JP2022125560A - 膜厚測定装置、成膜システム及び膜厚測定方法 - Google Patents

膜厚測定装置、成膜システム及び膜厚測定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基板が載置される載置台が傾くことにより載置台上の基板の膜厚の測定結果がばらつくことを抑制する。【解決手段】基板に形成された膜の厚さを測定する膜厚測定装置であって、基板が載置される載置台と、前記載置台上の基板に膜厚測定用の光を出射すると共に、出射された前記光の前記載置台上の基板による反射光を受光する受発光ユニットと、前記載置台を回転させる回転機構と、前記載置台の向きを検出する向き検出部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記向き検出部による検出結果に基づいて、基板が載置される時の前記載置台の向きが、所望の向きになるように、前記回転機構を制御する。【選択図】図２

Description

本開示は、膜厚測定装置、成膜システム及び膜厚測定方法に関する。
特許文献１には、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）に用いられる積層膜を形成する真空処理装置が開示されている。この真空処理装置は、積層膜を製造する場合には、搬送モジュールを囲む処理モジュールを順次用い、基板に対して時真空雰囲気で一連の複数の処理を行う。
特許文献２には、化学的気相成長法により酸化物超電導膜を種々基板上に形成する際に、膜成長過程のｉｎ－ｓｉｔｕ計測を可能とする方法が開示されている。
特許文献３には、基板に第１の処理を行うための第１の反応室と、基板に第２の処理を行うための第２の反応室とを少なくとも備えた、クラスタリングされた半導体装置の製造装置が開示されている。この製造装置は、第１の反応室及び第２の反応室を含む共通空間を待機とは遮断した雰囲気に維持することが可能に、かつ、第１の反応室と第２の反応室との間で基板を搬送することが可能に構成されている。また、製造装置は、上記共通空間内のいずれかの部位に基板を接地した状態で上記基板の表面状態を光沢的に評価するための光学的測定手段を備えている。
特許第６１６０６１４号公報 特開平５－１４９７２０号公報 特開平１１－３３０１８５号公報
本開示にかかる技術は、基板が載置される載置台が傾くことにより載置台上の基板の膜厚の測定結果がばらつくことを抑制する。
本開示の一態様は、基板に形成された膜の厚さを測定する膜厚測定装置であって、基板が載置される載置台と、前記載置台上の基板に膜厚測定用の光を出射すると共に、出射された前記光の前記載置台上の基板による反射光を受光する受発光ユニットと、前記載置台を回転させる回転機構と、前記載置台の向きを検出する向き検出部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記向き検出部による検出結果に基づいて、基板が載置される時の前記載置台の向きが、所望の向きになるように、前記回転機構を制御する。
本開示によれば、基板が載置される載置台が傾くことにより載置台上の基板の膜厚の測定結果がばらつくのを抑制することができる。
本実施形態にかかる膜厚測定装置を備えた成膜システムの一例を示す概略平面図である。 膜厚測定装置の一例を示す縦断面図である。 膜厚測定に関する、制御部の機能ブロック図である。 基板が載置される時のステージの向きを調整する理由を説明するための図である。 基板が載置される時のステージの向きを調整する理由を説明するための図である。 ステージの基準の向きのティーチング方法の一例を説明するためのフローチャートである。 膜厚測定装置を用いた膜厚測定方法の一例を説明するためのフローチャートである。
ＭＲＡＭやＨＤＤ（Hard Disk Drive）の磁気ヘッド等の磁気デバイスには、１０ｎｍ以下等の極めて薄い膜を多数積層して形成される積層膜が用いられる。このような積層膜を形成する成膜システムとしては、複数の処理装置を真空搬送装置に接続し、各層の膜を各処理装置で順次形成するものが知られている。
また、形成された各膜が所望の厚さを有しているか否かを、成膜システムの真空雰囲気とされた部分から取り出さずに確認することが求められている。
そのため、成膜システムの処理装置で形成した膜の厚さをｉｎ－ｓｉｔｕで測定することが考えられている。具体的には、例えば、成膜システムに、真空搬送装置に接続され内部が真空雰囲気とされる膜厚測定装置を設け、処理装置で膜が形成された基板を真空搬送装置により処理装置から膜厚測定装置に搬送し、当該膜厚測定装置で基板上の膜の厚さを測定することが考えられている。
上述のような膜厚測定装置としては、容器と、載置台と、受発光ユニットと、移動機構と、を有するものが考えられている。
上述の容器は、減圧可能に構成され、その内部に載置台が設けられている。載置台には、基板が載置される。受発光ユニットは、載置台上の基板に膜厚測定用に光を出射する光出射部及び光出射部から出射され載置台上の基板に反射された反射光を受光する受光部を有する。移動機構は、載置台上の基板に対する光出射部からの光の照射点を移動させる。回転機構は、載置台を回転させるものであり、例えば移動機構の一部を構成する。
この構成の膜厚測定装置では、移動機構により上記照射点を移動させていき、照射点毎に、受光部による上記反射光の受光結果に基づいて、当該照射点に対応する基板の部分の膜厚を算出する。これにより、基板に形成された膜の厚さの面内分布を取得するようにしている。
しかし、膜厚測定装置の組み立て時に、載置台の傾き（具体的には基板が載置される載置面の水平面に対する傾き）の調整を行っても、上記傾き（具体的には基板が載置される載置面の水平面に対する傾き）を０°にすることはできない。例えば、調整後の載置台は０．０２°程度傾いてしまう。また、現状、基板を載置台に載置する時の当該載置台の向き（回転角度）は管理されていない。この点は、測定対象の膜厚が厚く精度が求められない場合は特に問題とならないが、測定対象の膜厚が１０ｎｍ以下と薄く精度が求められる場合、膜形成レシピが同一であっても、膜厚測定装置による測定結果（膜厚の基板面内分布を含む。）が基板毎に異なってくることが推測された。そして、実際、本発明者らが鋭意行った調査では、この予測が正しいことが確認された。
そこで、本開示にかかる技術は、基板が載置される載置台が傾くことにより載置台上の基板の膜厚の測定結果が基板毎にばらつくことを抑制する。
以下、本実施形態にかかる膜厚測定装置、成膜システム及び膜厚測定方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
＜成膜システム＞
