DE19781822B4

DE19781822B4 - Reinigungsstation zur Verwendung bei einem System zum Reinigen, Spülen und Trocknen von Halbleiterscheiben

Info

Publication number: DE19781822B4
Application number: DE19781822A
Authority: DE
Inventors: Glenn E. Glendale Peterson; Eric Phoenix Shurtliff; Chad Chandler Goudie; John Los Angeles Natalicio; Greg Tempe Olsen
Original assignee: Speedfam IPEC Corp
Current assignee: Speedfam IPEC Corp
Priority date: 1996-07-08
Filing date: 1997-07-08
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2017-07-09
Also published as: WO1998001892A1; TW387093B; GB9900410D0; GB2334145B; DE19781822T1; JP2002509643A; GB2334145A; KR20000023597A

Abstract

Reinigungsstation zur Verwendung bei einem System zum Reinigen, Spülen und Trocknen von Halbleiterscheiben bildenden Werkstücken, welche Reinigungsstation umfaßt:
ein Gehäuse mit einer oberen Wandung (742);
Mittel zum Aufnehmen eines Werkstücks in das Gehäuse;
eine Mehrzahl Reinigungselemente, die in dem Gehäuse enthalten sind, welche Reinigungselemente zum Reinigen der oberen und der unteren Fläche der Werkstücke bei deren Durchlauf durch das Gehäuse ausgebildet sind; und
eine Verzweigungsanordnung, die in der oberen Wandung (742) angeordnet ist und derart ausgebildet ist, daß mindestens ein Reinigungsmittel an die Reinigungselemente verteilt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Reinigungsstation zur Verwendung bei einem System zum Reinigen, Spülen und Trocknen von Halbleiterscheiben bildenden Werkstücken.

Maschinen zum Reinigen von Halbleiter-Scheiben (Wafer) und Platten sind bekannt. Beispielsweise liegen Halbleiterscheiben, magnetische Platten und andere Werkstücke oft in Form von flachen, im wesentlichen ebenen, kreisförmigen Platten vor. Bei der Herstellung integrierter Schaltkreise werden Halbleiter-Wafer-Platten aus einem Silizium-Eingangsmaterial geschnitten und für weitere Verarbeitung vorbereitet. Nachdem jeder Wafer von dem Eingangsmaterial abgeschnitten ist, muß er gründlich gereinigt, gespült und getrocknet werden, um Verunreinigungen, wie z.B. Abfall vom Schneiden der Halbleiterscheiben, von der Oberfläche des Wafers zu entfernen. Danach wird mit dem Wafer eine Reihe von Schritten durchgeführt, um die integrierten Schaltkreise auf der Wafer-Oberfläche zu bilden, einschließlich Aufbringen einer Schicht mikroelektronischer Strukturen und danach Aufbringen einer dielektrischen Schicht. Oft müssen die Platten aufgrund des Aufbringens der dielektrischen Schicht geebnet werden. Zum Stand der Technik auf dem Gebiet chemischer und mechanischer Verfahren (CMP) sowie Vorrichtungen zum Ebnen wird beispielsweise Bezug genommen auf Arai, et al., US-Patent Nr. 5,099,614, erteilt März 1992; Karlsrud, US-Patent Nr. 5,498,196, erteilt März 1995; Arai, et al., US-Patent Nr. 4,805,348, erteilt Februar 1989; Karlsrud et al.; US-Patent Nr. 5,329,732, erteilt Juli 1994; und Karlsrud et al., US-Patent Nr. 5,498,199, erteilt März 1996.

Nach jedem Behandlungsschritt ist es oft wünschenswert, das Werkstück gründlich zu Reinigen, zu Spülen und zu Trocknen, um zu gewährleisten, daß sämtliche Verunreinigungen von dem Werkstück entfernt sind. Daher sind Verfahren und Vorrichtungen zum schnellen und effizienten Reinigen, Spülen und Trocknen von Halbleiterscheiben erforderlich, die einen hohen Werkstück-Durchsatz fördern, während die Halbleiterscheiben zur selben Zeit gründlich gereinigt und getrocknet werden, und zwar mit einem Minimum an Wafer-Bruch. Zum Stand der Technik auf dem Gebiet bekannter Wafer-Reinigungsmaschinen wird beispielsweise hingewiesen auf Lutz, US-Patent Nr. 5,442,828, erteilt 22. August 1995; Frank et al., US-Patent Nr. 5,213,451, erteilt 25. Mai 1993; und Onodera, US-Patent Nr. 5,357,645, erteilt 25. Oktober 1994.

Gegenwärtig bekannte Wafer-Reinigungsmaschinen sind in mehrerer Hinsicht nicht zufriedenstellend. Da beispielsweise die Nachfrage für Halbleiterprodukte zunimmt, und insbesondere für integrierte Schaltkreis-Vorrichtungen, hat sich der Bedarf an Wafer-Reinigungsmaschinen mit höherem Durchsatz entsprechend erhöht.

Die bekannten Reinigungsmaschinen für Halbleiterscheiben sind jedoch für eine Reinigung von Halbleiterscheiben mit hohem Durchsatz nicht geeignet.

Aus Seiichiro, US-Patent Nr. 4,519,846, erteilt Mai 1985 ist eine Reinigungsstation für Maschinen zum Reinigen von Halbleiterscheiben bekannt. Bei dieser Reinigungsstation wird eine Halbleiterscheibe mit der Prozessseite nach unten weisend über einen Wassertank gehalten und mittels eines Wasserstrahls aus dem Tank gereinigt. Die obenliegende Unterseite der Halbleiterscheibe wird mit Wasser aus einer darüberliegenden Vorrichtung gereinigt.

Eine derart ausgebildete Reinigungsstation entspricht im Hinblick auf ihre Wirtschaftlichkeit und auf das Reinigungsergebnis nicht den heutigen Anforderungen. Vor allem aber eignet sich die bekannte Reinigungsstation nicht für einen größeren Durchsatz an Halbleiterscheiben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Reinigungsstation zur Verwendung in einer Halbleiterscheiben-Reinigungsmaschine zu schaffen, die eine wirtschaftliche und zuverlässige Reinigung in Verbindung mit einem hohen Durchsatz an Halbleiterscheiben ermöglicht.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Reinigungsstation nach Anspruch 1 gelöst. Danach umfaßt die Reinigungsstation ein Gehäuse mit einer oberen Wandung; Mittel zum Aufnehmen eines Werkstücks in das Gehäuse; eine Mehrzahl Reinigungselemente, die in dem Gehäuse enthalten sind, welche Reinigungselemente zum Reinigen der oberen und der unteren Fläche der Werkstücke bei deren Durchlauf durch das Gehäuse ausgebildet sind; und eine Verzweigungsanordnung, die in der oberen Wandung angeordnet ist und derart ausgebildet ist, daß mindestens ein Reinigungsmittel an die Reinigungselemente verteilt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Reinigungselemente in der Reinigungsstation sämtlich in einem vorzugsweise abgeschlossenen Gehäuse enthalten, das in einfacher Weise von der Maschine entfernt werden kann, um einen Austausch der Reinigungselemente zu erleichtern, wenn die Oberflächen der Reinigungselemente abgenutzt sind. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Mehrzahl Kanäle in einer oberen Innenfläche des Gehäuses ausgebildet, um die Verteilung einer Mehrzahl verschiedener Reini gungsmittel (z.B. Wasser, Reinigungslösung, oberflächenaktive Stoffe, reibungsmindernde Mittel und Mittel zur Steuerung des pH-Wertes der verschiedenen Lösungen) in einzelne Bereiche des Gehäuses zu gestatten. In dieser Weise kann ein Werkstück, das einen ersten Satz Reinigungselemente passiert, einer ersten chemischen Lösung ausgesetzt werden, wonach dieselbe Scheibe anschließend einer zweiten chemischen Lösung in einer späteren Stufe des Gehäuses ausgesetzt wird.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Scheiben-Reinigungsstation eine Mehrzahl Rollenpaare, die Rollen ziehen die Scheiben durch die Reinigungsstation und Reinigen dadurch die obere und die untere flache Oberfläche der Scheiben. Insbesondere können verschiedene der Rollen in dem Rollenbehälter bei verschiedenen Drehgeschwindigkeiten arbeiten. In dieser Weise können bestimmte Rollen als Antriebsrollen wirken, um die Scheibe durch die Reinigungsstation zu bewegen, während andere Rollen bei unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten arbeiten können, wodurch die Oberflächen der Scheiben gereinigt werden, wenn sie durch die Reinigungsstation befördert werden.

Bevorzugt ist das Gehäuse zur Ausgabe von Halbleiterscheiben an eine Spülstation ausgebildet.

Bei einem System zum Reinigen, Spülen und Trocknen von Halbleiterscheiben, bei dem die erfindungsgemäße Reinigungsstation Verwendung finden soll, wird ein einziger Wasserweg eingesetzt, um seriell Scheiben in die Scheiben-Reinigungsstation der vorliegenden Erfindung einzuführen. Um den Durchsatz zu erhöhen und es der Scheiben-Reinigungsmaschine zu gestatten, im wesentlichen kontinuierlich zu arbeiten, sind zwei oder mehr Scheiben-Eingangsstationen ausgebildet, um dem einzigen Wasserweg Scheiben zuzuführen. In dieser Weise kann die Bedienungsperson, wenn eine Kassette Scheiben aus einer ersten Kassettenladestation in den Wasserweg zur weiteren Behandlung entladen ist, eine volle Kassette Scheiben in eine zweite Kassettenladestation einladen. Wenn die erste Ladestation sämtliche Scheiben aus der Kassette abgegeben hat, prüft ein Sensor für das Vorliegen einer Kassette in der zweiten Ladestation das Vorliegen der zweiten vollständig geladenen Kassette und beginnt, dem Wasserweg in einer im wesentlichen nicht unterbrochenen Folge Scheiben von der zweiten Ladestation zuzuführen. Während die zweite Scheiben-Kassettenladestation dem Wasserweg Scheiben zuleitet, kann die Bedienungsperson eine neue Kassette voll mit Scheiben, die zu reinigen sind, in die erste Kassettenladestation einladen; alternativ kann die Beladung mit vollen Kassetten der jeweiligen Ladestationen in einer automatisierten Weise, ohne daß eine menschliche Bedienungsperson benötigt wird, durchgeführt werden.

Der einzige Wasserweg führt die Scheiben in die erfindungsgemäße Reinigungsstation ein, wobei beide Oberflächen jeder Scheibe gewaschen und gereinigt werden.

Nach der Reinigung werden die Halbleiterscheiben in einer seriellen Weise in der Spülstation gespült, die zum Kippen nach unten während der Spülprozedur ausgebildet ist. Das Kippen nach unten vereinfacht einen effektiven Abfluß und eine effektive Entfernung irgendwelchen Schutts oder irgendwelcher Chemikalien. Eine Anzahl Wasserstrahl-Einrichtungen drücken jedes Werkstück in die Spülstation, erhalten die Position des Werkstücks während eines Spülens aufrecht und führen das Spülen der oberen und der unteren Oberfläche des Werkstücks durch. Die Wasserstrahl-Einrichtungen tragen außerdem das Werkstück in der Spülstation, so daß ein mechanischer Kontakt mit dem Werkstück minimiert wird.

Desweiteren umfaßt die Spülstation geeigneterweise zwei im wesentlichen identische Spülringe, deren jeder mit einem Pendelarm verbunden ist, der zum Pendeln zurück und nach vorne ausgebildet ist, um dadurch einen höheren Werkstück-Durchsatz zu fördern.

Im weiteren werden die Werkstücke nach ihrer Entnahme aus der Spülstation zu einer dualen Schleuder-Trockenstation verbracht. Eine Handhabungseinrichtung hebt die gespülten Werkstücke von der Spülstation an und verbringt die Werkstücke zu einer der Schleuder-Trockenstationen. Der Zeitablauf der Handhabungsvorrichtung wird zur Optimierung des Durchsatzes gesteuert; die Handhabungsvorrichtung kann ein gespültes Werkstück transportieren, während ein anderes Werkstück gespült wird. Die Verwendung der Handhabungsvorrichtung vermindert das Ausmaß für ein Bewegen von Teilen innerhalb der Maschine und vereinfacht die Steuerungs- und Zeitablaufsprozesse. Eine andere Schleuder-Trockenstation wirkt mit der dualen Spülring-Ausführung so zusammen, daß eine erste Schleuder-Trockenstation sequentiell gespülte Werkstücke von dem ersten Spülring abnimmt und eine zweite Schleuder-Trockenstation sequentiell Werkstücke von dem zweiten Spülring abnimmt.

Weiter wird ein Paar Entladekassetten eingesetzt, deren jede zur Aufnahme von Werkstücken von beiden Schleuder-Trockenstationen ausgebildet ist. Somit kann die Maschine, wenn eine Entladekassette mit sauberen, trockenen Scheiben gefüllt wird, so ausgebildet werden, daß sie mit einem Befüllen einer zweiten Entladekassette mit sauberen, trockenen Werkstücken beginnt. Wenn die zweite Entladekassette gefüllt wird, kann die erste Entladekassette (manuell oder automatisch) von der Maschine abgenommen werden, um dadurch einen im wesentlichen kontinuierlichen, nicht unterbrochenen Betrieb des Gegenstands der Erfindung, der Scheiben-Reinigungsmaschine, zu gestatten.

Die Fluidströme zu der Scheiben-Ladestation, dem Wasserweg, der Reinigungsstation und den Spülstationen werden geeigneterweise durch den Einsatz einer Fluidstrom-Regelvorrichtung gesteuert, die den Fluidstrom überwacht, und zwar im Gegensatz zu Vorrichtungen nach dem Stand der Technik, die typischerweise einen Fluiddruck messen. Durch direkte Messung eines Fluidstroms ist das System weniger empfindlich gegenüber Änderungen im Einlaß-Fluiddruck.

