KR20200137033A - 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화 - Google Patents

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Abstract

컨트롤러가 반도체 웨이퍼 상의 적어도 하나의 개별(discrete) 후면 필름 증착 프로세스 이전에 적어도 제1 특성화 프로세스를 수행하고; 상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스 이후에 적어도 추가적인 특성화 프로세스를 수행하고; 상기 적어도 제1 특성화 프로세스 및 상기 적어도 추가적인 특성화 프로세스에 기초하여 상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스를 통해 상기 반도체 웨이퍼 상에 증착된 적어도 하나의 개별 후면 필름에 대해 필름 힘(film force) 또는 하나 이상의 면내 변위(in-plane displacements) 중 적어도 하나를 결정하고; 및 하나 이상의 제조 프로세스의 성능을 개선하기 위해 피드 포워드 루프 또는 피드백 루프 중 적어도 하나를 통해 적어도 하나의 프로세스 툴에 상기 필름 힘 또는 상기 하나 이상의 면내 변위 중 적어도 하나를 제공, 하도록 구성된다.

Description

반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 발명자가 Pradeep Vukkadala, Mark D. Smith, Ady Levy, Prasanna Dighe 및 Dieter Mueller이고, 발명의 명칭이 "계측 기술의 조합을 사용하는 반도체 웨이퍼 프로세싱 중 필름 힘 및 변위 추정(FILM FORCE AND DISPLACEMENT ESTIMATION DURING SEMICONDUCTOR WAFER PROCESSING USING A COMBINATION OF METROLOGY TECHNIQUES)"인 2018년 3월 28일에 출원된 미국 가출원 No. 62/649,443; 및 발명자자 Pradeep Vukkadala, Mark D. Smith, Ady Levy, Prasanna Dighe 및 Dieter Mueller이고, 발명의 명칭 "반도체 제조 중 프로세스-유도 변위 특성화(PROCESS- INDUCED DISPLACEMENT CHARACTERIZATION DURING SEMICONDUCTOR PRODUCTION)"인 2018년 4월 27일에 출원된 미국 가출원 No. 62/663,865에 대해 미국 특허법 35 U.S.C. §119(e)하의 이익을 주장하며, 이는 본원에 참조로 그 전체가 편입된다.
기술 분야
본 발명은 일반적으로 반도체 디바이스 생산에 관한 것으로, 특히 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화(process-induced displacement characterization during semiconductor production)에 관한 것이다.
로직 및 메모리 디바이스와 같은 반도체 디바이스의 제조는, 일반적으로 반도체 디바이스의 다양한 피쳐(features) 및 다중 레이어(multiple layers)를 형성하기 위해 다수의 제조 프로세스 및 특성화(characterization) 프로세스를 사용하여 반도체 디바이스를 처리하는 것을 포함한다. 선택된 제조 프로세스는 웨이퍼와 같은 반도체 디바이스에 피쳐를 인쇄하기 위해 포토마스크(photomasks)/레티클(reticles)을 사용한다. 반도체 디바이스가 점점 작아지고 가로로 작아지고 세로로 확장됨에 따라, 향상된 감도(sensitivity)와 스루풋(throughput)을 가지는 향상된 특성화 프로세스를 개발하는 것이 중요해졌다.
하나의 반도체 디바이스 제조 기술은 하나 이상의 표면 상에 레이어(layers)를 형성하기 위해 필름 스택(stacks)의 증착을 통해 반도체 디바이스를 제조하는 것을 포함한다. 반도체 디바이스는 일반적으로 선택된 디바이스 형상 및/또는 크기 요구사항(예: 웨이퍼 평탄도(flatness) 또는 웨이퍼 두께)을 충족하도록 제조된다. 증착된 필름의 필름 힘(film force)/응력(stress)의 변화는 반도체 디바이스의 면내 변위/왜곡(in-plane displacement/distortion)(IPD)을 유발할 수 있으며, 이는 오버레이(overlay) 에러로 특성화 될 수 있다.
필름 힘/응력-유도(film force/stress-induced) IPD를 모니터링하고 제어하는 한 가지 방법은, 웨이퍼 지오메트리(geometry)의 변화를 특성화하고 플레이트 이론(plate theory)을 적용하여 상기 특성화(characterizations)를 오버레이 에러로 변환하는 것을 포함한다. 전형적인 웨이퍼 지오메트리 프로세스는 반도체 디바이스에 대한 두 가지 특성화(characterizations)가 포함된다. 첫 번째 특성화는 제1 제조 프로세스(예: 리소그래피) 이전에, 레이어의 시작 부분에서(at the beginning) 발생한다. 두 번째 특성화는 제2 제조 프로세스(예: 리소그래피) 이전에 상기 레이어의 끝부분에서(at the end) 발생한다. 이 두 가지 특성화를 통해 레이어에 대한 웨이퍼 지오메트리의 전체적인 변화가 결정될 수 있다.
이러한 전형적인 접근방식은 전면(frontside) 필름에 필름 힘/응력의 변화만을 유도하는 일련의 제조 프로세스에 대해 사용할 수 있다(예를 들어, 개별(discrete) 전면 필름 프로세스). 또한, 전형적인 접근방식은 후면(backside) 필름에 필름 힘/응력의 변화만을 유도하는 일련의 제조 프로세스에 대해 사용할 수 있다(예: 개별(discrete) 후면 필름 프로세스). 전형적인 접근방식은, 그러나, 오버레이 에러를 결정할 때 잔류 응력을 받은(residually-stressed) 동시발생 변화를 고려할 수 없기 때문에(예: 전면 필름 프로세스에 대한 잔류 후면 필름 변화, 또는 그 역의 경우), 전면 필름과 후면 필름에 필름 힘/응력의 변화를 유도하는 일련의 제조 프로세스(예: 동시에 발생하는 전면 필름 프로세스 및 후면 필름 프로세스)에는 사용할 수 없다. 이점에서, 오버레이 에러 추정의 정확도가 상당히 저하된다.
따라서, 상기한 단점을 해결하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이 이로울 것이다.
본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른 시스템이 개시된다. 일 실시형태에서, 시스템은 컨트롤러를 포함한다. 다른 실시형태에서, 컨트롤러는 하나 이상의 프로세서와, 하나 이상의 프로그램 명령어 세트를 저장하도록 구성된 메모리를 포함한다. 다른 실시형태에서, 하나 이상의 프로세서는 하나 이상의 프로그램 명령어 세트를 실행하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 하나 이상의 프로그램 명령어 세트는 하나 이상의 프로세서가 반도체 웨이퍼 상에 적어도 하나의 개별(discrete) 후면 필름 증착 프로세스 이전에 하나 이상의 특성화(characterization) 서브-시스템을 통해 적어도 제1 특성화 프로세스를 수행하게 하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 하나 이상의 프로그램 명령어 세트는 하나 이상의 프로세서가 반도체 웨이퍼 상에 상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스 이후에, 상기 하나 이상의 특성화 서브-시스템을 통해 적어도 추가적인 특성화 프로세스를 수행하게 하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 상기 하나 이상의 프로그램 명령어 세트는 하나 이상의 프로세서가 상기 적어도 제1 특성화 프로세스 및 상기 적어도 추가적인 특성화 프로세스에 기초하여 상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스를 통해 상기 반도체 웨이퍼 상에 증착된 적어도 하나의 개별 후면 필름에 대해 필름 힘(film force) 또는 하나 이상의 면내 변위(in-plane displacements) 중 적어도 하나를 결정하게 하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 상기 하나 이상의 프로그램 명령어 세트는 상기 하나 이상의 프로세서가 하나 이상의 제조 프로세스의 성능을 향상시키기 위해 피드 포워드(feed forward) 루프 또는 피드백(feedback) 루프 중 적어도 하나를 통해, 적어도 하나의 프로세스 툴에 상기 필름 힘 또는 상기 하나 이상의 면내 변위 중 적어도 하나를 제공하게 하도록 구성된다. 또 다른 실시형태에서, 상기 적어도 제1 특성화 프로세스 또는 상기 적어도 추가적인 특성화 프로세스 중 적어도 하나는, 하나 이상의 필름 특성(film property) 특성화 프로세스 또는 하나 이상의 강도 스펙트럼(intensity spectra) 특성화 프로세스 중 적어도 하나를 포함한다.
본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른 시스템이 개시된다. 일 실시형태에서, 상기 시스템은 특성화(characterization) 서브-시스템을 포함한다. 다른 실시형태에서, 시스템은 컨트롤러를 포함한다. 다른 실시형태에서, 상기 컨트롤러는 하나 이상의 프로세서 및 하나 이상의 프로그램 명령어 세트를 저장하도록 구성된 메모리를 포함한다. 다른 실시형태에서, 하나 이상의 프로세서는 하나 이상의 프로그램 명령어 세트를 실행하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 상기 하나 이상의 프로그램 명령어 세트는 상기 하나 이상의 프로세서가 반도체 웨이퍼 상의 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스 이전에 하나 이상의 특성화 서브-시스템을 통해 적어도 제1 특성화 프로세스를 수행하게 하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 상기 하나 이상의 프로그램 명령어 세트는 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 반도체 웨이퍼 상에 상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스 이후에, 상기 하나 이상의 특성화 서브-시스템을 통해 적어도 추가적인 특성화 프로세스를 수행하게 하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 상기 하나 이상의 프로그램 명령어 세트는 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 적어도 제1 특성화 프로세스 및 상기 적어도 추가적인 특성화 프로세스에 기초하여 상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스를 통해, 상기 반도체 웨이퍼 상에 증착된 적어도 하나의 개별 후면 필름에 대해 필름 힘(film force) 또는 하나 이상의 면내 변위(in-plane displacements) 중 적어도 하나를 결정하게 하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 상기 하나 이상의 프로그램 명령어 세트는 상기 하나 이상의 프로세서가 하나 이상의 제조 프로세스의 성능을 향상시키기 위해 피드 포워드(feed forward) 루프 또는 피드백(feedback) 루프 중 적어도 하나를 통해, 적어도 하나의 프로세스 툴에 상기 필름 힘 또는 상기 하나 이상의 면내 변위 중 적어도 하나를 제공하게 하도록 구성된다. 또 다른 실시형태에서, 상기 적어도 제1 특성화 프로세스 또는 상기 적어도 추가적인 특성화 프로세스 중 적어도 하나는, 하나 이상의 필름 특성(film property) 특성화 프로세스 또는 하나 이상의 강도 스펙트럼(intensity spectra) 특성화 프로세스 중 적어도 하나를 포함한다.
본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른 방법이 개시된다. 일 실시형태에서, 방법은 반도체 웨이퍼 상의 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스 이전에 하나 이상의 특성화 서브-시스템을 통해 적어도 제1 특성화 프로세스를 수행하는 단계를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 실시형태에서, 방법은 반도체 웨이퍼 상에 상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스 이후에 상기 하나 이상의 특성화 서브-시스템을 통해 적어도 추가적인 특성화 프로세스를 수행하는 단계를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 실시형태에서, 방법은 상기 적어도 제1 특성화 프로세스 및 상기 적어도 추가적인 특성화 프로세스에 기초하여 상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스를 통해 상기 반도체 웨이퍼 상에 증착된 적어도 하나의 개별 후면 필름에 대해 필름 힘(film force) 또는 하나 이상의 면내 변위(in-plane displacements) 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 다른 실시형태에서, 방법은 하나 이상의 제조 프로세스의 성능을 향상시키기 위해 피드 포워드(feed forward) 루프 또는 피드백(feedback) 루프 중 적어도 하나를 통해 적어도 하나의 프로세스 툴에 상기 필름 힘 또는 상기 하나 이상의 면내 변위 중 적어도 하나를 제공하는 단계를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 또 다른 실시형태에서, 상기 적어도 제1 특성화 프로세스 또는 상기 적어도 추가적인 특성화 프로세스 중 적어도 하나는 하나 이상의 필름 특성(film property) 특성화 프로세스 또는 하나 이상의 강도 스펙트럼(intensity spectra) 특성화 프로세스 중 적어도 하나를 포함한다.
본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른 시스템이 개시된다. 일 실시형태에서, 시스템은 컨트롤러를 포함한다. 다른 실시형태에서, 상기 컨트롤러는 하나 이상의 프로세서 및 하나 이상의 프로그램 명령어 세트를 저장하도록 구성된 메모리를 포함한다. 다른 실시형태에서, 상기 하나 이상의 프로세서는 상기 하나 이상의 프로그램 명령어 세트를 실행하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 상기 하나 이상의 프로그램 명령어 세트는 상기 하나 이상의 프로세서가 반도체 웨이퍼 상의 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스 이전에 하나 이상의 특성화 서브-시스템을 통해 적어도 제1 특성화 프로세스를 수행하게 하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 상기 하나 이상의 프로그램 명령어 세트는 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 반도체 웨이퍼 상의 상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스 이후에 상기 하나 이상의 특성화 서브-시스템을 통해 적어도 추가적인 특성화 프로세스를 수행하게 하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 상기 하나 이상의 프로그램 명령어 세트는 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 적어도 제1 특성화 프로세스 및 상기 적어도 추가적인 특성화 프로세스에 기초하여 상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스를 통해 상기 반도체 웨이퍼 상에 증착된 적어도 하나의 개별 후면 필름에 대해 필름 힘(film force) 또는 하나 이상의 면내 변위(in-plane displacements) 중 적어도 하나를 결정하게 하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 상기 하나 이상의 프로그램 명령어 세트는 상기 하나 이상의 프로세서가 하나 이상의 제조 프로세스의 성능을 향상시키기 위해 피드 포워드(feed forward) 루프 또는 피드백(feedback) 루프 중 적어도 하나를 통해 적어도 하나의 프로세스 툴에 상기 필름 힘 또는 상기 하나 이상의 면내 변위 중 적어도 하나를 제공하게 하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 상기 적어도 제1 특성화 프로세스 및 상기 적어도 추가적인 특성화 프로세스는 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리(geometry) 특성화 프로세스를 포함한다.
본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른 시스템이 개시된다. 일 실시형태에서, 상기 시스템은 특성화(characterization) 서브-시스템을 포함한다. 다른 실시형태에서, 상기 시스템은 컨트롤러를 포함한다. 다른 실시형태에서, 상기 컨트롤러는 하나 이상의 프로세서 및 하나 이상의 프로그램 명령어 세트를 저장하도록 구성된 메모리를 포함한다. 다른 실시형태에서, 상기 하나 이상의 프로세서는 하나 이상의 프로그램 명령어 세트를 실행하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 상기 하나 이상의 프로그램 명령어 세트는 상기 하나 이상의 프로세서가 반도체 웨이퍼 상에 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스 이전에 하나 이상의 특성화 서브-시스템을 통해 적어도 제1 특성화 프로세스를 수행하게 하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 상기 하나 이상의 프로그램 명령어 세트는 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 반도체 웨이퍼 상에 상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스 이후에 상기 하나 이상의 특성화 서브-시스템을 통해 적어도 추가적인 특성화 프로세스를 수행하게 하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 상기 하나 이상의 프로그램 명령어 세트는 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 적어도 제1 특성화 프로세스 및 상기 적어도 추가적인 특성화 프로세스에 기초하여 상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스를 통해 상기 반도체 웨이퍼 상에 증착된 적어도 하나의 개별 후면 필름에 대해 필름 힘(film force) 또는 하나 이상의 면내 변위(in-plane displacements) 중 적어도 하나를 결정하게 하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 상기 하나 이상의 프로그램 명령어 세트는 상기 하나 이상의 프로세서가 하나 이상의 제조 프로세스의 성능을 향상시키기 위해 피드 포워드(feed forward) 루프 또는 피드백(feedback) 루프 중 적어도 하나를 통해 적어도 하나의 프로세스 툴에 상기 필름 힘 또는 상기 하나 이상의 면내 변위 중 적어도 하나를 제공하게 하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 상기 적어도 제1 특성화 프로세스 및 상기 적어도 추가적인 특성화 프로세스는 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리(geometry) 특성화 프로세스를 포함한다.
