具有长形齿布置的研磨轮设计的制作方法

本申请是下列共同转让的专利申请的部分继续申请案：于2011年11月7日提交的第13/290,879号标题为“End Point Detection in Grinding”的申请，其全部内容结合于此作为参。

技术领域

本发明涉及具有长形齿布置的研磨轮设计。

背景技术：

在集成电路的制造中，研磨是一种常用的技术。在研磨工艺中，研磨轮放置在晶圆上方。研磨轮和晶圆均旋转，这样由于研磨轮去除表面层而减小晶圆的厚度。

在器件晶圆的制造中，研磨可用于例如在硅通孔(TSV)的形成期间硅衬底的背面减薄中。具有可使用研磨技术的其他工艺。在扇出芯片级封装件的形成中，可切割器件晶圆，以及选择已知合格管芯并将其附接在载体上，已知合格管芯彼此间隔开。已知合格管芯包括用于形成扇出连接件的铜柱。然后模塑料填充在已知合格管芯之间和上方的空间中以形成扇出晶圆。在固化模塑料之后，可实施研磨工艺以去除模塑料的部分和铜柱上方的其他介电材料。暴露出铜柱之后，可使电连接件连接至铜柱，这样使得至扇出晶圆的连接件延伸进比已知合格管芯的面积大的面积中。

因为经受研磨的层通常为薄层，所以在正确的时间准确地停止研磨工艺对集成制造工艺的成品率至关重要。例如，在扇出晶圆的制造中，当完全暴露出整个扇出晶圆中的基本所有的已知合格管芯中的铜柱时，需要停止研磨，并且基本不会发生过研磨。在现有研磨技术中，量规用于在研磨工艺期间检测扇出晶圆的总厚度。当总厚度减小至预定值时，认为完全暴 露出铜柱。然而，这种检测方法不准确，并且可导致成品率损失。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种装置，包括：

研磨轮，包括：

基盘；以及

多个齿，突出于所述基盘的表面之外，其中，所述多个齿对准围绕所述研磨轮的中心的长形环。

根据本发明的一个实施例，所述多个齿中的第一齿具有距离所述中心的第一距离，所述多个齿中的第二齿具有距离所述中心的第二距离，并且所述第一距离大于所述第二距离，所述第一距离比所述第二距离大的量大于所述齿的宽度。

根据本发明的一个实施例，所述多个齿中的第一齿具有距离所述中心的第一距离，所述多个齿中的第二齿具有距离所述中心的第二距离，并且，所述第一距离大于所述第二距离，所述第一距离比所述第二距离大的量大于约1mm。

根据本发明的一个实施例，所述第一距离以介于约2mm至约9mm之间的差值大于所述第二距离。

根据本发明的一个实施例，所述基盘包括分别形成第一圆形和第二圆形的外边缘和内边缘，并且，所述研磨轮的中心为所述第一圆形和所述第二圆形的中心。

根据本发明的一个实施例，所述研磨轮被配置为被升起和下降，并且所述装置还包括：

转盘，被配置为绕轴旋转；以及

卡盘，位于所述转盘上方且被配置为与所述转盘一同旋转，其中，所述研磨轮面向所述卡盘的一部分。

根据本发明的一个实施例，所述多个齿由打磨材料形成。

根据本发明的另一方面，提供了一种装置，包括：

研磨轮，被配置为绕第一轴旋转，所述研磨轮包括：

基盘，具有对准所述第一轴的中心；以及

多个齿，突出于所述基盘的表面之外，其中，所述多个齿包括：

第一齿，具有距离所述基盘的中心的第一距离；以及

第二齿，具有距离所述基盘的中心的第二距离，所述第二距离大于所述第一距离。

根据本发明的一个实施例，还包括：

卡盘；以及

转盘，位于所述卡盘下方，其中，所述转盘被配置为绕第二轴旋转，所述第二轴偏离所述第一轴。

根据本发明的一个实施例，所述多个齿还包括与所述基盘的中心具有第三距离的第三齿，所述第三距离大于所述第一距离且小于所述第二距离。

根据本发明的一个实施例，所述第一距离为至所述多个齿的中心的最大距离，以及所述第二距离为至所述多个齿的中心的最小距离，并且其中，渐渐远离所述第一齿且靠近所述第二齿的齿与所述中心的距离渐渐变大。

