KR100334706B1 - 반도체 공정에서 웨이퍼의 뒤틀림, 슬립변위, 및 그 분포를 측정하기 위한 시스템 - Google Patents

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Abstract

반도체 웨이퍼(10)의 뒤틀림, 필름 응력, 및 슬립 변위를 측정하기 위한 시스템(22)이 제공되는 데, 이 시스템은 주 레이저 빔을 발생하기 위한 레이저 소스(24)를 포함한다. 적어도 한 개의 빔 분할기(26)는 주 레이저 빔을 적어도 제1 및 제2 빔으로 분할하는 데, 제1 빔은 웨이퍼 표면의 제1 점으로 향하게 되고, 제2 빔은 웨이퍼 표면의 제2 점으로 향하고 있다. 적어도 한 개의 빔 분할기(26)는 또한 간섭 빔 무늬 패턴 분석을 위해 웨이퍼 표면의 제1 점으로부터 반사 후 제1 빔의 일부와, 웨이퍼 표면의 제2 점으로부터 반사 후 제2 빔의 일부를 적어도 한 개의 합성 빔으로 합성하도록 동작한다.

Description

반도체 공정에서 웨이퍼의 뒤틀림, 슬립 변위, 및 그 분포를 측정하기 위한 시스템
본 발명은 총체적으로 반도체 소자 제조, 특히 슬립 변위 패턴 및 필름 응력을 인시튜 측정(in-situ measurements)하기 위한 방법, 시스템, 및 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 상에 침전된 유전체, 금속, 및 다른 얇은 재료 층의 얇은 층의 응력은 반도체 소자 제조에 있어서 중요한 변수이다. 박막 응력의 결과 웨이퍼가 뒤틀려 다양한 마이크로리소그래픽 패턴화 단계 동안 소자의 성능, 신뢰성, 및 선 폭 제어에 영향을 미칠 수 있다. 극단적인 경우, 박막 응력의 결과로 나타나는 뒤틀림은 제조 공정 동안 웨이퍼를 안전 및 취급하는 데 문제를 된다.
따라서, 급속 열 처리(RPT), 에피텍셜 성장, 열 산화, 열 소결, 및 일부 저압화학 증기 침전(LPCVD)과 같은 여러가지 고온(즉, 850℃ 이상) 공정으로 웨이퍼 표면 상에 즉, 대부분 웨이퍼 에지에 슬립 변위 선이 형성될 수 있다. 이 슬립 변위는 열적으로 유도된 기계적 응력으로 인한 온도의 불균일성 때문에 반도체 기판의 결정이 변위된 결과이다. 이와 같은 슬립 변위는 소자의 제조 수율을 떨어뜨릴수 있고 마이크로리소그래픽 공정 단계를 방해할 수 있다. 공정/장비 변수를 최적화하도록 응력 및 슬립을 특성화하고 정량화하기 위해 인시튜 측정 능력(in-situ measurements capability)을 갖는 것이 중요하다.
박막 응력을 평가하는 데 이용할 수 있는 시스템은 보통 박막 응력 값을 추출하기 위해 레이저 빔을 이용하여 웨이퍼 뒤틀림(곡선의 반경)을 측정한다. 그러나, 이들 시스템은 흔히 반도체 공정 장비로부터 시스템이 분리되어야만 하는 대형광학 부품에 의존한다. 그래서 이들 시스템은 반도체 제조 장비와 공정/장비 제어 및 진단에 필요한 것과 같은 인시튜(in-situ) 감지 및 측정 응용에 사용될 수 없다. 또한 이들 응력 측정 시스템은 다소 값이 비싸고, 엑스시튜(ex-situ) 스텐드 얼론 측정 및 검사 장비 전용으로 설계되어 있다. 더욱이, 이용가능한 응력 측정 장비는 전 웨이퍼 표면에 대해 평균 필름 응력값 만을 제공하고 응력 분산에 대한 정보는 제공하지 못한다.
X선 지형분석(topology)은 슬립 변위 맵핑에 사용되는 주요한 반도체 특성화 기술이 되고 있다. 그러나, X선 지형분석은 반도체 공정 장비로부터 웨이퍼를 제거하여야만 하는 엑스시튜 재료 평가 기술이다. 그래서, X선 지형분석 시스템은 실시간으로 인시튜 슬립 변위 맵핑 정보를 제공하지 못하는 엑스시튜 오프선(off-line) 도구이다. 또한 X선 지형분석 시스템은 다소 값이 비싸다. 더욱이, X선 노출의 결과 소자 구조에 결함을 발생시켜 노화를 가속시키고 신뢰도를 떨어뜨릴 수 있다.
그래서, 슬립 변위 맵핑 및 응력 측정을 위해 저가격, 비침투성, 및 인시튜 감지기의 필요성이 존재한다. 반도체 웨이퍼에서 그 분포 맵은 물론 박막 응력 및슬립 변위 모두를 측정하기 위한 시스템이 제공되는 데, 이 시스템은 주 레이저 빔을 발생하기 위한 레이저 소스를 포함한다. 적어도 한 개의 빔 분할기는 주 입사 레이저 빔을 적어도 제1 및 제2 빔으로 분할하는 데, 이 제1 빔은 웨이퍼 표면의 제1 점으로 향해있다. 이 제2 빔은 웨이퍼 표면의 제2 점으로 향해있다. 적어도 한개의 빔 분할기는 또한 간섭 무늬 패턴 분석을 위해 웨이퍼 표면의 제1 점으로부터 반사된 후의 제1 빔의 일부와, 웨이퍼 표면의 제2 점으로부터 반사된 후의 제2 점의 일부를 적어도 한 개의 합성 빔으로 합성하도록 동작한다. 미러(반사기) 또는 광섬유는 빔이 시스템을 통과하게 하는 데 사용된다.
본 발명의 원리를 이용하는 응력 측정 및 슬립 변위 맵핑을 위한 장치, 시스템, 및 방법은 현재 이용되고 있는 것에 비해 두드러진 기술적 장점이 있다. 본 발명의 실시예는 반도체 웨이퍼의 박막 응력 및 슬립 변위의 저가격, 인시튜 측정을 제공한다. 본 발명의 감지기는 급속 열 처리 및 화학 증기 침전 시스템과 같은 기존의 반도체 처리 장비와 비교하여 기술적 장점을 제공한다. 더욱이, 현재의 레이저에 근거한 기술을 저가격, 인시튜 응력 측정에 부적합하고 비실용적이게하는 대형광학 구성부품의 필요성이 크게 제거된다.
본 발명 및 그 장점을 좀 더 완전하게 이해하기 위해, 이제부터 첨부하는 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명을 참조한다.
