(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板キャリアシステムであって、
両端部の間の中点をそれぞれ有し、さらに、各端部に取り付けられた少なくとも１つの基板キャリアをそれぞれ有する複数のキャリアアームと、
同軸取り付けされた複数の駆動部を含むハブであって、各前記複数の駆動部は、前記複数のキャリアアームの内の対応するキャリアアームの前記中点の近傍に結合され、前記同軸取り付けされた複数の駆動部の内の残りの駆動部から独立して制御されるよう構成されている、ハブと、
同軸取り付けされた前記各駆動部に結合され、前記結合されたキャリアアームを回転させるよう構成された各駆動モータと、
前記ハブと同心円状にそれぞれ取りつけられ、各前記基板キャリアの内周および外周をそれぞれ支持するよう構成されている内側軌道部および外側軌道部と
を備える、基板キャリアシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の基板キャリアシステムにおいて、さらに、前記基板キャリアの外周の近傍に配置された少なくとも１つのロード／アンロードポート、
を備える、基板キャリアシステム。
【請求項３】
請求項２に記載の基板キャリアシステムにおいて、さらに、前記基板キャリアの中点が通る円形の経路の下方であって、前記複数のキャリアアームの前記中点および前記少なくとも１つのロード／アンロードポートの間の放射状の線上、に配置されているリフタステーションを備える、基板キャリアシステム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の基板キャリアシステムにおいて、前記各基板キャリアの前記外周は、前記外側軌道部の上側部分および下側部分の両方によって支持される、基板キャリアシステム。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載の基板キャリアシステムにおいて、前記各基板キャリアの前記内周は、前記内側軌道部の上側部分によって支持される、基板キャリアシステム。
【請求項６】
基板キャリアシステムであって、
両端部の間の中点をそれぞれ有し、さらに、各端部に取り付けられた少なくとも１つの基板キャリアをそれぞれ有する複数のキャリアアームと、
同軸取り付けされた複数の駆動部を含むハブであって、各前記複数の駆動部は、前記複数のキャリアアームの内の対応するキャリアアームの前記中点の近傍に結合され、前記同軸取り付けされた複数の駆動部の内の残りの駆動部から独立して制御されるよう構成されている、ハブと、
同軸取り付けされた前記各駆動部に結合され、前記結合されたキャリアアームを回転させるよう構成された各駆動モータと、
前記基板キャリアの外周の近傍に配置された少なくとも１つのロード／アンロードポートと、
前記基板キャリアの中点が通る円形の経路の下方であって、前記複数のキャリアアームの前記中点および前記少なくとも１つのロード／アンロードポートの間の放射状の線上、に配置されているリフタステーションと、
を備える、基板キャリアシステム。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の基板キャリアシステムにおいて、前記各駆動モータは、ステッピングモータである、基板キャリアシステム。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか一項に記載の基板キャリアシステムにおいて、前記各駆動モータは、サーボモータである、基板キャリアシステム。
【請求項９】
請求項１から６のいずれか一項に記載の基板キャリアシステムにおいて、前記各駆動モータは、速度プロフィールによって独立的にプログラム可能である、基板キャリアシステム。
【請求項１０】
請求項１から６のいずれか一項に記載の基板キャリアシステムにおいて、前記各駆動モータは、同様の速度プロフィールによってプログラムされるよう構成されている、基板キャリアシステム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の基板キャリアシステムにおいて、前記各駆動モータにプログラムされる前記同様の速度プロフィールは、他の各速度プロフィールから時間的にオフセットされるように構成される、基板キャリアシステム。
【請求項１２】
請求項１または６に記載の基板キャリアシステムにおいて、さらに、少なくとも１つの化学剤供給ヘッドを備える、基板キャリアシステム。
【請求項１３】
基板キャリアシステムであって、
両端部の間の中点をそれぞれ有し、さらに、各端部に取り付けられた少なくとも１つの基板キャリアをそれぞれ有する複数のキャリアアームと、
同軸取り付けされた複数の駆動部を含むハブであって、各前記複数の駆動部は、前記複数のキャリアアームの内の対応するキャリアアームの前記中点の近傍に結合され、前記同軸取り付けされた複数の駆動部の内の残りの駆動部から独立して制御されるよう構成されている、ハブと、
同軸取り付けされた前記各駆動部に結合され、前記結合されたキャリアアームを回転させるよう構成された各駆動モータと、
少なくとも１つの化学剤供給ヘッドとを備える、基板キャリアシステム。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の基板キャリアシステムにおいて、前記少なくとも１つの化学剤供給ヘッドは、前記基板キャリアの経路の上方に配置される、基板キャリアシステム。
【請求項１５】
請求項１２または１３に記載の基板キャリアシステムにおいて、前記少なくとも１つの化学剤供給ヘッドは、前記基板キャリアの経路の下方に配置される、基板キャリアシステム。
【請求項１６】
