專利名稱：硅片夾持環(huán)的回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備中硅片夾持環(huán)的回收方法。
背景技術(shù)：
化學(xué)機(jī)械拋光工藝是目前常用于硅片上薄膜層平坦化的技術(shù)，其利用具有懸浮研磨離子的拋光液以及具有適當(dāng)彈性與硬度的拋光墊，在硅片表面彼此進(jìn)行相對運(yùn)動以達(dá)到平坦化的目的。為了滿足硅片表面平坦化的需求，很多公司研發(fā)了用于進(jìn)行所述化學(xué)機(jī)械拋光工藝的化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備。美國專利US6806193即公開了一種化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備。參考圖1， 所述化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備包括基臺16、拋光墊17、硅片承載器、拋光液噴嘴(圖中未示出)以及拋光墊清理器18。具體而言，所述基臺16用于承載拋光墊17、硅片承載器、拋光液噴嘴以及拋光墊清理器18。所述硅片承載器用于裝載硅片12并帶動所述硅片12與拋光墊17相對運(yùn)動以實(shí)現(xiàn)硅片12的表面拋光，其包括機(jī)械臂、所述機(jī)械臂兩端所連接的支持部(圖中未示出) 與可動部，其中，所述可動部懸置于拋光墊17上，包括承載器轉(zhuǎn)軸沈、拋光頭14、以及所述拋光頭14下方連接的硅片夾持環(huán)20。所述拋光頭14內(nèi)設(shè)置有用于放置硅片12的硅片袋 22，所述硅片袋22與硅片夾持環(huán)20的一側(cè)相接。同時，所述硅片夾持環(huán)20貼近拋光墊17 的一側(cè)形成有多個由硅片夾持環(huán)20邊緣指向硅片夾持環(huán)20環(huán)心的導(dǎo)流槽32，所述導(dǎo)流槽 32可以使得拋光液與硅片12均勻接觸以提高拋光效果。在需要進(jìn)行拋光處理時，所述可動部移至靠近拋光墊17的位置，其底部的硅片與所述拋光墊17相接觸并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，配合于由拋光液噴嘴噴出的拋光液，拋光墊17與硅片承載器共同完成硅片的拋光操作。參考圖2，示出了所述硅片承載器中的硅片夾持環(huán)的結(jié)構(gòu)，包含PPS (聚苯硫醚纖維)環(huán)203與金屬環(huán)201兩部分，其中，所述金屬環(huán)201位于靠近硅片袋的一側(cè)，而PPS環(huán) 203位于靠近拋光墊的一側(cè)，所述導(dǎo)流槽即形成于所述PPS環(huán)203中。在化學(xué)機(jī)械拋光時， 所述硅片夾持環(huán)與拋光墊的相互摩擦使得靠近拋光墊一側(cè)的PPS環(huán)203發(fā)生損耗。因此， 在實(shí)際使用中，硅片夾持環(huán)需要定期更換，以避免所述缺陷影響化學(xué)機(jī)械拋光的效果。然而，由于硅片夾持環(huán)的金屬環(huán)部分并不直接與拋光墊接觸，在硅片夾持環(huán)的PPS 環(huán)損耗過度而形成缺陷時，所述金屬環(huán)部分并未發(fā)生明顯損耗。但由于硅片夾持環(huán)的兩部分很難分離，因此，不得不同時更換金屬環(huán)與PPS環(huán)。這種處理方式增加了設(shè)備的維護(hù)成本，提高了工藝處理費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種硅片夾持環(huán)的回收方法，在不破壞金屬環(huán)的情況下，實(shí)現(xiàn)了金屬環(huán)與PPS環(huán)的分離。為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種硅片夾持環(huán)的回收方法，包括
