JP2009123764A - 基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ブラシの交換時期を適切に判断することができる、基板処理装置を提供する。
【解決手段】ウエハWの裏面の周縁領域14および周端面15に対する裏面洗浄処理時には、ブラシ16は、裏面処理時位置に配置され、スピンチャック3に保持されたウエハWの周縁部に対して押し込まれる。そして、その状態が所定時間にわたって維持された後、ブラシ16は、ウエハWから離間される。一方、ブラシに加わる荷重が圧力センサにより検出され、その検出される荷重に基づいて、制御部により、ブラシ16が裏面側処理時位置に配置されたか否かが判断される。そして、ブラシ16が裏面側処理時位置に配置されたと判断された時点からブラシ16がウエハWからの離間のために移動し始めるまでの時間が計測され、その時間がメモリに累積して記憶される。
【選択図】図1

Description

本発明は、基板の周縁部に対する洗浄処理のための基板処理装置に関する。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、FED(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などが含まれる。
半導体装置の製造工程において、半導体ウエハの周縁部の汚染が、半導体ウエハの処理品質に対して無視できない影響を与える場合がある。たとえば、いわゆるバッチ処理工程では、複数枚の半導体ウエハが、鉛直姿勢(鉛直方向に沿った姿勢)で処理液中に浸漬される。そのため、半導体ウエハの周縁部に汚染物質が付着していると、その汚染物質が、処理液中を浮上して、半導体ウエハの表面のデバイス形成領域に付着することにより、デバイス形成領域の汚染を生じるおそれがある。
そのため、最近では、半導体ウエハなどの基板の周縁部の洗浄に対する要求が高まっている。
基板の周縁部に対する洗浄処理のための装置は、たとえば、基板を保持して回転する回転台と、基板の周端面を洗浄するための円筒状のブラシとを備えている。洗浄処理の開始前、ブラシは、回転台から離れた待機位置に配置されている。洗浄処理が開始されると、ブラシは、待機位置から回転台に保持されている基板の周端面に当接する位置に移動される。そして、基板の周端面にブラシの周面が当接した状態で、その基板を保持している回転台が回転される。これにより、基板の周端面とブラシの周面とが摺擦し、ブラシによって基板の周端面が洗浄される。
特開2003−197592号公報
ブラシは、基板の周端面との摺擦により摩耗する。ブラシの摩耗が進むと、ブラシによる洗浄能力が低下し、基板の周端面を十分に洗浄することができなくなるので、ブラシを新品と交換しなければならない。
しかしながら、ブラシを交換すべきか否かの判断は、装置の使用者にとって必ずしも容易ではない。そのため、ブラシが十分に使用可能な状態であるにもかかわらず交換されたり、ブラシが交換すべき程度まで摩耗しているにもかかわらず交換されなかったりすることがあった。
そこで、本発明の目的は、ブラシの交換時期を適切に判断することができる、基板処理装置を提供することである。
前記の目的を達成するための本発明に係る第1の基板処理装置は、請求項1に記載のように、基板(W)を保持する基板保持手段(3)と、基板の周縁部を洗浄するためのブラシ(16)と、前記ブラシを移動させるためのブラシ移動手段(18,19)と、前記ブラシが処理時位置に配置されて、前記ブラシを前記基板保持手段に保持された基板の周縁部に対して押し込んだ状態が所定時間にわたって維持された後、前記ブラシが当該基板から離間するように、前記ブラシ移動手段を制御するブラシ移動制御手段(67)と、前記ブラシに加わる荷重を検出する荷重検出手段(65)と、前記荷重検出手段により検出される荷重に基づいて、前記ブラシが前記処理時位置に配置されたか否かを判断する配置判断手段(67,S11〜S13;S51〜S54)と、前記配置判断手段により前記ブラシが前記処理時位置に配置されたと判断された時点から前記ブラシが基板からの離間のために移動し始めるまでの時間を計測する計時手段(71,S31〜S35)と、前記計時手段により計測された時間を累積して記憶するための時間記憶手段(69B,S36)とを含む。
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、基板の周縁部に対する洗浄処理時には、ブラシは、処理時位置に配置され、基板保持手段に保持された基板の周縁部に対して押し込まれる。そして、その状態が所定時間にわたって維持された後、ブラシは、基板保持手段に保持された基板から離間される。一方、ブラシに加わる荷重が荷重検出手段により検出され、その検出される荷重に基づいて、ブラシが処理時位置に配置されたか否かが配置判断手段により判断される。そして、ブラシが処理時位置に配置されたと判断された時点からブラシが基板からの離間のために移動し始めるまでの時間が計測され、その時間が時間記憶手段に累積して記憶される。
ブラシが基板の周縁部に対して押し込まれると、ブラシが基板から受ける反力により、ブラシに加わる荷重が変化する。したがって、荷重検出手段により検出される荷重に基づいて、ブラシが基板の周縁部に対して押し込まれたか否か、つまりブラシが処理時位置に配置されたか否かを正確に判断することができる。そして、その判断時点からブラシが基板から離間し始めるまでの時間が計時手段により計測され、これが累積して時間記憶手段に記憶されることにより、基板の周縁部に対してブラシが実際に接触している時間の積算値を得ることができる。したがって、その積算値に基づいて、ブラシの交換時期を適切に判断することができる。
たとえば、ブラシを処理時位置に配置するためのブラシ移動手段の動作が終了した時点で、ブラシが処理時位置に配置されたとみなして、その時点からブラシが基板から離間し始めるまでの時間(以下、この項において「みなし接触時間」という。)を計測し、この時間の積算値(以下、この項において「みなし積算時間」という。)に基づいて、ブラシの交換時期を判断することも考えられる。しかしながら、ブラシを処理時位置に配置するためのブラシ移動手段の動作が終了しても、ブラシの脱落や基板の位置ずれなどのために、実際には、ブラシが基板の周縁部に接触していない場合がある。この場合、ブラシが基板の周縁部に接触していないにもかかわらず、みなし接触時間が積算されてしまう。その結果、みなし積算時間と基板の周縁部に対してブラシが実際に接触している時間の積算値との間に誤差が生じる。したがって、みなし積算時間に基づいては、ブラシの交換時期を適切に判断することができない。
前記第1の基板処理装置は、請求項2に記載のように、前記ブラシの交換時期である旨を報知するための報知手段(72)と、前記時間記憶手段に累積記憶されている時間が一定時間に達したときに、前記報知手段を動作させる報知制御手段(67,S41,S42)とを含むことが好ましい。
この構成によれば、時間記憶手段に累積記憶されている時間、つまり基板の周縁部に対してブラシが実際に接触している時間の積算値が一定時間に達したときに、ブラシの交換時期である旨が報知される。これにより、基板処理装置の使用者に対して、適切な時期にブラシの交換を促すことができる。したがって、ブラシが十分に使用可能な状態であるにもかかわらず交換されることを防止することができ、ブラシが高頻度で交換されることによるランニングコストの上昇や装置稼働率の低下を防止することができる。また、摩耗したブラシが使用し続けられることによる洗浄不足の発生を防止することができる。
請求項3に記載のように、前記第1の基板処理装置において、前記処理時位置は、前記ブラシが前記基板保持手段に保持された基板の表面および周端面に接触する表面側処理時位置と、前記ブラシが前記基板保持手段に保持された基板の裏面および周端面に接触する裏面側処理時位置とを含み、前記配置判断手段は、前記ブラシが前記表面側処理時位置に配置されたか否かと、前記ブラシが前記裏面側処理時位置に配置されたか否かとを個別に判断し、前記計時手段は、前記配置判断手段により前記ブラシが前記表面側処理時位置に配置されたと判断された時点から前記ブラシが基板からの離間のために移動し始めるまでの表面側処理時間と、前記配置判断手段により前記ブラシが前記裏面側処理時位置に配置されたと判断された時点から前記ブラシが基板からの離間のために移動し始めるまでの裏面側処理時間とを個別に計測し、前記時間記憶手段は、前記表面側処理時間と前記裏面側処理時間とを個別に累積して記憶し、前記報知制御手段は、前記時間記憶手段にそれぞれ累積記憶されている前記表面側処理時間および前記裏面側処理時間の少なくとも一方が前記一定時間に達したときに、前記報知手段を動作させてもよい。
