(57)【要約】【課題】研磨、洗浄および乾燥機能を１台の機械で一体化すること。【解決手段】一体化機械であって、以下：ワークピースのカセットを受容するための複数のプラットホームを有する装填／取出ステーション；カセットからワークピースを回収するための第一運搬手段；第一運搬手段から未研磨ワークピースを受容し、処理前に研磨済みワークピースを保持するための整列ステーション；研磨ステーション；未研磨ワークピースを整列ステーションから研磨ステーションへ運搬し、研磨済みワークピースを整列ステーションへ運搬するための第二運搬手段；洗浄ステーション；研磨済みワークピースを整列ステーションから洗浄ステーションへ運搬するための第三運搬手段；ワークピースを洗浄ステーションからカセットへ戻すための第四運搬手段；およびカセット内での各ワークピースの位置および場所をモニターするためのマッピングシステムを備える、一体化機械を提供すること。【選択図】図１
2006216988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
明細書に記載の発明。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、一般に、半導体ウエハワークピースを研磨、洗浄、リンスおよび回転乾燥するための内蔵式機械に関し、さらに特定すると、ウエハのカセットを受容するため；これらのウエハをＣＭＰ研磨、洗浄、リンスおよび乾燥するため；および研磨し洗浄したウエハを、それらを取り出した同じカセットおよび同じスロットへと戻すための改良システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
電子工業において、ウエハおよびディスクを研磨する機械および洗浄する機械は、一般に、周知である。例えば、半導体ウエハ、磁気ディスク、および他のワークピースは、しばしば、平らで実質的に平面の円形ディスク形状で提供されている。集積回路の製造では、半導体ウエハディスクは、シリコンインゴットからスライスされ、さらに処理するために、準備される。このインゴットから各ウエハをスライスした後、それは、充分に研磨し、次いで、洗浄、リンスおよび乾燥して、このウエハの表面から破片を除かなければならない。その後、このウエハには、一連の工程が実行されて、このウエハ表面上にて、集積回路が形成されるが、この工程には、マイクロエレクトロニック構造の層を塗布すること、その後、誘電体層を塗布することが挙げられる。典型的には、このウエハ表面にて、これらの層を製作した後、これらのウエハは、平面化して、余分な材料および欠陥を除かなければならない。
【０００３】
各処理工程の後、しばしば、これらのウエハを充分に洗浄、リンスおよび乾燥して、これらのウエハから破片が取り除かれたことを確認するのが望ましい。それゆえ、ウエハを迅速かつ効率的に洗浄、リンスおよび乾燥する方法および装置が必要とされており、これは、高いウエハ産高を促進しつつ、同時に、ウエハの破損を最小にして、これらのウエハを充分に洗浄し乾燥する。既存のウエハ洗浄機の論述については、例えば、Ｌｕｔｚの米国特許第５，４４２，８２８号（１９９５年８月２２日に登録された）；Ｆｒａｎｋらの米国特許第５，２１３，４５１号（１９９３年５月２５日に登録された）；およびＯｎｏｄｅｒａの米国特許第５，３５７，６４５号（１９９４年１０月２５日に登録された）を参照せよ。
【０００４】
現在、ＣＭＰ研磨および／または平面化は、１台の機械により実行されており、また、ウエハの洗浄および乾燥は、他の別個の機械により、実行されている。これらのウエハの表面上に、処理層（すなわち、酸化物、タングステンなど）を堆積した後、その乾燥ウエハは、カセットに置かれ、そしてＣＭＰ研磨機に手で運ばれる。このＣＭＰ研磨機は、これらのウエハを平面化することにより、余分な材料を取り除き、次いで、典型的には、これらのウエハをリンスし、そしてこれらのウエハを湿潤カセット内に置く。研磨後、残留粒子は、依然として、このウエハの表面に滞留している。もし、これらの粒子が、洗浄前に、このウエハ上で乾燥するなら、このウエハ上のマイクロエレクトロニック構造は、崩壊し得る。従って、これらのウエハを洗浄し乾燥する前に、これらのウエハを湿潤した状態で保つことは、非常に重要である。このＣＭＰ機から、この湿潤カセットは、別個のウエハ洗浄および乾燥機（これは、典型的には、このＣＭＰ機の近くのどこかに位置している）へと手で運ばれる。
【０００５】
ウエハ研磨およびウエハ洗浄および乾燥用の別個の機械を使用するこの従来の方法は、重大な欠点がある。第一に、ウエハ製造者は、ウエハを、ＣＭＰ機から洗浄および乾燥機
へと湿潤環境で運搬するために、手元に、作業員、設備および施設がなければならない。第二に、ウエハを研磨し洗浄するの別個の機械を備え付けることは、相当なクリーンルーム空間を費やし、これは、当業者が理解するように、非常に高価である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
（発明の要旨）
本発明は、この研磨、洗浄および乾燥機能を１台の機械で一体化することにより、従来技術の欠点を克服する。
【０００７】
従って、本発明の主要な目的は、組み合わせウエハＣＭＰ研磨、洗浄および乾燥機を提供することにあり、ここで、ウエハは、乾燥カセットから取り出され、研磨され、洗浄され、乾燥され、それらを取り出した同じカセットおよびスロットへと戻される。
【０００８】
本発明の別の目的は、この組み合わせ研磨および洗浄機の装填ステーション、洗浄ステーションおよび乾燥ステーションを、１〜１０等級のクリーンルーム環境で維持することにある。この機械の装填および洗浄ステーションからＣＭＰステーションへの正の空気層流（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｌａｍｉｎａｒ  ａｉｒ  ｆｌｏｗ）は、この装填および洗浄ステーション内にて、クリーンな環境を維持するのに、使用される。この正の空気流は、これらのウエハから研磨中に遊離され得るスラリーおよび他の粒子が、このクリーンな環境へと移動したりそれを汚染しないことを保証する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ワークピースを研磨し、洗浄し、リンスし、そして乾燥するための一体化機械を提供し、この機械は、以下を包含する：
装填／取出ステーションであって、この装填／取出ステーションは、研磨、洗浄、リンスおよび乾燥すべきワークピースのカセットを受容するための複数のプラットホームを有する；
第一運搬手段であって、このカセットからこのワークピースを回収するための、第一運搬手段；
整列ステーションであって、この第一運搬手段から未研磨ワークピースを受容するため、およびさらに処理する前に研磨済みワークピースを保持するための、整列ステーション；
研磨ステーションであって、未研磨ワークピースを研磨するための、研磨ステーション；
第二運搬手段であって、未研磨ワークピースをこの整列ステーションからこの研磨ステーションへと運搬するため、および研磨済みワークピースをこの整列ステーションへと運搬するための、第二運搬手段；
洗浄ステーションであって、研磨済みワークピースを洗浄、リンスおよび乾燥するための、洗浄ステーション；
第三運搬手段であって、研磨済みワークピースをこの整列ステーションからこの洗浄ステーションへと運搬するための、第三運搬手段；および
第四運搬手段であって、洗浄し、リンスしそして乾燥したワークピースをこの洗浄ステーションからこのカセットへと戻すための、第四運搬手段。
【００１０】
１つの実施形態において、上記第一および第四運搬手段が、１個のロボットに組み込まれている。
【００１１】
１つの実施形態において、上記第一運搬手段が、ドライエンドエフェクターを包含する。
【００１２】
１つの実施形態において、上記整列ステーションが、回転可能整列テーブルを包含し、この回転可能整列テーブルが、上記未研磨ワークピースを保持するための複数の装填カップを有し、これらの複数の装填カップが、上記研磨済みワークピースを保持するための複数の取出カップと交互になっている。
【００１３】
１つの実施形態において、上記第二運搬手段が、移動可能器具を包含し、この移動可能器具が、キャリヤー要素を有し、このキャリヤー要素が、上記装填カップから上記未研磨ワークピースを回収し、この未研磨ワークピースを上記研磨ステーションの研磨パッドに押し付け、そして上記研磨済みワークピースを上記装填カップへと戻す。
【００１４】
１つの実施形態において、上記第三運搬手段が、フリッパーを包含し、このフリッパーが、上記研磨済みワークピースを上記整列テーブルの上記取出カップから上記洗浄ステーションへと移動する。
【００１５】
１つの実施形態において、上記洗浄ステーションが、複数のスクラブステーション、リンスステーションおよび乾燥ステーションを包含する。
【００１６】
１つの実施形態において、上記ワークピースが、上記スクラブステーションと上記リンスステーションとの間で、複数の水トラックに沿って移動する。
【００１７】
１つの実施形態において、上記第一および第四運搬手段が、ロボットのドライエンドエフェクターに組み込まれており、そして上記ワークピースが、このロボットのウェットエンドエフェクターにより、上記リンスステーションから上記乾燥ステーションへと移動される。
【００１８】
別の局面において、本発明は、ワークピースを処理する方法を提供し、この方法は、以下の工程を包含する：
研磨、洗浄、リンスおよび乾燥すべきワークピースを供給する工程；
このワークピースを、ロボットを用いて、装填／取出ステーションから研磨ステーションへと運搬する工程；
このワークピースを研磨する工程；
このワークピースを、この研磨ステーションから、洗浄、リンスおよび乾燥ステーションへと運搬する工程；
このワークピースを洗浄、リンスおよび乾燥する工程；そして
このワークピースを、このロボットを用いて、この洗浄ステーションから、この装填／取出ステーションへと戻す工程。
【００１９】
１つの実施形態において、上記ワークピースが、半導体ウエハを包含する。
【００２０】
１つの実施形態において、上記装填／取出ステーションが、３個のプラットホームを包含する。
【００２１】
１つの実施形態において、上記プラットホームが、上記カセットを支持するための傾斜基部を包含し、この傾斜基部が、上記ワークピースがこのカセットの後部へと滑ることを保証する。
【００２２】
１つの実施形態において、上記基部が、５〜１８度の傾斜角を有する。
【００２３】
１つの実施形態において、上記傾斜角が、エレベーターアセンブリ、サーボアセンブリ
、ステッパーモーターおよびトルクモーターアセンブリからなる群から選択される機構の使用により、調整される。
【００２４】
１つの実施形態において、上記各プラットホームが、内部プラットホームドアおよび外部プラットホームドアを包含し、この内部プラットホームドアが、上記装填／取出ステーションを外部環境から隔離するために、このプラットホームの内側に位置しており、そしてこの外部プラットホームドアが、上記カセットのこのプラットホーム上への装填を可能にするために、この装填／取出ステーションの外側に位置している。
【００２５】
１つの実施形態において、上記内部ドアが、上記外部ドアが開く前に、閉じるように配置されている。
【００２６】
１つの実施形態において、上記外部ドアが、制御ロッキング機構を包含し、この制御ロッキング機構が、上記内部ドアが閉まるまで、この外部ドアの開放を防止する。
【００２７】
１つの実施形態において、上記プラットホームが、さらに、上記カセットをモニターするためのセンサを包含する。
【００２８】
１つの実施形態において、上記センサが、カセット位置センサおよび外部ドアセンサを包含し、このカセット位置センサが、上記カセットが上記プラットホーム上で正しく配置されているかどうかをモニターするためにあり、そしてこの外部ドアセンサが、上記外部ドアが開いているかまたは閉じているかを決定するためにある。
【００２９】
１つの実施形態において、上記プラットホームが、複数のカセットの配置に適合するように、配置されている。
【００３０】
１つの実施形態において、上記カセットの配置が、６インチウエハカセット、８インチウエハカセット、３００ミリメートルウエハカセット、およびＳｔａｎｄａｒｄ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅウエハポッドからなる群から選択される。
【００３１】
１つの実施形態において、上記プラットホームが、静電気の蓄積を最小にするためのイオン化剤を含有する。
【００３２】
１つの実施形態において、さらに、ＨＥＰＡフィルターを包含し、このＨＥＰＡフィルターが、上記外部プラットホームドアを開いたとき、空気中浮遊粒子をこのプラットホームから締め出すために、正の空気層流を供給するように、上記機械の上部に取り付けられている。
【００３３】
１つの実施形態において、上記ロボットが、六軸ロボットであり、この六軸ロボットが、乾燥ワークピースを取り扱うための乾燥ウエハ握り手段、および湿潤ワークピースを取り扱うための湿潤ウエハ握り手段を有する。
【００３４】
１つの実施形態において、上記乾燥ウエハ握り手段が、ドライエンドエフェクターを包含し、そして上記湿潤ウエハ握り手段が、ウェットエンドエフェクターを包含する。
【００３５】
１つの実施形態において、上記ウェットおよびドライエンドエフェクターが、真空穴を包含し、この真空穴が、上記ワークピースに真空圧を加えるため、およびこのワークピースを上記エンドエフェクター上で保持するためにある。
【００３６】
１つの実施形態において、上記エンドエフェクターが、静電放電の蓄積に抵抗するよう
に、静電気消散材料で被覆されている。
【００３７】
１つの実施形態において、上記機械がマッピングシステムをさらに備え、このマッピングシステムが、上記カセット内の上記ワークピースの位置および場所に対応する視覚データを得るための装置を包含する。
【００３８】
１つの実施形態において、上記マッピングシステムが、上記視覚データを生じるための光学走査装置を包含する。
【００３９】
１つの実施形態において、上記光学走査装置が、ビデオカメラである。
【００４０】
１つの実施形態において、さらに、上記マッピングシステムの有効性を改良するための後方点灯システムを包含する。
【００４１】
１つの実施形態において、上記マッピングシステムが、さらに、プロセッサを包含し、このプロセッサが、上記視覚データを上記光学走査装置から受容しかつこの視覚データをワークピース位置データへと変換するように、配置されている。
【００４２】
１つの実施形態において、上記ワークピース位置データが、３２ビットからなり、これらのビットのうちの３０ビットは、上記各ワークピースのカセットおよびスロット情報を規定し、これらのビットのうちの１ビットは、ワークピースが２個のカセットスロット間でクロススロットしていることを示すための第一エラービットを規定し、そしてこれらのビットのうちの１ビットは、１個のカセットスロットが複数のワークピースを含んでいることを示すための第二エラービットを規定する。
【００４３】
１つの実施形態において、上記水トラックが、複数の流体ジェットを包含し、この流体ジェットが、流体を排出して上記ワークピースをこの水トラックに沿って前方方向に推進するように、配置されている。
【００４４】
１つの実施形態において、上記前方ジェットが、２０〜７０度の範囲で、上記水トラックに対する角度で、上記流体を排出するように、配向されている。
【００４５】
１つの実施形態において、さらに、上記水トラックの下に、流体マニホルドを包含し、この流体マニホルドが、上記流体を上記ジェットに供給する。
【００４６】
