[發明專利]渦電流傳感器及研磨裝置

在審

• 申請號: 202010624838.3
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN112171503A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 阿部敦史;渡邊和英;高橋太郎
• 申請（專利權）人: 株式會社荏原制作所
• 主分類號: B24B37/10
• 分類號: B24B37/10;B24B37/20;B24B37/30;B24B37/34;B24B57/02
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 肖華

本發明提供一種渦電流傳感器和研磨裝置，該渦電流傳感器比公知技術改善了在晶片的邊緣區域檢測膜厚精度。用于測定形成于基板的導電性膜的膜厚的渦電流傳感器具有：作為磁性體的磁芯(136)，其具有：基部(120)，及分別在基部(120)的第一方向(122)的兩端部(186)設于基部(120)的外腳(134)；勵磁線圈，其配置于磁芯(136)，用于在導電性膜中形成渦電流；及檢測線圈，其配置于磁芯(136)，用于檢測形成于導電性膜中的渦電流。基部(120)在第一方向(122)的長度，大于基部(120)在與第一方向(122)實質地正交的第二方向(148)的長度。

技術領域

本發明關于一種渦電流傳感器。

背景技術

近年來，隨著半導體元件的高集成化，電路的配線逐漸微細化，且配線間距離亦更加狹窄。因此，需要將研磨對象物的基板(半導體晶片等)的表面平坦化，而該平坦化法的一個手段通過研磨裝置進行研磨(Polishing)。

研磨裝置具備：用于保持用于對研磨對象物進行研磨的研磨墊的研磨臺；及用于保持研磨對象物并將其按壓于研磨墊的頂環(保持部)。研磨臺與頂環分別通過驅動部(例如馬達)而旋轉驅動。將包含研磨劑的液體(漿液)流到研磨墊上，并通過在此接觸被頂環所保持的研磨對象物來研磨研磨對象物。

研磨裝置對研磨對象物的研磨不充分時，電路間無法保持絕緣，可能會產生短路，此外，過度研磨時，因為配線的剖面積減少造成電阻值上升，或是將配線本身完全除去，而產生無法形成電路本身等的問題。因而，對研磨裝置要求檢測最佳的研磨終點。

為了檢測最佳的研磨終點會使用渦電流傳感器。渦電流傳感器可測定形成于基板的導電性膜的膜厚。渦電流傳感器配置于研磨臺的內部，伴隨研磨臺旋轉而檢測形成于導電性膜的渦電流。渦電流傳感器如記載于日本特表2007-501509號。該技術中渦電流傳感器使用E型線圈。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1:日本特表2007-501509號

近年來，為了減少半導體晶片邊緣附近的不良品率，而要求希望能夠更靠近半導體晶片的邊緣測定膜厚，并以In-situ的封閉回路控制進行膜厚控制。為了使渦電流傳感器在晶片的邊緣區域的檢測精度提高，縮小渦電流傳感器的外徑(口徑)是有效的。此因，縮小外徑時，當傳感器從晶片外部進入內部時(或是傳感器從晶片內部移出外部時)，整個傳感器通過晶片的邊緣，為了使整個傳感器進入晶片的內部(或是移出晶片的外部)，而傳感器需要的移動距離縮短。相當于該移動距離的晶片的邊緣區域因為整個傳感器不在晶片內部，所以無法正確測定膜厚。

在使用剖面為圓形的線圈(螺線管型或螺旋型的線圈)的傳感器時，整個傳感器為了進入晶片內部需要的移動距離與線圈的外徑大致相等。因此，為了使渦電流傳感器在晶片的邊緣區域的檢測精度提高，縮小渦電流傳感器的外徑是有效的。

另外，為了使渦電流傳感器對晶片的導電性膜(例如鍍覆膜)的膜厚的測定精度提高，增大渦電流傳感器的外徑，使導電性膜中產生許多渦電流，并增大渦電流的檢知輸出是有效的。對于這些矛盾的要求，記載于日本特表2007-501509號的公知技術的傳感器采用剖面為E型的鐵氧體磁芯。記載于日本特表2007-501509號的E鐵氧體磁芯的形狀，從磁芯上方向觀看磁芯時是細長的長方形。E型鐵氧體磁芯的一個中腳與兩個外腳(這些相當于E字中水平伸出的三條橫線)與長方形的長邊平行地伸長。長方形的短邊，亦即長方形的寬度狹窄。

公知技術在晶片的邊緣區域，以細長的長方形的長邊與晶片的半徑方向垂直的方式，傳感器從晶片的外部進入內部。或是，傳感器從晶片的內部移出外部。因此，傳感器在晶片半徑方向的長度長方形的寬度，且傳感器在晶片的半徑方向的長度縮短。結果，整個傳感器為了進入晶片內部(或是移出晶片外部)需要的傳感器的移動距離縮短。此外，因為傳感器細長的長方形，所以寬度相同時，越將長邊拉長變細長，傳感器外徑的面積越大，可增大渦電流的檢知輸出。