【発明の詳細な説明】
ウェハー洗浄、リンスおよび乾燥方法および装置
技術分野
本発明は、概して、半導体ウェハー加工中製品（workpiece）を洗浄、リンス
およびスピン乾燥するための自蔵(self-contained)機械、より詳細には、二つの
導入口、単一水路導入機構、および改善されたリンスおよびスピン乾燥アセンブ
リを有する改善されたシステムに関する。
背景技術および技術上の問題
電子工学産業におけるウェハーおよびディスクを洗浄するための機械は、概し
て公知である。例えば、半導体ウェハー、磁気ディスクおよび他の加工中製品は
、しばしば、平坦な実質的に平面の円形ディスクの形をとる。集積回路の製造に
おいては、半導体ウェハーディスクはシリコンインゴットから切り出され、さら
なる処理のために用意（prepare）される。各ウェハーがインゴットから切り出
された後、ウェハー表面から残骸を除去するためにウェハーは完全に洗浄、リン
スおよび乾燥されなければならない。その後、ウェハー表面上に集積回路を構成
するために、マイクロエレクトロニック構造の層を設け、次いで誘電層を設ける
ステップを含む一連のステップがウェハーに行われる。誘電層を設ける際にディ
スクは平坦化されなければならないことがしばしばある。化学的機械平坦化(che
mical mechanical planarization;CMP)工程および装置の論考については、例え
ば、1992年３月発行の、Araiら、米国特許第5,099,614号；1996年３月発行の、K
arlsrud、米国特許第5,498,196号；1989年２月発行の、Araiら、米国特許第4,80
5、348号；1994年７月発行の、Karlsrudら、米国特許第5,329,732号；および199
6年３月発行の、Karlsrudら、米国特許第5,498,199号を参照。
各処理ステップ後、加工中製品からすべての残骸を確実に除去するために、加
工中製品を完全に洗浄、リンスおよび乾燥することがしばしば望ましい。従って
、ウェハーを迅速かつ効率的に洗浄、リンスおよび乾燥するための方法および装
置
が要求され、これらの方法および装置は、高い加工中製品スループットを容易に
すると同時に、最小のウェハー破壊でウェハーを完全に洗浄および乾燥する。既
存のウェハー洗浄機の論考については、例えば、1995年８月22日発行の、Lutz、
米国特許第5,442,828号；1993年５月25日発行の、Frankら、米国特許第5,213,45
1号；および1994年10月25日発行の、Onodera、米国特許第5,357,645号を参照。
現時点で公知のウェハー洗浄機は、いくつかの点で不十分である。例えば、半
導体製品、特に集積回路装置に対する需要が増すに従って、高いスループットの
ウェハー洗浄機の必要性もそれに応じて高まった。しかし、現時点で公知のウェ
ハー洗浄機の導入口が単一である構成により、スループットが向上されないまま
である。
さらに、ウェハー洗浄機製造者はスループットを高くするという必要に迫られ
、ウェハーを非常に迅速にスピン乾燥するために、多くの製造者は洗浄機を高回
転スピン速度（例えば、1,800から2,200RPM）で設計した。このようにすること
によって、産業は、スピン乾燥動作において容認できないほど高いレベルのウェ
ハー破壊を現在受けている。この破壊は、特に、処理のその後の段階において集
積回路を含むウェハーについて非常に高くつき得る。
従って、従来技術の短所を克服するウェハー洗浄機が必要とされる。
発明の要旨
本発明によると、従来技術の短所の多くを克服するウェハー洗浄機が提供され
る。
本発明の好ましい実施態様によると、本発明のウェハー洗浄ステーションにウ
ェハーを逐次的に導入するために単一の水路が用いられる。スループットを高め
、かつ主題となるウェハー洗浄機を実質的に連続的に動作させることを可能にす
るために、二つあるいはそれ以上のウェハー導入ステーションが、単一の水路に
ウェハーを供給するように構成される。このように、ウェハーの一つのカセット
が第１のカセット装填ステーションからさらなる処理のために水路に排出される
と、オペレータはウェハーの充填されたカセットを第２のカセット装填ステーシ
ョンに装填し得る。第１の装填ステーションがすべてのウェハーをカセットから
放出
すると、第２の装填ステーション中のカセット有無検知器が完全に装填された第
２のカセットがあるか否かを検知し、第２の装填ステーションから水路に実質的
に途切れなくウェハーを供給し始める。第２のウェハーカセット装填ステーショ
ンが水路にウェハーを供給している間に、オペレータは洗浄されるべきウェハー
が充填された新しいカセットを第１のカセット装填ステーションに装填し得る。
あるいは、充填されたカセットの各装填ステーションへの装填は、人間のオペレ
ータを必要としない自動化された方法によって行われてもよい。
本発明の別の局面によると、単一の水路は単一の洗浄ステーションにウェハー
を供給し、各ウェハーの両面が清浄および洗浄される。特に好ましい実施態様に
よると、ウェハー洗浄ステーションは、複数のローラ対を備えている。ローラは
ウェハーを洗浄ステーションを通して押し出し、それによってウェハーの平坦な
上面および底面を洗浄する。より詳細には、ローラボックス中の様々なローラが
、異なる回転速度で動作する。このように、ローラの中には、洗浄ステーション
を通してウェハーを移動させる駆動ローラとして機能するローラも、異なる回転
速度で動作し、それによってウェハーが洗浄ステーションを通って移動するとき
にウェハーの表面を洗浄するローラもあり得る。
本発明の特に好ましい実施態様において、継続的な使用によってローラ表面が
摩耗したときにローラの好都合な交換を容易にするために、機械から容易に取り
外しされ得る封入された箱の中に洗浄ステーション中の様々なローラがすべて内
蔵されている。本発明の好ましい実施態様の別の局面によると、複数の異なる化
学薬品（例えば、水、洗浄液、界面活性剤、摩耗低下剤、および様々な溶液のpH
を制御するための溶剤）のローラボックスの別個の領域への配分を可能にするよ
うに、複数のチャネルがローラボックスの上部内側表面に構成される。このよう
にして、第１の組のローラを通過する加工中製品は第１の化学溶液に曝され、そ
れにより次いで同一のウェハーがローラボックスの後の段階で第２の化学溶液に
曝され得る。
本発明のさらなる局面によると、ローラボックスはリンスステーション中にデ
ィスクを放出するように構成される。加工中製品は、リンス手順の間は下方に傾
斜するように構成されるリンスステーション内で逐次的にリンスされる。下方に
傾斜していることによって、効果的な排水およびあらゆる残骸および化学薬品の
除去が容易になる。多数の水噴射によって、各加工中製品がリンスステーション
中に移動し、リンスの間に加工中製品の位置が維持され、加工中製品の上面およ
び下面のリンスが行われる。また、水噴射によって、加工中製品との機械的な接
触が最小化されるようにリンスステーション内に加工中製品が維持される。
本発明の別の実施態様によると、リンスステーションは２つの実質的に同一の
リンス環を適切に備え、この各リンス環は、前後に往復移動するように構成され
たシャトル腕部に接続され、それによって高い加工中製品スループットが容易に
なる。特に、２つのリンス環は、動作の間に左の位置から右の位置へと交互にサ
イクルされる。左の位置にあるときには、第１のリンス環はローラボックスから
加工中製品を受け取るように構成され、第２のリンス環は、加工中製品の上面、
底面および縁部表面が同時にリンスされ得るように、水平面から下方に傾斜する
ように構成される。第２のリンス環中の加工中製品がリンスされた後、第２のリ
ンス環は水平位置に再び傾斜を戻し、それによってリンスされた加工中製品は第
２のリンス環からロボット腕部によって回収される。次いで、リンス環アセンブ
リは右位置へと移動し、それによって空の第２のリンス環がローラボックスから
別の加工中製品を受け取る。同時に、第１のリンス環は下方に傾斜し、それによ
って加工中製品がリンスされる。次いで、第１のリンス環は水平位置へと戻り、
それによってロボット腕部はリンスされた加工中製品を回収し、それをスピン乾
燥ステーションへ移送する。上記のように左から右へと往復移動を行うことによ
って、加工中製品スループットは飛躍的に向上する。
本発明の別の局面によると、加工中製品はリンスステーションから回収される
と２つのスピン乾燥ステーションへ移送される。マニピュレータアセンブリは、
リンスステーションからリンスされた加工中製品を持ち上げ、スピン乾燥ステー
ションの一つに加工中製品を移送する。マニピュレータのタイミングは、スルー
プットを最大にするように制御される。マニピュレータは、ある一つの加工中製
品がリンスされている間にリンスされた別の加工中製品を輸送し得る。マニピュ
ーレータを使用することによって、機械内での部品の移動量が少なくなり、工程
の制御およびタイミング決めが簡易化される。代替的なスピン乾燥ステーション
は、第１のスピン乾燥ステーションが第１のリンス環から逐次的にリンスされた
加工中製品を回収し、第２のスピン乾燥ステーションが第２のリンス環から加工
中製品を逐次的に回収するように、２つのリンス環を用いる実施態様と協動する
。
特に好ましい実施態様によると、各スピン乾燥ステーションは、回転されてい
る特定のタイプの加工中製品に合わせて調整される回転モータを備えている。よ
り詳細には、スピン乾燥ステーションは、ダミーの加工中製品をスピナー上に配
置し、4,000rpmの回転速度を含む動作環境にスピナーモータを自己調整させ、そ
れによってモータ中に存在する自己調節プログラムを用いることによるスピナー
モータが原因である倍音、振動などを実質的に除去する。モータによるシステム
に分与する倍音、振動などを除去することによって、加工中製品破壊を最小にし
つつ、非常に高いスピンスピードが用いられ得る。
各スピン乾燥ステーションは、スピン乾燥工程の間にはじかれ得る水および残
骸から守るために上昇するシールドを備え得る。分離シールド(articulating sh
ield)を用いることによって、複雑な囲い、封止扉、および付加的な移動部品を
用いる必要なく、比較的「開」状態で機械が動作することが可能になる。さらに
、各スピン乾燥ステーションは、スピン乾燥工程の間に加工中製品を台の上に維
持するように構成された多数のクランプを用い得る。クランプの位置および構成
は、多数の異なる形状の加工中製品と適合し得る。
本発明の別の局面によると、一対の荷降ろしカセットが用いられ、各カセット
は両スピン乾燥ステーションから加工中製品を受取るように構成される。従って
、１つの荷降ろしカセットが洗浄され乾燥されたウェハーで充填されると、機械
は第２の荷降ろしカセットを洗浄された乾燥されたウェハーで充填し始めるよう
に構成され得る。第２の荷降ろしカセットが充填されると、第１の荷降ろしカセ
ットは機械から（手動あるいは自動で）取り外され得、それによって主題となる
ウェハー洗浄機の実質的に連続的で途切れない動作が可能になる。
本発明のさらなる局面によると、ウェハー装填ステーション、水路、洗浄ステ
ーションおよびリンスステーションへの流体流れは、代表的には流体圧を測定す
