CN114473843B - 一种金属膜厚测量方法和化学机械抛光设备 - Google Patents

一种金属膜厚测量方法和化学机械抛光设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金属膜厚测量方法和化学机械抛光设备，其中方法包括：根据待测的金属薄膜的材质，确定膜厚测量装置在该材质下的标定关系，其中，所述标定关系用于表征K值与金属膜厚的映射关系，所述K值用于表征所述膜厚测量装置的输出信号的虚部与实部的比值；使用所述膜厚测量装置探测所述待测的金属薄膜，采集所述膜厚测量装置的输出信号并计算K值；根据计算的K值和所述标定关系，确定所述待测的金属薄膜的膜厚。

Description

一种金属膜厚测量方法和化学机械抛光设备
技术领域
本发明涉及化学机械抛光技术领域，尤其涉及一种金属膜厚测量方法和化学机械抛光设备。
背景技术
集成电路(Integrated Circuit，IC)是信息技术产业发展的核心和命脉。集成电路一般通过在硅晶圆上相继沉积导电层、半导体层或绝缘层而形成。从而使晶圆表面沉积有填料层形成的薄膜。制造工艺中，需要持续平坦化填料层直到露出图案化的顶表面，以在凸起图案之间形成导电路径。
化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)技术是IC制造过程中的首选平面化工艺。在化学机械抛光中，对半导体器件的制造工艺而言，过多或过少的材料去除都会导致器件电性的减退甚至失效。为了提高化学机械抛光工艺的可控度，提升产品的稳定性，降低产品的缺陷率，使每一片晶圆达到均一性的生产，化学机械抛光的终点检测技术(Endpoint Detection，EPD)应运而生。
在金属CMP终点检测中，电涡流检测是最常用的方法，其输出的信号为电压信号，经实验验证，该电压信号的大小与所测金属晶圆膜厚有关，也与电涡流传感器与所测金属晶圆的距离有关，其中，该距离被称为传感器的提离高度(Lift-off Distance)，在不同的提离高度下膜厚与电压值的对应关系不同。在实际加工中，位于传感器与被抛晶圆之间的是抛光垫，故抛光垫的厚度即为提离高度，抛光垫的厚度会随着加工的进行变薄，即提离高度变小，此时电压值与膜厚的对应关系发生变化，导致测量误差变大，影响抛光效果。
发明内容
本发明实施例提供了一种金属膜厚测量方法和化学机械抛光设备，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
本发明实施例的第一方面提供了一种金属膜厚测量方法，包括：
根据待测的金属薄膜的材质，确定膜厚测量装置在该材质下的标定关系，其中，所述标定关系用于表征K值与金属膜厚的映射关系，所述K值用于表征所述膜厚测量装置的输出信号的虚部与实部的比值；
使用所述膜厚测量装置探测所述待测的金属薄膜，采集所述膜厚测量装置的输出信号并计算K值；
根据计算的K值和所述标定关系，确定所述待测的金属薄膜的膜厚。
在一个实施例中，所述K值＝|(信号值虚部-空气值虚部)/(信号值实部-空气值实部)|。
在一个实施例中，所述膜厚测量装置包括电涡流传感器，所述电涡流传感器包括激励线圈和感应线圈；
所述激励线圈和感应线圈均为扁平线圈，并且同轴设置，激励线圈与感应线圈的绕线方向相同。
在一个实施例中，所述膜厚测量装置探测所述待测的金属薄膜时输出的信号值为：
Figure BDA0003446828050000021
其中，U2为感应线圈两端的输出电压，ω为输入激励线圈的激励信号的角频率，k1t(x)为激励线圈与金属薄膜之间的互感因子，k2t(x)为感应线圈与金属薄膜之间的互感因子，x为提离高度，Rt为金属薄膜的等效电阻，Lt为金属薄膜的等效电感，k12为激励线圈与感应线圈之间的互感因子，L1为激励线圈的电感量，L2为感应线圈的电感量，I1为激励信号的激励电流。
在一个实施例中，所述膜厚测量装置在空气中输出的空气值为：
Figure BDA0003446828050000031
