KR20240043802A - 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼 기하형상 메트릭들을 사용하여 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 시스템들 및 방법들 - Google Patents
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Abstract
반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 방법은 프론트 엔드 프로세스 툴에 의해 프로세싱된 반도체 웨이퍼의 표면으로부터 측정 데이터를 획득하는 단계를 포함한다. 방법은 측정 데이터에 기초하여 웨이퍼의 중심 평면을 결정하는 단계, 원시 형상 프로파일들을 생성하는 단계, 및 이상적인 형상 프로파일들을 생성하는 단계를 포함한다. 방법은 원시 형상 프로파일들 및 이상적인 형상 프로파일들에 기초하여 Gapi 프로파일들을 생성하는 단계, 및 Gapi 프로파일들에 기초하여 반도체 웨이퍼의 Gapi 값을 계산하는 단계를 더 포함한다. 생성된 Gapi 프로파일들 및/또는 계산된 Gapi 값은 프론트 엔드 프로세스 툴을 튜닝하고/하거나 반도체 웨이퍼를 폴리싱을 위해 소팅하기 위해 사용될 수 있다. 시스템들은 적어도 프론트 엔드 프로세스 툴, 평탄도 측정 툴 및 컴퓨팅 디바이스를 포함한다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2021년 8월 16일자로 출원된 미국 가특허 출원 제63/260,295호에 대한 우선권을 주장하고, 이로써, 그의 개시내용은 그 전체가 참조로 포함된다.
분야
본 개시내용은 일반적으로 반도체 웨이퍼들의 프로세싱에 관한 것으로, 더 구체적으로, 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼 기하형상 메트릭들을 사용하여 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 웨이퍼들은 회로부가 인쇄되는 집적 회로(IC) 칩들의 생산에서 사용된다. 회로부는 다중 스테이지 제작 프로세스에서 웨이퍼들의 표면들 상에 소형화된 형태로 동일한 집적 회로들("다이")로서 인쇄된다. 구체적으로, 프로세스는 전자 빔 리소그래피 또는 포토리소그래피 프로세싱 단계들("리소그래피") 및 화학적 또는 물리적 프로세싱 단계들(예컨대, 화학적 기계적 폴리싱, 에칭 및 패시베이션)의 다양한 스테이지들을 포함한다. 각각의 스테이지에서, 새로운 패턴 층이 웨이퍼의 표면에 추가되거나 또는 기존의 층이 수정된다. 층들의 정밀한 정렬("오버레이")은 칩들의 최종 성능에 대해 중요하다.
칩 제조자들은 오버레이 에러를 완화 또는 제거하고 각각의 웨이퍼로부터 최대 수의 칩이 제작될 수 있는 것을 보장하기 위해 극도로 평탄하고 평행한 표면들을 갖는 웨이퍼들을 요구한다. 초기에, 웨이퍼들은 적합한 재료(예컨대, 실리콘)의 단결정 잉곳으로부터 획득된다. 웨이퍼들은, 예컨대, 와이어 소우(wire saw)를 사용하여 잉곳으로부터 슬라이싱될 수 있다. 이어서, 원시 웨이퍼들의 표면들은 그라인딩, 랩핑(lapping) 또는 에칭 툴과 같은 추가적인 프론트 엔드 프로세스 툴들을 사용하여 예비 평탄화 및 에칭을 거친다. 에지들이 또한 베벨링 툴(beveling tool)을 사용하여 그라인딩 및/또는 라운딩될 수 있다. 이어서, 표면들은 평활하고 반사율이 높은 미러링된 웨이퍼 표면을 생성하기 위해 폴리싱된다.
종래의 계측 툴들은 리소그래피 전에 폴리싱된 웨이퍼의 표면(들)이 기하형상(예컨대, 형상 및/또는 평탄도) 규격들을 만족시키는지 여부를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 형상은 척킹되지 않은 상태의 웨이퍼 기하형상의 장파장 성분인데, 이는 최적 피팅 메디안(best-fit median) 표면 기준 평면에 대한 웨이퍼의 메디안 표면의 편차로서 정의된다. 이는 최적 피팅 평면으로부터의 최대 양 및 음의 편차들의 합인 뒤틀림, 및 웨이퍼의 중심에서의 최적 피팅 평면과 표면 사이의 거리인 휨과 같은 전역적 파라미터들에 의해 특성화될 수 있다. 평탄도는 기준 평면에 대한 웨이퍼 두께의 변동이다. 이는 이상적인 평탄한 후방 표면으로부터의 웨이퍼 두께의 최대 변동(GBIR)과 같은 전역적 파라미터들, 또는 사이트(site) 평탄도, 전방 기준 표면, 최소 제곱 기준 평면, 범위(SFQR)와 같은 국부적 파라미터들에 의해 특성화될 수 있다.
기존의 웨이퍼 메트릭들의 경우, 이러한 측정들은 제작 프로세스에서 조기에(예컨대, 제1 패터닝된 층들 사이에) 오버레이 에러들을 예측하는 데에만 충분하다. 더 많은 층들이 웨이퍼 상에 형성됨에 따라, 탄성 변형이 발생하여 웨이퍼 형상의 변화들을 초래할 수 있다. 오버레이 에러들은 웨이퍼의 면내 왜곡 및 면외 왜곡에 의해 특성화될 수 있다. (KLA-Tencor Corporation에 의해 제조되는 것들과 같은) 패터닝된 웨이퍼 기하형상 계측 시스템들은 오버레이 에러들을 고려하기 위해 패터닝 단계들 사이의 이러한 왜곡들을 측정하고 웨이퍼 메트릭들을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 기존의 시스템들은 높은 정확도의 검사 툴들을 사용하는데, 그들은 폴리싱된 표면을 요구하고, 제작 프로세스의 적어도 일부가 시작된 후에 측정들을 행한다. 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 평탄도 검사 측정들을 사용하여 제작 전 웨이퍼 왜곡 예측 인덱스를 제공하기 위한 솔루션들은 존재하지 않는다.
이러한 배경 섹션은 관련 기술분야의 다양한 양태들을 독자에게 소개하는 것으로 의도되고, 그 다양한 양태들은 아래에서 설명 및/또는 청구되는 본 개시내용의 다양한 양태들과 관련될 수 있다. 이 논의는 독자에게 본 개시내용의 다양한 양태들의 더 양호한 이해를 용이하게 하기 위한 배경 정보를 제공하는 데 유용한 것으로 생각된다. 따라서, 이러한 진술들은 그러한 관점에서 읽혀야 하고 종래 기술을 인정하는 것으로 읽히지 않아야 한다는 것을 이해해야 한다.
일 양태에서, 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 방법은 프론트 엔드 프로세스 툴에 의해 프로세싱된 제1 반도체 웨이퍼를 제공하는 단계, 및 제1 반도체 웨이퍼의 표면을 따르는 스캔 라인들로부터 측정 데이터를 획득하는 단계를 포함한다. 각각의 스캔 라인의 측정 데이터는 두께 프로파일 및 표면 프로파일을 포함한다. 방법은 또한, 스캔 라인들의 측정 데이터에 기초하여 웨이퍼의 중심 평면을 결정하는 단계, 각각의 스캔 라인에 대해, 스캔 라인의 측정 데이터 및 웨이퍼의 중심 평면에 기초하여 원시 형상 프로파일을 생성하는 단계, 및 각각의 스캔 라인에 대해, 원시 형상 프로파일의 다항 회귀에 기초하여 이상적인 형상 프로파일을 생성하는 단계를 포함한다. 방법은, 각각의 스캔 라인에 대해, 원시 형상 프로파일 및 이상적인 형상 프로파일에 기초하여 Gapi 프로파일을 생성하는 단계, 및 스캔 라인들의 Gapi 프로파일들에 기초하여 제1 반도체 웨이퍼의 Gapi 값을 계산하는 단계를 더 포함한다. 방법은 또한, 제1 반도체 웨이퍼의 Gapi 값이 미리 결정된 임계치 내에 있는지 여부를 결정하는 단계를 포함한다. 제1 반도체 웨이퍼의 Gapi 값이 미리 결정된 임계치 내에 있지 않은 경우, 방법은 제1 반도체 웨이퍼의 스캔 라인들의 Gapi 프로파일들 중 적어도 하나에 기초하여 프론트 엔드 프로세스 툴을 튜닝하는 단계, 및 튜닝된 프론트 엔드 프로세스 툴로 제2 반도체 웨이퍼를 프로세싱하는 단계를 포함한다. 제1 반도체 웨이퍼의 Gapi 값이 미리 결정된 임계치 내에 있는 경우, 방법은 제1 반도체 웨이퍼를 폴리싱을 위해 소팅(sorting)하는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 시스템은 반도체 웨이퍼의 프론트 엔드 프로세싱을 위한 프론트 엔드 프로세스 툴, 및 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 표면을 따르는 스캔 라인들로부터 측정 데이터를 획득하기 위한 평탄도 검사 툴을 포함한다. 각각의 스캔 라인의 측정 데이터는 두께 프로파일 및 표면 프로파일을 포함한다. 시스템은 또한, 평탄도 검사 툴 및 프론트 엔드 프로세스 툴에 연결된 컴퓨팅 디바이스를 포함한다. 컴퓨팅 디바이스는 평탄도 검사 툴로부터 스캔 라인들의 측정 데이터를 수신하고, 스캔 라인들의 측정 데이터에 기초하여 웨이퍼의 중심 평면을 결정하고, 각각의 스캔 라인에 대해, 스캔 라인의 측정 데이터 및 웨이퍼의 중심 평면에 기초하여 원시 형상 프로파일을 생성하고, 각각의 스캔 라인에 대해, 원시 형상 프로파일의 다항 회귀에 기초하여 이상적인 형상 프로파일을 생성하도록 구성된다. 컴퓨팅 디바이스는 또한, 각각의 스캔 라인에 대해, 원시 형상 프로파일 및 이상적인 형상 프로파일에 기초하여 Gapi 프로파일을 생성하고, 스캔 라인들의 Gapi 프로파일들에 기초하여 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 Gapi 값을 계산하고, 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 Gapi 값이 미리 결정된 임계치 내에 있는지 여부를 결정하도록 구성된다. 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 Gapi 값이 미리 결정된 임계치 내에 있지 않은 경우, 컴퓨팅 디바이스는 스캔 라인들의 Gapi 프로파일들 중 적어도 하나에 기초하여 프론트 엔드 프로세스 툴을 수정하도록 구성된다.
또 다른 양태에서, 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 방법은 프론트 엔드 프로세스 툴에 의해 프로세싱된 제1 반도체 웨이퍼를 제공하는 단계, 및 제1 반도체 웨이퍼의 에지 프로파일의 측정 데이터를 획득하는 단계를 포함한다. 방법은 또한, 측정 데이터에 기초하여 에지 프로파일 중심 포인트를 결정하는 단계, 측정 데이터 및 에지 프로파일 중심 포인트에 기초하여 원시 높이 프로파일을 생성하는 단계, 및 원시 높이 프로파일의 다항 회귀에 기초하여 이상적인 에지 프로파일을 생성하는 단계를 포함한다. 방법은 원시 높이 프로파일 및 이상적인 에지 프로파일에 기초하여 제1 반도체 웨이퍼의 Gapi 에지 프로파일을 생성하는 단계, Gapi 에지 프로파일에 기초하여 제1 반도체 웨이퍼의 Gapi 에지 값을 계산하는 단계, 및 제1 반도체 웨이퍼의 Gapi 에지 값이 미리 결정된 임계치 내에 있는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함한다. 제1 반도체 웨이퍼의 Gapi 에지 값이 미리 결정된 임계치 내에 있지 않은 경우, 방법은 제1 반도체 웨이퍼의 Gapi 에지 프로파일에 기초하여 프론트 엔드 프로세스 툴을 튜닝하는 단계, 및 튜닝된 프론트 엔드 프로세스 툴로 제2 반도체 웨이퍼를 프로세싱하는 단계를 포함한다. 제1 반도체 웨이퍼의 Gapi 에지 값이 미리 결정된 임계치 내에 있는 경우, 방법은 제1 반도체 웨이퍼를 폴리싱을 위해 소팅하는 단계를 포함한다.
또 다른 양태에서, 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 시스템은 반도체 웨이퍼의 프론트 엔드 프로세싱을 위한 프론트 엔드 프로세스 툴, 및 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 에지 프로파일의 측정 데이터를 획득하기 위한 평탄도 검사 툴을 포함한다. 시스템은 또한, 평탄도 검사 툴 및 프론트 엔드 프로세스 툴에 연결된 컴퓨팅 디바이스를 포함한다. 컴퓨팅 디바이스는 평탄도 검사 툴로부터 측정 데이터를 수신하고, 측정 데이터에 기초하여 에지 프로파일 중심 포인트를 결정하고, 측정 데이터 및 에지 프로파일 중심 포인트에 기초하여 원시 높이 프로파일을 생성하고, 원시 높이 프로파일의 다항 회귀에 기초하여 이상적인 에지 프로파일을 생성하도록 구성된다. 컴퓨팅 디바이스는 또한, 원시 높이 프로파일 및 이상적인 에지 프로파일에 기초하여 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 Gapi 에지 프로파일을 생성하고, Gapi 에지 프로파일에 기초하여 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 Gapi 에지 값을 계산하고, 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 Gapi 에지 값이 미리 결정된 임계치 내에 있는지 여부를 결정하도록 구성된다. 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 Gapi 에지 값이 미리 결정된 임계치 내에 있지 않은 경우, 컴퓨팅 디바이스는 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 Gapi 에지 프로파일에 기초하여 프론트 엔드 프로세스 툴을 수정하도록 구성된다.