Die vorliegende Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen in Verbindung mit einer Maschine zum Reinigen von Halbleiterscheiben beschrieben, für die eine erfindungsgemäße Reinigungsstation verwendet werden kann. In den Zeichnungen zeigen:

1A eine detaillierte Vorderansicht einer integrierten Maschine zum Waschen, Spülen, Schleuder-Trocknen und Entladen von Werkstücken;
1B eine perspektivische, schematische Ansicht einer geschlossenen, in sich abgeschlossenen Maschine ist, die eine Maschine mit einem dualen Eingang und einem einzigen Weg zum Waschen, Spülen, Schleuder-Trocknen und Entladen in einer kontinuierlichen Weise von Wafer-Platten-Werk-stücken gemäß der vorliegenden Erfindung bildet;
2A eine schematische Draufsicht der Maschine, die in 1A gezeigt ist;
2B eine schematische Draufsicht der Maschine, die in 1B gezeigt ist;
3 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Entlademechanismus zum Drücken von Werkstücken aus Ladekassetten;
4 eine Draufsicht einer Werkstück-Ladestation, die den Weg zeigt, der von Werkstücken, die aus einer der Kassetten in den Wasserweg entladen werden, zurückgelegt wird;
5 eine detaillierte Draufsicht einer beispielhaften Eingangs-Verzweigung zum Aufnehmen von Werkstücken von zwei Eingängen und zum Drücken der Werkstücke entlang des Wasserweges;
6 eine perspektivische, schematische Ansicht des Eingangsmoduls, dargestellt in 5;
7A eine perspektivische, schematische Ansicht eines beispielhaften Schrubb-Behälters mit einer Mehrzahl jeweiliger Rollenpaare;
7B eine schematische Aufriß-Ansicht des Schrubb-Behälters, der in 7A gezeigt ist;
7C eine Ansicht des Schrubb-Behälters von oben von 7A;
7D eine perspektivische Ansicht der unteren Wand des Schrubb-Behälters, der in 7A gezeigt ist;
7E eine perspektivische-Ansicht der Frontwand des Schrubb-Behälters, der in 7A gezeigt ist;
8A eine schematische Draufsicht der oberen Wand des Rollenbehälters, der in 7A gezeigt ist;
8B eine obere Querschnittsansicht der oberen Wand, die in 8A gezeigt ist, entlang der Linie 8B-8B gesehen;
9 eine perspektivische Ansicht der oberen Wand, die in 8A gezeigt ist;
10A eine Draufsicht eines beispielhaften Rollenstabes, der im Zusammenhang mit dem Rollenbehälter, der in den 7A und 7B gezeigt ist, einsetzbar ist;
10B eine Querschnittsansicht des Schaftabschnitts des Rollenstabes, der in 10A gezeigt ist;
11 eine Seitenansicht einer beispielhaften Spülstation;
12 eine Ansicht der Spülstation von oben, die in 11 gezeigt ist;
13 eine Vorderansicht der Spülstation, die in 11 gezeigt ist;
14 eine Querschnitts-Darstellung der Spülstation, gesehen von der Linie 14-14 in 13 aus;
15 eine Querschnitts-Darstellung einer Handhabungsvorrichtung, die bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, gesehen von der Linie 15-15 in 16 aus;
16 eine Ansicht der Handhabungsvorrichtung;
17A eine schematische Draufsicht einer anderen Spülstation, die bei der Maschine, die in 1B dargestellt ist, eingesetzt werden kann;
17B eine schematische Vorderansicht der Spülstation, die in 17A gezeigt ist;
18 eine Detailansicht der Spülring-Pendeleinrichtung von 17A, gezeigt in der verschobenen rechten Position;
19A eine Detailseitenansicht der Spülstation, die in 17B gezeigt ist, dargestellt mit einem der Spülringe in der verkippten Position;
19B eine Ansicht aus der Nähe der Spülringstation von 19A, die der Spülfluid-Strömungsanschlüsse veranschaulicht;
20 eine perspektivische, schematische Detailansicht eines beispielhaften Spülringkörpers entsprechend der Spül tation, die in den 17A und 17B gezeigt ist;
21 eine Ansicht einer beispielhaften Schleuder-Trägerplattform von oben;
22 eine Seitenansicht im Schnitt, einer beispielhaften Schleuder-Plattform, wobei eine Halterung an dem entfernten Ende jedes Armes der Schleuder-Plattform angebracht gezeigt ist;
23 eine perspektivische Ansicht aus der Nähe einer beispielhaften Schleuder-Halterung;
24 eine Querschnittsdarstellung einer Schleuder-Trock nungseinrichtung, in die die Schleuder-Plattform eingebaut ist, die in den 21 und 22 gezeigt ist;
25 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Fluidstrom-Steuersystems;
26 eine Vorderansicht der Maschine, die in 1A gezeigt ist; und
27 eine perspektivische, schematische, teilweise aus einander gezogene Ansicht der Maschine, die in 1B dargestellt ist, und verschiedene funktionsbezogene Fächer veranschaulicht.
Eine beispielhafte Ausführungsform einer Wafer-Reinigungsmaschine 100 – es wird nun auf die 1A und 2A Bezug genommen – umfaßt geeigneterweise eine Wafer-Ladestation 102, eine Wasserweg-Transporteinrichtung 116, eine erfindungsgemäße Reinigungsstation 104, eine Spülstation 106, eine Handhabungsvorrichtung 108 (in 1A nicht gezeigt), eine Schleuder-Trockenstation 110 und eine Wafer-Entladestation 114. Eine andere Ausführungsform, die in 1B und 2B dargestellt ist, kann auch eine erste Transferstation 107 aufweisen. Jede der vorgenannten Stationen ist strukturell und funktional unten mehr im einzelnen beschrieben.
In Bezugnahme auf 1A, 1B, 2A und 2B ist die Wafer-Ladestation 102 geeigneterweise zur Unterbringung von mindestens zwei Wafer-Kassetten ausgebildet, um den im wesentlichen kontinuierlichen Betrieb der Maschine 100 zu gestatten. Dies bedeutet, daß eine erste Wafer-Ladeeinrichtung 118 (vgl. 2A und 2B) zur Aufnahme einer Kassette voll mit Wafern, die zu reinigen sind, ausgebildet ist. In dieser Hinsicht können praktisch irgendwelche im wesentlichen flachen, im wesentlichen kreisförmigen Werkstücke geeigneterweise im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
Da einzelne Werkstücke einzeln aus der ersten Ladeeinrichtung 118 entnommen werden, kann die Bedienungsperson eine zweite Kassette, (teilweise oder vollständig) mit Werkstücken gefüllt, die zu reinigen sind, in eine zweite Wafer-Ladeeinrichtung 120 einsetzen. In dieser Weise kann, wenn sämtliche der Werkstücke von der ersten Ladeeinrichtung 118 seriell in den Wasserweg 116 entladen worden sind, sofortdanach begonnen werden, die Wafer, die sich in der zweiten Ladeeinrichtung 120 befinden, in den Wasserweg 116 auszugeben. Während die Wafer von der zweiten Ladeeinrichtung 120 entladen werden, kann die Bedienungsperson eine neue Kassette mit Wafern, die zu reinigen sind, in die erste Ladeeinrichtung 118 einsetzen. Dementsprechend kann eine im wesentlichen kontinuierliche, nicht unterbrochene Eingabe von Wafern in die Maschine 100 erreicht werden, wodurch ein wesentlich höherer Werkstück-Durchsatz gefördert wird, als er mit gegenwärtig bekannten Wafer-Reinigungsmaschinen zuvor erreichbar war.
Für eine detailliertere Diskussion von Wafer-Kassetten und Kassetten, die im Zusammenhang mit der Maschine 100 einsetzbar sind, vgl. beispielsweise die WO 98/00855 A1 mit dem Titel "Adjustable Wafer Cassette Stand", eingereicht am 28. Juni 1996 im Namen von Erich Edlinger, deren gesamter Inhalt hierdurch aufgrund dieser Bezugnahme in diese Anmeldung einbezogen, wird.
Die Bezugnahme auf 2A und 2B wird fortgesetzt – obwohl eine jeweilige erste und zweite Ladeeinrichtung 118, 120 in einer im wesentlichen "T-förmigen" Ausbildung dargestellt ist, kann selbstverständlich irgendeine geeignete Ausbildung eingesetzt werden, um Werkstücke von den Kassetten bequem in den Wasserweg 116 zu entladen. Beispielsweise können eine "Y"-Ausbildung oder eine modifizierte "T"-Ausbildung, bei denen die Werkstücke nicht auf die gegenüberliegende Kassetteneinrichtung gerichtet sind, im Sinne der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, wie später mehr im Detail beschrieben ist.
Wie am besten in 1B zu sehen ist, kann jede Ladeeinrichtung 118, 120 eine Plattform 124 aufweisen, die eine Kassette 126, gefüllt mit Werkstücken, trägt. Eine Hebeeinrichtung 128, beispielsweise eine Servoeinrichtung, ein Schrittmotor, eine Drehmomentmotor-Einrichtung oder ähnliches ist geeigneterweise zum Anheben der Plattform 124 auf ein Niveau ausgebildet, das näherungsweise durch die obere Oberfläche der Wasserwegeinrichtung 116 (vgl. 1A) definiert ist. Es ist hervorzuheben, daß Kassetten, die entweder teilweise oder vollständig mit Werkstücken gefüllt sind, in die Maschine eingeladen werden können. Aus Gründen der Klarheit sind einige der oben genannten Elemente der Ladeeinrichtungen 118 und 120 in 1A nicht im Detail gezeigt.
Im Zusammenhang mit vielen Werkstück-Reinigungsprozessen ist es wünschenswert, die Werkstücke in einer feuchten Umgebung zu halten, bevor sie durch die Maschine 100 behandelt werden. Somit umfaßt eine beispielhafte Maschine jede Ladeeinrichtung 118, 120 außerdem einen Tank oder eine Kammer 132, die geeigneterweise mit einer gewünschten Flüssigkeit, beispielsweise deionisiertem Wasser, gefüllt sein kann, die oberflächenaktive Stoffe, Reinigungsagenzien, Agenzien zur Steuerung des pH-Wertes und ähnliches ent halten kann. Die Hebeeinrichtung 128 ist geeigneterweise so ausgebildet, daß sie in den Tank 132 hineinreicht, um dadurch die vertikale Position der Kassette 126 innerhalb des Tanks 132 zu steuern.
Die Weise, in der die Wafer einzeln aus einer Kassette entnommen werden, wird nun im Zusammenhang mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Es wird nun auf die 1A, 1B und 3 Bezug genommen – eine Wafer-Entladeeinrichtung 134 umfaßt geeigneterweise den Befeuchtungstank 132, der zum Halten der Kassette 126 eingetaucht in Flüssigkeit ausgebildet ist. Die Werkstückentladeeinrichtung 134 umfaßt außerdem eine Düse 136, die so ausgebildet ist, daß sie kraftvoll einen Fluidstrom in Richtung auf die Kante des oberen Werkstücks innerhalb einer Kassette abgibt, um das Werkstück aus der Kassette zu entnehmen. Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist es ersichtlich, daß, obwohl der Begriff "Fluid" sich bei der bevorzugten Ausführungsform auf eine Flüssigkeit bezieht, der Begriff "Fluid" sich auch für solche Anwendungen der Maschine 100 auf ein Gas beziehen kann, bei denen ein Gas verwendet wird, um die Wafer auszugeben, beispielsweise, wenn es nicht erforderlich ist, die Werkstücke in dem befeuchteten Zustand zu halten.
Die Werkstück-Entladeeinrichtung 134 – es wird weiter auf 3 Bezug genommen – ist geeigneterweise so ausgebildet, daß praktisch jede gewünschte Orientierung der Düse 136 gegenüber dem zu entladenen Werkstück vereinfacht wird. Insbesondere umfaßt die Entladeeinrichtung 134 außerdem eine Rückplatte 138, jeweilige Seitenplatten 140, 142, eine Bodenplatte 143 und eine Frontplatte 144. Wie am besten in 3 zu sehen ist, ist die Rückplatte 138 geeigneterweise so ausgebildet, daß sie (entlang der Z-Achse) durch einen mit einem Schlitz versehenen Eingriffsmechanismus 146 mit der Seitenplatte 140 nach oben und nach unten gleitet. Eine Z-Achsen-Steuereinrichtung 148 sichert geeigneterweise die vertikale Position der Rückplatte 138 gegenüber der Entladeeinrichtung 134. In dieser Weise kann die vertikale Position der Düse 136 gegenüber dem obersten Werkstück in der Kassette eingestellt und aufrechterhalten werden. Für diesen Zweck weist die Z-Achsen-Steuereinrichtung 148 geeigneterweise eine Schraube 149 zum Sichern der Z-Position der Düse 136 auf .
Die X-Achsenposition der Düse 136 kann eingestellt und aufrechterhalten werden durch Gleiten eines Düsenstützblocks 150 entlang der X-Achse innerhalb einer rechtwinkligen Aussparung 152, die in der Rückplatte 138 ausgebildet ist. Die X-Position des Blockes 150 (und somit die X-Position der Düse 136) kann durch Sichern eines Paares Schrauben (nicht dargestellt) in jeweiligen ovalen Einstellungsausnehmungen 154 des Blockes 150 aufrechterhalten werden. Die Position der Düse 136 gegenüber dem Werkstück, das zu entladen ist, kann weiter durch Verkippen der Z-Achse durch Handhaben jeweiliger Verkippungsschrauben 156 eingestellt werden. In dieser Weise kann die Rückplatte 138, die der Z-X-Ebene entspricht, um die X-Achse wie gewünscht verkippt werden. Zuletzt kann ein radialer Einstellungsmechanismus 158 gehandhabt werden, um die Düse 136 wirksam um die Z-Achse zu drehen.
Durch Einstellen der Position der Düse 136 gegenüber dem Werkstück, das zu entladen ist, gemäß den zuvor erwähnten Einstellungsmechanismen kann eine optimale Plazierung der Düse 136 gegenüber dem Werkstück erreicht werden. Die Frontplatte 144 der Entladeeinrichtung 134 umfaßt geeigneterweise einen Wafer-Entladeauslaß 160, durch den hindurch Werkstücke aus der Entladeeinrichtung 134 in den Wasserweg 116 entladen werden, wie unten mehr im Detail beschrieben ist. Wie außerdem unten beschrieben ist, ist die Frontplatte 144 geeigneterweise an der Wasserwegeinrichtung 116 durch jeweilige Wasserwegbefestigungen 162 gesichert.
Es ist hervorzuheben, daß – es wird weiter auf 1B und 3 Bezug genommen – die Hebeeinrichtung 128 geeigneterweise so ausgebildet ist, daß die Plattform 124 (und somit die Kassette 126) nach oben entlang der Z-Achse in einer schrittweisen Art innerhalb des Tanks 132 angehoben wird, um dadurch den obersten Wafer der nächsten Kassette 126 in der Nähe der Düse 136 zu positionieren, so daß das Fluid, das von der Düse 136 abgegeben wird, sequentiell das dann oberste Werkstück durch den Wafer-Auslaßdurchgang 160 hindurch und in den Wasserweg 116 drückt, wie unten mehr im Detail beschrieben ist.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann das Ausmaß an Wasserdruck, das für die Maschine 100 erreichbar ist, aufgrund irgendeiner Zahl anwendungsspezifischer Faktoren begrenzt sein. Aus diesem Grund ist die Düse 136 bevorzugt zum Erhöhen der Kraft des abgegebenen Wassers ausgebildet, so daß eine angemessene und verläßliche Entladekraft auf die Werkstücke ausgeübt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform zeigt die Düse 136 eine Verminderung in der Querschnittsfläche in einer longitudinalen Weise von ihrem Einlaß zu ihrem Auslaß. In anderen Worten ausgedrückt, ist die Düse 136 an ihrem Abgabeende in der Nähe des Werkstücks enger. Dementsprechend nimmt die Geschwindigkeit von Wasser zu, wenn es durch die Düse 136 hindurchtritt, was für Anwendungen mit relativ niedrigem Druck wünschenswert sein kann.
