KR20210114340A - Film thickness measuring apparatus, film thickness measuring method, and film forming system and film forming method - Google Patents
Film thickness measuring apparatus, film thickness measuring method, and film forming system and film forming method Download PDFInfo
- Publication number
- KR20210114340A KR20210114340A KR1020210028180A KR20210028180A KR20210114340A KR 20210114340 A KR20210114340 A KR 20210114340A KR 1020210028180 A KR1020210028180 A KR 1020210028180A KR 20210028180 A KR20210028180 A KR 20210028180A KR 20210114340 A KR20210114340 A KR 20210114340A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- film thickness
- substrate
- film
- light
- measurement
- Prior art date
Links
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
Abstract
Description
본 개시는, 막 두께 측정 장치 및 막 두께 측정 방법, 그리고 성막 시스템 및 성막 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a film thickness measuring apparatus and a film thickness measuring method, and a film forming system and a film forming method.
예컨대, MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)과 같은 디바이스는, 아주 얇은 막을 다수 적층하여 제조된다. 이러한 적층막을 성막하는 시스템으로는, 복수의 처리 모듈을 진공 반송실에 접속하여 각 막을 순차 성막하는 것이 알려져 있다(예컨대 특허문헌 1).For example, a device such as a magnetoresistive random access memory (MRAM) is manufactured by stacking a plurality of very thin films. As a system for forming such a laminated film into a film, it is known that a plurality of processing modules are connected to a vacuum transfer chamber to sequentially form each film (for example, Patent Document 1).
한편, 성막한 막이 원하는 막 두께를 갖고 있는지 여부를 확인하는 것이 요구되고 있고, 특허문헌 2, 3에는, 성막한 막을 인-시츄(in-situ)로 측정하는 기술이 개시되어 있다.On the other hand, it is required to confirm whether or not the formed film has a desired film thickness, and
본 개시는, 성막한 후의 아주 얇은 막의 막 두께를 인-시츄로 측정할 수 있는 막 두께 측정 장치 및 막 두께 측정 방법, 그리고 성막 시스템 및 성막 방법을 제공한다.The present disclosure provides a film thickness measuring apparatus and a film thickness measuring method capable of in-situ measurement of the film thickness of a very thin film after film formation, and a film forming system and film forming method.
본 개시의 일 양태에 따른 막 두께 측정 장치는, 기판에 막을 형성하는 처리 모듈과, 상기 처리 모듈에 기판을 반송(搬送)하는 반송 모듈을 갖는 성막 시스템에 있어서, 인-시츄로 기판에 형성된 막의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정 장치로서, 막이 형성된 기판을 배치하는 스테이지와, 상기 스테이지 상의 기판을 향해 막 두께 측정용 광을 출사하는 광출사부 및 상기 광이 상기 기판에서 반사된 반사광을 수광하는 수광 센서를 갖는 측정광 출사/검출 유닛과, 상기 광의 상기 기판 상에서의 조사점을 이동시키는 이동 기구와, 상기 수광 센서와 상기 기판 상의 상기 조사점 사이의 거리를 측정하는 거리계와, 상기 수광 센서와 상기 기판 상의 상기 조사점 사이의 거리를 조정하는 거리 조정 기구를 갖는다.A film thickness measuring apparatus according to an aspect of the present disclosure is a film forming system having a processing module for forming a film on a substrate, and a transfer module for conveying a substrate to the processing module, wherein the film formed on the substrate in-situ A film thickness measuring apparatus for measuring film thickness, comprising: a stage for arranging a substrate on which a film is formed; a light output unit for emitting light for film thickness measurement toward a substrate on the stage; a measuring light emitting/detecting unit having a light receiving sensor; a moving mechanism for moving the irradiation point of the light on the substrate; a rangefinder measuring a distance between the light receiving sensor and the irradiation point on the substrate; and the light receiving sensor; and a distance adjusting mechanism for adjusting the distance between the irradiation points on the substrate.
본 개시에 따르면, 성막한 후의 아주 얇은 막의 막 두께를 인-시츄로 측정할 수 있는 막 두께 측정 장치와 막 두께 측정 방법, 그리고 성막 시스템이 제공된다.According to the present disclosure, there is provided a film thickness measuring apparatus, a film thickness measuring method, and a film forming system capable of in-situ measuring the film thickness of a very thin film after forming a film.
도 1은 막 두께 측정 장치를 구비한 성막 시스템을 모식적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 막 두께 측정 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 3은 기판에 성막된 막의 막 두께 측정의 전(前) 단계의 절차를 설명한 도면이다.
도 4는 기판의 측정점의 Z 방향의 거리를 측정하는 절차를 설명한 도면이다.
도 5는 Z 방향 거리를 측정한 막 두께 측정 위치에 있어서 실제로 막 두께 측정을 행하는 절차를 설명한 도면이다.
도 6은 상대 작동 거리(수광 센서와 측정 대상물 사이의 거리의 변화량)와 측정 막 두께값의 관계를 나타낸 도면이다.
도 7은 막 두께 측정이 가능한 테스트 패드가 형성된 실제 웨이퍼를 나타낸 모식도이다.
도 8은 막 두께 측정 장치의 다른 예의 요부를 나타낸 부분 단면도이다.
도 9는 막 두께 측정 장치의 또 다른 예의 요부를 나타낸 부분 단면도이다.
도 10은 반송 모듈의 처리 모듈에 인접한 부분에 막 두께 측정 장치를 마련한 실시형태를 나타낸 단면도이다.
도 11은 모든 반송 모듈에 막 두께 측정 장치를 마련한 성막 시스템의 예를 모식적으로 나타낸 평면도이다.
도 12는 복수의 막 두께 측정 장치를 이용하는 경우에, 하나의 광원부로부터 각 막 두께 측정 장치의 측정광 출사/검출 유닛으로 분기되어 광을 공급하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 13은 2개의 반송 모듈 사이의 전달부에 막 두께 측정 장치를 마련한 실시형태를 나타낸 단면도이다.
도 14는 성막 시스템 1에 있어서, 복수의 막을 연속하여 성막하고, 각 막의 막 두께 측정을 행할 때의 시퀀스를 나타낸 흐름도이다.
도 15는 성막 시스템 1에 있어서, 복수의 막을 연속하여 성막하고, 각 막의 막 두께 측정을 행할 때의 시퀀스의 주요한 공정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 16은 막 두께 측정 장치를 반송 모듈에 배치하여, 도 14의 시퀀스를 행하는 경우의 공정을 설명하기 위한 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the top view which showed typically the film-forming system provided with the film thickness measuring apparatus.
2 is a cross-sectional view showing an example of a film thickness measuring device.
Fig. 3 is a view for explaining the procedure of the previous step of measuring the film thickness of the film formed on the substrate.
4 is a view for explaining a procedure for measuring a distance in a Z direction of a measurement point of a substrate.
5 is a view for explaining a procedure for actually performing film thickness measurement at the film thickness measurement position where the distance in the Z direction is measured.
Fig. 6 is a diagram showing the relationship between the relative working distance (the amount of change in the distance between the light receiving sensor and the measurement object) and the measured film thickness value.
7 is a schematic diagram illustrating an actual wafer on which a test pad capable of measuring a film thickness is formed.
Fig. 8 is a partial cross-sectional view showing an essential part of another example of the film thickness measuring apparatus.
Fig. 9 is a partial cross-sectional view showing the main part of another example of the film thickness measuring apparatus.
10 is a cross-sectional view showing an embodiment in which a film thickness measuring device is provided in a portion of the transport module adjacent to the processing module.
11 is a plan view schematically showing an example of a film forming system in which a film thickness measuring device is provided in all transport modules.
12 is a view showing a state in which light is supplied by branching from one light source unit to a measurement light output/detection unit of each film thickness measurement apparatus when a plurality of film thickness measurement apparatuses are used.
Fig. 13 is a cross-sectional view showing an embodiment in which a film thickness measuring device is provided in a transfer section between two transfer modules.
14 is a flowchart illustrating a sequence in which a plurality of films are continuously formed in the
15 is a cross-sectional view for explaining the main steps of the sequence in the
Fig. 16 is a cross-sectional view for explaining a process in the case where the film thickness measuring device is disposed on the transfer module and the sequence of Fig. 14 is performed.
이하, 첨부 도면을 참조하여 실시형태에 대해서 구체적으로 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment is concretely described with reference to an accompanying drawing.
<성막 시스템><Film forming system>
도 1은 막 두께 측정 장치를 구비한 성막 시스템을 모식적으로 나타낸 평면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the top view which showed typically the film-forming system provided with the film thickness measuring apparatus.
성막 시스템(1)은, 자성막의 성막을 포함하는 복수의 처리를 행하는 처리부(2)와, 복수의 기판을 유지하고, 처리부(2)에 대하여 기판을 반출/반입하는 반출/반입부(3)와, 제어부(4)를 갖는다. 기판은 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 반도체 웨이퍼(이하, 단순히 웨이퍼라고 기재함)이다.The
처리부(2)는, 기판(W)에 대하여 성막 처리 등을 행하는 복수(본 예에서는 8개)의 처리 모듈(PM1~PM8)과, 이들 복수의 처리 모듈(PM1~PM8)에 대하여 기판(W)을 순차 반송하는 복수의 반송 모듈(TM1~TM4)을 갖는 반송부(12)와, 성막한 막의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정 장치(35)를 갖는다.The
처리 모듈(PM1~PM8)은, 기판에 대하여 복수의 막을 성막하기 위한 것으로, 실제로 스퍼터링 등의 성막 처리를 행하는 것과, 세정 처리, 전처리, 냉각 처리 등을 행하는 것을 갖는다. 처리 모듈에 있어서는, 진공 중에서의 처리가 행해진다. 또한, 여기서는 처리 모듈이 8개인 예를 나타내었으나, 이것에 한정되지 않고 처리 모듈의 수는 처리에 따라 필요한 수로 설정하면 된다.The processing modules PM1 to PM8 are for forming a plurality of films on the substrate, and include those that actually perform film formation processing such as sputtering, and those that perform cleaning processing, pretreatment, cooling processing, and the like. In the processing module, processing in a vacuum is performed. In addition, although the example of eight processing modules is shown here, it is not limited to this, What is necessary is just to set the number of processing modules to a required number according to a process.
