(57)【要約】【課題】基板の中心をプロセスステージの軸心に高精度に合わせて、不良基板が発生することを防止できる基板処理装置を提供する。【解決手段】基板処理装置は、センタリングステージ１０に保持された基板Ｗの中心の、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からの偏心量および偏心方向を取得する偏心検出機構５４と、基板Ｗの中心をプロセスステージ２０の軸心Ｃ２に合わせるアライナー３６，４１，７５とを備える。アライナー３６，４１，７５は、基板Ｗをセンタリングステージ１０からプロセスステージ２０に受け渡した後で、偏心検出機構５４を用いて基板Ｗの中心の、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの偏心量および偏心方向を取得し、さらに、取得された基板Ｗの中心の、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの偏心量が所定の許容範囲内あることを確認する。【選択図】図１
2020124754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の下面内の第１領域を保持するセンタリングステージと、
前記基板の下面内の第２領域を保持するプロセスステージと、
前記センタリングステージを、前記プロセスステージよりも高い上昇位置と、前記プロセスステージよりも低い下降位置との間で移動させるステージ昇降機構と、
前記プロセスステージをその軸心を中心として回転させるプロセスステージ回転機構と、
前記センタリングステージに保持されたときの前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向を取得する偏心検出機構と、
前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向に基づいて、前記基板の中心を前記プロセスステージの軸心に合わせるセンタリング動作を実行するアライナーと、を備え、
前記アライナーは、
前記基板を前記センタリングステージから前記プロセスステージに受け渡して、保持させた後に、前記偏心検出機構を用いて、前記プロセスステージに保持された前記基板の中心の、前記プロセスステージの軸心からの偏心量および偏心方向を取得し、
前記取得された基板の中心の、前記プロセスステージの軸心からの偏心量が所定の許容範囲内あることを確認することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記アライナーは、
前記取得された基板の中心の、前記プロセスステージの軸心からの偏心量が所定の許容範囲外にある場合は、前記センタリング動作を繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記偏心検出機構は、
前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向、および前記プロセスステージに保持された前記基板の中心の、前記プロセスステージの軸心からの偏心量および偏心方向を測定する偏心検出部を含み、
前記偏心検出部は、
光を発する投光部、および前記投光部が発した光を受信する受光部を備えた光学式偏心センサであり、
前記投光部と前記受光部との間の鉛直方向の距離は、偏心検知位置にある前記センタリングステージに保持された前記基板の上面と、前記プロセスステージの外縁との間の距離よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記偏心検出機構は、
前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向、および前記プロセスステージに保持された前記基板の中心の、前記プロセスステージの軸心からの偏心量および偏心方向を測定する偏心検出部を含み、
前記偏心検出部は、撮像装置と、前記撮像装置に向けて光を発する投光装置と、を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記アライナーは、
前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心方向が、水平に延びる所定のオフセット軸と平行になるまで前記センタリングステージを回転させるセンタリングステージ回転機構と、
前記センタリングステージに保持された前記基板の中心が、前記プロセスステージの軸心上に位置するまで前記センタリングステージを前記オフセット軸に沿って移動させる移動機構と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記アライナーは、
前記偏心検出機構を用いて、前記プロセスステージの軸心に対する前記センタリングステージの軸心の初期相対位置を取得するセンタリング準備動作を実行し、
前記初期相対位置と、前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向とに基づいて、前記センタリング動作を実行することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記アライナーは、
前記センタリングステージ上の前記基板の中心が、前記プロセスステージの軸心を通って前記所定のオフセット軸と平行に延びる直線上に位置するまで前記センタリングステージを回転させるセンタリングステージ回転機構と、
前記センタリングステージに保持された前記基板の中心が、前記プロセスステージの軸心上に位置するまで前記センタリングステージを所定のオフセット軸に沿って移動させる移動機構と、を備えることを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記アライナーは、前記移動機構および前記センタリングステージ回転機構の動作を制御する動作制御部をさらに備え、
前記動作制御部は、
機械学習により構築された学習済モデルが格納された記憶装置と、
前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向を前記学習済モデルに入力したときに、前記基板の中心を前記プロセスステージの中心に合わせるための前記センタリングステージの回転量および移動量を出力する演算を実行する処理装置と、を備えていることを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記アライナーは、前記移動機構および前記センタリングステージ回転機構の動作を制御する動作制御部をさらに備え、
前記動作制御部は、
機械学習により構築された学習済モデルが格納された記憶装置と、
前記初期相対位置と、前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向とを前記学習済モデルに入力したときに、前記基板の中心を前記プロセスステージの中心に合わせるための前記センタリングステージの回転量および移動量を出力する演算を実行する処理装置と、を備えていることを特徴とする請求項７に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
基板の下面内の第１領域を前記センタリングステージで保持し、
前記センタリングステージに保持されたときの前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向を取得し、
前記センタリングステージに保持された前記基板の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向に基づいて、前記基板の中心を前記プロセスステージの軸心に合わせるセンタリング動作を実行し、
前記基板を前記センタリングステージから前記プロセスステージに受け渡して、該プロセスステージに保持させ、
前記プロセスステージに保持された前記基板の中心の、前記プロセスステージの軸心からの偏心量および偏心方向を取得し、
前記取得された基板の中心の、前記プロセスステージの軸心からの偏心量が所定の許容範囲内あることを確認し、
前記取得された基板の中心の、前記プロセスステージの軸心からの偏心量が所定の許容範囲内である場合に、前記プロセスステージをその軸心を中心に回転させながら、前記基板を処理することを特徴とする基板処理方法。
【請求項１１】
前記取得された基板の中心の、前記プロセスステージの軸心からの偏心量が所定の許容範囲外にある場合は、前記センタリング動作を繰り返すことを特徴とする請求項１０に記載の基板処理方法。
【請求項１２】
前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向を取得する工程と、前記プロセスステージに保持された前記基板の中心の、前記プロセスステージの軸心からの偏心量および偏心方向を取得する工程は、光を発する投光部、および前記投光部が発した光を受信する受光部を備えた光学式偏心センサである偏心検出部により実行され、
前記投光部と前記受光部との間の鉛直方向の距離は、前記センタリングステージに保持された前記基板の上面と、前記プロセスステージの外縁との間の距離よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の基板処理方法。
【請求項１３】
前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向を取得する工程と、前記プロセスステージに保持された前記基板の中心の、前記プロセスステージの軸心からの偏心量および偏心方向を取得する工程は、撮像装置と、前記撮像装置に向けて光を発する投光装置と、を備える偏心検出部により実行されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の基板処理方法。
【請求項１４】
前記センタリング動作は、
前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心方向が、水平に延びる所定のオフセット軸と平行になるまで前記センタリングステージを回転させる動作と、
前記センタリングステージに保持された前記基板の中心が、前記プロセスステージの軸心上に位置するまで前記センタリングステージを前記オフセット軸に沿って移動させる動作と、を含むことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１５】
前記センタリング動作の前に、前記プロセスステージの軸心に対する前記センタリングステージの軸心の初期相対位置を取得するセンタリング準備動作を実行し、
前記センタリング動作は、
前記初期相対位置と、前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向とに基づいて実行されることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１６】
前記センタリング動作は、
前記センタリングステージ上の前記基板の中心が、前記プロセスステージの軸心を通って前記所定のオフセット軸と平行に延びる直線上に位置するまで前記センタリングステージを回転させる動作と、
前記センタリングステージの軸心と前記プロセスステージの軸心との距離が前記偏心量に等しくなるまで前記センタリングステージを所定のオフセット軸に沿って移動させる動作と、を含むことを特徴とする請求項１５に記載の基板処理方法。
【請求項１７】
機械学習により構築された学習済モデルに、前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向を入力し、
前記学習済モデルから前記基板の中心を前記プロセスステージの中心に合わせるための前記センタリングステージの回転量および移動量を出力させることを特徴とする請求項１４に記載の基板処理方法。
【請求項１８】
機械学習により構築された学習済モデルに、前記初期相対位置と、前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向とを入力し、
前記学習済モデルから前記基板の中心を前記プロセスステージの中心に合わせるための前記センタリングステージの回転量および移動量を出力させることを特徴とする請求項１６に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハなどの基板の周縁部を研磨する研磨装置および研磨方法などに適用可能な基板処理装置および基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェハなどの基板の周縁部を研磨するための装置として、研磨テープや砥石などの研磨具を備えた研磨装置が使用されている。図３５は、このタイプの研磨装置を示す模式図である。図３５に示すように、研磨装置は、ウェハＷの中心部を真空吸引により保持し、ウェハＷを回転させる基板ステージ２１０と、ウェハＷの周縁部に研磨具２００を押し付ける研磨ヘッド２０５とを備えている。ウェハＷは基板ステージ２１０とともに回転させられ、研磨具２００の下面（研磨面）がウェハＷの表面と平行な状態で、研磨ヘッド２０５は研磨具２００をウェハＷの周縁部に下方に押し付けることによりウェハＷの周縁部を研磨する。研磨具２００としては、研磨テープまたは砥石が使用される。
【０００３】
図３６に示すように、研磨具２００によって研磨されるウェハＷの部位の幅（以下、これを研磨幅という）は、ウェハＷに対する研磨具２００の相対的な位置によって決定される。通常、研磨幅は、ウェハＷの最外周端から数ミリである。ウェハＷの周縁部を一定の研磨幅で研磨するためには、ウェハＷの中心を基板ステージ２１０の軸心に合わせることが必要である。
【０００４】
そこで、従来の研磨装置は、ウェハＷのセンタリングを行うためのセンタリングステージと、ウェハＷを研磨するためのプロセスステージと、ウェハＷの中心をプロセスステージの軸心に合わせるアライナーと、を備えている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００５】
特許文献１に記載のアライナーは、センタリングステージに保持されたウェハＷの中心の、センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向（ウェハＷにおける最大偏心点）を測定する偏心検出部と、センタリングステージをその軸心を中心として回転させるセンタリングステージ回転機構と、センタリングステージをプロセスステージに対して相対的に水平に移動させる移動機構とから構成される。
【０００６】
この研磨装置では、最初に、プロセスステージの軸心とセンタリングステージの軸心とを一致させた状態で、センタリングステージを、プロセスステージよりも高い上昇位置まで移動させる。その後、ウェハＷをセンタリングステージに保持させ、さらに、センタリングステージ回転機構によって、センタリングステージおよびウェハＷを回転させる。偏心検出部は、ウェハＷを回転させている間に、ウェハＷの中心の、センタリングステージの軸心からの偏心量と、ウェハＷにおける最大偏心点を決定する。
