特開 2024-106617 センタリング装置、センタリング方法および基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024106617

(43)【公開日】2024-08-08

(54)【発明の名称】センタリング装置、センタリング方法および基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/68 20060101AFI20240801BHJP

   H01L 21/306 20060101ALI20240801BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20240801BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 F

H01L21/306 R

H01L21/304 643A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023010982

(22)【出願日】2023-01-27

(71)【出願人】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100105935

【弁理士】

【氏名又は名称】振角 正一

(74)【代理人】

【識別番号】100136836

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 一正

(72)【発明者】

【氏名】梶野 一樹

(72)【発明者】

【氏名】南 翔耀

(72)【発明者】

【氏名】根本 脩平

【テーマコード（参考）】

5F043

5F131

5F157

【Ｆターム（参考）】

5F043DD13

5F043EE07

5F043EE08

5F043EE09

5F043EE35

5F043EE36

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5F131FA13

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5F131FA32

5F131FA35

5F131GA14

5F131GA19

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5F131KA14

5F131KA15

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5F131KB12

5F131KB32

5F157AA12

5F157AA14

5F157AB02

5F157AB14

5F157AB16

5F157AB33

5F157AB47

5F157AB64

5F157AB90

5F157CF32

(57)【要約】

【課題】優れた設計自由度を有するセンタリング技術、ならびに当該センタリング技術を用いた基板処理装置を提供する。
【解決手段】この発明は、基板支持部の上面で基板を、水平面内で、第１基準位置に位置する第１当接部材、第２基準位置に位置する第２当接部材および第３基準位置に位置する第３当接部材により取り囲む。そして、これら３つの当接部材の微小移動の繰り返しにより、基板支持部の中心からの距離を同一に保ちながら基板に徐々に近接する。そして、これら３つの当接部材で基板を挟み込んで、基板の中心を基板支持部の中心に一致させる。このような一連のセンタリングに先立って、偏心方向が仮想線と平行となるように基板姿勢が調整されている。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板支持部の上面に水平姿勢で載置された円板状の基板の中心が前記基板支持部の中心に一致するように前記基板支持部上での前記基板の位置決めを行うセンタリング装置であって、
水平面内において、前記基板支持部の中心から前記基板の半径よりも長い基準距離だけ離れた第１基準位置から、前記基板支持部の中心に向う第１水平方向に移動自在な第１当接部材と、
前記水平面内において、前記基板支持部の中心に対して前記第１当接部材の反対側で前記基板支持部の中心から前記第１水平方向に延びる仮想線から外れるとともに前記基板支持部の中心から前記基準距離だけ離れた第２基準位置から、前記基板支持部の中心に向う方向と異なりかつ前記基板に近づく第２水平方向に移動自在な第２当接部材と、
前記水平面内において、前記基板支持部の中心に対して前記第１当接部材の反対側かつ前記仮想線に対して前記第２当接部材の反対側で前記基板支持部の中心から前記基準距離だけ離れた第３基準位置から、前記基板支持部の中心に向う方向と異なりかつ前記基板に近づく第３水平方向に移動自在な第３当接部材と、
前記第１当接部材、前記第２当接部材および前記第３当接部材を、それぞれ前記第１水平方向、前記第２水平方向および前記第３水平方向に移動させる移動機構と、
前記基板が載置された前記基板支持部を回転させる回転駆動部と、
前記第１当接部材、前記第２当接部材および前記第３当接部材が前記基板の端面から離間した状態で前記基板支持部に載置された前記基板の周縁部を計測する計測部と、
前記移動機構および前記回転駆動部を制御することで前記位置決めを実行する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記計測部により計測された前記基板の周縁部に関する周縁情報に基づき前記基板の中心が前記基板支持部の中心から偏心している偏心方向を求める偏心情報取得部と、
前記基板支持部を回転させることで、前記偏心方向が前記仮想線と平行になるように前記基板の姿勢を調整する基板姿勢調整部と、
前記偏心方向が前記仮想線と平行になった状態で、前記第１当接部材、前記第２当接部材および前記第３当接部材の前記基板支持部の中心からの距離が同一に保たれるように、前記第１当接部材、前記第２当接部材および前記第３当接部材をそれぞれ第１移動量、第２移動量および第３移動量だけ移動させる微小移動を、前記第１当接部材、前記第２当接部材および前記第３当接部材の前記基板への当接が全て完了するまで繰り返す移動制御部と、
を有することを特徴とするセンタリング装置。

【請求項2】

請求項１に記載のセンタリング装置であって、
前記移動機構は、前記第１当接部材、前記第２当接部材および前記第３当接部材を移動させるために、少なくとも１つ以上のモータを有し、
前記移動制御部は、前記モータにおける負荷トルク変動に基づいて前記第１当接部材、前記第２当接部材および前記第３当接部材の全てが前記基板に当接したことを確認したタイミングで、前記微小移動の繰り返しを停止する、センタリング装置。

【請求項3】

請求項１に記載のセンタリング装置であって、
前記基板支持部は、周縁部に切欠部が設けられた前記基板を支持可能に構成され、
前記偏心情報取得部は、前記周縁情報に基づき前記偏心方向に対する前記切欠部の相対位置に関する切欠位置情報を取得し、
前記基板姿勢調整部は、前記切欠位置情報に基づいて、前記切欠部が前記第１当接部材、前記第２当接部材および前記第３当接部材の全ての移動経路から外れるように、前記基板の姿勢を調整する、センタリング装置。

【請求項4】

請求項３に記載のセンタリング装置であって、
前記基板姿勢調整部は、前記偏心方向が前記第１当接部材の反対側を向いた第１姿勢と、前記偏心方向が前記第１当接部材を向いた第２姿勢と、の間で選択的に切り替える、センタリング装置。

【請求項5】

請求項４に記載のセンタリング装置であって、
前記基板姿勢調整部は、
前記切欠位置情報に基づき、前記基板の姿勢が前記第１姿勢および前記第２姿勢のうちの一方に設定したときに前記切欠部が前記第１当接部材、前記第２当接部材および前記第３当接部材のいずれかの移動経路上に位置するか否かを判定し、
前記切欠部が前記移動経路上に位置しないときには前記基板の姿勢を一方に調整し、位置するときには前記基板の姿勢を他方に調整する、センタリング装置。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれか一項に記載のセンタリング装置であって、
前記制御部は、
前記計測部により計測された前記基板の周縁部に関する周縁情報に基づき前記基板の中心が前記基板支持部の中心から偏心している偏心方向を求め、前記基板支持部を回転させることで、前記偏心方向が前記仮想線と平行になるように前記基板の姿勢を調整し、前記偏心方向が前記仮想線と平行になった状態で、前記第１当接部材、前記第２当接部材および前記第３当接部材の前記基板支持部の中心からの距離が同一に保たれるように、前記第１当接部材、前記第２当接部材および前記第３当接部材をそれぞれ第１移動量、第２移動量および第３移動量だけ移動させる微小移動を、前記第１当接部材、前記第２当接部材および前記第３当接部材の前記基板への当接が全て完了するまで繰り返す精密位置決めモードと、
前記基板支持部の上面上に前記基板が載置された後に前記基板の姿勢調整を行うことなく、前記第１当接部材、前記第２当接部材および前記第３当接部材の前記基板支持部の中心からの距離が同一に保たれるように、前記第１当接部材、前記第２当接部材および前記第３当接部材をそれぞれ第１移動量、第２移動量および第３移動量だけ移動させる微小移動を、前記第１当接部材、前記第２当接部材および前記第３当接部材の前記基板への当接が全て完了するまで繰り返す高速位置決めモードとを実行可能に構成され、
前記高速位置決めモードと、前記精密位置決めモードとを選択的に切り替える、センタリング装置。

【請求項7】

基板支持部の上面に水平姿勢で載置された円板状の基板の中心が前記基板支持部の中心に一致するように前記基板支持部上での前記基板の位置決めを行うセンタリング方法であって、
（ａ）水平面内において、前記基板支持部の中心から前記基板の半径よりも長い基準距離だけ離れた第１基準位置に第１当接部材を位置させ、前記基板支持部の中心に対して前記第１当接部材の反対側で前記第１基準位置から前記基板支持部の中心を通過して延びる仮想線から外れるとともに前記基板支持部の中心から前記基準距離だけ離れた第２基準位置に第２当接部材を位置させ、前記基板支持部の中心に対して前記第１当接部材の反対側かつ前記仮想線に対して前記第２当接部材の反対側で前記基板支持部の中心から前記基準距離だけ離れた第３基準位置に第３当接部材を位置させた状態で、前記基板を前記基板支持部の上面に載置する工程と、
（ｂ）前記基板支持部の上面上で前記基板を水平移動自在に載置したまま、前記第１当接部材、前記第２当接部材および前記第３当接部材の前記基板支持部の中心からの距離が同一に保たれるように、前記第１基準位置から前記基板支持部の中心に向う第１水平方向に前記第１当接部材を移動させ、第２基準位置から前記基板支持部の中心に向う方向と異なりかつ前記基板に近づく第２水平方向に前記第２当接部材を第２移動量だけ移動させ、第３基準位置から前記基板支持部の中心に向う方向と異なりかつ前記基板に近づく第３水平方向に前記第３当接部材を第３移動量だけ移動させる、微小移動を繰り返す工程と、
（ｃ）前記微小移動の繰り返し中に、前記第１当接部材、前記第２当接部材および前記第３当接部材で前記基板を挟み込んだことを確認すると、前記微小移動を停止する工程と、
（ｄ）前記工程（ａ）ないし前記工程（ｃ）を実行する前に、前記基板支持部の上面に載置された前記基板の姿勢を調整する工程と、を備え、
前記工程（ｄ）が、
（ｄ－１）前記基板支持部の上面に載置された前記基板の周縁部を計測する工程と、
（ｄ－２）前記基板の周縁部に関する周縁情報に基づき前記基板の中心が前記基板支持部の中心から偏心している偏心方向を求める工程と、
（ｄ－３）前記基板支持部を回転させることで、前記偏心方向が前記基板支持部の中心を通過して延びる仮想線と平行になるように前記基板の姿勢を調整する工程と、
を含むことを特徴とする、センタリング方法。

