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JP7269871B2 - Eddy current sensor output signal processing circuit and output signal processing method - Google Patents
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JP7269871B2 - 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

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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)等の直流成分を取り出す。 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 detects DC components such as 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. Take out.

従来の渦電流センサを使用した膜厚の測定方法に関しては、渦電流センサが出力する信号に含まれるノイズが大きい。このため、微小な配線(例えば、Cu配線)を検出する時は、出力信号自体が小さく、出力信号がノイズに埋もれてしまい、膜厚が測れない場合もある。また、出力信号の大きさがノイズより多少大きい場合には、膜厚が測定できるが、膜厚の測定精度が低いという問題がある。 With regard to the conventional film thickness measurement method using an eddy current sensor, the signal output from the eddy current sensor contains a large amount of noise. Therefore, when detecting minute wiring (for example, Cu wiring), the output signal itself is small, and the output signal may be buried in noise, making it impossible to measure the film thickness. Also, when the magnitude of the output signal is somewhat larger than the noise, the film thickness can be measured, but there is a problem that the measurement accuracy of the film thickness is low.

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、信号対雑音比(S/N:signal-to-noise ratio)を従来技術よりも改善した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 improve the signal-to-noise ratio (S/N: signal-to-noise ratio) as compared with the prior art. An object of the present invention is to provide a sensor output signal processing circuit and an output signal processing method.

上記課題を解決するために、形態1では、励磁用信号を入力されて磁場を生成可能な励磁コイルと、前記磁場を検出して検出信号を出力可能な検出コイルとを有する渦電流センサと、前記検出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、前記励磁用信号または前記検出信号からノイズを低減するためのノイズ低減信号を生成可能な生成回路と、前記生成回路において生成された前記ノイズ低減信号を前記検出信号に加算して、前記検出信号が含むノイズを低減したノイズ減少信号を生成可能な加算回路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 aspect, an eddy current sensor having an excitation coil capable of generating a magnetic field by receiving an excitation signal and a detection coil capable of detecting the magnetic field and outputting a detection signal; an output signal processing circuit for processing the detection signal, the output signal processing circuit being a generation circuit capable of generating a noise reduction signal for reducing noise from the excitation signal or the detection signal; and an addition circuit capable of adding the noise reduction signal generated in the circuit to the detection signal to generate a noise reduction signal in which noise contained in the detection signal is reduced. taking the configuration.

本実施形態では、ノイズ低減信号を検出信号に加算して、検出信号が含むノイズを低減したノイズ減少信号を生成するため、従来技術よりもS/Nが改善される。渦電流センサを膜厚の測定に使用する場合、ノイズの影響が低減されることによるCu配線等の検出精度が従来技術よりも改善して、渦電流センサの性能が向上する In this embodiment, the noise reduction signal is added to the detection signal to generate the noise reduction signal in which the noise included in the detection signal is reduced, so the S/N is improved as compared with the conventional technique. When an eddy current sensor is used to measure film thickness, the detection accuracy of Cu wiring, etc., is improved compared to conventional technology due to the reduction of the effects of noise, improving the performance of the eddy current sensor.

形態2では、励磁用信号を入力されて第1の磁場を生成可能な第1の励磁コイルと、前記第1の磁場を検出して第1の検出信号を出力可能な第1の検出コイルと、前記第1の磁場を検出して第1のダミー信号を出力可能な第1のダミーコイルとを有する渦電流センサが出力する前記第1の検出信号と前記第1のダミー信号と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の検出信号と前記第1のダミー信号の差である第1の差信号を出力可能な第1の抵抗ブリッジ回路と、前記励磁用信号、前記第1の検出信号、前記第1のダミー信号、前記第1の差信号のいずれかからノイズを低減するための第1のノイズ低減信号を生成可能な第1の生成回路と、前記第1の生成回路において生成された前記第1のノイズ低減信号を前記第1の差信号に加算して、前記第1の差信号が含むノイズを低減した第1のノイズ減少信号を生成可能な第1の加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, a first excitation coil that receives an excitation signal to generate a first magnetic field, and a first detection coil that detects the first magnetic field and outputs a first detection signal. and processing the first detection signal and the first dummy signal output by an eddy current sensor having a first dummy coil capable of detecting the first magnetic field and outputting a first dummy signal. In an eddy current sensor output signal processing circuit, a first resistance bridge circuit capable of outputting a first difference signal that is a difference between the first detection signal and the first dummy signal; a first generation circuit capable of generating a first noise reduction signal for reducing noise from any one of the first detection signal, the first dummy signal, and the first difference signal; A first noise-reduced signal generated in a generation circuit is added to the first difference signal to generate a first noise-reduced signal in which noise contained in the first difference signal is reduced. and an adder circuit.

形態3では、前記渦電流センサは、前記励磁用信号を入力されて第2の磁場を生成可能な第2の励磁コイルと、前記第1の磁場と前記第2の磁場を検出して第2の検出信号を出力可能な第2の検出コイルと、前記第1の磁場と前記第2の磁場を検出して第2のダミー信号を出力可能な第2のダミーコイルとを有し、前記第1の検出コイルは、前記第1の磁場と前記第2の磁場を検出して前記第1の検出信号を出力可能であり、前記第1のダミーコイルは、前記第1の磁場と前記第2の磁場を検出して前記第1のダミー信号を出力可能であり、前記出力信号処理回路は、前記第2の検出信号と前記第2のダミー信号の差である第2の差信号を出力可能な第2の抵抗ブリッジ回路と、前記励磁用信号、前記第2の検出信号、前記第2のダミー信号、前記第2の差信号のいずれかからノイズを低減するための第2のノイズ低減信号を生成可能な第2の生成回路と、前記第2の生成回路において生成された前記第2のノイズ低減信号を前記第2の差信号に加算して、前記第2の差信号が含むノイズを低減した第2のノイズ減少信号を生成可能な第2の加算回路と、前記第1のノイズ減少信号と前記第2のノイズ減少信号とを加算可能な第3の加算回路とを有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 eddy current sensor includes a second excitation coil that receives the excitation signal to generate a second magnetic field, and a second excitation coil that detects the first magnetic field and the second magnetic field and a second dummy coil capable of detecting the first magnetic field and the second magnetic field and outputting a second dummy signal; One detection coil is capable of detecting the first magnetic field and the second magnetic field and outputting the first detection signal, and the first dummy coil detects the first magnetic field and the second magnetic field. and outputting the first dummy signal, and the output signal processing circuit is capable of outputting a second difference signal that is a difference between the second detection signal and the second dummy signal. and a second noise reduction signal for reducing noise from any one of the excitation signal, the second detection signal, the second dummy signal, and the second difference signal. and the second noise reduction signal generated in the second generation circuit is added to the second difference signal to generate noise contained in the second difference signal. A second summing circuit capable of generating a reduced second noise reduction signal, and a third summing circuit capable of summing the first noise reduction signal and the second noise reduction signal. The configuration of the output signal processing circuit of the eddy current sensor described in Embodiment 2 is adopted.

形態4では、励磁用信号を入力されて第1、第2の磁場をそれぞれ生成可能な第1、第2の励磁コイルと、前記第1の磁場と前記第2の磁場を検出して、それぞれ第1、第2の検出信号を出力可能な第1、第2の検出コイルと、前記第1の磁場と前記第2の磁場を検出して、それぞれ第1、第2のダミー信号を出力可能な第1、第2のダミーコイルとを有する渦電流センサが出力する前記第1、第2の検出信号と前記第1、第2のダミー信号と
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の検出信号と前記第1のダミー信号の差である第1の差信号を出力可能な第1の抵抗ブリッジ回路と、前記第2の検出信号と前記第2のダミー信号の差である第2の差信号を出力可能な第2の抵抗ブリッジ回路と、前記第1の差信号と前記第2の差信号とを加算可能な第3の加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 4, an excitation signal is input to detect first and second excitation coils capable of generating first and second magnetic fields, respectively, and the first magnetic field and the second magnetic field are detected. First and second detection coils capable of outputting first and second detection signals, detecting the first magnetic field and the second magnetic field, and capable of outputting first and second dummy signals, respectively an eddy current sensor output signal processing circuit for processing the first and second detection signals and the first and second dummy signals output by an eddy current sensor having first and second dummy coils, a first resistor bridge circuit capable of outputting a first difference signal that is the difference between the first detection signal and the first dummy signal; and a difference between the second detection signal and the second dummy signal. and a third addition circuit capable of adding the first difference signal and the second difference signal. It has a configuration of an eddy current sensor output signal processing circuit.

本実施形態によると、第1の差信号と第2の差信号とを加算するため、渦電流センサの出力信号が従来よりも大きくなり、膜厚測定の精度が改善する。 According to this embodiment, since the first difference signal and the second difference signal are added, the output signal of the eddy current sensor becomes larger than in the conventional case, and the accuracy of film thickness measurement is improved.

形態5では、励磁用信号を入力されて磁場を生成可能な励磁コイルと、前記磁場を検出して検出信号を出力可能な検出コイルとを有する渦電流センサが出力する前記検出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、前記励磁用信号または前記検出信号からノイズを低減するためのノイズ低減信号を生成するステップと、前記生成された前記ノイズ低減信号を前記検出信号に加算して、前記検出信号が含むノイズを低減したノイズ減少信号を生成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 5, an eddy current sensor having an excitation coil capable of generating a magnetic field upon receiving an excitation signal and a detection coil capable of detecting the magnetic field and outputting a detection signal outputs an eddy current sensor that processes the detection signal. In the current sensor output signal processing method, the steps of generating a noise reduction signal for reducing noise from the excitation signal or the detection signal, adding the generated noise reduction signal to the detection signal, and generating a noise-reduced signal by reducing noise contained in the detection signal.

形態6では、励磁用信号を入力されて第1の磁場を生成可能な第1の励磁コイルと、前記第1の磁場を検出して第1の検出信号を出力可能な第1の検出コイルと、前記第1の磁場を検出して第1のダミー信号を出力可能な第1のダミーコイルとを有する渦電流センサが出力する前記第1の検出信号と前記第1のダミー信号と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の検出信号と前記第1のダミー信号の差である第1の差信号を出力するステップと、前記励磁用信号、前記第1の検出信号、前記第1のダミー信号、前記第1の差信号のいずれかからノイズを低減するための第1のノイズ低減信号を生成するステップと、生成された前記第1のノイズ低減信号を前記第1の差信号に加算して、前記第1の差信号が含むノイズを低減した第1のノイズ減少信号を生成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, a first excitation coil that receives an excitation signal to generate a first magnetic field, and a first detection coil that detects the first magnetic field and outputs a first detection signal. and processing the first detection signal and the first dummy signal output by an eddy current sensor having a first dummy coil capable of detecting the first magnetic field and outputting a first dummy signal. In an eddy current sensor output signal processing method, the step of outputting a first difference signal that is a difference between the first detection signal and the first dummy signal, the excitation signal, the first detection signal, generating a first noise reduction signal for reducing noise from either the first dummy signal or the first difference signal; applying the generated first noise reduction signal to the first adding to the difference signal to generate a first noise reduction signal in which noise contained in the first difference signal is reduced; and there is

形態7では、前記渦電流センサは、前記励磁用信号を入力されて第2の磁場を生成可能な第2の励磁コイルと、前記第1の磁場と前記第2の磁場を検出して第2の検出信号を出力可能な第2の検出コイルと、前記第1の磁場と前記第2の磁場を検出して第2のダミー信号を出力可能な第2のダミーコイルとを有し、前記第1の検出コイルは、前記第1の磁場と前記第2の磁場を検出して前記第1の検出信号を出力可能であり、前記第1のダミーコイルは、前記第1の磁場と前記第2の磁場を検出して前記第1のダミー信号を出力可能であり、前記出力信号処理方法は、前記第2の検出信号と前記第2のダミー信号の差である第2の差信号を出力するステップと、前記励磁用信号、前記第2の検出信号、前記第2のダミー信号、前記第2の差信号のいずれかからノイズを低減するための第2のノイズ低減信号を生成するステップと、生成された前記第2のノイズ低減信号を前記第2の差信号に加算して、前記第2の差信号が含むノイズを低減した第2のノイズ減少信号を生成するステップと、前記第1のノイズ減少信号と前記第2のノイズ減少信号とを加算するステップとを有することを特徴とする形態6記載の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, the eddy current sensor includes a second excitation coil that receives the excitation signal to generate a second magnetic field, and a second excitation coil that detects the first magnetic field and the second magnetic field to generate a second and a second dummy coil capable of detecting the first magnetic field and the second magnetic field and outputting a second dummy signal; One detection coil is capable of detecting the first magnetic field and the second magnetic field and outputting the first detection signal, and the first dummy coil detects the first magnetic field and the second magnetic field. can be detected to output the first dummy signal, and the output signal processing method outputs a second difference signal that is a difference between the second detection signal and the second dummy signal generating a second noise reduction signal for reducing noise from any one of the excitation signal, the second detection signal, the second dummy signal, and the second difference signal; adding the generated second noise-reduced signal to the second difference signal to generate a second noise-reduced signal in which noise contained in the second difference signal is reduced; The configuration of the eddy current sensor output signal processing method according to mode 6 is characterized by including the step of adding the noise reduction signal and the second noise reduction signal.

