CN109848855A - 调节研磨垫的方法 - Google Patents

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CN109848855A CN201811380591.4A CN201811380591A CN109848855A CN 109848855 A CN109848855 A CN 109848855A CN 201811380591 A CN201811380591 A CN 201811380591A CN 109848855 A CN109848855 A CN 109848855A
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Abstract

本揭露提供了一种调节研磨垫的方法，并且此方法包括：量测研磨垫的表面轮廓；获得研磨垫的参考轮廓；将研磨垫的表面轮廓与参考轮廓进行比较以产生差异结果；根据差异结果决定调节参数值；以及使用调节参数值调节研磨垫。

Description

调节研磨垫的方法
技术领域
本揭露是有关于一种根据表面轮廓来调节研磨的方法。
背景技术
在半导体制造中，集成电路及半导体元件通过以由下而上制造方法在连续材料层中连续形成特征部来形成。制造制程利用用于形成各种分层特征部的各种沉积技术，包括各种蚀刻技术，诸如进行各向异性电浆蚀刻以形成元件特征部开口，接着用沉积技术来填充装置特征部。为了形成可靠元件，在包括各向异性蚀刻技术的形成特征部时需要精密公差，这些技术严重依赖于层平坦化来形成同样深的经各向异性蚀刻的特征部。
此外，过度的表面不平坦性将不期望地影响若干半导体制造制程的品质，这些制程包括例如光微影图案化制程，其中需要将处理表面的像平面定位在逐渐有限的景深窗口内来实现高解析度的半导体特征图案。
化学机械研磨(Chemical mechanical polishing，CMP)日渐用作半导体元件层的平坦化制程。CMP平坦化在制造多级半导体元件(包括平坦化含有介电质部分及金属部分两者的元件各级)时通常使用若干不同次数，来实现用于上覆级的后续处理的全局平坦化。习知CMP装置包括旋转研磨垫。利用CMP操作的一个问题是在晶圆处理期间研磨垫的研磨表面可以变得不平坦。不平坦的研磨表面不能适当地研磨晶圆，并且可导致不均匀或有缺陷的晶圆处理。
发明内容
本揭露提出一种调节研磨垫的方法，包含：量测研磨垫的表面轮廓；获得研磨垫的参考轮廓；将研磨垫的表面轮廓与参考轮廓进行比较以产生一差异结果；根据差异结果确定至少一个调节参数值；以及使用已确定的调节参数值来调节研磨垫。
以另一个角度来看，本揭露提出一种调节研磨垫的方法，包含：量测研磨垫的表面轮廓；计算在表面轮廓与研磨垫的参考轮廓之间的差异；使调节器跨研磨垫的表面扫掠；以及基于在研磨垫的表面轮廓与参考轮廓之间的差异，将抵靠研磨垫推动调节器的一向下力施加到调节器。
以另一个角度来看，本揭露提出调节研磨垫的方法，包含：量测研磨垫的表面轮廓；计算表面轮廓与研磨垫的一参考轮廓之间的差异；使研磨垫的表面与调节器接触；以及基于在研磨垫的表面轮廓与参考轮廓之间的差异，使调节器以扫掠速度值跨研磨垫的表面扫掠。
附图说明
当结合随附附图阅读时，自以下详细描述将很好地理解本揭示内容的一些实施例的态样。应注意，根据工业中的标准实务，各个特征并非按比例绘制。事实上，出于论述清晰的目的，可任意增加或减小各个特征的尺寸。
图1是根据一些实施例绘示了CMP系统的示意图；
图2是根据一些实施例绘示了CMP系统的横截面图；
图3A是根据一些实施例图示闭合回路控制的示意图；
图3B是根据一些实施例图示研磨垫的各种轮廓的图；
图4是根据一些实施例图示用于CMP的方法的流程图的图；
图5A至图5F是根据一些实施例图示了图示各种CMP制程的流程图的图；
