CN115597479A - 涡电流传感器的检测信号处理装置及检测信号处理方法、研磨装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种对周围环境的变化比以往不易受到影响的涡电流传感器的检测信号处理装置及检测信号处理方法、研磨装置。检测信号处理装置(220)具有：将检测线圈(34)输出的第一模拟信号(128)转换成第一数字信号(58)的转换器(60)；将虚拟线圈(36)输出的第二模拟信号(130)转换成第二数字信号(62)的转换器(64)；以及对第一数字信号(58)与第二数字信号(62)进行检波的数字信号处理电路即检波部。

Description

涡电流传感器的检测信号处理装置及检测信号处理方法、研 磨装置
技术领域
本发明关于一种涡电流传感器的检测信号处理装置及检测信号处理方法。
背景技术
涡电流传感器使用于测量膜厚以及测量位移等。以下，以测量膜厚为例来说明涡电流传感器。用于测量膜厚的涡电流传感器例如使用在半导体组件的制造工序(研磨工序)上。在研磨工序中涡电流传感器使用如下。随着半导体组件的高集成化，电路的配线趋于微细化，配线间距离也更加狭窄。因此，需要将被研磨物的半导体晶片的表面平坦化，而该平坦化法的一个手段为利用研磨装置进行研磨(抛光)。
研磨装置具备：用于保持用于对研磨对象物进行研磨的研磨垫的研磨台；以及用于保持研磨对象物并按压于研磨垫的上方环形转盘。研磨台与上方环形转盘分别通过驱动部(例如马达)被驱动旋转。通过使含研磨剂的液体(浆液)在研磨垫上流动，并将保持于上方环形转盘的研磨对象物按压于此，来对研磨对象物进行研磨。
当研磨装置对研磨对象物的研磨不充分时，会发生电路间无法达到绝缘而可能产生短路，此外，在过度研磨时，会产生因为配线截面积减少而造成电阻值上升，或是配线本身被完全除去而无法形成电路本身等问题。因而，在研磨装置要求检测最佳的研磨终点。
在日本特开2020-11314号中记载有此种技术。在该技术中，将使用了三个线圈的涡电流传感器用于检测研磨终点。如日本特开2020-11314号的图7所示，三个线圈中的检测线圈与虚拟线圈构成串行电路，其两端连接于包含可变电阻的电阻电桥电路。通过以电阻电桥电路进行平衡的调整，当膜厚为零时，能够以电阻电桥电路的输出为零的方式进行零点调整。如日本特开2020-11314号的图8所示，电阻电桥电路的输出被输入同步检波电路。同步检波电路从输入的信号取出随着膜厚变化的电阻分量(R)、电抗分量(Q)、振幅输出(Z)以及相位角度(tan-1Q/R)。
关于以往的使用电桥电路的检测方法，零点调整时的电阻值调整量与构成电桥电路的电阻值整体的大小相比非常小。结果，电阻值整体的温度变化量与零点调整时的电阻值调整量比较时，成为无法忽视的量。因为温度变化造成电阻值的变化及电阻具有的浮游电容的变化等，电桥电路的特性相对于电阻周围环境的变化敏感地受到影响。结果，发生上述的零点容易移位、膜厚的测量精度降低的问题。此外，电桥电路抵消检测信号与虚拟信号而形成平衡状态。通过该信号处理，因为来自电桥电路的输出信号变小，所以需要大幅放大信号。但是，在大幅放大信号时，会发生噪声变大的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2020-11314号公报
发明内容
(发明要解决的问题)
本发明的一个方式是为了消除这样的问题而完成的，其目的在于提供一种对周围环境的变化比以往不易受到影响的涡电流传感器的检测信号处理电路及检测信号处理方法。
(用于解决问题的手段)
为了解决上述问题，在第一方式中采用检测信号处理装置的构成，该检测信号处理装置处理涡电流传感器的检测信号，该涡电流传感器具有：励磁线圈，该励磁线圈能够在检测对象物中形成涡电流；第一检测线圈，该第一检测线圈能够检测形成于所述检测对象物的所述涡电流；以及虚拟线圈和/或第二检测线圈，该虚拟线圈、该第二检测线圈能够检测所述涡电流，所述检测信号处理装置具有：第一转换部，该第一转换部将所述第一检测线圈输出的第一模拟信号转换成第一数字信号；第二转换部和/或第三转换部，该第二转换部将所述虚拟线圈输出的第二模拟信号转换成第二数字信号，该第三转换部将所述第二检测线圈输出的第三模拟信号转换成第三数字信号；以及检波部，该检波部是数字信号处理电路，对所述第一数字信号、所述第二数字信号和/或所述第三数字信号进行检波。
在本实施方式中，将第一检测线圈输出的第一模拟信号、虚拟线圈输出的第二模拟信号和/或第二检测线圈输出的第三模拟信号直接转换成数字信号。而后，通过数字信号处理电路对数字信号进行检波。因而，不使用作为模拟电路的以往的电桥电路和检波电路。因为不使用模拟电路，所以能够降低模拟电路造成的不稳定性和噪声。结果，能够提供对周围环境的变化比以往不易受到影响的涡电流传感器的检测信号处理电路。此外，通过将第一、第二、第三模拟信号数字化，并进行之后的处理，能够实现电路的简单化、高稳定化、低噪声化以及调整简单化。
在第二方式中，采用如第一方式记载的检测信号处理装置的构成，其中，所述检波部使用参考信号进行同步检波，并输出获得的阻抗，所述检测信号处理装置具有修正部，该修正部能够对通过所述同步检波而获得的所述阻抗进行根据所述第一数字信号与所述参考信号的相位差的修正，在使具有两个正交坐标轴的坐标系的各轴分别对应于所述阻抗的电阻分量和电抗分量的阻抗平面中，所述相位差对应于在基准状态下获得的所述阻抗的相位角度，所述修正部输出将所述检波部所获得的对应于所述阻抗的所述阻抗平面上的点在所述阻抗平面上按照所述相位角度而沿指定方向旋转后的点所对应的阻抗作为修正后的阻抗。
在第三方式中，采用如第一方式记载的检测信号处理装置的构成，其中，所述检波部使用参考信号进行同步检波，所述检测信号处理装置具有：相位差检测部，该相位差检测部能够检测所述第一数字信号与所述参考信号的相位差；以及信号输出部，该信号输出部能够输出相位相互不同的多个所述参考信号中的至少一个所述参考信号；所述信号输出部能够依据所述相位差检测部所检测的所述相位差输出多个所述参考信号中的至少一个所述参考信号。
在第四方式中，采用如第一至第三方式中任何一个方式记载的检测信号处理装置的构成，其中，所述第一模拟信号、所述第二模拟信号和/或所述第三模拟信号中的至少一个信号是差动信号。
在第五方式中，采用如第一至第四方式中任何一个方式记载的检测信号处理装置的构成，其中，所述第一转换部、所述第二转换部和/或所述第三转换部中的至少一个进行过度采样。
在第六方式中，采用如第一至第五方式中任何一个方式记载的检测信号处理装置的构成，其中，具有励磁部，该励磁部能够将振动在指定值以下的励磁信号供给至所述励磁线圈。
在第七方式中，采用如第一至第六方式中任何一个方式记载的检测信号处理装置的构成，其中，具有差分部，该差分部求出所述第一数字信号与所述第二数字信号的差。