形態8では、励磁用信号を入力されて第1、第2の磁場をそれぞれ生成可能な第1、第2の励磁コイルと、前記第1の磁場と前記第2の磁場を検出して、それぞれ第1、第2の検出信号を出力可能な第1、第2の検出コイルと、前記第1の磁場と前記第2の磁場を検出して、それぞれ第1、第2のダミー信号を出力可能な第1、第2のダミーコイルとを有する渦電流センサが出力する前記第1、第2の検出信号と前記第1、第2のダミー信号と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の検出信号と前記第1のダミー信号の差である第1の差信号を出力するステップと、前記第2の検出信号と前記第
2のダミー信号の差である第2の差信号を出力するステップと、前記第1の差信号と前記第2の差信号とを加算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, first and second excitation coils that can generate first and second magnetic fields respectively by receiving an excitation signal and detecting the first magnetic field and the second magnetic field, respectively First and second detection coils capable of outputting first and second detection signals, detecting the first magnetic field and the second magnetic field, and capable of outputting first and second dummy signals, respectively an eddy current sensor output signal processing method for processing the first and second detection signals and the first and second dummy signals output by an eddy current sensor having first and second dummy coils, and outputting a first difference signal that is the difference between the first detection signal and the first dummy signal; and a second difference that is the difference between the second detection signal and the second dummy signal. An eddy current sensor output signal processing method is characterized by comprising a step of outputting a signal, and a step of adding the first difference signal and the second difference signal.

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、本実施形態のノイズキャンセリングの原理を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing the principle of noise canceling according to this embodiment. 図6は、渦電流センサの同期検波回路を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing the synchronous detection circuit of the eddy current sensor. 図7は、本実施形態の渦電流センサにおけるコイルの構成例を示す概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration example of a coil in the eddy current sensor of this embodiment. 図8は、渦電流センサにおける各コイルの接続例を示す概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of connection of coils in an eddy current sensor. 図9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. 9 is a schematic diagram showing a configuration example of an eddy current sensor according to another embodiment. 図10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. 10 is a schematic diagram showing a connection example of exciting coils in an eddy current sensor. 図11は、渦電流センサによる磁場を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a magnetic field generated by an eddy current sensor. 図12は、図9に示す渦電流センサの斜視図と、接続例を示すブロック図である。FIG. 12 is a perspective view of the eddy current sensor shown in FIG. 9 and a block diagram showing a connection example. 図13は、図9に示す渦電流センサの斜視図と、接続例を示すブロック図である。FIG. 13 is a perspective view of the eddy current sensor shown in FIG. 9 and a block diagram showing a connection example. 図14は、検出コイルの出力信号に含まれるノイズと信号の強度分布を周波数に対して示すスペクトルである。FIG. 14 is a spectrum showing intensity distribution of noise and signal contained in the output signal of the detection coil with respect to frequency. 図15は、検出コイルの出力信号に含まれるノイズと信号の強度分布を周波数に対して示すスペクトルである。FIG. 15 is a spectrum showing intensity distribution of noise and signal contained in the output signal of the detection coil with respect to frequency.

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170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170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 170 to a motor (not shown), which is a drive unit arranged below, and is rotatable about the table shaft 170 . 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170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 170 . 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。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。 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. 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260(図4を参照)を有する。発振器260は、例えば水晶発振器である。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、L1は同様に渦電流センサを含む一次側の自己インダクタンスである。金属膜(または導電性膜)mf側では、R2は渦電流損に相当する等価抵抗であり、L2はその自己インダクタンスである。交流信号源52の端子a,bから渦電流センサ側を見たインピーダンスZは、金属膜(または導電性膜)mf中に形成される渦電流損の大きさによって変化する。 The impedance type eddy current sensor will be specifically described below. The AC signal source 52 has a fixed frequency oscillator 260 (see FIG. 4) on the order of 2-30 MHz. Oscillator 260 is, for example, 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 an equivalent resistance corresponding to 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。渦電流センサ50は、励磁用信号250を入力されて磁場308(図8参照)を生成可能な励磁コイル72と、磁場308を検出して出力信号176(検出信号)を出力可能な検出コイル73とを有する。出力信号処理回路54は、励磁用信号250または出力信号176からノイズを低減するためのノイズ低減信号252を生成可能な生成回路254と、生成回路254において生成されたノイズ低減信号252を出力信号176に加算して、出力信号176が含むノイズを低減したノイズ減少信号256を生成可能な加算回路258とを有する。本実施形態では、生成回路254は、検出コイル73の出力信号176からノイズ低減信号252を生成する。本実施形態では、出力信号176をフィルタ266と増幅器268により信号処理している。生成回路254は、信号処理後の出力信号176からノイズ低減信号252を生成する。 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 eddy current sensor 50 has an excitation coil 72 that receives an excitation signal 250 to generate a magnetic field 308 (see FIG. 8), and a detection coil 73 that detects the magnetic field 308 and outputs an output signal 176 (detection signal). and The output signal processing circuit 54 includes a generation circuit 254 capable of generating a noise reduction signal 252 for reducing noise from the excitation signal 250 or the output signal 176, and the noise reduction signal 252 generated in the generation circuit 254 as an output signal 176. to produce a noise reduced signal 256 that reduces the noise contained in the output signal 176 . In this embodiment, generation circuit 254 generates noise reduction signal 252 from output signal 176 of detection coil 73 . In this embodiment, the output signal 176 is signal-processed by a filter 266 and an amplifier 268 . A generation circuit 254 generates a noise reduction signal 252 from the signal-processed output signal 176 .

交流信号源52は、発振器260の出力信号270を増幅する増幅器262と、増幅器262の出力信号272に含まれるノイズを低減するためのフィルタ264を有してもよい。増幅器262によりノイズも増幅されるため、増幅されたノイズ低減のために、増幅器262の後段にフィルタ264が設置される。本実施形態では、フィルタ264の出力信号が励磁用信号250である。 AC signal source 52 may include amplifier 262 for amplifying output signal 270 of oscillator 260 and filter 264 for reducing noise contained in output signal 272 of amplifier 262 . Since noise is also amplified by the amplifier 262, a filter 264 is placed after the amplifier 262 for amplified noise reduction. In this embodiment, the output signal of filter 264 is excitation signal 250 .

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72と、生成された渦電流を検出するための検出コイル73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72と検出コイル73が軸方向に配置される。励磁コイル72は、交流信号源52に接続される。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、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。渦電流センサ50は、後述するようにダミーコイル74を有してもよい。 The eddy current sensor 50 has an excitation coil 72 for forming an eddy current in the metal film (or conductive film) on the semiconductor wafer WH, and a detection coil 73 for detecting the generated eddy current. For example, an excitation coil 72 and a detection coil 73 are arranged axially on a cylindrical ferrite core. The excitation coil 72 is connected to the AC signal source 52 . The excitation coil 72 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 73 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). The eddy current sensor 50 may have a dummy coil 74 as described below.

出力信号176は、出力信号処理回路54のフィルタ266と増幅器268を介して、生成回路254に入力される。フィルタ266の前段には、図示しない増幅器が配置されている。フィルタ266は、増幅されたノイズ低減のために設置される。図示しない増幅器だけでは、出力信号176が微弱な場合があるため、フィルタ266の後段に増幅器268を配置している。増幅器268の出力信号274は、生成回路254と加算回路258に入力される。 Output signal 176 is input to generation circuit 254 via filter 266 and amplifier 268 of output signal processing circuit 54 . An amplifier (not shown) is arranged in front of the filter 266 . A filter 266 is provided for amplified noise reduction. The amplifier 268 is placed after the filter 266 because the output signal 176 may be weak if only the amplifier (not shown) is used. Output signal 274 of amplifier 268 is input to generator circuit 254 and summing circuit 258 .

生成回路254は、ノイズ低減信号252を生成する。生成は、以下のようにして行われる。生成回路254はバンドストップフィルタ276と位相反転回路278とを有する。バンドストップフィルタ276は、発振器260が生成する特定の周波数信号(例えば、16MHz)の近傍の周波数信号だけを非常に低いレベルに減衰させる。バンドストップフィルタ276は、他の周波数信号(すなわちノイズ信号)はそのまま通す。バンドス
トップフィルタ276の出力信号282は、位相反転回路278に送られて、位相反転回路278により、位相が反転する。位相を反転させるとは、位相を180度進ませることである。
Generation circuit 254 generates noise reduction signal 252 . Generation is performed as follows. Generation circuit 254 includes bandstop filter 276 and phase inverter circuit 278 . Bandstop filter 276 attenuates only frequency signals near a particular frequency signal (eg, 16 MHz) generated by oscillator 260 to a very low level. Bandstop filter 276 passes other frequency signals (ie, noise signals) untouched. The output signal 282 of the bandstop filter 276 is sent to the phase inverter circuit 278 and phase-inverted by the phase inverter circuit 278 . To invert the phase means to advance the phase by 180 degrees.

位相反転回路278の出力であるノイズ低減信号252は、加算回路258に送られて、加算回路258において、出力信号274と加算される。ノイズ低減信号252は、出力信号274に含まれるノイズ成分のみと打ち消しあう信号である。加算回路258の出力であるノイズ減少信号256は、発振器260が生成する特定の周波数以外の周波数の信号(すなわちノイズ)が減少した信号である。ノイズ減少信号256は、検波回路280に送られる。検波回路280は高周波信号から、既述の信号出力X、Y、位相、合成インピーダンスZ(=X+iY)等を取り出す。これらは直流信号である。検波回路280の出力が出力信号172である。 The output of phase inverter circuit 278 , noise reduction signal 252 , is sent to summing circuit 258 where it is summed with output signal 274 . Noise reduction signal 252 is a signal that cancels out only the noise component contained in output signal 274 . Noise-reduced signal 256, which is the output of summing circuit 258, is a signal with reduced frequencies (ie, noise) generated by oscillator 260 at frequencies other than the specified frequency. Noise reduced signal 256 is sent to detector circuit 280 . The detection circuit 280 extracts the already-described signal outputs X, Y, phase, composite impedance Z (=X+iY), etc. from the high-frequency signal. These are DC signals. The output of detector circuit 280 is output signal 172 .

本実施形態では、ノイズ低減信号252を検出信号274に加算して、検出信号274が含むノイズを低減したノイズ減少信号256を生成するため、従来技術よりもS/Nが改善される。渦電流センサ50を膜厚の測定に使用する場合、ノイズの影響が低減されることによるCu配線等の検出精度が従来技術よりも改善して、渦電流センサ50の性能が向上する In this embodiment, the noise reduction signal 252 is added to the detection signal 274 to generate the noise reduction signal 256 in which the noise included in the detection signal 274 is reduced, so the S/N is improved as compared with the prior art. When the eddy current sensor 50 is used for film thickness measurement, the detection accuracy of Cu wiring and the like is improved compared to the conventional technology due to the reduction of the influence of noise, and the performance of the eddy current sensor 50 is improved.