１つの実施形態において、上記水トラックが、さらに、逆進ジェットを包含し、この逆進ジェットが、上記ワークピースが上記水トラックに沿って前方方向に移動しないように、流体を逆方向に排出するように操作可能である。
【００４７】
１つの実施形態において、上記水トラックが、さらに、少なくとも１個の垂直移動可能なステージングピンを包含し、このステージングピンが、上記ワークピースをこの水トラックで保持するために、高い位置へと垂直に移動可能であり、また、このワークピースを上記ステーションへと通すことができるように、低い位置へと移動可能である。
【００４８】
１つの実施形態において、上記水トラックが、さらに、少なくとも１個の垂直移動可能なステージングピンを包含し、このステージングピンが、上記ワークピースが前方方向に移動するのを防止する際に上記逆進ジェットを補助するために、高い位置へと垂直に移動可能であり、また、このワークピースをこの水トラックに沿って前方方向に移動させるために、低い位置へと移動可能である。
【００４９】
１つの実施形態において、上記水トラックが、検出センサを包含し、この検出センサが、請求したワークピースを数えるため、および捕捉されたまたは破損したワークピースを検出するためにある。
【００５０】
１つの実施形態において、上記洗浄ステーションの各々が、複数のローラー対を囲んでいるスクラバーボックスを包含する。
【００５１】
１つの実施形態において、上記ローラー対が、交互駆動ローラー対およびスクラビングローラー対を包含し、この駆動ローラー対が、第一駆動速度Ｓ１で駆動される頂部および底部ローラーを包含し、そしてこのスクラビングローラー対が、第二駆動速度Ｓ２で駆動される底部ローラーおよび第三駆動速度Ｓ３で駆動される頂部ローラーを包含する。
【００５２】
１つの実施形態において、上記スクラバーボックスが、クイックリリース解除ファスナーアセンブリを包含し、このクイックリリース解除ファスナーアセンブリが、これらのスクラバーボックスを上記機械に固定可能であるが解除可能に係合するためにある。
【００５３】
１つの実施形態において、上記スクラバーボックスが、底部パネルを包含し、この底部パネルが、流体出口を有し、この流体出口を通って、流体が、このスクラバーボックスから流出し得る。
【００５４】
１つの実施形態において、上記スクラバーボックスの各々が、少なくとも１個の流体入口ポートを有する頂部パネル、およびこのスクラバーボックス内の特定のローラー対に流体を送達するように、配置されているマニホルドを包含する。
【００５５】
１つの実施形態において、上記頂部パネルが、第一流体入口ポート、第二流体入口ポートおよび第三流体入口ポートを包含し、この第一流体入口ポートが、第一群のローラー対と近接して第一流体を分配するように、第一マニホルドと連絡しており、この第二流体入口ポートが、第二群のローラー対と近接して第二流体を分配するように、第二マニホルドと連絡しており、そしてこの第三流体入口ポートが、第三群のローラー対と近接して第三流体を分配するためにある。
【００５６】
１つの実施形態において、上記各マニホルドが、複数の伸長分配チャンネルを包含し、この伸長分配チャンネルが、他のマニホルドと関連した他のチャンネルと異なる。
【００５７】
１つの実施形態において、上記頂部パネルが、一体型で実質的に継ぎ目のない部品であり、この部品が、上記流体が上記マニホルドから漏れることなしに、このマニホルドの加圧を可能にする。
【００５８】
１つの実施形態において、上記スクラバーボックスの各々が、さらに、出口リンスノズルを包含し、この出口リンスノズルが、このスクラバーボックスから出ていくワークピースをリンスするために、このワークピースがこのスクラバーボックスから出ていく位置に近接して、配置されている。
【００５９】
１つの実施形態において、上記洗浄ステーションが、さらに、フッ化水素酸ステーションを包含する。
【００６０】
１つの実施形態において、上記リンスステーションが、ワークピースを保持するためのリンスリング、およびこのワークピース上へと流体を排出するための少なくとも１個の流体ノズルを包含する。
【００６１】
１つの実施形態において、上記リンスリングが、ガイドおよび中心ピンを包含し、このガイドおよび中心ピンが、水トラックから上記リンスステーションに入るワークピースを正しく配置するために、このリングの周囲の回りに配置されており、このリングが、上記ワークピースを覆う上記流体の層流を促進するために、およそ１０〜５０度の角度で、下方へ傾斜している。
【００６２】
１つの実施形態において、上記リンスステーションが、第一ノズルおよび第二ノズルを包含し、この第一ノズルが、上記流体を、上記ワークピースの上面上へと排出し、そして上記第二ノズルが、この流体を、このワークピースの下面上へと排出する。
【００６３】
１つの実施形態において、上記乾燥ステーションが、スピン乾燥機を包含し、このスピン乾燥機が、ワークピースプラットホームおよび握り手段を有し、この握り手段が、このプラットホームが高速で回転したとき、このワークピースをその上に確実に保持するために、このプラットホームの回りに取り付けられている。
【００６４】
１つの実施形態において、上記握り手段が、複数の握りフィンガーを包含し、この握りフィンガーが、上記プラットホームの外周の回りに回動的に（ｐｉｖｏｔａｌｌｙ）取り付けられている。
【００６５】
１つの実施形態において、上記握りフィンガーは、ヘッド部分およびバネ負荷柄部分を包含し、このヘッド部分が、上記プラットホームの上部に伸長し、そして上記ワークピースと係合しており、また、このバネ負荷柄部分が、このプラットホームの下部に伸長し、そしてこのヘッド部分を軸方向に内向きに偏向して、上記握りフィンガーを握り位置で維持する。
【００６６】
１つの実施形態において、上記機械はさらに、垂直移動可能なアクチュエータアセンブリを包含し、このアクチュエータアセンブリが、上記柄部分と係合し、そしてこの柄部分を放射状に内向きに偏向し、かつ上記ヘッド部分を放射状に外向きに偏向して、上記ワークピースの解除を行う。
【００６７】
１つの実施形態において、上記機械はさらに、保護シュラウドを包含し、この保護シュラウドが、上記ワークピースから除去される流体および微粒子を隔離するために、上記プラットホームを取り囲んでいる。
【００６８】
１つの実施形態において、上記機械はさらに、流体流れ制御システムを包含し、この流体流れ制御システムが、上記機械中の種々の流体視野に流体を正確に分配するためにあり、そして流体源、流量計、ポンプ、ポンプ制御装置およびプロセッサを包含し、この流体源が、所望の処理流体の供給を持続するためにあり、この流量計が、流体の流速を測定するためにあり、このポンプが、流体流れを制御するためにあり、このポンプ制御装置が、このポンプにポンプ制御信号を与えるためにあり、そしてこのプロセッサが、この流速を表示するこの流量計からの信号を受容するため、およびこの流速を所定範囲内で維持するのに必要なポンプ制御信号を調整するように、このポンプ制御装置を向けるためにある。
【００６９】
１つの実施形態において、上記機械はさらに、タッチスクリーンディスプレイを包含し、このディスプレイが、上記機械の種々の操作上の特徴の図式的な描写を提供し、そして操作者がこの機械をモニターし操作できるようにする。
【００７０】
別の局面において、本発明は、処理すべきウエハのカセットを受容するための装填／取出ステーションを提供し、この装填／取出ステーションは、以下を包含する：
複数のプラットホームであって、これらのプラットホームは、その上に、このカセット
を支持するための傾斜基部を有し、このウエハは、このカセットの後位置に戻るために滑ることを確実にし；
内部ドアおよび外部ドアであって、この内部ドアは、このステーションを外部環境から隔離するために、このステーションの内側に位置しており、そしてこの外部ドアは、このカセットのこのプラットホーム上への装填を可能にするために、このステーションの外側に位置しており、そしてこの内部ドアは、この外部ドアが開き得る前に、閉じるように配置されており、そしてこの外部ドアは、制御ロッキング機構を包含し、この制御ロッキング機構は、この内部ドアが開いている間、この外部ドアの開放を防止するためにある。
【００７１】
１つの実施形態において、上記傾斜基部は、５〜１８度の範囲の傾斜角を有し、この角度は、エレベーターアセンブリ、サーボアセンブリ、ステッパーモーターおよびトルクモーターアセンブリからなる群から選択される機構の使用により、調整可能である。
【００７２】
１つの実施形態において、上記プラットホームが、さらに、カセット位置センサおよび外部ドアセンサを包含し、このカセット位置センサが、上記カセットが上記プラットホーム上で正しく配置されているかどうかをモニターするためにあり、そしてこの外部ドアセンサが、上記外部ドアが開いているかまたは閉じているかを決定するためにある。
【００７３】
１つの実施形態において、上記プラットホームが、カセットの外形に適合するように、配置されており、この外形が、６インチウエハカセット、８インチウエハカセット、３００ミリメートルウエハカセット、およびＳｔａｎｄａｒｄ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅウエハポッドからなる群から選択される。
【００７４】
１つの実施形態において、上記ステーションはさらに、上記ステーションでの静電気の蓄積を最小にするためのイオン化剤、およびＨＥＰＡフィルターを包含し、このＨＥＰＡフィルターが、上記外部ドアを開いたとき、空中粒子をこのプラットホームから締め出すために、正の空気層流を供給するように、上記ステーションの上部に取り付けられている。
【００７５】
別の局面において、本発明は、半導体ウエハを保持するためのカセットと共に使用するためのマッピングシステムを提供し、このシステムは、このカセット内のウエハの位置および場所に対応する視覚データを得、そして以下を包含する：
光学走査装置であって、この光学走査装置は、この視覚データを生じるために、このカセットに近接して取り付けられている；
後方点灯システムであって、この後方点灯システムは、このカセットを照明するように、配置されている；および
プロセッサであって、このプロセッサは、この視覚データをこの光学走査装置から受容しかつこの光学データをウエハ位置データへと変換するように、配置されている。
【００７６】
１つの実施形態において、上記光学走査装置が、ビデオカメラである。
【００７７】
１つの実施形態において、上記ウエハ位置データが、３２ビットを包含し、これらのビットのうちの３０ビットは、上記各ウエハのカセットおよびスロット情報を規定し、これらのビットのうちの１ビットは、ウエハが２個のカセットスロット間でクロススロットしていることを示すための第一エラービットを規定し、そしてこれらのビットの１うちのビットは、１個のカセットスロットが複数のウエハを含んでいることを示すための第二エラービットを規定する。
【００７８】
別の局面において、本発明は、半導体ウエハを洗浄し、リンスしそして乾燥するための研磨機械と一体化した洗浄ステーションを提供し、この洗浄ステーションは、以下を包含
する：このウエハを洗浄するための少なくとも１個のスクラブステーションであって、このスクラブステーションは、複数のローラー対を包含する；このウエハをリンスするためのリンスステーション；このウエハを乾燥するための乾燥ステーション；および複数のウエハ運搬装置であって、このウエハ運搬装置は、この少なくとも１個のスクラブステーション、このリンスステーションおよびこの乾燥ステーションと相互連絡している。
【００７９】
１つの実施形態において、上記洗浄ステーションが、第一スクラブステーションおよび第二スクラブステーションを包含し、この第一スクラブステーションが、入口および出口を有し、そしてこの第二スクラブステーションが、入口および出口を有し、そして上記ウエハ運搬装置が、以下を包含する：
第一水トラックであって、この第一水トラックは、最初に、上記ウエハを受容し、そしてこのウエハを、この第一スクラブステーション入口へと推進する；
第二水トラックであって、この第二水トラックは、この第一スクラブステーション出口からこのウエハを受容し、そしてこのウエハを、この第二スクラブステーション入口へと推進する；および
第三水トラックであって、この第三水トラックは、この第二スクラブステーション出口からこのウエハを受容し、そしてこのウエハを、上記リンスステーションへと推進する。
【００８０】
１つの実施形態において、上記ウエハ運搬装置が、さらに、ロボットを包含し、このロボットが、上記リンスステーションから上記ウエハを回収するため、およびこのウエハを上記乾燥ステーションへと運搬するためにある。
【００８１】
１つの実施形態において、上記第一水トラックが、以下を包含する：
ステージングピンであって、このステージングピンは、上記ウエハを上記第一水トラックで保持するために、高い位置へと垂直移動可能であり、また、このウエハを上記第一スクラブステーションへと通すことができるように、低い位置へと垂直移動可能である；
逆進流体ジェットであって、この逆進流体ジェットは、このステージングピンを高い位置にしたとき、流体を逆方向に排出して、このウエハがこの高くしたステージングピンと接触するのを防止するように作動する。
【００８２】
１つの実施形態において、上記第二水トラックが、以下を包含する：
第一部分であって、この第一部分は、上記第一スクラブステーション出口に接続されている；
ステージング領域であって、このステージング領域は、上記ウエハがこの第一部分へと戻って浮遊することを防止するために、この第一部分に対して、僅かに低い高さで接続されており、このステージング領域は、ステージングピンおよび逆進流体ジェットを包含し、このステージングピンは、このウエハをこのステージング領域で保持するために、高い位置へと垂直移動可能であり、また、このウエハを上記第二スクラブステーションへと通すことができるように、低い位置へと垂直移動可能であり、この逆進流体ジェットは、このステージングピンを高い位置にしたとき、流体を逆方向に排出して、このウエハがこの高くしたステージングピンと接触するのを防止するように作動可能である。
【００８３】
１つの実施形態において、上記第三水トラックが、第一ステージング領域、移行部および第二ステージング領域を包含し：
この第一ステージング領域は、上記第二スクラブステーション出口と接続されており、そして第一ステージングピン、第二ステージングピン、および２組の逆進流体ジェットを包含し、この第一ステージングピンは、この第一ステージング領域とこの移行部との間に配置されており、そしてこのウエハをこの第一ステージング領域で保持するために、高い位置へと垂直移動可能であり、また、このウエハをこの移行部へと通すことができるように、低い位置へと垂直移動可能であり、この第二ステージングピンは、この第二スクラブ
ステーションとこの第一ステージングピンとの間に配置されており、そしてこのウエハがこの第二スクラブステーションへと戻って浮遊することを防止するために、高い位置へと垂直移動可能であり、また、このウエハをこの第二スクラブステーション出口からこの第一ステージング領域へと通すことができるように、低い位置へと垂直移動可能であり、そしてこの２組の逆進流体ジェットは、このステージングピンを高い位置にしたとき、流体を逆方向に排出して、このウエハがこのステージングピンと接触するのを防止するように作動可能である；
この移行部は、この第一ステージング領域と接続されており、そしてこのウエハをこの第一ステージング領域からこの第二ステージング領域へと促進するために、複数の流体ジェットを包含する；および