在第八方式中，采用如第七方式记载的检测信号处理装置的构成，其中，所述检测信号处理装置具有调整部，该调整部在所述第一数字信号与所述第二数字信号之间进行相位调整和/或振幅调整，所述差分部求出所述调整部输出的所述第一数字信号与所述第二数字信号的差。
在第九方式中，采用如第一至第六方式中任何一个方式记载的检测信号处理装置的构成，其中，具有加法部，该加法部将所述第一数字信号与所述第三数字信号相加。
在第十方式中，采用检测信号处理装置的构成，该检测信号处理装置处理涡电流传感器的检测信号，该涡电流传感器具有：励磁线圈，该励磁线圈能够在检测对象物中形成涡电流；以及检测线圈，该检测线圈能够检测形成于所述检测对象物的所述涡电流，所述检测信号处理装置具有：检波部，该检波部对所述检测信号进行检波，且使用参考信号进行同步检波，并输出所获得的阻抗；以及修正部，该修正部能够对通过所述同步检波而获得的所述阻抗进行根据所述检测信号与所述参考信号的相位差的修正，在使具有两个正交坐标轴的坐标系的各轴分别对应于所述阻抗的电阻分量与电抗分量的阻抗平面中，所述相位差对应于在基准状态下获得的所述阻抗的相位角度，所述修正部输出将所述检波部所获得的对应于所述阻抗的所述阻抗平面上的点在所述阻抗平面上按照所述相位角度而沿指定方向旋转后的点所对应的阻抗作为修正后的阻抗。
在第十一方式中，采用检测信号处理装置的构成，该检测信号处理装置处理涡电流传感器的检测信号，该涡电流传感器具有该涡电流传感器具有：励磁线圈，该励磁线圈能够在检测对象物中形成涡电流；以及检测线圈，该检测线圈能够检测形成于所述检测对象物的所述涡电流，所述检测信号处理装置具有：检波部，该检波部对所述检测信号进行检波，且使用参考信号进行同步检波；相位差检测部，该相位差检测部能够检测所述检测信号与所述参考信号的相位差；以及信号输出部，该信号输出部能够输出相位相互不同的多个所述参考信号中的至少一个参考信号，所述信号输出部能够依据所述相位差检测部所检测的所述相位差输出多个所述参考信号中的至少一个所述参考信号。
在第十二方式中，采用研磨装置的构成，该研磨装置具有第一至第十一方式中任何一个方式的检测信号处理装置，并研磨所述检测对象物，所述研磨装置具有：研磨部，该研磨部能够研磨所述检测对象物；所述涡电流传感器，所述涡电流传感器为了测量所述检测对象物的膜厚而在所述检测对象物中形成所述涡电流，并且能够检测所形成的所述涡电流；以及膜厚计算部，该膜厚计算部根据所述检波部输出的信号求出所述膜厚。
在第十三方式中，采用检测信号处理方法的构成，该检测信号处理方法处理涡电流传感器的检测信号，励磁线圈，该励磁线圈能够在检测对象物中形成涡电流；第一检测线圈，该第一检测线圈能够检测形成于所述检测对象物的所述涡电流；以及虚拟线圈和/或第二检测线圈，该虚拟线圈、该第二检测线圈能够检测所述涡电流，所述检测信号处理方法的特征为：将所述第一检测线圈输出的第一模拟信号转换成第一数字信号；将所述虚拟线圈输出的第二模拟信号转换成第二数字信号，并且/或者将所述第二检测线圈输出的第三模拟信号转换成第三数字信号；以及通过数字信号处理电路对所述第一数字信号、所述第二数字信号和/或所述第三数字信号进行检波。
附图说明
图1是示意性地表示研磨装置的整体构成图。
图2是表示研磨台、涡电流传感器及研磨对象物的关系的俯视图。
图3是表示涡电流传感器的电连接的图。
图4是表示膜厚的测量值随时间的变化的图。
图5是表示用于以往的模拟信号处理电路的电桥电路图。
图6是表示以往的模拟信号处理电路和数字化的检测信号处理装置的图。
图7是进一步详细表示图6的(b)所示的本申请的实施方式的图。
图8是表示集成电路的构成的框图。
图9是说明第二数字信号的利用方法的图。
图10是说明第三数字信号的利用方法的图。
图11是说明电桥运算电路的图。
图12是说明修正部的动作的图。
图13是说明修正相位关系的另外方法的图。
图14是将图7与图8显示于同一附图的图。
图15表示以往装置的处理流程和本申请的一种实施方式的处理流程。
符号说明
34…检测线圈
36…虚拟线圈
48…励磁线圈
58…第一数字信号
60、64…转换器
62…第二数字信号
66…集成电路
68…检波部
84…修正部
88、90…同步检波电路
96…参照信号
100…研磨装置
102…研磨对象物
152…集成电路
154…差分
164…第二检测线圈
174…第三数字信号
182…电桥运算电路
184…调整部
186…差分部
206…阻抗平面
210…涡电流传感器
220…检测信号处理装置
260…传感器线圈
264…检波电路
305…同步检波电路
306…同步检波电路
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。另外，以下各种实施方式中，在相同或相当的构件上注记相同符号，并省略重复的说明。此外，各种实施方式所示的特征只要彼此不矛盾，也可适用于其他实施方式。
如图1所示，对检测对象物进行研磨的研磨装置100具备：研磨台110，能够将用于对研磨对象物102进行研磨的研磨垫108安装于该研磨台110的上表面；第一电动马达112，该第一电动马达112驱动研磨台110旋转；上方环形转盘116，该上方环形转盘116能够保持研磨对象物102；以及第二电动马达118，该第二电动马达118驱动上方环形转盘116旋转。研磨对象物102是检测对象物。检测对象物例如是半导体晶片等基板、或是形成于基板表面的各种导电膜。研磨垫108、研磨台110、第一电动马达112、上方环形转盘116、第二电动马达118构成能够研磨检测对象物的研磨部。
此外，研磨装置100具备在研磨垫108的上表面供给包含研磨材的研磨液的浆液管线120。此外，研磨装置100具备研磨装置控制部140，该研磨装置控制部140输出关于研磨装置100的各种控制信号。
研磨装置100在对研磨对象物102进行研磨时，将包含研磨粒的研磨浆液从浆液管线120供给至研磨垫108的上表面，并通过第一电动马达112驱动研磨台110旋转。而后，研磨装置100在使上方环形转盘116绕着与研磨台110的旋转轴偏心的旋转轴进行旋转的状态下，将保持于上方环形转盘116的研磨对象物102按压于研磨垫108。由此，研磨对象物102被保持研磨浆液的研磨垫108研磨而平坦化。
研磨装置100具备：涡电流传感器210，该涡电流传感器210对检测对象物形成涡电流，并且能够检测所形成的涡电流；以及检测信号处理装置220，该检测信号处理装置220连接于涡电流传感器210。检测信号处理装置220输出的膜厚150经由旋转接头、连接器160、170(或汇流环)而输出至终点检测部240。
说明关于涡电流传感器210。在研磨台110和研磨垫108中形成有能够从研磨台110的背面侧插入涡电流传感器210的孔。涡电流传感器210插入形成于研磨台110的孔。在本实施方式中，检测信号处理装置220被配置于研磨台110内。检测信号处理装置220也可与涡电流传感器210一体化。