図１は、本実施形態にかかる膜厚測定装置を備えた成膜システムの一例を示す概略平面図である。
成膜システム１は、複数の基板としての半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）Ｗを収容可能なカセットＣが搬入出されるカセットステーション１０と、ウェハＷに磁性膜の形成処理を含む複数の処理を施す処理ステーション１１とを一体に接続した構成を有している。カセットステーション１０と処理ステーション１１は、ロードロック装置１２を介して連結されている。ロードロック装置１２は、後述する大気圧搬送装置２１と真空搬送装置３０を連結するように設けられている。ロードロック装置１２は、その内部を、大気圧状態と真空状態とに切り替えられるように構成されている。
カセットステーション１０は、カセット載置台２０と大気圧搬送装置２１とを有している。なお、カセットステーション１０には、さらにウェハＷの向きを調節するオリエンタ（図示せず）が設けられていてもよい。
カセット載置台２０は、成膜システム１のＹ方向負方向（図１の下方向）側の端部に設けられている。カセット載置台２０には、カセットＣを複数、例えば３つ載置できるようになっている。
大気圧搬送装置２１は、ウェハ搬送機構（図示せず）によってウェハＷを大気圧の状態で搬送する。ウェハ搬送機構は、ウェハＷを略水平に保持する搬送アームを有し、この搬送アームは、旋回自在且つ伸縮自在に構成され、また、鉛直方向に昇降自在且つ水平方向に移動自在に設けられている。そして、ウェハ搬送機構は、この搬送アームによってウェハＷを保持しながら搬送する構成となっている。
また、大気圧搬送装置２１のＹ方向正方向（図１の上方向）側には、ゲートバルブＧ１を介してロードロック装置１２が接続されている。なお、ロードロック装置１２のＹ方向正方向側にはゲートバルブＧ２を介して、処理ステーション１１の真空搬送装置３０、具体的には、後述の真空搬送室３１１が接続されている。
処理ステーション１１は、真空搬送装置３０と、複数（本例では６つ）の処理装置４０１～４０６（以下、一部または全部をまとめて「処理装置４０」ということがある。）と、膜厚測定装置６０と、を有している。真空搬送装置３０、処理装置４０の内部、膜厚測定装置６０はそれぞれ、成膜システム１でのウェハＷに対する一連の処理中において、大気圧より減圧された雰囲気（真空雰囲気）に維持される。
真空搬送装置３０は、中継室３２１、３２２（以下、まとめて「中継室３２」ということがある。）を介して複数（本例では３つ）の真空搬送室３１１～３１３（以下、一部または全部をまとめて「真空搬送室３１」ということがある。）を連結したものである。
真空搬送室３１及び中継室３２はそれぞれ、平面視において略多角形状をなすように形成された密閉可能な構造の筐体を有している。
真空搬送装置３０のＸ方向負方向（図の左方向）外側において、Ｙ方向（図の上下方向）に沿って処理装置４０１～４０３が配設されており、それぞれ対応する真空搬送室３１に接続されている。具体的には、処理装置４０１が、ゲートバルブＧ１１、Ｇ１２を介して真空搬送室３１１、真空搬送室３１２に接続され、処理装置４０２が、ゲートバルブＧ１３、Ｇ１４を介して、真空搬送室３１２、真空搬送室３１３に接続され、処理装置４０３が、ゲートバルブＧ１５を介して、真空搬送室３１３に接続されている。
また、真空搬送装置３０のＸ方向正方向（図の右方向）外側において、Ｙ方向（図の上下方向）に沿って処理装置４０４～４０６が配設されており、それぞれ対応する真空搬送室３１に接続されている。具体的には、処理装置４０４が、ゲートバルブＧ１６を介して、真空搬送室３１３に接続され、処理装置４０５が、ゲートバルブＧ１７、Ｇ１８を介して、真空搬送室３１３、真空搬送室３１２に接続され、処理装置４０６が、ゲートバルブＧ１９、Ｇ２０を介して、真空搬送室３１２、真空搬送室３１１に接続されている。
さらに、真空搬送装置３０のＹ方向正方向（図の上方向）外側に、膜厚測定装置６０が配設されている。この膜厚測定装置６０は、ゲートバルブＧ２１を介して、真空搬送室３１３に接続されている。
真空搬送室３１はそれぞれ、当該真空搬送室３１に隣接するモジュール（処理装置４０や、中継室３２、ロードロック装置１２、膜厚測定装置６０）からウェハＷを取り出し、当該真空搬送室３１に隣接する他のモジュールへ、ウェハＷを搬送する。
また、各真空搬送室３１の内部には、ウェハＷを搬送するウェハ搬送機構５０が設けられている。ウェハ搬送機構５０は、ウェハＷを略水平に保持する搬送アーム５１を有している。搬送アーム５１は、水平方向に伸縮及び旋回可能に構成されている。また、ウェハ搬送機構５０は、搬送アーム５１の下方に設けられた昇降部５２を有している。昇降部５２によって、搬送アーム５１は鉛直方向に昇降自在に構成されている。そして、ウェハ搬送機構５０は、搬送アーム５１によってウェハＷを保持しながら搬送する構成となっている。なお、以下では、ウェハ搬送機構５０ｎ、搬送アーム５１ｎ（ｎ＝１～３）は、真空搬送室３１ｎに設けられたウェハ搬送機構５０、当該ウェハ搬送機構５０が有する搬送アーム５１を意味する。
中継室３２は、隣接する真空搬送室３１間で処理装置４０を介さずにウェハＷを直接受け渡しする際に用いられるモジュールである。中継室３２の内部空間を介して、隣接する真空搬送室３１の内部空間同士が連通しており、これにより上記受け渡しを可能としている。なお、中継室３２と真空搬送室３１とをゲートバルブを介して接続するようにしてもよい。
処理装置４０１～４０６は、ウェハＷに対して複数の膜を形成するためのもの、すなわち積層膜を形成するためのものであり、実際にＰＶＤ処理等の成膜処理を行うものを含み、洗浄処理、前処理、冷却処理等を行うものを含んでもよい。
なお、処理装置４０毎にウェハＷに対し行う処理が異なってもよいし、ウェハＷに対し行う処理が一部の処理装置４０で共通であってもよい。
膜厚測定装置６０は、いずれかの処理装置４０で形成された膜の厚さ、及び、処理ステーション１１で形成された積層膜の厚さを測定する。なお、膜厚測定装置６０の位置は本例の位置に限らない。また、成膜システム１に設けられる膜厚測定装置６０の数は複数であってもよい。膜厚測定装置６０の詳細については後述する。
以上のように構成される成膜システム１には、制御部７０が設けられている。制御部７０は、例えばＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータにより構成され、各種情報を記憶する記憶部（図示せず）を有している。記憶部には、例えば、各装置及び各機構の駆動部等を制御して成膜システム１における後述のウェハ処理を実現するためのプログラムや、上記駆動部等を制御して膜厚測定装置６０による膜厚測定を実現するためのプログラム等が格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な非一時的な記憶媒体に記録されていたものであって、当該記憶媒体から制御部７０にインストールされたものであってもよい。
