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 PDF

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Abstract

An object of the present invention is to provide a film thickness measuring device, a film thickness measuring method and a film forming system capable of measuring a film thickness of a very thin film in-situ after forming a film. A film thickness measuring device according to the present invention is a film thickness measuring device for measuring a film thickness of a film formed on a substrate in-situ in a film forming system. The film thickness measuring device comprises: a stage for arranging the substrate on which the film is formed; a measurement light emission/detection unit having a light emission unit for emitting light for film thickness measurement toward the substrate on the stage and a light receiving sensor for receiving reflected light reflected from the substrate; a moving mechanism for moving an irradiation point of the light on the substrate; a rangefinder for measuring the 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.

Description

막 두께 측정 장치 및 막 두께 측정 방법, 그리고 성막 시스템 및 성막 방법{FILM THICKNESS MEASURING APPARATUS, FILM THICKNESS MEASURING METHOD, AND FILM FORMING SYSTEM AND FILM FORMING METHOD}A film thickness measuring apparatus and a film thickness measuring method, and a film forming system and a film forming method

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 Patent Documents 2 and 3 disclose a technique for measuring the formed film in-situ.

[특허문헌 1] 일본 특허 제6160614호 공보[Patent Document 1] Japanese Patent No. 6160614 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 평성 제5-149720호 공보[Patent Document 2] Japanese Patent Laid-Open No. 5-149720 [특허문헌 3] 일본 특허 공개 평성 제11-330185호 공보[Patent Document 3] Japanese Patent Laid-Open No. Hei 11-330185

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 film forming system 1 and the film thickness of each film is measured.
15 is a cross-sectional view for explaining the main steps of the sequence in the film forming system 1 when a plurality of films are continuously formed and the film thickness of each film is measured.
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 film forming system 1 includes a processing unit 2 that performs a plurality of processes including film formation of a magnetic film, and an unloading/carrying-in unit 3 holding a plurality of substrates and carrying out/loading substrates with respect to the processing unit 2 . ) and a control unit 4 . The substrate is not particularly limited, and is, for example, a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer).

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 processing unit 2 includes a plurality of (eight in this example) processing modules PM1 to PM8 for performing a film forming process or the like on the substrate W, and a substrate W for the plurality of processing modules PM1 to PM8. ) having a plurality of conveying modules TM1 to TM4 sequentially conveyed therein, and a film thickness measuring device 35 for measuring the film thickness of the formed film.

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 containers 30a, 30b, 30c, and 30d each having a hexagonal planar shape held in a vacuum, and conveying mechanisms 31a, 31b, 31c, and 31d provided in the respective containers. Between the transfer mechanisms of the transfer modules TM1 to TM4, transfer units 41, 42, 43 as transfer buffers are provided, respectively. The containers 30a, 30b, 30c, and 30d of the transfer modules TM1 to TM4 communicate with each other.

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 transfer unit 12 is configured by arranging a plurality of transfer modules TM1 to TM4 in a line in the Y direction in the figure, and the eight processing modules PM1 to PM8 are transferred via an openable and openable gate valve G Four are connected to both sides of the part 12 at a time. The gate valve G of the processing modules PM1 to PM8 is opened when the transport mechanism of the transport module accesses the processing module, and is closed when processing is being performed. Moreover, the film thickness measuring apparatus 35 is connected to the front-end|tip of the container 30d of the conveyance part 12 via the gate valve G3.

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 part 3 is connected to the one end side of the processing part 2 . The carry-in/out unit 3 includes an air transfer chamber (EFEM) 21 , three load ports 22 connected to the air transfer chamber 21 , an aligner module 23 , and two load lock modules. It has (LLM1 and LLM2), and the conveyance apparatus 24 provided in the standby|standby conveyance chamber 21. FIG.

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 air transfer chamber 21 has a rectangular parallelepiped shape with the X direction as the longitudinal direction in the figure. The three load ports 22 are provided in the long side wall portion opposite to the processing unit 2 of the atmospheric transfer chamber 21 . Each load port 22 has a mounting table 25 and a transfer port 26 , and a FOUP 20 , which is a wafer accommodating container for accommodating a plurality of wafers, is disposed on the mounting table 25 , and the mounting table 25 . The phase FOUP 20 is connected to the atmospheric transfer chamber 21 through the transfer port 26 in a sealed state.

얼라이너 모듈(23)은, 대기 반송실(21)의 한쪽 단변 벽부에 접속되어 있다. 얼라이너 모듈(23)에 있어서, 웨이퍼(W)의 얼라인먼트가 행해진다.The aligner module 23 is connected to one short side wall of the atmospheric transfer chamber 21 . In the aligner module 23, the wafer W is aligned.

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 atmospheric transfer chamber 21 , which is atmospheric pressure, and the transfer unit 12 , which is a vacuum atmosphere, the atmospheric pressure and the transfer unit 12 . ) and the pressure varies between vacuums of the same degree. The two load-lock modules LLM1 and LLM2 each have two transfer ports, and one transfer port is connected to the long side wall of the standby transfer chamber 21 on the processing unit 2 side through a gate valve G2, The other conveyance port is connected to the container 30a of the conveyance part 12 in the processing part 2 via the gate valve G1.

