CN115958523A - 保持环和研磨设备 - Google Patents

Abstract

本公开实施例提供了一种保持环和研磨设备。该保持环包括环形本体，环形本体具有内周壁、外周壁以及连接于内周壁和外周壁的顶端的研磨表面；环形本体还具有自研磨表面凹陷的多个间隔设置的沟槽，沟槽自内周壁向外周壁延伸并贯通；其中，沟槽的两个侧壁之间的宽度在垂直于沟槽底壁的方向上不完全相同，所有沟槽的两个侧壁底部之间的宽度之和大于或等于所有沟槽的两个侧壁顶部之间的宽度之和。本公开实施例的保持环，能够减少半导体结构研磨的表面的研磨缺陷，提高研磨率。

Description

保持环和研磨设备

技术领域

本公开涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种保持环和研磨设备。

背景技术

化学机械研磨(Chemical Mechanical Polish，CMP)是一个通过化学反应过程和机械研磨过程共同作用的工艺，经常应用于半导体结构的平坦化中。研磨过程中，研磨设备的研磨头抓取待研磨的半导体结构，例如晶圆，施加一定的压力在晶圆背面，使得晶圆正面紧贴研磨垫。通常，在研磨头的下方设有保持环，用以维持晶圆，避免晶圆滑落。

为了增大产能和满足工艺要求，半导体结构(如晶圆)的直径和集成度不断加大，在对半径为150mm的晶圆研磨过程中，随着保持环的不断磨削消耗，晶圆与研磨垫之间的研磨液以及副产物不能及时排出导致副产物聚集，且新的研磨液不能及时补充，且随着保持环的进一步磨削，使得研磨液的流速不稳定，导致晶圆表面出现研磨缺陷，降低研磨率。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的相关技术的信息。

发明内容

本公开实施例提供了一种保持环和研磨设备，能够减少半导体结构研磨的表面出现研磨缺陷，提高研磨率。

本公开实施例提供了一种保持环，包括环形本体，具有内周壁、外周壁以及连接于所述内周壁和所述外周壁的顶端的研磨表面；所述环形本体还具有自所述研磨表面凹陷的多个间隔设置的沟槽，所述沟槽自所述内周壁向所述外周壁延伸并贯通；其中，所述沟槽的两个侧壁之间的宽度在垂直于所述沟槽底壁的方向上不完全相同，所有所述沟槽的两个侧壁底部之间的宽度之和大于或等于所有所述沟槽的两个侧壁顶部之间的宽度之和。

在本公开的一些实施例中，多个所述沟槽包括：第一梯形槽，具有相对的第一底壁和第一开口，在垂直于所述第一底壁的方向上，所述第一梯形槽的宽度自所述第一底壁向所述第一开口的方向逐渐增大；第二梯形槽，具有相对的第二底壁和第二开口，在垂直于所述第二底壁的方向上，所述第二梯形槽的宽度自所述第二底壁向所述第二开口的方向逐渐减小。

在本公开的一些实施例中，所述第一梯形槽的第一开口的宽度与所述第二梯形槽的第二开口的宽度之和等于所述第一梯形槽的第一底壁的宽度与所述第二梯形槽的第二底壁的宽度之和。

在本公开的一些实施例中，所述第一梯形槽在垂直于所述第一底壁方向的横截面具有第一形状，所述第二梯形槽在垂直于所述第二底壁的方向上的横截面具有第二形状，所述第一形状在旋转180°后与所述第二形状重合。

在本公开的一些实施例中，所述第一梯形槽和所述第二梯形槽的数量相同。

在本公开的一些实施例中，所述第一梯形槽和所述第二梯形槽相邻且等间隔设置。

在本公开的一些实施例中，多个所述沟槽包括扩充槽，所述扩充槽的两个侧壁的表面向相互远离的方向凹陷，且所述扩充槽的开口的宽度等于所述扩充槽的底壁的宽度。

在本公开的一些实施例中，所述扩充槽的两个侧壁的表面为弧形面或弯折面。

在本公开的一些实施例中，多个所述沟槽还包括扩充槽，所述扩充槽的两个侧壁的表面为向相互远离的方向凹陷的弧形面，且所述扩充槽的开口的宽度等于所述扩充槽的底壁的宽度；所述扩充槽设于所述第一梯形槽和所述第二梯形槽之间。

