CN111618707A - 晶圆磨削方法及晶圆磨削系统 - Google Patents

晶圆磨削方法及晶圆磨削系统 Download PDF

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CN111618707A CN202010749663.9A CN202010749663A CN111618707A CN 111618707 A CN111618707 A CN 111618707A CN 202010749663 A CN202010749663 A CN 202010749663A CN 111618707 A CN111618707 A CN 111618707A
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马旭
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Abstract

本申请涉及一种晶圆磨削方法，其包括以下步骤：面形特征检测步骤，在该步骤中在晶圆的待磨削表面上选择多个测量点并测量晶圆在各个测量点处的厚度；面形特征识别步骤，在该步骤中基于在所述面形特征检测步骤中测得的各个厚度来获取所述待磨削表面的凸凹度；位姿调节磨削步骤，在该步骤中基于在所述面形特征识别步骤中得到的凸凹度来调整用于载置所述晶圆的晶圆工作台与用于进行磨削操作的磨削工具之间的相对空间位置关系，从而通过所述磨削工具对所述待磨削表面进行补偿性磨削操作。本申请还涉及构造成实施所述晶圆磨削方法的磨削系统。本申请具有能够提高晶圆磨削的效率和精度的优点。

Description

晶圆磨削方法及晶圆磨削系统
技术领域
本申请涉及晶圆磨削方法和晶圆磨削系统，特别涉及基于面形特征检测、识别来对晶圆的表面进行补偿性磨削操作的方法和系统。
背景技术
晶圆磨削一般依靠原位检测与补偿技术实现超平整面形。在晶圆磨削后依靠非接触式测量装置获得晶圆厚度分布，随后调整磨削设备的主轴位姿，通过补偿加工提升厚度的均匀性。
然而，现有技术在晶圆磨削后，主要是依赖于设备操作人员的磨削经验来确定磨削设备的主轴位姿，缺少对面形特征的系统性识别及定量分析方法，并且缺少用于主轴位姿调节的自动精准决策。依靠设备操作人员的操作经验的现有方法存在面形补偿一致性差、迭代次数多、速度慢、精度低等问题，限制了磨削设备精度与自动化、智能化水平提升。
发明内容
鉴于以上问题，本申请的目的在于提供一种晶圆磨削方法和晶圆磨削系统，其能够至少部分地解决上述问题，以提高晶圆的面形补偿一致性、磨削速度以及磨削精度。
根据本申请的一个方面，提供了一种晶圆磨削方法，其包括以下步骤：面形特征检测步骤，在该步骤中在晶圆的待磨削表面上选择多个测量点并测量晶圆在各个测量点处的厚度，其中所述多个测量点包括起始测量点、最终测量点以及介于所述起始测量点与所述最终测量点之间的居间测量点；面形特征识别步骤，在该步骤中基于在所述面形特征检测步骤中测得的各个厚度来获取所述待磨削表面的面形特征的凸凹度，所述凸凹度是指所述最终测量点处的厚度与所述起始测量点处的厚度的差值；位姿调节磨削步骤，在该步骤中基于在所述面形特征识别步骤中得到的凸凹度来调整用于载置所述晶圆的晶圆工作台与用于进行磨削操作的磨削工具之间的相对空间位置关系，从而通过所述磨削工具对所述待磨削表面进行补偿性磨削操作。
优选地，所述面形特征识别步骤还包括：在该步骤中基于在所述面形特征检测步骤中测得的各个厚度来获取所述待磨削表面的面形特征的饱满度，所述饱满度是指居间测量点与凸凹度线的垂直距离中的最大值，所述凸凹度线是连接所述起始测量点与所述最终测量点的直线；
所述位姿调节磨削步骤还包括：在该步骤中基于在所述面形特征识别步骤中得到的饱满度来调整用于载置所述晶圆的晶圆工作台与用于进行磨削操作的磨削工具之间的相对空间位置关系，从而通过所述磨削工具对饱满度面形进行补偿性磨削操作。
