CN117476526A - 定心装置及衬底处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于，在使用3个以上抵接部件的定心装置及使用所述定心装置的衬底处理装置中，提高定心精度，且所述抵接部件设置成在水平面内包围载置着周缘部设置着缺口部的圆板状的衬底的衬底支撑部。在所述发明中，3个以上的抵接部件具有能够与衬底的端面抵接的抵接面且配置成以抵接面朝向衬底的端面的姿势在水平面内包围衬底支撑部。另外，抵接面与水平面交叉形成的能够抵接区域为曲率中心位于直线或衬底侧且具有大于衬底的半径的曲率半径的曲线，且以长于由缺口部切取衬底的圆周的圆弧的方式进行精加工。

Description

定心装置及衬底处理装置
技术领域
所述发明涉及一种在将周缘部设置着槽口等缺口部的圆板状的衬底以水平姿势载置于衬底支撑部的上表面的状态下，以所述衬底的中心与衬底支撑部的中心一致的方式使衬底水平移动而定位的定心技术及利用所述技术来处理衬底的衬底处理装置。所述处理中含斜角蚀刻处理。
以下所示的日本申请的说明书、附图及权利要求书范围内的揭示内容通过参考将所述所有内容组入本书中：
特愿2022-119717(2022年7月27日申请)。
背景技术
已知有一种衬底处理装置，使半导体晶圆等衬底旋转且对所述衬底的周缘部供给处理液实施药液处理或洗净处理等。在例如日本专利特开2019-149423号公报所记载的装置中，衬底一边由旋转卡盘(相当于本发明的“衬底支撑部”的一例)从下方支撑一边被吸附保持。这时，如果旋转卡盘的中心与衬底的中心偏移，那么会招致处理品质下降。因此，在所述装置中，在对衬底实施处理之前，执行使衬底相对于旋转卡盘的偏心量减少的所谓定心处理。
发明内容
[发明所要解决的问题]
在所述以往装置中，分2阶段进行定心处理。首先，测定衬底相对于旋转卡盘的偏心量。接下来，通过以推进器水平推动旋转卡盘上的衬底，将衬底的中心朝旋转卡盘的中心(旋转轴线)侧移动。因此，在产量方面仍有改良的余地。
因此，正在研讨不进行偏心量测定而进行定心处理的技术。更详细来说，3个以上抵接部件设置成在水平面内包围旋转卡盘。且，在旋转卡盘上载置着衬底的状态下，由抵接部件从互不相同的方向朝衬底的端面移动而夹住衬底。由此，能只以所述抵接部件的移动，使载置于旋转卡盘的上表面的圆板状的衬底的中心与旋转卡盘的中心一致。
然而，在衬底设置着槽口等缺口部的情况下，虽然之后参考图4详细叙述，但根据抵接部件的构成，定心精度不同。因此，在使用3个以上抵接部件的定心装置中，为了提高定心精度，需要在抵接部件的构成上花功夫。然而，并未针对所述点进行充分研讨。
所述发明是鉴于所述问题完成的，目的在于在使用3个以上抵接部件的定心装置及使用所述定心装置的衬底处理装置中，提高定心精度，且所述抵接部件设置成在水平面内包围载置着周缘部设置着缺口部的圆板状的衬底的衬底支撑部。
[解决问题的技术手段]
所述发明的第1态样的特征在于其为在将周缘部设置着缺口部的圆板状的衬底以水平姿势载置于衬底支撑部的上表面的状态下，以衬底的中心与衬底支撑部的中心一致的方式使衬底水平移动并定位的定心装置，且具备：3个以上抵接部件，具有能够与衬底的端面抵接的抵接面且配置成以抵接面朝向衬底的端面的姿势在水平面内包围衬底支撑部；移动机构，使抵接部件从互不相同的方向朝衬底移动；及控制部，以抵接部件朝衬底移动而夹住衬底的方式，控制移动机构；抵接面与水平面交叉形成的能够抵接区域为曲率中心位于直线或衬底侧且具有大于衬底的半径的曲率半径的曲线，且以长于由缺口部切取衬底的圆周的圆弧的方式进行精加工。
另外，所述发明的第2态样的特征在于其为一种衬底处理装置，且具备：衬底支撑部，具有将在周缘部设置着缺口部的圆板状的衬底以水平姿势支撑的上表面；所述定心装置；吸引部，将通过定心装置定位的衬底与衬底支撑部之间排气并使衬底吸附保持于衬底支撑部；旋转驱动部，使吸附保持衬底的衬底支撑部绕衬底支撑部的中心旋转；及处理液供给机构，对与衬底支撑部一体绕衬底支撑部的中心旋转的衬底的周缘部供给处理液。
在这样构成的发明中，设置着3个以上具有能够与衬底的端面抵接的抵接面的抵接部件。所述抵接部件配置成以抵接面朝向衬底的端面的姿势在水平面内包围衬底支撑部。且，所述抵接部件从互不相同的方向朝衬底移动而夹住衬底。这时，如果抵接面与衬底的缺口部对向，那么会受到缺口部的影响，但在本发明中，抵接面与水平面交叉形成的能够抵接区域为曲率中心位于直线或衬底侧且具有大于衬底的半径的曲率半径的曲线，且以长于由缺口部切取衬底的圆周的圆弧的方式进行精加工。因此，能够防止抵接部件的一部分进入缺口部，结果，抑制缺口部对定心精度的影响。
