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用于化学机械 研磨的设备与方法

阅读：510发布：2020-05-08

专利汇可以提供用于化学机械研磨的设备与方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明实施例涉及用于化学机械研磨的设备与方法。本发明实施例提供一种用于化学机械研磨CMP的方法。所述方法包含下列操作。接收半导体晶片。研磨所述半导体晶片。在一些实施例中，在研磨所述半导体晶片期间产生残余物，且所述残余物附着到经放置于修整头上的调节盘的表面。在研磨所述半导体晶片期间，通过修整臂使所述修整头及所述调节盘在庇护位置与工作区之间来回移动。在所述修整头及所述调节盘处于庇护位置中时，扫描所述调节盘的所述表面以使用激光扫描器来去除所述残余物。，下面是用于化学机械研磨的设备与方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于CMP的方法，其包括：
接收半导体晶片；
研磨所述半导体晶片，其中在研磨所述半导体晶片期间产生残余物，且所述残余物附着到经放置于修整头上的调节盘的表面；
在研磨所述半导体晶片期间，使所述修整头及所述调节盘于庇护位置与工作区之间来回移动；及
在所述修整头及所述调节盘处于所述庇护位置中时，使用激光扫描器来扫描所述调节盘的所述表面以去除所述残余物。

说明书全文

用于化学机械研磨的设备与方法

技术领域

[0001] 本发明实施例涉及用于化学机械研磨的设备与方法。

背景技术

[0002] 化学机械研磨(CMP)广泛用于集成电路的制造中。由于集成电路在半导体晶片的表面上逐层构建，故CMP用于平坦化(若干)最顶层以为后续制造操作提供水平面。通过将半导体晶片放置于晶片载体中而执行CMP，所述晶片载体将待研磨的晶片表面压抵于附接到平台的研磨垫。在含有磨料粒子及反应化学物两者的磨料浆液施覆到研磨垫时，平台及晶片载体反向旋转。浆液经由研磨垫的旋转运输到晶片表面。研磨垫及与磨料浆液中的反应化学物耦合的晶片表面的相对移动容许CMP通过物理及化学动作两者磨平晶片表面。

[0003] 可在制造集成电路期间的数个时间点使用CMP。例如，可使用CMP来平坦化分离集成电路中的各种电路层的层级间介电层。CMP通常还用于形成集成电路中的互连组件的导电线。通过用磨料研磨半导体晶片的表面，可去除层中的过量材料及表面粗糙度。

发明内容

[0004] 本发明的实施例涉及一种用于CMP的方法，其包括：接收半导体晶片；研磨所述半导体晶片，其中在研磨所述半导体晶片期间产生残余物，且所述残余物附着到放置于修整头上的调节盘的表面；在研磨所述半导体晶片期间，使所述修整头及所述调节盘在庇护位置与工作区之间来回移动；及在所述修整头及所述调节盘处于所述庇护位置中时，使用激光扫描器扫描所述调节盘的所述表面以去除所述残余物。

[0005] 本发明的实施例涉及一种用于CMP的方法，其包括：接收半导体晶片；研磨所述半导体晶片；在研磨所述半导体晶片期间，使修整头及调节盘在庇护位置与工作区之间来回移动；及在所述修整头及所述调节盘处于所述庇护位置中时，使用激光扫描器扫描所述调节盘的表面以产生多个信号；及通过测量及计算单元(MCU)模块收集所述多个信号。

[0006] 本发明的实施例涉及一种用于化学机械研磨(CMP)的设备，其包括：平台；晶片载体，其在研磨操作期间保持半导体晶片；修整头，其保持经配置以在所述研磨操作期间调节放置于所述平台上的研磨垫的调节盘；及激光扫描器，其经配置以在所述研磨操作期间扫描所述调节盘的表面以清洗所述调节盘的表面且产生多个信号。附图说明

[0007] 当结合附图阅读时，从以下具体实施方式最优选理解本发明实施例的方面。应注意，根据行业中的标准实践，各种构件不按比例绘制。实际上，为清晰论述，各种构件的尺寸可任意增大或减小。

