KR20190005113A - 기판 휨 감시 장치 및 이것을 사용한 기판 처리 장치, 그리고 기판 휨 감시 방법 - Google Patents

기판 휨 감시 장치 및 이것을 사용한 기판 처리 장치, 그리고 기판 휨 감시 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 회전 테이블 회전 중인 기판의 휨을 감시할 수 있어, 기판의 탈리를 예측할 수 있는 기판 휨 감시 장치 및 이것을 사용한 기판 처리 장치, 그리고 기판 휨 감시 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 회전 테이블 상에 둘레 방향을 따라 설치된 기판 적재 영역에 적재된 기판의 상기 회전 테이블 회전 중에 있어서의 휨을 감시하는 기판 휨 감시 장치이며, 상기 회전 테이블의 상방으로부터 상기 회전 테이블 상의 미리 결정된 위치에 광을 조사해서 상기 회전 테이블을 회전시켜, 상기 미리 결정된 위치를 통과하는, 상기 회전 테이블 및 상기 기판으로부터의 반사광을 수광해서 상기 기판의 표면 프로파일을 계측 가능한 광학식 변위계와, 상기 광을 미리 결정된 참조면에 조사했을 때의 계측값을 참조값으로서 기억하는 기억부와, 상기 광학식 변위계가 계측한 상기 기판의 표면 프로파일과, 상기 기억부에 기억된 참조값에 기초하여, 상기 기판의 휨양을 산출하는 연산부를 갖는다.

Description

기판 휨 감시 장치 및 이것을 사용한 기판 처리 장치, 그리고 기판 휨 감시 방법{SUBSTRATE WARPING MONITORING DEVICE AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS USING THE SAME, AND SUBSTRATE WARPING MONITORING METHOD}
본 발명은 기판 휨 감시 장치 및 이것을 사용한 기판 처리 장치, 그리고 기판 휨 감시 방법에 관한 것이다.
종래부터, 챔버 내에 대략 수평으로 설치된 회전 테이블의 표면에 형성된 기판 적재용 오목부 상에 기판이 적재된 상태에서 상기 회전 테이블을 연속 회전시켜, 상기 기판의 처리를 행하는 기판 처리 장치에 사용되는 기판 탈리 검출 장치로서, 상기 회전 테이블의 회전 중에, 상기 오목부 상에서의 상기 기판의 유무를 판정함으로써, 상기 기판이 상기 오목부로부터 탈리된 것을 판정하는 기판 탈리 판정 수단을 갖는 기판 탈리 검출 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
이러한 기판 탈리 검출 장치에서는, 회전 테이블의 기판을 적재하기 위한 오목부에 설치된 승강 핀용 관통 구멍의 온도를 검출하는 방사 온도계를 설치하여, 온도 차에 의해 기판의 탈리를 검출하거나, 오목부를 촬상하는 촬상 수단을 설치하거나 해서 기판의 탈리를 검출하여, 기판이 탈리되면 회전 테이블의 회전을 정지시키도록 하고 있다.
일본 특허 공개 제2015-8269호 공보
그러나, 상술한 특허문헌 1에 기재된 구성에서는, 기판의 탈리가 발생한 것은 검출할 수 있어도, 기판의 탈리를 예측할 수는 없기 때문에, 사후적인 대처가 될 수 밖에 없어, 챔버 내의 손상, 불량 웨이퍼의 발생 등의 피해를 작게 할 수는 있어도, 피해를 완전히 방지할 수는 없다.
그래서, 본 발명은 회전 테이블 회전 중의 기판의 휨을 감시 할 수 있어, 기판의 탈리를 예측할 수 있는 기판 휨 감시 장치 및 이것을 사용한 기판 처리 장치, 그리고 기판 휨 감시 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 형태에 관한 기판 휨 감시 장치는, 회전 테이블 상에 둘레 방향을 따라 설치된 기판 적재 영역에 적재된 기판의 상기 회전 테이블 회전 중에 있어서의 휨을 감시하는 기판 휨 감시 장치이며,
상기 회전 테이블의 상방으로부터 상기 회전 테이블의 소정 위치에 광을 조사해서 상기 회전 테이블을 회전시켜, 상기 소정 위치를 통과하는, 상기 회전 테이블 및 상기 기판으로부터의 반사광을 수광해서 상기 기판의 표면 프로파일을 계측 가능한 광학식 변위계와,
상기 광을 소정의 참조면에 조사했을 때의 계측값을 참조값으로서 기억하는 기억부와,
상기 광학식 변위계가 계측한 상기 기판의 표면 프로파일과, 상기 기억부에 기억된 참조값에 기초하여, 상기 기판의 휨양을 산출하는 연산부를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 처리 용기와, 해당 처리 용기 내에 설치되고, 둘레 방향을 따라 설치된 복수의 기판 적재 영역을 갖는 회전 테이블과, 해당 회전 테이블 상에 반응 가스를 공급 가능한 반응 가스 공급 노즐과, 상기의 기판 휨 감시 장치를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 처리 용기와, 해당 처리 용기 내에 설치되고, 둘레 방향을 따라 설치된 복수의 기판 적재 영역을 갖는 회전 테이블과, 해당 회전 테이블 상에 반응 가스를 공급 가능한 반응 가스 공급 노즐과, 상기의 휨 감시 장치와, 해당 기판 휨 감시 장치로부터의 상기 알람 신호를 수신했을 때, 상기 회전 테이블을 감속 또는 정지시키는 제어부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 감시 방법은, 처리 용기 내에 설치되고, 둘레 방향을 따라 기판 적재 영역을 갖는 회전 테이블 상에 기판을 적재하는 공정과, 광학식 변위계를 사용해서 상기 기판의 표면 이외의 소정의 참조면에 광을 조사하여, 반사광의 계측값을 참조값으로서 기억하는 공정과, 상기 기판이 적재된 상기 회전 테이블을 회전시켜, 상기 광학식 변위계를 사용해서 상기 회전 테이블 상의 소정 위치를 통과하는, 상기 회전 테이블 및 상기 기판으로부터의 반사광을 수광하여, 상기 기판의 표면 프로파일을 계측하는 공정과, 상기 광학식 변위계가 계측한 상기 기판의 표면 프로파일과, 상기 참조값에 기초하여, 상기 기판의 휨양을 산출하는 공정을 포함한다.
본 발명에 따르면, 기판의 휨양을 감시할 수 있어, 기판의 탈리를 예측할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 장치 및 이것을 사용한 기판 처리 장치의 일례를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 장치가 적용되는 기판 처리 장치의 내부 구조의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 장치가 적용되는 기판 처리 장치의 내부 구조의 상면도이다.
도 4는 회전 테이블의 동심원을 따른 챔버의 단면을 도시한 도면이다.
도 5는 챔버 내의 천장면이 설치되어 있는 영역을 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 장치의 기본 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 레이저 변위계를 복수 배치한 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 장치 및 기판 휨 감시 방법의 일례에서의 참조면의 계측에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 3개의 레이저 변위계가 웨이퍼의 표면에 레이저를 조사 가능하게 된 상태를 도시한 도면이다.
도 10은 도 8 및 도 9에서 나타낸 3개의 레이저 변위계를 사용해서 계측한 웨이퍼(W)의 표면 프로파일의 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 둘레 방향에 있어서 웨이퍼(W)에 휨이 발생한 경우의 표면 프로파일의 계측값을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 참조값을 사용해서 웨이퍼(W)의 휨양을 산출하는 공정에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 3개의 레이저 변위계를 사용한 경우의, 보다 상세한 표면 프로파일의 계측값의 실측 예를 도시한 도면이다.
도 14는 도 13의 (b)의 계측 결과의 확대도이다.
도 15는 도 13의 (a)의 계측 결과의 확대도이다.
도 16은 표면 프로파일 계측에서의 노이즈의 발생 원인을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 도 15 및 도 16에서 설명한 노이즈를 제거하기 위한 방법의 일례를 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 방법의 처리 플로우를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 제1 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 장치의 레이저 변위계의 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 제2 실시 형태에 관한 기판 휨 감시 장치의 일례를 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태의 설명을 행한다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 장치 및 이것을 사용한 기판 처리 장치의 일례를 나타낸 구성도이다. 또한, 도 2는, 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 장치가 적용되는 기판 처리 장치의 내부 구조의 사시도이며, 도 3은, 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 장치가 적용되는 기판 처리 장치의 내부 구조의 상면도이다.
또한, 기판 처리 장치는, 회전 테이블을 회전시키면서 기판의 처리를 행하는 장치라면, 다양한 기판 처리 장치가 적용 가능하지만, 본 실시 형태에서는, 기판 처리 장치가 성막 장치로서 구성된 예를 들어 설명한다.
도 1부터 도 3까지를 참조하면, 성막 장치는, 거의 원형의 평면 형상을 갖는 편평한 챔버(1)와, 이 챔버(1) 내에 설치되어, 챔버(1)의 중심에 회전 중심을 갖는 회전 테이블(2)을 구비하고 있다. 챔버(1)는, 처리 대상이 되는 기판을 수용하여, 기판에 성막 처리를 행하기 위한 처리 용기이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 챔버(1)는, 바닥이 있는 원통 형상을 갖는 용기 본체(12)와, 용기 본체(12)의 상면에 대하여, 예를 들어 O링 등의 시일 부재(13)를 개재해서 기밀하게 착탈 가능하게 배치되는 천장판(11)을 갖고 있다.
