KR20210109655A - 통합된 웨이퍼 보우 측정들 - Google Patents

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라잔 아오라
마이클 소우자
웨인 탕
야스진 카보우즈
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램 리써치 코포레이션
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Abstract

일부 예들에서, 웨이퍼 보우 측정 시스템은: 측정 유닛에 지지된 측정 웨이퍼에 회전 운동을 부여하기 위한 웨이퍼 지지 어셈블리; 광학 센서; 광학 센서를 캘리브레이팅하기 위한 캘리브레이션 표준기; 광학 센서에 선형 운동 방향을 부여하기 위한 선형 스테이지 액추에이터; 측정 유닛에 지지된 측정 웨이퍼의 센터링을 결정하기 위한 웨이퍼 센터링 센서; 및 측정 유닛에 지지된 측정 웨이퍼의 정렬을 결정하기 위한 웨이퍼 정렬 센서를 포함하는 측정 유닛을 포함한다.

Description

통합된 웨이퍼 보우 측정들
본 명세서에 개시된 주제는 반도체 및 관련 산업들에 사용된 장비에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는 통합된 웨이퍼 보우 (bow) 측정들에 관한 것이고, 일 예에서 광학 센서를 사용하는 웨이퍼 보우 측정에 관한 것이다.
본 명세서에 제공된 배경기술 기술 (description) 은 본 개시의 맥락을 일반적으로 제시할 목적이다. 이 배경기술 섹션에 기술된 정도의 본 명세서에 명명된 발명자들의 업적, 뿐만 아니라 출원 시 종래 기술로서 달리 인증되지 않을 수도 있는 본 기술의 양태들은 본 개시에 대한 종래 기술로서 명시적으로나 암시적으로 인정되지 않는다.
플라즈마 프로세싱의 발전들은 반도체 산업의 성장을 촉진했다. 보통, 복수의 반도체 디바이스들은 단일 프로세싱된 웨이퍼 (즉, 기판) 로부터 절단된 다이들로부터 생성될 수도 있다. 웨이퍼를 프로세싱하기 위한 대부분의 레시피들은 웨이퍼가 평면형이라고 가정하기 때문에, 비평면형 웨이퍼 (예를 들어, 보우를 갖는 웨이퍼) 는 결함이 있는 반도체 디바이스들이 생성될 수도 있는 변동들을 유발할 수도 있다.
웨이퍼 보우의 정도는 보통 웨이퍼 응력의 정도를 나타낸다. 고 보우 웨이퍼들은 리소그래피에서 척킹 실패들을 유발할 수도 있다. 이상적인 상황에서, 웨이퍼는 완벽하게 평면형이다. 그러나, 대부분의 웨이퍼들은 약간의 보우 및/또는 범프 (bump) 를 갖는 경향이 있어서, 웨이퍼가 비평면형이 되게 한다. 웨이퍼의 비평탄도는 웨이퍼의 원래 형상으로 인한 것일 수도 있고 그리고/또는 하나 이상의 증착 단계들 동안 웨이퍼 상에 증착될 수도 있는 막에 대한 응력 (예를 들어, 기계적 응력) 의 결과일 수도 있다. 일부 예들에서, 웨이퍼가 너무 비평면형이면, 웨이퍼는 사용할 수 없는 것으로 간주될 수도 있고, 폐기될 수도 있다.
에칭 또는 증착과 같은 특정한 프로세싱 단계들 동안, 웨이퍼의 구성을 아는 것은 에칭의 양을 정확하게 결정하고 프로세싱 챔버 내의 전극이 우발적으로 웨이퍼와 접촉하여 웨이퍼에 손상을 유발하고 그리고/또는 전극에 손상을 유발하는 것을 방지하기 위해 중요할 수도 있다. 이는 웨이퍼 보우에 민감할 수도 있는 프로세싱 챔버에 대해 특히 사실이다. 일 예에서, 베벨 에칭기는 상부 전극이 웨이퍼의 에지 (예를 들어, 베벨) 를 따라 에칭하기 위해 웨이퍼에 매우 근접하게 올 수도 있기 때문에 웨이퍼 보우에 특히 민감할 수도 있다.
베벨 에칭기에서, 상부 전극과 웨이퍼 사이의 갭은 약 0.35 ㎜일 수도 있다. 그러나, 웨이퍼 보우는 0.25 ㎜만큼 클 수도 있다. 따라서, 웨이퍼 보우가 정확하게 식별되지 않으면, 상부 전극은 우발적으로 웨이퍼와 접촉할 수도 있고, 이에 따라 웨이퍼 및/또는 상부 전극에 손상들을 유발한다. 이에 더하여, 프로세스 모듈 내로 도입될 수도 있는 플라즈마의 양은 또한 실제 갭을 아는 것에 종속될 수도 있기 때문에, 갭을 정확하게 식별할 수 없는 것은 프로세싱에 변동을 유발할 수도 있다.
따라서, 에칭이 웨이퍼 상에서 수행될 수도 있기 전에, 웨이퍼 보우의 정도를 결정하기 위해 측정들이 수행되어야 할 수도 있다. 그러나, 인라인 (in-line) 측정들은 일반적으로 증착 프로세스 동안 취해지지 않는다. 따라서, 측정 데이터는 웨이퍼 보우의 정도를 결정하기 위해 에칭 프로세스로 피딩 (feed) 가능하지 않을 수도 있다. 대신, 독립형 계측 툴들이 웨이퍼 보우의 측정값을 결정하기 위해 채용될 수도 있다. 그러나, 독립형 계측 툴들은 보통 특성화 측정을 수행하기 위해 채용된다. 즉, 웨이퍼 각각은 웨이퍼에 대한 웨이퍼 보우를 결정하기 위해 측정되지 않는다. 대신, 샘플이 웨이퍼들의 클러스터를 특성화할 수도 있는 웨이퍼 보우의 타입을 결정하도록 취해질 수도 있다. 이에 더하여, 독립형 계측 툴들이 인 시츄 (in-situ) 또는 인라인도 아니기 때문에, 측정 데이터는 보통 데이터로 하여금 베벨 에칭기와 같은 또 다른 툴로 쉽게 피드포워드되게 하는 포맷이 아니다.
인 시츄 측정을 가능하게 하도록 채용된 방법은 웨이퍼 보우를 측정하기 위해 프로세스 모듈 내에 계측 툴을 포함하는 것이다. 일 예에서, 웨이퍼 보우의 측정들은 웨이퍼가 프로세싱 모듈 내에서 정전 척 상에 있는 동안, 에칭 프로세스가 시작되기를 기다리는 동안 취해질 수도 있다. 이 측정을 수행하는 일 방법은 웨이퍼에 걸쳐 광의 빔을 비추는 단계 및 상부 전극과 웨이퍼 사이의 갭을 감소시키기 위해 프로세싱 모듈의 상부 전극이 하강될 때 광 휘도의 레벨을 측정하는 단계를 포함한다. 상부 전극의 하강은 미리 결정된 양의 광이 더 이상 검출되지 않을 때 중단된다. 이 때, 상부 전극은 웨이퍼에 매우 근접하지만 아직 웨이퍼와 접촉하지 않는 것으로 결정된다.