【０００７】
次に、センタリングステージ回転機構は、最大偏心点とセンタリングステージの軸心とを結ぶ直線が移動機構の所定のオフセット軸と一致するまでセンタリングステージとウェハＷを回転させる。次いで、移動機構は、偏心検出部によって測定された偏心量に相当する距離だけセンタリングステージ、および該センタリングステージに保持されたウェハＷをオフセット軸に沿って移動させる。これにより、ウェハＷの中心をプロセスステージの中心に合わせることができる。最後に、センタリングステージを鉛直方向に下降させて、ウェハＷをセンタリングステージからプロセスステージに受け渡し、プロセスステージに保持されたウェハＷの周縁部を研磨する。
【０００８】
特許文献２に記載のアライナーは、センタリングステージの軸心とプロセスステージの軸心とが一致していない条件下でウェハＷのセンタリングを行う。このアライナーは、最初に、プロセスステージの軸心に対するセンタリングステージの軸心の初期相対位置を取得する。アライナーは、この初期相対位置と、センタリングステージの軸心からの基板の中心の偏心量および偏心方向に基づいて、センタリングステージを移動させるべき距離およびセンタリングステージを回転させるべき角度を算出し、算出された距離および角度だけ、センタリングステージを移動および回転させる。これにより、センタリングステージの軸心とプロセスステージの軸心とが一致していない条件下でも、ウェハＷの中心をプロセスステージの中心に合わせることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第６１１３６２４号公報
【特許文献２】特開２０１６−２０１５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
研磨具を用いたウェハＷの周縁部の研磨は、プロセスステージに保持されたウェハＷに対して行われる。そのため、正確な研磨幅でウェハＷの周縁部を研磨するためには、ウェハＷの中心の、プロセスステージの軸心からの偏心量が最も重要である。しかしながら、従来の研磨装置は、ウェハＷがセンタリングステージからプロセスステージに受け渡された後で、該ウェハＷの中心の、プロセスステージの軸心からの偏心量を測定していない。
【００１１】
そのため、ウェハＷをセンタリングステージからプロセスステージに受け渡す際に、ウェハＷがプロセスステージに対してずれてしまうと、ウェハＷの中心がプロセスステージの軸心とずれてしまう。あるいは、上述したセンタリングステージ回転機構、および移動機構などに破損および／または故障が発生していると、ウェハＷの中心がプロセスステージの軸心からずれた状態で、ウェハＷがセンタリングステージからプロセスステージに受け渡されるおそれがある。さらに、ウェハＷの中心の、センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向を計算するアルゴリズムに誤り（例えば、プログラム上のバグ）があると、偏心検出部によって決定された偏心量および偏心方向自体が間違っている可能性がある。偏心検出部によって取得された偏心量および偏心方向が間違っていれば、ウェハＷの中心をプロセスステージの軸心に正確に一致させることができない。
【００１２】
ウェハＷの中心がプロセスステージの軸心に一致していない状態で、ウェハＷの周縁部が研磨されると、許容される研磨幅を超えた不良ウェハ（不良基板）が発生してしまう。基板の中心がプロセスステージの軸心に一致していない状態で基板処理が実行されることにより、不良基板が発生してしまうという問題は、基板を保持しながら基板を処理する他の装置および方法（例えば、ＣＶＤのための装置および方法、スパッタリングのための装置および方法）でも発生する。
【００１３】
そこで、本発明は、ウェハなどの基板の中心をプロセスステージの軸心に高精度に合わせて、不良基板が発生することを防止できる基板処理装置および基板処理方法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】
【００１４】
一態様では、基板の下面内の第１領域を保持するセンタリングステージと、前記基板の下面内の第２領域を保持するプロセスステージと、前記センタリングステージを、前記プロセスステージよりも高い上昇位置と、前記プロセスステージよりも低い下降位置との間で移動させるステージ昇降機構と、前記プロセスステージをその軸心を中心として回転させるプロセスステージ回転機構と、前記センタリングステージに保持されたときの前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向を取得する偏心検出機構と、前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向に基づいて、前記基板の中心を前記プロセスステージの軸心に合わせるセンタリング動作を実行するアライナーと、を備え、前記アライナーは、前記基板を前記センタリングステージから前記プロセスステージに受け渡して、保持させた後に、前記偏心検出機構を用いて、前記プロセスステージに保持された前記基板の中心の、前記プロセスステージの軸心からの偏心量および偏心方向を取得し、前記取得された基板の中心の、前記プロセスステージの軸心からの偏心量が所定の許容範囲内あることを確認することを特徴とする基板処理装置が提供される。
【００１５】
一態様では、前記アライナーは、前記取得された基板の中心の、前記プロセスステージの軸心からの偏心量が所定の許容範囲外にある場合は、前記センタリング動作を繰り返す。
一態様では、前記偏心検出機構は、前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向、および前記プロセスステージに保持された前記基板の中心の、前記プロセスステージの軸心からの偏心量および偏心方向を測定する偏心検出部を含み、前記偏心検出部は、光を発する投光部、および前記投光部が発した光を受信する受光部を備えた光学式偏心センサであり、前記投光部と前記受光部との間の鉛直方向の距離は、偏心検知位置にある前記センタリングステージに保持された前記基板の上面と、前記プロセスステージの外縁との間の距離よりも大きくなるように設定されている。
一態様では、前記偏心検出機構は、前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向、および前記プロセスステージに保持された前記基板の中心の、前記プロセスステージの軸心からの偏心量および偏心方向を測定する偏心検出部を含み、前記偏心検出部は、撮像装置と、前記撮像装置に向けて光を発する投光装置と、を備える。
【００１６】
一態様では、前記アライナーは、前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心方向が、水平に延びる所定のオフセット軸と平行になるまで前記センタリングステージを回転させるセンタリングステージ回転機構と、前記センタリングステージに保持された前記基板の中心が、前記プロセスステージの軸心上に位置するまで前記センタリングステージを前記オフセット軸に沿って移動させる移動機構と、を備えている。
一態様では、前記アライナーは、前記偏心検出機構を用いて、前記プロセスステージの軸心に対する前記センタリングステージの軸心の初期相対位置を取得するセンタリング準備動作を実行し、前記初期相対位置と、前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向とに基づいて、前記センタリング動作を実行する。
一態様では、前記アライナーは、前記センタリングステージ上の前記基板の中心が、前記プロセスステージの軸心を通って前記所定のオフセット軸と平行に延びる直線上に位置するまで前記センタリングステージを回転させるセンタリングステージ回転機構と、前記センタリングステージに保持された前記基板の中心が、前記プロセスステージの軸心上に位置するまで前記センタリングステージを所定のオフセット軸に沿って移動させる移動機構と、を備える。
【００１７】
一態様では、前記アライナーは、前記移動機構および前記センタリングステージ回転機構の動作を制御する動作制御部をさらに備え、前記動作制御部は、機械学習により構築された学習済モデルが格納された記憶装置と、前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向を前記学習済モデルに入力したときに、前記基板の中心を前記プロセスステージの中心に合わせるための前記センタリングステージの回転量および移動量を出力する演算を実行する処理装置と、を備えている。
一態様では、前記アライナーは、前記移動機構および前記センタリングステージ回転機構の動作を制御する動作制御部をさらに備え、前記動作制御部は、機械学習により構築された学習済モデルが格納された記憶装置と、前記初期相対位置と、前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向とを前記学習済モデルに入力したときに、前記基板の中心を前記プロセスステージの中心に合わせるための前記センタリングステージの回転量および移動量を出力する演算を実行する処理装置と、を備えている。
【００１８】
一態様では、基板の下面内の第１領域を前記センタリングステージで保持し、前記センタリングステージに保持されたときの前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向を取得し、前記センタリングステージに保持された前記基板の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向に基づいて、前記基板の中心を前記プロセスステージの軸心に合わせるセンタリング動作を実行し、前記基板を前記センタリングステージから前記プロセスステージに受け渡して、該プロセスステージに保持させ、前記プロセスステージに保持された前記基板の中心の、前記プロセスステージの軸心からの偏心量および偏心方向を取得し、前記取得された基板の中心の、前記プロセスステージの軸心からの偏心量が所定の許容範囲内あることを確認し、前記取得された基板の中心の、前記プロセスステージの軸心からの偏心量が所定の許容範囲内である場合に、前記プロセスステージをその軸心を中心に回転させながら、前記基板を処理することを特徴とする基板処理方法が提供される。
【００１９】
一態様では、前記取得された基板の中心の、前記プロセスステージの軸心からの偏心量が所定の許容範囲外にある場合は、前記センタリング動作を繰り返す。
一態様では、前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向を取得する工程と、前記プロセスステージに保持された前記基板の中心の、前記プロセスステージの軸心からの偏心量および偏心方向を取得する工程は、光を発する投光部、および前記投光部が発した光を受信する受光部を備えた光学式偏心センサである偏心検出部により実行され、前記投光部と前記受光部との間の鉛直方向の距離は、前記センタリングステージに保持された前記基板の上面と、前記プロセスステージの外縁との間の距離よりも大きくなるように設定されている。
一態様では、前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向を取得する工程と、前記プロセスステージに保持された前記基板の中心の、前記プロセスステージの軸心からの偏心量および偏心方向を取得する工程は、撮像装置と、前記撮像装置に向けて光を発する投光装置と、を備える偏心検出部により実行される。
【００２０】
一態様では、前記センタリング動作は、前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心方向が、水平に延びる所定のオフセット軸と平行になるまで前記センタリングステージを回転させる動作と、前記センタリングステージに保持された前記基板の中心が、前記プロセスステージの軸心上に位置するまで前記センタリングステージを前記オフセット軸に沿って移動させる動作と、を含む。
一態様では、前記センタリング動作の前に、前記プロセスステージの軸心に対する前記センタリングステージの軸心の初期相対位置を取得するセンタリング準備動作を実行し、前記センタリング動作は、前記初期相対位置と、前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向とに基づいて実行される。
一態様では、前記センタリング動作は、前記センタリングステージ上の前記基板の中心が、前記プロセスステージの軸心を通って前記所定のオフセット軸と平行に延びる直線上に位置するまで前記センタリングステージを回転させる動作と、前記センタリングステージの軸心と前記プロセスステージの軸心との距離が前記偏心量に等しくなるまで前記センタリングステージを所定のオフセット軸に沿って移動させる動作と、を含む。
【００２１】
一態様では、機械学習により構築された学習済モデルに、前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向を入力し、前記学習済モデルから前記基板の中心を前記プロセスステージの中心に合わせるための前記センタリングステージの回転量および移動量を出力させる。
一態様では、機械学習により構築された学習済モデルに、前記初期相対位置と、前記センタリングステージに保持された前記基板の中心の、前記センタリングステージの軸心からの偏心量および偏心方向とを入力し、前記学習済モデルから前記基板の中心を前記プロセスステージの中心に合わせるための前記センタリングステージの回転量および移動量を出力させる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、アライナーがセンタリングステージからプロセスステージに受け渡された基板の中心がプロセスステージの軸心に高精度に合っているか否かを確認するので、不良基板（例えば、許容される研磨幅を超えて研磨される基板）が発生することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、一実施形態に係る研磨装置を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示す研磨装置を用いてウェハの周縁部を研磨する方法を示す動作フローチャートである。
【図３】図３は、図２に示す動作フローチャートにおいて、プロセスステージに保持されるウェハの偏心量が許容範囲を超えたときの動作フローチャートである。
【図４】図４は、研磨されるウェハを搬送機構のハンドが搬送する動作を示す図である。
【図５】図５は、センタリングステージがウェハを保持する動作を示す図である。
