(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される洗浄ツールによって基板を洗浄する洗浄処理装置において、
上記洗浄ツールを回転駆動する第１の駆動手段と、
上記洗浄ツールを上記基板に対して接離する方向に駆動し上記洗浄ツールの上記基板に対する接触圧を調整する第２の駆動手段と、
上記基板と上記洗浄ツールとの接触状態に応じて上記第１の駆動手段に流れる電流値を検出する検出手段と、
上記第２の駆動手段により上記洗浄ツールを移動させて上記基板との接触状態を変化させたときに、その移動量と上記検出手段が検出する電流値との関係から上記洗浄ツールの状態を判別する判別手段と
を具備したことを特徴とする洗浄処理装置。
【請求項２】
上記判別手段は、予め設定された上記洗浄ツールの移動量と上記検出手段が検出する電流値の変化との関係を示す直線に対して、測定された上記洗浄ツールの移動量と電流値の変化との関係を示す直線を比較することで、上記洗浄ツールの硬化状態及び破損状態の少なくとも一つを判別することを特徴とする請求項１記載の洗浄処理装置。
【請求項３】
上記判別手段は、上記洗浄ツールの移動量と、その洗浄ツールの移動に対する電流値の変化とがなす傾き角度を、上記洗浄ツールの所定の移動範囲ごとに求め、各移動範囲における傾き角度が同じであるか否かによって上記洗浄ツールが基板に対して傾いているか否かを判別することを特徴とする請求項１記載の洗浄処理装置。
【請求項４】
上記検出手段は、上記第１の駆動手段に流れる電流をローパスフィルタを通して平均化処理することを特徴とする請求項１記載の洗浄処理装置。
【請求項５】
回転駆動される洗浄ツールによって基板を洗浄する洗浄処理方法において、
上記洗浄ツールを駆動源によって回転駆動する工程と、
上記洗浄ツールを上記基板に対して接離する方向に駆動し上記洗浄ツールの上記基板に対する接触圧を調整する工程と、
上記基板と上記洗浄ツールとの接触状態に応じて上記駆動源に流れる電流値を検出する工程と、
上記洗浄ツールを移動させて上記基板との接触状態を変化させたときに、その移動量と上記駆動源に流れる電流値との関係から上記洗浄ツールの状態を判別する工程と
を具備したことを特徴とする洗浄処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は基板を回転駆動される洗浄ツールによって洗浄するための洗浄処理装置及び洗浄処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置や液晶表示装置などの製造工程においては、半導体ウエハやガラス基板などの基板に回路パターンを形成するリソグラフィー工程がある。このリソグラフィー工程は、周知のように、上記基板にレジストを塗布し、このレジストに回路パターンが形成されたマスクを介して光を照射し、次いでレジストの光が照射された部分或いは照射されない部分を除去し、除去された部分をエッチングなどで処理するという一連の作業を複数回にわたり繰り返すことで回路パタ−ンを形成する。
【０００３】
上記各工程において、基板が汚れていると回路パターンを精密に形成することができなくなり、不良品の発生原因となる。したがって、それぞれの工程で回路パターンを形成する際には、レジストや塵埃などの微粒子が残留しない清浄な状態に上記基板を洗浄するということが行なわれている。
【０００４】
上記基板を洗浄する場合、スピン処理装置が用いられる。スピン処理装置は、回転テーブルを有し、この回転テーブルに基板を保持して回転させるとともに、その基板にスポンジブラシからなる洗浄ツールを接触させ、その接触部分に洗浄液を供給しながら洗浄ツールを基板の径方向に沿って往復駆動する。それによって、基板の板面を全体にわたって洗浄するようにしている。
【０００５】
このようなスピン処理装置において、基板の洗浄状態の良否は、基板と洗浄ツールとの接触圧によって大きく変化する。そこで、本件出願人は、特開平９−２２３６８２号公報に示されるように、洗浄ツールを下降させ、この洗浄ツールが基板に接触するときの上下方向の位置を、洗浄ツールを回転駆動する駆動源に流れる電流値によって検出する。そして、その位置を０点とし、その０点を基準にして基板と洗浄ツールとの接触圧、つまり洗浄ツールの上下方向の移動量を設定し、上記基板を洗浄ツールによって洗浄するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スポンジブラシからなる洗浄ツールは、劣化や乾燥などによって硬化していたり、裂けていることがある。
