TWI785440B - 清洗裝置、研磨裝置、旋轉速度算出裝置及旋轉速度算出方法 - Google Patents

清洗裝置、研磨裝置、旋轉速度算出裝置及旋轉速度算出方法 Download PDF

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Abstract

清洗裝置，係具備：保持基板之周緣部的複數個軋輥；藉由旋轉驅動前述複數個軋輥而使前述基板旋轉之旋轉驅動部；抵接於前述基板來進行該基板之清洗的清洗構件；供給清洗液至前述基板之清洗液供給噴嘴；檢知前述基板之周緣部的凹槽碰到前述複數個軋輥時發出之聲音的麥克風；依據藉由前述麥克風檢知之聲音，算出前述基板之旋轉速度的旋轉速度算出部。

Description

清洗裝置、研磨裝置、旋轉速度算出裝置及旋轉速度算出方 法
本揭示係關於一種清洗裝置、研磨裝置、在清洗裝置中算出基板之旋轉速度的裝置及方法。
半導體元件之製造工序中，係對半導體晶圓等之基板表面實施成膜、蝕刻、研磨等各種處理。在此等各種處理之前後，因為需要將基板表面保持潔淨，因而進行基板之清洗處理。基板之清洗處理時，廣泛使用藉由複數個軋輥保持基板之周緣部，並藉由旋轉驅動軋輥使基板旋轉，而將清洗構件接觸於旋轉之基板來進行清洗的清洗機。
如上述，在以複數個軋輥保持基板之周緣部而使其旋轉的清洗機中，為了藉由清洗構件對基板表面施加指定壓力並摩擦基板表面，來除去基板表面之污垢(微粒子等)，會有在基板與軋輥之間發生滑動，造成基板之旋轉速度比設定旋轉速度降低的情形。
在日本特開2003-77881號公報中揭示有檢測因旋轉驅動之基板的凹槽碰到軋輥而發生於該軋輥之振動，依據該振動之檢測判定基板與軋輥之間是否發生滑動的技術。
但是，由於用於檢測振動之振動感測器係一體地安裝於複數個軋輥中的1個軋輥，因此在基板旋轉1圈中僅可檢知1次因基板之凹槽碰到軋輥而發 生的振動。因而，當欲依據基板之凹槽碰到軋輥而發生的振動精確求出基板之旋轉速度，需要花費漫長的量測時間。為了縮短量測時間，雖也考慮分別對各軋輥安裝振動感測器，但如此將造成裝置構成複雜，成本亦提高。
此外，振動感測器係設置於傳導振動之框體等，且考慮振動之衰減時，需要設置於振動源附近，而因為麥克風可檢知在空氣中傳導之聲音，所以作為設置場所之選項比振動感測器更普遍。
期望提供一種在藉由複數個軋輥保持基板之周緣部而使其旋轉的清洗裝置中，可精確求出基板之旋轉速度的技術，而不會將裝置構成複雜化。
本揭示一個樣態之清洗裝置具備：複數個軋輥，其係保持基板之周緣部；旋轉驅動部，其係藉由旋轉驅動前述複數個軋輥而使前述基板旋轉；清洗構件，其係抵接於前述基板，來進行該基板之清洗；清洗液供給噴嘴，其係供給清洗液至前述基板；麥克風，其係檢知前述基板之周緣部的凹槽碰到前述複數個軋輥時發出的聲音；及旋轉速度算出部，其係依據藉由前述麥克風檢知之聲音，算出前述基板之旋轉速度。
本揭示一個樣態之研磨裝置具備：研磨單元，其係進行基板之研磨；及清洗單元，其係進行研磨後之基板的清洗；前述清洗單元具有：複數個軋輥，其係保持基板之周緣部； 旋轉驅動部，其係藉由旋轉驅動前述複數個軋輥而使前述基板旋轉；清洗構件，其係抵接於前述基板，來進行該基板之清洗；清洗液供給噴嘴，其係供給清洗液至前述基板；麥克風，其係檢知前述基板之周緣部的凹槽碰到前述複數個軋輥時發出的聲音；及旋轉速度算出部，其係依據藉由前述麥克風檢知之聲音，算出前述基板之旋轉速度。
本揭示一個樣態之裝置係在清洗裝置中算出基板之旋轉速度的裝置，該清洗裝置具備：複數個軋輥，其係保持基板之周緣部；旋轉驅動部，其係藉由旋轉驅動前述複數個軋輥而使前述基板旋轉；清洗構件，其係抵接於前述基板，來進行該基板之清洗；及清洗液供給噴嘴，其係供給清洗液至前述基板；且具備：麥克風，其係檢知前述基板之周緣部的凹槽碰到前述複數個軋輥時發出的聲音；及旋轉速度算出部，其係依據藉由前述麥克風檢知之聲音，算出前述基板之旋轉速度。
本揭示一個樣態之清洗方法係在清洗裝置中算出基板之旋轉速度的方法，該清洗裝置具備：複數個軋輥，其係保持基板之周緣部；旋轉驅動部，其係藉由旋轉驅動前述複數個軋輥而使前述基板旋轉； 清洗構件，其係抵接於前述基板，來進行該基板之清洗；及清洗液供給噴嘴，其係供給清洗液至前述基板；且包含以下步驟：藉由麥克風檢知前述基板之周緣部的凹槽碰到前述複數個軋輥時發出的聲音；及依據藉由前述麥克風檢知之聲音，算出前述基板之旋轉速度。
1:基板處理裝置
10:機箱
12:裝載埠
14a~14d:研磨單元
16:洗淨裝置
16a:第一清洗單元
16b:第二清洗單元
20:乾燥單元
22:第一搬送機器人
24:搬送單元
26:第二搬送機器人
28:第三搬送機器人
30:研磨控制裝置
41:框體
41a,41b:快門
42a~42d:軋輥
43a,43b:旋轉驅動部
44a,44b:清洗構件
45:清洗液供給噴嘴
51a,51b:麥克風
51c:第二麥克風
52:旋轉速度算出部
52a:信號輸入部
52b:運算部
52c:結果輸出部
53:顯示控制部
54:異常判定部
55:異常通報部
56:旋轉速度設定部