本発明に係る第2の基板処理装置は、請求項4に記載のように、基板(W)を保持する基板保持手段(3)と、基板の周縁部を洗浄するためのブラシ(16)と、前記ブラシを移動させるためのブラシ移動手段(18,19)と、前記ブラシが処理時位置に配置されて、前記ブラシを前記基板保持手段に保持された基板の周縁部に対して押し込んだ状態が所定時間にわたって維持された後、前記ブラシが当該基板から離間するように、前記ブラシ移動手段を制御するブラシ移動制御手段(67)と、前記ブラシに加わる荷重を検出する荷重検出手段(65)と、前記荷重検出手段により検出される荷重に基づいて、前記ブラシが前記処理時位置に配置されたか否かを判断する配置判断手段(67,S11〜S13;S51〜S54)と、前記配置判断手段により前記ブラシが前記処理時位置に配置されたと判断された時点から前記ブラシが基板からの離間のために移動し始めるまでの時間を計測する計時手段(71,S31〜S35)と、前記計時手段により計測された時間と前記ブラシが前記処理時位置に配置されている状態で前記荷重検出手段により検出される荷重とを乗じて得られる仕事量を累積して記憶するための仕事量記憶手段(69C,S36)とを含む。
この構成によれば、基板の周縁部に対する洗浄処理時には、ブラシは、処理時位置に配置され、基板保持手段に保持された基板の周縁部に対して押し込まれる。そして、その状態が所定時間にわたって維持された後、ブラシは、基板保持手段に保持された基板から離間される。一方、ブラシに加わる荷重が荷重検出手段により検出され、その検出される荷重に基づいて、ブラシが処理時位置に配置されたか否かが配置判断手段により判断される。そして、ブラシが処理時位置に配置されたと判断された時点からブラシが基板からの離間のために移動し始めるまでの時間が計時手段により計測され、その時間とブラシが処理時位置に配置されている状態で荷重検出手段により検出される荷重とを乗じて得られる仕事量が時間記憶手段に累積して記憶される。
ブラシが基板の周縁部に対して押し込まれると、ブラシが基板から受ける反力により、ブラシに加わる荷重が変化する。したがって、荷重検出手段により検出される荷重に基づいて、ブラシが基板の周縁部に対して押し込まれたか否か、つまりブラシが処理時位置に配置されたか否かを正確に判断することができる。よって、その判断時点からブラシが基板からの離間のために移動し始めるまでの時間(計時手段により計測される時間)とブラシが処理時位置に配置されている状態で荷重検出手段により検出される荷重とを乗じて得られる仕事量は、基板の周縁部に対してブラシが実際に接触している時間と処理時位置においてブラシに加わる荷重とを乗じた値に等しい。
ブラシの摩耗の度合いは、基板の周縁部に対するブラシの接触時間のみならず、基板の周縁部に対するブラシの押込量(食い込み量)にも依存する。基板の周縁部に対するブラシの押込量は、ブラシに加わる荷重と相関関係を有している。そのため、基板の周縁部に対してブラシが実際に接触している時間の積算値に基づくよりも、仕事量記憶手段に累積して記憶されている仕事量に基づくことによって、ブラシの交換時期をより適切に判断することができる。
前記第2の基板処理装置は、請求項5に記載のように、前記ブラシの交換時期である旨を報知するための報知手段(72)と、前記仕事量記憶手段に累積記憶されている仕事量が一定量に達したときに、前記報知手段を動作させる報知制御手段(67,S61,S62)とを含むことが好ましい。
この構成によれば、仕事量記憶手段に累積記憶されている仕事量、つまり基板の周縁部に対してブラシが実際に接触している時間と処理時位置においてブラシに加わる荷重とを乗じた値の積算値が一定時間に達したときに、ブラシの交換時期である旨が報知される。これにより、基板処理装置の使用者に対して、適切な時期にブラシの交換を促すことができる。したがって、ブラシが十分に使用可能な状態であるにもかかわらず交換されることを防止することができ、ブラシが高頻度で交換されることによるランニングコストの上昇や装置稼働率の低下を防止することができる。また、摩耗したブラシが使用し続けられることによる洗浄不足の発生を防止することができる。
請求項6に記載のように、前記第2の基板処理装置において、前記処理時位置は、前記ブラシが前記基板保持手段に保持された基板の表面および周端面に接触する表面側処理時位置と、前記ブラシが前記基板保持手段に保持された基板の裏面および周端面に接触する裏面側処理時位置とを含み、前記配置判断手段は、前記ブラシが前記表面側処理時位置に配置されたか否かと、前記ブラシが前記裏面側処理時位置に配置されたか否かとを個別に判断し、前記計時手段は、前記配置判断手段により前記ブラシが前記表面側処理時位置に配置されたと判断された時点から前記ブラシが基板からの離間のために移動し始めるまでの表面側処理時間と、前記配置判断手段により前記ブラシが前記裏面側処理時位置に配置されたと判断された時点から前記ブラシが基板からの離間のために移動し始めるまでの裏面側処理時間とを個別に計測し、前記仕事量記憶手段は、前記表面側処理時間と前記ブラシが前記表面側処理時位置に配置されている状態で前記荷重検出手段により検出される荷重とを乗じて得られる表面側仕事量と、前記裏面側処理時間と前記ブラシが前記裏面側処理時位置に配置されている状態で前記荷重検出手段により検出される荷重とを乗じて得られる裏面側仕事量とを個別に累積して記憶し、前記報知制御手段は、前記仕事量記憶手段にそれぞれ累積記憶されている前記表面側仕事量および前記裏面側仕事量の少なくとも一方が前記一定量に達したときに、前記報知手段を動作させてもよい。
請求項7に記載のように、前記配置判断手段(67,S11〜S13)は、前記荷重検出手段により検出される荷重が所定の処理時荷重に達したことに応答して、前記ブラシが前記処理時位置に配置されたと判断してもよい。
請求項8に記載のように、前記ブラシ移動制御手段は、前記ブラシが所定の基準位置に一旦配置された後、前記ブラシが前記基準位置から所定の押込量だけ移動されることにより前記処理時位置に配置されるように、前記ブラシ移動制御手段を制御し、前記配置判断手段(67,S51〜S54)は、前記荷重検出手段により検出される荷重が所定の基準荷重に達したことに応答して、前記ブラシが前記基準位置に配置されたと判断し、この判断後、前記ブラシの前記基準位置から前記処理時位置への移動が完了したことにより、前記ブラシが前記処理時位置に配置されたと判断してもよい。
請求項9に記載のように、前記ブラシは、前記基板保持手段に保持された基板の表面に垂直な縦方向に対して傾斜する洗浄面(28,29)を有し、前記荷重検出手段は、前記ブラシに対して前記縦方向に加わる荷重を検出してもよい。
この構成によれば、ブラシは、基板保持手段に保持された基板の表面に垂直な縦方向に対して傾斜する洗浄面を有している。そのため、この洗浄面が基板の表面または裏面と周端面とに跨って接触すると、この接触による基板の表面または裏面からの反力をブラシが受けるので、接触の前後でブラシに対して縦方向に加わる荷重が変化する。したがって、ブラシに対して縦方向に加わる荷重を荷重検出手段により検出することにより、その検出された荷重に基づいて、ブラシが処理時位置に配置されたか否かを正確に判断することができる。
請求項10に記載のように、前記洗浄面は、前記縦方向に延びる中心軸線まわりに回転対称な形状を有していることが好ましい。
洗浄面が縦方向に延びる中心軸線まわりに回転対称な形状を有しているので、基板の周縁部に洗浄面を接触させた状態で、ブラシを中心軸線まわりに回転させることができる。そして、ブラシを回転させることにより、基板の周縁部をスクラブすることができる。その結果、基板の周縁部を一層良好に洗浄することができる。
請求項11に記載のように、前記洗浄面は、前記縦方向の一方側に向けて狭まる形状の第1部分(28)と、この第1部分の前記一方側の端縁から前記縦方向の前記一方側に向けて拡がる形状の第2部分(29)とを備えていることがより好ましい。
このような第1部分および第2部分を洗浄面に有する構成では、第1部分を基板の表面の周縁領域および周端面に接触させることができ、また、第2部分を基板の裏面の周縁領域および周端面に接触させることができる。これにより、基板の両面の周縁領域および周端面を洗浄することができる。
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す平面図である。また、図2は、図1に示す基板処理装置の内部の図解的な側面図である。