この第二ステージング領域は、この移行部と接続されており、そしてステージングピンおよび逆進流体ジェットを包含し、このステージングピンは、このウエハをこの第二ステージング領域で保持するために、高い位置へと垂直移動可能であり、また、このウエハを上記リンスステーションへと通すことができるように、低い位置へと垂直移動可能であり、また、この逆進流体ジェットは、このステージングピンを高い位置にしたとき、流体を逆方向に排出して、このウエハがこのステージングピンと接触するのを防止する。
【００８４】
別の局面において、本発明は、半導体ウエハを洗浄するためのスクラバーボックスを提供し、このスクラバーボックスは、以下を包含する：
複数のローラー対であって、このローラー対は、このボックスの内側に取り付けられている；
入力開口部および出力開口部であって、この入力開口部は、このウエハを受容するためにあり、そしてこの出力開口部は、このウエハを排出するためにある；
頂部パネルであって、この頂部パネルは、少なくとも１個の流体入口ポートおよびマニホルドを有し、この流体入口ポートおよびこのマニホルドは、特定のローラーに流体を送達するように、配置されている；および
底部パネルであって、この底部パネルは、流体出口を有し、この流体は、この流体出口を通って、このボックスから流出し得る。
【００８５】
１つの実施形態において、上記ローラー対が、交互駆動ローラー対およびスクラビングローラー対を包含し、この駆動ローラー対が、第一駆動速度Ｓ１で駆動される頂部および底部ローラーを包含し、そしてこのスクラビングローラー対が、第二駆動速度Ｓ２で駆動される底部ローラーおよび第三駆動速度Ｓ３で駆動される頂部ローラーを包含する。
【００８６】
１つの実施形態において、上記頂部パネルが、第一流体入口ポート、第二流体入口ポートおよび第三流体入口ポートを包含し、この第一流体入口ポートが、第一群のローラー対と近接して第一流体を分配するように、第一マニホルドと連絡しており、この第二流体入口ポートが、第二群のローラー対と近接して第二流体を分配するように、第二マニホルドと連絡しており、そしてこの第三流体入口ポートが、第三群のローラー対と近接して第三流体を分配するためにある。
【００８７】
１つの実施形態において、上記マニホルドのそれぞれが、複数の伸長分配チャンネルを包含し、この伸長分配チャンネルが、他のマニホルドと関連した他のチャンネルと異なり、そして上記頂部パネルが、一体型で実質的に継ぎ目のない部品であり、この部品が、上記流体がこのチャンネルから漏れることなしに、このチャンネルの加圧を可能にする。
【００８８】
別の局面において、本発明は、半導体ウエハをリンスするためのリンスステーションを提供し、このリンスステーションは、以下を包含する：
このウエハを保持するためのリンスリングであって、このリングは、ガイドおよび中心ピンを包含し、このガイドおよび中心ピンは、水トラックからこのリンスステーションに
入るウエハを正しく配置するために、このリングの周囲の回りに配置されており、このリングは、このウエハを覆うリンス流体の層流を促進するために、およそ１０〜５０度の角度で、下方へ傾けられている；
第一流体ノズルであって、この第一流体ノズルは、このリンス流体を、このウエハの上面上へと排出する；
第二流体ノズルであって、この第二流体ノズルは、このリンス流体を、このウエハの下面上へと排出する。
【００８９】
別の局面において、本発明は、一体化機械を用いて半導体ウエハを処理する方法を提供し、この一体化機械は、装填／取出ステーション、回転可能整列テーブル、研磨ステーション、洗浄ステーション、リンスステーションおよび乾燥ステーションを有し、この方法は、以下の工程を包含する；
（ａ）  これらの複数のウエハを含むウエハホルダを、この装填／取出ステーションに装填すること；
（ｂ）  このウエハホルダを、外部環境から隔離すること；
（ｃ）  このウエハホルダ内でのこのウエハの位置および場所に対応する視覚データを得ること；
（ｄ）  第一ウエハを、このホルダー内の第一位置から、この回転可能整列テーブルの装填カップへと運搬すること；
（ｅ）  この第一ウエハを、この装填カップから、研磨ステーションへと運搬すること；
（ｆ）  この第一ウエハを研磨すること；
（ｇ）  この第一ウエハを、この研磨ステーションから、この整列テーブルの取出カップへと運搬すること；
（ｈ）  この第一ウエハを、この取出カップから、この機械の洗浄ステーションの第一水トラックへと運搬すること；
（ｉ）  この第一ウエハを、この第一水トラックに沿って、第一スクラバーボックスへと推進すること；
（ｊ）  第一ウエハを、この第一スクラバーボックス内で洗浄し、そしてこの第一ウエハを、この第一ボックスを通って、第二水トラックへと移動させること；
（ｋ）  この第一ウエハを、この第二水トラックに沿って、第二スクラバーボックスへと推進すること；
（ｌ）  第一ウエハを、この第二スクラバーボックス内で洗浄し、そしてこの第一ウエハを、この第二ボックスを通って、第三水トラックへと移動させること；
（ｍ）  この第一ウエハを、この第三水トラックに沿って、リンスステーションへと推進すること；
（ｎ）  この第一ウエハをリンスすること；
（ｏ）  この第一ウエハを、このリンスステーションから、乾燥ステーションへと運搬すること；
（ｐ）  この第一ウエハを乾燥すること；および
（ｑ）  この第一ウエハを、この乾燥ステーションから、このウエハホルダのこの第一位置へと戻すこと。
【００９０】
１つの実施形態において、上記装填工程（ａ）が、上記装填／取出ステーションの外部ドアを開いて、オペレータにこのステーションのアクセスを提供すること、上記ホルダーを傾斜可能プラットホーム上に置くこと、およびこの外部ドアを閉じることを包含する。
【００９１】
１つの実施形態において、上記隔離工程（ｂ）が、上記外部ドアが開いているかどうかをモニターすること、およびこの外部ドアが開いている場合、上記ステーションの内部ドアをロックすることを包含する。
【００９２】
１つの実施形態において、上記隔離工程（ｂ）が、さらに、上記装填／取出ステーションをイオン化して、静電気の蓄積を最小にすること、およびこの装填／取出ステーションを通る正の空気層流を供給して、このステーションから空気中浮遊粒子を排除することを包含する。
【００９３】
１つの実施形態において、上記方法は、工程（ｂ）の後で工程（ｄ）の前に行われる以下の追加工程を包含する：上記ホルダーが正しく配置されているかどうかをモニターすること、およびこのホルダーが正しく配置されていない場合、エラー信号を発生させること。
【００９４】
１つの実施形態において、上記視覚データを得る工程（ｃ）が、上記ホルダーを後方点灯して、この視覚データをさらに効果的に得ること、この視覚データをウエハ位置データへと変換するプロセッサへと、この視覚データを伝達すること、このウエハ位置データを分析して、このウエハのいずれがクロススロットまたはダブルスロットされているかを決定すること、およびこのウエハのいずれかがクロススロットまたはダブルスロットされている場合、エラー信号を発生させることを包含する。
【００９５】
１つの実施形態において、上記運搬工程（ｄ）が、ロボットのドライエンドエフェクターを用いて行われ、そして上記内部ドアを開けること、上記第一ウエハを上記第一位置から回収すること、このドライエンドエフェクターを介して真空圧を供給して、このウエハをこのドライエンドエフェクター上に保持すること、およびこの第一ウエハを、このドライエンドエフェクターを用いて上記装填カップへと運搬することを包含する。
【００９６】
１つの実施形態において、上記運搬工程（ｅ）が、上記装填カップ上で、ウエハキャリヤー運搬アセンブリの個々のウエハキャリヤー要素を整列させること、このキャリヤー要素を低くして上記第一ウエハをこの装填カップから回収すること、このキャリヤー要素を高くしてこの輸送アセンブリを移動させ、このキャリヤー要素を、上記研磨ステーションの研磨面上に配置することを包含する。
【００９７】
１つの実施形態において、上記研磨工程（ｆ）が、上記キャリヤー要素を低くして、上記第一ウエハを上記研磨面に押し付けること、およびこのキャリヤー要素をその垂直軸の周りに回転させることにより、この研磨面およびこの第一ウエハを相対移動させること、およびこの第一ウエハがこの研磨面を横切って移動されるように、このキャリヤー要素を振動すること、およびこの研磨面をその垂直軸の周りに回転させることを包含する。
【００９８】
１つの実施形態において、上記輸送工程（ｇ）が、上記キャリヤー要素を上記研磨面から持ち上げること、および上記輸送アセンブリを移動させて、このキャリヤー要素を、上記整列テーブルの取出カップ上で整列させること、およびこのキャリヤー要素を低くして、上記第一ウエハを上記取出カップに入れることを包含する。
【００９９】
１つの実施形態において、上記方法は、さらに、工程（ｈ）〜（ｑ）の各々の前に行われる以下の追加工程を包含する：第一ウエハを次の位置に移動する前に、この第一ウエハが移動されるこの次の位置に他のウエハが存在しないことを確認すること。
【０１００】
１つの実施形態において、上記第一ウエハを、上記第一、第二および第三水トラックに沿って推進する上記工程（ｉ）、（ｋ）および（ｍ）が、さらに、この第一ウエハを、前方流体ジェットを用いて、このトラックに沿って推進すること；およびステージングピンを上げて、この第一ウエハが移動する次の位置に、他のウエハが存在しないことを確認するまで、この第一ウエハの通過を阻止することを包含する。
【０１０１】
１つの実施形態において、上記工程（ｉ）、（ｋ）および（ｍ）が、さらに、この第一ウエハが移動する次の位置に他のウエハが存在しないことを確認するまで、逆進流体ジェットを用いて、上記上げたステージングピンから離れて、上記第一ウエハを推進することを包含する。
【０１０２】
１つの実施形態において、上記洗浄工程（ｊ）および（ｌ）が、速度Ｓ１で駆動ローラー対を駆動すること、速度Ｓ２でスクラビングローラー対の底部ローラーを駆動すること、および速度Ｓ３でこのスクラビングローラー対の頂部ローラーを駆動することを包含する。
【０１０３】
１つの実施形態において、上記洗浄工程（ｊ）および（ｌ）が、さらに、上記駆動ローラー対および上記スクラビングローラー対に、流体を直接適用することを包含する。
【０１０４】
１つの実施形態において、上記リンス工程（ｎ）が、上記第一ウエハを、リンスリング中にて、およそ３０度の角度で傾けること、この第一ウエハの頂面および底面に、リンス流体を適用すること、およびこのリンスリングを水平に戻すことを包含する。
【０１０５】
１つの実施形態において、上記リンス流体が、およそ４〜５リットル／分の速度で、上記頂面に適用され、そしておよそ１．５リットル／分の速度で、上記底面に適用される。
【０１０６】
１つの実施形態において、上記運搬工程（ｏ）および（ｑ）が、上記ロボットのウェットエンドエフェクターを用いて、行われる。
【０１０７】
１つの実施形態において、上記乾燥工程（ｐ）が、上記第一ウエハを、回転プラットホーム上で固定すること、およびこのプラットホームを、およそ２０秒間にわたって、およそ４０００回転／分の速度で回転させることを包含する。
【０１０８】
別の局面において、本発明は、以下を有する一体化機械を提供する：ワークピースホルダーへおよびそこからワークピースを装填および取り出すための第一ステーション、このワークピースを研磨するための第二ステーション、このワークピースを洗浄、リンスおよび乾燥するための第三ステーション、およびこの第一、第二および第三ステーション間でこのワークピースを運搬するための運搬手段。
【０１０９】
１つの実施形態において、上記運搬手段が、ロボットであり、このロボットが、上記ワークピースを取り扱うための複数のウエハ握り装置、および複数の運動軸を有する。
【０１１０】
１つの実施形態において、上記ロボットが、６個の軸を有する。
【０１１１】
１つの実施形態において、上記ウエハ握り装置が、ドライエンドエフェクターおよびウェットエンドエフェクターを有し、このドライエンドエフェクターが、乾燥ワークピースを取り扱うためにあり、そしてこのウェットエンドエフェクターが、湿潤ワークピースを取り扱うためにある。
【０１１２】
１つの実施形態において、上記エンドエフェクターが、複数の真空穴を包含し、この真空穴が、上記ロボットを上記複数の軸の周りに移動しつつ、上記ワークピースを上記エンドエフェクター上で固定するために、このワークピースに真空圧を加えるためにある。
【０１１３】
１つの実施形態において、上記エンドエフェクターが、静電放電に耐えるために、静電気消散材料で被覆されている。
【０１１４】
１つの実施形態において、上記エンドエフェクターが、静電放電に耐えるために、静電気消散材料から製造されている。
【０１１５】
１つの実施形態において、上記第三ステーションが、上記ウエハを、洗浄操作とリンス操作との間で移動させるためのＵ形ウエハ経路を包含する。
【０１１６】
別の局面において、本発明は、ワークピースを第一ステーションから第二ステーションへと移動させる方法を提供し、この方法は、以下の工程を包含する：
このワークピースを、ロボットを用いて、この第一ステーションから回収すること；
このワークピースを、このロボットを用いて、ひっくり返すこと；および
このワークピースを、このロボットを用いて、この第二ステーション上に置くこと。
【０１１７】
１つの実施形態において、上記方法は、さらに、以下の工程を包含する：
上記ワークピースを、上記ロボットを用いて、第三ステーションから回収すること；および
このワークピースを、このロボットを用いて、上記第一ステーション上に置くこと。
【０１１８】
１つの実施形態において、上記ロボットが、上記ワークピースを回収し保持するための少なくとも１個のワークピース握り手段を包含する。
【０１１９】
１つの実施形態において、上記少なくとも１個のワークピース握り手段が、乾燥ワークピースを握るためのドライエンドエフェクターおよび湿潤ワークピースを握るためのウェットエンドエフェクターを包含する。
【０１２０】
１つの実施形態において、上記ワークピースが、上記第一ステーションにて、傾斜カセットから回収され、そして上記第二ステーションにて、上記ドライエンドエフェクターを用いて、整列テーブルへと運搬される。
【０１２１】
１つの実施形態において、上記第三ステーションが、リンスステーションおよび乾燥ステーションを包含し、また、上記ワークピースを、上記ウェットエンドエフェクターを用いて、このリンスステーションからこの乾燥ステーションへと運搬する追加工程を包含する。
【０１２２】
１つの実施形態において、上記ワークピースが、上記ドライエンドエフェクターを用いて、上記乾燥ステーションから回収され、そして上記カセットへと運搬される。
【０１２３】
１つの実施形態において、上記ロボットが、上記傾斜カセット、上記整列テーブル、上記リンスステーションおよび上記乾燥ステーションの間で、上記エンドエフェクターの移動を可能にするように、６個の軸を有する。
【０１２４】
別の局面において、本発明は、以下を包含する、ウエハ取り扱いシステムを提供する：六軸ロボットであって、この六軸ロボットは、操作末端を有する；乾燥ウエハ握り装置であって、この乾燥ウエハ握り装置は、このロボット操作末端に装着されている；および湿潤ウエハ握り装置であって、この湿潤ウエハ握り装置は、このロボット操作末端に装着されている。
【０１２５】
１つの実施形態において、上記乾燥ウエハ握り装置が、ドライエンドエフェクターであり、そして上記湿潤ウエハ握り装置が、ウェットエンドエフェクターである。
【０１２６】
１つの実施形態において、上記ドライエンドエフェクターおよび上記ウェットエンドエフェクターが、互いに実質的に直交して、配向されている。
【０１２７】
別の局面において、本発明は、ワークピースを処理する方法を提供し、この方法は、以下の工程を包含する：
