研磨设备、检测装置以及半导体基板的研磨方法与流程

本发明实施例关于一种半导体制造技术，特别关于一种在研磨过程中监控研磨浆成分的研磨系统以及研磨方法。

背景技术：

近年来，半导体集成电路(semiconductorintegratedcircuits)经历了指数级的成长。在集成电路材料以及设计上的技术进步下，产生了多个世代的集成电路，其中每一世代较前一世代具有更小更复杂的电路。在集成电路发展的过程中，当几何尺寸(也就是，工艺中所能产出的最小元件或者线)缩小时，功能密度(也就是，每一芯片区域所具有的互连装置的数目)通常会增加。一般而言，此种尺寸缩小的工艺可以提供增加生产效率以及降低制造成本的好处，然而，此种尺寸缩小的工艺也会增加制造与生产集成电路的复杂度。

在半导体元件制造中，化学机械研磨(cmp)扮演了相当重要的角色，化学机械研磨是一种集成电路成形的普遍施行方式。一般来说，化学机械研磨是应用于半导体晶圆的平坦化工艺。化学机械研磨是同时利用物理及化学力来对晶圆进行研磨。当晶圆位于一研磨垫上时，一夹持装置施加一下压力于一晶圆的背面。接着，当含有腐蚀性及反应性化学药品的一研磨浆通过晶圆下方时，研磨垫与晶圆可相对旋转，以对晶圆进行研磨。化学机械研磨是一种实现整个晶圆平坦化的有效方法。

虽然现有的半导体制造机台(包括晶圆研磨系统)已经可符合上述一般的目的，但这些半导体制造机台及过滤方法仍不能在各方面令人满意。

技术实现要素：

本发明一些实施例提供一种研磨设备，包含一旋转平台、一研磨垫、一研磨浆提供器以及至少一检测装置。研磨垫是固定地设置于旋转平台上，研磨垫是被配置以被旋转平台旋转。研磨浆提供器是被配置以提供一研磨浆于研磨垫上。至少一检测装置是设置于研磨垫中，并且检测装置是被配置以检测研磨浆的成分与相对应的浓度。

本发明实施例另提供一种检测装置，设置于一研磨垫中，检测装置包含多个检测模块以及一处理芯片。各检测模块包含一反应区以及一检测电极。反应区是被配置以接收研磨垫上的一研磨浆，反应区包含有一反应物质，对应于研磨浆中的一成分。检测电极是被配置以于研磨浆的成分与反应物质产生反应时输出一检测信号。处理芯片是被配置以接收检测信号，以获得包含研磨浆的成分与浓度的一检测信息。

本发明实施例提供一种半导体基板的研磨方法，包含提供一研磨浆至研磨垫上的一研磨表面。再者，半导体基板的研磨方法还包含设置半导体基板至研磨表面上以进行一研磨处理。半导体基板的研磨方法还包含通过设置于研磨垫上的至少一检测装置检测研磨浆的成分以及浓度。

附图说明

图1为根据本发明一些实施例的一研磨设备的示意图。

图2与图3为根据本发明一些实施例的基板夹持装置由一基板承载座夹持半导体基板的作动示意图。

图4与图5为根据本发明一些实施例的基板夹持装置夹持半导体基板至研磨垫上的作动示意图。

图6为根据本发明一些实施例的研磨垫的上视图。

图7为根据本发明一些实施例的检测装置的示意图。

图8为根据本发明一些实施例的一检测装置设置于研磨垫的部分剖面示意图。

图9为根据本发明一些实施例的研磨浆中一些成分的浓度变化图。

图10为根据本发明另一实施例的研磨垫的上视图。

图11为根据本发明一些实施例中的半导体基板的研磨方法的流程图。

附图标记说明：

100研磨设备

102基板承载座

200处理腔室

202旋转平台

204研磨垫

2041研磨表面

2043凹槽

206基板夹持装置

207基板载具

208研磨浆提供器

2081旋转手臂

2083喷嘴

210研磨浆

212研磨垫调节器

214夹持件

216挡环

300半导体基板

400检测装置

401上表面

402检测模块

4021反应区

4022反应物质

4023检测电极

4025检测电极

4027导线

404处理芯片

406通信电路

408加热模块

500监控装置

600通知模块

700研磨方法

a～d成分

a1～d1初始浓度

cx1中心转轴

d2研磨中浓度

npc中心区域

npe边缘区域

psa研磨区

t1时间

t1第一厚度

t2第二厚度

wp宽度

s100、s102、s103、s104、s106、s108、s110、s112、s114s116操作

具体实施方式

以下公开的实施方式或实施例用于说明或完成本发明的多种不同技术特征，所描述的元件及配置方式的特定实施例用于简化说明本发明，使公开得以更透彻且完整，以将本公开的范围完整地传达予同领域熟悉此技术者。当然，本公开也可以许多不同形式实施，而不局限于以下所述的实施例。

