WO2007126016A1 - 膜位置調整方法、記憶媒体及び基板処理システム - Google Patents

膜位置調整方法、記憶媒体及び基板処理システム Download PDF

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WO2007126016A1
WO2007126016A1 PCT/JP2007/059098 JP2007059098W WO2007126016A1 WO 2007126016 A1 WO2007126016 A1 WO 2007126016A1 JP 2007059098 W JP2007059098 W JP 2007059098W WO 2007126016 A1 WO2007126016 A1 WO 2007126016A1
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film
substrate
wafer
width
film forming
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PCT/JP2007/059098
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Inventor
Yoshiaki Sasaki
Hirofumi Yamaguchi
Original Assignee
Tokyo Electron Limited
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    • H01L21/67288—Monitoring of warpage, curvature, damage, defects or the like

Definitions

  • the present invention relates to a film position adjustment method, a storage medium, and a substrate processing system, and more particularly to a film position adjustment method that measures and eliminates a positional deviation of a film formed on the surface of a substrate.
  • a substrate processing system includes a process chamber in which a metal film constituting an insulating film, wiring, or the like is formed on the surface of a disk-shaped wafer as a substrate by CVD (Chemical Vapor D mark osition) or the like.
  • CVD Chemical Vapor D mark osition
  • the center of the wafer and the center of the film coincide.
  • the actual deposition position (depending on the process) relative to the reference deposition position (target position where the film is to be deposited) is caused by misalignment that occurs during the transfer of the force wafer or deviation of the plasma distribution in the process chamber. Deviations in the actual film position (hereinafter referred to as “film position deviation”) may occur (see Fig. 6).
  • the position of the wafer on the mounting table is adjusted in the process chamber.
  • the transfer arm (transfer unit) that transfers the wafer adjusts the position of the wafer relative to the plasma in the process chamber by adjusting the position of the wafer on the mounting table according to the film position shift. To do.
  • a non-film formation portion in which no film is formed on the surface of the wafer usually occurs at the periphery of the wafer.
  • the width of the non-deposition part is measured at several power points, and the film position deviation is calculated from the measured width of the non-deposition part.
  • an operator When measuring the width of the non-film forming portion of the wafer, an operator carries the wafer out of the substrate processing system and measures the width using a metal microscope. Specifically, the widths at four locations (90 ° in the circumferential direction) on the periphery of the wafer are measured using a metallurgical microscope.
  • the measurement method using a metal microscope requires the operator to unload the wafer with the substrate processing system force, and is calculated from the measured width of the non-film-forming portion. It is necessary for the operator to input the issued film position shift to the substrate processing system. Furthermore, since the allowable film position deviation is about 0.2 mm, it is necessary to repeat measurement and wafer position adjustment many times, which are greatly affected by measurement errors. In other words, it takes a lot of work to eliminate the film position shift.
  • An object of the present invention is to provide a technique capable of easily eliminating the deviation of the position of the formed film and the reference position of the film.
  • a film forming apparatus that forms a film on a surface of a substrate, a centering apparatus that performs centering of the substrate, and a control unit.
  • the centering device includes a displacement sensor that measures the displacement of the center position of the substrate, and an image sensor that recognizes an image of a non-deposited portion when the film is not formed on the surface of the substrate.
  • a film position adjusting method in a substrate processing system comprising: a film forming step of forming a film on a substrate by the film forming apparatus; and a non-adjustment in the substrate on which the film is formed in the film forming step by the image sensor.
  • a substrate position adjusting step for adjusting the position of the substrate.
  • the operator who does not need to carry the substrate out of the substrate processing system does not need to input the calculated position shift to the substrate processing system.
  • the image sensor is used instead of the operator.
  • a measurement error is small in order to measure the width of the non-film forming part.
  • the substrate and the film are substantially circular, and in the width measuring step, the width of the non-film-forming portion is measured every 90 ° along the circumferential direction in the peripheral portion of the substrate.
  • the width of the non-film-forming portion is increased every 90 ° along the circumferential direction in the peripheral portion of the substrate. Since it is measured, the center position of the formed film can be easily calculated, and the deviation of the position of the formed film and the reference position of the film can be easily calculated.
  • the method further includes a center misalignment measuring step of measuring a misalignment of the center position of the substrate by the misalignment sensor after the film forming step.
  • the method uses the centering device before the film forming step.
  • the method further includes a centering step of centering the substrate by the centering device after the film forming step and before the width measuring step.
  • the centering apparatus includes a film forming apparatus that forms a film on the surface of the substrate, a centering apparatus that performs centering of the substrate, and a control unit.
  • a substrate processing system having a displacement sensor that measures the displacement of the center position of the substrate, an image sensor that does not form the film on the surface of the substrate, and that recognizes an image of a non-deposition portion.
  • a computer-readable storage medium storing a program for causing a computer to execute a film position adjusting method, wherein the program forms a film on the substrate by the film forming apparatus, and the image forming module.
  • a width measuring module that measures the width of the non-film-forming portion by a sensor and a reference film-forming position based on the width of the non-film-forming portion measured by the control unit. Formed on the substrate A positional deviation calculation module for calculating a positional deviation of the film; and a substrate position adjusting module for adjusting the position of the substrate in the film forming apparatus based on the positional deviation calculated by the control unit.
  • a storage medium characterized by including the storage medium.
  • a film forming apparatus that forms a film on a surface of a substrate, a centering device that performs centering of the substrate, and a control unit are provided, and the centering device includes the In the substrate processing system having a displacement sensor that measures the displacement of the center position of the substrate, the centering device is a non-film-forming device in which no film is formed on the surface of the substrate on which the film is formed by the film forming device.
  • An image sensor having a function of recognizing a part and measuring the width of the non-film-forming part, and the control unit is configured to measure the width of the non-film-forming part with respect to a reference film-forming position
  • the position shift of the film formed on the substrate is calculated, and the position of the substrate in the film forming apparatus is adjusted based on the calculated position shift.
  • Substrate processing system which is provided.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration of a substrate processing system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a system controller that controls the operation of each component of the substrate processing system of FIG.
  • FIG. 3 is a horizontal sectional view schematically showing the configuration of the orienter shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a flowchart of a film position adjustment process executed in the substrate processing system of FIG.
  • FIG. 5 is a plan view schematically showing the configuration of another substrate processing system to which the film position adjusting method of the present invention can be applied.
  • FIG. 6 is a plan view for explaining a deviation of an actual film formation position with respect to a reference film formation position.
  • Figure 1 shows the book It is a top view which shows schematic structure of the substrate processing system which concerns on embodiment.
  • a substrate processing system 10 includes a plurality of process ships 11 for performing CVD processing, which is a film forming process using plasma, on a disk-shaped wafer W for semiconductor devices, and the plurality of process ships 11. And a loader module 9 as a common transfer chamber with a rectangular cross-section connected to each other.
  • the loader module 9 is unloaded from the three hoop mounting tables 15 on which FOUPs (Front Opening Unified Pod) 14 each of which accommodates 25 wafers W are respectively mounted.
  • An orienter 16 centering device that centers the wafer W is connected.
  • the plurality of process ships 11 are connected to one side wall extending in the longitudinal direction of the loader module 9 and are disposed so as to face the three hoop mounting tables 15 with the loader module 9 interposed therebetween.
  • the orienter 16 is connected to the longitudinal end of the loader module 9.
  • a substrate transfer unit 19 for transferring the wafer W is provided.
  • the substrate transfer unit 19 includes an arm 29 that can be expanded and contracted and rotated in the horizontal direction, and a bifurcated transfer fork 28 that is connected to the tip of the arm 29 and supports the wafer W.
  • the substrate transfer unit 19 moves the transfer fork 28 that supports the wafer W by expanding and contracting and rotating the arm 29, thereby transferring the wafer W.
  • the substrate transfer unit 19 takes out the wafer W from the FOUP 14 placed on the FOUP placement table 15 via the load port 20, and carries the taken wafer W to the process ship 11 and the orienter 16.
  • the process ship 11 includes a process chamber 12 as a vacuum processing chamber for performing CVD processing on the wafer W, and a load lock module 18 that incorporates a substrate transfer unit 17 that delivers the wafer W to the process chamber 12. .
  • the process chamber 12 includes a processing gas introduction device (not shown) that introduces a processing gas into the process chamber 12 and a high-frequency power that applies high-frequency power into the process chamber 12. It has poles (not shown).
