KR20110050405A

KR20110050405A - 워크피스 파손 방지 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20110050405A
Application number: KR1020107028377A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 말콤 캠; 조셉 씨베레; 그레그 스튜아트; 스티브 맥코이
Original assignee: 맷슨 테크날러지 캐나다 인코퍼레이티드
Priority date: 2008-05-16
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2011-05-13
Also published as: WO2009137940A1; CN102089873A; US9070590B2; JP2011522400A; KR101610269B1; US20110177624A1; JP5718809B2

Abstract

워크피스를 가열처리하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 예시적 방법은 워크피스의 가열처리 동안 상기 워크피스의 변형을 측정하는 단계와, 그리고 상기 워크피스의 변형을 측정하는 것에 응답하여 상기 워크피스의 상기 가열처리와 관련된 동작을 수행하는 단계를 포함한다. 상기 워크피스는 반도체 웨이퍼를 포함할 수 있다. 상기 동작을 수행하는 단계는, 예를 들어, 열처리 동안 상기 웨이퍼의 온도 혹은 반사율 측정에 변형 보정을 적용하는 것을 포함할 수 있고, 또는 상기 웨이퍼의 상기 가열처리를 수정하는 것을 포함할 수 있다.

Description

워크피스 파손 방지 방법 및 장치{WORKPIECE BREAKAGE PREVENTION METHOD AND APPARATUS}

관련 출원들에 대한 상호 참조

본 출원은 2008년 5월 16일에 출원된 미국 특허 출원번호 제61/071,764호로부터의 우선권의 혜택을 주장한다.

본 발명은 예를 들어, 반도체 웨이퍼(semiconductor wafer)와 같은 워크피스(workpiece)를 가열처리(heat-treating)하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

수많은 애플리케이션들은 워크피스를 가열처리하는 것을 포함한다. 예를 들어, 마이크로프로세서와 같은 반도체 칩의 제조에 있어, 워크피스는 전형적으로, 어닐링 혹은 다른 가열처리 목적으로 열처리 챔버 내에서 지지되는 반도체 웨이퍼를 포함한다. 본 출원인이 또한 소유하고 있는 미국 특허번호 제7,501,607호(이 특허문헌은 그 전체가 참조로 본 명세서에 통합됨)는, 이러한 반도체 웨이퍼들을 어닐링하는 가열처리 기술들의 예를 설명하고 있으며, 여기서 웨이퍼는 중간 온도까지 먼저 사전 가열되고, 이후 상면 혹은 디바이스면 표면이 어닐링 온도까지 급속히 가열된다. 초기의 사전 가열 단계는, 웨이퍼를 통한 열전도 시간보다 훨씬 더 느린 속도로 일어나고, 그리고 웨이퍼의 후면 혹은 기판면을 아크 램프(arc lamp) 혹은 다른 조사 디바이스(irradiance device)로 조사하여, 예를 들어, 초당 400 ℃보다 작은 램프 레이트(ramp rate)로 웨이퍼를 가열함으로써 달성될 수 있다. 후속적인 표면 가열 단계는 웨이퍼를 통해 열전도 시간보다 훨씬 더 급속하게 일어나서, 단지 디바이스면 표면만이 최종 어닐링 온도까지 가열되고, 반면에 웨이퍼의 대부분은 보다 더 차가운 중간 온도 가까이에서 유지된다. 이러한 표면 가열은 플래시 램프(flash lamp) 혹은 일단의 플래시 램프들로부터의 고파워 조사 플래시에 디바이스면 표면을 노출시킴으로써 달성될 수 있으며, 이 플래시는, 예를 들어, 일 밀리초(millisecond)와 같은 상대적으로 짧은 지속 시간을 갖는다. 이후 웨이퍼의 대부분을 차지하는 더 차가운 부분은 디바이스면 표면의 급속 냉각을 용이하게 하는 히트 싱크(heat sink)로서 동작한다.

웨이퍼의 디바이스면을 웨이퍼의 대부분보다 상당량 더 높은 온도로 급속히 가열하는 것을 포함하는 이러한 어닐링 방법은, 디바이스면을 웨이퍼의 나머지 부분보다 더 큰 속도로 열적으로 확장시키는 경향이 있다. 이는 디바이스면 온도와 웨이퍼의 대부분의 온도 간의 온도 차이의 크기에 따라, "열적 휨(thermal bowing)"을 일으키는 경향이 있을 수 있고, 그럼으로써, 평상시 평평한 웨이퍼는 자기자신을 열적으로 변형된 형상으로 변형시킨다. 디바이스면 가열 단계의 크기 및 급속도에 따라, 열적으로 변형된 형상은 돔 형상(dome shape)의 속성을 가질 수 있고, 이 경우 웨이퍼의 중심은 그 가장자리 영역들과 비교하여 급속히 상승하는 경향이 있다. 열적 휨은 또한 워크피스의 바깥쪽 경계 혹은 가장자리(예를 들어, 30 cm 직경의 웨이퍼에서 바깥쪽 2 cm 혹은 4 cm와 같은 곳)가 아래 방향으로 가파르게 뒤틀리도록 할 수 있고, 따라서 열적으로 변형된 형상은 또한 프리즈비(FRISBEE™)사의 플라잉 디스크(flying disc)와 유사한 받침 접시 형상의 속성을 가질 수 있다. 열적으로 변형된 형상은 웨이퍼의 감소된 스트레스 구성을 나타내고, 열적 스트레스가 낮아지는 것은 디바이스면과 웨이퍼의 대부분 간의 온도 경사도(temperature gradient)로 인한 것이다.

웨이퍼의 디바이스면이 (예를 들어, 웨이퍼에서의 전형적인 열전도 시간보다 훨씬 더 빠른, 1 밀리초 플래시 동안) 극단적으로 급속히 가열되기 때문에, 웨이퍼의 변형은 웨이퍼의 가장자리가 아래방향으로 빠르게 움직이도록 충분히 급속히 일어날 수 있다. 만약 웨이퍼가 그 가장자리 가까이 있는 종래의 지지 핀(support pin)들에 의해 지지된다면, 웨이퍼의 열적 휨은 커다란 아래방향의 힘들을 지지 핀들에 인가할 수 있고, 이는 잠재적으로 핀들과 웨이퍼 모두를 손상시키거나 파괴할 수 있다. 이러한 힘들은 또한 웨이퍼로 하여금 지지 핀들로부터 수직의 윗방향으로 자신을 움직이도록 할 수 있고, 이는 결과적으로 웨이퍼에 추가 손상을 줄 수 있는데, 왜냐하면 웨이퍼가 다시 아래로 떨어져 핀들과 부딪치기 때문이다. 만약 웨이퍼가 반경 방향의 안쪽으로 더 위치한 지지 핀들에 의해 지지된다면, 웨이퍼의 가장자리들은 아래방향으로 급속히 휠 수 있고, 웨이퍼를 지지하는 지지 플레이트(support plate)(이 위에 웨이퍼가 있음)와 부딪칠 수 있으며, 이는 잠재적으로 웨이퍼를 손상시킬 수 있거나 파괴할 수 있다. 추가적으로, 이러한 열적 휨의 발생이 급속히 일어나기 때문에, 웨이퍼의 다양한 영역들에 전해지는 초기 속도는 웨이퍼가 평형상태의 최소 스트레스 형상을 벗어나도록 함과 아울러 급속히 요동치도록 혹은 진동하도록 하는 경향이 있고, 결과적으로 추가적인 스트레스를 유발하며, 잠재적으로 웨이퍼를 손상시키거나 파괴할 수 있다.

조사 플래시로 인해 일어날 수 있는 반도체 웨이퍼의 급속 열적 변형에 추가하여, 반도체 웨이퍼들은 또한 가열처리 동안 다른 환경에서 열적으로 변형될 수도 있다.

예를 들어, 만약 열 경사도(thermal gradient)가, 상대적으로 더 느린 사전 가열 단계 동안 웨이퍼의 두께를 통해 존재한다면(예를 들어, 웨이퍼의 단지 한 면만을 조사한 결과로서, 혹은 불균등 파워로 양쪽 면들을 조사한 결과로서), 웨이퍼의 더 뜨거운 면은 보다 더 차가운 면보다 더 많이 열적으로 확장하고, 그럼으로써 웨이퍼로 하여금 돔 형상으로 변형되도록 하는 경향이 있으며, 이 경우 돔의 외면 표면 상에 더 뜨거운 면이 있다.

또 다른 예로서, 만약 필름이 웨이퍼의 한 표면에 도포된다면, 이 필름은 웨이퍼의 반대편 상의 물질(이는 웨이퍼 기판일 수 있거나, 혹은 반대편 면에 도포된 다른 필름일 수 있음)과는 다른 열팽창 계수(Coefficient of Thermal Expansion, CTE)를 가질 수 있다. 이것은 또한 웨이퍼의 열적 변형을 생성하는 경향이 있을 수 있다.

본 발명의 발명자들이 확인한 바로는, 가열처리 동안 반도체 웨이퍼 혹은 다른 워크피스 상에는 이러한 변형의 영향이 다수 존재한다는 것이다. 예를 들어, 본 발명의 발명자들은 웨이퍼의 표면에 의해 반사되거나 방출되는 전자기 방사의 측정은 웨이퍼의 변형으로 인해 일어나는 측정 에러가 발생하기 쉬울 수 있다는 것을 관측했다. 예를 들어, 만약 웨이퍼의 표면의 반사율이 측정되는 경우, 웨이퍼에 의해 반사되고 검출기에서 수신되는 조사 방사선의 세기는 변할 수 있는데, 왜냐하면 웨이퍼가 평평한 형상으로부터 돔 형상으로 열적으로 변형되었기 때문이며, 웨이퍼의 열적으로 변형된 돔 형상과 관련된 확대 혹은 구면 렌즈 효과로 인한 것으로, 이로 인해 측정 에러의 원인을 제공될 수 있다. 만약 이러한 반사율 측정이 방사율 보상 온도 측정(emissivity-compensated temperature measurement)을 생성하는데 사용된다면, 이러한 온도 측정에도 또한 이러한 측정 에러가 일어날 것이다.

가열처리시 열적 변형의 영향의 또 다른 예로서, 본 출원인이 또한 소유하고 있는 미국 특허출원 공개번호 US2004/0178553(이 특허문헌은 그 전체가 참조로 본 명세서에 통합됨)은, 단일 조사 플래시가 아닌 두 개의 연속적 플래시들에 의해 원하는 어닐링 온도까지 웨이퍼의 디바이스면이 가열되는 실시예를 개시한다. 초기 조사 플래시는 열적으로 웨이퍼를 돔 형상으로 변형시키고, 이 경우 디바이스면의 중심은 웨이퍼의 바깥쪽 경계보다 플래시 램프에 더 가깝게 있게 된다. 또 하나의 다른 조사 플래시는, 열적으로 웨이퍼가 이러한 돔 형상으로 변형될 때, 웨이퍼가 그 평형상태의 형상으로 되돌아가기 시작하기 전에, 디바이스면과 부딪치도록 타이밍이 맞추어져 있다. 이러한 실시예는, 웨이퍼를 일반적으로 평면 형상에 있는 동안 단지 단일의 조사 플래시에만 노출시킴으로서 디바이스면이 어닐링 온도까지 가열되는 경우보다 웨이퍼 손상 혹은 파손의 가능성을 더 낮추면서, 디바이스면이 원하는 어닐링 온도에 도달할 수 있게 한다. 본 발명의 발명자들이 또한 발견한 바로는, 어닐링 온도까지 디바이스면을 플래시 가열하기 전에, 디바이스면의 중심이 웨이퍼의 경계보다 플래시 램프에 더 가깝게 있도록 웨이퍼를 돔 형상으로 이처럼 사전변형시킴으로써 또한, 어닐링 플래시의 개시시에 웨이퍼의 중심이 웨이퍼의 바깥쪽 경계보다 플래시 램프로부터 더 멀리 있도록, 반대 방향으로 웨이퍼가 사전 변형되도록 하는 것보다 손상 혹은 파손의 가능성을 더 낮출 수 있다는 것이다. 따라서, 본 발명의 발명자들은, 웨이퍼의 중심이 플래시 램프에 더 가깝게 있도록 웨이퍼를 돔 형상으로 열적 변형시키는 것은 어떤 상황에서, 특히 높은 파워의 조사 플래시를 수용하기 위해 웨이퍼를 준비하는 예비 단계로서, 이로울 수 있다는 것을 발견했다. (사용된 용어의 이해를 쉽게 하기 위해, 웨이퍼의 중심이 웨이퍼의 바깥 경계 위로 수직 상승된 그러한 돔 형상은 본 명세서에서 "포지티브 돔(positive dome)" 혹은 "포지티브 곡률(positive curvature)" 돔 형상으로 언급된다. 반대로, 웨이퍼의 바깥쪽 경계가 웨이퍼의 중심 위로 수직 상승된 돔 형상은 본 명세서에서 "네거티브 돔(negative dome)" 혹은 "네거티브 곡률(negative curvature)" 돔 형상으로 언급된다.)

그러나, 반대로, 본 발명의 발명자들은 또한, 동일한 타입의 "포지티브 곡률"을 가진 열적 변형이, 그 크기에 따라, 그리고 가열처리 시스템의 물리적 파라미터들에 따라, 이롭지 않을 수 있다는 것도 발견했다. 예를 들어, 미국 특허번호 제7,501,607호는 웨이퍼의 열적 변형이 바람직하지 않은 온도 불균일 및 열폭주(thermal runaway)를 초래할 수 있다(이는 잠재적으로 웨이퍼 손상 혹은 파손을 일으킬 수 있음)고 개시하고 있다. 본 예에서, 만약 (예를 들어, 웨이퍼를 사전 가열하기 위해 디바이스면을 조사함으로써) 디바이스면이 웨이퍼의 후면보다 과도하게 더 뜨겁게 되는 방식으로 웨이퍼가 사전 가열된다면, 결과적인 열적 휨은 본 명세서에서 정의된 바와 같이 "포지티브" 방향에서 일어날 수 있을 것이며, 이 경우 웨이퍼의 중심 영역은 윗방향으로 약간 움직이고, 웨이퍼를 지지하는 지지 플레이트(이 위에 웨이퍼가 있음)로부터는 멀어지며, 웨이퍼의 바깥쪽 가장자리는 지지 플레이트에 더 가깝게 움직인다. 웨이퍼의 후면의 바깥쪽 가장자리가 이러한 열적 휨 하에서 지지 플레이트에 더 가깝게 움직이기 때문에, 후면의 바깥쪽 가장자리로부터 지지 플레이트로의 열의 전도 속도는 증가하고, 그 결과는 디바이스면과 후면 간의 온도 차이가 훨씬 더 커지게 되며, 이는 열적 휨 효과를 더 악화시키게 된다. 추가적으로, 바깥쪽 가장자리들은 수축하는 경향이 있는데, 왜냐하면 이들은 웨이퍼의 나머지 부분과 비교하여 차갑기 때문이며, 이는 또한 웨이퍼의 뜨겁고 확장된 중심이 열적으로 훨씬 더 휘도록 한다. 따라서, 웨이퍼가 더 많이 휘면 휠수록, 웨이퍼의 가장자리들로부터 지지 플레이트로의 전도는 더 커지게 되고, 이는 또한 후속 휨을 일으키고, 그리고 가장자리에서의 전도성 열 손실을 더 크게 한다. 이러한 상황에서, 열 폭주가 일어날 수 있고, 그리고 결과적으로 웨이퍼에서의 바람직하지 못한 큰 온도 경사도를 초래할 수 있다.이러한 불균일은 그 크기에 따라, 웨이퍼를 손상시키거나 심지어 파손할 수 있다. 사전 가열 단계에 추가하여, 이러한 열적 커플링 및 열폭주 영향은 또한 조사 플래시 이후 후속 냉각 단계 동안 일어날 수도 있다.

따라서, 조사 플래시로부터 발생하는 파손의 가능성을 감소시키는 이점을 가질 수 있는, 동일한 일반적 타입의 웨이퍼의 "포지티브" 곡률 변형은 또한, 곡률의 정도에 따라, 그리고 가열처리 시스템의 다른 파라미터에 따라, 바람직하지 못한 열 경사도를 초래할 수 있고, 잠재적으로 열폭주를 일으킬 수 있는 단점이 있을 수 있다.

본 발명의 예시적 실시예에 따르면, 워크피스의 가열처리 동안 상기 워크피스의 변형을 측정하는 단계와, 그리고 상기 워크피스의 변형을 측정하는 것에 응답하여 상기 워크피스의 상기 가열처리와 관련된 동작을 수행하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다. 이로운 점으로서, 가열처리 동안 워크피스의 변형을 측정함으로써, 적절하게, 가열처리 공정을 개선 혹은 수정하는 동작이 수행될 수 있다.

상기 워크피스는 반도체 웨이퍼를 포함할 수 있고, 그리고 상기 워크피스의 변형을 측정하는 단계는 상기 웨이퍼의 열처리 동안 변형을 측정하는 것을 포함할 수 있다.

상기 동작을 수행하는 단계는 상기 열처리 동안 상기 웨이퍼의 온도 측정에 변형 보정을 적용하는 것을 포함할 수 있다. 상기 적용하는 것은 상기 온도 측정을 획득하기 위해 사용되는 반사율 측정에 상기 변형 보정을 적용하는 것을 포함할 수 있다. 이로운 점으로서, 이러한 방법은 워크피스의 열변형으로 인한 측정 에러들을 보상할 수 있다.

