KR100774558B1

KR100774558B1 - 나노토포그래피 측정방법

Info

Publication number: KR100774558B1
Application number: KR1020060111122A
Authority: KR
Inventors: 정정규
Original assignee: 주식회사 실트론
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2026-11-10

Abstract

평탄도 측정시스템을 이용한 나노토포그래피의 측정방법이 개시된다. 본 발명의 평탄도 측정시스템을 이용한 나노토포그래피의 측정방법은 웨이퍼의 두께를 측정한 후, 웨이퍼의 표면에 일정한 크기의 영역으로 사이트를 복수 정의하고, 각각의 사이트에 대해 기준면을 설정한다. 설정된 기준면으로부터 웨이퍼의 표면까지의 거리를 계산하여 평탄도 파라미터를 산출한다. 또한, 사이트를 분석면적 지름에 대응되는 크기로 재설정하고, 기준면을 웨이퍼의 후면으로 재설정하여 웨이퍼의 후면과 각각의 분석면적에 대응되는 웨이퍼의 표면 사이의 거리를 계산하여 파라미터를 산출 후 나노토포그래피를 측정할 수 있다. 따라서, 평탄도 측정시스템 단일 장비만으로 평탄도 및 나노토포그래피를 모두 측정할 수 있어 장비의 설치비용을 절감할 수 있고, 측정공정을 간소화하여 시간을 절약할 수 있다.

웨이퍼, 평탄도, 나노토포그래피, 파라미터

Description

나노토포그래피 측정방법{MEASURE METHOD FOR NANOTOPOGRAPHY}

도 1은 종래의 평탄도를 측정하는 방법을 설명한 흐름도이다.

도 2는 종래의 나노토포그래피를 측정하는 방법을 설명한 흐름도이다.

도3은 본 발명의 평탄도 및 나노토포그래피를 측정하는 방법을 설명한 흐름도이다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 나노토포그래피의 측정방법으로 측정된 나노토포그래피의 이미지와 종래의 나노토포그래피 측정시스템으로 측정된 나노토포그래피의 이미지를 비교한 시뮬레이션 그림이다.

도 6은 본 발명의 평탄도 측정시스템을 이용한 나노토포그래피 측정방법으로 산출된 SBIR 과 종래의 나노토포그래피 측정시스템을 통해 산출된 나노토포그래피 파라미터 PV와의 상관관계를 도시한 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100：웨이퍼

본 발명은 평탄도 측정시스템을 이용한 나노토포그래피 측정방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 평탄도 측정시스템을 이용하여 평탄도를 측정함과 동시에 나노토포그래피를 측정할 수 있어 비용 및 시간을 절약할 수 있는 평탄도 측정시스템을 이용한 나노토포그래피 측정방법에 관한 것이다.

실리콘 웨이퍼는 반도체에 소요되는 고정 재료의 절반이상을 차지한다는 외형적 측면뿐만 아니라 반도체 소자기술 자체가 실리콘 웨이퍼의 물성과 불가분의 관계에 있다는 점에서 그 중요성이 매우 크다 할 수 있다. 실리콘 웨이퍼는 반도체 소자의 종류에 다라 달라질 뿐만 아니라 메모리와 같은 동일 소자에서도 집적도에 다라 요구되는 품질이 달라진다. 이러한 반도체 소자에 다라 요구되는 품질 평가항목은 종래에는 소자의 전기적 특성에 따른 저항이나 집적도에 따른 평탄도 등의 몇 가지 항목에 국한되어 있었다.

그러나, 최근에는 Thermal Process, Device Isolation, Contact Formation, Metallization 등의 반도체 공정 특징에 따라 최적화된 실리콘 웨이퍼의 품질이 요구되고 있으며, 또한 CMP(Chemical Mechanical Polishing), STI(Shallow Trench Isolation)등과 같이 신규 채용되는 공정에 따라 나노토포그래피(Nanotopography)와 같은 새로운 품질 항목들이 요구되고 있다.

일반적으로 실리콘 웨이퍼는 단결정 잉곳(ingot)을 수직 방향으로 얇게 절단(Sling)하여 생산된다. 웨이퍼 절단 시 두께 손실로 인하여 표면 손상이나 뒤틀림 등의 형상변형이 발생하며, 이를 감소시키기 위해 연마(Lapping), 연삭(Grinding), 식각(Etching), 경면연마(Polishing) 등의 여러 단계를 거쳐서 고평 탄, 고반사면을 가진 웨이퍼를 얻을 수 있다.

