JP7179586B2 - 渦電流検出装置及び研磨装置 - Google Patents
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Description
ている。
3,P4にはそれぞれ流体路651,652,653,654を介して加圧空気等の加圧流体が供給され、あるいは真空引きがされるようになっている。中央の圧力室P1は円形であり、他の圧力室P2,P3,P4は環状である。これらの圧力室P1,P2,P3,P4は、同心上に配列されている。
ット3A~3Dから予め選択された複数の研磨ユニットで連続的に研磨されてもよい。例えば、半導体ウェハ16を第1研磨ユニット3A→第2研磨ユニット3Bの順で研磨してもよく、または半導体ウェハ16を第3研磨ユニット3C→第4研磨ユニット3Dの順で研磨してもよい。さらに、半導体ウェハ16を第1研磨ユニット3A→第2研磨ユニット3B→第3研磨ユニット3C→第4研磨ユニット3Dの順で研磨してもよい。いずれの場合でも、研磨ユニット3A~3Dのすべての研磨時間を平準化することで、スループットを向上させることができる。
。制御部65は、渦電流検出装置50が検知した渦電流のみから研磨の終了を示す研磨終点を検出してもよいし、アームトルク検知部が検知したアームトルクやテーブルトルクも考慮して、研磨の終了を示す研磨終点を検出してもよい。
電層890が形成されている。図7(a)の状態から図7(b)の状態を経て、図7(c)の状態まで研磨が行われる。導電層890は、例えば配線として使用されるものである。
電層890と、渦電流センサ56および渦電流センサ58との距離が同じであるとして図示している。図8において中心線932は、渦電流センサ58の中心と渦電流検出装置50の中心を通るとしている。
大きい渦電流センサ58(例えば、直径20mm)の外径サイズと比較したときに、導電層890において金属が占める領域がバルクでないとき、例えば、50%(20mm角の中に、5mm角の金属領域が数個あるような場合)しかないときに、渦電流センサ58によって膜厚の変化を検知することは困難になる場合がある。このときに、渦電流センサ58と比較した時に、磁場の範囲が狭い小さい渦電流センサ56を有する渦電流検出装置50は、以下の利点がある。
検出に限られず、金属が狭い領域にあるときに、当該金属を検出する感度を向上させることができる。
配置される渦電流センサ56は、ポットコア60と、6個のコイル860,862、864,866、868、870により構成されている。磁性体であるポットコア60は、底面部61a(底部磁性体)と、底面部61aの中央に設けられた磁心部61b(中央磁性体)と、底面部61aの周辺部に設けられた周壁部61c(周辺部磁性体)とを有する。周壁部61cは、磁心部61bを囲うように底面部61aの周辺部に設けられる壁部である。本実施形態では、底面部61aは、円形のディスク形状であり、磁心部61bは、中実な円柱形状であり、周壁部61cは、底面部61aを囲うシリンダ形状である。
渦電流検出装置50として組み立てる前に、個々の渦電流センサ56の出力特性等を測定して、出力特性等が似ている複数の渦電流センサ56を選んで、1個の渦電流検出装置50として組み立てる。
に電流が流れることで、この磁束が金属膜(または導電性膜)mfと鎖交することでその間に相互インダクタンスMが形成され、金属膜(または導電性膜)mf中に渦電流I2が流れる。ここでR1は渦電流センサを含む一次側の等価抵抗であり、L1は同様に渦電流センサを含む一次側の自己インダクタンスである。金属膜(または導電性膜)mf側では、R2は渦電流損に相当する等価抵抗であり、L2はその自己インダクタンスである。交流信号源52の端子a,bから渦電流センサ側を見たインピーダンスZは、金属膜(または導電性膜)mf中に形成される渦電流損の大きさによって変化する。
VR1-1×(VR2-2+jωL3)=VR1-2×(VR2-1+jωL1) (1)
