一种具有测量抛光垫厚度的修整装置及抛光设备的制作方法

本发明涉及抛光技术领域，尤其涉及一种具有测量抛光垫厚度的修整装置及抛光设备。

背景技术：

化学机械抛光(chemicalmechanicalpolishing,cmp)是一种常用于制造高密度集成电路的工艺。

抛光垫是cmp的关键部件，然而在工作过程中，会有部分旧浆液残存在抛光垫的缝隙内，抛光垫也会粘附晶圆去除物或大颗粒的研磨介质而变厚，导致抛光液无法正常流动更替，从而影响晶圆的良品率。

但在现有技术中，都是需要在停机的情况下才能对抛光垫的厚度进行测量，这十分影响生产效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种具有测量抛光垫厚度的修整装置及抛光设备，用以解决现有技术中的问题。

为解决上述问题，本发明提供了：一种具有测量抛光垫厚度的修整装置，包括转轴模块，所述转轴模块的底部设置有用于对抛光垫进行修整的修整机构，其中，所述修整机构套设于所述转轴模块上并与之同步转动连接；

所述修整机构还与所述转轴模块滑动连接，所述修整机构相对于所述转轴模块的滑动方向与所述转轴模块的轴心线平行；

所述转轴模块上固定设置有用于测量修整机构位移量的测距模块。

作为上述技术方案的进一步改进，所述测距模块包括接触式位移传感器；

所述接触式位移传感器包括用于测距的探针，所述探针可滑动且其滑动方向与所述转轴模块的轴心线平行；

所述探针始终顶压在所述修整机构的顶面上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述转轴模块与所述修整机构之间形成有储气腔，所述转轴模块内部设置有与所述储气腔相连通的气流通道；

所述气流通道的底端与所述储气腔相连通，所述气流通道的顶端设置有气阀，所述气阀上连接有用于向所述气流通道内充入或吸出空气的气泵。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括气囊座，所述转轴模块插入至所述气囊座内并与之固定连接；

所述气囊座的内部设置有气囊，所述气囊通过导气管与所述储气腔相连通，所述气囊和所述储气腔两者内部的气压始终相同。

作为上述技术方案的进一步改进，所述气囊具有弹性。

作为上述技术方案的进一步改进，所述气囊座上设置有第一卡槽，所述气囊卡接于与所述第一卡槽内。

作为上述技术方案的进一步改进，所述修整机构的外壁上设置有第二卡槽，所述气囊卡接于所述第二卡槽内。

作为上述技术方案的进一步改进，所述气囊座的外部套设有轴承，所述轴承安装于轴承座内，其中，所述气囊座通过所述轴承与所述轴承座转动连接。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括用于驱使所述转轴模块转动的旋转驱动模块。

本发明还提供了：一种抛光设备，包括如上任一项所述的具有测量抛光垫厚度的修整装置。

本发明的有益效果是：本发明提出一种具有测量抛光垫厚度的修整装置，其修整机构在对抛光垫进行修整时，随着抛光垫厚度的变化，修整机构将会在转轴模块上发生滑动，此时，通过测距模块可以测量出修整机构的位移量，继而就能得出抛光垫厚度的变化值。

该装置可以实时在线测量抛光垫的厚度，快捷方便，准确率高，同时，在测量时不用停机，能够极大地提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例中一种具有测量抛光垫厚度的修整装置的示意图。

主要元件符号说明：

1-气阀；2-从齿轮；3-测距模块；4-转轴模块；5-轴承；6-气囊；7-气囊座；8-轴承座；9-修整机构；10-储气腔。

具体实施方式

在下文中，将更全面地描述本发明的各种实施例。本发明可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本发明的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本发明理解为涵盖落入本发明的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本发明的各种实施例中，表述“a或/和b”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合，例如，可包括a、可包括b或可包括a和b二者。

在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：在本发明中，除非另有明确的规定和定义，“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，可以是直接连接，也是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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，本领域的普通技术人员需要理解的是，文中指示方位或者位置关系的术语为基于附图所示的方位或者位置关系，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者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。

