KR20100063786A - 웨이퍼 보우 계측 장치 및 그 방법 - Google Patents

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KR20100063786A KR20107007364A KR20107007364A KR20100063786A KR 20100063786 A KR20100063786 A KR 20100063786A KR 20107007364 A KR20107007364 A KR 20107007364A KR 20107007364 A KR20107007364 A KR 20107007364A KR 20100063786 A KR20100063786 A KR 20100063786A
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앤드류 디 3세 베일리
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램 리써치 코포레이션
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Abstract

웨이퍼 보우를 정량화하는 장치가 제공된다. 이 장치는 플라즈마 프로세싱 시스템 내에 위치한다. 이 장치는 웨이퍼를 홀딩하는 지지 메커니즘을 포함한다. 이 장치는 또한 웨이퍼 상의 복수의 데이터 포인트에 대한 제 1 측정 데이터 세트를 수집하도록 구성된 제 1 센서 세트를 포함한다. 제 1 측정 데이터 세트는 제 1 센서 세트와 웨이퍼 사이의 최소 갭을 표시한다. 제 1 센서 세트는 플라즈마 프로세싱 시스템의 프로세스 모듈 세트의 외부에 있는 제 1 위치에 위치한다.

Description

웨이퍼 보우 계측 장치 및 그 방법{WAFER BOW METROLOGY ARRANGEMENTS AND METHODS THEREOF}
우선권 주장
본 출원은, 2007년 9월 28일자로 출원되고 Andrew D. Bailey III에 의한 발명의 명칭이 "Wafer Bow Metrology Arrangements"인 공동 양도된 가특허출원 제60/976,149호 (대리인 관리번호 P1666P/LMRX-P137P1) 에 관한 것이고, 이에 대해 35 U.S.C §119(e) 에 따라 우선권을 주장하며, 이는 여기에 참조로서 통합된다.
플라즈마 프로세싱의 진보는 반도체 산업의 성장을 촉진해왔다. 일반적으로, 복수의 반도체 디바이스들은 단일 프로세싱된 웨이퍼 (즉, 기판) 로부터 절단된 다이들로부터 생성될 수도 있다. 웨이퍼를 프로세싱하는 대부분의 레시피는 웨이퍼가 평면인 것으로 가정하기 때문에, 비평면 웨이퍼 (예를 들어, 보우 (bow) 를 갖는 웨이퍼) 는 결함이 있는 반도체 디바이스들이 생성되는 결과를 초래할 수도 있는 편차를 야기할 수도 있다.
이상적인 상황에서, 웨이퍼는 완벽하게 평면이다. 그러나, 대부분의 웨이퍼는 약간의 보우 및/또는 범프 (bump) 를 갖는 경향이 있고, 그에 따라 웨이퍼가 비평면이 되도록 한다. 웨이퍼의 비평면성은 웨이퍼의 오리지널 형상에 기인할 수도 있고/있거나, 하나 이상의 증착 단계 동안 웨이퍼 상에 증착되었을 수도 있는 필름에 대한 응력 (예를 들어, 기계적 응력) 의 결과일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 웨이퍼가 지나치게 비평면인 경우, 웨이퍼는 사용불가한 것으로 고려될 수도 있으며 폐기될 수도 있다.
에칭과 같은 특정 프로세싱 단계 동안, 프로세싱 챔버 내부의 전극이 웨이퍼에 뜻하지 않게 접촉하여 이에 따라 웨이퍼 및/또는 전극에 손상을 야기하는 것을 방지하고 그리고 에칭량을 정확하게 결정하기 위해 웨이퍼의 구성을 인지하는 것이 중요할 수도 있다. 이는, 웨이퍼 보우에 민감할 수도 있는 프로세싱 챔버에 대해 특히 그러하다. 일 실시예에서, 베벨 에처가 웨이퍼 보우에 대해 특히 민감할 수도 있는데, 그 이유는 웨이퍼의 에지 (예를 들어, 베벨) 를 따라서 에칭하기 위해 웨이퍼에 매우 근접하여 상부 전극이 위치할 수도 있기 때문이다.
베벨 에처내에서, 상부 전극과 웨이퍼 사이의 갭은 약 0.35㎜ 일 수도 있다. 그러나, 웨이퍼 보우가 0.25㎜ 만큼 클 수도 있다. 따라서, 웨이퍼 보우가 정확하게 식별되지 않는 경우에, 상부 전극이 웨이퍼에 뜻하지 않게 접촉하여 이에 따라 웨이퍼 및/또는 상부 전극에 손상을 야기할 수도 있다. 부가적으로, 프로세스 모듈로 도입될 수도 있는 플라즈마의 양도 또한 실제 갭을 인지하는 것에 의존할 수도 있기 때문에, 갭을 정확하게 식별하지 못하는 것은 프로세싱 중에 편차를 야기할 수도 있다.
따라서, 웨이퍼 상에서 에칭이 수행될 수도 있기 전에, 웨이퍼 보우의 크기를 결정하기 위한 측정이 수행되어야만 할 수도 있다. 그러나, 일반적으로 증착 프로세싱 동안 인라인 측정치 (in-line measurement) 를 구하지 못한다. 따라서, 측정 데이터는 웨이퍼 보우의 크기를 결정하기 위해 에칭 프로세스에 공급되지 못할 수도 있다. 대신에, 독립형 계측 툴 (stand-alone metrology tool) 이 웨이퍼 보우의 측정치를 결정하기 위해 채용될 수도 있다. 그러나, 일반적으로 독립형 계측 툴은 특성화 측정을 수행하기 위해 채용된다. 다시 말해서, 웨이퍼에 대한 웨이퍼 보우를 결정하기 위해서 각각의 웨이퍼가 측정되지는 않는다. 대신에, 웨이퍼의 클러스터를 특성화할 수도 있는 웨이퍼 보우의 유형을 결정하기 위해 샘플이 구해질 수도 있다. 또한, 독립형 계측 툴이 인시츄 (in-situ) 가 아니고 인라인도 아니기 때문에, 통상적으로 측정 데이터는 베벨 에처와 같은 다른 툴에 데이터가 용이하게 피드포워드되는 것을 가능하게 하는 포맷은 아니다.
인시츄 측정을 가능하게 하도록 채용된 방법은 웨이퍼 보우를 측정하기 위해 프로세스 모듈 내에 계측 툴을 포함하는 것이다. 일 실시예에서, 프로세싱 모듈 내의 정전척 상에 웨이퍼가 위치하는 동안에, 에칭 프로세스가 시작하기를 대기하면서, 웨이퍼 보우의 측정치가 구해질 수도 있다. 이 측정을 수행하는 하나의 방법은, 웨이퍼에 걸쳐 광의 빔을 비추는 단계, 및 상부 전극과 웨이퍼 사이의 갭을 감소시키기 위해 프로세싱 모듈의 상부 전극이 하강함에 따라서 광 휘도 (light brightness) 의 레벨을 측정하는 단계를 포함한다. 상부 전극의 하강은, 소정의 광량이 더 이상 검출되지 않을 때 정지된다. 이때, 상부 전극은 웨이퍼에 매우 근접해 있지만 아직 웨이퍼에 접촉하지는 않은 것으로 결정된다.
상부 전극이 웨이퍼에 접촉하도록 가까워질 수도 있는 포인트를 식별하는 목적은, 이 전극과 웨이퍼 사이의 최소 거리를 결정하여 웨이퍼의 높이를 식별하기 위한 것이다. 불행히도, 구해지는 측정치는 단일의 포인트에 국소적이다. 따라서, 이 측정치는 웨이퍼의 실제 높이가 아닐 수도 있다.
