JP7257945B2 - Eddy current sensor output signal processing circuit and output signal processing method - Google Patents

Eddy current sensor output signal processing circuit and output signal processing method Download PDF

Info

Publication number
JP7257945B2
JP7257945B2 JP2019226547A JP2019226547A JP7257945B2 JP 7257945 B2 JP7257945 B2 JP 7257945B2 JP 2019226547 A JP2019226547 A JP 2019226547A JP 2019226547 A JP2019226547 A JP 2019226547A JP 7257945 B2 JP7257945 B2 JP 7257945B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
signal
circuit
output signal
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019226547A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021096117A (en
Inventor
洋人 山田
太郎 高橋
宏明 澁江
敦史 阿部
晋平 徳永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebara Corp filed Critical Ebara Corp
Priority to JP2019226547A priority Critical patent/JP7257945B2/en
Priority to SG10202012510VA priority patent/SG10202012510VA/en
Priority to US17/122,301 priority patent/US11852472B2/en
Publication of JP2021096117A publication Critical patent/JP2021096117A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7257945B2 publication Critical patent/JP7257945B2/en
Priority to US18/504,301 priority patent/US12123714B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Description

本発明は、渦電流センサの出力信号処理回路および出力信号処理方法に関するものである。 The present invention relates to an eddy current sensor output signal processing circuit and an output signal processing method.

渦電流センサは膜厚測定、変位測定等に使用される。以下では、膜厚測定を例にして渦電流センサを説明する。膜厚測定用渦電流センサは、例えば半導体デバイスの製造工程(研磨工程)で用いられる。研磨工程において渦電流センサは、以下のように用いられる。半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。そこで、被研磨物である半導体ウェハの表面を平坦化することが必要となるが、この平坦化法の一手段として研磨装置により研磨(ポリッシング)することが行われている。 Eddy current sensors are used for film thickness measurement, displacement measurement, and the like. The eddy current sensor will be described below using film thickness measurement as an example. Eddy current sensors for film thickness measurement are used, for example, in the manufacturing process (polishing process) of semiconductor devices. The eddy current sensor is used in the polishing process as follows. 2. Description of the Related Art As the degree of integration of semiconductor devices advances, circuit wiring is becoming finer and the distance between wirings is becoming narrower. Therefore, it is necessary to planarize the surface of the semiconductor wafer, which is the object to be polished.

研磨装置は、被研磨物を研磨するための研磨パッドを保持するための研磨テーブルと、被研磨物を保持して研磨パッドに押圧するためにトップリングを備える。研磨テーブルとトップリングはそれぞれ、駆動部(例えばモータ)によって回転駆動される。研磨剤を含む液体(スラリー)を研磨パッド上に流し、そこにトップリングに保持された被研磨物を押し当てることにより、被研磨物は研磨される。 The polishing apparatus includes a polishing table for holding a polishing pad for polishing an object to be polished, and a top ring for holding and pressing the object to be polished against the polishing pad. The polishing table and the top ring are each rotationally driven by a driving section (for example, a motor). A liquid (slurry) containing an abrasive is poured onto the polishing pad, and the object to be polished held by the top ring is pressed against it, whereby the object to be polished is polished.

研磨装置では、被研磨物の研磨が不十分であると、回路間の絶縁がとれず、ショートするおそれが生じ、また、過研磨となった場合は、配線の断面積が減ることによる抵抗値の上昇、又は配線自体が完全に除去され、回路自体が形成されないなどの問題が生じる。このため、研磨装置では、最適な研磨終点を検出することが求められる。 In a polishing machine, if the polishing of the object to be polished is insufficient, insulation between circuits cannot be obtained, and there is a risk of short-circuiting. or the wiring itself is completely removed and the circuit itself is not formed. Therefore, the polishing apparatus is required to detect the optimum polishing end point.

このような技術としては、特開2011-23579号に記載のものがある。この技術においては、3個のコイルを用いた渦電流センサが研磨終点を検出するために用いられている。特開2011-23579号の図5に示すように、3個のコイルのうちの検出コイルとダミーコイルは直列回路を構成し、その両端は可変抵抗を含む抵抗ブリッジ回路に接続されている。抵抗ブリッジ回路でバランスの調整を行うことで、膜厚がゼロのときに、抵抗ブリッジ回路の出力がゼロになるようにゼロ点の調整が可能である。抵抗ブリッジ回路の出力は、特開2011-23579号の図6に示すように、同期検波回路に入力される。同期検波回路は、入力された信号から、膜厚の変化に伴う抵抗成分(R)、リアクタンス成分(X)、振幅出力(Z)および位相出力(tan-1R/X)を取り出す。 As such a technique, there is one described in JP-A-2011-23579. In this technique, an eddy current sensor using three coils is used to detect the polishing endpoint. As shown in FIG. 5 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-23579, the detection coil and the dummy coil among the three coils form a series circuit, and both ends of the series circuit are connected to a resistance bridge circuit including variable resistors. By adjusting the balance in the resistance bridge circuit, it is possible to adjust the zero point so that the output of the resistance bridge circuit becomes zero when the film thickness is zero. The output of the resistance bridge circuit is input to the synchronous detection circuit as shown in FIG. 6 of JP-A-2011-23579. The synchronous detection circuit takes out the resistance component (R), reactance component (X), amplitude output (Z) and phase output (tan −1 R/X) associated with changes in film thickness from the input signal.

従来のブリッジ回路を使用した検出方法に関しては、ゼロ点調整時の抵抗値調整量はブリッジ回路を構成する抵抗値全体の大きさに比べて非常に小さい。その結果、抵抗値全体の温度変化量は、ゼロ点調整時の抵抗値調整量と比べると、無視できない量である。温度変化による抵抗値の変化や、抵抗が有する浮遊容量の変化等のために、抵抗の周囲環境の変化に対してブリッジ回路の特性が敏感に影響を受ける。この結果、上述のゼロ点がシフトしやすく、膜厚の測定精度が低下するという問題があった。 With regard to the conventional detection method using a bridge circuit, the amount of resistance value adjustment during zero point adjustment is very small compared to the magnitude of the overall resistance value that constitutes the bridge circuit. As a result, the amount of temperature change of the entire resistance value is a non-negligible amount compared to the resistance value adjustment amount at the time of zero point adjustment. The characteristics of the bridge circuit are sensitively affected by changes in the surrounding environment of the resistors due to changes in the resistance value due to temperature changes, changes in the stray capacitance of the resistors, and the like. As a result, there is a problem that the above-mentioned zero point tends to shift and the film thickness measurement accuracy decreases.

特開2011-23579号Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-23579

本発明の一形態は、このような問題点を解消すべくなされたもので、その目的は、周囲環境の変化に対して従来よりも影響を受けにくい渦電流センサの出力信号処理回路および出力信号処理方法を提供することである。 One aspect of the present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide an output signal processing circuit and an output signal processing circuit for an eddy current sensor that is less susceptible to changes in the surrounding environment than conventional sensors. It is to provide a processing method.

上記課題を解決するために、第1の形態では、渦電流センサと、前記渦電流センサの出力信号を処理する出力信号処理回路とを有し、前記出力信号処理回路は、前記出力信号と、所定の周波数の信号が入力されて、入力された前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力するミキサ回路と、前記ミキサ回路が出力する前記出力信号が入力されて、入力された前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力するローパスフィルタとを有することを特徴とする渦電流センサ組立体という構成を採っている。 In order to solve the above problems, in a first form, an eddy current sensor and an output signal processing circuit that processes an output signal of the eddy current sensor are provided, and the output signal processing circuit includes the output signal, A mixer circuit to which a signal of a predetermined frequency is input, multiplies the two input signals, and outputs an output signal obtained by the multiplication, and the output signal output by the mixer circuit is input. and a low-pass filter for cutting a high-frequency signal contained in the input output signal and outputting at least a DC signal.

本実施形態では、渦電流センサの出力信号が抵抗ブリッジ回路を介さずに、ミキサ回路に接続されている。温度変化の影響を受けやすい抵抗ブリッジ回路を用いていないため、周囲環境の変化に対して従来よりも影響を受けにくい渦電流センサの出力信号処理回路を提供できる。 In this embodiment, the output signal of the eddy current sensor is connected to the mixer circuit without going through the resistance bridge circuit. Since a resistance bridge circuit, which is susceptible to temperature changes, is not used, it is possible to provide an output signal processing circuit for an eddy current sensor that is less susceptible to changes in the surrounding environment than conventional ones.

また、特開2011-23579号では、その図6に示すように、抵抗ブリッジ回路の端子で検出された信号は、高周波アンプおよび位相シフト回路を経て、cos同期検波回路およびsin同期検波回路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。同期検波された信号は、ローパスフィルタにより、信号成分以上の不要な高周波成分が除去される。このため、コイルが出力する高周波出力は、長い処理ステップを経た後に低周波信号となる。高周波信号であるステップが多いため、従来は信号にノイズが多くなる。 Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-23579, as shown in FIG. 6, a signal detected at a terminal of a resistance bridge circuit passes through a high-frequency amplifier and a phase shift circuit, and then passes through a cos synchronous detection circuit and a sine synchronous detection circuit. A cosine component and a sin component of the detection signal are extracted by the synchronous detection section. A low-pass filter removes unwanted high-frequency components from the synchronously detected signal. Therefore, the high frequency output from the coil becomes a low frequency signal after a long processing step. Since there are many steps that are high-frequency signals, conventional signals have a lot of noise.

本実施形態では、コイルが出力する高周波出力は、ミキサ回路とローパスフィルタにより低周波信号となる。高周波出力が高周波状態であるステップ数が少ないため、従来と比較して信号はノイズが少なくなる。すなわち、周囲の影響を受けやすい高周波信号から、取り扱いやすい直流信号に早い段階(少ないステップ)で変換されるため、安定した信号測定を行うことができる。 In this embodiment, the high-frequency output from the coil becomes a low-frequency signal by the mixer circuit and the low-pass filter. Since there are fewer steps in which the high frequency output is in the high frequency state, the signal will be less noisy than in the prior art. That is, the high-frequency signal, which is easily affected by the surroundings, is converted into the easy-to-handle direct-current signal at an early stage (in a small number of steps), so that stable signal measurement can be performed.

形態2では、第1、第2の出力信号をそれぞれ出力する第1、第2のコイルを有する渦電流センサが出力する前記第1、第2の出力信号を処理する渦電流センサの出力信号処理回路において、前記第1の出力信号と、所定の周波数の信号が入力されて、入力された前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力する第1のミキサ回路と、前記第1のミキサ回路が出力する前記出力信号が入力されて、入力された前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力する第1のローパスフィルタと、前記第2の出力信号と、前記周波数の信号が入力されて、入力された前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力する第2のミキサ回路と、前記第2のミキサ回路が出力する前記出力信号が入力されて、入力された前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力する第2のローパスフィルタと、前記第1のローパスフィルタが出力する前記直流信号と前記第2のローパスフィルタが出力する前記直流信号が入力されて、入力された2つの前記直流信号の差を求めて、得られた前記差を出力する第1の減算回路とを有することを特徴とする渦電流センサの出力信号処理回路という構成を採っている。 In form 2, output signal processing of an eddy current sensor that processes the first and second output signals output by an eddy current sensor having first and second coils that respectively output first and second output signals a first mixer circuit that receives the first output signal and a signal of a predetermined frequency, multiplies the two input signals, and outputs an output signal obtained by the multiplication; a first low-pass filter that receives the output signal output from the first mixer circuit, cuts a high-frequency signal contained in the input output signal, and outputs at least a DC signal; and a signal of said frequency are inputted, a second mixer circuit for multiplying said two inputted signals and outputting an output signal obtained by said multiplication; said second mixer circuit a second low-pass filter that cuts a high-frequency signal contained in the input output signal and outputs at least a DC signal; and the first low-pass filter that outputs the a first subtraction circuit that receives a DC signal and the DC signal output from the second low-pass filter, obtains a difference between the two input DC signals, and outputs the obtained difference. The configuration of the output signal processing circuit of the eddy current sensor characterized by the following is adopted.

本実施形態でも、渦電流センサの出力信号が抵抗ブリッジ回路を介さずに、ミキサ回路に接続されている。温度変化の影響を受けやすい抵抗ブリッジ回路を用いていないため、周囲環境の変化に対して従来よりも影響を受けにくい渦電流センサの出力信号処理回路を
提供できる。
Also in this embodiment, the output signal of the eddy current sensor is connected to the mixer circuit without passing through the resistance bridge circuit. Since a resistance bridge circuit, which is susceptible to temperature changes, is not used, it is possible to provide an output signal processing circuit for an eddy current sensor that is less susceptible to changes in the surrounding environment than conventional ones.

本形態では減算回路により、膜厚変化に対応した微小な信号変化を2個のコイルを用いて取り出すという従来のブリッジ回路を用いた検出方法と同様なことができる。すなわち、2つの直流信号の差を求めて、膜厚変化に対応した微小な信号変化分のみを検出することが可能である。 In this embodiment, the subtraction circuit can perform the same detection method using a conventional bridge circuit, in which two coils are used to extract a minute signal change corresponding to the film thickness change. That is, it is possible to obtain the difference between the two DC signals and detect only a minute signal change corresponding to the film thickness change.

形態3では、前記出力信号処理回路は、前記第1のローパスフィルタが出力する前記直流信号が入力されて、入力された前記直流信号の振幅の大きさを調整して、調整後の直流信号を出力する第1の調整回路を有し、前記第1の減算回路は、前記第1の調整回路が出力する前記直流信号と前記第2のローパスフィルタが出力する前記直流信号が入力されて、入力された2つの前記直流信号の差を求めて、得られた前記差を出力することを特徴とする形態2記載の渦電流センサの出力信号処理回路。
という構成を採っている。
In form 3, the output signal processing circuit receives the DC signal output from the first low-pass filter, adjusts the amplitude of the input DC signal, and outputs the adjusted DC signal. The first subtraction circuit receives the DC signal output by the first adjustment circuit and the DC signal output by the second low-pass filter, and 3. The output signal processing circuit of the eddy current sensor according to mode 2, wherein the difference between the two DC signals obtained is obtained and the obtained difference is output.
The configuration is adopted.

形態4では、前記出力信号処理回路は、前記第1のローパスフィルタが出力する前記直流信号が入力されて、入力された前記直流信号の振幅の大きさを調整して、調整後の直流信号を出力する第1の調整回路と、前記第2のローパスフィルタが出力する前記直流信号が入力されて、入力された前記直流信号の振幅の大きさを調整して、調整後の直流信号を出力する第2の調整回路とを有し、前記第1の減算回路は、前記第1の調整回路が出力する前記直流信号と前記第2の調整回路が出力する前記直流信号が入力されて、入力された2つの前記直流信号の差を求めて、得られた前記差を出力することを特徴とする形態2記載の渦電流センサの出力信号処理回路という構成を採っている。 In form 4, the output signal processing circuit receives the DC signal output from the first low-pass filter, adjusts the amplitude of the input DC signal, and outputs the adjusted DC signal. The DC signal output by the first adjustment circuit and the second low-pass filter are input, the magnitude of the amplitude of the input DC signal is adjusted, and the adjusted DC signal is output. and a second adjustment circuit, wherein the first subtraction circuit receives the DC signal output from the first adjustment circuit and the DC signal output from the second adjustment circuit. The configuration of the output signal processing circuit of the eddy current sensor according to mode 2 is adopted, which is characterized by obtaining the difference between the two DC signals and outputting the obtained difference.

形態3,4では調整回路と減算回路により、膜厚変化に対応した微小な信号変化を2個のコイルを用いて取り出すという従来のブリッジ回路を用いた検出方法と同等の性能を維持することができる。すなわち、少なくとも1個のコイルからの位相検波信号のレベルを調整回路により調整した後に減算して、膜厚変化に対応した微小な信号変化分のみを検出する。調整回路により、調整回路が無い場合と比べてゼロ点調整の精度を改善することができる。これにより、既述のようにゼロ点からの信号の微弱変化を取り出すことができる。 In forms 3 and 4, it is possible to maintain performance equivalent to that of the conventional detection method using a bridge circuit in which minute signal changes corresponding to changes in film thickness are taken out using two coils by means of an adjustment circuit and a subtraction circuit. can. That is, the level of the phase detection signal from at least one coil is adjusted by the adjusting circuit and then subtracted to detect only minute signal changes corresponding to film thickness changes. The adjustment circuit can improve the accuracy of the zero point adjustment compared to the case without the adjustment circuit. As a result, weak changes in the signal from the zero point can be extracted as described above.