この基板処理装置1は、基板の一例としての半導体ウエハ(以下、単に「ウエハ]という。)Wを1枚ずつ処理する枚葉型の装置である。基板処理装置1は、隔壁で区画された処理室2内に、ウエハWをほぼ水平に保持して回転させるためのスピンチャック3と、ウエハWの表面(デバイスが形成される側の表面)に処理液を供給するための表面ノズル4と、ウエハWの裏面に処理液を供給するための裏面ノズル5と、ウエハWの周縁部を洗浄するためのブラシ機構6とを備えている。
ウエハWの周縁部とは、ウエハWの表面および裏面の各周縁領域13,14(たとえば、ウエハWの周端縁から幅0.5〜5mmの環状領域)ならびに周端面15を含む部分をいう。
スピンチャック3は、真空吸着式チャックである。このスピンチャック3は、ほぼ鉛直な方向に延びたスピン軸7と、このスピン軸7の上端に取り付けられて、ウエハWをほぼ水平な姿勢でその裏面(下面)を吸着して保持する吸着ベース8と、スピン軸7と同軸に結合された回転軸を有するスピンモータ9とを備えている。これにより、ウエハWの裏面が吸着ベース8に吸着保持された状態で、スピンモータ9が駆動されると、ウエハWがスピン軸7の中心軸線まわりに回転する。
表面ノズル4には、処理液供給管10が接続されている。裏面ノズル5には、処理液供給管11が接続されている。これらの処理液供給管10,11には、処理液バルブ12を介して、図示しない処理液供給源からの処理液が供給されるようになっている。表面ノズル4は、処理液供給管10を通して供給される処理液を、スピンチャック3に保持されたウエハWの表面の中央に向けて吐出する。裏面ノズル5は、処理液供給管11を通して供給される処理液を、スピンチャック3に保持されたウエハWの裏面の周端縁と吸着ベース8との間に向けて吐出する。
なお、処理液としては、純水が用いられる。純水に限らず、炭酸水、イオン水、オゾン水、還元水(水素水)または磁気水などの機能水を処理液として用いてもよい。また、処理液として、アンモニア水またはアンモニア水と過酸化水素水との混合液などの薬液を用いることもできる。
ブラシ機構6は、ブラシ16と、このブラシ16を先端に保持した揺動アーム17と、この揺動アーム17をウエハWの回転範囲外に設定した鉛直軸線まわりに水平方向に沿って揺動させる揺動駆動機構18と、揺動アーム17を昇降させる昇降駆動機構19とを備えている。
図3は、ブラシ16および揺動アーム17の構成を示す断面図である。
ブラシ16は、ブラシホルダ20に保持されている。このブラシホルダ20は、後述するホルダ取付部36に取り付けられている。ブラシホルダ20は、略円柱状の樹脂ブロック21と、樹脂ブロック21の中心軸線上に配置され、上端部が樹脂ブロック21の下面に挿入されて固定された芯材22と、この芯材22の下端に取り付けられたプレート23とを備えている。樹脂ブロック21の上面には、周面にねじが切られたねじ部24が一体的に形成されている。また、芯材22の下端部には、ねじ孔が形成されている。このねじ孔にプレート23の中心を貫通するボルト25がねじ込まれることによって、プレート23が芯材22に着脱可能に取り付けられている。
ブラシ16は、芯材22に外嵌されて、樹脂ブロック21とプレート23との間に挟持されている。このブラシ16は、PVA(ポリビニルアルコール)からなる。また、ブラシ16は、ウエハWの表面の周縁領域13および周端面15を洗浄するための第1洗浄部26と、ウエハWの裏面の周縁領域14および周端面15を洗浄するための第2洗浄部27とを上下に一体的に備え、全体として、鉛直軸線まわりに回転対称な略鼓状に形成されている。
第1洗浄部26は、その上部26aが略円筒状をなし、下部26bが下方に向けて狭まる略円錐台状をなしている。下部26bの側面は、上端縁が上部26aの側面の下端縁に連続し、その中心軸線に対して45度の傾斜角度を有して、下方ほど中心軸線に近づくように傾斜している。そして、この下部26bの側面が、ウエハWの表面の周縁領域13および周端面15に接触する第1洗浄面28となっている。
第2洗浄部27は、第1洗浄部26の下端に一体的に結合されて、第1洗浄部26と中心軸線を共有するように配置されている。この第2洗浄部27は、上部27aが下方に向けて拡がる略円錐台状をなし、下部27bが略円筒状をなしている。上部27aの側面は、上端縁が第1洗浄部26の下部26bの側面の下端縁に連続し、その中心軸線に対して45度の傾斜角度を有して、下方ほど中心軸線から離れるように傾斜している。また、上部27aの側面の下端縁は、下部27bの側面の上端縁に連続している。そして、その上部27aの側面が、ウエハWの裏面の周縁領域14および周端面15に接触する第2洗浄面29となっている。
揺動アーム17は、下ケーシング30と、この下ケーシング30に嵌め合わされた上ケーシング31と、下ケーシング30および上ケーシング31によって形成される内部空間内に配置され、ブラシ16を鉛直軸線まわりに回転(自転)させるためのブラシ自転機構32と、下ケーシング30および上ケーシング31によって形成される内部空間内に配置され、ブラシ16に鉛直下向きの荷重を加えるための荷重付加機構33とを備えている。
下ケーシング30の一端部(基端部)には、鉛直方向に延びるアーム支持軸34の上端部が結合されている。このアーム支持軸34に、揺動駆動機構18(図2参照)の駆動力が入力されるようになっている。揺動駆動機構18の駆動力をアーム支持軸34に入力して、アーム支持軸34を往復回転させることによって、揺動アーム17をアーム支持軸34を支点に揺動させることができる。また、アーム支持軸34に、昇降駆動機構19(図2参照)が結合されている。昇降駆動機構19により、アーム支持軸34を上下動させて、このアーム支持軸34と一体的に揺動アーム17を上下動させることができる。
下ケーシング30の他端部(遊端部)には、鉛直方向に延びる回転軸35が、回転可能かつ上下動可能に設けられている。この回転軸35は、下端が下ケーシング30の他端部から下方に突出し、上端が上ケーシング31の鉛直方向中央付近に達している。
回転軸35の下ケーシング30から突出する下端部には、ブラシホルダ20が取り付けられるホルダ取付部36が設けられている。このホルダ取付部36は、回転軸35が挿通されて、回転軸35に固定された円板状の上面部37と、この上面部37の周縁から下方に向けて延びる円筒状の側面部38とを一体的に備えている。側面部38の内周面には、ねじが切られている。このねじとブラシホルダ20のねじ部24に形成されているねじとを螺合させることによって、ブラシホルダ20をホルダ取付部36に取り付けることができる。
また、回転軸35には、下ガイドローラ支持部材39、上ガイドローラ支持部材40およびばね係止部材41が外嵌されている。
下ガイドローラ支持部材39は、回転軸35の周面との間に微小な間隔を隔てて、回転軸35に非接触状態で外嵌されている。この下ガイドローラ支持部材39は、回転軸35の中心軸線まわりに回転対称な形状を有している。下ガイドローラ支持部材39は、互いに間隔を隔てて配置された2個のベアリング42を介して、下ケーシング30の他端部に回転自在に支持されている。また、下ガイドローラ支持部材39の上端部は、その下方の部分よりも小径な円筒状に形成されており、この円筒状の上端部には、ブラシ自転機構32の後述するプーリ54が相対回転不能に外嵌されている。
上ガイドローラ支持部材40は、下ガイドローラ支持部材39の上方に設けられている。この上ガイドローラ支持部材40は、回転軸35の周面との間に微小な間隔を隔てて、回転軸35に非接触状態で外嵌されている。また、上ガイドローラ支持部材40は、ボルト43によって、プーリ54と連結されている。
ばね係止部材41は、上ガイドローラ支持部材40の上方に、上ガイドローラ支持部材40と間隔を隔てて設けられ、回転軸35に対して固定されている。このばね係止部材41には、コイルばね44の一端(上端)が係止されている。コイルばね44は、ばね係止部材41と上ガイドローラ支持部材40との間に介在されている。コイルばね44の他端(下端)は、上ガイドローラ支持部材40に係止されている。
下ガイドローラ支持部材39および上ガイドローラ支持部材40には、それぞれ1対のガイドローラ45,46が支持されている。各ガイドローラ45,46は、回転軸35と直交する方向に延びる軸を支点として回転自在に設けられ、その周面が回転軸35の周面に接するように配置されている。これにより、各ガイドローラ45,46によって、回転軸35の上下動をガイドすることができる。その結果、回転軸35の上下動の際の抵抗を軽減することができる。
一方、回転軸35の上端部には、ベアリング47が外嵌されている。このベアリング47を介して、キャップ状の当接部材48が、回転軸35に対して相対回転可能に設けられている。
