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公開番号2024172334
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-12
出願番号2023089987
出願日2023-05-31
発明の名称渦電流センサ、渦電流センサ組立体、および研磨装置
出願人株式会社荏原製作所
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01B 7/06 20060101AFI20241205BHJP(測定;試験)
要約【課題】渦電流センサの検出コイルの感度を従来よりも改善した渦電流センサを提供する。
【解決手段】渦電流センサ210は、磁性体と検出コイル34と補正コイル166と励磁コイルを有する。励磁コイルは磁性体の第1柱部および/または外壁部を囲むように巻かれて、導電膜に渦電流を発生させる。検出コイル34および補正コイル166は、第1柱部および/または外壁部を囲むように巻かれて、導電膜に生成される渦電流の変化を検出する。導電膜に生成される渦電流が変化した時の補正コイル166の出力信号の変化量は、検出コイル34の出力信号の変化量より少ない。補正コイル166の一端は検出コイル34の一端に直接接続され、補正コイルの他端と検出コイルの他端がインピーダンス変換器124または増幅器に直接接続される。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
底部、前記底部の中央から延びる第１柱部、および、前記底部の周辺部から延びる外壁部を備える磁性体と、
前記第１柱部および／または前記外壁部を囲むように巻かれており、導電膜に渦電流を発生させる励磁コイルと、
前記第１柱部および／または前記外壁部を囲むように巻かれており、前記導電膜に生成される前記渦電流の変化を検出する検出コイルおよび補正コイルとを備え、
前記導電膜に生成される前記渦電流が変化した時の前記補正コイルの出力信号の変化量は、前記検出コイルの出力信号の変化量より少なく、
前記補正コイルの一端は前記検出コイルの一端に直接接続され、前記補正コイルの他端と前記検出コイルの他端がインピーダンス変換器または増幅器に直接接続されることを特徴とする渦電流センサ。
続きを表示（約 830 文字）【請求項２】
前記検出コイルの断面積は前記補正コイルの断面積より大きい、および／または前記検出コイルの巻き数は前記補正コイルの巻き数より多い、および／または前記検出コイルから前記底部までの距離は前記補正コイルから前記底部までの距離より長い、ことを特徴とする請求項１記載の渦電流センサ。
【請求項３】
前記外壁部は、前記第１柱部の外周を囲んでいることを特徴とする請求項１または２記載の渦電流センサ。
【請求項４】
前記底部は、棒形状であり、前記外壁部は、前記棒形状の両端部にそれぞれ設けられた第２柱部と第３柱部とを備えることを特徴とする請求項１または２記載の渦電流センサ。
【請求項５】
前記補正コイルと前記検出コイルの巻き方向は逆方向であることを特徴とする請求項１または２記載の渦電流センサ。
【請求項６】
前記励磁コイルと前記検出コイルはいずれも、前記第１柱部が延びる方向において前記底部とは反対側に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の渦電流センサ。
【請求項７】
前記補正コイルは、前記第２柱部と前記第３柱部に巻かれていることを特徴とする請求項４記載の渦電流センサ。
【請求項８】
前記検出コイルと前記補正コイルの巻き方向は同じ方向であることを特徴とする請求項７記載の渦電流センサ。
【請求項９】
前記検出コイルと前記補正コイルは、連続した一本の導電線から構成されており、前記一本の導電線の一部が前記検出コイルであり、前記一本の導電線の他の一部が前記補正コイルであることを特徴とする請求項１または２記載の渦電流センサ。
【請求項１０】
請求項１または２記載の渦電流センサと、前記インピーダンス変換器または前記増幅器とを備えることを特徴とする渦電流センサ組立体。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、渦電流センサ、渦電流センサ組立体、および研磨装置に関するものである。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
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。半導体デバイスの製造工程では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化学的機械的研磨（CMP）装置により研磨（ポリッシング）することが行われている。
【０００３】
化学的機械的研磨（CMP）では、回転する研磨テーブル上に設けられた研磨パッドに研磨液を供給しつつ、研磨ヘッドによってワークピース（ウェハ）を回転させるとともにウェハを研磨パッドに押し付けてウェハの研磨を行う。基板を適切な膜厚まで研磨したかどうか、すなわち研磨終点に到達したかどうかを判断するために、研磨テーブル内には渦電流式の膜厚センサ（以下、渦電流センサという）が設けられることがある。
【０００４】
渦電流センサは、基板に存在する導電膜（例えば金属膜）の膜厚測定に用いられる。渦電流センサは、磁束を生成する励磁コイルを有する。基板の導電膜に対して、生成された磁束の一部を重ねる（鎖交させる）ことで、渦電流センサは導電膜に渦電流を生成する。生成された渦電流を検出コイルにより検出する。導電膜の膜厚は、検出した渦電流に基づいて決定される。
【０００５】
特許文献１に記載する従来技術では、可変抵抗によって構成されたブリッジ回路を使用して検出コイルとダミーコイルの出力信号の差を検出する。そして出力信号の差を高周波用のアンプ（RFアンプ）で増幅していた。しかし以下のような問題点があった。
・RFアンプによってノイズが増加する。
・温度等の環境変化によって、抵抗値が変化する結果、出力信号の差が変動(例えば飽和)して、ブリッジ回路等の再調整が必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１７－１５２４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、渦電流センサの検出コイルの感度を従来よりも改善した渦電流センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、第１の形態では、底部、前記底部の中央から延びる第１柱部、および、前記底部の周辺部から延びる外壁部を備える磁性体と、前記第１柱部および／または前記外壁部を囲むように巻かれており、導電膜に渦電流を発生させる励磁コイルと、前記第１柱部および／または前記外壁部を囲むように巻かれており、前記導電膜に生成される前記渦電流の変化を検出する検出コイルおよび補正コイルとを備え、前記導電膜に生成される前記渦電流が変化した時の前記補正コイルの出力信号の変化量は、前記検出コイルの出力信号の変化量より少なく、前記補正コイルの一端は前記検出コイルの一端に
直接接続され、前記補正コイルの他端と前記検出コイルの他端がインピーダンス変換器または増幅器に直接接続されることを特徴とする渦電流センサという構成を採っている。
【０００９】
本実施形態では、可変抵抗によって構成されたブリッジ回路を使用していないため、抵抗値が変化する結果、出力信号の差が飽和して、ブリッジ回路等の再調整が必要となることが低減する。出力信号が飽和することが従来よりも低減するため、渦電流センサの検出コイルの感度が従来よりも改善した渦電流センサを提供できる。
【００１０】
第２の形態では、前記検出コイルの断面積は前記補正コイルの断面積より大きい、および／または前記検出コイルの巻き数は前記補正コイルの巻き数より多い、および／または前記検出コイルから前記底部までの距離は前記補正コイルから前記底部までの距離より長い、ことを特徴とする形態１記載の渦電流センサという構成を採っている。
（【００１１】以降は省略されています）

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