WO2022014475A1 - 基板処理装置及び音響センサ用防水装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a device for processing the surface of a semiconductor substrate or the like and a waterproof device for an acoustic sensor used in the substrate processing device.
  • polishing devices that polish the surface of substrates such as semiconductor substrates are widely used.
  • the substrate is rotated while being held by a substrate holding device called a top ring or a polishing head.
  • a substrate holding device called a top ring or a polishing head.
  • the surface of the substrate is pressed against the polishing surface of the polishing pad, and the surface of the substrate is brought into sliding contact with the polishing surface in the presence of the polishing liquid to polish the surface of the substrate. Will be done.
  • the substrate polishing process is terminated.
  • an underlayer for example, a stopper layer
  • it is required to accurately control the film thickness of the substrate surface after processing.
  • Various methods have been studied to detect the end of substrate polishing, and it has also been proposed to detect changes in polishing sound using, for example, an acoustic sensor.
  • the power spectrum of the polishing sound from the substrate is detected by using an acoustic sensor, and the S / N ratio per unit time is calculated from the amount of change in the power spectrum.
  • the obtained S / N ratio exceeds the threshold value, it is determined that it is the end point of substrate polishing.
  • a part of the housing that holds the acoustic sensor near the detection part of the acoustic sensor
  • a waterproof sheet waterproof film
  • One aspect of the present invention is a substrate processing device that polishes the substrate by pressing the substrate against a polishing pad, and detects a substrate holding device that rotatably holds the substrate and a polishing sound of the substrate.
  • a sensor body that outputs as an acoustic signal an acoustic sensor provided with a cover member that accommodates the sensor body, an end point detection unit that detects the polishing end point of the substrate from the sound signal, and adhesion of moisture to the sensor body.
  • the cover member is provided with a gas supply device for supplying gas to the inside of the cover member.
  • One aspect of the present invention is to prevent water droplets from adhering to the sensor body that detects the polishing sound of the substrate and outputs it as an acoustic signal in the substrate processing apparatus that polishes the substrate by pressing the substrate against the polishing pad.
  • a configuration including a cover member for accommodating the sensor main body and a gas supply device for supplying gas to the inside of the cover member in order to prevent moisture from adhering to the sensor main body.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing an embodiment of the substrate polishing unit.
  • FIG. 3 is a side view showing the configuration of the substrate polishing unit.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the configuration of the control device.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing the configuration of the substrate polishing unit.
  • FIG. 6 is a side view showing the configuration of the gas supply device.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of the holding mechanism of the acoustic sensor.
  • FIG. 8 is a perspective sectional view showing the configuration of the acoustic sensor.
  • FIG. 9A and 9B are explanatory views showing the internal configuration of the acoustic sensor, where FIG. 9A shows a case where it is viewed from the detection surface side, and FIG. 9B shows a case where it is viewed from the side surface.
  • FIG. 10 is a side view showing another example of the configuration of the gas supply device.
  • FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of the substrate processing apparatus.
  • the substrate processing apparatus 10 is divided into a load / unload unit 12, a polishing unit 13, and a cleaning unit 14, which are provided inside the rectangular housing 11. Further, the substrate processing device 10 includes a control device 15 that controls the operation of processing such as substrate transfer, polishing, and cleaning.
  • the load / unload unit 12 includes a plurality of front load units 20, a traveling mechanism 21, and a transfer robot 22.
  • a substrate cassette for stocking a large number of substrates (wafers) W is placed on the front load portion 20.
  • the transfer robot 22 is provided with two hands up and down, and by moving on the traveling mechanism 21, the substrate W in the substrate cassette placed on the front load portion 20 is taken out and sent to the polishing portion 13 and cleaned. The operation of returning the processed board sent from the unit 14 to the board cassette is performed.
  • the polishing unit 13 is a region for polishing (flattening) the substrate, and a plurality of polishing units 13A to 13D are provided and arranged along the longitudinal direction of the substrate processing apparatus.
  • Each polishing unit has a top ring for polishing while pressing the substrate W on the polishing table against the polishing pad, a liquid supply nozzle for supplying a liquid such as polishing liquid or pure water to the polishing pad, and polishing of the polishing pad. It is equipped with a dresser that sharpens the surface (dressing) and an atomizer that injects a mixed liquid of liquid and gas or a mist-like liquid onto the polished surface to wash away the polishing debris and abrasive grains remaining on the polished surface.
  • the first and second linear transporters 16 and 17 are provided between the polishing unit 13 and the cleaning unit 14 as a transport mechanism for transporting the substrate W.
  • the first linear transporter 16 is a first position for receiving the substrate W from the load / unload unit 12, a second and third positions for transferring the substrate W to the polishing units 13A and 13B, and a second linear transporter. It is movable to and from the fourth position for passing the substrate W to 17.
  • the second linear transporter 17 is located between the fifth position for receiving the substrate W from the first linear transporter 16 and the sixth and seventh positions for transferring the substrate W to the polishing units 13C and 13D. It is said to be movable. Between these transporters 16 and 17, a swing transporter 23 for sending the substrate W from the fourth position or the fifth position to the cleaning unit 14 and from the fourth position to the fifth position is provided.
  • the cleaning unit 14 includes a first substrate cleaning device 30, a second substrate cleaning device 31, a substrate drying device 32, and transfer robots 33 and 34 for transferring the substrate between these devices.
  • the substrate W that has been polished by the polishing unit is cleaned (primary cleaning) by the first substrate cleaning device 30, and then further cleaned (finish cleaning) by the second substrate cleaning device 31.
  • the washed substrate is carried into the substrate drying device 32 from the second substrate cleaning device 31 and subjected to spin drying.
  • the dried substrate W is taken out by the transfer robot 22 and returned to the substrate cassette placed on the front load unit 20.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the configurations of the polishing units 13A to D.
  • the polishing unit 40 holds a polishing pad 42 having a polishing surface 42a on the upper surface, a polishing table 43 to which the polishing pad 42 is attached, and a substrate W such as a wafer to be polished, and is brought into sliding contact with the polishing surface 42a. It is provided with a top ring 41 for polishing and a dresser for dressing the polished surface 42a.
  • the polishing table 43 is connected to a motor (not shown), and the polishing table 43 and the polishing pad 42 rotate in the directions indicated by the arrows in the figure.
  • the top ring 41 is connected to the lower end of the drive shaft 44 protruding downward from the top ring head cover 46 covering the drive mechanism, and the bottom surface thereof constitutes a substrate holding surface for holding the substrate by vacuum suction or the like. Further, the top ring 41 moves between the polishing position located above the polishing table 43 and the substrate delivery position on the side of the polishing table due to the swing of the swivel arm (not shown) accompanying the rotation of the swing shaft 47. It is possible.
