KR20190107171A - 기판 및 막 두께 분포를 측정하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

기판 및 막 두께 분포를 측정하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 시스템은 기판에 걸쳐 평탄도를 측정하도록 구성된 이중 간섭계 서브시스템을 포함한다. 본 시스템은 기판의 질량을 측정하도록 구성된 질량 센서를 포함한다. 본 시스템은 이중 간섭계 서브시스템 및 질량 센서에 통신가능하게 커플링된 제어기를 포함한다. 제어기는 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 하나 이상의 프로세서는 메모리에 저장된 프로그램 명령어들의 세트를 실행하도록 구성되며, 프로그램 명령어들의 세트는 하나 이상의 프로세서로 하여금 이중 간섭계 서브시스템으로부터의 하나 이상의 평탄도 측정치 및 질량 센서로부터의 하나 이상의 질량 측정치에 기초하여 기판에 걸친 위치의 함수로서 기판 또는 기판 상에 퇴적된 막 중 적어도 하나의 두께 분포를 결정하게 하도록 구성된다.

Description

기판 및 막 두께 분포를 측정하기 위한 시스템 및 방법
관련 출원의 상호 참조
본 출원은, 전체가 본 명세서에 참고로 포함되는, Dengpeng Chen 및 Andrew Zeng을 발명자들로서 명명하는, 발명의 명칭이 METHOD TO USE MASS GAUGE IN WSPWG FOR WAFER AND FILM THICKNESS DISTRIBUTION MEASUREMENT인, 2017년 2월 8일자로 출원된 미국 가출원 제62/456,651호의 35 U.S.C. § 119(e)에 따른 이익을 주장한다.
기술 분야
본 개시내용은 기판 및 막 두께의 측정에 관한 것으로, 상세하게는, 기판 또는 막 두께 분포를 결정하기 위해 이중 간섭계(dual interferometer)로부터의 측정들 및 질량 게이지(mass gauge)를 이용하는 것에 관한 것이다.
간섭측정(interferometry)은, 샘플의 테스트 표면들로부터 반사된 조명과 연관된 정보에 기초하여, 반도체 웨이퍼 또는 임의의 다른 반도체 또는 비-반도체 기판과 같은, 샘플의 하나 이상의 공간 특성을 측정하기 위한 유용한 기술이다. 반도체 제조가 보다 높은 레벨들의 정확도 및 정밀도를 지속적으로 요구하므로, 최신 제조 기술들의 수요들을 충족시키기 위해 개선된 간섭측정 기술들이 필요하다. 웨이퍼 또는 박막의 절대 두께 분포 t(x,y)의 측정들이 종종 요망된다. 현재, 베어 웨이퍼(bare wafer)의 절대 두께 분포 t(x,y)의 측정은 웨이퍼 전체에 걸쳐 수행되는, 이중 간섭 측정들(dual interferometry measurements) 및 커패시턴스 게이지(capacitance gauge, CG) 또는 광학 두께 게이지(optical thickness gauge, OTG) 측정들의 조합을 통해 달성된다. CG 측정들은, 가상 접지될(virtually grounded) 수 있는 기판들을 측정하는 데만 사용될 수 있는, 용량성 변위 센서들의 사용을 수반한다. OTG 측정들은 레이저 변위 센서들의 사용을 수반하고 재료 표면이 입사 레이저 빔을 반사하는 경우에만 재료 표면을 감지할 수 있다. 이러한 접근법들 둘 다는 중대한 한계들을 겪는다. 따라서, 위에서 논의된 이전의 접근법들의 단점들을 극복하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른, 기판 및/또는 막 두께를 측정하기 위한 시스템이 개시된다. 일 실시예에서, 본 시스템은 기판에 걸쳐 평탄도(flatness)를 측정하도록 구성된 이중 간섭계 서브시스템을 포함한다. 다른 실시예에서, 본 시스템은 기판의 질량을 측정하도록 구성된 질량 센서를 포함한다. 다른 실시예에서, 본 시스템은 이중 간섭계 서브시스템 및 질량 센서에 통신가능하게 커플링된 제어기를 포함한다. 다른 실시예에서, 제어기는 하나 이상의 프로세서를 포함하고, 여기서 하나 이상의 프로세서는 메모리에 저장된 프로그램 명령어들의 세트를 실행하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 프로그램 명령어들의 세트는 하나 이상의 프로세서로 하여금 이중 간섭계 서브시스템으로부터의 하나 이상의 평탄도 측정치 및 질량 센서로부터의 하나 이상의 질량 측정치에 기초하여 기판에 걸친 위치의 함수로서 기판 또는 기판 상에 퇴적된 막 중 적어도 하나의 두께 분포를 결정하게 하도록 구성된다.
본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른, 기판 두께를 측정하기 위한 방법이 개시된다. 일 실시예에서, 본 방법은 기판에 걸친 위치의 함수로서 기판의 하나 이상의 평탄도 측정치를 취득한다. 다른 실시예에서, 본 방법은 기판의 하나 이상의 질량 측정치를 취득한다. 다른 실시예에서, 본 방법은 하나 이상의 질량 측정치에 기초하여 기판의 평균 두께를 결정한다. 다른 실시예에서, 본 방법은 기판의 하나 이상의 평탄도 측정치 및 평균 두께에 기초하여 기판에 걸친 위치의 함수로서 기판의 하나 이상의 두께 분포를 결정한다. 다른 실시예에서, 본 방법은 기판의 결정된 하나 이상의 두께 분포에 기초하여 하나 이상의 프로세스 툴을 조정한다.
본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른, 막 두께를 측정하기 위한 방법이 개시된다. 일 실시예에서, 본 방법은 기판 상에의 막의 퇴적 이전의 기판의 제1 평탄도 측정치 및 제1 질량 측정치를 취득한다. 다른 실시예에서, 본 방법은 기판 상에의 막의 퇴적 이전의 하나 이상의 질량 측정치에 기초하여 기판의 평균 두께를 결정한다. 다른 실시예에서, 본 방법은 기판 상에의 막의 퇴적 이후의 기판의 제2 평탄도 측정치 및 제2 질량 측정치를 취득한다. 다른 실시예에서, 본 방법은 기판 상에의 막의 퇴적 이후의 하나 이상의 질량 측정치에 기초하여 기판의 평균 두께를 결정한다. 다른 실시예에서, 본 방법은 막의 퇴적 이전의 제1 평탄도 측정치 및 제1 평균 두께와 기판 상에의 막의 퇴적 이후의 기판의 제2 평탄도 측정치 및 제2 평균 두께에 기초하여 기판에 걸친 위치의 함수로서 막의 두께 분포를 결정한다. 다른 실시예에서, 본 방법은 막의 결정된 두께 분포에 기초하여 하나 이상의 프로세스 툴을 조정한다.
본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른, 하나 이상의 프리-층(pre-layer) 상에 배치된 막의 막 두께를 측정하기 위한 방법이 개시된다. 일 실시예에서, 본 방법은 기판 상에의 막의 퇴적 이전 및 기판 상에의 하나 이상의 프리-층의 퇴적 이후의 기판의 제1 평탄도 측정치 및 제1 질량 측정치를 수신한다. 다른 실시예에서, 본 방법은 기판의 프리-층들 상에의 막의 퇴적 이후의 기판의 제2 평탄도 측정치 및 제2 질량 측정치를 수신한다. 다른 실시예에서, 본 방법은 막의 밀도, 기판의 제1 평탄도 측정치, 제1 질량, 기판의 제2 평탄도 측정치, 및 제2 질량에 기초하여 기판에 걸친 위치의 함수로서 막의 두께를 결정한다.
본 개시내용의 수많은 장점들은 첨부 도면들을 참조하여 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 보다 잘 이해될 수 있다:
도 1은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른, 기판 또는 막의 두께 분포를 측정하기 위한 시스템의 블록 다이어그램도이다;
도 2a는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른, 이중 간섭계 서브시스템의 단순화된 개략도이다;
도 2b는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른, 이중 간섭계 서브시스템의 캐비티(cavity)의 단순화된 개략도이다;
도 3a는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른, 기판 상에의 막/코팅 퇴적 프로세스의 개념도이다;
도 3b는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른, 하나 이상의 프리-층을 갖는 기판 상에의 막 퇴적 프로세스의 개념도이다;
도 4는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른, 기판의 두께 분포를 측정하기 위한 방법을 묘사하는 프로세스 흐름 다이어그램을 예시하고 있다;
도 5는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른, 기판 상에 퇴적된 막의 두께 분포를 측정하기 위한 방법을 묘사하는 프로세스 흐름 다이어그램을 예시하고 있다;
도 6은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른, 하나 이상의 프리-층을 갖는 기판 상에 퇴적된 막의 두께 분포를 측정하기 위한 방법을 묘사하는 프로세스 흐름 다이어그램을 예시하고 있다.
