TWI715566B - 基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents

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TWI715566B
TWI715566B TW105111328A TW105111328A TWI715566B TW I715566 B TWI715566 B TW I715566B TW 105111328 A TW105111328 A TW 105111328A TW 105111328 A TW105111328 A TW 105111328A TW I715566 B TWI715566 B TW I715566B
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Abstract

本發明提供基板處理裝置，能夠使晶圓等基板的中心高精度地對準基板臺的軸心。基板處理裝置具有：偏心檢測部(60)，取得基板W的中心從定心臺(10)的軸心C1起的偏心量和偏心方向；以及對準器(36、41、75)，執行使定心臺(10)移動及旋轉直到定心臺(10)上的基板W的中心位於處理臺(20)的軸心C2上的定心動作。對準器(36、41、75)根據定心臺(10)的軸心相對於處理臺(20)的軸心的初始相對位置以及基板W的中心的偏心量和偏心方向來計算使定心臺(10)移動的距離和使定心臺(10)旋轉的角度。

Description

基板處理裝置及基板處理方法
本發明涉及能夠應用於研磨晶圓等基板的周緣部的研磨裝置和研磨方法等的基板處理裝置和基板處理方法。
作為用於研磨晶圓等基板的周緣部的裝置使用具有研磨帶或磨石等的研磨工具的研磨裝置。圖39是表示該類型的研磨裝置的示意圖。如圖39所示，研磨裝置具有：基板臺110，通過真空吸引保持晶圓W的中心部，且使晶圓W旋轉；以及研磨頭105，將研磨工具100按壓到晶圓W的周緣部。晶圓W與基板臺110一同旋轉，研磨頭105通過以研磨工具100的下表面(研磨面)與晶圓W的表面平行的狀態將研磨工具100向下方按壓於晶圓W的周緣部而研磨晶圓W的周緣部。作為研磨工具100使用研磨帶或者磨石。
如圖40所示，由研磨工具100研磨的晶圓W的部位的寬度(以下，將其稱為研磨寬度)由研磨工具100相對於晶圓W的相對性的位置決定。通常，研磨寬度為從晶圓W的最外周端起幾毫米。為了以一定的研磨寬度研磨晶圓W的周緣部而需要使晶圓W的中心對準基板臺110的軸心。因此，在使晶圓W載置於基板臺110之前，利用圖41所示的定心手部115握持晶圓W而進行晶圓W的定心。定心手部115從由搬送機器人(未圖示)搬送來 的晶圓W的兩側接近而與其邊緣部接觸，握持晶圓W。定心手部115與基板臺110的相對位置被固定，由定心手部115握持的晶圓W的中心位於基板臺110的軸心上。
然而，這樣的以往的定心機構在晶圓定心的精度上存在極限，其結果為，研磨寬度有時變得不穩定。並且，定心手部115發生摩耗，導致晶圓定心精度有時降低。此外，如果將研磨工具100按壓於晶圓W的周緣部，則晶圓W的整體會撓曲，有時使晶圓W的周緣部產生缺陷。為了防止這樣的晶圓W的撓曲，而考慮有利用與基板臺110分開設置的支承臺(未圖示)支承晶圓W的下表面的外周區域。然而，在基板臺110的基板支承面與支承臺的基板支承面不在同一平面內的情況下，晶圓W會撓曲。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本特許第4772679號公報
因此，本發明的目的在於，提供能夠使晶圓等基板的中心高精度地對準基板臺的軸心的基板處理裝置和基板處理方法。
本發明的一方式提供一種基板處理裝置，其特徵在於，具有：定心臺，保持基板的下表面內的第1區域；處理臺，保持所述基板的下表面內的第2區域；工作臺升降機構，使所述定心臺在比所述處理臺高的上升位置與比所述處理臺低的下降位置之間移動；處理臺旋轉機構，使所述 處理臺以所述處理臺的軸心為中心旋轉；偏心檢測部，取得保持在所述定心臺上時的所述基板的中心從所述定心臺的軸心起的偏心量和偏心方向；以及對準器，執行使所述定心臺移動及旋轉直到所述定心臺上的所述基板的中心位於所述處理臺的軸心上的定心動作，所述對準器根據所述定心臺的軸心相對於所述處理臺的軸心的初始相對位置、所述偏心量以及所述偏心方向，來計算使所述定心臺移動的距離和使所述定心臺旋轉的角度。
本發明較佳的方式的特徵在於，所述對準器具有：移動機構，使所述定心臺沿著規定的偏移軸移動直到所述定心臺的軸心與所述處理臺的軸心的距離和所述偏心量相等；以及定心臺旋轉機構，使所述定心臺旋轉直到所述定心臺上的所述基板的中心位於穿過所述處理臺的軸心而與所述規定的偏移軸平行延伸的直線上。
本發明較佳的方式的特徵在於，所述移動機構和所述定心臺旋轉機構使所述定心臺同時移動並旋轉。
本發明較佳的方式的特徵在於，在所述處理臺的軸心與所述定心臺的軸心的距離比所述定心臺的軸心與所述基板的中心的距離大的情況下，通過所述工作臺升降機構使所述定心臺下降而將所述基板從所述定心臺傳遞給所述處理臺，通過所述處理臺旋轉機構使所述處理臺與所述基板一同旋轉180度，然後通過所述工作臺升降機構使所述定心臺上升而將所述基板從所述處理臺傳遞給所述定心臺。
本發明較佳的方式的特徵在於，在與所述移動機構能夠使所述定心臺沿著所述規定的偏移軸移動的最大距離相比所述偏心量較大的情況下，所述對準器使所述定心臺移動及旋轉直到所述定心臺上的所述基板的中心與 所述處理臺的軸心之間的距離成為最小。
本發明較佳的方式的特徵在於，所述對準器預先存儲能夠以最短的時間完成所述定心動作的所述定心臺的移動方向，該移動方向是根據所述定心臺的軸心、所述處理臺的軸心、所述定心臺上的所述基板的中心的位置關係而預先規定的。
本發明較佳的方式的特徵在於，所述對準器在所述定心動作中使所述定心臺僅向一方向移動，並且使所述定心臺僅向一方向旋轉。
本發明的另一方式提供一種基板處理方法，利用定心臺保持基板的下表面內的第1區域，取得保持在所述定心臺上時的所述基板的中心從所述定心臺的軸心起的偏心量和偏心方向，根據所述定心臺的軸心相對於處理臺的軸心的初始相對位置、所述偏心量、所述偏心方向，來計算為了使所述定心臺上的所述基板的中心位於所述處理臺的軸心上所需要的、使所述定心臺移動的距離和使所述定心臺旋轉的角度，執行使所述定心臺移動及旋轉所述計算出的距離和角度的定心動作，利用所述處理臺保持所述基板的下表面內的第2區域，並且使所述定心臺從所述基板分離，使所述處理臺以所述處理臺的軸心為中心旋轉同時處理所述基板。
本發明較佳的方式的特徵在於，所述定心動作包含如下動作：使所述定心臺沿著規定的偏移軸移動直到所述定心臺的軸心與所述處理臺的軸心的距離與所述偏心量相等；以及使所述定心臺旋轉直到所述定心臺上的所述基板的中心位於穿過所述處理臺的軸心而與所述規定的偏移軸平行延伸的直線上。
