基于薄膜传感器的化学机械抛光面压力分布检测装置研制及应用

光学元件化学机械抛光(CMP)过程中元件与抛光垫之间接触压力分布是影响元件抛光去除效率和抛光效果的关键因素,但因元件、磨料、抛光垫之间的接触状态较复杂、且不停变化,难以通过仿真计算获得。为了研究确定性抛光去除机理,设计了一套CMP面压力分布在位实时检测装置,将薄膜压阻传感器阵列式布置于抛光垫下,对元件与抛光垫接触面的压力分布展开实时检测,并通过仿真分析抛光垫与元件表面接触压力分布理论模型,与实测结果进行对比。基于自主搭建的实验平台,模拟工况进行研磨实验,并使用基恩士CL-3000激光位移传感器测量抛光垫面形。实验结果表明:随着研磨时间增加,抛光垫面形逐渐平整并接近当前研磨条件下的极限,其标准差由0.2079 mm降低为0.1839 mm,使用压力分布检测装置测得区域压力值标准差第一阶段下降8.2%,第二阶段下降0.2%,工件与抛光垫接触面压力分布逐渐均匀,与抛光垫面形逐渐平整的趋势相对应,证明该装置可以有效检测抛光过程中的压力分布及实时变化。