첨부 도면들에 예시되는, 개시된 주제(subject matter)에 대해 이제 상세하게 언급될 것이다.
도 1 내지 도 6은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른, 기판 또는 막의 두께 분포들을 측정하기 위한 시스템 및 방법을 예시하고 있다. 본 개시내용의 실시예들은 기판과 연관된 두께 분포를 결정하기 위한 기판의 하나 이상의 질량 측정 결과의 이용에 관한 것이다. 본 개시내용의 실시예들은 기판 상에 퇴적된 막(예컨대, 금속 막 또는 유전체 막)과 연관된 두께 분포를 결정하기 위한 기판의 하나 이상의 질량 측정 결과의 이용에 또한 관한 것이다. 이 측정 프로세스에 적당한 막들(films)은 실리콘 막들(예컨대, 에피택셜적으로 성장된 실리콘 막들), 탄소 막들(예컨대, 탄소 하드 마스크들), 텅스텐 막들, 포토레지스트, 산화물 막들, 질화물 막들, 및 폴리 층들(poly layers)(예컨대, 폴리실리콘 층들)을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 본 개시내용의 실시예들은 기판 상에 퇴적된 막과 연관된 두께 분포를 결정하기 위해 하나 이상의 프리-층(예컨대, 금속 또는 유전체 프리-층)이 형성된 기판의 하나 이상의 질량 측정 결과의 이용에 또한 관한 것이다.
본 개시내용의 하나 이상의 실시예는 막 투명도(film transparency), 전도도(conductivity) 등과 같은, 그러나 이로 제한되지 않는, 막 및 기판의 특정한 재료 특성들(material properties)에 대한 지식을 요구하지 않으므로 특히 유리하다. 게다가, 본 개시내용의 하나 이상의 실시예는 금속 및 유전체 막들(예컨대, 투명 또는 불투명 막들)에 적용하기에 적합하다.
도 1은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른, 기판에 걸쳐 기판 또는 막의 두께 분포를 측정하기 위한 시스템(100)의 개념도를 예시하고 있다.
일 실시예에서, 시스템(100)은 이중 간섭계 서브시스템(102)(또는 이중 간섭계 툴), 질량 센서(104), 및 제어기(106)를 포함한다. 일 실시예에서, 이중 간섭계 서브시스템(102)은 기판(101)에 걸쳐 평탄도를 측정하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 질량 센서(104)는 기판(101)의 질량을 측정하도록 구성된다. 기판(101)은 반도체 웨이퍼(예컨대, 실리콘 웨이퍼)를 포함하지만, 이로 제한되지 않는, 본 기술분야에 공지된 임의의 기판을 포함할 수 있다. 기판은 하나 이상의 막으로 코팅될 수 있고, 본 명세서에서 추가로 더 상세히 논의되는 바와 같은, 하나 이상의 프리-층을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 제어기(106)는 하나 이상의 프로세서(108) 및 메모리(110)를 포함한다. 예를 들어, 메모리(110)는 하나 이상의 프로세서(108)로 하여금 본 개시내용 전반에 걸쳐 설명된 하나 이상의 프로세스 단계 중 임의의 것을 수행하게 하도록 구성된 프로그램 명령어들을 유지할 수 있다.
일 실시예에서, 제어기(106)의 하나 이상의 프로세서(108)는 이중 간섭계 서브시스템(102) 및 질량 센서(104)에 통신가능하게 커플링된다. 이와 관련하여, 하나 이상의 프로세서(108)는 이중 간섭계 서브시스템(102) 및 질량 센서(104)로부터 측정 결과들을 수신하도록 구성된다. 일 실시예에서, 하나 이상의 프로세서는 이중 간섭계 서브시스템으로부터 수신된 하나 이상의 평탄도 측정치 및 질량 센서(104)로부터 수신된 하나 이상의 질량 측정치에 기초하여 기판(101)에 걸친 위치의 함수로서 기판(101)의 두께 분포를 결정하도록 구성된다. 시스템(100)이 기판의 두께 분포 및/또는, 본 명세서에서 추가로 더 상세히 설명되는, 프리-층들을 갖거나 갖지 않는 기판 상에 퇴적된 박막의 두께 분포를 측정하는 데 사용될 수 있음에 유의해야 한다.
질량 센서(104)는, 반도체 웨이퍼와 같은, 그러나 이로 제한되지 않는, 기판의 질량을 측정할 수 있는 본 기술분야에 공지된 임의의 질량/중량 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 질량 센서(104)는 0.1 내지 0.3 mg의 정밀도를 갖는 고정밀도 계량 센서(high-precision weighing sensor)를 포함할 수 있지만, 이로 제한되지 않는다.
이중 간섭계 서브시스템(102)은 기판(101)에 걸쳐 평탄도를 측정할 수 있는 본 기술분야에 공지된 임의의 이중 간섭계 툴을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이중 간섭계 서브시스템(102)은 DWDFI(dual wavelength dual Fizeau interferometer)를 포함할 수 있지만, 이로 제한되지 않는다. 이중 간섭계 서브시스템(102) 시스템은, 샘플의 형상 변동, 두께 변동, 및/또는 다른 공간 파라미터 변동들과 같은, 그러나 이들로 제한되지 않는, 기판(101)의 임의의 수의 공간 특성들을 측정하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 이중 간섭계 서브시스템(102) 시스템은 샘플에 대해 PWG(patterned wafer geometry) 측정들을 수행하도록 적합화될 수 있으며, 그에 의해 이중 간섭계 서브시스템(102)에 의해 측정된 샘플 기울기(예컨대, 웨이퍼 기울기)의 다이내믹 레인지(dynamic range)는 샘플(예컨대, 웨이퍼) 측정 결과들의 상이한 영역들을 함께 스티칭하는 것에 의해 확장된다.
이중 파장 이중 간섭계(dual wavelength dual interferometer)에 대한 설명은, 전체가 본 명세서에 참고로 포함되는, 2005년 1월 25일자로 등록된 미국 특허 제6,847,458호에 설명되어 있다. 이중 파장 이중 간섭계에 대한 설명은, 전체가 본 명세서에 참고로 포함되는, 2011년 11월 29일자로 등록된 미국 특허 제8,068,234호에 설명되어 있다. 이중 파장 이중 간섭계에 대한 설명은, 전체가 본 명세서에 참고로 포함되는, 2014년 10월 2일자로 공개된 미국 특허 공개 제2014/0293291호에 설명되어 있다. 높은 기울기의 샘플들의 형상 및 두께를 측정하는 데 사용되는 이중 파장 이중 간섭계에 대한 설명은, 전체가 본 명세서에 참고로 포함되는, 2010년 12월 7일자로 등록된 미국 특허 제7,847,954호에 설명되어 있다. 본 개시내용이 위상 시프팅(phase shifting)을 위해 파장 튜닝가능 조명 소스(wavelength-tunable illumination source)를 이용하도록 구성된 임의의 위상 시프팅 간섭측정 시스템으로 확장될 수 있음이 본 명세서에서 인식된다. 그에 따라, 이중 간섭계 서브시스템(102)에 대한 하기의 설명은 어떠한 방식으로도 본 개시내용을 제한하도록 의도되지 않는다.
도 2a는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른, 이중 간섭계 서브시스템(102)의 단순화된 개략도를 예시하고 있다.
일 실시예에서, 시스템(100)의 서브시스템(102)은 2개의 간섭계(250 및 251)를 포함한다. 일 실시예에서, 서브시스템(102)은, 광을 채널 1 및 채널 2를 따라 간섭계들(250 및 251)에 제공하도록 구성된, 조명 소스 또는 조명기(201)를 포함한다.
