JP4080191B2 - 基板処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に処理を行う基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板を洗浄するために、基板洗浄処理装置が用いられる。基板洗浄処理装置には、超音波式基板洗浄処理装置、高圧噴射式基板洗浄処理装置およびブラシ式基板洗浄処理装置がある。
【０００３】
超音波式基板洗浄処理には、低周波超音波洗浄と高周波超音波洗浄とがある。低周波超音波洗浄とは、２０〜５０ｋＨｚの超音波振動を液中に照射し、キャビテーションにより負圧による衝撃波を生じさせ基板表面を洗浄する方法であり、高周波超音波洗浄とは、１ＭＨｚ前後の超音波を流水に与えて、基板表面に流水を噴射することにより基板表面を洗浄する方法である。超音波式基板洗浄処理装置では、超音波振動を発生する振動素子としてＰＺＴ素子（チタン酸ジルコン酸鉛素子）が用いられている。
【０００４】
以下、図５を用いて従来の高周波超音波洗浄を行う超音波式基板洗浄処理装置について説明する。
【０００５】
図５に示す超音波式基板洗浄処理装置は、処理槽１、石英槽４、複数のＰＺＴ素子５、高周波ケーブル６、高周波発振器７および保持部材１６を備えている。
【０００６】
図５に示すように、処理槽１の中には、洗浄液２が収容され、洗浄液２の中に保持部材１６により保持された基板１００が浸漬される。その処理槽１を囲むように石英槽４が設けられており、石英槽４の中に伝播水３が収容されている。その石英槽４の外側には、複数のＰＺＴ素子５が取り付けられている。この複数のＰＺＴ素子５は、高周波ケーブル６を介して高周波発振器７に接続されている。
【０００７】
この複数のＰＺＴ素子５は、高周波発振器７から高周波ケーブル６を介して供給される電力に応じて超音波振動を発生する。複数のＰＺＴ素子５により発生された超音波振動は、石英槽４、伝播水３および処理槽１を介して処理槽１内部の洗浄液２に伝達される。
【０００８】
このようにして、基板１００が、処理槽１内部の洗浄液２の超音波振動により洗浄される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示す従来の超音波式基板洗浄処理装置においては、複数のＰＺＴ素子５のうち１個のＰＺＴ素子が故障している場合、基板１００の一部分において洗浄効果が低下する。それにより、基板１００の表面には部分的に不純物（パーティクル）が残存し、基板１００の表面全体が均一に洗浄されない。その結果、基板の製造工程における歩留まりが低下することになる。
【００１０】
このＰＺＴ素子の故障とは、ＰＺＴ素子が超音波振動を発生できない状態をいい、例えば、複数のＰＺＴ素子５の各々に取り付けられる電気配線の断線またはＰＺＴ素子５の電極の剥離等を含む。
【００１１】
図６は故障しているＰＺＴ素子を特定する音圧分布測定方式を説明するための模式的斜視図である。
【００１２】
図６に示すように、音圧分布測定方式とは、石英等の振動検出棒５０を用いて、処理槽１の上方の音による振動（以下、音圧と呼ぶ）を測定し、複数のＰＺＴ素子５による超音波振動が洗浄液２に伝達されているか否かを確認することにより故障しているＰＺＴ素子を検出する方法である。
【００１３】
例えば、基板１００が直径２００ｍｍの大きさで２５枚分スタンダードピッチ（標準間隔）で配置される場合、通常、超音波振動の有効照射面積は、約６．３５ｍｍ×２５ｍｍである。この有効照射面積に対して測定ポイント５ｍｍ2 間隔で測定する場合、図６に示す石英等の振動検出棒５０による測定ポイント数は１４４０個所となる。音圧分布測定方式によれば、１つの測定ポイントに対して２〜３分程度、測定するための時間が必要であることから、合計２８８０分〜４３２０分、すなわち４８〜７２時間かかることとなる。このように、音圧分布測定方式では、故障している１個のＰＺＴ素子を特定するのに膨大な時間を費やすことになる。
【００１４】
また、音圧分布測定方式では、処理槽１内の洗浄液２に酸化防止のため溶存されている窒素濃度に応じて音圧分布の測定結果が変化する場合、または石英等の有する固有振動数によりノイズが発生し、所定の周波数域を測定することができない場合がある。そのため、故障しているＰＺＴ素子の特定を行うことが困難となる。
【００１５】
本発明の目的は、容易に超音波振動素子の異常を検出することができる基板処理装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明に係る基板処理装置は、基板に処理液を用いて基板に処理を行う処理部と、高周波電力を発生する電力発生手段と、電力発生手段に並列に接続され、処理部に用いられる処理液に超音波振動を付与する複数の超音波振動素子と、電力発生手段から超音波振動素子の各々に供給され、複数の超音波振動素子に対応する電力、電圧または電流である電気的要素をそれぞれ検出する検出手段と、検出手段により検出された電気的要素の各々の値と電気的要素の平均値との差を算出するとともに差と電気的要素の平均値との比に基づいて複数の超音波振動素子の各々における異常の有無を判定する判定手段とを備えたものである。
【００１７】
第１の発明に係る基板処理装置においては、電力発生手段により、高周波電力が発生され、並列に接続される複数の超音波振動素子に高周波電力が与えられる。それにより、複数の超音波振動素子により超音波振動が発生され、処理液に超音波振動が付与される。処理部により、超音波振動が付与された処理液を用いて基板に処理が行われる。また、電力発生手段から超音波振動素子の各々に供給され、複数の超音波振動素子に対応する電力、電圧または電流である電気的要素が、検出手段により検出される。そして、判定手段により、検出手段により検出された電気的要素の各々の値と電気的要素の平均値との差が算出されるとともに算出された差と電気的要素の平均値との比に基づいて複数の超音波振動素子の各々における異常の有無が判定される。
【００１８】
このようにして、異常のある超音波振動素子を容易にかつ正確に検出することができる。そして、検出された超音波振動素子を交換することにより、基板の処理を確実に行うことができ、基板の製造工程における歩留まりの低下を防止することができる。
【００１９】
第２の発明に係る基板処理装置は、第１の発明に係る基板処理装置の構成において、検出手段は、複数の超音波振動素子と電力発生手段との間にそれぞれ介挿され、複数の超音波振動素子に供給される電気的要素をそれぞれ測定する複数の測定器を含むものである。
【００２０】
この場合、複数の測定器により複数の超音波振動素子に供給される電気的要素がそれぞれ測定されることにより、異常と判定された超音波振動素子の特定を容易に行うことができる。
【００２１】
第３の発明に係る基板処理装置は、第１または第２の発明に係る基板処理装置の構成において、処理部は、処理液を収容する処理液収容部と、基板を処理液収容部内で保持する保持手段とを含み、複数の超音波振動素子は、処理液収容部に設けられたものである。
【００２２】
この場合、複数の超音波振動素子により、処理液収容部内の処理液に超音波振動が付加され、保持手段により処理液内で保持された基板に処理が行われる。
【００２３】
第４の発明に係る基板処理装置は、第１または第２の発明に係る基板処理装置の構成において、処理部は、基板を保持する保持手段と、保持手段に保持された基板に処理液を吐出する処理液吐出部とを含み、複数の超音波振動素子は、処理液吐出部に設けられたものである。
【００２４】
この場合、複数の超音波振動素子により、処理液吐出部内の処理液に超音波振動が付加され、その処理液が保持手段に保持された基板に吐出されることにより、基板の処理が行われる。
【００２５】
第５の発明に係る基板処理装置は、第４の発明に係る基板処理装置の構成において、保持手段に保持された基板と処理液吐出部とを相対的に移動させる駆動手段をさらに備えたものである。
【００２６】
この場合、駆動手段により、保持手段に保持された基板と処理液吐出部とが相対的に移動される。これにより、基板表面の全域に対して均一に処理を行うことができる。
【００３１】
第６の発明に係る基板処理装置は、第１〜第５のいずれかの発明に係る基板処理装置の構成において、判定手段の判定結果に基づいて、超音波振動素子の異常の通知を出力する出力手段をさらに備えるものである。
【００３２】
この場合、判定手段の判定結果に基づいて異常と判定された超音波振動素子の通知が出力手段により出力される。それにより、作業者が超音波振動素子の異常を迅速に知ることができる。したがって、異常のある超音波振動素子の早期交換が可能となる。
【００３３】
第７の発明に係る基板処理装置は、第１〜第６のいずれかの発明に係る基板処理装置の構成において、判定手段は、電力発生手段から複数の超音波振動素子に供給される電気的要素の平均値をＡｖｅとし、複数の超音波振動素子に供給される電気的要素の各々の値をＮｉとし、超音波振動素子の異常の有無の判断基準値をＸとした場合に、複数の超音波振動素子の少なくとも１つについて、
｜Ａｖｅ−（Ｎｉ）｜／Ａｖｅ×１００≦Ｘ
を満足しない場合に異常と判定するものである。
【００３４】
この場合、判定手段により、電気的要素の平均値と複数の超音波振動素子に供給される電気的要素の各々の値との差の絶対値が算出され、少なくとも１つの超音波振動素子について平均値に対する差の絶対値の割合が判断基準値よりも大きい場合に、異常と判断される。それにより、複数の超音波振動素子の各々の状態と判定結果とが、矛盾することなく正確な判断を行うことができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る基板処理装置の一例として基板洗浄処理装置について説明する。
