JP2021144022A - 膜厚測定装置および膜厚測定方法、ならびに成膜システムおよび成膜方法 - Google Patents
膜厚測定装置および膜厚測定方法、ならびに成膜システムおよび成膜方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021144022A JP2021144022A JP2020184211A JP2020184211A JP2021144022A JP 2021144022 A JP2021144022 A JP 2021144022A JP 2020184211 A JP2020184211 A JP 2020184211A JP 2020184211 A JP2020184211 A JP 2020184211A JP 2021144022 A JP2021144022 A JP 2021144022A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film thickness
- substrate
- film
- light
- measurement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 154
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 50
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 title claims 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 175
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 85
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 49
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 111
- 230000032258 transport Effects 0.000 claims description 73
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 21
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 12
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 12
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract description 349
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract description 10
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 46
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 21
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 21
- 230000007723 transport mechanism Effects 0.000 description 15
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
- G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
- G01B11/0625—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating with measurement of absorption or reflection
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
- G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
- G01B11/0675—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating using interferometry
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B2210/00—Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
- G01B2210/56—Measuring geometric parameters of semiconductor structures, e.g. profile, critical dimensions or trench depth
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Abstract
【課題】成膜した後の極めて薄い膜の膜厚をin−situで測定することができる膜厚測定装置および膜厚測定方法、ならびに成膜システムを提供する。【解決手段】成膜システムにおいてin−situで基板に形成された膜の膜厚を測定する膜厚測定装置35であって、膜厚測定装置は、膜が形成された基板Wを載置するステージ102と、ステージ上の基板に向けて膜厚測定用の光を射出する光射出部および光が基板で反射した反射光を受光する受光センサとを有する測定光射出/検出ユニット142と、光の基板上での照射点を移動させる移動機構104と、受光センサと基板上の照射点との間の距離を測定する距離計143と、受光センサと基板上の照射点との間の距離を調整する距離調整機構104、144とを有する。【選択図】図2
Description
本開示は、膜厚測定装置および膜厚測定方法、ならびに成膜システムおよび成膜方法に関する。
例えば、MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)のようなデバイスは、極めて薄い膜を多数積層して製造される。このような積層膜を成膜するシステムとしては、複数の処理モジュールを真空搬送室に接続して各膜を順次成膜するものが知られている(例えば特許文献1)。
一方、成膜した膜が所望の膜厚を有しているか否かを確認することが求められており、特許文献2、3には、成膜した膜をin−situで測定する技術が開示されている。
本開示は、成膜した後の極めて薄い膜の膜厚をin−situで測定することができる膜厚測定装置および膜厚測定方法、ならびに成膜システムおよび成膜方法を提供する。
本開示の一態様に係る膜厚測定装置は、基板に膜を形成する処理モジュールと、前記処理モジュールに基板を搬送する搬送モジュールとを有する成膜システムにおいて、in−situで基板に形成された膜の膜厚を測定する膜厚測定装置であって、膜が形成された基板を載置するステージと、前記ステージ上の基板に向けて膜厚測定用の光を射出する光射出部および前記光が前記基板で反射した反射光を受光する受光センサとを有する測定光射出/検出ユニットと、前記光の前記基板上での照射点を移動させる移動機構と、前記受光センサと前記基板上の前記照射点との間の距離を測定する距離計と、前記受光センサと前記基板上の前記照射点との間の距離を調整する距離調整機構と、を有する。
本開示によれば、成膜した後の極めて薄い膜の膜厚をin−situで測定することができる膜厚測定装置および膜厚測定方法、ならびに成膜システムが提供される。
以下、添付図面を参照して実施形態について具体的に説明する。
<成膜システム>
図1は膜厚測定装置を備えた成膜システムを模式的に示す平面図である。
図1は膜厚測定装置を備えた成膜システムを模式的に示す平面図である。
成膜システム1は、磁性膜の成膜を含む複数の処理を施す処理部2と、複数の基板を保持し、処理部2に対し基板を搬出入する搬出入部3と、制御部4とを有する。基板は特に限定されないが、例えば半導体ウエハ(以下、単にウエハと記す)である。
処理部2は、基板Wに対して成膜処理等を行う複数(本例では8個)の処理モジュールPM1〜PM8と、これら複数の処理モジュールPM1〜PM8に対して基板Wを順次搬送する複数の搬送モジュールTM1〜TM4を有する搬送部12と、成膜した膜の膜厚を測定する膜厚測定装置35とを有する。
処理モジュールPM1〜PM8は、基板に対して複数の膜を成膜するためのものであり、実際にスパッタリング等の成膜処理を行うものと、洗浄処理、前処理、冷却処理等を行うものとを有する。処理モジュールにおいては、真空中での処理が行われる。なお、ここでは処理モジュールが8個の例を示すが、これに限らず処理モジュールの数は処理に応じて必要な数に設定すればよい。