다른 실시예에서, 서브시스템(102)의 광학 채널 1 및 광학 채널 2는 조명 소스(101)로부터의 광을 간섭계 입력들(252 및 253)로 전송하도록 구성된 광학 파이버들(228 및 229)을 포함한다. 일 실시예에서, 간섭계 입력들(252 및 253)은 하나 이상의 광학 파이버(228 및 229)와 직렬로 접속된 하나 이상의 광학 요소를 포함한다. 다른 실시예에서, 간섭계 입력들(252 및 253)은 광학 파이버들(228 및 229)을 포함할 수 있다. 간섭계 입력들(252 및 253)은 조명기(201)로부터의 광의 적어도 일 부분을 위상 시프팅 간섭계들(250 및 251) 쪽으로 지향시킬 수 있다.
일 실시예에서, 간섭계들(250 및 251) 각각은 간섭계 입력들(222, 223)로부터의 광을 수용하도록 구성된 하나 이상의 편광 빔 스플리터(212, 213)를 포함한다. 다른 실시예에서, 빔 스플리터들(212, 213)은 광의 일 부분을 1/4 파장판들(254, 255) 쪽으로 지향시킨다. 편광 빔 스플리터들(212, 213)을 통과하고 1/4 파장판들(254, 255)을 통과하는 광은 원 편광될(circularly polarized) 수 있다. 원편광(circularly polarized light)은 이어서 광을 기판(101)의 직경보다 큰 직경을 갖는 빔들로 콜리메이트(collimate)하도록 구성된 렌즈들(214, 215)에 의해 수용될 수 있다. 하나 이상의 렌즈(214, 215)는 콜리메이트된 빔들을 기준 플랫들(reference flats)(216, 217)(예컨대, 평행 기준 플랫들) 쪽으로 또한 지향시킬 수 있다. 기판(101)은 기준 플랫들(216, 217)에 의해 정의된 캐비티(219)의 중심에 위치될 수 있다. 다른 실시예에서, 콜리메이트된 빔들은 기준 플랫들(216, 217)을 통해 기판(101) 쪽으로 투과될 수 있다.
다른 실시예에서, 투과된 빔들 각각의 제1 부분은 기판(101)의 하나 이상의 표면(220, 221) 쪽으로 지향된다. 게다가, 투과된 빔들 각각의 제2 부분은 하나 이상의 투과 기준 플랫(216, 217)과 반대쪽에 위치된 기준 플랫들(216, 217)의 기준 표면들 쪽으로 지향된다.
다른 실시예에서, 서브시스템(102)은 검출기들(222, 223)을 포함한다. 검출기들(222, 223)은 하나 이상의 CCD 검출기, 하나 이상의 TDI-CCD 검출기, 하나 이상의 CMOS 검출기, 또는 본 기술분야에 공지된 임의의 다른 광검출기들을 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 일 실시예에서, 검출기들(222, 223)은 기판(101)의 하나 이상의 표면(220, 221)으로부터 반사된 조명의 부분들을 검출하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 검출기들(222, 223)은 기준 플랫들(216, 217)의 대응하는 기준 표면들로부터 반사된 광의 부분들을 검출하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 시스템(100)은 검출기들(222, 223)에 통신가능하게 커플링된 하나 이상의 제어기(226)를 포함한다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 제어기(226)는 검출기들(222, 223)로부터 검출된 광과 연관된 정보를 취득한다. 다른 실시예에서, 제어기들(126)은 기판(101)으로부터의 측정치들에 기초하여 기판(101)의 하나 이상의 공간 특성을 결정하기 위해 메모리 상에 저장된 프로그램 명령어들로부터 측정 알고리즘을 실행할 수 있다. 위상 시프팅 간섭측정 시스템들을 사용하여 샘플들의 공간 특성들을 결정하기 위한 측정 알고리즘들은 본 기술분야에 공지되어 있다. 본 기술분야에 공지된 임의의 측정 프로세스가 시스템(100) 및 하나 이상의 제어기(226)로 구현될 수 있음에 유의한다. 게다가, 도 2a에 묘사된 하나 이상의 제어기(226)는, 도 1에 도시된, 제어기(106)에서 구체화될(embodied) 수 있으며, 그 반대도 마찬가지이다.
도 2b는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른, 이중 피조 캐비티(Dual Fizeau cavity)(219)의 개념도를 예시하고 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 이중 피조 캐비티(219)는 기판(101)을 실질적으로 수직 위치에 보유(hold)하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 이중 피조 캐비티(219)는 실질적으로 자유 상태(free state)에서 실질적으로 직립 위치(upright position)로 웨이퍼를 수용하여 보유하도록 구성된 한 세트의 점 접촉 디바이스들(point contact devices)(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 간섭계에 대한 기준 표면들로서 역할하는 2개의 기준 플랫(216 및 217)을 이용하여, 이중 피조 간섭계는 기판과 연관된 다양한 파라미터들 및 기준 플랫들(216 및 217)에 대한 그의 공간 관계를 분석할 수 있다.
이중 간섭계 서브시스템(102)은 기판(101)의 전면 표면(220) 및 배면 표면(221) 둘 다의 두께 변동들을 동시에 측정할 수 있다. 전면 표면 및/또는 배면 표면의 측정된 지점들 각각에서의 형상 값은 이어서 그 지점들에서의 측정된 높이 변동을 이용하여 계산될 수 있다. 웨이퍼의 표면 상의 X-Y 위치의 함수인 웨이퍼의 형상(s(x,y))은 기판(101)의 표면들과 대응하는 기준 플랫들(216, 217) 사이의 캐비티 거리의 함수로서 표현될 수 있다.
이 경우에, dA(x,y)는 캐비티(219)의 제1 기준 플랫(217)과 기판의 제1 측면(221)(예컨대, 전면) 사이의 캐비티 거리를 나타내고, dB(x,y)는 제2 기준 플랫(216)과 웨이퍼의 제2 측면(220)(예컨대, 배면) 사이의 캐비티 거리를 나타낸다. 이와 관련하여, 캐비티 거리(dA(x,y)) 변동은 기판의 제1 측면의 두께(tA(x,y)) 변동 및 기준 플랫의 표면(rA(x,y))의 변동 사이의 차이에 관련되어 있다. 이와 유사하게, 캐비티 거리(dB(x,y)) 변동은 기판의 제2 측면의 두께(tA(x,y)) 변동 및 기준 플랫의 표면(rB(x,y))의 변동 사이의 차이에 관련되어 있다.
이러한 관계들을 이용하여, 기판 상의 복수의 위치들에서 형상을 계산함으로써 형상의 2차원 X-Y 맵이 구성될 수 있다. 기판(예컨대, 반도체 웨이퍼)의 전면 및 배면 토포그래피를 측정하기에 적당한 이중 피조 간섭측정(dual Fizeau interferometry)은, 전체가 본 명세서에 참고로 포함되는, [Klaus Freischlad et al., "Interferometry for Wafer Dimensional Metrology", Proc. SPIE 6672, 1 (2007)]에 상세히 설명되어 있다. 그에 부가하여, 양면 간섭측정(dual sided interferometry)은, 둘 다 전체가 본 명세서에 참고로 포함되는, 2005년 1월 25일자로 등록된 미국 특허 제6,847,458호; 2011년 11월 29일자로 등록된 미국 특허 제8,068,234호에 개괄적으로 설명되어 있다.
일 실시예에서, 시스템(100)의 제어기(106)의 하나 이상의 프로세서(108)는 이중 간섭계 서브시스템(102)으로부터의 하나 이상의 평탄도 측정치 및 질량 센서(104)로부터의 하나 이상의 질량 측정치에 기초하여 기판(101)에 걸친 위치의 함수로서 기판(101)의 두께 분포를 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 프로세서(108)는 이중 간섭계 서브시스템(102)으로부터 기판(101)에 걸친 X-Y 위치의 함수로서 기판(101)의 하나 이상의 평탄도 측정치(f(x,y))를 수신한다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 프로세서(108)는 질량 센서(104)로부터 기판의 하나 이상의 질량 측정치(m)를 수신한다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 프로세서(108)는 하나 이상의 질량 측정치에 기초하여 기판(101)의 평균 두께를 결정한다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 프로세서(108)는 기판(101)의 하나 이상의 평탄도 측정치 및 평균 두께에 기초하여 기판(101)에 걸쳐 위치의 함수로서 기판(101)의 두께 분포(t(x,y))를 결정한다.