【０００７】
そのような状態の洗浄ツールを用いる場合、上述したごとく基板と接触する点を０点とし、その０点を基準にして接触圧（洗浄ツールの下降量）を設定するようにしたのでは、洗浄ツールが硬化している場合には基板を傷付ける虞があり、裂けている場合には所定の洗浄効果が得られないということがある。
【０００８】
また、洗浄ツールのスポンジブラシが基板の板面に対して傾いた状態や歪んだ状態で取付けられることがある。そのような場合には、上述した如くスポンジブラシが基板と接触する高さ位置を０点として洗浄ツールと基板との接触圧を設定すると、洗浄ツールが基板に所定の圧力で確実に接触していない状態や片当りの接触状態となるから、確実かつ良好な洗浄効果が得られないということがある。
【０００９】
この発明は、洗浄ツールの種々の状態、たとえば硬化した状態や裂けた状態あるいは取付け状態などを判別できるようにした洗浄処理装置及び洗浄処理方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、回転駆動される洗浄ツールによって基板を洗浄する洗浄処理装置において、
上記洗浄ツールを回転駆動する第１の駆動手段と、
上記洗浄ツールを上記基板に対して接離する方向に駆動し上記洗浄ツールの上記基板に対する接触圧を調整する第２の駆動手段と、
上記基板と上記洗浄ツールとの接触状態に応じて上記第１の駆動手段に流れる電流値を検出する検出手段と、
上記第２の駆動手段により上記洗浄ツールを移動させて上記基板との接触状態を変化させたときに、その移動量と上記検出手段が検出する電流値との関係から上記洗浄ツールの状態を判別する判別手段と
を具備したことを特徴とする洗浄処理装置にある。
【００１１】
請求項２の発明は、上記判別手段は、予め設定された上記洗浄ツールの移動量と上記検出手段が検出する電流値の変化との関係を示す直線に対して、測定された上記洗浄ツールの移動量と電流値の変化との関係を示す直線を比較することで、上記洗浄ツールの硬化状態及び破損状態の少なくとも一つを判別することを特徴とする請求項１記載の洗浄処理装置にある。
【００１２】
請求項３の発明は、上記判別手段は、上記洗浄ツールの移動量と、その洗浄ツールの移動に対する電流値の変化とがなす傾き角度を、上記洗浄ツールの所定の移動範囲ごとに求め、各移動範囲における傾き角度が同じであるか否かによって上記洗浄ツールが基板に対して傾いているか否かを判別することを特徴とする請求項１記載の洗浄処理装置にある。
【００１３】
請求項４の発明は、上記検出手段は、上記第１の駆動手段に流れる電流をローパスフィルタを通して平均化処理することを特徴とする請求項１記載の洗浄処理装置にある。
【００１４】
請求項５の発明は、回転駆動される洗浄ツールによって基板を洗浄する洗浄処理方法において、
上記洗浄ツールを駆動源によって回転駆動する工程と、
上記洗浄ツールを上記基板に対して接離する方向に駆動し上記洗浄ツールの上記基板に対する接触圧を調整する工程と、
上記基板と上記洗浄ツールとの接触状態に応じて上記駆動源に流れる電流値を検出する工程と、
上記洗浄ツールを移動させて上記基板との接触状態を変化させたときに、その移動量と上記駆動源に流れる電流値との関係から上記洗浄ツールの状態を判別する工程と
を具備したことを特徴とする洗浄処理方法にある。
【００１６】
この発明によれば、洗浄ツールを移動させて基板との接触状態を変化させたときに、その移動量と洗浄ツールを回転駆動する駆動源に流れる電流値との関係が変化するから、その変化によって洗浄ツールの種々の異常な状態を判別することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の一実施の形態を説明する。
【００１８】
図１はこの発明の洗浄処理装置としてのスピン処理装置の概略的構成を示し、このスピン処理装置は図示しないカップ体内に設けられ駆動源１Ａによって回転駆動される回転テーブル１を有する。この回転テーブル１には複数の支持部２が設けられ、この支持部２によって基板としての半導体ウエハ３が着脱可能にほぼ水平な状態で保持されている。
