(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の洗浄を行う基板洗浄装置であって、
基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段を回転駆動する駆動手段と、
前記基板保持手段に保持された基板の表面に接触して押圧可能に設けられた洗浄具と、
前記洗浄具が基板に与える荷重に対応する検出信号を出力する検出手段と、
前記検出手段から出力された前記検出信号を仮定に基づき設定された増幅特性にしたがって増幅するとともに、前記検出手段にオフセットを与えるオフセット調整部を有する増幅手段と、
前記増幅手段からの出力信号に基づいて前記洗浄具が基板に与える荷重を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された荷重および前記増幅手段からの出力信号の値を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記検出信号をアナログ信号として出力し、
前記アナログ信号をデジタル信号に変換して前記算出手段に出力する信号変換手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置。
【請求項３】
前記検出手段が非線形領域を含む出力特性で前記検出信号を出力するとともに、前記増幅手段が前記検出信号の出力特性が線形特性であるとの仮定に基づき設定された増幅特性にしたがって増幅することを特徴とする請求項１または２記載の基板洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、洗浄ブラシ等の洗浄具を基板に接触させつつ洗浄を行う基板洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用基板等の基板の表面を洗浄するために基板洗浄装置が用いられている。基板洗浄装置では、基板の処理過程で基板の表面に付着する微粒子を純水等の洗浄液や洗浄ブラシで除去する。
【０００３】
通常、ブラシ洗浄方式の基板洗浄装置では、基板を回転させつつ純水等の洗浄液を基板の表面に供給し、洗浄ブラシを自転させるかあるいは洗浄ブラシの回転を行わずに洗浄ブラシを基板に押しつけて洗浄ブラシを基板の中心部から外周部まで走査させる。これにより、基板の表面の全体が洗浄ブラシおよび洗浄液で洗浄される。
【０００４】
図５は従来の基板洗浄装置の主要部の構成を示す模式図である。図５において、基板洗浄装置は、洗浄ブラシ５１を保持するブラシ保持部材５０がエアシリンダ５２のロッド５３の先端に取り付けられ、エアシリンダ５２の動作により上下方向に移動可能に形成されている。
【０００５】
エアシリンダ５２にはエア供給管路５４が接続されており、洗浄ブラシ５１が基板の表面を押圧する荷重はエア供給管路５４を通して供給される圧縮空気の空気圧により調整される。また、基板洗浄装置には、基板に接触する洗浄ブラシ５１の荷重を検出するために、ロードセル１０、ロードセルアンプ５５、Ａ／Ｄ変換器５６、制御部５７および表示部５８が設けられている。
【０００６】
ロードセル１０はブラシ保持部材５０が下降した際に、ブラシ保持部材５０の垂下部５０ｃの先端が当接するように配置されており、垂下部５０ｃから受ける荷重をアナログ信号（検出信号）に変換して出力する。ロードセルアンプ５５は、ロードセル１０から出力された検出信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換器５６はロードセルアンプ５５で増幅されたアナログの検出信号をデジタル信号に変換して制御部５７に出力する。
【０００７】
制御部５７は、ロードセル１０からのデジタル化された検出信号に基づいて洗浄ブラシ５１の荷重を算出し、表示部５８に表示させる。表示部５８は、洗浄ブラシ５１の荷重の値を表示する。これにより、作業者は洗浄ブラシ５１の荷重を確認することができる。
