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Die
Erfindung betrifft ein Positioniergerät und ein Verfahren zur Positionierung
von Substraten, beispielsweise Halbleiterwafern, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Ein
derartiges Positionierungsgerät
und ein derartiges Verfahren sind aus der
US 5,670,888 bekannt. Diese Patentschrift
beschreibt nur einen Antriebskraft-Übertragungsmechanismus
und nur ein Wafer wird hier gedreht. Bei der Drehung des Wafers wird
eine Abflachung erfasst, jedoch wird dies nur bezüglich eines
einzelnen Drehtellers beschrieben. Der Antrieb wird hier über einen
Riemen und eine Scheibe vorgesehen, so dass die Drehkraft permanent
an den Drehteller übertragen
wird.
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Die
JP 10279068 A betrifft
eine Einrichtung zum Zentrieren eines Wafers.
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Die
JP 07061587 A betrifft
eine Einrichtung zum Halten eines Wafers, nämlich eine Aufnahmeeinrichtung
für ein
plattenförmiges
Element.
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Die
US 4,752,898 offenbart die
Verwendung eines Positionsdetektors, wenn ein einzelnes Substrat
gedreht wird. Hier wird über
einen Riemenantrieb die Antriebskraft eines Motors permanent an
einen Drehteller übertragen,
der das Substrat hält.
Zwischen dem Motor und dem Riemenantrieb ist ein Getriebe vorhanden.
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Beim
Vorgang der Herstellung eines Halbleitergeräts werden häufig ein Substratförderer und eine
Bearbeitungseinrichtung dazu eingesetzt, ein zu verarbeitendes Substrat
zu befördern,
beispielsweise einen Halbleiterwafer oder ein Glas-LCD-Substrat (LCD: Flüssigkristallanzeige),
und zwar in einen Bearbeitungsbehälter, in welchem eine Bearbeitungsflüssigkeit
vorhanden ist, beispielsweise eine Chemikalie oder ein Spülmittel
(Waschflüssigkeit),
und dann zu einem Trocknungsabschnitt, um derartige Vorgänge wie
das Waschen und das Trocknen durchzuführen.
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Die
nachstehende Beschreibung betrifft einen Substratförderer und
eine Bearbeitungseinrichtung, die eine Einrichtung zum Waschen und
Trocknen von Halbleiterwafern ist. Bei einer derartigen Einrichtung
ist normalerweise eine Produktionsstraße mit mehreren Bearbeitungseinheiten
und Wascheinheiten für
Fördergeräte vorgesehen,
die zwischen einem Einlassabschnitt für Transportvorrichtungen, die unbearbeitete
Wafer enthalten, und einem Auslaßabschnitt für Transportvorrichtungen
angeordnet sind, auf denen sich die bearbeiteten Wafer befinden.
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Um
eine große
Anzahl, beispielsweise etwa 50 Wafer wirksam in einer derartigen
Substratförderer-
und Bearbeitungseinrichtung zu waschen, werden die Wafer in vertikaler
Ausrichtung transportiert, was ein geeignetes Verfahren zum Fördern des
Wafers in jede der Bearbeitungseinheiten und aus diesen heraus darstellt.
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In
jüngster
Zeit erfolgte Fortschritte in bezug auf ein höheres Integrationsniveau kleinerer
Bauteile und größeres Ausmaß an Massenproduktion
haben allerdings zu einer Erhöhung
der Abmessungen der Wafer geführt,
nämlich
von 8 Zoll auf 12 Zoll (1 Zoll: 25,4 mm). Diese Erhöhung des
Durchmessers der Wafer, verbunden mit der sich daraus ergebenden Gewichtserhöhung, hat
in der Hinsicht zu Schwierigkeiten geführt, daß dann, wenn die Wafer innerhalb jeder
Transportrichtung auf herkömmliche
Weise in vertikaler Ausrichtung transportiert werden, ein Verrutschen
der Position auftritt, wenn die Wafer zwischen dem Einlaß- oder
Auslaßabschnitt
und den Bearbeitungseinheiten transportiert werden, so daß durch
die Bewegung der Wafer und anderer Teile Teilchen frei werden, was
die Ausbeute verringert.
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Infolge
umfangreicher Versuche zur Lösung dieses
Problems haben die Erfinder und die Anmelderin eine Vorgehensweise
zum Fördern
mehrerer Wafer, beispielsweise 50 Wafer, in horizontaler Ausrichtung
entwickelt, wobei dann die Ausrichtung dieser Wafer in die vertikale
Ausrichtung geändert
wird, bevor sie in die Bearbeitungseinheiten transportiert werden.
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Wenn
die Ausrichtung mehrerer Wafer vom Horizontalzustand in den Vertikalzustand
geändert werden
muss, wird es erforderlich, sämtliche
Wafer zu positionieren, um sie auszurichten. Ein Positioniergerät, in welchem
ein Wafer auf einem Drehteller aufgesetzt wird, und eine Kerbe in
dem Wafer durch einen Sensor erfasst wird ist als Vorrichtung zum
Positionieren der Wafer bekannt (vergleiche die japanische offengelegte
Patentanmeldung Nr. 5-218179).