위에서 언급된 양태들과 관련하여 언급된 피처들의 다양한 개선들이 존재한다. 또한, 추가의 피처들이 위에서 언급된 양태들에 또한 포함될 수 있다. 이러한 개선들 및 추가적인 피처들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 존재할 수 있다. 예컨대, 예시된 실시예들 중 임의의 것과 관련하여 아래에서 논의되는 다양한 피처들이, 단독으로 또는 임의의 조합으로, 위에서 설명된 양태들 중 임의의 것에 포함될 수 있다.
도 1은 폴리싱된 웨이퍼 기하형상 메트릭을 사용하여 웨이퍼를 프로세싱하기 위한 방법의 프로세스 흐름이다.
도 2는 본 개시내용에 따른, 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼 기하형상 메트릭을 사용하여 웨이퍼를 프로세싱하기 위한 방법의 프로세스 흐름이다.
도 3은 기하형상 측정 툴에 의해 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼 기하형상 측정 데이터를 획득하기 위해 사용되는 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼 표면 상의 4개의 스캔 라인의 개략도이다.
도 4는 기하형상 측정 툴에 의해 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼 기하형상 측정 데이터를 획득하기 위해 사용되는 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼 표면 상의 8개의 스캔 라인의 개략도이다.
도 5는 기하형상 측정 툴에 의해 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼 기하형상 측정 데이터를 획득하기 위해 사용되는 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼 표면 상의 나선형 스캔의 개략도이다.
도 6은 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 개략적인 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 3 내지 도 5의 웨이퍼 표면 스캔들 및 기하형상 측정 툴에 의해 획득된 측정 데이터를 사용하여 생성된 플롯들의 세트이다.
도 8은 본 개시내용에 따른, 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 Gapi 값을 계산하기 위한 방법의 프로세스 흐름이다.
도 9는 웨이퍼의 원시 프로파일을 도시하는 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 등고선 맵이다.
도 10은 웨이퍼의 Gapi 프로파일을 도시하는 도 9의 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 등고선 맵이다.
도 11은 웨이퍼의 면내 왜곡(IPD) 프로파일을 도시하는 도 9의 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 등고선 맵이다.
도 12는 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼들에 대해 계산된 Gapi 값들과 웨이퍼들에 대해 계산된 IPD 제곱 평균 제곱근 값들 사이의 상관을 도시하는 플롯이다.
도 13은 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼들의 계산된 Gapi 값들과 웨이퍼들의 백 엔드 수율 백분율들 사이의 관계를 도시하는 막대 그래프이다.
도 14는 Gapi 값에 기초하여 프론트 엔드 프로세스 툴을 조정하기 위한 방법의 프로세스 흐름이다.
도 15는 프론트 엔드 프로세스 툴의 튜닝 전의 웨이퍼의 원시 프로파일을 도시하는 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 등고선 맵이다.
도 16은 스캔 라인을 따르는 웨이퍼 표면 스캔 및 기하형상 측정 툴에 의해 획득된 도 15의 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 측정 데이터를 사용하여 생성된 플롯이다.
도 17은 웨이퍼의 Gapi 프로파일 및 Gapi 프로파일로부터 계산된 Gapi 값을 도시하는 도 15의 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 등고선 맵이다.
도 18은 웨이퍼의 IPD 프로파일 및 IPD 프로파일로부터 계산된 IPD 평균 제곱 평균 제곱근 값을 도시하는 도 15의 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 등고선 맵이다.
도 19는 프론트 엔드 프로세스 툴의 튜닝 후의 웨이퍼의 원시 프로파일을 도시하는 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 등고선 맵이다.
도 20은 스캔 라인을 따르는 웨이퍼 표면 스캔 및 기하형상 측정 툴에 의해 획득된 도 19의 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 측정 데이터를 사용하여 생성된 플롯이다.
도 21은 웨이퍼의 Gapi 프로파일 및 Gapi 프로파일로부터 계산된 Gapi 값을 도시하는 도 19의 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 등고선 맵이다.
도 22는 웨이퍼의 IPD 프로파일 및 IPD 프로파일로부터 계산된 IPD 평균 제곱 평균 제곱근 값을 도시하는 도 19의 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 등고선 맵이다.
도 23은 본 개시내용에 따른, 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 Gapi 에지 값들을 계산하기 위한 방법의 프로세스 흐름이다.
도 24 내지 도 26은 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼들의 에지 프로파일들의 플롯들이다.
도 27은 본 개시내용에 따른, 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼 기하형상 메트릭을 사용하여 웨이퍼를 프로세싱하기 위한 예시적인 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 개시내용에 따른, 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼 기하형상 메트릭을 사용하여 웨이퍼를 프로세싱하기 위한 방법의 프로세스 흐름이다.
도 3은 기하형상 측정 툴에 의해 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼 기하형상 측정 데이터를 획득하기 위해 사용되는 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼 표면 상의 4개의 스캔 라인의 개략도이다.
도 4는 기하형상 측정 툴에 의해 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼 기하형상 측정 데이터를 획득하기 위해 사용되는 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼 표면 상의 8개의 스캔 라인의 개략도이다.
도 5는 기하형상 측정 툴에 의해 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼 기하형상 측정 데이터를 획득하기 위해 사용되는 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼 표면 상의 나선형 스캔의 개략도이다.
도 6은 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 개략적인 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 3 내지 도 5의 웨이퍼 표면 스캔들 및 기하형상 측정 툴에 의해 획득된 측정 데이터를 사용하여 생성된 플롯들의 세트이다.
도 8은 본 개시내용에 따른, 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 Gapi 값을 계산하기 위한 방법의 프로세스 흐름이다.
도 9는 웨이퍼의 원시 프로파일을 도시하는 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 등고선 맵이다.
도 10은 웨이퍼의 Gapi 프로파일을 도시하는 도 9의 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 등고선 맵이다.
도 11은 웨이퍼의 면내 왜곡(IPD) 프로파일을 도시하는 도 9의 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 등고선 맵이다.
도 12는 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼들에 대해 계산된 Gapi 값들과 웨이퍼들에 대해 계산된 IPD 제곱 평균 제곱근 값들 사이의 상관을 도시하는 플롯이다.
도 13은 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼들의 계산된 Gapi 값들과 웨이퍼들의 백 엔드 수율 백분율들 사이의 관계를 도시하는 막대 그래프이다.
도 14는 Gapi 값에 기초하여 프론트 엔드 프로세스 툴을 조정하기 위한 방법의 프로세스 흐름이다.
도 15는 프론트 엔드 프로세스 툴의 튜닝 전의 웨이퍼의 원시 프로파일을 도시하는 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 등고선 맵이다.
도 16은 스캔 라인을 따르는 웨이퍼 표면 스캔 및 기하형상 측정 툴에 의해 획득된 도 15의 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 측정 데이터를 사용하여 생성된 플롯이다.
도 17은 웨이퍼의 Gapi 프로파일 및 Gapi 프로파일로부터 계산된 Gapi 값을 도시하는 도 15의 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 등고선 맵이다.
도 18은 웨이퍼의 IPD 프로파일 및 IPD 프로파일로부터 계산된 IPD 평균 제곱 평균 제곱근 값을 도시하는 도 15의 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 등고선 맵이다.
도 19는 프론트 엔드 프로세스 툴의 튜닝 후의 웨이퍼의 원시 프로파일을 도시하는 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 등고선 맵이다.
도 20은 스캔 라인을 따르는 웨이퍼 표면 스캔 및 기하형상 측정 툴에 의해 획득된 도 19의 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 측정 데이터를 사용하여 생성된 플롯이다.
도 21은 웨이퍼의 Gapi 프로파일 및 Gapi 프로파일로부터 계산된 Gapi 값을 도시하는 도 19의 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 등고선 맵이다.
도 22는 웨이퍼의 IPD 프로파일 및 IPD 프로파일로부터 계산된 IPD 평균 제곱 평균 제곱근 값을 도시하는 도 19의 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 등고선 맵이다.
도 23은 본 개시내용에 따른, 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 Gapi 에지 값들을 계산하기 위한 방법의 프로세스 흐름이다.
도 24 내지 도 26은 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼들의 에지 프로파일들의 플롯들이다.
도 27은 본 개시내용에 따른, 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼 기하형상 메트릭을 사용하여 웨이퍼를 프로세싱하기 위한 예시적인 시스템의 블록도이다.
예시적인 시스템들 및 방법들은 반도체 웨이퍼의 측정 데이터로부터 생성 및/또는 계산되는 Gapi 웨이퍼 기하형상 메트릭을 사용한다. 일반적으로 그리고 본 개시내용의 실시예들에서, 적합한 반도체 웨이퍼들("웨이퍼들" 또는 "실리콘 웨이퍼들"로 또한 지칭될 수 있음)은, 예컨대, 초크랄스키(Czochralski) 방법 또는 플로트 존(float zone) 방법에 의해 형성된 잉곳들로부터 웨이퍼들을 슬라이싱함으로써 획득된 기판 웨이퍼들과 같은 단결정 실리콘 웨이퍼들을 포함한다. 각각의 반도체 웨이퍼는 중심 축, 전방 표면, 및 전방 표면에 평행한 후방 표면을 포함한다. 전방 및 후방 표면들은 일반적으로 중심 축에 수직이다. 원주 에지가 전방 표면과 후방 표면을 연결한다. 반도체 웨이퍼들은, 예컨대, 200 mm, 300 mm, 300 mm 초과 또는 심지어 450 mm 직경 웨이퍼들을 포함하는 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의한 사용에 적합한 임의의 직경으로 이루어질 수 있다.
Gapi 메트릭은 면내 왜곡(IPD) 예측 인덱스로서 사용될 수 있고, 예측된 면내 왜곡과 예상된 백 엔드 수율 사이의 상관에 기초하여 반도체 웨이퍼들을 소팅하기 위해 사용될 수 있다. Gapi 메트릭은 프론트 엔드 프로세싱된 반도체 웨이퍼의 측정 데이터로부터 적합하게 생성 및/또는 계산될 수 있지만, 다른 애플리케이션들에서 사용될 수 있다. Gapi 메트릭은 프론트 엔드 프로세스 툴을 조정하는 데 활용될 수 있고, 그렇지 않으면, 추가의 프로세싱을 위해 수용가능한 Gapi 메트릭을 갖는 웨이퍼들을 소팅하는 데 활용될 수 있다.
도 1은 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 종래의 일반적인 프로세스 흐름(100)을 도시한다. 단계(102)에서, 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼가 추가의 프로세싱을 위해 제공된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "프론트 엔드 프로세싱된"은, 예컨대, 반도체 재료(예컨대, 실리콘)의 단결정 잉곳으로부터 슬라이싱된 웨이퍼를 포함하는 프론트 엔드 프로세스 툴에 의해 프로세싱된 웨이퍼이다. 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼는 또한 하나 또는 양 표면이 에칭, 랩핑 또는 그라인딩되었을 수 있고/있거나 에지들이 라운딩되었을 수 있다. 프론트 엔드 프로세스 툴들의 예들은 와이어 소우들, 랩핑 툴들, 그라인딩 툴들, 베벨링 툴들 및 에칭 툴들을 포함한다.
단계(102)에 의해 제공된 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼들의 표면 조건은 여전히 비교적 거칠고, 특히 평탄한 표면을 요구하는 리소그래피 프로세싱에 일반적으로 적합하지 않다. 단계(104)에서, 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼가 폴리싱된다. 단계(104)에서의 폴리싱 동작은 중간 폴리싱 동작 및/또는 마무리 폴리싱 동작일 수 있다. 중간 폴리싱 동작에서, 평탄도를 개선하고 핸들링 스크래치들을 제거하기 위해, 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 전방 표면이 폴리싱된다. 마무리 폴리싱 동작에서, 전방 표면으로부터 미세 또는 "마이크로" 스크래치들을 제거하고, 웨이퍼의 반사율이 높은 무손상 전방 표면을 생성하기 위해, 웨이퍼의 전방 표면이 마무리 폴리싱된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "프로세스 중"은 중간 및/또는 마무리 폴리싱된 전방 표면을 갖고, 임의로, 아래에서 설명되는 바와 같은 하나 이상의 패터닝 프로세싱 단계를 거친 웨이퍼이다. 단계(104)에서의 폴리싱 후에 그리고 임의로 추가적인 패터닝 프로세싱 단계들 후에, 프로세스 중 웨이퍼의 형상 및 평탄도뿐만 아니라 나노토포그래피와 같은 다른 파라미터들을 결정하기 위해, 높은 정확도의 검사 툴(예컨대, KLA-Tencor Corporation에 의해 제조되는 WaferSightTM 2 또는 2+ 베어 웨이퍼 기하형상 계측 시스템)이 사용될 수 있다. 이러한 측정들로부터, 적어도 제1 패터닝 단계에 대한 오버레이 에러들을 예측하기 위해 단계(106)에서 종래의 메트릭들이 사용될 수 있다.