【００３６】
図１は本発明の一実施の形態における高周波超音波洗浄を行う基板洗浄処理装置の模式的断面図である。
【００３７】
図１の基板洗浄処理装置は、処理槽１、石英槽４、複数のＰＺＴ素子５、高周波ケーブル６、高周波発振器７、警報出力装置１２、パーソナルコンピュータ１３（以下、パソコン１３と呼ぶ。）、複数の高周波電力計１４および保持部材１６を備えている。
【００３８】
図１に示すように、処理槽１の中には、洗浄液２が収容され、洗浄液２の中に保持部材１６により保持された基板１００が浸漬される。その処理槽１を囲むように石英槽４が設けられており、石英槽４の中に伝播水３が収容されている。その石英槽４の外側には、複数のＰＺＴ素子５が取り付けられている。この複数のＰＺＴ素子５は、インピーダンスおよび共振周波数等の電気的特性が近似するように多数のＰＺＴ素子の中から選択されており、それぞれ高周波ケーブル６を介して高周波発振器７に接続されている。複数のＰＺＴ素子５は、高周波発振器７に並列に接続されている。また、これらの高周波ケーブル６には、複数のＰＺＴ素子５の各々に与えられる高周波電力を測定する複数の高周波電力計１４がそれぞれ介挿されている。この複数の高周波電力計１４は、パソコン１３に接続されている。パソコン１３には、警報出力装置１２が接続されている。
【００３９】
本実施の形態において、処理槽１が処理液収容部に相当し、洗浄液２が処理液に相当し、複数のＰＺＴ素子５が複数の超音波振動素子に相当し、高周波発振器７が電力発生手段に相当し、警報出力装置１２が出力手段に相当し、パソコン１３が判定手段に相当し、高周波電力計１４が検出手段に相当し、保持部材１６が保持手段に相当する。
【００４０】
次に、図１の基板洗浄処理装置の動作について説明する。
複数のＰＺＴ素子５は、高周波発振器７から高周波ケーブル６を介して与えられる高周波電力に応じて超音波振動を発生する。そして、複数のＰＺＴ素子５により発生された超音波振動は、石英槽４、伝播水３および処理槽１を介して処理槽１内部の洗浄液２に伝達される。
【００４１】
このようにして、基板１００が、処理槽１内部の洗浄液２の超音波振動により洗浄される。
【００４２】
一方、超音波振動を発生させるために複数のＰＺＴ素子５に与えられる高周波電力を測定する高周波電力計１４は、所定の時間間隔ごとに電力の測定値をパソコン１３に与える。
【００４３】
パソコン１３は、高周波電力計１４から与えられた複数のＰＺＴ素子５に対応する電力の測定値に基づき、複数のＰＺＴ素子５のいずれかが故障しているか否か判定する。この判定については後述する。
【００４４】
ここで、パソコン１３は、判定結果に応じて警報出力信号および故障しているＰＺＴ素子５を特定する特定信号を警報出力装置１２に送信する。警報出力装置１２は、パソコン１３から与えられた警報出力信号および特定信号に応じて警報を出力する。この警報出力装置１２は、作業者に対して警報を出力して基板洗浄処理装置に備えられたＰＺＴ素子５の故障を通知するものであり、アラーム信号出力器、警報ブザー、警報ランプまたは表示器などを含む。
【００４５】
次いで、パソコン１３が高周波電力計１４から与えられた電力の測定値に基づいて、ＰＺＴ素子５が故障しているか否かの判定を行う動作について説明する。
【００４６】
図２はパソコン１３が行う判定についての動作の参考例を説明するフローチャートである。
【００４７】
まず、図２に示すように、パソコン１３は、複数のＰＺＴ素子５の電力の測定値を初期化する（ステップＳ２１）。次に、複数のＰＺＴ素子５の各々の電力の測定値を高周波電力計１４から読み込む（ステップＳ２２）。そして、複数のＰＺＴ素子５の電力の測定値の和を算出し（ステップＳ２３）、複数のＰＺＴ素子の電力の測定値の平均値を算出する（ステップＳ２４）。算出された平均値と複数のＰＺＴ素子５の各々の電力の測定値との差を算出する（ステップＳ２５）。
【００４８】
続いて、算出された差のうちいずれかが規定値Ｘと比較して大きいか否かを判定する（ステップＳ２６）。パソコン１３は、全てのＰＺＴ素子５の電力の測定値と平均値との差が規定値Ｘよりも小さい場合は、全てのＰＺＴ素子５が故障していないと判定し、複数のＰＺＴ素子５のいずれかの電力の測定値と平均値との差が規定値Ｘよりも大きい場合は、そのＰＺＴ素子５が故障していると判定する。そして、故障していると判定した場合は、警報出力装置１２に警報出力信号および故障していると判定したＰＺＴ素子５を特定する特定信号を送信する（ステップＳ２７）。それにより、警報出力装置１２は、警報を出力するとともに、例えば故障していると判定したＰＺＴ素子５を示す表示を行う。
【００４９】
次に、図１の複数のＰＺＴ素子５のうち１つのＰＺＴ素子５が故障している場合のパソコン１３が行う判定の一例について説明する。ここでは、複数のＰＺＴ素子５の各々を区別するために、これらのＰＺＴ素子５に符号５ａ〜５ｆを付す。全てのＰＺＴ素子５ａ〜５ｆが故障していない場合と一つのＰＺＴ素子５ｂのみが故障している場合との高周波電力計１４による測定結果例を表１に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
本例では、高周波発振器７によりＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに与えられる電力の合計が６００Ｗ（ワット）であるものとする。ＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの個数は、６個である。そして、全てのＰＺＴ素子５ａ〜５ｆが故障していない場合は、６００Ｗの電力が６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに分配されるので、高周波電力計１４による電力の測定値が全て１００Ｗとなる。これに対し、全てのＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのうちＰＺＴ素子５ｂのみが故障している場合は、６００Ｗの電力が故障していない５個のＰＺＴ素子５ａ，５ｃ〜５ｆに分配されるので、ＰＺＴ素子５ａ，５ｃ〜５ｆの各々の電力の測定値が１２０Ｗとなり、故障しているＰＺＴ素子５ｂの電力の測定値が０Ｗとなる。この場合、電力の合計を全てのＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの個数で除算し、電力の測定値の平均値を算出すると１００Ｗとなる。
【００５２】
表１において、ＰＺＴ素子５ｂの電力の測定値が０Ｗであることは、ＰＺＴ素子５ｂの断線または電極の剥離等により電力が与えられない状態であることを示している。そして、本来ＰＺＴ素子５ｂに与えられるべき電力が、故障していない５個のＰＺＴ素子５ａ，５ｃ〜５ｆに分配されている状態を示している。
【００５３】
そして、算出された平均値と全てのＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの電力の測定値との差を算出する。続いて、算出された差が規定値と比較して大きいか否かを判定する。ここで、規定値を平均値の５０％と定める。この場合、ＰＺＴ素子５ａ，５ｃ〜５ｆの電力の測定値の１２０Ｗと算出された平均値の１００Ｗとの差は２０Ｗとなり、規定値よりも小さいため、ＰＺＴ素子５ａ，５ｃ〜５ｆが故障していないと判定される。しかし、ＰＺＴ素子５ｂの電力の測定値の０Ｗと複数のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆ全体から算出された平均値の１００Ｗとの差は１００Ｗとなり、規定値よりも大きいため、ＰＺＴ素子５ｂが故障していると判定される。
【００５４】
以上のことから、参考例では、高周波電力計１４により得られた全てのＰＺＴ素子５それぞれの電力の測定値に基づいて、いずれかのＰＺＴ素子５の故障の有無を容易にかつ確実に判定し、故障しているＰＺＴ素子５を特定することができる。
【００５５】
この結果、故障しているＰＺＴ素子５を交換し、基板１００の処理を確実に行うことができ、基板１００の製造工程における歩留まりの低下を防止することができる。
これに対して、本実施の形態では、後述する実施例に示すように、複数のＰＺＴ素子５の電力の測定値の平均値と各ＰＺＴ素子５の電力の測定値との差を算出するとともに、算出した差と電力の測定値の平均値との比に基づいて各ＰＺＴ素子５の故障の有無を判定する。
【００５６】
次に、図３は本発明の他の実施の形態における高周波超音波洗浄を行う基板洗浄処理装置を示す図であり、図３（ａ）は基板洗浄処理装置の一部を示す斜視図であり、図３（ｂ）は基板洗浄処理装置の一部を示す模式的平面図である。また、図４は図３の基板洗浄処理装置を示す模式的正面図である。
【００５７】
図３および図４の基板洗浄処理装置は、複数のＰＺＴ素子５、高周波ケーブル６、高周波発振器７、洗浄タンク８、洗浄液ノズル９、洗浄液開閉弁１０、警報出力装置１２、パソコン１３、高周波電力計１４、駆動装置１５および保持部材１６を備えている。
【００５８】
図３（ａ），（ｂ）に示すように、保持部材１６により保持された基板１００の上方に洗浄液ノズル９が取り付けられている。洗浄液ノズル９には、複数の孔１１が設けられ、かつ複数のＰＺＴ素子５が取り付けられている。そして、洗浄液ノズル９は、駆動装置１５により水平方向に移動される（図中矢印参照）。
【００５９】