반송 모듈(TM1~TM4)은, 각각 진공으로 유지되는 평면 형상이 육각형인 용기(30a, 30b, 30c, 30d)와, 각 용기 내에 마련된 반송 기구(31a, 31b, 31c, 31d)를 갖는다. 반송 모듈(TM1~TM4)의 반송 기구 사이에는, 각각 반송 버퍼로서의 전달부(41, 42, 43)가 마련되어 있다. 반송 모듈(TM1~TM4)의 용기(30a, 30b, 30c, 30d)는 연통되어 있다.The conveying modules TM1 to TM4 have
반송부(12)는, 복수의 반송 모듈(TM1~TM4)이 도면 중 Y 방향으로 일렬로 배열되어 이루어지고, 8개의 처리 모듈(PM1~PM8)은, 개폐 가능한 게이트 밸브(G)를 통해 반송부(12)의 양측에 4개씩 접속되어 있다. 처리 모듈(PM1~PM8)의 게이트 밸브(G)는, 처리 모듈에 반송 모듈의 반송 기구가 액세스할 때에는 개방되고, 처리를 행하고 있을 때에는 폐쇄된다. 또한, 반송부(12)의 용기(30d)의 선단부에는, 막 두께 측정 장치(35)가 게이트 밸브(G3)를 통해 접속되어 있다.The
반출/반입부(3)는, 처리부(2)의 일단측에 접속되어 있다. 반출/반입부(3)는, 대기 반송실(EFEM)(21)과, 대기 반송실(21)에 접속된 3개의 로드 포트(22), 얼라이너 모듈(23), 그리고 2개의 로드록 모듈(LLM1 및 LLM2)과, 대기 반송실(21) 내에 마련된 반송 장치(24)를 갖는다.The carrying out/carrying-in
대기 반송실(21)은, 도면 중 X 방향을 길이 방향으로 하는 직방체형을 이루고 있다. 3개의 로드 포트(22)는, 대기 반송실(21)의 처리부(2)와는 반대쪽의 장변 벽부에 마련되어 있다. 각 로드 포트(22)는 배치대(25)와 반송구(26)를 가지며, 배치대(25)에 복수의 웨이퍼를 수용하는 웨이퍼 수용 용기인 FOUP(20)가 배치되고, 배치대(25) 상의 FOUP(20)는, 반송구(26)를 통해 대기 반송실(21)에 밀폐된 상태로 접속된다.The
얼라이너 모듈(23)은, 대기 반송실(21)의 한쪽 단변 벽부에 접속되어 있다. 얼라이너 모듈(23)에 있어서, 웨이퍼(W)의 얼라인먼트가 행해진다.The
2개의 로드록 모듈(LLM1 및 LLM2)은, 대기압인 대기 반송실(21)과 진공 분위기인 반송부(12) 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 가능하게 하기 위한 것으로, 대기압과 반송부(12)와 같은 정도의 진공 사이에서 압력 가변으로 되어 있다. 2개의 로드록 모듈(LLM1 및 LLM2)은 각각 2개의 반송구를 갖고 있고, 한쪽 반송구가 대기 반송실(21)의 처리부(2) 측의 장변 벽부에 게이트 밸브(G2)를 통해 접속되며, 다른 쪽의 반송구가 게이트 밸브(G1)를 통해 처리부(2)에 있어서의 반송부(12)의 용기(30a)에 접속되어 있다.The two load lock modules LLM1 and LLM2 are for enabling the transfer of the wafer W between the
로드록 모듈(LLM1)은 웨이퍼(W)를 반출/반입부(3)로부터 처리부(2)로 반송할 때에 이용되고, 로드록 모듈(LLM2)은 웨이퍼(W)를 처리부(2)로부터 반출/반입부(3)로 반송할 때에 이용된다. 또한, 로드록 모듈(LLM1 및 LLM2)로, 출(出)가스 처리 등의 처리를 행하도록 하여도 좋다.The load lock module LLM1 is used when transferring the wafer W from the unloading/
대기 반송실(21) 내의 반송 장치(24)는, 다관절 구조를 갖고 있고, 로드 포트(22) 상의 FOUP(20), 로드록 모듈(LLM1 및 LLM2)에 대한 웨이퍼(W)의 반송을 행한다. 구체적으로는, 반송 장치(24)는, 로드 포트(22)의 FOUP(20)로부터 미처리의 웨이퍼(W)를 꺼내어, 로드록 모듈(LLM1)로 웨이퍼(W)를 반송한다. 또한, 반송 장치(24)는, 처리부(2)로부터 로드록 모듈(LLM2)로 반송된 처리 후의 웨이퍼(W)를 수취하여, 로드 포트(22)의 FOUP(20)에 웨이퍼(W)를 반송한다. 또한, 도 1에서는, 반송 장치(24)의 웨이퍼(W)를 수취하는 픽이 1개인 예를 나타내고 있지만, 픽이 2개여도 좋다.The
상기 처리부(2)에 있어서는, 반송부(12)의 한쪽 측에, 로드록 모듈(LLM1) 측에서부터 차례로 처리 모듈(PM1, PM3, PM5, PM7)이 배치되고, 반송부(12)의 다른 쪽 측에, 로드록 모듈(LLM2) 측에서부터 차례로 처리 모듈(PM2, PM4, PM6, PM8)이 배치되어 있다. 또한, 반송부(12)에 있어서는, 로드록 모듈(LLM1 및 LLM2) 측에서부터 차례로 반송 모듈(TM1, TM2, TM3, TM4)이 배치되어 있다.In the
반송 모듈(TM1)의 반송 기구(31a)는, 로드록 모듈(LLM1 및 LLM2), 처리 모듈(PM1 및 PM2), 전달부(41)에 액세스 가능하다. 반송 모듈(TM2)의 반송 기구(31b)는, 처리 모듈(PM1, PM2, PM3, 및 PM4), 그리고 전달부(41 및 42)에 액세스 가능하다. 반송 모듈(TM3)의 반송 기구(31c)는, 처리 모듈(PM3, PM4, PM5, 및 PM6), 그리고 전달부(42 및 43)에 액세스 가능하다. 반송 모듈(TM4)의 반송 기구(31d)는, 처리 모듈(PM5, PM6, PM7, 및 PM8), 전달부(43), 그리고 막 두께 측정 장치(35)에 액세스 가능하다.The
막 두께 측정 장치(35)는, 어떤 처리 모듈로 성막된 막의 막 두께, 및 적층된 후의 적층막의 막 두께를 인-시츄로 측정하는 것이다. 또한, 막 두께 측정 장치(35)의 위치는 본 예의 위치에 한정되지 않는다. 또한, 막 두께 측정 장치(35)의 수는 복수여도 좋다. 막 두께 측정 장치(35)의 상세한 내용에 대해서는 후술한다.The film
반송 장치(24), 및 반송부(12)의 반송 모듈(TM1~TM4)이 이와 같이 구성되어 있음으로써, FOUP(20)로부터 꺼내진 기판(W)은, 처리부(2)에 있어서, 처리 모듈(PM1, PM3, PM5, PM7, PM8, PM6, PM4, PM2) 순으로 대략 U자형의 경로를 따라 한 방향으로 시리얼로 반송되어 각 처리 모듈에서 처리되어, FOUP(20)로 되돌려진다.Since the
제어부(4)는, 성막 시스템(1)의 각 구성부, 예컨대, 반송 모듈(TM1~TM4)[반송 기구(31a~31d)], 및 반송 장치(24), 처리 모듈(PM1~PM8), 로드록 모듈(LLM1 및 LLM2), 반송부(12), 게이트 밸브(G, G1, G2, G3), 막 두께 측정 장치(35) 등을 제어한다. 제어부(4)는, 컴퓨터로 이루어져 있고, CPU를 갖는 주제어부와, 입력 장치와, 출력 장치와, 표시 장치와, 기억 장치를 구비하고 있다. 기억 장치에는, 처리 레시피가 기억된 기억 매체가 마련되어 있다. 주제어부는, 기억 매체로부터 호출된 처리 레시피에 기초하여 성막 시스템(1)에 소정의 동작을 실행시킨다.The
이와 같이 구성되는 성막 시스템(1)에 있어서는, 우선, 반송 장치(24)에 의해 로드 포트(22) 상의 FOUP(20)로부터 기판(W)이 꺼내어져, 얼라이너 모듈(23)로 반송된다. 얼라이너 모듈(23)로 웨이퍼(W)가 얼라인먼트된 후, 기판(W)은 반송 장치(24)에 의해 꺼내어져, 로드록 모듈(LLM1)에 반송된다. 이때 로드록 모듈(LLM1)은 대기압이며, 기판(W)을 수취한 후, 진공 배기된다.In the film-forming
그 후, 반송부(12)에 있어서의 반송 모듈(TM1)의 반송 기구(31a)에 의해, 기판(W)이 로드록 모듈(LLM1) 내에서 꺼내어진다. 꺼내어진 기판(W)은, 반송 기구(31a)에 의해 처리 모듈(PM1)로 반송되어, 처리 모듈(PM1)에서 미리 정해진 처리가 행해진다.Then, the board|substrate W is taken out in the load-lock module LLM1 by the
처리 모듈(PM1)에서의 처리가 종료된 후, 처리 모듈(PM1)의 반출측 게이트 밸브(G)를 개방하여, 반송 모듈(TM2)의 반송 기구(31b)에 의해 기판(W)을 반출한다. 반출된 기판(W)은, 반송 기구(31b)에 의해 처리 모듈(PM3)로 반송되어, 처리 모듈(PM3)에서 미리 정해진 처리가 행해진다.After the processing in the processing module PM1 is finished, the unloading-side gate valve G of the processing module PM1 is opened, and the substrate W is unloaded by the conveying
처리 모듈(PM3)에서의 처리가 종료된 후, 처리 모듈(PM3)의 반출측 게이트 밸브(G)를 개방하여, 반송 모듈(TM3)의 반송 기구(31c)에 의해 기판(W)을 반출한다. 반출된 기판(W)은, 반송 기구(31c)에 의해 처리 모듈(PM5)로 반송되어, 처리 모듈(PM5)에서 미리 정해진 처리가 행해진다.After the processing in the processing module PM3 is finished, the unloading-side gate valve G of the processing module PM3 is opened, and the substrate W is unloaded by the conveying
처리 모듈(PM5)에서의 처리가 종료된 후, 처리 모듈(PM5)의 반출측 게이트 밸브(G)를 개방하여, 반송 모듈(TM4)의 반송 기구(31d)에 의해 기판(W)을 반출한다. 반출된 기판(W)은, 반송 기구(31d)에 의해 처리 모듈(PM7)로 반송되어, 처리 모듈(PM7)에서 미리 정해진 처리가 행해진다.After the processing in the processing module PM5 is finished, the unloading-side gate valve G of the processing module PM5 is opened, and the substrate W is unloaded by the conveying
처리 모듈(PM7)에서의 처리가 종료된 후, 처리 모듈(PM7)의 게이트 밸브(G)를 개방하여, 반송 모듈(TM4)의 반송 기구(31d)에 의해 기판(W)을 반출한다. 반출된 기판(W)은, 반송 기구(31d)에 의해 처리 모듈(PM8)로 반송되어, 처리 모듈(PM8)에서 미리 정해진 처리가 행해진다.After the processing in the processing module PM7 is finished, the gate valve G of the processing module PM7 is opened, and the substrate W is unloaded by the
그 후, 기판(W)은, 반송 모듈(TM3, TM2, TM1)의 반송 기구(31c, 31b, 31a)에 의해, 순차, 처리 모듈(PM6, PM4, PM2)로 반송되고, 이들에 있어서 미리 정해진 처리가 행해진다.Thereafter, the substrate W is sequentially transferred to the processing modules PM6, PM4, PM2 by the
처리 모듈(PM2)에서의 처리가 종료된 후, 기판(W)은, 반송 기구(31a)에 의해 로드록 모듈(LLM2)로 반송된다. 이때 로드록 모듈(LLM2)은 진공이며, 웨이퍼(W)를 수취한 후, 대기 개방된다. 그 후, 로드록 모듈(LLM2) 내의 기판(W)은, 반송 장치(24)에 의해 로드 포트(22)의 FOUP(20) 내에 반송된다.After the processing in the processing module PM2 is finished, the substrate W is conveyed to the load lock module LLM2 by the conveying
이상에 의해, 기판(W)을 복수의 처리 모듈에 대하여 순차 시리얼로 U자형으로 반송하여 일련의 성막 처리를 행할 수 있다.As described above, a series of film forming processes can be performed by sequentially conveying the substrate W in a U-shape to a plurality of processing modules.