그런데, 보통 이러한 성형(Shaping) 작업을 한 경우에 웨이퍼에는 휨이나 표면 굴곡 등이 발생한다. 성형작업에서 웨이퍼의 뒤틀림이나 휨 정도는 평탄도(Flatness)로 정의될 수 있으며, 평탄도는 웨이퍼 전면에 대해 하나의 기준면을 설정 후 웨이퍼 전체에 대한 휨 정도를 나타내는 광범위한 평탄도(Global flatenss)와, 웨이퍼를 복수의 국지적인 사이트(Site)로 정의한 후 각 사이트에 대한 휨 정도를 나타내는 사이트 평탄도(Site flatness)로 구분된다.

평탄도는 다양한 파라미터를 사용하여 정도를 표시할 수 있으며, 그 예로서, Warp, Bow, TTV(Total Thickness Variation), GBIR(Global Backside Ideal focal plane Range), SBIR(Site Backside Ideal focal plane Range), SBID(Site Backside Ideal focal plane Deviation), SFLR(Site Frontside Least Squares focal plane Range), SFLD(Site Frontside Least Squares focal plane Deviation)등이 사용된다. 이러한 파라미터는 주로 비접촉시 전기용량 타입 센서로부터 측정된 웨이퍼의 두께 데이터를 이용하여 기준면과 각 변위들간 계산된 편차들의 함수로 결정된다.

웨이퍼의 표면 굴곡은 다양한 파장 및 진폭을 갖는 여러 사인곡선(Sine wave)이 합성된 형상을 가진다. 이러한 표면 굴곡의 정도를 나타내는 것으로 나노토포그래피와 표면 조도(Roughness)가 정의될 수 있다.

파장(Wavelength)이란 사인곡선에서 하나의 봉우리(Peak)와 인접하는 봉우리까지의 거리 또는 하나의 골(Valley)과 인접하는 골까지의 거리로써, 일반적으로 0.2 ~ 20㎜ 의 파장을 갖는 웨이퍼의 굴곡을 나노토포그래피, 0.25mm 이하의 파장 을 갖는 웨이퍼의 굴곡을 표면조도로 정의한다. 나노토포그래피는 웨이퍼 표면에 빛을 조사하여 반사된 빛의 상변화(Phase shift)를 이용하여 표면굴곡 데이터를 측정 후, 특정한 파장(Wavelength)을 갖는 사인곡선(Sine wave)만 필터링(Filtering)하고 필터링 데이터로부터 원형의 분석면적(Analysis area)을 설정하여 나노토포그래피 파라미터를 산출하는 방법으로 측정한다. 나노토포그래피 파라미터인 PV(Peak to Valley)값은 각 분석면적에 대한 봉우리에서 골까지의 거리인 값으로 정의한다.

한편, 표면조도(Roughness)는 일반적으로 레이저(Laser)를 사용한 간섭계(Interferometer) 또는 촉침(Stylus)을 이용하여 국지적인 표면 기울기를 연속적으로 측정하거나, 탐침(Probe)과 표면 원자들 사이의 인력과 척력을 이용하여 표면의 미세한 높이 차이를 연속적으로 측정하여 얻어진 표면의 미세 굴곡 데이터를 특정한 파장으로 필터링(Filtering) 후 Rms, Rt 등의 표면조도 파라미터를 산출하는 방법으로 측정한다. 표면조도 측정에는 광학적, 기계적 표면 조도계(Profiler)나 원자간력 현미경(Atomic Force Microscope) 등이 주로 사용된다.

특히, 실리콘 웨이퍼의 평탄도와 나노토포그래피는 소자 제조공정 중 사진공정(Photolithography)에 영향을 미치는 것으로 알려져 있어, 평탄도와 나노토포그래피 측정은 웨이퍼의 중요한 검사 항목이다. 이하 종래의 평탄도 및 나노토포그래피를 측정하는 방법을 살펴본다.

도 1은 종래의 평탄도를 측정하는 방법을 도시한 개략적인 순서도이고, 도 2는 종래의 나노토포그래피를 측정하는 방법을 도시한 개략적인 순서도이다.