[0008] 图1为绘示根据本发明实施例的一或多项实施例的方面的CMP设备的示意图。

[0009] 图2为表示根据本发明实施例的方面的CMP方法的流程图。

[0010] 图3A及3B为根据本发明实施例的一或多项实施例的方面的研磨操作的不同阶段中的CMP设备的一部分的示意俯视图。

[0011] 图4A到4C为绘示根据本发明实施例的一或多项实施例的方面的研磨操作的不同阶段中的调节盘的表面状况的示意图。

[0012] 图5A及5B为绘示根据本发明实施例的一或多项实施例的方面的研磨操作的不同阶段中的调节盘的表面状况的示意图。

[0013] 图6A及6B为绘示根据本发明实施例的一或多项实施例的方面的研磨操作的不同阶段中的调节盘的表面状况的示意图。

[0014] 图7为绘示根据本发明实施例的一或多项实施例的方面的调节盘的示意图。

具体实施方式

[0015] 下列本发明实施例提供用于实施所提供标的物的不同构件的许多不同实施例或实例。在下文描述元件及布置的特定实例以简化本发明实施例。当然，此些仅为实例且并不打算为限制性。例如，在下列描述中第一构件形成于第二构件上方或上可包含其中第一构件及第二构件经形成为直接接触的实施例，且还可包含其中额外构件可经形成于第一构件与第二构件之间使得第一构件及第二构件可不直接接触的实施例。另外，本发明实施例可在各种实例中重复元件符号及/或字母。此重复是出于简单及清楚的目的，且本身并不指示各种实施例及/或所论述配置之间的关系。

[0016] 此外，为便于描述，空间相对术语(例如“在……下面”、“在……下方”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……上”及类似者)可在本文中用来描述一个元件或构件与另一(其它)元件或构件的关系，如图中所绘示。空间相对术语打算于涵盖除图中所描绘的定向以外的使用或操作中装置的不同定向。设备可以其它方式定向(旋转100度或按其它定向)且据此可同样解释本文中所使用的空间相对描述词。

[0017] 如本文使用，术语(例如“第一”、“第二”及“第三”)描述各种元件、组件、区、层及/或区段，但此些元件、组件、区、层及/或区段不应受此些术语限制。此些术语仅可用于区分一个元件、组件、区、层或区段与另一元件、组件、区、层或区段。术语(例如“第一”、“第二”及“第三”)在本文中使用时并不暗示序列或顺序，除非由背景内容明确指示。

[0018] CMP是去除过量材料且达成衬底的平坦化的适当且广泛使用的工艺。通常，CMP设备包含用于固持研磨垫的研磨平台、用于固持工件(即，半导体衬底或半导体晶片)的晶片固持器及用于将磨料浆液施配到研磨垫上的浆液施配器。为了达成CMP工艺的化学部分，在研磨操作期间将具有特定化学溶液的磨料浆液持续添加到研磨垫的研磨表面上。浆液中的磨料材料可与工件表面相互作用以便从工件去除非所需表面层。由于浆液的内含物表示CMP工艺的化学部分，故研磨垫的动作表示CMP工艺的机械部分。维持研磨垫的研磨表面的一个问题起因于从工件及磨料浆液的碎屑累积。此累积引起研磨垫的研磨表面“釉面化”或硬化，且使纤维缠结，因此使研磨垫较不可能固持来自持续浆液流的新的磨料颗粒。此情境大幅降低垫的总体研磨性能且降低研磨操作在进行中时研磨垫的研磨速率。因此，已经尝试通过使用修整器或调节器“修整”或“调节”研磨垫而复原或恢复研磨垫的研磨表面。因为CMP的研磨速率与研磨垫的状态高度相关，故调节操作为一个关键工艺参数，且因此，修整器的功能及性能为至关重要的。

