CN102956521B - 用于在cmp加工中实时差错检测的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于在CMP加工中实时检测差错的方法和装置。方法包括：在用于化学机械抛光(“CMP”)的工具中的晶圆载具上设置半导体晶圆；放置晶圆载具以使半导体晶圆的表面接触在旋转压板上安装的抛光垫；在旋转抛光垫上分配研磨剂，同时保持半导体晶圆的表面与抛光垫接触，以在半导体晶圆上实施CMP工艺；实时从CMP工具接收信号至信号分析器中，所述信号对应于振动、声音、温度、或压力；比较来自CMP工具的接收信号和采用CMP工具进行正常加工时的预期接收信号；以及输出比较的结果。公开了CMP工具装置。

Description

用于在CMP加工中实时差错检测的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于在CMP加工中实时差错检测的装置和方法。
背景技术
化学机械抛光(“CMP”)常用于当前先进的半导体加工。在CMP中，旋转焊盘接收研磨剂(abrasiveslurry)。将焊盘安装在压板上，并且通常取向为面朝上布置。晶圆载具沿着焊盘向下移动。晶圆载具可以绕着中心轴旋转，并可以摆动。可以使用真空或静电力在载具上安装半导体晶圆。设置晶圆载具以使半导体晶圆的面接触抛光垫和浆料。晶圆和载具在抛光工艺期间还可以旋转和摆动。例如，晶圆可以具有需要平坦化的介电层。在其他工艺步骤中，例如，对于镶嵌金属制造，可以使用CMP去除多余的金属并平坦化镀金属导体的上表面和周围的电介质，以在介电层内形成嵌入的金属导体。通过研磨抛光半导体晶圆的表面，可以去除层中的表面粗糙以平坦化层。同样也可以去除多余的材料。
在表面的CMP加工期间，有时会产生颗粒。如果硬颗粒陷在晶圆和CMP抛光垫之间的晶圆表面上，能够发生晶圆擦伤(scratching)。擦伤可以导致在晶圆上制造的集成电路器件缺陷，并导致这些器件的损失。晶圆擦伤经常检测不出来，直到晶圆加工进入后期阶段，在后期阶段中进行一些扫描或者目检。在实施更多的加工步骤之后可能进行擦伤检测。目前没有用于检测在CMP工艺期间出现的晶圆擦伤的机构(mechanism)。这导致很多步骤的浪费以及材料和时间的损失。
因此，仍然需要用于检测CMP工艺中的晶圆擦伤问题或者其他差错的方法和装置，该方法和装置没有使用现有方法时所遭遇的不足之处。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种方法，包括：在用于化学机械抛光(“CMP”)的工具中的晶圆载具上设置半导体晶圆；放置所述晶圆载具以使所述半导体晶圆的表面接触在旋转压板上安装的抛光垫；在旋转抛光垫上分配研磨剂，同时保持所述半导体晶圆的所述表面与所述抛光垫接触，以在所述半导体晶圆上实施CMP工艺；实时从所述CMP工具接收信号至信号分析器中，所述信号对应于感应基本上由振动、声音、温度、和压力组成的组中选出的一种；比较来自所述CMP工具的接收信号和利用所述CMP工具进行正常加工时的预期接收信号；以及输出比较的结果。
在上述方法中，进一步包括：基于所述比较，当所述接收信号和所述预期信号之间的差超过预定阈值时，指示警报状态。
在上述方法中，其中，输出比较的结果包括输出用于操作者检查的人可读视觉显示。
在上述方法中，其中，输出比较的结果包括对所述接收信号实施频域变换，以及输出用于操作者检查的所述频域变换的人可读视觉显示。
在上述方法中，进一步包括基于所述比较，当所述接收信号和所述预期信号之间的差超过预定阈值时，指示警报状态，其中，接收信号进一步包括从至少一个振动传感器接收信号。
在上述方法中，进一步包括基于所述比较，当所述接收信号和所述预期信号之间的差超过预定阈值时，指示警报状态，其中，接收信号进一步包括从至少一个振动传感器接收信号，其中，接收信号进一步包括从连接于所述旋转压板的振动传感器接收信号。