图2是表示研磨台110、涡电流传感器210及研磨对象物102的关系的俯视图。如图2所示，涡电流传感器210设置于通过保持于上方环形转盘116的研磨中的研磨对象物102的中心Cw的位置。符号Ct是研磨台110的旋转中心。例如，涡电流传感器210能够在通过研磨对象物102的下方的期间，在通过轨迹258(扫描线)上连续地检测研磨对象物102的厚度。
图3是表示涡电流传感器210的电连接图。图3的(a)是表示涡电流传感器210的电连接的框图，图3的(b)是涡电流传感器210的等效电路图。
如图3的(a)所示，涡电流传感器210具备传感器线圈260，该传感器线圈260配置于研磨对象物102内的金属膜等的附近。传感器线圈260与交流信号源262连接。后述传感器线圈260与交流信号源262和检测信号处理装置220的详细连接。研磨对象物102例如具有形成于半导体晶片上的铜、铝、金、钨等的薄膜。传感器线圈260配置于相距研磨对象物102例如0.5～5.0mm程度附近。
涡电流传感器210中有基于因在研磨对象物102产生涡电流而造成的交流信号源262的振荡频率的变化来检测导电膜的频率型。此外，涡电流传感器210中有基于因在研磨对象物102产生涡电流而造成从交流信号源262观察到的阻抗的变化来检测导电膜的阻抗型。即，频率型在图3的(b)所示的等效电路中，通过涡电流I2变化而阻抗Z变化，结果，交流信号源(可变频率振荡器)262的振荡频率变化。涡电流传感器210通过检测信号处理装置220检测该振荡频率的变化，并且能够检测导电膜的变化。阻抗型在图3的(b)所示的等效电路中，通过涡电流I2变化而阻抗Z变化，结果，从交流信号源(固定频率振荡器)262观察到的阻抗Z变化。涡电流传感器210通过检测信号处理装置220检测该阻抗Z的变化，并且能够检测导电膜的变化。
阻抗型的涡电流传感器取出阻抗Z的实数部I(电阻分量)、虚数部Q(电抗)、相位、合成阻抗Z。从频率F或阻抗的各分量Q、I等获得导电膜的测量信息。如图1所示，涡电流传感器210能够内置于研磨台110内部的表面附近的位置，在位于与研磨对象物102隔着研磨垫相对的位置的期间，能够从流入研磨对象物102的涡电流检测导电膜的变化。
以下，通过图3的(b)更具体地说明阻抗型的涡电流传感器。交流信号源262是1～50MHz程度的固定频率的振荡器，例如使用水晶振荡器。而后，通过由交流信号源262供给的交流电压，电流I1流入传感器线圈260。通过电流流入配置于研磨对象物102附近的传感器线圈260，从传感器线圈260产生的磁通与研磨对象物102交链。结果，在传感器线圈260与研磨对象物102之间形成相互电感M，涡电流I2流入研磨对象物102中。此处，R1是包含传感器线圈260的一次侧电阻，L1同样地是包含传感器线圈260的一次侧的自电感。研磨对象物102侧的R2是相当于涡流损耗的电阻，L2是研磨对象物102的自电感。从交流信号源262的端子a、b观察传感器线圈260侧时的阻抗Z受到由涡电流I2产生的磁力线的影响而变化。
处理涡电流传感器的检测信号的检测信号处理装置220是数字信号处理电路。在图4中比较显示以往的模拟信号处理电路与本实施方式的数字信号处理电路对终点检测的影响的差异。图4的(a)显示以往的模拟信号处理电路对膜厚的测量值随时间的变化。图4的(b)显示本实施方式的数字信号处理电路对膜厚的测量值随时间的变化。图4的横轴是时间(秒：s)，纵轴是膜厚(纳米：nm)。横线30显示在研磨终点的指定的膜厚。如图4的(a)所示，以往的模拟信号处理电路的噪声大，处理涡电流传感器的检测信号所获得的膜厚32不稳定。图4的(c)是图4的(a)的A部的放大图。如图4的(c)所示，在指定的膜厚处的膜厚32具有宽度。膜厚32形成为多条线的原因是，在以相同的涡电流传感器研磨相同组成的多个基板时，因为噪声大等原因，终点检测精度的变动大，无法形成为一条线。如此，当检测结果有变动时，会影响终点检测精度。
另一方面，如图4的(b)所示，通过数字信号处理电路获得的膜厚32大致为一条线。膜厚32形成为一条线的原因是，在以相同的涡电流传感器研磨相同组成的多个基板时，因为噪声小等原因，终点检测精度的变动小，而形成一条线。数字信号处理电路的噪声小，在研磨时可获得稳定的传感器输出。为了改善终点检测性能，对于相同的涡电流传感器，希望对相同研磨对象的输出相同，即稳定性的输出，并且希望对于多个涡电流传感器，希望减少传感器间的个体差异。数字信号处理电路与模拟信号处理电路相比，可以在这些方面进行改善。
通过图5说明模拟信号处理电路中输出不稳定的原因的一例。图5表示用于以往的模拟信号处理电路的电桥电路。传感器线圈260具有检测线圈34、虚拟线圈36以及励磁线圈(未图示)。三个线圈中的检测线圈34和虚拟线圈36构成串行电路，其两端连接于包含可变电阻38的电阻电桥电路40。通过以电阻电桥电路40进行平衡的调整，当膜厚为零时，能够以电阻电桥电路40的输出42变成零的方式进行零点调整。
关于使用以往的电阻电桥电路40的检测方法，零点调整时的电阻值调整量与构成电阻电桥电路40的电阻值整体的大小相比非常小。结果，电阻值整体的温度变化量与零点调整时的电阻值调整量相比是无法忽视的量。因为可变电阻38、固定电阻44由于温度变化造成的电阻值的变化、电阻具有的浮游电容46的变化等，相对于电阻因周围环境的变化电阻电桥电路40的特性敏感地受到影响。结果，发生上述的零点容易移位，膜厚的测量精度降低的问题。
为了与本申请的实施方式比较，而在图6的(a)表示使用了电阻电桥电路40的以往的模拟信号处理电路。传感器线圈260的励磁线圈48连接于信号源203，通过生成交变磁通而在配置于涡电流传感器210附近的研磨对象物102中形成涡电流。在配置于研磨对象物102附近的传感器线圈260中供给交流信号的信号源203是由水晶振荡器构成的固定频率的振荡器。交流信号源203例如供给1～50MHz的固定频率的电压。信号源203所形成的交流电压供给至励磁线圈48。
从传感器线圈的端子输出的信号128、130经由电阻电桥电路40作为输出42而输出。输出42经由高频放大器303输入由cos同步检波电路305和sin同步检波电路306构成的同步检波部。通过同步检波部取出检测信号的cos分量(Q分量)和sin分量(I分量)。此处，从信号源203所形成的振荡信号通过移相电路304形成信号源203的同相分量(0°)和正交分量(90°)的两个信号。这些信号分别被导入sin同步检波电路306和cos同步检波电路305，进行上述的同步检波。
同步检波后的信号通过低通滤波器307、308除去信号分量以上的不需要的的高频分量，例如5KHz以上的的高频分量。同步检波后的信号是cos同步检波输出即Q分量输出309和sin同步检波输出即I分量输出310。此外，通过运算电路311进行向量运算，而从Q分量输出309与I分量输出310获得阻抗Z的大小(Q2+I2)1/2。此外，通过运算电路311进行θ处理，同样地从Q分量输出309与I分量输出310获得相位输出(θ＝tan-1Q/I)。此处，这些滤波器307、308是为了除去传感器信号的杂音分量而设，并设定与各种滤波器相应的截止频率。