본 발명의 바람직한 실시예 및 그 장점은 여러 도면에서 유사한 참조번호가 유사한 부분 및 대응하는 부분을 가리키는 도면을 참조하면 잘 이해할 수 있다.
제1A도와 제1B도는 반도체 웨이퍼(10)에 대한 두 개의 확대 단면도이다. 웨이퍼(10)는 박막 재료(14)가 폴리쉬된 상부 표면(16) 상에 형성된 실리콘 기판(12)을 포함한다. 웨이퍼(10)의 에지는 총체적으로 11로 가리켜져 있다. 막(14)으로 인한 기계적 응력의 특성에 따라, 웨이퍼(10)의 웨이퍼 뒤틀림은 압축응력(제1A도)으로 인한 볼록 형태 또는 인장응력(제1B도)으로 인한 오목 형태일 수 있다. 미크롱의 수준차(웨이퍼 뒤틀림) h는 막 응력, 막 두께, 및 기판 두께의 크기에 의해 결정된다. 전형적인 150mm직경의 실리콘 웨이퍼(10)에 대해, 기판 두께(12)는 약 500-600㎛일 수 있다. 소정의 막 응력 및 막 두께에 대해, 웨이퍼 뒤틀림 h의 크기는 기판(12) 두께가 감소함에 따라 증가한다. 막(14)에 유전체, 금속 또는 뒤틀린 이질구조의 재료 막(14)을 갖는 표준적인 150mm직경의 웨이퍼(10)에 대해, 웨이퍼 뒤틀림 h는 수 마이크로미터(㎛)만큼 클 수 있다.
웨이퍼 기판(12) 상의 박막 응력으로 인한 웨이퍼 곡선 h는 식(1)으로 설명될 수 있다 :
여기서, σf는 박막 응력이다.
Es는 기판(12)에 대한 영 모듈(Young's module)이다.
Vs는 기판(12)에 대한 포이즌 비율(Poison's ratio)이다.
ts는 기판(12)의 두께이다.
tf는 막(14)의 두께이고,
R은 기판의 곡선 반경이다.
식(1)에는 식(2)으로써 표현된 복합 탄성 상수항이 존재한다.
실리콘 기판(12)은 <100> 결정 방향을 갖는다고 가정한다. 이 복합 탄성 항은 실리콘 기판(12)의 <100> 평면내 임의의 방향에 대해 일정하다.
다음에 제2도를 참조하면, 웨이퍼(10)의 에지 대 중심 수준차(웨이퍼 뒤틀림)h는 다음과 같은 편차에 따라 식(1)의 곡선 R[연장된 원 (19)] 반경으로 설명될 수 있다. 그래서, 제2도에 근거하여
그리고,
그래서,
식(6)과 식(7)의 삼각법 관계로부터 :
그리고
그래서, 웨이퍼 뒤틀림 h는 다음과 같이 표현될 수 있다 :
이 때, 삼각법 일치를 사용하여 :
식(8)은 다음과 같을 수 있다 :
그리고 마지막으로 다음과 같이 된다.
식(11)을 이용하여 식(1)에서 R을 치환하면 다음과 같다 :
또는
예로서, 150mm직경의 웨이퍼(10)에 대한 박막 응력 σf은 5x109dynes/㎠이고, 박막(14) 두께 tf는 산화물(800℃에서 성장)의 95Å(9.5nm)이고, 기판(12) 두께 ts는 500㎛ 또는 0.5mm이다. 이때 이들 값을 식(13)에 치환하면 다음과 같다 :
그래서, 식(14)을 풀면 다음과 같다 :
95Å의 막(14) 두께 tf로, 웨이퍼 뒤틀림 h는 1.776㎛이 된다. 다른 말로 표현하면, 웨이퍼 뒤틀림(중심에서 에지까지 변위) h는 약 1.776㎛일 것이다. 좀 더 두꺼운 막(14)에 대해, 중심에서 에지까지 변위 h의 크기는 약 수십 ㎛일 수 있다.
제3도는 일부 가시적인 슬립 변위(17)를 나타내는 웨이퍼(10)의 상부 혹은 저면도이다. 인간의 눈으로 볼 수 있거나 또는 볼 수 없는 슬립 변위(17)는 지나치게 열적으로 유도된 기계적 응력을 유발시킬 수 있는 여러가지 고온 공정의 결과이다. 상기 상세히 서술된 바와 같이, 웨이퍼(10)가 수 많은 반도체 소자 제조 공정을 거침에 따라 웨이퍼(10) 상의 모든 슬립 변위의 위치 및 양을 알 필요가 있다.
제4도는 본 발명의 개념을 구체화하는 응력 측정 및 슬립 변위 맵핑 감지기의 한 실시예에 대한 개략도이다. 시스템(22)은 웨이퍼 상의 박막 응력 측정 또는 슬립 변위 맵핑(웨이퍼 뒤틀림 측정은 물론)에 사용될 수 있거나, 또는 응력 측정과 슬립 변위 맵핑을 동시에 수행할 수 있다. 본 실시예에서, 웨이퍼(10)는 시스템(22)이 웨이퍼(10) 밑에 놓여진 채 진공 로드-록(vacuum load-lock) 또는 도량형 챔버(명확하게 도시되어 있지 않음)에 직면하여 고정되어 있다. 필요하다면, 또한 시스템은 훼이스 다운 웨이퍼(a face-down wafer)와 함께 사용될 수 있다. 기판(12)이 시스템(22)을 뒤에서 접하도록 웨이퍼(10)를 배치함으로써, 입사 레이저 빔에 미치는 소자 패턴 효과가 제거될 수 있다. 웨이퍼(10)는 시스템(22)의 독창적인 개념에 영향을 미치지 않고 시스템(22)을 접하는 막(14)(또는 웨이퍼 전면)과 함께 배치될 수 있다. 시스템(22)은 예를 들면 0.85 ㎛, 1.30㎛, 1.55㎛, 10.6㎛ 또는 6328Å 또는 일반적으로 400nm 내지 10㎛이상 범위와같은 적당한 파장의 주 빔을 제공하는 적당한 레이저 소스(24)를 포함한다.
본 실시예에서, 레이저 소스(24)에 의해 공급된 주 빔은 대응하는 세 개의 빔 분할기(26a, 26b, 및 26c)에 의해 세 개의 보조 입사 빔으로 분할된다. 빔 분할기에 의해 다시 방향 설정되지 않는 주 빔의 일부는 기준 빔을 제공하는 엔드 미러(32)에 의해 반사된다(또는 부분적으로 반사된다). 빔 분할기(26b)로 입사하는 빔은 웨이퍼(10)의 중심 또는 중심 근처로 직접 전달되는 축 빔을 발생한다. 두 개의 다른 보조 빔, 이 경우 입사 빔 분할기(26a와 26b)에 의해 발생된 빔은 원추 형태의 링 미러(2)와 원추 형태의 링 미러(30)를 거쳐 웨이퍼(10)의 두 에지(또는 중심을 벗어난 두 개의) 점으로 향한다. 대체 실시예에서 원추 형태의 미러(30)는 평탄한 미러로 교체될 수 있다는 것을 알아야 한다. 또한 본 발명의 원리는 한 개의 빔 또는 두 개 이상의 빔만이 웨이퍼(10)의 에지(또는 중심을 벗어난 점)로 향해있는 시스템에 적용될 수 있다는 것을 알아야 한다.