根据本发明的一个实施例，所述多个齿对准具有椭圆形的环。

根据本发明的一个实施例，所述第一距离和所述第二距离之间的差值大于所述多个齿中的一个齿的宽度，并且沿着从所述基盘的中心指向所述多个齿中的所述一个齿的方向测量所述宽度。

根据本发明的一个实施例，所述第一距离和所述第二距离之间的差值大于约1mm。

根据本发明的又一方面，提供了一种方法，包括：

选择晶圆研磨工艺的目标反射率；

对晶圆实施研磨工艺，并且随着所述研磨工艺的进行，测量从所述晶圆的表面反射的光的反射率值；以及

在所述反射率值中的测得的一个反射率值等于或大于所述目标反射率时，停止所述研磨工艺。

根据本发明的一个实施例，还包括：当达到所述目标反射率时，实施扩展研磨以去除所述晶圆的具有预定厚度的层，其中，在完成所述扩展研 磨时实施停止所述研磨工艺的步骤。

根据本发明的一个实施例，还包括：当达到所述目标反射率时，在预定时间段内实施扩展研磨，并且其中，在完成所述扩展研磨时实施停止所述研磨工艺的步骤。

根据本发明的一个实施例，所述晶圆包括：

多个器件管芯；以及

模塑料，设置在所述多个器件管芯之间和所述多个器件管芯上方的空间中。

根据本发明的一个实施例，选择所述目标反射率的步骤包括：

研磨与所述晶圆具有相同结构的样本晶圆；

在研磨所述样本晶圆的步骤期间，监测所述样本晶圆的顶面的反射率值；

周期性地检查所述样本晶圆以确定所述研磨工艺的最佳端点；以及

将所述反射率值中的与所述最佳端点相对应的反射率值记录为所述目标反射率。

根据本发明的一个实施例，使用非接触量规测量所述反射率。

附图说明

当结合附图进行阅读时，通过下列详细的描述，可以更好地理解本公开的各方面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，没有按比例绘制各种部件。实际上，为了清楚地讨论，可以任意地增加或减小各种部件的尺寸。

图1示出了包括器件管芯和用于模塑器件管芯的模塑料的晶圆的截面图，其中，对晶圆实施研磨工艺，并且测量轮负载；

图2图示性地示出了随时间变化的研磨工艺中的轮电流；

图3示出了图1所示晶圆的一部分的截面图，其在，使用了不同的模式代表研磨工艺中的阶段；

图4图示性地示出了研磨工艺中随着轮电流变化的铜柱的铜暴光率；

图5示出了包括器件管芯和用于模塑器件管芯的模塑料的晶圆的截面图，其中，对晶圆实施研磨工艺，并且测量晶圆的反射率；

图6示出了在晶圆上发出光用于测量反射率，其中，旋转晶圆；

图7图示性地示出了研磨工艺中随着时间变化的晶圆反射的光的光强度；

图8示出了随着研磨时间变化的样本晶圆的厚度和接收到的反射光的强度；

图9至图16示出了根据本公开的一些实施例的在封装件的形成中的中间阶段的截面图，其中，实施研磨工艺；

图17示出了根据一些实施例的研磨轮的俯视图，其中，研磨轮的齿与长形环对准；

图18至图20是根据一些实施例的研磨工艺的俯视图；以及

图21示出了使用研磨轮的研磨工艺的俯视图，研磨轮的齿对准圆形。

具体实施方式

下列公开提供了用于实现本发明的不同特征的多种不同实施例或实例。以下将描述组件和布置的特定实例以简化本发明。当然，这些仅是实例并且不旨在限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触的实施例，也可以包括其他部件可以形成在第一部件和第二部件之间使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。另外，本发明可以在多个实例中重复参考符号和/或字符。这种重复用于简化和清楚，并且其本身不表示所述多个实施例和/或配置之间的关系。