예를 들어, 상부 전극과 웨이퍼 사이의 갭이 (베벨 에처에서 일반적인) 0.35㎜ 인 상황을 고려한다. 프로세싱은 웨이퍼의 0.1㎜ 내에서 수행되어야만 할 수도 있기 때문에, 웨이퍼의 정확한 높이를 올바르게 식별할 수 있는 것은 웨이퍼 및/또는 상부 전극이 손상되는 것을 방지할 수도 있다. 그러나, 일 실시예에서, 웨이퍼의 정확한 높이가 0.25㎜ 인 경우, 국소적인 측정치는 웨이퍼의 높이가 0.20㎜ 인 것으로 나타낸다. 프로세싱 단계가 프로세싱을 수행하기 위해 (이 실시예에서) 0.1㎜ 를 요구하지만 상부 전극은 웨이퍼로부터 실제로 0.05㎜ 에 있기 때문에, 웨이퍼는 웨이퍼가 부주의하게 너무 깊게 에칭되도록 할 수도 있으며, 이는 불량한 반도체 디바이스가 생성되도록 할 수도 있다.
설명을 용이하게 하기 위해, 도 1a, 도 1b, 및 도 1c 는 비평면 웨이퍼의 구성의 예를 나타낸다. 도 1a 는, 에지 (102) 가 중심 (104) 보다 더 높은 높이를 가질 수도 있는 보울 (bowl) 형상을 갖는 웨이퍼 (100) 를 나타낸다. 도 1b 는, 에지 (112) 가 중심 (114) 보다 더 낮은 높이를 갖는 돔 (dome) 형상을 갖는 웨이퍼 (110) 를 나타낸다. 도 1c 는, 예를 들어, 웨이퍼 (120) 상의 각각의 포인트에서의 높이가 달라질 수도 있는 감자칩과 같은 물결 형상을 갖는 웨이퍼 (120) 를 나타낸다.
도 1a, 도 1b, 및 도 1c 로부터 알 수 있는 바와 같이, 웨이퍼에 대한 상이한 구성이 존재할 수도 있다. 따라서, 단일 포인트에서의 측정치를 구하는 것은 전극과 웨이퍼 사이의 정확한 최소 거리를 결정하는데 충분하지 않을 수도 있다. 단일 포인트 보다 많은 측정치가 구해진다고 해도, 웨이퍼의 중심을 향해서 측정하는 경향이 있다. 그러나, 이들 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 정확한 높이는 웨이퍼의 구성에 따라서 상이할 수도 있다. 하지만, 측정은 프로세싱 단계의 일부로서 수행되기 때문에, 일반적으로 전체 프로세싱 시간에 부정적인 영향을 주지 않고 웨이퍼의 정확한 높이를 결정하기 위해서 충분한 샘플을 취하는데 충분한 시간이 없다.
또한, 종래 기술의 방법은 웨이퍼의 두께 식별을 제공하지 않는다. 즉, 몇몇 웨이퍼는 표준 이하의 품질일 수도 있고, 따라서, 약 0.77㎜ 의 통상적인 두께보다 얇을 수도 있다. 두께는 단일 포인트의 측정치를 통해서 결정될 수 없기 때문에, 상부 전극과 웨이퍼 사이의 정확한 갭은 정확하게 결정되지 않을 수도 있다. 그 결과, 프로세싱 시에 결함이 있는 제품을 초래할 수도 있는 편차가 발생할 수도 있다.
본 발명은, 일 실시형태에서, 웨이퍼 보우를 정량화하는 장치에 관한 것이다. 이 장치는 플라즈마 프로세싱 시스템 내에 위치한다. 이 장치는 웨이퍼를 홀딩하는 지지 메커니즘을 포함한다. 이 장치는 또한 웨이퍼 상의 복수의 데이터 포인트에 대한 제 1 측정 데이터 세트를 수집하도록 구성된 제 1 센서 세트를 포함한다. 제 1 측정 데이터 세트는 제 1 센서 세트와 웨이퍼 사이의 최소 갭을 표시한다. 제 1 센서 세트는 플라즈마 프로세싱 시스템의 프로세스 모듈 세트의 외부에 있는 제 1 위치에 위치한다.
상기 개요는 본 명세서에서 개시된 본 발명의 많은 실시형태 중 하나의 실시형태에만 관련되며, 본 명세서의 청구범위에 개시된 본 발명의 범위를 제한하려고 의도되지 않는다. 본 발명의 이들 특징 및 다른 특징은 다음의 도면과 관련하여 본 발명의 상세한 설명에서 이하 더욱 상세히 설명될 것이다.
본 발명은, 동일한 참조부호가 유사한 엘리먼트를 지칭하는 첨부 도면에서 제한적이 아닌 예시적으로 설명된다.
도 1a, 도 1b, 및 도 1c 는 비평면 웨이퍼의 구성의 실시예를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에서 웨이퍼 보우 계측 장치가 구현될 수도 있는 플라즈마 프로세싱 시스템 (예를 들어, 베벨 에처) 내의 상이한 위치의 예를 도시한 간단한 블록도를 나타낸다.
도 3a 는 본 발명의 일 실시형태에서 단일 고정 센서를 갖는 웨이퍼 보우 계측 장치의 간단한 블록도를 도시한다.
도 3b 는 본 발명의 일 실시형태에서 고정 센서의 어레이를 갖는 웨이퍼 보우 계측 장치의 간단한 블록도를 도시한다.
도 4a 는 본 발명의 일 실시형태에서 이동 센서를 갖는 웨이퍼 보우 계측 장치의 간단한 블록도를 도시한다.
도 4b 는 본 발명의 일 실시형태에서 센서의 어레이를 갖는 웨이퍼 보우 계측 장치의 간단한 블록도를 도시한다.
도 5a 는 본 발명의 일 실시형태에서 회전 웨이퍼 및 고정 센서를 갖는 웨이퍼 보우 계측 장치를 도시한다.
도 5b 는 본 발명의 일 실시형태에서 회전할 수도 있는 웨이퍼 및 고정 센서의 어레이를 갖는 웨이퍼 보우 계측 장치를 도시한다.
도 6a 는 본 발명의 일 실시형태에서 정현파 곡선을 도시한다.
도 6b 는 본 발명의 일 실시형태에서 섭동이 있는 정현파 곡선을 도시한다.
도 7a 는 본 발명의 일 실시형태에서 고정인 웨이퍼 및 회전 센서를 갖는 웨이퍼 보우 계측 장치를 도시한다.
도 7b 는 본 발명의 일 실시형태에서 고정인 웨이퍼 및 회전 센서의 어레이를 갖는 웨이퍼 보우 계측 장치를 도시한다.
도 8 은 본 발명의 일 실시형태에서 센서 세트가 이동하는 동안에 웨이퍼가 회전하는 웨이퍼 보우 계측 장치의 간단한 도면을 도시한다.
도 9 는 본 발명의 일 실시형태에서 웨이퍼 보우 장치를 채용하는 방법을 도시한 간단한 흐름도를 나타낸다.
이하, 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 바와 같이 그 몇몇 실시형태를 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 이하의 설명에서, 수많은 구체적인 세부사항들이 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 설명된다. 그러나, 당업자에게는, 본 발명이 이러한 구체적인 세부사항 중 일부 또는 전부 없이도 실시될 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 다른 예에서, 공지된 프로세스 단계 및/또는 구조는 본 발명을 불필요하게 애매하게 하지 않기 위해 상세하게 설명되지 않았다.
