KR20230037602A - 기판 처리 장치 및 음향 센서용 방수 장치 - Google Patents

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히로아키 니시다
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

기판을 연마 패드에 대고 누름으로써 기판의 연마를 행하는 기판 처리 장치는, 기판의 연마음을 검출하여 음향 신호로서 출력하는 센서 본체와 이것을 수용하는 커버 부재를 구비한 음향 센서와, 음향 신호로부터 기판의 연마 종점을 검출하는 종점 검출부와, 센서 본체로의 수분(수적이나 수증기)의 부착을 방지하기 위해, 커버 부재의 내부로 기체를 공급하는 기체 공급 장치를 구비한다. 기체 공급 장치는, 센서 본체의 연마음의 검출면과는 반대 측에 접속되어 있고, 커버 부재에는 기체 공급 장치로부터의 기체를 통과시키기 위한 홈이 형성되어 있고, 방수 시트에는 기체 공급 장치로부터의 기체를 통과시키기 위한 복수의 미소 개구가 형성되어 있다.

Description

기판 처리 장치 및 음향 센서용 방수 장치
본 발명은 반도체 기판 등의 표면을 처리하는 장치 및 기판 처리 장치에 사용되는 음향 센서용 방수 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 공정에서는, 반도체 기판 등의 기판의 표면을 연마 처리하는 연마 장치가 널리 사용되고 있다. 이러한 종류의 연마 장치에서는, 기판은 톱 링 또는 연마 헤드라고 칭해지는 기판 보유 지지 장치에 의해 보유 지지된 상태로 회전한다. 이 상태에서, 연마 패드와 함께 연마 테이블을 회전시키면서, 기판의 표면을 연마 패드의 연마면에 대고 눌러서, 연마액의 존재 하에서 기판의 표면을 연마면에 미끄럼 접촉시킴으로써, 기판의 표면이 연마된다.
기판 표면의 연마에 의해, 기판 표면의 막 두께가 소정값에 도달한 경우, 혹은 하지층(예를 들어 스토퍼층)이 드러났음이 검출되면, 기판 연마 처리가 종료된다. 이러한 연마 처리에 있어서는, 가공 후의 기판 표면의 막 두께를 정확하게 제어하는 것이 요구되고 있다. 기판 연마의 종료를 검출하기 위해 여러 가지의 방법이 검토되고 있으며, 예를 들어 음향 센서를 사용하여 연마음의 변화를 검출하는 것도 제안되어 있다.
예를 들어 일본 특허 공개 제2017-163100호 공보에 기재된 제어 장치에서는, 음향 센서를 사용하여 기판으로부터의 연마음의 파워 스펙트럼을 검출함과 함께, 당해 파워 스펙트럼의 변화량으로부터 단위 시간당 S/N비를 산출하고, 얻어진 S/N비가 역치를 초과한 경우에 기판 연마의 종점이라고 판정하도록 구성되어 있다.
음향 센서를 사용하여 기판 연마의 종점 검지를 행하기 위해서는, 가능한 한 음향 센서를 연마 중의 기판에 근접시킬 필요가 있다. 이 때문에, 기판 연마 시에 사용되는 지립액이나, 기판 연마 후에 사용되는 세정액에 의해, 음향 센서의 근방이 고습도에 노출되게 되고, 그에 의해 음향 센서에 수적이 부착되거나, 혹은 수증기가 결로되어 검출 불량이 발생할 우려가 생긴다.
이러한 사태를 방지하기 위해, 음향 센서를 방수성이 있는 하우징으로 밀폐하는 것이 고려되지만, 연마 중의 기판으로부터의 연마음이 하우징에 의해 부분적으로 차단되어 버려, 연마음의 측정 성능이 저하될 우려가 있다. 또한, 하우징의 내부가 결로된 경우에는, 음향 센서에 수적이 부착되거나, 혹은 수증기가 결로되어 검출 불량이 발생할 우려가 있다.
또한, 음향 센서를 보유 지지하는 하우징의 일부(음향 센서의 검출부 근방)를 개구 구조로 하고, 당해 부분에 방수 시트(방수막)를 씌움으로써, 연마음을 통과시키면서 방수성을 향상시킬 수 있지만, 음향 센서 근방의 습기를 완전히 방지하는 것은 불가능하다. 이 때문에, 장기간의 사용에 의해 음향 센서가 고습도의 환경에 놓여 버리면, 하우징의 내부에서 습기가 응집 또는 결로되어 버려, 음향 센서에 수적이 부착되거나, 혹은 수증기가 결로되어 검출 불량이 발생할 우려가 있다.