상기 동작을 수행하는 단계는 상기 웨이퍼의 열처리를 수정하는 것을 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 열처리를 수정하는 것은 상기 웨이퍼의 원하는 변형을 측정하는 것에 응답하여 상기 웨이퍼의 표면에 입사하는 조사 플래시를 개시시키는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 이로운 점으로서, 상기 플래시로 인한 웨이퍼 손상 혹은 파손의 가능성은, 웨이퍼의 변형을 측정함과 아울러 상기 웨이퍼의 형상이, 원하는 변형 상태에 있을 때(예를 들어, 사전에 정의된 곡률 범위 내의 포지티브 돔 형상일 수 있음), 상기 조사 플래시를 개시시킴으로써 감소될 수 있다.

상기 수정하는 것은 상기 웨이퍼에서의 열폭주(thermal runaway)를 상쇄(counteract)시키는 것을 포함할 수 있다. 상기 수정하는 것은 상기 웨이퍼와 상기 웨이퍼 밑에 있는 지지 플레이트(support plate) 간의 간격을 증가시키는 것을 포함할 수 있다. 상기 수정하는 것은 상기 웨이퍼의 초기 형상과 비교하여 상기 웨이퍼의 변형을 감소시키는 것을 포함할 수 있다. 상기 수정하는 것은 상기 웨이퍼의 표면에 추가적인 열을 공급하는 것을 포함할 수 있다. 상기 수정하는 것은 상기 웨이퍼의 열처리를 중단시키는 것을 포함할 수 있다.

상기 변형을 측정하는 것은 상기 웨이퍼의 곡률을 측정하는 것을 포함할 수 있다. 상기 곡률을 측정하는 것은 상기 웨이퍼가 돔 형상(dome shape)으로 변형될 때 곡률 반경을 측정하는 것을 포함할 수 있다.

상기 곡률을 측정하는 것은 상기 웨이퍼에 의해 반사된 이미지에서의 변화를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 이미지에서의 변화를 측정하는 것은 상기 웨이퍼에 의해 반사된 이미지의 배율(magnification)에서의 변화를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로 혹은 추가적으로, 상기 이미지에서의 변화를 측정하는 것은 상기 웨이퍼의 표면에 수직인 적어도 두 개의 법선들을 식별하는 것을 포함할 수 있다.

상기 동작을 수행하는 단계는 상기 웨이퍼의 원하는 변형을 유발시키는 것을 포함할 수 있다. 상기 유발시키는 것은 상기 웨이퍼가 돔 형상으로 변형되도록 하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 유발시키는 것은 상기 웨이퍼가 돔 형상으로 변형되도록 하여, 상기 돔 형상에서 상기 웨이퍼의 중심이 상기 웨이퍼의 바깥쪽 경계보다 조사 플래시 소스에 더 가까이 있게 하는 것을 포함할 수 있다. 상기 변형되도록 하는 것은 상기 웨이퍼의 표면을 조사하여 상기 표면이 열적으로 확장되도록 하는 것을 포함할 수 있다. 상기 변형되도록 하는 것은 상기 웨이퍼의 반대방향 표면들을 선택적으로 조사하는 것을 포함할 수 있다. 상기 변형되도록 하는 것은 적어도 하나의 필름 코팅된 표면을 갖는 웨이퍼를 조사하는 것을 포함할 수 있다.

상기 방법은 상기 웨이퍼의 원하는 변형이 유발될 때 상기 웨이퍼의 표면에 입사하는 조사 플래시를 개시시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 예시적 실시예에 따르면, 워크피스를 가열처리하는 장치가 제공된다. 상기 장치는 상기 워크피스를 가열처리하도록 구성된 가열처리 시스템과, 그리고 상기 가열처리 시스템에 의해 상기 워크피스의 가열처리 동안 상기 워크피스의 변형을 측정하도록 구성된 측정 시스템을 포함한다. 상기 장치는, 상기 측정 시스템이 상기 워크피스의 변형을 측정하는 것에 응답하여, 상기 워크피스의 가열처리와 관련된 동작이 수행되도록 하기 위해, 상기 가열처리 시스템 및 상기 측정 시스템과 함께 동작하도록 구성된 프로세서 회로를 더 포함한다.

상기 워크피스는 반도체 웨이퍼를 포함할 수 있고, 상기 가열처리 시스템은 열처리 시스템을 포함할 수 있다.

상기 프로세서 회로는 열처리 동안 상기 웨이퍼의 온도 측정에 변형 보정을 적용하도록 구성될 수 있다. 상기 프로세서 회로는 상기 온도 측정을 획득하기 위해 사용되는 반사율 측정에 상기 변형 보정을 적용하도록 구성될 수 있다.

상기 프로세서 회로는 상기 측정 시스템이 상기 웨이퍼의 변형을 측정하는 것에 응답하여 상기 웨이퍼의 열처리를 수정하도록 구성될 수 있다.

상기 가열처리 시스템은 조사 플래시 소스를 포함할 수 있고, 그리고 상기 프로세서 회로는, 상기 측정 시스템이 상기 웨이퍼의 원하는 변형을 측정하는 것에 응답하여, 상기 가열처리 시스템을 제어하여 상기 웨이퍼의 표면에 입사하는 조사 플래시를 개시시키도록 구성될 수 있다.

상기 프로세서 회로는 상기 가열처리 시스템을 제어하여 상기 웨이퍼에서의 열폭주를 상쇄시키도록 구성될 수 있다. 상기 프로세서 회로는 상기 가열처리 시스템을 제어하여 상기 웨이퍼와 상기 웨이퍼 밑에 있는 지지 플레이트 간의 간격을 증가시키도록 구성될 수 있다. 상기 프로세서 회로는 상기 가열처리 시스템을 제어하여 상기 웨이퍼의 초기 형상과 비교하여 상기 웨이퍼의 변형을 감소시키도록 구성될 수 있다. 상기 프로세서 회로는 상기 가열처리 시스템을 제어하여 상기 웨이퍼의 표면에 추가적인 열을 공급하도록 구성될 수 있다. 상기 프로세서 회로는 상기 가열처리 시스템을 제어하여 상기 웨이퍼의 열처리를 중단시키도록 구성될 수 있다.

상기 측정 시스템은 상기 웨이퍼의 곡률을 측정하도록 구성될 수 있다. 상기 측정 시스템은 상기 웨이퍼가 돔 형상으로 변형될 때 곡률 반경을 측정하도록 구성될 수 있다. 상기 측정 시스템은 상기 웨이퍼에 의해 반사된 이미지에서의 변화를 측정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 측정 시스템은 상기 웨이퍼에 의해 반사된 이미지의 배율에서의 변화를 측정하도록 구성될 수 있다. 상기 측정 시스템은 이미지 소스 및 검출기를 포함할 수 있고, 상기 검출기는 상기 웨이퍼의 표면에 의한 상기 이미지 소스의 반사를 검출하도록 구성된다. 상기 검출기는, 예를 들어, 카메라를 포함할 수 있다. 대안적으로 혹은 추가적으로, 상기 측정 시스템은 상기 웨이퍼의 표면에 수직인 적어도 두 개의 법선들을 식별하도록 구성될 수 있다.

상기 프로세서 회로는 상기 가열처리 시스템을 제어하여 상기 웨이퍼의 원하는 변형을 유발하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서 회로는 상기 가열처리 시스템을 제어하여 상기 웨이퍼가 돔 형상으로 변형되도록 구성될 수 있다. 상기 돔 형상은, 예를 들어, 상기 돔 형상에서 상기 웨이퍼의 중심이 상기 웨이퍼의 바깥쪽 경계보다 조사 플래시 소스에 더 가까이 있는 돔 형상일 수 있다.

상기 프로세서 회로는 상기 가열처리 시스템을 제어하여 상기 웨이퍼의 표면을 조사하도록 구성될 수 있으며, 상기 조사에 의해 상기 표면이 열적으로 확장된다. 상기 프로세서 회로는 상기 가열처리 시스템을 제어하여 상기 웨이퍼의 반대방향 표면들을 선택적으로 조사하도록 구성될 수 있다. 상기 프로세서 회로는 상기 가열처리 시스템을 제어하여 적어도 하나의 필름 코팅된 표면을 갖는 웨이퍼를 조사하도록 구성될 수 있다.

상기 프로세서 회로는 상기 가열처리 시스템을 제어하여, 상기 웨이퍼의 원하는 변형이 유발될 때, 상기 웨이퍼의 표면에 입사하는 조사 플래시를 개시시키도록 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 예시적 실시예에 따르면, 워크피스의 가열처리 동안 상기 워크피스의 변형을 측정하는 수단과, 그리고 상기 워크피스의 변형을 측정하는 것에 응답하여 상기 워크피스의 상기 가열처리와 관련된 동작을 수행하는 수단을 포함하는 장치가 제공된다.

상기 워크피스는 반도체 웨이퍼를 포함할 수 있고, 그리고 상기 워크피스의 변형을 측정하는 수단은 상기 웨이퍼의 열처리 동안 변형을 측정하는 수단을 포함할 수 있다.

상기 동작을 수행하는 수단은 상기 열처리 동안 상기 웨이퍼의 온도 측정에 변형 보정을 적용하는 수단을 포함할 수 있다. 상기 변형 보정을 적용하는 수단은 상기 온도 측정을 획득하기 위해 사용되는 반사율 측정에 상기 변형 보정을 적용하는 수단을 포함할 수 있다.

상기 동작을 수행하는 수단은 상기 웨이퍼의 열처리를 수정하는 수단을 포함할 수 있다.

상기 수정하는 수단은 상기 웨이퍼의 원하는 변형을 측정하는 것에 응답하여 상기 웨이퍼의 표면에 입사하는 조사 플래시를 개시시키는 수단을 포함할 수 있다.

상기 수정하는 수단은 상기 웨이퍼에서의 열폭주를 상쇄시키는 수단을 포함할 수 있다. 상기 수정하는 수단은 상기 웨이퍼와 상기 웨이퍼 밑에 있는 지지 플레이트 간의 간격을 증가시키는 수단을 포함할 수 있다.

상기 수정하는 수단은 상기 웨이퍼의 초기 형상과 비교하여 상기 웨이퍼의 변형을 감소시키는 수단을 포함할 수 있다. 상기 수정하는 수단은 상기 웨이퍼의 표면에 추가적인 열을 공급하는 수단을 포함할 수 있다. 상기 수정하는 수단은 상기 웨이퍼의 열처리를 중단시키는 수단을 포함할 수 있다.

상기 변형을 측정하는 수단은 상기 웨이퍼의 곡률을 측정하는 수단을 포함할 수 있다. 상기 곡률을 측정하는 수단은 상기 웨이퍼가 돔 형상으로 변형될 때 곡률 반경을 측정하는 수단을 포함할 수 있다.

상기 곡률을 측정하는 수단은 상기 웨이퍼에 의해 반사된 이미지에서의 변화를 측정하는 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 이미지에서의 변화를 측정하는 수단은 상기 웨이퍼에 의해 반사된 이미지의 배율에서의 변화를 측정하는 수단을 포함할 수 있다. 상기 이미지에서의 변화를 측정하는 수단은 상기 웨이퍼의 표면에 수직인 적어도 두 개의 법선들을 식별하는 수단을 포함할 수 있다.

상기 동작을 수행하는 수단은 상기 웨이퍼의 원하는 변형을 유발시키는 수단을 포함할 수 있다. 상기 유발시키는 수단은 상기 웨이퍼가 돔 형상으로 변형되도록 하는 수단을 포함할 수 있다. 상기 유발시키는 수단은, 상기 웨이퍼가 돔 형상으로 변형되도록 하여 상기 돔 형상에서 상기 웨이퍼의 중심이 상기 웨이퍼의 바깥쪽 경계보다 조사 플래시 소스에 더 가까이게 하는 수단을 포함할 수 있다.

상기 변형되도록 하는 수단은 상기 웨이퍼의 표면을 조사하여 상기 표면이 열적으로 확장되도록 하는 수단을 포함할 수 있다. 상기 변형되도록 하는 수단은 상기 웨이퍼의 반대방향 표면들을 선택적으로 조사하는 수단을 포함할 수 있다. 상기 변형되도록 하는 수단은 적어도 하나의 필름 코팅된 표면을 갖는 웨이퍼를 조사하는 수단을 포함할 수 있다.

상기 장치는, 상기 웨이퍼의 원하는 변형이 유발될 때 상기 웨이퍼의 표면에 입사하는 조사 플래시를 개시시키는 수단을 더 포함할 수 있다.

워크피스를 가열처리하는 방법이 또한 개시된다. 이 방법은 상기 워크피스를 중간 온도까지 사전 가열하는 단계와, 그리고 상기 워크피스의 열전도 시간보다 적은 시간 내에 상기 중간 온도보다 더 큰 원하는 온도까지 상기 워크피스의 표면 영역만을 가열하기 전에 상기 워크피스의 원하는 변형을 유발시키는 단계를 포함한다.

워크피스를 가열처리하는 장치가 또한 개시된다. 이 장치는 가열 시스템 및 프로세서 회로를 포함한다. 상기 프로세서 회로는 상기 가열 시스템을 제어하여 상기 워크피스를 중간 온도까지 사전 가열하도록 함과 아울러 상기 워크피스의 열전도 시간보다 적은 시간 내에 상기 중간 온도보다 더 큰 원하는 온도까지 상기 워크피스의 표면 영역만을 가열하기 전에 상기 워크피스의 원하는 변형을 유발시키도록 구성된다.

워크피스를 가열처리하는 장치가 또한 개시된다. 이 장치는 상기 워크피스를 중간 온도까지 사전 가열하는 수단과, 상기 워크피스의 원하는 변형을 유발시키는 수단과, 그리고 상기 워크피스의 열전도 시간보다 적은 시간 내에 상기 중간 온도보다 더 큰 원하는 온도까지 상기 워크피스의 표면 영역만을 가열하는 수단을 포함한다.

본 발명의 예시적 실시예들의 다른 실시형태들 및 특징들은, 첨부되는 도면과 함께 이러한 실시예들에 관한 다음의 설명을 검토하는 경우, 본 발명의 기술분야에서 통상의 기술을 가진자들에게 명백하게 될 것이다.

본 발명의 실시예들을 나타내는 도면이 제공된다.

도 1은 두 개의 수직의 전면 벽들이 제거되어 도시된, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 급속 열처리(Rapid Thermal Processing, RTP) 시스템의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 시스템의 급속 열처리 시스템 컴퓨터(rapid thermal processing system computer, RSC)의 블럭도이다.
도 3은 도 2에 도시된 RSC의 프로세서 회로에 의해 실행되는 가열처리 및 변형 제어 루틴을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 이미지 소스, 반사형 반도체 웨이퍼, 및 검출기의 예시적 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 두 개의 서로 다른 예시적 웨이퍼 온도(T = 500 ℃ 및 T = 1050 ℃)에 대해, 웨이퍼의 디바이스면 온도와 후면 온도 간의 차이에 대해 작성된 퍼센트 반사율 측정 보정(percentage reflectivity measurement correction)의 그래프이다(온도 T = 1050 ℃에서의 기울기가 더 가파르다).
도 6은 알려진 장면 이미지 소스, 반사형 반도체 웨이퍼 및 카메라의 또 다른 예시적 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 구면의 표면에 수직인 두 개의 법선들을 예시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 워크피스를 가열처리하기 위한 장치가 일반적으로 100으로 도시되어 있다. 본 실시예에서, 장치(100)는 워크피스(106)를 가열처리하도록 구성된 가열처리 시스템과, 가열처리 시스템에 의한 워크피스의 가열처리 동안 워크피스의 변형을 측정하도록 구성된 측정 시스템과, 그리고 프로세서 회로(110)를 포함한다. 프로세서 회로(110)는 가열처리 시스템 및 측정 시스템과 함께 동작하도록 구성되어, 측정 시스템이 워크피스의 변형을 측정하는 것에 응답하여, 워크피스의 가열처리와 관련된 동작이 수행되도록 한다.

본 예에서, 가열처리 시스템은, 이하에서 더 상세히 설명되는, 후면 가열 시스템(150) 및 상면 가열 시스템(180)을 포함한다.

본 실시예에서는 또한, 측정 시스템이 복수의 측정 디바이스들(예를 들어, 이하에서 더 상세히 설명되는 도면 부호 160, 162, 164 및 102로 도시된 것들)을 포함한다.

워크피스( WORKPIECE )

본 실시예에서, 워크피스(106)는 반도체 웨이퍼(120)를 포함하고, 그리고 가열처리 시스템(heat-treating system)은 열처리 시스템(thermal processing system)을 포함한다. 특히, 본 실시예에서, 웨이퍼(120)는, 예를 들어 마이크로프로세서들과 같은 반도체 칩들의 제조에서 사용하기 위한 300 mm 직경의 실리콘 반도체 웨이퍼이다. 본 실시예에서, 워크피스(106)의 제 1 표면(104)은 웨이퍼(120)의 상면 혹은 디바이스면(122)을 포함한다. 마찬가지로, 본 실시예에서, 워크피스의 또 다른 표면(118)은 웨이퍼(120)의 후면 혹은 기판면(124)을 포함한다.