상부 전극이 웨이퍼와 접촉하도록 근접할 수도 있는 지점을 식별하는 것의 목적은 전극과 웨이퍼 사이의 최소 거리를 결정하여, 웨이퍼의 높이를 식별하는 것이다. 불행히도, 취해지는 측정값들은 단일 지점에 국부적이다. 따라서, 측정값들은 웨이퍼의 실제 높이가 아닐 수도 있다.
현재 독립형 기술은 TpT (웨이퍼들이 하나씩 (point by point) 측정됨) 에 의해 제한되거나 300 ㎛ 미만의 측정 범위를 가지므로, 프로세스 제어에 적합하지 않다. 또한, 독립형 시스템들은 핫 웨이퍼들을 측정하도록 설계되지 않았고, 따라서 실시간 측정들에 적합하지 않다. 웨이퍼 보우 보상은 일부 예들에서 예를 들어, 증착 툴을 사용하여 보우된 웨이퍼의 후면 상에 막을 증착함으로써 수행될 수 있지만, 이는 대량 제작 시 실시간으로 적절한 보우 보상을 제공하지 않는다.
우선권 주장
본 출원은 2019년 1월 25일에 출원된, 명칭이 "Integrated Wafer Bow Measurements"인, Arora 등의 미국 특허 출원 번호 제 62/796,963 호의 우선권의 이점을 주장하고, 이는 전체가 본 명세서에 참조로서 인용된다.
일부 예들에서, 레이저 삼각 측량-기반 거리 센서와 같은 광학 센서가 증착 툴과 같은 기판 (예를 들어, 웨이퍼) 프로세싱 툴의 프론트 엔드 상에 통합된다. 선형 스테이지 및 회전 스테이지의 조합을 사용하여, 광학 센서는 목표된 방식으로 웨이퍼 표면을 스캔하고, 웨이퍼 보우 (bow) 가 측정된다. 통합된 광학 센서로부터의 실시간 웨이퍼 보우 측정들은 증착 툴에 대한 프로세스 모니터링 및 제어를 확립하도록 사용된다.
일부 예들에서, 웨이퍼 보우 측정 시스템은: 측정 유닛에 지지된 측정 웨이퍼에 회전 운동을 부여하기 위한 웨이퍼 지지 어셈블리; 광학 센서; 광학 센서를 캘리브레이팅하기 (calibrate) 위한 캘리브레이션 표준기 (calibration standard); 광학 센서에 선형 운동 방향을 부여하기 위한 선형 스테이지 액추에이터; 측정 유닛에 지지된 측정 웨이퍼의 센터링을 결정하기 위한 웨이퍼 센터링 센서; 및 측정 유닛에 지지된 측정 웨이퍼의 정렬을 결정하기 위한 웨이퍼 정렬 센서를 포함하는 측정 유닛을 포함한다.
일부 예들에서, 웨이퍼 센터링 센서는 측정 유닛에 지지된 측정 웨이퍼의 능동 센터링을 위한 액추에이터를 포함한다.
일부 예들에서, 웨이퍼 지지 어셈블리는 웨이퍼 정렬 척을 포함한다.
일부 예들에서, 웨이퍼 보우 측정 시스템은 기준 웨이퍼 유닛을 더 포함한다.
일부 예들에서, 기준 웨이퍼 유닛은 일련의 상이한 기준 웨이퍼들을 수용하기 위한 복수의 슬롯들을 포함한다.
일부 예들에서, 일련의 상이한 기준 웨이퍼들은 측정 유닛에 지지된 측정 웨이퍼에 대한 측정 제어 기준들의 범위를 제공한다.
일부 예들에서, 웨이퍼 보우 측정 시스템은 복수의 측정 유닛들 및 적어도 하나의 기준 웨이퍼 유닛을 더 포함한다.
일부 예들에서, 웨이퍼 보우 측정 시스템은 웨이퍼 프로세싱 툴과 통합된다.
일부 예들에서, 캘리브레이션 표준기는 시간에 따른 웨이퍼 보우 측정값의 이탈 (stray) 을 검출하기 위해 광학 센서에 의해 스캔 가능한 적어도 하나의 미리 측정된 피처 또는 패싯 (facet) 을 포함한다.
일부 예들에서, 스캔 가능한 피처 또는 패싯은 웨이퍼 두께에 대한 프록시로서 역할하도록 쐐기형 은 코팅된 확산 광학 평면 (wedge shaped silver coated diffused optical flat) 을 포함한다.
일부 예들에서, 캘리브레이션 표준기는 시간에 따른 웨이퍼 보우 측정값의 이탈을 검출하기 위해 광학 센서에 의해 스캔 가능한 복수의 단차들 (steps) 을 포함한다.
일부 예들에서, 웨이퍼 보우 측정 시스템은 온도 센서 또는 습도 센서를 더 포함하고, 그리고 일련의 상이한 기준 웨이퍼들에서 기준 웨이퍼의 선택은 온도 센서 또는 습도 센서로부터 도출된 데이터에 기초한다.
일부 예들에서, 웨이퍼 보우 측정 시스템은 방진 (vibration isolation) 메커니즘 또는 마운트를 더 포함한다.
일부 예들은 웨이퍼 프로세싱 모듈을 포함하는 웨이퍼 프로세싱 스트림에서 웨이퍼의 웨이퍼 보우를 측정하는 방법을 포함하고, 방법은: 웨이퍼 보우 측정 시스템을 웨이퍼 프로세싱 모듈과 통합하는 단계; 웨이퍼 보우 측정 시스템에 의한 웨이퍼 보우 측정을 위해 웨이퍼 프로세싱 스트림으로부터 웨이퍼를 추출하는 단계; 웨이퍼 보우 측정 시스템에 의해 도출된 웨이퍼 보우 측정에 기초하여 웨이퍼 프로세싱 스트림의 파라미터를 조정하는 단계; 및 측정 웨이퍼를 웨이퍼 프로세싱 스트림에 다시 배치하는 단계를 포함한다.
일부 예들에서, 예시적인 방법에서 사용된 웨이퍼 보우 측정 시스템은 측정 유닛을 포함하고, 측정 유닛은, 측정 유닛에 지지된 측정 웨이퍼에 회전 운동을 부여하기 위한 웨이퍼 지지 어셈블리; 광학 센서; 광학 센서를 캘리브레이팅하기 위한 캘리브레이션 표준기; 광학 센서에 선형 운동 방향을 부여하기 위한 선형 스테이지 액추에이터; 측정 유닛에 지지된 측정 웨이퍼의 센터링을 결정하기 위한 웨이퍼 센터링 센서; 및 측정 유닛에 지지된 측정 웨이퍼의 정렬을 결정하기 위한 웨이퍼 정렬 센서를 포함한다.
본 개시의 추가 적용 가능성의 영역들은 상세한 기술, 청구항들, 및 도면들로부터 명백해질 것이다. 상세한 기술 및 구체적인 예들은 단지 예시의 목적들을 위해 의도되고, 본 개시의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
일부 실시 예들은 첨부한 도면들의 도면들에 제한이 아니라 예로서 예시된다.
도 1은 예시적인 실시 예들에 따른, 상이한 타입들의 웨이퍼 보우의 개략적인 어레이를 도시한다.
도 2 및 도 3은 예시적인 실시 예에 따른, 웨이퍼 보우 측정 시스템을 위한 예시적인 측정 유닛의 화도 (pictorial view) 및 측면도를 각각 도시한다.