ワークピースホルダーを提供することであって、このワークピースホルダーは、このワークピースを保持するための複数のレセプタクルを有する；
ワークピース運搬手段を用いて、第一レセプタクルから、第一ワークピースを回収することであって、このワークピース運搬手段は、ロボットのエンドエフェクターを包含する；
この第一ワークピースを研磨し、洗浄し、リンスし、そして乾燥すること；および
この第一ワークピースを、このワークピース運搬手段を用いて、この第一レセプタクルに戻すこと。
【０１２８】
１つの実施形態において、上記ワークピースホルダーが、傾斜カセットであり、そして上記レセプタクルが、このカセット内に形成されたスロットである。
【０１２９】
１つの実施形態において、上記ワークピース移動手段が、六軸ロボットのドライエンドエフェクターを包含する。
【０１３０】
１つの実施形態において、上記ワークピースを、上記六軸ロボットのウェットエンドエフェクターを用いて、上記リンス工程と上記乾燥工程との間で運搬する追加工程を包含する。
【０１３１】
本発明の他の局面は、ウエハを乾燥カセットから取り出し、そしてこれらのウエハを、この機械のＣＭＰステーション内の整列テーブルへと運搬するために、六軸ロボットを使用することにある。このロボットはまた、湿潤ウエハを、この機械の洗浄ステーションにあるリンスステーションから、回転乾燥機ステーション（これもまた、この洗浄ステーションに位置している）へと運搬するように、配置されている。このロボットはまた、これらの乾燥ウエハをこの回転乾燥機ステーションから取り出し、それらを、この機械の装填ステーションに位置しているカセットへと戻す。このロボットは、湿潤および乾燥ウエハが輸送中に隔離されていることを保証するために、ウェットエンドエフェクターおよびドライエンドエフェクターを有する。このドライエンドエフェクターは、乾燥カセットを取出および装填するのに使用され、そしてこのウェットエンドエフェクターは、湿潤ウエハを、このリンスステーションからこの回転乾燥機ステーションへと移動させるのに、使用される。
【０１３２】
本発明の別の特徴は、ウエハマッピングシステムであり、これは、ウエハカセット内のどのスロットがウエハで占有されているかを決定する。このマッピングシステムはまた、ウエハがこれらのスロット内に正しく整列されているかどうか、また、特定のスロット内に１枚より多いウエハがあるかどうかを判定する。このマッピングシステムは、好ましくは、光学走査装置（例えば、ビデオカメラ）（これは、このロボットの頂部に装着された取付ブラケットに取り付けられている）およびシステムプロセッサ（これは、この走査装置からの信号を解釈し処理するように、配置されている）を包含する。この研磨および洗浄機にカセットを配置するとき、このロボットエンドエフェクターは、この取付ブラケットから、この走査装置（カメラ）を回収し、そしてこのカセットの前で上下に横断して、この光学走査装置が、このカセットの内容物を見ることができるようにする。さらに、このカセットの背後のバックライト源は、この光学走査視覚システムの有効性を高めるために、使用され得る。
【０１３３】
このＣＭＰステーションは、好ましくは、一度に５枚のウエハを受容し研磨するように、配置されている。これらのウエハを、このロボットによって、整列テーブル上へと装填した後、マルチヘッド運搬装置は、５枚のウエハのキャリヤーヘッドを、この整列テーブルの近傍へと低下させ、そしてこれらのウエハを取り上げる。この運搬装置は、次いで、研磨面の上部に配置されるまで、側方に移動する。この運搬装置は、次いで、これらのウエハがその研磨面に押し付けられるように、下げられる。この研磨工程を向上させるために、好ましくは、研磨スラリーが供給され、そして個々のキャリヤーは、この研磨面上で回転され、そこをわたって放射状に振動される。研磨後、これらのウエハは、この整列テーブル中の取出カップへと戻される。フリッパー装置は、次いで、このウエハを、この取出カップから、この機械の洗浄ステーションへと移動させる。
【０１３４】
この機械の洗浄ステーションは、好ましくは、水トラック、洗浄ステーション、リンスステーション、回転乾燥機ステーションおよび複数のウエハステージング領域を包含する。さらに具体的には、ウエハを、まず、この機械のＣＭＰステーションから、この洗浄ステーションへと装填したとき、このウエハは、この機械が、このウエハを解除するために空になっていると判定するまで、第一ステージング領域で保持される。空になると、水ジェットは、このウエハを第一洗浄ステーション（これは、このウエハの両面を洗浄し清浄にするように、配置されている）へと推進する。この第一洗浄ステーションから、このウエハは、水トラックを下降して、第二ステージング領域へと運搬される。再度、ウエハが次のステーションに移動してその前の位置で空になったことをこの機械が判定するまで、このウエハは、この位置で保持される。この第二ステージング領域から、水ジェットは、このウエハの第二洗浄のために、このウエハを、第二洗浄ステーションへと推進する。このウエハは、次いで、この第二洗浄ステーションから、第三ステージング領域へと出ていく。この第三ステージング領域から、このウエハは、水トラックを下降して、このリンスステーションへと運搬される。リンス後、このロボットは、このウエハを、この回転乾燥機ステーションへと移動させ、次いで、カセットへと移動させる。
【０１３５】
このウエハ洗浄ステーションは、好ましくは、複数のローラー対を包含し、これらは、これらのウエハを、この洗浄ステーションを通って引き、また、これらのウエハの頂部および底部平坦面を洗浄する。そのローラーボックス内の種々のローラーは、異なる回転速度で作動し得、そして異なる方向で回転し得る。このようにして、あるローラーは、この洗浄ステーションを通ってウエハを移動させる駆動ローラーとして機能し得るのに対して、他のローラーは、これらのウエハがこの洗浄ステーションを通って駆動されるにつれて、ウエハ表面を洗浄するように機能し得る。
【０１３６】
特に好ましい実施形態では、これらのローラーは、閉鎖ボックス内に含まれるが、これは、そのローラー面が長期使用によって摩耗するにつれて、これらのローラーの好都合な変更を促進するために、容易に、この機械から取り除かれ得る。複数の異なる化学物質（例えば、水、洗浄溶液、界面活性剤、摩擦低減剤、および種々の溶液のｐＨを制御する試薬）をこのローラーボックスの個別領域へと分配できるように、このローラーボックスの上部内面には、好ましくは、複数のチャンネルが形成される。このようにして、第一組のローラーを通るウエハは、第一化学溶液に晒され得、後に、このローラーボックスの後のステージにて、第二化学溶液に晒され得る。好ましくは、複数のローラーボックスが使用されるので、異なる洗浄ステーションでは、異なる化学物質が使用され得る。この第一ローラーボックスは、例えば、強力な洗浄を促進するために、これらのウエハ上に、洗浄溶液および脱イオン水の混合物を分配し得るのに対して、この第二ローラーボックスは、リンスを行うために、単に、これらのウエハ上に、脱イオン水を分配し得る。
【０１３７】
ウエハは、この第二洗浄ステーションから、水トラックを経て、このリンスステーションへと運搬される。この水トラックは、支持ポートにより支持されており、この支持ポー
トは、トラック整列用の垂直調整システムを包含し得る。ウエハは、このリンスステーション（これは、そのリンス手順中にて、下方に傾くように配置されている）内で、連続様式でリンスされる。この下方傾斜は、いずれかの破片または化学物質の効果的な排出および除去を促進する。多数の水ジェットは、各ウエハを、このリンスステーションへと駆り立て、リンス中にて、このウエハの位置を維持し、そしてこのウエハの上面および下面のリンスを実行する。この水ジェットはまた、このウエハとの機械的な接触が最小になるように、このウエハを、このリンスステーション内で支持する。
【０１３８】
リンス後、このロボットは、ウェットエンドエフェクターを使用して、このリンスステーションからウエハを持ち上げて、回転乾燥機ステーションへと移動させる。この回転乾燥機ステーションには、モーターが備え付けられており、これは、ウエハを保持しているプラットホームを、約４，０００  ｒｐｍの範囲の速度で回転し、それにより、このウエハから、残留脱イオン水を取り除く。この回転乾燥機ステーションは、好ましくは、この機械の他のステーションを水および破片（これは、この回転乾燥工程中にて、流れ得る）から保護するために、この回転装置の回りに、シールドを包含する。このシールドは、好ましくは、このロボットがこの回転乾燥機にアクセスできるように、移動可能ドアを包含する。この回転乾燥機は、好ましくは、多数の握りフィンガー（これらは、回転中に、このプラットホーム上でこのウエハを維持するように、配置されている）を使用する。
【０１３９】
このロボットは、ドライエンドエフェクターを使用して、この回転乾燥機ステーションから乾燥ウエハを回収し、そしてこの乾燥ウエハを、これらのウエハを取り出したカセットへと戻す。各ウエハは、処理後、その最初のカセット内の最初のスロットへと戻すことができるように、この研磨および洗浄工程にわたって、追跡されモニターされる。
【０１４０】
ウエハがこの機械の洗浄ステーションを通るにつれて、それらをモニターするために、また、これらのウエハが、この洗浄ステーションの１領域から次の領域へと正しく移動されているかどうかを判定するために、視覚システムまたは他の位置感知方法が使用され得る。ウエハが、全て、その正しいステージング領域内に安全に配置されていると判定されたとき（すなわち、この水トラックまたは種々の洗浄、リンスおよび乾燥ステーションにて、引っかかった（ｌｏｄｇｅｄ）ウエハがないと判定されたとき）、これらのウエハは、これらの種々のステージング領域から解放される。
【０１４１】
このウエハ整列ステーション、研磨ステーションおよび洗浄ステーションへの流体流れは、流体流れ調節システムを使用することによって、制御され得るが、これは、従来技術のシステム（これは、典型的には、流体圧を測定する）とは反対に、この流体の流れをモニターする。流体流れを直接測定することにより、このシステムは、入口流体圧の変動を受けにくくなる。このシステム内の流体流れは、それゆえ、従来技術のシステムで可能な程度よりも、ずっと正確に制御され得る。
【０１４２】
本発明はまた、オペレータインターフェース（例えば、フラットパネルタッチスクリーン）を包含し得る。このタッチスクリーンは、好ましくは、操作、保守管理、トラブルシューティングなどを容易にするために、このシステムの視覚的にいずれの関連局面の三次元図式画像も提示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１４３】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
本発明は、以下、添付の図面と共に記述するが、ここで、類似の番号は、一般に、類似の要素を意味する。
【０１４４】
本発明による一体化ウエハＣＭＰ研磨および洗浄機１０は、図１で図示されている。機
械１０は、ウエハ装填／取出ステーション１００、ウエハ整列ステーション２００、ウエハＣＭＰステーション３００、およびウエハ洗浄ステーション４００を包含する。上述のステーションの各々は、以下で、さらに詳細に、構造的および機能的に記述する。
【０１４５】
図１を引き続いて参照し、また、図２および３を加えて参照すると、ウエハ装填／取出ステーション１００は、機械１０の実質的に連続した操作を可能にするために、複数のウエハカセットに適合するように配置されている。好ましくは、装填／取出ステーション１００は、３個のウエハカセットプラットホーム１０２を包含し、各々は、少なくとも１個のウエハカセット１０４が、研磨し洗浄すべきウエハで満たされた状態で保持するように、配置されている。このことに関して、本発明は、代表的なワークピース（例えば、半導体ウエハ）に関連して記述されているものの、事実上いずれの実質的に平らで実質的に円形のワークピースも、本発明に関連して、使用され得る。
【０１４６】
典型的には、３個のウエハカセット１０４は、各個のカセットプラットホーム１０２へと装填される。機械１０は、次いで、カセット１０４の第一のものに存在している全てのウエハを処理する。全てのウエハが第一カセット１０４から取り出された後、機械１０は、これらのウエハを、カセット１０４の次のもので処理する。これらのウエハが、このＣＭＰおよび洗浄工程を通って前進した後、機械１０は、以下でさらに完全に述べるように、これらのウエハを、それらを取り出した同じカセット１０４の同じスロットへと戻す。機械１０が、全てのウエハをカセット１０４へと戻した後、そのカセットは、そのカセットプラットホーム１０２から取り外され得、新しいカセット１０４（これは、部分的または完全にウエハで満たされている）がその位置に設置される。このようにして、機械１０へのウエハの実質的に連続的で中断しない投入が達成され得、公知のＣＭＰ機を用いて従来達成できたものよりも実質的に高いワークピース処理能力が促進される。さらに、機械１０は、１つの連続工程で、これらのウエハを研磨し、洗浄し、そして乾燥するので、別個の洗浄機および余分な処理の必要性は軽減される。また、機械１０は、これらのウエハを、それらを取り出した同じ乾燥カセットの同じスロットへと戻すので、その操作者および製造設備は、その製作工程を通じて、各カセットおよび各ウエハをよりうまく追跡できる。
【０１４７】
図１〜３を引き続いて参照すると、各カセットプラットホーム１０２は、各カセット１０４を支持するための傾斜基部１０６を包含する。基部１０６（従って、カセット１０４）の傾斜により、カセット１０４内のウエハは、各カセットの後方へと滑り、これらのウエハが、取出前に、正しく配置されることを保証する。同様に、機械１０が、これらのウエハを、これらのカセットへと戻した後、この傾斜カセットは、これらのウエハが、それらの取出前に、これらのカセット内で正しく固定されることを保証する。基部１０６は、好ましくは、５〜１８度の傾斜を有し、最も好ましくは、６度の傾斜を有する。基部１０６は、手動で、所望の傾斜度に設定され得るか、あるいは、エレベーターアセンブリ、例えば、サーボアセンブリ、ステッパーモーター、トルクモーターアセンブリなどを使用して、基部１０６の傾斜を調整し得る。
【０１４８】
各カセットプラットホーム１０２は、好ましくは、装填／取出ステーション１００内および洗浄ステーション４００内のクリーンルーム環境を維持するための２個のドアを包含する。内部プラットホームドアまたはバリヤー１０８は、各プラットホーム１０２と装填／取出ステーション１００との間に位置づけられ、そしてある時点で、自動的に連動および後退するように、配置されている。同様に、外部プラットホームドア１１０は、このプラットホームの外部前面に位置づけられ、そしてプラットホーム１０２を、外部環境から隔離する。安全性の理由のために、また、外部環境からの汚染物が、この装填／取出および洗浄ステーションに入ることを阻止されることを保証するために、内部ドア１０８は、操作者が外部ドア１１０を開け得る前に、閉じるように配置されている。従って、外部ド
ア１１０は、制御ロッキング機構（例えば、磁気ロックまたは空気圧ロック）を包含し、これは、安全になるまで、操作者が外部ドア１１０を開けるのを防止する。
【０１４９】
