用于监测cmp缺陷的系统及方法
用于监测cmp缺陷的系统及方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及半导体集成电路的技术领域，具体而言，涉及一种用于监测CMP缺陷的系统及方法。
【背景技术】
[0002]在集成电路的制造过程中，需要对芯片表面进行平坦化处理，以提高芯片表面的平整。目前，化学机械抛光(CMP)是最有效的平坦化技术之一。所谓CMP是采用旋转的抛光头夹持住芯片，并将其以一定压力压在旋转的抛光垫上，由磨粒和化学溶液组成的抛光液在芯片和抛光垫之间流动，芯片表面在化学和机械的共同作用下实现平坦化。
[0003]在对芯片进行CMP之后，需要对芯片进行CMP缺陷监测。当发现有问题芯片(即表面上缺陷超出允许值的芯片)时，需要关闭CMP机台并对CMP的工艺参数进行改进，然后再对下一批次的芯片进行CMP。目前，对芯片进行缺陷监测的过程由人工方式完成，即由工程师通过光学显微镜观察芯片上的缺陷，以找出芯片表面上的残留物及其他一些显著的缺陷。
[0004]上述对芯片进行缺陷检查的过程中，由于CMP缺陷监测的过程由人工方式完成，使得该过程中容易产生失误和错漏，从而会延误CMP缺陷的发现时间。同时，由于该过程存在于CMP之后，因而有问题芯片的发现要明显滞后于研磨过程。针对上述问题，目前还没有有效的解决方法。
【发明内容】
[0005]本申请旨在提供一种用于监测CMP缺陷的系统及方法，以减少CMP缺陷监测过程中产生的失误和错漏。
[0006]为了实现上述目的，本申请提供了一种用于监测CMP缺陷的系统，该系统包括:CMP机台；拍照装置，设置于CMP机台上，拍照装置用于采集CMP处理后的芯片的图像；以及图像分析装置，用于对图像进行色彩分析，以通过图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对芯片中的CMP缺陷进行监测。
[0007]进一步地，拍照装置设置于CMP机台中的输出装置的上方。
[0008]进一步地，拍照装置为数码相机。
[0009]进一步地，通过图像分析装置中的图像处理软件对图像进行色彩分析。
[0010]进一步地，系统还包括报警装置，且缺陷图形的面积大于报警值时报警装置发生报警。
[0011]本申请还提供了一种用于监测CMP缺陷的方法，该方法包括以下步骤:采用本申请提供的上述系统中的拍照装置采集CMP处理后的芯片的图像；采用系统中的图像分析装置对图像进行色彩分析，以通过图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对芯片中的CMP缺陷进行监测。
[0012]进一步地，对图像进行色彩分析的步骤包括:将图像传输至图像分析装置中；采用图像分析装置中的photoshop软件打开图像；在photoshop软件的RGB颜色模式下,通过图像分析装置中的图像处理软件对图像中的RGB值进行分析。
[0013]进一步地，对图像中的RGB值进行分析的步骤包括:在图像处理软件中设置CMP缺陷的RGB参考值；将图像中RGB值落在CMP缺陷的RGB参考值的位置作为缺陷图形，并计算出缺陷图形的面积。
[0014]进一步地，对图像中的RGB值进行分析的步骤包括:在图像处理软件中设置正常图形的RGB参考值；将图像中RGB值落在正常图形的RGB参考值的位置作为正常图形，且将图像中排除正常图形后的部分作为缺陷图形，并计算出缺陷图形的面积。
[0015]进一步地，在采集图像的步骤中，采集每一片CMP处理后的芯片的图像。
[0016]进一步地，系统包括报警装置，该方法还包括:在图像分析装置中设定报警值，且缺陷图形的面积大于目标值时报警装置发生报警，并且系统中的CMP机台停止运行。
[0017]进一步地，CMP缺陷为残留物缺陷或芯片厚度异常缺陷。
[0018]应用本申请的技术方案，本申请通过采用设置于CMP机台上拍照装置采集CMP处理后的芯片的图像，然后采用图像分析装置对该图像进行色彩分析，从而实现通过图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对芯片中的CMP缺陷进行监测。该系统及方法能够自动对芯片中的CMP缺陷进行监测，从而避免了以人工方式进行CMP缺陷监测时造成的失误和错漏，进而减少了 CMP缺陷监测过程中产生的失误和错漏。同时，工程师可以随时检查CMP机台上收集到的芯片的图像，从而便于工程师随时追踪缺陷发生时间，且发现缺陷时工程师可以根据拍照时间追踪缺陷出现的时间点，进而精准确定缺陷的影响范围。进一步地，本申请通过在该系统中设置报警装置，且通过在图像分析装置中设定报警值，从而使得缺陷图形的面积大于目标值时报警装置发生报警，并且系统中的CMP机台停止运行，进而能够对CMP过程进行实时监控，以便于实时发现有问题芯片(即表面上缺陷超出允许值的芯片)。
【附图说明】
[0019]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
