JPH09143722A - 半導体素子の薄膜形成プログラムの補正方法及び薄膜厚測定装置 - Google Patents

半導体素子の薄膜形成プログラムの補正方法及び薄膜厚測定装置

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JPH09143722A
JPH09143722A JP8264407A JP26440796A JPH09143722A JP H09143722 A JPH09143722 A JP H09143722A JP 8264407 A JP8264407 A JP 8264407A JP 26440796 A JP26440796 A JP 26440796A JP H09143722 A JPH09143722 A JP H09143722A
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film forming
film thickness
wafer
forming program
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Heisuku Boku
朴炳▲すく▼
Ichikan Zen
全一煥
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Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体素子の薄膜形成プログラムの補正方法を
提供する。 【解決手段】プロセスパラメータの入力された半導体素
子の薄膜形成プログラムによりプロセスが行われる薄膜
形成装置において薄膜が形成されたウェ−ハの冷却中に
薄膜の膜厚を測定するステップと、測定された膜厚情報
を電気的な信号に変換して出力する電気信号変換ステッ
プと、変換された電気信号と規格膜厚を電気信号に変換
させた基準信号とを比較して薄膜形成プログラムのプロ
セスパラメータの値を増加させる第1信号またはプロセ
スパラメータを減少させる第2信号を選択的に前記薄膜
形成装置に出力して前記薄膜形成プログラムのプロセス
パラメータの値を変更するステップとにより、半導体素
子の薄膜形成プログラムを自動的に補正することによ
り、薄膜の膜厚の誤りや処理の遅延をなくし、膜厚を均
一に保つことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の薄膜
形成プログラムの補正方法及びこの方法を適用するため
の薄膜厚測定装置に係り、特に、所望の薄膜の厚さを保
証するために処理誤りや処理遅延を防止する半導体素子
の薄膜形成プログラムの補正方法及びこの方法を適用す
るための薄膜厚測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体素子特性の信頼性を保つために
は、ウェ−ハ上に形成される薄膜の膜厚均一性が求めら
れる。
【0003】一般に、薄膜の形成プロセスにおいては、
多様なプロセスパラメータ、例えば、温度、時間、圧
力、ガス供給率などが存在するが、プロセスパラメータ
が実際のプロセスにおいて薄膜形成プログラムの設定値
と異なる値として提供される場合には、形成される薄膜
の膜厚が規格からずれる問題が生ずる。したがって、薄
膜の膜厚均一性を保つためには、プロセスパラメータの
変化による薄膜の膜厚情報を取得し、薄膜の膜厚が規格
からずれている場合には、膜厚情報に基づき直ちに膜形
成プログラムのパラメータを変更して、その規格ずれを
防止する必要がある。
【0004】図1は、従来技術に係る半導体素子の薄膜
形成プログラムの補正手順(手動)を示すフロ−チャ−
トである。
【0005】先ず、半導体素子の薄膜を薄膜形成装置、
例えば、スパッタリング装置または化学気相蒸着(CV
D)装置、酸化・拡散炉などを用いて形成する(ステッ
プ1)。次いで、ステップ1で形成された薄膜の膜厚を
膜厚測定装置、例えば、機械的触針を用いた膜厚測定装
置や、Mゲ−ジ、エリプソメ−タなどにより測定する
(ステップ2)。そして、膜厚の測定結果と規格厚さと
の差が許容偏差より大きいか否かを比較する(ステップ
3)。その後、膜厚の差が許容偏差より大きい場合(規
格超過)には、薄膜形成プログラムのパラメータを計算
して、これに基づいて薄膜蒸着装置のプログラムを変更
し(ステップ4)、膜厚の差が許容偏差より小さい場合
