特開 2024-17218 センタリング装置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】P2024017218

(43)【公開日】2024-02-08

(54)【発明の名称】センタリング装置および基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/68 20060101AFI20240201BHJP

   H01L 21/027 20060101ALI20240201BHJP

   G03F 9/00 20060101ALI20240201BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 F

H01L21/68 K

H01L21/30 564C

H01L21/30 569C

G03F9/00 A

H01L21/68 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022119717

(22)【出願日】2022-07-27

(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

【テーマコード（参考）】

2H197

5F131

5F146

【Ｆターム（参考）】

2H197CD22

2H197CD43

2H197EB20

5F131AA02

5F131BA18

5F131BA19

5F131BA37

5F131BB03

5F131BB23

5F131CA18

5F131DB02

5F131DB52

5F131DB76

5F131DB82

5F131EA02

5F131EA06

5F131EA24

5F131EB01

5F131FA13

5F131FA25

5F131FA32

5F131GA14

5F131KA12

5F131KA47

5F131KB04

5F131KB55

5F146JA10

5F146JA16

5F146JA27

5F146LA05

5F146LA08

5F146LA19

(57)【要約】

【課題】周縁部に切欠部が設けられた円板状の基板を載置した基板支持部を水平面内で囲むように設けられた３つ以上の当接部材を用いるセンタリング装置および当該センタリング装置を用いた基板処理装置において、センタリング精度を高める。
【解決手段】この発明では、３つ以上の当接部材は、基板の端面に当接可能な当接面を有するとともに当接面を基板の端面に向けた姿勢で水平面内において基板支持部を囲むように配置される。また、当接面は、水平面と交差して形成される当接可能領域が、直線または基板側に曲率中心が位置するとともに基板の半径よりも大きな曲率半径を有する曲線であり、しかも切欠部により基板の円周が切り取られる弧よりも長くなるように、仕上げられている。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

周縁部に切欠部が設けられた円板状の基板を水平姿勢で基板支持部の上面に載置した状態で、前記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を水平移動させて位置決めするセンタリング装置であって、
前記基板の端面に当接可能な当接面を有するとともに前記当接面を前記基板の端面に向けた姿勢で水平面内において前記基板支持部を囲むように配置される、３つ以上の当接部材と、
前記当接部材を互いに異なる方向から前記基板に向かって移動させる移動機構と、
前記当接部材が前記基板に向かって移動して前記基板を挟み込むように、前記移動機構を制御する制御部と、を備え、
前記当接面は、前記水平面と交差して形成される当接可能領域が、直線または前記基板側に曲率中心が位置するとともに前ｒ記基板の半径よりも大きな曲率半径を有する曲線であり、しかも前記切欠部により前記基板の円周が切り取られる弧よりも長くなるように、仕上げられている
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、
前記当接部材として、
前記水平面内において、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、
が設けられ、
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、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、
前記制御部は、
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繰り返し、
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センタリング装置。

【請求項3】

周縁部に切欠部が設けられた円板状の基板を水平姿勢で支持する上面を有する基板支持部と、
請求項１または２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まわ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まわ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、周縁部にノッチ等の切欠部が設けられた円板状の基板を水平姿勢で基板支持部の上面に載置した状態で、当該基板の中心が基板支持部の中心に一致するように基板を水平移動させて位置決めす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、上記装置では、基板に対して処理を施す前に、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が実行される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１４９４２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来装置では、センタリング処理が２段階で行われる。まず、スピンチャックに対する基板の偏心量が測定される。次に、スピンチャック上の基板をプッシャーで水平に押すことで、基板の中心がスピンチャックの中心（回転軸線）の方に移動される。したがって、スループットの面で改良の余地が残されている。

【0005】

そこで、偏心量測定を行うことなく、センタリング処理を行う技術が検討されている。より詳しくは、３つ以上の当接部材が水平面内でスピンチャックを囲むように設けられる。そして、スピンチャック上に基板が載置された状態で当接部材が互いに異なる方向から基板の端面に向けて移動して基板を挟み込む。これによって、当該当接部材の移動のみにより、スピンチャックの上面に載置された円板状の基板の中心をスピンチャックの中心に一致させることができる。

【0006】

ただし、基板にノッチ等の切欠部が設けられている場合、後で図４を参照しつつ詳述するが、当接部材の構成によってセンタリング精度が相違する。したがって、３つ以上の当接部材を用いたセンタリング装置においては、センタリング精度を高めるために、当接部材の構成を工夫する必要があった。しかしながら、この点について十分に検討されていなかった。

