(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板洗浄装置のロール洗浄具から基板に加えられる荷重を測定するための荷重測定装置であって、
前記基板洗浄装置の前記ロール洗浄具から荷重が加えられる前記基板の直径と同じ長さの長方形の荷重測定面を有する防水型ロードセルと、
前記防水型ロードセルが配置された凹部を有する基台プレートとを備え、
前記凹部は前記基台プレートの中央部に形成されており、
前記基板の洗浄に使用される前記基板洗浄装置の前記ロール洗浄具に洗浄液を供給しながら、前記ロール洗浄具を前記長方形の荷重測定面に直接押し付けることで、前記ロール洗浄具から前記防水型ロードセルに加えられる荷重を測定するように構成されていることを特徴とする荷重測定装置。
【請求項２】
前記荷重測定面は、平坦な面であることを特徴とする請求項１に記載の荷重測定装置。
【請求項３】
前記基台プレートの縁部には、複数の円弧状の切り欠き部が形成されており、前記基台プレートの中心点から前記円弧状の切り欠き部までの距離は、前記基板の半径に等しいことを特徴とする請求項１または２に記載の荷重測定装置。
【請求項４】
前記ロール洗浄具から前記防水型ロードセルに加えられた荷重を表示する荷重表示器をさらに備え、前記荷重表示器はケーブルを介して前記防水型ロードセルに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の荷重測定装置。
【請求項５】
前記基板洗浄装置は、前記ロール洗浄具から前記防水型ロードセルに加えられる荷重を測定するために前記ロール洗浄具を前記防水型ロードセルに押し付けているときの前記ロール洗浄具の変形量を測定する変位センサを備えていることを特徴とする請求項１に記載の荷重測定装置。
【請求項６】
前記基台プレートは金属から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の荷重測定装置。
【請求項７】
前記基台プレートには肉抜き穴が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の荷重測定装置。
【請求項８】
前記ケーブルは前記基台プレートに固定されていることを特徴とする請求項４に記載の荷重測定装置。
【請求項９】
ロール洗浄具から基板に加えられる荷重を測定するための荷重測定装置であって、
前記基板の直径と同じ長さの荷重測定面を有する防水型ロードセルと、
前記防水型ロードセルを支持する基台プレートとを備え、
前記基台プレートの縁部には、複数の円弧状の切り欠き部が形成されており、前記基台プレートの中心点から前記円弧状の切り欠き部までの距離は、前記基板の半径に等しいことを特徴とする荷重測定装置。
【請求項１０】
ロール洗浄具から基板に加えられる荷重を測定する荷重測定方法であって、
前記基板の直径と同じ長さの荷重測定面を有する防水型ロードセルを備えた荷重測定装置を基板保持機構で保持し、
前記ロール洗浄具をその軸心まわりに回転させながら、該ロール洗浄具を前記防水型ロードセルに押し付け、
回転する前記ロール洗浄具に洗浄液を供給しながら、該ロール洗浄具から前記防水型ロードセルに加えられる荷重を測定することを特徴とする荷重測定方法。
【請求項１１】
回転する前記ロール洗浄具が前記防水型ロードセルに押し付けられているときの該ロール洗浄具の潰れ量を測定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の荷重測定方法。
【請求項１２】
前記ロール洗浄具を前記防水型ロードセルに押し付ける力を変えながら、前記荷重の測定と前記ロール洗浄具の潰れ量の測定を繰り返して、前記荷重の複数の測定値と前記潰れ量の複数の測定値を取得し、
前記荷重の複数の測定値と前記潰れ量の複数の測定値から、前記荷重と前記ロール洗浄具の潰れ量との関係を導き出すことを特徴とする請求項１１に記載の荷重測定方法。
【請求項１３】
前記ロール洗浄具の回転速度を変えながら、前記荷重の測定を繰り返して、前記荷重の複数の測定値を取得し、