  • the top ring 41 is configured to hold the substrate W on its lower surface by vacuum suction. Further, the polishing table 43 can be rotated around the table shaft 43a by a motor (not shown). The top ring 41 and the polishing table 43 rotate in the direction indicated by the arrow, and in this state, the top ring 41 presses the substrate W against the polishing surface 42a on the upper side of the polishing pad 42 held by the polishing table 43. In the presence of the polishing liquid supplied from the polishing liquid supply nozzle 45 onto the polishing pad 42, the substrate W is slidably contacted with the polishing pad 42 and polished.
  • the substrate W is composed of an upper layer such as a metal or a silicon oxide film and a lower layer which is a silicon film, for example. Since the materials constituting the upper layer and the lower layer of the substrate W are different, when the polishing of the upper layer of the substrate W progresses and the lower layer is exposed, the acoustic spectrum (power spectrum) of the polishing sound by the substrate W and the polishing pad 42 changes.
  • the configuration of the substrate W in the present invention is not limited to this, and various materials used in the semiconductor chip manufacturing process can be used.
  • an acoustic sensor 50 for detecting a polishing sound from the substrate W is arranged in the vicinity of the top ring 41.
  • an ultrasonic microphone see reference numeral 100 in FIG. 8 is used, and an electric signal is detected by detecting a polishing sound caused by friction between the substrate W pressed by the top ring 41 and the polishing pad 42. Output as (acoustic signal).
  • the acoustic sensor 50 is connected to the control device 15 (see FIG. 4), and an acoustic signal corresponding to the polishing sound of the substrate W is sent to the control device 15.
  • an acoustic emission sensor may be used as the acoustic sensor 50.
  • the acoustic sensor 50 is fixed to the bottom of the top ring head cover 46 by the holding mechanism 52. Further, inside the top ring head cover 46, a pipe 53 for supplying an inert gas such as air or nitrogen to the acoustic sensor 50, a solenoid valve 54, a flow rate adjusting valve 55, and a clean filter 56 are provided, and these are provided.
  • the gas supply device 57 is configured. The detailed configuration of the holding mechanism 52 and the gas supply device 57 will be described later.
  • FIG. 4 shows an example of the configuration of the control device 15.
  • the control device 15 is, for example, a general-purpose computer device, and includes a CPU, a memory for storing a control program, an input unit, a display unit, and the like.
  • the control device 15 operates as a polishing control unit 60, a spectrum generation unit 62, and an end point determination unit 66 by activating a control program stored in the memory, thereby comprehensively controlling the operation of the polishing unit 40.
  • the configuration of the control device 15 is not limited to that shown in FIG. 4, and the configuration for controlling the operation of other elements of the substrate processing device 10 (for example, the load / unload unit 12 and the cleaning unit 14) and the configuration described later. It is also provided with a configuration for controlling the gas supply to the inside of the acoustic sensor 50.
  • the control program for controlling the operation of the board processing device 10 may be installed in advance in the computer constituting the control device 15, or may be stored in a storage medium such as a CD-ROM or a DVD-ROM. It may be installed in the control device 15 via the Internet.
  • the polishing control unit 60 controls the operation of the top ring 41, the polishing table 43, etc. constituting the polishing unit 40, and performs a polishing process on the substrate W held by the top ring 41.
  • the spectrum generation unit 62 performs FFT (Fast Fourier Transform) on the data of the acoustic signal (the signal caused by the friction sound of the substrate W pressed by the polishing pad 42) transmitted from the acoustic sensor 50 to perform the frequency.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • the components and their intensities are extracted and output as a power spectrum (sound pressure level with respect to frequency) of the acoustic signal of the substrate W.
  • the end point determination unit 66 monitors the power spectrum in a predetermined frequency band (monitor range), and determines whether or not a predetermined change has occurred in the power spectrum in the monitor range. When the end point determination unit 66 detects a change in the power spectrum in the monitor range, the end point determination unit 66 sends a signal instructing the end of substrate polishing to the polishing control unit 60.
  • a predetermined frequency band monitoring range
  • the end point determination unit 66 sends a signal instructing the end of substrate polishing to the polishing control unit 60.
  • the storage unit 68 is, for example, a non-volatile memory device, and is defined for each of the signal information received from the acoustic sensor 50, the power spectrum information generated by the spectrum generation unit 62, and the type of each layer constituting the substrate W. Information such as the monitor range is stored and read out as appropriate.
  • the top ring 41 has a head body 70 fixed to the lower end of the top ring shaft 44, a retainer ring 71 that supports the side edges of the substrate W, and the substrate W on the polished surface of the polishing pad 42. It is provided with a flexible elastic film 72 that presses against it.
  • the retainer ring 71 is arranged so as to surround the substrate W, and is connected to the head main body 70.
  • the elastic film 72 is attached to the head body 70 so as to cover the lower surface of the head body 70.
  • the head body 70 is formed of a material such as a resin such as engineering plastic (for example, PEEK), and the elastic film 72 is excellent in strength and durability of, for example, ethylene propylene rubber (EPDM), polyurethane rubber, silicon rubber and the like. It is made of a material such as rubber.
  • the head body 70 and the retainer ring 71 constituting the top ring 41 are configured to rotate integrally by the rotation of the top ring shaft 47.
  • the retainer ring 71 is arranged so as to surround the head body 70 and the elastic film 72.
  • the retainer ring 71 is a member made of a ring-shaped resin material that comes into contact with the polishing surface 42a of the polishing pad 42, and the polishing pad 42 is held horizontally so that the polishing pad 42 corresponding to the outer periphery of the substrate W is kept horizontal. Hold. Further, the retainer ring 71 is arranged so as to surround the outer peripheral edge of the substrate W held by the head body 70, and supports the outer peripheral edge of the substrate W so that the substrate W being polished does not pop out from the top ring 41. do.
  • the upper surface of the retainer ring 71 is connected to an annular retainer ring pressing mechanism (not shown), and a uniform downward load is applied to the entire upper surface of the retainer ring 71. As a result, the lower surface of the retainer ring 71 is pressed against the polishing surface 42a of the polishing pad 42.
  • the elastic membrane 72 is provided with a plurality of (four in FIG. 4) annular peripheral walls 72a, 72b, 72c, 72d arranged concentrically. With these plurality of peripheral walls 72a to 72d, a circular first pressure chamber D1 located in the center between the upper surface of the elastic film 72 and the lower surface of the head body 70, and annular second, third, and fourth pressures are used. The chambers D2, D3 and D4 are formed.
  • flow paths G1 communicating with the central first pressure chamber D1 and flow paths G2 to G4 communicating with the second to fourth pressure chambers D2 to D4 are formed, respectively.
  • These flow paths G1 to G4 are each connected to the gas supply source 74 via a gas line.
