JP7523318B2 - 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 PDF

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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。
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光源から導かれた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、前記距離計の測定値に基づいて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。
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。 膜厚測定装置の一例を示す断面図である。 基板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。 基板の測定点のＺ方向の距離を測定する手順を説明する図である。 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。 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。 膜厚測定が可能なテストパッドが形成された実ウエハを示す模式図である。 膜厚測定装置の他の例の要部を示す部分断面図である。 膜厚測定装置のさらに他の例の要部を示す部分断面図である。 搬送モジュールの処理モジュールに隣接した部分に膜厚測定装置を設けた実施形態を示す断面図である。 全ての搬送モジュールに膜厚測定装置を設けた成膜システムの例を模式的に示す平面図である。 複数の膜厚測定装置を用いる場合に、一つの光源部から各膜厚測定装置の測定光射出／検出ユニットに分岐して光を供給する状態を示す図である。 ２つの搬送モジュールの間の受け渡し部に膜厚測定装置を設けた実施形態を示す断面図である。 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を示すフローチャートである。 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の主要な工程を説明するための断面図である。 膜厚測定装置を搬送モジュールに配置して、図１４のシーケンスを行う場合の工程を説明するための断面図である。
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。
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。
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）。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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

Claims (28)

  1. 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光源から導かれた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、
    前記距離計の測定値に基づいて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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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光源から導かれた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、
    前記距離計の測定値に基づいて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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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。
  15. 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。
  16. 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。
  17. 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。
  18. 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。
  19. 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。
  20. 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。
  21. 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光源から導かれた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、
    前記距離計の測定値に基づいて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。
  22. 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。
  23. 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。
  24. 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。
  25. 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。
  26. 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。
  27. 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光源から導かれた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、
    前記距離計の測定値に基づいて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。
  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、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光源から導かれた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、
    前記距離計の測定値に基づいて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。
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