[0020]图1示出了本申请实施方式所提供的用于监测CMP缺陷的方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0022]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述【具体实施方式】，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0023]为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0024]正如【背景技术】中所介绍的，现有对芯片进行CMP缺陷监测的过程由人工方式完成，使得该过程中容易产生失误和错漏。本申请的发明人针对上述问题进行研究，提出了一种用于监测CMP缺陷的系统。该系统包括:CMP机台；拍照装置，设置于CMP机台上，拍照装置用于采集CMP处理后的芯片的图像；以及图像分析装置，用于对图像进行色彩分析，以通过图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对芯片中的CMP缺陷进行监测。
[0025]上述系统通过采用设置于CMP机台上拍照装置采集CMP处理后的芯片的图像，然后采用图像分析装置对该图像进行色彩分析，从而实现通过图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对芯片中的CMP缺陷进行监测。该系统能够自动对芯片中的CMP缺陷进行监测，从而避免了以人工方式进行CMP缺陷监测时造成的失误和错漏，进而减少了 CMP缺陷监测过程中产生的失误和错漏。同时，工程师可以随时检查CMP机台上收集到的芯片的图像，从而便于工程师随时追踪缺陷发生时间，且发现缺陷时工程师可以根据拍照时间追踪缺陷出现的时间点，进而精准确定缺陷的影响范围。进一步地，本申请通过在该系统中设置报警装置，且通过在图像分析装置中设定报警值，从而使得缺陷图形的面积大于目标值时报警装置发生报警，并且系统中的CMP机台停止运行，进而能够对CMP过程进行实时监控，以便于实时发现有问题芯片(即表面上缺陷超出允许值的芯片)。
[0026]下面将更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员。
[0027]上述系统中，本领域的技术人员可以根据本申请的教导设置拍照装置的安装位置。优选地，拍照装置设置于CMP机台中的输出装置(output)的上方。此时，每一片研磨后的芯片传送到输出装置的位置上，拍照装置自动采集芯片的图像。其中，CMP机台可以采用本领域中常见的机台，例如Mirra Mesa机台等。同时，拍照装置为具有拍照功能的装置，例如数码相机等。
[0028]上述通过图像分析装置中设置有图像处理软件，并通过该图像处理软件对图像进行色彩分析，以通过图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对芯片中的CMP缺陷进行监测，例如分析出缺陷图形的面积等。该图像处理软件可以通过自己编制或对外采购等方式获得。
[0029]为了能够对CMP过程进行实时监控，以便于实时发现有问题芯片(即表面上缺陷超出允许值的芯片)，本申请还在上述系统中设置了报警装置，且缺陷图形的面积大于报警值时报警装置发生报警，并关闭CMP机台以对CMP的工艺参数进行改进，然后再对下一批次的芯片进行CMP。
[0030]同时，本申请还提供了一种用于监测CMP缺陷的方法。如图1所示，该方法包括以下步骤:采用本申请提供的上述系统中的拍照装置采集CMP处理后的芯片的图像；采用系统中的图像分析装置对图像进行色彩分析，以通过图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对芯片中的CMP缺陷进行监测。
[0031]上述方法通过采用设置于CMP机台上拍照装置采集CMP处理后的芯片的图像，然后采用图像分析装置对该图像进行色彩分析，从而实现通过图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对芯片中的CMP缺陷进行监测。该方法能够自动对芯片中的CMP缺陷进行监测，从而避免了以人工方式进行CMP缺陷监测时造成的失误和错漏，进而减少了 CMP缺陷监测过程中产生的失误和错漏。同时，工程师可以随时检查CMP机台上收集到的芯片的图像，从而便于工程师随时追踪缺陷发生时间，且发现缺陷时工程师可以根据拍照时间追踪缺陷出现的时间点，进而精准确定缺陷的影响范围。进一步地，本申请通过在该系统中设置报警装置， 且通过在图像分析装置中设定报警值，从而使得缺陷图形的面积大于目标值时报警装置发生报警，并且系统中的CMP机台停止运行，进而能够对CMP过程进行实时监控，以便于实时发现有问题芯片(即表面上缺陷超出允许值的芯片)。
[0032]下面将更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员。
[0033]首先，采用本申请提供的上述系统中的拍照装置采集CMP处理后的芯片的图像。当CMP处理后的芯片经过拍照装置时，拍照装置会自动采集该芯片的图像。以CMP机台为例,Mirra Mesa机台为例,每一片研磨后的芯片传送到Mirra Mesa机台中的输出装置的位置上，拍照装置自动采集芯片的图像。