提供硅片夾持環(huán)，所述硅片夾持環(huán)包含有金屬環(huán)與PPS環(huán)；對所述硅片夾持環(huán)進(jìn)行高溫處理，所述高溫處理的處理溫度為100攝氏度至250 攝氏度；在所述高溫處理之后，對所述高溫的硅片夾持環(huán)進(jìn)行低溫處理直至所述PPS環(huán)破裂，所述低溫處理的處理溫度低于零下20攝氏度；分離所述PPS環(huán)與金屬環(huán)?？蛇x的，所述高溫處理的處理時間大于等于60秒?？蛇x的，在高溫處理后60秒以內(nèi)，對所述硅片夾持環(huán)進(jìn)行低溫處理?？蛇x的，所述低溫處理的處理時間大于等于30秒?？蛇x的，采用干冰或液氮對所述硅片夾持環(huán)進(jìn)行低溫處理?？蛇x的，所述分離所述PPS環(huán)與金屬環(huán)包括敲擊所述硅片夾持環(huán)的金屬環(huán)或PPS 環(huán)。可選的，在分離所述PPS環(huán)與金屬環(huán)之后，還包括將所述回收處理后的金屬環(huán)與新的PPS環(huán)連接，形成新的硅片夾持環(huán)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)采用簡便易行的方式將硅片夾持環(huán)的 PPS環(huán)與金屬環(huán)分離，獲得了完整、清潔的金屬環(huán)，所述金屬環(huán)可以重新使用，這大大降低了化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備的維護(hù)成本。


圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的一種化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備。圖2示出了硅片承載器中硅片夾持環(huán)的結(jié)構(gòu)。圖3示出了本發(fā)明硅片夾持環(huán)的回收方法的流程。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。正如背景技術(shù)部分所述，現(xiàn)有技術(shù)的化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備中，硅片夾持環(huán)由于PPS 環(huán)的磨損而需要經(jīng)常更換，但由于硅片夾持環(huán)的兩部分很難分離，因此，不得不同時更換金屬環(huán)與PPS環(huán)，這種處理方式增加了設(shè)備的維護(hù)成本，從而提高了工藝處理費(fèi)用。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，所述硅片夾持環(huán)的金屬環(huán)通常采用不銹鋼等金屬材料形成，而金屬材料具有明顯優(yōu)于聚苯硫醚纖維的延展性能。當(dāng)所述硅片夾持環(huán)受外界因素作用而發(fā)生形變時，金屬環(huán)會因其優(yōu)越的延展性能而不易斷裂；而作為聚合物材料的聚苯硫醚纖維，同等程度的形變則很有可能導(dǎo)致其斷裂。同時，如果所述金屬環(huán)上加載的應(yīng)力低于屈服點(diǎn)，則在移走載荷時，其應(yīng)變也完全消失，金屬環(huán)可以回復(fù)到初始的形狀。因此，如果可以在硅片夾持環(huán)上加載適當(dāng)?shù)妮d荷使其發(fā)生應(yīng)變，所述應(yīng)變使得PPS 環(huán)部分?jǐn)嗔讯饘侪h(huán)卻又不會發(fā)生塑性形變的話，則可以將斷裂的PPS環(huán)從金屬環(huán)上分離 4出去，同時也不會破壞金屬環(huán)的結(jié)構(gòu)。這樣，分離后的金屬環(huán)仍可以回收并重新形成硅片夾持環(huán)，這就大大降低了化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備的維護(hù)成本。發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，在所述硅片夾持環(huán)上加載載荷可以采用熱應(yīng)力來實(shí)現(xiàn)。所述熱應(yīng)力是指在溫度改變時，物體由于外在約束以及內(nèi)部各部分之間的相互約束，使其不能完全自由脹縮而產(chǎn)生的應(yīng)力。通過升溫、降溫過程，在所述硅片夾持環(huán)的PPS環(huán)與金屬環(huán)中形成溫度梯度，所述溫度梯度即作為載荷以形成對應(yīng)的應(yīng)力，進(jìn)而使得PPS環(huán)變形斷裂?；诖?，發(fā)明人提供了一種硅片夾持環(huán)的回收方法，所述硅片夾持環(huán)的回收方法通過連續(xù)的高溫、低溫處理在所述PPS環(huán)與金屬環(huán)上形成熱應(yīng)力，所述熱應(yīng)力使得PPS環(huán)斷裂卻又不破換金屬環(huán)的結(jié)構(gòu)。