CN112259442B - 晶圆双面减薄的方法和装置、存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了晶圆双面减薄的方法和装置、存储介质，该方法包括：获取经过双面减薄的第一晶圆的厚度数据；根据所述厚度数据确定双面减薄机台上的目标调整量；将所述目标调整量输入所述双面减薄机台，并对第二晶圆进行双面减薄处理。该方法可以对双面较薄机台进行自动补偿和调整，解决了人力判断差异性。

Description

晶圆双面减薄的方法和装置、存储介质

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体的，涉及晶圆双面减薄的方法和装置、存储介质。

背景技术

根据晶圆双面减薄的工艺特性，在连续生产时候，砂轮表面的变化会导致晶圆厚度值变化的形状会慢慢恶化(随着加工晶圆数量的增多，晶圆厚度值变化可参照图1)，所以需要技术人员进行预估及调整。目前，相关技术均为人工判断后然后进行调试，无法有效管控晶圆片厚度及形状。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种自动补偿和调整的晶圆双面减薄的方法。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种晶圆双面减薄的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：获取经过双面减薄的第一晶圆的厚度数据；根据所述厚度数据确定双面减薄机台上的目标调整量；将所述目标调整量输入所述双面减薄机台，并对第二晶圆进行双面减薄处理。该方法可以对双面较薄机台进行自动补偿和调整，解决了人力判断差异性。

根据本发明的实施例，所述目标调整量包括调整后砂轮位置的设定值，所述根据所述厚度数据确定所述双面减薄机台上的所述目标调整量的步骤进一步包括：根据所述厚度数据确定双面减薄机台上的砂轮位置调整量；根据所述砂轮位置调整量确定调整后砂轮位置，以便得到所述调整后砂轮位置的设定值。

根据本发明的实施例，所述根据所述厚度数据，确定所述双面减薄机台上的砂轮位置调整量的步骤进一步包括：根据所述厚度数据，确定厚度径向数据；根据所述厚度径向数据，确定第一晶圆径向上单位长度的平均厚度变化量；根据所述平均厚度变化量，确定所述砂轮位置调整量。

根据本发明的实施例，所述厚度径向数据为所述第一晶圆上多条直径上的所述厚度数据的平均值。

根据本发明的实施例，所述平均厚度变化量a＝(R1-R2)/(L1-L2)，其中，R1为所述第一晶圆上的第一位点的厚度数据；R2为所述第一晶圆上的第二位点的厚度数据；L1为所述第一位点与所述第一晶圆的圆心之间的距离；L2为所述第二位点与所述第一晶圆的圆心之间的距离。

根据本发明的实施例，所述第一位点位于所述第一晶圆的边缘处，所述第二位点位于所述第一晶圆上与所述砂轮的圆心对应位置处。

根据本发明的实施例，所述第一位点与所述第一晶圆的圆心之间的距离为所述第一晶圆的半径与所述双面减薄机台的量测极限值，所述第二位点与所述第一晶圆的圆心之间的距离不大于所述第一晶圆的半径，且所述砂轮的直径与所述第一晶圆的半径之差不大于10mm。

根据本发明的实施例，所述根据所述平均厚度变化量，确定所述砂轮位置调整量的步骤进一步包括：根据所述平均厚度变化量、所述第二位点与所述第一晶圆的圆心之间的距离L2和所述砂轮移动的基本进给量之间的关系确定所述砂轮位置调整量。

根据本发明的实施例，所述砂轮位置调整量M＝Round(N×a×L2/A，0)×A，M为正整数，其中，a为平均厚度变化量，L2为所述第二位点与所述第一晶圆的圆心之间的距离，N为所述双面减薄机台的量测单位与进击单位之间的换算倍率，A为所述砂轮移动的基本进给量。

根据本发明的实施例，所述调整后砂轮位置的设定值＝所述砂轮位置调整量+所述双面减薄机台中所述砂轮位置的设定值。

根据本发明的实施例，所述目标调整量包括厚度调整量，所述根据所述厚度数据确定的所述双面减薄机台上的所述目标调整量的步骤进一步包括：根据所述第二晶圆的目标厚度和所述第一晶圆预定位置的厚度，确定所述厚度调整量，其中，所述第一晶圆预定位置为所述双面减薄机台中测量晶圆厚度的位置。