기판(101)에 걸쳐 X-Y 위치의 함수인 두께를 획득하기 위해, 두께 기준 상수(thickness reference constant)가 구현될 수 있음에 유의한다. 간섭계 서브시스템(102)은 nλ 위상 모호성(phase ambiguity)으로 인해 이 기준을 제공할 수 없다. 기판(101)에 걸친 두께는 다음과 같이 기판(101)의 평탄도의 항으로 표현될 수 있으며:
Figure pct00001
여기서 t(x,y)는 X, Y 위치의 함수로서 기판에 걸친 두께 분포를 나타내고, f(x,y)는 X-Y 위치의 함수로서 기판의 평탄도를 나타내고, K는 기준 상수를 나타낸다.
질량 센서(104)가 평균 두께 정보를 제공할 수 있고, 여기서 평균 두께(tave)가 수학식 2에 의해 주어지며:
Figure pct00002
여기서 w는 질량 센서(104)를 사용하여 측정된 웨이퍼의 중량(또는 질량)이고, ρ는 기판(101)의 재료 밀도이며, A는 기판(101)의 면적이다. 평균 두께는 다음과 같이 평탄도 및 상수(K)의 항으로 표현되고:
Figure pct00003
평균 두께(tave)가 알려져 있으면, 수학식 3은 다음과 같이 K에 대한 해(solution)를 제공하도록 재배열될 수 있다:
Figure pct00004
이어서, 수학식 1 및 수학식 4에 기초하여, 하나 이상의 프로세서(108)는 X-Y 위치의 함수로서 기판(101)의 두께 분포(t(x,y))를 결정할 수 있다.
다른 실시예에서, 시스템(100)의 제어기(106)의 하나 이상의 프로세서(108)는 기판(101)의 2개 이상의 평탄도 측정치 및 기판(101)의 2개 이상의 질량 측정치에 기초하여 기판(101)에 걸친 위치의 함수로서 기판(101)의 두께를 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이, 기판(101)의 제1 평탄도 측정(fpre(x,y)) 및 제1 질량 측정(mpre)은 막(301)의 퇴적 이전에 수행될 수 있다. 이어서, 막(301)의 퇴적 이후에, 기판(101)에 대해 제2 평탄도 측정(fpost(x,y)) 및 제2 질량 측정(mpost)이 수행될 수 있다. 평탄도 측정치들(fpre(x,y) 및 fpost(x,y))의 세트 및 질량 측정치들(mpre, mpost)의 세트에 기초하여, 하나 이상의 프로세서(108)는 퇴적된 막(301)의 두께 분포를 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 프로세서(108)는 기판(101) 상에의 막(301)의 퇴적 이전의 기판(101)의 제1 평탄도 측정치(fpre(x,y)) 및 제1 질량 측정치(mpre)를 수신한다. 다른 실시예에서, 기판(101) 상에의 막(301)의 퇴적 이전에, 하나 이상의 프로세서(108)는 제1 질량 측정치(mpre)에 기초하여 기판(101)의 평균 두께를 결정한다. 다른 실시예에서, 기판(101) 상에의 막(301)의 퇴적 이후에, 하나 이상의 프로세서(108)는 기판(101)(즉, 기판 및 막)의 제2 평탄도 측정치(fpost(x,y)) 및 제2 질량 측정치(mpost)를 수신한다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 프로세서(108)는 기판(101) 상에의 막의 퇴적 이후의 제2 질량 측정치(mpost)에 기초하여 기판(101)의 제2 평균 두께를 결정한다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 프로세서(108)는 막(301)의 퇴적 이전의 제1 평탄도 측정치(fpre(x,y)) 및 제1 평균 두께와 기판 상에의 막(301)의 퇴적 이후의 기판(301)의 제2 평탄도 측정치(fpost(x,y)) 및 제2 평균 두께에 기초하여 기판(301)에 걸친 위치의 함수로서 막의 두께(tfilm(x,y))를 결정한다.
X-Y 위치의 함수로서 막의 두께 분포는 다음과 같이 표현될 수 있고:
Figure pct00005
여기서 상수들(Kpost 및 Kpre)은 다음과 같이 주어진다:
Figure pct00006
Figure pct00007
이어서, 수학식 5, 수학식 6 및 수학식 7에 기초하여, 하나 이상의 프로세서(108)는 기판(101)에 걸친 X-Y 위치의 함수로서 막(301)의 두께 분포(tfilm(x,y))를 결정할 수 있다.
다른 실시예에서, 시스템(100)의 제어기(106)의 하나 이상의 프로세서(108)는 막(301)의 퇴적 이전에 하나 이상의 프리-층이 기판(101) 상에 퇴적되는 경우에 기판(101)에 걸친 위치의 함수로서 막의 두께를 결정할 수 있다. 많은 반도체 제조 설정들에서, 하나 이상의 프리-층이 관심 박막/코팅의 퇴적 이전에 기판 상에 퇴적된다는 점에 유의해야 한다. 일 실시예에서, 시스템(100)은 막(301)의 밀도를 이용하여 퇴적된 막(301)의 두께를 결정할 수 있다. 이와 관련하여, 막(301)의 두께는 막(301) 이전에 퇴적된 하나 이상의 프리-층의 재료 또는 밀도에 대한 지식없이 결정될 수 있다.
퇴적 이전의 막(301)의 평균 두께와 퇴적 이후의 막(301)의 평균 두께는 다음과 같이 표현될 수 있고:
Figure pct00008
여기서 mpre 및 mpost는 막(301)의 퇴적 전후의 기판(101)의 질량이고, ρfilm은 관심 막(301)의 밀도이며, A는 기판(101)의 면적이다. 수학식 8은 수학식 9를 제공하기 위해 평탄도의 항으로 다시 써질 수 있다:
Figure pct00009
도 3b에 도시된 바와 같이, 관심 막(301)의 퇴적 이전에 하나 이상의 프리-층(303)이 기판(101)의 표면 상에 퇴적될 수 있다. 일 실시예에서, 기판(101)의 제1 평탄도 측정(fpre(x,y)) 및 제1 질량 측정(mpre)은 막(301)의 퇴적 이전에 수행될 수 있다. 이어서, 하나 이상의 프리-층(303) 상에의 막(301)의 퇴적 이후에, 기판(101)에 대해 제2 평탄도 측정(fpost(x, y)) 및 제2 질량 측정(mpost)이 수행될 수 있다. 관심 막의 밀도(ρfilm), 평탄도 측정치들(fpre(x,y) 및 fpost(x,y))의 세트 및 질량 측정치들(mpre, mpost)의 세트에 기초하여, 하나 이상의 프로세서(108)는 퇴적된 막(301)의 두께 분포를 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 하나 이상의 프로세서(108)는 기판(101) 상에의 막(301)의 퇴적 이전 및 기판(101) 상에의 하나 이상의 프리-층(303)의 퇴적 이후의 기판(101)의 제1 평탄도 측정치(fpre(x,y)) 및 제1 질량 측정치(mpre)를 수신한다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 프로세서(108)는 기판(101)의 프리-층들(303) 상에의 막(301)의 퇴적 이후의 기판(101)의 제2 평탄도 측정치(fpost(x,y)) 및 제2 질량 측정치(mpost)를 수신한다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 프로세서(108)는 막(301)의 밀도(ρfilm), 기판(101)의 제1 평탄도 측정치(fpre(x,y)), 제1 질량(mpre), 기판(101)의 제2 평탄도 측정치(fpost(x,y)), 및 제2 질량(mpost)에 기초하여 기판(101)에 걸친 위치의 함수로서 막(301)의 두께를 결정한다(예컨대, 수학식 9 참조).
다수의 층들/코팅들이 기판에 도포된 설정들에서, 공통 재료 밀도(예컨대, Si의 밀도)가 가정되기 때문에 전체 기판의 두께가 근사치(approximate)라는 점에 본 명세서에서 유의해야 한다. 이와 대조적으로, 수학식 9에서 관찰되는 바와 같이, 막 두께가 프리-층 재료의 밀도에 대한 지식을 요구하지 않기 때문에, 관심 막에 대한 두께 측정은 보다 나은 결과들을 제공할 것이다.
