基板処理装置
【課題】基板の周縁部を確実に洗浄することができる、基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板処理装置１は、ブラシに加わる鉛直方向の荷重を検出するための圧力センサ６５を備えている。この圧力センサ６５の出力は、マイクロコンピュータで構成される制御部６７に入力されている。ブラシが基準位置に配置されると、ブラシに基板が微小な所定量だけ食い込み、ブラシが基板から鉛直方向の反力を受けるので、その前後でブラシに対して鉛直方向に加わる荷重が変化する。制御部６７では、その荷重変化に基づいて、ブラシが基準位置に配置されたか否かが判断され、基板の周縁部に対するブラシの接触が検出される。
【解決手段】基板処理装置１は、ブラシに加わる鉛直方向の荷重を検出するための圧力センサ６５を備えている。この圧力センサ６５の出力は、マイクロコンピュータで構成される制御部６７に入力されている。ブラシが基準位置に配置されると、ブラシに基板が微小な所定量だけ食い込み、ブラシが基板から鉛直方向の反力を受けるので、その前後でブラシに対して鉛直方向に加わる荷重が変化する。制御部６７では、その荷重変化に基づいて、ブラシが基準位置に配置されたか否かが判断され、基板の周縁部に対するブラシの接触が検出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の周縁部に対する洗浄処理のための基板処理装置に関する。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程において、半導体ウエハの周縁部の汚染が、半導体ウエハの処理品質に対して無視できない影響を与える場合がある。たとえば、いわゆるバッチ処理工程では、複数枚の半導体ウエハが、鉛直姿勢（鉛直方向に沿った姿勢）で処理液中に浸漬される。そのため、半導体ウエハの周縁部に汚染物質が付着していると、その汚染物質が、処理液中を浮上して、半導体ウエハの表面のデバイス形成領域に付着することにより、デバイス形成領域の汚染を生じるおそれがある。
【０００３】
そのため、最近では、半導体ウエハなどの基板の周縁部の洗浄に対する要求が高まっている。
基板の周縁部の洗浄に関する先行技術として、たとえば、特許文献１で提案されている装置を挙げることができる。この装置には、基板を保持して回転する回転台と、基板の端面を洗浄するための円筒状のブラシとが備えられている。洗浄処理の開始前は、回転台から離れた待機位置にブラシが配置されている。洗浄処理が開始されると、ブラシは、待機位置から回転台に保持されている基板の周端面に当接する位置に移動される。そして、基板の端面にブラシの周面が当接した状態で、その基板を保持している回転台が回転される。これにより、基板の端面とブラシとが摺擦し、ブラシによって基板の端面が洗浄される。
【特許文献１】特開２００３−１９７５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、この提案にかかる装置では、洗浄処理時にブラシが基板の端面に当接している保証はない。洗浄処理時に、ブラシの位置が正しい位置からずれていたり、ブラシを保持する部材からブラシが脱落したりしているために、ブラシが基板の端面に当接していない事態も考えられる。このような状態では、当然、基板の端面（周縁部）を洗浄することはできない。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、基板の周縁部を確実に洗浄することができる、基板処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するための本発明の基板処理装置は、基板（Ｗ）の周縁部に対する洗浄処理のための基板処理装置（１）であって、基板を保持する基板保持手段（３）と、前記基板保持手段に保持された基板の表面に垂直な縦方向に対して傾斜する洗浄面（２８，２９）を有するブラシ（１６）と、前記ブラシを前記縦方向およびこれと直交する横方向に移動させるためのブラシ移動手段（１８，１９）と、前記ブラシに対して前記縦方向に加わる荷重を検出するための荷重検出手段（６５，６６）と、前記荷重検出手段の出力に基づいて、洗浄処理時に前記ブラシが配置されるべき処理時位置へ前記ブラシを導く際の基準となる基準位置に、前記ブラシが配置されたか否かを判断する第１判断手段（６８，Ｓ１４）とを含む。
【０００７】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、ブラシは、基板保持手段に保持された基板の表面に垂直な縦方向に対して傾斜する洗浄面を有している。そのため、この洗浄面が基板の表面または裏面と周端面とに跨って接触すると、この接触による基板の表面または裏面からの反力をブラシが受けるので、接触の前後でブラシに対して縦方向に加わる荷重が変化する。したがって、基準位置に配置されたブラシが基板保持手段に保持された基板と接触するように、その基準位置が設定されていれば、ブラシに対して縦方向に加わる荷重を検出するための荷重検出手段の出力に基づいて、ブラシが基準位置に配置されたか否かを判断することができ、基板の周縁部に対するブラシの接触を検出することができる。
【０００８】
基板の周縁部に対するブラシの接触を検出することができるので、基板の周縁部にブラシが確実に接触した状態で、ブラシによる基板の周縁部の洗浄を実施することができる。これにより、基板の周縁部を確実に洗浄することができる。
請求項２に記載のように、前記基準位置は、前記ブラシが当該基準位置に配置された状態で、前記基板保持手段に保持された基板の表面または裏面と周端面とがなす角部が前記洗浄面に所定量だけ食い込むような位置であってもよい。
【０００９】
このような位置に基準位置が設定される場合、ブラシが基準位置に配置されると、基板の表面または裏面と周端面とがなす角部が洗浄面に所定量（好ましくは、荷重検出手段が安定して確実に荷重を検出できる程度の微小な食い込み量）だけ食い込むことにより、ブラシに対して縦方向に加わる荷重が確実に変化するので、荷重検出手段の出力に基づいて、ブラシが基準位置に配置されたか否かを正確に判断することができる。
【００１０】
また、請求項３に記載のように、前記基板処理装置は、前記ブラシが前記基板保持手段に保持された基板と接触していない状態で、前記ブラシに所定の初期荷重を加える初期荷重付加手段（３３）を備えていてもよい。この場合、前記第１判断手段は、前記荷重検出手段により検出される荷重の前記初期荷重に対する変化量に基づいて、前記ブラシが前記基準位置に配置されたか否かを判断してもよい。
【００１１】
たとえば、荷重検出手段が、ブラシに一定の荷重以上の荷重が加わった状態で、その荷重を検出する構成のものである場合、ブラシが基板と接触する前に初期荷重をブラシに加えておくことにより、荷重検出手段によって、ブラシが基板に接触することによる荷重変化を、その接触直後から検出することができる。
請求項４に記載のように、前記基板処理装置は、前記ブラシが前記処理時位置に配置されているときに、前記荷重検出手段により検出される荷重が所定の荷重範囲内であるか否かを判断する第２判断手段（６８，Ｓ２１）を備えていることが好ましい。
【００１２】
ブラシが処理時位置に配置されているとき、つまり洗浄処理中において、荷重検出手段により検出される荷重が所定の荷重範囲内であれば、ブラシが基板に対して適当な押し圧で接触していると判断することができる。一方、荷重検出手段により検出される荷重が所定の荷重範囲を逸脱していれば、ブラシが基板に対して適当な押し圧で接触していないと判断することができる。そして、ブラシが基板に対して適当な押し圧で接触していないと判断された場合に、警報を出力して、そのブラシの接触不良状態をオペレータなどに認知させることができ、あるいは、荷重検出手段により検出される荷重が所定の荷重範囲内に入るようにブラシ移動手段をフィードバック制御して、ブラシ位置を補正することもできる。
【００１３】
また、請求項５に記載のように、前記基板処理装置は、前記ブラシ移動手段を制御して、前記ブラシを前記基板保持手段に保持された基板に向けて移動させつつ、前記荷重検出手段の出力を監視し、前記ブラシが当該基板に接触したことにより、前記荷重検出手段により検出される荷重が予め定める閾値を超えたことに応答して、そのときの前記ブラシの位置を前記基準位置に設定する基準位置設定手段（６８，Ｓ３２〜Ｓ３４）を備えていることが好ましい。
【００１４】
ブラシを処理時位置まで移動させるためには、その移動の際の基準となる基準位置を、ブラシ移動手段を制御するための制御部に予め教示（ティーチング）しておく必要がある。このティーチングは、従来、オペレータの手作業によって行われていた。すなわち、オペレータは、ブラシを少しずつ移動させながら、目視によって、そのブラシが基板の周端面に接触しているか否かを確認する。そして、オペレータは、ブラシが基板の周端面に接触したことを確認したときのブラシの位置を、処理時位置にブラシを導くための基準となる基準位置として制御部に入力する。しかしながら、このようなティーチングの手法では、オペレータの経験や技術力によって、基準位置にずれが生じ、これに応じて処理時位置にずれが生じてしまう。
【００１５】
基板保持手段に保持されている基板（処理対象基板、ダミー基板）にブラシが近づけられ、ブラシが基板の周縁部に接触したことにより、荷重検出手段により検出される荷重が予め定める閾値を超えると、このときのブラシ位置が基準位置とされる。これにより、従来の基準位置の設定方法とは異なり、オペレータの経験や技術力に関係なく、基準位置を一定位置に設定することができる。
【００１６】
さらに、前記基板処理装置は、前記処理時位置に配置された前記ブラシに対して前記縦方向に加わる荷重を記憶する荷重記憶手段（６９）と、前記ブラシ移動手段を制御して、前記ブラシを前記基準位置から前記処理時位置へ移動させ、前記ブラシが前記処理時位置に配置されたときに前記荷重検出手段により検出される荷重を、前記基準位置から前記処理時位置までの距離と対応づけて、前記荷重記憶手段に記憶させる記憶制御手段（６８，Ｓ３５〜Ｓ３８）とを備えていることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、ブラシが処理時位置にブラシが配置されたときに、そのブラシに加わる荷重が検出され、この検出された荷重が基準位置から処理時位置までの距離（押込量）と対応づけて荷重記憶手段に自動的に格納される。したがって、荷重と基準位置から処理時位置までの距離との関係が制御上必要である構成、たとえば、前記第２判断手段を有する構成である場合に、その関係をオペレータが手動入力する必要がなく、オペレータの手間を軽減することができる。
【００１８】
また、請求項７に記載のように、前記処理時位置は、前記基準位置からの距離が互いに異なる複数の位置に設定されていてもよい。この場合、前記基板処理装置は、前記処理時位置ごとに、前記基準位置から前記処理時位置までの距離（押込量）と、当該処理時位置に前記ブラシが配置されたときの基板の表面に対する前記ブラシの接触幅とを対応づけて記憶する接触幅記憶手段（６９）を備えていることが好ましい。
【００１９】
このような接触幅記憶手段を備える構成では、オペレータが基板の表面に対するブラシの接触幅をレシピ（洗浄処理のための各種条件）に入力すれば、ブラシ移動手段を制御するための制御部によって、その接触幅に応じた押込量が自動的に取得され、この取得した押込量に基づいてブラシ移動手段が制御される。その結果、ブラシを基板の表面に対してオペレータが入力した接触幅で接触させることができる。
【００２０】
請求項８に記載のように、前記洗浄面は、前記縦方向に延びる中心軸線まわりに回転対称な形状を有していることが好ましい。
洗浄面が縦方向に延びる中心軸線まわりに回転対称な形状を有しているので、基板の周縁部に洗浄面を接触させた状態で、ブラシを中心軸線まわりに回転させることができる。そして、ブラシを回転させることにより、基板の周縁部をスクラブすることができる。その結果、基板の周縁部を一層良好に洗浄することができる。
【００２１】
また、請求項９に記載のように、前記洗浄面は、前記縦方向の一方側に向けて狭まる形状の第１部分（２８：７７）と、この第１部分の前記一方側の端縁から前記縦方向の前記一方側に向けて拡がる形状の第２部分（２９：７６）とを備えていることがより好ましい。
このような第１部分および第２部分を洗浄面に有する構成では、第１部分を基板の表面の周縁領域および周端面に接触させることができ、また、第２部分を基板の裏面の周縁領域および周端面に接触させることができる。これにより、基板の両面の周縁領域および周端面を洗浄することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す平面図である。また、図２は、図１に示す基板処理装置の内部の図解的な側面図である。
この基板処理装置１は、基板の一例としての半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ］という。）Ｗを１枚ずつ処理する枚葉型の装置である。基板処理装置１は、隔壁で区画された処理室２内に、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転させるためのスピンチャック３と、ウエハＷの表面（デバイスが形成される側の表面）に処理液を供給するための表面ノズル４と、ウエハＷの裏面に処理液を供給するための裏面ノズル５と、ウエハＷの周縁部を洗浄するためのブラシ機構６とを備えている。
【００２３】
ウエハＷの周縁部とは、ウエハＷの表面および裏面の各周縁領域１３，１４（たとえば、ウエハＷの周端縁から幅０．５〜５ｍｍの環状領域）ならびに周端面１５を含む部分をいう。
スピンチャック３は、真空吸着式チャックである。このスピンチャック３は、ほぼ鉛直な方向に延びたスピン軸７と、このスピン軸７の上端に取り付けられて、ウエハＷをほぼ水平な姿勢でその裏面（下面）を吸着して保持する吸着ベース８と、スピン軸７と同軸に結合された回転軸を有するスピンモータ９とを備えている。これにより、ウエハＷの裏面が吸着ベース８に吸着保持された状態で、スピンモータ９が駆動されると、ウエハＷがスピン軸７の中心軸線まわりに回転する。
【００２４】
表面ノズル４には、処理液供給管１０が接続されている。裏面ノズル５には、処理液供給管１１が接続されている。これらの処理液供給管１０，１１には、処理液バルブ１２を介して、図示しない処理液供給源からの処理液が供給されるようになっている。表面ノズル４は、処理液供給管１０を通して供給される処理液を、スピンチャック３に保持されたウエハＷの表面の中央に向けて吐出する。裏面ノズル５は、処理液供給管１１を通して供給される処理液を、スピンチャック３に保持されたウエハＷの裏面の周端縁と吸着ベース８との間に向けて吐出する。
【００２５】
なお、処理液としては、純水が用いられる。純水に限らず、炭酸水、イオン水、オゾン水、還元水（水素水）または磁気水などの機能水を処理液として用いてもよい。また、処理液として、アンモニア水またはアンモニア水と過酸化水素水との混合液などの薬液を用いることもできる。
ブラシ機構６は、ブラシ１６と、このブラシ１６を先端に保持した揺動アーム１７と、この揺動アーム１７をウエハＷの回転範囲外に設定した鉛直軸線まわりに水平方向に沿って揺動させる揺動駆動機構１８と、揺動アーム１７を昇降させる昇降駆動機構１９とを備えている。