분할된 입사 빔은 웨이퍼(10)를 벗어나 반사된다. 빔/웨이퍼 계면 점에 웨이퍼 상의 슬립 변위 선의 존재는 레이저 빔을 산란시키고 반사된 빔 세기 값을 감소시킬 것이다. 더욱이, 웨이퍼 뒤틀림(박막 응력 또는 열 처리로 유발된 한 개 이상의 반사된 빔의 실제 광 경로 길이를 변하게 함으로써, 간섭 빔 세기 값(반사된 빔이 초기의 입사 빔과 함께 합성됨)이 변하게 된다. 웨이퍼(10)의 중심점(18)과 에지(또는 중심을 벗어난) 점(31a과 31b)으로부터 반사된 빔은 분할된 입사 빔이 빔 분할기(26a-c)를 향하는 것과 같은 동일한 경로를 따라 필연적으로역으로 이동한다. 조정가능한 계수를 갖는 광학 빔 셔터/흡수기(27a, 27b, 및 27c)는 입사 및 반사되고 분할된 빔의 경로를 따라 빔의 상대적 세기를 바꾸는 데 사용될 수 있다. 빔 분할기(26a) 후에, 반사점(31a)으로부터 반사된 빔은 엔드 미러(32)에서 반사된 주 빔과 간섭함으로써, 빔 1로 도시된 간섭 빔을 발생시키게 된다. 빔 1은 에지(또는 중심을 벗어난) 점(31a)으로부터 반사된 빔과 엔드 미러(32)로부터 역 반사된 기준 입사 빔의 결과로 나타나는 간섭 무늬 패턴 데이타를 포함한다. 이와 유사하게, 제4도의 빔 2와 빔 3로 표현된 간섭 빔이 발생된다. 빔 3은 에지(또는 중심을 벗어난) 점(31b)에 대한 간섭 무늬 패턴 데이타와 엔드 미러(32)로부터 역 반사된 기준 입사 빔을 포함하고, 빔 2는 엔드 미러(32)로부터 반사된 중심 빔과 기준 입사 빔에 대한 간섭 무늬 패턴을 포함한다.
웨이퍼(10) 상의 두 에지(또는 중심을 벗어난) 점(31a와 31b)으로부터 적어도 두 개의 빔을 사용함으로써, 감지기 시스템(22)의 광학축에 대해 수직인 수평면으로부터 약간의 기울기를 갖는 웨이퍼(10)로 인해 임의의 측정 에러가 제거된다. 예를들면, 이것은 에지(또는 중심을 벗어난) 점(31a과 31b)으로부터 취한 간섭 무늬 패턴을 직접 비교함으로써 수행될 수 있다.
간섭 무늬 패턴 데이타를 포함하는 간섭 빔(빔1, 빔2, 및 빔3)은 무늬 패턴 분석 시스템(33)에 의해 분석된다. 무늬 패턴 분석 시스템(33)은 웨이퍼(10)의 모든 슬립 변위에 대한 완전한 맵은 물론 웨이퍼(10)의 박막 응력(및 열 응력 이력)으로 인한 웨이퍼 뒤틀림 h 모두를 추출할 수 있다. 무늬 패턴 분석 시스템(33)은 공지된 간섭 분석 알고리즘을 사용하여 웨이퍼(10)의 뒤틀림 및 슬립 변위 모두를 검출하고 맵핑한다. 간섭 분석 알고리즘에 대한 완전한 설명은 이 알고리즘이 본 발명의 독창적인 개념에 포함되지 않기 때문에 설명되지 않는다. 이 알고리즘에서, 웨이퍼(10)의 뒤틀림 h는 간섭 빔의 진폭을 나타내는 DC(또는 저주파수) 신호의 변화로 보인다고 설명함으로써 충분하다. 웨이퍼(10)의 뒤틀림이 증가하거나 또는 감소함에 따라, 간섭 빔의 진폭은 한 개 이상의 반사된 빔에 대해 실제 광학 경로 길이의 변화로 유발된 건설적인 또는 파괴적인 빔 간섭 효과로 인한 영향을 받게 될 것이다. 그리하여, 웨이퍼 뒤틀림의 증가 또는 감소는 간섭 빔에 대한 DC(또는 저주파수) 진폭에 영향을 미친다.
슬립 변위는 웨이퍼를 주사하는 동안 간섭 빔 진폭위에 겹쳐진 AC(또는 고주파수) 신호의 교란으로써 검출된다. 간섭 빔 진폭에서 관찰된 AC 교란 효과는 슬립 변위 선에 직접 부딪치는 입사 레이저 빔의 일시적인 산란에 의해 유발된다.
무늬 패턴 분석 시스템(33)을 좀 더 잘 이해하기 위해, 간섭 빔(빔1, 빔2, 및 빔3)에 대한 간단한 이론적 분석이 제시된다. 무늬 패턴 분석 시스템(33)에 위해 수신될 때, 이들 빔은 각각 다음과 같이 식(16)-(18)으로 표현될 수 있다.
EB1= αilcos (ωt + φ01) + β1cos (ωt + ψ1) 중심을 벗어난(빔1) (16)
EB2= αi2cos (ωt + φ02) + β2cos (ωt + ψ2) 중심(빔2) (17)
EB3= αi3cos (ωt + φ03) + β3cos (ωt + ψ3) 중심을 벗어난(빔3) (18)
여기서,
- EB1, EB2, 및 EB3는 각각 빔(빔1, 빔2, 및 빔3)의 광학 전계 함수이다.
- ω는 레이저 소스 빔의 각을 이룬 광학 주파수이다.
- t는 시간이다.
- αi1, αi2, 및 αi3는 기준 레이저 빔[엔드 미러(32) 다음에, 각각 빔 분할기(26a, 26b, 및 26c)로부터 반사로 인한]의 피크 전계 진폭이다.
- φ01, φ02, 및 φ03은 상술된 세 개의 기준 레이저 빔과 연관된 고정된 광학 위상각이다.