在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

实施例1

参阅图1，在本实施例中，提出一种具有测量抛光垫厚度的修整装置，包括转轴模块4，转轴模块4的底部设置有用于对抛光垫进行修整的修整机构9，其中，修整机构9套设于转轴模块4上并与之同步转动连接。

修整机构9还与转轴模块4滑动连接，修整机构9相对于转轴模块4的滑动方向与转轴模块4的轴心线平行。其中，转轴模块4的轴心线与转轴模块4的旋转轴线重合。

转轴模块4上固定设置有用于测量修整机构9位移量的测距模块3。

在本实施例中，修整机构9上可设置有插孔，转轴模块4上可设置有与插孔对应的滑槽，其中，滑槽沿转轴模块4的轴心线方向设置，滑槽的长度大于插孔的长度。

将平键通过插孔插入到滑槽中，其中，平键与插孔过盈配合，平键与滑槽滑动连接，如此就可以实现修整机构9与转轴模块4的同步转动连接及滑动连接。

化学机械抛光(chemicalmechanicalpolishing,cmp)技术是化学腐蚀作用和机械磨削作用协同效应的组合工艺技术。它的基本原理是在研磨抛光液存在条件下，承载在抛光头底部的晶圆相对于抛光垫作同方向的旋转运动，同时施加一定的压力。晶圆表面材料与研磨抛光液发生化学反应生成一层相对容易去除的反应膜，这一表面层通过抛光液中的研磨剂，在研磨压力的作用下与抛光垫相对运动从而被机械地磨去。

其工作流程大致如下：抛光盘驱动抛光垫使其旋转；抛光头的底部吸附晶圆，在外力作用下抛光头被下压，从而使得晶圆在抛光垫上研磨；修整机构9的底部安装有砂轮盘，砂轮盘通过旋转对抛光垫进行修整；抛光液被输送到抛光垫上方对应的位置，并滴落在抛光垫上，在离心力的作用下，抛光液在抛光垫的表面散开；同时，输送水液(清洗液)以对抛光垫进行清洗，从而去除研磨过程中掉下的磨料。

在cmp加工过程中，修整机构9有规律的修整抛光垫，使抛光垫保证较高的平整度和锋利性，以及更多的容纳性从而更多的容纳研磨液达到高效稳定的磨削性。因此，修整机构9被广泛应用在cmp抛光工艺中，以保证晶圆的成品率。

在抛光过程中，修整机构9的工作面(即砂轮盘的底面)需始终与抛光垫相接触，所以当抛光垫的厚度发生改变时，修整机构9就会在转轴模块4上滑动。当修整机构9发生移动时，测距模块3就会测量出修整机构9的位移量，而修整机构9的位移量即等于抛光垫厚度的变化量。

在修整过程中，抛光垫的厚度变化量被在线监测，如此就可以实现修整参数的在线修正。工作人员通过电脑等可以实时检测抛光垫厚度的变化，当监测到抛光垫的厚度不能满足工艺需求时，就可以及时跟换抛光垫，从而保证生产的良品率。

在本实施例中，测距模块3可包括接触式位移传感器。接触式位移传感器包括用于测距的探针，探针可滑动且其滑动方向与转轴模块4的轴心线平行，其中，探针始终顶压在修整机构9的顶面上。

在其他具体实施例中，测量模块还可以选用非接触式的位移传感器，非接触式的位移传感器占用空间小，更加易于安装。但非接触式的位移传感器易于受到外界电磁信号的干扰，测量结果的准确率相对较低。

在本实施例中，转轴模块4与修整机构9之间形成有储气腔10，具体的，修整机构9上设置有连接盲孔，转轴模块4插着连接盲孔中，继而形成储气腔10。其中，转轴模块4内部设置有与储气腔10相连通的气流通道。气流通道的底端与储气腔10相连通，气流通道的顶端设置有气阀1，气阀1上连接后用于向气流通道内充入或吸出空气的气泵。