る従来のシステムとは異なり、流体流れを監視する流体流れ調節器システムの使
用によって適切に制御される。流体流れを直接測定することによって、システム
は流入流体圧の変化を受けにくくなる。従って、システム内の流体流れは、従来
技術において可能であったよりもはるかに正確に制御され得る。
本発明の別の局面によると、オペレータインタフェースは、適切にはフラット
パネルタッチスクリーンを備えている。タッチスクリーンは、システムの実質的
に全ての関連する面の三次元グラフィック画像をオペレータに提示するように有
利に構成され、それによって操作、維持、故障修理などが容易になる。
図面の簡単な説明
本発明は添付の図面に関連して以下に記載され、図面中において同様の参照符
号は同様の構成要素を示す。
図1Aは、加工中製品の洗浄、リンス、スピン乾燥および荷降ろしのための集積
機械の好ましい例示的な実施態様の詳細な前面図である。
図1Bは、２つの導入口と、本発明に従ってウェハーディスク加工中製品を連続
的に洗浄、リンス、スピン乾燥および荷降ろしするための単一のトラック機械と
を備える、封入された自蔵機械の代替的な実施例の概略的な透視図である。
図2Aは、図1Aに示される機械の概略的な平面図である。
図2Bは、図1Bに示される機械の例示的な実施態様の概略的な平面図である。
図３は、装填カセットから加工中製品を押し出すための例示的な排出機構の概
略的な透視図である。
図４は、カセットの一つから排出され水路に向かう加工中製品が通る経路を示
す、加工中製品装填ステーションの平面図である。
図５は、二つの入力から加工中製品を受けとり、加工中製品を水路に沿って動
かすための例示的な導入マニホルドの詳細な平面図である。
図６は、本発明の好ましい例示的な実施態様による、図５に示される導入モジ
ュールの概略的な透視図である。
図7Aは、複数のローラ対をそれぞれ有する例示的なスクラバーボックスの概略
的な透視図である。
図7Bは、図7Aに示されるスクラバボックスの概略的な正面立面図である。
図7Cは、図7Aのスクラバボックスの平面図である。
図7Dは、図7Aに示されるスクラバボックスの底面パネルの透視図である。
図7Eは、図7Aに示されるスクラバボックスの前方パネルの透視図である。
図8Aは、図7Aに示されるローラボックスの上方パネルの平面概略図である。
図8Bは、線8B-8Bに沿って見た図8Aに示される上方パネルの平面断面図である
。
図９は、図8Aに示される上方パネルの透視図である。
図10Aは、図7Aおよび図7Bに示されるローラボックスを用いる場合において有
用な、例示的なローラバーの平面図である。
図10Bは、図10Aに示されるローラバーの軸部の断面図である。
図11は、本発明によって用いられる例示的なリンスステーションの側面図であ
る。
図12は、図11に示されるリンスステーションの平面図である。
図13は、図11に示されるリンスステーションの前方平面図である。
図14は、図13の線14-14から見たリンスステーションの断面図である。
図15は、図16の線15-15から見た、本発明によって用いられるマニピュレータ
の断面図である。
図16は、本発明によって用いられるマニピュレータの平面図である。
図17Aは、図1Bに示される実施態様によって用いられ得る代替的なリンスステ
ーションの概略的な平面図である。
図17Bは、図17Aに示されるリンスステーションの概略的な前方立面図である。
図18は、右にずらした位置で示される、図17Aのリンス環シャトルアセンブリ
を詳細に示す図である。
図19Aは、リンス環の一つが傾斜した位置で示される、図17Bにおいて示される
リンスステーションの詳細な側面図である。
図19Bは、リンス流体流れポートを図示する、図19Aのリンス環ステーションの
拡大図である。
図20は、図17Aおよび図17Bに示されるリンスステーションによる例示的なリン
ス環本体の概略的な詳細な透視図である。
図21は、例示的なスピン支持台の平面図である。
図22は、スピン台の各腕部の遠位端に取り付けられているところが示されるボ
ブ（bob）を有する例示的なスピン台の側面断面図である。
図23は、本発明の好ましい実施態様による、例示的なスピナーボブの透視拡大
図である。
図24は、図21および図22に示されるスピン台を組み込むスピン乾燥アセンブリ
の断面図である。
図25は、本発明に従って使用される例示的な流体流れ制御システムのブロック
図である。
図26は、図1Aに示される機械の平面図である。
図27は、機能的に関連する様々な区画を図示する、図1Bに示される機械の概略
的な透視部分分解図である。
好ましい実施態様例の詳細な説明
図1Aおよび図2Aを参照すると、ウェハー洗浄機100の例示的な実施態様は、ウ
ェハー装填ステーション(wafer load station)102、水路輸送アセンブリ116、洗
浄ステーション104、リンスステーション106、マニピュレータ108（図1Aにおい
て図示せず）、スピン乾燥ステーション110、およびウェハー荷降ろしステーシ
ョン(wafer unload station)114を適切に備えている。図1Bおよび図2Bに示され
る代替的な実施態様は、第１の移送ステーション107も備え得る。上記のステー
ションの各々は、構成および機能が以下でより詳細に記載される。
続いて、図1A、図1B、図2Aおよび図2Bを参照すると、本発明のある局面による
と、ウェハー装填ステーション102は、少なくとも２つのウェハーカセットを収
容するように適切に構成され、それによって機械100が実質的に連続して動作す
ることが可能になる。すなわち、第１のウェハー装填アセンブリ118（図2Aおよ
び図2Bを参照）は、洗浄されるウェハーを充填したカセットを受け取るように構
成されている。この点において、半導体ウェハーなどの例示的な加工中製品に関
して本発明は記載されるが、事実上あらゆる実質的に平坦で実質的に円形の加工
中製品が、本発明に関連して適切に用いられ得る。
個々の加工中製品が第１の装填アセンブリ118から個別に排出されると、オペ
レータは第２のウェハー装填アセンブリ120において洗浄されるべき加工中製品
を（部分的あるいは完全に）充填した第２のカセットを設置し得る。このように
、第１の装填アセンブリ118からすべての加工中製品が水路116に逐次的に排出さ
れると、第２の装填アセンブリ120中にあるウェハーはその後直ちに水路116に放
出され始め得る。ウェハーが第２の装填アセンブリ120から排出されている間に
、オペレータは第１の装填アセンブリ118中に洗浄されるべきウェハーの新しい
カセットを設置し得る。従って、機械100へのウェハーの実質的に連続的な途切
れない導入が達成され得、現時点で公知のウェハー洗浄機を用いて、これまでに
達成可能であるよりも実質的に高い加工中製品スループットを容易にする。
機械100に関連して有用なウェハーカセットおよびカセットのより詳細な論考
については、例えば、1996年６月28日付で出願されたErich Edlingerの米国特許
出願第08/671,155号、発明の名称「調整可能なウェハーカセットスタンド」を参
照のこと。この特許出願の内容全体は、本願において参考として援用される。
続いて、図2Aおよび図2Bを参照すると、第１の装填アセンブリ118および第２
の装填アセンブリ120のそれぞれが実質的に「Ｔ字型」の構成で示されているが
、カセットから水路116に加工中製品を好都合に排出するためにいかなる適切な
構成も用いられ得ることが理解される。例えば、「Ｙ字型」構成あるいは加工中
製品が対向するカセットアセンブリに向かって導かれない改変「Ｔ字型」構成が
、以下により詳細に記載されるように、本発明に関して用いられ得る。
図1Bにおいて最もよく示されるように、各装填アセンブリ118および120は、加
工中製品を充填されたカセット126を支持する台124を備え得る。例えば、サーボ
アセンブリ、ステッパモータ、トルクモータアセンブリなどであるエレベータア
センブリ128は、水路アセンブリ116の上面によって概ね規定されるレベル（図1A
を参照）まで台124を持ち上げるように適切に構成される。部分的にあるいは完
全に加工中製品が充填されたカセットが機械中に装填され得ることが理解される
べきである。明瞭にするために、装填アセンブリ118および120の上記構成要素に
は図1A中で詳細に示されないものもあり得る。
多くの加工中製品洗浄工程に関連して、加工中製品が機械100によって処理さ
れる前に、加工中製品を湿環境に維持することが望ましい。従って、本発明のあ
る局面によると、各装填アセンブリ118および120が、例えば、界面活性剤、洗浄
剤、pH制御剤などを含有し得る脱イオン水である、所望の流体で適切に充填され
得るタンクあるいはチャンバ132をさらに備える。エレベータアセンブリ128は、
タンク132内に延びるように適切に構成され、それによってタンク132内のカセッ
ト126の垂直位置を制御する。
カセットからウェハーが個別に排出される方法を、本発明の好ましい実施態様
に関連して記載する。図1A、図1Bおよび図３を参照すると、ウェハー排出アセン
ブリ134は、流体に浸されたカセット126を維持するように構成された浸漬タンク
132を適切に備えている。加工中製品排出アセンブリ134は、カセット中の上部加
工中製品の縁部に向かって流体流れを強力に排出し、それによって加工中製品を
カセットから排出するように構成されたノズル136をさらに備えている。本発明
の文脈において、用語「流体」は好ましい実施態様において液体を指すが、用語
「流体」は、例えば、湿条件で加工中製品を維持する必要がないときに、ウェハ
ーを放出するために気体が用いられる機械100のこれらの用途については気体も
指し得ることが理解される。
さらに図３を参照すると、加工中製品排出アセンブリ134は、排出されるべき
加工中製品に対する実質的にあらゆる所望のノズル136の向きも容易にするよう
に適切に構成される。より詳細には、排出アセンブリ134は、背面板138、各側面
板140および142、底面板143、および前面板144をさらに備える。図３において最
もよく示されるように、背面板138は、側面板140を有する穿孔係合機構146によ
って（Ｚ軸に沿って）上下に摺動するように適切に構成される。Ｚ軸制御アセン
ブリ148は、排出アセンブリ134に対して背面板138の垂直位置を適切に固定する
。このように、カセット中の最上にある加工中製品に対するノズルの垂直位置は
、調整および維持され得る。この目的のために、Ｚ軸制御アセンブリ148は、ノ
ズル136のＺ位置を固定するためのねじ149を適切に備える。
ノズル136のＸ軸位置は、背面板138に形成された矩形レリーフ152内でＸ軸に
沿ってノズル支持ブロック150を摺動させることによって調節および維持され得
る。ブロック150のＸ位置（すなわち、ノズル136のＸ位置）は、一対のねじ（図
示せず）をブロック150のそれぞれの楕円形調節凹部154に固定することによって
維持され得る。排出される加工中製品に対するノズル136の位置は、傾斜した各
ねじ156を操作することによってＺ軸を傾斜させることによってさらに調節され