【００１９】
半導体ウエハ３の上方には、アーム４がほぼ水平に設けられている。このアーム４は、上下駆動機構５によって半導体ウエハ３の板面に対して接離する方向である、上下方向に駆動されるとともに、揺動機構６によって上記半導体ウエハ３の径方向に沿って揺動駆動されるようになっている。
【００２０】
上記アーム４の先端部には直流のサーボモータ７が設けられ、このサーボモータ７の回転軸には洗浄ツール８が着脱可能に取付けられている。この洗浄ツール８はブラシ保持部９にスポンジブラシ１０が取付けられてなる。
【００２１】
上記サーボモータ７はドライバ１１によって駆動されるようになっており、このドライバ１１にはＤＣ電源１２から直流電圧が供給されるようになっている。サーボモータ７によって洗浄ツール８を回転駆動する際、上記ＤＣ電源１２と上記サーボモータ７との間の回路に流れる電流値が電流センサ１３によって検出される。なお、電流センサ１３は、サーボモータ７とドライバ１１との間の回路に流れる電流を測定するようにしてもよい。
【００２２】
上記電流センサ１３によって検出された電流値はローパスフィルタ（ＬＰＦ）１４を通されて雑音成分が除去された後、平均化処理部１５で平均化処理されて演算処理部１６に入力される。
【００２３】
上記上下駆動機構５は上下コントローラ１７によって駆動される。この上下コントローラ１７による上記上下駆動機構５の駆動量は上記演算処理部１６に入力される。
【００２４】
演算処理部１６では、上記電流センサ１３が検出する電流値と、上記上下コントローラ１７による上下駆動機構５の駆動量、つまり上記洗浄ツール８の上下方向の移動量とが後述するように演算処理される。そして、その結果に応じて上記洗浄ツール８の種々の状態を判別することができる。
【００２５】
図２は上記構成のスピン処理装置によって洗浄ツール８の移動量と、その移動量に応じて変化する電流値を測定するときのフローチャートであり、図３において、Ｐ０〜Ｐ３は半導体ウエハ３に対する洗浄ツール８の移動位置（高さ位置）を示している。
【００２６】
まず、図２にＳ１で示すスタート信号によってＳ２で示すようにアーム４が揺動機構６によって揺動駆動され、半導体ウエハ３上の測定位置に位置決めされる。このとき、洗浄ツール８は半導体ウエハ３の板面に接触していない図３（ａ）にＰ０で示す位置にある。この状態において、Ｓ３で示すようにサーボモータ７に流れる電流値、つまり無負荷の状態における電流値が検出される。
【００２７】
Ｓ３で測定された無負荷電流値は、演算処理部１６においてＳ４で示すように正常時においてサーボモータ７を回転させるときに流れる電流値と比較され、異常の有無が検出される。異常があれば、Ｓ５で示すようにアラーム処理され，異常がなければつぎのステップＳ６が行なわれる。
【００２８】
無負荷電流値の異常の有無は、洗浄ツール８を半導体ウエハ３に接触させずに回転させたときに要する電流値で、例えばサーボモータ７内に設けられた軸受やギアなどによってそのサーボモータ７に流れる電流値が変動する。電流値の変動量が所定値以上であれば、Ｓ４で示すように無負荷電流異常となる。
【００２９】
一方、洗浄ツール８が半導体ウエハ３に非接触状態にあるときに電流センサ１３に流れる電流値の変動分は、洗浄ツール８を半導体ウエハ３に接触させたときに流れる変動分よりも大きい。
【００３０】
そのため、洗浄ツール８が半導体ウエハ３に接触していない、無負荷状態でサーボモータ７に流れる電流値の変動を極力小さくすることが測定精度を向上させることになる。したがって、電流センサ１３によって検出された電流値をローパスフィルタ１４と平均化処理部１５とで処理することで、演算処理部１６に入力される電流値の変動幅が小さくなり、測定精度を向上させることができることになる。
【００３１】
無負荷電流値に異常がない場合、Ｓ６で示すように上下コントローラ１７によって洗浄ツール８のスポンジブラシ１０が半導体ウエハ３に接触する、図３（ｂ）にＰ１で示す位置まで、上記洗浄ツール８を下降させる。この接触位置Ｐ１は、たとえば作業者が目視によって確認する。
【００３２】
Ｓ７では、洗浄ツール８がＰ１の位置にあるときに、電流センサ１３に流れる電流値を検出し、Ｓ８では、電流センサ１３が検出した電流値と予め実験的に求めた電流値とを比較し、その電流値に異常があるか否かを検出する。