図４の洗浄タンク８には、洗浄液が収容されている。洗浄液開閉弁１０を開放することにより、洗浄タンク８の洗浄液が洗浄液ノズル９に供給される。複数のＰＺＴ素子５は、インピーダンスおよび共振周波数等の電気的特性が近似するように多数のＰＺＴ素子の中から選択されており、それぞれ高周波ケーブル６を介して高周波発振器７に接続されている。複数のＰＺＴ素子５は、高周波発振器７に並列に接続されている。また、これらの高周波ケーブル６には、複数のＰＺＴ素子５の各々に与えられる高周波電力を測定する複数の高周波電力計１４がそれぞれ介挿されている。この複数の高周波電力計１４は、パソコン１３に接続されている。パソコン１３には、警報出力装置１２が接続されている。
【００６０】
本実施の形態において、洗浄液ノズル９が処理液吐出部に相当し、複数のＰＺＴ素子５が複数の超音波振動素子に相当し、高周波発振器７が電力発生手段に相当し、警報出力装置１２が出力手段に相当し、パソコン１３が判定手段に相当し、高周波電力計１４が検出手段に相当し、保持部材１６が保持手段に相当する。
【００６１】
次に、図３および図４の基板洗浄処理装置の動作について説明する。
まず、洗浄タンク８に収容された洗浄液は、洗浄液開閉弁１０が開放されることにより洗浄液ノズル９に供給される。この洗浄液ノズル９に供給された洗浄液に複数のＰＺＴ素子５が発生する超音波振動が伝達され、洗浄液が複数の孔１１から吐出される。洗浄液を吐出する洗浄液ノズル９が、駆動装置１５により水平方向に移動されることにより、基板１００の表面全体を洗浄することができる。
【００６２】
一方、複数のＰＺＴ素子５に与えられる高周波電力を測定する高周波電力計１４は、所定の時間間隔ごとに高周波電力の測定値をパソコン１３に与える。
【００６３】
パソコン１３は、高周波電力計１４から与えられた複数のＰＺＴ素子５に対応する電力の測定値に基づき、複数のＰＺＴ素子５のいずれかが故障しているか否か判定する。
【００６４】
ここで、パソコン１３は、判定結果に応じて警報出力信号および故障しているＰＺＴ素子５を特定する特定信号を警報出力装置１２に送信する。警報出力装置１２は、パソコン１３から与えられた警報出力信号および故障しているＰＺＴ素子５の特定信号に応じて警報を出力する。この警報出力装置１２は、作業者に対して警報を出力して基板洗浄処理装置に備えられたＰＺＴ素子５の故障を通知するものであり、アラーム信号出力器、警報ブザー、警報ランプまたは表示器などを含む。
【００６５】
以上のことから、本実施の形態に係る高周波超音波洗浄を行う基板洗浄処理装置では、高周波電力計１４により得られた全てのＰＺＴ素子５それぞれの電力の測定値に基づいて、ＰＺＴ素子５の故障の有無を容易にかつ確実に判定し、故障しているＰＺＴ素子５を特定することができる。
【００６６】
この結果、故障しているＰＺＴ素子５を交換し、基板１００の処理を確実に行うことができ、基板１００の製造工程における歩留まりの低下を防止することができる。
【００６７】
なお、上記実施の形態では、電気的要素として高周波電力計１４を用いて電力を測定することにより故障の有無を判定したが、これに限定されず、電気的要素として電圧計、電流計、位相測定器またはインピーダンス測定器を用いて、電圧、電流、位相差またはインピーダンスを測定することにより故障の有無を判定してもよい。また、ＰＺＴ素子の異常としてＰＺＴ素子の故障を判定する場合について説明を行ったが、これに限定されず、過度の電力供給によりＰＺＴ素子が異常な超音波振動を発生する場合等を判定してもよい。
【００６８】
また、上記実施の形態では、基板処理装置の一例として基板洗浄処理装置について説明したが、これに限らず、本発明は、複数の超音波振動素子を用いて基板処理を行う他の基板処理装置にも適用することができる。
【００６９】
【実施例】
図１の基板処理装置を用いた場合において以下に示す方法で実施例および比較例のシミュレーションを行った。
【００７０】
実施例および比較例のシミュレーションでは、図１の高周波発振器７により６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに供給可能な最大電力ＧＫｍａｘを１２００Ｗとする。ここで、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに供給可能な最大電力をＧＫｍａｘとする。また、個々のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力をそれぞれＮ1〜Ｎ6とし、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の合計をＧＫとする。
【００７１】
比較例では、最大電力ＧＫｍａｘに対する電力の合計ＧＫの割合が所定値Ｚ（例えば３０％）の場合、すなわち次式を満足する場合に、ＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのいずれかに故障があると判定して警報出力信号を出力（ＯＮ）するものとする。
【００７２】
（ＧＫ／ＧＫｍａｘ）×１００≦Ｚ …（１）
一方、実施例では、個々のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力Ｎ1〜Ｎ6と６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の平均値Ａｖｅとの差Ｄ1〜Ｄ6をそれぞれ算出し、平均値Ａｖｅに対する個々の差Ｄ1〜Ｄ6の割合のうち少なくとも１つが判定基準値Ｘ（例えば５０％）以下の場合、すなわち次式を満足する場合に、ＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのいずれかに故障があると判定して警報出力信号を出力（ＯＮ）するものとする。
【００７３】
式（２）において、ｉ＝１，２，…，６である。
【００７４】
次いで、比較例および実施例におけるシミュレーション条件について説明する。このシミュレーションの条件は、後述する表２および表３に示すように、５通り設定し、それぞれ条件Ａ〜Ｅとする。
【００７５】
条件Ａは、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの全てが正常であり、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際の供給される電力の合計ＧＫを３００Ｗに設定した場合である。
【００７６】
条件Ｂは、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのうち１個のＰＺＴ素子５ｂが故障しており、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の合計ＧＫを６００Ｗに設定した場合である。
【００７７】
条件Ｃは、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの全てが正常であり、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の合計ＧＫを６００Ｗに設定した場合である。
【００７８】
条件Ｄは、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのうち１個のＰＺＴ素子５ｂが故障しており、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の合計ＧＫを３００Ｗに設定した場合である。
【００７９】
条件Ｅは、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのうち１個のＰＺＴ素子５ｂのみが故障しかけており、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の合計ＧＫを６００Ｗに設定した場合である。
【００８０】
ここで、ＰＺＴ素子が故障しかけている状態とは、ＰＺＴ素子を構成する振動板を貼り合わせる接着剤の劣化により、ＰＺＴ素子の発振強度が低下している状態をいう。
【００８１】
［比較例］
比較例のシミュレーション結果を表２に示す。
【００８２】
【表２】
【００８３】
以下、５通りの条件Ａ〜Ｅのそれぞれについて評価を行う。
（条件Ａの場合）
６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の合計ＧＫが３００Ｗであり、最大電力Ｇｍａｘ（＝１２００Ｗ）の２５％であるため、上式（１）を満足せず、警報出力信号が出力（ＯＮ）される。この場合、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのいずれも故障していないにもかかわらず、警報出力信号が出力（ＯＮ）され、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの実際の状態と警報出力信号の状態との間に矛盾が生じる。
【００８４】
（条件Ｂの場合）
６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の合計ＧＫが６００Ｗであり、最大電力Ｇｍａｘ（＝１２００Ｗ）の５０％であるため、上式（１）を満足して、警報出力信号が出力されない（ＯＦＦ）。この場合、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのうち１個のＰＺＴ素子５ｂが故障しているにもかかわらず、警報出力信号が出力されず（ＯＦＦ）、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの実際の状態と警報出力信号の状態との間に矛盾が生じる。
【００８５】
（条件Ｃの場合）