図5により、バンドストップフィルタ276と、位相反転回路278と、加算回路258において行われる処理をさらに説明する。以下では、ノイズキャンセリングが理想的に行われる場合を仮定する。バンドストップフィルタ276は、ノイズ成分のみを含む出力信号282を出力する。説明の明瞭化のために、出力信号282がY1=Asin(ωt)であるとする。ここで、Aは、ノイズの振幅(その単位は、例えばミリボルト(mv))であり、ωは、ノイズの角周波数(その単位は、例えばラジアン毎秒(rad/s))であり、tは時間(秒(s))である。 FIG. 5 further illustrates the processing performed in bandstop filter 276, phase inverter circuit 278, and adder circuit 258. FIG. In the following, we assume that noise cancellation is ideal. Bandstop filter 276 outputs an output signal 282 containing only noise components. For clarity of explanation, assume that the output signal 282 is Y1=A sin(ωt). where A is the noise amplitude (eg, in millivolts (mv)), ω is the noise angular frequency (eg, in radians per second (rad/s)), and t is time. (seconds (s)).

出力信号282は、位相反転回路278により、ノイズ低減信号252となる。ノイズ低減信号252をY2とすると、Y2=-Y1である。別の表現では、Y2=Asin(ωt+π)である。一方、検出コイル73が出力する出力信号274は、ノイズ成分として、上記のノイズ成分Y1=Asin(ωt)と同一のノイズ成分Y3=Asin(ωt)を含む。 Output signal 282 becomes noise reduced signal 252 by phase inverter circuit 278 . If the noise reduction signal 252 is Y2, then Y2=-Y1. Another expression is Y2=A sin(ωt+π). On the other hand, the output signal 274 output from the detection coil 73 includes, as a noise component, the noise component Y3=A sin(ωt) which is the same as the noise component Y1=A sin(ωt).

加算回路258は、ノイズ低減信号252と出力信号274を加算して、ノイズ減少信号256を出力する。ノイズ減少信号256に含まれるノイズ成分をY4とすると、Y4=Y3+Y2である。Y3とY2は、振幅が同一で、位相が180度ずれているため、Y4=0となる。ノイズ減少信号256は、ノイズ成分を含まない信号である。 Summing circuit 258 sums noise reduced signal 252 and output signal 274 to output noise reduced signal 256 . Assuming that the noise component included in the noise reduction signal 256 is Y4, Y4=Y3+Y2. Since Y3 and Y2 have the same amplitude and are out of phase by 180 degrees, Y4=0. Noise reduced signal 256 is a signal that does not contain noise components.

図4において、ノイズ低減信号252は、検出コイル73またはダミーコイル74の出力から生成されている。ノイズ低減信号252は、検出コイル73またはダミーコイル74の出力以外から生成してもよい。例えば、発振器260の出力信号270や励磁用信号250からノイズ低減信号252を生成してもよい。図4には、増幅器やフィルタが複数使用されているが、増幅器やフィルタの前段または後段の信号からノイズ低減信号252を生成してもよい。なお、ノイズ低減信号252を検出コイル73またはダミーコイル74の出力から生成するときは、検出コイル73の出力からノイズ低減信号252を生成することが好ましい。最終的に必要な信号は検出コイル73の出力であるから、検出コイル73のノイズを除去するために、検出コイル73の出力をノイズ低減信号252の生成に用いることが好ましい。 In FIG. 4, noise reduction signal 252 is generated from the output of detection coil 73 or dummy coil 74 . Noise reduction signal 252 may be generated from sources other than the output of detection coil 73 or dummy coil 74 . For example, the noise reduction signal 252 may be generated from the output signal 270 of the oscillator 260 and the excitation signal 250 . Although multiple amplifiers and filters are used in FIG. 4, the noise reduction signal 252 may be generated from signals before or after the amplifiers and filters. Note that when generating the noise reduction signal 252 from the output of the detection coil 73 or the dummy coil 74 , it is preferable to generate the noise reduction signal 252 from the output of the detection coil 73 . Since the signal that is ultimately needed is the output of the detection coil 73, it is preferable to use the output of the detection coil 73 to generate the noise reduction signal 252 in order to remove the noise of the detection coil 73. FIG.

図4に戻って、検波回路280について説明する。図6は、渦電流センサの同期検波回
路280を示すブロック図である。本図は、交流信号源52側から渦電流センサ50側を見たインピーダンスZの計測回路例を示している。本図に示すインピーダンスZの計測回路においては、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)を取り出すことができる。
Returning to FIG. 4, the detection circuit 280 will be described. FIG. 6 is a block diagram showing the synchronous detection circuit 280 of the eddy current sensor. This figure shows an example of a circuit for measuring the impedance Z when the side of the eddy current sensor 50 is viewed from the side of the AC signal source 52 . In the impedance Z measurement circuit shown in this figure, the resistance component (R), reactance component (X), amplitude output (Z), and phase output (tan −1 R/X) associated with changes in film thickness can be taken out. can.

上述したように、検出対象の金属膜(または導電性膜)mfが成膜された半導体ウェハWH近傍に配置された渦電流センサ50に、信号源52は、交流信号を供給する。信号源52は、水晶発振器からなる固定周波数の発振器である。信号源52は、例えば、2MHz,8MHz,16MHzの固定周波数の電圧を供給する。信号源52で形成される交流電圧は、バンドパスフィルタ82を介して渦電流センサ50に供給される。渦電流センサ50の端子で検出された信号は、高周波アンプ83および位相シフト回路84を経て、cos同期検波回路85およびsin同期検波回路86からなる同期検波部により検出信号のcos成分とsin成分とが取り出される。ここで、信号源52で形成される発振信号は、位相シフト回路84により信号源52の同相成分(0゜)と直交成分(90゜)の2つの信号が形成され、それぞれcos同期検波回路85とsin同期検波回路86とに導入され、上述の同期検波が行われる。 As described above, the signal source 52 supplies an AC signal to the eddy current sensor 50 arranged near the semiconductor wafer WH on which the metal film (or conductive film) mf to be detected is formed. The signal source 52 is a fixed frequency oscillator comprising a crystal oscillator. The signal source 52 supplies voltages at fixed frequencies of, for example, 2 MHz, 8 MHz and 16 MHz. The alternating voltage produced by signal source 52 is supplied to eddy current sensor 50 via bandpass filter 82 . A signal detected at the terminal of the eddy current sensor 50 passes through a high-frequency amplifier 83 and a phase shift circuit 84, and is converted into a cos component and a sine component of a detection signal by a synchronous detection section comprising a cos synchronous detection circuit 85 and a sine synchronous detection circuit 86. is taken out. Here, the oscillation signal formed by the signal source 52 is formed by a phase shift circuit 84 into two signals, an in-phase component (0°) and a quadrature component (90°) of the signal source 52, and cosine synchronous detection circuit 85, respectively. and a sin synchronous detection circuit 86 to perform the above-described synchronous detection.

同期検波された信号は、ローパスフィルタ87,88により、信号成分以上の不要な高周波成分が除去され、cos同期検波出力である抵抗成分(R)出力と、sin同期検波出力であるリアクタンス成分(X)出力とがそれぞれ取り出される。また、ベクトル演算回路89により、抵抗成分(R)出力とリアクタンス成分(X)出力とから振幅出力(R+X1/2が得られる。また、ベクトル演算回路90により、同様に抵抗成分出力とリアクタンス成分出力とから位相出力(tan-1R/X)が得られる。ここで、測定装置本体には、各種フィルタがセンサ信号の雑音成分を除去するために設けられている。各種フィルタは、それぞれに応じたカットオフ周波数が設定されており、例えば、ローパスフィルタのカットオフ周波数を0.1~10Hzの範囲で設定することにより、研磨中のセンサ信号に混在する雑音成分を除去して測定対象の金属膜(または導電性膜)を高精度に測定することができる。 The synchronously detected signal is filtered by low-pass filters 87 and 88 to remove unnecessary high-frequency components higher than the signal component, and the resistance component (R) output, which is the cosine synchronous detection output, and the reactance component (X) which is the sine synchronous detection output. ) outputs are retrieved respectively. A vector arithmetic circuit 89 obtains an amplitude output (R 2 +X 2 ) 1/2 from the resistance component (R) output and the reactance component (X) output. A vector operation circuit 90 similarly obtains a phase output (tan −1 R/X) from the resistance component output and the reactance component output. Here, various filters are provided in the main body of the measuring device to remove noise components of the sensor signal. Each filter has its own cut-off frequency. For example, by setting the cut-off frequency of a low-pass filter in the range of 0.1 to 10 Hz, noise components mixed in the sensor signal during polishing can be eliminated. The metal film (or conductive film) to be removed and measured can be measured with high accuracy.

次に、本実施形態の渦電流センサ50におけるコイルの構成例について説明する。図7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7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。 Next, a configuration example of the coil in the eddy current sensor 50 of this embodiment will be described. FIG. 7 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 structure shown in FIG. 7, 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.

検出コイル73とダミーコイル74の出力の処理方法としては、種々可能である。例え
ば、図4に示すように、検出コイル73とダミーコイル74のそれぞれの出力について、ノイズキャンセリングと同期検波を行う。その後、得られた2つの直流信号の減算を行う。減算結果に基づいて、膜厚測定を行うことができる。減算を行う理由は、既述のように、金属膜が存在しないときには、検出コイル73の出力がゼロとなるようにするためである。
Various methods of processing the outputs of the detection coil 73 and the dummy coil 74 are possible. For example, as shown in FIG. 4, noise canceling and synchronous detection are performed on the outputs of the detection coil 73 and the dummy coil 74, respectively. Subtraction of the two resulting DC signals is then performed. Film thickness measurements can be made based on the subtraction results. The reason for the subtraction is to make the output of the detection coil 73 zero when the metal film does not exist, as described above.

図8は、渦電流センサにおける各コイルの別の接続例を示す概略図である。この例では、抵抗ブリッジ回路77を用いている。図8(a)に示すように、検出コイル73とダミーコイル74は互いに逆相に接続されている。検出コイル73とダミーコイル74は、逆相の直列回路を構成し、その両端は可変抵抗76を含む抵抗ブリッジ回路77に接続されている。 FIG. 8 is a schematic diagram showing another connection example of each coil in the eddy current sensor. In this example, a resistor bridge circuit 77 is used. As shown in FIG. 8A, the detection coil 73 and the dummy coil 74 are connected in opposite phases. The detection coil 73 and the dummy coil 74 constitute a series circuit with opposite phases, and both ends thereof are connected to a resistance bridge circuit 77 including a variable resistance 76 .

具体的には、検出コイル73の信号線731は、抵抗ブリッジ回路77の端子773に接続され、検出コイル73の信号線732は、抵抗ブリッジ回路77の端子771に接続される。ダミーコイル74の信号線741は、抵抗ブリッジ回路77の端子772に接続され、ダミーコイル74の信号線742は、抵抗ブリッジ回路77の端子771に接続される。端子771は接地される。抵抗ブリッジ回路77の端子774がセンサ出力である。検出コイル73,励磁コイル72,ダミーコイル74は、それぞれインダクタンスL,L,Lを有する。 Specifically, the signal line 731 of the detection coil 73 is connected to the terminal 773 of the resistance bridge circuit 77 , and the signal line 732 of the detection coil 73 is connected to the terminal 771 of the resistance bridge circuit 77 . A signal line 741 of the dummy coil 74 is connected to a terminal 772 of the resistance bridge circuit 77 , and a signal line 742 of the dummy coil 74 is connected to a terminal 771 of the resistance bridge circuit 77 . Terminal 771 is grounded. Terminal 774 of resistor bridge circuit 77 is the sensor output. The detection coil 73, excitation coil 72, and dummy coil 74 have inductances L1 , L2 , and L3, respectively.

