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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024165725
(43)【公開日】2024-11-28
(54)【発明の名称】加工装置
(51)【国際特許分類】
B24B 41/06 20120101AFI20241121BHJP
B24B 49/10 20060101ALI20241121BHJP
B24B 49/08 20060101ALI20241121BHJP
B24B 37/10 20120101ALI20241121BHJP
B24B 7/04 20060101ALI20241121BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20241121BHJP
H01L 21/677 20060101ALI20241121BHJP
【ＦＩ】
B24B41/06 A
B24B41/06 L
B24B49/10
B24B49/08
B24B37/10
B24B7/04 A
H01L21/304 622S
H01L21/304 622L
H01L21/68 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023082150
(22)【出願日】2023-05-18
(71)【出願人】
【識別番号】000134051
【氏名又は名称】株式会社ディスコ
(74)【代理人】
【識別番号】110004185
【氏名又は名称】インフォート弁理士法人
(74)【代理人】
【識別番号】100121083
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 宏義
(74)【代理人】
【識別番号】100138391
【弁理士】
【氏名又は名称】天田 昌行
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 大
【テーマコード（参考）】
3C034
3C043
3C158
5F057
5F131
【Ｆターム（参考）】
3C034AA07
3C034BB73
3C034BB84
3C034BB92
3C034BB94
3C034CA03
3C034CA13
3C034CB13
3C034CB14
3C034DD10
3C034DD18
3C043BA03
3C043BA09
3C043BA16
3C043BA17
3C043CC04
3C043CC07
3C043DD02
3C043DD03
3C043DD04
3C043DD05
3C043DD06
3C158AA07
3C158AB03
3C158AB04
3C158AC02
3C158BA05
3C158BA07
3C158BB02
3C158BC01
3C158BC02
3C158BC03
3C158CB03
3C158CB05
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3C158EA11
3C158EA26
3C158EB01
5F057AA12
5F057AA19
5F057AA41
5F057BA11
5F057BB03
5F057CA11
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5F057FA32
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5F057FA37
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5F057GA27
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5F131DB43
5F131KA22
5F131KA52
5F131KB12
5F131KB46
(57)【要約】
【課題】加工装置で安価にウェーハの厚みを測定する。
【解決手段】搬送機構（２１、２２）の搬送パッド（５０）を昇降させる昇降機構（６１）と、高さ認識部（７２）が認識した搬送パッドの高さによってウェーハの厚みを測定する厚み測定機構（８０）と、を備える。厚み測定機構は、昇降機構によって搬送パッドをテーブル（２０）の保持面（２８）に向けて下降させ圧力センサ（７５）で測定する吸引領域の負圧値が陽圧方向に変化したときの搬送パッドの高さを保持面高さとして測定する保持面高さ測定部（８１）と、昇降機構によって搬送パッドを下降させ搬送パッドの下面と保持面との間にウェーハを介在させ圧力センサで測定する負圧値が陽圧方向に変化したときの搬送パッドの高さをウェーハ上面高さとして測定するウェーハ上面高さ測定部（８２）と、保持面高さとウェーハ上面高さとの差をウェーハの厚みとして算出する厚み算出部（８３）と、を備える。
【選択図】図３
【解決手段】搬送機構（２１、２２）の搬送パッド（５０）を昇降させる昇降機構（６１）と、高さ認識部（７２）が認識した搬送パッドの高さによってウェーハの厚みを測定する厚み測定機構（８０）と、を備える。厚み測定機構は、昇降機構によって搬送パッドをテーブル（２０）の保持面（２８）に向けて下降させ圧力センサ（７５）で測定する吸引領域の負圧値が陽圧方向に変化したときの搬送パッドの高さを保持面高さとして測定する保持面高さ測定部（８１）と、昇降機構によって搬送パッドを下降させ搬送パッドの下面と保持面との間にウェーハを介在させ圧力センサで測定する負圧値が陽圧方向に変化したときの搬送パッドの高さをウェーハ上面高さとして測定するウェーハ上面高さ測定部（８２）と、保持面高さとウェーハ上面高さとの差をウェーハの厚みとして算出する厚み算出部（８３）と、を備える。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
保持面によってウェーハを保持するテーブルと、該ウェーハを加工する加工機構と、該テーブルに対して該ウェーハを搬送する搬送機構と、を備える加工装置であって、
該搬送機構は、
下面から該ウェーハの上面に向かって該ウェーハの外形及び該保持面の外形よりも小さいリング状にエアを噴射するエア噴射口を備え、該下面と該ウェーハの上面との間の該エア噴射口の内側の吸引領域を負圧にして該ウェーハを吸引保持する搬送パッドと、
該吸引領域の気圧と大気圧との圧力差を測定する圧力センサと、
該搬送パッドを昇降させる昇降機構と、
該昇降機構によって昇降した該搬送パッドの高さを認識する高さ認識部と、
該高さ認識部が認識した該搬送パッドの高さによって該ウェーハの厚みを測定する厚み測定機構と、を備え、
該厚み測定機構は、
該昇降機構によって該搬送パッドを該保持面に向かって下降させ該圧力センサで測定する負圧値が陽圧方向に変化したときの該搬送パッドの高さを保持面高さとして測定する保持面高さ測定部と、
該昇降機構によって該搬送パッドを該保持面に向かって下降させ該搬送パッドの下面と該保持面との間に該ウェーハを介在させ該圧力センサで測定する負圧値が陽圧方向に変化したときの該搬送パッドの高さを該ウェーハ上面高さとして測定するウェーハ上面高さ測定部と、
該保持面高さと該ウェーハ上面高さとの差を該ウェーハの厚みとして算出する厚み算出部と、を備える、加工装置。
該搬送機構は、
下面から該ウェーハの上面に向かって該ウェーハの外形及び該保持面の外形よりも小さいリング状にエアを噴射するエア噴射口を備え、該下面と該ウェーハの上面との間の該エア噴射口の内側の吸引領域を負圧にして該ウェーハを吸引保持する搬送パッドと、
該吸引領域の気圧と大気圧との圧力差を測定する圧力センサと、
該搬送パッドを昇降させる昇降機構と、
該昇降機構によって昇降した該搬送パッドの高さを認識する高さ認識部と、
該高さ認識部が認識した該搬送パッドの高さによって該ウェーハの厚みを測定する厚み測定機構と、を備え、
該厚み測定機構は、
該昇降機構によって該搬送パッドを該保持面に向かって下降させ該圧力センサで測定する負圧値が陽圧方向に変化したときの該搬送パッドの高さを保持面高さとして測定する保持面高さ測定部と、
該昇降機構によって該搬送パッドを該保持面に向かって下降させ該搬送パッドの下面と該保持面との間に該ウェーハを介在させ該圧力センサで測定する負圧値が陽圧方向に変化したときの該搬送パッドの高さを該ウェーハ上面高さとして測定するウェーハ上面高さ測定部と、