단계(108)에서, 리소그래피 및 다른 화학적 및/또는 기계적 프로세싱(예컨대, 화학적 기계적 폴리싱, 에칭, 패시베이션, 확산 등)을 수반하는 일련의 패터닝 프로세싱 단계들이 웨이퍼 상에 집적 회로(들)("다이")를 형성하기 위해 수행된다. 예컨대, 포토 마스킹된 레지스트 패턴들, 산화물 층들 및 금속 층들을 포함할 수 있는 다양한 층들이 웨이퍼 상에 증착된다. 표면 상에 형성된 각각의 층은 불균일한 고유 응력을 가져서 웨이퍼 형상의 탄성 변형(예컨대, IPD)을 초래할 수 있다. 제품 수율에 대한 오버레이 에러들의 영향을 완화하기 위해, 단계들(106 및 108)이 순차적으로 반복될 수 있고, 그에 의해, 프로세스 중 오버레이 에러들이 리소그래피 툴을 조정함으로써 정정된다. 그러나, 설계 규칙들이 리소그래피 패턴들에 대해 (이를테면, 10 nm 미만으로) 계속 축소됨에 따라, 오버레이의 프로세스 중 제어가 더 어렵게 된다. 리소그래피 툴에 의해 정정 액션이 취해질 수 없는 경우, 정정 불가능한 오버레이 에러들이 발생한다. 그 결과, 웨이퍼 그레이딩 단계(110)에서 양질의 웨이퍼들의 낮은 백 엔드 수율이 실현된다.
도 2를 참조하면, 오버레이 및 프로세스 제어가 개선된 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 예시적인 일반적인 프로세스 흐름(200)이 도시된다. 프로세스(100)에서 위에서 논의된 단계(102)와 유사한 단계(202)에서 웨이퍼가 제공된다. 추가적인 프로세스 단계(204)가 프로세스(200)에 포함되고, 여기서, 웨이퍼의 추가의 프로세싱 및/또는 제작 전에 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 그레이딩이 수행된다. 예컨대, 프론트 엔드 웨이퍼 그레이딩 단계(204)는 웨이퍼 폴리싱 단계(208) 전에 그리고/또는 패터닝 및 층 형성 단계(212) 전에 발생할 수 있다. 단계(204)에서, 본원에서 더 상세히 논의되는 바와 같은 Gapi 메트릭과 같은 웨이퍼 메트릭이 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 형상 및/또는 평탄도에 기초하여 결정된다. 이어서, 단계(206)에서, 웨이퍼는 이 메트릭에 기초하여 소팅된다. 예컨대, 단계(206)에서, 웨이퍼는 메트릭에 기초하여 원하는 규격 외부에 있는 것으로 결정될 수 있고 폐기되거나 또는 추가의 프론트 엔드 프로세싱을 위해 식별된다. 웨이퍼가 원하는 규격을 만족시키는 것으로 결정되는 경우, 웨이퍼는, 예컨대, 폴리싱 단계(208)에서 시작하여 추가로 프로세싱될 수 있다. 원하는 규격은, 예컨대, 상관된 백 엔드 수율에 기초하는 웨이퍼 프로세싱 동안의 예측된 IPD의 허용오차 레벨일 수 있다.
프로세스(200)의 하나의 이점은 특정 비가역적 프로세싱 단계들이 발생하기 전에 웨이퍼 그레이딩이 발생한다는 것이다. 단계(206)에서 소팅된 규격외 웨이퍼들은 웨이퍼 메트릭이 원하는 규격 내에 있게 하기 위해 프론트 엔드 툴들을 사용하여 추가로 프로세싱함으로써 구제될 수 있다. 예컨대, 랩핑 또는 그라인딩 프로세스들이 웨이퍼의 형상 및/또는 평탄도를 조정하기 위해 반복될 수 있다. 추가적으로, 웨이퍼 프로세싱에서 규격외 웨이퍼들을 조기에 식별함으로써, 웨이퍼 그레이딩 단계(214)에서, 프로세싱된 웨이퍼들의 개선된 백 엔드 수율이 달성될 수 있다. 이는 궁극적으로 형성되는 양질 그레이드 다이들의 양을 증가시키고, 제조 동안 발생하는 정정 불가능한 오버레이 에러들과 연관된 비용들을 절감한다. 또한, 추가로 프로세싱되는 웨이퍼들이 예측된 IPD에 대해 검사를 받았기 때문에, 프로세스 중 오버레이 제어에 대한 필요성이 감소 또는 제거될 수 있다. 이와 관련하여, 단계(210)에서의 오버레이 제어와 단계(212)에서의 웨이퍼 패터닝 사이의 더 효율적인 시퀀싱이 실현될 수 있다.
도 3 내지 도 8을 참조하면, 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼(300)에 대한 Gapi 메트릭을 결정하기 위한 예시적인 방법이 설명된다. 도 8은 Gapi 메트릭을 결정하기 위한 프로세스 흐름(400)을 도시한다. 단계(402)에서, 기하형상 측정 툴(본원에서 평탄도 검사 툴로 또한 지칭됨)이 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼(300)(도 3 내지 도 6에 도시됨)로부터 측정 데이터를 획득하기 위해 사용된다. 적합한 기하형상 측정 툴들의 예들은 Kobelco SBW 시리즈 툴들, Kobelco LGW 시리즈 툴들 및 Kobelco LSW 시리즈 툴들을 포함한다. 기하형상 측정 툴은 커패시턴스 프로브 또는 간섭계를 사용하여 웨이퍼(300)의 하나 또는 양 표면을 따르는 포인트들의 두께 및 표면 높이를 포함하는 하나 또는 양 표면의 측정 데이터를 적합하게 획득한다. 일 예에서, 기하형상 측정 툴은 Kobelco SBW-330 툴이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 기하형상 측정 툴은 웨이퍼(300)(도 3 및 도 4)의 표면(304)(예컨대, 전방 표면)에 걸쳐 연장되는 직경 라인들(302)(본원에서 스캔 라인들(302) 또는 스캔 직경 라인들(302)로 또한 지칭됨)을 따라 스캔하는 것에 의해 또는 웨이퍼(300)의 표면(304)의 나선형 스캔(도 5)에 의해 측정 데이터를 획득할 수 있다. 기하형상 측정 툴은 4개의 직경 라인(302)(도 3에 도시됨) 또는 8개의 직경 라인(302)(도 4에 도시됨)과 같은 2개 이상의 직경 라인(302)을 따라 스캔함으로써 측정 데이터를 획득할 수 있다. 측정되는 웨이퍼(300)는 척킹되지 않은(즉, 자립) 상태에 있을 수 있다.
기하형상 측정 툴에 의해 획득되는 측정 데이터는 웨이퍼(300)의 표면 프로파일들을 포함한다. 각각의 표면 프로파일은 개개의 스캔 직경 라인(302)을 따라 포지셔닝된 (도 6에 도시된) 표면(304) 상의 포인트들에서 표면 높이를 측정함으로써 스캔 직경 라인(302)을 따라 획득된다. 예컨대, 각각의 표면 프로파일은 개개의 직경 라인(302)을 따라 100개 초과, 200개 초과 또는 290개 초과의 포인트에서 측정된 표면 높이들을 포함할 수 있다. 각각의 포인트는 표면(304)의 중심(306)으로부터의 거리(밀리미터, mm 단위)로서 측정된 표면(304)에 걸쳐 연장되는 직경 라인(302)을 따르는 포지션을 갖는다. 각각의 포인트에서 측정된 표면 높이는 Hn(x)로서 표현될 수 있고, 여기서, n은 스캔 직경 라인을 식별하고, x는 스캔 직경 라인 n을 따라 측정된 웨이퍼(300)의 중심(306)으로부터의 포인트의 상대 거리(mm 단위)이다. 표면 높이는 기준 높이 Href = 0으로부터의 거리로서 결정된다. 각각의 직경 라인(302)을 따라 스캔함으로써 획득된 표면 프로파일은 개개의 직경 라인(302)을 따르는 포인트들에서 측정된 표면 높이들의 범위를 포함한다. 일 실시예에서, 표면 프로파일들은 웨이퍼(300)의 표면(304)(예컨대, 전방 표면)만을 따라 직경 라인들(302)을 스캔함으로써 획득된다. 다른 실시예들에서, 표면 프로파일들은 웨이퍼(300)의 표면(304)과 표면(308)(도 6에 도시됨)(즉, 전방 및 후방 표면들) 둘 모두를 따라 직경 라인들(302)을 스캔함으로써 획득된다.
기하형상 측정 툴에 의해 획득되는 측정 데이터는 웨이퍼(300)의 두께 프로파일들을 또한 포함한다. 각각의 두께 프로파일은 개개의 스캔 직경 라인(302)을 따르는 포인트들에서 두께를 측정함으로써 스캔 직경 라인(302)을 따라 획득된다. 각각의 직경 라인(302)을 따르는 각각의 포인트에서의 두께는 포인트와 웨이퍼(300)의 다른 표면(308) 상의 동일한 포지션에서의 대응하는 포인트 사이의 거리로서 측정된다. 따라서, 두께는 표면(304) 상의 포인트의 표면 높이(Hn(x)) 및 표면(308) 상의 대응하는 포인트의 표면 높이에 의해 결정될 수 있다. 직경 라인(302)을 따르는 각각의 포인트에서의 두께는 Tn(x)로서 표현될 수 있고, 여기서, n은 스캔 직경 라인을 식별하고, x는 스캔 직경 라인 n을 따라 측정된 웨이퍼(300)의 중심(306)으로부터의 포인트의 상대 거리(mm 단위)이다. 각각의 직경 라인(302)을 따라 스캔함으로써 획득된 두께 프로파일은 개개의 직경 라인(302)을 따르는 포인트들에서 측정된 두께 값들의 범위를 포함한다.
도 8을 다시 참조하면, 단계(404)에서, 웨이퍼(300)의 중심 평면(CP)(도 6에 도시됨)이 직경 라인들(302)을 따라 스캔함으로써 획득된 표면 프로파일들 및 두께 프로파일들에 기초하여 결정된다. 중심 평면(CP)은 웨이퍼(300)의 두께 평면(TP)(도 6에 도시됨)에 기초할 수 있다. 두께 평면(TP)은 웨이퍼(300)의 전방 표면(304)과 후방 표면(308) 사이에 위치된다. 일 예에서, 두께 평면(TP)은 스캔 직경 라인들(302)을 따르는 각각의 포인트에서의 표면 높이(Hn(x)) 플러스 두께(Tn(x))의 절반으로서 맵핑된다. 이와 관련하여, 두께 평면(TP)은 웨이퍼(300)의 표면(들)(304 및 308)을 따르는 스캔 라인들(302) 각각의 측정된 포인트들에 대응하는 포인트들을 포함할 수 있다. 이어서, 중심 평면(CP)은 두께 평면(TP)을 따르는 포인트들의 회귀 분석에 기초하여, 이를테면, 최소 제곱 최적 피팅, 이동 평균 또는 다항 피팅에 의해 결정될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 중심 평면(CP)은 두께 평면(TP)을 따르는 포인트들의 최소 제곱 최적 피팅에 의해 결정된다.
도 6은 직경 라인들(302) 중 하나를 따라 취해진 전방 표면(304) 및 후방 표면(308)을 갖는 스캔된 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼(300)의 개략적인 단면도를 도시한다. 웨이퍼(300)의 표면 프로파일들 및 두께 프로파일들을 포함하는 측정 데이터는 전방 표면(304)에 걸쳐 그리고 임의로 후방 표면(308)에 걸쳐 연장되는 스캔 직경 라인들(302)(도 3 및 도 4에 도시됨)을 따르는 포인트들에서 표면 높이(Hn(x)) 및 두께(Tn(x))를 측정함으로써 획득될 수 있다. 각각의 포인트에서의 두께(Tn(x))는 전방 표면(304) 상의 포인트와 후방 표면(308) 상의 대응하는 포인트 사이의 거리이다. 웨이퍼(300)의 두께 평면(TP)은 각각의 포인트에서의 표면 높이(Hn(x)) 및 두께(Tn(x))에 기초하여 결정될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 웨이퍼(300)의 중심 평면(CP)은 두께 평면(TP)을 따르는 포인트들의 회귀 분석에 의해 결정된다. 도 6에 도시된 도면은 참조를 위한 것일 뿐이고, 측정된 웨이퍼 상의 포인트들에서의 표면 높이 또는 두께를 실척대로 도시하는 것으로 의도되지 않는다.
도 8을 다시 참조하면, 단계(406)에서, 원시 형상 프로파일이 각각의 스캔 직경 라인(302)을 따라 웨이퍼(300)에 대해 생성된다. 각각의 원시 형상 프로파일은 웨이퍼(300)의 결정된 중심 평면(CP) 및 개개의 스캔 직경 라인(302)을 따르는 표면 프로파일 및 두께 프로파일을 포함하는 획득된 측정 데이터에 기초하여 생성된다. 각각의 원시 형상 프로파일은 개개의 스캔 직경 라인(302)을 따르는 각각의 스캔된 포인트에서 계산된 원시 형상 값들을 포함한다. 원시 형상은 각각의 포인트에서의 표면 높이(Hn(x)) 및 두께(Tn(x)) 및 중심 평면(CP) 상의 동일한 포지션에서의 대응하는 포인트의 높이의 함수로서 계산될 수 있다. 일 예에서, 원시 형상(RSn)은 다음의 공식에 의해 각각의 포인트에서 계산된다:
RSn(x) = Hn(x) + 0.5*(Tn(x) - CPn(x))
여기서, n은 스캔 직경 라인을 식별하고, x는 스캔 직경 라인 n을 따라 측정된 웨이퍼(300)의 중심(306)으로부터의 포인트의 상대 거리(mm 단위)이고, Hn(x)는 x에서의 스캔 직경 라인 n을 따르는 포인트의 측정된 표면 높이이고, Tn(x)는 x에서의 스캔 직경 라인 n을 따르는 포인트의 측정된 두께이고, CPn(x)는 x에서의 스캔 직경 라인 n을 따르는 포인트에 대응하는 중심 평면 상의 포인트의 높이이다.