이러한 일련의 성막 처리의 과정에서, 어떤 막이 성막된 후, 그 막의 막 두께를 측정할 필요가 있는 경우에는, 막이 형성된 기판(W)을 막 두께 측정 장치(35)로 반송하여, 막 두께의 측정을 행한다. 이때에는, 성막 후의 처리 모듈로부터 대응하는 반송 모듈의 반송 기구에 의해 기판(W)을 반출하고, 필요에 따라 1 또는 2 이상의 반송 기구로 옮긴 후, 반송 기구(31d)에 의해 막 두께 측정 장치(35)로 반송한다. 막 두께의 측정은, 개개의 성막을 위한 처리 모듈로 성막 처리가 행해질 때마다 행하여도 좋고, 몇 개의 처리 모듈로 성막 처리가 행해진 후에 행하여도 좋으며, 모든 막이 성막된 후에 행해져도 좋다.In the course of this series of film forming processes, after a certain film is formed, when it is necessary to measure the film thickness of the film, the film-formed substrate W is conveyed to the film
<막 두께 측정 장치><Film thickness measuring device>
다음에, 막 두께 측정 장치에 대해서 상세히 설명한다.Next, the film thickness measuring apparatus will be described in detail.
도 2는 막 두께 측정 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 예의 막 두께 측정 장치(35)는, 챔버(101)를 갖고 있다. 챔버(101) 내에는, 기판(W)이 배치되어 회전 및 승강 가능한 스테이지(102)가 마련되어 있다. 스테이지(102)의 바닥면의 중앙에는 축(103)이 접속되어 있다. 축(103)은 챔버(101)의 바닥벽(101c)에 형성된 관통 구멍(108)을 통해 챔버(101)의 아래쪽으로 연장되어 있고, 회전 기구(104)에 접속되어 있다. 회전 기구(104)에 의해 축(103)을 통해 스테이지(102)가 회전되도록 되어 있다. 또한, 회전 기구(104)는 승강판(105)에 부착되어 있고, 승강판(105)에는 승강 기구(106)가 접속되어 있다. 승강 기구(106)는, 예컨대 압전 액추에이터로 구성되고, 승강판(105) 및 축(103)을 통해 스테이지(102)의 높이 위치를 미세 조정 가능하게 되어 있다. 바닥벽(101c)과 승강판(105) 사이에는, 축(103)을 둘러싸도록 신축 가능한 벨로우즈(107)가 기밀하게 마련되어 있다.2 is a cross-sectional view showing an example of a film thickness measuring device. As shown in FIG. 2 , the film
챔버(101)의 바닥벽(101c)에는, 배기구(110)가 형성되어 있고, 배기구(110)에는 배기관(111)이 접속되어 있고, 배기관(111)에는, 압력 제어 밸브나 진공 펌프를 갖는 배기 기구(112)가 접속되어 있다. 배기 기구(112)를 작동시킴으로써, 챔버(101) 내부가 원하는 진공 상태로 된다.An
챔버(101)의 측벽(101a)에는 기판 반입/반출구(113)가 마련되어 있고, 기판 반입/반출구(113)는 전술한 게이트 밸브(G3)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다.The
챔버(101)의 천벽(리드)(101b)에는, 기판(W)의 직경 방향으로 연장되는 가늘고 긴 투공(透孔; 114)이 형성되어 있다. 투공(114)은 후술하는 막 두께 측정용 광 및 거리 측정용 레이저가 투과하는, 예컨대 석영제의 투광 부재(130)에 의해 덮여 있다. 투광 부재(130)와 천벽(101b) 사이는, 시일링(131)으로 밀폐되어 있다.In the ceiling wall (lead) 101b of the
스테이지(102)의 상면에는 오목부(121)가 형성되어 있고, 오목부(121) 내에는 레퍼런스 부재(120)가 배치되어 있다. 레퍼런스 부재(120)는, 기판(W)의 베이스부(기체)와 동일한 재료, 예컨대 기판(W)이 실리콘 웨이퍼인 경우는, 실리콘으로 구성되어 있고, 광원의 출력 광량의 측정에 이용된다. 또한, 막 두께 측정의 기준으로서도 이용된다. 또한, 스테이지(102)에는, 기판 반송용 승강핀(도시 생략)이 스테이지(102)의 표면에 대하여 돌몰 가능하게 마련되어 있다. 또한, 스테이지(102)에는, 기판(W)에 대하여 가열 처리를 행하는 히터가 마련되어 있어도 좋다.A
챔버(101)의 투공(114)에 대응하는 위치의 위쪽의 대기 분위기 영역에는, 광출사·수광 어셈블리(140)가 마련되어 있다. 광출사·수광 어셈블리(140)는, 본체부(141)와, 측정광 출사/검출 유닛(142)과, 거리 측정용 레이저 출사/검출 유닛(143)을 갖는다. 측정광 출사/검출 유닛(142)과 거리 측정용 레이저 출사/검출 유닛(143)은 인접한 상태로 본체부(141)에 부착되어 있다. 챔버(101)의 위쪽에는, 본체부(141)를 가이드하는 선형 가이드(133)가 지지 부재(134)에 의해 챔버(101)의 천벽(101b)에 지지된 상태로 수평으로 배치되어 있다.In the atmospheric atmosphere region above the position corresponding to the through
본체부(141)는, 선형 가이드(133)에 가이드되는 슬라이더로서 구성되며, 본체부(141)는 구동 모터(144)에 의해 구동된다. 이것에 의해, 측정광 출사/검출 유닛(142) 및 거리 측정용 레이저 출사/검출 유닛(143)을 갖는 광출사·수광 어셈블리(140) 전체가 선형 가이드(133)를 따라 수평으로 주사되도록 구성되어 있다. 그리고, 측정광 출사/검출 유닛(142)으로부터 출사되는 광 및 거리 측정용 레이저 출사/검출 유닛(143)으로부터 출사되는 레이저광은, 투광 부재(130) 및 투공(114)을 통해 기판(W) 상에 조사되고, 조사점은 직경 방향(R 방향)으로 주사 가능하게 되어 있다. 또한, 회전 기구(104)에 의해 스테이지(102) 상의 기판(W)이 회전함으로써, 측정광 출사/검출 유닛(142)으로부터 출사되는 광 및 거리 측정용 레이저 출사/검출 유닛(143)으로부터 출사되는 레이저광의 조사점은, 기판(W) 상에서 둘레 방향(Θ 방향)으로 주사 가능하게 되어 있다. 즉, 구동 모터(144) 및 회전 기구(104)는, 측정광 출사/검출 유닛(142)으로부터 출사되는 광 및 거리 측정용 레이저 출사/검출 유닛(143)으로부터 출사되는 레이저광의 기판 상에서의 조사점을 이동시키는 이동 기구로서 기능한다.The
측정광 출사/검출 유닛(142)은, 막 두께 측정용 광(L1)을 기판(W)을 향해 출사하는 광출사부와, 출사된 광의 반사광을 검출하는 수광 센서를 갖는다. 광출사부에는, 광원부(145)로부터 광 파이버(146)를 통해 광이 유도된다. 광원부(145)는, 광원, 광원으로부터의 광을 증폭하는 증폭기, 광학계, 센서 등을 갖는다. 광원으로는, 파장이 800 ㎚ 이하 정도인 단파장의 브로드광을 발광하는 램프 광원을 이용할 수 있다. 이러한 광원을 이용하여 분광 간섭법에 의해 막 두께 측정이 행해진다. 이것에 의해, 막 두께 10 ㎚ 이하, 나아가서는 1 ㎚ 이하의 극박막의 막 두께 측정을 행할 수 있다. 수광 센서는, 광출사부로부터 출사되어 기판(W)에서 반사된 반사광을 수광한다. 수광 센서로 검출된 검출 신호는 막 두께 계측부(147)로 보내져, 기판(W) 상의 막의 막 두께가 계측된다. 측정광 출사/검출 유닛(142), 광원부(145), 광 파이버(146), 및 막 두께 계측부(147)에 의해, 막 두께 측정부가 구성된다.The measurement light output/
거리 측정용 레이저 출사/검출 유닛(143)은, 거리 측정용 레이저(L2)를 아래쪽[스테이지(102)]를 향해 출사하는 레이저 출사부와, 레이저의 반사광을 수광하는 거리 측정용 수광 센서를 갖는다. 레이저 출사부에는, 레이저 광원부(148)로부터 광 파이버(149)를 통해 레이저광이 유도된다. 거리 측정용 수광 센서로 검출된 검출 신호는 거리 계측부(150)로 보내져, 측정광 출사/검출 유닛(142)의 수광 센서와 기판(W)과의 거리(d)가 계측된다. 거리 측정용 레이저 출사/검출 유닛(143), 레이저 광원부(148), 광 파이버(149), 및 거리 계측부(150)에 의해, 레이저 거리계가 구성된다.The laser emission/
챔버(101)의 위쪽에는, 광출사·수광 어셈블리(140)를 냉각시키기 위한 냉각팬(160)이 마련되어 있다. 냉각팬(160)은, 특히 스테이지(102)가 히터에 의해 가열되는 경우에 유효하다.A cooling
또한, 측정광 출사/검출 유닛(142) 및 거리 측정용 레이저 출사/검출 유닛(143)의 광로에는 커버를 마련하여도 좋다. 커버를 마련함으로써 광누설에 의한 센서 등에 미치는 악영향을 방지할 수 있다.In addition, a cover may be provided in the optical path of the measurement light emission/
다음에, 이와 같이 구성되는 막 두께 측정 장치(35)에 있어서의 측정 절차에 대해서 도 3~도 5에 기초하여 설명한다.Next, the measurement procedure in the film
도 3은 기판(W)에 성막된 막의 막 두께 측정의 전 단계의 절차를 설명한 도면이다. 우선, (a)에 도시된 바와 같이, 막 두께 측정 장치(35)를 스탠바이 상태로 한다. 이때, 챔버(101) 내를 배기 기구(112)에 의해 반송부(12)의 용기(30a, 30b, 30c, 30d)와 같은 정도의 진공 압력으로 유지하고, 막 두께 측정부[측정광 출사/검출 유닛(142)] 및 레이저 거리계[거리 측정용 레이저 출사/검출 유닛(143)]를 온-상태로 한다. 계속해서, (b)에 도시된 바와 같이, 스테이지(102)를 상승시켜 레퍼런스 부재(120)의 표면을 측정면에 일치시키고, (c)에 도시된 바와 같이, 광원부(145)의 광원으로부터 측정광 출사/검출 유닛(142)을 통해, 막 두께 측정용 광을 레퍼런스 부재(120)에 조사하여 레퍼런스 측정을 행한다. 이때, 레퍼런스 부재(120)에 광원부(145)의 광원으로부터의 광을 조사함으로써, 광원의 출력 광량을 측정하여, 광원 출력이 기준 내인지 여부를 확인한다. 출력값이 기준보다 낮은 경우는, 광원의 열화가 고려되기 때문에, 예컨대 막 두께 측정 장치(35)로부터 알람을 발생시켜, 측정을 정지하고, 사용자에 대하여 광원(램프)의 교환을 재촉하도록 한다. 또한, 이 레퍼런스 측정에 의해, 막 두께 측정을 위한 기준이 되는 데이터를 취득할 수 있다. 계속해서, (d)에 도시된 바와 같이, 스테이지(102)를 기판 반입 위치로 하강시켜, 챔버(101) 내에 기판(W)을 반입하여, 스테이지에 배치한다[(e), (f) 참조].3 is a view for explaining the procedure of the previous step of measuring the film thickness of the film formed on the substrate W. As shown in FIG. First, as shown in (a), the film
다음에, 기판(W)의 측정점의 Z 방향의 거리를 측정한다. 도 4는 기판(W)의 측정점의 Z 방향의 거리를 측정하는 절차를 설명한 도면이다.Next, the distance in the Z direction of the measurement point of the substrate W is measured. 4 is a view for explaining a procedure for measuring the distance in the Z direction of the measurement point of the substrate (W).
