KR20210024468A - 막두께 측정 장치 및 보정 방법 - Google Patents

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KR20210024468A
KR20210024468A KR1020207036335A KR20207036335A KR20210024468A KR 20210024468 A KR20210024468 A KR 20210024468A KR 1020207036335 A KR1020207036335 A KR 1020207036335A KR 20207036335 A KR20207036335 A KR 20207036335A KR 20210024468 A KR20210024468 A KR 20210024468A
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spectrum signal
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야스토시 우메하라
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 개시 내용의 일 양태에 따른 막두께 측정 장치는, 막두께를 이미 알고 있는 제1 웨이퍼의 기준 위치에서의 기준 반사 스펙트럼 신호와, 기준 위치 이외의 각 위치에서의 반사 스펙트럼 신호와의 각 상대 반사율을 산출하는 제1 산출부와, 상기 제1 산출부에 의해 산출된 각 상대 반사율과, 상기 제1 웨이퍼의 각 위치와 상기 집광 프로브 간의 각 거리 데이터와의 관계를 특정하는 특정부와, 상기 특정부에 의해 특정된 관계에 기초하여, 측정 대상인 제2 웨이퍼의 각 위치와 상기 집광 프로브 간의 각 거리 데이터에 대응하는 각 상대 반사율을 산출하는 제2 산출부와, 상기 제2 웨이퍼의 각 위치에서의 막두께를 산출할 때에, 상기 제2 산출부에 의해 산출된 각 상대 반사율에 기초하여, 상기 기준 반사 스펙트럼 신호를 보정하는 보정부를 포함한다.

Description

막두께 측정 장치 및 보정 방법
본 개시 내용은 막두께 측정 장치 및 보정 방법에 관한 것이다.
종래에 웨이퍼의 막두께를 측정하는 막두께 측정 장치로서, 여러 장치가 제안되어 있다. 예를 들어, 하기 특허문헌에는, 웨이퍼 표면에 가시광을 조사(照射)하고, 집광 프로브로 검출한 반사광의 반사 스펙트럼 신호를 이용하여, 막두께를 측정하는 막두께 측정 장치가 개시되어 있다.
이러한 막두께 측정 장치에서는, 측정 대상 웨이퍼가 변형되지 않았음을 전제로 하여, 막두께를 이미 알고 있는 기준 웨이퍼(예를 들어, Bare Si 웨이퍼)로부터 취득한 기준 반사 스펙트럼 신호와 대비함으로써, 측정 대상 웨이퍼에 대해 막두께를 산출한다.
일본국 공개특허공보 특개2003-042722호 일본국 공개특허공보 특개2009-192331호
본 개시 내용은, 측정 대상 웨이퍼가 변형한 경우에도 막두께를 산출할 수 있는 막두께 측정 장치 및 보정 방법을 제공한다.
본 개시 내용의 일 양태에 따른 막두께 측정 장치는, 이하와 같은 구성을 갖는다. 즉,
막두께를 이미 알고 있는 제1 웨이퍼의 기준 위치에서 집광 프로브에 의해 검출된 반사광의 기준 반사 스펙트럼 신호와, 기준 위치 이외의 각 위치에서 당해 집광 프로브에 의해 검출된 반사광의 각 반사 스펙트럼 신호와의 각 상대 반사율을 산출하는 제1 산출부와,
상기 제1 산출부에 의해 산출된 각 상대 반사율과, 상기 제1 웨이퍼의 각 위치와 상기 집광 프로브 간 거리를 나타내는 각 거리 데이터와의 관계를 특정하는 특정부와,
상기 특정부에 의해 특정된 관계에 기초하여, 측정 대상인 제2 웨이퍼의 각 위치와 상기 집광 프로브 간 거리를 나타내는 각 거리 데이터에 대응하는 각 상대 반사율을 산출하는 제2 산출부와,
상기 제2 웨이퍼의 각 위치에서의 막두께를 산출할 때에, 상기 제2 산출부에 의해 산출된 각 상대 반사율에 기초하여, 상기 기준 반사 스펙트럼 신호를 보정하는 보정부를 포함한다.
본 개시 내용에 의하면, 측정 대상 웨이퍼가 변형한 경우에도 막두께를 산출할 수 있는 막두께 측정 장치 및 보정 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 막두께 측정 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 막두께 측정 장치의 제어부의 하드웨어 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 반사 스펙트럼 보정부의 기능 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 반사 스펙트럼 보정부에 의한 반사 스펙트럼 보정 처리의 흐름을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 5는 교정 단계에서의 스펙트럼 분포 취득부의 처리의 구체예를 나타내는 도면이다.
도 6은 교정 단계에서의 거리 분포 취득부의 처리의 구체예를 나타내는 도면이다.
도 7은 교정 단계에서의 관계 산출부의 처리의 구체예를 나타내는 도면이다.
도 8은 측정 단계에서의 각 부의 처리의 구체예를 나타내는 도면이다.
도 9는 막두께의 측정 정확도가 향상되었음을 나타내는 도면이다.
우선, 이하의 각 실시형태에서 사용되는 용어의 정의에 대해 설명하고, 이하의 각 실시형태에 따른 막두께 측정 장치의 개요에 대해 일반적인 막두께 측정 장치와 비교하면서 설명한다.
이하의 각 실시형태에서, "측정 대상 웨이퍼"(제2 웨이퍼)라 함은, 막두께가 미지(未知)인 웨이퍼를 맒하며, "기준 웨이퍼"(제1 웨이퍼)라 함은, 막두께를 이미 알고 있는 웨이퍼를 말한다.
여기에서, 일반적인 막두께 측정 장치에서는, 측정 대상 웨이퍼가 변형되지 않은 것을 전제로 하고 있어서, 교정시에, 변형되지 않은 기준 웨이퍼를 사용한다. 즉, 일반적인 막두께 측정 장치에서는, 반사광을 검출하는 집광 프로브와 측정 대상 웨이퍼의 각 위치 간 거리를 나타내는 각 "거리 데이터"가 일정하며, 또한, 집광 프로브와 기준 웨이퍼 간 거리를 나타내는 "거리 데이터"와 일치하는 것이 전제로 되어 있다.
이러한 전제 하에서는, 측정 대상 웨이퍼와 기준 데이터의 반사 스펙트럼 신호 차이는 막두께 차이에 의존한다. 그러므로, 일반적인 막두께 측정 장치에서는, 측정 대상 웨이퍼의 각 위치에서의 반사 스펙트럼 신호("대상 반사 스펙트럼 신호")와, 기준 웨이퍼의 반사 스펙트럼 신호("기준 반사 스펙트럼 신호")를 대비함으로써, 각 위치에서의 막두께를 산출하고 있다. 여기에서, 일반적인 막두께 측정 장치의 경우, 예를 들어, 기준 웨이퍼의 가운데 한점을 대표값으로서 취득하여 당해 점의 막두께를 이미 알고 있을 것이 전제로 된다.