[0034]在上述采集图像的步骤中，优选地，采集每一片CMP处理后的芯片的图像。此时，工程师能够对CMP过程进行实时监控，以便于实时发现有问题芯片(即表面上缺陷超出允许值的芯片)。同时，工程师还可以随时检查CMP机台上收集到的芯片的图像，从而便于工程师随时追踪缺陷发生时间，且发现缺陷时工程师可以根据拍照时间追踪缺陷出现的时间点，进而精准确定缺陷的影响范围。
[0035]然后，采用系统中的图像分析装置对图像进行色彩分析，以通过图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对芯片中的CMP缺陷进行监测。优选地，对图像进行色彩分析的步骤包括:将图像传输至图像分析装置中；采用图像分析装置中的photoshop软件打开图像；在photoshop软件的RGB颜色模式下，通过图像分析装置中的图像处理软件对图像中的RGB值进行分析。
[0036]上述Photoshop软件是一种被广泛采用的图像处理软件，能够非常便利的对图像进行处理，例如色彩分析功能。目前，比较常见的几个色彩模式是RGB，CMYK, HSB和Lab。以RGB色彩模式为例，在Photoshop软件的RGB色彩模式下，任何像素的色彩都是由红(R)，绿(G),蓝(B)三种基色组合而成。这三种基色每一种都有一个从0到255的值的范围。256种红色，256种绿色，256种蓝色组合形成67千万种不同色彩，在RGB色彩模式下，每个像素都有其对应的RGB数值，通过对RGB数值范围进行定义，可以在图像上选取特定色彩范围的像素，并能对其进行复制，计算等操作。当然，本申请并不仅限于Photoshop软件。
[0037]在一种优选的实施方式中，对图像中的RGB值进行分析的步骤包括:在图像处理软件中设置CMP缺陷的RGB参考值；将图像中RGB值落在CMP缺陷的RGB参考值的位置作为缺陷图形，并计算出缺陷图形的面积。例如，当CMP缺陷为残留物缺陷(钨残留等)时，可以采用该优选实施方式对图像中的RGB值进行分析。
[0038]在另一种优选的实施方式中，对图像中的RGB值进行分析的步骤包括:在图像处理软件中设置正常图形的RGB参考值；将图像中RGB值落在正常图形的RGB参考值的位置作为正常图形，且将图像中排除正常图形后的部分作为缺陷图形，并计算出缺陷图形的面积。例如，当CMP缺陷为片厚度异常缺陷时，可以采用该优选实施方式对图像中的RGB值进行分析。
[0039]上述方法所采用的系统包括报警装置，该方法还包括:在图像分析装置中设定报警值，且缺陷图形的面积大于目标值时报警装置发生报警，并且系统中的CMP机台停止运行。此时，工程师能够对CMP过程进行实时监控，以便于实时发现有问题芯片(即表面上缺陷超出允许值的芯片)，并及时关闭CMP机台以对CMP的工艺参数进行改进。
[0040]上述方法中CMP缺陷为残留物缺陷或芯片厚度异常缺陷，下面以金属钨残留和芯片厚度异常缺陷为例，进一步解释本申请提供的用于监测CMP缺陷的方法。
[0041 ] 例1、CMP缺陷为金属钨残留。在对钨(W)进行CMP时，最为严重的CMP缺陷就是金属钨(W)残留，这种缺陷会直接导致生产的芯片报废。芯片表面上的钨残留具有金属光泽，具体为亮银色。对于数码相机采集到的图像，RGB模式下，钨的RGB值约为(112，112，80)。本申请通过开发的图像处理软件对数码相机采集到的图像在RGB值(112，112，80)附近进行选取，并计算选取像素数目(图形面积)，即W残留面积。同时，本申请还给钨残留面积设定报警线。例如将钨残留的警戒线设置为0.2英寸以内，当钨残留面积大于0.2英寸时，系统将暂停CMP机台运行并报警，从而实现CMP缺陷监测的实时反馈。
[0042]例2、CMP缺陷为芯片厚度异常导致的晶圆表面颜色异常。本申请利用颜色异常位置与正常位置的颜色差别对缺陷区域进行识别。通过设定若干取色点，定义芯片正常处的RGB值，通过相似选取得到正常区域的范围，然后在芯片区域内部反向选取就能得到异常颜色区域范围。同时，本申请还设定颜色异常区域面积的报警线，当颜色异常区域面积大于报警线时，暂停CMP机台运行并报警，从而实现CMP缺陷监测的实时反馈。
[0043]从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果:
[0044](1)本申请通过采用设置于CMP机台上拍照装置采集CMP处理后的芯片的图像，然后采用图像分析装置对该图像进行色彩分析，从而实现通过图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对芯片中的CMP缺陷进行监测。该系统及方法能够自动对芯片中的CMP缺陷进行监测，从而避免了以人工方式进行CMP缺陷监测时造成的失误和错漏，进而减少了 CMP缺陷监测过程中产生的失误和错漏。
[0045](2)同时，工程师可以随时检查CMP机台上收集到的芯片的图像，从而便于工程师随时追踪缺陷发生时间，且发现缺陷时工程师可以根据拍照时间追踪缺陷出现的时间点，进而精准确定缺陷的影响范围。