본 발명의 일 양태는, 기판을 연마 패드에 대고 누름으로써 상기 기판의 연마를 행하는 기판 처리 장치이며, 상기 기판을 회전 가능하게 보유 지지하는 기판 보유 지지 장치와, 상기 기판의 연마음을 검출하여 음향 신호로서 출력하는 센서 본체와, 당해 센서 본체를 수용하는 커버 부재를 구비한 음향 센서와, 상기 음향 신호로부터 상기 기판의 연마 종점을 검출하는 종점 검출부와, 상기 센서 본체로의 수분의 부착을 방지하기 위해, 상기 커버 부재의 내부로 기체를 공급하는 기체 공급 장치를 구비한 구성을 갖는다.
본 발명의 일 양태는, 기판을 연마 패드에 대고 누름으로써 상기 기판의 연마를 행하는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 기판의 연마음을 검출하여 음향 신호로서 출력하는 센서 본체로의 수적의 부착을 방지하기 위한 방수 장치이며, 상기 센서 본체를 수용하는 커버 부재와, 상기 센서 본체로의 수분의 부착을 방지하기 위해, 상기 커버 부재의 내부로 기체를 공급하는 기체 공급 장치를 구비한 구성을 갖는다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 2는, 기판 연마 유닛의 일 실시 형태를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 3은, 기판 연마 유닛의 구성을 도시하는 측면도이다.
도 4는, 제어 장치의 구성의 일례를 도시하는 설명도이다.
도 5는, 기판 연마 유닛의 구성을 부분적으로 도시하는 부분 단면도이다.
도 6은, 기체 공급 장치의 구성을 도시하는 측면도이다.
도 7은, 음향 센서의 보유 지지 기구의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 8은, 음향 센서의 구성을 도시하는 사시 단면도이다.
도 9는, 음향 센서의 내부 구성을 도시하는 설명도이며, (a)는 검출면측에서, (b)는 측면에서 본 경우를 도시한다.
도 10은, 기체 공급 장치의 구성의 다른 예를 도시하는 측면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 동일 또는 상당하는 구성 요소에는, 동일한 부호를 부여하여 중복된 설명을 생략한다.
도 1은, 기판 처리 장치의 전체 구성을 도시하는 평면도이다. 기판 처리 장치(10)는, 로드/언로드부(12)와, 연마부(13)와, 세정부(14)로 구획되어 있으며, 이것들은 직사각 형상의 하우징(11)의 내부에 마련되어 있다. 또한, 기판 처리 장치(10)는, 기판 반송, 연마, 세정 등의 처리의 동작 제어를 행하는 제어 장치(15)를 구비하고 있다.
로드/언로드부(12)는, 복수의 프론트 로드부(20)와, 주행 기구(21)와, 반송 로봇(22)을 구비하고 있다. 프론트 로드부(20)에는, 다수의 기판(웨이퍼)(W)을 스톡하는 기판 카세트가 적재된다. 반송 로봇(22)은, 상하로 2개의 핸드를 구비하고 있고, 주행 기구(21) 상을 이동함으로써, 프론트 로드부(20)에 놓인 기판 카세트 내의 기판(W)을 꺼내어 연마부(13)로 보냄과 함께, 세정부(14)로부터 보내지는 처리 완료된 기판을 기판 카세트로 되돌리는 동작을 행한다.
연마부(13)는, 기판의 연마(평탄화 처리)를 행하는 영역이며, 복수의 연마 유닛(13A 내지 13D)이 마련되고, 기판 처리 장치의 길이 방향을 따라 배열되어 있다. 개개의 연마 유닛은, 연마 테이블 상의 기판(W)을 연마 패드에 압박하면서 연마하기 위한 톱 링과, 연마 패드에 연마액이나 순수 등의 액체를 공급하는 액체 공급 노즐과, 연마 패드의 연마면의 드레싱(dressing)을 행하는 드레서와, 액체와 기체의 혼합 유체 또는 안개 상태의 액체를 연마면에 분사하고 연마면에 잔류하는 연마 부스러기나 지립을 씻어 내는 아토마이저를 구비하고 있다.
연마부(13)와 세정부(14) 사이에는, 기판(W)을 반송하는 반송 기구로서, 제1, 제2 리니어 트랜스포터(16, 17)가 마련되어 있다. 제1 리니어 트랜스포터(16)는, 로드/언로드부(12)로부터 기판(W)을 수취하는 제1 위치, 연마 유닛(13A, 13B)과의 사이에서 기판(W)의 전달을 행하는 제2, 제3 위치, 제2 리니어 트랜스포터(17)에 기판(W)을 전달하기 위한 제4 위치와의 사이에서 이동 가능하게 되어 있다.