이에 도시한 바와 같이, 단결정 잉곳(Ingot)으로부터 절단(Slicing), 연 마(Lapping), 연삭(Grinding), 식각(Etching), 경면연마(Polishing)를 통해 웨이퍼를 제조할 수 있다. 제조된 웨이퍼를 절단 시에 웨이퍼는 굽거나 뒤틀리고 또한 절단면에 굴곡이 발생한다. 이러한 굽힘 또는 뒤틀림, 표면의 굴곡을 측정하는 방법에는 각각 평탄도를 측정하는 방법과 나노토포그래피를 측정하는 방법이 있으며, 이를 자세히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 평탄도 측정방법은 다음과 같다.

제조된 웨이퍼를 평탄도 측정을 위해 비접촉식 전기용량 타입 센서를 이용하여 두께 데이터를 측정한다(S110).

그리고, SBIR, SBID, SFLR, SFLD와 같은 평탄도 파라미터 산출을 위해 웨이퍼 상에 복수의 국지적인 사이트를 정의한다(S120).

다음, 각각의 사이트에 대한 기준면을 설정한다(S130).

다음, 기준면과 각 변위들과의 편차를 계산하여 평탄도(Flatness) 파라미터를 산출한다(S140).

또한, 나노토포그래피 측정방법은 다음과 같다.

제조된 웨이퍼는 나노토포그래피 측정을 위해 간섭계를 이용하여 웨이퍼 표면에 빛을 조사 후 반사되어 나온 빛의 상변화(Phase shift)를 분석함으로써 표면굴곡 데이터를 측정한다(S210).

그리고, 표면굴곡 데이터는 나노토포그래피에 해당되는 파장 (Wavelength)을 갖는 사인곡선(Sine wave)만 필터링(Filtering)한다(S220).

다음, 필터링된 데이터로부터 원형의 분석면적(Analysis area)을 설정한 다(S230).

최종적으로, 각 분석면적 (Analysis area)에 대한 봉우리에서 굴곡까지의 거리를 측정하여 나노토포그래피 파라미터를 산출한다(S240).

상기 산출된 평탄도 파라미터 및 나노토포그래피 파라미터와, 기타 검사 프로세스로 품질 등을 확인 및 이용하여 반도체 소자를 제조할 수 있다.

상기 기술한 바와 같이 평탄도는 웨이퍼의 두께 측정 데이터로부터 산출되고 나노토포그래피는 상변화(Phase shift)를 이용한 표면굴곡 데이터로부터 얻어진다. 즉, 종래에는 웨이퍼의 평탄도 및 나노토포그래피를 측정하기 위해서 각기 다른 고가의 정밀 측정장비가 사용되었고, 또한 각각 별도의 측정 절차를 거쳐야 했다.

한편, 웨이퍼 제조공정은 절단(Slicing)공정에서 발생한 굴곡 감소를 위해 연마(Lapping), 연삭(Grinding), 식각(Etching), 경면연마(Polishing) 등의 공정이 연속적으로 진행되는데, 각 단위공정에서 나노토포그래피의 변화를 이해하고, 비정상적으로 나노토포그래피 특성을 갖는 웨이퍼를 선별하여 추가적인 공정이 진행되지 않도록 하는 것이 중요하다.

