Wascheinheit 24 für die rückseitige Oberfläche und
zwei Waschbehandlungseinheiten 25 (im Folgenden bezeichnet
als "erster Waschbehandlungsbereich") gegenüber. Die
Wascheinheit 24 für
die rückwärtige Oberfläche wird
verwendet, um die rückwärtige Oberfläche der
Scheibe W zu waschen. In dem ersten Waschbehandlungsbereich 25 wird
die Oberfläche
der Scheibe W mit einem alkalischen Waschlösung gewaschen. Auf der anderen Seite
des zentralen Pfads 22 sind zwei Waschbehandlungseinheiten 26 (im
Folgenden als "zweiter Waschbehandlungsbereich") und der Wasch/
Trockenbehandlungsbereich 27 nebeneinander angeordnet.
Der zweite Waschbehandlungsbereich 26 wird zum Waschen
der Oberfläche
der Scheibe W mit einer sauren Waschlösung verwendet. Der Wasch/Trockenbehandlungsbereich 27 wird
für ein abschließendes Waschen
und nachfolgendes Trocknen der Scheibe W verwendet.
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Der erste Waschbehandlungsbereich 25 und der
zweite Waschbehandlungsbereich 26 haben im Wesentlichen
denselben Aufbau. Daher werden wir im Folgenden den ersten Waschbehandlungsbereich 25 alleine
beschreiben.
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Wie in 2 gezeigt,
weist der erste Waschbehandlungsbereich 25 ein Drehspannfutter 50,
einen Außenring 60,
eine Waschlösungs-Zufuhrdüse (erste
Waschlösungs-Zufuhrmittel) 70 sowie
eine temperatur-geregelte Abdeckung 71 auf. Zwischen einem
Hauptspannfutterkörper 52 des
Drehspannfutters 50 und der Riemenscheibe eines Motors 96 ist ein
Zahnriemen 52 zum Rotieren des Hauptspannfutterkörpers 52 gespannt.
An der unteren Seite der Halteoberfläche des Hauptspannfutterkörpers 52 ist eine
Passage 57 eingeformt. Die Scheibe W und die Waschlösung können durch
Zirkulieren eines Wärmetauschmediums
durch die Passage 57 auf einer vorab bestimmten Temperatur
gehalten werden.
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Der erste Waschbehandlungsbereich 25 ist in
einem Behälter 90 vorgesehen.
Gereinigte Luft ist in dem Behälter 90 durch
einen Filter 91, welcher in dem Dachbereich des Behälters 90 angeordnet
ist, zugeführt
und wird am Boden des Behälters
wieder abgeführt.
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Wie in 3 gezeigt,
ist eine Vielzahl von Scheibenhaltezähnen 51 an der oberen
Oberfläche des
Hauptspannfutterkörpers 52 vorgesehen,
um die Scheibe W derart zu halten, dass sie ihre Position nicht
verändert.
In einem hohlen Bereich 53 des Hauptspannfutterkörpers 52 ist
ein Nocken 55 eingefügt.
Der Nocken 55, welcher mit einer Stange eines Zylinders 56 verbunden
ist, wird verwendet, um die Scheibe W von der Oberfläche des
Hauptspannfutterkörpers 52 anzuheben.
Zwischen den Nocken 55 und dem Hauptspannfutterkörper 52 ist
ein Siegel-Auflager 54 vorgesehen.
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Der Außenring 60 ist derart
vorgesehen, dass er den unteren Anteil und den Seitenanteil des Drehspannfutters 50 so
umgibt, dass er gebrauchte Waschlösung aufnehmen kann. Der Außenring 60 umfasst
einen unteren Anteil 61, welcher unterhalb des Drehspannfutters
positioniert ist, und einen inneren Außenring 63 sowie einen äußeren Außenring 64.
Die Wand des inneren Außenrings 63 ist
vertikal vom Boden 61 aus erstreckt, um die Nachbarschaft der
unteren Seite der haltenden Oberfläche auf dem Drehspannfutter 50 abzuschließen. Der äußere Außenring 64 ist
außerhalb
des inneren Außenrings 63 in
der Form eines Rings ausgeformt und sein oberes Ende erstreckt sich
so, dass es die Nachbarschaft der oberen Halteoberfläche des
Drehspannfutters 50 abschließt. Im Inneren des inneren
Außenrings 63 ist eine
ringförmige
Abscheidewand 65 angeordnet, welche sich von dem Boden 61 aus
erstreckt. Am Boden 61 der äußeren Umfangsseite des inneren
Außenrings 63 ist
eine Drainage 66 vorgesehen. An dem Boden 64a des äußeren Außenrings 64 ist
eine Drainage 67 vorgesehen. Über den Weg der Drainage 66 wird
die verwendete Waschlösung
von dem inneren Außenring 63 zu
einer Regenerationsvorrichtung (nicht gezeigt) abgezogen. Die wiederaufgefangene
Waschlösung
wird in eine wiederverwendbare Lösung
umgewandelt, nachdem Verunreinigung in der Wiederaufbereitungs-Vorrichtung
entfernt wurden. Die verwendete Spüllösung ist derart gestaltet, dass
sie von dem äußeren Außenring 64 über die Drainage 67 weg
befördert
werden kann.