在本公开的一些实施例中，所述沟槽的底壁的表面与所述研磨表面平行。

在本公开的一些实施例中，所述环形本体的所述内周壁的顶部设有周向延伸的环形槽，所述环形槽与多个所述沟槽连通。

在本公开的一些实施例中，在垂直于所述研磨表面的方向上，所述环形槽的开口的尺寸小于所述沟槽的深度。

在本公开的一些实施例中，所述保持环还包括缓冲垫，设于所述环形本体的内周壁上。

在本公开的一些实施例中，所述缓冲垫的厚度为0.03mm～0.08mm。

本公开实施例还提供一种研磨设备，用于研磨基板，包括研磨垫、研磨头、上述任一实施例所述的保持环以及研磨液供给装置。其中，研磨头配置为在研磨期间抓取所述基板，并将所述基板抵靠于所述研磨垫进行研磨；保持环安装于所述研磨头，配置为在研磨过程中固定所述基板，所述保持环的研磨表面朝向所述研磨垫；研磨液供给装置配置为在研磨期间提供研磨液，所述研磨液通过所述保持环的沟槽流入以及流出所述研磨垫和所述基板之间。

由上述技术方案可知，本公开实施例的半导体结构的制备方法及半导体结构具备以下优点和积极效果中的至少之一：

本公开实施例中，在保持环的环形本体上设有多个间隔的沟槽，且沟槽的两个侧壁之间的宽度在垂直于沟槽底壁的方向上不完全相同，且所有沟槽的两个侧壁底部之间的宽度之和大于或等于所有沟槽的两个侧壁顶部之间的宽度之和，不仅能够增大研磨液的流通截面积，使得研磨液能够充分流入半导体结构的研磨面处，而且随着保持环的研磨表面在研磨过程中的不断磨削损耗，研磨液的流速不会发生明显变化，仍然能够保证研磨液充分且稳定地流入以及副产物充分且稳定地排出，减少半导体结构的表面的研磨缺陷，提高研磨率。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本公开的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1为本公开一些实施例示出的保持环的立体结构示意图；

图2为本公开一些实施例示出的保持环的俯视图；

图3为图2中沿A-A的剖面图，示出了第一梯形槽的截面图；

图4为图2中沿B-B的剖面图，示出了第二梯形槽的截面图；

图5为本公开一些实施例示出的另一实施例中的第一梯形槽的截面图；

图6为本公开一些实施例示出的扩充槽的截面图；

图7为本公开另一些实施例示出的扩充槽的截面图；

图8为本公开另一些实施例示出的扩充槽的截面图；

图9为图2中沿C-C的剖面图，示出了环形槽的截面图；

图10为本公开一些实施例中的研磨设备的结构示意图。

附图标记说明：

100、保持环；1、环形本体；11、内周壁；12、外周壁；13、研磨表面；14、装配表面；15、沟槽；151、第一梯形槽；1511、第一侧壁；1512、第一底壁；1513、第一开口；152、第二梯形槽；1521、第二侧壁；1522、第二底壁；1523、第二开口；153、扩充槽；16、环形槽；2、缓冲垫；w11、第一开口的宽度；w12、第一底壁的宽度；w21、第二开口的宽度；w22、第二底壁的宽度；w31、扩充槽的开口的宽度；w32、扩充槽的底壁的宽度；d1、环形槽的开口的尺寸；d2、沟槽的深度；t1、缓冲垫的厚度；O、环形本体的圆心；α、第一夹角；β、第二夹角；

200、研磨垫；300、研磨头；400、基板；500、研磨液供给装置；600、研磨台；700、第一旋转轴；800、第二旋转轴；900、柔性膜。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

在对本公开的不同示例性实施方式的下面描述中，参照附图进行，附图形成本公开的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本公开的多个方面的不同示例性结构。应理解的是，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本公开范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“之上”、“之间”、“之内”等来描述本公开的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本公开的范围内。此外，权利要求书中的术语“第一”、“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数字限制。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

另外，在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

化学机械研磨(Chemical Mechanical Polish，CMP)是一个通过化学反应过程和机械研磨过程共同作用的工艺。经常用于半导体结构的平坦化中。在研磨过程中，研磨设备的研磨头抓取待研磨的半导体结构，例如，该半导体结构可以是晶圆，施加一定的压力在晶圆背面，使得晶圆正面紧贴研磨垫。通常在研磨头的下方设有保持环，用以维持晶圆，避免晶圆滑落。

在研磨过程中，研磨垫自身进行旋转，同时，研磨头带动晶圆与研磨垫同方向旋转，使得晶圆正面与研磨垫表面产生机械摩擦。在研磨过程中，通过一系列复杂的机械和化学作用去除晶圆表面的一定厚度的膜层，从而达到晶圆平坦化的目的。

随着半导体技术的发展，半导体结构的集成度越来越大，对研磨质量的要求越来越高。在研磨过程中，保持环与研磨垫接触，随着研磨的进行，保持环会不断磨削消耗，保持环上的用于研磨液流通的通道也会越来越浅，使得晶圆与研磨垫之间的研磨液以及副产物不能及时排出，导致副产物聚集，且新的研磨液不能及时补充，导致晶圆表面会出现研磨缺陷，并且降低了研磨率。