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Allerdings
kann mit diesem Verfahren nur die Position eines einzelnen Wafers
festgestellt werden. Während
der gleichzeitigen Anordnung mehrerer Wafer im Horizontalzustand
ist es erforderlich, sämtliche
Wafer so anzuordnen, daß ihre
Drehzentren ausgerichtet sind, und die Kerben der Wafer in demselben
Zustand zu erfassen. Wenn zu diesem Zweck ein herkömmliches
Erfassungsgerät
verwendet wird, wird der Aufbau des Positioniergerätes umfangreicher
und komplizierter, und wird darüber
hinaus der Vorgang zum Positionieren der Wafer arbeitsaufwendig.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines Positioniergerätes und
eines Positionierverfahrens, welche die gleichzeitige Positionierung
mehrerer Substrate gestatten, die im Horizontalzustand angeordnet
sind, und welche es darüber
hinaus ermöglichen,
eine kompaktere Einrichtung mit einfacherem Aufbau auszubilden.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Gerät
gemäß Anspruch
1 bzw. durch Verfahren gemäß Anspruch 10,
12 gelöst.
Weitere Verbesserungen und Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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In
einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Positioniergerät zum Positionieren
mehrerer Substrate, die jeweils einen Einschnitt mit einem weggeschnittenen
Abschnitt an ihrem Umfangsrand aufweisen, wobei das Positioniergerät mehrere
Drehteller aufweist, die in vorbestimmten Abständen in Vertikalrichtung angeordnet
sind und auf denen jeweils eins der Substrate aufgelegt werden soll;
es ist ein Zentriergerät
zum Zentrieren der auf die Drehteller aufgelegten Substrate vorgesehen;
ein Antriebsmotor zur Erzeugung einer Antriebskraft für den Drehantrieb
der Drehteller; ein Antriebskraftübertragungsmechanismus zur Übertragung
der von dem Antriebsmotor erzeugten Antriebskraft an jeden der Drehteller,
wobei der Antriebskraftübertragungsmechanismus
mehrere Kupplungen aufweist, die entsprechend den Drehtellern so
vorgesehen sind, daß die
Kupplungen unabhängig
die Antriebskraft an jeden der Drehteller übertragen, bzw. nicht übertragen können; mehrere
Sensorgeräte
sind in der Nähe
von Umfangsrändern
der auf die Drehteller aufgelegten Substrate vorgesehen, um den
jeweiligen weggeschnittenen Abschnitt der Substrate zu erfassen;
und ein Steuergerät
dient zum Steuern der Kupplungen auf der Grundlage von Meß- oder
Erfassungssignalen der Sensoren.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren
mehrerer Substrate, die jeweils einen abgeschnittenen Abschnitt
in ihrer Umfangskante aufweisen, mit folgenden Schritten: Anordnen
eines Substrats auf jedem von mehreren Drehtellern und Zentrieren
des Substrats; Übertragen
einer Antriebskraft eines Antriebsmotors an die Drehteller, damit
sich die Drehteller drehen; Erfassung des weggeschnittenen Abschnitts
der Substrate auf jedem der Drehteller; und Unterbrechung der Übertragung
der Antriebskraft von dem Antriebsmotor an einen der Drehteller,
auf welchem ein Substrat angeordnet ist, dessen weggeschnittener
Abschnitt erfasst wurde, um die Drehung des Drehtellers zu stoppen.
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Ein
noch anderer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren
mehrerer Substrate, die jeweils einen weggeschnittenen Abschnitt
in ihrer Umfangskante aufweisen, mit folgenden Schritten: Anordnen
und Zentrieren eines Substrats auf jedem von mehreren Drehtellern; Übertragung
einer Antriebskraft eines Antriebsmotors an die Drehteller, damit
sich die Drehteller mit einer ersten Drehgeschwindigkeit drehen;
Erfassung des weggeschnittenen Abschnitts des Substrats auf jedem
der Drehteller; Unterbrechung der Übertragung der Antriebskraft von
dem Antriebsmotor an einen der Drehteller, auf welchem ein Substrat
angeordnet ist, dessen weggeschnittener Abschnitt erfasst wurde,
um die Drehung des Drehtellers zu stoppen; Übertragung, nachdem sämtliche
Drehteller gestoppt wurden, der Antriebskraft des Antriebsmotors
an die Drehteller, damit sämtliche
Drehteller mit einer zweiten Umdrehungsgeschwindigkeit gedreht werden,
die niedriger ist als die erste Umdrehungsgeschwindigkeit; Erfassung des
weggeschnittenen Abschnitts des Substrats auf jedem Drehteller;
und Unterbrechung der Übertragung
der Antriebskraft von dem Antriebsmotor an einen der Drehteller,
auf welchem ein Substrat angeordnet ist, dessen weggeschnittener
Abschnitt erfaßt wurde,
um die Drehung des Drehtellers zu stoppen.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
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1 eine
schematische Aufsicht auf ein Reinigungs/Trocknungssystem, bei welchem
das Positioniergerät
gemäß der vorliegenden
Erfindung eingesetzt wird;
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2 eine
schematische Seitenansicht des Reinigungs/Trocknungssystems von 1;
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3 eine
Aufsicht auf wesentliche Bauteile des Positioniergeräts gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 eine
schematische Seitenansicht des Positioniergeräts von 3;
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5A eine Querschnittsansicht durch einen
Drehteller und eine Führung
des Positioniergeräts
von 3, und 5B eine vergrößerte Darstellung
des Halterungsvorsprungs der Führung
von 5A;
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6 eine
vergrößerte Querschnittsansicht der
Umgebung der Drehwelle des in 5A gezeigten
Drehtellers;
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7 eine
schematische Aufsicht auf den Mechanismus zur Aufteilung der Antriebskraft
an die Drehteller in dem Positionierungsgerät von 3;
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8 eine
Aufsicht auf eine der Führungen des
Positioniergeräts
von 3;
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9 eine
Seitenansicht der Anordnung der Führungen von 3 und
des Antriebsmechanismus für
die Führungen;
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10A eine schematische Aufsicht des Zentriergeräts des Positioniergeräts von 3,
und 10B die Druckrohranordnung zum
Antrieb des Zentriergeräts;
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11 eine
vergrößerte Perspektivansicht eines
Teils des Zentriergeräts
von 10A;
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12 eine
Aufsicht zur Erläuterung
des Verfahrens zum Positionieren von Substraten; und
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13 eine
Aufsicht zur Erläuterung
eines anderen Verfahrens zum Positionieren von Substraten.