图6是根据一些实施例图示用于调节研磨垫的方法的流程图的图；
图7是根据一些实施例图示用于调节研磨垫的方法的流程图的图。
具体实施方式
以下揭示内容提供许多不同实施例或实例，以便实施所提供标的的不同特征。下文描述部件及布置的特定实例以简化本揭示的一些实施例。当然，这些仅为实例且并不意欲为限制性。例如，以下描述中在第二特征部上方或第二特征部上形成第一特征部可包括以直接接触形成第一特征部及第二特征部的实施例，且亦可包括在第一特征部与第二特征部之间形成额外特征部以使得第一特征部及第二特征部可不处于直接接触的实施例。另外，本揭示的一些实施例可在各个实例中重复元件符号及/或字母。此重复是出于简便性及清晰的目的且本身并不指示所论述的各个实施例及/或配置之间的关系。
本揭示的一些实施例涉及CMP制程。研磨垫的表面轮廓经量测并与参考轮廓进行比较以产生差异结果。根据差异结果决定调节参数值，并且使用调节参数值来调节研磨垫。调节参数值用于控制从研磨垫移除材料的速率。由此，控制研磨垫的轮廓接近参考轮廓。
图1是根据一些实施例绘示了CMP系统100的示意图。图2是根据一些实施例绘示了CMP系统100的横截面图。参看图1及图2，CMP系统100包括压板102、研磨垫104、浆料臂106、晶圆载具108及调节器110。在一些实施例中，例如，CMP系统100可以处理具有以下直径的晶圆：1吋(25mm)；2吋(51mm)；3吋(76mm)；4吋(100mm)；5吋(130mm)或125mm(4.9吋)；150mm(5.9吋，通常称为“6吋”)；200mm(7.9吋，通常称为“8吋”)；300mm(11.8吋，通常称为“12吋”)；450mm(17.7吋，通常称为“18吋”)。
CMP控制器116可为处理器、任何形式的电脑或电路。在晶圆平坦化之前，浆料臂106在发生晶圆平坦之前将浆料111(其含有研磨剂浆料粒子)分配到研磨垫104的研磨表面112上。如由第一角速度箭头122所示，控制器116随后绕研磨垫轴120旋转压板102及研磨垫104(例如，经由压板心轴118)。随着研磨垫104旋转，经由扫描臂124枢转并绕盘轴142旋转的调节器110在研磨垫104上方移动，使得调节器110的调节表面126与研磨垫104的研磨表面112摩擦接合。在此构造中，调节器110在研磨期间持续刮擦或“粗糙化”研磨表面112以帮助确保恒定且均匀的平坦化。
晶圆载具108包括头部134、膜135及固定环136。固定环136围绕晶圆137。膜135设置在头部134的向下表面上以压制晶圆137。如由第二角速度箭头132所示，控制器116亦绕晶圆轴128旋转晶圆载具108内容纳的晶圆137(例如，经由晶圆载具心轴130)。尽管发生双旋转122、132，利用由晶圆载具108施加的向下力将晶圆137压制到浆料111及研磨表面112中。浆料111、双旋转122、132及向下力的组合平坦化晶圆137的下表面，直到到达CMP操作的终点。
在一些CMP操作中，晶圆137利用向上吸力容纳在晶圆载具108内，以保持将晶圆137升高到在固定环136的下面之上。当旋转压板102及研磨垫104时，降低晶圆载具108，将固定环136压制到研磨垫104上，其中晶圆137凹陷恰好足够长以使晶圆载具108达到研磨速度。当晶圆载具108到达研磨速度时，晶圆137面朝下降低以接触研磨垫104的研磨表面112及/或浆料111，使得晶圆137与固定环136实质上齐平并且由固定环136向外约束。
在CMP之后，提升晶圆载具108及晶圆137，并且执行CMP后清洁操作。例如，研磨垫104经历去离子水的高压喷雾，以从研磨垫404移除浆料残留物及其他颗粒物质。其他颗粒物质可包括晶圆残留物、CMP浆料、氧化物、有机污染物、运动离子及金属杂质。晶圆137随后被称为已研磨的晶圆。
