一种检测装置及方法与流程

本发明属于化学机械抛光技术领域，具体涉及一种检测装置及方法。

背景技术：

化学机械平坦化(chemicalmechanicalplanarization，cmp)是一种全局平坦化技术。抛光垫作为cmp工艺中的消耗品，需要在磨损到一定程度时进行更换。通常抛光垫的更换是按照工艺经验估算其磨损程度或人工离线测量的方法进行判定。根据工艺经验判断更换抛光垫的方法，会使抛光垫在实际上出现磨损过度或不足的情况，由于抛光垫磨损过度会影响晶圆抛光质量，抛光垫使用不足则会造成资源浪费。而采用人工离线测量更换抛光垫的方法，由于需要对抛光垫的厚度进行离线测量，会影响生产效率。

技术实现要素：

鉴于此，本发明的目的在于提供一种检测装置及方法，以有效地改善上述问题。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例提供了一种检测装置，应用于化学机械平坦化设备中，所述化学机械平坦化设备包括：修整器、抛光盘和设置于所述抛光盘上的抛光垫，所述修整器的执行端上设置有金刚砂轮。在抛光过程中，将所述修整器移动至所述抛光盘的上方，通过加压使所述金刚砂轮下压至所述抛光垫，在所述抛光垫上做往复运动对所述抛光垫进行修整，以使所述抛光垫的表面平整。所述检测装置包括：电源、测距传感器、控制器和通信模块。所述控制器分别与所述测距传感器和所述通信模块连接，所述电源分别与所述控制器、所述通信模块和所述测距传感器连接。所述测距传感器设置于所述修整器的靠近所述抛光垫的一侧，用于检测所述修整器与所述金刚砂轮之间的距离，并将检测的距离信息发送给所述控制器。所述控制器用于对所述距离信息进行处理得到所述抛光垫的第一厚度，并将所述第一厚度与预设厚度值进行比对，得到比对结果；以及还用于将所述比对结果经所述通信模块发送至外围设备。

在本发明可选的实施例中，所述检测装置还包括：报警模块，所述报警模块与所述控制器连接，在所述第一厚度小于等于所述预设厚度值时，所述控制器还用于控制所述报警模块发出报警提示。

在本发明可选的实施例中，所述检测装置还包括：显示模块，所述显示模块与所述控制器连接，所述控制器还用于将所述比对结果发送给所述显示模块进行显示。

在本发明可选的实施例中，所述检测装置还包括：信号处理装置，所述信号处理装置分别与所述测距传感器和所述控制器连接，所述信号处理装置用于对所述测距传感器检测的距离信息进行放大和/或滤波处理后再传输给所述控制器。

在本发明可选的实施例中，所述信号处理装置包括：放大电路和滤波电路，所述放大电路分别与所述测距传感器和所述滤波电路连接，所述滤波电路还与所述控制器连接，所述放大电路用于对所述距离信息进行放大处理后再传输给所述滤波电路，所述滤波电路用于所述放大电路传输的信息进行滤波处理后在传输给所述控制器。

在本发明可选的实施例中，所述放大电路包括：放大器，所述放大器的第一输入端与所述测距传感器连接，所述放大器的第二输入端接地，所述放大器的输出端与所述滤波电路连接，所述放大器的输出端还与所述第一输入端连接。

在本发明可选的实施例中，所述滤波电路包括：第一电阻和第一电容，所述第一电阻的一端与所述放大电路连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第一电容的一端和所述控制器连接，所述第一电容的另一端接地。