根据本发明的实施例，所述厚度调整量＝所述第二晶圆的目标厚度-所述第一晶圆预定位置的厚度。

在本发明的另一个方面，本发明提供了一种用于实施前面所述的方法的装置。根据本发明的实施例，该装置包括：厚度获取模块，所述厚度获取模块用于获取经过所述双面减薄的所述第一晶圆的所述厚度数据；控制模块，所述控制模块用于根据所述厚度数据确定所述双面减薄机台上的所述目标调整量，并将所述目标调整量输入所述双面减薄机台。该装置可以有效实施前面所述的方法。

在本发明的又一个方面，本发明提供了一种存储介质。根据本发明的实施例，所述存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机上执行时，使得所述计算机执行前面所述的方法。该存储介质可以实现前面所述的方法全面自动化，易于产业化。

附图说明

图1是相关技术中随着加工晶圆数量的增多晶圆厚度值变化示意图。

图2是本发明一个实施例的双面减薄晶圆的方法的流程示意图。

图3是本发明一个实施例的第一晶圆上多个量测线条的示意图。

图4是本发明一个实施例的第一晶圆的多个量测线条的厚度数据。

图5是本发明一个实施例的第一晶圆上一个量测线条的厚度数据。

图6是本发明图5实施例的第一晶圆上位于圆心一侧的量测线条的厚度数据。

图7是本发明一个实施例的调整之前和调整之后晶圆的厚度径向曲线。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种晶圆双面减薄的方法。根据本发明的实施例，参照图2，该方法包括以下步骤：

S100：获取经过双面减薄的第一晶圆的厚度数据。

根据本发明的实施例，该步骤中，可以采用常规的测试方法获取第一晶圆的厚度值数据。具体的，双面减薄之后的晶圆表面一般仍非常粗糙，通常采用电容式或双面激光测量方式，只量测数条直线扫描资料，例如4条线或者8条(示意图参见图3)线量测方式。由此，可以直接通过量测机台量测获取第一晶圆的厚度值数据。

可以理解，量测线条的分布可以根据实际需要进行选择，一般情况下，尽量使得多个量测线条均匀分布，以更好的体现第一晶圆整体的厚度值数据，具体的，量测线条经过第一晶圆的圆心，进一步的，任意相邻的两个量测线条之间的夹角相等。由此，能够更好的体现第一晶圆整体的厚度值变化，有利于准确地获得厚度值沿径向的变化情况。

S200：根据所述厚度数据确定双面减薄机台上的目标调整量。

具体而言，在本发明的一些实施例中，所述目标调整量可以具体包括调整后砂轮位置的设定值，进而，所述根据所述厚度数据确定所述双面减薄机台上的所述目标调整量的步骤(S200)可以进一步包括：

S210：根据所述厚度数据确定双面减薄机台上的砂轮位置调整量。

S220：根据所述砂轮位置调整量确定调整后砂轮位置，以便得到所述调整后砂轮位置的设定值。

进一步而言，可以理解的是，前面所述的根据所述厚度数据，确定所述双面减薄机台上的砂轮位置调整量的步骤(S210)可以进一步包括：

S211：根据所述厚度数据，确定厚度径向数据。

该步骤中，将量测机台输出的每个量测线条的原始厚度值数据转换为每个量测线条的径向资料。具体的，每个量测线条的径向资料以量测线条上每个点距离晶圆圆心的距离作为该点的位置坐标。如前所述，一些具体实施例中，量测线条经过晶圆的圆心，且晶圆的圆心将该线条分为两个部分，可以以晶圆圆心为0点，该线条中一部分上的点距离晶圆圆心的距离取正值，另一部分上的点距离晶圆圆心的距离取负值。

下面以量测线条为经过晶圆圆心的直线为例详细说明厚度径向数据的具体形式，具体参照图3，以量测线条1为例说明，晶圆圆心作为0点，从晶圆圆心向箭头所示方向的半径上的点距离晶圆圆心的距离取正值，而与箭头方向相反的半径上的点距离晶圆圆心的距离取负值，具体如，线条1上的A点和B点距离晶圆圆心的距离均为50mm，则按照厚度径向数据的形式表示时，A点的位置坐标为50mm，而B点的位置坐标为-50mm。

进一步的，在本发明的另一些实施例中，以每个量测线条上的点的位置作为横坐标，以每个量测线条上的点的厚度数据作为纵坐标，绘制曲线，即可得到每个量测线条的厚度径向数据曲线(具体可参照图4、图5和图6)，然后通过将多条量测线条的厚度值径向数据在位置坐标相同的点处取平均值，进而使得所述厚度径向数据为所述第一晶圆上多条直径上的所述厚度数据的平均值。由此，可以使得所获取的厚度径向数据更能代表整个第一晶圆上整体的情况，利于后续应用。