在一个实施例中，所述K值为：
Figure BDA0003446828050000032
X＝real(U2-Uair)
Y＝imag(U2-Uair)
其中，X为所述实部，Y为所述虚部，μ0为相对磁导率，σ为电导率，S(r2，r1)为一自定义函数，r2为等效涡流环的外径，r1为等效涡流环的内径，t为所述膜厚。
在一个实施例中，所述K值不受提离高度的影响。
本发明实施例的第二方面提供了一种化学机械抛光设备，包括：
抛光盘，其覆盖有用于对晶圆进行抛光的抛光垫；
承载头，用于保持晶圆并将晶圆按压在所述抛光垫上；
膜厚测量装置，用于在抛光期间测量晶圆的膜厚；
控制装置，用于实现如上所述的金属膜厚测量方法。
本发明实施例的第三方面提供了一种控制装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述金属膜厚测量方法的步骤。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述金属膜厚测量方法的步骤。
本发明实施例的有益效果包括：由于K值与金属膜厚存在强线性关系，并且K值不受提离高度的影响，通过计算K值再去获取金属薄膜的膜厚，能够提高测量准确性。
附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的优点将变得更清楚和更容易理解，但这些附图只是示意性的，并不限制本发明的保护范围，其中：
图1为本发明一实施例提供的化学机械抛光设备的结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的化学机械抛光设备的结构示意图；
图3为本发明一实施例提供的膜厚测量装置的组成结构示意图；
图4为本发明一实施例提供的电涡流传感器的结构示意图；
图5为本发明一实施例提供的电涡流传感器的示意图；
图6为本发明另一实施例提供的电涡流传感器的示意图；
图7为本发明一实施例提供的电涡流传感器的等效电路图；
图8为本发明一实施例提供的金属膜厚测量方法的流程示意图；
图9示出了幅值差与相位差的关系曲线；
图10示出了K值与金属膜厚的关系曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例及其附图，对本发明所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本发明实施方式及本发明保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
在本申请中，化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)也称为化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization)，晶圆(wafer)也称为晶片、硅片、基片或晶圆(substrate)，其含义和实际作用等同。
如图1所示，本发明实施例提供的化学机械抛光设备1的主要构成部件有用于保持晶圆w并带动晶圆w旋转的承载头10、覆盖有抛光垫21的抛光盘20、用于修整抛光垫21的修整器30、以及用于提供抛光液的供液部40。
在化学机械抛光过程中，承载头10通过负压吸取晶圆w，并将晶圆w含有金属薄膜的一面压在抛光垫21上，并且承载头10做旋转运动以及沿抛光盘20的径向往复移动使得与抛光垫21接触的晶圆w表面被逐渐抛除，同时抛光盘20旋转，供液部40向抛光垫21表面喷洒抛光液。在抛光液的化学作用下，通过承载头10与抛光盘20的相对运动使晶圆w与抛光垫21摩擦以进行抛光。在抛光期间，修整器30用于对抛光垫21表面形貌进行修整和活化。使用修整器30可以移除残留在抛光垫21表面的杂质颗粒，例如抛光液中的研磨颗粒以及从晶圆w表面脱落的废料等，还可以将由于研磨导致的抛光垫21表面形变进行平整化。