  • Each gas line is equipped with an air operated valve (one of V1 to V4) and a pressure controller (not shown).
  • the air operated valves V1 to V4 are valves that can be switched on and off depending on the magnitude of the air pressure, and can be switched on and off by the control device 15 through the switching line 73 (provided separately from the gas line) from the gas supply source 74. ..
  • a gas supply source different from the gas supply source 74 may be provided to control the on / off of the air operating valves V1 to V4.
  • a retainer pressure chamber D5 is formed directly above the retainer ring 71, and the retainer pressure chamber D5 is a gas line in which a flow path G5 formed in the head body 70, an air operating valve V5, and a pressure controller (not shown) are installed. It is connected to the gas supply source 74 via.
  • the pressure controller installed in each gas line has a pressure adjusting function for adjusting the pressure of the pressure gas supplied from the gas supply source 74 to the pressure chambers D1 to D4 and the retainer pressure chamber D5, respectively.
  • the operation of the pressure controller and the air operated valves V1 to V5 is controlled by the control device 15.
  • the gas supply source 74 is connected to the solenoid valve 54 of the gas supply mechanism 57 through the switching line 73, and the solenoid valve 54 is operated by the control device 15.
  • the acoustic sensor 50 is fixed to the bottom of the top ring head cover 46 by the holding mechanism 52.
  • the holding mechanism 52 includes a cover mounting member 83, a support plate 84, and a bracket 85.
  • the acoustic sensor 50 is connected to the joint 94 via a tube 93 that accommodates the air pipe 53 and the wiring 92 from the acoustic sensor 50.
  • the joint 94 enters the inside of the support portion 95 attached to the bottom portion 46a of the top ring head cover 46, whereby the joint 94 is fixed to the bottom portion of the top ring head cover 46.
  • the other end of the support portion 95 provided on the top ring head cover 46 is sealed by a sealing member 96, which prevents the inside of the top ring head cover 46 from being exposed to the outside air.
  • the joint 94 and the sealing member 96 are formed with through holes for passing the wiring 92 from the acoustic sensor 50, whereby the acoustic sensor 50 is electrically connected to the control device 15.
  • the sealing member 96 shields the inside of the top ring head cover 46 and the acoustic sensor 50 from each other, thereby preventing the gas supplied to the acoustic sensor 50 from flowing back into the top ring head cover 46 and supplying the gas. Gas is efficiently supplied to the sensor body (ultrasonic microphone).
  • sealing member 96 for example, a rubber stopper as an elastic body is preferably used, but there is no particular limitation as long as it is a member capable of sealing gas. , Caulking material may be used.
  • the gas supply device 57 is provided to supply a gas for removing water droplets that may adhere to the inside of the acoustic sensor 50, and is composed of a solenoid valve 54, a flow rate adjusting valve 55, and a clean filter 56, which are top ring head covers. It is fixed inside the 46.
  • the solenoid valve 54 is connected to the gas supply source 74 and is operated by the control device 15 to turn on / off the supply of gas (for example, nitrogen gas) to the acoustic sensor 50.
  • the flow rate adjusting valve 55 is, for example, a speed controller with a dial, and adjusts the amount of gas supplied to the acoustic sensor 50 by turning the dial when the device is stopped (for example, during maintenance). Alternatively, the flow rate adjusting valve 55 may be configured to automatically adjust the supply amount.
  • the clean filter 56 removes impurities such as particles contained in the gas supplied from the gas supply source 74, and prevents foreign matter from entering the inside of the acoustic sensor 50. Further, the holder 94 and the sealing member 96 are formed with through holes for passing the gas pipe 53 from the acoustic sensor 50.
  • the gas supply device 57 that supplies gas to the acoustic sensor 50 inside the top ring head cover 46 it is possible to configure the gas supply device to the acoustic sensor at low space and low cost.
  • the cover mounting member 83 is fixed to the bottom portion 46a of the top ring head cover 46, and a plurality of positioning holes 83a are formed at regular intervals.
  • the support plate 84 has a plurality of positioning holes formed at regular intervals on the surface (rear surface in FIG. 7) in contact with the cover mounting member 83, and the positioning pins 86 are the positioning holes of the cover mounting member 83 and the support plate 84.
  • the bracket 85 has a plurality of positioning holes 85a formed at regular intervals on a surface (front surface in FIG. 7) in contact with the support plate 84. Similarly, a plurality of positioning holes are formed at regular intervals on the corresponding surface (back surface in FIG. 7) of the support plate 84.
  • a plurality of positioning holes 50a are formed concentrically at regular intervals on a surface in contact with the bracket 85 (front surface in FIG. 7), which is a corresponding surface of the bracket 85 (rear surface in FIG. 7). ) Corresponds to a plurality of positioning holes formed concentrically at regular intervals. Then, the mounting angle of the acoustic sensor 50 can be adjusted by inserting the positioning pin 90 into the positioning hole of the acoustic sensor 50 and the bracket 85. Further, the acoustic sensor 50 is fixed to the bracket 85 by the bolt 91.
  • the acoustic sensor 50 includes a sensor body 100 for detecting a polishing sound from the substrate W and a sensor cover 101, and the sensor body 100 has entered the inside of the sensor cover 101. It is held in a state.
  • a waterproof sheet 104 is arranged on the front surface of the detection surface 100a of the sensor body 100, and is further sandwiched between the sensor cover 101 and the front cover 106 by the front cover 106 having an opening 106a provided on the front surface thereof. It is fixed in the state of being fixed.
  • the waterproof sheet 104 is, for example, a fluororesin sheet having a large number of minute openings formed therein, and can block the intrusion of water droplets into the inside of the acoustic sensor 50 without blocking the polishing sound from the substrate W. ..
  • the wiring 92 is connected to the surface of the sensor body 100 opposite to the detection surface via a connector. Further, a joint 108 accommodating a part of the wiring 92 is inserted in the opening formed in the sensor cover 101, and the wiring 92 is protected from the outside air by the joint 108 and the tube 93.
  • the waterproof sheet 104 arranged on the detection surface side of the acoustic sensor 50 can prevent the intrusion of water droplets, it cannot completely prevent the intrusion of water vapor finer than the water droplets. Further, since the inside of the polishing unit 40 needs to be kept in a wet state so that the polishing liquid does not dry, water vapor may accumulate inside the acoustic sensor 50 and dew condensation may occur, which causes the acoustic sensor 50. The detection performance of polishing sound deteriorates, or the sensor fails.
  • the gas is aerated inside the acoustic sensor 50 to remove water vapor to the outside, and at the same time, the gas vapor is removed to the outside. It is designed to prevent water droplets and water vapor from entering the inside of the acoustic sensor 50 from the outside. This makes it possible to prevent moisture from adhering to the sensor body 100.
  • the adhesion of water means that water droplets adhere to the sensor body 100 and water vapor condenses on the surface of the sensor body 100.