【請求項8】

請求項７に記載のセンタリング方法であって、
前記工程（ｄ－１）は、周縁部に切欠部が設けられた前記基板を前記基板支持部で支持する工程を含み、
前記工程（ｄ－２）は、前記周縁情報に基づき前記偏心方向に対する前記切欠部の相対位置に関する切欠位置情報を取得する工程を含み、
前記工程（ｄ－３）は、前記切欠位置情報に基づいて、前記切欠部が前記第１当接部材、前記第２当接部材および前記第３当接部材の全ての移動経路から外れるように、前記基板の姿勢を調整する工程を含む、
センタリング方法。

【請求項9】

請求項７または８に記載のセンタリング方法であって、
前記基板支持部の上面上に前記基板が載置された後に前記基板の姿勢調整を行うことなく、前記工程（ａ）ないし前記工程（ｃ）を実行することで、前記位置決めを行う高速位置決めモードと、
前記工程（ａ）ないし前記工程（ｄ）を実行することで、前記位置決めを行う精密位置決めモードと、
が選択的に実行可能となっている、センタリング方法。

【請求項10】

水平姿勢の基板を支持する上面を有する基板支持部と、
請求項１ないし５のいずれか一項に記載のセンタリング装置と、
前記センタリング装置により位置決めされた前記基板と前記基板支持部との間を排気して前記基板を前記基板支持部に吸着保持させる吸引部と、
前記基板を吸着保持する前記基板支持部を、前記基板支持部の中心周りに回転させる回転駆動部と、
前記基板支持部と一体的に前記基板支持部の中心周りに回転される前記基板の周縁部に処理液を供給する処理液供給機構と、
を備えることを特徴とする基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、基板支持部の上面に載置された円板状の基板の中心を基板支持部の中心に一致させるセンタリング技術および当該技術を利用して基板を処理する基板処理装置に関するものである。当該処理には、ベベルエッチング処理が含まれる。

【背景技術】

【0002】

半導体ウエハなどの基板を回転させつつ当該基板の周縁部に処理液を供給して薬液処理や洗浄処理などを施す基板処理装置が知られている。例えば特許文献１に記載の装置では、基板がスピンチャック（本発明の「基板支持部」の一例に相当）により下方から支持されながら吸着保持される。このとき、スピンチャックの中心と、基板の中心とがずれていると、処理品質の低下を招いてしまう。そこで、上記装置に対し、センタリング装置を装備させることが望まれる。

【0003】

センタリング装置は、スピンチャックに対する基板の偏心量を減少させる、いわゆるセンタリング処理を実行するものである。センタリング装置としては、例えば特許文献２に記載されているように、スピンチャックの中心軸からそれと直交する方向に放射状に延びる各々の軸線上でそれぞれ移動体を往復移動させるものを採用することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－１４６５０７号公報

【特許文献2】特開平１０－２０９２４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記センタリング装置では、少なくとも３つ以上移動体をそれぞれ軸線上で往復移動させる必要があるため、装置サイズの大型化が問題となっていた。そこで、本願発明者は、最小限の移動体で、しかも装置サイズの小型化を図るべく、後で説明する図３で示すように、３つの当接部材を有するセンタリング装置を開発した。３つの当接部材とは

【0006】

（１）水平面内において、基板支持部の中心から基板の半径よりも長い基準距離だけ離れた、第１基準位置から基板支持部の中心に向う第１水平方向に移動自在な第１当接部材と

【0007】

（２）水平面内において、基板支持部の中心に対して第１当接部材の反対側で基板支持部の中心から第１水平方向に延びる仮想線から外れるとともに基板支持部の中心から基準距離だけ離れた、第２基準位置から基板支持部の中心に向う方向と異なりかつ基板に近づく第２水平方向に移動自在な第２当接部材と

【0008】

（３）水平面内において、基板支持部の中心に対して第１当接部材の反対側かつ仮想線に対して第２当接部材の反対側で基板支持部の中心から基準距離だけ離れた、第３基準位置から基板支持部の中心に向う方向と異なりかつ基板に近づく第３水平方向に移動自在な第３当接部材と、
である。そして、このセンタリング装置では、第１当接部材、第２当接部材および第３当接部材の基板支持部の中心からの距離が同一に保たれるように、第１当接部材、第２当接部材および第３当接部材をそれぞれ第１移動量、第２移動量および第３移動量だけ移動させる微小移動を繰り返し、第１当接部材、第２当接部材および第３当接部材で基板を挟み込むことで、センタリング処理が完了する。

【0009】

しかしながら、当接部材により移動される基板の移動には、第１水平方向（後で説明するＸ方向）の移動成分と、第１水平方向と直交する水平方向（後で説明するＹ方向）の移動成分とが含まれている。特に、基板の偏心方向がスピンチャックの中心から第１水平方向に延びる仮想線（後で説明する図３、図５、図６、図８中の符号ＶＬ）から外れるにしたがって、後者の移動成分が大きくなる。そのため、この点を考慮して第２当接部材および第３当接部材の配置を設定するという制約や第２当接部材および第３当接部材を移動させるために比較的高出力の移動機構を用いるという制約などが発生している。その結果、センタリング装置の設計自由度が大きく制限されるという問題が新たに生じている。

【0010】

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、優れた設計自由度を有するセンタリング技術、ならびに当該センタリング技術を用いた基板処理装置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】

【0011】

この発明の第１態様は、基板支持部の上面に水平姿勢で載置された円板状の基板の中心が基板支持部の中心に一致するように基板支持部上での基板の位置決めを行うセンタリング装置であって、水平面内において、基板支持部の中心から基板の半径よりも長い基準距離だけ離れた第１基準位置から、基板支持部の中心に向う第１水平方向に移動自在な第１当接部材と、水平面内において、基板支持部の中心に対して第１当接部材の反対側で基板支持部の中心から第１水平方向に延びる仮想線から外れるとともに基板支持部の中心から基準距離だけ離れた第２基準位置から、基板支持部の中心に向う方向と異なりかつ基板に近づく第２水平方向に移動自在な第２当接部材と、水平面内において、基板支持部の中心に対して第１当接部材の反対側かつ仮想線に対して第２当接部材の反対側で基板支持部の中心から基準距離だけ離れた第３基準位置から、基板支持部の中心に向う方向と異なりかつ基板に近づく第３水平方向に移動自在な第３当接部材と、第１当接部材、第２当接部材および第３当接部材を、それぞれ第１水平方向、第２水平方向および第３水平方向に移動させる移動機構と、基板が載置された基板支持部を回転させる回転駆動部と、第１当接部材、第２当接部材および第３当接部材が基板の端面から離間した状態で基板支持部に載置された基板の周縁部を計測する計測部と、移動機構および回転駆動部を制御することで位置決めを実行する制御部と、を備え、制御部は、計測部により計測された基板の周縁部に関する周縁情報に基づき基板の中心が基板支持部の中心から偏心している偏心方向を求める偏心情報取得部と、基板支持部を回転させることで、偏心方向が仮想線と平行になるように基板の姿勢を調整する基板姿勢調整部と、偏心方向が仮想線と平行になった状態で、第１当接部材、第２当接部材および第３当接部材の基板支持部の中心からの距離が同一に保たれるように、第１当接部材、第２当接部材および第３当接部材をそれぞれ第１移動量、第２移動量および第３移動量だけ移動させる微小移動を、第１当接部材、第２当接部材および第３当接部材の基板への当接が全て完了するまで繰り返す移動制御部と、を有することを特徴としている。

