一种膜厚测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种膜厚测量装置，包括电涡流传感器、前置信号处理模块、数据采集模块和通讯模块；电涡流传感器连接前置信号处理模块，前置信号处理模块连接数据采集模块，数据采集模块连接通讯模块，通讯模块与上位机通信；电涡流传感器包括激励线圈和感应线圈；激励线圈和感应线圈均为扁平线圈，并且同轴设置，激励线圈与感应线圈的绕线方向相同；前置信号处理模块包括跟随电路、差分放大单元、整流滤波单元、比较放大单元、信号发生单元、相位解调单元和滤波放大单元。解调单元和滤波放大单元。解调单元和滤波放大单元。

【技术实现步骤摘要】
一种膜厚测量装置


[0001]本专利技术涉及化学机械抛光
，尤其涉及一种膜厚测量装置。

技术介绍

[0002]化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)技术是IC制造过程中的首选平面化工艺。在化学机械抛光中，对半导体器件的制造工艺而言，过多或过少的材料去除都会导致器件电性的减退甚至失效。为了提高化学机械抛光工艺的可控度，提升产品的稳定性，降低产品的缺陷率，使每一片晶圆达到均一性的生产，化学机械抛光的终点检测技术(Endpoint Detection，EPD)应运而生。
[0003]在金属CMP终点检测中，电涡流检测是最常用的方法，其输出的信号为电压信号，经实验验证，该电压信号的大小与所测金属晶圆膜厚有关，也与电涡流传感器与所测金属晶圆的距离有关，其中，该距离被称为传感器的提离高度(Lift
‑
off Distance)，在不同的提离高度下膜厚与电压值的对应关系不同。在实际加工中，位于传感器与被抛晶圆之间的是抛光垫，故抛光垫的厚度即为提离高度，抛光垫的厚度会随着加工的进行变薄，即提离高度变小，此时电压值与膜厚的对应关系发生变化，导致测量误差变大，影响抛光效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种膜厚测量装置，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0005]本专利技术实施例提供了一种膜厚测量装置，包括电涡流传感器、前置信号处理模块、数据采集模块和通讯模块；
[0006]所述电涡流传感器连接前置信号处理模块，前置信号处理模块连接数据采集模块，数据采集模块连接通讯模块，通讯模块与上位机通信；
[0007]所述电涡流传感器包括激励线圈和感应线圈；所述激励线圈和感应线圈均为扁平线圈，并且同轴设置，激励线圈与感应线圈的绕线方向相同；
[0008]所述前置信号处理模块包括跟随电路、差分放大单元、整流滤波单元、比较放大单元、信号发生单元、相位解调单元和滤波放大单元。
[0009]在一个实施例中，利用所述膜厚测量装置测量晶圆的金属膜厚时，使用K值进行计算，其中，所述K值用于表征所述膜厚测量装置的输出信号的虚部与实部的比值，所述K值不受提离高度的影响。
[0010]在一个实施例中，所述跟随电路的输入端连接感应线圈，跟随电路的输出端连接差分放大单元的输入端，差分放大单元的输出端分别连接整流滤波单元和相位解调单元，整流滤波单元的输出端连接比较放大单元的输入端，比较放大单元的输出端连接数据采集模块，信号发生单元的输出端分别连接激励线圈和相位解调单元，相位解调单元的输出端连接滤波放大单元的输入端，滤波放大单元的输出端连接数据采集模块。
[0011]在一个实施例中，所述电涡流传感器还包括线圈骨架和屏蔽壳；所述线圈骨架用
于支撑固定感应线圈和激励线圈并使两个线圈之间绝缘；所述屏蔽壳用于减小外界磁场干扰。
[0012]在一个实施例中，所述感应线圈和激励线圈同向绕制在所述线圈骨架上。
[0013]在一个实施例中，所述屏蔽壳包覆在所述线圈骨架的外周。
[0014]在一个实施例中，所述屏蔽壳的芯层由金属材料制成，并且所述屏蔽壳的表面涂覆有非金属材料层以防止金属离子污染。
[0015]在一个实施例中，所述激励线圈和感应线圈均为环形的扁平线圈，激励线圈和感应线圈上下并列并且同轴设置。
[0016]在一个实施例中，所述激励线圈和感应线圈均为环形的扁平线圈，激励线圈和感应线圈同轴并且平行设置，激励线圈位于环形的感应线圈的环内，感应线圈包裹着激励线圈的外径。
[0017]本专利技术实施例的有益效果包括：能够提高测量准确性。
附图说明
[0018]通过结合以下附图所作的详细描述，本专利技术的优点将变得更清楚和更容易理解，但这些附图只是示意性的，并不限制本专利技术的保护范围，其中：