  • a circular film for example, a metal film constituting an insulating film or wiring is formed on the surface of the wafer W by a CVD process using plasma generated from the processing gas introduced into the process chamber 12.
  • a mounting table 13 on which the wafer W is mounted and a ring (mounting table) that is arranged opposite to the mounting table 13 and concentrates the plasma toward the wafer W on the mounting table 13. (Members arranged in the vicinity) (not shown).
  • Such a ring is called a focus ring.
  • the plasma distribution near Whe W depends on the position of the ring. Therefore, when the relative positional relationship between the ring and the wafer W on the mounting table 13 is not appropriate, for example, when the position of the wafer W on the mounting table 13 is inappropriate, or when the position of the ring is inappropriate,
  • the film position shift that is, the actual film forming position (the position of the film actually formed by the CVD process) is shifted from the reference film forming position (the target position where the film is to be formed).
  • the position of the wafer W on the mounting table 13 can be adjusted by adjusting the position where the substrate transfer unit 17 delivers the wafer W to the mounting table 13, so that the relative position relationship between the ring and the wafer W can be adjusted.
  • the staff can be adjusted appropriately.
  • the pressure inside the loader module 9 is maintained at atmospheric pressure, and the pressure inside the process chamber 12 is maintained at vacuum.
  • the load lock module 18 is provided with a vacuum side gate valve 21 at the connection portion with the process chamber 12 and an atmosphere side gate valve 22 at the connection portion with the loader module 9, and serves as a vacuum preliminary transfer chamber capable of adjusting the internal pressure. Composed.
  • a substrate transfer unit 17 is installed at a substantially central portion.
  • the substrate transfer unit 17 has an arm 27 that can be expanded and contracted and rotated in the horizontal direction, and a bifurcated transfer fork 25 that is connected to the tip of the arm 27 and supports the wafer W.
  • the substrate transfer unit 17 moves the transfer fork 25 that supports the wafer W by expanding and contracting and rotating the arm 27, thereby transferring the wafer W.
  • the substrate processing system 10 includes a system controller (control unit) (see FIG. 2) that controls the operation of the components of the substrate processing system 10 such as the process ship 11, the loader module 9, and the orienter 16, and the loader.
  • An operation GUI (Graphical User Interface) 26 disposed at the longitudinal end of the module 9 is provided.
  • the system controller controls the operation of each component according to a program corresponding to the CVD process.
  • the operation GUI 26 has, for example, a touch panel display (not shown) having an LCD (Liquid Crystal Display) force.
  • the touch panel display displays the operating status of each component and accepts operator input.
  • FIG. 2 is a block diagram of a system controller that controls the operation of each component of the substrate processing system of FIG.
  • the system controller includes an EC (Equipment Controller) 30, a plurality of MC 31 (Module Controller) 31, and a switching hub 32 that connects the EC 30 and each MC 31.
  • the system controller is connected from the EC 30 via a LAN (Local Area Network) 33 to a PC 34 as a MES (Manufacturing Execution System) that manages the manufacturing process of the entire factory where the substrate processing system 10 is installed.
  • MES Manufacturing Execution System
  • MES Manufacturing Execution System
  • the EC 30 is a main control unit (master control unit) that controls each operation of the substrate processing system 10 by controlling each MC 31.
  • the EC30 has a CPU, RAM, HDD, etc., and sends a control signal according to the processing conditions of the wafer W specified by the operator in the operation GUI 26, that is, a program corresponding to the recipe, thereby Controls the operation of ship 11, loader module 9 and orienter 16.
  • the switching hub 32 switches the MC 31 as the connection destination of the EC 30 according to the control signal from the EC 30.
  • the MC 31 is a sub-control unit (slave control unit) that controls the operations of the process ship 11, the loader module 9, and the orienter 16, respectively.
  • Each MC31 is connected to each I / O (input / output) module 37 via a GHOST network 36 by a DIST (Distribution) board 35. Connected to.
  • the GHOST network 36 is installed on the MC board of each MC31 and is called 7 GHusr (Lreneral High-Speed Optimum Scalable Transceiver); it is a network realized by LSI.
  • 7 GHusr Long-Speed Optimum Scalable Transceiver
  • MC31 corresponds to the master and I / O module 37 corresponds to the slave.
  • the I / O module 37 includes, for example, a plurality of I / O units 38 connected to each component (hereinafter referred to as "end device") in the process ship 11, and controls each end device. The signal and the output signal from each end device are transmitted.
  • the end device connected to the I / O unit 38 in the IZO module 37 corresponds to, for example, the mounting table 13 of the process chamber 12, the processing gas introduction device, and the high frequency electrode.
  • Each GHOST network 36 is also connected to an IZ board (not shown) that controls input / output of digital signals, analog signals, and serial signals in the lZ unit 38.
  • the EC30 force switching hub 32, MC31, GHO ST network 36 and I / O module 37 according to the program corresponding to the CVD processing recipe.
  • the CVD process is executed in the process ship 11.
  • the I / O unit 38 connected to the plurality of end devices is modularized without constituting a plurality of end devices directly connected to the EC 30 to form a 1 / O module 37. Since the I / O module 37 is connected to the EC 30 via the MC 31 and the switching hub 32, the communication system can be simplified.
  • the control signal transmitted by the EC30 includes an I / O unit connected to a desired end device.
  • FIG. 3 is a horizontal sectional view showing a schematic configuration of the orienter in FIG.
  • the orienter 16 is arranged corresponding to a casing 39, a turntable 40 arranged in the approximate center of the case 39, and a peripheral portion of the wafer W placed on the turntable 40.
  • a centering mechanism (not shown) for centering the wafer W on the rotary table 40 using the substrate sensor 19 and the image sensor 41 and the orienter sensor 42 are provided.
  • the wafer W is placed on the turntable 40, rotated in a horizontal plane, and the position of the center of the wafer W is measured by measuring the position of the periphery of the rotating wafer W by the orienter sensor 42. be able to.
  • the centering mechanism After measuring the deviation of the center position of the wafer W by the orienter sensor 42, the centering mechanism once causes the substrate transfer unit 19 to receive the wafer W from the turntable 40, and then the substrate transfer unit 19 returns the wafer W to the turntable 40 again.
  • centering is performed by adjusting the delivery position of the wafer W to the turntable 40 by the substrate transfer unit 19 based on the measured deviation of the center position of the wafer W. That is, in the illustrated embodiment, the centering mechanism is configured by the calculation and control functions realized by the substrate transfer unit 19, the turntable 40, the orienter sensor 42, and the MC31 (and / or EC30). .
  • the image sensor 41 performs image recognition of the peripheral portion of the wafer W.
  • the image sensor 41 includes a film forming unit (a portion where a film is formed) and a non-film forming unit (a portion where no film is formed) based on the contrast of the acquired image. Measure the width of the non-deposited part.
  • a film forming unit a portion where a film is formed
  • a non-film forming unit a portion where no film is formed
  • the image sensor 41 is arranged at a position facing the peripheral edge of the wafer W centered on the rotating table 40.
  • the orienter 16 is connected to each component of the orienter 16, for example, an orienter control unit 43 that controls the operation of the turntable 40 and the image sensor 41.
  • the orienter control unit 43 is connected to the I / O section 38 of the MC 31 I / O module 37 corresponding to the orienter 16 in the system controller of FIG.
  • Each component of the orienter 16 is connected to the IZ unit 38 in the IZ module 37 via the interlock signal line 44.
  • the interlock signal line 44 is connected to the operation stop signal of each component of the orienter 16. Is transmitted from the orienter 16 to the I / O module 37.
  • FIG. 4 is a flowchart of the film position adjustment process executed in the substrate processing system of FIG. This process is performed each time the process chamber 12 is maintained, for example, the ring is replaced.
  • step S41 the wafer W from which the FOUP 14 force has also been unloaded is loaded into the orienter 16, and the orienter 16 centers the wafer W by the centering mechanism (step S41).
  • the centered wafer W is loaded into the process chamber 12, and CVD processing is performed on the wafer W in the process chamber 12 to form a film on the surface of the wafer W (step S42).
  • the CVD process at this time is executed according to a recipe different from the normal process recipe so that the boundary between the film and the non-film-forming portion appears clearly. Thereby, the contrast of the image acquired by the image sensor 41 of the orienter 16 is increased, and the image recognition can be performed with higher accuracy.