請求項１２または１３に記載の基板キャリアシステムにおいて、前記少なくとも１つの化学剤供給ヘッドは、前記ヘッドの内周よりも前記ヘッドの外周において広い断面幅を有する、基板キャリアシステム。
【請求項１７】
それぞれが対応する独立回転基板キャリアに結合されているｎ個の駆動モータを有する基板キャリアシステムをプログラムする方法であって、
前記ｎ個の駆動モータの内の第１の駆動モータをプログラムするための基本速度プロフィールを提供する工程であって、
前記第１の駆動モータを加速させるための第１の期間をプログラムする工程、
前記第１の駆動モータを減速させるための第２の期間をプログラムする工程、
前記第１の駆動モータを一定速度に維持するための第３の期間をプログラムする工程、
前記第１の駆動モータを加速させるための第４の期間をプログラムする工程、
前記第１の駆動モータを減速させるための第５の期間をプログラムする工程、および、
前記第１の駆動モータを固定位置に維持するための第６の期間をプログラムする工程、を含む、工程と、
前記ｎ個の駆動モータの内の前記第１の駆動モータを制御するプログラムに前記基本速度プロフィールを適用して、前記独立回転基板キャリアの内の第１の独立回転基板キャリアに動きを提供する工程と、
を備える、方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、さらに、
前記第１の駆動モータを減速させるための第７の期間をプログラムする工程と、前記第７の期間は、前記第３および第４の期間の間に位置するよう構成されることと、
前記第７の期間の後に、前記第１の駆動モータを一定速度に維持するための第８の期間をプログラムする工程と、
を備える、方法。
【請求項１９】
請求項１７記載の方法において、さらに、
前記速度プロフィールの（ｎ−１）個のバージョンを生成する工程と、前記（ｎ−１）個の各バージョンは、すぐ前のバージョンから時間的にずれていることと、
前記速度プロフィールの前記（ｎ−１）個の各バージョンを、前記基板キャリアシステムの残りの（ｎ−１）個の各駆動モータに適用する工程と、
を備える、方法。
【請求項２０】
プロセッサによって実行された時に、それぞれが独立回転基板キャリアに結合されているｎ個の駆動モータを有する基板キャリアシステムをプログラムする方法を前記プロセッサに実行させる命令を格納するプロセッサ読み取り可能な記憶媒体であって、前記方法は、
前記ｎ個の駆動モータの内の第１の駆動モータをプログラムするための基本速度プロフィールを提供する工程であって、
前記第１の駆動モータを加速させるための第１の期間をプログラムする工程、
前記第１の駆動モータを減速させるための第２の期間をプログラムする工程、
前記第１の駆動モータを一定速度に維持するための第３の期間をプログラムする工程、
前記第１の駆動モータを加速させるための第４の期間をプログラムする工程、
前記第１の駆動モータを減速させるための第５の期間をプログラムする工程、および、
前記第１の駆動モータを固定位置に維持するための第６の期間をプログラムする工程、を含む、工程と、
前記ｎ個の駆動モータの内の前記第１の駆動モータを制御するプログラムに前記基本速度プロフィールを適用して、前記独立回転基板キャリアの内の第１の独立回転基板キャリアに動きを提供する工程と、
を備える、プロセッサ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項２１】
請求項２０に記載のプロセッサ読み取り可能な記憶媒体において、前記方法は、さらに、
前記第１の駆動モータを減速させるための第７の期間をプログラムする工程と、前記第７の期間は、前記第３および第４の期間の間に位置するよう構成されることと、
前記第７の期間の後に、前記第１の駆動モータを一定速度に維持するための第８の期間をプログラムする工程と、
を備える、プロセッサ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項２２】
請求項２０に記載のプロセッサ読み取り可能な記憶媒体において、前記方法は、さらに、
前記速度プロフィールの（ｎ−１）個のバージョンを生成する工程と、前記（ｎ−１）個の各バージョンは、すぐ前のバージョンから時間的にずれていることと、
前記速度プロフィールの前記（ｎ−１）個の各バージョンを、前記基板キャリアシステムの残りの（ｎ−１）個の各駆動モータに適用する工程と、
を備える、プロセッサ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項２３】
ウエハ洗浄チャンバであって、
両端部の間の同軸取り付けされた中点を有し、さらに、前記両端部の各々に取り付けられた各ウエハキャリアを有する複数のキャリアアームと、
同軸取り付けされた複数の駆動部を含むハブであって、各前記複数の駆動部は、前記複数のキャリアアームの内の対応するキャリアアームの前記中点の近傍に結合され、前記同軸取り付けされた複数の駆動部の内の残りの駆動部から独立して制御されるよう構成されている、ハブと、
前記同軸取り付けされた各駆動部に結合され、速度プロフィールを含むプログラムの制御下で前記結合されたキャリアアームを回転させるよう構成されたそれぞれのモータと、
前記ウエハキャリアの経路の近傍に配置された少なくとも１つの洗浄剤供給ヘッドと、
を備える、ウエハ洗浄チャンバ。
【請求項２４】
請求項２３に記載のウエハ洗浄チャンバにおいて、さらに、前記ウエハキャリアの外縁の近傍に配置された少なくと１つのロード／アンロードポートを備える、ウエハ洗浄チャンバ。
【請求項２５】
請求項２４に記載のウエハ洗浄チャンバにおいて、さらに、前記基板キャリアの中点が通る円形の経路の下方であって、前記複数のキャリアアームの前記中点と前記少なくとも１つのロード／アンロードポートとの間の放射状の線上に配置されているリフタステーションを備える、ウエハ洗浄チャンバ。