本發明較佳的方式的特徵在於，同時進行使所述定心臺沿著所述規定 的偏移軸移動的動作以及使所述定心臺旋轉的動作。
本發明較佳的方式的特徵在於，在所述處理臺的軸心與所述定心臺的軸心的距離比所述定心臺的軸心與所述基板的中心的距離大的情況下，使所述定心臺下降而將所述基板從所述定心臺傳遞給所述處理臺，使所述處理臺與所述基板一同旋轉180度，然後使所述定心臺上升而將所述基板從所述處理臺傳遞給所述定心臺。
本發明較佳的方式的特徵在於，在與能夠使所述定心臺沿著所述規定的偏移軸移動的最大距離相比所述偏心量較大的情況下，使所述定心臺移動及旋轉直到所述定心臺上的所述基板的中心與所述處理臺的軸心之間的距離成為最小。
本發明較佳的方式的特徵在於，使所述定心臺移動的方向是能夠以最短的時間完成所述定心動作的方向，所述定心臺的移動的所述方向是根據所述定心臺的軸心、所述處理臺的軸心、所述定心臺上的所述基板的中心的位置關係而預先規定的。
本發明較佳的方式的特徵在於，在所述定心動作中，所述定心臺僅向一方向移動，並且所述定心臺僅向一方向旋轉。
一般而言，為了要使用定心臺而使基板的中心對準在處理臺的軸心上，較佳的是定心臺的軸心與處理臺的軸心完全一致。然而，由於研磨裝置的各部件的組裝精度或機械性的尺寸誤差等理由，使定心臺的軸心與處理臺的軸心完全一致是極難的。根據本發明，即使在定心臺的軸心與處理臺的軸心不一致的條件下也能夠進行基板的定心。即，根據定心臺 的軸心相對於處理臺的軸心的初始相對位置和基板的中心從定心臺的軸心起的偏心量而計算應該使定心臺移動的距離和應該使定心臺旋轉的角度。並且，在處理臺保持基板的下表面的第2區域(特別是外周區域)之後，能夠使定心臺從基板分離。因此，能夠以僅由處理臺保持基板的下表面的第2區域的狀態，不會使基板撓曲地處理基板。
1‧‧‧研磨工具
5‧‧‧研磨頭
10‧‧‧定心臺
10a‧‧‧第1基板保持面
15‧‧‧第1真空線路
20‧‧‧處理臺
20a‧‧‧第2基板保持面
22‧‧‧空間
25‧‧‧第2真空線路
30‧‧‧支承軸
31‧‧‧連結塊
32‧‧‧軸承
35‧‧‧轉矩傳遞機構
36‧‧‧定心臺旋轉機構
38‧‧‧旋轉編碼器
40‧‧‧直動軸承
41‧‧‧移動機構
42‧‧‧臺
43‧‧‧支承臂
44‧‧‧旋轉接頭
45‧‧‧致動器
46‧‧‧直動引導件
47‧‧‧偏移電動機
48‧‧‧偏心凸輪
49‧‧‧凹部
51‧‧‧工作臺升降機構
55‧‧‧轉矩傳遞機構
56‧‧‧處理臺旋轉機構
58‧‧‧轉動接頭
59‧‧‧旋轉編碼器
60‧‧‧偏心檢測部
61‧‧‧投光部
62‧‧‧受光部
65‧‧‧處理部
69‧‧‧橫移動機構
70‧‧‧偏心檢測部
75‧‧‧動作控制部
90‧‧‧手部
C1‧‧‧定心臺的軸心
C2‧‧‧處理臺的軸心
M1、M2‧‧‧電動機
OS‧‧‧偏移軸
RW‧‧‧參照晶圓
W‧‧‧晶圓
圖1是表示研磨裝置的示意圖。
圖2是表示晶圓在旋轉一圈的期間所取得的光量的圖表。
圖3是表示晶圓在旋轉一圈的期間所取得的光量的圖表。
圖4是表示設置有用於測定參照晶圓的中心從處理臺的軸心起的偏心量和偏心方向的偏心檢測部的研磨裝置的示意圖。
圖5是表示參照晶圓的中心從處理臺的軸心起的偏心量和偏心方向的圖。
圖6是表示將參照晶圓從處理臺傳遞給定心臺的動作的圖。
圖7是表示使定心臺與參照晶圓一同上升的動作的圖。
圖8是表示測定參照晶圓的中心從定心臺的軸心起的偏心量和偏心方向的動作的圖。
圖9是表示參照晶圓的中心從定心臺的軸心起的偏心量和偏心方向的圖。
圖10是表示定心臺的軸心、處理臺的軸心以及參照晶圓的中心的位置關係的圖。
圖11是表示定心臺的軸心相對於處理臺的軸心的初始相對位置的圖。
圖12是表示搬送機構的手部搬送研磨的晶圓的動作的圖。
圖13是表示定心臺保持晶圓的動作的圖。
圖14是表示測定晶圓的中心從定心臺的軸心起的偏心量和偏心方向的動作的圖。
圖15是表示處理臺的軸心、定心臺的軸心、晶圓的中心的位置關係的圖。
圖16是表示使定心臺沿著偏移軸移動由動作控制部計算出的距離的動作的圖。
圖17是表示使定心臺與晶圓一同旋轉由動作控制部計算出的角度的動作的圖。
圖18是表示從定心臺向處理臺傳遞晶圓的動作的圖。
圖19是表示晶圓從定心臺分離的動作的圖。
圖20是表示一邊通過處理臺使晶圓旋轉一邊研磨晶圓的動作的圖。
圖21是表示定心臺的軸心、處理臺的軸心、定心臺上的晶圓的中心的位置關係的第一示例的圖。
圖22是表示定心臺的軸心、處理臺的軸心、定心臺上的晶圓的中心的位置關係的第二示例的圖。
圖23是表示定心臺的軸心、處理臺的軸心、定心臺上的晶圓的中心的位置關係的第三示例的圖。
圖24是表示定心臺的軸心、處理臺的軸心、定心臺上的晶圓的中心的位置關係的第四示例的圖。
圖25是表示定心臺的軸心、處理臺的軸心、定心臺上的晶圓的中心的位置關係的第五示例的圖。
圖26是表示定心臺的軸心、處理臺的軸心、定心臺上的晶圓的中心的位置關係的第六示例的圖。
圖27是表示定心臺的軸心、處理臺的軸心、定心臺上的晶圓的中心的位置關係的第七示例的圖。
圖28是表示定心臺的軸心、處理臺的軸心、定心臺上的晶圓的中心的位置關係的第八示例的圖。
圖29是表示決定定心臺的軸心、晶圓的中心、處理臺的軸心的當前的位置關係符合上述的8個示例中的哪個示例的流程圖。
圖30是表示處理臺的軸心與定心臺的軸心的距離比定心臺的軸心與晶圓的中心的距離大的狀態的圖。
圖31是表示使處理臺與晶圓一同旋轉180度後的處理臺的軸心、定心臺的軸心、晶圓的中心的位置關係的圖。
圖32是表示使定心臺沿著偏移軸移動的動作的圖。
圖33是表示使定心臺旋轉的動作的圖。
圖34是表示以定心臺上的晶圓的中心與處理臺的軸心的距離最短的方式使定心臺移動及旋轉的動作的圖。
圖35是表示定心臺的軸心與晶圓的中心的距離比處理臺的軸心與定心臺的軸心的距離極度地長的情況的圖。
圖36是表示以定心臺上的晶圓的中心與處理臺的軸心的距離最短的方式使定心臺移動及旋轉的動作的圖。
圖37(a)是表示在進行偏心檢測動作後、且進行定心動作前的處理臺的軸心、定心臺的軸心、晶圓的中心的位置關係的圖，圖37(b)是表示使定心臺旋轉到晶圓中心位於直線HL上的狀態的圖，圖37(c)是表示使定心臺移動到晶圓中心位於處理臺的軸心上的狀態的圖。
圖38是表示晶圓在旋轉一圈的期間所取得的光量的圖表。
圖39是表示以往的研磨裝置的示意圖。
圖40是說明晶圓的研磨寬度的圖。
圖41是表示具有定心手部的以往的研磨裝置的示意圖。
以下，一邊參照圖式一邊對本發明的實施方式進行說明。以下說明的本發明的基板處理裝置和基板處理方法的實施方式是研磨基板的周緣部的研磨裝置和研磨方法。