일부 실시예들에서, 원시 형상 프로파일은 이동 평균에 의해 평활화될 수 있다. 예컨대, 정의된 윈도우들이 원시 형상 프로파일에 대해 개개의 스캔 직경 라인(302)을 따르는 방향으로 설정될 수 있다. 윈도우들은 10 mm 미만, 5 mm 미만 또는 3mm의 크기를 가질 수 있다. 윈도우 내의 포인트들에서의 원시 형상들의 이동 평균이 각각의 윈도우에 대해 계산된다. 이어서, 각각의 윈도우 내의 포인트들에 대한 원시 형상이 윈도우에 대한 계산된 이동 평균으로서 설정된다.
단계(408)에서, 이상적인 형상 프로파일이 각각의 스캔 직경 라인(302)을 따라 웨이퍼(300)에 대해 생성된다. 각각의 이상적인 형상 프로파일이 개개의 스캔 직경 라인(302)에 대해 생성된 원시 형상 프로파일의 다항 회귀에 기초하여 생성될 수 있다. 일 예에서, 각각의 이상적인 형상 프로파일은 개개의 스캔 직경 라인(302)을 따르는 포인트들에서 계산된 원시 형상 값들의 2차 다항 피팅에 기초하여 생성된다. 각각의 이상적인 형상 프로파일은 개개의 스캔 직경 라인(302)을 따르는 각각의 스캔된 포인트에서 계산된 이상적인 형상 값들을 포함한다. 일 예에서, 이상적인 형상(ISn)은 다음의 공식에 의해 각각의 포인트에서 계산된다:
ISn(x) = a*(RSn(x))2 + b*(RSn(x)) + c
여기서, n은 스캔 직경 라인을 식별하고, x는 스캔 직경 라인 n을 따라 측정된 웨이퍼(300)의 중심(306)으로부터의 포인트의 상대 거리(mm 단위)이고, RSn(x)는 x에서 스캔 직경 라인 n에 대해 생성된 원시 형상 값이고, a 및 b는 다항 계수들이고, c는 다항 피팅 분석에 의해 결정된 에러이다. 다항 피팅 분석은, 예컨대, Python의 NumPy(즉, np.polyfit 곡선 피팅 함수)를 사용하여 실행된다.
단계(410)에서, Gapi 프로파일이 각각의 스캔 직경 라인(302)을 따라 웨이퍼(300)에 대해 생성된다. 각각의 Gapi 프로파일이 개개의 스캔 직경 라인(302)에 대해 생성된 원시 형상 프로파일 및 이상적인 형상 프로파일에 기초하여 생성될 수 있다. 일 예에서, 각각의 Gapi 프로파일은 개개의 스캔 직경 라인(302)에 대한 델타 형상 프로파일을 생성함으로써 생성된다. 각각의 델타 형상 프로파일은 개개의 스캔 직경 라인(302)을 따르는 포인트들에서 계산된 델타 형상 값들을 포함한다. 각각의 델타 형상은 개개의 스캔 직경 라인(302)을 따르는 각각의 포인트에서 이상적인 형상과 원시 형상을 비교함으로써 계산될 수 있다. 일 예에서, 델타 형상(DSn)은 다음의 공식에 의해 각각의 포인트에서 계산된다:
DSn(x) = ISn(x) - RSn(x)
여기서, n은 스캔 직경 라인을 식별하고, x는 스캔 직경 라인 n을 따라 측정된 웨이퍼(300)의 중심(306)으로부터의 포인트의 상대 거리(mm 단위)이고, RSn(x)는 x에서 스캔 직경 라인 n에 대해 생성된 원시 형상 값이고, ISn(x)는 x에서 스캔 직경 라인 n에 대해 생성된 이상적인 형상 값이다. 델타 형상 프로파일은 개개의 이상적인 형상 프로파일들로부터의 생성된 원시 형상 프로파일들 각각의 편차들을 정량화함으로써 각각의 스캔 직경 라인(302)에 대한 웨이퍼 형상 및 평탄도를 설명할 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 Gapi 프로파일은 개개의 스캔 직경 라인(302)에 대해 생성된 델타 형상 프로파일에만 기초하여 생성된다.
각각의 Gapi 프로파일은 개개의 스캔 직경 라인(302)에 대해 생성된 델타 형상 프로파일 및 델타 형상 프로파일에 적용된 가중 인자들에 기초할 수 있다. 가중 인자들은 프로세싱 동안의 웨이퍼 변형(예컨대, IPD 왜곡)에 더 큰 영향을 미칠 수 있는 델타 형상 프로파일의 특정 변동들(예컨대, 형상 변동들 및 기울기 변화들)을 고려하기 위해 적용될 수 있다(예컨대, 델타 형상 값들과 곱해짐). 델타 형상 프로파일 변동들은 개개의 스캔 직경 라인(302)의 방향을 따르는 정의된 이동 윈도우들 내의 델타 형상 값에 기초하여 표준 변동, 분산 또는 범위로서 정량화될 수 있다. 가중 인자를 적용하기 전에 용인되는 변동의 양에 대해 임계치가 미리 결정될 수 있다. 예컨대, 정의된 윈도우 내의 델타 형상 값들에 기초하여 결정된 델타 형상 프로파일 변동(예컨대, 형상 변동 또는 기울기 변화)이 미리 결정된 임계치 초과인 경우, 정의된 윈도우 내의 각각의 델타 형상 값에 가중 인자가 적용될 수 있다.
가중 인자들은 개개의 스캔 직경 라인(302)의 방향을 따르는 정의된 이동 윈도우들 내의 면적 변동(area variation)에 기초하여 적용될 수 있다. 비교적 좁은 윈도우(예컨대, 20 mm 미만) 내의 면적의 높은 변동은 웨이퍼 왜곡을 초래할 수 있는데, 그 이유는 웨이퍼가 그 윈도우에서 더 높은 척킹 압력을 받기 쉽기 때문이다. 면적 변동은, 예컨대, 정의된 윈도우들 내의 델타 형상 프로파일의 면적의 표준 변동, 분산 또는 범위로서 정량화될 수 있다. 정의된 윈도우들은, 예컨대, 20 mm 미만, 15 mm 미만 또는 11 mm의 크기를 가질 수 있다. 윈도우 내의 델타 형상 프로파일의 면적 변동이 미리 결정된 임계치 초과인 경우, 윈도우 내의 델타 형상 값들에 가중 인자가 적용된다. 하나의 예시적인 실시예에서, 면적 변동은 표준 변동으로서 정량화되고, 임계치는 0.3 이상, 0.4 이상 또는 0.5 이상이다. 이러한 실시예들에서의 가중 인자는 표준 변동 자체일 수 있다. 따라서, 일 예에서, 표준 편차가 정의된 윈도우에서 0.4 이상인 경우 0.4의 가중 인자가 적용되고, 표준 편차가 정의된 윈도우에서 0.4 미만인 경우 가중 인자가 적용되지 않는다(즉, 가중 인자는 제로임).
가중 인자들은 또한 개개의 스캔 직경 라인(302)의 방향을 따르는 정의된 이동 윈도우들 내의 델타 형상 프로파일의 기울기 변화들에 기초하여 적용될 수 있다. 비교적 좁은 윈도우(예컨대, 10 mm 미만) 내의 웨이퍼 표면 프로파일의 상당한 터닝 포인트들은 웨이퍼 왜곡을 초래할 수 있는데, 그 이유는 웨이퍼가 그 윈도우에서 더 높은 척킹 압력을 받기 쉽기 때문이다. 델타 형상 프로파일의 기울기 변화들은, 예컨대, 2개의 인접한 정의된 윈도우 내의 기울기의 방향 및 양을 비교함으로써 정량화될 수 있다. 각각의 인접한 정의된 윈도우는, 예컨대, 20 mm 미만, 10 mm 미만 또는 5 mm의 크기를 가질 수 있다. 기울기 변화가 미리 결정된 임계치 외부에 있는 경우, 정의된 윈도우들 내의 델타 형상 값들에 가중 인자가 적용된다. 일 실시예에서, 기울기들은 기울기들을 곱함으로써 비교되고, 임계치는 -0.3 미만, -0.35 미만, -0.4 미만, -0.45 미만, -0.5 미만 또는 -0.5 미만의 음의 값(기울기 변화를 표현함)이다. 이러한 실시예들에서의 가중 인자들은 1 초과 내지 3, 또는 1.1 내지 2, 또는 1.2 내지 1.4, 또는 1.3일 수 있다. 임계치가 만족되지 않는 경우 가중 인자는 1로 설정될 수 있다. 따라서, 일 예에서, 기울기 변화가 -0.4 미만인 것으로 결정되는 경우 1.3의 가중 인자가 적용되고, 기울기 변화가 -0.4 미만이 아닌 것으로 결정되는 경우 1의 가중 인자가 적용된다.
정의된 윈도우들 내의 델타 형상 프로파일들의 면적 변동과 기울기 변화들 둘 모두는 Gapi 프로파일들을 생성할 때 델타 형상 프로파일들에 적용되는 가중 인자들을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 적용될(예컨대, 적절한 윈도우들 내의 델타 형상 값들과 곱해질) 가중 인자들은 면적 변동 및 기울기 변화들에 대해 결정된 가중 인자들을 곱함으로써 결정될 수 있다. 예컨대, 정의된 윈도우들 내의 개개의 스캔 직경 라인(302)에 대해 계산된 델타 형상 값들에 적용될 각각의 가중 인자(SWn)는 다음의 공식에 의해 계산될 수 있다:
SWn(x) = (SVn(x) + 1)*(SCn(x))
여기서, n은 스캔 직경 라인을 식별하고, x는 스캔 직경 라인 n을 따라 측정된 웨이퍼(300)의 중심(306)으로부터의 포인트의 상대 거리(mm 단위)이고, SVn(x)는 x에서의 포인트가 적절한 윈도우 내에 있는 경우 표준 변동에 기초하여 적용될 가중 인자이고, SCn(x)는 x에서의 포인트가 적절한 윈도우 내에 있는 경우 기울기 변화들에 기초하여 적용될 가중 인자이다. 이 예에서, SCn(x)는 1(가중 인자가 적용되지 않는 경우의 디폴트) 또는 1 초과(즉, 결정된 가중 인자)이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 개시내용에 따른, 기하형상 측정 툴에 의해(예컨대, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같은 스캔 라인들을 따라 웨이퍼(300)의 표면(304)을 스캔함으로써) 획득된 측정 데이터를 사용하여 생성된 플롯들의 예시적인 세트가 도시된다. 스캔 프로파일들은 8개의 직경 라인(도 7a 및 도 7b에서 라인:0 내지 라인:7로서 표시됨)을 따라 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼 표면을 스캔함으로써 획득되었다. 원시 형상 프로파일들 및 이상적인 형상 프로파일들이 각각의 스캔 직경 라인에 대해 생성되었고 각각의 플롯에서 도시된다. 각각의 직경 라인에 대한 델타 형상 프로파일들(도시되지 않음)이 위에서 설명된 바와 같이 원시 형상 및 이상적인 형상 프로파일들에 기초하여 또한 생성되었다. 이 예에서, 가중 인자들은 정의된 윈도우들 내의 델타 형상 프로파일에서의 형상 편차들 및/또는 기울기 변화들에 기초하여 결정되었다. 각각의 직경 라인에 대한 Gapi 프로파일(형상 델타*형상 가중치)은 적절한 윈도우들 내의 델타 형상 값들에 가중 인자들을 적용함으로써 생성되었다.
도 8을 다시 참조하면, 단계(412)에서, 웨이퍼에 대한 Gapi 값이 스캔 직경 라인들(302)에 대해 생성된 Gapi 프로파일들에 기초하여 계산된다. Gapi 값은 이상적인 평면에 대한 웨이퍼 평탄도 및/또는 형상의 전체 변동들을 설명하기 위해 사용될 수 있는 전역적 메트릭이다. 이는, 예컨대, Gapi 프로파일들에 포함된 값들의 제곱 평균 제곱근 값으로서 Gapi 프로파일들에 기초하여 계산될 수 있다. 따라서, Gapi 값은 본원에서 "Gapi 제곱 평균 제곱근" 또는 "Gapi rms"로 또한 지칭될 수 있다.
도 9 내지 도 12를 참조하면, 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼에 대해 계산된 Gapi 값이 패터닝된 웨이퍼 기하형상(PWG) 계측 시스템(이를테면, KLA-Tencor Corporation에 의해 제조되는 WaferSightTM PWG5TM 플랫폼)에 의해 제공되는 IPD 예측 인덱스와 양호한 상관을 갖는다는 것이 도시되었다. PWG 계측 시스템은 웨이퍼 형상의 변화들에 기초하여 프로세스 중 웨이퍼 왜곡을 평가하고 오버레이 에러를 예측하기 위해 높은 정확도의 검사 툴(이를테면, KLA-Tencor Corporation에 의해 제조되는 WaferSightTM 2 또는 2+ 베어 웨이퍼 계측 시스템)로부터 획득된 원시 PWG 데이터를 사용한다. 도 9는 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 원시 국부적 형상 피처들의 등고선 맵을 도시한다. 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼에 대해 생성된 Gapi 프로파일들의 등고선 맵들(도 10) 및 프로세스 중 웨이퍼 데이터에 기초하여 PWG 계측 시스템을 사용하여 생성된 IPD 맵(도 11)은 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼에 대해 생성된 Gapi 프로파일들에 기초하여 IPD가 예측될 수 있다는 것을 표시한다. 더 구체적으로, 도 10의 웨이퍼의 생성된 Gapi 프로파일 피처들(4.324의 Gapi 값을 가짐)은 동일한 웨이퍼의 도 11의 IPD 맵 및 계산된 IPD 사이트 평균 제곱 평균 제곱근 메트릭들(도 9에 도시된 국부적 형상 피처들을 가짐)과 양호하게 상관되고, 여기서, IPD 메트릭들 및 IPD 맵은 최종 폴리싱 단계 후에 결정된다. 도 12는 IPD 값들 및 Gapi 프로파일들의 계산된 전역적 메트릭들(둘 모두 국부적 값들의 제곱 평균 제곱근으로서 취해짐)이 강한 상관을 갖고, R2 값이 다양한 웨이퍼 형상들에 대해 0.7 초과인 것을 도시한다.