Der Wasserweg 116 – es wird nun auf 4 Bezug genommen – weist ein Eingabemodul 400 auf, daß so ausgebildet ist, daß es Werkstücke 122, abgegeben von jeweiligen Ladeeinrichtungen 118 und 120, aufnimmt und die Werkstücke 122 in einer Weise ohne Kontakt den Wasserweg 116 hinunterführt (z.B. in 4 nach rechts). Wie am besten in 4 zu sehen ist, weist gemäß einer beispielhaften Ausführungsform die Werkstückladestation 102 geeigneterweise eine modifizierte "T"-Ausbildung auf, wobei jede jeweiliger Ladeein- richtungen 118, 120 im wesentlichen orthogonal zu der Bahn des Wasserweges 116 ist, jedoch um einen bestimmten Betrag zueinander versetzt, um zu gewährleisten, daß ein Wafer, der aus einer der Kassetten entladen wird, nicht nachteiligerweise die gegenüberliegend angeordnete Kassette berührt, beispielsweise, wenn die Entladekraft irrtümlicherweise zu groß eingestellt ist. Wie oben kurz diskutiert worden ist, ist es hervorzuheben, daß praktisch irgendeine duale oder mehrfache Kassetteneingabeausbildung eingesetzt werden kann, beispielsweise eine "Y"-Ausbildung, wie gewünscht. In dieser Hinsicht kann es wünschenswert sein, drei oder mehr Kassetteneinrichtungen unter Verwendung einer Fluidverzweigung zu verwirklichen, um die Werkstücke, die von den jeweiligen Kassetteneinrichtungen auf den Wasserweg 116 entladen werden, zu führen.
Das Eingabemodul 400 – es wird nun auf 4 – 6 Bezug genommen – ist geeigneterweise so ausgebildet, daß es Werkstücke, die aus der Ladeeinrichtung 120 entlang des Pfeiles 408 entladen werden, und Werkstücke, die von der Ladeeinrichtung 118 entlang des Pfeiles 410 entladen werden, aufnimmt. Sobald die Werkstücke von dem Eingabemodul 400 aufgenommen sind, werden sie durch Fluid getragen, das von der Ebene des Weges aus durch eine Mehrzahl Fluid-Strahlein richtungen nach oben ausgestoßen wird, wie unten mehr im Detail beschrieben ist, so daß mechanischer Kontakt zwischen den Werkstücken und dem Eingabemodul 400 im wesentlichen eliminiert ist. Das Eingabemodul 400 umfaßt geeigneterweise eine Mehrzahl an Zug-Strahleinrichtungen 416 (vgl. 5), die so ausgebildet sind, daß sie Werkstücke aus der Ladeeinrichtung 120 entlang der Richtung von Pfeil 408 drücken. Insbesondere sind die Zug-Strahleinrichtungen 416 geeigneterweise so orientiert, daß sie Fluid nach oben in einem Winkel gegenüber der horizontalen Ebene in dem Bereich von 20° – 70° und am meisten bevorzugt etwa 40° ausstoßen, wobei der horizontale Strömungsvektor entlang der Richtung von Pfeil 408 orientiert ist. In dieser Weise werden Werkstücke, die von der Ladeeinrichtung 120 empfangen werden, in die Fluid-Verzweigung gezogen, die den inneren Teil des Eingabemoduls 400 bildet.
Das Eingabemodul 400 umfaßt außerdem eine Mehrzahl Zug-Strahleinrichtungen 414, ähnlich den Zug-Strahleinrichtungen 416, die so ausgebildet sind, daß Werkstücke, die aus der Ladeeinrichtung 118 in den Wasserweg 116 entladen werden, entlang der Richtung des Pfeiles 410 gezogen werden. Nachdem sie von dem Eingabemodul 400 aufgenommen worden sind, werden die Werkstücke, die aus der Ladestation 102 entladen sind, entlang dem Wasserweg 116 entlang der Richtung des Pfeiles 412 zur Reinigungsstation 104 getragen. Insbesondere weist das Eingabemodul 400 außerdem eine Mehrzahl Reihen 418 auf, deren jede eine Anzahl (z.B. 10 – 20 und insbesondere etwa 17) Fluid-Strahleinrichtungen aufweist, die so ausgebildet sind, daß die Werkstücke entlang der Richtung von Pfeil 412 gedrückt werden. Die Fluid-Strahleinrichtungen bilden Reihen 418 und sind auch so ausgebildet, daß Fluid nach oben von dem Wasserweg 116 aus abgegeben wird, und sie sind geeigneterweise gegenüber der horizontalen Ebene in einem Winkel in dem Bereich von 20° – 70° und am meisten bevorzugt etwa 45° geneigt. In dieser Weise werden Werkstücke, aufgenommen aus der Ladestation 102, im wesentlichen ohne irgendeinen mechanischen Kontakt entlang des Wasserweges 116 gedrückt.
Ein erster Werkstück-Detektionssensor 402 ist geeigneterweise in der Nähe eines Entladeauslaß 160 der Ladeeinrichtung 120 angeordnet; ein ähnlicher Werkstück-Detektionssensor 404 ist geeigneterweise in der Nähe eines Entladeauslaß 160 angeordnet, der der Ladeeinrichtung 118 zugeordnet ist. Ein Werkstück-Sensor 106 ist ebenfalls geeigneterweise innerhalb des Eingangsmoduls 400 in der Nähe des Eingangs zur Reinigungsstation 104 angeordnet. Es ist hervorzuheben, daß bei dem Wasserweg 116 irgendeine Anzahl Sensoren zusätzlich zu den Sensoren 402, 404 und 406 eingesetzt werden kann. Beispielsweise wird bei einer beispielhaften Ausführungsform der Maschine 100 ein vierter Sensor 407 benutzt, der zur Überwachung des Fortschreitens oder des Vorliegens von Werkstücken 122 auf dem Wasserweg 116 positioniert ist. Jeweilige Werkstück-Sensoren 402, 404, 406 und 407 überwachen den gegenwärtigen Zustand des Betriebs der Maschine 100 und können so ausgebildet sein, daß sie Alarm geben oder den Betrieb der Maschine 100 beenden, wenn der Fall auftritt, daß für das Werkstück festgestellt wird, daß es "festhängt" oder in anderer Weise in der Nähe des Sensors verbleibt. Zusätzlich können die Sensoren dazu eingesetzt werden, Werkstücke zu zählen, wenn diese den Sensor passieren (oder festzustellen, daß kein Werkstück vorliegt), um dadurch festzustellen, daß sämtliche der Werkstücke aus einer Kassette entladen sind. Die Werkstück-Sensoren 402, 404, 406 und 407 können irgendeinen geeigneten Mechanismus. zum Detektieren des Vorhandenseins und/oder der Abwesenheit eines Werkstücks aufweisen, beispielsweise einschließlich optische Sensoren.
Eine beispielhafte Reinigungsstation 104 gemäß einer bevor zugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung – es wird nun auf 7A – 7E Bezug genommen – weist ein Gehäuse auf, z.B. einen Schrub-Behälter, die eine Mehrzahl Rollenpaare umschließt. Insbesondere weist die Reinigungsstation 104 geeigneterweise eine Bodenwand 740, eine obere Wand 742, eine Rückwand 744 und eine Frontwand 738 auf. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform bilden diese Wände einen in sich abgeschlossenen Behälter, der schnell und einfach entfernt und ausgetauscht werden kann, wenn ein Austausch einer oder mehrerer der Rollen gewünscht wird. Die Möglichkeit, Rollen und Rollenbehälter im Sinne der vorliegenden Erfindung schnell und bequem zu entfernen und auszutauschen, fördert wesentlich einen kontinuierlichen Betrieb der Maschine 100.
Die Reinigungsstation 104 weist geeigneterweise eine Mehrzahl Rollenpaare auf, die zum Antrieb jedes Werkstücks durch den Rollenbehälter hindurch und zum gleichzeitigen Reinigen der oberen und der unteren flachen Oberfläche jedes Werkstücks, das dadurch hindurchtritt, ausgebildet ist. Wie in 7B gezeigt ist, umfaßt die Reinigungsstation 104 bevorzugt einen Werkstückeingang 700, der zur geeigneten Aufnahme von Werkstücken in die Umfassung ausgebildet ist. Wenn das Werkstück in die Umfassung eintritt, "faßt" das erste Paar Antriebsrollen (unten beschrieben) das Werkstück und führt es dem nächsten Paar Rollen zu.
Insbesondere – es wird besonders auf 7B Bezug genommen – weist die Reinigungsstation 104 geeigneterweise Rollenpaare im Bereich von 5 – 15 auf, und am meisten bevorzugt etwa 9 Rollenpaare. Bei der veranschaulichten Ausführungsform umfaßt der Schrub-Behälter ein erstes Rollenpaar, das jeweilige Rollen 702 und 704 aufweist; ein zweites Rollenpaar, das eine obere Rolle 706 und eine untere Rolle 708 aufweist; ein drittes Rollenpaar, das eine obere Rolle 710 und eine untere Rolle 712 aufweist; ein viertes Paar, das eine obere Rolle 714 und eine untere Rolle 716 aufweist; ein fünftes Paar, das eine obere Rolle 718 und eine untere Rolle 720 aufweist; ein sechstes Paar, das eine obere Rolle 722 und eine untere Rolle 724 aufweist; ein siebtes Paar, das eine obere Rolle 726 und eine untere Rolle 728 aufweist, ein achtes Paar, das eine obere Rolle 730 und eine untere Rolle 732 aufweist, und ein neuntes, endständiges Rollenpaar, das eine obere Rolle 734 und eine untere Rolle 736 aufweist. Die Maschine 100 ist geeigneterweise so ausgebildet, daß Werkstücke in die Reinigungsstation 104 von der äußeren linken Seite eintreten und nacheinander durch den Rollenbehälter gezwungen werden, während sie an der äußeren rechten Position (in der Nähe der Rollen 734 und 736) aus dem Rollenbehälter entladen werden.
Gemäß einer bevorzugten, beispielhaften Ausführungsform arbeitet jedes der ungeraden Rollenpaare (z.B. das erste, dritte, fünfte, siebte und neunte Rollenpaar) als Antriebsrollen, wobei jedes Antriebsrollenpaar bei einer Antriebsgeschwindigkeit S1 arbeitet. Somit arbeiten die Rollen 702, 704, 710, 712, 718, 720, 726, 728, 734 und 736 bei der Antriebsgeschwindigkeit S1. Darüber hinaus drehen die unteren Rollen (nämlich die Rollen 704, 708, 712, 716, 720, 724, 728, 732 und 736) im Uhrzeigersinn, wie in 7B gezeigt ist. Zusätzlich dreht auch die obere Rolle jedes geraden Rollenpaares (nämlich Rollen 706', 714, 722 und 730) aus der Perspektive, die in 7B gezeigt ist, ebenfalls im Uhrzeigersinn. Zuletzt dreht die obere Rolle bei jedem ungeraden Rollenpaar (nämlich Rollen 702, 710, 718, 726 und 734) vorteilhafterweise entgegen dem Uhrzeigersinn.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform – die Bezugnahme auf 7B wird fortgesetzt – ist jede gerade, untere Rolle (nämlich Rollen 708, 716, 724 und 732) vorteilhafterweise so ausgebildet, daß sie bei einer zweiten Antriebsgeschwindigkeit S2 arbeitet. Zuletzt ist jede gerade obere Rolle (nämlich Rollen 706, 714, 722 und 730) vorteilhafterweise zum Arbeiten bei einer Prozeßgeschwindigkeit 53 ausgebildet. Zusätzlich ist die Spannung zwischen den zwei Rollen, die jedes jeweilige Rollenpaar bilden, geeigneterweise über den Rollenbehälter etwa gleich.
Gemäß einer bevorzugten, beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird jedes ungerade Rollenpaar geeigneterweise von einem ersten Antriebsmotor angetrieben, so daß jedes ungerade Rollenpaar (die "Antriebsrollen") die Werkstücke durch die Reinigungsstation hindurch mit einer im wesentlichen gleichen Rate antreiben. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird jede gerade obere Rolle geeigneterweise von einem zweiten Motor bei einer Prozeßgeschwindigkeit S3 angetrieben; jede gerade untere Rolle wird geeigneterweise von dem zweiten Motor bei der zweiten Antriebsgeschwindigkeit S2 bei einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis unter der Prozeßgeschwindigkeit S3 angetrieben. In dieser Weise kann die Bedienungsperson die Antriebsgeschwindigkeit S1 durch Einstellen einer ersten Steuerung, die dem ersten Motor zugeordnet ist, steuern; die Bedienungsperson kann auch unabhängig die Antriebsgeschwindigkeit S3 durch Handhabung einer zweiten Steuerung, die dem zweiten Motor zugeordnet ist, steuern. Indem dies vorgenommen wird, steuert die Bedienungsperson indirekt auch die Antriebsgeschwindigkeit S2, da die Antriebsgeschwindigkeit S2 gemäß dem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis, das oben diskutiert ist, der Antriebsgeschwindigkeit S3 folgt. Dadurch, daß es der Bedienungsperson gestattet ist, die jeweiligen Antriebsgeschwindigkeiten S1, S2 und S3 dynamisch einzustellen, wird für die Reinigungsstation 104 eine erhebliche Prozeßflexibilität erreicht. Durch Einstellen von S3 höher als S1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform reinigen die geraden Rollenpaare darüber hinaus wirksam gleichzeitig die obere und die untere Fläche der Werkstücke, wenn die Werkstücke durch den Schrubb-Behälter bei der Antriebsgeschwindigkeit S1 durch die Antriebsrollen (z.B. die ungeraden Rollenpaare) bewegt werden.
Obwohl die zuvor erwähnten Rollengeschwindigkeiten die beste Art zur Umsetzung der Erfindung wiedergeben, die den Erfindern z.Zt. der Einreichung dieser Anmeldung bekannt war, können selbstverständlich praktisch irgendeine Anzahl an Rollen und irgendeine Kombination von Rollengeschwindigkeiten und Rollenrichtungen im Sinne der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Beispielsweise können zwei, drei oder sogar mehr als drei verschiedene Rollengeschwindigkeiten eingesetzt werden, bei variierenden Permutationen und Kombinationen von Geschwindigkeit und Richtung, die bei jeder der Rollen innerhalb des Rollenbehälters benutzt wird, um für irgendeinen gewünschten Prozeß ein optimales Reinigungsvermögen zu erreichen.
Die Reinigungseinrichtung 104 – es wird weiter auf 7A – 7E Bezug genommen – ist vorteilhafterweise zum einfachen Einbau in und Ausbau aus der Maschine 100 ausgebildet. Insbesondere weist die Bodenwand 740 geeigneterweise eine oder mehrere Vertiefungen (z.B. schwalbenschwanzförmige Vertiefungen) 750 auf, um einen gleitenden Eingriff der Reinigungseinrichtung 104 mit der Maschine 100 zu gestatten. Beispielsweise kann die Maschine 100 vorteilhafterweise einen Rahmenabschnitt aufweisen, der entsprechende Erhöhungen (nicht dargestellt) hat, die zur Aufnahme in den Vertiefungen 750 für einen bequemen gleitenden Eingriff und eine Ausrichtung der Reinigungseinrichtung 104 gegenüber der Maschine 100 ausgebildet sind. Die Bodenwand 740 umfaßt außerdem einen Fluidauslaß 748, durch den Reinigungsfluid aus der Reinigungsstation 104 herausfließen kann, wie unten mehr im Detail beschrieben wird. Wenn gewünscht, kann das Fluid, das aus dem Fluidauslaß 748 wiedergewonnen wird, wiederverwertet werden.
Jede der jeweiligen Antriebsrollen 702 – 736 – es wird nun auf 7A, 7C und 7E Bezug genommen – weist ein Antriebsende 760 und ein mitlaufendes Ende 762 auf. Gemäß der veranschaulichten Ausführungsform ist jedes der jeweiligen Antriebsenden 760 so ausgebildet, daß es durch die Rückwand 744 reicht. Jedes jeweilige mitlaufende Ende 762 ist vorteilhafterweise zur drehenden Aufnahme in jeweiligen Mitlauf-Aufnahmen 764 ausgebildet, die in der Frontwand 738 ausgebildet sind. Zusätzlich weist die Frontwand 738 außerdem eine Befestigungseinrichtung 746 zur Anbringung der Reinigungseinrichtung 104 an dem Rahmen (nicht dargestellt) der Maschine 100 auf. Es ist hervorzuheben, daß die Befestigungseinrichtung 746 eine Schraube, eine Mutter, eine Schnellauslöseeinrichtung oder irgendeinen anderen geeigneten Befestigungsmechanismus zum sicheren, jedoch lösbaren Eingriff der Reinigungseinrichtung 104 mit dem Rahmen der Maschine 100 aufweisen kann.