CMP系统100亦包括设置在扫描臂124上的感测器128，以用于量测研磨垫104的轮廓。轮廓包括在各个位置处的厚度。在一些实施例中，感测器128侦测从感测器128到研磨垫104的研磨表面112的距离。研磨垫的厚度通过从在感测器128与研磨垫104的底部之间的已知距离减去已量测距离来计算。感测器128可以经构造以当扫描臂124移动时在跨研磨垫104递增的径向位置处进行量测。换言之，扫描臂124的长度可为足够长来跨研磨垫104移动感测器128。通过跨旋转研磨垫104移动感测器128，可以量测研磨垫104的所有位置的厚度。
感测器128可以各种不同方式侦测研磨垫104的厚度。在一些实施例中，多个感测器128设置在扫描臂124上，并且每个感测器128侦测研磨垫104在不同位置处的厚度。在一些实施例中，感测器128设置在调节器110上。在一些实施例中，感测器128设置在另一可移动装置/单元/设备上，用于侦测研磨垫104在各个位置处的厚度。在一些实施例中，多个感测器128可以固定方式跨研磨垫104的半径或直径安装。每个感测器128可在研磨垫104的不同径向位置上方安装。由于存在多个感测器128，可以同时进行距离量测，而不需要移动感测器128。由于感测器128不耦接到移动机构，由于感测器128的移动而存在较少的位置错误机会。在一些实施例中，感测器128可以交错方式安装，其中每个感测器128具有在研磨垫104上方的不同径向位置。随着研磨垫104旋转，系统可以进行厚度量测，以便记录研磨垫104的所有区域的厚度。
在一些实施例中，量测跨研磨垫104的不同径向位置的厚度。量测值可经平均化以决定研磨垫104的每个同心圆区域的厚度。通过合并跨研磨垫104的所有平均厚度量测值，可产生研磨垫轮廓。新的研磨垫104最初具有均匀轮廓及平坦的研磨表面。随着研磨垫104磨耗，研磨垫104的厚度将减小。由于研磨垫104旋转，其将以围绕旋转中心的圆形图案磨耗。在一些实施例中，侦测研磨垫104上方的所有位置的厚度。整个研磨垫104的厚度可以随后在诸如X、Y坐标系统或极坐标系统的栅格中映射。
各个研磨垫厚度侦测方法可应用到本揭示的实施例。例如，在一些实施例中，控制器116可进行多次厚度量测读数并且丢弃较高及较低读数，并且平均化剩余读数。因此，将过滤掉感测器侦测中的任何个别量测误差。由于研磨垫的表面并非完美平滑，众多量测的平均化可产生垫厚度的相对准确指示。
图3A是根据一些实施例图示闭合回路控制的示意图。参看图3A，在反馈回路中，感测器128量测研磨垫104的表面轮廓311，其中表面轮廓311包括各个位置处的多个厚度。控制器116将表面轮廓311与参考轮廓312进行比较，以产生差异结果313。控制器116根据差异结果313决定调节器110的调节参数值。使用调节参数值来调节研磨垫104，以便控制从研磨垫104移除材料的速率。例如，调节参数值可为抵靠研磨垫104推动调节器110的对调节器110的向下力值或调节器110跨研磨垫104扫掠的速度值。调节器110的向下力值越高，将移除的研磨垫104的材料越多。调节器110的扫掠速度值越小，将移除的研磨垫104的材料越多，因为调节器110停留在特定的位置处更长时间。换言之，研磨垫104的轮廓可通过调节向下力值或调节器110的扫掠速度值来控制。例如，若控制器116确定与参考轮廓相比第一位置处的厚度过高，则其可增加向下力值或减小调节器110在第一位置处的扫掠速度值。
在一些实施例中，执行闭合回路控制来监测并调节研磨垫的表面轮廓。任何适宜控制方法可应用于闭合回路控制。例如，可采用比例积分微分(PID)反馈控制、PI控制或P控制。通常，在计算差异结果313之后，控制器116对调节参数值进行适当校正，以便减小表面轮廓311与参考轮廓312之间的差异。下文将描述控制机构。在一些实施例中，可采用多回路闭合回路控制。例如，内部回路控制向下力值及扫掠速度值中的一者，并且外部回路控制向下力值及扫掠速度值中的另一者。