61:中央控制裝置
62:雲端伺服器
W:基板
圖1係顯示一個實施形態之研磨裝置的整體構成之俯視圖。
圖2係顯示一個實施形態之清洗裝置的內部構成之側視圖。
圖3係顯示在圖2所示之清洗裝置中配置軋輥的俯視圖。
圖4係顯示依據藉由麥克風所檢知之聲音算出基板之旋轉速度的信號處理流程之一例圖。
圖5係顯示依據藉由麥克風所檢知之聲音算出基板之旋轉速度的構成之方塊圖。
圖6係顯示正常時麥克風檢知之聲音信號的原始波形曲線圖一例。
圖7係顯示正常時麥克風檢知之聲音信號通過BPF或HPF後的波形之曲線圖一例。
圖8係顯示正常時麥克風檢知之聲音信號的絕對值化處理後之波形的曲線圖一例。
圖9係顯示正常時麥克風檢知之聲音信號通過LPF後的波形之曲線圖一例。
圖10係顯示正常時麥克風檢知之聲音信號的FFT分析結果之曲線圖一例。
圖11係重疊正常時及異常時麥克風檢知之聲音信號的原始波形而顯示之曲 線圖一例。
圖12係重疊正常時及異常時麥克風檢知之聲音信號通過BPF或HPF後的波形而顯示之曲線圖一例。
圖13係重疊正常時及異常時麥克風檢知之聲音信號的絕對值化處理後之波形而顯示的曲線圖一例。
圖14係重疊正常時及異常時麥克風檢知之聲音信號通過LPF後的波形而顯示之曲線圖一例。
圖15係重疊正常時及異常時麥克風檢知之聲音信號的FFT分析結果而顯示之曲線圖一例。
實施形態之第一樣態的清洗裝置具備：複數個軋輥，其係保持基板之周緣部；旋轉驅動部，其係藉由旋轉驅動前述複數個軋輥而使前述基板旋轉；清洗構件，其係抵接於前述基板，來進行該基板之清洗；清洗液供給噴嘴，其係供給清洗液至前述基板；麥克風，其係檢知前述基板之周緣部的凹槽碰到前述複數個軋輥時發出的聲音；及旋轉速度算出部，其係依據藉由前述麥克風檢知之聲音，算出前述基板之旋轉速度。
採用此種樣態時，例如在軋輥為N個(N係2以上之自然數)情況下，因為在基板旋轉1圈中凹槽通過N個軋輥，所以以1個麥克風可檢知N次因凹槽碰到軋輥時發出的聲音。因此，與1個振動感測器檢知凹槽碰到軋輥時產生之 振動的情況比較，可將分辨率提高N倍，藉此，裝置構成可在短時間精確求出基板之旋轉速度，不會複雜化。
實施形態之第二樣態的清洗裝置係如第一樣態之清洗裝置，其中進一步具備框體，其係劃定進行前述基板之清洗的清洗空間，前述複數個軋輥與前述清洗構件與前述清洗液供給噴嘴配置於前述框體之內側，前述麥克風在前述框體之外側至少配置1個。
經本案發明人等實際驗證後瞭解，將麥克風配置於框體外側的情況，與將麥克風配置於框體內側的情況比較，可提高因基板之凹槽碰到軋輥時發出的聲音之檢知精度。因此，採用此種樣態時，可更精確求出基板之旋轉速度。此外，採用此種樣態時，麥克風不需要實施防水處理，再者，即使使用可燃性清洗液時，仍不需要麥克風的防爆處理。
實施形態之第三樣態的清洗裝置係如第一樣態之清洗裝置，其中進一步具備框體，其係劃定進行前述基板之清洗的清洗空間，前述複數個軋輥與前述清洗構件與前述清洗液供給噴嘴配置於前述框體之內側，前述麥克風僅配置於前述框體之內側。
實施形態之第四樣態的清洗裝置如第一至第三之任何一個樣態的清洗裝置，其中前述旋轉速度算出部係依據前述聲音之基本諧波及高次諧波算出前述基板之旋轉速度。
聲音頻率變動時，峰值波形之變動量隨高次諧波而變大(例如， 100Hz之基本諧波的1%變動量係1Hz，而200Hz之第二高次諧波的1%變動量係2Hz，且為基本諧波之變動量的2倍)。因此，採用此種樣態時，藉由不僅是基本諧波，也利用高次諧波算出基板之旋轉速度的方式，可更精確求出基板之旋轉速度。
實施形態之第五樣態的清洗裝置係如第一至第四之任何一個樣態的清洗裝置，其中進一步具備振動感測器，其係檢知前述基板之周緣部的凹槽碰到前述複數個軋輥中之1個軋輥時發生的振動，前述旋轉速度算出部依據藉由前述麥克風檢知之聲音與藉由前述振動感測器檢知的振動，算出前述基板之旋轉速度。
實施形態之第六樣態的清洗裝置係如第一至第四之任何一個樣態的清洗裝置，其中進一步具備第二麥克風，其係檢知從前述旋轉驅動部發出之聲音，前述旋轉速度算出部依據藉由前述麥克風檢知之聲音與藉由前述第二麥克風檢知的聲音，算出前述基板之旋轉速度。
實施形態之第七樣態的清洗裝置係如第一至第六之任何一個樣態的清洗裝置，其中在前述旋轉驅動部中進一步具備旋轉速度設定部，其係設定前述基板之旋轉速度的設定值，前述旋轉速度算出部考慮從前述旋轉速度設定部取得之前述設定值，算出前述基板之旋轉速度。
實施形態之第八樣態的清洗裝置係如第一至第七之任何一個樣態 的清洗裝置，其中進一步具備顯示控制部，其係使藉由前述旋轉速度算出部所算出之旋轉速度顯示於顯示器。
實施形態之第九樣態的清洗裝置係如第八樣態的清洗裝置，其中前述顯示控制部將藉由前述旋轉速度算出部所算出之過去複數次旋轉速度加以平均而顯示於顯示器。
實施形態之第十樣態的清洗裝置係如第一至第九之任何一個樣態的清洗裝置，其中進一步具備異常判定部，其係依據藉由前述旋轉速度算出部所算出之旋轉速度來判定有無異常。
實施形態之第十一樣態的清洗裝置係如第十樣態的清洗裝置，其中前述異常判定部係依據藉由前述旋轉速度算出部所算出之過去複數次旋轉速度的平均值來判定有無異常。
