保持环和研磨设备的制作方法

本公开涉及半导体加工，尤其涉及一种保持环和研磨设备。

背景技术：

1、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。

2、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。

3、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。

技术实现思路

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

7、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。

8、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。

9、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。

10、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。

11、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。

12、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。

13、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。

14、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。

15、在本公开的一些实施例中，所述缓冲垫的厚度为0.03mm～0.08mm。

16、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。

17、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：

18、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。

技术特征：

1.一种保持环，其特征在于，包括：

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：

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：

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：

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；

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；

15.一种研磨设备，用于研磨基板，其特征在于，包括：

技术总结
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。

技术研发人员：汝浩
受保护的技术使用者：长鑫存储技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13