S212：根据所述厚度径向数据，确定第一晶圆径向上单位长度的平均厚度变化量。

可以理解，在第一晶圆的径向方向上，厚度值数据会逐渐发生变化，如变大、变小等等，该步骤中，根据前述步骤得到的厚度值径向数据计算得到单位长度的平均厚度值变化量。

根据本发明的一些具体实施例，所述平均厚度变化量a＝(R1-R2)/(L1-L2)，其中，R1为所述第一晶圆上的第一位点的厚度数据；R2为所述第一晶圆上的第二位点的厚度数据；L1为所述第一位点与所述第一晶圆的圆心之间的距离；L2为所述第二位点与所述第一晶圆的圆心之间的距离。更具体地，所述第一位可以位于所述第一晶圆的边缘处，所述第二位点可以位于所述第一晶圆上与所述砂轮的圆心对应位置处。由此，可以方便、快捷的计算得到平均厚度值变化量，且可以自动化进行，计算效率大大提高。根据本发明的实施例，所述单位长度可以根据实际需要进行选择，当然可以理解，单位长度越小，则精度越高。考虑到晶圆的半径一般为数十毫米或者数百毫米，一些具体实施例中，单位长度为1mm。由此，计算量不大，且精度也较高。

根据本发明的实施例，晶圆的径向距离一般以mm为单位计算，而厚度值数据一般以微米为单位计算。由此，能够更好的与现有设备和方法兼容，且能够很好的反应厚度值变化趋势。

根据本发明的一些具体实施例，所述第一位点与所述晶圆的圆心之间的距离可以为所述晶圆的半径与所述双面减薄机台的量测极限值，所述第二位点与所述晶圆的圆心之间的距离不大于所述晶圆的半径，且所述砂轮的直径与所述第一晶圆的半径之差不大于10mm。具体地，例如，当所述晶圆的直径为300mm时，所述晶圆的半径就是150mm，而若所使用的双面减薄机台的量测极限值为5mm，则所述第一位点与所述晶圆的圆心之间的距离就可以是150mm-5mm＝145mm；而前已述及，第二位点其实就是砂轮的圆心所在位置，通常来讲砂轮的直径大于晶圆片半径，而在利用砂轮减薄所述晶圆时，第二位点会在晶圆的圆心与晶圆的边缘之间移动，也即所述第二位点与所述晶圆的圆心之间的距离不大于所述晶圆的半径。

S213：根据所述平均厚度变化量，确定所述砂轮位置调整量。

可以理解，平均厚度值变化量可以很好的反映晶圆厚度值的变化趋势，基于发明人对于晶圆厚度值的变化趋势与砂轮位置之间相互影响关系的深入考察与大量实验验证后发现，可以基于平均厚度值变化量和砂轮移动的基本进给量准确的对砂轮位置进行调整。换句话说，在本发明的一些实施例中，所述根据所述平均厚度变化量，确定所述砂轮位置调整量的步骤进一步包括：根据所述平均厚度变化量、所述第二位点与所述第一晶圆的圆心之间的距离L2和所述砂轮移动的基本进给量之间的关系确定所述砂轮位置调整量。一些具体实施例中，砂轮位置调整量M＝Round(N×a×L2/A，0)×A，M为正整数，其中，a为平均厚度值变化量，L2为所述第二位点与所述第一晶圆的圆心之间的距离，N为所述双面减薄机台的量测单位与进击单位之间的换算倍率，A为砂轮移动的基本进给量。

上述砂轮位置调整量的公式中，砂轮位置调整量M中的N为所述双面减薄机台的量测单位与进击单位之间的换算倍率，需要说明的是，所述量测单位是指：所述双面减薄机台中量测厚度的单位；进击单位是指：砂轮的进给量的单位。在实际测量中，测量厚度的单位为μm，而砂轮的进给量的单位为μm，则N＝1；同理，如测量厚度的单位为μm，而砂轮的进给量的单位为mm，则N＝1/1000。砂轮移动的基本进给量A为在双面减薄机台上所述砂轮每次调节的最小移动单位，如可以为2/10μm、1/10μm。需要强调一下，其中A、N都与双面减薄机台的本身设备来决定的。Round函数与现有技术中的含义相同，在此不详述。