【請求項２６】
請求項２３に記載のウエハ洗浄チャンバにおいて、前記少なくとも１つの洗浄剤供給ヘッドは、前記ヘッドの内周よりも前記ヘッドの外周において広い断面幅を有する、ウエハ洗浄チャンバ。
【請求項２７】
請求項２３に記載のウエハ洗浄チャンバにおいて、前記各モータにプログラムされる前記速度プロフィールは、他の各速度プロフィールから時間的にオフセットされる、ウエハ洗浄チャンバ。
【請求項２８】
請求項２３に記載のウエハ洗浄チャンバにおいて、前記各モータは、ステッピングモータである、ウエハ洗浄チャンバ。
【請求項２９】
請求項２３に記載のウエハ洗浄チャンバにおいて、前記各モータは、サーボモータである、ウエハ洗浄チャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、半導体、データストレージ、フラットパネルディスプレイなどの産業またはその他の産業で用いられる処理装置の分野に関し、特に、洗浄チャンバ内に配置される回転ステージウエハハンドラに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの形状（すなわち、集積回路の設計ルール）は、かかるデバイスが数十年前に最初に導入されて以来、そのサイズにおいて劇的に小さくなってきた。集積回路（ＩＣ）は、一般に、「ムーアの法則」に従うが、この法則は、「一つの集積回路チップに実装されるデバイスの数は、２年ごとに倍になる」というものである。今日のＩＣ製造施設は、通常、フィーチャサイズが６５ｎｍ（０．００６５μｍ）のデバイスを製造しており、将来の製造工場では、間もなく、さらに小さいフィーチャサイズを有するデバイスを製造するようになるだろう。
【０００３】
当然のことながら、半導体集積回路の製造は、正確、精密、かつ、繰り返し可能である協調的な一連の動作を含む複雑な工程である。製造動作中に、半導体基板（例えば、半導体ウエハ）の表面は、粒子、有機材料、金属不純物（例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ））、および、自然酸化物（例えば、二酸化ケイ素）を含む残留物の層で汚染される。
【０００４】
半導体処理において増々重要になる作業は、次に続く処理工程の前のウエハ表面の洗浄および準備である。この洗浄の目的は、ウエハ表面から汚染物質および自然酸化物を除去することである。ウエハ洗浄は、実際、集積回路製造において最も頻繁に繰り返される動作であり、半導体装置業界において最も重要なものの一つである。しかしながら、集積回路デバイス世代を重ねるにつれて、適切な洗浄が増々困難になっている。
【０００５】
例えば、現代の製造工場における全処理工程の約２０％は、洗浄工程である。洗浄工程の割合は、設計ルールが進歩するごとに増え続けている。洗浄の回数が増える一方で、不純物の濃度、粒子のサイズおよび量、水および化学物質の使用、ならびに、表面のマイクロラフネスの量についての要件のレベルも、高くなり続けている。現在では、新しい処理シーケンスの各々の前にウエハ洗浄が必要とされているだけでなく、生産後に製造工場の処理ツールを洗浄するために、さらなる工程が必要になることも多い。
【０００６】
洗浄処理には２つの主な種類がある。つまり、湿式洗浄法および乾式洗浄法である。液剤洗浄処理は、一般に、湿式洗浄と呼ばれており、溶媒、酸、および、水の混合物を噴霧して、ウエハ表面から汚染物質をスクラブ、エッチング、および、溶解する。乾式洗浄処理は、気相の化学剤を用いて、ウエハ洗浄に必要な化学反応と、レーザ、イオン、エアロゾル、および、オゾン化された化学剤などのその他の技術とによって、洗浄を行う。一般に、乾式洗浄法は、用いる化学物質の数が少なく、環境に対する有害性は低いが、通常、特に粒子の除去に対しては、湿式法ほど有効ではない。
【０００７】
湿式剤洗浄法については、１９６５年に開発されたＲＣＡ洗浄が、今でも、ほとんどのフロントエンドオブライン（ＦＥＯＬ）湿式洗浄の基礎となっている。典型的なＲＣＡ型の洗浄シーケンスでは、硫酸／過酸化水素（Ｈ2ＳＯ4／Ｈ2Ｏ2、一般に「ピラニアエッチング」と呼ばれる）溶液を用いた後に、希フッ化水素酸（ＨＦ）に浸漬する。スタンダードクリーン１の動作（「ＳＣ−１洗浄」）が、水酸化アンモニウム／過酸化水素／水（ＮＨ4ＯＨ／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏ、「塩基ピラニア」としても知られる）の溶液を用いて粒子を除去し、スタンダードクリーン２の動作（「ＳＣ−２洗浄」）が、塩酸／過酸化水素／水（ＨＣｌ／Ｈ2Ｏ2／Ｈ2Ｏ）の溶液を用いて、金属を除去する。厳しさを増す処理要求と、分析技術、化学物質の清浄度、および、脱イオン（ＤＩ）水における改善にも関わらず、基本的な洗浄レシピは、この洗浄技術が最初に導入されて以来、余り変化していない。環境への関心および費用対効果は、４０年前には大きな問題ではなかったため、ＲＣＡ洗浄手順は、これらの点では最適からはほど遠く、したがって、効率的および費用効率よく適用される必要がある。
【０００８】
おそらく、より重要なことに、歩留まり、および原価基準の観点からは、洗浄処理で用いられる装置の種類が、主な原動力になっている。洗浄処理は、効果的である必要がある一方で、高速である必要もある。現行世代の３００ｍｍウエハについての現在のスループットの要求は、毎時３６０ウエハである。現在、システムは、ウエハキャリアがウエハ洗浄ツール内の開始点に戻される間の非生産的な期間を必要とする直線的なウエハ移動を採用している。したがって、ウエハの操作が遅い。スループットを上げるために提案された解決策は、複数の洗浄ツールを並列に連結することに焦点を当てている。かかる解決策は、基板のスループットを増大させるが、ツールの設置面積、装置のコストの増大、信頼性の低下という犠牲を伴う。