【図６】図６は、偏心検出部を用いて、センタリングステージの軸心からのウェハの中心の偏心量および偏心方向を測定する動作を示す図である。
【図７】図７は、センタリングステージに保持されたウェハが一回転する間に取得された光量を示すグラフである。
【図８】図８は、センタリングステージに保持されたウェハが一回転する間に取得された光量を示すグラフである。
【図９】図９は、ウェハの偏心を修正するための動作を説明する平面図である。
【図１０】図１０は、ウェハの偏心を修正するための動作を説明する平面図である。
【図１１】図１１は、ウェハの偏心を修正するための動作を説明する平面図である。
【図１２】図１２は、ウェハがセンタリングステージから離れる動作を示す図である。
【図１３】図１３は、プロセスステージの軸心からのウェハの中心の偏心量および偏心方向を測定する動作を示す図である。
【図１４】図１４は、プロセスステージに保持されたウェハが一回転する間に取得された光量の一例を示すグラフである。
【図１５】図１５は、プロセスステージによってウェハを回転させながらウェハの周縁部を研磨する動作を示す図である。
【図１６】図１６は、図１に示す偏心検出部の変形例を模式的に示す側面図である。
【図１７】図１７は、図１に示す偏心検出部の他の変形例を模式的に示す側面図である。
【図１８】図１８は、他の実施形態に係る偏心検出機構によって、センタリングステージの軸心からのウェハの中心の偏心量および偏心方向を測定する動作を説明する図である。
【図１９】図１９は、他の実施形態に係る偏心検出機構によって、プロセスステージの軸心からのウェハの中心の偏心量および偏心方向を測定する動作を説明する図である。
【図２０】図２０は、ウェハの周縁部を研磨する他の方法を示す動作フローチャートである。
【図２１】図２１は、図２０のステップ１で実行されるセンタリング準備動作を説明するための動作フローチャートである。
【図２２】図２２は、プロセスステージの軸心からの参照ウェハの中心の偏心量および偏心方向を測定する動作を示す図である。
【図２３】図２３は、プロセスステージの軸心からの参照ウェハの中心の偏心量と偏心方向を示す図である。
【図２４】図２４は、プロセスステージからセンタリングステージに参照ウェハを渡す動作を示す図である。
【図２５】図２５は、センタリングステージの軸心からの参照ウェハの中心の偏心量および偏心方向を測定する動作を示す図である。
【図２６】図２６は、センタリングステージの軸心からの参照ウェハの中心の偏心量と偏心方向を示す図である。
【図２７】図２７は、センタリングステージの軸心、プロセスステージの軸心、および参照ウェハの中心の位置関係を示す図である。
【図２８】図２８は、プロセスステージの軸心に対するセンタリングステージの軸心の初期相対位置を示す図である。
【図２９】図２９は、プロセスステージの軸心と、センタリングステージの軸心と、ウェハの中心との位置関係を示す図である。
【図３０】図３０は、動作制御部によって算出された距離だけ、センタリングステージをオフセット軸に沿って移動させる動作を示す図である。
【図３１】図３１は、動作制御部によって算出された角度だけ、センタリングステージをウェハとともに回転させる動作を示す図である。
【図３２】図３２は、図１に示す動作制御部の一例を示す模式図である。
【図３３】図３３は、センタリングステージの回転量および移動量を出力する学習済モデルの一実施形態を示す模式図である。
【図３４】図３４は、ニューラルネットワークの構造の一例を示す模式図である。
【図３５】図３５は、従来の研磨装置を示す模式図である。
【図３６】図３６は、ウェハの研磨幅を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する本発明の基板処理装置および基板処理方法の実施形態は、基板の周縁部を研磨する研磨装置および研磨方法である。
【００２５】
図１は、一実施形態に係る研磨装置を示す模式図である。図１に示すように、研磨装置は、基板の一例であるウェハＷを保持するセンタリングステージ１０およびプロセスステージ２０を有している。センタリングステージ１０は、ウェハＷのセンタリングを行うためのステージであり、プロセスステージ２０は、ウェハＷを研磨するためのステージである。ウェハＷのセンタリング中は、ウェハＷはセンタリングステージ１０のみによって保持され、ウェハＷの研磨中は、ウェハＷはプロセスステージ２０のみによって保持される。
【００２６】
プロセスステージ２０は、その内部に空間２２を有しており、センタリングステージ１０はプロセスステージ２０の空間２２内に収容されている。センタリングステージ１０は、ウェハＷの下面内の第１領域を保持する第１の基板保持面１０ａを有している。プロセスステージ２０は、ウェハＷの下面内の第２領域を保持する第２の基板保持面２０ａを有している。第１領域と第２領域は、ウェハＷの下面内の異なる位置にある領域である。本実施形態では、第１の基板保持面１０ａは円形の形状を有し、ウェハＷの下面の中心側領域を保持するように構成されている。第２の基板保持面２０ａは環状の形状を有し、ウェハＷの下面の外周領域を保持するように構成されている。上記中心側領域は、上記外周領域の内側に位置している。本実施形態における中心側領域は、ウェハＷの中心点を含む円形の領域であるが、上記外周領域の内側に位置していれば、ウェハＷの中心点を含まない環状の部位であってもよい。第２の基板保持面２０ａは、第１の基板保持面１０ａを囲むように配置される。環状の第２の基板保持面２０ａの幅は、例えば、５ｍｍ〜５０ｍｍである。
【００２７】
センタリングステージ１０は、その下方に配置された支持軸３０に軸受３２を介して連結されている。軸受３２は支持軸３０の上端に固定されており、センタリングステージ１０を回転自在に支持している。センタリングステージ１０は、プーリおよびベルトなどからなるトルク伝達機構３５を介してモータＭ１に接続されており、センタリングステージ１０はその軸心を中心として回転されるようになっている。モータＭ１は、連結ブロック３１に固定されている。モータＭ１およびトルク伝達機構３５は、センタリングステージ１０をその軸心Ｃ１を中心として回転させるセンタリングステージ回転機構３６を構成する。モータＭ１にはロータリエンコーダ３８が連結されており、センタリングステージ１０の回転角度がロータリエンコーダ３８によって測定されるようになっている。
【００２８】
センタリングステージ１０および支持軸３０の内部には、その軸方向に延びる第１の真空ライン１５が設けられている。この第１の真空ライン１５は、支持軸３０の下端に固定された回転継手４４を介して真空源（図示せず）に連結されている。第１の真空ライン１５の上端開口部は第１の基板保持面１０ａ内にある。したがって、第１の真空ライン１５内に真空を形成すると、ウェハＷの中心側領域が真空吸引によって第１の基板保持面１０ａに保持される。
【００２９】
センタリングステージ１０は、支持軸３０を介してステージ昇降機構５１に連結されている。ステージ昇降機構５１は、プロセスステージ２０の下方に配置されており、さらに支持軸３０に接続されている。ステージ昇降機構５１は、支持軸３０およびセンタリングステージ１０を一体に上昇および下降させることが可能となっている。
【００３０】
センタリングステージ１０は、水平に延びる所定のオフセット軸ＯＳに沿ってセンタリングステージ１０を移動させる移動機構４１に連結されている。センタリングステージ１０は、直動軸受４０によって回転自在に支持されており、この直動軸受４０は連結ブロック３１に固定されている。直動軸受４０は、センタリングステージ１０の上下動を許容しつつ、センタリングステージ１０を回転自在に支持するように構成されている。直動軸受４０としては、例えばボールスプライン軸受が使用される。
【００３１】
移動機構４１は、上述した連結ブロック３１と、センタリングステージ１０を水平方向に移動させるアクチュエータ４５と、センタリングステージ１０の水平移動を上記オフセット軸ＯＳに沿った水平移動に制限する直動ガイド４６を備えている。このオフセット軸ＯＳは、直動ガイド４６の長手方向に延びる想像的な移動軸である。図１には、オフセット軸ＯＳは矢印で示されている。
【００３２】
直動ガイド４６は台４２に固定されている。この台４２は、研磨装置のフレームなどの静止部材に接続された支持アーム４３に固定されている。連結ブロック３１は直動ガイド４６によって水平方向に移動自在に支持されている。アクチュエータ４５は、台４２に固定されたオフセットモータ４７と、このオフセットモータ４７の駆動軸に取り付けられた偏心カム４８と、連結ブロック３１に形成され、偏心カム４８が収容される凹部４９とを備えている。オフセットモータ４７が偏心カム４８を回転させると、偏心カム４８が凹部４９に接触しながら連結ブロック３１をオフセット軸ＯＳに沿って水平に移動させる。
【００３３】
アクチュエータ４５が作動すると、センタリングステージ１０はその移動方向が直動ガイド４６に案内された状態でオフセット軸ＯＳに沿って水平に移動される。プロセスステージ２０の位置は固定されている。移動機構４１は、センタリングステージ１０をプロセスステージ２０に対して相対的に水平に移動させ、ステージ昇降機構５１は、センタリングステージ１０をプロセスステージ２０に対して相対的に鉛直方向に移動させる。
【００３４】
センタリングステージ１０、センタリングステージ回転機構３６、および移動機構４１は、プロセスステージ２０の空間２２内に収容されている。したがって、センタリングステージ１０およびプロセスステージ２０などから構成される基板保持部をコンパクトにすることができる。また、プロセスステージ２０は、ウェハＷの研磨中にウェハＷの表面に供給される研磨液（純水、薬液など）からセンタリングステージ１０を保護することができる。
【００３５】
プロセスステージ２０は、図示しない軸受によって回転可能に支持されている。プロセスステージ２０は、プーリおよびベルトなどからなるトルク伝達機構５５を介してモータＭ２に接続されており、プロセスステージ２０はその軸心Ｃ２を中心として回転されるようになっている。モータＭ２にはロータリエンコーダ５９が連結されており、プロセスステージ２０の回転角度がロータリエンコーダ５９によって測定されるようになっている。モータＭ２およびトルク伝達機構５５は、プロセスステージ２０をその軸心Ｃ２を中心に回転させるプロセスステージ回転機構５６を構成する。
【００３６】
プロセスステージ２０は、環状の第２の基板保持面２０ａを有する拡径部２０ｂと、拡径部２０ｂを支持する縮径部２０ｃとから構成される。拡径部２０ｂの上面は、環状の第２の基板保持面２０ａを構成し、第２の基板保持面２０ａは、ウェハＷの直径よりも若干小さい外径を有する。さらに、拡径部２０ｂの外径は、基板保持面２０ａである上面から下面に向かって徐々に減少し、拡径部２０ｂの下面の外径は、縮径部２０ｃの上面の外径と同じである。本実施形態では、拡径部２０ｂは、図示しない固定具によって縮径部２０ｃに固定されているが、拡径部２０ｂを、縮径部２０ｃと一体に構成してもよい。
【００３７】
プロセスステージ２０内には複数の第２の真空ライン２５が設けられている。この第２の真空ライン２５は、ロータリジョイント５８を介して真空源（図示せず）に連結されている。第２の真空ライン２５は、拡径部２０ｂおよび縮径部２０ｃの内部に形成されており、第２の真空ライン２５の上端開口部は、拡径部２０ｂの上面である第２の基板保持面２０ａ内にある。したがって、第２の真空ライン２５内に真空を形成すると、ウェハＷの下面の外周領域が真空吸引により第２の基板保持面２０ａに保持される。上述したように、第２の基板保持面２０ａの外径は、ウェハＷの直径よりも小さいので、第２の基板保持面２０ａに保持されたウェハＷの外縁は、第２の基板保持面２０ａから突出する。
【００３８】
プロセスステージ２０の第２の基板保持面２０ａの上方には、研磨具１をウェハＷの周縁部に押し付ける研磨ヘッド５が配置されている。研磨ヘッド５は、鉛直方向およびウェハＷの半径方向に移動することが可能に構成されている。研磨具１の下面（研磨面）がウェハＷの上面と平行な状態で、研磨ヘッド５が研磨具１を回転するウェハＷの周縁部に下向きに押し付けることにより、ウェハＷの周縁部を研磨する。研磨具１としては、研磨テープまたは砥石が使用される。
【００３９】
本実施形態では、研磨装置は、センタリングステージ１０およびプロセスステージ２０の側方に配置された偏心検出部６０と、該偏心検出部６０に連結された横移動機構６９を含む偏心検出機構５４をさらに備えている。偏心検出部６０は、センタリングステージ１０に保持されたウェハＷの中心の、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からの偏心量および偏心方向と、プロセスステージ２０に保持されたウェハＷの中心の、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの偏心量および偏心方向を測定する。横移動機構６９は、偏心検出部６０をウェハＷの周縁部に近接および離間する方向に移動させる。
【００４０】
図１に示す偏心検出部６０は、光を発する投光部６１、光を受ける受光部６２、および受光部６２で測定される光量からウェハＷの偏心量および偏心方向を決定する処理部６５を備えた光学式偏心センサである。図１に示す偏心検出部６０では、受光部６２は、投光部６１の下方に配置されており、投光部６１が下方に向けて発した光を受信する。図示はしないが、投光部６１と受光部６２の配置を上下逆転させてもよい。この場合、受光部６２は、投光部６１の上方に配置され、投光部６１が上方に向けて発した光を受信する。横移動機構６９は、例えば、偏心検出部６０の側面に連結されたロッドと、該ロッドを進退させるアクチュエータとを有している。横移動機構６９のアクチュエータを駆動することにより、偏心検出部６０をロッドを介してウェハＷの周縁部に近接および離間する方向に移動させることができる。
【００４１】
次に、図２乃至図１５を参照して、ウェハＷの中心を、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２に高精度に合わせて、該ウェハＷの周縁部を研磨する方法を説明する。図２は、図１に示す研磨装置を用いてウェハＷの周縁部を研磨する方法を示す動作フローチャートである。図３は、図２に示す動作フローチャートにおいて、プロセスステージに保持されるウェハＷの偏心量が許容範囲を超えたときの動作フローチャートである。なお、図１に示すように、研磨装置は、動作制御部７５を有しており、偏心検出部６０は、動作制御部７５に接続されている。本実施形態では、動作制御部７５は、センタリングステージ回転機構３６、ステージ昇降機構５１、移動機構４１、プロセスステージ回転機構５６、および偏心検出機構５４を含む研磨装置の各構成機器の動作を制御するように構成されている。
【００４２】