實施形態之第十二樣態的清洗裝置係如第十或第十一樣態的清洗裝置，其中進一步具備異常通報部，其係藉由前述異常判定部判定為有異常情況下，通報異常及/或對前述旋轉驅動部指示停止。
實施形態之第十三樣態的清洗裝置係如第十至第十二之任何一個樣態的清洗裝置，其中前述異常判定部算出藉由前述旋轉速度算出部所算出之旋轉速度與從前述旋轉速度設定部取得的前述設定值之差或比，於該差或比超過預定之臨限值的情況下，判定為有異常。
實施形態之第十四樣態的清洗裝置係如第十至第十三之任何一個樣態的清洗裝置，其中前述異常判定部於藉由前述旋轉速度算出部所算出之旋轉速度係零，且從前述旋轉速度設定部取得之前述設定值並非零的情況下，或是藉由前述麥克風檢知到異常聲音的情況下，判定為有異常。
實施形態之第十五樣態的清洗裝置係如第十至第十四之任何一個樣態的清洗裝置，其中前述異常判定部係考慮流入使清洗構件旋轉之馬達的電流變動來判定有無異常。
實施形態之第十六樣態的清洗裝置係如第十至第十五之任何一個樣態的清洗裝置，其中前述異常判定部係考慮前述框體內部之氣壓變動來判定有無異常。
實施形態之第十七樣態的清洗裝置係如第二樣態的清洗裝置，其中前述麥克風係從設於前述框體之換氣用的間隙收集在前述框體內部發出的聲音。
實施形態之第十八樣態的清洗裝置係如第七樣態的清洗裝置，其中前述旋轉速度算出部依前述設定值變更適用於前述聲音信號之濾波器的截止頻率。
實施形態之第十九樣態的研磨裝置具備：研磨單元，其係進行基板之研磨；及清洗單元，其係進行研磨後之基板的清洗；前述清洗單元具有： 複數個軋輥，其係保持基板之周緣部；旋轉驅動部，其係藉由旋轉驅動前述複數個軋輥而使前述基板旋轉；清洗構件，其係抵接於前述基板，來進行該基板之清洗；清洗液供給噴嘴，其係供給清洗液至前述基板；麥克風，其係檢知前述基板之周緣部的凹槽碰到前述複數個軋輥時發出的聲音；及旋轉速度算出部，其係依據藉由前述麥克風檢知之聲音，算出前述基板之旋轉速度。
實施形態之第二十樣態的裝置係在清洗裝置中算出基板之旋轉速度的裝置，該清洗裝置具備：複數個軋輥，其係保持基板之周緣部；旋轉驅動部，其係藉由旋轉驅動前述複數個軋輥而使前述基板旋轉；清洗構件，其係抵接於前述基板，來進行該基板之清洗；及清洗液供給噴嘴，其係供給清洗液至前述基板；且具備：麥克風，其係檢知前述基板之周緣部的凹槽碰到前述複數個軋輥時發出的聲音；及旋轉速度算出部，其係依據藉由前述麥克風檢知之聲音，算出前述基板之旋轉速度。
實施形態之第二一樣態的清洗方法係在清洗裝置中算出基板之旋轉速度的方法，該清洗裝置具備：複數個軋輥，其係保持基板之周緣部； 旋轉驅動部，其係藉由旋轉驅動前述複數個軋輥而使前述基板旋轉；清洗構件，其係抵接於前述基板，來進行該基板之清洗；及清洗液供給噴嘴，其係供給清洗液至前述基板；且包含以下步驟：藉由麥克風檢知前述基板之周緣部的凹槽碰到前述複數個軋輥時發出的聲音；及依據藉由前述麥克風檢知之聲音，算出前述基板之旋轉速度。
以下，參照附圖詳細說明實施形態之具體例。另外，在以下之說明及以下說明時使用之圖式中，就得構成為相同之部分使用相同符號，並且省略重複之說明。
<基板處理裝置>
圖1係顯示一個實施形態之基板處理裝置(亦稱為研磨裝置)1的整體構成之俯視圖。
如圖1所示，基板處理裝置1具有：概略矩形狀之機箱10；及裝載貯存複數個基板W(參照圖2等)之基板匣盒(無圖示)的裝載埠12。裝載埠12鄰接於機箱10而配置。裝載埠12中可搭載開放式匣盒、SMIF(標準機械化介面(Standard Manufacturing Interface))晶圓盒(Pod)或FOUP(前開式晶圓傳送盒(Front Opening Unified Pod))。SMIF盒及FOUP係藉由在內部收容基板匣盒，並以分隔壁覆蓋的方式，而可保持與外部空間獨立之環境的密閉容器。作為基板W，例如可舉出半導體晶圓等。
在機箱10之內部收容有：複數個(圖1所示之樣態係4個)研磨單元14a~14d；清洗研磨後之基板W的第一清洗單元16a及第二清洗單元16b；與使 清洗後之基板W乾燥的乾燥單元20。研磨單元14a~14d沿著機箱10之長度方向排列，清洗單元16a、16b及乾燥單元20亦沿著機箱10之長度方向排列。
在由裝載埠12、位於裝載埠12側之研磨單元14a與乾燥單元20所包圍之區域中配置有第一搬送機器人22。此外，在排列有研磨單元14a~14d之區域、與排列有清洗單元16a、16b及乾燥單元20的區域之間，與機箱10之長度方向平行地配置有搬送單元24。第一搬送機器人22從裝載埠12接收研磨前之晶圓W而收送至搬送單元24，或是從搬送單元24接收從乾燥單元20取出之乾燥後的基板W。
在第一清洗單元16a與第二清洗單元16b之間配置有在第一清洗單元16a與第二清洗單元16b之間進行基板W之收送的第二搬送機器人26。此外，在第二清洗單元16b與乾燥單元20之間配置有在第二清洗單元16b與乾燥單元20之間進行基板W之收送的第三搬送機器人28。