천장판(11)의 일부에는, 창(16)이 형성되어 있다. 창(16)에는, 예를 들어 석영 유리가 설치되어, 챔버(1)의 외부로부터 내부가 시인 가능하게 구성된다.
또한, 챔버(1)는, 진공 펌프(640)에 접속된 배기구(610)를 가져, 진공 배기 가능한 진공 용기로서 구성되어도 된다.
회전 테이블(2)은, 기판을 적재하기 위한 적재대이다. 회전 테이블(2)은, 표면에 원형 오목형 오목부(24)를 갖고, 오목부(24) 상에 기판을 지지한다. 도 1에서는, 오목부(24) 상에 반도체 웨이퍼(W)가 기판으로서 적재된 상태가 도시되어 있다. 기판은, 반드시 반도체 웨이퍼(W)에 한정되지는 않지만, 이하, 기판으로서 반도체 웨이퍼(W)(이하, 「웨이퍼」라고 함)가 사용된 예를 들어 설명한다.
또한, 모터(23)에는, 인코더(25)가 설치되어 있어, 회전축(22)의 회전 각도를 검출할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 장치에 있어서는, 회전 테이블(2) 상의 각각의 오목부(24)에 적재된 각각의 웨이퍼(W)의 휨 상태를 모두 감시하기 위해서, 오목부(24)와 웨이퍼의 대응 및 그것들의 위치 특정 수단으로서, 인코더(25)를 사용하고 있다.
천장판(11)의 창(16)의 상방에는, 레이저 변위계(110)가 설치된다. 레이저 변위계(110)는, 회전 테이블(2)의 오목부(24) 상에 존재하는 웨이퍼(W)의 표면 프로파일을 계측하기 위한 수단이다. 레이저 변위계(110)는, 레이저 조사부(111)와 레이저 수광부(112)를 구비하고, 레이저 조사부(111)로부터 웨이퍼(W)의 상면에 레이저를 조사하여, 반사된 레이저를 레이저 수광부(112)가 수광함으로써, 레이저 변위계(110)와 웨이퍼(W) 사이의 거리를 측정한다. 따라서, 회전 테이블(2)을 회전시켜 웨이퍼(W)가 회전 방향을 따라서 이동했을 때, 레이저 조사 위치에서의 웨이퍼(W)의 표면 프로파일을 계측할 수 있다. 즉, 웨이퍼(W)의 표면의 요철에 따라서 레이저 변위계(110)와 웨이퍼(W) 사이의 거리가 변화하기 때문에, 웨이퍼(W)의 표면의 요철의 변화, 즉 표면 프로파일을 계측할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼(W)의 중심에 레이저가 조사되도록 하면, 웨이퍼(W)의 중심을 지나는 라인의 표면 프로파일을 계측할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 레이저광을 조사광으로 해서, 레이저 변위계(110)를 사용한 예를 들어 설명하지만, 변위계는, 비접촉식 광학적 변위계라면, 다양한 변위계를 사용할 수 있다. 예를 들어, LED 광을 사용한 LED 변위계를 사용해도 되고, 광원을 램프광으로 해서, 램프광을 사용해서 변위를 검출 가능한 변위계를 사용하도록 해도 된다. 또한, 변위계로서, 공초점식 변위계를 사용해도 된다. 이와 같이, 본 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 장치는, 비접촉식 광학적 변위계라면, 다양한 변위계를 사용할 수 있다. 단, 이하의 실시 형태에서는, 설명의 용이를 위하여, 레이저 변위계(110)를 사용한 예에 대해서 설명한다.
연산부(120)는, 레이저 변위계(110)로 계측한 웨이퍼(W)의 표면 프로파일 정보에 기초하여, 오목부(24) 상의 웨이퍼(W)의 휨양을 산출하는 수단이다. 연산부(120)는, 용도에 따라, 적절한 연산 처리 수단이 선택되어도 된다. 예를 들어, 연산부(120)는, CPU(Central Processing Unit, 중앙 처리 장치), 메모리를 갖고, 프로그램에 의해 동작하는 마이크로컴퓨터나, 특정한 용도를 위해서 설계, 제조되는 집적 회로인 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등의 연산 처리 수단으로서 구성되어도 된다.
또한, 연산부(120)는, 웨이퍼(W)의 표면 프로파일뿐만 아니라, 레이저 변위계(110)로 계측한 소정의 참조면으로부터의 계측값을 참조값으로서 사용해서 웨이퍼(W)의 휨양을 산출하는데, 이 점의 상세에 대해서는 후술한다.
또한, 연산부(120)는, 인코더(25)로부터의 신호를 수신하여, 웨이퍼(W)의 휨양이 소정의 역치를 초과하고 있는 것이 검출되었을 때, 어느 오목부(24) 상의 어느 웨이퍼(W)의 휨양이 역치를 초과하고 있는 것인지의 특정도 행한다. 연산부(120)는, 웨이퍼(W)의 휨양이 역치를 초과하였다고 판정하면, 알람 신호를 제어부(100)에 출력한다.
기억부(130)는, 레이저 변위계(110)가 계측한 참조면의 계측값을 기억하기 위한 기억 수단이다. 기억부(130)는, 연산부(120)와 독립해서 나타내고 있지만, 연산부(120) 내에 내장되어 설치되어 있어도 된다. 즉, 상술한 연산부(120) 내의 메모리를 기억부(130)로서 기능시켜도 된다.
연산부(120)는, 기억부(130)에 기억된 참조면의 계측값을 참조값으로서 사용하여, 웨이퍼(W)의 휨양을 산출한다. 또한, 그 연산 처리의 상세에 대해서는 후술한다.
또한, 본 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 장치는, 웨이퍼 처리 중에서의 웨이퍼(W)의 휨을 상시 감시하여, 웨이퍼(W)의 휨양이 소정의 역치를 초과한 단계에서 회전 테이블(2)의 회전을 감속 또는 정지시켜 웨이퍼(W)의 탈리를 방지하는 것을 주된 목적으로 하고 있지만, 웨이퍼(W)가 오목부(24)로부터 탈리되어버린 상태도 검출할 수 있다. 즉, 레이저 변위계(110)에 의한 웨이퍼(W)의 표면 프로파일의 계측 시에 있어서, 웨이퍼(W)가 오목부(24) 내에 존재하지 않는 경우에는, 레이저가 회전 테이블(2)의 오목부(24)의 저면에 조사되기 때문에, 명백하게 웨이퍼(W)에 레이저를 조사했을 때와는 상이한 정보를 얻을 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)가 탈리되어버렸을 경우도, 본 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 장치에서 검출할 수 있다. 또한, 이 점의 상세에 대해서도 후술한다.
또한, 레이저 변위계(110), 연산부(120), 기억부(130) 및 인코더(25)로, 본 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 장치(150)를 구성한다.
제어부(100)는, 성막 장치 전체를 제어하기 위한 제어 수단이며, 컴퓨터로 이루어지는 연산 처리 수단으로서 구성되어도 된다. 제어부(100)는, 연산부(120)로부터 알람 신호를 수신하면, 회전 테이블(2)의 회전을 감속 또는 정지시키는 제어를 행한다. 이에 의해, 오목부(24) 상의 웨이퍼(W)의 휨양이 증가되어, 탈리의 우려가 있는 경우에, 빠르게 회전 테이블(2)의 회전을 감속 또는 정지시켜, 웨이퍼(W)가 챔버(1)의 내부를 파손시키거나, 다른 웨이퍼(W)를 파손시키거나 하는 것을 사전에 방지할 수 있다.
또한, 웨이퍼(W)의 오목부(24)로부터의 탈리가 검출된 경우에는, 제어부(100)는, 회전 테이블(2)의 회전을 정지시키는 제어를 행한다. 탈리가 발생해버렸을 경우에는, 신속히 회전 테이블(2)의 회전을 정지해서 챔버(1) 내의 파손을 한시라도 빨리 방지할 것이 요구되기 때문이다.
제어부(100)의 메모리 내에는, 제어부(100)의 제어 하에, 기판 휨 감시 장치(150)로부터의 알람 신호에 기초하는 회전 테이블(2)의 회전의 감속 또는 정지도 포함하여, 소정의 성막 방법을 성막 장치에 실시시키는 프로그램이 저장되어 있다. 이 프로그램은, 회전 테이블(2)의 회전의 감속 및 정지 처리도 포함하여, 소정의 성막 방법을 실행하도록 스텝 군이 짜여져 있으며, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드, 플렉시블 디스크 등의 매체(102)에 기억되어 있어, 소정의 판독 장치에 의해 기억부(101)에 판독되어, 제어부(100) 내에 인스톨된다.