前記荷重の複数の測定値と前記ロール洗浄具の対応する回転速度から、前記荷重と前記ロール洗浄具の回転速度との関係を導き出すことを特徴とする請求項１１に記載の荷重測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロール洗浄具をウェハなどの基板に擦り付けて該基板を洗浄する基板洗浄装置に使用される荷重測定装置および荷重測定方法に関し、特にロール洗浄具から基板に加えられる荷重を測定するための荷重測定装置および荷重測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造では、研磨されたウェハを洗浄するために基板洗浄装置が使用される。この基板洗浄装置は、洗浄液をウェハに供給しながら、ロールスポンジやロールブラシなどの円筒形のロール洗浄具をウェハの平面に擦り付けてウェハを洗浄する。このウェハ洗浄では、ロール洗浄具のウェハへの荷重を正確にコントロールすることが求められる。しかしながら、実際にロール洗浄具でウェハを洗浄しているときの荷重をその場で測定することは難しい。そこで、基板洗浄装置の立ち上げ時に、荷重の設定値とウェハに加えられる荷重との相関関係を定める荷重調整（荷重キャリブレーションともいう）が行われる。
【０００３】
上記荷重調整は、荷重測定治具を用いて行われる。図９は、従来の荷重測定治具を示す平面図であり、図１０は図９に示す荷重測定治具の正面図である。荷重測定治具は、ウェハＷの直径と同じ直径を有した円形の基台プレート１０１と、基台プレート１０１に取り付けられたロードセル１０５と、ケーブル１０６を介してロードセル１０５に接続された荷重表示器１１０とを備えている。ロードセル１０５は基台プレート１０１と同心上に配置され、ロードセル１０５の長さは、ウェハＷの直径の約半分である。
【０００４】
基台プレート１０１の中央部には凹部１０１ａが形成されており、ロードセル１０５はこの凹部１０１ａ内に配置されている。基台プレート１０１の外周部には、ウェハＷの厚さと概ね等しい厚さを有した４つの薄肉部１１２が形成されている。この薄肉部１１２の上面は、ロードセル１０５の上面と同じ高さである。
【０００５】
図１１は、基板洗浄装置にセットされた荷重測定治具を示す平面図である。図１１に示すように、荷重測定治具は、ウェハＷと同じように、基板洗浄装置の基板保持機構（ウェハホルダ）に保持される。この基板保持機構は、４つの保持ローラー１２１，１２２，１２３，１２４を有しており、荷重測定治具（およびウェハＷ）の外周部は、この４つの保持ローラー１２１，１２２，１２３，１２４によって保持される。
【０００６】
図１２は、基板洗浄装置にセットされた荷重測定治具が荷重を測定している様子を示す正面図であり、図１３は、図１２に示す荷重測定治具を示す側面図である。荷重の測定には、ロール洗浄具は使用されず、代わりに荷重測定専用のダミーロール１１５が使用される。このダミーロール１１５は、洗浄液を含んだときのロール洗浄具と同じ形状、同じ大きさ、および同じ重さを有している。このようなダミーロール１１５を使用する理由は、洗浄液を含んだロール洗浄具を用いて荷重の測定を行うと、洗浄液がロードセル１０５に浸入してロードセル１０５が故障してしまうからである。
【０００７】
ダミーロール１１５は、ロール洗浄具よりも硬い材料から構成される。例えば、ロール洗浄具がポリビニルアルコール（ＰＶＡ）から構成されている場合に、ダミーロール１１５はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）から構成される。図１３に示すように、ダミーロール１１５は、基板洗浄装置のロール軸１３０に取り付けられる。ロール軸１３０、ダミーロール１１５、およびロール回転機構１３３は、ばね１３２によって支持されている。
【０００８】
ロール回転機構１３３には荷重発生装置としてのエアシリンダ１３５が接続されている。このエアシリンダ１３５はばね１３２の反発力に抗してダミーロール１１５を下方に移動させる。ダミーロール１１５の荷重測定が行われるとき、ダミーロール１１５は、回転させずにロードセル１０５に押し付けられる。ロードセル１０５はダミーロール１１５から加えられる荷重を測定し、荷重表示器１１０（図９参照）は荷重の測定値を表示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１４−１０３３８７号公報