形態5では、前記渦電流センサは、第3、第4の出力信号をそれぞれ出力する第3、第4のコイルを有し、前記出力信号処理回路は、前記第3の出力信号と、前記周波数の信号が入力されて、入力された前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力する第3のミキサ回路と、前記第3のミキサ回路が出力する前記出力信号が入力されて、入力された前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力する第3のローパスフィルタと、前記第4の出力信号と、前記周波数の信号が入力されて、入力された前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力する第4のミキサ回路と、前記第4のミキサ回路が出力する前記出力信号が入力されて、入力された前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力する第4のローパスフィルタと、前記第3のローパスフィルタが出力する前記直流信号と前記第4のローパスフィルタが出力する前記直流信号が入力されて、入力された2つの前記直流信号の差を求めて、得られた前記差を出力する第2の減算回路と、前記第1の減算回路が出力する前記差と前記第2の減算回路が出力する前記差が入力されて、入力された2つの前記差を加算してまたは2つの前記差の差を求めて、得られた前記和または差を出力する加算回路とを有することを特徴とする形態2ないし4のいずれか1項に記載の渦電流センサの出力信号処理回路という構成を採っている。 In form 5, the eddy current sensor has third and fourth coils that output third and fourth output signals, respectively, and the output signal processing circuit outputs the third output signal and the frequency a signal of is input, the two signals that are input are multiplied, and an output signal obtained by the multiplication is output; and the output signal output by the third mixer circuit is a third low-pass filter for cutting a high-frequency signal contained in the input output signal and outputting at least a DC signal, the fourth output signal, and a signal of the frequency are input, a fourth mixer circuit that multiplies the two input signals and outputs an output signal obtained by the multiplication; and the output signal that the fourth mixer circuit outputs is input and input a fourth low-pass filter for cutting a high-frequency signal contained in the output signal and outputting at least a DC signal; the DC signal output by the third low-pass filter and the DC output by the fourth low-pass filter A signal is input, a second subtraction circuit obtains the difference between the two input DC signals, and outputs the obtained difference; and an addition circuit for receiving the difference output by the subtraction circuit, adding the two input differences or obtaining the difference between the two differences, and outputting the obtained sum or difference. The configuration of the output signal processing circuit of the eddy current sensor according to any one of modes 2 to 4 is adopted.

本形態では、形態2ないし4に示す2個のコイルを有するコイル組立に加えて、さらに
、2個のコイルを有するコイル組立を有する。すなわち、2個のコイルの組み合わせを2組有する。組み合わせを2組有するため、2組により得られた2つの直流信号の差を加算してまたは2つの直流信号の差の差を求めることにより、測定精度が向上する。測定精度が向上する理由は以下のとおりである。加算する場合は、信号出力が大きくなるために、より小さな信号変化、すなわち、より小さな膜厚変化を検知できるので測定精度が向上する。
In addition to the coil assembly having two coils shown in Embodiments 2 to 4, this embodiment further has a coil assembly having two coils. That is, it has two sets of combinations of two coils. Since there are two sets of combinations, the measurement accuracy is improved by adding the difference between the two DC signals obtained by the two sets or by obtaining the difference between the two DC signals. The reason why the measurement accuracy is improved is as follows. In the case of addition, since the signal output increases, a smaller signal change, that is, a smaller film thickness change can be detected, thereby improving the measurement accuracy.

差を求める場合は例えば、一方の組み合わせが他方の組み合わせよりも、広い領域の膜厚を測定できるようにする。このとき、一方の組み合わせの出力から他方の組み合わせの出力を減算することにより、広い領域の膜厚の影響を低減して、狭い領域の膜厚の変化のみを、より正確に測定することができる。すなわち測定の空間的精度を改善することができる。 When the difference is to be obtained, for example, one combination can measure a film thickness in a wider area than the other combination. At this time, by subtracting the output of one combination from the output of the other combination, it is possible to reduce the influence of the film thickness in a wide area and measure only the change in the film thickness in a narrow area more accurately. . That is, the spatial accuracy of measurements can be improved.

形態6では、渦電流センサの出力信号と、所定の周波数の信号をミキサ回路に入力して、ミキサ回路によって前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力するステップと、前記ミキサ回路が出力する前記出力信号をローパスフィルタに入力して、高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力するステップとを有することを特徴とする渦電流センサの出力信号処理方法という構成を採っている。 In form 6, the step of inputting an output signal of an eddy current sensor and a signal of a predetermined frequency to a mixer circuit, performing multiplication of the two signals by the mixer circuit, and outputting the output signal obtained by the multiplication. and inputting the output signal output from the mixer circuit to a low-pass filter, cutting the high-frequency signal, and outputting at least a DC signal. are taking

形態7では、第1、第2の出力信号をそれぞれ出力する第1、第2のコイルを有する渦電流センサが出力する前記第1、第2の出力信号を処理する渦電流センサの出力信号処理方法において、前記第1の出力信号と、所定の周波数の信号を第1のミキサ回路に入力して、前記第1のミキサ回路によって前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力するステップと、前記第1のミキサ回路が出力する前記出力信号を第1のローパスフィルタに入力して、前記第1のローパスフィルタによって、前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力するステップと、前記第2の出力信号と、前記周波数の信号を第2のミキサ回路に入力して、前記第2のミキサ回路によって前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力するステップと、前記第2のミキサ回路が出力する前記出力信号を第2のローパスフィルタに入力して、前記第2のローパスフィルタによって、前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力するステップと、前記第1のローパスフィルタが出力する前記直流信号と前記第2のローパスフィルタが出力する前記直流信号を第1の減算回路に入力して、前記第1の減算回路によって、2つの前記直流信号の差を求めて、得られた前記差を出力するステップとを有することを特徴とする渦電流センサの出力信号処理方法という構成を採っている。 In form 7, output signal processing of an eddy current sensor that processes the first and second output signals output by an eddy current sensor having first and second coils that respectively output first and second output signals In the method, the first output signal and a signal of a predetermined frequency are input to a first mixer circuit, the first mixer circuit multiplies the two signals, and the output obtained by the multiplication is performed. outputting a signal; inputting the output signal output from the first mixer circuit to a first low-pass filter, and cutting a high-frequency signal included in the output signal by the first low-pass filter; , outputting at least a DC signal; inputting the second output signal and a signal of the frequency to a second mixer circuit, performing multiplication of the two signals by the second mixer circuit; outputting the output signal obtained by the multiplication; inputting the output signal output by the second mixer circuit to a second low-pass filter so that it is included in the output signal by the second low-pass filter; cutting a high-frequency signal to output at least a DC signal; and inputting the DC signal output from the first low-pass filter and the DC signal output from the second low-pass filter to a first subtraction circuit. and obtaining the difference between the two DC signals by the first subtraction circuit, and outputting the obtained difference. ing.

形態8では、前記渦電流センサは、第3、第4の出力信号をそれぞれ出力する第3、第4のコイルを有し、前記出力信号処理方法は、前記第3の出力信号と、前記周波数の信号を第3のミキサ回路に入力して、前記第3のミキサ回路によって前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力するステップと、前記第3のミキサ回路の出力信号を第3のローパスフィルタに入力して、前記第3のローパスフィルタによって、前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力するステップと、前記第4の出力信号と、前記周波数の信号を第4のミキサ回路に入力して、前記第4のミキサ回路によって前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力するステップと、前記第4のミキサ回路の出力信号を第4のローパスフィルタに入力して、前記第4のローパスフィルタによって、前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力するステップと、前記第3のローパスフィルタが出力する前記直流信号と前記第4のローパスフィルタが出力する前記直流信号を第2の減算回路に入力して、前記第2の減算回路によって、2つの前記直流信号の差を求めて、得られた前記差を出力するステップと、前記第1の減算回路が出力する前記差と前記第2
の減算回路が出力する前記差を加算回路に入力して、前記加算回路によって、2つの前記差を加算してまたは2つの前記差の差を求めて、得られた前記和または差を出力するステップとを有することを特徴とする渦電流センサの出力信号処理方法という構成を採っている。
In form 8, the eddy current sensor has third and fourth coils that output third and fourth output signals, respectively, and the output signal processing method comprises: the third output signal; to a third mixer circuit, multiplying the two signals by the third mixer circuit, and outputting an output signal obtained by the multiplication; a step of inputting an output signal to a third low-pass filter, cutting a high-frequency signal contained in the output signal by the third low-pass filter, and outputting at least a DC signal; inputting the signal of the frequency to a fourth mixer circuit, multiplying the two signals by the fourth mixer circuit, and outputting an output signal obtained by the multiplication; a step of inputting the output signal of the mixer circuit to a fourth low-pass filter, cutting a high-frequency signal contained in the output signal by the fourth low-pass filter, and outputting at least a DC signal; The DC signal output by the low-pass filter and the DC signal output by the fourth low-pass filter are input to a second subtraction circuit, and the difference between the two DC signals is obtained by the second subtraction circuit. , the step of outputting the obtained difference; and the difference output by the first subtraction circuit and the second
inputting the difference output by the subtraction circuit to an addition circuit, adding the two differences or obtaining the difference between the two differences by the addition circuit, and outputting the obtained sum or difference and a method for processing an output signal of an eddy current sensor.

図1は、本発明の一実施形態に係る研磨装置の全体構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a polishing apparatus according to one embodiment of the present invention. 図2は、研磨テーブルと渦電流センサと半導体ウェハとの関係を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing the relationship between the polishing table, the eddy current sensor, and the semiconductor wafer. 図3は、渦電流センサ組立体の構成を示す図であり、図3(a)は渦電流センサ組立体の構成を示すブロック図であり、図3(b)は渦電流センサ組立体の等価回路図である。3A and 3B are diagrams showing the configuration of the eddy current sensor assembly, FIG. 3A is a block diagram showing the configuration of the eddy current sensor assembly, and FIG. It is a circuit diagram. 図4は、本実施形態の渦電流センサ組立体を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing the eddy current sensor assembly of this embodiment. 図5は、本実施形態の渦電流センサ50におけるコイルの構成例を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration example of the coils in the eddy current sensor 50 of this embodiment. 図6は、他の実施形態における出力信号処理回路を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing an output signal processing circuit in another embodiment. 図7は、抵抗ブリッジ回路を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a resistor bridge circuit. 図8は、他の実施形態の渦電流センサの構成例を示す概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration example of an eddy current sensor according to another embodiment. 図9は、渦電流センサにおける励磁コイルの接続例を示す概略図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing a connection example of exciting coils in an eddy current sensor. 図10は、渦電流センサによる磁場を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing magnetic fields generated by an eddy current sensor. 図11は、他の実施形態における出力信号処理回路を示す概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing an output signal processing circuit in another embodiment. 図12は、図8に示す他の実施形態の渦電流センサの斜視図である。12 is a perspective view of the eddy current sensor of another embodiment shown in FIG. 8. FIG. 図13は、デジタルシグナルプロセッサの内部の回路構成を示す概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing the internal circuit configuration of the digital signal processor. 図14は、渦電流センサの出力信号と、交流信号源の信号との間にある位相差によって、直流信号がどのように変化するかを示す図である。FIG. 14 shows how the DC signal changes due to the phase difference between the output signal of the eddy current sensor and the signal of the AC signal source.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同一または相当する部材には同一符号を付して重複した説明を省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each of the following embodiments, the same or corresponding members may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. Also, the features shown in each embodiment can be applied to other embodiments as long as they are not mutually contradictory.

図1は、本発明の一実施形態に係る渦電流センサ50が適用される研磨装置の全体構成を示す概略図である。図1に示すように、研磨装置は、研磨テーブル100と、研磨対象物である半導体ウェハ等の基板を保持して研磨テーブル上の研磨面に押圧するトップリング(保持部)1とを備えている。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a polishing apparatus to which an eddy current sensor 50 according to one embodiment of the invention is applied. As shown in FIG. 1, the polishing apparatus includes a polishing table 100 and a top ring (holding portion) 1 for holding a substrate such as a semiconductor wafer to be polished and pressing it against the polishing surface on the polishing table. there is

研磨テーブル100は、テーブル軸100aを介してその下方に配置される駆動部であるモータ(図示せず)に連結されており、そのテーブル軸100a周りに回転可能になっている。研磨テーブル100の上面には研磨パッド101が貼付されており、研磨パッド101の表面101aが半導体ウェハWHを研磨する研磨面を構成している。研磨テーブル100の上方には研磨液供給ノズル102が設置されており、この研磨液供給ノズル102によって研磨テーブル100上の研磨パッド101上に研磨液Qが供給されるようになっている。図1に示すように、研磨テーブル100の内部には、渦電流センサ50が埋設されている。 The polishing table 100 is connected via a table shaft 100a to a motor (not shown), which is a driving unit arranged below, and is rotatable about the table shaft 100a. A polishing pad 101 is attached to the upper surface of the polishing table 100, and a surface 101a of the polishing pad 101 constitutes a polishing surface for polishing the semiconductor wafer WH. A polishing liquid supply nozzle 102 is installed above the polishing table 100 , and the polishing liquid Q is supplied onto the polishing pad 101 on the polishing table 100 by the polishing liquid supply nozzle 102 . As shown in FIG. 1, an eddy current sensor 50 is embedded inside the polishing table 100 .

トップリング1は、半導体ウェハWHを研磨面101aに対して押圧するトップリング本体142と、半導体ウェハWHの外周縁を保持して半導体ウェハWHがトップリングか
ら飛び出さないようにするリテーナリング143とから基本的に構成されている。
The top ring 1 includes a top ring body 142 that presses the semiconductor wafer WH against the polishing surface 101a, and a retainer ring 143 that holds the outer peripheral edge of the semiconductor wafer WH and prevents the semiconductor wafer WH from jumping out of the top ring. is basically composed of

トップリング1は、トップリングシャフト111に接続されており、このトップリングシャフト111は、上下動機構124によりトップリングヘッド110に対して上下動するようになっている。このトップリングシャフト111の上下動により、トップリングヘッド110に対してトップリング1の全体を昇降させ位置決めするようになっている。なお、トップリングシャフト111の上端にはロータリージョイント125が取り付けられている。 The top ring 1 is connected to a top ring shaft 111 , and the top ring shaft 111 is vertically moved with respect to the top ring head 110 by a vertical movement mechanism 124 . The vertical movement of the top ring shaft 111 raises and lowers the entire top ring 1 with respect to the top ring head 110 for positioning. A rotary joint 125 is attached to the upper end of the top ring shaft 111 .

トップリングシャフト111およびトップリング1を上下動させる上下動機構124は、軸受126を介してトップリングシャフト111を回転可能に支持するブリッジ128と、ブリッジ128に取り付けられたボールねじ132と、支柱130により支持された支持台129と、支持台129上に設けられたサーボモータ138とを備えている。サーボモータ138を支持する支持台129は、支柱130を介してトップリングヘッド110に固定されている。 A vertical movement mechanism 124 for vertically moving the top ring shaft 111 and the top ring 1 includes a bridge 128 that rotatably supports the top ring shaft 111 via a bearing 126, a ball screw 132 attached to the bridge 128, and a support 130. and a servomotor 138 provided on the support base 129 . A support base 129 that supports the servomotor 138 is fixed to the top ring head 110 via a support 130 .

ボールねじ132は、サーボモータ138に連結されたねじ軸132aと、このねじ軸132aが螺合するナット132bとを備えている。トップリングシャフト111は、ブリッジ128と一体となって上下動するようになっている。したがって、サーボモータ138を駆動すると、ボールねじ132を介してブリッジ128が上下動し、これによりトップリングシャフト111およびトップリング1が上下動する。 The ball screw 132 has a screw shaft 132a connected to a servomotor 138 and a nut 132b with which the screw shaft 132a is screwed. The top ring shaft 111 moves up and down integrally with the bridge 128 . Therefore, when the servomotor 138 is driven, the bridge 128 moves up and down via the ball screw 132, thereby moving the top ring shaft 111 and the top ring 1 up and down.

また、トップリングシャフト111はキー(図示せず)を介して回転筒112に連結されている。この回転筒112はその外周部にタイミングプーリ113を備えている。トップリングヘッド110にはトップリング用モータ114が固定されており、上記タイミングプーリ113は、タイミングベルト115を介してトップリング用モータ114に設けられたタイミングプーリ116に接続されている。したがって、トップリング用モータ114を回転駆動することによってタイミングプーリ116、タイミングベルト115、およびタイミングプーリ113を介して回転筒112およびトップリングシャフト111が一体に回転し、トップリング1が回転する。なお、トップリングヘッド110は、フレーム(図示せず)に回転可能に支持されたトップリングヘッドシャフト117によって支持されている。 Also, the top ring shaft 111 is connected to the rotary cylinder 112 via a key (not shown). The rotating cylinder 112 has a timing pulley 113 on its outer periphery. A top ring motor 114 is fixed to the top ring head 110 , and the timing pulley 113 is connected via a timing belt 115 to a timing pulley 116 provided in the top ring motor 114 . Therefore, when the top ring motor 114 is rotationally driven, the rotating cylinder 112 and the top ring shaft 111 are integrally rotated via the timing pulley 116, the timing belt 115, and the timing pulley 113, and the top ring 1 is rotated. The top ring head 110 is supported by a top ring head shaft 117 rotatably supported by a frame (not shown).