基于此，本公开实施例提供了一种保持环100，如图1和图10所示，本公开实施例的保持环100包括环形本体1，具体地，环形本体1为如图1和图2所示的环形圈。该环形本体1具有内周壁11和外周壁12。环形本体1具有两个相对的表面，其中一个表面连接于内周壁11和外周壁12的顶端，在研磨过程中，该表面朝向研磨垫200，并与研磨垫200接触，称为研磨表面13，该研磨表面13为平面。另一个表面连接于内周壁11和外周壁12的底端，在研磨过程中，该另一个表面远离研磨垫200，与研磨头300的底端连接，实现将保持环100与研磨头300装配在一起，称该另一表面为装配表面14，该装配表面14可以为平面，也可以为曲面，此处不做特殊限定。

在一些实施例中，如图1和图2所示，环形本体1还具有多个间隔设置的沟槽15，这些沟槽15自研磨表面13向靠近装配表面14的方向凹陷。每个沟槽15具有两个侧壁和一个底壁，底壁连接于两个侧壁之间，作为沟槽15的槽底。

沟槽15自环形本体1的内周壁11向外周壁12延伸并贯通，作为研磨液以及研磨副产物流动的通道。如图1和图2以及图10所示，在一些实施例中，沟槽15自内周壁11呈辐射状向外周壁12延伸，即沟槽15的延伸方向并未经过环形本体1的圆心O。在研磨过程中，研磨液通过这些沟槽15流入待研磨的基板400与研磨垫200之间，以使基板400被研磨。其中，基板400即为上面提到的半导体结构，该基板400可以是晶圆或者芯片等需要平坦化的半导体结构，此处不做特殊限定。

参考图10，研磨时，研磨头300旋转，保持环100随研磨头300一起旋转，因而，沟槽15自内周壁11呈辐射状向外壁延伸更有利于研磨液流入保持环100内以及将研磨副产物排出，避免副产物聚集。在另一些实施例中，沟槽15也可以沿环形本体1的径向延伸，即沟槽15的延伸方向能够穿过环形本体1的圆心O。关于沟槽15的延伸方向，此处不做特殊限定。

在一些实施例中，如图3至图8所示，沟槽15的两个侧壁之间的宽度在垂直于沟槽15底壁的方向上不完全相同，也就是说，沟槽15的两个侧壁并不是相互平行的。沟槽15的两个侧壁之间的宽度可以理解为两个侧壁之间的距离。本公开实施例中，将沟槽15的两个侧壁之间的宽度设置为不完全相同，能够将沟槽15的截面面积设计为不同的形状，该截面是指沿着垂直于沟槽15的延伸方向截断的面，能够增大研磨液流入保持环100的流量，减少研磨过程中的颗粒物聚集，减少研磨缺陷。

在一些实施例中，环形本体1上的所有沟槽15的两个侧壁底部之间的宽度之和大于或等于所有沟槽的两个侧壁顶部之间的宽度之和。也就是说，所有沟槽15的底壁的宽度之和大于或等于所有沟槽15的开口的宽度之和，因而，在研磨过程中，随着保持环100的磨削消耗，即便沟槽15的深度减小，但是沟槽15的宽度不会减小，避免了由于沟槽15的宽度减小导致的掩膜副产物不能及时排出以及研磨液不能及时供给的缺陷，同时，也避免了因沟槽15的宽度减小而导致的研磨液的流速过快等不稳定因素造成的研磨缺陷。

需要说明的是，沟槽15的侧壁的底部可以理解为沟槽15的底壁的部分，沟槽15的侧壁的顶部可以理解为侧壁靠近开口的部分。

在一些实施例中，沟槽15底壁的表面与环形本体1的研磨表面13平行，即垂直于沟槽15底壁的方向也垂直于研磨表面13。在另一些实施例中，沟槽15底壁的表面也可以与环形本体1的研磨表面13具有一定的夹角，此处不做特殊限定。

在一些实施例中，如图3至图5所示，多个沟槽15包括第一梯形槽151。其中，第一梯形槽151具有相对的第一底壁1512和第一开口1513，在垂直于第一底壁1512的方向上，第一梯形槽151的宽度自第一底壁1512向第一开口1513的方向逐渐增大。