６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の合計ＧＫが６００Ｗであり、最大電力Ｇｍａｘ（＝１２００Ｗ）の５０％であるため、上式（１）を満足して、警報出力信号が出力されない（ＯＦＦ）。この場合、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのいずれも故障しておらず、警報出力信号も出力されない（ＯＦＦ）ため、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの実際の状態と警報出力信号の状態との間に矛盾が生じない。
【００８６】
（条件Ｄの場合）
６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の合計ＧＫが３００Ｗであり、最大電力Ｇｍａｘ（＝１２００Ｗ）の２５％であるため、上式（１）を満足せず、警報出力信号が出力（ＯＮ）される。この場合、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのうち１個のＰＺＴ素子５ｂが故障しており、警報出力信号も出力（ＯＮ）されるため、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの実際の状態と警報出力信号の状態との間に矛盾が生じない。
【００８７】
（条件Ｅの場合）
６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の合計ＧＫが６００Ｗであり、最大電力Ｇｍａｘ（＝１２００Ｗ）の５０％であるため、上式（１）を満足して、警報出力信号が出力されない（ＯＦＦ）。この場合、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのうち１個のＰＺＴ素子５ｂのみが故障しかけているにもかかわらず、警報出力信号が出力されず（ＯＦＦ）、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの実際の状態と警報出力信号の状態との間に矛盾が生じる。
【００８８】
［実施例］
実施例のシミュレーション結果を表３に示す。
【００８９】
【表３】
【００９０】
以下、５通りの条件Ａ〜Ｅのそれぞれについて評価を行う。
（条件Ａの場合）
個々のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力Ｎ1〜Ｎ6は全て５０Ｗであり、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の平均値Ａｖｅは５０Ｗであり、それらの差Ｄ1〜Ｄ6は全て０となる。したがって、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの全てについて上式（２）を満足する。この場合、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのいずれも故障しておらず、警報出力信号も出力されず（ＯＦＦ）、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの実際の状態と警報出力信号の状態との間に矛盾が生じない。
【００９１】
（条件Ｂの場合）
個々のＰＺＴ素子５ａ，５ｃ〜５ｆに実際に供給される電力Ｎ1，Ｎ3〜Ｎ6は１２０Ｗであり、ＰＺＴ素子５ｂに実際に供給される電力Ｎ2は０Ｗである。６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の平均値Ａｖｅは１００Ｗであり、それらの差Ｄ1，Ｄ3〜Ｄ6は２０となり、差Ｄ2は１００となる。したがって、ＰＺＴ素子５ａ，５ｃ〜５ｆについては上式（２）を満足するが、ＰＺＴ素子５ｂについては上式（２）を満足しない。この場合、ＰＺＴ素子５ｂが故障しており、警報出力信号も出力（ＯＮ）され、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの実際の状態と警報出力信号の状態との間に矛盾が生じない。
【００９２】
（条件Ｃの場合）
個々のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力Ｎ1〜Ｎ6は全て１００Ｗであり、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の平均値Ａｖｅは１００Ｗであり、それらの差Ｄ1〜Ｄ6は全て０となる。したがって、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの全てについて上式（２）を満足する。この場合、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのいずれも故障しておらず、警報出力信号も出力されず（ＯＦＦ）、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの実際の状態と警報出力信号の状態との間に矛盾が生じない。
【００９３】
（条件Ｄの場合）
個々のＰＺＴ素子５ａ，５ｃ〜５ｆに実際に供給される電力Ｎ1，Ｎ3〜Ｎ6は６０Ｗであり、ＰＺＴ素子５ｂに実際に供給される電力Ｎ2は０Ｗである。６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の平均値Ａｖｅは５０Ｗであり、それらの差Ｄ1，Ｄ3〜Ｄ6は１０となり、差Ｄ2は５０となる。したがって、ＰＺＴ素子５ａ，５ｃ〜５ｆについては上式（２）を満足するが、ＰＺＴ素子５ｂについては上式（２）を満足しない。この場合、ＰＺＴ素子５ｂが故障しており、警報出力信号も出力（ＯＮ）され、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの実際の状態と警報出力信号の状態との間に矛盾が生じない。
【００９４】
（条件Ｅの場合）
個々のＰＺＴ素子５ａ，５ｃ〜５ｆに実際に供給される電力Ｎ1，Ｎ3〜Ｎ6は１１６Ｗであり、ＰＺＴ素子５ｂに実際に供給される電力Ｎ2は２０Ｗである。６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の平均値Ａｖｅは１００Ｗであり、それらの差Ｄ1，Ｄ3〜Ｄ6は１６となり、差Ｄ2は８０となる。したがって、ＰＺＴ素子５ａ，５ｃ〜５ｆについては上式（２）を満足するが、ＰＺＴ素子５ｂについては上式（２）を満足しない。この場合、ＰＺＴ素子５ｂが故障しており、警報出力信号も出力（ＯＮ）され、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの実際の状態と警報出力信号の状態との間に矛盾が生じない。
【００９５】
［総合評価］
以上の評価により、比較例では、条件Ａ，ＢおよびＥの場合に、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの実際の状態と警報出力信号の状態との間に矛盾が生じる。
【００９６】
一方、実施例では、全ての条件Ａ〜Ｅの場合に、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの実際の状態と警報出力信号の状態との間に矛盾が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における高周波超音波洗浄を行う基板洗浄処理装置の模式的断面図である。
【図２】パソコンが行う判定についての動作を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の他の実施の形態における高周波超音波洗浄を行う基板洗浄処理装置を示す模式図である。
【図４】図３の基板洗浄処理装置を示す模式的正面図である。
【図５】従来の高周波超音波洗浄を行う超音波式基板洗浄処理装置を示す模式図である。
【図６】故障しているＰＺＴ素子を特定する音圧分布測定方式を説明するための模式的斜視図である。
【符号の説明】
１ 処理槽
２ 洗浄液
３ 伝播水
４ 石英槽
５ 複数のＰＺＴ素子
６ 高周波ケーブル
７ 高周波発振器
８ 洗浄タンク
９ 洗浄液ノズル
１０ 洗浄液開閉弁
１１ 複数の孔
１２ 警報出力装置
１３ パソコン
１４ 高周波電力計
１００ 基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に処理を行う基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板を洗浄するために、基板洗浄処理装置が用いられる。基板洗浄処理装置には、超音波式基板洗浄処理装置、高圧噴射式基板洗浄処理装置およびブラシ式基板洗浄処理装置がある。
【０００３】
超音波式基板洗浄処理には、低周波超音波洗浄と高周波超音波洗浄とがある。低周波超音波洗浄とは、２０〜５０ｋＨｚの超音波振動を液中に照射し、キャビテーションにより負圧による衝撃波を生じさせ基板表面を洗浄する方法であり、高周波超音波洗浄とは、１ＭＨｚ前後の超音波を流水に与えて、基板表面に流水を噴射することにより基板表面を洗浄する方法である。超音波式基板洗浄処理装置では、超音波振動を発生する振動素子としてＰＺＴ素子（チタン酸ジルコン酸鉛素子）が用いられている。
【０００４】
以下、図５を用いて従来の高周波超音波洗浄を行う超音波式基板洗浄処理装置について説明する。
【０００５】
図５に示す超音波式基板洗浄処理装置は、処理槽１、石英槽４、複数のＰＺＴ素子５、高周波ケーブル６、高周波発振器７および保持部材１６を備えている。
【０００６】