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Zunächst erfolgt
eine Beschreibung des Gesamtaufbaus eines Reinigungs/Trocknungssystems für Halbleiterwafer,
welches mit dem Positioniergerät gemäß der vorliegenden
Erfindung versehen ist.
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Gemäß 1 und 2 ist
dieses Reinigungs/Trocknungssystem mit einem Einlaß/Auslaßabschnitt 2 zum
Transport von Transportvorrichtungen 1 in das System und
aus diesem System heraus versehen, wobei jede Transportvorrichtung 1 zu
bearbeitende Substrate, die Halbleiterwafer W sind, im Horizontalzustand
enthält;
ein Bearbeitungsabschnitt 3 dient zur Bearbeitung der Wafer
W mit Chemikalien oder Reinigungsflüssigkeiten, und zu deren nachfolgender
Trocknung; und es ist ein Übergangsabschnitt 4 zwischen
dem Einlaß/Auslaßabschnitt 2 und dem
Bearbeitungsabschnitt 3 vorgesehen, um die Wafer W zu empfangen,
deren Positionierung einzustellen und deren Ausrichtung zu ändern. Ein
Förderpfad 5 verbindet
den Verarbeitungsabschnitt 3 mit dem Übergangsabschnitt 4.
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Der
Einlaß/Auslaßabschnitt 2 ist
mit einem Einlaßabschnitt 6 und
einem Auslaßabschnitt 7 versehen,
die entlang einem Seitenrandabschnitt des Reinigungs/Trocknungssystems
ausgerichtet sind. Der Einlaßabschnitt 6 und
der Auslaßabschnitt 7 sind mit
einer Einlaßöffnung 6a bzw.
einer Auslaßöffnung 7a für die Transportvorrichtungen 1 versehen.
Sowohl der Einlaßabschnitt 6 als
auch der Auslaßabschnitt 7 ist
mit einem Montagetisch 8 versehen, der frei in die entsprechende Öffnung hinein
und aus dieser herausgleiten kann.
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Sowohl
der Einlaßabschnitt 6 als
auch der Auslaßabschnitt 7 weist
weiterhin einen Transportvorrichtungsheber 9 auf. Jeder
Transportvorrichtungsheber 9 transportiert eine Transportvorrichtung 1,
die Wafer W enthält,
zu einem Transportvorrichtungsbereitschaftsabschnitt 10,
der in einem oberen Abschnitt des Übergangsabschnitts 4 vorgesehen
ist, oder befördert
eine leere Transportvorrichtung 1, die sich in dem Transportvorrichtungsbereitschaftsabschnitt 10 befindet.
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Ein
Transportvorrichtungsübertragungsroboter
(in der Figur nicht dargestellt) ist mit dem Transportvorrichtungsbereitschaftsabschnitt 10 versehen.
Dieser Transportvorrichtungsübertragungsroboter
holt sich eine Transportvorrichtung 1, die in den Transportvorrichtungsbereitschaftsabschnitt 10 befördert wurde,
und Wafer W enthält,
und befördert diese
zur Rückseite
des Transportvorrichtungsbereitschaftsabschnitts 10.
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Ein
erstes Ausrichtungsänderungsgerät 12 und
ein zweites Ausrichtungsänderungsgerät 12A sind
parallel auf Gleitvorrichtungen 11 an Positionen entsprechend
dem Transportpfad 5 vorgesehen. Ein Waferabnahmearm 13 und
ein Waferaufnahmearm 14 sind parallel auf der Rückseite
des ersten bzw. zweiten Ausrichtungsänderungsgerätes 12 bzw. 12A angeordnet.
Jeder Arm kann eine Horizontalbewegung (in X- und Y-Richtung), eine
Vertikalbewegung (in Z-Richtung), und eine Drehung (um die Θ-Achse) durchführen. Der
Abnahmearm 13 weist mehrere Armelemente auf, die jeweils
einen Wafer W haltern. Der Arm 13 kann allerdings auch
so ausgebildet sein, daß nur
ein einziger Arm vorgesehen ist.
