[发明专利]一种减少抛光片表面划痕方法

说明书

本发明是一种集成电路用抛光机减少抛光后硅片表面划痕的方法。通过对化学机械抛光机抛光完成后陶瓷盘取盘流程的设计，将抛光机机械手臂抓取陶瓷盘的流程分为水平拉取动作A和垂直抓取动作B；水平拉取动作A由相同的、周期性发生单元水平拉取动作a（简称为单元动作a）构成，垂直抓取动作B由n个垂直方向上的单元垂直拉取动作（简称单元动作b）组成，在单元动作b中所受的提拉力F_n随提拉次数n改变，单元动作a与单元动作b交替进行共同构成陶瓷盘抓取的整体动作，以此使得抓取陶瓷盘过程的水平移动总距离S和垂直移动总距离H最小，在减小机械手损伤的同时减小抛光片产品出现划伤的可能。

技术领域

本专利属于集成电路领域，特别是单晶硅片化学机械抛光机中单一步骤取盘流程的设计。

背景技术

集成电路是现代信息产业与信息社会的基础，同样也是推动国民经济和信息化发展的关键技术之一，也同要是改造与生机传统产业的核心技术。在进行集成电路的生产制造过程中，在世界上所出售的半导体电子元件中，90%的半导体器件都是由硅材料进行生产的，硅片作为其基础原材料也有着相当重要的地位。硅片是与多晶硅为原料通过拉晶、切片、腐蚀、热处理、抛光、清洗等工艺进行生产而成的，其成品具有晶体完整、高纯度、高表面质量、高精度等特性。

随着IC制造技术的高速发展，为了提高IC的表面集成度，要求硅片的刻线宽度越来越细，因此，对原料硅片表面质量的要求也越来越高，其宏观表述就是硅片表面不含有任何损伤、表面光洁平整。在硅片的生产过程中，从多晶硅到制品需要经过一系列的加工流程如切片、研磨、抛光等都会对其表面平整度产生巨大影响，然而在硅片加工表面层及加工表面层物理化性质的微小变化就会导致器件成废品，因此使工艺过程中获得低损伤或无损伤的硅片具有重要意义。在上述硅片加工过程中，硅片化学机械抛光是其中改善硅片表面平整度中的重要工艺，抛光工艺可以在宏观上改善前加工步骤产生的问题，从而使得抛光后硅片具有平整的表面。但是，在抛光工艺过程当中也有可能会产生一定的表面损伤，其中比较严重的就是划痕的产生；在化学机械抛光过程中划痕产生的原因有很多比如，异常的抛光压力、抛光布的选择与处理、抛光浆料的影响以及陶瓷盘的取放等；其中，陶瓷盘的取放尤其是取盘的过程中容易对硅片的抛光面产生影响。在现在的化学机械抛光流程中，现有工艺多采用联抛的方式对硅片进行处理，因此贴有硅片的陶瓷盘需要在多台抛光机中传递，其中陶瓷盘的传递由机械手代为执行，因此其中需要使用机械手将陶瓷盘抓离抛光大盘，机械手抓取陶瓷盘的分解过程如下：首先机械手吸盘部分吸取陶瓷盘，然后将陶瓷盘向机械手的方向沿陶瓷盘水平面的方向上拖动一段距离，最后在垂直于陶瓷盘表面的方向向上方拉动陶瓷盘使其脱离的大盘表面。在现有技术下，此取盘的抛光流程有两点问题：一、由于取盘过程发生在化学机械抛光过程结束之后，陶瓷盘在纯水与浆料的作用下被紧紧的吸附于抛光大盘表面，单方面的持续作用力很难使其脱离抛光大盘表面，因此现有工艺采用先水平方向拖拽20-40mm，再垂直方向拉取的方式进行陶瓷盘的抓取，垂直抓取高度设定值通常为提拉高度20-30mm，拉起瞬间的拉力通常会使用达到相当于陶瓷盘自身重力两倍以上的力，但由于陶瓷盘与大盘贴合过紧，在长距离水平拖拽的过程中较易产生划痕，对产品产生影响；二、同样由于陶瓷盘与大盘贴合过紧的原因，在进行垂直方向拉取陶瓷盘使陶瓷盘脱离大盘表面的瞬间，陶瓷盘会由于惯性的原因快速向拉取方向回弹，这种现象对机械手有一定的损伤，长期保持此状态进行使用会对机械手的精度产生一定影响。因此，若要维持设备稳定、准确运行以及产品的高质量，则需要对重新设计新的方法进行使用。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明对抛光机机械手对于陶瓷盘的方式进行重新的设计，利用将作用力多方向，周期型的施加在陶瓷盘上，使得陶瓷盘在与大盘有轻微相对运动甚至相对静止的情况下实现陶瓷盘的抓取，以此来减少硅片表面产生划痕的可能并且减小机械手回弹效果，对机械手的使用精度进行保护。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

为实现抛光结束后抓取陶瓷盘过程中的划痕减少，采取如下措施：

首先机械手的吸盘装置先对陶瓷盘进行吸附，确保其吸附牢固。