特許7536039基板洗浄装置、研磨装置、バフ処理装置、基板洗浄方法、基板処理装置、および機械学習器
(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】
(24)【登録日】2024-08-08
(45)【発行日】2024-08-19
(54)【発明の名称】基板洗浄装置、研磨装置、バフ処理装置、基板洗浄方法、基板処理装置、および機械学習器
(51)【国際特許分類】
H01L 21/304 20060101AFI20240809BHJP
B08B 3/02 20060101ALI20240809BHJP
【ＦＩ】
H01L21/304 644C
H01L21/304 648G
H01L21/304 621D
H01L21/304 622R
B08B3/02 B
【請求項の数】
33
(21)【出願番号】P 2021563952
(86)(22)【出願日】2020-12-07
(86)【国際出願番号】 JP2020045509
(87)【国際公開番号】W WO2021117685
(87)【国際公開日】2021-06-17
【審査請求日】2023-05-10
(31)【優先権主張番号】P 2019225242
(32)【優先日】2019-12-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】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】100118500
【弁理士】
【氏名又は名称】廣澤 哲也
(74)【代理人】
【氏名又は名称】渡邉 勇
(74)【代理人】
【識別番号】100174089
【弁理士】
【氏名又は名称】郷戸 学
(74)【代理人】
【識別番号】100186749
【弁理士】
【氏名又は名称】金沢 充博
(72)【発明者】
【氏名】石橋 知淳
【審査官】小池 英敏
(56)【参考文献】
【文献】特表２００８－５１５１７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－２２０４０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１８５５７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－９２１５８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３０４
Ｂ０８Ｂ ３／０２
Ｂ０８Ｂ ３／０４
Ｂ０８Ｂ １／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を保持する基板保持部と、洗浄液の存在下で前記基板に摺接することで前記基板を洗浄する洗浄具と、
前記洗浄具の表面性状を表す表面データを非接触式に取得する表面性状測定装置と、
前記表面性状測定装置に接続され、前記表面データに基づいて、前記洗浄具の交換時期を決定する制御部と、を備え、
前記表面性状測定装置は、所定枚数の基板をスクラブ洗浄するごとに、前記洗浄具の少なくとも２つの測定ポイントで該洗浄具の表面データを取得し、
前記制御部は、取得された表面データの差分に基づいて、前記洗浄具の交換時期を決定することを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項2】
前記制御部は、前記表面データの差分に対する所定の閾値を予め記憶しており、前記差分が前記所定の閾値に到達した場合に、前記洗浄具が交換時期に達したと決定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】
前記表面性状測定装置は、前記表面データを取得する撮像装置と、前記撮像装置を移動させるカメラ移動機構とを備え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】
前記洗浄具を、該洗浄具が前記基板の表面に接触する洗浄位置と、該洗浄具が前記基板の表面から離れた待機位置との間で移動させる洗浄具移動ユニットをさらに備え、前記表面性状測定装置は、前記待機位置に移動された前記洗浄具の表面データを取得することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
【請求項5】
前記制御部は、前記洗浄具を新しい洗浄具に交換した後にブレークイン確認動作を実行するように構成されており、前記ブレークイン確認動作は、
所定枚数のダミー基板を前記新しい洗浄具でスクラブ洗浄するごとに、前記表面性状測定装置を用いて、前記新しい洗浄具の少なくとも２つの測定ポイントで該新しい洗浄具の表面データを取得し、
取得された表面データの差分に基づいて、前記新しい洗浄具のブレークインの完了を決定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
【請求項6】
前記表面データは、二極化画像データ、赤外吸収スペクトルのスペクトルパターン、歪み画像データ、三次元画像データ、分光画像データ、ハイパースペクトル画像データ、および偏光画像データのうちのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
【請求項7】
前記表面データは、前記ハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフであり、所定の波長における前記スペクトル強度の差分が所定の閾値よりも大きくなった場合に、前記洗浄具が交換時期に達したと決定することを特徴とする請求項６に記載の基板洗浄装置。
【請求項8】
さらに、スペクトル強度グラフの変曲点における接線の傾きの変化量が所定の閾値以下になった場合に、前記洗浄具が交換時期に達したと決定することを特徴とする請求項７に記載の基板洗浄装置。
【請求項9】
基板を保持する基板保持部と、洗浄液の存在下で前記基板に摺接することで前記基板を洗浄する洗浄具と、
前記洗浄具の表面性状を表す表面データを非接触式に取得する表面性状測定装置と、
前記表面性状測定装置に接続され、前記表面データに基づいて、前記洗浄具の交換時期を決定する制御部と、を備え、
前記表面性状測定装置は、ハイパースペクトル画像データを取得可能な撮像装置であり、
前記制御部は、
所定枚数の基板をスクラブ洗浄するごとに、前記洗浄具の１つの測定ポイントにおける前記ハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフを前記洗浄具の表面データとして取得し、
所定枚数の基板をスクラブ洗浄するごとに得られる、前記測定ポイントでの所定の波長における前記スペクトル強度の差分が所定の閾値よりも小さくなった場合に、前記洗浄具が交換時期に達したと決定することを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項10】
さらに、スペクトル強度グラフの変曲点における接線の傾きの変化量が所定の閾値以下になった場合に、前記洗浄具が交換時期に達したと決定することを特徴とする請求項９に記載の基板洗浄装置。
【請求項11】
洗浄液を基板に供給しつつ、前記洗浄液の存在下で洗浄具を前記基板に摺接させることにより、前記基板を洗浄し、所定枚数の前記基板をスクラブ洗浄するごとに、前記洗浄具の少なくとも２つの測定ポイントで該洗浄具の表面データを取得し、
取得された表面データの差分に基づいて、前記洗浄具の交換時期を決定することを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項12】
前記表面データの差分を、所定の閾値と比較し、前記差分が前記所定の閾値に到達した場合に、前記洗浄具が交換時期に達したと決定することを特徴とする請求項１１に記載の基板洗浄方法。
【請求項13】
前記表面データを、カメラ移動機構によって移動される撮像装置によって取得することを特徴とする請求項１１または１２に記載の基板洗浄方法。
【請求項14】
前記表面データは、前記洗浄具が前記基板の表面から離れた待機位置で取得されることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。
【請求項15】
前記洗浄具を新しい洗浄具に交換した後にブレークイン確認動作を実行し、前記ブレークイン確認動作は、
所定枚数のダミー基板を前記新しい洗浄具でスクラブ洗浄するごとに、前記新しい洗浄具の少なくとも２つの測定ポイントで該新しい洗浄具の表面データを取得し、
取得された表面データの差分に基づいて、前記新しい洗浄具のブレークインの完了を決定することを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。
【請求項16】
前記表面データを取得する工程は、前記測定ポイントにおける前記洗浄具の二極化画像データ、赤外吸収スペクトルのスペクトルパターン、歪み画像データ、三次元画像データ、分光画像データ、ハイパースペクトル画像データ、および偏光画像データのうちのいずれかを取得する工程であることを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。
【請求項17】
前記表面データを取得する工程は、前記ハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフを取得する工程であり、所定の波長における前記スペクトル強度の差分が所定の閾値よりも大きくなった場合に、前記洗浄具が交換時期に達したと決定することを特徴とする請求項１６に記載の基板洗浄方法。
【請求項18】
さらに、スペクトル強度グラフの変曲点における接線の傾きの変化量が所定の閾値以下になった場合に、前記洗浄具が交換時期に達したと決定することを特徴とする請求項１７に記載の基板洗浄方法。
【請求項19】
洗浄液を基板に供給しつつ、前記洗浄液の存在下で洗浄具を前記基板に摺接させることにより、前記基板を洗浄し、所定枚数の前記基板をスクラブ洗浄するごとに、前記洗浄具の１つの測定ポイントで前記洗浄具の表面データを取得し、
取得された表面データの差分に基づいて、前記洗浄具の交換時期を決定する工程を含み、
前記表面データを取得する工程は、撮像装置によって取得されたハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフを取得する工程であり、
前記洗浄具の交換時期を決定する工程は、所定枚数の基板をスクラブ洗浄するごとに得られる、前記測定ポイントでの所定の波長における前記スペクトル強度の差分が所定の閾値よりも小さくなった場合に、前記洗浄具が交換時期に達したと決定する工程であることを特徴とする基板洗浄方法。
【請求項20】
さらに、スペクトル強度グラフの変曲点における接線の傾きの変化量が所定の閾値以下になった場合に、前記洗浄具が交換時期に達したと決定することを特徴とする請求項１９に記載の基板洗浄方法。
【請求項21】
研磨パッドを支持する研磨テーブルと、基板を前記研磨パッドに押し付ける研磨ヘッドと、
前記研磨パッドの表面性状を表す表面データを非接触式に取得する表面性状測定装置と、
前記表面性状測定装置に接続され、前記表面データに基づいて、前記研磨パッドの交換時期を決定する制御部と、を備え、
前記表面性状測定装置は、ハイパースペクトル画像データを取得可能な撮像装置であり、 前記表面性状測定装置は、所定枚数の基板を研磨するごとに、前記研磨パッドの少なくとも２つの測定ポイントで該研磨パッドの表面データを取得し、
前記表面データは、撮像装置よって取得されたハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフであり、
前記制御部は、所定の波長における前記スペクトル強度の差分が所定の閾値よりも大きくなった場合に、前記研磨パッドが交換時期に達したと決定することを特徴とする研磨装置。
【請求項22】
さらに、スペクトル強度グラフの変曲点における接線の傾きの変化量が所定の閾値以下になった場合に、前記研磨パッドが交換時期に達したと決定することを特徴とする請求項２１に記載の研磨装置。
【請求項23】
研磨パッドを支持する研磨テーブルと、基板を前記研磨パッドに押し付ける研磨ヘッドと、
前記研磨パッドの表面性状を表す表面データを非接触式に取得する表面性状測定装置と、
前記表面性状測定装置に接続され、前記表面データに基づいて、前記研磨パッドの交換時期を決定する制御部と、を備え、
前記表面性状測定装置は、ハイパースペクトル画像データを取得可能な撮像装置であり、
前記制御部は、
所定枚数の基板を研磨するごとに、前記研磨パッドの１つの測定ポイントにおける前記ハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフを前記研磨パッドの表面データとして取得し、
所定枚数の基板を研磨するごとに得られる、前記測定ポイントでの所定の波長における前記スペクトル強度の差分が所定の閾値よりも小さくなった場合に、前記研磨パッドが交換時期に達したと決定することを特徴とする研磨装置。
【請求項24】
さらに、スペクトル強度グラフの変曲点における接線の傾きの変化量が所定の閾値以下になった場合に、前記研磨パッドが交換時期に達したと決定することを特徴とする請求項２３に記載の研磨装置。
【請求項25】
基板を保持するバフテーブルと、前記基板よりも小径であり、前記基板に接触させて仕上げ処理を行うバフ部材と、
前記バフ部材を保持するバフヘッドと、
前記バフ部材の表面性状を表す表面データを非接触式に取得する表面性状測定装置と、
前記表面性状測定装置に接続され、前記表面データに基づいて、前記バフヘッドの交換時期を決定する制御部と、を備え、
前記表面性状測定装置は、ハイパースペクトル画像データを取得可能な撮像装置であり、 前記表面性状測定装置は、所定枚数の基板を仕上げ処理をするごとに、前記バフ部材の少なくとも２つの測定ポイントで該バフ部材の表面データを取得し、
前記表面データは、撮像装置よって取得されたハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフであり、
前記制御部は、所定の波長における前記スペクトル強度の差分が所定の閾値よりも小さくなった場合に、前記バフ部材が交換時期に達したと決定することを特徴とするバフ処理装置。
【請求項26】
さらに、スペクトル強度グラフの変曲点における接線の傾きの変化量が所定の閾値以下になった場合に、前記バフ部材が交換時期に達したと決定することを特徴とする請求項２５に記載のバフ処理装置。
【請求項27】
基板を保持するバフテーブルと、前記基板よりも小径であり、前記基板に接触させて仕上げ処理を行うバフ部材と、
前記バフ部材を保持するバフヘッドと、
前記バフ部材の表面性状を表す表面データを非接触式に取得する表面性状測定装置と、
前記表面性状測定装置に接続され、前記表面データに基づいて、前記バフヘッドの交換時期を決定する制御部と、を備え、
前記表面性状測定装置は、ハイパースペクトル画像データを取得可能な撮像装置であり、
前記制御部は、
所定枚数の基板を仕上げ処理するごとに、前記バフ部材の１つの測定ポイントにおける前記ハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフを前記バフ部材の表面データとして取得し、
所定枚数の基板を研磨するごとに得られる、前記測定ポイントでの所定の波長における前記スペクトル強度の差分が所定の閾値よりも小さくなった場合に、前記バフ部材が交換時期に達したと決定することを特徴とするバフ処理装置。
【請求項28】
さらに、スペクトル強度グラフの変曲点における接線の傾きの変化量が所定の閾値以下になった場合に、前記バフ部材が交換時期に達したと決定することを特徴とする請求項２７に記載のバフ処理装置。
【請求項29】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の基板洗浄装置、請求項２１乃至２４のいずれか一項に記載の研磨装置、および請求項２５乃至２８のいずれか一項に記載のバフ処理装置の少なくともいずれかを備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項30】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の基板洗浄装置に設けられた洗浄具の交換時期、請求項２１乃至２４のいずれか一項に記載の研磨装置に設けられた研磨パッドの交換時期、および請求項２５乃至２８のいずれか一項に記載のバフ処理装置に設けられたバフ部材の交換時期の少なくとも１つを学習する機械学習器であって、前記表面データを少なくとも含む状態変数を取得する状態観測部と、
前記状態変数に関連付けて、前記洗浄具を交換すべきか否か、前記研磨パッドを交換すべきか否か、および前記バフ部材を交換すべきか否かの少なくとも１つを判定した交換データを取得する交換データ取得部と、
前記状態変数および前記交換データとの組み合わせからなる訓練データセットに基づいて、前記洗浄具の適切な交換時期、前記研磨パッドの適切な交換時期、および前記バフ部材の適切な交換時期の少なくとも１つを学習する学習部と、を備えたことを特徴とする機械学習器。
【請求項31】
前記状態変数には、前記洗浄具を回転自在に支持する軸受に取り付けられた振動計の出力値がさらに含まれることを特徴とする請求項３０に記載の機械学習器。
【請求項32】
前記状態変数には、前記洗浄具を回転させる電動機に設けられたトルクセンサの出力値がさらに含まれることを特徴とする請求項３０または３１に記載の機械学習器。
【請求項33】
前記状態変数には、洗浄具洗浄装置の洗浄槽から排出される洗浄液内のパーティクルの数を測定するパーティクルカウンタの測定値がさらに含まれることを特徴とする請求項３０乃至３２のいずれか一項に記載の機械学習器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体基板、ガラス基板、液晶パネルなどの基板に洗浄液を供給しながら、該基板を洗浄具でスクラブ洗浄する基板洗浄装置および基板洗浄方法に関する。さらに、本発明は、基板の表面を研磨する研磨装置に関する。さらに、本発明は、研磨処理後の基板に対して基板よりも小径の接触部材を基板に押し付けて相対運動させながら、基板をわずかに追加研磨したり、基板の付着物を除去および洗浄したりするバフ処理装置に関する。さらに、本発明は、基板洗浄装置、研磨装置、およびバフ処理装置の少なくともいずれかを搭載した基板処理装置に関する。さらに、本発明は、洗浄具の交換時期、研磨パッドの交換時期、およびバフ部材の交換時期の少なくとも１つを学習する機械学習器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、半導体基板、ガラス基板、液晶パネルなどの基板の表面を洗浄する方法として、基板の表面に洗浄液（例えば、薬液または純水）を供給しつつ、該基板の表面に洗浄具（例えば、ロールスポンジ、ペンスポンジ、または洗浄ブラシ）を擦り付けるスクラブ洗浄方法が用いられている（例えば、特許文献１、および特許文献２参照）。スクラブ洗浄は、基板と洗浄具の少なくともいずれか一方を回転させた状態で、洗浄液を基板に供給しつつ、洗浄具を基板に摺接させることによって行われる。例えば、基板の一例であるウエハの研磨処理後に、該ウエハの表面に純水（洗浄液）を供給しつつ、回転するウエハの表面に回転するロールスポンジ（洗浄具）を摺接させることにより、研磨屑および研磨液に含まれる砥粒などのパーティクル（汚染物質）をウエハの表面から除去している。基板の表面から除去されたパーティクルは、洗浄具内に蓄積されるか、または洗浄液とともに基板から排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第６６００４７０号公報
【文献】特開２０１５－２２０４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
スクラブ洗浄は、洗浄具を基板に直接接触させて洗浄を行うため、パーティクルの除去率、すなわち、洗浄効率が高いという利点を有している。その一方で、基板のスクラブ洗浄を繰り返すにつれて、洗浄具が劣化していく。洗浄具の劣化は基板の洗浄効率の低下につながる。また、洗浄具の劣化が大きく進むと、基板のスクラブ洗浄中に洗浄具から摩耗粉が発生して、基板の表面に付着することがある。この場合、洗浄具から発生した摩耗粉によって基板が汚染されてしまう。
【0005】
さらに、洗浄具を長期間使用すると、洗浄具に一旦蓄積されたパーティクルが、基板のスクラブ洗浄中に洗浄具から離れて、基板の表面に再付着してしまうことがある。すなわち、スクラブ洗浄では、洗浄具に蓄積されたパーティクルによって、基板の逆汚染が生じてしまうおそれがある。このような基板の汚染および洗浄効率の低下を抑制するためには、洗浄具を適切なタイミングで新しい洗浄具に交換する必要がある。
【0006】
従来の基板洗浄装置では、洗浄具の交換時期は、主として、品質管理（ＱＣ：Ｑｕａｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）および／または作業員の経験則に基づいて予め決定されていた。この理由は、主として、基板の洗浄プロセスおよび洗浄レシピに応じて、洗浄具の交換時期が異なること、および実際にスクラブ洗浄に用いられている洗浄具の表面性状を基板洗浄装置内で測定することが難しかったからである。すなわち、洗浄具の適切な交換時期を精度よく決定するためには、様々な洗浄プロセスおよび洗浄レシピにしたがって実際にスクラブ洗浄を行っている洗浄具の表面性状を観察および／または測定する必要がある。しかしながら、洗浄具の表面性状を基板処理装置内で観察および／または測定する具体的な手法が確立されていなかったため、適切な交換時期を決定することが難しかった。
【0007】