본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른 방법이 개시된다. 일 실시형태에서, 방법은 반도체 웨이퍼 상의 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스 이전에 하나 이상의 특성화 서브-시스템을 통해 적어도 제1 특성화 프로세스를 수행하는 단계를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 실시형태에서, 상기 방법은 반도체 웨이퍼 상의 상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스 이후에 상기 하나 이상의 특성화 서브-시스템을 통해 적어도 추가적인 특성화 프로세스를 수행하는 단계를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 실시형태에서, 상기 방법은 상기 적어도 제1 특성화 프로세스 및 상기 적어도 추가적인 특성화 프로세스에 기초하여 상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스를 통해 상기 반도체 웨이퍼 상에 증착된 적어도 하나의 개별 후면 필름에 대해 필름 힘(film force) 또는 하나 이상의 면내 변위(in-plane displacements) 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 다른 실시형태에서, 상기 방법은 하나 이상의 제조 프로세스의 성능을 향상시키기 위해 피드 포워드(feed forward) 루프 또는 피드백(feedback) 루프 중 적어도 하나를 통해 적어도 하나의 프로세스 툴에 상기 필름 힘 또는 상기 하나 이상의 면내 변위 중 적어도 하나를 제공하는 단계를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 다른 실시형태에서, 상기 적어도 제1 특성화 프로세스 및 상기 적어도 추가적인 특성화 프로세스는 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리(geometry) 특성화 프로세스를 포함한다.
본 개시의 수 많은 이점은 다음과 같은 첨부 도면을 참조하여 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 더 잘 이해될 수 있을 것이다:
도 1은 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화를 위한 시스템의 단순화된 블록도를 도시한다.
도 2a는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화를 위한 시스템의 간섭계 툴의 단순화된 개략도를 도시한다.
도 2b는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화를 위한 시스템의 간섭계 툴의 캐비티(cavity)에 단순화된 개략도를 나타낸다.
도 2c는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화를 위한 시스템의 간섭계 툴의 캐비티에 단순화된 개략도를 나타낸다.
도 3은 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화를 위한 시스템의 반사-모드 특성화 툴의 단순화된 개략도를 도시한다.
도 4a는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화의 단순화된 블록도를 도시한다.
도 4b는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화의 단순화된 블록도를 도시한다.
도 5a는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화의 단순화된 블록도를 도시한다.
도 5b는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화의 단순화된 블록도를 도시한다.
도 6a는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화를 위한 테스트 케이스의 그래프 세트를 나타낸다.
도 6b는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화를 위한 테스트 케이스의 그래프 세트를 나타낸다.
도 6c는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화를 위한 테스트 케이스의 그래프 세트를 나타낸다.
도 7a는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화의 단순화된 블록도를 도시한다.
도 7b는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화의 단순화된 블록도를 도시한다.
도 8a는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화를 위한 트레이닝 단계의 단순화된 블록도를 도시한다.
도 8b는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화를 위한 테스트/생산 단계의 단순화된 블록도를 도시한다.
도 9는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화의 단순화된 블록도를 도시한다.
도 10은 본 개시의 하나 이상의 실시현태에 따른, 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화의 단순화된 블록도를 도시한다.
도 11a는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화의 단순화된 블록도를 도시한다.
도 11b는 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화의 단순화된 블록도를 도시한다.
이제 첨부된 도면에 도시된 개시 발명에 대해 상세하게 설명한다.
도 1-11b를 전반적으로 참조하면, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화를 위한 시스템 및 방법이 개시된다.
본 개시의 실시형태는 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화를위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 개시의 실시형태는 반도체 제조 동안 웨이퍼 지오메트리(geometry) 특성화 프로세스, 필름 특성(film properties) 특성화 프로세스, 및/또는 강도 스펙트럼(intensity spectra) 특성화 프로세스 중 하나 이상을 통해 필름 프로세스에 의해 유도된 면내 변위/왜곡(in-plane displacements/distortions)(IPD)을 추정하는 것에 관한 것이다. 본 개시의 실시형태는 또한 특성화 기술의 통합 및 다중 단계에서 특성화의 후속 제거를 통해 사이클 시간을 개선하는 것에 관한 것이고, 이는 단일 특성화 프로세스에서 필름의 다중 스택(multiple stacks)의 특성화를 허용한다. 본 개시의 실시형태는 또한 추정된 필름 힘(film force) 및/또는 면내 변위(in-plane displacements)에 기초하여 프로세스 툴 및/또는 특성화 툴을 제어하는 것에 관한 것이다.
도 1 내지 도 3은 전반적으로 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화를 위한 시스템을 예시한다.
도 1은 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화를 위한 시스템(100)의 단순화된 블록도를 도시한다.
일 실시형태에서, 시스템(100)은 반도체 생산 프로세스를 수행하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 상기 반도체 생산(production) 프로세스는 하나 이상의 반도체 제조(fabrication) 프로세스를 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 반도체 제조 프로세스는 기판 준비, 스핀 코팅, 프리-베이킹(pre-bake) 프로세스, 노광 프로세스, 노광 후 베이킹(post-exposure baking) 프로세스, 현상 프로세스, 포스트-베이킹(post-bake) 프로세스, 등과 같은 하나 이상의 리소그래피 프로세스를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 상기 하나 이상의 리소그래피 프로세스는 패터닝 프로세스, 에칭 프로세스, 스트리핑(stripping) 프로세스, 어닐링 프로세스, 화학적 기계적 평탄화(CMP) 프로세스 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 다른 예로서, 상기 하나 이상의 반도체 제조 프로세스는 하나 이상의 필름 증착 프로세스를 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 하나 이상의 필름 증착 프로세스는 화학 기상 증착(CVD) 프로세스, 물리 기상 증착(PVD) 프로세스 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.
다른 실시형태에서, 상기 반도체 생산 프로세스는 하나 이상의 반도체 특성화(characterization) 프로세스를 포함한다. 예를 들어, 상기 하나 이상의 반도체 특성화 프로세스는 상기 하나 이상의 반도체 생산 프로세스 이전, 사이 및/또는 이후에 수행될 수 있다.
다른 실시형태에서, 시스템(100)은 상기 하나 이상의 반도체 제조 프로세스를 수행하도록 구성된 하나 이상의 프로세스 툴(102)을 포함한다. 다른 실시형태에서, 상기 하나 이상의 프로세스 툴(102)은 하나 이상의 리소그래피 프로세스 툴을 포함한다. 예를 들어, 상기 하나 이상의 리소그래피 프로세스 툴은 패터닝 툴, 에칭 툴, 반도체 도핑 툴 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 일반적으로, 상기 하나 이상의 리소그래피 프로세스 툴은 이 기술분야에 알려진 임의의 리소그래피 프로세스 툴을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 하나 이상의 리소그래피 프로세스 툴에 대한 설명은 어떤 식으로든 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며, 상기 설명은 본 발명의 범위에 대한 제한으로 해석되어서는 안되며 단지 예시 일 뿐이다.
다른 실시형태에서, 상기 하나 이상의 프로세스 툴(102)은 하나 이상의 필름 증착 툴을 포함한다. 예를 들어, 상기 하나 이상의 필름 증착 툴은 하나 이상의 필름을 증착하여 샘플(104) 상에 하나 이상의 레이어(layer)를 형성할 수 있다. 예를 들어, 레이어는 의도된 디자인의 패터닝으로 시작하고 다음 레이어에 대한 다음 디자인의 패터닝 직전에 종료되는 한 세트의(a set of) 반도체 생산 프로세스들에 의해 제조된 하나 이상의 필름을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 상기 하나 이상의 필름은 작업 레시피에 기초하여 증착된다. 예를 들어, 상기 하나 이상의 필름은 샘플(104)의 전면(예: 전면 필름), 샘플(104)의 후면(예: 후면 필름) 및/또는 샘플(104) 상에 이전에(previously) 증착된 레이어 상에 증착될 수 있다.
다른 실시형태에서, 샘플(104)은 특성화(characterization)(예를 들어, 리뷰, 이미징 오버레이 등)에 적합한 임의의 샘플을 포함한다. 예를 들어, 샘플(104)은 포토마스크/레티클, 반도체 웨이퍼 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "웨이퍼"는 반도체 및/또는 비 반도체 재료로 형성된 기판을 의미한다. 예를 들어, 반도체 재료의 경우, 웨이퍼는 단결정 실리콘, 갈륨 아세나이드(gallium arsenide) 및/또는 인듐 포스파이드(indium phosphide)로 형성될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 따라서, 용어 "웨이퍼" 및 용어 "샘플"은 본 개시에서 상호교환적으로 사용될 수 있다. 따라서 상기 설명은 단지 예시적인 것이고, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
여기서 많은 다양한 유형의 디바이스가 웨이퍼 상에 형성될 수 있으며, 본 명세서에서 사용되는 용어 웨이퍼는 그 위에 이 기술분야에서 공지된 임의의 유형의 디바이스가 제조되는, 웨이퍼를 포함하도록 의도된다는 점이 여기서 언급된다. 따라서 상기한 설명은 단지 예시적인 것으로, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
다른 실시형태에서, 샘플(104)은 샘플 스테이지를 통해 고정된다. 샘플 스테이지는 반도체 특성화 분야에 알려진 임의의 적절한 기계 및/또는 로봇 어셈블리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 샘플 스테이지는 샘플(104)의 전면 표면 및/또는 후면 표면의 적어도 일부와 접촉을 통해 샘플(104)을 고정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 샘플 스테이지는 플랫폼을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 다른 예로서, 샘플 스테이지는 샘플(104)의 두께 표면 및/또는 에지와 접촉을 통해 샘플(104)을 고정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 샘플 스테이지는 하나 이상의 점 접촉 디바이스를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.
샘플 스테이지는 작동 가능한(actuatable) 스테이지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 샘플 스테이지는 샘플(104)을 하나 이상의 선형 방향(예: x-방향, y-방향 및/또는 z-방향)을 따라 선택적으로 병진 이동하기에 적합한 하나 이상의 병진 스테이지(translational stages)를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 다른 예로서, 샘플 스테이지는 회전 방향을 따라 샘플(104)을 선택적으로 회전시키기에 적합한 하나 이상의 회전 스테이지를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 다른 예로서, 샘플 스테이지는 선형 방향을 따라 샘플(104)을 선택적으로 병진 이동 및/또는 회전 방향을 따라 샘플(104)을 회전시키는데 적합한 하나 이상의 회전 스테이지 및 병진 스테이지를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 다른 예로서, 샘플 스테이지는 선택된 특성화 프로세스(예: 리뷰, 이미징 오버레이 등)에 따라 포지셔닝(positioning), 포커싱(focusing) 및/또는 스캐닝(scanning)을 위해 샘플(104)을 병진 이동 또는 회전시키도록 구성될 수 있고, 이러한 것들 중 몇몇은 이 기술분야에서 알려져 있다.
다른 실시형태에서, 시스템(100)은 하나 이상의 반도체 특성화(characterization) 프로세스를 수행하도록 구성된 특성화 서브-시스템(106)을 포함한다. 예를 들어, 특성화 서브-시스템(106)은 하나 이상의 간섭계(interferometer) 툴(108)을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 다른 예로서, 특성화 서브-시스템(106)은 하나 이상의 반사-모드(reflection-mode) 특성화 툴(110)을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.
다른 실시형태에서, 하나 이상의 간섭계 툴(108) 및 하나 이상의 반사-모드 특성화 툴(110)은 상기 특성화 서브-시스템(106)의 통합된(integrated) 구성 요소이다. 이 점에서, 계측(metrology) 사이클 타임은 병렬화되어 그 결과 감소될 수 있다. 그러나, 하나 이상의 간섭계 툴(108) 및 하나 이상의 반사-모드 특성화 툴(110)은 특성화 서브-시스템(106) 내에서 독립형(stand-alone) 구성 요소 일 수 있다는 것이 여기서 언급된다.
일반적으로, 특성화 서브-시스템(106)은 임의의 리뷰(review) 툴, 이미징 기반 오버레이 계측(imaging-based overlay metrology) 툴, 또는 이 기술분야에 알려진 유사한 툴을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 시스템(100)은 광학 특성화 서브-시스템을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 광학 특성화 서브-시스템은 샘플(104)의 전기적 인텐트(electrical intent)를 나타내는 하나 이상의 고해상도 이미지를 생성할 수 있고, 이에 제한되는 것은 아니지만, 가시 광선, UV 방사선, DUV 방사선, VUV 방사선, EUV 방사선 및/또는 X-선 방사선에 해당하는 파장에서 작동할 수 있는 광학 특성화 서브-시스템을 포함할 수 있다. 또한, 광학 특성화 서브-시스템은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 레이저 지속 플라즈마(laser sustained plasma)(LSP) 기반 검사 서브-시스템을 포함하는 광대역 검사 서브-시스템을 포함할 수 있다. 또한, 광학 특성화 서브-시스템은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 레이저 스캐닝 검사 서브-시스템과 같은 협대역 특성화 서브-시스템을 포함할 수 있다. 또한, 광학 특성화 서브-시스템은 명시야 이미징(brightfield imaging) 툴 또는 암시야 이미징(darkfield imaging) 툴을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 상기 시스템(100)은 샘플(104)의 표면으로부터 반사, 산란, 회절 및/또는 방사된 조명을 수집하고 분석하도록 구성된 임의의 광학 시스템을 포함할 수 있다는 것이 여기서 언급된다. 일반적으로 여기에 표시되지는 않았지만 상기 시스템(100)은 하나 이상의 웨이퍼, 레티클 또는 포토마스크를 검사하는데 적합한 임의의 특성화 시스템을 포함할 수 있다. 따라서, 본 개시 전체에 걸친 특성화 서브-시스템(106)(예를 들어, 하나 이상의 간섭계 툴(108) 및/또는 하나 이상의 반사-모드 특성화 툴(110))에 대한 설명은 어떠한 방식으로든 본 개시를 제한하도록 의도되지 않으며, 상기 설명은 단지 예시적인 것이고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
다른 실시형태에서, 샘플(104)은 반도체 생산 프로세스 중에 하나 이상의 프로세스 툴(102)과 특성화 서브-시스템(106) 사이에서 이송된다. 예를 들어, 특성화 서브-시스템(106)은 하나 이상의 반도체 제조 프로세스 전, 사이 및/또는 후에 하나 이상의 반도체 특성화 프로세스를 수행할 수 있다. 예를 들어, 샘플(104)의 전면과 후면 사이의 응력(stress) 불균형으로 인한 샘플(104)의 굽힘(bending) 및/또는 뒤틀림(warping)에 의해 유도된 필름 힘(film force)/응력(stress)은 하나 이상의 반도체 특성화 프로세스를 통해 결정될 수 있다. 또한, 면내 변위(in-plane displacement)는 상기 유도된 필름 힘/응력으로부터 결정될 수있다. 또한, 오버레이 에러가 상기 하나 이상의 반도체 특성화 프로세스를 통해 결정될 수 있다.