도 13을 참조하면, 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 Gapi 값이 양질의 웨이퍼들의 백 엔드 수율을 예측하기 위해 사용될 수 있다. 도 13의 그래프는 4 이하, 구체적으로는 3.6 이하 및 더 구체적으로는 3.2 이하의 Gapi 값들에 대해 50% 초과의 높은 백 엔드 수율이 획득될 수 있다는 것을 도시한다. 백 엔드 수율 백분율들은 웨이퍼 그레이딩으로부터의 경험적 데이터에 의해 획득될 수 있거나 또는 프로세스 중 웨이퍼 왜곡에 기초한 웨이퍼 메트릭들(이를테면, 폴리싱된 후의 웨이퍼의 IPD 메트릭에 기초한 수율)로부터 획득될 수 있다. 본 개시내용에 따른 Gapi 메트릭들이 프로세스 중 웨이퍼 메트릭들과 강한 상관을 갖기 때문에, 프로세스 중 웨이퍼 메트릭들과 상관되는 예측된 백 엔드 수율들이 개개의 Gapi 메트릭들과 유사하게 상관될 것으로 가정될 수 있다. 웨이퍼의 계산된 Gapi 값이 미리 결정된 임계치를 만족시키지 않는 경우, (프로세스(200) 내의 단계(206)에서와 같이) 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼들이 소팅될 수 있다. 임계치는 높은 백 엔드 수율 백분율(예컨대, 50% 초과, 60% 초과 또는 70% 초과)과 상관되는 Gapi 값으로 설정될 수 있다. 이와 관련하여, 더 높은 백 엔드 수율, 오버레이 에러 제어에 대한 필요성의 감소 및 더 열악한 품질의 웨이퍼들의 구제와 같은 이점들이 달성될 수 있다.
도 14를 참조하면, 계산된 Gapi 값에 기초하여 프론트 엔드 프로세스 툴을 조정하기 위한 예시적인 프로세스 흐름(500)이 도시된다. 단계(502)에서, 웨이퍼가 프론트 엔드 프로세스 툴(예컨대, 도 27에 도시된 프론트 엔드 프로세스 툴(702))에 의해 프로세싱된다. 예컨대, 웨이퍼는 와이어 소우를 사용하여 반도체 재료(예컨대, 실리콘)의 단결정 잉곳으로부터 슬라이싱될 수 있다. 웨이퍼는 또한 랩핑 툴 또는 그라인딩 툴과 같은 프론트 엔드 프로세스 툴을 사용하여 원하는 두께로 될 수 있다.
단계(504)에서, 프론트 엔드 프로세싱된(예컨대, 와이어 소잉, 랩핑 및/또는 그라인딩된) 웨이퍼의 Gapi 값이 (예컨대, 도 8에 도시된 프로세스(400)에 의해) 본 개시내용에 따라 계산된다. 단계(506)에서, Gapi 값은 미리 결정된 임계값과 비교된다. 미리 결정된 임계값은 Gapi 값을 백 엔드 수율 백분율과 상관시키는 이력 데이터에 기초할 수 있다. 예컨대, 임계치는 50% 초과의 백 엔드 수율 백분율과 상관되는 Gapi 값으로 설정될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 임계치는 도 13의 그래프에 도시된 데이터에 기초하여 설정된다. 일부 예들에서, Gapi 값의 미리 결정된 임계치는 6 미만, 5.5 미만, 5 미만, 4.5 미만, 이를테면, 4 미만 또는 3.5 미만이다. Gapi 값이 미리 결정된 임계치 내에 있는 경우(예컨대, 임계 Gapi 값 이하, 이를테면, 5 이하인 경우), 단계(508)에서, 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼가 폴리싱을 위해 소팅된다.
Gapi 값이 미리 결정된 임계치 내에 있지 않은 경우(예컨대, 임계 Gapi 값 초과인 경우), 웨이퍼는 폴리싱을 위해 소팅되지 않을 수 있다. 단계(510)에서, 프론트 엔드 프로세스 툴들 중 하나 이상은 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 Gapi 값이 미리 결정된 임계치 내에 있지 않은 것으로 결정한 후에 튜닝될 수 있다(예컨대, 조정 및/또는 수정될 수 있음). 하나 이상의 프론트 엔드 프로세스 툴들은 미리 결정된 임계치 외부의 Gapi 값을 갖는 웨이퍼의 Gapi 프로파일들 중 적어도 하나에 기초하여 튜닝될 수 있다.
프로세스(500)의 단계(510)를 확장하면, 도 15 내지 도 22가 추가적으로 참조된다. 도 15 내지 도 18은 이 예시적 실시예에서 프로세스 흐름(500)의 단계(506)에 대해 미리 결정된 임계치 내에 있지 않은(예컨대, 그 초과의) 5.41의 Gapi 값을 갖는 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 원시 국부적 형상 피처들의 등고선 맵(도 15), 단일 스캔 직경 라인에 대한 원시 형상 프로파일, 이상적인 형상 프로파일 및 Gapi 프로파일 플롯들의 차트(도 16), Gapi 프로파일들의 등고선 맵(도 17), 및 IPD 등고선 맵(도 18)을 도시한다. 따라서, 단계(508)에서, 도 15 내지 도 18의 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼는 폴리싱을 위해 소팅되지 않는다.
단계(510)에서, 하나 이상의 프론트 엔드 프로세스 툴들은 도 16에 도시된 Gapi 프로파일과 같은 도 17에 도시된 Gapi 값을 계산하기 위해 사용된 Gapi 프로파일들 중 적어도 하나에 기초하여 튜닝될 수 있다(예컨대, 수정 및/또는 조정될 수 있음). 이 예시적인 실시예에서, 와이어 소우가 웨이퍼의 적어도 하나의 Gapi 프로파일에 기초하여 튜닝될 수 있다. 도 16의 Gapi 프로파일 플롯은 와이어 소우의 절단 방향에 평행한(또는 실질적으로 평행한) 웨이퍼의 직경 라인(즉, 라인:5)의 Gapi 프로파일을 도시한다. 도 16에 도시된 바와 같이 웨이퍼의 반경방향 에지들 근처의 거리들에 있는 스캔 직경 라인의 방향으로 직경 라인을 따르는 특정 포인트들에 Gapi 프로파일의 비교적 높은 Gapi 값들이 위치된 것이 관찰된다. 이 관찰에 기초하여, 와이어 소우는 이러한 포인트들에서의 높은 변동들을 정정하도록 튜닝될 수 있다. 예컨대, 웨이퍼의 반경방향 에지 근처의 이러한 높은 변동 포인트들에 대응하는 포인트들에서의 베어링 온도 또는 슬러리 온도의 값은 웨이퍼가 단결정 잉곳으로부터 절단될 때 와이어가 진입하고 빠져나갈 시에 더 평활한 웨이퍼 형상을 제공하도록 조정될 수 있다.
이어서, 단계(512)에서, 튜닝된 프론트 엔드 프로세스 툴이 제2 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼를 제공하기 위해 사용된다. 도 19 내지 도 22는 프론트 엔드 프로세스 툴이 도 15 내지 도 18로부터의 관찰들에 기초하여 튜닝된 후의 제2 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 원시 국부적 형상 피처들의 등고선 맵(도 19), 단일 스캔 직경 라인에 대한 원시 형상 프로파일, 이상적인 형상 프로파일 및 Gapi 프로파일 플롯들의 차트(도 20), Gapi 프로파일들의 등고선 맵(도 21), 및 IPD 등고선 맵(도 22)을 도시한다. 도 19 내지 도 22에 도시된 바와 같이, 프론트 엔드 프로세스 툴의 튜닝은 개선된 Gapi 프로파일들(반경방향 에지들에서 더 적은 변동을 가짐)뿐만 아니라 더 낮은 Gapi 값(3.42) 및 IPD 평균 제곱 평균 제곱근 값(16.45)을 갖는 제2 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼를 생성한다. 튜닝 단계 후에 제공되는 제2 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼는 프론트 엔드 프로세스 단계를 반복함으로써 구제된 단계(502)에서 프로세싱된 것과 동일한 웨이퍼일 수 있다. 튜닝된 프론트 엔드 툴에 의해 프로세싱되는 제2 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼는 또한 상이한 웨이퍼일 수 있다.
프로세스(500)의 하나의 이점은 프론트 엔드 툴의 조정들 및/또는 수정들이 웨이퍼 프로세스에서 조기에(예컨대, 폴리싱 전에) 생성 및/또는 계산되는 메트릭을 사용하여 더 신속하고 효율적으로 이루어질 수 있다는 것이다. 제작 동안 웨이퍼 변형을 예측하기 위해 사용되는 기존의 메트릭들은 웨이퍼의 고품질 형상 및/또는 평탄도 데이터를 획득하기 위해 웨이퍼가 폴리싱될 것을 요구한다. 따라서, 프론트 엔드 툴들(예컨대, 와이어 소우, 랩핑 툴 또는 그라인딩 툴)에서의 프로세스 이상들은 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼가 폴리싱된 후까지 식별될 수 없다. 일반적으로, 주어진 웨이퍼의 프론트 엔드 프로세싱과 폴리싱 사이에 상당한 시간(수 시간, 수일, 수 주)이 경과된다. 그 동안, 많은 양의 웨이퍼들이 프론트 엔드 툴(들)에 의해 프로세싱될 수 있고, 그에 따라, 초기 웨이퍼가 폴리싱 및 스캔될 때까지 식별되지 않을 수용 불가능한 Gapi 값들 및 표면 변동들의 위험에 놓인다. 이와 관련하여, 프로세스(500)는 프론트 엔드 툴(들)을 튜닝함으로써 교정될 수 있는 프론트 엔드 프로세스 내의 프로세스 이상들의 조기 검출을 제공하여 더 적은 웨이퍼들에 영향을 미침으로써 상당한 개선을 제공한다.
도 23 내지 도 26을 참조하면, 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼에 대한 Gapi 에지 메트릭을 결정하기 위한 방법이 설명된다. 본 개시내용에 따라 사용되는 Gapi 메트릭들에 추가하여, Gapi 에지 메트릭들이 웨이퍼 에지 프로파일들을 특성화하기 위해 사용될 수 있다. 웨이퍼 에지 조건들은 에지 다이 수율에 상당히 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 예컨대, 필름 층 박리(즉, 디라미네이션(delamination)), 입자 오염 및 포토레지스트 코팅 오프셋 에러(그들 각각은 에지 다이 수율에 부정적인 영향을 미침)와 연관된 문제들이 웨이퍼 에지 결함들로부터 발생하는 것으로 알려져 있다. 본 개시내용에 따른 Gapi 에지 메트릭들을 사용하는 것은 충분히 평활한 에지들을 갖는 웨이퍼들이 제작되는 것을 보장하므로 Gapi 메트릭들과 관련하여 위에서 논의된 바와 같이 백 엔드 수율에서 유사한 개선들을 제공할 수 있다.
도 23에서, 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 Gapi 에지 값들을 계산하기 위한 프로세스(600)가 도시된다. 단계(602)에서, 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 에지 프로파일의 측정 데이터가 획득된다. 예컨대, 에지 프로파일 데이터는 상업용 3D 현미경들을 사용하여, 이를테면, 간섭성 스캔 간섭계, 공초점 레이저 스캔 또는 레이저 스캔 현미경들(이를테면, Zygo, Olympus 또는 Keyence에 의해 제조되는 것들)에 의해 획득될 수 있다. 측정되는 웨이퍼는 척킹되지 않은(즉, 자립) 상태에 있을 수 있다.
단계(604)에서, 단순화 알고리즘이 에지 프로파일에 포함된 포인트들의 세트를 감소시킴으로써 에지 프로파일 데이터를 단순화된 곡선으로 변환하기 위해 사용된다. 예컨대, 에지 프로파일 데이터의 단순화된 곡선이 라머-더글라스-퍼커(Ramer-Douglas-Peucker) 알고리즘(즉, 반복 엔드 포인트 피팅 알고리즘)에 기초하여 생성될 수 있다. 이 예에서, 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이, 에지 프로파일을 포함하는 포인트들의 양은 라머-더글라스-퍼커 알고리즘에서 사용되는 엡실론(ε) 파라미터를 튜닝함으로써 설정될 수 있다. 일 실시예에서, ε은 곡선의 수를 3개의 포인트로 감소시키도록 튜닝된다. 프로파일 중심 포인트는 단순화된 곡선 상의 중간 포인트로서 결정된다. 예컨대, 일 실시예에서, 프로파일 중심 포인트는 단순화된 곡선 상의 3개의 포인트 중 중간으로서 결정된다.
