测量装置及抛光系统的制作方法

本发明涉及研磨抛光，尤其涉及测量装置及抛光系统。

背景技术：

1、化学机械抛光(chemical-mechanical polishing，cmp)，又称化学机械平坦化(chemical-mechanical planarization，cmp)，主要应用于半导体器件制造领域，尤其应用于集成电路(integrated circuit，ic)和超大规模集成化(ultra large scaleintegration，ulsi)电路中，用来对加工中的晶圆、硅片或其它衬底材料进行平坦化处理。cmp设备也可用于锗、蓝宝石、陶瓷、玻璃等硬脆材料的高精密研磨抛光加工。

2、在工件抛光过程中，及时了解工件的厚度信息对被加工件的加工质量判断十分重要，传统的接触式厚度测量方法通过使用测量探针与被加工件的表面接触以测量厚度，这种方法无法实现对工件的在线检测；另外也有采用激光测量法，通过发射激光照射在被加工件的测量面，并接收来自晶片表面和背面的反射光，通过分析干涉波形以实现非接触厚度测量。

3、采用激光测厚这种非接触式厚度测量方法能实现对加工的晶片工件的在线测厚，极大地提高了加工效率，因此被广泛应用于晶片的双面抛光中。

4、但是，在使用激光等照射工件以实现非接触测厚的情况下，如果工件的上表面的被测区域为干燥表面，那么，在测厚时来自工件上、下表面的反射光的干涉强度则较弱。现有研究发现，如果在工件的被测表面形成一定厚度的水膜，来自工件上、下表面的反射光的干涉强度就会增强，从而便于进行测量，因此，现有技术在激光测厚时，还会同时供应加工水。但是，进入到测量窗口区域的加工水中含有磨削颗粒以及加工产生的磨屑，这些颗粒经过激光时会对光的干涉产生干扰，导致测量精度降低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供测量装置及抛光系统，用于实现工件在抛光过程中激光厚度在线检测，同时避免加工水中的磨削颗粒以及加工产生的磨屑对于激光厚度检测的精度干扰，提升测量精度。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、测量装置，用于检测工件的厚度，包括：

4、驱动件；

5、吸水部，所述吸水部通过连接件与所述驱动件连接；

6、刷膜部，所述刷膜部通过所述连接件与所述驱动件连接；

7、所述吸水部具有置于上抛光垫的孔洞的第一状态，所刷膜部具有置于所述孔洞的第二状态；

8、当所述连接件带动所述吸水部位于所述第一状态时，所述刷膜部位于所述孔洞的外部，所述吸水部用于吸收所述工件与所述孔洞相对部位的加工水和所述加工水中的杂质；

9、当所述连接件带动所述刷膜部位于所述第二状态时，所述吸水部位于所述孔洞的外部，所述刷膜部用于向所述工件与所述孔洞相对部位覆盖水膜，所述连接件能带动所述吸水部和所述刷膜部均置于所述孔洞外部；

10、激光测量组件，当所述吸水部和所述刷膜部均置于所述孔洞外部时，所述激光测量组件发射的激光束能穿过所述孔洞，测量所述工件覆盖有所述水膜的部位的厚度。

11、作为一种测量装置的可选方案，所述吸水部包括第一盖体和与所述第一盖体底壁连接的吸水件，所述吸水件上具有毛细孔。

12、作为一种测量装置的可选方案，所述刷膜部包括第二盖体和与所述第二盖体底壁连接的疏水件，所述疏水件与滴水组件连接，所述滴水组件用于向所述疏水件中补充水。

13、作为一种测量装置的可选方案，所述滴水组件包括水箱、与所述水箱的出水端连通的供水管，所述供水管穿过所述第二盖体或沿着所述第二盖体的表面抵压至所述疏水件。

14、作为一种测量装置的可选方案，所述连接件包括第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆的一端与所述驱动件连接，所述第一连接杆的另一端与所述吸水部连接，所述第二连接杆的一端与所述刷膜部连接，所述第一连接杆与所述第二连接杆呈夹角设置。