在上述方法中，进一步包括基于所述比较，当所述接收信号和所述预期信号之间的差超过预定阈值时，指示警报状态，其中，接收信号进一步包括从至少一个振动传感器接收信号，其中，接收信号进一步包括从安装于所述晶圆载具上的振动传感器接收信号。
在上述方法中，进一步包括基于所述比较，当所述接收信号和所述预期信号之间的差超过预定阈值时，指示警报状态，并且上述方法进一步包括：对所述接收信号实施频域变换；比较所述接收信号的频域变换和正常加工时的预期接收信号的存储频域变换；以及基于频域信号的比较，当所述接收信号与所述预期接收信号相差的量超过预定阈值时，进行指示。
在上述方法中，进一步包括基于所述比较，当所述接收信号和所述预期信号之间的差超过预定阈值时，指示警报状态，上述方法进一步包括基于所述比较停止所述CMP工艺。
在上述方法中，其中，当硬颗粒在所述CMP工具中引起异常振动时，从至少一个振动传感器接收所述接收信号。
根据本发明的另一方面，还提供了一种装置，包括：旋转压板，承载CMP工具中的化学机械抛光(“CMP”)垫；晶圆载具，被配置用于放置半导体的表面与所述CMP垫的表面相接触；浆料分配器；被配置用于向所述CMP抛光垫供应浆料；至少一个传感器，连接于所述CMP工具并具有信号输出端，所述传感器提供信号，所述信号对应于感应基本上由振动、声音、温度、和压力组成的组中选出的一种；以及信号分析器，连接成接收所述至少一个传感器的信号输出，并配置用于在存在异常情况时输出警报。
在上述装置中，其中，所述信号分析器进一步包括：预期输出信号的存储器，所述预期输出信号对应于所述CMP工具中的正常工艺状态；以及比较器，被配置用于比较来自所述至少一个传感器的接收的信号输出和存储预期信号，以及用于在所述差超过预定阈值时指示警报。
在上述装置中，其中，所述信号分析器进一步包括人可读视觉显示器，所述人可读视觉显示器用于显示接收的信号。
在上述装置中，其中，所述信号分析器进一步包括频域变换装置，所述频域变换装置被配置用于对所述接收的信号实施频域变换。
在上述装置中，其中，所述至少一个传感器包括振动传感器，所述振动传感器连接至所述旋转压板和所述晶圆载具之一。
在上述装置中，其中，所述至少一个传感器包括振动传感器，所述振动传感器连接至所述旋转压板和所述晶圆载具之一，其中，所述振动传感器是选自基本上由加速计和压电振动检测器组成的组中的一种。
根据本发明的又一方面，还提供了一种用于在化学机械抛光(“CMP”)工艺中感应硬颗粒的方法，包括：在用于CMP的工具中的晶圆载具上设置半导体晶圆；放置所述晶圆载具以使所述半导体晶圆的表面接触在旋转压板上安装的抛光垫的表面；在旋转抛光垫上分配研磨剂，同时保持所述半导体晶圆的表面与所述抛光垫相接触；实时从所述CMP工具接收信号至信号分析器中，所述信号对应于在所述CMP工具中感应的振动；比较来自所述CMP工具的接收信号和利用所述CMP工具进行正常加工时的预期接收信号；以及当所述比较指示所述接收信号和所述预期接收信号之间的差超过预定阈值时，输出警报，所述预定阈值对应于在所述抛光垫上存在硬颗粒。
在上述方法中，进一步包括一旦输出所述警报就停止所述CMP工具。
在上述方法中，其中，比较所述接收信号进一步包括对所述接收信号实施频域变换，并且所述比较进一步包括比较所述接收信号的频域变换和利用所述CMP工具进行正常加工时的预期信号的存储频域变换。
在上述方法中，其中，从所述CMP工具接收信号进一步包括：从在所述晶圆载具上安装的振动感应器接收信号；以及从在所述旋转压板上安装的另一振动感应器接收信号。
附图说明
为了更充分地理解本发明及其优点，现在将结合附图所进行的以下描述作为参考，其中：
图1以剖面图描述了与实施例相配的CMP工具；
图2以主视图描述了与实施例相配的多压板CMP工具；
图3以剖面图描述了示出示例实施例的CMP工具；
图4以信号波形描述了供实施例使用的时间域中的信号；
图5A以信号波形描述了供实施例使用的信号的频域变换；
图5B以信号波形描述了供实施例使用的信号的另一频域变换；