图3B是根据一些实施例图示研磨垫的各个轮廓的图。在图3B中图示四个轮廓301-304，并且这些轮廓表示在处理不同数量的晶圆之后的相同研磨垫。例如，轮廓301包括处理晶圆之前的研磨垫(亦即，新研磨垫)的厚度；轮廓302包括在处理若干晶圆之后的研磨垫的厚度；轮廓303包括在与轮廓302相比处理更多晶圆之后的研磨垫的厚度；并且轮廓304包括在与轮廓303相比处理甚至更多晶圆之后的研磨垫的厚度。注意到图3B仅是用于解释的实例，并且不同情况可导致不同轮廓。在图3B的实施例中，研磨垫104的厚度随着半径增加而减小，并且总厚度随着研磨更多晶圆而减小。出于简便性，ti,j表示在研磨i个晶圆之后研磨垫104在半径j处的厚度，其中i是整数并且j是表示X,Y坐标系统或极坐标系统中的坐标的实数。例如，当实数j表示极坐标系统中的坐标时，轮廓301的t0,100表示新研磨垫在半径100毫米(mm)处的厚度，并且轮廓302的t5,130表示在研磨5个晶圆之后研磨垫在半径130mm处的厚度。
在一些实施例中，先前的研磨垫的轮廓用作参考轮廓，并且因此维持厚度趋势。例如，假设轮廓304是当前表面轮廓，并且轮廓302是参考轮廓。表面轮廓在第一位置处的当前厚度趋势是通过对表面轮廓围绕第一位置的厚度施加高通滤波器来计算。例如，高通滤波器可写为[-1,0,1]，其中中间系数“0”对应于施加高通滤波器处的厚度，并且左侧系数“-1”对应于轮廓中的左侧厚度，并且右侧系数“1”对应于轮廓中的右侧厚度。当将此高通滤波器施加至位置j时，当前厚度趋势是tcur,j+1-tcur,j-1，其中tcur,j+1是当前轮廓在位置(j+1)处的厚度，并且以此类推。参考轮廓在第一位置处的参考厚度趋势是通过对参考轮廓围绕第一位置的厚度施加相同的高通滤波器来计算。例如，当将此高通滤波器施加至参考轮廓302的位置j时，参考厚度趋势是tcur-k,j+1-tcur-k,j-1，其中k是正整数，其可为1、5、10或任何其他适宜数量。确定关于第一位置的调节参数值，使得当前厚度趋势接近参考厚度趋势。例如，当当前厚度趋势大于参考厚度趋势时，此意味着围绕位置j的表面轮廓增加得更快，并且由此调节器在位置j处的向下力值可增加，或调节器在位置j处的扫掠速度值可减小。应注意高通滤波器[-1,0,1]仅是实例，并且滤波器的系数及大小不限于本揭示。例如，滤波器可为[-1,1]，其中任一系数可对应于施加滤波器的厚度。或者，滤波器可为[1,0,0,0,-1]，其中最左侧或最右侧系数对应于施加滤波器的厚度。
关于各个位置的厚度趋势计算是独立的。特定言之，可计算表面轮廓在第一位置(例如，位置j)处的第一当前厚度趋势。可计算表面轮廓在第二位置(例如，位置j+1)处的第二当前厚度趋势。计算参考轮廓在第一位置j处的第一参考厚度趋势。计算参考轮廓在第二位置(j+1)处的第二参考厚度趋势。根据第一当前厚度趋势及第一参考厚度趋势确定关于第一位置j的调节参数值。根据第二当前厚度趋势及第二参考厚度趋势确定关于第二位置(j+1)的调节参数值。特定而言，关于位置j的调节参数值可不同于关于位置(j+1)的调节参数值。
在一些实施例中，控制调节参数值，使得在研磨垫的表面轮廓与参考轮廓之间的差异在预定范围内。例如，表面轮廓包括厚度tcur,j及tcur,ref；参考轮廓包括厚度tcur-k,j及tcur-k,ref，其中ref指不同于位置cur的任何位置，并且0≦k≦cur。例如，当k＝cur时，参考轮廓是新研磨垫在处理晶圆之前的轮廓；当k＜cur时，参考轮廓是研磨垫在处理至少一个晶圆之后的轮廓。在一些实施例中，位置ref是350mm，在此处出现最小厚度。执行以下等式(1)至(3)。
ej＝tcur，j-tcur-k，j ...(1).
eref＝tcur，ref-tcur-k，ref ...(2).
dj＝ej-eref ...(3).