參考圖3，示出了本發(fā)明硅片夾持環(huán)的回收方法，包括執(zhí)行步驟S302，提供硅片夾持環(huán)，所述硅片夾持環(huán)包含有金屬環(huán)與PPS環(huán)。在實(shí)際應(yīng)用中，所述金屬環(huán)采用不銹鋼等金屬材料形成，所述PPS環(huán)與金屬環(huán)具有相同的環(huán)徑。執(zhí)行步驟S304，對所述硅片夾持環(huán)進(jìn)行高溫處理，所述高溫處理的處理溫度為 100攝氏度至250攝氏度。在具體實(shí)施例中，將所述硅片夾持環(huán)置于可以進(jìn)行加熱的反應(yīng)腔體中以進(jìn)行高溫處理。為避免加熱不均的問題出現(xiàn)，所述反應(yīng)腔體由室溫升至高溫處理溫度的升溫過程可以采用線性升溫曲線。在所述PPS環(huán)與金屬環(huán)達(dá)到處理溫度后，即可停止所述高溫處理。依據(jù)具體實(shí)施例的不同，所述高溫處理的處理時間應(yīng)大于等于60秒，優(yōu)選的，所述高溫處理的處理時間為1分鐘至5分鐘。執(zhí)行步驟S306，在所述高溫處理之后，對所述高溫的硅片夾持環(huán)進(jìn)行低溫處理直至所述PPS環(huán)破裂，所述低溫處理的處理溫度低于零下20攝氏度。為使所述硅片夾持環(huán)達(dá)到較高的溫度梯度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)熱應(yīng)力的加載，在所述高溫處理之后，需要盡快對所述硅片夾持環(huán)進(jìn)行低溫處理，以避免硅片夾持環(huán)的溫度降低。在具體實(shí)施例中，在所述高溫處理后60秒以內(nèi)，對所述高溫的硅片夾持環(huán)進(jìn)行低溫處理。通過所述連續(xù)的高溫、低溫處理，所述硅片夾持環(huán)上形成了較高的溫度梯度。所述較高的溫度梯度相當(dāng)于在硅片夾持環(huán)上加載了載荷，進(jìn)而形成較大的熱應(yīng)力。在所述熱應(yīng)力的作用下，PPS環(huán)發(fā)生應(yīng)變，而較大幅度的應(yīng)變使得PPS環(huán)發(fā)生塑性變形，從而發(fā)生斷裂。同時，對于金屬環(huán)而言，由于金屬材料具有較好的延展性能，在所述熱應(yīng)力的作用下，金屬環(huán)上加載的應(yīng)力仍低于其屈服點(diǎn)，因此，所述金屬環(huán)僅會因應(yīng)力而延展，但不會出現(xiàn)類似 PPS環(huán)的斷裂問題。在這種情況下，所述斷裂的PPS環(huán)與未斷裂的金屬環(huán)間的附著力大大降低，易于分離。在具體實(shí)施例中，可以采用干冰或液氮對所述硅片夾持環(huán)進(jìn)行低溫處理。對于干冰，其溫度通常低于零下78. 5攝氏度，而液氮的沸點(diǎn)為零下195. 6攝氏度，均滿足零下20 攝氏度的處理要求。由于液氮的溫度過低，有可能會影響金屬環(huán)的性能，因此，優(yōu)選的實(shí)施例中，采用干冰對所述硅片夾持環(huán)進(jìn)行低溫處理。在實(shí)際處理時，較短時間的低溫處理并不能使得PPS環(huán)斷裂。因此，對所述硅片夾持環(huán)進(jìn)行的低溫處理至少需要使得所述PPS環(huán)破裂。所述PPS環(huán)的破裂可以通過檢查所述PPS環(huán)表面的形貌來判斷，也可以通過所述PPS環(huán)斷裂時發(fā)出的聲音來判斷。在所述PPS環(huán)斷裂時，其會發(fā)出類似“啪啪”的聲音，所述“啪啪”聲音即可作為PPS斷裂的標(biāo)志。在具體實(shí)施例中，所述低溫處理的處理時間應(yīng)大于等于30秒，優(yōu)選的實(shí)施例中， 所述處理時間為30秒至2分鐘。執(zhí)行步驟S308，分離所述PPS環(huán)與金屬環(huán)。在PPS環(huán)斷裂后，所述斷裂的PPS環(huán)以碎片的形式殘留在所述金屬環(huán)上。因此，為了實(shí)現(xiàn)所述PPS環(huán)與金屬環(huán)的完成分離，所述處理過程還包括敲擊所述硅片夾持環(huán)的金屬環(huán)或PPS環(huán)，所述敲擊應(yīng)在不破壞金屬環(huán)的情況下將PPS環(huán)的碎裂塊從金屬環(huán)完全剝離。