特許 6262983 基板洗浄装置及び基板洗浄方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6262983

(24)【登録日】2017年12月22日

(45)【発行日】2018年1月17日

(54)【発明の名称】基板洗浄装置及び基板洗浄方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20180104BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 644C

   H01L21/304 648G

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-214958(P2013-214958)

(22)【出願日】2013年10月15日

(65)【公開番号】特開2014-103387(P2014-103387A)

(43)【公開日】2014年6月5日

【審査請求日】2016年7月25日

(31)【優先権主張番号】特願2012-235403(P2012-235403)

(32)【優先日】2012年10月25日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100091498

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(74)【代理人】

【識別番号】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(72)【発明者】

【氏名】前田 幸次

(72)【発明者】

【氏名】磯部 壮一

(72)【発明者】

【氏名】下元 博

(72)【発明者】

【氏名】田中 英明

【審査官】 加藤 芳健

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−３３２５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０２１８３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１９９６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−３２６３７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

長尺状に水平に延びるロール洗浄部材を支持して回転させるロールホルダと、
制御機器を備えたアクチュエータの駆動に伴って、基板洗浄時に前記ロール洗浄部材が基板にロール荷重を加えるように前記ロールホルダを昇降させる昇降機構と、
前記ロール荷重を測定するロードセルと、
前記ロードセルの測定値を基に前記制御機器を介して前記ロール荷重をフィードバック制御する制御部と、
予め求めた設定ロール荷重と制御機器の操作量基準値との関係に基づいて、設定ロール荷重に応じた操作量基準値の許容範囲を予め設定しておき、前記制御機器の操作量が予め設定した設定ロール荷重に応じた操作量基準値の許容範囲から外れていないかを監視するモニタ部とを有することを特徴とする基板洗浄装置。

【請求項2】

前記制御機器の操作量が前記設定ロール荷重に応じて予め設定した操作量基準値の許容範囲から外れた時にアラームを発する警報器を有することを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。

【請求項3】

前記アクチュエータは、エアシリンダであり、前記制御機器は、エアシリンダに供給されるエアの圧力を調整する調整弁の開度を制御する電空レギュレータであることを特徴とする請求項１または２に記載の基板洗浄装置。

【請求項4】

制御機器を備えたアクチュエータの駆動に伴って昇降する長尺状に水平に延びるロール洗浄部材が基板に加えるロール荷重をロードセルで測定し、該ロードセルの測定値を基に前記制御機器を介して前記ロール荷重をフィードバック制御しながら、前記制御機器の操作量をモニタ部で監視する基板洗浄方法であって、
予め求めた設定ロール荷重と制御機器の操作量基準値との関係に基づいて、設定ロール荷重に応じた操作量基準値の許容範囲を前記モニタ部に予め設定しておき、
前記制御機器の操作量が予め設定した設定ロール荷重に応じた操作量基準値の許容範囲から外れていないかを前記モニタ部で監視することを特徴とする基板洗浄方法。

【請求項5】

前記制御機器の操作量が前記設定ロール荷重に応じて予め設定した操作量基準値の許容範囲から外れた時にアラームを発することを特徴とする請求項４に記載の基板洗浄方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体ウェハ等の基板の表面に円柱状で長尺状に水平に延びるロール洗浄部材を接触させながら、基板及びロール洗浄部材をそれぞれ一方向に回転させて基板表面をスクラブ洗浄する基板洗浄装置及び基板洗浄方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体ウェハ等の基板の表面をロール洗浄部材でスクラブ洗浄する基板洗浄装置にあっては、基板洗浄時に、ロール洗浄部材を所定の押付け荷重（ロール荷重）で基板に押付けながら回転させるようにしており、このロール荷重を適正な値に管理・調整することが、基板の洗浄度を高めたり、基板の損傷を防止したりする上で重要となる。

【0003】

このため出願人は、基板の洗浄時に、ロール洗浄部材の基板に対する押付け荷重（ロール荷重）をロードセルで測定し、この測定値を基に、モータ等のアクチュエータの制御機器を制御する閉ループ制御（ＣＬＣ）系を構成して、ロール荷重を適正な値にフィードバック制御するようにした基板洗浄装置を提案している（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２−５０６０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

基板の洗浄時に、ロール洗浄部材の基板に対する押付け荷重（ロール荷重）をロードセルで測定し、この測定値を基にロール荷重をフィードバック制御するようにした場合、ロードセルが故障して正確なロール荷重を測定できなくなると、ロール洗浄部材から基板に適切なロール荷重が加えられなくなる。