図５に示すように、処理槽１の中には、洗浄液２が収容され、洗浄液２の中に保持部材１６により保持された基板１００が浸漬される。その処理槽１を囲むように石英槽４が設けられており、石英槽４の中に伝播水３が収容されている。その石英槽４の外側には、複数のＰＺＴ素子５が取り付けられている。この複数のＰＺＴ素子５は、高周波ケーブル６を介して高周波発振器７に接続されている。
【０００７】
この複数のＰＺＴ素子５は、高周波発振器７から高周波ケーブル６を介して供給される電力に応じて超音波振動を発生する。複数のＰＺＴ素子５により発生された超音波振動は、石英槽４、伝播水３および処理槽１を介して処理槽１内部の洗浄液２に伝達される。
【０００８】
このようにして、基板１００が、処理槽１内部の洗浄液２の超音波振動により洗浄される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示す従来の超音波式基板洗浄処理装置においては、複数のＰＺＴ素子５のうち１個のＰＺＴ素子が故障している場合、基板１００の一部分において洗浄効果が低下する。それにより、基板１００の表面には部分的に不純物（パーティクル）が残存し、基板１００の表面全体が均一に洗浄されない。その結果、基板の製造工程における歩留まりが低下することになる。
【００１０】
このＰＺＴ素子の故障とは、ＰＺＴ素子が超音波振動を発生できない状態をいい、例えば、複数のＰＺＴ素子５の各々に取り付けられる電気配線の断線またはＰＺＴ素子５の電極の剥離等を含む。
【００１１】
図６は故障しているＰＺＴ素子を特定する音圧分布測定方式を説明するための模式的斜視図である。
【００１２】
図６に示すように、音圧分布測定方式とは、石英等の振動検出棒５０を用いて、処理槽１の上方の音による振動（以下、音圧と呼ぶ）を測定し、複数のＰＺＴ素子５による超音波振動が洗浄液２に伝達されているか否かを確認することにより故障しているＰＺＴ素子を検出する方法である。
【００１３】
例えば、基板１００が直径２００ｍｍの大きさで２５枚分スタンダードピッチ（標準間隔）で配置される場合、通常、超音波振動の有効照射面積は、約６．３５ｍｍ×２５ｍｍである。この有効照射面積に対して測定ポイント５ｍｍ2 間隔で測定する場合、図６に示す石英等の振動検出棒５０による測定ポイント数は１４４０個所となる。音圧分布測定方式によれば、１つの測定ポイントに対して２〜３分程度、測定するための時間が必要であることから、合計２８８０分〜４３２０分、すなわち４８〜７２時間かかることとなる。このように、音圧分布測定方式では、故障している１個のＰＺＴ素子を特定するのに膨大な時間を費やすことになる。
【００１４】
また、音圧分布測定方式では、処理槽１内の洗浄液２に酸化防止のため溶存されている窒素濃度に応じて音圧分布の測定結果が変化する場合、または石英等の有する固有振動数によりノイズが発生し、所定の周波数域を測定することができない場合がある。そのため、故障しているＰＺＴ素子の特定を行うことが困難となる。
【００１５】
本発明の目的は、容易に超音波振動素子の異常を検出することができる基板処理装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明に係る基板処理装置は、基板に処理液を用いて基板に処理を行う処理部と、高周波電力を発生する電力発生手段と、電力発生手段に並列に接続され、処理部に用いられる処理液に超音波振動を付与する複数の超音波振動素子と、電力発生手段から超音波振動素子の各々に供給され、複数の超音波振動素子に対応する電力、電圧または電流である電気的要素をそれぞれ検出する検出手段と、検出手段により検出された電気的要素の各々の値と電気的要素の平均値との差を算出するとともに差と電気的要素の平均値との比に基づいて複数の超音波振動素子の各々における異常の有無を判定する判定手段とを備えたものである。
【００１７】
第１の発明に係る基板処理装置においては、電力発生手段により、高周波電力が発生され、並列に接続される複数の超音波振動素子に高周波電力が与えられる。それにより、複数の超音波振動素子により超音波振動が発生され、処理液に超音波振動が付与される。処理部により、超音波振動が付与された処理液を用いて基板に処理が行われる。また、電力発生手段から超音波振動素子の各々に供給され、複数の超音波振動素子に対応する電力、電圧または電流である電気的要素が、検出手段により検出される。そして、判定手段により、検出手段により検出された電気的要素の各々の値と電気的要素の平均値との差が算出されるとともに算出された差と電気的要素の平均値との比に基づいて複数の超音波振動素子の各々における異常の有無が判定される。
【００１８】
このようにして、異常のある超音波振動素子を容易にかつ正確に検出することができる。そして、検出された超音波振動素子を交換することにより、基板の処理を確実に行うことができ、基板の製造工程における歩留まりの低下を防止することができる。
【００１９】
第２の発明に係る基板処理装置は、第１の発明に係る基板処理装置の構成において、検出手段は、複数の超音波振動素子と電力発生手段との間にそれぞれ介挿され、複数の超音波振動素子に供給される電気的要素をそれぞれ測定する複数の測定器を含むものである。
【００２０】
この場合、複数の測定器により複数の超音波振動素子に供給される電気的要素がそれぞれ測定されることにより、異常と判定された超音波振動素子の特定を容易に行うことができる。
【００２１】
第３の発明に係る基板処理装置は、第１または第２の発明に係る基板処理装置の構成において、処理部は、処理液を収容する処理液収容部と、基板を処理液収容部内で保持する保持手段とを含み、複数の超音波振動素子は、処理液収容部に設けられたものである。
【００２２】
この場合、複数の超音波振動素子により、処理液収容部内の処理液に超音波振動が付加され、保持手段により処理液内で保持された基板に処理が行われる。
【００２３】
第４の発明に係る基板処理装置は、第１または第２の発明に係る基板処理装置の構成において、処理部は、基板を保持する保持手段と、保持手段に保持された基板に処理液を吐出する処理液吐出部とを含み、複数の超音波振動素子は、処理液吐出部に設けられたものである。
【００２４】
この場合、複数の超音波振動素子により、処理液吐出部内の処理液に超音波振動が付加され、その処理液が保持手段に保持された基板に吐出されることにより、基板の処理が行われる。
【００２５】
第５の発明に係る基板処理装置は、第４の発明に係る基板処理装置の構成において、保持手段に保持された基板と処理液吐出部とを相対的に移動させる駆動手段をさらに備えたものである。
【００２６】
この場合、駆動手段により、保持手段に保持された基板と処理液吐出部とが相対的に移動される。これにより、基板表面の全域に対して均一に処理を行うことができる。
【００３１】
第６の発明に係る基板処理装置は、第１〜第５のいずれかの発明に係る基板処理装置の構成において、判定手段の判定結果に基づいて、超音波振動素子の異常の通知を出力する出力手段をさらに備えるものである。
【００３２】
この場合、判定手段の判定結果に基づいて異常と判定された超音波振動素子の通知が出力手段により出力される。それにより、作業者が超音波振動素子の異常を迅速に知ることができる。したがって、異常のある超音波振動素子の早期交換が可能となる。
【００３３】
第７の発明に係る基板処理装置は、第１〜第６のいずれかの発明に係る基板処理装置の構成において、判定手段は、電力発生手段から複数の超音波振動素子に供給される電気的要素の平均値をＡｖｅとし、複数の超音波振動素子に供給される電気的要素の各々の値をＮｉとし、超音波振動素子の異常の有無の判断基準値をＸとした場合に、複数の超音波振動素子の少なくとも１つについて、
｜Ａｖｅ−（Ｎｉ）｜／Ａｖｅ×１００≦Ｘ
を満足しない場合に異常と判定するものである。
【００３４】
この場合、判定手段により、電気的要素の平均値と複数の超音波振動素子に供給される電気的要素の各々の値との差の絶対値が算出され、少なくとも１つの超音波振動素子について平均値に対する差の絶対値の割合が判断基準値よりも大きい場合に、異常と判断される。それにより、複数の超音波振動素子の各々の状態と判定結果とが、矛盾することなく正確な判断を行うことができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る基板処理装置の一例として基板洗浄処理装置について説明する。
【００３６】
図１は本発明の一実施の形態における高周波超音波洗浄を行う基板洗浄処理装置の模式的断面図である。
【００３７】
図１の基板洗浄処理装置は、処理槽１、石英槽４、複数のＰＺＴ素子５、高周波ケーブル６、高周波発振器７、警報出力装置１２、パーソナルコンピュータ１３（以下、パソコン１３と呼ぶ。）、複数の高周波電力計１４および保持部材１６を備えている。
【００３８】
図１に示すように、処理槽１の中には、洗浄液２が収容され、洗浄液２の中に保持部材１６により保持された基板１００が浸漬される。その処理槽１を囲むように石英槽４が設けられており、石英槽４の中に伝播水３が収容されている。その石英槽４の外側には、複数のＰＺＴ素子５が取り付けられている。この複数のＰＺＴ素子５は、インピーダンスおよび共振周波数等の電気的特性が近似するように多数のＰＺＴ素子の中から選択されており、それぞれ高周波ケーブル６を介して高周波発振器７に接続されている。複数のＰＺＴ素子５は、高周波発振器７に並列に接続されている。また、これらの高周波ケーブル６には、複数のＰＺＴ素子５の各々に与えられる高周波電力を測定する複数の高周波電力計１４がそれぞれ介挿されている。この複数の高周波電力計１４は、パソコン１３に接続されている。パソコン１３には、警報出力装置１２が接続されている。