在化学机械抛光过程中，晶圆w被承载头20压在抛光垫21上，并随承载头20沿抛光盘10径向往复运动，同时，承载头20与抛光盘10同步旋转运动，使得与抛光垫21接触的晶圆w表面被逐渐抛除。
如图2所示，化学机械抛光设备1还包括用于在线测量晶圆w膜厚的膜厚测量装置50和控制装置。膜厚测量装置50安装在抛光盘20内，位于抛光垫21下方。膜厚测量装置50跟随抛光盘20旋转从而实现在抛光的同时进行膜厚在线测量。膜厚测量装置50挨着抛光垫21设置，晶圆w放在抛光垫21上，因此，膜厚测量装置50距晶圆w的距离即为抛光垫21的厚度。
在抛光过程中，需要实时监测晶圆w的膜厚变化以及膜厚值，以便采取相应的抛光工艺，避免出现过抛或者抛光不完全。在抛光过程中对晶圆表面金属膜厚进行在线测量，从而通过调节承载头10的压力来精确的控制金属薄膜的去除速率，实现更好的全局平坦化。膜厚测量装置50可以采用电涡流检测，电涡流检测的原理是膜厚测量装置50在扫过晶圆w时，晶圆w表面的金属膜层会感生涡流而使膜厚测量装置50产生的磁场发生变化，从而在通过抛光移除该金属膜层时，膜厚测量装置50测量涡流变化来对金属膜层的膜厚进行测量。
如图3所示，本发明实施例提供了一种膜厚测量装置50，包括电涡流传感器51、前置信号处理模块、数据采集模块和通讯模块。
电涡流传感器51连接前置信号处理模块，前置信号处理模块连接数据采集模块，数据采集模块连接通讯模块，通讯模块连接上位机。
如图3所示，在本发明的一个实施例中，前置信号处理模块包括跟随电路、差分放大单元、整流滤波单元、比较放大单元、信号发生单元、相位解调单元和滤波放大单元。
如图3所示，跟随电路的输入端连接感应线圈512，跟随电路的输出端连接差分放大单元的输入端，差分放大单元的输出端分别连接整流滤波单元和相位解调单元，整流滤波单元的输出端连接比较放大单元的输入端，比较放大单元的输出端连接数据采集模块，信号发生单元的输出端分别连接激励线圈511和相位解调单元，相位解调单元的输出端连接滤波放大单元的输入端，滤波放大单元的输出端连接数据采集模块。
本发明实施例中，通过信号发生单元向激励线圈511输入工作频率4的激励信号，激励信号可以为正弦波信号，前置信号处理模块检测通过电磁感应耦合后感应线圈512两端的输出信号，将输出信号与激励信号进行相位解调、滤波放大后得到相位信号；将输出信号进行跟随、差分放大、整流滤波以及比较放大后得到幅值信号。再通过数据采集模块和通讯模块将幅值信号和相位信号送到上位机，进行解算。
如图4所示，电涡流传感器51包括激励线圈511、感应线圈512、线圈骨架513和屏蔽壳514。
如图4所示，线圈骨架513是用来支撑固定感应线圈512和激励线圈511并使两个线圈之间绝缘，将感应线圈512和激励线圈511同向绕制在其上面，并在线圈骨架513一侧引出两个线圈的四根引线，线圈骨架513的材料可以是有机玻璃或者是PPS工程塑料。
如图4所示，在线圈骨架513的周围有一圈屏蔽壳514，其材料可以是坡莫合金或者铝，厚度为0.2mm至0.5mm。屏蔽壳514可以减小外界磁场环境的变化对电涡流传感器51性能造成的影响。在一个实施例中，屏蔽壳514的芯层由金属材料制成，并且表面涂覆有非金属材料层以防止金属离子污染。
电涡流传感器51作为膜厚测量装置50的核心部分，主要是用来激发交变的电磁场和感应不同金属薄膜而引起的互感效应所产生的感生电动势的变化。在其他条件不变的情况下，感生电动势和金属膜厚存在一一对应的关系。
激励线圈511主要是通入固定频率的交流信号，产生交变的磁场，进而在金属薄膜和感应线圈512中产生感应电动势，激励线圈511、感应线圈512和金属薄膜三者之间存在耦合的电磁感应关系。激励线圈511和感应线圈512均为扁平线圈，并且同轴设置，激励线圈511与感应线圈512的绕线方向相同。线圈可以采用漆包线绕线工艺绕制，也可以通过PCB或者MEMS工艺制作。