【特許文献２】特開２０１４−３８９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ダミーロール１１５をロードセル１０５に対して押し付けるエアシリンダ１３５は、気体によって動作する。エアシリンダ１３５が発生する力は気体の圧力に依存し、ロードセル１０５によって測定される荷重は気体の圧力に従って変化する。荷重調整（荷重キャリブレーション）では、気体の圧力を段階的に変えながら、ロードセル１０５によってダミーロール１１５の荷重が測定され、気体の圧力と、対応する荷重との相関関係が定められる。ウェハＷの洗浄中にロール洗浄具からウェハＷに加えられる荷重は、エアシリンダ１３５に供給される気体の圧力から推定することができる。
【００１１】
荷重調整（荷重キャリブレーション）が終了すると、ダミーロール１１５がロール軸１３０から取り外され、ロール洗浄具がロール軸１３０に取り付けられて、ウェハＷの洗浄が行われる。図１４は、ウェハＷに押し付けられたときのロール洗浄具を示している。ロール洗浄具１４０は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などの柔らかい材料から構成されているので、ロール洗浄具１４０がウェハＷに押し付けられたときに、ロール洗浄具１４０の下部が潰れる。
【００１２】
図１４に示すように、ダミーロール１１５はロール洗浄具１４０よりも硬いため、エシリンダ１３５が発生する力が同じであっても、ロードセル１０５に押し付けられたときのダミーロール１１５の高さとウェハＷに押し付けられたときのロール洗浄具１４０の高さには差ｄがある。この高さの差ｄは、ばね１３２の反発力に差を生じさせ、結果的に、ダミーロール１１５を用いて測定した荷重と、ロール洗浄具１４０を用いてウェハＷを洗浄したときの荷重との間に差が生じてしまう。
【００１３】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたもので、ウェハなどの基板に加わるロール洗浄具の荷重を正確に測定することができる荷重測定装置および荷重測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基板洗浄装置のロール洗浄具から基板に加えられる荷重を測定するための荷重測定装置であって、前記基板洗浄装置の前記ロール洗浄具から荷重が加えられる前記基板の直径と同じ長さの長方形の荷重測定面を有する防水型ロードセルと、前記防水型ロードセルが配置された凹部を有する基台プレートとを備え、前記凹部は前記基台プレートの中央部に形成されており、前記基板の洗浄に使用される前記基板洗浄装置の前記ロール洗浄具に洗浄液を供給しながら、前記ロール洗浄具を前記長方形の荷重測定面に直接押し付けることで、前記ロール洗浄具から前記防水型ロードセルに加えられる荷重を測定するように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の好ましい態様は、前記荷重測定面は、平坦な面であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基台プレートの縁部には、複数の円弧状の切り欠き部が形成されており、前記基台プレートの中心点から前記円弧状の切り欠き部までの距離は、前記基板の半径に等しいことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ロール洗浄具から前記防水型ロードセルに加えられた荷重を表示する荷重表示器をさらに備え、前記荷重表示器はケーブルを介して前記防水型ロードセルに接続されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基板洗浄装置は、前記ロール洗浄具から前記防水型ロードセルに加えられる荷重を測定するために前記ロール洗浄具を前記防水型ロードセルに押し付けているときの前記ロール洗浄具の変形量を測定する変位センサを備えていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基台プレートは金属から構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基台プレートには肉抜き穴が形成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ケーブルは前記基台プレートに固定されていることを特徴とする。