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Die Waschlösungs-Düse 70 ist an dem unteren
Zentrum der temperatur-geregelten Abdeckung 71 vorgesehen.
Die Düse 70 steht
durch eine Leitung 73 mit der Waschlösungs-Zufuhrquelle 102 in
Verbindung. Die Waschlösungs-Zufuhrquelle 102 ist
in der Waschlösungs-Zufuhrbox 4 vorgesehen
und steht mit der oben beschriebenen Wiederaufbereitungsvorrichtung
in Verbindung.
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Die temperatur-geregelte Abdeckung 71 ist durch
einen Hebemechanismus 75 vertikal beweglich abgestützt. Der
Hebemechanismus 75 umfasst eine mittels eines Auslegers 78 mit
der temperatur-geregelten Abdeckung 71 verbundene Spindelmutter 77,
eine Kugelrollspindel 76, mit der die Mutter 77 im
Eingriff steht, und einen Motor 98 zum Rotieren der Schraube 76.
Im Übrigen
kann anstelle des Hebemechanismus 75 ein reziprok beweglicher
Mechanismus mit einem Zylinder verwendet werden.
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In der temperatur-geregelten Abdeckung 71 ist
eine Wärmeaustausch-Passage 74 eingeformt. Die
Wärmeaustausch-Passage 74 steht
mit einer temperatur-geregelten Wasserzirkulationsvorrichtung 106 in
Verbindung, und somit wird Wasser, welches auf eine vorab bestimmte
Temperatur eingestellt ist, durch die Passage 74 zirkuliert.
Die Energie des Erhitzers für
die temperatur-geregelte Wasserzirkulationsvorrichtung 106 ist
mit einer Steuerung 100 verbunden, und somit wird geregelt,
dass das temperaturgeregelte Wasser durch die temperatur-geregelte
Wasserzirkulationsvorrichtung 106 auf eine Temperatur im
Bereich von 60 bis 90°C
eingestellt wird. Anstelle der Wärmeaustausch-Passage 74 und
der temperatur-geregelten Wasserzirkulationsvorrichtung 106 kann
ein eingebauter Erhitzer verwendet werden, um die Abdeckung 71 aufzuheizen.
Ein unterer Umfangsanteil 72a der temperatur-geregelten Abdeckung 71 steht
nach unten bis zu einer Position, welche niedriger ist als ein zentraler
Anteil 72b, hervor. Wenn die temperatur-geregelte Abdeckung 71 nach
unten bewegt wird, um sich der Scheibe W anzunähern, wird ein vorab bestimmter
Zwischenraum ausgeformt, um zwischen der Abdeckung und der Scheibe
die Temperatur zu regeln.
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An dem rechts oberhalb des Drehspannfutters 50 entfernten
Teils ist eine Spüldüse 80 vorgesehen.
Die Spüldüse 80 steht
mit einer Reinwasser-Zufuhrquelle 104 in Verbindung, wodurch
reines Wasser auf die an dem Drehspannfutter 50 gehaltene Scheibe
W geführt
wird. Die Spüldüse 80 ist
derart vorgesehen, dass sie zwischen einer Warteposition und einer
Sprühposition
bewegt wird. Die gebrachte Spüllösung wird über die
Drainage 67 des Außenrings 60 nach
unten abgeführt.
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In der Zwischenzeit kann der untere
umfängliche
Anteil 72a der temperatur-geregelten Abdeckung 71 mit
dem Drehspannfutter 50, wie in 12 gezeigt, durch Zwischensetzen eines
Siegellagers 340 zwischen das Drehspannfutter 50 und
die temperatur-geregelte Abdeckung 71 in Kontakt gebracht werden.
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Im Folgenden werden wir den Fall,
indem die Scheibe W in dem ersten Waschbehandlungsbereich 25 gewaschen
wird, mit Bezug auf die 4A bis 4D beschreiben.