図1に示すように構成された研磨装置において、トップリング1は、その下面に半導体ウェハWHなどの基板を保持できるようになっている。トップリングヘッド110はトップリングヘッドシャフト117を中心として旋回可能に構成されており、下面に半導体ウェハWHを保持したトップリング1は、トップリングヘッド110の旋回により半導体ウェハWHの受取位置から研磨テーブル100の上方に移動される。そして、トップリング1を下降させて半導体ウェハWHを研磨パッド101の表面(研磨面)101aに押圧する。このとき、トップリング1および研磨テーブル100をそれぞれ回転させ、研磨テーブル100の上方に設けられた研磨液供給ノズル102から研磨パッド101上に研磨液Qを供給する。このように、半導体ウェハWHを研磨パッド101の研磨面101aに摺接させて半導体ウェハWHの表面を研磨する。 In the polishing apparatus configured as shown in FIG. 1, the top ring 1 can hold a substrate such as a semiconductor wafer WH on its lower surface. The top ring head 110 is configured to be rotatable about a top ring head shaft 117. The top ring 1, which holds the semiconductor wafer WH on its lower surface, moves from the position for receiving the semiconductor wafer WH to the polishing table by the rotation of the top ring head 110. 100 upwards. Then, the top ring 1 is lowered to press the semiconductor wafer WH against the surface (polishing surface) 101 a of the polishing pad 101 . At this time, the top ring 1 and the polishing table 100 are rotated, and the polishing liquid Q is supplied onto the polishing pad 101 from the polishing liquid supply nozzle 102 provided above the polishing table 100 . In this manner, the semiconductor wafer WH is brought into sliding contact with the polishing surface 101a of the polishing pad 101 to polish the surface of the semiconductor wafer WH.

図2は、研磨テーブル100と渦電流センサ50と半導体ウェハWHとの関係を示す平面図である。図2に示すように、渦電流センサ50は、トップリング1に保持された研磨中の半導体ウェハWHの中心Cwを通過する位置に設置されている。研磨テーブル100は回転中心160の周りを回転する。例えば、渦電流センサ50は、半導体ウェハWHの下方を通過している間、通過軌跡(走査線)上で連続的に半導体ウェハWHのCu層等の金属膜(導電性膜)を検出できるようになっている。 FIG. 2 is a plan view showing the relationship between the polishing table 100, the eddy current sensor 50, and the semiconductor wafer WH. As shown in FIG. 2, the eddy current sensor 50 is installed at a position passing through the center Cw of the semiconductor wafer WH being polished held by the top ring 1 . Polishing table 100 rotates around center of rotation 160 . For example, the eddy current sensor 50 can continuously detect a metal film (conductive film) such as a Cu layer of the semiconductor wafer WH on the passing trajectory (scanning line) while passing under the semiconductor wafer WH. It has become.

次に、本発明に係る研磨装置が備える渦電流センサ50について、添付図面を用いてより詳細に説明する。 Next, the eddy current sensor 50 provided in the polishing apparatus according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

図3は、渦電流センサ50を含む渦電流センサ組立体の構成を示す図であり、図3(a)は渦電流センサ組立体の構成を示すブロック図であり、図3(b)は渦電流センサ組立体の等価回路図である。図3(a)に示すように、渦電流センサ50は、検出対象の金属膜(または導電性膜)mfの近傍に配置され、そのコイルに交流信号源52が接続されている。ここで、検出対象の金属膜(または導電性膜)mfは、例えば半導体ウェハWH上に形成されたCu,Al,Au,Wなどの薄膜である。渦電流センサ50は、検出対象の金属膜(または導電性膜)に対して、例えば1.0~4.0mm程度の近傍に配置される。コイルはフェライト等の磁性体(図示せず)に通常、巻かれている。渦電流センサ50は空芯コイルでもよい。 3A and 3B are diagrams showing the configuration of an eddy current sensor assembly including the eddy current sensor 50. FIG. 3A is a block diagram showing the configuration of the eddy current sensor assembly, and FIG. FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the current sensor assembly; As shown in FIG. 3(a), the eddy current sensor 50 is arranged near the metal film (or conductive film) mf to be detected, and an AC signal source 52 is connected to its coil. Here, the metal film (or conductive film) mf to be detected is, for example, a thin film of Cu, Al, Au, W, etc. formed on the semiconductor wafer WH. The eddy current sensor 50 is arranged in the vicinity of, for example, about 1.0 to 4.0 mm with respect to the metal film (or conductive film) to be detected. The coil is usually wound around a magnetic material (not shown) such as ferrite. The eddy current sensor 50 may be an air core coil.

渦電流センサの信号検出には、金属膜(または導電性膜)mfに渦電流が生じることにより、インピーダンスが変化し、このインピーダンス変化から金属膜(または導電性膜)を検出するインピーダンスタイプと呼ばれるものがある。即ち、インピーダンスタイプでは、図3(b)に示す等価回路において、渦電流Iが変化することで、インピーダンスZが変化し、信号源(固定周波数発振器)52から見たインピーダンスZが変化すると、出力信号処理回路54でこのインピーダンスZの変化を検出し、金属膜(または導電性膜)の変化を検出することができる。 In the signal detection of the eddy current sensor, the impedance changes due to the eddy current generated in the metal film (or conductive film) mf, and the metal film (or conductive film) is detected from this impedance change. there is something That is, in the impedance type, in the equivalent circuit shown in FIG . The output signal processing circuit 54 can detect the change in the impedance Z to detect the change in the metal film (or the conductive film).

インピーダンスタイプの渦電流センサでは、信号出力X、Y、位相、合成インピーダンスZ(=X+iY)、を取り出すことが可能である。インピーダンス成分X、Y等から、金属膜(または導電性膜)Cu,Al,Au,Wの膜厚に関する測定情報が得られる。渦電流センサ50は、図1に示すように研磨テーブル100の内部の表面付近の位置に内蔵することができ、研磨対象の半導体ウェハに対して研磨パッドを介して対面するように位置し、半導体ウェハ上の金属膜(または導電性膜)に流れる渦電流から金属膜(または導電性膜)の変化を検出することができる。 With an impedance type eddy current sensor, it is possible to extract signal outputs X, Y, phase, and combined impedance Z (=X+iY). From the impedance components X, Y, etc., measurement information regarding the film thickness of the metal films (or conductive films) Cu, Al, Au, W can be obtained. The eddy current sensor 50 can be built in a position near the surface inside the polishing table 100 as shown in FIG. A change in the metal film (or conductive film) can be detected from the eddy current flowing in the metal film (or conductive film) on the wafer.

渦電流センサの周波数は、単一電波、AM変調電波、関数発生器の掃引出力等を用いることができ、金属膜の膜種に適合させて、感度の良い発振周波数や変調方式を選択することが好ましい。 For the frequency of the eddy current sensor, single radio wave, AM modulated radio wave, sweep output of function generator, etc. can be used, and the sensitive oscillation frequency and modulation method can be selected according to the type of metal film. is preferred.

以下に、インピーダンスタイプの渦電流センサについて具体的に説明する。交流信号源52は、2~30MHz程度の固定周波数の発振器であり、例えば水晶発振器が用いられる。そして、交流信号源52により供給される交流電圧により、渦電流センサ50に電流Iが流れる。金属膜(または導電性膜)mfの近傍に配置された渦電流センサ50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I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、L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、L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。
The impedance type eddy current sensor will be specifically described below. The AC signal source 52 is an oscillator with a fixed frequency of about 2 to 30 MHz, such as a crystal oscillator. The AC voltage supplied by the AC signal source 52 causes a current I1 to flow through the eddy current sensor 50 . When current flows through the eddy current sensor 50 placed near the metal film (or conductive film) mf, this magnetic flux interlinks with the metal film (or conductive film) mf, creating mutual inductance M between them. An eddy current I2 flows in the metal film (or conductive film) mf. where R1 is the equivalent resistance of the primary including the eddy current sensor and L1 is the self-inductance of the primary including the eddy current sensor as well. On the metal film (or conductive film) mf side, R2 is the equivalent resistance corresponding to the eddy current loss and L2 is its self-inductance. The impedance Z when the eddy current sensor side is viewed from the terminals a and b of the AC signal source 52 changes depending on the magnitude of the eddy current loss formed in the metal film (or conductive film) mf.

図1は、渦電流センサ50の出力信号処理回路54も示す。図2に示すように、研磨装置の研磨テーブル100は矢印で示すようにその軸心170まわりに回転可能になっている。この研磨テーブル100内には、交流信号源52および出力信号処理回路54が埋め
込まれている。渦電流センサ50と交流信号源52および出力信号処理回路54を一体型としてもよい。出力信号処理回路54の出力信号172は、研磨テーブル100のテーブル軸100a内を通り、テーブル軸100aの軸端に設けられたロータリジョイント(図示せず)を経由して、出力信号172により終点検出コントローラ246に接続されている。なお、交流信号源52および出力信号処理回路54のうちの少なくとも一方を研磨テーブル100外に配置してもよい。
FIG. 1 also shows the output signal processing circuitry 54 of the eddy current sensor 50 . As shown in FIG. 2, the polishing table 100 of the polishing apparatus is rotatable around its axis 170 as indicated by the arrow. An AC signal source 52 and an output signal processing circuit 54 are embedded in the polishing table 100 . The eddy current sensor 50, AC signal source 52 and output signal processing circuit 54 may be integrated. The output signal 172 of the output signal processing circuit 54 passes through the table shaft 100a of the polishing table 100, via a rotary joint (not shown) provided at the shaft end of the table shaft 100a, and the end point is detected by the output signal 172. It is connected to controller 246 . At least one of the AC signal source 52 and the output signal processing circuit 54 may be arranged outside the polishing table 100 .

図4に、渦電流センサ組立体174を示す。渦電流センサ組立体174は、渦電流センサ50と、渦電流センサ50の出力信号176を処理する出力信号処理回路54とを有する。出力信号処理回路54は、出力信号176と、所定の周波数の信号180が入力される。ミキサ回路178は、入力された前記2つの信号(出力信号176と信号180)の乗算を行い、乗算によって得られた出力信号182を出力する。出力信号処理回路54は、さらにローパスフィルタ184を有する。ローパスフィルタ184は、ミキサ回路178が出力する出力信号182が入力されて、入力された出力信号182に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を含む出力信号186を出力する。 The eddy current sensor assembly 174 is shown in FIG. Eddy current sensor assembly 174 includes eddy current sensor 50 and output signal processing circuitry 54 for processing output signal 176 of eddy current sensor 50 . The output signal processing circuit 54 receives the output signal 176 and the signal 180 of a predetermined frequency. The mixer circuit 178 multiplies the two input signals (output signal 176 and signal 180) and outputs an output signal 182 obtained by the multiplication. The output signal processing circuit 54 further has a low pass filter 184 . A low-pass filter 184 receives an output signal 182 output from the mixer circuit 178, cuts high-frequency signals contained in the input output signal 182, and outputs an output signal 186 containing at least a DC signal.

渦電流センサ50は、半導体ウェハWH上の金属膜(または導電性膜)に渦電流を形成するための励磁コイルと、生成された渦電流を検出するための検出コイルとを有する。例えば、円筒状のフェライトコアに、励磁コイルと検出コイルが軸方向に配置される。励磁コイルは、交流信号源52に接続される。励磁コイルは、交流信号源52より供給される電圧の形成する磁界により、渦電流センサ50の近傍に配置される半導体ウェハWH上の金属膜(または導電性膜)mfに渦電流を形成する。フェライトコアの上側(金属膜(または導電性膜)側)には、検出コイルが配置され、金属膜(または導電性膜)に形成される渦電流により発生する磁界を検出する。図4は、励磁コイルは図示していない。ミキサ回路178には、交流信号源52から、励磁コイルに供給される電圧と同一の周波数を有する信号180が供給される。 The eddy current sensor 50 has an excitation coil for forming an eddy current in the metal film (or conductive film) on the semiconductor wafer WH and a detection coil for detecting the generated eddy current. For example, an excitation coil and a detection coil are axially arranged on a cylindrical ferrite core. The excitation coil is connected to an AC signal source 52 . The excitation coil forms an eddy current in the metal film (or conductive film) mf on the semiconductor wafer WH arranged near the eddy current sensor 50 by the magnetic field formed by the voltage supplied from the AC signal source 52 . A detection coil is arranged above the ferrite core (on the metal film (or conductive film) side) to detect a magnetic field generated by an eddy current formed in the metal film (or conductive film). FIG. 4 does not show the excitation coil. Mixer circuit 178 is supplied from AC signal source 52 with a signal 180 having the same frequency as the voltage supplied to the excitation coil.

ミキサ回路178は、アナログ乗算器もしくはデジタル乗算器である。ミキサ回路178は、2つの同一(または異なる)周波数成分f1、f2の電圧信号を入力されて、両信号に対して乗算の演算を行う回路である。ミキサ回路178は、混合器、混合回路、周波数混合器、周波数混合回路、ミキサ、周波数変換器、周波数変換回路、周波数コンバータ等とも呼ばれる。ミキサ回路の用途は、入力された2つの信号を掛け合わせ、2つの信号が有するそれぞれの周波数の和や差の周波数を取り出す(周波数変換を行う)ものである。入力された2つの信号が有するそれぞれの周波数が同一である場合は、2つの信号の位相差を取り出すことができる。 Mixer circuit 178 may be an analog multiplier or a digital multiplier. The mixer circuit 178 is a circuit that receives two voltage signals of the same (or different) frequency components f1 and f2 and multiplies both signals. Mixer circuit 178 is also called a mixer, mixing circuit, frequency mixer, frequency mixing circuit, mixer, frequency converter, frequency conversion circuit, frequency converter, and the like. The purpose of the mixer circuit is to multiply two input signals and take out the sum or difference of the frequencies of the two signals (perform frequency conversion). If the two input signals have the same frequency, the phase difference between the two signals can be extracted.

ミキサ回路178は、入力ポート198と、ローカルオシレータポート200と、出力ポート202を有する。入力ポート198に渦電流センサ50からの出力信号176が入力される。ローカルオシレータポート200には、交流信号源52からの信号180が入力される。出力信号176と信号180は、同一周波数である。ミキサ回路178で出力信号176と信号180を乗算した結果は、出力ポート202から出力される。出力ポート202が出力する出力信号182は、ローパスフィルタ184に入力される。ローパスフィルタ184を通すことで、渦電流センサ50が検出した出力信号176と、信号180との位相変化量(位相差)を直流信号(出力信号186)として取り出す。ローパスフィルタのカットオフ周波数は、例えば0.1~10Hzの範囲で設定することができる。 Mixer circuit 178 has an input port 198 , a local oscillator port 200 and an output port 202 . Input port 198 receives output signal 176 from eddy current sensor 50 . A signal 180 from the AC signal source 52 is input to the local oscillator port 200 . Output signal 176 and signal 180 are at the same frequency. The result of multiplying output signal 176 and signal 180 by mixer circuit 178 is output from output port 202 . An output signal 182 output from the output port 202 is input to a low pass filter 184 . By passing through the low-pass filter 184, the amount of phase change (phase difference) between the output signal 176 detected by the eddy current sensor 50 and the signal 180 is extracted as a DC signal (output signal 186). The cutoff frequency of the low-pass filter can be set, for example, in the range of 0.1-10 Hz.

ミキサ回路178の行う処理は次の通りである。出力信号176をA・sin(ωt+θA)とする。信号180をB・sin(ωt+θB)とする。A,Bは、それぞれ出力信号176,信号180の振幅(例えば、mv)、ωは周波数(1/s)、tは時間(S)、θA、θBは、それぞれ出力信号176,信号180の位相である。
ミキサ回路178の出力信号182は、以下のようになる。
A・sin(ωt+θA)・B・sin(ωt+θB) = (1/2)A・B・cos(ωt+θA +ωt+θB)+(1/2)A・B・ cos(ωt+θA -ωt-θB)= (1/2)A・B・cos(2ωt+θA +θB)+(1/2)A・B・ cos(θA -θB)である。
この信号をローパスフィルタ184に入力すると、上式の第1項は除去されて、ローパスフィルタ184の出力信号186は、上式の第2項
(1/2)A・B・ cos(θA -θB) すなわち、直流信号となる。
The processing performed by the mixer circuit 178 is as follows. Assume that the output signal 176 is A·sin(ωt+θ A ). Let signal 180 be B·sin(ωt+θ B ). A and B are the amplitudes (e.g., mv) of the output signals 176 and 180, respectively; ω is the frequency (1/s); t is the time ( S ) ; is the phase of
The output signal 182 of mixer circuit 178 is as follows.
A・sin(ωt+θ A )・B・sin(ωt+θ B )=(1/2)A・B・cos(ωt+θ A +ωt+θ B )+(1/2)A・B・ cos(ωt+θ A −ωt−θ B )=(1/2)A·B·cos(2ωt+ θA + θB )+(1/2)A·B·cos( θAθB ).
When this signal is input to low pass filter 184, the first term in the above equation is removed and the output signal 186 of low pass filter 184 is the second term in the above equation.
(1/2)A·B·cos(θ A −θ B ) That is, it becomes a DC signal.