우선, (a)에 도시된 바와 같이 기판(W)의 기준 위치를 측정한다. 예컨대, 기판(W)이 웨이퍼인 경우에, 노치 위치 맞춤을 행한다. 계속해서, (b)에 도시된 바와 같이, 기판(W)의 표면의 높이 위치를 측정면으로 이동시킨다. 이때의 위치 맞춤은, 기판(W)의 특정 위치에서 행한다. 계속해서, (c)에 도시된 바와 같이, 거리 측정용 레이저 출사/검출 유닛(143)에 의해, 기판(W) 상의 복수의 막 두께 측정 위치에 대해서 기판(W)까지의 거리, 즉 측정광 출사/검출 유닛(142)의 수광 센서와 기판(W) 상의 조사점과의 거리(Z 방향 거리)를 측정한다. 이때, 구동 모터(144)에 의해 거리 측정용 레이저 출사/검출 유닛(143)의 R 방향 위치(R 좌표) 및 회전 기구(104)에 의해 기판(W)의 Θ 방향 위치(Θ 좌표)를 조정하여, 복수의 막 두께 측정 위치에 순차 거리 측정용 레이저가 조사되도록 한다.First, as shown in (a), the reference position of the substrate W is measured. For example, when the substrate W is a wafer, notch alignment is performed. Subsequently, as shown in (b), the height position of the surface of the substrate W is moved to the measurement surface. The alignment at this time is performed at a specific position of the substrate W. Subsequently, as shown in (c), by the laser emission/
다음에, Z 방향 거리를 측정한 막 두께 측정 위치에 있어서 실제로 막 두께 측정을 행한다. 도 5는 Z 방향 거리를 측정한 막 두께 측정 위치에 있어서 실제로 막 두께 측정을 행하는 절차를 설명한 도면이다.Next, the film thickness measurement is actually performed at the film thickness measurement position where the distance in the Z direction is measured. 5 is a view for explaining a procedure for actually performing film thickness measurement at the film thickness measurement position where the distance in the Z direction is measured.
우선, (a)에 도시된 바와 같이, 구동 모터(144)에 의해 측정광 출사/검출 유닛(142)의 위치를 조정하고, 회전 기구(104)에 의해 기판(W)의 각도를 조정한다. 이것에 의해, 측정광 출사/검출 유닛(142)으로부터 기판(W)으로 광이 조사되는 조사점의 R-Θ 좌표가 복수의 막 두께 측정 위치 중 어느 하나가 되도록 조정한다. 계속해서, (b)에 도시된 바와 같이, 레이저 거리계[거리 측정용 레이저 출사/검출 유닛(143)]에 의한 수광 센서와 조사점(막 두께 측정 위치) 사이의 거리(Z 방향 거리)의 측정 결과에 기초하여, Z 방향 거리를 승강 기구(106)에 의해 보정한다. 계속해서, (c)에 도시된 바와 같이, 막 두께 측정부[측정광 출사/검출 유닛(142)]의 광출사부로부터 광을 기판 상에 조사하고, 조사점(막 두께 측정 위치)으로부터의 반사광을 수광 센서에 의해 검출하여, 상기 막 두께 측정 위치에 있어서의 막의 막 두께를 측정한다. 계속해서, (d)에 도시된 바와 같이, 동일하게 하여, 측정광 출사/검출 유닛(142)으로부터 기판(W)에 대한 광의 조사점의 R-Θ 좌표를 다른 복수의 막 두께 측정 위치로 순차 조정하고, 막 두께 측정 위치의 Z 방향 거리를 순차 보정하여, 다른 복수의 막 두께 측정 위치의 막 두께 측정을 행한다. 모든 측정점의 막 두께 측정이 종료되면, (e)에 도시된 바와 같이, 기판(W)을 반출한다.First, as shown in (a), the position of the measurement light output/
성막 시스템(1)은, 복수의 아주 얇은 막을 성막하여 적층막을 형성하는 용도, 예컨대 MRAM에 이용하는 적층막을 형성하는 용도로 이용된다. 이때, 1층의 막 두께가 10 ㎚ 이하, 나아가서는 1 ㎚ 이하로 아주 얇은 막이다. 막 두께 측정 장치(35)는, 이러한 성막 시스템(1)으로 성막된 아주 얇은 막의 막 두께를 인-시츄로 측정하는 것이며, 단파장의 브로드광을 이용하여 분광 간섭법에 의해 막 두께를 측정함으로써, 고정밀도의 막 두께 측정이 가능하다.The
그러나, 인-시츄에서의 막 두께 측정에 필요로 되는, 10 ㎚ 이하, 나아가서는 1 ㎚ 이하로 아주 얇은 막의 막 두께 측정에 있어서는, 측정 대상물인 기판(W)의 휨 등에 의한 높이 방향(Z 방향)의 변위가 막 두께 측정 정밀도에 영향을 주는 것이 판명되었다. 즉, 기판(W)에 Z 방향의 변위가 생기면, 수광 센서와 기판(W) 상의 막 두께 측정 위치 사이의 거리가 변화되고, 그것에 의해 측정 막 두께에 오차가 생기는 것이 판명되었다.However, in the film thickness measurement of a very thin film of 10 nm or less, further 1 nm or less, which is required for in-situ film thickness measurement, the height direction (Z direction) due to the bending of the substrate W as the measurement object. ) was found to affect the film thickness measurement precision. That is, when displacement in the Z direction occurred in the substrate W, it was found that the distance between the light receiving sensor and the film thickness measurement position on the substrate W was changed, thereby causing an error in the measured film thickness.
도 6은 상대 작동 거리(수광 센서와 측정 대상물 사이의 거리의 변화량)와 측정 막 두께값의 관계를 나타낸 도면이다. 이 도면으로부터, 측정 막 두께는 수광 센서와 측정 대상물 사이의 거리에 의존하고, 이 거리가 1 ㎜ 변화되면, 측정 막 두께에 0.2 ㎚의 오차가 생기는 것을 알 수 있다. 따라서, 10 ㎚ 이하, 나아가서는 1 ㎚ 이하의 막 두께 측정이 필요한 경우에는, 이러한 오차는 허용할 수 없는 것으로 될 수 있다.Fig. 6 is a diagram showing the relationship between the relative working distance (the amount of change in the distance between the light receiving sensor and the measurement object) and the measured film thickness value. From this figure, it can be seen that the measurement film thickness depends on the distance between the light receiving sensor and the measurement object, and when this distance is changed by 1 mm, an error of 0.2 nm occurs in the measurement film thickness. Therefore, when a film thickness measurement of 10 nm or less, further 1 nm or less is required, such an error may become unacceptable.
