特開 2024-4569 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】P2024004569

(43)【公開日】2024-01-17

(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 21/683 20060101AFI20240110BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20240110BHJP

   H01L 21/306 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 N

H01L21/304 651B

H01L21/306 R

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022104216

(22)【出願日】2022-06-29

(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】南 翔耀

(72)【発明者】

【氏名】梶野 一樹

【テーマコード（参考）】

5F043

5F131

5F157

【Ｆターム（参考）】

5F043DD13

5F043EE07

5F043EE08

5F043EE35

5F043EE36

5F131AA02

5F131BA12

5F131BA15

5F131BA18

5F131CA06

5F131CA12

5F131DB51

5F131EA06

5F131EB01

5F131EB41

5F131FA12

5F131FA32

5F131KA14

5F131KB05

5F157AA12

5F157AA14

5F157AB02

5F157AB16

5F157AB33

5F157AB49

5F157AB90

(57)【要約】

【課題】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高精度に一致させることができ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、基板支持部の上面に載置された基板と基板支持部との間に気体を供給する気体供給部と、基板の位置決めの際に基板と基板支持部との間に気体が介在するように、気体供給部を制御する気体制御部と、を備えている。この発明では、基板と基板支持部との間に気体が介在することで、基板の下面と基板支持部の上面との間の摩擦力が低下する。その結果、摩擦力の影響が抑制され、センタリング精度が向上する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円板状の基板が水平姿勢で基板支持部の上面に載置された状態で、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、
前記基板支持部の上面に載置された前記基板と前記基板支持部との間に気体を供給する気体供給部と、
前記基板の位置決めの際に前記基板と前記基板支持部との間に前記気体が介在するように、前記気体供給部を制御する気体制御部と、
を備え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、
前記基板の端面に当接可能な当接部位を有する当接部材と、
前記当接部材を移動させる移動機構と、
前記当接部材が、前記当接部位を前記基板の端面に向けた姿勢で、前記基板支持部の中心から前記基板の半径よりも長い第１距離だけ水平方向に離れた第１位置から、前記基板支持部の中心から前記基板の半径よりも長くかつ前記第１距離よりも短い第２距離だけ水平方向に離れた第２位置を経由して前記基板に向かって移動するように、前記移動機構を制御する移動制御部と、をさらに備え、
前記気体制御部は、前記当接部材が前記第２位置に到達した時点から前記気体の供給が開始される一方、前記基板の位置決めが完了した時点で前記気体の供給が停止されるように、前記気体供給部を制御するセンタリング装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のセンタリング装置であって、
前記気体制御部は、１分間当たりの前記気体の供給量が３リッター以下となるように、前記気体供給部を制御するセンタリング装置。

【請求項4】

円板状の基板が水平姿勢で基板支持部の上面に載置された状態で、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工程と、
前記基板が水平移動する際に、前記基板支持部の上面に載置された前記基板と前記基板支持部との間に気体を供給して前記基板と前記基板支持部との間に気体を介在させる工程と、
を備えることを特徴とするセンタリング方法。

【請求項5】

円板状の基板の周縁部を処理液で処理する基板処理装置であって、
前記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、吸着保持を解除した状態でスピンチャック上の基板をプッシャーで水平に押す。これによって、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。このとき、基板とスピンチャックとの間に摩擦力が発生する。センタリング実行前の偏心が大きければ大きいほど、この摩擦力の影響を受ける。また、基板の表面状態によっては、スピンチャックとの摩擦係数が大きく、上記影響を強く受ける。

【0005】

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、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高精度に一致させることができるセンタリング技術および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】

【0006】

この発明の第１態様は、円板状の基板が水平姿勢で基板支持部の上面に載置された状態で、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、基板支持部の上面に載置された基板と基板支持部との間に気体を供給する気体供給部と、基板の位置決めの際に基板と基板支持部との間に気体が介在するように、気体供給部を制御する気体制御部と、を備えることを特徴としている。