Die Reinigungseinrichtung 104 kann wie folgt bequem entfernt und ausgetauscht werden. Die Maschine 100 kann in die Aus- oder Stillstands-Betriebsart versetzt werden, um die Entfernung und den Austausch der Reinigungseinrichtung 104 zu gestatten. In diesem Zustand wird die Befestigungseinrichtung 746 gelöst, beispielsweise durch Abschrauben einer Schraube, die der Befestigungseinrichtung 746 zugeordnet ist. Die Reinigungsstation 104 kann dann manuell durch die Bedienungsperson durch Ziehen des Behälters entfernt werden, beispielsweise entlang des Pfeiles 766 in 7A. Die Antriebsenden 760 der Rollen werden geeigneterweise passiv von dem Antriebsmechanismus (nicht dargestellt) gelöst, der der Maschine 100 zugeordnet ist, wenn die Reinigungsstation 104, geführt durch die Vertiefungen 750, entlang des Pfeiles 766 verschoben wird. Wenn einmal die Reinigungsstation 104 entfernt ist, kann ein Austauschbehälter, der von der Bedienungsperson im voraus hergerichtet worden ist, anstelle des entfernten Behälters eingesetzt werden; alternativ können die Reinigungsstation 104 geöffnet und die Rollen schnell ausgetauscht werden, so daß die überholte Reinigungsstation schnell zurück in die Maschine 100 eingesetzt werden kann. In jedem Fall kann die Reinigungsstation 104 wieder mit der Maschine 100 zusammengebaut werden, und zwar durch Ausrichten der Vertiefungen 750 mit entsprechenden Erhöhungen, die der Maschine zugeordnet sind, und Verschieben des Behälters zurück in die ursprüngliche Arbeitsposition. Die Vertiefungen 750 vereinfachen die Ausrichtung der Antriebsende 760 auf den dazu passenden Antriebsmechanismus (der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt), der der Maschine 100 zugeordnet ist. Wenn die Reinigungsstation 104 wieder in ihre Arbeitsposition eingebaut worden ist, kann die Befestigungseinrichtung 746 von der Bedienungsperson wieder in Eingriff gebracht werden, um die Reinigungsstation 104 am Platz zu sichern. Natürlich muß irgendeine Fluideinlaß-, Fluidabgabe- oder Werkstücksensorhardware, die der Reinungsstation 104 zugeordnet ist, auch während eines Ausbaus und eines Wiedereinbaus beachtet werden.
Die obere Wandung 742 – es wird auf 7B, 8A, 8B und 9 Bezug genommen – umfaßt außerdem eine oder mehrere Fluideinlaßanschlüsse, die zur Verteilung von Fluid auf einen bestimmten Abschnitt oder auf das gesamte Innere der Reinigungseinrichtung 104 ausgebildet sind. 8A stellt einen horizontalen Querschnitt einer beispielhaften oberen Wandung 742 dar, die als Fluidverteilungsvorrichtung ausgebildet ist, und 8B stellt einen vertikalen Querschnitt der oberen Wandung 742 dar. Die obere Wandung 742 umfaßt bevorzugt eine Anzahl Verzweigungen, die zur Abgabe von Fluid an bestimmten Orten innerhalb des Schrubb- Behälters angeordnet sind. Insbesondere weist die obere Wandung 742 geeigneterweise einen ersten Fluideinlaßanschluß 802 auf, der mit einer ersten Verzweigung 803 in Verbindung steht, die zum Verteilen eines ersten Fluids in der Nähe einer Anzahl Rollen innerhalb des Rollenbehälters ausgebildet ist. Die erste Verzweigung 803 ist bevorzugt so angeordnet, daß Fluid vorteilhafterweise im wesentlichen gleichmäßig entlang der Länge (oder in der Nähe) eines oder mehrerer der oberen Rollen freigesetzt wird. Die obere Wandung 742 weist außerdem einen ähnlich ausgebildeten zweiten Fluideinlaßanschluß 804 auf, der mit einer zweiten Verzweigung 805 zum Verteilen eines zweiten Fluids über einen anderen Abschnitt des Rollenbehälters in Verbindung steht, beispielsweise in der Region, die von einigen ersten Rollenpaaren eingenommen wird. Die obere Wandung 742 kann auch einen dritten Fluideinlaßanschluß 806 aufweisen, der mit einer dritten Verzweigung 807 in Verbindung steht, die zum Verteilen eines dritten Fluids über eine dritte Region des Rollenbehälters ausgebildet ist, beispielsweise eine Region in der Nähe der letzten wenigen Rollenpaare. Ähnlicherweise kann die obere Wandung 742 einen vierten Fluideinlaßanschluß 808 aufweisen, der mit einer vierten Verzweigung 809 in Verbindung steht.
Jede einzelne Verzweigung ist geeigneterweise so ausgebildet, daß sie von den übrigen Verzweigungen hinsichtlich des Fluids getrennt ist. Jedoch kann ein oder mehrere Flüssigkeitseinlaßanschlüsse miteinander so verbunden sein, daß ein einziges Fluid mehr als einer Verzweigung zugeführt wird. Bei der beispielhaften Ausführungsform, die in 8A gezeigt ist, sind die Verzweigungen so ausgebildet, daß sie Reinigungsflüssigkeit auf Orte zwischen einander benachbarten Rollen verteilen (die Rollen, die in 8A mit Scheinlinien dargestellt sind). Diese Anordnung ist wünschenswert, um es dem Reinigungsfluid zu gestatten, das Werkstück zu erreichen, wenn es den Schrupp-Behälter durchläuft. Bei der bevorzugten Ausführungsform umfaßt jede einzelne Verzweigung eine Mehrzahl davon ausgehender Kanäle 812. Darüber hinaus können die Kanäle 812, die gegenüberliegenden Verzweigungen zugeordnet sind, z.B. die erste Verzweigung 803 und die dritte Verzweigung 807, in einer abweichenden Ausbildung angeordnet sein. Natürlich ist es hervorzuheben, daß irgendeine Anzahl an Fluideinlaßanschlüssen und/oder Fluidverzweigungen im Zusammenhang mit der Reinigungsstation 104 eingesetzt werden können, und daß die Verzweigungen mit irgendeinem gewünschten Abschnitt der Reinigungsstation 104 mit oder ohne Überlapp zusammenwirken können, wie es zur Optimierung besonderer Behandlungsanwendungen gewünscht wird.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die obere Wandung 742 als einstöckige, im wesentlichen nahtlose Einrichtung hergestellt. Die nahtlose Ausbildung ermöglicht es für die Verzweigungen 803, 805, 807 und 80 9, mit Druck beaufschlagt zu werden, ohne daß Reinigungsfluid, Wasser, oder Chemikalien zu dem äußeren Abschnitt der Reinigungsstation 104 entweichen. Bei einer beispielhaften Ausbildung sind die Verzweigungen 803 und 805 und 807 und 809 durch Bohren oder Herstellen eines Loches in einem festen Stück Plexiglas oder anderem steifen Material gebildet. Die Kanäle 812 (in 8A vertikal ausgerichtet) werden so gebildet, daß benachbarte Kanäle von gegenüberliegenden Seiten der oberen Wandung 742 ausgehen. Danach werden einige Kanäle, die von einer gemeinsamen Seite ausgehen, miteinander durch einen kreuzenden Kanal 814 (in 8A horizontal ausgerichtet) miteinander "verbunden". Stopfen können eingesetzt werden, um die Eingangslöcher abzudichten, die während des Bohr- oder Lochbildungsprozesses gebildet werden.
Jede der Verzweigungen, die oben beschrieben ist, gibt ein jeweiliges Fluid in die Reinigungseinrichtung 104 durch eine Anzahl Öffnungen 810 ab. Die Öffnungen 810 sind in der oberen Wandung 742 so ausgebildet, daß sie mit den Verzweigungen verbunden sind. Die Öffnungen 810 können durch herkömmliches Bohren oder andere Techniken gebildet werden. Obwohl bei anderen Verzweigungen ein einziges Düsen-Element eingesetzt werden kann, um Fluid in den Schrubb-Behälter auszustoßen, können die Öffnungen 810 wünschenswert sein, um die Abdichtungssicherheit der oberen Wandung 742 zu erhöhen. Zusätzlich können die Kosten zur Herstellung und Wartung der oberen Wandung 742 durch Vermeiden einzelner Düsenelemente vermindert werden.
Jede der Rollen innerhalb der Reinigungsstationseinrichtung 104 – nun auf die 7B, 10A und 10B Bezug genommen – weist geeigneterweise einen Rollenträger 780 mit einem Antriebsende 760, einem mitlaufenden Ende 762 und einem länglichen Schaft 782 auf. Wie im Querschnitt von 10B gezeigt ist, weist der Schaft 782 geeigneterweise äußere Strukturen 784 auf, die zum Eingriff mit einem weichen, schwammartigen, länglichen, kreisförmigen Ring (nicht dargestellt) um den Schaft 782 herum geeignet sind. Obwohl die Oberflächenstrukturen 784 als längliche, parallel angetriebene Zähne veranschaulicht sind, kann praktisch irgendein Mechanismus eingesetzt werden, der eine Passung mit starker Reibung zwischen dem Schaft 782 und dem schwammartigen Rollenmaterial fördert. In dieser Weise kann ein Rutschen zwischen dem Schaft des inneren Rollenkörpers und dem äußeren, schwammartigen Rollenmaterial minimiert sein, während zur selben Zeit die einfache Entfernung und das einfache Wiederaufbringen von Rollenmaterial von dem bzw. auf den Rollenträger 780 gefördert wird. In dieser Hinsicht kann geeignetes Rollenmaterial aus PVA-Rollen bestehen, erhältlich von der Meracel Company aus New Jersey.
Bevorzugte beispielhafte Ausführungsformen der Ausbildung und des Betriebs der Spülstation 106 werden nun unter Bezugnahme auf die 1A, 2A und 11 – 14 beschrieben. Im einzelnen wird jedes Werkstück, wenn es aus der Reinigungsstation 104 herauskommt, in der Spülstation 106 aufgenommen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Luftspalt zwischen der Reinigungsstation 104 und der Spülstation 106 relativ klein, z.B. etwa 4,8 mm (3/16 Zoll), so daß gewährleistet wird, daß das Wafer-Werkstück zwischen dem Reinigungs- und dem Spülprozeß nicht wesentlich trocknet. Allgemein ist die Spülstation 106 zur Aufnahme von Werkstücken in einer seriellen Weise, zum gründlichen Spülen jedes Werkstücks mit einer oder mehreren Spül-Lösungen wie deionisiertem Wasser und zum Halten jedes gespülten Werkstücks für eine Handhabungsvorrichtung 108 ausgebildet, die danach das gespülte Werkstück zur Schleuder-Trocknungsstation 110 (vergl. 1A) transportiert. Insbesondere umfaßt eine bevorzugte beispielhafte Ausführungsform der Spülstation 106 einen oberen Abschnitt 1002, einen unteren Abschnitt 1004, der mit dem oberen Abschnitt 1002 verbunden ist, und ein Tragegestell 1006, das zum Verbinden des unteren Abschnitts 1004 mit der Maschine 100 ausgebildet ist.
Der obere Abschnitt 1002 wird über dem unteren Abschnitt 1004 durch aufrechtstehende Klammern 1008 und 1010 so gehalten, daß ein Eingangsdurchgang 1012 (vergl. 13) zwischen den Klammern 1008 und 1010 definiert wird. Der Eingangsdurchgang 1012 ist geeigneterweise in der Nähe der Eingangs-Seitenkanten des oberen und des unteren Abschnitts 1002 und 1004 angeordnet. Werkstücke durchlaufen den Eingangs-Durchgang 1012, wenn sie von der Reinigungsstation 104 zur Spülstation 106 gelangen. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist eine Anzahl anfänglicher Spül-Strahleinrichtungen (in den Figuren nicht sichtbar) geeigneterweise am oberen Abschnitt 1002 und/oder am unteren Abschnitt 1004 in der Nähe des Eingangs-Durchgangs 1012 angeordnet, um sofort mit dem Spülen des Werkstückes zu beginnen und ein Trocknen des Werkstücks zu vermeiden. Bei einer beispielhaften Ausführungsform sind die anfänglichen Fluid-Strahleinrichtungen innerhalb des oberen Abschnitts 1002 oder nahe der Säule, die in 12 mit der Bezugsziffer 1013 bezeichnet ist, angeordnet. Die anfänglichen Spül-Strahleinrichtungen können so ausgebildet sein, daß sie das Spülfluid in irgendeinem geeigneten Winkel relativ zu der oberen Fläche 1014 des unteren Abschnitts 1004 ausrichten. Bevorzugt richten die anfänglichen Spül-Strahleinrichtungen das Fluid etwa senkrecht auf die obere Fläche 1014 oder unter einem vorwärts gerichteten Winkel relativ zu dem Eingangsweg des Werkstücks. Ein solcher nach vorne gerichteter Winkel ist in 11 als Pfeil 1016 bezeichnet.
Wenn ein Werkstück 122 aus der Reinigungsstation 104 entnommen wird – es wird inbesondere auf 1A und 11 Bezug genommen -, ist die Bewegungsebene des Werkstücks 122 im wesentlichen durch die Ebene 123 definiert. Wie am besten in 11 zu sehen ist, liegt die Ebene 123 etwas über der oberen Fläche 1014 des unteren Abschnitts 1004 (z.B. 5–20 mm und bevorzugt etwa 10 mm). Das Fluid (nicht dargestellt), das von einer Mehrzahl unterer Strahleinrichtungen 1018 ausgestoßen wird, trägt das Werkstück 122, wenn es von der Reinigungsstation 104 zu der Spülstation 106 verbracht wird. Das Fluid von unteren Strahleinrichtungen 1018 spült auch die untere Fläche des Werkstücks 122 während des Transportierens und Spülens. Es kann mindestens ein Fluidzuführungsanschluß 1020 geeigneter Ausbildung eingesetzt werden, um Fluid von einer äußeren Quelle dem unteren Abschnitt 1004 zuzuführen. Bevorzugt steht der Fluidzuführungsanschluß 1020 mit einer Verteilungs-Verzweigung (nicht dargestellt) in Verbindung, die im unteren Abschnitt 1004 gebildet ist; die Verteilungs-Verzweigung schafft eine Flüssigkeitsverbindung der unteren Strahleinrichtungen 1018 miteinander.
Der obere Abschnitt 1002 kann eine Mehrzahl oberer Strahleinrichtungen (in den Fig. nicht zu sehen) aufweisen, die zum Richten des Spülfluids auf die obere Fläche des Werkstücks 122 während eines Übergangs von der Reinigungsstation 104 und während des Spülprozesses ausgebildet sind. Bei der bevorzugten, beispielhaften Ausführungsform sind die oberen Strahleinrichtungen im wesentlichen entlang eines Pfeiles 1016 ausgerichtet, um das Werkstück vollständig nach vorne in die Spülstation 106 zu drücken. Bevorzugt richten die oberen Strahlen Fluid in einem Winkel von etwa 10 – 60° relativ zum oberen Abschnitt 1002 aus. Um sicherzustellen, daß das Werkstück geeignet zu der Spülposition innerhalb der Spülstation 106 geführt wird, kann der untere Abschnitt 1004 irgendeine Anzahl Waferführungen 1022 aufweisen. Bei der veranschaulichten Ausführungsform sind die Waferführungen 1022 als Wandungen aus Vollmaterial in der Nähe der äußeren, sich gegenüberliegenden Kanten des unteren Abschnitts 1004 ausgebildet. Die Waferführungen 1022 sind bevorzugt so ausgebildet und bemessen, daß die Ebene 123 unterhalb der Ausdehnung nach oben der Waferführungen 1022 liegt.
Der untere Abschnitt 1004 enthält bevorzugt mindestens einen Zentrierungsstift 1024, der zum Festhalten des Werkstücks 122 innerhalb eines Spülbereichs der Spülstation 106 ausgebildet ist. Der Spülbereich kann als die am weitesten vorne liegende Position definiert sein, die das Werkstück 122 innerhalb der Spülstation 106 erreichen kann. Im einzelnen berührt das Werkstück 122 den Zentrierungsstift 124, wenn es eine vorbestimmte Strecke nach vorne zurückgelegt hat. Wenn ein Werkstück – es wird insbesondere auf 11 Bezug genommen – in der Spülstation 106 im wesentlichen zentriert und von dem Trägerfluid, das von den unteren Strahleinrichtungen 1018 (vgl. 14) ausgestoßen wird, getragen wird, wird gesagt, daß das Werkstück vollständig von der Reinigungsstation 104 übergegangen ist und innerhalb des Spülbereichs liegt. An diesem Punkt wird bewirkt, daß sich die Spülstation 106 nach unten verkippt, wobei sie von der Horizontalebene um einen Winkel in dem Bereich von 10°–50°, und am meisten bevorzugt etwa 30°, abweicht. Wie in 11 dargestellt ist, wird ein Verkippungs-Steuermechanismus 1026, z.B. ein mit einem Solenoid betätigter Auslegerarm, aktiviert, um die Spülstation 106 in die verkippte Lage zu bringen.