本実施形態では、渦電流センサ50の出力信号176が抵抗ブリッジ回路を介さずに、ミキサ回路178に接続されている。温度変化の影響受けやすい抵抗ブリッジ回路を用いていないため、周囲環境の変化に対して従来よりも影響を受けにくい渦電流センサ50の出力信号処理回路54を提供できる。 In this embodiment, the output signal 176 of the eddy current sensor 50 is connected to the mixer circuit 178 without going through a resistor bridge circuit. Since the resistor bridge circuit, which is susceptible to temperature changes, is not used, it is possible to provide the output signal processing circuit 54 of the eddy current sensor 50 that is less susceptible to changes in the surrounding environment than in the prior art.

また、従来技術では、抵抗ブリッジ回路の端子で検出された信号は、高周波アンプおよび位相シフト回路を経て、cos同期検波回路およびsin同期検波回路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。同期検波された信号は、ローパスフィルタにより、信号成分以上の不要な高周波成分が除去される。このため、コイルが出力する高周波出力は、長い処理ステップを経た後に低周波信号となる。高周波信号であるステップが多いため、従来は信号にノイズが多くなる。 In the prior art, a signal detected at the terminals of a resistance bridge circuit passes through a high-frequency amplifier and a phase shift circuit, and is detected by a synchronous detection section comprising a cosine synchronous detection circuit and a sine synchronous detection circuit. and are taken out. A low-pass filter removes unwanted high-frequency components from the synchronously detected signal. Therefore, the high frequency output from the coil becomes a low frequency signal after a long processing step. Since there are many steps that are high-frequency signals, conventional signals have a lot of noise.

本実施形態では、渦電流センサ50のコイルが出力する高周波出力(出力信号176)は、ミキサ回路178とローパスフィルタ184により低周波信号(出力信号186)となる。出力信号176が高周波信号であるステップ数が少ないため、従来と比較して出力信号186はノイズが少なくなる。すなわち、周囲の影響を受けやすい高周波信号から、取り扱いやすい直流信号に早い段階(少ないステップ)で変換されるため、安定した信号測定を行うことができる。 In this embodiment, the high frequency output (output signal 176 ) output by the coil of the eddy current sensor 50 is turned into a low frequency signal (output signal 186 ) by the mixer circuit 178 and the low pass filter 184 . Since the number of steps in which the output signal 176 is a high frequency signal is small, the output signal 186 has less noise than in the conventional art. That is, the high-frequency signal, which is easily affected by the surroundings, is converted into the easy-to-handle direct-current signal at an early stage (in a small number of steps), so that stable signal measurement can be performed.

図4において、信号180と出力信号176を比較したときに、2つの信号間で位相変化が大きく、振幅変化が小さい場合は、位相変化により膜厚を測定することが好ましい。2つの信号間で位相変化が小さく、振幅変化が小さい場合は、振幅変化により膜厚を測定することが好ましい。2つの信号間で位相変化が大きく、振幅変化も大きい場合は、位相変化と振幅変化により膜厚を測定することが好ましい。また、信号180は、正弦波でなくてもよい。例えば、出力信号176と同一の周波数の矩形波を用いてもよい。さらに、出力信号176と信号180の周波数は厳密に同一でなくても、実質的に同一であればよい。出力信号176と信号180の周波数のずれが大きい場合、出力信号176と信号180の周波数のうちの少なくとも一方の周波数を、周波数調整回路により調整した後に、ミキサ回路178に入力してもよい。 In FIG. 4, when the signal 180 and the output signal 176 are compared, if the phase change is large and the amplitude change is small between the two signals, it is preferable to measure the film thickness by the phase change. If the phase change between the two signals is small and the amplitude change is small, it is preferable to measure the film thickness by the amplitude change. If the phase change between the two signals is large and the amplitude change is also large, it is preferable to measure the film thickness based on the phase change and the amplitude change. Also, the signal 180 need not be sinusoidal. For example, a square wave with the same frequency as output signal 176 may be used. Furthermore, the frequencies of output signal 176 and signal 180 need not be exactly the same, but may be substantially the same. If there is a large frequency difference between the output signal 176 and the signal 180 , at least one of the frequencies of the output signal 176 and the signal 180 may be adjusted by a frequency adjustment circuit and then input to the mixer circuit 178 .

次に、本発明の別の実施形態について説明する。図5は、本実施形態の渦電流センサ50におけるコイルの構成例を示す概略図である。本形態では、渦電流センサ50は、金属膜(または導電性膜)に渦電流を形成するための励磁コイル72と、金属膜(または導電性膜)の渦電流を検出するための検出コイル73と、ダミーコイル74とを有する。渦電流センサ50は、フェライトコア71に巻回された3層のコイル、励磁コイル72,検出コイル73,ダミーコイル74により構成されている。なお、渦電流センサ50の構造としては、図4,5,8に示す構造に限られず、任意の構造を採用することができる。 Another embodiment of the present invention will now be described. FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration example of the coils in the eddy current sensor 50 of this embodiment. In this embodiment, the eddy current sensor 50 includes an excitation coil 72 for forming eddy currents in the metal film (or conductive film) and a detection coil 73 for detecting eddy currents in the metal film (or conductive film). , and a dummy coil 74 . The eddy current sensor 50 is composed of three layers of coils wound around a ferrite core 71 , an excitation coil 72 , a detection coil 73 and a dummy coil 74 . The structure of the eddy current sensor 50 is not limited to the structures shown in FIGS. 4, 5 and 8, and any structure can be adopted.

ここで中央の励磁コイル72は、交流信号源52に接続される。この励磁コイル72は、交流信号源52より供給される電圧の形成する磁界により、半導体ウェハWHの近傍に配置される半導体ウェハWH上の金属膜(または導電性膜)mfに渦電流を形成する。フェライトコア71の上側(金属膜(または導電性膜)側)には、検出コイル73が配置さ
れ、金属膜(または導電性膜)に形成される渦電流により発生する磁界を検出する。そして、励磁コイル72の検出コイル73と反対側にはダミーコイル74が配置されている。励磁コイル72、検出コイル73、ダミーコイル74は例えば、同じターン数(1~20t)のコイルである。ダミーコイル74を設ける理由は、金属膜(または導電性膜)が存在しないときには、出力信号処理回路54の出力がゼロとなるように調整可能とするためである。
Here the central excitation coil 72 is connected to the AC signal source 52 . This excitation coil 72 forms an eddy current in the metal film (or conductive film) mf on the semiconductor wafer WH arranged in the vicinity of the semiconductor wafer WH by the magnetic field formed by the voltage supplied from the AC signal source 52. . A detection coil 73 is arranged above the ferrite core 71 (on the metal film (or conductive film) side) to detect a magnetic field generated by an eddy current formed in the metal film (or conductive film). A dummy coil 74 is arranged on the opposite side of the excitation coil 72 from the detection coil 73 . The excitation coil 72, the detection coil 73, and the dummy coil 74 are, for example, coils with the same number of turns (1 to 20t). The reason for providing the dummy coil 74 is to enable adjustment so that the output of the output signal processing circuit 54 becomes zero when the metal film (or conductive film) does not exist.

図6は、本実施形態における出力信号処理回路54を示す概略図である。渦電流センサ50は、出力信号176(第1の出力信号)、出力信号188(第2の出力信号)をそれぞれ出力する検出コイル73(第1のコイル)、ダミーコイル74(第2のコイル)を有する。出力信号処理回路54は、渦電流センサ50が出力する出力信号182、出力信号188を処理する。出力信号処理回路54は、出力信号176と、交流信号源52が出力する所定の周波数の信号180が入力されて、入力された2つの出力信号176、信号180の乗算を行い、乗算によって得られた出力信号182を出力するミキサ回路1781(第1のミキサ回路)と、ミキサ回路1781が出力する出力信号182が入力されて、入力された出力信号182に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を含む出力信号1861を出力するローパスフィルタ1841(第1のローパスフィルタ)を有する。 FIG. 6 is a schematic diagram showing the output signal processing circuit 54 in this embodiment. The eddy current sensor 50 includes a detection coil 73 (first coil) and a dummy coil 74 (second coil) that respectively output an output signal 176 (first output signal) and an output signal 188 (second output signal). have The output signal processing circuit 54 processes the output signals 182 and 188 output by the eddy current sensor 50 . The output signal processing circuit 54 receives an output signal 176 and a signal 180 having a predetermined frequency output from the AC signal source 52, multiplies the input two output signals 176 and 180, and obtains A mixer circuit 1781 (first mixer circuit) for outputting an output signal 182 obtained by mixing and an output signal 182 output by the mixer circuit 1781 are input. It has a low-pass filter 1841 (first low-pass filter) that outputs an output signal 1861 containing a DC signal.

出力信号処理回路54は、さらに出力信号188と、交流信号源52が出力する所定の周波数の信号180が入力されて、入力された出力信号188と信号180の乗算を行い、乗算によって得られた出力信号190を出力するミキサ回路1782(第2のミキサ回路)と、ミキサ回路1782が出力する出力信号190が入力されて、入力された出力信号190に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を含む出力信号1862を出力するローパスフィルタ1842(第2のローパスフィルタ)とを有する。 The output signal processing circuit 54 further receives an output signal 188 and a signal 180 of a predetermined frequency output from the AC signal source 52, multiplies the input output signal 188 and the signal 180, and obtains A mixer circuit 1782 (second mixer circuit) for outputting an output signal 190 and an output signal 190 output by the mixer circuit 1782 are input, a high frequency signal included in the input output signal 190 is cut, and at least a direct current is generated. and a low pass filter 1842 (second low pass filter) that outputs an output signal 1862 containing the signal.

出力信号処理回路54は、さらにローパスフィルタ1841が出力する出力信号1861とローパスフィルタ1842が出力する出力信号1862が入力されて、入力された2つの出力信号1861と出力信号1862の差を求めて、得られた差を出力する第1の減算回路1961(減算回路)とを有する。 The output signal processing circuit 54 further receives the output signal 1861 output from the low-pass filter 1841 and the output signal 1862 output from the low-pass filter 1842, and obtains the difference between the two input output signals 1861 and 1862, and a first subtraction circuit 1961 (subtraction circuit) that outputs the obtained difference.

また、出力信号処理回路54は、ローパスフィルタ1841が出力する出力信号1861(直流信号)が入力されて、入力された出力信号1861の振幅の大きさを調整して、調整後の直流信号1921を出力する第1の調整回路1941と、ローパスフィルタ1842が出力する出力信号1862(直流信号)が入力されて、入力された出力信号1862の振幅の大きさを調整して、調整後の直流信号1922を出力する第2の調整回路1942とを有し、さらに第1の調整回路1941が出力する調整後の直流信号1921と、第2の調整回路1942が出力する調整後の直流信号1922の差を求めて、得られた差を出力する第1の減算回路1961(減算回路)とを有してもよい。 In addition, the output signal processing circuit 54 receives the output signal 1861 (DC signal) output from the low-pass filter 1841, adjusts the magnitude of the amplitude of the input output signal 1861, and outputs the adjusted DC signal 1921. A first adjustment circuit 1941 to output and an output signal 1862 (DC signal) output by a low-pass filter 1842 are input, and the magnitude of the amplitude of the input output signal 1862 is adjusted to adjust the DC signal 1922 after adjustment. and a second adjustment circuit 1942 that outputs the difference between the adjusted DC signal 1921 output by the first adjustment circuit 1941 and the adjusted DC signal 1922 output by the second adjustment circuit 1942. and a first subtraction circuit 1961 (subtraction circuit) for obtaining and outputting the obtained difference.

本実施形態でも、渦電流センサ50の出力信号176,出力信号188が抵抗ブリッジ回路を介さずに、ミキサ回路1781,ミキサ回路1782に接続されている。温度変化の影響受けやすい抵抗ブリッジ回路を用いていないため、周囲環境の変化に対して従来よりも影響を受けにくい渦電流センサの出力信号処理回路54を提供できる。 In this embodiment as well, the output signals 176 and 188 of the eddy current sensor 50 are connected to the mixer circuits 1781 and 1782 without passing through the resistance bridge circuit. Since the resistor bridge circuit, which is susceptible to temperature changes, is not used, it is possible to provide the output signal processing circuit 54 of the eddy current sensor which is less susceptible to changes in the surrounding environment than the conventional one.

本形態では第1の減算回路1961により、膜厚変化に対応した微小な信号変化を2個のコイルを用いて取り出すという従来のブリッジ回路を用いた検出方法と同様なことができる。すなわち、2つの直流信号の差を求めて、膜厚変化に対応した微小な信号変化分のみを検出することが可能である。 In this embodiment, the first subtraction circuit 1961 can perform the same detection method using a conventional bridge circuit, in which two coils are used to extract minute signal changes corresponding to film thickness changes. That is, it is possible to obtain the difference between the two DC signals and detect only a minute signal change corresponding to the film thickness change.

ここで、比較例としてのブリッジ回路を用いた検出方法を図7により説明する。図7に示すように、3個の励磁コイル72,検出コイル73,ダミーコイル74のうちの検出コイル73とダミーコイル74は直列回路を構成する。その両端は、可変抵抗206と可変抵抗208と固定抵抗210を含む抵抗ブリッジ回路204に接続されている。抵抗ブリッジ回路204の可変抵抗206と可変抵抗208でバランスの調整を行うことで、膜厚がゼロのときに、抵抗ブリッジ回路204の出力がゼロになるようにゼロ点の調整が可能である。抵抗ブリッジ回路204の出力は、図7に示すように、同期検波回路214に入力される。同期検波回路214は、入力された信号から、膜厚の変化に伴う抵抗成分(R)、リアクタンス成分(X)、振幅出力(Z)および位相出力(tan-1R/X)を取り出す。この回路には、抵抗が有する浮遊容量212が発生する。 Here, a detection method using a bridge circuit as a comparative example will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 7, among the three excitation coils 72, detection coils 73, and dummy coils 74, the detection coil 73 and the dummy coil 74 form a series circuit. Its ends are connected to a resistance bridge circuit 204 that includes a variable resistor 206 , a variable resistor 208 and a fixed resistor 210 . By adjusting the balance with the variable resistors 206 and 208 of the resistance bridge circuit 204, it is possible to adjust the zero point so that the output of the resistance bridge circuit 204 becomes zero when the film thickness is zero. The output of resistance bridge circuit 204 is input to synchronous detection circuit 214, as shown in FIG. The synchronous detection circuit 214 extracts the resistance component (R), reactance component (X), amplitude output (Z), and phase output (tan −1 R/X) associated with changes in film thickness from the input signal. A stray capacitance 212 of the resistor is generated in this circuit.

可変抵抗206、可変抵抗208の抵抗値の調整量、すなわち、ゼロ点調整時の抵抗値調整量はブリッジ回路を構成する抵抗値全体の大きさに比べて非常に小さい。その結果、抵抗値全体の温度変化量は、ゼロ点調整量と比べると、無視できない量である。温度変化による抵抗値の変化や、抵抗が有する浮遊容量等のために、抵抗の周囲環境の変化に対して抵抗ブリッジ回路204の特性が敏感に影響を受ける。この結果、上述のゼロ点がシフトしやすく、膜厚の測定精度が低下するという問題がある。 The amount of adjustment of the resistance values of the variable resistors 206 and 208, that is, the amount of adjustment of the resistance values at the time of zero point adjustment, is very small compared to the overall magnitude of the resistance values forming the bridge circuit. As a result, the amount of temperature change of the entire resistance value is a non-negligible amount compared to the amount of zero point adjustment. The characteristics of the resistor bridge circuit 204 are sensitively affected by changes in the surrounding environment of the resistors due to changes in resistance due to changes in temperature, stray capacitances of resistors, and the like. As a result, there is a problem that the above-mentioned zero point tends to shift and the film thickness measurement accuracy decreases.