此外，在此可使用诸如“在…之下”、“在…下面”、“下面的”、“在…上面”、以及“上面的”等的空间关系术语，以容易的描述如图中所示的一个元件或部件与另一元件(多个元件)或部件(多个部件)的关系。除图中所示的方位之外，空间关系术语将包括使用或操作中的装置的各种不同的方位。装置可以以其他方式定位(旋转90度或在其他方位)，并且通过在此使用的空间关系描述符进行相应地解释。

根据各种实施例，提供了一种检测研磨工艺中端点的方法。讨论了实施例的变化。贯穿各种视图和说明性实施例，相同的参考字符用户指代相 同的元件。应该意识到，尽管芯片级封装件(CSP)的扇出晶圆用作实例，但是根据实施例的端点检测方法还可用于在研磨其他类型的晶圆研磨其他类型的晶圆中检测(诸如，器件晶圆)中端点。

此外，提供了研磨轮，其中，研磨轮中的研磨齿具有长形布置，这样使得产生的被研磨的晶圆具有更均匀的表面，并且通过长形的研磨齿设计可降低研磨中的不均匀性。

图1示出了晶圆20的截面图，例如，该晶圆20可以是用于形成扇出连接件的扇出晶圆。晶圆20包括管芯22。在一个实施例中，管芯22是包括诸如晶体管(未示出)的有源器件的器件管芯。管芯22可通过粘合剂42粘合在载体40上。金属柱(例如，其可为铜柱)邻近管芯22的顶面，金属柱可预先形成在管芯22中，并且可电连接至管芯22中的有源器件。在一些实施例中，可为聚酰胺层的聚合物层28形成在铜柱26上。模塑料30填充在管芯22之间和管芯22上方的空间中。应该注意，晶圆20的材料和结构是解释实施例的构思的实例，并且可使用根据实施例的端点检测方法研磨具有不同材料和结构的晶圆。根据示例性实施例，研磨工艺用于去除模塑料30和聚合物层28的部分，以及暴露出金属柱26，这样可形成电连接至金属柱26的扇出连接件。

研磨工具44研磨晶圆20，研磨工具44包括研磨轮46，其具有用于研磨晶圆20的顶面的粗砂。在研磨工艺中，研磨轮46和晶圆20均旋转。研磨工具44还包括用于控制研磨工艺以及控制研磨轮46的动作的控制单元48。在研磨工艺期间，控制单元48能够检测被研磨的表面，并且相应地调整研磨工艺的轮负载。在一些实施例中，研磨工具44调整用以驱动研磨轮46的轮电流，因此根据示例性实施例，轮电流可用于表示轮负载。轮电流可用作表明轮负载的示例性研磨工具包括由Disco Corporation制造的DGP8761。在替代实施例中，使用其他参数可表示研磨表面的阻力和/或轮负载。

图2图示性地示出了在样本晶圆的示例性研磨工艺中随着研磨时间变化的轮电流。在研磨工艺中，轮负载包括若干部分，其包括分别对应于研磨样本晶圆的模塑料层、聚酰胺层和铜层的50A、50B和50C。图2示出 了对于不同的材料，轮电流(轮负载)不同。

随着研磨工艺的进行，去除上层，以及暴露且研磨下面的层。图3示出了图1中结构的一部分的截面图，该部分包括金属柱26、聚合物层28和模塑料30。图3图示性地示出了研磨工艺的阶段由若干模式表示，即，模式A、模式B、模式C和模式O。在模式A期间，在研磨模塑料30和聚合物层28的同时基本未研磨金属柱26。在模式B期间，暴露出且研磨整个晶圆20的金属柱26中的一些，并且暴露出的金属柱26可具有被研磨的尖端，而具有较大俯视面积的下面部分可能还没被研磨。在模式C中，基本暴露且研磨全部的金属柱26，并且基本不会发生对整个晶圆20的金属柱26的过研磨。在模式O中，发生过研磨。最理想的状况是研磨的最佳端点位于模式C或至少模式B中，但模式A和模式O是不理想的，并且可为失效模式。