优选地，所述面形特征识别步骤进一步包括通过以下公式计算居间测量点与所述凸凹度线的垂直距离：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，其中i为正整数，ri为第i个居间测量点与起始测量点的距离，T(ri)为将ri代入凸凹度线方程计算而得的厚度，ti为第i个居间测量点处的实测厚度，
Figure 884640DEST_PATH_IMAGE002
，其中TR为所述最终测量点处的实测厚度，T0为所述起始测量点处的实测厚度，R为所述最终测量点与所述起始测量点的距离，其中所述凸凹度线方程为：T(r)=kri+b，其中k、ri参数的定义同上，b为所述起始测量点处的实测厚度，即b=T0。
优选地，可以将俯视时通过晶圆工作台中心点的水平轴线定义为x轴，并将俯视时通过晶圆工作台中心点的垂直轴线定义为y轴，通过使所述晶圆工作台分别围绕x轴和y轴旋转，来调整所述晶圆工作台与所述磨削工具之间的相对空间位置关系。
优选地，可以将所述晶圆工作台需要围绕x轴旋转的实际角度表示为αt，将所述晶圆工作台需要围绕y轴旋转的实际角度表示为βt，基于预先确定的凸凹度映射表和饱满度映射表来确定αt和βt，所述凸凹度映射表反映的是一系列预定角度αi与一系列预定凸凹度δi,1的对应关系，所述饱满度映射表反映的是一系列预定角度βi与一系列预定饱满度δi,2的对应关系，其中i为正整数。
优选地，可以进一步通过以下数学公式来精确地计算αt和βt：
Figure 167854DEST_PATH_IMAGE004
Figure 334524DEST_PATH_IMAGE006
其中，δ1表示在所述面形特征识别步骤中获得的实际凸凹度，δi,1表示所述凸凹度映射表中小于实际凸凹度δ1的预定凸凹度，δi+1,1表示所述凸凹度映射表中与δi,1相邻且大于实际凸凹度δ1的预定凸凹度，且三者满足关系δi,1＜δ1＜δi+1,1，αi表示所述凸凹度映射表中与δi,1对应的预定角度，αi+1表示所述凸凹度映射表中与δi+1,1对应的预定角度，当所述凸凹度映射表中存在与实际凸凹度δ1相等的预定凸凹度δi,1时，αt=-αi；并且
其中，δ2表示在所述面形特征识别步骤中获得的实际饱满度，δi,2表示所述饱满度映射表中小于实际饱满度δ2的预定饱满度，δi+1,2表示所述饱满度映射表中与δi,2相邻且大于实际饱满度δ2的预定饱满度，且三者满足关系δi,2＜δ2＜δi+1,2，βi表示所述饱满度映射表中与δi,2对应的预定角度，βi+1表示所述饱满度映射表中与δi+1,2对应的预定角度，当所述饱满度映射表中存在与实际饱满度δ2相等的预定饱满度δi,2时，βt=-βi。
根据本申请的另一方面，提供了一种晶圆磨削系统，其包括：用于载置晶圆的晶圆工作台；用于对晶圆进行磨削的磨削工具；用于检测晶圆的厚度的厚度检测装置，其构造成基于在晶圆的待磨削表面上选择的多个测量点来测量晶圆在各个测量点处的厚度；面形特征识别装置，其构造成根据上述晶圆磨削方法来确定晶圆的待磨削表面的凸凹度和饱满度；位姿调节机构，其构造成基于所述面形特征识别装置所确定的凸凹度和饱满度，来调节所述晶圆工作台相对于所述磨削工具的空间位置关系，从而通过所述磨削工具对凸凹度面形和饱满度面形进行补偿性磨削操作。
优选地，所述位姿调节机构进一步构造成根据上述晶圆磨削方法来调节所述晶圆工作台相对于所述磨削工具的空间位置关系。
根据本申请，可以简单地通过测量晶圆的厚度来确定面性特征的凸凹度和饱满度，并根据凸凹度和饱满度来调节晶圆工作台相对于磨削工具的空间位置关系，因此对面形特征有系统性分析和识别，能够避免依赖于设备操作人员的操作经验来确定晶圆工作台相对于磨削工具的空间位置关系，从而能够提升晶圆磨削操作的效率和精度。
此外，根据本申请，能够基于凸凹度和饱满度参数以数学公式精确地计算出晶圆工作台实际所需的旋转角度，从而能够更加精确地控制晶圆工作台相对于精磨砂轮的空间位置关系，从而进一步提高晶圆磨削操作的精度。