【0012】

また、この発明の第２態様は、基板支持部の上面に水平姿勢で載置された円板状の基板の中心が基板支持部の中心に一致するように基板支持部上での基板の位置決めを行うセンタリング方法であって、（ａ）水平面内において、基板支持部の中心から基板の半径よりも長い基準距離だけ離れた第１基準位置に第１当接部材を位置させ、基板支持部の中心に対して第１当接部材の反対側で第１基準位置から基板支持部の中心を通過して延びる仮想線から外れるとともに基板支持部の中心から基準距離だけ離れた第２基準位置に第２当接部材を位置させ、基板支持部の中心に対して第１当接部材の反対側かつ仮想線に対して第２当接部材の反対側で基板支持部の中心から基準距離だけ離れた第３基準位置に第３当接部材を位置させた状態で、基板を基板支持部の上面に載置する工程と、（ｂ）基板支持部の上面上で基板を水平移動自在に載置したまま、第１当接部材、第２当接部材および第３当接部材の基板支持部の中心からの距離が同一に保たれるように、第１基準位置から基板支持部の中心に向う第１水平方向に第１当接部材を移動させ、第２基準位置から基板支持部の中心に向う方向と異なりかつ基板に近づく第２水平方向に第２当接部材を第２移動量だけ移動させ、第３基準位置から基板支持部の中心に向う方向と異なりかつ基板に近づく第３水平方向に第３当接部材を第３移動量だけ移動させる、微小移動を繰り返す工程と、（ｃ）微小移動の繰り返し中に、第１当接部材、第２当接部材および第３当接部材で基板を挟み込んだことを確認すると、微小移動を停止する工程と、（ｄ）工程（ａ）ないし工程（ｃ）を実行する前に、基板支持部の上面に載置された基板の姿勢を調整する工程と、を備え、工程（ｄ）が、（ｄ－１）基板支持部の上面に載置された基板の周縁部を計測する工程と、（ｄ－２）基板の周縁部に関する周縁情報に基づき基板の中心が基板支持部の中心から偏心している偏心方向を求める工程と、（ｄ－３）基板支持部を回転させることで、偏心方向が基板支持部の中心を通過して延びる仮想線と平行になるように基板の姿勢を調整する工程と、を含むことを特徴としている。

【0013】

さらに、この発明の第３態様は、基板処理装置であって、水平姿勢の基板を支持する上面を有する基板支持部と、上記センタリング装置と、センタリング装置により位置決めされた基板と基板支持部との間を排気して基板を基板支持部に吸着保持させる吸引部と、基板を吸着保持する基板支持部を、基板支持部の中心周りに回転させる回転駆動部と、基板支持部と一体的に基板支持部の中心周りに回転される基板の周縁部に処理液を供給する処理液供給機構と、を備えることを特徴としている。

【0014】

このように構成された発明では、水平面内で、基板が第１基準位置に位置する第１当接部材、第２基準位置に位置する第２当接部材および第３基準位置に位置する第３当接部材により取り囲まれる。これら３つの当接部材は、微小移動の繰り返しにより、基板支持部の中心からの距離を同一に保ちながら基板に徐々に近接する。本発明では、当接部材の移動開始に先立って、偏心方向が仮想線と平行となるように基板姿勢が調整される。つまり、水平面内での基板の偏心は仮想線と平行な成分（後で説明するＸ方向成分に相当）のみとなり、偏心方向に直交する水平成分（後で説明するＹ方向成分に相当）はほぼゼロになる。このため、近接移動中に当接部材が順次基板に当接し、基板を仮想線に沿って押動する。つまり、押動力の全部が基板を偏心方向と反対側に移動させるために使用され、小さな力で基板の位置決めを行うことが可能となる。しかも、位置決め動作中において基板が偏心方向に直交する水平方向に移動することがないため、当該水平方向における第２当接部材および第３当接部材の離間間隔を縮めることが可能となる。その結果、移動機構の構成や第２当接部材および第３当接部材の配置などに関する制約が少なくなっている。

【発明の効果】

【0015】

上記のように、本発明によれば、優れた設計自由度で基板のセンタリング処理を行うことが可能となっている。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に係る基板処理装置の第１実施形態を装備する基板処理システムの概略構成を示す平面図である。

【図2】基板処理装置の第１実施形態の構成を概略的に示す図である。

【図3】基板処理装置の基板保持部およびセンタリング機構の構成を示す斜視図である。

【図4】センタリング機構で採用可能な当接部材の構成および基板のノッチとの関係を模式的に示す図である。

【図5】センタリング機構の動作を模式的に示す図である。

【図6】微小移動前後の当接部材とスピンベースの中心との位置関係を模式的に示す図である。

【図7】第１実施形態におけるベース中心から当接面までの距離の変化に対する負荷トルクの変動を示すグラフである。

【図8】図２に示す基板処理装置の動作を示すフローチャートである。

【図9】本発明にかかるセンタリング装置の第３実施形態で採用された当接部材の構成および基板のノッチとの関係を模式的に示す図である。

【図10】基板の姿勢調整により、当接部材とノッチとの位置関係が変化する様子を模式的に示した図である。

【図11】本発明に係るセンタリング装置の第４実施形態の動作を示すフローチャートである。

【図12】本発明に係るセンタリング装置の第５実施形態の動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１は本発明に係る基板処理装置の第１実施形態を装備する基板処理システムの概略構成を示す平面図である。これは基板処理システム１００の外観を示すものではなく、基板処理システム１００の外壁パネルやその他の一部構成を除外することでその内部構造をわかりやすく示した模式図である。この基板処理システム１００は、例えばクリーンルーム内に設置され、一方主面のみに回路パターン等（以下「パターン」と称する）が形成された基板Ｓを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。そして、基板処理システム１００に装備される処理ユニットにおいて、処理液による基板処理が実行される。本明細書では、基板の両主面のうちパターンが形成されているパターン形成面（一方主面）を「表面」と称し、その反対側のパターンが形成されていない他方主面を「裏面」と称する。また、下方に向けられた面を「下面」と称し、上方に向けられた面を「上面」と称する。また、本明細書において「パターン形成面」とは、基板において、任意の領域に凹凸パターン形成されている面を意味する。

【0018】

ここで、本実施形態における「基板」としては、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、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などの各種基板を適用可能である。以下では主として半導体ウエハの処理に用いられる基板処理装置を例に採って図面を参照して説明するが、上に例示した各種の基板の処理にも同様に適用可能である。

【0019】

図１に示すように、基板処理システム１００は、基板Ｓに対して処理を施す基板処理エリア１１０を有している。この基板処理エリア１１０に対し、インデクサ部１２０が隣接して設けられている。インデクサ部１２０は、基板Ｓを収容するための容器Ｃ（複数の基板Ｓを密閉した状態で収容するＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）、ＳＭＩＦ（Standard Mechanical Interface）ポッド、ＯＣ（Open Cassette）など）を複数個保持することができる容器保持部１２１を有している。また、インデクサ部１２０は、容器保持部１２１に保持された容器Ｃにアクセスして、未処理の基板Ｓを容器Ｃから取り出したり、処理済みの基板Ｓを容器Ｃに収納したりするためのインデクサロボット１２２を備えている。各容器Ｃには、複数枚の基板Ｓがほぼ水平な姿勢で収容されている。

【0020】

インデクサロボット１２２は、装置筐体に固定されたベース部１２２ａと、ベース部１２２ａに対し鉛直軸まわりに回動可能に設けられた多関節アーム１２２ｂと、多関節アーム１２２ｂの先端に取り付けられたハンド１２２ｃとを備える。ハンド１２２ｃはその上面に基板Ｓを載置して保持することができる構造となっている。このような多関節アームおよび基板保持用のハンドを有するインデクサロボットは公知であるので詳しい説明を省略する。

【0021】

基板処理エリア１１０では、載置台１１２がインデクサロボット１２２からの基板Ｓを載置可能に設けられている。また、平面視において、基板処理エリア１１０のほぼ中央に基板搬送ロボット１１１が配置される。さらに、この基板搬送ロボット１１１を取り囲むように、複数の処理ユニット１が配置されている。これらの処理ユニット１に対して基板搬送ロボット１１１はランダムにアクセスして基板Ｓを受け渡す。一方、各処理ユニット１は基板Ｓに対して所定の処理を実行する。本実施形態では、これらの処理ユニット１の一つが本発明に係る基板処理装置１０に相当している。

【0022】

図２は基板処理装置の第１実施形態の構成を概略的に示す図である。図３は基板処理装置の基板保持部およびセンタリング機構の構成を示す斜視図である。図４はセンタリング機構で採用可能な当接部材の構成および基板のノッチとの関係を模式的に示す図である。図５はセンタリング機構の動作を模式的に示す図である。図６は微小移動前後の当接部材とスピンベースの中心との位置関係を模式的に示す図である。基板処理装置１０は、ベベルエッチング処理を本発明の「処理」の一例として実行する装置であり、処理チャンバ内で基板Ｓの上面の周縁部に処理液を供給する。この目的のために、基板処理装置１０は、基板保持部２、本発明に係るセンタリング装置の主要構成であるセンタリング機構３、処理液供給機構４を備えている。これらの動作は装置全体を制御する制御部９により制御される。