그래서, 본 예에서는, 레이저 거리계[거리 측정용 레이저 출사/검출 유닛(143)]에 의해, 수광 센서와 기판(W)의 막 두께 측정 위치 사이의 거리(Z 방향 거리)를 고정밀도로 측정하고, 그 거리를 승강 기구(106)에 의해 보정할 수 있도록 하였다. 이것에 의해, 기판(W)에 휨 등의 Z 방향 변위가 생겨도 막 두께 측정의 정밀도 저하가 생기지 않고, 인-시츄에서의 막 두께 측정에 요구되는 10 ㎚ 이하, 나아가서는 1 ㎚ 이하라고 하는 아주 얇은 막의 막 두께를 고정밀도로 측정할 수 있다.Therefore, in this example, the distance (Z direction distance) between the light receiving sensor and the film thickness measurement position of the substrate W is measured with high precision by a laser rangefinder (laser emission/
또한, 본 예에서는, 측정광 출사/검출 유닛(142)을 R 방향으로 이동시키고, 기판(W)을 Θ 방향으로 회전시킴으로써, 신속하게 기판(W) 상의 임의의 위치에 막 두께 측정용 광을 조사할 수 있다. 이것에 의해, 인-시츄에서의 막 두께 측정에 대응한 신속한 막 두께 측정을 실현할 수 있다.Further, in this example, by moving the measurement light emitting/detecting
기판(W)으로서 이용되는 실제 웨이퍼에는, 도 7에 도시된 바와 같이, 임의의 위치에 막 두께 측정이 가능한 테스트 패드가 형성되어 있다. 테스트 패드에는 디바이스가 형성되어 있지 않기 때문에, 용이하게 막 두께 측정할 수 있다. 복수 지점의 테스트 패드에 의한 막 두께를 측정하는 경우에도, 전술한 바와 같이, 광조사 위치의 변경을 신속하게 행할 수 있기 때문에, 단시간에 막 두께 측정을 완료할 수 있다. 또한, 테스트 패드의 위치의 좌표는 웨이퍼의 종류에 따라 미리 기억되어 있고, 기억된 정보에 기초하여, 전술한 바와 같이, 광출사·광어셈블리(140)의 R 방향의 이동과, 스테이지(102)의 회전(Θ 방향 이동)에 의해 광조사 위치를 신속하게 설정할 수 있다.In an actual wafer used as the substrate W, as shown in FIG. 7, a test pad capable of measuring a film thickness is formed at an arbitrary position. Since a device is not formed on the test pad, the film thickness can be easily measured. Even in the case of measuring the film thickness with the test pad at a plurality of points, as described above, since the light irradiation position can be changed quickly, the film thickness measurement can be completed in a short time. In addition, the coordinates of the position of the test pad are stored in advance according to the type of wafer, and based on the stored information, as described above, the R-direction movement of the light emitting/
광간섭법으로 막 두께를 측정하는 경우, 성막된 막의 막 두께는 하지(下地)의 광학 상수에 의해 변화된다. 이 때문에, 전술한 바와 같이 테스트 패드에 의한 막 두께 측정을 행하지만, 하지의 광학 상수를 알면, 실제 패턴에 의한 막의 막 두께를 측정할 수 있어, 보다 고정밀도로 막 두께 측정을 행할 수 있다. 실제 패턴에서는, 다수의 막이 적층되지만, 10층 정도까지 고정밀도로 측정할 수 있다.In the case of measuring the film thickness by the optical interference method, the film thickness of the formed film is changed by the optical constant of the underlying substrate. For this reason, although the film thickness measurement by the test pad is performed as mentioned above, if the optical constant of the underlying material is known, the film thickness of the film by an actual pattern can be measured, and the film thickness measurement can be performed more accurately. In an actual pattern, many films are laminated, but measurements can be made with high precision up to about 10 layers.
또한, 레퍼런스 부재(120)를 스테이지(102)에 마련하고, 레이저 거리계[거리 측정용 레이저 출사/검출 유닛(143)]로 높이 조정하여 레퍼런스 측정을 행할 수 있기 때문에, 레퍼런스용 기판을 이용할 필요가 없다. 이 점도 인-시츄의 막 두께 측정에 있어서 유리하다.In addition, since the
상기 특허문헌 2, 3에는, 복수의 처리 모듈을 갖는 성막 시스템에 있어서, 막 두께를 측정하는 모듈을 접속하여 인-시츄로 막 두께를 측정하는 기술이 기재되어 있다. 그러나, 이들 기술은, 레이저를 이용하여 막 두께를 측정하는 것으로, MRAM과 같은 10 ㎚ 이하, 나아가서는 1 ㎚ 이하와 같은 아주 얇은 막의 막 두께 측정은 상정되고 있지 않다. 따라서, 종래, MRAM용 막의 막 두께 측정은, 적층막을 성막한 후의 기판을 성막 시스템으로부터 반출한 후에 행하지 않을 수 없었다.
이에 반하여, 본 예의 막 두께 측정 장치에서는, 10 ㎚ 이하, 나아가서는 1 ㎚ 이하와 같은 아주 얇은 막의 막 두께 측정을 성막 시스템 내에서 인-시츄로 행할 수 있다.On the other hand, in the film thickness measuring apparatus of this example, the film thickness measurement of a very thin film, such as 10 nm or less, further 1 nm or less, can be performed in-situ in the film forming system.
다음에, 막 두께 측정 장치의 다른 예에 대해서 설명한다.Next, another example of a film thickness measuring apparatus is demonstrated.
도 8은 막 두께 측정 장치의 다른 예의 요부를 나타낸 단면도이다.Fig. 8 is a cross-sectional view showing a main part of another example of the film thickness measuring device.
본 예의 막 두께 측정 장치(35a)에 있어서는, 기판(W) 상의 막 두께 측정용 광을 조사하는 위치의 수평 방향(R 방향)의 위치 조정을 행하는 기구가 도 2의 막 두께 측정 장치(35)와 상이하다. 또한, 도 8에 있어서, 도 2와 같은 것에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.In the film
도 8에 도시된 바와 같이, 막 두께 측정 장치(35a)는, 스테이지(102)를 수평 방향으로 이동 가능한 수평 구동 기구(180)를 갖고 있고, 스테이지(102)는, 회전·승강 이외에 수평 방향(R 방향)의 이동도 가능하게 되어 있다. 본 예에서는, 회전 기구 및 승강 기구는 케이스(185) 내에 수용되고, 스테이지(102)는 케이스(185)와 함께 수평 이동 가능하게 되어 있다. 수평 구동 기구(180)는, 스테이지(102)를 케이스(185)와 함께 슬라이더(도시 생략)를 통해 수평 방향으로 가이드하는 가이드 레일(181)과, 스테이지(102)를 케이스(185)와 함께 수평 방향으로 구동하기 위한 구동부(182)를 갖고 있다. 본 예에서는, 구동부(182)는, 회전 모터(183)를 갖는 볼나사 기구로 구성되어 있다. 즉, 본 예에서는, 구동부(182)는, 가이드 레일(181)과 평행하게 수평으로 연장되고 케이스(185)에 나사 결합된 볼나사(도시 생략)를 갖는다. 그리고, 회전 모터(183)로 볼나사를 회전시킴으로써, 케이스(185)를 슬라이더를 통해 가이드 레일(181)을 따라 수평 이동시킴으로써 스테이지(102)를 수평 이동시킨다. 챔버(101)와 케이스(185) 사이는 벨로우즈 등의 차폐 기구(도시 생략)에 의해 챔버(101) 내부가 대기 분위기와 차폐되도록 되어 있다.As shown in FIG. 8 , the film
또한, 수평 구동 기구(180)는, 스테이지(102)를 수평 이동 가능하면 볼나사 기구를 이용하는 것에 한정되지 않는다. 예컨대, 슬라이더 등에 마련된 모터에 의해, 케이스(185)를 가이드 레일(181)을 따라 자주(自走)시키는 것이어도 좋다.In addition, the
광출사·수광 어셈블리(140)는, 상기 예의 막 두께 측정 장치(35)와는 달리 챔버(101)의 상벽에 고정되어 있다.The light emitting/receiving
이상과 같이 구성되는 막 두께 측정 장치(35a)에서는, 막 두께 측정 장치(35)와 같이 광출사·수광 어셈블리(140)를 수평 방향(R 방향)으로 이동시키는 대신에, 수평 구동 기구(180)에 의해 스테이지(120)를 수평 방향(R 방향)으로 이동시켜 광조사 위치의 수평 방향(R 방향)의 조정을 행한다. 따라서, 상기 예의 막 두께 측정 장치(35)와 마찬가지로, 신속하게 기판(W) 상의 임의의 위치에 막 두께 측정용 광을 조사할 수 있다.In the film
또한, 본 예에서는, 광출사·수광 어셈블리(140)를 고정으로 하여, 스테이지(102)를 수평 방향(R 방향)으로 이동 가능하게 하였지만, 스테이지(102)와 광출사·수광 어셈블리(140) 양자 모두를 수평 방향(R 방향)으로 이동 가능하게 하여도 좋다.In addition, in this example, the light emitting/receiving
다음에, 막 두께 측정 장치의 또 다른 예에 대해서 설명한다.Next, another example of the film thickness measuring apparatus will be described.
도 9는 막 두께 측정 장치의 또 다른 예의 요부를 나타낸 단면도이다.Fig. 9 is a cross-sectional view showing a main part of another example of the film thickness measuring apparatus.