본 실시예에서, 웨이퍼(120)를 장치(100)에 삽입하기 전에, 웨이퍼의 디바이스면(122)은 이온 주입 프로세스를 거치게 되고, 이는 웨이퍼의 디바이스면의 표면 영역에 불순물 원자들 혹은 도펀트들을 도입한다. 이 이온 주입 프로세스는 웨이퍼의 표면 영역의 결정 격자 구조에 손상을 주고, 그리고 주입된 도펀트 원자들을 이들이 전기적으로 불활성화 상태에 있는 침입형 위치(interstitial sites)에 남게 한다.

도펀트 원자들을 격자 내의 치환형 위치(substitutional sites)로 이동시켜 이들이 전기적으로 활성화 상태에 있게 하고, 아울러 이온 주입 동안 일어나는 결정 격자 구조의 손상을 수선하기 위해, 웨이퍼의 디바이스면의 표면 영역은 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 가열처리에 의해 어닐링된다.

측정 시스템( MEASURING SYSTEM )

본 실시예에서, 장치(100)의 측정 시스템은 웨이퍼(120)의 곡률을 측정하도록 구성되며, 혹은 보다 구체적으로는, 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 웨이퍼가 돔 형상으로 변형될 때 곡률 반경을 측정하도록 구성된다.

본 실시예에서, 장치(100)의 측정 시스템은 복수의 측정 디바이스들을 포함한다. 특히, 본 예에서, 측정 시스템은 이미지 소스(image source)와 검출기를 포함하고, 이 검출기는 웨이퍼의 표면에 의한 이미지 소스의 반사를 검출하도록 구성된다.

특히, 본 실시예에서, 이미지 소스는 진단 조명 소스(diagnostic illumination source)(160)를 포함하고, 그리고 검출기는 웨이퍼(120)의 후면 표면(124)에 의한 진단 조명 소스(160)의 반사를 검출하도록 구성된 이미지화 디바이스(imaging device)(162)를 포함한다. 본 실시예에서, 측정 시스템은 또한 또 다른 검출기를 포함하고, 이것은 본 실시예에서 고속 방사계(fast radiometer)(164)이다.

본 실시예에서는, 본 명세서에서 달리 기술되는 것을 제외하고는, 진단 조명 소스(160), 이미지화 소스(162), 및 고속 방사계(164)는, 본 출원인이 또한 소유하고 있는 미국 특허번호 제7,445,382호(이 특허문헌은 참조로 본 명세서에 통합됨)에 보다 상세히 설명된 바와 같이 구성 및 정렬된다. 따라서, 본 실시예에서, 이미지화 디바이스(162)는 카메라를 포함하고, 이것은 본 실시예에서, 웨이퍼(120)의 후면(124)의 이미지들을 생성하도록 동작가능한 적외선 카메라이다. 본 실시예에서, 적외선 카메라는 다이오드 어레이(diode array), 또는 특히 포토다이오드 초점면 어레이(photodiode focal plane array)를 포함한다. 특히, 본 실시예에서, 적외선 카메라는 320x256 픽셀의 인듐-갈륨-비화물(Indium-Gallium-Arsenide, InGaAs) 포토다이오드 어레이를 포함하고, 이는 12 비트 감도를 가지고 있다. 이 카메라는 또한 집속 광학계(focussing optics)(미도시)를 포함하고, 그리고 약 1450 nm에 그 중심을 둔 협대역 필터를 더 포함하여, 이 카메라는 단지 1450 nm의 진단 파장 및 그 주변에 중심을 둔 매우 좁은 대역폭(예를 들어, ± 15 nm)에 대해서만 민감하다. 또한, 본 실시예에서, 진단 조명 소스(160)는, 1450 nm의 진단 파장에서 진단 플래시를 생성하도록 동작가능한, 숏아크 제논 아크 램프(short-arc xenon arc lamp)를 포함한다. 본 실시예에서, 디바이스들(160, 162 및 164)은 수냉식 윈도우(water-cooled window)(156)를 우회하도록 배치되어, 수냉식 윈도우(156)는 진단 조명 소스(160)에 의해 생성된 조명 방사선을 필터링하지 않으며, 이미지화 디바이스(162) 혹은 고속 방사계(164)에 의해 수신된 방사선도 필터링하지 않는다. 미국 특허번호 제7,445,382호에 더 상세히 설명된 바와 같이, 진단 조명 소스(160)와 이미지화 디바이스(162)의 동작을 동기화시키기 위해 동기화기(synchronizer)가 또한 제공된다. 간략한 설명을 위해, 미국 특허번호 제7,445,382호에 설명된 측정 시스템의 다양한 컴포넌트들의 더 세부적 사항들은 본 명세서에서 생략되었다.

미국 특허번호 제7,445,382호에 개시된 측정 방법보다 더 나은 유리한 점으로서, 본 실시예에서는, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 진단 조명 소스(160)와 이미지화 디바이스(162)가, 가열처리 동안 웨이퍼(120)의 변형을 측정하는데 사용됨과 아울러, 이미지화 디바이스(162)에 의해 획득된 웨이퍼의 후면 표면의 반사율 측정에 적용될 변형 보정을 생성하는데 사용된다.

본 실시예에서, 이미지화 디바이스(162)에 대한 진단 조명 소스(160)의 위치는 미국 특허번호 제7,445,382호에 개시된 바와 같은 이들의 상대적 구성과 비교하여 약간 변경되었다. 특히, 본 실시예에서, 진단 조명 소스(160)와 이미지화 디바이스(162)는, 진단 조명 소스(160)의 이미지가 웨이퍼의 후면(124)의 중심 영역에 의해 이미지화 디바이스(162)로 반사되도록 대칭으로 배치되고 각도가 맞추어져 있다.

장치(100)의 측정 시스템은 또한 상면 측정 시스템(102)을 포함할 수 있고, 이는 웨이퍼(120)의 디바이스면(122)의 온도를 측정하기 위해 혹은 다른 목적을 위해 사용될 수 있다.

대안적으로, 상면 측정 시스템(102)은 필요한 경우 소정의 실시예로부터 생략될 수 있다.

가열처리 시스템( HEAT - TREATING SYSTEM )

일반적으로, 본 명세서에서 설명되는 것을 제외하고는, 본 실시예의 장치(100)는 본 출원인이 또한 소유하고 있는 미국 특허 출원 공개번호 US2007/0069161(이 특허문헌은 참조로 본 명세서에 통합됨)에 개시된 가열처리 장치와 동일하다. 따라서, 간결한 설명을 위해, US2007/0069161에 개시된 장치(100)의 많은 세부적 사항들은 생략되었다.

US2007/0069161에 보다 상세히 설명된 바와 같이, 본 실시예에서, 장치(100)는 챔버(130)를 포함한다. 이 챔버(130)는 상부와 하부에 선택적으로 방사선을 흡수하는 벽들(132 및 134)를 포함하고, 이 벽들은 각각 선택적으로 흡수하는 수냉식 윈도우들(186 및 156)을 포함한다. 챔버(130)는 또한 정반사성의 반사성 측벽들을 포함하며, 이들 중 두 개가 136 및 138로 표시되어 있고, 이들 중 다른 두 개는 도면에서 간략한 설명을 위해 생략되었다. 워크피스(106)는 챔버(130)의 내부 지지 플레이트(140)의 쿼츠 윈도우(quartz window) 위에서, 복수의 쿼츠 핀들(미도시)에 의해, 지지될 수 있고, 그리고 복수의 추가적인 리트랙터블 핀(retractable pin)들(미도시)에 의해 가열처리의 위치로 낮추어지고 이 위치로부터 상승될 수 있다. 대안적으로, 워크피스는, 미국 특허 출원 공개번호 US2004/0178553(이 특허문헌은 참조로 본 명세서에 통합됨)에 개시된 바와 유사한 워크피스 지지 시스템(미도시)에 의해 지지될 수 있거나, 혹은 임의의 다른 적절한 수단에 의해 지지될 수 있다. 냉각 시스템(144)은 챔버(130)의 다양한 표면들을 냉각시키는 역할을 하며, 본 실시예에서 이 냉각 시스템(144)은 순환식 수냉 시스템을 포함한다.

본 실시예에서, 장치(100)의 가열 시스템은 웨이퍼(120)의 후면(124)을 가열하기 위한 후면 가열 시스템(150)을 포함한다. 후면 가열 시스템(150)은, US2007/0069161에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 수냉식 윈도우(156) 밑에 배치되는, 고강도 아크 램프(152) 및 반사기 시스템(154)을 포함한다.

언급된 바와 같이, 본 명세서에서 설명되는 신규한 기능 및 구조적 구성과는 다른, 장치(100) 및 그 구조적 컴포넌트들 그리고 이들의 기능들의 더 세부적 사항은 US2007/0069161에서 알 수 있다.

본 실시예에서, 장치(100)의 가열 시스템은 또한 상면 가열 시스템(180)을 포함한다. 이 실시예에서, 상면 가열 시스템(180)은 플래시 램프 시스템을 포함한다. 특히, 이 실시예에서, 상면 가열 시스템(180)은 제 1 램프(182), 제 2 램프(183), 제 3 램프(185), 제 4 램프(187), 그리고 반사기 시스템(184)을 포함하며, 이들은 챔버(130)의 수냉식 원도우(186) 바로 위에 배치된다.

대안적으로, 네 개보다 작은 수의 플래시 램프들, 예를 들어 단일 플래시 램프가 사용될 수 있다. 역으로 네 개보다 많은 수의 플래시 램프들, 예를 들어 상당히 많은 수의 플래시 램프들의 어레이가 사용될 수 있다.

본 실시예에서, 플래시 램프들 각각(182)은, 본 출원인이 또한 소유하고 있는 미국 특허 출원 공개번호 US2005/0179354(이 특허문헌은 참조로 본 명세서에 통합됨)에 개시된 바와 유사한, 캐나다 밴쿠버의 매티슨 테크날러지 캐나다사(Mattson Technology Canada, Inc.)에 의해 제조된 액냉식 플래시 램프(liquid-cooled flash lamp)를 포함한다. 이러한 점에서, 이러한 특정 타입의 플래시 램프는 종래의 플래시 램프들보다 뛰어나 수많은 이점을 제공함을 알 수 있고, 이러한 이점으로는, 예를 들어, 열처리의 일관성 및 반복가능성의 개선이 있을 수 있다. 대안적으로, 다른 타입의 플래시 램프들이 대신 사용될 수 있다. 보다 일반적으로는, 다른 타입의 조사 펄스 발생기(irradiance pulse generator)들, 예를 들어 마이크로웨이브 펄스 발생기, 또는 펄스화 레이저 혹은 스캐닝 레이저와 같은 것이 플래시 램프들 대신 대체될 수 있다.

추가적으로, 이 실시예에서, 플래시 램프들(182, 183, 185 및 187) 각각은 또한, 필요한 경우, 직류(direct current), 정상 상태 모드(steady state mode)에서 동작하도록 구성된다. 따라서, 하나 이상의 조사 플래시들로 웨이퍼(120)의 디바이스면(122)을 급속히 가열하는 것에 추가하여, 플래시 램프들은 또한, DC 아크 램프들로서 효과적으로 동작할 수 있어, (플래시 동안 보다도 상당히 적은 파워로) 디바이스면을 연속적으로 조사할 수 있다. 따라서, 다른 대안적 실시예들에서, 다른 타입의 비펄스 조사 소스들이 보충될 수 있거나 플래시 램프들 중 하나 이상의 플래시 램프 대신 대체될 수 있다.

본 실시예에서, 반사기 시스템(184)은, 두 개의 바깥쪽 플래시 램프들, 즉 제 1 플래시 램프(182)와 제 4 플래시 램프(187)가 동시에 점화될 때, 웨이퍼(120)의 디바이스면(122)을 균일하게 조사하도록 구성된다. 본 실시예에서, 반사기 시스템(184)은 또한, 두 개의 안쪽 플래시 램프들 중 어느 하나, 즉 제 2 플래시 램프(183) 또는 제 3 플래시 램프(185)가 개별 점화될 때, 웨이퍼(120)의 디바이스면(122)을 균일하게 조사하도록 구성된다. 이러한 반사기 시스템의 예는, 캐나다 밴쿠버의 매티슨 테크날러지 캐나다사에 의해, 플래시 보조 급속 열처리(flash-assisted Rapid Thermal Processing, fRTP™) 시스템의 컴포넌트로서 제조된다.

본 실시예에서, 상면의 가열 시스템(180)은 또한 파워 서플라이 시스템(power supply system)(188)을 포함하며, 이 파워 서플라이 시스템(188)은 플래시 램프들(182, 183, 185 및 187)에 전력을 공급하여 조사 플래시를 생성하도록 한다. 본 실시예에서, 파워 서플라이 시스템(188)은, 개별 플래시 램프들(182, 183, 185 및 187) 각각에 전력을 공급하기 위한 개별적 전력 공급 시스템들(189, 191, 193 및 195)을 포함한다.

특히, 파워 서플라이 시스템(188)의 전력 공급 시스템들(189, 191, 193 및 195) 각각은 플래시 램프들(182, 183, 185 및 187) 각각에 대한 파워 서플라이 시스템으로서 동작하고, 그리고 각각의 플래시 램프에 입력 파워의 "스파이크(spike)"을 공급하여 원하는 조사 플래시가 생성되도록 하기 위해 사전 충전되고 이후 급격히 방정될 수 있는 펄스화 방전 유닛(pulsed discharge unit)을 포함한다. 특히, 본 실시예에서, 펄스화 방전 유닛들 각각은, 7.9 mF 캐패시터들의 쌍(미도시)(펄스화 방전 유닛 당 15.8 mF)을 포함하는데, 이 커패시터들은, 예를 들어, 96.775 kJ까지의 전기 에너지를 저장하기 위해 3500 V에서 충전될 수 있고, 그리고짧은 시간, 예를 들어, 0.5 내지 1.5 ms 내에 이렇게 저장된 에너지를 그 각각의 플래시 램프에 방전할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서, 상면의 가열 시스템(180)은 387.1 kJ까지의 전기적 에너지를 저장할 수 있고, 그리고 총 지속시간이 워크피스(106)의 열전도 시간보다 적은 조사 펄스의 형태로 플래시 램프들(182, 183, 185 및 187)을 통해 이러한 에너지를 방전시킬 수 있다. 대안적으로, 더 크거나 더 작은 파워 서플라이들, 또는 다른 타입의 파워 서플라이들로 대체될 수 있다.

필요한 경우, 전력 공급 시스템들(189, 191, 193 및 195) 각각은, 각각의 조사 플래시를 생성하는 펄스화 방전의 피드백 제어를 위해, 펄스화 방전 유닛 및 각각의 플래시 램프와 통신하는 파워 제어 회로를 포함할 수 있다. 대안적으로, 이러한 파워 제어 회로들 및 피드백 제어는, 만약 이들이 특정 실시예에서 필요하지 않다면, 생략될 수 있다. 이러한 피드백 제어를 제공하기 위한 파워 제어 회로들의 예들은, 본 출원인이 또한 소유하고 있는 미국 특허 출원 공개번호 US2008/0273867(이 특허문헌은 참조로 본 명세서에 통합됨)에 설명되어 있다.

개개의 전력 공급 시스템들(189, 191 ,193 및 195)의 더 세부적 사항뿐만 아니라 이에 대응하는 파워 제어 회로들의 세부적 사항도 앞서 언급된 US2007/0069161에 개시되어 있다.

RTP 시스템 컴퓨터( RTP SYSTEM COMPUTER )( RSC )

도 1 및 도 2를 참조하면, RTP 시스템 컴퓨터(RTP System Computer)(RSC)(112)가 도 2에서 보다 상세히 도시되어있다. 본 실시예에서, RSC는 프로세서 회로(110)를 포함하고, 본 실시예에서, 이 프로세서 회로(110)는 마이크로프로세서(210)를 포함한다. 그러나, 더 일반적으로는, 본 명세서에서, 용어 "프로세서 회로"는, 본 명세서 및 공통적인 일반적 지식을 통해 본 발명의 기술분야에서 통상의 기술을 갖는 것으로 이론상 존재하는 기술자가 본 명세서에서 설명되는 기능들의 수행을 위해 이 마이크로프로세서(210) 대신 사용할 수 있는 임의 타입의 디바이스 혹은 이러한 디바이스들의 조합을 광범위하게 포괄하는 의미를 갖도록 의도되었다. 이러한 디바이스들은 다른 타입의 마이크로프로세서들과, 마이크로제어기들과, 다른 집적 회로들과, 다른 타입의 회로들 또는 회로들, 로직 게이트들 혹은 게이트 어레이들의 조합들과, 또는 임의 종류의 예를 들어 단독으로 혹은 예를 들어, 동일한 위치에 배치되거나 혹은 서로로부터 원격 위치에 배치되는 그러한 다른 디바이스들과 결합되는 프로그래밍가능 디바이스들을 포함할 수 있다(하지만 이러한 것에만 한정되는 것은 아님).