  • the wafer W having a film formed on the surface is carried into the orienter 16, and the orienter 16 measures the deviation of the center position of the wafer W by the orienter sensor 42 (step S43). At this time, the wafer W may be centered by the centering mechanism.
  • the orienter 16 recognizes an image of the peripheral portion of the wafer W by the image sensor 41 and measures the width of the non-deposition portion (step S44).
  • the orienter 16 rotates the wafer W by the turntable 40, and the image sensor 41 measures the width of the non-film forming portion at every 90 ° along the circumferential direction at the peripheral portion of the wafer W. That is, the image sensor 41 measures the width of the non-deposition portion at four locations.
  • the orienter 16 transmits to EC30 the deviation of the center position of the wafer W measured in step S43 and the width of the non-film forming part measured in step S44.
  • EC30 is based on the width of the non-film forming part.
  • the film position deviation specifically, the deviation of the center position of the formed film with respect to the center position of the wafer W is calculated (step S45).
  • step S46 if the calculated film position deviation is within 0.2 mm, the EC 30 ends this process.
  • E C30 determines the cause of the film position deviation based on the film position deviation and the center position deviation of the wafer W. Specifically, when the deviation of the center position of the wafer W is large, there is a high possibility that the deviation occurred during the transfer of the wafer W. Therefore, the placement position of the wafer W on the placement table 13 of the process chamber 12 If the deviation of the center position of the wafer W is small, there is a small possibility that a deviation occurred during the transfer of the wafer W, so the position of the ring in the process chamber 12 is inappropriate. Judge that there is.
  • the EC 30 transmits the film position shift to the MC 31 corresponding to the process ship 11 that has performed film formation, and the MC 31 eliminates the film position shift based on the transmitted film position shift.
  • the adjustment amount of the position of the wafer W on the mounting table 13 is calculated, and the relative positional relationship between the ring in the corresponding process chamber 12 and the wafer W on the mounting table 13 is adjusted based on the calculated adjustment amount (step After that, the process returns to step S41.
  • the relative positional relationship can be adjusted by adjusting the position where the substrate transfer unit 17 delivers the wafer W to the mounting table 13, in step S47, for example, it is stored in the MC 31.
  • the wafer W transfer position (wafer W transfer target position) is rewritten.
  • the width of the non-deposition part of the wafer W is measured by the image sensor 41 of the orienter 16 included in the substrate processing system 10, and the non-deposition part of the non-deposition part measured by the EC 30 is measured.
  • the film position deviation is calculated based on the width, and the relative positional relationship between the ring in the process chamber 12 and the wafer W on the mounting table 13 is adjusted based on the film position deviation calculated by the MC 31. That is, it is not necessary for the operator to unload the wafer W from the substrate processing system 10 to input the calculated film position deviation into the substrate processing system 10.
  • the measurement error is small to measure the width of. Therefore, it is possible to easily eliminate the film position shift.
  • the center position of the formed film can be easily calculated. You can The film position deviation can be easily calculated.
  • the orienter 16 recognizes an image of the peripheral edge of the wafer W, if the center position of the wafer W is greatly displaced, the non-film forming portion may deviate from the imaging range of the image sensor 41. In order to prevent this, the wafer W may be centered prior to the image sensor 41 recognizing the peripheral edge of the wafer W in the processing of FIG. Thereby, it is possible to prevent the non-film-forming portion from deviating from the imaging range of the image sensor 41, and thus the width of the non-film-forming portion can be measured efficiently.
  • the number of force measurement locations at which the image sensor 41 measures the width of the film formation portion at four locations is not limited to this, and is a number that can specify the center position of the formed film. Just do it.
  • the image sensor 41 may measure the width of the non-film forming portion every 120 ° along the circumferential direction, that is, at three locations.
  • the process of FIG. 4 can be applied not only when the film formation process is performed on the wafer W but also when the etching process is performed. Specifically, in the etched wafer W, the width of the non-etched portion at the peripheral edge of the wafer W is measured by the image sensor 41, whereby the actual etching relative to the reference etching region (etching target region) is measured. It is possible to calculate the shift of the chucking area (the circular area where the etching has been performed) and adjust the position of the wafer W on the mounting table in the process chamber in which the etching process is performed based on the calculated shift of the area.
  • the chucking area the circular area where the etching has been performed
  • the processing shown in Fig. 4 is executed every time maintenance of the process chamber 12 is performed.
  • the execution timing of the processing shown in Fig. 4 is not limited to this. You can run it between the lots.
  • the substrate processing system to which the film position adjusting method according to the present embodiment described above is applied is limited to a parallel type substrate processing system having two process ships arranged in parallel to each other as shown in FIG. Instead, as shown in FIG. 5, a substrate processing system in which a plurality of process modules as vacuum processing chambers for performing CVD processing on the wafer W are arranged radially may be used.
  • FIG. 5 is a plan view showing a schematic configuration of a modified example of the substrate processing system to which the film position adjusting method according to the present embodiment is applied.
  • the same components as those in the substrate processing system 10 of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the substrate processing system 45 includes a hexagonal transfer module 46 in plan view, and four process modules 47 to 47 that perform a CVD process on the wafer W arranged radially around the transfer module 46. 50, a loader module 9 as a rectangular common transfer chamber, and two load lock modules 51 and 52 which are arranged between the transfer module 46 and the loader module 9 and connect the transfer module 46 and the loader module 9. Be prepared.
  • the internal pressure of the transfer module 46 and each of the process modules 47 to 50 is maintained at a vacuum, and the transfer module 46 and each of the process modules 47 to 50 are connected to each other via gate valves 53 to 56, respectively. .
  • each of the port lock modules 51 and 52 is provided with gate valves 57 and 58 at the connection portion with the transfer module 46, and door valves 59 and 60 at the connection portion with the loader module 9 to thereby increase the internal pressure. It is configured as a vacuum preparatory transfer chamber that can be adjusted.
  • Each of the load lock modules 51 and 52 has mounting tables 61 and 62 for temporarily mounting the wafer W delivered between the loader module 9 and the transfer module 46.
  • the transfer module 46 has a flexible and swivelable frame disposed therein.
  • the substrate transfer unit 63 has a log-redder type substrate transfer unit 63.
  • the substrate transfer unit 63 is a bifurcated transfer that supports a wafer W by being connected to the tip of the arm 64 and being able to expand and contract in a horizontal direction. Fork 65.
  • the substrate transfer unit 63 transfers the wafer W between the process modules 47 to 50 and the load lock modules 51 and 52.
  • Each process module 47 to 50 has a mounting table (not shown) on which a wafer W to be processed is mounted.
  • the process modules 47 to 50 have the same configuration as the process chamber 12 in the substrate processing system 10.
  • each component in the substrate processing system 45 is controlled by a system controller having the same configuration as the system controller in the substrate processing system 10.
  • Each process chamber in the substrate processing system to which the film position adjusting method according to the present embodiment described above is applied is not limited to a vacuum processing chamber in which the wafer W is subjected to CVD processing, but a semiconductor device manufacturing process.
  • any processing chamber that forms a film on the surface of the wafer W may be used.
  • a processing chamber that performs heat treatment or PVD processing on the wafer W may be used.
  • the substrate on which the film is formed on the surface in the substrate processing system 10 described above is not limited to a wafer for semiconductor devices, but can be used for various types of LCD (Liquid Crystal Display), FPD (Flat Panel Display), etc. It can be a substrate, photomask, CD substrate, printed circuit board, etc.
  • a storage medium storing software program codes for realizing the various functions described above is supplied to the system controller, and the computer controller (such as a CPU or MPU) is stored in the storage medium.
  • the computer controller such as a CPU or MPU
  • the computer itself or a computer-controlled computing device performs the above-mentioned film position deviation calculation and wafer center position deviation calculation, and the computer This can be implemented by controlling each component (process, orienter, transfer device, etc.) of the substrate processing system 10 by the generated control signal.
  • Storage media for supplying the program code include, for example, floppy (registered trademark) disks, hard disks, magneto-optical disks, CD-ROM, CD-R, CD-RW, D Optical disks such as VD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD + RW, magnetic tape, nonvolatile memory card, ROM, etc. can be used.
  • the program code may be downloaded via a network.
  • the form of the program code may be in the form of an object code, a program code executed by an interpreter, script data supplied to the OS, and the like.
  • the film position adjusting method according to the present invention can also be applied to a film forming apparatus that performs a CVD process in a state where a wafer (substrate) mounted on a mounting table is pressed by a clamp ring.