在下文中所使用的空间相关用词，例如“在…下方”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”及类似的用词，是为了便于描述图示中一个元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。除了在附图中绘示的方位之外，这些空间相关用词也意欲包含使用中或操作中的装置的不同方位。例如，装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，而在此所使用的空间相关用词也可依此相同解释。此外，若实施例中叙述了一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征与上述第二特征是直接接触的情况，也可能包含了有附加特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使得上述第一特征与第二特征未直接接触的情况。

以下不同实施例中可能重复使用相同的元件标号及/或文字，这些重复是为了简化与清晰的目的，而非用以限定所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。另外，在附图中，结构的形状或厚度可能扩大，以简化或便于标示。必须了解的是，未特别图示或描述的元件可以本领域技术人士所熟知的各种形式存在。

在半导体装置制造过程中，化学机械研磨是一种用于制造半导体装置的工艺。具体而言，化学机械研磨是使用化学物质与机械力的组合方式来对半导体基板(如晶圆)的表面进行均匀化与平坦化的工艺。具有集成电路(integratedcircuit，ic)晶粒的晶圆是被放置在化学机械研磨系统的一处理腔室中，并且可在不同的工作站(stage)进行平坦化或研磨处理。化学机械研磨处理例如可使晶圆的介电层、半导体层及/或导电材料层的表面平坦化。

化学机械研磨系统一般具有一可旋转的研磨平台，并且研磨平台上具有一研磨垫附着于其上。在某些化学机械研磨工艺中，一半导体基板是颠倒放置于一夹持装置，并且半导体基板是被夹持装置施加一下压力朝向研磨垫。另外，在研磨工艺中，当半导体基板被夹持以朝向旋转中的研磨垫时，化学机械研磨系统中的一液体供应器可提供具有化学物质以及微研磨粒子的研磨浆至研磨垫上。在某些实施例中，研磨垫也可相对于研磨垫旋转。在某些实施例中，半导体基板是与研磨垫沿着同方向旋转。在其他实施例中，半导体基板是与研磨垫沿着不同方向旋转。

图1为根据本发明一些实施例的一研磨设备100的示意图。如图1所示，研磨设备100包含一处理腔室200，以形成一个封闭空间来容置在接下来将介绍的研磨设备100中的元件。一或多个载入端口(loadport，图中未表示)是耦接于处理腔室200以允许一半导体基板300或多个半导体基板进入或退出研磨设备100。举例来说，进入或退出的半导体基板可为一晶圆，例如为一产品晶圆(productionwafer)或一测试晶圆。在某些实施例中，半导体基板的半径大约在200mm至600mm之间。另外，在某些实施例中，半导体基板的半径可以约为300mm至450mm之间。半导体基板的半径不限于此实施例。

根据一些实施例，半导体基板(晶圆)300可由硅、锗或其他半导体材料所制成。根据一些实施例，半导体基板300可由复合半导体所制成，如碳化硅(sic)、砷化镓(gaas)、砷化铟(inas)或磷化铟(inp)。根据一些实施例，半导体基板300可由合金半导体所制成，如硅锗(sige)、硅锗碳(sigec)、磷砷化镓(gaasp)或磷化铟镓(gainp)。根据一些实施例，半导体基板300可为硅绝缘体(silicon-on-insulator；soi)或锗绝缘体(germanium-on-insulator；goi)基板。

再者，如图1所示，研磨设备100可包含设置于处理腔室200中的一旋转平台202、一研磨垫204、一基板夹持装置206以及一研磨浆提供器208。研磨垫204是固定地设置于旋转平台202上并连接于旋转平台202，研磨垫204是被配置以被旋转平台202带动而绕着中心转轴cx1同步旋转。基板夹持装置206是设置于研磨垫204上方，被配置以夹持一半导体基板300沿着平行于中心转轴cx1的方向移动。研磨浆提供器208具有一液体出口，位于研磨垫204上方，配置以施加一研磨浆210到研磨垫204上。