[0046](3)进一步地，本申请通过在该系统中设置报警装置，且通过在图像分析装置中设定报警值，从而使得缺陷图形的面积大于目标值时报警装置发生报警，并且系统中的CMP机台停止运行，进而能够对CMP过程进行实时监控，以便于实时发现有问题芯片(即表面上缺陷超出允许值的芯片)。
[0047]以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于监测CMP缺陷的系统，其特征在于，所述系统包括: CMP机台； 拍照装置，设置于所述CMP机台上，所述拍照装置用于采集CMP处理后的芯片的图像；以及 图像分析装置，用于对所述图像进行色彩分析，以通过所述图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对所述芯片中的所述CMP缺陷进行监测。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述拍照装置设置于所述CMP机台中的输出装置的上方。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述拍照装置为数码相机。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，通过所述图像分析装置中的图像处理软件对所述图像进行色彩分析。5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括报警装置，且所述缺陷图形的面积大于报警值时所述报警装置发生报警。6.一种用于监测CMP缺陷的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: 采用权利要求1至5中任一项所述的系统中的拍照装置采集CMP处理后的芯片的图像； 采用所述系统中的图像分析装置对所述图像进行色彩分析，以通过所述图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对所述芯片中的所述CMP缺陷进行监测。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对所述图像进行色彩分析的步骤包括: 将所述图像传输至所述图像分析装置中； 采用所述图像分析装置中的photoshop软件打开所述图像； 在所述Photoshop软件的RGB颜色模式下,通过所述图像分析装置中的图像处理软件对所述图像中的RGB值进行分析。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对所述图像中的RGB值进行分析的步骤包括: 在所述图像处理软件中设置所述CMP缺陷的RGB参考值； 将所述图像中所述RGB值落在所述CMP缺陷的RGB参考值的位置作为所述缺陷图形，并计算出所述缺陷图形的面积。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对所述图像中的RGB值进行分析的步骤包括: 在所述图像处理软件中设置所述正常图形的RGB参考值； 将所述图像中所述RGB值落在所述正常图形的RGB参考值的位置作为所述正常图形，且将所述图像中排除所述正常图形后的部分作为所述缺陷图形，并计算出所述缺陷图形的面积。10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在采集所述图像的步骤中，采集每一片所述CMP处理后的芯片的所述图像。11.根据权利要求6至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述系统包括报警装置，所述方法还包括:在所述图像分析装置中设定报警值，且所述缺陷图形的面积大于目标值时所述报警装置发生报警，并且所述系统中的所述CMP机台停止运行。12.根据权利要求6至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述CMP缺陷为残留物缺陷或芯片厚度异常缺陷。
【专利摘要】本申请公开了一种用于监测CMP缺陷的系统及方法。其中，该系统包括：CMP机台；拍照装置，设置于CMP机台上，拍照装置用于采集CMP处理后的芯片的图像；以及图像分析装置，用于对图像进行色彩分析，以通过图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对芯片中的CMP缺陷进行监测。该系统能够自动对芯片中的CMP缺陷进行监测，从而避免了以人工方式进行CMP缺陷监测时造成的失误和错漏，进而减少了CMP缺陷监测过程中产生的失误和错漏。进一步地，该系统及方法能够对CMP过程进行实时监控，以便于实时发现有问题芯片。
【IPC分类】H01L21/66
【公开号】CN105489518
【申请号】CN201410478191
【发明人】孙鹏, 周维娜, 田国军, 吕安磊
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月18日