洗浄具を予め決定された交換時期に基づいて交換する場合、洗浄具の使用時間が洗浄具を交換すべき適切な時期を超えてしまうおそれがある。この場合、既に交換時期に到達した洗浄具によって基板がスクラブ洗浄されるため、基板の逆汚染が発生して、歩留まりが低下するおそれがある。あるいは、未だ洗浄具が使用可能であるにもかかわらず、洗浄具の交換を実施してしまうこともある。この場合、基板洗浄装置のランニングコストが増加してしまう。さらに、洗浄具を交換するために基板洗浄装置を停止させると、基板洗浄装置のスループットが低下して、基板の製造コストが増加するおそれもある。
【0008】
さらに、基板のスクラブ洗浄を行う前に行われる基板の研磨処理の一例として、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理が知られている。このＣＭＰ処理を行うＣＭＰ装置では、回転する研磨テーブル上の研磨パッドに基板を押し付けて基板の表面を研磨する。基板の化学的機械的研磨処理を繰り返すにつれて、研磨パッドも劣化していくため、研磨パッドも適切なタイミングで新しい研磨パッドに交換する必要がある。そして、適切な研磨性能の確保は、高いスループットの確保とトレードオフの関係にある。すなわち、適切な研磨性能を確保するために、頻繁に研磨パッドを交換すると、スループットが低下してしまう。そのため、適切な研磨性能と、高いスループットとの両者を実現可能なタイミングで、研磨パッドを交換することが求められる。
【0009】
さらに、基板の研磨処理と洗浄処理との間で、基板よりも小径の接触部材を基板に押し付けて相対運動させながら、基板をわずかに追加研磨したり、基板の付着物を除去および洗浄したりするバフ処理を行うことがある。バフ処理を実施するバフユニットでは、回転するバフテーブルに保持された基板に、バフヘッドに保持されたバフパッドと称される接触部材を押しつけることで、基板の表面をわずかに処理したり、基板の表面に付着した異物を除去したりする。バフ処理を繰り返すにつれて、バフパッドも劣化していくため、バブパッドも適切なタイミングで新しいバフパッドに交換する必要がある。そして、適切なバフ性能の確保も、高いスループットの確保とトレードオフの関係にある。すなわち、適切なバフ性能を確保するために、頻繁にバフパッドを交換すると、スループットが低下してしまう。そのため、適切なバフ性能と、高いスループットとの両者を実現可能なタイミングで、バフパッドを交換することが求められる。
【0010】
従来のＣＭＰ装置には、研磨パッドを採用した研磨ユニット、バフパッドを採用したバフユニット、および洗浄具を採用した洗浄ユニットが一体になって構成されているものがある。このようなＣＭＰ装置において、研磨パッド、バフパッド、洗浄具のいずれか１つを交換するためだけにＣＭＰ装置全体を停止させると、ＣＭＰ装置全体のスループットが低下してしまう。
【0011】
そこで、本発明においては、性能およびスループットの観点の両面で改善された基板洗浄装置、研磨装置、バフ処理装置、基板処理装置、およびこれらのいずれかに用いられる機械学習器、並びに基板洗浄方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様では、洗浄具の適切な交換時期を決定することができる基板洗浄装置および基板洗浄方法を提供することを目的とする。さらに、本発明の一態様では、研磨パッドの適切な交換時期を決定することができる研磨装置を提供することを目的とする。さらに、本発明の一態様では、バフパッドの適切な交換時期を決定することができるバフ処理装置を提供することを目的とする。さらに、本発明の一態様では、このような基板洗浄装置、研磨装置、およびバフ処理装置のいずれかを備えた基板処理装置を提供することを目的とする。さらに、本発明の一態様では、洗浄具の適切な交換時期を予測することが可能な機械学習器を提供することを目的とする。さらに、本発明の一態様では、研磨パッドの適切な交換時期を予測することが可能な機械学習器を提供することを目的とする。さらに、本発明の一態様では、バフパッドの適切な交換時期を予測することが可能な機械学習器を提供することを目的とする。
本発明の一態様では、洗浄具の適切な交換時期を決定することができる基板洗浄装置および基板洗浄方法を提供することを目的とする。さらに、本発明の一態様では、研磨パッドの適切な交換時期を決定することができる研磨装置を提供することを目的とする。さらに、本発明の一態様では、バフパッドの適切な交換時期を決定することができるバフ処理装置を提供することを目的とする。さらに、本発明の一態様では、このような基板洗浄装置、研磨装置、およびバフ処理装置のいずれかを備えた基板処理装置を提供することを目的とする。さらに、本発明の一態様では、洗浄具の適切な交換時期を予測することが可能な機械学習器を提供することを目的とする。さらに、本発明の一態様では、研磨パッドの適切な交換時期を予測することが可能な機械学習器を提供することを目的とする。さらに、本発明の一態様では、バフパッドの適切な交換時期を予測することが可能な機械学習器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】
【0012】
一態様では、基板を保持する基板保持部と、洗浄液の存在下で前記基板に摺接することで前記基板を洗浄する洗浄具と、前記洗浄具の表面性状を表す表面データを非接触式に取得する表面性状測定装置と、前記表面性状測定装置に接続され、前記表面データに基づいて、前記洗浄具の交換時期を決定する制御部と、を備え、前記表面性状測定装置は、所定枚数の基板をスクラブ洗浄するごとに、前記洗浄具の少なくとも２つの測定ポイントで該洗浄具の表面データを取得し、前記制御部は、取得された表面データの差分に基づいて、前記洗浄具の交換時期を決定することを特徴とする基板洗浄装置が提供される。
【0013】
一態様では、前記制御部は、前記表面データの差分に対する所定の閾値を予め記憶しており、前記差分が前記所定の閾値に到達した場合に、前記洗浄具が交換時期に達したと決定する。
一態様では、前記表面性状測定装置は、前記表面データを取得する撮像装置と、前記撮像装置を移動させるカメラ移動機構とを備える。
一態様では、前記洗浄具を、該洗浄具が前記基板の表面に接触する洗浄位置と、該洗浄具が前記基板の表面から離れた待機位置との間で移動させる洗浄具移動ユニットをさらに備え、前記表面性状測定装置は、前記待機位置に移動された前記洗浄具の表面データを取得する。
一態様では、前記表面性状測定装置は、前記表面データを取得する撮像装置と、前記撮像装置を移動させるカメラ移動機構とを備える。
一態様では、前記洗浄具を、該洗浄具が前記基板の表面に接触する洗浄位置と、該洗浄具が前記基板の表面から離れた待機位置との間で移動させる洗浄具移動ユニットをさらに備え、前記表面性状測定装置は、前記待機位置に移動された前記洗浄具の表面データを取得する。
【0014】
一態様では、前記制御部は、前記洗浄具を新しい洗浄具に交換した後にブレークイン確認動作を実行するように構成されており、前記ブレークイン確認動作は、所定枚数のダミー基板を前記新しい洗浄具でスクラブ洗浄するごとに、前記表面性状測定装置を用いて、前記新しい洗浄具の少なくとも２つの測定ポイントで該新しい洗浄具の表面データを取得し、取得された表面データの差分に基づいて、前記新しい洗浄具のブレークインの完了を決定することを特徴とする基板洗浄装置が提供される。
一態様では、前記表面データは、二極化画像データ、赤外吸収スペクトルのスペクトルパターン、歪み画像データ、三次元画像データ、分光画像データ、ハイパースペクトル画像データ、および偏光画像データのうちのいずれかである。
一態様では、前記表面データは、前記ハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフであり、所定の波長における前記スペクトル強度の差分が所定の閾値よりも大きくなった場合に、前記洗浄具が交換時期に達したと決定する。
一態様では、さらに、スペクトル強度グラフの変曲点における接線の傾きの変化量が所定の閾値以下になった場合に、前記洗浄具が交換時期に達したと決定する。
一態様では、前記表面データは、二極化画像データ、赤外吸収スペクトルのスペクトルパターン、歪み画像データ、三次元画像データ、分光画像データ、ハイパースペクトル画像データ、および偏光画像データのうちのいずれかである。
一態様では、前記表面データは、前記ハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフであり、所定の波長における前記スペクトル強度の差分が所定の閾値よりも大きくなった場合に、前記洗浄具が交換時期に達したと決定する。
一態様では、さらに、スペクトル強度グラフの変曲点における接線の傾きの変化量が所定の閾値以下になった場合に、前記洗浄具が交換時期に達したと決定する。
【0015】
一態様では、基板を保持する基板保持部と、洗浄液の存在下で前記基板に摺接することで前記基板を洗浄する洗浄具と、前記洗浄具の表面性状を表す表面データを非接触式に取得する表面性状測定装置と、前記表面性状測定装置に接続され、前記表面データに基づいて、前記洗浄具の交換時期を決定する制御部と、を備え、前記表面性状測定装置は、ハイパースペクトル画像データを取得可能な撮像装置であり、前記制御部は、所定枚数の基板をスクラブ洗浄するごとに、前記洗浄具の１つの測定ポイントにおける前記ハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフを前記洗浄具の表面データとして取得し、所定枚数の基板をスクラブ洗浄するごとに得られる、前記測定ポイントでの所定の波長における前記スペクトル強度の差分が所定の閾値よりも小さくなった場合に、前記洗浄具が交換時期に達したと決定することを特徴とする基板洗浄装置が提供される。
【0016】
一態様では、洗浄液を基板に供給しつつ、前記洗浄液の存在下で洗浄具を前記基板に摺接させることにより、前記基板を洗浄し、所定枚数の前記基板をスクラブ洗浄するごとに、前記洗浄具の少なくとも２つの測定ポイントで該洗浄具の表面データを取得し、取得された表面データの差分に基づいて、前記洗浄具の交換時期を決定することを特徴とする基板洗浄方法が提供される。
【0017】
一態様では、前記表面データの差分を、所定の閾値と比較し、前記差分が前記所定の閾値に到達した場合に、前記洗浄具が交換時期に達したと決定する。
一態様では、前記表面データを、カメラ移動機構によって移動される撮像装置によって取得する。
一態様では、前記表面データは、前記洗浄具が前記基板の表面から離れた待機位置で取得される。
一態様では、前記表面データを、カメラ移動機構によって移動される撮像装置によって取得する。
一態様では、前記表面データは、前記洗浄具が前記基板の表面から離れた待機位置で取得される。
【0018】
一態様では、前記洗浄具を新しい洗浄具に交換した後にブレークイン確認動作を実行し、前記ブレークイン確認動作は、所定枚数のダミー基板を前記新しい洗浄具でスクラブ洗浄するごとに、前記新しい洗浄具の少なくとも２つの測定ポイントで該新しい洗浄具の表面データを取得し、取得された表面データの差分に基づいて、前記新しい洗浄具のブレークインの完了を決定することを特徴とする基板洗浄方法が提供される。
一態様では、前記表面データを取得する工程は、前記測定ポイントにおける前記洗浄具の二極化画像データ、赤外吸収スペクトルのスペクトルパターン、歪み画像データ、三次元画像データ、分光画像データ、ハイパースペクトル画像データ、および偏光画像データのうちのいずれかを取得する工程である。
一態様では、前記表面データを取得する工程は、前記ハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフを取得する工程であり、
所定の波長における前記スペクトル強度の差分が所定の閾値よりも大きくなった場合に、前記洗浄具が交換時期に達したと決定する。
一態様では、前記表面データを取得する工程は、前記測定ポイントにおける前記洗浄具の二極化画像データ、赤外吸収スペクトルのスペクトルパターン、歪み画像データ、三次元画像データ、分光画像データ、ハイパースペクトル画像データ、および偏光画像データのうちのいずれかを取得する工程である。
一態様では、前記表面データを取得する工程は、前記ハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフを取得する工程であり、
所定の波長における前記スペクトル強度の差分が所定の閾値よりも大きくなった場合に、前記洗浄具が交換時期に達したと決定する。
【0019】
一態様では、洗浄液を基板に供給しつつ、前記洗浄液の存在下で洗浄具を前記基板に摺接させることにより、前記基板を洗浄し、所定枚数の前記基板をスクラブ洗浄するごとに、前記洗浄具の１つの測定ポイントで前記洗浄具の表面データを取得し、取得された表面データの差分に基づいて、前記洗浄具の交換時期を決定する工程を含み、前記表面データを取得する工程は、撮像装置によって取得されたハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフを取得する工程であり、前記洗浄具の交換時期を決定する工程は、所定枚数の基板をスクラブ洗浄するごとに得られる、前記測定ポイントでの所定の波長における前記スペクトル強度の差分が所定の閾値よりも小さくなった場合に、前記洗浄具が交換時期に達したと決定する工程であることを特徴とする基板洗浄方法が提供される。
【0020】
一態様では、研磨パッドを支持する研磨テーブルと、基板を前記研磨パッドに押し付ける研磨ヘッドと、前記研磨パッドの表面性状を表す表面データを非接触式に取得する表面性状測定装置と、前記表面性状測定装置に接続され、前記表面データに基づいて、前記研磨パッドの交換時期を決定する制御部と、を備え、前記表面性状測定装置は、ハイパースペクトル画像データを取得可能な撮像装置であり、前記表面性状測定装置は、所定枚数の基板を研磨するごとに、前記研磨パッドの少なくとも２つの測定ポイントで該研磨パッドの表面データを取得し、前記表面データは、撮像装置よって取得されたハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフであり、前記制御部は、所定の波長における前記スペクトル強度の差分が所定の閾値よりも大きくなった場合に、前記研磨パッドが交換時期に達したと決定することを特徴とする研磨装置が提供される。
【0021】
一態様では、研磨パッドを支持する研磨テーブルと、基板を前記研磨パッドに押し付ける研磨ヘッドと、前記研磨パッドの表面性状を表す表面データを非接触式に取得する表面性状測定装置と、前記表面性状測定装置に接続され、前記表面データに基づいて、前記研磨パッドの交換時期を決定する制御部と、を備え、前記表面性状測定装置は、ハイパースペクトル画像データを取得可能な撮像装置であり、前記制御部は、所定枚数の基板を研磨するごとに、前記研磨パッドの１つの測定ポイントにおける前記ハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフを前記研磨パッドの表面データとして取得し、所定枚数の基板を研磨するごとに得られる、前記測定ポイントでの所定の波長における前記スペクトル強度の差分が所定の閾値よりも小さくなった場合に、前記研磨パッドが交換時期に達したと決定することを特徴とする研磨装置が提供される。
【0022】
一態様では、基板を保持するバフテーブルと、前記基板よりも小径であり、前記基板に接触させて仕上げ処理を行うバフ部材と、前記バフ部材を保持するバフヘッドと、前記バフ部材の表面性状を表す表面データを非接触式に取得する表面性状測定装置と、前記表面性状測定装置に接続され、前記表面データに基づいて、前記バフヘッドの交換時期を決定する制御部と、を備え、前記表面性状測定装置は、ハイパースペクトル画像データを取得可能な撮像装置であり、前記表面性状測定装置は、所定枚数の基板を仕上げ処理をするごとに、前記バフ部材の少なくとも２つの測定ポイントで該バフ部材の表面データを取得し、前記表面データは、撮像装置よって取得されたハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフであり、前記制御部は、所定の波長における前記スペクトル強度の差分が所定の閾値よりも小さくなった場合に、前記バフ部材が交換時期に達したと決定することを特徴とするバフ処理装置が提供される。
【0023】
一態様では、基板を保持するバフテーブルと、前記基板よりも小径であり、前記基板に接触させて仕上げ処理を行うバフ部材と、前記バフ部材を保持するバフヘッドと、前記バフ部材の表面性状を表す表面データを非接触式に取得する表面性状測定装置と、前記表面性状測定装置に接続され、前記表面データに基づいて、前記バフヘッドの交換時期を決定する制御部と、を備え、前記表面性状測定装置は、ハイパースペクトル画像データを取得可能な撮像装置であり、前記制御部は、所定枚数の基板を仕上げ処理するごとに、前記バフ部材の１つの測定ポイントにおける前記ハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフを前記バフ部材の表面データとして取得し、所定枚数の基板を研磨するごとに得られる、前記測定ポイントでの所定の波長における前記スペクトル強度の差分が所定の閾値よりも小さくなった場合に、前記バフ部材が交換時期に達したと決定することを特徴とするバフ処理装置が提供される。
【0024】
一態様では、上記基板洗浄装置、上記研磨装置、および上記バフ処理装置の少なくともいずれかを備えたことを特徴とする基板処理装置が提供される。
【0025】
一態様では、上記基板洗浄装置に設けられた洗浄具の交換時期、上記研磨装置に設けられた研磨パッドの交換時期、および上記バフ処理装置に設けられたバフ部材の交換時期の少なくとも１つを学習する機械学習器であって、前記表面データを少なくとも含む状態変数を取得する状態観測部と、前記状態変数に関連付けて、前記洗浄具を交換すべきか否か、前記研磨パッドを交換すべきか否か、および前記バフ部材を交換すべきか否かの少なくとも１つを判定した交換データを取得する交換データ取得部と、前記状態変数および前記交換データとの組み合わせからなる訓練データセットに基づいて、前記洗浄具の適切な交換時期、前記研磨パッドの適切な交換時期、および前記バフ部材の適切な交換時期の少なくとも１つを学習する学習部と、を備えたことを特徴とする機械学習器が提供される。
【0026】
一態様では、前記状態変数には、前記洗浄具を回転自在に支持する軸受に取り付けられた振動計の出力値がさらに含まれる。
一態様では、前記状態変数には、前記洗浄具を回転させる電動機に設けられたトルクセンサの出力値がさらに含まれる。
一態様では、前記状態変数には、洗浄具洗浄装置の洗浄槽から排出される洗浄液内のパーティクルの数を測定するパーティクルカウンタの測定値がさらに含まれる。
一態様では、前記状態変数には、前記洗浄具を回転させる電動機に設けられたトルクセンサの出力値がさらに含まれる。
一態様では、前記状態変数には、洗浄具洗浄装置の洗浄槽から排出される洗浄液内のパーティクルの数を測定するパーティクルカウンタの測定値がさらに含まれる。
【発明の効果】
【0027】
本発明によれば、実際にスクラブ洗浄に用いられている洗浄具の表面性状（表面形状、および汚染度など）を表す表面データを、劣化具合の異なる少なくとも２つの測定ポイントで取得し、その差分に基づいて洗浄具の交換時期を判断する。したがって、洗浄具の適切な交換時期を決定することができる。
さらに、本発明によれば、実際に基板の研磨に用いられている研磨パッドの表面性状（表面形状、および汚染度など）を表す表面データを、劣化具合の異なる少なくとも２つの測定ポイントで取得し、その差分に基づいて研磨パッドの交換時期を判断する。したがって、研磨パッドの適切な交換時期を決定することができる。
さらに、本発明によれば、実際に基板のバフ処理に用いられているバフパッドの表面性状（表面形状、および汚染度など）を表す表面データを、劣化具合の異なる少なくとも２つの測定ポイントで取得し、その差分に基づいてバフパッドの交換時期を判断する。したがって、バフパッドの適切な交換時期を決定することができる。
さらに、本発明によれば、実際に基板の研磨に用いられている研磨パッドの表面性状（表面形状、および汚染度など）を表す表面データを、劣化具合の異なる少なくとも２つの測定ポイントで取得し、その差分に基づいて研磨パッドの交換時期を判断する。したがって、研磨パッドの適切な交換時期を決定することができる。
さらに、本発明によれば、実際に基板のバフ処理に用いられているバフパッドの表面性状（表面形状、および汚染度など）を表す表面データを、劣化具合の異なる少なくとも２つの測定ポイントで取得し、その差分に基づいてバフパッドの交換時期を判断する。したがって、バフパッドの適切な交換時期を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図9A】図９Ａは、基板上に該基板の回転速度と上側ロールスポンジの回転速度の相対速度の大きさがゼロとなる逆転点Ｔが生じる場合における、上側ロールスポンジの長手方向に沿った相対速度の変化の一例を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
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。なお、以下で説明する図面において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【0030】
図１は、一実施形態に係る基板洗浄装置を備えた基板処理装置１の全体構成を示す平面図である。図１に示す基板処理装置１は、基板（ウエハ）の表面を研磨し、研磨後の基板を洗浄し、洗浄後の基板を乾燥させる一連の研磨プロセスを実行するように構成されている。以下では、図１に示す基板処理装置１を、一実施形態に係る基板洗浄装置を備えた基板処理装置の一例として説明する。