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/loading unit 3 to the processing unit 2 , and the load lock module LLM2 unloads/removing the wafer W from the processing unit 2 . It is used when conveying to the carrying-in unit 3 . In addition, the load lock modules LLM1 and LLM2 may be configured to perform processing such as an outgassing process.

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 transfer device 24 in the standby transfer chamber 21 has a multi-joint structure, and transfers the wafer W to the FOUP 20 and the load lock modules LLM1 and LLM2 on the load port 22 . . Specifically, the transfer device 24 takes out the unprocessed wafer W from the FOUP 20 of the load port 22 , and transfers the wafer W to the load lock module LLM1 . In addition, the transfer device 24 receives the processed wafer W transferred from the processing unit 2 to the load lock module LLM2 , and transfers the wafer W to the FOUP 20 of the load port 22 . do. In addition, although the example in which the pick which receives the wafer W of the conveyance apparatus 24 is one in FIG. 1 is shown, two picks may be sufficient.

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 processing unit 2 , processing modules PM1 , PM3 , PM5 , PM7 are sequentially disposed on one side of the conveying unit 12 from the load lock module LLM1 side, and the other side of the conveying unit 12 . On the side, the processing modules PM2, PM4, PM6, PM8 are arranged sequentially from the load lock module LLM2 side. Moreover, in the conveyance part 12, the conveyance modules TM1, TM2, TM3, TM4 are arrange|positioned sequentially from the load-lock module LLM1 and LLM2 side.

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 transfer mechanism 31a of the transfer module TM1 is accessible to the load-lock modules LLM1 and LLM2, the processing modules PM1 and PM2, and the transfer unit 41 . The transfer mechanism 31b of the transfer module TM2 is accessible to the processing modules PM1 , PM2 , PM3 , and PM4 , and the transfer units 41 and 42 . The transfer mechanism 31c of the transfer module TM3 is accessible to the processing modules PM3 , PM4 , PM5 , and PM6 , and the transfer units 42 and 43 . The transfer mechanism 31d of the transfer module TM4 is accessible to the processing modules PM5 , PM6 , PM7 , and PM8 , the transfer unit 43 , and the film thickness measurement device 35 .

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 thickness measuring device 35 measures the film thickness of a film formed by a certain processing module and the film thickness of the laminated film after being laminated in-situ. In addition, the position of the film thickness measuring apparatus 35 is not limited to the position of this example. In addition, the number of the film thickness measuring apparatuses 35 may be plural. Details of the film thickness measuring device 35 will be described later.

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 transfer apparatus 24 and the transfer modules TM1 to TM4 of the transfer unit 12 are configured in this way, the substrate W taken out of the FOUP 20 is transferred to the processing module 2 in the processing unit 2 . (PM1, PM3, PM5, PM7, PM8, PM6, PM4, PM2) It is serially conveyed in one direction along a substantially U-shaped path in order, processed by each processing module, and returned to the FOUP 20 .

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 control unit 4 includes each component of the film forming system 1 , for example, conveying modules TM1 to TM4 (transfer mechanisms 31a to 31d), and conveying apparatus 24 , processing modules PM1 to PM8; The load-lock modules LLM1 and LLM2, the transfer unit 12, the gate valves G, G1, G2, G3, the film thickness measurement device 35, and the like are controlled. The control unit 4 is constituted by a computer, and includes a main control unit having a CPU, an input device, an output device, a display device, and a storage device. The storage device is provided with a storage medium in which a processing recipe is stored. The main control unit causes the film forming system 1 to execute a predetermined operation based on the processing recipe called from the storage medium.

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 system 1 comprised in this way, first, the board|substrate W is taken out from the FOUP 20 on the load port 22 by the conveyance apparatus 24, and it is conveyed to the aligner module 23. As shown in FIG. After the wafer W is aligned by the aligner module 23 , the substrate W is taken out by the transfer device 24 and transferred to the load lock module LLM1 . At this time, the load lock module LLM1 is at atmospheric pressure, and after receiving the substrate W, it is evacuated.

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 conveyance mechanism 31a of the conveyance module TM1 in the conveyance part 12. As shown in FIG. The taken out board|substrate W is conveyed to the processing module PM1 by the conveyance mechanism 31a, and predetermined processing is performed in the processing module PM1.

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 mechanism 31b of the conveying module TM2. . The carried out board|substrate W is conveyed to the processing module PM3 by the conveyance mechanism 31b, and predetermined processing is performed in the processing module PM3.

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 mechanism 31c of the conveying module TM3. . The carried out board|substrate W is conveyed to the processing module PM5 by the conveyance mechanism 31c, and predetermined processing is performed in the processing module PM5.

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 mechanism 31d of the conveying module TM4. . The carried out board|substrate W is conveyed to the processing module PM7 by the conveyance mechanism 31d, and predetermined processing is performed in the processing module PM7.

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 transfer mechanism 31d of the transfer module TM4 . The carried out board|substrate W is conveyed to the processing module PM8 by the conveyance mechanism 31d, and predetermined processing is performed in the processing module PM8.

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 transfer mechanisms 31c, 31b, and 31a of the transfer modules TM3, TM2, and TM1, and in these, in advance A predetermined process is performed.

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 mechanism 31a. At this time, the load lock module LLM2 is in a vacuum, and after receiving the wafer W, it is opened to the atmosphere. Thereafter, the substrate W in the load lock module LLM2 is transferred into the FOUP 20 of the load port 22 by the transfer device 24 .