如图3所示，第一梯形槽151的横截面可以为倒梯形，即第一梯形槽151的第一开口1513自第一底壁1512逐渐扩大。第一梯形槽151的横截面的形状可以为等腰梯形，使得研磨液以及副产物能够顺利通过该第一梯形槽151，同时利于加工。在一些实施例中，第一梯形槽151的第一开口1513的宽度w11可以为2～3.5mm，例如，除了上述两端值外，还可以是2.5mm、2.6mm、2.75mm、2.8mm、2.84mm、2.9mm、3.15mm、3.3mm、3.4mm，第一底壁1512的宽度w12可以为1.5～2mm，例如，除了上述两个端值外，还可以是1.6mm、1.7mm、1.75mm、1.8mm、1.84mm、1.9mm、1.95mm，第一梯形槽151的深度(即第一底壁1512到第一开口1513的距离)可以为1.5～2mm，例如，除了上述两个端值外，还可以是1.6mm、1.7mm、1.75mm、1.8mm、1.84mm、1.9mm、1.95mm。第一梯形槽151的第一侧壁1511与第一底壁1512的第一夹角α可以为91°～110°，例如，除了上述两个端值外，第一夹角α还可以是92.5°、93.32°、94°、96.5°、98°、100°、102°、105°、107°、108°，该本领域技术人员可以根据实际情况选择，此处不做特殊限定。由于第一梯形槽151的宽度自第一底壁1512向第一开口1513的方向逐渐增大，因而能够增大研磨液的流量，使得研磨副产物能够及时排出并且及时补充足量的研磨液。

在一些实施例中，多个沟槽15还包括第二梯形槽152，第二梯形槽152具有相对的第二底壁1522和第二开口1523，在垂直于第二底壁1522的方向上，第二梯形槽152的宽度自第二底壁1522向第二开口1523的方向逐渐减小。

在一些实施例中，第二梯形槽152的横截面可以为梯形，即第二梯形槽152的开口自第一底壁1512逐渐收敛。第二梯形槽152的横截面的形状可以为等腰梯形。第二梯形槽152的第二开口1523的宽度w21可以是1.5～2mm，例如，除了上述两个端值外，还可以是1.6mm、1.7mm、1.75mm、1.8mm、1.84mm、1.9mm、1.95mm，第二底壁1522的宽度w22可以是2～3.5mm，例如，除了上述两端值外，还可以是2.5mm、2.6mm、2.75mm、2.8mm、2.84mm、2.9mm、3.15mm、3.3mm、3.4mm，第二梯形槽152的深度(即第二底壁1522到第二开口1523的距离))可以是1.5～2mm，例如，除了上述两个端值外，还可以是1.6mm、1.7mm、1.75mm、1.8mm、1.84mm、1.9mm、1.95mm。第二梯形槽152的侧壁与第二底壁1522的第二夹角β可以为70°～89°，例如，除了上述两个端值外，第二夹角β还可以是72°、73°、75°、78°、80°、82°、83.5°、86°、86.5°、86.68°、87.5°，本领域技术人员可以根据实际情况选择，此处不做特殊限定。

在一些实施例中，第一梯形槽151、第二梯形槽152的横截面可以为不严格的梯形。也就是说，第一梯形槽151的第一侧壁1511和第二梯形槽152的第二侧壁1521可以不为平面。在一些实施例中，第一梯形槽151的两个第一侧壁1511和第二梯形槽152的两个第二侧壁1521的表面可以均为向相互远离的方向凹陷的表面，该表面可以是弧形面(如图5所示)、多个平面连接而成的弯折面(图中未示出)。将第一侧壁1511和第二侧壁1521的表面设置为向相互远离的方向凹陷的表面，能够进一步增大第一梯形槽151和第二梯形槽152的横截面的面积，进而增大研磨液的流量，能够顺利输送研磨液以及排出研磨副产物。将表面设置为弧形面，能够减小研磨液的流动阻力，同时能够避免研磨残渣在沟槽15内聚集，保证研磨液以及研磨副产物的顺利流动。

如图3和图4所示，在一些实施例中，第一梯形槽151的第一开口1513的宽度w11与第二梯形槽152的第二开口1523的宽度w21之和等于第一梯形槽151的第一底壁1512的宽度w12与第二梯形槽152的第二底壁1522的宽度w22之和。具体地，在一些实施例中，第一梯形槽151的第一开口1513的宽度w11与第二梯形槽152的第二底壁1522的宽度w22相同，第一梯形槽151的第一底壁1512的宽度w12与第二梯形槽152的第二开口1523的宽度w21相同。因而，可以将第一梯形槽151和第二梯形槽152作为一个组合，则流经每个组合的研磨液的流量是相同的，且由于第一梯形槽151和第二梯形槽152的两个侧壁之间的宽度不同，能够增大研磨液的流量。

在一些实施例中，第一梯形槽151在垂直于其延伸方向的横截面(即如图2中沿A-A的截面)具有第一形状，第二梯形槽152在垂直于其延伸方向的横截面(即如图2中沿B-B的截面)具有第二形状，第一形状在旋转180°后与第二形状重合。