이어서, 도 2 내지 도 5를 사용하여, 성막 장치의 구성에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 회전 테이블(2)의 표면에는, 회전 방향(둘레 방향)을 따라 복수(도시의 예에서는 5매)의 기판인 반도체 웨이퍼(W)를 적재하기 위한 원 형상의 오목부(24)가 설치되어 있다. 또한 도 3에는 편의상 1개의 오목부(24)에만 웨이퍼(W)를 도시한다. 이 오목부(24)는, 웨이퍼(W)의 직경보다도 약간 예를 들어 4mm 큰 내경과, 웨이퍼(W)의 두께와 거의 동일하거나, 또는 웨이퍼(W)의 두께보다도 깊은 깊이를 갖고 있다. 따라서, 웨이퍼(W)가 오목부(24)에 수용되면, 웨이퍼(W)의 표면과 회전 테이블(2)의 표면(웨이퍼(W)가 적재되지 않는 영역)이 동일한 높이가 되거나, 웨이퍼(W)의 표면이 회전 테이블(2)의 표면보다도 낮아진다. 오목부(24)의 깊이는, 웨이퍼(W)의 두께보다도 깊은 경우라도, 너무 깊게 하면 성막에 영향을 미쳐버리므로, 웨이퍼(W)의 두께의 3배 정도의 깊이까지로 하는 것이 바람직하다. 오목부(24)의 저면에는, 웨이퍼(W)의 이면을 지지해서 웨이퍼(W)를 승강시키기 위한 예를 들어 3개의 승강 핀이 관통하는 관통 구멍(모두 도시하지 않음)이 형성되어 있다.
도 2 및 도 3은, 챔버(1) 내의 구조를 설명하는 도면이며, 설명의 편의상, 천장판(11)의 도시를 생략하고 있다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 회전 테이블(2)의 상방에는, 각각 예를 들어 석영으로 이루어지는 반응 가스 노즐(31), 반응 가스 노즐(32) 및 분리 가스 노즐(41, 42)이 챔버(1)의 둘레 방향(회전 테이블(2)의 회전 방향(도 3의 화살표 A))으로 서로 간격을 두고 배치되어 있다. 도시의 예에서는, 후술하는 반송구(15)로부터 시계 방향(회전 테이블(2)의 회전 방향)으로, 분리 가스 노즐(41), 반응 가스 노즐(31), 분리 가스 노즐(42) 및 반응 가스 노즐(32)이 이 순서로 배열되어 있다. 이들 노즐(31, 32, 41, 42)은, 각 노즐(31, 32, 41, 42)의 기단부인 가스 도입 포트(31a, 32a, 41a, 42a)(도 3)를 용기 본체(12)의 외주벽에 고정함으로써, 챔버(1)의 외주벽으로부터 챔버(1) 내에 도입되어, 용기 본체(12)의 반경 방향을 따라서 회전 테이블(2)에 대하여 수평으로 신장되도록 설치되어 있다.
반응 가스 노즐(31)은, 도시하지 않은 배관 및 유량 제어기 등을 거쳐서, 제1 반응 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속된다. 반응 가스 노즐(32)은, 도시하지 않은 배관 및 유량 제어기 등을 거쳐서, 제2 반응 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속된다. 분리 가스 노즐(41, 42)은, 모두 도시하지 않은 배관 및 유량 제어 밸브 등을 거쳐서, 분리 가스로서, 예를 들어 질소(N2) 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속된다. 또한, 플라스마를 사용하는 경우에는, 분리 가스에는 아르곤(Ar)이 사용되는 경우가 많다. 이와 같이, 분리 가스는, 용도에 따라서 적절한 불활성 가스 또는 희가스를 사용할 수 있다.
반응 가스 노즐(31, 32)에는, 회전 테이블(2)을 향해서 개구되는 복수의 가스 토출 구멍(33)이, 반응 가스 노즐(31, 32)의 길이 방향을 따라, 예를 들어 10mm의 간격으로 배열되어 있다. 반응 가스 노즐(31)의 하방 영역은, 제1 반응 가스를 웨이퍼(W)에 흡착시키기 위한 제1 처리 영역(P1)이 된다. 반응 가스 노즐(32)의 하방 영역은, 제1 처리 영역(P1)에서 웨이퍼(W)에 흡착된 제1 반응 가스와 제2 반응 가스가 반응하는 제2 처리 영역(P2)이 된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 챔버(1) 내에는 2개의 볼록 형상부(4)가 설치되어 있다. 볼록 형상부(4)는, 분리 가스 노즐(41, 42)과 함께 분리 영역(D)을 구성하기 때문에, 후술하는 바와 같이, 회전 테이블(2)을 향해서 돌출되도록 천장판(11)의 이면에 설치되어 있다. 또한, 볼록 형상부(4)는, 정상부가 원호형으로 절단된 부채형 평면 형상을 갖고, 본 실시 형태에서는, 내 원호가 돌출부(5)(후술)에 연결되고, 외 원호가, 챔버(1)의 용기 본체(12)의 내주면을 따르게 배치되어 있다.
도 4는, 반응 가스 노즐(31)로부터 반응 가스 노즐(32)까지 회전 테이블(2)의 동심원을 따른 챔버(1)의 단면을 도시하고 있다. 도시하는 바와 같이, 천장판(11)의 이면에 볼록 형상부(4)가 설치되어 있기 때문에, 챔버(1) 내에는, 볼록 형상부(4)의 하면인, 평탄한 낮은 천장면(44)(제1 천장면)과, 이 천장면(44)의 둘레 방향 양측에 위치하는, 천장면(44)보다도 높은 천장면(45)(제2 천장면)이 존재한다. 천장면(44)은, 정상부가 원호형으로 절단된 부채형의 평면 형상을 갖고 있다. 또한, 도시하는 바와 같이, 볼록 형상부(4)에는 둘레 방향 중앙에 있어서, 반경 방향으로 신장되도록 형성된 홈부(43)가 형성되고, 분리 가스 노즐(42)이 홈부(43) 내에 수용되어 있다. 또 하나의 볼록 형상부(4)에도 마찬가지로 홈부(43)가 형성되어, 여기에 분리 가스 노즐(41)이 수용되어 있다. 또한, 높은 천장면(45)의 하방의 공간에 반응 가스 노즐(31, 32)이 각각 설치되어 있다. 이들 반응 가스 노즐(31, 32)은, 천장면(45)으로부터 이격되어 웨이퍼(W)의 근방에 설치되어 있다. 또한, 설명의 편의상, 도 4에 도시한 바와 같이, 반응 가스 노즐(31)이 설치되는, 높은 천장면(45)의 하방의 공간을 참조 부호 481로 나타내고, 반응 가스 노즐(32)이 설치되는, 높은 천장면(45)의 하방의 공간을 참조 부호 482로 나타낸다.
또한, 볼록 형상부(4)의 홈부(43)에 수용되는 분리 가스 노즐(41, 42)에는, 회전 테이블(2)을 향해서 개구되는 복수의 가스 토출 구멍(42h)(도 4 참조)이, 분리 가스 노즐(41, 42)의 길이 방향을 따라, 예를 들어 10mm의 간격으로 배열되어 있다.
천장면(44)은, 좁은 공간인 분리 공간(H)을 회전 테이블(2)에 대하여 형성하고 있다. 분리 가스 노즐(42)의 토출 구멍(42h)으로부터 N2 가스가 공급되면, 이 N2 가스는, 분리 공간(H)을 통해서 공간(481) 및 공간(482)을 향해서 흐른다. 이때, 분리 공간(H)의 용적은 공간(481 및 482)의 용적보다도 작기 때문에, N2 가스에 의해 분리 공간(H)의 압력을 공간(481 및 482)의 압력에 비해 높게 할 수 있다. 즉 공간(481 및 482)의 사이에 압력이 높은 분리 공간(H)이 형성된다. 또한, 분리 공간(H)으로부터 공간(481 및 482)으로 흘러나오는 N2 가스가, 제1 영역(P1)으로부터의 제1 반응 가스와, 제2 영역(P2)으로부터의 제2 반응 가스에 대한 카운터 플로우로서 작용한다. 따라서, 제1 영역(P1)으로부터의 제1 반응 가스와, 제2 영역(P2)으로부터의 제2 반응 가스가 분리 공간(H)에 의해 분리된다. 따라서, 챔버(1) 내에서 제1 반응 가스와 제2 반응 가스가 혼합되어 반응하는 것이 억제된다.
또한, 회전 테이블(2)의 상면에 대한 천장면(44)의 높이(h1)는, 성막 시의 챔버(1) 내의 압력, 회전 테이블(2)의 회전 속도, 공급되는 분리 가스(N2 가스)의 공급량 등을 고려하여, 분리 공간(H)의 압력을 공간(481 및 482)의 압력에 비해 높게 하기에 적합한 높이로 설정하는 것이 바람직하다.
한편, 천장판(11)의 하면에는, 회전 테이블(2)을 고정하는, 코어부(21)의 외주를 둘러싸는 돌출부(5)(도 2 및 도 3)가 설치되어 있다. 이 돌출부(5)는, 본 실시 형태에서는, 볼록 형상부(4)에서의 회전 중심측의 부위와 연속하고 있고, 그 하면이 천장면(44)과 동일한 높이로 형성되어 있다.
