抛光垫扎孔设备及抛光垫扎孔方法与流程

1.本发明涉及硅片制造领域，特别是涉及一种抛光垫扎孔设备及抛光垫扎孔方法。


背景技术：

2.抛光工艺是硅片制造过程中的重要工序。通过抛光提高硅片表面平坦度的步骤决定了硅片表面的最终形貌，对后续的半导体器件制造良率有着非常重要的影响，因此对抛光工艺中的各项参数，比如抛光垫的平整度、抛光头旋转速度等必须进行严格的管理。
3.在硅片的双面抛光工艺中，上下定盘贴上抛光垫，上定盘通入抛光液，硅片放入游星轮上，通过上下定盘及太阳齿行星齿的运动以达到双面抛光的目的，因而抛光垫的表面平坦度直接影响最终抛光出的晶圆表面平坦度，故而抛光垫贴到机台定盘上时必须确保抛光垫和定盘之间完全贴合。如果抛光垫与上定盘之间有气泡，会导致抛光后的硅片平坦度变差，因而贴抛光垫之前，需要先对抛光垫进行扎孔处理，使得贴抛光垫时产生的气泡可通过预先扎的孔排出。
4.现有技术中对抛光垫进行扎孔处理是在将抛光垫贴上定盘前，使用简易的、表面安装有多根针的滚轮式滚针工具对抛光垫手动滚扎排气孔，这种方式存在很多问题。比如由于各根针之间很难做到安装高度完全一致，加上是手工操作，作业人员的水平不一，扎针孔的位置、间隔及深度难以做到完全一致，导致抛光垫表面平坦性差；其次，滚针工具上多根针同时滚动扎孔作业，滚动过程中，针尖受到的扭距大，容易出现断针，断掉的针掉在抛光垫上不容易检查出来，抛光过程中会划伤产品，断针位置在滚扎时出现较大空隙扎不出针孔的状况，抛光垫贴合到定盘上时无法有效去除气泡，导致抛光产品平坦度变差。


技术实现要素：

5.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种抛光垫扎孔设备及抛光垫扎孔方法，用于解决现有技术中采用表面安装有多根针的滚轮式滚针工具对抛光垫手动滚扎排气孔，存在的由于各根针之间很难做到安装高度完全一致，加上是手工操作，扎针孔的位置、间隔及深度难以做到完全一致，导致抛光垫表面平坦性差；且滚针工具上多根针同时滚动扎孔作业，滚动过程中，针尖受到的扭距大，容易出现断针，断掉的针掉在抛光垫上不容易检查出来，抛光过程中会划伤产品，断针位置在滚扎时出现较大空隙扎不出针孔的状况，抛光垫贴合到定盘上时无法有效去除气泡，导致抛光产品平坦度变差等问题。
6.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种抛光垫扎孔设备，所述抛光垫扎孔设备包括承载台、扎孔装置及驱动装置；所述承载台用于放置待扎孔的抛光垫；所述扎孔装置位于所述承载台上方，所述扎孔装置包括扎针，用于对抛光垫进行扎孔作业；所述驱动装置与所述承载台和/或所述扎孔装置相连接，用于驱动承载台和/或所述扎孔装置沿水平方向移动，以对抛光垫的预定位置进行扎孔作业；所述控制装置与所述扎孔装置及驱动装置相连接，以控制所述扎孔装置及驱动装置的作业。
7.可选地，所述驱动装置包括第一驱动装置及第二驱动装置，所述第一驱动装置与
所述承载台相连接，用于驱动所述承载台沿第一水平方向移动；所述第二驱动装置与所述扎孔装置相连接，用于驱动所述扎孔装置沿第二水平方向移动，第一水平方向与第二水平方向相垂直。
8.可选地，所述第一驱动装置包括丝杆及与丝杆相连接的电机，所述抛光垫扎孔设备还包括底座，所述承载台、扎孔装置及丝杆均位于所述底座上；所述底座上还设置有两个导轨，所述两个导轨平行间隔分布，所述承载台底部设置有多个滑块，多个滑块对应位于所述两个导轨上，当所述第一驱动装置驱动所述承载台沿第一水平方向移动时，滑块在导轨上移动。
9.可选地，所述抛光垫扎孔设备还包括支撑架，所述支撑架包括多根立柱以及架设于所述多根立柱之间的水平柱，所述多根立柱位于所述承载台的相对两侧；所述扎孔装置位于所述水平柱上，且在所述第二驱动装置的驱动下，可沿所述水平柱水平移动。
10.可选地，所述抛光垫扎孔设备还包括升降装置，所述升降装置与所述扎孔装置及控制装置相连接，以在所述控制装置的控制下调整扎针高度原点。