励磁コイル72は交流信号源52に接続され、交番磁束を生成することで、近傍に配置される金属膜(または導電性膜)mfに渦電流を形成する。可変抵抗76の抵抗値を調整することで、検出コイル73とダミーコイル74からなる直列回路の出力電圧が、金属膜(または導電性膜)が存在しないときにはゼロとなるように調整可能としている。検出コイル73とダミーコイル74のそれぞれに並列に入る可変抵抗76(VR,VR)でL,Lの信号を同位相にするように調整する。即ち、図8(b)の等価回路において、
VR1-1×(VR2-2+jωL3)=VR1-2×(VR2-1+jωL1) (1)
となるように、可変抵抗VR1(=VR1-1+VR1-2)およびVR2(=VR2-1+VR2-2)を調整する。これにより、図8(c)に示すように、調整前のL,Lの信号(図中点線で示す)を、同位相・同振幅の信号(図中実線で示す)とする。
The excitation coil 72 is connected to the AC signal source 52 and generates an alternating magnetic flux to form an eddy current in a metal film (or conductive film) mf arranged nearby. By adjusting the resistance value of the variable resistor 76, the output voltage of the series circuit consisting of the detection coil 73 and the dummy coil 74 can be adjusted to zero when the metal film (or conductive film) does not exist. Variable resistors 76 (VR 1 , VR 2 ) connected in parallel to the detection coil 73 and the dummy coil 74 adjust the signals of L 1 and L 3 to have the same phase. That is, in the equivalent circuit of FIG. 8(b),
VR1-1 ×( VR2-2 + jωL3 )= VR1-2 ×( VR2-1 + jωL1 ) (1)
Adjust the variable resistors VR 1 (=VR 1-1 +VR 1-2 ) and VR 2 (=VR 2-1 +VR 2-2 ) so that As a result, as shown in FIG. 8(c), the signals of L 1 and L 3 before adjustment (indicated by dotted lines in the figure) are converted to signals of the same phase and amplitude (indicated by solid lines in the figure).

次に、本発明の別の実施形態について説明する。図9、10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. 9 and 10 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WH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 WH placed 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12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. 12) for connecting to the outside come out, respectively.

図9は、磁心部61bの中心軸872を通る平面における渦電流センサ50の断面図である。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. 9 is a cross-sectional view of the eddy current sensor 50 on 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10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. 10, 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7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7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11の渦電流センサは、図7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11の渦電流センサに対応した出力信号処理回路54は、図4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. 11 has a structure in which two eddy current sensors of FIG. 7 are concentrically arranged. Accordingly, the output signal processing circuit 54 corresponding to the eddy current sensor of FIG. 11 preferably has two output signal processing circuits 54 shown in FIG.

図11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12、13に示す。図12は、ノイズキャンセリング機能を有しない比較例である。図13は、ノイズキャンセリング機能を有する。図12、13は、図9に示す渦電流センサを斜視図で示す。図12、13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、13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。 An example of the output signal processing circuit 54 corresponding to the eddy current sensor of FIG. 11 is shown in FIGS. FIG. 12 is a comparative example without the noise canceling function. FIG. 13 has a noise canceling function. 12 and 13 show in perspective view the eddy current sensor shown in FIG. Although top surface 218 is above top surface 220 in FIGS. 12 and 13 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 FIGS. 12 and 13, 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.

最初に比較例の構成について説明する。比較例では、内側渦電流センサ286の検出コイル864と、外側渦電流センサ288の検出コイル866は直列に接続される。内側渦電流センサ286のダミーコイル868と、外側渦電流センサ288のダミーコイル870は直列に接続される。内側と外側の渦電流センサの励磁コイル860と励磁コイル862は、信号源52に並列に接続される。 First, the configuration of the comparative example will be described. In a comparative example, the detection coil 864 of the inner eddy current sensor 286 and the detection coil 866 of the outer eddy current sensor 288 are connected in series. The dummy coil 868 of the inner eddy current sensor 286 and the dummy coil 870 of the outer eddy current sensor 288 are connected in series. The excitation coils 860 and 862 of the inner and outer eddy current sensors are connected in parallel to the signal source 52 .

具体的な接続は以下の通りである。内側渦電流センサ286において、検出コイル864は、信号線8641,8642を有する。励磁コイル860は、信号線8601,8602を有する。ダミーコイル868は、信号線8681,8682を有する。外側渦電流センサ288において、検出コイル866は、信号線8661,8662を有する。励磁コイル862は、信号線8621,8622を有する。ダミーコイル870は、信号線8701,8702を有する。 Specific connections are as follows. In inner eddy current sensor 286 , sensing coil 864 has signal lines 8641 and 8642 . The exciting coil 860 has signal lines 8601 and 8602 . The dummy coil 868 has signal lines 8681 and 8682 . In outer eddy current sensor 288 , sensing coil 866 has signal lines 8661 and 8662 . The excitation coil 862 has signal lines 8621 and 8622 . The dummy coil 870 has signal lines 8701 and 8702 .

内側渦電流センサ286の検出コイル864の信号線8641は、抵抗ブリッジ回路77の端子773に接続される。検出コイル864の信号線8642は、外側渦電流センサ288の検出コイル866の信号線8661に接続される。検出コイル866の信号線8662は、抵抗ブリッジ回路77の端子771に接続される。内側渦電流センサ286のダミーコイル868の信号線8681は、抵抗ブリッジ回路77の端子772に接続される。ダミーコイル868の信号線8642は、外側渦電流センサ288のダミーコイル870の信号線8701に接続される。ダミーコイル870の信号線8702は、抵抗ブリッジ回路77の端子771に接続される。 A signal line 8641 of the sensing coil 864 of the inner eddy current sensor 286 is connected to a terminal 773 of the resistive bridge circuit 77 . Signal line 8642 of sensing coil 864 is connected to signal line 8661 of sensing coil 866 of outer eddy current sensor 288 . A signal line 8662 of the detection coil 866 is connected to a terminal 771 of the resistance bridge circuit 77 . A signal line 8681 of the dummy coil 868 of the inner eddy current sensor 286 is connected to a terminal 772 of the resistance bridge circuit 77 . Signal line 8642 of dummy coil 868 is connected to signal line 8701 of dummy coil 870 of outer eddy current sensor 288 . A signal line 8702 of the dummy coil 870 is connected to a terminal 771 of the resistance bridge circuit 77 .

比較例においては、内側渦電流センサ286の検出コイル864の出力と、外側渦電流センサ288の検出コイル866の出力が直列であるため、検出コイルが1個の場合と比較して、出力が大きくなるという効果がある。ブリッジ回路77の端子774が検波回路280に接続される。検波回路280の出力が出力信号172であり、図1に示す終点検出コントローラ246に接続される。 In the comparative example, the output of the detection coil 864 of the inner eddy current sensor 286 and the output of the detection coil 866 of the outer eddy current sensor 288 are in series. has the effect of becoming A terminal 774 of the bridge circuit 77 is connected to the detection circuit 280 . The output of detector circuit 280 is output signal 172 and is connected to endpoint detection controller 246 shown in FIG.

図13に示す形態は、ノイズキャンセリング機能を有するため、比較例よりもS/Nが改善されるという利点を有する。本形態は、内側渦電流センサ286用と外側渦電流センサ288用にそれぞれブリッジ回路77を1つ用いる。そして、抵抗ブリッジ回路77の後段に、それぞれ出力信号処理回路54(生成回路254と加算回路258)を設けているため、S/Nが改善する。 Since the form shown in FIG. 13 has a noise canceling function, it has an advantage that the S/N is improved as compared with the comparative example. This embodiment uses one bridge circuit 77 for the inner eddy current sensor 286 and one for the outer eddy current sensor 288 . Since the output signal processing circuits 54 (the generating circuit 254 and the adding circuit 258) are provided after the resistor bridge circuit 77, the S/N ratio is improved.

内側渦電流センサ286用の生成回路254が生成回路2541であり、外側渦電流センサ288用の生成回路254が生成回路2542である。生成回路2541と、生成回路2542は、生成回路254と同一の構成である。生成回路2541と生成回路2542の前段には、図4と同様にフィルタ266と増幅器268が設けられている。内側渦電流センサ286用の加算回路258が加算回路2581であり、外側渦電流センサ288用の加算回路258が加算回路2582である。加算回路2581と、加算回路2582は、加算回路258と同一の構成である。 The generating circuit 254 for the inner eddy current sensor 286 is generating circuit 2541 and the generating circuit 254 for the outer eddy current sensor 288 is generating circuit 2542 . The generation circuits 2541 and 2542 have the same configuration as the generation circuit 254 . A filter 266 and an amplifier 268 are provided in front of the generation circuit 2541 and the generation circuit 2542 as in FIG. Summing circuit 258 for inner eddy current sensor 286 is summing circuit 2581 and summing circuit 258 for outer eddy current sensor 288 is summing circuit 2582 . Adder circuits 2581 and 2582 have the same configuration as the adder circuit 258 .

内側渦電流センサ286と外側渦電流センサ288で得られたノイズ減少信号256が検波回路280に送られて、2つのブリッジ回路7710,7711の出力は、直流になる。その後、加算回路284で加算される。加算により、感度が改善される。 The noise-reduced signal 256 obtained by the inner eddy current sensor 286 and the outer eddy current sensor 288 is sent to the detection circuit 280 and the outputs of the two bridge circuits 7710, 7711 are DC. After that, they are added by the adder circuit 284 . Addition improves sensitivity.

本形態の構成を具体的に説明する。内側渦電流センサ286は、励磁用信号8601,8602を信号源52から入力されて第1の磁場876(図11参照)を生成可能な励磁コイル860(第1の励磁コイル)と、第1の磁場876を検出して信号8641(第1の検出信号)を出力可能な検出コイル864(第1の検出コイル)と、第1の磁場を検出して信号8681(第1のダミー信号)を出力可能なダミーコイル868(第1のダミーコイル)とを有する。なお、本明細書では、信号線と、その信号線を流れる信号に同一の参照符号を付す場合がある。例えば、信号線8641と、信号8641である。 The configuration of this embodiment will be specifically described. The inner eddy current sensor 286 includes an exciting coil 860 (first exciting coil) capable of receiving excitation signals 8601 and 8602 from the signal source 52 and generating a first magnetic field 876 (see FIG. 11), and a first A detection coil 864 (first detection coil) capable of detecting the magnetic field 876 and outputting a signal 8641 (first detection signal), and detecting the first magnetic field and outputting a signal 8681 (first dummy signal). possible dummy coil 868 (first dummy coil). In this specification, a signal line and a signal flowing through the signal line may be denoted by the same reference numerals. For example, a signal line 8641 and a signal 8641 .

内側渦電流センサ286が出力する信号8641と信号8681とを処理する本形態の出力信号処理回路290は、信号8641と信号8681の差である第1の差信号292を出力可能な第1の抵抗ブリッジ回路7710を有する。出力信号処理回路290は、励磁用信号8601、信号8641(第1の検出信号)、信号8681(第1のダミー信号)、第1の差信号292のいずれかからノイズを低減するための第1のノイズ低減信号252を生成可能な生成回路2541(第1の生成回路)を有する。本形態では、端子774からの出力である第1の差信号292からノイズを低減するための第1のノイズ低減信号252を生成する。 The output signal processing circuit 290 of this embodiment, which processes the signals 8641 and 8681 output by the inner eddy current sensor 286, is a first resistor capable of outputting a first difference signal 292 which is the difference between the signals 8641 and 8681. It has a bridge circuit 7710 . The output signal processing circuit 290 provides a first signal for reducing noise from any of the excitation signal 8601, the signal 8641 (first detection signal), the signal 8681 (first dummy signal), and the first difference signal 292. has a generation circuit 2541 (first generation circuit) capable of generating the noise reduction signal 252 of . In this embodiment, the first noise reduction signal 252 for noise reduction is generated from the first difference signal 292 output from the terminal 774 .