다른 실시예에서, 시스템(100)은 제어기(106)의 하나 이상의 프로세서(108)에 통신가능하게 커플링된 사용자 인터페이스 디바이스(112)를 포함한다. 사용자 인터페이스 디바이스(112)는 사용자로부터의 정보, 선택들 및/또는 지시들을 받아들이기(accept) 위해 제어기(106)에 의해 이용될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이는 데이터 또는 프롬프트를 사용자에게 디스플레이하는 데 사용될 수 있다(도시되지 않음). 차례로, 사용자는 사용자 인터페이스 디바이스(112)를 통해 정보, 선택 및/또는 지시들을 제어기(106)의 메모리(110)에 입력할 수 있다.
전술한 설명은 하나 이상의 프로세서(108)와 통신하도록 배치된 질량 센서(104)에 초점을 맞추었지만, 그러한 구성은 본 개시내용의 실시예들의 범위에 대한 제한이 아니다. 대안의 실시예에서, 본 명세서에서 이전에 논의된 질량 정보는 사용자 인터페이스(112)를 통해 사용자에 의해 제어기(106)의 메모리(110)에 입력될 수 있다. 이와 관련하여, 본 명세서에서 이전에 설명된 다양한 두께 분포 계산들은 사용자 인터페이스(112)를 통해 메모리(110)에 입력된 질량 정보를 사용하여 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 기판(101) 및/또는 막(301)에 대한 두께 분포를 결정할 시에, 하나 이상의 프로세서(108)는 하나 이상의 제어/조정 지시를 하나 이상의 프로세스 툴에 전송할 수 있다. 예를 들어, 바람직한 두께 분포로부터 벗어나는 기판(101) 및/또는 막(301)에 대한 두께 분포를 결정한 것에 응답하여, 하나 이상의 프로세서(108)는 기판, 막, 및/또는 최종 반도체 디바이스와 연관된 관찰된 결점들을 완화시키기 위해 반도체 제조 설비를 따라 프로세스 툴의 하나 이상의 파라미터를 조정할 수 있다. 이와 관련하여, 하나 이상의 프로세서(108)는 반도체 제조 라인을 따라 초기 기판을 뒤따르는 후속 기판들에 대한 프로세스 조건들을 조정하기 위해 피드백 정보를 업스트림 프로세스 툴들에 제공할 수 있다. 게다가, 하나 이상의 프로세서(108)는 문제의 기판이 반도체 제조 라인을 따라 진행함에 따라 문제의 기판에 대한 프로세스 조건들을 조정하기 위해 피드포워드 정보를 다운스트림 프로세스 툴들에 제공할 수 있다.
제어기(106)의 하나 이상의 프로세서(108)는 본 기술분야에 공지된 임의의 하나 이상의 프로세싱 요소를 포함할 수 있다. 이러한 의미에서, 하나 이상의 프로세서(108)는 소프트웨어 알고리즘들 및/또는 명령어들을 실행하도록 구성된 임의의 마이크로프로세서형 디바이스(microprocessor-type device)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 프로세서(108)는, 본 개시내용 전반에 걸쳐 설명된 바와 같이, 시스템(100)을 작동시키도록 구성된 프로그램을 실행하도록 구성된 데스크톱 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터 시스템, 워크스테이션, 이미지 컴퓨터, 병렬 프로세서, 또는 다른 컴퓨터 시스템(예컨대, 네트워크화된 컴퓨터)로 이루어질 수 있다. 본 개시내용 전반에 걸쳐 설명된 단계들이 단일 컴퓨터 시스템 또는, 대안적으로, 다수의 컴퓨터 시스템들에 의해 수행될 수 있음이 인식되어야 한다. 일반적으로, 용어 "프로세서"는 비일시적 메모리 매체(110)로부터의 프로그램 명령어들을 실행하는, 하나 이상의 프로세싱 요소를 가지는 임의의 디바이스를 포괄하도록 광의적으로 정의될 수 있다. 더욱이, 시스템(100)의 상이한 서브시스템들(예컨대, 이중 간섭계 서브시스템/툴(102), 질량 센서(104), 또는 사용자 인터페이스(112))은 본 개시내용 전반에 걸쳐 설명된 단계들의 적어도 일 부분을 수행하기에 적당한 프로세서 또는 로직 요소들을 포함할 수 있다.
메모리 매체(110)는 연관된 하나 이상의 프로세서(108)에 의해 실행가능한 프로그램 명령어들을 저장하기에 적당한 본 기술분야에 공지된 임의의 메모리 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리 매체(110)는 판독 전용 메모리, 랜덤 액세스 메모리, 자기 또는 광학 메모리 디바이스(예컨대, 디스크), 자기 테이프, 솔리드 스테이트 드라이브 및 이와 유사한 것을 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다. 다른 실시예에서, 메모리 매체(110)는 이중 간섭계 서브시스템(102) 및/또는 질량 센서(104)로부터의 하나 이상의 결과 및/또는 본 명세서에 설명된 다양한 데이터 프로세싱 단계들의 출력을 저장하도록 구성된다. 메모리 매체(110)가 하나 이상의 프로세서(108)와 함께 공통 제어기 하우징 내에 하우징될 수 있음에 추가로 유의해야 한다. 대안의 실시예에서, 메모리 매체(110)는 프로세서들 및 제어기(106)의 물리적 위치에 대해 원격으로 위치될 수 있다. 예를 들어, 제어기(106)의 하나 이상의 프로세서(108)는, 네트워크(예컨대, 인터넷, 인트라넷 및 이와 유사한 것)를 통해 액세스가능한, 원격 메모리(예컨대, 서버)에 액세스할 수 있다.
도 1이 제어기(106)를 이중 간섭계 서브시스템(102) 및 질량 센서(104)와 별개로 구체화되는 것으로 묘사하고 있지만, 시스템(100)의 그러한 구성이 본 개시내용의 범위에 대한 제한이 아니고, 예시 목적을 위해서만 제공된다는 점에 추가로 유의해야 한다. 예를 들어, 제어기(106)는 이중 간섭계 서브시스템(102) 및/또는 질량 센서(104)의 제어기 내로 구체화될 수 있다.
사용자 인터페이스 디바이스(112)는 본 기술분야에 공지된 임의의 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스(112)는 키보드, 키패드, 터치스크린, 레버(lever), 노브(knob), 스크롤 휠, 트랙 볼, 스위치, 다이얼, 슬라이딩 바, 스크롤 바, 슬라이드, 핸들, 터치 패드, 패들(paddle), 스티어링 휠, 조이스틱, 베젤 입력 디바이스(bezel input device) 또는 이와 유사한 것을 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다.
도 4는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른, 기판의 두께 분포를 측정하기 위한 방법(400)을 묘사하는 프로세스 흐름 다이어그램을 예시하고 있다. 단계(402)에서, 기판의 하나 이상의 평탄도 측정치가 기판(101)에 걸친 위치의 함수로서 취득된다. 단계(404)에서, 기판(101)의 하나 이상의 질량 측정치가 취득된다. 단계(406)에서, 기판(101)의 평균 두께가 하나 이상의 질량 측정치에 기초하여 결정된다. 단계(408)에서, 기판에 걸친 위치의 함수로서 기판의 하나 이상의 두께 분포가 기판(101)의 하나 이상의 평탄도 측정치 및 평균 두께에 기초하여 결정된다. 단계(410)에서, 하나 이상의 프로세스 툴이 기판(101)의 결정된 하나 이상의 두께 분포에 기초하여 조정된다.
도 5는 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른, 기판 상에 퇴적된 막의 두께 분포를 측정하기 위한 방법(500)을 묘사하는 프로세스 흐름 다이어그램을 예시하고 있다. 제1 단계(502)에서, 기판(101) 상에의 막의 퇴적 이전의 기판의 제1 평탄도 측정치 및 제1 질량 측정치가 취득된다. 제2 단계(504)에서, 기판의 평균 두께가 기판 상에의 막의 퇴적 이전의 하나 이상의 질량 측정치에 기초하여 결정된다. 단계(506)에서, 기판(101) 상에의 막의 퇴적 이후의 기판의 제2 평탄도 측정치 및 제2 질량 측정치가 취득된다. 단계(508)에서, 기판의 평균 두께가 기판 상에의 막의 퇴적 이후의 하나 이상의 질량 측정치에 기초하여 결정된다. 단계(510)에서, 기판에 걸친 위치의 함수로서 막의 두께 분포가 막의 퇴적 이전의 제1 평탄도 측정치 및 제1 평균 두께와 기판 상에의 막(303)의 퇴적 이후의 기판의 제2 평탄도 측정치 및 제2 평균 두께에 기초하여 결정된다. 단계(512)에서, 하나 이상의 프로세스 툴이 막(303)의 결정된 두께 분포에 기초하여 조정된다.