なお、下ガイドローラ支持部材39の外周面と下ケーシング30との間は、磁性流体シール49によりシールされている。また、下ガイドローラ支持部材39の内周面と回転軸35との間は、ベローズ50によりシールされている。これにより、処理室2内の処理液や洗浄液を含む雰囲気が下ケーシング30および上ケーシング31によって形成される内部空間に進入することが防止されている。また、その内部空間内で発生するごみの処理室2側への拡散が防止されている。
ブラシ自転機構32は、ブラシモータ52と、ブラシモータ52の出力軸51に固定されたプーリ53と、下ガイドローラ支持部材39に外嵌されたプーリ54と、プーリ53およびプーリ54の周面に共通に巻回されたベルト55とを備えている。ブラシモータ52は、上ケーシング31内の基端部寄りの位置に、その出力軸51が鉛直下方に向けて延びるように設けられている。
ブラシモータ52が駆動されると、ブラシモータ52からの回転力が、プーリ53およびベルト55を介して、プーリ54に伝達される。これにより、プーリ54とともに下ガイドローラ支持部材39および上ガイドローラ支持部材40が回転する。そして、上ガイドローラ支持部材40の回転に伴って、コイルばね44およびばね係止部材41が回転する。この結果、回転軸35が回転し、回転軸35の下端に取り付けられているブラシ16が回転する。
荷重付加機構33は、エアシリンダ56を備えている。エアシリンダ56は、当接部材48の上方に配置されて、そのロッド57を下方に向けて、ロッド57が鉛直方向に進退するように設けられている。
下ケーシング30の底面から上方に向かって、側面視略L字状の支持板58が延びている。この支持板58には、シリンダ取付板59が支持されている。シリンダ取付板59は、支持板58から当接部材48の上方に向けて延びている。シリンダ取付板59には、ロッド57を挿通させるためのロッド挿通孔60が形成されている。エアシリンダ56は、ロッド57がロッド挿通孔60に挿通された状態で、その本体がシリンダ取付板59の上面に固定されている。ロッド挿通孔60を挿通するロッド57の下端は、当接部材48に当接している。
エアシリンダ56の本体の内部は、ロッド57の基端に固定されたピストン(図示せず)によって、ロッド57の進退方向(鉛直方向)に2つの空間に分割されている。そして、エアシリンダ56の本体内におけるピストンに対してロッド57側の空間には、定量弁(図示せず)が介装された第1エア供給配管61が接続されている。一方、本体内におけるピストンに対してロッド57と反対側の空間には、第2エア供給配管63が接続されている。
シリンダバルブ62の開度を大きくすると、第2エア供給配管63からエアシリンダ56の本体内に供給されるエアの圧力が上がり、ロッド57がエアシリンダ56の本体から進出する。逆に、シリンダバルブ62の開度を小さくすると、第2エア供給配管63からエアシリンダ56の本体内に供給されるエアの圧力が下がり、第1エア供給配管61から本体内に供給されるエアの圧力およびコイルばね44の付勢力によって、ロッド57がエアシリンダ56の本体内に退避する。
また、支持板58には、シリンダ取付板59と反対側に向けて延びるセンサ取付板64が支持されている。このセンサ取付板64の上面には、歪みゲージ型の圧力センサ65が取り付けられている。
一方、当接部材48には、荷重検出用アーム66が固定されている。この荷重検出用アーム66は、当接部材48から圧力センサ65の上方に向けて延びている。第2エア供給配管63からエアシリンダ56の本体内に供給されるエアの圧力により、ロッド57に下方向の一定荷重以上の荷重が付加された状態(ロッド57がエアシリンダ56から一定量以上進出した状態)で、圧力センサ65に対して、そのロッド57に付加されている荷重に相当する圧で接触する。これにより、圧力センサ65は、エアシリンダ56から回転軸35などを介してブラシ16に付加される鉛直方向の荷重を検出することができる。
図4は、基板処理装置1の電気的構成を示すブロック図である。
基板処理装置1は、たとえば、マイクロコンピュータで構成される制御部67を備えている。マイクロコンピュータには、CPU68、メモリ69およびタイマ71などが含まれる。
メモリ69には、洗浄幅−押込量−荷重テーブル69Aが格納されている。また、メモリ69には、タイマ71により計測される時間を累積して記憶しておくための時間記憶エリア69Bが設けられている。
制御部67には、圧力センサ65の検出信号が入力されるようになっている。また、制御部67には、レシピ(ウエハWの処理のための各種条件)を入力するためのレシピ入力キー70が接続されている。そして、制御部67には、スピンモータ9、処理液バルブ12、揺動駆動機構18、昇降駆動機構19、ブラシモータ52およびシリンダバルブ62などが制御対象として接続されている。また、基板処理装置1には、各種表示のための表示器72が備えられており、制御部67には、その表示器72が制御対象として接続されている。
図5は、メモリ69に格納されている洗浄幅−押込量−荷重テーブル69Aの一例を示す図である。
洗浄幅−押込量−荷重テーブル69Aは、裏面側洗浄処理時の各処理時位置ごとに、ウエハWの裏面の周縁領域14におけるブラシ16による洗浄幅、基準位置から裏面側洗浄処理時の処理時位置(以下「裏面側処理時位置」という。)までブラシ16を移動させたときのウエハWに対するブラシ16の押込量、およびブラシ16がウエハWに接触していない状態でブラシ16に加えられている荷重(後述する初期荷重)と裏面側処理時位置においてブラシ16に加わる荷重との差(以下「荷重変化量」という。)とを対応づけて作成されたテーブルである。
ここで、裏面側処理時位置とは、裏面側洗浄処理時にブラシ16が配置されるべき位置をいう。基準位置とは、ブラシ16を裏面側処理時位置へ導く際の基準となる位置をいい、ブラシ16が基準位置に配置された状態で、スピンチャック3に保持されたウエハWの裏面と周端面15との角部が第2洗浄面29に微小な所定量(好ましくは、圧力センサ65が安定して確実に荷重を検出できる程度の微小な食い込み量)だけ食い込むような位置に設定されている。したがって、第2洗浄面29へのウエハWの押込量は、基準位置と裏面側処理時位置との間の水平方向の距離、つまり基準位置から裏面側処理時位置までのブラシ16の水平方向の移動量にほぼ等しい。
第2洗浄面29は、鉛直方向(スピンチャック3に保持されたウエハWの表面に垂直な縦方向)に対して45度の傾斜角度を有して、下方ほどその中心軸線から離れるように傾斜している。そのため、第2洗浄面29にウエハWが押し込まれると、ブラシ16がウエハWの裏面から鉛直方向の反力を受ける。第2洗浄面29に対するウエハWの押込量が大きいほど、その反力の大きさは大きいので、洗浄幅−押込量−荷重テーブル69Aに示されるように、第2洗浄面29に対するウエハWの押込量が大きいほど、荷重変化量は大きい。
また、ウエハWの裏面の周縁領域14におけるブラシ16による洗浄幅とは、ウエハWの裏面の周縁領域14において第2洗浄面29が接触する領域のウエハWの径方向の幅をいう。したがって、この洗浄幅−押込量−荷重テーブル69Aに示されるように、第2洗浄面29に対するウエハWの押込量が大きいほど、ウエハWの裏面の周縁領域14におけるブラシ16による洗浄幅(ウエハWの裏面の周縁領域14におけるブラシ16の接触幅)は大きい。
そして、ブラシ16が裏面側処理時位置に配置された状態から、昇降駆動機構19が制御されて、そのブラシ16が所定量(鉛直方向におけるウエハWの中心と処理時位置との間の距離の2倍の距離)だけ下降されると、第2洗浄面29に対するウエハWの押込量と同じ押込量で、ウエハWの表面と周端面15との角部が第1洗浄面28に押し込まれる。その結果、第1洗浄面28は、ウエハWの表面の周縁領域13に対して、ウエハWの裏面の周縁領域14におけるブラシ16の接触幅と同じ接触幅で接触する。そのため、この洗浄幅−押込量−荷重テーブル69Aにおいて、ウエハWの裏面の周縁領域14におけるブラシ16による洗浄幅は、ウエハWの表面の周縁領域13におけるブラシ16による洗浄幅と一致し、これらは同一視することができる。また、このときの荷重変化量は、第2洗浄面29にウエハWが押し込まれたときの荷重変化量と一致し、これらは同一視することができる。
なお、この図5に示すテーブルは、ウエハWを100rpmの回転速度で回転させるとともに、ブラシ16を75rpmの回転速度で回転させて、各押込量ごとに洗浄幅および荷重変化量を計測することにより作成されている。
図6は、基板処理装置1におけるウエハWの周縁部の洗浄処理を説明するための工程図である。また、図7、図8および図9は、ウエハWの処理中におけるブラシ16の状態を示す側面図である。