[0019] 修整器可包含调节盘(有时称为修整盘)，其具有附着到修整头的多个磨料颗粒(例如金刚石)。新的调节盘具有尖锐的磨料颗粒，其等将致密深粗糙度切割到研磨垫的研磨表面中。因此，磨料浆液可有效固持于深粗糙度中，从而导致高研磨速率。调节盘可按研磨操作之间的时间间隔或在工具闲置时间期间用水清洗。然而，来自工件及磨料浆液的碎屑或残余物也可累积于磨料颗粒之间，且此些碎屑或残余物可归因于通过多个磨料颗粒形成的不均匀表面而难以去除。在一些比较性实施例中，需要大量水来去除碎屑或残余物且清洗调节盘的表面。此方法不仅增加成本而且产生环境影响。

[0020] 此外，透过持续使用，调节盘中的磨料颗粒经磨损，且其等的尖端变钝。钝磨料颗粒并未如预期般深地穿透到研磨垫的研磨表面中，且切割沟槽因磨料颗粒尖端磨损而变宽。此磨损效应导致宽、稀疏且较浅的粗糙度。使用此调节盘调节的研磨垫可不再有效固持磨料浆液，借此降低研磨速率。另外，磨料颗粒可落于研磨表面上且造成晶片刮伤。

[0021] 此外，常规CMP技术缺乏实时反馈以充分考量或报告调节盘的表面状况的变化。在其使用寿命结束前替换的调节盘增大制造成本及耗费。但过度磨损的调节盘无法有效调节研磨表面且因此研磨垫的研磨速率降低。因此，监测调节盘的表面状况为迫切的，使得可在最大化使用寿命与最大化调节效率以及管理磨料颗粒脱落问题之间取得良好平衡的最优选时间改变或替换调节盘。

[0022] 本发明实施例因此提供一种CMP设备，其具有经安装以清洗调节盘的表面且监测调节盘的表面状况的激光扫描器。通过使用短脉冲激光或超短脉冲激光扫描调节盘的表面，可轻易监测调节盘的表面状况，且可轻易检测调节盘的使用寿命的结束。此外，短脉冲激光或超短脉冲激光攻击累积于调节盘的表面上的碎屑或残余物，且因此，残余物可离子化，且离子化残余物可通过等离子体引发震波轻易去除。

[0023] 图1为绘示根据本发明实施例的一或多项实施例的方面的CMP设备100的示意图。CMP设备100包含平台102、设置于平台102的顶部上的研磨垫104、经配置以保持或支撑半导体晶片107的晶片载体(有时称为研磨头)106、经配置以施配或递送磨料浆液109到研磨垫
104上以促进从半导体晶片107去除材料的浆液施配器108及经配置以调节研磨垫104的修整器(有时称为调节器)110。CMP设备100进一步包含激光扫描器120及测量及计算单元(MCU)模块122。

[0024] 在一些实施例中，平台102经配置以在一或多个方向上旋转。在一些实施例中，平台102经配置以保持固定。在一些实施例中，平台102经配置以具有恒定旋转速度。在替代性实施例中，平台102经配置以具有可变旋转速度。平台102可通过电动机(未展示)旋转。在一些实施例中，电动机可为交流电(AC)电动机、直流电(DC)电动机、通用电动机或另一适当电动机。平台102经配置以支撑研磨垫104，如在图1中展示。

[0025] 研磨垫104经耦合到平台102使得研磨垫104按与平台102相同的速度在相同方向上旋转。研磨垫104包含研磨表面104s(例如纹理化表面)，其经配置以在研磨操作期间从半导体晶片107去除材料。

[0026] 晶片载体106经配置以在研磨操作期间支撑且保持半导体晶片107靠近研磨垫104的研磨表面104s。在一些实施例中，晶片载体106包含保持环来固定半导体晶片107。在一些实施例中，晶片载体106包含真空来固定半导体晶片107。晶片载体106经配置以在与平台102的旋转方向相同或不同的方向上旋转。在一些实施例中，晶片载体106在与平台102的旋转方向相反的方向上旋转。在一些实施例中，晶片载体106经配置以具有恒定旋转速度。在替代性实施例中，晶片载体106经配置以具有变化旋转速度。晶片载体106可通过电动机(未展示)旋转。在一些实施例中，电动机可为AC电动机、DC电动机、通用电动机或另一适当电动机。