[发明的效果]
根据本发明，能够提高定心精度。
所述本发明的各态样具有的多个构成要件并非全部为必须，为了解决所述问题的一部分或全部，或者为了达成本说明书所记载的效果的一部分或全部，能够适当对所述多个构成要件的一部分构成要件，进行所述变更、删除、与新的其它构成要件的替换、及限定内容的一部分删除。另外，为了解决所述问题的一部分或全部，或者为了达成本说明书所记载的效果的一部分或全部，也能够将所述本发明的一态样所含的技术特征的一部分或全部与所述本发明的其它态样所含的技术性特征的一部分或全部组合而设为本发明的独立的一个态样。
附图说明
图1是表示装备本发明的衬底处理装置的一实施方式的衬底处理系统的图。
图2是概略性表示衬底处理装置的一实施方式的构成的图。
图3是表示衬底处理装置的衬底保持部及定心机构的构成的立体图。
图4(a)、(b)是示意性表示定心机构能够采用的抵接部件的构成及衬底的槽口的关系的图。
图5(a)、(b)、(c)、(d)是示意性表示定心机构的动作的图。
图6是示意性表示微小移动前后的抵接部件与旋转基底的中心的位置关系的图。
图7是表示第1实施方式中负载力矩相对于基底中心到抵接面的距离的变化的变动的图表。
图8是表示与槽口相对于抵接面的位置关系对应的偏心量及偏心方向的图表。
图9是示意性表示本发明的定心装置的第2实施方式所采用的抵接部件的构成及衬底的槽口的关系的图。
图10是表示偏心偏移量相对于抵接面的弯曲度的变化的图表。
图11是示意性表示本发明的定心装置的第3实施方式的构成的图。
具体实施方式
图1是表示装备本发明的衬底处理装置的一实施方式的衬底处理系统的图。衬底处理系统100具备：衬底处理部110，对衬底S实施处理；及传载部120，与所述衬底处理部110结合。传载部120具备：容器保持部121，能够保持多个用来收纳衬底S的容器C(在密闭状态下收纳多个衬底S的FOUP(Front Opening UnifiedPod：前开式晶圆传送盒)、SMIF(Standard Mechanical Interface：标准机械接口)端口、OC(Open Cassette：开放式卡匣)等)；及传载机器人122，用来接取所述容器保持部121中保持的容器C，从容器C取出未处理的衬底C、或将已处理的衬底S收纳于容器C。在各容器C，将多块衬底S以大致水平姿势收纳。
传载机器人122具备：基底部122a，固定于装置筐体；多关节臂122b，设置成能够相对于基底部122a绕铅直轴旋动；及手122c，安装于多关节臂122b的前端。手122c成为能够在它的上表面载置并保持衬底S的构造。因为具有这种多关节臂及衬底保持用的手的传载机器人为周知，所以省略详细的说明。
衬底处理部110具备：衬底搬送机器人111，在俯视下配置于大致中央；及多个处理单元1，以包围所述衬底搬送机器人111的方式配置。具体来说，面向配置着衬底搬送机器人111的空间配置多个处理单元1。衬底搬送机器人111随机接取所述处理单元1而交接衬底S。另一方面，各处理单元1对衬底S执行规定的处理。在本实施方式中，所述处理单元1中的一个相当于本发明的衬底处理装置10。
图2是概略性表示衬底处理装置的一实施方式的构成的图。图3是表示衬底处理装置的衬底保持部及定心机构的构成的立体图。图4是示意性表示定心机构能够采用的抵接部件的构成及衬底的槽口的关系的图。图5是示意性表示定心机构的动作的图。图6是示意性表示微小移动前后的抵接部件与旋转基底的中心的位置关系的图。衬底处理装置10是作为本发明的“处理”的一例而执行斜角蚀刻处理的装置，在处理腔室内对衬底S的上表面的周缘部供给处理液。为了所述目的，衬底处理装置10具备衬底保持部2、本发明的定心装置的主要构成也就是定心机构3、处理液供给机构4。所述动作有控制装置全体的控制单元9控制。
衬底保持部2具备小于衬底S的圆板状的部件也就是旋转基底21。旋转基底21由从所述下表面中央部向下延伸的旋转支轴22，以上表面21成为水平的方式支撑。旋转支轴22由旋转驱动部23旋转自如地支撑。旋转驱动部23内置旋转电动机231，根据来自控制单元9的控制指令使旋转电动机231旋转。受到所述旋转驱动力，旋转基底21绕通过旋转基底21的中心21C在铅直方向延伸的铅直轴AX(1点划线)旋转。图2中，上下方向为铅直方向。另外，图2的相对于纸面垂直的面为水平面。此外，为了明确图2之后的附图中的方向关系，适当标注将Z轴设为铅直方向，将XY平面设为水平面的坐标系。