도 4는 예시적인 실시 예에 따른, 기준 웨이퍼 유닛의 화도를 도시한다.
도 5는 예시적인 실시 예에 따른, 웨이퍼 보우 측정 시스템의 컴포넌트들의 화도를 도시한다.
도 6은 예시적인 실시 예에 따른, 예시적인 웨이퍼 보우 측정 시스템을 도시한다.
도 7은 예시적인 실시 예들에 따른, 한 쌍의 측정 유닛들을 도시한다.
도 8은 예시적인 실시 예에 따른 측정 시스템을 도시한다.
도 9 및 도 10은 예시적인 실시 예에 따른, 캘리브레이션 표준기의 개략적인 화도 및 단면도를 도시한다.
도 11은 예시적인 실시 예에 따른, 잡음 차감 동작의 동작들을 나타내는 개략도를 도시한다.
도 12 및 도 13은 예시적인 실시 예에 따른, 기준 웨이퍼 유닛의 일부 내부 컴포넌트들의 개략적인 화도 및 단면도를 도시한다.
도 14 및 도 15는 예시적인 실시 예에 따른, 측정 유닛의 화도들을 도시한다.
도 16은 예시적인 실시 예들에 따른, 웨이퍼 보우 측정 방법의 예시적인 그래프로 나타낸 결과들을 도시한다.
도 17은 예시적인 실시 예들에 따른, 웨이퍼 보우 측정 방법의 동작들을 도시한다.
도 18은 예시적인 실시 예들에 따른, 복수의 단차 및 복수의 인터페이스 캘리브레이션 표준기들의 양태들의 개략적인 화도 및 단면도를 도시한다.
도 19는 예시적인 실시 예들에 따른, 샘플링 방법의 예시적인 동작들의 양태들을 도시한다.
도 20은 예시적인 실시 예에 따른, 웨이퍼 보우 측정 시스템을 위한 배열 또는 구성을 도시한다.
이하의 기술 (description) 은 본 발명의 예시적인 실시 예들을 구현하는 시스템들, 방법들, 기법들, 인스트럭션 시퀀스들, 및 컴퓨팅 머신 프로그램 제품들을 포함한다. 이하의 기술에서, 설명의 목적들을 위해, 예시적인 실시 예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 수많은 구체적 상세들이 제시된다. 그러나, 당업자들에게 본 실시 예들이 이들 구체적 상세들 없이 실시될 수도 있다는 것이 분명할 것이다.
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일반적인 배경 기술로서, 반도체들은 보통 정제된 반도체 재료의 웨이퍼-두께 (wafer-thin) 슬라이스로서 시작된다. 보통 이들 웨이퍼들은 재료를 가열하고, 성형하고 (mold), 그리고 이를 작고 매끄러운 웨이퍼들로 절단하고 연마하도록 프로세싱함으로써 생성된다.
증착 페이즈 (phase) 에서, 준비된 웨이퍼들은 세정되고, 가열되고, 그리고 확산로 (diffusion furnace) 내에서 순수 산소에 노출된다. 이는 웨이퍼의 표면 상에 균일한 실리콘 다이옥사이드 막을 생성하는 반응을 발생시킨다.
마스킹 페이즈 (또한 포토리소그래피 (photolithography) 또는 포토-마스킹 (photo-masking) 으로 지칭됨) 에서, 이 프로세스는 웨이퍼의 일 영역을 보호하는 한편 다른 영역은 작업된다. 웨이퍼의 일 부분에 감광성 (light-sensitive) 막을 도포한 후, 이어서 강한 광 (intense light) 이 마스크를 통해 감광성 막 상에 투사되고, 마스크 패턴을 갖는 막을 노출시킨다.
에칭 페이즈에서, 제조자들은 남아 있는 막 패턴을 경화시키기 위해 웨이퍼를 소성하고 (bake), 이어서 경화된 막에 의해 커버되지 않은 영역들을 침식시키도록 (eat away) 화학적 용액에 노출시킨다. 이 단계 후에, 막은 제거되고, 웨이퍼는 적절한 이미지 전사를 보장하기 위해 검사된다. 반도체 제조 프로세스에서 도핑, 증착 및 도금 페이즈들이 이어질 수도 있다.
일부 예들에서, 웨이퍼 보우 (bow) 측정 시스템이 웨이퍼 얼라이너 (aligner) 와 통합되고 웨이퍼 증착 툴의 프론트 엔드 상에 장착된 광학 거리 센서 (예를 들어, ± 2000 ㎛ 영역에서 큰 측정 범위를 갖는 레이저 삼각 측량 센서) 를 포함한다. 다른 통합 배열들이 가능하다. 선형 스테이지 및 회전 스테이지의 조합을 사용하여, 센서는 웨이퍼 표면에 대한 상대적인 거리들을 측정하고, 웨이퍼 형상 또는 보우가 계산되거나 도출된다. 총 측정 시간은 실시간 적용 가능성을 허용하는 일부 예들에서 2 초 미만이 소요될 수도 있다. 통합된 웨이퍼 보우 측정 시스템으로부터의 실시간 웨이퍼 보우 측정들은 웨이퍼 증착 또는 보우 보상 툴에 대한 프로세스 모니터링 및 제어를 확립하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 이 접근법은 에칭 모듈, 스트립과 세정 모듈, 및 계측 모듈과 같은 다른 웨이퍼 프로세싱 툴들에 적용될 수도 있다.
예시적인 웨이퍼 보우 측정 시스템은: 목표된 방식으로 웨이퍼를 스캔하기 위해 웨이퍼, 선형 운동 축 및 회전 운동 축 (또는 센서 이동 경로들) 에 대한 상대적인 거리를 측정하는 광학 거리 센서, 웨이퍼 및 웨이퍼의 환경 상태 (예를 들어, 웨이퍼 온도, 주위 (ambient) 온도, 주위 습도 센서, 가속도계, 센서 온도 측정값, 또는 웨이퍼 기준 (노치) 정렬 센서) 를 모니터링하기 위한 센서들의 일 세트를 포함하는 측정 유닛을 포함할 수도 있다. 다른 환경 센서들 또는 측정들이 가능하다. 환경 보상 계수는 환경 센서들에서 취해진 측정들에 기초하여 적용될 수도 있다.
예시적인 웨이퍼 보우 측정 시스템은 또한 상이한 기준 웨이퍼들을 수용하는 기준 웨이퍼 유닛을 포함할 수도 있다. 특정한 기준 웨이퍼 측정값은 미가공 웨이퍼 측정값으로부터 감산될 (또는 인수로 포함될) 수도 있다. 일부 예들에서, 기준 웨이퍼 측정값들은 기계적 컴포넌트 잡음 및 중력 관련 웨이퍼 처짐 (sag) 또는 웨이퍼 얼라이너 핑거프린트 (fingerprint) 의 영향들의 보상 또는 감소를 허용할 수도 있다. 웨이퍼 보우 측정 시스템은 또한 센서 정확도 및 상태를 체크하기 위해 통합된 캘리브레이션 표준기 (calibration standard) 를 포함할 수도 있다. 일부 예들에서, 캘리브레이션 표준기는 측정 유닛에서 웨이퍼 옆에 장착되고, 웨이퍼 스캔 동안 또는 주기적인 인터벌들로 캘리브레이션 목적들을 위해 측정될 수 있다. 일부 예들에서, 웨이퍼 보우 측정 시스템은 환경 센서 및 광학 센서와 통신할 수 있고 웨이퍼 보우를 계산하거나 도출할 수 있는 제어기를 포함한다.