图6的(b)所示的本申请的实施方式是将图6的(a)中以虚线表示的模拟信号处理电路50及运算电路311进行数字化后的检测信号处理装置220。另外，图6的(a)所示的运算电路311是数字信号处理装置。检测信号处理装置220也具有运算电路311的功能，再者，也具有计算膜厚的功能。检测线圈34与虚拟线圈36的输出经由低通滤波器54、56而输入检测信号处理装置220。
在图7中进一步详细表示图6的(b)所示的本申请的实施方式。检测信号处理装置220处理涡电流传感器210的信号128、130(检测信号)，该涡电流传感器210具有：能够在研磨对象物102(特别是研磨对象物102内的导电膜)中形成涡电流的励磁线圈48；能够检测形成于研磨对象物102的涡电流的检测线圈34(第一检测线圈)；以及能够检测涡电流的虚拟线圈36。检测信号处理装置220具有：将检测线圈34输出的信号128(第一模拟信号)转换成第一数字信号58的转换器60(第一转换部)；以及将虚拟线圈36输出的信号130(第二模拟信号)转换成第二数字信号62的转换器64(第二转换部)。第一数字信号58和第二数字信号62输入检测信号处理装置220内的集成电路66。
在低通滤波器54、56的前段设置放大器70、72。放大器70、72是放大率例如为一倍的放大器，且被配置为用于输入电路(此时是线圈34、36侧)与输出电路(此时是低通滤波器54、56侧)的阻抗转换。另外，放大器70、72的放大率并不限于一倍。作为缓冲放大器的放大器70、72具有高输入阻抗和低输出阻抗的特性，且进行前段电路与后段电路的隔离，即将阻抗变动造成的影响加以绝缘。由于可看出从低通滤波器54、56观察线圈34、36侧时的阻抗由于有无缓冲放大器而变化，因此称为阻抗转换。通过插入缓冲放大器，低通滤波器54、56不受检测线圈34的阻抗变动时的影响，因此称为隔离。所谓不受影响，是指即使检测线圈34的阻抗变动，从低通滤波器54、56观察线圈34、36侧时的阻抗的变动仍然很小。因为低通滤波器54、56具有输入阻抗变动时增益会变动的特性，所以设置缓冲放大器。
如此，通过以最短时间将检测线圈34与虚拟线圈36的输出信号数字化，与以模拟信号处理电路处理检测线圈34与虚拟线圈36的输出信号时相比，稳定性提高，且噪声降低。
检测线圈34输出的信号128作为差动信号而在两条信号线74间流动。虚拟线圈36输出的信号130作为差动信号而在两条信号线76间流动。即，通过使用两条信号线作为一对传送线路的方法而使电流彼此反向流动。因而，由于磁通被抵消，因此降低EMI噪声。此外，由于从外部施加的噪声被消除，因此即使信号振幅小也不易错误动作。如此，通过以差动信号处理来自传感器线圈的信号能够降低共模噪声。
转换器60、64进行过度采样。所谓过度采样是以必要的采样频率的整数倍(四倍、八倍等)进行采样，并将获得的数据进行间隔剔除或插补来获得必要的数据和信号。例如，施加于励磁线圈48的励磁信号的频率是16MHz，以32MHz进行采样即可，在该情况下，以8倍的128MHz进行采样。转换器60、64将信号128、130以高采样率、且高分辨率进行模拟数字转换。通过进行过度采样，能够降低采样信号128、130时的量子化噪声。关于过度采样对动态范围(DR：Dynamic Range)的影响，DR的增加部分(ΔDR)是ΔDR＝10log10(OSR)。此处，OSR是过度采样比率(Ratio)。所谓过度采样比率是采样率与输出数据率的比，且在上述的例中是128MHz/16MHz＝8。
过度采样后，为了除去噪声而进行平均处理。关于平均处理对DR的影响，通过其平均处理而DR的增加部分(ΔDR)是ΔDR＝20log102^(SP^0.25)。此处，SP是通过过度采样而获得的数据的数量，且在128MHz的情况下，是SP＝128M个。
另外，模拟数字转换的精度(位数：n)对DR的影响由以下公式来表示。
20log10(2^n)
根据该公式，当精度是12bit时，DR是72dB，当精度为16bit时，DR提高至96dB。
检测信号处理装置220具有可将振动在指定值以下的励磁信号供给至励磁线圈48的励磁部520。另外，虽然在图6、图7中将励磁部520图示于检测信号处理装置220的外部，不过励磁部520实际上是被包含于检测信号处理装置220。励磁部520使用超低振动性能的振荡器(未图示)和从振荡器生成的信号生成指定频率(例如16MHz)的超低振动分频器，而生成振动在指定值以下的励磁信号。通过将振动抑制在最小限度，来降低将信号128、130量子化时的噪声。振动对DR的影响是20log10(2πf＊σ)。此处，σ是振动大小的分布随统计性变动而分布的幅度。从该公式可知，励磁信号的频率f为数MHz以上时，振动影响变大。为了改善DR要求数ps以下的振动性能，指定值例如是数ps。
如此，图6、图7所示的本实施方式通过将过度采样方法、超低振动励磁电路、差动传送以及平均化处理组合，与未使用这些方法的情况相比，能够将量子化噪声抑制地更低，并能够进一步增大数字分辨率。
其次，通过图8说明集成电路66。图8是表示集成电路66的构成的框图。集成电路66具有对第一数字信号58与第二数字信号62进行检波的数字信号处理电路的检波部68。从转换器60与转换器64分别输出的第一数字信号58与第二数字信号62的处理过程与图8的实施方式中从低通滤波器80、82至修正部84、86的过程相同。
第一数字信号58和第二数字信号62经由低通滤波器80、82而输入检波部68。检波部68包含：cos同步检波电路88、92、sin同步检波电路90、94、平均电路122、124、126、128以及参考信号生成部96。通过检波部68取出第一数字信号58和第二数字信号62的cos分量(Q分量)和sin分量(I分量)。此处，从参考信号96通过移相电路98而形成参考信号96的同相分量(0°)和正交分量(90°)的两个信号。这些信号分别导入cos同步检波电路88、92与sin同步检波电路90、94来进行上述的同步检波。cos同步检波电路88、92和sin同步检波电路90、94是进行被输入的两个信号的相乘并输出获得的乘积的数字乘法器。
相乘后的信号通过平均电路122、124、126、128(一种低通滤波器。)除去不需要的高频分量。除去高频分量后的信号是cos同步检波输出的Q分量输出130、134和sin同步检波输出的I分量输出132、136。以数学公式说明cos同步检波电路88、sin同步检波电路90以及平均电路122、124的动作。以下，将电路的输出信号与电路的参考符号设为相同。例如，将同步检波电路88的输出信号称为输出信号88。将低通滤波器80的输出信号80设为Asin(ωt+θA)，并将参考信号生成部96的输出信号96设为Bsin(ωt+θB)。移相电路98的输出信号98是Bcos(ωt+θB)。