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An
einer Seite des Waferabnahmearms 13 ist das Positioniergerät gemäß der vorliegenden
Erfindung angeordnet, anders ausgedrückt eine Kerbenausrichtungsvorrichtung 15.
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Ein
Heber 16 für
ankommende Transportvorrichtungen und ein Heber 17 für abgehende
Transportvorrichtungen sind an Positionen entsprechend dem Waferabnahmearm 13 bzw.
dem Waferaufnahmearm 14 angeordnet. Diese Heber 16 und 17 übertragen
Transportvorrichtungen 1 vom Transportvorrichtungsbereitschaftsabschnitt 10 und
zu diesem.
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Eine
erste Bearbeitungseinheit 18, welche Teilchen und organische
Verschmutzungen entfernt, die an den Wafern W anhaften, eine zweite
Bearbeitungseinheit 19, welche die an den Wafern W anhaftenden
metallischen Verunreinigungen entfernt, eine Reinigungs/Trocknungseinheit 20,
die Oxide von den Wafern W entfernt, und darüber hinaus mit einem Trocknungsgerät zum Trocknen
der Wafer W vorgesehen ist, sowie eine Spannvorrichtungswascheinheit
sind in einer Linie innerhalb des Bearbeitungsabschnitts 3 angeordnet.
Ein Waferförderarm 22,
der eine Horizontalbewegung (in X- und Y-Richtung), eine Vertikalbewegung (in
Z-Richtung), und eine Drehung (um die Θ-Achse) durchführen kann,
ist an einem Ort entsprechend allen diesen Einheiten 18–21 vorgesehen.
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Unter
Bezugnahme auf die 3–13 wird
nachstehend der Betriebsabslauf bei dem Positioniergerät gemäß der vorliegenden
Erfindung im einzelnen beschrieben.
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Wie
in den 3 und 4 gezeigt, ist das Positioniergerät (die Kerbenausrichtungsvorrichtung) 15 mit
mehreren (sieben bei der vorliegenden Ausführungsform) Drehtellern 23 versehen
zur Montage der Wafer W, mit Führungen 24 zwischen
den Drehtellern 23 zur Übertragung
der Wafer W, mit einem Zentriergerät 25 zum Zentrieren
der auf die Drehteller 23 aufgelegten Wafer W, mit einem
einzelnen Servomotor 28, der eine Antriebskraft für den Drehantrieb der
Drehteller 23 erzeugt, mit einem Antriebskraftübertragungsmechanismus
zur Übertragung
der Antriebskraft des Servomotors 28 auf die Drehteller 23, mit
einem Sensorgerät 29 zur
Erfassung von Kerben Wa, die in den Wafern W vorgesehen sind, und
mit einem Steuergerät
(also einer CPU) 30 zum Steuern des Antriebskraftübertragungsmechanismus
(insbesondere dessen Kupplungen 26) auf der Grundlage von
Meß- oder
Erfassungssignalen von den Sensorgeräten 29.
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Als
nächstes
werden zuerst die Drehteller 23 und deren Anbringungsanordnung
beschrieben. Wie in den 4–6 gezeigt,
steht ein Halterungsteil 32 oben auf einer Basis 31. Übertragungsgehäuse 33 sind
so angeordnet, daß sie
im wesentlichen von einer Seitenoberfläche des Halterungsteils 32 in
Horizontalrichtung vorspringen. Jeder der Drehteller 23 ist
horizontal so gehaltert, daß er
sich frei um eine Welle 23a drehen kann, die an jeder dieser Übertragungsgehäuse 33 angebracht
ist, wobei dazwischen ein Lager 34 vorgesehen ist (vergleiche
die 5 und 6). Die
Drehteller 23 sind mit vorbestimmtem Abstand in Vertikalrichtung
angeordnet und die Drehzentren der Drehteller 23 sind entlang
derselben geraden Vertikallinie angeordnet.
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Als
nächstes
wird der Antriebskraftübertragungsmechanismus
zum Antrieb dieser Drehteller beschrieben. Wie in 4 gezeigt
sind Stützen 35 vorgesehen,
die im wesentlichen in Horizontalrichtung von einer anderen Seitenoberfläche des
Halterungsteils 32 vorspringen, und es ist ein Befestigungsteil 36 vertikal
auf diesen Stützen 35 vorgesehen.
Zwei parallele Drehwellen 38a und 38b sind vertikal
und frei drehbeweglich durch Lager 37 auf dem Befestigungsteil 36 gehaltert.
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Wie
in den 4 und 7 gezeigt, ist der Servomotor 28 mit
einem unteren Abschnitt einer Drehwelle 38a dieser Drehwellen 38a und 38b verbunden.
Riemenscheiben 39a und 39b sind an der Drehwelle 38a bzw. 38b angebracht.
Ein Synchronriemen 40 ist um diese Riemenscheiben 39a und 39b so
herumgeschlungen, daß die
Drehung des Servomotors 28 auf die Drehwelle 38b übertragen
wird.