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Wie in 4A gezeigt,
wird der Heber 55, während
die temperatur-geregelte Abdeckung 71 in einem Standby-Status
wie bei dem Heber 55 gehalten wird, so nach oben geführt, dass
die obere Oberfläche
des Hebers 55 höher
als die Oberfläche
des Drehspannfutters 50 positioniert ist. Dann wird die Scheibe
W von dem Hauptarm 20 zu dem Heber 55 transferiert.
Anschließend
wird der Heber 55 nach unten bewegt, um die Scheibe W sicher
auf der oberen Oberfläche
des Drehspannfutters 50 zu platzieren.
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Die temperatur-geregelte Abdeckung 71 wird dann
nach unten bewegt, um, wie in 4B gezeigt, einen
Raum zwischen der temperatur-geregelten Abdeckung 71 und
dem Drehspannfutter 50 zur Regelung der Temperatur auszuformen.
Während
dieser Zustand beibehalten wird, wird eine wässrige Ammoniak-Lösung von
der Waschlösungs-Zufuhrdüse 70 auf
die Scheibe W zugeführt.
An diesem Punkt wird dem Drehspannfutter 50 ermöglicht,
stillzustehen oder in einer solchen Weise zu rotieren, dass die wässrige Ammoniaklösung die
Oberfläche
der Scheibe bedeckt. Die Temperatur der wässrigen Ammoniak-Lösung ist
in einem Bereich zwischen 60 und 90°C geregelt. Die Scheibe wird,
während
sie in diesem Zustand für
eine vorab bestimmte Zeit gehalten wird, chemisch mit der wässrigen
Ammoniak-Lösung gewaschen.
Des Weiteren kann die Temperatur der Waschlösung durch Vorsehen eines Temperatur-Regelmechanismus 57 an
dem Drehspannfutter 50 stabilisiert werden.
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Nach dem Waschen wird die temperatur-geregelte
Abdeckung 71 nach oben bewegt und dann wird reines Wasser
von der Spüldüse 80,
wie in 4C gezeigt, auf
die Scheibe W zugeführt,
und das Drehspannfutter 50 wird gleichzeitig bei hoher Geschwindigkeit
rotiert. Auf diese Weise wird die wässrige Ammoniak-Lösung zentrifugal
von der Scheibe W entfernt. Nachdem die Scheibe W durch Zuführen reinen
Wassers für
eine vorab bestimmte Zeit gewaschen wurde, wird die Zufuhr von reinem Wasser
beendet, jedoch wird die Rotation des Drehspannfutters 50 fortgesetzt,
wodurch die Scheibe W getrocknet wird. Anschließend wird die Rotation des Drehspannfutters 50 beendet
und der Heber 55 wird, wie in 4 gezeigt, nach oben bewegt, und dann wird
die Scheibe W zu dem Hauptarm 20 überführt und dem nächsten Arbeitsschritt
zugeführt.
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In dem zweiten Waschbehandlungsbereich 26 wird
eine wässrige
Fluorwasserstoffsäure-Lösung anstatt
der wässrigen
Ammoniak-Lösung verwendet. Der
zweite Waschbehandlungsbereich 26 hat im Wesentlichen den
gleichen Aufbau wie der erste Waschbehandlungsbereich 25.
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Zwischen dem ersten Bereich 25 und
dem zweiten Bereich 26 ist ein Pfad 22 vorgesehen.
Da der erste Bereich 25 mit einer alkalischen Atmosphäre von dem
zweiten Bereich mit einer sauren Atmosphäre getrennt angeordnet ist,
ist es möglich,
die alkalische Atmosphäre
davon abzuhalten, wenn die Säurewaschung
durchgeführt
wird, in den zweiten Bereich 26 einzudringen.
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Im Folgenden wird mit Bezug auf 5 der Arbeitsgang des Eintrage-/Austragebereichs 1 und des
Scheiben-Transferbereichs 3 erklärt.
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In dem Eintrage-/Austragebereich 1 ist
ein Behälter 10 zur
Verwendung beim Eintragen und Austragen der Kassette C vorgesehen.
Der Behälter 10 ist
rechts oberhalb einer luftdichten Kammer 11 positioniert.
In der luftdichten Kammer 11 ist ein Hebemechanismus 18 zum
Transferieren der Kassette C vorgesehen. Im oberen Teil des Mechanismus 18 ist
die Stufe 18b vorgesehen, an der die Kassette C befestigt
ist. Die luftdichte Kammer 11 steht mit dem Scheibentransferbereich 3 über einen
Absperrschieber 31 in Verbindung.