(規格以内)には、半導体素子の特性の信頼度を保つこ
とができるため、薄膜形成プログラムのパラメータを変
更せず、次の薄膜形成工程に進む(ステップ5)。
【0006】しかしながら、このフロ−チャ−トに従っ
て膜厚の測定結果の判断及び薄膜形成プログラムの補正
を手動で行う場合には、第一に作業者が薄膜形成プログ
ラムのパラメータを手動で変更する過程で混入し得る誤
りによる規格ずれの発生、第二に薄膜の膜厚均一性の定
期的な点検のための設備の待機時間の発生、第三に規格
ずれの発生時、直ちに補正できないことによる被害規模
の拡大という問題が発生する。
【0007】図2は、一般の金属蒸着装置の冷却室、す
なわち、金属蒸着プロセスの後のウェ−ハ10を冷却す
る冷却室を示す断面図である。
【0008】一般に、金属蒸着プロセスにおいては、ウ
ェ−ハが高温加熱されるため、金属を蒸着した後のウェ
−ハ10は、アンロ−ディングする前に冷却のために一
時的に待機させる必要がある。したがって、殆どの金属
蒸着装置には、ウェ−ハ10の冷却中にこれを積載する
台20とウェ−ハ10を持ち上げるウェ−ハリフタ30
とを有する冷却室が具備されている。この冷却室は、冷
却室壁50と冷却室壁50の上部に位置する冷却室蓋6
0とにより外部と隔離されている。
【0009】冷却室壁50には、ロボットア−ム(不図
示)が通過するための開口部を開閉するための隔離弁4
0が設けられている。冷却済みのウェ−ハ10が移送時
にウェ−ハリフタ30により持ち上げられると、ロボッ
トア−ム(不図示)が通過できるように隔離弁40が開
き、ウェ−ハの移送が終ると、隔離弁40は再び閉じ
る。以上のような構造を有する従来の冷却室は、処理が
施された高温のウェ−ハを冷却させる役割だけを行うも
のであった。
【0010】一方、外部に移送されたウェ−ハは、種々
の金属膜厚測定装置によりその膜厚が測定される。膜厚
の測定は、一般に作業者により手動で行われ、測定され
た膜厚と規格の膜厚との差が許容偏差より大きい場合に
は、薄膜蒸着装置の薄膜形成プログラムのパラメータを
手動で計算してその膜形成プログラムを変更する。この
際、上記のように、作業者がプログラムのパラメータを
手動で変更する過程で混入し得る誤りによる規格ずれの
発生、薄膜の膜厚均一性を定期的に点検するための設備
の待機時間の発生、規格ずれの発生時に直ちに補正でき
ないことによる製品被害規模の拡大などの問題が発生す
る。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑みてなされたものであり、その目的は、膜厚の変動
及び製造の遅延を防止し得る半導体素子の薄膜形成プロ
グラムの補正方法を提供することにある。
【0012】また、本発明の他の目的は、上記補正方法
の実施に用いる薄膜厚測定装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係る薄膜形成プログラムの補正方法は、相
当のパラメータを有する薄膜形成プログラムによりプロ
セスが実行される薄膜形成装置において薄膜が形成され
たウェ−ハの冷却中に該薄膜の膜厚を測定するステップ
と、測定された膜厚情報を電気的な信号に変換して出力
する電気信号変換ステップと、変換された電気信号と規
格膜厚を電気信号に変換した基準信号とを比較して、そ
の比較結果に基づいて前記薄膜形成プログラムの前記パ
ラメータの値を増加させる第1信号または前記パラメー
タの値を減少させる第2信号を選択的に前記薄膜形成装
置に出力して前記薄膜形成プログラムの前記パラメータ
の値を変更せしめるステップとを含むことを特徴とす
る。
【0014】前記他の目的を達成するために、本発明に
係る薄膜厚測定装置は、半導体素子の薄膜を形成するた
めのプログラムを補正するための薄膜厚測定装置におい
て、薄膜形成装置における処理の終了後に、冷却のため
に待機させるウェ−ハを一時的に積載するための支持部
材と、前記支持部材から冷却済みのウェ−ハを移送する
際に該ウェ−ハを持ち上げるウェ−ハリフタと、前記支
持部材及びウェ−ハリフタを外部と隔離するためにその
側面を取り囲む冷却室壁と、前記冷却室壁の上部に位置
する冷却室蓋と、前記冷却室蓋の所定の位置に搭載され
た薄膜厚測定センサとを備えることを特徴とする。
【0015】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