図6の説明に戻る。第1の減算回路1961は、第1の調整回路1941が出力する直流信号1921と第2の調整回路1942が出力する直流信号1922が入力されて、入力された2つの直流信号1921、直流信号1922の差を求めて、得られた差を出力する。第1の調整回路1941、第2の調整回路1942を設ける理由は、次の通りである。 Returning to the description of FIG. The first subtraction circuit 1961 receives the DC signal 1921 output from the first adjustment circuit 1941 and the DC signal 1922 output from the second adjustment circuit 1942, and receives the two input DC signals 1921 and 1922. and output the difference. The reason for providing the first adjustment circuit 1941 and the second adjustment circuit 1942 is as follows.

調整回路と減算回路により、膜厚変化に対応した微小な信号変化を2個のコイル(検出コイル73,ダミーコイル74)を用いて取り出すという従来の抵抗ブリッジ回路を用いた検出方法と同等の性能を維持することができる。すなわち、少なくとも1個のコイル(ただし、図6では2個の検出コイル73,ダミーコイル74)からの位相検波信号のレベルを調整回路により調整した後に減算して、膜厚変化に対応した微小な信号変化分のみを検出する。調整回路により、調整回路が無い場合と比べてゼロ点調整の精度を改善することができる。これにより、既述のゼロ点からの信号の微弱変化を取り出すことができる。第1の調整回路1941、第2の調整回路1942のうちの一方のみを設けることとしてもよい。なぜならば、一方の調整回路のみでも、位相検波信号のレベルを調整回路により調整して、ゼロ点調整が可能な場合があるからである。 Performance equivalent to the detection method using a conventional resistance bridge circuit, in which minute signal changes corresponding to changes in film thickness are extracted using two coils (detection coil 73 and dummy coil 74) by means of an adjustment circuit and a subtraction circuit. can be maintained. That is, the level of the phase detection signal from at least one coil (however, two detection coils 73 and dummy coils 74 in FIG. 6) is adjusted by an adjustment circuit and then subtracted to obtain a minute signal corresponding to the change in film thickness. Detects only signal changes. The adjustment circuit can improve the accuracy of the zero point adjustment compared to the case without the adjustment circuit. This makes it possible to extract weak changes in the signal from the zero point described above. Only one of the first adjustment circuit 1941 and the second adjustment circuit 1942 may be provided. This is because there are cases in which the level of the phase detection signal can be adjusted by the adjusting circuit to adjust the zero point even with only one of the adjusting circuits.

第1の調整回路1941と第2の調整回路1942は、例えばアッテネータである。アッテネータとは、アッテネータに入力される信号を適切な信号レベル(振幅)に減衰させる回路素子および装置をいう。第1の調整回路1941と第2の調整回路1942は、例えば増幅器でもよい。第1の調整回路1941、第2の調整回路1942を設ける理由としては、コイルの特性に起因した理由以外に、以下もある。 The first adjustment circuit 1941 and the second adjustment circuit 1942 are, for example, attenuators. An attenuator is a circuit element or device that attenuates a signal input to the attenuator to an appropriate signal level (amplitude). The first adjustment circuit 1941 and the second adjustment circuit 1942 may be amplifiers, for example. The reason for providing the first adjustment circuit 1941 and the second adjustment circuit 1942 is as follows, in addition to the reason resulting from the characteristics of the coil.

ミキサ回路やローパスフィルタは、入力信号の振幅を増幅または減衰して出力する場合がある。その場合は、ミキサ回路やローパスフィルタの出力の振幅を調整するために、第1の調整回路1941と第2の調整回路1942が必要となる場合がある。 A mixer circuit or a low-pass filter may amplify or attenuate the amplitude of an input signal and output it. In that case, a first adjustment circuit 1941 and a second adjustment circuit 1942 may be required to adjust the amplitude of the outputs of the mixer circuit and the low-pass filter.

次に、本発明の別の実施形態について説明する。図8、9は、本実施形態の渦電流センサ50の構成例及び渦電流センサにおける励磁コイルの接続例を示す概略図である。導電性膜が形成された基板の近傍に配置される渦電流センサ50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。
Another embodiment of the present invention will now be described. 8 and 9 are schematic diagrams showing a configuration example of the eddy current sensor 50 of this embodiment and a connection example of exciting coils in the eddy current sensor. The eddy current sensor 50 arranged near the substrate on which the conductive film is formed comprises a pot core 60 and six coils 860, 862, 864, 866, 868 and 870. As shown in FIG. The pot core 60, which is a magnetic body, includes a bottom portion 61a (bottom portion magnetic substance), a magnetic core portion 61b (central magnetic portion) provided in the center of the bottom portion 61a, and a peripheral wall portion 61c provided in the peripheral portion of the bottom portion 61a.
(peripheral magnetic body). The peripheral wall portion 61c is a wall portion provided in the peripheral portion of the bottom portion 61a so as to surround the magnetic core portion 61b. In this embodiment, the bottom portion 61a has a circular disc shape, the magnetic core portion 61b has a solid columnar shape, and the peripheral wall portion 61c has a cylinder shape surrounding the bottom portion 61a.

前記6個のコイル860,862、864,866、868、870のうち中央のコイル860,862は、交流信号源52に接続される励磁コイルである。この励磁コイル860,862は、交流信号源52より供給される電圧の形成する磁界により、近傍に配置される半導体ウェハW上の金属膜(または導電性膜)mfに渦電流を形成する。励磁コイル860,862の金属膜側には、検出コイル864,866が配置され、金属膜に形成される渦電流により発生する磁界を検出する。励磁コイル860,862を挟んで検出コイル864,866と反対側にはダミーコイル868、870が配置されている。 Among the six coils 860 , 862 , 864 , 866 , 868 , 870 , the center coils 860 , 862 are excitation coils connected to the AC signal source 52 . The excitation coils 860 and 862 form eddy currents in the metal film (or conductive film) mf on the semiconductor wafer W arranged nearby by the magnetic field formed by the voltage supplied from the AC signal source 52 . Detection coils 864 and 866 are arranged on the metal film side of the excitation coils 860 and 862 to detect magnetic fields generated by eddy currents formed in the metal films. Dummy coils 868 and 870 are arranged on the opposite side of the detection coils 864 and 866 with the excitation coils 860 and 862 interposed therebetween.

励磁コイル860は、磁心部61bの外周に配置され、磁場を生成可能な内部コイルであり、導電性膜に渦電流を形成する。励磁コイル862は、周壁部61cの外周に配置され、磁場を生成可能な外部コイルであり、導電性膜に渦電流を形成する。検出コイル864は、磁心部61bの外周に配置され、磁場を検出可能であり、導電性膜に形成される渦電流を検出する。検出コイル866は、周壁部61cの外周に配置され、磁場を検出可能であり、導電性膜に形成される渦電流を検出する。 The excitation coil 860 is an internal coil that is arranged on the outer periphery of the magnetic core portion 61b and is capable of generating a magnetic field, forming an eddy current in the conductive film. The excitation coil 862 is an external coil that is arranged on the outer circumference of the peripheral wall portion 61c and is capable of generating a magnetic field, forming an eddy current in the conductive film. The detection coil 864 is arranged on the outer periphery of the magnetic core portion 61b, is capable of detecting a magnetic field, and detects eddy currents formed in the conductive film. The detection coil 866 is arranged on the outer periphery of the peripheral wall portion 61c, is capable of detecting a magnetic field, and detects eddy currents formed in the conductive film.

渦電流センサは、導電性膜に形成される渦電流を検出するダミーコイル868、870を有する。ダミーコイル868は、磁心部61bの外周に配置され、磁場を検出可能である。ダミーコイル870は、周壁部61cの外周に配置され、磁場を検出可能である。検出コイルとダミーコイルは、本実施形態では、底面部61aの外周および周壁部61cの外周に配置されているが、検出コイルとダミーコイルは、底面部61aの外周および周壁部61cの外周の一方のみに配置してもよい。 The eddy current sensor has dummy coils 868, 870 that detect eddy currents formed in the conductive film. The dummy coil 868 is arranged on the outer periphery of the magnetic core portion 61b and is capable of detecting a magnetic field. The dummy coil 870 is arranged on the outer periphery of the peripheral wall portion 61c and is capable of detecting a magnetic field. In this embodiment, the detection coil and the dummy coil are arranged on the outer circumference of the bottom surface portion 61a and the outer circumference of the peripheral wall portion 61c. may be placed only in

磁心部61bの軸方向は、基板上の導電性膜に直交し、検出コイル864,866と励磁コイル860,862とダミーコイル868,870は、磁心部61bの軸方向に異なる位置に配置され、かつ磁心部61bの軸方向に、基板上の導電性膜に近い位置から遠い位置に向かって、検出コイル864,866、励磁コイル860,862、ダミーコイル868,870の順に配置される。検出コイル864,866、励磁コイル860,862、ダミーコイル868,870からは、それぞれ、外部と接続するためのリード線(図11に示す)が出ている。 The axial direction of the magnetic core portion 61b is orthogonal to the conductive film on the substrate, and the detection coils 864, 866, the excitation coils 860, 862, and the dummy coils 868, 870 are arranged at different positions in the axial direction of the magnetic core portion 61b, Detecting coils 864 and 866, exciting coils 860 and 862, and dummy coils 868 and 870 are arranged in this order from a position close to the conductive film on the substrate toward a position far from the conductive film on the substrate in the axial direction of the magnetic core portion 61b. From the detection coils 864, 866, the excitation coils 860, 862, and the dummy coils 868, 870, lead wires (shown in FIG. 11) for connecting to the outside come out, respectively.

図8は、磁心部61bの中心軸872を通る平面における断面図である。磁性体であるポットコア60は、円板形状の底面部61aと、底面部61aの中央に設けられた円柱形状の磁心部61bと、底面部61aの周囲に設けられた円筒形状の周壁部61cとを有する。ポットコア60の寸法の1例としては、底面部61aの直径L1は約1cm~5cm、渦電流センサ50の高さL2は約1cmから5cmである。周壁部61cの外径は、図18では高さ方向に同一である円筒形状であるが、底面部61aから離れる方向に、すなわち先端に向かって細くなる先細形状(テーパ形状)でもよい。 FIG. 8 is a cross-sectional view of a plane passing through the central axis 872 of the magnetic core portion 61b. The pot core 60, which is a magnetic body, includes a disk-shaped bottom portion 61a, a cylindrical magnetic core portion 61b provided in the center of the bottom portion 61a, and a cylindrical peripheral wall portion 61c provided around the bottom portion 61a. have As an example of dimensions of the pot core 60, the diameter L1 of the bottom portion 61a is about 1 cm to 5 cm, and the height L2 of the eddy current sensor 50 is about 1 cm to 5 cm. The outer diameter of the peripheral wall portion 61c is a cylindrical shape that is uniform in the height direction in FIG.

検出コイル864,866、励磁コイル860,862、ダミーコイル868,870に使用される導線は、銅、マンガニン線、又はニクロム線である。マンガニン線やニクロム線を使用することにより、電気抵抗等の温度変化が少なくなり、温度特性が良くなる。 The conductor wires used for the detection coils 864, 866, the excitation coils 860, 862, and the dummy coils 868, 870 are copper, manganin wires, or nichrome wires. By using a manganin wire or a nichrome wire, the temperature change of electric resistance and the like is reduced and the temperature characteristics are improved.

本実施形態では、フェライト等からなる磁心部61bの外側と、周壁部61cの外側に線材を巻き付けて、励磁コイル860,862を形成しているために、計測対象物に流れる渦電流密度を上げることができる。また、検出コイル864,866も磁心部61bの
外側と、周壁部61cの外側に形成しているために、生成された逆磁場(鎖交磁束)を効率的に収集できる。
In this embodiment, since the excitation coils 860 and 862 are formed by winding wires around the outer side of the magnetic core portion 61b made of ferrite or the like and the outer side of the peripheral wall portion 61c, the density of the eddy current flowing in the object to be measured is increased. be able to. Moreover, since the detection coils 864 and 866 are also formed outside the magnetic core portion 61b and outside the peripheral wall portion 61c, the generated reverse magnetic field (interlinkage magnetic flux) can be efficiently collected.

計測対象物に流れる渦電流密度を上げるために、本実施形態では、さらに、励磁コイル860と励磁コイル862は、図9に示すように、並列に接続する。すなわち、内部コイルと外部コイルは電気的に並列に接続される。並列に接続する理由は、以下のとおりである。並列に接続すると、直列に接続した場合よりも、励磁コイル860と励磁コイル862に印加できる電圧が増加して、励磁コイル860と励磁コイル862に流れる電流が増加する。このため、磁場が大きくなる。また、直列に接続すると、回路のインダクタンスが増加して、回路の周波数が低下する。必要な高周波を励磁コイル860,862に印可することが困難になる。矢印874は、励磁コイル860と励磁コイル862に流れる電流の向きを示す。 In order to increase the density of the eddy current flowing through the object to be measured, in this embodiment, the exciting coils 860 and 862 are also connected in parallel as shown in FIG. That is, the internal coil and the external coil are electrically connected in parallel. The reason for connecting in parallel is as follows. When connected in parallel, the voltage that can be applied to exciting coil 860 and exciting coil 862 increases, and the current flowing through exciting coil 860 and exciting coil 862 increases compared to the case of connecting in series. Therefore, the magnetic field increases. Also, the series connection increases the inductance of the circuit and lowers the frequency of the circuit. It becomes difficult to apply the required high frequency to the exciting coils 860 and 862 . Arrows 874 indicate the directions of currents flowing through exciting coils 860 and 862 .

励磁コイル860と励磁コイル862は、図9に示すように、励磁コイル860と励磁コイル862の磁場方向が同じになるように接続する。すなわち、電流は励磁コイル860と励磁コイル862で異なる方向に流す。磁場876は、内側の励磁コイル860が生成する磁場であり、磁場878は、外側の励磁コイル862が生成する磁場である。図10に示すように、励磁コイル860と励磁コイル862の磁場方向は同じである。すなわち、内部コイルが磁心部61b内に生成する磁場の方向と、外部コイルが磁心部61b内に生成する磁場の方向は同じである。 As shown in FIG. 9, the excitation coils 860 and 862 are connected so that the magnetic field directions of the excitation coils 860 and 862 are the same. That is, currents flow in exciting coils 860 and 862 in different directions. Magnetic field 876 is the magnetic field produced by inner excitation coil 860 and magnetic field 878 is the magnetic field produced by outer excitation coil 862 . As shown in FIG. 10, the magnetic field directions of excitation coil 860 and excitation coil 862 are the same. That is, the direction of the magnetic field generated in the magnetic core portion 61b by the internal coil is the same as the direction of the magnetic field generated in the magnetic core portion 61b by the external coil.

領域880に示す磁場876と磁場878は、同じ向きであるために、2つの磁場が加算されて大きくなる。従来のような励磁コイル860による磁場876のみが存在する場合に比べて、本実施形態では励磁コイル862による磁場878分だけ、磁場が大きくなる。 Magnetic field 876 and magnetic field 878 shown in region 880 are in the same direction, so the two fields add together and become larger. Compared to the conventional case where only the magnetic field 876 by the exciting coil 860 exists, in this embodiment, the magnetic field is increased by the magnetic field 878 by the exciting coil 862 .

検出コイル864,励磁コイル860,ダミーコイル868は、図5の検出コイル73,励磁コイル72,ダミーコイル74に対応する。検出コイル866,励磁コイル862,ダミーコイル870は、図5の検出コイル73,励磁コイル72,ダミーコイル74に対応する。すなわち、図10の渦電流センサは、図5の渦電流センサを同心状に2個配置した構造をしている。これに伴い、図10の渦電流センサに対応した出力信号処理回路54は、図6に示す出力信号処理回路54を2個有するものが好ましい。 A detection coil 864, an excitation coil 860 and a dummy coil 868 correspond to the detection coil 73, the excitation coil 72 and the dummy coil 74 in FIG. A detection coil 866, an excitation coil 862, and a dummy coil 870 correspond to the detection coil 73, the excitation coil 72, and the dummy coil 74 in FIG. That is, the eddy current sensor of FIG. 10 has a structure in which two eddy current sensors of FIG. 5 are arranged concentrically. Accordingly, the output signal processing circuit 54 corresponding to the eddy current sensor of FIG. 10 preferably has two output signal processing circuits 54 shown in FIG.

図10の渦電流センサに対応した出力信号処理回路54の一例を図11に示す。渦電流センサ50は、出力信号176(第1の出力信号)、出力信号188(第2の出力信号)をそれぞれ出力する検出コイル864(第1のコイル)、ダミーコイル868(第2のコイル)を有する。渦電流センサ50は、第3の出力信号1761、第4の出力信号1881をそれぞれ出力する検出コイル866(第3のコイル)、ダミーコイル870(第4のコイル)を有する。 An example of the output signal processing circuit 54 corresponding to the eddy current sensor of FIG. 10 is shown in FIG. The eddy current sensor 50 includes a detection coil 864 (first coil) and a dummy coil 868 (second coil) that respectively output an output signal 176 (first output signal) and an output signal 188 (second output signal). have The eddy current sensor 50 has a detection coil 866 (third coil) and a dummy coil 870 (fourth coil) that output a third output signal 1761 and a fourth output signal 1881, respectively.