그러나, 실제로는, 측정 대상 웨이퍼에는 여러 요인에 의해 변형이 발생하며, 측정 대상의 각 위치에 따라 거리 데이터가 변동한다. 그러므로, 측정 대상 웨이퍼와 기준 웨이퍼 간의 반사 스펙트럼 신호 차이에는, 막두께 차이뿐 아니라 거리 데이터 차이도 포함된다. 그 결과, 일반적인 막두게 측정 장치에서는, 측정 대상 웨이퍼가 변형된 경우에는 막두께 측정의 측정 정확도가 저하하게 된다.
이에, 이하의 각 실시형태에 따른 막두께 측정 장치에서는, 측정 대상의 웨이퍼가 변형된 경우에도, 막두께를 적절하게 산출할 수 있도록, 거리 데이터 변동에 기인하는 반사 스펙트럼 신호에의 영향을 배제하도록 구성한다.
구체적으로, 이하의 각 실시형태에 따른 막두께 측정 장치에서는, 우선, 교정시에, 변형된 기준 웨이퍼를 사용한다(또한, 바람직하게는, 막두께가 균일한 기준 웨이퍼를 사용한다.). 그리고, 기준 웨이퍼의 특정 위치("기준 위치")와 기준 위치 이외의 각 위치에서, 거리 데이터가 변동함에 따라 반사 스펙트럼 신호가 변동하는 관계를 일차식을 이용하여 근사적으로 구한다. 한편, 반사 스펙트럼 신호의 변동을 나타내는 값으로서, 이하의 각 실시형태에 따른 막두께 측정 장치에서는, 기준 위치에서의 기준 반사 스펙트럼 신호와 기준 위치 이외의 각 위치에서의 반사 스펙트럼 신호 간의 "상대 반사율"을 사용한다.
또한, 이하의 각 실시형태에 따른 막두께 측정 장치에서는, 근사적으로 구한 일차식에 기초하여, 측정 대상 웨이퍼의 각 위치의 거리 데이터에 대응하는 각 상대 반사율을 산출하고, 막두께의 산출에 사용하는 기준 반사 스펙트럼 신호를, 산출된 각 상대 반사율을 이용하여 보정한다. 이로써, 보정 후의 기준 반사 스펙트럼 신호("보정 완료 기준 반사 스펙트럼 신호")가 산출된다.
그리고, 이하의 각 실시형태에 따른 막두께 측정 장치에서는, 측정 대상 웨이퍼의 각 위치에서의 반사 스펙트럼 신호("대상 반사 스펙트럼 신호")와, 측정 대상 웨이퍼의 각 위치의 거리 데이터에 대응하는 각 보정 완료 기준 반사 스펙트럼 신호를 대비함으로써, 각 위치에서의 막두께를 산출한다.
이로써, 이하의 각 실시형태에 따른 막두께 측정 장치에 의하면, 측정 대상 웨이퍼가 변형된 경우에도 막두께를 적절하게 산출할 수 있게 되어 막두께 측정의 정확도 저하를 회피할 수가 있다.
이하에서, 각 실시형태에 대해, 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 한편, 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복되는 설명을 생략한다.
[제1 실시형태]
<막두께 측정 장치의 구성>
도 1은 막두께 측정 장치의 구성을 나타내는 모식도인데, 막두께 측정 장치가 갖는 각 구성 중 일부 구성을 발췌하여 나타내고 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 막두께 측정 장치(100)는 적어도 광원부(110), 집광 프로브(120), 거리 센서(130), 제어부(140), 웨이퍼 척 헤드(170)를 구비한다.
광원부(110)는, 웨이퍼 척 헤드(170)에 거치된 웨이퍼(W)에 대해, 집광 프로브(120)를 통해 가시광을 조사(照射)한다.
집광 프로브(120)는, 가시광을 출사하는 출사부와, 웨이퍼(W) 표면에서 반사된 반사광이 입사하는 입사부를 포함한다. 입사부로 입사된 반사광은 반사광 신호로서 제어부(140)로 전송된다.
한편, 웨이퍼 척 헤드(170)는 화살표(172) 중 어느 방향으로 회전하면서 화살표(171)의 방향으로 왕복 동작하도록 제어된다. 이로써, 집광 프로브(120)는 웨이퍼(W)의 각 위치에서 반사광을 검출할 수 있다.
거리 센서(130)는 집광 프로브(120)(예를 들어, 집광 프로브(120)의 선단 위치)와 웨이퍼(W) 상의 원하는 지점(위치) 간 거리를 측정하고, 측정된 거리 정보(거리 데이터)를 출력한다. 웨이퍼(W)의 각 위치에서 측정된 거리 데이터는 제어부(140)로 송신된다. 거리 센서(130)는, 집광 프로브(120)에 의해 반사광 검출이 이루어진다. 웨이퍼(W) 상의 모든 위치에 대해 집광 프로브(120)와의 거리를 측정할 수 있다.
제어부(140)에는 반사 스펙트럼 보정 프로그램과 막두께 산출 프로그램이 인스톨되어 있으며, 당해 프로그램이 실행됨으로써, 제어부(140)는 반사 스펙트럼 보정부(150) 및 막두께 산출부(160)로서 기능한다.
반사 스펙트럼 보정부(150)는 교정 단계와 측정 단계에서 서로 다른 처리를 실행한다. 교정 단계라 함은, 반사 스펙트럼 신호와 막두께의 관계가 거리 데이터 변동의 영향을 받음을 고려하여, 거리 데이터 변동에 따라 반사 스펙트럼 신호가 변동하는 관계를, 일차식을 이용하여 근사적으로 구하는 단계이다.
한편, 웨이퍼(W)의 각 위치의 거리 데이터는 웨이퍼(W)의 변형으로 인해 변동한다. 구체적으로는, 웨이퍼(W)가 성막되어 있는 경우에, 막 응력에 따라 발생하는 웨이퍼의 "휨"으로 인해 변동한다.
또한, 웨이퍼(W)의 각 위치의 거리 데이터는, 도 1에서와 같이, 웨이퍼(W)의 직경이 웨이퍼 척 헤드(170)의 직경보다 큰 경우에, 웨이퍼(W)의 외주 부분이 자중에 의해 처지는 것("처짐")에 기인하여 변동한다.
이와 같이, 웨이퍼(W)의 휨이나 처짐에 의해 거리 데이터가 변동하면, 반사 스펙트럼 신호가 영향을 받으므로, 웨이퍼(W) 표면의 막두께를 산출했을 때에 오차의 원인으로 된다. 그래서, 교정 단계에서는, 막두께를 이미 알고 있는 기준 웨이퍼로서 휨이나 처짐이 있는 기준 웨이퍼를 이용하여, 거리 데이터 변동에 따라 반사 스펙트럼 신호가 변동하는 관계를, 미리 일차식을 이용하여 근사적으로 구해 둔다. 한편, 본 실시형태에서 사용하는 기준 웨이퍼의 구체예로는, 미러-석영 유리제의 고(高)반사용 경면판을 들 수 있다. 또는, Bare Si 상에 자연 산화막(두께 10nm 정도)이 형성된 것이나 Bare Si 상에 Al2O3막(두께 30nm 정도)이 형성된 것(이하, "Bare Si 웨이퍼"라 함) 등을 들 수 있다.