  • the clamp ring itself is well known to those skilled in the art and will not be described in detail here. Since the clamp ring has an inner diameter slightly smaller than the outer diameter of the wafer, if CVD processing is performed with the wafer pressed by the clamp ring, the non-deformed structure shown in FIG. 6 is formed on the peripheral edge of the wafer covered with the clamp ring. A film part is formed.
  • the film position shift as described with reference to FIG. 6 can be a problem, but this problem can also be solved by the film position adjustment method based on the present invention described above.
  • step S44 the measurement accuracy of the width of the non-deposition portion by the image sensor 41 in step S44 described above may be reduced.
  • the contrast between the film forming part and the non-film forming part in the image acquired by the image sensor 41 is high. It is preferable to execute step S42 described above under such conditions.
  • a case where a (tungsten) film is formed by CVD will be described as an example.
  • film formation is performed in a reaction-controlled state with excellent loading properties.
  • the film position adjusting method according to the present invention is performed, the film forming process in step S42 described above is performed in a supply-controlled state with excellent selectivity. By doing so, the amount of film formation on the area covered with the clamping ring of the wafer can be drastically reduced, so that the contrast between the film forming part and the non-film forming part in the image acquired by the image sensor 41 is increased. can do.
  • Switching between the reaction rate control state and the supply rate control state changes the supply ratio of WF gas and H gas.

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Abstract

　基板処理システム内において、成膜位置のずれを容易に解消することができる膜位置調整方法が提供される。基板処理システムは、プロセスチャンバ１２と、プロセスチャンバ１２に搬入すべきウエハＷのセンタリングを行うオリエンタ１６とを有している。オリエンタ１６には、ウエハＷの中心位置のずれを測定するオリエンタセンサ４２と、ウエハＷの周縁部分にある非成膜部の幅を画像認識機能により測定する画像センサ４１とが設けられている。プロセスチャンバ１２内での成膜処理後、ウエハＷがオリエンタ１６に搬送され、そこでウエハＷの中心位置のずれが測定され、ウエハＷのセンタリングが行われ、かつ、ウエハＷの非成膜部の幅が測定され、測定された非成膜部の幅に基づいて膜位置ずれが算出される。算出された膜位置ずれを解消するように、プロセスチャンバ１２内の載置台１３上へのウエハ搬送目標位置が修正される。

Description

明 細 書
膜位置調整方法、記憶媒体及び基板処理システム
技術分野
[0001] 本発明は、膜位置調整方法、記憶媒体及び基板処理システムに関し、特に、基板 の表面に形成された膜の位置ずれを測定して解消する膜位置調整方法に関する。 背景技術
[0002] 基板としての円板状のウェハの表面に絶縁膜や配線等を構成する金属膜を CVD ( Chemical Vapor D印 osition)等によって形成するプロセスチャンバを備える基板処理 システムが知られている。この基板処理システムにおいてウェハの表面に略円形の 膜を形成する際、ウェハの中心及び膜の中心が一致するのが好ましい。ところ力 ゥ ェハの搬送中に生じる位置ずれまたはプロセスチャンバ内におけるプラズマ分布の 偏り等に起因して、基準成膜位置 (膜を成膜すべき目標位置）に対する実際成膜位 置 (処理により実際に成膜された膜の位置）のずれ (以下「膜位置ずれ」と称する）が 生じることがある（図 6参照）。
[0003] この膜位置ずれを解消するために、プロセスチャンバでは載置台上のウェハの位 置が調整される。具体的には、ウェハを搬送する搬送アーム (搬送ユニット）が、膜位 置ずれに応じて、載置台上のウェハの位置を調整することによって、プロセスチャン バ内のプラズマに対するウェハの位置を調整する。
[0004] ウェハの大きさに対して膜の大きさは小さいため、通常、ウェハの周縁部において ウェハの表面に膜が形成されない非成膜部（図 6参照）が生じる。膜位置ずれを求め る際には、この非成膜部の幅を数力所において測定し、測定された非成膜部の幅か ら膜位置ずれを算出する。
[0005] ウェハの非成膜部の幅を測定する場合、ウェハを基板処理システムから操作者が 搬出して金属顕微鏡によって当該幅を測定している。具体的には、金属顕微鏡によ つてウェハの周縁部の 4箇所（円周方向に 90° ずつ）の幅を測定している。
[0006] し力しながら、金属顕微鏡を用いた測定方法は、上述したように、操作者がウェハ を基板処理システム力 搬出する必要があり、また、測定された非成膜部の幅から算 出された膜位置ずれを操作者が基板処理システムに入力する必要がある。さらに、 許容される膜位置ずれは 0. 2mm程度であるため、測定誤差の影響が大きぐ何回 も測定及びウェハの位置調整を繰り返す必要がある。すなわち、膜位置ずれの解消 に非常に手間を要する。
発明の開示
[0007] 本発明の目的は、形成された膜の位置及び膜の基準位置のずれの解消を容易に 行うことができる技術を提供することにある。
[0008] 上記目的を達成するために、本発明の第 1の観点によれば、基板の表面に膜を形 成する膜形成装置と、前記基板のセンタリングを行うセンタリング装置と、制御部とを 備え、前記センタリング装置は前記基板の中心位置のずれを測定する位置ずれセン サと前記基板の表面にぉレ、て前記膜が形成されなレ、非成膜部を画像認識する画像 センサとを有する基板処理システムにおける膜位置調整方法であって、前記膜形成 装置により、基板に膜を形成する膜形成ステップと、前記画像センサにより、前記膜 形成ステップにおいて前記膜が形成された前記基板における非成膜部の幅を測定 する幅測定ステップと、前記制御部により、基準成膜位置に対する前記基板に形成 された膜の位置のずれを前記幅測定ステップにおいて測定された前記非成膜部の 幅に基づいて算出する膜位置ずれ算出ステップと、前記制御部により、前記膜位置 ずれ算出ステップにおいて算出された前記膜の位置のずれに基づいて、前記膜形 成装置における前記基板の位置を調整する基板位置調整ステップと、を有すること を特徴とする膜位置調整方法が提供される。
[0009] 上記の発明によれば、基板を基板処理システムから搬出する必要がなぐ操作者が 算出された位置のずれを基板処理システムに入力する必要がなぐさらに、操作者で はなく画像センサによって非成膜部の幅を測定するために測定誤差が小さい。した 力 Sつて、形成された膜の位置及び膜の基準位置のずれの解消を容易に行うことがで きる。
[0010] 好ましくは、前記基板及び前記膜は略円形であり、前記幅測定ステップでは、前記 基板の周縁部において円周方向に沿う 90° 毎に前記非成膜部の幅が測定される。
[0011] これによれば、基板の周縁部において円周方向に沿う 90° 毎に非成膜部の幅が 測定されるので、形成された膜の中心位置を容易に算出することができ、もって形成 された膜の位置及び膜の基準位置のずれを容易に算出することができる。