旋转基底21的上表面211具有能够支撑衬底S的大小，能够向旋转基底21的上表面211载置衬底S。虽然省略图示，但是在所述上表面211，设置着多个吸附孔或吸附槽等。所述吸附孔等经由吸引配管241与吸引泵24连接。当所述吸引泵24根据来自控制单元9的控制指令作动时，从吸引泵24对旋转基底21赋予吸引力。结果，从旋转基底21的上表面211与衬底S的下表面之间排出空气，将衬底S吸附保持于旋转基底21。这样吸附保持的衬底S与旋转基底21的旋转一起绕铅直轴AX旋转。因此，在衬底S的中心SC未与旋转基底21的中心21C一致，也就是衬底S偏心的情况下，会招致斜角蚀刻处理的品质下降。
因此，在本实施方式中，设置着定心机构3。定心机构3在吸引泵24停止吸引的期间(也就是衬底S能够在旋转基底21的上表面211上水平移动的期间)，执行定心处理。通过所述定心处理消除所述偏心，衬底S的中心SC与旋转基底21的中心21C一致。此外，稍后对定心机构3的详细构成及动作进行说明。
为了对接收定心处理后的衬底S实施斜角蚀刻处理，设置着处理液供给机构4。处理液供给机构4具有：处理液喷嘴41；喷嘴移动部42，使处理液喷嘴41移动；及处理液供给部43，对处理液喷嘴41供给处理液。喷嘴移动部42使处理液喷嘴41在如图2中实线所示般从衬底S的上方退避到侧方的退避位置、与如所述图的虚线所示般衬底S的周缘部上方的处理位置之间移动。
处理液喷嘴41连接于处理液供给部43。且，当从处理液供给部43对定位于处理位置的处理液喷嘴41输送适当的处理液时，从处理液喷嘴41对旋转中的衬底S的周缘部喷出处理液。由此，对衬底S的周缘部全体执行处理液的斜角蚀刻处理。
此外，虽然省略图2中的图示，但是防溅板部以从侧方包围衬底保持部2的方式设置。防溅板部在斜角蚀刻处理中，捕集从衬底S甩开的处理液的滴液，有效防止所述滴液飞散到装置周边。
接下来，参考图2到图6且对定心机构3的构成进行说明。定心机构3具有以下功能：以载置于旋转基底21的上表面211的衬底S的中心SC与旋转基底21的中心21C一致的方式，使衬底S在旋转基底21的上表面211上水平移动并定位。如图3所示，定心机构3具有：抵接部件31，在X方向上，相对于旋转基底21的中心21C配置于X2方向(同图的右边方向)侧；及抵接部件32、33，配置于X1方向(同图的左边方向)侧。另外，定心机构3具有用来使抵接部件31～33在水平方向移动的移动机构34。
移动机构34具有：单移动部35，用来使抵接部件31移动；及多移动部36，用来使抵接部件32、33一并移动。相对于旋转基底21的中心21C，单移动部35配置于X2方向侧，另一方面，多移动部36配置于X1方向侧。
单移动部35具有固定基底351、旋转电动机352、动力传递部353、及滑块354。将旋转电动机352安装于固定基底351，且将动力传递部353及滑块354依序积层于固定基底351上。旋转电动机352是用来使抵接部件31在X方向移动的驱动源。当旋转电动机352根据来自控制单元9的控制指令作动时，旋转轴(省略图示)旋转。所述旋转轴从固定基底351的上部延伸到动力传递部353，将由旋转电动机352产生的旋转驱动力传递到动力传递部353。动力传递部353通过例如齿条与小齿轮构造等，将与旋转驱动力对应的旋转运动转换为X方向的直线运动，并传递到滑块354。由此，滑块354在X方向往返移动与旋转量对应的距离。结果，安装于滑块354的上部的抵接部件31随着滑块354的移动而在X方向移动。
多移动部36除了滑块364的构造的一部分不同以外，基本上与单移动部35同样构成。也就是说，多移动部36通过动力传递部363将由安装于固定基底361的旋转电动机362产生的旋转驱动力施加到滑块364，使滑块364在X方向移动。滑块364的上部中，朝X2方向延伸的2条臂364a、364b在Y方向上相互隔开，在从铅直上方俯视下呈大致C字形状。且，抵接部件32、33分别安装在臂364a、364b的X2方向侧的端部。因此，当旋转电动机362根据来自控制单元9的控制指令作动时，与单移动部35同样，滑块364在X方向往返移动与旋转电动机362的旋转量对应的距离。结果，安装于滑块364的抵接部件32、33随着滑块364的移而在向X方向移动。