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 thickness measuring device 35, and the film thickness is measured. do At this time, the substrate W is unloaded from the processing module after film formation by the transport mechanism of the corresponding transport module, transferred to one or more transport mechanisms as necessary, and then transferred to the transport mechanism 31d by the film thickness measuring device ( 35) is returned. The measurement of the film thickness may be performed each time a film formation process is performed with each processing module for film formation, may be performed after film formation processing is performed by several processing modules, or may be performed after all films are formed.

<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 thickness measuring apparatus 35 of this example has a chamber 101 . In the chamber 101 , a stage 102 on which the substrate W is disposed and capable of being rotated and moved up and down is provided. A shaft 103 is connected to the center of the bottom surface of the stage 102 . The shaft 103 extends downward of the chamber 101 through a through hole 108 formed in the bottom wall 101c of the chamber 101 , and is connected to the rotation mechanism 104 . The stage 102 is rotated via the shaft 103 by the rotating mechanism 104 . Further, the rotating mechanism 104 is attached to the lifting plate 105 , and the lifting mechanism 106 is connected to the lifting plate 105 . The lifting mechanism 106 is constituted of, for example, a piezoelectric actuator, and the height position of the stage 102 can be finely adjusted via the lifting plate 105 and the shaft 103 . Between the bottom wall 101c and the lifting plate 105 , a telescopic bellows 107 is airtightly provided so as to surround the shaft 103 .

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 exhaust port 110 is formed in the bottom wall 101c of the chamber 101, an exhaust pipe 111 is connected to the exhaust port 110, and the exhaust pipe 111 has a pressure control valve or a vacuum pump. A mechanism 112 is connected. By operating the exhaust mechanism 112, the inside of the chamber 101 is brought to a desired vacuum state.

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 side wall 101a of the chamber 101 is provided with a board|substrate carry-in/out port 113, and the board|substrate carry-in/out port 113 is openable and openable by the gate valve G3 mentioned above.

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 chamber 101, an elongated through hole 114 extending in the radial direction of the substrate W is formed. The through hole 114 is covered by, for example, a light transmitting member 130 made of quartz through which light for film thickness measurement and a laser for distance measurement, which will be described later, pass through. The space between the light transmitting member 130 and the ceiling wall 101b is sealed with a sealing ring 131 .

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 concave portion 121 is formed on the upper surface of the stage 102 , and the reference member 120 is disposed in the concave portion 121 . The reference member 120 is made of the same material as the base portion (base) of the substrate W, for example, silicon when the substrate W is a silicon wafer, and is used to measure the output light amount of the light source. It is also used as a reference for film thickness measurement. In addition, the stage 102 is provided with a board|substrate conveyance lifting pin (not shown) so that it can protrude with respect to the surface of the stage 102. As shown in FIG. In addition, the stage 102 may be provided with the heater which heat-processes with respect to the board|substrate W.

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 hole 114 of the chamber 101, the light emitting/receiving assembly 140 is provided. The light emitting/receiving assembly 140 includes a main body 141 , a measurement light emitting/detecting unit 142 , and a laser emitting/detecting unit 143 for measuring distance. The measurement light emission/detection unit 142 and the laser emission/detection unit 143 for distance measurement are attached to the main body 141 in an adjacent state. Above the chamber 101 , a linear guide 133 , which guides the main body 141 , is horizontally disposed while being supported by the support member 134 on the ceiling wall 101b of the chamber 101 .

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 body portion 141 is configured as a slider guided by a linear guide 133 , and the body portion 141 is driven by a drive motor 144 . Accordingly, the entire light emitting/receiving assembly 140 having the measurement light emitting/detecting unit 142 and the distance measuring laser emitting/detecting unit 143 is configured to be horizontally scanned along the linear guide 133, have. Then, the light emitted from the measurement light emission/detection unit 142 and the laser light emitted from the laser emission/detection unit 143 for distance measurement pass through the light-transmitting member 130 and the through-hole 114 to the substrate W It is irradiated onto the image, and the irradiation point is scannable in the radial direction (R direction). In addition, when the substrate W on the stage 102 is rotated by the rotation mechanism 104, the light emitted from the measurement light emitting/detection unit 142 and the laser emission/detection unit 143 for distance measurement. The irradiation point of the laser beam can be scanned in the circumferential direction (the Θ direction) on the substrate W. That is, the drive motor 144 and the rotation mechanism 104 are the irradiation points on the substrate of the light emitted from the measurement light emission/detection unit 142 and the laser light emitted from the laser emission/detection unit 143 for distance measurement. It functions as a moving mechanism that moves 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/detection unit 142 has a light output unit that emits the light L1 for film thickness measurement toward the substrate W, and a light receiving sensor that detects the reflected light of the emitted light. In the light output unit, light is guided from the light source unit 145 through the optical fiber 146 . The light source unit 145 includes a light source, an amplifier for amplifying light from the light source, an optical system, a sensor, and the like. As the light source, a lamp light source that emits broad light having a short wavelength of about 800 nm or less can be used. The film thickness measurement is performed by spectral interferometry using such a light source. Thereby, the film thickness of an ultra-thin film with a film thickness of 10 nm or less, and also 1 nm or less can be measured. The light receiving sensor receives the reflected light emitted from the light output unit and reflected from the substrate W. The detection signal detected by the light receiving sensor is sent to the film thickness measuring unit 147, and the film thickness of the film on the substrate W is measured. The film thickness measurement unit is constituted by the measurement light emission/detection unit 142 , the light source unit 145 , the optical fiber 146 , and the film thickness measurement unit 147 .

