CN102022971B - 电涡流传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电涡流传感器，所述电涡流传感器包括磁芯，所述磁芯的垂直于磁芯高度方向的截面为矩形截面；和线圈，所述线圈沿所述矩形截面的周向缠绕在所述磁芯的外周壁上。根据本发明实施例的电涡流传感器同时高灵敏度和高径向分辨率，其较大的探测区域可以包含更多的芯片图案和特征，这样就缩小了因芯片图案密度变化所带来的方差，从而使硅片膜厚度的测量更为精确。
Description
技术领域
本发明涉及一种电涡流传感器。
背景技术
目前，化学机械抛光工艺前后均采用涡流传感器测量硅片的铜膜厚度和形貌。随着硅片特征尺寸的减小，芯片制造时的观察窗也随之减小。对于化学机械抛光过程来说，准确而灵敏地测量铜膜厚度是极其重要的。增大传感器探针的尺寸能增强灵敏度，但它会牺牲径向轮廓测量时的径向分辨率。而多区域控制的化学机械抛光工艺对硅片形貌测量时的分辨率要求极高。
现有技术中用于硅片膜厚测量的电涡流传感器的探针截面多为圆形，其分辨率和灵敏度已经不能满足芯片制造过程中硅片膜厚测量的需求。可以通过增大探针截面的尺寸来提高灵敏度，但是其径向尺寸也增加，从而牺牲了其径向的分辨率。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种具有高灵敏度和高径向分辨率的电涡流传感器。
为了实现上述目的，根据本发明的实施例提出一种电涡流传感器，所述电涡流传感器包括：磁芯，所述磁芯的垂直于磁芯高度方向的截面为矩形截面；和线圈，所述线圈沿所述矩形截面的周向缠绕在所述磁芯的外周壁上。
根据本发明实施例的电涡流传感器具有矩形的探测面，因此可以通过增大矩形长度来增大探测面积，从而提高电涡流传感器的灵敏度。此外，由于根据本发明实施例的电涡流传感器的矩形探测面的宽度较小，因此根据本发明实施例的电涡流传感器可以具有高径向分辨率。
根据本发明实施例的电涡流传感器同时具有大探测面和高径向分辨率，因此在用于探测硅片膜厚时，其探测区域可以包含更多的芯片图案和特征，从而缩小了因芯片图案密度变化所带来的方差，从而使硅片膜厚度的测量更为精确。
另外，根据本发明实施例的电涡流传感器可以具有如下附加技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述磁芯为长方体，所述矩形截面的长宽比为10～15∶1，且所述矩形截面的宽度为3～5mm。
根据本发明的一个实施例，所述磁芯的外周壁上设有周向凹槽，其中所述线圈容纳在所述凹槽内。通过设置周向凹槽，不仅便于缠绕线圈，而且可以使线圈更稳固地缠绕在所述磁芯的外周壁上。
根据本发明的一个实施例，还包括壳体，所述壳体内限定有容纳腔，所述壳体的顶壁上设有开口，其中所述磁芯和线圈设置在所述容纳腔内。
利用带有开口的壳体可以限制根据本发明实施例的电涡流传感器的磁场方向沿着所述磁芯的宽度方向，从而提高根据本发明实施例的电涡流传感器的径向分辨率。
根据本发明的一个实施例，所述壳体为长方体。
根据本发明的一个实施例，所述壳体为金属壳体。
根据本发明的一个实施例，所述壳体为铝壳体或铁壳体。
根据本发明的一个实施例，所述开口为长槽，其中所述长槽的长度方向与所述磁芯的矩形截面的长度方向一致。
根据本发明的一个实施例，所述长槽在垂直于所述磁芯的矩形截面的长度的方向上的截面为矩形截面或梯形截面。
根据本发明的一个实施例，所述长槽在垂直于所述磁芯的矩形截面的长度的方向上的两侧壁为朝向彼此突出的圆弧形。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明的一个实施例的电涡流传感器的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是根据本发明的另一个实施例的电涡流传感器的结构示意图；
图4是图2的俯视图；
图5是根据本发明实施例的电涡流传感器的一种壳体的剖视图；
图6是根据本发明实施例的电涡流传感器的另一种壳体的剖视图；
图7是根据本发明实施例的电涡流传感器的再一种壳体的剖视图；
图8是利用根据本发明实施例的电涡流传感器测量硅片膜厚度的示意图。
附图标记说明：
电涡流传感器100、磁芯1、周向凹槽11、线圈2、壳体3、容纳腔31、开口32、硅片4。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，设备上相邻的两个装置之间通过加工媒介的联系也称之为“相连”或“连接”。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面参照图1和图2描述根据本发明实施例的电涡流传感器100。如图1和图2所示，根据本发明实施例的电涡流传感器100包括磁芯1和线圈2。磁芯1的垂直于磁芯1高度方向A(图1中的箭头方向)的截面为矩形截面，线圈2沿所述矩形截面的周向缠绕在磁芯1的外周壁上。
