加热装置、基片处理系统和加热方法与流程

专利检索2022-05-11  10



1.本发明涉及加热装置、基片处理系统和加热方法。


背景技术:

2.在专利文献1中公开有一种负载锁定装置,其用于在被保持为真空的真空室与大气气氛的空间之间输送基片。该负载锁定装置包括:被设置成能够使压力在真空室所对应的压力与大气压之间变动;可开闭地设置于与真空室之间的第1开闭机构;和可开闭地设置于与所述大气气氛的空间之间的第2开闭机构。负载锁定装置还包括压力调节机构,该压力调节机构在第1开闭机构被打开而容器内与真空室连通时,将容器内的压力调节为与真空度对应的压力,并且在第2开闭机构被打开而容器内与大气气氛的空间连通时,将容器内的压力调节为大气压。负载锁定装置还包括设置于容器内的用于载置基片的载置台和对设置于载置台的基片进行加热的加热机构,加热机构具有搭载了固体发光元件的加热源。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1:日本特开2009-76705号公报


技术实现要素:

6.发明要解决的技术问题
7.本发明的技术为,在处理装置的外部预先对基片进行加热,并将加热后的基片用输送机构保持并向处理装置输送的情况下,使到达处理装置的时刻的基片的温度在基片面内均匀。
8.用于解决问题的技术手段
9.本发明的一方式是在向处理装置输送基片之前对该基片进行加热的加热装置,在所述加热装置的外部设置有在该加热装置与所述处理装置之间保持并输送基片的输送机构,所述加热装置包括:支承基片的支承部;和具有出射光的发光元件的加热部,所述加热部能够利用所述光来将支承于所述支承部的基片按俯视时划分的每个区域相互独立地进行加热,与所述输送机构的基片保持部接触的基片内的区域所对应的所述发光元件的光输出,比基片内的其他区域所对应的所述发光元件的光输出高。
10.发明效果
11.依照本发明,在处理装置的外部预先对基片进行加热,并将加热后的基片用输送机构保持并向处理装置输送的情况下,能够使到达处理装置的时刻的基片的温度在基片面内均匀。
附图说明
12.图1是表示作为第1实施方式的基片处理系统的晶片处理系统的概要结构的俯视图。
13.图2是表示输送拾取器的概要结构的俯视图。
14.图3是表示负载锁定装置的概要结构的纵截面图。
15.图4是表示加热部的概要结构的截面图。
16.图5是表示加热部的概要结构的截面图和俯视图。
17.图6是用于说明加热部的加热方式的一例的图。
18.图7是用于说明加热部的加热方式的另一例的图。
19.图8是用于说明加热开始时刻的确定方法的一例的图。
20.图9是表示作为第2实施方式的加热装置的负载锁定装置的概要结构的纵截面图。
21.附图标记说明
[0022]1ꢀꢀ
晶片处理系统
[0023]
12、13 负载锁定装置
[0024]
32
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输送机构
[0025]
32d
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输送拾取器
[0026]
32e
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输送拾取器
[0027]
40、41、42、43 处理装置
[0028]
120
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支承销
[0029]
130
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加热部
[0030]
131
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led
[0031]wꢀꢀ
晶片
具体实施方式
[0032]
在半导体器件等的制造过程中,对半导体晶片(以下,称为“晶片”。)等基片进行成膜处理、蚀刻处理等规定处理。一直以来,以生产率提高等为目的,在对进行上述处理的处理装置输送基片之前,具有在处理装置的外部对基片进行加热的情况,也就是,在处理装置的外部进行预备加热处理的情况。例如,在专利文献1中,在用于在被保持为真空的真空室与大气气氛的空间之间交接基片的负载锁定装置中设置有对基片进行加热的加热机构。接着,由负载锁定装置的加热机构对基片进行了加热后,用输送装置接收负载锁定装置内的基片,并将其输送到真空处理装置。