附图说明
图1示出了本申请一实施例的晶圆磨削系统的一部分的立体图。
图2示出了本申请一实施例的精磨工位的详细视图。
图3示出了本申请一实施例的非接触式厚度检测装置进行厚度测量的示意图。
图4a和4b示出了本申请一实施例的位姿调节机构。
图5示出了本申请一实施例的面形特征的示意图。
图6-8用于说明面形特征的凸凹度和饱满度的定义和计算方法。
图9-10示出了以α角、β角来描述晶圆工作台相对于精磨主轴的空间位置关系。
图11a和11b分别示出了概况形式的凸凹度映射表和饱满度映射表。
图12示出了凸凹度映射表的一个具体示例。
图13示出了饱满度映射表的一个具体示例。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，本文所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。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。
此外，还需要说明的是，本申请中使用的例如前、后、上、下、左、右、顶、底、正、背、水平、垂直等表示方位的术语仅仅是为了便于说明，用以帮助对相对位置或方向的理解，并非旨在限制任何装置或结构的取向。最后，本申请中的“晶圆”在行业内有时也称为“晶圆”，两者含义等同。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1示出了本申请一实施例的晶圆磨削系统的一部分的立体图。该晶圆磨削系统包括轮转工作台111，其内部设置有驱动装置、支撑轴系等结构。轮转工作台111上设置有三个晶圆工作台112。三个晶圆工作台112可以在结构、功能上均相同。晶圆工作台112上载置晶圆。在以下描述中，将以晶圆作为晶圆的示例来进行说明。
图1中还示出了粗磨部113，其包括粗磨砂轮、粗磨主轴和粗磨进给机构。粗磨砂轮安装在粗磨主轴的端部，通过粗磨主轴带动其回转。粗磨主轴与粗磨进给系统连接以实现上下移动，从而实现轴向切入式磨削，使晶圆达到粗磨工艺要求的厚度。
图1中还示出了精磨部115，其包括精磨砂轮、精磨主轴和精磨进给机构。精磨砂轮安装在精磨主轴的端部，通过精磨主轴带动其回转。精磨主轴与精磨进给系统连接以实现上下移动，从而实现轴向切入式磨削，使晶圆达到精磨工艺要求的厚度。
晶圆工作台112可围绕轮转工作台111的轴线旋转，使得晶圆在装卸工位、粗磨工位与精磨工位之间轮转。粗磨工位和精磨工位同时运转进行磨削。粗磨、精磨都结束后，轮转工作台111可以回转，使粗磨后的晶圆转至精磨工位、精磨后的晶圆转至装卸工位、新装载的晶圆转至粗磨工位。
图1中还示出了接触式厚度检测装置131和非接触式厚度检测装置132。如图1所示，可以使用非接触式厚度检测装置132对粗磨工位和精磨工位的晶圆工作台上的晶圆进行厚度测量。当然，根据实际情况，也可以采用接触式厚度检测装置131或其他类型的厚度检测装置来测量厚度，或者采用各种厚度检测装置的组合来测量厚度。
图2示出了本申请一实施例的精磨工位的详细视图。如图2所示，精磨部115包括精磨主轴115a和精磨砂轮115b。非接触式厚度检测装置132包括回转台141、摆臂支架142和厚度传感器143。厚度传感器143通过光纤151连接至控制模块152。
图3示出了本申请一实施例的非接触式厚度检测装置132进行厚度测量的示意图。如图3所示，厚度传感器143安装在摆臂支架142上。厚度传感器143由回转台141驱动，以厚度传感器143与回转台141的中心之间的距离为半径进行旋转运动，形成一段圆弧形的扫描路径，从而检测多个测量点处的厚度。所述多个测量点可以包括起始测量点、最终测量点和介于它们之间的居间测量点。优选地，该扫描路径可以从晶圆116的径向内部向晶圆116的径向外部方向扫描。优选地，可以将晶圆116的中心点作为起始测量点，并将晶圆116的边缘上的点作为最终测量点。在进行厚度测量时，可以根据工艺要求，选择测量的点数。例如，可以从起始测量点开始，每隔3-5mm测一个点，直到最终测量点为止。在此情况下，优选地，可以选择检测30-50个点。测量点数可以选择成既能准确描绘面形特征同时又尽量减少测量点数以提升效率。