圖1是表示研磨裝置的示意圖。如圖1所示，研磨裝置具有保持作為基板的一例的晶圓W的定心臺10和處理臺20。定心臺10是用於進行晶圓W的定心的工作臺，處理臺20是用於研磨晶圓W的工作臺。在晶圓W的定心中，晶圓W僅由定心臺10保持，在晶圓W的研磨中，晶圓W僅由處理臺20保持。
處理臺20在其內部具有空間22，定心臺10收納在處理臺20的空間22內。定心臺10具有保持晶圓W的下表面內的第1區域的第1基板保持面10a。處理臺20具有保持晶圓W的下表面內的第2區域的第2基板保持面20a。第1區域與第2區域是位於晶圓W的下表面內的不同的位置的區域。在本實施方式中，第1基板保持面10a具有圓形的形狀，構成為保持晶圓W的下 表面的中心側區域。第2基板保持面20a具有環狀的形狀，構成為保持晶圓W的下表面的外周區域。上述中心側區域位於上述外周區域的內側。本實施方式的中心側區域為包含晶圓W的中心點的圓形的區域，但只要位於上述外周區域的內側，也可以是不包含晶圓W的中心點的環狀的部位。第2基板保持面20a被配置為包圍第1基板保持面10a。環狀的第2基板保持面20a的寬度例如為5mm~50mm。
定心臺10經由軸承32與配置在其下方的支承軸30連結。軸承32固定於支承軸30的上端，旋轉自如地支承定心臺10。定心臺10經由由滑輪和傳送帶等構成的轉矩傳遞機構35而與電動機M1連接，定心臺10以其軸心為中心旋轉。電動機M1固定於連結塊31。電動機M1和轉矩傳遞機構35構成使定心臺10以其軸心C1為中心旋轉的定心臺旋轉機構36。旋轉編碼器38與電動機M1連結，定心臺10的旋轉角度由旋轉編碼器38測定。
在定心臺10和支承軸30的內部設置有在其軸向上延伸的第1真空線路15。該第1真空線路15經由固定於支承軸30的下端的旋轉接頭44與真空源(未圖示)連結。第1真空線路15的上端開口部位於第1基板保持面10a內。因此，如果在第1真空線路15內形成真空，則晶圓W的中心側區域通過真空吸引而保持在第1基板保持面10a上。
定心臺10經由支承軸30與工作臺升降機構51連結。工作臺升降機構51配置在處理臺20的下方，還與支承軸30連接。工作臺升降機構51能夠使支承軸30和定心臺10一體地上升和下降。
定心臺10與使定心臺10沿著水平延伸的規定的偏移軸OS移動的移動機構41連結。定心臺10由直動軸承40旋轉自如地支承，該直動軸 承40固定於連結塊31。直動軸承40構成為允許定心臺10的上下移動，並且旋轉自如地支承定心臺10。作為直動軸承40使用例如滾珠花鍵軸承。
移動機構41具有上述的連結塊31、使定心臺10在水平方向上移動的致動器45、以及將定心臺10的水平移動限制為沿著上述偏移軸OS的水平移動的直動引導件46。該偏移軸OS為在直動引導件46的長度方向上延伸的想像的移動軸。在圖1中偏移軸OS由箭頭表示。
直動引導件46固定於臺42。該臺42固定於與研磨裝置的框架等靜止部件連接的支承臂43。連結塊31被直動引導件46移動自如地支承在水平方向上。致動器45具有固定於臺42的偏移電動機47、安裝於該偏移電動機47的驅動軸的偏心凸輪48、以及形成於連結塊31且用於收納偏心凸輪48的凹部49。當偏移電動機47使偏心凸輪48旋轉時，偏心凸輪48一邊與凹部49接觸一邊使連結塊31沿著偏移軸OS水平移動。
當致動器45進行動作時，定心臺10以其移動方向被直動引導件46引導的狀態沿著偏移軸OS水平移動。處理臺20的位置被固定。移動機構41使定心臺10相對於處理臺20相對地水平移動，工作臺升降機構51使定心臺10相對於處理臺20相對地在鉛垂方向上移動。
定心臺10、定心臺旋轉機構36以及移動機構41收納在處理臺20的空間22內。因此，能夠使由定心臺10和處理臺20等構成的基板保持部結構輕巧(compact)。並且，處理臺20能夠在晶圓W的研磨中保護定心臺10不受供給到晶圓W的表面的研磨液(純水，藥液等)干擾。
處理臺20被未圖示的軸承支承為能夠旋轉。處理臺20經由由滑輪和傳送帶等構成的轉矩傳遞機構55與電動機M2連接，處理臺20以其軸 心C2為中心旋轉。旋轉編碼器59與電動機M2連結，處理臺20的旋轉角度由旋轉編碼器59測定。電動機M2和轉矩傳遞機構55構成為使處理臺20以其軸心C2為中心旋轉的處理臺旋轉機構56。
處理臺20的上表面構成環狀的第2基板保持面20a。在處理臺20內設置有多個第2真空線路25。該第2真空線路25經由轉動接頭58與真空源(未圖示)連結。第2真空線路25的上端開口部位於第2基板保持面20a內。因此，如果在第2真空線路25內形成真空，則晶圓W的下表面的外周區域通過真空吸引保持在第2基板保持面20a上。第2基板保持面20a具有與晶圓W的直徑相同或者比晶圓W的直徑小的外徑。
在處理臺20的第2基板保持面20a的上方配置有將研磨工具1按壓在晶圓W的周緣部的研磨頭5。研磨頭5構成為能夠在鉛垂方向和晶圓W的半徑方向上移動。在研磨工具1的下表面(研磨面)與晶圓W的上表面平行的狀態下，研磨頭5通過使研磨工具1向下按壓在旋轉的晶圓W的周緣部，而研磨晶圓W的周緣部。作為研磨工具1使用研磨帶或者磨石。
在處理臺20的上方配置有測定保持在定心臺10上的晶圓W的中心從定心臺10的軸心C1的偏心量的偏心檢測部60。該偏心檢測部60是光學式偏心傳感器，具有發出光的投光部61、接受光的受光部62、以及根據由受光部62測定的光量決定晶圓W的偏心量的處理部65。偏心檢測部60與橫移動機構69連結，偏心檢測部60能夠在與晶圓W的周緣部接近和分離的方向上移動。
晶圓W的偏心量以如下的方式被測定。使偏心檢測部60接近晶圓W的周緣部，直到晶圓W的周緣部位於投光部61與受光部62之間。一邊 在該狀態下使晶圓W以定心臺10的軸心C1為中心旋轉，一邊由投光部61朝向受光部62發出光。光的一部分被晶圓W阻擋，光的其他的部分到達受光部62。
由受光部62測定的光量依賴於晶圓W與定心臺10的相對位置而變化。當晶圓W的中心位於定心臺10的軸心C1上時，如圖2所示，晶圓W在旋轉一圈的期間所取得的光量被保持為規定的基準光量RD。相對於此，在晶圓W的中心從定心臺10的軸心C1偏移時，晶圓W在旋轉一圈的期間所取得的光量如圖3所示那樣根據晶圓W的旋轉角度而發生變化。
晶圓W的偏心量與由受光部62測定的光量成反比例。換言之，光量最小的晶圓W的角度為晶圓W的偏心量最大的角度。上述的基準光量RD是對於具有基準直徑(例如直徑300.00mm)的基準晶圓(基準基板)以其中心位於定心臺10的軸心C1上的狀態下測定得到的光量。該基準光量RD預先保存在處理部65中。此外，表示光量與晶圓W從定心臺10軸心C1的偏心量的關係的數據(表、關係式等)預先保存在處理部65中。與基準光量RD對應的偏心量為0。處理部65基於數據根據光量的測定值決定晶圓W的偏心量。