[0012] 好ましくは、前記方法は、前記膜形成ステップの後に、前記位置ずれセンサにより 前記基板の中心位置のずれを測定する中心位置ずれ測定ステップを更に有する。
[0013] これによれば、膜の位置のずれに加えて基板の中心位置のずれが測定されるので 、膜の位置のずれが生じた場合、当該ずれの発生要因が、膜形成装置における基 板の位置の不適切力、、膜形成装置において基板を載置する載置台の周辺に配され た部材の位置の不適切 (位置ずれ)かを判別することができる。
[0014] 好ましくは、前記方法は、前記膜形成ステップの前に、前記センタリング装置により
[0015] これによれば、基板の表面に膜を形成する前に基板のセンタリングが行われるので 、膜の形成後に基板の中心位置のずれを測定することによって基板処理システムに おける基板の搬送に起因するずれを測定することができ、形成された膜の位置及び 膜の基準位置のずれの発生要因を詳細に検討することができる。
[0016] 好ましくは、前記方法は、前記膜形成ステップの後であってかつ前記幅測定ステツ プの前に、前記センタリング装置により前記基板のセンタリングを行うセンタリングステ ップを更に有する
[0017] これによれば、画像センサの画像認識可能範囲から非成膜部が逸脱するのを防止 することができ、もって、非成膜部の幅を効率良く測定することができる。
[0018] また、本発明の第 2の観点によれば、基板の表面に膜を形成する膜形成装置と、前 記基板のセンタリングを行うセンタリング装置と、制御部とを備え、前記センタリング装 置は前記基板の中心位置のずれを測定する位置ずれセンサと前記基板の表面にお レ、て前記膜が形成されなレ、非成膜部を画像認識する画像センサとを有する基板処 理システムにおける膜位置調整方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納す るコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、前記プログラムは、前記膜形成装 置により、前記基板に前記膜を形成させる膜形成モジュールと、前記画像センサによ り、前記非成膜部の幅を測定させる幅測定モジュールと、前記制御部により、測定さ れた前記非成膜部の幅に基づいて、基準成膜位置に対する前記基板に形成された 膜の位置のずれを算出させる位置ずれ算出モジュールと、前記制御部により、算出 された前記位置のずれに基づいて、前記膜形成装置における前記基板の位置を調 整させる基板位置調整モジュールと、を有することを特徴とする記憶媒体が提供され る。
[0019] 更に、本発明の第 3の観点によれば、基板の表面に膜を形成する膜形成装置と、 前記基板のセンタリングを行うセンタリング装置と、制御部とを備え、前記センタリング 装置は前記基板の中心位置のずれを測定する位置ずれセンサを有する基板処理シ ステムにおいて、前記センタリング装置は、前記膜形成装置により膜が形成された基 板の表面において膜が成膜されていない非成膜部を画像認識するとともに前記非成 膜部の幅を測定する機能を有する画像センサを有し、前記制御部は、測定された前 記非成膜部の幅に基づいて、基準成膜位置に対する前記基板に形成された膜の位 置のずれを算出するとともに、前記算出された位置のずれに基づいて前記膜形成装 置における前記基板の位置を調整するように構成されていることを特徴とする基板処 理システムが提供される。
図面の簡単な説明
[0020] [図 1]本発明の一実施形態に係る基板処理システムの構成を概略的に示す平面図 である。
[図 2]図 1の基板処理システムの各構成要素の動作を制御するシステムコントローラ の構成を示すブロック図である。
[図 3]図 1に示すオリエンタの構成を概略的に示す水平断面図である。
[図 4]図 1の基板処理システムにおいて実行される膜位置調整処理のフローチャート である。
[図 5]本発明の膜位置調整方法を適用可能な他の基板処理システムの構成を概略 的に示す平面図である。
[図 6]基準成膜位置に対する実際成膜位置のずれを説明するための平面図である。 発明を実施するための最良の形態
[0021] 以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
[0022] まず、本発明の実施の形態に係る基板処理システムについて説明する。図 1は、本 実施の形態に係る基板処理システムの概略構成を示す平面図である。
[0023] 図 1において、基板処理システム 10は、半導体デバイス用の円板状のウェハ Wに プラズマを用いた膜形成処理である CVD処理を施す複数のプロセスシップ 11と、該 複数のプロセスシップ 11が接続された矩形断面の共通搬送室としてのローダーモジ ユール 9とを備える。
[0024] さらにローダーモジュール 9には、各々 25枚のウェハ Wを収容する容器であるフー プ（Front Opening Unified Pod) 14がそれぞれ載置される 3つのフープ載置台 15と、 フープ 14から搬出されたウェハ Wのセンタリングを行うオリエンタ 16 (センタリング装 置）とが接続されている。
[0025] 複数のプロセスシップ 11は、ローダーモジュール 9の長手方向に延びる一方の側 壁に接続されると共に、ローダーモジュール 9を挟んで 3つのフープ載置台 15と対向 するように配置されている。オリエンタ 16はローダーモジュール 9の長手方向端部に 接続されている。
[0026] ローダーモジュール 9内には、ウェハ Wを搬送する基板搬送ユニット 19が設けられ ている。ローダーモジュール 9の長手方向に延びる他方の側壁には、各フープ載置 台 15に対応して、ウェハ Wの投入口としての 3つのロードポート 20が設けられている 。基板搬送ユニット 19は、水平方向に伸縮自在且つ回転自在なアーム 29と、該ァー ム 29の先端部に接続されてウェハ Wを支持する二股状の搬送フォーク 28とを有する 。基板搬送ユニット 19はアーム 29を伸縮及び回転させることによってウェハ Wを支持 する搬送フォーク 28を移動させ、これにより、ウェハ Wを搬送する。基板搬送ユニット 19は、フープ載置台 15に載置されたフープ 14からウェハ Wをロードポート 20を介し て取り出し、この取り出したウェハ Wをプロセスシップ 11及びオリエンタ 16へ搬送す る。
[0027] プロセスシップ 11は、ウェハ Wに CVD処理を施す真空処理室としてのプロセスチ ヤンバ 12と、該プロセスチャンバ 12にウェハ Wを受け渡す基板搬送ユニット 17を内 蔵するロードロックモジュール 18とを有する。
[0028] プロセスチャンバ 12は、該プロセスチャンバ 12内に処理ガスを導入する処理ガス 導入装置（図示しない）やプロセスチャンバ 12内に高周波電力を印加する高周波電 極（図示しなレ、）を備える。プロセスチャンバ 12内に導入した処理ガスから発生させた プラズマを用いた CVD処理によって、ウェハ Wの表面に円形の膜、例えば、絶縁膜 または配線等を構成する金属膜等が形成される。プロセスチャンバ 12内には、ゥェ ハ Wを載置する載置台 13と、該載置台 13に対向して配置され且つプラズマを載置 台 13上のウェハ Wに向けて集中させるリング (載置台の周辺に配された部材）（図示 しなレ、）とが設けられている。このようなリングはフォーカスリングと呼ばれている。ゥェ ハ W近傍のプラズマ分布はリングの位置に依存する。このため、リング及び載置台 13 上のウェハ Wの相対位置関係が適切でない場合、例えば、載置台 13上のウェハ W の位置が不適切な場合、若しくはリングの位置が不適切な場合には、膜位置ずれ、 すなわち、実際成膜位置 (CVD処理により実際に成膜された膜の位置）の基準成膜 位置 (膜を成膜すべき目標位置）に対するずれが生じる。なお、基板搬送ユニット 17 が載置台 13にウェハ Wを受け渡す位置を調整することにより、載置台 13上における ウェハ Wの位置を調整することができ、これにより、リング及びウェハ Wの相対位置関 係を適切に調整することができる。
[0029] プロセスシップ 11では、ローダーモジュール 9の内部の圧力は大気圧に維持され、 プロセスチャンバ 12の内部圧力は真空に維持される。ロードロックモジュール 18は、 プロセスチャンバ 12との連結部に真空側ゲートバルブ 21を備えると共にローダーモ ジュール 9との連結部に大気側ゲートバルブ 22を備え、その内部圧力を調整可能な 真空予備搬送室として構成される。
[0030] ロードロックモジュール 18の内部には、略中央部に基板搬送ユニット 17が設置され る。基板搬送ユニット 17は、水平方向に伸縮自在且つ回転自在なアーム 27と、該ァ ーム 27の先端部に接続されてウェハ Wを支持する二股状の搬送フォーク 25とを有 する。基板搬送ユニット 17はアーム 27を伸縮及び回転させることによってウェハ Wを 支持する搬送フォーク 25を移動させ、これにより、ウェハ Wを搬送する。
[0031] ロードロックモジュール 18では、プロセスチャンバ 12側に第 1のバッファ 23が設置さ れ、ローダーモジュール 9側に第 2のバッファ 24が設置される。第 1のバッファ 23及び 第 2のバッファ 24はウェハ Wを一時的に保持し、 CVD処理が施されていないウェハ Wと CVD処理が施されたウェハ Wとの円滑な入れ替えを可能とする。 [0032] また、基板処理システム 10は、プロセスシップ 11、ローダーモジュール 9及びオリエ ンタ 16等の基板処理システム 10の構成要素の動作を制御するシステムコントローラ（ 制御部）（図 2参照）と、ローダーモジュール 9の長手方向端部に配置されたオペレー シヨン GUI (Graphical User Interface) 26とを備える。