【0031】
図１に示すように、基板処理装置１は、略矩形状のハウジング１０と、多数の基板（ウエハ）を収容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。
【0032】
ハウジング１０の内部には、基板を研磨する複数（この実施形態では４つ）の研磨ユニット１４ａ～１４ｄと、研磨された基板を洗浄する第１洗浄ユニット１６及び第２洗浄ユニット１８と、洗浄された基板を乾燥させる乾燥ユニット２０が収容されている。研磨ユニット１４ａ～１４ｄは、基板処理装置１の長手方向に沿って配列され、洗浄ユニット１６，１８及び乾燥ユニット２０も基板処理装置１の長手方向に沿って配列されている。
【0033】
なお、本実施形態では、基板処理装置１は、複数の研磨ユニット１４ａ～１４ｄを備えているが、本発明は、この例に限定されない。例えば、基板処理装置１は、１つの研磨ユニットを有していてもよい。さらに、基板処理装置１は、基板の周縁部（ベベル部とも称される）を研磨するベベル研磨ユニットを、複数のまたは１つの研磨ユニットに代えて、または複数のまたは１つの研磨ユニットに加えて備えていてもよい。
【0034】
ロードポート１２、研磨ユニット１４ａ、及び乾燥ユニット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、また研磨ユニット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に渡すとともに、乾燥された基板を乾燥ユニット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、各研磨ユニット１４ａ～１４ｄとの間で基板の受け渡しを行う。各研磨ユニット１４ａ～１４ｄは、研磨面に研磨液（砥粒を含むスラリー）を供給しながら、基板を研磨面に摺接させることで、基板の表面を研磨する。
【0035】
第１洗浄ユニット１６と第２洗浄ユニット１８の間に位置して、これらの洗浄ユニット１６，１８および基板搬送ユニット２４の間で基板を搬送する第２基板搬送ロボット２６が配置され、第２洗浄ユニット１８と乾燥ユニット２０との間に位置して、これらの各ユニット１８，２０の間で基板を搬送する第３基板搬送ロボット２８が配置されている。更に、ハウジング１０の内部に位置して、基板処理装置１の各ユニットの動作を制御する制御部３０が配置されている。
【0036】
本実施形態では、第１洗浄ユニット１６として、薬液の存在下で、基板の表裏両面にロールスポンジを擦り付けて基板をスクラブ洗浄する基板洗浄装置が使用されており、第２洗浄ユニット１８として、ペン型スポンジ（ペンスポンジ）を用いた基板洗浄装置が使用されている。一実施形態では、第２洗浄ユニット１８として、薬液の存在下で、基板の表裏両面にロールスポンジを擦り付けて基板をスクラブ洗浄する基板洗浄装置を使用してもよい。また、乾燥ユニット２０として、基板を保持し、移動するノズルからＩＰＡ蒸気を噴出して基板を乾燥させ、更に高速で回転させることによって基板を乾燥させるスピン乾燥装置が使用されている。
【0037】
一実施形態では、第１洗浄ユニット１６または第２洗浄ユニット１８として、基板の表面（または裏面）に二流体ジェット流を噴射することにより、該基板の表面（または裏面）を洗浄しつつ、基板の裏面（または表面）に洗浄具（例えば、ロールスポンジ、ペンスポンジ、または洗浄ブラシ）を押し付けて、該基板の裏面（または表面）をスクラブ洗浄する基板洗浄装置を使用してもよい。さらに、一実施形態では、第１洗浄ユニット１６または第２洗浄ユニット１８として、基板の表面および裏面のいずれか一方のみを洗浄具でスクラブ洗浄する基板洗浄装置を使用してもよい。
【0038】
基板は、研磨ユニット１４ａ～１４ｄの少なくとも１つにより研磨される。研磨された基板は、第１洗浄ユニット１６と第２洗浄ユニット１８により洗浄され、さらに洗浄された基板は乾燥ユニット２０により乾燥される。一実施形態では、研磨された基板を、第１洗浄ユニット１６と第２洗浄ユニット１８のいずれか一方で洗浄してもよい。
【0039】
図２は、図１に示す第１洗浄ユニット１６を模式的に示す斜視図である。図２に示す第１洗浄ユニット１６は、本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置である。図３は、図２に示す上側ロールスポンジを回転自在に支持する上側ロールアームの一例を模式的に示す側面図である。なお、図示はしないが、第１洗浄ユニット１６は、下側ロールスポンジ７８を回転自在に支持する下側ロールアームも有する。下側ロールアームの構成は、例えば、下側ロールスポンジ７８が基板Ｗの下面に摺接可能なように、後述する上側ロールアームの構成を上下反転させた構成を有する。なお、本明細書において、特に説明がない限り、「上」または「下」との記載は、基板を起点とした、洗浄部材などの構成要素の位置または方向を意味する。また、洗浄部材などの構成要素に関する「上面」や「表面」との記載は、該構成要素における基板に接触する側の面を意味する。さらに、これらの位置または方向についての説明は、図面中の実例に関するものであり、それ故、本発明の範囲を限定するものとは見なされない。
【0040】
図２に示すように、第１洗浄ユニット１６は、基板（ウエハ）Ｗを水平姿勢に保持して回転させる４つの保持ローラー７１，７２，７３，７４と、基板Ｗの上下面にそれぞれ接触する円柱状の上側ロールスポンジ（洗浄具）７７および下側ロールスポンジ（洗浄具）７８と、基板Ｗの表面にリンス液（例えば純水）を供給する上側リンス液供給ノズル８５と、基板Ｗの表面に薬液を供給する上側薬液供給ノズル８７とを備えている。図示しないが、基板Ｗの下面にリンス液（例えば純水）を供給する下側リンス液供給ノズルと、基板Ｗの下面に薬液を供給する下側薬液供給ノズルが設けられている。本明細書では、薬液およびリンス液を総称して洗浄液ということがあり、薬液供給ノズル８７およびリンス液供給ノズル８５を総称して洗浄液供給ノズルということがある。ロールスポンジ７７，７８は、多孔質構造を有しており、このようなロールスポンジ７７，７８は、例えば、ＰＶＡ、またはナイロンなどの樹脂から構成されている。
【0041】
保持ローラー７１，７２，７３，７４は図示しない駆動機構（例えばエアシリンダ）によって、基板Ｗに近接および離間する方向に移動可能となっている。４つの保持ローラーのうちの２つの保持ローラー７１，７４は、基板回転機構７５に連結されており、これら保持ローラー７１，７４は基板回転機構７５によって同じ方向に回転されるようになっている。一実施形態では、各保持ローラー７１，７２，７３，７４に連結する複数の基板回転機構７５を設けてもよい。４つの保持ローラー７１，７２，７３，７４が基板Ｗを保持した状態で、２つの保持ローラー７１，７４が回転することにより、基板Ｗはその軸心まわりに回転する。本実施形態では、基板Ｗを保持して回転させる基板保持部は、保持ローラー７１，７２，７３，７４と基板回転機構７５から構成される。
【0042】
図３に示すように、上側ロールスポンジ７７は、上側ロールアーム４８に回転自在に支持されている。上側ロールアーム４８は、上側ロールスポンジ７７の上方で該上側ロールスポンジ７７の長手方向に沿って延びるアーム部４８ａと、該アーム部４８ａの両端から下方に延びる一対の支持部４８ｂとを備える。
【0043】
各支持部４８ｂには、複数の（図３では、２つの）軸受９０ａを備えた軸受装置９０が配置されており、この軸受装置９０に、上側ロールスポンジ７７の両端からそれぞれ延びる回転軸９５が回転自在に支持されている。さらに、一方の支持部４８ｂには、上側ロールスポンジ７７を回転させる電動機９３が配置されており、電動機９３の駆動軸９３ａがカップリング９４を介して一方の回転軸９５に連結されている。電動機９３は、上側ロールスポンジ７７を回転させる回転駆動機構である。電動機９３を駆動すると、駆動軸９３ａ、およびカップリング９４を介して上側ロールスポンジ７７の回転軸９５に回転トルクが伝達され、これにより上側ロールスポンジ７７が回転する。
【0044】
図３に示す例では、各軸受装置９０は、２つの軸受９０ａを有しているが、本実施形態はこの例に限定されない。例えば、各軸受装置９０は、上側ロールスポンジ７７の回転軸９５を支持する１つの軸受、または３つ以上の軸受を有していてもよい。
【0045】
本実施形態では、電動機９３は、駆動軸９３ａを回転させるトルク（すなわち、回転軸９５を介して上側ロールスポンジ７７に与えられるトルク）を測定するトルクセンサ９３ｂを有している。また、軸受装置９０の各軸受９０ａには、振動計９７が取り付けられており、該振動計９７は、上側ロールスポンジ７７が回転している間に軸受９０ａに発生する振動を測定する。トルクセンサ９３ｂおよび振動計９７は、制御部３０（図１参照）に接続されており、駆動軸９３ａを回転させるトルクの測定値および、および軸受９０ａに発生した振動の測定値を制御部３０に送信する。トルクセンサ９３ｂおよび振動計９７の作用および目的については後述する。
【0046】
第１洗浄ユニット１６は、洗浄具（例えば、上側ロールスポンジ７７または下側ロールスポンジ７８）を待避位置から洗浄位置に、および洗浄位置から待避位置に移動させる洗浄具移動ユニットをさらに有している。図４は、第１洗浄ユニット１６に設けられた洗浄具移動ユニットの一例を示す概略斜視図である。図４に示す洗浄具移動ユニット５１は、上側ロールスポンジ７７を待避位置から洗浄位置に、および洗浄位置から待避位置に移動させるように構成されている。図示はしないが、第１洗浄ユニット１６は、下側ロールスポンジ７８を待避位置から洗浄位置に、および洗浄位置から待避位置に移動させる洗浄具移動ユニットも有している。なお、本明細書において、洗浄具の洗浄位置を、洗浄具が基板Ｗの表面を洗浄するために、該基板Ｗに接触している位置と定義し、洗浄具の待避位置を、洗浄具が基板Ｗの表面から離間した位置と定義する。図２は、上側ロールスポンジ７７および下側ロールスポンジ７８がそれぞれ洗浄位置に移動された状態を示している。
【0047】
図４に示す洗浄具移動ユニット５１は、上側ロールスポンジ７７と一体に上側ロールアーム４８を上下方向に移動させる昇降機構５３と、該昇降機構５３とともに、上側ロールアーム４８を水平方向に移動させる水平移動機構５８とを備えている。
【0048】
図示した例では、昇降機構５３は、上側ロールアーム４８の上下方向の動きをガイドするガイドレール５４と、上側ロールアーム４８をガイドレール５４に沿って移動させる昇降駆動機構５５とを備える。上側ロールアーム４８は、ガイドレール５４に取り付けられている。昇降駆動機構５５は、例えば、エアシリンダ、またはボールねじ機構などの直動機構である。昇降駆動機構５５を作動させると、上側ロールスポンジ７７が上側ロールアーム４８とともに、ガイドレール５４に沿って上下方向に移動される。
【0049】
水平移動機構５８は、例えば、昇降機構５３に連結されたエアシリンダ、またはボールねじ機構などの直動機構である。水平移動機構５８を駆動すると、上側ロールアーム４８（すなわち、上側ロールスポンジ７７）が昇降機構５３とともに水平方向に移動される。
【0050】
図４に示すように、昇降駆動機構５５を作動することにより、洗浄位置にある上側ロールスポンジ７７は、基板Ｗの表面から上方に離間した待避位置Ｐ１に移動する。次いで、水平移動機構５８を作動することにより、上側ロールスポンジ７７は、待避位置Ｐ１から、基板Ｗの側方に位置する待避位置Ｐ２に移動する。一実施形態では、洗浄具移動ユニット５１は、昇降機構５３のみを有していてもよい。この場合、洗浄具移動ユニット５１によって、上側ロールスポンジ７７が基板Ｗの表面に接触する洗浄位置と、基板Ｗの表面から上方に離間した待避位置Ｐ１との間で移動される。
【0051】
次に、図２を参照して、基板Ｗを洗浄する工程について説明する。まず、保持ローラー７１，７２，７３，７４により基板Ｗをその軸心まわりに回転させる。次いで、図４に示す洗浄具移動ユニット５１を用いて、ロールスポンジ７７，７８を待避位置Ｐ２（またはＰ１）から図２に示す洗浄位置に移動させる。次いで、上側薬液供給ノズル８７および図示しない下側薬液供給ノズルから基板Ｗの表面及び下面に薬液が供給される。この状態で、ロールスポンジ（洗浄具）７７，７８がその水平に延びる軸心周りに回転しながら基板Ｗの上下面に摺接することによって、基板Ｗの上下面をスクラブ洗浄する。ロールスポンジ７７，７８は、基板Ｗの直径（幅）よりも長く、基板Ｗの上下面全体に接触するようになっている。
【0052】
スクラブ洗浄後、ロールスポンジ７７，７８を基板Ｗの上下面に摺接させながら、回転する基板Ｗの表面及び下面にリンス液として純水を供給することによって基板Ｗの濯ぎ（リンス）が行われる。
【0053】
図５Ａは、図２に示す上側ロールスポンジ７７を模式的に示す斜視図であり、図５Ｂは、図５Ａに示す上側ロールスポンジ７７の変形例を模式的に示す斜視図である。下側ロールスポンジ７８は、図５Ａまたは図５Ｂに示す上側ロールスポンジ７７と同様の形状を有しているため、その重複する説明を省略する。
【0054】
図５Ａに示す上側ロールスポンジ７７は、円筒形状の芯材７７Ａと、芯材７７Ａの外周面に被せられたスクラブ部材７７Ｂとからなる。スクラブ部材７７ＢはＰＶＡなどの樹脂で構成され、その表面には、円柱形状を有する複数の突起（以下、「ノジュール」と称する）７７Ｃが形成されている。上側ロールスポンジ７７は、該上側ロールスポンジ７７の長手方向（軸方向）で一列に等間隔で整列した複数のノジュール７７Ｃからなるノジュール群を複数有する。複数のノジュール群は、上側ロールスポンジ７７の周方向に等間隔に離間して配置されている。図５Ａでは、隣接するノジュール群ＧＲ１，ＧＲ２を、上側ロールスポンジ７７の周方向に配列されるノジュール群の例としてハッチングを付して示している。
【0055】
ノジュール群ＧＲ１に属する各ノジュール７７Ｃの位置と、ノジュール群ＧＲ２に属する各ノジュール７７Ｃの位置とは、上側ロールスポンジ７７の長手方向に対して互いにずれている。上側ロールスポンジ７７が回転しながら、基板Ｗの表面に接触すると、隣接するノジュール群ＧＲ１，ＧＲ２にそれぞれ属する複数のノジュール７７Ｃの先端が基板Ｗの表面に隙間なく接触し、これにより基板Ｗの表面全体が洗浄される。
【0056】
図５Ｂに示す上側ロールスポンジ７７は、ノジュール７７Ｃが省略されている点で、図５Ａに示す上側ロールスポンジ７７と異なる。このように、上側ロールスポンジ７７はノジュール７７Ｃを有していなくてもよい。この場合、基板Ｗの表面と面接触するスクラブ部材７７Ｂの表面によって、基板Ｗの表面全体が洗浄される。
【0057】
図６は、スクラブ洗浄中の上側ロールスポンジ７７と基板Ｗとの関係を示す概略斜視図であり、図７は、スクラブ洗浄中の上側ロールスポンジ７７と基板Ｗとの関係を示す概略平面図である。スクラブ洗浄中の下側ロールスポンジ７８と基板Ｗとの関係は、図６および図７に示す上側ロールスポンジ７７と基板Ｗとの関係と同様であるため、その重複する説明を省略する。
【0058】
図６に示すように、上側ロールスポンジ７７の長さは、基板Ｗの直径より僅かに長く設定されており、上側ロールスポンジ７７は、その中心軸（回転軸）ＣＬ１が基板Ｗの回転軸ＣＬ２とほぼ直交するように配置されている。この場合、基板Ｗと上側ロールスポンジ７７は、基板Ｗの直径方向の全長に亘って直線状に延びる、長さＬの洗浄エリア３２で互いに接触する。このような構成によれば、上側ロールスポンジ７７は、基板Ｗの全表面を同時に、かつ効率的に洗浄することができる。なお、図６および図７では、上側ロールスポンジ７７の長手方向（軸方向）に対応する洗浄エリア３２と平行にＸ軸を設定し、該Ｘ軸に直交する方向にＹ軸を設定し、Ｘ－Ｙ平面の原点を、基板Ｗの回転軸ＣＬ２に一致させている。このことは、以下同様である。
【0059】
図７で太い２点鎖線で示すように、洗浄エリア３２に沿った基板Ｗの回転速度Ｖｗの大きさの絶対値は、基板Ｗの回転軸ＣＬ２上でゼロとなり、基板Ｗの周縁に向かって徐々に大きくなる。さらに、基板Ｗの回転速度Ｖｗの向きは、回転軸ＣＬ２を挟んで互いに逆である。これに対し、図７で太い実線で示すように、洗浄エリア３２に沿った上側ロールスポンジ７７の回転速度Ｖｒの大きさは、洗浄エリア３２の全長に亘って一定であり、回転速度Ｖｒの向きも同じである。
【0060】
このため、洗浄エリア３２は、基板Ｗの回転軸ＣＬ２を挟んで、基板Ｗの回転速度Ｖｗの向きと上側ロールスポンジ７７の回転速度Ｖｒの向きが同じとなる、長さＬｆの順方向洗浄エリア３４と、基板Ｗの回転速度Ｖｗの向きと上側ロールスポンジ７７の回転速度Ｖｒの向きが互いに逆向きとなる、長さＬｉの逆方向洗浄エリア３５に分けられる。
【0061】
順方向洗浄エリア３４では、図８Ａに示すように、基板Ｗの回転速度Ｖｗと上側ロールスポンジ７７の回転速度Ｖｒの相対速度（相対回転速度）Ｖｓの大きさが、両者の回転速度の大きさの差の絶対値となって、相対的に低くなる。一方、逆方向洗浄エリア３５では、図８Ｂに示すように、基板Ｗの回転速度Ｖｗと上側ロールスポンジ７７の回転速度Ｖｒの相対速度（相対回転速度）Ｖｓの大きさが、両者の回転速度の大きさの和の絶対値となって、相対的に高くなる。このため、図７に示すように、基板Ｗの回転速度Ｖｗの大きさと上側ロールスポンジ７７の回転速度Ｖｒの大きさの関係次第で、相対速度Ｖｓの大きさがゼロ（Ｖｗ＝Ｖｒ）となる逆転点Ｔが生じることがある。具体的には、上側ロールスポンジ７７の回転速度Ｖｒが基板Ｗの最外周部における回転速度Ｖｗよりも小さい場合に、基板Ｗ上に、相対速度Ｖｓの大きさがゼロ（Ｖｗ＝Ｖｒ）となる逆転点Ｔが生じる。この場合、逆転点Ｔを挟んで、上側ロールスポンジ７７による基板Ｗの洗浄方向が逆転する。
【0062】
上側ロールスポンジ７７の回転速度Ｖｒが基板Ｗの最外周部における回転速度Ｖｗ以上である場合は、相対速度Ｖｓの大きさがゼロとなる逆転点Ｔは基板Ｗ上に生じない。すなわち、基板Ｗ上の洗浄エリア３２全体にわたって、上側ロールスポンジ７７による基板Ｗの洗浄方向が逆転しない。ただし、相対速度Ｖｓの大きさの絶対値は、順方向洗浄エリア３４から逆方向エリア３５に向かって徐々に大きくなる。
【0063】
図９Ａは、基板Ｗ上に基板Ｗの回転速度Ｖｗと上側ロールスポンジ７７の回転速度Ｖｒの相対速度Ｖｓの大きさがゼロとなる逆転点Ｔが生じる場合における、上側ロールスポンジ７７の長手方向に沿った相対速度Ｖｓの変化の一例を示した模式図である。図９Ｂは、基板Ｗ上に基板Ｗの回転速度Ｖｗと上側ロールスポンジ７７の回転速度Ｖｒの相対速度Ｖｓの大きさがゼロとなる逆転点Ｔが生じない場合における相対速度Ｖｓの変化の一例を示した模式図である。図９Ａおよび図９Ｂにおいて、Ｘ軸に沿って変化する相対速度Ｖｓの大きさが太い実線で描かれている。
【0064】
図９Ａおよび図９Ｂに示すように、上側ロールスポンジ７７の長手方向に沿って、相対速度Ｖｓは変化する。したがって、基板Ｗのスクラブ洗浄中に、あるノジュール群（例えば、図５Ａに示すノジュール群ＧＲ１またはＧＲ２）に属する各ノジュール７７Ｃが回転する基板Ｗの表面に接触する時間は、それぞれ、上側ロールスポンジ７７の長手方向に沿って異なる。これは、基板Ｗのスクラブ洗浄を繰り返すにつれて進む上側ロールスポンジ７７の劣化具合（または、劣化速度）が上側ロールスポンジ７７の長手方向に沿って異なることを意味する。
【0065】
例えば、図９Ａに示す逆転点Ｔが存在する実施形態では、洗浄エリア３４にあるポイントＰＡにおける上側ロールスポンジ７７の基板Ｗとの接触時間は、逆洗浄エリア３５にあるポイントＰＢにおける上側ロールスポンジ７７の基板Ｗとの接触時間よりも長い。そのため、ポイントＰＡにおける上側ロールスポンジ７７の劣化具合は、ポイントＰＢにおける上側ロールスポンジ７７の劣化具合よりも大きい。
【0066】
さらに、図９Ａに示す逆転点Ｔが発生する実施形態では、逆転点Ｔを挟んで順方向洗浄エリア３４側にあるポイントＰＡでノジュール７７Ｃが基板Ｗに接触する態様は、逆転点Ｔを挟んで逆方向洗浄エリア３５側にあるポイントＰＢでノジュール７７Ｃが基板Ｗに接触する態様と異なる。より具体的には、ポイントＰＡにおけるノジュール７７Ｃの先端は、上側ロールスポンジ７７の回転方向の下流側に位置する領域だけでなく、上流側に位置する領域でも比較的長く基板Ｗの表面に接触する。そのため、ポイントＰＡにおけるノジュール７７Ｃの先端は、ポイントＰＢにおけるノジュール７７Ｃの先端と比較して、上側ロールスポンジ７７の回転方向の上流側に位置する領域でも劣化が進行する。ここで、ノジュール７７Ｃにおける上側ロールスポンジ７７の回転方向の上流側／下流側とは、ノジュール７７Ｃの中心を基準として、該基準から上側ロールスポンジ７７の回転方向の逆向き側／順向き側を言う。以下で説明する図１０Ａ乃至１０Ｃに示す例では、これら図におけるノジュール７７Ｃの先端の上半分が基準位置であるノジュール７７Ｃの中心から見た上流側であり、ノジュール７７Ｃの先端の下半分が基準位置であるノジュール８８の中心から見た下流側である。回転する上側ロールスポンジ７７に設けられたノジュール７７Ｃの先端は、該ノジュール７７Ｃにおける上側ロールスポンジ７７の回転方向の下流側から上流側に向かって基板Ｗに接触していく。これは、以下で説明する図１１Ａ乃至図１１Ｃに示す例でも同様である。
【0067】
図１０Ａ乃至図１０Ｃは、図９Ａに示す逆転点Ｔが発生する実施形態において、ポイントＰＡにおけるノジュール７７Ｃの先端の劣化具合と、ポイントＰＢにおけるノジュール７７Ｃの先端の劣化具合の一例を示す模式図である。より具体的には、図１０Ａは、未使用の上側ロールスポンジ７７におけるポイントＰＡおよびポイントＰＢでのノジュール７７Ｃの先端を示した模式図であり、図１０Ｂは、所定枚数の基板Ｗをスクラブ洗浄した後のポイントＰＡおよびポイントＰＢでのノジュール７７Ｃの先端を示した模式図であり、図１０Ｃは、さらに所定枚数の基板Ｗをスクラブ洗浄した後のポイントＰＡおよびポイントＰＢでのノジュール７７Ｃの先端を示した模式図である。