예시적인 프로세스 플로우에서, 웨이퍼들은 노치 정렬 및 웨이퍼 보우 측정 모두를 위해 측정 유닛의 보우 계측 스테이션으로 프로세싱 전 및/또는 프로세싱 후 이송된다. 측정은 웨이퍼 증착 툴에서 프로세스 모니터링 및 제어를 확립하도록 사용될 수 있다. 일부 프로세스 예들은 사전 프로세싱된 웨이퍼 보우 값들이 인입되는 웨이퍼 보우 변동을 제어하기 위해 증착 툴의 프로세스 모듈로 피드포워드되는 (feedforward) "피드포워드" 기반일 수도 있다. 다른 프로세스 예들은 사전 프로세싱된 데이터 및 측정 후 데이터가 다음 동작들: 프로세스 모듈 품질 평가, 웨이퍼 탈선 (excursion) 검출 (또는 사양 미준수), 시간에 따른 프로세스 모듈 드리프트에 대한 보상, 챔버 축적, 및 다른 동작들에 사용될 수 있는 "피드백" 기반이다. 타깃 보우 값이 달성되지 않는 경우에, 웨이퍼들은 목표된 보우 보상을 달성하기 위해 프로세스 모듈로 재라우팅될 수 있다.
일부 예들에서, 광 삼각 측량 센서를 사용하는 대신, 색채 공초점 (chromatic confocal), 또는 공초점 간섭-기반 센서, 또는 인덕턴스 센서, 또는 용량성 센서가 웨이퍼 보우 측정값들을 취하기 위해 사용될 수도 있다. 복수의 센서들의 조합이 또한 사용될 수도 있다.
도 1을 참조하면, 상이한 타입들의 웨이퍼 보우의 어레이 (100) 가 도시된다. 엘리먼트 (102) 는 포지티브 보우 타입을 도시하고, 엘리먼트 (104) 는 네거티브 보우 타입을 도시하고, 그리고 엘리먼트 (106) 는 새들 (saddle) 형상을 도시한다. 선형 운동 및 회전 운동의 조합들을 포함하는 상이한 측정 스킴들 (108) 이 어레이 (100) 에 도시된 보우 타입들을 측정하도록 채용될 수도 있다. 이하에 더 논의된 측정 유닛의 광학 센서는 웨이퍼 보우를 측정하거나 도출하도록 하나 이상의 측정 스킴들 (108) 을 채택할 수도 있다. 측정 스킴 (110) 은 1 차원 (1-D) 웨이퍼 스캔을 포함할 수도 있다. 측정 스킴 (112) 은 예를 들어 복수의 선형 축들을 따라 광학 센서에 의해 취해진 1-D 스캔을 포함하는 2 차원 (2-D) 웨이퍼 스캔을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 단일 선형 스캔은 스캔된 웨이퍼의 90° 회전 운동, 이어서 제 2 선형 스캔이 이어질 수도 있다. 측정 스킴 (114) 은 예를 들어 광학 센서의 선형 운동과 커플링된 측정 유닛에 의한 웨이퍼의 연속적인 회전 운동을 포함하는, 2-D 나선형 스캔을 포함할 수도 있다. 측정 스킴 (116) 은 예를 들어 웨이퍼 보우 측정의 예시된 동심 링들을 생성하기 위해 광학 센서의 이격되거나 간헐적인 선형 운동과 커플링된 스캐닝된 웨이퍼의 회전 운동을 포함하는, 2-D 동심 웨이퍼 스캔을 포함할 수도 있다.
웨이퍼 보우 측정의 보우 타입들과 같은, 기판 프로세싱을 위한 계측을 제공하기 위한 예시적인 방법은, 기판 상의 복수의 측정 위치들로부터 스펙트럼을 측정하기 위해 복수의 광학 센서들을 포함하는 광학 계측 스테이션을 제공하는 단계, 기판의 질량 또는 질량 변화 중 적어도 하나를 측정하는 단계, 복수의 측정 위치들 및 학습된 모델로부터 스펙트럼에 기초하여 기판의 복수의 측정 위치들에서 두께 값들을 생성하는 단계, 및 복수의 측정 위치들에서의 두께 값들 및 질량 또는 질량 변화 중 적어도 하나에 기초하여 기판에 대한 공간적 두께 분포 모델을 생성하는 단계를 포함한다. 이와 관련하여, 명칭이 "Systems and Methods for Combining Optical Metrology with Mass Metrology"인, 공동으로 소유된 미국 특허 출원 번호 제 15/696,768 호에 대한 참조가 이루어지고, 이는 전체가 본 명세서에 인용된다.
도 2 및 도 3은 웨이퍼 보우 측정 시스템을 위한 예시적인 측정 유닛 (200) 의 화도 (pictorial view) 및 측면도를 각각 도시한다. 측정 유닛 (200) 은 광학 센서 (1), 캘리브레이션 표준기 (2), (웨이퍼 보우 측정을 위한) 웨이퍼 (3), 광학 센서 (1) 에 선형 운동 방향 (4) 을 부여하기 위한 선형 스테이지 액추에이터, 능동 웨이퍼 센터링을 위한 액추에이터를 포함하는 AWC (Active-Wafer-Centering) 센서 (5) 와 같은 웨이퍼 센터링 센서, 웨이퍼 정렬 센서 (6), 및 회전 스테이지 (얼라이너) 척 (7) (도 3) 과 같은 웨이퍼 지지 어셈블리를 수용하거나 지지하는 하우징 또는 플랫폼을 포함한다. 선형 스테이지는 광학 센서 (1) 에 선형 운동 (4) 을 부여할 수도 있고, 그리고 회전 스테이지 척 (7) 은 웨이퍼 (3) 의 웨이퍼 보우 측정값을 도출하기 위해 도 1에 도시된 측정 스킴들 (108) 중 하나 이상을 채택하도록 측정 웨이퍼 (3) 에 회전 운동을 부여할 수도 있다.
도 4는 이하에 더 기술된, 기준 웨이퍼 유닛 (400) 의 화도를 도시한다. 기준 웨이퍼 유닛 (400) 은 측정되는 상이한 타입들의 웨이퍼 (3) 에 대한 측정 제어 기준들의 범위를 제공하기 위해 일련의 상이한 기준 웨이퍼들, 예를 들어 상이한 웨이퍼 두께들, 웨이퍼 보우, 응력, 강성/가요성, 및 결정 배향을 수용하기 위한 다수의 슬롯들 (미도시) 을 포함할 수도 있다.