다른 실시형태에서, 필름 힘/응력, 면내 변위 및/또는 오버레이 에러는 후속 샘플(104)에 대한 후속 제조 프로세스에서 보상될 수 있고, 및/또는 동일한 샘플(104)에 대한 후속 제조 프로세스에서 보상될 수 있다(예를 들어, 피드 포워드 루프 또는 피드백 루프에서). 예를 들어, 작업 레시피, 하나 이상의 프로세스 툴(102) 및/또는 특성화 서브-시스템(106)은 필름 힘/응력, 면내 변위 및/또는 오버레이 에러에 기초하여 피드 포워드 또는 피드백 루프에서 조절될 수 있다.
본 개시의 실시형태는 시스템(100)의 구성 요소로서 하나 이상의 프로세스 툴(102) 및 특성화 서브-시스템(106)을 설명하지만, 여기서 하나 이상의 프로세스 툴(102) 및/또는 특성화 서브-시스템(106)은 시스템(100)의 일부이거나 필수 구성 요소가 아닐 수 있다는 것에 유의한다. 따라서, 상기 설명은 본 발명의 범위에 대한 제한으로서 해석되어서는 안되며 단지 예시일 뿐이다.
일 실시형태에서, 시스템(100)은 컨트롤러(112)를 포함한다. 예를 들어, 컨트롤러(112)는 하나 이상의 프로세스 툴(102)(예를 들어, 하나 이상의 리소그래피 프로세스 툴 및/또는 하나 이상의 필름 증착 툴)에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 다른 예로서, 컨트롤러(112)는 상기 특성화 서브-시스템(106)의 하나 이상의 툴(예를 들어, 하나 이상의 간섭계 툴(108) 또는 하나 이상의 반사-모드 특성화 툴(110))에 통신 가능하게 결합될 수 있다.
다른 실시형태에서, 컨트롤러(112)는 하나 이상의 프로세서(114) 및 메모리(116)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 메모리(116)는 하나 이상의 프로그램 명령어 세트(118)를 저장한다. 다른 실시형태에서, 하나 이상의 프로그램 명령어 세트(118)는 상기 하나 이상의 프로세서(114)가 본 개시 전체에 걸쳐 설명된 하나 이상의 프로세스 중 임의의 것을 수행하게 하도록 구성된다. 다른 실시형태에서, 사용자 인터페이스(120)는 컨트롤러(112)에 통신 가능하게 결합 및/또는 통합된다.
컨트롤러(112)는 유선 및/또는 무선 부분을 포함할 수 있는 전송 매체를 통해 시스템(100)의 다른 시스템 또는 서브-시스템으로부터 데이터 또는 정보(예를 들어, 하나 이상의 프로세스 툴(102), 특성화 서브-시스템(106), 사용자 인터페이스(120) 등으로부터 하나 이상의 정보 세트)를 수신 및/또는 획득하도록 구성될 수 있다. 상기 컨트롤러(112)는 또한 데이터 또는 정보(예를 들어, 본 명세서에 개시된 발명 개념의 하나 이상의 방법(procedures)의 아웃풋)를 유선 및/또는 무선 부분을 포함할 수 있는 전송 매체에 의해 시스템(100)의 하나 이상의 시스템 또는 서브-시스템(예를 들어, 하나 이상의 프로세스 툴(102), 특성화 서브-시스템(106), 사용자 인터페이스(120) 등)으로 전송하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 전송 매체는 시스템(100)의 컨트롤러(112)와 다른 서브 시스템들 사이의 데이터 링크 역할을 할 수 있다. 또한, 컨트롤러(112)는 전송 매체(예: 네트워크 연결)를 통해 외부 시스템으로 데이터를 전송하도록 구성될 수 있다.
하나 이상의 프로세서(114)는 이 기술분야에 알려진 임의의 하나 이상의 프로세싱 요소를 포함할 수 있다. 이러한 의미에서, 상기 하나 이상의 프로세서(114)는 알고리즘 및/또는 프로그램 명령어(118)를 실행하도록 구성된 임의의 마이크로프로세서 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 하나 이상의 프로세서(114)는 데스크탑 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터 시스템, 워크스테이션, 이미지 컴퓨터, 병렬 프로세서, 핸드헬드(handheld) 컴퓨터(예: 태블릿, 스마트 폰 또는 패블릿(phablet)) 또는 다른 컴퓨터 시스템(예: 네트워크로 연결된 컴퓨터)으로 구성될 수 있다. 일반적으로, 용어 "프로세서"는 비 일시적 메모리 매체(예를 들어, 메모리(116))로부터 하나 이상의 프로그램 명령어(118) 세트를 실행하는, 하나 이상의 프로세싱 요소를 갖는 임의의 장치를 포함하도록 광범위하게 정의될 수 있다. 더욱이, 상기 시스템(100)의 상이한 서브 시스템들(예를 들어, 하나 이상의 프로세스 툴(102), 특성화 서브-시스템(106), 사용자 인터페이스(120) 등)은 본 개시 전체에 걸쳐 설명된 단계들의 적어도 일부를 수행하기에 적합한 프로세서 또는 로직 요소를 포함할 수 있다. 따라서 상기 설명은 단지 예시적인 것이고 본 발명에 대한 제한으로 해석되어서는 안 될 것이다.
메모리(116)는 관련된 하나 이상의 프로세서(114)에 의해 실행가능한 하나 이상의 프로그램 명령어(118) 세트를 저장하기에 적합한 이 기술분야에 알려진 임의의 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(116)는 비 일시적 메모리 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(116)는 읽기 전용 메모리, 랜덤 액세스 메모리, 자기 또는 광학 메모리 디바이스(예: 디스크), 자기 테이프, 솔리드 스테이트 드라이브 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 메모리(116)는 사용자 인터페이스(120)의 디스플레이 디바이스에 디스플레이 정보를 제공하도록 구성될 수 있다. 메모리(116)는 또한 사용자 인터페이스(120)의 사용자 입력 디바이스로부터의 사용자 입력 정보를 저장하도록 구성될 수 있다. 메모리(116)는 하나 이상의 프로세서(114)와 함께 공통 컨트롤러(112) 하우징에 수용될 수 있다. 메모리(116)는 대안적으로 또는 추가적으로 프로세서(114) 및/또는 컨트롤러(112)의 공간적 위치에 대해 원격으로 위치될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 프로세서(114) 및/또는 컨트롤러(112)는 네트워크(예를 들어, 인터넷, 인트라넷 등)를 통해 액세스할 수 있는 원격 메모리(116)(예를 들어, 서버)에 액세스 할 수 있다.
다른 실시형태에서, 컨트롤러(112)는 하나 이상의 프로세서(114)를 통해 메모리(116)에 저장된 프로그램 명령어(118)로부터 하나 이상의 반도체 제조 프로세스, 하나 이상의 반도체 특성화 프로세스, 하나 이상의 모델링 프로세스, 및/또는 하나 이상의 시스템 분석 프로세스를 실행한다. 예를 들어, 상기 하나 이상의 반도체 특성화 프로세스는 샘플(104)의 필름 힘/응력 및/또는 면내 변위를 결정할 수 있다. 다른 실시예로서, 상기 하나 이상의 모델링 프로세스는 상기 필름 힘/응력 및/또는 면내 변위에 기초하여 샘플(104)에 대한 하나 이상의 공간적 특성 및/또는 오버레이 에러를 결정할 수 있다. 다른 실시예로서, 상기 하나 이상의 시스템 분석 프로세스는 시스템(100)의 하나 이상의 구성 요소(예를 들어, 하나 이상의 프로세스 툴(102), 특성화 서브-시스템(106) 및/또는 컨트롤러(112))에 새로운 후면 필름의 존재 및/또는 기존 후면 필름에 대한 수정(modification)에 대해 경보를 알릴 수 있다. 예를 들어, 상기 경보는 피드포워드 또는 피드백 루프에서 시스템(100)의 하나 이상의 구성 요소(예를 들어, 하나 이상의 프로세스 툴(102), 특성화 서브-시스템(106) 및/또는 컨트롤러(112))에 의한 하나 이상의 추가적인 제조 프로세스, 특성화 프로세스 및/또는 모델링 프로세스를 트리거 할 수 있다.
본 개시의 실시형태에서는 컨트롤러(112)를 하나 이상의 프로세스 툴(102) 및/또는 특성화 서브-시스템(106)으로부터 독립형(stand-alone) 구성 요소로서 예시하지만, 여기서 샘플(104)의 공간적 특성(spatial characteristics)을 결정하기 위한 임의의 제조 프로세스, 특성화 프로세스, 모델링 프로세스 및/또는 시스템 분석 프로세스는 하나 이상의 프로세스 툴(102) 내에 및/또는 특성화 서브-시스템(106)의 하나 이상의 툴 내에 통합된 컨트롤러를 통해 구현될 수 있음이 언급된다. 따라서, 상기 설명은 단지 예시적인 것이고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
다른 실시형태에서, 컨트롤러(112)는 사용자 인터페이스(120)에 결합된다. 다른 실시형태에서, 사용자 인터페이스(120)는 디스플레이를 포함한다. 다른 실시형태에서, 사용자 인터페이스(120)는 사용자 입력 장치를 포함한다. 다른 실시형태에서, 디스플레이 장치는 사용자 입력 장치에 결합된다. 예를 들어, 디스플레이 장치는 유선 및/또는 무선 부분을 포함할 수 있는 전송 매체에 의해 사용자 입력 장치에 결합될 수 있다.
디스플레이 장치는 이 기술분야에 알려진 임의의 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치는 액정 디스플레이(LCD)를 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예로서, 디스플레이 장치는 유기 발광 다이오드(OLED) 기반 디스플레이를 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예로서, 디스플레이 장치는 CRT 디스플레이를 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 다양한 디스플레이 장치가 본 발명의 구현에 적합할 수 있으며, 특정 디스플레이 장치의 선택은 이에 제한되는 것은 아니지만, 폼 팩터(form factor), 비용 등을 포함하는 다양한 요인에 따라 달라질 수 있음을 인식해야 할 것이다. 일반적인 의미에서, 사용자 입력 장치(예를 들어, 터치스크린, 베젤(bezel) 장착 인터페이스, 키보드, 마우스, 트랙패드 등)와 통합할 수 있는 임의의 디스플레이 장치가 본 발명의 구현에 적합하다.
사용자 입력 장치는 이 기술분야에 알려진 임의의 사용자 입력 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자 입력 장치는 키보드, 키패드, 터치스크린, 레버(lever), 놉(knob), 스크롤 휠(scroll wheel), 트랙볼(track ball), 스위치, 다이얼, 슬라이딩 바, 스크롤바, 슬라이드, 핸들, 터치 패드, 패들(paddle), 스티어링 휠(steering wheel), 조이스틱(joystick), 베젤 입력 장치(bezel input device) 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 터치스크린 인터페이스의 경우, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 많은 수의 터치스크린 인터페이스가 본 발명의 구현에 적합할 수 있음을 인식해야 한다. 예를 들어, 디스플레이 장치는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 정전식 터치스크린(capacitive touchscreen), 저항접촉식 터치스크린(resistive touchscreen), 표면 어커스틱 기반 터치스크린(surface acoustic based touchscreen), 적외선 기반 터치스크린 등과 같은, 터치스크린 인터페이스와 통합될 수 있다. 일반적인 의미에서, 디스플레이 장치의 디스플레이 부분과 통합할 수 있는 임의의 터치스크린 인터페이스가 본 발명의 구현에 적합하다. 다른 실시형태에서, 사용자 입력 장치는 베젤 장착 인터페이스(bezel mounted interface)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 개시의 실시형태들은 컨터롤러(112)를 시스템(100)의 구성 요소로서 설명하지만, 여기서 컨트롤러(112)는 시스템(100)의 일부이거나(integral) 또는 필수 구성 요소가 아닐 수 있다는 것이 언급된다. 또한, 본 개시의 실시형태는 사용자 인터페이스(120)를 시스템(100)의 구성 요소로서 설명하지만, 여기서 사용자 인터페이스(120)는 시스템(100)의 일부이거나 필수 구성 요소가 아닐 수 있다는 점에 유의한다. 따라서, 상기 설명은 단지 예시일 뿐이고 본 발명의 범위에 대한 제한으로 해석되어서는 안된다.
도 2a 내지 2c는 전반적으로 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화를 위한 시스템(100)의 간섭계 툴(108)을 도시한다.
간섭계 툴(108)은 샘플(104)의 웨이퍼 지오메트리(wafer geometry)(WG) 또는 패터닝된 웨이퍼 지오메트리(patterned wafer geometry)(PWG)를 나타내는 샘플(104)의 하나 이상의 공간적 특성(spatial characteristics)을 측정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 하나 이상의 공간적 특성은 전면 높이, 후면 높이, 두께 변화, 평탄도(flatness), 및 형상(shape), 형상-차이(shape-difference), 나노 토포그래피(nanotopography) 등과 같은 파생물(derivatives)을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 본 명세서에서 샘플(104)의 하나 이상의 공간적 특성은 샘플(104)의 웨이퍼 지오메트리와 관련될 수 있음이 언급된다. 또한, 간섭계 툴(108)은 샘플(104) 상의 패터닝된 웨이퍼 지오메트리를 특성화 하도록 구성될 수 있고, 이에 의해 간섭계 툴(108)에 의해 측정된 샘플(104) 기울기(예를 들어, 웨이퍼 기울기)의 동적 범위가 샘플(104)의 상이한 영역들에 대한 측정 결과들을 함께 스티칭(stitching)함으로써 확장될 수 있다.
다른 실시형태에서, 샘플(104)의 웨이퍼 지오메트리 또는 패터닝된 웨이퍼 지오메트리를 나타내는 샘플(104)의 하나 이상의 공간적 특성은 면내 변위(in-plane displacements)(IPD)를 포함한다. 다른 실시형태에서, IPD는 필름 힘/응력 및/또는 웨이퍼 형상에 의해 생성된 변위를 포함하며, 여기서 필름 힘의 변화는 하나 이상의 제조 프로세스(예를 들어, 리소그래피 프로세스, 전면 필름 프로세스, 후면 필름 프로세스 등) 중에 생성된다.
간섭계 툴(108)은 이 기술분야에서 알려진 임의의 간섭계 툴 포함할 수 있다. 일반적으로, 본 개시는 위상 천이를 위해 파장-가변(wavelength-tunable) 조명 소스를 사용하도록 구성된 임의의 위상-천이 간섭계(phase-shifting interferometry) 시스템으로 확장될 수 있음이 여기서 언급된다. 따라서 상기 설명은 단지 예시적인 것이고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
이제 도 2a를 참조하면, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른 간섭계 툴(108)이 개시된다. 일 실시형태에서, 상기 간섭계 툴(108)은 이중 파장 이중 간섭계(dual wavelength dual interferometer)를 포함한다. 예를 들어, 상기 이중 파장 이중 간섭계는 이중 파장 이중 Fizeau 간섭계(dual wavelength dual Fizeau interferometer)(DWDFI)를 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 다른 실시형태에서, 간섭계 툴(108)은 간섭계(202a) 및 간섭계(202b)를 포함한다.