抵接部件31～33各自具有能够与衬底S的端面Se抵接的抵接面311～331。且，抵接部件31～33以将所述抵接面311～331朝向衬底S的端面Se的姿势，配置成在XY平面(水平面)内包围衬底保持部2。抵接面311～331具有平面形状，所述面法线朝向铅直轴AX。例如如图4的(a)栏所示，抵接面321中，与包含载置于衬底保持部2的上表面的衬底S的假想水平面交叉的直线区域322相当于本发明的“能够抵接区域”的一例，且它的长度L长于由槽口NT切取衬底S的圆周的圆弧的长度Ln。因此，在定心时，如果抵接部件32朝衬底S的端面Se移动，那么在直线区域322中以1点或2点与衬底S的端面Se抵接。也就是说，如同图所示，在以槽口NT与抵接面321对向的姿势载置于旋转基底21的上表面的情况下，直线区域322上的2个抵接点CP1、CP2与衬底S的端面Se抵接。另一方面，除了所述以外，直线区域322上的1个抵接点与衬底S的端面Se抵接。这对于抵接面311、331也同样。此外，稍后参考图4且对如上所述般构成抵接部件31～33的理由进行详细叙述。
当通过单移动部35将抵接部件31朝X1方向移动时，抵接部件31的抵接面311朝旋转基底21的中心21C行进，与衬底S的端面Se抵接。这样，在本实施方式中，用来与衬底S抵接的抵接部件31的移动方向D1是X1方向，它相当于本发明的“第1水平方向”。且，通过抵接后抵接部件31还朝D1方向移动，一边将衬底S朝X1方向按压一边使它在旋转基底21的上表面211朝X1方向水平移动。这样，在本实施方式中，为了帮助理解发明内容，而在图3、图5及图6中追加记载从旋转基底21的中心21C朝X1方向延设的假想线VL。它相当于本发明的“假想线”。以下，一边适当使用假想线VL，一边继续说明定心机构3的构成。
多移动部36的抵接部件32、33的移动态样与抵接部件31的态样一部分不同。原因在于，在水平面内，抵接部件32、33相对于假想线VL线对称配置，保持所述配置状态不变而在X方向移动。更详细来说，抵接部件32如图5的(a)栏所示，从假想线VL朝Y2方向侧偏离规定距离W(其中，短于衬底S的半径rs)而配置。另一方面，抵接部件33相对于假想线VL配置于抵接部件32的相反侧，也就是在Y1方向侧与抵接部件32偏离相同的距离W。因此，如果通过多移动部36将抵接部件32、33朝X2方向移动，那么抵接部件32的抵接面321抵接于比假想线VL靠Y2方向侧的衬底端面，且抵接部件33的抵接面331抵接于比假想线VL靠Y1方向侧的衬底端面。这样，在本实施方式中，用来与衬底S抵接的抵接部件32的移动方向D2是X2方向，它相当于本发明的“第2水平方向”。另外，用来与衬底S抵接的抵接部件33的移动方向D3也是X2方向，它相当于本发明的“第3水平方向”。因此，为了一边保证基底21的中心21C到各抵接面311、321、331的距离相同一边使抵接面311、321、331移动，需要使抵接部件31与抵接部件32、33中的每单位时间的移动量不同。对于这点参考图5及图6详细叙述，且对利用所述移动态样的定心处理进行说明。
为了在旋转基底21的上表面211载置衬底S，期望至少考虑衬底S的外径公差的最大值而将抵接面311、321、331定位于基准位置。例如在直径300mm的衬底S中，外径公差为0.2mm。因此，抵接面311、321、331需要与旋转基底21的中心21C隔开150.1mm或其以上的距离。在本实施方式中将所述距离称为“基准距离r0”，如图5的(a)栏所示，将圆(1点划线)设为基准圆，且所述圆的以旋转基底21的中心21C为中心的半径为基准距离r0。
接下来，对以抵接面311、321、331位于所述基准圆的方式将抵接部件31～33定位之后，使抵接面311、321、331朝衬底S移动的情况进行研讨。所述情况下，用来使抵接面311定位于基准圆的抵接部件31的位置相当于本发明的“第1基准位置”，用来使抵接面321定位于基准圆的抵接部件32的位置相当于本发明的“第2基准位置”，用来使抵接面331定位于基准圆的抵接部件33的位置相当于本发明的“第3基准位置”。
这里，对从抵接部件31～33分别位于第1基准位置、第2基准位置及第3基准位置的状态起，将抵接部件31朝向衬底S而朝D1方向(X1方向)微小移动第1移动量Δd1的情况进行研讨。与此对应，当使抵接部件32、33朝D2方向(X2方向)微小移动相同的距离时，旋转基底21的中心21C到抵接面311、321、331的距离不一致。因此，如果直接将每单位时间的移动量统一而重复抵接部件31～33的微小移动，那么衬底S的中心SC不会与旋转基底21的中心21C一致。