【0007】

また、この発明の第２態様は、センタリング方法であって、円板状の基板が水平姿勢で基板支持部の上面に載置された状態で、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工程と、基板が水平移動する際に、基板支持部の上面に載置された基板と基板支持部との間に気体を供給して基板と基板支持部との間に気体を介在させる工程と、を備えることを特徴としている。

【0008】

さらに、この発明の第３態様は、円板状の基板の周縁部を処理液で処理する基板処理装置であって、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。

【0009】

このように構成された発明では、基板支持部の上面上で基板を水平移動させる際に、基板と基板支持部との間に気体が介在する。このため、基板の下面と基板支持部の上面との間の摩擦力が低下する。その結果、摩擦力の影響が抑制される。

【発明の効果】

【0010】

上記のように、本発明によれば、基板の中心を基板支持部の中心に高精度に一致させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【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】センタリング機構の動作を模式的に示す図である。

【図5】図２および図３に示す装置で実行されるセンタリング処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】第１実施形態におけるベース中心から突設部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7】センタリング精度に与えるＮ２パージの影響を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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の動作を模式的に示す図であり、同図中の「吸着」および「パージ」は、後述する基板吸着の有無および窒素ガスのパージの有無を示している。

【0016】

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および処理液供給機構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周りに回転される。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４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のいずれにおいても、基板Ｓと対向する端部が嘴状に突設されている。つまり、当接部材３１～３３の突設部（先端部）は先鋭形状を有している。このため、当接部材３１～３３は、スピンベース２１の上面２１１で支持された基板Ｓの側面に点接触可能となっている。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の突設部３１１がスピンベース２１の中心２１Ｃに向って進み、基板Ｓの側面に当接する。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３１の移動方向Ｄ１はＸ１方向である。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および図４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。

【0028】

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４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の突設部３２１が仮想線ＶＬよりもＹ２方向側の基板側面に当接するとともに、当接部材３３の突設部３３１が仮想線ＶＬよりもＹ１方向側の基板側面に当接する。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方向である。したがって、スピンベース２１の中心２１Ｃから各突設部３１１、３２１、３３１までの距離を同一に保ちながら突設部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４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。

【0029】

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突設部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、突設部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４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。このように、本実施形態では、基準距離ｒ０および基準円上の位置がそれぞれ本発明の「第１距離」および「第１位置」の一例に相当している。

【0030】

次に、当該基準円に突設部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、突設部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。なお、以下の説明のため、基準円に突設部３１１を位置させるための当接部材３１の位置を「第１基準位置」とし、基準円に突設部３２１を位置させるための当接部材３２の位置を「第２基準位置」とし、基準円に突設部３３１を位置させるための当接部材３３の位置を「第３基準位置」とする。

【0031】

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から突設部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。

【0032】

これに対し、図４の（ｂ）欄に示すように、当接部材３２を微小移動させる距離Δｄ２および当接部材３３を微小移動させる距離Δｄ３を以下のように、
Δｄ２＝Δｄ３＝ｒ１・cosθ１－ｒ２・cosθ２
＝ｒ１・cos（sin－１（Ｗ／ｒ１））－ ｒ２・cos（sin－１（Ｗ／ｒ２））
ｒ１＝ｒ０
ｒ２＝ｒ１－Δｄ１
ただし、
ｒ１：微小移動前の中心２１Ｃから突設部３２１までの距離、
θ１：微小移動前において中心２１Ｃと突設部３２１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から突設部３２１までの距離、
θ２：微小移動後において中心２１Ｃと突設部３２１とを結ぶ直線と仮想線ＶＬとのなす角度、
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から突設部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から突設部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４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４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４の（ｄ）欄に示すように、スピンベース２１の中心２１Ｃから突設部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。