도 5는 웨이퍼 보우 측정 시스템 (500) 의 컴포넌트들의 화도를 도시한다. 이 예에서, 시스템 (500) 은 2 개의 스택된 측정 유닛들 (200) 및 기준 웨이퍼 유닛 (400) 을 포함한다. 도 6 내지 도 8을 참조하면, 일부 예시적인 실시 예들에서 웨이퍼 보우 측정 시스템 (500) 은 증착 툴 또는 모듈 (600) 과 통합되거나 이에 장착될 수도 있다. 도 6에서, 예시적인 증착 모듈 (600) 의 측면 포트 (602) 에 인접하게 장착된 예시적인 웨이퍼 보우 측정 시스템 (500) 이 도시된다. 측정 시스템 (500) 은 하나 이상의 측정 유닛들 (200) 을 포함할 수도 있고, 원한다면, 기준 웨이퍼 유닛들 (400) 을 더 포함한다. 일련의 하나 이상의 포드 로더들 (pod loaders) (604) 은 웨이퍼들이 보우 측정 유닛 (200) 에 의해 웨이퍼 보우 측정을 위해 액세스될 (또는 미리 측정될) 수도 있는 증착 모듈 (600) 의 내부로 웨이퍼들을 도입하도록 활용될 수도 있다.
측정 시스템 (500) 또는 측정 유닛들 (200) 을 위해 다른 장착 위치들이 가능하다. 예를 들어, 도 7에서, 한 쌍의 측정 유닛들 (200) 이 증착 모듈 (600) 의 지정된 IMM (Integrated Metrology Module) 포트 (702) 에 장착된 것으로 도시된다. 도 8에서, 측정 시스템 (500) 은 포드 로더 위치에 장착된다.
다시 도 2 및 일부 예시적인 측정 유닛들과 시스템들에서 캘리브레이션 표준기 (2) 의 제공에 대한 참조가 이루어진다. 예시적인 캘리브레이션 표준기 (2) 의 개략적인 화도 및 단면도가 도 9 및 도 10에 각각 도시된다. 예시된 캘리브레이션 표준기 (2) 는 광학 센서 (1) 에 의해 취해진 측정들이 정확하고 그리고 시간이 지남에 따라 이탈하지 (stray) 않았는지 체크하기 위해, 광학 센서 (예를 들어 도 2의 광학 센서 (1)) 에 의해 스캐닝될 수도 있는 미리 측정된 피처들 및 패싯들 (facets) 을 갖는다. 여기서, 캘리브레이션 표준기 (2) 는 사용 시 측정 유닛 (200) 내 웨이퍼 (예를 들어, 도 2에서 웨이퍼 (3)) 에 밀접하게 인접하여 위치될 수도 있는 쐐기형 은 코팅된 확산 광학 평면 (wedge shaped silver coated diffused optical flat) 을 포함한다. 도 10에서 보다 명확하게 볼 수 있는 바와 같이, 예시적인 광학 평면 (902) 은 일반적으로 도면에서 낙하 거리 (drop) 또는 깊이 (1002) 로 좌측으로부터 우측으로 하향으로 경사진다. 캘리브레이션 표준기 (2) 또는 광학 평면 (902) 의 다른 구성들 또는 경사들이 가능하다. 일부 예들에서, 캘리브레이션 표준기 (2) 또는 광학 평면 (902) 의 미리 측정된 (또는 공지된) 광학 깊이 (1002) 는 웨이퍼 두께 또는 수직 웨이퍼 보우 정도에 대한 프록시로서 역할할 수 있고, 따라서 이러한 값을 보고하는 광학 센서를 캘리브레이팅하거나 체크하도록 사용될 수 있다. 캘리브레이션 표준기 (2) 또는 광학 평면 (902) 은 웨이퍼 스캔 동작 동안 스캐닝될 수도 있고, 또는 예를 들어 증착 모듈 (600) 또는 측정 유닛 (200) 이 이용 가능할 때 다른 시간들에 스캐닝될 수도 있다. 상기 기술된 예시적인 캘리브레이션 동작들은 측정 유닛 (200) 이 목표된 측정 사양 내에서 수행된다는 것을 보장하기 위한 것이다.
도 18을 참조하면, 일부 예들에서 복수의 단차 표준기 (1802) 가 제공된다. 쐐기 대신, 표준기 (1804) 는 도시된 바와 같이 복수의 평평한 단차들을 포함할 수도 있다. 또 다른 예시적인 표준기 (1806) 는 복수의 인터페이스들을 포함한다. 이러한 특성의 일부 예들에서, 표준기는 복수의 인터페이스들을 포함하는 광학적으로 투과성 재료들로 이루어질 수 있다. 센서로부터의 광은 인터페이스 각각에서 반사되고 검출기 상의 상이한 지점들에 포커싱되고, 따라서 인터페이스 각각의 두께는 일 동작에서 측정될 수 있다. 이는 센서 캘리브레이션들에 사용될 수 있다. 또한, 인터페이스는 인터페이스들 사이의 복수의 재반사를 방지하기 위해 반사 방지 코팅들을 가질 수도 있다.
일부 예들에서, 웨이퍼 보우 측정들은 잡음 또는 특정한 시간적 환경 조건들에 의해 영향을 받을 수도 있다. 이들 요인들은 정확한 웨이퍼 보우 측정들을 취하는 것에 부정적으로 영향을 줄 수도 있다. 본 명세서의 일부 예들은 이러한 잡음 또는 환경 조건들을 차감하거나 보상하려고 한다. 예를 들어, 웨이퍼 보우는 임의의 주어진 시간에 웨이퍼가 정전 척 (electrostatic chuck; ESC) 의 얼라이너 리프트 핀들 상에 홀딩되는 방법에 종속될 수도 있다. "기준" 웨이퍼 측정값이 기준 웨이퍼 유닛 (예를 들어 도 4의 웨이퍼 기준 유닛 (400)) 에 의해 취해질 수도 있고, "말끔한 (clean)" 웨이퍼 보우 결과를 도출하기 위해 "프로세스" 웨이퍼 측정값으로부터 감산될 수도 있다. 기준 웨이퍼는 통상적으로 프로세싱된 웨이퍼와 동일한 잡음을 겪을 것이고, 따라서 일단 기준 웨이퍼에 의해 겪는 잡음이 결정될 수 있고, 그 치수 또는 효과는 동일한 타입의 프로세싱된 웨이퍼로부터 취해진 대응하는 측정값으로부터 공제될 수 있다. 본 예에서, 이러한 웨이퍼 기준 동작은 잠재적인 측정 불확실성의 두 원인들, 즉 리프트 핀들의 변형 영향, 및 웨이퍼로 하여금 핀들에 의해 지지되지 않은 중심 영역들에서 아래로 처지게 (sag) 하는 중력의 영향을 필터링하거나 최소화할 수도 있다. 다른 예들에서, 선형 스테이지 (4), 회전 스테이지 (7) 와 같은 이동하는 기계적 컴포넌트들로부터의 전반적인 (systemic) z 축 잡음은 유사한 방식으로 제거될 수도 있다. 대응하는 프로세싱된 웨이퍼에 적합한 특정한 특성들을 각각 갖는 하나 이상의 기준 웨이퍼들은 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 측정 유닛 (200) 과 연관하여 기준 웨이퍼 유닛 (400) 에 저장될 수도 있다.