- β1, β2, 및 β3은 (각각 웨이퍼의 중심을 벗어난 제1 점, 중심점, 및 중심을 벗어난 제2 점으로부터) 반사된 세 레이저 빔의 피크 전계 진폭이다. 또한 이들 값은 빔 분할기(26a, 26b, 및 26c)와 감쇄기(27a, 27b, 및 27c)의 전달 계수는 물론 웨이퍼의 반사도에 의존한다.
- ψ1, ψ2, 및 ψ3은 상술한 반사된 세 레이저 빔의 간섭 위상각이다. 이들 위상 각은 반사된 빔의 실제 광학 경로 길이와 연결되고, 그로인해 웨이퍼 뒤틀림 및 박막 응력에 의한 영향을 받는다.
EB1, EB2, 및 EB3에 대해 식(16)-(18)에 가리켜진 바와 같이, 전계 진폭은 상대적 위상 차이 값(ψ1 - φ01, ψ2,- φ02, 및 ψ3- φ03)에 따라 건설적인 또는 파괴적인 간섭 효과(증가되거나 또는 감소된 전계 진폭에 대응하는)를 받게 된다. 따라서, 무늬 패턴 분석 시스템(33)은 단지 세 개의 광 검출기(도시되어 있지 않음)를 사용하여 간섭 빔(빔 1, 빔 2, 및 빔 3)의 세기(빔의 세기는 ｜EB1｜2, ｜EB2｜2, 및 ｜EB3｜2에 비례한다)를 측정한다. 측정된 빔 세기 값은 뒤틀림 및 슬립 변위 맵 데이타를 추출하기 위해 디지탈 신호 처리용 아날로그 대 디지탈 변환기[또한 시스템(33)과 함께]를 거쳐 무늬 패턴 분석 시스템(33)의 컴퓨터에 공급될 수 있다. 빔 세기 데이타는 응력 및 슬립 변위 맵을 추출하기 위해 웨이퍼 표면의 영역 주사용으로 수집된다. 이 세기 데이타는 응력 및 슬립 분포 데이타와 관련된 필수적인 정보를 포함한다. 컴퓨터의 신호 처리 알고리즘은 간단한 분석용 간섭 방정식에 근거하여 웨이퍼 뒤틀림(중심에 대한 변위) 대 웨이퍼 중심으로부터의 위치를 용이하게 추출할 수 있다. 이 슬립 변위 맵은 수집된 신호 대 시간의 고주파수(소위 AC) 성분에 근거하여 간단하게 얻어진다.
웨이퍼(10)의 응력 및 슬립 변위 모두에 대한 완전한 맵을 얻기 위해, 중심을 벗어난 점 위로 입사하는 빔은 웨이퍼(10) 전 원주 위의 여러 반경 위치에 트레이스된다. 이것은 웨이퍼(10) 또는 입사 빔을 향하게 하는 시스템(22)의 일부가 축 방향으로 이동됨은 물론 회전될 것을 필요로 한다. 웨이퍼(10) 전 원주 위를 각각 완전히 원형으로 주사한 후, 주사하는 원주의 반경을 바꾸기 위해 웨이퍼(10)에 수직인 축을 따라 이동됨으로써, 중심을 벗어난 점의 빔이 트레이스된다. 제5도는 웨이퍼(10)에 대한 가능한 주사 패턴을 도시한다. 웨이퍼(10) 또는 시스템(22)(또는그 일부)중 한 개를 회전시키고 미러(30)를 이동시킴으로써, 응력 및 슬립 변위 모두를 위해 웨이퍼(10)의 전체 앞 또는 뒷 표면이 주사될 수 있다. 웨이퍼(10)의 주사는 필요한 만큼 많은 트레이스를 포함할 수 있다. 제5도에 도시된 주사 방법은 웨이퍼(10) 원주 근처 모두에 대해 트레이스 1로 시작한다. 일단 트레이스 1이 완료되면, 다시 미러(30)가 조정되어 입사 빔을 트레이스 2로 향하게 한다. 트레이스 N에 이르기까지 이 과정이 반복된다.
제6도는 웨이퍼(10)와 유사한 반도체 웨이퍼의 시스템(22)으로써 슬립 변위를 주사하는 동안 검출기에 의해 보이는 한 개의 간섭 빔에 대한 간섭 빔 세기의 대표적인 정성 도면을 도시한다. 수평 축(110)은 맵핑 시간을 나타내고, 수직 축(112)은 한 개의 간섭 빔(예를 들면, 빔 1)의 세기를 나타낸다. 웨이퍼(10) 맵핑의 트레이스 1동안, 신호는 레벨 114로 표현된 세기의 레벨을 갖는다. 아래쪽으로 향하는 스파이크(116과 118)는 중심을 벗어난 입사 빔이 웨이퍼(10) 상의 슬립 변위에 부딪쳐 입사 빔이 산란될 때 나타나는 신호 레벨(114)에 대한 AC교란을 나타낸다. 또한 스파이크(116과 118)는 위쪽으로 향해질 수 있다. 이것은 중심을 벗어나 반사된 대응하는 반사 빔을 감쇄시키게 될 것이다. 빔이 슬립 변위 선에 충돌할 때마다 웨이퍼의 주사가 트레이스 2 내지 트레이스 N으로 계속됨에 따라 유사한 스파이크가 일어날 수 있다.
제7도는 원추 형태 미러(30)의 축 위치를 스테핑(stepping)함으로써 중심을 벗어난 입사 레이저 빔의 반경 위치의 스테핑(stepping) 및 원형 주사를 조합함으로써 전형적으로 완전하게 웨이퍼를 주사하는 것을 도시하는 도면이다. 수평축(120)은 제6도에 대해 서술된 것과 동일하다. Z-축(122)은 예를 들면 웨이퍼 표면에 대해 제4도의 원추 형태 미러(30)의 상대적 위치를 나타낸다. 예시적인 도면(Example plot)(124)은 제5도에 도시된 바와 같이 완전한 웨이퍼 맵으로 사용될 합성된 원형/반경 주사 루틴을 가리킨다. 그래서, 최외각 트레이스인 트레이스 1으로부터 최내 각 트레이스인 트레이스 N까지 주사 트레이스가 진행함에 따라, 간섭 빔 세기 데이타가 이와 같은 트레이스 위에 수집되어 완전한 웨이퍼 맵을 작성한다. 이 측정은 상기 유도된 공식에 따라 웨이퍼(10)의 응력과 뒤틀림을 계산하는 데 사용될 수 있다. 또한 이들은 웨이퍼 표면 위의 모든 슬립 변위 선에 대한 완전한 맵을 작성하는 데 사용될 수 있다. 제6도와 제7도는 본 발명의 시스템과 함께 이용할 수 있는 반도체 웨이퍼의 슬립 변위 검출 및 응력 측정을 위한 단지 예시적인 도면이라는 것을 알아야 한다.