본 예의 막 두께 측정 장치(35b)에서는, 기판(W) 상의 막 두께 측정용 광을 조사하는 위치의 위치 조정을 행하는 기구가 도 2의 막 두께 측정 장치(35)와 상이하다. 또한, 도 9에 있어서, 도 2와 같은 것에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.In the film
도 9에 도시된 바와 같이, 막 두께 측정 장치(35b)는, 스테이지(102)를 수평면 내에서 임의로 이동 가능한 스테이지 이동 기구(190)를 갖고 있다. 본 예에서는, 스테이지 이동 기구(190)는, 구동부(191)와, 다관절 아암부(192)를 갖고 있다. 다관절 아암부(192)는, 복수의 아암이 회전 가능한 연결부로 연결된 구조로 되어 있고, 그 상단에 스테이지(102)가 지지되어 있어, 스테이지(102)를 수평면의 임의의 위치로 이동 가능하게 되어 있다. 구동부(191)는, 다관절 아암부(192)를 구동한다.As shown in FIG. 9 , the film
구동부(191)는 승강판(201)에 부착되어 있고, 승강판(201)에는 승강 기구(202)가 접속되어 있다. 승강 기구(202)는, 예컨대 압전 액추에이터로 구성되고, 승강판(201) 및 스테이지 이동 기구(190)를 통해 스테이지(102)의 높이 위치를 미세 조정 가능하게 되어 있다. 챔버(101)의 바닥벽과 승강판(201) 사이에는, 구동부(191)를 둘러싸도록 신축 가능한 벨로우즈(203)가 기밀하게 마련되어 있다.The driving
또한, 스테이지 이동 기구(190)는, 광출사·수광 어셈블리(140)의 광출사부로부터 출사되는 광이 기판(W)의 임의의 위치에 조사되도록 스테이지(102)를 수평면 내로 이동 가능하면 좋고, XY 스테이지 등의 다른 것이어도 좋다.In addition, the
광출사·수광 어셈블리(140)는, 상기 예의 막 두께 측정 장치(35)와는 달리 챔버(101)의 상벽에 고정되어 있다.The light emitting/receiving
이상과 같이 구성되는 막 두께 측정 장치(35b)에 있어서는, 스테이지 이동 기구(190)는 스테이지(102)를 수평면에서 임의로 이동 가능하다. 이 때문에, 스테이지 이동 기구(190)에 의해, 신속하게 기판(W) 상의 임의의 위치에 막 두께 측정용 광을 조사할 수 있다.In the film
또한, 본 예에 있어서도, 광출사·수광 어셈블리(140)를 수평 방향(R 방향)으로 이동 가능하게 하여도 좋다.Also in this example, the light emitting/receiving
<성막 시스템의 다른 실시형태><Another embodiment of the film-forming system>
도 10은 반송 모듈(TM1)의 처리 모듈(PM1)에 인접한 부분에 막 두께 측정 장치(35')를 마련한 실시형태를 나타낸 단면도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 반송 모듈(TM1)은, 용기(30a)와, 반송 기구(31a)와, 배기 기구(61)를 갖는다.10 is a cross-sectional view showing an embodiment in which the film thickness measuring device 35' is provided in the portion adjacent to the processing module PM1 of the transfer module TM1. As shown in FIG. 10 , the conveying module TM1 includes a
반송 기구(31a)는, 구동 기구(51)와, 베이스부(52)와, 회전·신축부(53)와, 기판 지지 아암(54)을 갖는다. 구동 기구(51)는 용기(30a)의 아래쪽에 마련되고, 구동축(51a)을 회전하도록 구성된다. 베이스부(52)는 용기(30a) 내의 바닥부 중앙에 고정되고, 구동축(51a)이 삽입 관통되어 있다. 회전·신축부(53)는 구동 기구(51)에 의해 회전 및 신축 가능한 다관절 구조를 갖고 있다. 기판 지지 아암(54)은, 기판(W)을 지지하여 반송하고, 기판(W)의 전달을 행한다.The
용기(30a) 내의 처리 모듈(PM1)에 인접한 부분에 막 두께 측정 장치(35')가 마련되어 있다. 막 두께 측정 장치(35')의 구성은 기본적으로 막 두께 측정 장치(35)와 동일하며, 막 두께 측정 장치(35)와 같은 것에 동일한 부호를 붙이고 설명은 생략한다.A film thickness measuring device 35' is provided in a portion adjacent to the processing module PM1 in the
이와 같이, 반송 모듈(TM1)에 막 두께 측정 장치(35')를 마련함으로써, 별도로 막 두께 측정용 챔버를 마련할 필요는 없어 공간 절약화를 도모할 수 있다. 또한, 인접한 처리 모듈(PM1)로 성막 처리를 행한 후, 바로 막 두께를 측정할 수 있어, 스루풋을 높일 수 있다. 또한, 반송 모듈(TM2~TM4)에 막 두께 측정 장치(35')를 마련하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.Thus, by providing the film thickness measuring apparatus 35' in the conveyance module TM1, it is not necessary to provide the chamber for film thickness measurement separately, and space saving can be achieved. In addition, the film thickness can be measured immediately after the film forming process is performed by the adjacent processing module PM1, and the throughput can be increased. Moreover, even if it provides the film thickness measuring apparatus 35' in the conveyance modules TM2 - TM4, the same effect can be acquired.
또한, 반송 모듈(TM1~TM4)의 2개 이상, 예컨대 도 11에 도시된 바와 같이 반송 모듈(TM1~TM4) 전체에 막 두께 측정 장치(35')를 마련할 수도 있고, 이것에 의해, 보다 스루풋을 높일 수 있다. 또한, 이와 같이 복수의 막 두께 측정 장치(35')를 마련하는 경우에는, 도 12에 도시된 바와 같이, 공통의 광원부(145)를 이용하여, 분기부(170)에서 각 막 두께 측정 장치(35')의 측정광 출사/검출 유닛(142)으로 분기할 수 있어(다채널화), 효율적이다.In addition, two or more of the transfer modules TM1 to TM4, for example, as shown in FIG. 11 , the film thickness measuring device 35' may be provided in the entire transfer module TM1 to TM4, thereby more You can increase your throughput. In addition, in the case of providing a plurality of film thickness measuring apparatuses 35' in this way, as shown in FIG. 12 , each film thickness measuring apparatus ( 35') to the measurement light output/detection unit 142 (multichannelization), which is efficient.
도 13은 반송 모듈(TM1)과 반송 모듈(TM2) 사이의 전달부(41)에 막 두께 측정 장치(35")를 마련한 실시형태를 나타낸 단면도이다. 막 두께 측정 장치(35")의 구성은 기본적으로 막 두께 측정 장치(35)와 동일하므로, 같은 것에 동일한 부호를 붙이고 설명은 생략한다.13 : is sectional drawing which showed embodiment which provided the film
이와 같이, 반송 모듈(TM1)과 반송 모듈(TM2) 사이의 전달부(41)에 막 두께 측정 장치(35")를 마련함으로써, 별도로 막 두께 측정용 챔버를 마련할 필요는 없어 공간 절약화를 도모할 수 있다. 또한, 기판(W)을 반송하는 과정에서 막 두께를 측정할 수 있어, 스루풋을 높일 수 있다. 또한, 인접한 반송 모듈 사이의 전달부(42, 43)에 막 두께 측정 장치(35")를 마련하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 예의 경우도, 전달부(41, 42, 43)의 2개 이상, 예컨대 전달부(41, 42, 43) 전체에 막 두께 측정 장치(35")를 마련할 수 있고, 이에 따라, 보다 스루풋을 높일 수 있다. 또한, 마찬가지로, 각 막 두께 측정 장치(35")의 측정광 출사/검출 유닛(142)에 대하여 공통의 광원부(145)를 이용하여 효율화를 도모할 수 있다.In this way, by providing the film
또한, 막 두께 측정 장치(35') 및 막 두께 측정 장치(35")로서 막 두께 측정 장치(35)와 동일한 구성의 것을 이용하였지만, 이들을 막 두께 측정 장치(35a) 또는 막 두께 측정 장치(35b)와 동일한 구성의 것으로 하여도 좋다.Incidentally, as the film thickness measuring apparatus 35' and the film
<복수의 막의 성막 및 막 두께 측정의 시퀀스><Sequence of film formation and film thickness measurement of a plurality of films>
다음에, 성막 시스템(1)에 있어서, 복수의 막을 연속하여 성막하고, 각 막의 막 두께 측정을 행할 때의 시퀀스에 대해서 설명한다.Next, in the film-forming
도 14는 이때의 시퀀스를 나타낸 흐름도이고, 도 15는 이 시퀀스의 주요한 공정을 설명하기 위한 단면도이다.Fig. 14 is a flowchart showing the sequence at this time, and Fig. 15 is a cross-sectional view for explaining the main steps of this sequence.
우선, 기판(W)으로서 예컨대 Si 기체(301) 상에 SiO2막(302)이 형성된 웨이퍼를 준비하고[도 15의 (a)], 최초의 막을 성막하기 위한 처리 모듈에 반입한다(단계 ST1).First, as a substrate W, for example , a wafer having a SiO 2 film 302 formed on a
계속해서, 그 처리 모듈로 SiO2막(302) 위에 소정의 막을 성막한다[단계 ST2, 도 15의 (b)]. 도 15의 (b)에서는, 최초로 막(A303)이 성막되고, 막(A303)은 단일막이어도 좋고 다층막이어도 좋다. Then, a predetermined film is formed on the SiO 2
계속해서, 성막 후의 기판(W)을 막 두께 측정 장치(35)로 반송하여(단계 ST3), 성막한 막[막(A303)]의 막 두께를 측정한다[단계 ST4, 도 15의 (c)]. 막 두께의 측정은, 막 두께 측정 장치(35a, 35b, 35', 35")로 행하여도 좋다.Subsequently, the substrate W after film formation is conveyed to the film thickness measuring apparatus 35 (step ST3), and the film thickness of the formed film (film A303) is measured (step ST4, Fig. 15(c)). ]. The film thickness may be measured by the film
계속해서, 막 두께의 측정 결과를 취득한다(단계 ST5). 막 두께의 측정 결과는 제어부(4)에 송신되고, 제어부(4)에 취득된다. 그리고, 측정 결과를 피드백하여, 막 두께 측정 레시피를 튜닝한다[단계 ST6, 도 15의 (d)]. 즉, 성막한 막[막(A303)]을 측정했을 때의 막 두께, 광학 상수 등을 다층막의 파라미터로서 막 두께 측정 레시피에 피드백하여, 막 두께 측정 레시피를 튜닝한다.Then, the measurement result of the film thickness is acquired (step ST5). The measurement result of the film thickness is transmitted to the
계속해서, 기판(W)을 다음 공정의 처리 모듈에 반입하고(단계 ST7), 기판(W)에 다음 막을 성막하며(단계 ST2), 성막 후, 기판을 막 두께 측정 장치(35)로 반송하여(단계 ST3), 다음 막의 막 두께를 측정한다[단계 ST4, 도 15의 (e)]. 도 15의 (e)에서는, 다음 막으로서 막(B304)이 성막되며, 막(B)도 단일막이어도 좋고 다층막이어도 좋다. 다음 막[막(B304)]의 막 두께 측정시에는, 튜닝된 막 두께 측정 레시피에 의해 막 두께 측정을 행한다. 이때, 하지막[막(A303), SiO2막(302), Si 기체(301)]의 광학 특성이 튜닝되고 있기 때문에, 높은 막 두께 측정 정밀도를 얻을 수 있다.Subsequently, the substrate W is loaded into the processing module for the next step (step ST7), the next film is formed on the substrate W (step ST2), and after the film formation, the substrate is transferred to the film
이상과 같은, 성막, 막 두께 측정, 튜닝을 반복하고, 모든 막에 대해서 성막 및 막 두께 측정이 완료된 시점에서 시퀀스를 종료한다.The above film formation, film thickness measurement, and tuning are repeated, and the sequence ends when film formation and film thickness measurement are completed for all films.
이상과 같은 시퀀스에 의해, 기판 상에 복수의 막을 연속하여 성막하는 경우, 하지의 상태가 변화되면 성막한 막의 막 두께 측정 정밀도에 영향을 준다. 이에 반하여, 본 예에서는, 먼저 성막한 막의 막 두께 측정의 측정 결과를 피드백하여 막 두께 측정 레시피를 튜닝하고, 다음 막의 막 두께 측정을 행한다. 이 때문에, 다음 막의 성막시에 하지막의 광학 상수를 파악할 수 있어, 고정밀도로 막 두께 측정을 행할 수 있다. 하지막의 광학 상수가 판명되고 있는 경우, 10층 정도까지 반복하여 고정밀도의 막 두께 측정을 행할 수 있다. 따라서, 다층막을 성막할 때에, 각 막의 막 두께 측정을 고정밀도로 행할 수 있다.When a plurality of films are continuously formed on a substrate by the sequence as described above, a change in the state of the underlying affects the film thickness measurement accuracy of the formed film. On the other hand, in this example, the film thickness measurement recipe is tuned by feeding back the measurement result of the film thickness measurement of the film formed previously, and the film thickness measurement of the next film|membrane is performed. For this reason, the optical constant of an underlying film can be grasped|ascertained at the time of film-forming of the next film|membrane, and film thickness measurement can be performed with high precision. When the optical constant of the underlying film is known, it is possible to perform highly accurate film thickness measurement repeatedly up to about 10 layers. Therefore, when forming a multilayer film, the film thickness measurement of each film can be performed with high precision.