【0006】

つまり、ロードセルの故障によりロードセルの測定値（測定ロール荷重）が実際のロール荷重より大きくなると、所定のロール荷重よりも小さいロール荷重がロール洗浄部材から基板に加えられ、この結果、基板に対する洗浄度が低下してしまう。一方、ロードセルの測定値（測定ロール荷重）が実際のロール荷重より小さくなると、所定のロール荷重よりも大きいロール荷重がロール洗浄部材から基板に加えられ、この結果、基板が破損してしまう恐れがある。

【0007】

本発明は上記事情に鑑みて為されたもので、ロール荷重を測定するロードセルが基板洗浄時に故障したことを迅速に検知して、異常なロール荷重がロール洗浄部材から基板に加えられまま洗浄が継続されることを防止できるようにした基板洗浄装置及び基板洗浄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】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明の基板洗浄装置は、長尺状に水平に延びるロール洗浄部材を支持して回転させるロールホルダと、制御機器を備えたアクチュエータの駆動に伴って、基板洗浄時に前記ロール洗浄部材が基板にロール荷重を加えるように前記ロールホルダを昇降させる昇降機構と、前記ロール荷重を測定するロードセルと、前記ロードセルの測定値を基に前記制御機器を介して前記ロール荷重をフィードバック制御する制御部と、予め求めた設定ロール荷重と制御機器の操作量基準値との関係に基づいて、設定ロール荷重に応じた操作量基準値の許容範囲を予め設定しておき、前記制御機器の操作量が予め設定した設定ロール荷重に応じた操作量基準値の許容範囲から外れていないかを監視するモニタ部とを有する。

【0009】

ロール荷重を測定するロードセルが故障して、ロードセルの測定値が狂うと、制御機器の操作量が予め設定した設定ロール荷重に応じた操作量基準値から外れる。このため、制御機器の操作量が予め設定した設定ロール荷重に応じた操作量基準値の許容範囲から外れていないかをモニタ部で監視することで、基板の洗浄時にロードセルが故障したことを迅速に検知することができる。

【0010】

本発明の好ましい一態様において、基板洗浄装置は、前記制御機器の操作量が前記設定ロール荷重に応じて予め設定した操作量基準値の許容範囲から外れた時にアラームを発する警報器を有する。

【0011】

本発明の好ましい一態様において、前記アクチュエータは、エアシリンダであり、前記制御機器は、エアシリンダに供給されるエアの圧力を調整する調整弁の開度を制御する電空レギュレータである。

【0012】

本発明の基板洗浄方法は、制御機器を備えたアクチュエータの駆動に伴って昇降する長尺状に水平に延びるロール洗浄部材が基板に加えるロール荷重をロードセルで測定し、該ロードセルの測定値を基に前記制御機器を介して前記ロール荷重をフィードバック制御しながら、前記制御機器の操作量をモニタ部で監視する基板洗浄方法であって、予め求めた設定ロール荷重と制御機器の操作量基準値との関係に基づいて、設定ロール荷重に応じた操作量基準値の許容範囲を前記モニタ部に予め設定しておき、前記制御機器の操作量が予め設定した設定ロール荷重に応じた操作量基準値の許容範囲から外れていないかを前記モニタ部で監視する。

【0013】

本発明の好ましい一態様において、基板洗浄方法は、前記制御機器の操作量が前記設定ロール荷重に応じて予め設定した操作量基準値の許容範囲から外れた時にアラームを発する。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、制御機器の操作量が予め設定した設定ロール荷重に応じた操作量基準値の許容範囲から外れていないかをモニタ部で監視することで、基板の洗浄時にロードセルが故障したことを迅速に検知することができ、これによって、異常なロール荷重がロール洗浄部材から基板に加えられまま洗浄が継続されることを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る基板洗浄装置を備えた基板処理装置の全体構成を示す平面図である。

【図2】図２は、図１に示す基板処理装置に備えられている、本発明の実施形態の基板洗浄装置の概要を示す斜視図である。

【図3】図３は、本発明の実施形態の基板洗浄装置の全体構成の概要を示す正面図である。

【図4】図４は、設定ロール荷重（Ｎ）と、電空レギュレータの各バルブ操作量基準値（ｋＰａ）及び該各基準値の許容範囲との関係の一例を示すグラフである。

【図5】図５は、設定ロール荷重（Ｎ）と、電空レギュレータの各バルブ操作量基準値（ｋＰａ）及び該各基準値の許容範囲との関係の他の例を示すグラフである。

【図6】図６は、図３に示す基板洗浄装置の上部ロール洗浄部材から基板に加えられるロール荷重をフィードバック制御しつつ基板の表面（上面）を洗浄する制御例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る基板洗浄装置を備えた基板処理装置の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、基板処理装置は、略矩形状のハウジング１０と、多数の半導体ウェハ等の基板をストックする基板カセットが載置されるロードポート１２を備えている。ロードポート１２は、ハウジング１０に隣接して配置されている。ロードポート１２には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard Manufacturing Interface）ポッド、またはＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を搭載することができる。ＳＭＩＦ、ＦＯＵＰは、内部に基板カセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。