【0023】

基板保持部２は、基板Ｓより小さい円板状の部材であるスピンベース２１を備えている。スピンベース２１は、その下面中央部から下向きに延びる回転支軸２２により、上面２１１が水平となるように支持されている。回転支軸２２は回転駆動部２３により回転自在に支持されている。回転駆動部２３は回転モータ２３１を内蔵しており、制御部９からの制御指令に応じて回転モータ２３１が回転する。この回転駆動力を受けて、スピンベース２１がスピンベース２１の中心２１Ｃを通過して鉛直方向に延びる鉛直軸ＡＸ（１点鎖線）回りに回転する。図２においては上下方向が鉛直方向である。また、図２の紙面に対して垂直な面が水平面である。なお、図２以降の図面における方向関係を明確にするため、Ｚ軸を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とする座標系を適宜付している。

【0024】

スピンベース２１の上面２１１は基板Ｓを支持可能な広さを有しており、スピンベース２１の上面２１１への基板Ｓの載置が可能となっている。この上面２１１には、図示を省略するが、複数の吸着孔や吸着溝などが設けられている。これら吸着孔などは、吸引配管２４１を介して吸引ポンプ２４と接続されている。この吸引ポンプ２４は、本発明の「吸引部」の一例として機能するものである。この吸引ポンプ２４が制御部９からの制御指令に応じて作動すると、吸引ポンプ２４からスピンベース２１に吸引力が与えられる。その結果、スピンベース２１の上面２１１と基板Ｓの下面との間から空気が排気され、基板Ｓがスピンベース２１に吸着保持される。このように吸着保持された基板Ｓは、スピンベース２１の回転と一緒に鉛直軸ＡＸまわりに回転される。したがって、基板Ｓの中心ＳＣがスピンベース２１の中心２１Ｃと一致していない、つまり基板Ｓが偏心している場合、ベベルエッチング処理の品質低下を招く。

【0025】

そこで、本実施形態では、センタリング機構３が設けられており、制御部９と協働することで本発明に係る「センタリング装置」として機能する。センタリング機構３は、スピンベース２１に吸着保持された基板Ｓの周縁部を計測する計測部３７を有している。この計測部３７は、図３に示すように、スピンベース２１に吸着保持された基板Ｓの周縁部に位置して基板Ｓの周縁部に関する周縁情報を取得可能となっている。また、スピンベース２１の径方向Ｄ４において、計測部３７は基板Ｓの周縁部から離間した退避位置に移動可能となっている。計測部３７としては、例えば特開２０２１－５４５６２号公報に記載されたエッジ検出センサを用いることができる。より具体的には、計測部３７は、基板Ｓがスピンベース２１の回転と一緒に鉛直軸ＡＸまわりに少なくとも１回転する間に、スピンベース２１の径方向における基板Ｓのエッジ位置を検出して、当該エッジ位置を示すエッジ検出信号を周縁情報として制御部９に出力する。したがって、当該エッジ検出信号を解析することで基板Ｓの中心ＳＣがスピンベース２１の中心２１Ｃから偏心している偏心方向（後で説明する図８の符号Ｄ５）、偏心量および偏心方向に対するノッチＮＴの相対位置を求めることが可能となっている。なお、エッジ検出センサ以外に、基板Ｓの周縁部を撮像する撮像部を計測部３７として用いてもよい。この場合、基板Ｓがスピンベース２１の回転と一緒に鉛直軸ＡＸまわりに少なくとも１回転する間に撮像部が撮像した連続画像が周縁情報に相当する。このようにエッジ検出信号や周縁部の連続画像などに基づく偏心方向、偏心量およびノッチ位置を導出する方法は周知であるため、ここでは詳しい説明は省略する。

【0026】

こうして取得した偏心方向に対応した角度だけ、スピンベース２１は基板Ｓを吸着保持したまま回転する。これによって、偏心方向が後述する仮想線と一致するように基板Ｓの姿勢が調整される。それに続いて、吸引ポンプ２４による吸引が停止される、つまりスピンベース２１の上面２１１上で基板Ｓが水平移動可能となる。この状態でセンタリング処理が実行される。このセンタリング処理により上記偏心が解消され、基板Ｓの中心ＳＣがスピンベース２１の中心２１Ｃと一致する。なお、上記姿勢調整を含めたセンタリング機構３の詳しい構成および動作については、後で説明する。

【0027】

センタリング処理を受けた基板Ｓに対してベベルエッチング処理を施すために、処理液供給機構４が設けられている。処理液供給機構４は、処理液ノズル４１と、処理液ノズル４１を移動させるノズル移動部４２と、処理液ノズル４１に処理液を供給する処理液供給部４３とを有している。ノズル移動部４２は、処理液ノズル４１を図２中の実線で示すように基板Ｓの上方から側方へ退避した退避位置と、同図の点線で示すように基板Ｓの周縁部上方の処理位置との間を移動させる。

【0028】

処理液ノズル４１は処理液供給部４３に接続されている。そして、処理位置に位置決めされた処理液ノズル４１に対して処理液供給部４３から適宜の処理液が送給されると、処理液ノズル４１から回転している基板Ｓの周縁部に処理液が吐出される。これにより、基板Ｓの周縁部全体に対し、処理液によるベベルエッチング処理が実行される。

【0029】

なお、図２への図示を省略しているが、スプラッシュガード部が基板保持部２を側方から取り囲むように設けられている。スプラッシュガード部は、ベベルエッチング処理中に、基板Ｓから振り切られた処理液の液滴を捕集し、同液滴が装置周辺に飛散するのを効果的に防止する。

【0030】

次に、図２ないし図６を参照しつつセンタリング機構３の構成について説明する。センタリング機構３は、スピンベース２１の上面２１１に載置された基板Ｓの中心ＳＣがスピンベース２１の中心２１Ｃに一致するように基板Ｓをスピンベース２１の上面２１１上で水平移動させて位置決めする機能を有している。センタリング機構３は、図３に示すように、Ｘ方向において、スピンベース２１の中心２１Ｃに対してＸ２方向（同図の右手方向）側に配置された当接部材３１と、Ｘ１方向（同図の左手方向）側に配置された当接部材３２、３３とを有している。また、センタリング機構３は、当接部材３１～３３を水平方向に移動させるための移動機構３４を有している。

【0031】

移動機構３４は、当接部材３１を移動させるためのシングル移動部３５と、当接部材３２、３３を一括して移動させるためのマルチ移動部３６と、を有している。スピンベース２１の中心２１Ｃに対し、シングル移動部３５がＸ２方向側に配置される一方、マルチ移動部３６がＸ１方向側に配置されている。

【0032】

シングル移動部３５は、固定ベース３５１と、回転モータ３５２と、動力伝達部３５３と、スライダー３５４とを有している。固定ベース３５１に対して回転モータ３５２が取り付けられるとともに、固定ベース３５１上に動力伝達部３５３およびスライダー３５４がこの順序で積層されている。回転モータ３５２は、当接部材３１をＸ方向に移動させるための駆動源である。制御部９からの制御指令に応じて回転モータ３５２が作動すると、回転軸（図示省略）が回転する。この回転軸は固定ベース３５１の上部から動力伝達部３５３に延びており、回転モータ３５２で発生した回転駆動力が動力伝達部３５３に伝達される。動力伝達部３５３は、例えばラックアンドピニオン構造などにより、回転駆動力に応じた回転運動をＸ方向の直線運動に変換し、スライダー３５４に伝達する。これにより、スライダー３５４は回転量に応じた距離だけＸ方向に往復移動する。その結果、スライダー３５４の上部に取り付けられた当接部材３１がスライダー３５４の移動に伴ってＸ方向に移動される。

【0033】

マルチ移動部３６は、スライダー３６４の構造が一部相違している点を除き、基本的にシングル移動部３５と同様に構成されている。すなわち、マルチ移動部３６は、固定ベース３６１に取り付けられた回転モータ３６２で発生した回転駆動力を動力伝達部３６３によってスライダー３６４に与え、スライダー３６４をＸ方向に移動させる。スライダー３６４の上部は、Ｘ２方向に延びる２本のアーム３６４ａ、３６４ｂがＹ方向に互いに離間しており、鉛直上方からの平面視で略Ｃ字形状を呈している。そして、アーム３６４ａ、３６４ｂのＸ２方向側の端部に対し、当接部材３２、３３がそれぞれ取り付けられている。したがって、制御部９からの制御指令に応じて回転モータ３６２が作動すると、シングル移動部３５と同様に回転モータ３６２の回転量に応じた距離だけスライダー３６４がＸ方向に往復移動する。その結果、スライダー３６４に取り付けられた当接部材３２、３３がスライダー３６４の移動に伴ってＸ方向に移動される。

【0034】

当接部材３１～３３は、それぞれ基板Ｓの端面Ｓｅに当接可能な当接面３１１～３３１を有している。そして、これらの当接面３１１～３３１を基板Ｓの端面Ｓｅに向けた姿勢で、当接部材３１～３３は、ＸＹ平面（水平面）内において基板保持部２を囲むように配置されている。当接面３１１～３３１は平面形状を有しており、それらの面法線は鉛直軸ＡＸを向いている。例えば図４の（ａ）欄に示すように、当接面３２１では、基板保持部２の上面に載置される基板Ｓを含む仮想の水平面と交差する直線領域３２２が当接可能領域として機能しており、その長さＬは、ノッチＮＴにより基板Ｓの円周が切り取られる弧の長さＬnよりも長くなっている。したがって、センタリング時には、当接部材３２が基板Ｓの端面Ｓｅに向かって移動されると、直線領域３２２において基板Ｓの端面Ｓｅと１点または２点で当接する。つまり、同図に示すように、ノッチＮＴが当接面３２１と対向する姿勢でスピンベース２１の上面に載置されている場合、直線領域３２２上の２つの当接点ＣＰ１、ＣＰ２が基板Ｓの端面Ｓｅと当接する。一方、それ以外においては、直線領域３２２上の１つの当接点が基板Ｓの端面Ｓｅと当接する。このことは、当接面３１１、３３１についても同様である。なお、当接部材３１～３３を上記のように構成した理由については、後で図４を参照しつつ詳述する。