次に、以上のように構成された成膜システム１を用いたウェハ処理について説明する。
先ず、複数のウェハＷを収納したカセットＣが、成膜システム１のカセットステーション１０に搬入され、カセット載置台２０に載置される。その後、大気圧搬送装置２１のウェハ搬送機構（図示せず）によって、カセットＣから１枚のウェハＷが取り出され、ゲートバルブＧ１が開かれ、当該ウェハＷがロードロック装置１２内に搬入される。ロードロック装置１２内にウェハＷが搬入されると、ゲートバルブＧ１が閉じられロードロック装置１２内が密閉され、減圧される。その後、ゲートバルブＧ２が開かれ、ロードロック装置１２と予め真空雰囲気にされた真空搬送室３１１とが連通される。そして、ウェハ搬送機構５０１の搬送アーム５１１によって、ウェハＷがロードロック装置１２から搬出され、真空搬送室３１１内に搬入される。
次いで、ゲートバルブＧ２が閉じられると共に、ゲートバルブＧ１１が開かれ、真空搬送室３１１と処理装置４０１とが連通される。そして、ウェハ搬送機構５０１の搬送アーム５１１を用いて、ウェハＷが処理装置４０１内に搬入される。
その後、ゲートバルブＧ１１が閉じられ、処理装置４０１が密閉された後に、当該処理装置４０１内で、ウェハＷに対し所定の処理が行われる。
処理装置４０１における処理が終了すると、ゲートバルブＧ１２が開かれ、処理装置４０１と真空搬送室３１２とが連通される。そして、ウェハ搬送機構５０２の搬送アーム５１２によって、ウェハＷが処理装置４０１から搬出され、真空搬送室３１２内に搬入される。
その後、上述と同様にして、ゲートバルブＧ１２～Ｇ２０、Ｇ２や搬送アーム５１２～５１４等の駆動源が駆動され、以下の順序で搬送されるよう、真空搬送室３１と処理装置４０との間等でウェハＷの搬入出が行われる。
処理装置４０１→真空搬送室３１３→処理装置４０３→真空搬送室３１３→処理装置４０４→真空搬送室３１３→処理装置４０５→真空搬送室３１２→処理装置４０６→真空搬送室３１１→ロードロック装置１２
そして、各処理装置４０１～４０６でウェハＷに対し所定の処理が行われる。
ロードロック装置１２に戻されたウェハＷは、カセットＣからの搬入時と逆の手順で、元のカセットＣに戻される。
以上のような一連のウェハ処理が各ウェハＷに対して行われ、各ウェハＷに積層膜が形成される。
このような一連のウェハ処理の過程で、ある膜が形成された後、その膜の厚さを測定することが必要な場合は、膜が形成されたウェハＷが膜厚測定装置６０に搬送され、膜厚の測定が行われる。この際には、成膜後の処理装置から対応する真空搬送室のウェハ搬送機構５０によりウェハＷが搬出され、必要に応じて１または２以上のウェハ搬送機構５０に移載された後、ゲートバルブＧ２１が開かれ、ウェハ搬送機構５０３により膜厚測定装置６０に搬送される。膜厚の測定は、成膜処理用の処理装置で成膜処理が行われる都度行われてもよいし、いくつかの処理装置で成膜処理が行われた後に行われてもよいし、全ての膜が形成された後に行われてもよい。
＜膜厚測定装置６０＞
続いて、膜厚測定装置６０について図２を用いて説明する。図２は、膜厚測定装置６０の一例を示す縦断面図である。
膜厚測定装置６０は、例えば、図２に示すように、減圧可能に構成された、容器としてのチャンバ１００を有している。チャンバ１００内には、ウェハＷが載置される載置台としてのステージ１１０が設けられている。
ステージ１１０は、具体的には、その上面にウェハＷが載置される。また、ステージ１１０は、回転及び昇降可能に構成されている。ステージ１１０に対しては、ウェハ搬送機構５０３との間でウェハＷを受け渡す際に用いられるリフタ（図示せず）がステージ１１０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１１０には、当該ステージ１１０に載置されたウェハＷの温度を調節するため、ヒータ等の温度調節機構が設けられていてもよい。また、上記温度調節機構を用いてウェハＷに対して加熱処理や冷却処理が行われるようにしてもよい。
ステージ１１０の底面の中央には支軸１１１が接続されている。支軸１１１はチャンバ１００の底壁１０１に形成された貫通孔１０１ａを通ってチャンバ１００の下方にまで延びており、回転機構１１２に接続されている。
回転機構１１２は、ステージ１１０を回転させ、具体的には、支軸１１１を介してステージ１１０を回転させる。回転機構１１２は、ステージ１１０の回転を駆動する駆動部１１３を有する。駆動部１１３は、上述の回転のための駆動力を発生する駆動ユニットとして、例えばモータ１１４を有する。モータ１１４は、支軸１１１に接続された回転軸（図示せず）を有する。また、駆動部１１３は、モータ１１４に接続されたアブソリュートエンコーダ１１５を有する。
アブソリュートエンコーダ１１５は、モータ１１４の回転軸の同軸とされた回転軸（図示せず）を有し、例えば、モータ１１４の回転軸の回転角度を検出する。アブソリュートエンコーダ１１５は、具体的には、回転板に形成されたスリット模様により光の透過非透過パターンを形成し、このパターンからモータ１１４の回転軸の任意の基準点からの回転位置すなわち回転角度（絶対角度）を検出する。モータ１１４の回転軸の回転角度は、ステージ１１０に接続された支軸１１１の回転量と一致するため、ステージ１１０の回転角度すなわちステージ１１０の向きと一致する。つまり、アブソリュートエンコーダ１１５は、ステージ１１０の向き（回転角度）を検出する向き検出部である。モータ１１４は制御部７０に制御され、アブソリュートエンコーダ１１５の検出結果は制御部７０に出力される。
また、回転機構１１２は、昇降板１１６に取り付けられており、昇降板１１６には調整機構としての昇降機構１１７が接続されている。昇降機構１１７は、例えば圧電アクチュエータで構成され、昇降板１１６及び支軸１１１を介してステージ１１０を昇降させる。これにより、ステージ１１０の高さを微調整することができる。昇降機構１１７は、制御部７０に制御される。底壁１０１と昇降板１１６との間には、支軸１１１を取り囲むように伸縮可能なベローズ１１８が気密に設けられている。
チャンバ１００の底壁１０１には、排気口１０１ｂが形成されており、排気口１０１ｂには排気管１２０が接続されており、排気管１２０には、圧力制御バルブや真空ポンプを有する排気機構１２１が接続されている。排気機構１２１を作動させることにより、チャンバ１００内を真空雰囲気にすることができる。
チャンバ１００の側壁１０２には、ウェハＷの搬入出口１０２ａが設けられており搬入出口１０２ａは、前述のゲートバルブＧ２１により開閉可能となっている。