処理対象のウエハWは、処理室2内に搬入され、スピンチャック3に保持される(ステップS1)。ウエハWがスピンチャック3に保持されると、制御部67(CPU68)によりスピンモータ9が制御されて、スピンチャック3によるウエハWの回転が開始される(ステップS2)。その後、制御部67により処理液バルブ12が開かれて、表面ノズル4および裏面ノズル5からそれぞれウエハWの表面および裏面への処理液の供給が開始される(ステップS3)。
その一方で、制御部67によりシリンダバルブ62の開度が制御され、エアシリンダ56によって、ブラシ16に予め定める初期荷重(たとえば、800mN)が加えられる。この初期荷重がブラシ16に加えられることにより、荷重検出用アーム66(図3参照)が圧力センサ65に接触する。したがって、これ以降、圧力センサ65は、ブラシ16に加わる鉛直方向の荷重を検出することができる。そして、制御部67によりブラシモータ52が制御されて、ブラシ16がウエハWの回転方向と同方向に回転される。その後、制御部67により揺動駆動機構18および昇降駆動機構19が制御されて、ブラシ16が基準位置に移動される。ブラシ16が基準位置に配置された状態では、図7に示すように、ブラシ16の第2洗浄面29に、スピンチャック3に保持されたウエハWの裏面と周端面15との角部が微小な所定量だけ食い込む。
この後、制御部67により揺動駆動機構18が制御され、ブラシ16が基準位置から裏面側処理時位置に移動される。ウエハWの表面の周縁領域13におけるブラシ16による洗浄幅は、使用者(オペレータ)がレシピ入力キー70を操作することによって、制御部67に予め入力されている。制御部67では、その入力されている洗浄幅に対応する押込量が洗浄幅−押込量−荷重テーブル69Aから読み出される。そして、その読み出された押込量分だけ、ブラシ16が基準位置から移動される。たとえば、所望する洗浄幅として2.0mmが入力されている場合には、その洗浄幅に対応する押込量である2.1mmが洗浄幅−押込量−荷重テーブル69Aから読み出されて、ブラシ16が基準位置からウエハWの中心側へ2.1mmだけ移動される。これにより、ブラシ16が裏面側処理時位置に配置されて、図8に示すように、第2洗浄面29がウエハWの裏面の周縁領域14および周端面15に接触する(ステップS4)。このとき、ウエハWの裏面の周縁領域14に対しては、レシピ入力キー70から入力された洗浄幅で第2洗浄面29が接触する。
この状態でウエハWおよびブラシ16が同方向に回転されることにより、ウエハWの裏面の周縁領域14および周端面15と第2洗浄面29とが摺擦し、ウエハWの裏面の周縁領域14および周端面15が洗浄される。
ウエハWの裏面の周縁領域14および周端面15に対する裏面側洗浄処理が所定時間にわたって続けられると、制御部67により昇降駆動機構19が制御されて、ブラシ16が所定量だけ下降される。このブラシ16の下降により、図9に示すように、ブラシ16が表面側洗浄処理時の処理時位置(以下「表面側処理時位置」という。)に配置され、ブラシ16の第1洗浄面28がウエハWに接触し、第2洗浄面29に対するウエハWの押込量と同じ押込量で、ウエハWの表面と周端面15との角部が第1洗浄面28に押し込まれる。その結果、第1洗浄面28は、ウエハWの表面の周縁領域13および周端面15に接触する(ステップS5)。このとき、ウエハWの表面の周縁領域13に対しては、レシピ入力キー70から入力された洗浄幅で第1洗浄面28が接触する。
この状態でウエハWおよびブラシ16が同方向に回転されることにより、ウエハWの表面の周縁領域13および周端面15と第1洗浄面28とが摺擦し、ウエハWの表面の周縁領域13および周端面15が洗浄される。
こうしてウエハWの周縁部が洗浄されている間、ウエハWの表面に供給される処理液により、ウエハWの表面の中央領域(デバイス形成領域)に付着した汚染を洗い流すことができる。
ウエハWの表面の周縁領域13および周端面15に対する表面側洗浄処理が所定時間にわたって続けられると、制御部67により揺動駆動機構18および昇降駆動機構19が制御されて、ブラシ16が表面側処理時位置から処理開始前のホームポジションに退避される(ステップS6)。また、ブラシ16がホームポジションに戻される間に、ブラシモータ52が停止されて、ブラシ16の回転が停止される。さらに、制御部67により処理液バルブ12が閉じられて、表面ノズル4および裏面ノズル5からの処理液の供給が停止される(ステップS7)。
その後は、制御部67によりスピンモータ9が制御されて、ウエハWが高速(たとえば、3000rpm)で回転される(ステップS8)。これにより、ウエハWに付着している処理液を振り切って、ウエハWを乾燥させることができる。
ウエハWの高速回転が所定時間にわたって続けられると、スピンモータ9が停止されて、スピンチャック3によるウエハWの回転が停止される(ステップS9)。そして、ウエハWが静止した後、その処理済みのウエハWが処理室2から搬出されていく(ステップS10)。
図10は、配置判断処理を示すフローチャートである。
配置判断処理は、制御部67により、裏面側洗浄処理および表面側洗浄処理の各初期段階に実行される。
裏面側洗浄処理の開始時にブラシ16に対して初期荷重が加えられた後(ステップS11)、ブラシ16がホームポジションから基準位置に向けて移動される。ブラシ16が基準位置に配置されると、レシピ入力キー70から入力された洗浄幅に対する押込量が洗浄幅−押込量−荷重テーブル69Aから読み出される。そして、その読み出された押込量分だけ、ブラシ16が基準位置からウエハWの中心側へ移動される(ステップS12)。
ブラシ16が洗浄幅−押込量−荷重テーブル69Aから読み出された押込量分だけ移動されると、圧力センサ65の出力が参照されて、ブラシ16に加わる鉛直方向の荷重が取得される。そして、ブラシ16に加わる鉛直方向の荷重が洗浄幅−押込量−荷重テーブル69Aから読み出された押込量に応じた所定荷重に達しているか否かが判断される(ステップS13)。
たとえば、図5に示す洗浄幅−押込量−荷重テーブル69Aによれば、所望する洗浄幅として2.0mmが入力されている場合には、押込量は2.1mmであり、荷重変化量は190mNである。ブラシ16が裏面側処理時位置に配置されると、ブラシ16の第2洗浄面29にウエハWが食い込み、ブラシ16がウエハWの裏面から鉛直下向きの反力を受けるので、初期荷重が800mNであれば、初期荷重800mNに荷重変化量190mNを加えた990mNの荷重がブラシ16に加わるはずである。そこで、この場合、ブラシ16に加わる鉛直方向の荷重が990mNに達したか否かが繰り返し判断される。
ブラシ16に加わる鉛直方向の荷重が所定荷重に達していれば(ステップS13のYES)、ブラシ16が裏面側処理時位置に正常に配置されたと判断され、この配置判断処理が終了する。ブラシ16に加わる鉛直方向の荷重が所定荷重に達していなければ、(ステップS13のNO)、ブラシ16が裏面側処理時位置に正常に配置されていないと判断される。この場合、その旨の警報が出力されて(ステップS14)、配置判断処理が終了する。警報出力後は、たとえば、洗浄処理が直ちに終了されてもよいし、処理中のウエハWに対する洗浄処理が終了まで続けられてもよい。
表面側洗浄処理の開始時には、ブラシ16に対して初期荷重が加えられた状態のまま(ステップS11)、ブラシ16が裏面側処理時位置から表面側処理時位置へと所定量だけ移動(下降)される(ステップS12)。
ブラシ16が所定量分だけ移動されると、圧力センサ65の出力が参照されて、ブラシ16に加わる鉛直方向の荷重が取得される。そして、ブラシ16に加わる鉛直方向の荷重が裏面洗浄処理時にメモリ69の洗浄幅−押込量−荷重テーブル69Aから読み出された押込量に応じた所定荷重に達しているか否かが判断される(ステップS13)。
たとえば、図5に示す洗浄幅−押込量−荷重テーブル69Aによれば、所望する洗浄幅として2.0mmが入力されている場合、押込量は2.1mmであり、荷重変化量は190mNである。ブラシ16が表面側処理時位置に配置されると、ブラシ16の第1洗浄面28にウエハWが食い込み、ブラシ16がウエハWの表面から鉛直上向きの反力を受けるので、初期荷重が800mNであれば、その初期荷重800mNから荷重変化量190mNを引いた610mNの荷重がブラシ16に加わるはずである。そこで、この場合、ブラシ16に加わる鉛直方向の荷重が610mNに達したか否かが繰り返し判断される。