  • a recess for accommodating the sensor main body 100 and a pair of grooves 102 are formed on both sides thereof.
  • the gas from the gas supply source 74 is supplied from the surface opposite to the detection surface of the acoustic sensor 50 through the pipe 53 in the tube 93, the gas flows through the groove 102 of the sensor body 100, and the minute amount of the waterproof sheet 104 is reached. It passes through the opening to the outside of the sensor body 50 (see the arrow in FIG. 9B). As a result, gas can be ventilated inside the acoustic sensor 50.
  • the gas is supplied to the inside of the acoustic sensor 50 at the timing after the polishing process to the substrate W is completed or before the polishing process to the substrate W is started. During the polishing process to the substrate W (more specifically, the polishing sound is being detected by the acoustic sensor 50), the gas supply to the inside of the acoustic sensor 50 is stopped, so that the polishing sound of the acoustic sensor 50 is generated by the gas supply. It is possible to eliminate the risk of deterioration in detection performance.
  • a flow rate adjusting valve 55 may be provided and connected in parallel to the solenoid valve 111 so that the gas from the flow rate adjusting valve 55 flows through the joint 114 to the clean filter 56. This makes it possible to accurately control the amount of gas supplied to the acoustic sensor 50. Further, even if a problem occurs in one of the flow rate adjusting valves 55, it is possible to pass gas through the inside of the acoustic sensor 50 and perform ventilation by using the other flow rate adjusting valve 55.
  • the gas is passed through the inside of the acoustic sensor 50 to ventilate the sound sensor 50 at the timing after the polishing is completed, but the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this, for example, at regular time intervals. It may be ventilated. Further, it may be configured to be ventilated during the substrate polishing process, but since the detection performance by the acoustic sensor 50 may be deteriorated due to the flow of gas, when the gas is ventilated during the substrate polishing process, the gas is ventilated. It is preferable to reduce the supply amount (or stop the gas supply during the measurement of the polishing sound by the acoustic sensor 50).
  • the gas is supplied to the acoustic sensor 50 from the side opposite to the detection surface 100a (the surface on the waterproof sheet 104 side), but the waterproof sheet 104, the sealing member 96, the joint 108, and the tube. Since the internal space where the sensor body is located is semi-sealed by 93, the gas may be supplied from the front side or the side surface of the detection surface 100a.

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Abstract

基板を研磨パッドに押し付けることにより基板の研磨を行う基板処理装置は、基板の研磨音を検出して音響信号として出力するセンサ本体とこれを収容するカバー部材を備えた音響センサと、音響信号から基板の研磨終点を検出する終点検出部と、センサ本体への水分(水滴や水蒸気)の付着を防止するために、カバー部材の内部へ気体を供給する気体供給装置とを備える。気体供給装置は、センサ本体の研磨音の検出面とは反対側に接続されており、カバー部材には気体供給装置からの気体を通過させるための溝が形成されており、防水シートには気体供給装置からの気体を通過させるための複数の微小開口が形成されている。

Description

基板処理装置及び音響センサ用防水装置
　本発明は、半導体基板等の表面を処理する装置及び基板処理装置に用いられる音響センサ用防水装置に関する。
　半導体デバイスの製造工程では、半導体基板等の基板の表面を研磨処理する研磨装置が広く使用されている。この種の研磨装置では、基板はトップリング又は研磨ヘッドと称される基板保持装置により保持された状態で回転する。この状態で、研磨パッドとともに研磨テーブルを回転させながら、基板の表面を研磨パッドの研磨面に押し付け、研磨液の存在下で基板の表面を研磨面に摺接させることで、基板の表面が研磨される。
　基板表面の研磨により、基板表面の膜厚が所定値に達した場合、あるいは下地層（例えばストッパ層）が表れたことが検出されると、基板研磨処理が終了される。このような研磨処理においては、加工後の基板表面の膜厚を正確に制御することが求められている。基板研磨の終了を検出するために様々な方法が検討されており、例えば音響センサを用いて研磨音の変化を検出することも提案されている。