[0033]
然而,在处理装置的外部进行预备加热处理的情况下,为了使处理装置的处理结果在基片面内均匀,人们要求例如在到达处理装置的时刻的基片的温度在面内是均匀的。但是,即使在负载锁定装置等的处理装置的外部对基片面内均匀地进行了加热,但是在由输送装置输送的基片到达处理装置的时刻,基片的温度的面内均匀性也会变差。这是因为,基片在由输送装置向处理装置输送时被输送装置所具有的基片保持部保持,基片保持部的温度比加热后的基片的温度低,因此加热后的基片中的由基片保持部保持的部分与其他部分相比,在直至被输送到处理装置为止的期间,温度会大大降低。
[0034]
于是,本发明的技术为,在处理装置的外部预先对基片进行加热,并将加热后的基片用输送机构保持并向处理装置输送的情况下,使到达处理装置的时刻的基片的温度在基片面内均匀。
[0035]
以下,参照附图,对本实施方式的加热装置、基片处理系统和加热方法进行说明。
另外,在本说明书和附图中,对实质上具有相同功能结构的要素标注相同的附图标记,并省略重复说明。
[0036]
(第1实施方式)
[0037]
图1是表示作为第1实施方式的基片处理系统的晶片处理系统1的概要结构的俯视图。晶片处理系统1对作为基片的晶片w,在减压下进行例如成膜处理、扩散处理、蚀刻处理等规定处理。
[0038]
晶片处理系统1具有将承载器站10和处理站11连接为一体的结构,该承载器站10能够供可收纳多个晶片w的承载器c送入送出,该处理站11具有在减压下对晶片w实施规定处理的多个各种处理装置。承载器站10和处理站11经由2个负载锁定装置12、13连结。
[0039]
负载锁定装置12、13具有形成负载锁定室12a、13a的壳体,该负载锁定室12a、13a构成为能够将室内切换为大气压状态和真空状态。负载锁定装置12、13被设置成能够将后述的大气压输送装置20和真空输送装置30连结。关于负载锁定装置12、13的结构的详情,在后文说明。
[0040]
承载器站10具有大气压输送装置20和承载器载置台21。此外,在承载器站10还可以设置有调节晶片w的方向的对准器(未图示)。
[0041]
大气压输送装置20具有形成使室内为大气压下的大气输送室22的壳体。大气输送室22经由闸门g1、g2与负载锁定装置12、13的负载锁定室12a、13a连接。在大气输送室22内设置有在大气压下在与负载锁定室12a、13a之间输送晶片w的输送机构23。
[0042]
输送机构23具有2个输送臂23a、23b。输送臂23a、23b分别由多关节臂构成,该多关节臂在前端设置有作为保持晶片w的基片保持部的晶片保持部。而且,输送机构23构成为由输送臂23a、23b任一者保持并输送晶片w。
[0043]
承载器载置台21在大气压输送装置20中设置于负载锁定装置12、13的相反侧的侧面。在图示的例子中,在承载器载置台21能够载置多个例如3个承载器c。载置于承载器载置台21的承载器c内的晶片w,由大气压输送装置20的输送机构23的输送臂23a、23b被送入送出大气输送室22。
[0044]
处理站11具有真空输送装置30和处理装置40~43。
[0045]
真空输送装置30具有形成室内被保持为减压状态(真空状态)的真空输送室31的壳体,该壳体构成为可密闭的,例如以俯视时构成大致多边形(在图示的例子中为六边形)的方式形成。真空输送室31经由闸门g3、g4与负载锁定装置12、13的负载锁定室12a、13a连接。在真空输送室31内设置有在与处理装置40~43的后述的真空处理室44~47之间输送晶片w的输送机构32。
[0046]
输送机构32具有2个输送臂32a、32b和基台32c。输送臂32a、32b分别由多关节臂构成,该多关节臂在前端设置有作为保持晶片w的基片保持部的输送拾取器32d、32e。基台32c对输送臂32a、32b各自的根端部分进行轴支承。而且,输送机构32构成为由输送臂32a、32b的任一者保持并输送晶片w。
[0047]
