[發(fā)明專利]電渦流金屬膜厚度終點(diǎn)檢測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010236186.2
• 申請(qǐng)日: 2010-07-26
• 公開（公告）號(hào): CN102049733A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟永鋼;曲子濂;樂(lè)承寧;趙德文;趙乾;路新春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): B24B49/10
• 分類號(hào): B24B49/10
• 代理公司: 北京鴻元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程中電渦流金屬膜厚度終點(diǎn)檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)

隨著集成電路(IC)制造技術(shù)的飛速發(fā)展，特征線寬已達(dá)到45nm以下，晶圓尺寸達(dá)到直徑300mm以上，金屬層布線達(dá)到13層以上，電渦流方法比較適用，但已有的電渦流終點(diǎn)檢測(cè)裝置僅含有電渦流傳感器、信號(hào)發(fā)生器和阻抗分析儀，使用一種工作頻率，其工作原理是根據(jù)不同厚度的金屬薄膜對(duì)電渦流傳感器線圈的阻抗值影響不同，利用阻抗分析儀測(cè)量電渦流線圈阻抗的變化來(lái)確定終點(diǎn)值。由于CMP過(guò)程中拋光盤和晶圓都在轉(zhuǎn)動(dòng)造成提離高度(即電渦流傳感器與被測(cè)面之間的距離)不穩(wěn)定，這種電渦流金屬膜厚度終點(diǎn)檢測(cè)裝置受提離高度的影響，無(wú)法準(zhǔn)確提供終點(diǎn)檢測(cè)，通常輔助以光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)裝置。另外已有的電渦流檢測(cè)裝置的電渦流傳感器安裝與拆卸較為困難，而且密封性能差，不能很好的解決實(shí)際工作中因電渦流傳感器的安裝間隙所引起的拋光液的滲漏問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程中電渦流金屬膜厚度終點(diǎn)檢測(cè)裝置，既能準(zhǔn)確的進(jìn)行終點(diǎn)檢測(cè)，又能使電渦流傳感器安裝和拆卸方便，并可解決因電渦流傳感器的安裝間隙所引起的拋光液的滲漏問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程中電渦流金屬膜厚度終點(diǎn)檢測(cè)裝置，其特征在于：該裝置包括電渦流傳感器、多頻信號(hào)發(fā)生器、導(dǎo)電滑環(huán)、導(dǎo)電定環(huán)、前置電路以及含有數(shù)據(jù)處理與控制程序的計(jì)算控制單元；所述的電渦流傳感器安裝在拋光機(jī)的拋光臺(tái)內(nèi)且與工件對(duì)應(yīng)的拋光墊下方的一個(gè)階梯孔內(nèi)，電渦流傳感器括線圈、殼體和壓緊螺母，殼體為一個(gè)空心的階梯軸，所述的線圈安裝在階梯軸頂部，壓緊螺母設(shè)置在拋光臺(tái)的上表面和階梯軸的上軸肩之間，壓緊螺母的內(nèi)孔與階梯軸配合，并通過(guò)外螺紋與拋光臺(tái)連接；所述的多頻信號(hào)發(fā)生器通過(guò)雙芯屏蔽數(shù)據(jù)線經(jīng)前置電路、導(dǎo)電滑環(huán)和導(dǎo)電定環(huán)與電渦流傳感器連接，為電渦流傳感器提供工作信號(hào)；因金屬膜厚度變化引起的電渦流傳感器的電感變化信號(hào)通過(guò)雙芯屏蔽數(shù)據(jù)線經(jīng)前置電路、導(dǎo)電滑環(huán)和導(dǎo)電定環(huán)輸入到計(jì)算控制單元；當(dāng)晶圓表面的金屬膜厚到達(dá)終點(diǎn)厚度值時(shí)，該裝置控制拋光機(jī)停止拋光。

本發(fā)明的技術(shù)特征還在于：電渦流傳感器的線圈為單層空芯線圈；所述的多頻信號(hào)發(fā)生器為掃頻模式或多頻疊加模式；在階梯軸的下軸肩下部設(shè)有密封圈。

本發(fā)明與現(xiàn)有的化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程中電渦流金屬膜厚度終點(diǎn)檢測(cè)裝置相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果：本發(fā)明可克服由振動(dòng)引起的提離高度變化對(duì)終點(diǎn)檢測(cè)的影響，提供準(zhǔn)確的終點(diǎn)檢測(cè)；與傳統(tǒng)的電渦流傳感器采用的多層自粘線圈相比，本發(fā)明中的單層空芯線圈有效減小分布電容對(duì)測(cè)量的影響，提高測(cè)量精度；發(fā)明了一種新的電渦流傳感器外殼結(jié)構(gòu)，方便安裝拆卸，并可有效解決因電渦流傳感器的安裝間隙所引起的拋光液的滲漏問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1(a)、(b)、(c)為化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程中電渦流金屬膜厚度終點(diǎn)檢測(cè)裝置測(cè)量原理示意圖。

圖2為化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程中電渦流金屬膜厚度終點(diǎn)檢測(cè)裝置的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2中A部分的放大圖。

圖4為電渦流金屬膜厚度終點(diǎn)檢測(cè)裝置的電路原理框圖。

圖5為電渦流金屬膜厚度終點(diǎn)檢測(cè)裝置中信號(hào)處理與控制程序流程框圖。

圖6為不同厚度金屬銅膜標(biāo)樣(c＝3.0、6.0、9.0μm)的等效電感L隨激勵(lì)信號(hào)頻率ω的變化關(guān)系曲線圖。

圖7為待測(cè)厚度金屬銅膜樣品的等效電感L隨激勵(lì)信號(hào)頻率ω的變化關(guān)系曲線。

圖8為不同提離條件下的等效電感L隨激勵(lì)信號(hào)頻率ω的變化關(guān)系曲線。

圖9為單層和多層線圈示意圖。

圖中：10-拋光頭；20-被測(cè)晶圓；21-金屬膜；30-拋光墊；40-拋光臺(tái)；50-導(dǎo)電定環(huán)；51-導(dǎo)電滑環(huán)；60-電渦流傳感器；61-傳感器端蓋；62-壓緊螺母；63-殼體；64-密封圈；65-雙芯屏蔽數(shù)據(jù)線；66-線圈；70-多頻信號(hào)發(fā)生器；71-計(jì)算控制單元；80-為電渦流傳感器線圈等效電路回路；81-為金屬膜的等效電路回路。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、工作原理和工作過(guò)程做進(jìn)一步的說(shuō)明。