In der verkippten Lage wird Spülfluid sowohl der oberen Fläche als auch der unteren Fläche des Werkstücks zugeführt. Obere Strahleinrichtungen und untere Strahleinrichtungen 1018 sind bevorzugterweise mit Druck beaufschlagt, um einen geeigneten Strom an Fluid, wie deionisiertes Wasser, an das Werkstück abzugeben. Es ist hervorzuheben, daß der Werkstückdurchsatz durch gleichzeitiges Spülen sowohl der oberen als auch der unteren Fläche jedes Werkstücks erhöht werden kann. Darüber hinaus können die Positionen der oberen Strahleinrichtungen und der unteren Strahleinrichtungen 1018 geeigneterweise relativ zu der oberen Fläche des Werkstücks so angeordnet sein, daß die gesamte Fläche des Werkstücks und der äußere Rand des Werkstücks wirksam gespült werden. Bei einer bevorzugten, beispielhaften Ausführungsform werden bei der Spülstation 106 etwa 256 einzelne Fluid-Strahleinrichtungen eingesetzt, die die Werkstücke tragen, transportieren und spülen. Die Vielzahl an Strahleinrichtungen fördert ein gleichmäßiges Spülen und eine verbesserte Flächenabdeckung des Werkstücks.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird Spülfluid auf die obere Fläche mit einer Rate in dem Bereich von 0,1–20 l/min aufgebracht, und am meisten bevorzugt etwa 4–5 l/min; ähnlicherweise wird Spülfluid auf die untere Fläche bei einer Rate in dem Bereich von 0,1–10 l/min, und am meisten bevorzugt etwa 1,5 l/min, aufgebracht. Die einzelnen Strahlen sind bevorzugt so bemessen und ausgebildet, daß sie einen im wesentlichen gleichmäßigen Fluiddruck während des Spülprozesses bereitstellen. Die Maschine 100 steuert die Zuführung für Spülfluid so, daß Fluid aufbewahrt wird, wenn der Spülzyklus beendet ist.
Bei Beendigung des Spülvorgangs wird die dann verkippte Spülstation 106 zurück in die horizontale Lage gebracht, wonach eine Handhabungsvorrichtung 108 das gespülte Werkstück entnimmt und das Werkstück zur Schleuder-Trocknungsstation 110 verbringt. Es ist hervorzuheben, daß die Handhabungsvorrichtung 108 und die Spülstation 106 alternativ so ausgebildet sein können, daß das Werkstück aus der Spülstation 106 entnommen wird, während die Spülstation 106 in der verkippten Lage ist.
Zum Vereinfachen eines Zusammenwirkens mit der Handhabungsvorrichtung 108 – es wird auf 11 und 14 Bezug genommen – kann der untere Abschnitt 1004 der Spülstation 106 eine darin ausgebildete bogenförmige Ausnehmung 1028 aufweisen. Die Ausnehmung 1028 ist so ausgebildet, daß sie einen Abschnitt der Handhabungsvorrichtung 108 aufnimmt, wenn die Spülstation 106 in der horizontalen Lage ist. Wenn das Werkstück vollständig vorne innerhalb der Spülstation 106 angeordnet ist, liegt die Ausnehmung 1028 unterhalb des Werkstücks.
Die Handhabungsvorrichtung 108 – es wird nun auf 15 und 16 und weiter auf 14 Bezug genommen – weist geeigneterweise einen bogenförmigen Arm 1500 auf, der zur Entnahme eines gespülten Werkstücks aus der Spülstation 106 und zum Verbringen des Werkstücks zur Schleuder-Trockenstation 110 ausgebildet ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Schleuder-Trockenstation 110 mindestens zwei Schleuder-Trockeneinrichtungen 111 und 113. Der Einsatz der Spülstation 106, der Handhabungsvorrichtung 108 und der dualen Schleuder-Trockenstation 110 gemäß der vorliegenden Erfindung fördert weiter die Erhöhung des Werkstück-Durchsatzes durch die Maschine 100.
Die Handhabungsvorrichtung 108 weist bevorzugt eine Basis 1512 auf, die mit der Maschine 100 verbunden ist. Ein Schwingarm 1506 ist bevorzugt mit der Basis 1512 so verbunden, daß er sich um eine im wesentlichen vertikale Drehachse drehen kann. Wie in 16 dargestellt ist, sind eine erste und eine zweite Transportsektion 1502 und 1504 an dem freien Ende des Schwingarms 1506 angeordnet. Die Basis 1512 kann irgendeine Anzahl herkömmlicher elektromechanischer Komponenten zum Drehen und Anheben des Schwingarms 1506 gemäß einem Betriebsprotokoll, das von dem Manipulator 108 eingesetzt wird, aufweisen.
Der Arm 1500 umfaßt bevorzugt eine erste Werkstücktransportsektion 1502 und eine zweite Werkstücktransportsektion 1504, die allgemein als gegenüberliegenden Seiten des Armes 1500 angeordnet sind. Die erste und die zweite Transportsektion 1502 und 1504 sind so bemessen, daß sie in die Ausnehmung 1028 (vgl. 14) und unter das Werkstück passen, das in der Spülstation 106 liegt. Obwohl die erste und die zweite Transportsektion 1502 und 1504 zur Aufnahme in der Ausnehmung 1028 ausgebildet sind, kann der Schwingarm 1506 (verbunden mit dem bogenförmigen Arm 1500) nicht unter das Werkstück gelangen, wenn es in der abgesenkten Lage ist. Bei abgesenkter Lage bewirkt beispielsweise die Handhabungsvorrichtungs 108, daß der Schwingarm 1506 sich um eine vertikale Drehachse 1508 dreht, so daß die erste Transportsektion 1502 in der Ausnehmung 1028 und unter dem Werkstück liegt.
Als nächstes bewirkt die Handhabungsvorrichtung 108, daß sich der Schwingarm 1506 entlang der Richtung anhebt, die von der Achse 1508 definiert wird. Ein erstes Saugkissen 1510, das der ersten Transportsektion 1502 zugeordnet ist, kann aktiviert werden, um das Werkstück an der ersten Transportsektion 1502 während des Verbringens von der Spülstation 106 zur Schleuder-Trocknungsstation 110 schonend zu befestigen. Eine typische Lage für ein Werkstück 122, das auf der ersten Transportsektion 1502 angeordnet ist, ist in 16 mit Scheinlinien veranschaulicht. Der Schwingarm 1506 wird geeigneterweise auf eine Höhe angehoben, die ausreicht, um es dem Schwingarm 1506 und dem Werkstück 122 zu gestatten, zwischen dem oberen Abschnitt 1002 und dem unteren Abschnitt 1004 der Spülstation 106 hindurchzutreten. Danach dreht sich der Schwingarm 1506, um das Werkstück auf z.B. der ersten Schleuder-Trockeneinrichtung 111 abzusetzen. Der Schwingarm 1506 kann geeigneterweise den bogenförmigen Arm 1500 auf die erste Schleuder-Trockeneinrichtung 111 absenken und sich in eine vorbestimmte Warteposition zwischen der Schleuder-Trokkenstation 110 und der Spülstation 106 drehen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform kann die Handhabungsvorrichtung 108 pausieren, bis das nächste Werkstück von der Spülstation 106 vollständig gespült ist. Wenn das nächste Werkstück für eine Schleuder-Trocknung fertig ist, bewirkt die Handhabungsvorrichtung 108, daß die zweite Transportsektion 1504 sich unter das Werkstück bewegt, und die anhand des vorhergehenden Werkstücks oben beschriebene Prozedur wird wiederholt, bis das Werkstück auf der zweiten Schleuder-Trockeneinrichtung 113 abgesetzt ist. Der Einsatz von zwei Transportsektionen ermöglicht es für die Handhabungsvorrichtung 108, von einer relativ einfachen Ausführung mit nur einer Drehachse und mit einem begrenzten Drehbereich zu sein. Zusätzlich kann die Handhabungsvorrichtung 108 durch einen "stummen" Roboter verwirklicht sein, der keine interaktiven Sensoren oder komplexen Steuerabläufe hat. Folglich kann die Handhabungsvorrichtung 108 verläßlich und robust betrieben werden, um eine große Menge an Werkstücken ohne Wartung oder Beaufsichtigung zu behandeln.
Fachleute werden erkennen, daß irgendein geeigneter Betätigungsmechanismus, ein Steuersystem, ein Motor und ähnliches bei einer praktischen Verwirklichung der Handhabungsvorrichtung 108 eingesetzt werden können. Dementsprechend müssen besondere Betriebselemente der Handhabungsvorrichtung 108 hier nicht im Detail beschrieben werden.
Eine andere Ausführungsform der Spülstation 106 ist unter Bezugnahme nunmehr auf die 17 – 20 veranschaulicht. Die Ausführungsform der Spülstation 106 weist geeigneterweise einen ersten Spülring 1102 und einen zweiten Spülring 1104 auf, deren jeder auf einem Pendelarm 1106 befestigt ist. Im Betrieb verschiebt sich der Pendelarm 1106 alternierend vor und zurück von einer linken Position (wie in 2B gezeigt ist) zu einer rechten Position (wie in 18 gezeigt ist). Als Ergebnis des alternierenden Verschiebebetriebs von links nach rechts der Pendeleinrichtung 1106 kann ein Werkstück, getragen von dem Spülring 1102, Position A (wenn die Pendeleinrichtung 1106 in der linken Position, dargestellt in 2B, ist) oder Position B (wenn die Pendeleinrichtung 1106 in der rechten Position, gezeigt in 18, ist) einnehmen; analog kann das Werkstück, getragen von dem Spülring 1104, Position B (wenn die Pendeleinrichtung 1106 in der linken Position, gezeigt in 2B, ist) oder Position C (wenn die Pendeleinrichtung 1106 in der rechten Position, gezeigt in 18, ist) einnehmen.
Die duale Spülringeinrichtung – es wird insbesondere auf 17 – 20 Bezug genommen – fördert einen erhöhten Werkstück-Durchsatz durch Entnehmen eines Werkstücks aus der Reinigungsstation 104, während ein zuvor entnommenes Werkstück gespült wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform weist jede jeweilige Spülringeinrichtung 1102, 1104 geeigneterweise einen Ringkörper 1108 auf, der an dem Pendelarm 1106 angebracht ist. Der Ringkörper 1108 weist geeigneterweise eine Fluidverzweigung 1110 auf, die mit jeweiligen Fluidzuführungsanschlüssen 1112A, 1112B und 1112C in Verbindung steht. Die Verzweigung 1110 ist vorteilhafterweise mit einer Mehrzahl Strahleinrichtungen 1114 ausgebildet, die etwa in einer im wesentlichen horizontalen Fläche 1116 des Ringkörpers 1108 angeordnet sind. Die Fluidzuführungsanschlüsse 1112 fördern Fluid in die innere Region der Verzweigung 1110, so daß Fluid von jeweiligen Strahleinrichtungen 1114 bei einem(r) im wesentlichen gleichmäßigen Druck und Strömung über den Abschnitt, der von der Fläche 1116 definiert ist, ausgestoßen wird.
Wenn ein Werkstück 122 aus der Reinigungsstation 104 – es wird insbesondere auf 17B und 19A Bezug genommen – entnommen wird, ist die Ebene des Verbringens des Werkstücks im wesentlichen durch die Ebene 123 definiert. Wie am besten in 19A zu sehen ist, liegt die Ebene 123 etwas oberhalb (z.B. 5 – 20 mm und bevorzugt etwa 10 mm) der horizontalen Fläche, die von der Oberfläche 1116 des Ringkörpers 1108 definiert ist. Das Fluid (nicht dargestellt) das aus den Strahleinrichtungen 1114 ausgestoßen wird, trägt das Werkstück 122, wenn das Werkstück von dem Schrubb-Behälter aus zu dem Spülring verbracht wird.
Das Werkstück ist – es wird nun auf 18 und 20 Bezug genommen – im wesentlichen gegenüber der Verzweigung 1110 zentriert, und zwar durch Zusammenwirken der jeweiligen Waferführungen 1122, 1124 und jeweiliger Zentrierungsstifte 1118, 1120, wenn jedes Werkstück von der Reinigungsstation 104 zu dem jeweiligen Spülring entlang des Pfeiles 1126 verbracht wird. Obwohl der äußere Rand jedes Werkstücks die Waferführungen 1122, 1124 und/oder einen oder beide Zentrierungsstifte 1118, 1120 sanft berühren kann, kann der mechanische Kontakt zwischen den Flächen des flachen Werkstückes und dem Spülringkörper 1108 im wesentlichen vermieden werden.
Wenn ein Werkstück – es wird insbesondere auf 17B und 19A Bezug genommen – im wesentlichen in dem Spülring zentriert ist und von dem Trägerfluid getragen wird, das aus den Strahleinrichtungen 1114 (20) ausgestoßen wird, wird gesagt, daß das Werkstück vollständig von der Schrubb-Station 104 übertragen worden ist und in der Spülstation aufgenommen worden ist. An diesem Punkt pendelt die Pendeleinrichtung 1106 (18) in die nächste Position, so daß der andere Spülring ein Werkstück von der Reinigungsstation 104 aufnehmen kann. Beim Pendeln von der rechten Position zu der linken Position (oder umgekehrt) wird bewirkt, daß der Spülring 1102 (oder alternativ der Spülring 1104) sich nach unten verkippt, wie in 17B und 19A gezeigt ist, abweichend von der horizontalen Ebene um einen Winkel in dem Bereich von 10° – 50°, und am meisten bevorzugt etwa 30°. In dieser Position wird Spülfluid sowohl der oberen Fläche als auch der unteren Fläche des Werkstücks zugeführt. Insbesondere – gegenwärtig wird auf 19B Bezug genommen – ist eine erste Fluiddüse 1202 geeigneterweise zum Abgeben von Spülfluid an die obere Fläche des Werkstücks im wesentlichen entlang des Pfeiles 1204 ausgebildet. Eine zweite Spüldüse 1206 ist geeigneterweise zum Abgeben von Spülfluid an die untere Fläche des Werkstücks im wesentlichen entlang des Pfeiles 1208 ausgebildet.
Bei dieser Ausführungsform der Spülstation 106 kann der Durchsatz durch gleichzeitiges Spülen sowohl der oberen als auch der unteren Fläche jedes Werkstücks erhöht werden.
Darüber hinaus kann durch Orientieren der ersten Spüldüse 1202 gegenüber der oberen Fläche des Werkstücks, wie in 19B dargestellt ist, der äußere Rand des Werkstücks ebenso wirksam gespült werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird Spülfluid auf die obere Fläche bei einer Rate in dem Bereich von 0,1 – 20 l/min, und am meisten bevorzugt etwa 4 – 5 l/min, aufgebracht; ähnlich wird Spülfluid vorteilhafterweise auf die untere Fläche bei einer Rate in dem Bereich von 0, 1 – 10 l/min, und am meisten bevorzugt etwa 1,5 l/min, aufgebracht.
Bei Beendigung des Spülvorgangs wird die dann verkippte Spülringeinrichtung zurück in die horizontale Lage bewegt, wonach die erste Transferstation 107 das gespülte Werkstück entnimmt und das Werkstück zu der Schleuder-Trockenstation 110 verbringt; alternativ kann die erste Transferstation 107 geeigneterweise das gespülte Werkstück aus dem Spülring entnehmen, während der Spülring in der verkippten Position ist.
Die erste Transferstation 107 – es wird erneut auf 1B und 2B Bezug genommen – weist geeigneterweise einen Roboterarm 109 auf, der zur Entnahme eines gespülten Werkstücks aus dem Spülring 1104 und zum Verbringen des Werkstücks zur Schleuder-Trockeneinrichtung 111 ausgebildet ist. Eine ähnliche Roboter-Einrichtung (nicht dargestellt) ist in der Übertragungsstation 107 angeordnet und zur Entnahme eines gespülten Werkstücks aus dem Spülring 1102 (wenn der Spülring 1102 in der Position A ist, wie in 2B gezeigt) und zum Verbringen des Werkstücks zur Schleuder-Trockeneinrichtung 113 ausgebildet. Der Einsatz von zwei Spülringen, Transfereinrichtungen und Schleuder-Trockenstationen gemäß der vorliegenden Erfindung fördert weiter einen erhöhten Werkstück-Durchsatz durch die Maschine 100.
Die Ausbildung und der Betrieb einer bevorzugten, beispielhaften Ausführungsform jeweiliger Schleuder-Trockeneinrichtungen 111 und 113 wird nun im Zusammenhang mit 21 – 24 beschrieben. Für Fachleute ist es ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung zusammen mit irgendeiner Anzahl von Schleuder-Trockeneinrichtungen eingesetzt werden kann, die hinsichtlich der hierin gezeigten und beschriebenen Anzahl abweicht.