【０００９】
現在利用可能な半導体基板洗浄装置は、洗浄するウエハの単位あたりのコストが高く、所有のコストが高く、拡張性に欠け、様々な処理シーケンス、または、半導体ウエハサイズの増大に容易に適応することができない。ウエハの洗浄コストに寄与する多くの要素の中で、半導体ウエハを様々な位置の間で移動させるウエハハンドラの資本コストは、かなりの出費となっている。したがって、半導体ウエハ洗浄の分野において、装置の信頼性、スループット、および、効率に特に重点を置く改善が必要とされている。
【発明の概要】
【００１０】
代表的な一実施形態では、基板キャリアシステムが開示されている。基板キャリアシステムは、それぞれが両端部の間に位置する中点を有する複数のキャリアアームを備える。複数のキャリアアームは、さらに、各キャリアアームの両端部に取り付けられた少なくとも１つの基板キャリアを有する。ハブは、同軸取り付けされた複数の駆動部を備える。複数の駆動部の各々は、複数のキャリアアームの内の対応するキャリアアームの中点の近傍に結合され、同軸取り付けされた複数の駆動部の内の残りの駆動部から独立して制御されるよう構成されている。駆動モータは、同軸取り付けされた各駆動部に結合されており、結合されたキャリアアームを回転させるよう構成されている。
【００１１】
別の代表的な実施形態は、ｎ個の駆動モータを有する基板キャリアシステムをプログラムする方法を開示しており、ｎ個の駆動モータの各々は、独立回転基板キャリアに結合されている。この方法は、ｎ個の駆動モータの内の第１の駆動モータをプログラムするための基本速度プロフィールを構築する工程を備えており、その構築工程は、第１の駆動モータを加速させるための第１の期間をプログラムする工程、第１の駆動モータを減速させるための第２の期間をプログラムする工程、第１の駆動モータを一定速度に維持するための第３の期間をプログラムする工程、第１の駆動モータを加速させるための第４の期間をプログラムする工程、第１の駆動モータを減速させるための第５の期間をプログラムする工程、および、第１の駆動モータを固定位置に維持するための第６の期間をプログラムする工程、を含む。ｎ個の駆動モータの内の第１の駆動モータを制御するプログラムに基本速度プロフィールを適用して、独立回転基板キャリアの内の第１の独立回転基板キャリアに動きを提供する。
【００１２】
別の代表的な実施形態は、命令を格納するプロセッサ読み取り可能な記憶媒体を開示している。その命令は、プロセッサによって実行されると、独立回転基板キャリアにそれぞれ結合されたｎ個の駆動モータを有する基板キャリアシステムをプログラムする方法をプロセッサに実行させる。この方法は、ｎ個の駆動モータの内の第１の駆動モータをプログラムするための基本速度プロフィールを構築する工程を備えており、その構築工程は、第１の駆動モータを加速させるための第１の期間をプログラムする工程、第１の駆動モータを減速させるための第２の期間をプログラムする工程、第１の駆動モータを一定速度に維持するための第３の期間をプログラムする工程、第１の駆動モータを加速させるための第４の期間をプログラムする工程、第１の駆動モータを減速させるための第５の期間をプログラムする工程、および、第１の駆動モータを固定位置に維持するための第６の期間をプログラムする工程、を含む。ｎ個の駆動モータの内の第１の駆動モータを制御するプログラムに基本速度プロフィールを適用して、独立回転基板キャリアの内の第１の独立回転基板キャリアに動きを提供する。
【００１３】
別の代表的な実施形態では、ウエハ洗浄チャンバが開示されている。チャンバは、複数のキャリアアームを備えており、各キャリアアームは、両端部の間に位置する同軸取り付けされた中点を有し、各キャリアアームの両端部には、ウエハキャリアが取り付けられている。ハブは、同軸取り付けされた複数の駆動部を備えており、複数の駆動部の各々は、複数のキャリアアームの内の対応するキャリアアームの中点の近傍に結合されている。複数の駆動部の各々は、同軸取り付けされた複数の駆動部の内の残りの駆動部から独立して制御されるよう構成されている。同軸取り付けされた駆動部の各々に、モータが結合されており、速度プロフィールを含むプログラムの制御下で、結合されたキャリアアームを回転させるよう構成されている。ウエハキャリアの経路の近傍に、少なくとも１つの洗浄剤供給ヘッドが配置されている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に従って、クロックアームウエハキャリアシステムの一例を示す立体図。
【図２】図１のウエハキャリアシステムに駆動力を供給する運動駆動ハブの一例を示す立体図。
【図３】図１のウエハキャリアシステムのアーム接続／軌道システムの一例を示す立体図。
【図４】図１のウエハキャリアシステムを駆動するために用いられる速度プロフィールのグラフの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１によると、代表的なクロックアームウエハキャリアシステム１００は、それぞれ関連するウエハキャリア１０１Ｂを有する複数の回転アーム１０１Ａと、内側軌道部１０３と、外側軌道部１０５と、複数のアンロードステーションウエハリフタ１０７と、複数のロードステーションウエハリフタ１０９と、を備える。一般に、代表的なクロックアームウエハキャリアシステム１００は、必要に応じて、適切な蒸気ヘッド型の隔離（fume head type isolation）およびクリーンルーム・フィルタリング／フローを内部に組み込んだ隔離されたチャンバ環境として維持される。
【００１６】