【００３３】
Ｓ９では洗浄ツール８をＰ１の位置から図３（ｃ）に示すＰ２の位置まで下降させ、Ｓ１０ではこのときに洗浄ツール８に流れる電流値を検出する。洗浄ツール８をＰ１からＰ２に下降させる距離は、たとえば０．２〜０．５ｍｍの範囲である。
【００３４】
Ｓ１１では洗浄ツール８がＰ２の位置にあるときに、電流センサ１３に流れる電流値に異常があるか否かを検出し、異常があればＳ５で示すアラーム処理が行なわれる。
【００３５】
Ｓ１２では洗浄ツール８をＰ２の位置から図３（ｄ）に示すようにＰ３の位置へ下降させる。このときの下降距離は、たとえば０．８〜１．０ｍｍの範囲である。Ｓ１３では、Ｐ３の状態において、電流センサ１３によってサーボモータ７に流れる電流値が検出され、Ｓ１４では検出された電流値に異常があるか否かが検出され、異常があればＳ５に示すアラーム処理が行なわれる。
【００３６】
このようにして、半導体ウエハ３の所定の板面上で、洗浄ツール８の下降位置をＰ０〜Ｐ３に変化させたときに電流センサ１３に流れる電流値を測定したならば、Ｓ１５で示すように測定が完了したか否かが確認された後、その測定値（電流値）と洗浄ツール８の下降位置との関係に基づいて演算処理部１６ではＳ１６で示すように洗浄ツール８の状態を判定し、Ｓ１７で示すように終了となる。
【００３７】
Ｓ１６における洗浄ツール８の状態の判定は、第１に、スポンジブラシ１０が劣化や乾燥などで硬化していたり、スポンジブラシ１０が裂けるなど損傷していることを判定する。第２に、アーム４に対する洗浄ツール８の取付け状態が傾いていたり、ブラシ保持部９への取付け状態が悪くてスポンジブラシ１０が歪んでいる状態など、スポンジブラシ１０が半導体ウエハ３の板面に片当りするか否かを判定する。
【００３８】
図４はスポンジブラシ１０が硬化していたり、裂けている状態を判定する場合の測定データの利用法を示すグラフである。すなわち、同図において、直線Ａは正常なスポンジブラシ１０のＰ０〜Ｐ３に示す下降位置と、各下降位置で電流センサ１３が検出する電流値との関係を示したものである。
【００３９】
直線Ｂは、スポンジブラシ１０が硬化しているときや気孔率が低くばね定数が大きい場合の洗浄ツール８の下降位置と電流値との関係を示すもので、直線Ｂは直線Ａに比べてＰ１〜Ｐ３のそれぞれの下降位置で電流値が大きくなることが実験によって確認された。
【００４０】
直線Ｃはスポンジブラシ１０のばね定数が小さい場合やスポンジブラシ１０が裂けている場合で、その場合は直線Ａに比べてＰ１〜Ｐ３のそれぞれの下降位置で電流値が小さくなることが実験によって確認された。
【００４１】
以上のことから、演算処理部１６に、直線Ａのデータ（たとえば各測定点Ｐ０〜Ｐ３における電流値や直線Ａの傾き角度）を予め入力しておき、そのデータに対し、測定されるスポンジブラシ１０の各測定点Ｐ１〜Ｐ３における電流値を求め、それらの値を直線Ａと比較すれば、そのスポンジブラシ１０が硬化しているか否かということや裂けているか否かなど、スポンジブラシ１０の状態を判定することができる。
【００４２】
図５は洗浄ツール８がアーム４に傾きなく取付けられているか否かやスポンジブラシ１０に歪があるか否かを判定する場合、つまりスポンジブラシ１０が半導体ウエハ３の板面に片当りするかどうかを判定するための測定データの利用法を示すグラフである。
【００４３】
すなわち、同図において、直線Ｄは洗浄ツール８がアーム４に傾きなく取付けられ、しかもスポンジブラシ１０の歪がない場合に、洗浄ツール８をＰ０〜Ｐ３に変位させたときの各移動位置での電流値を測定したものである。
【００４４】
直線Ｄについて説明すると、同図において、洗浄ツール８を所定の高さ位置Ｐ０からＸで示す距離だけ下降させると、洗浄ツール８のスポンジブラシ１０が半導体ウエハ３に接触する。この点がＰ１となる。さらに、洗浄ツール８をＰ１からＰ２、Ｐ３ヘ順次下降変位させて各下降位置における電流値を測定することで、各下降位置と電流値との関係を示す直線Ｄが得られる。直線Ｄにおいて、洗浄ツール８の下降方向への移動量と、電流値との変化はほぼ比例するから、この直線Ｄの傾き角度（ｔａｎθ）はＰ１、Ｐ２、Ｐ３のどの位置でもほぼ同じになる。
【００４５】