【0017】

ハウジング１０の内部には、複数（この例では４つ）の研磨装置１４ａ〜１４ｄと、研磨後の基板を洗浄する第１基板洗浄装置１６及び第２基板洗浄装置１８と、洗浄後の基板を乾燥させる基板乾燥装置２０が収容されている。研磨装置１４ａ〜１４ｄは、基板処理装置の長手方向に沿って配列され、基板洗浄装置１６，１８及び基板乾燥装置２０も基板処理装置の長手方向に沿って配列されている。本発明の実施形態に係る基板洗浄装置は、第１基板洗浄装置１６に適用されている。

【0018】

ロードポート１２、該ロードポート１２側に位置する研磨装置１４ａ及び基板乾燥装置２０に囲まれた領域には、第１基板搬送ロボット２２が配置され、また研磨装置１４ａ〜１４ｄと平行に、基板搬送ユニット２４が配置されている。第１基板搬送ロボット２２は、研磨前の基板をロードポート１２から受け取って基板搬送ユニット２４に受け渡すとともに、乾燥後の基板を基板乾燥装置２０から受け取ってロードポート１２に戻す。基板搬送ユニット２４は、第１基板搬送ロボット２２から受け取った基板を搬送して、各研磨装置１４ａ〜１４ｄとの間で基板の受け渡しを行う。

【0019】

第１基板洗浄装置１６と第２基板洗浄装置１８の間に位置して、第１基板洗浄装置１６と第２基板洗浄装置１８との間で基板の受け渡しを行う第２基板搬送ロボット２６が配置され、第２基板洗浄装置１８と基板乾燥装置２０との間に位置して、第２基板洗浄装置１８と基板乾燥装置２０との間で基板の受け渡しを行う第３基板搬送ロボット２８が配置されている。ハウジング１０には、下記の調節計６６の設定とロール荷重の設定値の入力（設定ロール荷重の指示）等を行う制御盤（操作パネル）３０が備えられている。

【0020】

図２は、図１に示す基板処理装置に備えられている、本発明の実施形態の（第１）基板洗浄装置１６の概要を示す斜視図で、図３は、本発明の実施形態の基板洗浄装置１６の全体構成の概要を示す正面図である。

【0021】

図２及び図３に示すように、基板洗浄装置１６は、表面を上にして半導体ウェハ等の基板Ｗの周縁部を支持し基板Ｗを水平回転させる、水平方向に移動自在な複数本（図では４本）のスピンドル４０と、スピンドル４０で支持して回転させる基板Ｗの上方に昇降自在に配置される上部ロールホルダ４２と、スピンドル４０で支持して回転させる基板Ｗの下方に昇降自在に配置される下部ロールホルダ４４を備えている。

【0022】

上部ロールホルダ４２には、円柱状で長尺状に延びる、例えばＰＶＡからなる上部ロール洗浄部材（ロールスポンジ）４６が回転自在に支持されており、上部ロール洗浄部材４６は、図示しない駆動機構によって、図２に矢印Ｆ_１に示すように回転する。下部ロールホルダ４４には、円柱状で長尺状に延びる、例えばＰＶＡからなる下部ロール洗浄部材（ロールスポンジ）４８が回転自在に支持されており、下部ロール洗浄部材４８は、図示しない駆動機構によって、図２に矢印Ｆ_２に示すように回転する。

【0023】

スピンドル４０で支持して回転させる基板Ｗの上方に位置して、基板Ｗの表面（上面）に洗浄液を供給する上部洗浄液供給ノズル５０が配置され、スピンドル４０で支持して回転させる基板Ｗの下方に位置して、基板Ｗの裏面（下面）に洗浄液を供給する下部洗浄液供給ノズル５２が配置されている。