得る。このようにして、Ｚ−Ｘ面に対応する背面板138は、所望に応じてＸ軸に
ついて傾斜され得る。最後に、半径方向調節機構158が、Ｚ軸についてノズル136
を効果的に回転させるように操作され得る。
上記の調節機構に従って排出される加工中製品に対するノズル136の位置を調
節することによって、加工中製品に対するノズル136の最適な配置が達成され得
る。排出アセンブリ134の前面板144は、以下により詳細に記載されるように、加
工中製品が排出アセンブリ134から水路116へと排出されるウェハー排出口160を
適切に備えている。以下にさらに記載されるように、前面板144は、各水路マウ
ント162によって水路アセンブリ116に適切に固定される。
続いて図1Bおよび図３を参照すると、エレベータアセンブリ128は、タンク132
内でＺ軸に沿って上方に段階的に台124(従って、カセット126)を上昇させるよう
に適切に構成され、それによって以下により詳細に記載されるように、ノズル13
6から排出された流体が最上にある加工中製品をウェハー排出口経路160を通り水
路116に向かって逐次的に押し出すように、ノズル136に隣接するカセット126に
近接して最上部のウェハーを適切に位置させることが理解される。
本発明の例示的な実施態様において、機械100に対して利用可能な水圧量は、
任意の数の用途特有的な因子によって限定され得る。このために、ノズル136は
、適切かつ信頼性のある排出力が加工中製品にかかるように、排出された水の力
を増加させるように好ましくは構成される。好ましい実施態様において、ノズル
136は、入口から出口まで長手方向において断面積の減少を示す。つまり、ノズ
ル136は、好ましくは、加工中製品に近接する排出端部において細くなる。従っ
て、水はノズル136を通過するに従ってその速度を増し、これは比較的低圧の用
途について望ましくあり得る。
図４を参照すると、水路116は、各装填アセンブリ118および120から排出され
た加工中製品122を受け取り、かつ加工中製品122を水路116中で接触させずに下
方に(例えば、図４の右に向かって)導くように構成されている導入モジュール40
0を適切に備えている。図４に最もよく示されるように、本発明の好ましい例示
的な実施態様によると、加工中製品装填ステーション102は、改変「Ｔ字型」構
成を適切に備え、この構成においては、各装填アセンブリ118および120は水路11
6の経路と実質的に直交し、かつ、例えば、排出力が誤って高すぎる値に設定さ
れた場合に、カセットの一つから排出されたウェハーが対向配置されたカセット
と不注意に接触しないことを保証するために十分な量だけ互いにずれている。手
短に上記したように、所望に応じて、実質的にいかなる二つのあるいは複数のカ
セット導入構成、例えば、「Ｙ字型」構成も用いられ得ることが理解される。こ
の点において、各カセットアセンブリから排出された加工中製品を水路116に導
くために流体マニホルドを用いて、３つあるいはそれ以上のカセットアセンブリ
を組み込みことが望ましくあり得る。
次に図４から図６を参照すると、導入モジュール400は、矢印408に沿って装填
アセンブリ120から排出された加工中製品を受け取り、かつ矢印410に沿って装填
アセンブリ118から排出された加工中製品を受取るように適切に構成される。加
工中製品は導入モジュール400によって受取られると、以下により詳細に記載す
るように、複数の流体噴射によって経路の面から上方に発射される流体によって
支持され、その結果、加工中製品と導入モジュール400との間の機械的接触は実
質的に除去する。導入モジュール400は、矢印408の方向に沿って装填アセンブリ
120から加工中製品を押し出すように構成されている複数の押し出し噴射口(pull
jet)416（図５参照）を適切に備えている。より詳細には、押し出し噴射口416は
、水平面に対して20°から70°の大きさ、最も好ましくは約45°の角度で上方に
流体を排出するように適切に向きが決められ、水平方向の流れベクトルは矢印40
8の方向に沿って向きが決められている。このように、装填アセンブリ120から受
け取られた加工中製品は、導入モジュール400の内側部分を備える流体マニホル
ドに引き込まれる。
導入モジュール400は、装填アセンブリ118から排出された加工中製品を矢印41
0の方向に沿って水路116に引き込むように構成された、押し出し噴射口416に類
似した複数の押し出し噴射口414をさらに備えている。導入モジュール400によっ
て受け取られた後、装填ステーション102から排出された加工中製品は、矢印412
の方向に沿って水路116に沿い洗浄ステーション104へと運ばれる。より詳細には
、導入モジュール400は、各々が矢印412の方向に沿って加工中製品を押し出すよ
う
に構成された多数（例えば、10〜20個であり、最も特定的には約17個）の流体噴
射口の複数の行418をさらに備えている。行418を含む流体噴射口は、水路116か
ら上方に流体を排出するように構成され、水平面に対して20°〜70°の範囲の角
度、より好ましくは約45°に適切に傾斜される。このようにして、装填ステーシ
ョン102から受け取られた加工中製品は、実質的にいかなる機械的接触もなく、
水路116に沿って押し出される。
第１の加工中製品検出センサ402は、装填アセンブリ120の排出口160に近接し
て適切に配置されている。同様の加工中製品検出センサ404は、装填アセンブリ1
18に関連付けられた排出口160に近接して適切に配置されている。加工中製品セ
ンサ406はまた、洗浄ステーション104への導入口に近接した導入モジュール400
内に適切に配置されている。水路116は、センサ402、404および406に加えて任意
の数のセンサも用い得ることが理解されるべきである。例えば、機械100の例示
的な実施態様は、水路116での加工中製品122の進み具合あるいは有無をモニタす
るために配置された第４のセンサ407を用いる。各加工中製品センサ402、404、4
06および407は、機械100の安定した状態の動作をモニタし、加工中製品が「ハン
グアップ」としてあるいはセンサの近隣に存在するものとして検出された場合、
警告音を発するあるいは機械100の動作を停止するように構成され得る。さらに
、センサは、加工中製品がセンサを通過するときにその数を数える（あるいはい
かなる加工中製品も存在しないことを確認する）ために用いられ得、それによっ
てすべての加工中製品がカセットから排出されたことが確認される。加工中製品
センサ402、404、406および407は、例えば、光学センサを含む、加工中製品の有
および／または無を検出するためのいずれもの適切な機構を備え得る。
次に図7A〜図7Eを参照すると、本発明の好ましい実施態様による例示的な洗浄
ステーション104は、例えば、スクラバーボックスである、複数のローラ対を封
入する封入体を適切に備えている。より詳細には、洗浄ステーション104は、底
面板740、上面板742、背面板744および前面板738を適切に備えている。特に好ま
しい実施態様によると、これらの板は、１つあるいはそれ以上のローラの交換が
所望されるとき、迅速かつ容易に取り外しおよび交換され得る自蔵ボックスを備
える。本発明に関連してローラおよびローラボックスを迅速かつ好都合に取り外
しおよび交換できることによって、機械100の実質的に連続的な動作がさらに容
易になる。
洗浄ステーション104は、ローラボックスを介して各加工中製品を移動させ、
かつ通過する各加工中製品の平坦な上面および底面を同時に洗浄するように構成
された、複数のローラ対を適切に備えている。図7Bに示されるように、洗浄ステ
ーション104は、封入体中で各加工中製品を適切に受け取るように構成された加
工中製品導入口700を好ましくは備えている。加工中製品が封入体内に入ると、
第１の移動ローラ対（以下に記載）が加工中製品を「把持」し、それを次のロー
ラ対に与える。
より詳細には、図7Bを特に参照にすると、洗浄ステーション104は、５〜15個
オーダのローラ対、最も好ましくは約９対のローラを適切に備えている。図示さ
れた実施態様においては、スクラバーボックスは、各ローラ702および704を備え
た第１のローラ対、上方ローラ706および下方ローラ708を備えた第２のローラ対
、上方ローラ710および下方ローラ712を備えた第３のローラ対、上方ローラ714
および下方ローラ716を備えた第４のローラ対、上方ローラ718および下方ローラ
720を備えた第５のローラ対、上方ローラ722および下方ローラ724を備えた第６
のローラ対、上方ローラ726および下方ローラ728を備えた第７のローラ対、上方
ローラ730および下方ローラ732を備えた第８のローラ対、上方ローラ734および
下方ローラ736を備えた第９の最終ローラ対を含む。加工中製品が左方の遠位置
から洗浄ステーション104に入り、ローラボックスを通って逐次的に押し出され
、（ローラ734および736に近接する）遠方の右位置でローラボックスから排出さ
れるように、機械100は適切に構成される。
好ましい例示的な実施態様によると、各奇数ローラ対（例えば、第１、第３、
第５、第７および第９のローラ対）は、駆動（drive）ローラとして機能し、各
駆動ローラ対は駆動速度S1で動作する。このように、ローラ702、704、710、712
、718、720、726、728、734および736は駆動速度S1で動作する。さらに、各下方
ローラ（すなわち、ローラ704、708、712、716、720、724、728、732および736
）は、図7Bに示されるように時計方向に回転する。さらに、各偶数ローラ対（す
なわち、ローラ706、714、722および730）の上方ローラも、図7Bに示される状態
（perspective）から時計方向に回転する。最後に、各奇数ローラ対の上方ロー
ラ（すなわち、ローラ702、710、718、726および734）は、有利に反時計方向に
回転する。
続いて図7Bを参照すると、好ましい実施態様によると、すべての偶数下方ロー
ラ（すなわち、ローラ708、716、724および732）は、第２の駆動速度S2で動作す
るように有利に構成される。最後に、すべての偶数上方ローラ（すなわち、ロー
ラ706、714、722および730）は、処理速度S3で動作するように有利に構成される
。さらに、各ローラ対を含む２つのローラ間の張力は、ローラボックス全体を通
じて適切におおよそ均一である。
本発明の好ましい例示的な実施態様によると、各奇数ローラ対（「駆動ローラ
」）が洗浄ステーションを通じて本質的に均一な速度で加工中製品を移動させる
ように、各奇数ローラ対は第１の駆動モータによって適切に駆動される。特に好
ましい実施態様によると、すべての偶数上方ローラは、処理速度S3で第２のモー
タによって適切に駆動される。すべての偶数下方ローラは、処理速度S3以下の所
定のギア比で第２の駆動速度S2で第２のモータによって適切に駆動される。この
ようにして、オペレータは、第１のモータに関連付けられた第１の制御を設定す
ることによって、駆動速度S1を制御し得る。オペレータはまた、第２のモータに
関連付けられた第２の制御を操作することによって駆動速度S3を独立して制御し