【0035】

シングル移動部３５によって当接部材３１がＸ１方向に移動されると、当接部材３１の当接面３１１がスピンベース２１の中心２１Ｃに向って進み、基板Ｓの端面Ｓｅに当接する。このように本実施形態では、基板Ｓに当接するための当接部材３１の移動方向Ｄ１はＸ１方向であり、これが本発明の「第１水平方向」に相当している。そして、当接後において当接部材３１がさらにＤ１方向に移動することで、基板ＳをＸ１方向に押圧しながらスピンベース２１の上面２１１でＸ１方向に水平移動させる。このように本実施形態では、発明内容の理解を助けるために、図３、図５および図６においてスピンベース２１の中心２１ＣからＸ１方向に延設させた仮想線ＶＬが追加記載されている。これが本発明の「仮想線」に相当している。以下、仮想線ＶＬを適宜利用しながら、センタリング機構３の構成説明を続ける。

【0036】

マルチ移動部３６による当接部材３２、３３の移動態様は、当接部材３１のそれと一部相違している。というのも、水平面内において、当接部材３２、３３は仮想線ＶＬに対して線対称に配置されており、その配置状態のままＸ方向に移動されるからである。より詳しくは、当接部材３２は、図５の（ａ）欄に示すように、仮想線ＶＬからＹ２方向側に所定距離Ｗ（ただし、基板Ｓの半径ｒsよりも短い）だけ外れて配置されている。一方、当接部材３３は、仮想線ＶＬに対して当接部材３２の反対側、つまりＹ１方向側に当接部材３２と同じ距離Ｗだけ外れて配置されている。したがって、マルチ移動部３６によって当接部材３２、３３がＸ２方向に移動されると、当接部材３２の当接面３２１が仮想線ＶＬよりもＹ２方向側の基板端面に当接するとともに、当接部材３３の当接面３３１が仮想線ＶＬよりもＹ１方向側の基板端面に当接する。このように、本実施形態では、基板Ｓに当接するための当接部材３２の移動方向Ｄ２はＸ２方向であり、これが本発明の「第２水平方向」に相当している。また、基板Ｓに当接するための当接部材３３の移動方向Ｄ３もＸ２方向であり、これが本発明の「第３水平方向」に相当している。したがって、スピンベース２１の中心２１Ｃから各当接面３１１、３２１、３３１までの距離を同一に保ちながら当接面３１１、３２１、３３１を移動させるためには、単位時間当たりの移動量を当接部材３１と当接部材３２、３３とで相違させる必要がある。その点について図５および図６を参照しつつ詳述するとともに、上記移動態様を利用したセンタリング処理について説明する。

【0037】

スピンベース２１の上面２１１に基板Ｓを載置するためには、少なくとも基板Ｓの外径公差の最大値を考慮して当接面３１１、３２１、３３１が基準位置に位置決めされるのが望ましい。例えば直径３００ｍｍの基板Ｓでは、外径公差が０．２ｍｍである。したがって、当接面３１１、３２１、３３１がスピンベース２１の中心２１Ｃから１５０．１ｍｍあるいはそれ以上の距離だけ離れている必要がある。この距離を本実施形態では「基準距離ｒ０」と称し、図５の（ａ）欄に示すように、スピンベース２１の中心２１Ｃを中心とする半径が基準距離ｒ０の円（１点鎖線）を基準円とする。

【0038】

次に、当該基準円に当接面３１１、３２１、３３１が位置するように当接部材３１～３３を位置決めした後で、当接面３１１、３２１、３３１を基板Ｓに向けて移動させる場合について検討する。この場合、基準円に当接面３１１を位置させるための当接部材３１の位置が本発明の「第１基準位置」に相当し、基準円に当接面３２１を位置させるための当接部材３２の位置が本発明の「第２基準位置」に相当し、基準円に当接面３３１を位置させるための当接部材３３の位置が本発明の「第３基準位置」に相当する。

【0039】

ここで、当接部材３１～３３がそれぞれ第１基準位置、第２基準位置および第３基準位置に位置した状態から当接部材３１を基板Ｓに向けて第１移動量Δｄ１だけＤ１方向（Ｘ１方向）に微小移動された場合について検討する。これに対応して当接部材３２、３３を同じ距離だけＤ２方向（Ｘ２方向）に微小移動させると、スピンベース２１の中心２１Ｃから当接面３１１、３２１、３３１までの距離は不揃いとなる。したがって、単位時間当たりの移動量を統一したまま当接部材３１～３３の微小移動を繰り返すと、基板Ｓの中心ＳＣがスピンベース２１の中心２１Ｃに一致することはない。

【0040】

これに対して、図５の（ｂ）欄および図６に示すように、当接部材３１を第１移動量Δｄ１だけＤ１方向に微小移動させるのに対応して、当接部材３２を第２移動量Δｄ２だけＤ２方向に微小移動させ、当接部材３３を第３移動量Δｄ３（＝Δｄ２）だけＤ３方向に微小移動させることで、スピンベース２１の中心２１Ｃから各当接面３１１、３２１、３３１までの距離を同一に保ちながら当接面３１１、３２１、３３１を移動させることができる。

【0041】

図６は、微小移動前後の当接部材３２とスピンベース２１の中心２１Ｃとの位置関係を模式的に示す図である。図６は、スピンベース２１の中心２１Ｃを中心とする半径がｒ１の円と当接部材３２との位置関係、およびスピンベース２１の中心２１Ｃを中心とする半径がｒ２の円と当接部材３２との位置関係を示す。図６は、当接部材３２を第２移動量Δｄ２だけＤ２方向に微小移動させる前の当接部材３２を実線で示し、微小移動させた後の当接部材３２を二点鎖線で示す。図６は、スピンベース２１の中心２１Ｃを中心とする半径がｒ１の円と当接部材３２との接点３２４と、スピンベース２１の中心２１Ｃを中心とする半径がｒ２の円と当接部材３２との接点３２５を示す。

【0042】

図６に示すように、接点３２４と、接点３２５とは、当接部材３２上での位置が異なる。一方、スピンベース２１の中心２１Ｃと接点３２４とを結ぶ直線と、スピンベース２１の中心２１Ｃと接点３２５とを結ぶ直線とは重なる。さらに、スピンベース２１の中心２１Ｃと接点３２４とを結ぶ直線と仮想線ＶＬとのなす角度と、スピンベース２１の中心２１Ｃと接点３２５とを結ぶ直線と仮想線ＶＬとのなす角度とは、同じである。

【0043】

このため、当接部材３２を微小移動させる距離Δｄ２（本発明の「第２移動量」に相当）および当接部材３３を微小移動させる距離Δｄ３（本発明の「第３移動量」に相当）を以下のように、
Δｄ２＝Δｄ３＝（ｒ１－ｒ２）／ｃｏｓθ＝Δｄ１／ｃｏｓθ
ｒ１＝ｒ０
ｒ２＝ｒ１－Δｄ１
ただし、
ｒ１：微小移動前の中心２１Ｃから当接面３２１までの距離、
θ：スピンベース２１の中心２１Ｃと接点３２４及び接点３２５とを結ぶ直線と仮想線ＶＬとのなす角度、
ｒ２：微小移動後の中心２１Ｃから当接面３２１までの距離、
Ｗ：仮想線ＶＬから当接部材３２の離間距離、
設定することができる。この場合、微小移動後においても、スピンベース２１の中心２１Ｃから当接面３１１、３２１、３３１までの距離は一致している。このような微小移動を繰り返すことで、スピンベース２１の中心２１Ｃから当接面３１１、３２１、３３１までの距離を同一に保ちながら当接部材３１～３３が基板Ｓに近づいていく。すると、例えば図５に示すような偏心が生じている場合、上記微小移動の繰り返し中に、最初に当接部材３１が基板Ｓに当接し、基板ＳをＤ１方向に移動させる（図５の（ｃ）欄参照）。それに続いて、当接部材３２が当接部材３１で押動されている基板Ｓに当接して水平移動させる。そして、図５の（ｄ）欄に示すように、スピンベース２１の中心２１Ｃから当接面３１１、３２１、３３１までの距離が基板Ｓの半径となると、最後の当接部材３３も基板Ｓに当接する。こうして当接部材３１～３３により基板Ｓが挟み込まれて基板Ｓの移動が停止されるとともに、基板Ｓの中心ＳＣがスピンベース２１の中心２１Ｃに一致する。このようにして、基板Ｓのセンタリング処理を実行可能となっている。