再者，在基板處理裝置1中設有控制各設備14a~14d、16a、16b、22、24、26、28之動作的研磨控制裝置30。作為研磨控制裝置30，例如使用可程式化邏輯控制器(PLC)。在圖1所示之樣態中，係將研磨控制裝置30配置於機箱10的內部，但不限於此，亦可將研磨控制裝置30配置於機箱10之外部。
作為第一清洗單元16a及/或第二清洗單元16b，亦可使用滾筒清洗裝置(後述之一個實施形態的清洗裝置16)，其在清洗液存在下，使涵蓋基板W之直徑的大致全長而直線狀延伸之滾筒清洗構件接觸於基板W表面，一邊使滾筒清洗構件自轉，一邊擦洗基板W表面；亦可使用筆形清洗裝置(無圖示)，其在清洗液存在下，使在鉛直方向延伸之圓柱狀的筆形清洗構件接觸於基板W表面，一邊使筆形清洗構件自轉，一邊使其朝向與基板W表面平行之一個方向移 動，而擦洗基板W表面；亦可使用拋光清洗研磨裝置(無圖示)，其在清洗液存在下，使具有在鉛直方向延伸之旋轉軸線的拋光清洗研磨構件與基板W表面接觸，一邊使拋光清洗研磨構件自轉，一邊使其朝向與基板W表面平行之一個方向移動，而擦洗研磨基板W表面；亦可使用雙流體噴射清洗裝置(無圖示)，其藉由雙流體噴射清洗基板W表面。此外，作為第一清洗單元16a及/或第二清洗單元16b，亦可組合此等滾筒清洗裝置、筆形清洗裝置、拋光清洗研磨裝置及雙流體噴射清洗裝置之任2個以上來使用。
清洗液包含：純水(DIW)等之沖洗液、氨過氧化氫(SC1)、鹽酸過氧化氫(SC2)、硫酸過氧化氫(SPM)、硫酸加水、氟酸等藥劑。本實施形態只要沒有特別告知，則清洗液係指沖洗液或是藥劑的任一。
作為乾燥單元20亦可使用自旋乾燥裝置，其朝向旋轉之基板W，從在與基板W表面平行之一個方向移動之噴射噴嘴噴出異丙醇(IPA)蒸氣使基板W乾燥，再使基板W高速旋轉，並藉由離心力使基板W乾燥。
<清洗裝置>
其次，就一個實施形態之清洗裝置16做說明。圖2係顯示一個實施形態之清洗裝置16的內部構成之側視圖，圖3係顯示在清洗裝置16中配置軋輥42a~42d之俯視圖。一個實施形態之清洗裝置16亦可作為上述基板處理裝置1中之第一清洗單元16a及/或第二清洗單元16b而使用。
如圖2及圖3所示，清洗裝置16具有：劃定進行基板W之清洗的清洗空間之框體41；保持基板W之周緣部的複數個(圖示之例係4個)軋輥42a~42d；藉由旋轉驅動複數個軋輥42a~42d而使基板W旋轉之旋轉驅動部43a、43b；抵接於基板W，進行該基板W之清洗的清洗構件44a、44b；及供給清洗液至基板W之 清洗液供給噴嘴45。
在本實施形態中，旋轉驅動部43a、43b係具有馬達。在圖示之例中，符號43a之旋轉驅動部的馬達係經由滑輪及皮帶旋轉驅動符號42a、42d之軋輥，符號43b之旋轉驅動部的馬達係經由滑輪及皮帶旋轉驅動符號42b、42c之軋輥。藉由旋轉驅動部43a、43b在相同方向(在圖3所示之例中係逆時鐘方向)旋轉驅動複數個軋輥42a~42d，保持於複數個軋輥42a~42d之基板W藉由作用於各軋輥42a~42d與基板W的周緣部之間的摩擦力，而在與各軋輥42a~42d之旋轉方向反方向(在圖3所示之例中係順時鐘方向)旋轉。
本實施形態之清洗構件44a、44b係圓柱狀，且長條狀延伸之例如由聚乙烯醇(PVA)構成的滾筒清洗構件(滾筒海綿)，但並非限定於此者，亦可係在鉛直方向延伸之圓柱狀的筆形清洗構件，亦可係具有在鉛直方向延伸之旋轉軸線的拋光清洗研磨構件。
如圖2所示，複數個軋輥42a~42d與清洗構件44a、44b與清洗液供給噴嘴45配置於框體41之內側，防止供給至基板W上之清洗液往清洗空間的外側飛散。
在圖2所示之例中，係在框體41之側壁形成有用於搬入或搬出基板W之開口(基板搬入搬出口)，該基板搬入搬出口可藉由快門41a、41b開閉。此外，在框體41之底部形成有排氣口41c。藉由將框體41內部之空氣從排氣口41c排出，伴隨框體41外部之空氣從基板搬入搬出口與快門41a、41b之間隙流入，來進行清洗空間的換氣。
如圖2所示，本實施形態之清洗裝置16具有：檢知基板W之周緣部的凹槽(無圖示)碰到複數個軋輥42a~42d而發出之聲音的麥克風51a、51b；及 依據藉由麥克風51a、51b檢知之聲音算出基板W之旋轉速度的旋轉速度算出部52。
麥克風51a、51b亦可配置於基板處理裝置1之機箱10內部的任何部位，可檢測該聲音之位置即可。此外，麥克風51a、51b亦可配置於框體41之外側，亦可配置於框體41之內側。圖2所示之例係符號51a之麥克風配置於框體41的外側，而符號51b之麥克風配置於框體41的內側。亦即，在圖2所示之例中，係在框體41之外側至少配置1個麥克風。另外，雖省略圖示，但麥克風亦可僅配置於框體41之內側。
經本案發明人等實際驗證後瞭解，將麥克風51a配置於框體41之外側的情況，與將麥克風51b配置於框體內側的情況比較，可提高因基板W之凹槽碰到軋輥42a~42d而發出的聲音之檢知精度。關於其理由，經本案發明人等檢討後推測為如以下者。亦即，在基板W清洗中，作為框體41內部發出之大的聲音會有清洗液流動的聲音(嘩啦~嘩啦~的聲音)，但因該聲音是藉由空氣振動而傳導的聲音，所以藉由包圍清洗空間之框體41遮蔽，而在框體41之外側被大幅衰減(在框體41內側中，有框體41內面產生的回音)。另外，由於基板W之凹槽碰到軋輥42a~42d而發出的聲音包含藉由堅硬構件之振動而傳導的固體傳播音，即使藉由框體41包圍清洗空間，仍然會通過該框體41本身而傳導至框體41的外側。因此，將麥克風51a配置於框體41之外側的情況，與將麥克風51b配置於框體之內側的情況比較，因為大幅降低清洗液流動之聲音(嘩啦~嘩啦~的聲音)的影響，而S/N比提高，所以可提高基板W之凹槽碰到軋輥42a~42d而發出之聲音的檢知精度。
