TW202405985A - 定心裝置及基板處理裝置 - Google Patents

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南翔耀
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Abstract

本發明係使用3個以上之抵接構件之定心裝置及關於該定心裝置者，且該抵接構件係設置為於水平面內包圍載置有在周緣部設置有缺口部之圓板狀之基板之基板支持部。於本發明中，3個以上之抵接構件具有可與基板之端面抵接之抵接面，且配置為以抵接面朝向基板之端面之姿勢於水平面內包圍基板支持部。又，抵接面與水平面交叉形成之可抵接區域，為曲率中心位於直線或基板側且具有大於基板之半徑之曲率半徑之曲線，且以長於藉由缺口部切取基板之圓周之圓弧之方式進行精加工。藉此，可提高定心精度。

Description

定心裝置及基板處理裝置
本發明係關於一種於將周緣部設置有槽口等缺口部之圓板狀之基板以水平姿勢載置於基板支持部之上表面之狀態下，以該基板之中心與基板支持部之中心一致之方式使基板水平移動而定位之定心技術及利用該技術來處理基板之基板處理裝置。該處理中包含斜角蝕刻處理。
以下所示之日本申請之說明書、圖式及申請專利範圍內之揭示內容藉由參照將其所有內容組入本書中： 特願2022-119717(2022年7月27日申請)。
已知有一種基板處理裝置，其使半導體晶圓等基板旋轉且對該基板之周緣部供給處理液實施藥液處理或洗淨處理等。於例如日本專利特開2019-149423號公報所記載之裝置中，基板一面藉由旋轉卡盤(相當於本發明之「基板支持部」之一例)自下方支持一面被吸附保持。此時，若旋轉卡盤之中心與基板之中心偏移，則會招致處理品質之下降。因此，於上述裝置中，於對基板實施處理之前，執行使基板相對於旋轉卡盤之偏心量減少之所謂定心處理。
於上述先前裝置中，分2個階段進行定心處理。首先，測定基板相對於旋轉卡盤之偏心量。接著，藉由以推進器水平推動旋轉卡盤上之基板，將基板之中心朝旋轉卡盤之中心(旋轉軸線)側移動。因此，於產量方面仍有改良之餘地。
因此，不進行偏心量測定而進行定心處理之技術不斷研討中。更詳細而言，設置為3個以上之抵接構件於水平面內包圍旋轉卡盤。且，於旋轉卡盤上載置有基板之狀態下，由抵接構件自互不相同之方向朝基板之端面移動而夾住基板。藉此，可僅以該抵接構件之移動，使載置於旋轉卡盤之上表面之圓板狀之基板之中心與旋轉卡盤之中心一致。
然而，於基板設置有槽口等缺口部之情形時，雖後續參照圖4詳細敘述，但根據抵接構件之構成，定心精度不同。因此，於使用3個以上之抵接構件之定心裝置中，為了提高定心精度，需要於抵接構件之構成上花費功夫。然而，並未針對該點進行充分研討。
該發明係鑑於上述問題完成者，其目的在於，於使用3個以上之抵接構件之定心裝置及使用該定心裝置之基板處理裝置中，提高定心精度，且該等抵接構件設置為於水平面內包圍載置有周緣部設置有缺口部之圓板狀之基板之基板支持部。
該發明之第1態樣之特徵在於其係於將周緣部設置有缺口部之圓板狀之基板以水平姿勢載置於基板支持部之上表面之狀態下，以基板之中心與基板支持部之中心一致之方式使基板水平移動並定位之定心裝置，且具備：3個以上之抵接構件，其等具有可與基板之端面抵接之抵接面且配置為以抵接面朝向基板之端面之姿勢於水平面內包圍基板支持部；移動機構，其使抵接構件自互不相同之方向朝基板移動；及控制部，其以抵接構件朝基板移動而夾住基板之方式，控制移動機構；抵接面與水平面交叉形成之可抵接區域為曲率中心位於直線或基板側且具有大於基板之半徑之曲率半徑之曲線，且以長於藉由缺口部切取基板之圓周之圓弧之方式進行精加工。
又，該發明之第2態樣之特徵在於其係一種基板處理裝置，且具備：基板支持部，其具有將於周緣部設置有缺口部之圓板狀之基板以水平姿勢支持之上表面；上述定心裝置；吸引部，其將藉由定心裝置定位之基板與基板支持部之間排氣並使基板吸附保持於基板支持部；旋轉驅動部，其使吸附保持基板之基板支持部繞基板支持部之中心旋轉；及處理液供給機構，其對與基板支持部一體繞基板支持部之中心旋轉之基板之周緣部供給處理液。
於如此構成之發明中，設置有3個以上之具有可與基板之端面抵接之抵接面之抵接構件。該等抵接構件配置為以抵接面朝向基板之端面之姿勢於水平面內包圍基板支持部。且，該等抵接構件自互不相同之方向朝基板移動而夾住基板。此時，若抵接面與基板之缺口部對向，則會受到缺口部之影響，但於本發明中，抵接面與水平面交叉形成之可抵接區域為曲率中心位於直線或基板側且具有大於基板之半徑之曲率半徑之曲線，且以長於藉由缺口部切取基板之圓周之圓弧之方式進行精加工。因此，可防止抵接構件之一部分進入缺口部，其結果，抑制缺口部對定心精度之影響。