　例えば特開２０１７－１６３１００号公報に記載の制御装置では、音響センサを用いて基板からの研磨音のパワースペクトルを検出するとともに、当該パワースペクトルの変化量から単位時間あたりのＳ／Ｎ比を算出し、得られたＳ／Ｎ比が閾値を超えた場合に基板研磨の終点であると判定するように構成されている。
　音響センサを用いて基板研磨の終点検知を行うためには、できる限り音響センサを研磨中の基板に近づける必要がある。このため、基板研磨時に用いられる砥液や、基板研磨後に用いられる洗浄液により、音響センサの近傍が高湿度に曝されることとなり、それにより音響センサに水滴が付着し、あるいは水蒸気が結露して検出不良が生じるおそれが生じる。
　かかる事態を防止するために、音響センサを防水性のある筐体で密閉することが考えられるが、研磨中の基板からの研磨音が筐体により部分的に遮られてしまい、研磨音の測定性能が低下するおそれがある。また、筐体の内部が結露した場合には、音響センサに水滴が付着し、あるいは水蒸気が結露して検出不良が生じるおそれがある。
　また、音響センサを保持する筐体の一部（音響センサの検出部近傍）を開口構造とし、当該部分に防水シート（防水膜）を被せることで、研磨音を通過させつつ防水性を向上することができるが、音響センサの近傍の湿気を完全に防ぐことはできない。このため、長期間の使用により音響センサが高湿度の環境に置かれてしまうと、筐体の内部で湿気が凝集または結露してしまい、音響センサに水滴が付着し、あるいは水蒸気が結露して検出不良が生じるおそれがある。
　本発明の一態様は、基板を研磨パッドに押し付けることにより前記基板の研磨を行う基板処理装置であって、前記基板を回転可能に保持する基板保持装置と、前記基板の研磨音を検出して音響信号として出力するセンサ本体と、当該センサ本体を収容するカバー部材を備えた音響センサと、前記音響信号から前記基板の研磨終点を検出する終点検出部と、前記センサ本体への水分の付着を防止するために、前記カバー部材の内部へ気体を供給する気体供給装置とを備えた構成を有する。
　本発明の一態様は、基板を研磨パッドに押し付けることにより前記基板の研磨を行う基板処理装置において、前記基板の研磨音を検出して音響信号として出力するセンサ本体への水滴の付着を防止するための防水装置であって、前記センサ本体を収容するカバー部材と、前記センサ本体への水分の付着を防止するために、前記カバー部材の内部へ気体を供給する気体供給装置とを備えた構成を有する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す平面図である。 図２は、基板研磨ユニットの一実施形態を概略的に示す斜視図である。 図３は、基板研磨ユニットの構成を示す側面図である。 図４は、制御装置の構成の一例を示す説明図である。 図５は、基板研磨ユニットの構成を部分的に示す部分断面図である。 図６は、気体供給装置の構成を示す側面図である。 図７は、音響センサの保持機構の構成を示す斜視図である。 図８は、音響センサの構成を示す斜視断面図である。 図９は、音響センサの内部構成を示す説明図であり、（ａ）は検出面側から、（ｂ）は側面から見た場合を示す。 図１０は、気体供給装置の構成の別の例を示す側面図である。
　以下、本発明の一実施形態に係る基板処理装置について、図面を参照して説明する。なお、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
　図１は、基板処理装置の全体構成を示す平面図である。基板処理装置１０は、ロード／アンロード部１２、研磨部１３と、洗浄部１４とに区画されており、これらは矩形状のハウジング１１の内部に設けられている。また、基板処理装置１０は、基板搬送、研磨、洗浄等の処理の動作制御を行う制御装置１５を備えている。
　ロード／アンロード部１２は、複数のフロントロード部２０と、走行機構２１と、搬送ロボット２２を備えている。フロントロード部２０には、多数の基板（ウエハ）Ｗをストックする基板カセットが載置される。搬送ロボット２２は、上下に２つのハンドを備えており、走行機構２１上を移動することで、フロントロード部２０に置かれた基板カセット内の基板Ｗを取り出して研磨部１３へ送るとともに、洗浄部１４から送られる処理済みの基板を基板カセットに戻す動作を行う。
　研磨部１３は、基板の研磨（平坦化処理）を行う領域であり、複数の研磨ユニット１３Ａ～１３Ｄが設けられ、基板処理装置の長手方向に沿って配列されている。個々の研磨ユニットは、研磨テーブル上の基板Ｗを研磨パッドに押圧しながら研磨するためのトップリングと、研磨パッドに研磨液や純水等の液体を供給する液体供給ノズルと、研磨パッドの研磨面の目立て（ドレッシング）を行うドレッサと、液体と気体の混合流体または霧状の液体を研磨面に噴射して研磨面に残留する研磨屑や砥粒を洗い流すアトマイザを備えている。
　研磨部１３と洗浄部１４との間には、基板Ｗを搬送する搬送機構として、第１，第２リニアトランスポータ１６，１７が設けられている。第１リニアトランスポータ１６は、ロード／アンロード部１２から基板Ｗを受け取る第１位置、研磨ユニット１３Ａ，１３Ｂとの間で基板Ｗの受け渡しを行う第２，第３位置、第２リニアトランスポータ１７へ基板Ｗを受け渡すための第４位置との間で移動自在とされている。
　第２リニアトランスポータ１７は、第１リニアトランスポータ１６から基板Ｗを受け取るための第５位置、研磨ユニット１３Ｃ，１３Ｄとの間で基板Ｗの受け渡しを行う第６，第７位置との間で移動自在とされている。これらトランスポータ１６，１７の間には、基板Ｗを第４位置や第５位置から洗浄部１４へ、及び第４位置から第５位置へ送るためのスイングトランスポータ２３が備えられている。
　洗浄部１４は、第１基板洗浄装置３０、第２基板洗浄装置３１、基板乾燥装置３２と、これら装置間で基板の受け渡しを行うための搬送ロボット３３，３４を備えている。研磨ユニットで研磨処理が施された基板Ｗは、第１基板洗浄装置３０で洗浄（一次洗浄）され、次いで第２基板洗浄装置３１で更に洗浄（仕上げ洗浄）される。洗浄後の基板は、第２基板洗浄装置３１から基板乾燥装置３２に搬入されてスピン乾燥が施される。乾燥後の基板Ｗは、搬送ロボット２２にて取り出され、フロントロード部２０に載置された基板カセットに戻される。
　図２は研磨ユニット１３Ａ～Ｄの構成を概略的に示す斜視図である。研磨ユニット４０は、上面を研磨面４２ａとした研磨パッド４２と、研磨パッド４２を取り付けた研磨テーブル４３と、被研磨物であるウェハ等の基板Ｗを保持して研磨面４２ａに摺接させて研磨するトップリング４１と、研磨面４２ａのドレッシングを行うドレッサを備えている。研磨テーブル４３は図示しないモータに連結されており、研磨テーブル４３及び研磨パッド４２は、図中矢印で示す方向に回転する。
　トップリング４１は、駆動機構を覆うトップリングヘッドカバー４６から下方に突出する駆動軸４４の下端に連結されており、その底面は真空吸着等により基板を保持する基板保持面を構成する。また、トップリング４１は、揺動軸４７の回転に伴う図示しない旋回アームの揺動により、研磨テーブル４３の上方に位置する研磨位置と、研磨テーブルの側方の基板受渡位置との間で移動可能とされている。
　トップリング４１は、その下面に真空吸着により基板Ｗを保持できるように構成されている。また、研磨テーブル４３は、図示しないモータによりテーブル軸４３ａを中心として回転可能とされている。トップリング４１と研磨テーブル４３は、矢印で示す方向に回転し、この状態でトップリング４１は、基板Ｗを研磨テーブル４３に保持される研磨パッド４２の上側の研磨面４２ａに押しつける。研磨液供給ノズル４５から研磨パッド４２上に供給される研磨液の存在下で、基板Ｗは研磨パッド４２に摺接されて研磨される。
　基板Ｗは、例えば金属やシリコン酸化膜といった上層と、例えばシリコン膜である下層から構成される。基板Ｗの上層と下層を構成する材料が異なるため、基板Ｗの上層の研磨が進行して下層が露出したとき、基板Ｗと研磨パッド４２による研磨音の音響スペクトル（パワースペクトル）が変化する。なお、本発明における基板Ｗの構成はこれに限られることはなく、半導体チップ製造プロセスで用いられる種々の材料を用いることができる。