在等式(1)中，计算在当前厚度tcur,j与参考厚度tcur-k,j之间的第一厚度差ej。在等式(2)中，计算在当前厚度tcur,ref与参考厚度tcur-k,ref之间的第二厚度差eref。注意到，当前厚度tcur,j及参考厚度tcur-k,j二者均在位置j处，并且当前厚度tcur,ref及参考厚度tcur-k,ref二者均在位置ref处。在等式(3)中，计算在厚度差ej与厚度差之间eref的第三厚度差dj。控制器116确定第三厚度差dj是否在预定范围(例如，0至±R mm，其中R可为0.1、0.2、2、3、4mm或任何其他适宜值)中。若第三厚度差dj不在预定范围内，则控制器116根据第三厚度差dj修改关于位置j的调节参数值。例如，当厚度差dj大于0.2时，则调节器在位置j处的向下力值可增加，或调节器在位置j处的扫掠速度值可减小。若厚度差dj在预定范围中，则控制器116采用关于位置j的预设调节参数值或最新调节参数值，来控制调节器。在一些实施例中，将厚度差dj输入闭合回路控制来控制关于位置j的调节参数值。
注意到，等式(1)到(3)可应用于研磨垫的每个位置j。由此，独立地确定关于位置j的调节参数值。例如，关于第一位置的调节参数值可不同于关于第二位置的调节参数值，其中第一位置不同于第二位置。
在一些实施例中，执行等式(1)而非等式(2)及(3)。厚度差ej意味着“厚度损失”。控制器116确定厚度差是否在预定范围(例如，0至±R mm，其中R可为0.1、0.2、2、3、4mm或任何其他适宜值)中。若厚度差ej不在预定范围中，则控制器116根据厚度差ej修改关于位置j的调节参数值。例如，若厚度差ej小于-0.5，则控制器116减小向下力值或增加调节器关于位置j的扫掠速度值。若厚度差ej在预定范围中，则控制器116采用关于位置j的预设调节参数值或最新调节参数值，来控制调节器。在一些实施例中，将厚度差ej输入闭合回路控制来控制关于位置j的调节参数值。
在一些实施例中，等式(1)至(3)中的参考厚度tcur-k,j及参考厚度tcur-k,ref可由其他厚度替代。例如，参考厚度tcur-k,j可由新的研磨垫在位置j处的厚度t0,j替代，并且参考厚度tcur-ref可由新的研磨垫在位置ref处的厚度t0,ref替代。在一些实施例中，参考厚度tcur-k,j可由对应于多个已研磨的晶圆的研磨垫在位置j处的多个厚度的平均值替代。换言之，参考轮廓是研磨垫在处理多个晶圆之后的多个轮廓的平均轮廓。例如，计算多个厚度的平均值，其中0≤a1,a2,…am<cur。类似地，参考厚度tcur-k,ref可由对应于多个已研磨的晶圆的研磨垫在位置ref处的厚度的平均值替代，其中0≤a1,a2,…am<cur。然而，值及正整数a1,a2,…am的数量不限于本揭示。
在一些实施例中，在另一位置处的当前厚度用作参考轮廓。特定言之，表面轮廓包括当前厚度tcur,j，并且参考轮廓包括另一当前厚度tcur,ref，其中位置j不同于位置ref。在当前厚度tcur,j与当前厚度tcur,ref之间的厚度差经计算为以下等式(4)。
sej＝tcur，j-tcur，ref ...(4)
控制器116确定厚度差sej是否在预定范围(例如，0至±R mm，其中R可为0.1、0.2、2、3、4mm或任何其他适宜值)中。若厚度差sej不在预定范围中，则控制器116修改关于位置j的调节参数值。例如，若厚度差sej大于0.4mm，则控制器116增加向下力值或减小调节器关于位置j的扫掠速度值。若厚度差sej在预定范围中，则控制器116采用关于位置j的预设调节参数值或最新调节参数值，来控制调节器。在这些实施例中，参考轮廓是「平坦轮廓」，其中研磨垫的厚度是均匀的。在一些实施例中，将厚度差sej输入闭合回路控制来控制关于位置j的调节参数值。
在一些实施例中，多个当前厚度的平均值用作参考轮廓。特定言之，感测器128侦测厚度tcur,m，其中m∈C，及C指示研磨垫的面积。应注意，面积C可表示整个研磨垫104或研磨垫104的一部分。控制器116根据以下等式(5)计算平均厚度tcur,avg。