[0027] 晶片载体106可在垂直于研磨垫104的研磨表面104s的方向上移动。通过在垂直于研磨表面104s的方向上移动半导体晶片载体106，可调整通过研磨垫104施加于半导体晶片107上的压力。在一些实施例中，CMP设备100可包含压力传感器(未展示)来监测施加于半导体晶片107上的压力。在一些实施例中，CMP设备100可包含压力控制器(未展示)以在半导体晶片107的各种位置处控制施加于半导体晶片107上的力。在一些实施例中，压力控制系统可包含经配置以发射加压气体的喷嘴、可平移销或其它适当力施加元件。

[0028] 浆液施配器108经配置以将磨料浆液109施配于研磨垫104的研磨表面104s上。浆液施配器108包含经配置以施配磨料浆液109的至少一个喷嘴(未展示)。在一些实施例中，CMP设备100可包含浆液混合系统(未展示)，其经配置以在将混合物施配于研磨垫104的研磨表面104s上之前混合各种流体组合物。

[0029] 修整器110经配置以调节研磨垫104。为了维持研磨速率，需要调节研磨垫104以维持表面粗糙度。在一些实施例中，对研磨垫104执行修整操作(或调节操作)。如在图1中展示，根据一些实施例，修整器110可包含修整臂112、修整头114及调节盘116。修整臂112可操作以移动修整头114及调节盘116，且修整头114可操作以提供旋转且施加负载到调节盘116。在一些实施例中，调节盘116可包含嵌入固定到调节盘116的支撑板的金属层118b(图
4A到7中展示)中的磨料颗粒118a(图4A到7中展示)，例如金刚石颗粒。金属层118b为(例如但不限于)Ni层及/或Cr层。调节盘116经配置以在研磨垫104已经累积过量研磨碎屑或残余物时刮擦且调节研磨垫104的研磨表面104s。归因于通过修整器110执行的修整操作，可再新研磨垫104的研磨表面104s且可维持研磨速率。

[0030] 修整头114及调节盘116可通过修整臂112在工作区119a与庇护位置119b之间来回移动。在一些实施例中，修整头114及调节盘116可在研磨操作期间于工作区119a与庇护位置119b之间来回摆动。在一些实施例中，修整头114及调节盘116在两个研磨操作之间的时间间隔期间保持于庇护位置119b中。在一些实施例中，于研磨半导体晶片107(即，盒中的前一半导体晶片或前一盒中的前一半导体晶片)之后，研磨垫104可在含有新生产批次的生产晶片的盒经排入队列以研磨之前闲置一段时间(例如，从几秒到几小时的任何时间)。闲置时间也可起因于机器故障或常规维护。在一些实施例中，修整头114及调节盘116在闲置时间期间可能保持于庇护位置119b中。

[0031] 仍参考图1，CMP设备100的激光扫描器120经配置以扫描调节盘116的表面以产生多个信号。在一些实施例中，激光扫描器120包含短脉冲激光扫描器，例如纳秒(ns)激光扫描器或皮秒(ps)激光扫描器。在一些实施例中，激光扫描器120包含超短脉冲激光扫描器，例如飞秒(fs)激光扫描器。在一些实施例中，纳秒激光扫描器产生包括具有10纳秒到100纳秒的时间宽度的系列光学脉冲的纳秒激光，但本发明实施例不限于此。在一些实施例中，皮秒激光扫描器产生包括具有1皮秒到100皮秒的时间宽度的一系列光学脉冲的皮秒激光，但本发明实施例不限于此。在一些实施例中，飞秒激光扫描器产生拥有具有10飞秒到200飞秒的时间宽度的一系列光学脉冲的飞秒激光，但本发明实施例不限于此。激光扫描器120产生激光束且使用激光束来扫描调节盘116的表面。因此，产生多个信号。在一些实施例中，多个信号包含多个反射信号、多个折射信号或激光信号的多个绕射图案，但本发明实施例不限于此。