　図３において、トップリング４１の近傍には、基板Ｗからの研磨音を検出する音響センサ５０が配置されている。音響センサ５０は、例えば超音波マイク（図８の符番１００参照）が用いられ、トップリング４１による押圧を受けた基板Ｗと研磨パッド４２との摩擦に起因する研磨音を検出して電気信号（音響信号）として出力する。音響センサ５０は制御装置１５（図４参照）に接続されており、基板Ｗの研磨音に対応する音響信号が制御装置１５に送られる。あるいは、音響センサ５０としてアコースティックエミッションセンサを用いても良い。
　音響センサ５０は、保持機構５２によってトップリングヘッドカバー４６の底部に固定されている。また、トップリングヘッドカバー４６の内部には、空気や窒素等の不活性気体を音響センサ５０に供給するための配管５３、電磁弁５４、流量調整バルブ５５、クリーンフィルタ５６が設けられており、これらは気体供給装置５７を構成する。保持機構５２及び気体供給装置５７の詳細な構成については、後述する。
　図４は、制御装置１５の構成の一例を示したものである。制御装置１５は、例えば汎用のコンピュータ装置であり、ＣＰＵ、制御プログラムを記憶するメモリ、入力部、表示部などを備えている。制御装置１５は、メモリに記憶された制御プログラムを起動させることにより、研磨制御部６０、スペクトル生成部６２、終点判定部６６として動作することで、研磨ユニット４０の動作を統括的に制御する。なお、制御装置１５の構成は図４に示されたものに限定されず、基板処理装置１０の他の要素（例えば、ロード／アンロード部１２や洗浄部１４）の動作を制御する構成や後述する音響センサ５０内部への気体供給を制御する構成も備えられている。
　基板処理装置１０の動作を制御するための制御プログラムは、予め制御装置１５を構成するコンピュータにインストールされていても良く、あるいは、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ等の記憶媒体に記憶されていても良く、さらには、インターネットを介して制御装置１５にインストールするようにしても良い。
　研磨制御部６０は、研磨ユニット４０を構成するトップリング４１、研磨テーブル４３等の動作を制御して、トップリング４１に保持された基板Ｗに対して研磨処理を行う。
　スペクトル生成部６２は、音響センサ５０から送信されてきた音響信号（研磨パッド４２による押圧を受けた基板Ｗの摩擦音に起因する信号）のデータに対して、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を行って周波数成分とその強度を抽出し、基板Ｗの音響信号のパワースペクトル（周波数に対する音圧レベル）として出力する。
　終点判定部６６は、所定の周波数帯域（モニタ範囲）におけるパワースペクトルを監視し、当該モニタ範囲におけるパワースペクトルに所定の変化が生じたか否かを判定する。終点判定部６６は、モニタ範囲におけるパワースペクトルの変化を検出したときに、基板研磨の終了を指示する信号を研磨制御部６０に送る。
　記憶部６８は、例えば不揮発性のメモリ装置であり、音響センサ５０から受信した信号の情報、スペクトル生成部６２において生成されたパワースペクトルの情報、基板Ｗを構成する各層の種類毎に定められたモニタ範囲といった情報が記憶され、適宜読み出される。
　図５に示すように、トップリング４１は、トップリングシャフト４４の下端に固定されたヘッド本体７０と、基板Ｗの側縁を支持するリテーナリング７１と、基板Ｗを研磨パッド４２の研磨面に対して押圧する柔軟な弾性膜７２を備えている。リテーナリング７１は基板Ｗを囲むように配置されており、ヘッド本体７０に連結されている。弾性膜７２は、ヘッド本体７０の下面を覆うようにヘッド本体７０に取り付けられている。
　ヘッド本体７０は、例えばエンジニアリングプラスティック（例えば、ＰＥＥＫ）などの樹脂等の材料により形成され、弾性膜７２は、例えばエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリウレタンゴム、シリコンゴム等の強度及び耐久性に優れたゴム材等の材料によって形成されている。トップリング４１を構成するヘッド本体７０およびリテーナリング７１は、トップリングシャフト４７の回転により一体に回転するように構成されている。
　リテーナリング７１は、ヘッド本体７０及び弾性膜７２を囲むように配置されている。このリテーナリング７１は、研磨パッド４２の研磨面４２ａに接触するリング状の樹脂材料から構成された部材であり、基板Ｗの外周に当たる研磨パッド４２が水平に保たれるように、研磨パッド４２を保持する。また、リテーナリング７１は、ヘッド本体７０に保持される基板Ｗの外周縁を囲むように配置されており、研磨中の基板Ｗがトップリング４１から飛び出さないように基板Ｗの外周縁を支持する。
　リテーナリング７１の上面には、図示しない環状のリテーナリング押圧機構に連結されており、リテーナリング７１の上面の全体に均一な下向きの荷重を与える。これによりリテーナリング７１の下面を研磨パッド４２の研磨面４２ａに対して押圧する。
　弾性膜７２は、同心状に配置された複数（図４では４つ）の環状の周壁７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄが設けられている。これら複数の周壁７２ａ～７２ｄによって、弾性膜７２の上面とヘッド本体７０の下面との間に、中央に位置する円形状の第１圧力室Ｄ１と、環状の第２、第３及び第４圧力室Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４が形成されている。
　ヘッド本体７０内には、中央の第１圧力室Ｄ１に連通する流路Ｇ１、第２～第４圧力室Ｄ２～Ｄ４にそれぞれ連通する流路Ｇ２～Ｇ４が、それぞれ形成されている。これら流路Ｇ１～Ｇ４は、それぞれ気体ラインを介して気体供給源７４に接続されている。各気体ラインには、それぞれエアオペレートバルブ（Ｖ１～Ｖ４のいずれか一つ）と図示しない圧力コントローラが設置されている。エアオペレートバルブＶ１～Ｖ４は、エアー圧の大小によりオンオフが切り替えられるバルブであり、気体供給源７４からの（気体ラインとは別に設けられた）切替ライン７３を通じて、制御装置１５によりオンオフが切り替えられる。なお、気体供給源７４とは別の気体供給源を設けて、エアオペレートバルブＶ１～Ｖ４のオンオフを制御するようにしても良い。
　リテーナリング７１の直上にはリテーナ圧力室Ｄ５が形成されており、リテーナ圧力室Ｄ５は、ヘッド本体７０内に形成された流路Ｇ５、エアオペレートバルブＶ５及び図示しない圧力コントローラが設置された気体ラインを介して気体供給源７４に接続されている。各気体ラインに設置された圧力コントローラは、それぞれ気体供給源７４から圧力室Ｄ１～Ｄ４およびリテーナ圧力室Ｄ５に供給する圧力気体の圧力を調整する圧力調整機能を有している。圧力コントローラおよびエアオペレートバルブＶ１～Ｖ５は、それらの作動が制御装置１５で制御されるようになっている。また、気体供給源７４は、切替ライン７３を通じて気体供給機構５７の電磁弁５４に接続されており、この電磁弁５４は制御装置１５によって作動される。
　図６において、音響センサ５０は保持機構５２によってトップリングヘッドカバー４６の底部に固定されている。保持機構５２は、カバー取り付け部材８３、支持プレート８４とブラケット８５から構成されている。音響センサ５０は、エアーの配管５３及び音響センサ５０からの配線９２を収容するチューブ９３を介して継手９４に接続されている。この継手９４は、トップリングヘッドカバー４６の底部４６ａに取り付けられた支持部９５の内部に入り込んでおり、これにより継手９４がトップリングヘッドカバー４６の底部に固定される。
　トップリングヘッドカバー４６に設けられた支持部９５の他端は、封止部材９６によって封止されており、これによりトップリングヘッドカバー４６の内部が外気にさらされるのを防止する。継手９４及び封止部材９６には、音響センサ５０からの配線９２を通すための貫通孔が形成されており、これにより音響センサ５０が制御装置１５に電気的に接続される。また、封止部材９６によりトップリングヘッドカバー４６と音響センサ５０の内部が互いに遮蔽されることで、音響センサ５０に供給された気体がトップリングヘッドカバー４６の内部に逆流することが防止され、供給した気体が効率よくセンサ本体（超音波マイク）に供給される。