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/detection unit 143 for distance measurement includes a laser emission unit that emits the laser L2 for distance measurement downward (stage 102), and a distance measurement light receiving sensor that receives the reflected light of the laser. . A laser beam is guided from the laser light source unit 148 through the optical fiber 149 to the laser emission unit. The detection signal detected by the light receiving sensor for measuring the distance is sent to the distance measuring unit 150, and the distance d between the light receiving sensor of the measuring light emitting/detecting unit 142 and the substrate W is measured. A laser rangefinder is constituted by the laser emission/detection unit 143 for distance measurement, the laser light source unit 148 , the optical fiber 149 , and the distance measurement unit 150 .

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 fan 160 for cooling the light emitting/receiving assembly 140 is provided above the chamber 101 . The cooling fan 160 is effective especially when the stage 102 is heated by a heater.

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/detection unit 142 and the laser emission/detection unit 143 for distance measurement. By providing the cover, the adverse effect on the sensor or the like due to light leakage can be prevented.

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 thickness measuring apparatus 35 comprised in this way is demonstrated based on FIGS.

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 thickness measuring device 35 is put into a standby state. At this time, the inside of the chamber 101 is maintained at the same vacuum pressure as the containers 30a, 30b, 30c, 30d of the conveying unit 12 by the exhaust mechanism 112, and the film thickness measurement unit (measurement light output/ detection unit 142] and the laser rangefinder (laser emission/detection unit 143 for distance measurement) are turned on. Subsequently, as shown in (b), the stage 102 is raised to match the surface of the reference member 120 to the measurement surface, and as shown in (c), the measurement is made from the light source of the light source unit 145 . The reference member 120 is irradiated with light for film thickness measurement through the light output/detection unit 142 to perform reference measurement. At this time, by irradiating the reference member 120 with light from the light source of the light source unit 145 , the output light amount of the light source is measured, and it is checked whether the light source output is within the standard. When the output value is lower than the reference, since deterioration of the light source is considered, for example, an alarm is generated from the film thickness measuring device 35, the measurement is stopped, and the user is prompted to replace the light source (lamp). In addition, by this reference measurement, data serving as a reference for film thickness measurement can be acquired. Subsequently, as shown in (d), the stage 102 is lowered to the substrate loading position, the substrate W is loaded into the chamber 101, and is placed on the stage [refer to (e) and (f)). ].

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/detection unit 143 for distance measurement, the distance to the substrate W with respect to the plurality of film thickness measurement positions on the substrate W, that is, the measurement light The distance (Z-direction distance) between the light receiving sensor of the emission/detection unit 142 and the irradiation point on the substrate W is measured. At this time, the R direction position (R coordinate) of the laser emission/detection unit 143 for distance measurement by the drive motor 144 and the Θ direction position (Θ coordinate) of the substrate W by the rotation mechanism 104 are adjusted Thus, a plurality of film thickness measurement positions are sequentially irradiated with the laser for distance measurement.

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/detection unit 142 is adjusted by the drive motor 144 , and the angle of the substrate W is adjusted by the rotation mechanism 104 . Thereby, the R-Θ coordinate of the irradiation point at which light is irradiated from the measurement light emitting/detection unit 142 to the substrate W is adjusted so that it becomes any one of the plurality of film thickness measurement positions. Subsequently, as shown in (b), the distance (Z direction distance) between the light receiving sensor and the irradiation point (film thickness measurement position) is measured by the laser rangefinder (laser emission/detection unit 143 for distance measurement) Based on the result, the Z-direction distance is corrected by the lifting mechanism 106 . Subsequently, as shown in (c), light is irradiated onto the substrate from the light output section of the film thickness measuring section (measurement light output/detection unit 142), and the light is emitted from the irradiation point (film thickness measurement position). The reflected light is detected by a light receiving sensor, and the film thickness of the film at the film thickness measurement position is measured. Then, as shown in (d), in the same manner, the R-Θ coordinates of the irradiation points of the light from the measurement light emitting/detecting unit 142 to the substrate W are sequentially transferred to a plurality of different film thickness measurement positions. It adjusts, correct|amends the Z direction distance of a film thickness measurement position sequentially, and performs the film thickness measurement of the other some film thickness measurement position. When the film thickness measurement at all measurement points is finished, as shown in (e), the substrate W is unloaded.

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 film forming system 1 is used for forming a laminated film by forming a plurality of very thin films, for example, for forming a laminated film used in MRAM. At this time, it is a very thin film|membrane whose film thickness of one layer is 10 nm or less, and further 1 nm or less. The film thickness measuring device 35 measures the film thickness of a very thin film formed by the film forming system 1 in-situ, and measures the film thickness by spectral interferometry using broad light of a short wavelength, High-precision film thickness measurement is possible.

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/detection unit 143 for distance measurement), The distance can be corrected by the lifting mechanism 106 . Thereby, even if Z-direction displacement such as warpage occurs in the substrate W, the accuracy of the film thickness measurement does not decrease, and the thickness measurement required for in-situ film thickness measurement is 10 nm or less, and even 1 nm or less. The film thickness of a thin film can be measured with high precision.