15、作为一种测量装置的可选方案，所述测量装置还包括抛光部，所述抛光部通过所述连接件与所述驱动件连接，所述抛光部具有置于所述孔洞的第三状态，当所述驱动件驱动所述抛光部置于所述第三状态时，所述吸水部和所述刷膜部均置于所述孔洞的外部；当所述吸水部位于所述第一状态或刷膜部位于所述第二状态时，所述抛光部均置于所述孔洞的外部；所述抛光部用于封堵所述孔洞以对所述工件进行抛光。

16、抛光系统，包括载体、上抛光垫、下抛光垫和驱动组件，还包括以上任一方案所述的测量装置；所述工件能设于所述载体上，所述载体的周向外壁与所述驱动组件传动连接，所述驱动组件能带动所述载体在水平面内转动，所述上抛光垫和所述下抛光垫分别位于所述载体的上下两侧。

17、作为一种抛光系统的可选方案，所述抛光系统还包括设于所述上抛光垫顶壁的上抛光盘，所述上抛光盘设有通孔，所述通孔与所述孔洞相对，所述通孔内设有测量窗，所述激光测量组件所发射的激光束能依次穿射所述通孔、所述测量窗和所述孔洞。

18、根据权利要求所述的抛光系统，所述上抛光盘包括与所述上抛光垫连接的底盘和与所述底盘的顶壁可拆卸连接的顶盘。

19、根据权利要求所述的抛光系统，上抛光盘内部设有空腔结构，所述空腔结构由位于所述顶盘的第一腔和所述底盘的第二腔共同连通形成，所述驱动件和所述连接件均设于所述空腔结构内，所述驱动件能带动所述连接件移动或转动，以使所述吸水部或所述刷膜部置于所述孔洞内或脱离所述孔洞。

20、有益效果：

21、在本发明的第一方面中，上抛光垫覆于工件的上表面上，通过工件与上抛光垫之间的相对运动，实现对于工件表面的抛光。通过在上抛光垫上开设孔洞，以使激光测量组件发射的激光束直接穿过孔洞，能实现对工件的在线测厚；进一步地，驱动件通过连接件分别与吸水部和刷膜部驱动连接，驱动件能驱动连接件并带动吸水部位于第一状态，即吸水部进入孔洞，从而吸收了工件与孔洞相对部位的加工水和加工水中的杂质，此时，刷膜部位于孔洞的外部，当吸水部完成吸水后；驱动件通过带动连接件使吸水部脱离孔洞，并进一步带动刷膜部进入孔洞，刷膜部用于向工件与孔洞相对部位覆盖水膜，来提升激光束的反射光的干涉强度，由于此时水膜中为纯水，且通过吸水部已经将原加工水和加工水中的杂质一并去除，从而使本装置能够实现对工件的在线测厚，同时有效地避免加工水中的磨削颗粒以及加工产生的磨屑对于激光厚度检测的精度干扰，提升测量精度。

22、在本发明的第二方面中，载体用于固定工件；驱动组件能够驱动载体转动，从而带动工件转动，工件的上下两个表面会相对于上抛光垫和下抛光垫进行转动，实现工件的双面抛光，需要测量厚度时，驱动组件停止转动，通过吸水部进行工件待测表面加工水的清理，通过刷膜部进行工件待测表面水膜的形成，进一步通过激光测量组件实现厚度检测，本系统能够实现对工件的在线测厚，无需从抛光机上取下工件，有利于提高测量效率以及根据测量结果调整加工参数。

技术特征：

1.测量装置，用于检测工件(100)的厚度，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述吸水部(2)包括第一盖体(21)和与所述第一盖体(21)底壁连接的吸水件(22)，所述吸水件(22)上具有毛细孔。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述刷膜部(3)包括第二盖体(31)和与所述第二盖体(31)底壁连接的疏水件(32)，所述疏水件(32)与滴水组件连接，所述滴水组件用于向所述疏水件(32)中补充水。