본 실시예에서, 마이크로프로세서(210)는 저장 디바이스(220)와 통신하고, 본 실시예에서, 이 저장 디바이스(220)는 하드 디스크 드라이브를 포함한다. 저장 디바이스(220)는 하나 이상의 루틴들을 저장하는데 사용되며, 이 루틴들은 본 명세서에서 설명되는 다양한 기능들이 수행될 수 있도록 마이크로프로세서(210)를 구성 혹은 프로그래밍한다. 특히, 본 실시예에서, 저장 디바이스(220)는, 가열처리 및 변형 제어 루틴(240)을 저장하며, 이는 이하에서 더 상세히 설명된다. 본 실시예에서, 저장 디바이스(220)는 또한 마이크로프로세서(210)에 의해 수신 혹은 사용되는 데이터의 다양한 타입들을 저장하기 위해 사용될 수도 있다. 필요한 경우, 저장 디바이스(220)는 또한 추가적인 기능들을 수행하기 위해 추가적인 루틴들 및 데이터(예를 들어, 앞서 언급된 본 출원인이 또한 소유하고 있는 미국 특허 공개번호 US2007/0069161 및 US2008/0273867에 설명된 루틴들 및 데이터 중 임의의 것)를 저장할 수도 있다.

본 실시예에서, 마이크로프로세서(210)는 또한 메모리 디바이스(260)와 통신하고, 본 실시예에서 메모리 디바이스(260)는 랜덤 액세스 메모리(Random Access Memory, RAM)를 포함한다. 본 실시예에서, 저장 디바이스(220)에 저장된 다양한 루틴들은 마이크로프로세서(210)로 하여금, 이 마이크로프로세서(210)에 의해 측정되거나 계산되거나 혹은 사용되는 다양한 특성들 혹은 파라미터들을 저장하기 위해 RAM 내에 다양한 레지스터들 혹은 저장소들을 정의하도록 하고, 이러한 것에는 변형 파라미터 저장소(278) 및 변형 보정 레지스터(282)가 있으며, 뿐만 아니라 다른 저장소들 및/또는 레지스터들(미도시)도 있다.

본 실시예의 마이크로프로세서(210)는 또한, 도 1에 도시된 장치(100)의 다양한 디바이스들(예를 들어, 상면 측정 시스템(102)(만약 제공되는 경우), 상면 가열 시스템(180), 뿐만 아니라, 다른 시스템 컴포넌트들, 예를 들어, 후면 가열 시스템(150), 진단 조명 소스(160), 이미지화 디바이스(162), 고속 방사계(164), 및 다양한 사용자 입력/출력 디바이스들(미도시)(예를 들어, 키보드, 마우스, 모니터, 하나 이상의 디스크 드라이브들(예를 들어, CD-RW 드라이브, 및 플로피 디스켓 드라이브), 및 프린터)을 포함함)과 통신하기 위해, 입력/출력(I/O) 인터페이스(250)와 통신한다. 본 실시예에서, I/O 인터페이스(250)는, 후면 가열 시스템(150) 및 상면 가열 시스템(180)에 의해 요구되는 큰 전류 및 급속 전기 방전으로부터 일어나는 전자기 간섭 및 전기적 노이즈에 의해 야기되는 장애를 피하기 위해, 광섬유 네트워크(미도시)를 통해 이러한 디바이스들 중 적어도 일부(예를 들어, 고속 방사계(164) 및 상면 측정 시스템(102)과 같은 것)와 통신하기 위한 광-전기 변환기(optical-electrical converter)를 포함한다.

동작( OPERATION )

가열처리 및 변형 제어 루틴( HEAT - TREATING AND DEFORMATION CONTROL ROUTINE )

도 2 및 도 3을 참조하면, 가열처리 및 변형 제어 루틴이 도 3에서 일반적으로 240으로 도시된다.

본 실시예에서, 가열처리 및 변형 제어 루틴(240)은, 가열처리 시스템이 본 출원인이 또한 소유하고 있는 미국 특허출원 공개번호 US2008/0273867에 개시된 바와 약간 유사한 방식(하지만, 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 워크피스 변형 측정, 변형 제어 및 관련 동작들을 포함하도록 수정되어 있음)으로 워크피스를 가열처리하도록 제어하기 위해 프로세서 회로(110)를 프로그래밍하거나 구성한다. 간결한 설명을 위해, 그리고 본 실시예의 신규한 특징들이 보다 잘 이해되도록 하기 위해, 가열처리 싸이클의 사전 가열 부분 및 플래시 가열 부분이 아래에서 간결하게 설명되며, 이 경우 본 출원인이 또한 소유하고 있는 미국 특허출원 공개번호 US2008/0273867에 개시된 바와 같은 그러한 사전 가열 싸이클의 많은 세부적 사항들은 본 명세서에서 생략되어 있다. 대안적으로, 본 실시예의 변형 측정 및 제어 실시형태는 다른 가열처리 싸이클(예를 들어, 단지 몇가지 예를 들어 보면, 본 출원인이 또한 소유하고 있는 미국 특허 출원 공개번호 US2007/0069161 또는 본 출원인이 또한 소유하고 있는 미국 특허번호 제6,594,446호, 제6,941,063호, 제6,963,692호, 및 제7,445,382호에 개시된 것)과 결합되어 사용될 수 있다.

일반적으로, 본 실시예에서, 가열처리 및 변형 제어 루틴(240)은, 측정 시스템을 제어하도록 프로세서 회로(110)를 구성하여, 측정 시스템이 가열처리 시스템에 의한 워크피스의 가열처리 동안 워크피스의 변형을 측정하도록 한다. 가열처리 및 변형 제어 루틴(240)은 또한, 가열처리 시스템 및 측정 시스템과 함께 동작하도록 프로세서 회로(110)를 구성하여, 워크피스의 측정된 변형에 응답하여, 워크피스의 가열처리와 관련된 동작이 수행되도록 한다. 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 이러한 동작들은, 가열처리를 제어하기 위해 획득되고 사용되는 반사율 및/또는 온도 측정들에 변형 보정을 적용하는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로, 혹은 추가적으로, 이러한 동작들은, 예를 들어, 조사 플래시의 개시 전에 웨이퍼의 원하는 변형을 유발시킴으로써, 혹은 웨이퍼와 지지 플레이트 간의 간격을 변경시킴으로써, 혹은 가열처리 싸이클을 중단시킴으로써, 더 직접적으로 개입하는 것을 포함할 수 있다.

이 실시예에서, 가열처리 및 변형 제어 루틴(240)은 코드들로 된 첫 번째 블럭(301)에서 시작하고, 이 블럭은 프로세서 회로(110)가 가열처리 시스템을 제어하도록 하여 가열처리 시스템이 중간 온도까지 워크피스(106)를 사전 가열하기 시작하도록 한다. 특히, 본 예시적 블럭(301)은 프로세서 회로가 후면 가열 시스템(150)을 제어하도록 하여, 후면 가열 시스템(150)이 웨이퍼(120)의 후면 혹은 기판면(124)을 조사하기 시작하도록 하고, 웨이퍼의 열전도 시간보다 더 느린 램프 레이트(ramp rate)(예를 들어, 150 ℃/초)에서 중간 온도까지 웨이퍼를 사전 가열하도록 한다. 본 실시예에서, 상면 가열 시스템(180)은 사전 가열 단계의 초반부 동안 사용되지 않지만, 사전 가열 단계의 후반부 가까이에서는 활성화되어, 블럭(312)과 함께 아래에서 설명되는 바와 같이, 조사 플래시의 개시 전에 워크피스의 원하는 변형이 유발되도록 한다. 따라서, 사전 가열 단계의 초반부 동안, 웨이퍼를 통한 열 경사도가 존재하고, 이 경우 후면(124)은 상면(122)보다 약간 더 뜨거워, 웨이퍼가 "네거티브" 곡률 형상(도 4에 도시된 곡률의 방향과 반대 방향)으로 변형되도록 한다. 장점으로서, 이러한 네거티브 곡률 형상은 사전 가열 단계 동안 열폭주를 방지하는 경향이 있다.

본 실시예에서, 코드들로 된 다음 블럭(302)은 프로세서 회로(110)가 측정 시스템을 제어하도록 하여, 측정 시스템이 가열처리 시스템에 의해 워크피스의 가열처리 동안 워크피스의 변형을 측정하도록 한다. 특히, 이 실시예에서, 블럭(302)은 프로세서 회로가 측정 시스템을 제어하도록 하여, 측정 시스템이 웨이퍼의 곡률을 측정하도록 한다. 특히, 이 실시예에서, 블럭(302)은 프로세서 회로가 측정 시스템을 제어하도록 하여, 웨이퍼가 돔 형상으로 변형될 때 측정 시스템이 곡률 반경을 측정하도록 한다.

이와 관련하여, 도 2, 도 3, 및 도 4를 참조하면, 웨이퍼(120)가 도 4에서 초기에 평평한 디스크 형상(402)으로, 그리고 후속의 열적으로 변형된 돔 형상(404)으로 도시되어 있다(축척은 없으며, 예시적 설명을 위해 변형은 과장되게 도시됨). 워크피스가 300 mm 직경의 실리콘 반도체 웨이퍼인 본 실시예에서, 만약 상면(122)과 후면(124)의 각각의 온도들 간에 온도차(dT)가 존재하고, 온도차(dT)의 크기가 약 100℃보다 작다면, 이러한 온도 경사도는 웨이퍼(120)를 구면의 돔 형상으로 열적으로 변형시키는 경향이 있다. 이 웨이퍼는 대략 100 ms(웨이퍼의 진동 주기(oscillation period)의 10배) 후에 이러한 돔 형상으로 이완되는 경향이 있다. 온도차(dT)의 변화율이 이 이완 시간과 비교해서 느리다면 웨이퍼는 임의의 곡률 반경(RC)을 갖는 구면의 돔 형상을 유지하는 경향이 있다. 이러한 조건은 전형적으로는, (바람직하게는 약 250℃/s보다 낮은 속도에서) 사전 가열하는 것, 일정한 온도에 담그는 것 혹은 냉각시키는 것을 포함하는 급속 열처리 싸이클의 일부분들 동안 만족되고, 따라서 이러한 조건이 만족될 때 웨이퍼의 두께를 통한 온도 경사도가 웨이퍼를 구면의 돔 형상으로 열적으로 변형시킬 것으로 예측될 수 있다. (이러한 조건은 디바이스면을 원하는 어닐링 온도까지 가열하기 위한 후속의 조사 플래시 동안 만족되지 않는데, 왜냐하면 dT의 변화율이 앞서 언급된 이완 시간보다 훨씬 더 빠르고, 온도차(dT)의 크기가 100℃보다 훨씬 더 커, 구면 돔 형상의 추정은 이처럼 상부면의 급속의 강한 단열적 가열 동안 유효하지 않기 때문이다. 더욱이, 웨이퍼의 변형을 구면의 돔 형상으로서 모델링하는 것은 단지 편리한 1차 근사법(first-order approximation)이고, 이 근사법은 많은(그러나 반드시 모두 가능할 필요는 없는) 애플리케이션들에 있어 적합할 수 있다. 실제로, 해당 가열처리 싸이클에 따라, 웨이퍼는 돔 형상이 아닌 형상으로 변형될 수 있는데, 예를 들어, 반경의 두 수직 라인들을 따르는 곡률이 반대 부호일 수 있는 말안장 형상(saddle shape)과 같은 형상일 수 있다. 따라서, 대안적으로, 본 실시예의 다른 더 복잡한 변형된 실시예들이 대신 사용될 수 있는바, 예를 들어 웨이퍼의 변형된 형상의 더 정확한 맵을 제공하기 위해 단일 위치가 아닌 복수의 위치들에서 웨이퍼의 변형을 측정할 수 있다.)

예시적 목적으로, 도 4에 도시된 열적으로 변형된 돔 형상(404)은 "포지티브" 곡률을 가지며, 이 경우 웨이퍼의 중심 영역은 웨이퍼의 바깥쪽 경계와 비교하여 수직 상승되어 있고, 이는 상면 온도가 후면 온도를 초과하는 것에 대응한다. 이 실시예에서, 이러한 "포지티브 곡률" 형상은 조사 플래시 직전의 원하는 변형에 대응한다. 이 실시예에서, 이 원하는 변형은, 블럭(312)과 함께 아래에서 설명되는 바와 같이, 사전 가열 싸이클의 끝에서 유발된다. 대안적으로, 웨이퍼(120)는, 웨이퍼의 중심 영역이 수직방향에서 웨이퍼의 바깥쪽 경계와 비교하여 더 낮은 "네거티브" 방향으로 휘어질 수 있으며, 이는 후면 온도가 상면 온도를 초과하는 것에 대응한다. 이 실시예에서, 이러한 "네거티브" 곡률은 앞서의 블럭(301)에서 설명된 바와 같이 사전 가열 단계의 초반부 동안 유발되며, 이 동안 단지 웨이퍼의 후면(124)만이 조사되어 가열된다. 또는, 다른 대안적인 것으로서, 웨이퍼의 이러한 변형은, 웨이퍼를 통한 온도 경사도를 반드시 필요로 함이 없이, 서로 다른 열팽창 계수들을 갖거나, 혹은 인가시 서로 다른 잔여 응력들을 갖는 웨이퍼 상의 하나 이상의 필름들을 사용해서, 유발될 수 있거나 일어날 수 있다.

이 실시예에서, 블럭(302)은 프로세서 회로(110)가 측정 시스템을 제어하도록 하여, 예를 들어 웨이퍼가 포지티브 돔 형상(404) 혹은 그 미러 이미지인 네거티브 돔 형상과 같은, 돔 형상으로 변형될 때, 측정 시스템이 웨이퍼(120)의 곡률 반경(RC)을 측정하도록 한다. 특히, 블럭(302)은 프로세서 회로가 측정 시스템을 제어하도록 하여, 측정 시스템이 웨이퍼에 의해 반사된 이미지에서의 변화를 측정함으로써 곡률 반경을 측정하도록 한다. 또한, 특히, 블럭(302)은 프로세서 회로가 측정 시스템을 제어하도록 하여 측정 시스템이 웨이퍼에 의해 반사된 이미지의 배율에서의 변화를 측정하도록 한다.

이와 관련하여, 곡률 반경(RC)은 다음과 같이 주어진다.

여기서 D는 웨이퍼의 두께이고, dT는 웨이퍼의 상면과 후면 간의 온도차이며,

는 웨이퍼의 열팽창 계수이다. 그러나, 아래에서 설명되는 바와 같이, 워크피스의 복사율-보상 온도 값(emissivity-compensated temperature value)들을 측정하는데 사용되는 반사율 측정들에 변형 보정을 계산하여 인가할 수 있도록 하기 위해, 측정된 온도차(dT)에 의존하여 곡률 반경을 계산하는 것은 바람직하지 않고, 오히려, 곡률 반경(RC)을 따로 획득하는 것이 바람직하다.

진단 조명 소스(160)의 반사된 이미지의 크기 대 그 실제 크기의 비율인, 배율 M은 대략 다음과 같이 주어진다.

여기서, S는 소스로부터 웨이퍼의 후면(124)의 중심 영역까지의 거리이다.

본 예에서, 배율 M은, 진단 조명 소스(160)의 반사된 이미지의 면적에서의 변화를 측정함으로써, 이미지화 소스(162)에 의해 직접 측정된다. 특히, 만약 이미지화 디바이스(162)가 진단 조명 소스(160)의 반사된 이미지를 (웨이퍼(120)가 초기에 자신의 평평한 형상(402)에 있는) 시간 t₀에서 초기 면적 A₀을 갖는 것으로 관측한다면, 그리고 진단 조명 소스(160)의 반사된 이미지를 (웨이퍼(120)가 자신의 변형된 돔 형상(404)에 있는) 후속 시간 t_n에서 면적 A_n을 갖는 것으로 관측한다면, 배율 M_n은 다음과 같이 추정될 수 있다.

따라서, 이 실시예에서, 블럭(302)이 프로세서 회로(110)에 의해 실행될 때마다, 블럭(302)은 프로세서 회로가 이미지화 디바이스(162)를 제어하도록 하여 이미지화 디바이스(162)가 웨이퍼(120)의 후면(124)의 중심 영역에 의해 반사된 진단 조면 소스(160)의 이미지의 면적 A를 측정하도록 한다. 처음 이러한 이미지의 면적 값 A₀은 가열처리 싸이클이 개시되는 시간 t₀에 대응하고, 이 시간에 웨이퍼(120)는 여전히 자신의 평평한 형상(402)에 있으며, 그리고 블럭(302)은 프로세서 회로(110)가 도 2에 도시된 RAM에서의 변형 파라미터 저장소(278)에 이 초기 값들(A₀, t₀)을 저장하도록 한다. 후속으로 측정된 이미지 면적 값 A_n은 가열처리 싸이클 동안의 후속 시간 t_n에 대응하는 값이다.

