JP2007220786A - 基板洗浄装置、基板洗浄装置の状態監視装置および状態監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板洗浄装置において、洗浄中のブラシと基板との接触状態を監視する装置を提供する。
【解決手段】本発明による基板とブラシとの接触状態を監視する装置は、基板洗浄中および基板非洗浄中でブラシ空転中に、ブラシを回転させるモータのトルクデータを採取する機構（１０７）と、基板洗浄中に採取したモータのトルクデータと基板非洗浄中でブラシ空転中に採取したモータのトルクデータとの差を計算し、当該差を監視する機構（１０９）とを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウエハや液晶表示用基板等の基板の表面に付着した付着物を洗浄するための基板洗浄装置、基板洗浄装置の基板と洗浄ブラシとの接触状態監視装置および基板と洗浄ブラシとの接触状態監視方法に関するものである。

半導体デバイスや液晶表示デバイスの製造工程においては、ウエハや液晶基板等の基板表面に付着した、研磨工程における研磨液やパーティクルや、ドライエッチング工程後の残滓を洗浄して除去する必要がある。このような洗浄のために、ブラシを使用した基板洗浄装置が用いられている。

図４は、基板洗浄装置の構成の一例を示す図である。図４において、基板２０７は、台２０９上に保持されている。洗浄用ブラシ（以下、ブラシと呼称する）２０１は、ブラシ保持機構２０３に保持されている。ブラシ２０１を取り付けた、ディスク状のブラシ保持機構２０３は、ブラシ位置移動機構１０５によって、ブラシ２０１が基板２０７と接触する洗浄位置とブラシ２０１が基板２０７と離れる非洗浄位置との間を移動する。ブラシ位置移動機構１０５として、サーボモータを使用してもよい。ブラシ保持機構２０３は、ブラシ回転用モータ２０５によって回転するように構成される。ブラシ回転用モータ２０５は、ブラシ回転用モータ駆動機構１０３によって制御される。

ここで、ブラシは、回転する軸に取り付けられたローラ状のものであってもよい。

ブラシ位置移動機構１０５やブラシ回転用モータ駆動機構１０３は、シーケンスコントローラ１０１によって管理される。

図５は、基板洗浄装置の動作を説明するための流れ図である。図５のステップＳ５０１０において、ブラシが非洗浄位置にある間に、台２０９上に新たな基板が設置され、台２０９によって保持される。基板はオペレータが台２０９上に設置してもよい。あるいは、図示しない基板自動搬送機構によって台２０９上に設置してもよい。

図５のステップＳ５０２０において、シーケンスコントローラ１０１が、新たな基板２０７が保持されたことを検出し、ブラシ位置移動機構１０５に指示して、ブラシ２０１を、基板２０７と接触する洗浄位置まで移動させる。ここで、シーケンスコントローラ１０１は、オペレータの入力と光学式や接触式の基板検出スイッチとにより、基板２０７が保持されたことを検出するようにしてもよい。あるいは、図示しない基板自動搬送機構からの信号と基板検出スイッチとにより、基板２０７が保持されたことを検出するようにしてもよい。シーケンスコントローラ１０１は、ブラシ位置移動機構１０５に含まれる、図示しないサーボモータのロータリーエンコーダの出力値によってブラシ２０１の位置を検出するようにしてもよい。

ブラシ２０１の毛の長さなどの性状が個々のブラシによって異なるので、ブラシの洗浄位置は、ブラシ２０１を交換するごとにオペレータが目視により調整するが必要がある。オペレータによる目視調整の代わりに、ブラシ位置移動機構１０５によって、ブラシ２０１の位置を移動させながら、ブラシ回転用モータ駆動機構１０３によってブラシ回転用モータ２０５を回転させ、ブラシ回転用モータ２０５のトルクを検出することによって適切な洗浄位置（ロータリーエンコーダの出力値）を定めてもよい（たとえば、特許文献１）。このような調整の後は、同じブラシ２０１を使用している間は、基板が代わってもロータリーエンコーダの出力値によって位置を決めることができる。

図５のステップＳ５０３０において、シーケンスコントローラ１０１は、ブラシ２０１が洗浄位置にある状態で、ブラシ回転用モータ駆動機構１０３に指示して、ブラシ２０１を回転させる。このようにして、基板２０７の洗浄が行われる。