图2是表示输送拾取器32d的概要结构的俯视图。输送拾取器32d是如图2所示形成为俯视时大致u字状的板状部件。输送拾取器32d的材料例如使用陶瓷。此外,输送拾取器32d的材料也可以使用金属材料。在输送拾取器32d的上表面立设有3个以上(在图的例子中为3个)的支承突起33。各支承突起33在输送拾取器32d保持晶片w时,接触晶片w的背面。输
送拾取器32e的结构与输送拾取器32d的结构相同,因此省略其说明。
[0048]
返回图1的说明。在真空输送装置30的形成真空输送室31的壳体的外侧,处理装置40~43、负载锁定装置12、13以包围上述壳体的周围的方式配置。负载锁定装置12、处理装置40~43、负载锁定装置13配置成例如从负载锁定装置12起以俯视时顺时针方向依次排列,并且与形成真空输送室31的上述壳体的侧面部分别相对。
[0049]
处理装置40~43对晶片w在减压下实施例如成膜处理、扩散处理、蚀刻处理等的规定处理。此外,处理装置40~43分别具有形成真空处理室44~47的壳体,该真空处理室44~47减压下的室内对晶片w进行上述规定处理。真空处理室44~47分别经由作为闸阀的闸门g5~g8与真空输送装置30的真空输送室31连接。此外,能够在处理装置40~43中,任意地选择进行与晶片处理的目的对应的处理的装置。
[0050]
在以上的晶片处理系统1设置有控制装置50。控制装置50例如是计算机,具有程序保存部(未图示)。在程序保存部保存有控制晶片处理系统1中的晶片处理的程序。具体而言,在程序保存部中保存有对每个晶片w确定输送流程安排的程序、确定处理装置40~43每一者的处理流程安排的程序等。这些程序也可以记录于计算机可读取的存储介质h中,从该存储介质h被安装到控制装置50。
[0051]
接着,使用图3~图7对负载锁定装置12进行说明。图3是表示负载锁定装置12的概要结构的纵截面图。图4和图5是表示后述的加热部的概要结构的截面图和俯视图。图6和图7是用于说明加热部的加热方式的图。
[0052]
负载锁定装置12如图3所示具有构成为内部可减压的壳体100。
[0053]
在壳体100的彼此相对的侧壁分别形成有送入出口101a、101b,在送入出口101a、101b分别设置有闸门g1、g3。
[0054]
在壳体100的底壁形成有用于将壳体100的内部的气氛减压至规定真空度的排气口102。在排气口102连接有具有真空泵等的排气机构110。
[0055]
而且,在壳体100的底壁形成有用于使壳体100的内部恢复到大气压气氛的供气口103。在供气口103连接有例如供给n2气体等非活性气体的气体供给机构111。
[0056]
另外,在壳体100的内部,作为支承晶片w的支承部的支承销120,以从底壁向上方延伸的方式设置有多根(例如3根)。
[0057]
另外,在壳体100的顶壁形成有开口104,以封闭该开口104的方式设置有光学窗105。光学窗105由使来自后述的led的光透射的材料形成。
[0058]
在位于壳体100外侧的光学窗105的上方,设置有利用光来对支承于支承销120的晶片w进行加的加热部130。加热部130被配置成隔着光学窗105与支承销120相对。
[0059]
加热部130如图4所示,作为发光元件,具有多个朝向晶片w的led131,利用来自这些led131的光对晶片w进行加热。具体而言,加热部130具有多个led单元u,并且具有搭载led单元u的基座132,其中,led单元u是将多个led131单元化而得到的。加热部130中的led单元u例如如图5所示,由俯视时为正方形的单元u1和围绕其外周的俯视时为非正方形的单元u2,覆盖基座132的大致整个面。基座132中的led单元u的搭载区域被设定为在俯视时覆盖支承于支承销120的晶片w。因此,能够将来自led单元u的led131的光照射到支承于支承销120的晶片w整体。
[0060]
各led131向晶片w照射光。例如,各led131出射能够对si制的晶片w进行加热的近
红外光。从led131出射的光(以下,有时省略为“led光”。)通过光学窗105,通过了光学窗105的光入射到支承于支承销120的晶片w。
[0061]
基座132形成为俯视时直径比光学窗105稍大的圆板状,被支承在壳体100的包围光学窗105的部分。此外,基座132,例如如图4所示,在其表面形成有凹部132a,在凹部132a内搭载led131。而且,基座132中,在比凹部132a靠上部处,形成有供用于冷却led131的致冷剂流动的冷却流路132b。作为致冷剂,例如使用冷却水。基座132例如由al等金属制材料形成。