하지만, 종래의 나노토포그래피 측정 시스템은 웨이퍼 표면으로부터 반사된 빛의 상변화를 이용하므로, 측정에 있어 오염, 광택도(Gloss), 표면조도 등의 웨이퍼 표면상태에 따라 많은 제약이 있다. 이로 인해 종래의 나노토포그래피 측정방법으로는 경면연마(Polishing) 이전 공정에서 나노토포그래피를 측정하는 것이 불가능하다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적에 따르면, 평탄도 측정 시스템을 통해 웨이퍼의 평탄도를 측정함과 함께 나노토포그래피를 측정할 수 있는 평탄도 측정 시스템을 이용한 나노토포그래피의 측정방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 오염, 광택도, 표면 조도 등의 웨이퍼 표면상태에 제약 없이 웨이퍼 절단면의 굴곡 정도를 정확히 파악할 수 있는 평탄도 측정 시스템을 이용한 나노토포그래피의 측정방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 반도체 공정 중 사진식각공정 전에 나노토포그래피의 측정이 가능하여 불량의 웨이퍼를 미리 선별하여 처리할 수 있고, 이로써 불필요하게 시간 및 비용이 낭비되는 것을 방지할 수 있는 평탄도 측정 시스템을 이용한 나노토포그래피의 측정방법을 제공함에 있다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명의 웨이퍼의 휨과 굴곡 정도를 판단하는 평탄도 측정시스템을 이용한 나노토포그래피 측정방법에 있어서, 상기 웨이퍼의 두께를 측정하는 단계와, 상기 웨이퍼의 표면에 일정한 크기의 영역인 사이트(Site)를 복수 정의하는 단계와, 상기 사이트에 대한 기준면을 설정하는 단계와, 상기 기준면과 상기 각각의 사이트에 대응되는 상기 웨이퍼 표면 사이의 거리를 계산하여 평탄도 파라미터를 산출하는 단계와, 상기 사이트를 일정 지름(Diameter)을 갖는 원형의 분석면적(Analysis area)으로 크기를 각각 재설정하는 단계, 상기 기준면을 상기 웨이퍼의 후면(Ideal flat back surface)으로 재설정하는 단계 및 상기 재설정된 기준면과 상기 각각의 분석면적에 대응되는 상기 웨이퍼 표면 사이 거리를 계산하여 나노토포그래피에 상응하는 파라미터를 산출하는 단계를 포함한다.

상기 웨이퍼의 두께를 측정하는 단계는 전기용량 센서를 이용하여 상기 웨이퍼의 상면과 하면의 거리를 측정하는 단계를 포함한다.

상기 사이트를 복수로 정의하는 단계는 상기 웨이퍼의 표면을 복수의 영역으로 구분하는 단계로써, 상기 사이트의 크기를 크게 하면 큰 파장에 대한 특징을 관찰할 수 있고, 작게 하면 작은 파장에 대한 특징을 관찰할 수 있음은 물론이다. 상기 기준면은 상기 복수의 사이트마다 각각 대응되도록 굴곡 설정할 수 있다. 이와 다르게, 상기 기준면은 상기 웨이퍼에 가상의 평면으로 형성되어 상기 복수의 사이트에 공통되게 적용할 수 있다.

한편, 상기 평탄도는 측정하는 방식에 따라 크게 글로벌 평탄도(Global flatness)와 사이트 평탄도(Site flatness)로 나눌 수 있다.

상기 글로벌 평탄도란 상기 웨이퍼의 전 표면에 걸친 평탄도를 가리킨다. 상기 글로벌 평탄도를 측정하기 위한 기준면은 3 초점 평면(3 Point Focal plane) 또는 최적 초점 평면(Best-Fit Focal Plane, Least-Squares Focal Plane)을 통해 설정될 수 있다.

상기 기준면들을 통해 산출된 TTV(Total Thickness Variation), TIR(Total Indicated Reading), FPD(Focal Plane Deviation), Bow/Warp 및 Taper/Roll-off 등의 다양한 평탄도 파라미터의 산출이 가능하고, 상기 평탄도 파라미터를 이용하여 글로벌 평탄도를 측정할 수 있으며, 그 산출과정은 공지된 사항이므로 생략하기로 한다.

상기 글로벌 평탄도를 측정하기 위해 사용되는 평탄도 파라미터를 설명하면 다음과 같다.

상기 TTV(Total Thickness Variation)는 기준이 되는 면으로부터 가장 두꺼운 곳과 가장 얇은 곳의 차이를 말한다. 즉, 상기 TTV란 상기 웨이퍼가 기하학적으로 얼마나 경사져 있는가를 나타내는 수치이다.

상기 TIR(Total Indicated Reading)은 기준이 되는 면으로부터 가장 높은 곳(Peak)과 가장 낮은 곳(Valley)의 절대값의 합을 의미한다. 즉, 상기 TIR이란 상기 웨이퍼가 기하학적으로 얼마나 울퉁불퉁한가를 나타내는 수치이다. 여기서, 상기 TTV와 상기 TIR은 동일한 후기준면(Backside Reference Plane)에서 측정할 경우에 같은 값을 가지게 된다.