【0044】

上記したセンタリング機構３を有する本実施形態では、制御部９が基板処理装置１０の装置各部を制御して上記センタリング処理およびそれに続くベベルエッチング処理を実行する。この制御部９には、ＣＰＵ（=CentralProcessingUnit）やＲＡＭ（=RandomAccessMemory）等を有するコンピューターにより構成される演算処理部９１と、ハードディスクドライブなどの記憶部９２と、モータ制御部９３とが設けられている。

【0045】

演算処理部９１は、予め記憶部９２に記憶されているセンタリングプログラムやベベルエッチングプログラムを適宜読み出し、ＲＡＭ（図示省略）に展開し、図５に示すセンタリング処理およびベベルエッチング処理を行う。特に、センタリング処理を行う際に、演算処理部９１は第１移動量Δｄ１ないし第３移動量Δｄ３を算出するとともにこれらの移動量Δｄ１～Δｄ３に基づきモータ制御部９３を介して移動機構３４の回転モータ３５２、３６２を制御する。また、演算処理部９１は、回転モータ３５２に与えられるモータ電流値からシングル移動部３５での負荷トルクを算出するとともに、回転モータ３６２に与えられるモータ電流値からマルチ移動部３６での負荷トルクを算出する。ここで、微小移動を繰り返している間にスピンベース２１の中心２１Ｃから当接面３１１、３２１、３３１までの距離（ベース中心から当接面までの距離）が変化するのに伴って、負荷トルクは例えば図７に示すように変動する。同図に示すように、上記距離が基板Ｓの半径ｒｓと一致する、つまり当接部材３１～３３が基板Ｓを挟み込んだ時点で、シングル移動部３５およびマルチ移動部３６において、ほぼ同時に負荷トルクが急激に増大する。そこで、演算処理部９１は、負荷トルクがしきい値を超えた時点でセンタリング処理が完了したとして判断し、当接部材３１～３３の移動を停止させる。なお、本実施形態では、全モータ３５２、３６２について負荷トルクの変動を監視しているが、一方のモータのみを監視することで当接部材３１～３３の移動停止タイミングを特定してもよい。また、負荷トルクをモータ電流値以外に基づいて算出してもよいことは言うまでもない。これらの点は、当接部材３１～３３をそれぞれ専用のモータで移動させる場合も同様である。さらに、単一のモータにより当接部材３１～３３を移動させる場合には、当該モータの負荷トルクやモータ電流値に基づいて算出してもよい。

【0046】

図５および図６に示すセンタリング動作を良好に行うためには、当接部材３１～３３の進行方向（Ｘ方向）とそれに直交する水平方向（Ｙ方向）における基板Ｓの位置精度を高める必要がある。特に、Ｙ方向における基板Ｓの位置精度を高めるために、Ｙ方向における当接部材３２、３３の間隔を広げるというアプローチが考えられる。しかしながら、このアプローチでは、装置サイズの増大は避けられず、その他の装置との干渉が問題となってしまう。また、当接部材３２、３３を移動させるための駆動源として、高出力な回転モータ３６２を用いる必要がある。その結果、センタリング機構３の設計自由度が大きく制限されるという問題が新たに生じる。

【0047】

そこで、本実施形態では、図５に示す当接部材３１～３３の基板Ｓへの移動前に、偏心方向の取得と基板Ｓの姿勢調整とを行っている。これらの偏心方向取得および基板姿勢調整を含めたセンタリング処理は、センタリングプログラムにしたがって演算処理部９１が装置各部を制御することで実行される。そして、当該センタリング処理後に、ベベルエッチング処理が実行される。このように、本実施形態では、図８に示すように、演算処理部９１は、偏心方向を含む偏心情報を取得する偏心情報取得部、基板Ｓの姿勢調整を行う基板姿勢調整部と、当接部材３１～３３の基板Ｓへの当接が全て完了するまで上記微小移動を繰り返して位置決めする移動制御部として機能する。以下、図８を参照しつつ第１実施形態に係るセンタリング装置を装備する基板処理装置１０の動作について説明する。

【0048】

図８は図２に示す基板処理装置の動作を示すフローチャートである。基板処理装置１０では、演算処理部９１は、ベベルエッチング処理（ステップＳ２）前に、装置各部を制御してセンタリング処理（ステップＳ１）を実行する。より具体的には、以下のステップＳ１１～Ｓ１７が実行される。

【0049】

演算処理部９１は、モータ制御部９３により当接部材３１～３３および計測部３７をスピンベース２１から径方向に離れた位置に移動させる。これにより、スピンベース２１の上方に基板搬送ロボット１１１のハンド（図示省略）が進入するのに十分な搬送空間が形成されるとともに、基板搬送ロボット１１１により搬送される基板Ｓが当接部材３１～３３および計測部３７と干渉するのを防止することができる。

【0050】

このように搬送空間の形成完了と基板Ｓとの干渉防止とを確認すると、演算処理部９１は、基板搬送ロボット１１１に基板Ｓのローディングリスエストを行い、未処理の基板Ｓが基板処理装置１０に搬入されてスピンベース２１の上面に載置されるのを待つ。そして、スピンベース２１上に基板Ｓが載置される（ステップＳ１１）。この時点では、吸引ポンプ２４は停止しており、スピンベース２１の上面上で基板Ｓは水平移動可能となっている。

【0051】

基板Ｓのローディングが完了すると、基板搬送ロボット１１１が基板処理装置１０から退避する。それに続いて、演算処理部９１は、吸引ポンプ２４の作動によりスピンベース２１上で基板Ｓを吸着保持する。また、演算処理部９１は計測部３７を退避位置から径方向Ｄ４に沿って基板Ｓの周縁部まで移動させる。その後で、演算処理部９１は、モータ制御部９３を介してスピンベース２１を鉛直軸ＡＸまわりに少なくとも１回転させる。これによって、基板Ｓはスピンベース２１と一緒に回転した後で回転停止する。この回転中に計測部３７から出力されるエッジ検出信号を周縁情報として演算処理部９１は受け取り、基板Ｓの中心ＳＣがスピンベース２１の中心２１Ｃから偏心している偏心方向Ｄ５、偏心量およびノッチＮＴ（図３参照）の相対位置を導出する（ステップＳ１２）。ここで、ノッチＮＴの相対位置とは、偏心方向Ｄ５に対するノッチＮＴの相対的な位置を意味している。なお、第１実施形態および後で説明する第２実施形態および第３実施形態では、ノッチＮＴの相対位置に関する情報（本発明の「切欠位置情報」の一例に相当）を使用しない。したがって、これらの実施形態では、切欠位置情報の取得は必須ではない。

【0052】

次に、演算処理部９１は、仮想線ＶＬに対する偏心方向Ｄ５の傾き角αを導出する（ステップＳ１３）。それに続いて、モータ制御部９３がスピンベース２１を鉛直軸ＡＸまわりに角度（－α）だけ回転させる（ステップＳ１４）。これによって、基板Ｓの偏心方向Ｄ５が仮想線ＶＬと平行で、かつＸ１方向を向くとともに、仮想線ＶＬに重なる。つまり、水平面内での基板Ｓの偏心はＸ方向成分のみとなり、Ｙ方向成分はほぼゼロとなる。このような基板姿勢に調整した後で、演算処理部９１は、図５に示すように、当接部材３１～３３をそれぞれ第１基準位置、第２基準位置および第３基準位置に位置した状態から基板Ｓに向けて微小移動させる。この微小移動を繰り繰り返すことで、基板ＳはステップＳ１２で導出された偏心量だけＸ２方向に移動される。その結果、基板Ｓの中心ＳＣがスピンベース２１の中心２１Ｃに一致する（ステップＳ１５）。

【0053】

このステップＳ１５を１回だけ実行し、センタリング処理を完了してもよいが、第１実施形態では、より高精度な位置決めを目指すため、ステップＳ１２と同様にして、基板Ｓの偏心方向などを再取得する（ステップＳ１６）。そして、再取得した偏心量が予め設定された許容値を超えているとき（ステップＳ１７で「ＮＯ」）、演算処理部９１はステップＳ１３に戻ってステップＳ１３～Ｓ１７を繰り返す。

【0054】

一方、ステップＳ１７で「ＹＥＳ」、つまり再取得した偏心量が予め設定された許容値以下であるときには、演算処理部９１は、モータ制御部９３により当接部材３１～３３および計測部３７をスピンベース２１から径方向に離れた位置に移動させた後で、ベベルエッチング処理（ステップＳ２）に移行する。

【0055】

ベベルエッチング処理では、基板Ｓの中心ＳＣがスピンベース２１の中心２１Ｃに一致する状態で、演算処理部９１は、モータ制御部９３により基板Ｓを鉛直軸ＡＸまわりに回転させる。そして、例えば１８００回転／分で基板Ｓを回転させながら、演算処理部９１は、処理液供給部４３を制御して処理液ノズル４１に処理液を供給する。これによって、処理液ノズル４１から回転している基板Ｓの周縁部に処理液が吐出される。その結果、基板Ｓの周縁部全体に対し、処理液によるベベルエッチング処理が実行される。