방법 및 기술들을 포함하는 다양한 실시형태가 후술된다. 본 발명은 또한 진보성 있는 기술의 실시형태를 수행하기 위한 컴퓨터-판독가능 명령이 저장된 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 제조물을 커버할 수도 있다는 사실에 유의하여야 한다. 컴퓨터 판독가능 매체는, 예를 들어, 반도체, 자기, 광자기, 광학, 또는 다른 형태의 컴퓨터 판독가능 코드를 저장하기 위한 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수도 있다. 또한, 본 발명은 본 발명의 실시형태들을 실시하기 위한 장치들을 또한 커버할 수도 있다. 이러한 장치는 본 발명의 실시형태에 속하는 태스크들을 수행하기 위한 전용 및/또는 프로그래머블 회로를 포함할 수도 있다. 이러한 장치의 예는, 적절하게 프로그래밍된 경우에 범용 컴퓨터 및/또는 전용 컴퓨팅 디바이스를 포함하고, 본 발명의 실시형태에 속하는 다양한 태스크에 적합한 전용/프로그래머블 회로와 컴퓨터/컴퓨팅 디바이스의 조합을 포함할 수도 있다.
당업자는, 일단 웨이퍼가 프로세싱 모듈 내에 있으면, 실제 프로세싱이 시작할 수도 있기 전에 적절한 컨디션 및 환경을 설정하기 위해 프로세싱 모듈을 준비하고 안정화하기 위한 복수의 단계들이 수행될 수도 있다는 사실을 인지하고 있다. 따라서, 적절한 프로세싱 환경을 생성하기 위한 프로세싱 모듈의 준비에 상당한 양의 시간과 리소스들이 제공된다.
종래 기술에서, 웨이퍼의 측정 도중에, 웨이퍼가 지나치게 비평면일 수도 있는 구성을 갖는 경우, 이 웨이퍼는 "불량" 웨이퍼로서 식별될 수도 있는 가능성이 있다. 이러한 "불량" 웨이퍼가 식별되면, 이 웨이퍼는 일반적으로 폐기되고 다른 웨이퍼로 대체된다. 불행히도, "불량" 웨이퍼가 식별될 때까지는, 상당량의 시간 및 리소스가 프로세싱 모듈을 준비하는데 이미 낭비되었을 수도 있다.
본 발명의 일 양태에서, 여기서 발명자들은 추가 시간 및 리소스가 전체 프로세싱 시간에 불필요하게 추가되고 있다는 사실을 실감한다. 대신, 측정이 프로세싱 모듈의 외부이지만 (얼라이너 내부와 같은) 플라즈마 프로세싱 시스템 내부에서 수행되는 경우, 예를 들어, 웨이퍼는 전체 프로세싱 시간을 증가시키지 않고 측정될 수도 있다. 따라서, 다른 웨이퍼가 프로세싱되는 도중에 일 웨이퍼에 대한 측정치가 구해질 수도 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 웨이퍼 보우를 정량화하기 위한 웨이퍼 보우 계측 장치가 제공된다. 본 발명의 실시형태들은 웨이퍼 보우 계측 장치를 구현하기 위한 하나 이상의 위치를 포함한다. 또한, 본 발명이 실시형태는 웨이퍼 보우 계측 장치에 대한 상이한 구성들을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 웨이퍼 보우 계측 장치는 프로세스 모듈 외부의 위치에서 구현될 수도 있다. 전술한 바와 같이, 프로세스 모듈 내부에서의 웨이퍼 보우의 측정은 전체 프로세싱 시간의 증가를 야기할 수도 있다. 반도체 산업에서, 스루풋을 증가시키기 위해 프로세싱 시간을 감소시키는 것은 회사에 그 경쟁사에 대한 경쟁적 우위를 제공한다. 웨이퍼 보우 계측 장치에 있어서, 플라즈마 프로세싱 시스템 내에 웨이퍼 보우 계측 장치가 위치되어, 실제 프로세싱 시간을 추가하지 않고 인라인 측정을 허용할 수도 있다.
이동을 측정하기 위해, 웨이퍼 보우 계측 장치는 웨이퍼 이동을 캡쳐하도록 전략적으로 배치될 수도 있는 센서를 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 웨이퍼 보우 계측 장치는 ATM (atmospheric transfer module) 으로의 입구 가까이에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 웨이퍼 보우 계측 장치는, 로봇에 의해 FOUP (front opening unified pod) 로부터 ATM 으로 웨이퍼가 이송되면서, 웨이퍼를 측정할 수도 있다. 유사하게, 웨이퍼 보우 계측 장치는, 얼라이너로의 입구와 같이 다른 모듈에 대한 입구, 에어록 모듈로의 입구, VTM (vacuum transfer module) 로의 입구 등에 배치될 수도 있다. 앞서 말한 것으로부터 인식할 수 있는 바와 같이, FOUP 에 대한 위치의 근접성은 플라즈마 프로세싱 시스템 내부 또는 외부에서 웨이퍼를 신속하게 이동시킬 수 있는 이득을 제공한다. 이러한 기준에 기초하여, ATM 으로의 입구는 VTM 로의 입구에 비해 전략적인 이점을 갖는다.
일 실시형태에서, 웨이퍼 보우 계측 장치는 얼라이너 내에 배치될 수도 있다. 당업자는, 프로세스 모듈로 웨이퍼가 이동하기 전에 웨이퍼를 중심에 놓도록 얼라이너가 구성된다는 사실을 인지하고 있다. 얼라이너가 그 태스크를 수행하기 위해, 얼라이너는, 정전척 (그 상부에 웨이퍼가 위치될 수도 있음), 및 인라인 계측을 수행하기 위한 센서 세트를 적어도 포함할 수도 있다. 따라서, 웨이퍼 보우 계측 장치를 얼라이너로 통합하는 것은 얼라이너에 대한 최소한의 변형 (예를 들어, 필요한 측정 데이터를 수집하기 위한 적어도 하나의 추가적인 센서의 삽입) 을 요구할 수도 있다.
앞서 말한 것으로부터 인식할 수 있는 바와 같이, 플라즈마 프로세싱 시스템 내의 복수의 위치들은 웨이퍼 보우 계측 장치를 배치시키는데 이용가능할 수도 있다. 각각의 위치는, 이 위치들 중 임의의 위치에서 인라인 계측을 수행하는 것이 총 프로세스 시간에 현저하게 더 적은 영향을 미친다는 점에서 종래 기술의 장치에 비해 독특한 이점을 갖는다. 즉, 측정이 수행될 수 있게 하기 위해 총 프로세스 시간에 추가적인 시간을 추가하지 않는다. 또한, 웨이퍼가 "불량" 으로 결정되어 프로세스 모듈로부터 제거되어야만 하는 경우에도, 프로세스 모듈을 준비하는 소중한 시간이 낭비되지 않는다. 또한, 웨이퍼가 프로세스 모듈 외부에 놓여 있는 동안 측정치가 구해지기 때문에, 더 많은 시간이 측정 프로세스에 할당되어 더 많은 측정 데이터가 수집될 수 있게 될 수도 있다.
일 실시형태에서, 웨이퍼 보우 계측 장치는, 웨이퍼 보우 계측 장치가 배치될 수도 있는 다양한 위치를 수용하기 위해 상이한 구성을 허용하는 플렉시블 장치이다. 일 실시형태에서, 웨이퍼 보우 계측 장치는 인라인 계측을 수행하기 위한 센서 세트를 포함할 수도 있다. 이 센서 세트는, 웨이퍼가 플라즈마 프로세싱 시스템을 통해서 이동함에 따라 웨이퍼의 측정치를 구하도록 구성될 수도 있다. 일 실시형태에서, 이 센서 세트는 접촉 센서 세트, 용량형 센서 세트, 유도형 센서 세트, 레이저 센서 세트, 초음파 센서 세트, 반사형 센서 세트, 빔 센서 세트 등을 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다.