가능한 대체 설계를 도시하기 위해, 제8도는 본 발명의 개념을 구현하는 응력 측정 및 슬립 변위 맵핑을 도시한다. 시스템(34)은 제4도의 시스템(22)과 같은 원리로 동작한다. 시스템(34)의 실시예에서, 레이저 소스(24)는 고정된 단일 빔 분할기(36)로 주 입사 빔을 공급한다. 빔 분할기(36)에 입사하는 주 빔의 일부는 엔드미러(32)(이것은 0과 1사이의 조정가능한 반사도를 갖는다)를 지나는 한편, 다른 일부는 조정가능한 높이에서 회전하는 빔 분할기(38)로 향해있다. 빔 분할기(38)에 입사하는 빔의 일부는 웨이퍼(10)의 중심점(18)을 지나는 한편, 다른 일부는 원추 형태의 링 미러(28)를 거쳐 웨이퍼(10) 상의 에지 또는 중심을 벗어난 점(28)으로 향한다. 웨이퍼(10)는 기판(12)이 시스템(34)을 뒤에서 접한 채 진공 로드 록 또는도량형 챔버에 정면으로 고정될 수 있다. 그러나, 또한 웨이퍼(12)는 본 발명의 개념에 영향을 미치지 않고 전면 필름(14)이 감지기 시스템(34)을 접하도록 향해질 수 있다.
웨이퍼(10)의 중심점(18)으로부터 반사된 빔의 일부와 웨이퍼(10) 상의 에지 또는 중심을 벗어난 점(31)으로부터 반사된 빔의 일부는 빔 분할기(38)에 의해 합성된다. 에지 또는 중심을 벗어난 점(31)으로부터 반사된 빔의 나머지 일부는 검은 몸체의 흡수기(40)로 통과되어 흡수된다. 다음에 합성되고 반사된 빔은 미러(32)로부터 반사된 기준 빔과 합성하는 빔 분할기(36)로 이동한다. 결과로 나타나는 간섭빔인 빔 1은 무늬 패턴 분석 시스템(33)의 간섭 분석에 의해 웨이퍼(10)의 슬립 변위를 검출함은 물론, 웨이퍼(10)의 뒤틀림을 검출하고 양자화하는 데 사용된다. 필요하다면, 중심을 벗어나 반사된 빔을 차단하거나 또는 감쇄하기 위해 선택적인 셔터/흡수기(39)가 사용될 수 있다. 이와 유사하게, 선택적인 셔터/흡수기(41)는 실시간으로 주사하는 동안 결과로 나타나는 빔 1, 즉 중심으로 반사된 빔과 엔드 미러(32)로부터의 기준 빔 ; 또는 중심을 벗어나 반사된 빔과 엔드 미러(32)로부터의 기준 빔 ; 또는 엔드 미러(32)로부터의 기준 빔은 물론 중심 및 중심을 벗어나 반사된 빔 모두가 간섭 합성이 되도록, 시스템(33)에 의해 전달된 제어 신호를 거쳐 제어될 수 있다. 웨이퍼 뒤틀림, 박막 응력 및 슬립 변위 맵을 추출하기 위해 한 개 이상의 이들 간섭 배열이 사용될 수 있다. 회전하고 조정가능한 높이의 빔 분할기(38), 흡수기(40), 및 선택적인 셔터/흡수기(39)를 사용하여, 웨이퍼(10)의 표면에 대해 빔 분할기(38) [흡수기(40)와 셔터/흡수기(39)는 물론]를 회전시키고 웨이퍼(10)에 수직평면으로 빔 분할기(38) [흡수기(40)와 셔터/흡수기(39)는 물론]를 이동시킴으로써, 도시된 바와 같이 웨이퍼(10)의 전 표면이 주사될 수 있다. 상기와 같이 회전시키고 축 이동시킴으로써, 제5도에 도시된 바와 같이 웨이퍼(10)의 전 표면을 트레이스하고 예시적인 트레이스를 달성할 수 있다.
제9도는 응력 측정 및 슬립 변위 맵핑 시스템(42)의 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 원추형 미러(30)를 사용하는 대체 빔 분할기 구성이 도시되어 있다. 제9도의 실시예에서, 단일 빔 분할기(36)에 입사하는 빔의 일부는 한쌍의 빔 분할기(44와 46)로 향해있다. 빔 분할기(44와 46)는 함께 빔 분할기(36)로부터 수신된 빔의 일부를 세 개의 입사 빔으로 분할한다. 결과로 나타나는 한 개의 빔은 웨이퍼(10)의 중심점(18)으로 이동하는 한편, 다른 두 개의 빔은 평탄한 미러(49a와 49b)와 링 미러(28)를 거쳐 웨이퍼(12)의 각 에지(또는 중심을 벗어난) 점(31a와 31b)으로 향해진다. 본 발명의 독창적인 개념으로부터 벗어나지 않고 평탄한 미러(49a와 49b)는 제4도의 원추형 미러(30)로 교체될 수 있다는 것을 알아야 한다. 웨이퍼(10)의 중심점(18)으로부터 반사된 빔과 에지 점(31a와 31b)로부터 반사되어 복귀하는 빔은 빔 분할기(44와 46)에 의해 합성된다. 에지 점(31a와 31b)으로부터 반사된 빔의 나머지 일부는 각각 빔 분할기(44와 46)에 의해 검은 몸체의 흡수기(54와 56)를 거쳐 흡수된다. 분할기(44와 46)에 의해 수행된 합성 결과로 나타나는 반사된 빔은 다시 엔드 미러(32)로부터 반사된 기준 빔과 함께 빔 분할기(36)에 의해 합성된다. 빔 분할기(36)로부터 결과로 나타나는 최종 빔인 빔 1은 뒤틀림 및 슬립 변위 맵을 추출하기 위해 무늬 패턴 분석 시스템(33)에 의해간섭 무늬 패턴 분석에 사용된다. 빔의 세기를 바꾸기 위해 입사하고 반사된 빔의 경로를 따라 조정가능한 계수를 갖는 선택적인 빔 감쇄기(27a, 27b,및 27c)가 사용될 수 있다. 구성요소(44, 46, 48a, 48b, 49a, 49b, 54, 56, 27a, 27b, 및 27c)를 회전시키고 원추형 미러(30)의 높이를 바꿈으로써, 제5도의 예시적인 트레이스로서 도시된 바와 같이 웨이퍼(10)의 전 표면이 주사될 수 있다. 제9도에 도시된 바와 같이, 무늬 패턴 분석 시스템에 의해 선택적인 셔터/흡수기가 제어되어 중심을 벗어나 반사된 빔, 중심으로 반사되는 빔, 및 엔드 미러(32)로부터 반사된 기준 빔에 대한 다양한 간섭 조합을 얻을 수 있다.