【技术领域】
[0001]本申请涉及半导体集成电路的技术领域，具体而言，涉及一种用于监测CMP缺陷的系统及方法。
【背景技术】
[0002]在集成电路的制造过程中，需要对芯片表面进行平坦化处理，以提高芯片表面的平整。目前，化学机械抛光(CMP)是最有效的平坦化技术之一。所谓CMP是采用旋转的抛光头夹持住芯片，并将其以一定压力压在旋转的抛光垫上，由磨粒和化学溶液组成的抛光液在芯片和抛光垫之间流动，芯片表面在化学和机械的共同作用下实现平坦化。
[0003]在对芯片进行CMP之后，需要对芯片进行CMP缺陷监测。当发现有问题芯片(即表面上缺陷超出允许值的芯片)时，需要关闭CMP机台并对CMP的工艺参数进行改进，然后再对下一批次的芯片进行CMP。目前，对芯片进行缺陷监测的过程由人工方式完成，即由工程师通过光学显微镜观察芯片上的缺陷，以找出芯片表面上的残留物及其他一些显著的缺陷。
[0004]上述对芯片进行缺陷检查的过程中，由于CMP缺陷监测的过程由人工方式完成，使得该过程中容易产生失误和错漏，从而会延误CMP缺陷的发现时间。同时，由于该过程存在于CMP之后，因而有问题芯片的发现要明显滞后于研磨过程。针对上述问题，目前还没有有效的解决方法。
【发明内容】
[0005]本申请旨在提供一种用于监测CMP缺陷的系统及方法，以减少CMP缺陷监测过程中产生的失误和错漏。
[0006]为了实现上述目的，本申请提供了一种用于监测CMP缺陷的系统，该系统包括:CMP机台；拍照装置，设置于CMP机台上，拍照装置用于采集CMP处理后的芯片的图像；以及图像分析装置，用于对图像进行色彩分析，以通过图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对芯片中的CMP缺陷进行监测。
[0007]进一步地，拍照装置设置于CMP机台中的输出装置的上方。
[0008]进一步地，拍照装置为数码相机。
[0009]进一步地，通过图像分析装置中的图像处理软件对图像进行色彩分析。
[0010]进一步地，系统还包括报警装置，且缺陷图形的面积大于报警值时报警装置发生报警。
[0011]本申请还提供了一种用于监测CMP缺陷的方法，该方法包括以下步骤:采用本申请提供的上述系统中的拍照装置采集CMP处理后的芯片的图像；采用系统中的图像分析装置对图像进行色彩分析，以通过图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对芯片中的CMP缺陷进行监测。
[0012]进一步地，对图像进行色彩分析的步骤包括:将图像传输至图像分析装置中；采用图像分析装置中的photoshop软件打开图像；在photoshop软件的RGB颜色模式下,通过图像分析装置中的图像处理软件对图像中的RGB值进行分析。
[0013]进一步地，对图像中的RGB值进行分析的步骤包括:在图像处理软件中设置CMP缺陷的RGB参考值；将图像中RGB值落在CMP缺陷的RGB参考值的位置作为缺陷图形，并计算出缺陷图形的面积。
[0014]进一步地，对图像中的RGB值进行分析的步骤包括:在图像处理软件中设置正常图形的RGB参考值；将图像中RGB值落在正常图形的RGB参考值的位置作为正常图形，且将图像中排除正常图形后的部分作为缺陷图形，并计算出缺陷图形的面积。
[0015]进一步地，在采集图像的步骤中，采集每一片CMP处理后的芯片的图像。
[0016]进一步地，系统包括报警装置，该方法还包括:在图像分析装置中设定报警值，且缺陷图形的面积大于目标值时报警装置发生报警，并且系统中的CMP机台停止运行。
[0017]进一步地，CMP缺陷为残留物缺陷或芯片厚度异常缺陷。
[0018]应用本申请的技术方案，本申请通过采用设置于CMP机台上拍照装置采集CMP处理后的芯片的图像，然后采用图像分析装置对该图像进行色彩分析，从而实现通过图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对芯片中的CMP缺陷进行监测。该系统及方法能够自动对芯片中的CMP缺陷进行监测，从而避免了以人工方式进行CMP缺陷监测时造成的失误和错漏，进而减少了 CMP缺陷监测过程中产生的失误和错漏。同时，工程师可以随时检查CMP机台上收集到的芯片的图像，从而便于工程师随时追踪缺陷发生时间，且发现缺陷时工程师可以根据拍照时间追踪缺陷出现的时间点，进而精准确定缺陷的影响范围。进一步地，本申请通过在该系统中设置报警装置，且通过在图像分析装置中设定报警值，从而使得缺陷图形的面积大于目标值时报警装置发生报警，并且系统中的CMP机台停止运行，进而能够对CMP过程进行实时监控，以便于实时发现有问题芯片(即表面上缺陷超出允许值的芯片)。
【附图说明】
[0019]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