【０００８】
また、基板の洗浄時に洗浄ブラシ５１の荷重を正確に表示部５８に表示させるために、予めロードセルアンプ５５の出力調整が行われる。
【０００９】
ロードセルアンプ５５の出力調整時には、洗浄ブラシ５１の下方に荷重計測器６０を設置して洗浄ブラシ５１の下降時における荷重を測定する。同時に、洗浄ブラシ５１の荷重をロードセル１０により検出し、検出した洗浄ブラシ５１の荷重を表示部５８に表示させる。そして、荷重計測器６０による洗浄ブラシ５１の荷重の実測値と表示部５８に表示された洗浄ブラシ５１の荷重値とを比較し、両者の値が等しくなるようにロードセルアンプ５５の出力を調整する。以下、このロードセルアンプ５５の出力調整動作を具体的に説明する。
【００１０】
図６はロードセルの出力特性図である。図６の横軸Ｘ４はブラシ保持部材５０の垂下部５０ｃによってロードセル１０に加えられる荷重を示し、縦軸はその時のロードセル１０の出力電圧を示す。また、図６上端の横軸Ｘ５はロードセル１０に印加される荷重に対応する洗浄ブラシ５１の荷重の実測値を示している。
【００１１】
洗浄ブラシ５１を下降させると、洗浄ブラシ５１の先端が荷重計測器６０を押圧するとともに、ブラシ保持部材５０の垂下部５０ｃの先端がロードセル１０を押圧する。この場合、洗浄ブラシ５１と荷重計測器６０との位置関係と、ブラシ保持部材５０の垂下部５０ｃの先端とロードセル１０との位置関係が等しければ、洗浄ブラシ５１が荷重計測器６０に与える荷重と、ブラシアーム５１の垂下部５０ｃがロードセル１０に与える荷重とは等しくなるが、実際には両者は異なる場合が多い。このため、ロードセル１０は、ブラシ保持部材５０の垂下部５０ｃの先端から印加される荷重に応じて図６に示す出力特性に基づく出力電圧を有する検出信号をロードセルアンプ５５に出力する。
【００１２】
図７はロードセルアンプにおける出力電圧調整の説明図である。ロードセルアンプ５５では、ロードセル１０の出力特性に基づいて、洗浄ブラシ５１のブラシ荷重が０ｇの場合にロードセルアンプ５５からの出力電圧が１Ｖとなり、洗浄ブラシ５１のブラシ荷重が２００ｇの場合にロードセルアンプ５５からの出力電圧が５Ｖとなる増幅率をロードセル１０からの検出信号に与えるような増幅特性Ａが設定されている。そして、ロードセル１０からの検出信号は増幅特性Ａに従って増幅される。
【００１３】
例えば、ロードセル１０からの検出信号の出力電圧がＶ１の場合、ロードセルアンプ５５からの出力信号の出力電圧はＶ１１に増幅されて出力される。このロードセルアンプ５５からの出力信号はＡ／Ｄ変換器５６においてアナログ信号からデジタル信号に変換された後制御部５７に出力され、この出力信号に基づいて荷重値が算出される。そして、算出された荷重値が洗浄ブラシ５１の荷重として表示部５８に表示される。
【００１４】
この場合、表示部５８に表示された洗浄ブラシ５１の荷重と、荷重計測器６０により計測された洗浄ブラシ５１の荷重とは異なっている。そこで、作業者は、ロードセルアンプ５５のオフセット調整部を調整してロードセル１０からの検出信号にオフセットＸを与え、表示部５８に表示された洗浄ブラシ５１の荷重と荷重計測器６０により計測された洗浄ブラシ５１の荷重とを一致させる。これにより、ロードセルアンプ５５の出力調整が終了する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の基板洗浄装置では、ロードセルアンプ５５の出力電圧調整時において、表示部５８にロードセルアンプ５５の出力電圧に基づくブラシ荷重が表示できない場合があった。
【００１６】