예시적인 잡음 차감 동작 (1110) 의 동작들을 나타내는 개략도가 도 11에 도시된다. 프로세스 웨이퍼에 대한 웨이퍼 보우 측정 데이터는 일반적으로 데이터-입력 (data-in) 그래프의 영역에 도시된, 잡음 또는 배경 요인들 (1102) 을 포함할 수도 있다. 잡음 (1102) 은 예를 들어 상기 기술된 엘리먼트들 중 하나 이상에 의해 유발될 수도 있다. 이 때, 모든 잡음의 레벨, 또는 심지어 잡음의 존재가 아직 확립되지 않았을 것이다. 프로세스 웨이퍼와 동일한 잡음에 의해 영향을 받는, 대응하는 기준 웨이퍼로부터 취해진 측정들은 잡음의 존재를 확립하고 잡음 레벨을 도출하도록 사용될 수 있다. 잡음의 존재 및 잡음의 레벨은 중간 기준 웨이퍼 그래프의 영역 (1104) 에 의해 도시된다. 잡음 레벨은 도시된 바와 같이, 정확한 데이터-출력 (data-out) 그래프를 도출하도록 데이터-입력 데이터로부터 감산될 수도 있다. 데이터-출력 그래프 (1106) 는 정확한 웨이퍼 보우 측정을 보다 잘 나타낸다. 예시적인 기준 웨이퍼 유닛 (400) 의 내부 컴포넌트를 도시하는 개략적인 화도 및 단면도가 도 12 및 도 13에 도시된다. 기준 웨이퍼 유닛 (400) 은 하나 이상의 기준 웨이퍼들 (1302) 을 지지하기 위한 기준 웨이퍼 슬롯들 (1202) 을 포함할 수도 있다. 온도 센서 및 습도 센서 (1304 및 1306) 는 예시적인 기준 웨이퍼 유닛 (400) 에 포함될 수도 있다. 일부 예들에서, 온도 센서 및 습도 센서 (1304 및 1306) 는 이하에 더 논의된 다른 센서들과 함께 동작할 수도 있다. 온도 및 습도에 의해 생성된 잡음은 또한 일부 예들에서 인수 제외되거나 보상될 수도 있다.
일부 예들에서, 웨이퍼의 온도는 웨이퍼 막 및 기판의 응력들을 변화시킬 수도 있고, 웨이퍼 보우에 영향을 줄 수도 있다. 이를 위해, 일련의 비콘택트 광학 센서들이 일부 예들에서 웨이퍼 온도 측정을 위해 측정 유닛 (200) 에서 웨이퍼 아래에 배치된다. 웨이퍼의 온도, 뿐만 아니라 특정한 증착된 막 및 기판 특성들에 기초하여, 온도 보상이 웨이퍼의 보우 측정에 적용될 수도 있다. 예시적인 온도 센서들 (1304) 을 포함하는 측정 유닛 (200) 의 화도들이 도 14 및 도 15에 도시된다. 보우 측정을 위해 센서들 위에 위치된 기준 또는 프로세스 웨이퍼 (1302) 가 도 15에 도시된다. 예시적인 보우 측정값들이 도 16의 그래프 (1600) 에 도시된다. 웨이퍼 보우의 변화들 (델타 (delta) 보우) 은 x 축 상에 도시된 웨이퍼의 온도에 대해 그래프 (1600) 의 y 축 상에 도시된다.
따라서 일부 예들에서, 주위 습도 및 온도 보상이 제공된다. 주위 습도 센서 및 온도 센서는 측정 유닛 (200) 및 기준 웨이퍼 유닛 (400) 에 부가된다. 이 배열은 이들 환경 조건들과 연관된 측정 불확실성 또는 잡음을 최소화하도록 사용될 수도 있다. 다른 예들에서, 센서 온도 보상이 제공될 수도 있다. 예를 들어, 광학 센서 또는 거리 센서의 온도는 선형성에 영향을 줄 수 있다. 따라서 온도 센서는 선형성 드리프트의 정도를 평가하기 위해 센서 옆에 장착될 수도 있다. 이 배열은 센서 온도와 연관된 측정 불확실성을 최소화하도록 사용될 수 있다.
측정 유닛들 (200) 및/또는 기준 웨이퍼 유닛들 (400) 의 일부 예들은 진동 보상을 포함한다. 이들 컴포넌트들의 모든 진동은 웨이퍼 보우 측정 불확실성에 영향을 줄 수도 있다. 예시적인 진동 분리 메커니즘들은 (예를 들어, 바닥 진동들을 최소화하기 위한) 분리 마운트, (예를 들어, 프론트 엔드 진동을 분리하기 위한) O-링, (예를 들어, 큰 진동들 동안 측정값들을 표시하기 위한) 가속도계, 및 (예를 들어, 지진 진동들을 최소화하기 위한) 지진 마운트 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.
다른 예들은 측정 유닛 (200) 또는 기준 웨이퍼 유닛 (400) 내 특정한 웨이퍼 배치를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 리프트 핀 상의 편심률 또는 부정확한 웨이퍼 배치는 보우 측정에 영향을 줄 수 있다. AWC 메커니즘이 이 에러 (또는 잡음) 원인을 처리하기 위해 측정 유닛 (200) 에 부가될 수도 있다. AWC는 측정된 프로세스 또는 기준 웨이퍼가 리프트 핀들에 동심이라는 것을 보장할 수도 있다.
본 개시는 또한 방법 실시 예들을 포함한다. 일 예시적인 웨이퍼 보우 측정 방법 (1770) 의 동작들이 도 17에 도시된다. 방법 (1700) 에 포함되는 하나 이상의 동작들은 도시된 바와 같고, 예시된 순서 또는 다른 순서로 수행될 수도 있다. 방법 (1700) 의 출력은 예시적인 사용 사례를 포함하는 동작 (1702) 을 포함할 수도 있다.
예시적인 동작 (1702) 이 프로세스 모니터링 및 제어를 포함할 수도 있다. 이전에 기술된 바와 같이, 웨이퍼는 포지티브 보우 또는 네거티브 보우를 가질 수 있거나, 새들 형상을 포함할 수 있다. 피드포워드 프로세스에서, 사전 프로세싱된 웨이퍼 보우 값들 (보우 측정값들) 은 유입되는 웨이퍼 보우 변동을 제어하기 위해 프로세스 모듈로 피드포워드된다. 피드백 프로세스에서, 사전 프로세싱된 웨이퍼 보우 값들 및 측정 후 델타는 프로세스 모듈 품질 분석, 탈선 검출, 시간에 따른 프로세스 모듈 드리프트에 대한 보상, 챔버 축적, 및 다른 동작들을 포함하는 동작들에서 사용될 수 있다. 프로세스 웨이퍼 타깃 값 또는 사양이 미리 결정된 프로세싱 페이즈에서 달성되지 않는 경우에, 웨이퍼는 목표된 타깃 또는 사양을 달성하기 위해 조정된 보우 보상을 수용하도록 프로세스 모듈로 재라우팅될 수 있다. 프로세스 단계에서 추가 보우 측정들은 후속하는 프로세스 단계에서 프로세스 제어를 위해 피드포워드될 수 있다.