同步检波电路88的输出信号88是
Asin(ωt+θA)·Bcos(ωt+θB)
＝1/2AB·sin(ωt+θA+ωt+θB)+1/2AB·sin(ωt+θA-ωt-θB)
由于平均电路122，以上公式中关于ω(f)的项1/2AB·sin(2ωt+θA+θB)被除去，所以输出信号122是1/2AB·sin(θA-θB)
参考信号96的振幅、相位恒定时，取出与Cos参考信号的输出信号98的相位信息、振幅信息。因此，通过检波获得Q：正交相位分量。
同步检波电路90的输出信号90是
Asin(ωt+θA)·Bsin(ωt+θB)
＝1/2AB·cos(ωt+θA+ωt+θB)+1/2AB·cos(ωt+θA-ωt-θB)
由于平均电路124，以上公式中关于ω(f)的项1/2AB·cos(ωt+θA+ωt+θB)被除去，所以输出信号122是1/2AB·cos(θA-θB)
参考信号96的振幅、相位恒定时，取出与Sin参考信号的输出信号96的相位信息、振幅信息。因此，通过检波获得I：同相位分量。对Q分量输出130、134和I分量输出132、136通过修正部84进行相位校正。关于相位校正的方法于后述。
对于通过相位校正而获得的信号142、144、146、148，通过与以往相同的运算电路311进行向量运算，并从Q分量输出142、146和I分量输出144、148分别获得对第一数字信号58与第二数字信号62的阻抗Z的大小(Q2+I2)1/2。此外，通过运算电路311进行θ处理，同样地从Q分量输出142、146和I分量输出144、148分别获得对第一数字信号58与第二数字信号62的相位输出(θ＝tan-1Q/I)。进行用于根据阻抗Z的大小或相位输出等求出膜厚150的膜厚运算。运算电路311是根据检波部68输出的信号130～134求出膜厚的膜厚计算部。
有各种膜厚运算方法。例如，事先求出表示阻抗Z的大小或相位输出等与膜厚150的关系的公式或表等数据。在运算电路311中运算阻抗Z的大小或相位输出等后，运算电路311根据公式或表等的数据运算膜厚150而求出膜厚150。获得的膜厚150输出至终点检测部240。终点检测部240从获得的膜厚检测研磨终点。此外，将膜厚送至研磨装置控制部140而使用于控制研磨装置的各部。
在图8所示的实施方式中，利用第二数字信号62(虚拟信号)在研磨对象物102所生成的涡电流的影响比第一数字信号58少，从而进行以下的利用。例如，当第二数字信号62在研磨中发生了变化时，其变化被认为源于励磁线圈48生成的励磁信号的温度偏差。因此，对励磁信号自动增益控制(AGC)时利用第二数字信号62。此外，在开始研磨前温度并未上升时，第一数字信号58的输出与第二数字信号62的输出的差与以往开始研磨前的输出的差相比发生变化，此时，认为与研磨对象物102的距离(垫厚)发生变化。因此，可利用第二数字信号62监控垫厚度，在必要时进行垫的更换等。
其次，通过图9说明与图8不同的第二数字信号62的利用方法。在图9的实施方式中，集成电路152与图8的实施方式的集成电路66同样地被输入第一数字信号58与第二数字信号62。但是，与图8不同，在图9的实施方式中，如图9的(b)所示，取出第一数字信号58与第二数字信号62的差分154。由此，可仅取出信号因为研磨对象物102的影响的变化部分。变化部分以外的恒定的分量是无谓地消耗动态范围的多余分量。
说明关于变化部分的检测方法。第一数字信号58(检测信号)如图9的(b)所示，有研磨对象物102时的信号156与无研磨对象物102时的信号158不同。另外，第二数字信号62(虚拟信号)如图9的(b)所示，有研磨对象物102时与无研磨对象物102时大致无变化。因此，在取出不受研磨对象物102影响的第二数字信号62与受到研磨对象物102影响的第一数字信号58的差分时，可检测变化部分。图9的(a)所示的集成电路152(差分部分)被输入第一数字信号58和第二数字信号62时，首先求出第一数字信号58与第二数字信号62的差。其次，集成电路152对差进行与图8所示的低通滤波器80、同步检波电路88、90、平均电路122、124、修正部84的处理同样的处理。集成电路152对获得的Q分量输出142、I分量输出144实施与关于图8所说明的运算电路311进行的运算同样的处理而计算膜厚150。
在图9的(b)中，使用图9的(c)所示的涡电流传感器210。在该涡电流传感器210中，从励磁线圈48观察，在研磨对象物102侧有检测线圈34，在与研磨对象物102相反侧有虚拟线圈36。即，在检测线圈34与虚拟线圈36之间有励磁线圈48。
涡电流传感器也可是图10的(b)所示的构成。如图10的(b)所示，涡电流传感器162中，从励磁线圈48(第一检测线圈)观察，在研磨对象物102侧有检测线圈34，在检测线圈34与励磁线圈48之间有第二检测线圈164。涡电流传感器162并无虚拟线圈36。即，在图9的(a)中，取代虚拟线圈36而有第二检测线圈164，第二检测线圈164输出的第三模拟信号172如图9的(a)所示，通过放大器72、低通滤波器56、转换器64(第三转换部)同样地处理而转换成第三数字信号174。第三数字信号174被输入集成电路166(检波部)进行检波。
在图10的实施方式中，集成电路166被输入第一数字信号58与第三数字信号174。如图10的(a)所示，在图10的实施方式中，由集成电路166(加法部)进行第一数字信号58与第三数字信号174的相加。由此，由两个检测线圈34、164取出涡电流受到研磨对象物102影响的变化部分，并将它们相加以提高全部检测信号的水平(Level)。
通过图10的(a)说明相加的效果。第一数字信号58如图10的(a)所示，有研磨对象物102时的信号156与无研磨对象物102时的信号158不同。同样地，第三数字信号174也如图10的(a)所示，有研磨对象物102时的信号176与无研磨对象物102时的信号178不同。将第一数字信号58与第三数字信号174相加时，获得将有研磨对象物102时的信号156、176与无研磨对象物102时的信号158、178的变化部分(差)相加的信号180。
当图9的(a)所示的集成电路166(加法部)被输入第一数字信号58与第三数字信号174时，首先将第一数字信号58与第三数字信号174相加，求出它们的和。其次，对和进行与通过图8所示的低通滤波器80、同步检波电路88、90、平均电路122、124、修正部84的处理同样的处理。并对获得的Q分量输出142、I分量输出144实施与关于图8所说明的运算电路311进行的运算同样的处理而计算膜厚150。
其次，通过图11说明另外的实施方式。在图11的实施方式中，集成电路66具有电桥运算电路182。电桥运算电路182具有在第一数字信号58与第二数字信号62之间进行相位调整和/或振幅调整的调整部184。调整部184与电阻电桥电路40同样地，在校正时(膜厚是0等时)，以第一数字信号58与第二数字信号62的相位和/或振幅相同的方式，在第一数字信号58与第二数字信号62之间进行相位调整处理和振幅调整处理。