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Der Behälter-Hauptkörper 10a mit einer
unteren Öffnung 10b ist
eineBox, welche aus Hartplastik oder einem Metall sowie Edelstahl
oder Aluminium gefertigt ist. An der unteren Öffnung 10b ist eine öffenbare
Abdeckung 13 vorgesehen. In dem Behälter 10 ist eine Kassette
C an der Abdeckung 13 befestigt. Die Kassette C kann durch
Verschließen
der Abdeckung 13 des Behälters 10 in einem
luftdichten Zustand gelagert werden. Der Behälter 10 weist eine
innere Atmosphäre,
beispielsweise ein N2-Gas auf. Das Innere ist bei normalem Druck
gehalten oder unter Druckbedingungen, welche leicht höher sind
als der Normaldruck, z. B. 0,05 Torr (1 Torr = 133 Pa) oder mehr.
Im Übrigen
wird die Kassette C unbeweglich gehalten durch Druck auf den Behälter 10,
welche über
ein luftdicht gesiegeltes Halteelement (nicht gezeigt) mit einem
Arbeitsnoppen aufgebracht wird. Die unbewegliche Kassette C wird
durch Ablassen des Drucks auf das Halteelement freigesetzt.
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Außen an dem unteren Teil des
Hauptkörpers 10a des
Behälters
ist ein Flansch 10c vorgesehen. An der unteren Oberfläche des
Flansches 10c ist eine Nut 10d eingeformt. Innerhalb
der Nut 10d ist ein O-Ring 15 vorgesehen. Die
Abdeckung 13 ist luftdicht über einen Verriegelungsmechanismus,
einen Einrastmechanismus oder dergleichen (nicht gezeigt) an dem
Flansch 10c fixiert, Auf diese Weise kann das Innere des
Behälters 10 luftdicht
gehalten werden.
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Wenn der Behälter 10 an dem oberen
Bereich der luftdichten Kammer 11 durch die Transfermittel
(nicht gezeigt) angeordnet wird, wird der Flansch 10c in
der Oberseite der luftdichten Kammer 11 über eine
Klemme 16 verbunden. In diesem Mechanismus ist das Siegelelement 15 dicht
an dem Behälter 10 und
der luftdichten Kammer 11 befestigt, wodurch der Behälter 10 und
die Kammer 11 luftdicht miteinander verbunden werden. In
der Zwischenzeit kann anstelle der Klemme 16 der Behälter 10 auch durch
Druck oben auf der luftdichten Kammer 11 über ein
Drücken
des Elements 17, wie durch die strichpunktierte Linie in 5 gezeigt, aufgebracht werden.
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Oben auf der luftdichten Kammer 11 ist
ein offenes Fenster 11a eingeformt. Das offene Fenster 11a ist
durch eine Klappe 14 öffen-
und schließbar. An
der oberen Seitenwand der luftdichten Kammer 11 ist ein
Gaszufuhranschluss 11b vorgesehen. Mit dem Gaszufuhranschluss 11b steht über ein
Ventil V1 eine N2-Gaszufuhrquelle 11d in
Verbindung. Darüber
hinaus ist an dem unteren Teil der luftdichten Kammer 11 ein Auslassventil 11c geöffnet. Mit
dem Auslassventil 11c steht eine Vakuumpumpe 11e über ein
Ventil V2 in Verbindung. Die luftdichte Kammer 11 wird
mit dem von der N2-Gaszufuhrquelle 11d zugeführten N2-Gas gereinigt. Die Atmosphäre der Kammer 11 wird
unter Normaldruck gehalten oder einem Druck, welcher leicht höher ist
als der normale Druck, zum Beispiel etwa 0,05 Torr, welches derselbe
Druck ist wie der des Behälters 10.
Alternativ hierzu wird die Atmosphäre unter Verwendung einer Vakuumpumpe 11e auf
ein vorbestimmtes Vakuum, beispielsweise 1 × 10–1 bis
10–8 Torr,
eingestellt. Im Übrigen
wird der innere Druck der luftdichten Kammer 11 über einen Druckdetektor 11f gemessen.
Auf Basis dieser Messergebnisse wird der innere Druck der luftdichten Kammer 11 manuell
oder automatisch eingestellt.
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In der luftdichten Kammer 11 ist
ein Hebemechanismus 18 vorgesehen. Der Hebemechanismus 18 hat
einen Motor M3 und eine Hebestange 18a. An dem oberen Teil
der Hebestange 18a ist eine vertikal bewegliche Stufe vorgesehen.
Auf der anderen Seite ist von der Stufe 18b bis zur Bodenwand
der Kammer 11 ein Balgen aufgefahren vorgesehen. Der innere Raum
der luftdichten Kammer 11 wird von dem Hebemechanismus 18 über die
Balgen 18c luftdicht abgeschlossen, so dass Partikel davon
abgehalten werden, von dem Hebemechanismus 18 aus in die
luftdichte Kammer 11 einzudringen.