因为研磨不同材料的轮负载不同(如图2所示)，所以模式A、模式B和模式C中的轮负载是不同的。通过研磨样本晶圆可发现对应于模式A、模式B和模式C的轮负载，并且在研磨工艺期间周期性地检查样本晶圆以发现模式和相应轮负载之间的关联。然后这种关联可用于确定研磨工艺的最佳端点，而研磨工艺用于研磨与样本晶圆具有相同结构的生产晶圆。

图4示出了通过样本扇出晶圆的研磨工艺获得的实验结果，其中，示出了随着轮负载(其被表示为轮电流)变化的(铜柱26的)铜暴露率。点52A、52B、52C和52D是检查样本扇出晶圆的点。点52A对应于8.8amp的轮电流，在该时间，在937个管芯中，模式A、模式B、模式C和模式O中的管芯数量分别为936、0、0和1。点52B对应于9.1amp的轮电流，在该时间，模式A、模式B、模式C和模式O中的管芯数量分别为666、265、2和1。点52C对应于9.4amp的轮电流，在该时间，模式A、模式B、模式C和模式O中的管芯数量分别为150、711、73和1。点52D对应于10amp的轮电流，在该时间，在937个管芯中，模式A、模式B、模式C和模式O中的管芯数量分别为9、501、424和1。可以看出，在点52D，只有9个管芯仍在模式A中，而937个管芯中的925个在模式B或模式C中。点52D之后，为了将更多的管芯从模式A和模式B中带入模式C中， 实施进一步的研磨(使用10amp的轮电流)以去除晶圆20的附加层，该附加层的厚度等于约1.1μm。因此，模式A、模式B、模式C和模式O中的管芯数量分别为0、16、918和1。这等同于99.7％的铜暴露率(图4)。这些实验结果说明诸如轮电流的轮负载可用作确定最佳端点的指标。

通常，根据实施例，例如通过对样本晶圆实施研磨工艺可发现对应于最佳端点的目标轮负载并且发现目标轮负载(诸如图4中的10amp的电流)。在具有与样本晶圆相同的结构的生产晶圆上，最佳端点可以是在达到目标轮负载时。在其他实施例中，这样确定端点：在达到目标轮负载之后，实施扩展研磨以将晶圆的厚度减小预定的研磨厚度(诸如，图4所示实例中的1.1μm)。预定的研磨厚度还可在约1μm和约5μm之间。应该意识到，预定的研磨厚度是一个实例，并且可为研磨不同的晶圆和暴露不同的部件而变化。在其他实施例中，这样确定端点：达到目标轮负载之后，在延长的研磨时间周期中实施扩展研磨。在示例性实施例中，实施扩展研磨的时间可在约10秒和约50秒之间。通过实验可发现扩展研磨的最佳持续时间。在一些实施例中，如图1中的研磨工具44可在达到目标轮负载之后自动实施扩展研磨，然后停止研磨工艺。在其他实施例中，可手动实施扩展研磨工艺。

图5至图7示出了根据替代实施例的确定研磨工艺的端点的方法。除了将通过晶圆的被研磨的表面测得的反射率而不是轮负载用作确定最佳端点的标准以外，这些实施例与图1至图4所示的实施例相似。除非另有具体说明，否则这些实施例中组件的材料和形成方法与相似组件基本相同，由图1至图4所示的实施例中的相同参考字符表示。

参照图5，发光/收光量规60用于测量反射率，其中，发光/收光量规60可包括用于发射光62的发光量规60A和接收反射光64的收光量规60B。发光/收光量规60是在研磨工艺期间不与晶圆20接触的非接触量规。发光/收光量规60可为反射率测量工具的部分，该反射率测量工具被配置为测量发射光62的反射率、测量反射光的强度以及计算反射率。因为光64可从表面被反射并且还可从晶圆20的内部部件被反射，所以反射率可为表面材料和掩埋在晶圆20的表面下方的材料的函数。反射率还可为晶圆20中 部件的拓扑结构的函数。