該保持面高さと該ウェーハ上面高さとの差を該ウェーハの厚みとして算出する厚み算出部と、を備える、加工装置。
【請求項2】
該保持面高さ測定部は、該圧力センサで測定する負圧値が陽圧値になったときの該搬送パッドの高さを保持面高さとして測定し、
該ウェーハ上面高さ測定部は、該圧力センサで測定する負圧値が陽圧値になったときの該搬送パッドの高さを該ウェーハ上面高さとして測定する、請求項１記載の加工装置。
該ウェーハ上面高さ測定部は、該圧力センサで測定する負圧値が陽圧値になったときの該搬送パッドの高さを該ウェーハ上面高さとして測定する、請求項１記載の加工装置。
【請求項3】
該テーブルの該保持面を吸引源に連通させ該保持面で該ウェーハを吸引保持する吸引機構を備え、
該ウェーハ上面高さ測定部は、該吸引機構によって吸引力が付与されている該保持面に向かって該搬送パッドを下降させ、該搬送パッドが吸引保持する該ウェーハを該保持面に吸引保持させてから、該圧力センサで測定する負圧値の変化によって該ウェーハ上面高さを測定する、請求項１または請求項２記載の加工装置。
該ウェーハ上面高さ測定部は、該吸引機構によって吸引力が付与されている該保持面に向かって該搬送パッドを下降させ、該搬送パッドが吸引保持する該ウェーハを該保持面に吸引保持させてから、該圧力センサで測定する負圧値の変化によって該ウェーハ上面高さを測定する、請求項１または請求項２記載の加工装置。
【請求項4】
該テーブルは、該加工機構によって加工される該ウェーハを保持するチャックテーブルである、請求項１記載の加工装置。
【請求項5】
該テーブルは、該ウェーハを仮置きする仮置きテーブルである請求項１記載の加工装置。
【請求項6】
該テーブルは、該ウェーハを洗浄するスピンナ洗浄テーブルである請求項１記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ウェーハを搬送する搬送機構を備えた加工装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１に開示のように、ウェーハを研磨パッドで研磨する研磨装置は、チャックテーブルが保持したウェーハの上面に研磨パッドの下面を押し付けて研磨を行う。また、複数のウェーハを収容したカセットを研磨装置のカセットステージに配置し、カセットからチャックテーブルにウェーハを搬送している。カセットに収容されている複数のウェーハは、ウェーハ毎に厚み差がある。
【0003】
そのため、研磨の際に、ウェーハの上面に研磨パッドの下面が接触するまでの時間が、ウェーハ毎に異なっている。詳しくは、ウェーハの上方に位置する研磨パッドを高速で降下させてウェーハに接近させ、その後、研磨パッドの降下速度を低速にしてウェーハに接触させて研磨を行う。高速で下降する研磨パッドがウェーハに接触してウェーハを破損させないように、ウェーハの上にわずかな隙間が形成される高さ位置を設定して、その高さ位置まで研磨パッドを高速下降させている。そして、カセットに収納されている最も厚いウェーハに対して高速下降する研磨パッドが接触しないようにマージンを持たせて、高速下降から低速下降に切り替える高さ位置を設定している。このような理由から、ウェーハの厚み差によって研磨パッドが接触するまでの時間が大きくなり、研磨時間が長くなるという問題があった。この問題を解決して研磨時間を短くしたいという要求がある。
【0004】
また、研磨装置に搬送されたカセットに間違ったウェーハが収容されていないかを、研磨加工を行う前に知りたいという要求がある。
【0005】
また、研磨後のウェーハの厚みを測定することで、正常に研磨加工が完了したことを知りたいという要求がある。
【0006】
特許文献２や特許文献３に開示のように、加工装置が備える搬送機構に厚み測定用のセンサ類を追加して、ウェーハの厚みを測定することが知られている。搬送機構でウェーハの厚みを測定することにより、以上の各要求を満たすことができる。
【0007】
なお、研磨パッドによる研磨を行う研磨装置だけではなく、研削砥石による研削を行う研削装置や、切削ブレードによる切削を行う切削装置などにおいても、上記と同様の要求がある。例えば、研削装置において研削砥石を高速下降から低速下降に切り替える高さ位置や、切削装置において切削ブレードを高速下降から低速下降に切り替える高さ位置を、ウェーハ毎の厚みに応じて最適化することによって、研削時間や切削時間を短くできる。また、研削や切削を行う前のウェーハの厚みを測定することによって、間違ったウェーハが供給されていないかを判別できる。また、研削後のウェーハの厚みを測定することによって、研削砥石による研削加工が正常に完了したか否かを判別できる。従って、上記の要求は、研磨装置や研削装置や切削装置などを含む、ウェーハを加工する加工装置全般に対応したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２０１８－２００９６０号公報
【特許文献2】特開２０２１－０５３７１６号公報
【特許文献3】特開２０２１－０６２４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
従来は、搬送機構を用いてウェーハの厚みを測定する場合に、厚み測定用のセンサなどを追加する必要があり、装置構成が複雑で高価になるという問題があった。従って、研磨装置のようにウェーハを加工する加工装置は、安価にウェーハの厚みを測定するという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一態様は、保持面によってウェーハを保持するテーブルと、該ウェーハを加工する加工機構と、該テーブルに対して該ウェーハを搬送する搬送機構と、を備える加工装置であって、該搬送機構は、下面から該ウェーハの上面に向かって該ウェーハの外形及び該保持面の外形よりも小さいリング状にエアを噴射するエア噴射口を備え、該下面と該ウェーハの上面との間の該エア噴射口の内側の吸引領域を負圧にして該ウェーハを吸引保持する搬送パッドと、該吸引領域の気圧と大気圧との圧力差を測定する圧力センサと、該搬送パッドを昇降させる昇降機構と、該昇降機構によって昇降した該搬送パッドの高さを認識する高さ認識部と、該高さ認識部が認識した該搬送パッドの高さによって該ウェーハの厚みを測定する厚み測定機構と、を備え、該厚み測定機構は、該昇降機構によって該搬送パッドを該保持面に向かって下降させ該圧力センサで測定する負圧値が陽圧方向に変化したときの該搬送パッドの高さを保持面高さとして測定する保持面高さ測定部と、該昇降機構によって該搬送パッドを該保持面に向かって下降させ該搬送パッドの下面と該保持面との間に該ウェーハを介在させ該圧力センサで測定する負圧値が陽圧方向に変化したときの該搬送パッドの高さを該ウェーハ上面高さとして測定するウェーハ上面高さ測定部と、該保持面高さと該ウェーハ上面高さとの差を該ウェーハの厚みとして算出する厚み算出部と、を備える。
【0011】
例えば、該保持面高さ測定部は、該圧力センサで測定する負圧値が陽圧値になったときの該搬送パッドの高さを保持面高さとして測定し、該ウェーハ上面高さ測定部は、該圧力センサで測定する負圧値が陽圧値になったときの該搬送パッドの高さを該ウェーハ上面高さとして測定する。
【0012】
別の形態として、該テーブルの該保持面を吸引源に連通させ該保持面で該ウェーハを吸引保持する吸引機構を備え、該ウェーハ上面高さ測定部は、該吸引機構によって吸引力が付与されている該保持面に向かって該搬送パッドを下降させ、該搬送パッドが吸引保持する該ウェーハを該保持面に吸引保持させてから、該圧力センサで測定する負圧値の変化によって該ウェーハ上面高さを測定する。
【0013】
具体的には、該テーブルは、該加工機構によって加工される該ウェーハを保持するチャックテーブルや、該ウェーハを仮置きする仮置きテーブルや、該ウェーハを洗浄するスピンナ洗浄テーブルである。
【発明の効果】
【0014】