本発明の一態様は、ロール洗浄具から基板に加えられる荷重を測定するための荷重測定装置であって、前記基板の直径と同じ長さの荷重測定面を有する防水型ロードセルと、前記防水型ロードセルを支持する基台プレートとを備え、前記基台プレートの縁部には、複数の円弧状の切り欠き部が形成されており、前記基台プレートの中心点から前記円弧状の切り欠き部までの距離は、前記基板の半径に等しいことを特徴とする。
【００１６】
本発明の他の態様は、ロール洗浄具から基板に加えられる荷重を測定する荷重測定方法であって、前記基板の直径と同じ長さの荷重測定面を有する防水型ロードセルを備えた荷重測定装置を基板保持機構で保持し、前記ロール洗浄具をその軸心まわりに回転させながら、該ロール洗浄具を前記防水型ロードセルに押し付け、回転する前記ロール洗浄具に洗浄液を供給しながら、該ロール洗浄具から前記防水型ロードセルに加えられる荷重を測定することを特徴とする。
【００１７】
本発明の好ましい態様は、回転する前記ロール洗浄具が前記防水型ロードセルに押し付けられているときの該ロール洗浄具の潰れ量を測定する工程をさらに含むことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ロール洗浄具を前記防水型ロードセルに押し付ける力を変えながら、前記荷重の測定と前記ロール洗浄具の潰れ量の測定を繰り返して、前記荷重の複数の測定値と前記潰れ量の複数の測定値を取得し、前記荷重の複数の測定値と前記潰れ量の複数の測定値から、前記荷重と前記ロール洗浄具の潰れ量との関係を導き出すことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ロール洗浄具の回転速度を変えながら、前記荷重の測定を繰り返して、前記荷重の複数の測定値を取得し、前記荷重の複数の測定値と前記ロール洗浄具の対応する回転速度から、前記荷重と前記ロール洗浄具の回転速度との関係を導き出すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
上述した荷重測定装置および荷重測定方法によれば、基板の洗浄に実際に使用されるロール洗浄具を用いてロール洗浄具の荷重を測定することができる。特に、荷重の測定中に、ロール洗浄具を回転させ、かつ洗浄液をロール洗浄具に供給することができるので、防水型ロードセルは基板洗浄と同じ条件下でロール洗浄具の荷重を測定することができる。さらに、防水型ロードセルの荷重測定面は、基板の直径と同じ長さを有するので、荷重測定時のロール洗浄具の潰れ量は、基板洗浄時のロール洗浄具の潰れ量と同じである。したがって、実際に基板を洗浄しているときのロール洗浄具の荷重と、防水型ロードセルによって測定される荷重との差をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】基板洗浄装置を示す斜視図である。
【図２】ロールスポンジの荷重を測定するための荷重測定装置を示す斜視図である。
【図３】荷重測定装置の平面図である。
【図４】荷重測定装置の正面図である。
【図５】荷重測定装置が基板洗浄装置にセットされた状態を示す平面図である。
【図６】基板洗浄装置にセットされた荷重測定装置がロールスポンジの荷重を測定している様子を示す正面図である。
【図７】図６に示す荷重測定装置を示す側面図である。
【図８】従来の荷重測定治具に使用されているロードセルにロールスポンジが押し付けられている状態を示す側面図である。
【図９】従来の荷重測定治具を示す平面図である。
【図１０】図９に示す荷重測定治具の正面図である。