複数の回転アーム１０１Ａの各々は、独立して駆動されるため、残りの複数の回転アーム１０１Ａと独立して始動、停止、および、加速されうる。代表的なクロックアームウエハキャリアシステム１００は、４つの回転アーム１０１Ａを有するよう図示されているが、与えられたウエハサイズに適応するために必要に応じて、任意の数のアームを用いたり数を増減したりしうることは、当業者にとって容易にわかることである。
【００１７】
また、ウエハキャリア１０１Ｂの各々は、他のウエハサイズまたは基板の種類に対応するよう適合されてよい。例えば、ウエハキャリア１０１Ｂは、３００ｍｍシリコンウエハまたは１００ｍｍガリウムヒ素（ＧａＡｓ）ウエハに対応するよう設計されてよい。したがって、本明細書に用いているように、「ウエハ」という用語は、半導体および同種の産業界において用いられる様々な基板の種類の内のいずれかを指す便宜上の用語として単に選択されている。したがって、基板の種類は、シリコンウエハ、化合物ウエハ、薄膜ヘッドアセンブリ、フォトマスクブランクおよびレクチル、または、当該分野で周知の多くの他の種類の基板を含みうる。ウエハキャリアへの回転アームの接続に関する具体的な詳細について、図３を参照しつつ以下で説明する。
【００１８】
具体的な一実施形態において、外側軌道部１０５は、回転アーム１０１Ａの中点からウエハキャリア１０１Ｂの中心に至る３０インチの半径を収容するよう物理的に構成される。外側軌道部１０５は、もちろん、使用する回転アームの数および操作される基板のサイズに応じて適切なサイズを有しうる。
【００１９】
複数のウエハリフタ１０７、１０９は、半導体業界で周知であり、利用されている任意の一般的な種類のものであってよい。図に示すように、２つのロードステーションリフタ１０９は、互いに約１８０°離間されている。同様に、２つのアンロードステーションリフタ１０７は、約１８０°離間されている。他の実施形態（図示せず）において、キャリアシステムの中央部を通るウエハ返送軌道がある場合、または、ない場合に、一対のウエハリフタ１０７、１０９のみが設けられてもよい。あるいは、さらに別の実施形態（図示せず）において、より多くの数のウエハリフタ１０７、１０９を用いてもよい。
【００２０】
一般的な動作では、ウエハキャリア１０１Ｂがリフタ１０７、１０９の一方の上に配置されると、外部のロボット（図示せず）が、ウエハキャリア（例えば、ウエハボートまたは前開き一体型ポッド（ＦＯＵＰ））へ、または、ウエハキャリアからリフタ１０７、１０９の一方の上へ、ウエハを配置してよい。次に、リフタ１０７、１０９は、ウエハをウエハキャリア１０１Ｂ上に降ろし、次いで、回転ウエハアーム１０１Ａのいずれにも衝突しないような位置まで下がり続ける。
【００２１】
また、図１によると、代表的なクロックアームウエハキャリアシステム１００は、ウエハが近傍を通過する時に、化学剤（例えば、上述の様々な組み合わせの洗浄剤など）を噴霧またはその他の方法で供給するように配置された上側化学剤放出ヘッド１１１および下側化学剤放出ヘッド１１３をさらに備える。少なくとも２つのヘッドを利用することで、１回の通過でウエハの両側に化学剤を供給することができる。あるいは、上側化学剤放出ヘッド１１１および下側化学剤放出ヘッド１１３は、ウエハの両側に化学剤を同時に供給するよう構成されてもよい。当業者にとって明らかなように、任意の数の化学剤放出ヘッドを利用してよい。
【００２２】
具体的な一実施形態において、上側化学剤放出ヘッド１１１および下側化学剤放出ヘッド１１３は、キャリアシステム１００の内周よりも外周において広い断面幅を有する「切り分けたパイ形」に設計されている。パイ形は、内側部分よりも大きいウエハの最外部での角速度に対応する。このように、例えば、ウエハに向けられた噴霧ノズルの数を増やして、ウエハの外側部分により多くの化学剤を供給することで、化学剤が均一にウエハ面を覆うようにすることができる。
【００２３】
したがって、代表的なクロックアームウエハキャリアシステム１００は、連続フロー製造を提供し、ウエハ間にギャップのない処理に役立つ。上述のように、湿式化学洗浄は、多くの様々な工程を含みうる。湿式化学剤の開始および停止は、制御が困難で、無駄が多く、非効率的である。代表的なクロックアームウエハキャリアシステム１００は、ウエハキャリアを３６０°全周にわたって移動させることにより、連続モードでウエハの処理を行う。ウエハの洗浄も処理も実行されない１８０°の返送を必要とする線形システムを用いる従来技術と違って、代表的なクロックアームウエハキャリアシステム１００は、クロックシステム１００の両側で同時に並行の洗浄処理を実行しうる。したがって、化学的制御を供用することによって、制御システムのコストおよび余分な回路を削減できる。また、現在の線形システムから、さらに３００％の化学剤の節約が可能である（すなわち、化学剤使用量において、４倍の削減）。
【００２４】
このように、２つの並行処理、すなわち、化学的制御およびウエハ移動が同時に起こる。図２および図４を参照しつつ後に詳述するように、ウエハキャリア１０１Ｂの速度および加速度を独立制御することによって、終了工程ならびにウエハのロードおよびアンロードが可能になる。また、独立制御によると、図４を参照しつつ後に詳述するように、キャリアがロードまたはアンロードされた後に、キャリアを加速させて処理フローに追いつかせることができる。
【００２５】
図２によると、代表的な回転駆動システム２００は、回転アーム１０１Ａ（図１）の各々に対して１つずつ、同軸的に取り付けられた４つのアーム駆動ギア２０１を含むハブを備える。同軸的に取り付けられたアーム駆動ギア２０１の各々に対して１つずつ、４つのモータ２０３が用いられる。各回転アーム１０１Ａは、各回転アーム１０１Ａのための別個のモータ２０３を用いて、個別に駆動することができる。以下では、図４を参照しつつ、速度プロフィールの一例について説明する。
【００２６】