本発明の加工装置によれば、ウェーハを搬送する搬送機構を利用して、安価にウェーハの厚みを測定することが可能である。また、搬送機構がウェーハを搬送する際の動作を利用して、効率的にウェーハの厚みを測定できる。また、ウェーハを吸引保持する搬送パッドの圧力を参照した測定を行うので、ウェーハに対して非接触でウェーハの厚みを測定できる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】研磨装置の斜視図である。
【図2】研磨装置が備える搬送機構の一部を示す斜視図である。
【図3】搬送機構とチャックテーブルの断面図である。
【図4】搬送機構の搬送パッドによってウェーハを吸引保持している状態の断面図ある。
【図5】ウェーハの上面高さ測定時の断面図ある。
【図6】テーブルの保持面高さ測定時の断面図ある。
【図7】変形例において、搬送機構の搬送パッドによってウェーハを吸引保持している状態の断面図ある。
【図8】変形例におけるウェーハの上面高さ測定時の断面図ある。
【図9】変形例におけるテーブルの保持面高さ測定時の断面図ある。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係る加工装置の一例である研磨装置１について説明する。まず、図１から図３を参照して、研磨装置１の全体構成について説明する。図１に示すＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は互いに垂直な関係にある。Ｘ軸方向とＹ軸方向は略水平な方向であり、Ｚ軸方向は上下方向（垂直方向）である。Ｙ軸方向を研磨装置１における前後方向とする。
【0017】
研磨装置１は、加工具として研磨パッド４４を備え、被加工物であるウェーハＷに対して研磨加工を行う加工装置である。ウェーハＷは、例えばシリコンなどからなる半導体ウェーハである。なお、ウェーハＷの材質や種類はこれに限定されない。ウェーハＷは、カセットＣに収容された状態で研磨装置１に搬入される。カセットＣの内部にはＺ軸方向に仕切られた複数のウェーハ収容部が形成されており、１つのカセットＣに複数のウェーハＷを収容可能である。
【0018】
研磨装置１は、各種処理を実行するプロセッサやプログラムを記憶したメモリなどによって構成された制御部２を備えている。研磨装置１は、制御部２の制御によって、ウェーハＷの搬入処理、研磨加工、洗浄処理、搬出処理などの一連の作業を全自動で実施するように構成されている。
【0019】
図１に示すように、研磨装置１の基台１０のＹ軸方向の前方側には、カセットＣを載置するカセットステージ１１が設けられている。図１の研磨装置１では１つのカセットステージ１１を備えているが、Ｘ軸方向に位置を異ならせて複数のカセットステージ１１を設けて、複数のカセットＣを同時に載置可能な構成にしてもよい。
【0020】
カセットステージ１１の近傍には、カセットＣに対してウェーハＷを出し入れするロボットハンド１２が設けられている。ロボットハンド１２によってウェーハＷを搬送可能な範囲内には仮置きテーブル１３と洗浄部１４とが設けられており、ロボットハンド１２を用いて、カセットＣと仮置きテーブル１３と洗浄部１４の間でウェーハＷを搬送することができる。
【0021】
仮置きテーブル１３は、チャックテーブル２０にウェーハＷを搬送する前にウェーハＷを仮置きするテーブルであり、ウェーハＷを載置して保持する保持面１５を有する。仮置きテーブル１３の周囲には、仮置きテーブル１３の半径方向へ移動可能な複数の位置決めピン１６が設けられている。ウェーハＷを仮置きテーブル１３の保持面１５に保持した状態で、複数の位置決めピン１６を移動させてそれぞれウェーハＷの外周部分に当接させることによって、仮置きテーブル１３に対してウェーハＷが所定の位置に定められる。
【0022】
洗浄部１４は、研磨後のウェーハＷの洗浄を行う。洗浄部１４は、Ｚ軸方向に延在する軸を中心として回転可能なスピンナ洗浄テーブル１７と、スピンナ洗浄テーブル１７に向けて洗浄水及び乾燥エアを噴射するノズル１８と、を備えている。スピンナ洗浄テーブル１７は、ウェーハＷを載置して保持する保持面１９を有する。また、スピンナ洗浄テーブル１７は、図示を省略する吸引機構に接続しており、吸引機構によって保持面１９に吸引力を作用させてウェーハＷを吸引保持することができる。
【0023】
洗浄部１４でウェーハＷを洗浄する際には、保持面１９にウェーハＷを保持した状態でスピンナ洗浄テーブル１７を回転させ、スピンナ洗浄テーブル１７上のウェーハＷに対してノズル１８から洗浄水を噴射する。ウェーハＷの洗浄後に、ノズル１８から乾燥エアが吹き付けられてウェーハＷを乾燥させる。
【0024】
Ｘ軸方向で仮置きテーブル１３と洗浄部１４との間には、研磨前のウェーハＷを仮置きテーブル１３からチャックテーブル２０に搬送する第１搬送機構２１と、研磨後のウェーハＷをチャックテーブル２０から洗浄部１４に搬送する第２搬送機構２２と、が設けられている。第１搬送機構２１と第２搬送機構２２の詳細な構成は後述する。
【0025】
基台１０の上面には、Ｙ軸方向に延在する矩形状の開口が形成されており、この開口は、チャックテーブル２０と共にＹ軸方向に移動可能な移動板２３と、移動板２３の両側に設けた蛇腹状の防水カバー２４と、によって覆われている。移動板２３及び防水カバー２４の下方には、チャックテーブル２０をＹ軸方向に移動させるテーブル移動機構（図示略）が設けられている。テーブル移動機構は、Ｙ軸方向に延びるガイドレールとボールネジとを備え、チャックテーブル２０及び移動板２３を支持する台座がガイドレールに沿ってＹ軸方向へ移動可能に支持されている。ボールネジが台座に螺合しており、モータによってボールネジを回転させると、台座と共にチャックテーブル２０及び移動板２３がＹ軸方向に移動する。テーブル移動機構によってチャックテーブル２０を移動させて、Ｙ軸方向の前方側の受け渡し位置（仮置きテーブル１３及び洗浄部１４の近傍位置）と、Ｙ軸方向の後方側の加工位置（後述する研磨機構３２の近傍位置）とに、チャックテーブル２０を位置させることができる。
【0026】
図３に示すように、チャックテーブル２０は、枠体２５と、枠体２５の上面側の凹部２６内に取り付けた円板状のポーラス板２７と、を備えている。ポーラス板２７は、セラミックスなどの多孔質材からなり、微細な気孔が全体に亘って形成されている。凹部２６内にポーラス板２７を取り付けた状態で、枠体２５の上面とポーラス板２７の上面とが面一となる。ポーラス板２７の上面は、ウェーハＷを載置して保持する保持面２８を構成する。
【0027】
図３に示すように、チャックテーブル２０には、凹部２６に連通する吸引路２９が形成されている。吸引路２９は、開閉バルブ３０を介して吸引源３１に接続されている。開閉バルブ３０を開いて吸引源３１を動作させると、吸引路２９を介してポーラス板２７側のエア（空気）が吸引されて、保持面２８に吸引力が作用する。この吸引力によって、ウェーハＷを保持面２８に吸引保持することができる。
【0028】
図１に示すように、研磨装置１は、ウェーハＷを加工する加工機構として、研磨機構３２を備えている。基台１０の上面に立設したコラム３３には、チャックテーブル２０に対して研磨機構３２を接近及び離間させる方向（Ｚ軸方向）に移動させる昇降機構３４が設けられている。昇降機構３４は、コラム３３の前面側に配置されてＺ軸方向に延在する一対のガイドレール３５と、一対のガイドレール３５に沿ってＺ軸方向へ移動可能に支持された昇降テーブル３６と、Ｚ軸方向に延在して昇降テーブル３６の螺合部（図示略）に螺合するボールネジ３７と、ボールネジ３７を回転させるモータ３８と、を備えている。モータ３８の駆動力によってボールネジ３７が回転すると、昇降テーブル３６がＺ軸方向に移動する。
【0029】
研磨機構３２は、ハウジング４０を介して昇降テーブル３６の前面に取り付けられており、スピンドルユニット４１で研磨ホイール４２を回転させるように構成されている。スピンドルユニット４１は、例えばエアスピンドルであり、ケーシングの内側で高圧エアを介してスピンドル軸を回転可能に支持している。スピンドル軸はＺ軸方向に延びる軸体である。スピンドル軸の下端にはマウント４３が連結されており、マウント４３に研磨ホイール４２が装着されている。研磨ホイール４２には、チャックテーブル２０の保持面２８をカバーする大きさの研磨パッド４４が支持されている。
【0030】