图6以工艺流程图描述了示例方法实施例；以及
图7以工艺流程图描述了可选方法实施例。
附图、图表和示意图是示例性的，并不用于限定，但本发明的实施例的实例为了达到说明的目的被简化了，并且不按比例绘制。
具体实施方式
在下面详细讨论本发明优选实施例的制造和使用。然而，应该理解，本发明提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的概念。所讨论的具体实施例仅仅是制造和使用本发明的示例性具体方式，而不用于限制本发明的范围。
现在详细描述的本申请的实施例提供了用于制造半导体器件的新方法和装置，包括在层上实施化学机械抛光，同时检测不正常的振动。在加工期间实时监测振动，并且不正常的振动可以用来检测抛光期间的非预期情况。例如，晶圆和CMP焊盘之间的硬颗粒可以引起与抛光期间正常的振动模式不同的振动，并因此是可检测的。可以发送警报或者信息信号；并且进一步地，随着警报CMP加工可以以手动或者自动任一方式停止。在这种方式中，擦伤或者其他缺陷可以被补救，或者停止加工，节省材料和时间，否则材料和时间将会被花费在加工不可能产生完好器件的晶圆上。重要的是，与常规方法相比，实施例提供了CMP工艺的实时监测，避免了对许多晶圆的继续损伤。
当前半导体加工常采用CMP工艺。不限制实施例，例如，CMP的示例加工步骤是去除材料，平坦化沉积层或者甚至晶圆表面，以及图案化并去除镶嵌工艺中多余的电镀金属导体。在一个示例CMP工艺中，可以通过在半导体衬底中蚀刻沟槽形成浅沟槽隔离区(“STI”)。可以在沟槽中沉积电介质以形成STI区。在形成STI区中，沉积电介质直到沟槽被填充，且被过度填充，使得多余的电介质在衬底上方形成层。然后实施CMP抛光步骤以平坦化STI区和衬底；并且结果是使STI区的顶部与半导体衬底的表面共平面。
例如，可以在设置于衬底上的平面晶体管的上方形成层间介电(“ILD”)层。ILD电介质是共形沉积的，并因此在更高的结构上方如在栅极导体上方形成的ILD的一部分将形成沉积的ILD的相应的更高部分。可以再实施CMP工艺来抛光ILD层，并去除高部分，从而平坦化ILD层；形成其他加工步骤所需的或者期望的平坦表面。
通常在单镶嵌或者双镶嵌加工步骤中形成用于导体的金属层。第一层金属或“M1”层导体可以由单镶嵌铜或铜合金、铝或者其他导体形成。在位于介电层内的沟槽内电镀铜。在电镀期间，铜填充沟槽然后过度填充沟槽。因为化学蚀刻剂或者其他蚀刻工艺在图案化铜方面是无效的，采用另一化学机械抛光工艺以及研磨剂和焊盘来机械去除多余的铜。结果是在沟槽内形成被介电层围绕的嵌入导体。成品导体具有与周围的电介质的表面共平面的抛光上表面。
因此，在半导体加工中重复使用CMP加工以在半导体衬底上形成集成电路。图1以横截面示出了常规CMP加工工具11，此处所述用于说明的目的。在图1中，提供了旋转压板13，在其上具有抛光垫15。焊盘15接收由浆料源19不断供应的浆料23，浆料23通常是研磨性化合物和流体如去离子水，或者液体清洁剂如KOH。在可移动的臂上提供焊盘调整器17。当晶圆抛光工艺磨损且导致焊盘光滑时，运行焊盘调整器17以恢复焊盘15的表面粗糙度。即，为了保留CMP焊盘15的材料去除性质，使用焊盘调整器17保持焊盘表面上的某种粗糙度，否则在CMP加工期间会损失焊盘。焊盘调整器17携带研磨焊盘，研磨焊盘可以包括例如金刚石研磨料。示出了被施加下压力的晶圆载具21。晶圆载具21例如通常首先通过真空手段放置晶圆31，并通常取向为晶圆的有源面面朝下。在加工期间下压力使晶圆保持与焊盘15面接触。晶圆载具21绕着如示出的中心轴旋转，并且还可以以往返运动摆动。焊盘调整器17还可以在X-Y方向上行进，以调整旋转的抛光垫15的不同部分。可以在正在加工晶圆的期间，或者没有晶圆的情况下使用焊盘调整器17。
