一种延长抛光布使用寿命的处理方法与流程

本发明涉及一种延长抛光布使用寿命的处理方法，属于半导体材料技术领域。

背景技术：

用于化学机械抛光(cmp)的抛光布，普遍采用聚氨酯材料，加工成无纺布结构并密布了微小孔洞。配合含有碱性胶体二氧化硅颗粒的抛光液来完成机械研磨和化学腐蚀交替作用的过程。该过程极易使胶体二氧化硅颗粒抱团凝结，堵塞抛光布表面的微小孔洞，使抛光布失去机械研磨的作用。

传统改善抛光布使用寿命的方法，或者采用机械或化学的方式清除抛光布表面孔洞中的堵塞物，或者使用修整环将抛光布磨薄一层，把堵塞层整个磨掉。前一种清除方式不能有效去除抛光布表面孔洞中的堵塞物，抛光布使用寿命始终维持在几十个小时左右。后一种方法效果显著，但会改变抛光布表面的平整度，进而影响硅衬底抛光片的几何形貌，使产品无法达到客户要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可有效延长抛光布使用寿命的处理方法，且不影响硅衬底抛光片的几何形貌水平。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种延长抛光布使用寿命的处理方法，包括以下步骤：

(1)刷盘刷布：将刷盘放置在贴好抛光布的抛光机盘面上，用抛光机的压力头压住刷盘，压力范围为60～200kg，抛光机大盘转速为15～60rpm，刷盘转速为15～60rpm，刷盘与抛光机大盘旋转方向相同，抛光布上超纯水流量为1～20l/min，刷盘刷布的频率为抛光机每运行1～5个批次刷布一次，每次刷布时间为10s～5min；

(2)高压水冲洗：用高压水冲洗抛光布表面，高压水压强为10～20mpa，高压水喷口距离抛光布5～50mm，用高压水把整张抛光布冲洗一遍；高压水冲洗抛光布的频率为抛光机每运行5～10个批次冲洗一次；

(3)修整环研磨：将修整环放置在抛光布上，用抛光机的压力头压住修整环，压力范围为60～100kg，抛光机大盘转速为15～60rpm，修整环转速为15～60rpm，修整环与抛光机大盘旋转方向相同，抛光布上超纯水流量为1～20l/min，修整环研磨抛光布的时间为10s～5min；然后使修整环与抛光机大盘旋转方向相反，压力范围、转速范围和超纯水流量范围都不变，继续研磨抛光布10s～5min；修整环研磨的频率为抛光机每运行20～30个批次进行一次。

在研发过程中，发明人发现，抛光布使用寿命到期的根本原因是抛光布表面孔洞被抛光过程产生的碎屑填满，变成镜面，失去抛光作用。传统延长抛光布寿命的方式就是刷子刷或高压水冲，或者二者结合着用。但清洁效果有限，还是会有一些碎屑清理不掉。最终抛光布失去抛光作用，更换新布。修整环研磨的方式是把抛光布表面研磨掉薄薄一层，被堵塞的孔洞层也被全部研磨掉，露出全新的孔洞状纤维结构，也能提升抛光布的使用寿命，但修整环研磨的方式会轻微改变抛光布表面的平整度，进而改变硅片抛光后的表面平整度，使硅片的平整度数值变大。抛光布累计研磨次数多了，平整度的改变就是巨大的。最终抛光布不是因为失去抛光作用而更换，而是因为加工出来的硅片平整度太差而更换。而在本发明中，是用轻微程度的修整环研磨，配合刷盘、高压水的冲洗，来有效提升抛光布的使用寿命。

优选地，所述刷盘的直径与抛光机压力头的直径相同，刷盘的刷毛材质为尼龙。每根刷毛直径为0.5～1.5mm，刷毛露出刷盘的长度为5～20mm。

优选地，所述步骤(2)单独进行，或者在进行步骤(2)时，同时进行步骤(1)的操作。即高压水冲洗抛光布可单独进行也可与刷盘刷布同时进行。

优选地，所述修整环的直径与抛光机压力头的直径相同，修整环研磨面上的研磨颗粒的材质为金刚石颗粒、碳化硅颗粒或氧化铝颗粒，研磨颗粒的粒径为100～400目。

优选地，所述步骤(3)单独进行，或者在进行步骤(3)时，同时进行步骤(1)和步骤(2)的操作。即修整环研磨抛光布可单独进行也可与高压水冲洗、刷盘刷布同时进行。

本发明适用于单面抛光机。

本发明的优点在于：

采用本发明的方法对抛光布使用寿命的延长效果非常显著，可有效将抛光布的使用寿命提高到一百小时以上，且始终不会影响硅衬底抛光片的几何形貌水平。

附图说明

图1为显示刷盘刷布、高压水冲洗抛光布、修整环研磨抛光布同时进行的示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。

如图1所示，在用刷盘刷布时，将刷盘1放置在贴好抛光布的抛光机盘面4上，用抛光机的压力头5压住刷盘。在用高压水冲洗时，用高压水输出装置2向抛光布表面输出高压水。在用修整环研磨抛光布时，将修整环3放置在贴好抛光布的抛光机盘面4上，用抛光机的压力头5压住修整环。