如图5所示，作为一种可实施方式，激励线圈511和感应线圈512均为环形的扁平线圈，激励线圈511和感应线圈512上下并列并且同轴设置。具体地，在化学机械抛光设备1中，激励线圈511位于感应线圈512下方，激励线圈511与感应线圈512之间的间距小于0.9mm。激励线圈511的内径大于1mm，外径小于5mm，匝数小于100匝。感应线圈512的内径大于1mm，外径小于8mm，匝数不大于600匝且不小于激励线圈511的匝数。
如图6所示，作为另一种可实施方式，激励线圈511和感应线圈512均为环形的扁平线圈，激励线圈511和感应线圈512同轴并且平行设置，激励线圈511位于环形的感应线圈512的环内，感应线圈512包裹着激励线圈511的外径。激励线圈511的内径大于1mm，外径小于5mm，匝数小于100匝。感应线圈512的内径不小于激励线圈511的外径，感应线圈512外径小于8mm，匝数不大于600匝，不小于激励线圈511匝数。
在以下说明中，将电涡流传感器51与金属薄膜的提离高度定义为感应线圈512到金属薄膜的距离，另外，提离高度不大于4mm。
电涡流传感器51的安装位置如图2所示，电涡流传感器51的上表面应当尽量靠近抛光垫21，一般抛光垫21的初始厚度为3.5mm，所以提离高度一般也是3.5mm。电涡流传感器51是通过抛光盘20内的卡座固定在指定位置处。电涡流传感器51的四根引线连接至前置信号处理模块，再经过数据采集模块和通讯模块，最后到达上位机，进行膜厚信息解算。
如图7所示，利用变压器模型，可以解算其耦合关系。
这里定义，激励线圈511的电感量为L1，激励线圈511的内阻为R1，输入激励线圈511的激励信号的激励电压为U1，激励信号的激励电流为I1，激励信号的角频率为ω；感应线圈512两端的输出电压为U2，感应线圈512的电感量为L2；金属薄膜的等效电感为Lt，金属薄膜的等效电阻为Rt，金属薄膜的感应电流为It；激励线圈511与金属薄膜之间的互感系数为M1t，激励线圈511与金属薄膜之间的互感因子为k1t(x)，激励线圈511与感应线圈512之间的互感系数为M12，激励线圈511与感应线圈512之间的互感因子为k12，感应线圈512与金属薄膜之间的互感系数为M2t，感应线圈512与金属薄膜之间的互感因子为k2t(x)。
假设感应线圈512开路，且忽略激励线圈511受到金属薄膜互感的影响，根据基尔霍夫电压定律，可以得到：
I1(R1+jωL1)＝U1 (1)
RtLt+jωLtIt＝jωM1tI1 (2)
R2I2+jωL2I2+jωM12I1-jωM2tIt＝U2 (3)
互感系数可表达为：
Figure BDA0003446828050000081
Figure BDA0003446828050000082
Figure BDA0003446828050000083
其中，x为提离高度。在线圈其他参数确定的情况下互感因子仅与距离有关，换言之，k1t(x)与激励线圈511与金属薄膜之间的垂直距离有关，k2t(x)与感应线圈512与金属薄膜之间的垂直距离有关。基于本申请实施例中电涡流传感器51的双线圈结构，如图5或图6所示，激励线圈511与感应线圈512之间的距离是固定的，所以，k12为常数，k1t(x)和k2t(x)均可表示为与提离高度x相关的函数。并且，k12、k1t(x)和k2t(x)的数值均在0和1之间。
结合以上各式(1)～(6)，可以得到测量金属薄膜时感应线圈512两端的输出电压为：
Figure BDA0003446828050000091
上式中，互感因子主要是与线圈与金属薄膜之间的距离相关，在金属薄膜的材质确定的情况下，其等效电感和等效电阻主要是与膜厚相关。所以在线圈的结构、金属薄膜材质、激励电压等确定的情况下，感应线圈512的输出电压U2只受到提离高度和金属膜厚的影响。
当没有导体膜时，I2和It为0，根据算式感应(3)、(4)，线圈512在空气中输出的空气值为：
Figure BDA0003446828050000092
结合算式(7)和(8)，则有：
Figure BDA0003446828050000093
令X＝real(U2-Uair)，Y＝imag(U2-Uair)，代入上式(9)得到：
Figure BDA0003446828050000094