図５のステップＳ５０４０において、シーケンスコントローラ１０１は、ブラシ位置移動機構１０５に指示して、ブラシ２０１を、基板２０７と接触する洗浄位置から、基板２０７と接触しない非洗浄位置まで移動させる。

図５のステップＳ５０５０において、洗浄後の基板２０７が台２０９から取り外される。基板はオペレータが台２０９から取り外してもよい。あるいは、図示しない基板自動搬送機構によって台２０９から取り外してもよい。

特開2005-317576号公報

ブラシ保持機構からのブラシの脱落やブラシの変形などにより、ブラシが基板に正しく接触していない状態となった場合、正常に洗浄処理できず、処理した基板が不良品になってしまうという問題がある。

本発明による基板とブラシとの接触状態を監視する状態監視装置は、基板洗浄中および基板非洗浄中でブラシ空転中に、ブラシを回転させるモータのトルクデータを採取する機構と、基板洗浄中に採取したモータのトルクデータと基板非洗浄中でブラシ空転中に採取したモータのトルクデータとの差を計算し、当該差を監視する機構とを備えることを特徴とする。

本発明による基板とブラシとの接触状態を監視する装置によれば、基板にブラシを接触させてモータで回転させることにより洗浄する基板洗浄装置において、基板洗浄装置の機械系の、温度変化による負荷変化などに影響されずに、洗浄中のブラシと基板との接触状態の変化を確実に検出することができる。

本発明によれば、簡単な構成により、基板洗浄装置の機械系の、温度変化による負荷変化などに影響されずに、洗浄中のブラシと基板との接触状態の変化を確実に検出することができる、状態監視装置が得られる。

図１は、本発明の一実施形態による基板とブラシとの接触状態を監視する装置（以下、監視装置と呼称する）の構成を示す図である。図１は、基板洗浄装置の構成も示す。基板洗浄装置の構成については、図４と同じである。監視装置は、トルクデータ採取機構１０７とトルクデータ監視機構１０９とを含む。トルクデータ採取機構１０７は、シーケンスコントローラ１０１から、基板洗浄装置の動作状態の情報を受け取り、動作状態に応じて、ブラシ回転用モータ駆動機構１０３からトルクデータを採取する。トルクデータ監視機構１０９は、トルクデータ採取機構１０７からトルクデータを受け取り、監視を行う。

図２は、監視装置の動作を説明するための流れ図である。トルクデータ採取機構１０７は、ステップＳ２０１０において、シーケンスコントローラ１０１からの情報に基づいて、基板洗浄装置が基板洗浄中であると判断すると、ステップＳ２０２０において、ブラシ回転用モータ駆動機構１０３からトルクデータを採取する。一定期間（たとえば、５秒間乃至１０秒間）、所定の間隔（たとえば１００ミリ秒間隔乃至５００ミリ秒間隔）でトルクの値をサンプリングし、その平均値を洗浄中のトルクデータとして採取してもよい。

トルクデータ採取機構１０７は、ステップＳ２０３０において、シーケンスコントローラ１０１からの情報に基づいて、基板洗浄装置が空転中であると判断すると、ステップＳ２０４０において、ブラシ回転用モータ駆動機構１０３からトルクデータを採取する。一定期間（たとえば、０．５秒間乃至２秒間）、所定の間隔（たとえば１００ミリ秒間隔乃至５００ミリ秒間隔）でトルクの値をサンプリングし、その平均値を空転中のトルクデータとして採取してもよい。なお、空転中にトルクデータを採取するために、シーケンスコントローラ１０１は、ブラシ位置移動機構１０５がブラシ２０１を非洗浄位置に移動させた後、ブラシ回転用モータ駆動機構１０３に指示してブラシ回転用モータ２０５を空転させる。

空転中のトルクデータ採取は、基板ごとに行ってもよい。また、基板洗浄装置のスループットを考慮して、空転中のトルクデータ採取は、所定の枚数の基板を処理するごとに行ってもよい。

トルクデータ監視機構１０９は、ステップ２０５０において、トルクデータ採取機構１０７から洗浄中および空転中のトルクデータを受け取り、両者の差を計算する。

トルクデータ監視機構１０９は、ステップ２０６０において、洗浄中のトルクデータと空転中のトルクデータとの差が所定の範囲外であるかどうか判断する。ステップ２０７０において、所定の範囲外であれば、ブラシと基板との接触状態が異常であるとしてアラーム出力などの異常処理を行う。