Jede Schleuder-Trockeneinrichtung 111 und 113 umfaßt geeigneterweise eine Schleuderplattform 1600, die zum Halten des Werkstücks bei seinem Schleuder-Trocknen ausgebildet ist. Insbesondere weist die Plattform 1600 geeigneterweise eine flache obere Fläche 1602 mit einer Mehrzahl (z.B. drei oder fünf) Schlitze 1610 auf, die durch die scheibenförmige Plattform 1600 hindurchverlaufen. Die untere Fläche der Plattform 1600 weist geeigneterweise eine Nabe 1606 mit einem zylindrischen Hohlraum 1604 zur Aufnahme einer Antriebswelle (nicht dargestellt) auf; die Antriebswelle ist geeigneterweise mit einem unten diskutierten Schleuder-Motor zum Drehen der Trägerplattform 1600 verbunden. Geeigneterweise ist in jedem Schlitz 1610 eine Halterung 1800 angeordnet, die zum Einklemmen eines Werkstücks während der Drehung der Schleuderplattform 1600 ausgebildet ist, wie unten mehr im Detail beschrieben wird. Bei einer bevorzugten, beispielhaften Ausführungsform werden fünf Halterungen 1800 so eingesetzt, daß die Schleuder-Trockeneinrichtungen 111 und 113 für herkömmliche runde Wafer-Werkstücke oder im wesentlichen runde Wafer-Werkstücke mit einem Abschnitt mit gerader Kante eingesetzt werden können. Eine andere Ausführungsform mit nur drei Halterungen 1800 kann, obwohl sie für runde Wafer-Werkstücke geeignet ist, nicht wirksam einen Wafer mit gerader Kante festklemmen, wenn der gerade Abschnitt auf eine der Halterungen 1800 ausgerichtet ist.
Jede Halterung 1800 weist geeigneterweise einen oberen Körperabschnitt 1802, einen unteren Körperabschnitt 1804, einen Schwenkarm 1810, eine Wafer-Klemme 1806, einen Knopf 1808 und einen Federsitz 1812 auf. Jede Halterung 1800 ist geeigneterweise schwenkbar in jedem jeweiligen Schlitz 1610 durch irgendeinen geeigneten Mechanismus befestigt, beispielsweise dadurch, daß ein Schwenkzapfen 1810 durch entsprechende Schwenk-Stützeinrichtungen (nicht dargestellt) in der Plattform 1600 hindurchverläuft.
Während des Betriebs der Schleuderplattform 1600, d.h. wenn die Schleuderplattform 1600 schleudert, ist das Äußere des Werkstücks 122 geeignet durch jeweilige Halterungen 1800 festgeklemmt. Im einzelnen ist eine geeignete Feder 1608 so ausgebildet, daß die Halterung 1800 so vorgespannt wird, daß die Waferklemme 1806 nach oben gedrückt wird; dadurch wird jede Waferklemme auch nach innen gedrückt und hält das Werkstück 122 sicher am Platz, wie in 22 dargestellt ist. Wenn es gewünscht ist, ein getrocknetes Werkstück von der Schleuderplattform 1600 abzunehmen und ein neues, vor kurzem gespültes Werkstück auf die leere Schleuderplattform 1600 aufzusetzen, ist eine jeweilige Knopfbetätigungseinrichtung 1704, die in der Nähe einer jeden der Halterungen 1800 angeordnet ist, so ausgebildet, daß sie nach oben entlang des Pfeiles 1702 verläuft und die Unterseite der Halterung 1800 berührt, allgemein wie durch den Pfeil 1702 angegeben. Als Ergebnis wird der Federkraft, die von der Feder 1608 ausgeübt wird, entgegengewirkt, so daß jede Waferklemme 1806, die einer jeden Halterung 1800 zugeordnet ist, radial nach außen gedrückt wird, wodurch es dem Werkstück 122 gestattet wird, nach unten zu fallen, getragen nur durch die jeweiligen Knöpfe 1808. In diesem Zusammenhang ist jeder jeweilige Knopf 1808 geeigneterweise aus einem weichen, nachgiebigen Material hergestellt, das die untere Fläche des Werkstücks 122 nicht beschädigt. Wenn sich die Waferklemmen in dieser zurückgezogenen Position befinden, entnimmt ein Transfermechanismus 112 (vgl. 1A und 2A) das Werkstück und verbringt es zur Entladestation 114.
Während ein Werkstück getrocknet oder von der Schleuder-Trockeneinrichtung 111, 113 zur Entladestation 114 verbracht wird, kann ein zweites Werkstück durch die Handhabungsvorrichtung 108 gehandhabt werden. Bei der anderen Ausführungsform, die oben beschrieben ist, kann die erste Transferstation 107 dann ein vor kurzem gespültes Werkstück der Spülstation 106 entnehmen und das Werkstück zur Schleuderplattform 1600 verbringen. Im einzelnen setzt die Handhabungsvorrichtung (oder die erste Übertragungsstation 107) bei jeweiligen Waferklemmen 1806 in ihren zurückgezogenen, nicht klemmenden Positionen ein Werkstück auf die Schleuderplattform 1600, getragen nur durch die jeweiligen Knöpfe 1808. Als nächstes werden die Knopfbetätigungsvorrichtungen 1704 nach unten bewegt, so daß jede jeweilige Feder 1608 bewirkt, daß jede Halterung 1800 um einen Schwenkzapfen 1810 schwenkt, so daß die jeweiligen Waferklemmen 1806 radial nach innen gedrückt werden, wodurch das Werkstück eingeklemmt wird. Die jeweiligen Knopfbetätigungsvorrichtungen 1704 können durch irgendeinen gewünschten Mechanismus, beispielsweise pneumatisch, nach oben und nach unten gebracht werden. Die abgeschrägte Ausbildung der jeweiligen Klemmen 1806 gestattet es, daß die Klemmen das Werkstück geringfügig von den Knöpfen abheben, geeigneterweise um einen Kontakt zwischen dem Werkstück und den Knöpfen während des Schleudervorgangs zu verhindern.
In dieser anfänglich eingeklemmten Position beginnt die Schleuderplattform 1600, angetrieben von dem Antriebsmotor (nicht dargestellt), der unten diskutiert wird, mit relativ niedrigem UPM-Wert (z.B. in dem Bereich von 500 UPM) zu schleudern. Wenn einmal eine gewünschte zweite Klemm-Schleu dergeschwindigkeit erreicht ist, bewirkt die Zentrifugalkraft, daß jede Halterung 1800 um den Schwenkzapfen 1810 weiter schwenkt, so daß die jeweiligen Waferklemmen 1806 das Werkstück sicherer halten.
Bei der bevorzugten Ausführungsform umfaßt jede Schleuder-Trockeneinrichtung 111, 113 eine Abschirmungseinrichtung 1820, die so ausgebildet ist, daß sie die jeweilige Plattform 1602 im wesentlichen umgibt. Während des Schleuder-Trocknungsvorgangs, d.h. wenn das vor kurzem gespülte Werkstück bei hoher Geschwindigkeit geschleudert wird, um Wasser von den Oberflächen des Werkstücks zu entfernen, werden jeweilige Abschirmungseinrichtungen 1820 vorteilhafterweise angehoben, um zu vermeiden, daß Fluid oder Schutt, das (der) von dem Werkstück und der Schleuder-Trockeneinrichtung 111, 113 abgeworfen oder auf andere Weise freigesetzt wird, trockene Wafer in der Entladestation 114 oder Wafer, die gerade von der Nachbar-Schleuder-Trockeneinrichtung behandelt werden, verunreinigt. Dementsprechend ist die Abschirmungseinrichtung 1820 geeigneterweise aus einem Material gebildet, das im wesentlichen für Reinigungs- und Spülfluids, -verbindungen und andere Chemikalien, die bei der Maschine 100 eingesetzt werden, undurchlässig ist.
24 zeigt eine Abschirmungseinrichtung 1820 in einer abgesenkten Position (durchgezogene Linien) und in einer angehobenen Position (Scheinlinien). Die Abschirmungseinrichtung 1820 umfaßt bevorzugt eine äußere obere Kante 1822, die während des Schleuder-Trocknungsprozesses in einer geeigneten Höhe über der Schleuderplattform 1600 liegt. Nachdem der Schleuder-Trocknungsprozeß beendet ist, wird die obere Kante 1822 auf eine Höhe unterhalb der oberen Fläche 1602 der Schleuderplattform 1600 abgesenkt. Bei der bevorzugten Ausführungsform hebt sich die obere Kante 1822 etwa 25,4 mm (1 Zoll) über die obere Fläche 1602 der Schleuder plattform 1600. Die genaue Höhe kann abhängig von der Schleudergeschwindigkeit, der Anordnung der Nachbar-Komponenten der Maschine 100 oder dem Ausmaß an gewünschtem Schutz variieren. Die Abschirmungseinrichtung 1820 kann durch irgendeine Anzahl geeigneter Betätigungsmechanismen 1823 angehoben und abgesenkt werden, wie einen Solenoiden oder eine pneumatische Hebevorrichtung. Die Betätigungsmechanismen 1823 können gemäß Zeitablaufprotokollen gesteuert werden, die der jeweiligen Schleuder-Trockenseinrichtung 111, 113 zugeordnet sind.
Die Abschirmungseinrichtung 1820 hat bevorzugt eine zylindrische Form; die Schleuderplattform 1600 ist bevorzugt rund. Wie in 21 dargestellt ist, können die Abschirmungseinrichtung 1820 und die Schleuderplattform 1600 im wesentlichen konzentrisch sein, was einen wirksamen Schutz der umgebenden Werkstücke und Komponenten der Maschine 100 vereinfacht und dazu beiträgt, die Größe der Maschine 100 zu vermindern. Jede der jeweiligen Schleuder-Trockeneinrichtungen 111, 113 – gegenwärtig wird auf 2B Bezug genommen – kann alternativ zur Unterbringung in einer Schleuder-Trocknungskammer 1840 ausgebildet sein. Im einzelnen können eine erste Tür 1842 und eine zweite Tür 1844 geeigneterweise ausgebildet sein, um zu öffnen (z.B. durch Bewegen vertikal nach oben, vertikal nach unten oder in irgendeiner bequemen Weise), um es dem Roboterarm, der der ersten Transferstation 107 zugeordnet ist, zu gestatten, ein Werkstück von der Spülstation 106 auf die Schleuder-Trocknungsplattform zu verbringen. Analog kann eine zweite Tür 1844 ausgebildet sein zu öffnen, um es für eine zweite Transferstation 112 zu ermöglichen, ein getrocknetes Werkstück nach einer Schleuder-Trocknung von der Schleuder-Trockenplattform zur Entladestation 114 zu verbringen. Jedoch sind während des Schleuder-Trocknungsvorgangs, d.h., wenn das zuletzt gespülte Werkstück bei hoher Geschwindigkeit geschleudert wird, um Wasser von den Oberflächen des Werkstücks zu entfernen, jeweilige Türen 1842 und 1844 vorteilhafterweise geschlossen.
Jeweilige Schleuder-Trockeneinrichtungen 111 und 113 weisen einen Motor (nicht dargestellt) auf, der zum Drehen der Schleuderplattform 1600 und des davon getragenen Werkstücks bei hoher Geschwindigkeit ausgebildet ist, um dadurch Fluid von dem Werkstück zu entfernen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein im wesentlichen lineare Steigung vorgesehen, und zwar im Gegensatz zu den Techniken mit schrittweiser Steigung, die im Stand der Technik üblich sind. Beispielsweise ist die gesamte Beschleunigungssteigung, obwohl das Werkstück anfänglich für einen relativ niedrigen UPM-Wert (z.B. 200–1000 UPM und am meisten bevorzugt etwa 500 UPM) eingeklemmt wird, im wesentlichen linear von 0 zu der oberen Betriebsgeschwindigkeit. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Schleudereinrichtung bis in den Bereich 3000–5000 UPM, und am meisten bevorzugt etwa 4000 UPM, beschleunigt. Somit wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform eine im wesentlichen lineare Steigung von etwa der Ruheposition auf 4000 UPM vorgesehen.
Die Schleudereinrichtung 111, 113 vollzieht eine Steigung von dem Punkt, bei dem das Werkstück sicher an der Schleuderplattform festgeklemmt ist (z.B. 500 UPM) auf etwa 4000 UPM in einem Bereich von 4–30 Sekunden, und am meisten bevorzugt etwa 6–8 Sekunden. Wenn einmal die obere Geschwindigkeit (z.B. 4000 UPM) erreicht ist, wird sie für einen Bereich von 4–20 Sekunden, und am meisten bevorzugt etwa 10 Sekunden, aufrechterhalten. Danach wird eine im wesentlichen lineare Steigung eingesetzt, um die Schleudereinrichtung abzubremsen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Abbremsen in etwa 4–30 Sekunden, und am meisten bevorzugt etwa 6–8 Sekunden, bewirkt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird die Schleuder-Trockeneinrichtung 111, 113 geeigneterweise aus der Ruheposition auf etwa die zweite Klemmgeschwindigkeit bei einer ersten Beschleunigung beschleunigt, beispielsweise in dem Bereich von 20–1000, und am meisten bevorzugt etwa 250–300 UPM/s/s. Bei einer anderen Ausführungsform tritt diese ursprüngliche Beschleunigung geeigneterweise bis zur zweiten Klemmgeschwindigkeit in dem Bereich von 0,5-5 Sekunden auf, und am meisten bevorzugt in dem Bereich von 1–2 Sekunden. Danach, wenn das Werkstück einmal von der Schleudereinrichtung 111, 113 sicher festgeklemmt ist, beschleunigt die Einrichtung von der Klemmgeschwindigkeit (z.B. 500 UPM) bis zur oberen Geschwindigkeit (z.B. 4000 UPM) bei einer im wesentlichen linearen (aber etwas höheren) Beschleunigung. Beispielsweise kann die Schleudereinrichtung von 500–4000 UPM in dem Bereich von 0,5-10 Sekunden und am meisten bevorzugt in dem Bereich von etwa 1–2 Sekunden beschleunigt werden.
Entsprechend einem weiteren Gesichtspunkt werden Oberwellen- und Resonanzfrequenzen von dem Werkstück im wesentlichen isoliert, um dadurch die Möglichkeit eines Werkstückbruches in der folgenden Weise zu minimieren. Die vorliegenden Erfinder haben festgestellt, daß ein Schleudereinrichtungs-Leistungsvermögen durch eine sorgfältige Auswahl eines geeigneten Motors zum Schleudern erheblich verbessert werden kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Servomotor ohne Bürsten mit der Modellnummer ASM 121, erhältlich von Berkeley Process Control, Inc. aus Richmond, Kalifornien oder ein funktionell entsprechender Motor geeigneterweise als der Motor zum Schleudern eingesetzt. Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt weist der Motor zum Schleudern eine Selbstabstimmungs-Eigenschaft auf, wodurch der Motor so ausgebildet werden kann, daß er sich automatisch zur Optimierung seines Leistungsvermögens innerhalb der betreffenden Betriebsumgebung innerhalb der Maschine 100 abstimmt.
Im einzelnen kann der Motor, der jeder Schleuder-Trockeneinrichtung 111 und 113 zugeordnet ist, durch Setzen eines Probe-Werkstücks in die Schleuder-Trocknungseinrichtung und Setzen des Motors (nicht dargestellt) in eine automatische oder Selbst-Abstimmungsbetriebsart im voraus abgestimmt werden. Dies wird bevorzugt vorgenommen, während die Maschine 100 in vollständigem Betrieb ist, wodurch die Betriebsumgebung optimal simuliert wird. Die Schleuder-Trockeneinrichtung 111, 113 wird dann gemäß normalen Betriebsprozeßparametern in Betätigung versetzt und es wird dem Motor gestattet, sich selbst auf die Betriebsumgebung abzustimmen. In dieser Hinsicht definieren sich selbst abstimmende Motoren allgemein ein Betriebsprofil innerhalb dessen der Motor optimal in der beabsichtigten Betriebsumgebung durch Anpassung verschiedener Parameter arbeitet, einschließlich Strom, Frequenz, Drehmoment und ähnliches. Durch diese Maßnahmen werden Oberwellen- und Resonanzfrequenzen, die sonst durch den Motor dem Schleuder-Trocknungssystem auferlegt würden, im wesentlichen eliminiert.