제2 리니어 트랜스포터(17)는, 제1 리니어 트랜스포터(16)로부터 기판(W)을 수취하기 위한 제5 위치, 연마 유닛(13C, 13D)과의 사이에서 기판(W)의 전달을 행하는 제6, 제7 위치와의 사이에서 이동 가능하게 되어 있다. 이들 트랜스포터(16, 17)의 사이에는, 기판(W)을 제4 위치나 제5 위치로부터 세정부(14)로, 및 제4 위치로부터 제5 위치로 보내기 위한 스윙 트랜스포터(23)가 구비되어 있다.
세정부(14)는, 제1 기판 세정 장치(30), 제2 기판 세정 장치(31), 기판 건조 장치(32)와, 이들 장치간에서 기판의 전달을 행하기 위한 반송 로봇(33, 34)을 구비하고 있다. 연마 유닛으로 연마 처리가 실시된 기판(W)은, 제1 기판 세정 장치(30)에서 세정(1차 세정)되고, 이어서 제2 기판 세정 장치(31)에서 더 세정(마무리 세정)된다. 세정 후의 기판은, 제2 기판 세정 장치(31)로부터 기판 건조 장치(32)에 반입되어 스핀 건조가 실시된다. 건조 후의 기판(W)은, 반송 로봇(22)에 의해 빼내어져, 프론트 로드부(20)에 적재된 기판 카세트로 되돌려진다.
도 2는 연마 유닛(13A 내지 13D)의 구성을 개략적으로 도시하는 사시도이다. 연마 유닛(40)은, 상면을 연마면(42a)으로 한 연마 패드(42)와, 연마 패드(42)를 설치한 연마 테이블(43)과, 피연마물인 웨이퍼 등의 기판(W)을 보유 지지하고 연마면(42a)에 미끄럼 접촉시켜 연마하는 톱 링(41)과, 연마면(42a)의 드레싱을 행하는 드레서를 구비하고 있다. 연마 테이블(43)은 도시하지 않은 모터에 연결되어 있고, 연마 테이블(43) 및 연마 패드(42)는, 도면 중 화살표로 나타내는 방향으로 회전한다.
톱 링(41)은, 구동 기구를 덮는 톱 링 헤드 커버(46)로부터 하방으로 돌출되는 구동축(44)의 하단에 연결되어 있고, 그 저면은 진공 흡착 등에 의해 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지면을 구성한다. 또한, 톱 링(41)은, 요동축(47)의 회전에 수반하는 도시하지 않은 선회 암의 요동에 의해, 연마 테이블(43)의 상방에 위치하는 연마 위치와, 연마 테이블의 측방의 기판 전달 위치 사이에서 이동 가능하게 되어 있다.
톱 링(41)은, 그 하면에 진공 흡착에 의해 기판(W)을 보유 지지할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 연마 테이블(43)은, 도시하지 않은 모터에 의해 테이블축(43a)을 중심으로 하여 회전 가능하게 되어 있다. 톱 링(41)과 연마 테이블(43)은, 화살표로 나타내는 방향으로 회전하고, 이 상태에서 톱 링(41)은, 기판(W)을 연마 테이블(43)에 보유 지지되는 연마 패드(42)의 상측의 연마면(42a)에 대고 누른다. 연마액 공급 노즐(45)로부터 연마 패드(42) 상에 공급되는 연마액의 존재 하에서, 기판(W)은 연마 패드(42)에 미끄럼 접촉되어 연마된다.
기판(W)은, 예를 들어 금속이나 실리콘 산화막과 같은 상층과, 예를 들어 실리콘막인 하층으로 구성된다. 기판(W)의 상층과 하층을 구성하는 재료가 다르기 때문에, 기판(W)의 상층의 연마가 진행되어 하층이 노출되었을 때, 기판(W)과 연마 패드(42)에 의한 연마음의 음향 스펙트럼(파워 스펙트럼)이 변화한다. 또한, 본 발명에 있어서의 기판(W)의 구성은 이것에 한정되지는 않으며, 반도체 칩 제조 프로세스에서 사용되는 여러 가지의 재료를 사용할 수 있다.
도 3에 있어서, 톱 링(41)의 근방에는, 기판(W)으로부터의 연마음을 검출하는 음향 센서(50)가 배치되어 있다. 음향 센서(50)는, 예를 들어 초음파 마이크(도 8의 부호 100 참조)가 사용되며, 톱 링(41)에 의한 압박을 받은 기판(W)과 연마 패드(42)의 마찰에 기인하는 연마음을 검출하여 전기 신호(음향 신호)로서 출력한다. 음향 센서(50)는 제어 장치(15)(도 4 참조)에 접속되어 있으며, 기판(W)의 연마음에 대응하는 음향 신호가 제어 장치(15)에 보내진다. 혹은, 음향 센서(50)로서 음향 방출 센서를 사용해도 된다.