在加工期间，旋转抛光垫15，抛光垫15可以是多孔的或者无孔的，其来自于各种被优化用于平坦化、电介质去除、铜去除等的商业上可获得的类型。在焊盘15上分配浆料23。将晶圆载具21置于位置内，其中晶圆的有源面或者正面(facesurface)朝向和接触焊盘的最上表面。如果需要的话，施加正下压力使半导体晶圆31的正面位于焊盘15上，从而使晶圆表面与研磨剂接触。
如图1中所示，当晶圆31被抛光时，可能出现硬颗粒25。硬颗粒是一种能够擦伤晶圆的颗粒。例如，可能出现一块形成焊盘调整器17的金刚石，或者当焊盘15磨损时，焊盘15的某块可能脱离。因为晶圆具有在表面上形成的膜，对于本讨论，硬颗粒是一种可以引起晶圆擦伤的颗粒，--即，比在晶圆上发现的典型膜更硬的颗粒。例如，在莫氏硬度标(Mohsscale)中，铜膜硬度是7，氧化硅膜是6～7，所以硬颗粒具有在莫氏硬度标上大于6～7的硬度。这些颗粒可能嵌入晶圆和焊盘之间，而且如果颗粒足够硬和大，它们可以在晶圆31的表面中引起擦伤。根据来源，这些硬颗粒的直径尺寸可以是从纳米到微米。由硬颗粒引起的晶圆擦伤可以进一步引起在晶圆31上形成的集成电路的缺陷。
而且，在常规CMP加工中，可能检测不到晶圆擦伤缺陷，直到实施了更多的工艺步骤，然后晶圆的可视扫描或自动扫描可以揭示这些缺陷。在示例工艺中，在浅沟槽隔离(STI)CMP之后，不实施晶圆扫描，直到完成后期的SiN层或其他电介质层。这一步骤可能发生在流程中的后期时间段。在STICMP工艺中出现的晶圆擦伤是检测不到的，直到第一个损伤的晶圆进入检查阶段。在这一时间周期期间，在CMP时可以加工许多晶圆。在一个实例中，在24小时周期中在STICMP阶段时加工400件。在另外8小时过去之后检测第一个晶圆擦伤缺陷。通过将一天分成3个8小时部分，可以看到，按400/3件计算，在擦伤开始之后以及在检测到问题之前加工了大约130～140件。这些晶圆可能全都如被擦伤的第一个晶圆一样被损伤。因此，许多材料和加工时间被浪费在数百件具有擦伤并可能不产生任何功能性器件的晶圆上。
图2以俯视图描述了可以供实施例使用的多个压板CMP工具51。在图2中，示出了在自动化CMP工具41中排布的三个压板53。工具可以具有2个压板、1个压板，并且当然，3个以上也是可能的。装载机械手(loadinghandler)(有时称为“头清洁装载/卸载”或“HCLU”)61从卡座(cassette)或载具接收并传送晶圆，如箭头63所示。工具41内部的晶圆装卸器或机械臂57可以从HCLU61传送和接收半导体晶圆55至三个压板53的每一个，以及从三个压板53的每一个传送并接收半导体晶圆55。3个CMP压板53能够同时对晶圆55提供CMP加工。在不同的实施例中，这三个压板全都可以以并行模式实施完全相同的CMP工艺，增加工具的产量；可选地，例如，这三个压板可以相继实施CMP工艺，一个压板与下一个压板的研磨剂可以不同，并且晶圆可以通过在串联的三个压板的每一个压板处进行加工从粗研磨工艺移动到细研磨工艺。在任何情况下，图2中的每一个压板都可以大体上表现为图1中的CMP操作台(station)11。
图3以横截面描述了结合实施例的CMP加工工具71。压板13、焊盘15、调整器17、晶圆载具21、和浆料源19如前面所布置的。晶圆载具21携带半导体晶圆31并使晶圆31的正面与焊盘15接触；也如前面所布置的。此外，传感器73和75接合至压板13和晶圆载具21。这些传感器连接至信号分析器77。
如果如图3中所示，硬颗粒25被嵌入晶圆31和焊盘15之间，将发生振动。传感器73和75感应这种振动。如果感应的振动相对于在正常或正确CMP操作期间观察到的振动超过预定阈值，则检测到异常情况。在示例实施例中，可以通过目检信号分析器显示的信号波形进行检测。在其他实施例中，如下面进一步描述的，可以由信号分析器77实施自动化比较和检测。在其他实施例中，可以通过感应其他物理现象，包括压力、声音、光学特性如折射和反射、温度等检测振动。在此处用于例证目的详细显示的非限制性示例实施例中，感应振动。