接下来，根据等效涡流环理论，在导体膜厚极其薄时，可以得到：
Lt＝μ0·S(r2，r1) (11)
Figure BDA0003446828050000095
其中，μ0为相对磁导率，σ为电导率，S(r2，r1)为一自定义函数，r2为等效涡流环的外径，r1为等效涡流环的内径，t为膜厚。
当线圈结构固定时，等效涡流环的外径r2、内径r1、以及S(r2，r1)可以视为保持不变，那么则有：
Figure BDA0003446828050000101
将式(13)代入式(10)，得到：
Figure BDA0003446828050000102
从上式可以看出，当激励频率和被测金属薄膜材质确定时，
Figure BDA0003446828050000103
仅仅与金属膜厚t有关，而与提离高度x无关。所以，采用上述方案可以有效消除提离高度变动对金属膜厚测量的误差，并且获得良好的信号值-金属膜厚的线性度。
基于以上分析，本申请人研究发现在上述电涡流传感器51的特定结构下，其输出信号的虚部与实部的比值，也就是K值与金属膜厚存在强线性关系。
因此，本申请还提供了一种金属膜厚测量方法，本方法适用于使用电涡流式膜厚测量装置50测量晶圆w膜厚，且晶圆w表面膜层为金属材料，例如铜、钨、铝、钽、钛等。晶圆w的膜厚可以为0至3um。
如图8所示，本发明实施例提供的金属膜厚测量方法包括：
步骤S1，根据待测的金属薄膜的材质，确定膜厚测量装置在该材质下的标定关系，其中，标定关系用于表征K值与金属膜厚的映射关系，K值用于表征膜厚测量装置的输出信号的虚部与实部的比值；
步骤S2，使用膜厚测量装置探测待测的金属薄膜，采集膜厚测量装置的输出信号并计算K值；
步骤S3，根据计算的K值和标定关系，确定待测的金属薄膜的膜厚。
其中，K值＝|(信号值虚部-空气值虚部)/(信号值实部-空气值实部)|。
K值与金属膜厚的相关系数R2大于0.99。K值不受提离高度的影响。
空气值虚部和空气值实部可以预先存储，使用时直接提取即可。
本发明实施例中，由于K值与金属膜厚存在强线性关系，并且K值不受提离高度的影响，通过计算K值再去获取金属薄膜的膜厚，能够提高测量准确性。
在一个实施例中，所述金属膜厚测量方法还包括获取标定关系的标定步骤：
1)在未放置晶圆w时，采集膜厚测量装置50在空气中输出的空气值；
2)利用膜厚测量装置50测量不同膜厚且膜厚已知的晶圆w，采集输出信号；
3)利用输出信号的信号值和空气值，计算K值；
4)将K值与膜厚一一对应，得到标定关系。
其中，标定关系可以通过标定曲线或标定表来实现。标定曲线可以采用如图10所示的曲线。
为了便于理解，下面以具体应用场景为例对金属膜厚测量方法进行说明。
具体在使用过程中，首先需要对本发明实施例中的膜厚测量装置50进行标定，标定步骤具体为：
步骤一，将电涡流传感器51安装在抛光盘20内固定处，将其引线连接到前置信号处理模块，确保数据采集模块、通讯模块以及上位机正常工作。
步骤二，通过信号发生单元向激励线圈511输入工作频率f的正弦激励信号，工作频率f需要满足感应线圈512回路在此频率下处于谐振状态。工作频率f的频率范围可以取100kHz-8MHz，优选为1.5MHz。
步骤三，记录化学机械抛光设备1未放置镀金属的晶圆w时，膜厚测量装置50在空气中输出的空气值U′air。
步骤四，在化学机械抛光设备1上放置所需要测量的晶圆w，晶圆w可以采用在预设膜厚范围内、具有任意膜厚的镀有金属薄膜的一片晶圆w，膜厚记为t1，得到的输出信号分别为U′1。其中，所测量的金属薄膜膜厚范围不超过3um。
步骤五，上位机通过线性标定算法，理论上，因为K-t曲线是一条过原点的曲线，即通过两点(|imag(U′1-U′air)/real(U′1-U′air)|，t1)和(0，0)确定K值与金属膜厚的标定曲线K-t。但实际中，因为存在测量误差和其他不确定因素的影响，为了保证标定曲线的准确性，可以重复步骤四，通过至少两片的不同膜厚的金属薄膜测量来得到更加准确的标定曲线。