다른 동작들 (1702) 은 웨이퍼 응력 측정을 포함할 수도 있다. 웨이퍼 응력 평가를 수행할 때, 공지의 파라미터들 (예를 들어, 영률 (Young's modulus), 푸아송 비 (Poisson's ratio), 등) 과는 별도로, 통상적으로 3 개의 파라미터들: 웨이퍼 두께, 웨이퍼 막 두께, 및 곡률 또는 보우의 반경이 필요하다. 웨이퍼 두께는 다음의 방식들 중 임의의 방식으로 측정될 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼가 배치되기 전 그리고 웨이퍼가 배치된 후, 얼라이너 핀 위치에서 웨이퍼 두께를 나타내는 두 위치들 사이의 높이 델타와 함께 상대적인 측정들을 취한다. 또 다른 예는 하나의 센서가 웨이퍼 위에 있고 다른 센서는 웨이퍼 아래에 있는 동일한 위치에 장착된 2 개의 거리 센서들 사이에서 상대적인 측정들을 취하는 것을 포함한다.
막 응력 평가를 수행할 때, (예를 들어 통합된 웨이퍼 측정 시스템 (500) 의 일부로서) 측정 유닛 (200) 에 의해 취해진 웨이퍼 보우 및 두께 측정들은 광학 두께 계측, 또는 막 특성들에 기초하여 질량이 두께로 변환되는 질량 계측과 결합될 수도 있다. 일부 예들은 별도의 광학 두께 계측 센서가 측정 웨이퍼의 전면 및/또는 하부면 상의 위치에 장착되고 막 두께 측정을 위해 하나 이상의 운동 제어 축들을 활용하는, 통합된 측정 시스템 (500) 을 포함할 수도 있다.
유효한 웨이퍼 온도 보상을 위해, 통상적으로 정확한 웨이퍼 온도 측정이 필요하다. 이와 관련하여, 비콘택트 기반 광학 센서들은 일반적으로 웨이퍼 온도를 정확하게 측정하기 위해 막 및 기판 복사율 (emissivity) 캘리브레이션을 필요로 한다. 예를 들어, 실리콘 웨이퍼가 IR에 투과성이고, 복사율 값들은 막 두께에 기초하여 변화한다. 대안적으로, 웨이퍼 온도는 얼라이너 핀들에 임베딩된 (embed) 콘택트-기반 프로브들을 사용하여 측정될 수 있다. 이 배열의 장점은 부가적인 입자들 없이 정확한 웨이퍼 온도 측정을 제공한다는 것이다. 웨이퍼 온도는 또한 얼라이너 핀들 내에 임베딩된 콘택트-기반 프로브들 및 (예를 들어, IR 카메라와 같은) 비콘택트-기반 온도 센서들의 조합을 사용하여 측정될 수도 있고, 비콘택트-기반 센서들은 콘택트-기반 프로브들에 의해 취해진 측정값들에 기초하여 실시간으로 캘리브레이팅될 수 있다 (예를 들어, 복사율 캘리브레이션). 캘리브레이팅된 지점들에 기초하여, 웨이퍼-온도 불균일성 맵이 전체 웨이퍼에 걸쳐 생성될 수 있다. 일부 예들은 열 안정화 스테이션을 포함한다. 열 안정화 스테이션은 측정 유닛 (200) 또는 시스템 (500) 에 부가될 수 있고, 이는 프로세스 웨이퍼 또는 기준 웨이퍼로 하여금 측정 전에 열적으로 안정화되게 한다.
도 19를 참조하면, 샘플링 방법 (1900) 의 예시적인 동작들이 개략적인 개요로 도시된다. 예시적인 동작들은 본 명세서에 기술된 웨이퍼 보우, 웨이퍼 측정, 또는 웨이퍼 정렬 방법들과 함께 포함되거나 사용될 수도 있다. 측정 위치들 (1902) 의 수 및 위치는 웨이퍼 스캔 동안 회전, 선형 스테이지 속도, 센서 트리거 레이트를 동기화함으로써 최적화될 수 있다. 측정 위치들 (1902) 은 예를 들어, 지점들 사이의 거리에 의해, 규정된 영역 내의 지점들의 수에 의해, 또는 측정 에러를 최소화하기 위해 커스텀 조합에 적합하도록 조정될 수 있다. 좌측에 도시된 예시적인 나선형 스캔은 측정 위치들 (1902) 사이의 가변적인 거리를 도시한다. 우측의 예시적인 나선형 스캔은 일부 예들에서 측정 위치들 (1902) 사이의 동일한 거리를 포함하는 조합들의 혼합을 도시한다.
도 20을 참조하면, 웨이퍼 보우 측정 시스템을 위한 배열 또는 구성 (2000) 이 도시된다. 웨이퍼 보우 측정은 웨이퍼 프로세싱 모듈에서 웨이퍼 쓰루풋에 대한 영향을 최소화하기 위해 로봇 이동과 동시에 발생한다. 구성 1에서, 로봇 엔드 이펙터 (End Effector; EE) 내경 (Inner Diameter; ID) 은 얼라이너 핀 외경 (Outer Diameter; OD) 보다 크게 만들어질 수 있다. 구성 2는 기존의 EE를 사용하는 얼라이너 핀과 로봇 사이의 최적화된 이동을 포함하고, 픽업 동안, 웨이퍼는 얼라이너 핀과 로봇 EE 사이에 장애물이 없도록 배향된다.
예시적인 측정 모드에서, 로봇 픽업 시간은 3 초 초과이며 웨이퍼 보우 측정 시간은 2 초 미만, 즉, 보다 짧은 지속 기간이고, 이에 따라 쓰루풋을 최소화하거나, 적어도 시간상 (time-wise) 영향을 주지 않거나, 웨이퍼 픽업을 방해하지 않는다. 동기화된 운동으로, 웨이퍼 보우 측정은 로봇이 운동하는 동안 그리고 로봇이 웨이퍼를 픽업하기 전에 완료될 수 있다.
일부 예들에서, 부가적인 이점들이 제공될 수도 있다. 예를 들어, 비용 면에서 (cost-wise), 얼라이너 웨이퍼 리프트는 더 이상 필요하지 않다. 웨이퍼는 동일한 로봇을 사용하여 배치되고, 픽업되고, 리프팅 다운될 수 있다. 쓰루풋의 관점에서, 보우 측정은 로봇 이동과 동시에, 즉, 로봇이 웨이퍼를 픽업하기 위해 이동하는 시간 동안 수행된다. 감소된 웨이퍼 픽업 및 배치 시간은 또한 동작 (리프트 업/다운 포함) 이 동일한 로봇에 의해 완료될 때 제공될 수 있다.
따라서 웨이퍼 보우 측정 시스템들의 일부 예들은 웨이퍼 및 주위 상태에 독립적인 실시간 정확한 웨이퍼 보우 측정을 제공한다. 일부 예시적인 시스템들 또는 방법들은 또한 웨이퍼 두께 측정 시스템들, 웨이퍼 정렬 시스템들, 및 웨이퍼 응력에 대해 사용되거나 이들로 통합될 수 있다. 예시적인 시스템들은 웨이퍼 얼라이너로서뿐만 아니라 웨이퍼 보우 측정 시스템 모두에서 역할을 할 수 있다. (다른 요인들 중에서) 웨이퍼 온도, 주위 온도 및 습도를 능동적으로 보상하는 것은 개선되고 보다 신뢰할 수 있는 계측 성능을 발생시킬 수 있다. 보우 측정들은 증착 툴의 프로세스 모니터링 및 제어 (피드포워드 또는 피드백) 를 위해 사용될 수 있다. 본 명세서에 기술된 웨이퍼 보우 측정은 막 두께/질량 계측과 결합될 수 있고, 막 응력이 측정될 수 있다.