虽然检测的振动必然可以对应于在CMP焊盘上出现硬颗粒，但是通过使用实施例也可以检测到其他异常的情况。这些包括例如且不限制实施例，不平滑的抛光速度、由分配器或者其他机械问题引起的不一致的浆料、异常浆料或者无浆料、发动机或者主轴(spindle)方面的机器故障等。这些情况中的任何情况都可以引起振动。实施例提供针对异常情况的警报。因此，这些实施例，除了防止或者检测晶圆擦伤之外，还可以检测发生的许多其他情况，并从而改进效率。
振动传感器可以是商业上可获得的用于测量位移、速度、或加速度的压电式传感器。在可选实施例中，例如，传感器可以是诸如越来越多地被用于手持型器件中来检测运动和加速度的加速计。可以使用MEMS加速计或者其他半导体加速计。用于感应振动的压电式传感器也可以是商业上可获得的，并可以供实施例使用。
在实施例中，信号分析器77可以收集时间域信息。例如，图4描述了以正常模式开始的CMP工艺的振幅-时间样本。在时间5时，诸如由硬颗粒问题引起的振动开始了。因为能够从图4的振幅对时间轨迹中明确看到，当振动在标记“81”的时间开始时，波形明显改变。在实施例中，信号分析器可以进一步比较信号波形和“正常”波形如来自存储信号模板的正常波形，并且当比较显示振动超过预定阈值时，自动地发出警报或者异常情况信号。可选地，由操作者通过简单目检时间域输出可视监测信号分析器输出端。优选，可以在CMP工艺期间实时检测振动。在CMP工艺期间，可以连续地或者定期地进行比较。在实施例中，当检测到异常情况时，CMP工具和工艺能够停止。在一些情况下，例如通过在继续CMP加工之前去除硬颗粒，可以补救损伤。如果对于工艺中的特定晶圆来说不能解决问题，则可以通过进一步的加工去除晶圆，节省时间和材料，否则时间和材料将被浪费。一旦CMP工具是清洁的且准备就绪，可以加工其他没有被硬颗粒引起晶圆擦伤的晶圆。
在可选实施例中，实施另外的信号处理。对于振动感应实例，图5A和图5B描述了对图4的时间分析信号波形标绘的一对频域变换输出。在该实例中，采用快速傅立叶变换(“FFT”)，但是可以使用其他频域变换。在图5A中，以频域变换信号波形示出图4的信号轨迹的正常部分。在图5B中，以频域示出图4的时间轨迹的异常部分。在图5B中标记“83”的频率20～30Hz之间的振幅响应的变化显然没有出现在图5A中。这种变化对应于不同振动模式的出现；所以再次通过比较正常操作频域变换样本和实时信号频域变换样本，信号分析器可以检测振动，并发出显示存在异常情况的警报。在可选实施例中，也可以由操作者实施输出的频域变换的目检。该方法可以进一步延伸到完全停止加工或者设定警报，该警报显示CMP工具偏离了正常情况。
如上面所注意到的，一些CMP工具具有多个压板，如在图2中所示出的。在实施例中，这种工具中的每个压板可以具有单独的信号分析器77和多个传感器73、75来实施如上所述的振动检测。在另一个实施例中，位于单个信号分析器的输入端的多路转接器可以从每个压板阶段接收一对信号。在分时操作中，信号分析器可以输出对所选的CMP压板的比较结果，然后采集另一个压板的数据。在这种方式中，对于该工具仅需要单个信号分析器，以及时分多路传输输入信号和相应的输出信号。对这种布置的其他变化形成本实施例的可选预期实施例，这些可选预期实施例在所附权利要求的范围内。
图6示出了示例方法实施例的流程图。在状态91中，将晶圆装载至CMP工具内。在状态93中，用CMP工具中的浆料抛光晶圆的表面。在状态95中，实时从CMP工具中的传感器接收输出信号。在状态97中，实施比较。在示例实施例中，比较可能仅仅意味着输出波形的目检，在视觉上比较输出和CMP工具的正常或预期信号输出。
在其他实施例中，如上面所述，比较可以涉及在信号分析器中捕获信号样本。对对应于接收信号的捕获信号和正常情况下的预期输出信号进行比较。例如，预期输出信号可以从存储信号模板中重新获得。这些可以被存储在与信号分析器连接的或者甚至作为信号分析器的一部分提供的存储器器件、硬盘驱动器、EEPROM或闪盘、或商品存储器中。如果实时接收信号和预期正常信号之间的差超过了预定阈值，如状态99中所示，能够显示警报。在另一个实施例中，工具中的CMP加工可以自动停止。如果状态97时的比较为假，则显示没有超出阈值，方法决定在状态101时是否需要更多的加工，而如果状态97时的比较为真，则返回到状态93。如果进行晶圆加工，则方法在状态103时结束。