이중 파장 이중 간섭계의 예는, 2005년 1월 25일 발행된 미국특허 No. 6,847,458; 2014년 10월 2일 공개된 미국특허공개 No. 2014/0293291; 2010년 12월 7일 발행된 미국특허 No. 7,847,954; 및 2011년 11월 29일 발행된 미국특허 No. 8,068,234 에 기술되어 있으며, 이는 본원에 참조로 그 전체가 편입된다.
다른 실시형태에서, 간섭계 툴(108)은 하나 이상의 조명 소스 또는 조명기(illuminator)(204)를 포함한다. 조명기(204)는 이 기술분야에 알려진 임의의 조명 소스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조명 소스는 협대역 방사원(narrowband radiation source)을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 협대역 방사원은 레이저를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.
다른 실시형태에서, 하나 이상의 조명기(204)는 제1 방사 채널 또는 추가 방사 채널을 통해 간섭계(202a, 202b)의 편광 빔 스플리터(210a, 210b)로 직접 방사선(direct radiation)(예를 들어, 조명 빔)을 생성 및 지향시키고, 여기서, 제1 방사 채널 또는 추가 방사 채널은 광섬유(206a, 206b) 및 간섭계 인풋(208a, 208b)을 포함한다. 다른 실시형태에서, 편광 빔 스플리터(210a, 210b)는 수신된 방사선의 일부를 1/4 파장판(quarter-wave plate)(212a, 212b)으로 지향시킨다. 예를 들어, 편광 빔 스플리터(210a, 210b)를 통과하고 1/4 파장판(212a, 212b)을 통과하는 방사선은 원 편광(circularly polarized) 될 수 있다. 다른 실시형태에서, 방사선은 1/4 파장판(212a, 212b)에 의해 렌즈(214a 또는 214b)를 통해 지향된다. 예를 들어, 렌즈(214a, 214b)는 방사선(radiation)을 샘플(104)의 직경보다 큰 직경을 갖는 빔으로 시준하도록(collimate) 구성될 수 있다. 다른 실시형태에서, 방사선은 렌즈(214a, 214b)에 의해 레퍼런스 플랫(reference flat)(216a, 216b)을 통해 지향된다. 예를 들어, 레퍼런스 플랫(216a, 216b)은 실질적으로 평행할 수 있다. 다른 실시형태에서, 레퍼런스 플랫(216a, 216b)은 표면(218a 또는 218b)을 포함한다.
여기서, 간섭계(202a, 202b)는 조명기(204)에 의해 생성된 방사선을 샘플(104)을 향해 포커싱(focusing), 억제(suppressing), 필터링, 추출(extracting) 및/또는 지향(directing) 시키는데 적합한 이 기술분야에 알려진 임의의 광학 요소를 포함하는 하나 이상의 추가적인 광학 요소를 포함할 수 있음이 언급된다.
다른 실시형태에서, 샘플(104)은 표면(218a, 218b)에 의해 정의된 캐비티(220) 내에 위치된다. 다른 실시형태에서, 방사선의 일부는 레퍼런스 플랫(216a, 216b)을 통해 투과되고 샘플(104)의 표면(222a 또는 222b)으로 지향된다. 다른 실시형태에서, 방사선의 일부는 레퍼런스 플랫(216a, 216b)을 통해 투과되고(transmitted), 투과시키는 레퍼런스 플랫(216a, 216b)의 반대편에 위치한 레퍼런스 플랫(216a, 216b)으로 지향된다.
이제 도 2b 및 2c를 참조하면, 간섭계 툴(108)의 캐비티(220)가 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따라 예시된다.
일 실시형태에서, 상기 캐비티(220)는 레퍼런스 플랫(216a, 216b)의 표면(218a, 218b) 사이에 샘플(104)을 유지하기 위한 하나 이상의 점 접촉(point contact) 디바이스를 포함한다. 다른 실시형태에서, 간섭계 툴(108)은 간섭계(202a, 202b)에 대해 레퍼런스 표면으로서 레퍼런스 플랫(216a, 216b)을 이용하여, 샘플(104) 및 그의 레퍼런스 플랫(216a, 216b)에 대한 공간적 관계(spatial relationship)와 연관된 하나 이상의 파라미터를 분석한다.
다른 실시형태에서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 점 접촉 디바이스는 레퍼런스 플랫(216a, 216b)의 표면(218a, 218b) 사이의 캐비티(220) 내의 실질적으로 수직 위치에서 상기 샘플(104)을 유지한다. 이와 관련하여, 샘플 (104)이 실질적으로 수평 위치에서 척킹되는 경우(뒤틀림(warp)을 축소, 제거 및/또는 무효화(negate)하는 역할을 할 수 있음)와 대조적으로, 샘플(104)의 하나 이상의 측정치(measurements)가 획득되는 동안 샘플(104)의 평면 뒤틀림(plane warping)이 명백할 수 있다.
다른 실시형태에서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 점 접촉 디바이스는 레퍼런스 플랫(216a, 216b)의 표면(218a, 218b) 사이의 캐비티(220) 내의 실질적으로 수평 위치에서 상기 샘플(104)을 유지한다. 다른 실시형태에서, 샘플(104)은 실질적으로 수평 위치에 유지되면 중력 처짐(gravitational sag)을 경험한다. 예를 들어, 배어(bare) 샘플(104)은 실질적으로 수직 위치가 아닌 실질적으로 수평 위치에 유지될 때 측정 가능한 중력 처짐을 경험할 수 있다. 그러나, 여기서 증착 및/또는 제조 에러에 대한 중력 처짐의 기여는 샘플(104) 상에 증착된 레이어의 필름 힘/응력에 의해 초래되는 뒤틀림(warping)의 기여보다 훨씬 작을 수 있다는 점이 언급된다. 이 점에서, 하나 이상의 증착된 레이어를 포함하는 샘플(104) 상에서 측정된 에러는 캐비티(220) 내의 샘플(104)의 배향(orientation)에 의해 실질적으로 영향을 받지 않을 수 있다.
비록 도 2a의 실시형태는 도 2b에 도시된 바와 같이 수직한 캐비티(220)에 관한 것이지만, 간섭계 툴(108)은 도 2c의 실질적으로 수평한 캐비티(220)를 형성하는데 필요한 하나 이상의 추가적인 광학 기기(optics)를 포함할 수 있는 것이 언급된다. 따라서 상기 설명은 단지 예시적인 것이고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
다시 도 2a를 참조하면, 일 실시형태에서 간섭계 툴(108)은 샘플(104)의 표면(222a, 222b)에서 하나 이상의 결함(defects)을 검출한다. 본 개시의 목적을 위해, 상기 결함은 공극(void), 단락(short), 입자, 잔류물, 스컴(scum), 오버레이 에러, 면내 변위/왜곡(in-plane displacement/distortion)(IPD), 면외 변위/왜곡(out-of-plane displacement/distortion)(OPD), 또는 이 기술분야에 알려진 임의의 다른 결함으로 분류될 수 있다.
다른 실시형태에서, 간섭계 툴(108)은 검출기(226a 또는 226b)를 통해 샘플(104) 상의 하나 이상의 결함을 검출한다. 검출기(226a, 226b)는 이 기술분야에 알려진 임의의 검출기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 검출기(226a, 226b)는 하나 이상의 광전자 증배관(photo-multiplier tubes)(PMT), 하나 이상의 전하 결합 디바이스(charge coupled devices)(CCD), 하나 이상의 시간 지연 적분(time-delay integration)(TDI) 카메라, 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.
다른 실시형태에서, 샘플(104)은 하나 이상의 조명기(204)로부터의 방사선(radiation)(예를 들어, 조명 빔)을 반사, 산란 및/또는 회절시킨다. 다른 실시형태에서, 검출기(226a, 226b)는 레퍼런스 플랫(216a, 216b)에 의해 지향된 방사선에 응답하여 샘플(104)의 대응하는 표면(222a, 222b)으로부터 반사, 산란 및/또는 회절된(예를 들어, 획득된) 방사선의 부분들을 검출한다. 다른 실시형태에서, 검출기(226a, 226b)는 투과시키는 레퍼런스 플랫(216a, 216b) 반대편에 위치한 레퍼런스 플랫(216a, 216b)으로부터 지향되는 시준된(collimated) 빔에 응답하여 레퍼런스 플랫(216a, 216b)의 대응하는 표면(218a, 218b)을 통해 투과된 방사선의 부분들을 검출한다.
다른 실시형태에서, 샘플(104)의 표면(222a, 222b)으로부터 반사된 방사선 및/또는 레퍼런스 플랫(216a, 216b)의 대응하는 표면(218a, 218b)을 통해 투과된 방사선은 렌즈(224a, 224b)를 통해 검출기(226a, 226b)로 지향된다. 예를 들어, 렌즈(224a, 224b)는 렌즈(214a, 214b)와 검출기(226a, 226b) 사이에 렌즈(214a, 214b)로부터 렌즈(214a, 214b)의 초점 거리보다 크거나 작거나 또는 같은 거리에 위치할 수 있다.
여기서, 간섭계(202a, 202b)는 조명기(204)에 의해 생성된 방사선을 검출기(226a, 226b)를 향해 포커싱, 억제, 필터링, 추출 및/또는 지향시키는데 적합한 이 기술분야에 공지된 임의의 광학 요소를 포함하는 하나 이상의 추가적인 광학 요소를 포함할 수 있음이 언급된다. 따라서, 상기 설명은 단지 예시적인 것이고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
도 3은 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른, 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화를 위한 시스템(100)의 반사-모드 특성화 툴(110)을 도시한다.
일 실시형태에서, 반사-모드 특성화 툴(110)은 샘플(104)의 필름 특성(TNK)을 측정하도록 구성된다. 예를 들어, 필름 특성은 필름 또는 필름 스택의 두께(T), 굴절률의 실 성분(real component)(n) 및 굴절률의 복소 성분(complex component)(k)을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 반사-모드 특성화 툴(110)은 샘플(104)의 강도 스펙트럼(intensity spectra)(IS)을 측정하도록 구성된다. 강도 스펙트럼은 필름 또는 샘플(104)을 가로지르는 넓은 스펙트럼의 파장에 걸쳐 반사된 방사선(radiation)의 강도 변화(intensity variation)를 포함할 수 있다.
다른 실시형태에서, 반사-모드 특성화 툴(110)은 하나 이상의 조명 소스(302)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 상기 반사-모드 특성화 툴(110)은 하나 이상의 검출기(304)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 샘플(104)은 하나 이상의 조명 소스(302)로부터 샘플(104)에 충돌하는 방사선(예를 들어, 조명 빔)을 반사, 산란 및/또는 회절시킨다. 다른 실시형태에서, 하나 이상의 검출기(304)는 샘플(104)로부터 획득된 방사선 부분들을 검출한다.
다른 실시형태에서, 반사-모드 특성화 툴(110)은 하나 이상의 광학기기(optics) 세트를 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 광학기기 세트는 조명기(302)에 의해 생성된 방사선을 샘플(104)의 표면을 향해 포커싱, 억제, 필터링, 추출 및/또는 지향시키는데 적합한 이 기술분야에서 알려진 임의의 광학 요소를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 광학기기 세트는 샘플(104)의 표면에 의해 획득된 방사선 부분들을 검출기(304)로 포커싱, 억제, 필터링, 추출 및/또는 지향시키는데 적합한 이 기술분야에 알려진 임의의 광학 요소를 포함할 수 있다.
다른 실시형태에서, 반사-모드 특성화 툴(110)은 하나 이상의 편광기를 포함한다. 예를 들어, 방사선은 샘플(104)을 조명하기 전에 편광기를 통과할 수 있다. 다른 실시예로서, 샘플(104)에 의해 획득된 방사선 부분들은 검출기(304)에 도달하기 전에 편광기를 통과할 수 있다.
하나 이상의 조명 소스(302)는 이 기술분야에 알려진 임의의 조명 소스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 조명 소스(302)는 하나 이상의 광대역 조명 소스 또는 하나 이상의 협대역 소스를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.
일반적으로, 반사-모드 특성화 툴(110)은 이 기술분야에 알려진 임의의 필름 및/또는 웨이퍼 특성화 툴을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사-모드 특성화 툴(110)은 분광 엘립소미터(spectroscopic ellipsometer), 반사계(reflectometer) 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 반사-모드 특성화 툴(110)의 예는, 1998년 9월 9일 발행된 미국특허 No. 5,805,278; 2003년 9월 16일 발행된 미국특허 No. 6,621,570; 2006년 8월 8일 발행된 미국특허 No. 7,092,082; 2014년 8월 13일 출원된 미국특허 출원 No. 14/459,155; 2015년 3월 24일에 출원된 미국특허 출원 No. 14/667,235; 2017년 8월 2일 출원된 미국특허 출원 No. 15/667,401; 및 2017년 10월 6일에 출원된 미국특허 출원 No. 15/727,212 에 기술되어 있고, 이는 여기에 그 전체가 참조로 편입된다. 반사-모드 특성화 툴(110)의 일예는 2018년 6월 26일에 출원된 미국특허 No. 16/018,355에 기술되어 있고, 이는 여기에 그 전체가 참조로 편입된다.
다른 실시형태에서, 검출기(304)를 통해 획득된 측정치는 샘플(104)로부터 획득된 방사선 부분들에서의 강도 변화(intensity variation)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 측정치는 피팅(fitted)되고 및/또는 레퍼런스 데이터와 비교된다. 예를 들어, 레퍼런스 데이터는 모델링, 시뮬레이션 및/또는 실험적으로 얻을 수 있다.
도 4a 내지 도 11b는 일반적으로 본 개시의 하나 이상의 실시형태들에 따른, 반도체 생산 프로세스 중 프로세스-유도 변위 특성화를 도시한다.
일 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(예를 들어, 반도체 생산 프로세스 400, 420, 500, 510, 700, 710, 900, 1000, 1100, 1110 중 임의의 것)를 통해 샘플(104) 상에 레이어(layer)가 형성된다. 본 개시의 실시형태들은 전반적으로 반도체 생산 프로세스(400)에 초점을 맞추고 있지만, 반도체 생산 프로세스(400)에 대한 임의의 설명은 본 개시의 목적을 위해 반도체 생산 프로세스(420, 500, 510, 700, 710, 900, 1000, 1100, 1110)으로 확장될 수 있다는 점이 언급된다. 따라서 상기 설명은 단지 예시적인 것이고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
다른 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(400)는 하나 이상의 리소그래피 프로세스(402)를 포함한다. 예를 들어, 반도체 생산 프로세스(400)는 이에 제한되는 것은 아니지만 2개의 리소그래피 프로세스(402)를 포함할 수 있다.
다른 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(400)는 하나 이상의 전면 필름 프로세스(404)를 포함한다. 예를 들어, 반도체 생산 프로세스(400)는 N 개까지의 전면 필름 프로세스(404)를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(400)는 하나 이상의 후면 필름 프로세스(406)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 생산 프로세스(400)는 N 개까지의 후면 필름 프로세스(406)를 포함할 수 있다.
다른 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(400)는 하나 이상의 세트의 전면 필름 프로세스(404)를 포함한다. 예를 들어, 반도체 생산 프로세스(400)는 최대 N 개 세트의 전면 필름 프로세스(404)를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(400)는 하나 이상의 세트의 후면 필름 프로세스(406)를 포함한다. 예를 들어, 반도체 생산 프로세스(400)는 최대 N 개 세트의 후면 필름 프로세스(406)를 포함할 수 있다.