음향 센서(50)는, 보유 지지 기구(52)에 의해 톱 링 헤드 커버(46)의 저부에 고정되어 있다. 또한, 톱 링 헤드 커버(46)의 내부에는, 공기나 질소 등의 불활성 기체를 음향 센서(50)에 공급하기 위한 배관(53), 전자 밸브(54), 유량 조정 밸브(55), 클린 필터(56)가 마련되어 있고, 이것들은 기체 공급 장치(57)를 구성한다. 보유 지지 기구(52) 및 기체 공급 장치(57)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.
도 4는, 제어 장치(15)의 구성의 일례를 도시한 것이다. 제어 장치(15)는, 예를 들어 범용의 컴퓨터 장치이며, CPU, 제어 프로그램을 기억하는 메모리, 입력부, 표시부 등을 구비하고 있다. 제어 장치(15)는, 메모리에 기억된 제어 프로그램을 기동시킴으로써, 연마 제어부(60), 스펙트럼 생성부(62), 종점 판정부(66)로서 동작함으로써, 연마 유닛(40)의 동작을 통괄적으로 제어한다. 또한, 제어 장치(15)의 구성은 도 4에 도시된 것에 한정되지는 않으며, 기판 처리 장치(10)의 다른 요소(예를 들어, 로드/언로드부(12)나 세정부(14))의 동작을 제어하는 구성이나 후술하는 음향 센서(50) 내부로의 기체 공급을 제어하는 구성도 구비되어 있다.
기판 처리 장치(10)의 동작을 제어하기 위한 제어 프로그램은, 미리 제어 장치(15)를 구성하는 컴퓨터에 인스톨되어 있어도 되고, 혹은 CD-ROM, DVD-ROM 등의 기억 매체에 기억되어 있어도 되며, 나아가 인터넷을 통하여 제어 장치(15)에 인스톨하도록 해도 된다.
연마 제어부(60)는, 연마 유닛(40)을 구성하는 톱 링(41), 연마 테이블(43) 등의 동작을 제어하여, 톱 링(41)에 보유 지지된 기판(W)에 대하여 연마 처리를 행한다.
스펙트럼 생성부(62)는, 음향 센서(50)로부터 송신되어 온 음향 신호(연마 패드(42)에 의한 압박을 받은 기판(W)의 마찰음에 기인하는 신호)의 데이터에 대하여, FFT(고속 푸리에 변환)를 행하여 주파수 성분과 그 강도를 추출하고, 기판(W)의 음향 신호의 파워 스펙트럼(주파수에 대한 음압 레벨)으로서 출력한다.
종점 판정부(66)는, 소정의 주파수 대역(모니터 범위)에 있어서의 파워 스펙트럼을 감시하고, 당해 모니터 범위에 있어서의 파워 스펙트럼에 소정의 변화가 생겼는지 여부를 판정한다. 종점 판정부(66)는, 모니터 범위에 있어서의 파워 스펙트럼의 변화를 검출하였을 때, 기판 연마의 종료를 지시하는 신호를 연마 제어부(60)에 보낸다.
기억부(68)는, 예를 들어 불휘발성의 메모리 장치이며, 음향 센서(50)로부터 수신한 신호의 정보, 스펙트럼 생성부(62)에 있어서 생성된 파워 스펙트럼의 정보, 기판(W)을 구성하는 각 층의 종류마다 정해진 모니터 범위와 같은 정보가 기억되어, 적절하게 읽어내어진다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 톱 링(41)은, 톱 링 샤프트(44)의 하단에 고정된 헤드 본체(70)와, 기판(W)의 측연부를 지지하는 리테이너 링(71)과, 기판(W)을 연마 패드(42)의 연마면에 대하여 압박하는 유연한 탄성막(72)을 구비하고 있다. 리테이너 링(71)은 기판(W)을 둘러싸도록 배치되어 있고, 헤드 본체(70)에 연결되어 있다. 탄성막(72)은, 헤드 본체(70)의 하면을 덮도록 헤드 본체(70)에 설치되어 있다.
헤드 본체(70)는, 예를 들어 엔지니어링 플라스틱(예를 들어, PEEK) 등의 수지 등의 재료로 형성되며, 탄성막(72)은, 예를 들어 에틸렌프로필렌 고무(EPDM), 폴리우레탄 고무, 실리콘 고무 등의 강도 및 내구성이 우수한 고무재 등의 재료로 형성되어 있다. 톱 링(41)을 구성하는 헤드 본체(70) 및 리테이너 링(71)은, 톱 링 샤프트(47)의 회전에 의해 일체로 회전하도록 구성되어 있다.