단계(606)에서, 단계(602)에서 획득된 에지 프로파일 데이터 및 단계(604)에서 결정된 프로파일 중심 포인트에 기초하여 중심 원시 높이 프로파일이 생성된다. 원시 높이 포인트들은 프로파일 중심 포인트에 기초하여 에지 프로파일로부터 추출된다. 예컨대, 에지 프로파일 중심 포인트로부터 +/- 다수의 포인트들(N)에 위치된 원시 높이 포인트들이 추출된다. N은 전방 또는 후미 포인트들을 차단하도록 조정된다. 예컨대, N은 200개의 포인트 초과 및 400개의 포인트 미만, 300개의 포인트 초과 및 375개의 포인트 미만, 또는 350개의 포인트일 수 있다. 프로파일 중심 포인트의 각각의 측에서 추출된 원시 포인트의 수가 동일한 값(N)이기 때문에, 에지 프로파일 중심 포인트는 (도 24 내지 도 26에 도시된 바와 같이) 곡선의 터닝 포인트일 것이다.
단계(608)에서, 이상적인 에지 프로파일이 중심 원시 높이 프로파일에 기초하여 생성된다. 이상적인 에지 프로파일은 중심 원시 높이 프로파일의 다항 회귀에 기초하여 생성될 수 있다. 일 예에서, 이상적인 에지 프로파일은 중심 원시 높이 프로파일에 포함된 포인트들의 원시 높이 값들의 3차 다항 피팅에 기초하여 계산된 이상적인 에지 값들을 포함한다. 각각의 이상적인 에지 값은 다음의 예시적인 공식에 의해 표현될 수 있다:
IE(x) = a*(RH(x))3 + b*(RH(x))2 + c*(RH(x)) + d
여기서, x는 기준 포인트 x = 0으로부터 중심 에지 프로파일 방향을 따르는 상대 거리이고, RH(x)는 x에서의 중심 원시 높이 에지 프로파일의 원시 높이 값이고, a, b 및 c는 다항 계수들이고, d는 다항 피팅 분석에 의해 결정된 에러이다. 다항 피팅 분석은, 예컨대, Python의 NumPy(즉, np.polyfit 곡선 피팅 함수)를 사용하여 실행된다.
단계(610)에서, Gapi 에지 프로파일이 웨이퍼에 대해 생성된다. Gapi 에지 프로파일은 이상적인 에지 프로파일 및 중심 원시 높이 프로파일에 기초하여 생성될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, Gapi 프로파일은 델타 에지 프로파일을 생성함으로써 생성된다. 델타 에지 프로파일은 중심 원시 높이 프로파일을 따르는 각각의 포인트에서 이상적인 에지 값과 원시 높이 값을 비교함으로써 계산될 수 있는 델타 에지 값들을 포함한다. 예컨대, 델타 에지 프로파일은 다음의 공식에 의해 표현될 수 있다:
DE(x) = IE(x) - RH(x)
여기서, x는 기준 포인트 x = 0으로부터 중심 에지 프로파일 방향을 따르는 상대 거리이고, RH(x)는 x에서의 중심 원시 높이 에지 프로파일의 원시 높이 값이고, IE(x)는 x에서의 이상적인 에지 프로파일의 이상적인 에지 값이다. 델타 에지 프로파일은 이상적인 에지 프로파일로부터의 중심 원시 높이 프로파일의 편차들을 정량화함으로써 웨이퍼의 웨이퍼 에지 조건을 설명할 수 있다. 일부 실시예들에서, Gapi 에지 프로파일은 델타 에지 프로파일에만 기초하여 생성된다.
Gapi 에지 프로파일은 생성된 델타 에지 프로파일 및 델타 에지 프로파일에 적용된 가중 인자들에 기초할 수 있다. 가중 인자들은 프로세싱 동안의 웨이퍼 변형(예컨대, IPD 왜곡)에 더 큰 영향을 미칠 수 있는 델타 에지 프로파일의 특정 델타 에지 프로파일 변동들(예컨대, 형상 변동들 및 기울기 변화들)을 고려하기 위해 적용될 수 있다(예컨대, 델타 에지 값들과 곱해짐). 델타 에지 프로파일 변동들은 중심 에지 프로파일 방향을 따르는 정의된 이동 윈도우들 내의 델타 에지 프로파일에 기초하여 표준 변동, 분산 또는 범위로서 정량화될 수 있다. 가중 인자를 적용하기 전에 용인되는 델타 에지 프로파일의 기울기 변화 또는 변동의 양에 대해 임계치가 미리 결정될 수 있다. 예컨대, 정의된 윈도우 내의 델타 에지 값들에 기초하여 결정된 변동 변화가 미리 결정된 임계치 초과인 경우, 정의된 윈도우 내의 각각의 델타 에지 값에 가중 인자가 적용될 수 있다.
가중 인자들은 중심 에지 프로파일 방향을 따르는 정의된 윈도우들 내의 면적 변동에 기초하여 적용될 수 있다. 비교적 좁은 윈도우(예컨대, 20개 미만의 포인트) 내의 에지 프로파일의 면적의 높은 변동은 웨이퍼 왜곡을 초래할 수 있는데, 그 이유는 웨이퍼가 그 윈도우에서 더 높은 척킹 압력을 받기 쉽기 때문이다. 면적 변동은, 예컨대, 정의된 윈도우들 내의 델타 에지 프로파일의 면적의 표준 변동, 분산 또는 범위로서 정량화될 수 있다. 정의된 윈도우들은, 예컨대, 20개 미만의 포인트, 15개 미만의 포인트 또는 11개의 포인트의 크기를 가질 수 있다. 윈도우 내의 델타 에지 프로파일의 면적 변동이 미리 결정된 임계치 초과인 경우, 윈도우 내의 델타 에지 값들에 가중 인자가 적용된다. 하나의 예시적인 실시예에서, 면적 변동은 표준 변동으로서 정량화되고, 임계치는 800 nm 이상, 900 nm 이상, 1000 nm 이상, 1100 nm 이상 또는 1200 nm 이상이다. 이러한 실시예들에서의 가중 인자는 표준 변동 자체를 임계값으로 나눔으로써 계산될 수 있다. 따라서, 일 예에서, 표준 변동(SV)이 정의된 윈도우에서 1000 nm 이상인 경우 (SV/1000)의 가중 인자가 적용되고, 표준 편차가 정의된 윈도우에서 1000 nm 미만인 경우 가중 인자가 적용되지 않는다(즉, 가중 인자는 제로임).
가중 인자들은 또한 중심 에지 프로파일 방향을 따르는 델타 에지 프로파일 정의된 윈도우들의 기울기 변화들에 기초하여 적용될 수 있다. 좁은 윈도우 크기(예컨대, 70개 미만의 포인트)를 따르는 웨이퍼 에지 프로파일의 상당한 터닝 포인트들은 웨이퍼 왜곡을 초래할 수 있는데, 그 이유는 웨이퍼가 그 윈도우에서 더 높은 척킹 압력을 받기 쉽기 때문이다. 델타 에지 프로파일의 기울기 변화들은, 예컨대, 2개의 인접한 정의된 윈도우 내의 기울기의 방향 및 양을 비교함으로써 정량화될 수 있다. 각각의 인접한 정의된 윈도우는, 예컨대, 50개 미만의 포인트, 40개 미만의 포인트 또는 33개의 포인트의 크기를 가질 수 있다. 기울기 변화가 미리 결정된 임계치 외부에 있는 경우, 정의된 윈도우들 내의 델타 에지 값들에 가중 인자가 적용된다. 하나의 예시적인 실시예에서, 기울기들은 기울기들을 곱함으로써 비교되고, 임계치는 -0.3 미만, -0.35 미만, -0.4 미만, -0.45 미만, -0.5 미만 또는 -0.55 미만의 음의 값(기울기 변화를 표현함)이다. 이러한 실시예들에서의 가중 인자들은 3 내지 9, 또는 4 내지 8, 또는 6일 수 있다. 임계치가 만족되지 않는 경우 가중 인자는 1로 설정될 수 있다. 따라서, 일 예에서, 기울기 변화가 -0.45 미만인 것으로 결정되는 경우 6의 가중 인자가 적용되고, 기울기 변화가 -0.45 미만이 아닌 것으로 결정되는 경우 1의 가중 인자가 적용된다.
정의된 윈도우들 내의 델타 에지 프로파일들의 면적 변동과 기울기 변화들 둘 모두는 Gapi 에지 프로파일들을 생성할 때 델타 에지 프로파일들에 적용되는 가중 인자들을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 적용될(예컨대, 적절한 윈도우들 내의 델타 에지 값들과 곱해질) 가중 인자들은 면적 변동 및 기울기 변화들에 대해 결정된 가중 인자들을 곱함으로써 결정될 수 있다. 예컨대, 정의된 윈도우들 내의 델타 에지 값들에 적용될 각각의 가중 인자(SWE)는 다음의 공식에 의해 계산될 수 있다:
SWE(x) = (SVE(x)/1000 + 1)*(SCE(x))
여기서, x는 기준 포인트 x = 0으로부터 중심 에지 프로파일 방향을 따르는 상대 거리이고, SVE(x)는 x에서의 포인트가 적절한 윈도우 내에 있는 경우 델타 에지 프로파일의 표준 변동에 기초하여 적용될 가중 인자이고, SCE(x)는 x에서의 포인트가 적절한 윈도우 내에 있는 경우 델타 에지 프로파일의 기울기 변화들에 기초하여 적용될 가중 인자이다. 이 예에서, SCE(x)는 1(가중 인자가 적용되지 않는 경우의 디폴트) 또는 1 초과(즉, 결정된 가중 인자)이다.
도 24 내지 도 26을 참조하면, 프로세스(600)에 따라 생성된 플롯들의 예시적인 세트가 도시된다. 특히, 최악의 에지 프로파일을 갖는 웨이퍼 에지, 열악한 에지 프로파일을 갖는 웨이퍼 에지, 및 이상적인 에지 프로파일을 갖는 웨이퍼 에지 각각의 Gapi 에지 플롯들이 도시된다. (단계(602)에서 위에서 설명된 것들과 같은) 상업용 3D 현미경들을 사용하여 각각의 웨이퍼 에지의 에지 프로파일들의 측정 데이터가 획득되었다. 각각의 웨이퍼 에지에 대해 생성된 이상적인 에지 프로파일 및 중심 원시 높이 프로파일이 각각의 플롯에서 도시된다. 각각의 웨이퍼 에지에 대한 델타 에지 프로파일들(도시되지 않음)이 또한 중심 원시 높이 프로파일 및 이상적인 에지 프로파일에 기초하여 생성되었다. 위에서 논의된 바와 같이, 이 예에서, 가중 인자들은 정의된 윈도우들 내의 각각의 웨이퍼 에지의 델타 에지 프로파일에서의 형상 편차들 및/또는 기울기 변화들에 기초하여 결정되었다. 각각의 웨이퍼 에지에 대한 Gapi 에지 프로파일(에지 델타*에지 가중치)은 적절한 윈도우들 내의 델타 에지 값들에 가중 인자들을 적용함으로써 생성되었다.
도 23을 다시 참조하면, 단계(412)에서, 웨이퍼에 대한 Gapi 에지 값이 웨이퍼 에지의 Gapi 에지 프로파일에 기초하여 계산된다. Gapi 에지 값은 이상적인 평면에 대한 웨이퍼 에지 프로파일의 전체 변동들을 설명하기 위해 사용될 수 있는 전역적 메트릭이다. 하나의 예시적인 실시예에서, Gapi 에지 값은, 예컨대, Gapi 에지 프로파일을 포함하는 값들의 제곱 평균 제곱근 값("Gapi 에지 제곱 평균 제곱근" 또는 "Gapi 에지 rms"로 또한 지칭됨)으로서 Gapi 에지 프로파일에 기초하여 계산된다. 다른 예시적인 실시예에서, Gapi 에지 값은 Gapi 에지 프로파일의 최대 에지 값("Gapi 에지 최대 값" 또는 "Gapi 에지 최대"로 또한 지칭됨)으로서 계산된다.
도 24 내지 도 26에 도시된 바와 같이, Gapi 에지 프로파일의 제곱 평균 제곱근 및/또는 최대 값으로서 계산된 Gapi 에지 값들은 웨이퍼 에지 프로파일을 설명할 수 있다. 예컨대, 양호한 에지 프로파일은 미리 결정된 임계치 내의 Gapi 에지 값(예컨대, 90 미만의 Gapi 에지 최대 및/또는 10 미만의 Gapi 에지 rms)을 갖는 것으로서 특성화될 수 있다. 미리 결정된 임계치는, 이를테면, Gapi 에지 값과 백 엔드 수율 백분율의 상관에 의해, Gapi 값들에 대해 위에서 논의된 바와 같이 결정될 수 있다. 일부 예들에서, Gapi 에지 프로파일의 제곱 평균 제곱근으로서 계산된 Gapi 에지 값에 대한 미리 결정된 임계치는 10 미만, 9 미만, 8 미만, 7 미만, 6 미만, 5 미만, 4 미만 또는 3 미만일 수 있다. 일부 예들에서, Gapi 에지 프로파일의 최대 값으로서 계산된 Gapi 에지 값에 대한 미리 결정된 임계치는 90 미만, 80 미만, 70 미만, 60 미만, 50 미만, 40 미만, 30 미만, 20 미만 또는 10 미만일 수 있다.