得る。このようにすることによって、上述の所定のギア比に従って第３の駆動速
度S3に駆動速度S2が適切に迫従するときに、オペレータは駆動速度S2を間接的に
も制御する。オペレータは各駆動速度S1、S2およびS3を動力学的に構成し得るこ
とによって、洗浄ステーション104における実質的な処理フレキシビリティが達
成される。さらに、好ましい実施態様によると、S3をS1よりも高く設定すること
によって、加工中製品が駆動ローラ（例えば、奇数ローラ対）によって駆動速度
S1でスクラバーボックスを通って移動させられるとき、偶数ローラー対は、加工
中製品の上面および底面を効果的に同時に洗浄する。
上記のローラ速度は、本願の提出時で発明者に公知の発明の最適な実施形態を
反映しているが、本発明に関連して、実質的にいかなる数のローラならびにロー
ラ速度およびローラ方向のいかなる組み合わせも用いられ得ることが理解されな
ければならない。例えば、いかなる所望の処理についても最適な洗浄性能を達成
するためにローラボックス内の各ローラによって用いられる速度および方向の様
々な変更および組み合わせを用いて、２つ、３つあるいは３つを超える異なるロ
ーラ速度も用いられ得る。
図7A〜図7Eを続いて参照すると、洗浄アセンブリ104は、機械100に容易に設置
しかつ機械から容易に取り外しするために有利に構成される。より詳細には、底
面板740は、洗浄アセンブリ104から機械100への摺動係合を可能にするために１
つあるいはそれ以上の溝（例えば、あり継ぎ溝）750を適切に備えている。例え
ば、機械100は、機械100に対する洗浄アセンブリ104の好都合な摺動係合および
位置合わせのための溝750内に受容されるように構成された対応するリッジ（図
示せず）を有するフレーム部を有利に備え得る。底面板740は、以下により詳細
に記載されるように、洗浄流体が洗浄ステーション104から流出し得る流体出口7
48をさらに備える。所望に応じて、流体出口748から流出された流体は再循環し
得る。
次に、図7A、図7Cおよび図7Eを参照すると、各駆動ローラ702〜736は、ギア端
760およびフォロアー端762を備えている。図示された実施態様によると、各ギア
端760は、背面板744を貫通して延びるように構成される。各フォロアー端762は
、前面板738中に構成される各フォロアー接続部764内で受取ったものを回転する
ために有利に構成される。さらに、前面板738は、洗浄アセンブリ104を機械100
のフレーム（図示せず）に固定するための固定アセンブリ746をさらに備える。
固定アセンブリ746は、洗浄アセンブリ104を機械100のフレームにしっかりと取
り外し可能なように係合させるためのねじ、ボルト、クイックリリース（quick
release）あるいは他のいずれもの適切な固定機構も備え得ることが理解される
。
洗浄アセンブリ104は、以下のように好都合に取り外しおよび交換され得る。
機械100は、洗浄アセンブリ104の取り外しおよび交換を可能にするために、動作
のオフモードあるいは一時停止モードに置かれ得る。この状況において、固定ア
センブリ746は、例えば、固定具746と関連付けられたねじを外すことによって外
される。次いで、洗浄ステーション104は、例えば、図7Aの矢印766に沿って箱を
押し出すことによって、オペレータにより手動で取り外され得る。ローラのギア
端760は、洗浄ステーション104が溝750によって導かれ、矢印766に沿って摺動す
ると、機械100と関連付けられた駆動機構（図示せず）から受動的に適切に外さ
れる。洗浄ステーション104が取り外されると、オペレータによって前もって用
意された交換用ボックスが、取り外されたボックスの代わりに挿入され得る。あ
るいは、新しく交換される洗浄ステーションが機械100に迅速に再び配置され得
るように、洗浄ステーション104が開かれ、ローラが迅速に交換されてもよい。
いずれの場合でも、機械と関連付けられた対応するリッジに溝750を合わせ、ボ
ックスを再び元の動作位置に滑り込ませることによって、洗浄ステーション104
は機械100中に再び組み込まれ得る。溝750によって、機械100と関連付けられた
整合する駆動機構（明瞭さのために図示せず）にギア端760を合わせることが容
易になる。洗浄ステーション104が動作位置に再び組み込まれると、洗浄ステー
ション104を所定位置に固定するためにオペレータにより固定具746が再係合され
得る。洗浄ステーション104と関連付けられるいかなる流体流れ入口、流体排出
口あるいは加工中製品検知ハードウェアも、取り外しおよび再設置の間に付随さ
れるべきであり得ることは明らかである。
次いで、図7B、図8A、図8Bおよび図９を参照すると、上方板742は、洗浄アセ
ンブリ104の内部の一部分あるいは全体に流体を配分するように構成された１つ
あるいはそれ以上の流体流入ポートをさらに備える。図8Aは、流体マニホルドシ
ステムとして構成された例示的な上方板742の水平方向断面図を示し、図8Bは、
上方板742の水平方向断面図を示す。上方板742は、好ましくは、スクラバーボッ
クス内の特定の位置に流体を送達するように配置された複数のマニホルドを好ま
しくは含む。より詳細には、上方板742は、ローラボックス内の複数のローラに
近接して第１の流体を配分するように構成された第１のマニホルド803と連通す
る第１の流体流入ポート802を適切に備えている。第１のマニホルド803は、好ま
しくは、１つあるいはそれ以上の上方ローラの長さに沿って（あるいは近接して
）実質的に均等に流体を有利に放出するように配置される。上方板742は、例え
ば、最初のいくつかのローラ対によって占められる領域において、ローラボック
スの異なる位置全体に第２の流体を配分するための第２のマニホルド805と連通
する、同様に構成された第２の流体流れ入口804をさらに備えている。上方板7
42は、例えば、最後のいくつかのローラ対の近接領域である、ローラボックスの
第３の領域全体を通じて第３の流体を配分するように構成されている第３のマニ
ホルド807と連通する第３の流体流入ポート806も含み得る。同様に、上方板742
は、第４のマニホルド809と連通する第４の流体流入ポート808を含み得る。
各個々のマニホルドは、残りの各マニホルドとは流体的に異なるように適切に
構成される。しかし、１つより多いマニホルドに単一の流体が与えられ得るよう
に、１つあるいはそれ以上の流体流入ポートが結合され得る。図8Aに示される例
示的な実施態様において、マニホルドは、隣接するローラ（図8A中でローラは点
線によって示されている）の間の位置に洗浄流体を配分するように構成されてい
る。この構成は、洗浄流体がスクラバーボックスを通過するときに、洗浄流体を
加工中製品に達するようにするために望ましい。好ましい実施態様において、各
個々のマニホルドは、延びている複数のチャネル812を含む。さらに、対向する
マニホルド、例えば、第１のマニホルド803と第３のマニホルド807と関連づけら
れたチャネル812は交互に配置され得る。特定の処理用途を最適化するための所
望に応じて、いかなる数の流体流入ポートおよび／または流体マニホルドも洗浄
ステーション104と関連して用いられ得、マニホルドは重畳しあるいは重畳しな
い状態で洗浄ステーション104のいずれもの所望の部分とも連通し得ることが理
解されるべきであることは明らかである。
好ましい実施態様においては、上方板742は、一体の実質的に継ぎ目のないア
センブリとして製造される。継ぎ目のない構造によって、洗浄ステーション104
の外部に洗浄流体、水あるいは化学薬品を漏らすことなく、マニホルド803、805
、807および809を加圧することが可能になる。ある例示的な構成において、マニ
ホルド803、805、807および809は、頑丈なプレクシグラスあるいは他の強固な材
料に穴をあけるあるいは穿孔することによって形成される。チャネル812（図8A
において向きが垂直方向である）は、隣接するチャネルが上方板742の対向する
側面で形成されるように形成される。その後、共通する側面から出ているいくつ
かのチャネルが、交差するチャネル814（図8Aにおいて向きは水平方向である）
によって「接続」される。穿孔あるいは穴あけ工程の間に形成される入口穴を封
止するためにプラグが用いられ得る。
上記の各マニホルドは、好ましくは、多数のオリフィス810を介して洗浄アセ
ンブリ104に各流体を分配する。オリフィス810は、マニホルドと連通するように
上方板742に形成される。オリフィス810は、従来の穴あけ技術あるいはその他の
技術を用いて形成され得る。代替的なマニホルドは流体をスクラバーボックス中
に噴射するために個別のノズル部品を用い得るが、上方板742の封止完全性を向
上させるためにはオリフィス810が望ましくあり得る。さらに、個々のノズル部
品を用いないことによって、上方板742の製造コストおよび維持コストが低減し
得る。
次に、図7B、図10Aおよび図10Bを参照すると、洗浄ステーションアセンブリ10
4内の各ローラは、ギア端760、フォロアー端762および伸長軸782を備えたローラ
キャリア780を適切に備える。図10Bの断面に示されるように、軸782は、柔軟な
スポンジ状の伸長環状リング（図示せず）を軸782について係合させるために適
した周辺構造784を適切に備えている。表面構造784は、伸長した平行なかみ合う
歯状物として図示されているが、軸782とスポンジ状のローラ材料との間の強力
な摩擦による適合を容易にする実質的にいかなる機構も用いられ得る。このよう
に、内側ローラ本体軸と外側スポンジ状ローラ材料との間のすべり量が最小化さ
れ得、同時に、ローラキャリア780からの簡易な取り外しあるいはローラキャリ
アへの簡易な再挿入を容易にする。この点で、適切なローラ材料は、New Jersey
のMeracel Companyから入手可能なPVAローラを含み得る。
次に、図1A、図2Aおよび図11〜図14を参照しながら、リンスステーション106
の構成および動作の好ましい例示的な実施態様を記載する。特に、各加工中製品
は、洗浄ステーション104から出てくるとリンスステーション106によって受取ら
れる。例示的な実施態様において、ウェハー加工中製品が洗浄工程とリンス工程
との間に認められるほどには乾燥しないことを確実にするために、洗浄ステーシ
ョン104とリンスステーション106との間の空気間隙は比較的小さく、例えば、お
およそ3/16インチである。一般に、リンスステーション106は、逐次的に加工中
製品を受け取り、脱イオン水などの１つ以上のリンス溶液で各加工中製品を完全
にリンスし、リンスされた各加工中製品をマニピュレータ108のために保持し、
その後、マニピュレータはリンスされた加工中製品をスピン乾燥ステーション11
0（図1Aを参照）に輸送する。より詳細には、リンスステーション106の好ましい
例示的な実施態様は、上部1002、上部1002と結合された下部1004、および下部10
04を機械100に結合させるように構成された支持スタンド1006を含む。
流入経路1012（図13参照）がブラケット1008と1010との間に規定されるように
、上部1002は直立ブラケット1008および1010によって下部1004の上方に保持され