チャンバ１００の天壁（リッド）１０３には、ウェハＷの径方向に延びる細長い透孔１０３ａが形成されている。透孔１０３ａは後述する膜厚測定用の光及び距離測定用のレーザ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１０３との間は、シールリング１３１で密閉されている。
チャンバ１００の透孔１０３ａに対応する位置の上方の大気雰囲気領域には、光アッセンブリ１４０が設けられている。光アッセンブリ１４０は、本体部１４１と、受発光ユニット１４２と、レーザユニット１４３とを有する。
本体部１４１には、受発光ユニット１４２とレーザユニット１４３とが互いに隣接した状態で、取り付けられている。
受発光ユニット１４２は、ステージ１１０上のウェハＷに向けて膜厚測定用の光Ｌ１を出射すると共に、出射された光Ｌ１のステージ１１０上のウェハＷによる反射光またを受光する。受発光ユニット１４２は、膜厚測定用の光Ｌ１をウェハＷに向けて射出する光出射部（図示せず）と、上記反射光を受光すなわち検出する受光部（図示せず）とを有する。
光出射部は、光源部１４４から光ファイバ１４５を介して導かれた光Ｌ１を出射する。光出射部から出射された光は、透光部材１３０及び透孔１０３ａを介して、ステージ１１０上のウェハＷに照射される。
光源部１４４は、光源、光源からの光を増幅するアンプ等を有する。上記光源としては、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。
受光部は、上述の反射光を受光すなわち検出する受光センサ（図示せず）を有する。
光出射部（具体的には光源部１４４）は、制御部７０に制御され、また、受光部による反射光の受光結果は、制御部７０に出力される。制御部７０では、反射光の受光結果に基づいて、ウェハＷに形成された膜の厚さを測定する。
レーザユニット１４３は、距離測定用のレーザＬ２を下方に向けて、すなわちステージ１１０に向けて出射するレーザ出射部と、出射されたレーザＬ２のステージ１１０上のウェハＷによる反射光またはウェハＷが載置されていないステージ１１０による反射光を受光するレーザ受光部と、を有する。
レーザ出射部は、レーザ光源部１４６から光ファイバ１４７を介して導かれたレーザ光を出射する。レーザ出射部から出射されたレーザ光は、透光部材１３０及び透孔１０３ａを介して、ステージ１１０のウェハＷまたはステージ１１０に照射される。
レーザ受光部は、上述の反射光を受光すなわち検出する（図示せず）受光センサを有する。
レーザ出射部（具体的にはレーザ光源部１４６）は、制御部７０に制御され、また、レーザ受光部によるレーザ光の反射光（以下、「反射レーザ光」ということがある。）の受光結果は、制御部７０に出力される。制御部７０では、反射レーザ光の受光結果に基づいて、受発光ユニット１４２とウェハＷとの距離、具体的には、受発光ユニット１４２の受光部の受光センサとステージ１１０上のウェハＷの距離ｄ（以下、「相対作動距離ｄ」ということがある。）を測定する。例えば、レーザ光源部１４６、光ファイバ１４７及び後述の距離推定部が、測距部を構成する。
また、チャンバ１００の上方には、水平移動機構１５０が設けられている。
水平移動機構１５０は、光アッセンブリ１４０の本体部１４１をガイドするリニアガイド１５１を有する。リニアガイド１５１は、支持部材１５２を介してチャンバ１００の天壁１０３に支持された状態で、ステージ１１０の径方向に一致する装置奥行き方向（図のＹ方向）に延びるように水平に配置されている。
光アッセンブリ１４０の本体部１４１は、リニアガイド１５１にガイドされるスライダとして構成される。水平移動機構１５０は、リニアガイド１５１に沿った本体部１４１の移動を駆動する駆動部１５３を有する。駆動部１５３は、例えば、上述の移動のための駆動力を発生する駆動ユニットとして、例えばモータを有する。
水平移動機構１５０は、上述のような構成により、受発光ユニット１４２及びレーザユニット１４３を有する光アッセンブリ１４０全体を、リニアガイド１５１に沿って、ステージ１１０の径方向に一致する装置奥行き方向（図のＹ方向）に水平に移動させることができる。
上述の水平移動機構１５０により、受発光ユニット１４２から出射された光のステージ１１０上のウェハＷに対する照射点を、ステージ１１０の径方向に一致する装置奥行き方向（図のＹ方向）に水平に移動させることができる。同様に、上述の水平移動機構１５０により、レーザユニット１４３から出射されたレーザ光のステージ１１０上のウェハＷに対する照射点及びステージ１１０に対する照射点を、上記装置奥行き方向（図のＹ方向）に水平に移動させることができる。
また、回転機構１１２により、受発光ユニット１４２から出射された光のステージ１１０上のウェハＷに対する照射点を、ステージ１１０の回転軸に一致する回転機構１１２の回転軸を中心とした周方向（θ方向）に移動させることができる。同様に、回転機構１１２により、レーザユニット１４３から出射されたレーザ光のステージ１１０上のウェハＷに対する照射点及びステージ１１０に対する照射点を、上記周方向（θ方向）に移動させることができる。
つまり、水平移動機構１５０及び回転機構１１２は、
・受発光ユニット１４２から出射された光のステージ１１０上のウェハＷに対する照射点
・レーザユニット１４３から出射されたレーザ光のステージ１１０上のウェハＷに対する照射点
・レーザユニット１４３から出射されたレーザ光のステージ１１０に対する照射点
を移動させる移動機構として機能する。
チャンバ１００の上方には、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１１０がヒータにより加熱される場合に有効である。
なお、受発光ユニット１４２及びレーザユニット１４３の光路にはカバーを設けてもよい。
＜制御部７０＞
図３は、膜厚測定に関する、制御部７０の機能ブロック図である。
制御部７０は、図３に示すように、ＣＰＵ等のプロセッサが記憶部に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより実現される、移動制御部７１、膜厚推定部７２、向き制御部７３、距離推定部７４、調整機構としての高さ制御部７５を備える。
移動制御部７１は、水平移動機構１５０及び回転機構１１２を制御し（具体的には駆動部１５３及び駆動部１１３を制御し）し、以下の照射点の移動を制御する。
・受発光ユニット１４２から出射された光のステージ１１０上のウェハＷに対する照射点
・レーザユニット１４３から出射されたレーザ光のステージ１１０上のウェハＷに対する照射点
・レーザユニット１４３から出射されたレーザ光のステージ１１０に対する照射点