参照图6，在研磨工艺期间，被发光/收光量规60发射的光62投射在晶圆20的点68(其随着晶圆20的旋转实际形成圆形)上。应该意识到，即使光62可投射到固定方向上，并且每次可投射到一个金属柱26上(图1)，但是随着晶圆20的旋转，在不同的时间点，光62可被投射到晶圆20上的其他部件上，诸如管芯22之间的模塑料30(图5)。因此，测得的反射率为从圆形68获得的平均结果。

图7图示性地示出了在示例性研磨工艺中随着时间变化的反射光64(图5)的强度。因为图5的入射光62可具有固定的强度，反射光64的强度也可表示反射率，因为通过反射光64的强度除以入射光62的强度可计算出反射率。在研磨工艺中，示出的光强度包括若干部分，包括70A、70B和70C，它们分别对应研磨模塑料层、聚酰胺层和铜层。图7显示了对于不同的材料，反射光64的强度是不同的，因此反射率是不同的。因此，反射率可用作确定研磨工艺的最佳端点的指标。

图8示出了通过样本扇出晶圆的研磨工艺获得的实验结果，其中，示出了随着研磨时间变化的样本晶圆的厚度和反射光的强度。左Y轴示出了晶圆厚度，并且对应于线82和84。右Y轴示出了光强度，并且对应于波形86。线82表示随着研磨时间变化的模塑料30的厚度(图1)，而线84表示随着研磨时间变化的硅衬底24的厚度(图1)。如图8所示，随着研磨工艺的进行，模塑料30的厚度减小。与此同时，因为诸如聚合物层28和铜柱的其他部件可随着研磨的进行而被暴露，随着时间的推移，光强度(波形86)增强。模塑料30、聚合物层28、金属柱26和硅衬底24被研磨的区域也被示出为区域88A、88B、88C和88D。当金属柱26和聚合物层28都被研磨时可选择最佳端点。因此，时间点T0可被选择为示例性最佳端点，并且相应的光强度I0用于计算目标反射率。

通常，根据实施例，例如通过对样本晶圆实施研磨工艺、实施周期性地检查以及计算目标反射率(诸如通过图8中强度等级I0)可发现对应于最佳端点的目标反射率。关于具有与样本晶圆相同的结构的生产晶圆，最佳端点是在达到目标反射率时。在其他实施例中，这样确定最佳端点：在 实现目标反射率之后，在延长的研磨时间周期内实施扩展研磨，或实施扩展研磨用以将晶圆20的厚度减小至预定值。可通过实验发现扩展研磨的最佳时间。

图9至图16示出了根据一些实施例的在制造封装件的中间阶段的截面图。图9示出了载体40、载体40上方的释放层41、和释放层41上方的管芯粘接膜(DAF)42。载体40可以是玻璃载体、陶瓷载体等。载体40可具有圆形的俯视形状并且可具有硅晶圆的尺寸。例如，载体40可具有8英寸的直径、12英寸的直径等。释放层41可由聚合物基材料(诸如，光热转换(LTHC)材料)形成，其可连同载体40从将在后续步骤中形成的上面结构被去除。根据本发明的一些实施例，释放层41由环氧树脂基热释放材料形成，其将在光热条件下被分解。根据本发明的其他实施例，释放层41由紫外(UV)胶形成。释放层41还可为层压至载体40上的层压膜。释放层41的顶面是平坦的并且具有高度共面性。DAF层42层压在释放层41上方，并且用于允许后续放置的管芯22(图10)附接至载体40。

图10示出了器件管芯22的放置，其粘合至DAF 42。器件管芯42可为逻辑器件管芯，其内包括有逻辑晶体管。根据本发明的一些示例性实施例，器件管芯22专为移动应用设计。例如，器件管芯22可为电源管理集成电路(PMIC)管芯、收发器(TRX)管芯等。

根据本发明的一些示例性实施例，在器件管芯22的顶面处预先形成金属柱26(诸如，铜柱)，其中，金属柱26电连接至集成电路器件，诸如器件管芯22中的晶体管。根据本发明的一些实施例，顶介电层28(其可为聚合物层)填充相邻金属柱26之间的间隙。根据一些实施例，顶介电层40可由聚苯并恶唑(PBO)、聚酰胺、或其他聚合物形成。