ブラシ16に加わる鉛直方向の荷重が所定荷重に達していれば(ステップS13のYES)、ブラシ16が表面側処理時位置に正常に配置されたと判断され、この配置判断処理が終了する。ブラシ16に加わる鉛直方向の荷重が所定荷重に達していなければ、(ステップS13のNO)、ブラシ16が表面側処理時位置に正常に配置されていないと判断される。この場合、その旨の警報が出力されて(ステップS14)、配置判断処理が終了する。警報出力後は、たとえば、洗浄処理が直ちに終了されてもよいし、処理中のウエハWに対する洗浄処理が終了まで続けられてもよい。
このように、基板処理装置1では、圧力センサ65の出力に基づいて、ブラシ16が裏面側処理時位置に配置されたか否かを判断することができる。よって、ウエハWの裏面の周縁領域14および周端面15にブラシ16の第2洗浄面29が確実に接触した状態で、ブラシ16によるウエハWの裏面の周縁領域14および周端面15の洗浄を実施することができる。また、圧力センサ65の出力に基づいて、ブラシ16が表面側処理時位置に配置されたか否かを判断することができる。よって、ウエハWの表面の周縁領域13および周端面15にブラシ16の第1洗浄面28が確実に接触した状態で、ブラシ16によるウエハWの表面の周縁領域13および周端面15の洗浄を実施することができる。その結果、ウエハWの周縁部を確実かつ良好に洗浄することができる。
図11は、荷重監視処理を示すフローチャートである。
荷重監視処理は、制御部67により、裏面側洗浄処理および表面側洗浄処理中に実行される。
この荷重監視処理では、圧力センサ65の出力が参照されて、ブラシ16に加わる鉛直方向の荷重が取得される。そして、その荷重が所定荷重範囲内であるか否かが判断される(ステップS21)。
ブラシ16に加わる鉛直方向の荷重は、ウエハWに対するブラシ16の押込量に応じて異なる。たとえば、図5に示す洗浄幅−押込量−荷重テーブル69Aによれば、所望する洗浄幅として2.0mmが入力されている場合には、ブラシ16が基準位置からウエハWの中心側へ2.1mmだけ移動され、このときの荷重変化量は190mNである。したがって、初期荷重が800mNであり、所望する洗浄幅として2.0mmが入力されている場合、裏面側洗浄処理時には、ブラシ16がウエハWに適切に接触していれば、初期荷重800mNに荷重変化量190mNを加えた990mNの荷重がブラシ16に加わるはずである。また、表面側洗浄処理時には、ブラシ16がウエハWに適切に接触していれば、初期荷重800mNから荷重変化量190mNを減じた610mNの荷重がブラシ16に加わるはずである。
そこで、裏面側洗浄処理中は、洗浄幅に応じた荷重変化量を初期荷重に加えて得られる値を基準とし、たとえば、この基準値に対して±5%を加えた各値を最大値および最小値とする範囲を所定範囲として、ブラシ16に加わる鉛直方向の荷重が所定範囲内であるか否かが判断される。この判断は、裏面側洗浄処理が終了するまで繰り返し行われる(ステップS22のNO)。
裏面側洗浄処理が終了するまで(ステップS22のYES)、ブラシ16に加わる鉛直方向の荷重が所定範囲を逸脱することがなければ、この裏面側洗浄処理中の荷重監視処理は終了となる。
一方、裏面側洗浄処理中に、ブラシ16に加わる鉛直方向の荷重が所定範囲を逸脱すると(ステップS21のNO)、制御部67により、ウエハWの偏心回転などの異常が生じていると判断され、警報が出力されて(ステップS23)、荷重監視処理が終了する。警報出力後は、たとえば、裏面側洗浄処理が直ちに終了されてもよいし、処理中のウエハWに対する一連の洗浄処理が終了まで続けられてもよい。
表面側洗浄処理中は、洗浄幅に応じた荷重変化量を初期荷重から減じて得られる値を基準とし、たとえば、この基準値に対して±5%を加えた各値を最大値および最小値とする範囲を所定範囲として、ブラシ16に加わる鉛直方向の荷重が所定範囲内であるか否かが判断される。この判断は、表面側洗浄処理が終了するまで繰り返し行われる(ステップS22のNO)。
表面側洗浄処理が終了するまで(ステップS22のYES)、ブラシ16に加わる鉛直方向の荷重が所定範囲を逸脱することがなければ、この表面側洗浄処理中の荷重監視処理は終了となる。
一方、表面側洗浄処理中に、ブラシ16に加わる鉛直方向の荷重が所定範囲を逸脱すると(ステップS21のNO)、制御部67により、ウエハWの偏心回転などの異常が生じていると判断され、警報が出力されて(ステップS23)、荷重監視処理が終了する。警報出力後は、たとえば、表面側洗浄処理が直ちに終了されてもよいし、処理中のウエハWに対する一連の洗浄処理が終了まで続けられてもよい。あるいは、ステップS23に代えて(警報を出力することなく)、圧力センサ65により検出される荷重が所定の荷重範囲内に入るように、圧力センサ65からの検出信号に基づいて制御部67が揺動駆動機構18および昇降駆動機構19をフィードバック制御し、ブラシ16の位置を適切な位置に補正するステップとすることもできる。こうすることにより、ウエハWの偏心回転やウエハWの反り変形の有無にかかわらず、ウエハWの周縁部に対してブラシ16を適切に接触させることができる。
このように、裏面側洗浄処理中および表面側洗浄処理中において、圧力センサ65により検出される荷重が所定範囲内であれば、ブラシ16がウエハWに対して適切に(適当な押し圧で)接触していると判断することができる。一方、圧力センサ65により検出される荷重が所定範囲を逸脱していれば、ブラシ16がウエハWに対して適切に接触していないと判断することができる。そして、ブラシ16がウエハWに対して適切に接触していないと判断された場合には、警報が出力されるので、そのブラシ16の接触不良状態をオペレータなどに認知させることができる。
図12は、計時処理を示すフローチャートである。
計時処理は、制御部67により、裏面側洗浄処理時および表面側洗浄処理時に実行される。
図10に示す配置判断処理でブラシ16が裏面側洗浄処理時の処理時位置に配置されたと判断されると(ステップS31のYES)、タイマ71が起動され、その判断後の経過時間が計測される(ステップS32)。
その後、図11に示す荷重監視処理でブラシ16に加わる鉛直方向の荷重が所定範囲を逸脱したと判断されるか(ステップS33のYES)、または、裏面側処理時位置から表面側処理時位置に向けてのブラシ16の移動が開始されると(ステップS34のYES)、タイマ71による経過時間の計測が停止される(ステップS35)。
タイマ71による経過時間の計測が停止されると、その計測された時間が裏面側洗浄時間として、メモリ69の時間記憶エリア69Bに記憶されて(ステップS36)、計時処理が終了する。
また、図10に示す配置判断処理でブラシ16が表面側洗浄処理時の処理時位置に配置されたと判断されると(ステップS31のYES)、タイマ71が起動され、その判断後の経過時間が計測される(ステップS32)。
その後、図11に示す荷重監視処理でブラシ16に加わる鉛直方向の荷重が所定範囲を逸脱したと判断されるか(ステップS33のYES)、または、表面側処理時位置からホームポジションに向けてのブラシ16の移動が開始されると(ステップS34のYES)、タイマ71による経過時間の計測が停止される(ステップS35)。
タイマ71による経過時間の計測が停止されると、その計測された時間が表面側洗浄時間として、メモリ69の時間記憶エリア69Bに記憶されて(ステップS36)、計時処理が終了する。
以降、計時処理が繰り返される度に、タイマ71により計測される裏面側洗浄時間および表面側洗浄時間がメモリ69の時間記憶エリア69Bに累積して記憶されていく。これにより、時間記憶エリア69Bには、裏面側洗浄時間を累積して得られる時間(以下「裏面側累積洗浄時間」という。)および表面側洗浄時間を累積して得られる時間(以下「表面側累積洗浄時間」という。)が記憶される。
図13は、ブラシ交換報知処理を示すフローチャートである。
ブラシ交換報知処理は、基板処理装置1の電源が投入されている間、制御部67により繰り返し実行される。
ブラシ交換報知処理では、時間記憶エリア69Bに記憶されている裏面側累積洗浄時間および表面側累積洗浄時間が参照される。そして、裏面側累積洗浄時間および表面側累積洗浄時間が予め定めるブラシ交換時間以上であるか否かが判断される(ステップS41)。
裏面側累積洗浄時間および表面側累積洗浄時間の両方がブラシ交換時間未満であれば(ステップS41のNO)、ブラシ交換報知処理が終了する。一方、裏面側累積洗浄時間および表面側累積洗浄時間の少なくとも一方がブラシ交換時間以上であれば(ステップS41のYES)、表示器72が制御されて、表示器72にブラシ16を交換すべき旨の表示が出されることにより、その旨が基板処理装置の使用者に報知されて(ステップ42)、ブラシ交換報知処理が終了する。