【００２６】
図３は、ブラシ１６および揺動アーム１７の構成を示す断面図である。
ブラシ１６は、ブラシホルダ２０に保持されている。このブラシホルダ２０は、後述するホルダ取付部３６に取り付けられている。ブラシホルダ２０は、略円柱状の樹脂ブロック２１と、樹脂ブロック２１の中心軸線上に配置され、上端部が樹脂ブロック２１の下面に挿入されて固定された芯材２２と、この芯材２２の下端に取り付けられたプレート２３とを備えている。樹脂ブロック２１の上面には、周面にねじが切られたねじ部２４が一体的に形成されている。また、芯材２２の下端部には、ねじ孔が形成されている。このねじ孔にプレート２３の中心を貫通するボルト２５がねじ込まれることによって、プレート２３が芯材２２に着脱可能に取り付けられている。
【００２７】
ブラシ１６は、芯材２２に外嵌されて、樹脂ブロック２１とプレート２３との間に挟持されている。このブラシ１６は、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）からなる。また、ブラシ１６は、ウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１５を洗浄するための第１洗浄部２６と、ウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５を洗浄するための第２洗浄部２７とを上下に一体的に備え、全体として、鉛直軸線まわりに回転対称な略鼓状に形成されている。
【００２８】
第１洗浄部２６は、その上部２６ａが略円筒状をなし、下部２６ｂが下方に向けて狭まる略円錐台状をなしている。下部２６ｂの側面は、上端縁が上部２６ａの側面の下端縁に連続し、その中心軸線に対して４５度の傾斜角度を有して、下方ほど中心軸線に近づくように傾斜している。そして、この下部２６ｂの側面が、ウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１５に接触する第１洗浄面２８となっている。
【００２９】
第２洗浄部２７は、第１洗浄部２６の下端に一体的に結合されて、第１洗浄部２６と中心軸線を共有するように配置されている。この第２洗浄部２７は、上部２７ａが下方に向けて拡がる略円錐台状をなし、下部２７ｂが略円筒状をなしている。上部２７ａの側面は、上端縁が第１洗浄部２６の下部２６ｂの側面の下端縁に連続し、その中心軸線に対して４５度の傾斜角度を有して、下方ほど中心軸線から離れるように傾斜している。また、上部２７ａの側面の下端縁は、下部２７ｂの側面の上端縁に連続している。そして、その上部２７ａの側面が、ウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５に接触する第２洗浄面２９となっている。
【００３０】
揺動アーム１７は、下ケーシング３０と、この下ケーシング３０に嵌め合わされた上ケーシング３１と、下ケーシング３０および上ケーシング３１によって形成される内部空間内に配置され、ブラシ１６を鉛直軸線まわりに回転（自転）させるためのブラシ自転機構３２と、下ケーシング３０および上ケーシング３１によって形成される内部空間内に配置され、ブラシ１６に鉛直下向きの荷重を加えるための荷重付加機構３３とを備えている。
【００３１】
下ケーシング３０の一端部（基端部）には、鉛直方向に延びるアーム支持軸３４の上端部が結合されている。このアーム支持軸３４に、揺動駆動機構１８（図２参照）の駆動力が入力されるようになっている。揺動駆動機構１８の駆動力をアーム支持軸３４に入力して、アーム支持軸３４を往復回転させることによって、揺動アーム１７をアーム支持軸３４を支点に揺動させることができる。また、アーム支持軸３４に、昇降駆動機構１９（図２参照）が結合されている。昇降駆動機構１９により、アーム支持軸３４を上下動させて、このアーム支持軸３４と一体的に揺動アーム１７を上下動させることができる。
【００３２】
下ケーシング３０の他端部（遊端部）には、鉛直方向に延びる回転軸３５が、回転可能かつ上下動可能に設けられている。この回転軸３５は、下端が下ケーシング３０の他端部から下方に突出し、上端が上ケーシング３１の鉛直方向中央付近に達している。
回転軸３５の下ケーシング３０から突出する下端部には、ブラシホルダ２０が取り付けられるホルダ取付部３６が設けられている。このホルダ取付部３６は、回転軸３５が挿通されて、回転軸３５に固定された円板状の上面部３７と、この上面部３７の周縁から下方に向けて延びる円筒状の側面部３８とを一体的に備えている。側面部３８の内周面には、ねじが切られている。このねじとブラシホルダ２０のねじ部２４に形成されているねじとを螺合させることによって、ブラシホルダ２０をホルダ取付部３６に取り付けることができる。
【００３３】
また、回転軸３５には、下ガイドローラ支持部材３９、上ガイドローラ支持部材４０およびばね係止部材４１が外嵌されている。
下ガイドローラ支持部材３９は、回転軸３５の周面との間に微小な間隔を隔てて、回転軸３５に非接触状態で外嵌されている。この下ガイドローラ支持部材３９は、回転軸３５の中心軸線まわりに回転対称な形状を有している。下ガイドローラ支持部材３９は、互いに間隔を隔てて配置された２個のベアリング４２を介して、下ケーシング３０の他端部に回転自在に支持されている。また、下ガイドローラ支持部材３９の上端部は、その下方の部分よりも小径な円筒状に形成されており、この円筒状の上端部には、ブラシ自転機構３２の後述するプーリ５４が相対回転不能に外嵌されている。
【００３４】
上ガイドローラ支持部材４０は、下ガイドローラ支持部材３９の上方に設けられている。この上ガイドローラ支持部材４０は、回転軸３５の周面との間に微小な間隔を隔てて、回転軸３５に非接触状態で外嵌されている。また、上ガイドローラ支持部材４０は、ボルト４３によって、プーリ５４と連結されている。
ばね係止部材４１は、上ガイドローラ支持部材４０の上方に、上ガイドローラ支持部材４０と間隔を隔てて設けられ、回転軸３５に対して固定されている。このばね係止部材４１には、コイルばね４４の一端（上端）が係止されている。コイルばね４４は、ばね係止部材４１と上ガイドローラ支持部材４０との間に介在されている。コイルばね４４の他端（下端）は、上ガイドローラ支持部材４０に係止されている。
【００３５】
下ガイドローラ支持部材３９および上ガイドローラ支持部材４０には、それぞれ１対のガイドローラ４５，４６が支持されている。各ガイドローラ４５，４６は、回転軸３５と直交する方向に延びる軸を支点として回転自在に設けられ、その周面が回転軸３５の周面に接するように配置されている。これにより、各ガイドローラ４５，４６によって、回転軸３５の上下動をガイドすることができる。その結果、回転軸３５の上下動の際の抵抗を軽減することができる。
【００３６】
一方、回転軸３５の上端部には、ベアリング４７が外嵌されている。このベアリング４７を介して、キャップ状の当接部材４８が、回転軸３５に対して相対回転可能に設けられている。
なお、下ガイドローラ支持部材３９の外周面と下ケーシング３０との間は、磁性流体シール４９によりシールされている。また、下ガイドローラ支持部材３９の内周面と回転軸３５との間は、ベローズ５０によりシールされている。これにより、処理室２内の処理液や洗浄液を含む雰囲気が下ケーシング３０および上ケーシング３１によって形成される内部空間に進入することが防止されている。また、その内部空間内で発生するごみの処理室２側への拡散が防止されている。
【００３７】
ブラシ自転機構３２は、ブラシモータ５２と、ブラシモータ５２の出力軸５１に固定されたプーリ５３と、下ガイドローラ支持部材３９に外嵌されたプーリ５４と、プーリ５３およびプーリ５４の周面に共通に巻回されたベルト５５とを備えている。ブラシモータ５２は、上ケーシング３１内の基端部寄りの位置に、その出力軸５１が鉛直下方に向けて延びるように設けられている。
【００３８】
ブラシモータ５２が駆動されると、ブラシモータ５２からの回転力が、プーリ５３およびベルト５５を介して、プーリ５４に伝達される。これにより、プーリ５４とともに下ガイドローラ支持部材３９および上ガイドローラ支持部材４０が回転する。そして、上ガイドローラ支持部材４０の回転に伴って、コイルばね４４およびばね係止部材４１が回転する。この結果、回転軸３５が回転し、回転軸３５の下端に取り付けられているブラシ１６が回転する。
【００３９】
荷重付加機構３３は、エアシリンダ５６を備えている。エアシリンダ５６は、当接部材４８の上方に配置されて、そのロッド５７を下方に向けて、ロッド５７が鉛直方向に進退するように設けられている。
下ケーシング３０の底面から上方に向かって、側面視略Ｌ字状の支持板５８が延びている。この支持板５８には、シリンダ取付板５９が支持されている。シリンダ取付板５９は、支持板５８から当接部材４８の上方に向けて延びている。シリンダ取付板５９には、ロッド５７を挿通させるためのロッド挿通孔６０が形成されている。エアシリンダ５６は、ロッド５７がロッド挿通孔６０に挿通された状態で、その本体がシリンダ取付板５９の上面に固定されている。ロッド挿通孔６０を挿通するロッド５７の下端は、当接部材４８に当接している。
【００４０】
エアシリンダ５６の本体の内部は、ロッド５７の基端に固定されたピストン（図示せず）によって、ロッド５７の進退方向（鉛直方向）に２つの空間に分割されている。そして、エアシリンダ５６の本体内におけるピストンに対してロッド５７側の空間には、定量弁（図示せず）が介装された第１エア供給配管６１が接続されている。一方、本体内におけるピストンに対してロッド５７と反対側の空間には、第２エア供給配管６３が接続されている。
【００４１】
シリンダバルブ６２の開度を大きくすると、第２エア供給配管６３からエアシリンダ５６の本体内に供給されるエアの圧力が上がり、ロッド５７がエアシリンダ５６の本体から進出する。逆に、シリンダバルブ６２の開度を小さくすると、第２エア供給配管６３からエアシリンダ５６の本体内に供給されるエアの圧力が下がり、第１エア供給配管６１から本体内に供給されるエアの圧力およびコイルばね４４の付勢力によって、ロッド５７がエアシリンダ５６の本体内に退避する。
【００４２】
また、支持板５８には、シリンダ取付板５９と反対側に向けて延びるセンサ取付板６４が支持されている。このセンサ取付板６４の上面には、歪みゲージ型の圧力センサ６５が取り付けられている。
一方、当接部材４８には、荷重検出用アーム６６が固定されている。この荷重検出用アーム６６は、当接部材４８から圧力センサ６５の上方に向けて延びている。第２エア供給配管６３からエアシリンダ５６の本体内に供給されるエアの圧力により、ロッド５７に下方向の一定荷重以上の荷重が付加された状態（ロッド５７がエアシリンダ５６から一定量以上進出した状態）で、圧力センサ６５に対して、そのロッド５７に付加されている荷重に相当する圧で接触する。これにより、圧力センサ６５は、エアシリンダ５６から回転軸３５などを介してブラシ１６に付加される鉛直方向の荷重を検出することができる。
【００４３】
図４は、基板処理装置１の電気的構成を示すブロック図である。
基板処理装置１は、たとえば、マイクロコンピュータで構成される制御部６７を備えている。マイクロコンピュータには、ＣＰＵ６８およびメモリ６９などが含まれる。メモリ６９には、後述する洗浄幅−押込量−荷重テーブルが格納されている。
制御部６７には、圧力センサ６５の検出信号が入力されるようになっている。また、制御部６７には、レシピ（ウエハＷの処理のための各種条件）を入力するためのレシピ入力キー７０が接続されている。そして、制御部６７には、スピンモータ９、処理液バルブ１２、揺動駆動機構１８、昇降駆動機構１９、ブラシモータ５２およびシリンダバルブ６２などが制御対象として接続されている。
【００４４】
図５は、メモリ６９に格納されている洗浄幅−押込量−荷重テーブルの一例を示す図である。
洗浄幅−押込量−荷重テーブルは、各処理時位置ごとに、ウエハＷの裏面の周縁領域１４におけるブラシ１６による洗浄幅、基準位置から処理時位置までブラシ１６を移動させたときのウエハＷに対するブラシ１６の押込量、およびブラシ１６がウエハＷに接触していない状態でブラシ１６に加えられている荷重（後述する初期荷重）と処理時位置においてブラシ１６に加わる荷重との差（以下、単に「荷重変化量」という。）とを対応づけて作成されたテーブルである。
【００４５】
ここで、処理時位置とは、洗浄処理時にブラシ１６が配置されるべき位置をいう。基準位置とは、ブラシ１６を処理時位置（裏面側洗浄処理時のブラシ１６の位置）へ導く際の基準となる位置をいい、ブラシ１６が基準位置に配置された状態で、スピンチャック３に保持されたウエハＷの裏面と周端面１５との角部が第２洗浄面２９に微小な所定量（好ましくは、圧力センサ６５が安定して確実に荷重を検出できる程度の微小な食い込み量）だけ食い込むような位置に設定されている。したがって、第２洗浄面２９へのウエハＷの押込量は、基準位置と処理時位置との間の水平方向の距離、つまり基準位置から処理時位置までのブラシ１６の水平方向の移動量にほぼ等しい。
【００４６】
第２基準面２９は、鉛直方向（スピンチャック３に保持されたウエハＷの表面に垂直な縦方向）に対して４５度の傾斜角度を有して、下方ほどその中心軸線から離れるように傾斜している。そのため、第２洗浄面２９にウエハＷが押し込まれると、ブラシ１６がウエハＷの裏面から鉛直方向の反力を受ける。第２洗浄面２９に対するウエハＷの押込量が大きいほど、その反力の大きさは大きいので、洗浄幅−押込量−荷重テーブルに示されるように、第２洗浄面２９に対するウエハＷの押込量が大きいほど、荷重変化量は大きい。
【００４７】
また、ウエハＷの裏面の周縁領域１４におけるブラシ１６による洗浄幅とは、ウエハＷの裏面の周縁領域１４において第２洗浄面２９が接触する領域のウエハＷの径方向の幅をいう。したがって、この洗浄幅−押込量−荷重テーブルに示されるように、第２洗浄面２９に対するウエハＷの押込量が大きいほど、ウエハＷの裏面の周縁領域１４におけるブラシ１６による洗浄幅（ウエハＷの裏面の周縁領域１４におけるブラシ１６の接触幅）は大きい。
【００４８】
そして、ブラシ１６が処理時位置に配置された状態から、昇降駆動機構１９が制御されて、そのブラシ１６が所定量（鉛直方向におけるウエハＷの中心と処理時位置との間の距離の２倍の距離）だけ上昇されると、第２洗浄面２９に対するウエハＷの押込量と同じ押込量で、ウエハＷの表面と周端面１５との角部が第１洗浄面２８に押し込まれる。その結果、第１洗浄面２８は、ウエハＷの表面の周縁領域１３に対して、ウエハＷの裏面の周縁領域１４におけるブラシ１６の接触幅と同じ接触幅で接触する。そのため、この洗浄幅−押込量−荷重テーブルにおいて、ウエハＷの裏面の周縁領域１４におけるブラシ１６による洗浄幅は、ウエハＷの表面の周縁領域１３におけるブラシ１６による洗浄幅と一致し、これらは同一視することができる。また、このときの荷重変化量は、第２洗浄面２９にウエハＷが押し込まれたときの荷重変化量と一致し、これらは同一視することができる。
【００４９】
なお、この図５に示すテーブルは、ウエハＷを１００ｒｐｍの回転速度で回転させるとともに、ブラシ１６を７５ｒｐｍの回転速度で回転させて、各押込量ごとに洗浄幅および荷重変化量を計測することにより作成されている。