图7以流程图描述了另一可选方法实施例。在图7中，状态91、93和95与上面对图6的描述相同。状态96进一步声明在状态96中对接收信号实施频域变换如FFT或离散余弦变换(“DCT”)。在状态97中，对频域变换信号实施比较。再次，如上面所述，在一个示例实施例中，可以通过目检波形显示进行这种比较，比较CMP工具按频域变换的当前接收信号与正常接收的信号频率变换。在又一个可选的实施例中，比较工艺是自动化的。通过确定对应于从传感器接收的正常输出信号的存储正常频域信号与对应于从传感器接收的输出的当前频域信号之间的差实施比较。例如，存储的正常输出信号可以存储在被信号分析器进入的存储器器件中。如果频域变换信号之间的差超过预定阈值，则方法转换到状态99，并显示警报。如果比较为假，则方法转换到状态101，并且如果需要更多的加工，则返回到状态93。如果另一方面，对晶圆的加工结束了，则方法保留状态101，并在状态103时结束。
在上面的实施例中，可以提供作为商业上可获得的器件的信号分析器。可选地，可以通过编程可编程微处理器、处理器或者计算机提供信号分析器。信号分析器可以包括非暂时性存储器，该非暂时性存储器用于存储对应于在正常CMP工具操作期间从传感器接收的输出信号的正常信号模板；存储器(memory)或存储器(store)如缓冲器，其用于存储从CMP工具接收的实时信号；以及比较器，所述比较器可以作为ASIC或IC形成，或者其可以采用编程微处理器或计算机的软件实施比较。采用例如编程复杂可编程逻辑器件如CPLD、和FPGA等，可以在本领域技术人员技术范围内进行各种实施，EEPROM或FLASH器件可以用于编程和数据存储，并且可以使用数字信号处理器(DSP)或ASICS。可以使用包括视频图像缓冲器等的显示电路提供用于人操作者检查的可视读取波形输出。所有这些实施例预期作为上述实施例的可选实施例，并落在所附权利要求的范围内。
在实施例中，一种方法包括在用于化学机械抛光(“CMP”)的工具中的晶圆载具上设置半导体晶圆；放置晶圆载具以使半导体晶圆的表面接触在旋转压板上安装的抛光垫；在旋转抛光垫上分配研磨剂，同时保持半导体晶圆的表面与抛光垫接触，以在半导体晶圆上实施CMP工艺；实时从CMP工具接收信号至信号分析器中，所述信号对应于振动、声音、温度、和压力之一；比较来自CMP工具的接收信号和通过CMP工具进行正常加工的预期接收信号；以及输出比较的结果。在一个可选实施例中，该方法进一步包括当接收信号和预期信号之间的差超过预定阈值时，显示警报情况。在另一个实施例中，该方法进一步包括输出用于操作者检查的人可读视觉显示。在又一个实施例中，该方法进一步包括通过对接收信号实施频域变换并输出用于操作者检查的频域变换的人可读视觉显示来进行比较。在又一个实施例中，该方法包括从CMP工具中至少一个振动传感器接收信号。在另一个可选实施例中，该方法包括从连接于旋转压板的振动传感器接收信号。在又一个可选实施例中，接收信号进一步包括从安装在晶圆载具上的振动传感器接收信号。在又一个可选实施例中，该方法包括对接收信号实施频域变换；比较接收信号的频域变换和对正常加工的预期接收信号的存储频域变换；以及基于频域信号的比较，当接收信号与预期接收信号相差的量超过预定阈值时显示。在又一个可选实施例中，该方法包括基于比较停止CMP工艺。在又一个可选实施例中，实施该方法，并且当硬颗粒在CMP工具中引起异常振动时，从至少一个振动传感器接收接收信号。