接着，模塑材料30通过模塑工艺封装在器件管芯22上。图11示出了产生的结构。模塑材料30填充相邻器件管芯22之间的间隙。模塑材料30可包括模塑料、模塑底层填料、环氧树脂、或树脂。模塑材料30的顶面高于金属柱26的顶端。在整个描述中，载体40和包括器件管芯22和模塑材料30的上面结构一起被称为复合晶圆100。

接着，实施研磨步骤以减薄模塑材料30，直到暴露出金属柱26。图 11中也示出了相应的研磨工艺。由于研磨，金属柱26的顶端与模塑材料30的顶面基本共平面。

参照图11，示出了用于研磨工艺的研磨工具44。研磨工具44包括卡盘102和转盘104。复合晶圆100放置在卡盘102上方。根据本发明的一些示例性实施例，卡盘102通过真空将复合晶圆100固定其上。卡盘102和复合晶圆100位于转盘104上方。研磨工具44还包括被配置为绕轴106旋转转盘104的机构(诸如，电动机、控制器等，未示出)。因此，晶圆100还绕轴106旋转。

研磨工具44包括研磨轮46，其中，研磨轮46在研磨工艺期间接触且打磨复合晶圆100。研磨轮46包括基盘110，其在研磨轮46的俯视图中具有圆形形状。研磨轮46还包括突出于基盘110的底面之外(之下)的多个研磨齿112。使用虚线示出一些研磨齿112，因为如图示，这些研磨齿不在同一平面上。

研磨工具44包括被配置为在不实施研磨时升高研磨轮46且降低研磨轮46用以研磨的机构(诸如，导带、电动机等，未示出)。研磨工具44还包括绕轴114旋转研磨轮46的机构(诸如，电动机、控制器等，未示出)，轴114偏离于轴106。根据本发明的一些实施例，轴106和轴114的位置是固定的，并且复合晶圆100和研磨轮46同时旋转，使得研磨轮46的研磨齿112打磨复合晶圆100。根据本发明的一些实施例，齿112由金刚石、碳化硅、氮化硅或其他类型的打磨材料形成。齿112具有研磨复合晶圆100的适合粗糙度和硬度。

图18示出了图11所示的结构的一些部分的俯视图，其中，示出了复合晶圆100和研磨轮46。应该注意，尽管图18中示出了研磨齿112，但是研磨齿112实际上隐藏在基盘110后面。复合晶圆100和研磨轮46在研磨工艺期间可逆向旋转(或在同一方向上旋转)。例如，如图18所示，复合晶圆100可绕轴106在顺时针方向上旋转，并且研磨轮46可绕轴114在逆时针方向上旋转。通过复合晶圆100和研磨轮46的旋转，通过研磨轮46研磨复合晶圆100的整个顶面。

应该意识到，尽管复合晶圆100用作描述研磨工艺和相应研磨工具44 的实例，但是诸如硅晶圆、封装衬底、插件等的其他集成电路也可使用研磨工具44进行研磨。

研磨工艺之后，露出器件管芯22和相应的金属柱26，如图12所示。接着，如图13所示，形成重布线层(RDL)116和介电层118。例如，如图13所示，RDL 116形成在模塑材料30和金属柱26的顶面上。根据本发明的一些实施例，RDL 116的形成包括沉积金属层(诸如，铝、铝铜、镍、钨、或它们的合金)，并且通过蚀刻工艺图案化金属层。根据本发明的替代实施例，在电镀工艺中形成RDL 116，其中，每个RDL 116包括晶种层(未示出)和位于晶种层上方的电镀金属材料。

图13还示出了介电层118，其覆盖RDL 116的一些部分，而留下一些其他部分未被覆盖。根据本发明的一些实施例，介电层118由诸如PBO、聚酰胺等的聚合物形成。根据本发明的替代实施例，介电层118由氮化硅、氧化硅、或它们的多层形成。开口120形成在介电层118中以暴露出RDL116的焊盘。通过光刻工艺可实施开口120的形成。