[0020]图1示出了本申请实施方式所提供的用于监测CMP缺陷的方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0022]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述【具体实施方式】，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0023]为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0024]正如【背景技术】中所介绍的，现有对芯片进行CMP缺陷监测的过程由人工方式完成，使得该过程中容易产生失误和错漏。本申请的发明人针对上述问题进行研究，提出了一种用于监测CMP缺陷的系统。该系统包括:CMP机台；拍照装置，设置于CMP机台上，拍照装置用于采集CMP处理后的芯片的图像；以及图像分析装置，用于对图像进行色彩分析，以通过图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对芯片中的CMP缺陷进行监测。
[0025]上述系统通过采用设置于CMP机台上拍照装置采集CMP处理后的芯片的图像，然后采用图像分析装置对该图像进行色彩分析，从而实现通过图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对芯片中的CMP缺陷进行监测。该系统能够自动对芯片中的CMP缺陷进行监测，从而避免了以人工方式进行CMP缺陷监测时造成的失误和错漏，进而减少了 CMP缺陷监测过程中产生的失误和错漏。同时，工程师可以随时检查CMP机台上收集到的芯片的图像，从而便于工程师随时追踪缺陷发生时间，且发现缺陷时工程师可以根据拍照时间追踪缺陷出现的时间点，进而精准确定缺陷的影响范围。进一步地，本申请通过在该系统中设置报警装置，且通过在图像分析装置中设定报警值，从而使得缺陷图形的面积大于目标值时报警装置发生报警，并且系统中的CMP机台停止运行，进而能够对CMP过程进行实时监控，以便于实时发现有问题芯片(即表面上缺陷超出允许值的芯片)。
[0026]下面将更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员。
[0027]上述系统中，本领域的技术人员可以根据本申请的教导设置拍照装置的安装位置。优选地，拍照装置设置于CMP机台中的输出装置(output)的上方。此时，每一片研磨后的芯片传送到输出装置的位置上，拍照装置自动采集芯片的图像。其中，CMP机台可以采用本领域中常见的机台，例如Mirra Mesa机台等。同时，拍照装置为具有拍照功能的装置，例如数码相机等。
[0028]上述通过图像分析装置中设置有图像处理软件，并通过该图像处理软件对图像进行色彩分析，以通过图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对芯片中的CMP缺陷进行监测，例如分析出缺陷图形的面积等。该图像处理软件可以通过自己编制或对外采购等方式获得。
[0029]为了能够对CMP过程进行实时监控，以便于实时发现有问题芯片(即表面上缺陷超出允许值的芯片)，本申请还在上述系统中设置了报警装置，且缺陷图形的面积大于报警值时报警装置发生报警，并关闭CMP机台以对CMP的工艺参数进行改进，然后再对下一批次的芯片进行CMP。
[0030]同时，本申请还提供了一种用于监测CMP缺陷的方法。如图1所示，该方法包括以下步骤:采用本申请提供的上述系统中的拍照装置采集CMP处理后的芯片的图像；采用系统中的图像分析装置对图像进行色彩分析，以通过图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对芯片中的CMP缺陷进行监测。
[0031]上述方法通过采用设置于CMP机台上拍照装置采集CMP处理后的芯片的图像，然后采用图像分析装置对该图像进行色彩分析，从而实现通过图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对芯片中的CMP缺陷进行监测。该方法能够自动对芯片中的CMP缺陷进行监测，从而避免了以人工方式进行CMP缺陷监测时造成的失误和错漏，进而减少了 CMP缺陷监测过程中产生的失误和错漏。同时，工程师可以随时检查CMP机台上收集到的芯片的图像，从而便于工程师随时追踪缺陷发生时间，且发现缺陷时工程师可以根据拍照时间追踪缺陷出现的时间点，进而精准确定缺陷的影响范围。进一步地，本申请通过在该系统中设置报警装置， 且通过在图像分析装置中设定报警值，从而使得缺陷图形的面积大于目标值时报警装置发生报警，并且系统中的CMP机台停止运行，进而能够对CMP过程进行实时监控，以便于实时发现有问题芯片(即表面上缺陷超出允许值的芯片)。
[0032]下面将更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员。
[0033]首先，采用本申请提供的上述系统中的拍照装置采集CMP处理后的芯片的图像。当CMP处理后的芯片经过拍照装置时，拍照装置会自动采集该芯片的图像。以CMP机台为例,Mirra Mesa机台为例,每一片研磨后的芯片传送到Mirra Mesa机台中的输出装置的位置上，拍照装置自动采集芯片的图像。
