CN213946060U - 研磨垫及具有其的研磨装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种研磨垫及具有其的研磨装置。该研磨垫具有相对的非工作面和工作面，工作面具有旋转中心且工作时沿旋转中心周向旋转，工作面具有至少一个第一区域，在由旋转中心指向工作面的边缘的方向上，第一区域的第一长度由L₁递增至L₂并由L₂递减至L₃，第一长度为第一区域沿旋转方向的长度，工作面中除第一区域之外的区域为第二区域，位于第一区域中的工作面与非工作面之间的最大垂直距离为H₁，位于第二区域中的工作面与非工作面之间的最大垂直距离为H₂，H₁＜H₂。上述研磨垫能够沿晶圆的边缘向中心区域的方向逐渐降低研磨量，避免了研磨后的晶圆背面沿靠近中部的方向逐渐凹陷，进而提高了减薄后晶圆背面的平坦化程度。

Description

研磨垫及具有其的研磨装置

技术领域

本实用新型涉及研磨技术领域，具体而言，涉及一种研磨垫及具有其的研磨装置。

背景技术

在目前的NAND存储器的制作工艺中，在进行完晶圆键合的步骤之后，需要对表面形成有存储器阵列的晶圆背面进行减薄工艺。为了减少成本，目前的采用的通常是具有低空洞型原生为缺陷(Low COP)的晶圆。由于采用的上述晶圆种类中并不存在刻蚀停止层，从而导致传统的减薄工艺并不适用，对研磨工艺提出了更高的要求，现有技术中通常采用机械研磨(Grinding)与化学机械研磨(CMP)相结合进行背面减薄。

上述背面减薄工艺通常包括三个研磨步骤(Z1、Z2以及Z3)，在Z1和Z2步骤中通过机械研磨(Grinding)去除大部分的厚度，然后通过化学机械研磨(CMP)对减薄的厚度进行精细控制。对于现有技术中的化学机械研磨(CMP)工艺而言，由于其并没有按研磨区域调整研磨垫的压力，从而易导致晶圆背面沿靠近中部的方向逐渐凹陷，使晶圆的剖面形成“V”形。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种研磨垫及具有其的研磨装置，以解决现有技术中晶圆的背面减薄工艺易导致晶圆背面沿靠近中部的方向逐渐凹陷的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种研磨垫，该研磨垫具有相对的非工作面和工作面，工作面具有旋转中心且工作时沿旋转中心周向旋转，工作面具有至少一个第一区域，在由旋转中心指向工作面的边缘的方向上，第一区域的第一长度由L₁递增至L₂并由L₂递减至L₃，第一长度为第一区域沿旋转方向的长度，工作面中除第一区域之外的区域为第二区域，位于第一区域中的工作面与非工作面之间的最大垂直距离为H₁，位于第二区域中的工作面与非工作面之间的最大垂直距离为H₂，H₁＜H₂。

进一步地，第一区域的几何重心距旋转中心的距离小于几何重心距工作面边缘的最小距离。

进一步地，第一区域沿旋转方向的最大长度为a，第一区域沿与旋转方向垂直的方向的最大长度为b，b＞a。

进一步地，第一区域由旋转中心趋向工作面的边缘延伸且未与工作面的边缘接触；或第一区域由工作面的边缘趋向旋转中心延伸且未与旋转中心接触；或第一区域由旋转中心延伸至工作面的边缘。

进一步地，工作面包括平整的基面和凸出在基面上的多个凸起面，凸起面均位于第二区域中；或工作面包括平整的基面和凸出在基面上的多个凸起面，第一区域和第二区域中均形成有凸起部，凸起面为各凸起部远离非工作面一侧的表面，且第一区域中的凸起部的高度小于第二区域中的凸起部的高度。

进一步地，第一区域为多个，各第一区域沿旋转方向均匀分布。

进一步地，第一区域为偶数个，且两两第一区域呈中心对称。

进一步地，第一区域为三角形；或第一区域为梯形；或第一区域为由直线段和曲线段围成的图形；或第一区域为由第一曲线段和第二曲线段围成的图形。

进一步地，第一区域的面积为工作面的面积的5％～10％。

进一步地，H₁与H₂的高度差为1mm～3mm。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种研磨装置，包括工作台以及设置于工作台上的研磨垫，工作台用于放置晶圆，研磨垫用于通过自转对晶圆远离工作台一侧的表面进行研磨，该研磨垫为上述的研磨垫。