移動制御部７１は、上記照射点を膜厚測定点に移動させることができる。照射点のＲ方向位置（具体的にはステージ１１０の径方向位置）の原点は、例えば、ステージ１１０の中心である。また、照射点のθ方向位置（具体的にはステージ１１０の回転方向位置）の原点は、ウェハＷが載置された時のステージ１１０の回転方向位置である。また、例えば、照射点のθ方向位置（θ座標）の原点は、ウェハＷがステージ１１０に載置された後にウェハＷが所定の向きとなるようにステージ１１０を回転させたときのステージの回転方向位置である。
膜厚測定点は、例えば複数であり、より具体的には、例えばウェハＷの中心の１点と、ウェハＷの中央領域を除いた外周領域を径方向に３分割して得られる３つの円環状領域それぞれで４点、の計１３点である。
膜厚推定部７２は、受発光ユニット１４２から出射された光Ｌ１の、ステージ１１０上のウェハＷによる反射光の受光部での受光結果に基づいて、ウェハＷに形成された膜の厚さを推定する。膜厚推定部７２は、膜厚測定点毎に、膜厚の推定を行う。
また、上記反射光の受光結果に基づく膜厚の推定方法には、例えば分光干渉法を用いることができる。膜厚測定用の光Ｌ１として、波長が８００ｎｍ以下程度の短波長のブロード光を用い、膜厚の推定に分光干渉法を用いることで、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。上記反射光の受光結果に基づく膜厚の推定方法に、偏光解析法を用いてもよい。
向き制御部７３は、アブソリュートエンコーダ１１５によるステージ１１０の向きの検出結果に基づいて回転機構１１２を制御し、ウェハＷが載置される時のステージ１１０の向き（以下、「載置時ステージ向き」ということがある。）を制御し調整する。載置時ステージ向きは、具体的には、真空搬送装置３０のウェハ搬送機構５０３からステージ１１０にウェハＷが載置される時の当該ステージ１１０の向きである。
膜厚測定装置６０では、ステージ１１０の傾き（具体的にはウェハ載置面の水平面に対する傾き）を、当該膜厚測定装置６０の組み立て時等に調整を行っても、０°にすることができない。そして、従来、ウェハＷをステージ１１０に載置する時の当該ステージ１１０の向き（回転角度）は管理されていなかったため、膜厚測定時のステージ１１０の向きがウェハＷ毎に異なることがあった。具体的には、各膜厚測定点におけるステージ１１０の向きがウェハＷ毎に異なることがあった。このように、各膜厚測定点におけるステージ１１０の向きがウェハＷ毎に異なると、各膜厚測定点におけるステージ１１０の傾きもウェハＷ毎に異なってくる。例えば、図４に示すように、膜厚測定点Ａにおいてステージ１１０が正面視で水平面に対し負方向に傾いている場合（すなわち傾き角度α＞０の場合）、ステージ１１０の向きが１８０°異なったときに、図５に示すように、同じ膜厚測定点Ａにおいてステージ１１０が正面視で水平面に対し正方向に傾く（すなわち傾き角度α＜０となる）。なお、図４及び図５における符号Ｎはノッチである。各膜厚測定点において、上述のようにステージ１１０の傾きがウェハＷ毎に異なると、ステージ１１０上のウェハＷの傾きも異なるため、受発光ユニット１４２による反射光の受光結果（具体的には光強度）も異なってくる。
特に、受発光ユニット１４２の受光部の光軸（具体的には受光センサに対する集光光学系の光軸）ＡＸも、組み立て時等に調整を行っても、鉛直方向から傾いて設置される。このように、受発光ユニット１４２の受光部の光軸が傾いている状態では、ステージ１１０の向きに応じて、受発光ユニット１４２の受光部への反射光の当たり易さが大きく異なってくる。例えば、図４及び図５に示すように、受発光ユニット１４２の受光部の光軸ＡＸが正面視で鉛直軸に対し正方向に傾いている場合、ステージ１１０が水平面に対し正方向に傾いていると、受発光ユニット１４２の受光部に反射光はあたりやすいが、ステージ１１０の向きが異なりステージ１１０が水平面に対し負方向に傾いていると、受発光ユニット１４２の受光部に反射光はあたりにくい。
本発明者らが実験を重ねたところによれば、ステージ１１０の傾きに起因する、受発光ユニット１４２による反射光の受光結果の相違は、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、測定精度に影響することが判明した。例えば、同じ処理レシピで膜を形成したウェハＷであっても、載置時ステージ向きを１２０°異ならせるだけで、ウェハ中心の膜厚の測定結果が、ウェハＷ間で０．１ｎｍ程度と大きく異なり、また、ウェハＷ間で膜厚分布形状が大きく異なることがあった。
そこで、本実施形態では、載置時ステージ向きが所望の向きになるように、向き制御部７３がアブソリュートエンコーダ１１５によるステージ１１０の向きの検出結果に基づいて回転機構１１２を制御する。
例えば、向き制御部７３は、ステージ１１０に載置される時のウェハＷの向き（以下、以下、「載置時ウェハ向き」ということがある。）が一定の場合等においては、載置時ステージ向きが、予め定められた基準の向きとなるように、回転機構１１２を制御する。
なお、載置時ウェハ向きが一定であれば、載置時ステージ向きを、予め定められた基準の向きとすることで、ウェハＷが載置される時のステージ１１０の、載置されるウェハＷに対する相対的な向き（以下、「載置時相対ステージ向き」ということがある。）も、一定となる。ただし、以下の場合等において、載置時ウェハ向きは一定とならないことがある。すなわち、成膜システム１が本実施形態のように処理装置４０により複数のウェハＷを連続的に処理する場合であって、膜厚測定装置６０が複数のウェハＷそれぞれについて測定を行う場合、測定直前に行われた処理がウェハＷ間で共通であっても、載置時ウェハ向きが複数のウェハＷ間で異なることがある。また、成膜システム１が本実施形態のように処理装置４０により複数の処理を行いウェハＷ上に積層膜を形成する場合であって、膜厚測定装置６０が上記複数の処理それぞれが行われる毎に測定を行う場合、載置時ウェハ向きが上記複数の処理間で異なることがある。
このように載置時ウェハ向きが一定でない場合でも載置時相対ステージ向きを一定にするために、向き制御部７３が、載置時相対ステージ向きが、予め定められた向きになるように、回転機構１１２を制御してもよい。
この場合に必要となる、載置時ウェハ向きの情報は、処理ステーション１１内にウェハ向き検出部（図示せず）を設けておき、当該検出部での検出結果を適用してもよい。また、載置時ウェハ向きが既知の場合は、上記向きの情報を制御部７０の記憶部に予め記憶しておいてもよい。
本発明者らが行った実験によれば、上述のように載置時ステージ向きを調整することで、同じ処理レシピで膜を形成したウェハＷについては、ウェハ中心の膜厚の測定結果のばらつきを０．０１ｎｍ以下に抑えることができ、また、膜厚分布形状をウェハＷ間で同様にすることができる。