一般に、センタリングステージ１０を用いて、ウェハＷの中心をプロセスステージ２０の軸心Ｃ２上に合わせるためには、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１を、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２に一致させておくのが好ましい。そのため、本実施形態では、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１とプロセスステージ２０の軸心Ｃ２とを結ぶ直線が、移動機構４１がセンタリングステージ１０を移動させる方向（すなわち、オフセット軸ＯＳ）と平行になるように、手動で、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１に対するプロセスステージ２０の軸心Ｃ２の位置が調整される。次いで、動作制御部７５は、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１がプロセスステージ２０の軸心Ｃ２に合うまで、センタリングステージ１０を移動機構４１（図１参照）によって移動させる（図２のステップ１参照）。次いで、動作制御部７５は、後述するセンタリング動作の繰り返し数を表すＮを０に設定する（図２のステップ２参照）。この状態で、研磨されるウェハＷがセンタリングステージ１０上に搬送される（図２のステップ３参照）。
【００４３】
図４は、研磨されるウェハＷを搬送機構のハンド９０が搬送する動作を示す図であり、図５は、センタリングステージ１０がウェハＷを保持する動作を示す図である。図４および図５では、ハンド９０、センタリングステージ１０、プロセスステージ２０、および偏心検出部６０以外の構成要素は省略されている。
【００４４】
図４に示すように、センタリングステージ１０は、ステージ昇降機構５１（図１参照）により上昇位置にまで上昇される。この上昇位置では、センタリングステージ１０の第１の基板保持面１０ａは、プロセスステージ２０の第２の基板保持面２０ａよりも高い位置にある。
【００４５】
この状態で、ウェハＷが搬送機構のハンド９０によって搬送され、図５に示すように、ウェハＷがセンタリングステージ１０の円形の第１の基板保持面１０ａ上に置かれる。第１の真空ライン１５には真空が形成され、これによりウェハＷの下面の中心側領域は第１の基板保持面１０ａに真空吸引により保持される（図２のステップ４参照）。
【００４６】
次いで、動作制御部７５は、偏心検出機構５４の偏心検出部６０を用いて、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からのウェハＷの中心の偏心量および偏心方向を取得する（図２のステップ５参照）。
【００４７】
図６は、偏心検出部６０を用いて、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からのウェハＷの中心の偏心量および偏心方向を測定する動作を示す図である。図６でも、センタリングステージ１０、プロセスステージ２０、および偏心検出部６０以外の構成要素は省略されている。ウェハＷが、図５に示すようにセンタリングステージ１０の第１の基板保持面１０ａに保持された後で、搬送機構のハンド９０は研磨装置から離れる。その後、図６に示すように、センタリングステージ１０は、ステージ昇降機構５１により偏心検知位置まで移動される。具体的には、センタリングステージ１０は、上昇位置から偏心検知位置まで下降される。偏心検知位置は、偏心検出部６０がセンタリングステージ１０に保持されたウェハＷの中心の、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からの偏心量および偏心方向を測定するために設定されたセンタリングステージ１０の位置である。
【００４８】
偏心検知位置は、上記上昇位置よりも低く、かつプロセスステージ２０の第２の基板保持面２０ａよりも高い位置にある。すなわち、偏心検知位置は、上昇位置と第２の基板保持面２０ａとの間にある。偏心検知位置にあるセンタリングステージ１０の第１の基板保持面１０ａと、プロセスステージ２０の第２の基板保持面２０ａとの間の距離は、例えば、５ｍｍから１０ｍｍの範囲にある。
【００４９】
一実施形態では、搬送機構のハンド９０からウェハＷをセンタリングステージ１０に受け渡すために、センタリングステージ１０を、図４に示す上昇位置ではなく、図６に示す偏心検知位置に上昇させてもよい。この場合、ウェハＷは、搬送機構のハンド９０によって偏心検知位置にあるセンタリングステージ１０の第１の基板保持面１０ａ上に搬送され、真空吸引により第１の基板保持面１０ａに保持される。その後、センタリングステージ１０の昇降位置を変更させることなく、偏心検知位置にあるセンタリングステージ１０に保持されたウェハＷの偏心量および偏心方向が偏心検出機構５４の偏心検出器６０によって測定される。
【００５０】
本実施形態では、センタリングステージ１０が偏心検知位置にあるとき、偏心検出部６０の投光部６１の鉛直方向の位置は、センタリングステージ１０に保持されたウェハＷの上面よりも上方に位置しており、偏心検出部６０の受光部６２の鉛直方向の位置は、プロセスステージ２０の拡径部２０ｂの外縁よりも下方に位置している。すなわち、偏心検出部６０は、投光部６１の下面と受光部６２の上面との間の鉛直方向の距離が偏心検知位置にあるセンタリングステージ１０に保持されたウェハＷの上面と、プロセスステージ２０の拡径部２０ｂの外縁との間の距離よりも大きくなるように構成されている。
【００５１】
したがって、図６に示すように、偏心検出部６０を偏心検知位置にあるセンタリングステージ１０に保持されたウェハＷに近接させると、偏心検出部６０の投光部６１と受光部６２は、ウェハＷの周縁部とプロセスステージ２０の拡径部２０ｂの外縁とを挟むように位置する。この状態で、ウェハＷの中心の、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からの偏心量および偏心方向が測定される。
【００５２】
具体的には、偏心検知位置にあるセンタリングステージ１０に保持されたウェハＷの偏心量は次のようにして測定される。図６に示すように、ウェハＷの周縁部およびプロセスステージ２０の拡径部２０ｂの外縁が投光部６１と受光部６２との間に挟まれるまで、偏心検出部６０をウェハＷの周縁部に近づける。この状態でウェハＷをセンタリングステージ１０の軸心Ｃ１を中心として回転させながら、投光部６１は受光部６２に向けて光を発する。光の一部はウェハＷによって遮られ、光の他の部分は受光部６２に到達する。
【００５３】
受光部６２によって測定される光量は、ウェハＷとセンタリングステージ１０との相対位置に依存して変わる。ウェハＷの中心がセンタリングステージ１０の軸心Ｃ１上にあるとき、ウェハＷが一回転する間に取得された光量は、図７に示すように、所定の基準光量ＲＤに保たれる。これに対して、ウェハＷの中心がセンタリングステージ１０の軸心Ｃ１からずれているとき、ウェハＷが一回転する間に取得された光量は、図８に示すように、ウェハＷの回転角度に従って変化する。
【００５４】
ウェハＷの偏心量は、受光部６２によって測定される光量に反比例する。言い換えれば、光量が最小となるウェハＷの角度は、ウェハＷの偏心量が最大となる角度である。上述した基準光量ＲＤは、基準直径（例えば直径３００．００ｍｍ）を有する基準ウェハ（基準基板）を、その中心がセンタリングステージ１０の軸心Ｃ１上にある状態で測定された光量である。この基準光量ＲＤは、処理部６５に予め格納されている。さらに、光量と、ウェハＷのセンタリングステージ１０の軸心Ｃ１からの偏心量との関係を示すデータ（テーブル、関係式など）が、処理部６５に予め格納されている。基準光量ＲＤに対応する偏心量は０である。処理部６５は、データに基づいて光量の測定値からウェハＷの偏心量を決定する。
【００５５】
偏心検出部６０の処理部６５は、ロータリエンコーダ３８（図１参照）に接続されており、センタリングステージ１０の回転角度（すなわちウェハＷの回転角度）を示す信号がロータリエンコーダ３８から処理部６５に送られる。処理部６５は、光量が最小となるウェハＷの角度である最大偏心角度を決定する。この最大偏心角度は、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からのウェハＷの中心の偏心方向を表し、最大偏心角度によって、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１から最も離れたウェハＷ上の最大偏心点が特定される。さらに、処理部６５は、基準光量ＲＤと、最大偏心点の光量（または、最小偏心点の光量）との差に基づいて偏心量を算出する。このように、偏心検出部６０の処理部６５は、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からのウェハＷの偏心量と偏心方向とを取得する。さらに、処理部６５は、決定された偏心量と偏心方向とを動作制御部７５（図１参照）に送り、動作制御部７５は、受信した偏心量と偏心方向とを記憶する。
【００５６】
次に、動作制御部７５は、センタリング回転機構３６および移動機構４１を用いて、ウェハＷの中心をプロセスステージ２０の軸心Ｃ２に合わせる（図２のステップ６参照）。図９乃至図１１は、センタリングステージ１０上のウェハＷを上から見た図である。図９に示す例では、センタリングステージ１０上に置かれたウェハＷは、その中心がセンタリングステージ１０の軸心Ｃ１（およびプロセスステージ２０の軸心Ｃ２）からずれている。センタリングステージ１０の軸心Ｃ１（およびプロセスステージ２０の軸心Ｃ２）から最も離れたウェハＷ上の最大偏心点（想像点）Ｆ（すなわち、ウェハＷの偏心方向）は、ウェハＷの上から見たときに移動機構４１のオフセット軸（想像軸）ＯＳ上にはない。そこで、図１０に示すように、センタリングステージ１０を回転させて、ウェハＷの上から見たときに、最大偏心点Ｆをオフセット軸ＯＳ上に位置させる。すなわち、最大偏心点Ｆとセンタリングステージ１０の軸心Ｃ１とを結ぶ線（すなわち、ウェハＷの偏心方向）がオフセット軸ＯＳと平行になるまで、センタリングステージ１０を回転させる。このときのセンタリングステージ１０の回転角度（すなわち、回転量）は、最大偏心点Ｆの位置を特定する角度と、オフセット軸ＯＳの位置を特定する角度との差分に相当する。
【００５７】
さらに、図１１に示すように、最大偏心点Ｆがオフセット軸ＯＳ上にある状態で、センタリングステージ１０に保持されたウェハＷの中心が、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２上に位置するまでセンタリングステージ１０をオフセット軸ＯＳに沿って移動機構４１（図１参照）により移動させる。このときのセンタリングステージ１０の移動距離（すなわち、移動量）は、ウェハＷの偏心量に相当する。このようにして、ウェハＷの中心がプロセスステージ２０の軸心Ｃ２に合わせられる。本実施形態では、偏心検出機構５４によって取得されたウェハＷの中心の、センタリングステージ１０の軸心からの偏心量および偏心方向に基づいて、ウェハＷの中心をプロセスステージ２０の軸心に合わせるセンタリング動作を実行するアライナーは、センタリングステージ回転機構３６と、移動機構４１と、動作制御部７５から構成される。
【００５８】
次に、センタリングステージ１０に保持されたウェハＷを、プロセスステージ２０に受け渡す（図２のステップ７参照）。図１２は、ウェハＷがセンタリングステージ１０から離れる動作を示す図である。図１２では、センタリングステージ１０、プロセスステージ２０、および偏心検出部６０以外の構成要素は省略されている。
【００５９】
図１２に示すように、ウェハＷの下面の外周部がプロセスステージ２０の第２の基板保持面２０ａに接触するまでセンタリングステージ１０を下降させる。この状態で、第２の真空ライン２５に真空を形成し、これによってウェハＷの下面の外周部がプロセスステージ２０に真空吸引によって保持される。その後、第１の真空ライン１５が大気に開放される。図１２に示すように、センタリングステージ１０は更に所定の下降位置まで下降し、その第１の基板保持面１０ａがウェハＷから離れる。その結果、ウェハＷは、プロセスステージ２０のみによって保持される。
【００６０】
センタリングステージ１０はウェハＷの下面の中心側部位のみを保持し、プロセスステージ２０はウェハＷの下面の外周部のみを保持する。ウェハＷがセンタリングステージ１０とプロセスステージ２０の両方に同時に保持されると、ウェハＷが撓むことがある。これは、センタリングステージ１０の第１の基板保持面１０ａが、プロセスステージ２０の第２の基板保持面２０ａと同一水平面内に存在することは、機械的な位置決め精度の問題から非常に難しいからである。本実施形態によれば、ウェハＷの研磨中は、ウェハＷの下面の外周部のみがプロセスステージ２０によって保持され、センタリングステージ１０はウェハＷから離れている。したがって、ウェハＷの撓みを防止することができる。
【００６１】
図１２に示すように、ウェハＷはセンタリングステージ１０からプロセスステージ２０に受け渡されるが、この受け渡し時に、ウェハＷがプロセスステージ２０に対してずれてしまうことがある。さらに、偏心検出部６０の投光部６１および／または受光部６２に破損または故障が発生しているか、または処理部６５に格納された偏心量および最大偏心点を決定するアルゴリズムに誤り（例えば、プログラム上のバグ）がある場合は、正確な偏心量および偏心方向（すなわち、最大偏心点）を取得できない。あるいは、センタリングステージ回転機構３６および／または移動機構４１に破損または故障が発生していると、偏心検出部６０によって取得された偏心量および偏心方向に基づいて、センタリングステージ１０を正確に移動させることができない。これらの場合は、ウェハＷの中心がプロセスステージ２０の軸心Ｃ２に合っていない状態で、ウェハＷは、センタリングステージ１０からプロセスステージ２０に受け渡されてしまう。
【００６２】
そこで、本実施形態では、上記偏心検出機構５４を用いて、プロセスステージ２０に保持されるウェハＷの中心の、プロセスステージ２０軸心からの偏心量および偏心方向を取得し（図２のステップ８参照）、得られた偏心量が所定の許容範囲内にあるか否かを決定する（図２のステップ９参照）。
【００６３】