앞서 참조한 도 1은, 도 3의 I-I'선을 따른 단면도이며, 천장면(45)이 설치되어 있는 영역을 도시하고 있다. 한편, 도 5는, 천장면(44)이 설치되어 있는 영역을 도시하는 단면도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 부채형 볼록 형상부(4)의 주연부(챔버(1)의 외연측 부위)에는, 회전 테이블(2)의 외측 단부면에 대향하도록 L자 형으로 굴곡되는 굴곡부(46)가 형성되어 있다. 이 굴곡부(46)는, 볼록 형상부(4)와 마찬가지로, 분리 영역(D)의 양측으로부터 반응 가스가 침입하는 것을 억제하여, 양쪽 반응 가스의 혼합을 억제한다. 부채형 볼록 형상부(4)는 천장판(11)에 설치되고, 천장판(11)이 용기 본체(12)로부터 뗄 수 있게 되어 있으므로, 굴곡부(46)의 외주면과 용기 본체(12)의 사이에는 약간 간극이 있다. 굴곡부(46)의 내주면과 회전 테이블(2)의 외측 단부면의 간극, 및 굴곡부(46)의 외주면과 용기 본체(12)의 간극은, 예를 들어 회전 테이블(2)의 상면에 대한 천장면(44)의 높이와 마찬가지의 치수로 설정되어 있다.
용기 본체(12)의 내주벽은, 분리 영역(D)에서는 도 5에 도시한 바와 같이 굴곡부(46)의 외주면과 접근해서 수직면으로 형성되어 있지만, 분리 영역(D) 이외의 부위에서는, 도 1에 도시한 바와 같이 예를 들어 회전 테이블(2)의 외측 단부면과 대향하는 부위로부터 저부(14)에 걸쳐서 외측으로 오목하게 되어 있다. 이하, 설명의 편의상, 대략 직사각형 단면 형상을 갖는 오목해진 부분을 배기 영역이라 기재한다. 구체적으로는, 제1 처리 영역(P1)에 연통되는 배기 영역을 제1 배기 영역(E1)이라 기재하고, 제2 처리 영역(P2)에 연통되는 영역을 제2 배기 영역(E2)이라 기재한다. 이들 제1 배기 영역(E1) 및 제2 배기 영역(E2)의 저부에는, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 각각 제1 배기구(610) 및 제2 배기구(620)가 형성되어 있다. 제1 배기구(610) 및 제2 배기구(620)는, 도 1에 도시한 바와 같이 각각 배기관(630)을 통해서 진공 배기 수단인 예를 들어 진공 펌프(640)에 접속되어 있다. 또한, 도 1에 도시되는 바와 같이, 진공 펌프(640)의 상류측에 압력 제어기(650)가 설치되어 있다.
회전 테이블(2)과 챔버(1)의 저부(14) 사이의 공간에는, 도 1 및 도 4에 도시한 바와 같이 가열 수단인 히터 유닛(7)이 설치되고, 회전 테이블(2)을 통하여 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)가, 프로세스 레시피에서 정해진 온도(예를 들어 450도)로 가열된다. 회전 테이블(2)의 외주연 부근의 하방측에는, 회전 테이블(2)의 상방 공간으로부터 배기 영역(E1, E2)에 이르기까지의 분위기와 히터 유닛(7)이 놓여 있는 분위기를 구획해서 회전 테이블(2)의 하방 영역에 대한 가스의 침입을 억제하기 위해, 링형 커버 부재(71)가 설치되어 있다(도 5). 이 커버 부재(71)는, 회전 테이블(2)의 외연부 및 외연부보다도 외주측을 하방측으로부터 면하게 설치된 내측 부재(71a)와, 이 내측 부재(71a)와 챔버(1)의 내벽면의 사이에 설치된 외측 부재(71b)를 구비하고 있다. 외측 부재(71b)는, 분리 영역(D)에서 볼록 형상부(4)의 외연부에 형성된 굴곡부(46)의 하방에서, 굴곡부(46)와 근접해서 설치되고, 내측 부재(71a)는, 회전 테이블(2)의 외연부 하방(및 외연부보다도 약간 외측의 부분의 하방)에서, 히터 유닛(7)을 전체 둘레에 걸쳐서 둘러싸고 있다.
히터 유닛(7)이 배치되어 있는 공간보다도 회전 중심으로 치우친 부위에서의 저부(14)는, 회전 테이블(2)의 하면의 중심부 부근에서의 코어부(21)에 접근하도록 상방측으로 돌출되어 돌출부(12a)를 이루고 있다. 이 돌출부(12a)와 코어부(21)의 사이는 좁은 공간으로 되어 있고, 또한 저부(14)를 관통하는 회전축(22)의 관통 구멍의 내주면과 회전축(22)의 간극이 좁아져 있고, 이들 좁은 공간은 케이스체(20)에 연통되어 있다. 그리고 케이스체(20)에는 퍼지 가스인 N2 가스를 좁은 공간 내에 공급해서 퍼지하기 위한 퍼지 가스 공급관(72)이 접속되어 있다. 또한 챔버(1)의 저부(14)에는, 히터 유닛(7)의 하방에서 둘레 방향으로 소정의 각도 간격으로, 히터 유닛(7)의 배치 공간을 퍼지하기 위한 복수의 퍼지 가스 공급관(73)이 설치되어 있다(도 5에는 하나의 퍼지 가스 공급관(73)을 나타냄). 또한, 히터 유닛(7)과 회전 테이블(2)의 사이에는, 히터 유닛(7)이 설치된 영역에 대한 가스의 침입을 억제하기 위해서, 외측 부재(71b)의 내주벽(내측 부재(71a)의 상면)으로부터 돌출부(12a)의 상단부와의 사이를 둘레 방향에 걸쳐서 덮는 덮개 부재(7a)가 설치되어 있다. 덮개 부재(7a)는 예를 들어 석영으로 제작할 수 있다.
또한, 챔버(1)의 천장판(11)의 중심부에는 분리 가스 공급관(51)이 접속되어 있어, 천장판(11)과 코어부(21) 사이의 공간(52)에 분리 가스인 N2 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 이 공간(52)에 공급된 분리 가스는, 돌출부(5)와 회전 테이블(2)의 좁은 간극(50)을 통해서 회전 테이블(2)의 오목부(24)측의 표면을 따라 외주연을 향해서 토출된다. 공간(50)은 분리 가스에 의해 공간(481) 및 공간(482)보다도 높은 압력으로 유지될 수 있다. 따라서, 공간(50)에 의해, 제1 처리 영역(P1)에 공급되는 제1 반응 가스와 제2 처리 영역(P2)에 공급되는 제2 반응 가스가, 중심 영역(C)을 통해서 혼합되는 것이 억제된다. 즉, 공간(50)(또는 중심 영역(C))은 분리 공간(H)(또는 분리 영역(D))과 마찬가지로 기능할 수 있다.
또한, 챔버(1)의 측벽에는, 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 외부의 반송 암(10)과 회전 테이블(2)의 사이에서 기판인 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 반송구(15)가 형성되어 있다. 이 반송구(15)는 도시하지 않은 게이트 밸브에 의해 개폐된다. 또한 회전 테이블(2)에서의 웨이퍼 적재 영역인 오목부(24)는 이 반송구(15)에 면하는 위치에서 반송 암(10)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달이 행해지므로, 회전 테이블(2)의 하방측에서 전달 위치에 대응하는 부위에, 오목부(24)를 관통해서 웨이퍼(W)를 이면으로부터 들어올리기 위한 전달용 승강 핀 및 그 승강 기구(모두 도시하지 않음)가 설치되어 있다.
이어서, 상술한 기판 처리 장치를 사용한 기판 처리 방법에 대해서 간단하게 설명한다. 또한, 상술한 바와 같이, 상술한 기판 처리 장치는 성막 장치로서 구성되어 있으므로, 기판을 성막 처리하는 예에 대해서 설명한다.
먼저, 웨이퍼(W)를 챔버(1) 내에 반입한다. 웨이퍼(W) 등의 기판의 반입 시에는, 우선, 게이트 밸브(G)를 개방한다. 그리고, 서셉터로서의 회전 테이블(2)을 간헐적으로 회전시키면서, 반송 암(10)에 의해 반송구(15)를 통해서 회전 테이블(2) 상에 적재한다.
이어서, 기판 휨 감시 장치(150)가, 레이저 변위계(110)를 사용해서 소정의 참조면에 레이저를 조사하고, 반사 레이저를 수광해서 그 계측값을 기억부(130)에 기억한다. 여기서, 소정의 참조면은, 예를 들어 회전 테이블(2)의 상면이어도 되고, 챔버(1) 내의 소정 위치 또는 소정 부품의 표면이어도 되고, 또는 챔버(1) 밖에 존재하는 다른 면이어도 된다. 또한, 이 점의 상세에 대해서는 후술한다.
이어서, 게이트 밸브(G)를 폐쇄하고, 진공 펌프(640) 및 압력 제어기(650)에 의해 챔버(1) 내를 소정의 압력으로 한 상태에서, 회전 테이블(2)을 회전시키면서, 히터 유닛(7)에 의해 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 가열한다. 이때, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터는, 분리 가스, 예를 들어 N2 가스가 공급된다.
계속해서, 제1 반응 가스 노즐(31)로부터는 제1 반응 가스를 공급하고, 제2 반응 가스 노즐(32)로부터는 제2 반응 가스를 공급한다. 또한, 도 2 및 도 3에는 도시되어 있지 않지만, 플라스마 개질 처리를 행하는 경우에는, 플라스마 처리용 가스 노즐로부터, 소정의 유량으로 플라스마 처리용 가스를 공급한다.
