KR20150008835A - 반도체 웨이퍼 제조 및 배향 방법 - Google Patents

반도체 웨이퍼 제조 및 배향 방법 Download PDF

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Abstract

반도체 웨이퍼를 배향하는 방법이 제공된다. 해당 방법은 중심축을 중심으로 반도체 웨이퍼를 회전시키는 단계와; 상기 회전하는 웨이퍼의 복수의 에지 부분을 하나 이상의 광원으로부터의 미리 정해진 파장의 광에 노출시키는 단계와; 상기 회전하는 웨이퍼의 상기 복수의 에지 부분 중 하나에서 서브서피스 마크를 검출하는 단계와; 상기 검출된 서브서피스 마크를 기준으로 사용하여 상기 웨이퍼를 배향하는 단계를 포함한다.

Description

반도체 웨이퍼 제조 및 배향 방법{METHODS FOR FABRICATING AND ORIENTING SEMICONDUCTOR WAFERS}
본 발명은 전반적으로 반도체 제조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 웨이퍼의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼는 통상적으로 웨이퍼를 배향하고 웨이퍼 취급 기계를 위한 기준을 제공하는 노치를 형성하고 있다. 노치를 형성하는 공정은 통상적으로 웨이퍼 또는 잉곳(ingot)의 표면을 연마하는 것을 포함한다. 이들 공정은 반도체 처리 성능에 악영향을 미친다. 예를 들면, 웨이퍼 표면 전체에 걸친 포토레지스트 코팅의 두께 또는 화학적 기계적 연마(CMP) 필름 두께의 균일성은 노치의 존재에 의해 품위 저하될 수 있다. 에칭 공정을 위한 플라즈마 밀도와 화학적 분포도 노치에 의해 악영향을 받을 수 있다. 추가 비용은 공정 성능의 이들 품위 저하를 보상하는 것과 관련된다. 노치는 웨이퍼 오염(특히 높은 진공 공정 중에), 장비 손상 및 장비 손상을 피하기 위한 추가적 보호적인 유지보수 필요를 초래하는 입자원이기도 하다.
본 발명의 목적은 반도체 공정 성능에 대한 효과를 최소화하면서 웨이퍼 배향이 정확하고 효율적으로 달성되도록 검출가능한 마크를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 방법은 반도체 웨이퍼를 웨이퍼 유지 디바이스 내부 또는 상부에 위치결정하는 단계와, 상기 웨이퍼의 원주 에지 주변의 미리 정해진 제1 부분을 조사하여 상기 웨이퍼의 제1 부분의 적어도 일부의 결정 구조를 변경시킴으로써 서브서피스 마크를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 서브서피스 마크는 광을 이용하여 검출가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 반도체 웨이퍼를 배향 방법은 중심축을 중심으로 반도체 웨이퍼를 회전시키는 단계와, 상기 회전하는 웨이퍼의 적어도 하나의 에지 부분을 하나 이상의 광원으로부터의 미리 정해진 파장의 광에 노출시키는 단계와, 상기 회전하는 웨이퍼의 상기 적어도 하나의 에지 부분 중 하나에서 서브서피스 마크를 검출하는 단계와, 상기 검출된 서브서피스 마크를 기준으로 사용하여 상기 웨이퍼를 배향하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 시스템은 반도체 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 유지 디바이스와, 상기 웨이퍼를 향하여 광을 방출하는 광원과, 상기 조사된 광을 상기 웨이퍼의 서브서피스 부분에 유도 및 집속하여 웨이퍼의 상기 서브서피스 부분의 결정 구조가 변경되도록 하여 서브서피스 마크를 형성하는 렌즈를 포함하고, 상기 서브서피스 마크는 미리 정해진 파장의 광을 이용하여 검출가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다양한 측면들은 첨부된 예시적인 비제한적인 실시예와 관련하여 고려시 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 당업자에게 분명하거나 분명해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방법의 흐름도이다.
도 2는 일부 실시예에 따른 방법의 흐름도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 일례의 반도체 웨이퍼의 평면도를 보여주는 개략적 다이어그램이다.
도 3b는 일부 실시예에 따른 일례의 반도체 웨이퍼의 사시도를 보여주는 개략적 다이어그램이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 일례의 서브서피스 마크 형성 장치의 사시도를 나타내는 개략적 다이어그램이다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 일례의 서브서피스 마크 형성 장치의 사시도를 나타내는 개략적 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 서브서피스 마크 검출 장치의 측면도를 나타내는 개략적 다이어그램이다.
도 6은 일부 실시예에 따른 서브서피스 마크 검출 장치의 측면도를 나타내는 개략적 다이어그램이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 배향 방법을 나타내는 흐름도이다.
도면의 이해를 돕기 위해 유사한 요소는 유사한 부호 표시로 주어진 도면을 참조하여 다양한 실시예의 다중-게이트 반도체 소자와 그 형성 방법을 설명한다. 도면은 비율대로 그려진 것은 아니다.