根據本發明，可提高定心精度。
上述本發明之各態樣具有之複數個構成要件並非全部為必須，為了解決上述問題之一部分或全部，或為了達成本說明書所記載之效果之一部分或全部，可適當對上述複數個構成要件之一部分構成要件，進行其變更、刪除、與新之其他構成要件之替換、及限定內容之一部分刪除。又，為了解決上述問題之一部分或全部，或為了達成本說明書所記載之效果之一部分或全部，亦可將上述本發明之一態樣所包含之技術特徵之一部分或全部與上述本發明之其他態樣所包含之技術性特徵之一部分或全部組合而設為本發明之獨立之一形態。
圖1係顯示裝備本發明之基板處理裝置之一實施形態之基板處理系統之圖。基板處理系統100具備：基板處理部110，其對基板S實施處理；及傳載部120，其與該基板處理部110結合。傳載部120具備：容器保持部121，其可保持複數個用於收納基板S之容器C(於密閉狀態下收納複數個基板S之FOUP(Front Opening UnifiedPod：前開式晶圓傳送盒)、SMIF(Standard Mechanical Interface：標準機械介面)端口、OC(Open Cassette：開放式卡匣)等)；及傳載機器人122，其用於接取該容器保持部121中保持之容器C，自容器C取出未處理之基板C、或將處理完畢之基板S收納於容器C。於各容器C，將複數塊基板S以大致水平姿勢收納。
傳載機器人122具備：基底部122a，其固定於裝置筐體；多關節臂122b，其設置為可相對於基底部122a繞鉛直軸旋動；及手122c，其安裝於多關節臂122b之前端。手122c成為可於其上表面載置並保持基板S之構造。因具有此種多關節臂及基板保持用之手之傳載機器人為周知，故省略詳細之說明。
基板處理部110具備：基板搬送機器人111，其於俯視下配置於大致中央；及複數個處理單元1，其等以包圍該基板搬送機器人111之方式配置。具體而言，面向配置有基板搬送機器人111之空間配置複數個處理單元1。基板搬送機器人111隨機接取該等處理單元1而交接基板S。另一方面，各處理單元1對基板S執行規定之處理。於本實施形態中，該等處理單元1中之一者相當於本發明之基板處理裝置10。
圖2係概略性顯示基板處理裝置之一實施形態之構成之圖。圖3係顯示基板處理裝置之基板保持部及定心機構之構成之立體圖。圖4係模式性顯示定心機構可採用之抵接構件之構成及基板之槽口之關係之圖。圖5係模式性顯示定心機構之動作之圖。圖6係模式性顯示微小移動前後之抵接構件與旋轉基座之中心之位置關係之圖。基板處理裝置10係作為本發明之「處理」之一例而執行斜角蝕刻處理之裝置，於處理腔室內對基板S之上表面之周緣部供給處理液。為了該目的，基板處理裝置10具備基板保持部2、本發明之定心裝置之主要構成即定心機構3、處理液供給機構4。該等動作藉由控制裝置全體之控制單元9控制。
基板保持部2具備小於基板S之圓板狀之構件即旋轉基座21。旋轉基座21由自其下表面中央部向下延伸之旋轉支軸22，以上表面211成為水平之方式受支持。旋轉支軸22藉由旋轉驅動部23旋轉自如地支持。旋轉驅動部23內置旋轉馬達231，根據來自控制單元9之控制指令使旋轉馬達231旋轉。受到該旋轉驅動力，旋轉基座21繞通過旋轉基座21之中心21C於鉛直方向延伸之鉛直軸AX(一點鎖線)旋轉。圖2中，上下方向為鉛直方向。又，圖2之相對於紙面垂直之面為水平面。另，為了明確圖2之後之圖式中之方向關係，適當標注將Z軸設為鉛直方向，將XY平面設為水平面之座標系。
旋轉基座21之上表面211具有可支持基板S之大小，可將基板S載置於旋轉基座21之上表面211。雖省略圖示，但於該上表面211，設置有複數個吸附孔或吸附槽等。該等吸附孔等經由吸引配管241與吸引泵24連接。當該吸引泵24根據來自控制單元9之控制指令作動時，自吸引泵24對旋轉基座21施加吸引力。其結果，自旋轉基座21之上表面211與基板S之下表面之間排出空氣，將基板S吸附保持於旋轉基座21。如此吸附保持之基板S與旋轉基座21之旋轉一起繞鉛直軸AX旋轉。因此，於基板S之中心SC未與旋轉基座21之中心21C一致，即基板S偏心之情形時，會招致斜角蝕刻處理之品質下降。
因此，於本實施形態中，設置有定心機構3。定心機構3於吸引泵24停止吸引之期間(即基板S可於旋轉基座21之上表面211上水平移動之期間)，執行定心處理。藉由該定心處理消除上述偏心，基板S之中心SC與旋轉基座21之中心21C一致。另，稍後就定心機構3之詳細構成及動作進行說明。