【0007】

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、周縁部に切欠部が設けられた円板状の基板を載置した基板支持部を水平面内で囲むように設けられた３つ以上の当接部材を用いるセンタリング装置および当該センタリング装置を用いた基板処理装置において、センタリング精度を高めることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この発明の第１態様は、周縁部に切欠部が設けられた円板状の基板を水平姿勢で基板支持部の上面に載置した状態で、基板の中心が基板支持部の中心に一致するように基板を水平移動させて位置決めするセンタリング装置であって、基板の端面に当接可能な当接面を有するとともに当接面を基板の端面に向けた姿勢で水平面内において基板支持部を囲むように配置される、３つ以上の当接部材と、当接部材を互いに異なる方向から基板に向かって移動させる移動機構と、当接部材が基板に向かって移動して基板を挟み込むように、移動機構を制御する制御部と、を備え、当接面は、水平面と交差して形成される当接可能領域が、直線または基板側に曲率中心が位置するとともに基板の半径よりも大きな曲率半径を有する曲線であり、しかも切欠部により基板の円周が切り取られる弧よりも長くなるように、仕上げられていることを特徴としている。

【0009】

また、この発明の第２態様は、基板処理装置であって、周縁部に切欠部が設けられた円板状の基板を水平姿勢で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、基板支持部の中心まわ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まわ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。

【0010】

このように構成された発明では、基板の端面に当接可能な当接面を有する当接部材が３つ以上設けられている。これらの当接部材は、当接面を基板の端面に向けた姿勢で水平面内において基板支持部を囲むように配置されている。そして、これらの当接部材が互いに異なる方向から基板に向かって移動して基板を挟み込む。このとき、当接面が基板の切欠部と対向していると、切欠部の影響を受けるが、本発明では、当接面は、水平面と交差して形成される当接可能領域が、直線または基板側に曲率中心が位置するとともに基板の半径よりも大きな曲率半径を有する曲線であり、しかも切欠部により基板の円周が切り取られる弧よりも長くなるように、仕上げられている。このため、当接部材の一部が切欠部に入り込むのを防止することができ、その結果、センタリング精度に対する切欠部の影響が抑制される。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、センタリング精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明に係る基板処理装置の一実施形態を装備する基板処理システムを示す図である。

【図2】基板処理装置の一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】当接面に対するノッチの位置関係に対応した偏心量および偏心方向を示すグラフである。

【図9】本発明にかかるセンタリング装置の第２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】当接面の湾曲度合に対する偏心ズレ量の変化を示すグラフである。

【図11】本発明に係るセンタリング装置の第３実施形態の構成を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１は本発明に係る基板処理装置の一実施形態を装備する基板処理システムを示す図である。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部１１０と、この基板処理部１１０に結合されたインデクサ部１２０とを備えている。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 UnifiedPod）、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と、この容器保持部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。

【0014】

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。

【0015】

基板処理部１１０は、平面視においてほぼ中央に配置された基板搬送ロボット１１１と、この基板搬送ロボット１１１を取り囲むように配置された複数の処理ユニット１とを備えている。具体的には、基板搬送ロボット１１１が配置された空間に面して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。

【0016】

図２は基板処理装置の一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ユニット９により制御される。

【0017】

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、制御ユニット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。

【0018】

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が制御ユニット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。

【0019】

そこで、本実施形態では、センタリング機構３が設けられている。センタリング機構３は、吸引ポンプ２４による吸引を停止している間（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っている間）に、センタリング処理を実行する。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、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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。制御ユニット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。

【0026】

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、制御ユニット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。

【0027】

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が本発明の「当接可能領域」の一例に相当しており、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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

上記したセンタリング機構３を有する本実施形態では、制御ユニット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。この制御ユニット９には、ＣＰＵ（= Central Processing Unit）やＲＡＭ（=Random Access Memory）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。

【0038】

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。

【0039】

以上のように、本実施形態では、当接部材３１～３３の微小移動の繰り返しにより、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を基板Ｓに徐々に近接させている。そして、これら３つの当接部材３１～３３で基板Ｓを挟み込むことで基板Ｓの中心ＳＣをスピンベース２１の中心２１Ｃに一致させている。このように当接部材３１～３３の微小移動の繰り返し動作のみによりセンタリング処理を行っており、優れたスループットでセンタリング処理をおこなうことができる（作用効果Ａ）。

【0040】

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（作用効果Ｂ）。この点については、後で説明する実施形態においても同様である。

【0041】

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、さらに別の作用効果が得られる。基板Ｓの端面Ｓｅを水平方向から押して移動させる技術としては、半円盤形状に仕上げられた先端部（図４の（ｂ）欄参照）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が一般的である。したがって、これらの形状を有する当接部材を用いることで、上記した作用効果Ａおよび作用効果Ｂが得られる。

【0042】

しかしながら、例えば図４の（ｂ）欄に示す比較例では、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よりも偏心ズレ量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、つまり偏心ズレ量は最大２４０μｍにも達した。

【0043】

これに対し、本実施形態では、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（本発明の「当接可能領域」の一例に相当）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よりも偏心ズレ量Ｌａだけ基板Ｓ側に進んだ位置Ｐ２まで移動するものの、偏心ズレ量Ｌａは比較例における偏心ズレ量Ｌｂよりも大幅に低減される。

【0044】

ここで、図３に示すセンタリング機構３においてスピンベース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まわりに回転角を３２６．２５゜から３２９．７５゜の範囲で０．２５゜ずつ切り替えながら偏心量および偏心方向を計測すると、図８に示す実験結果が得られた。