제10도는 광섬유를 사용하여 구현된 응력 측정 및 변위 맵핑 시스템(60)을 도시한다. 본 실시예에서, 광섬유 케이블(62)은 시스템(60)을 통해 미러를 대신에 빔을 향하게 하는데 사용된다. 제10도의 시스템은 엔드 미러(32)는 물론 분할기(76)와 웨이퍼(10) 간에 입사하여 반사된 빔을 향하게 하는데 사용되는 네 개의 모듈(64 내지 70)을 포함한다. 모듈(66)은 제1 빔을 웨이퍼(10)의 중심으로 향하게 하고 웨이퍼(10)의 중심으로부터 반사된 빔을 수신한다. 모듈(64)은 제2 빔을 웨이퍼(10)상의 제1 에지(또는 중심을 벗어난) 점(31a)으로 향하게 하고, 방향 설정기(68)는 제3 빔을 제2 에지(또는 중심을 벗어난) 점(31b)으로 향하게 한다. 모듈(70)은 빔을 엔드 미러(32)로 향하게 한다. 또한 이들 모듈은 대응하는 반사된 빔을 수신한다.
각 모듈은 분할기(76)에서 나오는 빔을 지정된 점으로 향하게 할 수 있는 능력이 있다. 각 모듈은 방향성 커플러(72)와, 광섬유 종료 및 콜리메이팅 렌즈(74)를 포함한다. 방향성 커플러(72)는 각 모듈에서 이동하는 빔의 방향을 제어한다. 광섬유 다발은 방향성 커플러 대신에 사용된다. 렌즈(74)는 모듈에서 이동하는 레이저 빔을 적당한 목표에 조정하거나 또는 촛점을 맞춘다. 또한 렌즈(74)는 웨이퍼(10)상의 적당한 위치로부터 반사를 수신하고, 그 반사를 다시 모듈로 결합시킨다. 모듈(64 내지 70)은 모두 동일하게 동작한다.
또한 제10도의 시스템(60)은 분할기(76)를 포함한다. 분할기(76)는 광섬유 케이블(62) 상으로 레이저 소스(24)에 의해 공급된 주 레이저 빔을 수신하고, 이 주 레이저 빔을 광섬유 케이블(62)을 통해 모듈(64 내지 70)과 웨이퍼(10) 상의 적당한 위치로 전달되는 네 개의 보조 레이저 빔으로 분할한다. 모듈(64 내지 70)로부터 귀환시, 분할기(76)는 모듈(70)로 복귀하는 빔을 모듈(64, 66 및 68) 상으로 복귀하는 빔중 임의의 한 빔 또는 모든 빔과 재합성한다. 분할기(76)는 합성 간섭 빔인 빔 1 또는 이와 같은 재합성으로부터의 빔들을 간섭 무늬 패턴 분석 시스템(33)에 공급한다. 시스템(60)의 무늬 패턴 분석 시스템(33)에 공급된 간섭 빔의 수는 물론 모듈의 수는 본 발명의 독창적인 개념에 영향을 미치지 않고 변경될 수 있다.
제11도는 첨단 진공 처리기(AVP)(220)와 통합된 본 발명의 사시도이다. AVP(220)는 로드 록 챔버(168), 프로세스 챔버(160, 및 프로세스 제어 컴퓨터(176)를 포함한다. AVP(220)의 베이스(222)내에는 AVP(220)의 다른 구성요소, 즉 개스 상자, 전력 분배 상자, 펌핑 제어부, 진공 게이지, 흐름 계량기, 벨브 제어기, 및 압력 게이지가 포함될 수 있지만, 이것에 한정되어 있지 않다. 제8도의 응력 측정및 슬립 변위 맵핑 감지기 시스템(34)은 AVP(220)의 로드 록 챔버(168)의 일부로 도시되어 있다.
제12도는 본 발명의 응력 측정 및 슬립 변위 맵핑 시스템(34)을 포함하는 대표적인 단일 웨이퍼 환경을 구성하는 반도체 제조 반응기(140)의 개략도이다. 텍사스 인스트루먼츠의 자동화 진공 처리기(AVP)와 같은 단일 웨이퍼 급속 열 처리 반응기내에는 소자를 처리하기 위한 29 반도체 웨이퍼(10)가 놓일 수 있다. 제12도의 바닥 우측 구석에서 시작하여, 개스 분배망(142)은 두 개의 개스 다기관 즉, 도시되어 있지 않은 비-플라즈마 처리 개스 다기관과 플라즈마 다기관을 포함할 수 있다. 비-플라즈마 처리 개스 다기관은 접지 전극(150)을 통해 개스 주입기(152)로 진행하기 위해 반응기 용기(146)와 프로세스 챔버 벽(148)을 통해 침투하는 개스 선(144)에 접속한다. 플라즈마 다기관은 프로세스 플라즈마를 발생하기 위해 개스 선(152)을 거쳐 방전 구멍(154)에 접속한다. 프로세스 플라즈마로 활성화된 종류는 플라즈마방전(156)안에서 반응기 용기(146)와 프로세스 챔버 벽(148) 및 접지 전극(150)을 통해 웨이퍼 프로세스 환경으로 지나간다. 개스 주입기 어셈블리(152) 위와 낮은 열적 질량의 핀(158)에 의해 지지되어 있는 것은 반도체 웨이퍼(10)이다. 낮은 열적 질량의 핀(158)은 프로세스 챔버(160)내에서 접지 전극(150)에 의해 지지되어 있다. 또한 프로세스 챔버(160)는 텅스텐 할로겐 가열 램프 모듈(202)로부터 반도체 웨이퍼(10)를 분리하는 광학 석영 윈도우(200)를 포함한다.
또한 프로세스 챔버(160)는 펌핑 패키지(164)로 들어가는 프로세스 개스와 플라즈마를 제거하는 펌프-다운 인터페이스(162)를 포함한다. 부가적으로, 격리 게이트(166)는 로드 록 챔버(168)로부터 프로세스 챔버(160)로 반도체 웨이퍼(10)가 통과할 수 있게 한다. 반도체 웨이퍼(10)가 프로세스 챔버(160)로 이동할 수 있도록, 프로세스 챔버 벽(148)은 수직으로 이동하는 소자(도시되어 있지 않음)에 의해 지지되어 있다. 로드 록 챔버(168)내에는 웨이퍼 처리 로봇(172)이 처리용 단일 반도체 웨이퍼(10)을 제거하는 일단의 반도체 웨이퍼(170)가 존재한다. 로드 록 챔버(168)와 프로세스 챔버(160)를 진공으로 유지하기 위해, 또한 로드 록 챔버(168)는 펌핑 패키지(164)를 진공으로 유지할 수 있게 하는 진공 인터페이스(174)를 포함한다. 프로세스 제어 컴퓨터(176)는 제12도의 반응기에서 반도체 웨이퍼(10)의 제조를 제어한다. 프로세스 제어 컴퓨터(176)에서 나오는 제어 신호는 PID 온도/램프 전력 제어기(204)에 대한 신호를 포함한다. PID 제어기(204)는 램프 모듈 전원(206)에 여러가지 제어 신호를 공급한다. 대신에 램프 모듈 전원(206)은 텅스텐 할로겐 가열램프 모듈(202)로 여러가지 제어 신호를 공급한다. 또한 프로세스 제어 컴퓨터(176)는 제어 진공 설정점을 펌핑 패키지(164)로, 그리고 개스 및 플라즈마 입구측 흐름신호를 개스 분배망(142)으로 향하게 한다. 방전 구멍(154)에 적당한 종류의 활성화 플라즈마를 공급하기 위해, 프로세스 제어 컴퓨터(176)는 마이크로웨이브 소스(178)에 제어 신호를 공급한다.