각각의 이미지 면적 값 A₀, A_n은 진단 조명 소스에 의해 생성된 진단 플래시의 면적의 측정치를 나타낼 수 있다. 대안적으로, 만약 진단 조명 소소가 활성화되지 않을 때에도, 카메라가 진단 조명 소소의 면적을 측정하기에 충분한 주변 조명이 챔버 내에 있다면, 각각의 이미지 면적은 진단 조명 소스가 활성화되지 않을 때에도 획득될 수 있다. 대안적으로, 다른 적절한 면적 혹은 유효 면적이 웨이퍼의 곡률을 결정하기 위해 측정될 수 있다. 예를 들어, 필요한 경우, 진단 조명 소스는 네 개의 연속적인 소스들(예를 들어, 광섬유들)로 대체될 수 있으며, 이 소스들 각각은 웨이퍼의 중심 영역을 향해 광을 투사시켜, 정사각형의 네 개의 코너들의 이미지가 반사되어 카메라로 투사되도록 한다. 이후, 대각선들의 배율이 카메라로 측정될 수 있어 이 정사각형의 면적의 어림값이 획득될 수 있다. 대안적으로, 웨이퍼의 변형은 임의의 다른 적절한 방식으로 측정될 수 있다. 이러한 대안적 실시예의 하나가, 가열처리 및 변형 제어 루틴의 설명이 끝나고, 이하에서 보다 상세히 설명된다.

이 실시예에서, 반사된 이미지 면적 A_n의 각각의 후속적 측정에 있어, 블럭(302)은 프로세서 회로(110)가 앞서의 수학식 3으로부터 대응하는 배율값 M_n을 계산하도록 하고, 뿐만 아니라 앞서의 수학식 2로부터 결과적인 곡률 반경 RC를 계산하도록 하는바, 즉, 그 해당 식은 다음과 같다.

블럭(302)은 프로세서 회로가 도 2 도시된 변형 파라미터 저장소(278)에 각각의 이러한 데이터 세트(A_n, t_n, M_n, RC_n)를 저장하도록 한다. 도 4에서 404로 도시된 바와 같은 "포지티브 돔" 곡률(웨이퍼의 중심이 웨이퍼의 바깥쪽 경계 영역보다 위로 수직 상승되어 있음)의 경우에, A_n>A₀, M_n>1, RC_n<0 그리고 RC_n은 A_n이 A₀에 접근함에 따라 음의 무한대로 접근하여 평탄한 평면 웨이퍼 형상에 접근하게 된다. 역으로, 웨이퍼의 중심이 웨이퍼의 바깥쪽 경계 영역보다 아래 수직 하강되어 있는 "네거티브 돔" 곡률의 경우, A_n<A₀, 0<M_n<1, RC_n>0 그리고 RC_n은 A_n이 A₀에 접근함에 따라 양의 무한대로 접근하여 평탄한 평면 웨이퍼 형상에 접근하게 된다. 따라서, 저장된 곡률 반경 값 RC_n의 부호는 웨이퍼가 변형된 방향을 나타내고(음의 값은 포지티브 돔 곡률을 암시하고, 양의 값은 네거티브 돔 곡률을 암시함), 그리고 저장된 곡률 반경 값 RC_n의 크기는 돔의 곡률을 표시한다(그 값이 매우 크면 실질적으로 평평한 형상을 암시하고, 그리고 그 값이 보다 작은 값이면 점점 더 휘어지는 돔 형상을 암시함).

도 3 및 도 4를 참조하면, 블럭(302)의 실행 이후, 블럭(304)은 프로세서 회로(110)가 열처리 동안 웨이퍼의 온도 측정에 변형 보정을 적용하도록 한다. 특히, 이 실시예에서, 블럭(304)은 프로세서 회로가 온도 측정을 획득하기 위해 사용되는 반사율 측정에 변형 보정을 적용하도록 한다.

이와 관련하여, 일반적으로 이 반사율 측정은, 웨이퍼의 복사율 보상 온도 측정을 획득하기 위해, 가열처리 동안 웨이퍼의 복사율을 결정하는데 사용될 수 있다. 반사율 측정은, 웨이퍼의 표면에 입사되는 소스 방사선의 강도에 대한, 웨이퍼의 표면에 의해 반사되는 검출된 방사선의 비율을 측정함으로써 획득될 수 있다. 예를 들어, 복사율 보상 온도 측정을 획득하기 위한 하나의 예시적 방법은, 본 출원인이 또한 소유하고 있는 미국 특허번호 제6,303,411호(참조로 본 명세서에 통합됨)에 개시되어 있다. 또 다른 방법으로서 더 복잡한 방법이 미국 특허번호 제7,445,382호에 개시되어 있으며, 여기서 진단 조명 소스(160)와 이미지화 디바이스(162)는, 이미지화 디바이스(162)가, 1450 nm의 진단 파장에서, 진단 조명 소스(160)에 의해 생성된 진단 조명 플래시의 후면(124)에 의한 반사를 측정함으로써, 웨이퍼(120)의 후면(124)의 방향성 반사율(directional reflectivity)을 측정할 수 있도록 구성 및 동기화되어 있다. 이후, 측정된 방향성 반사율 측정에 산란 보정이 적용되어 후면(124)의 반사율 측정이 산출되고, 이것은 이후 후면(124)의 온도의 복사율 보상 온도 측정을 생성하는데 사용된다.

일반적으로, 임의의 이러한 반사율 측정은, 예를 들어, 만약 반사를 행하는 후면 표면(124)의 형상이 초기 평평한 형상(402)으로부터 후속적으로 변형되는 돔 형상(404)으로 변한다면, 측정 에러를 일으키기 쉽다. 특히, 이미지화 디바이스(162)가 웨이퍼의 후면(124)의 중심 영역에 의해 반사된 진단 조명 소스(160)의 반사된 이미지를 관측할 때, 반사된 이미지에 대한 이미지화 디바이스에 의해 검출된 방사선의 양은 반사된 이미지에 의해 그 경계가 정해지는 입체각(solid angle)에 비레한다. 블럭(302)과 함께 앞서 설명된 바와 같이, 만약 시간 t_n에 있다면, 웨이퍼(120)는 자신의 초기 평평한 형상(402)으로부터 변형되어 변형된 돔 형상(404)이 되고, 이미지화 디바이스(162)에서 수신된 바와 같은 반사된 이미지는 인자 M_n만큼 유효하게 확대된다. 따라서, 이 실시예에서, 블럭(304)은 프로세서 회로(110)로 하여금 보정되지 않은 반사율 측정치 R_RAWn에 변형 보정을 적용하여, 보정된 반사율 값 R_CORn을 얻도록 하고, 그 보정된 반사율 값은 다음과 같다.

반사율 측정치들에 이러한 변형 보정을 적용하는 것은 임의의 적절한 방식으로 달성될 수 있다. 예를 들어, 이 실시예에서, 블럭(304)이 실행될 때마다, 블럭(304)은 프로세서 회로(110)로 하여금 도 2에 도시된 RAM(260)에서의 변형 보정 레지스터(282)에 업데이트된 변형 보정 값

을 저장하도록 하며, 이는 시간 t_n에서의 웨이퍼(120)의 현재 변형된 형상과 관련된 현재 배율 M_n에 대응하는 값이다. 웨이퍼의 후면(124)의 방향성 반사율 R_WAF가 미국 특허번호 제7,445,382에서 개시된 바와 같이 측정되는 본 실시예에서, 이 후단의 반사율 측정 방법은 수정되는바, 즉, 이 실시예에서, 블럭(304)은 프로세서 회로(110)로 하여금 이 측정된 방향성 반사율 값 R_WAF을 변형 보정 레지스터(282)에 저장된 변형 보정 값

과 곱하여 변형 보정된 반사율 값에 이르도록 한다. 이후, 이러한 변형-보정된 반사율 값에 산란 보정이 적용되어 최종 반사율 값이 획득되며, 이 또한 복사율-보상된 온도 측정을 획득하는데 사용된다. 따라서, 이 실시예에서, 변형 보정을 방향성 반사율 값에 적용하는 것은 유효하게 변형 보정을 후면(124)의 온도 측정치에 적용하는 것이 된다.

도 2, 도 3, 및 도 5를 참조하면, 반사율 값들에 적용될 전형적인 변형 보정들이 도 5에서 일반적으로 500으로 제시되어 있다. 첫 번째 곡선(502)은 500 ℃에서의 웨이퍼에 대한 상면-대-후면 온도차에 대비된 반사율 변형 보정들을 도시하고, 반면에 두 번째 곡선(504)은 1050 ℃에서의 웨이퍼에 대한 동일한 상면-대-후면 온도차에 대비된 반사율 변형 보정들을 도시한다. 이 두 개의 곡선들은, 실리콘의 열팽창 계수가 온도에 따라 변하기 때문에, 서로 다르다. 양쪽 곡선들은 어떠한 필름들도 도포되지 않은 웨이퍼에 대응하고, 그래서 웨이퍼를 통한 열 경사도만이 단지 웨이퍼 변형의 원인이 된다. 따라서, 양 곡선들의 X-절편 및 Y-절편으로부터 알 수 있는 바와 같이, 상면-대-후면 온도차가 제로(0)일 때, 어떠한 반사율 측정에 대해서도 변형 보정이 필요없는 데, 왜냐하면 웨이퍼는 이러한 경우에 평평하기 때문이다. 상면 온도가 후면 온도를 초과하여(그래서, 상면 온도에서 후면 온도를 뺀 값이 0보다 큰 경우), 웨이퍼가 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 "포지티브 돔" 형상으로 변형될 때, 음의 반사율 보정이 적용되어, 이미지화 디바이스(162)에 의해 관측되는 바와 같은, 진단 조명 소스(160)의 반사된 이미지의 배율을 보상하게 된다. 반대로, 후면 온도가 상면 온도를 초과하여 웨이퍼가 본 명세서에서 설명된 바와 같이 "네거티브 돔" 형상으로 변형될 때, 양의 반사율 보정이 적용되어, 이미지화 디바이스에 의해 관측되는 바와 같은, 진단 조명 소스의 반사된 이미지의 축소된 크기를 보상하게 된다. 이러한 두 개의 곡선들의 비교를 통해, 소정의 상면-대-후면 온도차에 대해, 원하는 보정의 크기가 웨이퍼의 평균 온도에 비례함을 알 수 있고, 소정의 상면-대-후면 온도차는 상대적으로 더 차가운 웨이퍼보다 상대적으로 더 뜨거운 웨이퍼에서 더 큰 변형 곡률을 생성함을 알 수 있다.

도 3을 다시 참조하면, 이 실시예에서, 블럭(306)은 프로세서 회로(110)로 하여금 열폭주 상태의 검출 여부를 결정하도록 한다. 이러한 것을 달성하기 위해, 이 실시예에서, 블럭(306)은 프로세서 회로(110)로 하여금 RAM(260)에서의 변형 파라미터 저장소(278)에 가장 최근에 저장된 곡률 반경 값 RC_n을 검사하도록 한다. 만약 현재 웨이퍼의 곡률 반경 값 RC_n이, 웨이퍼의 중심이 웨이퍼의 바깥쪽 경계와 비교하여 수직 상승된 "포지티브 돔" 곡률을 표시하는, 음의 값이라면, 아울러 사전에 정의된 최소 반경 임계값 R_MIN보다 작은 절대 크기를 갖는다면(이는 웨이퍼의 과도한 곡률을 표시함), 열폭주 상태가 검출되었다고 고려된다.

예를 들어, 미국 특허번호 제7,501,607호에 설명된 바와 같이, 이러한 열폭주 상태는, 디바이스면이 웨이퍼의 후면보다 과도하게 더 뜨거워지는 방식으로 웨이퍼가 사전 가열되는 경우, 발생할 수 있다. 이러한 경우에, 과다한 열적 휨은, 본 명세서에서 설명된 바와 같이 "포지티브" 방향으로 일어나는 경향이 있는데, 이 경우 웨이퍼의 중심 영역은 약간 위로 움직이고 웨이퍼를 지지하는 지지 플레이트(웨이퍼 아래에 위치함)로부터 멀어지게 되며, 웨이퍼의 바깥쪽 가장자리는 이 지지 플레이트에 더 가깝게 이동한다. 웨이퍼와 그 아래에서 웨이퍼를 지지하는 지지 플레이트(140) 간의 열전도는 웨이퍼와 지지 플레이트 간의 온도차에 정비례하고, 이들 간의 거리에 반비례한다. 전형적인 열처리에서, 웨이퍼는 가열처리 싸이클의 처음 개시할 때와 마지막 끝날 때를 제외하고는 전체에 걸쳐 이 지지 플레이트보다 더 뜨겁다. 실제로 지지 플레이트의 중심은 그 가장자리보다 더 뜨거운 경향이 있고, 그 결과는 웨이퍼와 지지 플레이트 간의 온도차가 중심보다 바깥쪽 경계에서 더 커지게 하는 경향이 있고, 이것은 또한 웨이퍼의 중심과 비교하여 웨이퍼의 바깥쪽 경계에서 웨이퍼에 의한 더 큰 열 손실이 일어나도록 한다. 웨이퍼의 후면의 바깥쪽 가장자리가 이러한 열적 휨 하에서 지지 플레이트에 더 가깝게 이동하기 때문에, 후면(124)의 바깥쪽 가장자리로부터 지지 플레이트(140)로의 열전도율은 증가하고, 그 결과 디바이스면과 후면 간의 온도차는 훨씬 더 커지게 되며, 이는 열적 휨 효과가 더 크게 나타나게 한다. 추가적으로, 바깥쪽 가장자리들은 수축하는 경향이 있는데, 왜냐하면 이들은 웨이퍼의 나머지 부분과 비교하여 차갑기 때문이며, 이것은 또한 웨이퍼의 뜨거운 (확장된) 중심이 훨씬 더 열적으로 휘도록 강제한다. 따라서, 웨이퍼가 더 많이 휘면 휠수록, 웨이퍼의 가장자리로부터 지지 플레이트로의 전도도는 더 커지게 되고, 이는 또한 후속의 휨이 일어나도록 함과 아울러 가장자리에서의 훨씬 더 큰 전도성 열 손실을 일으킨다. 이러한 경우, 열폭주가 일어날 수 있고, 이것은 결과적으로 웨이퍼에서의 바람직하지 못한 큰 온도 불균일을 일으킬 수 있다. 이러한 불균일은 그 크기에 따라 웨이퍼를 손상시키거나 심지어 파손시킬 수 있다. 사전 가열 단계에 추가하여, 이러한 열 냉각 및 열 폭주 효과는 또한 조사 플래시 이후 후속 냉각 단계 동안 일어날 수도 있다.

따라서, 블럭(306)은 프로세서 회로(110)로 하여금 열폭주 상태의 검출 여부를 결정하도록 하는바, 이러한 결정은, 앞서 설명된 바와 같이, 가장 최근에 저장된 웨이퍼 곡률 반경 값 RC_n이 음의 값인지 여부, 그리고 사전에 정의된 최소 임계 반경 값보다 작은 절대 크기를 가지는지 여부를 결정함으로써 행해진다. 이 실시예에서, 사전에 정의된 최소 반경 임계값 R_MIN = 6.2 m이고, 이와 관련하여 300 mm 직경의 웨이퍼의 경우, - 6.2 m의 곡률은 웨이퍼의 중심이 그 가장자리보다 위에 대략 1 mm 상승된 포지티브 돔 형상에 대응한다. 대안적으로, 다른 적절한 임계치들이 대신 사용될 수 있다. 본 실시예에서, 블럭(301)에서 앞서 설명된 바와 같이 사전 가열 싸이클의 초반부 동안(이 동안 단지 후면 가열 시스템(150)만이 활성화되어 웨이퍼를 가열함), 예측되는 바로는, 결과적인 온도 경사도가 웨이퍼 곡률 반경 값 RC_n이 양이 되도록 할 것이며, 이는 웨이퍼의 중심이 그 바깥쪽 경계보다 수직으로 더 낮은 "네거티브 돔" 곡률을 표시하며, 이 경우 블럭(306)은 열폭주 상태를 검출하지 않는다. 그러나, 만약 하나 이상의 필름들이 후면에, 혹은 상면에, 혹은 양쪽 면 모두에 놓인다면, 사전 가열 단계의 초반부 동안에도 여전히 "포지티브 돔" 곡률의 결과 일어날 수 있고, 이것은 만약 아래의 블럭(306)에서 검출되어 블럭(308)에서 보정되지 않는다면, 잠재적으로 열폭주를 일으킬 수 있다. 마찬가지로, 상면(122)을 조사함으로써 부분적으로 혹은 전체적으로 웨이퍼를 사전 가열하는 다른 실시예들에서, 이러한 "포지티브 돔" 형상 혹은 음의 곡률의 결과가 사전 가열 단계 동안 쉽게 나올 수 있고, 이는 만약 블럭들(306 및 308)에서 검출 및 보정되지 않는다면, 잠재적으로 열폭주를 일으킬 수 있다.

대안적으로, 열폭주 상태를 식별하기 위해 다른 기준이 사용될 수 있다. 예를 들어, 만약 웨이퍼의 실제 형상이 특정 실시예에서의 돔 형상의 1차 근사법과 상당히 다를 것으로 예측된다면(예를 들어, 말안장 형상), 웨이퍼의 후면(124) 상에 복수의 측정 포인트들 각각에 대해 복수의 변형 측정들이 획득될 수 있고, 그리고 만약 웨이퍼의 바깥쪽 가장자리 영역들 중 임의 영역이 임계 차이 이상만큼 웨이퍼의 중심보다 지지 플레이트에 더 가까이 있게 된다면 열폭주 상태가 식별될 수 있다.