리테이너 링(71)은, 헤드 본체(70) 및 탄성막(72)을 둘러싸도록 배치되어 있다. 이 리테이너 링(71)은, 연마 패드(42)의 연마면(42a)에 접촉하는 링상의 수지 재료로 구성된 부재이며, 기판(W)의 외주에 닿는 연마 패드(42)가 수평으로 유지되도록, 연마 패드(42)를 보유 지지한다. 또한, 리테이너 링(71)은, 헤드 본체(70)에 보유 지지되는 기판(W)의 외주연을 둘러싸도록 배치되어 있고, 연마 중의 기판(W)이 톱 링(41)으로부터 튀어나오지 않도록 기판(W)의 외주연을 지지한다.
리테이너 링(71)의 상면에는, 도시하지 않은 환상의 리테이너 링 압박 기구가 연결되어 있어, 리테이너 링(71)의 상면 전체에 균일한 하향의 하중을 부여한다. 이에 의해 리테이너 링(71)의 하면을 연마 패드(42)의 연마면(42a)에 대하여 압박한다.
탄성막(72)은, 동심상으로 배치된 복수(도 4에서는 4개)의 환상의 주위벽(72a, 72b, 72c, 72d)이 마련되어 있다. 이들 복수의 주위벽(72a 내지 72d)에 의해, 탄성막(72)의 상면과 헤드 본체(70)의 하면 사이에, 중앙에 위치하는 원 형상의 제1 압력실(D1)과, 환상의 제2, 제3 및 제4 압력실(D2, D3, D4)이 형성되어 있다.
헤드 본체(70) 내에는, 중앙의 제1 압력실(D1)에 연통되는 유로(G1), 제2 내지 제4 압력실(D2 내지 D4)에 각각 연통되는 유로(G2 내지 G4)가 각각 형성되어 있다. 이들 유로(G1 내지 G4)는, 각각 기체 라인을 통하여 기체 공급원(74)에 접속되어 있다. 각 기체 라인에는, 각각 에어 오퍼레이트 밸브(V1 내지 V4 중 어느 하나)와 도시하지 않은 압력 컨트롤러가 설치되어 있다. 에어 오퍼레이트 밸브(V1 내지 V4)는, 에어압의 대소에 따라 온/오프가 전환되는 밸브이며, 기체 공급원(74)으로부터의 (기체 라인과는 별도로 마련된) 전환 라인(73)을 통하여, 제어 장치(15)에 의해 온/오프가 전환된다. 또한, 기체 공급원(74)과는 다른 기체 공급원을 마련하여, 에어 오퍼레이트 밸브(V1 내지 V4)의 온/오프를 제어하도록 해도 된다.
리테이너 링(71)의 바로 위에는 리테이너 압력실(D5)이 형성되어 있고, 리테이너 압력실(D5)은, 헤드 본체(70) 내에 형성된 유로(G5), 에어 오퍼레이트 밸브(V5) 및 도시하지 않은 압력 컨트롤러가 설치된 기체 라인을 통하여 기체 공급원(74)에 접속되어 있다. 각 기체 라인에 설치된 압력 컨트롤러는, 각각 기체 공급원(74)으로부터 압력실(D1 내지 D4) 및 리테이너 압력실(D5)에 공급하는 압력 기체의 압력을 조정하는 압력 조정 기능을 갖고 있다. 압력 컨트롤러 및 에어 오퍼레이트 밸브(V1 내지 V5)는, 그러한 작동이 제어 장치(15)에 의해 제어되도록 되어 있다. 또한, 기체 공급원(74)은, 전환 라인(73)을 통하여 기체 공급 기구(57)의 전자 밸브(54)에 접속되어 있고, 이 전자 밸브(54)는 제어 장치(15)에 의해 작동된다.
도 6에 있어서, 음향 센서(50)는 보유 지지 기구(52)에 의해 톱 링 헤드 커버(46)의 저부에 고정되어 있다. 보유 지지 기구(52)는, 커버 설치 부재(83), 지지 플레이트(84) 및 브래킷(85)으로 구성되어 있다. 음향 센서(50)는, 에어의 배관(53) 및 음향 센서(50)로부터의 배선(92)을 수용하는 튜브(93)를 통하여 조인트(94)에 접속되어 있다. 이 조인트(94)는, 톱 링 헤드 커버(46)의 저부(46a)에 설치된 지지부(95)의 내부에 들어가 있고, 이에 의해 조인트(94)가 톱 링 헤드 커버(46)의 저부에 고정된다.
