CN102371265B

CN102371265B - 硅片夹持环的回收方法

Info

Publication number: CN102371265B
Application number: CN 201010253562
Authority: CN
Inventors: 高思玮
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2010-08-10
Filing date: 2010-08-10
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2030-08-10
Also published as: CN102371265A

Abstract

一种硅片夹持环的回收方法，包括：提供硅片夹持环，所述硅片夹持环包含有金属环与PPS环；对所述硅片夹持环进行高温处理，所述高温处理的处理温度为100摄氏度至250摄氏度；在所述高温处理之后，对所述高温的硅片夹持环进行低温处理直至所述PPS环破裂，所述低温处理的处理温度低于零下20摄氏度；分离所述PPS环与金属环。本发明的硅片夹持环的回收方法采用简便易行的方式将硅片夹持环的PPS环与金属环分离，获得了完整、清洁的金属环，所述金属环可以重新使用，这大大降低了化学机械抛光设备的维护成本。

Description

硅片夹持环的回收方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地，本发明涉及一种化学机械抛光设备中硅片夹持环的回收方法。

背景技术

化学机械抛光工艺是目前常用于硅片上薄膜层平坦化的技术，其利用具有悬浮研磨离子的抛光液以及具有适当弹性与硬度的抛光垫，在硅片表面彼此进行相对运动以达到平坦化的目的。

为了满足硅片表面平坦化的需求，很多公司研发了用于进行所述化学机械抛光工艺的化学机械抛光设备。美国专利US6806193即公开了一种化学机械抛光设备。参考图1，所述化学机械抛光设备包括基台16、抛光垫17、硅片承载器、抛光液喷嘴(图中未示出)以及抛光垫清理器18。

具体而言，所述基台16用于承载抛光垫17、硅片承载器、抛光液喷嘴以及抛光垫清理器18。所述硅片承载器用于装载硅片12并带动所述硅片12与抛光垫17相对运动以实现硅片12的表面抛光，其包括机械臂、所述机械臂两端所连接的支持部(图中未示出)与可动部，其中，所述可动部悬置于抛光垫17上，包括承载器转轴26、抛光头14、以及所述抛光头14下方连接的硅片夹持环20。所述抛光头14内设置有用于放置硅片12的硅片袋22，所述硅片袋22与硅片夹持环20的一侧相接。同时，所述硅片夹持环20贴近抛光垫17的一侧形成有多个由硅片夹持环20边缘指向硅片夹持环20环心的导流槽32，所述导流槽32可以使得抛光液与硅片12均匀接触以提高抛光效果。在需要进行抛光处理时，所述可动部移至靠近抛光垫17的位置，其底部的硅片与所述抛光垫17相接触并进行旋转，配合于由抛光液喷嘴喷出的抛光液，抛光垫17与硅片承载器共同完成硅片的抛光操作。

参考图2，示出了所述硅片承载器中的硅片夹持环的结构，包含PPS(聚苯硫醚纤维)环203与金属环201两部分，其中，所述金属环201位于靠近硅片袋的一侧，而PPS环203位于靠近抛光垫的一侧，所述导流槽即形成于所述PPS环203中。在化学机械抛光时，所述硅片夹持环与抛光垫的相互摩擦使得靠近抛光垫一侧的PPS环203发生损耗。因此，在实际使用中，硅片夹持环需要定期更换，以避免所述缺陷影响化学机械抛光的效果。

然而，由于硅片夹持环的金属环部分并不直接与抛光垫接触，在硅片夹持环的PPS环损耗过度而形成缺陷时，所述金属环部分并未发生明显损耗。但由于硅片夹持环的两部分很难分离，因此，不得不同时更换金属环与PPS环。这种处理方式增加了设备的维护成本，提高了工艺处理费用。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种硅片夹持环的回收方法，在不破坏金属环的情况下，实现了金属环与PPS环的分离。