プラットホーム１０２は、好ましくは、カセットの位置および他の状態情報をモニターするための種々のセンサを包含する。特に、プラットホーム１０２は、カセットが基部１０６上で正しく配置されているかどうかをモニターするためのカセット位置センサ、および外部ドア１１０が開いているかまたは閉じているかを決定するための外部ドアセンサを包含する。もし、カセット１０４が基部１０６上で正しく配置されていないなら、このカセット位置センサは、この機械の制御装置に信号を送り、これは、次に、その操作者に対して、警報を鳴らすかまたは警報灯を照光する。同様に、もし、外部ドア１１０が開いているなら、この外部ドアセンサは、この機械の制御装置に信号を送り、そしてこの制御装置は、内部ドア１０８が開かないようにし、それにより、この機械のクリーンルーム部分が損なわれないことを保証する。
【０１５０】
プラットホーム１０２はまた、好ましくは、処理中のカセットの状態をモニターするためのカセット状態センサ／指示器を包含する。例えば、このカセット状態指示器は、この機械のプロセッサ／制御装置に信号を伝達し得、カセットが存在していること、カセットが地図で表わされて運転中であること、またはカセット処理が完結したことおよびこのカセットが取り外し準備完了していることを指示する。従って、もし、カセットが運転中であるなら、この処理システムは、外部ドア１１０をロックし、そして操作者がそれを取り外さないようにする。同様に、もし、この状態指示器が、この操作者がこのカセットにアクセスするのが安全であると指示しているなら、この操作者は、この処理システムに対して、このカセットを取り外しおよび／または交換できるように、外部ドア１１０のロック解除を要求できる。
【０１５１】
カセットプラットホーム１０２は、好ましくは、多くの異なるカセットのデザインおよび形状に適合するように、配置される。最も好ましくは、プラットホーム１０２は、６インチ、８インチおよび３００ミリメートルのウエハカセットを受容するように、配置されている。あるいは、装填／取出ステーション１００は、伝統的なオープンエアウエハカセットおよびカセットプラットホームの代わりに、Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＳＭＩＦ）ウエハポッドを受容するように、配置され得る。このような形状では、装填／取出ステーション１００は、カセットプラットホーム１０２に代えて、ＳＭＩＦポッドアダプタを包含する。
【０１５２】
プラットホーム領域１０２は、静電気の蓄積を最小にするために、イオン化剤を包含し得る。また、当業者が理解するように、外部ドア１１０を開けたとき、外部環境からの粒子は、プラットホーム１０２へと入り得る。空気中浮遊粒子をプラットホーム１０２から締め出すために、機械１０の上部に取り付けたＨＥＰＡフィルターにより、正の空気層流が供給され得る。適当なフィルターは、Ａｓｙｓｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，  Ｉｎｃ．（Ｆｒｅｍｏｎｔ，  Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）により、製造されている。さらに、各プラットホームは、後方点灯システムを包含し得、これは、このウエハマッピングシステム（これは、以下でさらに詳細に記述する）の有効性を改良する。
【０１５３】
カセット１０４をプラットホーム１０２に置き、そして機械１０を処理のために設定した後、ロボット１１２は、カセット１０４からウエハを個々に取り出し、それらを、エアナイフ１１４を通って、整列ステーション２００へと移動する。今ここで、図４〜６を参照すると、ロボット１１２は、好ましくは、六軸ロボット（例えば、Ｍｏｔｏｍａｎ，  Ｉｎｃ．（Ｗｅｓｔ  Ｃａｒｒｏｌｌｔｏｎ，  Ｏｈｉｏ）により製造されたＳＶ３六軸ロボット）を包含する。ロボット１１２は、好ましくは、２個のウエハ制御エンドエフェクター１１６および１１８を包含し、これらは、ロボット１１２のリスト軸１２０に接続
されている。エンドエフェクター１１６は、乾燥ウエハ（例えば、カセットからこの整列ステーションへの移行状態のウエハおよびこの回転乾燥機ステーションからカセットへの移行状態のウエハ）を取り扱うように、配置されており、そしてエンドエフェクター１１８は、湿潤ウエハ（例えば、このリンスステーションからこの回転乾燥機ステーションへの移行状態のウエハ）を取り扱うように、配置されている。もちろん、エンドエフェクター１１６は、湿潤ウエハを取り扱うように配置でき、また、エンドエフェクター１１８は、乾燥ウエハを取り扱うように、配置され得、または両方のエンドエフェクターは、全ての湿潤ウエハまたは全ての乾燥ウエハを取り扱うように、配置され得る。
【０１５４】
エンドエフェクター１１６および１１８は、その上に保持したウエハに真空圧を加えるための真空穴１２２を包含する。真空源は、必要な真空圧を供給するように、配置されている。このエンドエフェクターに加えられる真空圧は、ロボット１１２が、その種々の軸の回りに、これらのウエハを移動させる間にて、これらのウエハを、このエンドエフェクター上に確実に保持する。例えば、ロボット１１２は、「装置側を上にして（ｄｅｖｉｃｅ  ｓｉｄｅ  ｕｐ）」、カセット１０４からウエハを取り出す。これらのウエハは、次いで、エアナイフ１１４を通って、整列ステーション２００へと移動され、この場所で、それらは、「装置側を下にした」状態へとひっくり返され、そして整列装填カップ２０４（図１を参照）上に配置される。この真空圧は、ロボット１１２がこのウエハをひっくり返すときに、ウエハを、このエンドエフェクター上に保持する。
【０１５５】
エンドエフェクター１１６および１１８は、好ましくは、このエンドエフェクター上のウエハの存在または不在を検出するためのセンサ（典型的には、真空型）を包含する。もし、ウエハが、このウエハの運搬中にて、エンドエフェクターから失われたなら、このセンサは、即座に、このエラーを検出し、そしてこのロボット制御装置および／または機械制御装置に対して、システム処理を停止するように信号を送り、そして警報を鳴らす。この機械制御装置および付随の警報システムは、他の高価なウエハが失われないように、機械１０を停止する。さらに、エンドエフェクター１１６および１１８は、それらを静電放電に耐えるようにするために、静電消散材料（ｓｔａｔｉｃ  ｄｉｓｓｉｐａｔｉｖｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）（例えば、ＥＳＤ４１０）から製造されるか、またはそれで被覆され得る。あるいは、装填／取出ステーション１００および／またはロボット１１２は、帯電の蓄積を少なくするのを助けるために、イオン化システムを包含し得る。
【０１５６】
ここで図４を参照すると、ロボット１１２は、マッピングシステムを包含し得、これは、ウエハカセット内のどの位置がウエハを含んでいるかを決定するため、およびこれらのウエハのいずれかがカセット内に不適当に配置されているかどうかを決定するためにある。不適当に配置されているウエハの例には、単一スロット内に配置された複数ウエハ、および２個のスロット間でクロススロットされたウエハが挙げられる。このマッピングシステムは、好ましくは、ロボット１１２がウエハカセット１０４を走査できるように、光学走査装置１２８（例えば、ビデオカメラ）（これは、ロボット１１２の頂部に装着された取付金具１２９に取り付けられている）を包含する。しかしながら、当業者が理解するように、この走査装置は、ロボット１１２の任意の適当な部分に装着され得る。あるいは、このマッピングシステムおよび走査装置は、ロボット１１２から完全に独立した機械１０上に設置され得る。
【０１５７】
マッピングシステム１２８は、好ましくは、光学視覚マッピングシステム（例えば、Ａｃｕｉｔｙ  Ｉｍａｇｉｎｇ，  Ｉｎｃ．（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，  Ｏｈｉｏ）から製造された「ＩＶＳ  Ｅｘｐｒｅｓｓ」マッピングシステム）を包含し、これは、カセット内でのウエハの位置を決定し、そしてこの情報を、システムプロセッサ（これは、この走査装置から受信した信号を解釈し処理するように、配置されている）に伝達する。このプロセッサは、このロボット制御装置、この機械制御装置、独立したマッピングプロセッサ
、またはこれらの装置の組み合わせに組み込まれる。このプロセッサは、視覚データを受信し、それをウエハ位置データへと変換する。この位置データは、好ましくは、３２ビットのデータを包含する；３０ビットは、各ウエハのカセットおよびスロット情報を規定するために使用される；１ビットは、ウエハが２個のスロット間でクロススロットしていることを示すための１エラービットとして使用される；そして１ビットは、１個のカセットスロットが複数のウエハを含んでいることを示すための１エラービットとして使用される。もし、これらの２つのエラーの１つが起こるなら、このプロセッサは、この機械制御装置に信号を送り、これは、この機械の処理を停止し、そして操作者に対して、問題があることを通知する。もし、エラーが起こらないなら、この制御装置は、各ウエハの位置情報を保存し、そして以下でさらに詳細に記述するように、保存した情報を使用して、各ウエハが、それを取り出した同じカセットの同じスロットへと戻されて配置されることを保証する。
【０１５８】
本明細書中で開示した本発明の実施形態は、「プロセッサ」を、その保存および機械およびマッピング制御機能を実行するものとして意味しているものの、当業者は、このプロセッサが、単一プロセッサ、あるいは、複数の関連したプロセッサを包含し得ることを理解する。この制御および保存機能の一部は、このマッピングまたはロボット制御装置により、実行され得るのに対して、例えば、他のものは、この機械の制御装置により、実行される。複数のプロセッサ間の制御機能の分布は、当該技術分野で周知である。さらに、ウエハ位置および／またはウエハ場所エラーを規定するには、３２ビットのデータが好ましいものの、ウエハ位置情報を指定するには、任意の適当なビット数が使用され得る。さらに、このウエハマッピングシステムは、ウエハコード読み出し（バーコードまたはＯＣＲ）を直接実行するように、配置され得る。
【０１５９】
この視覚マッピングシステムが各カセット１０４をマッピングした後、ウエハ処理が開始する。図１を再び参照して、今ここで、ウエハのＣＭＰ処理を述べる。上述のように、ロボット１１２は、カセット１０４からウエハを個々に取り出し、それらを、エアナイフ１１４を通って、整列ステーション２００へと運搬する。エアナイフ１１４は、好ましくは、装填／取出ステーション１００と整列ステーション２００との間に開口部を包含し、また、反発粒子（ｒｅｎｅｇａｄｅ
ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）がこのきれいな装填／取出ステーションに入らないように、装填／取出ステーション１００から整列ステーション２００への正の空気流を含有する。当業者が理解するように、本発明は、特定のエアナイフ配置を参照して記述されているものの、ウエハを装填／取出ステーション１００から整列ステーション２００へと運搬させつつ、粒子が装填／取出ステーション１００に入らないようにするために、任意の粒子制御手段が使用され得る。
【０１６０】
整列ステーション２００に入った後、ロボット１１２は、各ウエハを、装置側を下にして、整列テーブル２０２上にある複数の装填カップ２０４の１個上へと配置する。整列テーブル２０２はまた、複数のウエハ取出カップ２０６を包含し、これらは、装填カップ２０４と交互になっている。ウエハを複数の装填カップ２０４の１個に配置した後、テーブル２０２は、新たな装填カップ２０４がエアナイフ１１４と整列するように、回転する。ロボット１１２は、次いで、次のウエハを、新たな空の装填カップ２０４に配置する。この工程は、全ての装填カップ２０４がウエハで満たされるまで、継続される。整列テーブル２０２は、好ましくは、５個の装填カップ２０４および５個の取出カップ２０６を包含する。
【０１６１】
次に、個々のウエハキャリヤー要素２１０を有するウエハキャリヤー運搬アセンブリ２０８（図３を参照）は、それ自体、整列テーブル２０２上で整列し、各個のキャリヤー要素２１０は、各個の装填カップ２０４にあるウエハの真上に位置づけられる。運搬アセン
ブリ２０８は、次いで、キャリヤー２１０がこの装填カップからこれらのウエハを回収し得るように、キャリヤー要素２１０を、これらのウエハの近傍へと低下させる。各キャリヤーがウエハを得た後、運搬アセンブリ２０８は、これらのキャリヤー要素を、それらの各個のウエハと共に、ＣＭＰステーション３００へと側方に移動させ、これらのウエハを、研磨テーブル３０２の上部に配置する。一旦、研磨テーブル３０２の上部にくると、運搬アセンブリ２０８は、これらのウエハが、研磨テーブル３０２の上に配置された研磨パッドと操作的に噛み合って押し付けられるように、キャリヤー要素２１０を下げる。研磨中、研磨テーブル３０２、およびその上に配置された研磨パッドは、それらの垂直軸の周りを回転する。同時に、個々のキャリヤー要素２１０は、これらのウエハを、それらの各個の垂直軸の周りに回転させ、そしてこれらのウエハをこの研磨パッドに押し付けつつ、研磨テーブル３０２をわたってこれらのウエハを前後に振動させる。このようにして、これらのウエハの表面は、研磨および／または平面化される。
【０１６２】
適当な処理期間の後、これらのウエハは、この研磨パッドから持ち上げられ、そして整列ステーション２００へと戻される。この時点で、これらのウエハは、望ましいなら、第二研磨テーブル２１３で研磨され得る。次に、運搬アセンブリ２０８は、個々のキャリヤー要素２１０（これは、これらのウエハを、取出カップ２０６に入れる）を低下させる。１バッチの研磨済みウエハを取出カップ２０６に入れた後、整列テーブル２０２が回転し、そしてキャリヤー要素２１０は、再度、下げられて、研磨用に、装填カップ２０４から新セットのウエハを受容する。これらのウエハは、ＣＭＰステーション３００に運搬されて、この工程が繰り返される。ウエハがＣＭＰステーション３００で研磨されている間、ロボット１１２は、装填カップ２０４にウエハを装填し、そしてフリッパーアーム２１２は、取出カップ２０６からウエハを取り出し、そしてそれらを洗浄ステーション４００へと運搬する。以下でより詳細に記述するように、フリッパーアーム２１２は、整列ステーション２００からこれらのウエハを持ち上げ、そしてそれらを洗浄ステーション４００上の水トラックへと運搬する。
【０１６３】
運搬アセンブリ２０８は、５個の研磨ステーションまたはウエハキャリヤー要素２１０を有するとして記述されているものの、任意の適当な数のキャリヤー要素の使用が想定される。さらに、本発明は、全てのキャリヤー要素が同時に機能する訳ではない状況で、使用され得る。多くの標準的なウエハカセットは、例えば、２４個の個々のワークピースまたはウエハを収容するスロットを有する。結果的に、５個のキャリヤー要素運搬装置を用い、カセット内の最後の４個のディスクを研磨用に回収すると、５番目のキャリヤー要素は、空になる。
【０１６４】
ＣＭＰ法（特に、ＣＭＰステーション３００と類似したＣＭＰ機の詳細な作業）のさらに詳細な論述については、Ｋａｒｌｓｒｕｄら、米国特許第５，３２９，７３２号（１９９４年７月に登録された）；Ｋａｒｌｓｒｕｄら、米国特許第５，４９８，１９６号（１９９６年３月に登録された）；およびＫａｒｌｓｒｕｄら、米国特許第５，４９８，１９９号（１９９６年３月に登録された）を参照せよ（これらの全ての内容は、本明細書中で参考として援用されている）。
【０１６５】
洗浄ステーション４００は、図７で詳細に図示している。洗浄ステーション４００は、好ましくは、第一、第二および第三水トラック４０２、４０４および４０６、第一および第二スクラブステーション４０８および４１０、リンスステーション４１２、および回転乾燥ステーション４１４を包含する。
【０１６６】
