[发明专利]减薄机晶圆厚度测量不确定度的确定方法及设备

说明书

本发明提供一种减薄机晶圆厚度测量不确定度的确定方法及设备，其中所述方法包括：根据晶圆减薄机中与减薄及厚度测量相关的子系统，确定需计算的设备不确定度分量；利用所述子系统的性能参数、已知误差和目标厚度计算相应的设备不确定度分量；根据晶圆参数计算晶圆不确定度分量；利用所述设备不确定度分量和晶圆不确定度分量确定合成标准不确定度。

技术领域

本发明涉及半导体加工设备领域，具体涉及一种减薄机晶圆厚度测量不确定度的确定方法及设备。

背景技术

当前半导体产业和集成电路制造技术正在飞速发展，单晶硅是集成电路中广泛应用的半导体材料。而在半导体芯片和集成电路制造工艺中，尤其是在集成电路封装前，需要对晶圆背面的多于基材进行一定厚度的去除，从而获取满足芯片封装厚度尺寸和表面粗糙度的要求的晶圆。该过程即为晶圆的减薄，对应的仪器是晶圆减薄机。

现有的半导体减薄机的晶圆加工过程中的测试，一般有接触时和非接触式测量两种方法。接触式测量法以工作台为基准，将两个位移传感器探头分别接触至工作台和晶圆表面，通过读取二者的差值实现晶圆的厚度测试。如特思迪半导体设备有限公司生产的半自动单轴减薄机，可配置自动测厚补偿系统，实现了减薄机晶圆厚度的接触式测量；非接触式测量方法主要基于光的折射和反射原理，分别获取晶圆和承载台的数据。

随着半导体电路的集成度越来越高，半导体芯片的体积越来越小，封装厚度越来越薄，因此在减薄工艺中，对所需减薄的晶圆尺寸需求越来越多样化，逐步实现了从12英寸到8英寸再到6英寸晶圆的加工，而针对不同尺寸的晶圆，对晶圆厚度的加工精度要求也同样越来越高，减薄机的种类也越来越多样化。而加工精度又与几何量测量过程中的测量误差和不确定度息息相关。现有技术中并没有针对减薄机晶圆的厚度测量的误差来源进行分析，并对测量不确定度进行评估，尤其是针对多工位下的多工作台的减薄机系统，在厚度测量偏差和不确定度评估中并没有相关的行业标准。

缺少不确定度的评估，导致针对半导体的减薄机设备中厚度测量装置的精度参差不齐。同时传统几何量测量装置不确定度来源分析与不确定度评估方法多用于科学计量体系中，对于工程领域计量，尤其是减薄机等半导体设备，由于其存在整体结构复杂、影响因素多、操作过程繁琐等问题，因此传统的计量方法难以应用到减薄机的不确定计算中。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种减薄机晶圆厚度测量不确定度的确定方法，包括：根据晶圆减薄机中与减薄及厚度测量相关的子系统，确定需计算的设备不确定度分量；计算不确定度分量；根据晶圆参数计算晶圆不确定度分量；利用所述设备不确定度分量和晶圆不确定度分量确定合成标准不确定度。

可选地，所述子系统包括工作台系统、砂轮磨削系统和传感器系统中的至少一种，其中所述传感器系统用于测量晶圆厚度，所述砂轮磨削系统用于对晶圆进行减薄，所述工作台系统用于承载晶圆。

可选地，在确定合成标准不确定度之前，还包括：利用校准件参数计算温度漂移引起的不确定度分量、尺寸偏差引起的不确定度分量中的至少一种分量，所述校准件用于在减薄和测量晶圆厚度之前对减薄机的测量部件进行校准；根据计算出的分量计算校准不确定度分量；在确定合成标准不确定度的步骤中，利用所述设备不确定度分量、所述晶圆不确定度分量和所述校准不确定度分量确定合成标准不确定度。

可选地，计算工作台系统不确定度分量，进一步包括：利用所述工作台系统的性能参数和已知误差计算平面度误差引起的不确定度分量、振动引起的不确定度分量、温度引起的不确定度分量、多工作台定位误差引起的不确定度分量中的至少一种；根据、、、中的至少一种计算。

可选地，计算砂轮磨削系统的不确定度分量，进一步包括：利用所述砂轮磨削系统的性能参数和已知误差计算平行度误差引起的不确定度分量、磨削均匀性误差引起的不确定度分量和残留颗粒引起的不确定度分量中的至少一种；利用、、中的至少一种计算。