[0062]
另外,加热部130具有控制led131的点亮的控制电路板133。控制电路板133例如搭载在基座132的上表面。
[0063]
在加热部130中,led光的开/关、led光的强度(即led131的光输出)由控制电路板133以led单元u为单位进行控制。加热部130能够仅向支承于支承销120的晶片w中的任意区域照射led光,或者能够使照射的光的强度在任意区域与其他区域之间不同。即,加热部130能够利用led光来将支承于支承销120的晶片w按俯视时划分的每个区域相互独立地进行加热。因此,用加热部130,能够使支承于支承销120的晶片w的加热后的温度局部地改变等。
[0064]
例如,用加热部130,在控制电路板133的控制下,如图6所示,使与输送拾取器32d、32e的支承突起33接触的晶片w内的区域所对应的led单元u(图中用灰色表示的单元ur)各自的光输出,比晶片w内的其他区域所对应的led单元u的光输出高。即,led单元中的仅与输送拾取器32d、32e的支承突起33接触的晶片w内的区域所对应的led单元u(图的单元ur)有相对较高的光输出。
[0065]
另外,在输送拾取器32d、32e的上表面没有支承突起33,由输送拾取器32d、32e的大致整个上表面支承晶片w的情况下,led单元u的光输出例如以下那样被调节。即,在控制电路板133的控制下,如图7所示,使与输送拾取器32d、32e的上表面接触的晶片w内的区域所对应的led单元(图中由灰色表示的单元ur)各自的光输出,比晶片w内的其他区域所对应的led单元u的光输出高。
[0066]
通过如上述那样调节led单元u的光输出,在由加热部130进行的晶片w的加热后,能够使晶片w中的可能与输送拾取器32d、32e接触的区域(以下,有时称为“拾取器接触区域”。)比其他区域温度高。尤其是,例如,通过将拾取器接触区域所对应的led单元u的光输出适当地设定,在已加热的晶片w由输送机构32输送而到达处理装置40~43为止的期间,能够使拾取器接触区域的温度高输送拾取器32d、32e被热吸收的量。
[0067]
另外,负载锁定装置13的结构与负载锁定装置12的结构相同,因此省略其说明。
[0068]
下面,说明使用如以上那样构成的晶片处理系统1进行的晶片处理。
[0069]
首先,将输送机构23的输送臂23a插入承载器c内,保持一片晶片w。接着,将输送臂23a从承载器c抽出,使闸门g1成为打开状态,之后,将输送臂23a从大气压输送装置20插入负载锁定装置12的壳体100内,将晶片w从输送臂23a交接到支承销120。
[0070]
接着,将输送臂23a从负载锁定装置12的壳体100抽出,并且,使闸门g1成为关闭状态而将负载锁定装置12的壳体100内密闭、减压。与减压开始同时,或者在减压开始后,开始由加热部130进行加热。
[0071]
具体而言,加热部130的控制电路板133基于控制装置50所确定的加热开始时刻,使所有led单元u点亮,开始利用led光来加热支承销120上的晶片w。在加热开始后,例如,当
经过预先设定的加热处理时间时,加热部130的控制电路板133使所有led单元u熄灭,使利用led光对晶片w的加热结束。
[0072]
在利用该led光进行加热时,例如,使晶片w内的拾取器接触区域所对应的led单元u(图6的ur)的光输出,比晶片w内的其他区域所对应的led单元u的光输出高。此外,拾取器接触区域所对应的led单元u的信息,例如预先存储于控制电路板133的存储器(未图示)。此外,被设为低输出的led单元u的光输出值(具体而言为得到该输出值而被供给到各led131的电流值)和被设为高输出的led单元u的光输出值,例如根据加热目标温度由控制装置50预先设定,例如,预先存储于控制电路板133的存储器(未图示)。
[0073]
当加热部130的加热处理结束后,使闸门g3为打开状态,将负载锁定装置12内与真空输送装置30内连通。然后,将输送机构32的输送拾取器32d插入负载锁定装置12的壳体100内,从支承销120接收并保持晶片w。接着,将输送拾取器32d从负载锁定装置12的壳体100抽出,由此,将晶片w从负载锁定装置12输送到真空输送装置30。