例えば、図６および図７に示すように、ロードセル１０からの検出信号がＶ２のような場合には、ロードセルアンプ５５から１Ｖ以下の出力電圧Ｖ２２を有する増幅信号として出力される。このため、制御部５７において、出力電圧が１Ｖ以下の増幅信号に基づいて荷重を算出すると、荷重は負の値となり、この結果、表示部５８にはブラシ荷重が表示されないことになる。このため、作業者はこの時点でのブラシ荷重を確認することができないため、ロードセルアンプ５５の出力電圧のオフセット調整を行うことが困難となる。
【００１７】
また、図６に示すように、ロードセル１０の出力特性は線形領域Ｒ１のみならず、非線形領域Ｒ２を含んでいる。これに対し、ロードセルアンプ５５ではロードセル１０の出力特性が線形であると仮定して増幅特性Ａを設定している。このため、洗浄ブラシ５１のブラシ荷重の検出にロードセル１０の出力特性Ａの非線形領域Ｒ２が使用されている場合には、ロードセルアンプ５５からの出力値と、ロードセル１０による検出値とに誤差が生じ、ブラシ荷重の検出精度が低下するおそれがある。
【００１８】
本発明の目的は、洗浄ブラシの荷重検出を精度よくかつ確実に行うことが可能な基板洗浄装置を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明に係る基板洗浄装置は、基板の洗浄を行う基板洗浄装置であって、基板を保持する基板保持手段と、基板保持手段を回転駆動する駆動手段と、基板保持手段に保持された基板の表面に接触して押圧可能に設けられた洗浄具と、洗浄具が基板に与える荷重に対応する検出信号を出力する検出手段と、検出手段から出力された検出信号を増幅する増幅手段と、増幅手段からの出力信号に基づいて洗浄具が基板に与える荷重を算出する算出手段と、算出手段により算出された荷重および増幅手段からの出力信号の値を表示する表示手段とを備えたものである。
【００２０】
第１の発明に係る基板洗浄装置においては、作業者は、洗浄具が基板に与える荷重を表示手段に表示された荷重値から確認できることに加えて、増幅手段からの出力信号を直接確認することが可能となる。それにより、検出手段からの検出信号が不所望の値となって洗浄具が基板に与える荷重が表示手段で確認できない場合でも、増幅手段からの出力信号を確認することにより、オフセット調整部により検出手段に所定のオフセットを与える調整作業を行うことができる。その結果、オフセット調整を確実に行うことができ、洗浄具が基板に与える荷重を正確に検出することができる。
【００２１】
また、表示手段に表示された増幅手段からの出力信号を確認することにより、検出手段が有する検出特性の良好な領域を利用して洗浄具が基板に与える荷重を検出するように検出手段を調整することができる。これにより、洗浄具が基板に与える荷重の検出を高精度で行うことができる。
【００２２】
第２の発明に係る基板洗浄装置は、第１の発明に係る基板洗浄装置の構成において、検出手段が、検出信号をアナログ信号として出力し、アナログ信号をデジタル信号に変換して算出手段に出力する信号変換手段をさらに備えたものである。
【００２３】
この場合、信号変換手段は、アナログの検出信号をデジタル信号に変換し、表示手段がデジタル信号に変換された検出信号に基づいて洗浄具が基板に与える荷重を表示することによって、作業者が洗浄具の荷重を容易に確認することができる。
第３の発明に係る基板洗浄装置は、第１または第２の発明に係る基板洗浄装置の構成において、検出手段が非線形領域を含む出力特性で検出信号を出力するとともに、増幅手段が検出信号の出力特性が線形特性であるとの仮定に基づき設定された増幅特性にしたがって増幅するものである。
この場合、検出手段が非線形領域を含む出力特性で出力した検出信号が増幅手段により検出信号が線形特性であるとの仮定に基づいて増幅出力された出力信号と、算出手段により算出された荷重が表示手段に表示される。