여기서, 제1 반응 가스, 제2 반응 가스는, 용도에 따라서 다양한 가스를 사용해도 되지만, 제1 반응 가스 노즐(31)로부터는 원료 가스, 제2 반응 가스 노즐(32)로부터는 산화 가스 또는 질화 가스를 공급한다. 또한, 플라스마 처리를 행하는 경우, 도시하지 않은 플라스마 처리용 가스 노즐로부터는, 제2 반응 가스 노즐(32)로부터 공급된 산화 가스 또는 질화 가스와 유사한 산화 가스 또는 질화 가스와, 희가스를 포함하는 혼합 가스로 이루어지는 플라스마 처리용 가스를 공급한다.
여기에서는, 성막하고자 하는 막이 실리콘 산화막이며, 제1 반응 가스가 Si 함유 가스, 제2 반응 가스가 산소 가스로 이루어지는 경우를 예로 들어 설명한다.
웨이퍼(W)의 표면에서는, 회전 테이블(2)의 회전에 의해 제1 처리 영역(P1)에서 Si 함유 가스가 흡착되고, 이어서 제2 처리 영역(P2)에서 웨이퍼(W) 상에 흡착된 Si 함유 가스가, 산소 가스에 의해 산화된다. 이에 의해, 박막 성분인 실리콘 산화막의 분자층이 1층 또는 복수층 형성되어 반응 생성물이 형성된다. 또한, 웨이퍼(W)가 분리 영역(D)을 통과했을 때, N2 등의 분리 가스가 공급되어 웨이퍼(W)가 퍼지된다. 회전 테이블(2)을 회전시킴으로써, 실리콘 산화막의 분자층이 웨이퍼(W)의 표면 상에 퇴적되어, 실리콘 산화막이 성막된다. 이와 같이, 성막 처리를 행하기 위해서는 회전 테이블(2)의 회전이 필요한데, 상술한 바와 같이, 히터 유닛(7)에 의해 회전 테이블(2)은 가열되어 있기 때문에, 회전 테이블(2)의 회전 중에 웨이퍼(W)에 휨이 발생하고, 휨양이 커지면 웨이퍼(W)가 오목부(24)로부터 이탈될 우려가 있다.
그래서, 본 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 장치(150) 및 기판 휨 감시 방법에서는, 회전 테이블(2)이 회전해서 기판 처리를 행하고 있을 때, 웨이퍼(W)의 휨양을 포함하는 웨이퍼(W)의 휨의 상태를 상시 감시하여, 탈리의 우려가 있는 경우에 회전 테이블(2)의 회전을 감속 또는 정지시켜, 기판 처리 중의 웨이퍼(W)의 오목부(24)로부터의 탈리를 방지한다.
이하, 이러한 기판 휨 감시 장치(150) 및 기판 휨 감시 방법의 내용에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 상술한 바와 같이, 기판 휨 감시 장치(150) 및 기판 휨 감시 방법에 사용되는 변위계는, 비접촉식 광학적 변위계라면, 다양한 변위계를 사용할 수 있어, LED 변위계, 램프광을 사용한 변위계, 공초점식 변위계 등을 사용할 수 있는데, 이하의 실시 형태에서는, 설명의 용이를 위하여, 레이저광(이하, 간단히 「레이저」라고 칭함)을 사용한 레이저 변위계(110)를 사용한 예를 들어 설명한다. 다른 변위계를 사용하는 경우에는, 레이저 변위계(110)를 다른 변위계로 치환해서 사용하면 된다.
[제1 실시 형태]
도 6은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 장치(150)의 기본 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 6에서, 오목부(24) 상에 웨이퍼(W)가 적재되고, 우측의 레이저 변위계(110A)의 레이저 조사부(111A)로부터는 레이저가 웨이퍼(W)에 조사되고, 레이저 수광부(112A)에서 웨이퍼(W)로부터의 반사 레이저를 수광하고 있다. 또한, 좌측의 레이저 변위계(110B)의 레이저 조사부(111B)로부터는 레이저가 회전 테이블(2)의 오목부(24)가 형성되어 있지 않은 표면에 조사되고, 레이저 수광부(112B)에서 회전 테이블(2)의 표면으로부터의 반사 레이저를 수광하고 있다. 레이저 변위계(110A, 110B)는, 반사 레이저를 수광할 수 있으면, 대상물의 재질에 관계없이 대상물과의 사이의 거리, 즉 대상물의 높이를 계측할 수 있다. 따라서, 석영으로 이루어지는 회전 테이블(2)의 표면 높이도, 실리콘 등의 반도체로 이루어지는 웨이퍼(W)의 표면 높이도 정확하게 측정할 수 있어, 그 높이를 검출할 수 있다. 여기서, 레이저 수광부(112A, 112B)는, 레이저광의 수광을 검출할 수 있으면, 다양한 수광 소자를 사용할 수 있다. 레이저 수광부(112A, 112B)는, 예를 들어 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서, CCD(Charge Coupled Device) 등으로 구성되어 있어도 된다.
또한, 상술한 바와 같이, 회전 테이블(2)은, 일반적으로는 석영으로 구성되어 있고, 거의 투명하기 때문에, 웨이퍼(W)에 레이저를 조사한 경우보다도 반사 레이저의 수광량은 작아지지만, 수광량에 관계없이 높이 위치를 검출할 수 있다. 따라서 웨이퍼(W)가 탈리된 경우에는, 오목부(24)에는 웨이퍼(W)가 존재하지 않는 상태이므로, 웨이퍼(W)가 존재하는 경우와 명백하게 높이의 계측값이 상이하다. 따라서, 이 높이의 계측값의 상이로부터, 웨이퍼(W)의 탈리를 검출할 수 있다. 오목부(24)의 위치는, 인코더(25)에 의해 파악할 수 있으므로, 어느 오목부(24)로부터 웨이퍼(W)가 탈리했는지는 용이하게 검출할 수 있다.
또한, 예를 들어 회전 테이블(2)의 표면을 참조면으로 설정하고, 웨이퍼(W)의 표면에 레이저를 조사했을 때의 계측값과 회전 테이블(2)의 표면에 레이저를 조사했을 때의 계측값의 차분을 산출하면, 웨이퍼(W)의, 회전 테이블(2)의 표면에 대한 높이의 변위량을 산출할 수 있다. 즉, 회전 테이블(2)의 평탄면의 표면을 기준면으로 하고, 웨이퍼(W)의 표면 높이가 기준면보다도 어느 정도 높은지 또는 낮은지를 산출할 수 있다. 회전 테이블(2)의 표면은, 가공 정밀도, 설치 상황 등의 영향에 의해, 모든 영역에서 완전히 수평인 평탄면으로서 구성되어 있는 것이 아니라, 국소적으로 미세한 경사(편심)가 있는 면일 경우가 많다. 따라서, 웨이퍼(W)의 근방의 회전 테이블(2)의 표면을 참조면으로 하면, 그러한 각각의 오목부(24) 부근의 국소적인 경사(편심)를 반영시킨 면을 개별로 참조면으로 할 수 있어, 오목부(24) 상의 웨이퍼(W)의 참조면으로부터의 휨양을 정확하게 파악할 수 있다. 특히, 각각의 오목부(24)의 근방의 회전 테이블(2)의 표면을 참조면으로 해서, 오목부(24)별로 개별의 참조면을 설정하면, 매우 정확하게 웨이퍼(W)의 휨양을 파악할 수 있다.
단, 오목부(24) 근방의 회전 테이블(2)의 표면을 참조면으로 하는 것은 필수가 아니며, 챔버(1) 내외의 다양한 면을 참조면으로 할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼(W) 면내의 다른 점이나, 1회전 전의 동일 점을 참조면으로 해도 된다.
도 7은, 레이저 변위계를 복수 배치한 예를 나타낸 도면이다. 도 7의 (a)는 3개의 레이저 변위계(110X, 110Y, 110Z)를 배치한 예를 나타낸 도면이다. 도 7의 (a)에 파선으로 나타낸 바와 같이, 레이저 변위계(110X, 110Y, 110Z)의 각각은, 회전 테이블(2)의 반경 방향에서의 소정 위치(1점)에 대해서밖에 표면 프로파일을 측정하지 못한다. 따라서, 웨이퍼(W)의 전체적인 표면 프로파일을 파악하기 위해서는, 회전 테이블(2)의 중심으로부터의 거리가 상이하여, 웨이퍼(W)가 통과되는 복수의 위치에 레이저를 조사 가능한 구성으로 하는 것이 바람직하다.
도 7의 (a)에서는, 레이저 변위계(110X, 110Y, 110Z)가 웨이퍼(W)의 중심이 통과하는 위치, 회전 테이블(2)의 중심 부근의 웨이퍼(W)의 내측 단부가 통과되는 위치, 회전 테이블(2)의 주연부 부근의 웨이퍼(W)의 외측 단부가 통과되는 위치에 설치한 예가 도시되어 있다. 레이저 변위계(110X, 110Y, 110Z)의 개수 및 배치 위치는, 용도에 따라서 다양하게 변경할 수 있는데, 3개의 레이저 변위계(110X, 110Y, 110Z)를 사용하는 경우에는, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 외측, 중심, 내측의 표면 프로파일을 계측 가능한 위치에 각각을 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 5개의 레이저 변위계를 사용하는 경우에는, 중심과 내측의 레이저 변위계(110)끼리의 사이의 위치와, 중심과 외측의 레이저 변위계(110Y와 110X)끼리의 사이의 위치에 추가로 2개의 레이저 변위계를 설치해도 된다. 이와 같이, 레이저 변위계의 개수 및 배치 위치는, 용도에 따라서 다양한 구성으로 할 수 있다.