다음의 설명은 대표적 예의 세트의 가능한 교시로서 제공된다. 여기 설명되는 실시예들은 여전히 유익한 결과를 얻으면서 다양하게 변경될 수 있다. 하기에 설명되는 소망의 장점 중 일부는 다른 특징부나 단계를 이용하지 않고 여기 논의되는 특징부 또는 단계의 일부를 선택함으로써 얻어질 수 있다. 따라서, 여기 설명된 특징부와 단계의 서브세트는 물론, 많은 변형 및 적응이 가능하고 어떤 상황에서는 바람직할 수도 있다. 따라서, 다음의 설명은 예시적인 것으로서 제공되고 비제한적이다.
예시적 실시예의 본 설명은 기록된 전체의 설명의 일부로 간주되는 첨부 도면과 관련하여 이해되도록 의도된 것이다. 여기 개시된 실시예의 설명에서, 방향 또는 배향에 대한 임의의 기준은 단지 설명의 편의를 위한 의도된 것이고 어떤 식으로든 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도된 것이 아니다. "하부의", "상부의", "수평적인", "수직적인", "위", "아래", "상측", "하측", "상부", "하부"와 같은 상대적인 용어와 그 파생어(예컨대, "수평적으로", "하측으로", "상측으로", 등)는 도면에 기술되거나 도시된 바와 같은 배향을 말하는 것으로 해석되어야 한다. 이들 상대적 용어들은 단지 설명의 편의를 위한 것이고 장치가 특별한 배향으로 구성되거나 동작되는 것을 필요로 하지 않는다. "부착된", "붙여진", "연결된", "상호 연결된" 등의 용어는 달리 분명히 언급되지 않는 한, 구조체들이 가동적이거나 고정된 부착구 또는 관계는 물론, 개재된 구조체를 통해 직접적 또는 간접적으로 서로 고정되거나 부착된 관계를 기술하는 것이다. 구조체/성분 사이의 관계를 기술하기 위해 여기 사용된 "인접한"이란 용어는 참조된 개별 구조체/성분 사이의 직접적 접촉과 개별 구조체/성분 사이에 다른 개재 구조체/성분의 존재 모두를 포함한다.
여기 사용되는 바와 같이 "하나", "한", "그" 등의 단수의 항목의 사용은 문맥이 분명하고 명료하게 달리 기술되지 않는 한, 항목의 대상의 복수를 배제하도록 의도된 것이 아니다.
반도체 웨이퍼를 제조하고 반도체 웨이퍼를 배향하는 개선된 공정이 제공된다. 발명자들은 반도체 웨이퍼 내에 서브서피스(subsurface) 마크를 형성함으로써, 반도체 공정 성능에 대한 효과를 최소화하면서 웨이퍼 배향이 정확하고 효율적으로 달성되는 것을 허용하는 검출가능한 표시가 제공됨을 관찰하였다. 발명자들은 반도체 웨이퍼 내에 서브서피스 마크를 형성하는 것은 예컨대, 포토레지스트 코팅 두께, 화학적 기계적 연마(CMP) 필름 두께, 에칭 공정용 플라즈마 밀도 및 에칭 공정용 화학적 분포 등에 있어서 웨이퍼 표면 전체의 비균일성을 회피하면서 웨이퍼의 배향을 허용함을 관찰하였다. 발명자들은 여기 설명된 방법이 수율을 향상시키고 웨이퍼 표면에 걸친 이러한 비균일성을 제거하기 위해 지정된 추가의 공정과 관련된 추가의 비용을 방지하는 것을 알게 되었다. 발명자들은 여기 설명된 방법이 웨이퍼를 배향하는 기준 노치의 제공과 관련된 웨이퍼 오염, 장비 손상 및 장비 손상을 피하기 위한 추가적 보호적인 유지보수 필요를 방지하게 됨을 추가로 알게 되었다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방법의 흐름도이다. 블록(110)에서, 반도체 웨이퍼는 웨이퍼 유지 디바이스 내에 위치결정된다. 다양한 실시예에서, 웨이퍼 유지 디바이스는 척(chuck)이다. 일부 실시예에서, 웨이퍼 유지 디바이스는 정전 척(ESC)이다. 예를 들면, 반도체 웨이퍼는 해당 반도체 웨이퍼를 위한 지지면을 제공하는 페데스털(pedestal)(예컨대, 가압판(paten)) 또는 기타 지지 플랫폼(예컨대, 컨베이어 벨트 스패튤라(carousel spatula))에 의해 지지될 수 있다. 다양한 실시예에서, 웨이퍼는 예컨대 정전 척과 같은 척을 사용하여 페데스털에 유지된다.