图4a和4b示出了本申请一实施例的位姿调节机构170，其可以设置在晶圆工作台112下方，并且构造成根据一定条件来调节晶圆工作台112相对于精磨砂轮115b的空间位置关系，以便精磨砂轮115b按一定要求对晶圆进行磨削操作。在一实施例中，位姿调节机构170可以包括三点支撑式结构，其包括围绕晶圆工作台112均匀布置的三个支撑点170A、170B、170C，其中一个支撑点170C可以是固定的，其余两个支撑点170A、170B可以设置有驱动系统，从而是可动的，以在两个方向上调节晶圆工作台112相对于精磨砂轮115b的空间位置关系。在一实施例中，所述两支撑点170A、170B可以呈丝杠螺母、压电等驱动形式，以实现亚微米级精密运动，从而实现晶圆工作台位姿的精确控制。
下面将描述本申请一实施例的晶圆磨削方法。
根据一个实施例，本申请的晶圆磨削方法首先包括面形特征检测步骤。在该步骤中，可以通过各种类型的厚度检测装置来进行厚度测量。测量时，可以根据工艺要求选择多个测量点。所述多个测量点可以包括起始测量点、最终测量点和介于它们之间的居间测量点。优选地，可以将起始测量点选择为距晶圆的中心在20mm以内，并且可以将最终测量点选择为距晶圆的边缘在20mm以内。特别优选地，可以将晶圆的中心点选择为起始测量点，将晶圆的边缘点选择为最终测量点。然后，通过厚度检测装置测量各个测量点处的厚度。
基于所测得的各个测量点的厚度，可以通过多种方法来确定面形特征的凸凹度δ1和饱满度δ2。下面将描述根据本申请的用于确定凸凹度δ1和饱满度δ2的一个实施例。
图5示出了本申请一实施例的面形特征的示意图。如图5所示，为了描述晶圆在磨削后的面形特征，可以将晶圆磨削后的面形分解成“凸凹度面形”(见图5中的左上部)和“饱满度面形”(见图5中的左下部)。实际的面形可以由这两种面形叠加而成，见图5的右半部分。为了方便面形特征分析，分别使用凸凹度δ1与饱满度δ2来表示“凸凹度面形”与“饱满度面形”的特征。
图6-8用于说明面形特征的凸凹度δ1和饱满度δ2的定义和计算方法。如图6所示，r轴表示各个测量点与起始测量点的距离，t轴表示晶圆的实测厚度。根据本发明，凸凹度δ1可以定义为最终测量点处的厚度与起始测量点处的厚度的差值。，在图6的示例中，起始测量点为晶圆上表面的中心点C，最终测量点为晶圆的一个边缘点A。此时，凸凹度δ1即为晶圆的中心点C的厚度与边缘点A的厚度的差值。也就是说，此时的凸凹度δ1为晶圆上表面的中心点C到基准厚度线的距离。该基准厚度线的位置由晶圆的边缘点A的厚度值决定，且基准厚度线平行于r轴。当晶圆上表面的中心点C在基准厚度线上方的位置时，凸凹度δ1为正(即δ1＞0)，反之为负(即δ1＜0)。例如，图7中的a、b两部分示出了正凸凹度特征的情况，图7中的c、d两部分示出了负凸凹度特征的情况。
此外，饱满度δ2可以定义为居间测量点与凸凹度线的垂直距离中的最大值，所述凸凹度线就是连接起始测量点与最终测量点而形成的直线。在图6的示例中，起始测量点为晶圆上表面的中心点C，最终测量点为晶圆的一个边缘点A，其间具有多个居间测量点。当然，在一个极端的示例中，也可以只选择一个居间测量点，比如选择在二分之一晶圆半径处。此时，居间测量点与凸凹度线的垂直距离中的最大值即为该居间测量点与凸凹度线的垂直距离本身。在本示例中，凸凹度线为连接晶圆的中心点C与边缘点的直线，而饱满度δ2即为晶圆上表面上的轮廓点到凸凹度线的最大距离。当最大距离对应的点在凸凹度线上方时，饱满度δ2为正(即δ2＞0)，反之为负(即δ2＜0)。例如，图7中的b、d两部分示出了正双饱满度特征的情况，图7中的a、c两部分示出了负双饱满度特征。