在进行研磨工艺中，研磨浆提供器208可施加研磨浆210至研磨垫204上。在某些实施例中，研磨浆提供器208是连接于容置有研磨浆210的一槽体或一储存器(图中未表示)。在某些实施例中，研磨浆提供器208可包含一旋转手臂2081以及一喷嘴2083(例如可作为前述的液体出口)，喷嘴2083设置于旋转手臂2081的一端，并且旋转手臂2081可控制喷嘴2083靠近或远离研磨垫204。研磨浆210包含有反应化学物质(reactivechemicals)，此种反应化学物质会与半导体基板300的表面产生反应。另外，研磨浆210中也可包含研磨粒子，以对半导体基板300进行机械式研磨。

在某些实施例中，研磨垫204是以足够硬的物质制成，以允许在研磨浆210中的研磨粒子可以机械式地对半导体基板300进行研磨。另一方面，研磨垫204也要够软，以避免刮伤半导体基板300。在某些实施例中，研磨垫204是以可拆卸并可粘贴的方式附着于旋转平台202上，举例来说，研磨垫204可通过一粘接膜(adhesivefilm)或胶水等连接至旋转平台202上。在研磨过程中，旋转平台202可通过一第一驱动机构(例如一马达，图中未表示)驱动而旋转，使得固定于其上的研磨垫204可随着旋转平台202旋转。

在研磨工艺中，基板夹持装置206也可带动其上的半导体基板300进行旋转。在某些实施例中，如图1所示，基板夹持装置206与研磨垫204是以相同方向旋转(顺时针方向或逆时针方向)。在其他实施例中，基板夹持装置206与研磨垫204是可以相反方向旋转。在研磨垫204与基板夹持装置206旋转时，研磨浆210可流到半导体基板300与研磨垫204之间。通过机械力以及研磨浆210中化学物质与半导体基板300的表面产生的化学反应，半导体基板300的表面可以被平坦化。在某些实施例中，基板夹持装置206是由一第二驱动机构(图中未表示)所驱动。

再者，如图1所示，研磨设备100可进一步包含设置于处理腔室200内的一研磨垫调节器(padconditioner)212，设置于研磨垫204上方，研磨垫调节器212配置以去除在研磨工艺中所产生不需要的副产物。在某些实施例中，研磨垫调节器212为一钻石盘(diamonddisk)，具有一基板以及嵌入或封装的切割钻石粒子于基板上。当研磨垫204需要被调整时，研磨垫调节器212可接触研磨垫204的表面，并且研磨垫204与研磨垫调节器212进行旋转，使得钻石盘上的凸出物或边缘相对于研磨垫204的表面移动，从而对研磨垫204进行抛光以及组织更新(re-texturizing)。

另外，在某些实施例中，研磨垫调节器212上也可设置有耐隆(nylon)材质的毛刷，用以清洁并去除在研磨工艺后在研磨垫204上残留的残渣物质。在去除残留的残渣物质后，研磨垫204可以恢复原有的粗糙度，以再次对相同或另一半导体基板进行研磨处理。

再者，如图1所示，研磨设备100可还包含有一检测装置400、一监控装置500以及一通知模块600。检测装置400是配置以检测半导体基板300的厚度以产生一厚度信息。在某些实施例中，检测装置400设置于研磨垫204中，被配置以在半导体基板300进行研磨处理过程中连续地检测研磨浆210的成分与相对应的浓度。举例来说，检测装置400可检测研磨浆210中的钴、铜、铬、镁、镍、锌、铝等成分的浓度。检测装置400可检测的物质不限于此实施例。另外，在某些实施例中，检测装置400是于半导体基板300进行研磨处理前检测研磨浆210的成分以及相对应的浓度。再者，检测装置400也可检测在研磨工艺中研磨浆210产生化学反应后的物质的浓度。此外，检测装置400也可检测在研磨半导体基板300所产生的物质(例如金属粒子)产生的物质的浓度。

监控装置500是配置以监控研磨浆210中各个物质的浓度。当某一物质或多个物质的浓度变化超出预期时，监控装置500可以发送一控制信号至通知模块600，使通知模块600发出一通知信息。举例来说，通知模块600可发出一警告信息，例如一警告音、一闪烁光来通知使用者。在某些实施例中，监控装置500可为研磨设备100的一电脑装置，并且通知模块600可为一显示屏幕器，通知模块600可根据控制信号显示一对话视窗来通知使用者。