한편, 측정 단계라 함은, 웨이퍼(W, 측정 대상 웨이퍼)의 각 위치의 거리 데이터를 상기 일차식에 입력하고, 측정 대상 웨이퍼의 각 위치의 거리 데이터에 따른 각 상대 반사율을 산출함으로써, 보정 완료 기준 반사 스펙트럼 신호를 산출하는 단계이다. 반사 스펙트럼 보정부(150)에서는, 산출된 보정 완료 기준 반사 스펙트럼 신호, 또는 대상 반사 스펙트럼 신호와 보정 완료 기준 반사 스펙트럼 신호의 대비 결과를, 막두께 산출부(160)에 통지한다.
즉, 본 실시형태에서 사용하는 보정 완료 기준 반사 스펙트럼 신호라 함은, 기준 웨이퍼에서의 현재 위치의 거리 데이터가 기준 위치에 대해 변동하는 점을 고려하여, 기준 위치의 거리 데이터에 대해 변동된 만큼의 반사율 변화분을 보정한 기준 반사 스펙트럼 신호를 말한다.
또한, 대상 반사 스펙트럼 신호라 함은, 측정 대상 웨이퍼에서의 현재 위치의 반사 스펙트럼 신호를 말한다.
막두께 산출부(160)는 반사 스펙트럼 보정부(150)로부터 통지받는다. 웨이퍼(W, 측정 대상 웨이퍼)의 각 위치의 거리 데이터에 대응하는 보정 완료 기준 반사 스펙트럼 신호를 이용하여, 웨이퍼(W, 측정 대상 웨이퍼)의 각 위치에서의 막두께를 산출한다. 또는, 막두께 산출부(160)는, 반사 스펙트럼 보정부(150)로부터 통지된, 웨이퍼(W, 측정 대상 웨이퍼)의 각 위치에서의 대비 결과를 이용하여, 웨이퍼(W, 측정 대상 웨이퍼)의 각 위치에서의 막두께를 산출한다.
이와 같이, 제1 실시형태에 따른 막두께 측정 장치(100)에 의하면, 웨이퍼(W)의 각 위치의 거리 데이터가 변동함에 따라 기준 반사 스펙트럼 신호를 보정한다. 이로써, 반사 스펙트럼 보정부(150)에서는, 거리 데이터의 변동에 의한 영향을 배제한 보정 완료 기준 반사 스펙트럼 신호를 산출할 수 있게 된다.
그 결과, 제1 실시형태에 따른 막두께 측정 장치(100)에 의하면, 측정 대상 웨이퍼가 변형된 경우에도, 보정 완료 기준 반사 스펙트럼 신호를 이용하여 막두께의 산출을 적절하게 실시할 수 있게 되어, 막두께 측정의 정확도 저하를 회피할 수 있다.
<제어부의 하드웨어 구성>
이어서, 제어부(140)의 하드웨어 구성에 대해 설명한다. 도 2는 제어부의 하드웨어 구성의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 제어부(140)는 CPU(Central Processing Unit, 201), ROM(Read Only Memory, 202), RAM(Random Access Memory, 203)을 구비한다. CPU(201), ROM(202), RAM(203)은, 이른바 컴퓨터를 형성한다.
또한, 제어부(140)는 보조 기억 장치(204), 표시 장치(205), 조작 장치(206), I/F(interface) 장치(207)를 구비한다. 한편, 제어부(140)의 각 하드웨어는 버스(210)를 통해 상호 접속되어 있다.
CPU(201)는 보조 기억 장치(204)에 인스톨되어 있는 각종 프로그램(예를 들어, 반사 스펙트럼 보정 프로그램, 막두께 산출 프로그램 등)을 실행하는 연산 디바이스이다.
ROM(202)은 비휘발성 메모리이며, ROM(202)은, 보조 기억 장치(204)에 인스톨된 각종 프로그램을 CPU(201)가 실행시키기 위해 필요한 각종 프로그램, 데이터 등을 저장하는 주기억 디바이스로서 기능한다. 구체적으로, ROM(202)은 BIOS(Basic Input/Output System), EFI(Extensible Firmware Interface) 등과 같은 부팅 프로그램 등을 저장하는 주기억 디바이스로서 기능한다.
RAM(203)은 DRAM(Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory) 등과 같은 휘발성 메모리이다. RAM(203)은 보조 기억 장치(204)에 인스톨된 각종 프로그램이 CPU(201)에 의해 실행될 때에 전개되는 작업 영역을 제공하는 주기억 디바이스로서 기능한다.
보조 기억 장치(204)는 각종 프로그램, 각종 프로그램이 실행됨으로써 생성되는 정보 등을 저장하는 보조 기억 디바이스이다.
표시 장치(205)는 제어부(140)의 내부 상태를 표시하는 표시 디바이스이다. 조작 장치(206)는, 막두께 측정 장치(100)의 오퍼레이터가 막두께 측정 장치(100)에 대해 각종 지시를 입력하기 위한 입력 디바이스이다.
I/F 장치(207)는, 막두께 측정 장치(100) 내의 각 장치에 접속되어 각 장치와의 사이에서 통신을 행하기 위한 접속 디바이스이다.
<반사 스펙트럼 보정부의 기능 구성>
이어서, 반사 스펙트럼 보정 프로그램이 실행됨으로써 실현되는 반사 스펙트럼 보정부(150)의 기능 구성에 대해 상세하게 설명한다.
도 3은 반사 스펙트럼 보정부의 기능 구성의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 반사 스펙트럼 보정부(150)는 스펙트럼 분포 취득부(301), 거리 분포 취득부(302), 관계 산출부(303), 파라미터 산출부(304), 보정부(305)를 갖는다. 한편, 도 3에서, 실선 화살표는 교정 단계에서의 데이터 흐름을 나타내며, 점선 화살표는 측정 단계에서의 데이터 흐름을 나타내고 있다.
스펙트럼 분포 취득부(301)는 제1 산출부의 일 예이다. 스펙트럼 분포 취득부(301)는, 교정 단계에서, 집광 프로브(120)에 의해 검출된, 웨이퍼(W, 교정 단계의 경우에는 기준 웨이퍼(Bare Si 웨이퍼))의 각 위치에서의 반사광 신호를 취득한다.
또한, 스펙트럼 분포 취득부(301)는, 각 위치에서의 반사광 신호에 기초하여, 각 반사 스펙트럼 신호를 생성한다. 스펙트럼 분포 취득부(301)에서는, 이 중에서 기준 위치(웨이퍼(W)의 중심 위치)에서의 반사 스펙트럼 신호가 기준 반사 스펙트럼 신호로서 기준 반사 스펙트럼 신호 저장부(310)에 저장된다.