[0074]
接着,在使闸门g3为关闭状态后,使与进行目标处理的处理装置(此处,为处理装置40)对应的闸门g5为打开状态。接着,向已减压的处理装置40的真空处理室44内,插入保持有晶片w的输送拾取器32d,将晶片w交接到真空处理室44内的载置台(未图示)等。
[0075]
之后,将输送拾取器32d从真空处理室44抽出,并且使闸门g5为关闭状态,将真空处理室44密闭。之后,在真空处理室44内,对晶片w的规定处理是在比室温高的处理温度下对该晶片w实施的。比室温高的温度例如为80℃以上。本发明的技术利用光进行加热,且能够快速地加热到目标温度,因此也能够适用于处理装置40中的处理温度为700℃以上的情况。
[0076]
规定处理结束后,使闸门g5为打开状态。然后,将输送拾取器32d插入真空处理室44内,接收并保持晶片w。接着,将输送拾取器32d从真空处理室44抽出,由此,将晶片w从真空处理室44送出到真空输送装置30。之后,使闸门g5为关闭状态。
[0077]
接着,使闸门g3为打开状态。然后,将输送拾取器32d插入负载锁定装置12的壳体100内,从输送拾取器32d向支承销120交接晶片w。接着,将输送拾取器32d从负载锁定装置12的壳体100抽出,并且使闸门g3为关闭状态,之后,使壳体100内为大气压。
[0078]
接着,在使闸门g1为打开状态后,将输送机构23的输送臂23a插入负载锁定装置12的壳体100内,从支承销120接收并保持晶片w。接着,将输送臂23a从负载锁定装置12的壳体100抽出,使闸门g1为关闭状态。然后,将输送臂23a插入承载器c内,将晶片w交接并收纳在承载器c内之后,将输送臂23a从承载器c抽出。由此,晶片处理系统1中的一系列晶片处理结束。
[0079]
上述的一系列处理,例如对收纳于承载器c的所有晶片w进行。
[0080]
另外,该一系列处理中的加热部130的加热开始时刻,例如,由控制装置50按每个晶片w确定。具体而言,如图8所示,上述加热开始时刻(开始时刻)t例如基于以下的(1)~(3)来确定。
[0081]
(1)对该晶片w进行处理的处理装置对前一个晶片w进行的处理的结束时刻(结束时刻)tr
[0082]
(2)加热处理时间l1
[0083]
(3)从对该晶片w使用的负载锁定装置向对该晶片w进行处理的处理装置输送所需
的时间(具体而言,输送到与该处理装置相对的闸门的正面所需的时间)l2
[0084]
例如,上述加热开始时刻t能够由以下的式子表示。
[0085]
t=tr-(l1 l2)
[0086]
上述(1)的信息,能够从控制装置50按每个处理装置制成的处理流程安排获取。此外,上述(2)、(3)的信息例如预先存储于控制装置50的存储部(未图示)。此外,上述(3)的信息也可以使用生产时、维护时实际测量的结果。
[0087]
如以上所述,在本实施方式中,为了在向处理装置40~43输送晶片w之前对晶片w进行加热,负载锁定装置12、13设有加热部130。该加热部130具有led131,该led131以能够利用光来将支承于支承销120的晶片w按俯视时划分的每个区域相互独立地进行加热的方式出射光。而且,在本实施方式中,在加热部130中,晶片w内的拾取器接触区域所对应的led单元u的光输出(即led131的光输出)比晶片w内的其他区域所对应的led单元u的光输出高。因此,晶片w中,能够使拾取器接触区域的温度升高了预测向处理装置40~43的输送中由于输送拾取器32d、32e的热吸收而降低的量。因此,依照本实施方式,能够使到达处理装置40~43的时刻的晶片w的温度在晶片面内均匀。其结果,能够提高生产率,并且使处理装置40~43中的处理结果在晶片面内均匀。
[0088]
另外,在本实施方式中,加热部130的加热开始时刻是基于上述的(1)~(3)来确定的。因此,能够使加热部130的加热结束后至处理装置40~43的处理开始为止的时间(以下,称为“处理等待时间”。)最短。因此,在处理等待时间中,能够抑制晶片w的温度的降低。因此,能够高能效地使到达处理装置40~43的时刻的晶片w的温度以目标的温度在面内均匀。
[0089]
(第2实施方式)
[0090]