図３の説明に戻る。
距離推定部７４は、レーザユニット１４３から出射されたレーザＬ２の、ステージ１１０上のウェハＷによる反射光のレーザ受光部での受光結果に基づいて、相対作動距離ｄを推定する。距離推定部７４は、膜厚測定点毎に、相対作動距離ｄの推定を行う。
また、距離推定部７４は、レーザユニット１４３から出射されたレーザＬ２の、ステージ１１０による反射光のレーザ受光部での受光結果に基づいて、レーザユニット１４３からステージ１１０までの距離を推定することができる。
高さ制御部７５は、距離推定部７４による相対作動距離ｄの推定結果に基づいて、昇降機構１１７を制御し、ステージ１１０の高さを制御し、膜厚測定時の相対作動距離ｄを調整する。
相対作動距離ｄを調整しない場合、ステージ１１０が水平面に対し傾いていると、膜厚測定位置毎に相対作動距離ｄが異なってくる。
本発明者らが実験を重ねたところによれば、相対作動距離ｄの相違は、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、測定精度に影響することが判明した。例えば、相対作動距離ｄが１ｍｍ変化すると、測定膜厚に０．２ｎｍの誤差が生じることがあった。
そこで、本実施形態では、膜厚測定時の相対作動距離ｄが所望の距離になるように、高さ制御部７５が、距離推定部７４の相対作動距離ｄの推定結果に基づいて昇降機構１１７を制御する。
例えば、高さ制御部７５は、膜厚測定点毎に、膜厚測定時の相対作動距離ｄが、予め定められた距離に補正されるように、昇降機構１１７を制御する。
また、高さ制御部７５は、ある１の膜厚測定点については相対作動距離ｄの補正は行わず、他の膜厚測定点については、当該他の膜厚測定点での相対作動距離ｄが上記１の膜厚測定点での相対作動距離ｄと同じになるよう補正されるように、昇降機構１１７を制御してもよい。
ステージ１１０が水平面に対し傾いている場合において、前述のように載置時ステージ向きを調整することに加えて、相対作動距離ｄを補正することで、各膜厚測定点で、より正確に膜厚を測定することができる。
本発明者らの実験によれば、載置時ステージ向きの調整及び相対作動距離ｄの両方を行うことで、載置時ステージ向きの調整のみを行った場合に比べて、蛍光Ｘ線分析により測定された膜厚の面内分布に近い膜厚分布が得られた。なお、蛍光Ｘ線分析は正確な膜厚の測定を行うことができるが、Ｘ線を用いるため、ｉｎ－ｓｉｔｕでの膜厚測定には適していない。
＜原点位置のティーチング＞
続いて、膜厚測定装置６０を用いた膜厚測定に先立って行われる、ステージ１１０の基準の向き（原点位置）のティーチングについて説明する。図６は、ステージ１１０の基準の向きのティーチング方法の一例を説明するためのフローチャートである。なお、上記ティーチングは成膜システム１及び膜厚測定装置６０の立ち上げ時に行われる。
例えば、まず、ステージ１１０の設置後、制御部７０の制御の下、ステージ１１０の高さ分布が取得され、取得された上記高さ分布が作業者によって評価される（ステップＳ１）。
具体的には、例えば、膜厚測定装置６０の組立後、複数の高さ測定位置それぞれについて以下の各処理が行われる。
・移動制御部７１が、レーザユニット１４３から出射されたレーザ光のステージ１１０に対する照射点と高さ測定位置とが一致するように、水平移動機構１５０及び回転機構１１２を制御し、レーザユニット１４３を移動させると共にステージ１１０を回転させる。
・その後、制御部７０が、レーザ光源部１４６を制御し、レーザユニット１４３からレーザ光をステージ１１０に向けて照射させ、レーザ光のステージ１１０に対する照射点からの反射光をレーザ受光部に検出させる。
・距離推定部７４が、レーザ受光部での検出結果に基づいて、ステージ１１０の高さに対応する、レーザユニット１４３からステージ１１０までの距離を推定する。
次いで、制御部７０は、複数の高さ測定位置それぞれについて推定された、レーザユニット１４３からステージ１１０までの距離を、ステージ１１０の高さ分布として、例えば、表示デバイス（図示せず）に表示させる。
作業者は、例えば、表示デバイスの表示内容に基づいて、ステージ１１０の高さ分布を評価する。
作業者は、ステージ１１０の高さ分布から、ステージ１１０の傾き方向を把握すると（ステップＳ２）、把握したステージ１１０の傾き方向に応じて、支軸１１１を中心にステージ１１０を回転させる（ステップＳ３）。なお、ステップＳ３は省略してもよい。
そして、作業者の制御部７０の操作入力部（図示せず）に対する操作に応じて、制御部７０が、この状態でのアブソリュートエンコーダ１１５による検出結果を、ステージ１１０の回転角度の原点位置すなわち（ステージ１１０の）基準の向きとして、記憶部（図示せず）に記憶させる（ステップＳ４）。
これにより、ステージ１１０の基準の向きのティーチングは終了する。
＜膜厚測定方法＞
続いて、膜厚測定装置６０を用いた膜厚測定方法について説明する。図７は、膜厚測定装置６０を用いた膜厚測定方法の一例を説明するためのフローチャートである。
まず、向き制御部７３が、アブソリュートエンコーダ１１５によるステージ１１０の向きの検出結果に基づいて回転機構１１２を制御し、ステージ１１０の回転角度を、記憶部に記憶された原点位置に調整し、言い換えると、ステージ１１０の向きを、記憶部に記憶された基準の向きに調整する（ステップＳ１１）。
次いで、向き制御部７３が、アブソリュートエンコーダ１１５によるステージ１１０の向きの検出結果とウェハＷがステージ１１０に載置される時のウェハＷの向きの情報に基づいて、回転機構１１２を制御し、載置時相対ステージ向きが予め定められた向きになるように、ステージ１１０を回転させる（ステップＳ１２）。なお、載置時相対ステージ向きが常に予め定められた向きになるようにする必要はなく、このステップＳ１２は省略してもよい。
続いて、制御部７０の制御の下、ゲートバルブＧ２１が開かれ、ウェハ搬送機構５０３によりチャンバ１００内にウェハＷが搬入され、ステージ１１０上に載置される（ステップＳ１３）。この際、載置時ステージ向きが基準の向きとなっており、または、載置時相対ステージ向きが予め定められた向きとなっている。なお、ウェハＷの載置後、ゲートバルブＧ２１は閉じられる。
次に、例えば、ウェハ中心位置を膜厚測定位置として、当該ウェハ中心位置における相対作動距離ｄ及び膜厚が測定される（ステップＳ１４）。
例えば、まず、制御部７０が、回転機構１１２を制御し、ステージ１１０上のウェハＷの向きが所定の向きとなるように、ステージ１１０を回転させる。このためにウェハＷの向きの検出機構を膜厚測定装置６０に設けてもよい。
また、高さ制御部７５が、昇降機構１１７を制御し、ステージ１１０の高さが所定の測定高さとなるように、ステージ１１０を上昇させる。