11.所述抛光垫上设置有定位孔，所述承载台上设置有与所述定位孔相对应的定位销，以对所述抛光垫进行定位及固定。
12.可选地，所述抛光垫扎孔设备还包括监控摄像装置，用于监控扎针的完好性及抛光垫扎孔后的针孔形状。
13.可选地，所述监控摄像装置与所述扎孔装置相邻设置且相互固定。
14.可选地，所述抛光垫扎孔设备还包括显示装置，与所述监控摄像装置相连接，以实时显示所述监控摄像装置的监测结果。
15.本发明还提供一种抛光垫扎孔方法，所述抛光垫扎孔方法基于上述任一方案中所述的抛光垫扎孔设备进行。
16.如上所述，本发明的抛光垫扎孔设备及抛光垫扎孔方法，具有以下有益效果：本发明经改善的结构设计，通过控制装置控制扎孔装置对抛光垫进行自动化扎孔作业，可以确保扎孔的位置、间隔及深度的一致性，从而有效提高抛光垫的表面平坦度，并且可以有效避免手工扎针时因力度不当导致的断针等问题，有助于提高后续的抛光良率。
附图说明
17.图1显示为本发明提供的抛光垫扎孔设备的结构示意图。
18.元件标号说明
19.11
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抛光垫
20.12
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承载台
21.13
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扎孔装置
22.14
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控制装置
23.151
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第一驱动装置
24.152
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第二驱动装置
25.16
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底座
26.161
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导轨
27.17
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支撑架
28.171
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立柱
29.172
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水平柱
30.18
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监控摄像装置
具体实施方式
31.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
32.须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
33.硅片抛光工艺中，抛光垫与定盘必须紧密贴合以确保其表面平坦度，因而在将抛光垫贴合到定盘之前都需要先在抛光垫表面扎孔，以在后续贴合时通过这些扎出的孔将贴合时的气泡排出。现有技术中通常使用简易的、表面安装有多根针的滚轮式滚针工具对抛光垫手动滚扎排气孔，扎针孔的位置、间隔及深度难以做到完全一致，导致抛光垫表面平坦性差，且容易出现断针，断掉的针掉在抛光垫上不容易检查出来，抛光过程中会划伤产品，断针位置在滚扎时出现较大空隙扎不出针孔的状况，抛光垫贴合到定盘上时无法有效去除气泡，导致抛光产品平坦度变差。故而本发针对此类问题提出了一种改善方案。