具体地，如图3和图4所示，第一梯形槽151和第二梯形槽152的横截面的形状均为等腰梯形，在第一梯形槽151的横截面旋转180°后，第一梯形槽151和第二梯形槽152的横截面能够重合，也就是说，第一梯形槽151和第二梯形槽152的横截面的形状及各个边长的尺寸是完全相同的，因而第一梯形槽151和第二梯形槽152的横截面的面积也是相同的，因而随着保持环100研磨过程中发生磨削损耗，如图2所示，从俯视角度来看，第一梯形沟槽151和第二梯形沟槽152的在沿着研磨液的流动方向上的截面面积之和不会变化，也可以理解为，随着保持环100的磨损，第一梯形槽151和第二梯形槽152的宽度之和不会发生变化，即研磨液的流动路径的宽度不会发生变化，进而确保研磨液流动的稳定性，防止流动路径突然变窄导致研磨液突然加快而冲击研磨中的基板400，避免对基板400造成缺陷。同时，由于第一梯形槽151和第二梯形槽152的横截面的面积相同，通过每个梯形槽流入的研磨液的流量是相同的，确保研磨液从各个方向供给至保持环1内的均匀性，使研磨更加均匀。

在一些实施例中，第一梯形槽151和第二梯形槽152的数量相同。即环形本体1上具有偶数个沟槽15，由于第一梯形槽151和第二梯形槽152组合后，随着保持环100的磨削损耗，第一梯形槽151的宽度和第二梯形槽152的宽度之和并未发生变化，因而保证流经第一梯形槽151和第二梯形槽152的研磨液流速不变，使得研磨液稳定地流入保持环100内，保证研磨的稳定性，并及时排出研磨副产物，减少研磨缺陷的产生。

当然，在一些实施例中，第一梯形槽151的数量和第二梯形槽152的数量也可以不相同，二者的数量之差可以为1个、2个或3个，此处不做特殊限定。

在一些实施例中，如图2所示，第一梯形槽151和第二梯形槽152相邻且等间隔设置。也就是说，将第一梯形槽151和第二梯形槽152穿插设置，每两个相邻的沟槽15中具有一个第一梯形槽151和一个第二梯形槽152，因而，当保持环100的研磨表面13的某个部位发生磨削损耗而导致沟槽15深度减小时，使得该磨削损耗尽可能同时发生于第一梯形槽151和第二梯形槽152，确保研磨液的流速不变，保证研磨的稳定性。

当然，在一些实施例中，第一梯形槽151和第二梯形槽152也可以不是相邻设置的，例如，两个第一梯形槽151相邻，两个第二梯形槽152相邻，也可以是随机布置，此处不做特殊限定。

在另一些实施例中，如图6至图8所示，本公开实施例的多个沟槽15包括多个扩充槽153。扩充槽153的两个侧壁的表面向相互远离的方向凹陷，且扩充槽153的开口的宽度w31等于扩充槽153的底壁的宽度w32。

在一些实施例中，如图6所示，扩充槽153的两个侧壁的表面为向相互远离的方向凹陷的弧形面，扩充槽153的两个侧壁向外扩张，能够扩大扩充槽153的横截面的面积，进而增加研磨液的流量，同时将扩充槽153的侧壁设计为弧形面，能够减小流体阻力，确保研磨液的顺利流入与流出以及研磨副产物的排出。另外，扩充槽153的开口的宽度w31等于其底壁的宽度w32，当保持环1发生磨削消耗时，扩充槽153的宽度不会减小，因而不会出现研磨液的流速突然增大的情况，确保研磨液流动的稳定性，减小研磨缺陷的产生。

在一些实施例中，如图7和图8所示，扩充槽153的两个侧壁的表面为向相互远离的方向凹陷的弯折面，即多个弯折的平面。该多个平面使得扩充槽153的沿垂直于其延伸方向的横截面的形状为六边形、八边形、十边形、十二边形或者其他数量的多边形等，此处不做特殊限定。扩充槽153的两个侧壁均向相互远离的方向凹陷，能够扩大扩充槽153的横截面的面积，增加研磨液的流量。

如图6至图8所示，在一些实施例中，扩充槽153的两个侧壁的表面呈镜面对称。即扩充槽153的横截面为轴对称图形。对称轴垂直于扩充槽153的底壁，且穿过横截面的底壁的中心，如此，两个侧壁的表面凹陷的程度(如当侧壁为弧形面时，其弧度大小)以及尺寸完全相同，使得研磨液流经该扩充槽153时，受到的两个侧壁的压力相同，确保研磨液流动的稳定性，避免对正在研磨的基板冲击而造成研磨缺陷。

在一些实施例中，环形本体1具有多个上述实施例中的扩充槽153。在另一些实施例中，环形本体1具有第一梯形槽151和扩充槽153，第一梯形槽151和扩充槽153可以穿插且等间隔设置，此处不做特殊限定。在另一些实施例中，环形本体上具有第一梯形槽151、第二梯形槽152，同时也具有扩充槽153，扩充槽153可以设于第一梯形槽151和第二梯形槽152之间。扩充槽153也可以设于一个第一梯形槽151和一个第二梯形槽152的组合之间，扩充槽153还可以设于第一梯形槽151和第二梯形槽152的多个组合之间，仍能够保证研磨液的稳定流动。当然，在其他实施例中，扩充槽153还可以设于两个第一梯形槽151之间，也可以设于两个第二梯形槽152之间，此处不做特殊限定，在第一梯形槽151和第二梯形槽152之间增加扩充槽153，能够进一步确保研磨液流动的稳定性，避免对正在研磨的基板冲击而造成研磨缺陷。