図６は、基板処理装置１におけるウエハＷの周縁部の洗浄処理を説明するための工程図である。また、図７、図８および図９は、ウエハＷの処理中におけるブラシ１６の状態を示す側面図である。
【００５０】
処理対象のウエハＷは、処理室２内に搬入され、スピンチャック３に保持される（ステップＳ１）。ウエハＷがスピンチャック３に保持されると、制御部６７（ＣＰＵ６８）によりスピンモータ９が制御されて、スピンチャック３によるウエハＷの回転が開始される（ステップＳ２）。その後、制御部６７により処理液バルブ１２が開かれて、表面ノズル４および裏面ノズル５からそれぞれウエハＷの表面および裏面への処理液の供給が開始される（ステップＳ３）。
【００５１】
その一方で、制御部６７によりシリンダバルブ６２の開度が制御され、エアシリンダ５６によって、ブラシ１６に予め定める初期荷重（たとえば、８００ｍＮ）が加えられる。この初期荷重がブラシ１６に加えられることにより、荷重検出用アーム６６（図３参照）が圧力センサ６５に接触する。したがって、これ以降、圧力センサ６５は、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重を検出することができる。そして、制御部６７によりブラシモータ５２が制御されて、ブラシ１６がウエハＷの回転方向と同方向に回転される。その後、制御部６７により揺動駆動機構１８および昇降駆動機構１９が制御されて、ブラシ１６が基準位置に移動される。ブラシ１６が基準位置に配置された状態では、図７に示すように、ブラシ１６の第２洗浄面２９に、スピンチャック３に保持されたウエハＷの裏面と周端面１５との角部が微小な所定量だけ食い込む。
【００５２】
この後、制御部６７により揺動駆動機構１８が制御され、ブラシ１６が基準位置から処理時位置に移動される。オペレータがレシピ入力キー７０を操作することによって、ウエハＷの表面の周縁領域１３におけるブラシ１６による洗浄幅が、制御部６７に予め入力されている。制御部６７では、その入力されている洗浄幅に対応する押込量が洗浄幅−押込量−荷重テーブルから読み出される。そして、その読み出された押込量分だけ、ブラシ１６が基準位置から移動される。たとえば、所望する洗浄幅として２．０ｍｍが入力されている場合には、その洗浄幅に対応する押込量である２．１ｍｍが洗浄幅−押込量−荷重テーブルから読み出されて、ブラシ１６が基準位置からウエハＷの中心側へ２．１ｍｍだけ移動される。これにより、ブラシ１６が処理時位置に配置されて、図８に示すように、第２洗浄面２９がウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５に接触する（ステップＳ４）。このとき、ウエハＷの裏面の周縁領域１４に対しては、レシピ入力キー７０から入力された洗浄幅で第２洗浄面２９が接触する。
【００５３】
この状態でウエハＷおよびブラシ１６が同方向に回転されることにより、ウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５と第２洗浄面２９とが摺擦し、ウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５が洗浄される。
ウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５に対する裏面側洗浄処理が所定時間にわたって続けられると、制御部６７により昇降駆動機構１９が制御されて、ブラシ１６が所定量だけ上昇される。このブラシ１６の上昇により、図９に示すように、ブラシ１６が表面側洗浄処理時の処理時位置に配置され、ブラシ１６の第１洗浄面２８がウエハＷに接触し、第２洗浄面２９に対するウエハＷの押込量と同じ押込量で、ウエハＷの表面と周端面１５との角部が第１洗浄面２８に押し込まれる。その結果、第１洗浄面２８は、ウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１５に接触する（ステップＳ５）。このとき、ウエハＷの表面の周縁領域１３に対しては、レシピ入力キー７０から入力された洗浄幅で第１洗浄面２８が接触する。
【００５４】
この状態でウエハＷおよびブラシ１６が同方向に回転されることにより、ウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１５と第１洗浄面２８とが摺擦し、ウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１５が洗浄される。
こうしてウエハＷの周縁部が洗浄されている間、ウエハＷの表面に供給される処理液により、ウエハＷの表面の中央領域（デバイス形成領域）に付着した汚染を洗い流すことができる。
【００５５】
ウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１５に対する表面側洗浄処理が所定時間にわたって続けられると、制御部６７により揺動駆動機構１８および昇降駆動機構１９が制御されて、ブラシ１６が処理開始前のホームポジションに退避される（ステップＳ６）。また、ブラシ１６がホームポジションに戻される間に、ブラシモータ５２が停止されて、ブラシ１６の回転が停止される。さらに、制御部６７により処理液バルブ１２が閉じられて、表面ノズル４および裏面ノズル５からの処理液の供給が停止される（ステップＳ７）。
【００５６】
その後は、制御部６７によりスピンモータ９が制御されて、ウエハＷが高速（たとえば、３０００ｒｐｍ）で回転される（ステップＳ８）。これにより、ウエハＷに付着している処理液を振り切って、ウエハＷを乾燥させることができる。
ウエハＷの高速回転が所定時間にわたって続けられると、スピンモータ９が停止されて、スピンチャック３によるウエハＷの回転が停止される（ステップＳ９）。そして、ウエハＷが静止した後、その処理済みのウエハＷが処理室２から搬出されていく（ステップＳ１０）。
【００５７】
図１０は、洗浄処理時に実行されるブラシ配置判断処理の流れを示すフローチャートである。
ブラシ配置判断処理は、制御部６７によって、前述の洗浄処理時（裏面側洗浄処理の初期段階）に実行される。このブラシ配置判断処理では、ブラシ１６が基準位置に適切に配置されたか否かが判断される。
【００５８】
裏面側洗浄処理の開始時にブラシ１６に対して初期荷重が加えられた後（ステップＳ１１）、ブラシ１６がホームポジションから基準位置に向けて予めプログラムされた移動量だけ移動されると（ステップＳ１２）、制御部６７により、圧力センサ６５の出力が参照されて、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が取得される。
ブラシ１６が基準位置に配置されると、ブラシ１６の第２洗浄面２９にウエハＷが微小な所定量だけ食い込み、ブラシ１６がウエハＷの裏面から鉛直下向きの反力を受けるので、その前後でブラシ１６に対して鉛直方向に加わる荷重が変化する。
【００５９】
そこで、ブラシ１６の基準位置への移動が完了した時点で、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が初期荷重から所定量以上変化していれば、制御部６７により、ブラシ１６が基準位置に正常に配置されたと判断される（ステップＳ１３のＹＥＳ）。この場合、つづいて、ブラシ１６が基準位置から処理時位置へと移動される（ステップＳ１４）。
一方、ブラシ１６の基準位置への移動が完了した時点で、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が初期荷重から所定量以上変化していなければ（ステップＳ１３のＮＯ）、制御部６７により、ブラシ１６が基準位置に正常に配置されていないと判断される。この場合、その旨の警報が出力される（ステップＳ１５）。警報出力後は、たとえば、洗浄処理が直ちに終了されてもよいし、処理中のウエハＷに対する洗浄処理が終了まで続けられてもよい。
【００６０】
このように、基板処理装置１では、圧力センサ６５の出力に基づいて、ブラシ１６が基準位置に配置されたか否かを判断することができ、ウエハＷの周縁部に対するブラシ１６の接触を検出することができる。そして、ウエハＷの周縁部に対するブラシ１６の接触を検出することができるので、ウエハＷの周縁部にブラシ１６が確実に接触した状態で、ブラシ１６によるウエハＷの周縁部の洗浄を実施することができる。これにより、ウエハＷの周縁部を確実に洗浄することができる。
【００６１】
図１１は、洗浄処理時に実行される荷重監視処理の流れを示すフローチャートである。
荷重監視処理は、前述の裏面側洗浄処理および表面側洗浄処理中に、制御部６７により実行される。
この荷重監視処理では、圧力センサ６５の出力が参照されて、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が取得される。そして、その荷重が所定荷重範囲内であるか否かが判断される（ステップＳ２１）。
【００６２】
ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重は、ウエハＷに対するブラシ１６の押込量に応じて異なる。たとえば、図５に示す洗浄幅−押込量−荷重テーブルによれば、所望する洗浄幅として２．０ｍｍが入力されている場合には、ブラシ１６が基準位置からウエハＷの中心側へ２．１ｍｍだけ移動され、このときの荷重変化量は１９０ｍＮである。したがって、初期荷重が８００ｍＮであり、所望する洗浄幅として２．０ｍｍが入力されている場合、裏面側洗浄処理時には、ブラシ１６がウエハＷに適切に接触していれば、初期荷重８００ｍＮに荷重変化量１９０ｍＮを加えた９９０ｍＮの荷重がブラシ１６に加わるはずである。また、表面側洗浄処理時には、ブラシ１６がウエハＷに適切に接触していれば、初期荷重８００ｍＮから荷重変化量１９０ｍＮを減じた６１０ｍＮの荷重がブラシ１６に加わるはずである。
【００６３】
そこで、裏面側洗浄処理中は、洗浄幅に応じた荷重変化量を初期荷重に加えて得られる値を基準とし、たとえば、この基準値に対して±５％を加えた各値を最大値および最小値とする範囲を所定範囲として、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が所定範囲内であるか否かが判断される。この判断は、裏面側洗浄処理が終了するまで繰り返し行われる（ステップＳ２２のＮＯ）。
【００６４】
裏面側洗浄処理が終了するまで（ステップＳ２２のＹＥＳ）、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が所定範囲を逸脱することがなければ、この裏面側洗浄処理中の荷重監視処理は終了となる。
一方、裏面側洗浄処理中に、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が所定範囲を逸脱すると（ステップＳ２１のＮＯ）、制御部６７により、ウエハＷの偏心回転などの異常が生じていると判断され、警報が出力される（ステップＳ２３）。警報出力後は、たとえば、裏面側洗浄処理が直ちに終了されてもよいし、処理中のウエハＷに対する一連の洗浄処理が終了まで続けられてもよい。
【００６５】
表面側洗浄処理中は、洗浄幅に応じた荷重変化量を初期荷重から減じて得られる値を基準とし、たとえば、この基準値に対して±５％を加えた各値を最大値および最小値とする範囲を所定範囲として、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が所定範囲内であるか否かが判断される。この判断は、表面側洗浄処理が終了するまで繰り返し行われる（ステップＳ２２のＮＯ）。
【００６６】
表面側洗浄処理が終了するまで（ステップＳ２２のＹＥＳ）、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が所定範囲を逸脱することがなければ、この表面側洗浄処理中の荷重監視処理は終了となる。
一方、表面側洗浄処理中に、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が所定範囲を逸脱すると（ステップＳ２１のＮＯ）、制御部６７により、ウエハＷの偏心回転などの異常が生じていると判断され、警報が出力される（ステップＳ２３）。警報出力後は、たとえば、表面側洗浄処理が直ちに終了されてもよいし、処理中のウエハＷに対する一連の洗浄処理が終了まで続けられてもよい。あるいは、ステップＳ２３に代えて（警報を出力することなく）、圧力センサ６５により検出される荷重が所定の荷重範囲内に入るように、圧力センサ６５からの検出信号に基づいて制御部６７が揺動駆動機構１８および昇降駆動機構１９をフィードバック制御し、ブラシ１６の位置を適切な位置に補正するステップとすることもできる。こうすることにより、ウエハＷの偏心回転やウエハＷの反り変形の有無にかかわらず、ウエハＷの周縁部に対してブラシ１６を適切に接触させることができる。
【００６７】
このように、裏面側洗浄処理中および表面側洗浄処理中において、圧力センサ６５により検出される荷重が所定範囲内であれば、ブラシ１６がウエハＷに対して適切に（適当な押し圧で）接触していると判断することができる。一方、圧力センサ６５により検出される荷重が所定範囲を逸脱していれば、ブラシ１６がウエハＷに対して適切に接触していないと判断することができる。そして、ブラシ１６がウエハＷに対して適切に接触していないと判断された場合には、警報が出力されるので、そのブラシ１６の接触不良状態をオペレータなどに認知させることができる。
【００６８】
また、この基板処理装置１では、メモリ６９に洗浄幅−押込量−荷重テーブルが格納されているので、オペレータが所望する洗浄幅（ウエハＷの表面の周縁領域１３に対するブラシの接触幅）をレシピ上で入力すれば、その洗浄幅に応じた押込量が自動的に取得され、この取得した押込量に基づいて、ブラシ１６の処理時位置への移動が制御される。その結果、ブラシ１６をウエハＷの表面の周縁領域１３に対してオペレータが入力した接触幅で接触させることができる。
【００６９】
また、ブラシ２６の第１洗浄面２８および第２洗浄面２９が、鉛直方向に延びる中心軸線まわりに回転対称な形状を有しているので、ウエハＷの周縁部に第１洗浄面２８および第２洗浄面２９を接触させた状態で、ブラシ２６を中心軸線まわりに回転させることができる。そして、ブラシ２６を回転させることにより、ウエハＷの周縁部をスクラブすることができる。その結果、ウエハＷの周縁部を一層良好に洗浄することができる。
【００７０】
さらに、第１洗浄面２８をウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１５に接触させることができ、第２洗浄面２９をウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５に接触させることができる。これにより、１つのブラシ１６によって、ウエハＷの両面の周縁領域１３，１４および周端面１５をスクラブ洗浄することができる。
なお、基準位置の設定、および洗浄幅−押込量−荷重テーブルの一部の作成は、図１２に示すティーチング処理によって自動的に行われてもよい。
【００７１】
図１２は、ティーチング処理の流れを示すフローチャートである。