【0045】

図８は当接面に対するノッチの位置関係に対応した偏心量および偏心方向を示すグラフである。同図において、回転角は、ノッチＮＴと当接面３２１との位置関係を示しており、３２８゜では、図４に示すようにノッチＮＴ全体が当接面３２１と対向しており、３２７．２５゜以下または３２８．７５゜以上では、ノッチＮＴは当接面３２１から基板Ｓの周方向に外れている。また、同図において、菱形印はセンタリング動作後の偏心量を示し、四角印はセンタリング動作後の偏心方向を示している。同図から明らかなように、ノッチＮＴが当接面３２１に対向する姿勢でセンタリング処理を行ったとしても、偏心量を最大１１μｍ程度に抑えることができる。つまり、上記のように構成された当接面３２１を有する当接部材３２を用いることでノッチＮＴの位置にかかわらず偏心ズレ量を大幅に抑制することができる。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。その結果、これらの当接面３１１、３２１、３３１でスピンベース２１の上面に載置された基板Ｓを挟み込んでセンタリング処理を実行することで、比較例に比べ、センタリング精度を大幅に向上させることができる。

【0046】

ところで、上記センタリング機構３および制御ユニット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２実施形態）。

【0047】

図９は本発明にかかるセンタリング装置の第２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２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。

【0048】

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が本発明の「当接可能領域」の一例に相当している。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Ｐ１、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よりも偏心ズレ量Ｌｃだけ基板Ｓ側に進んだ位置Ｐ３まで移動するものの、偏心ズレ量Ｌｃは第１実施形態における偏心ズレ量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。

【0049】

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゜）による偏心ズレ量を求めると、図１０に示す実験結果が得られた。図１０は当接面の湾曲度合（曲率半径）に対する偏心ズレ量の変化を示すグラフである。同図から明らかなように、曲率半径が基板Ｓの半径に近づくにしたがって、偏心ズレ量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２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。

【0050】

上記したように、基板処理装置１０においては、センタリング機構３と制御ユニット９との組み合わせが本発明に係るセンタリング装置の実施形態に相当している。すなわち、当接部材３１～３３がそれぞれ本発明の「第１当接部材」、「第２当接部材」および「第３当接部材」の一例に相当している。また、制御ユニット９が本発明の「制御部」の一例に相当している。また、スピンベース２１および中心２１Ｃが、それぞれ本発明の「基板支持部」および「基板支持部の中心」の一例に相当している。また、吸引ポンプ２４が本発明の「吸引部」の一例に相当している。

【0051】

なお、上記第１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。この場合、当接部材３１～３３毎に設けられるシングル移動部がそれぞれ本発明の「第１シングル移動部」、「第２シングル移動部」および「第３シングル移動部」の一例に相当する。

【0052】

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（第３実施形態）。

【0053】

図１１は本発明に係るセンタリング装置の第３実施形態の構成を模式的に示す図である。第３実施形態が第１実施形態と大きく相違しているのは、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３７および当接部材３３用シングル移動部３８が設けられている点と、Ｄ２方向およびＤ３方向のいずれもがＸ２方向と異なっている点である。この第２実施形態では、図５の（ａ）および（ｂ）欄およびそれらに基づく第２移動量および第３移動量の検討内容と同様にして、第２移動量および第３移動量が個別に設定される。その他の構成および動作は基本的に第１実施形態と同様である。

【0054】

このように構成された第３実施形態においても、スピンベース２１の中心２１Ｃから当接面３１１、３２１、３３１までの距離を同一に保ちながら当接部材３１～３３が順次、基板Ｓに当接して基板Ｓを挟み込む。これによって、基板Ｓの中心ＳＣがスピンベース２１の中心２１Ｃに一致する。したがって、当接部材３１～３３の微小移動の繰り返し動作のみによりセンタリング処理を行っており、優れたスループットでセンタリング処理をおこなうことができる。

【0055】

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、３８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、制御ユニット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。

【0056】

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。

【0057】

さらに、上記実施形態では、３つの当接部材を用いて基板をセンタリングしているが、４つ以上の当接部材を用いるセンタリング装置に対して本発明を適用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0058】

この発明は、周縁部にノッチ等の切欠部が設けられた円板状の基板を水平姿勢で基板支持部の上面に載置した状態で、当該基板の中心が基板支持部の中心に一致するように基板を水平移動させて位置決めす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】

【0059】

３…センタリング機構
４…処理液供給機構
９…制御ユニット（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
２１１…（スピンベースの）上面
３１１、３２１、３３１…（当接部材の）当接面
３２２…直線領域（当接可能領域）
３２３…曲線領域（当接可能領域）
３２４…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
３２５…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
Ｄ１…第１水平方向
Ｄ２…第２水平方向
Ｄ３…第３水平方向
ＮＴ…ノッチ（切欠部）
Ｓ…基板
ＳＣ…（基板の）中心
Ｓｅ…（基板の）端面
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】