為了對接收定心處理後之基板S實施斜角蝕刻處理，設置有處理液供給機構4。處理液供給機構4具有：處理液噴嘴41；噴嘴移動部42，其使處理液噴嘴41移動；及處理液供給部43，其對處理液噴嘴41供給處理液。噴嘴移動部42使處理液噴嘴41於如圖2中實線所示般自基板S之上方退避至側方之退避位置、與如該圖之虛線所示般基板S之周緣部上方之處理位置之間移動。
處理液噴嘴41連接於處理液供給部43。且，當自處理液供給部43對定位於處理位置之處理液噴嘴41輸送適當之處理液時，自處理液噴嘴41對旋轉中之基板S之周緣部噴出處理液。藉此，對基板S之周緣部全體執行處理液之斜角蝕刻處理。
另，雖省略圖2中之圖示，但防濺板部以自側方包圍基板保持部2之方式設置。防濺板部於斜角蝕刻處理中，捕集自基板S甩開之處理液之滴液，有效防止該滴液飛散至裝置周邊。
接著，參照圖2至圖6且就定心機構3之構成進行說明。定心機構3具有以下功能：以載置於旋轉基座21之上表面211之基板S之中心SC與旋轉基座21之中心21C一致之方式，使基板S於旋轉基座21之上表面211上水平移動並定位。如圖3所示，定心機構3具有：抵接構件31，其於X方向上，相對於旋轉基座21之中心21C配置於X2方向(同圖之右邊方向)側；及抵接構件32、33，其配置於X1方向(同圖之左邊方向)側。又，定心機構3具有用於使抵接構件31～33於水平方向移動之移動機構34。
移動機構34具有：單移動部35，其用於使抵接構件31移動；及多移動部36，其用於使抵接構件32、33一併移動。相對於旋轉基座21之中心21C，單移動部35配置於X2方向側，另一方面，多移動部36配置於X1方向側。
單移動部35具有固定基底351、旋轉馬達352、動力傳遞部353、及滑塊354。將旋轉馬達352安裝於固定基底351，且將動力傳遞部353及滑塊354依序積層於固定基底351上。旋轉馬達352係用於使抵接構件31於X方向移動之驅動源。當旋轉馬達352根據來自控制單元9之控制指令作動時，旋轉軸(省略圖示)旋轉。該旋轉軸自固定基底351之上部延伸至動力傳遞部353，將由旋轉馬達352產生之旋轉驅動力傳遞至動力傳遞部353。動力傳遞部353藉由例如齒條與小齒輪構造等，將與旋轉驅動力對應之旋轉運動轉換為X方向之直線運動，並傳遞至滑塊354。藉此，滑塊354於X方向往返移動與旋轉量對應之距離。其結果，安裝於滑塊354之上部之抵接構件31隨著滑塊354之移動而於X方向移動。
多移動部36除滑塊364之構造之一部分不同以外，基本上與單移動部35同樣構成。即，多移動部36藉由動力傳遞部363將由安裝於固定基底361之旋轉馬達362產生之旋轉驅動力施加至滑塊364，使滑塊364於X方向移動。滑塊364之上部中，朝X2方向延伸之2條臂364a、364b於Y方向上相互隔開，於自鉛直上方之俯視下呈大致C字形狀。且，抵接構件32、33分別安裝於臂364a、364b之X2方向側之端部。因此，當旋轉馬達362根據來自控制單元9之控制指令作動時，與單移動部35同樣，滑塊364於X方向往返移動與旋轉馬達362之旋轉量對應之距離。其結果，安裝於滑塊364之抵接構件32、33隨著滑塊364之移動而於向X方向移動。
抵接構件31～33各自具有可與基板S之端面Se抵接之抵接面311～331。且，抵接構件31～33以將該等抵接面311～331朝向基板S之端面Se之姿勢，配置為於XY平面(水平面)內包圍基板保持部2。抵接面311～331具有平面形狀，該等面法線朝向鉛直軸AX。例如如圖4之(a)欄所示，抵接面321中，與包含載置於基板保持部2之上表面之基板S之假想水平面交叉之直線區域322相當於本發明之「可抵接區域」之一例，且其長度L長於藉由槽口NT切取基板S之圓周之圓弧之長度Ln。因此，於定心時，若抵接構件32朝基板S之端面Se移動，則於直線區域322中以1點或2點與基板S之端面Se抵接。即，如同圖所示，於以槽口NT與抵接面321對向之姿勢載置於旋轉基座21之上表面之情形時，直線區域322上之2個抵接點CP1、CP2與基板S之端面Se抵接。另一方面，除其以外，直線區域322上之1個抵接點與基板S之端面Se抵接。此對於抵接面311、331亦同樣。另，稍後參照圖4且對如上所述般構成抵接構件31～33之理由進行詳細敘述。
當藉由單移動部35將抵接構件31朝X1方向移動時，抵接構件31之抵接面311朝旋轉基座21之中心21C行進，與基板S之端面Se抵接。如此，於本實施形態中，用於與基板S抵接之抵接構件31之移動方向D1係X1方向，其相當於本發明之「第1水平方向」。且，藉由抵接後抵接構件31進而朝D1方向移動，一面將基板S朝X1方向按壓，一面使其於旋轉基座21之上表面211朝X1方向水平移動。如此，於本實施形態中，為了幫助理解發明內容，於圖3、圖5及圖6中追加記載自旋轉基座21之中心21C朝X1方向延設之假想線VL。此相當於本發明之「假想線」。以下，一面適當使用假想線VL，一面繼續說明定心機構3之構成。