步骤六，重复上述步骤，完成其他金属材质薄膜的标定曲线，并将其存储在上位机中。
然后，在线测量时的步骤包括：
步骤1，通过上位机，确定在待测金属材质对应的标定曲线。
步骤2，向激励线圈511输入工作频率为f的激励信号。
步骤3，获取空气值U′air。
步骤4，在设备上放置未知膜厚t3的晶圆w，采集膜厚测量装置50的输出信号U′3，并计算K＝imag(U′3-U′air)/real(U′3-U′air)。
步骤5，根据标定曲线K-t，计算得到金属薄膜的膜厚t3。
下面通过实际测量结果验证本申请中的方案。在化学机械抛光过程中，电涡流传感器51的安装位置误差、抛光垫21的磨损、机台的振动等因素都会影响提离高度的变化。提离高度的变化会改变膜厚测量装置50的输出信号，特别地会使其幅值和相位发生变化。实际工况中，造成提离高度变动最大的因素是安装误差和抛光垫21在抛光过程中的磨损，重点关注提离高度的变化范围为2mm-4mm。
如图9所示，其中每一条线示出了在不同提离高度下测量某一金属薄膜的结果。图9示出了，在同一金属膜厚下，随着提离高度在2mm-4mm范围内变动时，虚部差与实部差成强线性关系，即二者的比值K值此时为一个常数，不受提离高度变动的影响。并且随着金属膜厚从100nm、300nm、500nm、900nm、1300nm、1700nm、2100nm和2500nm变化时候，K值逐渐增大，即K值与金属膜厚一一对应。K值与金属膜厚的关系如图10所示，两者表现出强线性关系，在所研究的量程和提离高度变动范围内，K值与金属膜厚的相关系数R2大于0.99。很明显，利用K值来标定金属膜厚，有着三个显著的优点，包括标定方法简单，即可以通过最少两个点确定标定曲线；量程大，无拐点；满足测量分辨率的需求下，分辨率不会随着膜厚的变化而显著变化。
综上所述，本发明实施例所提出的膜厚测量装置50及金属膜厚测量方法可以实现在大提离高度下，提离高度为小于4mm，对多种金属材质进行高精度的亚纳米量级厚度测量，可以在大量程下，膜厚≤3um，依然有着不受膜厚变化而改变的分辨率，并且大大减小提离高度对薄膜测量的影响。
本发明实施例还提供了一种控制装置，其包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现如图8所示的方法步骤。所述控制装置是指具有数据处理能力的终端，包括但不限于计算机、工作站、服务器，甚至是一些性能优异的智能手机、掌上电脑、平板电脑、个人数字助理(PDA)、智能电视(Smart TV)等。控制装置上一般都安装有操作系统，包括但不限于：Windows操作系统、LINUX操作系统、安卓(Android)操作系统、Symbian操作系统、Windowsmobile操作系统、以及iOS操作系统等等。以上详细罗列了控制装置的具体实例，本领域技术人员可以意识到，控制装置并不限于上述罗列实例。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如图8所示的方法步骤。所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属膜厚测量方法，其特征在于，包括：
根据待测的金属薄膜的材质，确定膜厚测量装置在该材质下的标定关系，其中，所述标定关系用于表征K值与金属膜厚的映射关系，所述K值用于表征所述膜厚测量装置的输出信号的虚部与实部的比值；
使用所述膜厚测量装置探测所述待测的金属薄膜，采集所述膜厚测量装置的输出信号并计算K值；
根据计算的K值和所述标定关系，确定所述待测的金属薄膜的膜厚；
其中，所述膜厚测量装置包括电涡流传感器和前置信号处理模块，电涡流传感器连接前置信号处理模块，所述电涡流传感器包括激励线圈和感应线圈；向激励线圈输入激励信号，前置信号处理模块检测通过电磁感应耦合后感应线圈两端的输出的信号，将输出的信号与激励信号进行相位解调、滤波放大后得到相位信号；将输出的信号进行跟随、差分放大、整流滤波以及比较放大后得到幅值信号；所述输出信号包括所述相位信号和所述幅值信号。