研磨機構３２は、スピンドルユニット４１によって研磨ホイール４２を回転させ、チャックテーブル２０に吸引保持されたウェーハＷの上面に研磨パッド４４の下面を接触させることによって、ウェーハＷを研磨する。研磨機構３２は、図示を省略する研磨液供給部を備えており、研磨パッド４４がウェーハＷに接触する箇所に研磨液を供給しながら研磨を行う。
【0031】
続いて、主に図２及び図３を参照して、第１搬送機構２１及び第２搬送機構２２の構成を説明する。第１搬送機構２１と第２搬送機構２２は略同じ構成を備えており、第１搬送機構２１と第２搬送機構２２で共通する構成要素は同じ符号で示す。また、第１搬送機構２１と第２搬送機構２２に共通する内容を説明する際には、「第１搬送機構２１（第２搬送機構２２）」と記載する。
【0032】
第１搬送機構２１（第２搬送機構２２）は、円板状の搬送パッド５０を備えている。搬送パッド５０は、下方に向く下面５１と上方に向く上面５２とを有する。搬送パッド５０の下面５１には、リング状のエア噴射口５３が設けられている。搬送パッド５０の上面５２の中央には、上方に向けて突出する筒状部５４が設けられている。また、搬送パッド５０の上面５２には、筒状部５４を囲む配置で３つのスライド軸５５が設けられている。
【0033】
搬送パッド５０の内部には、パッド内流路５６が形成されている。パッド内流路５６は、搬送パッド５０の略中央に位置してＺ軸方向に延在して筒状部５４の上端に開口する垂直流路５６１と、垂直流路５６１の下端から搬送パッド５０の外形側に向けて延在する径方向流路５６２と、径方向流路５６２に接続してエア噴射口５３まで延在する傾斜流路５６３と、を備えている。傾斜流路５６３は、径方向流路５６２に接続する上端側からエア噴射口５３に接続する下端側に進むにつれて径が大きくなる円錐台形状の流路である。径方向流路５６２は、垂直流路５６１の下端を中心として放射状に延びる複数の直線状の流路であってもよいし、Ｚ軸方向に対して直交する円板状の流路であってもよい。
【0034】
筒状部５４の先端には、パッド内流路５６の垂直流路５６１に連通するエア供給路５７が接続している。エア供給路５７は、開閉バルブ５８を介してエア供給源５９に接続されている。開閉バルブ５８を開いてエア供給源５９を動作させると、エア供給路５７を介してパッド内流路５６にエアが供給される。パッド内流路５６に供給されたエアは、垂直流路５６１、径方向流路５６２、傾斜流路５６３を通って、エア噴射口５３から噴射される。下面５１側に進むにつれて搬送パッド５０の外形側に広がる形状の傾斜流路５６３の下端にエア噴射口５３が配置されているため、エア噴射口５３から噴射されるエアは、傾斜流路５６３の延在方向に沿って搬送パッド５０の外形側に斜めに広がるように進む。
【0035】
図３に示すように、搬送パッド５０のエア噴射口５３は、Ｚ軸方向と直交する方向において、ウェーハＷの外形及びチャックテーブル２０における保持面２８の外形よりも小さい範囲に形成されている。また、図３には示していないが、搬送パッド５０のエア噴射口５３は、Ｚ軸方向と直交する方向において、仮置きテーブル１３における保持面１５の外形及びスピンナ洗浄テーブル１７における保持面１９の外形よりも小さい範囲に形成されている。従って、エア噴射口５３は、ウェーハＷの外形及び各保持面１５、１９、２８の外形よりも小さいリング状にエアを噴射する。
【0036】
図３に示すように、第１搬送機構２１（第２搬送機構２２）は、搬送パッド５０の移動を行わせる回転機構６０と昇降機構６１とを備えている。回転機構６０によって、Ｚ軸方向に延びる軸を中心とする旋回動作を搬送パッド５０に行わせ、昇降機構６１によって、Ｚ軸方向の昇降動作を搬送パッド５０に行わせる。
【0037】
第１搬送機構２１においては、回転機構６０で行わせる搬送パッド５０の旋回動作によって、搬送パッド５０を、仮置きテーブル１３の上方の位置と、チャックテーブル２０（Ｙ軸方向の前方側の受け渡し位置にあるチャックテーブル２０）の上方の位置と、に移動させることができる。また、第１搬送機構２１においては、昇降機構６１で行わせる搬送パッド５０の昇降動作によって、仮置きテーブル１３とチャックテーブル２０に対して搬送パッド５０をＺ軸方向に接近させたり離間させたりすることができる。
【0038】
第２搬送機構２２においては、回転機構６０で行わせる搬送パッド５０の旋回動作によって、搬送パッド５０を、スピンナ洗浄テーブル１７の上方の位置と、チャックテーブル２０（Ｙ軸方向の前方側の受け渡し位置にあるチャックテーブル２０）の上方の位置と、に移動させることができる。また、第２搬送機構２２においては、昇降機構６１で行わせる搬送パッド５０の昇降動作によって、スピンナ洗浄テーブル１７とチャックテーブル２０に対して搬送パッド５０をＺ軸方向に接近させたり離間させたりすることができる。
【0039】
搬送パッド５０はアーム６２によって支持されている。アーム６２は水平方向に延びており、アーム６２の先端側には、搬送パッド５０の筒状部５４を囲む環状のリング部６３が設けられている（図２参照）。リング部６３には、Ｚ軸方向に貫通する３つの貫通穴６４（図３から図９において２つのみを示す）が形成されている。３つの貫通穴６４はリング部６３の円周方向に略等間隔で設けられており、それぞれの貫通穴６４に搬送パッド５０のスライド軸５５が挿通されている。スライド軸５５の上端には、貫通穴６４よりも径が大きい頭部５５１が設けられており、頭部５５１がリング部６３の上面に当接可能である。
【0040】
搬送パッド５０の上面５２と、アーム６２のリング部６３の下面との間に、個々のスライド軸５５を囲む円筒形状のコイルバネ６５が配置されている。コイルバネ６５は、アーム６２に対して搬送パッド５０を下方に付勢しており、この付勢力によって、スライド軸５５の頭部５５１がリング部６３の上面に押し付けられる。従って、搬送パッド５０がアーム６２に対してＺ軸方向で一定の位置に保持される。また、搬送パッド５０が下方からの押圧力を受けると、コイルバネ６５を収縮させながら搬送パッド５０が上方に移動してアーム６２に接近することが可能である。
【0041】
アーム６２は、基台１０から上方に突出する支持軸６６によって支持されている。回転機構６０は、支持軸６６を回転可能に支持する回転支持部６７を有し、モータ６８の駆動力によって支持軸６６を回転させる。支持軸６６が回転すると、アーム６２を介して搬送パッド５０が水平方向に旋回動作を行う。
【0042】
昇降機構６１は、ガイドレール６９、ボールネジ７０、モータ７１、エンコーダ７２を備えている。ガイドレール６９とボールネジ７０はそれぞれＺ軸方向へ延在している。回転支持部６７は、ガイドレール６９に沿ってＺ軸方向へ移動可能に支持され、さらにボールネジ７０に螺合している。ボールネジ７０の端部に接続するモータ７１の駆動力によってボールネジ７０が回転すると、回転支持部６７がガイドレール６９に沿ってＺ軸方向へ移動する。モータ７１の駆動方向と駆動量はエンコーダ７２によって検出される。エンコーダ７２の検出信号は制御部２に入力される。
【0043】
以上のように構成された研磨装置１によってウェーハＷを加工する一連の工程を説明する。なお、研磨装置１の各部の動作について、制御の主体が明記されていない場合は、制御部２から送られる制御信号によって動作が制御されているものとする。
【0044】
研磨加工を行う前のウェーハＷを収容したカセットＣがカセットステージ１１に載置されると、ロボットハンド１２がカセットＣ内からウェーハＷを取り出して仮置きテーブル１３に搬送して、保持面１５にウェーハＷを保持させる。複数の位置決めピン１６を仮置きテーブル１３の中心側に移動させ、各位置決めピン１６をウェーハＷの外周部分に当接させる。この位置決めピン１６の動作によって、ウェーハＷの中心が仮置きテーブル１３の中心に一致するようにウェーハＷの位置が定められる。
【0045】
続いて、チャックテーブル２０を受け渡し位置に位置させて、第１搬送機構２１によって仮置きテーブル１３からチャックテーブル２０へウェーハＷを搬送する。詳しくは、仮置きテーブル１３の保持面１５に保持されたウェーハＷの上方に第１搬送機構２１の搬送パッド５０を位置させて、エア噴射口５３からエアを噴射しながら、昇降機構６１を動作させて搬送パッド５０を下降させる。搬送パッド５０の下面５１がウェーハＷに近づいてＺ軸方向の間隔が小さくなる（搬送パッド５０の下面５１とウェーハＷの上面との間の流路が狭くなる）と、エア噴射口５３から噴射されてウェーハＷの上面側を通るエアの流速が大きくなり、ベルヌーイの定理により、エアの流速が増加した分だけ圧力が小さくなる。その結果、搬送パッド５０の下面５１とウェーハＷの上面との間のエア噴射口５３の内側の吸引領域Ｑａが大気圧に対して負圧になり、ウェーハＷが搬送パッド５０に引きつけられて吸引保持される（図４参照）。搬送パッド５０は、エア噴射口５３からエアを噴射しながら、下面５１がウェーハＷの上面に対して非接触の状態でウェーハＷを吸引保持する。