为解决上述问题，本发明提供了一种硅片夹持环的回收方法，包括：

提供硅片夹持环，所述硅片夹持环包含有金属环与PPS环；

对所述硅片夹持环进行高温处理，所述高温处理的处理温度为100摄氏度至250摄氏度；

在所述高温处理之后，对所述高温的硅片夹持环进行低温处理直至所述PPS环破裂，所述低温处理的处理温度低于零下20摄氏度；

分离所述PPS环与金属环。

可选的，所述高温处理的处理时间大于等于60秒。

可选的，在高温处理后60秒以内，对所述硅片夹持环进行低温处理。

可选的，所述低温处理的处理时间大于等于30秒。

可选的，采用干冰或液氮对所述硅片夹持环进行低温处理。

可选的，所述分离所述PPS环与金属环包括：敲击所述硅片夹持环的金属环或PPS环。

可选的，在分离所述PPS环与金属环之后，还包括：将所述回收处理后的金属环与新的PPS环连接，形成新的硅片夹持环。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：采用简便易行的方式将硅片夹持环的PPS环与金属环分离，获得了完整、清洁的金属环，所述金属环可以重新使用，这大大降低了化学机械抛光设备的维护成本。

附图说明

图1示出了现有技术的一种化学机械抛光设备。

图2示出了硅片承载器中硅片夹持环的结构。

图3示出了本发明硅片夹持环的回收方法的流程。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

正如背景技术部分所述，现有技术的化学机械抛光设备中，硅片夹持环由于PPS环的磨损而需要经常更换，但由于硅片夹持环的两部分很难分离，因此，不得不同时更换金属环与PPS环，这种处理方式增加了设备的维护成本，从而提高了工艺处理费用。

本发明的发明人发现，所述硅片夹持环的金属环通常采用不锈钢等金属材料形成，而金属材料具有明显优于聚苯硫醚纤维的延展性能。当所述硅片夹持环受外界因素作用而发生形变时，金属环会因其优越的延展性能而不易断裂；而作为聚合物材料的聚苯硫醚纤维，同等程度的形变则很有可能导致其断裂。同时，如果所述金属环上加载的应力低于屈服点，则在移走载荷时，其应变也完全消失，金属环可以回复到初始的形状。

因此，如果可以在硅片夹持环上加载适当的载荷使其发生应变，所述应变使得PPS环部分断裂而金属环却又不会发生塑性形变的话，则可以将断裂的PPS环从金属环上分离出去，同时也不会破坏金属环的结构。这样，分离后的金属环仍可以回收并重新形成硅片夹持环，这就大大降低了化学机械抛光设备的维护成本。

发明人研究发现，在所述硅片夹持环上加载载荷可以采用热应力来实现。所述热应力是指在温度改变时，物体由于外在约束以及内部各部分之间的相互约束，使其不能完全自由胀缩而产生的应力。通过升温、降温过程，在所述硅片夹持环的PPS环与金属环中形成温度梯度，所述温度梯度即作为载荷以形成对应的应力，进而使得PPS环变形断裂。

基于此，发明人提供了一种硅片夹持环的回收方法，所述硅片夹持环的回收方法通过连续的高温、低温处理在所述PPS环与金属环上形成热应力，所述热应力使得PPS环断裂却又不破换金属环的结构。

参考图3，示出了本发明硅片夹持环的回收方法，包括：

执行步骤S302，提供硅片夹持环，所述硅片夹持环包含有金属环与PPS环。

在实际应用中，所述金属环采用不锈钢等金属材料形成，所述PPS环与金属环具有相同的环径。

执行步骤S304，对所述硅片夹持环进行高温处理，所述高温处理的处理温度为100摄氏度至250摄氏度。

在具体实施例中，将所述硅片夹持环置于可以进行加热的反应腔体中以进行高温处理。为避免加热不均的问题出现，所述反应腔体由室温升至高温处理温度的升温过程可以采用线性升温曲线。

在所述PPS环与金属环达到处理温度后，即可停止所述高温处理。依据具体实施例的不同，所述高温处理的处理时间应大于等于60秒，优选的，所述高温处理的处理时间为1分钟至5分钟。

执行步骤S306，在所述高温处理之后，对所述高温的硅片夹持环进行低温处理直至所述PPS环破裂，所述低温处理的处理温度低于零下20摄氏度。

为使所述硅片夹持环达到较高的温度梯度，进而实现热应力的加载，在所述高温处理之后，需要尽快对所述硅片夹持环进行低温处理，以避免硅片夹持环的温度降低。在具体实施例中，在所述高温处理后60秒以内，对所述高温的硅片夹持环进行低温处理。