如图8所示，在利用根据本发明实施例的电涡流传感器测量硅片的膜厚度时，磁芯1的高度方向A垂直于被测量的硅片4的镀膜面，硅片4的运动方向B(图8中的箭头方向)与磁芯1的矩形截面的长度方向(图1和图2中的左右方向)垂直，这样根据本发明实施例的电涡流传感器100的所述矩形截面的宽度方向(图2中的上下方向)为硅片4的径向方向。硅片4沿运动方向B在根据本发明实施例的电涡流传感器100的下方运动，从而完成对硅片4膜厚度的测量。
由于磁芯1的垂直于磁芯1高度方向A的截面为矩形截面，因此根据本发明实施例的电涡流传感器100具有矩形的探测面。可以通过保持较小的矩形截面宽度不变而增大矩形截面长度来增大探测面积，从而提高根据本发明实施例的电涡流传感器100的灵敏度。而且，由于根据本发明实施例的电涡流传感器100的矩形截面的宽度较小(例如，所述矩形截面的宽度可以远小于所述矩形截面的长度方向)，因此根据本发明实施例的电涡流传感器100在硅片4的径向方向(即矩形截面的宽度方向)上具有高分辨率。根据本发明实施例的电涡流传感器100同时具有大探测面和高径向分辨率，其探测区域可以包含更多的芯片图案和特征，这样就缩小了因芯片图案密度变化所带来的方差，从而使硅片膜厚度的测量更为精确。
根据本发明实施例的电涡流传感器100，所述矩形截面的长度和宽度可以根据具体的测量要求来确定。总之，所述矩形截面的宽度越小，根据本发明实施例的电涡流传感器100的径向分辨率越高；在所述矩形截面的宽度不变的情况下，所述矩形截面的长度越大，根据本发明实施例的电涡流传感器100的灵敏度越高。
根据本发明实施例的电涡流传感器100，磁芯1可以为长方体，长方体的磁芯1容易制备，且磁芯1的矩形截面的长度远远大于宽度。在本发明的一个示例中，磁芯1的矩形截面的长宽比为10～15∶1，且所述矩形截面的宽度为3～5mm，这样可以使电涡流传感器100具有高灵敏度和高径向分辨率。
在本发明的一个示例中，磁芯1的外周壁上设置有周向凹槽，线圈2容纳在所述周向凹槽11内，即线圈2缠绕在周向凹槽11内。通过设置周向凹槽11，不仅便于缠绕线圈2，而且可以使线圈2更稳固地缠绕在磁芯1的外周壁上。当然，也可以仅仅在磁芯1的外周壁的两端设置凹槽，线圈2缠绕在所述两端的凹槽内。
根据本发明实施例的电涡流传感器100，如图3-7所示，电涡流传感器100还包括壳体3，壳体3内限定有容纳腔31，磁芯1和线圈2设置在容纳腔31内。壳体3的顶壁上设置有开口32，开口32沿厚度贯通壳体3的顶壁。带有开口32的壳体3可以限制根据本发明实施例的电涡流传感器100的磁场方向沿着磁芯1的宽度方向，从而提高根据本发明实施例的电涡流传感器100的径向分辨率。
在本发明的一个示例中，磁芯1为长方体，且壳体3为长方体。例如，壳体3的垂直于壳体3的高度方向的截面为矩形截面，壳体3的矩形截面的长宽比为10～15∶1。这样，磁芯1和壳体3可以更好地配合。在本发明的一些示例中，壳体3为金属壳体。例如，壳体3为铝壳体或铁壳体等。
在本发明的一些实施例中，开口32为长槽，所述长槽的长度方向与磁芯1的所述矩形截面的长度方向一致。在本发明的一个示例中，如图4所示，所述长槽的垂直于磁芯1的高度方向的截面为矩形截面。
在本发明的一个具体示例中，如图5和图6所示，所述长槽在垂直于磁芯1的所述矩形截面的长度方向上的截面为矩形截面或梯形截面。在本发明的另一个具体示例中，如图7所示，所述长槽在垂直于磁芯1的所述矩形截面的长度方向上的两侧壁为朝向彼此突出的圆弧形。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种用于测量硅片的膜厚度的电涡流传感器，其特征在于，包括：
磁芯，所述磁芯的垂直于磁芯高度方向的截面为矩形截面，所述磁芯为长方体，所述矩形截面的长宽比为10-15∶1，且所述矩形截面的宽度为3-5mm；和
线圈，所述线圈沿所述矩形截面的周向缠绕在所述磁芯的外周壁上。
2.根据权利要求1所述的用于测量硅片的膜厚度的电涡流传感器，其特征在于，所述磁芯的外周壁上设有周向凹槽，其中所述线圈容纳在所述凹槽内。
3.根据权利要求1或2所述的用于测量硅片的膜厚度的电涡流传感器，其特征在于，还包括壳体，所述壳体内限定有容纳腔，所述壳体的顶壁上设有开口，其中所述磁芯和线圈设置在所述容纳腔内。
4.根据权利要求3所述的用于测量硅片的膜厚度的电涡流传感器，其特征在于，所述壳体为长方体。
5.根据权利要求3所述的用于测量硅片的膜厚度的电涡流传感器，其特征在于，所述壳体为金属壳体。
6.根据权利要求5所述的用于测量硅片的膜厚度的电涡流传感器，其特征在于，所述壳体为铝壳体或铁壳体。
7.根据权利要求3所述的用于测量硅片的膜厚度的电涡流传感器，其特征在于，所述开口为长槽，其中所述长槽的长度方向与所述磁芯的矩形截面的长度方向一致。
8.根据权利要求7所述的用于测量硅片的膜厚度的电涡流传感器，其特征在于，所述长槽在垂直于所述磁芯的矩形截面的长度的方向上的截面为矩形截面或梯形截面。
9.根据权利要求7所述的用于测量硅片的膜厚度的电涡流传感器，其特征在于，所述长槽在垂直于所述磁芯的矩形截面的长度的方向上的两侧壁为朝向彼此突出的圆弧形。
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