进一步地，研磨装置还包括研磨液喷射装置，研磨液喷射装置的出口朝向工作台设置。

应用本实用新型的技术方案，提供了一种研磨垫，该研磨垫具有相对的非工作面和工作面，工作面具有旋转中心且工作时沿旋转中心周向旋转，工作面具有至少一个第一区域，在由旋转中心指向工作面的边缘的方向上，第一区域的第一长度由L₁递增至L₂并由L₂递减至L₃，第一长度为第一区域沿旋转方向的长度，工作面中除第一区域之外的区域为第二区域，位于第一区域中的工作面与非工作面之间的垂直距离为H₁，位于第二区域中的工作面与非工作面之间的垂直距离为H₂，H₁＜H₂。采用具有上述结构的研磨垫通过自转对晶圆背面进行减薄时，晶圆与研磨垫的工作面接触，常规研磨垫与晶圆之间所具有尺寸的差异，使得第一区域中第一长度为L₂的位置可以与晶圆的中心对应，由于第一区域可以不用于对晶圆进行研磨，也可以相对于第二区域具有较小的研磨压力，从而通过上述第一区域能够沿晶圆的边缘向中心区域的方向逐渐降低研磨量，避免了研磨后的晶圆背面沿靠近中部的方向逐渐凹陷，有效避免了晶圆的剖面形成“V”形，进而提高了减薄后晶圆背面的平坦化程度。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附

图中：

图1示出了在本申请实施方式所提供的实施例1中一种研磨垫的俯视结构示意图；

图2示出了图1中所示的研磨垫中第二区域的局部剖面结构示意图；

图3示出了图1中所示的研磨垫中一种第一区域的局部剖面结构示意图；

图4示出了图1中所示的研磨垫中一种第一区域的局部剖面结构示意图；

图5示出了在本申请实施方式所提供的第一区域为由直线段和曲线段围成的图形的研磨垫的俯视结构示意图；

图6示出了在本申请实施方式所提供的第一区域为三角形的研磨垫的俯视结构示意图；

图7示出了在本申请实施方式所提供的第一区域为梯形的研磨垫的俯视结构示意图；

图8示出了在本申请实施方式所提供的第一区域为由第一曲线段和第二曲线段围成的图形的研磨垫的俯视结构示意图；

图9示出了将晶圆设置于本申请实施方式所提供的研磨垫一侧后的俯视结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、工作面；101、基面；102、凸起面；110、第一区域；120、第二区域；A、旋转中心；20、晶圆；B、中心线。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中的化学机械研磨(CMP)工艺而言，由于其并没有按第二区域调整研磨垫的压力，从而易导致晶圆背面沿靠近中部的方向逐渐凹陷，使晶圆的剖面形成“V”形。

本实用新型的实用新型人针对上述问题进行研究，提出了一种研磨垫，如图1至图4所示，该研磨垫具有相对的非工作面和工作面10，工作面10具有旋转中心且工作时沿旋转中心A周向旋转，工作面具有至少一个第一区域110，在由旋转中心A指向工作面10的边缘的方向上，第一区域110的第一长度由L₁递增至L₂并由L₂递减至L₃，上述第一长度为第一区域110沿旋转方向的长度，工作面中除第一区域110之外的区域为第二区域120，位于第一区域110中的工作面10与非工作面之间的最大垂直距离为H₁，位于第二区域120中的工作面10与非工作面之间的最大垂直距离为H₂，H₁＜H₂。

采用本实用新型具有上述结构的研磨垫通过自转对晶圆背面进行减薄时，晶圆与研磨垫的工作面接触，常规研磨垫与晶圆之间所具有尺寸的差异，使得第一区域中第一长度为L₂的位置可以与晶圆的中心对应，由于第一区域可以不用于对晶圆进行研磨，也可以相对于第二区域具有较小的研磨压力，从而通过上述第一区域能够沿晶圆的边缘向中心区域的方向逐渐降低研磨量，避免了研磨后的晶圆背面沿靠近中部的方向逐渐凹陷，有效避免了晶圆的剖面形成“V”形，进而提高了减薄后晶圆背面的平坦化程度。