【0046】
第１搬送機構２１の搬送パッド５０によってウェーハＷを吸引保持した状態で、昇降機構６１によって搬送パッド５０を上昇させると、ウェーハＷが仮置きテーブル１３の保持面１５から上方に離間する。続いて、回転機構６０によって支持軸６６を中心として搬送パッド５０を旋回させて、搬送パッド５０をチャックテーブル２０の上方に位置付ける。そして、昇降機構６１によって搬送パッド５０を下降させてウェーハＷの下面をチャックテーブル２０の保持面２８に接近させる。
【0047】
その際に、吸引源３１を動作させて開閉バルブ３０を開き、チャックテーブル２０の保持面２８に吸引力が作用した状態にさせる。ウェーハＷの下面と保持面２８との間隔が所定以下になると、保持面２８に作用する吸引力によってウェーハＷの下面が保持面２８に引きつけられて、ウェーハＷの下面が保持面２８に密着した状態で保持される（図５参照）。これにより、第１搬送機構２１によって搬送されたウェーハＷが、チャックテーブル２０へ受け渡される。ウェーハＷは、保持面２８に作用する吸引力によって全体が保持面２８に倣った状態になり、保持面２８からの浮き上がりが防止される。
【0048】
第１搬送機構２１からチャックテーブル２０へのウェーハＷの受け渡しが完了したら、昇降機構６１を動作させて搬送パッド５０を上方へ引き上げる。
【0049】
ウェーハＷを吸引保持したチャックテーブル２０が、テーブル移動機構によってＹ軸方向の後方側に移動されて、研磨機構３２の下方の加工位置に位置付けられる。続いて、スピンドルユニット４１によって研磨ホイール４２を回転させ、昇降機構３４によって研磨機構３２を下降させて研磨パッド４４の下面をウェーハＷの上面に接触させて、研磨パッド４４をウェーハＷに押し付けながらウェーハＷの上面を研磨する。
【0050】
制御部２は、昇降機構３４によって研磨機構３２を下降させる際に、途中までは研磨機構３２を高速で下降させ、その後、研磨機構３２の降下速度を低速にしてから研磨パッド４４をウェーハＷに接触させる。研磨機構３２の高速下降によって、研磨パッド４４を迅速にウェーハＷに近づけることができる。続く研磨機構３２の低速下降によって、研磨パッド４４がウェーハＷに勢いよく衝突してウェーハＷを破損させることを防止できる。従って、ウェーハＷを研磨する際の加工効率の向上と加工精度の高さとを両立させることができる。
【0051】
ウェーハＷの上面側が所望の厚みまで研磨されると、研磨ホイール４２の回転を停止し、昇降機構３４によって研磨機構３２を上昇させて、チャックテーブル２０上のウェーハＷから研磨パッド４４を離間させて、研磨加工を終了する。
【0052】
研磨加工後は、テーブル移動機構によってチャックテーブル２０をＹ軸方向の前方側の受け渡し位置に移動させる。また、開閉バルブ３０が閉じられて吸引源３１との連通を解除し、チャックテーブル２０の保持面２８からウェーハＷに吸引力が作用しないようにする。これにより、チャックテーブル２０から第２搬送機構２２の搬送パッド５０にウェーハＷを受け渡すことが可能になる。
【0053】
研磨後のウェーハＷを、第２搬送機構２２によって、チャックテーブル２０から洗浄部１４へ搬送する。先に説明した第１搬送機構２１の搬送パッド５０によるウェーハＷの吸引保持と同様の原理によって、第２搬送機構２２の搬送パッド５０によってウェーハＷを吸引保持する。つまり、チャックテーブル２０の保持面２８に保持されたウェーハＷの上方に第２搬送機構２２の搬送パッド５０を位置させて、エア噴射口５３からエアを噴射しながら、回転機構６０の昇降機構６１を動作させて搬送パッド５０を下降させる。搬送パッド５０の下面５１がウェーハＷに近づいてＺ軸方向の間隔が小さくなると、搬送パッド５０の下面５１とウェーハＷの上面との間のエア噴射口５３の内側の吸引領域Ｑａが大気圧に対して負圧になり、ウェーハＷが搬送パッド５０に引きつけられて吸引保持される（図４参照）。
【0054】
第２搬送機構２２の搬送パッド５０によってウェーハＷを吸引保持した状態で、昇降機構６１によって搬送パッド５０を上昇させると、ウェーハＷがチャックテーブル２０の保持面２８から上方に離間する。続いて、回転機構６０によって支持軸６６を中心として搬送パッド５０を旋回させて、搬送パッド５０をスピンナ洗浄テーブル１７の上方に位置付ける。そして、昇降機構６１によって搬送パッド５０を下降させてウェーハＷの下面をスピンナ洗浄テーブル１７の保持面１９に接近させる。
【0055】
その際に、洗浄部１４が備える吸引機構によって、スピンナ洗浄テーブル１７の保持面１９に吸引力を作用させる。ウェーハＷを保持した搬送パッド５０が下降して、ウェーハＷの下面と保持面１９との間隔が所定以下になると、保持面１９に作用する吸引力によってウェーハＷの下面が保持面１９に引きつけられて、ウェーハＷの下面が保持面１９に密着した状態で保持される。これにより、第２搬送機構２２によって搬送されたウェーハＷが、スピンナ洗浄テーブル１７へ受け渡される。ウェーハＷは、保持面１９に作用する吸引力によって全体が保持面１９に倣った状態になり、保持面１９からの浮き上がりが防止される。
【0056】
第２搬送機構２２からスピンナ洗浄テーブル１７へのウェーハＷの受け渡しが完了したら、昇降機構６１を動作させて搬送パッド５０を上方へ引き上げる。
【0057】
洗浄部１４においてウェーハＷの洗浄を行う。保持面１９にウェーハＷを保持したスピンナ洗浄テーブル１７を回転させ、ノズル１８からスピンナ洗浄テーブル１７上のウェーハＷに洗浄水を噴射する。洗浄後のウェーハＷにノズル１８からエアを噴射して乾燥させる。
【0058】
続いて、洗浄後のウェーハＷをロボットハンド１２によって洗浄部１４から搬出してカセットＣに収容する。なお、洗浄後のウェーハＷを仮置きテーブル１３へ搬送して、位置決めピン１６を用いたウェーハＷの位置決めを行ってから、カセットＣにウェーハＷを収容してもよい。また、図１にはカセットＣを１つのみ示しているが、加工前のウェーハＷを収容するカセットＣと、加工後のウェーハＷを収容するカセットＣを別々に備えてもよい。
【0059】
本実施形態の研磨装置１は、第１搬送機構２１（第２搬送機構２２）を用いて安価にウェーハＷの厚みを測定することが可能であり、その詳細を説明する。なお、ウェーハＷを保持するテーブルと保持面がチャックテーブル２０と保持面２８である場合を詳しく説明するが、テーブルと保持面が仮置きテーブル１３と保持面１５である場合や、テーブルと保持面がスピンナ洗浄テーブル１７と保持面１９である場合についても、同様に適用が可能である。
【0060】
第１搬送機構２１（第２搬送機構２２）のエンコーダ７２は、昇降機構６１によって昇降した搬送パッド５０の高さを認識する高さ認識部として機能する。エンコーダ７２によって検出したモータ７１の駆動方向と駆動量が制御部２に入力され、エンコーダ７２からの入力データに基づいて、制御部２が搬送パッド５０の高さ位置を算出することができる。例えば、モータ７１にパルスモータを用いて、エンコーダ７２がモータ７１の駆動パルスを検出することによって、搬送パッド５０の高さを認識することが可能である。
【0061】
図３に示すように、第１搬送機構２１（第２搬送機構２２）は圧力センサ７５を備えている。圧力センサ７５は、搬送パッド５０の下面５１側の吸引領域Ｑａ、Ｑｂ（図４から図９を参照）に接続して、例えば、搬送パッド５０の上面５２に設けられており、圧力センサ７５が吸引領域Ｑａ、Ｑｂの圧力を検出することによって、搬送パッド５０の下面５１側の吸引領域Ｑａ、Ｑｂの気圧と大気圧との圧力差を測定することができる。なお、この吸引領域Ｑａ、Ｑｂは、搬送パッド５０の下面５１に平行な面が所定の距離内に接近した際に、形成される。つまり、吸引領域Ｑａ、Ｑｂは、搬送パッド５０の下面５１で、エア噴射口５３の内側における所定の厚みの空気層である。