【0056】

そして、演算処理部９１は、基板Ｓのベベルエッチング処理に要する処理時間の経過などを検出すると、処理液供給部４３に供給停止指令を与え、処理液の吐出を停止する。また、演算処理部９１は、スピンベース２１の回転を停止させる。これによって、ベベルエッチング処理が完了し、演算処理部９１は基板Ｓのローディング処理とは逆の手順で基板Ｓを基板処理装置１０からアンローディングする。

【0057】

以上のように、第１実施形態によれば、基板Ｓのセンタリング動作（ステップＳ１５）に先立って、偏心方向Ｄ５が仮想線ＶＬと平行となるように基板姿勢を調整している。このため、水平面内での基板Ｓの偏心は、仮想線ＶＬと平行なＸ方向成分のみとなり、偏心方向Ｄ５に直交するＹ方向成分はほぼゼロとなる。したがって、基板Ｓのセンタリング動作（ステップＳ１５）において基板Ｓに当接した当接部材３１～３３は基板Ｓを仮想線ＶＬに沿って押動する。つまり、押動力の全部が基板Ｓを偏心方向Ｄ５と反対側に移動させるために使用される。したがって、小さな力で基板Ｓの位置決めを行うことが可能となる。移動機構３４の動力源である回転モータ３５２、３６２を小型化することができる。

【0058】

また、センタリング動作中において基板Ｓが偏心方向Ｄ５に直交するＹ方向に移動させて偏心補正する必要がなくなっている。このことは、当接部材３２、３３によるＹ方向での基板Ｓの移動が不要であることを意味しており、当該Ｙ方向における第２当接部材３２および第３当接部材３３の離間間隔を縮めることが可能となる。そのため、当該センタリング機構３を装備する基板処理装置１０の小型化を図ることができる。このように、本実施形態によれば、移動機構３４や当接部材の配置などに関する制約が少なくなっており、高い自由度でセンタリング装置を設計することができる。

【0059】

また、当接部材３２、３３によるＹ方向の補正が不要となることにより、次のような利点もある。すなわち、当接部材３１～３３は基板Ｓと当接した後、当接状態を維持したまま基板Ｓを押動する。したがって、当接部材３１～３３と基板Ｓとの間で滑りは発生せず、当接部材３１～３３の摩耗を抑制することができる。その結果、当接部材３１～３３の長寿命化により、当接部材３１～３３の交換頻度を低減させることができ、オペレータの負担およびランニングコストを低減させることができる。

【0060】

また、負荷トルク変動に基づいてセンタリング処理の完了を確認するとともに、直ちに当接部材３１～３３の移動を停止させている。このため、基板Ｓにダメージを与えることなく、センタリング処理を適切なタイミングで終了させることができる。

【0061】

さらに、図４の（ａ）欄に示すように、当接部材３１～３３が、ＸＹ平面と交差して形成される直線領域３１２、３２２、３３２を有しているため、別の作用効果も得られる。この点については、図４を参照しつつ説明する。

【0062】

基板Ｓの端面Ｓｅを水平方向から押して移動させるために、例えば図４の（ｂ）欄に示すように半円盤形状に仕上げられた先端部（第２実施形態）や先鋭形状に仕上げられた先端部を有する当接部材、あるいはローラ形状の当接部材を用いてもよい。これらの当接部材を用いる場合にも、上記第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

【0063】

しかしながら、例えば図４の（ｂ）欄に示す第２実施形態では、当接部材３９の先端部３９３が半円盤形状を有している。この当接部材３９では、基板Ｓの端面Ｓｅと対向する当接面３９１は基板Ｓに向かって凸形状に仕上げられている。したがって、当接面３９１では、基板保持部２の上面に載置される基板Ｓを含む仮想の水平面と交差する曲線領域３９２は、当接部材３９側に曲率中心が位置する曲線形状となる。そのため、ノッチＮＴが当接面３９１と対向する姿勢でスピンベース２１の上面に載置されている場合、先端部３９３の一部がノッチＮＴに入り込んだ状態で曲線領域３９２上の２つの当接点ＣＰ１、ＣＰ２で当接する。その結果、センタリング時において、当接面３９１が基板Ｓの端面Ｓｅと当接して位置決めする位置Ｐ０よりも偏心量Ｌｂだけ基板Ｓ側に進んだ位置Ｐ１まで移動する。その結果、当接部材３９の押し当て位置が正確なセンタリング処理を行うための位置からずれる。例えば図３に示すセンタリング機構３において、当接部材３１～３３の全てを当接部材３９に置き換え、センタリング処理を行うと、次の実験結果が得られた。ここでは、スピンベース２１に載置された基板（半径１５０ｍｍの半導体ウェハ）Ｓを鉛直軸ＡＸまわりに適当な回転角（例えば３２゜、１８０゜、３２８゜）だけ回転させ、ノッチＮＴを当接面３９１に対向させた状態でセンタリング処理を行うと、押し当て位置のズレ量、つまり偏心量は最大２４０μｍにも達した。

【0064】

これに対し、第１実施形態では、当接部材３１～３３の当接面３１１～３３１は平面形状を有している。このため、図４の（ａ）欄に示すように、当接面３１１～３３１において基板保持部２の上面に載置される基板Ｓを含む仮想の水平面と交差する領域、つまり当接可能領域はそれぞれ直線形状である。しかも、これらの直線領域３１２、３２１、３３２はいずれも弧の長さＬnよりも長い。したがって、同図に示すように、ノッチＮＴが当接面３２１と対向する姿勢でスピンベース２１の上面に載置されている場合、直線領域３２２上の２つの当接点ＣＰ１、ＣＰ２がノッチＮＴのショルダ部位で係止され、当接部材３２の一部がノッチＮＴに入り込むことを効果的に阻止することができる。また、当接面３２１は基板Ｓの端面Ｓｅと当接して位置決めする位置Ｐ０よりも偏心量Ｌａだけ基板Ｓ側に進んだ位置Ｐ２まで移動するものの、偏心量Ｌａは第２実施形態における偏心量Ｌｂよりも大幅に低減される。

【0065】

上記センタリング機構３および制御部９の組み合わせが本発明にかかるセンタリング装置の第１実施形態に相当するが、センタリング機構３における当接面３１１、３２１、３３１の構成はこれに限定されるものではなく、例えば図９に示すように、ＸＹ平面と交差する当接可能領域が曲線となるように、当接面３１１、３２１、３３１を仕上げてもよい（第３実施形態）。

【0066】

図９は本発明にかかるセンタリング装置の第３実施形態で採用された当接部材の構成および基板のノッチとの関係を模式的に示す図である。この第３実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、当接面３１１、３２１、３３１が基板Ｓの端面Ｓｅに沿って湾曲形状を有していることであり、その他の構成は第１実施形態と同一である。したがって、以下においては、相違点を中心に説明し、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。

【0067】

図９の（ａ）欄に示すように、当接面３２１では、基板保持部２の上面に載置される基板Ｓを含む仮想の水平面と交差する曲線領域３２３が当接可能領域として機能する。すなわち、曲線領域３２３の曲率中心が基板Ｓ側に位置するとともに曲線領域３２３の曲率半径が基板Ｓの半径よりも大きくなるように、当接面３２１は仕上げられている。したがって、センタリング時には、当接部材３２が基板Ｓの端面Ｓｅに向かって移動されると、曲線領域３２３において基板Ｓの端面Ｓｅと１点または２点で当接する。つまり、同図に示すように、ノッチＮＴが当接面３２１と対向する姿勢でスピンベース２１の上面に載置されている場合、曲線領域３２３上の２つの当接点ＣＰ１、ＣＰ２がノッチＮＴのショルダ部位で係止され、当接部材３２の一部がノッチＮＴに入り込むのを効果的に阻止することができる。また、当接面３２１は基板Ｓの端面Ｓｅと当接して位置決めする位置Ｐ０よりも偏心量Ｌｃだけ基板Ｓ側に進んだ位置Ｐ３まで移動するものの、偏心量Ｌｃは第１実施形態における偏心量Ｌａよりも低減される。この点については、当接部材３１の当接面３１１および当接部材３３の当接面３３１についても同様である。

【0068】

ここで、上記曲率半径を多段階に変更しながら基板（半径１５０ｍｍの半導体ウェハ）Ｓに設けられたノッチＮＴ（角度１．１１９゜）による偏心量を求めると、次のような結果が得られた。つまり、曲率半径が基板Ｓの半径に近づくにしたがって、偏心量Ｌは小さくなる。そして、曲率半径が基板Ｓの半径と一致する場合には、理論的にはノッチＮＴの影響を受けない。ただし、基板Ｓの公差を考慮すると、曲率半径を基板Ｓの半径と一致させることは実際に使用できない。したがって、第３実施形態では、曲線領域３２３の曲率半径が基板Ｓの半径よりも大きくなるように、当接面３１１、３２１、３３１が仕上げられている。