【００３９】
本実施の形態において、処理槽１が処理液収容部に相当し、洗浄液２が処理液に相当し、複数のＰＺＴ素子５が複数の超音波振動素子に相当し、高周波発振器７が電力発生手段に相当し、警報出力装置１２が出力手段に相当し、パソコン１３が判定手段に相当し、高周波電力計１４が検出手段に相当し、保持部材１６が保持手段に相当する。
【００４０】
次に、図１の基板洗浄処理装置の動作について説明する。
複数のＰＺＴ素子５は、高周波発振器７から高周波ケーブル６を介して与えられる高周波電力に応じて超音波振動を発生する。そして、複数のＰＺＴ素子５により発生された超音波振動は、石英槽４、伝播水３および処理槽１を介して処理槽１内部の洗浄液２に伝達される。
【００４１】
このようにして、基板１００が、処理槽１内部の洗浄液２の超音波振動により洗浄される。
【００４２】
一方、超音波振動を発生させるために複数のＰＺＴ素子５に与えられる高周波電力を測定する高周波電力計１４は、所定の時間間隔ごとに電力の測定値をパソコン１３に与える。
【００４３】
パソコン１３は、高周波電力計１４から与えられた複数のＰＺＴ素子５に対応する電力の測定値に基づき、複数のＰＺＴ素子５のいずれかが故障しているか否か判定する。この判定については後述する。
【００４４】
ここで、パソコン１３は、判定結果に応じて警報出力信号および故障しているＰＺＴ素子５を特定する特定信号を警報出力装置１２に送信する。警報出力装置１２は、パソコン１３から与えられた警報出力信号および特定信号に応じて警報を出力する。この警報出力装置１２は、作業者に対して警報を出力して基板洗浄処理装置に備えられたＰＺＴ素子５の故障を通知するものであり、アラーム信号出力器、警報ブザー、警報ランプまたは表示器などを含む。
【００４５】
次いで、パソコン１３が高周波電力計１４から与えられた電力の測定値に基づいて、ＰＺＴ素子５が故障しているか否かの判定を行う動作について説明する。
【００４６】
図２はパソコン１３が行う判定についての動作の参考例を説明するフローチャートである。
【００４７】
まず、図２に示すように、パソコン１３は、複数のＰＺＴ素子５の電力の測定値を初期化する（ステップＳ２１）。次に、複数のＰＺＴ素子５の各々の電力の測定値を高周波電力計１４から読み込む（ステップＳ２２）。そして、複数のＰＺＴ素子５の電力の測定値の和を算出し（ステップＳ２３）、複数のＰＺＴ素子の電力の測定値の平均値を算出する（ステップＳ２４）。算出された平均値と複数のＰＺＴ素子５の各々の電力の測定値との差を算出する（ステップＳ２５）。
【００４８】
続いて、算出された差のうちいずれかが規定値Ｘと比較して大きいか否かを判定する（ステップＳ２６）。パソコン１３は、全てのＰＺＴ素子５の電力の測定値と平均値との差が規定値Ｘよりも小さい場合は、全てのＰＺＴ素子５が故障していないと判定し、複数のＰＺＴ素子５のいずれかの電力の測定値と平均値との差が規定値Ｘよりも大きい場合は、そのＰＺＴ素子５が故障していると判定する。そして、故障していると判定した場合は、警報出力装置１２に警報出力信号および故障していると判定したＰＺＴ素子５を特定する特定信号を送信する（ステップＳ２７）。それにより、警報出力装置１２は、警報を出力するとともに、例えば故障していると判定したＰＺＴ素子５を示す表示を行う。
【００４９】
次に、図１の複数のＰＺＴ素子５のうち１つのＰＺＴ素子５が故障している場合のパソコン１３が行う判定の一例について説明する。ここでは、複数のＰＺＴ素子５の各々を区別するために、これらのＰＺＴ素子５に符号５ａ〜５ｆを付す。全てのＰＺＴ素子５ａ〜５ｆが故障していない場合と一つのＰＺＴ素子５ｂのみが故障している場合との高周波電力計１４による測定結果例を表１に示す。
【００５０】
【表１】
本例では、高周波発振器７によりＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに与えられる電力の合計が６００Ｗ（ワット）であるものとする。ＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの個数は、６個である。そして、全てのＰＺＴ素子５ａ〜５ｆが故障していない場合は、６００Ｗの電力が６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに分配されるので、高周波電力計１４による電力の測定値が全て１００Ｗとなる。これに対し、全てのＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのうちＰＺＴ素子５ｂのみが故障している場合は、６００Ｗの電力が故障していない５個のＰＺＴ素子５ａ，５ｃ〜５ｆに分配されるので、ＰＺＴ素子５ａ，５ｃ〜５ｆの各々の電力の測定値が１２０Ｗとなり、故障しているＰＺＴ素子５ｂの電力の測定値が０Ｗとなる。この場合、電力の合計を全てのＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの個数で除算し、電力の測定値の平均値を算出すると１００Ｗとなる。
【００５２】
表１において、ＰＺＴ素子５ｂの電力の測定値が０Ｗであることは、ＰＺＴ素子５ｂの断線または電極の剥離等により電力が与えられない状態であることを示している。そして、本来ＰＺＴ素子５ｂに与えられるべき電力が、故障していない５個のＰＺＴ素子５ａ，５ｃ〜５ｆに分配されている状態を示している。
【００５３】
そして、算出された平均値と全てのＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの電力の測定値との差を算出する。続いて、算出された差が規定値と比較して大きいか否かを判定する。ここで、規定値を平均値の５０％と定める。この場合、ＰＺＴ素子５ａ，５ｃ〜５ｆの電力の測定値の１２０Ｗと算出された平均値の１００Ｗとの差は２０Ｗとなり、規定値よりも小さいため、ＰＺＴ素子５ａ，５ｃ〜５ｆが故障していないと判定される。しかし、ＰＺＴ素子５ｂの電力の測定値の０Ｗと複数のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆ全体から算出された平均値の１００Ｗとの差は１００Ｗとなり、規定値よりも大きいため、ＰＺＴ素子５ｂが故障していると判定される。
【００５４】
以上のことから、参考例では、高周波電力計１４により得られた全てのＰＺＴ素子５それぞれの電力の測定値に基づいて、いずれかのＰＺＴ素子５の故障の有無を容易にかつ確実に判定し、故障しているＰＺＴ素子５を特定することができる。
【００５５】
この結果、故障しているＰＺＴ素子５を交換し、基板１００の処理を確実に行うことができ、基板１００の製造工程における歩留まりの低下を防止することができる。
これに対して、本実施の形態では、後述する実施例に示すように、複数のＰＺＴ素子５の電力の測定値の平均値と各ＰＺＴ素子５の電力の測定値との差を算出するとともに、算出した差と電力の測定値の平均値との比に基づいて各ＰＺＴ素子５の故障の有無を判定する。
【００５６】
次に、図３は本発明の他の実施の形態における高周波超音波洗浄を行う基板洗浄処理装置を示す図であり、図３（ａ）は基板洗浄処理装置の一部を示す斜視図であり、図３（ｂ）は基板洗浄処理装置の一部を示す模式的平面図である。また、図４は図３の基板洗浄処理装置を示す模式的正面図である。
【００５７】
図３および図４の基板洗浄処理装置は、複数のＰＺＴ素子５、高周波ケーブル６、高周波発振器７、洗浄タンク８、洗浄液ノズル９、洗浄液開閉弁１０、警報出力装置１２、パソコン１３、高周波電力計１４、駆動装置１５および保持部材１６を備えている。
【００５８】
図３（ａ），（ｂ）に示すように、保持部材１６により保持された基板１００の上方に洗浄液ノズル９が取り付けられている。洗浄液ノズル９には、複数の孔１１が設けられ、かつ複数のＰＺＴ素子５が取り付けられている。そして、洗浄液ノズル９は、駆動装置１５により水平方向に移動される（図中矢印参照）。
【００５９】
図４の洗浄タンク８には、洗浄液が収容されている。洗浄液開閉弁１０を開放することにより、洗浄タンク８の洗浄液が洗浄液ノズル９に供給される。複数のＰＺＴ素子５は、インピーダンスおよび共振周波数等の電気的特性が近似するように多数のＰＺＴ素子の中から選択されており、それぞれ高周波ケーブル６を介して高周波発振器７に接続されている。複数のＰＺＴ素子５は、高周波発振器７に並列に接続されている。また、これらの高周波ケーブル６には、複数のＰＺＴ素子５の各々に与えられる高周波電力を測定する複数の高周波電力計１４がそれぞれ介挿されている。この複数の高周波電力計１４は、パソコン１３に接続されている。パソコン１３には、警報出力装置１２が接続されている。
【００６０】
本実施の形態において、洗浄液ノズル９が処理液吐出部に相当し、複数のＰＺＴ素子５が複数の超音波振動素子に相当し、高周波発振器７が電力発生手段に相当し、警報出力装置１２が出力手段に相当し、パソコン１３が判定手段に相当し、高周波電力計１４が検出手段に相当し、保持部材１６が保持手段に相当する。
【００６１】
次に、図３および図４の基板洗浄処理装置の動作について説明する。
まず、洗浄タンク８に収容された洗浄液は、洗浄液開閉弁１０が開放されることにより洗浄液ノズル９に供給される。この洗浄液ノズル９に供給された洗浄液に複数のＰＺＴ素子５が発生する超音波振動が伝達され、洗浄液が複数の孔１１から吐出される。洗浄液を吐出する洗浄液ノズル９が、駆動装置１５により水平方向に移動されることにより、基板１００の表面全体を洗浄することができる。
【００６２】