도 6은 본 개시내용의 하나 이상의 실시예에 따른, 하나 이상의 미리 형성된 프리-층(preformed pre-layers)을 갖는 기판 상에 퇴적된 막의 두께 분포를 측정하기 위한 방법(600)을 묘사하는 프로세스 흐름 다이어그램을 예시하고 있다. 단계(602)에서, 기판 상에의 막의 퇴적 이전 및 기판 상에의 하나 이상의 프리-층의 퇴적 이후의 기판의 제1 평탄도 측정치 및 제1 질량 측정치가 취득된다. 단계(604)에서, 기판의 프리-층들 상에의 막의 퇴적 이후의 기판의 제2 평탄도 측정치 및 제2 질량 측정치가 취득된다. 단계(606)에서, 기판에 걸친 위치의 함수로서 막의 두께가 막의 밀도, 기판의 제1 평탄도 측정치, 제1 질량, 기판의 제2 평탄도 측정치, 및 제2 질량에 기초하여 결정된다. 단계(608)에서, 하나 이상의 프로세스 툴이 막(303)의 결정된 두께 분포에 기초하여 조정된다.
방법들(400, 500 및 600)의 구현들이 본 명세서에서 논의되지만, 방법들(400, 500 및 600)의 다양한 단계들이 본 개시내용의 본질을 벗어나지 않으면서 많은 방식들로 포함되고, 배제되며, 재배열되고 그리고/또는 구현될 수 있음이 추가로 고려된다. 그에 따라, 방법들(400, 500 및 600)의 전술한 실시예들 및 구현들은 단지 예로서 포함되며 어떠한 방식으로도 본 개시내용을 제한하도록 의도되지 않는다.
본 명세서에 설명된 방법들 전부는 방법 실시예들의 하나 이상의 단계의 결과들을 메모리 매체에 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 결과들은 본 명세서에 설명된 결과들 중 임의의 것을 포함할 수 있고 본 기술분야에 공지된 임의의 방식으로 저장될 수 있다. 메모리 매체는 본 명세서에 설명된 임의의 메모리 매체 또는 본 기술분야에 공지된 임의의 다른 적당한 메모리 매체를 포함할 수 있다. 결과들이 저장된 후에, 결과들은 메모리 매체에서 액세스되어 본 명세서에 설명된 방법 또는 시스템 실시예들 중 임의의 것에 의해 사용되고, 사용자에게 디스플레이하기 위해 포맷팅되며, 다른 소프트웨어 모듈, 방법 또는 시스템 등에 의해 사용될 수 있다. 게다가, 결과들은 "영구적으로", "반영구적으로", "일시적으로" 또는 어떤 시간 기간 동안 저장될 수 있다. 예를 들어, 메모리 매체는 랜덤 액세스 메모리(RAM)일 수 있고, 결과들이 반드시 메모리 매체에 무한정으로 지속되는 것은 아닐 수 있다.
위에서 설명된 방법의 실시예들 각각이 본 명세서에 설명된 임의의 다른 방법(들)의 임의의 다른 단계(들)를 포함할 수 있음이 추가로 고려된다. 그에 부가하여, 위에서 설명된 방법의 실시예들 각각은 본 명세서에 설명된 시스템들 중 임의의 것에 의해 수행될 수 있다.
본 기술분야의 통상의 기술자는 디바이스들 및/또는 프로세스들을 본 명세서에 기재된 방식으로 설명하고, 그 후에 그러한 설명된 디바이스들 및/또는 프로세스들을 데이터 프로세싱 시스템들에 통합하기 위해 엔지니어링 실무들을 사용하는 것이 본 기술분야 내에서 통상적이라는 것을 인식할 것이다. 즉, 본 명세서에 설명된 디바이스들 및/또는 프로세스들의 적어도 일 부분은 타당한 정도의 실험을 통해 데이터 프로세싱 시스템에 통합될 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 전형적인 데이터 프로세싱 시스템이 일반적으로 시스템 유닛 하우징, 비디오 디스플레이 디바이스, 휘발성 또는 비휘발성 메모리와 같은 메모리, 마이크로프로세서들 또는 디지털 신호 프로세서들과 같은 프로세서들, 운영 체제들, 드라이버들, 그래픽 사용자 인터페이스들, 및 애플리케이션 프로그램들과 같은 계산 엔티티들, 터치 패드, 스크린과 같은, 하나 이상의 상호작용 디바이스, 및/또는 피드백 루프들 및 제어 모터들(예컨대, 위치 및/또는 속도를 감지하기 위한 피드백; 컴포넌트들 및/또는 양들을 이동 및/또는 조정하기 위한 제어 모터들) 중 하나 이상을 포함한다는 것을 인식할 것이다. 전형적인 데이터 프로세싱 시스템은, 데이터 컴퓨팅/통신 및/또는 네트워크 컴퓨팅/통신 시스템들에서 전형적으로 발견되는 것들과 같은, 임의의 적당한 상업적으로 이용가능한 컴포넌트들을 이용하여 구현될 수 있다.
본 명세서에 설명된 주제는 때로는 상이한 다른 컴포넌트들 내에 포함되거나 그와 접속되는 상이한 컴포넌트들을 예시하고 있다. 그러한 묘사된 아키텍처들이 단지 예시적인 것이라는 것과, 실제로, 동일한 기능을 달성하는 많은 다른 아키텍처들이 구현될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 개념적 의미에서, 동일한 기능을 달성하기 위한 컴포넌트들의 임의의 배열은 원하는 기능이 달성되도록 효과적으로 "연관"된다. 따라서, 특정의 기능을 달성하도록 조합되는 본 명세서에서의 임의의 2개의 컴포넌트는, 아키텍처들 또는 매개 컴포넌트들(intermedial components)과 상관없이, 원하는 기능이 달성되도록 서로 "연관"되는 것으로 보일 수 있다. 마찬가지로, 그렇게 연관된 임의의 2개의 컴포넌트는 원하는 기능을 달성하도록 서로 "동작가능하게 접속된(operably connected)" 또는 "동작가능하게 커플링된(operably coupled)" 것으로 또한 보일 수 있고, 그렇게 연관될 수 있는 임의의 2개의 컴포넌트는 원하는 기능을 달성하도록 서로 "동작가능하게 커플링가능한(operably couplable)" 것으로 또한 보일 수 있다. 동작가능하게 커플링가능한의 특정 예들은 물리적으로 결합가능한(physically mateable) 및/또는 물리적으로 상호작용하는 컴포넌트들, 및/또는 무선으로 상호작용가능한 및/또는 무선으로 상호작용하는 컴포넌트들, 및/또는 논리적으로 상호작용하는 및/또는 논리적으로 상호작용가능한 컴포넌트들을 포함하지만 이들로 제한되지 않는다.