【0062】
詳しくは、図４に示すように、搬送パッド５０によってウェーハＷを吸引保持した際には、搬送パッド５０の下面５１とウェーハＷの上面との間のエア噴射口５３の内側に吸引領域Ｑａが形成される。また、図６に示すように、ウェーハＷを保持していない状態の搬送パッド５０を、ウェーハＷを保持していない状態のチャックテーブル２０の保持面２８に近づけた場合には、搬送パッド５０の下面５１と保持面２８との間のエア噴射口５３の内側に吸引領域Ｑｂが形成される。それぞれの吸引領域Ｑａ、Ｑｂの気圧と大気圧との圧力差を、圧力センサ７５による測定結果を参照して検出可能である。したがって、搬送パッド５０の下面５１にウェーハＷまたは保持面２８が存在しない場合には、エア噴射口５３の内側に吸引領域Ｑａ、Ｑｂは、形成されない。なお、吸引領域Ｑａ、Ｑｂが形成されていない状態において、搬送パッド５０のエア噴射口５３からエアを噴射することによってエア噴射口５３の内側領域が負圧になるため、圧力センサ７５の値は吸引領域Ｑａ、Ｑｂを形成したときよりも陽圧方向の負圧値になる。したがって、圧力センサ７５の値が負圧値であっても、吸引領域Ｑａ、Ｑｂが形成されたか否かを判断することができる。つまり、ウェーハＷの上面、チャックテーブル２０の保持面２８の高さを正確に認識することができる。
【0063】
また、研磨装置１は、高さ認識部（エンコーダ７２）が認識した搬送パッド５０の高さによってウェーハＷの厚みを測定する厚み測定機構８０を備えている。厚み測定機構８０は、保持面高さ測定部８１、ウェーハ上面高さ測定部８２、厚み算出部８３を含んでいる。保持面高さ測定部８１、ウェーハ上面高さ測定部８２、厚み算出部８３は、制御部２の機能ブロックとして構成される。
【0064】
図６は、保持面高さ測定部８１によって行われる保持面高さの測定状況を示している。保持面高さ測定部８１は、搬送パッド５０とチャックテーブル２０の保持面２８のいずれにもウェーハＷを保持していない状態（搬送パッド５０と保持面２８の間にウェーハＷが存在していない状態）で、搬送パッド５０を保持面２８に向かって下降させることによって、保持面２８の高さを測定する。
【0065】
詳しくは、保持面高さ測定部８１の制御によって、エア供給源５９を動作させて開閉バルブ５８を開き、エア噴射口５３からリング状にエアを噴射する。その一方で、開閉バルブ３０を閉じて保持面２８に吸引力が作用しない状態にする。この状態で、昇降機構６１によって搬送パッド５０を保持面２８に向かって下降させる。
【0066】
搬送パッド５０の下面５１が保持面２８に向かってＺ軸方向に近づいて搬送パッド５０と保持面２８との間の間隔が小さくなる（搬送パッド５０と保持面２８との間の流路が狭くなる）と、エア噴射口５３から噴射されて下面５１と保持面２８との間を流れるエアの流速が大きくなり、エアの流速増加に伴って下面５１と保持面２８との間の吸引領域Ｑｂの圧力の負圧が大きくなる。つまり、圧力センサ７５によって測定する吸引領域Ｑｂの負圧値が大きくなる。
【0067】
搬送パッド５０がさらに下降して、下面５１と保持面２８との間隔が所定以下になると、エア噴射口５３から噴射されるエアの流速が低下して吸引領域Ｑｂの負圧が小さくなり、圧力センサ７５によって測定される吸引領域Ｑｂの負圧値が陽圧方向に変化する。さらに下面５１が保持面２８に近づいて、搬送パッド５０がエアの層を介して保持面２８に押し付けられる状態になると、吸引領域Ｑｂが陽圧になり、圧力センサ７５によって測定される吸引領域Ｑｂの気圧が負圧値から陽圧値になる。
【0068】
保持面高さ測定部８１は、搬送パッド５０を保持面２８に接近させながら、圧力センサ７５を用いて下面５１と保持面２８との間の吸引領域Ｑｂの圧力を継続的に監視し、圧力センサ７５で測定する吸引領域Ｑｂの負圧値が陽圧方向に変化したとき（負圧が小さくなったとき）の搬送パッド５０の高さ（エンコーダ７２によって認識される高さ位置）を保持面高さとして設定する。
【0069】
図５は、ウェーハ上面高さ測定部８２によって行われるウェーハ上面高さの測定状況を示している。ウェーハ上面高さ測定部８２は、搬送パッド５０にウェーハＷを吸引保持した状態で、搬送パッド５０を保持面２８に向かって下降させることによって、保持面２８に保持されたウェーハＷの上面の高さを測定する。
【0070】
詳しくは、ウェーハ上面高さ測定部８２の制御によって、エア供給源５９を動作させて開閉バルブ５８を開き、エア噴射口５３からリング状にエアを噴射して、搬送パッド５０の下面５１とウェーハＷの上面との間の吸引領域Ｑａを負圧にして、搬送パッド５０にウェーハＷを吸引保持する。この段階では、圧力センサ７５によって吸引領域Ｑａの負圧値が測定される。また、吸引源３１を動作させて開閉バルブ３０を開き、チャックテーブル２０の保持面２８に吸引力を作用させる。この状態で、昇降機構６１によって搬送パッド５０を保持面２８に向かって下降させる。
【0071】
先に説明したように、搬送パッド５０の下降によってウェーハＷの下面と保持面２８との間隔が所定以下になると、保持面２８に作用する吸引力によってウェーハＷの下面が保持面２８に引きつけられて、ウェーハＷの下面が保持面２８に密着した状態で保持される。すると、吸引領域Ｑａの負圧が小さくなり、圧力センサ７５によって測定される吸引領域Ｑａの負圧値が陽圧方向に変化する。具体的な数値例として、チャックテーブル２０の保持面２８から離れた位置で搬送パッド５０にウェーハＷを吸引保持している図４の状態では、吸引領域Ｑａの圧力が－０．２０Ｋｐａであり、吸引力が作用する保持面２８にウェーハＷを押し付けた図５の状態では、吸引領域Ｑａの圧力が－０．１０Ｋｐａになった。
【0072】
ウェーハ上面高さ測定部８２は、搬送パッド５０を保持面２８に接近させながら、圧力センサ７５を用いて下面５１とウェーハＷの上面との間の吸引領域Ｑａの圧力を継続的に監視し、圧力センサ７５で測定する吸引領域Ｑａの負圧値が陽圧方向に変化したときの搬送パッド５０の高さ（エンコーダ７２によって認識される高さ位置）をウェーハ上面高さとして設定する。
【0073】
厚み算出部８３は、保持面高さ測定部８１によって測定した保持面高さ（図６の搬送パッド５０の高さ位置）と、ウェーハ上面高さ測定部８２によって測定したウェーハ上面高さ（図５の搬送パッド５０の高さ位置）との差を、ウェーハＷの厚みとして算出する。
【0074】
このように、厚み測定機構８０では、搬送パッド５０とチャックテーブル２０との間にウェーハＷを配置せずに搬送パッド５０を下降させて、圧力センサ７５の検出結果（吸引領域Ｑｂの負圧値が陽圧方向へ変化すること）に基づいてチャックテーブル２０の保持面２８の高さを測定し、搬送パッド５０がウェーハＷを吸引保持した状態で搬送パッド５０を下降させて、圧力センサ７５の検出結果（吸引領域Ｑａの負圧値が陽圧方向へ変化すること）に基づいてウェーハＷの上面高さを測定し、測定した保持面高さとウェーハ上面高さとの差からウェーハＷの厚みを算出している。
【0075】
なお、ウェーハ上面高さ測定部８２、保持面高さ測定部８１は、負圧値が陽圧方向に変化する瞬間に測定してもよいし、負圧値が陽圧方向に変化し予め設定した設定値になったときに測定するようにしてもよい。
【0076】
この構成によれば、搬送パッド５０の昇降動作と、圧力センサ７５を用いて行う搬送パッド５０の下面５１側の圧力値の測定と、によってウェーハＷの厚み情報を取得できるので、ウェーハＷの厚みを直接的に測るセンサ（厚みセンサやハイトゲージなど）などを備えずに、第１搬送機構２１（第２搬送機構２２）の構成要素を利用した簡単な構成で安価にウェーハＷの厚みを測定することができる。また、ウェーハＷに対して搬送パッド５０が非接触でウェーハＷの厚みを測定できるので、厚み測定の際にウェーハＷを損傷させるおそれがない。
【0077】
図７から図９は、厚み測定機構８０によるウェーハＷの厚み測定の変形例を示している。この変形例は、チャックテーブル２０の保持面２８に吸引力を作用させるテーブル側の吸引構造を備えていない点が上記の実施形態と異なっている。それ以外の構成要素については、上記の実施形態と共通である。
【0078】