一方、複数のＰＺＴ素子５に与えられる高周波電力を測定する高周波電力計１４は、所定の時間間隔ごとに高周波電力の測定値をパソコン１３に与える。
【００６３】
パソコン１３は、高周波電力計１４から与えられた複数のＰＺＴ素子５に対応する電力の測定値に基づき、複数のＰＺＴ素子５のいずれかが故障しているか否か判定する。
【００６４】
ここで、パソコン１３は、判定結果に応じて警報出力信号および故障しているＰＺＴ素子５を特定する特定信号を警報出力装置１２に送信する。警報出力装置１２は、パソコン１３から与えられた警報出力信号および故障しているＰＺＴ素子５の特定信号に応じて警報を出力する。この警報出力装置１２は、作業者に対して警報を出力して基板洗浄処理装置に備えられたＰＺＴ素子５の故障を通知するものであり、アラーム信号出力器、警報ブザー、警報ランプまたは表示器などを含む。
【００６５】
以上のことから、本実施の形態に係る高周波超音波洗浄を行う基板洗浄処理装置では、高周波電力計１４により得られた全てのＰＺＴ素子５それぞれの電力の測定値に基づいて、ＰＺＴ素子５の故障の有無を容易にかつ確実に判定し、故障しているＰＺＴ素子５を特定することができる。
【００６６】
この結果、故障しているＰＺＴ素子５を交換し、基板１００の処理を確実に行うことができ、基板１００の製造工程における歩留まりの低下を防止することができる。
【００６７】
なお、上記実施の形態では、電気的要素として高周波電力計１４を用いて電力を測定することにより故障の有無を判定したが、これに限定されず、電気的要素として電圧計、電流計、位相測定器またはインピーダンス測定器を用いて、電圧、電流、位相差またはインピーダンスを測定することにより故障の有無を判定してもよい。また、ＰＺＴ素子の異常としてＰＺＴ素子の故障を判定する場合について説明を行ったが、これに限定されず、過度の電力供給によりＰＺＴ素子が異常な超音波振動を発生する場合等を判定してもよい。
【００６８】
また、上記実施の形態では、基板処理装置の一例として基板洗浄処理装置について説明したが、これに限らず、本発明は、複数の超音波振動素子を用いて基板処理を行う他の基板処理装置にも適用することができる。
【００６９】
【実施例】
図１の基板処理装置を用いた場合において以下に示す方法で実施例および比較例のシミュレーションを行った。
【００７０】
実施例および比較例のシミュレーションでは、図１の高周波発振器７により６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに供給可能な最大電力ＧＫｍａｘを１２００Ｗとする。ここで、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに供給可能な最大電力をＧＫｍａｘとする。また、個々のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力をそれぞれＮ1〜Ｎ6とし、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の合計をＧＫとする。
【００７１】
比較例では、最大電力ＧＫｍａｘに対する電力の合計ＧＫの割合が所定値Ｚ（例えば３０％）の場合、すなわち次式を満足する場合に、ＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのいずれかに故障があると判定して警報出力信号を出力（ＯＮ）するものとする。
【００７２】
（ＧＫ／ＧＫｍａｘ）×１００≦Ｚ …（１）
一方、実施例では、個々のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力Ｎ1〜Ｎ6と６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の平均値Ａｖｅとの差Ｄ1〜Ｄ6をそれぞれ算出し、平均値Ａｖｅに対する個々の差Ｄ1〜Ｄ6の割合のうち少なくとも１つが判定基準値Ｘ（例えば５０％）以下の場合、すなわち次式を満足する場合に、ＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのいずれかに故障があると判定して警報出力信号を出力（ＯＮ）するものとする。
【００７３】
【００７４】
次いで、比較例および実施例におけるシミュレーション条件について説明する。このシミュレーションの条件は、後述する表２および表３に示すように、５通り設定し、それぞれ条件Ａ〜Ｅとする。
【００７５】
条件Ａは、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの全てが正常であり、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際の供給される電力の合計ＧＫを３００Ｗに設定した場合である。
【００７６】
条件Ｂは、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのうち１個のＰＺＴ素子５ｂが故障しており、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の合計ＧＫを６００Ｗに設定した場合である。
【００７７】
条件Ｃは、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの全てが正常であり、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の合計ＧＫを６００Ｗに設定した場合である。
【００７８】
条件Ｄは、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのうち１個のＰＺＴ素子５ｂが故障しており、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の合計ＧＫを３００Ｗに設定した場合である。
【００７９】
条件Ｅは、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのうち１個のＰＺＴ素子５ｂのみが故障しかけており、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の合計ＧＫを６００Ｗに設定した場合である。
【００８０】
ここで、ＰＺＴ素子が故障しかけている状態とは、ＰＺＴ素子を構成する振動板を貼り合わせる接着剤の劣化により、ＰＺＴ素子の発振強度が低下している状態をいう。
【００８１】
［比較例］
比較例のシミュレーション結果を表２に示す。
【００８２】
【表２】
以下、５通りの条件Ａ〜Ｅのそれぞれについて評価を行う。
（条件Ａの場合）
６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の合計ＧＫが３００Ｗであり、最大電力Ｇｍａｘ（＝１２００Ｗ）の２５％であるため、上式（１）を満足せず、警報出力信号が出力（ＯＮ）される。この場合、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのいずれも故障していないにもかかわらず、警報出力信号が出力（ＯＮ）され、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの実際の状態と警報出力信号の状態との間に矛盾が生じる。
【００８４】
（条件Ｂの場合）
６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の合計ＧＫが６００Ｗであり、最大電力Ｇｍａｘ（＝１２００Ｗ）の５０％であるため、上式（１）を満足して、警報出力信号が出力されない（ＯＦＦ）。この場合、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのうち１個のＰＺＴ素子５ｂが故障しているにもかかわらず、警報出力信号が出力されず（ＯＦＦ）、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの実際の状態と警報出力信号の状態との間に矛盾が生じる。
【００８５】
（条件Ｃの場合）
６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の合計ＧＫが６００Ｗであり、最大電力Ｇｍａｘ（＝１２００Ｗ）の５０％であるため、上式（１）を満足して、警報出力信号が出力されない（ＯＦＦ）。この場合、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのいずれも故障しておらず、警報出力信号も出力されない（ＯＦＦ）ため、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの実際の状態と警報出力信号の状態との間に矛盾が生じない。
【００８６】
（条件Ｄの場合）
６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の合計ＧＫが３００Ｗであり、最大電力Ｇｍａｘ（＝１２００Ｗ）の２５％であるため、上式（１）を満足せず、警報出力信号が出力（ＯＮ）される。この場合、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのうち１個のＰＺＴ素子５ｂが故障しており、警報出力信号も出力（ＯＮ）されるため、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの実際の状態と警報出力信号の状態との間に矛盾が生じない。
【００８７】
（条件Ｅの場合）