또한, 스펙트럼 분포 취득부(301)는, 각 위치에서의 반사 스펙트럼 신호로부터 피크값을 추출하고, 기준 반사 스펙트럼 신호로부터 추출된 피크값에 대한 상대값(상대 반사율(K))을 산출한다. 또한, 스펙트럼 분포 취득부(301)는 각 위치에서의 상대 반사율(K)을 "데이터 D1"으로 하여 관계 산출부(303)에 통지한다.
또한, 스펙트럼 분포 취득부(301)는, 측정 단계에서, 집광 프로브(120)에 의해 검출된, 웨이퍼(W, 측정 단계인 경우에는 측정 대상 웨이퍼)의 각 위치에서의 반사광 신호를 취득한다. 또한, 스펙트럼 분포 취득부(301)는, 각 위치에서의 반사광 신호에 기초하여, 각 대상 반사 스펙트럼 신호를 생성하고 보정부(305)에 통지한다.
거리 분포 취득부(302)는, 교정 단계에서, 거리 센서(130)로부터 송신된, 반사광 검출시의 웨이퍼(W, 기준 웨이퍼(Bare Si 웨이퍼))의 각 위치와 집광 프로브(120) 사이의 거리를 나타내는 거리 데이터(G)를 취득한다. 또한, 거리 분포 취득부(302)는 웨이퍼(W, 기준 웨이퍼(Bare Si 웨이퍼))의 각 위치의 거리 데이터(G)를 "데이터 D2"로 하여 관계 산출부(303)에 통지한다.
또한, 거리 분포 취득부(302)는, 측정 단계에서, 거리 센서(130)로부터 송신된, 반사광 검출시의 웨이퍼(W, 측정 대상 웨이퍼)의 각 위치와 집광 프로브(120) 사이의 거리를 나타내는 거리 데이터(G)를 취득한다. 또한, 거리 분포 취득부(302)는 웨이퍼(W, 측정 대상 웨이퍼)의 각 위치의 거리 데이터(G)를 파라미터 산출부(304)에 통지한다.
관계 산출부(303)는 특정부의 일 예이다. 관계 산출부(303)는, 교정 단계에서, 데이터(D1,D2)에 기초하여, 기준 웨이퍼(Bare Si 웨이퍼)의 거리 데이터(G)와 상대 반사율(K)의 관계를 나타내는 관계식을 산출한다. 관계 산출부(303)는, 산출된 거리 데이터(G)와 상대 반사율(K)의 관계를 나타내는 관계식을 "데이터 D3"로 하여, 파라미터 산출부(304)에 통지한다.
파라미터 산출부(304)는 제2 산출부의 일 예이다. 파라미터 산출부(304)는, 교정 단계에서, 관계 산출부(303)로부터 통지된 데이터 D3를 유지한다. 또한, 파라미터 산출부(304)는, 측정 단계에서, 유지된 데이터(D3)를 이용하여, 거리 분포 취득부(302)로부터 통지된, 웨이퍼(W, 측정 대상 웨이퍼)의 각 위치의 거리 데이터(G)에 대응하는 각 상대 반사율(K)을 산출한다.
또한, 파라미터 산출부(304)는 산출된 각 상대 반사율(K)을 보정부(305)에 통지한다.
보정부(305)는, 측정 단계에서, 기준 반사 스펙트럼 신호 저장부(310)로부터 기준 반사 스펙트럼 신호를 읽어들이고, 웨이퍼(W, 측정 대상 웨이퍼)의 각 위치의 거리 데이터에 대응하는 상대 반사율(K)을 이용하여, 읽어들인 기준 반사 스펙트럼 신호를 보정한다. 이로써, 웨이퍼(측정 대상 웨이퍼)의 각 위치에서의 보정 완료 기준 반사 스펙트럼 신호가 생성된다. 또한, 보정부(305)는 보정 완료 기준 반사 스펙트럼 신호를 막두께 산출부(160)에 통지한다. 또는, 보정부(305)는, 웨이퍼(W, 측정 대상 웨이퍼)의 각 위치에서의 대상 반사 스펙트럼 신호와, 웨이퍼(W, 측정 대상 웨이퍼)의 각 위치의 거리 데이터에 대응하는 각 보정 완료 기준 반사 스펙트럼 신호를 대비하고, 대비 결과를 막두께 산출부(160)에 통지한다.
<반사 스펙트럼 보정 처리의 흐름>
이어서, 반사 스펙트럼 보정부(150)에 의한 반사 스펙트럼 보정 처리의 흐름에 대해 설명한다. 도 4는 반사 스펙트럼 보정부에 의한 반사 스펙트럼 보정 처리의 흐름을 나타내는 플로우 챠트이다. 한편, 도 4에 나타내는 반사 스펙트럼 보정 처리를 시작할 때에, 반사 스펙트럼 보정부(150)에서는, 절대 반사율의 보정 계수(Rk) 산출이 완료되어 있는 것으로 한다. 절대 반사율의 보정 계수(Rk) 산출은, 예를 들어, 석영 유리 등과 같은 표준 샘플을 사용하여 NIST(미국 국립 표준 기술 연구소) 등에서 발행된 절대 스펙트럼 데이터를 가지고 행해진다.
단계 S401에서, 막두께 측정 장치(100)의 오퍼레이터는, 웨이퍼(W, 기준 웨이퍼(Bare Si 웨이퍼))를 웨이퍼 척 헤드(170)에 세팅한다.
단계 S402에서, 막두께 측정 장치(100)는, 웨이퍼 척 헤드(170)를 화살표(172) 중 어느 방향으로 회전시키면서 화살표(171)의 방향으로 왕복 동작시킨다. 이 때, 집광 프로브(120)는 기준 웨이퍼(Bare Si 웨이퍼)의 각 위치에서 반사광을 검출한다. 또한, 스펙트럼 분포 취득부(301)는, 기준 웨이퍼(Bare Si 웨이퍼)의 각 위치에서의 반사 스펙트럼 신호의 피크값에 기초하여, 상대 반사율(K)을 산출하고 데이터 D1으로 하여 출력한다.
그리고, 거리 센서(130)는, 기준 웨이퍼(Bare Si 웨이퍼)의 상기 각 위치에 대해 집광 프로브(120)와의 거리를 측정하여, 거리 데이터를 제어부(140)(반사 스펙트럼 보정부(150))에 출력한다. 또한, 반사 스펙트럼 보정부(150)의 거리 분포 취득부(302)는 각 위치의 거리 데이터(G)를 데이터 D2로 하여 출력한다.
단계 S403에서, 관계 산출부(303)는, 거리 데이터(G)와 상대 반사율(K)의 관계를 나타내는 관계식을 산출하고, 산출된 관계식을 데이터 D3로 하여 파라미터 산출부(304)에 통지한다. 이상에서, 단계 S401~S403은 교정 단계에서 실행된다.