Zusätzlich haben viele sich selbst abstimmende Motoren das Vermögen, intern einen Bereich von Betriebsparametern (d.h. das optimale Betriebsprofil des Motors) für eine beabsichtigte Umgebung zu speichern. Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt wird ein Ausgangssignal von dem Motor geeigneterweise dem Prozessorsystem, das der Maschine 100 zugeordnet ist, zugeführt, so daß, solange der Motor innerhalb seiner vorbestimmten, im voraus abgestimmten Betriebsparameter arbeitet, der Betrieb der Schleuder-Trocknungsstation 110 ununterbrochen bleibt. Wenn jedoch der Motor feststellt, daß er sich dem Bereich außerhalb seines vorbestimmten Profils (d.h. seinem vorher abgestimmten Bereich an Betriebsparametern) nähert oder in diesem Bereich arbeitet, ist die Maschine 100 geeigneterweise so ausgebildet, daß sie ein Außerhalb-der-Abstimmung-Signal von dem Motor empfängt und es der Bedienungsperson anzeigt. Bei Empfang eines Außerhalb-des-Profils-Signals von dem Motor zum Schleudern kann die Maschine 100 so ausgebildet sein, daß sie automatisch einen Betrieb beendet; alternativ kann die Bedienungsperson geeigneterweise die Maschine stoppen und den Motor zum Schleudern neu abstimmen, und zwar durch Setzen des Motors zum Schleudern zurück in seine selbstabstimmende Betriebsart und Neu-Abstimmen des Motors. In dieser Weise können beschädigte und zerbrochene Werkstücke als Ergebnis des geringen Leistungsvermögens des Motors zum Schleudern im wesentlichen vermieden werden.
Die zweite Transfereinrichtung 112 – es wird erneut auf 1A und 2A Bezug genommen – ist geeigneterweise so ausgebildet, daß alternativ getrocknete Werkstücke von jeweiligen Schleuder-Trockeneinrichtungen 111 und 113 entnommen werden. Insbesondere weist die zweite Transfereinrichtung 112 geeigneterweise einen ausfahrbaren, drehbaren Roboterarm 115 auf, der zum Fassen von Werkstücken von jeder Schleuder-Trockeneinrichtung und zum Einladen der Werkstücke in die Entladestation 114 ausgebildet ist.
Im einzelnen – es wird weiter auf die 1A, 1B, 2A und 2B Bezug genommen – weist die Entladestation 114 geeigneterweise eine erste Kassettenentlade-Einrichtung 117 und eine zweite Kassettenentlade-Einrichtung 119 auf. Bei einer bevorzugten Ausführungsform entnimmt die Transfereinrichtung 112 alternierend trockene Werkstücke beiden Schleuder-Troc keneinrichtungen 111 und 113 und lädt nachfolgend die Werkstücke in die Kassette ein, die der Entladeeinrichtung 119 zugeordnet. ist, bis die Kassette gefüllt ist. In diesem Zusammenhang kann ein Kassette-Voll-Sensor (nicht dargestellt) innerhalb oder nahe der Kassettenentladeeinrichtung 119 angeordnet sein, um anzugeben, daß die Kassette, die der Einrichtung 119 zugeordnet ist, mit trockenen Werkstücken gefüllt ist. Wenn einmal die Kassette, die der Einrichtung 119 zugeordnet ist, vollständig gefüllt ist, wie durch den Kassette-Voll-Sensor angegeben, fährt die Transferstation 112 fort, trockene Werkstücke aus jeweiligen Schleudereinrichtungen 111 und 113 zu entladen und beginnt, sie in die Kassette einzuladen, die der Kassettenentlade-Einrichtung 117 zugeordnet ist. Während die Kassetteneinrichtung 117 mit trockenen Wafern gefüllt wird, kann die volle Kassette aus der Einrichtung 119 (entweder manuell oder automatisch) entnommen und durch eine leere Kassette ausgetauscht werden. In dieser Weise kann das Entladen trockener Kassetten aus der Maschine 100 in einer im wesentlichen kontinuierlichen, nicht unterbrochenen Weise, wie gewünscht, bewerkstelligt werden.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt, wie oben verschiedentlich beschrieben worden ist, müssen während des Betriebs der Maschine 100 verschiedene Fluids den Spülringen (um sowohl das Werkstück zu tragen und das Werkstück zu spülen) dem Wasserweg und dem Rollenbehälter zugeführt werden. Darüber hinaus kann es erforderlich sein, daß eine Mehrzahl verschiedener Fluids (z.B. 3) dem Schrubb-Behälter während des Reinigungsvorgangs zugeleitet wird. Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die Maschine 100 geeigneterweise so ausgebildet, daß eine gewünschte Volumenrate für die Strömung für die verschiedenen Vorgänge bereitsgestellt wird, welche Strömungsrate im wesentlichen durch Änderungen im Fluidzuführungsdruck, wie unten beschrieben ist, unbeeinflußt ist.
Es wird nun auf 25 Bezug genommen – ein beispielhaftes Fluidsteuerschema ist veranschaulicht. Insbesondere kann eine beispielhafte Fluidseite 1408 beispielsweise eine Spülstation 106, einen Fluideinlaßanschluß in der Reinigungsstation 104 oder einen Werkstück-Spülzuführungsanschluß aufweisen. Durch den Betrieb des Prozeß-Kontrollers (oder einen einiger Prozeßkontroller) 1416, der der Maschine 100 zugehörig ist, kann die Volumenrate für Fluidströmung zur Fluidseite 1408 genau gesteuert werden, ungeachtet des Vorliegens von Veränderungen in dem Fluidzuführungsdruck.
Ein beispielhaftes hydraulisches Steuerschema 1400 umfaßt geeigneterweise einen Tank 1402, der einen Vorrat eines gewünschten Behandlungsfluids enthält, ein Strömungsmesser 1406 mit einer variablen Öffnungsgröße, ein Stopfenventil 1404 zum Steuern der Öffnungsgröße des Strömungsmessers 1406 und einen Luftservo 1410 zum Bereitstellen eines analogen Luftsignals für das Stopfenventil 1404 und einen Prozessor 1416. Gemäß einer Ausführungsform kann ein geeigneter Luftservo von der Modellnummer QB2T 1300 gebildet werden, hergestellt von Proportion-Air aus McCordsville, Indiana, aus dem US-Patent Nr. 4,901,758. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Servoventil 1410 geeigneterweise ein Modell mit einer einzigen Schleife auf, das interne Ventile, eine Verzweigung, interne Druckwandler und elektronische Steuerungen hat, die zur Ausgabe eines Luftdrucks proportional zu einem elektrischen Eingangssignal ausgebildet sind. Bei der veranschaulichten Ausführungsform steuert ein elektrisches Signal 1412 von dem Prozessor 1416 geeigneterweise die Ausgabe des Servos 1410. Ebenfalls gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Strömungsmesser 1406 geeigneterweise von einem Strömungsmesser/-Schalter mit sich drehendem Rad gebildet werden, beispielsweise eine Modellnummer M-10000 T, M10000TM-200T oder ähnliches, erhältlich von der Malema Engineering Corporation.
Eine gewünschte Strömungsrate durch den Strömungsmesser 1406 zur Fluidseite 1408 – es wird weiter auf 25 Bezug genommen – wird geeigneterweise in den Prozessor 1416 vor dem (oder während des) Betriebs) der Maschine 100 einprogrammiert. Während des Betriebs gibt der Strömungsmesser 1406 ein elektrisches Signal 1414 aus, das die aktuelle Strömungsrate durch den Strömungsmesser 1406 zur Seite 1408 angibt. Der Prozessor 1416 empfängt ein elektrisches Signal 1414 und paßt in Reaktion darauf die Öffnungsgröße, die dem Strömungsmesser 1406 zugeordnet ist, an, wie es erforderlich ist, um die aktuelle Strömungsrate innerhalb eines vorbestimmten Bereiches von der gewünschten Einstellpunkt-Strömungsrate aus aufrechtzuerhalten. Wenn insbesondere die aktuelle Strömungsrate des Strömungsmessers 1406, wie durch das Signal 1414 angegeben, von dem Einstellpunkt um mehr als ein vorbestimmtes Fehlintervall abweicht, gibt der Prozessor 1416 ein elektrisches Signal 1412 an den Servo 1410 aus, um dadurch das analoge Luftdrucksignal 1418, das von dem Luftservo 1410 ausgegeben und dem Stopfenventil 1404 zugeführt wird, zu ändern. In Reaktion auf das analoge Luftsignal 1418 ändert das Stopfenventil 1404 die Öffnungsgröße, die dem Strömungsmesser 1406 zugeordnet ist, in einem Ausmaß, das zur Minimierung des Fehlens zwischen der aktuellen Strömungsrate und der gewünschten Strömungsrate durch den Strömungsmesser 1406 erforderlich ist. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird bei dem Prozessor 1416 ein Echtzeit-PID-Steuerschema mit geschlossener Schleife eingesetzt, um diese Funktion zu bewirken.
Gemäß einer anderen Ausführungsform können der Luftservo 1410 und das Stopfenventil 140 4 einfach fortgelassen werden, so daß eine direkte Betätigungsvorrichtung eingesetzt werden kann, um die Öffnungsgröße des Strömungsmessers 1406 zu variieren. In diesem Zusammenhang kann irgendein geeigneter Drehmomentmotor, Schrittmotor, Servomotor oder ähnliches eingesetzt werden, um die Öffnungsgröße, die dem Strömungsmesser zugeordnet ist, direkt zu steuern.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt kann die Wafer-Reinigungs-Maschine 100 vorteilhafterweise in einer im wesentlichen modularen Ausbildung ausgebildet sein, um eine bequeme Wartung, Reparatur, Fehlerbeseitigung, Anpassung und Erweiterung der Maschine zu fördern. Insbesondere bei einer bevorzugten Ausführungsform – es wird auf 26 und 27 Bezug genommen – weist die Maschine 100 geeigneterweise eine erste Steueretage 1902, eine zweite Wartungsetage 1904 und eine dritte Prozeßebenenetage 1906 auf. Die obere Etage 1906 entspricht geeigneterweise den Werkstück-Prozessen, die oben beschrieben sind, und umfaßt vorteilhafterweise die verschiedenen Schleudereinrichtungen, Spüleinrichtungen, den Schrupp-Behälter und ähnliches sowie die verschiedenen Motoren und Betätigungsvorrichtungen, die damit verbunden sind. Die Wartungsetage 1904 weist geeigneterweise eine Mehrzahl von Zugriffswänden (aus Gründen der Deutlichkeit nicht dargestellt) auf, um einen bequemen Zugriff auf verschiedene täglich und wöchentlich zu wartende Stücke, einschließlich Luftfilter, Fluidfilter und ähnliches, zu gestatten. In der Steueretage 1902 sind geeigneterweise verschiedene Elemente untergebracht, die sich auf Steuerfunktionen beziehen, vorteilhafterweise in getrennten Abteilungen organisiert, deren jede funktionell zugehörige Hardware und zugehörige Befestigungen aufweist.
Insbesondere weist die Etage 1902 außerdem eine Anzahl Schubladen und/oder Abdeckwände auf, die es der Bedienungsperson gestatten, auf verschiedene Steuer- und Funktionskomponenten zuzugreifen. Insbesondere kann in einer ersten Schublade 1908 eine Fluid-Abteilung mit Fluidsteuerventilen und ähnlichem untergebracht sein. In einer zweiten Schublade 1910 kann eine Pneumatik-Abteilung mit Vakuumleitungen, pneumatischen Steuerventilen und ähnlichem untergebracht sein. Eine dritte Schublade 1912 kann Steuerfunktionsvorrichtungen enthalten, die sich auf die Elektronik der Maschine beziehen, einschließlich Eingabe-Ausgabe-Anschlüsse und ein dezentraler Prozessor, beispielsweise einer, erhältlich von Berkeley Process Control. Die oben beschriebenen funktionellen und Steuerelemente können alternativ über eine oder mehrere Abdeckwände zugänglich sein.
Durch Ausbildung der Maschine 100 gemäß der vorstehend beschriebenen modularen Anordnung kann die Wartung und die Reparatur der Maschine 100 wesentlich vereinfacht werden. Beispielsweise können im wesentlichen sämtliche Komponenten, die logisch miteinander in Beziehung stehen, in einer gemeinsamen Abteilung untergebracht sein, so daß beispielsweise an einem einzigen Ort sämtliche Fluids geprüft und Fluidsysteme modifiziert werden können. Als weiteres Beispiel kann im wesentlichen auf alle elektronischen Steuer- und Verarbeitungssysteme an einem einzigen Ort (d.h. Schublade 1912) zugegriffen werden.
Um die bequeme Wartung, Reparatur und Erweiterung der Maschine 100 weiter zu vereinfachen, sind jeweilige Schubladen 1908–1912 geeigneterweise gleitend gegenüber dem Rahmen der Maschine 100 beweglich, beispielsweise unter Verwendung von Kugellager-Gleitmechanismen, die funktionell analog zu denjenigen sind, die bei Aktenschubladen verwendet werden. Zur Vereinfachung des Öffnens, Schließens und Entfernens der Schubladen sind die verschiedenen elektrischen Leitungen, die der Schublade 1912 zugeordnet sind, die pneumatischen Leitungen, die der Schublade 1910 zugeordnet sind, und die hydraulischen Leitungen, die der Schublade 1908 zugeordnet sind, geeigneterweise in jeweiligen flexiblen Leiterführungen 1914A-D untergebracht. Im Betrieb kann ein Ende 1916 einer beispielhaften flexiblen Leitung 1914A geeigneterweise an dem rückwärtigen Abschnitt 1918 der Schublade 1912 angebracht sein. Somit bewegt sich, wenn die Schublade 1912 geöffnet wird, die flexible Leitung 1916 mit der Schublade mit. Wenn die Leitungen 1914A mit der Schublade 1912 mitgleitet, bleiben die verschiedenen elektrischen Leitungen innerhalb der Ummantelung 1914A am Platz und vor Beschädigung durch die Leitungen 1914A geschützt.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt vereinfacht die modulare Konstruktion der Maschine 100 die Erweiterung der Maschine, um zusätzliche, zugehörige Funktionselemente oder sogar abweichende Funktionselemente vollständig einzubauen. Insbesondere – es wird auf die 2A und 2B Bezug genommen – können die verschiedenen Behandlungsstationen (z.B. Wafer-Ladestation 102 oder Reinigungsstation 104) in getrennten Hilfsrahmenstrukturen enthalten sein, die zusammen den Rahmen bilden, der der Maschine 100 zugeordnet ist. Beispielsweise ist ein Rahmenbauteil 2102, zugeordnet der Ladestation 102, als gegen ein Rahmenbauteil 2104, zugeordnet der Reinigungsstation 104, stoßend dargestellt. Jeweilige Rahmenbauteile 2102 und 2104 können aneinander befestigt sein, beispielsweise durch Schrauben oder andere Befestigungsmittel, wie gewünscht. Wenn es gewünscht ist, die Maschine 100 zu vergrößern, um ein zusätzliches Modul, beispielsweise einen zusätzlichen Schrubb-Behälter, eine zusätzliche Kassetteneinrichtung oder vielleicht ein Modul, daß zu einer völlig anderen Funktion (z.B. Ebnen, Läppen oder ähnliches) gehört, mit einzuschließen, können jeweilige Stationen 102 und 104 an der Verbindungsstelle 2106 getrennt werden, die deren Grenzfläche definiert, und ein zusätzliches funktionelles Modul kann dazwischen eingesetzt werden. Das neu eingesetzte funktionelle Modul kann auch eine erste, eine zweite und eine dritte Etagenkomponente umfassen, in denen jeweils die Behandlungs-, Wartungs- und Steuerfunktionselemente des zusätzlichen Moduls, wie gewünscht, untergebracht sind.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt kann geeigneterweise eine berührungssensitive Bildschirmanzeige (nicht dargestellt) eingesetzt werden, um es der Bedienungsperson zu gestatten, die Maschine 100 zu überwachen, neu auszubilden, Fehler zu beseitigen oder in anderer Weise zu bedienen. Insbesondere kann eine berührungssensitive Bildschirmanzeigewand so ausgebildet sein, daß sie, bevorzugt in drei Dimensionen, eine grafische Wiedergabe der verschiedenen Betriebsmerkmale der Maschine 100, wie oben beschrieben ist, anzeigt. Wenn beispielsweise die Bedienungsperson wünscht, eine neue Kassette in die Ladestation 102 einzuladen, kann die Bedienungsperson auf ein grafisches Bildzeichen drücken, das die Ladestation 102 auf der brührungssensitiven Bildschirmanzeige wiedergibt. Die berührungssensitive Bildschirmanzeige kann dann an die Bedienungsperson Fragen richten oder es einfach der Bedienungsperson gestatten, die Tür zu berühren, die der Kassettenladefunktion zugeordnet ist, um dadurch die Tür zu öffnen. Dieses Modell eines Berührungsbildschirm-Zusammenspiels kann auf praktisch jeden Gesichtspunkt der Maschine 100, der hierin beschrieben ist, angewandt werden.