第1の出力信号と第2の出力信号に関するミキサ回路1781,ミキサ回路1782,ローパスフィルタ1841,ローパスフィルタ1842の処理は、既述の通りであるから説明を省略する。 The processing of the mixer circuit 1781, the mixer circuit 1782, the low-pass filter 1841, and the low-pass filter 1842 regarding the first output signal and the second output signal is as described above, so the explanation is omitted.

出力信号処理回路54は、第3の出力信号1761と、交流信号源52が出力する所定の周波数の信号180が入力されて、入力された2つの信号の乗算を行い、乗算によって得られた出力信号1821を出力する第3のミキサ回路1783と、第3のミキサ回路1783が出力する出力信号1821が入力されて、入力された出力信号1821に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を含む出力信号1863を出力する第3のローパスフィルタ1843を有する。 The output signal processing circuit 54 receives the third output signal 1761 and the signal 180 of a predetermined frequency output from the AC signal source 52, multiplies the two input signals, and outputs the output obtained by the multiplication. A third mixer circuit 1783 for outputting a signal 1821 and an output signal 1821 output by the third mixer circuit 1783 are input, a high frequency signal included in the input output signal 1821 is cut, and at least a DC signal is removed. It has a third low pass filter 1843 that outputs an output signal 1863 containing:

出力信号処理回路54は、第4の出力信号1881と、交流信号源52が出力する所定の周波数の信号180が入力されて、入力された2つの信号の乗算を行い、乗算によって得られた出力信号1901を出力する第4のミキサ回路1784と、第4のミキサ回路1784が出力する出力信号1901が入力されて、入力された出力信号1901に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を含む出力信号1864を出力する第4のローパスフィルタ1844を有する。 The output signal processing circuit 54 receives the fourth output signal 1881 and the signal 180 of a predetermined frequency output from the AC signal source 52, multiplies the two input signals, and outputs the output obtained by the multiplication. A fourth mixer circuit 1784 for outputting a signal 1901 and an output signal 1901 output by the fourth mixer circuit 1784 are input, a high frequency signal included in the input output signal 1901 is cut, and at least a DC signal is removed. It has a fourth low pass filter 1844 that outputs an output signal 1864 containing:

デジタルシグナルプロセッサ216の内部構成を図13に示す。出力信号処理回路54は、第3のローパスフィルタ1843が出力する出力信号1863と第4のローパスフィルタ1844が出力する出力信号1864が入力されて、入力された2つの直流信号の差2222を求めて、得られた差2222を出力する第2の減算回路1962と、第1の減算回路1961が出力する差2221と第2の減算回路1962が出力する差2222が入力されて、入力された2つの差を加算してまたは2つの差の差を求めて、得られた和または差を出力信号172として出力する加算回路224とを有する。 The internal configuration of the digital signal processor 216 is shown in FIG. The output signal processing circuit 54 receives the output signal 1863 output from the third low-pass filter 1843 and the output signal 1864 output from the fourth low-pass filter 1844, and obtains the difference 2222 between the two input DC signals. , and the difference 2221 output by the first subtraction circuit 1961 and the difference 2222 output by the second subtraction circuit 1962 are input to obtain the two input values. and a summing circuit 224 that adds the differences or finds the difference of two differences and outputs the resulting sum or difference as output signal 172 .

本実施形態では、デジタルシグナルプロセッサ216(digital signal processor:DSP)が、第1、第2、第3、第4の調整回路、第1、第2の減算回路、加算回路の機能を有する。すなわち、デジタルシグナルプロセッサ216は、第3のローパスフィルタ1843が出力する出力信号1863(直流信号)が入力されて、入力された出力信号1863の振幅の大きさを調整して、調整後の直流信号を出力する第3の調整回路1943と、第4のローパスフィルタ1844が出力する出力信号1864(直流信号)が入力されて、入力された出力信号1864の振幅の大きさを調整して、調整後の直流信号1924を出力する第4の調整回路1944を有してもよい。デジタルシグナルプロセッサ216は、デジタル信号処理に適したマイクロプロセッサである。第1、第2、第3、第4の調整回路、第1、第2の減算回路、加算回路のうちの少なくとも1つをアナログ回路またはデジタル回路として独立に設けてもよい。 In this embodiment, a digital signal processor (DSP) 216 has the functions of first, second, third and fourth adjustment circuits, first and second subtraction circuits, and addition circuits. That is, the digital signal processor 216 receives the output signal 1863 (DC signal) output from the third low-pass filter 1843, adjusts the magnitude of the amplitude of the input output signal 1863, and adjusts the DC signal after adjustment. and the output signal 1864 (direct current signal) output by the fourth low-pass filter 1844 are input, and the magnitude of the amplitude of the input output signal 1864 is adjusted so that after adjustment may have a fourth adjustment circuit 1944 that outputs a DC signal 1924 of . Digital signal processor 216 is a microprocessor suitable for digital signal processing. At least one of the first, second, third and fourth adjusting circuits, the first and second subtracting circuits and the adding circuit may be provided independently as an analog circuit or a digital circuit.

本実施形態では、図5に示す2個のコイルを有するコイル組立に加えて、さらに、2個のコイルを有するコイル組立を有する。すなわち、2個のコイルの組み合わせを2組有する。組み合わせを2組有するため、2組により得られた2つの直流信号の差を加算してまたは2つの直流信号の差の差を求めることにより、測定精度が向上する。測定精度が向上する理由は以下のとおりである。加算する場合は、信号出力が大きくなるために、より小さな信号変化、すなわち、より小さな膜厚変化を検知できるので測定精度が向上する。 In addition to the coil assembly having two coils shown in FIG. 5, this embodiment further has a coil assembly having two coils. That is, it has two sets of combinations of two coils. Since there are two sets of combinations, the measurement accuracy is improved by adding the difference between the two DC signals obtained by the two sets or by obtaining the difference between the two DC signals. The reason why the measurement accuracy is improved is as follows. In the case of addition, since the signal output increases, a smaller signal change, that is, a smaller film thickness change can be detected, thereby improving the measurement accuracy.

差を求める場合は例えば、一方の組み合わせが他方の組み合わせよりも、広い領域の膜厚を測定できるようにする。このとき、一方の組み合わせの出力から他方の組み合わせの出力を減算することにより、広い領域の膜厚の影響を低減して、狭い領域の膜厚の変化のみを、より正確に測定することができる。すなわち測定の空間的精度を改善することができる。 When the difference is to be obtained, for example, one combination can measure a film thickness in a wider area than the other combination. At this time, by subtracting the output of one combination from the output of the other combination, it is possible to reduce the influence of the film thickness in a wide area and measure only the change in the film thickness in a narrow area more accurately. . That is, the spatial accuracy of measurements can be improved.

図8に示す渦電流センサの斜視図を図12に示す。図12では理解の容易のために、上面218が上面220の上方にあるが、上面218と上面220は、図8に示すように同一水平面にある。図12では、コイル組立体が2組あるが、コイル組立体が3組以上あってもよい。コイル組立体が2組以上ある場合、コイル組立体が1組の場合に比べて、膜厚の測定数が増えるために、測定精度(S/N比)が向上する。 A perspective view of the eddy current sensor shown in FIG. 8 is shown in FIG. Although top surface 218 is above top surface 220 in FIG. 12 for ease of understanding, top surface 218 and top surface 220 are in the same horizontal plane as shown in FIG. Although there are two coil assemblies in FIG. 12, there may be three or more coil assemblies. When there are two or more coil assemblies, the measurement accuracy (S/N ratio) is improved because the number of film thickness measurements increases compared to when there is one coil assembly.

本実施形態でも、渦電流センサの出力信号が抵抗ブリッジ回路を介さずに、ミキサ回路に接続されている。温度変化の影響受けやすい抵抗ブリッジ回路を用いていないため、周囲環境の変化に対して従来よりも影響を受けにくい渦電流センサの出力信号処理回路を提
供できる。
Also in this embodiment, the output signal of the eddy current sensor is connected to the mixer circuit without passing through the resistance bridge circuit. Since a resistor bridge circuit, which is susceptible to temperature changes, is not used, it is possible to provide an output signal processing circuit for an eddy current sensor that is less susceptible to changes in the surrounding environment than conventional ones.

本形態では減算回路により、膜厚変化に対応した微小な信号変化を2個のコイルを用いて取り出すという従来のブリッジ回路を用いた検出方法と同様なことができる。すなわち、2つの直流信号の差を求めて、膜厚変化に対応した微小な信号変化分のみを検出することが可能である。 In this embodiment, the subtraction circuit can perform the same detection method using a conventional bridge circuit, in which two coils are used to extract a minute signal change corresponding to the film thickness change. That is, it is possible to obtain the difference between the two DC signals and detect only a minute signal change corresponding to the film thickness change.

乗算回路および減算回路は、乗算および減算した結果に所定の定数(定数は、1、1より小、1より大のいずれでもよい)を掛けた、すなわち増幅した出力信号を出力する回路でもよい。 The multiplier circuit and the subtractor circuit may be circuits that multiply the results of multiplication and subtraction by a predetermined constant (the constant may be 1, less than 1, or greater than 1), that is, output an amplified output signal.

図14に、渦電流センサ50の出力信号176(図4に示す)と、交流信号源52の信号180との間にある位相差によって、直流信号である出力信号186がどのように変化するかを示す。図14(a)、(b)、(c)、(d)は、位相差がそれぞれ0度、30度,60度,90度の場合である。位相差が大きくなるに伴い、出力信号186が小さくなる。図の横軸は時間(s)であり、縦軸は、振幅(mv)である。 FIG. 14 illustrates how output signal 186, which is a DC signal, varies with the phase difference between output signal 176 of eddy current sensor 50 (shown in FIG. 4) and signal 180 of AC signal source 52. indicates 14A, 14B, 14C and 14D are cases where the phase difference is 0 degrees, 30 degrees, 60 degrees and 90 degrees, respectively. As the phase difference increases, the output signal 186 decreases. The horizontal axis of the figure is time (s), and the vertical axis is amplitude (mv).

次に、渦電流センサの出力信号処理方法について説明する。図4において、渦電流センサ50の出力信号176と、交流信号源52の信号180をミキサ回路178に入力する。ミキサ回路178によって2つの信号の乗算を行い、乗算によって得られた出力信号182を出力する。ミキサ回路178が出力する出力信号182をローパスフィルタ184に入力して、高周波信号をカットして、少なくとも直流信号186を出力する。 Next, a method for processing the output signal of the eddy current sensor will be described. In FIG. 4, the output signal 176 of the eddy current sensor 50 and the signal 180 of the AC signal source 52 are input to the mixer circuit 178 . A mixer circuit 178 multiplies the two signals and outputs an output signal 182 resulting from the multiplication. An output signal 182 output from the mixer circuit 178 is input to a low-pass filter 184 to cut high frequency signals and output at least a DC signal 186 .

次に、渦電流センサの別の出力信号処理方法について説明する。図6において、第1、第2の出力信号176,188をそれぞれ出力する第1、第2のコイル73,74を有する渦電流センサ50が出力する第1、第2の出力信号176,188を処理する。 Next, another method of processing the output signal of the eddy current sensor will be described. In FIG. 6, first and second output signals 176 and 188 output by an eddy current sensor 50 having first and second coils 73 and 74 that output first and second output signals 176 and 188, respectively. process.

第1の出力信号176と、交流信号源52の信号180を第1のミキサ回路1781に入力して、第1のミキサ回路1781によって2つの信号の乗算を行い、乗算によって得られた出力信号182を出力する。第1のミキサ回路1781が出力する出力信号182を第1のローパスフィルタ1841に入力して、第1のローパスフィルタ1841によって、出力信号182に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号1861を出力する。 A first output signal 176 and a signal 180 from an AC signal source 52 are input to a first mixer circuit 1781, the first mixer circuit 1781 multiplies the two signals, and an output signal 182 obtained by the multiplication is to output The output signal 182 output by the first mixer circuit 1781 is input to the first low-pass filter 1841, and the high-frequency signal included in the output signal 182 is cut by the first low-pass filter 1841 to remove at least the DC signal 1861. Output.

第2の出力信号188と、交流信号源52の信号180を第2のミキサ回路1782に入力して、第2のミキサ回路1782によって2つの信号の乗算を行い、乗算によって得られた出力信号190を出力する。第2のミキサ回路1782が出力する出力信号190を第2のローパスフィルタ1842に入力して、第2のローパスフィルタ1842によって、出力信号190に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号1862を出力する。 The second output signal 188 and the signal 180 of the AC signal source 52 are input to the second mixer circuit 1782, the two signals are multiplied by the second mixer circuit 1782, and the output signal 190 obtained by the multiplication is to output The output signal 190 output by the second mixer circuit 1782 is input to the second low-pass filter 1842, and the high-frequency signal contained in the output signal 190 is cut by the second low-pass filter 1842 to remove at least the DC signal 1862. Output.

第1のローパスフィルタ1841が出力する直流信号1861と第2のローパスフィルタ1842が出力する直流信号1862を第1の減算回路1961に入力して、第1の減算回路1961によって、2つの直流信号の差172を求めて、得られた差172を出力する。 The DC signal 1861 output by the first low-pass filter 1841 and the DC signal 1862 output by the second low-pass filter 1842 are input to the first subtraction circuit 1961, and the first subtraction circuit 1961 divides the two DC signals into Find the difference 172 and output the resulting difference 172 .

次に、渦電流センサの別の出力信号処理方法について説明する。図11において、渦電流センサは、第3、第4の出力信号1761,1881をそれぞれ出力する第3、第4のコイル866,870を有する。第3の出力信号1761と、交流信号源52の信号180を第3のミキサ回路1783に入力して、第3のミキサ回路1783によって2つの信
号の乗算を行い、乗算によって得られた出力信号1821を出力する。
Next, another method of processing the output signal of the eddy current sensor will be described. In FIG. 11, the eddy current sensor has third and fourth coils 866, 870 that output third and fourth output signals 1761, 1881, respectively. The third output signal 1761 and the signal 180 of the AC signal source 52 are input to the third mixer circuit 1783, the two signals are multiplied by the third mixer circuit 1783, and the output signal 1821 obtained by the multiplication is to output

第3のミキサ回路1783の出力信号1821を第3のローパスフィルタ1843に入力して、第3のローパスフィルタ1843によって、出力信号1821に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号1863を出力する。第4の出力信号1881と、交流信号源52の信号180を第4のミキサ回路1784に入力して、第4のミキサ回路1784によって2つの信号の乗算を行い、乗算によって得られた出力信号1901を出力する。 The output signal 1821 of the third mixer circuit 1783 is input to the third low-pass filter 1843, the high-frequency signal contained in the output signal 1821 is cut by the third low-pass filter 1843, and at least the DC signal 1863 is output. . The fourth output signal 1881 and the signal 180 of the AC signal source 52 are input to the fourth mixer circuit 1784, the two signals are multiplied by the fourth mixer circuit 1784, and the output signal 1901 obtained by the multiplication is to output

第4のミキサ回路1784の出力信号1901を第4のローパスフィルタ1844に入力して、第4のローパスフィルタ1844によって、出力信号1901に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号1864を出力する。第3のローパスフィルタ1843が出力する直流信号1863と第4のローパスフィルタ1844が出力する直流信号1864を第2の減算回路1962に入力して、第2の減算回路1962によって、2つの直流信号1863,1864の差2222を求めて、得られた差2222を出力する。第1の減算回路1961が出力する差2221と第2の減算回路1962が出力する差2222を加算回路224に入力する。加算回路224によって、2つの差2221,2222を加算してまたは2つの差2221,2222の差を求めて、得られた和172または差172を出力する。 The output signal 1901 of the fourth mixer circuit 1784 is input to the fourth low-pass filter 1844, the high-frequency signal contained in the output signal 1901 is cut by the fourth low-pass filter 1844, and at least the DC signal 1864 is output. . The DC signal 1863 output from the third low-pass filter 1843 and the DC signal 1864 output from the fourth low-pass filter 1844 are input to the second subtraction circuit 1962, and the second subtraction circuit 1962 divides the two DC signals 1863 , 1864 and outputs the difference 2222 obtained. The difference 2221 output from the first subtraction circuit 1961 and the difference 2222 output from the second subtraction circuit 1962 are input to the addition circuit 224 . Addition circuit 224 adds the two differences 2221 and 2222 or finds the difference between the two differences 2221 and 2222 and outputs the resulting sum 172 or difference 172 .