搬送モジュールTM1〜TM4は、それぞれ真空に保持される平面形状が六角状の容器30a、30b、30c、30dと、各容器内に設けられた搬送機構31a、31b、31c、31dとを有する。搬送モジュールTM1〜TM4の搬送機構の間には、それぞれ搬送バッファとしての受け渡し部41、42、43が設けられている。搬送モジュールTM1〜TM4の容器30a、30b、30c、30dは連通している。
搬送部12は、複数の搬送モジュールTM1〜TM4が図中Y方向に一列に配列されてなり、8つの処理モジュールPM1〜PM8は、開閉可能なゲートバルブGを介して搬送部12の両側に4個ずつ接続されている。処理モジュールPM1〜PM8のゲートバルブGは、処理モジュールに搬送モジュールの搬送機構がアクセスする際には開かれ、処理を行っている際には閉じられる。また、搬送部12の容器30dの先端部には、膜厚測定装置35がゲートバルブG3を介して接続されている。
搬出入部3は、処理部2の一端側に接続されている。搬出入部3は、大気搬送室(EFEM)21と、大気搬送室21に接続された、3つのロードポート22、アライナーモジュール23、ならびに2つのロードロックモジュールLLM1およびLLM2と、大気搬送室21内に設けられた搬送装置24とを有する。
大気搬送室21は、図中X方向を長手方向とする直方体状をなしている。3つのロードポート22は、大気搬送室21の処理部2とは反対側の長辺壁部に設けられている。各ロードポート22は載置台25と搬送口26とを有し、載置台25に複数のウエハを収容するウエハ収容容器であるFOUP20が載置され、載置台25上のFOUP20は、搬送口26を介して大気搬送室21に密閉した状態で接続される。
アライナーモジュール23は、大気搬送室21の一方の短辺壁部に接続されている。アライナーモジュール23において、ウエハWのアライメントが行われる。
2つのロードロックモジュールLLM1およびLLM2は、大気圧である大気搬送室21と真空雰囲気である搬送部12との間でウエハWの搬送を可能にするためのものであり、大気圧と搬送部12と同程度の真空との間で圧力可変となっている。2つのロードロックモジュールLLM1およびLLM2は、それぞれ2つの搬送口を有しており、一方の搬送口が大気搬送室21の処理部2側の長辺壁部にゲートバルブG2を介して接続され、他方の搬送口がゲートバルブG1を介して処理部2における搬送部12の容器30aに接続されている。
ロードロックモジュールLLM1はウエハWを搬出入部3から処理部2に搬送する際に用いられ、ロードロックモジュールLLM2はウエハWを処理部2から搬出入部3に搬送する際に用いられる。なお、ロードロックモジュールLLM1およびLLM2で、デガス処理等の処理を行うようにしてもよい。
大気搬送室21内の搬送装置24は、多関節構造を有しており、ロードポート22上のFOUP20、ロードロックモジュールLLM1およびLLM2に対するウエハWの搬送を行う。具体的には、搬送装置24は、ロードポート22のFOUP20から未処理のウエハWを取り出し、ロードロックモジュールLLM1へウエハWを搬送する。また、搬送装置24は、処理部2からロードロックモジュールLLM2に搬送された処理後のウエハWを受け取り、ロードポート22のFOUP20へウエハWを搬送する。なお、図1では、搬送装置24のウエハWを受け取るピックが1本の例を示しているが、ピックが2本であってもよい。
上記処理部2においては、搬送部12の一方側に、ロードロックモジュールLLM1側から順に、処理モジュールPM1、PM3、PM5、PM7が配置され、搬送部12の他方側に、ロードロックモジュールLLM2側から順に、処理モジュールPM2、PM4、PM6、PM8が配置されている。また、搬送部12においては、ロードロックモジュールLLM1およびLLM2側から順に搬送モジュールTM1、TM2、TM3、TM4が配置されている。
搬送モジュールTM1の搬送機構31aは、ロードロックモジュールLLM1およびLLM2、処理モジュールPM1およびPM2、受け渡し部41にアクセス可能である。搬送モジュールTM2の搬送機構31bは、処理モジュールPM1、PM2、PM3、およびPM4、ならびに受け渡し部41および42にアクセス可能である。搬送モジュールTM3の搬送機構31cは、処理モジュールPM3、PM4、PM5、およびPM6、ならびに受け渡し部42および43にアクセス可能である。搬送モジュールTM4の搬送機構31dは、処理モジュールPM5、PM6、PM7、およびPM8、受け渡し部43、ならびに膜厚測定装置35にアクセス可能である。
膜厚測定装置35は、ある処理モジュールで成膜された膜の膜厚、および積層された後の積層膜の膜厚をin−situで測定するものである。なお、膜厚測定装置35の位置は本例の位置に限らない。また、膜厚測定装置35の数は複数であってもよい。膜厚測定装置35の詳細については後述する。
搬送装置24、および搬送部12の搬送モジュールTM1〜TM4がこのように構成されていることにより、FOUP20から取り出された基板Wは、処理部2において、処理モジュールPM1、PM3、PM5、PM7、PM8、PM6、PM4、PM2の順に略U字状の経路に沿って一方向にシリアルに搬送されて各処理モジュールで処理され、FOUP20に戻される。
制御部4は、成膜システム1の各構成部、例えば、搬送モジュールTM1〜TM4(搬送機構31a〜31d)、および搬送装置24、処理モジュールPM1〜PM8、ロードロックモジュールLLM1およびLLM2、搬送部12、ゲートバルブG、G1、G2、G3、膜厚測定装置35等を制御する。制御部4は、コンピュータからなっており、CPUを有する主制御部と、入力装置と、出力装置と、表示装置と、記憶装置とを備えている。記憶装置には、処理レシピが記憶された記憶媒体が設けられている。主制御部は、記憶媒体から呼び出された処理レシピに基づいて成膜システム1に所定の動作を実行させる。
このように構成される成膜システム1においては、まず、搬送装置24によりロードポート22上のFOUP20から基板Wが取り出され、アライナーモジュール23に搬送される。アライナーモジュール23でウエハWがアライメントされた後、基板Wは搬送装置24により取り出され、ロードロックモジュールLLM1に搬送される。このときロードロックモジュールLLM1は大気圧であり、基板Wを受け取った後、真空排気される。
その後、搬送部12における搬送モジュールTM1の搬送機構31aにより、基板WがロードロックモジュールLLM1内から取り出される。取り出された基板Wは、搬送機構31aにより処理モジュールPM1に搬送され、処理モジュールPM1で予め定められた処理が施される。
処理モジュールPM1での処理が終了後、処理モジュールPM1の搬出側のゲートバルブGを開き、搬送モジュールTM2の搬送機構31bにより基板Wを搬出する。搬出された基板Wは、搬送機構31bにより処理モジュールPM3に搬送され、処理モジュールPM3で予め定められた処理が施される。
処理モジュールPM3での処理が終了後、処理モジュールPM3の搬出側のゲートバルブGを開き、搬送モジュールTM3の搬送機構31cにより基板Wを搬出する。搬出された基板Wは、搬送機構31cにより処理モジュールPM5に搬送され、処理モジュールPM5で予め定められた処理が施される。
処理モジュールPM5での処理が終了後、処理モジュールPM5の搬出側のゲートバルブGを開き、搬送モジュールTM4の搬送機構31dにより基板Wを搬出する。搬出された基板Wは、搬送機構31dにより処理モジュールPM7に搬送され、処理モジュールPM7で予め定められた処理が施される。
処理モジュールPM7での処理が終了後、処理モジュールPM7のゲートバルブGを開き、搬送モジュールTM4の搬送機構31dにより基板Wを搬出する。搬出された基板Wは、搬送機構31dにより処理モジュールPM8に搬送され、処理モジュールPM8で予め定められた処理が施される。
その後、基板Wは、搬送モジュールTM3、TM2、TM1の搬送機構31c、31b、31aにより、順次、処理モジュールPM6、PM4、PM2に搬送され、これらにおいて予め定められた処理が行われる。
処理モジュールPM2での処理が終了した後、基板Wは、搬送機構31aによりロードロックモジュールLLM2に搬送される。このときロードロックモジュールLLM2は真空であり、ウエハWを受け取った後、大気開放される。その後、ロードロックモジュールLLM2内の基板Wは、搬送装置24によりロードポート22のFOUP20内に搬送される。
以上により、基板Wを複数の処理モジュールに対し順次シリアルにU字状に搬送して一連の成膜処理を行うことができる。