如上所述，在起始测量点为晶圆的中心点C，而最终测量点为晶圆的边缘点A的情况下，凸凹度δ1可以表示为中心点C的厚度与边缘点A的厚度的差值。此时，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
，其中TR为边缘点A处的实测厚度，T0为中心点C处的实测厚度，R为边缘点的半径。
在图8的示例中，由于凸凹度线为连接晶圆的中心点C与边缘点A的直线，因此可以用以下凸凹度线方程来描述凸凹度线：T(r)=kr + b，其中k、b可通过中心点C与边缘点A对应的半径、厚度来算出。例如，k可以表示为
Figure 132716DEST_PATH_IMAGE008
，而b为中心点处的实测厚度，即b=T0。通过该凸凹度线方程，可以计算出居间测量点垂直地对应到凸凹度线上的对应点处的厚度T(r)。
在图8的示例中，由于饱满度δ2定义为晶圆上表面上的轮廓点(即各个居间测量点)到凸凹度线的最大距离，因此可以通过计算出各个居间测量点分别到凸凹度线的距离，然后取其最大值来获得饱满度δ2。例如，通过厚度检测装置检测若干个点的厚度，可以用(ri,ti)来描述各个居间测量点，其中ri是第i个居间测量点到起始测量点的距离，ti是第i个居间测量点处的实测厚度。这时，可通过计算各点(ri,ti)到凸凹度线的距离d（点到直线距离）并找出最大值来获得饱满度δ2。
在一个实施例中，各个居间测量点(ri,ti)到凸凹度线的距离d可以由以下公式算得：
Figure 144665DEST_PATH_IMAGE001
，其中其中ri第i个居间测量点到起始测量点的距离，T(ri)为将ri代入凸凹度线方程计算而得的计算厚度，ti为第i个居间测量点处的实测厚度，，其中TR为最终测量点处的实测厚度，T0为起始测量点处的实测厚度，R为所述最终测量点与所述起始测量点的距离。在计算出各个居间测量点(ri,ti)到凸凹度线的距离d(ri)后，可以算出饱满度δ2=max(d(ri))。
根据一个实施例，通过分析饱满度特征的分布规律，发现通常是在二分之一晶圆半径位置处的点与凸凹度线的距离最大。因此，在一实施例中，可以通过二分之一晶圆半径位置处的厚度测量值来计算对应的面形饱满度。因此，在该实施例中，可以用二分之一晶圆半径处的厚度来判断饱满度正负。例如，可以通过以下公式来判断正负：
Figure DEST_PATH_IMAGE009
，其中t0.5R为二分之一半径处的测量点对应的实测厚度值，T(r0.5R)为将二分之一半径代入上述凸凹度线方程的计算值。因此，可以通过比较二分之一半径的厚度实测值与代入凸凹度线方程得到的计算值来判断正负，例如，若P＞0，则说明二分之一半径处晶圆上表面相对于凸凹度线凸起，饱满度判定为正；若P＜0，则说明二分之一半径处晶圆上表面相对于凸凹度线凹陷，饱满度判定为负。
在一个实施例中，在获得了面形特征的凸凹度δ1和饱满度δ2之后，可以基于这些参数来调整晶圆工作台112相对于精磨砂轮115b的位姿。该位姿也就是晶圆工作台112相对于精磨砂轮115b的空间位置关系。通过调整该空间位置关系对晶圆上表面进行补偿性磨削加工。例如，可以以精磨主轴115a或精磨砂轮115b的纵向轴线为基准，通过调节晶圆工作台112的空间角度来调节其相对于精磨砂轮115b的空间位置关系。当然，这仅仅是一个示例，根据另一实施例，也可以以晶圆工作台112为基准，通过调节精磨砂轮115b的空间角度来调节其相对于晶圆工作台112的空间位置关系。
根据本申请的以上实施例，可以简单地通过测量晶圆的厚度来确定面性特征的凸凹度和饱满度参数，并根据凸凹度和饱满度参数来调节晶圆工作台相对于精磨砂轮的空间位置关系，因此对面形特征有系统性分析和识别，能够避免依赖于操作人员的操作经验来调节空间位置关系，从而提升晶圆磨削操作的效率和精度。
下面将描述通过更精确的量化计算来调整晶圆工作台112相对于精磨砂轮115b的空间位置关系的一个优选实施例。