34.具体地，如图1所示，本发明提供一种抛光垫扎孔设备，所述抛光垫扎孔设备包括承载台12、扎孔装置13及驱动装置；所述承载台12用于放置待扎孔的抛光垫11；所述扎孔装置13位于所述承载台12上方，所述扎孔装置13包括扎针，扎孔装置13用于对抛光垫11进行扎孔作业；所述驱动装置与所述承载台12和/或所述扎孔装置13相连接，用于驱动承载台12和/或所述扎孔装置13沿水平方向移动，以对抛光垫11的预定位置进行扎孔作业；所述控制装置14与所述扎孔装置13及驱动装置相连接，以控制所述扎孔装置13及驱动装置的作业，所述控制装置14包括但不限于plc控制器、上位机等，控制装置14内预先可存储扎孔参数，比如孔间距、深度、大小等，基于预定的参数控制扎孔装置13及驱动装置的作业。本发明经改善的结构设计，通过控制装置控制扎孔装置对抛光垫进行自动化扎孔作业，可以确保扎孔的位置、间隔及深度的一致性，从而有效提高抛光垫的表面平坦度，并且可以有效避免手工扎针时因力度不当导致的断针等问题，有助于提高后续的抛光良率。
35.所述承载台12需具有高度平坦的表面以确保抛光垫11的水平无缝贴置，同时为避免扎孔时扎针在承载台12表面产生划痕甚至产生碎屑，所述承载台12需具有良好的刚度。较优地，所述承载台12的材质可以为不锈钢，或者是石墨、石墨烯(或者表面具有这些耐磨涂层的复合材质)等硬度较大的材质，其表面积需大于等于待扎孔的抛光垫11表面积。比如在一示例中，承载台12沿x轴方向的尺寸l1为4m而沿y轴方向的尺寸l2为2m。所述扎孔装置13上可以设置单个或多个扎针，优选为多个，以提高扎孔效率。当扎针为多个时，多个扎针可以按一定形状分布，比如呈直线状间隔分布，因而扎孔时单次可在抛光垫11的同一径向
扎出多个孔，而后通过移动抛光垫11和/或扎孔装置13进行下一排的扎孔作业。
36.作为示例，所述驱动装置包括第一驱动装置151及第二驱动装置152，所述第一驱动装置151与所述承载台12相连接，用于驱动所述承载台12沿第一水平方向移动；所述第二驱动装置152与所述扎孔装置13相连接，用于驱动所述扎孔装置13沿第二水平方向移动，第一水平方向与第二水平方向相垂直。所述第一水平方向可以为x轴方向而第二水平方向为y轴方向，或者所述第一水平方向为y轴方向而第二水平方向为x轴方向，重要的是使得所述抛光垫扎孔设备可以自两个不同的方向进行扎孔位置的调整，以完成预定位置的扎孔作业。所述第一驱动装置151可以包括丝杆和与丝杆相连接的电机，丝杆位于承载台下方，第二驱动装置152同样包括马达。
37.作为示例，所述抛光垫扎孔设备还包括底座16，所述承载台12及扎孔装置13均位于所述底座16上，所述第一驱动装置151的丝杆可以嵌设于所述底座16内提高其移动过程中的平稳性；所述底座16上还设置有两个导轨161，所述两个导轨161平行间隔分布，所述承载台12底部设置有多个滑块(未示出)，比如为2个或以上，但通常为偶数4个，两侧的滑块数量相同以确保滑动过程中的平稳，滑块可通过螺栓连接于承载台12底部，多个滑块对应位于所述两个导轨161上，当所述第一驱动装置151驱动所述承载台12沿第一水平方向移动时，滑块在导轨161上移动。这样的设置有助于进一步确保承载台12在移动过程中保持平稳，避免抛光垫11发生移位错位。当然，在其他示例中，也可以在所述底座16上设置对应所述滑块的滑槽，滑块在滑槽内滑动，本实施例中不做严格限制。在其他示例中，所述第一驱动装置还可以有其他结构，比如与所述承载台的相对两侧相连接以驱动其沿水平方向移动。
38.在一示例中，所述抛光垫11上设置有定位孔，所述承载台12上设置有与所述定位孔相对应的定位销，以对所述抛光垫11进行定位及固定，所述定位销可以为多个。
39.作为示例，所述抛光垫扎孔设备还包括支撑架17，所述支撑架17包括多根立柱171以及架设于所述多根立柱171之间的水平柱172，所述多根立柱171(至少为2根)位于所述承载台12的相对两侧；所述扎孔装置13位于所述水平柱172上，且在所述第二驱动装置152的驱动下，可沿所述水平柱172水平移动，即所述水平柱172同时起到支撑和导轨作用，水平柱172通常平行于第二水平方向。且在进一步的示例中，所述立柱171可以固定于所述底座16上。当然，在其他示例中，所述支撑架17还可以为其他结构，比如包括两个y型结构的立柱1和一根水平柱，水平柱架设于y型立柱上。