【0033】

こうしてスピンベース２１の上面２１１上で基板Ｓが水平移動する際に、基板Ｓの下面とスピンベース２１の上面２１１との間の摩擦力が比較的大きいと、既述の問題が発生する。つまり、摩擦の影響によって、基板Ｓの中心ＳＣをスピンベース２１の中心２１Ｃに一致させる精度、つまりセンタリング精度が低下する可能性がある。そこで、本実施形態では、パージ部３７が設けられ、例えば図４の（ｂ）欄において１点鎖線で示す近接位置に突設部３１１、３２１、３３１が位置した時点より窒素ガスパージを開始する。この近接位置は、基板Ｓよりも離れているものの、基準円よりも基板Ｓに近接した位置を意味しており、本発明の「第２位置」の一例に相当している。そして、スピンベース２１の中心２１Ｃから近接位置までの距離が本発明の「第２距離」の一例に相当している。

【0034】

パージ部３７はパージ配管３７１を介してスピンベース２１に接続されており、基板Ｓとスピンベース２１との間に本発明の「気体」の一例として窒素ガスを供給可能となっている。すなわち、スピンベース２１の上面２１１には、上記吸着孔や吸着溝など以外に、窒素ガスを噴出するための噴出孔（図示省略）が設けられている。そして、パージ配管３７１の一方端が噴出孔に接続されている。パージ配管３７１の他方端はパージ部３７に接続されている。パージ部３７は、窒素ライン、窒素供給源、マスフローコントローラおよび供給バルブなどを有している。このパージ部３７では、制御部９からの指令に応じて供給バルブが窒素ラインの流路を開閉する。例えば供給バルブが開放されることによって、窒素ガスがパージ配管３７１を介してスピンベース２１に送られ、噴出孔から基板Ｓとスピンベース２１との間に供給される。こうして供給される窒素ガスの流量はマスフローコントローラによって調整可能となっている。例えば後で図７を参照しつつ説明するように、１分間当たりの窒素ガスの供給流量（以下「Ｎ２パージ」という）を、ゼロから１５リットルの間で多段階に調整可能となっている。

【0035】

上記したセンタリング機構３によりセンタリング処理を受けた基板Ｓの偏心量を測定するために、本実施形態では、基板Ｓの周縁部を観察するための観察ヘッド５が設けられている。この観察ヘッド５は、基板Ｓの周縁部に対して近接および離間可能に構成されている。観察ヘッド５には、ヘッド移動部５１が接続されている。観察ヘッド５により基板Ｓの周縁部を観察する際には、制御ユニット９から観察指令に応じてヘッド移動部５１が観察ヘッド５を基板Ｓに近接させる（観察処理）。そして、基板Ｓを吸着保持したスピンベース２１が鉛直軸ＡＸ周りに回転する間に、観察ヘッド５を用いて基板Ｓの周縁部が撮像される。撮像された画像は制御ユニット９に送られる。センタリング処理後に取得された画像に基づいて基板Ｓの偏心量が制御ユニット９によって算出される。また、ベベルエッチング処理後に取得された画像に基づいてベベルエッチング処理が良好に行われたか否かを制御ユニット９が検査する。

【0036】

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、移動機構３４の回転モータ３５２、３６２を制御するモータ制御部９３と、パージ部３７を制御する気体制御部９４と、吸引ポンプ２４を制御する吸引制御部９５とが設けられている。

【0037】

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）に展開する。これらのプログラムにしたがって装置各部を以下のように制御することで、図５に示すセンタリング処理が実行された後で、ベベルエッチング処理が実行される。

【0038】

図５は図２および図３に示す装置で実行されるセンタリング処理の一例を示すフローチャートである。基板処理装置１０により基板Ｓにセンタリング処理を施す際には、演算処理部９１は、モータ制御部９３により当接部材３１～３３をスピンベース２１から離間させる。より具体的には、図４（ａ）に示すように、基準円に突設部３１１、３２１、３３１が位置するように、当接部材３１～３３が位置決めされる。つまり、突設部３１１、３２１、３３１が本発明の「当接部位」の一例に相当している。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。そして、搬送空間の形成完了を確認すると、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う。すると、基板搬送ロボット１１１がスピンベース２１上に基板Ｓを載置する（ステップＳ１）。なお、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。