次いで、移動制御部７１が、レーザユニット１４３から出射されたレーザ光のステージ１１０上のウェハＷに対する照射点とウェハ中心位置とが一致するように、水平移動機構１５０及び回転機構１１２を制御し、レーザユニット１４３を移動させると共にステージ１１０を回転させる。
その後、制御部７０が、レーザ光源部１４６を制御し、レーザユニット１４３からレーザ光をステージ１１０上のウェハＷに向けて照射させ、レーザ光のステージ１１０上のウェハＷに対する照射点からの反射光をレーザ受光部に検出させる。
そして、距離推定部７４が、レーザ受光部での検出結果に基づいて、ウェハ中心位置における相対作動距離ｄを推定する。
また、制御部７０が、受発光ユニット１４２から出射された光のステージ１１０上のウェハＷに対する照射点とウェハ中心位置とが一致するように、水平移動機構１５０を制御し、受発光ユニット１４２を移動させる。
その後、制御部７０が、光源部１４４を制御し、受発光ユニット１４２から光をステージ１１０上のウェハＷに向けて照射させ、上記光のステージ１１０上のウェハＷに対する照射点からの反射光を受発光ユニット１４２の受光部に検出させる。
そして、膜厚推定部７２が、受発光ユニット１４２の受光部での検出結果に基づいて、ウェハ中心位置における膜厚を推定する。
次いで、残りの膜厚測定位置それぞれについて、ウェハ中心位置と同じ相対作動距離ｄへの補正と、補正後の膜厚測定が行われる（ステップＳ１５）。
具体的には、例えば、残りの膜厚測定位置それぞれについて以下の各処理が行われる。
・移動制御部７１が、レーザユニット１４３から出射されたレーザ光のステージ１１０上のウェハＷに対する照射点と当該膜厚測定位置とが一致するように、水平移動機構１５０及び回転機構１１２の少なくともいずれか一方を制御し、レーザユニット１４３の移動及びステージ１１０の回転のいずれか一方を行わせる。
・その後、制御部７０が、レーザ光源部１４６を制御し、レーザユニット１４３からレーザ光をステージ１１０上のウェハＷに向けて照射させ、レーザ光のステージ１１０上のウェハＷに対する照射点からの反射光をレーザ受光部に検出させる。
・そして、距離推定部７４が、レーザ受光部での検出結果に基づいて、当該膜厚測定位置における相対作動距離ｄを推定する。
・次いで、高さ制御部７５が、距離推定部７４の推定結果に基づいて、昇降機構１１７を制御し、当該膜厚測定位置における相対作動距離ｄが、ウェハ中心位置における相対作動距離ｄと同じになるようにステージ１１０の高さを補正する。
・補正後、移動制御部７１が、受発光ユニット１４２から出射された光のステージ１１０上のウェハＷに対する照射点と当該膜厚測定位置とが一致するように、水平移動機構１５０を制御し、受発光ユニット１４２を移動させる。
・その後、制御部７０が、光源部１４４を制御し、受発光ユニット１４２から光をステージ１１０上のウェハＷに向けて照射させ、上記光のステージ１１０上のウェハＷに対する照射点からの反射光を受発光ユニット１４２の受光部に検出させる。
・そして、膜厚推定部７２が、受発光ユニット１４２の受光部での検出結果に基づいて、当該膜厚測定位置における膜厚を推定する。
全ての膜厚測定位置についての膜厚の測定が完了すると、向き制御部７３が、アブソリュートエンコーダ１１５によるステージ１１０の向きの検出結果に基づいて回転機構１１２を制御し、搬出時のウェハＷの向きが所定の向きになるようにする（ステップＳ１６）。このためにウェハＷの向きの検出機構を膜厚測定装置６０に設けてもよい。また、ステップＳ１６は省略してもよい。なお、載置時ステージ向きが同じウェハＷであっても、測定後の搬送先の処理装置等に応じて、搬出時のウェハＷの向きを異ならせる場合がある。
その後、制御部７０の制御の下、ゲートバルブＧ２１が開かれ、ウェハ搬送機構５０３によりチャンバ１００内のウェハＷが搬出される（ステップＳ１７）。なお、搬出後ゲートバルブＧ２１は閉じられる。
そして、次のウェハＷに対しステップＳ１１～Ｓ１７が行われる。
＜効果＞
以上のように本実施形態では、向き制御部７３が、回転機構１１２を制御し、載置時ステージ向きが所望の向きになるようにしている。したがって、１０ｎｍ以下、さらには１ｎｍ以下といった極めて薄い膜の膜厚測定において、ステージ１１０が傾いていることによりステージ１１０上のウェハＷの膜厚の測定結果がウェハＷ毎にばらつくのを抑制することができる。
また、本実施形態では、高さ制御部７５が、昇降機構１１７を制御し、膜厚測定時の相対作動距離ｄが所望の距離になるようにしている。したがって、０ｎｍ以下、さらには１ｎｍ以下といった極めて薄い膜の膜厚測定において、ステージ１１０が傾いていても、各膜厚測定点で、高精度で膜厚を測定することができる。
前述の特許文献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開示されている。しかし、これらの技術は、レーザを用いて膜厚を測定するものであり、ＭＲＡＭ等のような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。そして、従来、ＭＲＡＭ用の膜の膜厚測定は、積層膜を成膜後のウェハを成膜システ
ムから搬出した後に行わざるを得なかった。
それに対し、本実施形態によれば、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から搬出せずにｉｎ－ｓｉｔｕで行うことができる。
また、本実施形態では、向き制御部７３が、載置時相対ステージ向きが、予め定められた向きになるように、回転機構１１２を制御してもよい。これにより、成膜システム１が処理装置４０により複数のウェハＷを連続的に処理する場合であって、膜厚測定装置６０が複数のウェハＷそれぞれについて測定を行う場合に、載置時相対ステージ向きを複数のウェハＷ間で同一にすることができる。したがって、膜厚測定装置６０による測定結果に基づいて、成膜システム１によるウェハＷに対する処理結果を、ウェハＷ毎に適切に評価することができる。
向き制御部７３が、載置時相対ステージ向きが、予め定められた向きになるように、回転機構１１２を制御することにより、以下の効果もある。すなわち、成膜システム１が処理装置４０により複数の処理を行いウェハＷ上に積層膜を形成する場合であって、膜厚測定装置６０が上記複数の処理それぞれが行われる毎に測定を行う場合に、載置時相対ステージ向きを上記複数の処理間で同一にすることができる。したがって、膜厚測定装置６０による測定結果に基づいて、成膜システム１によるウェハＷに対する処理結果を、積層膜の形成にかかる処理毎に適切に評価することができる。
＜変形例＞
以上の例では、ステージ１１０の向きの検出にアブソリュートエンコーダ１１５を用いていたが、ステージ１１０の向きすなわちステージ１１０の絶対回転角度を検出可能であればアブソリュートエンコーダ１１５以外のものを用いてもよい。