[0033] 上記システムコントローラは CVD処理に対応するプログラムに応じて各構成要素の 動作を制御する。オペレーション GUI26は、例えば、 LCD (Liquid Crystal Display) 力、らなるタツチパネルディスプレイ（図示しない）を有する。上記タツチパネルディスプ レイは各構成要素の動作状況を表示し、操作者の操作入力を受け付ける。
[0034] 図 2は、図 1の基板処理システムの各構成要素の動作を制御するシステムコント口 ーラのブロック図である。
[0035] 図 2に示すように、システムコントローラは、 EC (Equipment Controller) 30と、複数 の MC31 (Module Controller) 31と、 EC30及び各 MC31を接続するスイッチングハ ブ 32とを備える。該システムコントローラは EC30から LAN (Local Area Network) 33 を介して、基板処理システム 10が設置されている工場全体の製造工程を管理する M ES (Manufacturing Execution System)としての PC34に接続されている。 MESは、シ ステムコントローラと連携して工場における工程に関するリアルタイム情報を基幹業務 システム（図示しなレ、）にフィードバックすると共に、工場全体の負荷等を考慮してェ 程に関する判断を行う。
[0036] EC30は、各 MC31を統括して基板処理システム 10全体の動作を制御する主制御 部（マスタ制御部）である。また、 EC30は、 CPU, RAM, HDD等を有し、オペレー シヨン GUI26において操作者によって指定されたウェハ Wの処理条件、すなわち、 レシピに対応するプログラムに応じて制御信号を送信することにより、プロセスシップ 11、ローダーモジュール 9及びオリエンタ 16の動作を制御する。
[0037] スイッチングハブ 32は、 EC30からの制御信号に応じて EC30の接続先としての M C31を切り替える。
[0038] MC31は、それぞれプロセスシップ 11、ローダーモジュール 9及びオリエンタ 16の 動作を制御する副制御部（スレーブ制御部）である。各 MC31は、 DIST (Distributio n)ボード 35によって GHOSTネットワーク 36を介して各 I/O (入出力）モジュール 37 に接続される。 GHOSTネットワーク 36は、各 MC31が有する MCボードに搭載され 7こ GHus r(Lreneral High-Speed Optimum Scalable Transceiver)と禾尔 れる； LSIによ つて実現されるネットワークである。 GHOSTネットワーク 36では、最大で 31個の 1/ Oモジュール 37を接続可能であり、 GHOSTネットワーク 36では、 MC31がマスタに 該当し、 I/Oモジュール 37がスレーブに該当する。
[0039] I/Oモジュール 37は、例えば、プロセスシップ 11における各構成要素（以下、「ェ ンドデバイス」という。）に接続された複数の I/O部 38からなり、各エンドデバイスへ の制御信号及び各エンドデバイスからの出力信号の伝達を行う。 IZ〇モジュール 37 において I/O部 38に接続されるエンドデバイスには、例えば、プロセスチャンバ 12 の載置台 13、処理ガス導入装置及び高周波電極が該当する。
[0040] また、各 GHOSTネットワーク 36には、 lZ〇部 38におけるデジタル信号、アナログ 信号及びシリアル信号の入出力を制御する IZ〇ボード（図示しない)も接続される。
[0041] 基板処理システム 10において、ウェハ Wに CVD処理を施す際には、 CVD処理の レシピに対応するプログラムに応じて EC30力 スイッチングハブ 32、 MC31、 GHO STネットワーク 36及び I/Oモジュール 37における I/O部 38を介して、プロセスシッ プ 11の各エンドデバイスに制御信号を送信することによってプロセスシップ 11にお レヽて CVD処理を実行する。
[0042] 図 2のシステムコントローラでは、複数のエンドデバイスが EC30に直接接続される ことなぐ該複数のエンドデバイスに接続された I/O部 38がモジュール化されて 1/ Oモジュール 37を構成し、該 I/Oモジュール 37が MC31及びスイッチングハブ 32 を介して EC30に接続されるため、通信系統を簡素化することができる。
[0043] また、 EC30が送信する制御信号には、所望のエンドデバイスに接続された I/O部
38のアドレス及び当該 I/O部 38を含む I/Oモジュール 37のアドレスが含まれてい るため、スイッチングハブ 32は制御信号における I/Oモジュール 37のアドレスを参 照し、 MC31の GHOSTが制御信号における I/O部 38のアドレスを参照することに よって、スイッチングハブ 32や MC31が CPUに制御信号の送信先の問い合わせを 行う必要を無くすことができ、これにより、制御信号の円滑な伝達を実現することがで きる。 [0044] 図 3は、図 1におけるオリエンタの概略構成を示す水平断面図である。
[0045] 図 3において、オリエンタ 16は筐体 39と、該筐体 39のほぼ中央に配置される回転 台 40と、該回転台 40に載置されるウェハ Wの周縁部に対応して配置された画像セ ンサ 41及びオリエンタセンサ 42と、基板搬送ユニット 19を用いて回転台 40上におけ るウェハ Wのセンタリングを行うセンタリング機構（図示しない）を備える。
[0046] 回転台 40にウェハ Wを載置して水平面内で回転させて、オリエンタセンサ 42により 回転するウェハ Wの周縁の位置を測定することによって、ウェハ Wの中心位置のず れを測定することができる。センタリング機構は、オリエンタセンサ 42によるウェハ W の中心位置のずれの測定後、一度基板搬送ユニット 19に回転台 40からウェハ Wを 受け取らせ、さらに、基板搬送ユニット 19が回転台 40にウェハ Wを再度受け渡す際 に、測定されたウェハ Wの中心位置のずれに基づいて基板搬送ユニット 19による回 転台 40へのウェハ Wの受け渡し位置を調整させることによってセンタリングを行う。す なわち、例示された実施形態においては、基板搬送ユニット 19、回転台 40、オリエン タセンサ 42、並びに MC31 (及び/又は EC30)により実現される演算および制御機 能により前記センタリング機構が構成される。
[0047] 画像センサ 41は、ウェハ Wの周縁部の画像認識を行う。具体的には、例えば、画 像センサ 41は、取得した画像のコントラストに基づいて成膜部（膜が成膜されている 部分）と非成膜部 (膜が成膜されていない部分）との境界を認識し、非成膜部の幅を 測定する。このような機能を有する商業的に利用可能な画像センサ 41としては、コグ ネックス株式会社（Cognex Co卬 oration)製のものがある。なお、画像センサ 41は、回 転台 40上でセンタリングが行われたウェハ Wの周縁部と対向する位置に配置されて いる。
[0048] オリエンタ 16は、該オリエンタ 16の各構成要素、例えば、回転台 40や画像センサ 4 1の動作を制御するオリエンタコントロールユニット 43に接続される。オリエンタコント ロールユニット 43は図 2のシステムコントローラにおけるオリエンタ 16に対応する MC 31の I/Oモジュール 37における I/O部 38に接続される。また、該オリエンタ 16の 各構成要素はインターロック信号線 44を介して IZ〇モジュール 37における IZ〇部 3 8に接続され、インターロック信号線 44は、オリエンタ 16の各構成要素の動作停止信 号であるインターロック信号をオリエンタ 16から I/Oモジュール 37へ伝達する。
[0049] 次に、本実施の形態に係る膜位置調整方法について説明する。
[0050] 図 4は、図 1の基板処理システムにおいて実行される膜位置調整処理のフローチヤ ートである。本処理はプロセスチャンバ 12のメンテナンス、例えば、リングの交換を行 う度に実行される。
[0051] 図 4において、まず、フープ 14力も搬出されたウェハ Wがオリエンタ 16に搬入され 、該オリエンタ 16はセンタリング機構によってウェハ Wのセンタリングを行う（ステップ S41)。
[0052] 次いで、センタリングされたウェハ Wがプロセスチャンバ 12内に搬入され、プロセス チャンバ 12内でウェハ Wに CVD処理が施されてウェハ Wの表面に膜が形成される（ ステップ S42)。このときの CVD処理は、膜と非成膜部との境界が明りように現れるよ うに通常のプロセスレシピとは異なるレシピに従って実行される。これにより、オリエン タ 16の画像センサ 41が取得する画像のコントラストが高まり、画像認識をより精度良 く行うことができる。
[0053] 次いで、表面に膜が形成されたウェハ Wをオリエンタ 16に搬入し、該オリエンタ 16 はオリエンタセンサ 42によってウェハ Wの中心位置のずれを測定する（ステップ S43 )。このとき、センタリング機構によってウェハ Wのセンタリングを行ってもよい。