このような一連の成膜処理の過程で、ある膜が成膜された後、その膜の膜厚を測定することが必要な場合は、膜が形成された基板Wを膜厚測定装置35に搬送し、膜厚の測定を行う。この際には、成膜後の処理モジュールから対応する搬送モジュールの搬送機構により基板Wを搬出し、必要に応じて1または2以上の搬送機構に移載した後、搬送機構31dにより膜厚測定装置35に搬送する。膜厚の測定は、個々の成膜のための処理モジュールで成膜処理が行われる都度行ってもよいし、いくつかの処理モジュールで成膜処理が行われた後に行ってもよいし、全ての膜が成膜された後に行ってもよい。
<膜厚測定装置>
次に、膜厚測定装置について詳細に説明する。
図2は、膜厚測定装置の一例を示す断面図である。図2に示すように、本例の膜厚測定装置35は、チャンバー101を有している。チャンバー101内には、基板Wが載置され回転および昇降可能なステージ102が設けられている。ステージ102の底面の中央には軸103が接続されている。軸103はチャンバー101の底壁101cに形成された貫通孔108を通ってチャンバー101の下方に延びており、回転機構104に接続されている。回転機構104により軸103を介してステージ102が回転されるようになっている。また、回転機構104は昇降板105に取り付けられており、昇降板105には昇降機構106が接続されている。昇降機構106は、例えば圧電アクチュエータで構成され、昇降板105および軸103を介してステージ102の高さ位置を微調整可能となっている。底壁101cと昇降板105の間には、軸103を取り囲むように伸縮可能なベローズ107が気密に設けられている。
次に、膜厚測定装置について詳細に説明する。
図2は、膜厚測定装置の一例を示す断面図である。図2に示すように、本例の膜厚測定装置35は、チャンバー101を有している。チャンバー101内には、基板Wが載置され回転および昇降可能なステージ102が設けられている。ステージ102の底面の中央には軸103が接続されている。軸103はチャンバー101の底壁101cに形成された貫通孔108を通ってチャンバー101の下方に延びており、回転機構104に接続されている。回転機構104により軸103を介してステージ102が回転されるようになっている。また、回転機構104は昇降板105に取り付けられており、昇降板105には昇降機構106が接続されている。昇降機構106は、例えば圧電アクチュエータで構成され、昇降板105および軸103を介してステージ102の高さ位置を微調整可能となっている。底壁101cと昇降板105の間には、軸103を取り囲むように伸縮可能なベローズ107が気密に設けられている。
チャンバー101の底壁101cには、排気口110が形成されており、排気口110には排気管111が接続されており、排気管111には、圧力制御バルブや真空ポンプを有する排気機構112が接続されている。排気機構112を作動させることにより、チャンバー101内が所望の真空状態にされる。
チャンバー101の側壁101aには基板搬入出口113が設けられており基板搬入出口113は、上述したゲートバルブG3により開閉可能となっている。
チャンバー101の天壁(リッド)101bには、基板Wの径方向に延びる細長い透孔114が形成されている。透孔114は後述する膜厚測定用の光および距離測定用のレーザーが透過する例えば石英製の透光部材130により覆われている。透光部材130と天壁101bとの間は、シールリング131で密閉されている。
ステージ102の上面には凹部121が形成されており、凹部121内にはリファレンス部材120が配置されている。リファレンス部材120は、基板Wのベース部(基体)と同じ材料、例えば基板Wがシリコンウエハの場合はシリコンで構成されており、光源の出力光量の測定に用いられる。また、膜厚測定の基準としても用いられる。また、ステージ102には、基板搬送用の昇降ピン(図示せず)がステージ102の表面に対して突没可能に設けられている。なお、ステージ102には、基板Wに対して加熱処理を行うヒーターが設けられていてもよい。
チャンバー101の透孔114に対応する位置の上方の大気雰囲気領域には、光射出・受光アッセンブリ140が設けられている。光射出・受光アッセンブリ140は、本体部141と、測定光射出/検出ユニット142と、距離測定用レーザー射出/検出ユニット143とを有する。測定光射出/検出ユニット142と距離測定用レーザー射出/検出ユニット143は隣接した状態で、本体部141に取り付けられている。チャンバー101の上方には、本体部141をガイドするリニアガイド133が支持部材134でチャンバー101の天壁101bに支持された状態で水平に配置されている。
本体部141は、リニアガイド133にガイドされるスライダーとして構成され、本体部141は駆動モータ144により駆動される。これにより、測定光射出/検出ユニット142および距離測定用レーザー射出/検出ユニット143を有する光射出・受光アッセンブリ140全体がリニアガイド133に沿って水平に走査されるように構成されている。そして、測定光射出/検出ユニット142から射出される光および距離測定用レーザー射出/検出ユニット143から射出されるレーザー光は、透光部材130および透孔114を介して基板W上に照射され、照射点は径方向(R方向)に走査可能となっている。また、回転機構104によりステージ102上の基板Wが回転することにより、測定光射出/検出ユニット142から射出される光および距離測定用レーザー射出/検出ユニット143から射出されるレーザー光の照射点は、基板W上で周方向(Θ方向)に走査可能となっている。すなわち、駆動モータ144および回転機構104は、測定光射出/検出ユニット142から射出される光および距離測定用レーザー射出/検出ユニット143から射出されるレーザー光の基板上での照射点を移動させる移動機構として機能する。
測定光射出/検出ユニット142は、膜厚測定用の光L1を基板Wに向けて射出する光射出部と、射出された光の反射光を検出する受光センサとを有する。光射出部には、光源部145から光ファイバー146を介して光が導かれる。光源部145は、光源、光源からの光を増幅するアンプ、光学系、センサ等を有する。光源としては、波長が800nm以下程度の短波長のブロード光を発光するランプ光源を用いることができる。このような光源を用いて分光干渉法により膜厚測定が行われる。これにより、膜厚10nm以下、さらには1nm以下の極薄膜の膜厚測定を行うことができる。受光センサは、光射出部から射出されて基板Wで反射した反射光を受光する。受光センサで検出された検出信号は膜厚計測部147に送られ、基板W上の膜の膜厚が計測される。測定光射出/検出ユニット142、光源部145、光ファイバー146、および、膜厚計測部147により、膜厚測定部が構成される。
距離測定用レーザー射出/検出ユニット143は、距離測定用のレーザーL2を下方(ステージ102)に向けて射出するレーザー射出部と、レーザーの反射光を受光する距離測定用受光センサとを有する。レーザー射出部には、レーザー光源部148から光ファイバー149を介してレーザー光が導かれる。距離測定用受光センサで検出された検出信号は距離計測部150に送られ、測定光射出/検出ユニット142の受光センサと基板Wとの距離dが計測される。距離測定用レーザー射出/検出ユニット143、レーザー光源部148、光ファイバー149、および、距離計測部150により、レーザー距離計が構成される。
チャンバー101の上方には、光射出・受光アッセンブリ140を冷却するための冷却ファン160が設けられている。冷却ファン160は、特にステージ102がヒーターにより加熱される場合に有効である。
なお、測定光射出/検出ユニット142および距離測定用レーザー射出/検出ユニット143の光路にはカバーを設けてもよい。カバーを設けることにより光漏れによるセンサ等への悪影響を防止することができる。
次に、このように構成される膜厚測定装置35における測定手順について図3〜図5に基づいて説明する。
図3は、基板Wに成膜された膜の膜厚測定の前段階の手順を説明する図である。まず、(a)に示すように、膜厚測定装置35をスタンバイ状態とする。このとき、チャンバー101内を排気機構112により搬送部12の容器30a、30b、30c、30dと同程度の真空圧力に保持し、膜厚測定部(測定光射出/検出ユニット142)およびレーザー距離計(距離測定用レーザー射出/検出ユニット143)をオン状態とする。次いで、(b)に示すように、ステージ102を上昇させてリファレンス部材120の表面を測定面に一致させて、(c)に示すように、光源部145の光源から測定光射出/検出ユニット142を介して、膜厚測定用の光をリファレンス部材120に照射してリファレンス測定を行う。このとき、リファレンス部材120に光源部145の光源からの光を照射することにより、光源の出力光量を測定し、光源出力が基準内か否かを確認する。出力値が基準より低い場合は、光源の劣化が考えられるため、例えば、膜厚測定装置35からアラームを発し、測定を停止するとともに、ユーザーに対し光源(ランプ)の交換を促すようにする。また、このリファレンス測定により、膜厚測定のための基準となるデータを取得することができる。次いで、(d)に示すように、ステージ102を基板搬入位置に下降させ、チャンバー101内に基板Wを搬入し、ステージに載置する((e)、(f)参照)。