出力信号処理回路290は、さらに生成回路2541において生成された第1のノイズ低減信号252を第1の差信号292に加算して、第1の差信号292が含むノイズを低減した第1のノイズ減少信号256を生成可能な第1の加算回路2581を有する。 The output signal processing circuit 290 further adds the first noise reduction signal 252 generated in the generation circuit 2541 to the first difference signal 292 to reduce the noise included in the first difference signal 292 to obtain a first noise signal. It has a first adder circuit 2581 capable of producing a decrease signal 256 .

外側渦電流センサ288は、励磁用信号8621を入力されて第2の磁場878(図11参照)を生成可能な励磁コイル862(第2の励磁コイル)と、第1の磁場876と第2の磁場878を検出して信号8661(第2の検出信号)を出力可能な検出コイル866(第2の検出コイル)と、第1の磁場876と第2の磁場878を検出して信号870
1(第2のダミー信号)を出力可能なダミーコイル870(第2のダミーコイル)とを有する。
The outer eddy current sensor 288 includes an exciting coil 862 (second exciting coil) capable of generating a second magnetic field 878 (see FIG. 11) upon receiving an exciting signal 8621, a first magnetic field 876 and a second magnetic field. A detection coil 866 (second detection coil) capable of detecting a magnetic field 878 and outputting a signal 8661 (second detection signal), and a signal 870 by detecting the first magnetic field 876 and the second magnetic field 878.
and a dummy coil 870 (second dummy coil) capable of outputting 1 (second dummy signal).

内側渦電流センサ286の検出コイル864は、第1の磁場876と第2の磁場878を検出して信号8641号を出力可能である。ダミーコイル868は、第1の磁場876と第2の磁場878を検出して前記第1のダミー信号を出力可能である。出力信号処理回路290は、信号8661と信号8701の差である第2の差信号294を出力可能な第2の抵抗ブリッジ回路7711を有する。 Detector coils 864 of inner eddy current sensor 286 are capable of detecting first magnetic field 876 and second magnetic field 878 and outputting signal 8641 . The dummy coil 868 can detect the first magnetic field 876 and the second magnetic field 878 and output the first dummy signal. The output signal processing circuit 290 has a second resistance bridge circuit 7711 capable of outputting a second difference signal 294 which is the difference between the signals 8661 and 8701 .

ここで、第1、第2の検出コイルは、第1の磁場876と第2の磁場878を検出するということの意味について説明する。内側渦電流センサ286の検出コイル864は、膜厚を以下のようにして検出する。最初に、励磁コイルが生成する高周波磁場によって金属表面に渦電流が誘起される。すなわち磁場の状態は、ウェハ(導電膜)が磁場の近傍にあるときとないときで異なる。高周波(2MHz~)を励磁コイルに印加することにより金属表面に磁場を発生させることができる励磁コイルを導電性金属表面に近づける。高周波の磁場により金属表面に渦状の電流が発生する。渦電流は磁場を部分的に打ち消す方向に流れる。渦電流センサの検出コイルは、部分的に打ち消された磁場を検出する。渦電流センサは、渦電流の大きさと膜の厚みとの相関性を利用して、金属上の導電膜の厚さを測る。 Here, the meaning of the first and second detection coils detecting the first magnetic field 876 and the second magnetic field 878 will be explained. The sensing coil 864 of the inner eddy current sensor 286 senses the film thickness as follows. First, eddy currents are induced on the metal surface by the high-frequency magnetic field generated by the excitation coil. That is, the state of the magnetic field differs depending on whether the wafer (conductive film) is in the vicinity of the magnetic field or not. An excitation coil that can generate a magnetic field on a metal surface is brought close to a conductive metal surface by applying a high frequency (2 MHz or higher) to the excitation coil. A vortex current is generated on a metal surface by a high-frequency magnetic field. Eddy currents flow in directions that partially cancel the magnetic field. A detection coil of the eddy current sensor detects the partially canceled magnetic field. An eddy current sensor measures the thickness of a conductive film on a metal using the correlation between the magnitude of the eddy current and the thickness of the film.

「第1の磁場と前記第2の磁場を検出する」とは、「第1の磁場と第2の磁場を合成した磁場を検出するということ」であり、合成磁場も、ウェハ(導電膜)があるときとないときで異なる。「第1、第2の検出コイルが第1、第2の磁場を検出する」とは、「第1、第2の磁場の合成された磁場により金属表面に渦電流が発生し、合成された磁場が、発生した渦電流により部分的に打ち消されて、部分的に打ち消された磁場を検出する」という意味である。 ``Detecting the first magnetic field and the second magnetic field'' means ``detecting a magnetic field obtained by synthesizing the first magnetic field and the second magnetic field''. It is different when there is and when there is not. "The first and second detection coils detect the first and second magnetic fields" means that "the combined magnetic field of the first and second magnetic fields generates an eddy current on the metal surface, The magnetic field is partially canceled by the generated eddy currents and the partially canceled magnetic field is detected."

外側渦電流センサ288の説明に戻る。出力信号処理回路290は、励磁用信号8621、信号8661(第2の検出信号)、信号8701(第2のダミー信号)、第2の差信号294のいずれかからノイズを低減するための第2のノイズ低減信号252を生成可能な生成回路2542(第2の生成回路)を有する。本形態では、端子772からの出力である第2の差信号294からノイズを低減するための第2のノイズ低減信号252を生成する。 Returning to the description of the outer eddy current sensor 288 . The output signal processing circuit 290 provides a second signal for reducing noise from any of the excitation signal 8621 , the signal 8661 (second detection signal), the signal 8701 (second dummy signal), and the second difference signal 294 . has a generation circuit 2542 (second generation circuit) capable of generating the noise reduction signal 252 of . In this embodiment, the second noise reduction signal 252 for noise reduction is generated from the second difference signal 294 output from the terminal 772 .

出力信号処理回路290は、生成回路2542において生成された第2のノイズ低減信号252を第2の差信号294に加算して、第2の差信号294が含むノイズを低減した第2のノイズ減少信号256を生成可能な第2の加算回路2582と、第1のノイズ減少信号256と第2のノイズ減少信号256とを加算可能な第3の加算回路284とを有する。 The output signal processing circuit 290 adds the second noise reduced signal 252 generated in the generating circuit 2542 to the second difference signal 294 to reduce the noise contained in the second difference signal 294 to obtain a second noise reduced signal. It has a second summing circuit 2582 capable of producing the signal 256 and a third summing circuit 284 capable of summing the first noise reduction signal 256 and the second noise reduction signal 256 .

図13の形態の効果を、渦電流センサが1個で、かつノイズキャンセリング機能を有しない形態と比較したときの効果を概念的に図14、15に示す。図14、15は、検出コイルの出力信号に含まれるノイズと信号の強度分布を周波数に対して示すスペクトルである。図14は、渦電流センサが1個で、かつノイズキャンセリング機能を有しない形態(図示せず)における渦電流センサの出力300のスペクトルを示す。図15は、渦電流センサが2個で、かつノイズキャンセリング機能を有する図13に示す形態において、ノイズキャンセリング処理後の2個の渦電流センサの出力を加算した出力302のスペクトルである。図14、15において、横軸は周波数(単位は周波数(1/秒))、縦軸は、各周波数におけるパワー密度(振幅の2乗)(単位は、ミリボルトの2乗)である。出力300、302は、周波数296の近傍に存在する信号304と、周波数296の近傍以外に存在するノイズ306を含む。 14 and 15 conceptually show the effects of the configuration shown in FIG. 13 in comparison with the configuration having one eddy current sensor and no noise canceling function. 14 and 15 are spectra showing intensity distributions of noise and signals contained in the output signal of the detection coil with respect to frequency. FIG. 14 shows the spectrum of the eddy current sensor output 300 in a configuration (not shown) with one eddy current sensor and no noise canceling function. FIG. 15 shows the spectrum of the output 302 obtained by adding the outputs of the two eddy current sensors after noise canceling processing in the configuration shown in FIG. 13 having two eddy current sensors and a noise canceling function. 14 and 15, the horizontal axis is frequency (unit: frequency (1/sec)), and the vertical axis is power density (amplitude squared) (unit: millivolt squared) at each frequency. Outputs 300 , 302 include signal 304 present near frequency 296 and noise 306 present outside of frequency 296 .

図14,15を比較すると、励磁用信号8601が有する周波数296の近傍における、2個の渦電流センサの信号304を加算した出力302の大きさは、1個の渦電流センサの信号304の大きさの2倍程度ある。励磁用信号8601が有する周波数296の近傍以外における、2個の渦電流センサによる出力302に含まれるノイズ306の大きさは、1個の渦電流センサの出力300に含まれるノイズ306の大きさよりもかなり低減している。 14 and 15, the magnitude of the output 302 obtained by adding the signals 304 of the two eddy current sensors in the vicinity of the frequency 296 of the excitation signal 8601 is the magnitude of the signal 304 of the single eddy current sensor. about twice as high. The magnitude of the noise 306 contained in the output 302 from the two eddy current sensors outside the vicinity of the frequency 296 of the excitation signal 8601 is greater than the magnitude of the noise 306 contained in the output 300 from one eddy current sensor. considerably reduced.

なお図13に示すように、第1のノイズ減少信号256と第2のノイズ減少信号256は、それぞれ検波回路280を介して、直流信号(第1のノイズ減少信号2801と第2のノイズ減少信号2802)に変換されたのちに、第3の加算回路284により加算される。図12と図13を比較すると、図13の形態は、図12の形態に、第1の抵抗ブリッジ回路7710と、第1の生成回路2541,第2の生成回路2542、第1の加算回路2581、第2の加算回路2582と、内側渦電流センサ286用検波回路280と、第3の加算回路284を追加したものである。 Note that, as shown in FIG. 13, the first noise reduction signal 256 and the second noise reduction signal 256 are converted into DC signals (the first noise reduction signal 2801 and the second noise reduction signal 2801 through the detection circuit 280, respectively). 2802) and then added by the third adder circuit 284 . 12 and 13, the configuration of FIG. 13 is the same as that of FIG. , a second adder circuit 2582, a detector circuit 280 for the inner eddy current sensor 286, and a third adder circuit 284 are added.

図13の形態から、ノイズキャンセリング回路を除いた形態も可能である。すなわち2つの渦電流センサ286,288の出力をそれぞれブリッジ回路7710,7711で処理した後に、それぞれの処理信号の検波回路280で直流にしたのちに、第3の加算回路284により加算を行ってもよい。 A configuration in which the noise canceling circuit is removed from the configuration of FIG. 13 is also possible. That is, even if the outputs of the two eddy current sensors 286 and 288 are processed by the bridge circuits 7710 and 7711, respectively, converted to direct current by the detection circuit 280 of the respective processed signals, and then added by the third addition circuit 284, good.

具体的には、この形態の出力信号処理回路は、信号8641(第1の検出信号)と信号8681(第1のダミー信号)の差である第1の差信号292を出力可能な第1の抵抗ブリッジ回路7710と、信号8661(第2の検出信号)と信号8701(第2のダミー信号)の差である第2の差信号294を出力可能な第2の抵抗ブリッジ回路7711と、第1の差信号292と第2の差信号294とを、検波回路280を経由して加算可能な第3の加算回路284とを有する。 Specifically, the output signal processing circuit of this form is a first detection signal capable of outputting a first difference signal 292 which is the difference between the signal 8641 (first detection signal) and the signal 8681 (first dummy signal). a resistance bridge circuit 7710; a second resistance bridge circuit 7711 capable of outputting a second difference signal 294 that is the difference between the signal 8661 (second detection signal) and the signal 8701 (second dummy signal); and a third addition circuit 284 capable of adding the difference signal 292 and the second difference signal 294 via the detection circuit 280 .