ティーチング処理では、たとえば、スピンチャック３にウエハＷと同一形状のダミーウエハが保持される。もちろん、ダミーウエハではなく、洗浄処理の対象であるウエハＷがスピンチャック３に保持されてもよい。ここでは、ダミーウエハを用いた場合を例にとる。
【００７２】
ブラシ１６に対して初期荷重が加えられた後（ステップＳ３１）、ブラシ１６がホームポジションからダミーウエハに向けて移動される（ステップＳ３２）。具体的には、第２洗浄面２９がダミーウエハの裏面および端面に接触するように、ブラシ１６の高さ位置が調節され、その高さ位置で、ブラシ１６がダミーウエハに向けて水平移動される。
ブラシ１６が移動している間、制御部６７により、圧力センサ６５の出力が常に参照されて、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が監視されている。そして、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が予め定める閾値以上になったか否かが繰り返し調べられる（ステップＳ３３）。ブラシ１６がダミーウエハに接触すると、ブラシ１６がダミーウエハの裏面からの反力を受けるので、その前後でブラシ１６に対して鉛直方向に加わる荷重が変化する。閾値は、そのブラシ１６がダミーウエハに接触する前後における荷重の変化量に基づいて設定（たとえば、その荷重の変化量を初期荷重に加えて得られる値に設定）されている。したがって、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が閾値以上になったことに基づいて、ブラシ１６がダミーウエハに接触したと判断することができる。
【００７３】
そこで、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が閾値以上になると（ステップＳ３３のＹＥＳ）、そのときのブラシ１６の位置が基準位置に設定され、この基準位置がメモリ６９に記憶される（ステップＳ３４）。これにより、基準位置は、スピンチャック３に保持されたダミーウエハ（ウエハＷ）の裏面と周端面とがなす角部が第２洗浄面２９に所定量だけ食い込むような位置に設定され、基準位置の自動設定が達成される。
【００７４】
その後、ブラシ１６が基準位置から所定量だけダミーウエハの中心側に移動される（ステップＳ３５）。そして、移動後のブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が検出され（ステップＳ３６）、その荷重とブラシ１６の基準位置からの移動量である押込量とが対応づけられてメモリ６９に記憶される（ステップＳ３７）。このステップＳ３５〜Ｓ３７の処理は、洗浄幅−押込量−荷重テーブルに含まれるすべての押込量に対応する荷重が取得されるまで繰り返し行われる（ステップＳ３８のＮＯ）。そして、すべての押込量に対する荷重が取得されると（ステップＳ３９のＹＥＳ）、洗浄幅−押込量−荷重テーブルにおける押込量−荷重の対応を記憶する部分の自動作成が達成される。
【００７５】
ブラシ１６を処理時位置まで移動させるためには、その移動の際の基準となる基準位置を、制御部６７に予め教示（ティーチング）しておく必要がある。このティーチングは、従来、オペレータの手作業によって行われていた。すなわち、オペレータは、ブラシ１６を少しずつ移動させながら、目視によって、そのブラシ１６がダミーウエハの周端面に接触しているか否かを確認する。そして、オペレータは、ブラシ１６がダミーウエハの周端面に接触したことを確認したときのブラシの位置を、処理時位置にブラシを導くための基準となる基準位置として制御部６７に入力する。しかしながら、このようなティーチングの手法では、オペレータの経験や技術力によって、基準位置にずれが生じ、これに応じて処理時位置にずれが生じてしまう。
【００７６】
このティーチング処理では、スピンチャック３に保持されているダミーウエハにブラシ１６が近づけられて、ブラシ１６がダミーウエハに接触し、圧力センサ６５により検出される荷重が予め定める閾値を超えると、このときのブラシ１６の位置が基準位置とされる。これにより、従来の基準位置の設定方法とは異なり、オペレータの経験や技術力に関係なく、基準位置を一定位置に設定することができる。
【００７７】
また、ブラシ１６が各処理時位置に配置されて、各処理時位置でブラシに加わる荷重が検出される。そして、この検出された荷重が基準位置から処理時位置までの距離（押込量）と対応づけてメモリ（洗浄幅−押込量−荷重テーブル）に自動的に記憶される。したがって、それらの関係をオペレータが手動入力する必要がなく、オペレータの手間を軽減することができる。
【００７８】
なお、ブラシ１６としては、図３に示す形状のものに限らず、種々の形状のものを採用することができる。
たとえば、図１３に示すように、ブラシ１６は、第１洗浄部２６と第２洗浄部２７との間に、円筒状の連結部７１を一体的に有していてもよい。この形状のブラシ１６が採用される場合、連結部７１の周面にウエハＷの端面が接触するような位置を基準位置としてもよい。このような基準位置は、ウエハＷの周縁部付近でブラシ１６を上下動させて、第１洗浄面２８および第２洗浄面２９にウエハＷの周縁部を交互に接触させつつ、ブラシ１６をウエハＷに近づけていき、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が初期荷重に一致した時点のブラシ１６の位置をメモリ６９に記憶させることにより自動的に設定することもできる。
【００７９】
また、図１４に示すように、ブラシ１６は、図３に示す第２洗浄部２７に代えて、扁平な円筒状の第２洗浄部７２を備えるものであってもよい。この場合、ウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面に第１洗浄面２８が接触し、ウエハＷの裏面の周縁領域１４に第２洗浄部２７の上面の周縁部７３が接触する。これにより、ウエハＷに対するブラシ１６の押込量に応じた正確な洗浄幅でウエハＷの表面の周縁領域１３を洗浄することができながら、その洗浄と同時に、ウエハＷの裏面の周縁領域１４を洗浄することができる。
【００８０】
さらにまた、図１５に示すように、ブラシ１６は、下方に向けて拡がる略円錐台状の第１洗浄部７４と、下方に向けて狭まる略円錐台状の第２洗浄部７５とを上下に有するものであってもよい。第１洗浄部７４の側面７６は、鉛直方向に対して４５度の傾斜角度を有して、下方ほど中心軸線から離れるように傾斜している。一方、第２洗浄部７５の側面７７は、その上端縁が側面７６の下端縁に連続し、鉛直方向に対して４５度の傾斜角度を有して、下方ほど中心軸線に近づくように傾斜している。そして、このブラシ１６では、第１洗浄部７４の側面７６が、ウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５を洗浄するための洗浄面として使用され、第２洗浄部７５の側面７７が、ウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１５を洗浄するための洗浄面として使用される。
【００８１】
また、図１６に示すように、ブラシ１６は、第１洗浄部７４と第２洗浄部７５との間に、円筒状の連結部７８を一体的に有していてもよい。この形状のブラシ１６が採用される場合、連結部７８の周面にウエハＷの端面が接触するような位置を基準位置としてもよい。
さらにまた、ブラシ１６を必ずしも回転させる必要はない。ブラシ１６を回転させない構成が採用される場合には、図１７に示す形状のブラシ１６が採用されてもよい。この図１７に示すブラシ１６は、水平方向に突出する側面視三角形状の突起部７９を有している。突起部７９は、図１７の紙面に垂直な方向に長く形成され、その上面８０および下面８１は、それぞれ鉛直方向に対して４５度の傾斜角度で傾斜している。このブラシ１６では、突起部７９の上面８０が、ウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５を洗浄するための洗浄面として使用され、突起部７９の下面８１が、ウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１５を洗浄するための洗浄面として使用される。
【００８２】
また、図１８に示すように、ブラシ１６として、周面が洗浄面として使用される円柱状ブラシが採用されてもよい。このブラシ１６をその中心軸線が鉛直方向に対して傾斜するように配置し、ブラシ１６の周面をウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１５に接触させることにより、ウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１５を洗浄することができる。また、ブラシ１６の周面をウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５に接触させることにより、ウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５を洗浄することができる。
【００８３】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。たとえば、洗浄処理中にブラシ１６に加わる荷重に基づいて、ブラシ１６の摩耗状態を判断し、その摩耗状態にかかわらず、ブラシ１６がウエハＷに対して適切に（適当な押し圧で）接触するように、ブラシ１６の位置（処理時位置）が自動的に変更されてもよい。たとえば、ブラシ１６が同じ処理時位置に配置されていても、ブラシ１６が摩耗した状態と摩耗していない状態とでは、ウエハＷに対するブラシ１６の接触状態が異なり、ウエハＷの表面または裏面におけるブラシ１６の接触幅も異なる。そこで、予め定める枚数（１枚以上）のウエハＷが処理されるごとに、処理時位置においてブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重を検出し、この検出される荷重が処理時位置に応じた荷重となるように、その処理時位置が自動的に変更されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】基板処理装置の内部の図解的な側面図である。
【図３】ブラシおよび揺動アームの構成を示す断面図である。
【図４】基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】洗浄幅−押込量−荷重テーブルの一例を示す図である。
【図６】基板処理装置におけるウエハの周縁部の洗浄処理を説明するための工程図である。
【図７】基準位置におけるブラシの状態を示す側面図である。
【図８】裏面側洗浄処理中におけるブラシの状態を示す側面図である。
【図９】表面側洗浄処理中におけるブラシの状態を示す側面図である。
【図１０】洗浄処理時に実行されるブラシ配置判断処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】洗浄処理時に実行される荷重監視処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】ティーチング処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】ブラシの第１変形例を示す側面図である。
【図１４】ブラシの第２変形例を示す側面図である。
【図１５】ブラシの第３変形例を示す側面図である。
【図１６】ブラシの第４変形例を示す側面図である。
【図１７】ブラシの第５変形例を示す側面図である。
【図１８】ブラシの第６変形例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１ 基板処理装置
３ スピンチャック
１６ ブラシ
１８ 揺動駆動機構
１９ 昇降駆動機構
２８ 第１洗浄面
２９ 第２洗浄面
３３ 荷重付加機構
６５ 圧力センサ
６６ 押し圧検出用アーム
６７ 制御部
６８ ＣＰＵ
６９ メモリ
７６ 側面
７７ 側面
Ｗ ウエハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の周縁部に対する洗浄処理のための基板処理装置に関する。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用基板、プラズマディスプレイ用基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程において、半導体ウエハの周縁部の汚染が、半導体ウエハの処理品質に対して無視できない影響を与える場合がある。たとえば、いわゆるバッチ処理工程では、複数枚の半導体ウエハが、鉛直姿勢（鉛直方向に沿った姿勢）で処理液中に浸漬される。そのため、半導体ウエハの周縁部に汚染物質が付着していると、その汚染物質が、処理液中を浮上して、半導体ウエハの表面のデバイス形成領域に付着することにより、デバイス形成領域の汚染を生じるおそれがある。
【０００３】
そのため、最近では、半導体ウエハなどの基板の周縁部の洗浄に対する要求が高まっている。
基板の周縁部の洗浄に関する先行技術として、たとえば、特許文献１で提案されている装置を挙げることができる。この装置には、基板を保持して回転する回転台と、基板の端面を洗浄するための円筒状のブラシとが備えられている。洗浄処理の開始前は、回転台から離れた待機位置にブラシが配置されている。洗浄処理が開始されると、ブラシは、待機位置から回転台に保持されている基板の周端面に当接する位置に移動される。そして、基板の端面にブラシの周面が当接した状態で、その基板を保持している回転台が回転される。これにより、基板の端面とブラシとが摺擦し、ブラシによって基板の端面が洗浄される。
【特許文献１】特開２００３−１９７５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、この提案にかかる装置では、洗浄処理時にブラシが基板の端面に当接している保証はない。洗浄処理時に、ブラシの位置が正しい位置からずれていたり、ブラシを保持する部材からブラシが脱落したりしているために、ブラシが基板の端面に当接していない事態も考えられる。このような状態では、当然、基板の端面（周縁部）を洗浄することはできない。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、基板の周縁部を確実に洗浄することができる、基板処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するための本発明の基板処理装置は、基板（Ｗ）の周縁部に対する洗浄処理のための基板処理装置（１）であって、基板を保持する基板保持手段（３）と、前記基板保持手段に保持された基板の表面に垂直な縦方向に対して傾斜する洗浄面（２８，２９）を有するブラシ（１６）と、前記ブラシを前記縦方向およびこれと直交する横方向に移動させるためのブラシ移動手段（１８，１９）と、前記ブラシに対して前記縦方向に加わる荷重を検出するための荷重検出手段（６５，６６）と、前記荷重検出手段の出力に基づいて、洗浄処理時に前記ブラシが配置されるべき処理時位置へ前記ブラシを導く際の基準となる基準位置に、前記ブラシが配置されたか否かを判断する第１判断手段（６８，Ｓ１４）とを含む。