【0024】

上部ロールホルダ４２の長さ方向に沿ったほぼ中央には、凹部４２ａが設けられ、この凹部４２ａ内に位置して、ロードセル５４が上部ロールホルダ４２に固定されている。この例では、鉛直方向に配置された、アクチュエータとしてのエアシリンダ５６と、このエアシリンダ（アクチュエータ）５６の駆動に伴って昇降する昇降軸５７と、この昇降軸５７の上端に基端を連結して水平方向に延びる、昇降部として昇降アーム５８とを有する昇降機構６０が備えられ、この昇降アーム（昇降部）５８の自由端側下端に、ロードセル５４を介して、上部ロールホルダ４２が連結されている。ロードセル５４と昇降アーム５８の自由端側下面との間に、上部ロールホルダ４２をチルト（tilt）させるチルト機構７０が設置されている。

【0025】

これによって、エアシリンダ５６の駆動に伴って、上部ロールホルダ４２は、昇降軸５７及び昇降アーム５８と一体に昇降する。エアシリンダ５６には、エアシリンダ５６の内部に供給されるエアの供給圧を制御する制御機器としての電空レギュレータ６２が備えられ、この電空レギュレータ（制御機器）６２の弁開度を調節することで、エアシリンダ５６に供給されるエアの圧力が調整される。

【0026】

このように、上部ロールホルダ４２の長さ方向に沿ったほぼ中央で上部ロールホルダ４２を昇降アーム５８の自由端側下面に連結し、上部ロール洗浄部材４６を支持して回転させる上部ロールホルダ４２の重心を通る垂線がロードセル５４のほぼ中心を通るようにして、上部ロールホルダ４２を水平な状態でバランス良く昇降アーム５８の自由端側下面に連結することができる。

【0027】

また、昇降アーム５８の自由端側下端に、ロードセル５４を介して、上部ロールホルダ４２を連結することで、上部ロールホルダ４２の自重をロス無くロードセル５４に伝えることができる。そして、基板Ｗの洗浄時に、上部ロールホルダ４２を下降させて、上部ロール洗浄部材４６を基板Ｗに接触させると、ロードセル５４に加わる引張り荷重が減少し、その減少した分が、上部ロール洗浄部材４６が基板Ｗに対して加えたロール荷重（押付け荷重）と限りなく一致する。

【0028】

これにより、この減少した引張り荷重を介して、上部ロール洗浄部材４６が基板Ｗの洗浄時に基板Ｗに対して加えるロール荷重をロードセル５４で測定し、電空レギュレータ６２の操作量を介して弁開度を調節することで、ロール荷重を調整することができる。

【0029】

そして、ロードセル５４で測定した測定値は、表示計６４に出力され表示計６４から、制御部としての調節計６６にアナログ信号で送られ、調節計（制御部）６６から送られるアナログ信号は電空レギュレータ６２に入力される。これによって、閉じたループにより制御を行う閉ループ制御系が構成されている。また、調節計６６には、制御盤（操作パネル）３０からロール荷重の設定値（設定ロール荷重）等が入力される。

【0030】

これによって、調節計６６は、ロードセル５４で測定した測定値（測定ロール荷重）と制御盤（操作パネル）３０から入力された設定ロール荷重とを比較し、その差に応じて、電空レギュレータ６２にエアシリンダ用の調整弁の操作量（バルブ操作量）を指示する。電空レギュレータ６２は、調節計６６の指示に応じて、調整弁の弁開度を自動的に調整し、この調整された弁開度に応じて、エアシリンダ５６の推力を変化させることで、基板Ｗの洗浄時に基板Ｗに加えられるロール荷重がフィードバック制御される。

【0031】

この例によれば、昇降機構６０の昇降アーム５８と該昇降アーム５８に連結された上部ロールホルダ４２との間にロードセル５４を設置し、ロードセル５４が上部ロールホルダ４２の自重を受ける構造とし、上部ロールホルダ４２とロードセル５４との間に、上部ロールホルダ４２の昇降時にフリクション増となるベアリングやリンクロッド、荷重伝達でロスを発生させる梁構造や突起物等を介さない構造とすることで、基板洗浄時に基板Ｗに加えられるロール荷重を正確にロードセル５４に伝え、ロール荷重を精度良く測定して制御することができる。

【0032】

ロードセル５４でロール荷重を測定しながら基板Ｗを洗浄している時に、ロードセル５４が故障すると、正確なロール荷重を測定できなくなり、上部ロール洗浄部材４６から基板Ｗに適切なロール荷重が加えられなくなる。このように、ロードセル５４が故障してロードセル５４の測定値（測定ロール荷重）が狂うと、電空レギュレータ６２の現在のバルブ操作量、つまり調節計６６から電空レギュレータ６２へ出力されるバルブ操作量が予め設定した設定ロール荷重に応じたバルブ操作量基準値から外れる。