[0032] 仍参考图1，CMP设备100的MCU模块122经配置以收集且分析多个信号。此外，MCU模块122经配置以根据多个信号来构建数据库。通过MCU模块122构建的数据库可提供例如调节盘116上的磨料颗粒118a的形态及调节盘116的表面状况的信息。根据一或多项实施例来进一步描述磨料颗粒118a的形态及调节盘116的表面状况。

[0033] 图2为表示根据本发明实施例的方面的CMP方法的流程图。CMP方法200包含操作202，提供用于研磨的设备。研磨设备可包含如上文提及的CMP设备100。例如，研磨设备100可至少包含平台102、经放置于平台102上的研磨垫104、晶片载体106、浆液施配器108、修整器110、激光扫描器120，及MCU模块122。CMP方法200进一步包含操作204，在晶片载体106中接收半导体晶片107。CMP方法200进一步包含操作206，研磨半导体晶片107的表面。CMP方法
200进一步包含操作208，通过修整臂112使修整器110的修整头114及调节盘116在庇护位置
119b与工作区119a之间来回移动。在一些实施例中，同时执行操作206及操作208。在一些实施例中，操作208包含操作210a，于修整头114及调节盘116处于工作区119a中时，调节研磨垫104的研磨表面104s。在一些实施例中，操作208进一步包含操作210b，于修整头114及调节盘116移动到庇护位置119b时，通过激光扫描器120扫描调节盘116的表面以从调节盘116的表面去除残余物且产生多个信号。CMP方法200进一步包含操作212，通过MCU模块122来收集多个信号，且分析多个信号以在MCU模块122中构建数据库。根据一或多项实施例来进一步描述CMP方法200。应注意，CMP方法200的操作可经重新布置或在各种方面的范围内以其它方式进行修改。应进一步注意，可在CMP方法200之前、期间及之后提供额外操作，且仅可在本文中简略描述一些其它操作。因此，其它实施方案在本文描述的各种方面的范围内为可能的。

[0034] 图3A及3B为研磨操作期间的CMP设备100的一部分的示意性俯视图。在一些实施例中，根据操作202提供用于研磨的设备。用于研磨的设备可包含如上文提及的CMP设备100；因此，为简明起见省略重复细节。根据操作204，在晶片载体106中接收且保持半导体晶片
107，且根据操作206，研磨半导体晶片107的表面。在一些实施例中，在研磨操作期间，通过施加到晶片背面的向上吸力将半导体晶片107固持于晶片载体106内部。平台102旋转，且研磨垫104相应地旋转。接着将磨料浆液109施配于研磨表面104s上。晶片载体106接着旋转且朝向研磨垫104下降。当晶片载体106的旋转速度达到晶片研磨速度时，按压半导体晶片107以接触研磨表面104s。此双重旋转以及施加到半导体晶片107及磨料浆液109的向下力使半导体晶片107逐渐平坦化。

[0035] 在一些实施例中，在研磨操作期间，根据操作208，通过修整臂112使修整头114及调节盘116在工作区119a(图3A中展示)与庇护位置119b(图3B中展示)之间来回摆动。如在图3A中展示，当修整头114及调节盘116移动到工作区119a时，修整头114及调节盘116定位于研磨垫104的研磨表面104s的一部分上方。调节盘116经旋转且朝向研磨表面104s下降。在一些实施例中，调节盘116在不同于平台102的旋转方向的方向上旋转，如在图3A中展示，但本发明实施例不限于此。如在图3A中展示，当研磨半导体晶片107时，调节盘116在研磨表面104s的周边区上方摆动以根据操作210a调节研磨表面104s。