블록(120)에서, 웨이퍼의 원주 에지에 근접한 웨이퍼의 미리 정해진 제1 부분이 조사되어 웨이퍼의 제1 부분의 적어도 일부의 결정 구조가 변경됨으로써 결정 구조에 서브서피스 마크가 형성되며, 이러한 서브서피스 마크는 광을 이용하여 검출가능하다. 다양한 실시예에서, 광원은 웨이퍼의 미리 정해진 제1 부분을 조 조사한다. 일부 실시예에서, 웨이퍼의 미리 정해진 제1 부분을 조사하는 광원은 레이저이다. 예를 들면, 웨이퍼의 미리 정해진 제1 부분을 조사하는데 Nd-YAG 레이저가 사용될 수 있다. 이러한 광원은 레일 상에 설치되어 예컨대, 선형 액츄에이터에 의해 웨이퍼의 중심축을 향하도록 또는 멀어지도록 이동가능함으로써 다양한 웨이퍼 크기를 수용할 수 있다. 예를 들면, 반도체 웨이퍼의 크기는 한정되는 것은 아니지만, 1 인치(25 mm), 2 인치(51 mm), 3 인치(76 mm), 4 인치(100 mm), 5 인치(130 mm), 125 mm, 150 mm, 200 mm, 300 mm, 또는 450 mm일 수 있다. 여러 실시예에서, 미리 정해진 제1 부분은 웨이퍼의 기능적 영역의 외부에 배치된다. 여기 사용되는 바와 같이, 웨이퍼의 기능적 영역은 집적 회로(IC) 다이가 형성될 수 있는 영역이다. 여러 실시예에서, 미리 정해진 제1 부분은 웨이퍼의 에지 제외 영역 내에 배치된다. 예를 들면, 150 mm 웨이퍼의 경우, 에지 제외 영역은 IC 다이가 부재하거나 존재하더라도 사용되지 않는 웨이퍼의 원주 주변의 웨이퍼의 에지로부터 반경 방향 내측으로 2 mm에 배치된 둘레 영역일 수 있다.
다양한 실시예에서, 레이저는 웨이퍼의 제1 부분으로 유도된다. 일부 실시예에서, 제1 부분은 웨이퍼의 표면을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 레이저는 웨이퍼의 제1 부분의 일부로 유도되어 집속됨으로써 그 결정 구조를 변경시킨다. 여러 실시예에서, 광원으로부터의 광을 웨이퍼의 제1 부분의 일부에 집속하기 위해 렌즈가 사용된다. 광원으로부터의 광을 집속하기 위해 임의의 적절한 렌즈가 사용될 수 있다. 예를 들면, 레이저 광원이 켜질 수 있고 레이저 광은 렌즈에 의해 집속되어 조사 축을 따라 웨이퍼의 제1 부분의 일부로 유도됨으로써 서브서피스 마크를 형성할 수 있다. 여러 실시예에서, 웨이퍼의 제1 부분의 일부의 결정 구조는 웨이퍼의 제1 부분의 일부를 용융함으로써 변경된다. 일부 실시예에서, 용융된 영역은 웨이퍼의 제1 부분에 형성된다. 용융된 영역은 결정 구조가 용융 공정에 의해 변경된 웨이퍼의 제1 부분의 일부일 수 있다. 서브서피스 마크는 웨이퍼의 용융된 영역에 형성될 수 있다.
여러 실시예에서, 웨이퍼의 제1 부분의 적어도 제2의 일부는 그 결정 구조가 유지된다. 일부 실시예에서, 웨이퍼의 제1 부분의 제1의 일부는, 집속된 레이저 광이 제1 부분 전체의 전부가 아닌 일부의 결정 구조를 변경시키도록 제1 부분 전체보다 작다. 예를 들면, 웨이퍼의 제1 부분은 조사 축을 따라 위치되고, 제1 부분의 제2의 일부는 웨이퍼의 표면을 포함할 수 있으며, 제1 부분의 제1의 일부의 결정 구조는 조사 공정에 의해 변경될 수 있다.
여러 실시예에서, 서브서피스 마크는 광을 이용하여 검출될 수 있다. 하나 이상의 서브서피스 마크 검사 유닛은 서브서피스 마크의 검출을 위해 광을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 서브서피스 마크 검출 유닛은 웨이퍼의 원주 에지에 근접한 서브서피스 마크를 검출하기 위해 위치결정되거나 이동가능하게 위치결정된다. 예를 들면, 2개의 서브서피스 마크 검출 유닛은 축을 통과하는 라인 세그먼트를 따라 직접적으로 위치결정되거나 이동가능하게 위치결정될 수 있다. 각각의 서브서피스 마크 검출 유닛은 광원, 렌즈 및 센서를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 센서는 서브서피스 마크를 검출하는 CMOS 또는 CCD 이미지 센서일 수 있다.