図13においては、検波回路280により直流化したのちに、第3の加算回路284により加算しているが、検波回路280による直流化は行わなくてもよい。すなわち、交流信号同士を加算してもよい。しかし、直流化したのちに加算することには、後述する利点がある。 In FIG. 13, after DC conversion by the detection circuit 280, addition is performed by the third addition circuit 284, but the DC conversion by the detection circuit 280 may not be performed. That is, AC signals may be added together. However, addition after conversion to direct current has an advantage that will be described later.

図12と比較したときに、図13は、次の利点がある。図12においては、信号線8642と信号線8661を直結することにより、検出コイル864と検出コイル866の出力を加算している。これらは高周波信号であり、高周波信号の加算は、信号が相殺することがある。その結果、出力信号を有効に活用できない場合がある。図13においては、検波回路280により、直流化してから、第3の加算回路284により加算している。直流信号の加算であるため、信号が相殺することが無く、出力信号のレベルが大きくなる。 When compared with FIG. 12, FIG. 13 has the following advantages. In FIG. 12, by directly connecting the signal line 8642 and the signal line 8661, the outputs of the detection coils 864 and 866 are added. These are high frequency signals and addition of high frequency signals can cause the signals to cancel. As a result, it may not be possible to effectively utilize the output signal. In FIG. 13, after being converted into a direct current by the detection circuit 280, it is added by the third addition circuit 284. In FIG. Since it is the addition of DC signals, the signals do not cancel each other out and the level of the output signal increases.

図13の形態においては、第3の加算回路284は、内側渦電流センサ286の出力と外側渦電流センサ288の出力を加算しているが、第3の加算回路284は、内側渦電流センサ286の出力から外側渦電流センサ288の出力を減算してもよい。この時は以下の利点がある。内側渦電流センサ286は、直径が小さいため、小さい領域の導電膜の影響を受ける。その結果、小さい領域の膜厚を測ることができる。外側渦電流センサ288は直径が大きいため、大きい領域の導電膜の影響を受ける。その結果、大きい領域の膜厚を測ることができる。内側渦電流センサ286の出力から外側渦電流センサ288の出力を減算すると、内側渦電流センサ286の出力から、大きい領域の導電膜の影響を除去できる。その結果、小さい領域の膜厚を、より正確に測ることができる。図13に示す第3の加算回路284における「加算する」という用語には、この意味で「加算」と「減算」
を含む。
In the embodiment of FIG. 13, the third summing circuit 284 sums the output of the inner eddy current sensor 286 and the output of the outer eddy current sensor 288, while the third summing circuit 284 adds the output of the inner eddy current sensor 286 The output of outer eddy current sensor 288 may be subtracted from the output of . This time has the following advantages. Because the inner eddy current sensor 286 is small in diameter, it is affected by a small area of the conductive film. As a result, the film thickness of a small area can be measured. Because the outer eddy current sensor 288 has a large diameter, it is affected by a large area of the conductive film. As a result, the film thickness of a large area can be measured. Subtracting the output of the outer eddy current sensor 288 from the output of the inner eddy current sensor 286 removes the effect of the large area conductive film from the output of the inner eddy current sensor 286 . As a result, the film thickness of a small area can be measured more accurately. The term "adding" in the third summing circuit 284 shown in FIG.
including.

なお、図9に示す渦電流センサは、内側渦電流センサ286と外側渦電流センサ288が一体となっているが、内側渦電流センサ286と外側渦電流センサ288は、別個独立の渦電流センサでもよい。図9に示す一体化した渦電流センサの製作方法としては、(1)底面部61a,磁心部61b、周壁部61cを一体として切削加工により形成する方法、(2)底面部61a,磁心部61b、周壁部61cを別々に製作して、コイルを巻いた後に、これらの3ピースをロウ付け等により接着して、一体化する方法等がある。 9, the inner eddy current sensor 286 and the outer eddy current sensor 288 are integrated, but the inner eddy current sensor 286 and the outer eddy current sensor 288 may be independent eddy current sensors. good. As a manufacturing method of the integrated eddy current sensor shown in FIG. 9, (1) a method of integrally forming the bottom portion 61a, the magnetic core portion 61b, and the peripheral wall portion 61c by cutting, and (2) the bottom portion 61a and the magnetic core portion 61b. , a method in which the peripheral wall portion 61c is manufactured separately, a coil is wound, and then these three pieces are bonded by brazing or the like to be integrated.

バンドストップフィルタ276,位相反転回路278,加算回路258は、デジタルシグナルプロセッサ(digital signal processor:DSP)により構成することができる。デジタルシグナルプロセッサは、デジタル信号処理に適したマイクロプロセッサである。バンドストップフィルタ276,位相反転回路278,加算回路258をアナログ回路としてもよい。デジタルシグナルプロセッサは、その前段に、図示しないアナログ-デジタル変換回路(A/D変換回路:ADC:アナログ電気信号をデジタル電気信号に変換する電子回路)を有する。デジタルシグナルプロセッサは、その後段に、図示しないデジタル-アナログ変換回路(D/A変換回路:DAC:デジタル電気信号をアナログ電気信号に変換する電子回路)を有する。加算回路258の後段にある検波回路280もデジタルシグナルプロセッサにより構成することができる。 The bandstop filter 276, the phase inverter circuit 278, and the adder circuit 258 can be configured by a digital signal processor (DSP). A digital signal processor is a microprocessor suitable for digital signal processing. The bandstop filter 276, the phase inverter circuit 278, and the adder circuit 258 may be analog circuits. The digital signal processor has an analog-to-digital conversion circuit (A/D conversion circuit: ADC: an electronic circuit that converts an analog electrical signal into a digital electrical signal), not shown, in the preceding stage. The digital signal processor has a not-shown digital-analog conversion circuit (D/A conversion circuit: DAC: an electronic circuit that converts a digital electric signal into an analog electric signal) at the subsequent stage. A detector circuit 280 located after the adder circuit 258 can also be configured by a digital signal processor.

なお、図5の説明において、ノイズ成分Y1とノイズ成分Y3は、振幅Aの大きさが同じであると、説明の簡明化のために仮定したが、ノイズ成分Y1とノイズ成分Y3は、振幅Aの大きさが異なる場合がある。例えば、ノイズ成分Y1は励磁用信号250から生成し、ノイズ成分Y3は、検出コイル73に含まれるノイズ成分である場合である。その時は、DSP内において、振幅Aの大きさを一致させる処理を行う。図5の説明において、ノイズ成分Y1とノイズ成分Y3の位相についても同じであると、説明の簡明化のために仮定したが、位相のずれが大きい場合は、DSP内において、位相のずれを一致させる処理を行う。 In the description of FIG. 5, it is assumed that the noise component Y1 and the noise component Y3 have the same magnitude of the amplitude A for the sake of simplicity of description. may differ in size. For example, the noise component Y1 is generated from the excitation signal 250, and the noise component Y3 is the noise component included in the detection coil 73. FIG. At that time, processing for matching the magnitude of the amplitude A is performed within the DSP. In the explanation of FIG. 5, it was assumed that the phases of the noise component Y1 and the noise component Y3 were the same for the sake of simplicity of explanation. process to cause

なお、図4の加算回路258では、出力信号274と、出力信号274の位相を反転させた信号を加算する。ノイズキャンセリングの方法は、これに限られるものではなく、ノイズキャンセリングが可能であれば、任意の方法を採用することができる。例えば、位相反転させないで、信号を減算する方法がある。すなわち、位相反転回路278を無くして、加算回路258において、出力信号274から、バンドストップフィルタ276の出力信号を減算する。この方法でも、位相反転回路278を用いた場合と同様にノイズキャンセリングが可能である。 Note that the addition circuit 258 in FIG. 4 adds the output signal 274 and a signal obtained by inverting the phase of the output signal 274 . The noise canceling method is not limited to this, and any method can be adopted as long as noise canceling is possible. For example, there is a method of subtracting the signal without inverting the phase. That is, the output signal of the bandstop filter 276 is subtracted from the output signal 274 in the adder circuit 258 without the phase inverter circuit 278 . This method also enables noise cancellation as in the case of using the phase inverter circuit 278 .

従って、「位相反転させた信号を加算する」ことと、「位相反転させない信号を減算する」ことは、ノイズキャンセリングという観点からは、同一の効果を有する。本明細書において、「加算する」という用語には、この意味で「加算」と「減算」を含む。 Therefore, "adding the phase-inverted signal" and "subtracting the non-phase-inverted signal" have the same effect from the viewpoint of noise canceling. As used herein, the term "adding" includes "addition" and "subtraction" in this sense.

なお、渦電流センサ50内に温度センサを配置することによって、渦電流センサ50内の温度変化を検知して、検出コイル73の出力を補正することができる。補正の方法は例えば以下の通りである。半導体ウェハWHの研磨を行う前に、渦電流センサ50の温度と検出コイル73の出力との関係を測定して、この関係を補正テーブルとして作成する。補正テーブルの構成は種々可能である。例えば、渦電流センサ50の温度ごとに、検出コイル73の出力に乗ずる係数を補正テーブルとして作成する。または、温度の関数としての補正係数を表す多項式を補正テーブル(多項式の各次数の係数を表示する表)として作成する。温度に応じた補正を行うことにより温度変化に対応できるようになる。膜厚の測定精度が向上し、研磨終了の検知精度が改善できる。 By arranging a temperature sensor inside the eddy current sensor 50, temperature changes inside the eddy current sensor 50 can be detected and the output of the detection coil 73 can be corrected. For example, the correction method is as follows. Before polishing the semiconductor wafer WH, the relationship between the temperature of the eddy current sensor 50 and the output of the detection coil 73 is measured, and this relationship is created as a correction table. Various configurations of the correction table are possible. For example, for each temperature of the eddy current sensor 50, a coefficient by which the output of the detection coil 73 is multiplied is created as a correction table. Alternatively, a polynomial that represents a correction coefficient as a function of temperature is created as a correction table (a table that displays coefficients of each order of the polynomial). By performing correction according to temperature, it becomes possible to cope with temperature changes. The measurement accuracy of the film thickness is improved, and the accuracy of detecting the end of polishing can be improved.

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、励磁コイル72は、励磁用信号250を入力されて磁場を生成する。検出コイル73は、磁場を検出して検出信号176を出力する。励磁用信号250または検出信号176からノイズを低減するためのノイズ低減信号252を生成回路254は生成する。加算回路258は、生成されたノイズ低減信号252を検出信号176に加算して、検出信号176が含むノイズを低減したノイズ減少信号256を生成する。 Next, a method for processing the output signal of the eddy current sensor will be described. In FIG. 4, the excitation coil 72 receives an excitation signal 250 to generate a magnetic field. The detection coil 73 detects the magnetic field and outputs a detection signal 176 . A generating circuit 254 generates a noise reduction signal 252 for reducing noise from the excitation signal 250 or the detection signal 176 . A summing circuit 258 adds the generated noise reduced signal 252 to the detected signal 176 to produce a noise reduced signal 256 that reduces the noise contained in the detected signal 176 .

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13において、励磁コイル860(第1の励磁コイル)は、励磁用信号250を入力されて第1の磁場876を生成する。検出コイル864(第1の検出コイル)は、第1の磁場876(図11参照)を検出して信号8641(第1の検出信号)を出力する。ダミーコイル868(第1のダミーコイル)は、第1の磁場876を検出して信号8681(第1のダミー信号)を出力する。 Next, another method of processing the output signal of the eddy current sensor will be described. In FIG. 13, an excitation coil 860 (first excitation coil) receives an excitation signal 250 to generate a first magnetic field 876 . The detection coil 864 (first detection coil) detects the first magnetic field 876 (see FIG. 11) and outputs a signal 8641 (first detection signal). Dummy coil 868 (first dummy coil) detects first magnetic field 876 and outputs signal 8681 (first dummy signal).