【０００７】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、ブラシは、基板保持手段に保持された基板の表面に垂直な縦方向に対して傾斜する洗浄面を有している。そのため、この洗浄面が基板の表面または裏面と周端面とに跨って接触すると、この接触による基板の表面または裏面からの反力をブラシが受けるので、接触の前後でブラシに対して縦方向に加わる荷重が変化する。したがって、基準位置に配置されたブラシが基板保持手段に保持された基板と接触するように、その基準位置が設定されていれば、ブラシに対して縦方向に加わる荷重を検出するための荷重検出手段の出力に基づいて、ブラシが基準位置に配置されたか否かを判断することができ、基板の周縁部に対するブラシの接触を検出することができる。
【０００８】
基板の周縁部に対するブラシの接触を検出することができるので、基板の周縁部にブラシが確実に接触した状態で、ブラシによる基板の周縁部の洗浄を実施することができる。これにより、基板の周縁部を確実に洗浄することができる。
請求項２に記載のように、前記基準位置は、前記ブラシが当該基準位置に配置された状態で、前記基板保持手段に保持された基板の表面または裏面と周端面とがなす角部が前記洗浄面に所定量だけ食い込むような位置であってもよい。
【０００９】
このような位置に基準位置が設定される場合、ブラシが基準位置に配置されると、基板の表面または裏面と周端面とがなす角部が洗浄面に所定量（好ましくは、荷重検出手段が安定して確実に荷重を検出できる程度の微小な食い込み量）だけ食い込むことにより、ブラシに対して縦方向に加わる荷重が確実に変化するので、荷重検出手段の出力に基づいて、ブラシが基準位置に配置されたか否かを正確に判断することができる。
【００１０】
また、請求項３に記載のように、前記基板処理装置は、前記ブラシが前記基板保持手段に保持された基板と接触していない状態で、前記ブラシに所定の初期荷重を加える初期荷重付加手段（３３）を備えていてもよい。この場合、前記第１判断手段は、前記荷重検出手段により検出される荷重の前記初期荷重に対する変化量に基づいて、前記ブラシが前記基準位置に配置されたか否かを判断してもよい。
【００１１】
たとえば、荷重検出手段が、ブラシに一定の荷重以上の荷重が加わった状態で、その荷重を検出する構成のものである場合、ブラシが基板と接触する前に初期荷重をブラシに加えておくことにより、荷重検出手段によって、ブラシが基板に接触することによる荷重変化を、その接触直後から検出することができる。
請求項４に記載のように、前記基板処理装置は、前記ブラシが前記処理時位置に配置されているときに、前記荷重検出手段により検出される荷重が所定の荷重範囲内であるか否かを判断する第２判断手段（６８，Ｓ２１）を備えていることが好ましい。
【００１２】
ブラシが処理時位置に配置されているとき、つまり洗浄処理中において、荷重検出手段により検出される荷重が所定の荷重範囲内であれば、ブラシが基板に対して適当な押し圧で接触していると判断することができる。一方、荷重検出手段により検出される荷重が所定の荷重範囲を逸脱していれば、ブラシが基板に対して適当な押し圧で接触していないと判断することができる。そして、ブラシが基板に対して適当な押し圧で接触していないと判断された場合に、警報を出力して、そのブラシの接触不良状態をオペレータなどに認知させることができ、あるいは、荷重検出手段により検出される荷重が所定の荷重範囲内に入るようにブラシ移動手段をフィードバック制御して、ブラシ位置を補正することもできる。
【００１３】
また、請求項５に記載のように、前記基板処理装置は、前記ブラシ移動手段を制御して、前記ブラシを前記基板保持手段に保持された基板に向けて移動させつつ、前記荷重検出手段の出力を監視し、前記ブラシが当該基板に接触したことにより、前記荷重検出手段により検出される荷重が予め定める閾値を超えたことに応答して、そのときの前記ブラシの位置を前記基準位置に設定する基準位置設定手段（６８，Ｓ３２〜Ｓ３４）を備えていることが好ましい。
【００１４】
ブラシを処理時位置まで移動させるためには、その移動の際の基準となる基準位置を、ブラシ移動手段を制御するための制御部に予め教示（ティーチング）しておく必要がある。このティーチングは、従来、オペレータの手作業によって行われていた。すなわち、オペレータは、ブラシを少しずつ移動させながら、目視によって、そのブラシが基板の周端面に接触しているか否かを確認する。そして、オペレータは、ブラシが基板の周端面に接触したことを確認したときのブラシの位置を、処理時位置にブラシを導くための基準となる基準位置として制御部に入力する。しかしながら、このようなティーチングの手法では、オペレータの経験や技術力によって、基準位置にずれが生じ、これに応じて処理時位置にずれが生じてしまう。
【００１５】
基板保持手段に保持されている基板（処理対象基板、ダミー基板）にブラシが近づけられ、ブラシが基板の周縁部に接触したことにより、荷重検出手段により検出される荷重が予め定める閾値を超えると、このときのブラシ位置が基準位置とされる。これにより、従来の基準位置の設定方法とは異なり、オペレータの経験や技術力に関係なく、基準位置を一定位置に設定することができる。
【００１６】
さらに、前記基板処理装置は、前記処理時位置に配置された前記ブラシに対して前記縦方向に加わる荷重を記憶する荷重記憶手段（６９）と、前記ブラシ移動手段を制御して、前記ブラシを前記基準位置から前記処理時位置へ移動させ、前記ブラシが前記処理時位置に配置されたときに前記荷重検出手段により検出される荷重を、前記基準位置から前記処理時位置までの距離と対応づけて、前記荷重記憶手段に記憶させる記憶制御手段（６８，Ｓ３５〜Ｓ３８）とを備えていることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、ブラシが処理時位置にブラシが配置されたときに、そのブラシに加わる荷重が検出され、この検出された荷重が基準位置から処理時位置までの距離（押込量）と対応づけて荷重記憶手段に自動的に格納される。したがって、荷重と基準位置から処理時位置までの距離との関係が制御上必要である構成、たとえば、前記第２判断手段を有する構成である場合に、その関係をオペレータが手動入力する必要がなく、オペレータの手間を軽減することができる。
【００１８】
また、請求項７に記載のように、前記処理時位置は、前記基準位置からの距離が互いに異なる複数の位置に設定されていてもよい。この場合、前記基板処理装置は、前記処理時位置ごとに、前記基準位置から前記処理時位置までの距離（押込量）と、当該処理時位置に前記ブラシが配置されたときの基板の表面に対する前記ブラシの接触幅とを対応づけて記憶する接触幅記憶手段（６９）を備えていることが好ましい。
【００１９】
このような接触幅記憶手段を備える構成では、オペレータが基板の表面に対するブラシの接触幅をレシピ（洗浄処理のための各種条件）に入力すれば、ブラシ移動手段を制御するための制御部によって、その接触幅に応じた押込量が自動的に取得され、この取得した押込量に基づいてブラシ移動手段が制御される。その結果、ブラシを基板の表面に対してオペレータが入力した接触幅で接触させることができる。
【００２０】
請求項８に記載のように、前記洗浄面は、前記縦方向に延びる中心軸線まわりに回転対称な形状を有していることが好ましい。
洗浄面が縦方向に延びる中心軸線まわりに回転対称な形状を有しているので、基板の周縁部に洗浄面を接触させた状態で、ブラシを中心軸線まわりに回転させることができる。そして、ブラシを回転させることにより、基板の周縁部をスクラブすることができる。その結果、基板の周縁部を一層良好に洗浄することができる。
【００２１】
また、請求項９に記載のように、前記洗浄面は、前記縦方向の一方側に向けて狭まる形状の第１部分（２８：７７）と、この第１部分の前記一方側の端縁から前記縦方向の前記一方側に向けて拡がる形状の第２部分（２９：７６）とを備えていることがより好ましい。
このような第１部分および第２部分を洗浄面に有する構成では、第１部分を基板の表面の周縁領域および周端面に接触させることができ、また、第２部分を基板の裏面の周縁領域および周端面に接触させることができる。これにより、基板の両面の周縁領域および周端面を洗浄することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す平面図である。また、図２は、図１に示す基板処理装置の内部の図解的な側面図である。
この基板処理装置１は、基板の一例としての半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ］という。）Ｗを１枚ずつ処理する枚葉型の装置である。基板処理装置１は、隔壁で区画された処理室２内に、ウエハＷをほぼ水平に保持して回転させるためのスピンチャック３と、ウエハＷの表面（デバイスが形成される側の表面）に処理液を供給するための表面ノズル４と、ウエハＷの裏面に処理液を供給するための裏面ノズル５と、ウエハＷの周縁部を洗浄するためのブラシ機構６とを備えている。
【００２３】
ウエハＷの周縁部とは、ウエハＷの表面および裏面の各周縁領域１３，１４（たとえば、ウエハＷの周端縁から幅０．５〜５ｍｍの環状領域）ならびに周端面１５を含む部分をいう。
スピンチャック３は、真空吸着式チャックである。このスピンチャック３は、ほぼ鉛直な方向に延びたスピン軸７と、このスピン軸７の上端に取り付けられて、ウエハＷをほぼ水平な姿勢でその裏面（下面）を吸着して保持する吸着ベース８と、スピン軸７と同軸に結合された回転軸を有するスピンモータ９とを備えている。これにより、ウエハＷの裏面が吸着ベース８に吸着保持された状態で、スピンモータ９が駆動されると、ウエハＷがスピン軸７の中心軸線まわりに回転する。
【００２４】
表面ノズル４には、処理液供給管１０が接続されている。裏面ノズル５には、処理液供給管１１が接続されている。これらの処理液供給管１０，１１には、処理液バルブ１２を介して、図示しない処理液供給源からの処理液が供給されるようになっている。表面ノズル４は、処理液供給管１０を通して供給される処理液を、スピンチャック３に保持されたウエハＷの表面の中央に向けて吐出する。裏面ノズル５は、処理液供給管１１を通して供給される処理液を、スピンチャック３に保持されたウエハＷの裏面の周端縁と吸着ベース８との間に向けて吐出する。
【００２５】
なお、処理液としては、純水が用いられる。純水に限らず、炭酸水、イオン水、オゾン水、還元水（水素水）または磁気水などの機能水を処理液として用いてもよい。また、処理液として、アンモニア水またはアンモニア水と過酸化水素水との混合液などの薬液を用いることもできる。
ブラシ機構６は、ブラシ１６と、このブラシ１６を先端に保持した揺動アーム１７と、この揺動アーム１７をウエハＷの回転範囲外に設定した鉛直軸線まわりに水平方向に沿って揺動させる揺動駆動機構１８と、揺動アーム１７を昇降させる昇降駆動機構１９とを備えている。
【００２６】
図３は、ブラシ１６および揺動アーム１７の構成を示す断面図である。
ブラシ１６は、ブラシホルダ２０に保持されている。このブラシホルダ２０は、後述するホルダ取付部３６に取り付けられている。ブラシホルダ２０は、略円柱状の樹脂ブロック２１と、樹脂ブロック２１の中心軸線上に配置され、上端部が樹脂ブロック２１の下面に挿入されて固定された芯材２２と、この芯材２２の下端に取り付けられたプレート２３とを備えている。樹脂ブロック２１の上面には、周面にねじが切られたねじ部２４が一体的に形成されている。また、芯材２２の下端部には、ねじ孔が形成されている。このねじ孔にプレート２３の中心を貫通するボルト２５がねじ込まれることによって、プレート２３が芯材２２に着脱可能に取り付けられている。
【００２７】
ブラシ１６は、芯材２２に外嵌されて、樹脂ブロック２１とプレート２３との間に挟持されている。このブラシ１６は、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）からなる。また、ブラシ１６は、ウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１５を洗浄するための第１洗浄部２６と、ウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５を洗浄するための第２洗浄部２７とを上下に一体的に備え、全体として、鉛直軸線まわりに回転対称な略鼓状に形成されている。
【００２８】
第１洗浄部２６は、その上部２６ａが略円筒状をなし、下部２６ｂが下方に向けて狭まる略円錐台状をなしている。下部２６ｂの側面は、上端縁が上部２６ａの側面の下端縁に連続し、その中心軸線に対して４５度の傾斜角度を有して、下方ほど中心軸線に近づくように傾斜している。そして、この下部２６ｂの側面が、ウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１５に接触する第１洗浄面２８となっている。
【００２９】
第２洗浄部２７は、第１洗浄部２６の下端に一体的に結合されて、第１洗浄部２６と中心軸線を共有するように配置されている。この第２洗浄部２７は、上部２７ａが下方に向けて拡がる略円錐台状をなし、下部２７ｂが略円筒状をなしている。上部２７ａの側面は、上端縁が第１洗浄部２６の下部２６ｂの側面の下端縁に連続し、その中心軸線に対して４５度の傾斜角度を有して、下方ほど中心軸線から離れるように傾斜している。また、上部２７ａの側面の下端縁は、下部２７ｂの側面の上端縁に連続している。そして、その上部２７ａの側面が、ウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５に接触する第２洗浄面２９となっている。
【００３０】
揺動アーム１７は、下ケーシング３０と、この下ケーシング３０に嵌め合わされた上ケーシング３１と、下ケーシング３０および上ケーシング３１によって形成される内部空間内に配置され、ブラシ１６を鉛直軸線まわりに回転（自転）させるためのブラシ自転機構３２と、下ケーシング３０および上ケーシング３１によって形成される内部空間内に配置され、ブラシ１６に鉛直下向きの荷重を加えるための荷重付加機構３３とを備えている。
【００３１】
下ケーシング３０の一端部（基端部）には、鉛直方向に延びるアーム支持軸３４の上端部が結合されている。このアーム支持軸３４に、揺動駆動機構１８（図２参照）の駆動力が入力されるようになっている。揺動駆動機構１８の駆動力をアーム支持軸３４に入力して、アーム支持軸３４を往復回転させることによって、揺動アーム１７をアーム支持軸３４を支点に揺動させることができる。また、アーム支持軸３４に、昇降駆動機構１９（図２参照）が結合されている。昇降駆動機構１９により、アーム支持軸３４を上下動させて、このアーム支持軸３４と一体的に揺動アーム１７を上下動させることができる。
【００３２】
下ケーシング３０の他端部（遊端部）には、鉛直方向に延びる回転軸３５が、回転可能かつ上下動可能に設けられている。この回転軸３５は、下端が下ケーシング３０の他端部から下方に突出し、上端が上ケーシング３１の鉛直方向中央付近に達している。
回転軸３５の下ケーシング３０から突出する下端部には、ブラシホルダ２０が取り付けられるホルダ取付部３６が設けられている。このホルダ取付部３６は、回転軸３５が挿通されて、回転軸３５に固定された円板状の上面部３７と、この上面部３７の周縁から下方に向けて延びる円筒状の側面部３８とを一体的に備えている。側面部３８の内周面には、ねじが切られている。このねじとブラシホルダ２０のねじ部２４に形成されているねじとを螺合させることによって、ブラシホルダ２０をホルダ取付部３６に取り付けることができる。