以上のように、ブラシ16がウエハWに対して押し込まれると、ブラシ16がウエハWから受ける反力により、ブラシ16に加わる荷重が変化する。したがって、圧力センサ65により検出される荷重に基づいて、ブラシ16が裏面側処理時位置および表面側処理時位置に配置されたか否かをそれぞれ正確に判断することができる。そして、ブラシ16が裏面側処理時位置に配置されたと判断された時点からブラシ16がウエハWから離間し始めるまでの裏面側洗浄時間がタイマ71により計測され、これが累積して時間記憶エリア69Bに記憶されることにより、ウエハWの裏面の周縁領域14および周端面15に対してブラシ16の第2洗浄面29が実際に接触している時間の積算値(裏面側累積洗浄時間)を得ることができる。また、ブラシ16が表面側処理時位置に配置されたと判断された時点からブラシ16がウエハWから離間し始めるまでの表面側洗浄時間がタイマ71により計測され、これが累積して時間記憶エリア69Bに記憶されることにより、ウエハWの表面の周縁領域13および周端面15に対してブラシ16の第1洗浄面28が実際に接触している時間の積算値(表面側累積洗浄時間)を得ることができる。
そして、メモリ69の時間記憶エリア69Bに記憶されている裏面側累積洗浄時間および表面側累積洗浄時間の少なくとも一方が予め定めるブラシ交換時間に達すると、ブラシ16の交換時期であると判断され、その旨が報知される。これにより、ブラシ16の交換時期を適切に判断することができ、基板処理装置1の使用者に対して、適切な時期にブラシ16の交換を促すことができる。したがって、ブラシ16が十分に使用可能な状態であるにもかかわらず交換されることを防止することができ、ブラシ16が高頻度で交換されることによるランニングコストの上昇や装置稼働率の低下を防止することができる。また、摩耗したブラシ16が使用し続けられることによる洗浄不足の発生を防止することができる。
また、ブラシ26の第1洗浄面28および第2洗浄面29が鉛直方向に延びる中心軸線まわりに回転対称な形状を有しているので、ウエハWの周縁部に第1洗浄面28および第2洗浄面29を接触させた状態で、ブラシ26を中心軸線まわりに回転させることができる。そして、ブラシ26を回転させることにより、ウエハWの周縁部をスクラブすることができる。その結果、ウエハWの周縁部を一層良好に洗浄することができる。
さらに、第1洗浄面28をウエハWの表面の周縁領域13および周端面15に接触させることができ、第2洗浄面29をウエハWの裏面の周縁領域14および周端面15に接触させることができる。これにより、1つのブラシ16によって、ウエハWの両面の周縁領域13,14および周端面15をスクラブ洗浄することができる。
図14は、配置判断処理の他の例を示すフローチャートである。
図14に示す配置判断処理は、制御部67により、裏面側洗浄処理の初期段階に実行される。
裏面側洗浄処理の開始時にブラシ16に対して初期荷重が加えられた後(ステップS51)、ブラシ16がホームポジションから基準位置に向けて予めプログラムされた移動量だけ移動されると(ステップS52)、圧力センサ65の出力が参照されて、ブラシ16に加わる鉛直方向の荷重が取得される。
ブラシ16が基準位置に配置されると、ブラシ16の第2洗浄面29にウエハWが微小な所定量だけ食い込み、ブラシ16がウエハWの裏面から鉛直下向きの反力を受けるので、その前後でブラシ16に対して鉛直方向に加わる荷重が変化する。
そこで、ブラシ16の基準位置への移動が完了した時点で、ブラシ16に加わる鉛直方向の荷重が初期荷重から所定量以上変化していれば、制御部67により、ブラシ16が基準位置に正常に配置されたと判断される(ステップS53のYES)。この場合、つづいて、ブラシ16が基準位置から裏面側処理時位置へと移動される(ステップS54)。そして、このブラシ16の移動が完了した時点で、ブラシ16が裏面側処理時位置に正常に配置されたと判断される。
一方、ブラシ16の基準位置への移動が完了した時点で、ブラシ16に加わる鉛直方向の荷重が初期荷重から所定量以上変化していなければ(ステップS53のNO)、制御部67により、ブラシ16が基準位置に正常に配置されていないと判断される。この場合、その旨の警報が出力されて(ステップS55)、配置判断処理が終了する。警報出力後は、たとえば、洗浄処理が直ちに終了されてもよいし、処理中のウエハWに対する洗浄処理が終了まで続けられてもよい。
図15は、ブラシ交換報知処理の他の例を示すフローチャートである。
図15に示すブラシ交換報知処理が採用される場合、図12に示す計時処理において、裏面側洗浄処理時にブラシ16に加わる鉛直方向の荷重が圧力センサ65により検出され、その検出された荷重と裏面側洗浄処理時にタイマ71により計測される裏面側洗浄時間とを乗じて得られる裏面側仕事量がメモリ69の仕事量記憶エリア69C(図4参照)に記憶される。また、表面側洗浄処理時にブラシ16に加わる鉛直方向の荷重が圧力センサ65により検出され、その検出された荷重と表面側洗浄処理時にタイマ71により計測される表面側洗浄時間とを乗じて得られる表面側仕事量がメモリ69の仕事量記憶エリア69Cに記憶される。
そして、計時処理が繰り返される度に、裏面側仕事量および表面側仕事量がメモリ69の仕事量記憶エリア69Cに累積して記憶されていく(ステップS36)。これにより、仕事量記憶エリア69Cには、裏面側仕事量を累積して得られる仕事量(以下「裏面側仕事量」という。)および表面側仕事量を累積して得られる仕事量(以下「表面側累積仕事量」という。)が記憶される。
図15に示すブラシ交換報知処理では、仕事量記憶エリア69Cに記憶されている裏面側累積仕事量および表面側累積仕事量が参照される。そして、裏面側累積仕事量および表面側累積仕事量が予め定めるブラシ交換仕事量以上であるか否かが判断される(ステップS61)。
裏面側累積仕事量および表面側累積仕事量の両方がブラシ交換仕事量未満であれば(ステップS61のNO)、ブラシ交換報知処理が終了する。一方、裏面側累積仕事量および表面側累積仕事量の少なくとも一方がブラシ交換仕事量以上であれば(ステップS61のYES)、表示器72が制御されて、表示器72にブラシ16を交換すべき旨の表示が出されることにより、その旨が基板処理装置の使用者に報知されて(ステップ62)、ブラシ交換報知処理が終了する。
前述したように、圧力センサ65により検出される荷重に基づいて、ブラシ16が裏面側処理時位置に配置されたか否かをそれぞれ正確に判断することができる。よって、その判断時点からブラシ16がウエハWから離間のために移動し始めるまでの時間(タイマ71により計測される時間)とブラシ16が裏面側処理時位置に配置されている状態で圧力センサ65により検出される荷重とを乗じて得られる裏面側仕事量は、ウエハWの裏面の周縁領域14および周端面15にブラシ16の第2洗浄面29が実際に接触している時間と裏面側処理時位置においてブラシ16に加わる鉛直方向の荷重とを乗じた値に等しい。また、圧力センサ65により検出される荷重に基づいて、ブラシ16が表面側処理時位置に配置されたか否かをそれぞれ正確に判断することができる。よって、その判断時点からブラシ16がウエハWから離間のために移動し始めるまでの時間(タイマ71により計測される時間)とブラシ16が表面側処理時位置に配置されている状態で圧力センサ65により検出される荷重とを乗じて得られる表面側仕事量は、ウエハWの表面の周縁領域13および周端面15にブラシ16の第1洗浄面28が実際に接触している時間と表面側処理時位置においてブラシ16に加わる鉛直方向の荷重とを乗じた値に等しい。
ブラシ16の摩耗の度合いは、ウエハWの周縁部に対するブラシ16の接触時間のみならず、ウエハWの周縁部に対するブラシ16の押込量(食い込み量)にも依存する。ウエハWの周縁部に対するブラシ16の押込量は、ブラシ16に加わる鉛直方向の荷重と相関関係を有している。そのため、裏面側累積洗浄時間および表面側累積洗浄時間に基づくよりも、裏面側累積仕事量および表面側累積仕事量に基づくことによって、ブラシ16の交換時期をより適切に判断することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明は、さらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、メモリ69の時間記憶エリア69Bに裏面側累積洗浄時間および表面側累積洗浄時間が記憶されるとしたが、それらの一方のみが時間記憶エリア69Bに記憶され、その時間記憶エリア69Bに記憶されている裏面側累積洗浄時間または表面側累積洗浄時間が予め定めるブラシ交換時間以上であれば、ブラシ16の交換時期であると判断されてもよい。また、裏面側累積仕事量および表面側累積仕事量の一方のみがメモリ69の仕事量記憶エリア69Cに記憶され、その仕事量記憶エリア69Cに記憶されている裏面側累積仕事量または表面側累積仕事量が予め定めるブラシ交換仕事量以上であれば、ブラシ16の交換時期であると判断されてもよい。