在一种优选的实施方式中，上述工作面10包括平整的基面101和凸出在基面101上的多个凸起面102，凸起面102均位于第二区域120中，如图2和图3所示。

在另一种优选的实施方式中，上述工作面10包括平整的基面101和凸出在基面101上的多个凸起面102，第一区域110和第二区域120中均形成有凸起部，上述凸起面102为各凸起部远离非工作面一侧的表面，且第一区域110中的凸起部的高度小于第二区域120中的凸起部的高度，如图2和图4所示，其中，位于第一区域110中的工作面10与非工作面之间的最大垂直距离为H₁，位于第二区域120中的工作面10与非工作面之间的最大垂直距离为H₂，H₁＜H₂。

为了实现对晶圆背面更为均匀的研磨，优选地，第一区域110为多个，各第一区域110沿旋转方向均匀分布；更为优选地，第一区域110为偶数个，且两两第一区域110呈中心对称，如图1、图5至图7所示。

在一种优选的实施方式中，上述第一区域110的几何重心距工作面10的旋转中心A的距离小于上述几何重心距工作面10边缘的最小距离，如图1、图5至图8所示。由于常规研磨垫与晶圆之间尺寸的差异，在将晶圆与研磨垫的工作面接触后，上述第一区域110的几何重心的位置关系能够更容易对应于晶圆20的中心线B上，如图9所示，从而有利于研磨量沿晶圆的边缘向中心区域的方向上的递减。

在一种优选的实施方式中，上述第一区域110沿工作面10的旋转方向的最大长度为a，上述第一区域110沿与该旋转方向垂直的方向的最大长度为b，b＞a，如图1、图5至图8所示。由于常规研磨垫与晶圆之间尺寸的差异，在将晶圆设置于研磨垫的一侧后，上述实施方式能够有利于研磨量沿晶圆的边缘向中心区域的方向上的递减。

在一种优选的实施方式中，各第一区域110由旋转中心A延伸至工作面10的边缘，如图5至图8所示。由于受晶圆放置位置以及研磨液喷射方向的影响，现有技术中晶圆背面由边缘至中心的减薄量逐渐增大，而采用上述实施方式能够实现对晶圆背面的中心至边缘的整个范围的减薄量的调整，从而使晶圆背面在减薄后更为平坦。

在本实用新型的上述研磨垫中，第一区域110也可以为由直线段和曲线段围成的图形，如图1和图5所示；但并不局限于上述形状，如第一区域110还可以为三角形，如图6所示；或第一区域110为梯形，如图7所示；或第一区域110为由第一曲线段和第二曲线段围成的图形，如图8所示。

在本实用新型的上述研磨垫中，第一区域110的面积为工作面10的面积的5％～10％。第一区域110的面积占比满足上述范围能够保证对晶圆背面的研磨量，使研磨垫能够具有较高的研磨效率。

在本实用新型的上述研磨垫中，位于第一区域110中的工作面10与非工作面之间的最大垂直距离为H₁，位于第二区域120中的工作面10与非工作面之间的最大垂直距离为H₂，优选地，H₁与H₂的高度差为介于1mm至3mm之间。通过使第二区域120与第一区域110之间具有足够的高度差，能够保证晶圆背面沿靠近中部的方向研磨量被有效地调整，从而使晶圆背面在减薄后更为平坦。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种研磨装置，包括工作台以及设置于工作台上的研磨垫，工作台用于放置晶圆，研磨垫用于通过自转对晶圆远离工作台一侧的表面进行研磨，且该研磨垫为上述的研磨垫。

采用具有上述研磨垫的研磨装置，通过研磨垫的自转对晶圆背面进行减薄，由于第一区域可以不用于对晶圆进行研磨，也可以相对于第二区域具有较小的研磨压力，从而通过上述第一区域，能够沿晶圆的边缘向中心区域的方向逐渐降低研磨量，从而避免了研磨后的晶圆背面沿靠近中部的方向逐渐凹陷，有效避免了晶圆的剖面形成“V”形，进而提高了减薄后晶圆背面的平坦化程度。