６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の合計ＧＫが６００Ｗであり、最大電力Ｇｍａｘ（＝１２００Ｗ）の５０％であるため、上式（１）を満足して、警報出力信号が出力されない（ＯＦＦ）。この場合、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのうち１個のＰＺＴ素子５ｂのみが故障しかけているにもかかわらず、警報出力信号が出力されず（ＯＦＦ）、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの実際の状態と警報出力信号の状態との間に矛盾が生じる。
【００８８】
［実施例］
実施例のシミュレーション結果を表３に示す。
【００８９】
【表３】
以下、５通りの条件Ａ〜Ｅのそれぞれについて評価を行う。
（条件Ａの場合）
個々のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力Ｎ1〜Ｎ6は全て５０Ｗであり、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の平均値Ａｖｅは５０Ｗであり、それらの差Ｄ1〜Ｄ6は全て０となる。したがって、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの全てについて上式（２）を満足する。この場合、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのいずれも故障しておらず、警報出力信号も出力されず（ＯＦＦ）、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの実際の状態と警報出力信号の状態との間に矛盾が生じない。
【００９１】
（条件Ｂの場合）
個々のＰＺＴ素子５ａ，５ｃ〜５ｆに実際に供給される電力Ｎ1，Ｎ3〜Ｎ6は１２０Ｗであり、ＰＺＴ素子５ｂに実際に供給される電力Ｎ2は０Ｗである。６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の平均値Ａｖｅは１００Ｗであり、それらの差Ｄ1，Ｄ3〜Ｄ6は２０となり、差Ｄ2は１００となる。したがって、ＰＺＴ素子５ａ，５ｃ〜５ｆについては上式（２）を満足するが、ＰＺＴ素子５ｂについては上式（２）を満足しない。この場合、ＰＺＴ素子５ｂが故障しており、警報出力信号も出力（ＯＮ）され、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの実際の状態と警報出力信号の状態との間に矛盾が生じない。
【００９２】
（条件Ｃの場合）
個々のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力Ｎ1〜Ｎ6は全て１００Ｗであり、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の平均値Ａｖｅは１００Ｗであり、それらの差Ｄ1〜Ｄ6は全て０となる。したがって、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの全てについて上式（２）を満足する。この場合、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆのいずれも故障しておらず、警報出力信号も出力されず（ＯＦＦ）、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの実際の状態と警報出力信号の状態との間に矛盾が生じない。
【００９３】
（条件Ｄの場合）
個々のＰＺＴ素子５ａ，５ｃ〜５ｆに実際に供給される電力Ｎ1，Ｎ3〜Ｎ6は６０Ｗであり、ＰＺＴ素子５ｂに実際に供給される電力Ｎ2は０Ｗである。６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の平均値Ａｖｅは５０Ｗであり、それらの差Ｄ1，Ｄ3〜Ｄ6は１０となり、差Ｄ2は５０となる。したがって、ＰＺＴ素子５ａ，５ｃ〜５ｆについては上式（２）を満足するが、ＰＺＴ素子５ｂについては上式（２）を満足しない。この場合、ＰＺＴ素子５ｂが故障しており、警報出力信号も出力（ＯＮ）され、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの実際の状態と警報出力信号の状態との間に矛盾が生じない。
【００９４】
（条件Ｅの場合）
個々のＰＺＴ素子５ａ，５ｃ〜５ｆに実際に供給される電力Ｎ1，Ｎ3〜Ｎ6は１１６Ｗであり、ＰＺＴ素子５ｂに実際に供給される電力Ｎ2は２０Ｗである。６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆに実際に供給される電力の平均値Ａｖｅは１００Ｗであり、それらの差Ｄ1，Ｄ3〜Ｄ6は１６となり、差Ｄ2は８０となる。したがって、ＰＺＴ素子５ａ，５ｃ〜５ｆについては上式（２）を満足するが、ＰＺＴ素子５ｂについては上式（２）を満足しない。この場合、ＰＺＴ素子５ｂが故障しており、警報出力信号も出力（ＯＮ）され、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの実際の状態と警報出力信号の状態との間に矛盾が生じない。
【００９５】
［総合評価］
以上の評価により、比較例では、条件Ａ，ＢおよびＥの場合に、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの実際の状態と警報出力信号の状態との間に矛盾が生じる。
【００９６】
一方、実施例では、全ての条件Ａ〜Ｅの場合に、６個のＰＺＴ素子５ａ〜５ｆの実際の状態と警報出力信号の状態との間に矛盾が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における高周波超音波洗浄を行う基板洗浄処理装置の模式的断面図である。
【図２】パソコンが行う判定についての動作を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の他の実施の形態における高周波超音波洗浄を行う基板洗浄処理装置を示す模式図である。
【図４】図３の基板洗浄処理装置を示す模式的正面図である。
【図５】従来の高周波超音波洗浄を行う超音波式基板洗浄処理装置を示す模式図である。
【図６】故障しているＰＺＴ素子を特定する音圧分布測定方式を説明するための模式的斜視図である。
【符号の説明】
１ 処理槽
２ 洗浄液
３ 伝播水
４ 石英槽
５ 複数のＰＺＴ素子
６ 高周波ケーブル
７ 高周波発振器
８ 洗浄タンク
９ 洗浄液ノズル
１０ 洗浄液開閉弁
１１ 複数の孔
１２ 警報出力装置
１３ パソコン
１４ 高周波電力計
１００ 基板
Claims (7)
- 基板に処理を行う基板処理装置であって、
基板に処理液を用いて基板に処理を行う処理部と、
高周波電力を発生する電力発生手段と、
前記電力発生手段に並列に接続され、前記処理部に用いられる処理液に超音波振動を付与する複数の超音波振動素子と、
前記電力発生手段から前記超音波振動素子の各々に供給され、前記複数の超音波振動素子に対応する電力、電圧または電流である電気的要素をそれぞれ検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記電気的要素の各々の値と電気的要素の平均値との差を算出するとともに前記差と前記電気的要素の平均値との比に基づいて前記複数の超音波振動素子の各々における異常の有無を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする基板処理装置。 - 前記検出手段は、
前記複数の超音波振動素子と前記電力発生手段との間にそれぞれ介挿され、前記複数の超音波振動素子に供給される電気的要素をそれぞれ測定する複数の測定器を含むことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。 - 前記処理部は、前記処理液を収容する処理液収容部と、基板を前記処理液収容部内で保持する保持手段とを含み、
前記複数の超音波振動素子は、前記処理液収容部に設けられたことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。 - 前記処理部は、基板を保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された基板に前記処理液を吐出する処理液吐出部とを含み、
前記複数の超音波振動素子は、前記処理液吐出部に設けられたことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。 - 前記保持手段に保持された基板と前記処理液吐出部とを相対的に移動させる駆動手段をさらに備えたことを特徴とする請求項４記載の基板処理装置。
- 前記判定手段の判定結果に基づいて、超音波振動素子の異常の通知を出力する出力手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記判定手段は、
前記電力発生手段から前記複数の超音波振動素子に供給される電気的要素の平均値をＡｖｅとし、前記複数の超音波振動素子に供給される電気的要素の各々の値をＮｉとし、前記超音波振動素子の異常の有無の判断基準値をＸとした場合に、前記複数の超音波振動素子の少なくとも１つについて、
｜Ａｖｅ−（Ｎｉ）｜／Ａｖｅ×１００≦Ｘ
を満足しない場合に異常と判定することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の基板処理装置。
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