도 14를 다시 참조하면, 프론트 엔드 프로세스 툴을 조정하기 위한 프로세스 흐름(500)은 본원에서 설명되는 바와 같이 계산된 Gapi 에지 값을 사용하여 프론트 엔드 프로세스 툴을 조정하는 것을 포함할 수 있다. 단계(502)에서, 위에서 설명된 바와 같이, 제1 웨이퍼가 프론트 엔드 프로세스 툴(예컨대, 도 27에 도시된 프론트 엔드 프로세스 툴(702))에 의해 프로세싱된다. 단계(504)에서, 제1 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 Gapi 에지 값이 (예컨대, 도 23에 도시된 프로세스(600)에 의해) 본 개시내용에 따라 계산된다. 단계(506)에서, Gapi 에지 값은 미리 결정된 임계값과 비교된다. Gapi 에지 값이 미리 결정된 임계치 내에 있는 경우(예컨대, Gapi 에지 최대 값 이하, 이를테면, 90 이하, 또는 임계 Gapi 에지 rms 값 이하, 이를테면, 10 이하인 경우), 단계(508)에서, 제1 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼가 폴리싱을 위해 소팅된다. Gapi 에지 값이 미리 결정된 임계치 내에 있지 않은 경우(예컨대, 임계 Gapi 에지 최대 값 또는 Gapi 에지 rms 값 초과인 경우), 제1 웨이퍼는 폴리싱을 위해 소팅되지 않을 수 있다. 단계(510)에서, 프론트 엔드 프로세스 툴들 중 하나 이상은 제1 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 Gapi 에지 값이 미리 결정된 임계치 내에 있지 않은 것으로 결정한 후에 튜닝될 수 있다(예컨대, 조정 및/또는 수정될 수 있음). 하나 이상의 프론트 엔드 프로세스 툴들은 미리 결정된 임계치 외부의 Gapi 에지 값을 갖는 웨이퍼의 Gapi 에지 프로파일에 기초하여 튜닝될 수 있다. 이어서, 단계(512)에서, 튜닝된 프론트 엔드 프로세스 툴은 제1 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼와 동일할 수 있거나 또는 상이한 웨이퍼일 수 있는 제2 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼를 제공하기 위해 사용된다.
도 27을 참조하면, 본 개시내용에 따른, 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼 기하형상 메트릭을 사용하여 웨이퍼를 프로세싱하기 위한 시스템(700)의 블록도가 도시된다. 시스템(700)은 프론트 엔드 프로세스 툴(702), 평탄도 검사 툴(704), 및 프론트 엔드 프로세스 툴(702) 및/또는 평탄도 검사 툴(704)에 연결되거나 또는 통신가능하게 커플링된 컴퓨팅 디바이스(706)를 포함한다.
프론트 엔드 프로세스 툴(702)은 본 개시내용에 따른, 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼를 제공하도록 구성된 임의의 머시닝 툴일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 프론트 엔드 프로세스 툴(702)은 와이어 소우이다. 다른 실시예들에서, 프론트 엔드 프로세스 툴(702)은 그라인딩 툴, 랩핑 툴, 베벨링 툴 또는 에칭 툴일 수 있다.
평탄도 검사 툴(704)은 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼로부터 측정 데이터를 획득하도록 구성된 웨이퍼 기하형상 측정 툴이다. 예컨대, 평탄도 검사 툴(704)은 커패시턴스 프로브 또는 간섭계를 사용하여 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 표면을 (예컨대, 웨이퍼(300) 상의 도 3 및 도 4에 도시된 스캔 직경 라인들 또는 도 5에 도시된 나선형 스캔에 의해) 스캔함으로써 측정 데이터를 획득할 수 있다. 웨이퍼의 하나 또는 양 표면을 스캔함으로써 획득되는 측정 데이터는 웨이퍼의 표면 프로파일 데이터 및 두께 프로파일 데이터를 포함한다. 일 예에서, 평탄도 검사 툴(704)은 Kobelco SBW-330 툴이다. 평탄도 검사 툴(704)은 도 3 내지 도 5와 관련하여 위에서 상세히 논의된 기하형상 측정 툴과 동일한 기능을 가질 수 있다. 다른 예에서, 평탄도 검사 툴(704)은 웨이퍼의 에지 프로파일의 측정 데이터를 획득한다. 이 예에서, 평탄도 검사 툴(704)은 웨이퍼의 에지 프로파일 데이터를 획득하는 데 적합한, 예컨대, 간섭성 스캔 간섭계, 공초점 레이저 스캔 또는 레이저 스캔 현미경들과 같은 상업용 3D 현미경일 수 있다.
컴퓨팅 디바이스(706)는 명령어들을 실행하기 위한 프로세서(708)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 실행가능 명령어들은 메모리 영역(710)에 저장된다. 프로세서(708)는 (예컨대, 다중 코어 구성에서) 하나 이상의 프로세싱 유닛을 포함할 수 있다. 메모리 영역(710)은 실행가능 명령어들 및/또는 데이터와 같은 정보가 저장 및 검색되는 것을 허용하는 임의의 디바이스일 수 있다. 메모리 영역(710)은 일시적 및 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체들을 포함하는 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 저장 디바이스 또는 다른 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수 있다.
컴퓨팅 디바이스(706)는 사용자(예컨대, 웨이퍼 최종 사용자, 품질 제어 요원 등)에게 정보를 제시하기 위한 적어도 하나의 미디어 출력 구성요소(712)를 또한 포함한다. 미디어 출력 구성요소(712)는 사용자에게 정보를 전달할 수 있는 임의의 구성요소이다. 일부 실시예들에서, 미디어 출력 구성요소(712)는 비디오 어댑터 및/또는 오디오 어댑터와 같은 출력 어댑터를 포함한다. 출력 어댑터는 프로세서(708)에 동작가능하게 연결되고, 디스플레이 디바이스(예컨대, 액정 디스플레이(LCD), 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이, 음극선관(CRT) 또는 "전자 잉크" 디스플레이) 또는 오디오 출력 디바이스(예컨대, 스피커 또는 헤드폰)와 같은 출력 디바이스에 동작가능하게 연결가능하다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 이러한 디스플레이 디바이스 및/또는 오디오 디바이스가 미디어 출력 구성요소(712)에 포함된다.
일부 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스(706)는 사용자로부터 입력을 수신하기 위한 입력 디바이스(714)를 포함한다. 예컨대, 입력 디바이스(714)는 키보드, 포인팅 디바이스, 마우스, 스타일러스, 터치 감응 패널(예컨대, 터치 패드 또는 터치 스크린), 자이로스코프, 가속도계, 포지션 검출기, 또는 오디오 입력 디바이스를 포함할 수 있다. 터치 스크린과 같은 단일 구성요소가 미디어 출력 구성요소(712)의 출력 디바이스와 입력 디바이스(714) 둘 모두로서 기능할 수 있다.
컴퓨팅 디바이스(706)는 하나 이상의 원격 디바이스에 통신가능하게 연결될 수 있는 통신 인터페이스(716)를 또한 포함할 수 있다. 예컨대, 통신 인터페이스(716)는 모바일 폰 네트워크(예컨대, GSM(Global System for Mobile communications), 3G, 4G 또는 블루투스) 또는 다른 모바일 데이터 네트워크(예컨대, WIMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access))와 함께 사용하기 위한 유선 또는 무선 네트워크 어댑터 또는 무선 데이터 트랜시버를 포함할 수 있다.
예컨대, 평탄도 검사 툴(704)로부터 입력을 수신 및 프로세싱하고, 평탄도 검사 툴(704)로부터 수신된 프로세싱된 입력에 기초하여 프론트 엔드 프로세스 툴(702)을 수정하기 위한 프로세서 실행가능 명령어들이 메모리 영역(710)에 저장된다. 예컨대, 메모리 영역(710)은 프로세서(708)로 하여금 도 8에 도시된 프로세스(400), 도 14에 도시된 프로세스(500), 및/또는 도 23에 도시된 프로세스(600)(그들 각각은 위에서 상세히 설명됨)를 수행하게 하는 명령어들을 저장할 수 있다.
메모리 영역(710)은 프로세서 실행가능 명령어들 및/또는 데이터를 저장 및/또는 검색하는 데 적합한 임의의 컴퓨터 동작 하드웨어를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 메모리 영역(710)은 랜덤 액세스 메모리(RAM), 이를테면, 동적 RAM(DRAM) 또는 정적 RAM(SRAM), 판독 전용 메모리(ROM), EPROM(erasable programmable read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory) 및 비휘발성 RAM(NVRAM)을 포함할 수 있다. 추가로, 메모리 영역(710)은 RAID(redundant array of inexpensive disks) 구성의 하드 디스크들 또는 솔리드 스테이트 디스크들과 같은 다수의 저장 유닛들을 포함할 수 있다. 메모리 영역(710)은 SAN(storage area network) 및/또는 NAS(network attached storage) 시스템을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 메모리 영역(710)은 컴퓨팅 디바이스(706)에 통합된 메모리를 포함한다. 예컨대, 컴퓨팅 디바이스(706)는 하나 이상의 하드 디스크 드라이브를 메모리 영역(710)으로서 포함할 수 있다. 메모리 영역(710)은 컴퓨팅 디바이스(706) 외부에 있는 메모리를 또한 포함할 수 있고, 복수의 컴퓨팅 디바이스들에 의해 액세스될 수 있다. 위의 메모리 타입들은 단지 예시적인 것일 뿐이고, 그에 따라, 프로세서 실행가능 명령어들 및/또는 데이터의 저장을 위해 사용가능한 메모리의 타입들에 대한 제한이 아니다.
본 발명 또는 그의 실시예(들)의 요소들을 도입할 때, 관사들("a", "an", "the" 및 "said")은 하나 이상의 요소가 있다는 것을 의미하는 것으로 의도된다. "포함하는(comprising)", "포함하는(including)" 및 "갖는"이라는 용어들은 포괄적인 것으로 의도되고, 열거된 요소들 이외의 추가적인 요소들이 있을 수 있다는 것을 의미하는 것으로 의도된다.
본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 위의 구성들 및 방법들에서 다양한 변경들이 이루어질 수 있기 때문에, 위의 설명에 포함되고 첨부 도면들에 도시된 모든 사항은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 것으로 해석되어야 하는 것으로 의도된다.