【0068】
図１０Ａに示すように、未使用の上側ロールスポンジ７７では、ポイントＰＡのノジュール７７Ｃの先端、およびポイントＰＢのノジュール７７Ｃの先端には、劣化領域は発生していない。図１０Ｂに示すように、上側ロールスポンジ７７を所定枚数の基板Ｗのスクラブ洗浄に用いると、ポイントＰＡおよびポイントＰＢともに、上側ロールスポンジ７７の回転方向の下流側に位置する先端位置に劣化領域Ｆｕａ１およびＦｕｂ１が生じる。しかしながら、劣化領域Ｆｕａ１の大きさは、劣化領域Ｆｕｂ１の大きさよりも大きい。さらに、ポイントＰＡのノジュール７７Ｃには、上側ロールスポンジ７７の回転方向の上流側に位置する先端位置に劣化領域Ｆｉａ１が生じ、ポイントＰＢのノジュール７７Ｃにも、上側ロールスポンジ７７の回転方向の上流側に位置する先端位置に劣化領域Ｆｉｂ１が生じる。しかしながら、劣化領域Ｆｉｂ１は、劣化領域Ｆｉａ１よりも遙かに小さい。なお、劣化領域Ｆｕａ１は、劣化領域Ｆｉａ１よりも大きい。
【0069】
上側ロールスポンジ７７でさらに所定枚数の基板Ｗをスクラブ洗浄すると、図１０Ｃに示すように、ポイントＰＡおよびポイントＰＢの各ノジュール７７Ｃの先端の劣化が進行する。具体的には、ポイントＰＡのノジュール７７Ｃには、劣化領域Ｆｕａ１よりも大きな劣化領域Ｆｕａ２と、劣化領域Ｆｉａ１よりも大きな劣化領域Ｆｉａ２が生じる。さらに、劣化領域Ｆｉａ２は、劣化領域Ｆｕａ２よりも遙かに大きくなる。すなわち、ノジュール７７の先端は、その上流側での劣化の進行具合が下流側での劣化の進行具合よりも大きい。ポイントＰＢのノジュール７７Ｃには、劣化領域Ｆｕｂ１よりも大きな劣化領域Ｆｕｂ２と、劣化領域Ｆｉｂ１よりも大きな劣化領域Ｆｉｂ２が生じる。
【0070】
図１０Ｂと図１０Ｃの比較から明らかなように、ポイントＰＡにおけるノジュール７７Ｃの劣化の進行具合は、ポイントＰＢにおけるノジュール７７Ｃの劣化の進行具合に比べて大きい。すなわち、図１０Ｂに示すポイントＰＡでのノジュール７７Ｃの劣化総領域ＦＴａ１（＝Ｆｕａ１＋Ｆｉａ１）に対する、図１０Ｃに示すノジュール７７Ｃの劣化総領域ＦＴａ２（＝Ｆｕａ２＋Ｆｉａ２）の割合Ｃａ（＝ＦＴａ２／ＦＴａ１）は、図１０Ｂに示すポイントＰＢでのノジュール７７Ｃの劣化総領域ＦＴｂ１（＝Ｆｕｂ１＋Ｆｉｂ１）に対する、図１０Ｃに示すノジュール７７Ｃの劣化総領域ＦＴｂ２（＝Ｆｕｂ２＋Ｆｉｂ２）の割合Ｃｂ（＝ＦＴｂ２／ＦＴｂ１）よりも大きい。したがって、基板Ｗのスクラブ洗浄を繰り返すにつれて、ポイントＰＡにおけるノジュール７７Ｃの劣化の進行具合は、ポイントＰＢにおけるノジュール７７Ｃの劣化の進行具合に比べて加速度的に増えていく。
【0071】
また、劣化領域Ｆｕａ１，Ｆｉａ１，Ｆｕａ２，Ｆｉａ２，Ｆｕｂ１，Ｆｉｂ１，Ｆｕｂ２，Ｆｉｂ２は、それぞれ、研磨屑および研磨液に含まれる砥粒などのパーティクル（汚染物質）が多く堆積される領域でもある。したがって、ポイントＰＡにおけるノジュール７７Ｃの汚染度は、ポイントＰＢにおけるノジュール７７Ｃの汚染度に比べて加速度的に増えていく。すなわち、基板Ｗのスクラブ洗浄を繰り返すにつれて、上側ロールスポンジ７７の劣化具合および汚染度は、該上側ロールスポンジ７７の長手方向に沿って大きく異なっていく。
【0072】
この現象は、図９Ｂに示す逆転点Ｔが発生しない実施形態でも同様に発生する。図１１Ａ乃至図１１Ｃは、図９Ｂに示す逆転点Ｔが発生しない実施形態において、ポイントＰＡにおけるノジュール７７Ｃの先端の劣化具合と、ポイントＰＢにおけるノジュール７７Ｃの先端の劣化具合の一例を示す模式図である。より具体的には、図１１Ａは、未使用の上側ロールスポンジ７７におけるポイントＰＡおよびポイントＰＢでのノジュール７７Ｃの先端を示した模式図であり、図１１Ｂは、所定枚数の基板Ｗをスクラブ洗浄した後のポイントＰＡおよびポイントＰＢでのノジュール７７Ｃの先端を示した模式図であり、図１１Ｃは、さらに所定枚数の基板Ｗをスクラブ洗浄した後のポイントＰＡおよびポイントＰＢでのノジュール７７Ｃの先端を示した模式図である。
【0073】
図９Ｂに示す逆転点Ｔが発生しない実施形態では、図１１Ｂおよび図１１Ｃの比較から明らかなように、基板Ｗのスクラブ洗浄を繰り返すにつれて、ポイントＰＢにおけるノジュール７７Ｃの劣化の進行具合および汚染度は、ポイントＰＡにおけるノジュール７７Ｃの劣化の進行具合および汚染度に比べて加速度的に増えていく。
【0074】
図１０Ａ乃至図１０Ｃ、および図１１Ａ乃至図１１Ｃに示すように、基板Ｗのスクラブ洗浄を繰り返すにつれて、上側ロールスポンジ７７の劣化具合および汚染度は、該上側ロールスポンジ７７の長手方向に沿って大きく異なっていく。さらに、基板Ｗの洗浄レシピによっても、基板Ｗの劣化具合および汚染度は異なる。そのため、上側ロールスポンジ７７の一つの測定ポイントで、上側ロールスポンジ７７の表面性状を観察および／または測定しても、上側ロールスポンジ７７の適切な交換時期を決定することは難しい。
【0075】
そこで、本実施形態では、上側ロールスポンジ（洗浄具）７７の少なくとも２つの測定ポイントで該上側ロールスポンジ７７の表面データを取得し、該２つの表面データの差分に基づいて、上側ロールスポンジ７７の適切な交換時期を決定する。例えば、上側ロールスポンジ７７の長手方向に沿って離れた少なくとも２つの測定ポイント（例えば、図９Ａおよび図９Ｂに示すポイントＰＡ，ＰＢ）の表面性状を表す表面データをそれぞれ取得し、該表面データの差分に基づいて上側ロールスポンジ７７の適切な交換時期を決定する。下側ロールスポンジ７８についても同様に、下側ロールスポンジ（洗浄具）７８の少なくとも２つの測定ポイントで該下側ロールスポンジ７８の表面データを取得し、該２つの表面データの差分に基づいて、下側ロールスポンジ７８の適切な交換時期を決定する。以下では、上側ロールスポンジ（洗浄具）７７の少なくとも２つの測定ポイントで該上側ロールスポンジ７７の表面データを取得する表面性状測定装置が説明される。下側ロールスポンジ７８の表面データを取得する表面性状測定装置の構成は、上側ロールスポンジ７７の表面データを取得する表面性状測定装置の構成と同様であるため、その重複する説明を省略する。
【0076】
図１２は、一実施形態に係る表面性状測定装置を示す模式図である。図１２に示す表面性状測定装置６０は、待避位置Ｐ１または待避位置Ｐ２（図４参照）に移動された上側ロールスポンジ７７の表面性状を表す表面データを非接触式に、かつ直接的に取得する装置である。この表面性状測定装置６０は、測定ポイントＰＡおよびＰＢにおける上側ロールスポンジ（洗浄具）７７の表面性状を表す表面データを取得する撮像装置６１Ａ，６１Ｂを備える。撮像装置６１Ｂは、撮像装置６１Ａと同様の構成を有するため、以下では、特に区別する必要がない限り、撮像装置６１Ａ，６１Ｂを単に撮像装置６１と称する。
【0077】
撮像装置６１は、上記した制御部３０に接続されており、撮像装置６１によって取得された上側ロールスポンジ７７の表面データは制御部３０に送られる。撮像装置６１は、測定ポンイントＰＡ（または、測定ポイントＰＢ）における上側ロールスポンジ７７の実際の画像データを直接的に取得し、該画像データを、上側ロールスポンジ７７の表面性状（すなわち、劣化具合および汚染度）を表す表面データに変換する。
【0078】
撮像装置６１が取得する表面データは、例えば、上側ロールスポンジ７７（のノジュール７７Ｃ）の二極化画像データにおける暗部（または、明部）の面積、または上側ロールスポンジ７７（のノジュール７７Ｃ）に赤外光を照射したときに得られる反射光または透過光の赤外吸収スペクトルのスペクトルパターンである。あるいは、撮像装置６１が取得する表面データは、上側ロールスポンジ７７（のノジュール７７Ｃ）にレーザ光を照射することで得られる上側ロールスポンジ７７（のノジュール７７Ｃ）の三次元画像データであってもよいし、上側ロールスポンジ７７に所定の圧力を加えたときに生じる歪みを可視化した歪み画像データであってもよい。
【0079】
さらに、撮像装置６１が取得する表面データは、上側ロールスポンジ７７（のノジュール７７Ｃ）を、光を多数の波長（例えば、１０以上の波長）ごとに分光して撮影することで得られる分光画像データであってもよい。さらに、撮像装置６１が取得する表面データは、上側ロールスポンジ７７（のノジュール７７Ｃ）を、光を近赤外線領域の波長を含む多数の波長ごとに分光して撮影することで得られるハイパースペクトル画像データであってもよい。ハイパースペクトル画像データは、人間の目やカラーカメラ画像では判別できない不可視領域（近赤外線領域）における画像データの違いを可視化できる。
【0080】
さらに、撮像装置６１が取得する表面データは、上側ロールスポンジ７７（のノジュール７７Ｃ）の偏光画像データであってもよい。偏光画像データは、上側ロールスポンジ７７（のノジュール７７Ｃ）からの反射光の偏光方向と偏光度の情報を含む画像データである。
【0081】
現在市場で入手可能な撮像装置を用いて、二極化画像データ、赤外吸収スペクトルのスペクトルパターン、歪み画像データ、三次元画像データ、分光画像データ、ハイパースペクトル画像データ、および偏光画像データなどの表面データを取得可能である。このような撮像装置は、回転する上側ロールスポンジ７７の動画を撮影し、該動画からフレーム画像を抽出して、該フレーム画像から上側ロールスポンジ７７の上記表面データを取得することができる。すなわち、撮像装置は、待避位置Ｐ１（または、Ｐ２）に移動された上側ロールスポンジ７７を回転させた状態で表面データを取得することができる。表面データを、上側ロールスポンジ７７を回転させた状態で取得する場合、撮像装置は、高感度のハイスピードカメラユニットを備えているのが好ましい。なお、撮像装置は、当然に、静止状態にある上側ロールスポンジ７７からその表面データを取得可能である。
【0082】
図１３Ａは、未使用の上側ロールスポンジ７７のノジュール７７Ｃの二極化画像データの一例であり、図１３Ｂは、所定枚数の基板Ｗをスクラブ洗浄した後の上側ロールスポンジ７７のノジュール７７Ｃの二極化画像データの一例である。図１３Ｂに示す二極化画像データは、図１３Ａに示す二極化画像データと同じ測定ポイントで取得されている。
【0083】
このような二極化画像データは、撮像装置６１のカメラユニット（図示せず）が撮影した上側ロールスポンジ７７の（ノジュール７７Ｃの）写真を明部と暗部とに分ける二極化処理を施すことで得られる。撮像装置６１は、カメラユニットが取得した写真に二極化処理を実行し、得られた二極化画像データから暗部（または、明部）の面積を演算する画像処理ユニット（図示せず）を備えている。
【0084】
図１３Ａおよび図１３Ｂから分かるように、基板Ｗのスクラブ洗浄を繰り返すと、上側ロールスポンジ７７の表面がすり減っていくため、暗部の面積が減少していき、明部の面積が上昇していく。すなわち、上側ロールスポンジ７７の劣化具合に応じて、暗部の面積が減少していく。そのため、所定枚数の基板Ｗのスクラブ洗浄を行うたびに表面データとして取得した暗部の面積を比較することで、上側ロールスポンジ７７の劣化具合を把握することができる。
【0085】
図１４は、撮像装置６１によって作成されたスペクトルパターンの一例を示す模式図である。図１４において、縦軸は吸光度を表し、横軸は波数を表す。撮像装置６１が取得する表面データが赤外吸収スペクトルのスペクトルパターンである場合は、撮像装置６１は、上側ロールスポンジ７７の表面に赤外線を照射し、該赤外線の反射光または透過光から赤外吸収スペクトルを取得し、該赤外吸収スペクトルに基づいてスペクトルパターンを作成するように構成される。
【0086】
図１４に示すように、上側ロールスポンジ７７が劣化して、該上側ロールスポンジ７７の表面形状が変化したり、上側ロールスポンジ７７の表面に汚染物質が堆積したりすると、撮像装置６１が取得するスペクトルパターンが変化する。例えば、特徴的なピークＳＰ１の吸光度が変化したり、該ピークＳＰ１が現れる波数が変化したりする。あるいは、特徴的な２つのピークＳＰ１、ＳＰ２の相対的な位置関係（例えば、２つのピークＳＰ１、ＳＰ２の波数の差分の絶対値）が変化する。そのため、所定枚数の基板Ｗのスクラブ洗浄を行うたびに表面データとして取得したスペクトルパターンを比較する（例えば、ピークＰ１の吸光度および波数の変化量、ピークＰ２の吸光度および波数の変化量、または２つのピークＳＰ１、ＳＰ２の波数の差分の絶対値の変化量を算出する）ことで、上側ロールスポンジ７７の劣化具合を把握することができる。
【0087】
撮像装置６１が取得する表面データが上側ロールスポンジ７７の三次元画像データである場合は、撮像装置６１は、投光部（図示せず）から上側ロールスポンジ７７にレーザ光を照射し、その反射レーザ光を受光部（図示せず）で受光することで上側ロールスポンジ７７の三次元画像データを取得する。さらに、撮像装置６１はレーザ変位計の機能を有する。より具体的には、撮像装置６１は、最初に、未使用の上側ロールスポンジ７７の三次元画像データを取得する。上側ロールスポンジ７７が基板Ｗのスクラブ洗浄を繰り返すと、上側ロールスポンジ７７の表面形状が変化し、その結果、撮像装置６１によって取得される三次元画像データが変化する。撮像装置６１は、未使用の上側ロールスポンジ７７の三次元画像データと、使用後の上側ロールスポンジ７７の三次元画像データを比較して（例えば、重ね合わせて）、その変化量（例えば、ノジュール７７Ｃの先端の表面積の減少量）を演算可能に構成されている。
【0088】
三次元画像データの変化量は、上側ロールスポンジ７７の劣化具合に対応している。そのため、所定枚数の基板Ｗのスクラブ洗浄を行うたびに表面データとして取得した三次元画像データを比較する（例えば、ノジュール７７Ｃの先端の表面積の減少量を算出する）ことで、上側ロールスポンジ７７の劣化具合を把握することができる。
【0089】
撮像装置６１が取得する表面データが上側ロールスポンジ７７の歪みを可視化した歪み画像データである場合は、上側ロールスポンジ７７の表面に所謂「スペックルパターン」と称される規則的なまたは不規則な模様を付する必要がある。さらに、表面性状測定装置６０は、待避位置Ｐ２（または、待避位置Ｐ１）に移動された上側ロールスポンジ７７に所定の圧力を加える押圧装置（図示せず）を備える。押圧装置は、例えば、上側ロールスポンジ７７の両端から該上側ロールスポンジ７７の軸方向に押圧力を加える（すなわち、上側ロールスポンジ７７を所定の押圧力で軸方向に圧縮する）装置である。
【0090】
撮像装置６１は、押圧装置によって変形される前後の上側ロールスポンジ７７の画像データを撮影するカメラユニット（図示せず）と、デジタル画像相関法（ＤＩＣ）を用いて上側ロールスポンジ７７の歪みを可視化する画像処理ユニット（図示せず）を備えている。デジタル画像相関法は、カメラユニットによって撮影された上側ロールスポンジ７７の変形前後の画像データを解析演算することで、スペックルパターンの変位を計測し、これにより、上側ロールスポンジ７７に発生した歪みを可視化する方法である。
【0091】
上側ロールスポンジ７７が基板Ｗのスクラブ洗浄を繰り返すと、上側ロールスポンジ７７の表面形状が変化し、その結果、使用後の上側ロールスポンジ７７に発生する歪み量は未使用の上側ロールスポンジ７７に発生する歪み量と異なる。この歪みの変化量は、上側ロールスポンジ７７の劣化具合に対応している。そのため、所定枚数の基板Ｗのスクラブ洗浄を行うたびに表面データとして取得した歪み画像データを比較する（すなわち、歪みの変化量を算出する）ことで、上側ロールスポンジ７７の劣化具合を把握することができる。
【0092】
撮像装置６１が取得する表面データが上側ロールスポンジ７７の分光画像データ、またはハイパースペクトル画像データである場合は、撮像装置６１は、所謂「マルチスペクトルカメラ」、または「ハイパースペクトルカメラ」として構成されるカメラユニットを備える。マルチスペクトルカメラ、またはハイパースペクトルカメラによれば、分光数に応じた数の分光画像（例えば、グレースケール画像）を取得可能であり、さらに、これら分光画像が重なった二次元画像データを取得できる。特に、ハイパースペクトルカメラによれば、不可視領域である近赤外線領域における分光画像を取得することが可能である。さらに、ハイパースペクトルカメラは、取得された複数の分光画像をそれぞれ異なる色で表示し、これら他色表示された分光画像を重ね合わせることができる。
【0093】
上側ロールスポンジ７７が基板Ｗのスクラブ洗浄を繰り返すと、上側ロールスポンジ７７の表面形状が変化し、その結果、撮像装置６１によって取得される分光画像データ、またはハイパースペクトル画像データが変化する。撮像装置６１は、未使用の上側ロールスポンジ７７の分光画像データ、またはハイパースペクトル画像データと、使用後の上側ロールスポンジ７７の分光画像データ、またはハイパースペクトル画像データを比較して（例えば、重ね合わせて）、その変化量（例えば、ノジュール７７Ｃの先端の表面積の減少量、および／または汚染度）を演算可能に構成されている。
【0094】
分光画像データ、またはハイパースペクトル画像データの変化量は、上側ロールスポンジ７７の劣化具合に対応している。さらに、分光画像データ、またはハイパースペクトル画像データによれば、上側ロールスポンジ７７の表面に付着した汚染物質を、上側ロールスポンジの材料（すなわち、ＰＶＡなどの樹脂）と区別することができる。そのため、所定枚数の基板Ｗのスクラブ洗浄を行うたびに表面データとして取得した分光画像データ、またはハイパースペクトル画像データを比較する（例えば、ノジュール７７Ｃの先端の表面積の減少量と、汚染物質が付着している表面積の増加量を算出する）ことで、上側ロールスポンジ７７の劣化具合を把握することができる。
【0095】
撮像装置６１がハイパースペクトルカメラとして構成されるカメラユニットを備える場合は、撮像装置６１は、上側ロールスポンジ７７の劣化具合および汚染度（例えば、ノジュール７７Ｃの先端の汚染度）を表す表面データを演算により入手することができる。例えば、撮像装置６１は、上側ロールスポンジ７７の劣化具合および汚染度に応じて変化するハイパースペクトル画像データを、各波長に対するスペクトル強度のグラフに変換することができる。この場合、撮像装置６１は、ハイパースペクトル画像データを、各波長に対するスペクトル強度のグラフに変換する画像処理ユニット（図示せず）を備えている。本明細書では、各波長に対するスペクトル強度のグラフを、「スペクトル強度グラフ」と称することがある。
【0096】
上側ロールスポンジ７７が劣化して、該上側ロールスポンジ７７の表面形状が変化したり、上側ロールスポンジ７７の表面に汚染物質が堆積したりすると、撮像装置６１が取得するハイパースペクトル画像データが変化する。その結果、ハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフも変化する。撮像装置６１は、未使用の上側ロールスポンジ７７のスペクトル強度グラフと、使用後の上側ロールスポンジ７７のスペクトル強度グラフを比較して（例えば、重ね合わせて）、所定の波長におけるスペクトル強度の変化量を演算可能に構成されている。このスペクトル強度の変化量を算出することで、上側ロールスポンジ７７の劣化具合を把握することができる。
【0097】
さらに、撮像装置６１は、スペクトル強度グラフにおける接戦の傾きを演算可能に構成されてもよい。上側ロールスポンジ７７による基板Ｗのスクラブ洗浄を繰り返すにつれて、上側ロールスポンジ７７の劣化とパーティクルによる汚染が進行していく。しかしながら、ある程度上側ロールスポンジ７７の劣化および汚染が進行すると、得られるハイパースペクトル画像データの変化が乏しくなってくる。すなわち、基板Ｗのスクラブ洗浄を繰り返すにつれて、スペクトル強度グラフの変化が乏しくなってくる。撮像装置６１は、所定枚数の基板Ｗをスクラブ洗浄するたびに、スペクトル強度グラフにおける接戦の傾きを演算（例えば、スペクトル強度グラフの微分演算）により入手し、この接戦の傾きの変化量（例えば、接戦の傾きの最大値の変化量）を算出することで、上側ロールスポンジ７７の劣化具合を把握することができる。
【0098】
撮像装置６１が取得する表面データが上側ロールスポンジ７７の偏光画像データである場合は、撮像装置６１は、所謂「偏光カメラ」として構成されるカメラユニットを備える。偏光カメラによれば、上側ロールスポンジ７７（のノジュール７７Ｃ）からの反射光の偏光方向と偏光度の情報を含む偏光画像データを取得できる。偏光画像データを取得可能な偏光カメラは、カラー画像データを取得する通常のカメラでは認識しづらい被写体の詳細な表面状態を可視化することができる。
【0099】
偏光画像データの変化量も、上側ロールスポンジ７７の劣化具合に対応している。そのため、所定枚数の基板Ｗのスクラブ洗浄を行うたびに表面データとして取得した偏光画像データを比較する（例えば、ノジュール７７Ｃの先端の表面積の減少量と、汚染物質が付着している表面積の増加量を算出する）ことで、上側ロールスポンジ７７の劣化具合を把握することができる。
【0100】
次に、表面性状測定装置６０を用いた上側ロールスポンジ（洗浄具）７７の交換時期を決定する方法について説明する。以下では、撮像装置６１が二極化画像データにおける暗部の面積を表面データとして取得する例が説明される。しかしながら、撮像装置６１が赤外吸収スペクトルのスペクトルパターン、歪み画像データ、三次元画像データ、分光画像データ、ハイパースペクトル画像データ、または偏光画像データを表面データとして取得する場合も、同様な方法で、上側ロールスポンジ（洗浄具）７７の交換時期を決定することができる。
【0101】