また、以上の例では、真空搬送室３１や処理装置４０とは別体のモジュールとして膜厚測定装置を設けたが、例えば、膜厚測定装置を真空搬送室３１と一体のモジュールとしてもよい。
以上の例では、光アッセンブリ１４０が装置奥行き方向に移動可能に構成されていたが、これに代えて、または、これに加えて、ステージ１１０が装置奥行き方向に移動可能に構成されていてもよい。
また、以上の例では、各照射点を移動させる移動機構が回転機構１１２を含んでいたが、各照射点の移動は、ＸＹステージ等、回転機構１１２を含まない移動機構で行ってもよい。
以上の例では、膜厚測定時の相対作動距離ｄの調整をステージ１１０を昇降させる昇降機構１１７を用いて行っていたが、光アッセンブリ１４０に昇降機構を設け、当該昇降機構を用いて膜厚測定時の相対作動距離ｄを調整するようにしてもよい。
今回開示された実施形態はすべ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、添付の請求の範囲及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。
１ 成膜システム
３０ 真空搬送装置
４０ 処理装置
６０ 膜厚測定装置
７０ 制御部
１００ チャンバ
１１２ 回転機構
１１５ アブソリュートエンコーダ
１４２ 受発光ユニット
Ｌ１ 光
Ｗ ウェハ

Claims (11)

  1. 基板に形成された膜の厚さを測定する膜厚測定装置であって、
    基板が載置される載置台と、
    前記載置台上の基板に膜厚測定用の光を出射すると共に、出射された前記光の前記載置台上の基板による反射光を受光する受発光ユニットと、
    前記載置台を回転させる回転機構と、
    前記載置台の向きを検出する向き検出部と、
    制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記向き検出部による検出結果に基づいて、基板が載置される時の前記載置台の向きが、所望の向きになるように、前記回転機構を制御する、膜厚測定装置。
  2. 前記制御部は、前記向き検出部による検出結果に基づいて、基板が載置される時の前記載置台の向きが、予め定められた基準の向きとなるように、前記回転機構を制御する、請求項１に記載の膜厚測定装置。
  3. 前記制御部は、前記向き検出部による検出結果に基づいて、基板が載置される時の前記載置台の、載置される基板に対する相対的な向きが、予め定められた向きになるように、前記回転機構を制御する、請求項１に記載の膜厚測定装置。
  4. 前記受発光ユニットから、前記載置台上の基板に対する当該受発光ユニットの光の照射点まで、の距離を測定する測距部と、
    前記受発光ユニットから前記照射点までの距離を調整する調整機構と、をさらに備え、
    前記制御部は、前記測距部による測定結果に基づいて、前記調整機構を制御する、請求項１～３のいずれか１項に記載の膜厚測定装置。
  5. 前記制御部は、前記測距部による測定結果に基づいて、膜厚測定時の前記受発光ユニットから前記照射点までの距離が所望の距離になるように、前記調整機構を制御する、請求項４に記載の膜厚測定装置。
  6. 基板に膜を形成する処理装置と、
    基板を搬送する搬送装置と、
    基板に形成された膜の厚さを測定する膜厚測定装置と、を備え、
    前記膜厚測定装置は、
    基板が載置される載置台と、
    前記載置台上の基板に膜厚測定用の光を出射すると共に、出射された前記光の前記載置台上の基板による反射光を受光する受発光ユニットと、
    前記載置台を回転させる回転機構と
    前記載置台の向きを検出する向き検出部と、
    制御部と、を有し、
    前記制御部は、前記向き検出部による検出結果に基づいて、基板が載置される時の前記載置台の向きが、所望の向きになるように、前記回転機構を制御する、成膜システム。
  7. 前記膜厚測定装置は、
    前記受発光ユニットから、前記載置台上の基板に対する当該受発光ユニットの光の照射点まで、の距離を測定する測距部と、
    前記受発光ユニットから前記照射点までの距離を調整する調整機構と、をさらに有し、
    前記制御部は、前記測距部による測定結果に基づいて、膜厚測定時の前記受発光ユニットから前記照射点までの距離が所望の距離になるように、前記調整機構を制御する、請求項６に記載の成膜システム。
  8. 前記成膜システムは、前記処理装置により複数の基板を連続的に処理し、
    前記膜厚測定装置は、
    前記複数の基板それぞれについて測定を行い、
    前記制御部は、前記向き検出部による検出結果に基づいて前記回転機構を制御し、基板が載置される時の前記載置台の、載置される基板に対する相対的な向きを、前記複数の基板間で同一にする、請求項６または７に記載の成膜システム。
  9. 前記成膜システムは、前記処理装置により複数の処理を行い基板上に積層膜を形成し、
    前記膜厚測定装置は、
    前記複数の処理それぞれが行われる毎に測定を行い、
    記制御部は、前記向き検出部による検出結果に基づいて前記回転機構を制御し、基板が載置される時の前記載置台の、載置される基板に対する相対的な向きを、前記複数の処理間で同一にする、請求項６～８のいずれか１項に記載の成膜システム。
  10. 基板に形成された膜の厚さを膜厚測定装置により測定する方法であって、
    前記膜厚測定装置は、
    基板が載置される載置台と、
    前記載置台上の基板に膜厚測定用の光を出射すると共に、出射された前記光の前記載置台上の基板による反射光を受光する受発光ユニットと、を備え、
    前記載置台に基板が載置される際に、前記載置台の向きを検出する工程と、
    前記載置台の向きの検出結果に基づいて、基板が載置される時の前記載置台の向きが、所望の向きになるように、前記載置台を回転させる工程と、
    前記所望の向きとされた前記載置台に基板を載置する工程と、
    前記受発光ユニットから前記光を出射し、前記反射光の前記受発光ユニットによる受光結果に基づいて、前記載置台上の基板に形成された膜の厚さを測定する工程と、を含む、膜厚測定方法。
  11. 前記受発光ユニットから、前記載置台上の基板に対する当該受発光ユニットの光の照射点まで、の距離を測定する工程と、
    前記距離を測定する工程での測定結果に基づいて、前記膜の厚さを測定する工程時の前記受発光ユニットから前記照射点までの距離を調整する工程と、を含む、請求項１０に記載の膜厚測定方法。
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