톱 링 헤드 커버(46)에 마련된 지지부(95)의 타단은, 밀봉 부재(96)에 의해 밀봉되어 있고, 이에 의해 톱 링 헤드 커버(46)의 내부가 외기에 노출되는 것을 방지한다. 조인트(94) 및 밀봉 부재(96)에는, 음향 센서(50)로부터의 배선(92)을 통과시키기 위한 관통 구멍이 형성되어 있고, 이에 의해 음향 센서(50)가 제어 장치(15)에 전기적으로 접속된다. 또한, 밀봉 부재(96)에 의해 톱 링 헤드 커버(46)와 음향 센서(50)의 내부가 서로 차폐됨으로써, 음향 센서(50)에 공급된 기체가 톱 링 헤드 커버(46)의 내부에 역류되는 것이 방지되어, 공급한 기체가 효율적으로 센서 본체(초음파 마이크)에 공급된다.
또한, 밀봉 부재(96)로서는, 예를 들어 탄성체로서의 고무 마개가 바람직하게 사용되지만, 기체를 밀봉할 수 있는 부재이면 특별히 한정은 없으며, 예를 들어 O링 등의 시일 부품을 부착한 폐지 부품이나, 코킹재를 사용해도 된다.
기체 공급 장치(57)는, 음향 센서(50)의 내부에 부착될 수 있는 수적을 제거하기 위한 기체를 공급하기 위해 마련되며, 전자 밸브(54), 유량 조정 밸브(55) 및 클린 필터(56)로 구성되고, 이것들은 톱 링 헤드 커버(46)의 내부에 고정되어 있다.
전자 밸브(54)는 기체 공급원(74)에 접속되어 있고, 제어 장치(15)에 의해 작동되며, 음향 센서(50)로의 기체(예를 들어 질소 가스)의 공급을 온ㆍ오프한다. 유량 조정 밸브(55)는, 예를 들어 다이얼 구비 스피드 컨트롤러이며, 장치의 정지 시(예를 들어 메인터넌스 시)에 다이얼을 돌림으로써, 음향 센서(50)에 대한 기체의 공급량을 조정한다. 혹은, 유량 조정 밸브(55)에 의한 공급량의 조정을 자동으로 행하도록 구성해도 된다. 클린 필터(56)는, 기체 공급원(74)으로부터 공급되는 기체에 포함되는 파티클 등의 불순물을 제거하여, 음향 센서(50) 내부로의 이물의 혼입을 방지한다. 또한, 홀더(94) 및 밀봉 부재(96)에는, 음향 센서(50)로부터의 기체의 배관(53)을 통과시키기 위한 관통 구멍이 형성되어 있다.
이와 같이, 음향 센서(50)에 기체를 공급하는 기체 공급 장치(57)를 톱 링 헤드 커버(46)의 내부에 배치함으로써, 공간을 절약하면서 또한 저비용에 의해 음향 센서에 대한 기체 공급 장치를 구성할 수 있다.
도 6 및 도 7에 있어서, 커버 설치 부재(83)는, 톱 링 헤드 커버(46)의 저부(46a)에 고정되어 있고, 복수의 위치 결정 구멍(83a)이 일정 간격으로 형성되어 있다. 지지 플레이트(84)는, 커버 설치 부재(83)와 접하는 면(도 7에 있어서의 배면)에, 복수의 위치 결정 구멍이 일정 간격으로 형성되어 있고, 위치 결정용의 핀(86)이 커버 설치 부재(83) 및 지지 플레이트(84)의 위치 결정 구멍에 들어감으로써, 지지 플레이트(84)의 커버 설치 부재(83)에 대한 설치 위치를 적절하게 변경할 수 있다. 또한, 지지 플레이트(84)는, 볼트(87)에 의해 커버 설치 부재(83)에 고정된다.
브래킷(85)은, 지지 플레이트(84)와 접하는 면(도 7에 있어서의 전방면)에, 복수의 위치 결정 구멍(85a)이 일정 간격으로 형성되어 있다. 마찬가지로, 지지 플레이트(84)의 대응하는 면(도 7에 있어서의 배면)에도, 복수의 위치 결정 구멍이 일정 간격으로 형성되어 있다. 위치 결정용의 핀(88)이 지지 플레이트(84) 및 브래킷(85)의 위치 결정 구멍에 들어감으로써, 브래킷(85)의 지지 플레이트(84)에 대한 설치 위치를 적절하게 변경할 수 있다. 또한, 브래킷(85)은, 볼트(89)에 의해 지지 플레이트(84)에 고정된다.
또한, 음향 센서(50)는, 브래킷(85)과 접하는 면(도 7에 있어서의 전방면)에, 복수의 위치 결정 구멍(50a)이 동심원상으로 일정 간격으로 형성되어 있고, 이것은 브래킷(85)의 대응하는 면(도 7에 있어서의 배면)에, 동심원상으로 일정 간격으로 형성된 복수의 위치 결정 구멍에 대응한다. 그리고, 위치 결정용의 핀(90)이, 음향 센서(50) 및 브래킷(85)의 위치 결정 구멍에 들어감으로써, 음향 센서(50)의 설치 각도를 조정할 수 있다. 또한, 음향 센서(50)는, 볼트(91)에 의해 브래킷(85)에 고정된다.