또한, 성막 시스템(1)에 의해 연속하여 다층의 막을 성막할 때에, 처리 모듈로 막을 성막할 때마다 인-시츄로 막 두께 측정 장치에 의해 막 두께를 측정할 수 있기 때문에 매우 효율적이다.Further, when continuously forming a multilayer film by the
특히, 막 두께 측정 장치를 반송 모듈에 배치함으로써, 도 16을 참조하여 이하에 설명하는 바와 같은, 매우 효율적이고 고정밀도인 막 두께 측정을 행할 수 있다. 여기서는, 예컨대 반송 모듈(TM1)의 반송 기구로서, 전술한 도 9의 막 두께 측정 장치의 스테이지 이동 기구(190)를 이용하고, 이것에 의해 기판(W)의 반송과 막 두께 측정 모두를 행하도록 한다. 즉 스테이지(102)를 반송 기구의 기판 지지 아암으로서도 기능시키고, 다관절 아암부(192)를 반송 기구의 다관절 구조의 회전·신축부로서도 기능시킨다[도 16의 (a)]. 그리고, 광출사·수광 어셈블리(140)와 함께, 막 두께 측정 장치(35b)를 구성한다. 하지막이 성막된 기판을, 반송 모듈(TM1)로부터 처리 모듈(PM1)로 반송하여 다음 막을 성막할 때에, 도 16의 (b)에 도시된 바와 같이, 기판(W)을 처리 모듈(PM1)로 반송하는 도중에, 막 두께 측정 장치(35b)에 의해 하지막의 막 두께를 측정한다. 이때, 측정 결과를 피드백하여 막 두께 측정 레시피를 튜닝한다. 처리 모듈(PM1)에서 다음 막의 성막이 종료된 후, 도 16의 (c)에 도시된 바와 같이, 다음 막이 성막된 후의 기판(W)을 처리 모듈(PM1)로부터 스테이지 이동 기구(190)로 반출하는 도중에, 막 두께 측정 장치(35b)에 의해 다음 막의 막 두께 측정을 행한다. 이때에는 하지막의 광학 특성이 튜닝되고 있기 때문에, 높은 막 두께 측정 정밀도를 얻을 수 있다.In particular, by arranging the film thickness measuring device in the transport module, it is possible to perform very efficient and highly accurate film thickness measurement, which will be described below with reference to FIG. 16 . Here, for example, as the transport mechanism of the transport module TM1, the
또한, 이러한 막 두께 측정 장치(35b)를, 도 11의 막 두께 측정 장치(35')와 마찬가지로, 모든 반송 모듈(TM1~TM4)에 마련함으로써, 전체의 막의 막 두께 측정을 한층 더 효율적으로 행할 수 있다. 이때, 도 12와 같이 공통의 광원부를 이용하여, 다채널화함으로써 더욱 더 효율화를 도모할 수 있다.In addition, by providing such a film
<다른 적용><Other applications>
이상, 실시형태에 대해서 설명하였으나, 이번에 개시된 실시형태는, 모든 점에서 예시로서 제한적인 것이 아니라고 고려되어야 한다. 상기한 실시형태는, 첨부한 특허청구범위 및 그 주지(主旨)를 일탈하는 일없이, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.As mentioned above, although embodiment was demonstrated, it should be considered that embodiment disclosed this time is an illustration and is not restrictive in every point. The above-described embodiment may be omitted, replaced, or changed in various forms without departing from the appended claims and the gist thereof.
예컨대, 상기 실시형태에서는, 성막 시스템으로서, 복수의 처리 모듈에 대하여 기판을 순차 시리얼로 반송하여 처리하는 것에 대해서 설명하였으나, 이것에 한정되지 않고, 복수의 처리 모듈에 랜덤으로 기판을 반송하는 것이어도 좋다.For example, in the above embodiment, as the film formation system, the substrates are sequentially transferred and processed to a plurality of processing modules. However, the present invention is not limited thereto, and substrates may be transferred randomly to the plurality of processing modules. good.
또한, 처리의 예로서, MRAM에 이용하는 적층막을 성막하는 예를 들었지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 수광 센서와 기판 상의 막 두께 측정 위치 사이의 거리를 조정하기 위해, 스테이지를 승강시키는 승강 기구를 이용하였지만, 승강 기구는 광출사·수광 어셈블리(측정광 출사/검출 유닛)를 승강시키는 것이어도 좋다.In addition, although the example of forming a laminated|multilayer film used for MRAM into a film was mentioned as an example of a process, it is not limited to this. In addition, in order to adjust the distance between the light receiving sensor and the film thickness measurement position on the substrate, a lifting mechanism for raising and lowering the stage is used. good.
Claims (28)
막이 형성된 기판을 배치하는 스테이지와,
상기 스테이지 상의 기판을 향해 막 두께 측정용 광을 출사(出射)하는 광출사부 및 상기 광이 상기 기판에서 반사된 반사광을 수광하는 수광 센서를 갖는 측정광 출사/검출 유닛과,
상기 광의 상기 기판 상에서의 조사점(照射点)을 이동시키는 이동 기구와,
상기 수광 센서와 상기 기판 상의 상기 조사점 사이의 거리를 측정하는 거리계와,
상기 수광 센서와 상기 기판 상의 상기 조사점 사이의 거리를 조정하는 거리 조정 기구
를 포함하는 막 두께 측정 장치.A film forming system having a processing module for forming a film on a substrate, and a transfer module for transferring the substrate to the processing module, comprising: a film thickness measuring device for measuring a film thickness of a film formed on a substrate in-situ;
a stage for arranging the substrate on which the film is formed;
a measurement light output/detection unit having a light output unit for emitting light for film thickness measurement toward the substrate on the stage and a light receiving sensor for receiving the reflected light reflected from the substrate;
a moving mechanism for moving an irradiation point of the light on the substrate;
a rangefinder for measuring a distance between the light receiving sensor and the irradiation point on the substrate;
A distance adjusting mechanism for adjusting a distance between the light receiving sensor and the irradiation point on the substrate
A film thickness measuring device comprising a.
상기 막 두께 측정 장치는,
막이 형성된 기판을 배치하는 스테이지와,
상기 스테이지 상의 기판을 향해 막 두께 측정용 광을 출사하는 광출사부 및 상기 광이 상기 기판에서 반사된 반사광을 수광하는 수광 센서를 갖는 측정광 출사/검출 유닛과,
상기 광의 상기 기판 상에서의 조사점을 이동시키는 이동 기구와,
상기 수광 센서와 상기 기판 상의 상기 조사점 사이의 거리를 측정하는 거리계와,
상기 수광 센서와 상기 기판 상의 상기 조사점 사이의 거리를 조정하는 거리 조정 기구를 포함하며,
상기 거리계에 의해, 상기 수광 센서와 상기 기판 상에서 광이 조사되어 막 두께가 측정되는 막 두께 측정 위치와의 거리를 측정하는 공정과,
상기 측정광 출사/검출 유닛을 상기 막 두께 측정 위치로 이동하고, 상기 거리를 측정하는 공정에 의해 측정한 거리에 기초하여, 상기 막 두께 측정 위치에 있어서의 상기 수광 센서와 상기 기판 상의 상기 조사점과의 거리를 조정하는 공정과,
상기 광출사부로부터 광을 상기 막 두께 측정 위치에 조사하고, 상기 수광 센서에 의해 반사광을 검출하여 막 두께를 측정하는 공정
을 포함하는 막 두께 측정 방법.A film forming system having a processing module for forming a film on a substrate, and a transfer module for transporting the substrate to the processing module, comprising: a film thickness measuring method for measuring a film thickness of a film formed on a substrate in-situ by a film thickness measuring device ,
The film thickness measuring device,
a stage for arranging the substrate on which the film is formed;
a measurement light output/detection unit having a light output unit for emitting light for film thickness measurement toward the substrate on the stage and a light receiving sensor for receiving the reflected light reflected from the substrate;
a moving mechanism for moving the irradiation point of the light on the substrate;
a rangefinder for measuring a distance between the light receiving sensor and the irradiation point on the substrate;
a distance adjusting mechanism for adjusting a distance between the light receiving sensor and the irradiation point on the substrate;
measuring a distance between the light-receiving sensor and a film thickness measurement position at which a film thickness is measured by irradiating light on the substrate by the distance meter;
Move the measurement light emitting/detection unit to the film thickness measurement position, and based on the distance measured by the step of measuring the distance, the light receiving sensor at the film thickness measurement position and the irradiation point on the substrate The process of adjusting the distance with
A step of irradiating light from the light output unit to the film thickness measurement position, detecting reflected light by the light receiving sensor, and measuring the film thickness
A film thickness measurement method comprising a.
상기 거리를 측정하는 공정에 앞서 행해지는, 상기 레퍼런스 부재에 상기 측정광 출사/검출 유닛의 광출사부로부터 광을 조사하여 레퍼런스 측정을 행하는 공정을 더 포함하는 막 두께 측정 방법.12. The method of claim 11, wherein the film thickness measuring device further comprises a reference member provided on the stage and made of the same material as the base portion of the substrate, which serves as a reference for the light source,
and a step of performing reference measurement by irradiating the reference member with light from a light output section of the measurement light output/detection unit, which is performed prior to the step of measuring the distance.
상기 처리 모듈에 기판을 반송하는 반송 모듈과,
상기 처리 모듈로 성막한 막의 막 두께를 인-시츄로 측정하는 막 두께 측정 장치
를 포함하는 성막 시스템으로서,
상기 막 두께 측정 장치는,
막이 형성된 기판을 배치하는 스테이지와,
상기 스테이지 상의 기판을 향해 막 두께 측정용 광을 출사하는 광출사부 및 상기 광이 상기 기판에서 반사된 반사광을 수광하는 수광 센서를 갖는 측정광 출사/검출 유닛과,
상기 광의 상기 기판 상에서의 조사점을 이동시키는 이동 기구와,
상기 수광 센서와 상기 기판 상의 상기 조사점 사이의 거리를 측정하는 거리계와,
상기 수광 센서와 상기 기판 상의 상기 조사점 사이의 거리를 조정하는 거리 조정 기구를 포함하는 것인 성막 시스템.a processing module for forming a film on the substrate;
a transfer module for transferring the substrate to the processing module;
A film thickness measuring device for in-situ measuring the film thickness of a film formed by the processing module
As a film-forming system comprising a,
The film thickness measuring device,
a stage for arranging the substrate on which the film is formed;
a measurement light output/detection unit having a light output unit for emitting light for film thickness measurement toward the substrate on the stage and a light receiving sensor for receiving the reflected light reflected from the substrate;
a moving mechanism for moving the irradiation point of the light on the substrate;
a rangefinder for measuring a distance between the light receiving sensor and the irradiation point on the substrate;
and a distance adjusting mechanism for adjusting a distance between the light receiving sensor and the irradiation point on the substrate.