4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述滴水组件包括水箱(51)、与所述水箱(51)的出水端连通的供水管(52)，所述供水管(52)穿过所述第二盖体(31)或沿着所述第二盖体(31)的表面抵压至所述疏水件(32)。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述连接件(4)包括第一连接杆(41)和第二连接杆(42)，所述第一连接杆(41)的一端与所述驱动件(1)连接，所述第一连接杆(41)的另一端与所述吸水部(2)连接，所述第二连接杆(42)的一端与所述刷膜部(3)连接，所述第一连接杆(41)与所述第二连接杆(42)呈夹角设置。

6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括抛光部(6)，所述抛光部(6)通过所述连接件(4)与所述驱动件(1)连接，所述抛光部(6)具有置于所述孔洞(210)的第三状态，当所述驱动件(1)驱动所述抛光部(6)置于所述第三状态时，所述吸水部(2)和所述刷膜部(3)均置于所述孔洞(210)的外部；当所述吸水部(2)位于所述第一状态或刷膜部(3)位于所述第二状态时，所述抛光部(6)均置于所述孔洞(210)的外部；所述抛光部(6)用于封堵所述孔洞(210)以对所述工件(100)进行抛光。

7.抛光系统，包括载体(300)、上抛光垫(200)、下抛光垫(400)和驱动组件(500)，其特征在于，还包括如权利要求1-6任一项所述的测量装置；所述工件(100)能设于所述载体(300)上，所述载体(300)的周向外壁与所述驱动组件(500)传动连接，所述驱动组件(500)能带动所述载体(300)在水平面内转动，所述上抛光垫(200)和所述下抛光垫(400)分别位于所述载体(300)的上下两侧。

8.根据权利要求7所述的抛光系统，其特征在于，所述抛光系统还包括设于所述上抛光垫(200)顶壁的上抛光盘(600)，所述上抛光盘(600)设有通孔(610)，所述通孔(610)与所述孔洞(210)相对，所述通孔(610)内设有测量窗(620)，所述激光测量组件(7)所发射的激光束能依次穿射所述通孔(610)、所述测量窗(620)和所述孔洞(210)。

9.根据权利要求8所述的抛光系统，其特征在于，所述上抛光盘(600)包括与所述上抛光垫(200)连接的底盘(630)和与所述底盘(630)的顶壁可拆卸连接的顶盘(640)。

10.根据权利要求9所述的抛光系统，其特征在于，上抛光盘(600)内部设有空腔结构(650)，所述空腔结构(650)由位于所述顶盘(640)的第一腔(641)和所述底盘(630)的第二腔(631)共同连通形成，所述驱动件(1)和所述连接件(4)均设于所述空腔结构(650)内，所述驱动件(1)能带动所述连接件(4)移动或转动，以使所述吸水部(2)或所述刷膜部(3)置于所述孔洞(210)内或脱离所述孔洞(210)。

技术总结
本发明属于研磨抛光技术领域，公开了测量装置及抛光系统。该装置具体包括驱动件、吸水部、刷膜部和激光测量组件。吸水部和刷膜部均通过连接件与驱动件连接；吸水部具有置于上抛光垫的孔洞的第一状态，刷膜部具有置于孔洞的第二状态；当连接件带动吸水部位于第一状态，刷膜部位于孔洞的外部，吸水部用于吸收工件与孔洞相对部位加工水；当连接件带动刷膜部位于第二状态，吸水部位于孔洞外部，刷膜部用于向工件与孔洞相对部位覆盖水膜，连接件能使吸水部和刷膜部均置于孔洞外部；激光测量组件发射的激光束能穿过孔洞，测量工件覆盖水膜部位厚度。通过本发明，能实现工件抛光过程在线厚度检测，避免加工水中的磨削颗粒对于检测精度干扰。

技术研发人员：任明元,梁春,张景斌,刘文平
受保护的技术使用者：苏州博宏源机械制造有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8