실시 예들이 구체적인 예시적인 실시 예들을 참조하여 기술되었지만, 다양한 수정들 및 변화들이 보다 넓은 범위의 본 발명 주제로부터 벗어나지 않고 이들 실시 예들로 이루어질 수도 있다는 것이 분명할 것이다. 따라서, 명세서 및 도면들은 제한적인 의미보다 예시로서 간주된다. 이의 일부를 형성하는 첨부 도면들은 제한이 아닌 예시로서, 주제가 실시될 수도 있는 특정한 실시 예들을 도시한다. 예시된 실시 예들은 당업자들로 하여금 본 명세서에 개시된 교시들을 실시하게 하도록 충분히 상세히 기술된다. 다른 실시 예들은 구조 및 논리적 대용물들 및 변화들이 본 개시의 범위로부터 벗어나지 않고 이루어질 수도 있도록, 이로부터 활용되고 도출될 수도 있다. 이 상세한 기술은 따라서 제한하는 의미로 생각되지 않고, 다양한 실시 예들의 범위는 첨부된 청구항들로 인정되는 등가물들의 전체 범위와 함께, 첨부된 청구항들에 의해서만 규정된다.
본 발명의 주제의 이러한 실시 예들은, 단순히 편의성을 위해 그리고 임의의 단일 발명 또는 실제로 2 개 이상이 개시된다면 발명의 개념으로 본 출원의 범위를 자의적으로 제한하는 것을 의도하지 않고, 용어 "발명"으로 개별적으로 그리고/또는 집합적으로 참조될 수도 있다. 따라서, 특정한 실시 예들이 본 명세서에 예시되고 기술되었지만, 동일한 목적을 달성하도록 계산된 임의의 구성이 도시된 특정한 실시 예들을 대체할 수도 있다는 것이 인식되어야 한다. 본 개시는 다양한 실시 예들의 모든 변형들 또는 적응들을 커버하도록 의도된다. 상기 실시 예들 및 본 명세서에 구체적으로 기술되지 않은 다른 실시 예들의 조합들이, 상기 기술을 검토하면 당업자들에게 자명할 것이다.

Claims (15)

  1. 웨이퍼 보우 (bow) 측정 시스템에 있어서,
    측정 유닛을 포함하고, 상기 측정 유닛은,
    상기 측정 유닛에 지지된 측정 웨이퍼에 회전 운동을 부여하기 (impart) 위한 웨이퍼 지지 어셈블리;
    광학 센서;
    상기 광학 센서를 캘리브레이팅하기 (calibrate) 위한 캘리브레이션 표준기 (calibration standard);
    상기 광학 센서에 선형 운동 방향을 부여하기 위한 선형 스테이지 액추에이터;
    상기 측정 유닛에 지지된 상기 측정 웨이퍼의 센터링을 결정하기 위한 웨이퍼 센터링 센서; 및
    상기 측정 유닛에 지지된 상기 측정 웨이퍼의 정렬을 결정하기 위한 웨이퍼 정렬 센서를 포함하는, 웨이퍼 보우 측정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 센터링 센서는 상기 측정 유닛에 지지된 상기 측정 웨이퍼의 능동 센터링을 위한 액추에이터를 포함하는, 웨이퍼 보우 측정 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 지지 어셈블리는 웨이퍼 정렬 척을 포함하는, 웨이퍼 보우 측정 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    기준 웨이퍼 유닛을 더 포함하는, 웨이퍼 보우 측정 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기준 웨이퍼 유닛은 일련의 상이한 기준 웨이퍼들을 수용하기 위한 복수의 슬롯들을 포함하는, 웨이퍼 보우 측정 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 일련의 상이한 기준 웨이퍼들은 상기 측정 유닛에 지지된 상기 측정 웨이퍼에 대한 측정 제어 기준들의 범위를 제공하는, 웨이퍼 보우 측정 시스템.
  7. 제 4 항에 있어서,
    복수의 측정 유닛들 및 적어도 하나의 기준 웨이퍼 유닛을 더 포함하는, 웨이퍼 보우 측정 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 보우 측정 시스템은 웨이퍼 프로세싱 툴과 통합되는, 웨이퍼 보우 측정 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 캘리브레이션 표준기는 시간에 따른 웨이퍼 보우 측정값의 이탈 (stray) 을 검출하기 위해 상기 광학 센서에 의해 스캔 가능한 적어도 하나의 미리 측정된 피처 또는 패싯 (facet) 을 포함하는, 웨이퍼 보우 측정 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 스캔 가능한 피처 또는 패싯은 웨이퍼 두께에 대한 프록시로서 역할하도록 쐐기형 은 코팅된 확산 광학 평면 (wedge shaped silver coated diffused optical flat) 을 포함하는, 웨이퍼 보우 측정 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 캘리브레이션 표준기는 시간에 따른 웨이퍼 보우 측정값의 이탈을 검출하기 위해 상기 광학 센서에 의해 스캔 가능한 복수의 단차들 (steps) 을 포함하는, 웨이퍼 보우 측정 시스템.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 보우 측정 시스템은 온도 센서 또는 습도 센서를 더 포함하고, 그리고 상기 일련의 상이한 기준 웨이퍼들에서 기준 웨이퍼의 선택은 상기 온도 센서 또는 상기 습도 센서로부터 도출된 데이터에 기초하는, 웨이퍼 보우 측정 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    방진 (vibration isolation) 메커니즘 또는 마운트를 더 포함하는, 웨이퍼 보우 측정 시스템.
  14. 웨이퍼 프로세싱 모듈을 포함하는 웨이퍼 프로세싱 스트림에서 웨이퍼의 웨이퍼 보우를 측정하는 방법에 있어서,
    웨이퍼 보우 측정 시스템을 웨이퍼 프로세싱 모듈과 통합하는 단계;
    상기 웨이퍼 보우 측정 시스템에 의한 웨이퍼 보우 측정을 위해 상기 웨이퍼 프로세싱 스트림으로부터 웨이퍼를 추출하는 단계;
    상기 웨이퍼 보우 측정 시스템에 의해 도출된 웨이퍼 보우 측정에 기초하여 상기 웨이퍼 프로세싱 스트림의 파라미터를 조정하는 단계; 및
    상기 측정 웨이퍼를 상기 웨이퍼 프로세싱 스트림에 다시 배치하는 단계를 포함하는, 웨이퍼 보우 측정 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 보우 측정 시스템은,
    측정 유닛을 포함하고, 상기 측정 유닛은,
    상기 측정 유닛에 지지된 측정 웨이퍼에 회전 운동을 부여하기 위한 웨이퍼 지지 어셈블리;
    광학 센서;
    상기 광학 센서를 캘리브레이팅하기 위한 캘리브레이션 표준기;
    상기 광학 센서에 선형 운동 방향을 부여하기 위한 선형 스테이지 액추에이터;
    상기 측정 유닛에 지지된 상기 측정 웨이퍼의 센터링을 결정하기 위한 웨이퍼 센터링 센서; 및
    상기 측정 유닛에 지지된 상기 측정 웨이퍼의 정렬을 결정하기 위한 웨이퍼 정렬 센서를 포함하는, 웨이퍼 보우 측정 방법.
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