図3は、基板Wに成膜された膜の膜厚測定の前段階の手順を説明する図である。まず、(a)に示すように、膜厚測定装置35をスタンバイ状態とする。このとき、チャンバー101内を排気機構112により搬送部12の容器30a、30b、30c、30dと同程度の真空圧力に保持し、膜厚測定部(測定光射出/検出ユニット142)およびレーザー距離計(距離測定用レーザー射出/検出ユニット143)をオン状態とする。次いで、(b)に示すように、ステージ102を上昇させてリファレンス部材120の表面を測定面に一致させて、(c)に示すように、光源部145の光源から測定光射出/検出ユニット142を介して、膜厚測定用の光をリファレンス部材120に照射してリファレンス測定を行う。このとき、リファレンス部材120に光源部145の光源からの光を照射することにより、光源の出力光量を測定し、光源出力が基準内か否かを確認する。出力値が基準より低い場合は、光源の劣化が考えられるため、例えば、膜厚測定装置35からアラームを発し、測定を停止するとともに、ユーザーに対し光源(ランプ)の交換を促すようにする。また、このリファレンス測定により、膜厚測定のための基準となるデータを取得することができる。次いで、(d)に示すように、ステージ102を基板搬入位置に下降させ、チャンバー101内に基板Wを搬入し、ステージに載置する((e)、(f)参照)。
次に、基板Wの測定点のZ方向の距離を測定する。図4は基板Wの測定点のZ方向の距離を測定する手順を説明する図である。
まず、(a)に示すように基板Wの基準位置を測定する。例えば、基板Wがウエハである場合に、ノッチ位置合わせを行う。次いで、(b)に示すように、基板Wの表面の高さ位置を測定面に移動させる。この時の位置合わせは、基板Wの特定位置で行う。次いで、(c)に示すように、距離測定用レーザー射出/検出ユニット143により、基板W上の複数の膜厚測定位置について基板Wまでの距離、すなわち測定光射出/検出ユニット142の受光センサと基板W上の照射点との距離(Z方向距離)を測定する。このとき、駆動モータ144により距離測定用レーザー射出/検出ユニット143のR方向位置(R座標)および回転機構104により基板WのΘ方向位置(Θ座標)を調整して、複数の膜厚測定位置に順次距離測定用レーザーが照射されるようにする。
まず、(a)に示すように基板Wの基準位置を測定する。例えば、基板Wがウエハである場合に、ノッチ位置合わせを行う。次いで、(b)に示すように、基板Wの表面の高さ位置を測定面に移動させる。この時の位置合わせは、基板Wの特定位置で行う。次いで、(c)に示すように、距離測定用レーザー射出/検出ユニット143により、基板W上の複数の膜厚測定位置について基板Wまでの距離、すなわち測定光射出/検出ユニット142の受光センサと基板W上の照射点との距離(Z方向距離)を測定する。このとき、駆動モータ144により距離測定用レーザー射出/検出ユニット143のR方向位置(R座標)および回転機構104により基板WのΘ方向位置(Θ座標)を調整して、複数の膜厚測定位置に順次距離測定用レーザーが照射されるようにする。
次に、Z方向距離を測定した膜厚測定位置において実際に膜厚測定を行う。図5はZ方向距離を測定した膜厚測定位置において実際に膜厚測定を行う手順を説明する図である。
まず、(a)に示すように、駆動モータ144により測定光射出/検出ユニット142の位置を調整し、回転機構104により基板Wの角度を調整する。これにより、測定光射出/検出ユニット142から基板Wへ光が照射される照射点のR−Θ座標が複数の膜厚測定位置のうちいずれかになるように調整する。次いで、(b)に示すように、レーザー距離計(距離測定用レーザー射出/検出ユニット143)による受光センサと照射点(膜厚測定位置)との間の距離(Z方向距離)の測定結果に基づいて、Z方向距離を昇降機構106によって補正する。次いで、(c)に示すように、膜厚測定部(測定光射出/検出ユニット142)の光射出部から光を基板上に照射し、照射点(膜厚測定位置)からの反射光を受光センサにより検出して、当該膜厚測定位置における膜の膜厚を測定する。次いで、(d)に示すように、同様にして、測定光射出/検出ユニット142から基板Wへの光の照射点のR−Θ座標を他の複数の膜厚測定位置に順次調整するとともに、膜厚測定位置のZ方向距離を順次補正して、他の複数の膜厚測定位置の膜厚測定を行う。全ての測定点の膜厚測定が終了したら、(e)に示すように、基板Wを搬出する。
まず、(a)に示すように、駆動モータ144により測定光射出/検出ユニット142の位置を調整し、回転機構104により基板Wの角度を調整する。これにより、測定光射出/検出ユニット142から基板Wへ光が照射される照射点のR−Θ座標が複数の膜厚測定位置のうちいずれかになるように調整する。次いで、(b)に示すように、レーザー距離計(距離測定用レーザー射出/検出ユニット143)による受光センサと照射点(膜厚測定位置)との間の距離(Z方向距離)の測定結果に基づいて、Z方向距離を昇降機構106によって補正する。次いで、(c)に示すように、膜厚測定部(測定光射出/検出ユニット142)の光射出部から光を基板上に照射し、照射点(膜厚測定位置)からの反射光を受光センサにより検出して、当該膜厚測定位置における膜の膜厚を測定する。次いで、(d)に示すように、同様にして、測定光射出/検出ユニット142から基板Wへの光の照射点のR−Θ座標を他の複数の膜厚測定位置に順次調整するとともに、膜厚測定位置のZ方向距離を順次補正して、他の複数の膜厚測定位置の膜厚測定を行う。全ての測定点の膜厚測定が終了したら、(e)に示すように、基板Wを搬出する。
成膜システム1は、複数の極薄い複数の膜を成膜して積層膜を形成する用途、例えばMRAMに用いる積層膜を形成する用途に用いられる。このとき、1層の膜厚が10nm以下、さらには1nm以下と極めて薄い膜である。膜厚測定装置35は、このような成膜システム1で成膜された極めて薄い膜の膜厚をin−situで測定するものであり、短波長のブロード光を用いて分光干渉法により膜厚を測定することにより、高精度の膜厚測定が可能である。
しかし、in−situでの膜厚測定に必要とされる、10nm以下、さらには1nm以下と極めて薄い膜の膜厚測定においては、測定対象物である基板Wの反り等による高さ方向(Z方向)の変位が膜厚測定精度に影響することが判明した。すなわち、基板WにZ方向の変位が生じると、受光センサと基板W上の膜厚測定位置との間の距離が変化し、それにより測定膜厚に誤差が生じることが判明した。
図6は相対作動距離(受光センサと測定対象物との間の距離の変化量)と測定膜厚値との関係を示す図である。この図から、測定膜厚は受光センサと測定対象物との間の距離に依存し、この距離が1mm変化すると、測定膜厚に0.2nmの誤差が生じることがわかる。したがって、10nm以下、さらには1nm以下の膜厚測定が必要な場合には、このような誤差は許容できないものとなり得る。
そこで、本例では、レーザー距離計(距離測定用レーザー射出/検出ユニット143)により、受光センサと基板Wの膜厚測定位置との間の距離(Z方向距離)を高精度で測定し、その距離を昇降機構106により補正できるようにした。これにより、基板Wに反り等のZ方向変位が生じていても膜厚測定の精度低下が生じず、in−situでの膜厚測定に求められる10nm以下、さらには1nm以下といった極めて薄い膜の膜厚を高精度で測定することができる。
また、本例では、測定光射出/検出ユニット142をR方向に移動させ、基板WをΘ方向に回転させることにより、迅速に基板W上の任意の位置に膜厚測定用の光を照射することができる。これにより、in−situでの膜厚測定に対応した迅速な膜厚測定を実現することができる。
基板Wとして用いられる実ウエハには、図7に示すように、任意の位置に膜厚測定が可能なテストパッドが形成されている。テストパッドにはデバイスが形成されていないため、容易に膜厚測定することができる。複数箇所のテストパッドでの膜厚を測定する場合でも、上述のように、光照射位置の変更を迅速に行えるため、短時間で膜厚測定を完了することができる。また、テストパッドの位置の座標はウエハの種類に応じて予め記憶されており、記憶された情報に基づいて、上述したように、光射出・受光アッセンブリ140のR方向の移動と、ステージ102の回転(Θ方向移動)により光照射位置を迅速に設定することができる。
光干渉法で膜厚を測定する場合、成膜された膜の膜厚は下地の光学定数によって変化する。このため、上述のようにテストパッドでの膜厚測定を行うが、下地の光学定数がわかれば、実パターンでの膜の膜厚を測定することができ、より高精度で膜厚測定を行うことができる。実パターンでは、多数の膜が積層されるが、10層程度まで高精度で測定することができる。