【0069】

上記第１実施形態ないし第３実施形態では、本発明の「切欠部」の一例に相当するノッチＮＴに対して当接部材３１～３３がステップＳ１５のセンタリング動作中に当接することがある。しかしながら、次のように構成することでノッチＮＴの影響を排除することでき、センタリング精度をさらに高めることができる（第４実施形態）。以下、図１０および図１１を参照しつつ本発明に係るセンタリング装置の第４実施形態について説明する。

【0070】

図１０は基板の姿勢調整により、当接部材とノッチとの位置関係が変化する様子を模式的に示した図である。例えばスピンベース２１上に基板Ｓが載置されたとき（ステップＳ１１）、例えば同図の（ａ）欄に示すように基板ＳのノッチＮＴが偏心方向Ｄ５の反対に位置していたケースについて考えてみる。第１実施形態では、偏心方向Ｄ５が仮想線ＶＬと平行で、Ｘ１方向に向いた状態となるように、基板Ｓの姿勢が調整される（第１姿勢調整）。すると、同図の（ｂ）欄に示すように、この第１姿勢調整後においては基板ＳのノッチＮＴは第１当接部材３１の移動経路ＰＴ１上に位置する。したがって、センタリング動作中に、第１当接部材３１がノッチＮＴに当接してしまう。

【0071】

ここで、第１実施形態ないし第３実施形態と同様の作用効果を得るためには、偏心方向Ｄ５が仮想線ＶＬと平行で、Ｘ２方向に向いた状態となるように、基板Ｓの姿勢を調整してもよい（第２姿勢調整）。しかも、同図の（ｃ）欄に示すように、この第２姿勢調整後においては基板ＳのノッチＮＴは当接部材３１～３３の移動経路ＰＴ１～ＰＴ３上のいずれにも位置しない。したがって、センタリング動作中に、当接部材３１～３３はいずれもノッチＮＴに当接せず、ノッチＮＴの影響を排除することができる。

【0072】

そこで、第４実施形態では、演算処理部９１は、図１１に示すように、装置各部を制御することで、センタリング処理の精度をさらに高めている。

【0073】

図１１は本発明に係るセンタリング装置の第４実施形態の動作を示すフローチャートである。この第４実施形態が第１実施形態と大きく相違している点は、基板Ｓのセンタリング（ステップＳ１５）を行う前に、以下の２つを実行している点である。つまり、相違点は、偏心方向に対するノッチＮＴの相対位置に関する切欠位置情報を取得する点と、当該切欠位置情報に基づいて、ノッチＮＴが当接部材３１～３３の全ての移動経路ＰＴ１～ＰＴ３から外れるように、基板Ｓを第１姿勢と第２姿勢との間で切り替えている点とである。その他の構成は基本的に第１実施形態と同一である。したがって、以下においては、相違点を中心に説明する。

【0074】

演算処理部９１は、基板Ｓをスピンベース２１上に載置させた（ステップＳ１１）後で、偏心方向Ｄ５、偏心量およびノッチＮＴの切欠位置情報を導出する（ステップＳ１２）。これらの情報のうちノッチＮＴの切欠位置情報が重要となっている。つまり、演算処理部９１は、切欠位置情報を用いることで、仮想線ＶＬに対する偏心方向Ｄ５の傾き角αだけ反対に回転させたときにノッチＮＴが移動経路ＰＴ１～ＰＴ３に位置するか否かを検証する（ステップＳ１８、Ｓ１９）。すなわち、仮に基板Ｓを第１姿勢に切り替えたときにノッチＮＴが移動経路ＰＴ１～ＰＴ３のいずれにも位置せず、当接部材との干渉が発生しないと判断すると、演算処理部９１は、第１実施形態のステップＳ１４と同様に、基板Ｓを（－α）だけ回転させて第１姿勢に調整する（ステップＳ１４１）。逆に、基板Ｓを第１姿勢に切り替えたときにノッチＮＴが移動経路ＰＴ１～ＰＴ３のいずれかに位置して当接部材との干渉が発生すると判断すると、演算処理部９１は、基板Ｓを（１８０－α）だけ回転させて第２姿勢に調整する（ステップＳ１４２）。

【0075】

このように第４実施形態では、演算処理部９１が、偏心方向Ｄ５が第１当接部材３１の反対側、つまりＸ１方向側を向いた第１姿勢と、偏心方向Ｄ５が第１当接部材３１、つまりＸ２方向側を向いた第２姿勢と、の間で選択的に切り替える、基板姿勢調整部として機能する。これにより、基板Ｓは、ノッチＮＴが移動経路ＰＴ１～ＰＴ３のいずれにも位置しない姿勢に調整される。

【0076】

この基板姿勢調整後に、演算処理部９１は、第１実施形態と同様に、ベベルエッチング処理（ステップＳ２）を実行し、基板Ｓを基板処理装置１０からアンローディングする。

【0077】

以上のように、第４実施形態によれば、第１実施形態ないし第３実施形態と同様に作用効果が得られるのみならず、ノッチＮＴの影響を排除することができる。そのため、センタリング精度をさらに高めることができる。

【0078】

上記第１実施形態ないし第４実施形態では、図５で示した基板Ｓのセンタリングを実行する前に基板Ｓの姿勢調整を行うことで高精度なセンタリング処理が可能となっている。すなわち、第１実施形態ないし第４実施形態に係るセンタリング装置および方法は、本発明の「精密位置決めモード」の一例を実行可能となっている。ここで、基板Ｓの姿勢調整を省略すると、その分だけ基板Ｓの位置決めを高速で行うことができる、つまり本発明の「高速位置決めモード」の一例を実行可能である。そこで、図２および図３に示す構成を有する基板処理装置１０が精密位置決めモードまたは高速位置決めモードを選択実行した後で、ベベルエッチング処理を実行するように構成してもよい（第５実施形態）。

【0079】

図１２は本発明に係るセンタリング装置の第５実施形態の動作を示すフローチャートである。この第５実施形態では、演算処理部９１は、オペレータからの指令または予め設定されたレシピにしたがって、精密位置決めモードまたは高速位置決めモードを選択する（ステップＳ３）。そして、次のステップＳ４では、演算処理部９１は、選択されたモードに応じて上記第１実施形態ないし第４実施形態の精密位置決めモード（ステップＳ１Ａ）または高速位置決めモード（＝ステップＳ１１とステップＳＳ１５とをこの順序で実行するステップＳ１Ｂ）を選択実行する。その後で、ベベルエッチング処理（ステップＳ２）が実行される。

【0080】

このように２種類の位置決めモードを有し、選択的に実行するように構成することで、基板処理（＝センタリング処理＋ベベルエッチング処理）を高い汎用性で実行することができる。

【0081】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では、負荷トルク変動に基づき当接部材３１～３３による基板Ｓの挟み込み、つまりセンタリング処理の完了を検出しているが、その他の方法により上記検出を行ってもよい。例えば、シングル移動部３５やマルチ移動部３６にロードセルや歪ゲージなどのセンサを設け、当接部材３１～３３で基板Ｓを挟み込んだときに応力または歪みをセンサが検出して検出信号を出力するように構成してもよい。この場合、制御部９がセンサからの検出信号に基づいて当接部材３１～３３による基板Ｓの挟込を確認する。

【0082】

また、上記実施形態では、マルチ移動部３６により２つの当接部材３２、３３をそれぞれＤ２方向（Ｘ２方向）およびＤ３方向（Ｘ２方向）に移動させているが、マルチ移動部３６に代え、シングル移動部３５と同様に構成された当接部材３２用シングル移動部および当接部材３３用シングル移動部を設けてもよい。

【0083】

また、このように当接部材３２用シングル移動部および当接部材３３用シングル移動部を設けた場合、Ｄ２方向およびＤ３方向の両方をＸ２方向に統一する必然性はなく、Ｄ２方向およびＤ３方向の少なくとも一方をＸ２方向から変更してもよい。

【0084】

また、上記実施形態では、ベベルエッチング処理を行う基板処理装置１０に装備されたセンタリング装置に対して本発明を適用しているが、本発明に係るセンタリング装置は、円板状の基板を回転させながら処理する基板処理装置に装備されるセンタリング技術全般に適用することができる。また、本発明に係るセンタリング装置を単独で用いてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0085】

この発明は、基板支持部の上面に載置された円板状の基板の中心を基板支持部の中心に一致させるセンタリング技術および当該技術を利用して基板を処理する基板処理装置全般に適用することができる。

【符号の説明】

【0086】

３…センタリング機構
４…処理液供給機構
９…制御部
１０…基板処理装置
２１…スピンベース（基板支持部）
２１Ｃ…（スピンベース）の中心
２３…回転駆動部
２４…吸引ポンプ（吸引部）
３１…第１当接部材
３２…第２当接部材
３３…第３当接部材
３４…移動機構
３７…計測部
９１…演算処理部（偏心情報取得部、基板姿勢調整部、移動制御部）
２１１…（スピンベースの）上面
２３１，３５２，３６２…回転モータ
Ｄ１…移動方向（第１水平方向）
Ｄ２…移動方向（第２水平方向）
Ｄ３…移動方向（第３水平方向）
Ｄ５…偏心方向
Ｓ…基板
ＳＣ…（基板の）中心
ＶＬ…仮想線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】