偏心檢測部60的處理部65與旋轉編碼器38連接，表示定心臺10的旋轉角度(即晶圓W的旋轉角度)的信號從旋轉編碼器38發送給處理部65。處理部65決定光量最小的晶圓W的角度。該角度表示晶圓W的中心從定心臺10的軸心C1的偏心方向。這樣，處理部65取得晶圓W的中心從定心臺10的軸心C1的偏心量和偏心方向。
另外，本實施方式的偏心檢測部60是光學式偏心傳感器，但 也可以使用其他類型的偏心檢測器。例如，也可以使用利用最小二乘法的公知的偏心檢測器。該類型的偏心檢測器構成為取得晶圓的整個外周的圖像，在晶圓的外周上按照相等的角度間隔分佈的多個坐標點的X坐標的平均值和Y坐標的平均值來決定晶圓的中心，決定晶圓的中心從定心臺10的軸心C1的偏心量和偏心方向。
一般而言，為了使用定心臺10而使晶圓的中心對準在處理臺20的軸心C2上，較佳的是，使定心臺10的軸心C1與處理臺20的軸心C2完全一致。然而，由於研磨裝置的各部件的組裝精度或機械性的尺寸誤差等理由，使定心臺10的軸心C1與處理臺20的軸心C2完全一致極其難。
因此，在本實施方式中，在定心臺10的軸心C1與處理臺20的軸心C2不一致的條件下進行晶圓的定心動作。首先，作為定心動作的準備，定心臺10的軸心C1相對於處理臺20的軸心C2的初始相對位置以如下的方式求出。
如圖4所示，在研磨裝置中設置有偏心檢測部70，該偏心檢測部70用於測定載置在處理臺20上時的晶圓的偏心向量、即晶圓的中心從處理臺20的軸心C2的偏心量和偏心方向。該偏心檢測部70能夠拆卸，在處理臺20上的晶圓的偏心測定結束之後被拆卸。作為該偏心檢測部70，像上述那樣使用利用最小二乘法的偏心檢測器。
接著，如圖4所示，參照晶圓(或者參照基板)RW載置在處理臺20上。該參照晶圓RW可以是作為研磨對象的晶圓，或者也可以是具有與研磨對象的晶圓相同尺寸的其他的晶圓。參照晶圓RW像上述那樣，通過真空吸引保持在處理臺20的第2基板保持面20a上，在該狀態下處理臺20 通過處理臺旋轉機構56(參照圖1)與參照晶圓RW一同旋轉一圈。如圖5所示，偏心檢測部70像上述那樣使用最小二乘法而計算參照晶圓RW的中心RC從處理臺20的軸心C2的偏心量和偏心方向，並決定偏心向量Pv'。偏心量是偏心向量Pv'的大小|Pv'|，相當於從處理臺20的軸心C2到參照晶圓RW的中心RC的距離。偏心方向被表示為穿過處理臺20的軸心C2且從偏移軸OS垂直的角度基準線RL起的偏心向量Pv'的角度α。
在決定了偏心向量Pv'之後，如圖6所示，定心臺10上升直到定心臺10的第1基板保持面10a與參照晶圓RW的下表面的中心側區域接觸。在該狀態下，在第1真空線路15中形成真空，由此參照晶圓RW的下表面的中心側區域通過真空吸引保持在定心臺10上。然後，第2真空線路25向大氣開放，參照晶圓RW從處理臺20釋放。在參照晶圓RW從處理臺20傳遞給定心臺10之後，定心臺10與參照晶圓RW一同上升直到參照晶圓RW成為與偏心檢測部60相同的高度。
如圖8所示，定心臺10與參照晶圓RW一同以定心臺10的軸心C1為中心旋轉。偏心檢測部60接近旋轉的參照晶圓RW，像上述那樣測定參照晶圓RW的中心RC從軸心C1的偏心量和偏心方向。如圖9所示，決定參照晶圓RW的中心RC從定心臺10的軸心C1的偏心向量Pv。偏心量是偏心向量Pv的大小|Pv|，相當於從定心臺10的軸心C1到參照晶圓RW的中心RC的距離。偏心方向被表示為穿過定心臺10的軸心C1且從與偏移軸OS垂直的角度基準線PL起的偏心向量Pv的角度β。圖9所示的角度基準線PL和圖5所示的角度基準線RL是相互平行的水平線。
偏心檢測部60和偏心檢測部70與圖1所示的動作控制部75連 接，特定偏心向量Pv'和偏心向量Pv的偏心量(|Pv'|，|Pv|)以及偏心方向(角度α，角度β)被發送給動作控制部75。動作控制部75根據偏心向量Pv'和偏心向量Pv計算定心臺10的軸心C1相對於處理臺20的軸心C2的初始相對位置。
圖10是表示偏心向量Pv'和偏心向量Pv的圖。從處理臺20傳遞到定心臺10時的參照晶圓RW的位置不發生變化。因此，圖4所示的保持在處理臺20上時的參照晶圓RW的中心RC的位置與圖8所示的保持在定心臺10時的參照晶圓RW的中心RC的位置相同。換言之，偏心向量Pv'的終點的位置與偏心向量Pv的終點的位置一致。
在圖10中，定心臺10的軸心C1相對於處理臺20的軸心C2的初始相對位置被表示為向量dv。該向量dv以如下的式求出。
dv=Pv'-Pv (1)
如果將偏心向量Pv'和偏心向量Pv分別分解成角度基準線RL上的i方向的向量和與角度基準線RL垂直的j方向的向量，則偏心向量Pv'和偏心向量Pv能夠分別以如下的方式表示。
Pv'=(|Pv'|cos α)iv+(|Pv'|sin α)jv (2)
Pv=(|Pv|cos β)iv+(|Pv|sin β)jv (3)
其中，|Pv'|表示參照晶圓RW的中心RC從處理臺20的軸心C2的偏心量，|Pv|表示參照晶圓RW的中心RC從定心臺10的軸心C1的偏心量，α表示偏心向量Pv'距角度基準線RL的角度，β表示偏心向量Pv距角度基準線PL的角度，iv表示i方向的向量，jv表示j方向的向量。
從圖10可知，角度α表示參照晶圓RW的中心RC從處理臺20 的軸心C2的偏心方向，角度β表示參照晶圓RW的中心RC從定心臺10的軸心C1的偏心方向。
根據上述式(2)和式(3)，以如下的方式求出表示定心臺10的軸心C1相對於處理臺20的軸心C2的初始相對位置的向量dv。
dv=Pv'-Pv=(|Pv'|cos α-|Pv|cos β)iv+(|Pv'|sin α-|Pv|sin β)jv=aiv+bjv (4)
a=|Pv'|cos α-|Pv|cos β (5)
b=|Pv'|sin α-|Pv|sin β (6)
θ=tan-1(b/a) (7)
如圖11所示，定心臺10的軸心C1相對於處理臺20的軸心C2的初始相對位置可以使用特定向量dv的要素a、b、θ來表示。像上述那樣取得定心臺10的軸心C1相對於處理臺20的軸心C2的初始相對位置(向量dv)。表示該初始相對位置的要素a、b、θ的各自的數值是研磨裝置固有的數值。表示初始相對位置的要素a、b、θ的各自的數值存儲於動作控制部75。
在像上述那樣決定了定心臺10的軸心C1相對於處理臺20的軸心C2的初始相對位置之後，作為研磨對象的晶圓被搬送到研磨裝置，由研磨裝置研磨。定心臺10的軸心C1相對於處理臺20的軸心C2的初始相對位置是源自研磨裝置的構造的位置偏差。該位置偏差基本上不發生變化，但隨著重複進行多個晶圓的研磨，有時位置偏差發生變化。要想補正這樣的位置偏差，以往需要進行機械性調整(即，基於作業員的手動作業的位置 調整)，但根據本實施方式，如果進行上述的工序而再次計算初始相對位置，並且更新存儲在動作控制部75中的表示初始相對位置的要素a、b、θ，則能夠排除初始相對位置的變化的影響。這樣根據本實施方式，由於不需要基於作業員的手動作業的位置調整，因此能夠削減研磨裝置的中斷時間。