此外，將麥克風51a配置於框體41之外側情況下，麥克風51a不需 要實施防水處理，再者，即使使用可燃性之清洗液時，具有也不需要麥克風51a的防爆處理的優點。
將麥克風51a配置於框體41之外側情況下，該麥克風51a亦可從設於框體41之用於換氣(吸氣)的間隙收集在框體41內部發出的聲音。在圖2所示之例中，麥克風51a係在框體41之外側鄰接於基板搬入搬出口而配置，成為可從基板搬入搬出口與快門41a之間的間隙收集在框體41內部發出之聲音。
將麥克風51b配置於框體41之內側情況下，最好實施防水處理，如使用塑膠袋(無圖示)覆蓋麥克風51b等。
圖5係顯示依據藉由麥克風51a、51b所檢知之聲音算出基板W之旋轉速度(亦稱為實際旋轉速度)的構成之方塊圖。
如圖5所示，旋轉速度算出部52具有：信號輸入部52a、運算部52b、及結果輸出部52c，並依據藉由麥克風51a、51b所檢知之聲音算出基板W的旋轉速度(實際旋轉速度)。此處，旋轉速度算出部52亦可依據藉由麥克風51a、51b所檢知之聲音的基本諧波算出基板W之旋轉速度，亦可依據藉由麥克風51a、51b所檢知之聲音的基本諧波及高次諧波算出基板W之旋轉速度。
圖4係顯示依據藉由麥克風51a、51b所檢知之聲音算出基板W之旋轉速度(實際旋轉速度)的信號處理流程之一例圖。
如圖4所示，旋轉速度算出部52首先將藉由麥克風51a、51b所檢知之聲音的信號(聲壓)以放大器放大後，進行類比數位(A/D)變換，接著，使其通過帶通濾波器(BPF)或高通濾波器(HPF)。作為一例，A/D變換之取樣頻率fs=10kHz，取樣週期Ts=2sec，HPF之截止頻率fc=2000Hz。圖6係顯示正常時麥克風51a、51b檢知之聲音信號的原始波形(亦即，通過BPF或HPF前之 波形)之曲線圖一例，圖7係顯示正常時麥克風51a、51b檢知之聲音信號通過BPF或HPF後的波形之曲線圖一例。此外，圖11係將異常時麥克風檢知之聲音信號的原始波形重疊於正常時麥克風檢知之聲音信號的原始波形而顯示之曲線圖一例，圖12係將異常時麥克風檢知之聲音信號通過BPF或HPF後的波形，重疊於正常時麥克風檢知之聲音信號通過BPF或HPF後的波形而顯示之曲線圖一例。圖11及圖12中，「×」表示正常時之峰值在異常時消失的部位，「○」表示正常時沒有而異常時新增之峰值的部位。
其次，旋轉速度算出部52將通過HPF之信號進行絕對值化後，以使其通過低通濾波器(LPF)的方式，來進行包絡線處理(亦稱為Envelope處理)。作為一例，LPF之截止頻率fc=1000Hz。圖8係顯示正常時麥克風51a、51b檢知之聲音信號的絕對值化處理後之波形的曲線圖一例，圖9係顯示正常時麥克風51a、51b檢知之聲音信號通過LPF後的波形之曲線圖一例。此外，圖13係將異常時麥克風檢知之聲音信號的絕對值化處理後之波形，重疊於正常時麥克風檢知之聲音信號的絕對值化處理後之波形而顯示的曲線圖一例，圖14係將異常時麥克風檢知之聲音信號通過LPF後的波形，重疊於正常時麥克風檢知之聲音信號通過LPF後的波形而顯示之曲線圖一例。圖13及圖14中，「×」表示正常時之峰值在異常時消失的部位，「○」表示正常時沒有而異常時新增之峰值的部位。
接著，旋轉速度算出部52對通過LPF之信號，例如以0~100Hz進行高速傅里葉變換(FFT)而生成頻譜。旋轉速度算出部52亦可平均過去複數次之FFT分析結果而生成頻譜。不平均時，可以更短時間進行運算。圖10係顯示正常時麥克風51a、51b檢知之聲音信號的FFT分析結果之曲線圖一例。此外，圖15係將異常時麥克風檢知之聲音信號的FFT分析結果，重疊於正常時麥克風檢知之 聲音信號的FFT分析結果而顯示的曲線圖。圖15中，「×」表示正常時之峰值在異常時消失的部位，「○」表示正常時沒有而異常時新增之峰值的部位。參照圖15，比較正常時之FFT分析結果與異常時之FFT分析結果時，異常時之峰值(「○」)的頻率(橫軸之位置座標)比正常時之峰值(「△」)的頻率(位置座標)小，由此瞭解到異常時之基板W的旋轉速度比正常時降低。
其次，旋轉速度算出部52從所生成之頻譜(FFT分析結果)抽出峰值(例如抽出第一~五峰值頻率)，依據所抽出之峰值頻率、與從後述之旋轉速度設定部56取得的基板W之旋轉速度的設定值(亦稱為設定旋轉速度)，推側基板W之旋轉頻率，再從所推測之旋轉頻率T算出基板W之旋轉速度(實際旋轉速度)。
旋轉速度算出部52亦可因應從旋轉速度設定部56取得之基板W的旋轉速度之設定值(設定旋轉速度)，變更藉由麥克風51a、51b所檢知之聲音信號所適用的濾波器(亦即BPF或HPF、或LPF)之截止頻率fc。