이어서, 단계 S404에서, 막두께 측정 장치(100)의 오퍼레이터는 측정 대상 웨이퍼를 웨이퍼 척 헤드(170)에 세팅한다.
단계 S405에서, 막두께 측정 장치(100)는 웨이퍼 척 헤드(170)를 화살표(172) 중 어느 방향으로 회전시키면서 화살표(171)의 방향으로 왕복 운동시킨다. 이 때, 집광 프로브(120)는 측정 대상 웨이퍼의 각 위치에서 반사광을 검출한다. 또한, 스펙트럼 분포 취득부(301)는 측정 대상 웨이퍼의 각 위치에서의 대상 반사 스펙트럼 신호를 보정부(305)에 통지한다.
그리고, 거리 센서(130)는, 측정 대상 웨이퍼의 상기 각 위치에 대해 집광 프로브(120)와의 거리를 측정하여, 거리 데이터를 제어부(140)(반사 스펙트럼 보정부(150))에 출력한다. 또한, 반사 스펙트럼 보정부(150)의 거리 분포 취득부(302)는 각 위치의 거리 데이터(G)를 파라미터 산출부(304)에 통지한다.
단계 S406에서, 파라미터 산출부(304)는, 교정 단계에서 관계 산출부(303)로부터 통지된 데이터 D3를 이용하여, 거리 분포 취득부(302)로부터 통지된 측정 대상 웨이퍼의 각 위치의 거리 데이터에 대응하는 각 상대 반사율(K)을 산출한다. 또한, 파라미터 산출부(304)는 각 위치에서의 상대 반사율(K)을 보정부(305)에 통지한다.
단계 S407에서, 보정부(305)는, 스펙트럼 분포 취득부(301)로부터 통지된, 측정 대상인 웨이퍼의 각 위치의 거리 데이터에 대응하는 상대 반사율(K)을 이용하여, 기준 반사 스펙트럼 신호를 보정한다. 또한, 보정부(305)는 보정 완료 기준 반사 스펙트럼 신호를 막두께 산출부(160)에 통지한다. 이상의 단계 S404~S407은 측정 단계에서 실행된다.
한편, 단계 S402, 단계 S405 등에서 행해지는, 집광 프로브(120)에 의한 반사광 검출과, 거리 센서(130)에 의한 거리 측정은 병행하여 이루어진다. 구체적으로는, 집광 프로브(120)가 웨이퍼 상의 어느 지점(위치)으로부터 반사되는 반사광을 검출할 때에, 동시에 거리 센서(130)는 그 지점(위치)과 집광 프로브(120) 사이의 거리를 측정하여, 측정된 거리의 거리 데이터를 출력한다. 다만, 집광 프로브(120)에 의한 반사광 검출과 거리 센서(130)에 의한 거리 측정이, 반드시 동시에 이루어져야 할 필요가 있는 것은 아니다. 예를 들어, 집광 프로브(120)가 웨이퍼 상의 제1 지점(위치)으로부터 반사되는 반사광을 검출한 후, 웨이퍼 상의 제2 지점(위치)으로부터 반사되는 반사광을 검출하고 있을 때에, 거리 센서(130)는 제1 지점과 집광 프로브(120) 사이의 거리를 측정할 수도 있다.
또는, 집광 프로브(120)에 의한 반사광 검출과 거리 센서(130)에 의한 거리 측정은, 서로 다른 기간에 실시될 수도 있다. 예를 들어, 집광 프로브(120)가 웨이퍼 상의 복수 개의 지점(위치)에 대해 이들 위치로부터 반사되는 반사광을 검출하는 처리를 한 후에, 거리 센서(130)가 이들 복수 개의 지점(위치)에 대해 집광 프로브(120)와의 거리를 측정할 수도 있다. 다만, 거리 센서(130)에 의한 거리 측정과 집광 프로브(120)에 의한 반사광 검출을 병행하여 실시하는 것이, 반사 스펙트럼 보정 처리의 처리 시간을 짧게 할 수 있으므로 바람직하다.
또한, 스펙트럼 분포 취득부(301)에 의해 이루어지는 처리와, 거리 분포 취득부(302)에 의해 이루어지는 처리도 병행해서 실시되지만, 이들 2개의 처리도 각각 서로 다른 시간대에 실행될 수도 있다.
<반사 스펙트럼 보정부의 각 부의 교정 단계에서의 처리의 구체예>
이어서, 반사 스펙트럼 보정부(150)의 각 부(스펙트럼 분포 취득부(301), 거리 분포 취득부(302), 관계 산출부(303))의 교정 단계에서의 처리의 구체예에 대해 설명한다.
(1)스펙트럼 분포 취득부의 교정 단계에서의 처리의 구체예
먼저, 스펙트럼 분포 취득부(301)의 교정 단계에서의 처리의 구체예에 대해 설명한다. 도 5는 교정 단계에서의 반사 스펙트럼 분포 취득부의 처리의 구체예를 나타내는 도면이다.
도 5에서, 부호 510은 웨이퍼 척 헤드(170)에 거치된 기준 웨이퍼(Bare Si 웨이퍼)를 정면에서(바로 위에서) 본 모습을 나타내고 있다. 부호 510에서 동심원 형상으로 배치된 점은, 집광 프로브(120)에 의해 반사광이 검출되는, Bare Si 웨이퍼의 각 위치를 나타내고 있다. 한편, Bare Si 웨이퍼의 각 위치 중에서, Bare Si 웨이퍼의 중심 위치가 기준 위치이다.
도 5의 예인 경우, 집광 프로브(120)는 49개소의 각 위치에서 반사광을 검출한다. 여기에서는, 49개소의 각 위치를 측정점 P1~P49라고 한다. 한편, 집광 프로브(120)가 반사광을 검출하는 각 위치의 갯수는 49개에 한정되지 않는다. 또한, 집광 프로브(120)가 반사광을 검출하는 각 위치의 배치는 동심원 형상에 한정되지 않는다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 집광 프로브(120)가 반사광을 검출함으로써, 스펙트럼 분포 취득부(301)에서는 측정점 P1~P49의 각 위치에서의 Bare Si 반사 스펙트럼 신호(520_1~520_49)를 취득한다.