　なお、封止部材９６としては、例えば弾性体としてのゴム栓が好ましく用いられるが、気体を封止できる部材であれば特に限定はなく、例えば、Ｏリング等のシール部品を付けた閉止部品や、コーキング材を用いても良い。
　気体供給装置５７は、音響センサ５０の内部に付着しうる水滴を除去するための気体を供給するために設けられ、電磁弁５４、流量調整バルブ５５及びクリーンフィルタ５６から構成され、これらはトップリングヘッドカバー４６の内部に固定されている。
　電磁弁５４は気体供給源７４に接続されており、制御装置１５によって作動され、音響センサ５０への気体（例えば窒素ガス）の供給をオン・オフする。流量調整バルブ５５は、例えばダイヤル付きスピードコントローラであり、装置の停止時（例えばメンテナンス時）にダイヤルを回すことで、音響センサ５０への気体の供給量を調整する。あるいは、流量調整バルブ５５による供給量の調整を自動で行うように構成しても良い。クリーンフィルタ５６は、気体供給源７４から供給される気体に含まれるパーティクル等の不純物を除去し、音響センサ５０内部への異物の混入を防止する。また、ホルダ９４及び封止部材９６には、音響センサ５０からの気体の配管５３を通すための貫通孔が形成されている。
　このように、音響センサ５０へ気体を供給する気体供給装置５７をトップリングヘッドカバー４６の内部に配置することで、省スペースかつ低コストにより音響センサへの気体供給装置を構成することができる。
　図６及び図７において、カバー取り付け部材８３は、トップリングヘッドカバー４６の底部４６ａに固定されており、複数の位置決め穴８３ａが一定間隔で形成されている。支持プレート８４は、カバー取り付け部材８３と接する面（図７における背面）に、複数の位置決め穴が一定間隔で形成されており、位置決め用のピン８６がカバー取り付け部材８３及び支持プレート８４の位置決め穴に入り込むことで、支持プレート８４のカバー取り付け部材８３に対する取付位置を適宜変更することができる。また、支持プレート８４は、ボルト８７によりカバー取り付け部材８３に固定される。
　ブラケット８５は、支持プレート８４と接する面（図７における前面）に、複数の位置決め穴８５ａが一定間隔で形成されている。同様に、支持プレート８４の対応する面（図７における背面）にも、複数の位置決め穴が一定間隔で形成されている。位置決め用のピン８８が支持プレート８４及びブラケット８５の位置決め穴に入り込むことで、ブラケット８５の支持プレート８４に対する取付位置を適宜変更することができる。また、ブラケット８５は、ボルト８９により支持プレート８４に固定される。
　さらに、音響センサ５０は、ブラケット８５と接する面（図７における前面）に、複数の位置決め穴５０ａが同心円状に一定間隔で形成されており、これはブラケット８５の対応する面（図７における背面）に、同心円状に一定間隔で形成された複数の位置決め穴に対応する。そして、位置決め用のピン９０が、音響センサ５０及びブラケット８５の位置決め穴に入り込むことで、音響センサ５０の取付角度を調整することができる。また、音響センサ５０は、ボルト９１によりブラケット８５に固定される。
　このように、音響センサ５０の取付位置及び取付角度を、ピンにより位置決めすることにより、例えば装置のメンテナンス時に音響センサ５０を一時的に取り外した場合にも、容易に元の状態に復元することができる。
　図８及び図９に示すように、音響センサ５０は、基板Ｗからの研磨音を検出するセンサ本体１００とセンサカバー１０１とを備えて構成され、センサ本体１００はセンサカバー１０１の内部に入り込んだ状態で保持されている。センサ本体１００の検出面１００ａの前面には防水シート１０４が配置されており、さらにその前面に設けられた開口部１０６ａを有する前カバー１０６によって、センサカバー１０１と前カバー１０６との間に挟み込まれた状態で固定されている。
　防水シート１０４は、例えば多数の微小開口が形成されたフッ素樹脂製のシートであり、基板Ｗからの研磨音を遮断することなく、音響センサ５０の内部への水滴の侵入を遮断することができる。
　センサ本体１００の検出面とは反対側の面には、コネクタを介して配線９２が接続されている。また、センサカバー１０１に形成された開口には、配線９２の一部を収容した継手１０８が入り込んでおり、継手１０８とチューブ９３により配線９２を外気から保護している。
　音響センサ５０の検出面側に配置された防水シート１０４は水滴の浸入を防止できるものの、水滴よりも微小な水蒸気の侵入を完全に防止することはできない。また、研磨ユニット４０の内部は、研磨液が乾燥しないように湿潤状態に保たれる必要があるため、音響センサ５０の内部に水蒸気が蓄積して結露するおそれがあり、これにより音響センサ５０による研磨音の検出性能が低下し、あるいはセンサが故障してしまう。
　このため、本実施形態に係る基板処理装置では、気体供給装置５７を通じて音響センサ５０の内部に気体を供給することで、音響センサ５０の内部に気体を通気させて水蒸気を外部に除去するとともに、外部から水滴や水蒸気が音響センサ５０の内部に入り込むのを防止するようにしている。これにより、センサ本体１００に水分が付着するのを防止することができる。ここで、水分の付着とは、水滴がセンサ本体１００に付着する、水蒸気がセンサ本体１００の表面で結露することを意味する。
　音響センサ５０の内部には、センサ本体１００を収容する窪みと、その両側に一対の溝１０２が形成されている。音響センサ５０の検出面とは反対側の面からチューブ９３内の配管５３を通じて気体供給源７４からの気体が供給されると、センサ本体１００の溝１０２を通じて気体が流れこみ、防水シート１０４の微小開口を通じてセンサ本体５０の外部に通り抜ける（図９（ｂ）の矢印参照）。これにより、音響センサ５０の内部に気体を通気させることができる。
　音響センサ５０の内部への気体の供給は、基板Ｗへの研磨処理の終了後、あるいは、基板Ｗへの研磨処理が始まる前のタイミングで行われる。基板Ｗへの研磨処理中（より具体的には、音響センサ５０による研磨音の検出中）は音響センサ５０の内部への気体供給を停止することで、気体供給により音響センサ５０の研磨音の検出性能の低下のおそれをなくすことができる。
　上記の実施形態では、１つの流量調整バルブ５５を備えた構成について説明しているが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば図１０に示すように、２つ（またはそれ以上の）流量調整バルブ５５を設けてこれを電磁弁１１１に並列に接続し、これら流量調整バルブ５５からの気体を継手１１４を介してクリーンフィルタ５６に流すように構成しても良い。これにより、音響センサ５０への気体供給量を精度良くコントロールすることができる。また、一方の流量調整バルブ５５に不具合が生じた場合でも、他方の流量調整バルブ５５を用いて音響センサ５０の内部に気体を通過させて通気を行うことが可能となる。
　上記実施形態では、研磨終了後のタイミングにて、音響センサ５０の内部に気体を通過させて通気を行うようにしているが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば一定時間毎に通気させても良い。さらに、基板研磨処理中に通気させるように構成しても良いが、気体の流れにより音響センサ５０による検出性能が低下するおそれがあることから、基板研磨処理中に通気させる場合には、気体の供給量を下げる（あるいは、音響センサ５０による研磨音の測定中は気体供給を止める）ことが好ましい。
　上記実施形態では、音響センサ５０への気体の供給は、検出面１００ａ（防水シート１０４側の面）とは反対側より行われているが、防水シート１０４、封止部材９６、継手１０８及びチューブ９３によりセンサ本体のある内部空間は半密閉状態となっているので、検出面１００ａの正面側や側面から気体を供給するように構成しても良い。
　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。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。

 

Claims (7)