[0036] 参考图3B，根据操作210b，当修整头114及调节盘116通过修整臂112移动到庇护位置119b时，可通过激光扫描器120扫描调节盘116。在一些实施例中，修整头114及调节盘116在激光扫描器120上方移动，如在图3B中展示。应理解，在半导体晶片107的表面的研磨期间，可归因于磨料浆液109与待研磨的材料之间的相互作用产生残余物111。残余物111可附着到调节盘116的表面。在操作210b中，通过激光扫描器120扫描调节盘116的表面以去除残余物111且产生多个信号。

[0037] 参考图4A到4C，激光扫描器120产生激光束302且激光束302侵蚀附着到磨料颗粒118a的表面的残余物111。应注意，残余物111的消融阈值(其为归因于入射强激光照射引发原子及分子分离或位移所需的最小能量)及磨料颗粒118a的消融阈值为不同的。例如，磨料颗粒118a的消融阈值在约108W与约1010W之间，而残余物111的消融阈值在约104W与约106W之间。由于残余物111的消融阈值小于磨料颗粒118a的消融阈值，故残余物111通过激光束302离子化而不影响磨料颗粒118a，且因此产生离子化残余物111'，如在图4B中展示。此外，当强激光脉冲侵蚀目标(即，残余物111)时，几乎瞬时产生激光产生等离子体(LLP)。高压高温LLP的突然出现表示极度不平衡状态，其通过发射震波解析。离子化残余物111'可通过等离子体引发震波去除，如在图4C中展示。因此，根据操作210b，具有小于磨料颗粒118a的消融阈值的消融阈值的残余物111可通过扫描调节盘116的表面而轻易去除。

[0038] 在一些实施例中，扫描调节盘116的表面的扫描时间在约5000毫秒与约5500毫秒之间，但本发明实施例不限于此。应注意，甚至在此短扫描时间内且即使在研磨操作期间调节盘116摆动或移动到庇护位置119b达此短周期，仍可清洗调节盘116的表面状况。换句话说，每当调节盘116在研磨操作期间摆动到庇护位置119b时，可清洗其表面。

[0039] 另外，激光脉冲持续时间(即，对激光辐射的曝光时间)在对经照射材料的热损害方面还为极其重要的。如果激光照射的持续时间过短以至于在照射期间从吸收体积的热扩散未损失大量热能，那么此情境称为“热限制”。在一些实施例中，飞秒激光或皮秒激光可提供更优选热限制，这是因为飞秒激光的激光照射的持续时间小于纳秒激光的激光照射的持续时间。因为飞秒激光及皮秒激光提供更优选的热限制，故可在无热扩散的情况下轻易去除残余物111。在一些比较性实施例中，当使用纳秒激光扫描调节盘116的表面时，残余物111吸收能量且产生热。此外，热从残余物111扩散到磨料颗粒118a，且因此，残余物111粘附于磨料颗粒118a上。因此，去除粘附于磨料颗粒118a上的残余物111变得更困难。

[0040] 图5A及5B为绘示根据本发明实施例的一或多项实施例的方面的研磨操作的不同阶段中的调节盘116的表面状况的示意图。在一些实施例中，在操作210b中，通过激光扫描器120扫描调节盘116的表面。如上文提及，激光扫描器120可为短脉冲激光扫描器，例如纳秒激光扫描器或皮秒激光扫描器。在一些实施例中，激光扫描器120可为超短脉冲激光扫描器，例如飞秒扫描器。激光扫描器120产生激光束302以扫描调节盘116的表面。因此，产生多个信号，如在图5A及5B中展示。在一些实施例中，多个信号可包含反射信号，例如反射束304，如在图5A及5B中展示。在一些实施例中，多个信号可包含多个折射信号或激光信号的多个绕射图案，但本发明实施例不限于此。