モータ２０３の各々から、それぞれのアーム駆動ギア２０１に、例えばベルトによって駆動力が伝達される。ベルト駆動システムは、ギア駆動などの他のシステムよりも総システム効率を向上させる。さらに、バランスのとれた全体的なシステム設計（例えば、対称的に設計された回転アーム１０１Ａ）により、４つの駆動モータ２０３の各駆動モータ当たりの電力消費が非常に低くなる。この代表的な実施形態では、典型的な電力消費は、モータ当たり４．５Ｗにすぎない。当業者であれば、他の種類の回転駆動構成を用いてもよいことがわかる。
【００２７】
具体的な一実施形態では、モータ２０３の各々は、積分エンコーダを備えたＳＭ２３１５Ｄサーボモータ（カリフォルニア州サンタクララ、パトリックヘンリードライブ、Ａｎｉｍａｔｉｃｓ社から入手可能）など、規格ＮＥＭＡ２３フレーム寸法であってよい。この実施形態では、モータ２０３は、完全に統合された閉ループサーボ技術に基づいており、ホストコンピュータから速度プロフィールプログラムをダウンロードして、独立的に各モータ２０３に保存することを可能にする内部不揮発性メモリを備えてよい。さらに、この具体的な一実施形態では、プログラムの監視および制御のための定義済み変数を用いて、すべての入力、出力、および、内部ステータス情報にアクセス可能である。５０：１の遊星減速機および４：１の駆動ベルトを用いて、ギア減速が実現されてよく、そうすれば、回転ステッピングモータ当たり２０００エンコーダカウントで、１回転当たり４００，０００カウントが提供される。この具体的な一実施形態によると、約１メートル／秒の最大速度、および、０．１Ｇすなわち０．９８メートル／秒2の最大加速度が可能になる。したがって、回転アーム１０１Ａ（図１）は、約１２．５回転／分の最大角速度で動く。
【００２８】
ここで、図３は、図１の代表的なクロックアームウエハキャリアシステム１００の詳細図であり、回転アーム１０１Ａの各端部に配置された屈曲ばね・アーム／キャリア接続部３０１、および、外側軌道部１０５に隣接したウエハキャリア１０１Ｂの外縁部に配置されている１または複数の外側トラック３０３が示されている。
【００２９】
具体的な一実施形態では、屈曲ばね・アーム／キャリア接続部３０１は、０．３重量ポンド（１．３３４Ｎ）の負荷設計を有しており、回転アーム１０１Ａの端部から３°の角度だけ下がることで、屈曲ばね・アーム／キャリア接続部３０１におけるゼロモーメント、および、回転アーム１０１Ａにおける１．２インチポンド（０．１３５６Ｎ・ｍ）の印加トルクを実現する。屈曲ばね・アーム／キャリア接続部３０１は、内側軌道部１０３の上に載っている。ウエハキャリア１０１Ｂは、約０°の角度（すなわち、実質的に水平）であり続ける。外側軌道部１０５の上側および下側に対して約０．１２重量ポンド（０．５３３Ｎ）のバネ接点を有する２つの外側トラックが利用される。屈曲ばね・アーム／キャリア接続部３０１および外側トラックに取り付けられたフォロワ（図３では特に図示せず）は化学的耐性のある超高分子量（ＵＨＭＷ）ポリエチレンから加工される。
【００３０】
別の実施形態では、フォロワは、ベアリンググレードのトーロン（登録商標）プラスチックから加工される。あるいは、フォロワは、与えられた用途に応じて、良好な強度および耐衝撃性、耐クリープ性、寸法安定性、耐放射線性などのいくつの機械的特徴、ならびに、耐化学性を有する他の材料から加工されてもよい。ポリアミド、ポリイミド、および、アセタールなどの様々な材料が、すべて適切でありうる。高温プラスチックおよびその他の関連する材料は、一般に、洗浄用途では必要とされない。
【００３１】
さらに別の実施形態では、フォロワは、ベスペル（登録商標）、セルコン（登録商標）、デルリン（登録商標）、テフロン（登録商標）、アーロン（登録商標）プラスチック、もしくはフルオロポリマ、ポリテトラフルオロエチレン、および、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）など、低い摩擦係数および低い粒子脱落性を有するその他の材料を含む様々な材料から機械加工されてもよい。
【００３２】
図４は、回転アームの速度プロフィールのグラフ４００の一例であり、図１の代表的なクロックアームウエハキャリアシステム１００の第１、第２、第３、および、第４の回転アームプロフィール４２０、４４０、４６０、および、４８０について、ウエハの中心で測定したアームの速度を時間の関数としてプロットしたものである。各速度プロフィールは、各回転アーム１０１Ａが、第１の回転アームと相対的にそれに付随する周期的な速度プロフィールを開始した時点を示す２０秒の時間的なオフセットを有することを除けば同様のものである。例えば、第２の回転アームプロフィール４４０は、第１のプロフィール４２０を基準としてｔ0＝２０秒の時間に速度プロフィールを「開始」する。
【００３３】
各速度プロフィールは、さらに、同様の５つの期間を有する周期を持つ。例えば、同じアームに対する第１のロードから第２のロードまでのサイクル全体は、８０秒の期間Ｔで完了する。第１の期間Ｔ0中に、第１の回転アームは、約５０ｍｍ／秒の最大速度まで加速し、次いで、１２秒後に２０ｍｍ／秒の一定速度になる。加速段階により、第１の回転アームが、次のアームすなわち第２のアームの前方に位置するようにして、衝突の可能性を回避することができる。第２の期間Ｔ1中に、第１の回転アームは、約３０秒間、約２０ｍｍ／秒の一定速度を維持する。第２の期間の後半には、第１の回転アームは、図１に示すように、噴霧ヘッドの下を移動している。第１の回転アームは、第３の期間Ｔ2の後半の間に、１０ｍｍ／秒までわずかに減速する。減速は、ウエハの乾燥をよくするために、リンス／乾燥工程中に行われる。期間Ｔ2の減速を相殺して、第１の回転アームは、第４の期間Ｔ3の一部の間に、再び５０ｍｍ／秒まで加速する。次いで、第１の回転アームは、ロード／アンロードサイクルのために期間Ｔ4中に停止され、処理は繰り返す。同様の処理が、他の３つの回転アームについても同時に続けられる。