다른 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(400)는 2 개 이상의 세트의 전면 필름 프로세스(404) 사이에 하나 이상의 세트의 후면 필름 프로세스(406)를 포함한다. 그러나, 여기서 반도체 생산 프로세스(400)는 2 개 이상의 세트의 후면 필름 프로세스(406) 사이에 하나 이상의 세트의 전면 필름 프로세스(404)를 포함할 수 있음이 언급된다. 따라서, 상기 설명은 단지 예시일 뿐이고 본 발명의 범위에 대한 제한으로 해석되어서는 안된다.
다른 실시형태에서, 하나 이상의 필름 증착 프로세스는 하나 이상의 전면 필름 프로세스(404)와 독립적으로 처리되고(예를 들어, 증착, 에칭 등) 필름 힘/응력 및 그에 따른 IPD의 추정(estimation)에 기초하여 분류되는, 하나 이상의 개별 후면 필름 프로세스(406)를 포함한다. 본 명세서에서 하나 이상의 개별 후면 필름 프로세스(406)는 응력(stress) 엔지니어링, 뒤틀림(warp) 제어, 또는 기타 반도체 테스트, 반도체 측정 또는 반도체 조정 용도의 목적으로 의도적으로 처리될 수 있는 점이 언급된다.
일 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(400)는 하나 이상의 반도체 특성화 프로세스를 포함한다. 다른 실시형태에서, 반도체 특성화 프로세스는 필름 힘/응력-유도 면내 변위를 모니터링하고 제어하는 한 세트의 하나 이상의 반도체 특성화 프로세스를 포함한다. 예를 들어, 반도체 특성화 프로세스는 웨이퍼 지오메트리(WG)/패터닝된 웨이퍼 지오메트리(PWG); 두께(t), 굴절률의 실 성분(n) 및 굴절률의 복소 성분(k)을 포함하는 필름 특성(TNK); 및/또는 강도 스펙트럼(IS),의 변화를 측정할 수 있다.
다른 실시형태에서, 제1 특성화 프로세스는 제1 리소그래피 프로세스(402) 이전에 레이어 생산의 시작에 수행된다. 다른 실시형태에서, 추가적인 특성화 프로세스가 추가적인 리소그래피 프로세스(402) 전에, 레이어 생산의 끝에 수행된다.
반도체 생산 프로세스(400)가 하나 이상의 중간 필름 증착 프로세스(예를 들어, 하나 이상의 후면 필름 프로세스(406) 및/또는 하나 이상의 전면 필름 프로세스(404))를 포함하는 경우의 다른 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스는 하나 이상의 필름 증착 프로세스에 의해 유도된 필름 힘/응력의 변화를 결정하기 위한 한 세트의 하나 이상의 반도체 특성화 프로세스를 포함한다.
모니터링 및/또는 제어되고 있는 특정 프로세스에 의해 레이어 내에 유도된 전체 형상 변화(w)가 수학식 1에 표시된다. 반도체 생산 프로세스(400)가 3 개의 필름 증착 프로세스를 포함하는 경우의 수학식 1의 사용 예가 수학식 2에 표시된다.
Figure pct00001
Figure pct00002
축대칭(axisymmetric) 응력 필드(stress fields)의 존재 하에 하나 이상의 전면 필름 프로세스(404)에 의해 유도된 IPD를 추정하는 것은 수학식 3에 표시된다. 축대칭 응력 필드의 존재 하에 하나 이상의 후면 필름 프로세스(406)에 의해 유도된 IPD를 추정하는 것은 수학식 4에 표시된다. 수학식 3 및 4에서, h는 샘플(104)의 공칭 두께(nominal thickness)이다.
Figure pct00003
Figure pct00004
하나 이상의 전면 필름 프로세스(404) 및 하나 이상의 후면 필름 프로세스(406) 모두를 포함하는 일련의 필름 프로세스의 누적 효과는 중첩(superposition)을 통해 결정될 수 있다. 2 개의 전면 필름 프로세스(404) 사이에 하나의 후면 필름 프로세스(406)를 포함하도록 3 개의 필름 증착 프로세스가 더 정의되는 경우의, 수학식 2에 수학식 3 및 4를 적용한 것이 수학식 5에 표시되었고, 이는 수학식 6에 표시된 바와 같이 재배열 될 수 있다.
Figure pct00005
Figure pct00006
여기에서 수학식 6은 단순한 축대칭의 경우에 대해 도출되었지만, 이에 제한되는 것은 아니지만, 어드밴스드-IPD(Advanced-IPD), 유한-요소 모델(finite-element models)(FEM) 등을 포함하는 고급 모델에 대해서도 유사하게 적합하다는 점이 언급된다.
다른 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스는 하나 이상의 오버레이 에러 프로세스(408)를 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 오버레이 에러 프로세스(408)는 웨이퍼 지오메트리 특성화 측정치에 플레이트 이론(plate theory)을 적용함으로써 오버레이 에러를 결정할 수 있다. 다른 실시예로서, 하나 이상의 오버레이 에러 프로세스(408)는 하나 이상의 리소그래피 프로세스(402), 하나 이상의 전면 필름 프로세스(404), 및/또는 하나 이상의 후면 필름 프로세스(406)를 뒤따를 수 있다.
다른 실시형태에서, 작업 레시피, 하나 이상의 프로세스 툴(102) 및/또는 하나 이상의 특성화 서브-시스템(106)의 툴 중 하나 이상은 필름 힘/응력, 면내 변위, 및/또는 오버레이 에러에 기초한 피드포워드 또는 피드백 루프를 통해 조정가능하다.
웨이퍼 지오메트리 메트릭(metrics)의 사용과 오버레이 에러 결정 및 반도체 프로세스 제어를 위한 플레이트 이론(plate theory)의 적용에 대한 설명은 K.T. Turner et al., Predicting Displacements and Overlay Errors Due to Wafer Deformation during Chucking on Lithography Scanners, Journal of Micro/Nanolithography, MEMS and MOEMS (JM3), 8(4), p. 043015, 2010, 에서 찾아볼 수 있으며, 그 전체가 본원에 참조로 편입된다. 또한, 웨이퍼 지오메트리 메트릭의 사용과 오버레이 에러 결정 및 반도체 프로세스 제어를 위한 플레이트 이론의 적용에 대한 설명은 T.A. Brunner et al., Characterization of Wafer Geometry and Overlay Error on Silicon Wafers with Nonuniform Stress, Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS (JM3) 0001, 12(4):043002-043002, 2013, 에서 찾아볼 수 있으며, 그 전체가 본원에 참조로 편입된다. 또한, 웨이퍼 지오메트리 메트릭의 사용과 오버레이 에러 결정 및 반도체 프로세스 제어를 위한 플레이트 이론의 적용에 대한 설명은 D. Owen, Stress Inspection for Overlay Characterization, Proceedings of SPIE, Vol.8681, p.86812T, 2013,에서 찾아볼 수 있으며, 그 전체가 본원에 참조로 편입된다.
필름 프로세스에 의해 유도된 필름-힘 및 상응하는 IPD를 추정하는 방법에 대한 설명은 J. Gong et al., Determining Local Residual Stresses from High Resolution Wafer Geometry Measurements, Journal of Vacuum Science & Technology B (JVST B) 31, 050205, 2013, 에서 찾아볼 수 있으며, 그 전체가 본원에 참조로 편입된다. 또한, 필름 프로세스에 의해 유도된 필름-힘 및 상응하는 IPD를 추정하는 방법에 대한 설명은 2016년 5월 31일에 발행된 미국특허 No. 9,354,526에서 찾아 볼 수 있으며, 그 전체가 본원에 참조로 편입된다.
어드밴스드-IPD(Advanced-IPD) 및/또는 FEM 을 통해 필름 프로세스에 의해 유도된 필름-힘 및 상응하는 IPD를 추정하는 방법에 대한 설명은 K.T. Turner et al., Monitoring Process-Induced Overlay Errors Through High Resolution Wafer Geometry Measurements, Proceedings of SPIE, Vol. 9050, p. 905013, 2014, 에서 찾아볼 수 있으며, 그 전체가 본원에 참고로 편입된다. 또한 어드밴스드-IPD 및/또는 FEM 을 통해 필름 프로세스에 의해 유도된 필름-힘 및 상응하는 IPD를 추정하는 방법에 대한 설명은 T.A. Brunner et al., Patterned wafer Geometry (PWG) Metrology for Improving Process-Induced Overlay and Focus Problems, Proceedings of SPIE, Vol. 9780, p. 97800W, 2016, 에서 찾아볼 수 있으며, 그 전체가 본원에 참고로 편입된다.
전반적으로 도 4a 내지 도 9를 참조하면, 반도체 생산 프로세스는 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스를 포함한다. 일 실시형태에서, 한 세트의(a set of) 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스(410)는 제1 리소그래피 프로세스(402) 이전에, 레이어 생산의 시작에 완료된다. 다른 실시형태에서, 한 세트의 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스(412)는 추가 리소그래피 프로세스(402) 이전에, 레이어 생산의 끝에 완료된다.
이제 도 4a를 참조하면, 반도체 생산 프로세스(400)는 하나 이상의 중간 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스를 포함한다. 예를 들어, 반도체 생산 프로세스(400)는 간섭계 툴(108)을 통해 수행될 수 있다. 일 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(400)는 하나 이상의 개별 후면 필름 프로세스(406) 이전에 한 세트의 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스(414)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(400)는 하나 이상의 개별 후면 필름 프로세스(406) 이후에 한 세트의 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스(416)를 포함한다. 이와 관련하여, 상기 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스(414, 416)는 하나 이상의 개별 후면 필름 프로세스(406)가 단일의 특성화 프로세스에서 샘플(104)의 필름 힘/응력에 미치는 전체 효과를 특징지을 수 있다.
이제 도 4b를 참조하면, 반도체 생산 프로세스(420)는 하나 이상의 중간 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스를 포함한다. 예를 들어, 반도체 생산 프로세스(420)는 간섭계 툴(108)을 통해 수행될 수 있다. 일 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(420)는 하나 이상의 개별 후면 필름 프로세스(406) 이전에 한 세트의 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스(422)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(420)는 하나 이상의 개별 후면 필름 프로세스(406)의 각각의 개별 후면 필름 프로세스(406) 이후에 한 세트의 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스(424)를 포함한다. 이와 관련하여, 상기 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스(422, 424)는, 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스의 증가된 수로 인한 사이클 타임을 희생하면서, 하나 이상의 개별 후면 필름 프로세스(406)의 각각의 개별 후면 필름 프로세스(406)가 샘플(104)의 필름 힘/필름 응력에 대해 개별적으로 갖는 효과를 특성화(characterize) 할 수 있다.
이제 도 5a를 참조하면, 반도체 생산 프로세스(500)는 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스(410, 412)에 추가하여 하나 이상의 중간 필름 특성(TNK) 특성화 프로세스를 포함한다. 예를 들어, 상기 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스(410, 412)는 간섭계 툴(108)을 통해 수행될 수 있는 반면, 상기 하나 이상의 TNK 특성화 프로세스는 반사-모드 특성화 툴(110)을 통해 수행될 수 있다. 일 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(500)는 상기 하나 이상의 개별 후면 필름 프로세스(406) 이전에 한 세트의 하나 이상의 TNK 특성화 프로세스(502)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(500)는 상기 하나 이상의 개별 후면 필름 프로세스(406) 이후에 한 세트의 하나 이상의 TNK 특성화 프로세스(504)를 포함한다. 이와 관련하여, 상기 하나 이상의 TNK 특성화 프로세스(502, 504)는 하나 이상의 개별 후면 필름 프로세스(406) 세트가 단일의 TNK 특성화 프로세스에서 샘플(104)의 필름 힘/응력에 미치는 전체 효과를 특성화 할 수 있다.
이제 도 5b를 참조하면, 반도체 생산 프로세스(510)는 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스(410, 412)에 부가하여 하나 이상의 중간 TNK 특성화 프로세스를 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스(410, 412)는 간섭계 툴(108)을 통해 수행될 수 있고, 한편 하나 이상의 TNK 특성화 프로세스는 반사-모드 특성화 툴(110)을 통해 수행될 수 있는 있다. 일 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(510)는 하나 이상의 개별 후면 필름 프로세스(406) 이전에 한 세트의 하나 이상의 TNK 특성화 프로세스(512)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(510)는 하나 이상의 개별 후면 필름 프로세스(406)의 각각의 개별 후면 필름 프로세스(406) 이후에 한 세트의 하나 이상의 TNK 특성화 프로세스(514)를 포함한다. 이와 관련하여, 하나 이상의 TNK 특성화 프로세스(512, 514)는, TNK 특성화 프로세스의 증가된 수로 인한 사이클 타임을 희생하면서, 하나 이상의 개별 후면 필름 프로세스(406)의 각각의 개별 후면 필름 프로세스가 샘플(104)의 필름 힘/응력에 개별적으로 미치는 효과를 특성화 할 수 있다.
여기서 필름 힘(film force)은 필름 두께(t)와 필름 응력(film stress)의 곱으로 정의될 수 있음이 언급된다. 또한, 샘플(104)에 걸친 필름 응력의 변화와 샘플(104)에 걸친 필름의 굴절률의 실 성분(real component)(n) 및 굴절률의 복소 성분(complex component)(k)의 변화는 직접적으로 관련된다는 점이 언급된다. 도 6a 내지 6c는 전반적으로 여러 테스트 케이스에 대한 그래프 세트를 통해 직접적인 관련성을 보여준다.
도 6a는 필름 응력이 샘플의 왼쪽 아래에 집중되는 경우의 첫 번째 테스트 케이스를 보여준다. 첫 번째 테스트 케이스에서, 레퍼런스 데이터로부터 시뮬레이션된 필름 힘은 그래프(600)에 나타내져 있고, 특성화로부터 추정된 필름 힘은 그래프(610)에 나타내져 있다. 첫 번째 테스트 케이스에서 시뮬레이션된 필름 힘과 추정된 필름 힘은 약 0.90의 상관관계(R2)를 가지며, 이는 그래프(620)에 표시되어 있다.
도 6b는 필름 응력이 샘플의 오른쪽 상단에 집중되는 두 번째 테스트 케이스를 나타낸다. 두 번째 테스트 케이스에서, 레퍼런스 데이터로부터 시뮬레이션된 필름 힘은 그래프(630)에 나타내져 있고, 특성화로부터 추정된 필름 힘은 그래프(640)에 나타내져 있다. 두 번째 테스트 케이스에서 시뮬레이션된 필름 힘과 추정된 필름 힘은 약 0.84의 상관관계(R2)를 가지며, 이는 그래프(650)에 표시되어 있다.
도 6c는 필름 응력이 샘플의 왼쪽 상단에 집중되는 세 번째 테스트 케이스를 보여준다. 세 번째 테스트 케이스에서, 레퍼런스 데이터에서 시뮬레이션 된 필름 힘은 그래프(660)에 나타내져 있고, 특성화에서 추정된 필름 힘은 그래프(670)에 표시되어 있다. 세 번째 테스트 케이스에서, 시뮬레이션 된 필름 힘과 추정된 필름 힘은 대략 0.82의 상관관계(R2)를 가지며, 이는 그래프(680)에 표시되어 있다.