これに対して洗浄ツール８がアーム４に傾いて取付けられたり、スポンジブラシ１０が歪んでいるような場合には、同図に曲線Ｅで示すように、洗浄ツール８をＸで示す距離だけ下降させてＰ０からＰ１の位置へ下降させる間に、スポンジブラシ１０の一部が半導体ウエハ３に接触してしまう、片当りの状態となる。
【００４６】
そのため、洗浄ツール８をＰ０の位置からＰ１の位置へ下降させる間に、サーボモータ７には下降とともに徐々に増加する異常電流が流れることになる。
【００４７】
さらに、洗浄ツール８をＰ０からＰ２、Ｐ３の位置へ順次下降させると、スポンジブラシ１０が半導体ウエハ３に対して片当りの状態から全体が当たる状態になるから、片当りの時に比べ電流センサ１３が検出する電流値が移動量に対して大きくなる。
【００４８】
したがって、曲線Ｅの場合、洗浄ツール８の下降方向への移動量Δｘと、電流値Δｙとの比が洗浄ツール８の各下降位置Ｐ０〜Ｐ３において曲線Ｄの場合のように一定でなく、異なってくるから、各下降位置における曲線Ｅの傾き角度（ｔａｎθ）が同じであるか否かを比較することで、洗浄ツール８が傾いて取付けられたり、スポンジブラシ１０が歪んでいる場合に生じる、スポンジブラシ１０の片当りがあるか否かを判定することができる。
【００４９】
なお、図２に示したフローチャートでは、半導体ウエハ３の板面上の一箇所において洗浄ツール８の下降量と、そのときの電流値との関係を測定するようにしたしたが、アーム４を揺動させることで、半導体ウエハ３の板面上の径方向に沿う複数箇所、たとえば径方向一端部、中央部及び他端部の３箇所において、洗浄ツール８をＰ０から半導体ウエハ３に接触するＰ１へ下降させたときの上記洗浄ツール８の位置を検出する。
【００５０】
半導体ウエハ３上の３箇所において、洗浄ツール８の下降位置（高さ）が同じであれば、半導体ウエハ３が回転テーブル１にほぼ水平に保持されているということになり、下降位置が異なれば、半導体ウエハ３が回転テーブル１に傾いて保持されているということを判別できる。
【００５１】
また、洗浄ツール８をＰ０の位置からそれぞれＰ１、Ｐ２、Ｐ３の位置へ下降させ、洗浄ツール８の各下降位置と、サーボモータ７に流れる電流値との関係から、図４に示す近似直線や図５に示す近似曲線を求める。そして、これらの近似直線或いは近似曲線から、電流値が洗浄ツール８が半導体ウエハ３に接触していないＰ０の位置の値から増加する、洗浄ツール８の下降位置を、この洗浄ツール８が半導体ウエハ３に接触する下降位置であると判定することができる。
【００５２】
それによって、洗浄ツール８のスポンジブラシ１０を半導体ウエハ３に接触させる圧力を容易に設定することが可能となる。
【００５３】
なお、上記一実施の形態では基板として半導体ウエハを挙げたが、半導体ウエハ以外に、液晶表示装置に用いられるガラス基板であっても、この発明を適用することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、洗浄ツールを下降させて基板との接触状態を変化させたときに、洗浄ツールの移動量と接触状態に応じて洗浄ツールを回転する駆動手段に流れる電流値との関係を求め、その関係から洗浄ツールの状態を判別するようにした。
【００５５】
そのため、洗浄ツールが硬化していたり、裂けていたり、あるいは傾いて取付けられていたりしても、それらの状態を確実に判別することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態に係るスピン処理装置の概略的構成図。
【図２】洗浄ツールを下降させ、所定の下降位置で電流値を検出する際のフローチャート。
【図３】洗浄ツールの下降位置の変化を示す説明図。
【図４】スポンジブラシの硬化や裂けを判別する際の測定データの利用法を示すグラフ。
【図５】洗浄ツールの取付け状態やスポンジブラシの歪を判別する際の測定データの利用法を示すグラフ。
【符号の説明】
３…半導体ウエハ（基板）
５…上下駆動機構
７…サーボモータ（第１の駆動手段）
８…洗浄ツール
１３…電流センサ（検出手段）
１４…ローパスフィルタ
１５…平均化処理部
１６…演算処理部（判別手段）
１７…上下コントローラ（第２の駆動手段）
【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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