在所述步驟執(zhí)行完成后，即可得到完整的金屬環(huán)。通過顯微鏡與臺階儀檢查發(fā)現(xiàn)， 所述金屬環(huán)表面具有良好的平整度與清潔的表面，滿足回收使用的需要。相應(yīng)的，在獲得所述金屬環(huán)之后，將所述回收處理后的金屬環(huán)與新的PPS環(huán)連接， 例如通過螺栓將PPS環(huán)鎖附于金屬環(huán)上，從而形成新的硅片夾持環(huán)。所述新的硅片夾持環(huán)即可裝載在化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備的硅片承載器中，以重新投入使用。本發(fā)明的硅片夾持環(huán)的回收方法采用簡便易行的方式將硅片夾持環(huán)的PPS環(huán)與金屬環(huán)分離，獲得了完整、清潔的金屬環(huán)，所述金屬環(huán)可以重新使用，這大大降低了化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備的維護(hù)成本。應(yīng)該理解，此處的例子和實(shí)施例僅是示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不背離本申請和所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，做出各種修改和更正。
權(quán)利要求
1.一種硅片夾持環(huán)的回收方法，其特征在于，包括提供硅片夾持環(huán)，所述硅片夾持環(huán)包含有金屬環(huán)與PPS環(huán)；對所述硅片夾持環(huán)進(jìn)行高溫處理，所述高溫處理的處理溫度為100攝氏度至250攝氏度；在所述高溫處理之后，對所述高溫的硅片夾持環(huán)進(jìn)行低溫處理直至所述PPS環(huán)破裂， 所述低溫處理的處理溫度低于零下20攝氏度； 分離所述PPS環(huán)與金屬環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的硅片夾持環(huán)的回收方法，其特征在于，所述高溫處理的處理時間大于等于60秒。
3.如權(quán)利要求1所述的硅片夾持環(huán)的回收方法，其特征在于，在高溫處理后60秒以內(nèi)， 對所述硅片夾持環(huán)進(jìn)行低溫處理。
4.如權(quán)利要求1所述的硅片夾持環(huán)的回收方法，其特征在于，所述低溫處理的處理時間大于等于30秒。
5.如權(quán)利要求1所述的硅片夾持環(huán)的回收方法，其特征在于，采用干冰或液氮對所述硅片夾持環(huán)進(jìn)行低溫處理。
6.如權(quán)利要求1所述的硅片夾持環(huán)的回收方法，其特征在于，所述分離所述PPS環(huán)與金屬環(huán)包括敲擊所述硅片夾持環(huán)的金屬環(huán)或PPS環(huán)。
7.如權(quán)利要求1所述的硅片夾持環(huán)的回收方法，其特征在于，在分離所述PPS環(huán)與金屬環(huán)之后，還包括將所述回收處理后的金屬環(huán)與新的PPS環(huán)連接，形成新的硅片夾持環(huán)。
全文摘要
一種硅片夾持環(huán)的回收方法，包括提供硅片夾持環(huán)，所述硅片夾持環(huán)包含有金屬環(huán)與PPS環(huán)；對所述硅片夾持環(huán)進(jìn)行高溫處理，所述高溫處理的處理溫度為100攝氏度至250攝氏度；在所述高溫處理之后，對所述高溫的硅片夾持環(huán)進(jìn)行低溫處理直至所述PPS環(huán)破裂，所述低溫處理的處理溫度低于零下20攝氏度；分離所述PPS環(huán)與金屬環(huán)。本發(fā)明的硅片夾持環(huán)的回收方法采用簡便易行的方式將硅片夾持環(huán)的PPS環(huán)與金屬環(huán)分離，獲得了完整、清潔的金屬環(huán)，所述金屬環(huán)可以重新使用，這大大降低了化學(xué)機(jī)械拋光設(shè)備的維護(hù)成本。
文檔編號B09B3/00GK102371265SQ20101025356
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者高思瑋 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司