对此，如图5的(b)栏及图6所示，通过与使抵接部件31朝D1方向微小移动第1移动量Δd1对应，使抵接部件32朝D2方向微小移动第2移动量Δd2，使抵接部件33朝D3方向微小移动第3移动量Δd3(＝Δd2)，那么能够一边保证旋转基底21的中心21C到各抵接面311、321、331的距离相同一边使抵接面311、321、331移动。
图6是示意性表示微小移动前后的抵接部件32与旋转基底21的中心21C的位置关系的图。图6表示以旋转基底21的中心21 C为中心的半径为r1的圆与抵接部件32的位置关系、及以旋转基底21的中心21C为中心的半径为r2的圆与抵接部件32的位置关系。图6以实线表示使抵接部件32朝D2方向微小移动第2移动量Δd2之前的抵接部件32，以两点划线表示微小移动之后的抵接部件32。图6表示以旋转基底21的中心21C为中心的半径为r1的圆与抵接部件32的接点324、与以旋转基底21的中心21C为中心的半径为r2的圆与抵接部件32的接点325。
如图6所示，接点324与接点325在抵接部件32上的位置不同。另一方面，连结旋转基底21的中心21C与接点324的直线、与连结旋转基底21的中心21C与接点325的直线重叠。此外，连结旋转基底21的中心21C与接点324的直线与假想线VL所成的角度、及连结旋转基底21的中心21C与接点325的直线与假想线VL所成的角度相同。
因此，能够如以下般设定使抵接部件32微小移动的距离Δd2(相当于本发明的“第2移动量”)及使抵接部件33微小移动的距离Δd3(相当于本发明的“第3移动量”)，
Δd2＝Δd3＝(r1-r2)/cosθ＝Δd1/cosθ
r1＝r0
r2＝r1-Δd1
其中，
r1：微小移动前的中心21C到抵接面321的距离、
θ：连结旋转基底21的中心21C、接点325及接点324的直线与假想线VL所成的角度、
r2：微小移动后的中心21C到抵接面321的距离、
W：从假想线VL到抵接部件32的隔开距离。
所述情况下，在微小移动后，旋转基底21的中心21C到抵接面311、321、331的距离也一致。通过重复这种微小移动，一边保持旋转基底21的中心21C到抵接面311、321、331的距离相同一边将抵接部件31～33接近衬底S。于是，例如在产生图5所示的偏心的情况下，在所述微小移动的重复中，最初抵接部件31抵接于衬底S，使衬底S朝D1方向移动(参考图5的(c)栏)。接下来，抵接部件32与由抵接部件31推动的衬底S抵接并使它水平移动。且，如图5的(d)栏所示，如果旋转基底21的中心21C到抵接面311、321、331的距离成为衬底S的半径，那么最后的抵接部件33也与衬底S抵接。这样，由抵接部件31～33夹住衬底S而停止衬底S的移动，且衬底S的中心SC与旋转基底21的中心21C一致。这样，能够执行衬底S的定心处理。
在具有所述定心机构3的本实施方式中，控制单元9控制衬底处理装置10的装置各部执行所述定心处理及接下来的斜角蚀刻处理。在所述控制单元9，设置着由具有CPU(＝Central Processing Unit：中央处理器)或RAM(＝Random Access Memory：随机存取存储器)等的计算机构成的运算处理部91、硬盘驱动器等的存储部92、及电动机控制部93。
运算处理部91适当读出预先存储于存储部92的定心程序或斜角蚀刻程序，在RAM(省略图示)展开，进行图5所示的定心处理及斜角蚀刻处理。尤其，在进行定心处理时，运算处理部91算出第1移动量Δd1到第3移动量Δd3且基于所述移动量Δd1～Δd3，经由电动机控制部93控制移动机构34的旋转电动机352、362。另外，运算处理部91算出施加到旋转电动机352的电动机电流值到单移动部35的负载力矩，且算出施加到旋转电动机362的电动机电流值到多移动部36的负载力矩。这里，在重复微小移动的期间，伴随着旋转基底21的中心21C到抵接面311、321、331的距离(基底中心到抵接面的距离)变化，负载力矩例如如图7所示变动。如同图所示，所述距离与衬底S的半径rs一致，也就是说在抵接部件31～33夹住衬底S的时点，在单移动部35及多移动部36中，负载力矩几乎同时急剧增大。因此，运算处理部91在负载力矩超过阈值的时点判断为定心处理完成，停止抵接部件31～33的移动。此外，在本实施方式中，虽然对所有电动机352、362监视负载力矩的变动，但是也可通过只监视一个电动机而规定抵接部件31～33的移动停止时刻。另外，当然也可基于电动机电流值以外算出负载力矩。