【００３３】
また、回転軸３５には、下ガイドローラ支持部材３９、上ガイドローラ支持部材４０およびばね係止部材４１が外嵌されている。
下ガイドローラ支持部材３９は、回転軸３５の周面との間に微小な間隔を隔てて、回転軸３５に非接触状態で外嵌されている。この下ガイドローラ支持部材３９は、回転軸３５の中心軸線まわりに回転対称な形状を有している。下ガイドローラ支持部材３９は、互いに間隔を隔てて配置された２個のベアリング４２を介して、下ケーシング３０の他端部に回転自在に支持されている。また、下ガイドローラ支持部材３９の上端部は、その下方の部分よりも小径な円筒状に形成されており、この円筒状の上端部には、ブラシ自転機構３２の後述するプーリ５４が相対回転不能に外嵌されている。
【００３４】
上ガイドローラ支持部材４０は、下ガイドローラ支持部材３９の上方に設けられている。この上ガイドローラ支持部材４０は、回転軸３５の周面との間に微小な間隔を隔てて、回転軸３５に非接触状態で外嵌されている。また、上ガイドローラ支持部材４０は、ボルト４３によって、プーリ５４と連結されている。
ばね係止部材４１は、上ガイドローラ支持部材４０の上方に、上ガイドローラ支持部材４０と間隔を隔てて設けられ、回転軸３５に対して固定されている。このばね係止部材４１には、コイルばね４４の一端（上端）が係止されている。コイルばね４４は、ばね係止部材４１と上ガイドローラ支持部材４０との間に介在されている。コイルばね４４の他端（下端）は、上ガイドローラ支持部材４０に係止されている。
【００３５】
下ガイドローラ支持部材３９および上ガイドローラ支持部材４０には、それぞれ１対のガイドローラ４５，４６が支持されている。各ガイドローラ４５，４６は、回転軸３５と直交する方向に延びる軸を支点として回転自在に設けられ、その周面が回転軸３５の周面に接するように配置されている。これにより、各ガイドローラ４５，４６によって、回転軸３５の上下動をガイドすることができる。その結果、回転軸３５の上下動の際の抵抗を軽減することができる。
【００３６】
一方、回転軸３５の上端部には、ベアリング４７が外嵌されている。このベアリング４７を介して、キャップ状の当接部材４８が、回転軸３５に対して相対回転可能に設けられている。
なお、下ガイドローラ支持部材３９の外周面と下ケーシング３０との間は、磁性流体シール４９によりシールされている。また、下ガイドローラ支持部材３９の内周面と回転軸３５との間は、ベローズ５０によりシールされている。これにより、処理室２内の処理液や洗浄液を含む雰囲気が下ケーシング３０および上ケーシング３１によって形成される内部空間に進入することが防止されている。また、その内部空間内で発生するごみの処理室２側への拡散が防止されている。
【００３７】
ブラシ自転機構３２は、ブラシモータ５２と、ブラシモータ５２の出力軸５１に固定されたプーリ５３と、下ガイドローラ支持部材３９に外嵌されたプーリ５４と、プーリ５３およびプーリ５４の周面に共通に巻回されたベルト５５とを備えている。ブラシモータ５２は、上ケーシング３１内の基端部寄りの位置に、その出力軸５１が鉛直下方に向けて延びるように設けられている。
【００３８】
ブラシモータ５２が駆動されると、ブラシモータ５２からの回転力が、プーリ５３およびベルト５５を介して、プーリ５４に伝達される。これにより、プーリ５４とともに下ガイドローラ支持部材３９および上ガイドローラ支持部材４０が回転する。そして、上ガイドローラ支持部材４０の回転に伴って、コイルばね４４およびばね係止部材４１が回転する。この結果、回転軸３５が回転し、回転軸３５の下端に取り付けられているブラシ１６が回転する。
【００３９】
荷重付加機構３３は、エアシリンダ５６を備えている。エアシリンダ５６は、当接部材４８の上方に配置されて、そのロッド５７を下方に向けて、ロッド５７が鉛直方向に進退するように設けられている。
下ケーシング３０の底面から上方に向かって、側面視略Ｌ字状の支持板５８が延びている。この支持板５８には、シリンダ取付板５９が支持されている。シリンダ取付板５９は、支持板５８から当接部材４８の上方に向けて延びている。シリンダ取付板５９には、ロッド５７を挿通させるためのロッド挿通孔６０が形成されている。エアシリンダ５６は、ロッド５７がロッド挿通孔６０に挿通された状態で、その本体がシリンダ取付板５９の上面に固定されている。ロッド挿通孔６０を挿通するロッド５７の下端は、当接部材４８に当接している。
【００４０】
エアシリンダ５６の本体の内部は、ロッド５７の基端に固定されたピストン（図示せず）によって、ロッド５７の進退方向（鉛直方向）に２つの空間に分割されている。そして、エアシリンダ５６の本体内におけるピストンに対してロッド５７側の空間には、定量弁（図示せず）が介装された第１エア供給配管６１が接続されている。一方、本体内におけるピストンに対してロッド５７と反対側の空間には、第２エア供給配管６３が接続されている。
【００４１】
シリンダバルブ６２の開度を大きくすると、第２エア供給配管６３からエアシリンダ５６の本体内に供給されるエアの圧力が上がり、ロッド５７がエアシリンダ５６の本体から進出する。逆に、シリンダバルブ６２の開度を小さくすると、第２エア供給配管６３からエアシリンダ５６の本体内に供給されるエアの圧力が下がり、第１エア供給配管６１から本体内に供給されるエアの圧力およびコイルばね４４の付勢力によって、ロッド５７がエアシリンダ５６の本体内に退避する。
【００４２】
また、支持板５８には、シリンダ取付板５９と反対側に向けて延びるセンサ取付板６４が支持されている。このセンサ取付板６４の上面には、歪みゲージ型の圧力センサ６５が取り付けられている。
一方、当接部材４８には、荷重検出用アーム６６が固定されている。この荷重検出用アーム６６は、当接部材４８から圧力センサ６５の上方に向けて延びている。第２エア供給配管６３からエアシリンダ５６の本体内に供給されるエアの圧力により、ロッド５７に下方向の一定荷重以上の荷重が付加された状態（ロッド５７がエアシリンダ５６から一定量以上進出した状態）で、圧力センサ６５に対して、そのロッド５７に付加されている荷重に相当する圧で接触する。これにより、圧力センサ６５は、エアシリンダ５６から回転軸３５などを介してブラシ１６に付加される鉛直方向の荷重を検出することができる。
【００４３】
図４は、基板処理装置１の電気的構成を示すブロック図である。
基板処理装置１は、たとえば、マイクロコンピュータで構成される制御部６７を備えている。マイクロコンピュータには、ＣＰＵ６８およびメモリ６９などが含まれる。メモリ６９には、後述する洗浄幅−押込量−荷重テーブルが格納されている。
制御部６７には、圧力センサ６５の検出信号が入力されるようになっている。また、制御部６７には、レシピ（ウエハＷの処理のための各種条件）を入力するためのレシピ入力キー７０が接続されている。そして、制御部６７には、スピンモータ９、処理液バルブ１２、揺動駆動機構１８、昇降駆動機構１９、ブラシモータ５２およびシリンダバルブ６２などが制御対象として接続されている。
【００４４】
図５は、メモリ６９に格納されている洗浄幅−押込量−荷重テーブルの一例を示す図である。
洗浄幅−押込量−荷重テーブルは、各処理時位置ごとに、ウエハＷの裏面の周縁領域１４におけるブラシ１６による洗浄幅、基準位置から処理時位置までブラシ１６を移動させたときのウエハＷに対するブラシ１６の押込量、およびブラシ１６がウエハＷに接触していない状態でブラシ１６に加えられている荷重（後述する初期荷重）と処理時位置においてブラシ１６に加わる荷重との差（以下、単に「荷重変化量」という。）とを対応づけて作成されたテーブルである。
【００４５】
ここで、処理時位置とは、洗浄処理時にブラシ１６が配置されるべき位置をいう。基準位置とは、ブラシ１６を処理時位置（裏面側洗浄処理時のブラシ１６の位置）へ導く際の基準となる位置をいい、ブラシ１６が基準位置に配置された状態で、スピンチャック３に保持されたウエハＷの裏面と周端面１５との角部が第２洗浄面２９に微小な所定量（好ましくは、圧力センサ６５が安定して確実に荷重を検出できる程度の微小な食い込み量）だけ食い込むような位置に設定されている。したがって、第２洗浄面２９へのウエハＷの押込量は、基準位置と処理時位置との間の水平方向の距離、つまり基準位置から処理時位置までのブラシ１６の水平方向の移動量にほぼ等しい。
【００４６】
第２基準面２９は、鉛直方向（スピンチャック３に保持されたウエハＷの表面に垂直な縦方向）に対して４５度の傾斜角度を有して、下方ほどその中心軸線から離れるように傾斜している。そのため、第２洗浄面２９にウエハＷが押し込まれると、ブラシ１６がウエハＷの裏面から鉛直方向の反力を受ける。第２洗浄面２９に対するウエハＷの押込量が大きいほど、その反力の大きさは大きいので、洗浄幅−押込量−荷重テーブルに示されるように、第２洗浄面２９に対するウエハＷの押込量が大きいほど、荷重変化量は大きい。
【００４７】
また、ウエハＷの裏面の周縁領域１４におけるブラシ１６による洗浄幅とは、ウエハＷの裏面の周縁領域１４において第２洗浄面２９が接触する領域のウエハＷの径方向の幅をいう。したがって、この洗浄幅−押込量−荷重テーブルに示されるように、第２洗浄面２９に対するウエハＷの押込量が大きいほど、ウエハＷの裏面の周縁領域１４におけるブラシ１６による洗浄幅（ウエハＷの裏面の周縁領域１４におけるブラシ１６の接触幅）は大きい。
【００４８】
そして、ブラシ１６が処理時位置に配置された状態から、昇降駆動機構１９が制御されて、そのブラシ１６が所定量（鉛直方向におけるウエハＷの中心と処理時位置との間の距離の２倍の距離）だけ上昇されると、第２洗浄面２９に対するウエハＷの押込量と同じ押込量で、ウエハＷの表面と周端面１５との角部が第１洗浄面２８に押し込まれる。その結果、第１洗浄面２８は、ウエハＷの表面の周縁領域１３に対して、ウエハＷの裏面の周縁領域１４におけるブラシ１６の接触幅と同じ接触幅で接触する。そのため、この洗浄幅−押込量−荷重テーブルにおいて、ウエハＷの裏面の周縁領域１４におけるブラシ１６による洗浄幅は、ウエハＷの表面の周縁領域１３におけるブラシ１６による洗浄幅と一致し、これらは同一視することができる。また、このときの荷重変化量は、第２洗浄面２９にウエハＷが押し込まれたときの荷重変化量と一致し、これらは同一視することができる。
【００４９】
なお、この図５に示すテーブルは、ウエハＷを１００ｒｐｍの回転速度で回転させるとともに、ブラシ１６を７５ｒｐｍの回転速度で回転させて、各押込量ごとに洗浄幅および荷重変化量を計測することにより作成されている。
図６は、基板処理装置１におけるウエハＷの周縁部の洗浄処理を説明するための工程図である。また、図７、図８および図９は、ウエハＷの処理中におけるブラシ１６の状態を示す側面図である。
【００５０】
処理対象のウエハＷは、処理室２内に搬入され、スピンチャック３に保持される（ステップＳ１）。ウエハＷがスピンチャック３に保持されると、制御部６７（ＣＰＵ６８）によりスピンモータ９が制御されて、スピンチャック３によるウエハＷの回転が開始される（ステップＳ２）。その後、制御部６７により処理液バルブ１２が開かれて、表面ノズル４および裏面ノズル５からそれぞれウエハＷの表面および裏面への処理液の供給が開始される（ステップＳ３）。
【００５１】
その一方で、制御部６７によりシリンダバルブ６２の開度が制御され、エアシリンダ５６によって、ブラシ１６に予め定める初期荷重（たとえば、８００ｍＮ）が加えられる。この初期荷重がブラシ１６に加えられることにより、荷重検出用アーム６６（図３参照）が圧力センサ６５に接触する。したがって、これ以降、圧力センサ６５は、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重を検出することができる。そして、制御部６７によりブラシモータ５２が制御されて、ブラシ１６がウエハＷの回転方向と同方向に回転される。その後、制御部６７により揺動駆動機構１８および昇降駆動機構１９が制御されて、ブラシ１６が基準位置に移動される。ブラシ１６が基準位置に配置された状態では、図７に示すように、ブラシ１６の第２洗浄面２９に、スピンチャック３に保持されたウエハＷの裏面と周端面１５との角部が微小な所定量だけ食い込む。
【００５２】
この後、制御部６７により揺動駆動機構１８が制御され、ブラシ１６が基準位置から処理時位置に移動される。オペレータがレシピ入力キー７０を操作することによって、ウエハＷの表面の周縁領域１３におけるブラシ１６による洗浄幅が、制御部６７に予め入力されている。制御部６７では、その入力されている洗浄幅に対応する押込量が洗浄幅−押込量−荷重テーブルから読み出される。そして、その読み出された押込量分だけ、ブラシ１６が基準位置から移動される。たとえば、所望する洗浄幅として２．０ｍｍが入力されている場合には、その洗浄幅に対応する押込量である２．１ｍｍが洗浄幅−押込量−荷重テーブルから読み出されて、ブラシ１６が基準位置からウエハＷの中心側へ２．１ｍｍだけ移動される。これにより、ブラシ１６が処理時位置に配置されて、図８に示すように、第２洗浄面２９がウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５に接触する（ステップＳ４）。このとき、ウエハＷの裏面の周縁領域１４に対しては、レシピ入力キー７０から入力された洗浄幅で第２洗浄面２９が接触する。
【００５３】
この状態でウエハＷおよびブラシ１６が同方向に回転されることにより、ウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５と第２洗浄面２９とが摺擦し、ウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５が洗浄される。
ウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５に対する裏面側洗浄処理が所定時間にわたって続けられると、制御部６７により昇降駆動機構１９が制御されて、ブラシ１６が所定量だけ上昇される。このブラシ１６の上昇により、図９に示すように、ブラシ１６が表面側洗浄処理時の処理時位置に配置され、ブラシ１６の第１洗浄面２８がウエハＷに接触し、第２洗浄面２９に対するウエハＷの押込量と同じ押込量で、ウエハＷの表面と周端面１５との角部が第１洗浄面２８に押し込まれる。その結果、第１洗浄面２８は、ウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１５に接触する（ステップＳ５）。このとき、ウエハＷの表面の周縁領域１３に対しては、レシピ入力キー７０から入力された洗浄幅で第１洗浄面２８が接触する。
【００５４】
この状態でウエハＷおよびブラシ１６が同方向に回転されることにより、ウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１５と第１洗浄面２８とが摺擦し、ウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１５が洗浄される。
こうしてウエハＷの周縁部が洗浄されている間、ウエハＷの表面に供給される処理液により、ウエハＷの表面の中央領域（デバイス形成領域）に付着した汚染を洗い流すことができる。
