[发明专利]全局金属膜厚度测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体行业膜厚精密测量技术领域，特别涉及一种全局金属膜厚度测量装置。

背景技术

随着集成电路(IC)制造技术的发展，晶圆尺寸达到直径300mm以上，特征线宽已达到45nm以下，采用新的半导体、导体和介电材料以克服集成度提高所带来的功耗和信号延迟方面的问题。铜互连延迟限制了IC向更高速发展，低k介质、小线宽及多层数是改善的有效途径。但低k介质层的机械强度远小于铜线，导致传统的大应力CMP抛光容易撕裂。其解决方案是采用两步抛光法，即先采用大应力CMP将铜层抛光到一定厚度，然后再利用无应力抛光。在第二步无应力抛光前，需要精确确定工件上各个点的铜膜厚度，电涡流方法是非接触式测量方法，不破坏铜膜，精度高，较为适用，在实际应用过程遇到的问题主要是提离(即电涡流传感器与被测薄膜间的距离)的不稳定，影响膜厚测量精度。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种全局金属膜厚度测量装置，实现测头与工件间隙的自适应，不受工件厚度和机械运转精度的影响，将提离高度稳定在一个较小范围内，实现了对工件膜厚度的快速准确全局测量。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种全局金属膜厚度测量装置，包括底座10，其特征在于，底座10上固定有转台20和直线单元30，转台20包括定子部分21和转子部分22，定子部分21固定在底座10上，转子部分22上固定工作台50，工作台50内有真空管路，转子部分22的旋转接头23与所述真空管路相连，直线单元30包括导轨31和可沿导轨31滑动的滑块32，导轨31固定在底座10上，滑块32上固定连接水平的悬臂40，悬臂40的另一端设置有与工作台50台面相对的测头80，测头80内设置电涡流探头82。

直线单元30可以是直线电机或者导轨丝杠单元配合电机，悬臂40固定在电机上。

电涡流探头82为轴对称线圈821。

更进一步，如果要实现更精确控制，可使得滑块32与悬臂40铰接，滑块32上还固定有电磁铁33，悬臂40一端下方固定与电磁铁33相对的铁块41，另一端设置有与工作台50台面相对的测头80，测头80内设电涡流探头82和竖直的通气孔81及节流孔83，通气孔81和节流孔83同轴相连后贯通测头80。

本发明与现有技术相比，具有的优点是：能够实现探头与被测工件之间提离高度的自适应，不受设备机械运动精度的影响；能够实现探头与被测工件之间较小的提离高度，而探头与工件不会接触。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，悬臂40和滑块32铰接，测头80在工作台上方；

图2是图1中A处局部放大视图；

图3是本发明的结构示意图，悬臂40和滑块32铰接，测头80远离工作台；

图4是电涡流探头82测量原理图，其中图4(a)为电涡流探头线圈对工件测量示意，图4(b)为探头线圈等效电路和电涡流等效电路，图4(c)为膜厚测量电路原理；

图5是全局测量示意图；

图6是本发明的结构示意图，悬臂40和滑块32固定；

图7是图6中B处局部放大图；

图8是本发明所述装置信号处理单元原理图。

在附图中：

10-底座，                 20-转台，          21-定子部分，

22-转子部分，             23-旋转接头，      30-直线单元，

31-导轨，                 32-滑块，          33-电磁铁，

40-悬臂，                 41-铁块，          50-工件台，

60-轴承，                 70-销轴，          80-测头，

81-通气孔，               82-电涡流探头，    821-电涡流探头线圈，

823-探头线圈等效电路，    824-电涡流等效电路，

825-膜厚测量电路原理；    83-节流孔，        90-工件，

901-待测金属膜。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。