【００３４】
以下の表１は、上述の期間の各々の後に第１の回転アーム上のウエハの中心点が存在する位置を示す。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
以上、本発明について、具体的な実施形態を参照しつつ説明した。しかしながら、添付の特許請求の範囲の精神と範囲から逸脱することなく、様々な変形例および変更例が可能であることは、当業者にとって明らかである。例えば、特定の実施形態が、代表的なクロックアームウエハキャリアシステムの様々な要素について複数の材料の種類および配置を記載している。当業者は、これらの材料および特定の要素が、柔軟なものであり、システムの新規な性質を十分に説明するためだけに、例示の目的で本明細書に示したものであると認識する。さらに、当業者は、外部ロボットを用いるのではなく、ロードロボットを回転アームに組み込むなど、アーム上にウエハをロードするための様々な構成が可能であることを認識する。さらに、ステッピングモータなど、様々なモータの種類が用いられてよい。また、上述のような単一キャリアとは異なり、回転アームの各端部に複数の基板キャリアを取り付けてもよい。また、システムは、例えば、製造工場内での様々な処理、計測、および、分析ツールで用いられてよい。このように、システムは、基板の洗浄だけでなく他の用途も有する。さらに、半導体という用語は、データストレージ、フラットパネルディスプレイなどの分野またはその他の分野を含むものと解釈されるべきである。これら実施形態および様々な他の実施形態はすべて、本発明の範囲内に含まれる。したがって、明細書および図面は、限定ではなく例示を意図したものであると見なされる。
適用例１：基板キャリアシステムであって、両端部の間の中点をそれぞれ有し、さらに、各端部に取り付けられた少なくとも１つの基板キャリアをそれぞれ有する複数のキャリアアームと、同軸取り付けされた複数の駆動部を含むハブであって、各前記複数の駆動部は、前記複数のキャリアアームの内の対応するキャリアアームの前記中点の近傍に結合され、前記同軸取り付けされた複数の駆動部の内の残りの駆動部から独立して制御されるよう構成されている、ハブと、同軸取り付けされた前記各駆動部に結合され、前記結合されたキャリアアームを回転させるよう構成された各駆動モータと、を備える、基板キャリアシステム。
適用例２：適用例１に記載の基板キャリアシステムにおいて、さらに、前記基板キャリアの外周の近傍に配置された少なくとも１つのロード／アンロードポートを備える、基板キャリアシステム。
適用例３：適用例２に記載の基板キャリアシステムにおいて、さらに、前記基板キャリアの中点が通る円形の経路の下方であって、前記複数のキャリアアームの前記中点および前記少なくとも１つのロード／アンロードポートの間の放射状の線上、に配置されているリフタステーションを備える、基板キャリアシステム。
適用例４：適用例１に記載の基板キャリアシステムにおいて、さらに、前記ハブと同心円状にそれぞれ取りつけられ、各前記基板キャリアの内周および外周をそれぞれ支持するよう構成されている内側軌道部および外側軌道部を備える、基板キャリアシステム。
適用例５：適用例４に記載の基板キャリアシステムにおいて、前記各基板キャリアの前記外周は、前記外側軌道部の上側部分および下側部分の両方によって支持される、基板キャリアシステム。
適用例６：適用例４に記載の基板キャリアシステムにおいて、前記各基板キャリアの前記内周は、前記内側軌道部の上側部分によって支持される、基板キャリアシステム。
適用例７：適用例１に記載の基板キャリアシステムにおいて、前記各駆動モータは、ステッピングモータである、基板キャリアシステム。
適用例８：適用例１に記載の基板キャリアシステムにおいて、前記各駆動モータは、サーボモータである、基板キャリアシステム。
適用例９：適用例１に記載の基板キャリアシステムにおいて、前記各駆動モータは、速度プロフィールによって独立的にプログラム可能である、基板キャリアシステム。
適用例１０：適用例１に記載の基板キャリアシステムにおいて、前記各駆動モータは、同様の速度プロフィールによってプログラムされるよう構成されている、基板キャリアシステム。
適用例１１：適用例１０に記載の基板キャリアシステムにおいて、前記各駆動モータにプログラムされる前記同様の速度プロフィールは、他の各速度プロフィールから時間的にオフセットされるように構成される、基板キャリアシステム。
適用例１２：適用例１に記載の基板キャリアシステムにおいて、さらに、少なくとも１つの化学剤供給ヘッドを備える、基板キャリアシステム。
適用例１３：適用例１２に記載の基板キャリアシステムにおいて、前記少なくとも１つの化学剤供給ヘッドは、前記基板キャリアの経路の上方に配置される、基板キャリアシステム。
適用例１４：適用例１２に記載の基板キャリアシステムにおいて、前記少なくとも１つの化学剤供給ヘッドは、前記基板キャリアの経路の下方に配置される、基板キャリアシステム。
適用例１５：適用例１２に記載の基板キャリアシステムにおいて、前記少なくとも１つの化学剤供給ヘッドは、前記ヘッドの内周よりも前記ヘッドの外周において広い断面幅を有する、基板キャリアシステム。