在本发明可选的实施例中，所述测距传感器为电容传感器或电涡流传感器。

在本发明可选的实施例中，所述通信模块为wifi模块、zigbee模块、3g模块或4g模块。

本发明实施例还提供了一种检测方法，应用于检测装置中的控制器，所述检测装置还包括：电源、测距传感器和通信模块。所述检测装置应用于化学机械平坦化设备中，所述化学机械平坦化设备包括：修整器、抛光盘和设置于所述抛光盘上的抛光垫，所述修整器的执行端上设置有金刚砂轮。在抛光过程中，将所述修整器移动至所述抛光盘的上方，通过加压使所述金刚砂轮下压至所述抛光垫，在所述抛光垫上做往复运动对所述抛光垫进行修整，以使所述抛光垫的表面平整。所述测距传感器设置于所述修整器的靠近所述抛光垫的一侧，用于检测所述修整器与所述金刚砂轮之间的距离。所述方法包括：接收所述测距传感器检测的所述修整器与所述金刚砂轮之间的距离信息；对所述距离信息进行处理得到所述抛光垫的第一厚度；将所述第一厚度与预设厚度值进行比对，得到比对结果；将所述比对结果经所述通信模块发送至外围设备。

本发明实施例提供的检测装置及方法，该检测装置应用于化学机械平坦化设备中，所述化学机械平坦化设备包括：修整器、抛光盘和设置于所述抛光盘上的抛光垫，所述修整器的执行端上设置有金刚砂轮。所述检测装置包括：电源、测距传感器、控制器和通信模块。通过设置于所述修整器的靠近所述抛光垫的一侧的测距传感器来检测修整器与所述金刚砂轮之间的距离，当抛光垫的磨损后，也即抛光垫的厚度出现变化时，修整器与所述金刚砂轮之间的距离也会发生变化；同时通过控制器来对测距传感器检测的距离信息进行处理，得到抛光垫的第一厚度，并将该第一厚度与预设厚度值进行比对，得到比对结果，通过该结果即可准确的知道该抛光垫是否需要进行更换，解决了传统判定方法的不足，提高了晶圆抛光的质量。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1示出了本发明第一实施例提供的一种检测装置的模块示意图。

图2示出了本发明第二实施例提供的一种检测装置的模块示意图。

图3示出了本发明实施例提供的图2中的信号处理装置的电路原理图。

图4示出了本发明实施例提供的一种检测方法的方法流程图。

图标：10a－检测装置；10b－检测装置；11－测距传感器；12－控制器；13－通信模块；14－电源；15－报警模块；16－显示模块；17－信号处理装置；171－放大电路；172－滤波电路。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

由于现有的判定抛光垫是否需要更换的方法存在不足，例如，根据工艺经验判断更换抛光垫的方法，会使抛光垫在实际上出现磨损过度或不足的情况，由于抛光垫磨损过度会影响晶圆抛光质量，抛光垫使用不足则会造成资源浪费。而采用人工离线测量更换抛光垫的方法，由于需要对抛光垫的厚度进行离线测量，会影响生产效率。

针对以上方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本发明实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是发明人在本发明过程中对本发明做出的贡献。

第一实施例

鉴于此，发明人经过长时间的研究和大量的实验，提出了一种解决上述缺陷的检测装置10a，请参阅图1，该检测装置10a包括：电源14、测距传感器11、控制器12和通信模块13。

其中，需要说明的是，该检测装置10a应用于化学机械平坦化设备中，该化学机械平坦化设备包括：修整器、抛光盘和设置于所述抛光盘上的抛光垫，所述修整器的执行端上设置有金刚砂轮，以使金刚砂轮能上下移动，以及随着执行端的主体做往复运动。在抛光过程中，将所述修整器移动至所述抛光盘的上方，通过加压使所述金刚砂轮下压至所述抛光垫，在所述抛光垫上做往复运动对所述抛光垫进行修整，以使所述抛光垫的表面平整。可以理解的是，该化学机械平坦化设备所包含的结构或元器件远不止上述所列举的这些，本实施例中仅是对所涉及到的部分结构进行简要说明，以使本发明所要求保护的检测装置10a的检测原理更加容易理解。

所述测距传感器11与所述控制器12连接，该测距传感器11设置于所述修整器的靠近所述抛光垫的一侧，用于检测所述修整器与所述金刚砂轮之间的距离，并将检测的距离信息发送给所述控制器12。其中，该测距传感器11可以为电涡流传感器或电容传感器。由于当抛光垫的磨损后，也即抛光垫的厚度出现变化时，金刚砂轮的下压位置也会发生变化，即可以根据修整器与金刚砂轮之间的距离变化来获得抛光垫的磨损情况，因此本实施例中还可以基于该距离的变化而使其输出信号发生变化的电容传感器来测量该修整器与金刚砂轮之间的距离。该电容传感器与金刚沙盘之间会形成一个电容器，根据电容的决定式公式，两者之间距离不同时，电容也就不同，输出的信号也就不同。