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Im Folgenden werden wir mit Bezug
auf die 6 bis 8, 9A und 9B die
Weise des Transfers der Scheibe W durch den Abstützarm 30 des Scheibentransferbereichs 3 beschreiben.
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Der Abstützarm 30 des Scheibentransferbereichs 3 ist
an der luftdichten Kammer 32 vorgesehen. Die Kammer 32 steht über eine öffenbare
Klappe 31a mit dem Prozessbereich 2 in Verbindung.
Der Abstützarm 30 hat
zwei Abstützflächen 30a und 30b zum
Halten der Scheibe W. Es wird angemerkt, dass der Abstützarm 30 aus
einem hitzebeständigen
und korrosionsbeständigen
Material, beispielsweise einem Harz auf Fluorbasis oder Polyether-Ketonen (PEEK)
gefertigt ist.
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Wie in den 6, 7, 9A und 9B gezeigt, wird der Abstützarm 30 durch
einen Schaltmechanismus 33 in Richtung der Y-Achse bewegt,
so dass die Abstützflächen 30a und 30b jeweils
zur jeweiligen Position zum Halten der Scheibe W bewegt werden,
in anderen Worten, so dass die Scheibe W durch Umschalten von einer
Stützfläche 30a (30b)
zu der Stützfläche 30b (30a)
abgestützt
wird.
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Der Abstützarm 30 hat einen
vertikal beweglichen Mechanismus 34, welcher in der Lage
ist, den Abstützarm 30 vertikal
in Richtung der Z-Achse zu bewegen. Zusätzlich hat der Abstützarm 30 einen Rotationsmechanismus
(nicht gezeigt), welcher den Abstützarm 30 um einen
Winkel θ um
die Z-Achse bewegt. Der Abstützarm 30 hat
des Weiteren einen X-Achsen-Bewegungsmechanismus 35,
welcher den Abstützarm 30 in
Richtung der X-Achse bewegt. Nach wie vor hat der Abstützarm einen
Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 36, welcher den Abstützarm in
Richtung der Y-Achse bewegt. Der Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 36 umfasst
eine Führungsschiene 36a und
ein Lager 36b zur geradlinigen Bewegung.
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Wie in 7 gezeigt,
umfasst der Abstützarm 30 einen
nahezu rechtwinkligen Bereich 30c, einen abgeschrägten Bereich 30d und
einen distalen Endbereich 30e. Die Breite des oberen Endbereichs 30e ist
enger als die des nahen Endbereichs 30c. Die Abstützflächen 30a und 30b sind
mit Bezug auf die Mittellinie 0 des Abstützarms 30 symmetrisch
ausgeformt.
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Wie in 8 gezeigt,
umfasst der Abstützarm 30 bogenförmige Stufenabschnitte 30i an
den Seiten des nahen Endbereichs 30c und des distalen Endbereichs 30e zum
Begrenzen der jeweiligen Endoberfläche der Scheibe W. Wenn die
Scheibe W durch eine der Abstützoberflächen, 30b,
abgestützt wird,
ist die andere Oberfläche 30a nicht
in Kontakt mit der Scheibe W.
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Jede der Abstützflächen 30a und 30b ist
vorzugsweise von der Mittellinie 0 um 5 mm oder weniger, und vorzugsweise
um 3 mm oder weniger, von der Mittellinie 0 verschwenkt. Wenn ein
neuer Typ von Scheibe W mit einer Positionierungskerbe verwendet
wird, können
die Breiten und Längen
der Abstützflächen 30a und 30b reduziert
werden. Wenn jedoch eine konventionelle Scheibe W eine Orientierungsebene
Wa aufweist, müssen
die Abstützflächen 30a und 30b derart
ausgebildet sein, dass sie ausreichende Weiten und Längen aufweisen,
um auch die Orientierungsebene Wa abzustützen. Es wird angemerkt, dass
die laterale Weite des distalen Endbereichs 30e die gleiche
sein kann wie die des nahen Endbereichs 30c.
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Wie in 6 gezeigt,
umfasst der Bewegungs-/ Umschaltmechanismus 33 einen Schrittmotor
M4, der in der Lage ist, die Rotationsbewegung
in beiden Richtungen umzuschalten. An der Antriebsachse des Schrittmotors
M4 ist eine Riemenscheibe 30f vorgesehen.
Des Weiteren ist ein Zahnriemen 30h zwischen der Riemenscheibe 30f und
einer Nachfolge-Riemenscheibe 30g gespannt.
An dem Zahnriemen 30a ist der nahe Endbereich 30c des
Abstützarms 30 angeschlossen.