【図１１】洗浄装置にセットされた荷重測定治具を示す平面図である。
【図１２】洗浄装置にセットされた荷重測定治具が荷重を測定している様子を示す正面図である。
【図１３】図１２に示す荷重測定治具を示す側面図である。
【図１４】ロードセルに押し付けられたときのダミーロールの高さとウェハに押し付けられたときのロール洗浄具の高さの差を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、基板洗浄装置を示す斜視図である。図１に示すように、基板洗浄装置は、基板の一例であるウェハＷの周縁部を保持してウェハＷをその軸心まわりに回転させる４つの保持ローラー１，２，３，４を備えた基板保持機構５と、ウェハＷの上下面に接触する円筒状のロールスポンジ（ロール洗浄具）７，８と、これらのロールスポンジ７，８をその軸心まわりに回転させるロール回転機構１１，１２と、ウェハＷの上面に純水を供給する上側純水供給ノズル１５，１６と、ウェハＷの上面に洗浄液（薬液）を供給する上側洗浄液供給ノズル２０，２１とを備えている。図示しないが、ウェハＷの下面に純水を供給する下側純水供給ノズルと、ウェハＷの下面に洗浄液（薬液）を供給する下側洗浄液供給ノズルが設けられている。
【００２１】
ロールスポンジ７，８の軸心は、保持ローラー１，２，３，４に保持されたウェハＷの表面と平行に延びている。保持ローラー１，２，３，４は図示しない駆動機構（例えばエアシリンダ）によって、ウェハＷに近接および離間する方向に移動可能となっている。さらに、保持ローラー１，２，３，４のうちの少なくとも２つは、図示しないローラー回転機構に連結されている。
【００２２】
上側のロールスポンジ７を回転させるロール回転機構１１は、その上下方向の動きをガイドするガイドレール２５に取り付けられている。このロール回転機構１１は荷重発生機構２７に支持されており、ロール回転機構１１および上側のロールスポンジ７は荷重発生機構２７により上下方向に移動されるようになっている。なお、図示しないが、下側のロールスポンジ８を回転させるロール回転機構１２もガイドレールに支持されており、荷重発生機構によってロール回転機構１２および下側のロールスポンジ８が上下動するようになっている。荷重発生機構としては、例えばボールねじを用いたモータ駆動機構またはエアシリンダが使用される。ウェハＷを洗浄するときには、ロールスポンジ７，８は互いに近接する方向に移動してウェハＷの上下面に接触する。ロール洗浄具として、ロールスポンジに代えて、ロールブラシが使用されることもある。
【００２３】
次に、ウェハＷを洗浄する工程について説明する。ウェハＷの周縁部が保持ローラー１，２，３，４に保持された状態で、保持ローラー１，２，３，４のうちの少なくとも２つがローラー回転機構（図示せず）によって回転され、これによりウェハＷがその軸心まわりに回転する。次いで、上側洗浄液供給ノズル２０，２１および図示しない下側洗浄液供給ノズルからウェハＷの上面及び下面に洗浄液が供給される。この状態で、ロールスポンジ７，８がその軸心まわりに回転しながらウェハＷの上下面に摺接することによって、ウェハＷの上下面を洗浄する。
【００２４】
ウェハＷの洗浄後、上側純水供給ノズル１５，１６および図示しない下側純水供給ノズルから、回転するウェハＷに純水を供給することによってウェハＷの濯ぎ（リンス）が行われる。ウェハＷのリンスは、ロールスポンジ７，８をウェハＷの上下面に摺接させながら行なってもよいし、ロールスポンジ７，８をウェハＷの上下面から離間させた状態で行なってもよい。
【００２５】
図２は、図１に示すロールスポンジ７，８の荷重を測定するための荷重測定装置を示す斜視図である。この荷重測定装置は、ロールスポンジ７，８の荷重を測定するときに、基板洗浄装置にセットされる。図２に示すように、荷重測定装置は、荷重を測定するためのロードセル３０と、ロードセル３０が取り付けられる基台プレート３１と、ケーブル３５を介してロードセル３０に接続された荷重表示器３８とを備えている。
【００２６】