図１３は、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からのウェハＷの中心の偏心量および偏心方向を測定する動作を示す図である。上述したように、偏心検出機構５４の偏心検出部６０は、投光部６１の下面と受光部６２の上面との間の鉛直方向の距離が偏心検知位置にあるセンタリングステージ１０に保持されたウェハＷの上面と、プロセスステージ２０の拡径部２０ｂの外縁の下面との間の距離よりも大きくなるように構成されている。したがって、プロセスステージ２０に保持されたウェハＷの中心の、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの偏心量および偏心方向を測定するために、偏心検出部６０を移動させる必要がない。すなわち、偏心検出部６０は、ウェハＷの中心の、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からの偏心量および偏心方向を測定した位置（図６参照）と同一の位置で、プロセスステージ２０に保持されたウェハＷの中心の、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの偏心量および偏心方向を測定することができる。したがって、プロセスステージ２０に保持されたウェハＷの中心のプロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの偏心量および偏心方向を測定しても、研磨装置のスループットの低下を最小限に抑えることができる。
【００６４】
プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からのウェハＷの中心の偏心量および偏心方向の測定は、上述したセンタリングステージ１０の軸心Ｃ１からのウェハＷの中心の偏心量および偏心方向の測定と同様に行われる。具体的には、ウェハＷをプロセスステージ２０の軸心Ｃ２を中心として回転させながら、偏心検出部６０の投光部６１が受光部６２に向けて光を発する。光の一部はウェハＷによって遮られ、光の他の部分は受光部６２に到達する。偏心検出部６０の処理部６５は、受光部６２が測定する光量と、ウェハＷのプロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの偏心量との関係を示すデータ（テーブル、関係式など）を予め記憶しており、このデータに基づいて光量の測定値からウェハＷの偏心量を決定する。さらに、処理部６５は、光量が最小となるウェハＷの角度である最大偏心角度に基づいて、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２から最も離れたウェハＷ上の偏心方向（すなわち、最大偏心点）を決定する。処理部６５は、決定された偏心量と偏心方向とを動作制御部７５（図１参照）に送り、動作制御部７５は、受信した偏心量と偏心方向とを記憶する。
【００６５】
図１４は、プロセスステージ２０に保持されたウェハＷが一回転する間に取得された光量の一例を示すグラフである。図１４には、動作制御部７５に予め格納された所定の許容範囲が示されている。この許容範囲は、ウェハＷの周縁部の研磨幅のずれの許容値に基づいて算出された光量の許容範囲であり、予め決定されている。図１４では、所定の許容範囲内にある光量を太い実線で描いており、所定の許容範囲外にある光量を一点鎖線で描いており、許容範囲を定める上限および下限の光量を太い点線で描いている。
【００６６】
図１４に実線で示される光量のように、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からのウェハＷの中心の偏心量が許容範囲内である場合（図２のステップ９のＹＥＳ参照）は、動作制御部７５は、ウェハＷの周縁部の研磨を実行する（図２のステップ１０参照）。
【００６７】
図１５は、プロセスステージ２０によってウェハＷを回転させながらウェハＷの周縁部を研磨する動作を示す図である。図１５に示すように、プロセスステージ２０は、その軸心Ｃ２を中心に回転させられる。ウェハＷの中心はプロセスステージ２０の軸心Ｃ２上にあるので、ウェハＷはその中心まわりに回転される。この状態で、図示しない研磨液供給ノズルからウェハＷ上に研磨液（例えば、純水またはスラリ）が供給される。そして、研磨具１の下面（研磨面）がウェハＷの上面と平行な状態で、研磨ヘッド５は研磨具１を回転するウェハＷの周縁部に下方に押し付けて、該周縁部を研磨する。ウェハＷの研磨中は、ウェハＷの下面の外周領域がプロセスステージ２０によって保持されているので、研磨具１の荷重を研磨具１の下から支えることができる。したがって、研磨中のウェハＷの撓みを防止することができる。
【００６８】
このように、本実施形態では、ウェハＷがセンタリングステージ１０からプロセスステージ２０に受け渡された後で、該ウェハＷの中心がプロセスステージ２０の軸心Ｃ２に合っているか否かを確認する。より具体的には、ウェハＷがセンタリングステージ１０からプロセスステージ２０に受け渡された後で、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からのウェハＷの中心の偏心量および偏心方向を取得し（図２のステップ８参照）、この偏心量が許容範囲に入っているか否かを確認する（図２のステップ９参照）。ウェハＷの中心がプロセスステージ２０の軸心Ｃ２に高精度に合っていることが確認された後で、ウェハＷの周縁部は研磨される。その結果、許容される研磨幅を超えて研磨される不良ウェハＷの発生を防止することができる。
【００６９】
一方で、図１４に一点鎖線で示される光量のように、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からのウェハＷの中心の偏心量が許容範囲外である場合（図２のステップ９のＮＯ参照）は、動作制御部７５は、センタリング動作の繰り返し数を表すＮに１を加算する（図３のステップ１１参照）。センタリング動作は、上述したステップ６によって表された動作であり、Ｎの初期値は０である。次いで、動作制御部７５は、ステップ１１で得られたＮを、所定の繰返し数ＮＡと比較する（図３のステップ１２）。
【００７０】
所定の繰返し数ＮＡは、動作制御部７５に予め記憶された自然数であり、研磨装置の使用者は、この所定の繰返し数ＮＡを任意に設定できる。所定の繰返し数ＮＡは１であってもよい。ステップ１１で得られたＮが繰返し数ＮＡに到達している場合（図３のステップ１２のＹＥＳ参照）、動作制御部７５は、研磨装置の動作を停止し、警報を発する（図３のステップ１３参照）。これにより、ウェハＷの周縁部が不正確な研磨幅で研磨されることが防止される。さらに、警報を受けた作業者が研磨装置の各構成機器を確認することにより、故障および／または破損などの不具合が発生している部品を早期に発見することができる。なお、所定の繰返し数ＮＡが１の場合は、動作制御部７５は、センタリング動作を繰り返さずに、直ちに研磨装置の動作を停止し、警報を発する。
【００７１】
ステップ１１で得られたＮが繰返し数ＮＡに到達していない場合（図３のステップ１２におけるＮＯ参照）、動作制御部７５は、再度、上述したセンタリング動作を実行する。すなわち、動作制御部７５は、センタリングステージ１０の第１基板保持面１０ａがウェハＷの下面に接触するまでセンタリングステージ１０を上昇させ、プロセスステージ２０に保持されたウェハＷをセンタリングステージ１０に保持させる（図２のステップ４参照）。次いで、動作制御部７５は、偏心検出機構５４の偏心検出部６０を用いて、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からのウェハＷの中心の偏心量および偏心方向を取得し（図２のステップ５参照）、センタリング回転機構３６および移動機構４１を用いて、ウェハＷの中心をプロセスステージ２０の軸心Ｃ２に合わせるセンタリング動作を実行する（図２のステップ６参照）。さらに、動作制御部７５は、センタリングステージ１０に保持されたウェハＷを、プロセスステージ２０に受け渡し（図２のステップ７参照）、再度、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からのウェハＷの中心の偏心量と偏心方向とを取得する（図２のステップ８参照）。次いで、動作制御部７５は、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からのウェハＷの中心の偏心量が所定の許容範囲内であるか否かを確認する（図２のステップ９参照）。ウェハＷの中心の偏心量が所定の許容範囲内であれば、動作制御部７５は、ウェハＷの周縁部を研磨する（図２のステップ１０参照）。
【００７２】
一実施形態では、センタリング動作を再度実行する場合、図２のステップ５を省略してもよい。この場合、動作制御部７５は、ウェハＷをプロセスステージ２０からセンタリングステージ１０に受け渡す前に、前回のセンタリング動作を行った後に取得されたプロセスステージ２０の軸心Ｃ２に対するウェハＷの偏心方向（すなわち、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２から最も離れたウェハＷ上の最大偏心点）に基づいて、センタリングステージ１０を回転させる。その後、動作制御部７５は、ウェハＷをプロセスステージ２０からセンタリングステージ１０に受け渡し、ウェハＷをセンタリングステージ１０に保持させる（図２のステップ４参照）。さらに、動作制御部７５は、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からのウェハＷの中心の偏心量および偏心方向を取得せずに（すなわち、図２のステップ５を実行せずに）、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からのウェハＷの中心の偏心量に基づいて、センタリングステージ１０を水平に移動させる。ステップ５を省略することにより、センタリング動作を複数回行っても、研磨装置のスループットの低下を最小限に抑えることができる。
【００７３】
このように、本実施形態では、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からのウェハＷの中心の偏心量が所定の許容範囲に入るか、またはセンタリング動作が所定の繰返し数ＮＡに到達するまで、センタリング動作が繰り返される。
【００７４】
一実施形態では、動作制御部７５は、最初に、搬送機構のハンド９０を用いて、ウェハＷをプロセスステージ２０に搬送してもよい。すなわち、搬送機構のハンド９０は、センタリングステージ１０ではなく、プロセスステージ２０にウェハＷを搬送する。あるいは、搬送機構のハンド９０が上昇位置にあるセンタリングステージ１０にウェハＷを搬送した後で、ステージ昇降機構５１によってセンタリングステージ１０を下降させて、ウェハＷをセンタリングステージ１０からプロセスステージ２０に受け渡してもよい。この場合、動作制御部７５は、偏心検出機構５４の偏心検出部６０を用いて、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からのウェハＷの中心の偏心量および偏心方向（すなわち、最大偏心点）を取得する。
【００７５】
次いで、動作制御部７５は、プロセスステージ２０を回転させて、ウェハＷの上から見たときに、プロセスステージ２０に保持されるウェハＷの最大偏心点を移動機構４１のオフセット軸ＯＳ上に位置させる。すなわち、プロセスステージ２０に保持されるウェハＷの最大偏心点Ｆとプロセスステージ２０の軸心Ｃ２とを結ぶ線（すなわち、ウェハＷの偏心方向）がオフセット軸ＯＳと平行になるまで、プロセスステージ２０を回転させる。このときのプロセスステージ２０の回転角度は、プロセスステージ２０に保持されるウェハＷの最大偏心点の位置を特定する角度と、オフセット軸ＯＳの位置を特定する角度との差分に相当する。
【００７６】
次いで、ステージ昇降機構５１を用いて、センタリングステージ１０を上昇させ、ウェハＷをプロセスステージ２０からプロセスステージ１０に受け渡す。さらに、動作制御部７５は、取得されたプロセスステージ２０の軸心Ｃ２からのウェハＷの中心の偏心量に基づいて、センタリングステージ１０を移動させる。これにより、ウェハＷの中心がプロセスステージ２０の軸心Ｃ２に合わせられる。次いで、動作制御部７５は、ステージ昇降機構５１を用いて、センタリングステージ１０を下降させ、ウェハＷをセンタリングステージ１０からプロセスステージ２０に受け渡し、プロセスステージ２０に保持されたウェハＷの偏心量が所定の許容範囲内あるか否かを確認する。得られた偏心量が所定の許容範囲内にある場合は、動作制御部７５は、ウェハＷの周縁部の研磨を実行する。得られた偏心量が所定の許容範囲外にある場合は、動作制御部７５は、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からのウェハＷの中心の偏心量が所定の許容範囲に入るか、またはセンタリング動作が所定の繰返し数ＮＡに到達するまで、センタリング動作を繰り返す。
【００７７】
この方法でも、ウェハＷがセンタリングステージ１０からプロセスステージ２０に受け渡された後で、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からのウェハＷの中心の偏心量が所定の許容範囲にあるか否かが確認される。したがって、ウェハＷの中心をプロセスステージ２０の軸心Ｃ２に高精度に合わせることができるので、正確な研磨幅でウェハＷの周縁部を研磨することができる。さらに、この方法によれば、センタリングステージ回転機構３６を省略することができる。
【００７８】
図１６は、図１に示す偏心検出部６０の変形例を模式的に示す側面図である。図１６に示す偏心検出部６０は、投光部６１と受光部６２が配置される偏心検出部６０の内部空間を隔離するためのシャッター７２を備える。図示した例では、シャッター７２は、偏心検出部６０の上面および下面にヒンジを介してそれぞれ取り付けられた２枚の扉７２Ａ，７２Ｂにより構成される。偏心検出部６０がウェハＷに接近するときは、扉７２Ａ，７２Ｂは図示しないアクチュエータによって開かれ（図１６の点線参照）、偏心検出部６０がウェハＷから離れるときは、扉７２Ａ，７２Ｂはアクチュエータによって閉じられる。シャッター７２により、ウェハＷの研磨に使用される研磨液が飛散して、投光部６１と受光部６２に付着することを防止できる。
【００７９】
図１７は、図１に示す偏心検出部６０の他の変形例を模式的に示す側面図である。図１７に示す偏心検出部６０は、撮像装置８５と、該撮像装置８５の下方に配置された、撮像装置８５に向けて光を発する投光装置８６と、を備える。撮像装置８５は、例えば、連続した静止画像を取得可能なカメラ（例えば、ＣＣＤカメラ）であり、投光装置８６は、例えば、支持台８８の上面に固定されたＬＥＤライトである。撮像装置８５は、偏心検知位置にあるセンタリングステージ１０に保持されたウェハＷの周縁部と、プロセスステージ２０に保持されたウェハＷの周縁部との両方に焦点を合わせることが可能なレンズ装置（図示せず）を有している。
【００８０】
撮像装置８５は、ウェハＷが一回転する間のウェハＷの周縁部の連続静止画像を取得し、処理部６５は、取得された連続静止画像からウェハＷの偏心量と、偏心方向（すなわち、最大偏心点）を決定する。より具体的には、処理部６５は、撮像装置８５によって取得された各静止画像におけるウェハＷの周縁部の位置から、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１（または、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２）からのウェハＷの中心の偏心量を決定し、さらに、ロータリエンコーダ３８（または、ロータリエンコーダ５９）から送られた信号から偏心方向（最大偏心点）を決定する。