본 실시예에서, 만약 열폭주가 상태가 블럭(306)에서 검출된다면, 블럭(308)은 프로세서 회로로 하여금 가열처리 시스템을 제어하도록 하여, 가열처리 시스템이 웨이퍼의 측정된 변형에 응답하여 웨이퍼(120)의 열처리를 수정하도록 한다. 특히, 블럭(308)은 프로세서 회로로 하여금 가열처리 시스템을 제어하도록 하여 가열처리 시스템이 웨이퍼에서의 열폭주를 상쇄시키도록 한다.

이것은 달성하기 위해, 본 실시예에서, 블럭(308)은 프로세서 회로로 하여금 가열처리 시스템을 제어하도록 하여, 가열처리 시스템이 웨이퍼의 표면에 추가적인 열을 공급하도록 한다. 특히, 이 실시예에서, 블럭(308)은 프로세서 회로(110)로 하여금 가열처리 시스템을 제어하도록 하여 가열처리 시스템이 웨이퍼(120)의 반대 표면들을 선택적으로 조사하도록 한다. 특히, 이 실시예에서, 블럭(308)은 프로세서 회로로 하여금, 후면 가열 시스템(150)에 의해 웨이퍼의 후면(124)에 공급되는 조사의 파워를 증가시키도록 하고 동시에 이에 상응하여 상면 가열 시스템(180)에 의해 웨이퍼의 상면(122)에 공급되는 조사의 파워를 감소시키도록 한다. 이것은 웨이퍼(120)의 후면(124)의 열 확장을 증가시키는 동시에 상면(122)의 열 확장을 감소시키는 경향이 있고, 그럼으로써 웨이퍼(120)의 전체 "포지티브 돔" 곡률을 감소시킴과 아울러 열폭주 효과를 상쇄시킨다.

대안적으로, 블럭(308)은 프로세서 회로(110)로 하여금 가열처리 시스템을 제어하도록 하여 가열처리 시스템이 다른 방식으로 열폭주를 상쇄시키도록 할 수 있다. 예를 들어, 대안적 일 실시예에서, 수정된 블럭(308)은 프로세서 회로(110)로 하여금 가열처리 시스템을 제어하여 가열처리 시스템이 웨이퍼(120)와 이 웨이퍼를 지지하는 지지 플레이트(이 위에 웨이퍼가 있음) 간의 간격을 증가시키도록 한다. 이것을 달성하기 위해, 수정된 블럭(308)은 프로세서 회로로 하여금, 지지 플레이트(140)로부터 위쪽 방향으로 리트랙터블 로딩 핀(retractable loading pin)들(미도시)이 연장되도록 하고, 그럼으로써 웨이퍼(120)는 지지 플레이트 위에서 더 높이 상승된다. 이것은 웨이퍼와 지지 플레이트 간의 열적 결합 효과(thermal coupling effects)를 감소시키고, 이는 또한 열폭주 효과를 줄여준다. 수정된 블럭(308)은 이후 프로세서 회로로 하여금 가열처리 시스템을 제어하여 열처리 싸이클이 계속되도록 하고, 이 경우 웨이퍼는 지지 플레이트 위에서 더 이격된다. 추가적 예로서, 또 다른 대안적 실시예에서, 수정된 블럭(308)은 프로세서 회로(110)로 하여금 가열처리 시스템을 제어하도록 하여, 가열처리 시스템이 웨이퍼(120)의 열처리를 중단시키도록 하는데, 이러한 중단은 후면 및 상면 가열 시스템들(150 및 180)을 멈추게 함으로써 그리고 리트랙터블 로딩 핀들을 연장시켜 웨이퍼를 지지 플레이트(140)로부터 떨어져 위로 상승하도록 함으로써 행해진다. 혹은, 다른 대안적 예로서, 둘 이상의 이러한 대책들이 단일 실시예로 결합될 수 있다. 예를 들어, 만약 웨이퍼의 곡률 반경이 절대 크기 RC_n이 제1의 사전 정의된 임계치 R_T1보다는 작지만 제2의 사전 정의된 임계치 R_T2보다는 더 크다면, 블럭(308)은 프로세서 회로로 하여금, 앞서 설명된 바와 같이 후면 및 상면 상에 입사하는 조사 파워를 선택적으로 조정하도록 할 수 있어, 웨이퍼가 자신의 초기 형상과 비교하여 겪게 되는 변형이 감소되도록 하고, 그리고 만약 웨이퍼 곡률 반경 RC_n이 제2의 사전 정의된 임계치 R_T2보다 작다면, 블럭(308)은 프로세서 회로로 하여금 앞서 설명된 바와 같이 열처리 싸이클을 중단시키도록 할 수 있다.

블럭(306)(그리고 만약 적용가능하다면 블럭(308))의 실행 이후, 이 실시예에서, 블럭들(310 내지 314)은 유효하게 프로세서 회로(110)로 하여금 웨이퍼의 원하는 변형을 유발시키도록 하고, 그리고 가열처리 시스템을 제어하여, 가열처리 시스템으로 하여금 측정 시스템이 웨이퍼의 원하는 변형을 측정하는 것에 응답하여 웨이퍼의 표면에 입사하는 조사 플래시를 개시시키도록 한다.

이 실시예에서, 블럭(310)은 먼저 프로세서 회로(110)로 하여금 고속 방사계(164)로부터 수신된 온도 측정 신호들을 모니터링하도록 하여 웨이퍼(120)가 원하는 중간 온도에 거의 도달했는지 여부를 결정하게 하며, 이후 조사 플래시가 개시되게 된다. 특히, 이 실시예에서, 블럭(310)은 프로세서로 회로로 하여금, 웨이퍼(120)가 이 원하는 중간 온도에 도달하기 전에 사전에 결정된 시간 간격 내에 있는지 여부를 결정하도록 한다. 특히, 이 실시예에서, 블럭(310)은 프로세서 회로로 하여금, 웨이퍼(120)가 중간 온도 도달로부터 4×10^-1 초보다 작은 시간 내에 있는지 여부를 결정하도록 한다. 이 실시예에서, 이것은 프로세서 회로로 하여금, 원하는 중간 온도, 웨이퍼의 현재 온도, 및 웨이퍼가 가열되는 현재 램프 레이트를 고려하도록 함으로써 달성된다. 예를 들어, 만약 웨이퍼가 700 ℃의 원하는 중간 온도까지 150 ℃/sec의 램프 레이트로 가열된다면, 프로세서 회로는, 웨이퍼가 640 ℃의 온도에 도달할 때 원하는 중간 온도에 도달하기까지 0.4초 범위 내에 있다고 결정한다. 이 실시예에서, 중간 온도에 도달하기 전 0.4초의 간격은, 가열 시스템으로 하여금 웨이퍼가 자신의 형상을 원하는 사전 플래시 변형으로 변경시킬 수 있을 정도로 충분히 길도록(이것은 예를 들어, 약 0.1 초에 전형적으로 달성될 수 있음), 하지만 원하는 사전 플래시 변형이 열폭주를 일으키기에는 불충분한 시간이 되게 충분히 짧도록(이것은 약 1초보다 더 짧은 시간 주기에서는 전형적으로 무시 가능함) 선택된다. 따라서, 장점으로서, 본 실시예는 "포지티브 돔" 형상이 조사 플래시 직전 유발되도록 할 수 있고, 그럼으로써 플래시가 웨이퍼를 손상시키거나 파괴시킬 가능성을 감소시키며, 동시에 만약 웨이퍼가 전체 사전 가열 단계 동안 이러한 "포지티브 돔" 형상에 있다면 일어날 수 있는 잠재적 열폭주 효과를 상쇄시킨다.

웨이퍼가 원하는 중간 온도에 거의 도달했다는 블럭(310)에서의 결정 이후, 블럭(312)은 프로세서 회로(110)로 하여금 원하는 사전 플래시 변형을 유발시키도록 하고, 그리고 웨이퍼(120)가 이 원하는 사전 플래시 변형으로 변형되었는지 여부를 결정하도록 한다.

특히, 본 실시예에서 이 원하는 사전 플래시 변형을 유발시키기 위해, 블럭(312)은 프로세서 회로(110)로 하여금 가열 시스템을 제어하도록 하여, 가열 시스템이 상면 가열 시스템(180)을 활성화시켜 웨이퍼의 상면(122)을 연속적으로 조사하기 시작하도록 하고, 동시에 후면 가열 시스템(150)이 웨이퍼의 후면(124)을 조사하는 파워를 감소시키도록 한다. 특히, 이 실시예에서, 블럭(312)은 프로세서 회로로 하여금 후면 조사 시스템(150)에 공급되는 파워를 절반 이상 감소시키도록 하고, 그리고 연속적 (DC) 아크 램프 모드에서 플래시 램프들을 동작시키기 위해 상면 가열 시스템(180)에 등가의 파워량의 공급을 시작하도록 하며, 그럼으로써 전체(상면 + 하면) 조사 파워를 대략 일정하게 유지시켜, 평균 온도 램프 레이트를 일정하게 유지시킨다. 이것은 웨이퍼를 통한 온도 경사도를 반전시키는 경향이 있어, 상면(122)의 온도가 후면(124)의 온도를 초과하도록 하고, 그럼으로써 웨이퍼가 "포지티브 돔" 형상(RC는 음의 값)(이 경우 웨이퍼의 중심이 웨이퍼의 바깥쪽 경계보다 상면 가열 시스템(180)에 더 가깝게 있음)으로 변형되도록 한다.

이 실시예에서, 웨이퍼(120)가 원하는 사전 플래시 변형으로 현재 변형되었는지 여부를 결정하기 위해, 블럭(312)은 프로세서 회로(110)로 하여금, 블럭(302)에서 앞서 설명된 바와 동일한 방식으로, 변형 파라미터 저장소(278)에 새로운 웨이퍼 곡률 반경 값 RC_n을 측정하여 저장하도록 한다. 이 실시예에서, 원하는 사전 플래시 변형은, 웨이퍼의 중심이 웨이퍼의 바깥쪽 경계보다 위로 수직 상승된, 웨이퍼(120)의 "포지티브 돔" 곡률이다. 따라서, 이 실시예에서, 만약 두 가지 기준이 충족된다면 웨이퍼(120)는 원하는 사전 플래시 변형 상태에 있는 것으로 식별되는데, 이 두 가지 기준은 (1) 현재 시간 t_n에 대한 웨이퍼 곡률 반경 값 RC_n의 현재 값이 음의 값(즉, RC_n < 0)(이것은 원하는 "포지티 돔" 곡률을 나타냄)이어야만 한다는 것과, 그리고 (2) 웨이퍼 곡률 반경 값 RC_n의 현재 값의 절대 크기는 사전에 정의된 최대 반경 임계치 R_MAX(이것은 웨이퍼의 최소 곡률을 나타냄)와 동일하거나 이보다 작아야만 한다는 것이다. 특히, 이 실시예에서, 최대 반경 임계치 R_MAX는 10 미터인바, 달리 말하면, 이 실시예에서, 원하는 사전 플래시 변형은 10 미터 혹은 이보다 작은 반경을 갖는 구면의 표면 한 조각에 대응하는 포지티브 돔 형상이다. 그러나, 대안적으로, 워크피스가 현재 다른 원하는 형상으로 변형되었는지 여부를 결정하기 위해 다른 기준이 적용될 수 있다. 예를 들어, 만약 원하는 형상이 "평평한" 형상이라면, 곡률의 부호는 고려되지 않을 수 있으며, 해당 기준은 단지 곡률의 반경의 절대 크기가, 수용가능한 에러 바(error bar) 내의 대체적으로 평평한 형상에 대응하는, 사전에 정의된 큰 값을 초과할 것만을 요구할 수 있다. 또 다른 예로서, 만약 원하는 형상이 단순한 "포지티브 돔" 형상이라면, 해당 기준은 곡률 반경의 크기를 무시할 수 있고, 단순히 곡률 반경이 음의 값을 가질 것만을 요구할 수 있다.

만약 블럭(312)에서, 웨이퍼(120)가 원하는 변형된 형상을 따르지 않는다고 결정된다면, 블럭(312)은 프로세서 회로로 하여금 가열처리 시스템을 제어하도록 하여 가열처리 시스템이 웨이퍼의 원하는 변형을 유발하도록 한다. 따라서, 만약 블럭(312)에서, (1) 현재 웨이퍼 곡률 반경 값 RC_n이 양의 값(이것은 웨이퍼의 "네거티브 돔" 곡률을 나타냄)이라고 결정하거나 혹은 (2) 현재 RC_n 값의 부호가 음의 값(이것은 웨이퍼의 "포지티브 돔" 곡률을 나타냄)이지만 RC_n의 크기가 사전에 정의된 최대 반경 임계치 값 R_MAX보다 더 크다(이는 웨이퍼 곡률이 불충분함을 나타냄)라고 결정한다면, 블럭(312)은 프로세서 회로로 하여금 가열처리 시스템을 제어하도록 하여 가열처리 시스템이 웨이퍼(120)로 하여금 원하는 변형으로 변형되도록 하게 한다.

이것을 달성하기 위해, 블럭(312)은 프로세서 회로(110)로 하여금 가열처리 시스템을 제어하도록 하여 가열처리 시스템이 상면 가열 시스템(180)(연속적인 방전 혹은 DC 모드에서 동작함)에 의해 웨이퍼의 상면(122)에 공급되는 조사 파워의 양을 더 증가시키도록 하고, 그리고 이에 상응하여 후면 가열 시스템(150)에 의해 웨이퍼의 후면(124)에 공급되는 조사 파워의 양을 감소시키도록 한다. 필요한 경우, 상면 파워 증가의 크기는 원하는 형상으로부터의 편차에 비례할 수 있으며, 이 경우 최대 상면 파워 증가는 현재 웨이퍼 곡률 반경 값 RC_n의 올바르지 않은 부호(양의 부호)에 대응하며, 이는 잘못된 방향의 곡률을 나타낸다(네거티브 돔). 만약 웨이퍼의 곡률 RC_n이 올바른 방향(포지티브 돔)에 있지만, 그 크기가 사전에 정의된 최대 반경 임계값 R_MAX를 초과한다면, RC_n과 R_MAX의 크기 간의 차이에 비례하는, 비교적 보다 작은 상면 파워 증가가 제공될 수 있다. 대안적으로, 상면 파워 증가 및 후면 파워 감소는 사전에 결정될 수 있거나 고정된 값일 수 있다.

이 실시예에서, 블럭(312)은 또한 프로세서 회로(110)로 하여금 계속 웨이퍼 곡률을 측정하도록 하고, 그리고 계속 새로운 데이터 값들(A_n, t_n, M_n, RC_n) 및 새로운 변형 보정 값들을 발생시키도록 함과 아울러 이러한 값들을 변형 파라미터 저장소(278) 및 변형 보정 저장소(282)에 저장하도록 하는바, 이는 블럭들(302 및 304)에서의 앞서 설명된 바와 동일한 방식으로 이루어지다. 웨이퍼가 블럭(312)의 수행의 결과로서 원하는 변형을 유발하기 위해 수정된 가열처리를 거치는 동안, 블럭(312)은 프로세서 회로로 하여금 각각의 새로운 연속적 웨이퍼 곡률 값 RC_n을 검사하도록 함과 아울러 웨이퍼의 원하는 변형에 대응하는 앞서 설명된 바와 동일한 두 가지 기준을 만족하는지 여부를 결정하도록 한다.

대안적으로, 일부 실시예들에서 웨이퍼(120)의 원하는 변형은 상면(122)의 상당량의 조사의 필요 없이 유발될 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼의 상면(122) 혹은 후면(124) 상에 필름의 제공함으로써, 또는 상면과 후면 상에 서로 다른 필름을 제공함으로써, 상면(122)(혹은 상면 상의 필름)은 후면(124)보다 더 큰 열팽창 계수(CTE)를 가질 수 있어, 단지 혹은 주로 후면만을 조사함으로써 웨이퍼가 사전 가열된 결과로서 상면보다 후면이 약간 더 뜨거울 때에도, 상면은 후면보다 더 큰 정도로 열적으로 확장할 것이다. 따라서, 이러한 실시예들에서, 원하는 형상을 유발시키기 위한 초기의 상면 조사 단계는, 생략될 수 있고, 단지 웨이퍼의 변형의 측정이 나타내는 바가 웨이퍼가 원하는 변형된 형상에 현재 있지 않다고 나타내는 경우에만, 수행될 수 있다.