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Wie
in 7 gezeigt, sind vier Kupplungen 26 und
Antriebsriemenschaltungen 41 mit vorbestimmtem Abstand
an der Drehwelle 38a befestigt. Drei Kupplungen 26 und
Antriebsriemenscheiben 41 sind an der anderen Drehwelle 38b angebracht,
an Orten, die gegenüber
den Orten der Kupplungen 26 und den Antriebsriemenscheiben 41,
die an der Drehwelle 38a angebracht sind, um eine halbe
Unterteilung verschoben sind. Die Eingangsseite jeder Kupplung 26 ist
an der Drehwelle befestigt, und die Ausgangsseite jeder Kupplung 26 ist
an der Antriebsriemenscheibe 41 befestigt. Eine angetriebene
Riemenscheibe 42 ist an einem Vorsprungsabschnitt jedes
der Drehteller 23 angebracht. Ein Synchronriemen 43 ist
um jede der Antriebsriemenscheiben und der angetriebenen Riemenscheiben 42 des
Drehtellers 23 herumgeschlungen, der an dem entsprechenden
Ort in der Höhe
angeordnet ist.
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Die
voranstehend geschilderte Anbringung der Kupplungen 26 und
Antriebsriemenscheiben 41 in unterschiedlichen Höhen auf
den beiden Drehwellen 38a und 38b ermöglicht es,
die Kupplungen 26 und Antriebsriemenscheiben 41 mit
einem Abstand anzuordnen, der in Vertikalrichtung geringer ist,
was es wiederum ermöglicht,
den Abstand zwischen den Drehtellern 23 in Vertikalrichtung
zu verringern. Dies ermöglicht
die Ausbildung einer kompakteren Einrichtung.
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Es
wird darauf hingewiesen, daß im
Zusammenhang der vorliegenden Erfindung der Begriff "Kupplung" ein Gerät bezeichnen
soll, welches eine Antriebskraft von einer Eingangsseite (beispielsweise
einer Eingangswelle) zu einer Ausgangsseite (beispielsweise einer
Ausgangswelle) unterbrechen bzw. übertragen kann, und daß eine derartige
Kupplung beispielsweise mechanisch, hydraulisch, elektrisch oder
elektromagnetisch arbeiten kann.
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Die
Führungen 24 werden
nunmehr unter Bezugnahme auf die 3, 8 und 9 beschrieben.
Jede dieser Führungen 24 weist
eine im wesentlichen U-förmige
Führungsplatte 47 auf,
welche sich in Vertikalrichtung bewegen kann, sowie Halterungsvorsprünge 48 zum
Haltern eines Wafers, die von mehreren Orten aus vorspringen, beispielsweise
vier Orten, auf einem konzentrischen Kreis auf der Führungsplatte 47 (genauer
gesagt auf der Außenseite
eines konzentrischen Kreises mit einem Durchmesser, der geringfügig größer ist
als der Außendurchmesser
des Wafers). Lineare Schienen 45, die jeweils in Vertikalrichtung
verlaufen, sind auf Halterungsabschnitten 44 vorgesehen,
die von beiden Seiten des Halterungsteils 33 aus nach Außen verlaufen.
Sämtliche
Führungen 24 sind
mit einem beweglichen Körper 46b verbunden,
der Gleitstücke 46a aufweist,
die im Gleiteingriff mit den linearen Schienen 45 stehen.
Eine Kolbenstange 46e eines vertikalen Luftzylinders 46d ist über ein
Gelenk 46c mit dem beweglichen Körper 46b verbunden.
Die Führungen 24 bewegen
sich in bezug auf die Drehteller 23 entsprechend der Bewegung
der Kolbenstange 46e.
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Ein
Innenraum 49 jeder Führungsplatte 47 ist mit
einem Kreisbogenabschnitt mit einem Durchmesser versehen, der größer ist
als der Außendurchmesser
der Drehteller 23, so daß die Drehteller 23 nicht behindert
werden. Die Entfernung zwischen zwei Gruppen der Halterungsvorsprünge 48,
die symmetrisch zu einer Zentrumslinie C angeordnet sind, wie aus
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3 hervorgeht,
ist so gewählt,
daß sie größer ist
als die Breite in Querrichtung des Waferabnahmearms 13.
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Da
die Halterungsvorsprünge 48 jeder
Führung 24 in
Kontakt mit den Wafern W gelangen, bestehen sie aus einem Material,
das die Wafer W nicht beschädigt,
beispielsweise Polyetherketon (PEEK). Jeder Halterungsvorsprung 48 weist
einen säulenförmigen Abschnitt 48a mit
großem
Durchmesser und einen sich verjüngenden
Vorsprungsabschnitt 48d mit kleinerem Durchmesser als jenem
des säulenförmigen Abschnitts 48a mit
großem
Durchmesser auf, wie vergrößert in 5b gezeigt ist. Ein Wafer W wird auf einer
oberen Oberfläche 48c des
säulenförmigen Abschnitts 48a mit
großem
Durchmesser gehaltert. Ein abgeschrägter Abschnitt 48b ist
auf einer Oberkante des säulenförmigen Abschnitts 48a mit großem Durchmesser
vorgesehen. Eine Vertikaloberfläche 48e ist
an einem Basisrandabschnitt des sich verjüngenden Vorsprungsabschnitt 48d angeordnet,
um eine Verwindung infolge des Kontakts mit dem Randabschnitt des
Wafers W zu verhindern.