Claims

Reinigungsstation zur Verwendung bei einem System zum Reinigen, Spülen und Trocknen von Halbleiterscheiben bildenden Werkstücken, welche Reinigungsstation umfaßt: ein Gehäuse mit einer oberen Wandung (742); Mittel zum Aufnehmen eines Werkstücks in das Gehäuse; eine Mehrzahl Reinigungselemente, die in dem Gehäuse enthalten sind, welche Reinigungselemente zum Reinigen der oberen und der unteren Fläche der Werkstücke bei deren Durchlauf durch das Gehäuse ausgebildet sind; und eine Verzweigungsanordnung, die in der oberen Wandung (742) angeordnet ist und derart ausgebildet ist, daß mindestens ein Reinigungsmittel an die Reinigungselemente verteilt wird.
Reinigungsstation nach Anspruch 1, bei der die obere Wandung (742) aus einem einstückigen Körper gebildet ist.
Reinigungsstation nach Anspruch 1, bei der die Verzweigungsanordnung eine Mehrzahl einzelner Verzweigungen (803, 805, 807, 809) aufweist, die voneinander fluidgetrennt sind.
Reinigungsstation nach Anspruch 3, bei der die Mehrzahl einzelner Verzweigungen (803, 805, 807, 809) umfaßt: eine erste Verzweigung (803) mit einer ersten Mehrzahl abzweigender Kanäle; und eine zweite Verzweigung (805) mit einer zweiten Mehrzahl abzweigender Kanäle, die in einer alternierenden Ausbildung relativ zu der ersten Mehrzahl abzweigender Kanäle angeordnet sind.
Reinigungsstation nach Anspruch 1, bei der die Verzweigungsanordnung mit einer Mehrzahl von Öffnungen (810) in Verbindung steht, die zum Verteilen eines Reinigungsmittels an die Reinigungselemente ausgebildet in der oberen Wandung (742) angeordnet sind.
Reinigungsstation nach Anspruch 1, bei der die Reinigungselemente eine Mehrzahl Rollen (z.B. 702) aufweisen und die Verzweigungsanordnung so ausgebildet ist, daß das Reinigungsmittel im wesentlichen gleichmäßig entlang der Länge mindestens einer der Rollen (z.B. 702) verteilt wird.
Reinigungsstation nach Anspruch 6, bei der die Verzweigungsanordnung zum Verteilen eines Reinigungsmittels an einen Ort zwischen mindestens zwei der Rollen (z.B. 702) ausgebildet ist.