다양한 실시예에서, 서브서피스 마크는 미리 정해진 파장의 광을 이용하여 검출된다. 일부 실시예에서, 서브서피스 마크는 적외선 조사를 이용하여 검출가능하다. 예를 들면, 서브서피스 마크는 적어도 1.1 마이크로미터의 파장을 갖는 적외선 조사를 이용하여 검출가능할 수 있다. 일부 실시예에서, 서브서피스 마크는 1.1~1.5 마이크로미터의 파장을 갖는 적외선 조사를 이용하여 검출가능하다. 다양한 실시예에서, 광원은 미리 정해진 파장으로 적외선 광을 방출하는 적외선 광원이다. 일부 실시예에서, 서브서피스 마크 검출 유닛의 센서는 적외선 센서이다. 일부 실시예에서, 서브서피스 마크는 x-선 검사를 이용하여 검출가능하다. 예를 들면, 광원은 미리 정해진 파장으로 x-선을 방출하는 x-선 광원일 수 있다. 일부 실시예에서, 서브서피스 마크 검출 유닛의 센서는 x-선 센서이다. 발명자들은 조사를 이용하여 웨이퍼의 원주 에지에 근접한 서브서피스 마크를 형성함으로써 웨이퍼를 배향하는 기준을 제공하기 위해 노치를 사용하는 것과 관련된 웨이퍼 오염, 장비 손상 및 장비 손상을 피하기 위한 추가의 보호적인 유지보수를 회피하면서 웨이퍼를 배향하는 기준이 제공됨을 알아냈다.
이제 도 2를 참조로 일부 실시예에 따른 방법의 흐름도가 제공된다. 블록(210)에서, 블록(110)에서 전술한 바와 같이 반도체 웨이퍼가 웨이퍼 유지 디바이스 내에 위치결정된다. 블록(220)에서, 레이저가 웨이퍼의 서브서피스 부분에 유도되고 집속된다. 다양한 실시예에서, 레이저는 렌즈를 사용하여 웨이퍼의 서브서피스 부분으로 유도되고 집속된다. 블록(230)에서, 웨이퍼의 서브서피스 부분의 결정 구조가 변경되어 서브서피스 마크를 형성한다. 다양한 실시예에서, 웨이퍼의 서브서피스 부분의 결정 구조는 웨이퍼의 서브서피스 부분을 용융함으로써 변경된다. 일부 실시예에서, 용융 공정에 의해 결정 구조가 변경된 웨이퍼의 서브서피스 부분에 용융된 영역이 형성된다. 서브서피스 마크는 웨이퍼의 용융된 영역에 형성될 수 있다.
이제 도 3a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 일례의 반도체 웨이퍼(300)의 평면도가 개략적으로 제시된다. 도시된 바와 같이, 서브서피스 마크(330)가 웨이퍼(300)의 기능적 영역의 원주 경계(310)와 웨이퍼(300)의 원주 에지(320) 사이의 웨이퍼(300)의 영역에 형성된다. 도시된 실시예에서, 점선은 반도체 마크(330)의 형성 후에 다이가 형성될 수 있는 웨이퍼(300)의 여러 영역을 나타낸다. 다양한 실시예에서, 원주 경계(310)와 원주 에지(320) 사이의 영역은 웨이퍼(300)의 에지 제외 영역이다. 다이의 형성은 에지 제외 영역으로부터 배제된다. 이제 도 3b를 참조하면, 일부 실시예에 따른 일례의 반도체 웨이퍼(300)의 사시도의 개략적인 다이어그램이 제공된다. 서브서피스 마크(330)는 도시된 실시예에서 실질적으로 직사각형 형상을 갖는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 서브서피스 마크(330)는 여기 설명된 바와 같은 조사를 이용하여 웨이퍼(300)의 서브서피스 부분의 결정 구조를 변경함으로써 형성되는 임의의 형상을 가질 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 일부 실시예에 따른 일례의 반도체 웨이퍼 서브서피스 마크 형성 장치(400)를 보여준다. 광원(442)이 제공된다. 일부 실시예에서, 광원(442)은 레이저이다. 일부 실시예에서, 광원(442)은 반도체 웨이퍼를 유지하기 위한 유지 디바이스(472)의 축을 따라 위치결정된다. 다른 실시예에서, 광원(442)은 반도체 웨이퍼를 유지하기 위한 유지 디바이스(도시 생략)의 축으로부터 공통의 반경 방향 거리에 위치결정되거나 이동가능하게 위치결정되는 복수의 광원 중 하나이다. 다양한 실시예에서, 광원(442)은 예컨대 레이저 또는 방광 다이오드(LED)와 같은 광 방출체를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(442)은 미리 정해진 파장으로 광을 방출한다. 다른 실시예에서, 광원에 의해 방출되는 광의 파장을 미리 정해진 파장으로 필터링하기 위해 필터가 사용될 수 있다. 서브서피스 마크 형성 장치(400)는 광원(442)으로부터의 광을 집속하는 렌즈(444)를 포함할 수 있다. 광원으로부터의 광을 반도체 웨이퍼의 미리 정해진 부분에 집속시켜 서브서피스 마크(430)를 형성하는데 임의의 적절한 렌즈가 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 웨이퍼의 미리 정해진 부분은 웨이퍼의 에지 제외 영역의 일부이다. 예를 들면, 레이저 광원(442)으로부터의 광은 렌즈(444)에 의해 집속된 후 조사 축을 따라 원주 경계(420)와 원주 에지(410) 사이의 웨이퍼의 일부로 유도됨으로써 서브서피스 마크(430)를 형성한다. 다양한 실시예에서, 제어기(450)는 장치를 제어하여 웨이퍼의 일부를 조사함으로써 서브서피스 마크를 형성한다. 일부 실시예에서, 제어기(450)는 임베디드 마이크로프로세서이다. 여러 실시예에서, 제어기(450)는 주문형 반도체(ASIC)에 구현된 디지털 신호 프로세서이다. 일부 실시예에서, 제어기(450)는 네트워크 연결된 컴퓨터 또는 프로그래밍 가능한 로직 제어기일 수 있다.