상기 FPD(Focal Plane Deviation)는 상기 TIR에서 가장 높은 곳(Peak)과 가장 낮은 곳(Valley) 중에서 보다 큰 값을 의미한다.

상기 Bow/Warp은 상기 웨이퍼의 휨 정도를 나타낸다. 특히 상기 Bow는 기준면과 상기 웨이퍼의 중앙과의 차이를 나타내는 값으로써, 중심이 기준면 보다 위에 위치하면(+)값을, 아래에 위치하면 (-)값을 가지게 된다.

상기 Taper는 상기 웨이퍼의 일면(Flat)과 상기 일면(Flat)의 반대편의 두께 차이를 나타내며, (+)값은 일면(Flat)쪽이 두껍고, (-)값은 일면(Flat)쪽이 얇음을 나타낸다.

상기 Roll-off는 상기 웨이퍼의 전체 형상이 오목한가 볼록한가를 나타내 주 는 값으로써, (+) 값은 볼록한 형상을, (-) 값은 오목한 형상을 가진 웨이퍼임을 알 수 있다.

또한, 상기 사이트 평탄도란 상기 웨이퍼의 표면을 일정한 크기로 나눈 각각의 사이트에서의 평탄도를 의미한다.

이러한 상기 사이트 평탄도에서는 STIR(Site Total Indicated Reading) 및 SFPD(Site Focal Plane Deviation) 등의 평탄도 파라미터들을 사용할 수 있다. 상기 STIR(Site Total Indicated Reading)은 각각의 사이트에서 기준이 되는 면으로부터 가장 높은 곳(Peak)과 가장 낮은 곳(Valley)의 절대값의 합을 의미한다. 즉, 상기 STIR은 상기 웨이퍼의 각각의 사이트가 기하학적으로 얼마나 울퉁불퉁한가를 나타내는 수치이다.

그리고, 상기 SFPD(Site Focal Plane Deviation)는 상기 STIR에서 가장 높은 곳(Peak)과 가장 낮은 곳(Valley) 중에서 보다 큰 값을 의미한다.

상기 STIR 및 SFPD의 평탄도 파라미터를 통해 사이트 평탄도를 측정하는 방법은 공지된 사항이므로 생략하기로 한다.

한편, 상기 STIR 및 SFPD는 기준면의 설정, 측정 및 계산 방식에 따라 몇 가지의 예하 파라미터들로 나눌 수 있는데, 상기 방식으로 Frontside Reference Plane, Front Focus 방식, Frontside Reference Plane, Center Focus 방식, Backside Reference Plane, Center Focus 방식 및 Site Best Fit 방식 등을 포함한다.

상기 Frontside Reference Plane, Front Focus 방식은 상기 웨이퍼의 Global Frontside Focal Plane을 기준면(Reference Plane)으로 하고, 여기서 각 사이트를 Focusing하여 상기 STIR/SFPD를 산출하는 방식이다. 이를 통해 구해지는 평탄도 파라미터는 SF3R(Site Frontside 3 Point focal plane Range)/SF3D(Site Frontside 3 Point focal plane Deviation이다.

상기 Site Best Fit 방식은 각 사이트 내에서의 Frontside Reference Best-Fit Focal Plane을 기준면(Reference Plane)으로 하여 상기 STIR/SFPD을 산출하는 방식이다. 이로써 구해지는 평탄도 파라미터는 SFLR(Site Frontside Least Squares focal plane Range)/SFLD(Site Frontside Least Squares focal plane Deviation)이다.

상기 Backside Reference Plane, Center Focus 방식은 상기 웨이퍼의 Global Ideal Reference Plane과 평행하고 해당 사이트의 중심을 지나는 면을 기준면(Reference Plane)으로 하여 상기 STIR/SFPD를 산출하는 방식이다. 이로써 구해지는 평탄도 파라미터는 SBIR(Site Backside Ideal focal plane Range)/SBID(Site Backside Ideal focal plane Deviation)이다.