藉由多移動部36而產生之抵接構件32、33之移動態樣之一部分，係與抵接構件31之移動態樣不同。原因在於，於水平面內，抵接構件32、33係相對於假想線VL線對稱配置，保持其配置狀態不變而於X方向移動。更詳細而言，抵接構件32如圖5之(a)欄所示，係配置於自假想線VL朝Y2方向側偏離規定距離W(其中，短於基板S之半徑rs)。另一方面，抵接構件33係配置於相對於假想線VL朝抵接構件32之相反側，即Y1方向側偏離與抵接構件32相同之距離W。因此，若藉由多移動部36使抵接構件32、33朝X2方向移動，則抵接構件32之抵接面321抵接於較假想線VL靠Y2方向側之基板端面，且抵接構件33之抵接面331抵接於較假想線VL靠Y1方向側之基板端面。如此，於本實施形態中，用於與基板S抵接之抵接構件32之移動方向D2係X2方向，其相當於本發明之「第2水平方向」。又，用於與基板S抵接之抵接構件33之移動方向D3亦係X2方向，其相當於本發明之「第3水平方向」。因此，為了一面保證旋轉基座21之中心21C至各抵接面311、321、331之距離相同，一面使抵接面311、321、331移動，需要使抵接構件31與抵接構件32、33中之每單位時間之移動量不同。關於於此點會參照圖5及圖6詳細敘述，且就利用上述移動態樣之定心處理進行說明。
為了將基板S載置於旋轉基座21之上表面211，期望至少考慮基板S之外徑公差之最大值來將抵接面311、321、331定位於基準位置。例如於直徑300 mm之基板S中，外徑公差為0.2 mm。因此，抵接面311、321、331需要距離旋轉基座21之中心21C 150.1 mm或其以上之距離。於本實施形態中將該距離稱為「基準距離r0」，如圖5之(a)欄所示，將圓(一點鎖線)設為基準圓，且該圓之以旋轉基座21之中心21C為中心之半徑為基準距離r0。
接著，就以抵接面311、321、331位於該基準圓之方式將抵接構件31～33定位之後，使抵接面311、321、331朝基板S移動之情形進行研討。於該情形時，用於使抵接面311定位於基準圓之抵接構件31之位置相當於本發明之「第1基準位置」，用於使抵接面321定位於基準圓之抵接構件32之位置相當於本發明之「第2基準位置」，用於使抵接面331定位於基準圓之抵接構件33之位置相當於本發明之「第3基準位置」。
此處，就自抵接構件31～33分別位於第1基準位置、第2基準位置及第3基準位置之狀態起，將抵接構件31朝向基板S朝D1方向(X1方向)微小移動第1移動量Δd1之情形進行研討。與此對應，當使抵接構件32、33朝D2方向(X2方向)微小移動相同之距離時，旋轉基座21之中心21C至抵接面311、321、331之距離不一致。因此，若直接將每單位時間之移動量統一而重複抵接構件31～33之微小移動，則基板S之中心SC不會與旋轉基座21之中心21C一致。
對此，如圖5之(b)欄及圖6所示，藉由與使抵接構件31朝D1方向微小移動第1移動量Δd1對應，使抵接構件32朝D2方向微小移動第2移動量Δd2，使抵接構件33朝D3方向微小移動第3移動量Δd3(=Δd2)，則可一面保證旋轉基座21之中心21C至各抵接面311、321、331之距離相同，一面使抵接面311、321、331移動。
圖6係模式性顯示微小移動前後之抵接構件32與旋轉基座21之中心21C之位置關係之圖。圖6顯示以旋轉基座21之中心21C為中心之半徑為r1之圓與抵接構件32之位置關係、及以旋轉基座21之中心21C為中心之半徑為r2之圓與抵接構件32之位置關係。圖6以實線表示使抵接構件32朝D2方向微小移動第2移動量Δd2之前之抵接構件32，以兩點鎖線表示微小移動之後之抵接構件32。圖6顯示以旋轉基座21之中心21C為中心之半徑為r1之圓與抵接構件32之切點324、與以旋轉基座21之中心21C為中心之半徑為r2之圓與抵接構件32之切點325。
如圖6所示，切點324與切點325於抵接構件32上之位置不同。另一方面，連結旋轉基座21之中心21C與切點324之直線、與連結旋轉基座21之中心21C與切點325之直線重疊。再者，連結旋轉基座21之中心21C與切點324之直線與假想線VL所成之角度、及連結旋轉基座21之中心21C與切點325之直線與假想線VL所成之角度相同。