如图9-10所示，以精磨主轴115a的轴线为基准，通过α角、β角来描述晶圆工作台112的轴线相对于精磨主轴115a的轴线的空间位置关系。如图9所示，x、y、z轴两两垂直，α角与β角分别描述晶圆工作台112的轴线围绕x、y轴的角度变化(即旋转角度)。图10示出了晶圆工作台112与精磨主轴115a的位置关系的俯视图，其中x轴为水平面内的水平轴线，y轴为水平面内的垂直轴线，此时α角与β角分别表示晶圆工作台112围绕x轴和y轴的旋转角度。另外，α角与β角存在正负方向，其可以根据右手定律来判断。例如，以右手拇指指向x轴的正向，则其余四指握拳的方向即为α角的正向，反之为负向。同理，以右手拇指指向y轴的正向，则其余四指握拳的方向即为β角的正向，反之为负向。在设备调试及面形补偿磨削过程中，可以通过精密调节机构实现晶圆工作台112围绕x轴、y轴的角度调整。
下面描述α、β角的如何取值的示例。根据本申请的一个实施例，可以选择一系列预定的α、β角分别与一系列预定的凸凹度δ1和饱满度δ2相对应，将各个对应值的映射关系制成凸凹度映射表和饱满度映射表，见图11a、11b，其中αi与凸凹度δi,1对应、βi与饱满度δi,2对应，i为正整数。根据一个实施例，α的取值范围可以为-0.1°≤α≤0.1°，β的取值范围也可以为-0.1°≤β≤0.1°。αi的增量即
Figure 220069DEST_PATH_IMAGE010
的值可以为选自0.0001～0.001°中的任一个值，并且βi的增量即
Figure DEST_PATH_IMAGE011
的值可以为选自0.0001～0.001°中的任一个值。
下面以具体数值进行说明。例如，根据工艺控制精度要求，可以将αi的取值范围确定为-0.05°≤αi≤0.05°，并且αi的增量为0.001°，因此得到α1为-0.05°、α2为-0.049°、α3为-0.048°、…、α51为0°、…、α101为0.05°。在一实施例中，可以在将α角设定为这一系列特定值的情况下，根据工艺实验和/或仿真结果来获得与这一系列的α值对应的凸凹度值。例如，与α1=-0.05°对应的凸凹度δ1，1=-55.4μm，与α2=-0.049°对应的凸凹度δ2，1=-54.3μm等等，具体对应数值可以参见图12。
同样，例如，根据工艺控制精度要求，可以将βi的取值范围确定为-0.05°≤βi≤0.05°，并且βi的增量为0.001°，因此得到β1为-0.05°、β2为-0.049°、…、β51为0°、…、β101为0.05°。在一实施例中，可以在将β角设定为这一系列特定值的情况下，根据工艺实验和/或仿真结果来获得与这一系列的β值对应的饱满度值。例如，β1=-0.05°对应的饱满度δ1，2=10.51μm，与β2=-0.049°对应的饱满度δ2，2=10.30μm等等，具体对应数值可以参见图13。
根据一个实施例，可以根据工艺控制精度要求，选择不同细分程度的α、β值及其增量，来预先制定好多种不同精度的凸凹度映射表和饱满度映射表。也就是说，通过所述凸凹度映射表来反映一系列预定角度αi与一系列预定凸凹度δi,1的对应关系，并通过所述饱满度映射表来反映一系列预定角度βi与一系列预定饱满度δi,2的对应关系，其中i为正整数。
这里需要说明的是，虽然以上内容是以表格的形式来描述了凸凹度映射表和饱满度映射表，但是凸凹度映射表和饱满度映射表并不一定必须呈表格的形式，只要能反映预定角度αi、βi分别与预定凸凹度δ1、预定饱满度δ2的一一对应关系，凸凹度映射表和饱满度映射表可以呈任何形式。
根据一个优选实施例，根据已经预先制定好的凸凹度映射表和饱满度映射表，可以通过以下计算公式来计算所述晶圆工作台需要围绕x轴旋转的实际角度αt：
Figure 744591DEST_PATH_IMAGE004