实施例1

抛光机大盘上贴付的抛光布为聚氨酯材质、无纺布结构，型号为suba800。抛光机大盘直径为1270mm，刷盘直径为483mm。

抛光机每生产1个批次，就用刷盘按下述方式刷布一次。将与压力头同直径的刷盘放置在贴好抛光布的抛光机盘面上，刷盘的刷毛直径为1.2mm，刷毛露出刷盘18mm，用抛光机的压力头压住刷盘，压力头供给的压力为80kg，抛光机大盘转速为45rpm，刷盘转速为45rpm，两者旋转方向相同。抛光布上的超纯水流量为12l/min，刷布时间为30s。

抛光机每生产5个批次，就用高压水按下述方式冲洗抛光布一次。高压水的压强为17mpa，高压水喷口距离抛光布表面30mm，用高压水冲洗整张抛光布。因为刷盘刷布是每生产1个批次就要进行一次的，此时为保证生产效率，高压水清洗与刷盘刷布同时进行。

抛光机每生产30个批次，就用修整环按下述方式研磨抛光布一次。将修整环放置在贴好抛光布的抛光机盘面上，用抛光机的压力头压住修整环，压力头供给的压力为60kg，抛光机大盘转速为30rpm，修整环转速为30rpm，两者旋转方向相同，抛光布上的超纯水流量为12l/min，研磨时间45s。然后使修整环的转速与抛光机大盘转速相反，压力头供给的压力仍为60kg，抛光机大盘转速仍为30rpm，修整环转速仍为30rpm，抛光布上的超纯水流量仍为12l/min，研磨时间40s。为保证生产效率，每1批次进行一次的刷盘刷布和每5批次进行一次的高压水冲洗，与修整环研磨抛光布同时进行。

在生产过程中，每间隔5个批次，测一次抛光去除速率，当去除速率小于1微米/分钟时，证明抛光布无法满足当前的产能要求，失去抛光能力，判为到达使用寿命。

经过以上步骤，抛光布使用至128小时，运行了750个批次方才失去抛光能力，宣布到达使用寿命。

技术特征：

1.一种延长抛光布使用寿命的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)刷盘刷布：将刷盘放置在贴好抛光布的抛光机盘面上，用抛光机的压力头压住刷盘，压力范围为60～200kg，抛光机大盘转速为15～60rpm，刷盘转速为15～60rpm，刷盘与抛光机大盘旋转方向相同，抛光布上超纯水流量为1～20l/min，刷盘刷布的频率为抛光机每运行1～5个批次刷布一次，每次刷布时间为10s～5min；

(2)高压水冲洗：用高压水冲洗抛光布表面，高压水压强为10～20mpa，所用高压水为超纯水，高压水喷口距离抛光布5～50mm，用高压水把整张抛光布冲洗一遍；高压水冲洗抛光布的频率为抛光机每运行5～10个批次冲洗一次；

(3)修整环研磨：将修整环放置在抛光布上，用抛光机的压力头压住修整环，压力范围为60～100kg，抛光机大盘转速为15～60rpm，修整环转速为15～60rpm，修整环与抛光机大盘旋转方向相同，抛光布上超纯水流量为1～20l/min，修整环研磨抛光布的时间为10s～5min；然后使修整环与抛光机大盘旋转方向相反，压力范围、转速范围和超纯水流量范围都不变，继续研磨抛光布10s～5min；修整环研磨的频率为抛光机每运行20～30个批次进行一次。

2.根据权利要求1所述的延长抛光布使用寿命的处理方法，其特征在于，所述刷盘的直径与抛光机压力头的直径相同，刷盘的刷毛材质为尼龙。

3.根据权利要求2所述的延长抛光布使用寿命的处理方法，其特征在于，每根刷毛直径为0.5～1.5mm，刷毛露出刷盘的长度为5～20mm。

4.根据权利要求1所述的延长抛光布使用寿命的处理方法，其特征在于，所述步骤(2)单独进行，或者在进行步骤(2)时，同时进行步骤(1)的操作。

5.根据权利要求1所述的延长抛光布使用寿命的处理方法，其特征在于，所述修整环的直径与抛光机压力头的直径相同，修整环研磨面上的研磨颗粒的材质为金刚石颗粒、碳化硅颗粒或氧化铝颗粒，研磨颗粒的粒径为100～400目。

6.根据权利要求1所述的延长抛光布使用寿命的处理方法，其特征在于，所述步骤(3)单独进行，或者在进行步骤(3)时，同时进行步骤(1)和步骤(2)的操作。

7.根据权利要求1所述的延长抛光布使用寿命的处理方法，其特征在于，所述抛光机为单面抛光机。

技术总结
本发明公开了一种延长抛光布使用寿命的处理方法，包括以下步骤：(1)刷盘刷布：将刷盘放置在贴好抛光布的抛光机盘面上，用抛光机的压力头压住刷盘，刷盘与抛光机大盘旋转方向相同；(2)高压水冲洗：用高压水冲洗抛光布表面，用高压水把整张抛光布冲洗一遍；(3)修整环研磨：将修整环放置在抛光布上，用抛光机的压力头压住修整环，修整环与抛光机大盘旋转方向相同，修整环研磨抛光布的时间为10s～5min；然后使修整环与抛光机大盘旋转方向相反，压力范围、转速范围和超纯水流量范围都不变，继续研磨抛光布10s～5min。本发明的方法对抛光布使用寿命的延长效果非常显著，可有效延长抛光布的使用寿命，且始终不会影响硅衬底抛光片的几何形貌水平。

技术研发人员：林霖;史训达;李彦君;刘云霞;陈克强;杨少昆;周莹莹;李奇
受保护的技术使用者：有研半导体材料有限公司
技术研发日：2018.12.13
技术公布日：2020.06.23