る。流入経路1012は、上部1002および下部1004の導入側面縁部に近接して適切に
配置される。加工中製品は洗浄ステーション104からリンスステーション106に移
動するときに、流入経路1012を通過する。好ましい実施態様においては、多数の
初期リンス噴射口（図からは明瞭ではない）が、加工中製品のリンスを即座に開
始し、加工中製品の乾燥を妨げるために、流入経路1012に近接する上部1002およ
び／または下部1004に適切に配置される。ある例示的な実施態様において、初期
流体噴射口は、図12において上部1002内で参照符号1013によって示される列ある
いはその近隣に位置する。これらの初期リンス噴射口は、下部1004の上面1014に
関して任意の適切な角度でリンス流体を導くように構成され得る。好ましくは、
初期リンス噴射口は、上面1014に対しておおよそ垂直あるいは加工中製品の流入
経路に関し前方に傾いた角度で流体を導く。このような前方に方向付けられた角
度は、図11において矢印1016として示される。
特に図1Aおよび図11を参照すると、加工中製品122が洗浄ステーション104から
排出されると、加工中製品122の移動平面は、実質的に平面123によって規定され
る。図11において最もよく示されるように、平面123は、下部1004の上面1014の
わずかに上方（例えば、５〜20mmであり、好ましくは、約10mm）にある。複数の
下方噴出口1018（図14を参照）から発射される流体（図示せず）は、洗浄ステー
ション104からリンスステーション106へ移送されるときに加工中製品122を支持
する。下方噴出口1018からの流体は、輸送およびリンスの間に加工中製品122の
下面もリンスする。適した構成の少なくとも１つの流体供給ポート1020が、外部
供給源から下部1004に流体を供給するために用いられ得る。好ましくは、流体供
給ポート1020は、下部1004内に形成される分配マニホルド（図示せず）と連通す
る。分配マニホルドは、下方噴出口1018を互いに流体的に結合させる。
上部1002は、洗浄ステーション104からの移送およびリンス工程の間に加工中
製品122の上面にリンス流体を導くように構成された複数の上方噴出口（図中で
は隠れている）を含み得る。好ましい例示的な実施態様において、上方噴出口は
実質的に矢印1016に沿って向きを揃えられ、それによってリンスステーション10
6に向かって十分に前方に加工中製品を押し出す。好ましくは、上方噴出口は、
上部1002に関しておおよそ10〜60度の角度で流体を方向付ける。加工中製品がリ
ンスステーション106内のリンス位置に正確に導かれることを確実にするために
、下部1004は、任意の数のウェハーガイド1022も含み得る。図示された実施態様
において、ウェハーガイド1022は、下部1004の外側対向縁部に近接する一体の壁
として形成される。ウェハーガイド1022は、好ましくは、平面123がウェハーガ
イド1022の上方端の真下にあるように、構成され寸法が決定される。
下部1004は、好ましくは、リンスステーション106のリンス領域内に加工中製
品122を維持するように構成された少なくとも１つのセンタリングピン1024を含
む。リンス領域は、加工中製品122がリンスステーション106内で獲得し得る最前
方位置として規定され得る。特に、加工中製品122が所定距離だけ前方に移動し
たとき、加工中製品122はセンタリングピン1024と接触する。図11を特に参照す
ると、加工中製品がリンスステーション106内で実質的に中心に位置し、かつ、
下方噴出口1018（図14参照）から発射される支持流体によって支持されるとき、
加工中製品は洗浄ステーション104から完全に移送され、リンス領域内に存在す
ると言える。この時点で、リンスステーション106は下方に傾斜させられ、10°
〜50°の範囲の角度、最も好ましくは約30°だけ水平面からずれる。図11におい
て示されるように、傾斜制御機構1026、例えば、ソレノイド作動型延長腕部が起
動され、それによってリンスステーション106が傾斜位置になる。
傾斜位置で、加工中製品の上面および底面の両方にリンス流体が供給される。
上方噴出口および下方噴出口1018は好ましくは加圧され、脱イオン水などの適切
な流体流れを加工中製品に送達する。加工中製品スループットは、各加工中製品
の上面および下面の両方を同時にリンスすることによって向上し得る。さらに、
上方噴射口および下方噴射口1018の位置は、加工中製品の全面および加工中製品
の周辺縁部が効果的にリンスされるように、加工中製品の上面に関して適切に配
置され得る。好ましい実施態様においては、リンスステーション106は、加工中
製品を支持、輸送およびリンスするおおよそ256個の個々の流体噴射口を用いる
。複数の噴射口によって、一様なリンスおよび加工中製品の表面被覆性の改善が
容易になる。
好ましい実施態様において、リンス流体は、0.1〜20リットル／分の速度、最
も好ましくは４〜５リットル／分の速度で上面に与えられる。同様に、リンス流
体は、0.1〜10リットル／分の速度、最も好ましくは1.5リットル／分の速度で下
面に有利に与えられる。個々の噴射口は、好ましくは、リンス工程の間に実質的
に均一な流体圧を与えるように寸法決めおよび構成される。機械100は、リンス
サイクルが完了したときに流体が保存されるように、リンス流体の供給を制御す
る。
リンス動作が完了すると、次いで傾斜したリンスステーション106が操作され
再び水平位置へと戻り、それによってマニピュレータ108はリンスされた加工中
製品を回収し、その加工中製品をスピン乾燥ステーション110に移送する。リン
スステーション106が傾斜位置にあるときに加工中製品がリンスステーション106
から取り除かれるように、マニピュレータ108およびリンスステーション106を代
替的に構成してもよいことが理解されるべきである。
図11および図14を参照すると、マニピュレータ108との共同動作を容易にする
ために、リンスステーション106の下部1004は、下部に形成されているアーチ形
の凹部1028を有し得る。凹部1028は、リンスステーション106が水平位置にある
ときに、マニピュレータ108の一部を受容するように構成されている。加工中製
品がリンスステーション106内で完全に前方に位置しているとき、凹部1028は加
工中製品の真下に位置する。
図15および図16を参照し、かつ図14を続いて参照すると、マニピュレータ108
は、リンスステーション106からリンスされた加工中製品を回収し、その加工中
製品をスピン乾燥ステーション110へ移送するように構成されたアーチ形腕部150
0を適切に有している。好ましい実施態様において、スピン乾燥ステーション110
は、少なくとも２つのスピン乾燥アセンブリ111および113を備えている。本発明
に従ってリンスステーション106、マニピュレータ108、および二体型スピン乾燥
ステーション110を用いることによって、機械100による加工中製品スループット
の向上がさらに容易になる。
マニピュレータ108は、好ましくは、機械100に結合された基部1512を有してい
る。旋回(swing)腕部1506は、好ましくは、実質的に垂直な回転軸まわりに回転
し得るように基部1512に結合している。図16に示されるように、第１および第２
の輸送セクション1502および1504は、旋回腕部1506の自由な端部に位置している
。基部1512は、マニピュレータ108によって用いられる動作プロトコルに従って
旋回腕部1506を回転および持ち上げるための従来の電気機械構成要素を任意の数
だけ含み得る。
腕部1500は、一般的には腕部1500の互いに対向する側面に配置されている第１
の加工中製品輸送セクション1502および第２の加工中製品輸送セクション1504を
好ましくは備えている。第１および第２の加工中製品輸送セクション1502および
1504は、凹部1028（図14参照）内に嵌まり、かつリンスステーション106の内部
に存在する加工中製品の真下にあるように寸法が決められる。第１および第２の
輸送セクション1502および1504は凹部1028内で受け取られるように構成されてい
るが、旋回腕部1506（アーチ形腕部1500に結合されている）は、下方位置にある
場合には加工中製品の下を通過し得ない。例えば、下方位置にある間は、第１の
輸送セクション1502が凹部1028内にあり、かつ加工中製品の真下にあるように、
マニピュレータ108は旋回腕部1506を垂直回転軸1508まわりに回転させる。
次いで、マニピュレータ108は、軸1508によって規定される方向に沿って旋回
腕部1506を上方に持ち上げる。第１の輸送セクション1502と関連付けられた第１
の吸い上げパッド1510が起動され得、それによって加工中製品はリンスステーシ
ョン106からスピン乾燥ステーション110へ移送される間に第１の輸送セクション
1502へゆっくりと固定される。第１の輸送セクション1502の上に位置する加工中
製品122の典型的な位置は、図16中で点線によって図示されている。旋回腕部150
6は、旋回腕部1506および加工中製品122がリンスステーション106の上部1002と
下部1004との間を通過し得るために十分な高さまで適切に上昇される。その後、
旋回腕部1506は回転し、それによって、例えば、第１のスピン乾燥アセンブリ11
1上に加工中製品が配置される。旋回腕部1506は、第１のスピン乾燥アセンブリ1
11上にアーチ形腕部1500を適切に下げ、スピン乾燥ステーション110とリンスス
テーション106との間の所定の待機位置まで回転し得る。
好ましい実施態様において、次の加工中製品がリンスステーション106によっ
て完全にリンスされるまでマニピュレータ108は一時停止し得る。次の加工中製
品にスピン乾燥の用意ができると、マニピュレータ108は第２の輸送セクション1
504を加工中製品の真下まで動かし、加工中製品が第２のスピン乾燥アセンブリ1
13上に配置されるまで前の加工中製品に関連して上記した手順が繰り返される。
２つの輸送セクションを用いることによって、マニピュレータ108が回転軸を一
つしか持たず、回転の範囲が限られている比較的単純な設計にすることが可能に
なる。さらに、マニピュレータ108は、インタアクティブセンサあるいは複雑な
制御プロトコルを有さない「無音」のロボットによって実現され得る。従って、
マニピュレータ108は信頼性を持って堅実に動作され得、それによってメンテナ
ンスあるいは管理を行わずに大量の加工中製品が処理される。
いずれもの適切な作動機構、制御システム、モータなどがマニピュレータ108
の実施の実現に用いられることを当業者は理解する。従って、マニピュレータ10
8の特定の動作要素は、本明細書において詳細に記載される必要はない。
次に図17〜図20を参照すると、リンスステーション106の別の実施態様が図示
される。リンスステーション106のこの実施態様は、第１のリンス環1102および
第２のリンス環1104を適切に備え、それぞれのリンス環はシャトル腕部1106に取
り付けられている。動作時には、シャトル腕部1106は、（図2Bに図示されるよう
に）左位置から（図18に図示されるように）右位置へと交互に移動する。シャト