종래 기술에서, 프로세싱 모듈에서의 시간 제한 및 그 이상의 공간 제약으로 인해, 웨이퍼 상의 하나 또는 2 개의 포인트에서 측정치가 구해질 수도 있다. 종래 기술과는 다르게, 복수의 포인트들에서 측정치가 구해져 웨이퍼 보우의 더욱 정확한 픽처를 제공한다. 하나의 센서가 웨이퍼의 보우를 결정하기에 충분한 측정 데이터를 수집하는데 충분할 수도 있다고 할지라도, 더 많은 센서를 갖는 웨이퍼 보우 계측 장치가 더 많은 샘플 측정치를 구할 수 있어, 이에 따라 웨이퍼의 구성의 더욱 정확한 픽처를 제공할 수도 있다. 따라서, 웨이퍼 보우 계측 장치 내에 포함될 수도 있는 센서들의 수는 추가적인 비용과 비교하여 추가 센서로부터 도출되는 이득을 기초로 한 제조자의 재량 및 물리적 제한 (예를 들어, 공간 할당) 에 의해서만 제한될 수도 있다.
종래 기술에서, 웨이퍼 보우는 결정될 수도 있지만, 종래 기술의 방법은 웨이퍼의 두께를 고려하지 않는다. 당업자는, 모든 웨이퍼들이 동일한 두께를 갖는 것은 아니라는 사실을 인지하고 있다. 웨이퍼의 두께를 인지함으로써, 두께 차이를 고려하도록 레시피가 조정될 수도 있다. 일 실시예에서, (일반적으로 약 0.77㎜ 두께인) 표준 웨이퍼를 에칭하기 위한 레시피가 설계될 수도 있다. 그러나, 웨이퍼 두께는 표준에서 벗어날 수도 있다. 일 실시예에서, 몇몇 웨이퍼들은 단지 약 0.55㎜ 두께일 수도 있다. 따라서, 표준 웨이퍼를 에칭하도록 설계될 수도 있는 레시피는, 그 레시피가 보다 얇은 웨이퍼에 적용되는 경우에 레시피가 조정되지 않으면 결함이 있는 반도체 디바이스를 생성할 수도 있다.
일 실시형태에서, 제 2 센서 세트가 제 1 세트 센서 반대측에 배치될 수도 있다 (즉, 하나의 센서 세트는 웨이퍼 상에 위치되고, 다른 하나의 센서 세트는 웨이퍼 아래에 배치된다). 제 2 센서 세트는 제 1 센서 세트과 동일한 위치에서 추가적인 측정 데이터를 수집하도록 구성될 수도 있다. 제 1 센서 세트 및 제 2 센서 세트로부터의 2 개의 측정치 세트를 통해서, 웨이퍼의 두께가 결정될 수도 있다.
본 발명의 특징 및 이점은 다음의 도면 및 설명을 참조하여 더 잘 이해될 수도 있다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에서 웨이퍼 보우 계측 장치가 구현될 수도 있는 플라즈마 프로세싱 시스템 (예를 들어, 베벨 에처) 내의 상이한 위치의 예를 도시하는 간단한 블록도를 나타낸다. 플라즈마 프로세싱 시스템 (200) 은, 프로세싱을 위해 플라즈마 프로세싱 시스템 (200) 으로 이동하기 전에 웨이퍼가 배치될 수도 있는 복수의 기판-홀딩 위치 (예를 들어, FOUP (202 및 204)) 를 포함할 수도 있다.
예를 들어, 웨이퍼의 클러스터가 FOUP (204) 에 적층되는 상황을 고려한다. 전통적으로, ATM (206) 내의 로봇 암이 FOUP (204) 에서 ATM (206) 을 통과하여 얼라이너 (220) 로 웨이퍼 (218) 를 이동시킬 수도 있다. 일단 얼라이너가 적어도 웨이퍼 (218) 를 중심에 놓으면, 로봇 암은 얼라이너 (220) 로부터 ATM (206) 을 통과하여 에어록 모듈 (AL (222) 및 AL (224)) 중 하나로 웨이퍼 (218) 를 이동시킬 수도 있다. ATM (206) 과 VTM (208) 사이의 환경을 매칭하기 위한 에어록 모듈의 능력은 웨이퍼 (218) 가 손상되지 않고 2 개의 가압 환경 사이에서 이동하게 한다. AL (222) 과 같은 에어록 모듈로부터, 웨이퍼 (218) 는 VTM (208) 내의 제 2 로봇 암에 의해 프로세스 모듈 (210, 212, 214, 및 216) 중 하나의 프로세스 모듈로 이동될 수도 있다.
종래 기술에서, 웨이퍼 보우를 결정하기 위한 측정은 프로세스 모듈들 중 하나의 프로세스 모듈에서 수행된다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 웨이퍼 (218) 는 프로세스 모듈들 중 하나의 프로세스 모듈에 도달하기 전에 복수의 모듈을 통과하여 이송될 수도 있다. 웨이퍼 (218) 가 "불량" 웨이퍼로 간주되는 경우, 웨이퍼 (218) 는 다른 모든 모듈을 통과하여 역이송되어야 할 수도 있다. 앞서 말한 것으로부터 인식할 수 있는 바와 같이, 웨이퍼 (218) 가 프로세스 모듈들 중 하나의 프로세스 모듈 내부에 있을 때 웨이퍼 보우를 측정하는데 필요한 시간뿐만 아니라 웨이퍼가 "불량" 으로 간주될 때 웨이퍼를 제거하는데 필요한 시간으로 인해 총 전체 프로세싱 시간은 불필요하게 증가될 수도 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 웨이퍼 보우 계측 장치는 프로세스 모듈 외부에 물리적으로 배치되어, 이에 따라 측정이 수행되는 동안 웨이퍼 프로세싱이 발생할 수 있게 할 수도 있다. 즉, 웨이퍼 보우 계측 장치가 다른 웨이퍼에 대한 웨이퍼 보우를 측정할 수도 있는 동안 제 1 웨이퍼가 프로세스 모듈 내에서 프로세싱되는 병렬 프로세싱이 발생할 수도 있다. 병렬 프로세싱을 통해서, 총 전체 프로세스 시간을 불필요하게 추가하지 않고 인라인 계측이 발생할 수도 있다. 또한, 웨이퍼가 "불량" 으로 간주되는 경우, 프로세스 모듈 외부에서 측정이 수행되기 때문에 과도한 양의 시간이 낭비되지 않았다.
전술한 바와 같이, 웨이퍼 보우 계측 장치가 프로세스 모듈들 중 하나의 프로세스 모듈 외부에 있을 수도 있는 가능한 위치들은 달라질 수도 있다. 일 실시형태에서, 웨이퍼 보우 측정 장치는 ATM (206) 의 입구에 가까이 (즉, 위치 230 에) 배치될 수도 있다. 웨이퍼 보우 계측 장치를 위치 230 에 배치시킴으로써, 웨이퍼 (218) 와 같은 웨이퍼가 FOUP (202) 또는 FOUP (204) 로부터 플라즈마 프로세싱 시스템 (200) 으로 먼저 이동함에 따라, 측정치가 구해질 수도 있다. 따라서, 측정 데이터가 웨이퍼 (218) 와 같은 웨이퍼를 "불량" 웨이퍼로서 식별했다면, 웨이퍼는 플라즈마 프로세싱 시스템 (200) 의 입구에 여전히 가까이 있기 때문에, 매우 적은 시간 및 리소스가 낭비되었을 수도 있다.