【0033】

そこで、この例では、電空レギュレータ６２に出力されたバルブ操作量が予め設定した設定ロール荷重に応じたバルブ操作量基準値の許容範囲から外れていないかを、調節計６６に接続されたモニタ部８０で監視することで、基板Ｗの洗浄中にロードセル５４が故障したことを迅速に検知するようにしている。

【0034】

つまり、モニタ部８０には、制御盤３０から調節計６６に入力された設定ロール荷重毎のバルブ操作量基準値が予め入力されて記憶されているとともに、調節計６６から電空レギュレータ６２へ出力されるバルブ操作量が入力される。そして、モニタ部８０は、電空レギュレータ６２へ出力されるバルブ操作量が制御盤３０から調節計６６に入力された設定ロール荷重に対応するバルブ操作量基準値の許容範囲から外れていないかを監視する。そして、モニタ部８０は、ロードセル５４が故障したことを検知した時、モニタ部８０に接続された警報器８２に信号を出力し、警報器８２は、この信号を受けてアラームを発する。

【0035】

図４は、設定ロール荷重（Ｎ）と、電空レギュレータの各バルブ操作量基準値（ｋＰａ）及び該基準値の許容範囲との関係の一例を示す。この例では、各設定ロール荷重（Ｎ）毎の電空レギュレータの各バルブ操作量基準値（ｋＰａ）を直線状に延びる直線Ａで示している。そして、この直線Ａから一定値を減じた直線状に延びる直線Ｂを下限閾値、一定値を加えた直線状に延びる直線Ｃを上限閾値として、この直線（下限閾値）Ｂと直線（上限閾値）Ｃとで挟まれた領域を許容範囲としている。

【0036】

つまり、例えば制御盤３０から調節計６６に指示された設定ロール荷重がＲ（Ｎ）の時、この設定ロール荷重に対応する電空レギュレータ６２のバルブ操作量基準値は、直線Ａとの交点のＳ（ｋＰａ）となり、このバルブ操作量基準値Ｓの許容範囲は、直線Ｂとの交点の下限閾値Ｔ１（ｋＰａ）と直線Ｃとの交点の上限閾値Ｔ２（ｋＰａ）とで挟まれた範囲（Ｔ１〜Ｔ２）となる。

【0037】

なお、各設定ロール荷重（Ｎ）と電空レギュレータの各バルブ操作量基準値（ｋＰａ）とを１対１で対応させるようにしても良い。

【0038】

モニタ部８０は、例えば上部ロール洗浄部材４６が基板Ｗに加えるロール荷重を、設定ロール荷重Ｒに制御して実際に基板を洗浄している時に、調節計６６から電空レギュレータ６２へ出力されるバルブ操作量（ｋＰａ）が、この許容範囲（Ｔ１〜Ｔ２）内であれば、ロードセル５４は正常に作動していると判断し、この許容範囲（Ｔ１〜Ｔ２）から外れた時、つまり下限閾値Ｔ１を下回るか、または上限閾値Ｔ２を超えたときに、ロードセル５４に故障が発生したと判断する。

【0039】

図５は、設定ロール荷重（Ｎ）と、電空レギュレータの各バルブ操作量基準値（ｋＰａ）及び該基準値の許容範囲との関係の他の例を示す。この例では、各設定ロール荷重毎の電空レギュレータの各バルブ操作量基準値（ｋＰａ）を直線状に延びる直線Ａで示している。そして、この直線Ａから一定の割合（％）を減じた直線状に延びる直線Ｄを下限閾値、一定の割合（％）を加えた直線状に延びる直線Ｅを上限閾値として、この直線（下限閾値）Ｄと直線（上限閾値）Ｅとで挟まれた領域を許容範囲としている。

【0040】

つまり、例えば制御盤３０から調節計６６に指示された設定ロール荷重がＲ（Ｎ）の時、この設定ロール荷重に対応する電空レギュレータ６２のバルブ操作量基準値は、直線Ａとの交点のＳ（ｋＰａ）となり、このバルブ操作量基準値Ｓの許容範囲は、直線Ｄとの交点の下限閾値Ｔ３（ｋＰａ）と直線Ｅとの交点の上限閾値Ｔ４（ｋＰａ）とで挟まれた範囲（Ｔ３〜Ｔ４）となる。