또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 스펙트럼 분포 취득부(301)에서는, 측정점 P1~P49의 각 위치에서의 Bare Si 반사 스펙트럼 신호(520_1~520_49) 각각으로부터 피크값을 추출한다. 또한, 스펙트럼 분포 취득부(301)에서는, 기준 위치(측정점 P1)에서의 Bare Si 반사 스펙트럼 신호(520_1)로부터 추출한 피크값에 대한 상대값인 상대 반사율을 각각 산출하여 데이터 D1을 생성한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 데이터 D1는 정보 항목으로서 "측정점", "Bare Si 반사 스펙트럼 피크값", "Bare Si 상대 반사율(K)"을 포함한다. "측정점"에는, 반사광을 검출하는 각 위치를 나타내는 정보가 저장된다. 또한, "Bare Si 반사 스펙트럼 피크값"에는, 대응하는 측정점에서 검출된 반사광의 Bare Si 반사 스펙트럼 신호로부터 추출된 피크값이 저장된다. 또한, "Bare Si 상대 반사율(K)"에는, 대응하는 측정점에서 검출된 반사광의 Bare Si 반사 스펙트럼 신호로부터 추출한 피크값의, Bare Si 반사 스펙트럼 신호(520_1)로부터 추출한 피크값에 대한 상대 반사율이 저장된다.
(2)거리 분포 취득부의 교정 단계에서의 처리의 구체예
이어서, 거리 분포 취득부(302)의 교정 단계에서의 처리의 구체예에 대해 설명한다. 도 6은 교정 단계에서의 거리 분포 취득부의 처리의 구체예를 나타내는 도면이다.
도 6에서, 부호 510은 웨이퍼 척 헤드(170)에 거치된 기준 웨이퍼(Bare Si 웨이퍼)를 정면에서(바로 위에서) 본 모습을 나타내고 있다. 동심원 형상으로 배치된 점은, 거리 센서(130)에 의해 집광 프로브(120)와의 거리를 나타내는 거리 데이터가 측정되는 Bare Si 웨이퍼의 각 위치를 나타내고 있다.
도 6의 예인 경우, 거리 센서(130)는, 49개소의 각 위치에 있어, 집광 프로브(120)와의 거리를 나타내는 거리 데이터를 측정한다. 한편, 거리 센서(130)가 거리 데이터를 측정하는 각 위치의 갯수는 49개에 한정되지 않는다. 또한, 거리 센서(130)가 거리 데이터를 측정하는 각 위치의 배치는 동심원 형상에 한정되지 않는다.
다만, 각 위치의 갯수 및 각 위치의 배치는, 집광 프로브(120)가 반사광을 검출하는 각 위치의 갯수, 각 위치의 배치와 같은 것으로 한다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 거리 센서(130)가 거리 데이터를 측정함으로써, 거리 분포 취득부(302)에서는, 집광 프로브(120)와 측정점 P1~P49의 각 위치 간 거리 데이터를 취득하여 데이터 D2를 생성한다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 데이터 D2는 정보 항목으로서 "측정점"과 "Bare Si 거리 데이터(G)"를 포함한다. "측정점"에는, 거리 데이터를 측정하는 각 위치를 나타내는 정보가 저장된다. 또한, "Bare Si 거리 데이터(G)"에는, 대응하는 측정점에서 측정된 거리 데이터가 저장된다.
(3)관계 산출부의 교정 단계에서의 처리의 구체예
이어서, 관계 산출부(303)의 교정 단계에서의 처리의 구체예에 대해 설명한다. 도 7은 교정 단계에서의 관계 산출부의 처리의 구체예를 나타내는 도면이다.
도 7의 그래프(700)에서, 가로축은 거리 분포 취득부(302)에 의해 취득되는 Bare Si 거리 데이터(G)를 나타내며, 세로축은 스펙터클 분포 취득부(301)에 의해 취득되는 Bare Si 상대 반사율(K)을 나타낸다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 관계 산출부(303)에서는, 데이터 D1과 D2를 취득하고, 측정점 P1~P49 각각에서 측정된 Bare Si 거리 데이터(G)와 Bare Si 상대 반사율(K)의 쌍에 따른 위치에 마커를 플로팅해 간다. 이렇게 하여 그래프(700)가 생성된다.
또한, 도 7에 나타내는 바와 같이, 관계 산출부(303)에서는, 생성된 그래프(700)에 기초하여, Bare Si거리 데이터(G)와 Bare Si 상대 반사율(K)의 관계를 나타내는 일차식을 산출한다. 도 7에 나타내는 바와 같이, Bare Si 거리 데이터(G)와 Bare Si 상대 반사율(K)의 관계는, 일차식 K=a×G+b(다만, a, b는 계수)에 의해 근사적으로 구할 수 있다. 한편, 관계 산출부(303)는, 근사적으로 구한 일차식을 데이터 3D로 하여 파라미터 산출부(304)에 통지한다.
<반사 스펙트럼 보정부의 각 부의 측정 단계에서의 처리의 구체예>
이어서, 반사 스펙트럼 보정부(150)의 각 부의 측정 단계에서의 처리의 구체예에 대해 설명한다. 도 8은 측정 단계에서의 각 부의 처리의 구체예를 나타내는 도면이다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 측정 단계에서, 스펙트럼 분포 취득부(301)는, 집광 프로브(120)가 측정 대상인 웨이퍼의 측정점(P1~P49) 각각에서 검출한 반사광의 대상 반사 스펙트럼 신호(810_1~810_49)를 취득한다. 또한, 스펙트럼 분포 취득부(310)는, 취득된 대상 반사 스펙트럼 신호(810_1~810_49)를 보정부(305)에 통지한다.
또한, 도 8에 나타내는 바와 같이, 측정 단계에서, 거리 분포 취득부(302)는, 거리 센서(130)가 측정 대상인 웨이퍼의 측정점(P1~P49) 각각에서 측정한 집광 프로브(120)와의 대상 거리 데이터(G)를, 거리 데이터(820)로서 파라미터 산출부(304)에 통지한다.
또한, 도 8에 나타내는 바와 같이, 측정 단계에서, 파라미터 산출부(304)는, 데이터 D3에 나타내는 일차식 K=a×G+b에, 거리 데이터(820)의 측정점(P1~P49) 각각의 대상 거리 데이터(G)를 입력한다. 이렇게 하여 파라미터 산출부(304)는, 입력된 대상 거리 데이터(G)마다 상대 반사율(K1~K49)을 출력할 수 있다.
보정부(305)에서는, 스펙트럼 분포 취득부(301)로부터 통지된, 측정점(P1~P49) 각각에서 검출된 측정 대상 웨이퍼의 각 위치에서의 대상 반사 스펙트럼 신호(810_1~810_49)에 대해, 다크 신호분을 감산(減算)한다. 또한, 감산 결과에 절대 반사율의 보정 계수 Rk를 곱함으로써, 제1 산출 결과를 얻는다. 한편, 도 8의 예에서는, 대상 반사 스펙트럼 신호의 강도를 "Spectrum_sample", 다크 신호의 강도를 "Spectrum_dark"라고 하였다. 다크 신호라 함은 광원부(110)가 가시광을 조사하지 않는 상태에서 집광 프로브(120)에 의해 검출되는 신호이다.