于某些实施例中，监控装置500可为研磨设备100中的一电脑装置，例如可包含有一处理器以及一储存电路(图中未表示)。处理器可为一微处理器或一中央处理器。储存电路可为一存储器，储存有多个程序程序或指令。监控装置500可产生一驱动信号至研磨设备100中的多个驱动机构(如前述的第一驱动机构或第二驱动机构)，借以控制研磨系统100中元件的操作。举例来说，监控装置500可控制旋转平台202的旋转、研磨浆提供器208、基板夹持装置206以及研磨垫调节器212的操作。

值得注意的是，图1中的研磨设备100仅为本发明实施例中的一举例，并非用以限定其范围。在不同实施例中，图1中的研磨设备100中的元件可根据实际需求增加或删减。举例而言，研磨设备100可还包含一液体分布器(图中未表示)，配置以分布一清洗液体，例如去离子水(de-ionizedwater)至研磨垫204的表面，使得在研磨工艺后残留在研磨垫204的表面上的粒子与研磨浆210可以被清洗干净。再者，研磨设备100也可包含其他工作站(station)，例如一清洁站、一干燥站或其他类型的工作站。因此，在化学研磨工艺(cmpprocess)之后，半导体基板可以在清洁站执行清洁处理以及在干燥站进行干燥处理。

请参考图2与图3，图2与图3为根据本发明一些实施例的基板夹持装置206由一基板承载座102夹持半导体基板300的作动示意图。如图2所示，基板夹持装置206包含一基板载具207，配置以在研磨工艺中夹持以及固定半导体基板300。于此实施例中，基板载具207具有多个气体通道2071，连通于一气体控制模块209。另外，基板载具207下方可设置有一夹持件214，夹持件214可为一薄膜结构并且由可挠曲且可延伸的材料制成。举例来说，在某些实施例中，夹持件214可由乙烯丙烯橡胶，氯丁橡胶，丁腈橡胶等材料制成。如图2所示，夹持件214包含有多个区段，并且每一区段中皆具有一通道(图中未表示)，分别连通于气体通道2071与气体控制模块209。

如图2所示，基板夹持装置206被移动到基板承载座102上方以使夹持件214靠近半导体基板300。接着，气体控制模块209使气体通道2071与夹持件214内的多个通道形成真空状态。因此，如图3所示，半导体基板300会吸附于夹持件214的底部，并随着基板夹持装置206而离开基板承载座102。要注意的是，于此实施例中，基板承载座102是设置于处理腔室200内的承载座(未于图1中表示)。然而在其他实施例中，基板承载座102也可以是研磨设备100中其他腔室的承载座。

如图3所示，基板夹持装置206可还包含有一挡环216，设置于基板载具207的底部并环绕夹持件214。在基板夹持装置206夹持半导体基板300时，基板夹持装置206的中心轴是对位于半导体基板300的中心，使得半导体基板300的边缘与挡环216的一内环面2161之间具有相同的一间隔gp。

接着请参考图4与图5，图4与图5为根据本发明一些实施例的基板夹持装置206夹持半导体基板300至研磨垫204上的作动示意图。如图4所示，研磨垫204位于旋转平台202上，并且基板夹持装置206是移动到研磨垫204的上方。本发明实施例的图4中仅表示研磨垫204与旋转平台202的部分结构，意即图4中的研磨垫204的结构并非是研磨垫204的中心部分。相对地，如图1所示，研磨垫204的中心转轴cx1可作为研磨垫204的旋转轴，并且图4所示的研磨垫204的结构是偏离研磨垫204的中心转轴cx1。举例来说，图4所示的研磨垫204的结构可为图1中的研磨垫204的左侧部分或右侧部分。

如图5所示，基板夹持装置206朝研磨垫204方向移动并抵接于研磨垫204。接着，气体控制模块209停止气体通道2071内的真空状态，使得半导体基板300不被夹持件214所吸住。之后，气体控制模块209可经由气体通道2071提供气体至夹持件214内，使得夹持件214充气后膨胀，进而抵接并提供推力以下压半导体基板300。