具有测量抛光垫厚度的修整装置的工作流程如下：

气阀1打开，气泵向气流通道充入空气，储气腔10内的气压变大，继而对修整机构9施加一个向下的正压，使得修整机构9相对于转轴模块4向下滑动，直至修整机构9的工作面与抛光垫相接触；之后，气泵继续充入空气，对修整机构9持续施加向下的压力，确保修整机构9的工作面与抛光垫始终紧贴，使得修整机构9对抛光垫施加持续的且向下的作用力；修整机构9通过旋转进行修整工作，在这过程中，由于气泵的持续充气，修整机构9的工作面始终与抛光垫接触并对其施加向下的作用力；完成修整的工作后，气泵吸出气流通道内的空气，储气腔10内的气压变小并产生负压，从而使得修整机构9相对于转轴模块4向上滑动，修整机构9与抛光垫分离。

修整机构9在进行工作时，修整机构9需随抛光垫的厚度变化而发生滑动，从而才能使得测距模块3测量出修整机构9的位移量，同时，继而获得抛光垫厚度的变化量。

为保证修整机构9不会因储气腔10内部气压的作用而无法上移，具有测量抛光垫厚度的修整装置还可包括气囊座7，转轴模块4插入至气囊座7内并与之固定连接。

在本实施例中，转轴模块4可包括用于滑动及同步转动连接修整机构9的轴体，以及设置于轴体顶部的连接架。其中，转轴模块4的连接架可通过螺栓与气囊座7固定连接。

气囊座7的内部设置有气囊6，气囊6可通过导气管与储气腔10相连通，气囊6和储气腔10两者内部的气压始终相同。

在进行抛光的过程中，抛光垫厚度发生变化时，抛光垫会顶压在气压作用下始终与之保证接触的修整机构9的工作面，从而使得修整机构9滑动，此时，储气腔10的体积就会被压缩，其内部被压缩的空气就会流入到气囊6中，从而保证修整机构9可以顺利的进行滑动。

在本实施例中，气囊6可具有弹性，如此在气囊6的安全性会更高，不会因为内部气压的变化而发生破损。具体的，气囊6可采用具有弹性的材料制成。

为对气囊6进行安装固定，气囊座7上可设置有第一卡槽，其中，气囊6卡接于与第一卡槽内。具体的，气囊6的顶部可卡接入第一卡槽内。

具体的，修整机构9的外壁上可设置有第二卡槽，气囊6卡接于第二卡槽内。具体的，气囊6的底部可卡接入第二卡槽内。

修整机构9需要通过转动动作完成对抛光垫的修整。在本实施例中，为使其可以顺畅的进行转动，气囊座7的外部可套设有轴承5，轴承5安装于轴承座8内，其中，气囊座7通过轴承5与轴承座8转动连接。

为驱使修整机构9转动，具有测量抛光垫厚度的修整装置还可包括用于驱使转轴模块4转动的旋转驱动模块。

在本实施例中，旋转驱动模块可包括电机和传动组件，其中，电机和转轴模块4均与传动组件传动连接。具体的，传动组件可包括主齿轮和从齿轮2，主齿轮安装于电机的输出轴上，从齿轮2安装于转轴模块4上，其中，主齿轮与从齿轮2相啮合。

旋转驱动模块启动后，修整机构9开始转动，由于气囊座7与修整机构9固定连接，所以气囊座7、气囊6等都随着同步转动，从而保证修整机构9及具有测量抛光垫厚度的修整装置都正常的进行工作，既能完成对抛光垫的修整，也能实现对抛光垫厚度的实时检测。

该具有测量抛光垫厚度的修整装置结构简单，便于应用，拆装维护方便，可以广泛应用于同类设备当中。

在本实施例中，还提出一种抛光设备，包括上文中的具有测量抛光垫厚度的修整装置。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。

上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述实施例序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。