일 실시형태에서, 웨이퍼 보우 계측 장치는 또한 얼라이너 (220) 의 입구에 가까이 (즉, 위치 232 에) 배치될 수도 있다. 위치 230 와 마찬가지로, 위치 232 는 플라즈마 프로세싱 시스템 (200) 의 입구에 여전히 가까이 있고, 이에 따라, 웨이퍼가 "불량" 으로 식별된 경우에도, 웨이퍼 (218) 와 같은 웨이퍼를 프로세싱하는데 소비되었을 수도 있는 시간과 리소스의 양을 최소화한다.
또 다른 실시형태에서, 웨이퍼 보우 계측 장치는 얼라이너 (220) 내부에 (즉, 위치 234 에) 배치할 수도 있다. 플라즈마 프로세싱 시스템 (200) 의 입구에 가까운 것에 더해, 위치 234 는 또한 웨이퍼-지지 척 및 계측 툴과 같은 기존의 컴포넌트를 이미 갖는 이득을 제공하여 측정을 수행할 수도 있다. 따라서, 얼라이너 (220) 에 대한 최소한의 변형은 웨이퍼 보우의 측정이 발생할 수 있도록 일어나야 할 수도 있다. 웨이퍼 보우 계측 장치에 관한 논의는 곧 나올 도면에서 제공될 것이다.
웨이퍼 보우 계측 장치를 배치시키기 위한 다른 가능한 위치는 에어록 모듈의 입구에 가깝게 (즉, 위치 236 에) 또는 VTM (208) 내에 (위치 238 에) 이 장치를 배치시키는 것을 포함할 수도 있다. 언급되었던 위치는 웨이퍼 보우 장치가 위치될 수도 있는 각종 상이한 위치의 실시예일 뿐이다. 앞서 말한 것으로부터 인식할 수 있는 바와 같이, 웨이퍼 보우 계측 장치가 플라즈마 프로세싱 시스템 (200) 의 입구에 더 가깝게 배치될수록, 웨이퍼가 "불량"한 것으로 간주되는 경우에 낭비될 수도 있는 리소스 및 시간의 양이 최소화될 수도 있다. 또한, 웨이퍼 보우의 측정을 수행하기 위해 전체 프로세싱 시간으로부터 시간이 할당될 필요가 없고/없거나 "불량"한 웨이퍼가 식별되는 경우에 웨이퍼 프로세싱에 부정적으로 영향을 미치지 않으므로, 프로세싱을 위한 분당 스루풋은 최대화될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 웨이퍼 보우 계측 장치는 상이한 위치에서 구현될 수도 있다. 웨이퍼 보우 계측 장치가 프로세스 모듈의 외부에서 구현되므로, 상부 전극과 웨이퍼 사이의 정확한 최소 거리의 더 훌륭한 표시를 제공할 수도 있는 더 훌륭한 측정 데이터를 수집하기 위해 웨이퍼 보우의 측정을 수행하기 위해 더 많은 시간이 할당될 수도 있다. 일 실시형태에서, 웨이퍼는 상이한 위치를 수용하기 위해 상이한 구성으로 될 수도 있다. 다음 몇 개의 도면은 구현될 수도 있는 구성의 예를 제공할 것이다. 논의를 용이하게 하기 위해, 다음 몇 개의 도면은 웨이퍼 보우 계측 장치가 얼라이너 (220) 내에 위치하는 것에 대해 논의될 것이다.
도 3a 는 본 발명의 일 실시형태에서 단일 고정 센서를 갖는 웨이퍼 보우 계측 장치 (300) 의 간단한 블록도를 도시한다. 예를 들어, 웨이퍼 (302) 가 얼라이너 내부에서 정전척 (304) 의 상부 상에 위치된 상황을 고려한다. 웨이퍼 보우 계측 장치 (300) 는 웨이퍼 (302) 위에 위치된 센서 (306) 를 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서, 센서 (306) 는 웨이퍼 및 센서와 같은 2 개의 오브젝트 사이의 거리를 결정할 수 있는 계측 툴일 수도 있다. 센서 (306) 의 예는 접촉 센서, 용량형 센서, 유도형 센서, 레이저 센서, 초음파 센서, 반사형 센서, 관통 빔 센서 등을 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다. 이 구성에서, 센서 (306) 는 고정인 반면 웨이퍼 (302) 가 이동함으로써, 포인트의 어레이가 측정될 수 있게 한다. 일 실시형태에서, 웨이퍼가 z 방향으로 이동함으로써, 측정 데이터가 동일 라인의 상이한 포인트를 따라 수집될 수 있게 한다. 복수의 측정치가 웨이퍼 상의 상이한 포인트 (예를 들어, 310) 에서 구해지므로, 표면으로부터의 정확한 최소 거리는, 단지 (종래 기술에서 통상적인) 단일 포인트에 대한 국소적 최소값 대신에, 측정치 세트로부터 도출될 수도 있다.
게다가, 웨이퍼 보우 계측 장치 (300) 는 웨이퍼 (302) 아래에 배치된 제 2 센서 (308) 를 포함할 수도 있다. 센서 (308) 에 의해 구해진 측정치는 센서 (306) 와 동일한 포인트에서 동일한 라인을 따라 구해질 수도 있다. 앞서 말한 것으로부터 인식할 수 있는 바와 같이, 제 2 센서 (308) 는 웨이퍼 (302) 의 두께를 결정하기 위해 센서 (306) 가 구했을 수도 있는 각 포인트에서의 측정치를 구할 필요는 없다.
웨이퍼의 두께를 결정하기 위해, 2 개의 센서에 의해 구해진 측정치가 가산되고 그 총계가 2 개의 센서 사이의 실제 거리로부터 감산된다. 일 실시예에서, 센서 (306) 와 웨이퍼 (302) 사이의 거리는 0.38 ㎜이고 센서 (308) 와 웨이퍼 (302) 사이의 거리는 0.35 ㎜라고 가정한다. 각 센서 사이의 거리가 알려져 있으므로 (이 실시예에서, 센서 (306) 와 센서 (308) 사이의 거리는 1.43 ㎜라고 가정), 웨이퍼의 두께는 2 개의 센서 사이의 실제 거리에서 센서로부터의 두 센서에 대한 웨이퍼까지의 총 거리를 감산함으로써 결정될 수도 있다. 따라서, 이 실시예에서의 웨이퍼의 두께는 (1.43 - (0.38 + 0.35)) = 0.70 ㎜이다.
도 3b 는 본 발명의 일 실시형태에서 고정 센서의 어레이 (352) 를 갖는 웨이퍼 보우 계측 장치 (350) 의 간단한 블록도를 도시한다. 웨이퍼 보우 계측 장치 (350) 는 복수의 포인트에 대한 측정치가 단일 라인을 따라 구해질 수도 있다는 점에서 웨이퍼 보우 계측 장치 (300) 와 유사하다. 그러나, 센서의 어레이 (352) 를 가짐으로써, (라인 (358, 360 및 362) 과 같은) 하나보다 많은 라인을 따라 측정치가 구해질 수도 있다. 전술한 바와 같이, 웨이퍼 보우 계측 장치 내에서 구현될 수도 있는 센서의 수는 제조자의 재량에 따라 달라질 수도 있다. 단일 센서가 웨이퍼 (356) 의 보우를 결정하는데 충분할 수도 있더라도, 웨이퍼의 구성의 더욱 훌륭한 이해를 제공하기 위해 추가 측정 데이터가 필요할 수도 있다고 제조자가 결정하면 제조자는 추가 센서를 포함시키기를 원할 수도 있다. 도 3a 와 유사하게, 센서 세트 (354) 가 웨이퍼 아래에 배치될 수도 있다. 앞서 말한 것으로부터 인식할 수 있는 바와 같이, 웨이퍼의 두께를 결정할 수도 있는 측정치를 수집하기 위해 하나 이상의 센서가 웨이퍼 아래에 배치될 수도 있다.