因此，可如以下般設定使抵接構件32微小移動之距離Δd2(相當於本發明之「第2移動量」)及使抵接構件33微小移動之距離Δd3(相當於本發明之「第3移動量」)， 其中， r1：微小移動前之中心21C至抵接面321之距離、 θ：連結旋轉基座21之中心21C、切點325及切點324之直線與假想線VL所成之角度、 r2：微小移動後之中心21C至抵接面321之距離、 W：抵接構件32與假想線VL之隔開距離。 於該情形時，於微小移動後，旋轉基座21之中心21C至抵接面311、321、331之距離亦一致。藉由重複此種微小移動，一面保證旋轉基座21之中心21C至抵接面311、321、331之距離相同一面將抵接構件31～33接近基板S。如此，例如於產生圖5所示之偏心之情形時，於上述微小移動之重複中，最初抵接構件31抵接於基板S，使基板S朝D1方向移動(參照圖5之(c)欄)。接著，抵接構件32與由抵接構件31推動之基板S抵接並使其水平移動。且，如圖5之(d)欄所示，若旋轉基座21之中心21C至抵接面311、321、331之距離成為基板S之半徑，則最後之抵接構件33亦與基板S抵接。如此，藉由抵接構件31～33夾住基板S而停止基板S之移動，且基板S之中心SC與旋轉基座21之中心21C一致。如此，可執行基板S之定心處理。
於具有上述定心機構3之本實施形態中，控制單元9控制基板處理裝置10之裝置各部執行上述定心處理及接著之斜角蝕刻處理。於該控制單元9，設置有由具有CPU(=Central Processing Unit：中央處理單元)或RAM(=Random Access Memory：隨機存取記憶體)等之電腦構成之運算處理部91、硬碟驅動器等之記憶部92、及馬達控制部93。
運算處理部91適當讀出預先記憶於記憶部92之定心程式或斜角蝕刻程式，於RAM(省略圖示)展開，進行圖5所示之定心處理及斜角蝕刻處理。尤其，於進行定心處理時，運算處理部91算出第1移動量Δd1至第3移動量Δd3且基於該等移動量Δd1～Δd3，經由馬達控制部93控制移動機構34之旋轉馬達352、362。又，運算處理部91自施加於旋轉馬達352之馬達電流值算出單移動部35之負載力矩，且自施加於旋轉馬達362之馬達電流值算出多移動部36之負載力矩。此處，於重複微小移動之期間，伴隨著旋轉基座21之中心21C至抵接面311、321、331之距離(基底中心至抵接面之距離)變化，負載力矩例如如圖7所示變動。如同圖所示，上述距離與基板S之半徑rs一致，即於抵接構件31～33夾住基板S之時點，於單移動部35及多移動部36中，負載力矩幾乎同時急劇增大。因此，運算處理部91於負載力矩超過閾值之時點判斷為定心處理完成，停止抵接構件31～33之移動。另，於本實施形態中，雖對所有馬達352、362監視負載力矩之變動，但亦可藉由僅監視一馬達而特定抵接構件31～33之移動停止時序時序。又，當然亦可基於馬達電流值以外算出負載力矩。
如以上般，於本實施形態中，藉由重複抵接構件31～33之微小移動，一面保證旋轉基座21之中心21C至抵接面311、321、331之距離相同一面使抵接構件31～33逐漸接近基板S。且，藉由以該等3個抵接構件31～33夾住基板S而使基板S之中心SC與旋轉基座21之中心21C一致。如此可僅藉由抵接構件31～33之微小移動之重複動作進行定心處理，而以優異之產量進行定心處理(作用效果A)。
又，基於負載力矩變動確認定心處理之完成，且立即停止抵接構件31～33之移動。因此，可不對基板S造成損傷，而於適當之時序結束定心處理(作用效果B)。對於該點，於之後說明之實施形態中亦同樣。
再者，如圖4之(a)欄所示，因抵接構件31～33具有與XY平面交叉形成之直線區域312、322、332，故可進而獲得其他作用效果。作為自水平方向推動基板S之端面Se而使其移動之技術，一般而言為具有精加工為半圓盤形狀之前端部(參照圖4之(b)欄)或精加工為尖銳形狀之前端部之抵接構件、或輥形狀之抵接構件。因此，藉由使用具有該等形狀之抵接構件，可獲得上述作用效果A及作用效果B。
然而，例如於圖4之(b)欄所示之比較例中，抵接構件39之前端部393具有半圓盤形狀。於該抵接構件39中，與基板S之端面Se對向之抵接面391朝向基板S精加工為凸形狀。因此，於抵接面391中，與包含載置於基板保持部2之上表面之基板S之假想水平面交叉之曲線區域392成為曲率中心位於抵接構件39側之曲線形狀。因此，於以槽口NT與抵接面391對向之姿勢載置於旋轉基座21之上表面之情形時，前端部393之一部分於進入槽口NT之狀態下於曲線區域392上之2個抵接點CP1、CP2處抵接。其結果，於定心時，抵接面391移動至較與基板S之端面Se抵接而定位之位置P0朝基板S側前進偏心偏離量Lb之位置P1。其結果，抵接構件39之抵壓位置自用於進行準確之定心處理之位置偏移。例如，於圖3所示之定心機構3中，若將所有抵接構件31～33置換為抵接構件39，進行定心處理，則可獲得接下來之實驗結果。此處，若使載置於旋轉基座21之基板(半徑150 mm之半導體晶圓)S繞鉛直軸AX旋轉適當之旋轉角(例如32°、180°、328°)，於使槽口NT與抵接面391對向之狀態下進行定心處理，則抵壓位置之偏移量，即偏心偏移量亦達到最大240 μm。