また、リファレンス部材120をステージ102に設け、レーザー距離計(距離測定用レーザー射出/検出ユニット143)で高さ調整してリファレンス測定を行えるので、リファレンス用の基板を用いる必要がない。この点もin−situの膜厚測定にとって有利である。
上記特許文献2、3には、複数の処理モジュールを有する成膜システムにおいて、膜厚を測定するモジュールを接続してin−situで膜厚測定する技術が記載されている。しかし、これらの技術は、レーザーを用いて膜厚を測定するものであり、MRAMのような10nm以下、さらには1nm以下のような極めて薄い膜の膜厚測定は想定していない。したがって、従来、MRAM用の膜の膜厚測定は、積層膜を成膜後の基板を成膜システムから搬出した後に行わざるを得なかった。
これに対し、本例の膜厚測定装置では、10nm以下、さらには1nm以下のような極めて薄い膜の膜厚測定を成膜システム内でin−situで行うことができる。
次に、膜厚測定装置の他の例について説明する。
図8は、膜厚測定装置の他の例の要部を示す断面図である。
図8は、膜厚測定装置の他の例の要部を示す断面図である。
本例の膜厚測定装置35aにおいては、基板W上の膜厚測定用の光を照射する位置の水平方向(R方向)の位置調整を行う機構が図2の膜厚測定装置35と異なっている。なお、図8において、図2と同じものには同じ符号を付し説明を省略する。
図8に示すように、膜厚測定装置35aは、ステージ102を水平方向に移動可能な水平駆動機構180を有しており、ステージ102は、回転・昇降に加え、水平方向(R方向)の移動も可能となっている。本例では、回転機構および昇降機構は筐体185内に収容され、ステージ102は筐体185とともに水平移動可能となっている。水平駆動機構180は、ステージ102を筐体185とともにスライダー(図示せず)を介して水平方向にガイドするガイドレール181と、ステージ102を筐体185とともに水平方向に駆動するための駆動部182とを有している。本例では、駆動部182は、回転モータ183を有するボールねじ機構で構成されている。すなわち、本例では、駆動部182は、ガイドレール181と平行に水平に延びるとともに筐体185に螺合されたボールねじ(図示せず)を有する。そして、回転モータ183でボールねじを回転させることにより、筐体185をスライダーを介してガイドレール181に沿って水平移動させることによりステージ102を水平移動させる。チャンバー101と筐体185との間はベローズ等の遮蔽機構(図示せず)によりチャンバー101内が大気雰囲気と遮蔽されるようになっている。
なお、水平駆動機構180は、ステージ102を水平移動可能であればボールねじ機構を用いるものに限らない。例えば、スライダー等に設けられたモータにより、筐体185をガイドレール181に沿って自走させるものであってもよい。
光射出・受光アッセンブリ140は、上記例の膜厚測定装置35とは異なり、チャンバー101の上壁に固定されている。
以上のように構成される膜厚測定装置35aでは、膜厚測定装置35のように光射出・受光アッセンブリ140を水平方向(R方向)に移動させる代わりに、水平駆動機構180によりステージ120を水平方向(R方向)に移動させて光照射位置の水平方向(R方向)の調整を行う。したがって、上記例の膜厚測定装置35と同様、迅速に基板W上の任意の位置に膜厚測定用の光を照射することができる。
なお、本例では、光射出・受光アッセンブリ140を固定とし、ステージ102を水平方向(R方向)へ移動可能としたが、ステージ102と光射出・受光アッセンブリ140の両方を水平方向(R方向)に移動可能としてもよい。
次に、膜厚測定装置のさらに他の例について説明する。
図9は、膜厚測定装置のさらに他の例の要部を示す断面図である。
図9は、膜厚測定装置のさらに他の例の要部を示す断面図である。
本例の膜厚測定装置35bにおいては、基板W上の膜厚測定用の光を照射する位置の位置調整を行う機構が図2の膜厚測定装置35と異なっている。なお、図9において、図2と同じものには同じ符号を付し説明を省略する。
図9に示すように、膜厚測定装置35bは、ステージ102を水平面内で任意に移動可能なステージ移動機構190を有している。本例では、ステージ移動機構190は、駆動部191と、多関節アーム部192とを有している。多関節アーム部192は、複数のアームが回転可能な連結部で連結された構造となっており、その上端にステージ102が支持されていて、ステージ102を水平面の任意の位置に移動可能となっている。駆動部191は、多関節アーム部192を駆動する。
駆動部191は昇降板201に取り付けられており、昇降板201には昇降機構202が接続されている。昇降機構202は、例えば圧電アクチュエータで構成され、昇降板201およびステージ移動機構190を介してステージ102の高さ位置を微調整可能となっている。チャンバー101の底壁と昇降板201との間には、駆動部191を取り囲むように伸縮可能なベローズ203が気密に設けられている。
なお、ステージ移動機構190は、光射出・受光アッセンブリ140の光射出部から射出される光が基板Wの任意の位置に照射されるようにステージ102を水平面内に移動可能であればよく、XYステージ等の他のものであってもよい。
光射出・受光アッセンブリ140は、上記例の膜厚測定装置35とは異なり、チャンバー101の上壁に固定されている。
以上のように構成される膜厚測定装置35bにおいては、ステージ移動機構190はステージ102を水平面で任意に移動可能である。このため、ステージ移動機構190により、迅速に基板W上の任意の位置に膜厚測定用の光を照射することができる。
なお、本例においても、光射出・受光アッセンブリ140を水平方向(R方向)に移動可能としてもよい。
<成膜システムの他の実施形態>
図10は、搬送モジュールTM1の処理モジュールPM1に隣接した部分に膜厚測定装置35´を設けた実施形態を示す断面図である。図10に示すように、搬送モジュールTM1は、容器30aと、搬送機構31aと、排気機構61とを有する。
図10は、搬送モジュールTM1の処理モジュールPM1に隣接した部分に膜厚測定装置35´を設けた実施形態を示す断面図である。図10に示すように、搬送モジュールTM1は、容器30aと、搬送機構31aと、排気機構61とを有する。
搬送機構31aは、駆動機構51と、ベース部52と、回転・伸縮部53と、基板支持アーム54とを有する。駆動機構51は、容器30aの下方に設けられ、駆動軸51aを回転するように構成される。ベース部52は、容器30a内の底部中央に固定され、駆動軸51aが挿通されている。回転・伸縮部53は駆動機構51により回転および伸縮可能な多関節構造を有している。基板支持アーム54は、基板Wを支持して搬送し、基板Wの受け渡しを行う。
容器30a内の処理モジュールPM1に隣接した部分に膜厚測定装置35´が設けられている。膜厚測定装置35´の構成は基本的に膜厚測定装置35と同様であり、膜厚測定装置35と同じものに同じ符号を付して説明は省略する。
このように、搬送モジュールTM1に膜厚測定装置35´を設けることにより、別途に膜厚測定用のチャンバーを設ける必要はなく省スペース化を図れる。また、隣接する処理モジュールPM1で成膜処理を行った後、即座に膜厚を測定することができ、スループットを高めることができる。なお、搬送モジュールTM2〜TM4に膜厚測定装置35´を設けても同様の効果を得ることができる。
また、搬送モジュールTM1〜TM4の2つ以上、例えば図11に示すように搬送モジュールTM1〜TM4の全てに膜厚測定装置35´を設けることもでき、これにより、よりスループットを上げることができる。また、このように複数の膜厚測定装置35´を設ける場合には、図12に示すように、共通の光源部145を用い、分岐部170で各膜厚測定装置35´の測定光射出/検出ユニット142に分岐することができ(多チャンネル化)、効率的である。
図13は、搬送モジュールTM1と搬送モジュールTM2との間の受け渡し部41に膜厚測定装置35″を設けた実施形態を示す断面図である。膜厚測定装置35″の構成は基本的に膜厚測定装置35と同様であるから、同じものに同じ符号を付して説明は省略する。
このように、搬送モジュールTM1と搬送モジュールTM2との間の受け渡し部41に膜厚測定装置35″を設けることにより、別途に膜厚測定用のチャンバーを設ける必要はなく省スペース化を図れる。また、基板Wを搬送する過程で膜厚を測定することができ、スループットを高めることができる。なお、隣接する搬送モジュールの間の受け渡し部42、43に膜厚測定装置35″を設けても同様の効果を得ることができる。また、本例の場合も、受け渡し部41、42、43の2つ以上、例えば受け渡し部41、42、43の全てに膜厚測定装置35″を設けることができ、これにより、よりスループットを上げることができる。また、同様に、各膜厚測定装置35″の測定光射出/検出ユニット142に対して共通の光源部145を用いて効率化を図ることができる。