本实用新型的上述研磨装置还可以包括研磨液喷射装置，研磨液喷射装置的出口朝向工作台设置，从而通过向晶圆背面喷射研磨液后对晶圆背面进行研磨，以提高对晶圆背面的研磨效率。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

采用本实用新型具有上述结构的研磨垫通过自转对晶圆背面进行减薄时，晶圆与研磨垫的工作面接触，常规研磨垫与晶圆之间所具有尺寸的差异，使得第一区域中第一长度为L₂的位置可以与晶圆的中心对应，由于第一区域可以不用于对晶圆进行研磨，也可以相对于第二区域具有较小的研磨压力，从而通过上述第一区域能够沿晶圆的边缘向中心区域的方向逐渐降低研磨量，避免了研磨后的晶圆背面沿靠近中部的方向逐渐凹陷，有效避免了晶圆的剖面形成“V”形，进而使减薄后的晶圆能够具有平坦的背面。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种研磨垫，其特征在于，所述研磨垫具有相对的非工作面和工作面(10)，所述工作面(10)具有旋转中心且工作时沿所述旋转中心周向旋转，所述工作面(10)具有至少一个第一区域(110)，在由所述旋转中心指向所述工作面(10)的边缘的方向上，所述第一区域(110)的第一长度由L₁递增至L₂并由所述L₂递减至L₃，所述第一长度为所述第一区域(110)沿旋转方向的长度，所述工作面(10)中除所述第一区域(110)之外的区域为第二区域(120)，位于所述第一区域(110)中的所述工作面(10)与所述非工作面之间的最大垂直距离为H₁，位于所述第二区域(120)中的所述工作面(10)与所述非工作面之间的最大垂直距离为H₂，H₁＜H₂。

2.根据权利要求1所述的研磨垫，其特征在于，所述第一区域(110)的几何重心距所述旋转中心的距离小于所述几何重心距所述工作面(10)边缘的最小距离。

3.根据权利要求1所述的研磨垫，其特征在于，所述第一区域(110)沿所述旋转方向的最大长度为a，所述第一区域(110)沿与所述旋转方向垂直的方向的最大长度为b，b＞a。

4.根据权利要求1所述的研磨垫，其特征在于，

所述第一区域(110)由所述旋转中心趋向所述工作面(10)的边缘延伸且未与所述工作面(10)的边缘接触；或

所述第一区域(110)由所述工作面(10)的边缘趋向所述旋转中心延伸且未与所述旋转中心接触；或

所述第一区域(110)由所述旋转中心延伸至所述工作面(10)的边缘。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的研磨垫，其特征在于，

所述工作面(10)包括平整的基面(101)和凸出在所述基面(101)上的多个凸起面(102)，所述凸起面(102)均位于所述第二区域(120)中；或

所述工作面(10)包括平整的基面(101)和凸出在所述基面(101)上的多个凸起面(102)，所述第一区域(110)和所述第二区域(120)中均形成有凸起部，所述凸起面(102)为各所述凸起部远离所述非工作面一侧的表面，且所述第一区域(110)中的所述凸起部的高度小于所述第二区域(120)中的所述凸起部的高度。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的研磨垫，其特征在于，所述第一区域(110)为多个，各所述第一区域(110)沿所述旋转方向均匀分布。

7.根据权利要求6所述的研磨垫，其特征在于，所述第一区域(110)为偶数个，且两两所述第一区域(110)呈中心对称。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的研磨垫，其特征在于，

所述第一区域(110)为三角形；或

所述第一区域(110)为梯形；或

所述第一区域(110)为由直线段和曲线段围成的图形；或

所述第一区域(110)为由第一曲线段和第二曲线段围成的图形。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的研磨垫，其特征在于，所述第一区域(110)的面积为所述工作面(10)的面积的5％～10％。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的研磨垫，其特征在于，所述H₁与所述H₂的高度差为1mm～3mm。

11.一种研磨装置，包括工作台以及设置于所述工作台上的研磨垫，所述工作台用于放置晶圆，所述研磨垫用于通过自转对所述晶圆远离所述工作台一侧的表面进行研磨，其特征在于，所述研磨垫为权利要求1至10中任一项所述的研磨垫。

12.根据权利要求11所述的研磨装置，其特征在于，所述研磨装置还包括研磨液喷射装置，所述研磨液喷射装置的出口朝向所述工作台设置。

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