值得注意的是，挡环216朝向研磨垫204的底部具有一或多个沟槽(图中未表示)，因此当基板夹持装置206抵接研磨垫204旋转并且挡环216直接接触研磨垫204时，研磨浆210可以经由挡环216底面的沟槽流入或流出。在某些实施例中，挡环216可由耐磨材料制成，如塑料、陶瓷或聚合物制成。举例来说，挡环216可由聚硫化苯(polyphenylenesulfide，pps)、聚二醚酮树脂(polyetheretherketone，peek)或其混合制成。另外，挡环216也可由聚胺甲酸酯(polyurethane)、共聚酯(polyester)、聚醚酯(polyether)或聚碳酸酯(polycarbonate)等聚合物制成，挡环216的材质不限于此实施例。

在化学机械研磨工艺(cmpprocess)中，挡环216可用来维持半导体基板300的位置，以避免半导体基板300在旋转过程中偏移基板夹持装置206的中心轴，进而旋转脱离研磨垫204。如图5所示的实施例，通过基板夹持装置206带动半导体基板300旋转并抵接旋转中的研磨垫204，可以实现半导体基板300的化学机械研磨工艺，以达到半导体基板300的平坦化的目的。

在半导体基板300的研磨工艺中，研磨浆210中某些成分或物质可能会残留在半导体基板300上，进而影响到半导体基板300在研磨工艺后的平坦化结果。因此，通过监控研磨浆210中各个成分的浓度变化，可以得知是否有特定成分残留在半导体基板300上。一般来说，若研磨浆210中的成分没有残留在半导体基板300上时，研磨浆210中的各个成分的浓度会随着时间稳定地产生变化，例如随着时间稳定地衰减。相对地，若研磨浆210中的某一特定成分(例如铝或钴)的浓度衰减过于剧烈时，则可能表示铝或钴附着于半导体基板300上，进而影响半导体基板300平坦化的结果。

请参考图6，图6为根据本发明一些实施例的研磨垫204的上视图。如图6所示，研磨垫204用来研磨半导体基板300的一研磨表面2041上可定义有一研磨区psa以及一非研磨区，并且半导体基板300被配置以于研磨区psa进行研磨处理，如图6所示。研磨区psa的宽度wp大于半导体基板300的直径，并且半导体基板300可被控制在研磨区psa内的一进行研磨处理。

在某些实施例中，如图6所示，非研磨区可包含一中心区域npc以及一边缘区域npe，研磨区psa是介于中心区域npc与边缘区域npe之间，并且检测装置400是可设置于非研磨区上，以避免在研磨工艺中，检测装置400与半导体基板300接触而造成半导体基板300刮伤。于此实施例中，检测装置400是设置于边缘区域npe上。当半导体基板300进行研磨工艺中且研磨浆210流经检测装置400时，检测装置400可以即时地检测研磨浆210的成分与相对应的浓度。在某些实施例中，检测装置400可以连续地检测研磨浆210的成分与相对应的浓度，但不限于此。举例而言，检测装置400也可每隔一段固定时间进行一次检测。

请参考图7，图7为根据本发明一些实施例的检测装置400的示意图。在某些实施例中，检测装置400上可包含有多个检测模块402、一处理芯片404以及一通信电路406。于此实施例中，如图7所示，检测装置400包含有12个检测模块402，分别电性连接于处理芯片404。每一检测模块402是被配置以检测研磨浆210中的一特定成分。意即，图7中的检测装置400可配置以检测研磨浆210中的12种成分与相对应的浓度。检测装置400上的检测模块402的数目不限于此实施例，可根据实际需求增加或减少。

于某些实施中，检测模块402包含有一反应区4021(或称反应腔室)、一检测电极4023以及另一检测电极4025。反应区4021内可设置有一反应物质4022，设置于检测电极4023与检测电极4025上，反应物质4022是可配置以检测研磨浆210中研磨浆210中的一特定成分，例如铝、钴等。在此实施例中，反应物质4022为一固体，但不限于此，于其他实施例中也可为液体。当研磨浆210中的一部分流入反应区4021时，此特定成分(例如铝)会与反应物质4022进行反应而产生电压变化，因此检测电极4023(例如为正极)与检测电极4025(例如为负极)便可将电压变化作为一检测信号并通过导线4027传送至处理芯片404。于是，处理芯片404接收检测信号后可进行查表，以获得包含研磨浆210的成分与相对应浓度的一检测信息。于此实施例中，处理芯片404可参考一电压浓度对照表以进行查表，电压浓度对照表可包含多个电压与其所对应浓度的信息。于某些实施例中，电压浓度比较表可包含关于研磨浆210中多个成分的电压与对应浓度的信息。

接着，处理芯片404可将检测信息通过通信电路406传送至监控装置500，因此监控装置500便可通过检测装置400监控研磨浆210中的多个成分以及相对应的浓度。于某些实施例中，监控装置500是通过有线方式与检测装置400的通信电路406通信。在其他实施例中，监控装置500是以无线传输方式与检测装置400的通信电路406通信。另外，在某些实施例中，检测装置400也可利用无线方式将检测信息传送给研磨设备100外的一便携式电子装置，例如一监控人员的智能手机。

于某些实施例中，处理芯片404可为一微控制器(micro-controllerunit，mcu)，例如可为一整合芯片，其具有中央处理器、存储器、定时/计数器、输入输出界面等整合于其内，并具有输入输出界面简单且体积小等优点。

请参考图8，图8为根据本发明一些实施例的一检测装置400设置于研磨垫204的部分剖面示意图。如图8所示，研磨垫204可具有一凹槽2043，检测装置400是可容置于凹槽2043内。值得注意的是，检测装置400的一上表面401是大致上对齐于研磨垫204的研磨表面2041。通过这样的设计，可以使研磨浆210流顺地流过检测装置400而不会残留在凹槽2043与检测装置400的交界处。再者，如图8所示，反应区4021可为一碗状槽体，使得研磨浆210可在研磨垫204旋转时通过离心力流入反应区4021。接着，反应区4021内的反应物质4022便可与研磨浆210中的一特定成分发生反应，最后反应区4021内的研磨浆210会再次受到离心力驱使而离开反应区4021。

于此实施例中，要注意的是，反应区4021的形状可不限于图8中的碗状，也可于其他实施例中设计为矩形状或其他有利于研磨浆210流入或流出的形状。再者，为了清楚表示，于图8中的检测电极4023与检测电极4025的延伸方向是绘示为垂直于检测装置400的上表面401，但检测电极4023与检测电极4025的延伸方向也可如图7所示平行于上表面401。再者，于此实施例中，检测电极4023与检测电极4025为一梳状电极(comb-typeelectrode)，检测电极4023或检测电极4025在位于反应区4021内的一端可设置有多个片状体，以增加与研磨浆210的接触面积，借以提升检测的速度。

另外，于某些实施例中，检测装置400可进一步包含一加热模块408，连接于反应区4021内的反应物质4022。举例来说，当反应物质4022经过一段时间连续地与研磨浆210中的特定物质反应后，反应物质4022的检测效率或是灵敏度可能会降低。因此，处理芯片404可控制加热模块408对反应区4021内的反应物质4022加热，以恢复反应物质4022的检测效率或是灵敏度。要注意的是，使反应物质4022回复检测效率或是灵敏度的方式不限于此实施例的加热方式。

请参考图1与图9，图9为根据本发明一些实施例的研磨浆210中一些成分的浓度变化图。为了方便说明，图9中仅表示研磨浆210中四个成分的曲线，但图9也可包含更多成分的曲线。如图9所示，于时间为0时，也就是研磨浆210未与半导体基板300接触进行研磨处理或刚开始进行研磨处理时，研磨浆210中的成分a～d分别具有初始浓度a1～d1。在此实施例中，初始浓度a1～d1是个别地位于一既定浓度范围内。举例来说，若研磨浆210的各成分的初始浓度位于既定范围时，表示研磨浆210的品质符合使用需求，可以用来进行研磨处理而不会影响半导体基板300平坦化的效果。接着，当半导体基板300开始进行研磨处理后，成分a～d的浓度会逐渐衰减。

值得注意的是，如图9所示，成分d于时间t1的浓度衰减到一研磨中浓度d2，并且监控装置500可根据初始浓度d1与研磨中浓度d2得到一衰减比例。于此实施例中，衰减比例可定义为(d1-d2)*100％/d1，并且监控装置500内可储存有一预定衰减比例，例如为3％。在一般研磨工艺中，研磨浆210中的各成分的浓度衰减会是较缓和的，例如衰减比例会小于预定衰减比例(例如3％)，也就是表示研磨浆210中没有成分残留于半导体基板300上。然而，当图9中的成分d的衰减比例大于预定衰减比例(例如3％)时，监控装置500可因此判断成分d可能残留在半导体基板300上。于此实施例中，研磨浆210中的预定衰减比例是定义为3％，但不限于此，也可根据研磨浆210中的各成分来分别定义。

当监控装置500判断衰减比例大于预定衰减比例时，监控装置500可控制通知模块600发出一警告信息，以通知使用者处理中的半导体基板300可能会有物质(如铝、钴等金属粒子)残留的问题。另外，于某些实施例中，监控装置500也可将处理中的半导体基板300进行标记，接着控制被标记的半导体基板300于研磨工艺后可再次进行清洗操作，借以将被标记的半导体基板300上残留的物质(如铝、钴等金属粒子)移除，避免残留的金属粒子影响后续的工艺并降低半导体基板300的良率。

另外，在某些实施例中，当监控装置500判断出某些成分的浓度增加过多时(例如超过原始浓度的3％)，监控装置500也可控制通知模块600发出一警告信息。

基于检测装置400的设计，本发明实施例的研磨设备100可以在半导体基板300的研磨工艺中可单次、多次或不断地检测并监控研磨浆210中各个成分的浓度，以确保研磨浆中的某些成分没有残留于半导体基板300。当有物质残留在半导体基板300上时，监控装置500可以即时地得知，而不需要等待半导体基板300完成一次研磨工艺后才进行检测。

请参考图10，图10为根据本发明另一实施例的研磨垫204的上视图。于此实施例中，研磨设备100可包含两个检测装置400，其中一检测装置400是设置于研磨垫204的中心(中心区域npc内)，而另一检测装置400设置于边缘区域npe上。此实施例对研磨浆210的检测方式与前述实施例相似，其差异在于，于此实施例中，监控装置500可控制研磨浆提供器208于研磨处理前先提供研磨浆210至位于研磨垫204中心的检测装置400进行检测。

若研磨浆210中的成分与图9中所示的初始浓度不同时，例如成分a的初始浓度小于a1，而成分b的初始浓度小于b1且超出初始浓度的既定范围时，表示目前使用中的研磨浆210的品质不符合使用需求，因此可能会影响研磨工艺后半导体基板300的平坦化效果。于是，监控装置500可控制通知模块600发出警告信息或通知信息，或者也可停止研磨设备100的运作，以利更换符合使用需求的新的研磨浆210。基于此实施例检测装置400的设计，可以于研磨处理之前即可得知研磨浆210不符合使用需求并及时更换，以确保后续研磨工艺中半导体基板300的平坦化效果不会受到影响。

请参考图11，图11为根据本发明一些实施例中的半导体基板300的研磨方法700的流程图。在操作s100中，监控装置500控制研磨浆提供器208提供研磨浆210至位于研磨垫204的中心的检测装置400。在操作s102中，通过设置于研磨垫204的中心的检测装置400检测未经研磨处理的研磨浆210的成分与相对应的初始浓度等检测信息。接着，在操作s103中，监控装置500可根据检测信息判断研磨浆210的初始浓度是否符合位于既定范围内。若位于既定范围内，继续执行操作s104；若超出既定范围，执行操作s116。

接着，在操作s104中，旋转平台202带动研磨垫204进行旋转。在操作s106中，监控装置500控制研磨浆提供器208移动到研磨垫204边缘并单次、多次或连续地提供研磨浆210至研磨垫204的研磨表面2041。在操作s108中，基板夹持装置206将半导体基板300设置在研磨表面2041上以进行一研磨处理。

在操作s110中，通过设置于研磨垫204的边缘的另一检测装置400单次、多次或连续地检测在研磨工艺中的研磨浆210的成分以及研磨中浓度。在操作s112中，监控装置500比较研磨浆210的初始浓度与研磨中浓度以获得一衰减比例。在操作s114中，监控装置500判断衰减比例是否大于一预定衰减比例。若衰减比例大于预定衰减比例，执行操作s116。若衰减比例小于预定衰减比例，继续执行操作s114。在操作s116中，监控装置500控制通知模块600发出一通知信息，例如一警告信息或一对话视窗也或者是一闪烁光。要注意的是，前述操作不限于此实施例，操作的顺序可以变化或修正，或加上额外的操作。举例来说，操作s100～s103也可于研磨方法700中省略。