在一些实施例中，如图2和图9所示，环形本体1的内周壁11的顶部设有周向延伸的环形槽16，环形槽16与多个沟槽15连通。

继续参考图2、图9以及图10，在研磨过程中，研磨头300抓取基板400，利用保持环100固定基板400，防止基板400在研磨过程中滑落。随着研磨的进行，研磨副产物会越来越多，需要及时通过保持环100的沟槽15排出，然而，在研磨过程中，由于基板400的边缘与保持环100的内周壁11会有接触，因而在基板400的边缘区域容易出现研磨副产物的聚集，例如研磨残屑和使用过的研磨液中的颗粒会聚集在基板400的边缘区域，不能及时排出，对基板400的研磨区域产生因过度研磨造成的缺陷。

为了克服上述缺陷，本公开实施例中，在环形本体1的内周壁11的顶部开设有周向延伸的环形槽16。即在环形本体1的内周壁11上，在靠近研磨表面13的顶部开设一圈环形槽16，该环形槽16沿着内周壁11的周向延伸。其中，环形槽16的宽度为环形槽16的相对的侧壁之间的距离，即在垂直于研磨表面13的方向上的环形槽16的尺寸。

在研磨过程中，由于保持环100是随着研磨头200一起转动的，基板400位于保持环100的内周壁11的内侧，会随着保持环100一起转动。在一些实施例中，环形槽16的宽度可以小于或等于基板的厚度，如此，在研磨过程中，环形槽16不会影响保持环100对基板的抓取力，当产生研磨残渣后，随着基板400和研磨垫的200转动，研磨残渣因离心力的作用随着研磨液的流动被输送到基板400的边缘，并进入环形槽16中，由于环形槽16与沟槽15是相通的，因而研磨残渣会进一步通过沟槽15排出，避免研磨残渣在基板的边缘区域聚集而导致基板的边缘被损坏，提高了基板的良率。关于环形槽16的具体的宽度，本领域技术人员可以根据基板的厚度进行设定，此处不做特殊限定。

在一些实施例中，在垂直于研磨表面13的方向上，环形槽16的开口的尺寸d1小于沟槽15的深度d2。

具体地，环形槽16的开口的尺寸d1为在垂直于研磨表面13的方向上的环形槽16的开口的宽度，沟槽15的深度为在垂直于研磨表面13的方向上，沟槽15的开口到沟槽15的底壁之间的距离。由于沟槽15主要用于研磨液的流入以及对研磨副产物的排出，因而沟槽15的深度d2要大于环形槽16的开口的尺寸d1，以利于对研磨液和研磨副产物的及时排出。当然，环形槽16的开口的尺寸d1与沟槽15的深度d2可以根据实际情况设置，例如根据待研磨的基板400的尺寸和保持环100的环形本体1的厚度设置，此处不做特殊限定。

在一些实施例中，保持环100还可以包括缓冲垫2，设于环形本体1的内周壁11上。

在研磨过程中，保持环100随着研磨头300一起转动，待研磨的基板400被保持环100抓取，使得基板400与保持环100能够一起转动。但是在研磨过程中，由于抓取不稳，基板400容易出现滑落，或者由于旋转过程中施加于基板400上的压力不稳定，容易导致基板400碎裂。而在环形本体1的内周壁11上设置缓冲垫2，能够增大保持环100的内周壁11与基板400的边缘的摩擦力，增加抓取的稳定性，避免基板400在研磨过程中出现滑落，同时保证基板400在研磨过程中的稳定性，提高基板400所受压力的均匀性，进而避免基板400碎裂。

在一些实施例中，缓冲垫2的材质可以是增强聚四氟乙烯(PTFE/PEEK，其中，PTFE为聚四氟乙烯，Poly tetra fluoroethylene，PEEK为聚醚醚酮，poly(ether-ether-ketone))，还可以是碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK，其中，CF为碳纤维，Carbon Fiber，PEEK为聚醚醚酮，poly(ether-ether-ketone))。缓冲垫2的材料具有一定的柔韧性，其与保持环100的材质不同，缓冲垫2的材质比保持环100的材质更加柔软。本领域技术人员还可以选择其他材料，此处不做特殊限定。

在一些实施例中，缓冲垫2的厚度t1为可以为0.03mm～0.08mm，具体地，除了上述两个端值外，缓冲垫2的厚度t1还可以是0.04mm、0.05mm、0.055mm、0.06mm、0.07mm，本领域技术人员可以根据保持环100的尺寸进行选择，此处不做特殊限定。