Der Abstützarm 30 ist derart
ausgebildet, dass er in Verbindung mit der Bewegung des Zahnriemens 30h horizontal
bewegt werden kann. Wenn der Abstützarm 30 horizontal
zu einem Scheibentransferbereich bewegt wird, an dem die Abstützfläche der
Scheibe W von einer Abstützfläche 30a (30b)
zu einer anderen Abstützfläche 30b (30a)
gewechselt wird. Im Übrigen
kann anstelle des Zahnriemen-Antriebsystems in dem Umschaltmechanismus 33 ein
Kugelrollspindelmechanismus eingesetzt werden.
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Im Folgenden wird der Fall, in dem
die Scheibe W durch den Abstützarm 30 aus
der Kassette genommen und dann transferiert wird, beschrieben.
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Wie in 7 gezeigt,
wird die Mitte des Abstützarms 30 zuerst
zu der Mitte der Kassette C geführt.
Als zweites wird der Abstützarm 30 durch
den Bewegungs-/Umschaltmechanismus 33 in Richtung der Y-Achse
bewegt und derart positioniert, dass die Mitte des Abstützarms 30a auf
der gleichen Linie wie die Mitte der Kassette C liegt, wie dies
in 9A gezeigt ist. Als
drittes wird der Abstützarm 30 in
Richtung der X-Achse nach vorne bewegt und genau unter der Scheibe
W in der Kassette C positioniert. Nachfolgend wird der Abstützarm 30 nach
oben bewegt, um die Scheibe W an der Abstützfläche 30a anzuordnen.
Anschließend
wird der Abstützarm 30 nach
hinten in Richtung der X-Achse bewegt. Auf diese Weise wird die
Scheibe W aus der Kassette C herausgenommen. Der Abstützarm 30 wird
um einen Winkel θ rotiert,
um die Scheibe W von dem Abstützarm 30 zu
dem Hauptarm 20 zu transferieren.
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Auf der anderen Seite wird, wie in 9B gezeigt, der Abstützarm 30 in
Richtung der Y-Achse durch den Bewegungs-/ Umschaltmechanismus 33 bewegt
und derart positioniert, dass das Zentrum der Stützoberfläche 30b auf der gleichen
Linie liegt wie das der Kassette C. An der Stützfläche 30b ist eine Scheibe
W nach erfolgtem Waschen gehalten. Der Abstützarm 30 wird dann
nach vorne in Richtung der X-Achse bewegt, um in der Kassette C
eine Stütznut einzufügen. Anschließend wird
der Abstützarm 30 nach
unten bewegt, um die Scheibe W in der Kassette C einzuhausen. Der
Abstützarm 30 wird
rückwärts in Richtung
der X-Achse bewegt, um den Abstützarm 30 aus
der Kassette C herauszubewegen.
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Wie oben bereits beschrieben, wird
eine unbehandelte Scheibe W vor der Waschbehandlung durch eine der
Abstützflächen, 30a,
gehalten und auf der anderen Seite wird eine Scheibe W nach erfolgter Behandlung
durch die andere Stützfläche 30b gehalten.
Bei Verwendung dieses Mechanismus werden keine dem Abstützarm zuzuschreibenden
Fremdkörper
auf der hinteren Oberfläche
der Scheibe W angebracht. Als Folge dessen wird die Kontaminierung
der Scheibe W verhindert.
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Im Folgenden wird der Arbeitsgang
der Waschbehandlungsvorrichtung mit Bezug auf die 2 und 10 bis 13 beschrieben.
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Der Abstützarm 30 erhält (zum
Beispiel durch die Abstützfläche 30a)
eine vorab bestimmte Scheibe W von der Kassette C, in der unbehandelte Scheiben
W eingehaust sind, welche vorab in dem Eintrage-/Austragebereich 1 unter
Verwendung eines Trageroboters (nicht gezeigt) getragen wurden.
Dann wird die Scheibe W zu dem Scheiben-Transferbereich 3 transferiert.
Die in dem Scheiben-Transferbereich 3 vorliegende
Scheibe W wird durch einen ersten Arm des in dem Prozessbereich 2 angeordneten Hauptarms 20 durch
eine Klappe 31a aufgenommen und in den Waschbereich für die rückwärtige Oberfläche 24 in
dem Prozessbereich 2 getragen. Die Scheibe W wird in dem
Waschbereich 24 für
die rückwärtige Oberfläche durch
ein Drehspannfutter gehalten. Die rückwärtige Oberfläche der
Scheibe W wird durch eine Waschbürste
und unter Drehung der Scheibe W, während eine Waschlösung aufgebracht wird,
angerissen. Nach Abschluss des Waschens wird die Scheibe W aus dem
Waschbereich 24 für
die rückwärtige Oberfläche herausgenommen
und in den ersten Waschbehandlungsbereich 25 eingetragen.