도 4a 는 본 발명의 일 실시형태에서 이동 센서를 갖는 웨이퍼 보우 계측 장치 (400) 의 간단한 블록도를 도시한다. 예를 들어, 웨이퍼 (402) 가 정전척 (404) 의 상부 상에 위치되는 상황을 고려한다. 웨이퍼 보우 계측 장치 (400) 는 웨이퍼 (402) 위에 위치된 센서 (406) 를 포함할 수도 있다. 이 구성에서, 센서 (406) 는 z 방향으로 이동하는 반면, 웨이퍼 (402) 는 고정이다. 이 구성은 웨이퍼가 정지 상태일 수도 있는 위치에서 채용될 수도 있다. 게다가 또, 복수의 측정치가 웨이퍼 상의 동일 라인 (410) 을 따라 상이한 포인트에서 수집되므로, 결정될 수도 있는 최소값은 특정 포인트에 국소적이지 않고, 웨이퍼의 더 정확한 최소값일 수도 있다.
상기의 도 3b 와 유사하게, 도 4b 는 본 발명의 일 실시형태에서 센서의 어레이 (452) 를 갖는 웨이퍼 보우 계측 장치 위치 (450) 의 간단한 블록도를 도시한다. 센서의 어레이 (452) 가 웨이퍼 (456) 를 지나 이동되면서 복수의 포인트를 따라 측정치가 구해질 수도 있다는 점에서 웨이퍼 보우 계측 장치 (450) 는 웨이퍼 보우 계측 장치 (400) 와 유사하다. 그러나, 센서의 어레이로, (458, 460, 및 462 와 같은) 하나 보다 많은 측정치 세트가 한번에 구해질 수도 있다. 따라서, 더 많은 측정 데이터가 웨이퍼의 정확한 최소값을 결정하는데 이용가능할 수도 있다.
도 4a 와 도 4b 둘 다는 본 발명의 일 실시형태에서 웨이퍼 아래에 위치된 제 2 센서 세트 (각각 408 및 454) 를 포함할 수도 있다. 제 2 센서 세트 (408 및 454) 는 제 1 센서 세트 (각각 406 및 452) 와 동일한 위치로부터 측정 데이터를 수집하여 웨이퍼의 두께를 결정할 수도 있다. 전술한 바와 같이, 제 2 센서 세트에 의해 구해진 측정치는, 측정치가 제 1 센서 세트에 의해 수집되었을 수도 있는 웨이퍼 상의 모든 포인트 대신에, 단일 포인트에 제한될 수도 있다. 상기 도면과 유사하게, 웨이퍼의 두께는 웨이퍼까지의 센서의 총 거리를 감산하고 그 총계를 2 개의 센서 사이의 실제 거리에서 감산함으로써 결정될 수도 있다.
도 5a 는 본 발명의 일 실시형태에서 고정 센서 (506) 및 회전 웨이퍼 (502) 를 갖는 웨이퍼 보우 계측 장치 (500) 를 도시한다. 예를 들어, 웨이퍼 (502) 가 얼라이너 내부에서 정전척 (504) 의 상부 상에 위치되는 상황을 고려한다. 얼라이너가 회전하는 동안, 복수의 측정치가 원 방향 (508) 으로 구해질 수도 있다. 당업자는 얼라이너가 회전하는 동안, 얼라이너가 워블 효과 (wobbly effect) 를 경험할 수도 있다는 것을 인식한다. 따라서, 제 1 차 보우는 얼라이너의 워블 효과일 수도 있고, 정현파 곡선과 같이 그래픽으로 도시될 수도 있다. 일 실시예에서, 도 6a 는 일 실시형태에서 웨이퍼 워블 (602) 이 정현파 곡선 (604) 으로 곡선-피팅될 수도 있는 그래프 (600) 의 일 실시예를 도시한다. 이 그래프가 웨이퍼 위치 대 시간인 것을 주목한다. 그러나, 얼라이너의 회전 속도가 노치 검출의 주기에 따라 대부분의 얼라이너 상에서 용이하게 측정 및 검증될 수 있으므로, 시간은 세타로 변환될 수도 있다. 다시 말해, 세타의 함수로서 z 방향의 측정치가 플로팅되어 정현파 곡선을 생성하면, 이 곡선이 얼라이너의 회전 효과에 기인하므로, 웨이퍼 (502) 는 평면으로 간주될 수도 있다. 그러나, 정현파 곡선이 섭동 (예를 들어, 범프) 을 나타내면, 보우가 웨이퍼 상에 존재할 수도 있다. 일 실시예에서, 도 6b 는 일 실시형태에서 정현파 곡선 (652) 과 비교하여 측정치가 섭동 (654) 을 표시하는 그래프 (650) 의 일 실시예를 도시한다.
도 5b 는 본 발명의 일 실시형태에서 회전할 수도 있는 웨이퍼 (556) 및 고정 센서의 어레이를 갖는 웨이퍼 보우 계측 장치 (550) 를 도시한다. 웨이퍼 보우 계측 장치 (550) 는 복수의 포인트를 따라 측정치가 원 방향으로 구해질 수도 있다는 점에서 웨이퍼 보우 계측 장치 (500) 와 유사하다. 그러나, 센서의 어레이 (552) 를 가짐으로써, (558, 560, 및 562 와 같은) 하나 보다 많은 원주를 따라 측정치가 수집될 수도 있다. 따라서, 더 많은 측정 데이터가 웨이퍼의 정확한 최소값을 결정하는데 이용가능할 수도 있다. 따라서, 복수의 측정치를 가지고, 웨이퍼에 대해 토포그래피 그래프가 생성되어, 웨이퍼의 정확한 최소값의 더 나은 이해를 제공할 수도 있다.
도 3a, 도 3b, 도 4a, 및 도 4b 에 도시된 바와 같은 다른 구성과 유사하게, 제 2 센서 세트는 웨이퍼의 두께를 결정하는데 이용될 수도 있는 추가 측정 데이터를 수집하기 위해 웨이퍼 아래에 배치될 수도 있다. 일 실시예에서, 도 5a 에서, 제 2 센서 세트 (510) 는 웨이퍼 (502) 의 두께를 결정하기 위해 웨이퍼 (502) 아래에 배치될 수도 있다.
유사하게, 제 2 센서 세트 (554) 는 웨이퍼의 두께를 결정하기 위해 도 5b 에 도시된 웨이퍼 아래에 배치될 수도 있다. 그러나, 웨이퍼의 두께는 또한 다른 웨이퍼로부터 수집된 과거의 측정 데이터로부터 두께를 외삽 추정함으로써 추가적인 제 2 센서 세트 없이 결정될 수도 있다.
도 7a 는 본 발명의 일 실시형태에서 고정인 웨이퍼 및 회전 센서를 갖는 웨이퍼 보우 계측 장치 (700) 를 도시한다. 예를 들어, 웨이퍼 (702) 가 얼라이너 내부에서 정전척 (704) 의 상부 상에 위치된 상황을 고려한다. 센서 (706) 가 회전하는 동안, 복수의 측정치는 원 방향 (708) 으로 구해질 수도 있다. 게다가 또, 얼라이너가 회전하는 동안에 얼라이너가 경험할 수도 있는 워블 가능성으로 인해, 제 1 차 보우는 실제로 얼라이너에 대한 워블 효과의 반영일 수도 있다. 따라서, 정현파 곡선은 실제로 웨이퍼가 평면이라는 표시일 수도 있다. 그러나, 웨이퍼가 완벽하게 평면이 아니면, 섭동 (예를 들어, 범프) 이 정현파 곡선 상에 나타날 수도 있다. 일 실시형태에서, 제 2 센서 (710) 는 웨이퍼 (702) 의 두께를 결정하기 위해 웨이퍼 (702) 아래에 배치될 수도 있다. 전술한 바와 같이, 센서 (710) 는 적어도 센서 (706) 가 측정하였을 수도 있는 동일한 위치 중 하나를 따라 측정치를 획득하여야만 할 수도 있다.