相對於此，晶圓相對於處理臺20的相對位置在研磨裝置接收待研磨的晶圓時不同。因此，在晶圓的研磨前，以如下的方式進行晶圓的定心。
如圖12所示，定心臺10被工作臺升降機構51(參照圖1)上升到上升位置。在該上升位置中，定心臺10的第1基板保持面10a位於比處理臺20的第2基板保持面20a高的位置。在該狀態下，晶圓W由搬送機構的手部90搬送，如圖13所示，晶圓W放置在定心臺10的圓形的第1基板保持面10a上。在第1真空線路15中形成真空，由此磁場晶圓W的下表面的中心側區域通過真空吸引保持在第1基板保持面10a上。然後，如圖14所示，搬送機構的手部90從研磨裝置分離，定心臺10以其軸心C1為中心旋轉。偏心檢測部60接近旋轉的晶圓W，以與參照晶圓RW相同的方式決定晶圓W的中心從定心臺10的軸心C1的偏心量和偏心方向。
圖15是表示處理臺20的軸心C2、定心臺10的軸心C1、晶圓W的中心wf的位置關係的圖。晶圓W的中心wf從定心臺10的軸心C1的偏心量由從定心臺10的軸心C1到晶圓W的中心wf的距離、即偏心向量Pv的大小| Pv |表示。晶圓W的中心wf從定心臺10的軸心C1的偏心方向由距角度基準線PL的偏心向量Pv的角度β表示。所決定的晶圓W的偏心量(| Pv |)和偏心方向(角度β)被發送給動作控制部75。
動作控制部75根據定心臺10的軸心C1相對於處理臺20的軸心C2的初始相對位置和晶圓W的偏心量| Pv |及偏心方向(角度β)來計算為了使晶圓W的中心wf位於處理臺20的軸心C2上所需要的、使定心臺10沿著偏移軸OS移動的距離和使定心臺10旋轉的角度。並且，移動機構41和定心臺旋轉機構36使定心臺10移動及旋轉到定心臺10上的晶圓W的中心wf位於處理臺20的軸心C2上。
圖16是表示移動機構41使定心臺10沿著偏移軸OS移動由動作控制部75計算出的距離的情形的圖。如圖16所示，移動機構41使定心臺10沿著偏移軸OS水平移動直到定心臺10的軸心C1與處理臺20的軸心C2的距離和偏心量| Pv |相等。此外，如圖17所示，定心臺旋轉機構36使定心臺10與晶圓W一同旋轉由動作控制部75計算出的角度。更具體而言，定心臺旋轉機構36使定心臺10旋轉到定心臺10上的晶圓W的中心wf穿過處理臺20的軸心C2而位於與偏移軸OS平行地延伸的直線HL上。
這樣一來，能夠通過定心臺10沿著偏移軸OS的水平移動和定心臺10的旋轉，使定心臺10上的晶圓W的中心wf位於處理臺20的軸心C2上。在本實施方式中，用於執行使定心臺10移動及旋轉直到定心臺10上的晶圓W的中心wf位於處理臺20的軸心C2上的定心動作的對準器由定心臺旋轉機構36、移動機構41和動作控制部75構成。在一實施方式中，也可以先進行定心臺10的旋轉，接著進行使定心臺10沿著偏移軸OS的移動。為了以更短時間完成定心動作，移動機構41和定心臺旋轉機構36也可以同時執行定心臺10沿著偏移軸OS的水平移動和定心臺10的旋轉。
在上述的定心動作結束之後，如圖18所示，使定心臺10下降 直到晶圓W的下表面的外周區域與處理臺20的第2基板保持面20a接觸。在該狀態下，在第2真空線路25中形成真空，由此晶圓W的下表面的外周區域通過真空吸引保持在處理臺20上。然後，第1真空線路15向大氣開放，晶圓W從定心臺10釋放。如圖19所示，定心臺10進一步下降到規定的下降位置，該第1基板保持面10a從晶圓W分離。其結果為，晶圓W僅由處理臺20保持。
定心臺10僅保持晶圓W的下表面的中心側區域，處理臺20僅保持晶圓W的下表面的外周區域。如果晶圓W由定心臺10和處理臺20這雙方同時地保持，則晶圓W發生撓曲。這是因為定心臺10的第1基板保持面10a存在於與處理臺20的第2基板保持面20a同一水平面內的情況在機械性的定位精度的問題上非常難。根據本實施方式，在晶圓W的研磨中，僅晶圓W的下表面的外周區域由處理臺20保持，定心臺10從晶圓W分離。因此，能夠防止晶圓W的撓曲。
如圖20所示，處理臺20以其軸心C2為中心旋轉。由於晶圓W的中心位於處理臺20的軸心C2上，因此晶圓W繞其中心旋轉。在該狀態下，從未圖示的研磨液供給噴嘴向晶圓W上供給研磨液(例如，純水或者漿料)。並且，在研磨工具1的下表面(研磨面)與晶圓W的上表面平行的狀態下，研磨頭5使研磨工具1向下方按壓於旋轉的晶圓W的周緣部，而研磨該周緣部。在晶圓W的研磨中，由於晶圓W的下表面的外周區域由處理臺20保持，因此能夠從研磨工具1的下方支撐研磨工具1的載荷。因此，能夠防止研磨中的晶圓W的撓曲。
研磨後的晶圓W按照除了定心動作之外的相反的動作順序從研磨裝置取出。環狀的第2基板保持面20a與吸附晶圓的下表面整體的基 板臺相比，還具有在將研磨的晶圓W從第2基板保持面20a分離時晶圓W難以破裂這樣的優點。
參照圖16和圖17進行說明的定心動作通過定心臺10的水平移動及旋轉而執行。該定心臺10的水平移動的方向較佳是使定心動作以最短的時間完成的方向。換言之，定心臺10的水平移動的方向較佳為向用於使晶圓W的中心在處理臺20的軸心C2上一致的移動距離最短的方向進行動作。使定心動作以最短的時間完成的定心臺10的水平移動的方向是根據表示定心臺10的軸心C1、處理臺20的軸心C2、定心臺10上的晶圓的中心wf的位置關係的以下的8個示例而決定的。
圖21是表示定心臺10的軸心C1、處理臺20的軸心C2、定心臺10上的晶圓的中心wf的位置關係的第一示例的圖。如圖21所示，該第一示例是向量dv的與角度基準線RL平行的成分的長度a比0大(a>0)，且角度β與角度θ的差為0度以上且小於180度的(0°
Figure 105111328-A0202-12-0021-42
β-θ<180°)情況。在圖21中，由0°
Figure 105111328-A0202-12-0021-43
β-θ<180°所示的區域由陰影圖案表示。在該第一示例中，定心臺10向接近角度基準線RL的方向移動。
圖22是表示定心臺10的軸心C1、處理臺20的軸心C2、定心臺10上的晶圓的中心wf的位置關係的第二示例的圖。如圖22所示，該第二示例是向量dv的與角度基準線RL平行的成分的長度a比0大(a>0)，且角度β與角度θ的差為180度以上且小於360度(180°
Figure 105111328-A0202-12-0021-44
β-θ<360°)的情況。在圖22中，由180°
Figure 105111328-A0202-12-0021-46
β-θ<360°表示的區域由陰影圖案表示。在該第二示例中，定心臺10向遠離角度基準線RL的方向移動。
圖23是表示定心臺10的軸心C1、處理臺20的軸心C2、定心 臺10上的晶圓的中心wf的位置關係的第三示例的圖。如圖23所示，該第三示例是向量dv的與角度基準線RL平行的成分的長度a比0小(a<0)，且角度β與角度θ的差為180度以上且小於360度(180°