이와 같이, 음향 센서(50)의 설치 위치 및 설치 각도를 핀에 의해 위치 결정함으로써, 예를 들어 장치의 메인터넌스 시에 음향 센서(50)를 일시적으로 떼어낸 경우에도, 용이하게 원래의 상태로 복원할 수 있다.
도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 음향 센서(50)는, 기판(W)으로부터의 연마음을 검출하는 센서 본체(100)와 센서 커버(101)를 구비하여 구성되며, 센서 본체(100)는 센서 커버(101)의 내부에 들어간 상태로 보유 지지되어 있다. 센서 본체(100)의 검출면(100a)의 전방면에는 방수 시트(104)가 배치되어 있고, 또한 그 전방면에 마련된 개구부(106a)를 갖는 전방 커버(106)에 의해, 센서 커버(101)와 전방 커버(106) 사이에 끼워 넣어진 상태로 고정되어 있다.
방수 시트(104)는, 예를 들어 다수의 미소 개구가 형성된 불소 수지제의 시트이며, 기판(W)으로부터의 연마음을 차단하지 않고, 음향 센서(50)의 내부로의 수적의 침입을 차단할 수 있다.
센서 본체(100)의 검출면과는 반대 측의 면에는, 커넥터를 통하여 배선(92)이 접속되어 있다. 또한, 센서 커버(101)에 형성된 개구에는, 배선(92)의 일부를 수용한 조인트(108)가 들어가 있고, 조인트(108)와 튜브(93)에 의해 배선(92)을 외기로부터 보호하고 있다.
음향 센서(50)의 검출면측에 배치된 방수 시트(104)는 수적의 침입을 방지할 수 있기는 하지만, 수적보다 미소한 수증기의 침입을 완전히 방지하는 것은 불가능하다. 또한, 연마 유닛(40)의 내부는, 연마액이 건조되지 않도록 습윤 상태로 유지될 필요가 있기 때문에, 음향 센서(50)의 내부에 수증기가 축적되어 결로될 우려가 있고, 이에 의해 음향 센서(50)에 의한 연마음의 검출 성능이 저하되거나, 혹은 센서가 고장나 버린다.
이 때문에, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 장치에서는, 기체 공급 장치(57)를 통하여 음향 센서(50)의 내부로 기체를 공급함으로써, 음향 센서(50)의 내부에 기체를 통기시켜 수증기를 외부로 제거함과 함께, 외부로부터 수적이나 수증기가 음향 센서(50)의 내부에 들어가는 것을 방지하도록 하고 있다. 이에 의해, 센서 본체(100)에 수분이 부착되는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 수분의 부착이란, 수적이 센서 본체(100)에 부착되고, 수증기가 센서 본체(100)의 표면에서 결로되는 것을 의미한다.
음향 센서(50)의 내부에는, 센서 본체(100)를 수용하는 오목부와, 그 양측에 한 쌍의 홈(102)이 형성되어 있다. 음향 센서(50)의 검출면과는 반대 측의 면으로부터 튜브(93) 내의 배관(53)을 통하여 기체 공급원(74)으로부터의 기체가 공급되면, 센서 본체(100)의 홈(102)을 통하여 기체가 흘러 들어가, 방수 시트(104)의 미소 개구를 통하여 센서 본체(50)의 외부로 빠져나간다(도 9의 (b)의 화살표 참조). 이에 의해, 음향 센서(50)의 내부에 기체를 통기시킬 수 있다.
음향 센서(50)의 내부로의 기체의 공급은, 기판(W)에 대한 연마 처리의 종료 후, 혹은 기판(W)에 대한 연마 처리가 시작되기 전의 타이밍에 행해진다. 기판(W)에 대한 연마 처리 중(보다 구체적으로는, 음향 센서(50)에 의한 연마음의 검출 중)에는 음향 센서(50)의 내부로의 기체 공급을 정지함으로써, 기체 공급에 의해 음향 센서(50)의 연마음의 검출 성능의 저하의 우려를 없앨 수 있다.
상기 실시 형태에서는, 1개의 유량 조정 밸브(55)를 구비한 구성에 대하여 설명하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지는 않으며, 예를 들어 도 10에 도시하는 바와 같이, 2개(또는 그 이상)의 유량 조정 밸브(55)를 마련하여 이것을 전자 밸브(111)에 병렬로 접속하고, 이들 유량 조정 밸브(55)로부터의 기체를 조인트(114)를 통하여 클린 필터(56)에 흘려 보내도록 구성해도 된다. 이에 의해, 음향 센서(50)에 대한 기체 공급량을 고정밀도로 컨트롤할 수 있다. 또한, 한쪽의 유량 조정 밸브(55)에 문제가 생긴 경우라도, 다른 쪽의 유량 조정 밸브(55)를 사용하여 음향 센서(50)의 내부에 기체를 통과시켜 통기를 행하는 것이 가능하게 된다.