ルアセンブリ1106が左から右へ交互に移動動作する結果、リンス環1102によって
運送される加工中製品は、位置Ａ（シャトルアセンブリ1106が図2Bにおいて示さ
れる左位置にあるとき）あるいは位置Ｂ（シャトルアセンブリ1106が図18におい
て示される右位置にあるとき）を仮定し得る。それと類似して、リンス環1104に
よって運送される加工中製品は、位置Ｂ（シャトルアセンブリ1106が図2Bにおい
て示される左位置にあるとき）あるいは位置Ｃ（シャトルアセンブリ1106が図18
において示される右位置にあるとき）を仮定し得る。
図17〜図20を特に参照すると、本発明の二体のリンス環アセンブリによって、
前に回収された加工中製品がリンスされている間に加工中製品が洗浄ステーショ
ン104から回収されることによって、加工中製品スループットの向上がさらに容
易になる。好ましい実施態様において、各リンス環アセンブリ1102および1104は
、シャトル腕部1106に取り付けられた環本体1108を適切に備えている。環本体11
08は、各流体供給ポート1112A、1112Bおよび1112Cと連通する流体マニホルド111
0を適切に備えている。マニホルド1110は、環本体1108の実質的に水平な表面116
について配置された複数の噴出口1114を有して有利に構成される。流体供給ポー
ト1112はマニホルド1110の内部領域に流体を供給し、それによって実質的に均一
な圧力で流体が各噴出口1114から発射され、表面1116によって規定される弧のま
わりに流出する。
図17Bおよび図19Aを特に参照すると、加工中製品122が洗浄ステーション104か
ら排出されると、加工中製品の移動面は平面123によって実質的に規定される。
図19Aにおいて最もよく示されるように、平面123は、環本体1108の表面1116によ
って規定される水平面のわずかに上方（例えば、５〜20mmであり、好ましくは約
10mm）にある。加工中製品がスクラバーボックスからリンス環に移送されるとき
に、噴射口1114から発射された流体（図示せず）は加工中製品122を支持する。
次に図18および図20を参照すると、各加工中製品が洗浄ステーション104から
矢印1126に沿って各リンス環に移送されるときに、各ウェハーガイド1122および
1124どセンタリングピン1118および1120との相互作用によって、加工中製品はマ
ニホルド1110に対して実質的に中心に位置される。各加工中製品の周辺端部はウ
ェハーガイド1122および1124および／またはセンタリングピン1118および1120の
一つあるいは両方と優しく接触し得るが、加工中製品の平坦な面とリンス環本体
1108との機械的な接触は実質的に回避される。
図17Bおよび図19Aを特に参照すると、加工中製品がリンス環内で実質的に中心
に配置され、噴出口1114（図20参照）から発射された支持流体によって支持され
るとき、加工中製品はスクラバーステーション104から完全に移送され、リンス
ステーション内で受取られる。この時点で、シャトルアセンブリ1106（図18）は
、もう一方のリンス環が洗浄ステーション104から加工中製品を受け取り得るよ
うに、次の位置へと移動する。右位置から左位置へと（あるいはその反対に）移
動すると、リンス環1102（または、リンス環1104）は、図17Bおよび図19Aに示さ
れ
るように下方に傾斜し、10°〜50°の範囲、最も好ましくは約30°の角度だけ水
平面からずれる。この位置で、リンス流体が、加工中製品の上面および底面に供
給される。より詳細には、図19Bを一時的に参照すると、第１の流体ノズル1202
は、実質的に矢印1204に沿って、加工中製品の上面にリンス流体を排出するよう
に適切に構成される。第２のリンスノズル1206は、実質的に矢印1208に沿って、
加工中製品の下面にリンス流体を排出するように適切に構成される。
リンスステーション106の本実施態様によると、各加工中製品の上面および下
面の両方を同時にリンスすることによってスループットが向上し得る。さらに、
図19Bに示されるように加工中製品の上面に対して第１のリンスノズル1202を向
けることによって、加工中製品の周辺縁部も効果的にリンスされ得る。好ましい
実施態様において、リンス流体は、0.1〜20リットル／分の範囲の速度、最も好
ましくは、４〜５リットル／分の範囲の速度で上面に与えられる。同様に、リン
ス流体は、0.1〜10リットル／分の範囲の速度、最も好ましくは、1.5リットル／
分の範囲の速度で下面に有利に与えられる。
リンス操作が完了すると、傾いたリンスリングアセンブリは水平位置に戻るよ
うに操作され、その後すぐに第１の移送ステーション１０７がリンスされた加工
中製品を回収し、加工中製品をスピン乾燥ステーション１１０に移動させる。あ
るいは、第１の移送ステーション１０７は、リンスリングが傾いた位置にあるう
ちに、リンスリングからリンスされた加工中製品を適切に回収し得る。
図1Ｂおよび図２Ｂを再び参照すると、第１の移送ステーション１０７は、適
切にはリンスリング１１０４からリンスされた加工中製品を回収し、加工中製品
をスピン乾燥アセンブリ１１１に移動させるように構成されているロボットアー
ム１０９を備える。同様のロボットアセンブリ（図示せず）が移送ステーション
１０７内に配置され、（リンスリング１１０２が図２Ｂに示す位置Ａにあるとき
）リンスリング１１０２からリンスされた加工中製品を回収し、加工中製品をス
ピン乾燥アセンブリ１１３に移動させるように構成されている。本発明に従って
二重のリンスリング、中継アセンブリ、スピン乾燥ステーションを使用すること
は、機械１００を通る増加した加工中製品のスループットをさらに促進する。
好適な例示的実施態様であるスピン乾燥アセンブリ１１１および１１３のそれ
ぞれの構築および操作を図２１から図２４と関連して説明する。当業者には、本
発明が本明細書中に示され説明される数以外のいかなる数のスピン乾燥アセンブ
リでも利用し得ることが理解される。
本発明によるスピン乾燥アセンブリ１１１および１１３のそれぞれは、加工中
製品がスピン乾燥されているときに加工中製品を保持しておくように構成された
スピンプラットフォーム１６００を適切に備える。より詳細には、プラットフォ
ーム１６００は、ディスク型プラットフォーム１６００を介して伸長する複数（
例えば３または５）のスロット１６１０を有する平面上部表面１６０２を適切に
含む。プラットフォーム１６００の下部表面は、適切には駆動軸（図示せず）を
受け取る円柱状空洞１６０４を有するハブ１６０６を適切に備える。駆動軸は、
詳細には下記に述べるようにスピンモータに適切に接続され、支持プラットフォ
ーム１６００をスピンさせる。ボブ１８００は、各スロット１６１０内に適切に
配置され、下記に更なる詳細で説明されるようにスピンプラットフォーム１６０
０のスピン中に加工中製品を把持するように構成されている。１つの好適な例示
的実施態様では、５つのボブ１８００が用いられ、それによってスピン乾燥アセ
ンブリ１１１および１１３が従来の円形ウェハー加工中製品または直線縁部分を
有する実質的に円形のウェハー加工中製品と共に使用され得る。３つのボブ１８
００のみを有する別の実施態様は、円形ウェハー加工中製品には適しているが、
直線部分がボブ１８００の内の１つと配列された場合に直線縁ウェハーを効果的
に把持することができない。
各ボブ１８００は、上部体部分１８０２と、下部体部分１８０４と、ピボット
アーム１８１０と、ウェハークランプ１８０６と、ボタン１８０８と、バネ台座
１８１２とを適切に備える。各ボブ１８００は、好都合なメカニズムを介して各
スロット１６１０内に旋回可能に適切に固定される。好都合なメカニズムとは、
例えば、プラットフォーム１６００内の対応するピボット支持体（図示せず）を
介してピボットバー１８１０を伸長することである。
スピンプラットフォーム１６００の操作中、すなわち、スピンプラットフォー
ム１６００がスピンしているとき、加工中製品１２２の周辺はそれぞれのボブ１
８００によって適切に締められている。より詳細には、適切なバネ１６０８は、
ウェハークランプ１８０６が上向きに付勢されるようにボブ１８００をバイアス
するように構成されている。そうすることによって、各ウェハークランプもまた
内向きに付勢され、図２２に示す位置に加工中製品１２２を固定して保持する。
スピンプラットフォーム１６００から乾燥された加工中製品をおろし、新しくリ
ンスされたばかりの加工中製品を空いたスピンプラットフォーム１６００上に乗
せることが望まれるとき、ボタン作動装置アセンブリ１７０４のそれぞれが、各
ボブ１８００に隣接して設置され、矢印１７０２に沿って上向きに伸長し、概し
て矢印１７０２で示されるようにボブ１８００の下部表面と接触するように構成
される。その結果、バネ１６０８によって働いたバネの力が打ち消され、各ボブ
１８００と関連する各ウェハークランプ１８０６が放射状外向きに付勢され、加
工中製品１２２を下向きに落下し、それぞれのボタン１８０８のみで支持される
。この点で、それぞれのボタン１８０８は、加工中製品１２２の下部表面にダメ
ージを与えない柔らかく弾力的な材料によって適切に形成される。ウェハークラ
ンプがこの引き込み位置にあることによって、移動メカニズム１１２（図１Ａお
よび図２Ａを参照）が、加工中製品を回収し、加工中製品を荷降ろしステーショ
ン１１４へ移動する。
加工中製品の１つが乾燥されスピン乾燥アセンブリ１１１および１１３から荷
降ろしステーション１１４へと移動される最中、第２の加工中製品がマニピュレ
ータ１０８によって操作され得る。上述の別の実施態様では、第１の移送ステー
ション１０７がリンスされたばかりの加工中製品をリンスステーション１０６か
ら回収し、スピンプラットフォーム１６００へと移動させ得る。特に、それぞれ
のウェハークランプ１８０６力句ｌき込み且つゆるめられた状態から、マニピュ
レータ（または第１の移送ステーション１０７）はそれぞれのボタン１８０８に
よってのみ支持されているスピンプラットフォーム１６００上に加工中製品を配
置する。次に、ボタン作動装置１７０４は下向きに移動し、各それぞれのバネ１
６０８が各ボブ１８００をピボットバー１８１０の周りで旋回させ、それぞれの
ウェハークランプ１８０６が放射状に内向きに付勢されることによって加工中製
品を把持する。それぞれのボタン作動装置１７０４は、例えば空気の作用によっ
て所望のメカニズムを介して上向きおよび下向きに付勢され得る。それぞれのク
ラ
ンプ１８０６の斜面(beveled)構成は、クランプが加工中製品をボタンからわず
かに持ち上げる事を可能にし、スピン操作中に加工中製品とボタンとの間の接触
を適切に防止する。
当初から締められた状態では、下記に述べる駆動モータ（図示せず）によって
駆動されるスピンプラットフォーム１６００が比較的遅いスピン速度（例えば、
毎分毎に５００スピンの範囲内）でスピンし始める。望ましい２次的な締めスピ
ン速度が一旦達成されると、遠心力が各ボブ１８００をピボットバー１８１０の
周りを更に旋回させ、それによってそれぞれのウェハークランプ１８０６が更に
しっかりと加工中製品を保持する。