上述したように、測定ポイントＰＡにおける上側ロールスポンジ７７のノジュール７７Ｃの劣化の進行具合および汚染度は、測定ポイントＰＢにおける上側ロールスポンジ７７のノジュール７７Ｃの劣化の進行具合および汚染度と異なる。例えば、図１０Ａ乃至図１０Ｃに示す例では、測定ポイントＰＡにおける上側ロールスポンジ７７のノジュール７７Ｃの劣化の進行具合および汚染度は、測定ポイントＰＢにおける上側ロールスポンジ７７のノジュール７７Ｃの劣化の進行具合および汚染度に比べて加速度的に増えていく。図１１Ａ乃至図１１Ｃに示す例では、測定ポイントＰＢにおける上側ロールスポンジ７７のノジュール７７Ｃの劣化の進行具合および汚染度が、測定ポイントＰＡにおける上側ロールスポンジ７７のノジュール７７Ｃの劣化の進行具合および汚染度に比べて加速度的に増えていく。
【0102】
そこで、本実施形態では、制御部３０は、所定枚数ＮＡの基板Ｗをスクラブ洗浄するごとに、表面性状測定装置６０の撮像装置６１Ａ，６１Ｂ（図１２参照）を用いて、測定ポイントＰＡ，ＰＢの暗部の面積を表面データとして取得し、測定ポイントＰＡの暗部の面積と測定ポイントＰＢの暗部の面積との差分を算出する。そして、制御部３０は、算出された差分を所定の閾値と比較する。この閾値は、実験などにより予め定められており、制御部３０に予め記憶されている。
【0103】
基板Ｗの所定枚数ＮＡは、上側ロールスポンジ７７の表面データを表面性状測定装置６０で取得するか否かを決定するために用いられる値であり、任意に設定可能である。例えば、基板Ｗの所定枚数ＮＡは、「１」であってもよい。基板Ｗの所定枚数ＮＡが「１」に設定される場合は、制御部３０は、基板Ｗがスクラブ洗浄されるたびに、上側ロールスポンジ７７の表面データを取得する。
【0104】
差分が所定の閾値以上である場合に、制御部３０は、上側ロールスポンジ７７が交換時期（すなわち、寿命）に到達したと決定し、上側ロールスポンジ７７の交換を促す警報（第１警報）を出力する。一実施形態では、制御部３０は、第１警報を発するとともに、第１洗浄ユニットへの基板Ｗの搬送動作を停止してもよい。差分が所定の閾値よりも小さい場合は、制御部３０は、次の基板Ｗを第１洗浄ユニット１６に搬送し、上側ロールスポンジ７７を用いた基板Ｗのスクラブ洗浄を継続する。
【0105】
図１５は、測定ポイントＰＡの暗部の面積と測定ポイントＰＢの暗部の面積との差分の一例を示した表である。以下では、図１５を参照して、上記した上側ロールスポンジ７７の交換時期を決定する方法をより詳細に説明する。
【0106】
図１５に示すように、制御部３０は、未使用の上側ロールスポンジ７７の測定ポイントＰＡ，ＰＢの暗部の面積を表面データとして取得し、測定ポイントＰＡの暗部の面積と測定ポイントＰＢの暗部の面積との差分を算出する。図１５に示す例では、差分は「１」であり、測定ポイントＰＡの暗部の面積は、測定ポイントＰＢの暗部の面積と同等であることがわかる。未使用の上側ロールスポンジ７７の測定ポイントＰＡの暗部の面積が測定ポイントＰＢの暗部の面積と大きく異なる場合は、上側ロールスポンジ７７および／または表面性状測定装置６０（特に、撮像装置６１Ａ，６１Ｂ）に何らかの不具合が発生していることが疑われる。そのため、この場合は、制御部３０は、上側ロールスポンジ７７および／または表面性状測定装置６０の状態を確認することを促す警報を発してもよい。
【0107】
次いで、制御部３０は、基板Ｗの処理枚数Ｎが所定の処理枚数ＮＡ（図１５では、説明の便宜上「ＮＡ１」と記載する）に到達したか否かを判断する。基板Ｗの処理枚数Ｎが所定の処理枚数ＮＡ１に到達している場合、制御部３０は、基板Ｗの処理枚数Ｎをゼロに戻すとともに、表面性状測定装置６０を用いて、上側ロールスポンジ７７の測定ポイントＰＡ，ＰＢの暗部の面積を表面データとして取得し、測定ポイントＰＡの暗部の面積と測定ポイントＰＢの暗部の面積との差分を算出する。さらに、制御部３０は、算出された差分と所定の閾値Ｄｔを比較する。図１５に示す例では、所定の閾値Ｄｔは２２に設定されており、基板Ｗの処理枚数Ｎが所定の処理枚数ＮＡ１に到達したときの差分は「４」である。したがって、制御部３０は、再度、基板Ｗの処理枚数Ｎが所定の処理枚数ＮＡ（図１５では、説明の便宜上「ＮＡ２」と記載する）に到達するまで、基板Ｗのスクラブ洗浄を実行する。
【0108】
基板Ｗの処理枚数Ｎが所定の処理枚数ＮＡ２に到達すると、制御部３０は、再度、基板Ｗの処理枚数Ｎをゼロに戻すとともに、表面性状測定装置６０を用いて、上側ロールスポンジ７７の測定ポイントＰＡ，ＰＢの暗部の面積を表面データとして取得し、測定ポイントＰＡの暗部の面積と測定ポイントＰＢの暗部の面積との差分を算出する。制御部３０は、算出された差分と所定の閾値Ｄｔを比較し、この差分が所定の閾値Ｄｔ以上であるか否かを決定する。制御部３０は、これらの処理ステップを、差分が所定の閾値Ｄｔ以上になるまで繰り返す。差分が所定の閾値Ｄｔ以上になると（図１５では、所定の処理枚数ＮＡｎに到達したとき）、制御部３０は、上側ロールスポンジ７７の交換を促す警報（第１警報）を発するとともに、第１洗浄ユニット１６への次の基板Ｗの搬送動作を停止する。これにより、作業者は、上側ロールスポンジ７７による基板Ｗの逆汚染が生じる前に、上側ロールスポンジ７７を新しいロールスポンジに交換することができる。
【0109】
制御部３０に予め記憶される所定の閾値Ｄｔは、洗浄具（上述した実施形態では、上側ロールスポンジ７７）の適切な交換時期を決定するための重要な値である。上述したように、洗浄具を基板Ｗに擦り付けるスクラブ洗浄を繰り返すと、洗浄具の表面の摩耗、および洗浄具に蓄積されたパーティクルによって基板Ｗの逆汚染が生じるおそれがある。そのため、洗浄具の交換時期を判断するための閾値を決定するためには、洗浄効率、パーティクル発生量などを考慮する必要がある。
【0110】
例えば、基板Ｗの表面に付着するパーティクルの数が大きく増加する基板Ｗの処理枚数を実験により見つけ出し、この処理枚数に対応する上記差分を所定の閾値Ｄｔとして決定する。あるいは、基板Ｗの洗浄効率が大きく減少する基板Ｗの処理枚数に対応する差分を所定の閾値Ｄｔとして決定してもよい。一実施形態では、基板Ｗの表面に付着するパーティクルの数が大きく増加する基板Ｗの処理枚数に対応する差分を、基板Ｗの洗浄効率が大きく減少する基板Ｗの処理枚数に対応する差分と比較してもよい。この場合、小さい方の差分が、所定の閾値Ｄｔとして決定される。
【0111】
図１６は、図１５を参照して説明された上側ロールスポンジ７７の交換時期を決定する方法の変形例を説明するためのグラフである。図１６に示すグラフでは、縦軸は測定ポイントＰＡの暗部の面積と測定ポイントＰＢの暗部の面積との差分を表し、横軸は基板Ｗの処理枚数を表す。
【0112】
図１６に示す例では、所定の閾値（第１閾値）Ｄｔから所定値（Δｔ）を減算することによって事前閾値（第２閾値）Ｄｔ’を予め決定しておく。この事前閾値Ｄｔ’も制御部３０に予め記憶されている。制御部３０は、測定ポイントＰＡの暗部の面積と測定ポイントＰＢの暗部の面積との差分が事前閾値Ｄｔ’以上となったとき（図１５では、基板Ｗの処理枚数がＮｄ’に到達したとき）に、第２警報を出力する。第２警報は、上側ロールスポンジ７７を直ちに交換する必要はないが、まもなく上側ロールスポンジ７７の使用期間が交換時期に達することを作業者に知らせる警報である。第２警報によって、作業者は新しい上側ロールスポンジ７７を予め用意しておくことができる。一実施形態では、第２警報が発せられたときに、上側ロールスポンジ７７を交換してもよい。この場合、基板Ｗの逆汚染の発生をより効果的に防止できる。
【0113】
次に、上側ロールスポンジ７７の交換時期を決定する他の方法の例を説明する。特に説明しない本実施形態の構成は、上述した上側ロールスポンジ７７の交換時期を決定する方法と同様であるため、その重複する説明を省略する。
【0114】
上述したように、撮像装置６１がハイパースペクトルカメラとして構成されるカメラユニットを備える場合は、撮像装置６１は、上側ロールスポンジ７７の劣化具合を、ハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフから把握することができる。本実施形態では、ハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフを利用して上側ロールスポンジ７７の交換時期を決定する。
【0115】
図１７Ａは、所定の枚数ＮＡの基板Ｗをスクラブ洗浄した後の２つの測定ポイントＰＡ，ＰＢにおけるハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフを示す図であり、図１７Ｂは、さらに所定枚数の基板Ｗをスクラブ洗浄した後の２つの測定ポイントＰＡ，ＰＢにおけるハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフを示す図である。図１７Ａおよび図１７Ｂにおいて、縦軸は、スペクトル強度を示し、横軸は、波長を示す。図１７Ａおよび図１７Ｂにおいて、実線は、測定ポイントＰＡにおけるハイパースペクトル画像データから変換された、各波長に対するスペクトル強度であり、一点鎖線は、測定ポイントＰＢにおけるハイパースペクトル画像データから変換された、各波長に対するスペクトル強度である。図１７Ａおよび図１７Ｂに示すグラフでは、上に行くにつれて光が吸収され、下にいくにつれて光が反射することを示す。
【0116】
図１７Ａおよび図１７Ｂに示すように、劣化具合の異なる２つの測定ポイントＰＡ，ＰＢで取得されたハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフを重ね合わせると、得られた２つのグラフは互いに相違する。したがって、所定の波長λｐにおける２つの測定ポイントＰＡ，ＰＢのスペクトル強度ＳＡ，ＳＢの間には差分が存在する。
【0117】
本実施形態では、制御部３０は、所定枚数ＮＡの基板Ｗをスクラブ洗浄するごとに、表面性状測定装置６０の撮像装置６１Ａ，６１Ｂ（図１２参照）を用いて、測定ポイントＰＡ，ＰＢで取得されたハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフを表面データとして取得する。さらに、制御部３０は、所定の波長λｐにおける測定ポイントＰＡのスペクトル強度と測定ポイントＰＢのスペクトル強度との差分（＝ＳＢ－ＳＡ）を算出する。そして、制御部３０は、算出された差分を所定の閾値と比較する。この閾値は、実験などにより予め定められており、制御部３０に予め記憶されている。
【0118】
差分が所定の閾値以上である場合に、制御部３０は、上側ロールスポンジ７７が交換時期（すなわち、寿命）に到達したと決定し、上側ロールスポンジ７７の交換を促す警報（第１警報）を出力する。一実施形態では、制御部３０は、第１警報を発するとともに、第１洗浄ユニットへの基板Ｗの搬送動作を停止してもよい。差分が所定の閾値よりも小さい場合は、制御部３０は、次の基板Ｗを第１洗浄ユニット１６に搬送し、上側ロールスポンジ７７を用いた基板Ｗのスクラブ洗浄を継続する。
【0119】
図１６を参照して説明したように、所定の閾値（第１閾値）Ｄｔから所定値（Δｔ）を減算することによって事前閾値（第２閾値）Ｄｔ’を予め決定しておいてもよい。この場合、制御部３０は、所定の波長λｐにおける測定ポイントＰＡのスペクトル強度と測定ポイントＰＢのスペクトル強度との差分が事前閾値Ｄｔ’以上となったときに、上記第２警報を出力する。
【0120】
本実施形態において、所定の波長λｐにおける差分の変化量の絶対値が小さい場合には、上側ロールスポンジ７７の適切な交換時期を決定しづらかったり、誤ったりするおそれがある。そこで、測定ポイントＰＡのスペクトル強度グラフにおける接戦の傾きと、測定ポイントＰＢのスペクトル強度グラフにおける接戦の傾きのそれぞれの変化にも着目して、上側ロールスポンジ７７の適切な交換時期を決定してもよい。例えば、測定ポイントＰＡのスペクトル強度グラフにおける接戦の傾きの最大値の変化量と、測定ポイントＰＡのスペクトル強度グラフにおける接戦の傾きの最大値の変化量と、に基づいて、上側ロールスポンジ７７の適切な交換時期を決定する。本明細書では、スペクトル強度グラフにおいて接線の傾きが最大値となる点を、「変曲点」と称することがある。
【0121】
上述したように、上側ロールスポンジ７７の劣化とパーティクルによる汚染が進行していくと、得られるハイパースペクトル画像データの変化が乏しくなってくる。すなわち、所定枚数ＮＡの基板Ｗをスクラブ洗浄するごとに取得される測定ポイントＰＡのスペクトル強度グラフおよび測定ポイントＰＢのスペクトル強度グラフのいずれにおいても、変曲点における接線の傾きが変化しなくなってくる。本実施形態では、この現象を利用して、上側ロールスポンジ７７の適切な交換時期を決定する。
【0122】
図１７Ａに示すように、測定ポイントＰＡのスペクトル強度グラフにおける変曲点Ｉｐａ１の接戦の傾きは、Ｓｔａ１であり、測定ポイントＰＢのスペクトル強度グラフにおける変曲点Ｉｐｂ１の接戦の傾きは、Ｓｔｂ１である。図１７Ｂに示すように、所定の処理枚数ＮＡをスクラブ洗浄した後では、測定ポイントＰＡの変曲点は、Ｓｔａ２に移動し、この変曲点Ｓｔａ２での接戦の傾きは、Ｓｔａ２である。同様に、所定の処理枚数ＮＡをスクラブ洗浄した後では、測定ポイントＰＢの変曲点は、Ｓｔｂ２に移動し、この変曲点Ｓｔｂ２での接戦の傾きは、Ｓｔｂ２である。
【0123】
制御部３０は、所定枚数ＮＡの基板Ｗをスクラブ洗浄するごとに、表面性状測定装置６０の撮像装置６１Ａ，６１Ｂ（図１２参照）を用いて、測定ポイントＰＡ，ＰＢで取得されたハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフを表面データとして取得する。さらに、制御部３０は、測定ポイントＰＡのスペクトル強度グラフにおける変曲点の接戦の傾きの変化量（＝Ｓｔａ２－Ｓｔａ１）と、測定ポイントＰＢのスペクトル強度グラフにおける変曲点の接戦の傾きの変化量（＝Ｓｔｂ２－Ｓｔｂ１）を算出する。そして、制御部３０は、算出された各差分を所定の閾値と比較する。この閾値は、実験などにより予め定められており、制御部３０に予め記憶されている。
【0124】
各変化量が所定の閾値以下である場合に、制御部３０は、上側ロールスポンジ７７が交換時期（すなわち、寿命）に到達したと決定し、上側ロールスポンジ７７の交換を促す警報（第１警報）を出力する。一実施形態では、制御部３０は、第１警報を発するとともに、第１洗浄ユニットへの基板Ｗの搬送動作を停止してもよい。各変化量が所定の閾値よりも大きい場合は、制御部３０は、次の基板Ｗを第１洗浄ユニット１６に搬送し、上側ロールスポンジ７７を用いた基板Ｗのスクラブ洗浄を継続する。
【0125】
一実施形態では、測定ポイントＰＡのスペクトル強度グラフにおける変曲点の接戦の傾きの変化量および測定ポイントＰＢのスペクトル強度グラフにおける変曲点の接戦の傾きの変化量のいずれか一方が所定の閾値以下である場合に、制御部３０は、上側ロールスポンジ７７が交換時期（すなわち、寿命）に到達したと決定してもよい。さらに、一実施形態では、制御部３０は、所定の波長λｐにおける測定ポイントＰＡのスペクトル強度と測定ポイントＰＢのスペクトル強度との上記差分と、測定ポイントＰＡのスペクトル強度グラフにおける変曲点の接戦の傾きの変化量および測定ポイントＰＢのスペクトル強度グラフにおける変曲点の接戦の傾きの変化量の少なくとも一方とに基づいて、上側ロールスポンジ７７が交換時期を決定してもよい。例えば、制御部３０は、上記差分が所定の閾値以上であり、かつ測定ポイントＰＡのスペクトル強度グラフにおける変曲点の接戦の傾きの変化量が所定の閾値以下である場合に、上側ロールスポンジ７７が交換時期に到達したと決定してもよい。この場合、上側ロールスポンジ７７の劣化および汚染の進行度合いをより正確に判定することができるので、上側ロールスポンジ７７の適切な交換時期をより正確に決定することができる。
【0126】
一実施形態では、１つの測定ポイントＰＡ（またはＰＢ）で取得されたハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフを利用して上側ロールスポンジ７７の交換時期を決定してもよい。特に説明しない本実施形態の構成は、上述した実施形態と同様であるため、その重複する説明を省略する。
【0127】
図１８は、１つの測定ポイントＰＡで取得されたハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフの変化を示す図である。図１８において、縦軸は、スペクトル強度を示し、横軸は、波長を示す。図１８において、実線は、所定の枚数ＮＡの基板Ｗをスクラブ洗浄した後の１つの測定ポイントＰＡにおけるハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフを示し、一点鎖線は、さらに所定の枚数ＮＡの基板Ｗをスクラブ洗浄した後の１つの測定ポイントＰＡにおけるハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフを示し、二点鎖線は、さらに所定の枚数ＮＡの基板Ｗをスクラブ洗浄した後の１つの測定ポイントＰＡにおけるハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフを示す。図１９は、図１８の実線と一点鎖線との交点、および一点鎖線と二点鎖線との交点の近傍を拡大して示す図である。
【0128】
図１８に示すように、所定の枚数ＮＡのスクラブ洗浄を繰り返すたびに、ハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフは全体的に変化していくが、図１９に示すように、実線と一点鎖線の交点Ｃ１および一点鎖線と二点鎖線との交点Ｃ２の近傍では、スペクトル強度の変化量が小さく、上側ロールスポンジ７７の適切な交換時期を正確に決定すること困難である。一方で、交点Ｃ１，Ｃ２よりも大きい所定の波長λｐにおけるスペクトル強度に着目してみると、所定の波長λｐにおける一点鎖線上のスペクトル強度Ｓ’と、二点鎖線上のスペクトル強度Ｓ’’との間の差分は、所定の波長λｐにおける実線上のスペクトル強度Ｓと、一点鎖線上のスペクトル強度Ｓ’との間の差分よりも小さい。そこで、本実施形態では、この差分の変化量に基づいて、上側ロールスポンジ７７の交換時期を決定する。
【0129】
本実施形態では、制御部３０は、所定枚数ＮＡの基板Ｗをスクラブ洗浄するごとに、表面性状測定装置６０の撮像装置６１Ａ（図１２参照）を用いて、測定ポイントＰＡで取得されたハイパースペクトル画像データから変換された、各波長に対するスペクトル強度のグラフを表面データとして取得する。さらに、制御部３０は、今回取得された測定ポイントＰＡでの所定の波長λｐにおけるスペクトル強度と、前回取得された所定の波長λｐにおける測定ポイントＰＡのスペクトル強度との差分を算出する。そして、制御部３０は、この差分を所定の閾値と比較する。この閾値は、実験などにより予め定められており、制御部３０に予め記憶されている。
【0130】
今回取得された所定の波長λｐにおけるスペクトル強度と、前回取得された所定の波長λｐにおけるスペクトル強度との差分が所定の閾値よりも小さい場合に、制御部３０は、上側ロールスポンジ７７が交換時期（すなわち、寿命）に到達したと決定し、上側ロールスポンジ７７の交換を促す警報（第１警報）を出力する。一実施形態では、制御部３０は、第１警報を発するとともに、第１洗浄ユニットへの基板Ｗの搬送動作を停止してもよい。差分が所定の閾値よりも小さい場合は、制御部３０は、次の基板Ｗを第１洗浄ユニット１６に搬送し、上側ロールスポンジ７７を用いた基板Ｗのスクラブ洗浄を継続する。
【0131】
本実施形態でも、所定の波長λｐにおける差分の変化量の絶対値が小さい場合には、上側ロールスポンジ７７の適切な交換時期を決定しづらかったり、誤ったりするおそれがある。そこで、所定の枚数ＮＡのスクラブ洗浄を繰り返すたびに、ハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフの接線の傾きの変化量と、上記差分とに基づいて、上側ロールスポンジ７７の適切な交換時期を決定してもよい。この方法についてより詳細に説明する。
【0132】
実線の変曲点ＣＰ１における接線の傾きＳｔａ１、一点鎖線の変曲点ＣＰ２における接線の傾きＳｔａ２、二点鎖線の変曲点Ｃ３における接線の傾きＳｔａ３の間には、関係式：Ｓｔａ１＞Ｓｔａ２＞ Ｓｔａ３が成立する。しかしながら、ハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフがほとんど変化しなくなると、前々回取得されたＳｔａ１と前回取得されたＳｔａ２との第１差分は、前回取得されたＳｔａ２と今回取得されたＳｔａ１との第２差分とほぼ等しくなる。言い換えれば、基板Ｗのスクラブ洗浄を繰り返すにつれて、第１差分と第２差分との間の差分が０に近づいていく。この現象を利用して、制御部３０は、所定の波長λｐに対するスペクトル強度の変化量（すなわち、今回取得された所定の波長λｐにおけるスペクトル強度と、前回取得された所定の波長λｐにおけるスペクトル強度との差分）が所定の閾値以下であり、かつ第１差分と第２差分との間の差分が所定の閾値以下である場合に、上側ロールスポンジ７７が交換時期に到達したと決定する。この場合、上側ロールスポンジ７７の劣化および汚染の進行度合いをより正確に判定することができるので、上側ロールスポンジ７７の適切な交換時期をより正確に決定することができる。
【0133】
本発明者らがスペクトル強度グラフの変化に着目して上側ロールスポンジ７７の適切な交換時期を決定する方法を鋭意検討した結果、以下の知見を得た。具体的には、発明者らは、上側ロールスポンジ７７の劣化とパーティクルによる汚染が進行すると、前回取得したスペクトル強度グラフと今回取得したスペクトル強度グラフの交点（図１９の交点ＣＰ１，ＣＰ２参照）が横軸方向に移動しなくなる（すなわち、交点ＣＰ１の波長値と交点ＣＰ２の波長値がほぼ同一となる）ということを見いだした。そこで、一実施形態では、スペクトル強度グラフにおける交点の波長値の変化が所定の閾値以下となった場合に、上側ロールスポンジ７７が交換時期に到達したと決定してもよい。