となるように、可変抵抗VR1(=VR1-1+VR1-2)およびVR2(=VR2-1+VR2-2)を調整する。これにより、図14(c)に示すように、調整前のL1,L3の信号(図中点線で示す)を、同位相・同振幅の信号(図中実線で示す)とする。
器からなる固定周波数の発振器であり、例えば、2MHz,8MHz,16MHzの固定周波数の電圧を供給する。信号源52で形成される交流電圧は、バンドパスフィルタ82を介して渦電流センサ56に供給される。渦電流センサ56の端子で検出された信号は、高周波アンプ83および位相シフト回路84を経て、cos同期検波回路85およびsin同期検波回路86からなる同期検波部により検出信号のcos成分とsin成分とが取り出される。ここで、信号源52で形成される発振信号は、位相シフト回路84により信号源52の同相成分(0゜)と直交成分(90゜)の2つの信号が形成され、それぞれcos同期検波回路85とsin同期検波回路86とに導入され、上述の同期検波が行われる。
b)の渦電流センサ56を、図6に示すように複数設けることにより、測定により得られる信号の強度を増強できる。複数設ける点からも図16(b)の渦電流センサ56は、渦電流センサ56が1個設けられた場合よりもS/N比が向上して高精度な測定が可能となる。
以上説明したように、本発明は以下の形態を有する。
形態1
導電性膜が形成された被研磨物の近傍に配置可能な渦電流検出装置であって、前記渦電流検出装置は、
複数の渦電流センサを有し、前記複数の渦電流センサは互いに近傍に配置され、
前記複数の渦電流センサの各々は、
コア部と、
前記コア部に配置され、前記導電性膜に渦電流を形成可能な励磁コイルと、
前記コア部に配置され、前記導電性膜に形成される前記渦電流を検出可能な検出コイルとを有する、ことを特徴とする渦電流検出装置。
形態2
前記複数の渦電流センサのうちの少なくとも1個の渦電流センサにおいては、前記励磁コイルと前記検出コイルは同一のコイルであり、前記励磁コイルは、前記導電性膜に形成される前記渦電流を検出可能であることを特徴とする形態1記載の渦電流検出装置。
形態3
前記複数の渦電流センサのうちの少なくとも1個の渦電流センサにおいては、
前記コア部は、底面部と、前記底面部の中央に設けられた磁心部と、前記底面部の周辺に設けられた周辺部とを有し、
前記励磁コイルと前記検出コイルは、前記磁心部に配置されることを特徴とする形態1または2記載の渦電流検出装置。
形態4
前記励磁コイルと前記検出コイルは、前記磁心部に加えて前記周辺部に配置されることを特徴とする形態3記載の渦電流検出装置。
形態5
前記周辺部は、前記磁心部を囲うように前記底面部の周辺に設けられる周壁部であることを特徴とする形態3または4記載の渦電流検出装置。
形態6
前記底面部は、柱状の形状を有し、前記周辺部は、前記柱状の形状の両端に配置されることを特徴とする形態3または4記載の渦電流検出装置。
形態7
前記周辺部は、前記底面部の周辺に複数個設けられることを特徴とする形態3または4記載の渦電流検出装置。
形態8
前記複数の渦電流センサのうちの少なくとも1個の渦電流センサにおいては、
前記コア部は、底面部と、前記底面部から垂直方向に、前記被研磨物に向かって伸びる複数の柱状部とを有し、
前記複数の柱状部は、第1の磁気極性を生成可能な複数の第1の柱状部と、前記第1の磁気極性とは反対の第2の磁気極性を生成可能な複数の第2の柱状部とを有することを特徴とする形態1または2記載の渦電流検出装置。
形態9
前記複数の渦電流センサは、多角形を構成するように前記多角形の頂点および/または前記多角形の辺および/または前記多角形の内部に配置されることを特徴とする形態1ないし8のいずれか1項に記載の渦電流検出装置。
形態10
前記複数の渦電流センサは、直線を構成するように前記直線上に配置されることを特徴とする形態1ないし8のいずれか1項に記載の渦電流検出装置。
形態11
被研磨物を研磨するための研磨パッドが貼り付け可能な研磨テーブルと、
前記研磨テーブルを回転駆動可能な駆動部と、
前記被研磨物を保持して前記研磨パッドに押圧可能な保持部と、