另外，本领域技术人员可以理解，在确定所述砂轮位置调整量后，可以在双面减薄机台的预定设置的基础上结合砂轮位置调整量确定调整后砂轮位置。一些具体实施例中，所述调整后砂轮位置的设定值＝所述砂轮位置调整量+所述双面减薄机台中所述砂轮位置的设定值。

具体而言，在本发明的另一些实施例中，所述目标调整量还可以具体包括厚度调整量，进而，所述根据所述厚度数据确定所述双面减薄机台上的所述目标调整量的步骤(S200)可以进一步包括：

S210：根据所述第二晶圆的目标厚度和所述第一晶圆预定位置的厚度，确定所述厚度调整量，其中，所述第一晶圆预定位置为所述双面减薄机台中测量晶圆厚度的位置。

根据本发明的实施例，具体而言，所述双面减薄机台中测量晶圆厚度的位置可以为所述双面减薄机台的厚度检测仪与所述第一晶圆相接触的位置，其取决于双面减薄机台本身的设计，在此不再过多赘述。

根据本发明的实施例，具体而言，所述厚度调整量＝所述第二晶圆的目标厚度-所述第一晶圆预定位置的厚度。

根据本发明的实施例，可以理解的是，前面所述的目标调整量既可以仅包括调整后砂轮位置的设定值；也可以仅包括前面所述的厚度调整量；还可以既包括前面所述的调整后砂轮位置的设定值，也包括前面所述的厚度调整量，在此不再过多赘述。

S300：将所述目标调整量输入所述双面减薄机台，并对第二晶圆进行双面减薄处理。

该步骤中，通过调整后砂轮位置，可以对双面减薄机台进行自动补充和调整，可以有效避免人为判断差异和提高工艺稳定性。由此，可以进一步提高得到的晶圆的质量。

下面以一个示例为例，说明本发明的方法的具体步骤：

具体的，通过量测机台量测经过双面减薄的第一晶圆的多个量测线条(多个量测线条的示意图可参照图3)的厚度数据，然后将多个量测线条的厚度数据转换为厚度径向数据(参照图4)，进而得到厚度值径向数据，然后通过公式a＝(R1-R2)/(L1-L2)计算得到平均厚度变化量a，其中，例如，所述第一晶圆的半径为150mm，所述第一位点与所述晶圆的圆心之间的距离为145mm，所述第二位点与所述晶圆的圆心之间的距离为80mm，然后通过公式Round(N×a×L2/A，0)×A计算得到砂轮位置调整量M(M为正整数)，其中，双面减薄机台的量测单位与进击单位之间的换算倍率N为1(所述双面减薄机台中量测厚度的单位为μm，而砂轮的进给量的单位为μm)，砂轮移动的基本进给量A为2/10μm，计算得到砂轮位置调整量M

＝Round[1×a×80mm/(2/10μm)，0]×(2/10μm)，若上述1×a×80mm/(2/10μm)的值为5.7，则有：砂轮位置调整量M

＝Round(5.7，0)×(2/10μm)

＝6×(2/10μm)，

在此之后，根据所述砂轮位置调整量，确定调整后砂轮位置，调整后砂轮位置的设定值＝所述砂轮位置调整量+所述双面减薄机台中所述砂轮位置的设定值，然后通过计算得到厚度值调整值＝所述第二晶圆的目标厚度值-所述第一晶圆预定位置的厚度值，其中，例如，所述第一晶圆的半径为150mm，所述第一晶圆预定位置的厚度值为与所述第一晶圆的圆心之间的距离为130mm位置处的厚度值，接着将调整后砂轮位置的设定值和厚度值调整值输入双面减薄机台，并对第二晶圆进行双面减薄处理，具体的，调整之前晶圆的厚度和调整之后的晶圆的厚度可参照图7。简而言之，本发明目的在于调整晶圆的总厚度变化量(TTV)及厚度值沿半径的变化趋势。参照图7，调整之前的曲线，通过对砂轮圆心(也即前面所述的第二位点)位置的调整，使得调整之后的厚度数值曲线，以R80的位置为基准来变化，就形成图中调整之后的曲线，以此来实现对双面减薄机台进行自动补偿和调整，解决人力判断差异性，进而提高后续工艺制程的良率。另外，需要说明的是，由于砂轮圆心处于通过晶圆的圆心的直径上，所以测量前面所述的第一晶圆预定位置，例如R135位置处的厚度值，即可获知整个晶圆的厚度值。