渦電流センサ50によって得られた膜厚に基づいて、研磨装置の各部を制御する方法について以下説明する。図1に示すように、渦電流センサ50は、終点検出コントローラ246に接続され、終点検出コントローラ246は、機器制御コントローラ248に接続されている。渦電流センサ50の出力信号は、終点検出コントローラ246に送られる。終点検出コントローラ246は、渦電流センサ50の出力信号に対して必要な処理(演算処理・補正)を施してモニタリング信号(終点検出コントローラ246によって補正された膜厚データ)を生成する。機器制御コントローラ248は、補正された膜厚データに基づいて、トップリング用モータ114、研磨テーブル100用モータ(図示しない)等を制御する。 A method for controlling each part of the polishing apparatus based on the film thickness obtained by the eddy current sensor 50 will be described below. As shown in FIG. 1 , eddy current sensor 50 is connected to endpoint detection controller 246 , which is connected to machine control controller 248 . The output signal of eddy current sensor 50 is sent to endpoint detection controller 246 . The endpoint detection controller 246 performs necessary processing (arithmetic processing/correction) on the output signal of the eddy current sensor 50 to generate a monitoring signal (film thickness data corrected by the endpoint detection controller 246). The equipment controller 248 controls the top ring motor 114, the polishing table 100 motor (not shown), etc. based on the corrected film thickness data.

以上、本発明の実施形態の例について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明には、その均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。
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
渦電流センサと、
前記渦電流センサの出力信号を処理する出力信号処理回路とを有し、
前記出力信号処理回路は、
前記出力信号と、所定の周波数の信号が入力されて、入力された前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力するミキサ回路と、
前記ミキサ回路が出力する前記出力信号が入力されて、入力された前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力するローパスフィルタとを有することを特徴とする渦電流センサ組立体。
形態2
第1、第2の出力信号をそれぞれ出力する第1、第2のコイルを有する渦電流センサが出力する前記第1、第2の出力信号を処理する渦電流センサの出力信号処理回路において、
前記第1の出力信号と、所定の周波数の信号が入力されて、入力された前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力する第1のミキサ回路と、
前記第1のミキサ回路が出力する前記出力信号が入力されて、入力された前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力する第1のローパスフィルタと、
前記第2の出力信号と、前記周波数の信号が入力されて、入力された前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力する第2のミキサ回路と、
前記第2のミキサ回路が出力する前記出力信号が入力されて、入力された前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力する第2のローパスフィルタと、
前記第1のローパスフィルタが出力する前記直流信号と前記第2のローパスフィルタが出力する前記直流信号が入力されて、入力された2つの前記直流信号の差を求めて、得られた前記差を出力する第1の減算回路とを有することを特徴とする渦電流センサの出力信号処理回路。
形態3
前記出力信号処理回路は、前記第1のローパスフィルタが出力する前記直流信号が入力されて、入力された前記直流信号の振幅の大きさを調整して、調整後の直流信号を出力する第1の調整回路を有し、
前記第1の減算回路は、前記第1の調整回路が出力する前記直流信号と前記第2のローパスフィルタが出力する前記直流信号が入力されて、入力された2つの前記直流信号の差を求めて、得られた前記差を出力することを特徴とする形態2記載の渦電流センサの出力信号処理回路。
形態4
前記出力信号処理回路は、前記第1のローパスフィルタが出力する前記直流信号が入力されて、入力された前記直流信号の振幅の大きさを調整して、調整後の直流信号を出力する第1の調整回路と、
前記第2のローパスフィルタが出力する前記直流信号が入力されて、入力された前記直流信号の振幅の大きさを調整して、調整後の直流信号を出力する第2の調整回路とを有し、
前記第1の減算回路は、前記第1の調整回路が出力する前記直流信号と前記第2の調整回路が出力する前記直流信号が入力されて、入力された2つの前記直流信号の差を求めて、得られた前記差を出力することを特徴とする形態2記載の渦電流センサの出力信号処理回路。
形態5
前記渦電流センサは、第3、第4の出力信号をそれぞれ出力する第3、第4のコイルを有し、
前記出力信号処理回路は、
前記第3の出力信号と、前記周波数の信号が入力されて、入力された前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力する第3のミキサ回路と、
前記第3のミキサ回路が出力する前記出力信号が入力されて、入力された前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力する第3のローパスフィルタと、
前記第4の出力信号と、前記周波数の信号が入力されて、入力された前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力する第4のミキサ回路と、
前記第4のミキサ回路が出力する前記出力信号が入力されて、入力された前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力する第4のローパスフィルタと、
前記第3のローパスフィルタが出力する前記直流信号と前記第4のローパスフィルタが出力する前記直流信号が入力されて、入力された2つの前記直流信号の差を求めて、得られた前記差を出力する第2の減算回路と、
前記第1の減算回路が出力する前記差と前記第2の減算回路が出力する前記差が入力されて、入力された2つの前記差を加算してまたは2つの前記差の差を求めて、得られた前記和または差を出力する加算回路とを有することを特徴とする形態2ないし4のいずれか1項に記載の渦電流センサの出力信号処理回路。
形態6
渦電流センサの出力信号と、所定の周波数の信号をミキサ回路に入力して、ミキサ回路によって前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力するステップと、
前記ミキサ回路が出力する前記出力信号をローパスフィルタに入力して、高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力するステップとを有することを特徴とする渦電流センサの出力信号処理方法。
形態7
第1、第2の出力信号をそれぞれ出力する第1、第2のコイルを有する渦電流センサが出力する前記第1、第2の出力信号を処理する渦電流センサの出力信号処理方法において、
前記第1の出力信号と、所定の周波数の信号を第1のミキサ回路に入力して、前記第1のミキサ回路によって前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力するステップと、
前記第1のミキサ回路が出力する前記出力信号を第1のローパスフィルタに入力して、前記第1のローパスフィルタによって、前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力するステップと、
前記第2の出力信号と、前記周波数の信号を第2のミキサ回路に入力して、前記第2のミキサ回路によって前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力するステップと、
前記第2のミキサ回路が出力する前記出力信号を第2のローパスフィルタに入力して、前記第2のローパスフィルタによって、前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力するステップと、
前記第1のローパスフィルタが出力する前記直流信号と前記第2のローパスフィルタが出力する前記直流信号を第1の減算回路に入力して、前記第1の減算回路によって、2つの前記直流信号の差を求めて、得られた前記差を出力するステップとを有することを特徴とする渦電流センサの出力信号処理方法。
形態8
前記渦電流センサは、第3、第4の出力信号をそれぞれ出力する第3、第4のコイルを有し、
前記出力信号処理方法は、
前記第3の出力信号と、前記周波数の信号を第3のミキサ回路に入力して、前記第3のミキサ回路によって前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力するステップと、
前記第3のミキサ回路の出力信号を第3のローパスフィルタに入力して、前記第3のロ
ーパスフィルタによって、前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力するステップと、
前記第4の出力信号と、前記周波数の信号を第4のミキサ回路に入力して、前記第4のミキサ回路によって前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力するステップと、
前記第4のミキサ回路の出力信号を第4のローパスフィルタに入力して、前記第4のローパスフィルタによって、前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力するステップと、
前記第3のローパスフィルタが出力する前記直流信号と前記第4のローパスフィルタが出力する前記直流信号を第2の減算回路に入力して、前記第2の減算回路によって、2つの前記直流信号の差を求めて、得られた前記差を出力するステップと、
前記第1の減算回路が出力する前記差と前記第2の減算回路が出力する前記差を加算回路に入力して、前記加算回路によって、2つの前記差を加算してまたは2つの前記差の差を求めて、得られた前記和または差を出力するステップとを有することを特徴とする渦電流センサの出力信号処理方法。
形態9
基板を研磨するための研磨パッドが貼り付けられるように構成される研磨テーブルと、
前記研磨テーブルを回転駆動するように構成される駆動部と、
前記基板を保持して前記研磨パッドに押圧するように構成される保持部と、
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、前記基板に形成される導電性膜に形成される渦電流を検出するように構成される前記渦電流センサと、
形態2から5のいずれか1項に記載の前記渦電流センサの出力信号処理回路と、
前記出力信号処理回路の出力から前記基板の膜厚データを算出するように構成される終点検出コントローラと、
を備える研磨装置。
Although examples of embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments of the present invention are intended to facilitate understanding of the present invention, and do not limit the present invention. The present invention can be modified and improved without departing from the spirit thereof, and the present invention naturally includes equivalents thereof. In addition, any combination or omission of each component described in the claims and the specification is possible within the range that at least part of the above problems can be solved or at least part of the effect is achieved. is.
As explained above, the present invention has the following aspects.
Form 1
an eddy current sensor;
an output signal processing circuit that processes the output signal of the eddy current sensor;
The output signal processing circuit is
a mixer circuit that receives the output signal and a signal of a predetermined frequency, multiplies the two input signals, and outputs an output signal obtained by the multiplication;
An eddy current sensor set, comprising: a low-pass filter that receives the output signal output from the mixer circuit, cuts a high-frequency signal contained in the input output signal, and outputs at least a DC signal. three-dimensional.
Form 2
In an eddy current sensor output signal processing circuit that processes the first and second output signals output by an eddy current sensor having first and second coils that respectively output first and second output signals,
a first mixer circuit that receives the first output signal and a signal of a predetermined frequency, multiplies the two input signals, and outputs an output signal obtained by the multiplication;
a first low-pass filter that receives the output signal output from the first mixer circuit, cuts a high-frequency signal included in the input output signal, and outputs at least a DC signal;
a second mixer circuit that receives the second output signal and a signal of the frequency, multiplies the two input signals, and outputs an output signal obtained by the multiplication;
a second low-pass filter that receives the output signal output from the second mixer circuit, cuts a high-frequency signal included in the input output signal, and outputs at least a DC signal;
The DC signal output by the first low-pass filter and the DC signal output by the second low-pass filter are input, the difference between the two input DC signals is obtained, and the obtained difference is calculated. An output signal processing circuit for an eddy current sensor, comprising: a first subtraction circuit for outputting;
Form 3
The output signal processing circuit receives the DC signal output from the first low-pass filter, adjusts the amplitude of the input DC signal, and outputs the adjusted DC signal. has an adjustment circuit of
The first subtraction circuit receives the DC signal output from the first adjustment circuit and the DC signal output from the second low-pass filter, and obtains a difference between the two input DC signals. 3. The output signal processing circuit for an eddy current sensor according to mode 2, wherein the output signal processing circuit for an eddy current sensor according to mode 2 is characterized by outputting the obtained difference.
form 4
The output signal processing circuit receives the DC signal output from the first low-pass filter, adjusts the amplitude of the input DC signal, and outputs the adjusted DC signal. and an adjustment circuit for
a second adjustment circuit that receives the DC signal output from the second low-pass filter, adjusts the amplitude of the input DC signal, and outputs the adjusted DC signal; ,
The first subtraction circuit receives the DC signal output from the first adjustment circuit and the DC signal output from the second adjustment circuit, and obtains a difference between the two input DC signals. 3. The output signal processing circuit for an eddy current sensor according to mode 2, wherein the output signal processing circuit for an eddy current sensor according to mode 2 is characterized by outputting the obtained difference.
Form 5
The eddy current sensor has third and fourth coils that respectively output third and fourth output signals,
The output signal processing circuit is
a third mixer circuit that receives the third output signal and a signal of the frequency, multiplies the two input signals, and outputs an output signal obtained by the multiplication;
a third low-pass filter that receives the output signal output from the third mixer circuit, cuts a high-frequency signal included in the input output signal, and outputs at least a DC signal;
a fourth mixer circuit that receives the fourth output signal and the signal of the frequency, multiplies the two input signals, and outputs an output signal obtained by the multiplication;
a fourth low-pass filter that receives the output signal output from the fourth mixer circuit, cuts a high-frequency signal included in the input output signal, and outputs at least a DC signal;
The DC signal output by the third low-pass filter and the DC signal output by the fourth low-pass filter are input, a difference between the two input DC signals is obtained, and the obtained difference is calculated. a second subtraction circuit that outputs
the difference output by the first subtraction circuit and the difference output by the second subtraction circuit are input, and the two input differences are added or the difference between the two differences is obtained, An output signal processing circuit for an eddy current sensor according to any one of modes 2 to 4, further comprising an addition circuit for outputting the obtained sum or difference.
Form 6
a step of inputting an output signal of an eddy current sensor and a signal of a predetermined frequency to a mixer circuit, performing multiplication of the two signals by the mixer circuit, and outputting an output signal obtained by the multiplication;
and inputting the output signal output from the mixer circuit to a low-pass filter to cut high-frequency signals and output at least a DC signal.
Form 7
In an eddy current sensor output signal processing method for processing the first and second output signals output by an eddy current sensor having first and second coils that respectively output first and second output signals,
The first output signal and a signal of a predetermined frequency are input to a first mixer circuit, the two signals are multiplied by the first mixer circuit, and the output signal obtained by the multiplication is output. and
The output signal output from the first mixer circuit is input to a first low-pass filter, a high-frequency signal included in the output signal is cut by the first low-pass filter, and at least a DC signal is output. a step;
The second output signal and the signal of the frequency are input to a second mixer circuit, the two signals are multiplied by the second mixer circuit, and the output signal obtained by the multiplication is output. a step;
The output signal output from the second mixer circuit is input to a second low-pass filter, and the second low-pass filter cuts a high-frequency signal included in the output signal to output at least a DC signal. a step;
The DC signal output by the first low-pass filter and the DC signal output by the second low-pass filter are input to a first subtraction circuit, and the two DC signals are divided by the first subtraction circuit. and obtaining a difference, and outputting the obtained difference.
Form 8
The eddy current sensor has third and fourth coils that respectively output third and fourth output signals,
The output signal processing method includes:
The third output signal and the signal of the frequency are input to a third mixer circuit, the two signals are multiplied by the third mixer circuit, and the output signal obtained by the multiplication is output. a step;
inputting the output signal of the third mixer circuit to a third low-pass filter,
a step of cutting a high-frequency signal contained in the output signal by a low-pass filter and outputting at least a DC signal;
inputting the fourth output signal and the signal of the frequency to a fourth mixer circuit, multiplying the two signals by the fourth mixer circuit, and outputting the output signal obtained by the multiplication; a step;
a step of inputting the output signal of the fourth mixer circuit to a fourth low-pass filter, cutting a high-frequency signal contained in the output signal by the fourth low-pass filter, and outputting at least a DC signal;
The DC signal output by the third low-pass filter and the DC signal output by the fourth low-pass filter are input to a second subtraction circuit, and the two DC signals are divided by the second subtraction circuit. obtaining a difference and outputting the obtained difference;
The difference output by the first subtraction circuit and the difference output by the second subtraction circuit are input to an addition circuit, and the addition circuit adds the two differences or divides the two differences. and obtaining a difference, and outputting the obtained sum or difference.
Form 9
a polishing table configured to be attached with a polishing pad for polishing a substrate;
a driving unit configured to rotationally drive the polishing table;
a holding part configured to hold the substrate and press it against the polishing pad;
the eddy current sensor arranged inside the polishing table and configured to detect an eddy current formed in a conductive film formed on the substrate as the polishing table rotates;
an output signal processing circuit of the eddy current sensor according to any one of modes 2 to 5;
an endpoint detection controller configured to calculate film thickness data of the substrate from the output of the output signal processing circuit;
A polishing device with a

50…渦電流センサ
52…交流信号源
54…出力信号処理回路
60…ポットコア
71…フェライトコア
72…励磁コイル
73…検出コイル
74…ダミーコイル
100…研磨テーブル
101…研磨パッド
102…研磨液供給ノズル
110…トップリングヘッド
174…渦電流センサ組立体
178…ミキサ回路
184…ローパスフィルタ
198…入力ポート
200…ローカルオシレータポート
202…出力ポート
204…抵抗ブリッジ回路
216…デジタルシグナルプロセッサ
218…上面
220…上面
246…終点検出コントローラ
248…機器制御コントローラ
860…励磁コイル
862…励磁コイル
864…検出コイル
866…検出コイル
868…ダミーコイル
870…ダミーコイル
1781…ミキサ回路
1782…ミキサ回路
1783…第3のミキサ回路
1784…第4のミキサ回路
1841…ローパスフィルタ
1842…ローパスフィルタ
1843…第3のローパスフィルタ
1844…第4のローパスフィルタ
1941…第1の調整回路
1942…第2の調整回路
1961…第1の減算回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 50... Eddy current sensor 52... AC signal source 54... Output signal processing circuit 60... Pot core 71... Ferrite core 72... Excitation coil 73... Detection coil 74... Dummy coil 100... Polishing table 101... Polishing pad 102... Polishing liquid supply nozzle 110 Top ring head 174 Eddy current sensor assembly 178 Mixer circuit 184 Low pass filter 198 Input port 200 Local oscillator port 202 Output port 204 Resistive bridge circuit 216 Digital signal processor 218 Upper surface 220 Upper surface 246 End point detection controller 248 Device control controller 860 Exciting coil 862 Exciting coil 864 Detection coil 866 Detection coil 868 Dummy coil 870 Dummy coil 1781 Mixer circuit 1782 Mixer circuit 1783 Third mixer circuit 1784 Third 4 mixer circuits 1841 low-pass filter 1842 low-pass filter 1843 third low-pass filter 1844 fourth low-pass filter 1941 first adjustment circuit 1942 second adjustment circuit 1961 first subtraction circuit