【0134】
図２０は、所定の枚数ＮＡの基板Ｗをスクラブ洗浄した後で、１つの測定ポイントＰＡで取得されたスペクトル強度の変化の一例を示した表である。以下では、図２０を参照して、１つの測定ポイントＰＡで取得されたスペクトル強度の差分に基づいて上側ロールスポンジ７７の交換時期を決定する方法について説明する。
【0135】
図２０に示すように、制御部３０は、未使用の（または、上側ロールスポンジ７７のセルフクリニーングを行った後の）上側ロールスポンジ７７の測定ポイントＰＡのハイパースペクトル画像から変換されたスペクトル強度グラフを表面データとして取得し、該グラフにおける所定の波長λｐのスペクトル強度を記憶する。次いで、制御部３０は、基板Ｗの処理枚数Ｎが所定の処理枚数ＮＡ（図２０では、説明の便宜上「ＮＡ１」と記載する）に到達したか否かを判断する。基板Ｗの処理枚数Ｎが所定の処理枚数ＮＡ１に到達している場合、制御部３０は、基板Ｗの処理枚数Ｎをゼロに戻すとともに、表面性状測定装置６０を用いて、上側ロールスポンジ７７の測定ポイントＰＡのハイパースペクトル画像から変換されたスペクトル強度グラフを表面データとして取得し、該グラフにおける所定の波長λｐのスペクトル強度を記憶する。さらに、制御部３０は、未使用の上側ロールスポンジ７７の測定ポイントＰＡでの所定の波長λｐのスペクトル強度と、所定の処理枚数ＮＡ１の基板Ｗをスラブ洗浄した後の上側ロールスポンジ７７の測定ポイントＰＡでの所定の波長λｐのスペクトル強度との差分を算出する。図２０に示す例では、この差分は、「１６」である。さらに、制御部３０は、算出された差分と所定の閾値Ｄｔを比較する。図２０に示す例では、所定の閾値Ｄｔは２に設定されており、基板Ｗの処理枚数Ｎが所定の処理枚数ＮＡ１に到達したときの差分は「１６」である。したがって、制御部３０は、再度、基板Ｗの処理枚数Ｎが所定の処理枚数ＮＡ（図２０では、説明の便宜上「ＮＡ２」と記載する）に到達するまで、基板Ｗのスクラブ洗浄を実行する。
【0136】
基板Ｗの処理枚数Ｎが所定の処理枚数ＮＡ２に到達すると、制御部３０は、再度、基板Ｗの処理枚数Ｎをゼロに戻すとともに、表面性状測定装置６０を用いて、上側ロールスポンジ７７の測定ポイントＰＡのハイパースペクトル画像から変換されたスペクトル強度グラフを表面データとして取得し、該グラフにおける所定の波長λｐのスペクトル強度を記憶する。さらに、制御部３０は、所定の処理枚数ＮＡ１の基板Ｗをスラブ洗浄した後の上側ロールスポンジ７７の測定ポイントＰＡでの所定の波長λｐのスペクトル強度と、所定の処理枚数ＮＡ２の基板Ｗをスクラブ洗浄した後の上側ロールスポンジ７７の測定ポイントＰＡでの所定の波長λｐのスペクトル強度との差分を算出する。図２０に示す例では、この差分は、「１５」である。
【0137】
一実施形態では、制御部３０は、所定の波長λｐにおけるスペクトル強度の差分（変化量）を算出するのと同時に、所定の処理枚数ＮＡ１の基板Ｗをスクラブ洗浄した後のスペクトル強度グラフの変曲点ＣＰ１における接線の傾きＳｐａ１と、処理枚数ＮＡ２の基板Ｗをスクラブ洗浄した後のスペクトル強度グラフの変曲点ＣＰ２における接線の傾きＳｐａ２の差分（変曲点における接線の傾きの変化量）を算出し、所定の閾値と比較してもよい。
【0138】
制御部３０は、これらの処理ステップを、差分が所定の閾値Ｄｔよりも小さくなるまで、または差分が所定の閾値Ｄｔよりも小さく、かつ接線の傾きの変化量が所定の閾値よりも小さくなるまで繰り返す。差分が所定の閾値Ｄｔよりも小さくなると（図２０では、所定の処理枚数ＮＡｎに到達したとき）、または差分が所定の閾値Ｄｔよりも小さく、かつ接線の傾きの変化量が所定の閾値よりも小さくなると、制御部３０は、上側ロールスポンジ７７の交換を促す警報を発するとともに、第１洗浄ユニット１６への次の基板Ｗの搬送動作を停止する。これにより、作業者は、上側ロールスポンジ７７による基板Ｗの逆汚染が生じる前に、上側ロールスポンジ７７を新しいロールスポンジに交換することができる。
【0139】
一実施形態では、制御部３０は、差分が所定の閾値Ｄｔよりも小さくなってから、所定の処理枚数ＮＢの基板Ｗをスクラブ洗浄した後で、上側ロールスポンジ７７の交換を促す警報を発するとともに、第１洗浄ユニット１６への次の基板Ｗの搬送動作を停止してもよい。
【0140】
上述した例では、表面性状測定装置６０は、２つの測定ポイントＰＡ，ＰＢで上側ロールスポンジ７７の表面データを取得しているが、本実施形態はこの例に限定されない。例えば、３つ以上の測定ポイントで上側ロールスポンジ７７の表面データを取得してもよい。
【0141】
例えば、図１２に仮想線（２点鎖線）で示すように、相対速度Ｖｓがゼロとなる逆転点Ｔに測定ポイントＰＣを設定し、表面性状測定装置６０は、さらに、この測定ポイントＰＣにおける表面データを取得する撮像装置６１Ｃを備えていてもよい。さらに、表面性状測定装置６０は、撮像装置６１Ａ，６１Ｂを上側ロールスポンジ７７の長手方向に移動させるカメラ移動機構６３Ａ、６３Ｂを備えていてもよい。カメラ移動機構６３Ａ，６３Ｂは、例えば、エアシリンダ、またはボールねじ機構などの直動機構である。この構成によれば、撮像装置６１Ａ，６１Ｂを上側ロールスポンジ７７の長手方向にそれぞれ移動させることで、撮像装置６１Ａ，６１Ｂが表面データを取得する測定ポイントＰＡ，ＰＢの位置を変更することができる。したがって、撮像装置６１Ａ，６１Ｂは、複数の測定ポイントで表面データを取得することができる。
【0142】
撮像装置６１Ａがカメラ移動機構６３Ａに接続される場合、撮像装置６１Ｂ（および撮像装置６１Ｃ）を省略してもよい。この場合、カメラ移動機構６３Ａが撮像装置６１Ａを上側ロールスポンジ７７の長手方向に移動させることで、撮像装置６１Ａが複数の測定ポイント（例えば、測定ポイントＰＡ，ＰＢ，ＰＣ）で表面データを取得可能である。
【0143】
３つ以上の測定ポイントで表面データを取得する場合、制御部３０は、２つの測定ポイントの全ての組み合わせから上記差分を算出してもよい。例えば、３つの測定ポイントＰＡ，ＰＢ，ＰＣが設定される場合は、制御部３０は、測定ポイントＰＡと測定ポイントＰＢで取得された表面データの差分Ｄ１と、測定ポイントＰＡと測定ポイントＰＣで取得された表面データの差分Ｄ２と、測定ポイントＰＢと測定ポイントＰＣで取得された表面データの差分Ｄ３を算出してもよい。この場合、制御部３０は、上記３つの差分Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３にそれぞれ対応する３つの所定の閾値Ｄｔ１，Ｄｔ２，Ｄｔ３を予め記憶している。制御部３０は、上記３つの差分Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を、所定の閾値Ｄｔ１，Ｄｔ２，Ｄｔ３とそれぞれ比較する。
【0144】
制御部３０は、３つの差分Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の全てが所定の閾値Ｄｔ１，Ｄｔ２，Ｄｔ３以上となったときに、上側ロールスポンジ７７の交換を促す警報を発してもよいし、３つの差分Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３のうちの１つまたは２つが所定の閾値以上となったときに、上側ロールスポンジ７７の交換を促す警報を発してもよい。一実施形態では、制御部３０は、３つの差分Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３のうちの１つが所定の閾値以上となったときに上記第２警報を発してもよい。
【0145】
図２１は、他の実施形態に係る表面性状測定装置を示す模式図である。特に説明しない構成は、上述した実施形態と同様であるため、その重複する説明を省略する。
【0146】
図２１に示す表面性状測定装置６０は、上側ロールスポンジ７７の画像データを取得するためのカメラユニット６２Ａ，６２Ｂと、該カメラユニット６２Ａ，６２Ｂが取得した画像データを表面データに変換処理する画像処理ユニット６５を備える。カメラユニット６２Ａ，６２Ｂは、ケーブル（例えば、光ファイバー）６４Ａ，６４Ｂを介して画像処理ユニット６５に連結される。
【0147】
画像処理ユニット６５は、制御部３０に接続されており、画像データから変換された表面データを制御部３０に送る。上述したように、制御部３０は、測定ポイントＰＡ，ＰＢでカメラユニット６２Ａ，６２Ｂが取得した画像データから変換された表面データの差分に基づいて、上側ロールスポンジ７７の交換時期を決定する。
【0148】
図２１に示すように、表面性状測定装置６０は、測定ポイントＰＣの画像データを取得するカメラユニット６２Ｃを備えていてもよい、この場合、カメラユニット６２Ｃは、ケーブル（例えば、光ファイバー）６４Ｃを介して画像処理ユニット６５に連結される。
【0149】
第１洗浄ユニット１６は、ロールスポンジ７７，７８に付着した汚染物質を洗浄する洗浄具洗浄装置を含んでいてもよい。図２２は、洗浄具洗浄装置の一例を示す模式図である。
【0150】
図２２に示す洗浄具洗浄装置１００は、図４に示す待避位置Ｐ２の下方に配置され、純水等の洗浄液を収容する洗浄槽１０２と、該洗浄槽１０２内で回転する上側ロールスポンジ７７に当接して該上側ロールスポンジ７７を押圧洗浄する当接部材（洗浄部材）１０４と、該当接部材１０４を上側ロールスポンジ７７に接近または離間させる駆動装置１１２と、洗浄槽１０２から洗浄液を排出する排液管１１３と、排液管１１３に接続されたパーティクルカウンタ１１４と、を備える。洗浄液は、図示しない供給管から洗浄槽１０２に供給される。洗浄具移動ユニット５１によって待避位置Ｐ２（図４参照）に移動された上側ロールスポンジ７７は、洗浄具移動ユニット５１の昇降機構５３によって、洗浄槽１０２内に移動（下降）される。
【0151】
当接部材１０４は、例えば、石英板であり、該当接部材１０４の全長は、上側ロールスポンジ７７の全外周面を洗浄可能なように上側ロールスポンジ７７の全長と略等しくなっている。この洗浄部材洗浄装置１００では、基板Ｗのスクラブ洗浄を実施した上側ロールスポンジ７７を、洗浄槽１０２内の洗浄液に浸し、さらに、当接部材１０４を回転する上側ロールスポンジ７７に所定の押圧力で押し付けることで、該上側ロールスポンジ７７を洗浄する。これにより、上側ロールスポンジ７７に付着したパーティクル（汚染物質）が該上側ロールスポンジ７７から除去される。図２２に示すように、洗浄具洗浄装置１００は、洗浄槽１０２内の洗浄液などに超音波を与える超音波発信器１２２を有していてもよい。
【0152】
パーティクルカウンタ１１４は、洗浄槽１０２から排出される洗浄液内のパーティクルの数を測定する装置である。パーティクルカウンタ１１４の測定値は、上側ロールスポンジ（洗浄具）７７の汚染度に対応する。すなわち、パーティクルカウンタ１１４の測定値が高い場合は、上側ロールスポンジ７７の汚染度が高いことを意味し、パーティクルカウンタ１１４の測定値が低い場合は、上側ロールスポンジ７７の汚染度が低いことを意味する。
【0153】
このパーティクルカウンタ１１４は、制御部３０（図１参照）に接続されており、パーティクルカウンタ１１４の測定値は、制御部３０に送られる。制御部３０は、パーティクルカウンタ１１４の測定値に基づいて、洗浄液の汚染度（すなわち、上側ロールスポンジ７７の汚染度）を監視している。さらに、制御部３０は、洗浄液の汚染度に基づいて駆動装置１２１をフィードバック制御する。具体的には、洗浄液の汚染度が高い（すなわち、上側ロールスポンジ７７の汚染度が高い）場合は、制御部３０は、駆動装置２１に所定の制御信号を送信して、当接部材１０４が上側ロールスポンジ７７を洗浄するための洗浄条件を変更する。
【0154】
洗浄槽１０２の底部には、ガラス等の透明材料で形成された平板状の観察壁１０５が設置され、その下部には、上述した表面性状測定装置６０が配置されている。図２２では、表面性状測定装置６０の撮像装置６１（または、カメラユニット６２）が描かれている。さらに、図２２では、画像処理ユニット６５が仮想線（点線）で描かれている。このように、表面性状測定装置６０の撮像装置６１（または、カメラユニット６２）は、観察壁１０５を介して洗浄槽１０２内の上側ロールスポンジ７７の表面の表面データ（または、画像データ）を取得するように洗浄具洗浄装置１００に取り付けられている。表面性状測定装置６０の撮像装置６１（または、カメラユニット６２）は、洗浄具洗浄装置１００の洗浄槽１０２内で回転するか、または静止する上側ロールスポンジ７７の表面データを取得する。
【0155】
上述した実施形態では、第１洗浄ユニット（基板洗浄装置）１６は、基板保持部の複数の（図２では、４つの）保持ローラー７１，７２，７３，７４で基板Ｗを水平姿勢に保持しながら、該基板Ｗの両面（上下面）を洗浄具であるロールスポンジ７７，７８で洗浄しているが、本実施形態はこの例に限定されない。例えば、図２３に示すように、第１洗浄ユニット１６は、基板保持部の複数の保持ローラーで基板Ｗを鉛直姿勢に保持しながら、該基板Ｗの両面をロールスポンジで洗浄してもよい。あるいは、図２４に示すように、第１洗浄ユニット１６は、基板保持部の複数の保持ローラーで基板Ｗをその表面が傾斜した状態で保持しながら、該基板Ｗの両面をロールスポンジで洗浄してもよい。
【0156】
図２３に示す実施形態では、第１洗浄ユニット１６は、基板Ｗを鉛直姿勢に支持し、かつ回転させる２つの保持ローラー７２，７３と、該保持ローラー７２，７３に支持された基板Ｗの一方の表面に接触するロールスポンジ７７と、基板Ｗの一方の表面にリンス液（例えば純水）を供給するリンス液供給ノズル８５と、基板Ｗの一方の表面に薬液を供給する薬液供給ノズル８７とを備えている。図２３に示す基板Ｗの裏面側には、基板Ｗの他方の表面に接触するロールスポンジと、基板Ｗの他方の表面にリンス液（例えば純水）を供給するリンス液供給ノズルと、基板Ｗの他方の表面に薬液を供給する薬液供給ノズルが設けられている。
【0157】
図２４に示す実施形態では、第１洗浄ユニット１６は、基板Ｗをその表面が傾斜した状態で保持し、かつ回転させる４つの保持ローラー（図２４には、４つの保持ローラーのうちの２つの保持ローラー７３，７４が示されている）と、４つの保持ローラーに支持された基板Ｗの両面に接触するロールスポンジ７７、７８と、基板Ｗの一方の表面にリンス液（例えば純水）を供給するリンス液供給ノズル８５Ａと、基板Ｗの一方の表面に薬液を供給する薬液供給ノズル８７Ａと、基板Ｗの他方の表面にリンス液（例えば純水）を供給するリンス液供給ノズル８５Ｂと、基板Ｗの他方の表面に薬液を供給する薬液供給ノズル８７Ｂと、を備えている。
【0158】
図２３および図２４に示す実施形態でも、ロールスポンジ７７（および、ロールスポンジ７８）で基板Ｗのスクラブ洗浄を繰り返すにつれて、ロールスポンジ７７の劣化具合および汚染度は、該ロールスポンジ７７（および、ロールスポンジ７８）の長手方向に沿って大きく異なっていく。そのため、図２３および図２４に示す第１洗浄ユニット１６でも、制御部３０は、上述した方法を用いて、ロールスポンジ７７（および、ロールスポンジ７８）の適切な交換時期を決定する。
【0159】
具体的には、ロールスポンジ７７（および、ロールスポンジ７８）を基板Ｗの表面から離間した待避位置に移動させる。次いで、図１２または図１７に示すように、表面性状測定装置６０の撮像装置６１（または、カメラユニット６２）でロールスポンジ７７の少なくとも２つの測定ポイントで表面データを取得し、該２つの表面データの差分に基づいて、ロールスポンジ７７の適切な交換時期を決定する。上述したように、撮像装置６１（または、カメラユニット６２）が取得する表面データの例としては、二極化画像データ、赤外吸収スペクトルのスペクトルパターン、歪み画像データ、三次元画像データ、分光画像データ、ハイパースペクトル画像データ、または偏光画像データが挙げられる。撮像装置６１（または、カメラユニット６２）は、待避位置に移動されたロールスポンジ７７を回転させた状態で、または静止させた状態で表面データを取得することができる。
【0160】
本実施形態でも、実際にスクラブ洗浄に用いられているロールスポンジ７７（および、ロールスポンジ７８）の表面性状を表す表面データを、劣化具合の異なるロールスポンジ７７の少なくとも２つの測定ポイントで取得し、その差分に基づいてロールスポンジ７７の交換時期を判断する。したがって、ロールスポンジ７７の適切な交換時期を決定することができる。
【0161】
図２５は、図１に示す基板処理装置１の第２洗浄ユニット１８を模式的に示す斜視図である。図２５に示す第２洗浄ユニット１８は、本発明の他の実施形態に係る基板洗浄装置である。図２５に示すように、ペン型の基板洗浄装置は、基板（ウエハ）Ｗを保持して回転させる基板保持部４１と、基板Ｗの表面に接触するペンスポンジ（洗浄具）４２と、ペンスポンジ４２を保持するアーム４４と、基板Ｗの表面にリンス液（通常は純水）を供給するリンス液供給ノズル４６と、基板Ｗの表面に薬液を供給する薬液供給ノズル４７とを備えている。ペンスポンジ４２は、アーム４４内に配置された洗浄具回転機構（図示せず）に連結されており、ペンスポンジ４２は鉛直方向に延びるその中心軸線まわりに回転されるようになっている。
【0162】
基板保持部４１は、基板Ｗの周縁部を保持する複数の（図２５では４つの）ローラー４５を備えている。これらのローラー４５は、それぞれ同じ方向に同じ速度で回転するように構成されている。ローラー４５が基板Ｗを水平に保持した状態で、ローラー４５が回転することにより、基板Ｗはその中心軸線まわりに矢印で示す方向に回転される。
【0163】
アーム４４は基板Ｗの上方に配置されている。アーム４４の一端にはペンスポンジ４２が連結され、アーム４４の他端には旋回軸５０が連結されている。ペンスポンジ４２は、アーム４４および旋回軸５０を介して洗浄具移動機構５１に連結されている。より具体的には、旋回軸５０には、アーム４４を旋回させる洗浄具移動機構５１が連結されている。洗浄具移動機構５１は、旋回軸５０を所定の角度だけ回転させることにより、アーム４４を基板Ｗと平行な平面内で旋回させるようになっている。アーム４４の旋回により、これに支持されたペンスポンジ４２がウエハＷの半径方向に移動（揺動）する。さらに、洗浄具移動機構５１は、旋回軸５０を上下動させることが可能に構成されており、これによりペンスポンジ４２を所定の圧力で基板Ｗの表面に押し付けることができる。ペンスポンジ４２の下面は、平坦なスクラブ面を構成しており、このスクラブ面が基板Ｗの表面に摺接する。
【0164】
基板Ｗは次のようにして洗浄される。まず、基板Ｗをその中心軸線まわりに回転させる。次いで、洗浄液供給ノズル４７から基板Ｗの表面に洗浄液が供給される。この状態で、ペンスポンジ４２が回転しながら基板Ｗの表面に押し付けられ、さらにペンスポンジ４２が基板Ｗの半径方向に揺動する。洗浄液の存在下でペンスポンジ４２が基板Ｗの表面に摺接することにより、基板Ｗがスクラブ洗浄される。スクラブ洗浄後、基板Ｗから洗浄液を洗い流すために、リンス液供給ノズル４６から回転する基板Ｗの表面にリンス液が供給される。
【0165】
ペンスポンジ４２は、例えば、ＰＶＡなどの樹脂から構成されており、多孔質構造を有する。このため、基板Ｗのスクラブ洗浄を繰り返すと、ペンスポンジ４２の内部に砥粒や研磨屑などの汚染物質が蓄積し、洗浄性能が低下するとともに、基板Ｗの逆汚染が生じることがある。そこで、ペンスポンジ４２から汚染物質を取り除くために、第２洗浄ユニット１８はペンスポンジ４２を洗浄するための洗浄部材８０をさらに備えている。
【0166】
図２５に示すように、洗浄部材８０は、基板保持部４１に保持された基板Ｗに隣接して配置されている。図２５に示す洗浄部材８０は、円錐台形の形状を有している。この洗浄部材８０の上面は、ペンスポンジ４２の下面（スクラブ面）に接触する洗浄面８１を構成する。洗浄部材８０の洗浄面８１は、円形の中央部８１ａと、この中央部８１ａから外側に広がりつつ下方に傾斜する傾斜部８１ｂとを有している。この傾斜部８１ｂは、環状の形状を有している。
【0167】
ペンスポンジ４２が洗浄部材８０の上方位置に到達するまで、アーム４４は洗浄具移動機構５１によって基板Ｗの半径方向外側に移動される。さらに、ペンスポンジ４２は、その軸心まわりに回転しながら、洗浄具移動機構５１によって洗浄部材８０の洗浄面８１に押し付けられる。洗浄部材８０に隣接して純水供給ノズル７０が配置されており、洗浄部材８０に接触しているペンスポンジ４２に純水供給ノズル７０から純水が供給される。
【0168】
洗浄部材８０の中央部８１ａは、上方に突出しており、中央部８１ａの周囲の他の部分（すなわち傾斜部８１ｂ）よりも高い位置にある。したがって、ペンスポンジ４２が下降すると、ペンスポンジ４２の下面の中央部が洗浄面８１の突出した中央部８１ａに接触する。ペンスポンジ４２がさらに下降すると、ペンスポンジ４２の下面の外周部は、洗浄面８１の傾斜部８１ｂに接触する。このようにして、ペンスポンジ４２の下面全体が洗浄部材８０の洗浄面８１に接触する。洗浄部材８０は、石英、樹脂、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレートなどから構成される。
【0169】
洗浄部材８０は、円錐台形状を有しているので、洗浄部材８０の中央部８１ａは、その周囲の他の部分（すなわち傾斜部８１ｂ）よりも高い位置にある。したがって、ペンスポンジ４２の中央部は、その他の部分よりも洗浄部材８０に強く押し付けられ、ペンスポンジ４２の中央部内部に入り込んだ砥粒や研磨屑などのパーティクルを除去することができる。ペンスポンジ４２から一旦除去されたパーティクルは、純水とともに洗浄部材８０の傾斜部８１ｂ上を速やかに流下する。したがって、パーティクルがペンスポンジ４２に再付着することが防止される。