도 5는 일례의 서브서피스 마크 검출 장치(500)의 측면도를 나타내는 개략적 다이어그램이다. 서브서피스 마크 검출 장치(500)는 적어도 하나의 서브서피스 마크 검출 유닛(560a)을 포함한다. 일부 실시예에서, 서브서피스 마크 검출 장치(500)는 복수의 서브서피스 마크 검출 유닛(560a, 560b)을 포함한다. 도 5는 2개의 서브서피스 마크 검출 유닛(560a, 560b)을 개략적으로 도시한다. 서브서피스 마크 검출 장치(500)는 반도체 웨이퍼(510)를 지지 및/또는 유지하는 척(572)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 척(572)은 정전 척이다. 척(572)은 중심축(574)을 중심으로 회전 가능하다. 다양한 실시예에서, 서브서피스 마크 검출 유닛(560a, 560b)은 웨이퍼(510)의 원주 에지에 근접한 서브서피스 마크(520)를 검출하기 위해 위치결정되거나 이동가능하게 위치결정될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 서브서피스 마크 검출 유닛은 축(574)을 통과하는 라인 세그먼트를 따라 서로 반대로 위치결정되거나 이동가능하게 위치결정된 2개의 서브서피스 마크 검출 유닛(560a, 560b)을 포함할 수 있다.
각각의 서브서피스 마크 검출 유닛(560a, 560b)은 광원(562a, 562b), 렌즈(564a, 564b), 및 예컨대 CCD 또는 CMOS 이미징 센서를 포함하는 센서(566a, 566b)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 서브서피스 마크 검출 유닛(560a, 560b)은 예컨대 적외선 필터와 같은 광 필터를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 서브서피스 마크 검출 유닛(560a, 560b) 중 하나 이상은 레일 상에 설치되어 예컨대, 선형 액츄에이터에 의해 축(574)을 향하도록 또는 멀어지도록 이동가능함으로써 다른 크기의 웨이퍼를 수용할 수 있다. 웨이퍼(510)를 척(574) 상에 위치결정하면, 서브서피스 마크 검출 유닛(560a, 560b)은 센서(566a, 566b)가 웨이퍼(510)의 원주 에지에 근접한 서브서피스 마크를 검출할 때까지 축(574)을 향해 작동될 수 있다. 다양한 실시예에서, 서브서피스 마크 검출 유닛(560a, 560b)은 미리 정해진 파장의 광원(562a, 562b)으로부터의 광을 이용하여 서브서피스 마크(520)를 검출한다. 예를 들면, 가시 스펙트럼(예컨대, 약 390~790 나노미터의 전형적인 인간의 눈에 대한) 내의 파장을 갖는 광은 반도체 웨이퍼(510)를 투과할 수 없다. 그러나, 발명자들은 반도체 웨이퍼(510)에 대한 공지의 투과도를 갖는 미리 정해진 파장의 광을 이용하여 서브서피스 마크(520)를 검출할 수 있음을 알아냈다. 다양한 실시예에서, 서브서피스 마크(520)는 변경된 결정 구조를 가지는 반면, 서브서피스 마크(520)의 외부의 결정 구조는 그대로 유지될 수 있다. 서브서피스 마크 검출 유닛(560a, 560b)은 미리 정해진 파장에서 서브서피스 마크(520)가 형성될 수 있는 웨이퍼(510)의 원주 에지에 근접하여 광 투과도의 변화를 검출하는데 사용될 수 있다.