2.如权利要求1所述的金属膜厚测量方法，其特征在于，所述K值=∣（信号值虚部-空气值虚部）/（信号值实部-空气值实部）∣。
3.如权利要求1所述的金属膜厚测量方法，其特征在于，所述激励线圈和感应线圈均为扁平线圈，并且同轴设置，激励线圈与感应线圈的绕线方向相同。
4.如权利要求3所述的金属膜厚测量方法，其特征在于，所述膜厚测量装置探测所述待测的金属薄膜时输出的信号值为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为感应线圈两端的输出电压，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为输入激励线圈的激励信号的角频率，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为激励线圈与金属薄膜之间的互感因子，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为感应线圈与金属薄膜之间的互感因子，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为提离高度，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为金属薄膜的等效电阻，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为金属薄膜的等效电感，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
为激励线圈与感应线圈之间的互感因子，
Figure DEST_PATH_IMAGE020
为激励线圈的电感量，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
为感应线圈的电感量，
Figure DEST_PATH_IMAGE024
为激励信号的激励电流。
5.如权利要求4所述的金属膜厚测量方法，其特征在于，所述膜厚测量装置在空气中输出的空气值为：
Figure DEST_PATH_IMAGE026
。
6.如权利要求5所述的金属膜厚测量方法，其特征在于，所述K值为：
Figure DEST_PATH_IMAGE028
Figure DEST_PATH_IMAGE030
Figure DEST_PATH_IMAGE032
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE034
为所述实部，
Figure DEST_PATH_IMAGE036
为所述虚部，
Figure DEST_PATH_IMAGE038
为相对磁导率，
Figure DEST_PATH_IMAGE040
为电导率，
Figure DEST_PATH_IMAGE042
为一自定义函数，
Figure DEST_PATH_IMAGE044
为等效涡流环的外径，
Figure DEST_PATH_IMAGE046
为等效涡流环的内径，
Figure DEST_PATH_IMAGE048
为所述膜厚。
7.如权利要求6所述的金属膜厚测量方法，其特征在于，所述K值不受提离高度的影响。
8.一种化学机械抛光设备，其特征在于，包括：
抛光盘，其覆盖有用于对晶圆进行抛光的抛光垫；
承载头，用于保持晶圆并将晶圆按压在所述抛光垫上；
膜厚测量装置，用于在抛光期间测量晶圆的膜厚；
控制装置，用于实现如权利要求1至7任一项所述的金属膜厚测量方法。
9.一种控制装置，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的金属膜厚测量方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的金属膜厚测量方法的步骤。
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