Figure 105111328-A0202-12-0022-47
β-θ<360°)的情況。在圖23中，由180°
Figure 105111328-A0202-12-0022-48
β-θ<360°表示的區域由陰影圖案表示。在該第三示例中，定心臺10向接近角度基準線RL的方向移動。
圖24是表示定心臺10的軸心C1、處理臺20的軸心C2、定心臺10上的晶圓的中心wf的位置關係的第四示例的圖。如圖24所示，該第四示例是向量dv的與角度基準線RL平行的成分的長度a小於0(a<0)，且角度β與角度θ的差為0度以上且小於180度(0°
Figure 105111328-A0202-12-0022-50
β-θ<180°)的情況。在圖24中，由0°
Figure 105111328-A0202-12-0022-51
β-θ<180°表示的區域由陰影圖案表示。在該第四示例中，定心臺10向遠離角度基準線RL的方向移動。
圖25是表示定心臺10的軸心C1、處理臺20的軸心C2、定心臺10上的晶圓的中心wf位置關係的第五示例的圖。如圖25所示，該第五示例是向量dv的與角度基準線RL平行的成分的長度a為0(a=0)，角度θ為90°(θ=90°)，且角度β為0度以上且小於180度(0°
Figure 105111328-A0202-12-0022-53
β<180°)的情況。在圖25中，0°
Figure 105111328-A0202-12-0022-54
β<180°的區域由陰影圖案表示。在該第五示例中，定心臺10向接近角度基準線RL方向移動。
圖26是表示定心臺10的軸心C1、處理臺20的軸心C2、定心臺10上的晶圓的中心wf的位置關係的第六示例的圖。如圖26所示，該第六示例是向量dv的與角度基準線RL平行的成分的長度a為0(a=0)，角度θ為90°(θ=90°)，且角度β為180度以上且小於360度(180°
Figure 105111328-A0202-12-0022-55
β<360°)的情況。在圖26中，180°
Figure 105111328-A0202-12-0022-56
β<360°的區域由陰影圖案表示。在該第六示例中，定 心臺10向遠離角度基準線RL的方向移動。
圖27是表示定心臺10的軸心C1、處理臺20的軸心C2、定心臺10上的晶圓的中心wf的位置關係的第七示例的圖。如圖27所示，該第七示例是向量dv的與角度基準線RL平行的成分的長度a為0(a=0)，角度θ為-90°(θ=-90°)，且角度β為0度以上且小於180度的(0°
Figure 105111328-A0202-12-0023-57
β<180°)情況。在圖27中，0°
Figure 105111328-A0202-12-0023-58
β<180°的區域由陰影圖案表示。在該第七示例中，定心臺10向遠離角度基準線RL的方向移動。
圖28是表示定心臺10的軸心C1、處理臺20的軸心C2、定心臺10上的晶圓的中心wf的位置關係的第八示例的圖。如圖28所示，該第八示例是向量dv的與角度基準線RL平行的成分的長度a為0(a=0)，角度θ為-90°(θ=-90°)，且角度β為180度以上且小於360度的(180°
Figure 105111328-A0202-12-0023-59
β<360°)情況。在圖28中，180°
Figure 105111328-A0202-12-0023-60
β<360°的區域由陰影圖案表示。在該第八示例中，定心臺10向接近角度基準線RL的方向移動。
在上述的示例中，在計算出的β-θ的數值未進入0°~360°的範圍的情況下，對β-θ加上360°的倍數。例如，如果在β-θ為-45°的情況下對β-θ加上360°×1，則β-θ為315°。如果在β-θ為726°的情況下對β-θ加上-360°×2，則β-θ為6°。
上述的8個示例表示定心臺10的軸心C1、處理臺20的軸心C2、定心臺10上的晶圓的中心wf的位置關係。並且，使定心動作以最短的時間完成的定心臺10的水平移動的方向按照上述的8個示例預先規定，其水平移動的方向與8個示例相關聯地預先存儲於動作控制部75。在上述8個示例中，可以先進行定心臺10沿著偏移軸OS的移動，接著進行定心臺10的旋 轉，或者也可以先進行定心臺10的旋轉，接著進行定心臺10沿著偏移軸OS的移動。也可以同時進行定心臺10沿著偏移軸OS的移動和定心臺10的旋轉。
圖29是決定定心臺10的軸心C1、晶圓W的中心wf、處理臺20的軸心C2的當前的位置關係符合上述的8個示例中的哪個示例的流程圖。動作控制部75使用圖29所示的流程圖，決定定心臺10的軸心C1、晶圓W的中心、處理臺20的軸心C2的當前的位置關係符合8個示例中的哪個示例，使定心臺10在由各個示例預先規定的方向上沿著偏移軸OS移動。通過根據這樣的示例分類來決定定心臺10的移動方向，而能夠以最短的時間完成定心動作。
根據上述的定心動作，即使處理臺20的軸心C2與定心臺10的軸心C1分離，也能夠使晶圓W的中心位於處理臺20的軸心C2上。然而，如圖30所示，處理臺20的軸心C2與定心臺10的軸心C1的距離比定心臺10的軸心C1與晶圓W的中心wf的距離大的情況下，無法使晶圓W的中心wf位於處理臺20的軸心C2上。
因此，在這樣的情況下，在將晶圓W從定心臺10臨時傳遞到處理臺20之後，使處理臺20旋轉180度。具體而言，像參照圖18、圖19說明的那樣，使定心臺10下降而將晶圓W臨時傳遞給處理臺20，接著使保持著晶圓W的處理臺20旋轉180度。然後，再次使定心臺10上升而將晶圓W從處理臺20傳遞給定心臺10。其結果為，如圖31所示，處理臺20的軸心C2與定心臺10的軸心C1的距離比定心臺10的軸心C1與晶圓W的中心wf的距離短。因此，如圖32和圖33所示，能夠通過定心臺10沿著偏移軸OS的移動和定心臺10的旋轉的組合而使晶圓W的中心位於處理臺20的軸心C2上。在該情況 下，也可以先進行定心臺10的旋轉，接著進行定心臺10沿著偏移軸OS的移動。也可以同時進行定心臺10沿著偏移軸OS的移動和定心臺10的旋轉。
由圖1所示的研磨工具1研磨的晶圓W的部位的寬度(以下，將其稱為研磨寬度)由研磨工具1相對於晶圓W的相對性的位置決定。根據上述的實施方式，由於晶圓W的中心位於處理臺20的軸心C2上，因此能夠在晶圓W的整個外周上使研磨寬度恒定。
像上述那樣，在處理臺20的軸心C2與定心臺10的軸心C1的距離比定心臺10的軸心C1與晶圓W的中心的距離大的情況下，使處理臺20與晶圓W一同旋轉180度，從而能夠使晶圓W的中心位於處理臺20的軸心C2上。然而，根據所要求的產品晶圓的規格有時不需要必須使晶圓W的中心與處理臺20的軸心C2完全一致。在這樣的情況下，也可以移動及旋轉定心臺10，使得定心臺10上的晶圓W的中心與處理臺20的軸心C2的距離最短。