ロードセル３０は、長方形の荷重測定面３０ａを有している。上側のロールスポンジ７の荷重を測定するときは、荷重測定面３０ａが上向きの状態で荷重測定装置が基板保持機構５（図１参照）に保持され、下側のロールスポンジ８の荷重を測定するときは、荷重測定面３０ａが下向きの状態で荷重測定装置が基板保持機構５に保持される。ロードセル３０によって測定された荷重は、荷重表示器３８に表示される。荷重測定データをデータロガーに送る場合は、荷重表示器３８は荷重測定値をアナログ値として出力できるアナログ出力端子を備えていることが望ましい。
【００２７】
ロードセル３０は、液体の浸入を完全に防ぐことができる防水型ロードセルである。ロードセル３０は、ＩＰ６６以上の防水構造を有することが好ましい。ＩＰとは、粉塵および液体の侵入に対する保護等級を表す規格である。ロードセル３０の荷重測定面３０ａの長手方向の寸法（すなわち荷重測定面３０ａの長さ）は、ウェハＷの直径と同じである。例えば、ウェハＷの直径が３００ｍｍであれば、荷重測定面３０ａの長さは３００ｍｍであり、ウェハＷの直径が４５０ｍｍであれば、荷重測定面３０ａの長さは４５０ｍｍである。この荷重測定面３０ａは、凹凸のない平坦な面から構成されている。
【００２８】
ケーブル３５は、柔軟な防水被膜で覆われたものが使用される。ある程度の強度があれば、ケーブル３５はできるだけ細いことが好ましい。ケーブル３５はロードセル３０に接続されているので、ロードセル３０が荷重を測定しているときにケーブル３５に外力が加わると荷重測定値が変化してしまう。そこで、これを防止するために、ケーブル３５は基台プレート３１に固定されている。
【００２９】
図３は、荷重測定装置の平面図であり、図４は、荷重測定装置の正面図である。図３，図４では、ケーブル３５および荷重表示器３８の図示は省略されている。基台プレート３１の中央部には凹部３１ａが形成されており、ロードセル３０はこの凹部３１ａ内に配置されている。ロードセル３０は基台プレート３１と同心上に配置されている。ロールスポンジ７をロードセル３０に押し付けたときに基台プレート３１が撓まないように、基台プレート３１は、高い剛性を有する金属から構成されることが好ましい。例えば、基台プレート３１はステンレス鋼から構成される。高い剛性を維持しつつ、軽量化を図るために、基台プレート３１に肉抜き孔を形成してもよい。
【００３０】
基台プレート３１の縁部には、ウェハＷの厚さと概ね等しい厚さを有した４つの薄肉部４０が形成されており、それぞれの薄肉部４０には円弧状の切り欠き部４１が形成されている。基台プレート３１の中心点Ｏから各切り欠き部４１までの距離は、ウェハＷの半径ｒに等しい。４つの薄肉部４０を含む基台プレート３１の上面は、ロードセル３０の荷重測定面３０ａと同一平面内にある。図４に示すように、基台プレート３１の凹部３１ａとロードセル３０との間に、ロードセル３０の高さ調整部材としてのシム４４を配置してもよい。
【００３１】
図５は、荷重測定装置が基板洗浄装置にセットされた状態を示す平面図である。図５に示すように、荷重測定装置は、ウェハＷと同じように、基板洗浄装置の基板保持機構（ウェハホルダ）５に保持される。すなわち、基台プレート３１の４つの切り欠き部４１は、基板保持機構５の４つの保持ローラー１，２，３，４によって保持される。各切り欠き部４１は円弧状を有しているので、４つの切り欠き部４１が４つの保持ローラー１，２，３，４によって保持されると、ロードセル３０のロールスポンジ７に対する相対的な位置決めが達成される。具体的には、４つの切り欠き部４１が保持ローラー１，２，３，４に保持されると、荷重測定装置の上から見たときにロードセル３０の長手方向は、ロールスポンジ７の軸方向と一致する。
【００３２】
図６は、基板洗浄装置にセットされた荷重測定装置がロールスポンジ７の荷重を測定している様子を示す正面図であり、図７は、図６に示す荷重測定装置を示す側面図である。荷重の測定は、ロールスポンジ７がロードセル３０の荷重測定面３０ａに押し付けられた状態で行われる。図７に示すように、ロールスポンジ７は、ロール軸５０に取り付けられる。ロール回転機構１１には、ばね５２および荷重発生機構２７が接続されており、ロール軸５０、ロールスポンジ７、およびロール回転機構１１は、ばね５２によって支持されている。