【0039】

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、３つの当接部材３１～３３が基板Ｓに近接するように、移動機構３４を制御する。より詳しくは、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。これにより当接部材３１～３３がそれぞれ移動量Δｄ１～Δｄ３だけ微小移動する。こうした微小移動毎に、演算処理部９１は、当接部材３１～３３の突設部３１１、３２１、３３１が近接位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ３）。このステップＳ３で「ＮＯ」と判定すると、演算処理部９１はステップＳ２に戻って微小移動を繰り返す。一方、ステップＳ３で「ＹＥＳ」と判定すると、演算処理部９１は、基板Ｓとスピンベース２１との間への窒素ガスの供給が実行されていない場合には当該供給、つまり窒素ガスのパージが開始され、すでに供給開始済みの場合には窒素ガスのパージが継続されるように、パージ部３７を制御する（ステップＳ４）。この窒素ガスの供給によって、基板Ｓの下面とスピンベース２１の上面２１１との間に窒素ガスが介在し、スピンベース２１に対する基板Ｓの摩擦力が低下する。

【0040】

次のステップＳ５では、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から突設部３１１、３２１、３３１までの距離（ベース中心から突設部までの距離）が変化するのに伴って、負荷トルクは例えば図６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ＴＨを超えているか否かを判定する（ステップＳ５）。

【0041】

ステップＳ５でＮＯ、つまり当接部材３１～３３が基板Ｓを挟み込んでいないと判定すると、演算処理部９１はステップＳ２に戻って上記一連の工程（ステップＳ２～Ｓ４）を繰り返す。一方、ステップＳ５でＹＥＳ、つまりセンタリング処理が完了したとして判定すると、演算処理部９１は当接部材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。

【0042】

センタリング処理が完了すると、演算処理部９１は窒素ガスの供給を停止させる。それに続いて、演算処理部９１は、吸引ポンプ２４がスピンベース２１の上面２１１と基板Ｓの下面との間から空気を排気するように、制御する。これによって、基板Ｓがスピンベース２１に吸着保持される（ステップＳ７）。さらに、演算処理部９１は、当接部材３１～３３を基板Ｓから退避させ、基準円に突設部３１１、３２１、３３１を位置させる（ステップＳ８）。

【0043】

この段階で、ベベルエッチング処理に移行することも可能であるが、本実施形態では、偏心量チェックが行われる。つまり、演算処理部９１は、観察ヘッド５が基板Ｓに近接した後で基板Ｓの周縁部を撮像するように、制御する。また、観察ヘッド５により撮像された画像に基づき、演算処理部９１は鉛直軸ＡＸに対する基板Ｓの中心ＳＣのズレ量、つまり偏心量を算出する（ステップＳ９）。この偏心量が許容値を超えている（ステップＳ１０で「ＮＯ」）場合には、演算処理部９１は、吸引ポンプ２４による基板Ｓの吸着を解除した（ステップＳ１１）後で、ステップＳ２に戻って、センタリング処理を繰り返す。なお、本実施形態では、偏心量が許容値以下に収まるまで、センタリング処理を繰り返すが、繰り返し回数が所定値（例えば２回）に達すると、センタリング処理およびベベルエッチング処理を停止し、その旨をオペレータに報知するように構成してもよい。

【0044】

一方、偏心量が許容値以下である（ステップＳ１０で「ＹＥＳ」）場合には、演算処理部９１は、センタリング処理を終了し、ベベルエッチング処理に移行する。

【0045】

以上のように、本実施形態では、センタリング処理中にパージ部３７が窒素ガスを供給することで、基板Ｓの下面とスピンベース２１の上面２１１との間に窒素ガスを介在されている。このため、センタリング処理における摩擦力が大幅に低減される。その結果、センタリング精度を高めることができる。また、基板Ｓの下面に対して傷がつくことも効果的に抑制することができる。これらのうち、特にセンタリング精度の向上については、図７に示す検証結果からも明らかである。