도 7의 (b)는, 도 7의 (a)의 반경 방향을 따른 면에서의 레이저 변위계(110X, 110Y, 110Z)의 측면도이다. 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 반경 방향에 있어서 웨이퍼(W)의 중심, 내측, 외측에 대응하는 서로 다른 개소에 레이저 변위계(110Y, 110Z, 110X)를 설치하고, 각각 상방으로부터 웨이퍼(W)에 레이저를 조사하고 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 웨이퍼(W)의 중심은 휘어 올라가지 않고, 중심측과 외측의 양단만이 휘어 올라가 있는 경우에도, 내측과 외측에 설치된 레이저 변위계(110Z, 110X)에 의해 양단의 휨을 감시할 수 있다.
도 7의 (c)는 웨이퍼(W)의 감시가 가능한 범위를 설명하기 위한 도면이다. 레이저 변위계(110X, 110Y, 110Z)는, 회전 테이블(2) 및 웨이퍼(W)의 상방으로부터 레이저를 조사하여, 레이저 변위계(110X, 110Y, 110Z)와 조사 대상물 사이의 거리를 계측할 수 있기 때문에, 웨이퍼(W)가 오목부(24) 내에는 수용되어 있지만 휨은 발생한 상태, 즉 오목부(24) 내의 휨 상태도 감시할 수 있다. 측면으로부터 레이저를 조사하는 구성이면, 웨이퍼(W)의 휨양이 오목부(24)의 깊이 이상이며, 웨이퍼(W)의 일부가 회전 테이블(2)의 표면보다도 높아진 상태가 되지 않으면 감시하지 못하는 경우도 있을 수 있지만, 본 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 장치(150)에서는, 웨이퍼(W)의 상면으로부터 레이저를 조사하여, 표면 프로파일을 계측하므로, 웨이퍼(W)가 오목부(24) 내에서 휘어 있는 상태도 감시할 수 있다.
도 8은, 본 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 장치(150) 및 기판 휨 감시 방법의 일례에서의 참조면의 계측에 대해서 설명하기 위한 도면이다. 도 8에서, 3개의 레이저 변위계(110a, 110b, 110c)가 각각 회전 테이블(2)의 내측, 중간, 외측에 설치된 예가 도시되어 있다. 복수의 레이저 변위계(110a, 110b, 110c)는, 이렇게 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따라서 1열로 배치해도 된다.
도 8에서, 참조면을 회전 테이블(2)의 표면으로 설정했다고 가정하면, 도 8의 상태에서 각각의 레이저 변위계(110a 내지 110c)가 회전 테이블(2)의 상면에 레이저를 조사하고, 반사 레이저를 수광해서 계측값을 취득한다. 이에 의해, 3개의 레이저 변위계(110a 내지 110c)가 각각 참조값을 취득한다. 이러한 참조값의 계측은, 상술한 바와 같이, 웨이퍼(W)를 복수의 오목부(24) 상에 적재하고 나서 행하도록 해도 된다.
도 9는, 회전 테이블(2)의 회전에 의해, 웨이퍼(W)가 3개의 레이저 변위계(110a 내지 110c) 바로 아래로 이동하여, 3개의 레이저 변위계(110a 내지 110c)가 웨이퍼(W)의 표면에 레이저를 조사 가능하게 된 상태를 도시한 도면이다. 이 상태에서, 레이저 변위계(110a 내지 110c)는, 웨이퍼(W)의 표면에 레이저를 조사할 수 있어, 웨이퍼(W)의 표면 프로파일을 계측할 수 있다. 또한, 도 9의 파선으로 도시된 바와 같이, 3개의 레이저 변위계(110a 내지 110c)가 웨이퍼(W)에 레이저를 조사할 수 있는 길이는, 각 위치에 따라 상이하다. 즉, 중간의 레이저 변위계(110b)는, 웨이퍼(W)의 표면의 중심을 통과하는 가장 긴 궤적(거리)에 있어서 웨이퍼(W)의 표면 프로파일을 취득하는 것이 가능하다. 또한, 내측의 레이저 변위계(110a)는, 거리적으로는 가장 짧은 거리만 웨이퍼(W)의 표면 프로파일을 계측하고, 외측의 레이저 변위계(110c)는, 내측의 레이저 변위계(110a)보다는 길고, 중간의 레이저 변위계(110b)보다는 짧은 거리의 표면 프로파일을 계측한다.
도 10은, 도 8 및 도 9에서 도시한 3개의 레이저 변위계(110a 내지 110c)를 사용해서 계측한 웨이퍼(W)의 표면 프로파일의 예를 나타낸 도면이다. 도 10의 (a), (b), (c)가 각각 레이저 변위계(110a, 110b, 110c)가 계측한 표면 프로파일에 대응하고 있다.
또한, 도 10에서는, 참조면을 회전 테이블(2)의 표면으로 하고, 회전 테이블(2)의 표면으로부터의 반사 레이저의 계측값은 검출 범위 밖이 되도록 설정되어 있다. 즉, 이미 참조면의 계측값이 고려된 상태의 계측값이 도시되어 있다. 따라서, 도 10의 (a) 내지 (c)에서, 플러스의 계측값이 나타나 있는 개소는 웨이퍼(W)의 표면 프로파일을 계측한 영역임을 나타내고, 계측값이 제로인 개소는 회전 테이블(2)에 레이저가 조사되고 있던 영역을 나타내고 있다.
또한, 도 10의 (a) 내지 (c)에서, 횡축이 회전 각도, 종축이 계측값으로 되어 있는데, 회전 각도는, 도 10의 (a)에 도시되는, 계측 거리가 짧은 내측의 레이저 변위계(100a)의 계측 결과보다도, 도 10의 (c)에 도시되는, 계측 거리가 긴 외측의 레이저 변위계(100c)의 계측 결과가 더 작게 되어 있다. 이것은, 계측의 샘플링 주기가 회전 각도에 동기하고 있어, 웨이퍼(W)의 외측이 내측보다도 계측 범위로 되는 회전 각도가 더 작기 때문이다. 단, 웨이퍼(W)의 휨의 감시에 있어서, 웨이퍼(W)의 외측의 위치에서의 회전 각도가 작은 것은 특별히 문제되지는 않으며, 취득 데이터양으로서는 충분해서, 웨이퍼(W)의 휨의 감시는 충분히 가능하다.
또한, 회전 테이블(2)의 회전 속도가 높아진 경우에도, 샘플링 주기의 변경에 의해 모니터의 점수를 임의로 변경 가능하기 때문에, 충분히 대응 가능하다.
도 11은, 둘레 방향에 있어서 웨이퍼(W)에 휨이 발생한 경우의 표면 프로파일의 계측값을 설명하기 위한 도면이다. 도 11의 가장 좌측의 계측값의 파형은, 웨이퍼(W)에 둘레 방향을 따른 휨이 발생한 경우의 레이저 변위계(110b)에서의 계측값을 도시한 도면이다. 레이저 변위계(110b)의 계측값은 웨이퍼(W)의 중간 위치에서의 표면 프로파일을 나타내고 있으므로, 도 11에 도시되는 바와 같이, 휜 파형이 계측되었을 경우에는, 웨이퍼(W)의 표면에도 휨이 발생하고 있다. 도 11의 예에서는, 회전 테이블(2)의 둘레 방향을 따른 웨이퍼(W)의 양단부가 휘어 올라간 상태로 되어 있다.
또한, 도 11에서, 오목부(24)의 저면을 나타내는 계측값과, 오목부(24)의 상면(회전 테이블(2)의 평탄면)의 높이를 나타내는 계측값이 각각 파선 B, T로 도시되어 있다. 도 11의 예에서는, 가장 좌측의 계측값은, 오목부(24)의 상면보다도 높아져 있으므로, 웨이퍼(W)에 큰 휨이 발생한 상태를 의미한다. 이러한 계측값의 파형이 검출된 경우에는, 회전 테이블(2)의 회전을 빠르게 감속 또는 정지시키는 것이 바람직하다.
또한, 다른 계측값은, 모두 오목부(24)의 상면의 계측값(T)보다도 낮아져 있으므로, 웨이퍼(W)에 큰 휨은 발생하지 않은 상태라고 할 수 있다. 이러한 파형의 경우에는, 그대로 회전 테이블(2)의 회전을 계속하여, 기판 처리를 계속하면 된다.
도 12는, 참조값을 사용해서 웨이퍼(W)의 휨양을 산출하는 공정에 대해서 설명하기 위한 도면이다. 도 12에서, 웨이퍼 A 내지 E의 표면 프로파일의 계측값이 도시되어 있는데, 웨이퍼 A 내지 E는, 계측값의 절댓값으로서는, 변동이 있는 계측값으로 되어 있다. 그러나, 참조값으로서, 참조값 A 내지 E가 각각 설정되어 있고, 참조값 A 내지 E는 모두 상이한 계측값이 설정되어 있다. 상술한 바와 같이, 회전 테이블(2)의 표면을 참조값으로 설정했을 경우, 회전 테이블(2)의 회전에 의해, 웨이퍼(W)에 레이저를 조사하기 전에 반드시 인접하는 오목부(24)간의 회전 테이블(2)의 상면에도 레이저가 조사되기 때문에, 그 타이밍에서 참조면을 수시로 갱신할 수 있어, 회전 테이블(2)의 편심 등을 보정하면서 웨이퍼(W)의 휨을 감시할 수 있다. 회전 테이블(2)이 석영으로 구성되어 있는 경우에는, 도 6에서 설명한 바와 같이, 레이저는 투과하여, 계측값은 매우 작은 값으로 된다.