另外，可以理解的是，对于半径为100mm、225mm及以上的第一晶圆，同样可以采用上述方法得到砂轮位置调整量及厚度值调整量，实现对机台进行自动补偿和调整，在此不再过多赘述。

在本发明的另一个方面，本发明提供了一种用于实施前面所述的方法的装置。根据本发明的实施例，该装置包括：厚度获取模块，所述厚度获取模块用于获取经过所述双面减薄的所述第一晶圆的所述厚度数据；控制模块，所述控制模块用于根据所述厚度数据确定所述双面减薄机台上的所述目标调整量，并将所述目标调整量输入所述双面减薄机台。该装置可以有效实施前面所述的方法，进而实现对双面减薄机台进行自动补偿和调整，解决人力判断差异性。

进一步地，可以理解的是，所述装置还可以包括驱动电路，其用于驱动所述厚度获取模块和所述控制模块，进而使得上述模块实现上述功能，在此不再过多赘述。

在本发明的又一个方面，本发明提供了一种存储介质。根据本发明的实施例，所述存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机上执行时，使得所述计算机执行前面所述的方法。该存储介质可以实现前面所述的方法全面自动化，易于产业化。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种晶圆双面减薄的方法，其特征在于，包括：

获取经过双面减薄的第一晶圆的厚度数据；

根据所述厚度数据确定双面减薄机台上的目标调整量，所述目标调整量包括调整后砂轮位置的设定值；

将所述目标调整量输入所述双面减薄机台，并对第二晶圆进行双面减薄处理，

所述根据所述厚度数据确定所述双面减薄机台上的所述目标调整量的步骤进一步包括：

根据所述厚度数据确定双面减薄机台上的砂轮位置调整量，包括：根据所述厚度数据，确定厚度径向数据；根据所述厚度径向数据，确定第一晶圆径向上单位长度的平均厚度变化量a；根据所述平均厚度变化量a，确定所述砂轮位置调整量M＝Round(N×a×L2/A，0)×A，M为正整数，a为平均厚度变化量，a＝(R1-R2)/(L1-L2)，R1为所述第一晶圆上的第一位点的厚度数据，R2为所述第一晶圆上的第二位点的厚度数据，L1为所述第一位点与所述第一晶圆的圆心之间的距离，L2为所述第二位点与所述第一晶圆的圆心之间的距离，N为所述双面减薄机台的量测单位与进击单位之间的换算倍率，A为所述砂轮移动的基本进给量；

根据所述砂轮位置调整量确定调整后砂轮位置，以得到所述调整后砂轮位置的设定值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述厚度径向数据为所述第一晶圆上多条直径上的所述厚度数据的平均值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一位点位于所述第一晶圆的边缘处，所述第二位点位于所述第一晶圆上与所述砂轮的圆心对应位置处。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一位点与所述第一晶圆的圆心之间的距离为所述第一晶圆的半径与所述双面减薄机台的量测极限值，所述第二位点与所述第一晶圆的圆心之间的距离不大于所述第一晶圆的半径，且所述砂轮的直径与所述第一晶圆的半径之差不大于10mm。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述平均厚度变化量，确定所述砂轮位置调整量的步骤进一步包括：

根据所述平均厚度变化量、所述第二位点与所述第一晶圆的圆心之间的距离L2和所述砂轮移动的基本进给量之间的关系确定所述砂轮位置调整量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述调整后砂轮位置的设定值＝所述砂轮位置调整量+所述双面减薄机台中所述砂轮位置的设定值。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述目标调整量包括厚度调整量，所述根据所述厚度数据确定的所述双面减薄机台上的所述目标调整量的步骤进一步包括：

根据所述第二晶圆的目标厚度和所述第一晶圆预定位置的厚度，确定所述厚度调整量，其中，所述第一晶圆预定位置为所述双面减薄机台中测量晶圆厚度的位置。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述厚度调整量＝所述第二晶圆的目标厚度-所述第一晶圆预定位置的厚度。

9.一种用于实施权利要求1～8中任一项所述的方法的装置，其特征在于，包括：

厚度获取模块，所述厚度获取模块用于获取经过所述双面减薄的所述第一晶圆的所述厚度数据；

控制模块，所述控制模块用于根据所述厚度数据确定所述双面减薄机台上的所述目标调整量，并将所述目标调整量输入所述双面减薄机台。

10.一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序在计算机上执行时，使得所述计算机执行权利要求1～8中任一项所述的方法。