[0054] その後、オリエンタ 16は画像センサ 41によってウェハ Wの周縁部を画像認識して 非成膜部の幅を測定する（ステップ S44)。このとき、オリエンタ 16は回転台 40によつ てウェハ Wを回転させ、画像センサ 41はウェハ Wの周縁部において円周方向に沿う 90° 毎に非成膜部の幅を測定する。すなわち、画像センサ 41は非成膜部の幅を 4 箇所において測定する。
[0055] 次いで、オリエンタ 16は EC30へステップ S43で測定されたウェハ Wの中心位置の ずれ及びステップ S44で測定された非成膜部の幅を送信し、 EC30は非成膜部の幅 に基づいて膜位置ずれ、具体的には、ウェハ Wの中心位置に対する形成された膜 の中心位置のずれを算出する（ステップ S45)。
[0056] その後、ステップ S46において、 EC30は算出された膜位置ずれが 0. 2mm以内で あれば、本処理を終了する。一方、膜位置ずれが 0. 2mmより大であれば、さらに、 E C30は、膜位置ずれ及びウェハ Wの中心位置のずれに基づいて、膜位置ずれの発 生要因を判別する。具体的には、ウェハ Wの中心位置のずれが大きいときは、ゥェ ハ Wの搬送中にずれが生じた可能性が高いことから、プロセスチャンバ 12の載置台 13におけるウェハ Wの載置位置が不適切であると判断し、ウェハ Wの中心位置のず れが小さいときは、ウェハ Wの搬送中にずれが生じた可能性が小さいことから、プロ セスチャンバ 12におけるリングの位置が不適切であると判断する。
[0057] 次いで、 EC30は成膜を実行したプロセスシップ 11に対応する MC31に膜位置ず れを送信し、該 MC31は送信された膜位置ずれに基づいて、該膜位置ずれを解消 するための載置台 13上におけるウェハ Wの位置の調整量を算出し、算出された調 整量に基づいて対応するプロセスチャンバ 12におけるリングと載置台 13上のウェハ Wとの相対位置関係を調整し (ステップ S47)、その後、ステップ S41に戻る。なお、 前述したように、相対位置関係の調整は、基板搬送ユニット 17が載置台 13にウェハ Wを受け渡す位置を調整することにより行うことができるため、ステップ S47において は、例えば、 MC31に記憶されているウェハ W受け渡し位置（ウェハ W搬送目標位 置）の書き換えが行われる。
[0058] 上述した図 4の処理によれば、基板処理システム 10が備えるオリエンタ 16の画像セ ンサ 41によってウェハ Wの非成膜部の幅が測定され、 EC30によって測定された非 成膜部の幅に基づいて膜位置ずれが算出され、 MC31によって算出された膜位置 ずれに基づいてプロセスチャンバ 12におけるリング及び載置台 13上のウェハ Wの相 対位置関係が調整される。すなわち、ウェハ Wを基板処理システム 10から搬出する 必要がなぐ操作者が算出された膜位置ずれを基板処理システム 10に入力する必 要がなぐさらに、操作者ではなく画像センサ 41によって非成膜部の幅を測定するた めに測定誤差が小さい。したがって、膜位置ずれの解消を容易に行うことができる。
[0059] また、図 4の処理は各プロセスチャンバ 12に適用することができるため、基板処理 システム 10が備えるプロセスチャンバ 12が多いほど操作者の手間削減の効果が大 きくなる。
[0060] 図 4の処理では、ウェハ Wの周縁部において円周方向に沿う 90° 毎に非成膜部の 幅が測定されるので、形成された膜の中心位置を容易に算出することができ、もって 膜位置ずれを容易に算出することができる。
[0061] また、図 4の処理では、ウェハ Wの中心位置のずれが測定されるので、膜位置ずれ が生じた場合、当該膜位置ずれの発生要因が、プロセスチャンバ 12の載置台 13に おけるウェハ Wの載置位置の不適切か、プロセスチャンバ 12におけるリングの位置 の不適切かを判別することができる。
[0062] オリエンタ 16においてウェハ Wの周縁部を画像認識する場合、ウェハ Wの中心位 置のずれが大きいと、非成膜部が画像センサ 41の撮像範囲から逸脱することがある 。これを防止するために、図 4の処理において、画像センサ 41によるウェハ Wの周縁 部の画像認識に先立ってウェハ Wのセンタリングを行ってもよレ、。これにより、画像セ ンサ 41の撮像範囲から非成膜部が逸脱するのを防止することができ、もって、非成 膜部の幅を効率良く測定することができる。
[0063] また、図 4の処理では、ウェハ Wの表面に膜を形成する前にウェハ Wのセンタリン グが行われるので、膜の形成後にウェハ Wの中心位置のずれを測定することによつ て基板処理システム 10におけるウェハ Wの搬送に起因するずれを測定することがで き、膜位置ずれの発生要因を詳細に検討することができる。
[0064] 上述した図 4の処理では、画像センサ 41が成膜部の幅を 4箇所において測定した 力 測定箇所の数はこれに限られず、形成された膜の中心位置を特定できる数であ ればよい。例えば、画像センサ 41が円周方向に沿う 120° 毎、すなわち、 3箇所に おいて非成膜部の幅を測定してもよい。
[0065] 図 4の処理は、ウェハ Wに成膜処理を施す場合だけでなぐエッチング処理を施す 場合にも適用することが可能である。具体的には、エッチング処理が施されたウェハ Wにおいて、ウェハ Wの周縁部における非エッチング部の幅を画像センサ 41によつ て測定することにより、基準エッチング領域 (エッチング目標領域）に対する実際エツ チング領域 (エッチングが施された円形領域)のずれを算出し、該算出された領域の ずれに基づいて、エッチング処理を行うプロセスチャンバにおける載置台上のウェハ Wの位置を調整することができる。
[0066] また、図 4の処理は、プロセスチャンバ 12のメンテナンスを行う度に実行されるとした 力 図 4の処理の実行タイミングはこれに限られず、例えば、或る製造ロットと他の製 造ロットの間におレ、て実行してもよレ、。
[0067] 上述した本実施の形態に係る膜位置調整方法が適用される基板処理システムは、 図 1に示すような互いに平行に配されたプロセスシップを 2つ備えるパラレルタイプの 基板処理システムに限られず、図 5に示すように、ウェハ Wに CVD処理を施す真空 処理室としての複数のプロセスモジュールが放射状に配置された基板処理システム であってもよい。
[0068] 図 5は、本実施の形態に係る膜位置調整方法が適用される基板処理システムの変 形例の概略構成を示す平面図である。なお、図 5においては、図 1の基板処理システ ム 10における構成要素と同様の構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する
[0069] 図 5において、基板処理システム 45は、平面視六角形のトランスファモジュール 46 と、該トランスファモジュール 46の周囲に放射状に配置された、ウェハ Wに CVD処 理を施す 4つのプロセスモジュール 47〜50と、矩形状の共通搬送室としてのローダ 一モジュール 9と、トランスファモジュール 46及びローダーモジュール 9の間に配置さ れ、トランスファモジュール 46及びローダーモジュール 9を連結する 2つのロードロッ クモジユーノレ 51 , 52とを備; る。
[0070] トランスファモジュール 46及び各プロセスモジュール 47〜50は内部の圧力が真空 に維持され、トランスファモジュール 46と各プロセスモジュール 47〜50とは、それぞ れゲートバルブ 53〜56を介して接続される。
[0071] 基板処理システム 45では、ローダーモジュール 9の内部圧力が大気圧に維持され る一方、トランスファモジュール 46の内部圧力は真空に維持される。そのため、各口 ードロックモジュール 51， 52は、それぞれトランスファモジュール 46との連結部にゲ ートバルブ 57， 58を備えると共に、ローダーモジュール 9との連結部にドアバルブ 59 , 60を備えることによって、その内部圧力を調整可能な真空予備搬送室として構成さ れる。また、各ロードロックモジュール 51 , 52はローダーモジュール 9及びトランスファ モジュール 46の間において受渡されるウェハ Wを一時的に載置するための載置台 6 1 , 62を有する。
[0072] トランスファモジュール 46はその内部に配置された屈伸及び旋回自在になされたフ ロッグレッダタイプの基板搬送ユニット 63を有し、基板搬送ユニット 63は、水平方向 に伸縮自在且つ回転自在なアーム 64と、該アーム 64の先端部に接続されてウェハ Wを支持する二股状の搬送フォーク 65とを有する。基板搬送ユニット 63は、各プロセ スモジュール 47〜50や各ロードロックモジュール 51， 52の間においてウェハ Wを搬 送する。
[0073] 各プロセスモジュール 47〜50は、それぞれ処理が施されるウェハ Wを載置する載 置台（図示しない）を有する。ここで、プロセスモジュール 47〜50は基板処理システ ム 10におけるプロセスチャンバ 12と同様の構成を有する。
[0074] なお、基板処理システム 45における各構成要素の動作は、基板処理システム 10に おけるシステムコントローラと同様の構成を有するシステムコントローラによって制御さ れる。