웨이퍼(120)의 원하는 변형이 유발되었음을 나타내는 앞서의 두 가지 기준이 만족시키는 현재 웨이퍼의 곡률 반경 값 RC_n을 검출하는 즉시, 프로세서 회로는 블럭(314)으로 인도되어 웨이퍼(120)의 표면 상에 입사하는 조명 플래시를 개시하게 된다. 이러한 것을 달성하기 위해, 본 실시예에서, 블럭(314)은 프로세서 회로(110)로 하여금 상면 가열 시스템(180)을 제어하도록 하여 웨이퍼의 상면(122) 상에 입사하는 조명 플래시를 생성하도록 하고, 이는 일반적으로, 예를 들어, 본 출원인이 또한 소유하고 있는 미국 특허번호 제6,594,446호, 제6,941,063호, 제6,963,692호 및 제7,501,607호, 또는 미국 특허 출원 공개번호 US2008/0273867에 개시된 바와 동일한 방식으로 수행된다. 이 실시예에서, 블럭(314)은 또한 프로세서 회로로 하여금 후면 가열 시스템(150)을 비활성화시키도록 하지만, 대안적으로, 필요한 경우, 후면 가열 시스템(150)은 플래시 동안 그리고 플래시 후에 낮은 파워로 웨이퍼의 후면(124)을 계속 조사할 수 있다. 따라서, 이 실시예에서, 블럭(314)은 프로세서 회로로 하여금 가열처리 시스템을 제어하도록 하여, 가열처리 시스템이 웨이퍼(120)의 상면(122)을 플래시 조사에 노출시켜 상면(122)을 중간 온도보다 더 큰 원하는 어닐링 온도까지 가열하도록 한다. 조사 플래시는, 예를 들어, 약 2 밀리초의 반치폭(Full-Width at Half-Maximum, FWHM)과 같은, 워크피스의 열전도 시간보다 짧은 지속 시간을 갖고, 그래서 플래시는 단지 웨이퍼의 상면의 표면 영역만을 원하는 어닐링 온도까지 가열하고, 워크피스의 대부분은 중간 온도에 가까운 상태로 유지된다. 워크피스의 대부분은 이후 히트 싱크(heat sink)로서 동작하여 조사 플래시 이후 웨이퍼의 상면을 급속 냉각시킨다. 이 실시예에서, 블럭(314)은 또한 프로세서 회로로 하여금, 조사 플래시 동안 웨이퍼의 상면(122)의 복수의 실시간 온도 측정을 획득하도록 하고, 그리고 조사 플래시의 실시간 피드백 제어를 위해 이러한 측정들을 사용하도록 하는바, 이는 본 출원인이 또한 소유하고 있는 미국 특허 출원 공개번호 US2008/0273867에 보다 상세히 설명되어 있는 바와 같이 행해진다. 대안적으로, 조사 플래시의 실시간 피드백 제어의 다른 형태가 대신 사용될 수 있는바, 예를 들어, 미국 특허번호 제7,501,607호에 개시된 방법들과 같은 것이 있다. 대안적으로, 플래시 동안의 실시간 측정 및 피드백 제어는 필요한 경우 생략될 수 있다.

이 실시예에서, 블럭(310) 혹은 블럭(314)의 실행 이후, 블럭(318)은 프로세서 회로(110)로 하여금 웨이퍼가 놓인 열처리 싸이클이 종료되었는지 여부를 결정하도록 한다. 이 실시예에서, 블럭(318)은 프로세서 회로로 하여금 측정 시스템을 제어하여 측정 시스템이 워크피스 온도를 측정하도록 하고, 워크피스가 블럭(314)에서의 플래시의 실행 이후 충분히 냉각되었는지 여부를 결정하도록 한다. 만약 웨이퍼가 아직 충분히 냉각되지 않았다면, 프로세서 회로는 블럭들(302 내지 308)로 인도되어, 가열처리 동안 웨이퍼의 변형을 계속 측정하게 되고, 그리고 앞서 설명된 바와 같이 냉각 싸이클 동안 일어날 수 있는 임의의 열폭주를 상쇄시키게 되는데, 이는 웨이퍼가 충분히 냉각되는 그러한 시간까지 행해지는 바, 그 시점에서 가열처리 및 변형 제어 루틴(240)은 종료된다. 대안적으로, 블럭(318)은 생략될 수 있고, 그리고 가열처리 및 변형 제어 루틴(240)은 필요한 경우 블럭(314)에서의 조사 플래시의 완료 이후 즉시 종료될 수 있다.

다른 예시적 대안들( OTHER ILLUSTRATIVE ALTERNATIVES )

앞서의 예들이 가열처리 동안 워크피스의 변형을 측정하는 예시적 방법을 설명하고 있지만, 대안적으로 이러한 변형을 측정하는 다른 방법들이 대신 사용될 수 있다.

예를 들어, 대안적 실시예에서, 측정 시스템은 웨이퍼의 표면에 수직인 적어도 두 개의 법선들을 식별함으로써 웨이퍼(120)의 변형을 측정하도록 구성된다.

특히, 이러한 대안적 실시예에서, 다음의 예시적 방법론이 수정된 블럭(302)에 의해 사용될 수 있다.

이 실시예에서, 웨이퍼(120)의 후면(124)은 반사성이고, 그래서 간단한 거울처럼 동작한다. 만약 웨이퍼가 변형되면, 웨이퍼로부터의 임의의 반사된 이미지는 왜곡되게 된다. 이 왜곡된 반사된 이미지는 변형된 반사성 표면의 형태 혹은 형상과 임의의 관계를 갖는다.

일반적으로, 장면(scene)의 반사된 이미지로부터의 반사성 표면의 형태 혹은 형상을 추정하려는 시도는 해답을 구하기 어려운 일-포즈드 문제(ill-posed problem)인데, 왜냐하면 적절하게 형성된 장면이 주어지는 경우 동일한 반사된 이미지를 생성할 수 있는 무한 개수의 반사성 표면 형상들이 존재하기 때문이다([1]). 이 문제는 적절한 제약들의 세트를 부과함으로써 극복될 수 있다. 두 가지 이러한 제약들은 알려진 장면 및 교정된 카메라를 사용하는 것을 포함한다. 알려진 장면은 크기 및 위치가 알려진 오브젝트들을 갖는 장면을 말하고, 그리고 교정된 카메라는 파라미터들이 알려진 카메라를 말하는 바, 이러한 파라미터들에는 예를 들어, 카메라의 초점 거리, 위치 및 관측 배향(viewing orientation) 같은 것이 있다. 추가적인 제약들이 또한 아래에서 설명된다.

다음의 설명에서, 벡터는 볼드체의 소문자를 사용하여 표시되며, 행렬들은 볼드체의 대문자를 사용하여 표기되고, 스칼라는 비볼드체 문자로 표기된다. 포인트들 및 포인트들 간의 차이는 벡터로서 표현되는바, 예를 들어 다음과 같다.

앞서의 일반적 예에서, 벡터

는 N개의 원소들을 갖는 열벡터(column vector)이고, 전치 연산자(transpose operator) T를 사용하여 편의상 가로로 표시될 수 있다. 그러나, 이 실시예에서, 포인트들 및 벡터들은 삼차원 공간에서의 위치를 나타내며, 따라서, N=3이다. 따라서, 직교 좌표(Cartesian coordinate)들 x, y, z를 갖는 삼차원 공간에서의 임의의 포인트는

로 나타내질 수 있다.

벡터의 길이는 연산자

로 표기되는 l ₂-노름 거리 척도(norm distance metric)로 주어진다. 두 벡터들의 내적 및 외적은 각각 연산자

및

로 표기된다.

일 실시예에서, 웨이퍼(120)의 표면의 변형은 웨이퍼의 반사성 영역을 사용하여 추정된다. 반사성이 높은 영역들은 후면(124)과, 그리고 상면(122)의 표면의 어떤 일부분들을 포함한다. 반사성이 낮은 영역들이 또한 관측될 수 있지만, 임의의 반사된 이미지를 관측하기 위해서는 많은 노력이 필요할 수 있다. 이 실시예에서, 알려진 장면은 이미지를 카메라에 반사시키는 웨이퍼의 영역들 상에 투사된다.

도 6을 참조하면, 예시적 측정 구성이 도 6에서 일반적으로 600으로 제시되어 있다. 이 실시예에서, 웨이퍼(120)의 후면(124)은, 평면에서의 그리드 라인(grid line)들로 구성된 알려진 장면을 반사시키기 위해 사용된다. 이 알려진 장면은 조명 소스(660)를 사용하여 웨이퍼의 후면(124) 상으로 투사된다. 이 알려진 장면의 그리드 라인들의 교차점들이 해당 장면의 알려진 위치를 나타내는 포인트들을 형성한다. 카메라(662)가, 포인트 c에서 초점 혹은 투사의 중심을 가짐과 아울러 전형적으로 카메라의 감지 소자인 이미지화 평면을 갖는 핀홀 카메라(pin hole camera)로서 추상적으로 나타나 있다. 이미지화 평면은 수학적 편의를 위해 카메라의 초점 앞에 도시되었다.

도 6은 또한 해당하는 기호 및 기하학적 구조를 나타낸다. (두 개의 그리드 라인들의 교차점을 나타내는) 알려진 장면 포인트 p는 포인트 r에서 웨이퍼(120)의 후면(124)으로부터 반사되어, 포인트 q에서 카메라(662)에 의해 이미지화된다. 단위 벡터 d는 포인트들 c와 r로 형성되는 라인을 따르는 방향을 갖는다. 단위 벡터 n _r 은 포인트 r에서의 웨이퍼의 표면의 법선을 나타내고 각도 θ는 반사 각도를 나타낸다.

일반적으로, 임의의 특정 카메라 관측의 경우, M개의 장면 포인트들

이 존재할 수 있고, 이 장면 포인트들은 웨이퍼의 후면(124)으로부터 반사되어 카메라(662)에 의해 관측된다. 장면 포인트들의 물리적 위치 및 카메라의 분해능이 웨이퍼의 표면 변형의 추정의 정밀도 및 분해능을 결정한다. 도 6에 제시된 바와 같이, 그리드 상의 규칙적으로 이격된 장면 포인트들의 사용은 수학적으로 편리한 단지 한 가지 가능한 배치 방법이다.

웨이퍼(120)의 표면 변형은 대부분의 경우 카메라(662)에 의해 관측되는 반사 포인트들의 소정의 세트로부터 추정될 수 있다. 본 실시예에서는, 이것을 달성하기 위해, 각각의 관측되는 반사 포인트에서 표면 법선이 결정되어, 반사 포인트 r의 위치, 표면 법선 n _r 의 방향, 및 반사 각도 θ가 획득된다. 이후, 이러한 표면 법선들의 세트는 웨이퍼의 표면의 추정이 임의 개수의 공지된 표면 복원 방법들을 사용하여 형성될 수 있게 한다.

이 실시예에서, 표면 법선들을 추정하기 위해서, 추가적인 제약들이 부과된다. 이러한 제약들을 알기 위해서, 표면 법선과 단일 파라미터 간의 관계가 얻어진다. 표면 법선들의 추정이 가능하도록 제약을 받아야 하는 것은 바로 이 파라미터이다. 이러한 단일 파라미터로 표면 법선을 표현하는 개념이 하기 참조문헌 [1]-[5]에서 소개되어 있다.

앞서 언급된 바와 같이, 교정된 카메라의 제약은 c의 위치 및 c와 이미지 평면 간의 수직 거리(perpendicular distance)가 알려져 있는 것을 말한다. 구체적으로, 이 거리는 카메라 초점 거리를 나타내고, f로 표기된다. 이미지 포인트 q는 c와 r에 의해 정의되는 라인과 이미지 평면의 교차점으로 주어진다. 포인트 q의 위치는 카메라에 의해 취해진 이미지에서 q의 위치를 식별함으로써 직접 측정될 수 있다. 알려진 장면의 제약은 p의 위치가 알려져 있는 것을 말한다. 따라서, 알려져 있지 않은 것은 포인트 r, 벡터 n _r , 및 각도 θ이다. 추가적인 제약들이 없다면, r의 위치는, c와 q에 의해 형성되는 라인 상에 위치해야만 한다는 것을 제외하고는, 알 수 없다. 이러한 상황을 더 정확히 설명하기 위해, r의 위치는 다음과 같이 표현될 수 있다.

여기서

는 q와 c로 주어지는 라인에 평행한 단위 벡터이고, 그리고

는 r과 c 간의 미지의 거리를 나타낸다. 이 실시예에서, 표면 법선을 결정할 수 있도록 제약되는 것은 바로 이 단일 파라미터 s다.

도 6을 다시 참조하면, 이 실시예에서, c, p 및 r은 평면을 정의하고, 본 명세서에서는 주평면(principal plane)으로 언급된다. 이 주평면에 대한 단위 법선 벡터는 n _p 로 표기되고, 그리고 원하는 방향으로 향하도록 다음과 같은 식을 사용하여 획득된다.

r - p 및 r - c로 주어지는 벡터들은 각각 입사 광선 및 반사된 광선을 나타낸다. 따라서, 정반사성 기하학적 구조는, r에서의 표면이 입사 광선과 반사된 광선에 의해 형성되는 각도 2θ를 이등분하는 단위 법선 벡터 n _r 를 갖는 조건을 말한다. 추가적으로, 정반사성 기하학적 구조는, n _r 이 입사 광선과 반사된 광선에 의해 형성되는 주평면 내에 있어야만 하는 조건을 말한다. 이 전반부 조건은 n _r 과 입사 광선 간의 각도가 n _r 과 반사된 광선 간의 각도와 동일함을 암시한다.

n _r 이 주평면 내에 있을 것을 요구하는 앞서의 후반부 조건은 다음과 같이 표현될 수 있다.

수학식 (9)와 수학식 (10)을 사용하여, r에서의 표면 법선 벡터는 알려진 포인트 c, q, 및 p 그리고 미지의 거리 파라미터 s의 함수로서 표현될 수 있다. 이 수학식의 도출을 상세히 설명을 하기 위해, (r - p) = (r - c) - (p - c) = s d - (p - c)로 주어지는 벡터에 주목하기 바란다. 다음으로, 입사 광선과 반사된 광선의 방향을 나타내는 단위 벡터들을 고려한다. 이러한 단위 벡터들 간의 차이는 법선 벡터 n _r 과 수직인 벡터이다. 이러한 차이 벡터와 주평면에 대한 법선, n _p 와의 내적(cross product)이 n _r 인바, 즉, 다음과 같다.

r를 제거하고 수학식 (11)을 알려진 포인트들과 미지의 파라미터 s에 관해 표현하기 위해 r - p = s d - (p - c)를 사용하는바, 즉 다음과 같다.

여기서,

는 [1]과 일관성을 유지하도록 하기 위해 사용된다.

알려진 포인트들과 미지의 파라미터 s에 관해 반사 각도 θ를 표현하기 위해, 반사된 광선과 입사 광선을 나타내는 단위 벡터들 간의 각도가 2θ이고, 다음과 같은 식을 사용하여 표현될 수 있음을 상기해야 한다.

수학식 (12)와 수학식 (13)은 r에서의 표면 법선이 추정될 수 있는 기반을 형성한다. 만약 웨이퍼의 반사성 표면 상에 어떠한 물리적 제약도 존재하지 않는다면, 알려진 포인트들 c, q, 및 p의 단일 세트로부터 s를 결정하는 것은 가능하지 않다.

[5]에서 증명된 바와 같이, 만약 r과 관련된 단일 이미지 포인트 q와 장면 포인트 p에 추가하여, q 및 이에 상응하는 p를 통과하는 적어도 세 개의 곡선들의 배향 혹은 방향이 결정될 수 있다면, r에서의 표면 법선을 결정하는 것이 가능하다. 이러한 곡선들은 q 및 이에 상응하는 p를 포함하는 세 개의 이미지 포인트들을 통과하는 스플라인(spline)에 의해 근사화될 수 있고, 이것은 이후 q에서 그리고 이에 상응하는 p에서의 접선의 방향이 결정될 수 있게 한다.

[1]-[5]에서 제시된 방법이 표면 법선을 추정하는 수단을 제공하지만, 도 6에 도시된 예시적 측정 구성은 [1]-[5]에 설명된 구성과는 다수의 명확한 차이점들을 가지고 있다. 장점으로서, 이러한 차이점들로 인해 표면 법선을 추정하는 또 다른 수단이 제공될 수 있다.

하나의 특정적 중요한 차이점은, 거리 s가 완전하게 평평한 웨이퍼에 대해 이미 알려져 있어 표면 법선이 수학식 (7), (12), 및 (13)을 사용하여 추정될 수 있다는 것이다. 이와 관련하여, 실제 웨이퍼들이 완전히 평평하지 않을지라도, 이들의 실제 뒤틀림 및 휨의 정도는 전형적으로 대략 수백 마이크로미터보다 작다. 이 거리는 s에 대해 상대적으로 작고, 대략 수백 밀리미터일 수 있다. 예를 들어, s _f , n _rf , 및 θ_f가 각각, 임의의 특정 반사 포인트에서 평평한 웨이퍼의 실제 거리, 법선, 및 각도를 나타내는 것으로 한다. 전형적으로 s _f 로부터의 편차 △s는 천분의 일보다 작은바, 즉, (△s/s)<1×10^-3이다. 달리 말하면, 단지 c로부터의 거리 s _f 인 그러한 반사 포인트들만이 n _rf 및 θ_f에 대해 올바른 추정들을 갖는다. 다른 반사 포인트들은 이들과 관련된 작은 에러를 갖는 표면 법선 추정들을 갖는다.

표면 법선 추정들에서의 작은 에러들은 매끄럽게 변하는 표면으로부터의 추정들에서의 노이즈로서 관측될 수 있다. 법선 추정들에서의 노이즈에 강한 다수의 표면 복원 방법들이 표면을 추정하기 위해 적용될 수 있다([6], [7]). 실제 웨이퍼 표면이 매끄럽게 변한다면, 표면 복원 추정들은 예측된 웨이퍼 변형들을 따르도록 설정될 수 있는 평활도를 갖는 표면에 대해 획득될 수 있다. 이러한 표면 추정들은 이후 각각의 반사 포인트에서 s에 대해 또 다른 추정을 획득하는데 사용될 수 있고, 그리고 표면 법선들은 수학식 (7), (12), 및 (13)을 사용하여 다시 추정될 수 있다. 다시, 또 다른 표면이 획득될 수 있고, 마지막 표면과 비교될 수 있다. 이러한 프로세스는 표면 추정들이 사전에 정의된 값 혹은 사용자에 의해 정의된 값보다 더 큰 값만큼 변하지 않을 때까지 반복될 수 있다.