薄膜厚測定センサは、前記ウェ−ハと非接触型として、
微粒子の発生を防止することが望ましい。
【0016】また、前記薄膜形成装置は、例えば、一括
処理金属蒸着装置であっても良いが、プロセス条件の変
化に敏感な単一型金属蒸着装置であることが特に望まし
い。
【0017】また、前記薄膜形成装置は、前記薄膜厚測
定センサにより測定した膜厚に基づいて前記薄膜形成装
置における前記薄膜形成プログラムのパラメータを調整
する調整手段をさらに備えることが望ましい。
【0018】また、本発明に係る他の薄膜厚測定装置
は、ウェーハ上に形成された薄膜の膜厚を計測して薄膜
形成装置において形成される薄膜の膜厚を適正化するた
めの薄膜厚測定装置であって、前記薄膜形成装置におい
て形成された薄膜の膜厚を計測する膜厚計測手段と、計
測した膜厚に基づいて前記薄膜形成装置における薄膜形
成プロセスのパラメータを調整する調整手段とを備える
ことを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の実施の形態を詳細に説明する。
【0020】図3は、本発明の実施の形態に係る半導体
素子の薄膜形成プログラムの補正方法を示すフロ−チャ
−トである。以下、このフローチャートに従って、薄膜
形成プログラムの補正方法を説明する。
【0021】先ず、半導体素子の薄膜を薄膜形成装置、
例えば、スパッタリング装置または化学気相蒸着(CV
D)装置、酸化・拡散炉などを用いて形成する(ステッ
プ11)。次いで、半導体素子の薄膜形成プログラムに
より薄膜形成装置で形成されたウェ−ハの冷却中に薄膜
の膜厚を測定する(ステップ12)。そして、測定した
薄膜の膜厚を電気信号変換部において電気的な信号(d
m )に変換する(ステップ13)。その後、前記電気信
号変換部で変換された信号(dm )を所定の基準値(d
0 )と比較し(ステップ14)、その比較結果に基づい
て、前記薄膜形成プログラムのパラメータの値を増加さ
せる第1信号(ステップ15a)または該パラメータの
値を減少させる第2信号(ステップ15b)を選択的に
出力する。
【0022】そして、ステップ15aまたは15bにお
いて出力された信号により、薄膜形成プログラムのパラ
メータの値を自動的に変更する(ステップ16aまたは
16b)。
【0023】パラメータの値を自動的に変更した後は、
次の薄膜の形成を行うステップ(ステップ17)に進
む。
【0024】図4及び図5は、本発明を金属薄膜膜厚測
定装置に適用した場合の1つの実施の形態及びその動作
を示す断面図である。なお、図3のフローチャートに示
す処理の制御は、マイコン400によりなされる。
【0025】図4は、ウェ−ハの冷却室に設けられた金
属薄膜測定装置を示す断面図である。薄膜厚測定センサ
180は、金属蒸着装置の冷却室蓋160に搭載されて
いる。ここで、金属薄膜測定装置内で接触方式による膜
厚測定が行われると、微粒子が発生する恐れがある。し
たがって、微粒子の発生を防止するため、薄膜厚測定セ
ンサ180は、形成された薄膜と接触しない非接触型測
定装置、例えば、Mゲ−ジで構成することが望ましい。
【0026】本発明を適用可能な金属薄膜形成装置とし
て、バッチ型、すなわち、複数のウェーハを一括処理す
る一括処理金属蒸着装置、単一のウェーハを処理する枚
葉式(single wafer type)、すなわち、単一型金属蒸
着装置、その他種々の形態が考えられる。これらの中
で、プロセス条件の変化に敏感な単一型蒸着装置が特に
好ましい。
【0027】図5は、冷却済みのウェ−ハの薄膜の膜厚
測定及び移送過程を示す図面である。
【0028】具体的には、冷却済みのウェ−ハ110の
移送時において、ウェーハ110がウェ−ハリフタ13
0により持ち上げられると、薄膜厚測定センサ180に
よりウェーハ110上の薄膜の膜厚が計測される。膜厚
の測定を終えると、ウェ−ハ移送用のロボットア−ム1
70を移動させるために隔離弁140が開き、ウェ−ハ
110の移送が済むと、隔離弁140は再び閉じる。
【0029】一方、薄膜厚測定センサ180により測定
された膜厚情報は、マイコン400に伝送されて電気信
号(dm )に変換された後に、所定の基準値(d0 )と
比較され、薄膜状着設備500における金属薄膜蒸着プ
ロセスを制御する薄膜形成プログラムのパラメータの値
を増加させる第1信号または該パラメータの値を減少さ
せる第2信号を選択的に金属蒸着装備500に出力し