상기 처리 모듈에 기판을 반송하는 반송 모듈과,
상기 처리 모듈로 성막한 막의 막 두께를 인-시츄로 측정하는 막 두께 측정 장치와,
제어부
를 포함하며,
상기 막 두께 측정 장치는,
막이 형성된 기판을 배치하는 스테이지와,
상기 스테이지 상의 기판을 향해 막 두께 측정용 광을 출사하는 광출사부 및 상기 광이 상기 기판에서 반사된 반사광을 수광하는 수광 센서를 갖는 측정광 출사/검출 유닛과,
상기 광의 상기 기판 상에서의 조사점을 이동시키는 이동 기구와,
상기 수광 센서와 상기 기판 상의 상기 조사점 사이의 거리를 측정하는 거리계와,
상기 수광 센서와 상기 기판 상의 상기 조사점 사이의 거리를 조정하는 거리 조정 기구를 포함하고,
상기 제어부는, 하나의 처리 모듈로 상기 기판에 제1 막을 성막시킨 후, 상기 막 두께 측정 장치로 상기 제1 막의 막 두께 측정을 행하게 하여, 상기 막 두께 측정의 결과에 기초하여 막 두께 측정 레시피를 튜닝하고, 다른 처리 모듈로 상기 제1 막이 성막된 상기 기판에 대하여 제2 막을 성막시켜, 상기 막 두께 측정 장치로 상기 튜닝된 막 두께 측정 레시피에 의해 상기 제2 막의 막 두께 측정을 행하게 하는 것인 성막 시스템.a plurality of processing modules forming a film on the substrate;
a transfer module for transferring the substrate to the processing module;
a film thickness measuring device for in-situ measuring the film thickness of the film formed by the processing module;
control
includes,
The film thickness measuring device,
a stage for arranging the substrate on which the film is formed;
a measurement light output/detection unit having a light output unit for emitting light for film thickness measurement toward the substrate on the stage and a light receiving sensor for receiving the reflected light reflected from the substrate;
a moving mechanism for moving the irradiation point of the light on the substrate;
a rangefinder for measuring a distance between the light receiving sensor and the irradiation point on the substrate;
a distance adjusting mechanism for adjusting a distance between the light receiving sensor and the irradiation point on the substrate;
The control unit, after forming a first film on the substrate with one processing module, causes the film thickness measurement device to measure the film thickness of the first film, and based on the result of the film thickness measurement, a film thickness measurement recipe tuning, forming a second film with respect to the substrate on which the first film has been formed with another processing module, and causing the film thickness measurement device to measure the film thickness of the second film by the tuned film thickness measurement recipe film formation system.
상기 막 두께 측정 장치는,
막이 형성된 기판을 배치하는 스테이지와,
상기 스테이지 상의 기판을 향해 막 두께 측정용 광을 출사하는 광출사부 및 상기 광이 상기 기판에서 반사된 반사광을 수광하는 수광 센서를 갖는 측정광 출사/검출 유닛과,
상기 광의 상기 기판 상에서의 조사점을 이동시키는 이동 기구와,
상기 수광 센서와 상기 기판 상의 상기 조사점 사이의 거리를 측정하는 거리계와,
상기 수광 센서와 상기 기판 상의 상기 조사점 사이의 거리를 조정하는 거리 조정 기구를 포함하는 것이고,
하나의 처리 모듈로 상기 기판에 제1 막을 성막하는 공정과,
상기 막 두께 측정 장치로 상기 제1 막의 막 두께 측정을 행하는 공정과,
상기 막 두께 측정의 결과에 기초하여 막 두께 측정 레시피를 튜닝하는 공정과,
다른 처리 모듈로 상기 제1 막이 성막된 상기 기판에 대하여 제2 막을 성막하는 공정과,
상기 막 두께 측정 장치로 상기 튜닝된 막 두께 측정 레시피에 의해 상기 제2 막의 막 두께 측정을 행하는 공정
을 포함하는 성막 방법.A film formation method in a film formation system comprising: a processing module for forming a film on a substrate; a transfer module for transporting a substrate to the processing module;
The film thickness measuring device,
a stage for arranging the substrate on which the film is formed;
a measurement light output/detection unit having a light output unit for emitting light for film thickness measurement toward the substrate on the stage and a light receiving sensor for receiving the reflected light reflected from the substrate;
a moving mechanism for moving the irradiation point of the light on the substrate;
a rangefinder for measuring a distance between the light receiving sensor and the irradiation point on the substrate;
and a distance adjusting mechanism for adjusting the distance between the light receiving sensor and the irradiation point on the substrate,
forming a first film on the substrate with one processing module;
measuring the film thickness of the first film with the film thickness measuring device;
tuning a film thickness measurement recipe based on a result of the film thickness measurement;
forming a second film on the substrate on which the first film is formed by another processing module;
performing film thickness measurement of the second film by the film thickness measurement recipe tuned by the film thickness measurement device
A film-forming method comprising a.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JPJP-P-2020-040854 | 2020-03-10 | ||
JP2020040854 | 2020-03-10 | ||
JPJP-P-2020-184211 | 2020-11-04 | ||
JP2020184211A JP2021144022A (en) | 2020-03-10 | 2020-11-04 | Film thickness measurement device and film thickness measurement method, as well as film formation system and film formation method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20210114340A true KR20210114340A (en) | 2021-09-23 |
KR102581142B1 KR102581142B1 (en) | 2023-09-20 |
Family
ID=77766408
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210028180A KR102581142B1 (en) | 2020-03-10 | 2021-03-03 | Film thickness measuring apparatus, film thickness measuring method, and film forming system and film forming method |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021144022A (en) |
KR (1) | KR102581142B1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6160614U (en) | 1984-09-28 | 1986-04-24 | ||
JPS6160614B2 (en) * | 1976-03-31 | 1986-12-22 | Nippon Electric Co | |
JPS6363382B2 (en) * | 1982-02-05 | 1988-12-07 | ||
JPH05149720A (en) | 1991-11-29 | 1993-06-15 | Kokusai Chodendo Sangyo Gijutsu Kenkyu Center | Method and device for inspecting superconducting oxide film |
JPH11330185A (en) | 1998-05-07 | 1999-11-30 | Matsushita Electron Corp | Manufacturing equipment for semiconductor device and its manufacture |
KR101425493B1 (en) * | 2012-12-26 | 2014-08-04 | 주식회사 이오테크닉스 | method of laser machining and apparatus adopting the method |
JP2018119907A (en) * | 2017-01-27 | 2018-08-02 | レーザーテック株式会社 | Method for adjusting measurement surface, method for measuring film thickness, and film thickness measuring device |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6160614B2 (en) * | 2012-07-04 | 2017-07-12 | 東京エレクトロン株式会社 | Substrate processing equipment |
JP6363382B2 (en) * | 2014-04-14 | 2018-07-25 | 大塚電子株式会社 | Film thickness measuring apparatus and method |
-
2020
- 2020-11-04 JP JP2020184211A patent/JP2021144022A/en active Pending
-
2021
- 2021-03-03 KR KR1020210028180A patent/KR102581142B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6160614B2 (en) * | 1976-03-31 | 1986-12-22 | Nippon Electric Co | |
JPS6363382B2 (en) * | 1982-02-05 | 1988-12-07 | ||
JPS6160614U (en) | 1984-09-28 | 1986-04-24 | ||
JPH05149720A (en) | 1991-11-29 | 1993-06-15 | Kokusai Chodendo Sangyo Gijutsu Kenkyu Center | Method and device for inspecting superconducting oxide film |
JPH11330185A (en) | 1998-05-07 | 1999-11-30 | Matsushita Electron Corp | Manufacturing equipment for semiconductor device and its manufacture |
KR101425493B1 (en) * | 2012-12-26 | 2014-08-04 | 주식회사 이오테크닉스 | method of laser machining and apparatus adopting the method |
JP2018119907A (en) * | 2017-01-27 | 2018-08-02 | レーザーテック株式会社 | Method for adjusting measurement surface, method for measuring film thickness, and film thickness measuring device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021144022A (en) | 2021-09-24 |
KR102581142B1 (en) | 2023-09-20 |
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 | |
US9541920B2 (en) | Method for positioning a transfer unit, method for calculating positional deviation amount of an object to be processed, and method for correcting teaching data of the transfer unit | |
KR102386007B1 (en) | Device for aligning two substrates | |
US20100008688A1 (en) | Method for aligning transfer position of transfer system | |
KR100651018B1 (en) | Apparatus and method for removing organic contamination adsorbed onto substrate, and apparatus and method for measuring thickness of thin film formed on substrate | |
US11162168B2 (en) | Substrate positioning apparatus and methods | |
US20050255609A1 (en) | Delivery position aligning method for use in a transfer system and a processing system employing the method | |
US20060169208A1 (en) | Substrate processing apparatus and substrate processing method | |
US20070180676A1 (en) | Method of and tool for calibrating transfer apparatus | |
TWI825386B (en) | In-line monitoring of oled layer thickness and dopant concentration | |
KR20210114340A (en) | Film thickness measuring apparatus, film thickness measuring method, and film forming system and film forming method | |
TWI794507B (en) | Automatic teaching method and control device | |
JP2007214218A (en) | Vacuum processing device | |
US20240011148A1 (en) | Film forming position misalignment correction method and film forming system | |
JP2010166008A (en) | Substrate conveying system, exposure apparatus and device manufacturing method | |
US11036125B2 (en) | Substrate positioning apparatus and methods | |
US20220260362A1 (en) | Film thickness measuring device, film forming system, and film thickness measuring method | |
US20230011226A1 (en) | Film thickness measurement method, film thickness measurement device, and film formation system | |
CN115516657A (en) | In-line monitoring of OLED layer thickness and dopant concentration | |
JP5851099B2 (en) | Operation method of vacuum processing equipment | |
WO2023017744A1 (en) | Substrate thickness measuring device, substrate processing system, and substrate thickness measuring method | |
US20240087937A1 (en) | Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device and non-transitory computer-readable recording medium | |
US20220148857A1 (en) | Detection device, processing system, and transfer method | |
KR20220158625A (en) | Bonding apparatus and bonding method | |
TW202308195A (en) | Digital holography for alignment in layer deposition |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |