CN108422321A - 化学机械研磨的抛光垫图像检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种化学机械研磨的抛光垫图像检测系统及方法。化学机械研磨的抛光垫图像检测系统包括：图像采集装置及图像对比处理装置。通过对比待检测抛光垫的表面形貌图像与对应的目标抛光垫表面形貌图像，确定并修复待检测抛光垫的表面缺陷。本发明提供的化学机械研磨的抛光垫图像检测系统及方法提高了抛光垫表面缺陷检测的效率和准确性，降低晶圆出现刮伤报废的风险，改善了晶圆良品率。

Description

化学机械研磨的抛光垫图像检测系统及方法

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种化学机械研磨的抛光垫图像检测系统及方法。

背景技术

化学机械研磨(CMP,chemical mechanical polishing)是实现半导体晶圆面内平坦化的重要工艺。在化学机械研磨的过程中，抛光垫的品质直接影响了化学机械研磨的工艺结果。如果在抛光垫的表面出现诸如毛刺、凸起和残留物等缺陷，会使晶圆在化学机械研磨中出现刮伤而导致报废。

在现有工艺中，需要通过人工使用放大镜等工具对抛光垫表面的缺陷进行检测，并予以去除修复。这不但要耗费大量人力成本，且人工检测的准确性也无法得到保证。

因此，有必要提出一种新的抛光垫图像检测系统及方法，用于提高抛光垫表面缺陷检测的效率和准确性，降低晶圆出现刮伤报废的风险，解决上述问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种抛光垫图像检测系统及方法，用于解决现有技术中人工检测抛光垫缺陷效率低下且准确度不高的问题。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供一种化学机械研磨的抛光垫图像检测系统，所述化学机械研磨的抛光垫图像检测系统包括：图像采集装置及图像对比处理装置；其中，

所述图像采集装置包括：

抛光垫放置平台，用于放置待检测抛光垫；

XY方向运动平台，位于所述抛光垫放置平台的上方，且与所述抛光垫放置平台具有间距；

图像采集器，位于所述抛光垫放置平台的上方，且设置于所述XY方向运动平台上，且可于所述XY方向运动平台沿X方向及Y方向运动，用于对所述待检测抛光垫的表面形貌图像进行采集；及，

光源，位于所述图像采集器的外围，用于在所述图像采集器对所述待检测抛光垫的表面进行形貌图像采集时对采集区域进行照射；并且，

所述图像对比处理装置与所述图像采集器相连接，用于存储目标抛光垫表面形貌图像，并将所述图像采集器采集的所述待检测抛光垫的表面形貌图像与所述目标抛光垫表面形貌图像比对处理以确定所述待检测抛光垫的表面缺陷。

作为本发明的一种优选方案，所述待检测抛光垫具有多种型号；所述化学机械研磨的抛光垫图像检测系统还包括手持式扫描终端，所述手持式扫描终端用于在所述图像采集装置对所述待检测抛光垫的表面进行形貌图像采集之前扫描所述待检测抛光垫的型号条码以识别所述待检测抛光垫的型号，并将所述待检测抛光垫的型号传输至所述图像对比处理装置；所述图像对比处理装置存储有不同型号的目标抛光垫表面形貌图像，并在接收到所述图像采集器采集的所述待检测抛光垫的表面形貌图像时调取对应型号的所述目标抛光垫表面形貌图形与之比对处理。

作为本发明的一种优选方案，所述化学机械研磨的抛光垫图像检测系统还连接云端服务器，所述云端服务器用于上传或下载图像采集器采集的所述待检测抛光垫的表面形貌图像及所述图像对比处理装置比对的结果。

作为本发明的一种优选方案，所述图像采集器包括镜头及电荷耦合感光元件，所述镜头设置于所述电荷耦合感光元件的前端，用于收集所述抛光垫表面的反射光并聚焦于所述电荷耦合感光元件上，所述电荷耦合感光元件用于将收集到的光信号转换为电信号。

作为本发明的一种优选方案，所述图像采集装置还包括：

驱动装置，与所述图像采集器相连接，用于驱动所述图像采集器于所述XY方向运动平台沿X方向及Y方向运动；及，

光源控制器，与所述光源相连接。

作为本发明的一种优选方案，所述化学机械研磨的抛光垫图像检测系统还包括缺陷修复装置，用于在所述图像对比处理装置确定所述待检测抛光垫的表面缺陷之后对所述待检测抛光垫的表面缺陷进行去除。

作为本发明的一种优选方案，所述缺陷修复装置包括：缺陷修复工作台及缺陷修复工具，所述缺陷修复工作台用于放置所述待检测抛光垫，并查找所述待检测抛光垫的表面缺陷，所述缺陷修复工具用于对所述待检测抛光垫的表面缺陷进行去除。

作为本发明的一种优选方案，所述缺陷修复工作台包括抛光垫放置平台及台式放大镜，所述抛光垫放置平台用于放置所述待检测抛光垫，所述台式放大镜用于并查找所述待检测抛光垫的表面缺陷，所述抛光垫放置平台为可调角度平台。

作为本发明的一种优选方案，所述图像对比处理装置包括：

接收模块，用于接收所述图像采集器采集的所述待检测抛光垫的表面形貌图像；

存储模块，用于存储所述目标抛光垫表面形貌图像；及，

比对处理模块，与所述存储模块及所述接收模块相连接，用于将所述图像采集器采集的所述待检测抛光垫的表面形貌图像与所述目标抛光垫表面形貌图像比对处理以确定所述待检测抛光垫的表面缺陷，并将结果存入所述存储模块中。

作为本发明的一种优选方案，所述待检测抛光垫的边缘设有缺口，所述比对处理模块以所述缺口作为对准参考点，定位所获得的所述待检测抛光垫的表面形貌图像以及所述表面缺陷在所述待检测抛光垫表面的坐标位置。

作为本发明的一种优选方案，所述图像比对处理装置还包括：

显示模块，所述显示模块与所述比对处理模块相连接，用于将显示有表面缺陷的所述待检测抛光垫的图像予以显示；及，

调节模块，所述调节模块与所述比对处理模块相连接，用于调节显示有表面缺陷的所述待检测抛光垫的图像的亮度和对比度。

作为本发明的一种优选方案，所述图像对比处理装置还包括量测收集模块，所述量测收集模块与所述接收模块相连接，用于依据所述图像采集器采集的所述待检测抛光垫的表面形貌图像获取所述待检测抛光垫的沟槽宽度及沟槽间距。

本发明还提供了一种化学机械研磨的抛光垫图像检测方法，所述化学机械研磨的抛光垫图像检测方法包括如下步骤：

1)启动一种如上述方案中所述的化学机械研磨的抛光垫图像检测系统，以获取待检测抛光垫的表面形貌图像；及，

2)将所述待检测抛光垫的表面形貌图像与目标抛光垫表面形貌图像进行对比，以确定所述待检测抛光垫的表面缺陷。

作为本发明的一种优选方案，所述待检测抛光垫具有多种型号；步骤1)之间还包括获取所述待检测抛光垫的型号的步骤；步骤2)中，将所述待检测抛光垫的表面形貌图像与对应型号的目标抛光垫表面形貌图像进行对比，以确定所述待检测抛光垫的表面缺陷。

作为本发明的一种优选方案，在步骤1)中，将所述待检测抛光垫划分为若干个区域，对所述待检测抛光垫的不同区域进行逐一采集，以获取所述待检测抛光垫的表面形貌图像；在步骤2)中，按区域将所述待检测抛光垫的表面形貌图像与所述目标抛光垫表面形貌图像进行比对。

作为本发明的一种优选方案，在步骤2)中，确定所述待检测抛光垫的表面缺陷之后，还包括将显示有表面缺陷的所述待检测抛光垫的图像予以显示的步骤。

作为本发明的一种优选方案，将显示有表面缺陷的所述待检测抛光垫的图像予以显示的过程中，还包括调节显示有表面缺陷的所述待检测抛光垫的图像的亮度和对比度的步骤，以突显所述待检测抛光垫的表面缺陷。

作为本发明的一种优选方案，所述待检测抛光垫的边缘设有缺口，在步骤2)中，依据所述缺口作为对准参考点进行定位，以确定所述表面缺陷在所述待检测抛光垫表面的坐标位置。

作为本发明的一种优选方案，在步骤2)中，还包括依据所述待检测抛光垫的表面形貌图像获取所述待检测抛光垫的沟槽宽度及沟槽间距的步骤。

作为本发明的一种优选方案，在步骤2)后，还包括如下步骤：

3)依据步骤2)得到的结果，对所述待检测抛光垫的表面缺陷进行修复。

如上所述，本发明提供一种化学机械研磨的抛光垫图像检测系统，具有以下有益效果：

本发明通过化学机械研磨的抛光垫图像检测系统，对比待检测抛光垫的表面形貌图像与对应的目标抛光垫表面形貌图像，确定并修复待检测抛光垫的表面缺陷，提高了抛光垫表面缺陷检测的效率和准确性，降低晶圆出现刮伤报废的风险，解决上述问题。

附图说明

图1显示为本发明实施例一中提供的化学机械研磨的抛光垫图像检测系统的示意图。

图2显示为本发明实施例一中提供的化学机械研磨的抛光垫图像检测系统的关系框图。

图3显示为本发明实施例一中提供的化学机械研磨的抛光垫图像检测系统的图像采集示意图。

图4显示为未经图像调节处理的抛光垫表面形貌图像。

图5显示为图像调节处理后的抛光垫表面形貌图像。

图6显示为本发明实施例一中提供的缺陷修复装置示意图。

图7显示为本发明实施例二中提供的化学机械研磨的抛光垫图像检测方法的流程示意图。

元件标号说明

10 图像采集装置

101 抛光垫放置平台

102 XY方向运动平台

103 图像采集器

103a 镜头

103b 电荷耦合感光元件

104 光源

104a 光源照射光线

105 手持式扫描终端

106 驱动装置

107 光源控制器

108 设备安全保护器

109 设备框架

11 图像对比处理装置

111 接收模块

112 存储模块

113 比对处理模块

114 显示模块

115 调节模块

116 量测收集模块

117 显示器

12 待检测抛光垫

121 缺口

122 毛刺

123 凸起

124 残留物

13 云端服务器

14 缺陷修复装置

141 缺陷修复工作台

142 缺陷修复工具

141a 抛光垫放置平台

141b 台式放大镜

21 未处理抛光垫表面缺陷区域图像

22 处理后抛光垫表面缺陷区域图像

S1～S3 步骤1)～3)

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图7。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

实施例一

请参阅图1和图2，本发明提供了一种化学机械研磨的抛光垫图像检测系统，所述化学机械研磨的抛光垫图像检测系统包括：图像采集装置10及图像对比处理装置11；其中，

所述图像采集装置10包括：

抛光垫放置平台101，用于放置待检测抛光垫12；

XY方向运动平台102，位于所述抛光垫放置平台101的上方，且与所述抛光垫放置平台101具有间距；

图像采集器103，位于所述抛光垫放置平台101的上方，且设置于所述XY方向运动平台102上，且可于所述XY方向运动平台102沿X方向及Y方向运动，用于对所述待检测抛光垫12的表面形貌图像进行采集；及，

光源104，位于所述图像采集器103的外围，用于在所述图像采集器103对所述待检测抛光垫12的表面进行形貌图像采集时对采集区域进行照射；而且

所述图像对比处理装置11与所述图像采集器103相连接，用于存储目标抛光垫表面形貌图像，并将所述图像采集器103采集的所述待检测抛光垫12的表面形貌图像与所述目标抛光垫表面形貌图像比对处理以确定所述待检测抛光垫12的表面缺陷。

作为示例，所述XY方向运动平台102沿X方向及Y方向运动，所述X方向与所述Y方向是相互垂直且与所述抛光垫放置平台101的表面相平行的两个方向。所述图像采集器103设置于所述XY方向运动平台102上，可以沿X方向及Y方向运动，使图像采集的范围能覆盖所述待检测抛光垫12表面。所述光源104用于对所述待检测抛光垫12表面进行照射，以确保所述图像采集器103获得的图像质量良好。所述图像对比处理装置11存储有目标抛光垫表面形貌图像。所述目标抛光垫表面形貌图像是完好抛光垫表面无缺陷的标准图像，可以通过所述图像采集器103事先对表面无缺陷的完好抛光垫进行形貌图像采集获取。所述图像对比处理装置11将所述待检测抛光垫12的表面形貌图像与所述目标抛光垫表面形貌图像比对处理，并确定所述待检测抛光垫12的表面缺陷。由于所述目标抛光垫表面形貌图像中没有缺陷，因此当所述待检测抛光垫12的表面形貌图像中发现有与所述目标抛光垫表面形貌图像不同的位置时，该位置即是所述待检测抛光垫12的表面有缺陷的位置。

作为示例，所述待检测抛光垫12具有多种型号；所述化学机械研磨的抛光垫图像检测系统还包括手持式扫描终端105，所述手持式扫描终端105用于在所述图像采集装置10对所述待检测抛光垫12的表面进行形貌图像采集之前扫描所述待检测抛光垫12的型号条码以识别所述待检测抛光垫12的型号，并将所述待检测抛光垫12的型号传输至所述图像对比处理装置11；所述图像对比处理装置11存储有不同型号的所述目标抛光垫表面形貌图像，并在接收到所述图像采集器11采集的所述待检测抛光垫12的表面形貌图像时调取对应型号的所述目标抛光垫表面形貌图形与之比对处理。根据不同工艺制程的要求，在化学机械研磨中会使用不同型号的抛光垫进行化学机械研磨，这些抛光垫的表面材质和纹理等都会有所差异。因此，针对不同型号的抛光垫，其在所述图像对比处理装置11中存储的所述目标抛光垫表面形貌图像是不同的。在所述图像采集装置10对所述待检测抛光垫12进行形貌图像采集前，通过所述手持式扫描终端105扫描所述待检测抛光垫12的型号条码，并识别出所述待检测抛光垫12的型号，并调取所述图像对比处理装置11中对应型号的所述目标抛光垫表面形貌图像进行对比。通过所述手持式扫描终端105扫码的操作，可以快捷准确地获取所述待检测抛光垫12的型号，从而避免了人工调取所述目标抛光垫表面形貌图像时可能产生的误操作。优选地，所述手持式扫描终端105通过有线或无线通信方式连接所述图像对比处理装置11，并将所述待检测抛光垫12的型号传输至所述图像对比处理装置11。

作为示例，所述化学机械研磨的抛光垫图像检测系统还连接云端服务器13，所述云端服务器13用于上传或下载图像采集器103采集的所述待检测抛光垫12的表面形貌图像及所述图像对比处理装置11比对的结果。通过所述云端服务器13可以完整储存所述化学机械研磨的抛光垫图像检测系统的历史数据，并实时调取历史数据，用于数据对比及分析。通过所述云端服务器13连接复数的所述化学机械研磨的抛光垫图像检测系统，还可以支持复数的所述化学机械研磨的抛光垫图像检测系统间的数据交换，扩大抛光垫图像的数据对比范围。

作为示例，所述图像采集器103包括镜头103a及电荷耦合感光元件103b，所述镜头设置于所述电荷耦合感光元件的前端，用于收集所述抛光垫表面的反射光并聚焦于所述电荷耦合感光元件上，所述电荷耦合感光元件用于将收集到的光信号转换为电信号。所述电荷耦合感光元件103b(CCD,charge coupled device)是一种用电荷量表示信号大小，用耦合方式传输信号的探测元件，具有系统噪声低、响应速度快和可靠性高等优点。通过所述镜头103a及所述电荷耦合感光元件103b的组合，可以快速准确地获取所述待检测抛光垫12的表面形貌图像，并传至所述图像对比处理装置11。

作为示例，所述图像采集装置10还包括：

驱动装置106，与所述图像采集器103相连接，用于驱动所述图像采集器103于所述XY方向运动平台102沿X方向及Y方向运动；及，

光源控制器107，与所述光源104相连接。

所述驱动装置106采用线性马达作为动力源，使所述图像采集器103在所述XY方向运动平台102上沿X方向及Y方向运动。所述线性马达结构简单，定位精度高，适合高速直线运动，使得所述图像采集器103能够快速并精确地获取所述待检测抛光垫12的表面形貌图像。

所述光源控制器107连接所述光源104，控制所述光源104的开启与关闭，并对所述光源104的光照强度进行调节，使所述图像采集器103获得品质良好的抛光垫表面形貌图像。

作为示例，所述化学机械研磨的抛光垫图像检测系统还包括缺陷修复装置14，用于在所述图像对比处理装置11确定所述待检测抛光垫12的表面缺陷之后对所述待检测抛光垫12的表面缺陷进行去除。由于抛光垫表面缺陷会使晶圆在化学机械研磨过程中产生刮伤等缺陷，并导致晶圆报废。因此，在确定了所述待检测抛光垫12的表面缺陷及其位置后，通过所述缺陷修复装置14，需要将所述待检测抛光垫12的表面缺陷进行去除，以确保在后续的化学机械研磨过程中，晶圆不会出现刮伤等缺陷。

作为示例，请参考图6，所述缺陷修复装置14包括：缺陷修复工作台141及缺陷修复工具142，所述缺陷修复工作台141用于放置所述待检测抛光垫12，并查找所述待检测抛光垫的表面缺陷，所述缺陷修复工具142用于对所述待检测抛光垫12的表面缺陷进行去除。

作为示例，请参考图6，所述缺陷修复工作台141包括抛光垫放置平台141a及台式放大镜141b，所述抛光垫放置平台141a用于放置所述待检测抛光垫12，所述台式放大镜141b用于并查找所述待检测抛光垫12的表面缺陷。作为本发明的优选方案，所述台式放大镜141b的放大倍率为20倍，操作人员可以通过所述台式放大镜141b及所述图像比对处理装置11所提供的缺陷位置信息，快速定位所述待检测抛光垫12上的缺陷位置，并使用所述缺陷修复工具142对缺陷进行修复。

作为示例，请参考图6，所述抛光垫放置平台141a为可调角度平台。作为本发明的优选方案，所述抛光垫放置平台141a可在三轴方向上实现平台角度调整，确保操作人员高效快捷地完成缺陷定位及修复工作。

作为示例，所述缺陷修复工具142包括镊子。由于化学机械研磨抛光垫表面的缺陷一般为毛刺、凸起和残留物，这些缺陷都可以通过镊子去除进行修复。

作为示例，所述图像对比处理装置11包括：

接收模块111，用于接收所述图像采集器103采集的所述待检测抛光垫12的表面形貌图像；

存储模块112，用于存储所述目标抛光垫表面形貌图像；及，

比对处理模块113，与所述存储模块112及所述接收模块111相连接，用于将所述图像采集器采集103的所述待检测抛光垫12的表面形貌图像与所述目标抛光垫表面形貌图像比对处理以确定所述待检测抛光垫12的表面缺陷，并将结果存入所述存储模块112中。

所述接收模块111用于实时接收所述图像采集器103采集的所述待检测抛光垫的表面形貌图像，并将图像数据存储于所述存储模块112中，所述比对处理模块113将所述图像采集器采集103的所述待检测抛光垫12的表面形貌图像与所述目标抛光垫表面形貌图像比对处理，以确定所述待检测抛光垫12的表面形貌图像与所述目标抛光垫表面形貌图像的不同之处，即出现缺陷的位置。作为本发明的优选方案，所述云端服务器13连接所述存储模块112，用于上传或下载所述存储模块112中所述待检测抛光垫12的表面形貌图像及所述图像对比处理装置11比对的结果。优选地，所述手持式扫描终端105连接所述比对处理模块113，并将所述待检测抛光垫12的型号传输至所述比对处理模块113，所述比对处理模块113根据所述待检测抛光垫12的型号调取对应的所述目标抛光垫表面形貌图像，并进行比对处理。

作为示例，所述待检测抛光垫12的边缘设有缺口121，所述比对处理模块113以所述缺口121作为对准参考点，定位所获得的所述待检测抛光垫12的表面形貌图像以及所述表面缺陷在所述待检测抛光垫12表面的坐标位置。在所述待检测抛光垫12的边缘制作缺口121，并通过所述缺口121，定位所述待检测抛光垫12上的各个位置。作为本发明的优选方案，以所述缺口121为对准参考点，所述待检测抛光垫12定位后，被划分为若干区域，例如6×6的36块区域，所述图像采集器103按划分区域收集所述待检测抛光垫12的表面形貌图像，所述比对处理模块113按划分区域和所述目标抛光垫表面形貌图像比对处理，并确定所述待检测抛光垫12表面的缺陷及其坐标位置。按此确定缺陷的具体坐标位置，有利于后续抛光垫缺陷修复作业时快速定位缺陷所处位置。

请参阅图3，图3是本发明所述化学机械研磨的抛光垫图像检测系统进行图像采集时的示意图，所述待检测抛光垫12放置于所述抛光垫放置平台101上。所述图像采集器103包括所述镜头103a及所述电荷耦合感光元件103b，经光源照射光线104a照亮拍摄区域，对所述待检测抛光垫12的表面形貌图像进行拍摄。待检测抛光垫12以所述缺口121作为对准参考点，被定位分割为若干区域。所述图像采集器103一次对一个区域的表面形貌图像进行拍摄，并传输至所述图像对比处理装置11。所述待检测抛光垫12的表面存在毛刺122、凸起123和残留物124等缺陷。所述图像比对处理模块113将对包含这些缺陷的所述待检测抛光垫12的表面形貌图像与所述目标抛光垫表面形貌图像比对处理，并确定所述待检测抛光垫12的表面缺陷。优选地，所述图像采集器103一次拍摄的图像范围可能会大于所划分的一个区域的范围，所述图像比对处理模块113在进行图像比对前会将超出划分区域范围的图像剔除，保留划分区域的图像以供比对处理。

作为示例，所述图像比对处理装置11还包括：

显示模块114，所述显示模块114与所述比对处理模块113相连接，用于将显示有表面缺陷的所述待检测抛光垫12的图像予以显示；及，

调节模块115，所述调节模块115与所述比对处理模块113相连接，用于调节显示有表面缺陷的所述待检测抛光垫12的图像的亮度和对比度。

请参阅图4和图5，作为本发明的优选方案，所述调节模块115通过图像处理算法，对图像的亮度(即灰度)和对比度进行调节处理，使缺陷图像与周边图像的亮度反差增强，锐化突出缺陷图像边缘轮廓，使缺陷图像易于识别。如图4所示，是未经所述调节模块115处理的所述待检测抛光垫12表面形貌图像，未处理抛光垫表面缺陷图像21与周边图像的亮度反差不明显，难以识别；如图5所示，是经过所述调节模块115处理的所述待检测抛光垫12表面形貌图像，处理后抛光垫表面缺陷图像22的亮度反差明显，得到突出显示，有利于所述比对处理模块113进行图像比对处理。优选地，经过所述调节模块115调节处理图像后，所述比对处理模块113能够通过比对处理，识别出尺寸在20微米及以上的抛光垫表面缺陷。

作为示例，所述图像对比处理装置11还包括量测收集模块116，所述量测收集模块116与所述接收模块111相连接，用于依据所述图像采集器103采集的所述待检测抛光垫12的表面形貌图像获取所述待检测抛光垫12的沟槽宽度及沟槽间距。由于在化学机械研磨工艺中，抛光垫的品质对于研磨的速率和均匀性等工艺参数至关重要，而抛光垫的沟槽宽度及沟槽间距是评价抛光垫品质的主要参数。作为本发明的优选方案，使用量测收集模块116通过所述待检测抛光垫12的表面形貌图像获取所述待检测抛光垫12的沟槽宽度及沟槽间距。制程工程师可以通过分析所述沟槽宽度及沟槽间距数据，对所述待检测抛光垫12的品质进行评价，并对化学机械研磨的制程进行优化。

作为示例，所述图像采集装置10还包括设备安全保护器108，对所述XY方向运动平台102的运动进行限位，以保护所述图像采集器103。所述图像对比处理装置11还包括显示器117，便于制程工程师实时观察所述图像对比处理装置11所调取的待检测抛光垫12的表面形貌图像、所述目标抛光垫表面形貌图像及其他数据。所述图像采集装置10还包括设备框架109，以容纳安放所述图像采集装置10的其他部件。

实施例二

请参阅图7，本发明还提供了一种化学机械研磨的抛光垫图像检测方法，所述化学机械研磨的抛光垫图像检测方法包括如下步骤：

1)启动一种如实施例一中所述的化学机械研磨的抛光垫图像检测系统，以获取待检测抛光垫的表面形貌图像；及，

2)将所述待检测抛光垫的表面形貌图像与目标抛光垫表面形貌图像进行对比，以确定所述待检测抛光垫的表面缺陷。

请参阅图7的S1～S2，基于本发明所提供的化学机械研磨的抛光垫图像检测系统，获取所述待检测抛光垫12的表面形貌图像，并将所述待检测抛光垫12的表面形貌图像和所述目标抛光垫表面形貌图像进行对比。所述目标抛光垫表面形貌图像即是完好无缺陷的抛光垫表面的标准图像。通过对比，以确定所述待检测抛光垫12的表面缺陷。

作为示例，所述待检测抛光垫12具有多种型号；步骤1)之间还包括获取所述待检测抛光垫12的型号的步骤；步骤2)中，将所述待检测抛光垫的表面形貌图像与对应型号的目标抛光垫表面形貌图像进行对比，以确定所述待检测抛光垫的表面缺陷。由于不同工艺会使用到不同类型的抛光垫，因此在进行缺陷检测前，需要先确定所述待检测抛光垫12的型号。根据所述待检测抛光垫12的型号，对应不同的所述目标抛光垫表面形貌图像，并与之对比，以确定所述待检测抛光垫12的表面缺陷。

作为示例，在步骤1)中，将所述待检测抛光垫12划分为若干个区域，对所述待检测抛光垫12的不同区域进行逐一采集，以获取所述待检测抛光垫12的表面形貌图像；在步骤2)中，按区域将所述待检测抛光垫12的表面形貌图像与所述目标抛光垫表面形貌图像进行比对。在所述待检测抛光垫12的边缘制作缺口121，以所述缺口121为对准参考点，将所述待检测抛光垫12划分为若干个区域，优选地，所述若干个区域为6×6的36个区域，对所述待检测抛光垫12的不同区域进行逐一采集，以获取所述待检测抛光垫12的表面形貌图像，并将其按区域和所述目标抛光垫表面形貌图像进行比对，以确定所述待检测抛光垫12的表面缺陷及其位置。

作为示例，在步骤2)中，确定所述待检测抛光垫的表面缺陷之后，还包括将显示有表面缺陷的所述待检测抛光垫的图像予以显示的步骤。在确定了所述待检测抛光垫12的表面缺陷后，通过将缺陷图像予以显示，结合缺陷位置信息，在后续修复作业中，可以快捷有效地定位缺陷在所述待检测抛光垫12表面的位置，并予以修复。

作为示例，将显示有表面缺陷的所述待检测抛光垫的图像予以显示的过程中，还包括调节显示有表面缺陷的所述待检测抛光垫的图像的亮度和对比度的步骤，以突显所述待检测抛光垫的表面缺陷。通过图像处理算法，对图像的亮度(即灰度)和对比度进行调节处理，使缺陷图像亮度反差增强，突出缺陷图像边缘轮廓，使缺陷图像易于识别。经过调节处理后的缺陷图像更易于被系统识别检出。

作为示例，所述待检测抛光垫12的边缘设有缺口，在步骤2)中，依据所述缺口作为对准参考点进行定位，以确定所述表面缺陷在所述待检测抛光垫表面的坐标位置。所述缺口作为对准参考点，对所述待检测抛光垫12的表面进行区域划分，按区域进行图像对比并确定所述缺陷的在所述待检测抛光垫12表面的位置。

作为示例，在步骤2)中，还包括依据所述待检测抛光垫的表面形貌图像获取所述待检测抛光垫的沟槽宽度及沟槽间距的步骤。通过所述待检测抛光垫12的表面形貌图像可以获取所述待检测抛光垫12的沟槽宽度及沟槽间距。制程工程师可以通过分析所述沟槽宽度及沟槽间距数据，对所述待检测抛光垫12的品质进行评价，并对化学机械研磨的制程进行优化。

作为示例，请参阅图7的S3，在步骤2)后，还包括如下步骤：

3)依据步骤2)得到的结果，对所述待检测抛光垫12的表面缺陷进行修复。

在步骤2)中确定了所述待检测抛光垫12的表面缺陷及其位置后，使用镊子等缺陷修复工具，将所述待检测抛光垫12的表面缺陷予以修复。一般抛光垫表面缺陷为毛刺、凸起及残留物等，使用镊子可以有效去除此类缺陷，以确保在化学机械研磨过程中，晶圆不会被抛光垫的表面缺陷划伤。

综上所述，本发明提供了一种化学机械研磨的抛光垫图像检测系统。所述化学机械研磨的抛光垫图像检测系统包括：图像采集装置及图像对比处理装置；所述图像采集装置包括：抛光垫放置平台，用于放置待检测抛光垫；XY方向运动平台，位于所述抛光垫放置平台的上方，且与所述抛光垫放置平台具有间距；图像采集器，位于所述抛光垫放置平台的上方，且设置于所述XY方向运动平台上，且可于所述XY方向运动平台沿X方向及Y方向运动，用于对所述待检测抛光垫的表面形貌图像进行采集；光源，位于所述图像采集器的外围，用于在所述图像采集器对所述待检测抛光垫的表面进行形貌图像采集时对采集区域进行照射；所述图像对比处理装置与所述图像采集器相连接，用于存储目标抛光垫表面形貌图像，并将所述图像采集器采集的所述待检测抛光垫的表面形貌图像与所述目标抛光垫表面形貌图像比对处理以确定所述待检测抛光垫的表面缺陷。本发明提供的化学机械研磨的抛光垫图像检测系统及方法用于提高抛光垫表面缺陷检测的效率和准确性，降低晶圆出现刮伤报废的风险，改善晶圆良品率。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (20)

1.一种化学机械研磨的抛光垫图像检测系统，其特征在于，所述化学机械研磨的抛光垫图像检测系统包括：图像采集装置及图像对比处理装置；其中，

所述图像采集装置包括：

抛光垫放置平台，用于放置待检测抛光垫；

XY方向运动平台，位于所述抛光垫放置平台的上方，且与所述抛光垫放置平台具有间距；

图像采集器，位于所述抛光垫放置平台的上方，且设置于所述XY方向运动平台上，且可于所述XY方向运动平台沿X方向及Y方向运动，用于对所述待检测抛光垫的表面形貌图像进行采集；及，

光源，位于所述图像采集器的外围，用于在所述图像采集器对所述待检测抛光垫的表面进行形貌图像采集时对采集区域进行照射；并且，

所述图像对比处理装置与所述图像采集器相连接，用于存储目标抛光垫表面形貌图像，并将所述图像采集器采集的所述待检测抛光垫的表面形貌图像与所述目标抛光垫表面形貌图像比对处理以确定所述待检测抛光垫的表面缺陷。

2.根据权利要求1所述的化学机械研磨的抛光垫图像检测系统，其特征在于：所述待检测抛光垫具有多种型号；所述化学机械研磨的抛光垫图像检测系统还包括手持式扫描终端，所述手持式扫描终端用于在所述图像采集装置对所述待检测抛光垫的表面进行形貌图像采集之前扫描所述待检测抛光垫的型号条码以识别所述待检测抛光垫的型号，并将所述待检测抛光垫的型号传输至所述图像对比处理装置；所述图像对比处理装置存储有不同型号的目标抛光垫表面形貌图像，并在接收到所述图像采集器采集的所述待检测抛光垫的表面形貌图像时调取对应型号的所述目标抛光垫表面形貌图形与之比对处理。

3.根据权利要求1所述的化学机械研磨的抛光垫图像检测系统，其特征在于：所述化学机械研磨的抛光垫图像检测系统还连接云端服务器，所述云端服务器用于上传或下载图像采集器采集的所述待检测抛光垫的表面形貌图像及所述图像对比处理装置比对的结果。

4.根据权利要求1所述的化学机械研磨的抛光垫图像检测系统，其特征在于：所述图像采集器包括镜头及电荷耦合感光元件，所述镜头设置于所述电荷耦合感光元件的前端，用于收集所述抛光垫表面的反射光并聚焦于所述电荷耦合感光元件上，所述电荷耦合感光元件用于将收集到的光信号转换为电信号。

5.根据权利要求1所述的化学机械研磨的抛光垫图像检测系统，其特征在于：所述图像采集装置还包括：

驱动装置，与所述图像采集器相连接，用于驱动所述图像采集器于所述XY方向运动平台沿X方向及Y方向运动；及，

光源控制器，与所述光源相连接。

6.根据权利要求1所述的化学机械研磨的抛光垫图像检测系统，其特征在于：所述化学机械研磨的抛光垫图像检测系统还包括缺陷修复装置，用于在所述图像对比处理装置确定所述待检测抛光垫的表面缺陷之后对所述待检测抛光垫的表面缺陷进行去除。

7.根据权利要求6所述的化学机械研磨的抛光垫图像检测系统，其特征在于：所述缺陷修复装置包括：缺陷修复工作台及缺陷修复工具，所述缺陷修复工作台用于放置所述待检测抛光垫，并查找所述待检测抛光垫的表面缺陷，所述缺陷修复工具用于对所述待检测抛光垫的表面缺陷进行去除。

8.根据权利要求7所述的化学机械研磨的抛光垫图像检测系统，其特征在于：所述缺陷修复工作台包括抛光垫放置平台及台式放大镜，所述抛光垫放置平台用于放置所述待检测抛光垫，所述台式放大镜用于并查找所述待检测抛光垫的表面缺陷，所述抛光垫放置平台为可调角度平台。

9.根据权利要求1-8任一项所述的化学机械研磨的抛光垫图像检测系统，其特征在于：所述图像对比处理装置包括：

接收模块，用于接收所述图像采集器采集的所述待检测抛光垫的表面形貌图像；

存储模块，用于存储所述目标抛光垫表面形貌图像；及，

比对处理模块，与所述存储模块及所述接收模块相连接，用于将所述图像采集器采集的所述待检测抛光垫的表面形貌图像与所述目标抛光垫表面形貌图像比对处理以视觉强化方式显示所述待检测抛光垫的表面缺陷，并将结果存入所述存储模块中。

10.根据权利要求9所述的化学机械研磨的抛光垫图像检测系统，其特征在于：所述待检测抛光垫的边缘设有缺口，所述比对处理模块以所述缺口作为对准参考点，藉以定位所获得的所述待检测抛光垫的表面形貌图像以及所述表面缺陷在所述待检测抛光垫表面的坐标位置。

11.根据权利要求9所述的化学机械研磨的抛光垫图像检测系统，其特征在于：所述图像比对处理装置还包括：

显示模块，所述显示模块与所述比对处理模块相连接，用于将显示有表面缺陷的所述待检测抛光垫的图像予以显示；及，

调节模块，所述调节模块与所述比对处理模块相连接，用于调节显示所述待检测抛光垫在表面缺陷处的图像的亮度和对比度并模糊化所述待检测抛光垫在无缺陷处的图像。

12.根据权利要求9所述的化学机械研磨的抛光垫图像检测系统，其特征在于：所述图像对比处理装置还包括量测收集模块，所述量测收集模块与所述接收模块相连接，用于依据所述图像采集器采集的所述待检测抛光垫的表面形貌图像获取所述待检测抛光垫的沟槽宽度及沟槽间距。

13.一种化学机械研磨的抛光垫图像检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)启动一种如权利要求1所述的化学机械研磨的抛光垫图像检测系统，以获取待检测抛光垫的表面形貌图像；及，

2)将所述待检测抛光垫的表面形貌图像与目标抛光垫表面形貌图像进行对比，以确定所述待检测抛光垫的表面缺陷。

14.根据权利要求13所述的化学机械研磨的抛光垫图像检测方法，其特征在于，所述待检测抛光垫具有多种型号；步骤1)之间还包括获取所述待检测抛光垫的型号的步骤；步骤2)中，将所述待检测抛光垫的表面形貌图像与对应型号的目标抛光垫表面形貌图像进行对比，以确定所述待检测抛光垫的表面缺陷。

15.根据权利要求13所述的化学机械研磨的抛光垫图像检测方法，其特征在于，在步骤1)中，将所述待检测抛光垫划分为若干个区域，对所述待检测抛光垫的不同区域进行逐一采集，以获取所述待检测抛光垫的表面形貌图像；在步骤2)中，按区域将所述待检测抛光垫的表面形貌图像与所述目标抛光垫表面形貌图像进行比对。

16.根据权利要求13所述的化学机械研磨的抛光垫图像检测方法，其特征在于，在步骤2)中，确定所述待检测抛光垫的表面缺陷之后，还包括将显示有表面缺陷的所述待检测抛光垫的图像予以显示的步骤。

17.根据权利要求16所述的化学机械研磨的抛光垫图像检测方法，其特征在于，将显示有表面缺陷的所述待检测抛光垫的图像予以显示的过程中，还包括调节显示有表面缺陷的所述待检测抛光垫的图像的亮度和对比度的步骤，以突显所述待检测抛光垫的表面缺陷。

18.根据权利要求13所述的化学机械研磨的抛光垫图像检测方法，其特征在于，所述待检测抛光垫的边缘设有缺口，在步骤2)中，依据所述缺口作为对准参考点进行定位，以确定所述表面缺陷在所述待检测抛光垫表面的坐标位置。

19.根据权利要求13所述的化学机械研磨的抛光垫图像检测方法，其特征在于，在步骤2)中，还包括依据所述待检测抛光垫的表面形貌图像获取所述待检测抛光垫的沟槽宽度及沟槽间距的步骤。

20.根据权利要求13所述的化学机械研磨的抛光垫图像检测方法，其特征在于，在步骤2)后，还包括如下步骤：

3)依据步骤2)得到的结果，对所述待检测抛光垫的表面缺陷进行修复。