在一些实施例中，如图9所示，缓冲垫2设于环形本体1的整个内周壁11上，即从内周壁11的顶端至底端，包括环形槽16的壁面，例如，环形槽16的两个侧壁和底壁上均设有该缓冲垫2，如此，整个缓冲垫2可以为一体，相较于具有缺口的缓冲垫，一体的缓冲垫2能够避免由于研磨液对缺口的冲击以及基板400的旋转碰撞对缓冲垫2造成的损坏，延长缓冲垫2的使用寿命。当然，若环形槽16的壁面设置缓冲垫2，则环形槽16的空间可以理解为设有缓冲垫2后的环形槽16的空间，上述实施例中描述的环形槽16的尺寸即为设有缓冲垫2后的环形槽16的尺寸。

在另一些实施例中，缓冲垫2也可以设于环形本体1的内周壁11上，但是不包括环形槽16的壁面，即缓冲垫2设于内周壁11的顶端至环形槽16的开口的一侧，越过该环形槽16的开口，从开口的另一侧到内周壁11的底端，这样可以节省缓冲垫2的原材料并且简化工艺。本领域技术人员可以根据实际情况选择缓冲垫2的设置位置，此处不做特殊限定。

在一些实施例中，缓冲垫2可以通过粘贴、压合的方式设置于环形本体1的内周壁11上，缓冲垫2与内周壁11之间避免出现空隙，以防止研磨液流入空隙中对缓冲垫2进行冲刷而导致缓冲垫2与内周壁11短时间内分离或者缓冲垫2被损坏的情况发生。

综上所述，本公开实施例中，在保持环100的环形本体1上设有多个间隔的沟槽15，且沟槽15的两个侧壁之间的宽度在垂直于沟槽15底壁的方向上不完全相同，所有沟槽15的两个侧壁底部之间的宽度之和大于或等于所有沟槽15的两个侧壁顶部之间的宽度之和，不仅能够增大研磨液的流通截面积，使得研磨液能够充分流入待研磨的基板的研磨面处，而且随着保持环100的研磨表面13在研磨过程中的不断磨削损耗，研磨液的流速不会发生明显变化，仍然能够保证研磨液充分且稳定地流入以及研磨副产物充分且稳定地排出，减少基板400的表面的研磨缺陷，提高研磨率。

本公开实施例还提供了一种研磨设备，用于研磨基板400。如图10所示，该研磨设备包括研磨垫200、研磨头300、上述任一实施例中描述的保持环100，研磨液供给装置500。其中，研磨头200被配置为在研磨期间抓取基板400，同时给基板400提供压力，并将基板400压抵于研磨垫200进行研磨。保持环100安装于研磨头300，被配置为在研磨过程中固定基板400，且在研磨过程中，保持环100的研磨表面13朝向研磨垫200。研磨液供给装置500被配置为在研磨期间提供研磨液，研磨液通过保持环100的沟槽15流入以及流出研磨垫200和基板400之间。

具体地，如图10所示，研磨设备还包括研磨台600，研磨垫200设于研磨台600上，待研磨的基板400会放置于研磨垫200上，与研磨垫200发生摩擦，实现对基板400的研磨。继续参考图10，在研磨台600下方连接有第一旋转轴700，在研磨过程中，将研磨垫200铺设于研磨台600上，第一旋转轴700通过电机驱动旋转，进而带动研磨台600和研磨垫200共同旋转。

如图10所示，本公开实施例中的保持环100设于研磨头300的底端，具体地，保持环100包括相对的装配表面14和研磨表面13，其中，利用装配表面14与研磨头300的底端连接，实现保持环100与研磨头300的装配。保持环100与研磨头300的连接可以是螺纹连接、粘接等，此处不做特殊限定。保持环100的内径要略大于或等于待研磨基板400的直径，以实现抓取基板400后，基板400在保持环100内进行研磨，防止基板400滑落。关于保持环100的具体结构，已经在上述保持环100的实施例中详细描述，此处不再赘述。

继续参考图10，研磨头300中还设有柔性膜900，在研磨过程中，研磨头300提供压力，该压力可以是通过气压装置提供的气体，压力作用于柔性膜900上，使得柔性膜900压抵于待研磨的基板400上，调节压力，使得柔性膜900施加于基板400上的压力达到一预设值，开始研磨。研磨头300上方连接有第二旋转轴800，研磨时，第二旋转轴800由电机驱动旋转，进而带动研磨头300、保持环100以及为与保持环100内的基板400共同旋转，使得基板400在研磨垫200的表面研磨。

继续参考图10，研磨液供给装置500用于提供研磨液，研磨液中含有研磨颗粒，有助于对基板400的研磨。研磨液提供至研磨垫200后，通过保持环100的沟槽15流入待研磨的基板400与研磨垫200之间。