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 unit 142 in the R direction and rotating the substrate W in the Θ direction, the light for film thickness measurement is rapidly transferred to an arbitrary position on the substrate W. can be investigated Thereby, rapid film thickness measurement corresponding to in-situ film thickness measurement can be realized.

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/optical assembly 140 and the stage 102 The light irradiation position can be set quickly by rotation (movement in the Θ direction).

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 reference member 120 is provided on the stage 102 and the height is adjusted with a laser rangefinder (laser emission/detection unit 143 for distance measurement) to perform reference measurement, there is no need to use a reference substrate. none. This also is advantageous for in-situ film thickness measurement.

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.Patent Documents 2 and 3 describe a technique for measuring a film thickness in-situ by connecting a film thickness measuring module in a film forming system having a plurality of processing modules. However, these techniques measure the film thickness using a laser, and measurement of the film thickness of a very thin film such as 10 nm or less such as MRAM, and even 1 nm or less is not assumed. Therefore, conventionally, the film thickness measurement of the MRAM film had to be performed after the substrate after the deposition of the laminate film was taken out from the film formation system.

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 thickness measurement apparatus 35a of this example, the mechanism which performs position adjustment in the horizontal direction (R direction) of the position which irradiates the light for film thickness measurement on the board|substrate W is the film thickness measurement apparatus 35 of FIG. different from In addition, in FIG. 8, the same code|symbol is attached|subjected to the same thing as FIG. 2, and description is abbreviate|omitted.

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 thickness measuring device 35a has a horizontal drive mechanism 180 capable of moving the stage 102 in the horizontal direction, and the stage 102 moves in the horizontal direction ( R direction) is also possible. In this example, the rotating mechanism and the lifting mechanism are accommodated in the case 185 , and the stage 102 is horizontally movable together with the case 185 . The horizontal driving mechanism 180 includes a guide rail 181 for guiding the stage 102 in a horizontal direction through a slider (not shown) together with the case 185 , and a guide rail 181 for guiding the stage 102 together with the case 185 horizontally. It has a drive part 182 for driving in a direction. In this example, the drive part 182 is comprised by the ball screw mechanism which has the rotation motor 183. As shown in FIG. That is, in this example, the driving unit 182 has a ball screw (not shown) extending horizontally in parallel with the guide rail 181 and screwed to the case 185 . Then, the stage 102 is horizontally moved by rotating the ball screw with the rotary motor 183 and horizontally moving the case 185 along the guide rail 181 through the slider. Between the chamber 101 and the case 185, the inside of the chamber 101 is shielded from the atmospheric atmosphere by a shielding mechanism (not shown), such as a bellows.

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 horizontal drive mechanism 180 is not limited to using a ball screw mechanism as long as the stage 102 can be moved horizontally. For example, the case 185 may be self-propelled along the guide rail 181 by a motor provided on a slider or the like.

광출사·수광 어셈블리(140)는, 상기 예의 막 두께 측정 장치(35)와는 달리 챔버(101)의 상벽에 고정되어 있다.The light emitting/receiving assembly 140 is fixed to the upper wall of the chamber 101 unlike the film thickness measuring device 35 of the above example.

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 thickness measuring device 35a configured as described above, instead of moving the light emitting/receiving assembly 140 in the horizontal direction (R direction) as in the film thickness measuring device 35 , the horizontal drive mechanism 180 ) This moves the stage 120 in the horizontal direction (R direction) to adjust the horizontal direction (R direction) of the light irradiation position. Therefore, similarly to the film thickness measurement apparatus 35 of the above example, it is possible to quickly irradiate the light for film thickness measurement to an arbitrary position on the substrate W.

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 assembly 140 is fixed so that the stage 102 can be moved in the horizontal direction (R direction). However, both the stage 102 and the light emitting and receiving assembly 140 are fixed. All of them may be made movable in the horizontal direction (R direction).

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 thickness measurement apparatus 35b of this example, the mechanism which performs position adjustment of the position which irradiates the light for film thickness measurement on the board|substrate W differs from the film thickness measurement apparatus 35 of FIG. In addition, in FIG. 9, the same code|symbol is attached|subjected to the thing similar to FIG. 2, and description is abbreviate|omitted.

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 thickness measuring device 35b has a stage moving mechanism 190 capable of moving the stage 102 arbitrarily in a horizontal plane. In this example, the stage moving mechanism 190 includes a drive unit 191 and a multi-joint arm unit 192 . The articulated arm part 192 has a structure in which a plurality of arms are connected by a rotatable connection part, and the stage 102 is supported on the upper end thereof, so that the stage 102 can be moved to an arbitrary position on a horizontal plane. have. The driving unit 191 drives the articulated arm unit 192 .

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 unit 191 is attached to the lifting plate 201 , and a lifting mechanism 202 is connected to the lifting plate 201 . The lifting mechanism 202 is constituted by, for example, a piezoelectric actuator, and the height position of the stage 102 can be finely adjusted via the lifting plate 201 and the stage moving mechanism 190 . Between the bottom wall of the chamber 101 and the lifting plate 201 , a telescopic bellows 203 is airtightly provided so as to surround the driving unit 191 .

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 stage moving mechanism 190 may move the stage 102 in a horizontal plane so that the light emitted from the light output unit of the light output/reception assembly 140 is irradiated to an arbitrary position on the substrate W, Others, such as an XY stage, may be sufficient.

광출사·수광 어셈블리(140)는, 상기 예의 막 두께 측정 장치(35)와는 달리 챔버(101)의 상벽에 고정되어 있다.The light emitting/receiving assembly 140 is fixed to the upper wall of the chamber 101 unlike the film thickness measuring device 35 of the above example.

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 thickness measuring apparatus 35b comprised as mentioned above, the stage moving mechanism 190 can move the stage 102 arbitrarily in a horizontal plane. For this reason, by the stage moving mechanism 190, the light for film thickness measurement can be irradiated to arbitrary positions on the board|substrate W quickly.

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 assembly 140 may be movable in the horizontal direction (R direction).

<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 container 30a , a conveying mechanism 31a , and an exhaust mechanism 61 .

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 conveyance mechanism 31a includes a drive mechanism 51 , a base portion 52 , a rotation/contraction portion 53 , and a substrate support arm 54 . The drive mechanism 51 is provided under the container 30a and is configured to rotate the drive shaft 51a. The base part 52 is fixed to the center of the bottom part in the container 30a, and the drive shaft 51a is penetrated. The rotation/contraction unit 53 has a multi-joint structure that can be rotated and contracted by the drive mechanism 51 . The board|substrate support arm 54 supports and conveys the board|substrate W, and delivers the board|substrate W.

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 container 30a. The structure of the film thickness measuring apparatus 35' is basically the same as that of the film thickness measuring apparatus 35, and the same reference numerals as those of the film thickness measuring apparatus 35 are given, and description thereof is omitted.

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 thickness measuring apparatus 35" in the transmission part 41 between the conveyance module TM1 and the conveyance module TM2. The structure of the film thickness measuring apparatus 35" is Since it is basically the same as the film thickness measuring apparatus 35, the same code|symbol is attached|subjected to the same thing, and description is abbreviate|omitted.

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 thickness measuring device 35" in the transfer unit 41 between the transfer module TM1 and the transfer module TM2, it is not necessary to separately provide a chamber for measuring the film thickness, thereby saving space. In addition, the film thickness can be measured in the process of transporting the substrate W, and the throughput can be increased. In addition, the film thickness measuring device ( 35"), the same effect can be obtained. In addition, also in the case of this example, it is possible to provide the film thickness measuring device 35" in two or more of the transmission parts 41, 42, 43, for example, the whole transmission part 41, 42, 43, Accordingly, The throughput can be further increased. Similarly, efficiency can be improved by using the common light source unit 145 for the measurement light output/detection unit 142 of each film thickness measuring device 35".

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 thickness measuring apparatus 35", those having the same configuration as that of the film thickness measuring apparatus 35 were used, but these were used as the film thickness measuring apparatus 35a or the film thickness measuring apparatus 35b. ) and may have the same configuration as

<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 system 1, the sequence at the time of continuously forming a film into a film, and measuring the film thickness of each film|membrane is demonstrated.

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 Si substrate 301 is prepared (Fig. 15(a)), and loaded into a processing module for forming the first film (step ST1). ).

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 film 302 by the processing module (step ST2, FIG. 15B). In Fig. 15B, a film A303 is formed first, and the film A303 may be a single film or a multilayer film.

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 thickness measuring devices 35a, 35b, 35', 35".

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 control part 4 and acquired by the control part 4 . Then, the measurement result is fed back to tune the film thickness measurement recipe (step ST6, Fig. 15(d)). That is, the film thickness, optical constant, etc. when the formed film (film A303) is measured are fed back to the film thickness measurement recipe as parameters of the multilayer film to tune the film thickness measurement recipe.

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 thickness measuring device 35, (Step ST3), the film thickness of the next film is measured (Step ST4, Fig. 15(e)). In Fig. 15E, a film B304 is formed as the next film, and the film B may be a single film or a multilayer film. At the time of film thickness measurement of the next film (film B304), the film thickness measurement is performed according to the tuned film thickness measurement recipe. At this time, since the optical properties of the underlying film (film A303, SiO 2 film 302, and Si substrate 301) are tuned, high film thickness measurement accuracy can be obtained.

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 film forming system 1, it is very efficient because the film thickness can be measured by the film thickness measuring device in-situ whenever a film is formed by the processing module.

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 stage moving mechanism 190 of the film thickness measurement apparatus of FIG. 9 is used, thereby carrying out both the transport of the substrate W and the film thickness measurement. do. That is, the stage 102 is made to function also as a board|substrate support arm of a conveyance mechanism, and the articulated arm part 192 is made to function also as a rotation/contraction part of the articulated structure of a conveyance mechanism (FIG. 16(a)). Then, together with the light emitting/receiving assembly 140 , the film thickness measuring device 35b is constituted. When the substrate on which the underlying film has been formed is transferred from the transfer module TM1 to the processing module PM1 to form the next film, the substrate W is transferred to the processing module PM1 as shown in FIG. 16B. During conveyance, the film thickness of the underlying film is measured by the film thickness measuring device 35b. At this time, the measurement result is fed back to tune the film thickness measurement recipe. After the formation of the next film in the processing module PM1 is finished, as shown in FIG. 16C , the substrate W on which the next film is formed is unloaded from the processing module PM1 to the stage moving mechanism 190 . During the process, the film thickness of the next film is measured by the film thickness measuring device 35b. In this case, since the optical properties of the underlying film are being tuned, high film thickness measurement accuracy can be obtained.