다양한 실시예에서, 광원(562a, 562b)은 미리 정해진 파장으로 적외선 광을 방출하는 적외선 광원이다. 다양한 실시예에서, 광원(562a, 562b)으로부터 방출된 광은 적외선 조사이다. 예를 들면, 광원(562a, 562b)으로부터 방출된 광은 서브서피스 마크(520)를 검출하기 위해 적어도 1.1 마이크로미터의 파장을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(562a, 56b)으로부터 나온 광은 서브서피스 마크(520)를 검출하기 위해 약 1.1~1.5 마이크로미터(예컨대, 1.05~1.55 마이크로미터)의 파장을 가질 수 있다. 예를 들면, 1.1 마이크로미터의 파장을 갖는 광은 약 70%의 반도체 웨이퍼 투과도를 가질 수 있다. 형성된 서브서피스 마크(520)는 웨이퍼(510)의 원주 에지에 근접하여 광 투과도 변화를 모니터링함으로써 검출될 수 있다. 일부 실시예에서, 서브서피스 마크 검출 유닛(560a, 560b)의 센서(566a, 566b)는 적외선 센서이다. 다양한 실시예에서, 광원(560a, 560b)은 미리 정해진 파장으로 x-선을 방출하는 x-선 광원일 수 있다. 예를 들면, 광원(560a, 560b)으로부터 방출된 광은 0.01~10 나노미터의 파장을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 서브서피스 마크 검출 유닛(560a, 560b) 내의 센서(566a, 566b)는 x-선 센서 또는 x-선 검출기이다. 다양한 실시예에서, 제어기(550)는 장치를 제어하여 서브서피스 마크(520)를 검출한다. 일부 실시예에서, 제어기(550)는 임베디드 마이크로프로세서이다. 다양한 실시예에서, 제어기(550)는 주문형 반도체(ASIC)에 구현된 디지털 신호 프로세서이다. 일부 실시예에서, 제어기(550)는 네트워크 연결된 컴퓨터 또는 프로그래밍 가능한 로직 제어기일 수 있다.
도 6은 일례의 서브서피스 마크 검출 장치(600)의 측면도를 나타내는 개략적 다이어그램이다. 서브서피스 마크 검출 장치(600)는 적어도 하나의 서브서피스 마크 검출 유닛(660a)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 2개의 서브서피스 마크 검출 유닛(660a, 660b)이 제공된다. 서브서피스 마크 검출 장치(500)에 대해 전술한 바와 같이, 서브서피스 마크 검출 장치(600)는 중심축(674)을 중심으로 회전 가능한 반도체 웨이퍼(610)를 지지 및/또는 유지하기 위한 척(672)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 서브서피스 마크 검출 유닛(660a, 660b)은 웨이퍼(610)의 원주 에지에 근접한 서브서피스 마크(620)를 검출하기 위해 위치결정되거나 이동가능하게 위치결정된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 서브서피스 마크 검출 유닛은 축(674)에 대해 미리 정해진 투과 각도로 웨이퍼(610)의 부분을 조사하도록 웨이퍼(610)의 서로 대향하는 측에 위치결정되거나 이동가능하게 위치결정된 2개의 서브서피스 마크 검출 유닛(660a, 660b)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 웨이퍼(610)의 표면, 예컨대 상부면 상에 박막이 형성될 수 있다. 다양한 실시예에서, 서브서피스 마크 검출 유닛(660a, 660b)은 상부에 박막이 배치된 웨이퍼(610) 표면에 대향하여 위치결정되거나 이동가능하게 위치결정될 수 있다.
도시된 실시예에서, 각각의 서브서피스 마크 검출 유닛(660a, 660b)은 광원(662a, 662b), 렌즈(664a, 664b) 및 센서(666a, 666b)를 포함한다. 센서(666a, 666b)는 서브서피스 마크(620)에 있어서 의도된 반사점에서 축(674)에 대해 미리 정해진 반사 각도로 반사된 광을 수용하기 위해 웨이퍼(610)의 서로 대향하는 측에 위치결정되거나 이동가능하게 위치결정될 수 있다. 광원(662a, 662b)과 센서의 미리 정해진 위치는 축(674)에 대한 조사 광의 투과 각도(θT)가 축(674)에 대한 센서(666a, 666b)에서 받아들인 반사광의 반사 각도(θR)와 동일하도록(θT=θR) 하는 광 반사 알고리즘을 기초로 한다. 일부 실시예에서, 광원(662a, 662b)은 스팟 방식 또는 면적 방식의 광원일 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(666a, 666b)은 스팟 방식 또는 면적 방식의 광원일 수 있다. 일부 실시예에서, 서브서피스 마크 검출 유닛(660a, 660b)은 예컨대 적외선 필터와 같은 광 필터(도시 생략)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 서브서피스 마크 검출 유닛(660a, 660b)은 미리 정해진 파장과 축(674)에 대한 미리 정해진 투과 각도(θT) 및 반사 각도(θR)를 가지는 광원(622a, 622b)으로부터의 광을 이용하여 서브서피스 마크(620)를 검출한다. 다양한 실시예에서, 서브서피스 마크(620)는 변화된 결정 구조를 가질 수 있는 반면, 서브서피스 마크(620)의 외부의 결정 구조는 그대로 유지될 수 있다. 서브서피스 마크 검출 유닛(660a, 660b)은 미리 정해진 파장과 서브서피스 마크(620)가 형성될 수 있는 웨이퍼(610)의 원주 에지에 근접한 의도된 반사점과 축(674)에 대한 미리 정해진 투과 각도(θT) 및 반사 각도(θR)로 반사된 광을 검출하는데 사용될 수 있다.