【００８１】
撮像装置８５は、図示しないアクチュエータに連結されており、このアクチュエータを用いて、撮像装置８５をウェハＷに接近または離間させることが可能である。撮像装置８５に連結されるアクチュエータは、例えば、撮像装置８５を鉛直方向に移動させることが可能なアクチュエータである。さらに、支持台８８も、図示しないアクチュエータに連結されており、このアクチュエータを用いて、投光装置８６を支持台８８と一体にウェハＷに接近または離間させることが可能である。支持台８８に連結されるアクチュエータは、例えば、支持台８８および投光装置８６を水平方向に移動させることが可能なアクチュエータである。これらのアクチュエータを用いて、撮像装置８５および投光装置８６をウェハＷから離間させることにより、ウェハＷの研磨に使用される研磨液が飛散して、撮像装置８５および投光装置８６に付着されることが防止される。
【００８２】
一実施形態では、図１７に仮想線（一点鎖線）で示すように、偏心検出機構５４は、撮像装置８５とウェハＷとの間に、飛散した研磨液が撮像装置８５に到達することを妨げるシャッター９１を設けてもよい。このシャッター９１も図示しないアクチュエータに連結されている。このアクチュエータを作動させることにより、シャッター９１は、撮像装置８５とウェハＷとの間に位置する遮断位置と、撮像装置８５とウェハＷとの間から待避した撮影位置との間を移動する。シャッター９１が撮影位置にあるとき、撮像装置８５は、ウェハＷの周縁部の画像を取得することができる。
【００８３】
図１８は、他の実施形態に係る偏心検出機構５４によって、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からのウェハＷの中心の偏心量および偏心方向を測定する動作を説明する図である。図１９は、他の実施形態に係る偏心検出機構５４によって、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からのウェハＷの中心の偏心量および偏心方向を測定する動作を説明する図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図１に示す実施形態の構成と同様であるため、その重複する説明を省略する。
【００８４】
図１８および図１９に示す偏心検出機構５４は、２つの偏心検出部６０Ａ，６０Ｂを有する。偏心検出部６０Ａ，６０Ｂは、それぞれ、図１に示す偏心検出部６０と同様の構成を有する。一方の偏心検出部６０Ａは、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からのウェハＷの中心の偏心量および偏心方向を測定するために用いられ、他方の偏心検出部６０Ｂは、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からのウェハＷの中心の偏心量および偏心方向を測定するために用いられる。具体的には、一方の偏心検出部６０Ａは、上述した偏心検知位置にあるウェハＷの偏心量と偏心方向を取得するために用いられ、他方の偏心検出部６０Ｂは、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からのウェハＷの中心の偏心量が許容範囲内であるか否かを確認するために用いられる。偏心検出部６０Ａ，６０Ｂは、それぞれ、図１６を参照して説明されたシャッター７２を有していてもよい。さらに、偏心検出部６０Ａ，６０Ｂは、図１７に示す撮像装置８５と、投光装置８６とを有する偏心検出部６０であってもよい。
【００８５】
上述した実施形態では、ウェハＷの中心の、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からの偏心量および偏心方向に基づいて、センタリングステージ１０を移動させることにより、ウェハの中心をプロセスステージ２０の軸心Ｃ２上に合わせている。そのためには、図２に示すステップ１で、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１とプロセスステージ２０の軸心Ｃ２とは完全に一致していることが好ましい。しかしながら、研磨装置の各部品の組付け精度や機械的な寸法誤差などの理由で、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１とプロセスステージ２０の軸心Ｃ２とを完全に一致させることは極めて難しい。
【００８６】
そこで、以下では、図２０乃至図３１を参照して、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１とプロセスステージ２０の軸心Ｃ２とが一致していない条件下で、ウェハＷの中心をプロセスステージ２０の軸心Ｃ２に合わせるセンタリング動作を行う実施形態が説明される。
【００８７】
図２０は、ウェハＷの周縁部を研磨する他の方法を示す動作フローチャートである。図２０に示す動作フローチャートで特に説明しないステップは、図２に示す動作フローチャートのステップと同様であるため、その重複する説明を省略する。図２０に示す動作フローチャートでは、最初に、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２に対するセンタリングステージ１０の軸心Ｃ１の初期相対位置を取得するセンタリング準備動作を実行する（図２０のステップ１参照）。センタリング準備動作は、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１とプロセスステージ２０の軸心Ｃ２とが一致していない条件下で行われる。このセンタリング準備動作は、例えば、研磨装置のメンテナンスを実行した後に行われる。
【００８８】
図２１は、図２０のステップ１で実行されるセンタリング準備動作を説明するための動作フローチャートである。図２１に示す動作フローチャートでは、初期相対位置を取得するために用いられる参照ウェハＲＷの枚数を表すＮ２を０に設定する（図２１のステップ１参照）。次いで、図２２に示すように、参照ウェハ（または参照基板）ＲＷがプロセスステージ２０上に載置され、参照ウェハＲＷがプロセスステージ２０に保持される（図２１のステップ２参照）。参照ウェハＲＷは、研磨装置の作業者が手動でプロセスステージ２０上に載置してもよいし、図４および図５に示す搬送機構のハンド９０によってプロセスステージ２０上に載置してもよい。あるいは、参照ウェハＲＷを搬送機構のハンド９０によって上昇位置にあるセンタリングステージ１０に搬送した後で、該センタリングステージ１０を下降させて、参照ウェハＲＷをプロセスステージ２０上に載置してもよい。参照ウェハＲＷは、研磨対象となるウェハであってもよく、あるいは研磨対象のウェハと同じサイズを有した別のウェハであってもよい。
【００８９】
参照ウェハＲＷは、上述したように、プロセスステージ２０の第２の基板保持面２０ａ上に真空吸引により保持される。この状態で、プロセスステージ２０がプロセスステージ回転機構５６（図１参照）によって参照ウェハＲＷとともに一回転され、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの参照ウェハＲＷの中心ＲＣの偏心量と偏心方向（すなわち、最大偏心角度）が偏心検出部６０によって取得される（図２１のステップ３参照）。
【００９０】
図２３に示すように、偏心検出部６０は、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの参照ウェハＲＷの中心ＲＣの偏心量と偏心方向（すなわち、最大偏心角度）を算出し、偏心ベクトルＰv'を決定する（図２１のステップ４参照）。偏心量は、偏心ベクトルＰv'の大きさ|Ｐv'|であり、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２から参照ウェハＲＷの中心ＲＣまでの距離に相当する。偏心方向は、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２を通り、オフセット軸ＯＳと平行なプロセスステージ基準軸ＰＳに垂直な角度基準線ＲＬからの偏心ベクトルＰv'の角度αとして表される。
【００９１】
偏心ベクトルＰv'が決定された後、図２４に示すように、センタリングステージ１０の第１の基板保持面１０ａが参照ウェハＲＷの下面の中心側領域に接触するまで、センタリングステージ１０が上昇する。この状態で、第１の真空ライン１５に真空を形成し、これによって参照ウェハＲＷの下面の中心側領域がセンタリングステージ１０に真空吸引によって保持される。その後、第２の真空ライン２５が大気に開放され、参照ウェハＲＷはプロセスステージ２０から解放される。これにより、参照ウェハＲＷがセンタリングステージ１０からプロセスステージ２０に受け渡される（図２１のステップ５参照）。参照ウェハＲＷがプロセスステージ２０からセンタリングステージ１０に渡された後、参照ウェハＲＷが上述した偏心検知位置に到達するまで、センタリングステージ１０が参照ウェハＲＷとともに上昇する。
【００９２】
図２５に示すように、センタリングステージ１０は参照ウェハＲＷとともにセンタリングステージ１０の軸心Ｃ１を中心に回転され、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からの参照ウェハＲＷの中心ＲＣの偏心量および偏心方向（すなわち、最大偏心角度）が偏心検出部６０によって取得される（図２１のステップ６参照）。図２６に示すように、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からの参照ウェハＲＷの中心ＲＣの偏心ベクトルＰvが決定される（図２１のステップ７参照）。偏心量は、偏心ベクトルＰvの大きさ|Ｐv|であり、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１から参照ウェハＲＷの中心ＲＣまでの距離に相当する。偏心方向は、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１を通り、オフセット軸ＯＳに垂直な角度基準線ＰＬからの偏心ベクトルＰvの角度βとして表される。図２６に示す角度基準線ＰＬおよび図２３に示す角度基準線ＲＬは、互いに平行な水平線である。
【００９３】
上述したように、偏心検出部６０は、図１に示す動作制御部７５に接続されており、偏心ベクトルＰv'および偏心ベクトルＰvを特定する偏心量（|Ｐv'|，|Ｐv|）および偏心方向（角度α，角度β）は、動作制御部７５に送られる。動作制御部７５は、偏心ベクトルＰv'および偏心ベクトルＰvから、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２に対するセンタリングステージ１０の軸心Ｃ１の初期相対位置を算出する。
【００９４】
図２７は、偏心ベクトルＰv'および偏心ベクトルＰvを示す図である。プロセスステージ２０からセンタリングステージ１０に渡されるときの参照ウェハＲＷの位置は変化しない。したがって、図２２に示すプロセスステージ２０に保持されているときの参照ウェハＲＷの中心ＲＣの位置と、図２５に示すセンタリングステージ１０に保持されているときの参照ウェハＲＷの中心ＲＣの位置は同じである。言い換えれば、偏心ベクトルＰv'の終点の位置は、偏心ベクトルＰvの終点の位置と一致する。
【００９５】
図２７では、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２に対するセンタリングステージ１０の軸心Ｃ１の初期相対位置は、ベクトルｄvとして表されている。このベクトルｄvは、次の式で求められる。
ｄv＝Ｐv'−Ｐv              （１）
偏心ベクトルＰv'および偏心ベクトルＰvを、角度基準線ＲＬ上のｉ方向のベクトルと、角度基準線ＲＬに垂直なプロセスステージ基準軸ＰＳ上のｊ方向のベクトルにそれぞれ分解すると、偏心ベクトルＰv'および偏心ベクトルＰvはそれぞれ次のように表すことができる。
Ｐv'＝(|Ｐv'|cosα)iv＋(|Ｐv'|sinα)jv            （２）
Ｐv＝(|Ｐv|cosβ)iv＋(|Ｐv|sinβ)jv              （３）
ただし、|Ｐv'|は、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの参照ウェハＲＷの中心ＲＣの偏心量を表し、|Ｐv|は、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からの参照ウェハＲＷの中心ＲＣの偏心量を表し、αは偏心ベクトルＰv'の角度基準線ＲＬからの角度を表し、βは偏心ベクトルＰvの角度基準線ＰＬからの角度を表し、ｉvはｉ方向のベクトルを表し、jvはｊ方向のベクトルを表す。
【００９６】
図２７から分かるように、角度αは、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの参照ウェハＲＷの中心ＲＣの偏心方向を表し、角度βはセンタリングステージ１０の軸心Ｃ１からの参照ウェハＲＷの中心ＲＣの偏心方向を表している。
【００９７】
上記式（２）および式（３）から、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２に対するセンタリングステージ１０の軸心Ｃ１の初期相対位置を示すベクトルｄvは、次のように求められる。
ｄv＝Ｐv'−Ｐv
＝(|Ｐv'|cosα−|Ｐv|cosβ)iv＋(|Ｐv'|sinα−|Ｐv|sinβ)jv
＝aiv＋bjv                （４）
a＝|Ｐv'|cosα−|Ｐv|cosβ          （５）
b＝|Ｐv'|sinα−|Ｐv|sinβ          （６）
θ＝tan-1(b/a)                    （７）
【００９８】
図２８に示すように、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２に対するセンタリングステージ１０の軸心Ｃ１の初期相対位置は、ベクトルｄvを特定する要素ａ，ｂ，θを用いて表すことができる。以上のようにして、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２に対するセンタリングステージ１０の軸心Ｃ１の初期相対位置（ベクトルｄv）が取得される（図２１のステップ８参照）。この初期相対位置を表す要素ａ，ｂ，θのそれぞれの数値は、研磨装置固有のものである。初期相対位置を表す要素ａ，ｂ，θのそれぞれの数値は、動作制御部７５に記憶される（図２１のステップ９参照）。