渦電流センサ286が出力する信号8641と信号8681とを処理する渦電流センサの出力信号処理方法において、第1の抵抗ブリッジ回路7710は、信号8641と信号8681の差である第1の差信号292を出力する。生成回路2541は、励磁用信号250、信号8641、信号8681、第1の差信号292のいずれかからノイズを低減するための第1のノイズ低減信号252を生成する。図13においては、生成回路2541は、第1の差信号292からノイズを低減するための第1のノイズ低減信号252を生成する。第1の加算回路2581は、生成された第1のノイズ低減信号252を第1の差信号292に加算して、第1の差信号292が含むノイズを低減した第1のノイズ減少信号2801を生成する。 In an eddy current sensor output signal processing method for processing signals 8641 and 8681 output by eddy current sensor 286, a first resistive bridge circuit 7710 generates a first difference signal 292 which is the difference between signals 8641 and 8681. to output The generation circuit 2541 generates a first noise reduction signal 252 for reducing noise from any of the excitation signal 250 , the signal 8641 , the signal 8681 and the first difference signal 292 . In FIG. 13, generation circuit 2541 generates first noise reduction signal 252 for noise reduction from first difference signal 292 . The first adder circuit 2581 adds the generated first noise reduced signal 252 to the first difference signal 292 to reduce the noise contained in the first difference signal 292 to produce a first noise reduced signal 2801 . Generate.

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13において、励磁コイル862(第2の励磁コイル)は、励磁用信号250を入力されて第2の磁場878(図11参照)を生成する。検出コイル866(第2の検出コイル)は、第1の磁場876と前記第2の磁場878を検出して信号8661(第2の検出信号)を出力する。ダミーコイル870(第2のダミーコイル)は、第1の磁場876と前記第2の磁場878を検出して信号8701(第2のダミー信号)を出力する。 Next, another method of processing the output signal of the eddy current sensor will be described. In FIG. 13, an excitation coil 862 (second excitation coil) receives an excitation signal 250 to generate a second magnetic field 878 (see FIG. 11). A detection coil 866 (second detection coil) detects the first magnetic field 876 and the second magnetic field 878 and outputs a signal 8661 (second detection signal). Dummy coil 870 (second dummy coil) detects first magnetic field 876 and second magnetic field 878 and outputs signal 8701 (second dummy signal).

検出コイル864は、第1の磁場876と第2の磁場878を検出して信号8641(第1の検出信号)を出力する。ダミーコイル868は、第1の磁場876と第2の磁場878を検出して信号8681(第1のダミー信号)を出力する。第2の抵抗ブリッジ回路7711は、信号8661と信号8701の差である第2の差信号294を出力する。生成回路2542は、励磁用信号250、信号8661、信号8701、第2の差信号294のいずれかからノイズを低減するための第2のノイズ低減信号252を生成する。第2の加算回路2582は、生成された第2のノイズ低減信号252を第2の差信号294に加算して、第2の差信号294が含むノイズを低減した第2のノイズ減少信号2802を生成する。第3の加算回路284は、第1のノイズ減少信号2801と第2のノイズ減少信号2802とを加算する。 Detection coil 864 detects first magnetic field 876 and second magnetic field 878 and outputs signal 8641 (first detection signal). Dummy coil 868 detects first magnetic field 876 and second magnetic field 878 and outputs signal 8681 (first dummy signal). Second resistive bridge circuit 7711 outputs second difference signal 294 which is the difference between signal 8661 and signal 8701 . A generating circuit 2542 generates a second noise reduction signal 252 for reducing noise from any of the excitation signal 250 , the signal 8661 , the signal 8701 and the second difference signal 294 . A second summing circuit 2582 adds the generated second noise reduced signal 252 to the second difference signal 294 to produce a second noise reduced signal 2802 in which the noise contained in the second difference signal 294 is reduced. Generate. The third adder circuit 284 adds the first noise reduction signal 2801 and the second noise reduction signal 2802 together.

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。本実施形態は、図13の実施形態において、ノイズキャンセリング回路を除いたものである。2つの渦電流センサ286,288の出力をそれぞれブリッジ回路7710,7711で処理する。その後、検波回路280により直流にした後に第3の加算回路284で加算を行う。具体的には、励磁コイル860,862は、励磁用信号250を入力されて第1の磁場876,第2の磁場878をそれぞれ生成する。検出コイル864,866(第1、第2の検出コイル)は、第1の磁場876と第2の磁場878を検出して、それぞれ信号8641,866
1(第1、第2の検出信号)を出力する。ダミーコイル868,870(第1、第2のダミーコイル)は、第1の磁場876と第2の磁場878を検出して、それぞれ信号8681,8701(第1、第2のダミー信号)を出力する。
Next, another method of processing the output signal of the eddy current sensor will be described. This embodiment is obtained by removing the noise canceling circuit from the embodiment of FIG. The outputs of the two eddy current sensors 286, 288 are processed by bridge circuits 7710, 7711 respectively. After that, the detection circuit 280 converts it to direct current, and the third addition circuit 284 performs addition. Specifically, excitation coils 860 and 862 receive excitation signal 250 and generate first magnetic field 876 and second magnetic field 878, respectively. Detector coils 864 and 866 (first and second detector coils) detect a first magnetic field 876 and a second magnetic field 878 to generate signals 8641 and 866 respectively.
1 (first and second detection signals) is output. Dummy coils 868 and 870 (first and second dummy coils) detect a first magnetic field 876 and a second magnetic field 878 and output signals 8681 and 8701 (first and second dummy signals), respectively. do.

本実施形態の出力信号処理方法においては、渦電流センサ286,288が出力する信号8641,8661と信号8681,8701とを処理する。第1の抵抗ブリッジ回路7710は、信号8641(第1の検出信号)と信号8681(第1のダミー信号)の差である第1の差信号292を出力する。第2の抵抗ブリッジ回路7711は、信号8661(第2の検出信号)と信号8701(第2のダミー信号)の差である第2の差信号294を出力する。第1の差信号292と第2の差信号294は、検波回路280において直流にされたのちに、第3の加算回路284において加算される。 In the output signal processing method of this embodiment, the signals 8641, 8661 and the signals 8681, 8701 output by the eddy current sensors 286, 288 are processed. The first resistive bridge circuit 7710 outputs a first difference signal 292 which is the difference between signal 8641 (first detection signal) and signal 8681 (first dummy signal). The second resistive bridge circuit 7711 outputs a second difference signal 294 which is the difference between signal 8661 (second detection signal) and signal 8701 (second dummy signal). The first difference signal 292 and the second difference signal 294 are converted to DC in the detection circuit 280 and then added in the third addition circuit 284 .