【0041】

図３に示すように、下部ロールホルダ４４の長さ方向に沿ったほぼ中央には、凹部４４ａが設けられている。そして、この下部ロールホルダ４４にあっては、鉛直方向に配置された、アクチュエータとしてのエアシリンダ５６ａと、このエアシリンダ（アクチュエータ）５６ａの駆動に伴って鉛直方向に昇降する、昇降部としての昇降軸５９を有する昇降機構６０ａが備えられ、この昇降軸（昇降部）５９の上端面に、ロードセル５４ａを介して、下部ロールホルダ４４が連結されている。これによって、エアシリンダ５６ａの駆動に伴って、下部ロールホルダ４４は昇降軸５９と一体に昇降する。エアシリンダ５６ａには、前述と同様に、制御機器としての電空レギュレータ６２ａが備えられている。また、昇降軸５９の上端面に固定したロードセル５４ａと下部ロールホルダ４４との間に、下部ロールホルダ４４をチルトさせるチルト機構７０ａが設置されている。

【0042】

このように、下部ロールホルダ４４の長さ方向に沿ったほぼ中央で下部ロールホルダ４４を昇降軸５９の上端面に連結し、下部ロール洗浄部材４８を支持して回転させる下部ロールホルダ４４の重心を通る垂線がロードセル５４ａのほぼ中心を通るようにして、下部ロールホルダ４４を水平な状態でバランス良く昇降軸５９に連結することができる。

【0043】

また、昇降軸５９の上端面に、ロードセル５４ａを介して、下部ロールホルダ４４を連結することで、下部ロールホルダ４４の自重をロス無くロードセル５４ａに伝えることができる。そして、下部ロールホルダ４４を上昇させて、下部ロール洗浄部材４８を基板Ｗに接触させると、ロードセル５４ａに加わる圧縮荷重が増加し、その増加した分が、下部ロール洗浄部材４８が基板Ｗに対して加えたロール荷重（押付け荷重）と限りなく一致する。

【0044】

これにより、この増加した圧縮荷重を介して、下部ロール洗浄部材４８が基板Ｗの洗浄時に基板Ｗに対して加えるロール荷重をロードセル５４ａで測定し、電空レギュレータ（制御機器）６２ａの操作量を介して弁開度を調節することで、ロール荷重を調整することができる。

【0045】

そして、ロードセル５４ａで測定した測定値は、表示計６４ａに出力され表示計６４ａから調節計６６にアナログ信号で送られ、調節計６６から送られるアナログ信号は電空レギュレータ６２ａに入力される。これによって、閉じたループにより制御を行う閉ループ制御系が構成されている。また、調節計６６には、制御盤（操作パネル）３０からロール荷重の設定値（設定ロール荷重）が入力される。

【0046】

これによって、調節計６６は、ロードセル５４ａで測定した測定値（測定ロール荷重）と制御盤（操作パネル）３０から入力された設定ロール荷重とを比較し、その差に応じて、電空レギュレータ６２ａに対して調整弁の操作量（バルブ操作量）を指示する。電空レギュレータ６２ａは、調節計６６の指示に応じて、弁開度を自動的に調整し、この調整された弁開度に応じて、エアシリンダ５６ａの推力を変化させることで、基板Ｗの洗浄時に基板Ｗに加えられるロール荷重がフィードバック制御される。

【0047】

この例によれば、昇降機構６０ａの昇降軸５９と該昇降軸５９に連結される下部ロールホルダ４４との間にロードセル５４ａを設置し、ロードセル５４ａが下部ロールホルダ４４の自重を受ける構造とし、下部ロールホルダ４４とロードセル５４ａとの間に、下部ロールホルダ４４の昇降時にフリクション増となるベアリングやリンクロッド、荷重伝達でロスを発生させる梁構造や突起物等を介さない構造とすることで、基板洗浄時に基板Ｗに加えられるロール荷重を正確にロードセル５４ａに伝え、ロール荷重を精度良く測定して制御することができる。

【0048】

ロードセル５４ａでロール荷重を測定しながら基板Ｗを洗浄している時に、ロードセル５４ａが故障すると、正確なロール荷重を測定できなくなり、下部ロール洗浄部材４４から基板Ｗに適切なロール荷重が加えられなくなる。

【0049】

このため、前述と同様に、電空レギュレータ６２ａのバルブ操作量が予め設定した設定ロール荷重に応じたバルブ操作量基準値の許容範囲から外れていないかを、調節計６６に接続されたモニタ部８０で監視することで、基板Ｗの洗浄中にロードセル５４ａが故障したことを迅速に検知し、ロードセル５４ａが故障したことをモニタ部８０が検知した時、警報器８２からアラームを発するようにしている。