Claims (40)
- 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 방법으로서,
프론트 엔드 프로세스 툴에 의해 프로세싱된 제1 반도체 웨이퍼를 제공하는 단계;
상기 제1 반도체 웨이퍼의 표면을 따르는 스캔 라인들로부터 측정 데이터를 획득하는 단계 ― 각각의 스캔 라인의 상기 측정 데이터는 두께 프로파일 및 표면 프로파일을 포함함 ―;
상기 스캔 라인들의 상기 측정 데이터에 기초하여 상기 웨이퍼의 중심 평면을 결정하는 단계;
각각의 스캔 라인에 대해, 상기 스캔 라인의 상기 측정 데이터 및 상기 웨이퍼의 상기 중심 평면에 기초하여 원시 형상 프로파일을 생성하는 단계;
각각의 스캔 라인에 대해, 상기 원시 형상 프로파일의 다항 회귀에 기초하여 이상적인 형상 프로파일을 생성하는 단계;
각각의 스캔 라인에 대해, 상기 원시 형상 프로파일 및 상기 이상적인 형상 프로파일에 기초하여 Gapi 프로파일을 생성하는 단계;
상기 스캔 라인들의 상기 Gapi 프로파일들에 기초하여 상기 제1 반도체 웨이퍼의 Gapi 값을 계산하는 단계;
상기 제1 반도체 웨이퍼의 상기 Gapi 값이 미리 결정된 임계치 내에 있는지 여부를 결정하는 단계;
상기 제1 반도체 웨이퍼의 상기 Gapi 값이 상기 미리 결정된 임계치 내에 있지 않은 경우,
상기 제1 반도체 웨이퍼의 상기 스캔 라인들의 상기 Gapi 프로파일들 중 적어도 하나에 기초하여 상기 프론트 엔드 프로세스 툴을 튜닝하는 단계; 및
튜닝된 프론트 엔드 프로세스 툴로 제2 반도체 웨이퍼를 프로세싱하는 단계; 및
상기 제1 반도체 웨이퍼의 상기 Gapi 값이 상기 미리 결정된 임계치 내에 있는 경우, 상기 제1 반도체 웨이퍼를 폴리싱을 위해 소팅(sorting)하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 웨이퍼의 중심 평면을 결정하는 단계는 상기 스캔 라인들의 상기 측정 데이터의 회귀 분석에 기초하는, 방법. - 제2항에 있어서,
상기 회귀 분석은 최소 제곱 피팅(least squares fitting)을 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서,
각각의 스캔 라인의 상기 원시 형상 프로파일은 각각의 스캔 라인의 상기 이상적인 형상 프로파일을 생성하기 전에 이동 평균에 의해 평활화되는, 방법. - 제1항에 있어서,
각각의 스캔 라인의 상기 이상적인 형상 프로파일을 생성하는 단계는 상기 원시 형상 프로파일의 2차 다항 회귀에 기초하는, 방법. - 제1항에 있어서,
각각의 스캔 라인에 대해, 상기 원시 형상 프로파일과 상기 이상적인 형상 프로파일을 비교함으로써 델타 형상 프로파일을 생성하는 단계; 및
각각의 스캔 라인에 대해, 상기 스캔 라인의 방향을 따르는 상기 델타 형상 프로파일에서의 변동들에 기초하여 가중 프로파일을 생성하는 단계
를 더 포함하고,
각각의 스캔 라인의 상기 Gapi 프로파일은 상기 델타 형상 프로파일 및 상기 가중 프로파일에 기초하여 생성되는, 방법. - 제6항에 있어서,
상기 가중 프로파일은 상기 델타 형상 프로파일의 형상 변동 및 기울기 변화 중 적어도 하나에 기초하여 생성되고, 상기 형상 변동 및 상기 기울기 변화 각각은 상기 스캔 라인의 방향을 따르는 정의된 이동 윈도우들 내에서 결정되는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 프론트 엔드 프로세스 툴은 와이어 소우(wire saw), 랩핑 툴(lapping tool) 및 그라인딩 툴로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1 반도체 웨이퍼의 상기 Gapi 값은 상기 Gapi 프로파일들의 제곱 평균 제곱근 값에 기초하여 계산되는, 방법. - 제9항에 있어서,
상기 Gapi 제곱 평균 제곱근 값에 대한 상기 미리 결정된 임계치는 6 이하인, 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제2 반도체 웨이퍼는 상기 제1 반도체 웨이퍼와 동일한 웨이퍼인, 방법. - 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 시스템으로서,
반도체 웨이퍼의 프론트 엔드 프로세싱을 위한 프론트 엔드 프로세스 툴;
프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 표면을 따르는 스캔 라인들로부터 측정 데이터를 획득하기 위한 평탄도 검사 툴 ― 각각의 스캔 라인의 상기 측정 데이터는 두께 프로파일 및 표면 프로파일을 포함함 ―; 및
상기 평탄도 검사 툴 및 상기 프론트 엔드 프로세스 툴에 연결된 컴퓨팅 디바이스
를 포함하고,
상기 컴퓨팅 디바이스는,
상기 평탄도 검사 툴로부터 상기 스캔 라인들의 상기 측정 데이터를 수신하고,
상기 스캔 라인들의 상기 측정 데이터에 기초하여 상기 웨이퍼의 중심 평면을 결정하고,
각각의 스캔 라인에 대해, 상기 스캔 라인의 상기 측정 데이터 및 상기 웨이퍼의 상기 중심 평면에 기초하여 원시 형상 프로파일을 생성하고,
각각의 스캔 라인에 대해, 상기 원시 형상 프로파일의 다항 회귀에 기초하여 이상적인 형상 프로파일을 생성하고,
각각의 스캔 라인에 대해, 상기 원시 형상 프로파일 및 상기 이상적인 형상 프로파일에 기초하여 Gapi 프로파일을 생성하고,
상기 스캔 라인들의 상기 Gapi 프로파일들에 기초하여 상기 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 Gapi 값을 계산하고,
상기 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 상기 Gapi 값이 미리 결정된 임계치 내에 있는지 여부를 결정하고,
상기 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 상기 Gapi 값이 상기 미리 결정된 임계치 내에 있지 않은 경우, 상기 스캔 라인들의 상기 Gapi 프로파일들 중 적어도 하나에 기초하여 상기 프론트 엔드 프로세스 툴을 수정하도록
구성되는, 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 컴퓨팅 디바이스는 상기 스캔 라인들의 상기 측정 데이터의 회귀 분석에 기초하여 상기 웨이퍼의 상기 중심 평면을 결정하도록 구성되는, 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 회귀 분석은 최소 제곱 피팅을 포함하는, 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 컴퓨팅 디바이스는 각각의 스캔 라인의 상기 이상적인 형상 프로파일을 생성하기 전에 각각의 스캔 라인의 상기 원시 형상 프로파일을 이동 평균에 의해 평활화하도록 구성되는, 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 컴퓨팅 디바이스는 상기 원시 형상 프로파일의 2차 다항 회귀에 기초하여 각각의 스캔 라인의 상기 이상적인 형상 프로파일을 생성하도록 구성되는, 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 컴퓨팅 디바이스는,
각각의 스캔 라인에 대해, 상기 원시 형상 프로파일과 상기 이상적인 형상 프로파일을 비교함으로써 델타 형상 프로파일을 생성하고,
각각의 스캔 라인에 대해, 상기 스캔 라인의 방향을 따르는 상기 델타 형상 프로파일에서의 변동들에 기초하여 가중 프로파일을 생성하도록
추가로 구성되고,
각각의 스캔 라인의 상기 Gapi 프로파일은 상기 델타 형상 프로파일 및 상기 가중 프로파일에 기초하여 생성되는, 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 프론트 엔드 프로세스 툴은 와이어 소우, 랩핑 툴 및 그라인딩 툴로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 컴퓨팅 디바이스는 상기 Gapi 프로파일들의 제곱 평균 제곱근 값에 기초하여 상기 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 상기 Gapi 값을 계산하도록 추가로 구성되는, 시스템. - 제19항에 있어서,
상기 Gapi 제곱 평균 제곱근 값에 대한 상기 미리 결정된 임계치는 6 이하인, 시스템. - 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 방법으로서,
프론트 엔드 프로세스 툴에 의해 프로세싱된 제1 반도체 웨이퍼를 제공하는 단계;
상기 제1 반도체 웨이퍼의 에지 프로파일의 측정 데이터를 획득하는 단계;
상기 측정 데이터에 기초하여 에지 프로파일 중심 포인트를 결정하는 단계;
상기 측정 데이터 및 상기 에지 프로파일 중심 포인트에 기초하여 원시 높이 프로파일을 생성하는 단계;
상기 원시 높이 프로파일의 다항 회귀에 기초하여 이상적인 에지 프로파일을 생성하는 단계;
상기 원시 높이 프로파일 및 상기 이상적인 에지 프로파일에 기초하여 상기 제1 반도체 웨이퍼의 Gapi 에지 프로파일을 생성하는 단계;
상기 Gapi 에지 프로파일에 기초하여 상기 제1 반도체 웨이퍼의 Gapi 에지 값을 계산하는 단계;
상기 제1 반도체 웨이퍼의 상기 Gapi 에지 값이 미리 결정된 임계치 내에 있는지 여부를 결정하는 단계;
상기 제1 반도체 웨이퍼의 상기 Gapi 에지 값이 상기 미리 결정된 임계치 내에 있지 않은 경우,
상기 제1 반도체 웨이퍼의 상기 Gapi 에지 프로파일에 기초하여 상기 프론트 엔드 프로세스 툴을 튜닝하는 단계; 및
튜닝된 프론트 엔드 프로세스 툴로 제2 반도체 웨이퍼를 프로세싱하는 단계; 및
상기 제1 반도체 웨이퍼의 상기 Gapi 에지 값이 상기 미리 결정된 임계치 내에 있는 경우, 상기 제1 반도체 웨이퍼를 폴리싱을 위해 소팅하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제21항에 있어서,
상기 에지 프로파일 중심 포인트를 결정하는 단계는 상기 에지 프로파일 측정 데이터를 3개의 포인트를 포함하는 단순화된 곡선으로 변환하기 위해 단순화 알고리즘을 적용하는 단계를 포함하고, 상기 에지 프로파일 중심 포인트는 상기 3개의 포인트 중 중간 포인트인, 방법. - 제22항에 있어서,
상기 단순화 알고리즘은 반복 엔드 포인트 피팅(iterative end-point fit) 알고리즘인, 방법. - 제21항에 있어서,
상기 원시 높이 프로파일을 생성하는 단계는 상기 에지 프로파일 중심 포인트의 양측에서 동일한 수의 원시 높이 포인트를 추출하는 단계를 포함하는, 방법. - 제21항에 있어서,
상기 이상적인 높이 프로파일을 생성하는 단계는 상기 원시 높이 프로파일의 3차 다항 피팅에 기초하는, 방법. - 제21항에 있어서,
상기 원시 높이 프로파일과 상기 이상적인 높이 프로파일을 비교함으로써 델타 에지 프로파일을 생성하는 단계; 및
상기 에지 프로파일의 방향을 따르는 상기 델타 에지 프로파일에서의 변동들에 기초하여 가중 프로파일을 생성하는 단계
를 더 포함하고,
상기 Gapi 에지 프로파일은 상기 델타 에지 프로파일 및 상기 가중 프로파일에 기초하여 생성되는, 방법. - 제26항에 있어서,
상기 가중 프로파일은 상기 델타 에지 프로파일의 형상 변동 및 기울기 변화 중 적어도 하나에 기초하여 생성되고, 상기 형상 변동 및 상기 기울기 변화 각각은 상기 에지 프로파일의 방향을 따르는 정의된 이동 윈도우들 내에서 결정되는, 방법. - 제21항에 있어서,
상기 프론트 엔드 프로세스 툴은 와이어 소우, 랩핑 툴 및 그라인딩 툴로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 방법. - 제21항에 있어서,
상기 제1 반도체 웨이퍼의 상기 Gapi 에지 값은 상기 Gapi 에지 프로파일의 제곱 평균 제곱근 값에 기초하여 계산되는, 방법. - 제29항에 있어서,
상기 Gapi 에지 제곱 평균 제곱근 값에 대한 상기 미리 결정된 임계치는 10 이하인, 방법. - 제21항에 있어서,
상기 제1 반도체 웨이퍼의 상기 Gapi 에지 값은 상기 Gapi 에지 프로파일의 최대 값에 기초하여 계산되는, 방법. - 제31항에 있어서,
상기 Gapi 에지 최대 값에 대한 상기 미리 결정된 임계치는 90 이하인, 방법. - 제21항에 있어서,
상기 제2 반도체 웨이퍼는 상기 제1 반도체 웨이퍼와 동일한 웨이퍼인, 방법. - 반도체 웨이퍼들을 프로세싱하기 위한 시스템으로서,
반도체 웨이퍼의 프론트 엔드 프로세싱을 위한 프론트 엔드 프로세스 툴;
프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 에지 프로파일의 측정 데이터를 획득하기 위한 평탄도 검사 툴; 및
상기 평탄도 검사 툴 및 상기 프론트 엔드 프로세스 툴에 연결된 컴퓨팅 디바이스
를 포함하고,
상기 컴퓨팅 디바이스는,
상기 평탄도 검사 툴로부터 상기 측정 데이터를 수신하고,
상기 측정 데이터에 기초하여 에지 프로파일 중심 포인트를 결정하고,
상기 측정 데이터 및 상기 에지 프로파일 중심 포인트에 기초하여 원시 높이 프로파일을 생성하고,
상기 원시 높이 프로파일의 다항 회귀에 기초하여 이상적인 에지 프로파일을 생성하고,
상기 원시 높이 프로파일 및 상기 이상적인 에지 프로파일에 기초하여 상기 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 Gapi 에지 프로파일을 생성하고,
상기 Gapi 에지 프로파일에 기초하여 상기 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 Gapi 에지 값을 계산하고,
상기 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 상기 Gapi 에지 값이 미리 결정된 임계치 내에 있는지 여부를 결정하고,
상기 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 상기 Gapi 에지 값이 상기 미리 결정된 임계치 내에 있지 않은 경우, 상기 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 상기 Gapi 에지 프로파일에 기초하여 상기 프론트 엔드 프로세스 툴을 수정하도록
구성되는, 시스템. - 제34항에 있어서,
상기 컴퓨팅 디바이스는 상기 에지 프로파일 측정 데이터를 3개의 포인트를 포함하는 단순화된 곡선으로 변환하기 위해 반복 엔드 포인트 피팅 알고리즘을 적용함으로써 상기 에지 프로파일 중심 포인트를 결정하도록 구성되고, 상기 에지 프로파일 중심 포인트는 상기 3개의 포인트 중 중간 포인트인, 시스템. - 제34항에 있어서,
상기 컴퓨팅 디바이스는 상기 에지 프로파일 중심 포인트의 양측에서 동일한 수의 원시 높이 포인트를 추출함으로써 상기 원시 높이 프로파일을 생성하도록 구성되는, 시스템. - 제34항에 있어서,
상기 컴퓨팅 디바이스는 상기 원시 높이 프로파일의 3차 다항 피팅에 기초하여 상기 이상적인 높이 프로파일을 생성하도록 구성되는, 시스템. - 제34항에 있어서,
상기 컴퓨팅 디바이스는,
상기 원시 높이 프로파일과 상기 이상적인 높이 프로파일을 비교함으로써 델타 에지 프로파일을 생성하고,
상기 에지 프로파일의 방향을 따르는 상기 델타 에지 프로파일의 형상 변동 및 기울기 변화 중 적어도 하나에 기초하여 가중 프로파일을 생성하도록
추가로 구성되고,
상기 형상 변동 및 상기 기울기 변화 각각은 상기 에지 프로파일의 방향을 따르는 정의된 이동 윈도우들 내에서 결정되고,
상기 Gapi 에지 프로파일은 상기 델타 에지 프로파일 및 상기 가중 프로파일에 기초하여 생성되는, 시스템. - 제34항에 있어서,
상기 컴퓨팅 디바이스는 상기 Gapi 에지 프로파일의 제곱 평균 제곱근 값에 기초하여 상기 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 상기 Gapi 에지 값을 계산하도록 추가로 구성되고, 상기 Gapi 에지 제곱 평균 제곱근 값에 대한 상기 미리 결정된 임계치는 10 이하인, 시스템. - 제34항에 있어서,
상기 컴퓨팅 디바이스는 상기 Gapi 에지 프로파일의 최대 값에 기초하여 상기 프론트 엔드 프로세싱된 웨이퍼의 상기 Gapi 에지 값을 계산하도록 추가로 구성되고, 상기 Gapi 에지 최대 값에 대한 상기 미리 결정된 임계치는 90 이하인, 시스템.
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