控制器116将厚度差计算为tcur,j-tcur,avg。控制器116亦确定厚度差tcur,j-tcur,avg是否在预定范围内。若厚度差不在预定范围内，则控制器116修改关于位置j的调节参数值。例如，若厚度差tcur,j-tcur,avg大于0.4mm，则控制器116增加向下力值或减小调节器关于位置j的扫掠速度值。若厚度差tcur,j-tcur,avg在预定范围中，则控制器116适应关于位置j的预设调节参数值或最新调节参数值，来控制调节器。在一些实施例中，将厚度差tcur,j-tcur,avg输入闭合回路控制来控制关于位置j的调节参数值。
图4是图示用于CMP的方法的流程图的图。参看图4，于操作401，量测研磨垫的表面轮廓，并且获得研磨垫的参考轮廓。于操作402，将表面轮廓与研磨垫的参考轮廓进行比较，以产生差异结果。于操作403，确定差异结果是否在预定范围内。若操作403的结果为“是”，则于操作404，使用最新调节参数值或预设调节参数值。若操作403的结果为“否”，则于操作405，根据差异结果确定调节器的调节参数值。调节参数值可包括抵靠研磨垫推动调节器的对调节器的向下力值或调节器跨研磨垫扫掠的速度值。于操作406，使用调节参数值来调节研磨垫。在一些实施例中，可省略操作403及404，并且因此在操作402之后执行操作405。
在一些实施例中，在操作405中执行闭合回路控制。闭合回路控制可以原位模式或异位模式执行。换言之，闭合回路控制可与CMP操作同时、在CMP操作之前及/或在CMP操作之后执行。在一些实施例中，在调节研磨垫之后使用研磨垫执行化学机械研磨操作。在一些实施例中，使用研磨垫执行CMP操作，其中至少部分同时执行化学机械研磨操作及调节研磨垫。在一些实施例中，在量测研磨垫的表面轮廓之前使用研磨垫执行CMP操作。
图5A至图5F是根据一些实施例图示CMP操作的流程图的图。为了简化，闭合回路控制被称为CLC。
参看图5A，于操作501，执行异位CLC。于操作502，执行CMP操作。于操作503，执行CMP后清洁操作。
参看图5B，于操作511，执行异位CLC。于操作512，执行CMP操作。于操作513，执行CMP后清洁操作。于操作514，执行异位CLC以量测在晶圆处理之间的研磨垫的轮廓。控制器116可以通过调节研磨垫的调节参数值来回应轮廓量测。由于调节了调节参数值，控制器116将控制调节器110来执行用于下一晶圆的CMP制程。
参看图5C，于操作521，与CMP操作同时执行原位CLC。控制器116可以通过立即调节调节参数值来回应轮廓量测。于操作522，执行CMP后清洁操作。
参看图5D，于操作531，与CMP操作同时执行原位CLC。于操作532，执行CMP后清洁操作。于操作533，执行异位CLC。
参看图5E，于操作541，执行异位CLC。于操作542，与CMP操作同时执行原位CLC。于操作543，执行CMP后清洁操作。
参看图5F，于操作551，执行异位CLC。于操作552，与CMP操作同时执行原位CLC。于操作553，执行CMP后清洁操作。于操作554，执行异位CLC。
本领域中技艺人士应当能够了解图5A至5F图的实施例并且排列CLC、CMP操作及后清洁操作的另一组合。研磨垫轮廓量测可以在晶圆处理操作之间异位进行或在晶圆处理期间原位进行。对于异位量测，可在量测研磨垫的厚度之前从研磨垫移除浆料。此允许系统避免由于研磨垫上的浆料层的厚度量测干扰或误差。研磨垫可以在进行轮廓量测时保持固定，并且随后旋转以量测研磨垫的所有位置。或者，轮廓量测可以在旋转研磨垫的同时进行。
在一些实施例中，对每一个晶圆执行CLC。在一些实施例中，针对每N个晶圆执行CLC，其中N是大于1的正整数。
图6是根据一些实施例图示了图示用于调节研磨垫的方法的流程图的图。于操作601，量测研磨垫的表面轮廓。于操作602，计算在研磨垫的已量测的表面轮廓与参考轮廓之间的差异。于操作603，使调节器跨研磨垫的表面扫掠。于操作604，基于研磨垫的已量测的表面轮廓与参考轮廓的差异，将向下力施加到调节器，此向下力抵靠研磨垫推动调节器。图6的操作已经在上文详细描述，并且由此将不重复此描述。
