[發明專利]用于金屬膜厚測量的差分探頭裝置

有效

• 申請號: 201810270780.X
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108489373B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 王軍星;郭振宇;趙德文;王同慶;沈攀;萬明軍;路新春
• 申請（專利權）人: 清華大學;華海清科股份有限公司
• 主分類號: G01B7/06
• 分類號: G01B7/06
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

本發明公開了一種用于金屬膜厚測量的差分探頭裝置，包括：激勵源，用于提供振蕩源；差分探頭，差分探頭具有第一線圈通道和第二線圈通道，且對應包括第一線圈和第二線圈；采集模塊，用于在探頭正下方產生磁場，且在探頭正下方的被測金屬薄膜的表面產生感應磁場時，采集探頭的等效阻抗；中央處理模塊，用于使得第一線圈和第二線圈同時工作，并且根據等效阻抗得到線圈阻抗的變化值，以根據線圈阻抗的變化值得到被測金屬薄膜的厚度。該裝置可以通過非接觸式進行金屬膜厚的測量，從而消減共模量的干擾，提高測試的穩定性。

技術領域

本發明涉及無損檢測技術領域，特別涉及一種用于金屬膜厚測量的差分探頭裝置。

背景技術

相關技術通過探針方式測量金屬薄膜，利用四個探針測量一個矩形區域內的電阻，再根據電阻值以及被測金屬薄膜的電阻率等理論參數計算膜厚值，從而完成金屬薄膜厚度的測量；電渦流式一般非接觸，利用電磁互感測量由金屬薄膜所改變的磁場的表征量，以此推導測量信號與金屬膜厚的關系。

然而，探針接觸式測量會造成被測金屬薄膜輕微損傷，并且不能夠實時測量金屬膜厚度，比如在CMP(Chemical Mechanical polishing，化學機械拋光)過程中；電渦流式實時測量時，易受機械震動造成提離的影響并沒有相關硬件措施處理，探測線圈距離被測金屬薄膜較遠易受影響而變得不可靠，探測線圈與電路板結合在一起，更換探測線圈不方便，有待改進。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的目的在于提出一種用于金屬膜厚測量的差分探頭裝置，該裝置可以消減共模量的干擾，消除在CMP過程中拋光墊磨損帶來的提離影響，提高測試的穩定性，用于CMP過程中實時測量。

本為達到上述目的，本發明實施例提出了一種用于金屬膜厚測量的差分探頭裝置，包括：激勵源，用于提供振蕩源；差分探頭，所述差分探頭具有第一線圈通道和第二線圈通道，且對應包括第一線圈和第二線圈；采集模塊，用于在探頭正下方產生磁場，且在所述探頭正下方的被測金屬薄膜的表面產生感應磁場時，采集所述探頭的等效阻抗；中央處理模塊，用于使得所述第一線圈和所述第二線圈同時工作，并且根據所述等效阻抗得到線圈阻抗的變化值，以根據所述線圈阻抗的變化值得到所述被測金屬薄膜的厚度。

本發明實施例的用于金屬膜厚測量的差分探頭裝置，可以通過非接觸式進行測量，不會損傷被測金屬薄膜表面，而且能夠消減共模量的干擾，可以用于在線、離線方式測量，近距離測試金屬薄膜厚度有效提高了信號的穩定性，提高測試的穩定性。

另外，根據本發明上述實施例的用于金屬膜厚測量的差分探頭裝置還可以具有以下附加的技術特征：

進一步地，在本發明的一個實施例中，還包括：通訊接口，用于發送所述被測金屬薄膜的厚度至設備終端。

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述差分探頭包括：第一封裝孔和第二封裝孔，用于封裝線圈；第一線圈封裝和第二線圈封裝，用于灌封所述線圈，并引出引線，且分別安裝到所述第一封裝孔和所述第二封裝孔，以得到所述差分探頭。

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述第一封裝孔和所述第二封裝孔的內徑相同，貫穿深度不同，且兩孔邊緣的最小距離大于20mm，所述第二封裝孔與所述第一封裝孔的貫穿深度差大于1mm。

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述第一線圈封裝和所述第二線圈封裝周圍6mm內不能含有金屬材料。

進一步地，在本發明的一個實施例中，還包括：墊圈，用于調節所述第一線圈和所述第二線圈的高度，以形成高度差，其中，所述墊圈厚度是固定的。

進一步地，在本發明的一個實施例中，差分探頭還包括：固定孔，用于固定所述差分探頭裝置。