【0050】

上記構成の基板洗浄装置（スクラブ洗浄装置）において、図２に示すように、スピンドル４０の上部に設けたコマ９０の外周側面に形成した嵌合溝９０ａ内に基板Ｗの周縁部を位置させ内方に押付けてコマ９０を回転（自転）させることにより、基板Ｗを図２に矢印Ｅで示すように水平に回転させる。この例では、４個のうち２個のコマ９０が基板Ｗに回転力を与え、他の２個のコマ９０は、基板Ｗの回転を受けるベアリングの働きをしている。なお、全てのコマ９０を駆動機構に連結して、基板Ｗに回転力を付与するようにしてもよい。

【0051】

このように基板Ｗを水平に回転させた状態で、上部洗浄液供給ノズル５０から基板Ｗの表面（上面）に洗浄液（薬液）を供給しつつ、上部ロール洗浄部材４６を回転させながら下降させて回転中の基板Ｗの表面に所定のロール荷重で接触させ、これによって、洗浄液の存在下で、基板Ｗの表面を上部ロール洗浄部材４６でスクラブ洗浄する。上部ロール洗浄部材４６の長さは、基板Ｗの直径より僅かに長く設定されており、これによって、基板Ｗの表面の直径の一方の端部から他方の端部に亘って同時に洗浄される。

【0052】

この基板Ｗの表面の上部ロール洗浄部材４６によるスクラブ洗浄時に、上部ロール洗浄部材４６から基板Ｗに加えられるロール荷重をロードセル５４で測定し、この測定値（測定ロール荷重）と、予め制御盤３０から入力された設定ロール荷重とを調節計６６で比較し、調節計６６は、その差に応じて、電空レギュレータ６２に対して調整弁の操作量（バルブ操作量）を指示する。電空レギュレータ６２は、調節計６６の指示に応じて、弁開度を自動的に調整し、この調整された弁開度に応じて、エアシリンダ５６の推力を変化させる。これによって、基板Ｗの洗浄時に基板Ｗに加えられるロール荷重が設定ロール荷重となるようにロール荷重をフィードバック制御する。

【0053】

図６は、図３に示す基板洗浄装置の上部ロール洗浄部材４６から基板Ｗに加えられるロール荷重をフィードバック制御しつつ基板Ｗの表面（上面）を洗浄する制御例を示すフローチャートである。なお、図３に示す基板洗浄装置の下部ロール洗浄部材４８から基板Ｗに加えられるロール荷重をフィードバック制御しつつ基板Ｗの裏面（下面）を洗浄する制御例もほぼ同様であるので、ここではその説明を省略する。

【0054】

図６に示すように、設定ロール荷重に応じた電空レギュレータ６２のバルブ操作量基準値、例えば図４または図５に示す直線Ａ上の値を制御盤３０から入力し、このバルブ操作量基準値（直線Ａ）をモニタ部８０に記憶しておく（ステップ１）。そして、洗浄時に上部ロール洗浄部材４６から基板Ｗに加えられるべきロール荷重（設定ロール荷重）を、例えば図４または図５に示す設定ロール荷重Ｒ（Ｎ）を制御盤３０から調節計６６に入力する（ステップ２）。

【0055】

次に、基板Ｗを水平に回転させた状態で、上部洗浄液供給ノズル５０から基板Ｗの表面（上面）に洗浄液（薬液）を供給しつつ、上部ロール洗浄部材４６を回転させながら下降させて回転中の基板Ｗの表面に接触させ、洗浄液の存在下で、基板Ｗの表面を上部ロール洗浄部材４６でスクラブ洗浄する。この基板Ｗの洗浄時に基板Ｗに加えられるロール荷重が設定ロール荷重となるようにロール荷重をフィードバック制御する（ステップ３）。

【0056】

モニタ部８０は、記憶しているバルブ操作量基準値のうち、設定ロール荷重に対応するバルブ操作量基準値、例えば図４または図５に示す設定ロール荷重Ｒ（Ｎ）と直線（各バルブ操作量基準値）Ａとの交点のバルブ操作量基準値Ｓと、調節計６６から電空レギュレータ６２に対して出力されたバルブ操作量（現在のバルブ操作量）とを比較する（ステップ４）。そして、現在のバルブ操作量が、設定ロール荷重に対応するバルブ操作量基準値の許容範囲から外れているかを判断する。例えば、バルブ操作量が、図４に示す設定ロール荷重Ｒと直線Ｂとの交点の下限閾値Ｔ１（ｋＰａ）と、設定ロール荷重Ｒと直線Ｃとの交点の上限閾値Ｔ２（ｋＰａ）とで挟まれた範囲（Ｔ１〜Ｔ２）、または図５に示す設定ロール荷重Ｒと直線Ｄとの交点の下限閾値Ｔ３（ｋＰａ）と、設定ロール荷重Ｒと直線Ｅとの交点の上限閾値Ｔ４（ｋＰａ）とで挟まれた範囲（Ｔ３〜Ｔ４）から外れているかを判断する（ステップ５）。