도 12에 도시된 바와 같이, 참조값 A 내지 E는, 웨이퍼 A 내지 E별로 상이한 높이의 계측값으로 되어 있다. 이러한 경우에도, 웨이퍼 A 내지 E의 계측값과 참조값 A 내지 E의 차분을 각각 산출하면, 정확한 웨이퍼 A 내지 E의 각 휨양을 산출할 수 있다. 도 12에서, 웨이퍼 A 내지 E의 계측값의 절댓값은 변동이 있는데, 참조값 A 내지 E도 웨이퍼 A 내지 E와 유사한 변동 경향이 있기 때문에, 웨이퍼 A 내지 E의 계측값과 참조값 A 내지 E의 차분을 산출하면, 전체적으로 고른 계측값을 갖는 휨양을 산출할 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 장치(150) 및 기판 휨 감시 방법에 있어서는, 웨이퍼(W)의 표면 프로파일을 실시간으로 계측함과 함께, 휨양의 산출에 필요한 참조값도 실시간으로 갱신할 수 있기 때문에, 회전 테이블(2)의 편심이나 국소적인 경사의 상이 등도 반영시켜 정확한 휨양의 산출을 행할 수 있다. 여기서, 산출되는 휨양은, 반드시 휨양의 정확한 값이 아니어도 되며, 회전 테이블(2)의 회전의 감속 또는 정지의 필요성을 판단하는 것이 가능한, 참조값을 기준으로 하는 상대적인 계측값이면 충분하다.
또한, 웨이퍼(W)의 표면 프로파일은 실시간으로 계측할 필요가 있지만, 휨양의 산출에 사용하는 참조값은, 반드시 실시간으로 계측하지 않아도 된다. 예를 들어, 회전 테이블(2)을 회전시키기 전에, 회전 테이블(2) 등의 참조면에 레이저를 조사해서 미리 참조값을 취득해서 기억부(130)에 기억시켜 두고, 기억한 참조값을 사용해서 웨이퍼(W)의 휨양의 산출을 실시간으로 행하도록 해도 된다. 회전 테이블(2)의 편심은 경시 변화하는 것이 아니므로, 각 오목부(24)에 대응한 오목부(24) 부근의 회전 테이블(2)의 높이를 계측해 두면, 그 높이 자체는 시간의 경과와 함께 크게 변화하는 것이 아니기 때문이다. 회전 테이블(2)의 표면이 아니라, 웨이퍼(W)의 면내의 소정 위치를 참조면으로 할 경우도, 처음에 웨이퍼(W)가 휘어 있지 않은 상태에서 각 오목부(24)에 적재된 웨이퍼(W)의 높이를 계측해서 기억부(130)에 기억해 두면, 회전 테이블(2)의 표면을 참조면으로 할 경우와 마찬가지로 해서 웨이퍼(W)의 휨양을 산출할 수 있다.
즉, 회전 테이블(2)의 편심 등을 고려해서 참조면의 높이 위치를 한번 취득해 두면, 그 후에는 웨이퍼(W)의 높이를 실시간으로 취득함으로써, 정확한 웨이퍼(W)의 휨양을 실시간으로 취득할 수 있다. 이러한, 각 오목부(24)의 높이의 상이를 고려해서 참조면을 설정할 수 있으면, 참조면은, 회전 테이블(2)이나 웨이퍼(W)의 표면 이외로 하는 것도 가능하다.
또한, 반대로, 참조면의 높이를 나타내는 참조값을 실시간으로 갱신하기 위해서는, 소정의 참조면의 높이를 실시간으로 계측함과 함께, 기억부(130)에 기억되어 있는 참조값을 실시간으로 갱신하면 된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 장치(150) 및 기판 휨 감시 방법에 있어서는, 용도에 따라서 유연하게 참조면을 설정하여, 웨이퍼(W)의 휨양을 실시간으로 계측할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 장치(150) 및 기판 휨 감시 방법에 있어서는, 항상 최신의 데이터를 사용해서 웨이퍼(W)의 휨양을 감시할 수 있다. 따라서 웨이퍼(W)의 표면 프로파일 및 휨양의 변화를 경시적으로 감시해서 데이터를 축적할 수 있어, 웨이퍼(W)의 표면 프로파일 및 휨양의 변화의 트렌드로부터, 웨이퍼(W)의 휨양이 소정의 허용값(역치)을 초과하는 타이밍을 예측할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 참조면은, 용도에 따라서 다양한 면을 설정할 수 있어, 회전 테이블(2)의 표면에 한정되지 않기 때문에, 다양한 기판 처리 장치에 본 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 장치(150) 및 기판 휨 감시 방법을 적용할 수 있다.
도 13은, 3개의 레이저 변위계를 사용한 경우의, 보다 상세한 표면 프로파일의 계측값의 실측 예를 도시한 도면이다. 도 13의 (a), (b), (c)는 도 8 및 도 9에서의 레이저 변위계(110a, 110b, 110c)의 계측값에 각각 상당한다. 이들 실측값은, 히터 유닛(7)의 온도를 620℃, 챔버(1) 내의 압력을 8.0Torr, 회전 테이블(2)의 회전 속도를 180rpm으로 설정해서 측정한 값이며, 고온, 고압, 고속 회전의 프로세스 조건이다.
도 13에서, 횡축이 회전 각도, 종축이 계측값을 나타내고 있는데, 검출하는 회전 각도에 대해서는, 도 10에서 설명한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면 프로파일의 회전 각도에 대해서는, 중간의 레이저 변위계(100b)의 회전 각도가 가장 크고, 내측의 레이저 변위계(100a)의 회전 각도가 다음으로 크고, 외측의 레이저 변위계(100c)의 회전 각도가 가장 작게 되어 있다.
이 중, 도 13의 (b) 및 도 13의 (a)의 계측 결과에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.
도 14는, 도 13(b)의 계측 결과의 확대도이다. 도 14에서는, 5개의 오목부(24)에 제1 내지 제5 번호를 붙이고, 그 경향에 대해서 설명한다. 도 14에 도시되는 바와 같이, 제1 내지 제5 오목부(24)의 계측값에 있어서, 제1 내지 3 오목부(24)의 계측값이 비교적 높고, 제4, 5 오목부(24)의 계측값이 비교적 낮은 계측값을 나타내고 있다. 이것은, 회전 테이블(2)의 경사(편심)가 영향을 미치고 있기 때문이라고 생각된다. 도 14에 도시되는 바와 같이, 가장 낮은 제5 오목부(24)의 계측값과 가장 높은 제3 오목부(24)의 계측값은 3눈금 가까운 계측값의 차로 되어 있다. 이러한 경우, 회전 테이블(2)의 편심량에 맞춰서 웨이퍼(W)의 표면 프로파일을 계측하도록 하면, 전체가 고른 값으로, 정확하게 휨양을 산출할 수 있다. 예를 들어, 계측값이 높은 제1 내지 3 오목부(24)에는 각각에 따른 높은 참조값을 설정하고, 계측값이 낮은 제4, 5 오목부(24)에는 각각에 따른 낮은 참조값을 설정하여, 그것들의 차분을 각각 산출하도록 하면, 상대적인 값이지만, 각각 정확한 휨양을 산출할 수 있다.
예를 들어, 회전 테이블(2)의 표면의 계측값을 커트해서 계측값으로서 반영시키지 않는 설정으로 하고 있을 경우에는, 그러한 참조값을 새롭게 설정해도 된다. 그 경우에도, 회전 테이블(2)의 표면의 계측값의 국소적인 상이를 참조값에 반영시키도록 하면, 회전 테이블(2)의 표면을 참조면으로 하면서, 보다 효과적인 참조값을 제1 내지 5 오목부(24)에 각각 설정할 수 있다.
도 15는, 도 13의 (a)의 계측 결과의 확대도이다. 도 15에서는, 5개의 오목부(24)에 제1 내지 제5 번호를 붙이고, 계측값의 노이즈를 커트하는 방법에 대해서 설명한다.
도 15에서, 제1 내지 5 오목부(24)의 레이저 변위계(100a)에 의한 계측값이 도시되어 있고, 제5 오목부(24)에서는 웨이퍼(W)의 휨이 검출되고 있다. 한편, 제4 오목부(24)에서는, 계측값 자체는 비교적 낮지만, 측정 개시 시에 있어서 노이즈가 발생하고 있어, 제1 오목부(24)의 계측값에 가까운 크기를 갖는 순간적인 계측값이 관측되고 있다. 제4 오목부(24)에서의 노이즈는, 웨이퍼(W)의 에지에 레이저를 조사한 경우에 발생하는 노이즈이다.
도 16은, 표면 프로파일 계측에서의 노이즈의 발생 원인을 설명하기 위한 도면이다. 도 16의 (a)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 에지부에 레이저 변위계(100a)로부터 레이저가 조사되었을 경우에 노이즈가 발생한다.