なお、膜厚測定装置35´および膜厚測定装置35″として膜厚測定装置35と同様の構成のものを用いたが、これらを膜厚測定装置35aまたは膜厚測定装置35bと同様の構成のものとしてもよい。
<複数の膜の成膜および膜厚測定のシーケンス>
次に、成膜システム1において、複数の膜を連続して成膜し、各膜の膜厚測定を行う際のシーケンスについて説明する。
図14はこの際のシーケンスを示すフローチャートであり、図15はこのシーケンスの主要な工程を説明するための断面図である。
次に、成膜システム1において、複数の膜を連続して成膜し、各膜の膜厚測定を行う際のシーケンスについて説明する。
図14はこの際のシーケンスを示すフローチャートであり、図15はこのシーケンスの主要な工程を説明するための断面図である。
まず、基板Wとして例えばSi基体301上にSiO2膜302が形成されたウエハを準備し(図15の(a))、最初の膜を成膜するための処理モジュールに搬入する(ステップST1)。
次いで、その処理モジュールでSiO2膜302の上に所与の膜を成膜する(ステップST2、図15の(b))。図15の(b)では、最初に膜A303が成膜され、膜A303は単膜であっても多層膜であってもよい。
次いで、成膜後の基板Wを膜厚測定装置35に搬送し(ステップST3)、成膜した膜(膜A303)の膜厚を測定する(ステップST4、図15の(c))。膜厚の測定は、膜厚測定装置35a,35b,35´,35″で行ってもよい。
次いで、膜厚の測定結果を取得する(ステップST5)。膜厚の測定結果は制御部4に送信され、制御部4に取得される。そして、測定結果をフィードバックし、膜厚測定レシピをチューニングする(ステップST6、図15の(d))。すなわち、成膜した膜(膜A303)の測定した際の膜厚、光学定数等を多層膜のパラメータとして膜厚測定レシピにフィードバックし、膜厚測定レシピをチューニングする。
次いで、基板Wを次工程の処理モジュールに搬入し(ステップST7)、基板Wに次の膜を成膜し(ステップST2)、成膜後、基板を膜厚測定装置35に搬送して(ステップST3)、次の膜の膜厚を測定する(ステップST4、図15の(e))。図15の(e)では、次の膜として膜B304が成膜され、膜Bも単膜であっても多層膜であってもよい。次の膜(膜B304)の膜厚測定時には、チューニングされた膜厚測定レシピにより膜厚測定を行う。このとき、下地膜(膜A303、SiO2膜302、Si基体301)の光学特性がチューニングされているので、高い膜厚測定精度が得られる。
以上のような、成膜、膜厚測定、チューニングを繰り返し、全ての膜について成膜および膜厚測定が完了した時点でシーケンスを終了する。
以上のようなシーケンスにより、基板上に複数の膜を連続して成膜する場合、下地の状態が変化すると成膜した膜の膜厚測定精度に影響する。これに対して、本例では、先に成膜した膜の膜厚測定の測定結果をフィードバックして膜厚測定レシピをチューニングして、次の膜の膜厚測定を行う。このため、次の膜の成膜時に下地膜の光学定数を把握することができ、高精度で膜厚測定を行うことができる。下地膜の光学定数が判明している場合、10層程度まで繰り返し高精度の膜厚測定を行うことができる。したがって、多層膜を成膜する際に、各膜の膜厚測定を高精度で行うことができる。
また、成膜システム1により連続して多層の膜を成膜する際に、処理モジュールで膜を成膜するごとにin−situで膜厚測定装置により膜厚を測定できるので極めて効率的である。
特に、膜厚測定装置を搬送モジュールに配置することにより、図16を参照して以下に説明するような、極めて効率的で高精度の膜厚測定を行うことができる。ここでは、例えば、搬送モジュールTM1の搬送機構として、上述した図9の膜厚測定装置のステージ移動機構190を用い、これにより基板Wの搬送と膜厚測定の両方を行うようにする。すなわちステージ102を搬送機構の基板支持アームとしても機能させ、多関節アーム部192を搬送機構の多関節構造の回転・伸縮部としても機能させる(図16の(a))。そして、光射出・受光アッセンブリ140とともに、膜厚測定装置35bを構成する。下地膜が成膜された基板を、搬送モジュールTM1から処理モジュールPM1に搬送して次の膜を成膜する際に、図16の(b)に示すように、基板Wを処理モジュールPM1に搬送する途中で、膜厚測定装置35bにより下地膜の膜厚を測定する。このとき、測定結果をフィードバックして膜厚測定レシピをチューニングする。処理モジュールPM1で次の膜の成膜が終了後、図16の(c)に示すように、次の膜が成膜された後の基板Wを処理モジュールPM1からステージ移動機構190で搬出する途中で、膜厚測定装置35bにより次の膜の膜厚測定を行う。この際には下地膜の光学特性がチューニングされているので、高い膜厚測定精度が得ることができる。
また、このような膜厚測定装置35bを、図11の膜厚測定装置35´と同様、全ての搬送モジュールTM1〜TM4に設けることにより、全膜の膜厚測定を一層効率的に行うことができる。このとき、図12のように共通の光源部を用い、多チャンネル化することによりさらに一層効率化を図ることができる。
<他の適用>
以上、実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
以上、実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
例えば、上記実施形態では、成膜システムとして、複数の処理モジュールに対して基板を順次シリアルに搬送して処理するものについて説明したが、これに限るものではなく、複数の処理モジュールにランダムに基板を搬送するものであってもよい。
また、処理の例として、MRAMに用いる積層膜を成膜する例を挙げたが、これに限るものではない。さらに、受光センサと基板上の膜厚測定位置との間の距離を調整するために、ステージを昇降させる昇降機構を用いたが、昇降機構は光射出・受光アッセンブリ(測定光射出/検出ユニット)を昇降させるものであってもよい。
1;処理システム
2;処理部
3;搬出入部
4;制御部
12;搬送部
30a、30b、30c、30d;容器
31a、31b、31c、31d;搬送機構
35,35a,35b,35´,35″;膜厚測定装置
101;チャンバー
102;ステージ
104;回転機構
106;昇降機構
112;排気機構
120;リファレンス部材
140;光射出・受光アッセンブリ
142;測定光射出/検出ユニット
143;距離測定用レーザー射出/検出ユニット
144;駆動モータ
180;水平駆動機構
181;ガイドレール
182;駆動部
183;回転モータ
185;筐体
190;ステージ移動機構
191;駆動部
192;多関節アーム部
201;昇降板
202;昇降機構
301;Si基体
302;SiO2膜
303;膜A
304;膜B
PM1〜PM8;処理モジュール
TM1〜TM4;搬送モジュール
W;基板
2;処理部
3;搬出入部
4;制御部
12;搬送部
30a、30b、30c、30d;容器
31a、31b、31c、31d;搬送機構
35,35a,35b,35´,35″;膜厚測定装置
101;チャンバー
102;ステージ
104;回転機構
106;昇降機構
112;排気機構
120;リファレンス部材
140;光射出・受光アッセンブリ
142;測定光射出/検出ユニット
143;距離測定用レーザー射出/検出ユニット
144;駆動モータ
180;水平駆動機構
181;ガイドレール
182;駆動部
183;回転モータ
185;筐体
190;ステージ移動機構
191;駆動部
192;多関節アーム部
201;昇降板
202;昇降機構
301;Si基体
302;SiO2膜
303;膜A
304;膜B
PM1〜PM8;処理モジュール
TM1〜TM4;搬送モジュール
W;基板
Claims (28)
- 基板に膜を形成する処理モジュールと、前記処理モジュールに基板を搬送する搬送モジュールとを有する成膜システムにおいて、in−situで基板に形成された膜の膜厚を測定する膜厚測定装置であって、
膜が形成された基板を載置するステージと、
前記ステージ上の基板に向けて膜厚測定用の光を射出する光射出部および前記光が前記基板で反射した反射光を受光する受光センサとを有する測定光射出/検出ユニットと、
前記光の前記基板上での照射点を移動させる移動機構と、
前記受光センサと前記基板上の前記照射点との間の距離を測定する距離計と、
前記受光センサと前記基板上の前記照射点との間の距離を調整する距離調整機構と、
を有する、膜厚測定装置。 - 前記ステージに設けられ、前記基板のベース部と同じ材料で形成された、前記光源のリファレンスとなるリファレンス部材をさらに有する、請求項1に記載の膜厚測定装置。