好適な実施態様では、各スピン乾燥アセンブリ１１１および１１３はそれぞれ
のプラットフォーム１６０２を実質的に包囲するように構成されたシールドアセ
ンブリ１８２０を含む。スピン乾燥操作中、すなわち、リンスされたばかりの加
工中製品が加工中製品の表面から水を除去するために高速でスピンされていると
き、それぞれのシールドアセンブリ１８２０は有利に上昇されそれによって、流
体または振り落とされたかまたは加工中製品およびスピン乾燥アセンブリ１１１
、１１３から遊離された残骸が、荷降ろしステーション１１４内の乾燥したウェ
ハーまたは隣接されたスピン乾燥アセンブリによって処理されているウェハーを
汚染することを防止する。よって、シールドアセンブリ１８２０は、機械１００
によって用いられる洗浄およびリンス流体、化合物、ならびに化学物質によって
実質的に不浸透性の材料から適切に形成されている。
図２４は、低い位置（実線）および上がった位置（点鎖線）にあるシールドア
センブリ１８２０を示す。シールドアセンブリ１８２０は、スピン乾燥処理中に
スピンプラットフォーム１６００上部から適当な高さにある周辺の上部エッジ１
８２２を好ましくは含む。スピン乾燥処理が完了した後、上部エッジ１８２２は
スピンプラットフォーム１６００の上部表面１６０２の下の高さまで下げられる
。好適な実施態様では、上部エッジ１８２２は、スピンプラットフォーム１６０
０の上部表面１６０２から約１インチ（１”）上に上げられる。特定の高さは、
スピン速度、機械１００の近傍の構成要素の配置または所望される保護の量に依
存して変化し得る。シールドアセンブリ１８２０は、ソレノイドまたは含気性リ
フ
ターなど適当な作動メカニズム１８２３のいくつによってでも上げたり下げたり
され得る。作動メカニズム１８２３は、それぞれのスピン乾燥アセンブリ１１１
および１１３に関連するタイミングプロトコルに従って制御され得る。
シールドアセンブリ１８２０は好ましくは円柱形であり、スピンプラットフォ
ーム１６００は好ましくは円形である。図２１に示されるように、シールドアセ
ンブリ１８２０およびスピンプラットフォーム１６００は実質的に同心性であり
得、それによって周辺加工中製品および機械１００の構成要素の効果的な保護を
促進し、機械１００の大きさを小型化するのを援助する。図２Ｂを一時的に参照
すると、スピン乾燥アセンブリ１１１および１１３のそれぞれは、スピン乾燥室
１８４０内に交互に封入可能(enclosable)であり得る。特に、第１のドア１８４
２および第２のドア１８４４は（例えば、垂直方向に上向き、垂直方向に下向き
、または他の好都合な方法によって）開くように適切に構成され、第１の移送ス
テーション１０７に関連するロボットアームが加工中製品をリンスステーション
１０６からスピン乾燥プラットフォーム上に移動させることを可能にする。類似
的に、第２のドア１８４４が開くように構成され、それによって第２の移送ステ
ーション１１２がスピン乾燥後に乾燥された加工中製品をスピン乾燥プラットフ
ォームから荷降ろしステーション１１４へと移動させるのを可能にする。しかし
、スピン乾燥操作中、すなわち、リンスされたばかりの加工中製品が、加工中製
品の表面から水を除去するために高速でスピンされるとき、それぞれのドア１８
４２および１８４４は、都合良く閉じられる。
本発明の１つの局面によると、スピン乾燥アセンブリ１１１および１１３のそ
れぞれは、スピンプラットフォーム１６００およびそれによって運ばれる加工中
製品を高速でスピンして加工中製品から流体を除去するように構成されたモータ
（図示せず）を含む。本発明の特に好適な実施態様によると、従来技術で通例の
段階的ランプ技術に反して、実質的に直線型のランプが用いられる。例えば、加
工中製品は比較的低速スピン（例えば、２００から１，０００ＲＰＭおよび最も
好ましくは約５００ＲＰＭ）のスピンアセンブリに最初は締められ得るが、加速
ランプの全体はゼロから最高操作速度まで実質的に直線である。好適な実施態様
では、スピンアセンブリは３，０００から５，０００ＲＰＭの範囲、および最も
好ましくは４，０００ＲＰＭで加速される。よって、特に好適な実施態様によれ
ば、実質的に直線的なランプはほぼ静止した状態から４，０００ＲＰＭまで用い
られる。
本発明の更なる局面によると、スピンアセンブリ１１１および１１３は、加工
中製品がスピンプラットフォームに固定されて締められている時点（例えば、５
００ＲＰＭ）から約４，０００ＲＰＭまで４秒から３０秒の範囲、および最も好
ましくは約６から８秒間ランプされる。一旦最高速度（例えば４，０００ＲＰＭ
）に到達すると、４秒から２０秒の範囲および最も好ましくは約１０秒間維持さ
れる。その後、実質的に直線的なランプはスピンアセンブリを減速するために用
いられる。好ましい実施態様では、減速は約４秒から３０秒間、および最も好ま
しくは約６から８秒間実施される。
別の実施態様によると、スピン乾燥アセンブリ１１１および１１３は、静止状
態から第１の加速で約２次的把持速度、例えば、２０から１，０００の範囲およ
び最も好ましくは約２５０から３００ｒｐｍｓ／秒／秒まで適切に加速される。
別の実施態様では、２次的把持速度までの最初の加速は、０．５から５秒の範囲
、および最も好ましくは約１から２秒の範囲で起こるのが適切である。その後、
加工中製品がスピンアセンブリ１１１および１１３によって一旦しっかり締め付
けられると、アセンブリは把持速度（例えば５００ｒｐｍ）から最高速度（例え
ば４，０００ｒｐｍ）まで実質的に直線（しかし適切にはより高い）加速度で加
速する。例えば、スピンアセンブリは５００ｒｐｍから４，０００ｒｐｍまで０
．５から１０秒の範囲および最も好ましくは約１から２秒の範囲で加速され得る
。
本発明の更なる局面によると、調和的および反響的な振動数は加工中製品から
実質的に隔離され、よって、下記の方法による加工中製品の破損の可能性を最小
化する。本発明者は、スピンアセンブリの性能は、適切なスピンモータの慎重な
選択によって、大きく促進され得ると判定した。本発明の好適な実施態様では、
Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，ＲｉｃｈｍｏｎｄのＢｅｒｋｅｌｅｙ Ｐｒｏｃｅｓｓ
Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｉｎｃ．から入手可能なモデル番号ＡＳＭ１２１のブラシの
いらないサーボモータまたは、機能的に等価であるモータがスピンモータとして
適切に用いら得る。本発明の１つの局面によると、スピンモータは自己調節特徴
を含み、それによってモータは、機械１００内の予測される操作環境の範囲内で
性能を最適化するよう、モータ自身を自動的に調節するよう構成され得る。
特に、各スピン乾燥アセンブリ１１１および１１３に関連するモータは、スピ
ン乾燥アセンブリ内にサンプルの加工中製品を配置し、モータ（図示せず）を自
動調節または自己調節操作モードに設定することによって予め調節され得る。こ
れは、機械１００が完全に操作可能な状態で行われるのが好ましく、よって、操
作環境を最適にシミュレートする。スピン乾燥アセンブリ１１１および１１３は
、通常の操作処理パラメータによってランプアップされそしてモータは操作環境
へと自己調節することが可能となる。この点で、自己調節モータは、操作プロフ
ァイルを概ね規定する。モータは、操作プロファイルの範囲内で電流、振動数、
トルク等を含む様々なパラメータを調節することによって意図された操作環境で
最適に作動する。そうすることによって、さもなければモータによるスピン乾燥
システムに寄与され得る調和的および反響的な振動数が、実質的に排除される。
更に、多くの自己調節モータは、意図された環境の操作パラメータ（すなわち
、モータの最適操作プロファイル）の範囲を内部に格納する能力を有する。本発
明の更なる局面によると、モータの出力信号は機械１００に関連するプロセッサ
システムに適切に印加され、モータが予め決定され、予め調節された操作パラメ
ータの範囲内で作動している限りは、スピン乾燥ステーション１１０の操作は中
断されない状態にある。しかし、モータが、予め決定したプロファイル（すなわ
ち、操作パラメータの予め調節された範囲）の範囲外またはそれに近づいて作動
していると感知した場合、機械１００はモータから調節外信号を受け取り、オペ
レータに表示するように適切に構成される。スピンモータからのプロファイル外
信号の受信によって、機械１００は操作を自動的に中止するように構成され得る
。あるいは、オペレータが適切に機械を停止し得、スピンモータを自己調節モー
ド操作に戻す設定をして調節し直し、モータを調節し直し得る。これによって、
スピンモータの貧弱な性能による加工中製品へのダメージおよび破損が、実質的
に排除される。
図１Ａおよび図２Ａを再び参照すると、第２の転送アセンブリ１１２は、各ス
ピン乾燥アセンブリ１１１および１１３から乾燥されたワークピースを二者択一
的に受け取るように適切に構成されている。特に、第２の転送アセンブリ１１２
は、各スピン乾燥アセンブリからワークピースを捕らえて、ワークピースを荷降
ろしステーション１１４に搭載するように構成された延長可能かつ回転可能なロ
ボットのアーム１１５を適切に有する。
さらに特定的には、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａおよび図２Ｂを続けて参照すると
、荷降ろしステーション１１４は、第１の荷降ろしカセットアセンブリ１１７お
よび第２の荷降ろしカセットアセンブリ１１９を適切に有する。好ましい実施態
様において、転送アセンブリ１１２は、スピン乾燥アセンブリ１１１および１１
３の両方から乾燥ワークピースを交互に取り出し、カセットが満たされるまで、
荷降ろしアセンブリ１１９に関連するカセットにワークピースを続けて搭載する
。このため、カセットフルセンサ（不図示）は、アセンブリ１１９に関連するカ
セットが乾燥ワークピースで満たされていることを示すために、カセット荷降ろ
しアセンブリ１１９内またはカセット荷降ろしアセンブリ１１９に近接して配置
され得る。アセンブリ１１９に関連するカセットが、カセットフルセンサによっ
て示されるように完全に満たされると、転送ステーション１１２は、各スピンア
センブリ１１１および１１３から乾燥ワークピースを続けて取り出し、これらを
荷降ろしカセットアセンブリ１１７に関連するカセットに搭載し始める。カセッ
トアセンブリ１１７が乾燥ウェハーで満たされている間、アセンブリ１１９から
のフルカセットは、（手動または自動で）除去され、空のカセットと交換され得
る。このように、機械１００からの乾燥カセットの荷降ろしは、実質的に連続し
て中断なく所望に応じて成し遂げられ得る。
本発明の他の局面によると、様々に上述したように、機械１００の作動中、様
々な流体が（ワークピースを支持し、かつワークピースをリンスするために）リ
ンスリングに供給され、水トラック、およびローラボックスに供給される必要が
ある。さらに、複数の異なる流体（例えば、３）は、洗浄作業中にスクラブボッ
クスに供給される必要があり得る。本発明の他の局面によると、所望の流量が、
これらの様々な作業に供給され、この流量が、以下に記載するように、流体の供