상기 실시 형태에서는, 연마 종료 후의 타이밍에, 음향 센서(50)의 내부에 기체를 통과시켜 통기를 행하도록 하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지는 않으며, 예를 들어 일정 시간마다 통기시켜도 된다. 또한, 기판 연마 처리 중에 통기시키도록 구성해도 되지만, 기체의 흐름에 의해 음향 센서(50)에 의한 검출 성능이 저하될 우려가 있는 점에서, 기판 연마 처리 중에 통기시키는 경우에는, 기체의 공급량을 내리는(혹은, 음향 센서(50)에 의한 연마음의 측정 중에는 기체 공급을 멈추는) 것이 바람직하다.
상기 실시 형태에서는, 음향 센서(50)에 대한 기체의 공급은, 검출면(100a)(방수 시트(104)측의 면)과는 반대 측에서 행해지고 있지만, 방수 시트(104), 밀봉 부재(96), 조인트(108) 및 튜브(93)에 의해 센서 본체의 일정의 내부 공간은 반밀폐 상태로 되어 있으므로, 검출면(100a)의 정면측이나 측면으로부터 기체를 공급하도록 구성해도 된다.
상술한 실시 형태는, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시할 수 있는 것을 목적으로 하여 기재된 것이다. 상기 실시 형태의 다양한 변형예는, 당업자라면 당연히 이룰 수 있는 것이며, 본 발명의 기술적 사상은 다른 실시 형태에도 적용할 수 있다. 본 발명은, 기재된 실시 형태에 한정되지는 않고, 특허 청구의 범위에 의해 정의되는 기술적 사상에 따른 가장 넓은 범위로 해석되는 것이다.

Claims (7)

  1. 기판을 연마 패드에 대고 누름으로써 상기 기판의 연마를 행하는 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 기판을 회전 가능하게 보유 지지하는 기판 보유 지지 장치와,
    상기 기판의 연마음을 검출하여 음향 신호로서 출력하는 센서 본체와, 당해 센서 본체를 수용하는 커버 부재를 구비한 음향 센서와,
    상기 음향 신호로부터 상기 기판의 연마 종점을 검출하는 종점 검출부와,
    상기 센서 본체로의 수분의 부착을 방지하기 위해, 상기 커버 부재의 내부로 기체를 공급하는 기체 공급 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기체 공급 장치는, 기체를 공급하는 기체 공급원과, 상기 기체 공급원으로부터의 상기 음향 센서로의 기체의 공급을 온ㆍ오프하는 전환부와, 기체의 공급량을 조절하는 조절부와, 상기 음향 센서의 내부에 공급되는 기체로부터 이물을 제거하기 위한 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기판 보유 지지 장치는, 기판을 압박하기 위한 복수의 압력실을 형성하는 탄성막과, 상기 탄성막이 설치되는 헤드 본체와, 상기 기판을 둘러싸도록 배치된 리테이너 링과, 상기 기체 공급원으로부터 기체를 공급함으로써 상기 복수의 압력실의 압력을 제어하는 압력 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 본체의 검출면측에는, 상기 커버 부재의 내부로의 수적의 침입을 방지하는 방수 시트가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 기체 공급 장치는 상기 커버 부재 내에 기체를 공급하도록 상기 커버 부재와 접속되어 있고,
    상기 커버 부재에는, 상기 기체 공급 장치로부터의 기체를 통과시키기 위한 홈이 형성되어 있고,
    상기 방수 시트에는, 상기 기체 공급 장치로부터의 기체를 통과시키기 위한 복수의 미소 개구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 보유 지지 장치를 지지하는 지지 부재와, 상기 지지 부재에 고정되고 상기 음향 센서를 보유 지지하는 보유 지지 기구를 구비하고,
    상기 음향 센서는, 일정 간격으로 형성된 복수의 위치 결정 구멍 및 핀을 통하여, 설치 위치 및 상기 연마 패드에 대한 설치 각도가 조절 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 기판을 연마 패드에 대고 누름으로써 상기 기판의 연마를 행하는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 기판의 연마음을 검출하여 음향 신호로서 출력하는 센서 본체로의 수분의 부착을 방지하기 위한 방수 장치이며,
    상기 센서 본체를 수용하는 커버 부재와,
    상기 센서 본체로의 수적의 부착을 방지하기 위해, 상기 커버 부재의 내부로 기체를 공급하는 기체 공급 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 방수 장치.
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