所述控制器12还与所述通信模块13连接，该控制器12用于对测距传感器11检测的距离信息进行处理，得到该抛光垫的第一厚度(当前厚度)，并将该第一厚度与预设厚度值进行比对，得到比对结果；以及在得到比对结果后，该控制器12还用于将所述比对结果经所述通信模块13发送至外围设备，以便相关人员(例如，设备维护人员)查阅该外围设备上的数据实时获知抛光垫的当前厚度，以便及时对抛光垫进行更换。由于在抛光过程中，下压至抛光垫上的金刚砂轮会不停的在抛光垫上做往复运动，以便对所述抛光垫进行修整。该控制器12还用于根据金刚砂轮的旋转规律(旋转的速度、往复运动的方式)以及获得的多个厚度值，并结合抛光垫的初始厚度得到抛光垫的整体形貌，以便根据该整体形貌的数据来调整修整器的运动规律，也即可以根据该整体形貌的数据为调整修整器的往复运动提供参考。例如，对于抛光垫磨损较为严重的部分，调整金刚砂轮通过该部分的时间时间变短，也即将金刚砂轮通过该部分时的速度变快，以便使其通过该部分的时间时间变短。或者是，对于抛光垫磨损较轻的部分，调整金刚砂轮通过该部分的时间时间变长，也即将金刚砂轮通过该部分时的速度变慢，以便使其通过该部分的时间时间变长。

其中，作为一种可选的实施方式，也可以是在第一厚度小于等于预设厚度值时，控制器12才将这一信息发送给外围设备，以提醒相关人员更换抛光垫。其中，所述外围设备包括但不限于手机、电脑等设备。

其中，该预设厚度值是相关人员根据实际更换需求而预先设定的抛光垫的更换值，即当抛光垫当前厚度小于等于该预设厚度值时，说明该抛光垫需要更换了。该预设厚度值的设定主要取决于该抛光垫的原始厚度，以及待抛光物品的质量要求程度，即抛光垫的原始厚度越高，待抛光物品的质量要求较低时，该预设厚度值越小。当然作为另一种实施方式，也可以是根据抛光垫的磨损厚度来设定更换值，即当抛光垫的磨损厚度大于等于预设更换值时，说明该抛光垫需要更换了。

其中，所述控制器12可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的控制器12可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、网络处理器(networkprocessor，np)等；还可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessing，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该控制器12也可以是任何常规的处理器等。于本实施例中，优选地，该控制器12可以是stm32系列的处理器，例如stm32f103c8t6、stm32f103vet6等型号。

所述通信模块13用于控制器12与外围设备进行通信，该通信模块13可以是基于有线的方式进行数据传输的通信串口，例如，485串口、usb接口等；也可以是基于无线的方式进行数据传输的无线传输模块，作为一种可选的实施方式，即该通信模块13用于将控制器12发送的比对结果发送给外围设备。其中，该通信模块13可以是wifi模块、zigbee模块、3g模块、4g模块，或者其他满足条件的无线传输模块。于本实施例中，优选地，所述通信模块13可以为3g模块，例如，可以是sim6320c、cem631、cem600、widem8800、fwp103、k3g、wm9881等型号的3g模块。

所述电源14分别与所述控制器12、所述测距传感器11和所述通信模块13连接，为其供电，以使他们能正常工作。该电源14可以是目前市面上常使用的电源14，例如，dc－dc电源。

第二实施例

请参阅图2，本实施例提供的检测装置10b与第一实施例相比，其不同之处在于，该检测装置10b还包括：报警模块15、显示模块16和信号处理装置17。其中，该电源14还分别与该报警模块15、显示模块16和信号处理装置17连接，为其供电，以使他们能正常工作。