【0170】
本実施形態では、基板Ｗの表面を洗浄するために、回転するペンスポンジ４２を、回転する基板Ｗ上で揺動させる。ペンスポンジ４２の回転速度の大きさは、該ペンスポンジ４２の回転軸上でゼロとなり、ペンスポンジ４２の周縁に向かって徐々に大きくなる。そのため、ペンスポンジ４２のスクラブ面の劣化具合および汚染度は、その半径方向に異なる。
【0171】
そこで、本実施形態でも、表面性状測定装置６０は、ペンスポンジ（洗浄具）４２の少なくとも２つの測定ポイントで該ペンスポンジ４２の表面データを取得し、該２つの表面データの差分に基づいて、ペンスポンジ４２の適切な交換時期を決定する。
【0172】
図２６Ａは、ペンスポンジ４２の表面データを取得する表面性状測定装置６０の一例を示す模式図であり、図２６Ｂは、図２６Ａに示すペンスポンジ４２の下面図であり、図２６Ｃは、図２６Ａに示す表面性状測定装置６０の変形例を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成は、上述した実施形態の構成と同様であるため、その重複する説明を省略する。
【0173】
図２６Ａおよび図２６Ｂに示すように、表面性状測定装置６０の撮像装置６１Ａ，６１Ｂ（または、カメラユニット６２Ａ，６２Ｂ）は、ペンスポンジ４２のスクラブ面の半径方向に離間した２つの測定ポイントＰＡ，ＰＢで該ペンスポンジ４２の表面データを取得する。この例では、撮像装置６１Ａ，６１Ｂ（または、カメラユニット６２Ａ，６２Ｂ）は、洗浄部材８０の上方に位置する待避位置でペンスポンジ４２の表面データを取得する。
【0174】
図２６Ｂに示した例では、測定ポイントＰＡはペンスポンジ４２のスクラブ面の中心にある。表面性状測定装置６０が撮像装置６１Ａ，６１Ｂ（または、カメラユニット６２Ａ，６２Ｂ）を、ペンスポンジ４２の半径方向に移動させるカメラ移動機構６３Ａ、６３Ｂを有する場合は、スクラブ面上の測定ポイントＰＡ，ＰＢの位置を任意に変更することができる。
【0175】
さらに、図２６Ｃに示すように、表面性状測定装置６０は、ペンスポンジ４２の側面に設定された測定ポイントＰＣの表面データを取得する撮像装置６１Ｃ（または、カメラユニット６２Ｃ）を有していてもよい。ペンスポンジ４２は、撮像装置６１Ａ，６１Ｂ（または、カメラユニット６２Ａ，６２Ｂ）がペンスポンジ４２のスクラブ面の表面データを取得した後で、洗浄部材８０に接触される。撮像装置６１Ｃ（または、カメラユニット６２Ｃ）は、洗浄部材８０に押し付けられているペンスポンジ４２の側面の表面データを取得する。表面性状測定装置６０が撮像装置６１Ｃ（または、カメラユニット６２Ｃ）を、鉛直方向に移動させるカメラ移動機構６３Ｃを有する場合は、ペンスポンジ４２の側面上の測定ポイントＰＣの位置を任意に変更することができる。
【0176】
本実施形態でも、実際にスクラブ洗浄に用いられているペンスポンジ４２の表面性状を表す表面データを、劣化具合の異なるペンスポンジ４２の少なくとも２つの測定ポイントで取得し、その差分に基づいてペンスポンジ４２の交換時期を判断する。したがって、ペンスポンジ４２の適切な交換時期を決定することができる。
【0177】
上述した実施形態では、制御部３０は、表面性状測定装置６０が取得した少なくとも２つの表面データの差分に基づいてロールスポンジ７７，７８、およびペンスポンジ４２の交換時期を決定する。同様の方法を用いて、制御部３０は、ロールスポンジ７７，７８、およびペンスポンジ４２の「初期慣らし（ブレークイン）」の完了を決定してもよい。
【0178】
従来から、洗浄具を新しい洗浄具に交換した後で、該新しい洗浄具を製品基板と同一形状を有するダミー基板に擦り付けるブレークイン動作を所定枚数だけ繰り返す初期運転を実施している。初期運転時に洗浄具が擦り付けられる基板の数は、従来の洗浄具の交換時期を判別していた方法と同様に、品質管理および／または作業者の経験則に基づいて決定されていた。この場合、所定枚数の基板に擦り付けられた洗浄具の表面状態（例えば、洗浄具の表面の削れ程度、または洗浄具の表面に施されたコーティングの剥離の程度）が未だ目標となる表面状態に到達していなければ、洗浄具は適切な洗浄能力を発揮することができない。この場合、製品基板の洗浄不良が発生するおそれがある。あるいは、所定枚数の基板に擦り付けられた洗浄具の表面状態が目標となる表面状態を大きく超えてしまっていると、該洗浄具が洗浄可能な基板の枚数が減少してしまい、基板洗浄装置のランニングコストの上昇につながる。
【0179】
一方で、ブレークイン動作を繰り返すにつれて、洗浄具の表面性状が変化する。このブレークイン動作時の表面性状の変化も、洗浄具の劣化具合および汚染度と同様に、表面データを取得する測定ポイントに応じて異なる。そこで、本実施形態では、制御部３０は、洗浄具の交換時期を決定する方法と同様の方法を用いて、ブレークイン確認動作を実行する。ブレークイン確認動作は、洗浄部（ロールスポンジ７７，７８、またはペンスポンジ４２）を新しい洗浄具に交換した後で、該洗浄具の「初期慣らし（ブレークイン）」の完了を決定するために実行される処理である。
【0180】
具体的には、図１２、図１７Ａ、図１７Ｂ、または図２６Ａ乃至図２６Ｃに示すように、新しい洗浄具（ロールスポンジ７７，７８、またはペンスポンジ４２）を基板Ｗの表面から離間した待避位置に移動させ、表面性状測定装置６０の撮像装置６１（または、カメラユニット６２）で洗浄具の少なくとも２つの測定ポイントで表面データを取得し、該２つの表面データの差分に基づいて、洗浄具の初期慣らしの完了を決定する。上述したように、撮像装置６１（または、カメラユニット６２）が取得する表面データの例としては、二極化画像データ、赤外吸収スペクトルのスペクトルパターン、歪み画像データ、三次元画像データ、分光画像データ、ハイパーペクトル画像データ、および偏光画像データが挙げられる。撮像装置６１（または、カメラユニット６２）は、待避位置に移動された洗浄具を回転させた状態で、または静止させた状態で表面データを取得することができる。
【0181】
基板処理装置１、または基板洗浄装置（基板洗浄ユニット）１６，１８は、洗浄具（ロールスポンジ７７，７８、またはペンスポンジ４２）の適切な交換時期を、以下で説明する機械学習器で機械学習を行うことで構築された学習済モデルを用いて予測乃至決定してもよい。
【0182】
機械学習は、人工知能（ＡＩ：Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）のアルゴリズムである学習アルゴリズムによって実行され、機械学習によって、洗浄具７７，７８，４２の適切な交換時期を予測する学習済モデルが構築される。学習済モデルを構築する学習アルゴリズムは特に限定されない。例えば、洗浄具７７，７８，４２の適切な交換時期を学習するための学習アルゴリズムとして、「教師あり学習」、「教師なし学習」、「強化学習」、「ニューラルネットワーク」などの公知の学習アルゴリズムを採用できる。
【0183】
図２７は、機械学習器の一例を示す模式図である。図２７に示す機械学習器３００は、制御部３０に連結され、基板処理装置１の洗浄ユニット１６，１８に設けられた洗浄具７７，７８，４２の適切な交換時期を学習する装置である。機械学習器３００は、状態観測部３０１と、交換データ取得部３０２と、学習部３０３とを備えている。図示はしないが、制御部３０は、図２７に示す機械学習器３００を内蔵してもよい。この場合、洗浄具７７，７８，４２の適切な交換時期を予測する学習済モデルは、制御部３０のプロセッサ３０ａを用いて構築される。
【0184】
状態観測部３０１は、機械学習の入力値としての状態変数を観測する。この状態変数は、表面性状装置６０が取得した表面データを少なくとも含んでいる。一実施形態では、状態変数は、軸受装置９０の軸受９０ａ（図３参照）に取り付けられた振動計９７の出力値、および／または電動機９３のトルクセンサ９３ｂ（図３参照）の出力値をさらに含んでいてもよい。さらに、状態変数は、洗浄具洗浄装置１００に設けられたパーティクルカウンタ１１４の測定値を含んでいてもよい。
【0185】
交換データ取得部３０２は、交換判定部３１０から交換データを取得する。交換データは、洗浄具７７，７８，４２の適切な交換時期を予測する学習済モデルを構築する際に使用されるデータであり、洗浄具７７，７８，４２を交換すべきか否かを公知の判定方法にしたがって判定したデータである。交換データは、状態観測部３０１に入力される状態変数に関連付けられている（結びつけられている）。
【0186】
機械学習器３００によって実行される機械学習の一例は以下の通りである。最初に、状態観測部３０１が少なくとも表面データを含む状態変数を取得し、交換データ取得部３０２が、状態観測部３０１が取得した状態変数に関連付けられた洗浄具７７，７８，４２の交換データを取得する。学習部３０３は、状態観測部５２から取得した状態変数と、交換データ取得部５１から取得した交換データとの組合せである訓練データセットに基づいて洗浄具７７，７８，４２の適切な交換時期を学習する。機械学習器３００で実行される機械学習は、機械学習装置３００が洗浄部７７，７８，４２の適切な交換時期を出力するまで繰返し実行される。
【0187】
一実施形態では、機械学習装置３００の学習部３０３が実行する機械学習は、ニューラルネットワークを用いた機械学習、特に、ディープラーニングであってもよい。ディープラーニングは、隠れ層（中間層ともいう）が多層化されたニューラルネットワークをベースとする機械学習法である。本明細書では、入力層と、二層以上の隠れ層と、出力層で構成されるニューラルネットワークを用いた機械学習をディープラーニングと称する。
【0188】
図２８は、ニューラルネットワークの構造の一例を示す模式図である。図２８に示すニューラルネットワークは、入力層３５０と、複数の隠れ層３５１と、出力層３５２を有している。ニューラルネットワークは、状態観測部３０１によって取得された状態変数と、該状態変数に関連付けられ、交換データ取得部３０２によって取得された交換データとの多数の組合せからなる訓練データセットに基づいて、洗浄具７７，７８，４２の適切な交換時期を学習する。すなわち、ニューラルネットワークは、状態変数と洗浄具７７，７８，４２の交換時期との関係を学習する。このような機械学習は所謂「教師あり学習」と称される。教師あり学習では、状態変数と、この状態変数に関連付けられた交換データ（ラベル）の組み合わせを大量にニューラルネットワークに入力することで、それらの関係性を帰納的に学習する。
【0189】
一実施形態では、ニューラルネットワークは、所謂「教師無し学習」によって洗浄具７７，７８，４２の適切な交換時期を学習してもよい。教師無し学習とは、例えば、状態変数のみを大量にニューラルネットワークに入力し、該状態変数がどのように分布をしているか学習する。そして、教師無し学習では、状態変数に対応する教師出力データ（交換データ）をニューラルネットワークに入力しなくても、入力された状態変数に対して圧縮・分類・整形などを行い、洗浄具７７，７８，４２の適切な交換時期を出力するための学習済モデルを構築する。すなわち、教師無し学習では、ニューラルネットワークは、大量に入力された状態変数を、ある似た特徴を有するグループにクラス分けする。そして、ニューラルネットワークは、クラス分けされた複数のグループに対して、洗浄具７７，７８，４２の適切な交換時期を出力するための所定の基準を設け、それらの関係が最適化されるように学習済モデルを構築することで、洗浄具７７，７８，４２の適切な交換時期を出力する。
【0190】
さらに、一実施形態では、学習部３０３で実行される機械学習は、状態変数の経時的な変化を学習済モデルに反映するために、所謂「リカレントニューラルネットワーク（ＲＮＮ：Ｒｅｃｕｒｒｅｎｔ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）」を使用してもよい。リカレントニューラルネットワークは、現時刻だけの状態変数だけでなく、これまでに入力層３５１に入力された状態変数も利用する。リカレントニューラルネットワークでは、時間軸に沿った状態変数の変化を展開して考えることで、これまでに入力された状態変数の遷移を踏まえて、洗浄具７７，７８，４２の適切な交換時期を推定する学習済モデルを構築することができる。
【0191】
図２９Ａおよび図２９Ｂは、リカレントニューラルネットワークの一例である単純再帰型ネットワーク（エルマンネットワーク：Ｅｌｍａｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を説明するための展開図である。より具体的には、図２９Ａは、エルマンネットワークの時間軸展開を示す模式図であり、図２９Ｂは、誤差逆伝播法（「バックプロパゲーション」とも称される）のバックプロパゲーションスルータイムを示す模式図である。
【0192】
図２９Ａおよび図２９Ｂに示すようなエルマンネットワークでは、通常のニューラルネットワークと異なり、時間を遡るように誤差が伝搬する（図２９Ｂ参照）。このようなリカレントニューラルネットワーク構造を、学習部３０３が実行する機械学習のニューラルネットワークに適用することで、これまで入力された状態変数の遷移を踏まえた洗浄具７７，７８，４２の適切な交換時期を出力する学習済モデルを構築することができる。
【0193】
このように構築された学習済モデルは、制御部３０の記憶装置３０ｂ（図２７参照）に格納されている。制御部３０は、記憶装置３０ｂに電気的に格納されたプログラムに従って動作する。すなわち、制御部３０のプロセッサ３０ａは、表面性状測定装置６０から制御部３０に送信された表面データを少なくとも含む状態変数を、学習済モデルの入力層３５１に入力し、入力された状態変数（および、状態変数の経時的な変化量）から、洗浄具７７，７８，４２の表面データが所定の閾値Ｄｔに到達するまでの基板Ｗの処理枚数を予測して、該予測された処理枚数を出力層３５２から出力するための演算を実行する。すなわち、制御部３０は、洗浄具７７，７８，４２の交換時期（すなわち、寿命）に到達するまでに処理可能な基板Ｗの枚数（以下、予測処理枚数）を取得することができる。さらに、制御部３０は、洗浄具７７，７８，４２の使用を開始してからの処理枚数に、出力層３０３から出力された予測処理枚数を加算することで、洗浄具７７，７８，４２の交換時期（すなわち、洗浄具７７，７８，４２の寿命）を取得することができる。
【0194】
出力層３５２から出力された洗浄具の予測処理枚数、および制御部３０が取得した洗浄具７７，７８，４２の交換時期が正常データと同等であると判断された場合、制御部３０は、この処理枚数および洗浄具の交換時期を追加の教師データとして交換判定部３１０に蓄積してもよい。この場合、機械学習器３００は、教師データおよび追加の教師データを基にした機械学習を通じて、学習済モデルを更新していく。これにより、学習済モデルから出力される予測時間および洗浄具の交換時期の精度を向上させることができる。
【0195】
上側ロールスポンジ７７の劣化が進行すると、軸受装置９０の軸受９０ａ（図３参照）に取り付けられた振動計９７の出力値が上昇し、電動機９３のトルクセンサ９３ｂ（図３参照）の出力値も上昇する。この現象は、下側ロールスポンジ７８でも同様に発生する。したがって、上記ニューラルネットワークの入力層３５１に、ロールスポンジ７７，７８が基板Ｗをスクラブ洗浄しているときの振動計９７の出力値および／またはトルクセンサ９３ｂの出力値を状態変数として入力することで、洗浄具７７，７８，４２の予測処理枚数をより精度よく出力層３５２から出力する学習済モデルを構築することができる。
【0196】
さらに、上側ロールスポンジ７７の汚染度が高まると、パーティクルカウンタ１１４（図２２参照）の測定値が上昇する。この現象は、下側ロールスポンジ７８でも同様に発生する。したがって、上記ニューラルネットワークの入力層３５１に、パーティクルカウンタ１１４の測定値を状態変数として入力することで、洗浄具７７，７８の予測処理枚数をより精度よく出力層３５２から出力する学習済モデルを構築することができる。
【0197】
上述した実施形態では、基板処理装置１は、複数の研磨ユニット１４ａ～１４ｄを備えた基板研磨装置であるが、基板処理装置１は、これらの実施形態に限定されない。例えば、基板処理装置１は、少なくとも１つのめっき槽を有し、該めっき槽で基板にめっき処理を施す基板めっき装置であってもよい。この場合、めっき槽に浸漬する前の基板および／または浸漬した後の基板を洗浄するために、上述した基板洗浄ユニット（基板洗浄装置）を使用することができる。あるいは、基板処理装置１は、様々なプロセスが施された後の基板を洗浄するための基板洗浄装置であってもよい。この場合、基板洗浄装置には、上述した基板洗浄ユニットが組み込まれる。
【0198】
さらに、上述した実施形態では、円形状を有する基板であるウエハを洗浄具によってスクラブ洗浄しているが、基板保持装置に保持された基板を洗浄具でスクラブ洗浄する限り、基板は、円形状を有するウエハに限定されない。例えば、基板は、矩形形状を有するガラス基板、または液晶パネルであってもよい。この場合、基板保持装置は、ガラス基板、または液晶パネルを回転させなくてもよい。さらに、上述した実施形態では、洗浄具は、ロールスポンジまたはペンスポンジであるが、洗浄具は、洗浄ブラシであってもよい。
【0199】
さらに、上述した実施形態では、表面性状測定装置６０が取得した表面データに基づいて、洗浄具の適切な交換時期を決定しているが、表面性状測定装置６０を研磨ユニット（研磨装置）１４ａ～１４ｄの少なくとも１つに配置して、研磨パッドの適切な交換時期を決定してもよい。
【0200】
【0201】
図３０に示す研磨ユニットは、研磨面１３３ａを有する研磨パッド１３３が取り付けられた研磨テーブル１３５と、基板Ｗを保持しかつ基板Ｗを研磨テーブル１３５上の研磨パッド１３３に押圧する研磨ヘッド（トップリングとも称される）１３７と、研磨パッド１３３に研磨液やドレッシング液（例えば、純水）を供給するための研磨液供給ノズル１３８と、研磨パッド１３３の研磨面１３３ａのドレッシングを行うためのドレッサ１４１を有するドレッシング装置１４０と、を備えている。一実施形態では、ドレッシング装置１４０を省略してもよい。
【0202】
研磨テーブル１３３は、テーブル軸１３５ａを介してその下方に配置されるテーブルモータ１３１に連結されており、このテーブルモータ１３１により研磨テーブル１３５が矢印で示す方向に回転されるようになっている。この研磨テーブル１３５の上面には研磨パッド１３３が貼付されており、研磨パッド１３３の上面が基板Ｗを研磨する研磨面１３３ａを構成している。研磨ヘッド１３７はヘッドシャフト１３６の下端に連結されている。研磨ヘッド１３７は、真空吸引によりその下面に基板Ｗを保持できるように構成されている。ヘッドシャフト１３６は、上下動機構（図示せず）により上下動するようになっている。
【0203】
ヘッドシャフト１３６は、ヘッドアーム１４２に回転自在に支持されており、ヘッドアーム１４２は、ヘッド旋回モータ１５４に駆動されて、ヘッド旋回軸１４３を中心として旋回するように構成されている。ヘッド旋回モータ１５４を駆動することにより、研磨ヘッド１３７は、研磨パッド３３上を該研磨パッド３３の略半径方向に揺動することができる。さらに、ヘッド旋回モータ１５４を駆動することにより、研磨ヘッド１３７は、研磨パッド１３３の上方の研磨位置と、研磨パッド１３３の側方の待機位置との間を移動する。
【0204】
基板Ｗの研磨は次のようにして行われる。研磨ヘッド１３７および研磨テーブル１３５をそれぞれ矢印で示す方向に回転させ、研磨液供給ノズル１３８から研磨パッド１３３上に研磨液（スラリー）を供給する。この状態で、研磨ヘッド１３７は、基板Ｗを研磨パッド１３３の研磨面１３３ａに押し付ける。基板Ｗの表面は、研磨液に含まれる砥粒の機械的作用と研磨液の化学的作用により研磨される。研磨終了後は、ドレッシング装置１４０による研磨面１３３ａのドレッシング（コンディショニング）が行われる。
【0205】
図３０に示す研磨ユニットでは、基板Ｗの研磨中に、ヘッド旋回モータ１５４を駆動することにより、研磨ヘッド１３７を、研磨パッド１３３上を該研磨パッド１３３の略半径方向に揺動させる。図３１は、研磨パッド１３３上を揺動する研磨ヘッド１３７の様子を示す模式図である。図３１に示すように、研磨ヘッド１３７は、その下面に保持された基板Ｗが研磨パッド１３３の中心ＣＰと外縁との間で移動するように、研磨パッド１３３の略半径方向に揺動する。
【0206】
研磨パッド１３３も樹脂から構成されており、基板Ｗの研磨を繰り返すにつれて、研磨パッド１３３の表面が劣化する。したがって、研磨パッド１３３を適切なタイミングで、新たな研磨パッドに交換する必要がある。
【0207】
そこで、本実施形態では、上述した表面性状測定装置６０を用いて、研磨パッド１３３の適切な交換時期を決定する。特に説明しない本実施形態の表面性状測定装置６０の構成は、上述した表面性状測定装置６０の構成と同様であるため、その重複する説明を省略する。
【0208】
図３０に示す研磨装置では、基板Ｗの研磨中、研磨ヘッド１３７が研磨パッド１３３の略半径方向に揺動する。そのため、研磨パッド１３３の劣化具合および汚染度は、該研磨パッド１３３の半径方向で異なる。したがって、研磨パッド１３７の適切な交換時期を決定するために、表面性状測定装置６０は、研磨パッド１３３の半径方向で異なる２つの測定ポイントで該研磨パッド１３３の表面データを取得し、該２つの表面データの差分に基づいて、研磨パッド１３３の適切な交換時期を決定する。
【0209】
図３２は、表面性状測定装置６０の２つの撮像装置６１Ａ，６１Ｂが研磨パッド１３３の半径方向に異なる２つの測定ポイントＰＡ，ＰＢで表面データを取得している様子を示す模式図である。
【0210】