對此，於本實施形態中，抵接構件31～33之抵接面311～331具有平面形狀。因此，如圖4之(a)欄所示，於抵接面311～331中與包含載置於基板保持部2之上表面之基板S之假想水平面交叉之區域(相當於本發明之「可抵接區域」之一例)分別為直線形狀。且，該等直線區域312、321、332均長於圓弧之長度Ln。因此，如同圖所示，於以槽口NT與抵接面321對向之姿勢載置於旋轉基座21之上表面之情形時，直線區域322上之2個抵接點CP1、CP2由槽口NT之肩部位卡合，可有效阻止抵接構件32之一部分進入槽口NT。又，雖抵接面321移動至較與基板S之端面Se抵接而定位之位置P0朝基板S側前進偏心偏移量La之位置P2，但偏心偏移量La與比較例之偏心偏移量Lb相比，大幅減少。
此處，於圖3所示之定心機構3中，若一面使載置於旋轉基座21之基板(半徑150 mm之半導體晶圓)S繞鉛直軸AX於326.25°至329.75°之範圍內每隔0.25°切換旋轉角一面計測偏心量及偏心方向，則可獲得圖8所示之實驗結果。
圖8係顯示與槽口相對於抵接面之位置關係對應之偏心量及偏心方向之圖表。於同圖中，旋轉角顯示槽口NT與抵接面321之位置關係，於328°下，如圖4所示，槽口NT全體與抵接面321對向，於327.25°以下或328.75°以上，槽口NT自抵接面321向基板S之周方向偏離。又，於同圖中，菱形標記表示定心動作後之偏心量，方形標記表示定心動作後之偏心方向。自同圖可知，即使以槽口NT與抵接面321對向之姿勢進行定心處理，亦可將偏心量抑制為最大11 μm左右。即，藉由使用具有如上述般構成之抵接面321之抵接構件32，不論槽口NT之位置如何，均可大幅抑制偏心偏移量。關於該點，抵接構件31之抵接面311及抵接構件33之抵接面331亦同樣。其結果，藉由以該等抵接面311、321、331夾住載置於旋轉基座21之上表面之基板S執行定心處理，與比較例相比，可大幅提高定心精度。
然而，上述定心機構3及控制單元9之組合相當於本發明之定心裝置之第1實施形態，但定心機構3之抵接面311、321、331之構成不限定於此，例如圖9所示，亦可以與XY平面交叉之可抵接區域成為曲線之方式，對抵接面311、321、331(第2實施形態)進行精加工。
圖9係模式性顯示本發明之定心裝置之第2實施形態採用之抵接構件之構成及基板之槽口之關係之圖。該第2實施形態與第1實施形態較大不同點在於，抵接面311、321、331沿基板S之端面Se具有彎曲形狀，其他構成與第1實施形態相同。因此，以下，以不同點為中心進行說明，對相同構成標注相同符號省略說明。
如圖9之(a)欄所示，於抵接面321中，與包含載置於基板保持部2之上表面之基板S之假想水平面交叉之曲線區域323相當於本發明之「可抵接區域」之一例。即，以曲線區域323之曲率中心位於基板S側且曲線區域323之曲率半徑大於基板S之半徑之方式，對抵接面321進行精加工。因此，定心時，當抵接構件32朝基板S之端面Se移動時，於曲線區域323中以1點或2點與基板S之端面Se抵接。即，如同圖所示，於以槽口NT與抵接面321對向之姿勢載置於旋轉基座21之上表面之情形時，曲線區域323上之2個抵接點P1、CP2由槽口NT之肩部位卡合，可有效阻止抵接構件32之一部分進入槽口NT。又，雖抵接面321移動至較與基板S之端面Se抵接而定位之位置P0朝基板S側前進偏心偏移量Lc之位置P3，但偏心偏移量Lc少於第1實施形態之偏心偏移量La。該點對於抵接構件31之抵接面311及抵接構件33之抵接面331亦同樣。
此處，若一面多階段變更上述曲率半徑一面求出設置於基板(半徑150 mm之半導體晶圓)S之槽口NT(角度1.119°)之偏心偏移量，則可獲得圖10所示之實驗結果。圖10係顯示偏心偏移量相對於抵接面之彎曲度(曲率半徑)之變化之圖表。由同圖可知，隨著曲率半徑接近基板S之半徑，偏心偏移量L變小。且，於曲率半徑與基板S之半徑一致之情形時，理論上不受槽口NT之影響。但，若考慮基板S之公差，則實際上無法使用使曲率半徑與基板S之半徑一致之情形。因此，於第2實施形態中，以曲線區域313、323、333之曲率半徑大於基板S之半徑之方式，對抵接面311、321、331進行精加工。
如上所述，於基板處理裝置10中，定心機構3與控制單元9之組合，係相當於本發明之定心裝置之實施形態。即，抵接構件31～33分別相當於本發明之「第1抵接構件」、「第2抵接構件」及「第3抵接構件」之一例。又，控制單元9相當於本發明之「控制部」之一例。又，旋轉基座21及中心21C分別相當於本發明之「基板支持部」及「基板支持部之中心」之一例。又，吸引泵24相當於本發明之「吸引部」之一例。