40.作为示例，所述抛光垫扎孔设备还包括升降装置(未示出)，所述升降装置与所述扎孔装置13及控制装置14相连接，以在所述控制装置14的控制下调整扎针高度原点，通过调整扎针高度原点，可以更好地调整扎孔深度。
41.作为示例，所述抛光垫扎孔设备还包括监控摄像装置18，用于监控扎针的完好性及抛光垫11扎孔后的针孔形状，有助于根据监测结果及时进行调整，确保扎孔均匀性。所述监控摄像装置18包括单个或多个摄像头，当摄像头为多个时，多个摄像头可以具有不同的分工，比如有专门负责监控扎针的摄像头及专门负责监控扎孔形状的摄像头。在一优选示例中，所述监控摄像装置18与所述扎孔装置13相邻设置且相互固定，因而所述监控摄像装置18可与所述扎孔装置13同步移动，以更好地监测扎针状态及扎孔形貌。
42.在进一步的示例中，所述抛光垫扎孔设备还包括显示装置，与所述监控摄像装置
18相连接，以实时显示所述监控摄像装置18的监测结果。所述显示装置可以为远程设置，使得工作人员实现远程监控管理。
43.为使本发明的技术方案和优点更加突出，下面示例性说明本发明的抛光垫11扎孔设的扎孔作业过程，本次示例以直径2米的抛光垫11的状况为例：
44.将抛光垫11放到承载台12上，利用抛光垫11上的定位孔与承载台12的定位销配合定位；
45.根据抛光垫11的型号在控制装置14中设定扎孔作业程序；
46.控制装置14控制承载台12沿第一水平方向移动到加工开始的x轴方向上的预定位置，控制扎孔装置13移动到y轴方向的预定位置；
47.控制升降装置将扎孔装置13调整到进行加工的z轴方向高度原点测定；
48.确认扎孔设备上的扎针完整性-》若无异常，则按设定的扎针进行深度进行扎孔加工-》监控扎针的完整性无异常-》监控扎孔后的抛光垫11表面孔形状无异常-》扎孔装置13移动到下一个y轴加工位置-》直到机台加工完y轴方向的所有孔-》抛光垫11移动到下一个x轴加工位置-》循环y轴方向加工-》程序循环加工完成所有的扎孔。
49.当然，上述过程只是示例性的，根据需要可以调整。重要的是采用本发明的抛光垫扎孔设备，扎孔作业可以实现完全自动化，可以确保扎孔的位置、间隔及深度的一致性，从而有效提高抛光垫的表面平坦度，且减少断针风险，有助于提高后续的抛光良率。
50.本发明还提供一种抛光垫扎孔方法，所述抛光垫扎孔方法基于上述任一方案中所述的抛光垫扎孔设备进行，故对所述抛光垫扎孔设备的介绍还请参考前述内容，出于简洁的目的不赘述。采用本发明的抛光垫扎孔设备进行的抛光垫扎孔方法可以实现完全的自动化，且扎孔过程中可以灵活调整承载台和/或扎孔装置的位置，有助于提高抛光垫的表面平坦度，提高后续的抛光作业良率。
51.综上所述，本发明提供一种抛光垫扎孔设备及抛光垫扎孔方法。所述抛光垫扎孔设备包括承载台、扎孔装置及驱动装置；所述承载台用于放置待扎孔的抛光垫；所述扎孔装置位于所述承载台上方，所述扎孔装置包括扎针，用于对抛光垫进行扎孔作业；所述驱动装置与所述承载台和/或所述扎孔装置相连接，用于驱动承载台和/或所述扎孔装置沿水平方向移动，以对抛光垫的预定位置进行扎孔作业；所述控制装置与所述扎孔装置及驱动装置相连接，以控制所述扎孔装置及驱动装置的作业。本发明经改善的结构设计，通过控制装置控制扎孔装置对抛光垫进行自动化扎孔作业，可以确保扎孔的位置、间隔及深度的一致性，从而有效提高抛光垫的表面平坦度，并且可以有效避免手工扎针时因力度不当导致的断针问题，有助于提高后续的抛光良率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
52.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。