[0041] 在一些实施例中，根据操作212，通过MCU模块122收集多个信号且分析所述多个信号以在MCU模块122中构建数据库。如上文提及，数据库可包含例如调节盘116上的磨料颗粒118a的形态的信息。例如，当安装新的调节盘116时，磨料颗粒118a可具有尖锐轮廓。磨料颗粒118a的此尖锐轮廓形成调节盘116的粗糙表面。基于通过扫描器120扫描调节盘116的表面，可收集且分析多个信号以构建数据库。因此，数据库可包含MCU模块122中与磨料颗粒
118a相关的参考轮廓。在一些实施例中，MCU模块122可使用任何适当算法、机器学习技术或大数据分析来构建数据库。

[0042] 参考图5B，在一些实施例中，可在调节研磨垫104的研磨表面104s期间消耗磨料颗粒118a。因此，磨料颗粒118a的尖锐轮廓可钝化。因此，可产生不同反射束304'。基于通过扫描器120扫描调节盘116的表面，可通过MCU模块122收集且分析多个信号以获得调节盘116的实时轮廓。此外，可比较实时轮廓与MCU模块122中的参考轮廓。例如，反射束304及反射束306可界定夹角θ，且当夹角θ大于预定值时，可触发警报。在一些实施例中，调节盘116称为磨损盘，且磨损盘可使用新的调节盘替换。

[0043] 图6A及6B为绘示根据本发明实施例的一或多项实施例的方面的研磨操作的不同阶段中的调节盘的表面状况的示意图。在一些实施例中，在操作210中，通过激光扫描器120扫描调节盘116的表面。如上文提及，激光扫描器120可为短脉冲激光扫描器，例如纳秒激光扫描器或皮秒激光扫描器。在一些实施例中，激光扫描器120可为超短脉冲激光扫描器，例如飞秒扫描器。激光扫描器120产生激光束302以扫描调节盘116的表面。因此，产生多个信号，如在图6A及6B中展示。在一些实施例中，多个信号可包含反射信号，例如反射束304，如在图6A及6B中展示。在一些实施例中，多个信号可包含多个折射信号或激光信号的多个绕射图案，但本发明实施例不限于此。

[0044] 在一些实施例中，根据操作212，通过MCU模块122收集多个信号且分析所述多个信号以在MCU模块122中构建数据库。如上文提及，数据库可包含关于调节盘116的表面状况的信息。例如，当安装新的调节盘116时，磨料颗粒118a经布置于调节盘116的表面上方，以形成调节盘116的粗糙表面。基于通过扫描器120扫描调节盘116的表面，可收集且分析多个信号以构建数据库。因此，数据库可包含MCU模块122中与调节盘116的粗糙表面相关的参考轮廓。在一些实施例中，MCU模块122可使用任何适当算法、机器学习技术或大数据分析来构建数据库。

[0045] 参考图6B，在一些实施例中，磨料颗粒118a可从调节盘116的表面脱落。因此，调节盘116的粗糙表面可稍微改变，且所述改变无法为人眼观察到。然而，可归因于通过脱落颗粒产生的空位产生不同反射束308。基于通过扫描器120扫描调节盘116的表面，可通过MCU模块122收集且分析多个信号且因此产生实时轮廓。此外，可比较实时轮廓与数据库中的参考轮廓，且可根据所述比较轻易识别颗粒脱落问题。

[0046] 如上文提及，扫描调节盘116的表面的扫描时间在约5000毫秒与约5500毫秒之间，但本发明实施例不限于此。应注意，甚至在此短扫描时间内且即使在研磨操作期间调节盘116摆动或移动到庇护位置119b达此短周期，仍可监测调节盘116的表面状况。换句话说，每当修整头114及调节盘116在研磨操作期间摆动到庇护位置119b时可检查调节盘116的表面状况，且可迅速识别颗粒脱落问题。

[0047] 参考图7，如上文提及，在研磨半导体晶片107(即，盒中的前一半导体晶片或前一盒中的前一半导体晶片)之后，研磨垫104可闲置达时间周期，且修整头114及调节盘116可在闲置时间期间保持在庇护位置119b中。在一些实施例中，调节盘116的表面可通过去离子(DI)水清洗或冲洗。因为可已经去除残余物，且可已经通过激光扫描降低残余物的粘附，故DI水清洗可在比先前方法更短的时间中产生更优选结果。