도 7b 는 본 발명의 일 실시형태에서 고정인 웨이퍼 (756) 및 회전 센서의 어레이를 갖는 웨이퍼 보우 계측 장치 (750) 를 도시한다. 웨이퍼 보우 계측 장치 (750) 는 복수의 포인트를 따라 측정치가 원 방향으로 구해질 수도 있다는 점에서 웨이퍼 보우 계측 장치 (700) 와 유사하다. 그러나, 센서의 어레이 (752) 를 가짐으로써, (원주 (758, 760, 및 762) 와 같은) 하나보다 많은 원주를 따라 측정치가 구해질 수도 있다.
일 실시형태에서, 제 2 센서 (754) 는 웨이퍼의 두께를 결정하기 위해 웨이퍼 아래에 배치될 수도 있다. 그러나, 웨이퍼의 두께는 또한 다른 웨이퍼로부터 수집된 과거의 측정 데이터로부터 두께를 외삽 추정함으로써 추가적인 제 2 센서 세트 없이 결정될 수도 있다.
도 8 은 본 발명의 일 실시형태에서 센서 세트 (804) 가 이동하는 동안에 웨이퍼 (802) 가 회전하는 웨이퍼 보우 계측 장치 (800) 의 간단한 도면을 도시한다. 웨이퍼 (802) 가 회전할 때, 센서 세트 (804) 는 정지하는 방식 (820) 으로 또는 연속 모션 (822) 으로 이동할 수도 있다. 예를 들어, 얼라이너 내부에서 정전척 (806) 의 상부 상에 위치하는 웨이퍼 (802) 가 회전하는 상황을 고려한다. 센서 세트 (804) 가 이동하는 동안, 복수의 측정치가 원 방향 (824) 으로 구해질 수도 있다. 도 5a, 도 5b, 도 7a, 및 도 7b 와 유사하게, 제 1 차 보우는 얼라이너의 워블을 반영할 수도 있다. 따라서, 섭동 없는 정현파 곡선은 실제로 평면 웨이퍼를 나타낼 수도 있다. 게다가, 웨이퍼 두께는 웨이퍼 아래에 제 2 센서 (808) 를 위치시킴으로써 결정될 수도 있다.
도 9 는 본 발명의 일 실시형태에서 웨이퍼 보우 장치를 채용하는 방법을 도시한 간단한 흐름도를 나타낸다. 예를 들어, 일군의 웨이퍼가 FOUP 상에 위치하는 상황을 고려한다.
제 1 단계 902 에서, 웨이퍼가 FOUP 로부터 프리(pre)-프로세스 모듈 환경으로 이동된다. 일 실시예에서, 일군의 웨이퍼로부터의 웨이퍼는 ATM 내에 위치한 로봇 암에 의해 FOUP 로부터 ATM 을 통과하여 얼라이너로 이송될 수도 있다. 웨이퍼가 정렬된 후에, 웨이퍼는 에어록 모듈 중 하나를 통해 VTM 으로 이동된다. VTM 으로부터, 웨이퍼는 프로세스 모듈 중 하나로 이동된다.
다음 단계 904 에서, 측정 데이터 세트가 수집된다. 웨이퍼가 프리-프로세스 모듈 환경을 통해 이동할 때, 전략적으로 프로세스 모듈의 외부에 배치될 수도 있는 센서 세트는 웨이퍼 상의 데이터 포인트의 세트를 측정하는데 채용된다. 일 실시형태에서, (인간 개입 없이) 측정이 자동적으로 수행된다.
도 2 에 전술한 바와 같이, 센서 세트의 위치는 제조자의 재량에 따라 달라질 수도 있다. 일 실시예에서, 센서 세트는 ATM 의 입구에 위치할 수도 있다. 다른 실시예에서, 센서 세트는 얼라이너 내부에 위치될 수도 있다. 앞서 말한 것으로부터 인식할 수 있는 바와 같이, 프로세스 모듈 외부에 센서 세트를 위치시키는 것은 프로세싱 시간에 부정적으로 영향을 미치지 않고 측정이 구해질 수 있게 한다.
다른 실시형태에서, 제 2 센서 세트는 제 1 센서 세트의 반대쪽에 위치될 수도 있다. 당업자는 웨이퍼 두께가 상이할 수도 있다는 것을 알고 있다. 웨이퍼의 두께가 프로세싱에 영향을 미칠 수도 있으므로, 웨이퍼의 두께를 결정할 수 있는 것은 웨이퍼를 핸들링하기 위해 데이터를 기술자에게 제공할 수도 있다. 일 실시예에서, 레시피는 0.77 ㎜ 두께의 표준 웨이퍼를 에칭하도록 설계될 수도 있다. 웨이퍼가 0.55 ㎜의 두께를 가지면, 레시피는 두께 차이를 고려하도록 조정될 수도 있다. 일 실시형태에서, 웨이퍼 두께가 소정 범위 내에 있지 않으면, 기술자는 "불량" 웨이퍼를 제거함으로써, 표준 이하의 디바이스를 야기할 수도 있는 "불량" 웨이퍼를 프로세싱하는데 쓰는 소중한 프로세싱 시간을 최소화할 수도 있다.
다음 단계 906 에서, 웨이퍼의 품질에 관해 판정한다. 웨이퍼가 (소정 표준에 기초하여) 표준 이하 웨이퍼라고 판정되면, 다음 단계 908 에서, 웨이퍼는 프로세싱으로부터 제거된다. 그러나, 웨이퍼가 "양호" 웨이퍼라고 간주되면, 이 웨이퍼와 연관된 측정 데이터 세트가 레시피에 공급될 수도 있다. 일 실시형태에서, 측정 데이터 세트는 필요에 따라 레시피를 조정하도록 채용되어, 프로세싱 동안에 웨이퍼 구성을 고려할 수도 있다 (단계 910).
앞서 말한 것으로부터 인식할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 하나 이상의 실시형태는 총 프로세스 시간에 과도하게 추가하지 않고 웨이퍼 보우를 측정하는 웨이퍼 보우 계측 장치를 제공한다. 프로세스 모듈 외부의 위치에서 인라인 계측을 수행함으로써, 웨이퍼 보우의 크기가 결정되는 동안에 병렬 프로세싱이 발생할 수도 있다. 따라서, 더 적은 시간 및 리소스가 소비되어, 반도체 디바이스를 생산하는 제조 비용을 감소시킬 수도 있다.
본 발명은 수개의 바람직한 실시형태의 관점에서 설명되었지만, 본 발명의 범위 내에 있는 변경, 치환 및 균등물이 있다. 다양한 실시예가 본 명세서에서 제공되었지만, 이들 실시예는 본 발명에 관해 제한하려는 것이 아니라 예시하려고 의도된다.