그리고, 보정부(305)에서는, 기준 웨이퍼(Bare Si 웨이퍼)의 기준 위치에서의 기준 반사 스펙트럼 신호(830)에 대해, 대응하는 상대 반사율(K)을 곱하고서 다크 신호분을 감산하여, 제2 산출 결과(보정 완료 기준 반사 스펙트럼 신호)를 얻는다. 한편, 도 8의 예에서는, 기준 반사 스펙트럼 신호의 강도를 "Spectrum_BareSi", 다크 신호의 강도를 "Spectrum_dark"라고 하였다.
또한, 보정부(305)에서는, 제1 산출 결과에서 제2 산출 결과를 감산함으로써, 각각의 측정점(P1~P49)에서 측정된 대상 반사 스펙트럼 신호(810_1~810_49)의 강도와, 대응되는 보정 완료 기준 반사 스펙트럼 신호의 강도의 대비 결과를 얻는다. 한편, 도 8의 예에서는, 대비 결과를 "Spectrum_Cal"이라고 하였다.
한편, 보정부(305)에서는, 보정 완료 기준 반사 스펙트럼 신호의 강도("K*Spectrum_BareSi") 또는 대비 결과("Spectrum_Cal")를 막두께 산출부(160)에 통지한다.
<막두께 산출 결과>
이어서, 보정 완료 기준 반사 스펙트럼 신호를 이용하여 막두께를 산출하는 경우의 효과에 대해, 도 9를 이용하여 설명한다. 도 9는 막두께의 측정 정확도가 향상되었음을 나타내는 도면이며, 일반적인 타원 계측법(elypsometry)을 사용하여 계측한 결과를 나타내고 있다.
도 9에서의 막두께 측정 결과(901)는, 측정 대상인 웨이퍼의 외주 부분이 처진 상태에서 반사광을 검출하고, 검출된 반사광의 대상 반사 스펙트럼 신호를 기준 반사 스펙트럼 신호와 대비함으로써, 막두께를 산출한 결과를 나타내고 있다.
한편, 도 9에서의 막두께 측정 결과(902)는, 측정 대상 웨이퍼의 외주 부분이 처지지 않은 상태에서 반사광을 검출하고, 검출된 반사광의 대상 반사 스펙트럼 신호를 기준 반사 스펙트럼 신호와 대비함으로써, 막두께를 산출한 결과를 나타내고 있다. 측정 대상인 웨이퍼를 휨이나 처짐이 없는 상태로 유지함으로써 막두께 측정 결과(902)가 얻어진다.
그리고, 도 9에서의 차분 분포(903)는, 막두께 측정 결과(901)와 막두께 측정 결과(902)의 차분값(막두께 측정 오차)을 나타내고 있다. 구체적으로는, 도 9에서 진한 색일수록 차분값이 작고, 옅은 색일수록 차분값이 큼을 나타내고 있다. 차분 분포(903)의 경우, 측정 대상 웨이퍼의 외주 부분이 처진 영향이 막두께 측정의 오차로서 나타나고 있다(차분값이 크다).
한편, 도 9에서의 막두께 측정 결과(911)는, 측정 대상 웨이퍼의 외주 부분이 처진 상태에서 반사광을 검출하고, 검출된 반사광의 대상 반사 스펙트럼 신호를 보정 완료 기준 반사 스펙트럼 신호와 대비함으로써, 막두께를 산출한 결과를 나타내고 있다.
그리고, 도 9에서의 막두께 측정 결과(912)는, 측정 대상인 웨이퍼의 외주 부분이 처지지 않은 상태에서 반사광을 검출하고, 검출된 반사광의 대상 반사 스펙트럼 신호를 기준 반사 스펙트럼 신호와 대비함으로써, 막두께를 산출한 결과를 나타내고 있다.
또한, 도 9에서의 차분 분포(913)는, 막두께 측정 결과(911)와 막두께 측정 결과(912)의 차분값(막두께 측정의 오차)을 나타내고 있다. 구체적으로는, 도 9에서 진한 색일수록 차분값이 작고, 옅은 색일수록 차분값이 큼을 나타내고 있다. 차분 분포(913)의 경우, 측정 대상 웨이퍼의 외주 부분이 처진 영향이 배제되어, 차분 분포(903)와 비교했을 때에 전체적으로 차분값이 작게 되어 있다(막두께 측정의 오차가 작다).
이와 같이, 막두께를 산출할 때에, 보정 완료 기준 반사 스펙트럼 신호를 이용함으로써, 측정 대상 웨이퍼의 외주 부분에 처짐이 발생한 경우에도, 막두께를 적절하게 산출할 수 있게 되어, 막두께 측정의 정확도 저하를 회피할 수가 있다.
<정리>
이상의 설명으로부터 알 수 있듯이, 제1 실시형태에 따른 막두께 측정 장치는, 반사 스펙트럼 보정부를 구비하며, 당해 반사 스펙트럼 보정부는, 막두께를 이미 알고 있는 기준 웨이퍼의 기준 위치에서 집광 프로브에 의해 검출된 반사광의 기준 반사 스펙트럼 신호와, 기준 위치 이외의 각 위치에서 당해 집광 프로브에 의해 검출된 반사광의 각 반사 스펙트럼 신호의 각 상대 반사율을 산출한다.
각 상대 반사율과, 기준 웨이퍼의 각 위치와 집광 프로브 사이의 거리를 나타내는 각 거리 데이터의 관계를 특정하고 일차식을 산출한다.
일차식에 기초하여, 측정 대상 웨이퍼의 각 위치와 집광 프로브 사이의 거리를 나타내는 각 거리 데이터에 대응하는 각 상대 반사율을 산출한다.
측정 대상 웨이퍼의 각 위치에서의 막두께를 산출할 때에, 일차식에 기초하여 산출된 각 상대 반사율에 기초하여, 기준 반사 스펙트럼 신호를 보정한다.
이로써, 제1 실시형태에 따른 막두께 측정 장치에 의하면, 측정 대상 웨이퍼가 변형된 경우에도, 막두께를 적절하게 산출할 수 있게 되어 막두께 측정의 정확도 저하를 회피할 수 있다.
[제2 실시형태]
상기 제1 실시형태에서는, 기준 웨이퍼의 휨이나 처짐에 따른 49개소분의 거리 데이터의 변동 범위로부터 얻어진, 반사 스펙트럼 신호의 피크값에 기초하여, 각 상대 반사율을 산출하고, 산출된 각 상대 반사율을 이용하여 관계식을 산출하는 것으로서 설명하였다.
그러나, 관계식의 산출 방법은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 기준 웨이퍼의 휨이나 처짐에 따른 거리 데이터의 변동 범위 밖에서, 반사 스펙트럼 신호의 피크값을 예측하고, 당해 예측된 피크값에 기초하여 산출한 상대 반사율도 포함하여, 관계식을 산출하도록 구성할 수도 있다.