圖34是表示以定心臺10上的晶圓W的中心wf與處理臺20的軸心C2的距離最短的方式使定心臺10移動及旋轉時的動作的圖。如圖34所示，使定心臺10沿著偏移軸移動直到晶圓W的中心wf位於角度基準軸RL上，進一步旋轉定心臺10直到晶圓W的中心wf與處理臺20的軸心C2的距離最短。能夠通過這樣的動作使定心臺10上的晶圓W的中心wf與處理臺20的軸心C2的距離最短。
定心臺10沿著偏移軸OS的移動由移動機構41執行。然而，該移動機構41必然存在能夠使定心臺10移動的機械性的極限。在晶圓的定心動作所需要的定心臺10的移動距離比能夠使定心臺10沿著偏移軸OS移動的最大距離長的情況下，也無法進行定心動作。例如，如圖35所示，定心 臺10的軸心C1與晶圓W的中心wf距離比處理臺20的軸心C2與定心臺10的軸心C1的距離極端長的情況下，晶圓W的定心動作所需要的定心臺10的移動距離有時比能夠通過移動機構41使定心臺10沿著偏移軸OS移動的最大距離長。在這樣的情況下，如圖36所示，較佳以定心臺10上的晶圓W的中心wf與處理臺20的軸心C2的距離最短的方式使定心臺10移動及旋轉。
像在此之前說明的那樣，定心動作由移動機構41和定心臺旋轉機構36執行。具體而言，移動機構41和定心臺旋轉機構36使定心臺10移動及旋轉直到定心臺10上的晶圓W的中心wf位於處理臺20的軸心C2上。在定心動作中，移動機構41能夠使定心臺10沿著偏移軸OS向正方向和反方向這雙方移動。同樣，定心臺旋轉機構36能夠在定心動作中使定心臺10沿順時針和逆時針這雙方旋轉。
然而，在移動機構41和定心臺旋轉機構36中存在齒隙。因此，如果在定心動作中，移動機構41使定心臺10沿著偏移軸OS向正方向和反方向這雙方移動，則有可能因移動機構41的齒隙引起定心精度降低。同樣，如果在定心動作中定心臺旋轉機構36使定心臺10沿順時針和逆時針這雙方旋轉，則有可能因定心臺旋轉機構36的齒隙引起定心精度降低。
因此，在定心動作中，移動機構41較佳使定心臺10沿著偏移軸OS僅向一方向(即，僅正方向或者僅逆方向)移動。同樣，定心臺旋轉機構36較佳在定心動作中使定心臺10僅向一方向(即，僅順時針或者僅逆時針)旋轉。由於相同的理由，在定心動作之前決定由偏心檢測部60進行的晶圓W的偏心量和偏心方向的動作(以下，稱為偏心檢測動作)時的定心臺10和晶圓W的旋轉方向較佳與定心動作中的定心臺10和晶圓W的旋轉 方向相同。
圖37(a)是表示在進行了偏心檢測動作之後且進行定心動作之前的處理臺20的軸心C2、定心臺10的軸心C1、晶圓W的中心wf的位置關係的圖。動作控制部75首先決定定心臺10的軸心C1與晶圓W的中心wf的距離、即晶圓W的偏心量| Pv |是否為處理臺20的軸心C2與定心臺10的軸心C1的距離| dv |以下。如果在定心臺10上的晶圓W的偏心量| Pv |比距離| dv |小的情況下，執行參照圖31至圖33所說明的工序。
在晶圓W的偏心量| Pv |為距離| dv |以上的情況下，動作控制部75計算出為使晶圓W的中心wf位於處理臺20的軸心C2上所需要的、使定心臺10沿著偏移軸OS移動的距離δ和使定心臺10旋轉的角度γ。並且，定心臺旋轉機構36和移動機構41執行定心動作。即，如圖37(b)所示，定心臺旋轉機構36通過使定心臺10僅向一方向旋轉角度γ，而能夠使定心臺10上的晶圓W的中心wf位於直線HL上。此外，如圖37(c)所示，移動機構41通過使定心臺10沿著偏移軸OS僅向一方向移動距離δ，而使定心臺10上的晶圓W的中心wf位於處理臺20的軸心C2上。圖37(b)所示的定心臺10的旋轉動作可以在圖37(c)所示的定心臺10的移動動作之後進行，或者也可以同時進行。能夠通過這樣的定心動作排除在移動機構41和定心臺旋轉機構36中存在的齒隙的影響。
關於晶圓，其直徑比規定的基準直徑(例如，300.00mm)稍微大、或者小。如果每個晶圓的直徑不同，則研磨工具1相對於晶圓的相對性的位置因晶圓而不同，結果為每個晶圓的研磨寬度會不同。為了防止這樣的研磨寬度的偏差，而較佳在研磨晶圓前測定該晶圓的直徑。
圖1所示的偏心檢測部60構成為能夠測定晶圓的直徑。如圖38所示，由於具有比規定的基準直徑(例如，300.00mm)稍微大的直徑(例如，300.10mm)的晶圓在旋轉一圈的期間所取得的光量的平均值D1的光量整體上稍微降低，因此比基準光量RD小。由於具有比基準直徑稍微小的直徑(例如，299.90mm)的晶圓在旋轉一圈的期間所取得的光量的平均值D2的光量整體上稍微增加，因此比基準光量RD大。
基準光量RD與所測定的光量的平均值的差異對應於基準直徑與定心臺10上的晶圓W的實際的直徑的差異。因此，處理部65能夠根據基準光量RD與所測定的平均光量的差異而決定定心臺10上的晶圓W的實際的直徑。
像上述那樣，由於偏心檢測部60能夠測定晶圓W的直徑，因此能夠根據直徑的測定值準確地調整研磨寬度。換言之，由於能夠準確地取得晶圓W的最外周的邊緣部的位置，因此能夠根據晶圓W的最外周的邊緣部的位置而調整研磨工具1相對於晶圓W的相對位置。結果為，研磨工具1能夠以期望的研磨寬度研磨晶圓W的周緣部。
上述的研磨裝置是本發明的基板處理裝置的一實施方式，但本發明的基板處理裝置和基板處理方法也可以應用於保持基板並且處理基板的其他的裝置和方法、例如用於CVD的裝置和方法、用於濺鍍的裝置和方法等。
上述的實施方式的記載目的為，使本領域的技術人員能夠實施本發明。本領域的技術人員當然能夠實施上述實施方式的各種變形例，本發明的技術思想也能夠應用於其他的實施方式。因此，本發明不限於記 載的實施方式，能夠解釋為基於專利請求的範圍所定義的技術思想的最大範圍。
1‧‧‧研磨工具
5‧‧‧研磨頭
10‧‧‧定心臺
10a‧‧‧第1基板保持面
15‧‧‧第1真空線路
20‧‧‧處理臺
20a‧‧‧第2基板保持面
22‧‧‧空間
25‧‧‧第2真空線路
30‧‧‧支承軸
31‧‧‧連結塊
32‧‧‧軸承
35‧‧‧轉矩傳遞機構
36‧‧‧定心臺旋轉機構
38‧‧‧旋轉編碼器
40‧‧‧直動軸承
41‧‧‧移動機構
42‧‧‧臺
43‧‧‧支承臂
44‧‧‧旋轉接頭
45‧‧‧致動器
46‧‧‧直動引導件
47‧‧‧偏移電動機
48‧‧‧偏心凸輪
49‧‧‧凹部
51‧‧‧工作臺升降機構
55‧‧‧轉矩傳遞機構
56‧‧‧處理臺旋轉機構
58‧‧‧轉動接頭
59‧‧‧旋轉編碼器
60‧‧‧偏心檢測部
61‧‧‧投光部
62‧‧‧受光部
65‧‧‧處理部
69‧‧‧橫移動機構
75‧‧‧動作控制部
C1‧‧‧定心臺的軸心
C2‧‧‧處理臺的軸心
M1、M2‧‧‧電動機
OS‧‧‧偏移軸
W‧‧‧晶圓

Claims (14)