图14示出了根据一些示例性实施例的电连接件122的形成。电连接件122的形成可包括将焊料球放置在RDL 116的暴露部分上，然后回流焊料球。根据本发明的替代实施例，电连接件122的形成包括实施电镀步骤以在RDL 116上方形成焊料区然后回流焊料区。电连接件122还可包括金属柱和可选地包括焊料盖，其还可通过电镀形成。形成电连接件122之前可形成或可不形成凸块下金属化层(UBM，未示出)。UBM的形成可包括沉积和图案化。

接着，复合晶圆100的位于释放层41上方的部分与载体40分离。复合晶圆100的剩余部分(不包括载体40和释放层41)被称为封装件124，其在图15中被示出。通过将诸如UV光或激光的光投射在释放层41上以分解释放层41可实施分离。

在后续步骤中，如图15所示，封装件124放置在切割带126上，切割带126固定在框架128上。实施管芯切割步骤以将封装件124切割成多个封装件130(图16)，每个封装件包括器件管芯22。

图17示出了根据本发明的一些实施例的研磨轮46的仰视图。研磨轮 46包括基盘110，基盘110形成包括外边缘110A和内边缘110B的环形。研磨轮46具有中心132。根据本发明的一些实施例，外边缘110A和内边缘110B中的每一个形成圆形，圆形上的大多数(或基本所有，除了一些缩进)的点具有至中心132的相等距离。根据一些示例性实施例，外边缘110A具有约300mm的直径。

研磨齿112位于基盘110的一侧(作为实例的所示底侧)上，并且突出于基盘110的表面之外，这样使得在研磨工艺中，例如，如图11所示，研磨齿112与要被研磨的表面相接触，同时基盘110远离要被研磨的表面。

研磨齿112包括彼此间隔开的多个离散齿。例如，研磨齿112的总数量的范围可介于约20至约60之间，并且可使用更多或更少的研磨齿112。沿着环134分布多个研磨齿112，它们围绕中心132。根据本发明的一些实施例，环134具有长轴136和短轴138。沿着长轴136所测得的环134的尺寸被称为长度L1，并且沿着短轴138所测得的环134的尺寸被称为宽度W1，宽度W1小于长度L1。因此，环134在下文中被称为长形环。从研磨齿112的外边缘测量长度L1和宽度W1。

环134可具有椭圆形或任何其他规则或不规则形状。例如，图17示出了椭圆形，其中，中心132是椭圆形的对称中心。因此，当绘出任何穿过中心132的直线时，直线将横跨中心132的相对侧上的环134的两个点，并且中心132将具有到这两个点的等距离。此外，当在长轴136上从中心132至环134的点进行测量时，距离等于D1，其根据一些实施例等于(L1)/2。可选地说明，距离中心132最远的齿112具有距离D1。当在短轴138上从中心132至环134的点进行测量时，距离等于D2，根据一些实施例，D2等于(W1)/2。可选地说明，距离中心132最近的齿112具有距离D2。在整个本发明的描述中，距离D1和距离D2被分别称为环134距离中心132的最大距离和最小距离。中心132和环134上的任意其他点之间的距离介于D1和D2之间。根据一些示例性实施例，渐渐地远离长轴136且邻近短轴138的齿与中心132的距离渐渐地变小。例如，距离D4小于距离D3，距离D3是通过测量比具有距离D4的齿距离长轴136更近的齿112中的一个所得。

根据本发明的一些实施例，有意地设计最大距离D1和最小距离D2之间的差值(D1-D2)，并且该差值至少大于由在研磨轮46的制造中无意的工艺变化可能导致的差值。例如，差值(D1-D2)大于约1mm。在研磨轮46或齿112具有大尺寸的实施例中，差值(D1-D2)还可增大。根据一些实施例，差值(D1-D2)的范围还可在约2mm至约9mm之间。此外，当研磨齿112具有宽度W2时，差值(D1-D2)可大于宽度W2以分散过研磨，如后续段落中将给出的讨论。