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Wie in 2 gezeigt,
wird die Scheibe W auf dem Drehspannfutter 50 platziert
und gehalten. Danach wird die temperatur-geregelte Abdeckung 21 nach
unten bewegt, um in enger Nähe
zu der auf dem Drehspannfutter 50 gehaltenen Scheibe W
zu stehen. Während
die Abdeckung 71 in der Nähe der Scheibe W gehalten wird,
wird die Scheibe W bei niedriger Geschwindigkeit rotiert und gleichzeitig
wird aus einer Düse 70 eine
wässrige
Ammoniak-Lösung auf
die Scheibe W aufgebracht. Die zugeführt wässrige Ammoniak-Lösung ist
bei einer Temperatur von etwa 80°C
gehalten. Auf diese Weise wird die wässrige Ammoniak-Lösung, die
zum Waschen verwendet wird, derart platziert, dass sie die Oberfläche der Scheibe
W bedeckt. Die von der Oberfläche
der Scheibe W abtropfende Waschlösung
wird von dem inneren Außenring 63 aufgenommen
und über
die Drainage 66 abgeführt.
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Nachdem die Scheibe W von der Waschlösung bedeckt
ist, wird die Rotation des Drehspannfutters begrenzt, um zu ermöglichen,
dass die Oberfläche
der Scheibe W für
eine vorab bestimmte Zeit chemisch gewaschen wird. Da die Temperaturen
sowohl der Waschlösung
als auch der Scheibe W geregelt sind, können die gewünschten
chemischen Wascherzeugnisse erzielt werden.
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Nach dem Waschen wird die temperatur-geregelte
Abdeckung 71 nach oben weg bewegt und die Spüldüse 80 wird
nach oben rechts von der Scheibe W aus gesehen positioniert. In
diesem Zustand wird die Scheibe rotiert, während reines Wasser auf sie
geführt
wird. Das verwendete reine Wasser wird durch den äußeren Außenring 64 aufgenommen
und über
die Drainage 67 nach außen abgeführt. Nachdem die Scheibe W
für eine
vorbestimmte Zeit gespült
wurde, wird die Zufuhr von Reinwasser begrenzt. Die Scheibe W wird
dann getrocknet, während
die Scheibe W kontinuierlich bei hoher Geschwindigkeit rotiert wird.
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Die somit gewaschene Scheibe wird
dann aus dem ersten Waschbehandlungsbereich 25 durch einen
zweiten Arm des Hauptarms 20 herausgenommen und anschließend zu
dem zweiten Waschbehandlungsbereich 26 transferiert. Danach
wird die Scheibe W von dem Hauptarm 20 zu einem Heber 255 transferiert
und dann wird der Heber 255 nach unten bewegt, um die Scheibe
W auf dem Drehspannfutter 250 zu platzieren.
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Hiernach wird die temperatur-geregelte
Abdeckung 271 nach unten zu einer Position nahe bei der
auf dem Drehspannfutter 250 gehaltenen Scheibe W bewegt.
Wie in 10 gezeigt, werden,
da die Abdeckung 271 unabhängig von der Düseneinheit 280 ist,
deren Temperaturen individuell geregelt.
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Insbesondere steht die innere Passage 272 der
temperatur-geregelten
Abdeckung 271 mit einer ersten temperatur-geregelten Wasserzirkulationsvorrichtung 106a in
Verbindung. Auf der anderen Seite steht die innere Passage 282 der
Düsenanordnung 280 in
Verbindung mit einer zweiten temperatur-geregelten Wasserzirkulationsvorrichtung 106b.
Die Passage einer Düse 281 steht
mit einem Tank, welcher eine verdünnte wässrige Lösung einer Fluorwasserstoffsäure (nicht
gezeigt) beinhaltet, in Verbindung. Die von der Düse 281 zugeführte wässrige Fluorwasserstoffsäure-Lösung wird
durch eine zweite temperatur-geregelte Wasserzirkulationsvorrichtung 106b auf
eine Temperatur von etwa 70°C
eingestellt.
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Wie in 11 gezeigt,
werden die Temperaturen des Drehspannfutters 250 und des
Hebers 255 in dem zweiten Waschbehandlungsbereich 26 individuell
geregelt. Insbesondere steht die innere Passage 257 des
Hebers 255 in Verbindung mit einer dritten temperatur-geregelten
Wasserzirkulationsvorrichtung 106c. Auf der anderen Seite
steht die innere Passage 252 des Drehspannfutters 250 in
Verbindung mit einer vierten temperatur-geregelten Wasserzirkulationsvorrichtung 106d.