旋轉速度算出部52亦可因應清洗液之種類(例如，藥劑、清潔劑、水等)及構造物(例如軋輥42a~42d)之固有值，變更藉由麥克風51a、51b所檢知之聲音信號所適用的濾波器(亦即BPF或HPF、或LPF)之截止頻率fc。
作為一個修改例，亦可在清洗裝置16中設有振動感測器(無圖示)，檢知基板W之周緣部的凹槽碰到複數個軋輥42a~42d中之1個軋輥時發生的振動，旋轉速度算出部52依據藉由麥克風51a、51b檢知之聲音與藉由振動感測器(無圖示)檢知之振動算出基板W的旋轉速度。振動感測器亦可配置於基板處理裝置1之機箱10內部的任何部位，即可檢測該振動之位置即可。此外，亦可配置於清洗裝置16之框體41的內側，亦可配置於框體41之外側的框體41之外板、底板 或支柱等。
作為另一修改例，亦可在清洗裝置16中設有檢知從旋轉驅動部43a、43b發出之聲音的第二麥克風51c(參照圖2)，旋轉速度算出部52依據藉由麥克風51a、51b檢知之聲音與藉由第二麥克風51c檢知之聲音，算出基板W之旋轉速度。
如圖2所示，本實施形態之清洗裝置16中進一步設有：旋轉速度設定部56、顯示控制部53、異常判定部54、及異常通報部55。
旋轉速度設定部56將基板W之旋轉速度的設定值(設定旋轉速度)設定於旋轉驅動部43a、43b。如上述，旋轉速度算出部52亦可考慮從旋轉速度設定部56取得的基板W之旋轉速度的設定值(設定旋轉速度)，算出基板W之旋轉速度(實際旋轉速度)。另外，旋轉速度設定部56亦可設於研磨控制裝置30(參照圖1)。
顯示控制部53使藉由旋轉速度算出部52所算出之旋轉速度顯示於顯示器(無圖示)上。顯示控制部53亦可使藉由旋轉速度算出部52所算出之最新的旋轉速度顯示於顯示器，亦可將藉由旋轉速度算出部52所算出之過去複數次(例如10次)的旋轉速度平均，而使該平均值顯示於顯示器上。
異常判定部54依據藉由旋轉速度算出部52所算出之旋轉速度判定有無異常。此處，異常判定部54亦可依據藉由旋轉速度算出部52所算出之過去複數次(例如10次)的旋轉速度之平均值判定有無異常。藉由異常判定部54判定之異常亦可係旋轉異常(例如發生滑動)，亦可係其他異常(例如裝置的異常)。
具體而言，例如，異常判定部54將藉由旋轉速度算出部52所算出之旋轉速度(實際旋轉速度)、與從旋轉速度設定部56取得之旋轉速度的設定值 (設定旋轉速度)之差或比算出，當該差或比超過預定之臨限值時(例如，實際旋轉速度比設定旋轉速度降低10%以上時)，判定為有旋轉異常(例如發生滑動)。
在清洗裝置16中，當軋輥42a~42d磨損而直徑變小時，軋輥42a~42d之周速會降低，所以基板W之旋轉速度會與其成比例地逐漸變慢。因此，異常判定部54亦可將藉由旋轉速度算出部52所算出之旋轉速度(實際旋轉速度)、與從旋轉速度設定部56取得之旋轉速度的設定值(設定旋轉速度)之差或比算出，於實際旋轉速度比設定旋轉速度逐漸下降的情況下，判定為裝置有異常(例如，軋輥42a~42d磨損)。
或是，例如，異常判定部54亦可於藉由旋轉速度算出部52所算出之旋轉速度(實際旋轉速度)為零，而從旋轉速度設定部56取得之旋轉速度的設定值(設定旋轉速度)為非零的情況下，或是藉由麥克風51a~51c檢知到異常聲音時，判定為有異常(例如晶圓破裂)。
異常判定部54亦可考慮使清洗構件44a、44b旋轉之馬達(無圖示)所流入的電流的變動，來判定有無異常。此時，藉由考慮使清洗構件44a、44b旋轉之馬達所流入(無圖示)的電流的變動，可檢知使用於清洗構件44a、44b之旋轉機構的軸承等之異常。
異常判定部54亦可考慮框體41內部之氣壓變動(例如，在凹槽附近微小的氣流變動)，來判定有無異常。
異常判定部54亦可考慮軋輥42a~42d對基板W之周緣部的按壓力變動，來判定有無異常。
參照圖5，異常通報部55於藉由異常判定部54判定為有異常的情況 下，亦可對中央控制裝置61或雲端伺服器62通報異常，亦可對旋轉驅動部43a、43b傳送停止信號，指示停止運轉。
另外，上述之旋轉速度算出部52、顯示控制部53、異常判定部54、異常通報部55之至少一部亦可藉由1個或複數個電腦構成。
清洗裝置16中，除了軋輥42a~42d之外，亦可進一步設置當碰到基板W之周緣部的凹槽時積極發出聲音之機構(例如從動軋輥)，不過省略圖示。此時，旋轉速度算出部52被該發出聲音調校，可更明確檢測依基板W之旋轉速度的周期聲音。此處，積極發出聲音之機構亦可係發出特定頻率(例如與清洗液流動之聲音(嘩啦~嘩啦~的聲音)等雜訊明顯不同的頻率)之聲音者，亦可係易於輻射所發出之聲音者。
再者，如上述，過去雖有檢測藉由旋轉驅動之基板的凹槽碰到軋輥而該軋輥上發生的振動，依據該振動之檢測，判定是否在基板與軋輥之間發生滑動的技術，但由於用於檢測振動之振動感測器係一體地安裝於複數個軋輥中之1個軋輥者，因此在基板旋轉1圈中僅可檢知1次因基板之凹槽碰到軋輥而發生的振動。因而，當欲依據基板之凹槽碰到軋輥而發生的振動精確求出基板之旋轉速度時，需要花費漫長的量測時間。為了縮短量測時間，雖也考慮分別對各軋輥安裝振動感測器，但如此將造成裝置構成複雜，成本亦提高。