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Im
Bereitschaftszustand, in welchem die Führung 24 keinen Wafer
W haltert, steht der sich verjüngende
Vorsprungsabschnitt 48d jedes Halterungsvorsprungs 48 weiter
nach oben vor als ein Wafer, der auf dem entsprechenden Drehteller 23 aufgelegt
ist. Dies stellt sicher, daß der
sich verjüngende Vorsprungsabschnitt 48d den
Wafer W daran hindert, herunterzufallen, wenn sich der Wafer W infolge irgendeiner
Art einer Stoßbeanspruchung
oder dergleichen bewegen sollte.
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Die
Bereitstellung der Führungen 25 mit
dem voranstehend geschilderten Aufbau ermöglicht es, die Übertragung
jedes Wafers auf einen Drehteller glatt durchzuführen, vor der Positionierung,
und ermöglicht
es darüber
hinaus, jeden Wafer von dem entsprechenden Drehteller nach der Positionierung abzunehmen.
Dies ist dazu gedacht, die Zeit zu verkürzen, die zum Aufsetzen der
Substrate für
die Positionierung erforderlich ist, und ermöglicht es darüber hinaus,
die Zeit zu verkürzen,
die zum Abnehmen der Substrate nach der Positionierung erforderlich
ist, so daß der
Wirkungsgrad des Positioniervorgangs verbessert werden kann.
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Als
nächstes
wird das Zentriergerät 25 unter besonderer
Berücksichtigung
der 3, 10 und 11 beschrieben.
Das Zentriergerät 25 weist
Zylinderkörper 50a, 50b und 50c auf,
die an drei Orten an einem Kreis auf der Basis 31 vorgesehen
sind, der konzentrisch zum Drehzentrum der Drehteller 23 verläuft, und
welche in Radialrichtung bewegbar sind. Jeder der Zylinderkörper 50a, 50b und 50c weist
eine Zentrierstange 51 auf einer oberen Oberfläche am Ende
der Spitze auf. Wie aus 11 hervorgeht,
ist jede der Zentrierstangen 51 mit einer Außenhülle 51b aus
Polyetheretherketon (PEEK) auf der Oberfläche einer zentralen Edelstahlstange 51a versehen,
um eine Beschädigung
des Wafers W zu verhindern.
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Gemäß 10A ist auf einer Seite jedes der Zylinderkörper 50a, 50b und 50c eine
Führung 53 vorgesehen,
die frei gleitbeweglich in Eingriff mit einer Führungsschiene 52 gelangt,
die durch ein (in der Figur nicht dargestelltes) ortsfestes Teil
auf der Seite eines Gestells gehaltert wird. Jeder der Zylinderkörper 50a, 50b und 50c ist
mit einer primärseitigen Öffnung 54a und
einer sekundärseitigen Öffnung 54b versehen,
wie aus 10b hervorgeht. Eine erste Versorgungsrohrleitung 55a ist
an sämtliche
primärseitigen Öffnungen 54a angeschlossen,
und eine zweite Versorgungsrohrleitung 55b ist mit sämtlichen sekundärseitigen Öffnungen 54b verbunden.
Die erste Versorgungsrohrleitung 55a und die zweite Versorgungsrohrleitung 55b sind
an eine Lufversorgungsquelle (in der Figur nicht dargestellt) angeschlossen, über ein
Umschaltventil 56. Wenn das Umschaltventil 56 so
geschaltet wird, daß die
drei Zylinderkörper 50a, 50b und 50c zu
einer gleichzeitigen Bewegung in Radialrichtung veranlaßt werden,
gelangen die drei Zentrierstangen 51 in Kontakt mit dem
auf diesem Drehteller 23 aufgelegten Wafer W, wodurch der Wafer
W zentriert wird.
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Es
wird darauf hingewiesen, daß es
ausreichend ist, die Position an zumindest drei Orten auf dem umfangreichen
Abschnitt des Wafers W zu steuern, um die Zentrierung durchzuführen. Daher
ist es ausreichend, drei Zentrierstangen 51 bzw. Zylinderkörper vorzusehen,
obwohl auch mehr als drei vorgesehen werden können.
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Als
nächstes
wird das Sensorgerät 29 zur
Erfassung der Kerbe (eines weggeschnittenen Abschnitts) Wa in jedem
Wafer W unter Bezugnahme auf die 3 und 12 beschrieben.
Ein Sensorgerät 29 ist
entsprechend jedem der Drehteller 23 vorgesehen. Da bei
der vorliegenden Ausführungsform 7 derartige
Drehteller 23 vorhanden sind, sind entsprechend 7 Sensorgeräte 29 vorgesehen.
Jedes der Sensorgeräte 29 weist
2 Sensorelemente 29a und 29b auf. Diese Sensorelemente 29a und 29b sind
an Orten nahe am Umfangsrand eines Wafers W angeordnet, wenn dieser
Wafer W auf den entsprechenden Drehteller 23 aufgelegt
wurde. Die Sensorelemente 29a und 29b des Sensorgeräts 29 sind
in vorbestimmtem Abstand in Umfangsrichtung angeordnet. Die Sensorelemente 29a sämtlicher
Sensorgeräte 29 sind
entlang derselben Vertikallinie angeordnet, und ebenfalls sind die
Sensorelemente 29b sämtlicher
Sensorgeräte 29 entlang
einer anderen Vertikallinie angeordnet.