図３は、トルクデータの推移を示す図である。縦軸は、トルク電圧（ミリボルト単位）を示し、横軸は、基板の処理枚数を示す。図において点線は、基板洗浄中のトルク電圧を示し、一点鎖線は、空転中のトルク電圧を示す。基板洗浄中のトルク電圧は、基板処理枚数の増加にしたがって変化している。基板洗浄中のトルク電圧のみを観察すると、この変化は、ブラシと基板との接触状態の変化によるものか、その他の変化によるものかはわからない。しかし、空転中のトルク電圧を観察すると、基板処理枚数の増加にしたがって基板洗浄中のトルク電圧と同じように変化している。そこで、基板洗浄中のトルク電圧と空転中のトルク電圧との差を実線で示すと、基板洗浄中のトルク電圧と空転中のトルク電圧との差は、ほぼ一定である。両者の差は、洗浄中のブラシと基板との接触状態に対応する。したがって、洗浄中のブラシと基板との接触状態は、ほぼ一定であると考えられる。基板洗浄中のトルク電圧および空転中のトルク電圧の変化は、ブラシと基板との接触状態の変化によるものではなく、他の変化によるものである。他の変化としては、ブラシ保持機構およびモータを含む機械系における温度変化による負荷変化などが考えられる。

洗浄中のブラシと基板との接触状態が変化した場合には、基板洗浄中のトルク電圧と空転中のトルク電圧との差が変化するので、この差を監視し、この差の値が所定の範囲外となった場合に、ブラシと基板との接触状態が異常であると判断する。このように、基板洗浄中のトルク電圧と空転中のトルク電圧との差を監視することにより、基板洗浄装置の機械系の、温度変化による負荷変化などに影響されずに、洗浄中のブラシと基板との接触状態の変化を確実に検出することができる。

本発明の一実施形態による基板とブラシとの接触状態を監視する装置（監視装置）の構成を示す図である。 監視装置の動作を説明するための流れ図である。 トルクデータの推移を示す図である。 基板洗浄装置の構成の一例を示す図である。 基板洗浄装置の動作を説明するための流れ図である。

符号の説明

１０１…シーケンスコントローラ、１０５…トルクデータ採取機構、１０９…トルクデータ監視機構

Claims (7)

1. 基板にブラシを接触させてモータで回転させることにより洗浄する基板洗浄装置において、基板とブラシとの接触状態を監視する装置であって、基板洗浄中および基板非洗浄中でブラシ空転中に、ブラシを回転させるモータのトルクデータを採取する機構と、基板洗浄中に採取したモータのトルクデータと基板非洗浄中でブラシ空転中に採取したモータのトルクデータとの差を計算し、当該差を監視する機構とを備えることを特徴とする状態監視装置。
2. 請求項１に記載の状態監視装置を備えることを特徴とする基板洗浄装置。
3. 基板にブラシを接触させてモータで回転させることにより洗浄する基板洗浄装置において、基板とブラシとの接触状態を監視する方法であって、基板洗浄中にブラシを回転させるモータのトルクデータを採取するステップと、基板非洗浄中でブラシ空転中にモータのトルクデータを採取するステップと、基板洗浄中に採取したモータのトルクデータと基板非洗浄中でブラシ空転中に採取したモータのトルクデータとの差を計算するステップと、当該差を監視するステップとを含むことを特徴とする状態監視方法。
4. 基板洗浄中にブラシを回転させるモータのトルクデータを採取するステップと、基板非洗浄中でブラシ空転中にモータのトルクデータを採取するステップにおいて、サンプルした複数の値を平均化することによってトルクデータを採取することを特徴とする請求項３に記載の状態監視方法。
5. 当該差が所定の範囲外である場合に、ブラシが基板に正しく接触していないと判断することを特徴とする請求項３または４に記載の状態監視方法。
6. 基板非洗浄中でブラシ空転中にモータのトルクデータを採取するステップを、基板を１枚洗浄するごとに実施する請求項３から５のいずれかに記載の状態監視方法。
7. 基板非洗浄中でブラシ空転中にモータのトルクデータを採取するステップを、基板を２枚以上の所定の枚数洗浄するごとに実施する請求項３から５のいずれかに記載の状態監視方法。
   

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