  1. 一種基板處理裝置，其特徵在於，具有：定心臺，保持基板的下表面內的第1區域；處理臺，保持所述基板的下表面內的第2區域；工作臺升降機構，使所述定心臺在比所述處理臺高的上升位置與比所述處理臺低的下降位置之間移動；處理臺旋轉機構，使所述處理臺以所述處理臺的軸心為中心旋轉；偏心檢測部，取得保持在所述定心臺上時的所述基板的中心從所述定心臺的軸心起的偏心量和偏心方向；以及對準器，執行使所述定心臺移動及旋轉直到所述定心臺上的所述基板的中心位於所述處理臺的軸心上的定心動作，所述對準器根據所述定心臺的軸心相對於所述處理臺的軸心的初始相對位置、所述偏心量以及所述偏心方向，來計算使所述定心臺移動的距離和使所述定心臺旋轉的角度。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的基板處理裝置，其中，所述對準器具有：移動機構，使所述定心臺沿著規定的偏移軸移動直到所述定心臺的軸心與所述處理臺的軸心的距離和所述偏心量相等；以及定心臺旋轉機構，使所述定心臺旋轉直到所述定心臺上的所述基板的中心位於穿過所述處理臺的軸心而與所述規定的偏移軸平行延伸的直線上。
  3. 根據申請專利範圍第2項所述的基板處理裝置，其中所述移動機構和所述定心臺旋轉機構使所述定心臺同時移動並旋轉。
  4. 根據申請專利範圍第2項所述的基板處理裝置，其中，在與所述移動機構能夠使所述定心臺沿著所述規定的偏移軸移動的最大距離相比所述偏心量較大的情況下，所述對準器使所述定心臺移動及旋轉直到所述定心臺上的所述基板的中心與所述處理臺的軸心之間的距離成為最小。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述的基板處理裝置，其中，所述對準器預先存儲能夠以最短的時間完成所述定心動作的所述定心臺的移動方向，該移動方向是根據所述定心臺的軸心、所述處理臺的軸心、所述定心臺上的所述基板的中心的位置關係而預先規定的。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述的基板處理裝置，其中所述對準器在所述定心動作中使所述定心臺僅向一方向移動，並且使所述定心臺僅向一方向旋轉。
  7. 一種基板處理裝置，其特徵在於，具有：定心臺，保持基板的下表面內的第1區域；處理臺，保持所述基板的下表面內的第2區域；工作臺升降機構，使所述定心臺在比所述處理臺高的上升位置與比所述處理臺低的下降位置之間移動；處理臺旋轉機構，使所述處理臺以所述處理臺的軸心為中心旋轉；偏心檢測部，取得保持在所述定心臺上時的所述基板的中心從所述定心臺的軸心起的偏心量和偏心方向；以及對準器，執行使所述定心臺移動及旋轉直到所述定心臺上的所述基板的中心位於所述處理臺的軸心上的定心動作， 所述對準器根據所述定心臺的軸心相對於所述處理臺的軸心的初始相對位置、所述偏心量以及所述偏心方向，來計算使所述定心臺移動的距離和使所述定心臺旋轉的角度；其中，所述對準器具有：移動機構，使所述定心臺沿著規定的偏移軸移動直到所述定心臺的軸心與所述處理臺的軸心的距離和所述偏心量相等；以及定心臺旋轉機構，使所述定心臺旋轉直到所述定心臺上的所述基板的中心位於穿過所述處理臺的軸心而與所述規定的偏移軸平行延伸的直線上；在所述處理臺的軸心與所述定心臺的軸心的距離比所述定心臺的軸心與所述基板的中心的距離大的情況下，通過所述工作臺升降機構使所述定心臺下降而將所述基板從所述定心臺傳遞給所述處理臺，通過所述處理臺旋轉機構使所述處理臺與所述基板一同旋轉180度，然後通過所述工作臺升降機構使所述定心臺上升而將所述基板從所述處理臺傳遞給所述定心臺。
  8. 一種基板處理方法，其特徵在於，利用定心臺保持基板的下表面內的第1區域，取得保持在所述定心臺上時的所述基板的中心從所述定心臺的軸心起的偏心量和偏心方向，根據所述定心臺的軸心相對於處理臺的軸心的初始相對位置、所述偏心量、所述偏心方向，來計算為了使所述定心臺上的所述基板的中心位於所述處理臺的軸心上所需要的、使所述定心臺移動的距離和使所述定心臺旋轉的角度， 執行使所述定心臺移動及旋轉所述計算出的距離和角度的定心動作，藉以使所述定心臺上的所述基板的中心位於所述處理臺的軸心上，利用所述處理臺保持所述基板的下表面內的第2區域，並且使所述定心臺從所述基板分離，使所述處理臺以所述處理臺的軸心為中心旋轉同時處理所述基板。
  9. 根據申請專利範圍第8項所述的基板處理方法，其中所述定心動作包含如下動作：使所述定心臺沿著規定的偏移軸移動直到所述定心臺的軸心與所述處理臺的軸心的距離和所述偏心量相等；以及使所述定心臺旋轉直到所述定心臺上的所述基板的中心位於穿過所述處理臺的軸心而與所述規定的偏移軸平行延伸的直線上。
  10. 根據申請專利範圍第9項所述的基板處理方法，其中同時進行使所述定心臺沿著所述規定的偏移軸移動的動作以及使所述定心臺旋轉的動作。
  11. 根據申請專利範圍第9項所述的基板處理方法，其中，在與能夠使所述定心臺沿著所述規定的偏移軸移動的最大距離相比所述偏心量較大的情況下，使所述定心臺移動及旋轉直到所述定心臺上的所述基板的中心與所述處理臺的軸心之間的距離成為最小。
  12. 根據申請專利範圍第8項所述的基板處理方法，其中，使所述定心臺移動的方向是能夠以最短的時間完成所述定心動作的方向，所述定心臺的移動的所述方向是根據所述定心臺的軸心、所述處理臺的軸心、所述定心臺上的所述基板的中心的位置關係而預先規定的。
  13. 根據申請專利範圍第8項所述的基板處理方法，其中在所述定心動作 中，所述定心臺僅向一方向移動，並且所述定心臺僅向一方向旋轉。
  14. 一種基板處理方法，其特徵在於，利用定心臺保持基板的下表面內的第1區域，取得保持在所述定心臺上時的所述基板的中心從所述定心臺的軸心起的偏心量和偏心方向，根據所述定心臺的軸心相對於處理臺的軸心的初始相對位置、所述偏心量、所述偏心方向，來計算為了使所述定心臺上的所述基板的中心位於所述處理臺的軸心上所需要的、使所述定心臺移動的距離和使所述定心臺旋轉的角度，執行使所述定心臺移動及旋轉所述計算出的距離和角度的定心動作，用所述處理臺保持所述基板的下表面內的第2區域，並且使所述定心臺從所述基板分離，使所述處理臺以所述處理臺的軸心為中心旋轉同時處理所述基板；其中所述定心動作包含如下動作：使所述定心臺沿著規定的偏移軸移動直到所述定心臺的軸心與所述處理臺的軸心的距離和所述偏心量相等；以及使所述定心臺旋轉直到所述定心臺上的所述基板的中心位於穿過所述處理臺的軸心而與所述規定的偏移軸平行延伸的直線上；在所述處理臺的軸心與所述定心臺的軸心的距離比所述定心臺的軸心與所述基板的中心的距離大的情況下，使所述定心臺下降而將所述基板從所述定心臺傳遞給所述處理臺，使所述處理臺與所述基板一同旋轉180度，然後使所述定心臺上升而將所述基板從所述處理臺傳遞給所述定心臺。
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