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Die
Sensorgeräte 29 sind
mit der CPU verbunden (also dem Steuergerät) und schicken jeweils ein
Erfassungssignal an die CPU 30, wenn sie die Kerbe in einem
Wafer W feststellen. Die CPU 30 vergleicht dieses Erfassungssignal
mit vorher gespeicherten Daten und arbeitet so, daß sie die
entsprechende Kupplung 30 ausrückt, und schickt dazu zu diesem
Zweck ein entsprechendes Ausgangssignal an die Kupplung. Weiterhin
steuert die CPU 30 den Betrieb und das Anhalten des Servomotors 28.
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Als
nächstes
wird das Positionierungsverfahren beschrieben, welches durch das
Positioniergerät 15 mit
dem voranstehend geschilderten Aufbau ermöglicht wird. Zunächst werden
die Führungen 24 in den
Bereitschaftszustand versetzt, an Orten, die unterhalb der Drehteller 23 liegen,
wie in den 4 und 5 mit
durchgezogenen Linien dargestellt ist. In diesem Zustand werden
mehrere Wafer W, beispielsweise 7 Wafer, die in vorbestimmtem Abstand
angeordnet sind, durch den Waferabnahmearm 13 gehaltert
und nach oberhalb der Drehteller 23 befördert.
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Die
Führungen 24 werden
dann angehoben, so daß die
oberen Oberflächen 48c der
Halterungsvorsprünge 48 in
Eingriff mit den Umfangsrändern der
Wafer W gelangen. Wenn die Führungen 24 daraufhin
noch weiter angehoben werden, nehmen die Führungen 24 die Wafer
W auf.
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Nachdem
die Wafer W auf die Führungen 24 transportiert
wurden, zieht sich der Waferabnahmearm 13 von oberhalb
der Drehteller 23 zurück.
Nach dem Zurückziehen
des Waferabnahmearms 13 arbeitet das Hebegerät in entgegengesetzter
Richtung so, daß die
Führungen 24 abgesenkt
werden, und so die Wafer W, die durch die Halterungsvorsprünge 48 der
Führungen 24 gehaltert
werden, auf den Drehtellern 23 angeordnet werden.
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Als
nächstes
wird das Zentriergerät 25 angetrieben,
um die Zentrierstangen 51 gleichzeitig nach innen zu bewegen
und so die Wafer W zu zentrieren. Nach dem Zentrieren kehren die
Zentrierstangen 51 in die Bereitschaftsstellungen zurück.
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Dann
beginnt der Servomotor 28 zu arbeiten, wobei sämtliche
Kupplungen 26 sich im eingerückten Zustand befinden. Daher
beginnen sich sämtliche Drehteller 23 und
aus diesem Grund sämtliche
Wafer W auf den Drehtellern 23 gleichzeitig zu drehen.
Es wird darauf hingewiesen, daß es
erforderlich ist, den Servomotor 28 für zumindest eine vollständige Umdrehung
der Drehteller 23 in Gang zu setzen (beispielsweise über 370°).
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Wenn
jedes Sensorelement 29a eine Kerbe Wa in dem entsprechenden
Wafer W feststellt, wird ein entsprechendes Erfassungssignal von
hier aus an die CPU 30 geschickt. Entweder sobald, wie
eine Kerbe Wa festgestellt wurde, oder nachdem der Servomotor 28 über eine
vorbestimmte Anzahl an Impulsen nach der Feststellung der Kerbe
Wa gearbeitet hat, rückt
die CPU 30 die Kupplung 26 entsprechend dem Drehteller 23 aus.
Hierdurch wird dieser Drehteller 23 angehalten.
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Wenn
das Sensorelement 29b die Kerbe Wa innerhalb einer vorbestimmten
Zeit (beispielsweise 1–2
Sekunden) nicht feststellt, nachdem das entsprechende Sensorelement 29a die
Kerbe erfaßt
hat, so wird festgestellt, daß sich
die Kerbe Wa zwischen den Sensorelementen 29a und 29b befindet.
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Es
wird darauf hingewiesen, daß dann,
wenn die Sensorelemente 29a und 29b beide die
Kerbe Wa festgestellt haben, die entsprechende Kupplung 26 ausgerückt bleibt,
bis der Servomotor 28 anhält.
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Die
Drehung sämtlicher
Drehteller 23 wird nacheinander dadurch angehalten, daß auf die
geschilderte Art und Weise die Kupplungen 26 nacheinander
ausgerückt
werden. Nachdem der Servomotor 28 in bestimmtem Ausmaß gearbeitet
hat (in einem Ausmaß entsprechend
einer Drehung über
370° des
Drehtellers 23), wird der Servomotor 28 angehalten.
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Falls
ein Drehteller 23 vorhanden ist, bei welchem beide Sensorelemente 29a und 29b eine
Kerbe Wa festgestellt haben, wird die diesem Drehteller 23 zugehörige Kupplung 26 erneut
eingerückt,
und wird der Servomotor 28 erneut in Betrieb gesetzt, um
diesen Drehteller 23 zu drehen. Wenn das Sensorelement 29a auf
die voranstehend geschilderte Weise die Kerbe Wa festgestellt hat,
wird die Kupplung 26 ausgerückt.