洗浄ステーション４００の種々のサブステーションを詳細に記述する前に、整列ステーション２００、洗浄ステーション４００および装填／取出ステーションの間のウエハ流れは、非常に一般的な条件で記述される。図２４は、これらのステーション間のウエハ流れ
の概要を提供する。本質的に、ウエハが１ステーションから次のステーションへと移動できる前に、そのステーションでの処理が完了していなければならないだけでなく、次の処理ステーションにおいて、ウエハが存在していないことを確認しなければならない。それゆえ、もし、この機械のステーションのいずれか１個が、故障または失速するか、あるいはウエハがひっかかったり破損するなら、センサは、次のステーションにウエハが存在していることを表示するので、この問題が矯正されるまで、通り過ぎるウエハはない。この重要な検査システムを説明するために、以下の２個の仮想ウエハの前進を追跡する：整列テーブル２０２の取り出しカップ２０６から行程を開始するウエハ「Ａ」およびすぐ次のステーションである第一水トラック４０２に存在するウエハ「Ｂ」。
【０１６７】
ウエハ「Ａ」が、フリッパー２１２によって、第一水トラック４０２に移動できる前に、この機械制御装置（これは、以下で記述するように洗浄ステーション４００に適切に位置づけられたセンサを使用する）は、まず、ウエハ「Ｂ」がトラック４０２から第一スクラブステーション４０８へと通過したことを確認しなければならない。一旦、このことが確認されると、フリッパー１１２は、ウエハ「Ａ」を、取り出しカップ２０６から、第一水トラック４０２上へと移動する。ウエハ「Ａ」は、ウエハ「Ｂ」が第二水トラック４０４上へと移動されたことが確認されたときにのみ、水トラック４０２から、スクラブステーション４０８へと移動される。ウエハ「Ａ」は、洗い落としが完了するまで、また、ウエハ「Ｂ」が第二スクラブステーション４１０へと移動されたことが確認されるまで、スクラブステーション４０８内に保持され、後者の時点で、「Ａ」は、第二水トラック４０４上へと移動される。ウエハ「Ｂ」が、第二スクラブステーション４１０から、第三水トラック４０６の第一部分へと移動されると、ウエハ「Ａ」は、第二スクラブステーション４１０に通過される。ウエハ「Ｂ」が水トラック４０６の第一部分から第二部分へと通過され、そしてステーション４１０でのウエハ「Ａ」の洗い落としが完了した後、ウエハ「Ａ」は、トラック４０６の第一部分へと通過される。ウエハ「Ｂ」が、トラック４０６の第二部分から、リンスステーション４１２へと通過した後、ウエハ「Ａ」は、水トラック４０６の第二部分へと移動される。
【０１６８】
一旦、ウエハ「Ｂ」のリンスが完了すると、ロボット１１２のウェットエンドエフェクター１１６は、リンスステーション４１２から、ウエハ「Ｂ」を回収する。この工程が確認されると、ウエハ「Ａ」は、リンスのために、水トラック４０６の第二部分から、ステーション４１２へと通過される。ウエハ「Ａ」は、リンスが完了するまで、また、ウエハ「Ｂ」がウェットエンドエフェクター１１６から回転乾燥機ステーション４１４へと運搬されたことが確認されるまで、ステーション４１２に残留する。この時点で、ウエハ「Ａ」は、ロボット１１２のウェットエンドエフェクター１１６により、リンスステーション４１２から回収される。ウエハ「Ａ」は、次いで、ウエハ「Ｂ」がロボット１１２のドライエンドエフェクター１１８上に存在することが確認されると、回転乾燥機ステーション４１４に移動される。ウエハ「Ａ」の回転乾燥が完了して、ウエハ「Ｂ」が、ドライエンドエフェクター１１８により、取出カセット１０４の正しいスロットに配置されたことが確認されると、ウエハ「Ａ」は、ドライエンドエフェクター１１８により回収され、そして取出カセット１０４のその正しいスロットに配置される。
【０１６９】
このウエハ流れの一般的な枠組みを確立したので、種々のサブステーションの各々の詳細な操作を、今ここで、記述する。図８および９を参照すると、第一水トラック４０２は、ウエハを受け取り、そして洗浄ステーションがそれを解除する準備ができるまで、それを、ステージング位置で保持するように、配置されている。準備ができると、第一水トラック４０２は、これらのウエハを、接触しない様式で、第一スクラブステーション４０８へと案内する。
【０１７０】
これらのウエハは、洗浄ステーション４００により受容されるとすぐに、流体（これは
、以下でさらに詳細に記述するように、複数の流体ジェットを通って、このトラックの平面から上方に発射される）により支持され、その結果、これらのウエハとこれらの水トラックとの間の機械的な接触は、実質的になくされる。
【０１７１】
第一水トラック４０２は、好ましくは、複数の流体ジェット４１６を包含し、これらは、ウエハを、この水トラックから、矢印４１８の方向（図８）に沿って、第一スクラブステーション４０８へと推進するように、配置されている。さらに具体的には、流体ジェット４１６は、その水平面に対する角度で、約２０°〜７０°のオーダーで、最も好ましくは、約４５°で、流体を上方に排出するように、配向されており、この水平流れベクトルは、矢印４１８の方向に沿って、配向されている。このようにして、整列ステーション２００から回収されたウエハは、機械的な接触なしに、水トラック４０２に沿って、スクラブステーション４０８へと駆り立てられる。流体は、好ましくは、流体マニホルド４２８を通って、個々の流体ジェット４１６へと供給される。マニホルド４２８は、この水トラックの頂面の下に位置しており、そしてジェット４１６と流体連絡している。流体は、流体源４３０により、マニホルド４２８に供給される。逆進流体ジェット４２４および流体ジェット４２６は、好ましくは、独立した流体源を有する。
【０１７２】
図８および９を引き続いて参照すると、第一水トラック４０２は、さらに、第一水トラック４０２の縁部に近接して配置された検出センサ４２０を包含する。センサ４２０は、機械１０（特に、洗浄ステーション４００）の定常状態動作をモニターし、そしてウエハが、このセンサの付近で、「ぶら下がっている」（ｈｕｎｇ  ｕｐ）かそうでなければひっかかっていると検出された場合には、警報を発するかまたは機械操作を停止するように、配置され得る。センサ４２０はまた、通過するウエハを数える（または、ウエハが存在しないことを確認する）のに使用され得、それにより、機械１０が正しく作動していることを確認する。最後に、センサ４２０は、好ましくは、破損したウエハ部分がないことを検出するように、トラック４０２の縁部近くに配置されている。もし、センサ４２０が、トラック４２０の中心に配置されていると、それは、破損したウエハを検出しないかもしれない。ウエハトラック４０２は、ウエハの処理量を測定するために、または診断目的のために、任意の適当な数のセンサを使用できることが分かるはずである。加えて、以下でさらに詳細に記述するように、類似の検出センサは、第二および第三水トラック４０６および４０８に配置され得る。検出センサ４２０は、ワークピースの存在および／または不在を検出するための任意の適当な機構（例えば、光学センサなど）を包含し得る。
【０１７３】
操作中、このシステムが、引き続くステージが次のウエハを受容するように空になったと判定するまで、ウエハは、典型的には、第一水トラック４０２で保持される。トラック４０２は、このウエハをこのトラック内に維持するのを助けるために、ステージングピン４２２および逆進流体ノズル４２４を包含する。ステージングピン４２２は、機械的または空気式で操作されるピン装置を包含し、これは、噛み合わせたとき、水トラック４０２の頂面の上部に伸長しており、そしてこのウエハがこの水トラックを引き続いて下がるのを防止する。さらに、このウエハに流体圧を加えるために、逆進流体ノズル４２４が使用され得、これもまた、それが、このトラックを引き続いて下がるのを防止する。逆進流体ノズル４２４は、このウエハを、矢印４１８とは反対の方向に押し戻し、それにより、このウエハとピン４２２との間の接触を最小にし、このウエハに対する損傷の危険を少なくする。このシステムが、このウエハを次の処理ステーションへと通過させるのが安全であると判定すると、ステージングピン４２２は下がり、そして流体ノズル４２４は、止まる。さらに、前方流体ノズル４２６は、流体の突発流れまたは定常流れを提供して、このウエハが、矢印４１８により示された方向で、このトラックを下がるのを促進する。角度を付けた流体ジェット４１６もまた、このウエハがこのトラックを下がるのを助ける。
【０１７４】
図１０〜１４は、第二および第三水トラック４０４および４０６の形状および操作を図
示している。ウエハが第一スクラブステーション４０８を出ていくと、それらは、第二水トラック４０４の第一部分４３２に入る。ウエハが第一部分４３２に入るにつれて、流体ジェット４１６からの流体は、このウエハを束縛し、そして矢印４３４により示された方向で、このトラックから下げて、第二水トラック４０４のステージング領域４３６へと推進する。図１１で図示しているように、ステージング領域４３６は、このウエハが第一部分４３２へと戻って浮遊することを防止するために、第一部分よりも僅かに低い水平面にある。第一水トラック４０２と同様に、第二水トラック４０４のステージング領域４３６は、次の処理ステーションがこのウエハを受容する準備ができるまで、このウエハをこのステージング領域で維持するために、ステージングピン４２２および逆進流体ノズル４２４を包含する。ステージング領域４３６はまた、このステージング領域でのウエハの存在を検出するための検出センサ４２０を包含する。
【０１７５】
このシステムが、次の処理ステーション（すなわち、第二スクラブステーション４１０）がこのウエハを受容するように空になったと判定した後、ステージングピン４２２は下げられ、逆進ノズル４２４は止められ、そして流体ノズル４２６は、流体を排出して、このウエハを、矢印４３８により示された方向で、この水トラックから下げて、第二スクラブステーション４１０へと推進する。第二水トラック４０４にある流体ジェット４１６もまた、このウエハを、矢印４３８の方向で推進するのを助ける。第二水トラック４０４はまた、少なくとも１個の流体マニホルド４２８および流体源４３０を包含する。好ましくは、第二水トラック４０４は、２個のマニホルドおよび２個の水源を包含する。第二スクラブステーション４１０から、このウエハは、矢印４３８により示された方向から、第三水トラック４０６に入る（図１３）。
【０１７６】
今ここで、図１３〜１４を参照すると、第三水トラック４０６は、第一ステージング領域４４０、移行領域４４２および第二ステージング領域４４４を包含する。水トラック４０２および４０４のステージング領域と同様に、ステージング領域４４０および４４４は、流体ジェット４１６、検出センサ４２０、ステージングピン４２２、逆進ノズル４２４および流体ノズル４２６を包含する。ステージング領域４４０は、２個のステージングピン４２２を包含する：１個のピンは、ウエハが、矢印４４６により示された方向で、この水トラックから下に移動するのを防止し、また、他方のピンは、ウエハが、第二スクラブステーション４１０へと戻って浮遊するのを防止する（矢印４３８を参照）。ステージング領域４４４は、２組の逆進流体ノズル４２４を包含する：１組は、ウエハが、次の処理ステーション（すなわち、リンスステーション４１２）へと通過するのを防止し、また、他の組は、ウエハが、矢印４４６と反対の方向で、水トラック４０６を逆流して浮遊するのを防止する。移行部４４２は、このウエハを、第一ステージング領域４４０から、第二ステージング領域４４４へと推進するために、複数の流体ジェット４１６を包含する。第一および第二水トラック４０２および４０４と同様に、第三水トラック４０６は、流体をマニホルド４２８に供給するための少なくとも１個の流体源４３０、および順に、流体ジェット４１６を包含する。ステージング領域４４０および４４４、ならびに移行流域４４２は、好ましくは、それら独自のマニホルド４２８および流体源４３０を有する。水トラック４０２および４０４と同様に、逆進流体ノズル４２４および流体ノズル４２６は、好ましくは、独立した流体源を有する。
【０１７７】
水トラック４０２、４０４および４０６は、さらに、ウエハを水トラックに展開させおよび／または通過させるとき、これらのウエハを湿潤状態で保つための手段（例えば、湿潤ノズル）を包含する。あるいは、流体ジェット４１６、逆進流体ノズル４２４および流体ノズル４２６は、この目的のために使用され得る。
【０１７８】
今ここで、図１５〜１７を参照すると、スクラブステーション４０８および４１０は、好ましくは、複数のローラー対を囲む囲壁（例えば、スクラバーボックス）を包含する。
簡潔にするために、本明細書では、１個の例示的なスクラバーボックス４５０だけを記述する。スクラバーボックス４５０は、底部パネル４５２、頂部パネル４５４、後部パネル４５６および前部パネル４５８を包含する。それゆえ、これらパネルは、内蔵式ボックスを構成し、これは、ハンドル４５９を用いて、迅速かつ容易に取り出され得、そしてこれらのローラーの１個またはそれ以上を交換するのが望ましいとき、交換される。本発明に関連して、ローラーおよび／またはスクラバーボックスを迅速かつ好都合に取り出して交換する性能は、さらに、機械１０の実質的な連続操作を促進する。市販のスクラバーボックス（例えば、ドイツのＷａｃｋｅｒ  Ｃｈｅｍｔｒｏｎｉｃ社により製造されたスクラバーボックス）が使用され得る。
【０１７９】
各スクラバーボックス４５０は、複数のローラー対を包含し、これらは、ウエハをこのスクラバーボックスを通って前進させ、同時に、そこを通るウエハの頂部および底部平坦面を洗浄するように、配置されている。図１５で示されているように、スクラバーボックス４５０は、好ましくは、この囲壁の内にウエハを受容するように配置されたウエハ入力側４６０を包含する。ウエハがこの囲壁に入ると、第一対の駆動ローラー（下記）がこのウエハを「掴み」、そしてそれを次の対のローラーに給送する。
【０１８０】
スクラバーボックス４５０は、３対〜１２対のローラー、好ましくは、５対のローラーを有する。例示した実施形態では、このスクラバーボックスは、第一ローラー対（これは、各個のローラー４６２および４６４を包含する）；第二ローラー対（これは、上部ローラー４６６および下部ローラー４６８を包含する）；第三ローラー対（これは、上部ローラー４７０および下部ローラー４７２を包含する）；第四対（これは、上部ローラー４７４および下部ローラー４７６を包含する）；および第五終端ローラー対（これは、上部ローラー４７８および下部ローラー４８０を包含する）を包含する。図１５で最もよく見えるように、洗浄ステーション４００は、ウエハが、その最左側からスクラバーボックス４５０に入り、このボックスを通って順次駆り立てられ、そして最右位置（ローラー４７８および４８０に近接して）で、このスクラバーボックスから排出されるように、配置されている。
【０１８１】
奇数対のローラー（例えば、第一、第三、第五ローラー対）の各々は、好ましくは、駆動ローラーとして機能し、各駆動ローラー対は、駆動速度Ｓ１で作動する。そういうものとして、ローラー４６２、４６４、４７０、４７２、４７８および４８０は、駆動速度Ｓ１で作動する。底部ローラー（すなわち、ローラー４６４、４６８、４７２、４７６および４８０）は、図１５で示すように、時計方向に回転する。さらに、各偶数ローラー対の頂部ローラー（すなわち、ローラー４６６および４７４）もまた、図１５で示した透視図から、時計方向に回転する。最後に、各奇数ローラー対の頂部ローラー（すなわち、ローラー４６２、４７０および４７８）は、好ましくは、反時計方向に回転する。
【０１８２】
偶数底部ローラー（すなわち、ローラー４６８および４７６）は、好ましくは、第二駆動速度Ｓ２で作動するように、配置されており、また、偶数頂部ローラー（すなわち、ローラー４６６および４７４）は、処理速度Ｓ３で作動するように、配置されている。各ローラー対のローラー間の張力は、このローラーボックス全体にわたって、ほぼ均一である。