如以上这样，在本实施方式中，通过重复抵接部件31～33的微小移动，一边保持旋转基底21的中心21C到抵接面311、321、331的距离相同一边使抵接部件31～33慢慢接近衬底S。且，通过以所述3个抵接部件31～33夹住衬底S而使衬底S的中心SC与旋转基底21的中心21C一致。这样能够只通过抵接部件31～33的微小移动的重复动作进行定心处理，而以优异的产量进行定心处理(作用效果A)。
另外，基于负载力矩变动确认定心处理的完成，且立即停止抵接部件31～33的移动。因此，能够不对衬底S造成损伤，而在适当的时刻结束定心处理(作用效果B)。对于这点，在之后说明的实施方式中也同样。
此外，如图4的(a)栏所示，因为抵接部件31～33具有与XY平面交叉形成的直线区域312、322、332，所以还能获得其它作用效果。作为从水平方向推动衬底S的端面Se而使其移动的技术，一般来说为具有精加工为半圆盘形状的前端部(参考图4的(b)栏)或在尖锐形状具有精加工的前端部的抵接部件、或辊形状的抵接部件。因此，通过使用具有所述形状的抵接部件，能获得所述作用效果A及作用效果B。
然而，例如在图4的(b)栏所示的比较例中，抵接部件39的前端部393具有半圆盘形状。在所述抵接部件39中，与衬底S的端面Se对向的抵接面391朝向衬底S精加工为凸形状。因此，在抵接面391中，与包含载置于衬底保持部2的上表面的衬底S的假想水平面交叉的曲线区域392成为曲率中心位于抵接部件39侧的曲线形状。因此，在以槽口NT与抵接面391对向的姿势载置于旋转基底21的上表面的情况下，前端部393的一部分在进入槽口NT的状态下在曲线区域392上的2个抵接点CP1、CP2处抵接。结果，在定心时，抵接面391移动到比与衬底S的端面Se抵接而定位的位置P0朝衬底S侧前进偏心偏离量Lb的位置P1。结果，抵接部件39的抵压位置从用来进行准确的定心处理的位置偏移。例如，在图3所示的定心机构3中，如果将所有抵接部件31～33置换为抵接部件39，进行定心处理，那么能获得接下来的实验结果。这里，如果使载置于旋转基底21的衬底(半径150mm的半导体晶圆)S绕铅直轴AX旋转适当的旋转角(例如32°、180°、328°)，在使槽口NT与抵接面391对向的状态下进行定心处理，那么抵压位置的偏移量，也就是偏心偏移量也达到最大240μm。
对此，在本实施方式中，抵接部件31～33的抵接面311～331具有平面形状。因此，如图4的(a)栏所示，在抵接面311～331中与包含载置于衬底保持部2的上表面的衬底S的假想水平面交叉的区域(相当于本发明的“能够抵接区域”的一例)分别为直线形状。而且，所述直线区域312、321、332都长于圆弧的长度Ln。因此，如同图所示，在以槽口NT与抵接面321对向的姿势载置于旋转基底21的上表面的情况下，直线区域322上的2个抵接点CP1、CP2由槽口NT的肩部位卡合，能够有效阻止抵接部件32的一部分进入槽口NT。另外，虽然抵接面321移动到比与衬底S的端面Se抵接而定位的位置P0朝衬底S侧前进偏心偏移量La的位置P2，但是偏心偏移量La与比较例的偏心偏移量Lb相比，大幅减少。
这里，在图3所示的定心机构3中，如果一边使载置于旋转基底21的衬底(半径150mm的半导体晶圆)S绕铅直轴AX在326.25°到329.75°的范围内每隔0.25°切换旋转角一边测量偏心量及偏心方向，那么能获得图8所示的实验结果。
图8是表示与槽口相对于抵接面的位置关系对应的偏心量及偏心方向的图表。在同图中，旋转角表示槽口NT与抵接面321的位置关系，在328°下，如图4所示，槽口NT全体与抵接面321对向，在327.25°以下或328.75°以上，槽口NT从抵接面321向衬底S的周方向偏离。另外，在同图中，菱形标记表示定心动作后的偏心量，方形标记表示定心动作后的偏心方向。从同图可知，即使以槽口NT与抵接面321对向的姿势进行定心处理，也能够将偏心量抑制为最大11μm左右。也就是说，通过使用具有如上构成的抵接面321的抵接部件32，不管槽口NT的位置如何，都能够大幅抑制偏心偏移量。关于这点，对于抵接部件31抵接面311及抵接部件33的抵接面331也同样。结果，通过以所述抵接面311、321、331夹住载置于旋转基底21的上表面的衬底S执行定心处理，与比较例相比，能够大幅提高定心精度。
然而，所述定心机构3及控制单元9的组合相当于本发明的定心装置的第1实施方式，但是定心机构3的抵接面311、321、331的构成不限定于此，例如图9所示，也可以与XY平面交叉的能够抵接区域成为曲线的方式，对抵接面311、321、331(第2实施方式)进行精加工。