다양한 실시예에서, 광원(622a, 622b)은 미리 정해진 파장으로 적외선 광을 방출하는 적외선 광원이다. 일부 실시예에서, 서브서피스 마크 검출 유닛(660a, 660b) 내의 센서(666a, 666b)는 적외선 센서이다. 다양한 실시예에서, 광원(660a, 660b)은 미리 정해진 파장의 x-선을 방출하는 x-선 광원일 수 있다. 일부 실시예에서, 서브서피스 마크 검출 유닛(660a, 660b) 내의 센서(666a, 666b)는 x-선 센서 또는 x-선 검출기이다. 제어기(550)에 대해 전술한 바와 같이, 제어기(650)는 장치를 제어하여 서브서피스 마크(620)를 검출한다.
도 7은 다양한 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 배향 방법을 나타내는 흐름도이다. 블록(710)에서, 중심축을 중심으로 반도체 웨이퍼를 회전시킨다. 블록(720)에서, 회전하는 웨이퍼의 복수의 에지 부분을 하나 이상의 광원으로부터의 미리 정해진 파장의 광에 노출시킨다. 다양한 실시예에서, 하나 이상의 조사 광원이 켜져 각각의 광원으로부터의 회전 광의 복수의 에지 부분의 노출을 시작함으로써 서브서피스 마크를 검출할 수 있다. 예를 들면, 회전하는 웨이퍼의 에지 부분은 회전하는 웨이퍼의 에지 제외 영역의 일부일 수 있다. 다양한 실시예에서, 미리 정해진 파장은 적외선 파장이다. 예를 들면, 미리 정해진 파장은 약 1.1~1.5 마이크로미터(예컨대, 1.05~1.55 마이크로미터)의 파장일 수 있다. 일부 실시예에서, 미리 정해진 파장은 x-선 파장이다. 블록(730)에서, 회전하는 웨이퍼의 복수의 에지 부분 중 하나에서 서브서피스 마크를 검출한다. 다양한 실시예에서, 서브서피스 마크는 회전하는 웨이퍼의 복수의 에지 부분에서의 광 투과도 변화를 모니터링함으로써 검출될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 실시예에서, 마크(520)의 위치를 정확하게 식별하기 위해 검출 유닛(566a, 566b)의 각각의 화소에서 검출된 광 레벨이 결정될 수 있다. 블록(740)에서, 검출된 서브서피스 마크를 기준으로 사용하여 반도체 웨이퍼를 배향시킨다. 일부 실시예에서, 서브서피스 마크는 반도체 공정용 웨이퍼의 정렬을 위한 기준점으로서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 서브서피스 마크는 웨이퍼 취급 기계를 위한 기준으로서 사용될 수 있다. 다양한 실시예에서, 서브서피스 마크는 웨이퍼의 기능적 영역 상의 마크의 분석을 위해 웨이퍼의 정렬을 위한 기준점으로서 사용될 수 있다.
도 1-7에 도시된 다양한 구성 및 실시예에 의해 예시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼의 제조 및 배향을 위한 다양한 개선된 방법을 설명하였다.
일부 실시예에 따라 방법이 제공된다. 해당 방법은 반도체 웨이퍼를 웨이퍼 유지 디바이스 내에 위치결정하는 것, 및 웨이퍼의 원주 에지 주변의 미리 정해진 웨이퍼의 제1 부분을 조사하여 웨이퍼의 제1 부분의 적어도 일부의 결정 구조를 변경시킴으로써 서브서피스 마크를 형성하는 것을 포함한다. 서브서피스 마크는 광을 이용하여 검출가능하다.
다양한 실시예에 따라 반도체 웨이퍼 배향 방법이 제공된다. 해당 방법은 중심축을 중심으로 웨이퍼를 회전시키고; 회전하는 웨이퍼의 복수의 에지 부분을 하나 이상의 광원으로부터의 미리 정해진 파장의 광에 노출시키고; 회전하는 웨이퍼의 복수의 에지 부분 중 하나에서의 서브서피스 마크를 검출하고; 검출된 서브서피스 마크를 기준으로 사용하여 웨이퍼를 배향하는 것을 포함한다.
일부 실시예에 따라 방법이 제공된다. 해당 방법은 반도체 웨이퍼를 웨이퍼 유지 디바이스 내에 위치결정하는 것, 및 웨이퍼의 서브서피스 부분에 레이저를 유도 및 집속하여 해당 웨이퍼의 서브서피스 부분의 결정 구조를 변경시킴으로써 서브서피스 마크를 형성하는 것을 포함한다. 서브서피스 마크는 미리 정해진 파장의 광을 이용하여 검출가능하다.
여러 다양한 실시예들을 설명하였지만, 설명된 실시예들은 단지 예시적일 뿐이고 발명의 주제의 범위는 검토시 당업자가 자연스레 취득하게 되는 폭넓은 등가물, 다양한 변경 및 변형이 인정될 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 전술한 예들은 단지 예시적인 것으로 첨부된 특허청구범위에 의해 정의되는 발명의 범위를 제한하고자 의도된 것이 아니다. 본 발명의 방법은 발명의 개시의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 특허청구범위는 당업자에 의해 행해질 수 있는 변경 및 변형을 포함하는 것으로 의도된 것이다.

