[发明专利]一种用于CMP的电涡流传感器和膜厚测量装置

说明书

本发明公开了一种用于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。

技术领域

本发明涉及化学机械抛光技术领域，尤其涉及一种用于CMP的电涡流传感器和膜厚测量装置。

背景技术

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。

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。

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

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%。

在一个实施例中，所述检测线圈和补偿线圈的异名端相连。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

在一个实施例中，两两线圈之间的垂直距离小于等于0.9mm。

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。

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。