相位调整和振幅调整处理例如在研磨前的校正时进行。相位调整通过以下进行：检测第一数字信号58与第二数字信号62的相位差，将第一数字信号58与第二数字信号62中的至少一个相位错开相当于检测出的相位差的部分，将相位差设为零。相位差是对第一数字信号58和第二数字信号62使用与所述同步检波电路88和平均电路122同样的电路进行相乘，并通过以平均电路处理所获得的乘积而获得。第一数字信号58为Asin(ωt+θA)，第二数字信号62为Bsin(ωt+θB)时，乘积为Asin(ωt+θA)·Bsin(ωt+θB)。
此时，平均电路的输出是1/2AB·sin(θA-θB)。在平均电路的输出是1/2AB·sin(θA-θB)的情况下，使用反三角函数获得θA-θB来作为相位差。振幅调整处理例如在相位调整之前或之后，求出第二数字信号62的振幅的最大值B对第一数字信号58的振幅的最大值A的比B/A，并将获得的比的反数A/B乘上第二数字信号62(Bsin(ωt+θB))即可。
电桥运算电路182具有求出调整部184输出的第一数字信号58与第二数字信号62的差的差分部186。获得的差分188被输入放大器190进行放大。设置放大器190的原因是因为差分188是振幅小的信号。电桥运算电路182具有与作为上述的模拟电路的电阻电桥电路40同样的功能。图9所示的差分运算与图11所示的电桥运算的差异为，电桥运算是设置调整部184来进行相位调整和/或振幅调整。电桥运算与仅求出差分的方式相比能够更正确且更大程度地检测信号的变化部分。
放大器190的输出信号进行与通过图8所示的低通滤波器80、同步检波电路88、90、平均电路122、124、修正部84的处理同样的处理。对获得的Q分量输出142、I分量输出144实施与关于图8而说明的运算电路311进行的运算同样的处理而计算膜厚150。作为设置电桥运算电路182的优点，能够更多地取出涡电流传感器210检测到的输出信号的变化量，即动态范围提高。在没有电桥运算电路182的情况下，图11所示的信号158(第一数字信号58)的振幅大小本身限制了数字处理的全波段(Full Range)。另外，在有电桥运算电路182的情况下，通过仅取出作为变化量的差分188(图11所示的信号192)进行放大，能够将最大变化量等于全波段。即，能够有效地使用动态范围。由此分辨率提高。
通过数值例来表示这点。集成电路66可处理的振幅的最大值是65536(16位)，在第一数字信号58的变化量是500的情况下，在没有电桥运算电路182时，振幅被限制为65536，变化量是65536内的500。在有电桥运算电路182时，通过取出变化量的500而进行放大，将变化量的500扩大至65536。因此，作为估算，理论上分辨率扩大至65536/500＝约131倍。
其次，通过图12说明图8所示的修正部84、86进行的相位校正。因为修正部84与修正部86具有相同功能，所以通过图8、图12仅说明修正部84。集成电路66具有的修正部84对通过同步检波电路88、90的同步检波所获得的阻抗Q、I进行根据第一数字信号58与参考信号96的相位差Θi的修正。在具有两个正交坐标轴194、196的坐标系的各轴上，在使阻抗的电阻分量I与电抗分量Q分别对应的阻抗平面206中，相位差Θi对应于在基准状态下获得的阻抗的相位角度Θi。
以下说明相位差Θi。如上所述，对于通过转换器60的8倍采样而输入的数据，在与集成电路66内的参考信号96之间，使用同步检波电路88、90进行相位检波运算而计算I值、Q值。但是，所输入的第一数字信号58与参考信号生成部96通常相位有偏差。相位偏差在研磨装置100输入电源后涡电流传感器210未进行检测的状态(也即基准状态)下决定，然后，在将电源断开(OFF)前保持恒定。在图12中表示研磨装置100输入电源后、即在基准状态下的相位差Θi显示于图12。图12中，在每次研磨装置100接通(ON)电源时，相位差Θi可取0度至360度之间的任意值。
基准状态不限于研磨装置100输入电源后涡电流传感器210未进行检测的状态。基准状态是指，膜厚是0的状态、研磨对象物102在研磨台110的外部的状态、膜厚是已知的恒定值的状态以及实施涡电流传感器210的校正的状态等这样的，可获得涡电流传感器210的输出值的基准的状态。
相位差Θi在研磨装置100每次输入电源时变化。不修正相位差时，无法依据阻抗与膜厚的关系、所获得的膜厚来进行控制。因而，需要形成无相位差Θi的状态，即需要使相位差Θi相同。因而，采用下述方法校正第一数字信号58与参考信号96的相位关系。在基准状态下，通过同步检波电路88、90检波第一数字信号58所获得的结果是图12的(Ii,Qi)时，相位差Θi是在阻抗平面206中显示(Ii,Qi)的点208的相位角度Θi。基准状态通常是在开始研磨前校正涡电流传感器210时，但也可将基准状态设于研磨中，来进行相位差Θi的检测。
将在基准状态下获得的相位角Θi保持于修正部84内。在研磨中，通过同步检波电路88、90处理涡电流传感器210的测量值，而获得i和q作为阻抗的Q分量输出130和I分量输出132。修正部84将对应于点214的坐标(I,Q)作为修正后的阻抗(I,Q)输出，该点214是将在阻抗平面206上对应于坐标(i,q)的点212在阻抗平面206上按照相位角度Θi而沿顺时钟方向(在指定方向)旋转后的点。根据坐标(i,q)求出坐标(I,Q)的运算是旋转行列处理，具体旋转行列的运算依下列公式。
I＝icos(-Θi)-qsin(-Θi)
Q＝isin(-Θi)+qcos(-Θi)
该修正相当于，在每次研磨装置100接通电源时为了使相位差Θi相同而将相位差Θi设为0(零)。另外，在每次研磨装置100接通电源时形成相同相位差Θi，不过，基于修正部84的目的，也可将相位差Θi设成0(零)以外的其他相位差，例如90度、180度、270度。此外，指定方向不限于顺时钟方向。指定方向也可是逆时钟方向。这是因为，即使沿逆时钟方向旋转，仍可形成相同相位差Θi。
如上所述，需要形成无相位差Θi的状态，即形成相同相位差Θi。因而，通过图13、图14说明修正第一数字信号58与参考信号96的相位关系的另外方法。图13是说明修正相位关系的另外方法的图。图14是将图7与图8显示于同一个附图的图。不过，在图14中新增了时钟电路222。在本方法中，准备将在数字相位检波运算时使用的上述的参考信号96的相位各相差45度的0度～315度的八个参考信号作为表格形式的数据。在同步检波电路88、90、平均电路122、124中，分别在八个参考信号与低通滤波器80的输出信号80之间进行相位检波运算，而获得八个I值、Q值。其次，计算八个角度Arctan(Q/I)。