本发明实施例提供一种研磨设备100，具有一检测装置400，埋设或嵌设在研磨垫204中。当半导体基板300进行研磨工艺时，检测装置400可单次、多次或不断地检测研磨浆210中各个成分的浓度，不需要通过人工对研磨浆210取样、运送至实验室后再进行检测等繁琐程序。通过本发明实施例的检测装置400与监控装置500的设计，可以避免研磨浆210运送至实验室的过程中被污染的问题、也可以减少检测程序上的步骤，更可以即时的获得关于研磨浆210中成分的浓度，以确保研磨浆210中的成分没有残留在半导体基板300上。

另外，研磨设备100可还具有另一检测装置400，设置于研磨垫204的中央，在半导体基板300进行研磨处理前或刚进行研磨处理时，监控装置500可通过此检测装置400检测并判断研磨浆210的成分的浓度是否位于一既定范围内。因此，基于本发明某些实施例的设计，可以于研磨处理之前即可得知研磨浆210不符合使用需求并及时更换，以避免影响后续研磨工艺中半导体基板300的平坦化效果。

本发明实施例提供一种研磨设备，包含一旋转平台、一研磨垫、一研磨浆提供器以及至少一检测装置。研磨垫是固定地设置于旋转平台上，研磨垫是被配置以被旋转平台旋转。研磨浆提供器是被配置以提供一研磨浆于研磨垫上。至少一检测装置是设置于研磨垫中，检测装置是被配置以检测研磨浆的成分与相对应的浓度。

根据一些实施例，研磨垫包含有一凹槽，检测装置设置于凹槽内，并且检测装置的一上表面对齐于研磨垫的面向一半导体基板的一研磨表面。

根据一些实施例，研磨垫的一研磨表面包含一研磨区以及一非研磨区，研磨区配置以对一半导体基板进行研磨处理，且检测装置设置于非研磨区。

根据一些实施例，研磨设备包含有两个检测装置，非研磨区包含研磨表面的一中心区域与一边缘区域，研磨区是介于中心区域与边缘区域之间，其中之一检测装置设置于研磨垫的中心区域，且另一者设置于研磨垫的边缘区域。

本发明实施例另提供一种检测装置，设置于一研磨垫中，检测装置包含多个检测模块以及一处理芯片。各检测模块包含一反应区以及一检测电极。反应区是被配置以接收研磨垫上的一研磨浆，反应区包含有一反应物质，对应于研磨浆中的一成分。检测电极是被配置以于研磨浆的成分与反应物质产生反应时输出一检测信号。处理芯片是被配置以接收检测信号，以获得包含研磨浆的成分与浓度的一检测信息。

根据一些实施例，检测装置还包含一通信电路，被配置以通过有线或无线传输的方式将检测信息传送至一监控装置。

本发明实施例提供一种半导体基板的研磨方法，包含提供一研磨浆至研磨垫上的一研磨表面。再者，半导体基板的研磨方法还包含设置半导体基板至研磨表面上以进行一研磨处理。半导体基板的研磨方法还包含通过设置于研磨垫上的至少一检测装置检测研磨浆的成分以及浓度。

根据一些实施例，检测研磨浆的成分以及浓度的步骤还包含通过设置于研磨垫的中心的一检测装置以检测未经研磨处理的研磨浆的成分与初始浓度；以及通过设置于研磨垫的边缘的另一检测装置检测在研磨处理中的研磨浆的成分以及研磨中浓度。

根据一些实施例，半导体基板的研磨方法还包含于研磨处理前提供研磨浆至位于研磨垫的中心的检测装置。再者，半导体基板的研磨方法还包含判断研磨浆的初始浓度是否位于一既定浓度范围内。

根据一些实施例，半导体基板的研磨方法还包含比较研磨浆的初始浓度与研磨中浓度以获得一衰减比例；以及当衰减比例大于一预定衰减比例时，发出一警告信息。

以上虽然详细描述了实施例及它们的优势，但应该理解，在不背离所附权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，对本公开可作出各种变化、替代和修改。此外，本申请的范围不旨在限制于说明书中所述的工艺、机器、制造、物质组成、工具、方法和步骤的特定实施例。作为本领域的普通技术人员将容易地从本公开中理解，根据本公开，可以利用现有的或今后将被开发的、执行与在本公开所述的对应实施例基本相同的功能或实现基本相同的结果的工艺、机器、制造、物质组成、工具、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在将这些工艺、机器、制造、物质组成、工具、方法或步骤包括它们的范围内。此外，每一个权利要求构成一个单独的实施例，且不同权利要求和实施例的组合都在本公开的范围内。