图18和图19示出了研磨工艺中的晶圆100和研磨轮46的俯视图。根据本发明的一些实施例，如图18所示，研磨轮46的中心132与轴114重叠，研磨轮46绕轴114旋转。晶圆100绕轴106旋转。图18示出了轴106和114的连接线139，其中，连接线139被标记为从中心132指向轴106的箭头。在任何时候，可具有对准(最近于)连接线139的齿112。应该注意，晶圆100的邻近该齿的部分被研磨的最多，并且最可能被过研磨。

图18示出了当环134的长轴对准连接线139时的时刻。根据本发明的一些实施例，在该时刻，轴106位于环134内部。图18中标记点140以示出齿112可在箭头139的方向上达到的最远点。

图19示出了当环134的短轴对准连接线139时的时刻。根据本发明的一些实施例，在该时刻，轴106也位于环134的内部。图19中标记出点142以示出齿112在箭头139所标记的方向上达到的最近的点。

比较图18和图19可知，随着研磨轮46的旋转，齿112一个接一个地穿过连接线139。因为环134是长形的，所以不同的齿112可穿过连接线139的不同点，而不是穿过连接线139的固定点。总之，当穿过连接线139时，齿112将处于定位在点140和142范围内的位置上。这样有利地降低了晶圆100的中心区的过研磨。例如，参照示出了现有技术方案的图21，在该方案中，环134’(通过齿112’对准)是圆形，并且所有的齿112’具有至旋转轴114和研磨轮中心132的相同距离。在图21中，所有的齿112’将穿过连接线139的相同点，并且将研磨相同的小区域144。因此，晶圆的该部分会被过研磨。然而，如图19所示，当齿122在点140和点142之间摆动的位置上穿过连接线139时，过研磨区域146具有比图21中的区域 144的面积大的面积。可选地说明，过研磨被分散了，因此晶圆100的中心区域没有超出本说明书中允许的过研磨。

此外，通过使差值(D1-D2)(图17)大于齿112的宽度W2，对准图18所示的连接线139的齿将完全偏离对准图19中连接线139的齿。这样还增强了过研磨区域的分散。

图20示出了另一个实施例，其中，在当短轴138与连接线139重叠时的时刻，轴106位于环134的外部。可选地说明，随着研磨轮46从图18所示的位置旋转至图20所示的位置，对准连接线139的齿112后退穿过轴106。这意味着进一步分散过研磨区域。

本发明的实施例具有一些有利部件。通过设计研磨轮的与长形圆形对准的齿，降低了晶圆的过研磨。实验结果表明通过使用研磨齿的长形对准，晶圆100的中心区域的过研磨(图11)在本说明书范围内。与之相比，除了研磨齿对准圆形以外使用相同研磨条件研磨的晶圆可具有在研磨期间被意外地完全去除的金属柱26，从而导致晶圆中的中心管芯的无效。

根据本发明的一些实施例，研磨轮包括基盘、和突出于基盘的表面的多个齿。多个齿对准围绕研磨轮的中心的长形环。

根据本发明的替代实施例，一种装置包括被配置为绕轴旋转的研磨轮。研磨轮包括具有与第一轴对准的中心的基盘，以及突出于基盘的表面的多个齿。多个齿包括具有距离基盘的中心的第一距离的第一齿和具有距离基盘的中心的第二距离的第二齿，而第二距离大于第一距离。

根据本发明的替代实施例，一种方法包括选择晶圆研磨工艺的目标反射率，以及对晶圆实施研磨工艺。随着研磨工艺的进行，测得从晶圆的表面反射的光的反射率值。测得的一个反射率值等于或大于目标反射率，所以停止研磨工艺。

上面论述了若干实施例的部件，使得本领域的技术人员可以更好地理解本公开的各个方面。本领域的技术人员应该理解，可以很容易地使用本公开作为基础来设计或更改其他用于达到与这里所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优点的工艺和结构。本领域的技术人员也应该意识到，这种等效构造并不背离本公开的精神和范围，并且在不背离本公开的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、更换以及改变。