[0034]在上述采集图像的步骤中，优选地，采集每一片CMP处理后的芯片的图像。此时，工程师能够对CMP过程进行实时监控，以便于实时发现有问题芯片(即表面上缺陷超出允许值的芯片)。同时，工程师还可以随时检查CMP机台上收集到的芯片的图像，从而便于工程师随时追踪缺陷发生时间，且发现缺陷时工程师可以根据拍照时间追踪缺陷出现的时间点，进而精准确定缺陷的影响范围。
[0035]然后，采用系统中的图像分析装置对图像进行色彩分析，以通过图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对芯片中的CMP缺陷进行监测。优选地，对图像进行色彩分析的步骤包括:将图像传输至图像分析装置中；采用图像分析装置中的photoshop软件打开图像；在photoshop软件的RGB颜色模式下，通过图像分析装置中的图像处理软件对图像中的RGB值进行分析。
[0036]上述Photoshop软件是一种被广泛采用的图像处理软件，能够非常便利的对图像进行处理，例如色彩分析功能。目前，比较常见的几个色彩模式是RGB，CMYK, HSB和Lab。以RGB色彩模式为例，在Photoshop软件的RGB色彩模式下，任何像素的色彩都是由红(R)，绿(G),蓝(B)三种基色组合而成。这三种基色每一种都有一个从0到255的值的范围。256种红色，256种绿色，256种蓝色组合形成67千万种不同色彩，在RGB色彩模式下，每个像素都有其对应的RGB数值，通过对RGB数值范围进行定义，可以在图像上选取特定色彩范围的像素，并能对其进行复制，计算等操作。当然，本申请并不仅限于Photoshop软件。
[0037]在一种优选的实施方式中，对图像中的RGB值进行分析的步骤包括:在图像处理软件中设置CMP缺陷的RGB参考值；将图像中RGB值落在CMP缺陷的RGB参考值的位置作为缺陷图形，并计算出缺陷图形的面积。例如，当CMP缺陷为残留物缺陷(钨残留等)时，可以采用该优选实施方式对图像中的RGB值进行分析。
[0038]在另一种优选的实施方式中，对图像中的RGB值进行分析的步骤包括:在图像处理软件中设置正常图形的RGB参考值；将图像中RGB值落在正常图形的RGB参考值的位置作为正常图形，且将图像中排除正常图形后的部分作为缺陷图形，并计算出缺陷图形的面积。例如，当CMP缺陷为片厚度异常缺陷时，可以采用该优选实施方式对图像中的RGB值进行分析。
[0039]上述方法所采用的系统包括报警装置，该方法还包括:在图像分析装置中设定报警值，且缺陷图形的面积大于目标值时报警装置发生报警，并且系统中的CMP机台停止运行。此时，工程师能够对CMP过程进行实时监控，以便于实时发现有问题芯片(即表面上缺陷超出允许值的芯片)，并及时关闭CMP机台以对CMP的工艺参数进行改进。
[0040]上述方法中CMP缺陷为残留物缺陷或芯片厚度异常缺陷，下面以金属钨残留和芯片厚度异常缺陷为例，进一步解释本申请提供的用于监测CMP缺陷的方法。
[0041 ] 例1、CMP缺陷为金属钨残留。在对钨(W)进行CMP时，最为严重的CMP缺陷就是金属钨(W)残留，这种缺陷会直接导致生产的芯片报废。芯片表面上的钨残留具有金属光泽，具体为亮银色。对于数码相机采集到的图像，RGB模式下，钨的RGB值约为(112，112，80)。本申请通过开发的图像处理软件对数码相机采集到的图像在RGB值(112，112，80)附近进行选取，并计算选取像素数目(图形面积)，即W残留面积。同时，本申请还给钨残留面积设定报警线。例如将钨残留的警戒线设置为0.2英寸以内，当钨残留面积大于0.2英寸时，系统将暂停CMP机台运行并报警，从而实现CMP缺陷监测的实时反馈。
[0042]例2、CMP缺陷为芯片厚度异常导致的晶圆表面颜色异常。本申请利用颜色异常位置与正常位置的颜色差别对缺陷区域进行识别。通过设定若干取色点，定义芯片正常处的RGB值，通过相似选取得到正常区域的范围，然后在芯片区域内部反向选取就能得到异常颜色区域范围。同时，本申请还设定颜色异常区域面积的报警线，当颜色异常区域面积大于报警线时，暂停CMP机台运行并报警，从而实现CMP缺陷监测的实时反馈。
[0043]从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果:
[0044](1)本申请通过采用设置于CMP机台上拍照装置采集CMP处理后的芯片的图像，然后采用图像分析装置对该图像进行色彩分析，从而实现通过图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对芯片中的CMP缺陷进行监测。该系统及方法能够自动对芯片中的CMP缺陷进行监测，从而避免了以人工方式进行CMP缺陷监测时造成的失误和错漏，进而减少了 CMP缺陷监测过程中产生的失误和错漏。
[0045](2)同时，工程师可以随时检查CMP机台上收集到的芯片的图像，从而便于工程师随时追踪缺陷发生时间，且发现缺陷时工程师可以根据拍照时间追踪缺陷出现的时间点，进而精准确定缺陷的影响范围。