図1は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す平面図である。 図2は、基板処理装置の内部の図解的な側面図である。 図3は、ブラシおよび揺動アームの構成を示す断面図である。 図4は、基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。 図5は、洗浄幅−押込量−荷重テーブルの一例を示す図である。 図6は、基板処理装置におけるウエハの周縁部の洗浄処理を説明するための工程図である。 図7は、基準位置におけるブラシの状態を示す側面図である。 図8は、裏面側洗浄処理中におけるブラシの状態を示す側面図である。 図9は、表面側洗浄処理中におけるブラシの状態を示す側面図である。 図10は、配置判断処理を示すフローチャートである。 図11は、荷重監視処理を示すフローチャートである。 図12は、計時処理を示すフローチャートである。 図13は、ブラシ交換報知処理を示すフローチャートである。 図14は、配置判断処理の他の例を示すフローチャートである。 図15は、ブラシ交換報知処理の他の例を示すフローチャートである。
符号の説明
1 基板処理装置
3 スピンチャック
16 ブラシ
18 揺動駆動機構
19 昇降駆動機構
28 第1洗浄面
29 第2洗浄面
65 圧力センサ
67 制御部
69 メモリ
69B 時間記憶エリア
69C 仕事量記憶エリア
71 タイマ
72 表示器
W ウエハ

Claims (11)

  1. 基板を保持する基板保持手段と、
    基板の周縁部を洗浄するためのブラシと、
    前記ブラシを移動させるためのブラシ移動手段と、
    前記ブラシが処理時位置に配置されて、前記ブラシを前記基板保持手段に保持された基板の周縁部に対して押し込んだ状態が所定時間にわたって維持された後、前記ブラシが当該基板から離間するように、前記ブラシ移動手段を制御するブラシ移動制御手段と、
    前記ブラシに加わる荷重を検出する荷重検出手段と、
    前記荷重検出手段により検出される荷重に基づいて、前記ブラシが前記処理時位置に配置されたか否かを判断する配置判断手段と、
    前記配置判断手段により前記ブラシが前記処理時位置に配置されたと判断された時点から前記ブラシが基板からの離間のために移動し始めるまでの時間を計測する計時手段と、
    前記計時手段により計測された時間を累積して記憶するための時間記憶手段とを含む、基板処理装置。
  2. 前記ブラシの交換時期である旨を報知するための報知手段と、
    前記時間記憶手段に累積記憶されている時間が一定時間に達したときに、前記報知手段を動作させる報知制御手段とを含む、請求項1に記載の基板処理装置。
  3. 前記処理時位置は、前記ブラシが前記基板保持手段に保持された基板の表面および周端面に接触する表面側処理時位置と、前記ブラシが前記基板保持手段に保持された基板の裏面および周端面に接触する裏面側処理時位置とを含み、
    前記配置判断手段は、前記ブラシが前記表面側処理時位置に配置されたか否かと、前記ブラシが前記裏面側処理時位置に配置されたか否かとを個別に判断し、
    前記計時手段は、前記配置判断手段により前記ブラシが前記表面側処理時位置に配置されたと判断された時点から前記ブラシが基板からの離間のために移動し始めるまでの表面側処理時間と、前記配置判断手段により前記ブラシが前記裏面側処理時位置に配置されたと判断された時点から前記ブラシが基板からの離間のために移動し始めるまでの裏面側処理時間とを個別に計測し、
    前記時間記憶手段は、前記表面側処理時間と前記裏面側処理時間とを個別に累積して記憶し、
    前記報知制御手段は、前記時間記憶手段にそれぞれ累積記憶されている前記表面側処理時間および前記裏面側処理時間の少なくとも一方が前記一定時間に達したときに、前記報知手段を動作させる、請求項2に記載の基板処理装置。
  4. 基板を保持する基板保持手段と、
    基板の周縁部を洗浄するためのブラシと、
    前記ブラシを移動させるためのブラシ移動手段と、
    前記ブラシが処理時位置に配置されて、前記ブラシを前記基板保持手段に保持された基板の周縁部に対して押し込んだ状態が所定時間にわたって維持された後、前記ブラシが当該基板から離間するように、前記ブラシ移動手段を制御するブラシ移動制御手段と、
    前記ブラシに加わる荷重を検出する荷重検出手段と、
    前記荷重検出手段により検出される荷重に基づいて、前記ブラシが前記処理時位置に配置されたか否かを判断する配置判断手段と、
    前記配置判断手段により前記ブラシが前記処理時位置に配置されたと判断された時点から前記ブラシが基板からの離間のために移動し始めるまでの時間を計測する計時手段と、
    前記計時手段により計測された時間と前記ブラシが前記処理時位置に配置されている状態で前記荷重検出手段により検出される荷重とを乗じて得られる仕事量を累積して記憶するための仕事量記憶手段とを含む、基板処理装置。
  5. 前記ブラシの交換時期である旨を報知するための報知手段と、
    前記仕事量記憶手段に累積記憶されている仕事量が一定量に達したときに、前記報知手段を動作させる報知制御手段とを含む、請求項4に記載の基板処理装置。
  6. 前記処理時位置は、前記ブラシが前記基板保持手段に保持された基板の表面および周端面に接触する表面側処理時位置と、前記ブラシが前記基板保持手段に保持された基板の裏面および周端面に接触する裏面側処理時位置とを含み、
    前記配置判断手段は、前記ブラシが前記表面側処理時位置に配置されたか否かと、前記ブラシが前記裏面側処理時位置に配置されたか否かとを個別に判断し、
    前記計時手段は、前記配置判断手段により前記ブラシが前記表面側処理時位置に配置されたと判断された時点から前記ブラシが基板からの離間のために移動し始めるまでの表面側処理時間と、前記配置判断手段により前記ブラシが前記裏面側処理時位置に配置されたと判断された時点から前記ブラシが基板からの離間のために移動し始めるまでの裏面側処理時間とを個別に計測し、
    前記仕事量記憶手段は、前記表面側処理時間と前記ブラシが前記表面側処理時位置に配置されている状態で前記荷重検出手段により検出される荷重とを乗じて得られる表面側仕事量と、前記裏面側処理時間と前記ブラシが前記裏面側処理時位置に配置されている状態で前記荷重検出手段により検出される荷重とを乗じて得られる裏面側仕事量とを個別に累積して記憶し、
    前記報知制御手段は、前記仕事量記憶手段にそれぞれ累積記憶されている前記表面側仕事量および前記裏面側仕事量の少なくとも一方が前記一定量に達したときに、前記報知手段を動作させる、請求項5に記載の基板処理装置。
  7. 前記配置判断手段は、前記荷重検出手段により検出される荷重が所定の処理時荷重に達したことに応答して、前記ブラシが前記処理時位置に配置されたと判断する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  8. 前記ブラシ移動制御手段は、前記ブラシが所定の基準位置に一旦配置された後、前記ブラシが前記基準位置から所定の押込量だけ移動されることにより前記処理時位置に配置されるように、前記ブラシ移動制御手段を制御し、
    前記配置判断手段は、前記荷重検出手段により検出される荷重が所定の基準荷重に達したことに応答して、前記ブラシが前記基準位置に配置されたと判断し、この判断後、前記ブラシの前記基準位置から前記処理時位置への移動が完了したことにより、前記ブラシが前記処理時位置に配置されたと判断する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  9. 前記ブラシは、前記基板保持手段に保持された基板の表面に垂直な縦方向に対して傾斜する洗浄面を有し、
    前記荷重検出手段は、前記ブラシに対して前記縦方向に加わる荷重を検出する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  10. 前記洗浄面は、前記縦方向に延びる中心軸線まわりに回転対称な形状を有している、請求項9に記載の基板処理装置。
  11. 前記洗浄面は、前記縦方向の一方側に向けて狭まる形状の第1部分と、この第1部分の前記一方側の端縁から前記縦方向の前記一方側に向けて拡がる形状の第2部分とを備えている、請求項10に記載の基板処理装置。
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