在一些实施例中，基板400可以是晶圆、芯片等半导体结构，此处不做特殊限定。

综上所述，本公开实施例的研磨设备，采用了上述实施例中的保持环100，保持环100具有多个间隔的沟槽15，沟槽15的两个侧壁之间的宽度在垂直于沟槽15底壁的方向上不完全相同，所有沟槽15的两个侧壁底部之间的宽度之和大于或等于所有沟槽15的两个侧壁顶部之间的宽度之和，不仅能够增大研磨液的流通截面积，使得研磨液能够充分流入半导体结构的研磨面处，而且随着保持环100的研磨表面13在研磨过程中的不断磨削损耗，研磨液的流速不会发生明显变化，仍然能够保证研磨液充分且稳定地流入以及副产物充分且稳定地排出，减少研磨后基板400的表面的研磨缺陷，提高研磨率。

应可理解的是，本公开不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本公开能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本公开的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本公开延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本公开的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本公开的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够采用本公开。

Claims (15)

1.一种保持环，其特征在于，包括：

环形本体，具有内周壁、外周壁以及连接于所述内周壁和所述外周壁的顶端的研磨表面；

所述环形本体还具有自所述研磨表面凹陷的多个间隔设置的沟槽，所述沟槽自所述内周壁向所述外周壁延伸并贯通；

其中，所述沟槽的两个侧壁之间的宽度在垂直于所述沟槽底壁的方向上不完全相同，所有所述沟槽的两个侧壁底部之间的宽度之和大于或等于所有所述沟槽的两个侧壁顶部之间的宽度之和。

2.根据权利要求1所述的保持环，其特征在于，多个所述沟槽包括：

第一梯形槽，具有相对的第一底壁和第一开口，在垂直于所述第一底壁的方向上，所述第一梯形槽的宽度自所述第一底壁向所述第一开口的方向逐渐增大。

3.根据权利要求2所述的保持环，其特征在于，多个所述沟槽还包括：

第二梯形槽，具有相对的第二底壁和第二开口，在垂直于所述第二底壁的方向上，所述第二梯形槽的宽度自所述第二底壁向所述第二开口的方向逐渐减小。

4.根据权利要求3所述的保持环，其特征在于，所述第一梯形槽的第一开口的宽度与所述第二梯形槽的第二开口的宽度之和等于所述第一梯形槽的第一底壁的宽度与所述第二梯形槽的第二底壁的宽度之和。

5.根据权利要求4所述的保持环，其特征在于，所述第一梯形槽在垂直于其延伸方向的横截面具有第一形状，所述第二梯形槽在垂直于其延伸方向的横截面具有第二形状，所述第一形状在旋转180°后与所述第二形状重合。

6.根据权利要求4或5所述的保持环，其特征在于，所述第一梯形槽和所述第二梯形槽的数量相同。

7.根据权利要求6所述的保持环，其特征在于，所述第一梯形槽和所述第二梯形槽相邻且等间隔设置。

8.根据权利要求1所述的保持环，其特征在于，多个所述沟槽包括：

扩充槽，所述扩充槽的两个侧壁的表面向相互远离的方向凹陷，且所述扩充槽的开口的宽度等于所述扩充槽的底壁的宽度。

9.根据权利要求8所述的保持环，其特征在于，所述扩充槽的两个侧壁的表面为弧形面或弯折面。

10.根据权利要求3至7中任一项所述的保持环，其特征在于，多个所述沟槽还包括：扩充槽，所述扩充槽的两个侧壁的表面为向相互远离的方向凹陷的弧形面，且所述扩充槽的开口的宽度等于所述扩充槽的底壁的宽度；

所述扩充槽设于所述第一梯形槽和所述第二梯形槽之间。

11.根据权利要求1所述的保持环，其特征在于，所述沟槽的底壁的表面与所述研磨表面平行。

12.根据权利要求1、3和8中任意一项所述的保持环，其特征在于，所述环形本体的所述内周壁的顶部设有周向延伸的环形槽，所述环形槽与多个所述沟槽连通。

13.根据权利要求12所述的保持环，其特征在于，在垂直于所述研磨表面的方向上，所述环形槽的开口的尺寸小于所述沟槽的深度。

14.根据权利要求1所述的保持环，其特征在于，还包括：缓冲垫，设于所述环形本体的内周壁上；

所述缓冲垫的厚度为0.03mm～0.08mm。

15.一种研磨设备，用于研磨基板，其特征在于，包括：

研磨垫；

研磨头，配置为在研磨期间抓取所述基板，并将所述基板抵靠于所述研磨垫进行研磨；

如权利要求1至14中任一项所述的保持环，安装于所述研磨头，配置为在研磨过程中固定所述基板，所述保持环的研磨表面朝向所述研磨垫；以及

研磨液供给装置，配置为在研磨期间提供研磨液，所述研磨液通过所述保持环的沟槽流入以及流出所述研磨垫和所述基板之间。

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