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Es
wird darauf hingewiesen, daß dann,
wenn beide Sensorelemente 29a und 29b erneut die
Kerbe Wa feststellen, die CPU 30 ein Signal an ein Anzeigegerät schickt,
beispielsweise eine Alarmvorrichtung oder eine Lampe (in der Figur
nicht dargestellt), um diese Tatsache anzuzeigen.
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Wie
voranstehend geschildert, endet die Positionierung der Wafer, wenn
die Kerben Wa auf sämtlichen
Drehtellern 23 durch die Sensorelemente 29a, jedoch
nicht durch die Sensorelemente 29b festgestellt wurden.
Die Verwendung von 2 Sensorelementen wie voranstehend geschildert
ermöglicht
es, die Positioniergenauigkeit zu erhöhen.
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Nachdem
diese Positionierung beendet ist, werden sämtliche Kupplungen 26 eingerückt, und wird
der Servomotor 28 für
eine vorbestimmte Anzahl an Impulsen in Gang gesetzt, so daß die Kerben
Wa in Drehrichtung zu einem vorbestimmten Ort bewegt werden.
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Dann
werden die Führungen 24 angehoben, und
werden hierdurch die auf die Drehteller 23 aufgesetzten
Wafer W durch die Halterungsvorsprünge 28 der Führungen 24 aufgenommen.
In diesem Zustand wird der Waferabnahmearm 13 nach unterhalb
der Wafer W eingeschoben. Die Führungen 24 werden dann
so abgesenkt, daß die
auf den Führungen 24 gehalterten
Wafer W auf den Waferabnahmearm 13 übertragen werden. Der die Wafer
W tragende Waferabnahmearm 13 zieht sich dann von oberhalb
der Drehteller 23 zurück,
und hierdurch werden die Wafer W zum ersten Ausrichtungsänderungsgerät 12 befördert. Die
Ausrichtung der Wafer W wird durch das erste Ausrichtungsänderungsgerät 12 in
den Vertikalzustand geändert.
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Es
wird darauf hingewiesen, daß die
Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform einen Fall betrifft,
in welchem eine Kerbe Wa durch ein Sensorelement 29a festgestellt
wird, jedoch durch das Sensorelement 29b nicht erfaßt wird.
Die Positionierung kann allerdings auch statt dessen durch das nachstehend
geschilderte Verfahren durchgeführt werden.
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Nachdem
eine Kerbe Wa durch das Sensorelement 29a, jedoch nicht
durch das Sensorelement 29b bei jedem Drehteller erfaßt wurde,
werden wie in 13 gezeigt sämtliche Kupplungen 26 eingerückt und
werden sämtliche
Wafer W, die positioniert wurden, mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit
gedreht, die niedriger (ultraniedrige Geschwindigkeit) ist als die
Umdrehungsgeschwindigkeit, die in dem ursprünglichen Positioniervorgang
verwendet wurde, entweder in derselben Richtung oder in entgegengesetzter
Richtung (13 zeigt eine Drehung in entgegengesetzter
Richtung). Es wird darauf hingewiesen, daß der Zeitpunkt, an welchem
jede Kupplung 26 ausgerückt
wird, im vorliegenden Fall hinter dem Zeitpunkt liegt, an welchem
das Sensorelement 29a einen Eckabschnitt einer Kerbe Wa
erfaßt
hat, wenn sich die Drehteller 23 in entgegengesetzter Richtung drehen,
oder nachdem das Sensorelement 29b einen Eckabschnitt einer
Kerbe Wa erfaßt
hat, wenn sich die Drehteller 23 in derselben Richtung
drehen.
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Es
ist daher möglich,
eine Fehlausrichtung der Positionen der Kerben Wa der Wafer W infolge
eines Schlupfs oder dergleichen zu verhindern, nämlich durch erneute Drehung
der Wafer W nach der ursprünglichen
Positionierung mit niedriger Geschwindigkeit, um eine erneute Positionierung
durchzuführen.
Hierdurch wird eine exaktere Positionierung erreicht.
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Es
wird darauf hingewiesen, daß die
vorliegende Ausführungsform
unter Bezugnahme auf einen Fall geschildert wurde, in welchem der "weggeschnittene Abschnitt" als "Kerbe" ausgebildet war,
jedoch kann selbstverständlich
eine entsprechende Positionierung auch dann erfolgen, wenn ein weggenommener
Abschnitt vorgesehen wird, der keine Kerbe darstellt, beispielsweise
eine "Orientierungsflachstelle".
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Darüber hinaus
befaßte
sich die Beschreibung der voranstehend geschilderten Ausführungsform
mit dem Einsatz des Positioniergeräts gemäß der vorliegenden Erfindung
bei einem System zum Waschen und Trocknen von Halbleiterwafern,
jedoch ist es selbstverständlich,
daß die
Erfindung auch bei jeder anderen Art eines Bearbeitungssystems als
einem Waschsystem eingesetzt werden kann und daß sie bei kreisförmigen Substraten über Halbleiterwafer hinaus
eingesetzt werden kann.