給圧力の変化によって実質的に影響されないように機械１００は適切に構成され
る。
ここで、図２５を参照する。図２５は、本発明の１つの局面による例示的な流
体制御機構を示す。特に、例示的な流体サイト１４０８は、例えば、リンスステ
ーション１０６、洗浄ステーション１０４における流体入口ポート、またはワー
クピースリンス供給ポートを含み得る。機械１００に関連するプロセス制御器（
またはいくつかのプロセス制御器の１つ）１４１６を作動させることによって、
流体の流体サイト１４０８への流量は、流体供給圧力が変化するにもかかわらず
正確に制御され得る。
例示的な液圧制御機構１４００は、所望の処理流体の供給を保持するためのタ
ンク１４０２と、可変オリフィスサイズを有するフローメータ１４０６と、フロ
ーメータ１４０６のオリフィスサイズを制御するためのプラグ弁１４０４と、ア
ナログ空気信号をプラグ弁１４０４に提供するための空気サーボ１４１０と、プ
ロセッサ１４１６とを適切に有する。本発明の１つの実施態様によると、適切な
空気サーボは、米国特許第４，９０１，７５８号のもとでＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎ
−Ａｉｒ ｏｆ ＭｃＣｏｒｄｓｖｉｌｌｅ，Ｉｎｄｉａｎａによって製造され
たモデル番号ＱＢ２Ｔ１３００を含み得る。好ましい実施態様において、サーボ
弁１４１０は、内部弁、マニホールド、内部圧力トランスデューサおよび入力電
気信号に比例する空気圧力を出力するように構成された電子制御を有する単一の
ループモデルを適切に含む。図示する実施態様において、プロセッサ１４１６か
らの電気信号１４１２は、サーボ１４１０の出力を適切に制御する。また、本発
明の好ましい実施態様によると、フローメータ１４０６は、回転ホイールフロー
メータ／スイッチ、例えば、Ｍａｌｅｍａ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｒｐ
ｏｒａｔｉｏｎから入手できるモデル番号Ｍ−１００００Ｔ、Ｍ１００００ＴＭ
−２００Ｔなどを適切に含み得る。
続けて図２５を参照すると、フローメータ１４０６を通した流体サイト１４０
８への所望の流量は、機械１００を作動する前（または作動中）に、プロセッサ
１４１６に適切にプログラムされる。作動中、フローメータ１４０６は、フロー
メータ１４０６を通したサイト１４０８への実際の流量を示す電気信号１４１４
を出力する。プロセッサ１４１６は、電気信号１４１４を受信し、それに応答し
て、実際の流量を所望の設定ポイント流量から所定の範囲内に維持する必要に応
じて、フローメータ１４０６に関連するオリフィスサイズを調整する。さらに特
定的には、信号１４１４によって示されるように、フローメータ１４０６からの
実際の流量が、所定のエラーバンドよりも設定ポイントから逸脱している場合、
プロセッサ１４１６は、電気信号１４１２をサーボ１４１０に出力し、それによ
って、空気サーボ１４１０によって出力され、プラグ弁１４０４に与えられるア
ナログ空気圧力信号１４１８を変化させる。アナログ空気信号１４１８に応答し
て、プラグ弁１４０４は、フローメータ１４０６を通した実際の流量と所望の流
量との間のエラーを最小にするのに必要な量だけ、フローメータ１４０６に関連
するオリフィスサイズを変化させる。特に好ましい実施態様において、実時間閉
ループＰＩＤ制御機構が、この機能を行うためにプロセッサ１４１６によって用
いられる。
本発明の他の実施態様によると、空気サーボ１４１０およびプラグ弁１４０４
は、単に除去され得、直接駆動デバイスがフローメータ１４０６のオリフィスサ
イズを変化させるために用いられ得る。このため、任意の適切なトルクモータ、
ステッパモータ、サーボモータなどが、フローメータに関連するオリフィスサイ
トを直接制御するために用いられ得る。
本発明の他の局面によると、ウェハー洗浄機械１００は、機械の便利な維持、
手入れ、修理、適応および増設を容易にするために、実質的にモジュール構成で
有利に構成され得る。さらに特定的には、図２６および図２７を参照すると、好
ましい実施態様において、機械１００は、第１の制御階層１９０２、第２の維持
階層１９０４、および第３のプロセス面階層１９０６を適切に含む。最上階層１
９０６は、上記のワークピースプロセスに適切に対応し、様々なスピンアセンブ
リ、リンスアセンブリ、スクラバボックスなど、ならびこれらに関連する様々な
モータおよびアクチュエータを有利に含む。維持階層１９０４は、複数のアクセ
スパネル（明確にするため不図示）を適切に含み、空気フィルタ、流体フィルタ
などを含む様々な維持項目への日々および週毎のアクセスを便利する。制御階層
１９０２は、それぞれが、機能的に関連するハードウェアおよび関連の備品を含
む個別のコンパートメントにうまく組織化された制御機能に関連する様々な特徴
を適切に収容する。
さらに特定的には、階層１９０２はさらに、オペレータが様々な制御および機
能構成要素にアクセスすることができるようにする、多数の引き出しおよび／ま
たはスキンパネルを含む。特に、第１の引き出し１９０８は、流体制御弁などを
含む流体コンパートメントを収容し得る。第２の引き出し１９１０は、真空ライ
ン、空気制御弁などを含む空気コンパートメントを収容し得る。第３の引き出し
１９１２は、入力−出力ポートおよび分配されたプロセッサ（例えば、Ｂｅｒｋ
ｅｌｅｙ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌから入手できるもの）を含む、機械
の電子部品に関連する制御機能を含み得る。上記の機能および制御素子は、１つ
またはそれ以上のスキンパネルを介して、二者択一的にアクセス可能であり得る
。
上記のモジュール配置に従って機械１００を構成することによって、機械１０
０の維持および手入れは、非常に簡単になり得る。例えば、互いに論理的に関連
する実質的にすべての構成要素は、共通のコンパートメントに収容され得、例え
ばすべての流体が、チェックされ、流体システムが一回のロケーションで変更さ
れ得る。他の例としては、実質的にすべての電子制御および処理システムは、一
回のロケーション（即ち、引き出し１９１２）でアクセスされ得る。
便利な機械１００の維持、手入れおよび増設をさらに容易にするために、それ
ぞれの引き出し１９０８から１９１２は、例えば、ファイル引き出し内で使用さ
れるものと機能的に類似したボールベアリングスライドメカニズムを用いて、機
械１００のフレームに対して適切に摺動可能かつ移動可能である。引き出しの開
閉および除去を容易にするために、引き出し１９１２に関連する様々な電気導管
、引き出し１９１０に関連する空気導管、および引き出し１９０８に関連する液
圧導管は、それぞれの可撓性導管トラック１９１４ＡからＤに適切に配置される
。作動中、例示的な可撓性導管１９ｌ４Ａの端部１９１６は、引き出し１９１２
の後部１９１８に適切に取り付けられ得る。従って、引き出し１９１２が開けら
れると、可撓性導管１９１６は、引き出しに沿って移動する。導管１９１４Ａが
引き出し１９１２に沿って摺動するとき、スリーブ１９１４Ａ内の様々な電気導
管は静止したままで、導管１９１４Ａによる損傷から保護される。
本発明の他の局面によると、機械１００のモジュール構造によって、機械の増
設は容易になり、さらなる関連の機能または異なる機能さえもそのまま導入され
る。さらに特定的には、ここで図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、様々な処理ス
テーション（例えば、ウェハー搭載ステーション１０２または洗浄ステーション
１０４）は、個別のサブフレーム構造内に設けられ得、これらのサブフレームは
共に機械１００に関連するフレームを含む。例えば、搭載ステーション１０２に
関連するフレーム部材２１０２は、洗浄ステーション１０４に関連するフレーム
部材２１０４に対して当接しているのが示される。それぞれのフレーム部材２１
０２および２１０４は、例えば、所望に応じて、ボルトまたは他の固定具を用い
て互いに固定され得る。機械１００にさらなるモジュール、例えば、さらなるス
クラバボックス、さらなるカセットアセンブリ、または恐らくは全く異なる機能
（例えば、平面化、ラッピングなど）に関連するモジュールを増設することが所
望される場合、それぞれのステーション１０２および１０４は、接合部２１０６
で分離され得、この接合部は、ステーション１０２と１０４との界面および界面
に挿入されるさらなる機能モジュールを規定する。新たに挿入される機能モジュ
ールはまた、第１、第２および第３の階層構成要素を含み得、これらはそれぞれ
、所望に応じて、さらなるモジュールの処理、維持および制御機能を収容する。
本発明の他の局面によると、タッチスクリーンディスプレイ（不図示）は、オ
ペレータが機械１００をモニタし、再構成し、修理し、あるいは作動することが
できるように適切に使用され得る。さらに特定的には、タッチスクリーンディス
プレイパネルは、好ましくは３次元で、上記の機械１００の様々な作動特徴をグ
ラフィック表示するように構成され得る。例えば、オペレータが新しいカセット
を搭載ステーション１０２に搭載することを所望する場合、オペレータは、タッ
チスクリーンディスプレイ上の搭載ステーション１０２を示すグラフィックアイ
コンを押せばよい。次に、タッチスクリーンディスプレイは、オペレータに質問
を促すか、または単にオペレータがカセット搭載機能に関連するドアに触れて、
そのドアを開けることができるようにし得る。タッチスクリーンインタラクショ
ンのこのモデルは、本明細書に記載する機械１００の実質的に任意の局面に適用
され得る。
本発明を添付の図面に関連して説明したが、言うまでもなく、本発明はそれに
よって限定されない。パーツおよび処理ステップの様々な追加、削除、交換、お
よび再配置は、添付の請求の範囲にさらに特定的に提示する本発明の精神および
範囲を逸脱せずに本発明の洗浄システムの設計および実現においてなされ得る。
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フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ
Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＤＥ，ＧＢ，ＪＰ，Ｋ
Ｒ，ＳＧ
(72)発明者 シャートリフ，エリック
アメリカ合衆国 アリゾナ 85048，フェ
ニックス，エス．４ティーエイチ ストリ
ート 16002
(72)発明者 グディ，チャド
アメリカ合衆国 アリゾナ 85248，チャ
ンドラー，ダブリュー．モッキングバード
ドライブ 1894
(72)発明者 ナタリシオ，ジョン
アメリカ合衆国 カリフォルニア 90039,
ロサンゼルス，グリフィス パーク アベ
ニュー 2600
(72)発明者 オルセン，グレッグ
アメリカ合衆国 アリゾナ 85284，テン
ピ，エス．カチナ 8605
【要約の続き】
加工中製品を取り外して、加工中製品を、一対の荷降ろ
しカセットの一方に入れる。カセットがウェハーで一杯
になると、カセットを取り外して、以後の処理のために
移送する。