- 前記測定光射出/検出ユニットは、800nm以下の波長のブロード光を照射する、請求項1または請求項2に記載の膜厚測定装置。
- 前記距離計はレーザー距離計である、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の膜厚測定装置。
- 前記レーザー距離計は、距離測定用のレーザーを前記ステージに向けて射出するレーザー射出部と、レーザーの反射光を受光する距離測定用受光センサとを有する距離測定用レーザー射出/検出ユニットを有し、前記測定光射出/検出ユニットと前記距離測定用レーザー射出/検出ユニットは、一体的に隣接して設けられている、請求項4に記載の膜厚測定装置。
- 前記移動機構は、前記測定光射出/検出ユニットを前記基板の径方向に移動させる第1の移動部と、前記ステージを回転させる第2の移動部とを有する、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の膜厚測定装置。
- 前記移動機構は、前記ステージを前記基板の径方向に移動させる第1の移動部と、前記ステージを回転させる第2の移動部とを有する、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の膜厚測定装置。
- 前記第1の移動部は、前記ステージを支持する部材を水平に設けられたレールに沿って移動させる機構を有する、請求項7に記載の膜厚測定装置。
- 前記移動機構は、前記ステージを水平面内で任意に移動可能なステージ移動機構を有する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の膜厚測定装置。
- 前記基板上に形成された前記膜の膜厚は、10nm以下である、請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の膜厚測定装置。
- 基板に膜を形成する処理モジュールと、前記処理モジュールに基板を搬送する搬送モジュールとを有する成膜システムにおいて、膜厚測定装置によりin−situで基板に形成された膜の膜厚を測定する膜厚測定方法であって、
前記膜厚測定装置は、
膜が形成された基板を載置するステージと、
前記ステージ上の基板に向けて膜厚測定用の光を射出する光射出部および前記光が前記基板で反射した反射光を受光する受光センサとを有する測定光射出/検出ユニットと、
前記光の前記基板上での照射点を移動させる移動機構と、
前記受光センサと前記基板上の前記照射点との間の距離を測定する距離計と、
前記受光センサと前記基板上の前記照射点との間の距離を調整する距離調整機構と、を有し、
前記距離計により、前記受光センサと前記基板上で光が照射されて膜厚が測定される膜厚測定位置との距離を測定する工程と、
前記測定光射出/検出ユニットを前記膜厚測定位置に移動し、前記距離を測定する工程により測定した距離に基づいて、前記膜厚測定位置における前記受光センサと前記基板上の前記照射点との距離を調整する工程と、
前記光射出部から光を前記膜厚測定位置に照射し、前記受光センサにより反射光を検出して膜厚を測定する工程と、
を有する、膜厚測定方法。 - 前記膜厚測定装置は、前記ステージに設けられ、前記基板のベース部と同じ材料で形成された、前記光源のリファレンスとなるリファレンス部材をさらに有し、
前記距離を測定する工程に先立って行われる、前記リファレンス部材に前記測定光射出/検出ユニットの光射出部から光を照射してリファレンス測定を行う工程をさらに有する、請求項11に記載の膜厚測定方法。 - 膜厚を測定する工程は、前記測定光射出/検出ユニットから800nm以下の波長のブロード光を照射することにより行われる、請求項11または請求項12に記載の膜厚測定方法。
- 前記距離計はレーザー距離計であり、前記距離を測定する工程は、前記レーザー距離計から前記基板の膜厚測定位置にレーザーを照射することにより行われる、請求項11から請求項13のいずれか一項に記載の膜厚測定方法。
- 前記レーザー距離計は、距離測定用のレーザーを前記ステージに向けて射出するレーザー射出部と、レーザーの反射光を受光する距離測定用受光センサとを有する距離測定用レーザー射出/検出ユニットを有し、前記測定光射出/検出ユニットと前記距離測定用レーザー射出/検出ユニットは、一体的に隣接して設けられている、請求項14に記載の膜厚測定方法。
- 前記移動機構は、前記測定光射出/検出ユニットを前記基板の径方向に移動させる第1の移動部と、前記ステージを回転させる第2の移動部とを有する、請求項11から請求項15のいずれか一項に記載の膜厚測定方法。
- 前記移動機構は、前記ステージを前記基板の径方向に移動させる第1の移動部と、前記ステージを回転させる第2の移動部とを有する、請求項11から請求項15のいずれか一項に記載の膜厚測定方法。
- 前記第1の移動部は、前記ステージを支持する部材を水平に設けられたレールに沿って移動させる機構を有する、請求項17に記載の膜厚測定方法。
- 前記移動機構は、前記ステージを水平面内で任意に移動可能なステージ移動機構を有する、請求項11から請求項15のいずれか1項に記載の膜厚測定方法。
- 前記基板上に形成された前記膜の膜厚は、10nm以下である、請求項11から請求項19のいずれか一項に記載の膜厚測定方法。
- 基板に膜を形成する処理モジュールと、
前記処理モジュールに基板を搬送する搬送モジュールと、
前記処理モジュールで成膜した膜の膜厚をin−situで測定する膜厚測定装置と、を有する成膜システムであって、
前記膜厚測定装置は、
膜が形成された基板を載置するステージと、
前記ステージ上の基板に向けて膜厚測定用の光を射出する光射出部および前記光が前記基板で反射した反射光を受光する受光センサとを有する測定光射出/検出ユニットと、
前記光の前記基板上での照射点を移動させる移動機構と、
前記受光センサと前記基板上の前記照射点との間の距離を測定する距離計と、
前記受光センサと前記基板上の前記照射点との間の距離を調整する距離調整機構と、
を有する、成膜システム。 - 前記膜厚測定装置は、前記搬送モジュールに接続され、前記ステージを内部に収容するチャンバーをさらに有する、請求項21に記載の成膜システム。
- 前記膜厚測定装置は、前記搬送モジュールに設けられる、請求項21に記載の成膜システム。
- 前記処理モジュールが接続された前記搬送モジュールを複数有し、複数の前記搬送モジュール同士が接続され、前記膜厚測定装置は、前記搬送モジュールの接続部に設けられる、請求項21に記載の成膜システム。
- 前記膜厚測定装置は、前記処理モジュール内に設けられる、請求項21に記載の成膜システム。
- 複数の前記膜厚測定装置を有し、複数の前記膜厚測定装置のそれぞれの前記測定光射出/検出ユニットへ、共通の光源から分岐した光が供給される、請求項21から請求項25のいずれか一項に記載の成膜システム。
- 基板に膜を形成する複数の処理モジュールと、
前記処理モジュールに基板を搬送する搬送モジュールと、
前記処理モジュールで成膜した膜の膜厚をin−situで測定するの膜厚測定装置と、
制御部と、
を有し、
前記膜厚測定装置は、
膜が形成された基板を載置するステージと、
前記ステージ上の基板に向けて膜厚測定用の光を射出する光射出部および前記光が前記基板で反射した反射光を受光する受光センサとを有する測定光射出/検出ユニットと、
前記光の前記基板上での照射点を移動させる移動機構と、
前記受光センサと前記基板上の前記照射点との間の距離を測定する距離計と、
前記受光センサと前記基板上の前記照射点との間の距離を調整する距離調整機構と、
を有し、
前記制御部は、一の処理モジュールで前記基板に第1の膜を成膜させた後、前記膜厚測定装置で前記第1の膜の膜厚測定を行わせ、前記膜厚測定の結果に基づいて膜厚測定レシピをチューニングし、他の処理モジュールで前記第1の膜が成膜された前記基板に対して第2の膜を成膜させ、前記膜厚測定装置で前記チューニングされた膜厚測定レシピにより前記第2の膜の膜厚測定を行わせる、成膜システム。 - 基板に膜を形成する処理モジュールと、前記処理モジュールに基板を搬送する搬送モジュールと、成膜した膜の膜厚をin−situで測定する膜厚測定装置とを有する成膜システムにおける成膜方法であって、
前記膜厚測定装置は、
膜が形成された基板を載置するステージと、
前記ステージ上の基板に向けて膜厚測定用の光を射出する光射出部および前記光が前記基板で反射した反射光を受光する受光センサとを有する測定光射出/検出ユニットと、
前記光の前記基板上での照射点を移動させる移動機構と、
前記受光センサと前記基板上の前記照射点との間の距離を測定する距離計と、
前記受光センサと前記基板上の前記照射点との間の距離を調整する距離調整機構と、を有し、
一の処理モジュールで前記基板に第1の膜を成膜する工程と、
前記膜厚測定装置で前記第1の膜の膜厚測定を行う工程と、
前記膜厚測定の結果に基づいて膜厚測定レシピをチューニングする工程と、