将获得的八个角度Arctan(Q/I)为最小的点决定为参考信号96的相位0点。如此处理的原因如下。如图14所示，通过将通过转换器60、64的8倍过度采样所输入的第一数字信号58和第二数字信号62进行与集成电路66内的参考信号96的相位检波运算，来计算I值、Q值。但是，通过第一数字信号58和第二数字信号62与参考信号96之间的初始的即电源接通时的相位差，I-Q平面上的初始位置是不特定的。通过图13、14对此进行说明。
当研磨装置100启动时，立即输出来自时钟电路222(参照图14)的时钟信号222与低通滤波器54输出的检测信号54。另外，在制作参考信号96前需要时间，参考信号96对时钟电路222与检测信号54有时间性延迟。因为8倍过度采样，所以在检测信号54与参考信号96之间的相位关系上，产生各45度的8点(图12所示的八个点218)的随机的相位偏差。结果每次接通电源时，用于计算膜厚的初始位置(也称为相位差、坐标基准点)变化。在图12中，正确求出相位差，进行旋转行列运算。但是，旋转行列运算在运算时需要时间。在图13中，可以将相位差与各相差45度的0度～315度的八个中的任何一个近似。由此减轻运算的负担。
检测信号处理装置220的同步检波电路88、90、平均电路122以及修正部84在基准状态下能够如上所述地检测第一数字信号58与参考信号96的相位差。修正部84每获得八个I值、Q值时逐一计算合计八个角度Arctan(Q/I)。决定所获得的八个角度Arctan(Q/I)中角度最小的参考信号96。并将关于决定出的参考信号96的数据224输出至参考信号生成部96。生成参考信号96的参考信号生成部96是输入数据224并能够在基准状态以外时输出相位相互不同的八个参考信号96中的至少一个的信号输出部。另外，参考信号生成部96为了在基准状态下检测相位差而依序输出相位相互不同的八个(各相差45度的0度～315度的八个)参考信号96。能够对第一数字信号58与参考信号96的相位差进行检测的相位差检测部由同步检波电路88、96、平均电路122以及修正部84而构成。参考信号生成部96依据相位差检测部在基准状态下所检测的相位差，以第一数字信号58与参考信号生成部96输出的参考信号96的相位差成为最小的方式，输出多个上述参考信号96中的一个。即，参考信号生成部96是能够在基准状态以外时输出多个参考信号96中与参考信号96的相位差为最小的参考信号96的信号输出部。参考信号生成部96也可以在基准状态以外时输出多个参考信号96中的两个以上。例如，也可以是，输出相位差为最小的上述的参考信号96以及对该参考信号96为90度相位提前的参考信号96或90度相位延迟的参考信号96。在输出90度相位提前的参考信号96或90度相位延迟的参考信号96的情况下，可以不需要移相电路98。
其次，通过图15显示以往的图6所示的装置的处理流程与图7、图8所示的实施方式的处理流程的比较。图15的(a)是以往的处理流程。首先，通过检测线圈34和虚拟线圈36检测信号128、130(S10)。其次，通过电阻电桥电路40进行平衡调整，使在具有金属的研磨对象物102未接近涡电流传感器210状态下检测信号128与虚拟信号131的重叠(差分)成为0(S12)。然后，当研磨开始时，通过高频放大器303放大检测信号128和虚拟信号131(S14)。其次，通过同步检波电路305、306切出(检测)同相分量和正交相位分量(S16)。通过低通滤波器307、308将检测结果转换成直流(S18)。
其次，将直流输入运算电路311，此时初次将模拟信号数字转换成数字信号(S20)。将QI测量值传送至作为上层设备的终点检测部240(S22)。终点检测部240判断表示是否取得已取得校正阶段的QI测量值与膜厚的关系的修正值，即校正是否结束(S24)。在校正尚未完成时执行S26。S26通过校正晶片进行校正，也进行使膜厚为0时的QI值形成为恒定值的调整。该调整也可称为软件上的增益调整。然后返回S10(S26)。在S24校正完成时执行W28。在S28中，在运算电路311修正QI值之后，运算电路311计算膜厚等，并输出Q、I、Z、Θ等至终点检测部240。终点检测部240通过Q、I、Z、Θ检测研磨终点。检测方法取决于研磨对象物102的膜种(S30)。
其次，通过图15的(b)说明图7、图8所示的实施方式的处理流程。首先，通过检测线圈34和虚拟线圈36检测信号54、56(S50)。其次，通过转换器60、64将模拟信号数字转换成数字信号(S52)。通过同步检波电路88～94切出(检测)同相分量和正交相位分量。在该阶段也可包含检测信号与虚拟信号的所述的差分运算、电桥运算(S16)。通过低通滤波器80、82将检测结果转换成不含如正弦波分量的振动分量的直流(S56)。
其次，通过修正部84判断是否已取得用于校正相位的修正值(初始相位差，即与参考信号96的相位差)(S58)。在校正尚未完成时执行S60。在S60中，通过校正晶片进行校正而取得图12所示的初始坐标(初始相位差)，或是决定图13所示的参考信号96的相位(S60)。其次，使用所决定的修正值进行相位校正(S62)。
将QI测量值传送至作为上层设备的终点检测部240(S64)。终点检测部240判断是否已取得表示校正阶段的QI测量值与膜厚的关系的修正值(S66)。在校正尚未完成时执行S68。在S68中，通过校正晶片进行校正，进行调整以使成膜厚为0时的QI值形成为恒定值。这也可称为软件上的增益调整。然后返回S50(S68)。在S66中校正完成时，执行S70。在S70中，在运算电路311修正QI值后，运算电路311计算膜厚等，并将Q、I、Z、Θ等输入终点检测部240。终点检测部240通过Q、I、Z、Θ检测研磨终点。检测方法取决于研磨对象物102的膜种(S72)。
在比较图15的(a)与图15的(b)时，以往，转换成数字信号(S20)是在电阻电桥电路40的调整(S12)和同步检波电路305、306的同相分量与正交相位分量的检测(S16)之后。另一方面，在本申请的实施方式中，转换成数字信号(S52)是在进行相当于电阻电桥电路40的调整的处理、进行检波处理的步骤(S54)前实施。在本申请的实施方式中，转换成数字信号在尽可能早的阶段实施(S52)。
其次，说明图1所示的终点检测部240和研磨装置控制部140。终点检测部240接收通过检测信号处理装置220所获得的膜厚150。终点检测部240依据膜厚150的变化监视研磨终点。终点检测部240能够通过膜厚150到达指定值来检测研磨终点。
终点检测部240与进行关于研磨装置100的各种控制的研磨装置控制部140连接。终点检测部240在依据膜厚150检测研磨对象物102的研磨终点时将表示其要旨的信号输出至研磨装置控制部140。研磨装置控制部140在从终点检测部240接收表示研磨终点的信号时使研磨装置100结束研磨。