【００５５】
ウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１５に対する表面側洗浄処理が所定時間にわたって続けられると、制御部６７により揺動駆動機構１８および昇降駆動機構１９が制御されて、ブラシ１６が処理開始前のホームポジションに退避される（ステップＳ６）。また、ブラシ１６がホームポジションに戻される間に、ブラシモータ５２が停止されて、ブラシ１６の回転が停止される。さらに、制御部６７により処理液バルブ１２が閉じられて、表面ノズル４および裏面ノズル５からの処理液の供給が停止される（ステップＳ７）。
【００５６】
その後は、制御部６７によりスピンモータ９が制御されて、ウエハＷが高速（たとえば、３０００ｒｐｍ）で回転される（ステップＳ８）。これにより、ウエハＷに付着している処理液を振り切って、ウエハＷを乾燥させることができる。
ウエハＷの高速回転が所定時間にわたって続けられると、スピンモータ９が停止されて、スピンチャック３によるウエハＷの回転が停止される（ステップＳ９）。そして、ウエハＷが静止した後、その処理済みのウエハＷが処理室２から搬出されていく（ステップＳ１０）。
【００５７】
図１０は、洗浄処理時に実行されるブラシ配置判断処理の流れを示すフローチャートである。
ブラシ配置判断処理は、制御部６７によって、前述の洗浄処理時（裏面側洗浄処理の初期段階）に実行される。このブラシ配置判断処理では、ブラシ１６が基準位置に適切に配置されたか否かが判断される。
【００５８】
裏面側洗浄処理の開始時にブラシ１６に対して初期荷重が加えられた後（ステップＳ１１）、ブラシ１６がホームポジションから基準位置に向けて予めプログラムされた移動量だけ移動されると（ステップＳ１２）、制御部６７により、圧力センサ６５の出力が参照されて、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が取得される。
ブラシ１６が基準位置に配置されると、ブラシ１６の第２洗浄面２９にウエハＷが微小な所定量だけ食い込み、ブラシ１６がウエハＷの裏面から鉛直下向きの反力を受けるので、その前後でブラシ１６に対して鉛直方向に加わる荷重が変化する。
【００５９】
そこで、ブラシ１６の基準位置への移動が完了した時点で、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が初期荷重から所定量以上変化していれば、制御部６７により、ブラシ１６が基準位置に正常に配置されたと判断される（ステップＳ１３のＹＥＳ）。この場合、つづいて、ブラシ１６が基準位置から処理時位置へと移動される（ステップＳ１４）。
一方、ブラシ１６の基準位置への移動が完了した時点で、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が初期荷重から所定量以上変化していなければ（ステップＳ１３のＮＯ）、制御部６７により、ブラシ１６が基準位置に正常に配置されていないと判断される。この場合、その旨の警報が出力される（ステップＳ１５）。警報出力後は、たとえば、洗浄処理が直ちに終了されてもよいし、処理中のウエハＷに対する洗浄処理が終了まで続けられてもよい。
【００６０】
このように、基板処理装置１では、圧力センサ６５の出力に基づいて、ブラシ１６が基準位置に配置されたか否かを判断することができ、ウエハＷの周縁部に対するブラシ１６の接触を検出することができる。そして、ウエハＷの周縁部に対するブラシ１６の接触を検出することができるので、ウエハＷの周縁部にブラシ１６が確実に接触した状態で、ブラシ１６によるウエハＷの周縁部の洗浄を実施することができる。これにより、ウエハＷの周縁部を確実に洗浄することができる。
【００６１】
図１１は、洗浄処理時に実行される荷重監視処理の流れを示すフローチャートである。
荷重監視処理は、前述の裏面側洗浄処理および表面側洗浄処理中に、制御部６７により実行される。
この荷重監視処理では、圧力センサ６５の出力が参照されて、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が取得される。そして、その荷重が所定荷重範囲内であるか否かが判断される（ステップＳ２１）。
【００６２】
ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重は、ウエハＷに対するブラシ１６の押込量に応じて異なる。たとえば、図５に示す洗浄幅−押込量−荷重テーブルによれば、所望する洗浄幅として２．０ｍｍが入力されている場合には、ブラシ１６が基準位置からウエハＷの中心側へ２．１ｍｍだけ移動され、このときの荷重変化量は１９０ｍＮである。したがって、初期荷重が８００ｍＮであり、所望する洗浄幅として２．０ｍｍが入力されている場合、裏面側洗浄処理時には、ブラシ１６がウエハＷに適切に接触していれば、初期荷重８００ｍＮに荷重変化量１９０ｍＮを加えた９９０ｍＮの荷重がブラシ１６に加わるはずである。また、表面側洗浄処理時には、ブラシ１６がウエハＷに適切に接触していれば、初期荷重８００ｍＮから荷重変化量１９０ｍＮを減じた６１０ｍＮの荷重がブラシ１６に加わるはずである。
【００６３】
そこで、裏面側洗浄処理中は、洗浄幅に応じた荷重変化量を初期荷重に加えて得られる値を基準とし、たとえば、この基準値に対して±５％を加えた各値を最大値および最小値とする範囲を所定範囲として、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が所定範囲内であるか否かが判断される。この判断は、裏面側洗浄処理が終了するまで繰り返し行われる（ステップＳ２２のＮＯ）。
【００６４】
裏面側洗浄処理が終了するまで（ステップＳ２２のＹＥＳ）、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が所定範囲を逸脱することがなければ、この裏面側洗浄処理中の荷重監視処理は終了となる。
一方、裏面側洗浄処理中に、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が所定範囲を逸脱すると（ステップＳ２１のＮＯ）、制御部６７により、ウエハＷの偏心回転などの異常が生じていると判断され、警報が出力される（ステップＳ２３）。警報出力後は、たとえば、裏面側洗浄処理が直ちに終了されてもよいし、処理中のウエハＷに対する一連の洗浄処理が終了まで続けられてもよい。
【００６５】
表面側洗浄処理中は、洗浄幅に応じた荷重変化量を初期荷重から減じて得られる値を基準とし、たとえば、この基準値に対して±５％を加えた各値を最大値および最小値とする範囲を所定範囲として、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が所定範囲内であるか否かが判断される。この判断は、表面側洗浄処理が終了するまで繰り返し行われる（ステップＳ２２のＮＯ）。
【００６６】
表面側洗浄処理が終了するまで（ステップＳ２２のＹＥＳ）、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が所定範囲を逸脱することがなければ、この表面側洗浄処理中の荷重監視処理は終了となる。
一方、表面側洗浄処理中に、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が所定範囲を逸脱すると（ステップＳ２１のＮＯ）、制御部６７により、ウエハＷの偏心回転などの異常が生じていると判断され、警報が出力される（ステップＳ２３）。警報出力後は、たとえば、表面側洗浄処理が直ちに終了されてもよいし、処理中のウエハＷに対する一連の洗浄処理が終了まで続けられてもよい。あるいは、ステップＳ２３に代えて（警報を出力することなく）、圧力センサ６５により検出される荷重が所定の荷重範囲内に入るように、圧力センサ６５からの検出信号に基づいて制御部６７が揺動駆動機構１８および昇降駆動機構１９をフィードバック制御し、ブラシ１６の位置を適切な位置に補正するステップとすることもできる。こうすることにより、ウエハＷの偏心回転やウエハＷの反り変形の有無にかかわらず、ウエハＷの周縁部に対してブラシ１６を適切に接触させることができる。
【００６７】
このように、裏面側洗浄処理中および表面側洗浄処理中において、圧力センサ６５により検出される荷重が所定範囲内であれば、ブラシ１６がウエハＷに対して適切に（適当な押し圧で）接触していると判断することができる。一方、圧力センサ６５により検出される荷重が所定範囲を逸脱していれば、ブラシ１６がウエハＷに対して適切に接触していないと判断することができる。そして、ブラシ１６がウエハＷに対して適切に接触していないと判断された場合には、警報が出力されるので、そのブラシ１６の接触不良状態をオペレータなどに認知させることができる。
【００６８】
また、この基板処理装置１では、メモリ６９に洗浄幅−押込量−荷重テーブルが格納されているので、オペレータが所望する洗浄幅（ウエハＷの表面の周縁領域１３に対するブラシの接触幅）をレシピ上で入力すれば、その洗浄幅に応じた押込量が自動的に取得され、この取得した押込量に基づいて、ブラシ１６の処理時位置への移動が制御される。その結果、ブラシ１６をウエハＷの表面の周縁領域１３に対してオペレータが入力した接触幅で接触させることができる。
【００６９】
また、ブラシ２６の第１洗浄面２８および第２洗浄面２９が、鉛直方向に延びる中心軸線まわりに回転対称な形状を有しているので、ウエハＷの周縁部に第１洗浄面２８および第２洗浄面２９を接触させた状態で、ブラシ２６を中心軸線まわりに回転させることができる。そして、ブラシ２６を回転させることにより、ウエハＷの周縁部をスクラブすることができる。その結果、ウエハＷの周縁部を一層良好に洗浄することができる。
【００７０】
さらに、第１洗浄面２８をウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１５に接触させることができ、第２洗浄面２９をウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５に接触させることができる。これにより、１つのブラシ１６によって、ウエハＷの両面の周縁領域１３，１４および周端面１５をスクラブ洗浄することができる。
なお、基準位置の設定、および洗浄幅−押込量−荷重テーブルの一部の作成は、図１２に示すティーチング処理によって自動的に行われてもよい。
【００７１】
図１２は、ティーチング処理の流れを示すフローチャートである。
ティーチング処理では、たとえば、スピンチャック３にウエハＷと同一形状のダミーウエハが保持される。もちろん、ダミーウエハではなく、洗浄処理の対象であるウエハＷがスピンチャック３に保持されてもよい。ここでは、ダミーウエハを用いた場合を例にとる。
【００７２】
ブラシ１６に対して初期荷重が加えられた後（ステップＳ３１）、ブラシ１６がホームポジションからダミーウエハに向けて移動される（ステップＳ３２）。具体的には、第２洗浄面２９がダミーウエハの裏面および端面に接触するように、ブラシ１６の高さ位置が調節され、その高さ位置で、ブラシ１６がダミーウエハに向けて水平移動される。
ブラシ１６が移動している間、制御部６７により、圧力センサ６５の出力が常に参照されて、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が監視されている。そして、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が予め定める閾値以上になったか否かが繰り返し調べられる（ステップＳ３３）。ブラシ１６がダミーウエハに接触すると、ブラシ１６がダミーウエハの裏面からの反力を受けるので、その前後でブラシ１６に対して鉛直方向に加わる荷重が変化する。閾値は、そのブラシ１６がダミーウエハに接触する前後における荷重の変化量に基づいて設定（たとえば、その荷重の変化量を初期荷重に加えて得られる値に設定）されている。したがって、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が閾値以上になったことに基づいて、ブラシ１６がダミーウエハに接触したと判断することができる。
【００７３】
そこで、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が閾値以上になると（ステップＳ３３のＹＥＳ）、そのときのブラシ１６の位置が基準位置に設定され、この基準位置がメモリ６９に記憶される（ステップＳ３４）。これにより、基準位置は、スピンチャック３に保持されたダミーウエハ（ウエハＷ）の裏面と周端面とがなす角部が第２洗浄面２９に所定量だけ食い込むような位置に設定され、基準位置の自動設定が達成される。
【００７４】
その後、ブラシ１６が基準位置から所定量だけダミーウエハの中心側に移動される（ステップＳ３５）。そして、移動後のブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が検出され（ステップＳ３６）、その荷重とブラシ１６の基準位置からの移動量である押込量とが対応づけられてメモリ６９に記憶される（ステップＳ３７）。このステップＳ３５〜Ｓ３７の処理は、洗浄幅−押込量−荷重テーブルに含まれるすべての押込量に対応する荷重が取得されるまで繰り返し行われる（ステップＳ３８のＮＯ）。そして、すべての押込量に対する荷重が取得されると（ステップＳ３９のＹＥＳ）、洗浄幅−押込量−荷重テーブルにおける押込量−荷重の対応を記憶する部分の自動作成が達成される。
【００７５】
ブラシ１６を処理時位置まで移動させるためには、その移動の際の基準となる基準位置を、制御部６７に予め教示（ティーチング）しておく必要がある。このティーチングは、従来、オペレータの手作業によって行われていた。すなわち、オペレータは、ブラシ１６を少しずつ移動させながら、目視によって、そのブラシ１６がダミーウエハの周端面に接触しているか否かを確認する。そして、オペレータは、ブラシ１６がダミーウエハの周端面に接触したことを確認したときのブラシの位置を、処理時位置にブラシを導くための基準となる基準位置として制御部６７に入力する。しかしながら、このようなティーチングの手法では、オペレータの経験や技術力によって、基準位置にずれが生じ、これに応じて処理時位置にずれが生じてしまう。
【００７６】
このティーチング処理では、スピンチャック３に保持されているダミーウエハにブラシ１６が近づけられて、ブラシ１６がダミーウエハに接触し、圧力センサ６５により検出される荷重が予め定める閾値を超えると、このときのブラシ１６の位置が基準位置とされる。これにより、従来の基準位置の設定方法とは異なり、オペレータの経験や技術力に関係なく、基準位置を一定位置に設定することができる。
【００７７】
また、ブラシ１６が各処理時位置に配置されて、各処理時位置でブラシに加わる荷重が検出される。そして、この検出された荷重が基準位置から処理時位置までの距離（押込量）と対応づけてメモリ（洗浄幅−押込量−荷重テーブル）に自動的に記憶される。したがって、それらの関係をオペレータが手動入力する必要がなく、オペレータの手間を軽減することができる。
【００７８】
なお、ブラシ１６としては、図３に示す形状のものに限らず、種々の形状のものを採用することができる。