일반적으로, 본 명세서에서, 특히 첨부된 청구항들(예컨대, 첨부된 청구항들의 본문들)에서 사용되는 용어들이 일반적으로 "개방형(open)" 용어들로서 의도된다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다(예컨대, 용어 "포함하는(including)"은 "포함하지만 이들로 제한되지 않는(including but not limited to)"으로서 해석되어야 하고, 용어 "가지는(having)"은 "적어도 가지는(having at least)"으로서 해석되어야 하며, 용어 "포함한다(includes)"는 "포함하지만 이들로 제한되지 않는다(includes but is not limited to)"로서 해석되어야 하고, 기타 등등이 있다). 도입 청구항 열거(introduced claim recitation)의 특정 번호가 의도되는 경우, 그러한 의도가 청구항에서 명시적으로 열거될 것이며, 그러한 열거가 없는 경우, 그러한 의도가 존재하지 않는다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 추가로 이해될 것이다. 예를 들어, 이해에 대한 보조수단으로서, 하기의 첨부된 청구항들은 청구항 열거들을 도입하기 위해 "적어도 하나" 및 "하나 이상"이라는 도입 문구들의 사용을 포함할 수 있다. 그렇지만, 동일한 청구항이 도입 문구들 "하나 이상" 또는 "적어도 하나" 및 "a" 또는 "an"과 같은 부정 관사들(예컨대, "a" 및/또는 "an"은 전형적으로 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 함)을 포함할 때에도, 그러한 문구들의 사용은 부정관사들 "a" 또는 "an"에 의한 청구항 열거의 도입이 그러한 도입 청구항 열거를 포함하는 임의의 특정의 청구항을 단지 하나의 그러한 열거를 포함하는 발명들로 제한한다는 것을 암시하는 것으로 해석되어서는 안되며; 청구항 열거들을 도입하는 데 사용되는 정관사들의 사용에 대해서도 마찬가지이다. 그에 부가하여, 도입 청구항 열거의 특정 번호가 명시적으로 열거되더라도, 본 기술분야의 통상의 기술자는 그러한 열거가 전형적으로 적어도 열거된 번호를 의미하는 것으로 해석되어야 한다는 것을 인식할 것이다(예컨대, 다른 수식어들을 갖지 않는 "2개의 열거"의 단순 열거(bare recitation)는 전형적으로 적어도 2개의 열거 또는 2개 이상의 열거를 의미한다). 게다가, "A, B, 및 C 등 중 적어도 하나"와 유사한 관습적 표현(convention)이 사용되는 그 인스턴스들에서, 일반적으로, 그러한 구조(construction)는 본 기술분야의 통상의 기술자가 관습적 표현을 이해하는 의미로 의도된다(예컨대, "A, B, 및 C 중 적어도 하나를 가지는 시스템"은 A만을, B만을, C만을, A 및 B를 함께, A 및 C를 함께, B 및 C를 함께, 그리고/또는 A, B, 및 C를 함께, 기타를 가지는 시스템들을 포함하지만 이들로 제한되지 않을 것이다). "A, B, 또는 C 등 중 적어도 하나"와 유사한 관습적 표현이 사용되는 그 인스턴스들에서, 일반적으로, 그러한 구조는 본 기술분야의 통상의 기술자가 관습적 표현을 이해하는 의미로 의도된다(예컨대, "A, B, 또는 C 중 적어도 하나를 가지는 시스템"은 A만을, B만을, C만을, A 및 B를 함께, A 및 C를 함께, B 및 C를 함께, 그리고/또는 A, B, 및 C를 함께, 기타를 가지는 시스템들을 포함하지만 이들로 제한되지 않을 것이다). 설명에서든, 청구항들에서든, 또는 도면들에서든 간에, 2개 이상의 대안적 용어를 제시하는 거의 모든 이접 접속어(disjunctive word) 및/또는 이접 접속구(disjunctive phrase)가 용어들 중 하나, 용어들 중 어느 하나, 또는 용어들 모두를 포함하는 가능성들을 고려하도록 이해되어야 한다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 추가로 이해될 것이다. 예를 들어, 문구 "A 또는 B"는 "A" 또는 "B" 또는 "A 및 B"의 가능성들을 포함하는 것으로 이해될 것이다.
본 명세서에 설명된 본 주제의 특정의 양태들이 도시되고 기술되었지만, 본 기술분야의 통상의 기술자에게는, 본 명세서에서의 교시에 기초하여, 본 명세서에 설명된 주제 및 그의 보다 광의의 양태들로부터 벗어나지 않으면서 변경들 및 수정들이 이루어질 수 있으며, 따라서, 첨부된 청구항들이 본 명세서에 설명된 주제의 진정한 사상 및 범위 내에 있는 모든 그러한 변경들 및 수정들을 그들의 범위 내에 포괄할 것임이 명백할 것이다. 게다가, 본 발명이 첨부된 청구항들에 의해 한정된다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (23)

  1. 시스템에 있어서,
    기판에 걸쳐 평탄도(flatness)를 측정하도록 구성된 이중 간섭계 서브시스템(dual interferometer sub-system);
    상기 기판의 질량을 측정하도록 구성된 질량 센서; 및
    상기 이중 간섭계 서브시스템 및 상기 질량 센서에 통신가능하게 커플링된 제어기
    를 포함하며, 상기 제어기는 하나 이상의 프로세서를 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세서는 메모리에 저장된 프로그램 명령어들의 세트를 실행하도록 구성되며, 상기 프로그램 명령어들의 세트는 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금 상기 이중 간섭계 서브시스템으로부터의 하나 이상의 평탄도 측정치 및 상기 질량 센서로부터의 하나 이상의 질량 측정치에 기초하여 상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 기판 또는 상기 기판 상에 퇴적된 막 중 적어도 하나의 두께 분포를 결정하게 하도록 구성되는 것인, 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서는 또한,
    상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 기판 또는 상기 막 중 적어도 하나의 상기 결정된 두께 분포에 기초하여 하나 이상의 프로세스 툴을 조정하도록 구성되는 것인, 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 이중 간섭계 서브시스템으로부터의 하나 이상의 평탄도 측정치 및 상기 질량 센서로부터의 하나 이상의 질량 측정치에 기초하여 상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 기판 또는 상기 기판 상에 퇴적된 막 중 적어도 하나의 두께 분포를 결정하는 것은,
    상기 이중 간섭계 서브시스템으로부터 상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 기판의 하나 이상의 평탄도 측정치를 수신하는 것;
    상기 질량 센서로부터 상기 기판의 하나 이상의 질량 측정치를 수신하는 것;
    상기 하나 이상의 질량 측정치에 기초하여 상기 기판의 평균 두께를 결정하는 것; 및
    상기 기판의 상기 하나 이상의 평탄도 측정치 및 상기 평균 두께에 기초하여 상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 기판의 상기 두께 분포를 결정하는 것을 포함하는 것인, 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이중 간섭계 서브시스템으로부터의 하나 이상의 평탄도 측정치 및 상기 질량 센서로부터의 하나 이상의 질량 측정치에 기초하여 상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 기판 또는 상기 기판 상에 퇴적된 막 중 적어도 하나의 두께 분포를 결정하는 것은,
    상기 기판의 2개 이상의 평탄도 측정치 및 상기 기판의 2개 이상의 질량 측정치에 기초하여 상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 막의 두께 분포를 결정하는 것을 포함하는 것인, 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 기판의 2개 이상의 평탄도 측정치 및 상기 기판의 2개 이상의 질량 측정치에 기초하여 상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 막의 두께 분포를 결정하는 것은,
    상기 기판 상에의 막의 퇴적 이전의 상기 기판의 제1 평탄도 측정치 및 제1 질량 측정치를 수신하는 것;
    상기 기판 상에의 상기 막의 퇴적 이전의 상기 제1 질량 측정치에 기초하여 상기 기판의 평균 두께를 결정하는 것;
    상기 기판 상에의 상기 막의 퇴적 이후의 상기 기판의 제2 평탄도 측정치 및 제2 질량 측정치를 수신하는 것;
    상기 기판 상에의 상기 막의 퇴적 이후의 상기 제2 질량 측정치에 기초하여 상기 기판의 평균 두께를 결정하는 것; 및
    상기 막의 퇴적 이전의 상기 제1 평탄도 측정치 및 상기 제1 평균 두께와 상기 기판 상에의 상기 막의 퇴적 이후의 상기 기판의 상기 제2 평탄도 측정치 및 상기 제2 평균 두께에 기초하여 상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 막의 상기 두께를 결정하는 것을 포함하는 것인, 시스템.
  6. 제2항에 있어서, 상기 기판의 2개 이상의 평탄도 측정치 및 상기 기판의 2개 이상의 질량 측정치에 기초하여 상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 막의 두께 분포를 결정하는 것은,
    상기 기판 상에의 막의 퇴적 이전 및 상기 기판 상에의 하나 이상의 프리-층(pre-layers)의 퇴적 이후의 상기 기판의 제1 평탄도 측정치 및 제1 질량 측정치를 수신하는 것;
    상기 기판의 상기 프리-층 위에의 상기 막의 퇴적 이후의 상기 기판의 제2 평탄도 측정치 및 제2 질량 측정치를 수신하는 것; 및
    상기 막의 밀도, 상기 기판의 상기 제1 평탄도 측정치, 상기 제1 질량, 상기 기판의 상기 제2 평탄도 측정치, 및 상기 제2 질량에 기초하여 상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 막의 두께를 결정하는 것을 포함하는 것인, 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 이중 간섭계 서브시스템은,
    DWDFI(dual wavelength dual Fizeau interferometer) 서브시스템을 포함하는 것인, 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 질량 센서는,
    고정밀도 계량 센서(high precision weighing sensor)를 포함하는 것인, 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 기판은,
    반도체 웨이퍼를 포함하는 것인, 시스템.