이 실시예에서, [1]-[5]에 설명된 것들과 비교하여 도 6에 도시된 예시적 측정 구성 간의 또 다른 차이점은, 본 실시예에서, 웨이퍼의 또 다른 이미지가 짧은 시간 간격 이후에 획득된다는 것이다. 이 시간 간격은, 변형되는 웨이퍼에서의 변화가 다시 작아지기에 충분히 짧도록(대략 20

) 설정된다. 이것은 이전 경우로부터의 표면 및 법선 추정들이 그 다음 경우에 대한 초기 추정들로서 사용될 수 있게 한다. 이러한 방식으로, 표면 및 법선 추정들은 알려진 값들의 세트로부터의 작은 편차들로부터 언제나 획득된다.

또 다른 차이는, [1]-[5]에서의 장면 포인트들은, 반사된 이미지와 동시에 관측되는 반면, 도 6에서는, 장면 포인트들이 카메라 뷰 내에 직접적으로 존재하지 않는다는 것이다. 이것이 본 발명에 있어 어떤 어려움을 제공하지는데 않는데, 왜냐하면 웨이퍼 및 장면을 홀딩하는 툴이 잘 제어됨과 아울러 장면 포인트들의 위치의 정확도를 높일 수 있는 알려진 차원 특성을 가지기 때문이다.

이 실시예에서, 장면 포인트들의 위치, 카메라의 분해능, 및 이미지 품질은 표면 법선 추정들에서 특색있게 변할 수 있다고 가정한다.

앞서 설명된 바와 같이 표면 법선 추정들의 세트를 획득하는 경우, 구면 모델을 사용하여, 단지 두 개의 법선들을 포함하는 작은 영역에 걸쳐 웨이퍼(120)의 변형된 후면 표면(124)을 근사화시키는 것이 가능하다. 이것은 임의의 작은 영역에 걸쳐 웨이퍼 곡률의 더 간단한 추정을 가능하게 한다.

따라서, 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예에서, 후면 표면(124)의 곡률은, 두 개의 표면 법선들의 방향 및 위치를 사용함과 아울러 이 법선들 간의 표면의 형태의 추정을 사용하여 결정된다. 구면의 표면 상의 두 개의 표면 법선들의 경우에 있어, 도 7은 반경 R를 갖는 구면의 표면 상에 서로로부터 거리 L만큼 이격되어 있는 단위 법선들

및

를 나타낸다. 두 개의 법선들 간의 각도는 내적(dot product)을 사용하여 결정될 수 있는바, 즉 다음과 같다.

여기서

은 아크코사인(arccosine) 연산자를 나타낸다. 초등 기하학을 사용하면, 거리 L은 다음과 같이 주어진다.

이식을 통해, 반경, 즉 곡률 반경이 다음과 같이 주어질 수 있다.

곡률

의 정의는 곡률 반경의 역수이거나, 혹은 다음과 같다.

따라서, 이 실시예에서, 앞서 설명된 바와 같이, 웨이퍼 곡률 반경 값 RC는 수학식 (16)으로부터의 R로서 획득될 수 있고, 그리고 대응하는 곡률이 수학식 (17)로부터 획득될 수 있다.

더 일반적으로 말하면, 웨이퍼(120)의 변형을 측정하는 다른 적절한 방법들이 대신 사용될 수 있다. 보다 더 일반적으로 말하면, 본 발명의 특정 실시예들이 설명 및 예시되었지만, 이러한 실시예들은 단지 본 발명의 예시적인 것으로 고려돼야만 하는 것이지, 첨부되는 특허청구범위에 따라 해석되는 바와 같은 본 발명을 한정하는 것으로 고려돼서는 안된다.

참고문헌

[1] Silvio Savarese, Min Chen, and Pietro Perona, "Local shape from mirror reflections", International Journal of Computer Vision, vol. 64, No. 1 , pp. 31-67, 2005.

[2] S. Savarese and P. Perona, "Local analysis for 3D reconstruction of specular surfaces", in Proc. of IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, Kawa'i, USA, December 2001.

[3] S. Savarese and P. Perona, "Local analysis for 3D reconstruction of specular surfaces - part Ⅱ", in Proc. of European Conference of Computer Vision, Denmark, May 2002.

[4] M. Chen S. Savarese and P. Perona, "Recovering local shape of a mirror surface from reflection of a regular grid", in Proc. of European Conference of Computer Vision, Prague, May 2004.

[5] Silvio Savarese, Shape Reconstruction from Shadows and Reflections, Ph.d. thesis, electrical engineering, CalTech, Pasadena, California, 2005.

[6] Peter Kovesi, "Shapelets correlated with surface normals produce surfaces", in 10th IEEE International Conference on Computer Vision, Beijing, 2005, pp. 994-1001.

[7] Robert T. Frankot and Rama Chellappa, "A method for enforcing integrability in shape from shading", IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol. 10, No. 4, pp. 439-451 , July 1998.

Claims

워크피스의 가열처리 동안 상기 워크피스의 변형을 측정하는 단계와; 그리고
상기 워크피스의 변형을 측정하는 것에 응답하여 상기 워크피스의 상기 가열처리와 관련된 동작을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 워크피스는 반도체 웨이퍼를 포함하고, 상기 워크피스의 변형을 측정하는 단계는 상기 웨이퍼의 열처리 동안 변형을 측정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 동작을 수행하는 단계는 상기 열처리 동안 상기 웨이퍼의 온도 측정에 변형 보정을 적용하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서,
상기 적용하는 것은 상기 온도 측정을 획득하기 위해 사용되는 반사율 측정에 상기 변형 보정을 적용하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 동작을 수행하는 단계는 상기 웨이퍼의 열처리를 수정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서,
상기 수정하는 것은 상기 웨이퍼의 원하는 변형을 측정하는 것에 응답하여 상기 웨이퍼의 표면에 입사하는 조사 플래시를 개시시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서,
상기 수정하는 것은 상기 웨이퍼에서의 열폭주(thermal runaway)를 상쇄시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서,
상기 수정하는 것은 상기 웨이퍼와 상기 웨이퍼 밑에 있는 지지 플레이트 간의 간격을 증가시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서,
상기 수정하는 것은 상기 웨이퍼의 초기 형상과 비교하여 상기 웨이퍼의 변형을 감소시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서,
상기 수정하는 것은 상기 웨이퍼의 표면에 추가적인 열을 공급하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서,
상기 수정하는 것은 상기 웨이퍼의 열처리를 중단시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 변형을 측정하는 것은 상기 웨이퍼의 곡률을 측정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 곡률을 측정하는 것은 상기 웨이퍼가 돔 형상(dome shape)으로 변형될 때 곡률 반경을 측정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 곡률을 측정하는 것은 상기 웨이퍼에 의해 반사된 이미지에서의 변화를 측정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서,
상기 이미지에서의 변화를 측정하는 것은 상기 웨이퍼에 의해 반사된 이미지의 배율에서의 변화를 측정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서,
상기 이미지에서의 변화를 측정하는 것은 상기 웨이퍼의 표면에 수직인 적어도 두 개의 법선들을 식별하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 동작을 수행하는 단계는 상기 웨이퍼의 원하는 변형을 유발시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제17항에 있어서,
상기 유발시키는 것은 상기 웨이퍼가 돔 형상으로 변형되도록 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제17항에 있어서,
상기 유발시키는 것은 상기 웨이퍼가 돔 형상으로 변형되도록 하는 것을 포함하고, 상기 돔 형상에서 상기 웨이퍼의 중심은 상기 웨이퍼의 바깥쪽 경계보다 조사 플래시 소스에 더 가까이 있는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제18항에 있어서,
상기 변형되도록 하는 것은 상기 웨이퍼의 표면을 조사하여 상기 표면이 열적으로 확장되도록 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제18항에 있어서,
상기 변형되도록 하는 것은 상기 웨이퍼의 반대방향 표면들을 선택적으로 조사하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제18항에 있어서,
상기 변형되도록 하는 것은 적어도 하나의 필름 코팅된 표면을 갖는 웨이퍼를 조사하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제17항에 있어서,
상기 웨이퍼의 원하는 변형이 유발될 때 상기 웨이퍼의 표면에 입사하는 조사 플래시를 개시시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
워크피스를 가열처리하는 장치로서,
상기 워크피스를 가열처리하도록 된 가열처리 시스템과;
상기 가열처리 시스템에 의해 상기 워크피스의 가열처리 동안 상기 워크피스의 변형을 측정하도록 된 측정 시스템과;
상기 측정 시스템이 상기 워크피스의 변형을 측정하는 것에 응답하여, 상기 워크피스의 가열처리와 관련된 동작이 수행되도록 하기 위해, 상기 가열처리 시스템 및 상기 측정 시스템과 함께 동작하도록 된 프로세서 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제24항에 있어서,
상기 워크피스는 반도체 웨이퍼를 포함하고, 상기 가열처리 시스템은 열처리 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제25항에 있어서,
상기 프로세서 회로는 열처리 동안 상기 웨이퍼의 온도 측정에 변형 보정을 적용하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제26항에 있어서,
상기 프로세서 회로는 상기 온도 측정을 획득하기 위해 사용되는 반사율 측정에 상기 변형 보정을 적용하도록 된 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제25항에 있어서,
상기 프로세서 회로는 상기 측정 시스템이 상기 웨이퍼의 변형을 측정하는 것에 응답하여 상기 웨이퍼의 열처리를 수정하도록 된 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제28항에 있어서,
상기 가열처리 시스템은 조사 플래시 소스를 포함하고, 그리고 상기 프로세서 회로는, 상기 측정 시스템이 상기 웨이퍼의 원하는 변형을 측정하는 것에 응답하여, 상기 가열처리 시스템을 제어하여 상기 웨이퍼의 표면에 입사하는 조사 플래시를 개시시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제28항에 있어서,
상기 프로세서 회로는 상기 가열처리 시스템을 제어하여 상기 웨이퍼에서의 열폭주를 상쇄시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제28항에 있어서,
상기 프로세서 회로는 상기 가열처리 시스템을 제어하여 상기 웨이퍼와 상기 웨이퍼 밑에 있는 지지 플레이트 간의 간격을 증가시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제28항에 있어서,
상기 프로세서 회로는 상기 가열처리 시스템을 제어하여 상기 웨이퍼의 초기 형상과 비교하여 상기 웨이퍼의 변형을 감소시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제28항에 있어서,
상기 프로세서 회로는 상기 가열처리 시스템을 제어하여 상기 웨이퍼의 표면에 추가적인 열을 공급하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제28항에 있어서,
상기 프로세서 회로는 상기 가열처리 시스템을 제어하여 상기 웨이퍼의 열처리를 중단시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제25항에 있어서,
상기 측정 시스템은 상기 웨이퍼의 곡률을 측정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제35항에 있어서,
상기 측정 시스템은 상기 웨이퍼가 돔 형상으로 변형될 때 곡률 반경을 측정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제35항에 있어서,
상기 측정 시스템은 상기 웨이퍼에 의해 반사된 이미지에서의 변화를 측정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제37항에 있어서,
상기 측정 시스템은 상기 웨이퍼에 의해 반사된 이미지의 배율에서의 변화를 측정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제38항에 있어서,
상기 측정 시스템은 이미지 소스 및 검출기를 포함하고, 상기 검출기는 상기 웨이퍼의 표면에 의한 상기 이미지 소스의 반사를 검출하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제39항에 있어서,
상기 검출기는 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제35항에 있어서,
상기 측정 시스템은 상기 웨이퍼의 표면에 수직인 적어도 두 개의 법선들을 식별하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제25항에 있어서,
상기 측정 시스템은 이미지 소스 및 검출기를 포함하고, 상기 검출기는 상기 웨이퍼의 표면에 의한 상기 이미지 소스의 반사를 검출하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제42항에 있어서,
상기 검출기는 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제25항에 있어서,
상기 프로세서 회로는 상기 가열처리 시스템을 제어하여 상기 웨이퍼의 원하는 변형을 유발하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제44항에 있어서,
상기 프로세서 회로는 상기 가열처리 시스템을 제어하여 상기 웨이퍼가 돔 형상으로 변형되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제44항에 있어서,
상기 프로세서 회로는 상기 가열처리 시스템을 제어하여 상기 웨이퍼가 돔 형상으로 변형되도록 되어 있으며, 상기 돔 형상에서 상기 웨이퍼의 중심은 상기 웨이퍼의 바깥쪽 경계보다 조사 플래시 소스에 더 가까이 있는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제44항에 있어서,
상기 프로세서 회로는 상기 가열처리 시스템을 제어하여 상기 웨이퍼의 표면을 조사하도록 되어 있으며, 상기 조사에 의해 상기 표면이 열적으로 확장되는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제44항에 있어서,
상기 프로세서 회로는 상기 가열처리 시스템을 제어하여 상기 웨이퍼의 반대방향 표면들을 선택적으로 조사하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제44항에 있어서,
상기 프로세서 회로는 상기 가열처리 시스템을 제어하여 적어도 하나의 필름 코팅된 표면을 갖는 웨이퍼를 조사하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
제44항에 있어서,
상기 프로세서 회로는 상기 가열처리 시스템을 제어하여, 상기 웨이퍼의 원하는 변형이 유발될 때, 상기 웨이퍼의 표면에 입사하는 조사 플래시를 개시시키도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 워크피스를 가열처리하는 장치.
워크피스의 가열처리 동안 상기 워크피스의 변형을 측정하는 수단과; 그리고
상기 워크피스의 변형을 측정하는 것에 응답하여 상기 워크피스의 상기 가열처리와 관련된 동작을 수행하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제51항에 있어서,
상기 워크피스는 반도체 웨이퍼를 포함하고, 그리고 상기 워크피스의 변형을 측정하는 수단은 상기 웨이퍼의 열처리 동안 변형을 측정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제52항에 있어서,
상기 동작을 수행하는 수단은 상기 열처리 동안 상기 웨이퍼의 온도 측정에 변형 보정을 적용하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제53항에 있어서,
상기 변형 보정을 적용하는 수단은 상기 온도 측정을 획득하기 위해 사용되는 반사율 측정에 상기 변형 보정을 적용하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제52항에 있어서,
상기 동작을 수행하는 수단은 상기 웨이퍼의 열처리를 수정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제55항에 있어서,
상기 수정하는 수단은 상기 웨이퍼의 원하는 변형을 측정하는 것에 응답하여 상기 웨이퍼의 표면에 입사하는 조사 플래시를 개시시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제55항에 있어서,
상기 수정하는 수단은 상기 웨이퍼에서의 열폭주를 상쇄시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제55항에 있어서,
상기 수정하는 수단은 상기 웨이퍼와 상기 웨이퍼 밑에 있는 지지 플레이트 간의 간격을 증가시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제55항에 있어서,
상기 수정하는 수단은 상기 웨이퍼의 초기 형상과 비교하여 상기 웨이퍼의 변형을 감소시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제55항에 있어서,
상기 수정하는 수단은 상기 웨이퍼의 표면에 추가적인 열을 공급하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제55항에 있어서,
상기 수정하는 수단은 상기 웨이퍼의 열처리를 중단시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제52항에 있어서,
상기 변형을 측정하는 수단은 상기 웨이퍼의 곡률을 측정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제62항에 있어서,
상기 곡률을 측정하는 수단은 상기 웨이퍼가 돔 형상으로 변형될 때 곡률 반경을 측정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제62항에 있어서,
상기 곡률을 측정하는 수단은 상기 웨이퍼에 의해 반사된 이미지에서의 변화를 측정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제64항에 있어서,
상기 이미지에서의 변화를 측정하는 수단은 상기 웨이퍼에 의해 반사된 이미지의 배율에서의 변화를 측정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제64항에 있어서,
상기 이미지에서의 변화를 측정하는 수단은 상기 웨이퍼의 표면에 수직인 적어도 두 개의 법선들을 식별하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제52항에 있어서,
상기 동작을 수행하는 수단은 상기 웨이퍼의 원하는 변형을 유발시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제67항에 있어서,
상기 유발시키는 수단은 상기 웨이퍼가 돔 형상으로 변형되도록 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제67항에 있어서,
상기 유발시키는 수단은 상기 웨이퍼가 돔 형상으로 변형되도록 하는 수단을 포함하고, 상기 돔 형상에서 상기 웨이퍼의 중심은 상기 웨이퍼의 바깥쪽 경계보다 조사 플래시 소스에 더 가까이 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제68항에 있어서,
상기 변형되도록 하는 수단은 상기 웨이퍼의 표면을 조사하여 상기 표면이 열적으로 확장되도록 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제68항에 있어서,
상기 변형되도록 하는 수단은 상기 웨이퍼의 반대방향 표면들을 선택적으로 조사하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제68항에 있어서,
상기 변형되도록 하는 수단은 적어도 하나의 필름 코팅된 표면을 갖는 웨이퍼를 조사하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제67항에 있어서,
상기 웨이퍼의 원하는 변형이 유발될 때 상기 웨이퍼의 표면에 입사하는 조사 플래시를 개시시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.