他の処理モジュールで前記第1の膜が成膜された前記基板に対して第2の膜を成膜する工程と、
前記膜厚測定装置で前記チューニングされた膜厚測定レシピにより前記第2の膜の膜厚測定を行う工程と、
を有する成膜方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US17/184,089 US11939665B2 (en) | 2020-03-10 | 2021-02-24 | Film thickness measuring apparatus and film thickness measuring method, and film forming system and film forming method |
CN202110224635.XA CN113375567A (zh) | 2020-03-10 | 2021-03-01 | 膜厚测量装置、膜厚测量方法、成膜系统和成膜方法 |
KR1020210028180A KR102581142B1 (ko) | 2020-03-10 | 2021-03-03 | 막 두께 측정 장치 및 막 두께 측정 방법, 그리고 성막 시스템 및 성막 방법 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020040854 | 2020-03-10 | ||
JP2020040854 | 2020-03-10 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021144022A true JP2021144022A (ja) | 2021-09-24 |
Family
ID=77766408
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020184211A Pending JP2021144022A (ja) | 2020-03-10 | 2020-11-04 | 膜厚測定装置および膜厚測定方法、ならびに成膜システムおよび成膜方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021144022A (ja) |
KR (1) | KR102581142B1 (ja) |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52119160A (en) * | 1976-03-31 | 1977-10-06 | Nec Corp | Semiconductor circuit with insulating gate type field dffect transisto r |
JPS58134763A (ja) * | 1982-02-05 | 1983-08-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 感熱記録装置 |
JPH0233447Y2 (ja) | 1984-09-28 | 1990-09-10 | ||
JPH05149720A (ja) | 1991-11-29 | 1993-06-15 | Kokusai Chodendo Sangyo Gijutsu Kenkyu Center | 酸化物超電導膜の検査方法および検査装置 |
JP3773355B2 (ja) | 1998-05-07 | 2006-05-10 | 松下電器産業株式会社 | 半導体装置の製造装置 |
JP6160614B2 (ja) * | 2012-07-04 | 2017-07-12 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置 |
KR101425493B1 (ko) * | 2012-12-26 | 2014-08-04 | 주식회사 이오테크닉스 | 레이저 가공 방법 및 이를 적용하는 장치 |
JP6363382B2 (ja) * | 2014-04-14 | 2018-07-25 | 大塚電子株式会社 | 膜厚測定装置及び方法 |
JP2018119907A (ja) * | 2017-01-27 | 2018-08-02 | レーザーテック株式会社 | 測定面調整方法、膜厚測定方法及び膜厚測定装置 |
-
2020
- 2020-11-04 JP JP2020184211A patent/JP2021144022A/ja active Pending
-
2021
- 2021-03-03 KR KR1020210028180A patent/KR102581142B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102581142B1 (ko) | 2023-09-20 |
KR20210114340A (ko) | 2021-09-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11939665B2 (en) | Film thickness measuring apparatus and film thickness measuring method, and film forming system and film forming method | |
US20060169208A1 (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
US7905668B2 (en) | Coating/developing apparatus and method | |
US20050255609A1 (en) | Delivery position aligning method for use in a transfer system and a processing system employing the method | |
US9607389B2 (en) | Alignment apparatus | |
JP2008130634A (ja) | 基板搬送処理装置 | |
KR200487281Y1 (ko) | 기판 검사 장치 | |
JP2012038922A (ja) | 基板搬送装置、基板搬送方法及びその基板搬送方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体 | |
TWI825386B (zh) | Oled層厚度和摻雜劑濃度的線上監視 | |
KR102581142B1 (ko) | 막 두께 측정 장치 및 막 두께 측정 방법, 그리고 성막 시스템 및 성막 방법 | |
TWI794507B (zh) | 自動教示方法及控制裝置 | |
JP2017118000A (ja) | 接合装置、接合システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体 | |
JP2022083862A (ja) | 基板処理装置及び基板処理方法 | |
JP2003218018A (ja) | 処理装置 | |
JP4047182B2 (ja) | 基板の搬送装置 | |
JP2010166008A (ja) | 基板搬送システム、露光装置およびデバイス製造方法 | |
US20240011148A1 (en) | Film forming position misalignment correction method and film forming system | |
KR20220117816A (ko) | 막 두께 측정 장치, 성막 시스템 및 막 두께 측정 방법 | |
CN115516657A (zh) | Oled层厚度和掺杂剂浓度的产线内监测 | |
JP2023009410A (ja) | 膜厚測定方法、膜厚測定装置、および成膜システム | |
WO2023017744A1 (ja) | 基板厚み測定装置、基板処理システム、及び基板厚み測定方法 | |
WO2024080332A1 (ja) | 基板搬送ロボットシステム | |
JP2022185826A (ja) | 樹脂被覆方法及び樹脂被覆装置 | |
KR20220158625A (ko) | 접합 장치 및 접합 방법 | |
JP2022017846A (ja) | 基板搬送システム及び基板搬送方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230705 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240116 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240305 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240404 |