另一方面，採用如以上之本實施形態時，例如軋輥42a~42d為N個(N係2以上之自然數)時，因為在基板W旋轉1圈中，凹槽通過N個軋輥42a~42d，所以可藉由1個麥克風51a或51b檢知N次因凹槽碰到軋輥42a~42d而發出的聲音。因此，與藉由1個振動感測器檢知因凹槽碰到軋輥而發生之振動時比較，可將分辨率提高N倍，藉此，可在短時間精確求出基板W之旋轉速度(實際旋轉速 度)，而不會將裝置構成複雜化。
此外，經本案發明人等實際驗證後瞭解，將麥克風51a配置於框體41之外側的情況下，與將麥克風51b配置於框體41之內側的情況比較，可提高因基板W之凹槽碰到軋輥42a~42d而發出的聲音之檢知精度。因此，採用本實施形態時，藉由將至少1個麥克風51a配置於框體41之外側，成為可更精確求出基板W之旋轉速度。此外，藉由將至少1個麥克風51a配置於框體41之外側，麥克風51a不需要實施防水處理，再者，即使使用可燃性之清洗液時，仍不需要麥克風51a的防爆處理。
此外，聲音頻率變動時，峰值波形之變動量隨高次諧波而變大(例如，100Hz之基本諧波的1%變動量係1Hz，而200Hz之第二高次諧波的1%變動量係2Hz，且為基本諧波之變動量的2倍)。因此，採用本實施形態時，因為旋轉速度算出部52不僅藉由麥克風51a檢知的聲音之基本諧波，也利用高次諧波來算出基板W之旋轉速度(實際旋轉速度)，所以可更精確求出基板W之旋轉速度(實際旋轉速度)。
以上，係藉由例示說明實施形態及修改例，不過本技術之範圍在申請專利範圍記載之範圍內可依目的加以變更、修改，並非限定於此等者。此外，各種實施形態及修改例在不使處理內容產生矛盾的範圍內可適切組合。
16:洗淨裝置
51:麥克風
52:旋轉速度算出部
53:顯示控制部
54:異常判定部
55:異常通報部

Claims (22)

  1. 一種清洗裝置，其特徵為具備：複數個軋輥，其係保持基板之周緣部；旋轉驅動部，其係藉由旋轉驅動前述複數個軋輥而使前述基板旋轉；清洗構件，其係抵接於前述基板，來進行該基板之清洗；清洗液供給噴嘴，其係供給清洗液至前述基板；麥克風，其係檢知前述基板之周緣部的凹槽碰到前述複數個軋輥時發出的聲音；旋轉速度算出部，其係依據藉由前述麥克風所檢知之聲音，算出前述基板之旋轉速度；及框體，其係劃定進行前述基板之清洗的清洗空間，前述複數個軋輥與前述清洗構件與前述清洗液供給噴嘴配置於前述框體之內側，前述麥克風在前述框體之外側至少配置1個。
  2. 一種清洗裝置，其特徵為具備：複數個軋輥，其係保持基板之周緣部；旋轉驅動部，其係藉由旋轉驅動前述複數個軋輥而使前述基板旋轉；清洗構件，其係抵接於前述基板，來進行該基板之清洗；清洗液供給噴嘴，其係供給清洗液至前述基板；麥克風，其係檢知前述基板之周緣部的凹槽碰到前述複數個軋輥時發出的聲音；旋轉速度算出部，其係依據藉由前述麥克風所檢知之聲音，算出前述基板之 旋轉速度；框體，其係劃定進行前述基板之清洗的清洗空間；及異常判定部，其係依據藉由前述旋轉速度算出部所算出之旋轉速度來判定有無異常，前述異常判定部係考慮前述框體內部之氣壓變動來判定有無異常。
  3. 如請求項2之清洗裝置，其中前述異常判定部係依據藉由前述旋轉速度算出部所算出之過去複數次旋轉速度的平均值來判定有無異常。
  4. 如請求項2之清洗裝置，其中進一步具備異常通報部，其係於藉由前述異常判定部判定為有異常的情況下，通報異常及/或對前述旋轉驅動部指示停止。
  5. 如請求項2之清洗裝置，其中前述異常判定部算出藉由前述旋轉速度算出部所算出之旋轉速度與從對前述旋轉驅動部設定前述基板的旋轉速度的設定值之前述旋轉速度設定部取得的前述設定值之差或比，於該差或比超過預定之臨限值的情況下，判定為有異常。
  6. 如請求項2之清洗裝置，其中前述異常判定部於藉由前述旋轉速度算出部所算出之旋轉速度係零，且從對前述旋轉驅動部設定前述基板的旋轉速度的設定值之前述旋轉速度設定部取得之前述設定值並非零的情況下，或是藉由前述麥克風檢知到異常聲音的情況下，判定為有異常。
  7. 如請求項2之清洗裝置， 其中前述異常判定部係考慮流入使清洗構件旋轉之馬達的電流變動來判定有無異常。
  8. 如請求項1之清洗裝置，其中前述麥克風係從設於前述框體之換氣用的間隙收集在前述框體內部發出的聲音。
  9. 如請求項2至7中任一項之清洗裝置，前述複數個軋輥與前述清洗構件與前述清洗液供給噴嘴配置於前述框體之內側，前述麥克風僅配置於前述框體之內側。
  10. 如請求項1至8中任一項之清洗裝置，其中前述旋轉速度算出部係依據前述聲音之基本諧波及高次諧波算出前述基板之旋轉速度。
  11. 如請求項1至8中任一項之清洗裝置，其中進一步具備振動感測器，其係檢知前述基板之周緣部的凹槽碰到前述複數個軋輥中之1個軋輥時發生的振動，前述旋轉速度算出部依據藉由前述麥克風檢知之聲音與藉由前述振動感測器檢知的振動，算出前述基板之旋轉速度。
  12. 如請求項1至8中任一項之清洗裝置，其中進一步具備第二麥克風，其係檢知從前述旋轉驅動部發出之聲音，前述旋轉速度算出部依據藉由前述麥克風檢知之聲音與藉由前述第二麥克風檢知的聲音，算出前述基板之旋轉速度。