이와 같이, 샘플(104)에 대한 굴절률이 칼리브레이션(calibration) 샘플 세트에 대해 획득된 레퍼런스 데이터에 대해 보정될 수 있고, 반사-모드 특성화 툴(110)을 통해 획득된 굴절률의 실 성분(n) 및 굴절률의 복소 성분(k) 특성화가 필름 응력(stress)을 추정하기 위해 이용될 수 있다. 또한, 샘플(104)의 필름 힘은 굴절률의 실 성분(n)과 굴절률의 복소 성분(k)으로부터 추정된 필름 응력(film stress)과 필름 두께(t)의 곱으로부터 결정될 수 있다. 이와 관련하여, IPD는 TNK 측정으로부터 결정된 추정된 필름 힘(film force)을 사용하여 추정될 수 있다(예를 들어, 유한-요소 분석 모델(FEM) 등을 통해).
FEM 을 통해 필름 힘으로부터 IPD를 추정하는 방법에 대한 설명은, K. T. Turner, et al., Monitoring Process-Induced Overlay Errors Through High Resolution Wafer Geometry Measurements, Proceedings of SPIE, Vol. 9050, p.905013, 2014, 에서 찾아볼 수 있으며, 이는 앞에서 그 전체가 참조로 본 명세서에 편입되었다. 또한, FEM 을 통해 필름 힘에서 IPD를 추정하는 방법에 대한 설명은, K. T. Turner et al., Models to Relate Wafer Geometry Measurements to In-Plane Distortion of Wafers, Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS (JM3), 15(2), p. 021404, 2016, 에서 찾아볼 수 있으며, 그 전체가 본 명세서에 참조로 편입된다.
이제 도 7a를 참조하면, 반도체 생산 프로세스(700)는 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스(410, 412)에 부가하여 하나 이상의 중간 강도 스펙트럼(intensity spectra)(IS) 특성화 프로세스를 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스(410, 412)는 간섭계 툴(108)을 통해 수행될 수 있고, 한편 상기 하나 이상의 IS 특성화 프로세스는 반사-모드 특성화 툴(110)을 통해 수행될 수 있다. 일 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(700)는 하나 이상의 개별 후면 필름 프로세스(406) 이전에 한 세트의 하나 이상의 IS 특성화 프로세스(702)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(700)는 하나 이상의 개별 후면 필름 프로세스(406) 이후에 한 세트의 하나 이상의 IS 특성화 프로세스(704)를 포함한다. 이와 관련하여, 하나 이상의 IS 특성화 프로세스(702, 704)는 하나 이상의 개별 후면 필름 프로세스(406)가 단일의 IS 특성화 프로세스에서 샘플(104)의 필름 힘/응력에 미치는 전체 효과를 특성화 할 수 있다.
이제 도 7b를 참조하면, 반도체 생산 프로세스(710)는 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 공정(410, 412)에 부가하여 하나 이상의 중간 IS 특성화 프로세스를 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 공정(410, 412)은 간섭계 툴(108)을 통해 수행될 수 있고, 한편 하나 이상의 IS 특성화 프로세스는 반사-모드 특성화 툴(110)을 통해 수행될 수 있다. 일 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(710)는 하나 이상의 개별 후면 필름 프로세스(406) 이전에 한 세트의 하나 이상의 IS 특성화 프로세스(712)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(710)는 하나 이상의 개별 후면 필름 프로세스(406)의 각각의 개별 후면 필름 프로세스(406) 이후에 한 세트의 하나 이상의 IS 특성화 프로세스(714)를 포함한다. 이와 관련하여, 상기 하나 이상의 IS 특성화 프로세스(712, 714)는, IS 특성화 프로세스의 증가된 수로 인한 사이클 타임을 희생하면서, 하나 이상의 개별 후면 필름 프로세스(406)의 각각의 개별 후면 필름 프로세스가 샘플(104)의 필름 힘/응력에 대해 개별적으로 가지는 효과를 특성화 할 수 있다.
IS 특성화는 샘플(104)의 필름 두께(t), 굴절률의 실 성분(n) 및 굴절률의 복소 성분(k)을 추정하는데 필요한 정보를 포함한다는 점이 언급된다.이와 관련하여, IS 특성화 프로세스는 TNK 특성화 프로세스와 유사하게 필름 힘을 추정하는데 필요한 정보를 생성할 수 있다.
도 8a 및 8b는 일반적으로 본 개시의 목적을 위한 학습-기반 프로세스의 단계를 도시한다. 일 실시형태에서, 학습-기반 프로세스(예를 들어, 선형 회귀(linear regression), 신경망(neural networks), 심층 신경망(deep neural networks) 등)는 IS 특성화에 기초하여 필름 힘을 예측하기 위해 구현될 수 있다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 훈련 단계(800)에서, IS 특성화 및 필름 힘 레퍼런스 데이터가 학습 알고리즘에 입력된다. 예를 들어, IS 특성화 및/또는 필름 힘 레퍼런스 데이터는 여러 유형의 필름 및/또는 샘플에 대한 데이터를 포함할 수 있다. 학습 알고리즘은 입력된 IS 특성화 및 필름 힘 레퍼런스 데이터에 기초하여 학습된 모델을 생성한다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 테스트/생산 단계(810)에서, IS 특성화가 학습된 모델에 입력된다. 학습된 모델은 입력된 IS 특성화에 기초하여 추정된 필름 힘을 생성하며, 이는 이후 IPD를 추정하는데 사용될 수 있다.
학습-기반 프로세스에 대한 설명은 D.C. Montgomery, et al., Introduction to Linear Regression Analysis, New York: Wiley, 2001 에서 찾아 볼 수 있으며, 그 전체가 본원에 참조로 편입된다. 또한, 학습-기반 프로세스에 대한 설명은 I. Goodfellow, et al., Deep Learning, The MIT Press, 2016, 에서 찾아 볼 수 있으며, 그 전체가 여기에 참조로 편입된다.
이제 도 9를 참조하면, 반도체 생산 프로세스(900)는 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스(410, 412)에 부가하여 하나 이상의 중간 TNK 특성화 프로세스 및/또는 하나 이상의 IS 특성화 프로세스를 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스(410, 412)는 간섭계 툴(108)을 통해 수행될 수 있고, 한편 하나 이상의 TNK 특성화 프로세스 및/또는 하나 이상의 IS 특성화 프로세스는 반사-모드 특성화 툴(110)을 통해 수행될 수 있다. 일 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(900)는 추가적인 리소그래피 프로세스(402) 이전에 그리고 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스(412)와 함께, 레이어 생산의 마지막에 한 세트의 하나 이상의 TNK 특성화 프로세스 및/또는 하나 이상의 IS 특성화 프로세스(902)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(900)는 제1 리소그래피 프로세스(402) 이전에 그리고 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스(410)와 함께, 레이어 생산의 시작에 한 세트의 하나 이상의 TNK 특성화 프로세스 및/또는 하나 이상의 IS 특성화 프로세스(904)를 포함한다. 여기에서 하나 이상의 TNK 특성화 프로세스 및/또는 하나 이상의 IS 특성화 프로세스(904)는, 하나 이상의 TNK 특성화 프로세스 및/또는 하나 이상의 IS 특성화 프로세스(902)에 추가하여 또는 이에 대한 대안으로 수행될 수 있다.
반사-모드 특성화 프로세스(예를 들어, 반사측정(reflectometry), 분광 타원법(spectroscopic ellipsometry) 등)의 작동 원리는 단일의 특성화 프로세스를 통해 필름(예를 들어, 개별 전면 필름, 개별 후면 필름 등)의 다중 스택의 필름 특성을 얻도록 허용한다는 점이 여기서 언급된다. 따라서, 상기 설명은 단지 예시적인 것이고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
이제 도 10을 참조하면, 반도체 생산 프로세스(1000)는 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스(410, 412) 대신에 하나 이상의 TNK 특성화 프로세스 및/또는 하나 이상의 IS 특성화 프로세스를 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 TNK 특성화 프로세스 및/또는 하나 이상의 IS 특성화 프로세스는 반사-모드 특성화 툴(110)을 통해 수행될 수 있다. 일 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(1000)는 제1 리소그래피 프로세스(402) 이전에, 레이어 생산의 시작에 한 세트의 하나 이상의 TNK 특성화 프로세스 및/또는 하나 이상의 IS 특성화 프로세스(1002)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(1000)는 추가적인 리소그래피 프로세스(402) 이전에, 레이어 생산의 끝에 한 세트의 하나 이상의 TNK 특성화 프로세스 및/또는 하나 이상의 IS 특성화 프로세스(1004)를 포함한다.
여기에서 반도체 생산 프로세스(1000)는 칼리브레이션(예를 들어, 반도체 생산 프로세스(500, 510, 700, 710)에서 사용된 바와 같음) 및/또는 모델 트레이닝(예를 들어, 반도체 생산 프로세스(900)에서 사용된 바와 같음)에 사용되는 레퍼런스 데이터를 얻기 위해 수행되는 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 공정을 포함한다는 점이 언급된다. 이와 관련하여 임의의 칼리브레이션 프로세스 및/또는 모델 트레이닝 프로세스를 제외하고, 샘플의 필름 힘 특성화는, 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스 없이 하나 이상의 TNK 특성화 및/또는 하나 이상의 IS 특성화(1002, 1004)를 통해서만 얻어진다.
본 개시의 실시형태는 도 10에 도시된 바와 같은 반도체 생산 프로세스(1000)에 관한 것이지만, 여기서 반도체 생산 프로세스(400, 420, 500, 510, 700, 710, 900) 중 임의의 것은 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스(410, 412)에 부가하여 또는 그 대신에, 하나 이상의 TNK 특성화 프로세스 및/또는 하나 이상의 IS 특성화 프로세스(1002, 1004)를 포함하도록 수정 및/또는 조정될 수 있다는 점이 언급된다. 따라서, 상기 설명은 단지 예시일 뿐이고 본 발명의 범위에 대한 제한으로 해석되어서는 안될 것이다.
본 개시의 실시형태는 하나 이상의 전면 필름 프로세스(404) 및 하나 이상의 후면 필름 프로세스(406)에 관한 것이고, 여기서 하나 이상의 후면 필름 프로세스(406)는 개별(discrete) 후면 필름 프로세스이지만, 하나 이상의 필름 증착 프로세스는 동시에 또는 실질적으로 동시에 처리되는 하나 이상의 동시발생(concurrent) 후면 필름 프로세스 및 전면 필름 프로세스를 포함할 수 있다. 여기서 상기 하나 이상의 동시발생 후면 필름 프로세스는 전면 필름 프로세스의 부산물(by-product)(예를 들어, 퍼니스(furnace)에서의 열 성장 등)로서 의도하지 않게 처리될 수 있음이 언급된다.
일반적으로 도 11a 내지 도 11b를 참조하면, 본 개시의 하나 이상의 실시형태에 따른 반도체 생산 프로세스 중 프로세스-유도 변위 특성화가 도시된다.
일 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스는 하나 이상의 동시발생 필름 프로세스(1102)를 포함한다. 예를 들어, 반도체 생산 프로세스(1100)는 최대 N 개의 동시발생 필름 프로세스(1102)를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스는 하나 이상의 반도체 특성화 프로세스를 포함한다. 다른 실시형태에서, 반도체 특성화 프로세스는 필름 힘/응력-유도 면내 변위를 모니터링하고 제어하는 한 세트의 하나 이상의 반도체 특성화 프로세스를 포함한다. 예를 들어, 반도체 특성화 프로세스는 웨이퍼 지오메트리(WG)/패터닝된 웨이퍼 지오메트리(PWG); 두께(t), 굴절률의 실 성분(n) 및 굴절률의 복소 성분(k)을 포함하는 필름 특성(TNK); 및/또는 강도 스펙트럼(IS), 의 변화를 측정할 수 있다.
이제 도 11a를 참조하면, 반도체 생산 프로세스(1100)는 하나 이상의 중간 특성화 프로세스를 포함한다. 예를 들어, 반도체 생산 프로세스(1100)는 간섭계 툴(108) 및/또는 반사-모드 특성화 툴(110)을 통해 수행될 수 있다. 일 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(1100)는 하나 이상의 동시발생 필름 프로세스(1102) 이전에, 한 세트의 하나 이상의 특성화 프로세스(1104)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(1100)는 하나 이상의 동시발생 필름 프로세스(1102) 이후에 한 세트의 하나 이상의 특성화 프로세스(1106)를 포함한다. 이와 관련하여, 하나 이상의 특성화 프로세스(1104, 1106)는 하나 이상의 동시발생 필름 프로세스(1102)가 단일의 특성화 프로세스에서 샘플(104)의 필름 힘/응력에 미치는 전체 효과를 특성화 할 수 있다.
이제 도 1b를 참조하면, 반도체 생산 프로세스(1110)는 하나 이상의 중간 특성화 프로세스를 포함한다. 예를 들어, 반도체 생산 프로세스(1110)는 간섭계 툴(108) 및/또는 반사-모드 특성화 툴(110)을 통해 수행될 수 있다. 일 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(1110)는 하나 이상의 동시발생 필름 프로세스(1102) 이전에 한 세트의 하나 이상의 특성화 프로세스(1112)를 포함한다. 다른 실시형태에서, 반도체 생산 프로세스(1110)는 하나 이상의 동시발생 필름 프로세스(1102)의 각각의 동시발생 필름 프로세스(1102) 이후에 한 세트의 하나 이상의 특성화 프로세스(1114)를 포함한다. 이와 관련하여, 하나 이상의 특성화 프로세스(1112, 1114)는 특성화 프로세스의 증가된 수로 인한 사이클 타임을 희생하면서, 하나 이상의 동시발생 필름 프로세스(1102)의 각각의 동시발생 필름 프로세스(1102)가 개별적으로 샘플(104)의 필름 힘/필름 응력에 미치는 영향을 특성화 할 수 있다.
본 발명의 이점은 반도체 생산 중 프로세스-유도 변위 특성화를 위한 시스템 및 방법을 포함한다. 본 개시의 이점은 또한 반도체 제조 중에 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스, 필름 특성 특성화 프로세스 및/또는 강도 스펙트럼 특성화 프로세스 중 하나 이상을 통해 필름 프로세스에 의해 유도된 IPD 들을 추정하는 것을 포함한다. 본 발명의 이점은 또한 특성화 기술의 통합 및 다중 단계에서 특성화의 후속 제거를 통해 사이클 타임을 개선하고, 단일의 특성화 프로세스를 통해 필름의 다중 스택(multiple stacks of films)에 대한 특성화를 허용하는 것을 포함한다. 본 개시의 이점은 또한 추정된 필름 힘 및/또는 면내 변위에 기초하여 프로세스 툴 및/또는 특성화 툴을 제어하는 것을 포함한다.