텅스텐 할로겐 가열 램프 모듈(202)의 입력 전력을 제어하기 위해, 프로세스 제어 컴퓨터(176)는 온도 감지기 출력[선(210)을 통해 수신된]에 응답하여 선(208)을 거쳐 PID 제어기(204)로 전력 제어 신호를 전달한다.
제12도는 본 발명의 인시튜 감지기 시스템이 비침투성이고, 이용가능한 반도체 처리 장치에 용이하게 통합될 수 있다는 것을 도시한다. 웨이퍼의 스택(170)을 위한 로드 록 챔버(168)에 있어서 제8도의 응력 측정 및 슬립 변위 맵핑 시스템(34)의 방향 설정은 단지 예시적인 것이고, 본 발명의 독창적인 개념을 제한하려는 것은 아니다. 특히, 시스템(34)은 웨이퍼 스택(170)의 각 웨이퍼 앞쪽 또는 뒷쪽에 접근할 수 있도록 챔버(168)의 어디에나 배치될 수 있다. 본 발명의 시스템은 저가격, 비침투성, 인시튜 응력 측정 및 슬립 변위 맵핑 시스템을 제공한다. 비록 본 발명 및 그 장점이 상세히 서술되어지만, 첨부된 특허 청구의 범위에 의해 한정된 바와같이 본 발명의 정신과 범주를 벗어나지 않고 여러가지로 변경, 대체, 및 교체될 수 있다는 것을 알아야 한다.
제1A도와 제1B는 각각 오목 및 볼록 곡선을 갖는 반도체 웨이퍼의 확대 단면도.
제2도는 곡선의 반경을 나타내는 연장된 가상의 원과 함께 구부러진 반도체 웨이퍼의 측면 단면도.
제3도는 웨이퍼 에지 근처의 국소 영역에 가시적인 슬립 변위를 갖는 반도체 웨이퍼의 상면도.
제4도는 간섭 무늬 패턴 분석(interferometric fringe pattern analysis)을 위해 세 개의 입사 레이저 빔을 사용하는 본 발명에 따른 응력 측정 및 슬립 변위 맵핑 감지기 시스템(a stress measurement and slip dislocation mapping sensor system)의 개략도.
제5도는 슬립 변위 및 응력 맵을 측정하기 위해 예시적인 주사 트레이스(example scanning traces)를 갖는 제3도 반도체 웨이퍼의 상면도.
제6도는 반도체 웨이퍼를 주사하는 동안 간섭 레이저 빔 세기와 주사 트레이스 간의 정성 관계를 나타내는 도면.
제7도는 웨이퍼의 완전한 맵핑을 위해 미러 축 위치 "Z"와 주사 트레이스 위치 간의 표현 관계도.
제8도는 간섭 무늬 패턴 분석을 위해 조정 가능한 높이에서 회전하는 빔 분할기와 단일 입사 레이저 빔을 이용하는 본 발명에 따른 응력 측정 및 슬립 변위 맵핑의 실시예의 개략도.
제9도는 간섭 무늬 패턴 분석을 위해 대체 빔 분할기 구성, 원추형 미러, 및 세 개의 빔으로 분할된 단일 레이저 빔을 이용하는 본 발명에 따른 응력 측정 및 슬립 변위 맵핑 감지기 시스템의 다른 대체 실시예에 대한 개략도.
제10도는 레이저 빔을 전송하기 위해 광 섬유를 이용하는 본 발명에 따른 응력 측정 및 슬립 변위 맵핑 감지기 시스템의 실시예에 대한 개략도.
제11도는 첨단 진공 처리기(AVP)로 통합된 제8도의 응력 측정 및 슬립 변위 맵핑 시스템도.
제12도는 급속 열 처리(RTP) 반응기로 통합된 제8도의 응력 측정 및 슬립 변위 맵핑 시스템도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 170 : 반도체 웨이퍼
12 : 실리콘 기판
14 : 박막 재료
17 : 슬립 변위
24 : 레이저 소스
26a, 26b, 26c, 36, 38, 44, 46 : 빔 분할기
27a, 27b, 27c : 광학 빔 셔터/흡수기 또는 빔 감쇄기
28 : 링 미러
30 : 원추형 미러
32 : 엔드 미러
33 : 무늬 패턴 분석 시스템
60 : 응력 측정 및 변위 맵핑 시스템
62 : 광섬유 케이블
64 내지 70 : 모듈
74 : 렌즈
76 : 분할기
72 : 방향성 커플러
140 : 개스 분배망
146 : 반응기 용기
148 : 프로세스 챔버 벽
150 : 접지 전극
152 : 개스 주입기
156 : 플라즈마 방전
158 : 핀
160 : 프로세스 챔버
168 : 로드 록 챔버
176 : 프로세스 제어 컴퓨터
200 : 광섬유 석영 윈도우
202 : 텅스텐 할로겐 가열 램프 모듈
220 : 첨단 진공 처리기

Claims (10)

  1. 반도체 처리 장치에서 반도체 웨이퍼의 뒤틀림(warpage)을 측정하기 위한 시스템에 있어서,
    주 입사 레이저 빔을 공급하는 레이저 소스;
    상기 주 입사 레이저 빔을, 적어도 웨이퍼 표면의 제1점으로 향하고 그로부터 반사되는 제1 빔과 웨이퍼 표면의 제2점으로 향하고 그로부터 반사되는 제2 빔으로 분할하는 적어도 한 개의 빔 Z-분할기; 및
    간섭 무늬 패턴 분석 시스템(interferometric fringe pattern analysis system)을 포함하고, 상기 간섭 무늬 패턴 분석 시스템은,
    적어도 한 개의 간섭 빔의 세기를 측정하고, 측정된 세기를 간섭 빔을 지시하는 신호로 변환하는 적어도 한 개의 광 검출기; 및
    반도체 웨이퍼의 뒤틀림을 측정하기 위해 상기 신호를 사용하여 무늬 패턴분석을 수행하는 컴퓨터를 포함하고,
    상기 적어도 한 개의 빔 분할기는 또한 웨이퍼 표면의 상기 제1 점으로부터 반사된 후의 상기 제1 빔의 일부와 웨이퍼 표면의 상기 제2 점으로부터 반사된 후의 상기 제2 빔의 일부를, 간섭 무늬 패턴 분석을 위한 적어도 한 개의 합성 빔으로 합성하고,
    상기 간섭 무늬 패턴 분석은 반도체 웨이퍼의 뒤틀림을 측정하기 위한 데이타를 제공하며,