图7是根据一些实施例图示了图示用于调节研磨垫的方法的流程图的图。于操作701，量测研磨垫的表面轮廓。于操作702，计算在研磨垫的已量测的表面轮廓与参考轮廓之间的差异。于操作703，使研磨垫的表面与调节器接触。于操作704，基于在研磨垫的已量测的表面轮廓与参考轮廓之间的差异，使调节器以某一扫掠速度值跨研磨垫的表面扫掠。图7的操作已经在上文详细描述，并且由此将不重复此描述。
在一些实施例中，系统侦测研磨垫的旋转位置，并且极坐标系统是用于界定与厚度量测相关联的研磨垫的位置的较佳手段。在其他实施例中，一个或多个感测器量测固定研磨垫的厚度。感测器可记录一或多个厚度，随后移动到新的位置并且停止以量测额外厚度。整个研磨垫的厚度或研磨垫的表示位置可以连续方式量测。在这些实施例中，感测器可将研磨垫的厚度量测与X,Y位置坐标相关联。
不同类型的感测器可以用于量测研磨垫厚度。适用于研磨垫度量的感测器包括：激光、色度白光、感应、CETR垫探针、超音波等等。一个或多个感测器可以在研磨垫上方移动以侦测垫厚度。厚度侦测可以在晶圆处理期间或在处理晶圆之间执行。在一些实施例中，当研磨垫由浆料覆盖时执行对研磨垫厚度的侦测，然而其他实施例，在需要移除浆料的干燥垫上执行垫厚度侦测。
激光感测器将激光引导在研磨垫表面处并且侦测反射光。基于反射光，可以精确地计算在感测器与表面之间的距离。因为光速是固定的，所以激光脉冲可以是精确的并且系统可以侦测光脉冲接触正在被量测的表面并且接收反弹的脉冲所花费的时间。或者，基于光的距离量测将是基于干涉法的。尽管激光光束将最容易地侦测已从表面清洁浆料的清洁研磨垫，亦可能通过将激光光束引导穿过浆料薄层到研磨垫的表面并侦测反射光来侦测研磨垫厚度。
在一些实施例中，色度白光可以用于侦测研磨垫的厚度。光束可以经引导在研磨垫处并且由感测器侦测反射图像，白光的直径实质上大于激光光束的直径。因此，可能需要较少次量测来确定整个研磨垫的厚度。
近接侦测器包含由与电感并联的电容构成的振荡电路，此振荡电路形成产生磁场的侦测线圈。当感测器接近其他物体时流过感应线圈的电流改变，并且可以侦测电流改变。通过量测电流改变，可以确定到物体的距离。
机械探针亦可以用于侦测研磨垫厚度。探针通常是具有接触研磨垫的端部的伸长结构。通过已知探针从固定点到研磨垫表面的延伸，可以确定研磨垫的厚度。由于研磨垫的移动可导致对探针的破坏，在CMP制程期间可能难以使用机械探针。因此，在一些实施例中，探针用于量测固定研磨垫。由于探针可以压穿浆料，所以感测器读数将不受浆料影响。
超音波感测器通过解译从超高频率声波的回波来确定研磨垫的厚度。超音波感测器产生高频声波并且评估由感测器接收回的回波。感测器计算在发送信号与接收回波之间的时间间隔来确定到物体的距离。通过已知感测器及接收器的位置，可以确定研磨垫的厚度。
在一些实施例中，提供一种方法，并且此方法包括：量测研磨垫的表面轮廓；获得研磨垫的参考轮廓；将研磨垫的表面轮廓与参考轮廓进行比较以产生差异结果；根据差异结果确定至少一个调节参数值；以及使用调节参数值来调节研磨垫。
在一些实施例中，调节参数值包含抵靠研磨垫推动调节器的对一调节器的一向下力的一值。
在一些实施例中，调节参数值包含一调节器跨研磨垫的一扫掠速度值。
在一些实施例中，将研磨垫的表面轮廓与研磨垫的参考轮廓进行比较的操作包含计算在研磨垫的表面轮廓与研磨垫的参考轮廓之间一差异。其中在确定调节参数值及调节研磨垫时，使得在研磨垫的表面轮廓与研磨垫的参考轮廓之间的差异是在一预定范围内。
在一些实施例中，研磨垫的参考轮廓是研磨垫在处理一晶圆之前的表面轮廓。
在一些实施例中，研磨垫的参考轮廓是研磨垫在处理至少一个晶圆之后的表面轮廓。
在一些实施例中，研磨垫的参考轮廓是研磨垫在分别处理多个晶圆之后的多个等表面轮廓的一平均轮廓。
在一些实施例中，研磨垫的参考轮廓是一平坦轮廓。
在一些实施例中，上述方法进一步包含在调节研磨垫之后使用研磨垫执行一化学机械研磨操作。
在一些实施例中，上述方法进一步包含使用研磨垫执行一化学机械研磨操作，其中至少部分地同时执行化学机械研磨操作及调节研磨垫。
在一些实施例中，上述的方法进一步包含：在量测研磨垫的表面轮廓之前使用研磨垫执行一化学机械研磨操作。