其中，δ1表示在面形特征识别步骤中获得的实际凸凹度，δi,1表示所述凸凹度映射表中小于实际凸凹度δ1的预定凸凹度，δi+1,1表示所述凸凹度映射表中与δi,1相邻且大于实际凸凹度δ1的预定凸凹度，且三者满足关系δi,1＜δ1＜δi+1,1，αi表示所述凸凹度映射表中与δi,1对应的预定角度，αi+1表示所述凸凹度映射表中与δi+1,1对应的预定角度，
特别地，当所述凸凹度映射表中存在与实际凸凹度δ1相等的预定凸凹度δi,1时，αt=-αi。
此外，可以通过以下公式来计算所述晶圆工作台需要围绕y轴旋转的实际角度βt：
Figure 99918DEST_PATH_IMAGE006
其中，δ2表示在所述面形特征识别步骤中获得的实际饱满度，δi,2表示所述饱满度映射表中小于实际饱满度δ2的预定饱满度，δi+1,2表示所述饱满度映射表中与δi,2相邻且大于实际饱满度δ2的预定饱满度，且三者满足关系δi,2＜δ2＜δi+1,2，βi表示所述饱满度映射表中与δi,2对应的预定角度，βi+1表示所述饱满度映射表中与δi+1,2对应的预定角度，
特别地，当所述饱满度映射表中存在与实际饱满度δ2相等的预定饱满度δi,2时，βt=-βi。
根据本申请的上述实施例，能够基于凸凹度和饱满度参数以数学公式精确地计算出晶圆工作台所需的实际旋转角度αt、βt，从而能够更加精确地控制晶圆工作台相对于精磨砂轮的空间位置关系，由此能够更加精确地对晶圆表面进行补偿磨削操作，从而进一步提高晶圆磨削的精度。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (13)

1.一种晶圆磨削方法，其特征在于，包括以下步骤：
面形特征检测步骤，在该步骤中在晶圆的待磨削表面上选择多个测量点并测量晶圆在各个测量点处的厚度，其中所述多个测量点包括起始测量点、最终测量点以及介于所述起始测量点与所述最终测量点之间的居间测量点；
面形特征识别步骤，在该步骤中基于在所述面形特征检测步骤中测得的各个厚度来获取所述待磨削表面的面形特征的凸凹度，所述凸凹度是指所述最终测量点处的厚度与所述起始测量点处的厚度的差值；
位姿调节磨削步骤，在该步骤中基于在所述面形特征识别步骤中得到的凸凹度来调整用于载置所述晶圆的晶圆工作台与用于进行磨削操作的磨削工具之间的相对空间位置关系，从而通过所述磨削工具对凸凹度面形进行补偿性磨削操作。
2.根据权利要求1所述的晶圆磨削方法，其特征在于，所述面形特征识别步骤还包括：在该步骤中基于在所述面形特征检测步骤中测得的各个厚度来获取所述待磨削表面的面形特征的饱满度，所述饱满度是指居间测量点与凸凹度线的垂直距离中的最大值，所述凸凹度线是连接所述起始测量点与所述最终测量点的直线；
所述位姿调节磨削步骤还包括：在该步骤中基于在所述面形特征识别步骤中得到的饱满度来调整用于载置所述晶圆的晶圆工作台与用于进行磨削操作的磨削工具之间的相对空间位置关系，从而通过所述磨削工具对饱满度面形进行补偿性磨削操作。
3.根据权利要求2所述的晶圆磨削方法，其特征在于，所述面形特征识别步骤进一步包括通过以下公式计算居间测量点与所述凸凹度线的垂直距离：
Figure 1873DEST_PATH_IMAGE001
，
其中，i为正整数，ri为第i个居间测量点与起始测量点的距离，T(ri)为将ri代入凸凹度线方程计算而得的厚度，ti为第i个居间测量点处的实测厚度，
Figure 263221DEST_PATH_IMAGE002
，其中TR为所述最终测量点处的实测厚度，T0为所述起始测量点处的实测厚度，R为所述最终测量点与所述起始测量点的距离，
其中所述凸凹度线方程为：T(r)=kri+b，其中k、ri参数的定义同上，b为所述起始测量点处的实测厚度，即b=T0。
4.根据权利要求3所述的晶圆磨削方法，其特征在于，所述位姿调节磨削步骤进一步包括：
将俯视时通过晶圆工作台中心点的水平轴线定义为x轴，并将俯视时通过晶圆工作台中心点的垂直轴线定义为y轴，通过使所述晶圆工作台分别围绕x轴和y轴旋转，来调整所述晶圆工作台与所述磨削工具之间的相对空间位置关系。
5.根据权利要求4所述的晶圆磨削方法，其特征在于，所述位姿调节磨削步骤进一步包括：