[0048] 本发明实施例提供一种CMP设备，其能够清洗调节盘的表面且同时提供关于研磨操作期间的调节盘的表面状况的信息。通过扫描调节盘的表面，可去除残余物，且每当调节盘及修整头摆动或移动到庇护位置时，可监测表面状况。通过收集且分析从激光扫描获得的多个信号，可构建具有关于调节盘的表面状况的信息的数据库。因此，可通过比较实时轮廓与MCU模块中的数据库中的参考轮廓而轻易获得例如关于颗粒消耗问题或颗粒脱落问题的信息的表面状况信息。因此，可监测调节盘的操作时间且可识别调节盘的使用寿命的结束。应注意，甚至在短扫描时间内且即使在研磨操作期间调节盘摆动到庇护位置达此短周期，仍可监测调节盘的表面状况。

[0049] 在一些实施例中，提供一种CMP方法。所述方法包含下列操作。接收半导体晶片。研磨半导体晶片。在一些实施例中，于研磨半导体晶片期间产生残余物，且残余物附着到经放置于修整头上的调节盘的表面。在研磨半导体晶片期间，通过修整臂使修整头及调节盘在庇护位置与工作区之间来回移动。在修整头及调节盘处于庇护位置中时，使用激光扫描器来扫描调节盘的表面以去除残余物。

[0050] 在一些实施例中，提供一种CMP方法。所述方法包含下列操作。接收半导体晶片。研磨半导体晶片。在研磨半导体晶片期间，通过修整臂使修整头及调节盘在庇护位置与工作区之间来回移动。在修整头及调节盘处于庇护位置中时，使用激光扫描器来扫描调节盘的表面且产生多个信号。通过测量及计算单元(MCU)模块来收集多个信号。

[0051] 在一些实施例中，提供一种CMP设备。所述设备包含平台、晶片载体、修整头，及激光扫描器。晶片载体在研磨操作期间保持半导体晶片。修整头保持经配置以在研磨操作期间调节经放置于平台上的研磨垫的调节盘。激光扫描器经配置以在研磨操作期间扫描调节盘的表面以清洗调节盘的表面且产生多个信号。

[0052] 前文概述若干实施例的构件，使得所属领域中的一般技术人员可更优选理解本发明实施例的方面。所属领域中的一般技术人员应了解，其等可容易地使用本发明实施例作为设计或修改用于实行本文中介绍的实施例的相同目的及/或达成相同优点的其它工艺及结构的基础。所属领域中的一般技术人员还应认识到，此些等效架构并不脱离本发明实施例的精神及范围，且其等可在不脱离本发明实施例的精神及范围的情况下，于本文中作出各种改变、替代及更改。

[0053] 符号说明

[0054] 100 化学机械研磨(CMP)设备

[0055] 102 平台

[0056] 104 研磨垫

[0057] 104s 研磨表面

[0058] 106 晶片载体

[0059] 107 半导体晶片

[0060] 108 浆液施配器

[0061] 109 磨料浆液

[0062] 110 修整器

[0063] 111 残余物

[0064] 111' 离子化残余物

[0065] 112 修整臂

[0066] 114 修整头

[0067] 116 调节盘

[0068] 118a 磨料颗粒

[0069] 118b 金属层

[0070] 119a 工作区

[0071] 119b 庇护位置

[0072] 120 激光扫描器

[0073] 122 测量及计算单元(MCU)模块

[0074] 200 化学机械研磨(CMP)方法

[0075] 202 操作

[0076] 204 操作

[0077] 206 操作

[0078] 208 操作

[0079] 210a 操作

[0080] 210b 操作

[0081] 212 操作

[0082] 302 激光束

[0083] 304 反射束

[0084] 306 反射束

[0085] 308 反射束

[0086] θ 夹角

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