通过所述连续的高温、低温处理，所述硅片夹持环上形成了较高的温度梯度。所述较高的温度梯度相当于在硅片夹持环上加载了载荷，进而形成较大的热应力。在所述热应力的作用下，PPS环发生应变，而较大幅度的应变使得PPS环发生塑性变形，从而发生断裂。同时，对于金属环而言，由于金属材料具有较好的延展性能，在所述热应力的作用下，金属环上加载的应力仍低于其屈服点，因此，所述金属环仅会因应力而延展，但不会出现类似PPS环的断裂问题。在这种情况下，所述断裂的PPS环与未断裂的金属环间的附着力大大降低，易于分离。

在具体实施例中，可以采用干冰或液氮对所述硅片夹持环进行低温处理。对于干冰，其温度通常低于零下78.5摄氏度，而液氮的沸点为零下195.6摄氏度，均满足零下20摄氏度的处理要求。由于液氮的温度过低，有可能会影响金属环的性能，因此，优选的实施例中，采用干冰对所述硅片夹持环进行低温处理。

在实际处理时，较短时间的低温处理并不能使得PPS环断裂。因此，对所述硅片夹持环进行的低温处理至少需要使得所述PPS环破裂。所述PPS环的破裂可以通过检查所述PPS环表面的形貌来判断，也可以通过所述PPS环断裂时发出的声音来判断。在所述PPS环断裂时，其会发出类似“啪啪”的声音，所述“啪啪”声音即可作为PPS断裂的标志。

在具体实施例中，所述低温处理的处理时间应大于等于30秒，优选的实施例中，所述处理时间为30秒至2分钟。

执行步骤S308，分离所述PPS环与金属环。

在PPS环断裂后，所述断裂的PPS环以碎片的形式残留在所述金属环上。因此，为了实现所述PPS环与金属环的完成分离，所述处理过程还包括：敲击所述硅片夹持环的金属环或PPS环，所述敲击应在不破坏金属环的情况下将PPS环的碎裂块从金属环完全剥离。

在所述步骤执行完成后，即可得到完整的金属环。通过显微镜与台阶仪检查发现，所述金属环表面具有良好的平整度与清洁的表面，满足回收使用的需要。

相应的，在获得所述金属环之后，将所述回收处理后的金属环与新的PPS环连接，例如通过螺栓将PPS环锁附于金属环上，从而形成新的硅片夹持环。所述新的硅片夹持环即可装载在化学机械抛光设备的硅片承载器中，以重新投入使用。

本发明的硅片夹持环的回收方法采用简便易行的方式将硅片夹持环的PPS环与金属环分离，获得了完整、清洁的金属环，所述金属环可以重新使用，这大大降低了化学机械抛光设备的维护成本。

应该理解，此处的例子和实施例仅是示例性的，本领域技术人员可以在不背离本申请和所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，做出各种修改和更正。

Claims

1.一种硅片夹持环的回收方法，其特征在于，包括：

提供硅片夹持环，所述硅片夹持环包含有金属环与PPS环；

对所述硅片夹持环进行高温处理，所述高温处理的处理温度为100摄氏度至250摄氏度，处理时间大于等于60秒；

在所述高温处理之后60秒以内，对所述高温的硅片夹持环进行低温处理直至所述PPS环破裂，所述低温处理的处理温度低于零下20摄氏度，处理时间大于等于30秒；

分离所述PPS环与金属环。

2.如权利要求1所述的硅片夹持环的回收方法，其特征在于，采用干冰或液氮对所述硅片夹持环进行低温处理。

3.如权利要求1所述的硅片夹持环的回收方法，其特征在于，所述分离所述PPS环与金属环包括：敲击所述硅片夹持环的金属环或PPS环。

4.如权利要求1所述的硅片夹持环的回收方法，其特征在于，在分离所述PPS环与金属环之后，还包括：将所述回收处理后的金属环与新的PPS环连接，形成新的硅片夹持环。