另，於上述第1實施形態中，雖藉由多移動部36使2個抵接構件32、33分別朝D2方向(X2方向)及D3方向(X2方向)移動，但亦可取代多移動部36，而設置與單移動部35同樣構成之抵接構件32用單移動部及抵接構件33用單移動部。於該情形時，設置於每個抵接構件31～33之單移動部分別相當於本發明之「第1單移動部」、「第2單移動部」及「第3單移動部」之一例。
又，於如此設置抵接構件32用單移動部及抵接構件33用單移動部之情形時，無需將D2方向及D3方向之兩者統一成X2方向，可將D2方向及D3方向中之至少一者自X2方向變更(第3實施形態)。
圖11係模式性顯示本發明之定心裝置之第3實施形態之構成之圖。第3實施形態與第1實施形態較大不同點，在於取代多移動部36，而設置與單移動部35同樣構成之抵接構件32用單移動部37及抵接構件33用單移動部38、及D2方向及D3方向均與X2方向不同。於該第2實施形態中，與圖5之(a)及(b)欄以及基於其等之第2移動量及第3移動量之研討內容同樣，單獨設定第2移動量及第3移動量。其他構成及動作，基本上與第1實施形態同樣。
於如此構成之第3實施形態中，一面保證旋轉基座21之中心21C至抵接面311、321、331之距離相同，一面將抵接構件31～33依序與基板S抵接並夾住基板S。藉此，基板S之中心SC與旋轉基座21之中心21C一致。因此，僅藉由抵接構件31～33之微小移動之重複動作來進行定心處理，可以優異之產量進行定心處理。
另，本發明並非限定於上述實施形態者，只要不脫離其主旨，就可對上述者施加各種變更。例如，於上述實施形態中，雖基於負載力矩變動檢測藉由抵接構件31～33夾住基板S，即定心處理之完成，但亦可藉由其他方法進行上述檢測。例如，亦可構成為於單移動部35、38或多移動部36設置測力計或應變計等感測器，於由抵接構件31～33夾住基板S時，感測器會檢測應力或應變而輸出檢測信號。於該情形時，控制單元9基於來自感測器之檢測信號來確認抵接構件31～33是否夾住基板S。
又，於上述實施形態中，雖將本發明應用於進行晶邊蝕刻處理之基板處理裝置10所裝備之定心裝置，但本發明之定心裝置可應用於一面使圓板狀之基板旋轉，一面進行處理之基板處理裝置所裝備之所有定心技術。又，亦可單獨使用本發明之定心裝置。
再者，於上述實施形態中，雖使用3個抵接構件將基板進行定心，但可將本發明應用於使用4個以上之抵接構件之定心裝置。
以上，雖已依規定之實施例說明發明，但該說明並非意圖由限定之意思解釋者。若參照發明之說明，則精通該技術者可明瞭與本發明之其他實施形態同樣揭示之實施形態之各種變化例。因此，認為附加之申請專利範圍於不脫離發明真正之範圍之範圍內，包含該變化例或實施形態。
該發明可應用於於將周緣部設置有槽口等缺口部之圓板狀之基板以水平姿勢載置於基板支持部之上表面之狀態下，以該基板之中心與基板支持部之中心一致之方式使基板水平移動並定位之定心技術及利用該技術處理基板之所有基板處理裝置。
1:處理單元 2:基板保持部 3:定心機構 4:處理液供給機構 9:控制單元(控制部) 10:基板處理裝置 21:旋轉基座(基板支持部) 21C:(旋轉基座)之中心 22:旋轉支軸 23:旋轉驅動部 24:吸引泵(吸引部) 31:(第1)抵接構件 32:(第2)抵接構件 33:(第3)抵接構件 34:移動機構 35:單移動部 36:多移動部 37:抵接構件用單移動部 38:抵接構件用單移動部 39:抵接構件 41:處理液噴嘴 42:噴嘴移動部 43:處理液供給部 91:運算處理部 92:記憶部 93:馬達控制部 100:基板處理系統 110:基板處理部 111:基板搬送機器人 120:傳載部 121:容器保持部 122:傳載機器人 122a:基底部 122b:多關節臂 122c:手 211:(旋轉基座之)上表面 231:旋轉馬達 241:吸引配管 311,321,331,391:(抵接構件)之抵接面 312,313,322,332:直線區域(可抵接區域) 323,333,392:曲線區域(可抵接區域) 324:以旋轉基座21之中心21C為中心之半徑為r1之圓與抵接構件32之切點 325:以旋轉基座21之中心21C為中心之半徑為r2之圓與抵接構件32之切點 351:固定基底 352:旋轉馬達 353:動力傳遞部 354:滑塊 361:固定基底 362:旋轉馬達 363:動力傳遞部 364:滑塊 364a:臂 364b:臂 393:前端部 AX:鉛直軸 C:容器 CP1:抵接點 CP2:抵接點 D1:第1水平方向 D2:第2水平方向 D3:第3水平方向 L:長度 La:偏心偏移量 Lb:偏心偏離量 Lc:偏心偏移量 Ln:長度 NT:槽口(缺口部) P0:位置 P1:位置 P2:位置 P3:位置 r0:基準距離 r1:半徑 r2:半徑 rs:半徑 S:基板 SC:(基板之)中心 Se:(基板之)端面 VL:假想線 W:距離 X1:方向 X2:方向 Y1:方向 Y2:方向 θ:角度 Δd1:第1移動量 Δd2:第2移動量 Δd3:第3移動量