另外，本发明的实施方式的动作也可以使用以下的软件和/或系统来进行。例如，系统(研磨装置100)具有控制整体的主控制器(研磨装置控制部140)以及分别控制各部(驱动部112、118、保持部116、检测信号处理装置220)的动作的多个子控制器。主控制器和子控制器分别具有CPU、内存、记录介质以及为了使各部动作而储存于记录介质的软件(程序)。
其次，通过图7说明处理涡电流传感器210的检测信号的检测信号处理方法，该涡电流传感器210具有：能够在研磨对象物102中形成涡电流的励磁线圈48；能够检测形成于研磨对象物102的涡电流的检测线圈34；以及能够检测涡电流的虚拟线圈36。本方法是通过转换器60将检测线圈34输出的第一模拟信号54转换成第一数字信号58。并通过转换器64将虚拟线圈36输出的第二模拟信号56转换成第二数字信号62。通过检测信号处理装置220内的集成电路66对第一数字信号58与第二数字信号62进行检波。
以上，说明了本发明的实施方式的例子，不过上述发明的实施方式是为了容易理解本发明，而并非对本发明进行限定。本发明能够在不脱离其主旨的范围内进行变更和改良，并且本发明当然包含其等效物。此外，在可解决上述问题的至少一部分的范围或是可达到效果的至少一部分的范围内，要求保护的范围和说明书中记载的各构成组件可任意组合或省略。

Claims (13)

1.一种检测信号处理装置，该检测信号处理装置处理涡电流传感器的检测信号，该涡电流传感器具有：励磁线圈，该励磁线圈能够在检测对象物中形成涡电流；第一检测线圈，该第一检测线圈能够检测形成于所述检测对象物的所述涡电流；以及虚拟线圈和/或第二检测线圈，该虚拟线圈、该第二检测线圈能够检测所述涡电流，其特征在于，具有：
第一转换部，该第一转换部将所述第一检测线圈输出的第一模拟信号转换成第一数字信号；
第二转换部和/或第三转换部，该第二转换部将所述虚拟线圈输出的第二模拟信号转换成第二数字信号，该第三转换部将所述第二检测线圈输出的第三模拟信号转换成第三数字信号；以及
检波部，该检波部是数字信号处理电路，对所述第一数字信号、所述第二数字信号和/或所述第三数字信号进行检波。
2.如权利要求1的检测信号处理装置，其特征在于，
所述检波部使用参考信号进行同步检波，并输出获得的阻抗，
所述检测信号处理装置具有修正部，该修正部能够对通过所述同步检波而获得的所述阻抗进行根据所述第一数字信号与所述参考信号的相位差的修正，
在使具有两个正交坐标轴的坐标系的各轴分别对应于所述阻抗的电阻分量和电抗分量的阻抗平面中，所述相位差对应于在基准状态下获得的所述阻抗的相位角度，
所述修正部输出将所述检波部所获得的对应于所述阻抗的所述阻抗平面上的点在所述阻抗平面上按照所述相位角度而沿指定方向旋转后的点所对应的阻抗作为修正后的阻抗。
3.如权利要求1的检测信号处理装置，其特征在于，
所述检波部使用参考信号进行同步检波，
所述检测信号处理装置具有：相位差检测部，该相位差检测部能够检测所述第一数字信号与所述参考信号的相位差；以及信号输出部，该信号输出部能够输出相位相互不同的多个所述参考信号中的至少一个所述参考信号；
所述信号输出部能够依据所述相位差检测部所检测的所述相位差输出多个所述参考信号中的至少一个所述参考信号。
4.如权利要求1～3中任一项所述的检测信号处理装置，其特征在于，
所述第一模拟信号、所述第二模拟信号和/或所述第三模拟信号中的至少一个信号是差动信号。
5.如权利要求1～4中任一项所述的检测信号处理装置，其特征在于，
所述第一转换部、所述第二转换部和/或所述第三转换部中的至少一个进行过度采样。
6.如权利要求1～5中任一项所述的检测信号处理装置，其特征在于，
具有励磁部，该励磁部能够将振动在指定值以下的励磁信号供给至所述励磁线圈。
7.如权利要求1～6中任一项所述的检测信号处理装置，其特征在于，
具有差分部，该差分部求出所述第一数字信号与所述第二数字信号的差。
8.如权利要求7的检测信号处理装置，其特征在于，
所述检测信号处理装置具有调整部，该调整部在所述第一数字信号与所述第二数字信号之间进行相位调整和/或振幅调整，
所述差分部求出所述调整部输出的所述第一数字信号与所述第二数字信号的差。
9.如权利要求1～6中任一项所述的检测信号处理装置，其特征在于，
具有加法部，该加法部将所述第一数字信号与所述第三数字信号相加。
10.一种检测信号处理装置，该检测信号处理装置处理涡电流传感器的检测信号，该涡电流传感器具有：励磁线圈，该励磁线圈能够在检测对象物中形成涡电流；以及检测线圈，该检测线圈能够检测形成于所述检测对象物的所述涡电流，其特征在于，具有：
检波部，该检波部对所述检测信号进行检波，且使用参考信号进行同步检波，并输出所获得的阻抗；以及
修正部，该修正部能够对通过所述同步检波而获得的所述阻抗进行根据所述检测信号与所述参考信号的相位差的修正，
在使具有两个正交坐标轴的坐标系的各轴分别对应于所述阻抗的电阻分量与电抗分量的阻抗平面中，所述相位差对应于在基准状态下获得的所述阻抗的相位角度，
所述修正部输出将所述检波部所获得的对应于所述阻抗的所述阻抗平面上的点在所述阻抗平面上按照所述相位角度而沿指定方向旋转后的点所对应的阻抗作为修正后的阻抗。
11.一种检测信号处理装置，该检测信号处理装置处理涡电流传感器的检测信号，该涡电流传感器具有：励磁线圈，该励磁线圈能够在检测对象物中形成涡电流；以及检测线圈，该检测线圈能够检测形成于所述检测对象物的所述涡电流，其特征在于，具有：
检波部，该检波部对所述检测信号进行检波，且使用参考信号进行同步检波；
相位差检测部，该相位差检测部能够检测所述检测信号与所述参考信号的相位差；以及
信号输出部，该信号输出部能够输出相位相互不同的多个所述参考信号中的至少一个参考信号，
所述信号输出部能够依据所述相位差检测部所检测的所述相位差输出多个所述参考信号中的至少一个所述参考信号。
12.一种研磨装置，该研磨装置具有权利要求1～11中任一项所述的检测信号处理装置，并研磨所述检测对象物，其特征在于，具有：
研磨部，该研磨部能够研磨所述检测对象物；
所述涡电流传感器，所述涡电流传感器为了测量所述检测对象物的膜厚而在所述检测对象物中形成所述涡电流，并且能够检测所形成的所述涡电流；以及
膜厚计算部，该膜厚计算部根据所述检波部输出的信号求出所述膜厚。
13.一种检测信号处理方法，该检测信号处理方法处理涡电流传感器的检测信号，该涡电流传感器具有：励磁线圈，该励磁线圈能够在检测对象物中形成涡电流；第一检测线圈，该第一检测线圈能够检测形成于所述检测对象物的所述涡电流；以及虚拟线圈和/或第二检测线圈，该虚拟线圈、该第二检测线圈能够检测所述涡电流，其特征在于，
将所述第一检测线圈输出的第一模拟信号转换成第一数字信号；
将所述虚拟线圈输出的第二模拟信号转换成第二数字信号，并且/或者将所述第二检测线圈输出的第三模拟信号转换成第三数字信号；以及
通过数字信号处理电路对所述第一数字信号、所述第二数字信号和/或所述第三数字信号进行检波。
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