图9是示意性表示本发明的定心装置的第2实施方式采用的抵接部件的构成及衬底的槽口的关系的图。所述第2实施方式与第1实施方式较大不同点在于，抵接面311、321、331沿衬底S的端面Se具有弯曲形状，其它构成与第1实施方式相同。因此，以下，以不同点为中心进行说明，对相同构成标注相同符号省略说明。
如图9的(a)栏所示，在抵接面321中，与包含载置于衬底保持部2的上表面的衬底S的假想水平面交叉的曲线区域323相当于本发明的“能够抵接区域”的一例。也就是说，以曲线区域323的曲率中心位于衬底S侧且曲线区域323的曲率半径大于衬底S的半径的方式，对抵接面321进行精加工。因此，定心时，当抵接部件32朝衬底S的端面Se移动时，在曲线区域323中以1点或2点与衬底S的端面Se抵接。也就是说，如同图所示，在以槽口NT与抵接面321对向的姿势载置于旋转基底21的上表面的情况下，曲线区域323上的2个抵接点P1、CP2由槽口NT的肩部位卡合，能够有效阻止抵接部件32的一部分进入槽口NT。另外，虽然抵接面321移动到比与衬底S的端面Se抵接而定位的位置P0朝衬底S侧前进偏心偏移量Lc的位置P3，但是偏心偏移量Lc少于第1实施方式的偏心偏移量La。这点对于抵接部件31的抵接面311及抵接部件33的抵接面331也同样。
这里，如果一边多阶段变更所述曲率半径一边求出设置于衬底(半径150mm的半导体晶圆)S的槽口NT(角度1.119°)的偏心偏移量，那么能获得图10所示的实验结果。图10是表示偏心偏移量相对于抵接面的弯曲度(曲率半径)的变化的图表。由同图可知，随着曲率半径接近衬底S的半径，偏心偏移量L变小。且，在曲率半径与衬底S的半径一致的情况下，理论上不受槽口NT的影响。但是，如果考虑衬底S的公差，那么实际上无法使用使曲率半径与衬底S的半径一致的情况。因此，在第2实施方式中，以曲线区域313、323、333的曲率半径大于衬底S的半径的方式，对抵接面311、321、331进行精加工。
如上所述，在衬底处理装置10中，定心机构3与控制单元9的组合相当于本发明的定心装置的实施方式。也就是说，抵接部件31～33分别相当于本发明的“第1抵接部件”、“第2抵接部件”及“第3抵接部件”的一例。另外，控制单元9相当于本发明的“控制部”的一例。另外，旋转基底21及中心21C分别相当于本发明的“衬底支撑部”及“衬底支撑部的中心”的一例。另外，吸引泵24相当于本发明的“吸引部”的一例。
此外，在所述第1实施方式中，虽然通过多移动部36使2个抵接部件32、33分别朝D2方向(X2方向)及D3方向(X2方向)移动，但也可取代多移动部36，而设置与单移动部35同样构成的抵接部件32用单移动部及抵接部件33用单移动部。在所述情况下，设置于每个抵接部件31～33的单移动部分别相当于本发明的“第1单移动部”、“第2单移动部”及“第3单移动部”的一例。
另外，在这样设置抵接部件32用单移动部及抵接部件33用单移动部的情况下，无需将D2方向及D3方向这两个方向统一成X2方向，也可从X2方向变更D2方向及D3方向中的至少一个(第3实施方式)。
图11是示意性表示本发明的定心装置的第3实施方式的构成的图。第3实施方式与第1实施方式较大不同点在于，取代多移动部36，而设置与单移动部35同样构成的抵接部件32用单移动部37及抵接部件33用单移动部38、与D2方向及D3方向都与X2方向不同。在所述第2实施方式中，与图5的(a)及(b)栏以及基于其等的第2移动量及第3移动量的研讨内容同样，单独设定第2移动量及第3移动量。其它构成及动作基本上与第1实施方式同样。
在这样构成的第3实施方式中，一边保持旋转基底21的中心21C到抵接面311、321、331的距离相同一边将抵接部件31～33依次与衬底S抵接而夹住衬底S。由此，衬底S的中心SC与旋转基底21的中心21C一致。因此，只通过抵接部件31～33的微小移动的重复动作进行定心处理，能够以优异的产量进行定心处理。
此外，本发明不限定于所述实施方式，只要不脱离它的主旨，就能够对所述者施加各种变更。例如，在所述实施方式中，虽然基于负载力矩变动检测由抵接部件31～33夹住衬底S，也就是定心处理的完成，但是也可通过其它方法进行所述检测。例如，也可构成为在单移动部35、38或多移动部36设置测力计或应变计等传感器，在由抵接部件31～33夹住衬底S时，传感器检测应力或应变输出检测信号。在所述情况下，控制单元9基于来自传感器的检测信号确认由抵接部件31～33夹住衬底S。
另外，在所述实施方式中，虽然将本发明应用于进行斜角蚀刻处理的衬底处理装置10所装备的定心装置，但本发明的定心装置能够应用于一边使圆板状的衬底旋转一边进行处理的衬底处理装置所装备的所有定心技术。另外，也可单独使用本发明的定心装置。