[0046](3)进一步地，本申请通过在该系统中设置报警装置，且通过在图像分析装置中设定报警值，从而使得缺陷图形的面积大于目标值时报警装置发生报警，并且系统中的CMP机台停止运行，进而能够对CMP过程进行实时监控，以便于实时发现有问题芯片(即表面上缺陷超出允许值的芯片)。
[0047]以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于监测CMP缺陷的系统，其特征在于，所述系统包括: CMP机台； 拍照装置，设置于所述CMP机台上，所述拍照装置用于采集CMP处理后的芯片的图像；以及 图像分析装置，用于对所述图像进行色彩分析，以通过所述图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对所述芯片中的所述CMP缺陷进行监测。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述拍照装置设置于所述CMP机台中的输出装置的上方。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述拍照装置为数码相机。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，通过所述图像分析装置中的图像处理软件对所述图像进行色彩分析。5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括报警装置，且所述缺陷图形的面积大于报警值时所述报警装置发生报警。6.一种用于监测CMP缺陷的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: 采用权利要求1至5中任一项所述的系统中的拍照装置采集CMP处理后的芯片的图像； 采用所述系统中的图像分析装置对所述图像进行色彩分析，以通过所述图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对所述芯片中的所述CMP缺陷进行监测。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对所述图像进行色彩分析的步骤包括: 将所述图像传输至所述图像分析装置中； 采用所述图像分析装置中的photoshop软件打开所述图像； 在所述Photoshop软件的RGB颜色模式下,通过所述图像分析装置中的图像处理软件对所述图像中的RGB值进行分析。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对所述图像中的RGB值进行分析的步骤包括: 在所述图像处理软件中设置所述CMP缺陷的RGB参考值； 将所述图像中所述RGB值落在所述CMP缺陷的RGB参考值的位置作为所述缺陷图形，并计算出所述缺陷图形的面积。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对所述图像中的RGB值进行分析的步骤包括: 在所述图像处理软件中设置所述正常图形的RGB参考值； 将所述图像中所述RGB值落在所述正常图形的RGB参考值的位置作为所述正常图形，且将所述图像中排除所述正常图形后的部分作为所述缺陷图形，并计算出所述缺陷图形的面积。10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在采集所述图像的步骤中，采集每一片所述CMP处理后的芯片的所述图像。11.根据权利要求6至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述系统包括报警装置，所述方法还包括:在所述图像分析装置中设定报警值，且所述缺陷图形的面积大于目标值时所述报警装置发生报警，并且所述系统中的所述CMP机台停止运行。12.根据权利要求6至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述CMP缺陷为残留物缺陷或芯片厚度异常缺陷。
【专利摘要】本申请公开了一种用于监测CMP缺陷的系统及方法。其中，该系统包括：CMP机台；拍照装置，设置于CMP机台上，拍照装置用于采集CMP处理后的芯片的图像；以及图像分析装置，用于对图像进行色彩分析，以通过图像中的正常图形和缺陷图形的色彩差别对芯片中的CMP缺陷进行监测。该系统能够自动对芯片中的CMP缺陷进行监测，从而避免了以人工方式进行CMP缺陷监测时造成的失误和错漏，进而减少了CMP缺陷监测过程中产生的失误和错漏。进一步地，该系统及方法能够对CMP过程进行实时监控，以便于实时发现有问题芯片。
【IPC分类】H01L21/66
【公开号】CN105489518
【申请号】CN201410478191
【发明人】孙鹏, 周维娜, 田国军, 吕安磊
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月18日
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