【００３３】
荷重発生機構２７は、ばね５２の反発力に抗してロールスポンジ７を下降させることによってロードセル３０の荷重測定面３０ａにロールスポンジ７を押し付ける。本実施形態では、荷重発生機構２７としてエアシリンダが使用されている。ロール回転機構１１の上方には変位センサ５５が配置されている。この変位センサ５５は、ロールスポンジ７の下方への変位を測定する装置である。変位センサ５５として、非接触型の光学式変位センサを用いてもよいし、接触型の距離計を用いてもよい。
【００３４】
ロールスポンジ７は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などの比較的柔らかい材料から構成されている。したがって、ロールスポンジ７がロードセル３０の荷重測定面３０ａに押し付けられると、図６に示すように、ロールスポンジ７の下部が潰れる（変形する）。ロールスポンジ７の荷重測定およびウェハの洗浄は、このようにロールスポンジ７の下部が潰れた状態で行われる。ロールスポンジ７の潰れ量（変形量）は、変位センサ５５によって測定することができる。
【００３５】
ロードセル３０の荷重測定面３０ａは、ウェハＷの直径と同じ寸法を有するので、荷重測定時のロールスポンジ７の潰れ量は、ウェハ洗浄時のロールスポンジ７の潰れ量と同じである。図９に示す従来の荷重測定治具に使用されているロードセル１０５は、ウェハＷの直径の約半分の長さである。このような短いロードセル１０５を用いて荷重を測定すると、図８に示すように、ロールスポンジ７はウェハ洗浄時よりも大きく潰れてしまう。この潰れ量の差は、ばね５２の反発力に差を生じさせ、結果的に、ロールスポンジ７を用いて測定した荷重と、ロールスポンジ７を用いてウェハを洗浄したときの荷重との間に差が生じてしまう。
【００３６】
本実施形態によれば、ロードセル３０の荷重測定面３０ａは、ウェハＷの直径と同じ寸法を有しているので、荷重測定時のロールスポンジ７の潰れ量は、ウェハＷの洗浄時のロールスポンジ７の潰れ量と同じである。したがって、実際にウェハＷを洗浄しているときのロールスポンジ７の荷重と、ロードセル３０によって測定される荷重との差をなくすことができる。
【００３７】
ロールスポンジ７の荷重測定は次のようにして行われる。荷重測定装置を基板洗浄装置に搬入し、基板保持機構５の保持ローラー１，２，３，４で荷重測定装置を保持する。ロードセル３０のロールスポンジ７に対する位置決めは、保持ローラー１，２，３，４で荷重測定装置の切り欠き部４１を保持したときに完了する。ウェハ洗浄とは異なり、荷重測定中に荷重測定装置は回転されない。
【００３８】
次に、ロールスポンジ７をその軸心まわりに回転させながら、荷重発生機構２７によりロールスポンジ７をロードセル３０に押し付ける。さらに、回転するロールスポンジ７に上側洗浄液供給ノズル２０，２１から洗浄液を供給しながら、ロールスポンジ７からロードセル３０に加えられる荷重を測定する。
【００３９】
本実施形態によれば、ウェハＷの洗浄に実際に使用されるロールスポンジ７を用いてロールスポンジ７の荷重を測定することができる。特に、ロードセル３０は洗浄液の浸入を完全に防止できる防水型ロードセルであるので、荷重の測定中に、ウェハＷの洗浄時と同じように、洗浄液をロールスポンジ７に供給することができる。
【００４０】
ウェハＷの洗浄が行われているとき、ロールスポンジ７は洗浄液を含んだ状態で回転する。このため、ウェハＷに加わる荷重は、遠心力の作用によりロールスポンジ７の回転速度に依存して変化する。より具体的には、ロールスポンジ７の回転速度（遠心力）が増加すると、ロールスポンジ７の変形が回転速度に追従できなくなる。結果として、ロールスポンジ７の潰れ量が小さくなり、ばね５２の反発力が大きくなる。このため、荷重発生機構２７がロールスポンジ７をウェハに押し付ける力が同じであっても、ウェハＷに加わる荷重はロールスポンジ７の回転速度に依存して変わりうる。本実施形態では、ロードセル３０の荷重測定面３０ａは、ウェハ表面と同じような平坦な面であるので、ウェハＷの洗浄時と同じように、荷重測定時にロールスポンジ７を回転させることができる。したがって、ウェハＷの洗浄時と同じ条件下で、ロードセル３０はロールスポンジ７の荷重を測定することができる。