在实施例中，提供了一种装置，该装置包括：旋转压板，该旋转压板承载CMP工具中的化学机械抛光(“CMP”)焊盘；晶圆载具，该晶圆载具被配置用于设置半导体的表面与CMP焊盘的表面接触；浆料分配器，该浆料分配器被配置用于向CMP抛光垫供应浆料；至少一个传感器，该至少一个传感器连接于CMP工具并具有信号输出端，传感器提供对应于振动、声音、温度、和压力之一的信号；以及信号分析器，该信号分析器连接用于接收至少一个传感器的信号输出，并被配置用于在存在异常情况时输出警报。在另一个实施例中，该装置包括信号分析器，该信号分析器进一步包括：预期输出信号的存储器，该预期输出信号对应于CMP工具中的正常工艺状态；以及比较器，该比较器被配置用于比较来自至少一个传感器的接收信号输出和存储预期信号，并用于在差超过预定阈值时显示警报。在另一个实施例中，信号分析器进一步包括用于显示接收信号的人可读视觉显示器。在又一个实施例中，信号分析器进一步包括频域变换装置，该频域变换装置被配置用于对接收信号实施频域变换。在又一个实施例中，至少一个传感器包括振动传感器，该振动传感器连接至旋转压板和晶圆载具之一。在另一个实施例中，该装置包括振动传感器，该振动传感器是加速计和压电式振动检测器之一。
在又一个可选实施例中，提供了一种用于在化学机械抛光(“CMP”)工艺中感应硬颗粒的方法。该方法包括：在用于CMP的工具中的晶圆载具上设置半导体晶圆；设置晶圆载具以使半导体晶圆的表面接触在旋转压板上安装的抛光垫的表面；在旋转抛光垫上分配研磨剂，同时保持半导体晶圆的表面与抛光垫相接触；实时从CMP工具接收信号至信号分析器中，所述信号对应于在CMP工具中感应的振动；比较来自CMP工具的接收信号和对采用CMP工具进行正常加工的预期接收信号；以及当比较显示接收信号和预期接收信号之间的差超过预定阈值时，输出警报，所述预定阈值对应于在抛光垫上出现硬颗粒。在又一个可选实施例中，该方法进一步包括当输出警报时停止CMP工具。在又一个实施例中，比较接收信号进一步包括对接收信号实施频域变换，并且比较进一步包括比较对接收信号的频域变换和对采用CMP工具进行正常加工的预期信号的存储频域变换。在本实施例的又一个可选实施例中，从CMP工具接收信号进一步包括：从在晶圆载具上安装的振动感应器接收信号；以及从在旋转压板上安装的另一振动感应器接收信号。
本申请的范围预期不限于说明书中所述的结构、方法和步骤的具体示例性实施例。作为本领域普通技术人员根据本发明的公开内容应很容易理解，根据本发明可以利用现有的或今后开发的用于执行与本文所述相应实施例基本上相同的功能或者获得基本上相同的结果的工艺或步骤。因此，所附权利要求预期在其范围内包括这样的工艺或步骤。

Claims (16)

1.一种用于化学机械抛光工艺中的检测方法，包括：
在用于化学机械抛光的工具中的多个晶圆载具的每个所述晶圆载具上设置半导体晶圆；
放置所述晶圆载具以使所述半导体晶圆的表面接触在相应的旋转压板上安装的抛光垫；
在旋转抛光垫上分配研磨剂，同时保持每个所述半导体晶圆的所述表面与相应的所述抛光垫接触，以在每个所述半导体晶圆上实施化学机械抛光工艺；
实时从所述化学机械抛光工具接收振动信号至信号分析器中，所述信号来自分别接合至所述旋转压板和所述晶圆载具的振动传感器，其中在分时操作中，所述信号分析器的输入端的多路转接器可从每个所述旋转压板阶段接收所述振动信号；
比较来自所述化学机械抛光工具的接收信号和利用所述化学机械抛光工具进行正常加工时的预期接收信号；以及
输出比较的结果。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
基于所述比较，当所述接收信号和所述预期接收信号之间的差超过预定阈值时，指示警报状态。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，输出比较的结果包括输出用于操作者检查的人可读视觉显示。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，输出比较的结果包括对所述接收信号实施频域变换，以及输出用于操作者检查的所述频域变换的人可读视觉显示。
5.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：