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 thickness measuring device 35b in all the transport modules TM1 to TM4, similarly to the film thickness measuring device 35' in Fig. 11, the film thickness measurement of the entire film can be performed more efficiently. can In this case, as shown in FIG. 12 , it is possible to achieve further efficiency improvement by using a common light source unit to multi-channel.

<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)

기판에 막을 형성하는 처리 모듈과, 상기 처리 모듈에 기판을 반송하는 반송 모듈을 갖는 성막 시스템에 있어서, 인-시츄(in-situ)로 기판에 형성된 막의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정 장치로서,
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.
제1항에 있어서, 상기 스테이지에 마련되고, 상기 기판의 베이스부와 동일한 재료로 형성된, 상기 광원의 레퍼런스가 되는 레퍼런스 부재를 더 포함하는 막 두께 측정 장치.The film thickness measuring apparatus according to claim 1, further comprising a reference member provided on the stage and made of the same material as the base portion of the substrate and serving as a reference for the light source. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 측정광 출사/검출 유닛은, 800 ㎚ 이하의 파장의 브로드광을 조사하는 것인 막 두께 측정 장치.The film thickness measuring apparatus according to claim 1 or 2, wherein the measurement light emitting/detecting unit irradiates a broad light having a wavelength of 800 nm or less. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 거리계는 레이저 거리계인 것인 막 두께 측정 장치.The film thickness measuring apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the rangefinder is a laser rangefinder. 제4항에 있어서, 상기 레이저 거리계는, 거리 측정용 레이저를 상기 스테이지를 향해 출사하는 레이저 출사부와, 레이저의 반사광을 수광하는 거리 측정용 수광 센서를 갖는 거리 측정용 레이저 출사/검출 유닛을 갖고, 상기 측정광 출사/검출 유닛과 상기 거리 측정용 레이저 출사/검출 유닛은, 일체적으로 인접하여 마련되어 있는 것인 막 두께 측정 장치.5. The laser rangefinder according to claim 4, wherein the laser rangefinder has a laser emission/detection unit for distance measurement having a laser emission unit for emitting a laser for distance measurement toward the stage, and a light receiving sensor for distance measurement for receiving reflected light of the laser, , wherein the measuring light emitting/detecting unit and the distance measuring laser emitting/detecting unit are integrally provided adjacent to each other. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동 기구는, 상기 측정광 출사/검출 유닛을 상기 기판의 직경 방향으로 이동시키는 제1 이동부와, 상기 스테이지를 회전시키는 제2 이동부를 갖는 것인 막 두께 측정 장치.The moving mechanism according to any one of claims 1 to 5, wherein the moving mechanism comprises: a first moving unit for moving the measurement light emitting/detecting unit in a radial direction of the substrate; and a second moving unit for rotating the stage. A film thickness measuring device having a 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동 기구는, 상기 스테이지를 상기 기판의 직경 방향으로 이동시키는 제1 이동부와, 상기 스테이지를 회전시키는 제2 이동부를 갖는 것인 막 두께 측정 장치.The film thickness according to any one of claims 1 to 5, wherein the moving mechanism has a first moving unit that moves the stage in a radial direction of the substrate and a second moving unit that rotates the stage. measuring device. 제7항에 있어서, 상기 제1 이동부는, 상기 스테이지를 지지하는 부재를 수평으로 마련된 레일을 따라 이동시키는 기구를 갖는 것인 막 두께 측정 장치.The film thickness measuring apparatus according to claim 7, wherein the first moving part has a mechanism for moving a member supporting the stage along a rail provided horizontally. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동 기구는, 상기 스테이지를 수평면 내에서 임의로 이동 가능한 스테이지 이동 기구를 갖는 것인 막 두께 측정 장치.The film thickness measuring apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the moving mechanism has a stage moving mechanism capable of arbitrarily moving the stage in a horizontal plane. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 상에 형성된 상기 막의 막 두께는, 10 ㎚ 이하인 것인 막 두께 측정 장치.The film thickness measuring apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the film thickness of the film formed on the substrate is 10 nm or less. 기판에 막을 형성하는 처리 모듈과, 상기 처리 모듈에 기판을 반송하는 반송 모듈을 갖는 성막 시스템에 있어서, 막 두께 측정 장치에 의해 인-시츄로 기판에 형성된 막의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정 방법으로서,
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.
제11항에 있어서, 상기 막 두께 측정 장치는, 상기 스테이지에 마련되고, 상기 기판의 베이스부와 동일한 재료로 형성된, 상기 광원의 레퍼런스가 되는 레퍼런스 부재를 더 포함하며,
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.