이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 최신 기술은 시스템 측면의 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어 구현 간에 차이가 거의 남지 않는 지점까지 발전했다는 것을 인식할 것이다; 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어의 사용은 일반적으로 (특정 상황에서는 하드웨어와 소프트웨어 간의 선택이 중요해질 수 있다는 점에서 항상 그러한 것은 아니지만) 비용 대 효율성 절충을 나타내는 설계 선택이다. 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서에 설명된 프로세스 및/또는 시스템 및/또는 기타 기술이 영향을 받을 수 있는 다양한 비히클(vehicles) (예를 들어, 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어)이 있으며, 선호되는 비히클은 프로세스 및/또는 시스템 및/또는 기타 기술들이 전개되는 전후사정과 함께 변할 것이라는 점을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 구현자가 속도와 정확성이 가장 중요하다고 결정하면 구현자는 주로 하드웨어 및/또는 펌웨어 비히클을 선택할 수 있고; 대안적으로 유연성이 가장 중요하다면, 구현자는 주로 소프트웨어 구현을 선택할 수 있고; 또는 다시 대안으로, 구현자는 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어의 일부 조합을 선택할 수 있다. 따라서, 여기에 설명된 프로세스 및/또는 장치 및/또는 기타 기술이 구현될 수 있는 여러 가능한 비히클이 있으며, 사용되는 임의의 비히클은 비히클이 배치될 상황과 구현자의 특정 관심사(예: 속도, 유연성 또는 예측 가능성)에 따라 달라지는 선택이라는 점에서, 그 어느 것도 본질적으로 다른 것보다 우월하지 않고 그 어느 것도 변할 수 있다. 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 구현의 광학적 측면은 일반적으로 광학-지향(optically-oriented) 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어를 채택할 것임을 인식할 것이다.
본 명세서에 설명된 일부 구현(implementations)에서, 로직 및 유사한 구현은 소프트웨어 또는 다른 제어 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 회로는 여기에 설명 된 다양한 기능을 구현하도록 구성되고 배열된 하나 이상의 전류 경로를 가질 수 있다. 일부 구현에서, 하나 이상의 매체(media)는 그러한 매체가 본 명세서에 설명된 바와 같이 수행하도록 동작할 수 있는 디바이스-검출가능(device-detectable) 명령을 유지하거나 전송할 때 디바이스-검출가능 구현을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 변형에서, 구현은 여기에 설명된 하나 이상의 작업과 관련하여 하나 이상 명령의 수신 또는 전송을 수행하는 등으로, 기존 소프트웨어 또는 펌웨어, 또는 게이트 어레이 또는 프로그래밍 가능한 하드웨어의 수정 또는 업데이트를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 부가하여, 일부 변형에서, 구현은 특수 목적의 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 구성요소 및/또는 특수 목적 구성 요소를 실행하거나 그렇지 않으면 호출하는 범용 구성요소를 포함할 수 있다. 사양(specifications) 또는 다른 구현은 본 명세서에 설명된 바와 같은 유형의(tangible) 전송 매체의 하나 이상의 인스턴스에 의해, 선택적으로 패킷 전송에 의해 또는 그렇지 않으면 다양한 시간에 분산 매체(distributed media)를 통과함으로써 전송될 수있다.
대안적으로 또는 부가적으로, 구현(implementations)은 본 명세서에 설명된 사실상 임의의 기능적 작업의 하나 이상의 발생을 가능하게 하거나, 트리거링하거나, 조정하거나, 요청하거나 또는 달리 발생시키기 위한 특수 목적의 명령 시퀀스 또는 호출 회로를 실행하는 것을 포함할 수 있다. 일부 변형에서, 작동상의 또는 다른 논리적 기술(descriptions)은 여기서 소스 코드로 표현될 수 있고 컴파일되거나 아니면 실행가능한 명령어 시퀀스로 호출될 수 있다. 예를 들어, 일부 상황에서, 구현은 전체적으로 또는 부분적으로 C++ 와 같은 소스 코드 또는 다른 코드 시퀀스에 의해 제공될 수 있다. 다른 구현에서, 상업적으로 이용가능한 및/또는 이 분야의 기술을 사용하는 소스 또는 다른 코드 구현은 하이-레벨 디스크립터 언어로 컴파일/구현/번역/변환될 수 있다(예를 들어, 설명된 기술을 처음에 C, C++, python, Ruby on Rails, Java, PHP, .NET 또는 Node.js 프로그래밍 언어로 구현하고, 이후 상기 프로그래밍 언어 구현을 논리-합성가능 언어 구현, 하드웨어 기술(descriptions) 언어 구현, 하드웨어 설계 시뮬레이션 구현 및/또는 기타 유사한 표현 모드로 변환 함). 예를 들어, 논리 표현(예: 컴퓨터 프로그래밍 언어 구현)의 일부 또는 전부는 Verilog-타입 하드웨어 기술(예를 들어, 하드웨어 기술 언어(Hardware Description Language)(HDL) 및/또는 초고속 집적회로 하드웨어 기술 언어(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Descriptor Language)(VHDL)) 또는 하드웨어를 갖는 물리적 구현을 생성하는데 사용될 수 있는 기타 회로 모델(예: 애플리케이션 특정 집적 회로(Application Specific Integrated Circuit))로 명시될 수 있다. 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 이러한 설명에 비추어 적합한 전송 또는 계산 요소, 재료 공급, 액추에이터 또는 기타 구조를 획득, 구성 및 최적화하는 방법을 인식할 수 있을 것이다.
전술한 상세한 설명은 블록 다이어그램, 흐름도 및/또는 실시예를 사용하여 장치 및/또는 프로세스의 다양한 실시형태를 설명했다. 그러한 블록 다이어그램, 흐름도 및/또는 실시예가 하나 이상의 기능(functions) 및/또는 작업(operations)을 포함하는 한, 그러한 블록 다이어그램, 순서도 또는 실시예 내의 각 기능 및/또는 작업이 광범위한 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 사실상 이들의 조합에 의해 개별적으로 및/또는 집합적으로 구현될 수 있음을 이 기술분야의 당업자는 이해할 수 있을 것이다. 일 실시형태에서, 본 명세서에 설명된 주제의 여러 부분은 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA), 디지털 신호 프로세서(DSP) 또는 다른 통합 포맷을 통해 구현될 수 있다. 그러나, 당업자는 본 명세서에 개시된 실시형태의 일부 측면은 전체적으로 또는 부분적으로 하나 이상의 컴퓨터에서 실행되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램으로서(예를 들어, 하나 이상의 컴퓨터 시스템에서 실행되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램으로서), 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 하나 이상의 프로그램으로서(예를 들어, 하나 이상의 마이크로 프로세서에서 실행되는 하나 이상의 프로그램으로서), 펌웨어로서 또는 사실상 이들의 조합으로서, 집적 회로들에서 동등하게 구현될 수 있는 것과, 회로를 설계하고 및/또는 소프트웨어 및/또는 펌웨어에 대한 코드를 작성하는 것은 본 개시를 고려하여 당업자의 기술 범위 내에 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 또한, 이 기술분야의 기술자는 여기에 설명된 주제의 메커니즘이 다양한 형태의 프로그램 제품으로 배포될 수 있으며, 여기에 설명된 주제의 예시적인 실시형태가 실제 배포를 수행하는데 사용되는 신호 베어링 매체(signal bearing medium)의 특정 타입에 관계없이 적용된다는 것을 이해할 것이다. 신호 베어링 매체의 예로는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 플로피 디스크, 하드 디스크 드라이브, 컴팩트 디스크(CD), 디지털 비디오 디스크(DVD), 디지털 테이프, 컴퓨터 메모리 등과 같은 기록가능한 타입의 매체; 및 디지털 및/또는 아날로그 통신 매체(예를 들어, 광섬유 케이블, 도파관, 유선 통신 링크, 무선 통신 링크(예: 송신기, 수신기, 송신 로직, 수신 로직 등) 등)와 같은 전송 타입 매체, 가 포함된다.
일반적인 의미에서, 이 기술분야의 기술자는 여기에 설명된 다양한 실시형태가 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 및/또는 사실상 이들의 임의의 조합과 같은 광범위한 전기 구성 요소를 갖는 다양한 타입의 전기-기계(electro-mechanical) 시스템; 및 강체, 스프링 또는 비틀림체(torsional bodies), 유압 장치, 전자기적으로 작동되는 장치 및/또는 이들의 임의의 조합과 같은 기계적 힘 또는 운동을 부여할 수 있는 광범위한 구성요소, 에 의해 개별적으로 및/또는 집합적으로 구현될 수 있음을 인식할 것이다. 결과적으로, 여기에서 사용된 "전기-기계 시스템"은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 변환기(transducer)(예를 들어, 액추에이터, 모터, 압전 결정(piezoelectric crystal), MEMS(Micro Electro Mechanical System) 등)와 작동 가능하게 결합된(operably coupled) 전기 회로, 적어도 하나의 개별 전기 회로(electrical circuit)를 갖는 전기 회로(electrical circuitry), 적어도 하나의 집적 회로를 갖는 전기 회로, 적어도 하나의 애플리케이션 특정 집적회로(application specific integrated circuit)를 갖는 전기 회로, 컴퓨터 프로그램에 의해 구성된 범용 컴퓨팅 장치를 형성하는 전기 회로(예: 여기서 설명된 프로세스 및/또는 장치를 적어도 부분적으로 수행하는 컴퓨터 프로그램에 의해 구성된 범용(general purpose) 컴퓨터, 또는 여기에 설명된 프로세스 및/또는 장치를 적어도 부분적으로 수행하는 컴퓨터 프로그램에 의해 구성된 마이크로프로세서), 메모리 디바이스를 형성하는 전기 회로(예: 메모리 형태(예: 랜덤 액세스, 플래시, 읽기전용 등)), 통신 디바이스를 형성하는 전기 회로(예: 모뎀, 통신 스위치, 광학-전기 장비 등), 및/또는 광학 또는 기타 아날로그와 같은, 그에 대한 임의의 비-전기적 아날로그(non-electrical analog thereto), 를 포함한다. 이 기술분야의 기술자는 또한 전기-기계 시스템의 예는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 다양한 소비자 전자 시스템, 의료 기기 및 전동 운송 시스템, 공장 자동화 시스템, 보안 시스템 및/또는 통신/컴퓨팅 시스템과 같은 기타 시스템을 포함하는 것을 이해할 것이다. 이 기술분야의 기술자는 본 명세서에서 사용된 바와 같은 전기-기계(electro-mechanical)가 문맥이 달리 지시할 수 있는 경우를 제외하고는 전기적 및 기계적 작동을 모두 갖는 시스템에 반드시 제한되지 않음을 인식할 것이다.
일반적인 의미에서, 이 기술분야의 기술자는 광범위한 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 및/또는 이들의 임의의 조합에 의해 개별적으로 및/또는 집합적으로 구현될 수 있는 여기에 설명된 다양한 측면이, 다양한 타입의 "전기 회로(electrical circuitry)"로 구성되는 것으로 볼 수 있음을 인식할 것이다. 결과적으로, 본 명세서에서 사용된 "전기 회로(electrical circuitry)"는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 적어도 하나의 개별 전기 회로(electrical circuit)를 갖는 전기 회로, 적어도 하나의 집적 회로를 갖는 전기 회로, 적어도 하나의 애플리케이션 특정 집적회로(application specific integrated circuit)를 갖는 전기 회로, 컴퓨터 프로그램에 의해 구성된 범용 컴퓨팅 장치를 형성하는 전기 회로(예: 여기서 설명된 프로세스 및/또는 장치를 적어도 부분적으로 수행하는 컴퓨터 프로그램에 의해 구성된 범용(general purpose) 컴퓨터, 또는 여기에 설명된 프로세스 및/또는 장치를 적어도 부분적으로 수행하는 컴퓨터 프로그램에 의해 구성된 마이크로프로세서), 메모리 디바이스를 형성하는 전기 회로(예: 메모리 형태(예: 랜덤 액세스, 플래시, 읽기전용 등)), 및/또는 통신 디바이스를 형성하는 전기 회로(예: 모뎀, 통신 스위치, 광학-전기 장비 등), 를 포함한다. 이 기술분야의 기술자는 본 명세서에 설명된 주제가 아날로그 또는 디지털 방식 또는 이들의 일부 조합으로 구현될 수 있음을 인식 할 것이다.
이 기술분야의 기술자는 본 명세서에 설명된 장치 및/또는 프로세스의 적어도 일부가 데이터 프로세싱 시스템에 통합될 수 있음을 인식할 것이다. 이 기술분야의 기술자는 데이터 프로세싱 시스템이 일반적으로 시스템 유닛 하우징, 비디오 디스플레이 디바이스, 휘발성 또는 비 휘발성 메모리와 같은 메모리, 마이크로프로세서 또는 디지털 신호 프로세서와 같은 프로세서, 운영체제, 드라이버, 그래픽 사용자 인터페이스 및 애플리케이션 프로그램과 같은 컴퓨터 엔티티(computational entities), 하나 이상의 상호작용 디바이스(예: 터치 패드, 터치 스크린, 안테나 등) 및/또는 피드백 루프 및 제어 모터(예: 위치 및/또는 속도 감지를 위한 피드백; 구성요소 및/또는 수량을 이동 및/또는 조정하기 위한 제어 모터)를 포함하는 컨트롤 시스템 중 하나 이상을 포함한다는 것을 인식할 것이다. 데이터 프로세싱 시스템은 데이터 컴퓨팅/통신 및/또는 네트워크 컴퓨팅/통신 시스템에서 일반적으로 발견되는 것과 같은 적절한 상업적으로 이용가능한 구성요소를 사용하여 구현될 수 있다.
이 기술분야의 기술자는 본 명세서에 설명된 구성요소(예를 들어, 작업(operations)), 디바이스, 객체(objects) 및 이에 수반되는 논의가 개념적 명료성을 위해 예시로서 사용된 것과 다양한 구성 수정이 고려되는 것을 인식할 것이다. 결과적으로, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 제시된 특정 예시 및 수반되는 논의는 보다 일반적인 클래스를 대표하도록 의도된다. 일반적으로 특정 예시의 사용은 해당 클래스를 대표적으로 나타내기 위한 것이며, 특정 구성요소(예: 작업), 디바이스 및 객체의 불 포함(non-inclusion)이 제한되어서는 안된다.
여기서 사용자(a user)는 단일의 인물(a single figure)로 설명되었지만, 이 분야의 기술자는 문맥이 달리 지시하지 않는 한 상기 사용자가 인간 사용자, 로봇 사용자(예를 들어, 컴퓨터 엔티티) 및/또는 이들의 실질적으로 임의의 조합(예를 들어, 사용자는 하나 이상의 로봇 에이전트에 의해 보조될 수 있음)에 대한 대표적인 표현일 수 있는 것을 이해할 것이다. 이 기술분야의 기술자는, 이러한 용어가 본 명세서에서 사용될 때 문맥에서 달리 지시하지 않는 한, "발신자(sender)" 및/또는 다른 엔티티-지향(entity-oriented) 용어에 대해서도 일반적으로 동일하게 말해질 수 있음을 이해할 것이다.
본 명세서에서 실질적으로 임의의 복수 및/또는 단수 용어의 사용과 관련하여, 이 분야의 기술자는 문맥 및/또는 응용에 적합한 대로 복수에서 단수로 및/또는 단수에서 복수로 번역할 수 있다. 명확성을 위해 다양한 단수/복수 치환(permutations)은 여기서 명시적으로 설명되지 않는다.