【０１８３】
各奇数ローラー対は、好ましくは、これらのウエハが、本質的に均一な速度で、この洗浄ステーションを通って駆動されるように、第一駆動モーターにより、駆動される。各偶数頂部ローラーは、好ましくは、処理速度Ｓ３で、第二モーターにより駆動される；そして各偶数底部ローラーは、好ましくは、処理速度Ｓ３より低い所定のギア比にて、第二駆動速度Ｓ２で、第二モーターにより駆動される。このようにして、操作者は、第一モーターに付随した第一制御を設定することにより、駆動速度Ｓ１を制御し得、また、第二モー
ターに付随した第二制御を操作することにより、駆動速度Ｓ３を独立して制御し得る。そうすることにより、操作者はまた、駆動速度Ｓ２が、上述の所定のギア比によって、駆動速度Ｓ３に従うので、駆動速度Ｓ２を間接的に制御する。操作者が各個の駆動速度Ｓ１、Ｓ２およびＳ３を動力学的に配置可能にすることにより、スクラブステーション４０８、４１０にて、相当な処理融通性が達成される。さらに、Ｓ１より高いＳ３を設定することにより、これらのウエハが、これらの駆動ローラー（例えば、奇数ローラー対）により、駆動速度Ｓ１で、このスクラバーボックスを通って同時に移動されるにつれて、これらの偶数ローラー対は、これらのウエハの頂面および底面を効果的に洗浄する。
【０１８４】
前記ローラー速度は、本願の出願時に本発明者が知っていた本発明の実施のベストモードを反映しているものの、事実上任意数のローラー、およびローラー速度とローラー方向との任意の組み合わせが、本発明に関連して使用され得ることが理解されるべきである。例えば、２つ、３つまたはそれ以上のローラー速度が使用され得、所望用途に対する最適な洗浄性能を達成するために、速度および方向の種々の順列および組み合わせが選択される。さらに、それらのブラシの回転は、ウエハのステージングを補助するように、可逆的であり得、すなわち、これらのブラシの逆回転は、次のステーション（すなわち、ウエハトラック）がこのウエハを受容するのに利用できるまで、このウエハを、このスクラバーボックス中で維持するのに使用できる。
【０１８５】
図１５〜１７を引き続いて参照すると、スクラバーボックス４５０は、スクラブステーション４０８および４１０に容易に設置できかつそこから取り出しできるように、配置されている。底部パネル４５２は、スクラバーボックス４５０の機械１０（特に、スクラブステーション４０８および４１０）とのロッキング噛み合いを可能にするために、１個またはそれ以上のファスナーアセンブリ４８２を包含する。機械１０は、例えば、フレーム部分を包含し得、これは、スクラバーボックス４５０を機械１０に対してうまくかみ合わせ整列するために、ファスナーアセンブリ４８２を受容するように配置された対応ロッキング穴（図示せず）を有する。ファスナーアセンブリ４８２は、スクラバーボックス４５０を機械１０のフレームに固定可能であるが解除可能に連結するために、ネジ、ボルト、急速解除装置（ｑｕｉｃｋ  ｒｅｌｅａｓｅ）、または任意の他の適当な締結機構を包含し得る。好ましくは、ファスナーアセンブリ４８２は、急速解除ピンであり、そして適当には、このピンをこのフレームと容易に連結および／または解除するために、ピン解除ハンドル４８２と接続されている。底部パネル４５２は、以下でさらに詳細に記述するように、さらに、流体出口（図示せず）を包含し得、そこを通って、洗浄流体は、スクラバーボックス４５０から流出し得る。望ましいなら、この流体出口から回収された流体は、再利用され得る。
【０１８６】
今ここで、図１７を参照すると、各個の駆動ローラー４６２〜４８０の各々は、ギア末端４８６および従車末端４８８を包含する。各個のギア末端４８６の各々は、前部パネル４５８を通って伸長するように、配置されている。各個の従車末端４８８の各々は、後部パネル４５６に設定された各個の従車接合部内で受領部（ｒｅｃｅｉｐｔ）を回転させるように、配置されている。
【０１８７】
スクラバーボックス４５０は、好都合には、以下のようにして、取り外され交換され得る。機械１０は、スクラバーボックス４５０の１個またはそれ以上を取り外しおよび交換できるように、操作のオフモードまたは保留モードで、配置される。この状態にて、ファスナーアセンブリ４８２が解放され、そしてスクラバーボックス４５０は、ハンドル４５９を用いて、スクラブステーション４０８または４１０から引き出すことにより、手動で取り外される。これらのローラーのギア末端４８６は、スクラバーボックス４５０が取り外されるにつれて、機械１０に付随した駆動機構（図示せず）から受動的に解放される。一旦、スクラバーボックス４５０が取り外されると、取り外したボックスに代えて、操作
者が予め準備した交換ボックスが挿入され得る。あるいは、スクラバーボックス４５０が開かれ、これらのローラーは、改装洗浄ステーションが機械１０に戻されるように、迅速に交換され得る。いずれの場合でも、スクラバーボックス４５０は、ファスナーアセンブリ４８２を、この機械に付随した対応する穴または溝と整列させること、およびボックス４５０をその最初の操作位置へと戻して滑らせることにより、機械１０へと再組み立てされる。ファスナーアセンブリ４８２は、機械１０に付随した接合駆動機構（分かり易くするために、図示せず）とのギア末端４８６の整列を促進する。スクラバーボックス４５０を、その操作位置に再組み立てしたとき、ファスナーアセンブリ４８２は、スクラバーボックス４５０を適当な位置で固定するために、操作者により再び連結され得る。もちろん、スクラバーボックス４５０に付随した任意の流体入口、流体排出口またはウエハ感知ハードウエアもまた、取り外しおよび再設置中にて、付随させる必要があり得る。
【０１８８】
今ここで、図１５および１６を参照すると、頂部パネル４５４は、さらに、１個またはそれ以上の流体入口ポートを包含し、これは、流体を、スクラバーボックス４５０の内部の個別部分または全体へと分配するように、配置されている。頂部パネル４５４は、好ましくは、多数のマニホルドを包含し、これらは、流体を、このスクラバーボックスの特定の位置に送達するように、配置されている。特に、パネル４５４は、第一流体入口ポート４９０を包含し、これは、第一マニホルド４９２（これは、第一流体を、このローラーボックス内の多数のローラーに近接して分配するように、配置されている）と連絡している。第一マニホルド４９２は、好ましくは、流体を、これらの頂部ローラーの１個またはそれ以上の長さに沿って、実質的に一様に放出するように、配置されている。頂部パネル４５４は、さらに、第二流体入口ポート４９４を包含し、これは、同様に、例えば、最初の数個のローラー対が占める領域にて、このローラーボックスの異なる部分全体にわたって第二流体を分配するために、第二マニホルド４９６と連絡して、配置されている。頂部パネル４５４は、さらに、第三マニホルド５００（これは、第三流体を、例えば、最後の数個のローラー対と近接した領域にて、このローラーボックスの第三領域全体にわたって分配するように、配置されている）と連絡して、第三流体入口ポート４９８を包含する。頂部パネル４５４はまた、第四流体入口ポート５０２を包含し得、これは、第四マニホルド５０４と連絡している。
【０１８９】
各個々のマニホルドは、残っているマニホルドの各々から流動的に区別されるように、配置されている。しかしながら、これらの流体入口ポートの１個またはそれ以上は、単一の流体が１個より多いマニホルドに適用し得るように、共に連結され得る。図１６で示されている代表的な実施形態では、これらのマニホルドは、洗浄流体を、隣接ローラー間および／またはその上部の位置に分配するように、配置されている（これらのローラーは、図１６では、想像線で描写されている）。この配置により、この洗浄流体は、このスクラバーボックスを通過するとき、ウエハに到達できるようになる。
【０１９０】
各個々のマニホルドは、好ましくは、複数の伸長チャンネル５０６を包含する。チャンネル５０６は、対向マニホルド（例えば、第一マニホルド４９２および第三マニホルド５００）と付随しているが、交互の形態で配置され得る。もちろん、スクラバーボックス４５０と共に、任意数の流体入口ポートおよび／または流体マニホルドを使用し得ること、およびこれらのマニホルドは、特定の処理用途を最適化するために、重なり部分を伴ってまたはそれなしで、スクラバーボックス４５０の任意の所望部分と連絡し得ることが分かる。
【０１９１】
頂部パネル４５４は、好ましくは、一体型で実質的に継ぎ目のないアセンブリとして、製造される。この継ぎ目のない構造により、マニホルド４９２、４９６、５００および５０４は、洗浄流体、水または化学物質がスクラバーボックス４５０の外部に漏れることなく、加圧できるようになる。１つの代表的な構成では、マニホルド４９２、４９６、５０
０および５０４は、プレキシガラスまたは他の剛性材料の中実片を穿孔することにより、形成される。チャンネル５０６（これは、図１６では、水平に配向されている）は、隣接チャンネルが頂部パネル４５４の対向側で始まるように、形成される。その後、共通の側から始まる数個のチャンネルは、交差チャンネル５０８（これは、図１６では、垂直に配向されている）により、共に「接続される」。この穿孔工程中に形成される入口穴を密封するために、プラグが使用され得る。
【０１９２】
さらに、スクラバーボックス４５０は、ウエハがこのローラーボックスを出ていくとき、これらのウエハを充分にリンスしフラッシュするために、これらのウエハがこのスクラバーボックスを出ていく位置にて、流体ノズル（図示せず）を包含し得る。本発明のこの局面によれば、このスクラブステーション後リンスは、このウエハがボックス４５０を出ていくにつれて、解き放たれた粒子が、このウエハ表面に戻って沈降しないことを保証する。あるいは、スクラバーボックス４５０にて噴霧ノズルを使用する代わりに、このスクラブステーション後リンスは、このウエハがウエハトラックに入る位置にて、このトラックでの流体流れを高めることにより、達成され得る。このようにして、既存のウエハトラック配置が使用され得、それにより、余分な流体ノズルたまはスクラバーボックス４５０の必要性がなくなる。
【０１９３】
望ましいなら、洗浄ステーション４００は、さらに、フッ化水素（ＨＦ）酸研磨ステーションを包含し得、これは、第二スクラブステーション４１０とリンスステーション４１２（図示せず）との間に位置している。このＨＦステーションは、このウエハをこのＨＦ酸に浸けるために、ロボットまたは他の取り扱い装置を包含し得る。このＨＦステーションから、このウエハは、水トラック４０６を経て、リンスステーション４１２へと移動する。
【０１９４】
今ここで、図１８〜２１を参照して、リンスステーション４１２の構造および操作を記述する。ウエハが、第三水トラック４０６の第二ステージング領域４４４を出ていくにつれて、それらは、リンスステーション４１２により、受容される。第三水トラック４０６とリンスステーション４１２との間の空隙は、ウエハが、このリンス工程前に、それ程乾燥しないことを保証するために、比較的に小さい。一般に、リンスステーション４１２は、ウエハを連続様式で受容し、各ウエハを１種またはそれ以上のリンス溶液（例えば、脱イオン水）で充分にリンスし、そして各リンス済みウエハをロボット１１２（これは、その後、このリンス済みウエハを、回転乾燥機ステーション４１４（図７を参照）へと運搬する）による回収のために保持するように、配置される。さらに具体的には、リンスステーション４１２は、リンスリング６００を包含し、これは、好ましくは、このリンス工程中に、ウエハを保持するためのリング体６０２を包含する。リング体６０２は、流体マニホルド６０４を包含し、これは、各個の流体供給ポート６０６Ａおよび６０６Ｂと連絡している。マニホルド６０４は、有利には、複数のジェット６０８と共に配置されているが、これらは、リング体６０２の実質的に水平な面６１０の周りに、配置されている。流体供給ポート６０６は、マニホルド６０４の内部領域に流体を供給し、その結果、流体は、実質的に均一な圧力で、各個のジェット６０８から排出され、そして表面６１０により規定されたアーチの周りに、流れる。流体供給ポート６０６、マニホルド６０４およびジェット６０８の配向は、図１８ｂで最もよく見える。
【０１９５】
図２０および２１を特に参照すると、ウエハが第三水トラック４０６から排出されるにつれて、このウエハの移動面は、実質的に、平面６１２により規定される。図２１で最もよく見えるように、平面６１２は、リング体６０２の表面６１０により規定される水平面の僅かに上（例えば、５〜２０  ｍｍ、好ましくは、約１０  ｍｍ）にある。ジェット６０８から排出された流体（図示せず）は、この水トラックからこのリンスリングへと運搬されるにつれて、このウエハを支持する。
【０１９６】
ここで図１８ａを参照すると、ウエハは、矢印６２６の方向で、第三水トラック４０６から、このリンスリングへと運搬されるとき、好ましくは、各個のウエハガイド６１４、６１６と各個のセンタリングピン６１８、６２０、６２２および６２４との相互作用により、マニホルド６０４の中心に置かれる。各ワークピースの周縁は、ウエハガイド６１４、６１６および／または１個またはそれ以上のセンタリングピン６１８〜６２４と穏やかに接触し得るものの、平坦ウエハ面とリンスリング体６０２との間の機械的な接触は、実質的に回避される。
【０１９７】
ウエハが、このリンスリング内にて、実質的に中心にされ、そしてジェット６０８により排出された流体により支持されるとき（図１８）、このウエハは、第三水トラック４０６から完全に運搬されてこのリンスステーション内で受容されたと言われる。この時点で、リンスリング６００は、図２１で示すように、下向きに傾けられ、１０°〜５０°の範囲、最も好ましくは、約３０°の角度だけ、その水平面から逸脱する。この位置で、好ましくは、このウエハの上面および底面の両方に、層流のリンス液が供給される。さらに特定すると、第一流体ノズル６２８は、実質的に矢印６３０の方向にて、このウエハの上面で、リンス液を排出するように、配置されている。第二リンスノズル６３２は、適当には、実質的に矢印６３４の方向にて、このウエハの底面で、リンス液を排出するように、配置されている。リンスステーション４１２は、本明細書においては、傾斜可能リンスリングを有するとして記述されているものの、このリンスリングは、その水平位置から約１０〜５０°の角度、最も好ましくは、約３０°の角度で、固定され得ることが理解されるべきである。
【０１９８】
各ウエハの上面および下面の両方を同時にリンスすることにより、処理量が高められ得る。さらに、上面リンス液供給ポート６２８を、ワークピースの上面に対して、図２１で示すように配向することにより、このワークピースの周縁もまた、効果的にリンスされ得る。好ましい実施形態では、リンス液は、０．１〜２０リットル／分の範囲の速度、最も好ましくは、約４〜５リットル／分の速度で、この頂面に適用される。同様に、リンス液は、有利には、０．１〜１０リットル／分の範囲の速度、最も好ましくは、約１．５リットル／分の速度で、この底面に適用される。
【０１９９】
このリンス操作が完了すると、この傾斜リンスリングアセンブリは、その水平位置に戻るように操作され、そしてロボット１１２は、リンス済みウエハを回収し、そしてそれらを回転乾燥機ステーション４１４へと運搬する。図２０ｂで特に描写しているように、ロボット１１２のウェットエンドエフェクター１１８は、リンスステーション４１２に入って、リンス済みウエハを回収し、そしてそれを回転乾燥機ステーション４１４へと運搬する。あるいは、ロボット１１２は、このリンスリングが傾斜位置である状態で、このリンスリングから、リンス済みウエハを回収し得る。
【０２００】