図７は、第１搬送機構２１（第２搬送機構２２）の搬送パッド５０にウェーハＷの上面を吸引保持している状態である。上記の実施形態と同様に、搬送パッド５０の下面５１とウェーハＷの上面との間の吸引領域Ｑａに作用する負圧を利用して、搬送パッド５０に対してウェーハＷを非接触で保持している。
【0079】
図９は、保持面高さ測定部８１によって行われる保持面高さの測定状況を示している。上記の実施形態では、開閉バルブ３０を閉じて保持面２８に吸引力が作用しない状態にして保持面高さの測定を行っているので（図６参照）、保持面２８への吸引構造を備えない構成の変形例においても、保持面高さの測定における各部の動作状況は上記の実施形態と共通したものになる。つまり、搬送パッド５０が下降して搬送パッド５０の下面５１と保持面２８との間隔が所定以下になると、吸引領域Ｑｂの負圧が小さくなり、圧力センサ７５によって測定される吸引領域Ｑｂの負圧値が陽圧方向に変化する。さらに下面５１が保持面２８に近づくと、吸引領域Ｑｂが陽圧になり、圧力センサ７５によって測定される吸引領域Ｑｂの気圧が陽圧値になる。
【0080】
上記の実施形態との相違点として、変形例における保持面高さ測定部８１は、圧力センサ７５で測定する吸引領域Ｑｂの圧力が負圧値から陽圧値になったときの搬送パッド５０の高さ（エンコーダ７２によって認識される高さ位置）を保持面高さとして設定する。
【0081】
図８は、ウェーハ上面高さ測定部８２によって行われるウェーハ上面高さの測定状況を示している。ウェーハ上面高さ測定部８２の制御によって、エア供給源５９を動作させて開閉バルブ５８を開き、エア噴射口５３からリング状にエアを噴射して、搬送パッド５０の下面５１とウェーハＷの上面との間の吸引領域Ｑａを負圧にして、搬送パッド５０にウェーハＷを吸引保持する。この段階では、圧力センサ７５によって吸引領域Ｑａの負圧値が測定される。そして、搬送パッド５０にウェーハＷを吸引保持した状態で、搬送パッド５０を保持面２８に向かって下降させる。
【0082】
搬送パッド５０が下降してウェーハＷの下面がチャックテーブル２０の保持面２８に接触すると、搬送パッド５０がエアの層を介してウェーハＷを保持面２８に押し付ける状態になる。下方の保持面２８からの吸引力を用いてウェーハＷを搬送パッド５０から保持面２８に受け渡す上記の実施形態とは異なり、保持面２８に接触して下方への移動が規制されたウェーハＷを搬送パッド５０が上方から押し付ける形でウェーハＷの受け渡しが行われるので、当該受け渡し時には、圧力センサ７５によって測定される吸引領域Ｑａの気圧が負圧値から陽圧値になる。具体的な数値例として、チャックテーブル２０の保持面２８から離れた位置で搬送パッド５０にウェーハＷを吸引保持している図７の状態では、吸引領域Ｑａの圧力が－０．２０Ｋｐａであり、吸引力が作用していない保持面２８にウェーハＷを押し付けた図８の状態では、吸引領域Ｑａの圧力が０．０２Ｋｐａになった。
【0083】
ウェーハ上面高さ測定部８２は、圧力センサ７５で測定する吸引領域Ｑａの圧力が負圧値から陽圧値になったときの搬送パッド５０の高さ（エンコーダ７２によって認識される高さ位置）をウェーハ上面高さとして設定する。
【0084】
厚み算出部８３は、保持面高さ測定部８１によって測定した保持面高さと、ウェーハ上面高さ測定部８２によって測定したウェーハ上面高さとの差を、ウェーハＷの厚みとして算出する。この算出処理については、上記の実施形態と同様である。
【0085】
なお、この変形例のウェーハ上面高さ測定部８２、保持面高さ測定部８１は、負圧値が陽圧値に変化する瞬間に測定してもよいし、負圧値が陽圧値に変化し予め設定した設定値になったときに測定するようにしてもよい。このように吸引領域Ｑａの気圧を陽圧にしているため、搬送パッド５０がウェーハＷを保持面２８に押し付けた状態（保持面２８からのウェーハＷの浮き上がりを抑えた状態）で、ウェーハＷの上面高さを測定するので、保持面２８を吸引源に連通させる機能を備えていないテーブルの場合に、保持面２８とウェーハＷの下面５１との間の空気を排出してウェーハＷの厚みを測定することができている。
【0086】
以上のように、保持面高さの測定で参照する吸引領域Ｑｂの圧力と、ウェーハ上面高さの測定で参照する吸引領域Ｑａの圧力に関して、上記の実施形態（図４から図６）では、負圧の範囲内での陽圧方向への圧力変化を高さ位置決定のトリガーとして設定し、変形例（図７から図９）では、負圧値から陽圧値への変化を高さ位置決定のトリガーとして設定している。どちらの形態でも、保持面高さの測定とウェーハ上面高さの測定とで、トリガーとして扱う圧力変化の基準を揃えることによって、ウェーハＷの厚みを適切に測定することが可能である。従って、本発明における「圧力センサで測定する負圧値が陽圧方向に変化」という記載は、上記の実施形態のように負圧の範囲内での陽圧方向への圧力変化が生じる（負圧が小さくなる）場合と、変形例のように負圧値から陽圧値への変化が生じる（負圧から陽圧に切り替わる）場合と、を包括した概念である。
【0087】
厚み測定機構８０を用いたウェーハＷの厚み測定は、ウェーハＷを保持するテーブルがチャックテーブル２０である場合だけではなく、ウェーハＷを保持するテーブルが仮置きテーブル１３やスピンナ洗浄テーブル１７である場合についても適用が可能である。上記の実施形態及び変形例における「チャックテーブル２０」及び「保持面２８」を、「仮置きテーブル１３」及び「保持面１５」、あるいは「スピンナ洗浄テーブル１７」及び「保持面１９」に読み替えることによって、仮置きテーブル１３やスピンナ洗浄テーブル１７に対応した構成として成立する。
【0088】
例えば、本実施形態の研磨装置１において、スピンナ洗浄テーブル１７は保持面１９に吸引力を作用させる吸引構造を備えており、図４から図６に示す吸引構造付きのチャックテーブル２０を、吸引構造付きのスピンナ洗浄テーブル１７に置き換えることが可能である。また、本実施形態の研磨装置１において、仮置きテーブル１３は保持面１５に吸引力を作用させる吸引構造を備えておらず、図７から図９に示す吸引構造無しのタイプのチャックテーブル２０を、吸引構造無しの仮置きテーブル１３に置き換えることが可能である。
【0089】
保持面高さ測定部８１による保持面高さの測定は、少なくともテーブルの保持面の高さが変更される可能性がある場合に行うことが好ましい。例えば、テーブルがチャックテーブル２０である場合には、チャックテーブル２０の交換や、チャックテーブル２０の傾き調整などを行った後に、保持面高さ測定部８１による保持面高さの測定を行うとよい。測定によって得られた保持面高さのデータを制御部２のメモリに記憶しておく。
【0090】
ウェーハ上面高さ測定部８２によるウェーハ上面高さの測定は、第１搬送機構２１や第２搬送機構２２によって個々のウェーハＷを搬送する際に行うことができる。上記の通り、搬送パッド５０に吸引保持したウェーハＷをチャックテーブル２０（あるいは、仮置きテーブル１３、スピンナ洗浄テーブル１７）の保持面２８（あるいは、保持面１５、保持面１９）に受け渡す際に検出される吸引領域Ｑａの圧力値の変化に基づいて、ウェーハＷの上面の高さを測定する。従って、第１搬送機構２１や第２搬送機構２２が通常の加工工程で行うウェーハＷの搬送動作の流れの中で、ウェーハ上面高さの測定を実施可能であり、ウェーハ上面高さの測定のために第１搬送機構２１や第２搬送機構２２に特別な動作を行わせる必要が無く、研磨装置１での加工効率を低下させるおそれがない。
【0091】
詳しくは、第１搬送機構２１によって仮置きテーブル１３からチャックテーブル２０へウェーハＷを搬送する際の搬送パッド５０の下降動作を利用して、研磨機構３２による研磨を行う前のウェーハＷの厚みを測定することが可能である。また、第２搬送機構２２によってチャックテーブル２０から洗浄部１４へウェーハＷを搬送する際の搬送パッド５０の下降動作を利用して、研磨機構３２による研磨を行った後のウェーハＷの厚みを測定することが可能である。
【0092】
第１搬送機構２１によって研磨前のウェーハＷの厚みを測定した場合、個々のウェーハＷの厚みデータが制御部２のメモリに記憶される。制御部２は、研磨機構３２によってウェーハＷを研磨する際に、当該ウェーハＷの厚みデータを参照して、研磨機構３２を高速下降から低速下降に切り替える高さ位置を算出する。詳しくは、できるだけウェーハＷの上面に近い位置まで研磨パッド４４を高速下降させ、且つ、高速下降する研磨パッド４４がウェーハＷに接触するのを防止できるように、個々のウェーハＷに最適化された下降速度切り替えの高さ位置を算出する。これにより、複数のウェーハＷに厚み差がある場合でも、研磨パッド４４が各ウェーハＷに接触するまでの時間を短くして、ウェーハＷの破損を防ぎながら、研磨時間の短縮を図ることができる。