Claims (10)

  1. 반도체 웨이퍼를 제조하는 방법에 있어서,
    반도체 웨이퍼를 웨이퍼 유지 디바이스 내부 또는 상부에 위치결정하는(positioning) 단계와;
    서브서피스 마크를 형성하기 위하여 상기 웨이퍼의 제1 부분의 제1의 일부의 결정 구조를 변경시키도록, 상기 웨이퍼의 에지 제외 영역(edge exclusion area) 내의 미리 정해진 상기 웨이퍼의 제1 부분을 조사(irradiate)하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 부분의 상기 제1의 일부는 상기 웨이퍼의 표면 아래에 있고, 상기 서브서피스 마크는, 상기 웨이퍼를 통과하는 미리 정해진 투과도를 갖는 미리 정해진 파장의 광을 이용하여 상기 미리 정해진 파장에 기초하고 상기 웨이퍼의 회전 축에 상대적인 미리 정해진 반사각에서 검출가능한 것인, 반도체 웨이퍼 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조사하는 단계는 상기 웨이퍼의 상기 제1 부분에 레이저를 유도하는 단계를 포함하는 것인 반도체 웨이퍼 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 조사하는 단계는 상기 웨이퍼의 상기 제1 부분의 상기 제1의 일부에 상기 레이저를 유도하고 집속하는 단계를 포함하는 것인 반도체 웨이퍼 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 상기 제1 부분의 제2의 일부의 결정 구조를 유지하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 부분의 상기 제2의 일부는 상기 웨이퍼의 표면을 포함하며, 상기 웨이퍼의 상기 제1 부분은 상기 조사의 조사 축을 따라 위치되는 것인 반도체 웨이퍼 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 부분의 상기 제1의 일부는 상기 제1 부분 전체보다 작은 것인 반도체 웨이퍼 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 변경시키는 것은 상기 웨이퍼의 상기 제1 부분의 상기 제1의 일부를 용융하는 것을 포함하는 것인 반도체 웨이퍼 제조 방법.
  7. 반도체 웨이퍼를 배향하는 방법으로서:
    중심축을 중심으로 반도체 웨이퍼를 회전시키는 단계와;
    하나 이상의 광원으로부터의 상기 반도체 웨이퍼를 통과하는 미리 정해진 투과도를 갖는 미리 정해진 파장의 비가시광에, 상기 회전하는 웨이퍼의 기능 영역 외부의 적어도 하나의 에지 부분을 노출시키는 단계와;
    상기 비가시광을 이용하여 상기 미리 정해진 파장에 기초하고 상기 중심축에 상대적인 미리 정해진 반사각에서 상기 회전하는 웨이퍼의 상기 적어도 하나의 에지 부분 중 하나의 에지 부분 내의 서브서피스 마크 - 상기 서브서피스 마크는, 상기 회전하는 웨이퍼의 미리 정해진 제1 부분의 제1의 일부의 결정 구조를 변경시킴에 의해 형성되고, 상기 제1 부분의 상기 제1의 일부는 상기 웨이퍼의 표면 아래에 있음 - 를 검출하는 단계와;
    상기 검출된 서브서피스 마크를 기준으로 사용하여 상기 웨이퍼를 배향하는 단계
    를 포함하는 반도체 웨이퍼 배향 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배향 단계는 상기 서브서피스 마크를 반도체 공정용 웨이퍼의 정렬을 위한 기준점으로서 사용하는 단계를 포함하는 것인 반도체 웨이퍼 배향 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 배향 단계는 상기 서브서피스 마크를 웨이퍼의 기능적 영역 상의 마크의 분석을 위해 웨이퍼의 정렬을 위한 기준점으로서 사용하는 단계를 포함하는 것인 반도체 웨이퍼 배향 방법.
  10. 반도체 웨이퍼를 제조하는 시스템에 있어서,
    반도체 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 유지 디바이스와;
    상기 웨이퍼를 향하여 광을 방출하는 광원과;
    서브서피스 마크를 형성하기 위하여 상기 웨이퍼의 제1 부분의 제1의 일부의 결정 구조가 변경되도록 상기 웨이퍼의 에지 제외 영역 내의 상기 웨이퍼의 상기 제1 부분의 상기 제1의 일부에 상기 방출된 광을 유도하고 집속하는 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 부분의 상기 제1의 일부는 상기 웨이퍼의 표면 아래에 있고, 상기 서브서피스 마크는, 상기 웨이퍼를 관통하는 미리 정해진 투과도를 갖는 미리 정해진 파장의 광을 이용하여 상기 미리 정해진 파장에 기초하고 상기 웨이퍼의 회전 축에 상대적인 미리 정해진 반사각에서 검출가능한 것인, 반도체 웨이퍼 제조 시스템.
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