제11항 또는 제12항에 있어서, 막 두께를 측정하는 공정은, 상기 측정광 출사/검출 유닛으로부터 800 ㎚ 이하의 파장의 브로드광을 조사함으로써 행해지는 것인 막 두께 측정 방법.13. The film thickness measuring method according to claim 11 or 12, wherein the step of measuring the film thickness is performed by irradiating broad light having a wavelength of 800 nm or less from the measurement light emitting/detecting unit. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 거리계는 레이저 거리계이며, 상기 거리를 측정하는 공정은, 상기 레이저 거리계로부터 상기 기판의 막 두께 측정 위치에 레이저를 조사함으로써 행해지는 것인 막 두께 측정 방법.The film according to any one of claims 11 to 13, wherein the rangefinder is a laser rangefinder, and the step of measuring the distance is performed by irradiating a laser from the laser rangefinder to a film thickness measurement position of the substrate. How to measure thickness. 제14항에 있어서, 상기 레이저 거리계는, 거리 측정용 레이저를 상기 스테이지를 향해 출사하는 레이저 출사부와, 레이저의 반사광을 수광하는 거리 측정용 수광 센서를 갖는 거리 측정용 레이저 출사/검출 유닛을 포함하며, 상기 측정광 출사/검출 유닛과 상기 거리 측정용 레이저 출사/검출 유닛은, 일체적으로 인접하여 마련되어 있는 것인 막 두께 측정 방법.15. The method according to claim 14, wherein the laser rangefinder includes a laser emission/detection unit for distance measurement having a laser emission unit for emitting a laser for distance measurement toward the stage, and a light receiving sensor for distance measurement that receives reflected light of the laser. and the measuring light emitting/detecting unit and the distance measuring laser emitting/detecting unit are integrally provided adjacent to each other. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동 기구는, 상기 측정광 출사/검출 유닛을 상기 기판의 직경 방향으로 이동시키는 제1 이동부와, 상기 스테이지를 회전시키는 제2 이동부를 갖는 것인 막 두께 측정 방법.16. The method according to any one of claims 11 to 15, wherein the moving mechanism comprises: a first moving part for moving the measurement light emitting/detecting unit in a radial direction of the substrate; and a second moving part for rotating the stage. A method for measuring film thickness. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동 기구는, 상기 스테이지를 상기 기판의 직경 방향으로 이동시키는 제1 이동부와, 상기 스테이지를 회전시키는 제2 이동부를 갖는 것인 막 두께 측정 방법.The film thickness according to any one of claims 11 to 15, wherein the moving mechanism has a first moving unit that moves the stage in a radial direction of the substrate and a second moving unit that rotates the stage. How to measure. 제17항에 있어서, 상기 제1 이동부는, 상기 스테이지를 지지하는 부재를 수평으로 마련된 레일을 따라 이동시키는 기구를 갖는 것인 막 두께 측정 방법.The film thickness measuring method according to claim 17, wherein the first moving part has a mechanism for moving a member supporting the stage along a rail provided horizontally. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동 기구는, 상기 스테이지를 수평면 내에서 임의로 이동 가능한 스테이지 이동 기구를 갖는 것인 막 두께 측정 방법.The film thickness measuring method according to any one of claims 11 to 15, wherein the moving mechanism has a stage moving mechanism capable of arbitrarily moving the stage in a horizontal plane. 제11항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 상에 형성된 상기 막의 막 두께는 10 ㎚ 이하인 것인 막 두께 측정 방법.20. The film thickness measuring method according to any one of claims 11 to 19, wherein the film thickness of the film formed on the substrate is 10 nm or less. 기판에 막을 형성하는 처리 모듈과,
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.
제21항에 있어서, 상기 막 두께 측정 장치는, 상기 반송 모듈에 접속되고, 상기 스테이지를 내부에 수용하는 챔버를 더 갖는 것인 성막 시스템.The film forming system according to claim 21, wherein the film thickness measuring device further has a chamber connected to the transfer module and accommodating the stage therein. 제21항에 있어서, 상기 막 두께 측정 장치는, 상기 반송 모듈에 마련되는 것인 성막 시스템.The film forming system according to claim 21, wherein the film thickness measuring device is provided in the transport module. 제21항에 있어서, 상기 처리 모듈이 접속된 상기 반송 모듈을 복수 가지며, 복수의 상기 반송 모듈끼리가 접속되고, 상기 막 두께 측정 장치는, 상기 반송 모듈의 접속부에 마련되는 것인 성막 시스템.The film forming system according to claim 21, wherein the processing module has a plurality of the transport modules connected thereto, the plurality of transport modules are connected to each other, and the film thickness measuring device is provided in a connecting portion of the transport module. 제21항에 있어서, 상기 막 두께 측정 장치는, 상기 처리 모듈 내에 마련되는 것인 성막 시스템.The film forming system according to claim 21, wherein the film thickness measuring device is provided in the processing module. 제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 상기 막 두께 측정 장치를 가지며, 복수의 상기 막 두께 측정 장치의 각각의 상기 측정광 출사/검출 유닛에, 공통의 광원으로부터 분기된 광이 공급되는 성막 시스템.The light branched from a common light source according to any one of claims 21 to 25, comprising a plurality of the film thickness measuring devices, and to each of the measurement light emitting/detecting units of the plurality of the film thickness measuring devices. This is supplied with the deposition system. 기판에 막을 형성하는 복수의 처리 모듈과,
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.
기판에 막을 형성하는 처리 모듈과, 상기 처리 모듈에 기판을 반송하는 반송 모듈과, 성막한 막의 막 두께를 인-시츄로 측정하는 막 두께 측정 장치를 갖는 성막 시스템에 있어서의 성막 방법으로서,
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.
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