将所述晶圆工作台需要围绕x轴旋转的实际角度表示为αt，将所述晶圆工作台需要围绕y轴旋转的实际角度表示为βt，基于预先确定的凸凹度映射表和饱满度映射表来确定αt和βt，
所述凸凹度映射表反映的是一系列预定角度αi与一系列预定凸凹度δi,1的对应关系，所述饱满度映射表反映的是一系列预定角度βi与一系列预定饱满度δi,2的对应关系，其中i为正整数。
6.根据权利要求5所述的晶圆磨削方法，其特征在于，所述位姿调节磨削步骤进一步包括：
通过以下公式计算αt：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
其中，δ1表示在所述面形特征识别步骤中获得的实际凸凹度，δi,1表示所述凸凹度映射表中小于实际凸凹度δ1的预定凸凹度，δi+1,1表示所述凸凹度映射表中与δi,1相邻且大于实际凸凹度δ1的预定凸凹度，且三者满足关系δi,1＜δ1＜δi+1,1，αi表示所述凸凹度映射表中与δi,1对应的预定角度，αi+1表示所述凸凹度映射表中与δi+1,1对应的预定角度，当所述凸凹度映射表中存在与实际凸凹度δ1相等的预定凸凹度δi,1时，αt=-αi；以及
通过以下公式计算βt：
Figure 370855DEST_PATH_IMAGE004
其中，δ2表示在所述面形特征识别步骤中获得的实际饱满度，δi,2表示所述饱满度映射表中小于实际饱满度δ2的预定饱满度，δi+1,2表示所述饱满度映射表中与δi,2相邻且大于实际饱满度δ2的预定饱满度，且三者满足关系δi,2＜δ2＜δi+1,2，βi表示所述饱满度映射表中与δi,2对应的预定角度，βi+1表示所述饱满度映射表中与δi+1,2对应的预定角度，当所述饱满度映射表中存在与实际饱满度δ2相等的预定饱满度δi,2时，βt=-βi。
7.根据权利要求6所述的晶圆磨削方法，其特征在于，αi的取值范围为-0.1°≤αi≤0.1°，βi的取值范围为-0.1°≤βi≤0.1°，αi的增量为选自0.0001～0.001°中的任一个值，并且βi的增量为选自0.0001～0.001°中的任一个值。
8.根据权利要求7所述的晶圆磨削方法，其特征在于，在确定了αi和βi的值之后，根据工艺实验和/或仿真结果来获得它们所对应的凸凹度δi,1和饱满度δi,2。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的晶圆磨削方法，其特征在于，所述起始测量点距晶圆的中心在20mm以内，所述最终测量点距晶圆的边缘在20mm以内。
10.根据权利要求9所述的晶圆磨削方法，其特征在于，所述起始测量点位于所述晶圆的中心处，所述最终测量点位于所述晶圆的边缘上。
11.一种晶圆磨削系统，包括用于载置晶圆的晶圆工作台、用于对晶圆进行磨削的磨削工具，其特征在于还包括：
用于检测晶圆的厚度的厚度检测装置，其构造成基于在晶圆的待磨削表面上选择的多个测量点来测量晶圆在各个测量点处的厚度；
面形特征识别装置，其构造成根据权利要求1-3中任一项所述的晶圆磨削方法来确定所述晶圆的待磨削表面的凸凹度和饱满度；
位姿调节机构，其构造成基于所述面形特征识别装置所确定的凸凹度和饱满度，来调节所述晶圆工作台相对于所述磨削工具的空间位置关系，从而通过所述磨削工具对凸凹度面形和饱满度面形进行补偿性磨削操作。
12.根据权利要求11所述的晶圆磨削系统，其特征在于，所述位姿调节机构进一步构造成根据权利要求3-9中任一项所述的晶圆磨削方法来调节所述晶圆工作台相对于所述磨削工具的空间位置关系。
13.根据权利要求11-12中任一项所述的晶圆磨削系统，其特征在于，所述位姿调节机构包括三点支撑式结构，其中一个支撑点是固定的，其余两个支撑点是可动的，以在两个方向上调节所述晶圆工作台相对于所述磨削工具的空间位置关系。
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