それにより、検出手段が非線形領域または線形領域のいずれの出力特性を利用して荷重の検出を行っていることがわかる。その結果、洗浄具が基板に与える荷重の検出を高精度で行うことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施例による基板洗浄装置の主要部の構成を示す模式図である。基板洗浄装置は、基板Ｗを水平姿勢で保持する基板保持部７と、基板保持部７を回転駆動するモータ８と、鉛直方向に延びるアーム軸２の上端に水平方向に形成されたブラシアーム１とを備える。
【００２５】
アーム軸２は、その下端に駆動機構（図示せず）が接続されており、駆動機構の動作により上下方向に移動可能かつ鉛直方向の軸の回りに回動可能に形成されている。このアーム軸２の上下動および回転動作に伴ってブラシアーム１が上下移動および回動動作を行う。
【００２６】
ブラシアーム１の内部にはブラシ保持部材３が設けられている。ブラシ保持部材３は、シャフト部３ａと水平部３ｂと垂下部３ｃとからなるコの字状に形成されている。シャフト部３ａの下端には洗浄ブラシ４が取付けられている。また、ブラシ保持部材３のシャフト部３ａは、ブラシアーム１に設けられたベアリング（図示せず）により上下移動自在に支持されている。これにより、ブラシ保持部材３はブラシアーム１に対して相対的に上下方向に移動自在に支持される。
【００２７】
さらに、ブラシ保持部材３の水平部３ｂの上端には、エアシリンダ５のロッド６が連結されている。また、エアシリンダ５はブラシアーム１に固定されている。
【００２８】
また、ブラシ保持部材３の垂下部３ｃの下方にはロードセル１０が配置されている。エアシリンダ５のロッド６が伸長すると、ブラシ保持部材３が下降し、洗浄ブラシ４が基板Ｗの表面に当接して押圧する。同時に、ブラシ保持部材３の垂下部３ｃの下端がロードセル１０に接触して押圧する。
【００２９】
ロードセル１０は、ブラシ保持部材３の垂下部３ｃにより押圧され、その押圧力（荷重）を検出し、アナログの検出信号を出力する。ロードセル１０の出力側にはロードセルアンプ１１、Ａ／Ｄ変換器１２、制御部１３および表示部１４が設けられている。
【００３０】
ロードセルアンプ１１はロードセル１０から出力される検出信号を受け取り、オフセットを与えるとともに増幅して出力する。Ａ／Ｄ変換器１２はロードセルアンプ１１から出力される増幅信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して出力する。
【００３１】
制御部１３は、Ａ／Ｄ変換器１２から出力された増幅信号を受け取る。そして、増幅信号に基づいて洗浄ブラシ４が基板Ｗに与える荷重値を算出し、ロードセルアンプ１１から出力される増幅信号とともに表示部１４に出力する。
【００３２】
表示部１４は増幅信号および算出された荷重値に基づいてロードセル１０の検出信号に基づくロードセルアンプ１１からの増幅信号の値および洗浄ブラシ４の荷重を表示する。図２は表示部１４の表示画面を示す模式図である。図２に示すように、表示部１４ではロードセル１０が検出したアナログの検出信号に基づいてロードセルアンプ１１が増幅した増幅信号の値をデジタル化して表示するロードセルアナログ値の欄２０および洗浄ブラシ４の荷重を表示するブラシ荷重計算値の欄２１が設けられている。
【００３３】
また、制御部１３は、外部から入力される洗浄ブラシ４の荷重の制御情報に基づいてエアシリンダ５へ供給する圧縮空気１９の空気圧の制御信号を生成して出力する。Ｄ／Ａ変換器１５は制御部１３からの制御信号をデジタル信号からアナログ信号に変換し、電空レギュレータ１６に出力する。
【００３４】
エアシリンダ５に接続されるエア供給管路１８には電空レギュレータ１６，１７が設けられている。電空レギュレータ１６はＤ／Ａ変換器１５からの制御信号に基づいてエア供給管路１８を通過する圧縮空気１９の空気圧を調整する。これにより、エアシリンダ５のロッド６の伸長力が調整され、洗浄ブラシ４の荷重が所定の値に調整される。
【００３５】