【0057】

そして、現在のバルブ操作量が、設定ロール荷重に対応するバルブ操作量基準値の許容範囲から外れている時、例えば図４に示す下限閾値Ｔ１（ｋＰａ）または図５に示す下限閾値Ｔ３（ｋＰａ）を下回るか、或いは図４に示す上限閾値Ｔ２（ｋＰａ）または図５に示す上限閾値Ｔ４（ｋＰａ）を超えている時、ロードセル５４が故障したと判断して、警報器８２からアラームを発する（ステップ６）。そして、洗浄を強制的に終了させ、装置内の基板を回収した後、装置を停止させる（ステップ７）。

【0058】

一方、現在のバルブ操作量が、設定ロール荷重に対応するバルブ操作量基準値の許容範囲から外れていない時には、所定の洗浄時間が経過したかを判断し（ステップ８）、経過していない時にはステップ４に戻り、経過した時には洗浄を終了する（ステップ９）。そして、次の基板の処理を開始し（ステップ１０）、ステップ２に戻る。

【0059】

これにより、基板Ｗの洗浄時にロードセル５４が故障したことを迅速に検知して、異常なロール荷重がロール洗浄部材４６から基板Ｗに加えられまま洗浄が継続されることを防止することができる。

【0060】

同時に、下部洗浄液供給ノズル５２から基板Ｗの裏面（下面）に洗浄液を供給しつつ、下部ロール洗浄部材４８を回転させながら上昇させて回転中の基板Ｗの裏面に所定のロール荷重で接触させ、これによって、洗浄液の存在下で、基板Ｗの裏面を下部ロール洗浄部材４８でスクラブ洗浄する。下部ロール洗浄部材４８の長さは、基板Ｗの直径より僅かに長く設定されていて、前述の基板Ｗの表面とほぼ同様に、基板Ｗの全裏面が洗浄される。

【0061】

この基板Ｗの裏面の下部ロール洗浄部材４８によるスクラブ洗浄時に、前述の上部ロール洗浄部材４６の場合と同様に、基板Ｗの洗浄時に基板Ｗに加えられるロール荷重が設定ロール荷重となるようにロール荷重をフィードバック制御する。

【0062】

図１に示す基板処理装置にあっては、ロードポート１２内の基板カセットから取り出した基板の表面を、研磨装置１４ａ〜１４ｄのいずれかに搬送して研磨する。そして、研磨後の基板表面を第１基板洗浄装置１６で洗浄（一次洗浄）した後、第２基板洗浄装置１８で更に洗浄（仕上げ洗浄）する。そして、洗浄後の基板を第２基板洗浄装置１８から取り出し、基板乾燥装置２０に搬入してスピン乾燥させ、しかる後、乾燥後の基板をロードポート１２の基板カセット内に戻す。

【0063】

なお、上記の例では、基板の洗浄の際に、上部ロール洗浄部材４６から基板の表面（上面）に加えられるロール荷重、及び下部ロール洗浄部材４８から基板の裏面（下面）に加えられるロール荷重の双方を、閉ループ制御系を利用してフィードバック制御するようにしているが、使用条件（プロセス、基板の性状、荷重など）によって、どちらか一方のみをフィードバック制御するようにしてもよい。

【0064】

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことはいうまでもない。

【符号の説明】

【0065】

１４ａ〜１４ｄ 研磨装置
１６，１８ 基板洗浄装置
２０ 基板乾燥装置
２４ 基板搬送ユニット
３０ 制御盤（操作パネル）
４０ スピンドル
４２，４４ ロールホルダ
４６，４８ ロール洗浄部材
５４，５４ａ ロードセル
５６，５６ａ エアシリンダ（アクチュエータ）
６０，６０ａ 昇降機構
６２，６２ａ 電空レギュレータ（制御機器）
６４，６４ａ 表示計
６６ 調節計（制御部）
７０，７０ａ チルト機構
８０ モニタ部
８２ 警報器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】