適用例１６：それぞれが対応する独立回転基板キャリアに結合されているｎ個の駆動モータを有する基板キャリアシステムをプログラムする方法であって、前記ｎ個の駆動モータの内の第１の駆動モータをプログラムするための基本速度プロフィールを提供する工程であって、前記第１の駆動モータを加速させるための第１の期間をプログラムする工程、前記第１の駆動モータを減速させるための第２の期間をプログラムする工程、前記第１の駆動モータを一定速度に維持するための第３の期間をプログラムする工程、前記第１の駆動モータを加速させるための第４の期間をプログラムする工程、前記第１の駆動モータを減速させるための第５の期間をプログラムする工程、および、前記第１の駆動モータを固定位置に維持するための第６の期間をプログラムする工程、を含む、工程と、前記ｎ個の駆動モータの内の前記第１の駆動モータを制御するプログラムに前記基本速度プロフィールを適用して、前記独立回転基板キャリアの内の第１の独立回転基板キャリアに動きを提供する工程と、を備える、方法。
適用例１７：適用例１６に記載の方法において、さらに、前記第１の駆動モータを減速させるための第７の期間をプログラムする工程と、前記第７の期間は、前記第３および第４の期間の間に位置するよう構成されることと、前記第７の期間の後に、前記第１の駆動モータを一定速度に維持するための第８の期間をプログラムする工程と、を備える、方法。
適用例１８：適用例１６記載の方法において、さらに、前記速度プロフィールの（ｎ−１）個のバージョンを生成する工程と、前記（ｎ−１）個の各バージョンは、すぐ前のバージョンから時間的にずれていることと、前記速度プロフィールの前記（ｎ−１）個の各バージョンを、前記基板キャリアシステムの残りの（ｎ−１）個の各駆動モータに適用する工程と、を備える、方法。
適用例１９：プロセッサによって実行された時に、それぞれが独立回転基板キャリアに結合されているｎ個の駆動モータを有する基板キャリアシステムをプログラムする方法を前記プロセッサに実行させる命令を格納するプロセッサ読み取り可能な記憶媒体であって、前記方法は、前記ｎ個の駆動モータの内の第１の駆動モータをプログラムするための基本速度プロフィールを提供する工程であって、前記第１の駆動モータを加速させるための第１の期間をプログラムする工程、前記第１の駆動モータを減速させるための第２の期間をプログラムする工程、前記第１の駆動モータを一定速度に維持するための第３の期間をプログラムする工程、前記第１の駆動モータを加速させるための第４の期間をプログラムする工程、前記第１の駆動モータを減速させるための第５の期間をプログラムする工程、および、前記第１の駆動モータを固定位置に維持するための第６の期間をプログラムする工程、を含む、工程と、前記ｎ個の駆動モータの内の前記第１の駆動モータを制御するプログラムに前記基本速度プロフィールを適用して、前記独立回転基板キャリアの内の第１の独立回転基板キャリアに動きを提供する工程と、を備える、プロセッサ読み取り可能な記憶媒体。
適用例２０：適用例１９に記載のプロセッサ読み取り可能な記憶媒体において、前記方法は、さらに、前記第１の駆動モータを減速させるための第７の期間をプログラムする工程と、前記第７の期間は、前記第３および第４の期間の間に位置するよう構成されることと、前記第７の期間の後に、前記第１の駆動モータを一定速度に維持するための第８の期間をプログラムする工程と、を備える、プロセッサ読み取り可能な記憶媒体。
適用例２１：適用例１９に記載のプロセッサ読み取り可能な記憶媒体において、前記方法は、さらに、前記速度プロフィールの（ｎ−１）個のバージョンを生成する工程と、前記（ｎ−１）個の各バージョンは、すぐ前のバージョンから時間的にずれていることと、前記速度プロフィールの前記（ｎ−１）個の各バージョンを、前記基板キャリアシステムの残りの（ｎ−１）個の各駆動モータに適用する工程と、を備える、プロセッサ読み取り可能な記憶媒体。
適用例２２：  ウエハ洗浄チャンバであって、両端部の間の同軸取り付けされた中点を有し、さらに、前記両端部の各々に取り付けられた各ウエハキャリアを有する複数のキャリアアームと、同軸取り付けされた複数の駆動部を含むハブであって、各前記複数の駆動部は、前記複数のキャリアアームの内の対応するキャリアアームの前記中点の近傍に結合され、前記同軸取り付けされた複数の駆動部の内の残りの駆動部から独立して制御されるよう構成されている、ハブと、前記同軸取り付けされた各駆動部に結合され、速度プロフィールを含むプログラムの制御下で前記結合されたキャリアアームを回転させるよう構成されたそれぞれのモータと、前記ウエハキャリアの経路の近傍に配置された少なくとも１つの洗浄剤供給ヘッドと、を備える、ウエハ洗浄チャンバ。
適用例２３：適用例２２に記載のウエハ洗浄システムにおいて、さらに、前記ウエハキャリアの外縁の近傍に配置された少なくと１つのロード／アンロードポートを備える、ウエハ洗浄システム。
適用例２４：適用例２３に記載のウエハ洗浄システムにおいて、さらに、前記基板キャリアの中点が通る円形の経路の下方であって、前記複数のキャリアアームの前記中点と前記少なくとも１つのロード／アンロードポートとの間の放射状の線上に配置されているリフタステーションを備える、ウエハ洗浄システム。
適用例２５：適用例２２に記載のウエハ洗浄システムにおいて、前記少なくとも１つの洗浄剤供給ヘッドは、前記ヘッドの内周よりも前記ヘッドの外周において広い断面幅を有する、ウエハ洗浄システム。
適用例２６：適用例２２に記載のウエハ洗浄システムにおいて、前記各モータにプログラムされる前記速度プロフィールは、他の各速度プロフィールから時間的にオフセットされる、ウエハ洗浄システム。
適用例２７：適用例２２に記載のウエハ洗浄システムにおいて、前記各モータは、ステッピングモータである、ウエハ洗浄システム。
適用例２８：適用例２２に記載のウエハ洗浄システムにおいて、前記各モータは、サーボモータである、ウエハ洗浄システム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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