本実施例においては、基板保持部７が本発明の基板保持手段に相当し、モータ８が駆動手段に相当し、洗浄ブラシ４が洗浄具に相当し、ロードセル１０が検出手段に相当し、ロードセルアンプ１１が増幅手段に相当し、制御部１３が制御手段および算出手段に相当し、表示部１４が表示手段に相当し、Ａ／Ｄ変換器１２が信号変換手段に相当する。
【００３６】
次に、上記構成を有する基板洗浄装置におけるロードセルアンプ１１の出力調整動作について説明する。
【００３７】
ロードセルアンプ１１の出力調整時には、洗浄ブラシ４の下方に荷重計測器６０（図５参照）を設置して洗浄ブラシ４の下降時における荷重を測定する。同時に、洗浄ブラシ４の荷重をロードセル１０により検出し、検出した洗浄ブラシ４の荷重を表示部１４に表示させる。そして、荷重計測器６０による洗浄ブラシ４の荷重の実測値と表示部１４に表示された洗浄ブラシ４の荷重値とを比較し、両者の値が等しくなるようにロードセルアンプ１１の出力を調整する。以下、このロードセルアンプ１１の出力調整動作を具体的に説明する。
【００３８】
図３はロードセルの出力特性図である。図３の横軸Ｘ１はブラシ保持部材３の垂下部３ｃによってロードセル１０に加えられる荷重を示し、縦軸はその時のロードセル１０の出力電圧を示す。また、図３上端の横軸Ｘ２はロードセル１０に印加される荷重に対応する洗浄ブラシ４の荷重の実測値を示している。
【００３９】
洗浄ブラシ４を下降させると、洗浄ブラシ４の先端が荷重計測器６０を押圧するとともに、ブラシ保持部材３の垂下部３ｃの先端がロードセル１０を押圧する。ロードセル１０は、ブラシ保持部材３の垂下部３ｃの先端から印加される荷重に応じて図３に示す出力特性に基づく出力電圧を有する検出信号をロードセルアンプ１１に出力する。
【００４０】
図４はロードセルアンプにおける出力電圧調整の説明図である。ロードセルアンプ１１では、ロードセル１０の線形の出力特性に基づいて、洗浄ブラシ４のブラシ荷重が０ｇの場合にロードセルアンプ１１からの出力電圧が１Ｖとなり、洗浄ブラシ４のブラシ荷重が２００ｇの場合にロードセルアンプ１１からの出力電圧が５Ｖとなる増幅率をロードセル１０からの検出信号に与えるようなブラシ荷重の増加に対応した線形の増幅特性Ａが設定されている。そして、ロードセル１０からの検出信号は増幅特性Ａに従って増幅される。
【００４１】
例えば、図３および図４において、ロードセル１０からの検出信号の出力電圧がＶａの場合、ロードセルアンプ１１からの出力信号の出力電圧はＶａ１に増幅されて出力される。このロードセルアンプ１１からの出力信号はＡ／Ｄ変換器１２においてアナログ信号からデジタル信号に変換された後、制御部１３に出力され、この出力信号に基づいて荷重値が算出される。そして、算出された荷重値が洗浄ブラシ４の荷重として表示部１４に表示される。
【００４２】
しかしながら、上記の例では、ロードセルアンプ１１からの出力信号の電圧Ｖａ１は、１Ｖ以下であるため、この出力電圧Ｖａ１に基づいて荷重を算出すると負の荷重値となる。これは、制御部１３ではロードセルアンプ１１からの出力信号の出力電圧が１Ｖのときに荷重値が０ｇとなるように荷重値を算出するからである。このため、図２の表示部１４のブラシ荷重計算値の欄２１には荷重値が表示されない。
【００４３】
一方、ロードセル１０の検出信号は、ロードセルアンプ１１、Ａ／Ｄ変換器１２および制御部１３を通して表示部１４のロードセルアナログ値の欄２０に表示される。このため、作業者は、このロードセルアナログ値の欄２０を参照してロードセル１０に印加された荷重の値を把握することができる。それによって、作業者はブラシ荷重の計算値が表示されない場合であっても、ロードセルアンプ１１のオフセット調整部を用いてロードセル１１からの検出信号にオフセットを与えることができる。
【００４４】