  10. 시스템에 있어서,
    기판에 걸쳐 평탄도를 측정하도록 구성된 이중 간섭계 서브시스템;
    상기 이중 간섭계 서브시스템 및 질량 센서에 통신가능하게 커플링된 제어기
    를 포함하며, 상기 제어기는 하나 이상의 프로세서를 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세서는 메모리에 저장된 프로그램 명령어들의 세트를 실행하도록 구성되며, 상기 프로그램 명령어들의 세트는 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금 상기 이중 간섭계 서브시스템으로부터의 하나 이상의 평탄도 측정치 및 하나 이상의 질량 측정치에 기초하여 상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 기판 또는 상기 기판 상에 퇴적된 막 중 적어도 하나의 두께 분포를 결정하게 하도록 구성되는 것인, 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서는,
    사용자 인터페이스를 통해 사용자로부터 상기 기판의 상기 하나 이상의 질량 측정치를 수신하도록 구성되는 것인, 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서는,
    상기 메모리로부터 상기 기판의 상기 하나 이상의 질량 측정치를 수신하도록 구성되는 것인, 시스템.
  13. 제10항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서는 또한,
    상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 기판 또는 상기 막 중 적어도 하나의 상기 결정된 두께 분포에 기초하여 하나 이상의 프로세스 툴을 조정하도록 구성되는 것인, 시스템.
  14. 제10항에 있어서, 상기 이중 간섭계 서브시스템으로부터의 하나 이상의 평탄도 측정치 및 하나 이상의 질량 측정치에 기초하여 상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 기판 또는 상기 기판 상에 퇴적된 막 중 적어도 하나의 두께 분포를 결정하는 것은,
    상기 이중 간섭계 서브시스템으로부터 상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 기판의 하나 이상의 평탄도 측정치를 수신하는 것;
    상기 기판의 하나 이상의 질량 측정치를 수신하는 것;
    상기 하나 이상의 질량 측정치에 기초하여 상기 기판의 평균 두께를 결정하는 것; 및
    상기 기판의 상기 하나 이상의 평탄도 측정치 및 상기 평균 두께에 기초하여 상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 기판의 상기 두께 분포를 결정하는 것을 포함하는 것인, 시스템.
  15. 제10항에 있어서, 상기 이중 간섭계 서브시스템으로부터의 하나 이상의 평탄도 측정치 및 하나 이상의 질량 측정치에 기초하여 상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 기판 또는 상기 기판 상에 퇴적된 막 중 적어도 하나의 두께 분포를 결정하는 것은,
    상기 기판의 2개 이상의 평탄도 측정치 및 상기 기판의 2개 이상의 질량 측정치에 기초하여 상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 막의 두께 분포를 결정하는 것을 포함하는 것인, 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 기판의 2개 이상의 평탄도 측정치 및 상기 기판의 2개 이상의 질량 측정치에 기초하여 상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 막의 두께 분포를 결정하는 것은,
    상기 기판 상에의 막의 퇴적 이전의 상기 기판의 제1 평탄도 측정치 및 제1 질량 측정치를 수신하는 것;
    상기 기판 상에의 상기 막의 퇴적 이전의 상기 제1 질량 측정치에 기초하여 상기 기판의 평균 두께를 결정하는 것;
    상기 기판 상에의 상기 막의 퇴적 이후의 상기 기판의 제2 평탄도 측정치 및 제2 질량 측정치를 수신하는 것;
    상기 기판 상에의 상기 막의 퇴적 이후의 상기 제2 질량 측정치에 기초하여 상기 기판의 평균 두께를 결정하는 것; 및
    상기 막의 퇴적 이전의 상기 제1 평탄도 측정치 및 상기 제1 평균 두께와 상기 기판 상에의 상기 막의 퇴적 이후의 상기 기판의 상기 제2 평탄도 측정치 및 상기 제2 평균 두께에 기초하여 상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 막의 상기 두께를 결정하는 것을 포함하는 것인, 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 기판의 2개 이상의 평탄도 측정치 및 상기 기판의 2개 이상의 질량 측정치에 기초하여 상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 막의 두께 분포를 결정하는 것은,
    상기 기판 상에의 막의 퇴적 이전 및 상기 기판 상에의 하나 이상의 프리-층의 퇴적 이후의 상기 기판의 제1 평탄도 측정치 및 제1 질량 측정치를 수신하는 것;
    상기 기판의 상기 프리-층 위에의 상기 막의 퇴적 이후의 상기 기판의 제2 평탄도 측정치 및 제2 질량 측정치를 수신하는 것; 및
    상기 막의 밀도, 상기 기판의 상기 제1 평탄도 측정치, 상기 제1 질량, 상기 기판의 상기 제2 평탄도 측정치, 및 상기 제2 질량에 기초하여 상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 막의 두께를 결정하는 것을 포함하는 것인, 시스템.
  18. 제10항에 있어서, 상기 이중 간섭계 서브시스템은,
    DWDFI(dual wavelength dual Fizeau interferometer) 서브시스템을 포함하는 것인, 시스템.
  19. 제10항에 있어서, 상기 질량 센서는,
    고정밀도 계량 센서를 포함하는 것인, 시스템.
  20. 제10항에 있어서, 상기 기판은,
    반도체 웨이퍼를 포함하는 것인, 시스템.
  21. 기판 두께를 측정하기 위한 방법에 있어서,
    기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 기판의 하나 이상의 평탄도 측정치를 취득하는 단계;
    상기 기판의 하나 이상의 질량 측정치를 취득하는 단계;
    상기 하나 이상의 질량 측정치에 기초하여 상기 기판의 평균 두께를 결정하는 단계;
    상기 기판의 상기 하나 이상의 평탄도 측정치 및 상기 평균 두께에 기초하여 상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 기판의 하나 이상의 두께 분포를 결정하는 단계; 및
    상기 기판의 상기 결정된 하나 이상의 두께 분포에 기초하여 하나 이상의 프로세스 툴을 조정하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  22. 막 두께를 측정하기 위한 방법에 있어서,
    기판 상에의 막의 퇴적 이전의 상기 기판의 제1 평탄도 측정치 및 제1 질량 측정치를 취득하는 단계;
    상기 기판 상에의 상기 막의 퇴적 이전의 상기 하나 이상의 질량 측정치에 기초하여 상기 기판의 평균 두께를 결정하는 단계;
    상기 기판 상에의 상기 막의 퇴적 이후의 상기 기판의 제2 평탄도 측정치 및 제2 질량 측정치를 취득하는 단계;
    상기 기판 상에의 상기 막의 퇴적 이후의 상기 하나 이상의 질량 측정치에 기초하여 상기 기판의 평균 두께를 결정하는 단계;
    상기 막의 퇴적 이전의 상기 제1 평탄도 측정치 및 상기 제1 평균 두께와 상기 기판 상에의 상기 막의 퇴적 이후의 상기 기판의 상기 제2 평탄도 측정치 및 상기 제2 평균 두께에 기초하여 상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 막의 두께 분포를 결정하는 단계; 및
    상기 막의 상기 결정된 두께 분포에 기초하여 하나 이상의 프로세스 툴을 조정하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  23. 하나 이상의 프리-층 상에 배치된 막의 막 두께를 측정하기 위한 방법에 있어서,
    기판 상에의 막의 퇴적 이전 및 상기 기판 상에의 하나 이상의 프리-층의 퇴적 이후의 상기 기판의 제1 평탄도 측정치 및 제1 질량 측정치를 수신하는 단계;
    상기 기판의 상기 프리-층 위에의 상기 막의 퇴적 이후의 상기 기판의 제2 평탄도 측정치 및 제2 질량 측정치를 수신하는 단계; 및
    상기 막의 밀도, 상기 기판의 상기 제1 평탄도 측정치, 상기 제1 질량, 상기 기판의 상기 제2 평탄도 측정치, 및 상기 제2 질량에 기초하여 상기 기판에 걸친 위치의 함수로서 상기 막의 두께를 결정하는 단계
    를 포함하는, 방법.
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