[0075] 上述した本実施の形態に係る膜位置調整方法が適用される基板処理システムにお ける各プロセスチャンバはウェハ Wに CVD処理を施す真空処理室に限られず、半導 体デバイスの製造工程においてウェハ Wの表面に膜を形成する処理室であればよく 、例えば、ウェハ Wに熱処理、又は PVD処理を施す処理室であってもよい。
[0076] また、上述した基板処理システム 10において表面に膜が形成される基板は、半導 体デバイス用のウェハに限られず、 LCD (Liquid Crystal Display)や FPD (Flat Panel Display)等に用いる各種基板や、フォトマスク、 CD基板、プリント基板等であってもよ レ、。
[0077] 上述の方法は、上述の各種機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードを 記録した記憶媒体を、システムコントローラに供給し、システムコントローラのコンビュ ータ（CPUまたは MPU等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して 実行することにより、コンピュータ自ら力 或いはコンピュータにより制御される演算装 置が上記の膜位置ずれの演算およびウェハ中心位置ずれの演算を行レ、、かつ、コ ンピュータにより生成される制御信号により基板処理システム 10の各構成要素（プロ セスシップ、オリエンタ、搬送装置等）を制御することにより、実施することができる。
[0078] プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商 標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、 CD-ROM, CD-R, CD-RW, D VD— ROM、 DVD -RAM, DVD— RW、 DVD + RW等の光ディスク、磁気テープ 、不揮発性のメモリカード、 ROM等を用いることができる。プログラムコードをネットヮ ークを介してダウンロードしてもよい。
[0079] コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記本実施の形 態に係る各種機能を実現するだけでなぐそのプログラムコードの指示に基づき、コ ンピュータ上で稼動してレ、る〇S (オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部 又は全部を行い、その処理によって上述した本実施の形態に係る機能を実現しても よい。
[0080] さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに揷入された 機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き 込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その拡張機能を拡張ボードゃ拡 張ユニットに備わる CPU等が実際の処理の一部または全部を行レ、、その処理によつ て前述した本実施の形態に係る各種機能を実現してもよい。
[0081] 上記プログラムコードの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプ ログラムコード、 OSに供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。
[0082] なお、本発明に基づく膜位置調整方法は、載置台に載置されたウェハ（基板)をク ランプリングにより押さえつけた状態で CVD処理を行う成膜装置にも適用することが できる。クランプリングそれ自体は当業者に良く知られているため、ここでは詳細に説 明しない。クランプリングはウェハの外径よりもやや小さい内径を有するため、クラン プリングによりウェハを押さえつけた状態で CVD処理を行うと、クランプリングに覆わ れたウェハの周縁部に図 6に示すような非成膜部が生じる。この場合も、図 6で説明 したような膜位置ずれが問題となりうるが、この問題も、先に説明した本発明に基づく 膜位置調整方法により解決することができる。
[0083] なお、クランプリングとウェハとの間には微少隙間が存在するため、この微少隙間に 侵入した成膜ガスにより、ウェハのクランプリングに覆われた領域にもわずかに成膜 が生じる。すると、前述のステップ S44における画像センサ 41による非成膜部の幅の 測定精度が低下するおそれがある。非成膜部の幅の高い測定精度を確保するため、 画像センサ 41により取得される画像における成膜部と非成膜部とのコントラストが高く なるような条件で前述のステップ S42を実行することが好ましい。
高コントラストの画像を得るための方法について、 WFガス及び Hガスを用いて W(
6 2
タングステン)膜を CVDにより成膜する場合を例にとって説明する。通常の成膜処理 時には、坦め込み性に優れる反応律速状態で成膜が実施される。これに対して、本 発明に基づく膜位置調整方法を実施する場合、前述のステップ S42における成膜処 理を、選択性に優れる供給律速状態で実施する。そうすれば、ウェハのクランプリン グに覆われた領域上での成膜量を激減させることができるため、画像センサ 41により 取得される画像における成膜部と非成膜部とのコントラストを高くすることができる。反 応律速状態と供給律速状態との切換えは、 WFガスと Hガスとの供給比を変更する
6 2
ことにより行うことができる。 WFガスの供給量を大きくすると、成膜反応は反応律速
6
側にシフトし、 WFガスの供給量を小さくすると、成膜反応は供給律速側にシフトする

Claims

請求の範囲
[1] 基板の表面に膜を形成する膜形成装置と、前記基板のセンタリングを行うセンタリ ング装置と、制御部とを備え、前記センタリング装置は前記基板の中心位置のずれを 測定する位置ずれセンサと前記基板の表面において前記膜が形成されない非成膜 部を画像認識する画像センサとを有する基板処理システムにおける膜位置調整方法 であって、
前記膜形成装置により、基板に膜を形成する膜形成ステップと、
前記画像センサにより、前記膜形成ステップにおレ、て前記膜が形成された前記基 板における非成膜部の幅を測定する幅測定ステップと、
前記制御部により、基準成膜位置に対する前記基板に形成された膜の位置のずれ を前記幅測定ステップにおいて測定された前記非成膜部の幅に基づいて算出する 膜位置ずれ算出ステップと、
前記制御部により、前記膜位置ずれ算出ステップにおいて算出された前記膜の位 置のずれに基づいて、前記膜形成装置における前記基板の位置を調整する基板位 置調整ステップと、
を有することを特徴とする膜位置調整方法。
[2] 前記基板及び前記膜は略円形であり、
前記幅測定ステップでは、前記基板の周縁部において円周方向に沿う 90° 毎に 前記非成膜部の幅が測定されることを特徴とする請求項 1記載の膜位置調整方法。
[3] 前記膜形成ステップの後に、前記位置ずれセンサにより前記基板の中心位置のず れを測定する中心位置ずれ測定ステップを更に有することを特徴とする請求項 1記 載の膜位置調整方法。
[4] 前記膜形成ステップの前に、前記センタリング装置により前記基板のセンタリングを 行うセンタリングステップを更に有することを特徴とする請求項 1記載の膜位置調整方 法。
[5] 前記膜形成ステップの後であってかつ前記幅測定ステップの前に、前記センタリン グ装置により前記基板のセンタリングを行うセンタリングステップを更に有することを特 徴とする請求項 1記載の膜位置調整方法。
[6] 基板の表面に膜を形成する膜形成装置と、前記基板のセンタリングを行うセンタリ ング装置と、制御部とを備え、前記センタリング装置は前記基板の中心位置のずれを 測定する位置ずれセンサと前記基板の表面において前記膜が形成されない非成膜 部を画像認識する画像センサとを有する基板処理システムにおける膜位置調整方法 をコンピュータに実行させるプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記憶媒 体であって、
前記プログラムは、
前記膜形成装置により、前記基板に前記膜を形成させる膜形成モジュールと、 前記画像センサにより、前記非成膜部の幅を測定させる幅測定モジュールと、 前記制御部により、測定された前記非成膜部の幅に基づいて、基準成膜位置に対 する前記基板に形成された膜の位置のずれを算出させる位置ずれ算出モジュール と、
前記制御部により、算出された前記位置のずれに基づいて、前記膜形成装置にお ける前記基板の位置を調整させる基板位置調整モジュールと、
を有することを特徴とする記憶媒体。
[7] 基板の表面に膜を形成する膜形成装置と、前記基板のセンタリングを行うセンタリ ング装置と、制御部とを備え、前記センタリング装置は前記基板の中心位置のずれを 測定する位置ずれセンサを有する基板処理システムにおいて、
前記センタリング装置は、前記膜形成装置により膜が形成された基板の表面にお レ、て膜が成膜されてレ、なレヽ非成膜部を画像認識するとともに前記非成膜部の幅を測 定する機能を有する画像センサを有し、
前記制御部は、測定された前記非成膜部の幅に基づいて、基準成膜位置に対す る前記基板に形成された膜の位置のずれを算出するとともに、前記算出された位置 のずれに基づいて前記膜形成装置における前記基板の位置を調整するように構成 されている
ことを特徴とする基板処理システム。
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