なお、ロードセルアンプ１１の出力電圧が１Ｖ以上となる場合、例えばロードセル１０の出力電圧がＶｂでロードセルアンプ１１の出力電圧がＶｂ１の場合には、表示部１４のブラシ荷重計算値の欄２１に検出した洗浄ブラシ４の荷重値が表示される。この場合、表示部１４に表示された洗浄ブラシ４の荷重値と、荷重計測器６０により計測された洗浄ブラシ４の荷重とは異なっている。そこで、作業者は、ロードセルアンプ１１のオフセット調整部を調整してロードセル１０からの検出信号にオフセットＸを与え、ロードセルアンプ１１の出力電圧Ｖｂ２に基づいて表示部１４に表示された洗浄ブラシ４の荷重と荷重計測器６０により計測された洗浄ブラシ４の荷重とを一致させる。これにより、ロードセルアンプ５５の出力調整が終了する。
【００４５】
このように、表示部１４にロードセルアナログ値の欄２０を設けることにより、ロードセル１０からの検出信号の値が小さくてロードセルアンプ１１からの出力信号の出力電圧が１Ｖ未満となる場合であって、作業者がロードセル１０から出力される検出信号の大きさを確認してロードセルアンプ１１のオフセット調整を適切に行うことができる。
【００４６】
さらに、表示部１４のロードセルアナログ値の欄２０にロードセル１０の検出信号の値が表示されることにより、作業者は、現在ロードセル１０の出力特性のどの領域を利用して荷重の検出が行われているかを確認することができる。
【００４７】
例えば、図３において、ロードセル１０に印加される荷重と洗浄ブラシ４が基板（または荷重計測器６０）に与える実際の荷重との関係が図３の横軸Ｘ１とＸ２の関係となる場合には、ロードセル１０では出力特性の非線形領域Ｒ２を利用して荷重の検出を行っていることを確認することができる。この場合には、非線形領域の特性に基づくロードセル１０からの検出信号と、ロードセル１０の出力特性が線形特性であるとの仮定に基づいて増幅特性を設定したロードセルアンプ１１での増幅信号との間に誤差が生じ易い。
【００４８】
そこで、作業者は、ロードセル１０とブラシ保持部材３の垂下部３ｃとの位置関係を調整し、ロードセル１０に印加される荷重と洗浄ブラシ４が基板（荷重計測器６０）に与える実際の荷重との関係が図３の横軸Ｘ１とＸ３の関係となるように調整することができる。そして、この場合には、ロードセル１０の出力特性の直線領域Ｒ１を利用して荷重の検出を行うことができるので、検出精度を向上することができる。
【００４９】
さらに、表示部１４のロードセルアナログ値の欄２０にロードセル１０の検出信号に基づくロードセルアンプ１１からの増幅信号の値が表示されることにより、作業者がロードセル１０の故障の発生を容易に確認することができる。
【００５０】
なお、上記実施例においては、ロードセルアンプ１１の出力側にＡ／Ｄ変換器１２を配置しているが、このＡ／Ｄ変換器１２を省略することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施例による基板洗浄装置の主要部の構成を示す模式図である。
【図２】表示部の表示画面を示す模式図である。
【図３】ロードセルの出力特性図である。
【図４】ロードセルアンプにおける出力電圧調整の説明図である。
【図５】従来の基板洗浄装置の主要部の構成を示す模式図である。
【図６】ロードセルの出力特性図である。
【図７】ロードセルアンプにおける出力電圧調整の説明図である。
【符号の説明】
１  ブラシアーム
３  ブラシ保持部材
４  洗浄ブラシ
５  エアシリンダ
１０  ロードセル
１１  ロードセルアンプ
１２  Ａ／Ｄ変換器
１３  制御部
１４  表示部
２０  ロードセルアナログ値の欄
２１  ブラシ荷重計算値の欄
【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５】
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【図６】
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【図７】
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