对所述接收信号实施频域变换；
比较所述接收信号的频域变换和正常加工时的预期接收信号的存储频域变换；以及
基于频域信号的比较，当所述接收信号与所述预期接收信号相差的量超过预定阈值时，进行指示。
6.根据权利要求2所述的方法，进一步包括基于所述比较停止所述化学机械抛光工艺。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，当硬颗粒在所述化学机械抛光工具中引起异常振动时，从振动传感器接收所述接收信号。
8.一种用于化学机械抛光工艺中的检测装置，包括：
多个旋转压板，承载化学机械抛光工具中的化学机械抛光垫；
多个晶圆载具，被配置用于放置半导体的表面与所述化学机械抛光垫的表面相接触；
浆料分配器；被配置用于向所述化学机械抛光垫供应浆料；
振动传感器，连接于所述化学机械抛光工具并具有信号输出端，所述振动传感器提供振动信号，所述振动传感器分别接合至所述旋转压板和所述晶圆载具；以及
信号分析器，连接成接收所述振动传感器的信号输出，并配置用于在存在异常情况时输出警报，其中在分时操作中，所述信号分析器的输入端的多路转接器可从每个所述旋转压板阶段接收所述振动信号。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述信号分析器进一步包括：
预期输出信号的存储器，所述预期输出信号对应于所述化学机械抛光工具中的正常工艺状态；以及
比较器，被配置用于比较来自所述振动传感器的接收的信号输出和存储预期信号，以及用于在差超过预定阈值时指示警报。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述信号分析器进一步包括人可读视觉显示器，所述人可读视觉显示器用于显示接收的信号。
11.根据权利要求8所述的装置，其中，所述信号分析器进一步包括频域变换装置，所述频域变换装置被配置用于对所述接收的信号实施频域变换。
12.根据权利要求8所述的装置，其中，所述振动传感器是选自由加速计和压电振动检测器组成的组中的一种。
13.一种用于在化学机械抛光工艺中感应硬颗粒的方法，包括：
在用于化学机械抛光的工具中的多个晶圆载具的每个所述晶圆载具上设置半导体晶圆；
放置所述晶圆载具以使所述半导体晶圆的表面接触在相应的旋转压板上安装的抛光垫的表面；
在旋转抛光垫上分配研磨剂，同时保持每个所述半导体晶圆的表面与相应的所述抛光垫相接触；
实时从所述化学机械抛光工具接收振动信号至信号分析器中，所述振动信号对应于在所述化学机械抛光工具中感应的振动，所述振动信号同时来自分别接合至所述旋转压板和所述晶圆载具的振动传感器，其中在分时操作中，所述信号分析器的输入端的多路转接器可从每个所述旋转压板阶段接收所述振动信号；
比较来自所述化学机械抛光工具的接收信号和利用所述化学机械抛光工具进行正常加工时的预期接收信号；以及
当所述比较指示所述接收信号和所述预期接收信号之间的差超过预定阈值时，输出警报，所述预定阈值对应于在所述抛光垫上存在硬颗粒。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括一旦输出所述警报就停止所述化学机械抛光工具。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，比较所述接收信号进一步包括对所述接收信号实施频域变换，并且所述比较进一步包括比较所述接收信号的频域变换和利用所述化学机械抛光工具进行正常加工时的预期信号的存储频域变换。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，从所述化学机械抛光工具接收信号进一步包括：
从在所述晶圆载具上安装的振动传感器接收信号；以及
从在所述旋转压板上安装的另一振动传感器接收信号。
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