て、薄膜形成プログラムを自動変更する。以上の手順
で、金属薄膜蒸着工程を制御する薄膜形成プログラムの
自動補正が行われる。
【0030】図6は、本発明の実施の形態における膜厚
測定部位の一例を示す概略平面図であって、冷却室蓋を
取り除いた状態を示している。同図において、ウェ−ハ
110の上の5点は、薄膜厚測定センサ180により測
定される部位の一例を示している。
【0031】以上、本発明を具体的な実施の形態を例示
して説明したが、本発明は、上記実施の形態に限らず、
本発明の技術的思想の範囲内において、様々な変更や改
良が可能である。
【0032】
【発明の効果】本発明に拠れば、半導体素子の薄膜形成
プログラムを自動的に補正することにより、薄膜の膜厚
の誤りや処理の遅延なくし、膜厚を均一に保つことがで
きる。
【0033】
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術に係る半導体素子の薄膜形成プログラ
ムの補正方法を示すフロ−チャ−トである。
【図2】一般の金属蒸着装置の冷却室を示す断面図であ
る。
【図3】本発明に係る半導体素子の薄膜形成プログラム
の補正方法を示すフロ−チャ−トである(マイコンによ
り制御)。
【図4】本発明に係る金属蒸着形成装置の冷却室に設け
られた金属膜厚測定装置の一実施例を示す断面図であ
る。
【図5】本発明に係る金属蒸着形成装置の冷却室におけ
る薄膜の膜厚測定及び冷却ウェ−ハの移送動作を示す断
面図である。
【図6】本発明に係る金属薄膜厚測定装置の厚さ測定位
置の一例を示す概略平面図である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 相応のパラメータを有する薄膜形成プロ
    グラムによりプロセスが実行される薄膜形成装置によっ
    て薄膜が形成されたウェ−ハの冷却中に該薄膜の膜厚を
    測定するステップと、 測定された膜厚を示す情報を電気的な信号に変換する電
    気信号変換ステップと、 変換された電気信号と規格膜厚を示す基準信号とを比較
    して、その比較結果に基づいて前記薄膜形成プログラム
    の前記パラメータの値を増加させる第1信号または前記
    パラメータの値を減少させる第2信号を選択的に前記薄
    膜形成装置に出力して前記薄膜形成プログラムの前記パ
    ラメータの値を変更せしめるステップと、 を含むことを特徴とする半導体素子の薄膜形成プログラ
    ムの補正方法。
  2. 【請求項2】 半導体素子の薄膜形成プログラムを補正
    するための薄膜厚測定装置において、 薄膜形成装置における処理の終了後に、冷却のために待
    機させるウェ−ハを一時的に積載する支持部材と、 前記支持部材から冷却済みのウェ−ハを移送する際に該
    ウェ−ハを持ち上げるウェ−ハリフタと、 前記支持部材及び前記ウェ−ハリフタを外部と隔離する
    ためにその側面を取り囲む冷却室壁と、 前記冷却室壁の上部に位置する冷却室蓋と、 前記冷却室蓋の所定の位置に搭載された薄膜厚測定セン
    サと、 を備えることを特徴とする薄膜厚測定装置。
  3. 【請求項3】 前記薄膜厚測定センサは、前記ウェ−ハ
    と非接触に膜厚を測定することを特徴とする請求項2に
    記載の薄膜厚測定装置。
  4. 【請求項4】 前記薄膜形成装備は、単一型金属蒸着装
    置であることを特徴とする請求項2に記載の薄膜厚測定
    装置。
  5. 【請求項5】 前記薄膜厚測定センサにより測定した膜
    厚に基づいて前記薄膜形成装置における前記薄膜形成プ
    ログラムのパラメータを調整する調整手段をさらに備え
    ることを特徴とする請求項2に記載の薄膜厚測定装置。
JP8264407A 1995-11-08 1996-10-04 半導体素子の薄膜形成プログラムの補正方法及び薄膜厚測定装置 Pending JPH09143722A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019950040265A KR0165470B1 (ko) 1995-11-08 1995-11-08 반도체 소자의 박막형성 프로그램의 자동보정 시스템
KR95-40265 1995-11-08

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