此外，在所述实施方式中，虽然使用3个抵接部件将衬底进行定心，但是能够将本发明应用于使用4个以上的抵接部件的定心装置。
以上，虽然已依规定的实施例说明发明，但是所述说明并非意图由限定的意思解释的。只要参考发明的说明，那么精通所述技术者能够明瞭与本发明的其它实施方式同样揭示的实施方式的各种变化例。因此，认为附加的权利要求书的范围在不脱离发明真正的范围的范围内，包含所述变化例或实施方式。
所述发明能够应用于在将周缘部设置着槽口等缺口部的圆板状的衬底以水平姿势载置于衬底支撑部的上表面的状态下，以所述衬底的中心与衬底支撑部的中心一致的方式使衬底水平移动并定位的定心技术及利用所述技术处理衬底的所有衬底处理装置。
[符号的说明]
3 定心机构
4 处理液供给机构
9 控制单元(控制部)
10衬底处理装置
21旋转基底(衬底支撑部)
21C(旋转基底)的中心
23旋转驱动部
24吸引泵(吸引部)
31(第1)抵接部件
32(第2)抵接部件
33(第3)抵接部件
34移动机构
211(旋转基底的)上表面
311、321、331(抵接部件)的抵接面
322直线区域(能够抵接区域)
323曲线区域(能够抵接区域)
324以旋转基底21的中心21C为中心的半径为r1的圆与抵接部件32的接点
325以旋转基底21的中心21C为中心的半径为r2的圆与抵接部件32的接点
D1第1水平方向
D2第2水平方向
D3第3水平方向
NT槽口(缺口部)
S衬底
SC(衬底的)中心
Se(衬底的)端面
VL假想线。

Claims (3)

1.一种定心装置，其特征在于其为在将周缘部设置着缺口部的圆板状的衬底以水平姿势载置于衬底支撑部的上表面的状态下，以所述衬底的中心与所述衬底支撑部的中心一致的方式使所述衬底水平移动并定位的定心装置，且具备：
3个以上的抵接部件，具有能够与所述衬底的端面抵接的抵接面且配置成以所述抵接面朝向所述衬底的端面的姿势在水平面内包围所述衬底支撑部；
移动机构，使所述抵接部件从互不相同的方向朝所述衬底移动；及
控制部，以所述抵接部件朝所述衬底移动并夹住所述衬底的方式，控制所述移动机构；且
所述抵接面与所述水平面交叉而形成的能够抵接区域为曲率中心位于直线或所述衬底侧且具有大于所述衬底的半径的曲率半径的曲线，且以长于由所述缺口部切取所述衬底的圆周的圆弧的方式进行精加工。
2.根据权利要求1所述的定心装置，其特征在于
作为所述抵接部件设置：
第1抵接部件，在所述水平面内，与所述衬底支撑部的中心隔开长于所述衬底的半径的基准距离，且在从第1基准位置朝向所述衬底支撑部的中心的第1水平方向移动自如；
第2抵接部件，在所述水平面内，相对于所述衬底支撑部的中心在所述第1抵接部件的相反侧，偏离从所述衬底支撑部的中心朝所述第1水平方向延伸的假想线，且与所述衬底支撑部的中心隔开所述基准距离，在与从第2基准位置朝向所述衬底支撑部的中心的方向不同且接近所述衬底的第2水平方向移动自如；及
第3抵接部件，在所述水平面内，相对于所述衬底支撑部的中心在所述第1抵接部件的相反侧，且相对于所述假想线在所述第2抵接部件的相反侧，与所述衬底支撑部的中心隔开所述基准位置，且与从第3基准位置朝向所述衬底支撑部的中心的方向不同且接近所述衬底的第3水平方向移动自如；且
所述移动机构使所述第1抵接部件、所述第2抵接部件及所述第3抵接部件分别朝所述第1水平方向、所述第2水平方向及所述第3水平方向移动；
所述控制部
以保持所述第1抵接部件、所述第2抵接部件及所述第3抵接部件与所述衬底支撑部的中心的距离相同的方式，使所述第1抵接部件、所述第2抵接部件及所述第3抵接部件分别重复移动第1移动量、第2移动量及第3移动量的微小移动，
确认由所述第1抵接部件、所述第2抵接部件及所述第3抵接部件夹住所述衬底后，停止所述微小移动。
3.一种衬底处理装置，其特征在于具备：
衬底支撑部，具有将在周缘部设置着缺口部的圆板状的衬底以水平姿势支撑的上表面；
根据权利要求1或2所述的定心装置；
吸引部，将通过所述定心装置定位的所述衬底与所述衬底支撑部之间排气而使所述衬底吸附保持于所述衬底支撑部；
旋转驱动部，使吸附保持所述衬底的所述衬底支撑部绕所述衬底支撑部的中心旋转；及
处理液供给机构，对与所述衬底支撑部一体绕所述衬底支撑部的中心旋转的所述衬底的周缘部供给处理液。
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