前記研磨テーブルの内部に配置され、前記研磨テーブルの回転に伴い前記励磁コイルによって前記被研磨物に形成される渦電流を前記検出コイルによって検出可能な形態1ないし10のいずれか1項に記載の渦電流検出装置と、
前記検出された前記渦電流から前記被研磨物の研磨の終了を示す研磨終点を検出可能な終点検出部と、
を備える研磨装置。
16…半導体ウェハ
3A…第1研磨ユニット
50…渦電流検出装置
56…渦電流センサ
60…ポットコア
65…制御部
30A…研磨テーブル
61a…底面部
61b…磁心部
61c…周壁部
860…励磁コイル
862…励磁コイル
864…検出コイル
866…検出コイル
876…磁場
878…磁場
936…磁場
942…コア部
944…底面部
946…柱状部
948…コイル
946a…第1の柱状部
946b…第2の柱状部
Claims (10)
- 導電性膜が形成された被研磨物の近傍に配置可能な渦電流検出装置であって、前記渦電流検出装置は、
複数の渦電流センサを有し、前記複数の渦電流センサは互いに近傍に配置され、
前記複数の渦電流センサの各々は、
コア部と、
前記コア部に配置され、前記導電性膜に渦電流を形成可能な励磁コイルと、
前記コア部に配置され、前記導電性膜に形成される前記渦電流を検出可能な検出コイルとを有し、
前記複数の渦電流センサのうちの少なくとも1個の渦電流センサにおいては、
前記コア部は、底面部と、前記底面部から垂直方向に、前記被研磨物に向かって伸びる複数の柱状部とを有し、
前記複数の柱状部は、第1の磁気極性を生成可能な複数の第1の柱状部と、前記第1の磁気極性とは反対の第2の磁気極性を生成可能な複数の第2の柱状部とを有する、ことを特徴とする渦電流検出装置。 - 前記複数の渦電流センサのうちの少なくとも1個の渦電流センサにおいては、前記励磁コイルと前記検出コイルは同一のコイルであり、前記励磁コイルは、前記導電性膜に形成される前記渦電流を検出可能であることを特徴とする請求項1記載の渦電流検出装置。
- 前記複数の渦電流センサのうちの少なくとも1個の渦電流センサにおいては、
前記コア部は、底面部と、前記底面部の中央に設けられた磁心部と、前記底面部の周辺に設けられた周辺部とを有し、
前記励磁コイルと前記検出コイルは、前記磁心部に配置されることを特徴とする請求項1または2記載の渦電流検出装置。 - 前記励磁コイルと前記検出コイルは、前記磁心部に加えて前記周辺部に配置されること
を特徴とする請求項3記載の渦電流検出装置。 - 前記周辺部は、前記磁心部を囲うように前記底面部の周辺に設けられる周壁部であることを特徴とする請求項3または4記載の渦電流検出装置。
- 前記底面部は、柱状の形状を有し、前記周辺部は、前記柱状の形状の両端に配置されることを特徴とする請求項3または4記載の渦電流検出装置。
- 前記周辺部は、前記底面部の周辺に複数個設けられることを特徴とする請求項3または4記載の渦電流検出装置。
- 前記複数の渦電流センサは、多角形を構成するように前記多角形の頂点および/または前記多角形の辺および/または前記多角形の内部に配置されることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の渦電流検出装置。
- 前記複数の渦電流センサは、直線を構成するように前記直線上に配置されることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の渦電流検出装置。
- 被研磨物を研磨するための研磨パッドが貼り付け可能な研磨テーブルと、
前記研磨テーブルを回転駆動可能な駆動部と、
前記被研磨物を保持して前記研磨パッドに押圧可能な保持部と、
前記研磨テーブルの内部に配置され、前記研磨テーブルの回転に伴い前記励磁コイルによって前記被研磨物に形成される渦電流を前記検出コイルによって検出可能な請求項1ないし9のいずれか1項に記載の渦電流検出装置と、
前記検出された前記渦電流から前記被研磨物の研磨の終了を示す研磨終点を検出可能な終点検出部と、
を備える研磨装置。
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