该报警模块15与所述控制器12连接，用于根据所述控制器12发送的控制指令进行报警提示，例如，控制器12将第一厚度与预设厚度值进行比对，在所述第一厚度小于等于所述预设厚度值时，所述控制器12还用于控制所述报警模块15发出报警提示。其中，该提示的方式可以是声音提示，也可以是信号灯闪烁提示，或者两者的结合等。于本实施例中，所述报警模块15可以是声光报警器，也可以是蜂鸣器，还可以是警示灯，或者由蜂鸣器和警示灯组成的报警装置。在此不作进一步限定。

所述显示模块16与所述控制器12连接，用于对控制器12发送的数据进行显示，例如，用于将控制器12发送的比对结果进行显示。此外，使用者还可以通过该显示模块16显示的信息对控制器12的参数进行调整，从而改善该检测装置10b的检测性能等。其中，该显示模块16可以是目前市面上常用的触摸屏、显示屏等显示设备。

所述信号处理装置17分别与所述测距传感器11和所述控制器12连接，所述信号处理装置17用于对所述测距传感器11检测的距离信息进行放大和/或滤波处理后再传输给所述控制器12。即该信号处理装置17可以是只对测距传感器11检测的距离信息进行放大处理，也可以是只对测距传感器11检测的距离信息进行滤波处理，以过滤点冗余信息，提高检测精度，还可以是对测距传感器11检测的距离信息既进行放大处理，也进行滤波处理。不同功能的信号处理装置17的结构有所不同，作为一种可选的实施方式，如图3所示，本实施例中，该信号处理装置17包括：放大电路171和滤波电路172。

所述放大电路171分别与所述测距传感器11和所述滤波电路172连接，所述放大电路171用于对所述距离信息进行放大处理后再传输给所述滤波电路172。该放大电路171可以是目前市面上常使用的具备信号放大功能的电路或采用类似功能的元器件来代替。作为一种可选的实施方式，该放大电路171包括：放大器u1。所述放大器u1的第一输入端与所述测距传感器11连接，所述放大器u1的第二输入端接地，所述放大器u1的输出端与所述滤波电路172连接，所述放大器u1的输出端还与所述第一输入端连接。

其中，所述第一输入端可以是同相输入端，也可以是反相输入端，所述第二输入端可以是同相输入端，也可以是反相输入端，本实施例中，作为一种可选的实施方式，该第一输入端为同相输入端，第二输入端为反相输入端。

所述滤波电路172还与所述控制器12连接，所述滤波电路172用于所述放大电路171传输的信息进行滤波处理后在传输给所述控制器12。该滤波电路172可以是目前市面上常使用的具备滤波功能的电路或采用类似功能的元器件来代替。作为一种可选的实施方式，该滤波电路172可以是lc滤波电路172，例如，包括第一电阻r1和第一电容c1，所述第一电阻r1的一端与所述放大电路171连接，进一步地，该第一电阻r1的一端与放大器的输出端连接，所述第一电阻r1的另一端分别与所述第一电容c1的一端和所述控制器12连接，所述第一电容c1的另一端接地。

第三实施例

请参阅图4，本发明实施例还提供了一种应用于上述任意实施例提供的检测装置的控制器中的检测方法，下面将结合图4对其所包含的步骤进行说明。

步骤s101：接收所述测距传感器检测的所述修整器与所述金刚砂轮之间的距离信息。

控制器接收测距传感器检测的所述修整器与所述金刚砂轮之间的距离信息。

步骤s102：对所述距离信息进行处理得到所述抛光垫的第一厚度。

在获得测距传感器检测的距离信息后，控制器对该距离信息进行处理，得到所述抛光垫的第一厚度。

步骤s103：将所述第一厚度与预设厚度值进行比对，得到比对结果。

在得到第一厚度后，控制器将所述第一厚度与预设厚度值进行比对，得到比对结果。

步骤s104：将所述比对结果经所述通信模块发送至外围设备。

在获得比对结果后，该控制器将比对结果经所述通信模块发送至外围设备。

另外，本发明实施例提供的检测方法，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，方法实施例部分未提及之处，可参考前述装置实施例中相应内容。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。