在一些实施例中，提供一种方法，并且此方法包括：量测研磨垫的表面轮廓；计算在研磨垫的已测量的表面轮廓与研磨垫的参考轮廓之间的差异；使调节器跨研磨垫的表面扫掠；以及基于研磨垫的已测量的表面轮廓与参考轮廓之间的差异将向下力施加到调节器，此向下力抵靠研磨垫推动调节器。
在一些实施例中，执行施加向下力，使得在研磨垫的已量测的表面轮廓与研磨垫的参考轮廓之间的差异是在一预定范围内。
在一些实施例中，施加向下力包含在使调节器跨研磨垫的表面扫掠时变化向下力的一值。
在一些实施例中，上述的方法进一步包含：基于在研磨垫的已量测的表面轮廓与研磨垫的参考轮廓之间的差异，调节调节器跨研磨垫的表面的一扫掠速度值。
在一些实施例中，执行调节调节器的扫掠速度值，使得在研磨垫的已测量的表面轮廓与研磨垫的参考轮廓之间的差异是在一预定范围内。
在一些实施例中，提供一种方法，并且此方法包括：测量研磨垫的表面轮廓；计算在研磨垫的已测量的表面轮廓与研磨垫的参考轮廓之间的差异；使研磨垫的表面与调节器接触；以及基于在研磨垫的已量测的表面轮廓与参考轮廓之间的差异使调节器以某一扫掠速度值跨研磨垫的表面扫掠。
在一些实施例中，执行使调节器扫掠，使得在研磨垫的已测量的表面轮廓与研磨垫的参考轮廓之间的差异是在一预定范围内。
在一些实施例中，其中使调节器扫掠的操作包含变化扫掠速度值。
在一些实施例中，上述的方法进一步包含：在使调节器跨研磨垫的表面扫掠时将抵靠研磨垫推动调节器的一向下力施加到调节器；以及在使调节器跨研磨垫的表面扫掠时变化向下力的一值。
上文概述了若干实施例的特征，使得熟悉此项技术者可更好地理解本揭示的实施例的态样。熟悉此项技术者应了解，可轻易使用本揭示的实施例作为设计或修改其他制程及结构的基础，以便实施本文所介绍的实施例的相同目的及/或实现相同优点。熟悉此项技术者亦应认识到，此类等效结构并未脱离本揭示的实施例的精神及范畴，且可在不脱离本揭示的实施例的精神及范畴的情况下产生本文的各种变化、替代及更改。

Claims (10)

1.一种调节研磨垫的方法，其特征在于，包含：
量测一研磨垫的一表面轮廓；
获得该研磨垫的一参考轮廓；
将该研磨垫的该表面轮廓与该研磨垫的该参考轮廓进行比较以产生一差异结果；
根据该差异结果确定至少一个调节参数值；以及
使用该至少一个已确定的调节参数值来调节该研磨垫。
2.根据权利要求1所述的调节研磨垫的方法，其特征在于，其中该至少一个调节参数值包含抵靠该研磨垫推动该调节器的对一调节器的一向下力的一值。
3.根据权利要求1所述的调节研磨垫的方法，其特征在于，其中该至少一个调节参数值包含一调节器跨该研磨垫的一扫掠速度值。
4.根据权利要求1所述的调节研磨垫的方法，其特征在于，其中该研磨垫的该参考轮廓是该研磨垫在处理一晶圆之前的该表面轮廓。
5.根据权利要求1所述的调节研磨垫的方法，其特征在于，其中该研磨垫的该参考轮廓是该研磨垫在处理至少一个晶圆之后的该表面轮廓。
6.根据权利要求1所述的调节研磨垫的方法，其特征在于，其中该研磨垫的该参考轮廓是该研磨垫在分别处理多个晶圆之后的多个该表面轮廓的一平均轮廓。
7.一种调节研磨垫的方法，其特征在于，包含：
量测一研磨垫的一表面轮廓；
计算在该研磨垫的该已量测的表面轮廓与该研磨垫的一参考轮廓之间的一差异；
使一调节器跨该研磨垫的一表面扫掠；以及
基于在该研磨垫的该已测量的表面轮廓与该研磨垫的该参考轮廓之间的该差异，将抵靠该研磨垫推动该调节器的一向下力施加到该调节器。
8.根据权利要求7所述的调节研磨垫的方法，其特征在于，其中执行施加该向下力，使得在该研磨垫的该已量测的表面轮廓与该研磨垫的该参考轮廓之间的该差异是在一预定范围内。
9.一种调节研磨垫的方法，其特征在于，包含：
量测一研磨垫的一表面轮廓；
计算在该研磨垫的该已量测的表面轮廓与该研磨垫的一参考轮廓之间的一差异；
使该研磨垫的一表面与一调节器接触；以及
基于在该研磨垫的该已测量的表面轮廓与该研磨垫的该参考轮廓之间的该差异，使该调节器以一扫掠速度值跨该研磨垫的该表面扫掠。
10.根据权利要求9所述的调节研磨垫的方法，其特征在于，其中执行使该调节器扫掠，使得在该研磨垫的该已测量的表面轮廓与该研磨垫的该参考轮廓之间的该差异是在一预定范围内。
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