【００９９】
本実施形態では、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２に対するセンタリングステージ１０の軸心Ｃ１の初期相対位置の取得は、複数の参照ウェハＲＷに対して行われる。そのため、動作制御部７５は、上述したステップ１乃至９に示される一連の動作の繰返し数に相当するＮｘを予め記憶している。
【０１００】
動作制御部７５は、初期相対位置を取得するための参照ウェハＲＷの枚数を表すＮ２に１を加算する（図２１のステップ１０参照）。さらに、動作制御部７５は、Ｎ２を所定の繰返し数Ｎｘと比較する（図２１のステップ８参照）。Ｎ２が繰返し数Ｎｘに到達していなければ（図２１のステップ１１のＹＥＳ参照）、新たな参照ウェハＲＷをプロセスステージ２０に保持させる（図２１のステップ２参照）。新たな参照ウェハＷは、前回の初期相対位置を取得した参照ウェハＲＷと異なる参照ウェハＲＷであってもよいし、同一の参照ウェハＷであってもよい。
【０１０１】
次いで、動作制御部７５は、偏心検出部６０に、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの参照ウェハＲＷの中心ＲＣの偏心量と偏心方向を取得させ（図２１のステップ３参照）、この偏心量と偏心方向を表す偏心ベクトルＰv'を決定させる（図２１のステップ４参照）。次いで、動作制御部７５は、参照ウェハＲＷをセンタリングステージ１０に保持させ（図２１のステップ５参照）、その後、偏心検出部６０に、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からの参照ウェハＲＷの中心ＲＣの偏心量と偏心方向を取得させ（図２１のステップ６参照）、この偏心量と偏心方向を表す偏心ベクトルＰvを決定させる（図２１のステップ７参照）。次いで、動作制御部７５は、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２に対するセンタリングステージ１０の軸心Ｃ１の初期相対位置（ベクトルｄv）を取得し（図２１のステップ８参照）、さらに、初期相対位置を表す要素ａ，ｂ，θのそれぞれの数値を記憶する（図２１のステップ９参照）。
【０１０２】
Ｎ２が繰返し数Ｎｘに到達している場合（図２１のステップ８のＮＯ参照）は、動作制御部７５は、取得された複数の初期相対位置を表す要素ａ，ｂ，θのそれぞれの数値に基づいて、最適な初期相対位置を決定する（図２１のステップ１２参照）。例えば、動作制御部７５は、取得された複数の初期相対位置を表す要素ａ，ｂ，θのそれぞれの数値の平均値を算出する。
【０１０３】
このようにして、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２に対するセンタリングステージ１０の軸心Ｃ１の初期相対位置を表す要素ａ，ｂ，θが決定される。プロセスステージ２０の軸心Ｃ２に対するセンタリングステージ１０の軸心Ｃ１の初期相対位置は、研磨装置の構造に由来した位置ずれである。本実施形態では、図２０のステップ１で、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２に対するセンタリングステージ１０の軸心Ｃ１の初期相対位置を決定し、次いで、動作制御部７５は、後述するセンタリング動作の繰り返し数を表すＮを０に設定する（図２０のステップ２参照）。次いで、動作制御部７５は、図４に示すように、ウェハＷをセンタリングステージ１０に搬送し（図２０のステップ３参照）、さらに、図５に示すように、該ウェハＷをセンタリングステージに保持する（図２０のステップ４参照）。
【０１０４】
次いで、動作制御部７５は、図６に示すように、センタリングステージ１０を偏心検知位置に下降させ、上述したように、偏心検出部６０を用いて、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からのウェハＷの中心の偏心量と偏心方向を取得する（図２０のステップ５参照）。次いで、ウェハＷの中心をプロセスステージ２０の軸心Ｃ２に合わせるセンタリング動作が実行される（図２０のステップ６参照）。本実施形態では、センタリング動作は以下のように行われる。
【０１０５】
図２９は、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２と、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１と、ウェハＷの中心ｗｆとの位置関係を示す図である。センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からのウェハＷの中心ｗｆの偏心量は、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からウェハＷの中心ｗｆまでの距離、すなわち偏心ベクトルＰvの大きさ｜Ｐv｜で表される。センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からのウェハＷの中心ｗｆの偏心方向は、角度基準線ＰＬからの偏心ベクトルＰvの角度βで表される。決定されたウェハＷの偏心量（｜Ｐv｜）および偏心方向（角度β）は、動作制御部７５に送られる。
【０１０６】
動作制御部７５は、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２に対するセンタリングステージ１０の軸心Ｃ１の初期相対位置と、ウェハＷの偏心量｜Ｐv｜および偏心方向（角度β）とに基づいて、ウェハＷの中心ｗｆがプロセスステージ２０の軸心Ｃ２上に位置するために必要な、センタリングステージ１０をオフセット軸ＯＳに沿って移動させる距離と、センタリングステージ１０を回転させる角度を算出する。そして、移動機構４１およびセンタリングステージ回転機構３６は、センタリングステージ１０上のウェハＷの中心ｗｆがプロセスステージ２０の軸心Ｃ２上に位置するまでセンタリングステージ１０を移動および回転させる。
【０１０７】
図３０は、動作制御部７５によって算出された距離だけ、移動機構４１がセンタリングステージ１０をオフセット軸ＯＳに沿って移動させる様子を示す図である。図３０に示すように、移動機構４１は、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１とプロセスステージ２０の軸心Ｃ２との距離Ｄが、偏心量｜Ｐv｜に等しくなるまでセンタリングステージ１０をオフセット軸ＯＳに沿って水平に移動させる。さらに、図３１に示すように、センタリングステージ回転機構３６は、動作制御部７５によって算出された角度だけ、センタリングステージ１０をウェハＷとともに回転させる。より具体的には、センタリングステージ回転機構３６は、センタリングステージ１０上のウェハＷの中心wfが、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２を通ってオフセット軸ＯＳと平行に延びる直線ＰＳ上に位置するまでセンタリングステージ１０を回転させる。
【０１０８】
このように、センタリングステージ１０のオフセット軸ＯＳに沿った水平移動と、センタリングステージ１０の回転により、センタリングステージ１０上のウェハＷの中心ｗｆをプロセスステージ２０の軸心Ｃ２上に位置させることができる。本実施形態でも、センタリングステージ１０上のウェハＷの中心ｗｆがプロセスステージ２０の軸心Ｃ２上に位置するまでセンタリングステージ１０を移動および回転させるセンタリング動作を実行するためのアライナーは、センタリングステージ回転機構３６と、移動機構４１と、動作制御部７５から構成される。一実施形態では、センタリングステージ１０の回転を先に行い、次にセンタリングステージ１０のオフセット軸ＯＳに沿った移動を行ってもよい。センタリング動作をより短時間で完了させるために、移動機構４１およびセンタリングステージ回転機構３６は、センタリングステージ１０のオフセット軸ＯＳに沿った水平移動と、センタリングステージ１０の回転とを同時に実行してもよい。
【０１０９】
上述したセンタリング動作が完了した後、動作制御部７５は、図１２に示すように、ウェハＷをセンタリングステージ１０からプロセスステージ２０に受け渡す（図２０のステップ７参照）。次いで、動作制御部７５は、上記偏心検出機構５４を用いて、プロセスステージ２０に保持されるウェハＷの中心の、プロセスステージ２０軸心からの偏心量および偏心方向を取得し（図２０のステップ８参照）、得られた偏心量が所定の許容範囲内にあるか否かを決定する（図２０のステップ９参照）。
【０１１０】
プロセスステージ２０に保持されるウェハＷの中心の、プロセスステージ２０軸心からの偏心量が許容範囲内にある場合は、動作制御部７５は、ウェハＷの周縁部の研磨を実行する（図２０のステップ１０参照）。プロセスステージ２０に保持されるウェハＷの中心の、プロセスステージ２０軸心からの偏心量が許容範囲外である場合は、図２および図３を参照して説明されたように、センタリング動作の回数Ｎが繰返し数ＮＡに到達するまで、センタリング動作を繰り返す。
【０１１１】
このように、本実施形態でも、ウェハＷがセンタリングステージ１０からプロセスステージに受け渡された後で、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からのウェハＷの中心の偏心量が所定の許容範囲にあるか否かが確認される。したがって、許容される研磨幅を超えて研磨される不良ウェハＷの発生を防止することができる。
【０１１２】
なお、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２に対するセンタリングステージ１０の軸心Ｃ１の初期相対位置は基本的には変化しないが、多数のウェハの研磨を繰り返すにつれて、位置ずれが変化する場合がある。このような位置ずれを補正するためには、従来では機械的調整（すなわち、作業員の手作業による位置調整）が必要であったが、本実施形態によれば、上述した工程を行って初期相対位置を自動で計算し、動作制御部７５に記憶されている初期相対位置を表す要素ａ，ｂ，θを更新すれば、初期相対位置の変化の影響を排除することができる。このように本実施形態によれば、作業員の手作業による位置調整が不要であるため、研磨装置のダウンタイムが削減できる。
【０１１３】
図３２は、図１に示す動作制御部７５の一例を示す模式図である。図３２に示す動作制御部７５は、専用のまたは汎用のコンピュータである。図３２に示す動作制御部７５は、プログラムやデータなどが格納される記憶装置１１０と、記憶装置１１０に格納されているプログラムに従って演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）またはＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）などの処理装置１２０と、データ、プログラム、および各種情報を記憶装置１１０に入力するための入力装置１３０と、処理結果や処理されたデータを出力するための出力装置１４０と、インターネットなどのネットワークに接続するための通信装置１５０を備えている。
【０１１４】
記憶装置１１０は、処理装置１２０がアクセス可能な主記憶装置１１１と、データおよびプログラムを格納する補助記憶装置１１２を備えている。主記憶装置１１１は、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であり、補助記憶装置１１２は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）またはソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などのストレージ装置である。
【０１１５】
入力装置１３０は、キーボード、マウスを備えており、さらに、記録媒体からデータを読み込むための記録媒体読み込み装置１３２と、記録媒体が接続される記録媒体ポート１３４を備えている。記録媒体は、非一時的な有形物であるコンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、光ディスク（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ）や、半導体メモリー（例えば、ＵＳＢフラッシュドライブ、メモリーカード）である。記録媒体読み込み装置１３２の例としては、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブなどの光学ドライブや、カードリーダーが挙げられる。記録媒体ポート１３４の例としては、ＵＳＢポートが挙げられる。記録媒体に記憶されているプログラムおよび／またはデータは、入力装置１３０を介してコンピュータに導入され、記憶装１１０の補助記憶装置１１２に格納される。出力装置１４０は、ディスプレイ装置１４１、印刷装置１４２を備えている。
【０１１６】
動作制御部７５は、記憶装置１１０に電気的に格納されたプログラムに従って、上述したセンタリング動作を含む研磨プロセスを実行する。すなわち、動作制御部７５は、偏心検出機構５４の偏心検出部６０（または偏心検出部６０Ａ）を動作させて、偏心検知位置にあるセンタリングステージ１０に保持されたウェハＷの中心の、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からの偏心量および偏心方向を取得し、アライナーを動作させて、センタリングステージ１０に保持されたウェハＷの中心をプロセスステージ２０の軸心Ｃ２に合わせ、ステージ昇降機構５１を動作させて、ウェハＷをセンタリングステージ１０からプロセスステージ２０に受け渡して、保持させ、偏心検出機構５４の偏心検出部６０（または偏心検出部６０Ｂ）を動作させて、プロセスステージ２０に保持されたウェハＷの中心の、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの偏心量および偏心方向を取得し、プロセスステージ２０に保持されたウェハＷの中心の、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの偏心量が所定の許容範囲内にあるか否かを確認し、ウェハＷの中心の、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの偏心量が所定の許容範囲内にある場合に、ウェハＷの周縁部の研磨を開始するステップを実行する。上述したように、動作制御部７５は、センタリング動作を実行する前に、センタリング準備動作を実行してもよい。この場合、センタリング動作は、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２に対するセンタリングステージ１０の軸心Ｃ１の初期相対位置と、ウェハＷの偏心量｜Ｐv｜および偏心方向（角度β）とに基づいて実行される。