たとえば、図１３に示すように、ブラシ１６は、第１洗浄部２６と第２洗浄部２７との間に、円筒状の連結部７１を一体的に有していてもよい。この形状のブラシ１６が採用される場合、連結部７１の周面にウエハＷの端面が接触するような位置を基準位置としてもよい。このような基準位置は、ウエハＷの周縁部付近でブラシ１６を上下動させて、第１洗浄面２８および第２洗浄面２９にウエハＷの周縁部を交互に接触させつつ、ブラシ１６をウエハＷに近づけていき、ブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重が初期荷重に一致した時点のブラシ１６の位置をメモリ６９に記憶させることにより自動的に設定することもできる。
【００７９】
また、図１４に示すように、ブラシ１６は、図３に示す第２洗浄部２７に代えて、扁平な円筒状の第２洗浄部７２を備えるものであってもよい。この場合、ウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面に第１洗浄面２８が接触し、ウエハＷの裏面の周縁領域１４に第２洗浄部２７の上面の周縁部７３が接触する。これにより、ウエハＷに対するブラシ１６の押込量に応じた正確な洗浄幅でウエハＷの表面の周縁領域１３を洗浄することができながら、その洗浄と同時に、ウエハＷの裏面の周縁領域１４を洗浄することができる。
【００８０】
さらにまた、図１５に示すように、ブラシ１６は、下方に向けて拡がる略円錐台状の第１洗浄部７４と、下方に向けて狭まる略円錐台状の第２洗浄部７５とを上下に有するものであってもよい。第１洗浄部７４の側面７６は、鉛直方向に対して４５度の傾斜角度を有して、下方ほど中心軸線から離れるように傾斜している。一方、第２洗浄部７５の側面７７は、その上端縁が側面７６の下端縁に連続し、鉛直方向に対して４５度の傾斜角度を有して、下方ほど中心軸線に近づくように傾斜している。そして、このブラシ１６では、第１洗浄部７４の側面７６が、ウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５を洗浄するための洗浄面として使用され、第２洗浄部７５の側面７７が、ウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１５を洗浄するための洗浄面として使用される。
【００８１】
また、図１６に示すように、ブラシ１６は、第１洗浄部７４と第２洗浄部７５との間に、円筒状の連結部７８を一体的に有していてもよい。この形状のブラシ１６が採用される場合、連結部７８の周面にウエハＷの端面が接触するような位置を基準位置としてもよい。
さらにまた、ブラシ１６を必ずしも回転させる必要はない。ブラシ１６を回転させない構成が採用される場合には、図１７に示す形状のブラシ１６が採用されてもよい。この図１７に示すブラシ１６は、水平方向に突出する側面視三角形状の突起部７９を有している。突起部７９は、図１７の紙面に垂直な方向に長く形成され、その上面８０および下面８１は、それぞれ鉛直方向に対して４５度の傾斜角度で傾斜している。このブラシ１６では、突起部７９の上面８０が、ウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５を洗浄するための洗浄面として使用され、突起部７９の下面８１が、ウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１５を洗浄するための洗浄面として使用される。
【００８２】
また、図１８に示すように、ブラシ１６として、周面が洗浄面として使用される円柱状ブラシが採用されてもよい。このブラシ１６をその中心軸線が鉛直方向に対して傾斜するように配置し、ブラシ１６の周面をウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１５に接触させることにより、ウエハＷの表面の周縁領域１３および周端面１５を洗浄することができる。また、ブラシ１６の周面をウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５に接触させることにより、ウエハＷの裏面の周縁領域１４および周端面１５を洗浄することができる。
【００８３】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。たとえば、洗浄処理中にブラシ１６に加わる荷重に基づいて、ブラシ１６の摩耗状態を判断し、その摩耗状態にかかわらず、ブラシ１６がウエハＷに対して適切に（適当な押し圧で）接触するように、ブラシ１６の位置（処理時位置）が自動的に変更されてもよい。たとえば、ブラシ１６が同じ処理時位置に配置されていても、ブラシ１６が摩耗した状態と摩耗していない状態とでは、ウエハＷに対するブラシ１６の接触状態が異なり、ウエハＷの表面または裏面におけるブラシ１６の接触幅も異なる。そこで、予め定める枚数（１枚以上）のウエハＷが処理されるごとに、処理時位置においてブラシ１６に加わる鉛直方向の荷重を検出し、この検出される荷重が処理時位置に応じた荷重となるように、その処理時位置が自動的に変更されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】基板処理装置の内部の図解的な側面図である。
【図３】ブラシおよび揺動アームの構成を示す断面図である。
【図４】基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】洗浄幅−押込量−荷重テーブルの一例を示す図である。
【図６】基板処理装置におけるウエハの周縁部の洗浄処理を説明するための工程図である。
【図７】基準位置におけるブラシの状態を示す側面図である。
【図８】裏面側洗浄処理中におけるブラシの状態を示す側面図である。
【図９】表面側洗浄処理中におけるブラシの状態を示す側面図である。
【図１０】洗浄処理時に実行されるブラシ配置判断処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】洗浄処理時に実行される荷重監視処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】ティーチング処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】ブラシの第１変形例を示す側面図である。
【図１４】ブラシの第２変形例を示す側面図である。
【図１５】ブラシの第３変形例を示す側面図である。
【図１６】ブラシの第４変形例を示す側面図である。
【図１７】ブラシの第５変形例を示す側面図である。
【図１８】ブラシの第６変形例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１ 基板処理装置
３ スピンチャック
１６ ブラシ
１８ 揺動駆動機構
１９ 昇降駆動機構
２８ 第１洗浄面
２９ 第２洗浄面
３３ 荷重付加機構
６５ 圧力センサ
６６ 押し圧検出用アーム
６７ 制御部
６８ ＣＰＵ
６９ メモリ
７６ 側面
７７ 側面
Ｗ ウエハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の周縁部に対する洗浄処理のための基板処理装置であって、
基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された基板の表面に垂直な縦方向に対して傾斜する洗浄面を有するブラシと、
前記ブラシを前記縦方向およびこれと直交する横方向に移動させるためのブラシ移動手段と、
前記ブラシに対して前記縦方向に加わる荷重を検出するための荷重検出手段と、
前記荷重検出手段の出力に基づいて、洗浄処理時に前記ブラシが配置されるべき処理時位置へ前記ブラシを導く際の基準となる基準位置に、前記ブラシが配置されたか否かを判断する第１判断手段とを含む、基板処理装置。
【請求項２】
前記基準位置は、前記ブラシが当該基準位置に配置された状態で、前記基板保持手段に保持された基板の表面または裏面と周端面とがなす角部が前記洗浄面に所定量だけ食い込むような位置である、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記ブラシが前記基板保持手段に保持された基板と接触していない状態で、前記ブラシに所定の初期荷重を加える初期荷重付加手段を含み、
前記第１判断手段は、前記荷重検出手段により検出される荷重の前記初期荷重に対する変化量に基づいて、前記ブラシが前記基準位置に配置されたか否かを判断する、請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記ブラシが前記処理時位置に配置されているときに、前記荷重検出手段により検出される荷重が所定の荷重範囲内であるか否かを判断する第２判断手段を含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記ブラシ移動手段を制御して、前記ブラシを前記基板保持手段に保持された基板に向けて移動させつつ、前記荷重検出手段の出力を監視し、前記ブラシが当該基板に接触したことにより、前記荷重検出手段により検出される荷重が予め定める閾値を超えたことに応答して、そのときの前記ブラシの位置を前記基準位置に設定する基準位置設定手段を含む、請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記処理時位置に配置された前記ブラシに対して前記縦方向に加わる荷重を記憶する荷重記憶手段と、
前記ブラシ移動手段を制御して、前記ブラシを前記基準位置から前記処理時位置へ移動させ、前記ブラシが前記処理時位置に配置されたときに前記荷重検出手段により検出される荷重を、前記基準位置から前記処理時位置までの距離と対応づけて、前記荷重記憶手段に記憶させる記憶制御手段とを含む、請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記処理時位置は、前記基準位置からの距離が互いに異なる複数の位置に設定されており、
前記処理時位置ごとに、前記基準位置から前記処理時位置までの距離と、当該処理時位置に前記ブラシが配置されたときの基板の表面に対する前記ブラシの接触幅とを対応づけて記憶する接触幅記憶手段を含む、請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記洗浄面は、前記縦方向に延びる中心軸線まわりに回転対称な形状を有している、請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記洗浄面は、前記縦方向の一方側に向けて狭まる形状の第１部分と、この第１部分の前記一方側の端縁から前記縦方向の前記一方側に向けて拡がる形状の第２部分とを備えている、請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項１】
基板の周縁部に対する洗浄処理のための基板処理装置であって、
基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段に保持された基板の表面に垂直な縦方向に対して傾斜する洗浄面を有するブラシと、
前記ブラシを前記縦方向およびこれと直交する横方向に移動させるためのブラシ移動手段と、
前記ブラシに対して前記縦方向に加わる荷重を検出するための荷重検出手段と、
前記荷重検出手段の出力に基づいて、洗浄処理時に前記ブラシが配置されるべき処理時位置へ前記ブラシを導く際の基準となる基準位置に、前記ブラシが配置されたか否かを判断する第１判断手段とを含む、基板処理装置。
【請求項２】
前記基準位置は、前記ブラシが当該基準位置に配置された状態で、前記基板保持手段に保持された基板の表面または裏面と周端面とがなす角部が前記洗浄面に所定量だけ食い込むような位置である、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記ブラシが前記基板保持手段に保持された基板と接触していない状態で、前記ブラシに所定の初期荷重を加える初期荷重付加手段を含み、
前記第１判断手段は、前記荷重検出手段により検出される荷重の前記初期荷重に対する変化量に基づいて、前記ブラシが前記基準位置に配置されたか否かを判断する、請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記ブラシが前記処理時位置に配置されているときに、前記荷重検出手段により検出される荷重が所定の荷重範囲内であるか否かを判断する第２判断手段を含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記ブラシ移動手段を制御して、前記ブラシを前記基板保持手段に保持された基板に向けて移動させつつ、前記荷重検出手段の出力を監視し、前記ブラシが当該基板に接触したことにより、前記荷重検出手段により検出される荷重が予め定める閾値を超えたことに応答して、そのときの前記ブラシの位置を前記基準位置に設定する基準位置設定手段を含む、請求項１ないし４のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記処理時位置に配置された前記ブラシに対して前記縦方向に加わる荷重を記憶する荷重記憶手段と、
前記ブラシ移動手段を制御して、前記ブラシを前記基準位置から前記処理時位置へ移動させ、前記ブラシが前記処理時位置に配置されたときに前記荷重検出手段により検出される荷重を、前記基準位置から前記処理時位置までの距離と対応づけて、前記荷重記憶手段に記憶させる記憶制御手段とを含む、請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記処理時位置は、前記基準位置からの距離が互いに異なる複数の位置に設定されており、
前記処理時位置ごとに、前記基準位置から前記処理時位置までの距離と、当該処理時位置に前記ブラシが配置されたときの基板の表面に対する前記ブラシの接触幅とを対応づけて記憶する接触幅記憶手段を含む、請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記洗浄面は、前記縦方向に延びる中心軸線まわりに回転対称な形状を有している、請求項１ないし７のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記洗浄面は、前記縦方向の一方側に向けて狭まる形状の第１部分と、この第１部分の前記一方側の端縁から前記縦方向の前記一方側に向けて拡がる形状の第２部分とを備えている、請求項８に記載の基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００８−２７７５７７（Ｐ２００８−２７７５７７Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２００７８（Ｐ２００７−１２００７８）
【出願日】平成１９年４月２７日（２００７．４．２７）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２７日（２００７．４．２７）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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