【0046】

図７はセンタリング精度に与えるＮ２パージの影響を示すグラフである。同図に示すデータは、以下の検証実験により得られたものである。図２および図３に示すセンタリング機構３を有する基板処理装置１０において、Ｎ２パージを、ゼロ、１リッター、３リッター、１５リッターに切り替えながら、半径１５０ｍｍの同一ウエハ（基板Ｓ）に対してセンタリング処理を実行した。ここでは、スピンベース２１に載置された直後のウエハの偏心量を「センタリング前偏心量」として求めた後、Ｎ２パージ＝ゼロでセンタリング処理されたウエハの偏心量を「センタリング後偏心量」として求めた。これを複数回繰り返し、図７中の黒丸印で示す結果を得た。また同様にして、Ｎ２パージ＝１リッター、３リッター、１５リッターについても、「センタリング前偏心量」および「センタリング後偏心量」を求めたところ、それぞれ図７中の黒三角印、黒四角印およびＸ印で示す結果が得られた。図７から次の技術事項が明らかとなっている。つまり、窒素ガスを供給しない場合（Ｎ２パージ＝ゼロ）、センタリング後偏心量は大きくばらついており、しかも２０μｍを超える場合もある。これに対し、窒素ガスを供給することで、センタリング前偏心量の大小にかかわらず、センタリング後偏心量が低減される。よって、窒素ガスの供給を伴う本実施形態によれば、センタリング精度を大幅に向上させることができる。

【0047】

また、センタリング精度の向上に対して窒素ガスの供給は非常に効果的であるが、その供給量の大小による効果の差は少ないようである。したがって、環境負荷を低減する観点から言えば、Ｎ２パージを３リットル以下に抑えるのが望ましい。このことは、次に説明する基板Ｓのスピンベース２１からの脱落を防止する上でも有効である。

【0048】

当接部材３１～３３の突設部３１１、３２１、３３１が基板Ｓから離れた状態で当該基板Ｓの下面に窒素ガスを供給すると、この窒素ガス供給によって基板Ｓがスピンベース２１との間に介在する窒素ガスの存在により水平方向にふらつき、最悪の場合、基板Ｓがスピンベース２１から脱落する可能性も否定できない。この点について、Ｎ２パージを低く抑えることで基板Ｓの脱落を抑制することができる。

【0049】

また、本実施形態では、当接部材３１～３３の突設部３１１、３２１、３３１が近接位置に到達したことを確認した後で、Ｎ２パージを開始している。このため、基板Ｓのふらつきが発生したとしても、基板Ｓの近傍に突設部３１１、３２１、３３１が近接しているため、基板Ｓの脱落を効果的に防止することができる。したがって、センタリング処理を安定して行うことができる。

【0050】

上記した実施形態では、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、パージ部３７が本発明の「気体供給部」の一例に相当している。また、モータ制御部９３が本発明の「移動制御部」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、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、突設部３１１、３２１、３３１は先鋭形状を有しているが、例えば平面、湾曲面、半円盤などの形状を有してもよい。

【0052】

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。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。これらのセンタリング機構３を有する装置に対しても本発明を適用することができる。

【0053】

また、上記実施形態では、センタリング前偏心量を計測することなく、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うセンタリング機構３に対して本発明を適用しているが、その適用対象はこれに限定されるものではない。例えば特許文献１に記載された装置にも適用可能である。この場合、基板の端面に当接可能な当接部位を有する当接部材（プッシャー）を、センタリング前偏心量に基づき当接部材を基板の端面に押し付けて基板を水平移動させる際に、基板と基板支持部との間に窒素ガスを供給するのが好適である。もちろん、２つ以上の当接部材を移動させてセンタリング処理を行う装置にも、本発明を適用可能である。

【0054】

また、上記実施形態では、本発明の「気体」として窒素ガスを用いているが、これ以外の気体を用いてもよいことは言うまでもない。

【0055】

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装置やセンタリング方法全般に適用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0056】

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】

【0057】

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）
３１～３３…当接部材
３４…移動機構
３７…パージ部（気体供給部）
９３…モータ制御部（移動制御部）
９４…気体制御部
２１１…（スピンベースの）上面
Ｓ…基板
ＳＣ…（基板の）中心

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】