回転乾燥機ステーション４１４は、図２３で図示されている。回転乾燥機ステーション４１４で使用するのに適当な回転乾燥機アセンブリは、米国特許出願第０８／９２７，６６１号で充分に開示されており、そして詳細に説明されているが、この出願は、本願と同じ日に出願され、同一の譲渡人であり、その内容は、本明細書中で参考として援用されている。それゆえ、簡潔にするために、回転乾燥機ステーション４１４の操作は、以下で簡単に記述するにすぎない。
【０２０１】
回転乾燥機ステーション４１４は、回転乾燥機７００を包含し、これは、シュラウドまたはシールド７０４により規定されたチャンバ７０１内に封入されている。回転乾燥機７００は、ワークピースプラットホーム７０２を包含し、これは、このプラットホームをモーター７６０により高速で回転させると、その上でウエハを確実に保持するように、配置
されている。好ましくは、回転乾燥機７００の質量を少なくするために、プラットホーム７０２を通って、複数の質量低減開口部が形成されており、それにより、回転サイクルの加速および減速時間を最小にする。
【０２０２】
複数の握りフィンガー７０６は、プラットホーム７０２上に配置されたウエハの縁部をロボット１１２（ウェットエンドエフェクター１１８）が掴むまたは握るように、プラットホーム７０２の外周の回りに、旋回的に取り付けられている。フィンガー７０６は、ヘッド部分７０６ａ（これは、プラットホーム７０２の上に伸長し、そしてこのウエハと噛み合う）、および柄部分７０６ｂ（これは、プラットホーム７０２の下に伸長している）を包含する。握りフィンガー７０６、または少なくとも、これらのウエハと接触する部分７０６ａは、保持されたウエハを損傷または引っ掻かないやわらかい柔軟な材料（例えば、Ｅｒｔａｌｙｔｅ）から製造される。プラットホーム７０２の下に取り付けたバネ負荷プランジャー７１０は、柄部分７０６ｂと放射状に外向きに曲げて接触し、それにより、ヘッド部分７０６ｂを放射状に内向きに移動して、握りフィンガー７０６を、握り位置または固定位置で維持する。回転乾燥機７００上に装填されたウエハは、プラットホーム７０２上には直接載らないが、その代わりに、支持ピン７０３上に載り、これらはまた、やわらかい柔軟な材料から製造される。
【０２０３】
プラットホーム７０２の下に取り付けられたアクチュエータアセンブリ７１４は、これらの握りフィンガーを展開して、以下のようにして、保持したウエハを解放するのに役立つ。アセンブリ７１４は、それを空気シリンダー７５０に装着することによって、垂直に移動可能である。アクチュエータアセンブリ７１４を上方へ移動したとき、アセンブリ７１４の一部をなすカムリング７１６は、握りフィンガー７０６の柄部分７０６ｂと接触する。これらの柄部分が、カムリング７１６のカム面に沿って滑るにつれて、それらは、強制的に、放射状に内向きに旋回され、これは、次に、ヘッド部分７０６ａを放射状に外向きに旋回させて、ウエハを解放するか、またはウエハを装填するクリアランスを与える。
【０２０４】
それゆえ、ロボット１１２のウェットエンドエフェクター１１８が、リンスステーション４１２から、リンス済みウエハを回収した後、それは、このウエハを、回転乾燥機７００のプラットホーム７０２上へと運搬する。握りフィンガー７０６は、このウエハが装填され正しく配置されるまで、アクチュエータアセンブリ７１４により、開放位置で保持される。エンドエフェクター１１８が離れた後、アクチュエータアセンブリ７１４は低下して、柄部分７０６ｂと接触しなくなり、また、プランジャー７１０は、再度、握りフィンガー７０６を閉鎖位置の方へと曲げて、このウエハを回転乾燥用に固定する。プラットホーム７０２は、モーター７６０により、好ましくは、約１．０秒で、およそ４，０００  ｒｐｍの速度まで加速され、その速度で、好ましくは、約２０秒間回転されて、このウエハ表面から、全ての水および他の微粒子を除去し、次いで、好ましくは、約１．０秒で、停止状態まで減速される。
【０２０５】
回転中、プラットホーム７０２上で保持されたウエハに加えられる遠心力は、水滴を、このウエハ表面から、放射状に外向きに引き、除く。この乾燥工程を増進するために、強制空気のカラム（ａ  ｃｏｌｕｍｎ  ｏｆ  ｆｏｒｃｅｄ  ａｉｒ）を、このウエハ上面を横切って配向するように、シールド７０４の上に、空気流モジュールが取り付けられ得る。
【０２０６】
一旦、回転乾燥が完了すると、アクチュエータアセンブリ７１４は、再度、上向きに移動されて、柄部分７０６ｂと噛み合い、そして上記のように、握りフィンガー７０６を解放位置に移動させる。アセンブリ７１４は、乾燥したウエハがロボット１１２のドライエンドエフェクター１１６により回収されて回転乾燥機ステーション４１４から取り除かれるまで、この位置で維持される。ロボット１１２は、次いで、この乾燥したウエハを、こ
のウエハを取り出したカセットのスロットへと戻す。
【０２０７】
機械１０の操作中にて、このＣＭＰステーション、リンスステーション、水トラック、および洗浄ステーションのスクラバーボックスには、種々の流体を供給する必要がある。さらに、この洗浄操作中にて、このスクラバーボックスには、複数の異なる流体（例えば、３種）を供給する必要がある場合がある。機械１０は、好ましくは、これらの種々の操作に対して、所望の体積流速が供給され、この流速は、下記のように、流体供給圧の変化による影響は、実質的に受けないように、配置される。
【０２０８】
今ここで、図２２を参照すると、代表的な流体制御スキーム８００が図示されている。「流体部位」８０２と命名したボックスは、リンスステーション４１２、スクラバーボックス４５０中の流体入口ポート、またはウエハリンス供給ポートを包含し得る。機械１０に付随したプロセス制御装置（または数個のプロセス制御装置の１個）８０４を操作することにより、流体部位８０２への流体の体積流速は、その流体供給圧の変動があるにもかかわらず、正確に制御し得る。
【０２０９】
制御スキーム８００は、さらに、流体源８０６、流量計８０８、ポンプ８１０、ポンプ制御装置８１２、およびプロセッサ８０４を包含し、この流体源は、所望の処理流体の供給を保持するためにあり、このポンプは、この流体の流れを制御するためにあり、そしてこのポンプ制御装置は、ポンプ８１０にポンプ制御信号を与えるためにある。本発明の１実施形態によれば、適当なポンプは、蠕動ポンプモデル番号０７０１５−２１（これは、ＭａｓｔｅｒＦｌｅｘ社（Ｖｅｒｎｏｎ  Ｈｉｌｌｓ，  Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）により、製造された）を包含し得る。ポンプ制御装置８１２は、使用するポンプと適合する任意の適当なポンプ制御装置を包含し得る。あるいは、ポンプ制御装置８１２は、なくしてもよく、システムプロセッサ８０４は、このポンプ制御装置として、機能し得る。流量計８０８は、好ましくは、非接触流量計（例えば、Ｍａｌｅｍａ社（Ｓａｎ  Ｒａｍｏｎ，  Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）から入手できる製品モデル番号Ｍ−１００００）である。
【０２１０】
流量計８０８を通って流体部位８０２へと流れる所望の流速は、機械１０の操作前（または操作中）にて、プロセッサ８０４にプログラム化される。操作中にて、流量計８０８は、電気信号８１４を出力するが、これは、流量計８０８を通って部位８０２へと流れる実際の流速を表示している。プロセッサ８０４は、電気信号８１４を受容し、それに応答して、この実際の流速を、所望の設定値流速から所定範囲内で維持するために、必要に応じて、ポンプ制御装置８１２がポンプ８１０を調節するようにし向ける。
【０２１１】
さらに特定すると、もし、流量計８０８から得た実際の流速が、信号８１４により示されているように、この設定値から、所定のエラー変動幅より大きく逸脱しているなら、プロセッサ８０４は、電気信号８１６をポンプ制御装置８１２へと出力する。ポンプ制御装置８１２は、次いで、信号８１８をポンプ８１０へと送り、それにより、流量計８０８を通る実際の流速と所望の流速との間の誤差を最小にするのに必要な量でこのポンプ速度を変えるように、このポンプをし向ける。好ましくは、この機能を行うために、プロセッサ８０４により、リアルタイムの閉鎖ループＰＩＤ制御スキームが使用される。
【０２１２】
本発明で使用され得る代表的な流体流れ制御システムの論述については、米国特許出願第０８／７２０，７４４号（これは、１９９６年１０月２日に出願され、そして「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｔｏ  ａ  ＣＭＰ  Ｍａｃｈｉｎｅ」の表題である）、および米国暫定特許出願第６０／０５４，７６４号（これは、１９９７年８月５日に出願され、そして「Ｃｌｏｓｅｄ  Ｌｏｏｐ  Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｐｏｓｔ−ＣＭＰ  Ｃｌｅａｎｅｒｓ」の表題である
）（これらの両方は、本願と同一の譲渡人であり、その内容は、本明細書中で参考として援用されている）を参照せよ。
【０２１３】
装填／取出ステーション１００および洗浄ステーション４００は、好ましくは、１〜１０等級のクリーンルーム環境で維持される。それゆえ、装填／取出ステーション１００および洗浄ステーション４００のハウジングは、気密シールを包含し、そして整列ステーション２００およびＣＭＰステーション３００で出ていく汚染粒子がこのクリーンルーム環境に入らないように、装填／取出ステーション１００および洗浄ステーション４００から整列ステーション２００内への正の空気流を使用すべきである。
【０２１４】
操作者が、機械１０をモニターし、再構成し、修理し、そうでなければ、操作するために、タッチスクリーンディスプレイ（図示せず）が使用され得る。さらに特定すると、タッチスクリーンディスプレイパネルは、上記機械１０の種々の操作上の特徴の図式的な描写を、好ましくは、三次元で表示するように、配置され得る。例えば、もし、操作者が、装填ステーション１００に新しいカセットを装填することを望んでいるなら、操作者は、このタッチスクリーンディスプレイ上の、装填ステーション１００を表わす図式的アイコンを押し得る。このタッチスクリーンディスプレイは、次いで、操作者を質問によって促し得、または単に、操作者を許容し得て、このカセット装填機能に付随したドアに触れさせ、それにより、このドアを開ける。この型のタッチスクリーン相互作用は、事実上、本明細書中で記述した機械１０の任意の局面に適用され得る。
【０２１５】
これらの水トラックおよび種々の処理ステーションにて、センサ４２０を使用する代わりに、ウエハが洗浄ステーション４００を通って移動するにつれて、このウエハを追跡するために、また、この洗浄工程中にて、エラー、遅延、ウエハ破損などが起こったかどうかおよびいつ起こったかを検出するために、視覚システムが使用できる。このカセット内のこれらのウエハの位置をマッピングする視覚システムと同様に、この目標のために、Ａｃｕｉｔｙ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｉｎｃ．からのＩＶＳ  Ｅｘｐｒｅｓｓ視覚システムが使用できる。
【０２１６】
本発明は、添付の図面で図示した特定の実施形態に関連して、記述したものの、本発明は、そのようには限定されないことが分かる。添付の特許請求の範囲で示した本発明の精神および範囲から逸脱することなく、問題の研磨、洗浄、リンスおよび乾燥システムの配置および実行の際に、変更を行い得る。
【図面の簡単な説明】
【０２１７】
【図１】図１は、本発明に従って、ワークピースを研磨、洗浄、リンス、回転乾燥および取り出しするための一体化機械の平面図である。
【図２】図２は、図１の機械の正面図である。
【図３】図３は、図１の機械の装填／取出ステーションおよび一部の整列ステーションの側面図である。
【図４】図４は、図１の機械の装填／取出ステーションで使用されるロボットの側面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図４のロボットの２個のエンドエフェクター構成の分解側面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図４のロボットの２個のエンドエフェクター構成の分解側面図である。
【図６】図６は、図４および５のエンドエフェクターの１個の分解組立平面図である。
【図７】図７は、図１の機械の洗浄ステーションの平面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、図７の洗浄ステーションの第一水トラックの分解組立平面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図７の洗浄ステーションの第一水トラックの分解組立平面図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、図７の洗浄ステーションの第一水トラックの分解組立平面図である。
【図９】図９は、図８の線９−９によって取り出した第一水トラックの断面図である。
【図１０】図１０は、図７の洗浄ステーションの第二水トラックの分解組立平面図である。
【図１１】図１１は、図１０の線１１−１１によって取り出した第二水トラックの断面図である。
【図１２】図１２は、図１０の線１２−１２によって取り出した第二水トラックの断面図である。
【図１３】図１３は、図７の洗浄ステーションの第三水トラックの分解組立平面図である。
【図１４】図１４は、図１３の線１４−１４によって取り出した第二水トラックの断面図である。
【図１５】図１５は、図１の機械のスクラバーボックスの正面図である。
【図１６】図１６は、図１５のスクラバーボックスの頂部パネルの平面図である。
【図１７】図１７は、図１５のスクラバーボックスの後面図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、図１の機械のリンスステーションの平面図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、図１８Ａのリンスステーションの一部をなす流体供給ポート、マニホルドおよびジェットの断面図である。
【図１９】図１９は、図１８のリンスステーションの側面図である。
【図２０Ａ】図２０Ａは、その水トラックに近接した配置位置での、図１８のリンスステーションの分解組立平面図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、このリンスステーションの他の分解組立平面図であり、これは、リンス済みウエハを回収するために、ロボットエンドエフェクターのこのステーションへの進入を描写している。
【図２１】図２１は、傾斜位置での図１８のリンスステーションの側面図である。
【図２２】図２２は、図１の機械と共に使用される流体流れ制御システムのブロック線図である。
【図２３】図２３は、図１の機械の回転乾燥機ステーションの断面図である。
【図２４】図２４は、本発明によるウエハ流れの過程を示す概略図である。
【符号の説明】
【０２１８】
１０    機械
１０２  プラットホーム
１１２  ロボット
２０２  整列テーブル
３０２  研磨テーブル
２１２  フリッパー
１００  装填／取出ステーション
４００  洗浄ステーション
４０８、４１０  スクラブステーション
４１２  リンスステーション
４１４  回転乾燥機ステーション
４０２、４０４、４０６  水トラック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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