  13. 如請求項1至8中任一項之清洗裝置， 前述旋轉速度算出部考慮從對前述旋轉驅動部設定前述基板之旋轉速度的設定值之旋轉速度設定部取得之前述設定值，算出前述基板之旋轉速度。
  14. 如請求項1至8中任一項之清洗裝置，其中進一步具備顯示控制部，其係使藉由前述旋轉速度算出部所算出之旋轉速度顯示於顯示器。
  15. 如請求項14之清洗裝置，其中前述顯示控制部將藉由前述旋轉速度算出部所算出之過去複數次旋轉速度加以平均而顯示於顯示器。
  16. 如請求項13之清洗裝置，其中前述旋轉速度算出部依前述設定值變更適用於前述聲音信號之濾波器的截止頻率。
  17. 一種研磨裝置，其特徵為具備：研磨單元，其係進行基板之研磨；及清洗單元，其係進行研磨後之基板的清洗；前述清洗單元具有：複數個軋輥，其係保持基板之周緣部；旋轉驅動部，其係藉由旋轉驅動前述複數個軋輥而使前述基板旋轉；清洗構件，其係抵接於前述基板，來進行該基板之清洗；清洗液供給噴嘴，其係供給清洗液至前述基板；麥克風，其係檢知前述基板之周緣部的凹槽碰到前述複數個軋輥時發出的聲音；旋轉速度算出部，其係依據藉由前述麥克風檢知之聲音，算出前述基板 之旋轉速度；及框體，其係劃定進行前述基板之清洗的清洗空間，前述複數個軋輥與前述清洗構件與前述清洗液供給噴嘴配置於前述框體之內側，前述麥克風在前述框體之外側至少配置1個。
  18. 一種研磨裝置，其特徵為具備：研磨單元，其係進行基板之研磨；及清洗單元，其係進行研磨後之基板的清洗；前述清洗單元具有：複數個軋輥，其係保持基板之周緣部；旋轉驅動部，其係藉由旋轉驅動前述複數個軋輥而使前述基板旋轉；清洗構件，其係抵接於前述基板，來進行該基板之清洗；清洗液供給噴嘴，其係供給清洗液至前述基板；麥克風，其係檢知前述基板之周緣部的凹槽碰到前述複數個軋輥時發出的聲音；旋轉速度算出部，其係依據藉由前述麥克風檢知之聲音，算出前述基板之旋轉速度；框體，其係劃定進行前述基板之清洗的清洗空間；及異常判定部，其係依據藉由前述旋轉速度算出部所算出之旋轉速度來判定有無異常，前述異常判定部係考慮前述框體內部之氣壓變動來判定有無異常。
  19. 一種旋轉速度算出裝置，係在清洗裝置中算出基板之旋轉速 度的裝置，該清洗裝置具備：複數個軋輥，其係保持基板之周緣部；旋轉驅動部，其係藉由旋轉驅動前述複數個軋輥而使前述基板旋轉；清洗構件，其係抵接於前述基板，來進行該基板之清洗；清洗液供給噴嘴，其係供給清洗液至前述基板；及框體，其係劃定進行前述基板之清洗的清洗空間，該裝置特徵為具備：麥克風，其係檢知前述基板之周緣部的凹槽碰到前述複數個軋輥時發出的聲音；及旋轉速度算出部，其係依據藉由前述麥克風檢知之聲音，算出前述基板之旋轉速度，前述複數個軋輥與前述清洗構件與前述清洗液供給噴嘴配置於前述框體之內側，前述麥克風在前述框體之外側至少配置1個。
  20. 一種旋轉速度算出裝置，係在清洗裝置中算出基板之旋轉速度的裝置，該清洗裝置具備：複數個軋輥，其係保持基板之周緣部；旋轉驅動部，其係藉由旋轉驅動前述複數個軋輥而使前述基板旋轉；清洗構件，其係抵接於前述基板，來進行該基板之清洗；清洗液供給噴嘴，其係供給清洗液至前述基板；及框體，其係劃定進行前述基板之清洗的清洗空間，該裝置特徵為具備： 麥克風，其係檢知前述基板之周緣部的凹槽碰到前述複數個軋輥時發出的聲音；旋轉速度算出部，其係依據藉由前述麥克風檢知之聲音，算出前述基板之旋轉速度；及異常判定部，其係依據藉由前述旋轉速度算出部所算出之旋轉速度來判定有無異常，前述異常判定部係考慮前述框體內部之氣壓變動來判定有無異常。
  21. 一種旋轉速度算出方法，係在清洗裝置中算出基板之旋轉速度的方法，該清洗裝置具備：複數個軋輥，其係保持基板之周緣部；旋轉驅動部，其係藉由旋轉驅動前述複數個軋輥而使前述基板旋轉；清洗構件，其係抵接於前述基板，來進行該基板之清洗；清洗液供給噴嘴，其係供給清洗液至前述基板；及框體，其係劃定進行前述基板之清洗的清洗空間，該方法特徵為包含：藉由麥克風檢知前述基板之周緣部的凹槽碰到前述複數個軋輥時發出的聲音之步驟，前述複數個軋輥與前述清洗構件與前述清洗液供給噴嘴配置於前述框體之內側，前述麥克風在前述框體之外側至少配置1個；及依據藉由前述麥克風檢知之聲音，算出前述基板之旋轉速度之步驟。
  22. 一種旋轉速度算出方法，係在清洗裝置中算出基板之旋轉速度的方法，該清洗裝置具備：複數個軋輥，其係保持基板之周緣部； 旋轉驅動部，其係藉由旋轉驅動前述複數個軋輥而使前述基板旋轉；清洗構件，其係抵接於前述基板，來進行該基板之清洗；清洗液供給噴嘴，其係供給清洗液至前述基板；及框體，其係劃定進行前述基板之清洗的清洗空間，該方法特徵為包含：藉由麥克風檢知前述基板之周緣部的凹槽碰到前述複數個軋輥時發出的聲音之步驟；依據藉由前述麥克風檢知之聲音，算出前述基板之旋轉速度之步驟；及依據所算出之旋轉速度來判定有無異常之步驟，且係考慮前述框體內部之氣壓變動來判定有無異常之步驟。
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