[0019]图1为本专利技术一实施例提供的化学机械抛光设备的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术一实施例提供的化学机械抛光设备的结构示意图；
[0021]图3为本专利技术一实施例提供的膜厚测量装置的组成结构示意图；
[0022]图4为本专利技术一实施例提供的电涡流传感器的结构示意图；
[0023]图5为本专利技术一实施例提供的电涡流传感器的示意图；
[0024]图6为本专利技术另一实施例提供的电涡流传感器的示意图；
[0025]图7为本专利技术一实施例提供的电涡流传感器的等效电路图；
[0026]图8示出了使用膜厚测量装置的测量步骤；
[0027]图9示出了幅值差与相位差的关系曲线；
[0028]图10示出了K值与金属膜厚的关系曲线。
具体实施方式
[0029]下面结合具体实施例及其附图，对本专利技术所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本专利技术的特定的具体实施方式，用于说明本专利技术的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本专利技术实施方式及本专利技术保护范围的限制。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。应当理解的是，除非特别予以说明，为了便于理解，以下对本专利技术具体实施方式的描述都是建立在相关设备、装置、部件等处于原始静止的未给与外界控制信号和驱动力的自然状态下描述的。
[0030]此外，还需要说明的是，本申请中使用的例如前、后、上、下、左、右、顶、底、正、背、水平、垂直等表示方位的术语仅仅是为了便于说明，用以帮助对相对位置或方向的理解，并
非旨在限制任何装置或结构的取向。
[0031]为了说明本专利技术所述的技术方案，下面将参考附图并结合实施例来进行说明。
[0032]在本申请中，化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)也称为化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization)，晶圆(wafer)也称为晶片、硅片、基片或晶圆(substrate)，其含义和实际作用等同。
[0033]如图1所示，本专利技术实施例提供的化学机械抛光设备1的主要构成部件有用于保持晶圆w并带动晶圆w旋转的承载头10、覆盖有抛光垫21的抛光盘20、用于修整抛光垫21的修整器30、以及用于提供抛光液的供液部40。
[0034]在化学机械抛光过程中，承载头10通过负压吸取晶圆w，并将晶圆w含有金属薄膜的一面压在抛光垫21上，并且承载头10做旋转运动以及沿抛光盘20的径向往复移动使得与抛光垫21接触的晶圆w表面被逐渐抛除，同时抛光盘20旋转，供液部40向抛光垫21表面喷洒抛光液。在抛光液的化学作用下，通过承载头10与抛光盘20的相对运动使晶圆w与抛光垫21摩擦以进行抛光。在抛光期间，使用修整器30可以移除残留在抛光垫21表面的杂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膜厚测量装置，其特征在于，包括电涡流传感器、前置信号处理模块、数据采集模块和通讯模块；所述电涡流传感器连接前置信号处理模块，前置信号处理模块连接数据采集模块，数据采集模块连接通讯模块，通讯模块与上位机通信；所述电涡流传感器包括激励线圈和感应线圈；所述激励线圈和感应线圈均为扁平线圈，并且同轴设置，激励线圈与感应线圈的绕线方向相同；所述前置信号处理模块包括跟随电路、差分放大单元、整流滤波单元、比较放大单元、信号发生单元、相位解调单元和滤波放大单元。2.如权利要求1所述的膜厚测量装置，其特征在于，利用所述膜厚测量装置测量晶圆的金属膜厚时，使用K值进行计算，其中，所述K值用于表征所述膜厚测量装置的输出信号的虚部与实部的比值，所述K值不受提离高度的影响。3.如权利要求2所述的膜厚测量装置，其特征在于，所述跟随电路的输入端连接感应线圈，跟随电路的输出端连接差分放大单元的输入端，差分放大单元的输出端分别连接整流滤波单元和相位解调单元，整流滤波单元的输出端连接比较放大单元的输入端，比较放大单元的输出端连接数据采集模块，信号发生单元的输出端分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成鑫，王同庆，田芳馨，路新春，
申请(专利权)人：华海清科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：