図３２に示すように、研磨パッド１３３は、中心ＣＰから該研磨パッド１３３の半径の半分の位置にある境界線Ｌで、中央領域ＣＲｐと外縁領域ＥＲｐに分割される。一方の撮像装置６１Ａは、境界線Ｌ上またはその近傍付近の表面データを取得し、他方の撮像装置６１Ｂは、外縁領域ＥＲｐ上の表面データを取得する。一実施形態では、他方の撮像装置６１Ｂは、中央領域ＣＲｐ上の表面データを取得してもよい（図３２の二点鎖線参照）。図示はしないが、表面性状測定装置６０が撮像装置６１Ａを研磨パッド１３３の半径方向に移動させるカメラ移動機構を有している場合は、撮像装置６１Ｂを省略してもよい。
【0211】
本実施形態では、表面性状測定装置６０の撮像装置６１は、ハイパースペクトルカメラとして構成されるカメラユニット（図示せず）と、ハイパースペクトルカメラが取得したハイパースペクトル画像データを、各波長に対するスペクトル強度のグラフに変換する画像処理ユニット（図示せず）を備えている。
【0212】
上述した基板洗浄装置の実施形態と同様に、撮像装置６１は、所定の波長におけるスペクトル強度の変化量を算出することで、研磨パッド１３３の劣化具合を把握することができる。制御部３０は、所定枚数ＮＡの基板Ｗを研磨するごとに、研磨ヘッド１３７を待機位置に移動させ（図３２参照）、その後、表面性状測定装置６０の撮像装置６１Ａ，６１Ｂを用いて、測定ポイントＰＡ，ＰＢで取得されたハイパースペクトル画像データから変換された、各波長に対するスペクトル強度のグラフを表面データとして取得する。さらに、制御部３０は、所定の波長における測定ポイントＰＡのスペクトル強度と測定ポイントＰＢのスペクトル強度との差分を算出する。そして、制御部３０は、算出された差分を所定の閾値と比較する。この閾値は、実験などにより予め定められており、制御部３０に予め記憶されている。
【0213】
差分が所定の閾値以上である場合に、制御部３０は、研磨パッド１３３が交換時期（すなわち、寿命）に到達したと決定し、研磨パッド１３３の交換を促す警報（第１警報）を出力する。一実施形態では、制御部３０は、第１警報を発するとともに、研磨ユニットへの基板Ｗの搬送動作を停止してもよい。差分が所定の閾値よりも小さい場合は、制御部３０は、次の基板Ｗを研磨ユニットに搬送し、基板Ｗの研磨処理を継続する。
【0214】
一実施態様では、差分が所定の第１の閾値以上である場合に、制御部３０は、研磨パッド１３３を目立てする時期（すなわち、ドレッシング時期）に到達したと決定し、研磨パッド１３３のドレッサ１４１によるドレッシング処理を開始してもよい。この場合、ドレッシング処理後に、表面性状測定装置６０の撮像装置６１Ａ，６１Ｂを用いて、測定ポイントＰＡ，ＰＢで取得されたハイパースペクトル画像データから変換されたスペクトル強度グラフを表面データとして取得し、ドレッシング前後の測定ポイントＰＡ，ＰＢのスペクトル強度の差分に変化がなければ、制御部３０は、研磨パッド１３３が交換時期（すなわち、寿命）に到達したと決定してもよい。
【0215】
さらに、一実施形態では、制御部３０は、接線の傾きに基づいて洗浄具の適切な交換時期を決定する上述した方法を、研磨パッド１３３に適用してもよい。この場合、制御部３０は、接線の傾きの変化量と比較される所定の閾値を予め記憶しており、接線の傾きの変化量と上記差分とに基づいて、研磨パッド１３３適切な交換時期を決定する。
【0216】
図１６を参照して説明したように、所定の閾値（第１閾値）Ｄｔから所定値（Δｔ）は減算することによって事前閾値（第２閾値）Ｄｔ’を予め決定しておいてもよい。この場合、制御部３０は、所定の波長における測定ポイントＰＡのスペクトル強度と測定ポイントＰＢのスペクトル強度との差分が事前閾値Ｄｔ’以上となったときに、第２警報を出力する。第２警報は、研磨パッド１３３を直ちに交換する必要はないが、まもなく研磨パッド１３３の使用期間が交換時期に達することを作業者に知らせる警報である。第２警報によって、作業者は新しい研磨パッド１３３を予め用意しておくことができる。
【0217】
上述した基板洗浄装置の実施形態と同様に、１つの測定ポイントＰＡ（またはＰＢ）で取得されたハイパースペクトル画像データから変換された、各波長に対するスペクトル強度のグラフを利用して研磨パッド１３３の交換時期を決定してもよい。より具体的には、所定の枚数ＮＡの基板Ｗの研磨処理を繰り返すごとに、表面性状測定装置６０の撮像装置６１Ａを用いて、測定ポイントＰＡで取得されたハイパースペクトル画像データから変換された、各波長に対するスペクトル強度のグラフを表面データとして取得する。さらに、制御部３０は、今回取得された測定ポイントＰＡでの所定の波長におけるスペクトル強度と、前回取得された所定の波長における測定ポイントＰＡのスペクトル強度との差分を算出する。そして、制御部３０は、この差分を所定の閾値と比較する。この閾値は、実験などにより予め定められており、制御部３０に予め記憶されている。
【0218】
今回取得された所定の波長におけるスペクトル強度と、前回取得された所定の波長におけるスペクトル強度との差分が所定の閾値よりも小さい場合に、制御部３０は、研磨パッド１３３が交換時期（すなわち、寿命）に到達したと決定し、研磨パッド１３３の交換を促す警報（第１警報）を出力する。一実施態様においては、今回取得された所定の波長におけるスペクトル強度と、前回取得された所定の波長におけるスペクトル強度との差分が所定の閾値よりも小さく、かつ、今回取得されたスペクトル強度グラフの変曲点における接線の傾きと、前回取得されたスペクトル強度グラフの変曲点における接線の傾きとの差分が所定の閾値よりも小さい場合に、制御部３０は、研磨パッド１３３が交換時期（すなわち、寿命）に到達したと決定してもよい。一実施形態では、制御部３０は、第１警報を発するとともに、研磨ユニットへの基板Ｗの搬送動作を停止してもよい。差分が所定の閾値よりも小さい場合は、制御部３０は、次の基板Ｗを研磨ユニットに搬送し、基板Ｗの研磨処理を継続する。
【0219】
一実施形態では、制御部３０は、差分が所定の閾値よりも小さくなってから、所定の処理枚数ＮＢの基板Ｗを研磨した後で、研磨パッド１３３の交換を促す警報を発するとともに、研磨ユニットへの次の基板Ｗの搬送動作を停止してもよい。
【0220】
基板処理装置は、研磨処理後の基板Ｗに対して基板Ｗよりも小径の接触部材を基板に押し付けて相対運動させながら、基板Ｗをわずかに追加研磨したり、基板の付着物を除去および洗浄したりするバフ処理装置を有していてもよい。バフ処理装置は、例えば、図１に示す第１洗浄ユニット１６に代えて基板処理装置に配置されてもよいし、研磨ユニット１４ａ～１４ｄと、第１洗浄ユニット１６との間に配置されてもよい。
【0221】
図３３は、一実施形態に係るバフ処理装置を示す模式図である。図３３に示すバフ処理装置は、基板Ｗが設置されるバフテーブル２００と、バフ処理コンポーネント２５０と、バフ処理液を供給するための液供給系統２７０と、バフパッド（バフ部材）２５２のコンディショニング（目立て）を行うためのコンディショニング部２８０と、を備える。バフ処理コンポーネント２５０は、基板Ｗの処理面にバフ処理を行うためのバフパッド２５２が取り付けられたバフヘッド２５５と、バフヘッド２５５を保持するバフアーム２５６と、を備える。
【0222】
バフ処理液は、ＤＩＷ（純水）、洗浄薬液、及び、スラリーのような研磨液、の少なくとも１つを含む。バフ処理の方式としては主に２種類ある。１つは、基板Ｗ上に残留するスラリーや研磨生成物の残渣といった汚染物をバフパッド２５２との接触時に除去する方式である。もう１つの方式は上記汚染物が付着した基板Ｗを研磨等により一定量除去する方式である。前者においては、バフ処理液は洗浄薬液やＤＩＷが好ましく、後者においては研磨液が好ましい。また、バフパッド２５２は、例えば発泡ポリウレタン系のハードパッド、スウェード系のソフトパッド、又は、スポンジなどで形成される。バフパッド２５２の種類は基板Ｗの表面の材質や除去すべき汚染物の状態に対して適宜選択すればよい。また、バフパッド２５２の表面には、例えば、同心円状溝やＸＹ溝、渦巻き溝、放射状溝といった溝形状が施されていてもよい。さらに、バフパッド２５２を貫通する穴を少なくとも１つ以上バフパッド２５２内に設け、本穴を通してバフ処理液を供給してもよい。また、バフパッド２５２を、例えば、ＰＶＡスポンジのような、バフ処理液が浸透可能なスポンジ状の材料から構成してもよい。これらにより、バフパッド面内でのバフ処理液の流れ分布の均一化やバフ処理で除去された汚染物の速やかな排出が可能となる。
【0223】
バフテーブル２００は、基板Ｗを吸着する機構を有する。また、バフテーブル２００は、図示していない駆動機構によって回転軸Ａ周りに回転できるようになっている。一実施形態では、バフテーブル２００は、図示しない駆動機構によって、基板Ｗに角度回転運動、又は、スクロール運動をさせるようになっていてもよい。バフパッド２５２は、バフヘッド２５５の基板Ｗに対向する面に取り付けられる。バフヘッド２５５は、図示しない駆動機構によって回転軸Ｂ周りに回転できるようになっている。また、バフヘッド２５５は、図示しない駆動機構によってバフパッド２５２を基板Ｗの処理面に押圧できるようになっている。バフアーム２５６は、バフヘッド２５５を矢印Ｃに示すように基板Ｗの半径もしくは直径の範囲内で移動可能である。また、バフアーム２５６は、バフパッド２５２がコンディショニング部２８０に対向する位置までバフヘッド２５５を揺動できるようになっている。
【0224】
コンディショニング部２８０は、バフパッド２５２の表面をコンディショニングするための部材である。コンディショニング部２８０は、ドレステーブル２８１と、ドレステーブル２８１に設置されたドレッサ２８２と、を備える。ドレステーブル２８１は、図示しない駆動機構によって回転軸Ｄ周りに回転できるようになっている。また、ドレステーブル２８１は、図示しない駆動機構によってドレッサ２８２にスクロール運動をさせるようになっていてもよい。
【0225】
バフ処理装置は、バフパッド２５２のコンディショニングを行う際には、バフパッド２５２がドレッサ２８２に対向する位置になるまでバフアーム２５６を旋回させる。バフ処理装置は、ドレステーブル２８１を回転軸Ｄ周りに回転させるとともにバフヘッド２５５を回転させ、バフパッド２５２をドレッサ２８２に押し付けることによって、バフパッド２５２のコンディショニングを行う。
【0226】
液供給系統２７０は、基板Ｗの表面に純水（ＤＩＷ）を供給するための純水ノズル２７１と、基板Ｗの表面に薬液を供給するための薬液ノズル２７２と、基板Ｗの表面にスラリーを供給するためのスラリーノズル２７３と、を備える。
【0227】
バフ処理装置は、基板Ｗに処理液を供給するとともにバフテーブル２００を回転軸Ａ周りに回転させ、バフパッド２５２を基板Ｗの表面に押圧し、バフヘッド２５５を回転軸Ｂ周りに回転させながら矢印Ｃ方向に揺動することによって、基板Ｗにバフ処理を行う。こで、バフ処理とは、バフ研磨処理とバフ洗浄処理の少なくとも一方を含む。
【0228】
バフ研磨処理とは、基板Ｗに対してバフパッド２５２を接触させながら、基板Ｗとバフパッド２５２を相対運動させ、基板Ｗとバフパッド２５２との間にスラリーなどの研磨剤を介在させることにより基板Ｗの表面をわずかに削り取る処理である。バフ研磨処理によって、汚染物が付着した表層部の除去、研磨ユニット１４ａ～１４ｄにおける主研磨で除去できなかった箇所の追加除去、又は主研磨後のモフォロジー改善、を実現することができる。
【0229】
バフ洗浄処理とは、基板Ｗに対してバフパッド２５２を接触させながら、基板Ｗとバフパッド２５２を相対運動させ、基板Ｗとバフパッド２５２との間に洗浄液（例えば、薬液、又は、薬液と純水）を介在させることにより、基板Ｗの表面の汚染物を除去したり、表面を改質したりする処理である。
【0230】
バフパッド２５２も樹脂から構成されており、基板Ｗのバフ処理を繰り返すにつれて、バフパッド２５２の表面が劣化する。したがって、バフパッド２５２を適切なタイミングで、新たなバフパッド２５２に交換する必要がある。
【0231】
そこで、本実施形態では、上述した表面性状測定装置６０を用いて、バフパッド２５２の適切な交換時期を決定する。特に説明しない本実施形態の表面性状測定装置６０の構成は、上述した表面性状測定装置６０の構成と同様であるため、その重複する説明を省略する。
【0232】
図３４は、表面性状測定装置６０の２つの撮像装置６１Ａ，６１Ｂがバフパッド２５２の半径方向に異なる２つの測定ポイントＰＡ，ＰＢで表面データを取得している様子を示す模式図である。
【0233】
図３４に示すように、バフパッド２５２は、中心ＣＰから該バフパッド２５２の半径の半分の位置にある境界線Ｌ’で、中央領域ＣＲｂと外縁領域ＥＲｂに分割される。一方の撮像装置６１Ａは、境界線Ｌ’上またはその近傍付近の表面データを取得し、他方の撮像装置６１Ｂは、外縁領域ＥＲｂ上の表面データを取得する。一実施形態では、他方の撮像装置６１Ｂは、中央領域ＣＲｂ上の表面データを取得してもよい（図３４の二点鎖線参照）。図示はしないが、表面性状測定装置６０が撮像装置６１Ａをバフパッド２５２の半径方向に移動させるカメラ移動機構を有している場合は、撮像装置６１Ｂを省略してもよい。
【0234】
本実施形態でも、表面性状測定装置６０の撮像装置６１は、ハイパースペクトルカメラとして構成されるカメラユニット（図示せず）と、ハイパースペクトルカメラが取得したハイパースペクトル画像データを、各波長に対するスペクトル強度のグラフに変換する画像処理ユニット（図示せず）を備えている。
【0235】
上述した基板洗浄装置の実施形態と同様に、撮像装置６１は、所定の波長におけるスペクトル強度の変化量を算出することで、バフパッド２５２の劣化具合を把握することができる。制御部３０は、所定枚数ＮＡの基板Ｗをバフ処理するごとに、バフパッド２５２をドレッサ２８２の上方に移動させ、その後、表面性状測定装置６０の撮像装置６１Ａ，６１Ｂを用いて、測定ポイントＰＡ，ＰＢで取得されたハイパースペクトル画像データから変換された、各波長に対するスペクトル強度のグラフを表面データとして取得する。さらに、制御部３０は、所定の波長における測定ポイントＰＡのスペクトル強度と測定ポイントＰＢのスペクトル強度との差分を算出し、算出された差分を所定の閾値と比較する。この閾値は、実験などにより予め定められており、制御部３０に予め記憶されている。
【0236】
差分が所定の閾値以上である場合に、制御部３０は、バフパッド２５２が交換時期（すなわち、寿命）に到達したと決定し、バフパッド２５２の交換を促す警報（第１警報）を出力する。一実施形態では、制御部３０は、第１警報を発するとともに、バフ処理装置への基板Ｗの搬送動作を停止してもよい。差分が所定の閾値よりも小さい場合は、制御部３０は、次の基板Ｗをバフ処理装置に搬送し、基板Ｗのバフ処理を継続する。
【0237】
図１６を参照して説明したように、所定の閾値（第１閾値）Ｄｔから所定値（Δｔ）を減算することによって事前閾値（第２閾値）Ｄｔ’を予め決定しておいてもよい。この場合、制御部３０は、所定の波長における測定ポイントＰＡのスペクトル強度と測定ポイントＰＢのスペクトル強度との差分が事前閾値Ｄｔ’以上となったときに、第２警報を出力する。第２警報は、バフパッド２５２を直ちに交換する必要はないが、まもなくバフパッド２５２の使用期間が交換時期に達することを作業者に知らせる警報である。第２警報によって、作業者は新しいバフパッド２５２を予め用意しておくことができる。
【0238】
さらに、一実施形態では、制御部３０は、接線の傾きに基づいて洗浄具の適切な交換時期を決定する上述した方法を、バフパッド２５２に適用してもよい。この場合、制御部３０は、接線の傾きの変化量と比較される所定の閾値を予め記憶しており、接線の傾きの変化量と上記差分とに基づいて、バフパッド２５２適切な交換時期を決定する。
【0239】
上述した基板洗浄装置の実施形態と同様に、１つの測定ポイントＰＡ（またはＰＢ）で取得されたハイパースペクトル画像データから変換された、各波長に対するスペクトル強度のグラフを利用してバフパッド２５２の交換時期を決定してもよい。より具体的には、所定の枚数ＮＡの基板Ｗのバフ処理を繰り返すごとに、表面性状測定装置６０の撮像装置６１Ａを用いて、測定ポイントＰＡで取得されたハイパースペクトル画像データから変換された、各波長に対するスペクトル強度のグラフを表面データとして取得する。さらに、制御部３０は、今回取得された測定ポイントＰＡでの所定の波長におけるスペクトル強度と、前回取得された所定の波長における測定ポイントＰＡのスペクトル強度との差分を算出する。そして、制御部３０は、この差分を所定の閾値と比較する。この閾値は、実験などにより予め定められており、制御部３０に予め記憶されている。
【0240】
今回取得された所定の波長におけるスペクトル強度と、前回取得された所定の波長におけるスペクトル強度との差分が所定の閾値よりも小さい場合に、制御部３０は、バフパッド２５２が交換時期（すなわち、寿命）に到達したと決定し、バフパッド２５２の交換を促す警報（第１警報）を出力する。一実施態様においては、今回取得された所定の波長におけるスペクトル強度と、前回取得された所定の波長におけるスペクトル強度との差分が所定の閾値よりも小さく、かつ、今回取得されたスペクトル強度グラフの変曲点における接線の傾きと、前回取得されたスペクトル強度グラフの変曲点における接線の傾きとの差分が所定の閾値よりも小さい場合に、制御部３０は、バフパッド２５２が交換時期（すなわち、寿命）に到達したと決定してもよい。一実施形態では、制御部３０は、第１警報を発するとともに、バフ処理装置への基板Ｗの搬送動作を停止してもよい。差分が所定の閾値よりも小さい場合は、制御部３０は、次の基板Ｗをバフ処理装置に搬送し、基板Ｗのバフ処理を継続する。
【0241】
一実施形態では、制御部３０は、差分が所定の閾値よりも小さくなってから、所定の処理枚数ＮＢの基板Ｗをバフ処理した後で、バフパッド２５２の交換を促す警報を発するとともに、バフ処理装置への次の基板Ｗの搬送動作を停止してもよい。
【0242】
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。例えば、上述した基板洗浄装置は、ＣＭＰ装置に組み込まれない独立した装置であってもよい。また、上述した洗浄具の交換時期を学習する機械学習器の実施形態を、研磨パッドおよび／またはバフパッドの交換時期を学習する機械学習器に適用させることもできる。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。
【産業上の利用可能性】
【0243】
本発明は、半導体基板、ガラス基板、液晶パネルなどの基板に洗浄液を供給しながら、該基板を洗浄具でスクラブ洗浄する基板洗浄装置および基板洗浄方法に利用可能である。さらに、本発明は、基板の表面を研磨する研磨装置に利用可能である。さらに、本発明は、研磨処理後の基板に対して基板よりも小径の接触部材を基板に押し付けて相対運動させながら、基板をわずかに追加研磨したり、基板の付着物を除去および洗浄したりするバフ処理装置に利用可能である。さらに、本発明は、基板洗浄装置、研磨装置、およびバフ処理装置の少なくともいずれかを搭載した基板処理装置に利用可能である。さらに、本発明は、洗浄具の交換時期、研磨パッドの交換時期、およびバフ部材の交換時期の少なくとも１つを学習する機械学習器に利用可能である。
【符号の説明】
【0244】
１ 基板処理装置
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 研磨ユニット
１７ 第１洗浄ユニット（第１基板洗浄装置）
１８ 第２洗浄ユニット（第２基板洗浄装置）
２０ 乾燥ユニット
２２ 第１基板搬送ロボット
２４ 基板搬送ユニット
２６ 第２基板搬送ロボット
２８ 第３基板搬送ロボット
３０ 制御部
４１ 基板保持部
４２ ペンスポンジ（洗浄具）
５１ 洗浄具移動機構
６０ 表面性状測定装置
６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ 撮像装置
６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ カメラユニット
６５ 画像処理ユニット
７７，７８ ロールスポンジ（洗浄具）
９０ 軸受装置
９０ａ 軸受
９３ 電動機
９３ｂ トルクセンサ
９７ 振動センサ
１１４ パーティクルカウンタ
３００ 機械学習器
３０１ 状態観測部
３０２ 交換データ取得部
３０３ 学習部
３１０ 交換判定部
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 研磨ユニット
１７ 第１洗浄ユニット（第１基板洗浄装置）
１８ 第２洗浄ユニット（第２基板洗浄装置）
２０ 乾燥ユニット
２２ 第１基板搬送ロボット
２４ 基板搬送ユニット
２６ 第２基板搬送ロボット
２８ 第３基板搬送ロボット
３０ 制御部
４１ 基板保持部
４２ ペンスポンジ（洗浄具）
５１ 洗浄具移動機構
６０ 表面性状測定装置
６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ 撮像装置
６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ カメラユニット
６５ 画像処理ユニット
７７，７８ ロールスポンジ（洗浄具）
９０ 軸受装置
９０ａ 軸受
９３ 電動機
９３ｂ トルクセンサ
９７ 振動センサ
１１４ パーティクルカウンタ
３００ 機械学習器
３０１ 状態観測部
３０２ 交換データ取得部
３０３ 学習部
３１０ 交換判定部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26A】
【図26B】
【図26C】
【図27】
【図28】
【図29A】
【図29B】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】