Claims (7)

第1、第2の出力信号をそれぞれ出力する第1、第2のコイルを有する渦電流センサが出力する前記第1、第2の出力信号を処理する渦電流センサの出力信号処理回路において、
前記第1の出力信号と、所定の周波数の信号が入力されて、入力された前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力する第1のミキサ回路と、
前記第1のミキサ回路が出力する前記出力信号が入力されて、入力された前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力する第1のローパスフィルタと、
前記第2の出力信号と、前記周波数の信号が入力されて、入力された前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力する第2のミキサ回路と、
前記第2のミキサ回路が出力する前記出力信号が入力されて、入力された前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力する第2のローパスフィルタと、
前記第1のローパスフィルタが出力する前記直流信号と前記第2のローパスフィルタが出力する前記直流信号が入力されて、入力された2つの前記直流信号の差を求めて、得られた前記差を出力する第1の減算回路とを有することを特徴とする渦電流センサの出力信号処理回路。
In an eddy current sensor output signal processing circuit that processes the first and second output signals output by an eddy current sensor having first and second coils that respectively output first and second output signals,
a first mixer circuit that receives the first output signal and a signal of a predetermined frequency, multiplies the two input signals, and outputs an output signal obtained by the multiplication;
a first low-pass filter that receives the output signal output from the first mixer circuit, cuts a high-frequency signal included in the input output signal, and outputs at least a DC signal;
a second mixer circuit that receives the second output signal and a signal of the frequency, multiplies the two input signals, and outputs an output signal obtained by the multiplication;
a second low-pass filter that receives the output signal output from the second mixer circuit, cuts a high-frequency signal included in the input output signal, and outputs at least a DC signal;
The DC signal output by the first low-pass filter and the DC signal output by the second low-pass filter are input, the difference between the two input DC signals is obtained, and the obtained difference is calculated. An output signal processing circuit for an eddy current sensor, comprising: a first subtraction circuit for outputting;
前記出力信号処理回路は、前記第1のローパスフィルタが出力する前記直流信号が入力されて、入力された前記直流信号の振幅の大きさを調整して、調整後の直流信号を出力する第1の調整回路を有し、
前記第1の減算回路は、前記第1の調整回路が出力する前記直流信号と前記第2のローパスフィルタが出力する前記直流信号が入力されて、入力された2つの前記直流信号の差を求めて、得られた前記差を出力することを特徴とする請求項記載の渦電流センサの出力信号処理回路。
The output signal processing circuit receives the DC signal output from the first low-pass filter, adjusts the amplitude of the input DC signal, and outputs the adjusted DC signal. has an adjustment circuit of
The first subtraction circuit receives the DC signal output from the first adjustment circuit and the DC signal output from the second low-pass filter, and obtains a difference between the two input DC signals. 2. The output signal processing circuit of an eddy current sensor according to claim 1 , wherein the obtained difference is output.
前記出力信号処理回路は、前記第1のローパスフィルタが出力する前記直流信号が入力されて、入力された前記直流信号の振幅の大きさを調整して、調整後の直流信号を出力する第1の調整回路と、
前記第2のローパスフィルタが出力する前記直流信号が入力されて、入力された前記直流信号の振幅の大きさを調整して、調整後の直流信号を出力する第2の調整回路とを有し、
前記第1の減算回路は、前記第1の調整回路が出力する前記直流信号と前記第2の調整回路が出力する前記直流信号が入力されて、入力された2つの前記直流信号の差を求めて、得られた前記差を出力することを特徴とする請求項記載の渦電流センサの出力信号処理回路。
The output signal processing circuit receives the DC signal output from the first low-pass filter, adjusts the amplitude of the input DC signal, and outputs the adjusted DC signal. and an adjustment circuit for
a second adjustment circuit that receives the DC signal output from the second low-pass filter, adjusts the amplitude of the input DC signal, and outputs the adjusted DC signal; ,
The first subtraction circuit receives the DC signal output from the first adjustment circuit and the DC signal output from the second adjustment circuit, and obtains a difference between the two input DC signals. 2. The output signal processing circuit of an eddy current sensor according to claim 1 , wherein the obtained difference is output.
前記渦電流センサは、第3、第4の出力信号をそれぞれ出力する第3、第4のコイルを有し、
前記出力信号処理回路は、
前記第3の出力信号と、前記周波数の信号が入力されて、入力された前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力する第3のミキサ回路と、
前記第3のミキサ回路が出力する前記出力信号が入力されて、入力された前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力する第3のローパスフィルタと、
前記第4の出力信号と、前記周波数の信号が入力されて、入力された前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力する第4のミキサ回路と、
前記第4のミキサ回路が出力する前記出力信号が入力されて、入力された前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力する第4のローパスフィルタと、
前記第3のローパスフィルタが出力する前記直流信号と前記第4のローパスフィルタが出力する前記直流信号が入力されて、入力された2つの前記直流信号の差を求めて、得られた前記差を出力する第2の減算回路と、
前記第1の減算回路が出力する前記差と前記第2の減算回路が出力する前記差が入力されて、入力された2つの前記差を加算してまたは2つの前記差の差を求めて、得られた前記和または差を出力する加算回路とを有することを特徴とする請求項ないしのいずれか1項に記載の渦電流センサの出力信号処理回路。
The eddy current sensor has third and fourth coils that respectively output third and fourth output signals,
The output signal processing circuit is
a third mixer circuit that receives the third output signal and a signal of the frequency, multiplies the two input signals, and outputs an output signal obtained by the multiplication;
a third low-pass filter that receives the output signal output from the third mixer circuit, cuts a high-frequency signal included in the input output signal, and outputs at least a DC signal;
a fourth mixer circuit that receives the fourth output signal and the signal of the frequency, multiplies the two input signals, and outputs an output signal obtained by the multiplication;
a fourth low-pass filter that receives the output signal output from the fourth mixer circuit, cuts a high-frequency signal included in the input output signal, and outputs at least a DC signal;
The DC signal output by the third low-pass filter and the DC signal output by the fourth low-pass filter are input, a difference between the two input DC signals is obtained, and the obtained difference is calculated. a second subtraction circuit that outputs
the difference output by the first subtraction circuit and the difference output by the second subtraction circuit are input, and the two input differences are added or the difference between the two differences is obtained, An output signal processing circuit for an eddy current sensor according to any one of claims 1 to 3 , further comprising an addition circuit for outputting the obtained sum or difference.
第1、第2の出力信号をそれぞれ出力する第1、第2のコイルを有する渦電流センサが出力する前記第1、第2の出力信号を処理する渦電流センサの出力信号処理方法において、
前記第1の出力信号と、所定の周波数の信号を第1のミキサ回路に入力して、前記第1のミキサ回路によって前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力するステップと、
前記第1のミキサ回路が出力する前記出力信号を第1のローパスフィルタに入力して、前記第1のローパスフィルタによって、前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力するステップと、
前記第2の出力信号と、前記周波数の信号を第2のミキサ回路に入力して、前記第2のミキサ回路によって前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力するステップと、
前記第2のミキサ回路が出力する前記出力信号を第2のローパスフィルタに入力して、前記第2のローパスフィルタによって、前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力するステップと、
前記第1のローパスフィルタが出力する前記直流信号と前記第2のローパスフィルタが出力する前記直流信号を第1の減算回路に入力して、前記第1の減算回路によって、2つの前記直流信号の差を求めて、得られた前記差を出力するステップとを有することを特徴
とする渦電流センサの出力信号処理方法。
In an eddy current sensor output signal processing method for processing the first and second output signals output by an eddy current sensor having first and second coils that respectively output first and second output signals,
The first output signal and a signal of a predetermined frequency are input to a first mixer circuit, the two signals are multiplied by the first mixer circuit, and the output signal obtained by the multiplication is output. and
The output signal output from the first mixer circuit is input to a first low-pass filter, a high-frequency signal included in the output signal is cut by the first low-pass filter, and at least a DC signal is output. a step;
The second output signal and the signal of the frequency are input to a second mixer circuit, the two signals are multiplied by the second mixer circuit, and the output signal obtained by the multiplication is output. a step;
The output signal output from the second mixer circuit is input to a second low-pass filter, and the second low-pass filter cuts a high-frequency signal included in the output signal to output at least a DC signal. a step;
The DC signal output by the first low-pass filter and the DC signal output by the second low-pass filter are input to a first subtraction circuit, and the two DC signals are divided by the first subtraction circuit. and obtaining a difference, and outputting the obtained difference.
前記渦電流センサは、第3、第4の出力信号をそれぞれ出力する第3、第4のコイルを有し、
前記出力信号処理方法は、
前記第3の出力信号と、前記周波数の信号を第3のミキサ回路に入力して、前記第3のミキサ回路によって前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力するステップと、
前記第3のミキサ回路の出力信号を第3のローパスフィルタに入力して、前記第3のローパスフィルタによって、前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力するステップと、
前記第4の出力信号と、前記周波数の信号を第4のミキサ回路に入力して、前記第4のミキサ回路によって前記2つの信号の乗算を行い、前記乗算によって得られた出力信号を出力するステップと、
前記第4のミキサ回路の出力信号を第4のローパスフィルタに入力して、前記第4のローパスフィルタによって、前記出力信号に含まれる高周波信号をカットして、少なくとも直流信号を出力するステップと、
前記第3のローパスフィルタが出力する前記直流信号と前記第4のローパスフィルタが出力する前記直流信号を第2の減算回路に入力して、前記第2の減算回路によって、2つの前記直流信号の差を求めて、得られた前記差を出力するステップと、
前記第1の減算回路が出力する前記差と前記第2の減算回路が出力する前記差を加算回路に入力して、前記加算回路によって、2つの前記差を加算してまたは2つの前記差の差を求めて、得られた前記和または差を出力するステップとを有することを特徴とする請求項5記載の渦電流センサの出力信号処理方法。
The eddy current sensor has third and fourth coils that respectively output third and fourth output signals,
The output signal processing method includes:
The third output signal and the signal of the frequency are input to a third mixer circuit, the two signals are multiplied by the third mixer circuit, and the output signal obtained by the multiplication is output. a step;
a step of inputting the output signal of the third mixer circuit to a third low-pass filter, cutting a high-frequency signal contained in the output signal by the third low-pass filter, and outputting at least a DC signal;
inputting the fourth output signal and the signal of the frequency to a fourth mixer circuit, multiplying the two signals by the fourth mixer circuit, and outputting the output signal obtained by the multiplication; a step;
a step of inputting the output signal of the fourth mixer circuit to a fourth low-pass filter, cutting a high-frequency signal contained in the output signal by the fourth low-pass filter, and outputting at least a DC signal;
The DC signal output by the third low-pass filter and the DC signal output by the fourth low-pass filter are input to a second subtraction circuit, and the two DC signals are divided by the second subtraction circuit. obtaining a difference and outputting the obtained difference;
The difference output by the first subtraction circuit and the difference output by the second subtraction circuit are input to an addition circuit, and the addition circuit adds the two differences or divides the two differences. 6. The method of processing an output signal of an eddy current sensor according to claim 5, further comprising the step of obtaining a difference and outputting the obtained sum or difference.
基板を研磨するための研磨パッドが貼り付けられるように構成される研磨テーブルと、
前記研磨テーブルを回転駆動するように構成される駆動部と、
前記基板を保持して前記研磨パッドに押圧するように構成される保持部と、
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、前記基板に形成される導電性膜に形成される渦電流を検出するように構成される前記渦電流センサと、
請求項からのいずれか1項に記載の前記渦電流センサの出力信号処理回路と、
前記出力信号処理回路の出力から前記基板の膜厚データを算出するように構成される終点検出コントローラと、
を備える研磨装置。
a polishing table configured to be attached with a polishing pad for polishing a substrate;
a driving unit configured to rotationally drive the polishing table;
a holding part configured to hold the substrate and press it against the polishing pad;
the eddy current sensor arranged inside the polishing table and configured to detect an eddy current formed in a conductive film formed on the substrate as the polishing table rotates;
an output signal processing circuit of the eddy current sensor according to any one of claims 1 to 4 ;
an endpoint detection controller configured to calculate film thickness data of the substrate from the output of the output signal processing circuit;
A polishing device with a
JP2019226547A 2019-12-16 2019-12-16 Eddy current sensor output signal processing circuit and output signal processing method Active JP7257945B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019226547A JP7257945B2 (en) 2019-12-16 2019-12-16 Eddy current sensor output signal processing circuit and output signal processing method
SG10202012510VA SG10202012510VA (en) 2019-12-16 2020-12-14 Output signal processing circuit for eddy current sensor and output signal processing method for eddy current sensor
US17/122,301 US11852472B2 (en) 2019-12-16 2020-12-15 Output signal processing circuit for eddy current sensor and output signal processing method for eddy current sensor
US18/504,301 US12123714B2 (en) 2019-12-16 2023-11-08 Output signal processing circuit for eddy current sensor and output signal processing method for eddy current sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019226547A JP7257945B2 (en) 2019-12-16 2019-12-16 Eddy current sensor output signal processing circuit and output signal processing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021096117A JP2021096117A (en) 2021-06-24
JP7257945B2 true JP7257945B2 (en) 2023-04-14

Family

ID=76431058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019226547A Active JP7257945B2 (en) 2019-12-16 2019-12-16 Eddy current sensor output signal processing circuit and output signal processing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7257945B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007532872A (en) 2004-04-09 2007-11-15 ケイエスアール インターナショナル カンパニー Inductive position sensor
JP2009527745A (en) 2006-02-24 2009-07-30 コミサリア ア レネルジ アトミク Method and apparatus for nondestructive evaluation of defects in metal objects
JP2011023579A (en) 2009-07-16 2011-02-03 Ebara Corp Polishing method and apparatus
JP2018124265A (en) 2017-01-31 2018-08-09 Jfeスチール株式会社 Method for evaluating processing state of, device for evaluating processing state of, and method for manufacturing directional electromagnetic steel sheet

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0750074B2 (en) * 1987-02-13 1995-05-31 株式会社日立製作所 Eddy current flaw detector capable of thinning inspection

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007532872A (en) 2004-04-09 2007-11-15 ケイエスアール インターナショナル カンパニー Inductive position sensor
JP2009527745A (en) 2006-02-24 2009-07-30 コミサリア ア レネルジ アトミク Method and apparatus for nondestructive evaluation of defects in metal objects
JP2011023579A (en) 2009-07-16 2011-02-03 Ebara Corp Polishing method and apparatus
JP2018124265A (en) 2017-01-31 2018-08-09 Jfeスチール株式会社 Method for evaluating processing state of, device for evaluating processing state of, and method for manufacturing directional electromagnetic steel sheet

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021096117A (en) 2021-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12123714B2 (en) Output signal processing circuit for eddy current sensor and output signal processing method for eddy current sensor
US10933507B2 (en) Polishing apparatus
KR101697812B1 (en) Eddy current sensor and polishing method and apparatus
TWI568539B (en) Grinding device and grinding method
US20170057051A1 (en) Eddy current sensor
TW202227776A (en) Eddy current sensor
JP2005121616A (en) Eddy current sensor
JP7179586B2 (en) Eddy current detection device and polishing device
JP2004301857A (en) Method for detecting film thickness of conductive film
JP6590612B2 (en) Eddy current sensor
JP7257945B2 (en) Eddy current sensor output signal processing circuit and output signal processing method
JP7269871B2 (en) Eddy current sensor output signal processing circuit and output signal processing method
JP7493414B2 (en) Output signal processing device for eddy current sensor
US20240210353A1 (en) Eddy current sensor, polishing apparatus, and film thickness detection method
JP7629295B2 (en) Eddy Current Sensor
US20240399536A1 (en) Eddy current sensor, eddy current sensor assembly, and polishing apparatus
JP2021012030A (en) Eddy current sensor
JP2017050381A (en) Eddy current sensor
JP2024055415A (en) Device for processing output signal from eddy current sensor
TW202500315A (en) Eddy current detector, eddy current detector assembly and polishing device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220415

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230127

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230316

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230329

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230404

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7257945

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150