    상기 적어도 하나의 빔 분할기는 높이가 조정 가능하고 회전하는 빔 분할기로서, 상기 빔들 중의 적어도 하나가 상기 웨이퍼의 표면의 원주 주위로 트레이스되도록 상기 웨이퍼에 대하여 회전하고, 상기 높이가 조정 가능하고 회전하는 빔 분할기는 또한, 상기 웨이퍼에 수직인 면 내에서 이동함으로써, 적어도 하나의 빔이 트레이스되는 원주의 반경을 가변적으로 변화시켜 상기 웨이퍼의 전체 표면을 트레이싱할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 뒤틀림 측정 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼 표면의 제1 점은 거의 웨이퍼의 중심점에 배치되어 있고, 상기 웨이퍼 표면의 제2 점은 웨이퍼의 중심을 벗어난 영역에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 뒤틀림 측정 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 빔들 중의 적어도 한 개의 빔을 웨이퍼 표면으로 향하게 하고 그로부터 반사되도록 하는 적어도 한 개의 이동 가능한 미러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 뒤틀림 측정 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    입사 빔으로부터 기준 빔을 생성하기 위한 엔드 미러를 더 포함하고,
    상기 적어도 한 개의 빔 분할기는 또한 웨이퍼 표면으로부터 반사된 후의 제1 빔의 일부, 웨이퍼 표면으로부터 반사된 후의 제2 빔의 일부, 및 기준 빔의 일부를 적어도 한 개의 간섭 빔으로 합성하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼와 뒤틀림 측정 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 빔들 중의 적어도 한 개의 빔을 웨이퍼 표면으로 향하게 하고 그로부터 반사되도록 하는 평탄한 미러(flat mirror)와 링 미러(ring mirror)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 뒤틀림 측정 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 빔들 중의 적어도 한 개의 빔을 웨이퍼 표면으로 향하게 하고 그로부터 반사되도록 하는 원추형 미러와 링 미러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 뒤틀림 측정 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼 표면으로 향해지고 그로부터 반사되는 각각의 빔에 대한 것으로, 웨이퍼 표면으로 향해지고 그로부터 반사되는 신호의 세기를 감쇄시키도록 동작하는 셔터/흡수기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 뒤틀림 측정 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    시스템 전체에서 빔을 지향시키는 광섬유 케이블(fiber optic cable); 및
    빔들을 웨이퍼 표면으로 지향시켜 그로부터 반사되도록 하는 방향 설정 모듈을 더 포함하고, 상기 방향 설정 모듈은,
    상기 모듈 내에서 진행하는 빔의 방향을 제어하는 방향성 커플러; 및
    웨이퍼 표면에 빔을 콜리메이트하고 포커싱하며, 또한 웨이퍼 표면으로부터 반사된 빔을 수신하는 콜리메이팅 렌즈
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 뒤틀림 측정 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    빔을 반사하는 엔드 미러를 더 포함하고,
    상기 적어도 한 개의 빔 분할기는,
    주 입사 빔을 엔드 미러로 향하는 기준 빔과 나머지 빔으로 분할하는 제1 빔 분할기; 및
    상기 나머지 빔을 웨이퍼 표면 상의 제1 점으로 향하는 제1 빔과 웨이퍼 표면의 제2 점으로 향하는 제2 빔으로 분할하는 제2 빔 분할기
    를 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 빔 분할기는 또한 웨이퍼 표면으로터 반사된 후의 제1 및 제2 빔의 일부와 상기 엔드 미러로부터의 반사된 후의 기준 빔의 일부를, 간섭 무늬 패턴 분석을 위한 적어도 한 개의 합성 빔으로 합성하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 뒤틀림 측정 시스템.
    포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 뒤틀림 측정 시스템.
  10. 반도체 처리 장치에서 반도체 웨이퍼의 슬립 변위 선(slip dislocationline) 및 그 분포를 측정하기 위한 시스템에 있어서,
    광 검출기;
    주 입사 빔을 제공하는 레이저 소스; 및
    웨이퍼 표면 상의 적어도 한 개의 점으로 향하고 그로부터 반사되도록 상기 주 입사 빔의 일부를 가이드하는 적어도 한 개의 이동가능한 미러를 포함하고,
    상기 이동가능한 미러는 웨이퍼 표면의 적어도 일부분에 대하여 상기 주 입사 빔의 일부를 주사하는 데 사용되고, 웨이퍼 표면으로부터 반사된 상기 주 입사 빔의 일부의 세기는 상기 광 검출기에 의해 측정되고, 상기 측정된 세기는 슬립 변위 선을 검출하기 위한 신호를 제공하며,
    상기 주 입사 레이저 빔을 적어도 제1 및 제2 빔으로 분할하는 적어도 한 개의 빔 분할기를 더 포함하고, 상기 제1 빔은 웨이퍼 표면의 제1 점으로 향하고 그로부터 반사되며,
    상기 적어도 한 개의 빔 분할기는 또한 상기 이동가능한 미러와 결합하여 작동하는 높이가 조정가능한 회전하는 빔 분할기이며, 보조 빔들(secondary beams) 중의 적어도 한 개의 보조 빔을 웨이퍼 표면의 원주 주위로 트레이스하기 위해 웨이퍼에 대해 회전하고, 상기 높이가 조정가능하고 회전하는 빔 분할기는 또한 웨이퍼에 대해 수직인 면 내에서 이동함으로써, 상기 적어도 한 개의 보조 빔이 트레이스되는 원주의 반경을 가변적으로 변화시켜 전체 웨이퍼 표면의 트레이싱이 가능해지도록 하고,
    상기 적어도 한 개의 빔 분할기는 또한 웨이퍼 표면으로부터 반사된 후의제1 빔의 일부와, 웨이퍼 표면으로부터 반사된 후의 제2 빔의 일부를, 반도체 웨이퍼의 슬립 변위 선을 측정하기 위한 간섭 무늬 패턴 분석용의 적어도 한 개의 합성 빔으로 합성하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 슬립 변위 선 및 그 분포 측정시스템.
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