【０１１７】
ウェハＷの中心の、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの偏心量が所定の許容範囲外である場合は、動作制御部７５は、再度、ウェハＷの中心をプロセスステージ２０の軸心Ｃ２に合わせるリトライ動作を実行する。すなわち、動作制御部７５は、ウェハＷをプロセスステージ２０からセンタリングステージ１０に受け渡して、保持させ、偏心検出機構５４の偏心検出部６０（または偏心検出部６０Ａ）を動作させて、偏心検知位置にあるセンタリングステージ１０に保持されたウェハＷの中心の、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からの偏心量および偏心方向を取得し、アライナーを動作させて、センタリングステージ１０に保持されたウェハＷの中心をプロセスステージ２０の軸心Ｃ２に合わせ、ステージ昇降機構５１を動作させて、ウェハＷをセンタリングステージ１０からプロセスステージ２０に受け渡して、保持させ、偏心検出機構５４の偏心検出部６０（または偏心検出部６０Ｂ）を動作させて、プロセスステージ２０に保持されたウェハＷの中心の、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの偏心量および偏心方向を取得し、プロセスステージ２０に保持されたウェハＷの中心の、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの偏心量が所定の許容範囲内にあるか否かを確認するステップを実行する。リトライ動作では、偏心検知位置にあるセンタリングステージ１０に保持されたウェハＷの中心の、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からの偏心量および偏心方向を取得する動作を省略してもよい。この場合は、動作制御部７５は、前回のセンタリング動作後に取得されたウェハＷの中心の、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの偏心量および偏心方向に基づいて、プロセスステージ２０を回転させ、プロセスステージ２０からセンタリングステージ１０にウェハＷを受け渡し、さらに、センタリングステージ１０に保持されたウェハＷを移動させる。
【０１１８】
動作制御部７５は、偏心検出機構５４の偏心検出部６０がウェハＷの中心の、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からの偏心量および偏心方向、およびプロセスステージ２０に保持されたウェハＷの中心の、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの偏心量および偏心方向を取得するたびに、これら偏心量および偏心方向を記憶装置１１０に記憶する。これにより、動作制御部７５の記憶装置１１０には、ウェハＷの中心の、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からの複数の偏心量および偏心方向、およびプロセスステージ２０に保持されたウェハＷの中心の、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの複数の偏心量および偏心方向からなるデータセットが蓄積される。さらに、動作制御部７５は、ウェハＷの中心をプロセスステージ２０の軸心Ｃ２上に位置させるために算出されたセンタリングステージ１０の移動量と、センタリングステージ１０の回転量も記憶装置１１０に記憶する。これにより、動作制御部７５の記憶装置１１０には、ウェハＷの中心をプロセスステージ２０の軸心Ｃ２上に位置させるためのセンタリングステージ１０の移動量と回転量との組み合わせからなるデータセットが蓄積される。
【０１１９】
上記ステップを動作制御部７５に実行させるためのプログラムは、非一時的な有形物であるコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録され、記録媒体を介して動作制御部７５に提供される。または、プログラムは、インターネットなどの通信ネットワークを介して動作制御部７５に提供されてもよい。
【０１２０】
動作制御部７５は、ウェハＷの中心をプロセスステージ２０の軸心Ｃ２に合わせるためのセンタリングステージ１０の回転量および移動量を人工知能（ＡＩ：artificial intelligence）によって決定してもよい。人工知能は、ニューラルネットワークまたは量子コンピューティングを用いた機械学習を行い、学習済モデルを構築する。
【０１２１】
図３３は、センタリングステージ１０の回転量および移動量を出力する学習済モデルの一実施形態を示す模式図である。図３３に示すように、学習済モデルを構築するための機械学習では、教師データが使用される。機械学習に使用される教師データは、適切なセンタリングステージ１０の回転量および移動量を出力するための学習済モデルを構築する際に必要となる学習用のデータセットである。この教師データは、例えば、正常データ、異常データ、または参照データである。教師データは、例えば、上述したウェハＷの中心の、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からの偏心量および偏心方向、ウェハＷの中心をプロセスステージ２０の軸心Ｃ２に合わせるためのセンタリングステージ１０の回転量および移動量、上述したセンタリング動作を実行した後でプロセスステージ２０に保持されたウェハＷの中心の、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの偏心量および偏心方向、および上記許容範囲を含むデータセットであり、動作制御部７５の記憶装置１１０に予め記憶されている。初期相対位置を表す要素ａ，ｂ，θを教師データに加えてもよい。
【０１２２】
機械学習としては、ディープラーニング法（深層学習法）が好適である。ディープラーニング法は、隠れ層（中間層ともいう）が多層化されたニューラルネットワークをベースとする学習法である。本明細書では、入力層と、二層以上の隠れ層と、出力層で構成されるニューラルネットワークを用いた機械学習をディープラーニングと称する。
【０１２３】
図３４は、ニューラルネットワークの構造の一例を示す模式図である。学習済モデルは、図３４に示されるようなニューラルネットワークを用いたディープラーニング法によって構築される。図３４に示すニューラルネットワークは、入力層３０１と、複数の（図示した例では４つの）隠れ層３０２と、出力層３０３を有している。正常データが教師データとして用いられる場合は、動作制御部７５は、学習済モデルを構築するために、正常データを用いてニューラルネットワークを構成する重みパラメータを調整する。より具体的には、動作制御部７５は、学習用に作成された、ウェハＷの中心の、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からの偏心量および偏心方向を少なくとも含むデータをニューラルネットワークに入力したときに、センタリングステージ１０の適切な回転量および移動量に相当するデータがニューラルネットワークから出力されるように、ニューラルネットワークの重みパラメータを調整する。初期相対位置を表すａ，ｂ，θを算出する上述した実施形態では、学習済モデルを構築するためにニューラルネットワークに入力されるデータセットは、学習用に作成された初期相対位置を表すａ，ｂ，θをさらに含んでもよい。
【０１２４】
出力層３０３から出力されたセンタリングステージ１０の回転量および移動量は、正常範囲と比較される。この正常範囲は、上述したセンタリング動作を実行した後でプロセスステージ２０に保持されたウェハＷの中心の、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの偏心量が上記許容範囲に入っていたときのセンタリングステージ１０の回転量および移動量のデータの集合体である。出力層３０３から出力されたセンタリングステージ１０の回転量および移動量が正常範囲から外れる場合は、学習用に作成された、ウェハＷの中心の、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からの偏心量および偏心方向を少なくとも含むデータをニューラルネットワークの入力層３０１に再度入力したときに、出力層３０３から出力されるセンタリングステージ１０の回転量および移動量が正常範囲に入るように、重みパラメータを自動で調整していく。このように、学習済モデルは、入力層３０１への、ウェハＷの中心の、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からの偏心量および偏心方向を少なくとも含むデータの入力、出力層３０３から出力されたセンタリングステージ１０の回転量および移動量と正常範囲との比較、および重みパラメータの調整を繰り返し行うことにより構築される。さらに、動作制御部７５は、検証用データをニューラルネットワークに入力したきに、ニューラルネットワークから出力されたデータが、正常範囲に含まれるデータに相当するか否かを検証するのが好ましい。
【０１２５】
このように構築された学習済モデルは、記憶装置１１０（図３２参照）に格納されている。動作制御部７５は、記憶装置１１０に電気的に格納されたプログラムに従って動作する。すなわち、動作制御部７５の処理装置１２０は、偏心検出機構５４によって取得されたウェハＷの中心の、センタリングステージ１０の軸心Ｃ１からの偏心量および偏心方向（および初期相対位置を表すａ，ｂ，θ）を少なくとも含むデータを、前記学習済モデルの入力層３０１に入力し、入力されたデータに基づいて、ウェハＷの中心をプロセスステージ２０の軸心Ｃ２に合わせるためのセンタリングステージ１０の適切な回転量および移動量を予測して、該センタリングステージ１０の回転量および移動量を出力層３０３から出力するための演算を実行する。
【０１２６】
出力層３０３から出力されたセンタリングステージ１０の回転量および移動量が正常範囲に含まれるデータと同等であると判断された場合、動作制御部７５は、このセンタリングステージ１０の回転量および移動量を追加の教師データとして記憶装置１１１に蓄積し、教師データおよび追加の教師データを基にした機械学習（ディープラーニング）を通じて、学習済モデルを更新していく。これにより、学習済モデルから出力されるセンタリングステージ１０の回転量および移動量の精度を向上させることができる。
【０１２７】
出力層３０３から出力されたセンタリングステージ１０の回転量および移動量が正常範囲に含まれるデータと同等であるか否かの判断は、以下のように行われる。動作制御部７５は、出力層３０３から出力されたセンタリングステージ１０の回転量および移動量に基づいて、センタリングステージ１０に保持されたウェハＷの中心をプロセスステージ２０の軸心Ｃ２に合わせるセンタリング動作を実行する。次いで、動作制御部７５は、偏心検出機構５４の偏心検出部６０（または偏心検出部６０Ｂ）を用いて、センタリング動作後にセンタリングステージ１０からプロセスステージ２０に受け渡されたウェハＷの中心の、プロセスステージ２０に軸心Ｃ２からの偏心量および偏心方向を取得する。偏心検出機構５４の偏心検出部６０（または偏心検出部６０Ｂ）によって取得されたウェハＷの中心の、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの偏心量が所定の許容範囲内にある場合は、動作制御部７５は、出力層３０３から出力されたセンタリングステージ１０の回転量および移動量が正常範囲に含まれるデータと同等であると判断する。動作制御部７５は、正常範囲に含まれるデータと同等であると判断されたセンタリングステージ１０の回転量および移動量を追加の教師データとして記憶装置１１１に蓄積する。一方で、偏心検出部６０（または偏心検出部６０Ｂ）によって取得されたウェハＷの中心の、プロセスステージ２０の軸心Ｃ２からの偏心量が所定の許容範囲外である場合は、出力層３０３から出力されたセンタリングステージ１０の回転量および移動量を追加の教師データとして使用しなくてもよいし、使用してもよい。
【０１２８】
上述した研磨装置は、本発明の基板処理装置の一実施形態であるが、本発明の基板処理装置および基板処理方法は、基板を保持しながら基板を処理する他の装置および方法、例えばＣＶＤのための装置および方法、スパッタリングのための装置および方法などにも適用することができる。
【０１２９】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【０１３０】
１    研磨具
５    研磨ヘッド
１０    センタリングステージ
１０ａ  第１の基板保持面
１５    第１の真空ライン
２０    プロセスステージ
２０ａ  第２の基板保持面
２２    空間
２５    第２の真空ライン
３０    支持軸
３１    連結ブロック
３２    軸受
３５    トルク伝達機構
３６    センタリングステージ回転機構
３８    ロータリエンコーダ
４０    直動軸受
４１    移動機構
４２    台
４３    支持アーム
４４    回転継手
４５    アクチュエータ
４６    直動ガイド
４７    オフセットモータ
４８    偏心カム
４９    凹部
５１    ステージ昇降機構
５４    偏心検出機構
５５    トルク伝達機構
５６    プロセスステージ回転機構
５８    ロータリジョイント
５９    ロータリエンコーダ
６０，６０Ａ，６０Ｂ    偏心検出部
６１    投光部
６２    受光部
６５    処理部
６９    横移動機構
７２，９１    シャッター
７５    動作制御部
８５    撮像装置
８６    投光装置
８８    支持台
９０    ハンド
Ｍ１，Ｍ２    モータ
【図１】
2020124754.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020124754.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020124754.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2020124754.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2020124754.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
2020124754.tif 000034
【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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