【0093】
また、第１搬送機構２１によって研磨前のウェーハＷの厚みを測定し、加工対象として適切なウェーハＷであるか否かを制御部２が判断することができる。例えば、研磨前のウェーハＷの厚みが所定の厚み範囲を外れている場合に、制御部２は、間違ったウェーハＷがカセットＣに収容されて研磨装置１に供給されたと判断する。
【0094】
また、第２搬送機構２２によって研磨後のウェーハＷの厚みを測定して、研磨加工が正常に完了したか否かを制御部２が判断することができる。研磨後のウェーハＷの厚みが所定の範囲に収まっていない場合に、制御部２は、研磨加工において何らかの不良（研磨不足、過剰な研磨など）があったと判断する。
【0095】
制御部２がこれらのエラー状態を判定した場合、研磨装置１が備える報知部や、研磨装置１との通信が可能な外部端末などが備える報知部を通じて、オペレーターにエラー状態を報知させることができる。報知部による報知として、例えば、表示画面への文字やアイコンの表示、表示ランプの表示形態（色、点灯、点滅など）の変更、スピーカーからの発音、などを選択可能である。
【0096】
あるいは、制御部２が、正しいウェーハＷが研磨装置１に供給されていると判定した場合や、研磨したウェーハＷの厚みが正常であると判定した場合に、エラーが無いことを報知部を介して報知させてもよい。
【0097】
なお、上記の実施形態及び変形例では、ウェーハＷを吸引保持した状態の搬送パッド５０を下降させて、搬送パッド５０が保持したウェーハＷをチャックテーブル２０（あるいは、仮置きテーブル１３、スピンナ洗浄テーブル１７）に保持させ、ウェーハＷの厚み（ウェーハＷの上面高さ）を測定する内容について記載しているが、これに限定するものではない。チャックテーブル２０（あるいは、仮置きテーブル１３、スピンナ洗浄テーブル１７）にウェーハＷを載置させた状態で、搬送パッド５０のエア噴射口５３からエアを噴射しながら、チャックテーブル２０（あるいは、仮置きテーブル１３、スピンナ洗浄テーブル１７）の上方から搬送パッド５０を下降させ、搬送パッド５０の下降に伴って形成される吸引領域Ｑａの圧力を圧力センサ７５で測定することによってウェーハＷの上面高さを測定してもよい。つまり、ウェーハ上面高さ測定部８２によって行われるウェーハ上面高さの測定は、搬送パッド５０を保持面２８（１５、１９）に向かって下降させ、搬送パッド５０の下面５１と保持面２８（１５、１９）との間にウェーハＷを介在させて行われるものであればよく、搬送パッド５０の下降を開始する際に、ウェーハＷが搬送パッド５０に吸引保持されていてもよいし、ウェーハＷが保持面２８（１５、１９）に載置されていてもよい。
【0098】
また、厚み算出部８３は、チャックテーブル２０（あるいは、仮置きテーブル１３、スピンナ洗浄テーブル１７）にウェーハＷを保持させた状態で、該ウェーハＷの上方から搬送パッド５０をエア噴射口５３からエアを噴射しながら下降させ、圧力センサ７５が測定する圧力値が、負圧値（所定の値）になったときの、搬送パッド５０の高さをウェーハＷの上面高さとして測定し、チャックテーブル２０（あるいは、仮置きテーブル１３、スピンナ洗浄テーブル１７）のウェーハＷを保持させない保持面２８（１５、１９）の上方から搬送パッド５０をエア噴射口５３からエアを噴射しながら下降させ、圧力センサ７５が測定する圧力値が、負圧値（所定の値）になったときの、搬送パッド５０の高さを保持面高さとして測定し、その測定した互いの高さの差をウェーハＷの厚みとして算出してもよい。
【0099】
上記の実施形態及び変形例は、研磨パッドによる研磨を行う研磨装置への適用例であるが、本発明の適用対象は研磨装置には限定されず、研削砥石による研削を行う研削装置や、切削ブレードによる切削を行う切削装置などの他の加工装置にも適用が可能である。つまり、ウェーハを保持するテーブルと、ウェーハを搬送する搬送機構と、を備えた加工装置全般に適用が可能である。研削装置や切削装置においても、複数のウェーハの厚み差に基づいた動作や制御を行う場合があり、安価な構成でウェーハの厚みを測定するという課題が存在し、本発明を適用することによって当該課題を解決できる。
【0100】
なお、本発明の実施の形態は上記の実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。従って、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。
【産業上の利用可能性】
【0101】
以上説明したように、本発明の加工装置は、ウェーハを搬送する搬送機構を利用して簡単且つ安価な構成でウェーハの厚みを測定することが可能である。特に、複数のウェーハを連続的に搬送及び加工する加工装置において、測定したウェーハの厚み情報を利用して研磨パッドなどの加工具をウェーハの直上に高速移動させることができ、加工時間の短縮が可能となる。また、ウェーハに対して非接触でウェーハの厚みを測定できる。
【符号の説明】
【0102】
１ ：研磨装置
２ ：制御部
１０ ：基台
１１ ：カセットステージ
１２ ：ロボットハンド
１３ ：仮置きテーブル（テーブル）
１４ ：洗浄部
１５ ：保持面
１６ ：位置決めピン
１７ ：スピンナ洗浄テーブル（テーブル）
１９ ：保持面
２０ ：チャックテーブル（テーブル）
２１ ：第１搬送機構（搬送機構）
２２ ：第２搬送機構（搬送機構）
２５ ：枠体
２６ ：凹部
２７ ：ポーラス板
２８ ：保持面
２９ ：吸引路
３０ ：開閉バルブ
３１ ：吸引源
３２ ：研磨機構（加工機構）
３４ ：昇降機構
４１ ：スピンドルユニット
４２ ：研磨ホイール
４４ ：研磨パッド
５０ ：搬送パッド
５１ ：搬送パッドの下面
５２ ：搬送パッドの上面
５３ ：エア噴射口
５６ ：パッド内流路
５７ ：エア供給路
５８ ：開閉バルブ
５９ ：エア供給源
６０ ：回転機構
６１ ：昇降機構
６２ ：アーム
６３ ：リング部
６５ ：コイルバネ
６６ ：支持軸
６７ ：回転支持部
６８ ：モータ
６９ ：ガイドレール
７０ ：ボールネジ
７１ ：モータ
７２ ：エンコーダ（高さ認識部）
７５ ：圧力センサ
８０ ：厚み測定機構
８１ ：保持面高さ測定部
８２ ：ウェーハ上面高さ測定部
８３ ：厚み算出部
５６１ ：垂直流路
５６２ ：径方向流路
５６３ ：傾斜流路
Ｃ ：カセット
Ｑａ ：吸引領域
Ｑｂ ：吸引領域
Ｗ ：ウェーハ
２ ：制御部
１０ ：基台
１１ ：カセットステージ
１２ ：ロボットハンド
１３ ：仮置きテーブル（テーブル）
１４ ：洗浄部
１５ ：保持面
１６ ：位置決めピン
１７ ：スピンナ洗浄テーブル（テーブル）
１９ ：保持面
２０ ：チャックテーブル（テーブル）
２１ ：第１搬送機構（搬送機構）
２２ ：第２搬送機構（搬送機構）
２５ ：枠体
２６ ：凹部
２７ ：ポーラス板
２８ ：保持面
２９ ：吸引路
３０ ：開閉バルブ
３１ ：吸引源
３２ ：研磨機構（加工機構）
３４ ：昇降機構
４１ ：スピンドルユニット
４２ ：研磨ホイール
４４ ：研磨パッド
５０ ：搬送パッド
５１ ：搬送パッドの下面
５２ ：搬送パッドの上面
５３ ：エア噴射口
５６ ：パッド内流路
５７ ：エア供給路
５８ ：開閉バルブ
５９ ：エア供給源
６０ ：回転機構
６１ ：昇降機構
６２ ：アーム
６３ ：リング部
６５ ：コイルバネ
６６ ：支持軸
６７ ：回転支持部
６８ ：モータ
６９ ：ガイドレール
７０ ：ボールネジ
７１ ：モータ
７２ ：エンコーダ（高さ認識部）
７５ ：圧力センサ
８０ ：厚み測定機構
８１ ：保持面高さ測定部
８２ ：ウェーハ上面高さ測定部
８３ ：厚み算出部
５６１ ：垂直流路
５６２ ：径方向流路
５６３ ：傾斜流路
Ｃ ：カセット
Ｑａ ：吸引領域
Ｑｂ ：吸引領域
Ｗ ：ウェーハ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】