여기에 설명된 주제는 때때로 다른 구성요소들 내에 포함되거나, 다른 구성요소들과 연결된, 상이한 구성요소들을 나타낸다. 그와 같이 기술된 아키텍처는 단지 예시일 뿐이며 실제로 동일한 기능을 달성하는 많은 다른 아키텍처가 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 개념적 의미에서, 동일한 기능을 달성하기 위한 구성요소의 임의의 배열은 원하는 기능이 달성되도록 효과적으로 "관련(associated)"된다. 따라서, 특정 기능을 달성하기 위해 여기서 결합된 임의의 두 구성요소는 아키텍처 또는 중간 구성요소에 관계없이 원하는 기능이 달성되도록 서로 "관련된(associated with)" 것으로 볼 수 있다. 마찬가지로, 이와 같이 관련된 임의의 두 구성요소는 원하는 기능을 달성하기 위해 서로 "작동가능하게 연결(operably connected)"또는 "작동가능하게 결합(operably coupled)"된 것으로 볼 수 있으며, 그렇게 관련될 수 있는 임의의 두 구성요소는 원하는 기능을 달성하기 위해 서로 "작동가능하게 결합될 수 있는(operably couplable)" 것으로 볼 수도 있다. 작동가능하게 결합될 수 있는 특정 예는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 물리적으로 결합 가능한(physically mateable) 및/또는 물리적으로 상호작용하는 구성요소, 및/또는 무선으로 상호작용할 수 있는, 및/또는 무선으로 상호작용하는 구성요소, 및/또는 논리적으로 상호작용하는 및/또는 논리적으로 상호작용할 수 있는 구성요소를 포함할 수 있다.
일부 예에서, 하나 이상의 구성요소는 여기에서 "~하도록 구성된(configured to)", "~하도록 구성할 수 있는(configurable to)", "~하게 작동할 수 있는/작동되는(operable/operative to)", "개조된/개조가능한(adapted/adaptable)", "~에 일치하는/일치되는(conformable/conformed to)" 으로 지칭될 수 있다. 이 기술분야의 기술자는 그러한 용어(예를 들어, "~하도록 구성된(configured to)")는 문맥에서 달리 요구하지 않는 한, 일반적으로 활성 상태의 구성요소 및/또는 비활성 상태의 구성 요소 및/또는 대기 상태의 구성 요소를 포함할 수 있음을 인식할 것이다.
본 명세서에서는 발명의 특정 측면이 도시되고 설명되었지만, 본 명세서의 교시에 기초하여 설명된 발명 및 그의 더 넓은 측면을 벗어나지 않고 변경 및 수정이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 명세서에 설명된 발명의 진정한 사상 및 범위 내에 있는 모든 그러한 변경 및 수정을 그 범위 내에 포함할 것이다. 당업자는 일반적으로 본 명세서, 특히 첨부된 청구범위(예를 들어, 첨부된 청구범위의 본문)에서 사용된 용어는 일반적으로 "개방된(open)" 용어로 의도된다(예를 들어, "포함하는(including)"이라는 용어는 "포함하지만 이에 제한되지 않는" 으로 해석될 수 있으며, "가지는(having)"이라는 용어는 "적어도 가지는"으로 해석되어야 하며, "포함한다(includes)"라는 용어는 "포함하지만 이에 제한되지 않는" 등으로 해석되어야 한다)는 것을 이해할 것이다. 도입된 클레임 기재(an introduced claim recitation)의 특정 수가 의도되는 경우, 그러한 의도는 상기 클레임에 명시적으로 기재될 것이며, 그러한 기재가 없는 경우 그러한 의도가 존재하지 않는다는 것을 당업자는 더 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 이해를 돕기 위해, 다음의 첨부된 청구범위는 클레임 기재(claim recitations)를 도입하기 위해 "적어도 하나의(at least one)" 및 "하나 이상의(one or more)" 라는 도입 문구의 사용을 포함할 수 있다. 그러나 이러한 문구의 사용은, 부정관사 "하나의(a)" 또는 "하나의(an)"에 의한 클레임 기재의 도입이 그와 같이 도입된 클레임 기재를 포함하는 임의의 특정 클레임을 그러한 기재를 단지 하나만 포함하는 클레임들로 제한하는 것을 의미하는 것으로 해석되어서는 안된다, 동일한 클레임이 도입 문구 "하나 이상의" 또는 "적어도 하나의" 및 "하나의(a)" 또는 "하나의(an)"와 같은 부정관사를 포함하는 경우에도 그러하다(예: "하나의(a)" 및/또는 "하나의(an)"는 일반적으로 "적어도 하나의(at least one)" 또는 "하나 이상(one or more)"을 의미하는 것으로 해석되어야 함); 클레임 기재를 도입하는데 사용되는 정관사의 사용에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 도입된 클레임 기재의 특정 수가 명시적으로 기재되는 경우라도, 당업자는 그러한 기재가 일반적으로 적어도 상기 기재된 수를 의미하는 것으로 해석되어야 한다는 것을 인식할 것이다(예를 들어, 다른 한정어가 없이 "두 개의 기재(two recitations)"라는 기재(bare recitation)는 일반적으로 적어도 두 개의 기재(at least two recitations) 또는 두 개 이상의 기재(two or more recitations)를 의미함). 또한, "A, B 및 C 중 적어도 하나 등"과 유사한 컨벤션(convention)이 사용되는 경우 일반적으로 그러한 구성은 당업자가 상기 컨벤션을 이해하는 의미로 의도된다(예를 들어, "A, B 및 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은, A 단독, B 단독, C 단독, A와 B를 함께, A와 C를 함께, B와 C를 함께, 및/또는 A, B 및 C를 함께 등으로 가지는 시스템을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다). "A, B 또는 C 중 적어도 하나, 등"에 유사한 컨벤션이 사용되는 경우, 일반적으로 그러한 구성은 당업자가 상기 컨벤션을 이해하는 의미로 의도된다(예를 들어, "A, B 또는 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은 A 단독, B 단독, C 단독, A와 B를 함께, A와 C를 함께, B와 C를 함께, 및/또는 A, B 및 C를 함께 등으로 가지는 시스템을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다). 또한, 일반적으로 설명, 청구범위 또는 도면에서 두 개 이상의 대체가능한(alternative) 용어를 나타내는 분리성(disjunctive) 단어 및/또는 구는, 문맥에서 달리 지시하지 않는 한, 그 용어들 중 하나(one of the terms), 용어들 중 하나(either of the terms), 또는 두 용어 모두(both terms)를 포함할 수 있는 가능성을 고려하는 것으로 이해되어야 한다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 예를 들어, "A 또는 B" 라는 문구는 일반적으로 "A" 또는 "B" 또는 "A 및 B"의 가능성을 포함하는 것으로 이해될 것이다.
첨부된 청구범위와 관련하여, 이 기술분야의 기술자는 그 안에 기재된 작업들(operations)이 일반적으로 임의의 순서로 수행될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 다양한 작업 흐름이 시퀀스(들)로 표현되지만, 다양한 작업들은 예시된 순서와 다른 순서로 수행될 수 있거나 동시에 수행될 수 있음이 이해되어야 한다. 그러한 대체(alternate) 순서의 예는 문맥이 달리 지시하지 않는 한, 중첩(overlapping), 삽입(interleaved), 중단(interrupted), 재정렬(reordered), 증분(incremental), 예비(preparatory), 보충(supplemental), 동시(simultaneous), 역의(reverse) 또는 기타 변형 순서를 포함할 수 있다. 더욱이, "~에 반응하는(responsive to)", "~에 관련된(related to)" 또는 기타 과거형 형용사와 같은 용어는 일반적으로 문맥에서 달리 지시하지 않는 한 이러한 변형을 배제하려는 의도가 없다.
본 발명의 특정 실시형태가 설명되었지만, 본 발명의 다양한 수정 및 실시형태가 전술한 개시의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 이 분야의 기술자에 의해 이루어질 수 있음이 명백하다. 본 개시 및 그에 수반되는 많은 이점이 전술한 설명에 의해 이해될 것이며, 개시된 주제를 벗어나지 않거나 이의 모든 실질적인 이점들을 희생하지 않고서, 구성 요소의 형태, 구성 및 배열에 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 설명된 형태는 단지 예시적인 것이며, 다음의 청구범위는 그러한 변경을 포괄하고 포함하는 것을 의도한다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 제한되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 시스템으로서,
    컨트롤러를 포함하며,
    상기 컨트롤러는 하나 이상의 프로세서 및 하나 이상의 프로그램 명령어 세트를 저장하도록 구성된 메모리를 포함하고, 상기 하나 이상의 프로세서는 상기 하나 이상의 프로그램 명령어 세트를 실행하도록 구성되며, 상기 하나 이상의 프로그램 명령어 세트는, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금,
    반도체 웨이퍼 상의 적어도 하나의 개별(discrete) 후면 필름 증착 프로세스 이전에 하나 이상의 특성화(characterization) 서브-시스템을 통해 적어도 제1 특성화 프로세스를 수행하고;
    상기 반도체 웨이퍼 상의 상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스 이후에 상기 하나 이상의 특성화 서브-시스템을 통해 적어도 추가적인 특성화 프로세스를 수행하고;
    상기 적어도 제1 특성화 프로세스 및 상기 적어도 추가적인 특성화 프로세스에 기초하여, 상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스를 통해 상기 반도체 웨이퍼 상에 증착된 적어도 하나의 개별 후면 필름에 대해 필름 힘(film force) 또는 하나 이상의 면내 변위(in-plane displacements) 중 적어도 하나를 결정하고; 및
    하나 이상의 제조 프로세스의 성능을 개선하기 위해 피드 포워드 루프 또는 피드백 루프 중 적어도 하나를 통해 적어도 하나의 프로세스 툴에 상기 필름 힘 또는 상기 하나 이상의 면내 변위 중 적어도 하나를 제공하게
    하도록 구성되고,
    상기 적어도 제1 특성화 프로세스 또는 상기 적어도 추가적인 특성화 프로세스 중 적어도 하나는, 하나 이상의 필름 특성(film property) 특성화 프로세스 또는 하나 이상의 강도 스펙트럼(intensity spectra) 특성화 프로세스 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하나 이상의 필름 특성 특성화 프로세스는, 상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스를 통해 상기 반도체 웨이퍼 상에 증착된 상기 적어도 하나의 개별 후면 필름의 두께, 굴절률의 실 성분(real component), 또는 상기 굴절률의 복소 성분(complex component) 중 적어도 하나를 특성화 하도록 구성되는 것인, 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 하나 이상의 특성화 서브-시스템은, 상기 반도체 웨이퍼 상에 상기 하나 이상의 필름 특성 특성화 프로세스 또는 상기 하나 이상의 강도 스펙트럼 특성화 프로세스 중 적어도 하나를 수행하도록 구성된 적어도 하나의 반사-모드 특성화 툴을 포함하는 것인, 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 적어도 제1 특성화 프로세스 및 상기 적어도 추가적인 특성화 프로세스는 상기 반도체 웨이퍼 상의 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리(geometry) 특성화 프로세스를 더 포함하는 것인, 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 하나 이상의 특성화 서브-시스템은 상기 반도체 웨이퍼 상의 상기 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스를 수행하도록 구성된 적어도 하나의 간섭계 툴을 포함하는 것인, 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 적어도 하나의 반사-모드 특성화 툴 및 상기 적어도 하나의 간섭계 툴은 상기 특성화 서브-시스템 내의 통합된 특성화 툴인 것인, 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 적어도 하나의 반사-모드 특성화 툴 및 상기 적어도 하나의 간섭계 툴은 상기 특성화 서브-시스템 내의 독립형(stand-alone) 특성화 툴인 것인, 시스템.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세스 툴은 상기 반도체 웨이퍼 상에 상기 하나 이상의 제조 프로세스를 수행하도록 구성되는 것인, 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세스 툴은 상기 반도체 웨이퍼 상에 하나 이상의 개별 전면 필름 증착 프로세스를 수행하도록 구성된 적어도 하나의 필름 증착 툴을 포함하는 것인, 시스템.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세스 툴은 상기 반도체 웨이퍼 상에 하나 이상의 개별 후면 필름 증착 프로세스를 수행하도록 구성된 적어도 하나의 필름 증착 툴을 포함하는 것인, 시스템.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세스 툴은 상기 반도체 웨이퍼 상에 하나 이상의 리소그래피 프로세스를 수행하도록 구성된 적어도 하나의 리소그래피 툴을 포함하는 것인, 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 하나 이상의 프로그램 명령어 세트는 또한, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금,
    상기 적어도 제1 특성화 프로세스 또는 상기 적어도 추가적인 특성화 프로세스의 성능을 향상시키기 위해 상기 피드 포워드 루프 또는 상기 피드백 루프 중 적어도 하나를 통해 상기 하나 이상의 특성화 서브-시스템에 상기 필름 힘 또는 상기 하나 이상의 면내 변위 중 적어도 하나를 제공하게 하도록 구성된 것인, 시스템.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 하나 이상의 프로그램 명령어 세트는, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금,
    상기 하나 이상의 리소그래피 프로세스 중 적어도 하나 이전에 상기 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스 중 적어도 하나를 수행; 및
    상기 하나 이상의 리소그래피 프로세스 중 적어도 하나 이후에 그리고 상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스 이전에, 상기 하나 이상의 필름 특성 특성화 프로세스 중 적어도 하나를 수행,
    하는 것을 포함하는, 상기 적어도 제1 특성화 프로세스
    를 수행하고; 및
    상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스 이후에 그리고 적어도 상기 하나 이상의 리소그래피 프로세스의 추가 이전에, 상기 하나 이상의 필름 특성 특성화 프로세스 중 적어도 하나를 수행; 및
    상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스 이후에 그리고 상기 적어도 상기 하나 이상의 리소그래피 프로세스의 상기 추가 이전에, 추가적인 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스를 수행,
    하는 것을 포함하는, 상기 적어도 추가적인 특성화 프로세스
    를 수행하게 하도록 구성된 것인, 시스템.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 하나 이상의 프로그램 명령어 세트는, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금,
    상기 하나 이상의 리소그래피 프로세스 중 적어도 하나 이전에 상기 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스 중 적어도 하나를 수행; 및
    상기 하나 이상의 리소그래피 프로세스 중 적어도 하나 이후에 및 상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스 이전에, 상기 하나 이상의 강도 스펙트럼(intensity spectra) 특성화 프로세스 중 적어도 하나를 수행,
    하는 것을 포함하는, 상기 적어도 제1 특성화 프로세스
    를 수행하고; 및
    상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스 이후에 그리고 적어도 상기 하나 이상의 리소그래피 프로세스의 추가 이전에, 상기 하나 이상의 강도 스펙트럼 특성화 프로세스 중 적어도 하나를 수행; 및
    상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스 이후에 그리고 상기 적어도 상기 하나 이상의 리소그래피 프로세스의 상기 추가 이전에, 추가적인 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스를 수행,
    하는 것을 포함하는, 상기 적어도 추가적인 특성화 프로세스
    를 수행하게 하도록 구성된, 시스템.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 하나 이상의 프로그램 명령어 세트는, 상기 하나 이상의 프로세서로 하여금,
    상기 하나 이상의 리소그래피 프로세스 중 적어도 하나 이전에 상기 하나 이상의 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스 중 적어도 하나를 수행,
    하는 것을 포함하는, 상기 적어도 제1 특성화 프로세스
    를 수행하고; 및
    상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스 이후에 및 적어도 상기 하나 이상의 리소그래피 프로세스의 추가 이전에, 상기 하나 이상의 필름 특성 특성화 프로세스 또는 상기 하나 이상의 강도 스펙트럼 특성화 프로세스 중 적어도 하나를 수행; 및
    상기 적어도 하나의 개별 후면 필름 증착 프로세스 이후에 및 상기 적어도 상기 하나 이상의 리소그래피 프로세스의 상기 추가 이전에, 추가적인 웨이퍼 지오메트리 특성화 프로세스를 수행,
    하는 것을 포함하는, 상기 적어도 추가적인 특성화 프로세스
    를 수행하게 하도록 구성된, 시스템.
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