本发明专利技术公开了一种用于CMP的电涡流传感器和膜厚测量装置，其中，电涡流传感器包括依次叠放的检测线圈、激励线圈和补偿线圈，所述激励线圈位于检测线圈和补偿线圈之间，所述检测线圈的安装位置靠近抛光盘上表面，所述检测线圈、激励线圈和补偿线圈的水平截面均为矩形，并且，激励线圈的水平截面面积小于检测线圈的水平截面面积，检测线圈与补偿线圈的水平截面面积相同。面积相同。面积相同。
【技术实现步骤摘要】
一种用于CMP的电涡流传感器和膜厚测量装置
[0001]本专利技术涉及化学机械抛光
，尤其涉及一种用于CMP的电涡流传感器和膜厚测量装置。
技术介绍
[0002]集成电路(Integrated Circuit，IC)是信息技术产业发展的核心和命脉。集成电路一般通过在硅晶圆上相继沉积导电层、半导体层或绝缘层而形成。从而使晶圆表面沉积有填料层形成的薄膜。制造工艺中，需要持续平坦化填料层直到露出图案化的顶表面，以在凸起图案之间形成导电路径。
[0003]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。
[0004]在金属CMP终点检测中，电涡流检测是最常用的方法。现有的化学机械抛光设备中或者其他领域的电涡流金属膜厚测量系统中，面临着难以达到纳米量级厚度分辨率、横向分辨率差、量程范围小等问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术实施例提供了一种用于CMP的电涡流传感器和膜厚测量装置，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0006]本专利技术实施例的第一方面提供了一种用于CMP的电涡流传感器，包括依次叠放的检测线圈、激励线圈和补偿线圈，所述激励线圈位于检测线圈和补偿线圈之间，所述检测线圈的安装位置靠近抛光盘上表面，所述检测线圈、激励线圈和补偿线圈的水平截面均为矩形，并且，激励线圈的水平截面面积小于检测线圈的水平截面面积，检测线圈与补偿线圈的水平截面面积相同。
[0007]在一个实施例中，所述激励线圈的水平截面面积为检测线圈或补偿线圈的20%~80%。
[0008]在一个实施例中，所述检测线圈和补偿线圈的异名端相连。
[0009]在一个实施例中，所述电涡流传感器在抛光盘中的安装位置设定为使得各个线圈的长度方向平行于抛光盘的半径方向。
[0010]在一个实施例中，所述检测线圈、激励线圈和补偿线圈各自在中央位置设有一形状和大小相同的矩形镂空区域，从而形成环状并具有内宽、内长和外宽、外长。
[0011]在一个实施例中，所述检测线圈、激励线圈和补偿线圈的高度均不大于1mm。
[0012]在一个实施例中，所述激励线圈的结构参数为：内宽大于等于1mm，外宽小于等于6mm，内长大于等于5mm，外长小于等于20mm，匝数不大于300匝。
[0013]在一个实施例中，所述检测线圈和补偿线圈的结构参数完全一致，其外宽小于等于8mm，外长小于等于20mm，匝数不大于700匝。
[0014]在一个实施例中，所述检测线圈、激励线圈和补偿线圈三者同轴放置并且相互平行。
[0015]在一个实施例中，两两线圈之间的垂直距离小于等于0.9mm。
[0016]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检测线圈、激励线圈和补偿线圈并使两两线圈之间绝缘；所述屏蔽壳用于减小外界磁场干扰。
[0017]在一个实施例中，所述检测线圈、激励线圈和补偿线圈同向绕制在所述线圈骨架上。
[0018]本专利技术实施例的第二方面提供了一种膜厚测量装置，包括如上所述的电涡流传感器，还包括前置信号处理模块、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。
[0019]本专利技术实施例的第三方面提供了一种化学机械抛光设备，包括承载头、抛光盘、修整器和抛光液供给装置，还包括安装在抛光盘中的如上所述的膜厚测量装置。
[0020]本专利技术实施例的有益效果包括：可获得纳米量级厚度分辨率、高横向分辨率、可满足半导体制造的大量程的在线测量。
附图说明
[0021]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：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；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；图3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；图4为本专利技术一实施例提供的电涡流传感器的示意图；图5至图7示出了本专利技术一实施例提供的电涡流传感器的线圈结构；图8示出了本专利技术一实施例提供的电涡流传感器的测量范围；图9示出了不同激励线圈尺寸对横向分辨率的影响；图10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；图11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；图12示出了特征值与金属膜厚的关系曲线。
具体实施方式
[0022]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。
[0023]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。
[0024]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。
[0025]在本申请中，化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing）也称为化学机械平坦化（Chemical Mechanical Planarization），晶圆（wafer）也称为晶片、硅片、基片或基板（substrate）等，其含义和实际作用等同。
[0026]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。
[0027]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，通过承载头本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于CMP的电涡流传感器，其特征在于，包括依次叠放的检测线圈、激励线圈和补偿线圈，所述激励线圈位于检测线圈和补偿线圈之间，所述检测线圈的安装位置靠近抛光盘上表面，所述检测线圈、激励线圈和补偿线圈的水平截面均为矩形，并且，激励线圈的水平截面面积小于检测线圈的水平截面面积，检测线圈与补偿线圈的水平截面面积相同。2.如权利要求1所述的电涡流传感器，其特征在于，所述激励线圈的水平截面面积为检测线圈或补偿线圈的20%~80%。3.如权利要求1所述的电涡流传感器，其特征在于，所述检测线圈和补偿线圈的异名端相连。4.如权利要求1所述的电涡流传感器，其特征在于，所述电涡流传感器在抛光盘中的安装位置设定为使得各个线圈的长度方向平行于抛光盘的半径方向。5.如权利要求1所述的电涡流传感器，其特征在于，所述检测线圈、激励线圈和补偿线圈各自在中央位置设有一形状和大小相同的矩形镂空区域，从而形成环状并具有内宽、内长和外宽、外长。6.如权利要求1所述的电涡流传感器，其特征在于，所述检测线圈、激励线圈和补偿线圈的高度均不大于1mm。7.如权利要求5所述的电涡流传感器，其特征在于，所述激励线圈的结构参数为：内宽大于等于1mm，外宽小于等于6mm，内长大于等于5mm，外长小于等于20...
【专利技术属性】
技术研发人员：王成鑫，王同庆，田芳鑫，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：
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