또한, 발명의 명칭 및 개요는 편의를 위해 제공되며, 본 명세서의 청구범위를 해석하는데 이용되어서는 안된다. 게다가, 요약은 매우 간략화된 형태로 쓰여지며, 편의를 위해 본 명세서에 제공되었으므로, 청구범위에 표현된 전체 발명을 제한 또는 해석하는데 이용되어서는 안된다. 용어 "세트"가 본 명세서에서 채용되는 경우에, 이러한 용어는 0 개, 1 개, 또는 1 개 이상의 부재를 커버하도록 보통 이해되는 수학적 의미를 갖는 것으로 의도된다. 또한, 본 발명의 방법 및 장치를 구현하는 많은 다른 방법이 있다는 것을 주목하여야 한다. 따라서, 다음의 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 사상 및 범위 내에 있는 이러한 모든 변경, 치환, 및 균등물을 포함하는 것으로 해석되도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 플라즈마 프로세싱 시스템 내에 위치되는 웨이퍼 보우를 정량화하는 장치로서,
    웨이퍼를 홀딩하는 지지 메커니즘; 및
    상기 웨이퍼 상의 복수의 데이터 포인트에 대한 제 1 측정 데이터 세트를 수집하도록 구성된 제 1 센서 세트로서, 상기 제 1 측정 데이터 세트는 상기 제 1 센서 세트와 상기 웨이퍼 사이의 거리 데이터 세트를 표시하고, 상기 제 1 센서 세트는 제 1 위치에 위치되며, 상기 제 1 위치는 상기 플라즈마 프로세싱 시스템의 프로세스 모듈 세트의 외부에 있는, 상기 제 1 센서 세트를 포함하는, 웨이퍼 보우를 정량화하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 메커니즘은,
    로봇 암과
    정전 척 중 하나인, 웨이퍼 보우를 정량화하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 센서 세트의 상기 제 1 위치는,
    FOUP (front opening unified pod) 와 ATM (atmospheric transfer module) 사이,
    상기 ATM 과 얼라이너 사이,
    상기 얼라이너 내부,
    상기 ATM 과 에어록 모듈 사이,
    상기 에어록 모듈과 VTM (vacuum transfer mudule) 사이, 및
    상기 VTM 내부 중 하나에 위치하는, 웨이퍼 보우를 정량화하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 센서 세트는 단일 센서인, 웨이퍼 보우를 정량화하는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 센서 세트는 센서의 어레이를 포함하는, 웨이퍼 보우를 정량화하는 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼는, 상기 제 1 센서 세트가 고정인 동안에 제 1 방향으로 이동하고,
    상기 제 1 방향은 z 방향과 회전 방향 중 하나의 방향을 포함하는, 웨이퍼 보우를 정량화하는 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 센서 세트는 상기 웨이퍼가 고정인 동안에 제 1 방향으로 이동하고, 상기 제 1 방향은 z 방향과 회전 방향 중 하나의 방향을 포함하는, 웨이퍼 보우를 정량화하는 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼는, 상기 제 1 센서 세트가 z 방향으로 이동하는 동안에 회전하는, 웨이퍼 보우를 정량화하는 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 센서 세트는, 상기 프로세스 모듈 세트의 프로세스 모듈에서 다른 웨이퍼가 프로세싱되는 경우에 상기 제 1 측정 데이터 세트를 수집하는, 웨이퍼 보우를 정량화하는 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    제 2 센서 세트를 더 포함하며,
    상기 제 2 센서 세트는 제 2 측정 데이터 세트를 수집하도록 구성되고, 상기 제 2 측정 데이터 세트는 상기 제 1 센서 세트에 의해 측정된 상기 복수의 데이터 포인트 중 적어도 하나의 데이터 포인트를 포함하고,
    상기 제 2 센서 세트는 상기 플라즈마 프로세싱 시스템 내의 제 2 위치에 위치되고, 상기 제 2 위치는 상기 제 1 위치의 반대쪽이고, 상기 제 1 센서 세트와 상기 제 2 센서 세트 사이에 갭이 존재함으로써, 상기 웨이퍼가 상기 제 1 센서 세트와 상기 제 2 센서 세트 사이에 위치될 수 있게 하는, 웨이퍼 보우를 정량화하는 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 센서 세트는 상기 제 1 센서 세트에 직접 평행한, 웨이퍼 보우를 정량화하는 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 웨이퍼 두께는 상기 제 1 측정 데이터 세트를 상기 제 2 측정 데이터 세트와 비교함으로써 결정되는, 웨이퍼 보우를 정량화하는 장치.
  13. 플라즈마 프로세싱 시스템 내에서 웨이퍼 보우를 정량화하는 방법으로서,
    상기 플라즈마 프로세싱 시스템으로 웨이퍼를 이송하는 단계;
    상기 웨이퍼 상의 복수의 데이터 포인트에 대한 측정 데이터를 수집하는 단계로서, 상기 측정 데이터는 센서 세트와 상기 웨이퍼 사이의 거리 데이터 세트를 표시하고, 상기 센서 세트는 상기 플라즈마 프로세싱 시스템의 프로세스 모듈 세트의 외부에 위치하는, 상기 수집 단계; 및
    상기 측정 데이터가 소정 범위의 세트 안에 있으면, 프로세싱을 위해 상기 프로세스 모듈 세트의 프로세스 모듈로 상기 웨이퍼를 이동시키는 단계로서, 상기 측정 데이터는 상기 웨이퍼를 프로세싱하기 위한 레시피를 조정하는데 이용되는, 상기 이동 단계를 포함하는, 웨이퍼 보우를 정량화하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 측정 데이터가 상기 소정 범위의 세트 밖에 있으면, 상기 플라즈마 프로세싱 시스템으로부터 상기 웨이퍼를 제거하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼 보우를 정량화하는 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 측정 데이터를 수집하는 단계는 상기 프로세스 모듈 세트의 외부의 위치에서 수행되고,
    상기 위치는,
    FOUP (front opening unified pod) 와 ATM (atmospheric transfer module) 사이,
    상기 ATM 과 얼라이너 사이,
    상기 얼라이너 내부,
    상기 ATM 과 에어록 모듈 사이,
    상기 에어록 모듈과 VTM (vacuum transfer mudule) 사이, 및
    상기 VTM 내부 중 하나인, 웨이퍼 보우를 정량화하는 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 측정 데이터는 상기 웨이퍼의 두께를 결정하는데 채용되고,
    상기 측정 데이터는 상기 웨이퍼 위에 상기 센서 세트의 제 1 센서 서브세트를 위치시키고 상기 웨이퍼 아래에 상기 센서 세트의 제 2 센서 서브세트를 위치시킴으로써 수집되고,
    상기 제 1 센서 서브세트에 의해 수집된 제 1 측정 데이터 세트는 상기 제 2 센서 서브세트에 의해 수집된 제 2 측정 데이터 세트와 비교되어, 상기 웨이퍼의 상기 두께를 결정하는, 웨이퍼 보우를 정량화하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 2 측정 데이터 세트는 상기 제 1 센서 세트에 의해 측정된 복수의 데이터 포인트 중 적어도 하나의 데이터 포인트를 포함하는, 웨이퍼 보우를 정량화하는 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 웨이퍼는 상기 센서 세트가 고정인 동안에 제 1 방향으로 이동하고,
    상기 제 1 방향은 z 방향과 회전 방향 중 하나의 방향을 포함하는, 웨이퍼 보우를 정량화하는 방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 센서 세트는 상기 웨이퍼가 고정인 동안에 제 1 방향으로 이동하고, 상기 제 1 방향은 z 방향과 회전 방향 중 하나의 방향을 포함하는, 웨이퍼 보우를 정량화하는 방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 웨이퍼는, 상기 제 1 센서 세트가 z 방향으로 이동하는 동안에 회전하는, 웨이퍼 보우를 정량화하는 방법.
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