[发明专利]金属膜厚测量方法、膜厚测量装置和化学机械抛光设备

权利要求书

1.一种金属膜厚测量方法，其特征在于，包括：

基于幅值法或相位法测量晶圆表面金属薄膜的膜厚时，计算幅值法或相位法对应的极值点；

根据所述极值点、测量量程和/或测量灵敏度来调节激励频率，其中，所述测量量程为测量膜厚范围，所述测量灵敏度为分辨率，所述激励频率为用于膜厚测量装置的激励信号的频率；

所述膜厚测量装置探测金属薄膜时输出的有效信号为：

其中，ΔU为感应线圈两端的输出电压的有效信号，ω为输入激励线圈的激励信号的角频率，k_1t(x)为激励线圈与金属薄膜之间的互感因子，k_2t(x)为感应线圈与金属薄膜之间的互感因子，x为提离高度，R_t为金属薄膜的等效电阻，L_t为金属薄膜的等效电感，k₁₂为激励线圈与感应线圈之间的互感因子，L₁为激励线圈的电感量，L₂为感应线圈的电感量，I₁为激励信号的激励电流。

2.如权利要求1所述的金属膜厚测量方法，其特征在于，根据计算的极值点来调节激励频率的大小，从而调节幅值法或相位法的测量灵敏度和测量量程的大小，以得到最优的测量灵敏度和测量量程的组合。

3.如权利要求2所述的金属膜厚测量方法，其特征在于，调整极值点使其落在所需的测量膜厚范围之外，以实现测量量程覆盖所需的测量膜厚范围；

计算相应的激励频率的范围，取得激励频率的范围的最大值，以使测量灵敏度最大。

4.如权利要求1所述的金属膜厚测量方法，其特征在于，所述幅值法为通过所述膜厚测量装置探测金属薄膜时输出的信号的幅值来获取膜厚，所述相位法为通过所述膜厚测量装置探测金属薄膜时输出的信号的相位来获取膜厚。

5.如权利要求1所述的金属膜厚测量方法，其特征在于，

L_t＝μ₀·S(r₂,r₁)

其中，t为所述膜厚，σ为电导率，r₂为等效涡流环的外径，r₁为等效涡流环的内径，μ₀为相对磁导率，S(r₂，r₁)为一自定义函数。

6.如权利要求5所述的金属膜厚测量方法，其特征在于，所述有效信号的幅值为：

其中，

其中，|ΔU|为所述有效信号的幅值，G为一自定义常数。

7.如权利要求6所述的金属膜厚测量方法，其特征在于，所述有效信号的幅值的极值点为：

其中，t_U为所述有效信号的幅值的极值点。

8.如权利要求5所述的金属膜厚测量方法，其特征在于，所述有效信号的相位为：

其中，

其中，为所述有效信号的相位，G为一自定义常数。

9.如权利要求8所述的金属膜厚测量方法，其特征在于，所述有效信号的相位的极值点为：

其中，为所述有效信号的相位的极值点。

10.一种膜厚测量装置，其特征在于，采用如权利要求1至9任一项所述的金属膜厚测量方法进行膜厚测量；所述膜厚测量装置包括电涡流传感器和检测电路；所述电涡流传感器包括激励线圈和感应线圈；所述激励线圈和感应线圈均为扁平线圈，并且同轴设置，激励线圈与感应线圈的绕线方向相同。