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
励磁用信号を入力されて磁場を生成可能な励磁コイルと、前記磁場を検出して検出信号を出力可能な検出コイルとを有する渦電流センサと、
前記検出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、
前記励磁用信号または前記検出信号からノイズを低減するためのノイズ低減信号を生成可能な生成回路と、
前記生成回路において生成された前記ノイズ低減信号を前記検出信号に加算して、前記検出信号が含むノイズを低減したノイズ減少信号を生成可能な加算回路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
励磁用信号を入力されて第1の磁場を生成可能な第1の励磁コイルと、前記第1の磁場を検出して第1の検出信号を出力可能な第1の検出コイルと、前記第1の磁場を検出して第1のダミー信号を出力可能な第1のダミーコイルとを有する渦電流センサが出力する前記第1の検出信号と前記第1のダミー信号と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の検出信号と前記第1のダミー信号の差である第1の差信号を出力可能な第1の抵抗ブリッジ回路と、
前記励磁用信号、前記第1の検出信号、前記第1のダミー信号、前記第1の差信号のいずれかからノイズを低減するための第1のノイズ低減信号を生成可能な第1の生成回路と、
前記第1の生成回路において生成された前記第1のノイズ低減信号を前記第1の差信号に加算して、前記第1の差信号が含むノイズを低減した第1のノイズ減少信号を生成可能な第1の加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
前記渦電流センサは、前記励磁用信号を入力されて第2の磁場を生成可能な第2の励磁コイルと、前記第1の磁場と前記第2の磁場を検出して第2の検出信号を出力可能な第2の検出コイルと、前記第1の磁場と前記第2の磁場を検出して第2のダミー信号を出力可能な第2のダミーコイルとを有し、
前記第1の検出コイルは、前記第1の磁場と前記第2の磁場を検出して前記第1の検出信号を出力可能であり、
前記第1のダミーコイルは、前記第1の磁場と前記第2の磁場を検出して前記第1のダミー信号を出力可能であり、
前記出力信号処理回路は、
前記第2の検出信号と前記第2のダミー信号の差である第2の差信号を出力可能な第2の抵抗ブリッジ回路と、
前記励磁用信号、前記第2の検出信号、前記第2のダミー信号、前記第2の差信号のいずれかからノイズを低減するための第2のノイズ低減信号を生成可能な第2の生成回路と、
前記第2の生成回路において生成された前記第2のノイズ低減信号を前記第2の差信号
に加算して、前記第2の差信号が含むノイズを低減した第2のノイズ減少信号を生成可能な第2の加算回路と、
前記第1のノイズ減少信号と前記第2のノイズ減少信号とを加算可能な第3の加算回路とを有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
励磁用信号を入力されて第1、第2の磁場をそれぞれ生成可能な第1、第2の励磁コイルと、前記第1の磁場と前記第2の磁場を検出して、それぞれ第1、第2の検出信号を出力可能な第1、第2の検出コイルと、前記第1の磁場と前記第2の磁場を検出して、それぞれ第1、第2のダミー信号を出力可能な第1、第2のダミーコイルとを有する渦電流センサが出力する前記第1、第2の検出信号と前記第1、第2のダミー信号と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の検出信号と前記第1のダミー信号の差である第1の差信号を出力可能な第1の抵抗ブリッジ回路と、
前記第2の検出信号と前記第2のダミー信号の差である第2の差信号を出力可能な第2の抵抗ブリッジ回路と、
前記第1の差信号と前記第2の差信号とを加算可能な第3の加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5
励磁用信号を入力されて磁場を生成可能な励磁コイルと、前記磁場を検出して検出信号を出力可能な検出コイルとを有する渦電流センサが出力する前記検出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、
前記励磁用信号または前記検出信号からノイズを低減するためのノイズ低減信号を生成するステップと、
前記生成された前記ノイズ低減信号を前記検出信号に加算して、前記検出信号が含むノイズを低減したノイズ減少信号を生成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6
励磁用信号を入力されて第1の磁場を生成可能な第1の励磁コイルと、前記第1の磁場を検出して第1の検出信号を出力可能な第1の検出コイルと、前記第1の磁場を検出して第1のダミー信号を出力可能な第1のダミーコイルとを有する渦電流センサが出力する前記第1の検出信号と前記第1のダミー信号と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の検出信号と前記第1のダミー信号の差である第1の差信号を出力するステップと、
前記励磁用信号、前記第1の検出信号、前記第1のダミー信号、前記第1の差信号のいずれかからノイズを低減するための第1のノイズ低減信号を生成するステップと、
生成された前記第1のノイズ低減信号を前記第1の差信号に加算して、前記第1の差信号が含むノイズを低減した第1のノイズ減少信号を生成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
前記渦電流センサは、前記励磁用信号を入力されて第2の磁場を生成可能な第2の励磁コイルと、前記第1の磁場と前記第2の磁場を検出して第2の検出信号を出力可能な第2の検出コイルと、前記第1の磁場と前記第2の磁場を検出して第2のダミー信号を出力可能な第2のダミーコイルとを有し、
前記第1の検出コイルは、前記第1の磁場と前記第2の磁場を検出して前記第1の検出信号を出力可能であり、
前記第1のダミーコイルは、前記第1の磁場と前記第2の磁場を検出して前記第1のダミー信号を出力可能であり、
前記出力信号処理方法は、
前記第2の検出信号と前記第2のダミー信号の差である第2の差信号を出力するステッ
プと、
前記励磁用信号、前記第2の検出信号、前記第2のダミー信号、前記第2の差信号のいずれかからノイズを低減するための第2のノイズ低減信号を生成するステップと、
生成された前記第2のノイズ低減信号を前記第2の差信号に加算して、前記第2の差信号が含むノイズを低減した第2のノイズ減少信号を生成するステップと、
前記第1のノイズ減少信号と前記第2のノイズ減少信号とを加算するステップとを有することを特徴とする形態6記載の渦電流センサの出力信号処理方法。
形態8
励磁用信号を入力されて第1、第2の磁場をそれぞれ生成可能な第1、第2の励磁コイルと、前記第1の磁場と前記第2の磁場を検出して、それぞれ第1、第2の検出信号を出力可能な第1、第2の検出コイルと、前記第1の磁場と前記第2の磁場を検出して、それぞれ第1、第2のダミー信号を出力可能な第1、第2のダミーコイルとを有する渦電流センサが出力する前記第1、第2の検出信号と前記第1、第2のダミー信号と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の検出信号と前記第1のダミー信号の差である第1の差信号を出力するステップと、
前記第2の検出信号と前記第2のダミー信号の差である第2の差信号を出力するステップと、
前記第1の差信号と前記第2の差信号とを加算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。
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 having an excitation coil capable of generating a magnetic field by receiving an excitation signal, and a detection coil capable of detecting the magnetic field and outputting a detection signal;
and an output signal processing circuit that processes the detection signal,
The output signal processing circuit is
a generation circuit capable of generating a noise reduction signal for reducing noise from the excitation signal or the detection signal;
and an addition circuit capable of adding the noise reduction signal generated in the generation circuit to the detection signal to generate a noise reduction signal in which noise contained in the detection signal is reduced. three-dimensional.
Form 2
a first excitation coil that receives an excitation signal to generate a first magnetic field; a first detection coil that detects the first magnetic field and outputs a first detection signal; of the eddy current sensor for processing the first detection signal and the first dummy signal output by the eddy current sensor having a first dummy coil capable of detecting a magnetic field and outputting a first dummy signal In the output signal processing circuit,
a first resistance bridge circuit capable of outputting a first difference signal that is a difference between the first detection signal and the first dummy signal;
A first generation circuit capable of generating a first noise reduction signal for reducing noise from any one of the excitation signal, the first detection signal, the first dummy signal, and the first difference signal. and,
The first noise reduction signal generated in the first generation circuit can be added to the first difference signal to generate a first noise reduction signal in which noise contained in the first difference signal is reduced. and a first addition circuit.
Form 3
The eddy current sensor includes a second excitation coil that can generate a second magnetic field by receiving the excitation signal, and a second detection signal by detecting the first magnetic field and the second magnetic field. a second detection coil capable of outputting, and a second dummy coil capable of detecting the first magnetic field and the second magnetic field and outputting a second dummy signal;
The first detection coil is capable of detecting the first magnetic field and the second magnetic field and outputting the first detection signal,
the first dummy coil is capable of detecting the first magnetic field and the second magnetic field and outputting the first dummy signal;
The output signal processing circuit is
a second resistance bridge circuit capable of outputting a second difference signal that is the difference between the second detection signal and the second dummy signal;
A second generation circuit capable of generating a second noise reduction signal for reducing noise from any one of the excitation signal, the second detection signal, the second dummy signal, and the second difference signal. and,
the second noise reduction signal generated in the second generating circuit as the second difference signal;
a second summing circuit capable of generating a second noise-reduced signal in which noise contained in the second difference signal is reduced by adding to
The eddy current sensor output signal processing circuit according to mode 2, further comprising a third adder circuit capable of adding the first noise reduction signal and the second noise reduction signal.
form 4
First and second excitation coils that receive an excitation signal to generate first and second magnetic fields respectively, detect the first magnetic field and the second magnetic field, and detect the first and second magnetic fields, respectively. first and second detection coils capable of outputting two detection signals; and first and second detection coils capable of outputting first and second dummy signals by detecting the first magnetic field and the second magnetic field, respectively. In an eddy current sensor output signal processing circuit that processes the first and second detection signals and the first and second dummy signals output by an eddy current sensor having a second dummy coil,
a first resistance bridge circuit capable of outputting a first difference signal that is a difference between the first detection signal and the first dummy signal;
a second resistance bridge circuit capable of outputting a second difference signal that is the difference between the second detection signal and the second dummy signal;
An output signal processing circuit for an eddy current sensor, further comprising a third addition circuit capable of adding the first difference signal and the second difference signal.
Form 5
Output of an eddy current sensor that processes the detection signal output by an eddy current sensor having an excitation coil capable of generating a magnetic field by receiving an excitation signal and a detection coil capable of detecting the magnetic field and outputting a detection signal. In the signal processing method,
generating a noise reduction signal for reducing noise from the excitation signal or the detection signal;
and adding the generated noise reduction signal to the detection signal to generate a noise reduction signal in which noise contained in the detection signal is reduced.
Form 6
a first excitation coil that receives an excitation signal to generate a first magnetic field; a first detection coil that detects the first magnetic field and outputs a first detection signal; of the eddy current sensor for processing the first detection signal and the first dummy signal output by the eddy current sensor having a first dummy coil capable of detecting a magnetic field and outputting a first dummy signal In the output signal processing method,
outputting a first difference signal that is the difference between the first detection signal and the first dummy signal;
generating a first noise reduction signal for reducing noise from any one of the excitation signal, the first detection signal, the first dummy signal, and the first difference signal;
and adding the generated first noise-reduced signal to the first difference signal to generate a first noise-reduced signal in which noise contained in the first difference signal is reduced. A method for processing an output signal of an eddy current sensor.
Form 7
The eddy current sensor includes a second excitation coil that can generate a second magnetic field by receiving the excitation signal, and a second detection signal by detecting the first magnetic field and the second magnetic field. a second detection coil capable of outputting, and a second dummy coil capable of detecting the first magnetic field and the second magnetic field and outputting a second dummy signal;
The first detection coil is capable of detecting the first magnetic field and the second magnetic field and outputting the first detection signal,
the first dummy coil is capable of detecting the first magnetic field and the second magnetic field and outputting the first dummy signal;
The output signal processing method includes:
a step of outputting a second difference signal that is the difference between the second detection signal and the second dummy signal;
and
generating a second noise reduction signal for reducing noise from any one of the excitation signal, the second detection signal, the second dummy signal, and the second difference signal;
adding the generated second noise-reduced signal to the second difference signal to generate a second noise-reduced signal in which noise contained in the second difference signal is reduced;
and adding the first noise reduction signal and the second noise reduction signal.
Form 8
First and second excitation coils that receive an excitation signal to generate first and second magnetic fields respectively, detect the first magnetic field and the second magnetic field, and detect the first and second magnetic fields, respectively. first and second detection coils capable of outputting two detection signals; and first and second detection coils capable of outputting first and second dummy signals by detecting the first magnetic field and the second magnetic field, respectively. In an eddy current sensor output signal processing method for processing the first and second detection signals and the first and second dummy signals output by an eddy current sensor having a second dummy coil,
outputting a first difference signal that is the difference between the first detection signal and the first dummy signal;
outputting a second difference signal that is the difference between the second detection signal and the second dummy signal;
and adding the first difference signal and the second difference signal.

50…渦電流センサ
52…交流信号源
54…出力信号処理回路
72…励磁コイル
73…検出コイル
74…励磁コイル
77…抵抗ブリッジ回路
172…出力信号
174…渦電流センサ組立体
176…検出信号
250…励磁用信号
252…ノイズ低減信号、第1のノイズ低減信号、第2のノイズ低減信号
254…生成回路
256…ノイズ減少信号、第1のノイズ減少信号、第2のノイズ減少信号
258…加算回路
278…位相反転回路
280…検波回路
284…加算回路、第3の加算回路
286…内側渦電流センサ
288…外側渦電流センサ
290…出力信号処理回路
292…第1の差信号
294…第2の差信号
304…信号
306…ノイズ
771…ブリッジ回路
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
876…第1の磁場
878…第2の磁場
2541、2542…生成回路
2581…第1の加算回路
2582…第2の加算回路
2801…第1のノイズ減少信号
2802…第2のノイズ減少信号
7710…第1の抵抗ブリッジ回路
7711…第2の抵抗ブリッジ回路
50 Eddy current sensor 52 AC signal source 54 Output signal processing circuit 72 Exciting coil 73 Detection coil 74 Exciting coil 77 Resistive bridge circuit 172 Output signal 174 Eddy current sensor assembly 176 Detection signal 250 Excitation signal 252 Noise reduction signal, first noise reduction signal, second noise reduction signal 254 Generation circuit 256 Noise reduction signal, first noise reduction signal, second noise reduction signal 258 Addition circuit 278 Phase inverter circuit 280 Detection circuit 284 Adder circuit, third adder circuit 286 Inner eddy current sensor 288 Outer eddy current sensor 290 Output signal processing circuit 292 First difference signal 294 Second difference signal 304... Signal 306... Noise 771... Bridge circuit 860... Exciting coil 862... Exciting coil 864... Detection coil 866... Detection coil 868... Dummy coil 870... Dummy coil 876... First magnetic field 878... Second magnetic field 2541, 2542... Generation circuit 2581 First addition circuit 2582 Second addition circuit 2801 First noise reduction signal 2802 Second noise reduction signal 7710 First resistance bridge circuit 7711 Second resistance bridge circuit

Claims (2)

励磁用信号を入力されて磁場を生成可能な励磁コイルと、前記磁場を検出して検出信号を出力可能な検出コイルとを有する渦電流センサと、
前記検出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、
前記励磁用信号または前記検出信号からノイズを低減するためのノイズ低減信号を生成可能な生成回路と、
前記生成回路において生成された前記ノイズ低減信号を前記検出信号に加算して、前記検出信号が含むノイズを低減したノイズ減少信号を生成可能な加算回路とを有し、
前記生成回路は、前記励磁用信号または前記検出信号に含まれる信号のうち、前記励磁用信号の周波数と同じ周波数を有する信号のレベルを減衰させて前記ノイズ低減信号を生成可能であることを特徴とする渦電流センサ組立体。
an eddy current sensor having an excitation coil capable of generating a magnetic field by receiving an excitation signal, and a detection coil capable of detecting the magnetic field and outputting a detection signal;
and an output signal processing circuit that processes the detection signal,
The output signal processing circuit is
a generation circuit capable of generating a noise reduction signal for reducing noise from the excitation signal or the detection signal;
an addition circuit capable of adding the noise reduction signal generated in the generation circuit to the detection signal to generate a noise reduction signal in which noise contained in the detection signal is reduced ;
The generating circuit is capable of generating the noise reduction signal by attenuating a level of a signal having the same frequency as that of the excitation signal among the signals included in the excitation signal or the detection signal. and an eddy current sensor assembly.
励磁用信号を入力されて磁場を生成可能な励磁コイルと、前記磁場を検出して検出信号を出力可能な検出コイルとを有する渦電流センサが出力する前記検出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、
前記励磁用信号または前記検出信号からノイズを低減するためのノイズ低減信号を生成するステップと、
前記生成された前記ノイズ低減信号を前記検出信号に加算して、前記検出信号が含むノイズを低減したノイズ減少信号を生成するステップとを有し、
前記ノイズ低減信号を生成するステップでは、前記励磁用信号または前記検出信号に含まれる信号のうち、前記励磁用信号の周波数と同じ周波数を有する信号のレベルを減衰させて前記ノイズ低減信号を生成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。
Output of an eddy current sensor that processes the detection signal output by an eddy current sensor having an excitation coil capable of generating a magnetic field by receiving an excitation signal and a detection coil capable of detecting the magnetic field and outputting a detection signal. In the signal processing method,
generating a noise reduction signal for reducing noise from the excitation signal or the detection signal;
adding the generated noise-reduced signal to the detection signal to generate a noise-reduced signal in which noise contained in the detection signal is reduced ;
In the step of generating the noise reduction signal, among the signals included in the excitation signal or the detection signal, the level of a signal having the same frequency as the excitation signal is attenuated to generate the noise reduction signal. An eddy current sensor output signal processing method characterized by:
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