【００４１】
荷重発生機構２７がロールスポンジ７をロードセル３０に押し付ける力、すなわち荷重発生機構２７を構成するエアシリンダに供給される気体の圧力は、圧力レギュレータ６７（図７参照）によって調整される。圧力レギュレータ６７およびロール回転機構１１は、動作コントローラ６６に接続されており、荷重発生機構２７およびロール回転機構１１の動作は動作コントローラ６６によって制御される。荷重発生機構２７が発生する力およびロールスポンジ７の回転速度は動作コントローラ６６によって制御される。
【００４２】
ロールスポンジ７の荷重の測定は、荷重発生機構２７に供給される気体の圧力を段階的に変えながら、複数回行われる。ロールスポンジ７の荷重と気体の圧力との関係は、ロードセル３０によって得られた荷重の複数の測定値と、対応する気体の圧力から導き出すことができる。
【００４３】
変位センサ５５も動作コントローラ６６に接続されており、変位センサ５５によって取得されたロールスポンジ７の潰れ量（変形量）の測定値は動作コントローラ６６に送られる。ロールスポンジ７の潰れ量の測定は、ロールスポンジ７の荷重測定とともに、複数回行われる。すなわち、荷重発生機構２７に供給される気体の圧力を段階的に変えながら、ロールスポンジ７の荷重の測定およびロールスポンジ７の潰れ量の測定が繰り返し行われ、荷重の複数の測定値と、対応する潰れ量の複数の測定値が取得される。ロールスポンジ７の荷重の測定およびロールスポンジ７の潰れ量の測定は、上述したように、ロールスポンジ７をその軸心まわりに回転させながら、かつ回転するロールスポンジ７に洗浄液を供給しながら行われる。
【００４４】
ロールスポンジ７の荷重とロールスポンジ７の潰れ量との関係は、荷重の複数の測定値と、潰れ量の複数の測定値とから導き出すことができる。ユーザーは、ウェハの洗浄に最適なロールスポンジ７の荷重とロールスポンジ７の潰れ量の組み合わせを選択することができ、さらに、同じ構造を有する後続のウェハの洗浄に、その選択された最適な組み合わせを適用することができる。
【００４５】
さらに、ロールスポンジ７の回転速度を変えながら、ロールスポンジ７の荷重の測定を繰り返して、荷重の複数の測定値を取得し、荷重の複数の測定値とロールスポンジ７の対応する回転速度から、ロールスポンジ７の荷重とロールスポンジ７の回転速度との関係を導き出すこともできる。この場合は、荷重発生機構２７が発生する力は一定に保たれる。
【００４６】
ロールスポンジ７の荷重と気体の圧力との関係、ロールスポンジ７の荷重とロールスポンジ７の潰れ量との関係、およびロールスポンジ７の荷重とロールスポンジ７の回転速度との関係は、動作コントローラ６６または外部のコンピュータなどの計算機を使用して導き出すことができる。
【００４７】
下側のロールスポンジ８のウェハに対する荷重の測定は、荷重測定面３０ａが下向きの状態で行われる。つまり、荷重測定面３０ａが下向きの状態で、荷重測定装置が基板保持機構５に保持される。その他の動作は、上述した上側のロールスポンジ７の荷重測定と同様である。
【００４８】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【００４９】
１，２，３，４    保持ローラー
５    基板保持機構
７，８    ロールスポンジ（ロール洗浄具）
１１，１２    ロール回転機構
１５，１６    上側純水供給ノズル
２０，２１    上側洗浄液供給ノズル
２７    荷重発生機構
３０    ロードセル
３０ａ    荷重測定面
３１    基台プレート
３５    ケーブル
３８    荷重表示器
４０    薄肉部
４１    切り欠き部
５０    ロール軸
５２    ばね
５５    変位センサ
６６    動作コントローラ
６７    圧力レギュレータ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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