특히, 본 발명에서는 평탄도와 함께 나노토포그래피를 측정하기 위해 기준면을 웨이퍼의 후면(Ideal flat back surface)으로 설정하여 구한 SBIR(Site flatness, Back reference surface, Ideal reference plane, Range) 파라미터를 사용하는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명 하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 3은 본 발명의 평탄도 및 나노토포그래피를 측정하는 방법을 설명한 흐름도이다. 이에 도시한 바와 같이, 먼저, 비접촉식 전기용량 타입 센서를 이용하여 웨이퍼의 두께를 측정한다(S310). 즉, 상기 전기용량 타입 센서를 통해 상기 웨이퍼의 상면과 하면 사이의 거리를 측정함으로써, 상기 웨이퍼의 전체적인 형상을 산출할 수 있다. 또한, 산출된 상기 웨이퍼의 전면 및 후면에 대해 각각의 프로파일(Profile)을 형성한다.

다음, 상기 웨이퍼 상에 복수의 국지적인 사이트를 정의하고(S320), 이어 상기 정의된 사이트에 대응하여 기준면을 설정한다(S330). 상기 기준면은 각각의 사이트에 대응하여 설정되는 것으로 상기 웨이퍼의 표면이 굴곡져 형성되므로 기준면도 굴곡된 면으로 형성될 것이다. 또한, 상기 기준면은 하나의 평평한 면으로 설정될 수 도 있다.

다음, 상기 기준면으로부터 상기 사이트로 정의된 웨이퍼의 표면까지의 편차를 계산하여 평탄도 파라미터인, SBIR을 측정한다(S340). 물론 이 과정에서 상기 SBIR 외에도 SFLR, TTV, Bow, Warp 등을 산출할 수 있을 것이다. 한편, 상기 SBIR을 산출하는 방법은 공지된 이론이므로 중략하도록 한다.

다음, 상기 웨이퍼의 표면에 상기 사이트를 재설정한다(S350). 상기 재설정된 사이트의 크기는 종래의 나노토포그래피의 측정시스템에서 사용하는 분석면적(Analysis area) 지름에 대응되는 크기로 설정된다. 이때, 분석면적 지름(D)와 정사각형 모양을 갖는 사이트 한 변의 길이(L) 사이에는 수학식 1과 같은 관계식이 성립한다.

다음, 각각의 상기 재설정된 사이트에 대응하도록 상기 기준면을 상기 웨이퍼의 후면(Ideal flat back surface)으로 재설정한다(S360).

다음, 상기 웨이퍼의 후면과 상기 재설정된 사이트로 정의된 웨이퍼의 표면까지의 편차를 계산하여 새로운 SBIR을 산출한다(S370).

상기 웨이퍼는 평탄도 및 나노토포그래피의 측정 외에 기타 다양한 검사 프로세스를 통해 품질을 확인한 후 반도체 소자 제조에 사용될 수 있다.

한편, 상기 재설정된 사이트 및 기준면과 편차 계산방법에 따라 SBIR이외에도 SBID, SFLR 또는 SFLD 등의 다양한 파라미터 산출이 가능하나 상기 SBIR만 나노토포그래피 파라미터인 PV와 상관관계를 나타내며, 이 둘의 상관관계에 대해서는 후술하기로 한다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 평탄도 측정시스템을 이용하여 측정된 이 미지와 종래의 나노토포그래피 측정시스템으로 측정된 이미지를 비교할 때 서로 유사함을 알 수 있다.

즉, 도 4에서 (a), (b) 및 (c)와 도 5의 (A), (B) 및 (C)를 각각 대응시켜 비교해볼 때, 웨이퍼(100)의 표면에서 그려지는 무늬의 모양과 색상의 변화는 서로 유사함을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 평탄도 측정시스템을 이용하여 측정된 이미지를 바탕으로 종래의 빛의 위상차를 이용하는 나노토포그래피 측정시스템에서 측정된 이미지를 대체하여 사용할 수 있음이 입증된다.

이에 도시한 바와 같이, 몇 차례의 실험을 바탕으로 선형회귀분석 결과를 그래프로 그려보면, 평탄도 측정시스템을 이용한 나노토포그래피의 측정방법에서 재설정된 사이트 및 기준면을 바탕으로 산출된 SBIR은 동일한 웨이퍼에 대해서 종래의 나노토포그래피 측정시스템을 이용하여 구한 PV와 일정한 상관 관계에 있음을 알 수 있다. 즉, 상기 SBIR의 값이 증가할수록 PV도 이와 비례하게 증가함을 알 수 있다.

