[发明专利]一种抛光垫厚度和平面度在线测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种抛光垫厚度和平面度在线测量装置及方法，所述测量装置包括激光测距传感器、n个电涡流测距传感器、n个测量晶片单元和进给单元。本发明通过激光测距传感器实时获得激光测距传感器测头与测量晶片上表面和下表面距离，其中激光测距传感器测头与测量晶片下表面距离能反映抛光垫表面各点高度，计算能得抛光垫平面度，激光测距传感器测头与测量晶片上表面和下表面距离之差为测量晶片厚度。本发明采用间接测量的方法，消除测量对抛光过程的影响，避免探头损耗，并且测量过程不受抛光液干扰，能克服抛光垫多孔材质和开槽设计造成测量精度低的问题，本发明采用标准光学平晶标定，以补偿运动误差和装调误差，本发明中测量晶片单元中采用砝码加载方式，结构简单可靠，加载精度高。

技术领域

本发明属于晶片精密加工领域，具体涉及一种抛光垫厚度和平面度在线测量装置及方法。

背景技术

目前，晶片的加工一般需要晶棒磨削、切片、倒角、表面研磨和抛光等工序，抛光加工作为晶片精密加工的最终步骤，需要保证晶片高面形精度要求。抛光加工时，抛光垫粘在抛光盘表面，并随抛光盘转动。在抛光压力作用下，晶片与抛光垫紧密接触，同时，抛光液滴落在抛光垫表面。为了使抛光液更好进入晶片和抛光垫接触界面表面，抛光垫结构为微孔结构，其表面也开有凹槽。

抛光垫是影响晶片几何精度的重要因素之一，抛光垫往往采用聚氨酯等硬度较小的材料，因此在加工过程中，抛光垫表面易产生磨损，当抛光垫平面度误差和厚度损耗到达一定程度时，会导致晶片面形严重恶化，因此需要对抛光垫厚度和平面度进行在线测量，便于操作人员及时修整或更换抛光垫，以提高晶片成品率。

中国专利CN202010822565.3中介绍了一种通过位移传感器摆动测量抛光盘各点高度，来获得抛光垫面形的办法，但因其未考虑抛光环境，，不能实现抛光垫平面度在线测量，此外此专利也不能实现抛光垫厚度的在线测量。

中国专利CN201910028544.1中介绍了一种具有测量抛光垫厚度的修整装置及抛光设备，将接触式位移传感器始终压在修整机构的顶面上，测量修整机构位移量，从而获得抛光垫厚度变化值，但是实际加工中抛光垫厚度变化一般仅有十几微米，该专利因未考虑修整机构在进行抛光垫修整时的损耗情况，测量精度不足。

中国专利CN201780057451.0中介绍了一种用于化学机械抛光的抛光垫厚度的检测方法，但是该专利未考虑导电体在进行抛光加工时的损耗情况，测量精度低；导电体被磨损时，在抛光过程中引入新的杂质，会影响抛光工件的表面质量；抛光盘下表面加工出凹坑以放置传感器，会导致抛光盘在该处刚度不足，在抛光过程中，该处在力热作用下易产生变形，进而会影响抛光工件的几何精度。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种抛光垫厚度和平面度在线测量装置及方法，在不影响工件抛光条件下，既能适应晶片抛光环境，避免传感器测头损耗，又能实现抛光垫厚度和平面度的在线测量，以便及时获得抛光垫损耗和面形变化情况，减少晶片的平面度误差，提高晶片抛光的加工成品率和加工效率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种抛光垫厚度和平面度在线测量装置，所述抛光垫粘接在抛光盘上，工件紧贴在抛光垫的表面上；

所述测量装置包括激光测距传感器、n个电涡流测距传感器、n个测量晶片单元、进给单元和测量支架；

所述测量支架包括梁架、支撑柱和磁性座，所述支撑柱有两个，分别固定在磁性座上并安装在梁架的两端；所述磁性座放置在抛光机台上；所述抛光机台为铁质机台；

所述n个测量晶片单元并排且等距等高固定在梁架侧面；相邻两个测量晶片单元的中心轴线之间的距离为a；