圖1係顯示裝備本發明之基板處理裝置之一實施形態之基板處理系統之圖。 圖2係概略性顯示基板處理裝置之一實施形態之構成之圖。 圖3係顯示基板處理裝置之基板保持部及定心機構之構成之立體圖。 圖4(a)、(b)係模式性顯示定心機構中可採用之抵接構件之構成及基板之槽口之關係之圖。 圖5(a)～(d)係模式性顯示定心機構之動作之圖。 圖6係模式性顯示微小移動前後之抵接構件與旋轉基座之中心之位置關係之圖。 圖7係顯示第1實施形態中負載力矩相對於基底中心至抵接面之距離之變化之變動的圖表。 圖8係顯示與槽口相對於抵接面之位置關係對應之偏心量及偏心方向之圖表。 圖9(a)、(b)係模式性顯示本發明之定心裝置之第2實施形態所採用之抵接構件之構成及基板之槽口之關係的圖。 圖10係顯示偏心偏移量相對於抵接面之彎曲度之變化之圖表。 圖11係模式性顯示本發明之定心裝置之第3實施形態之構成之圖。
31:(第1)抵接構件
32:(第2)抵接構件
33:(第3)抵接構件
39:抵接構件
311,321,331,391:(抵接構件)之抵接面
312,322,332:直線區域(可抵接區域)
392:曲線區域(可抵接區域)
393:前端部
CP1:抵接點
CP2:抵接點
La:偏心偏移量
Lb:偏心偏離量
Ln:圓弧之長度
NT:槽口(缺口部)
P0:位置
P1:位置
P2:位置
S:基板
Se:(基板)之端面

Claims (3)

  1. 一種定心裝置，其特徵在於其係於將周緣部設置有缺口部之圓板狀之基板以水平姿勢載置於基板支持部之上表面之狀態下，以上述基板之中心與上述基板支持部之中心一致之方式使上述基板水平移動並定位者，且包含： 3個以上之抵接構件，其等具有可與上述基板之端面抵接之抵接面，且配置為以上述抵接面朝向上述基板之端面之姿勢於水平面內包圍上述基板支持部； 移動機構，其使上述抵接構件自互不相同之方向朝上述基板移動；及 控制部，其以上述抵接構件朝上述基板移動並夾住上述基板之方式，控制上述移動機構；且 上述抵接面係與上述水平面交叉而形成之可抵接區域為曲率中心位於直線或上述基板側且具有大於上述基板之半徑之曲率半徑之曲線，且以長於藉由上述缺口部切取上述基板之圓周之圓弧之方式進行精加工。
  2. 如請求項1之定心裝置，其中 作為上述抵接構件，設置： 第1抵接構件，其於上述水平面內，與上述基板支持部之中心隔開長於上述基板之半徑之基準距離，且於自第1基準位置朝向上述基板支持部之中心之第1水平方向上移動自如； 第2抵接構件，其於上述水平面內，相對於上述基板支持部之中心於上述第1抵接構件之相反側，偏離自上述基板支持部之中心朝上述第1水平方向延伸之假想線，且與上述基板支持部之中心隔開上述基準距離，於與自第2基準位置朝向上述基板支持部之中心之方向不同且接近上述基板之第2水平方向上移動自如；及 第3抵接構件，其於上述水平面內，相對於上述基板支持部之中心於上述第1抵接構件之相反側，且相對於上述假想線於上述第2抵接構件之相反側，與上述基板支持部之中心隔開上述基準位置，於與自第3基準位置朝向上述基板支持部之中心之方向不同且接近上述基板之第3水平方向上移動自如；且 上述移動機構使上述第1抵接構件、上述第2抵接構件及上述第3抵接構件，分別朝上述第1水平方向、上述第2水平方向及上述第3水平方向移動； 上述控制部係 以保證上述第1抵接構件、上述第2抵接構件及上述第3抵接構件與上述基板支持部之中心之距離相同之方式，使上述第1抵接構件、上述第2抵接構件及上述第3抵接構件，分別重複移動第1移動量、第2移動量及第3移動量之微小移動， 於確認由上述第1抵接構件、上述第2抵接構件及上述第3抵接構件夾住上述基板後，停止上述微小移動。
  3. 一種基板處理裝置，其特徵在於包含： 基板支持部，其具有將於周緣部設置有缺口部之圓板狀之基板以水平姿勢支持之上表面； 如請求項1或2之定心裝置； 吸引部，其將藉由上述定心裝置定位之上述基板與上述基板支持部之間排氣，而使上述基板吸附保持於上述基板支持部； 旋轉驅動部，其使吸附保持上述基板之上述基板支持部，繞上述基板支持部之中心旋轉；及 處理液供給機構，其對與上述基板支持部一體繞上述基板支持部之中心旋轉之上述基板之周緣部，供給處理液。
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