또한, 상기 제1 실시형태에서는, 변형된 기준 웨이퍼를 사용하여 반사광을 검출하는 구성으로 하였다. 그러나, 반사광의 검출 방법은, 이에 한정되지 않으며, 예를 들어, 집광 프로브(120)와 기준 웨이퍼 사이의 거리를 바꾸어 가며 반사광을 검출하는 구성으로 할 수도 있다. 이에 의해, 변형된 기준 웨이퍼를 사용하는 경우에 비해, 거리 데이터의 변동 범위를 확대할 수가 있다.
또한, 상기 제1 실시형태에서는, 교정 단계에서, 기준 반사 스펙트럼 신호를 미리 준비하고, 측정 단계에서, 측정 대상인 웨이퍼의 각 위치의 거리 데이터가 측정될 때마다 대응하는 상대 반사율을 산출하여 기준 반사 스펙트럼 신호에 곱하는 구성으로 하였다. 그러나, 각 거리 데이터에 대응하는 상대 반사율을 기준 반사 스펙트럼 신호에 미리 곱한 복수 개의 보정 완료 기준 반사 스펙트럼 신호를, 교정 단계에서 준비할 수도 있다. 그리고나서, 측정 단계에서, 거리 데이터가 측정될 때마다 대응하는 보정 완료 기준 반사 스펙터클 신호를 읽어들이는 구성으로 할 수도 있다.
또한, 상기 제1 실시형태에서, 도 8에서는, 보정부(305)가 대상 반사 스펙트럼 신호와 보정 완료 기준 반사 스펙트럼 신호와의 대비 결과를 막두께 산출부(160)에 통지하는 경우에 대해 나타내었다. 그러나, 보정부(305)가 보정 완료 기준 반사 스펙트럼 신호를 막두께 산출부(160)에 통지하고, 막두께 산출부(160)에서 대상 반사 스펙트럼 신호와 대비하도록 구성할 수도 있다.
한편, 상기 실시형태에서 설명한 구성 등에 다른 요소를 조합시킨 경우 등과 같이, 본 발명이 여기에서 나타낸 구성으로 한정되는 것은 아니다. 이러한 점에 관해서는, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 변경할 수 있으며, 그 응용 형태에 따라 적절하게 정할 수가 있다.
본 출원은 일본국 특허청에 2018년 6월 27일자로 출원된 특허출원 2018-122148호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 그 전체 내용을 참조로써 여기에 원용한다.
100 막두께 측정 장치
110 광원부
120 집광 프로브
130 거리 센서
140 제어부
150 반사 스펙트럼 보정부
160 막두께 산출부
170 웨이퍼 척 헤드
301 스펙트럼 분포 취득부
302 거리 분포 취득부
303 관계 산출부
304 파라미터 산출부
305 보정부

Claims (7)

  1. 막두께를 이미 알고 있는 제1 웨이퍼의 기준 위치에서 집광 프로브에 의해 검출된 반사광의 기준 반사 스펙트럼 신호와, 기준 위치 이외의 각 위치에서 당해 집광 프로브에 의해 검출된 반사광의 각 반사 스펙트럼 신호와의 각 상대 반사율을 산출하는 제1 산출부와,
    상기 제1 산출부에 의해 산출된 각 상대 반사율과, 상기 제1 웨이퍼의 각 위치와 상기 집광 프로브 사이의 거리를 나타내는 각 거리 데이터와의 관계를 특정하는 특정부와,
    상기 특정부에 의해 특정된 관계에 기초하여, 측정 대상인 제2 웨이퍼의 각 위치와 상기 집광 프로브 사이의 거리를 나타내는 각 거리 데이터에 대응하는 각 상대 반사율을 산출하는 제2 산출부와,
    상기 제2 웨이퍼의 각 위치에서의 막두께를 산출할 때에, 상기 제2 산출부에 의해 산출된 각 상대 반사율에 기초하여, 상기 기준 반사 스펙트럼 신호를 보정하는 보정부를 포함하는 막두께 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 산출부는,
    상기 제1 웨이퍼의 기준 위치에서 집광 프로브에 의해 검출된 반사광의 기준 반사 스펙트럼 신호로부터 추출된 피크값과, 상기 기준 위치 이외의 각 위치에서 상기 집광 프로브에 의해 검출된 반사광의 반사 스펙트럼 신호로부터 추출된 피크값을 이용하여, 상기 각 상대 반사율을 산출하는 것인 막두께 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 특정부는,
    상기 제1 산출부에 의해 산출된 각 상대 반사율과, 상기 제1 웨이퍼의 각 위치와 상기 집광 프로브 사이의 거리를 나타내는 각 거리 데이터와의 관계를 일차식으로 근사적으로 구하는 것인 막두께 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보정부는,
    상기 기준 반사 스펙트럼 신호에, 산출된 상기 각 상대 반사율을 곱함으로써, 각 보정 완료 기준 반사 스펙트럼 신호를 산출하고,
    상기 제2 웨이퍼의 각 위치에서, 상기 집광 프로브에 의해 검출된 반사광의 각 대상 반사 스펙트럼 신호와, 상기 각 보정 완료 기준 반사 스펙트럼 신호를 대비함으로써, 대비 결과를 산출하여, 상기 제2 웨이퍼의 각 위치에서의 막두께를 산출할 때에 사용하는 것인 막두께 측정 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    웨이퍼 상의 원하는 지점과 상기 집광 프로브 사이의 거리를 측정하기 위한 거리 센서를 더 포함하고,
    상기 제1 웨이퍼의 각 위치와 상기 집광 프로브 사이의 거리를 나타내는 각 거리 데이터와, 상기 제2 웨이퍼의 각 위치와 상기 집광 프로브 사이의 거리를 나타내는 각 거리 데이터가, 상기 거리 센서에 의해 취득되는 것인 막두께 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 집광 프로브에 의한 반사광 검출과 상기 거리 센서에 의한 거리 측정이 병행하여 실행되는 것인 막두께 측정 장치.
  7. 막두께를 이미 알고 있는 제1 웨이퍼의 기준 위치에서 집광 프로브에 의해 검출된 반사광의 기준 반사 스펙트럼 신호와, 기준 위치 이외의 각 위치에서 당해 집광 프로브에 의해 검출된 반사광의 각 반사 스펙트럼 신호와의 각 상대 반사율을 산출하는 제1 산출 공정과,
    상기 제1 산출 공정에서 산출된 각 상대 반사율과, 상기 제1 웨이퍼의 각 위치와 상기 집광 프로브 사이의 거리를 나타내는 각 거리 데이터와의 관계를 특정하는 특정 공정과,
    상기 특정 공정에서 특정된 관계에 기초하여, 측정 대상인 제2 웨이퍼의 각 위치와 상기 집광 프로브 사이의 거리를 나타내는 각 거리 데이터에 대응하는 각 상대 반사율을 산출하는 제2 산출 공정과,
    상기 제2 웨이퍼의 각 위치에서의 막두께를 산출할 때에, 상기 제2 산출 공정에서 산출된 각 상대 반사율에 기초하여, 상기 기준 반사 스펙트럼 신호를 보정하는 보정 공정을 포함하는 보정 방법.
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