  1. 　基板を研磨パッドに押し付けることにより前記基板の研磨を行う基板処理装置において、
    　前記基板を回転可能に保持する基板保持装置と、
    　前記基板の研磨音を検出して音響信号として出力するセンサ本体と、当該センサ本体を収容するカバー部材を備えた音響センサと、
    　前記音響信号から前記基板の研磨終点を検出する終点検出部と、
    　前記センサ本体への水分の付着を防止するために、前記カバー部材の内部へ気体を供給する気体供給装置を備えたことを特徴とする基板処理装置。
  2. 　前記気体供給装置は、気体を供給する気体供給源と、前記気体供給源からの前記音響センサへの気体の供給をオン・オフする切替部と、気体の供給量を調節する調節部と、前記音響センサの内部へ供給される気体から異物を除去するためのフィルタを備えたことを特徴とする、請求項１記載の基板処理装置。
  3. 　前記基板保持装置は、基板を押圧するための複数の圧力室を形成する弾性膜と、前記弾性膜が取り付けられるヘッド本体と、前記基板を囲むように配置されたリテーナリングと、前記気体供給源から気体を供給することで前記複数の圧力室の圧力を制御する圧力制御部とを備えることを特徴とする、請求項２記載の基板処理装置。
  4. 　前記センサ本体の検出面側には、前記カバー部材の内部への水滴の浸入を防止する防水シートが設けられていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  5. 　前記気体供給装置は前記カバー部材内に気体を供給するように前記カバー部材と接続されており、
    　前記カバー部材には、前記気体供給装置からの気体を通過させるための溝が形成されており、
    　前記防水シートには、前記気体供給装置からの気体を通過させるための複数の微小開口が形成されていることを特徴とする、請求項４記載の基板処理装置。
  6. 　前記基板保持装置を支持する支持部材と、前記支持部材に固定され前記音響センサを保持する保持機構を備え、
    　前記音響センサは、一定間隔で形成された複数の位置決め穴及びピンを介して、取付位置及び前記研磨パッドに対する取付角度が調節可能とされていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  7. 　基板を研磨パッドに押し付けることにより前記基板の研磨を行う基板処理装置において、前記基板の研磨音を検出して音響信号として出力するセンサ本体への水分の付着を防止するための防水装置であって、
    　前記センサ本体を収容するカバー部材と、
    　前記センサ本体への水滴の付着を防止するために、前記カバー部材の内部へ気体を供給する気体供給装置とを備えたことを特徴とする防水装置。
     
     
     
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20250062163A1 (en) * 2023-08-18 2025-02-20 Applied Materials, Inc. Acoustic monitoring for process reliability during polishing

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010067732A1 (ja) * 2008-12-12 2010-06-17 旭硝子株式会社 研磨装置、及び研磨方法、並びにガラス板の製造方法
JP2017528904A (ja) * 2014-06-16 2017-09-28 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 一体型センサを有する化学機械研磨保持リング

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5222329A (en) * 1992-03-26 1993-06-29 Micron Technology, Inc. Acoustical method and system for detecting and controlling chemical-mechanical polishing (CMP) depths into layers of conductors, semiconductors, and dielectric materials
US5245794A (en) * 1992-04-09 1993-09-21 Advanced Micro Devices, Inc. Audio end point detector for chemical-mechanical polishing and method therefor
US5439551A (en) * 1994-03-02 1995-08-08 Micron Technology, Inc. Chemical-mechanical polishing techniques and methods of end point detection in chemical-mechanical polishing processes
US6071375A (en) * 1997-12-31 2000-06-06 Lam Research Corporation Gas purge protection of sensors and windows in a gas phase processing reactor
JP3292243B2 (ja) * 1999-06-30 2002-06-17 日本電気株式会社 研磨終点検出装置
JP2005251887A (ja) * 2004-03-03 2005-09-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 洗浄装置及び洗浄方法
US8795032B2 (en) * 2008-06-04 2014-08-05 Ebara Corporation Substrate processing apparatus, substrate processing method, substrate holding mechanism, and substrate holding method
JP2014172161A (ja) * 2013-03-13 2014-09-22 Ebara Corp 基板割れ検知装置およびこれを備えた研磨装置並びに基板割れ検知方法
CN203636514U (zh) * 2013-11-07 2014-06-11 吉林大学 面向规则金刚石工具头超精密研磨/抛光加工平台
JP6344950B2 (ja) * 2014-03-31 2018-06-20 株式会社荏原製作所 研磨装置及び研磨方法
JP2016165792A (ja) * 2015-03-05 2016-09-15 ミクロ技研株式会社 研磨ヘッド及び研磨処理装置
KR20180089037A (ko) * 2017-01-31 2018-08-08 주식회사 케이씨텍 기판 처리 장치 및 그 제어방법
JP6990980B2 (ja) * 2017-03-31 2022-01-12 株式会社荏原製作所 基板処理装置
JP6437608B1 (ja) * 2017-09-08 2018-12-12 東芝メモリ株式会社 研磨装置、研磨方法、および研磨制御装置
JP2021144972A (ja) * 2020-03-10 2021-09-24 キオクシア株式会社 半導体製造装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010067732A1 (ja) * 2008-12-12 2010-06-17 旭硝子株式会社 研磨装置、及び研磨方法、並びにガラス板の製造方法
JP2017528904A (ja) * 2014-06-16 2017-09-28 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 一体型センサを有する化学機械研磨保持リング

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