Die Temperatur der Scheibe W, welche auf dem Drehspannfutter 250 gehalten
wird, wird durch die dritte und vierte temperatur-geregelte Wasserzirkulationsvorrichtung 106c und 106d auf
eine Temperatur von etwa 70°C
eingestellt.
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Die temperatur-geregelte Abdeckung 271 wird
nahe bei der Scheibe W auf dem Drehspannfutter 250 positioniert.
Dann wird, während
die Scheibe W bei niedriger Geschwindigkeit rotiert wird, eine verdünnte wässrige Lösung einer
Fluorwasserstoffsäure zum
Waschen derart auf die Scheibe W aufgebracht, dass sie die Scheibe
W bedeckt. Danach wird die Rotation der Scheibe W begrenzt, um der
Waschlösung zu
erlauben, mit der Oberfläche
der Scheibe W für eine
vorab bestimmte Zeit in Kontakt zu stehen. Auf diese Weise wird
die Oberfläche
der Scheibe W mit der verdünnten
wässrigen
Fluorwasserstoffsäure-Lösung chemisch
gewaschen (geätzt).
Nach Beendigung des chemischen Waschens wird die Scheibe W zu einer
Wasch-/Trockenbehandlungseinheit 27 transferiert, in welcher
die Scheibe gespült
und durch Rotieren bei hoher Geschwindigkeit getrocknet wird.
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Die vollständig gewaschene Scheibe W wird wiederum
durch den zweiten Arm des Hauptarms 20 aus der Wasch-/
Trockenbehandlungseinheit 27 herausgenommen und über die
Klappe 31a von dem Abstützarm 30 des
Scheibentransferbereichs 3 aufgenommen. An diesem Punkt
sind, da die Scheibe W nach erfolgter Waschung von der Abstützfläche 30b, aber
nicht von der Abstützfläche 30a,
welche vor dem Waschen unbehandelte Scheiben W abstützt, angenommen
werden, die Scheiben vollständig
frei von Partikel-Anhaftung. Somit wird die Scheibe W nach erfolgter
Waschung ohne Kontamination in der Kassette in der luftdichten Kammer 11 eingehaust.
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Wenn die Scheibe W durch die oben
beschriebenen Arbeitsschritte gewaschen wird, können Verunreinigungen, wie
Partikel, organische Materialien und Metallverschmutzungen, vollständig entfernt werden
und, zur gleichen Zeit, die Scheibe W nach erfolgter Waschung in
einem sauberen Zustand gehalten werden.
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Wie in 12 gezeigt,
kann zwischen der temperaturgeregelten Abdeckung 371 und
dem Drehspannfutter der Scheibe W ein Lager 340 vorgesehen
sein. Wenn dies vorgesehen ist, kann die temperatur-geregelte Abdeckung 370 in
enge Nachbarschaft zu der Scheibe W gebracht werden, wodurch der
Effekt, der durch die Regelung der Temperaturen der von einer Düse 370 zugeführten Waschlösung und
der Scheibe W bereitgestellt wird, erhöht werden.
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Wie in 13 gezeigt,
können
die temperatur-geregelte Abdeckung 471 und die Düseneinheit 480 separat
vorgesehen sein und die temperatur-geregelte Abdeckung 471 kann
mittels eines Zahnriemen-Antriebsmechanismus 490, 491 und 492 rotiert werden.
In diesem Fall wird die Abdeckung 471 wünschenswerterweise synchron
mit dem Drehspannfutter 450 in im Wesentlichen der gleichen
Richtung bei im Wesentlichen gleicher Geschwindigkeit rotiert.
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Gemäß der oben beschriebenen Vorrichtung wird
ein ansteigender Fluss von Spiralluft in dem Bereich direkt oberhalb
der Scheibe W kaum erzeugt, so dass keine Partikel in die Düse 481 eingezogen werden.
Als Ergebnis hiervon kann ein sauberes Waschergebnis erzielt werden.
Die Vorrichtung dieser Ausführungsform
ist effektiv beim Waschen großflächiger Substrate,
so wie beispielsweise Glassubstrate für LCDs.
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Gemäß der Vorrichtung zur Waschbehandlung
der vorliegenden Erfindung kann ein Substrat mit einer Waschlösung, welche
bei einer vorab bestimmten Temperatur gehalten wird, gewaschen werden.
Zusätzlich
kann die Waschlösung
in einer konstanten Menge zugeführt
werden und das Waschen kann in einer konstanten Zeit ausgeführt werden.
Als Ergebnis hiervon kann der Durchsatz und erhöht und Kosten gespart werden.