이와 같이, 평탄도 측정시스템을 이용하여 구한 파라미터를 바탕으로 종래의 나노토포그래피 측정시스템을 이용하여 구한 파라미터가 서로 상관관계가 있음을 토대로 하여 평탄도 측정시스템의 단일 장비로도 평탄도 및 나노토포그래피를 동시 에 측정할 수 있다. 특히, 종래의 나노토포그래피의 측정시스템으로는 관찰하지 못한 경면연마(Polishing) 이전 공정에서도 나노토포그래피에 대응하는 굴곡변화를 예측하여 수율을 증가시킬 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따르면 평탄도 측정시스템을 이용하여 웨이퍼의 두께 데이터를 측정하여 평탄도 파라미터를 산출 후, 다시 두께 데이터에 웨이퍼상 복수의 국지적인 사이트를 나노토포그래피 측정시스템의 분석면적 지름에 대응되는 크기로 재설정하고, 각 사이트의 기준면을 웨이퍼의 후면으로 설정하여 나노토포그래피에 상응하는 파라미터인 SBIR을 산출함으로써, 종래 서로 다른 두 종래의 고가 정밀 측정장비를 필요로 하는 측정 방법을 대신하여 평탄도 측정시스템의 단일 장비만으로도 평탄도와 나노토포그래피의 측정이 가능하여 장비의 효율성을 재고시킬 수 있으며, 웨이퍼의 검사절차를 간소화하여 시간 및 비용을 절약하는 효과가 있다.

또한, 평탄도 측정시스템을 이용한 웨이퍼의 나노토포그래피 측정방법은 웨이퍼의 두께 데이터를 이용함으로써, 종래에 관찰하지 못한 경면연마 이전의 공정에서의 나노토포그래피에 대응하는 굴곡변화를 예측할 수 있는 효과가 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

평탄도 측정시스템을 이용한 웨이퍼의 나노토포그래피 측정방법에 있어서,

상기 웨이퍼의 두께를 측정하는 단계;

상기 웨이퍼의 표면에 일정한 크기의 영역인 사이트(Site)를 복수 정의하는 단계;

상기 사이트에 대한 기준면을 설정하는 단계;

상기 기준면과 상기 각각의 사이트에 대응되는 상기 웨이퍼 표면 사이의 거리를 계산하여 평탄도 파라미터를 산출하는 단계;

상기 복수의 사이트를 일정 지름(diameter)을 갖는 원형의 분석면적(Analysis area)으로 크기를 각각 재설정하는 단계;

상기 기준면을 상기 웨이퍼의 후면(Back side)으로 재설정하는 단계; 및

상기 재설정된 기준면과 상기 각각의 분석면적에 대응되는 상기 웨이퍼 표면 사이 거리를 계산하여 나노토포그래피에 상응하는 파라미터를 산출하는 단계;

를 포함하는 평탄도 측정시스템을 이용한 나노토포그래피 측정방법.
제1항에 있어서,

상기 웨이퍼의 두께를 측정하는 단계는

전기용량 센서를 이용하여 상기 웨이퍼의 상면과 하면의 거리를 측정하여 상기 웨이퍼의 전체적인 형상을 산출하는 단계; 및

상기 웨이퍼의 전면 및 후면 형상에 대한 각각의 프로파일(Profile)을 형성하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 평탄도 측정시스템을 이용한 나노토포그래피 측정방법.
제1항에 있어서,

상기 기준면은 상기 복수의 사이트마다 각각 대응되도록 굴곡 설정되는 것을 특징으로 하는 평탄도 측정시스템을 이용한 나노토포그래피 측정방법.
제1항에 있어서,

상기 기준면은 상기 웨이퍼에 가상의 평면으로 형성되어 상기 복수의 사이트에 공통되게 적용되는 것을 특징으로 하는 평탄도 측정시스템을 이용한 나노토포그래피 측정방법.
제1항에 있어서,

상기 기준면은 상기 웨이퍼의 후면(Ideal flat back surface)으로 설정하여 정의되는 것을 특징으로 하는 평탄도 측정시스템을 이용한 나노토포그래피 측정방법.
제1항에 있어서,

상기 평탄도 파라미터는 SBIR(Site Back Side Ideal Range)인 것을 특징으로 하는 평탄도 측정시스템을 이용한 나노토포그래피 측정방법.