图9是表示作为第2实施方式的加热装置的负载锁定装置的概要结构的纵截面图。图9的负载锁定装置12除了图3等所示的负载锁定装置12的各构成要素之外,还包括作为温度检测单元的辐射温度计200。
[0091]
辐射温度计200检测输送拾取器32d、32e的温度。具体而言,辐射温度计200基于从被插入壳体100内的输送拾取器32d、32e的上表面辐射的红外线的强度,检测输送拾取器32d、32e的上表面的温度。辐射温度计200例如配置于壳体100的外侧,经由设置于壳体100的顶壁的光学窗201接收上述的红外线。此外,与温度变化对应的红外线的辐射强度的变化也可以将由比输送拾取器32d、32e的材料大的材料构成的片状的部件,粘贴到输送拾取器32d、32e的上表面,基于来自该部件的红外线的强度,来检测输送拾取器32d、32e的上表面的温度。
[0092]
根据输送拾取器32d、32e的温度的不同,输送拾取器32d、32e从晶片w吸收的热吸收量不同。因此,在本实施方式中,控制装置50基于辐射温度计200测量输送拾取器32d、32e的温度的测量结果,来确定晶片w内的拾取器接触区域所对应的led单元u的与加热量有关的参数。
[0093]
具体而言,例如,输送拾取器32d为了接收晶片w而每次被插入壳体100时测量输送拾取器32d的上表面的温度,然后,控制装置50基于输送拾取器32d的上表面的温度的测量平均值,确定上述参数。
[0094]
上述参数例如是来自拾取器接触区域所对应的led单元u(以下,称为“高输出单元u”。)的光输出值和高输出单元u的加热时间(即led光的照射时间)中的至少任一者。
[0095]
基于辐射温度计200的测量结果,确定高输出单元u的加热时间发热情况下,可以将其他区域所对应的led单元u(称为“低输出单元u”。)的加热时间改变为与高输出单元u的加热时间相等。但是,低输出单元u的加热时间也可以不与高输出单元u的加热时间相应地改变,而为一定的。此外,使低输出单元u的加热时间改变为与高输出单元u的加热时间相等的情况下,也改变低输出单元u的光输出值,使得改变后低输出单元u的晶片w的加热量也与改变前相等。
[0096]
(变形例)
[0097]
在以上的例子中,负载锁定装置12、13的加热部130仅加热了晶片w。也可以不限于该例子,用负载锁定装置12、13的加热部130对输送拾取器32d、32e也进行加热,用加热后的输送拾取器32d、32e保持晶片w并将其输送到处理装置40~43。由此,能够抑制预测在输送中由于输送拾取器32d、32e的热吸收而降低的量的加热量。因此,能够抑制由于加热部130的加热而使晶片w受到损伤的情况。
[0098]
另外,由负载锁定装置12、13的加热部130进行的输送拾取器32d、32e的加热,例如在该负载锁定装置12、13内不存在晶片w时进行。此外,例如,也可以在由负载锁定装置12的加热部130进行晶片w的加热的期间,用负载锁定装置13的加热部130来加热输送拾取器32d。由此,能够使加热后的输送拾取器32d在保持加热后的晶片w的时刻的温度为一定,从而能够正确地预测加热后的输送拾取器32d的热吸收量。
[0099]
另外,由负载锁定装置12、13的加热部130加热输送拾取器32d、32e的情况下,也可以由能够高效地吸收来自led131的光的材料(例如与晶片w相同的材料)形成输送拾取器32d、32e。此外,也可以用能够高效地吸收来自led131的光的材料,覆盖(涂敷)输送拾取器32d、32e的表面。
[0100]
另外,在以上的例子中,负载锁定装置12、13构成为具有加热部130且进行预备加热处理的加热装置。也可以代替此,将具有加热部130的加热装置与负载锁定装置12、13分体地设置,连接到真空输送装置30。
[0101]
另外,在以上的例中,在加热部130中,led光的开/关、led光的强度以多个led131被单元化而成的led单元u为单位进行控制,但是也可以以led131为单位进行控制。
[0102]
应当认为,本次公开的实施方式在所有方面均是例示,而并非限制性的。上述的实施方式在不脱离所附的权利要求的范围及其主旨的情况下,能够以各种方式省略、替换、改变。
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