[發明專利]全局金屬膜厚度測量裝置

有效

• 申請號: 201110046521.7
• 申請日: 2011-02-25
• 公開（公告）號: CN102175133A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 趙德文;曲子濂;路新春;趙乾;何永勇;孟永鋼;雒建斌
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01B7/06
• 分類號: G01B7/06
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術領域

本發明涉及半導體行業膜厚精密測量技術領域，特別涉及一種全局金屬膜厚度測量裝置。

背景技術

隨著集成電路(IC)制造技術的發展，晶圓尺寸達到直徑300mm以上，特征線寬已達到45nm以下，采用新的半導體、導體和介電材料以克服集成度提高所帶來的功耗和信號延遲方面的問題。銅互連延遲限制了IC向更高速發展，低k介質、小線寬及多層數是改善的有效途徑。但低k介質層的機械強度遠小于銅線，導致傳統的大應力CMP拋光容易撕裂。其解決方案是采用兩步拋光法，即先采用大應力CMP將銅層拋光到一定厚度，然后再利用無應力拋光。在第二步無應力拋光前，需要精確確定工件上各個點的銅膜厚度，電渦流方法是非接觸式測量方法，不破壞銅膜，精度高，較為適用，在實際應用過程遇到的問題主要是提離(即電渦流傳感器與被測薄膜間的距離)的不穩定，影響膜厚測量精度。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種全局金屬膜厚度測量裝置，實現測頭與工件間隙的自適應，不受工件厚度和機械運轉精度的影響，將提離高度穩定在一個較小范圍內，實現了對工件膜厚度的快速準確全局測量。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種全局金屬膜厚度測量裝置，包括底座10，其特征在于，底座10上固定有轉臺20和直線單元30，轉臺20包括定子部分21和轉子部分22，定子部分21固定在底座10上，轉子部分22上固定工作臺50，工作臺50內有真空管路，轉子部分22的旋轉接頭23與所述真空管路相連，直線單元30包括導軌31和可沿導軌31滑動的滑塊32，導軌31固定在底座10上，滑塊32上固定連接水平的懸臂40，懸臂40的另一端設置有與工作臺50臺面相對的測頭80，測頭80內設置電渦流探頭82。

直線單元30可以是直線電機或者導軌絲杠單元配合電機，懸臂40固定在電機上。

電渦流探頭82為軸對稱線圈821。

更進一步，如果要實現更精確控制，可使得滑塊32與懸臂40鉸接，滑塊32上還固定有電磁鐵33，懸臂40一端下方固定與電磁鐵33相對的鐵塊41，另一端設置有與工作臺50臺面相對的測頭80，測頭80內設電渦流探頭82和豎直的通氣孔81及節流孔83，通氣孔81和節流孔83同軸相連后貫通測頭80。

本發明與現有技術相比，具有的優點是：能夠實現探頭與被測工件之間提離高度的自適應，不受設備機械運動精度的影響；能夠實現探頭與被測工件之間較小的提離高度，而探頭與工件不會接觸。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖，懸臂40和滑塊32鉸接，測頭80在工作臺上方；

圖2是圖1中A處局部放大視圖；

圖3是本發明的結構示意圖，懸臂40和滑塊32鉸接，測頭80遠離工作臺；

圖4是電渦流探頭82測量原理圖，其中圖4(a)為電渦流探頭線圈對工件測量示意，圖4(b)為探頭線圈等效電路和電渦流等效電路，圖4(c)為膜厚測量電路原理；

圖5是全局測量示意圖；

圖6是本發明的結構示意圖，懸臂40和滑塊32固定；

圖7是圖6中B處局部放大圖；

圖8是本發明所述裝置信號處理單元原理圖。

在附圖中：

10-底座，?????????????????20-轉臺，??????????21-定子部分，

22-轉子部分，?????????????23-旋轉接頭，??????30-直線單元，

31-導軌，?????????????????32-滑塊，??????????33-電磁鐵，

40-懸臂，?????????????????41-鐵塊，??????????50-工件臺，

60-軸承，?????????????????70-銷軸，??????????80-測頭，

81-通氣孔，???????????????82-電渦流探頭，????821-電渦流探頭線圈，

823-探頭線圈等效電路，????824-電渦流等效電路，

825-膜厚測量電路原理；????83-節流孔，????????90-工件，

901-待測金屬膜。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細說明。