도 16의 (b)는 도 16의 (a)의 에지부의 확대도이다. 도 16의 (b)에 도시되는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 에지에는 베벨부(Wb)가 형성되어 있고, 둥그스름한 표면 형상을 갖기 때문에, 베벨부(Wb)에 조사된 레이저는 난반사하여, 실제의 높이와는 상이한 위치에 대응하는 CMOS의 화소에 반사 레이저가 수광되어, 실제의 높이 보다도 높은 위치에 대응하는 반사 레이저가 검출되는 경우도 있다. 원칙적으로, 모든 웨이퍼(W)의 에지부에 베벨부(Wb)가 형성되어 있으므로, 이러한 노이즈가 발생한 경우, 웨이퍼(W)의 휨양의 정확한 산출을 방해할 우려가 있다.
도 17은, 도 15 및 도 16에서 설명한 노이즈를 제거하기 위한 방법의 일례를 도시한 도면이다. 도 17에서, 횡축이 회전 각도, 종축이 계측값의 유무를 나타내고 있다. 도 17의 (a), (b), (c)는 도 8 및 도 9에 도시한 레이저 변위계(110a, 110b, 110c)의 계측값에 각각 대응한다.
도 17의 (a), (b), (c)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면 프로파일을 계측할 때, 웨이퍼(W)의 에지부에 상당하는 계측값은, 마스크를 씌워서 기록하지 않도록 한다. 즉, 웨이퍼(W)의 에지부에 상당하는 계측값은 파기하고, 표면 프로파일의 계측값 데이터로서 사용하지 않도록 한다. 이러한 처리는, 연산부(120)에서 행하면 되고, 기록으로서 채용하지 않고 제외할 뿐이므로, 용이하게 행할 수 있다. 따라서, 기록되는 표면 프로파일의 데이터는, 노이즈가 제거된, 신뢰성이 높은 데이터만으로 되므로, 웨이퍼(W)의 표면 프로파일을 적절하게 파악 및 기록하는 것이 가능하게 된다.
도 18은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 방법의 처리 플로우를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 지금까지 설명한 구성 요소에 대해서는, 동일한 참조 부호를 붙여서 그 설명을 생략한다. 또한, 3개의 레이저 변위계(100a 내지 100c)를 사용한 경우를 예로 들어 설명한다.
스텝 S100에서는, 레이저 변위계(100a 내지 100c)의 초기화가 행하여진다. 필요에 따라, 캘리브레이션 등을 행한다.
스텝 S110에서는, 회전 테이블(2)의 상면이 참조면으로서 선택되어, 회전 테이블(2)의 표면에 레이저를 조사하고, 계측값이 취득된다. 구체적으로는, 도 8에서 도시한 상태로 되어, 인접하는 오목부(24)끼리의 사이의 회전 테이블(2)의 표면에 레이저가 조사되고, 계측이 행하여진다. 또한, 취득한 계측값은, 참조값으로서 기억부(130)에 기억된다.
스텝 S120에서는, 회전 테이블(2)을 간헐적으로 저속 회전시키고, 각 오목부(24)에서, 웨이퍼(W)의 휨이 누그러졌는지 여부의 검출이 행하여진다. 챔버(1) 내는 고온이기 때문에, 웨이퍼(W)를 챔버(1) 내에 반입하여, 오목부(24) 상에 적재하면, 웨이퍼(W)에 휨이 발생하는 경우가 많다. 그 최초의 단계에서의 휨의 검출을 스텝 S120에서 행한다. 각 웨이퍼(W)의 휨이 누그러져, 회전 테이블(2)을 회전시켜도 되는 상태가 되면, 스텝 S120을 종료한다.
또한, 스텝 S110, S120 중 어느 것 또는 그것들의 전후에 있어서, 챔버(1)의 진공 배기, 히터 유닛(7)의 가열, 분리 가스의 공급, 반응 가스의 공급 등, 기판 처리에 필요한 준비도 기판 처리의 내용에 따라 행하여진다.
스텝 S130에서는, 회전 테이블(2)의 회전을 개시하고, 웨이퍼(W)의 휨의 상시 감시를 행한다. 구체적으로는, 레이저 변위계(110a 내지 110c)에 의해 각 위치에서의 웨이퍼(W)의 표면 프로파일의 계측이 계속적으로 행하여진다. 그때, 스텝 S110에서 취득된 참조면의 계측값을 참조값으로서 사용하여, 휨양의 산출을 필요에 따라서 행한다. 또한, 필요에 따라, 웨이퍼(W)의 에지부에서는 마스크를 씌워서 표면 프로파일 데이터로부터 삭제한다.
스텝 S140에서는, 산출된 휨양이 소정의 역치를 초과하지 않았는지를 판정한다. 이러한 판정은, 연산부(120)에서 행한다. 또한, 역치는, 휨양이 역치를 초과하면 탈리의 가능성이 생긴다는 레벨로 설정하고, 탈리는 아직 발생하지 않는 레벨로 설정한다. 이에 의해, 탈리의 발생 예방이 가능하게 된다. 또한, 이러한 판정은, 복수의 웨이퍼(W) 모두에 대해서 행한다. 복수의 웨이퍼(W) 중, 1매라도 역치를 초과하면, 휨양이 역치를 초과했다고 판정한다. 그리고, 산출한 휨양이 역치를 초과한 경우에는, 스텝 S160으로 진행한다. 또한, 휨양이 역치를 초과한 웨이퍼(W)는, 인코더(25)에 의해 특정된다.
스텝 S160에서는, 회전 테이블(2)의 회전 감속 또는 정지가 행하여진다. 휨양이 소정의 역치를 초과한 경우에는, 웨이퍼(W)가 오목부(24)로부터 탈리될 가능성이 생기므로, 회전 테이블(2)의 회전을 감속시키거나 정지시킨다. 감속으로 할지 정지로 할지는, 스텝 S140에서 역치를 2단계로 설정해도 되고, 다른 요소와의 종합 판단에 의해 정해도 된다.
스텝 S160을 실행하면, 처리 플로우를 종료한다. 그 후에는 웨이퍼(W)를 챔버(1)로부터 반출하고, 다른 로트의 처리를 계속하거나, 원인을 밝혀내는 등의 다음 처리가 행하여진다.
스텝 S140에서, 산출된 웨이퍼(W)의 휨양이 역치를 초과하지 않았을 경우에는, 스텝 S150으로 진행한다.
스텝 S150에서는, 웨이퍼(W)의 탈리가 검출되었는지 여부를 판정한다. 웨이퍼(W)의 탈리의 판정은, 웨이퍼(W)가 오목부(24) 상에 존재하지 않고, 회전 테이블(2)이 노출되어 있는지 여부에 기초해서 행하여진다. 회전 테이블(2)이 석영인 경우에는, 오목부(24) 상으로부터 얻어진 레이저의 계측값이 매우 작은 값으로 되어 있을 때에 해당한다. 이러한 판단은, 연산부(120)가 행한다. 스텝 S150에서, 오목부(24)로부터의 웨이퍼(W)의 탈리가 검출된 경우에는, 스텝 S170으로 진행한다.
스텝 S170에서는, 회전 테이블(2)의 회전이 정지된다. 탈리의 경우에는, 회전 테이블(2)의 회전의 감속이 아니라, 빠르게 회전 테이블(2)의 회전을 정지시켜, 챔버(1)의 내부 및 웨이퍼(W)의 손상을 최소한에 그치게 한다.
스텝 S170을 실행하면, 본 처리 플로우는 종료되고, 챔버(1) 및 웨이퍼(W)의 손상을 확인하는 등의 필요한 조치가 실시된다.
스텝 S150에서, 웨이퍼(W)의 탈리가 검출되지 않은 경우에는, 스텝 S130으로 돌아가, 상시 감시가 계속된다. 그 후에도, 스텝 S130, S140, S150의 처리 플로우가 계속적으로 반복된다.
또한, 스텝 S130 내지 S150은, 기판 처리와 병행해서 행하여진다. 스텝 S160, S170의 회전 테이블(2)의 회전의 감속, 정지는, 기판 처리의 종료를 의미한다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 방법에 의하면, 웨이퍼(W)의 탈리의 가능성이 높아진 단계에서 대처를 할 수 있으므로, 웨이퍼(W)의 탈리의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 19는, 제1 실시 형태에 따른 기판 휨 감시 장치(150)의 레이저 변위계(110, 110a 내지 110c)의 방향을 설명하기 위한 도면이다. 도 19에 도시된 바와 같이, 제1 실시 형태에서는, 레이저 변위계(110, 110a 내지 110c)의 레이저 헤드(111a, 112a)의 설치 각도는, 회전 테이블(2)의 외측으로부터 내측으로 투수광으로 되도록 설치하고 있다. 이에 의해, 노이즈의 영향을 방지하고, 웨이퍼(W)의 단부까지 표면 프로파일의 계측이 가능하게 된다.
[제2 실시 형태]
도 20은, 제2 실시 형태에 관한 기판 휨 감시 장치(151)의 일례를 나타낸 도면이다. 제2 실시 형태에 관한 기판 휨 감시 장치(151)에서는, 레이저 변위계(110d)를, 레이저 헤드(111d, 112d)의 설치 각도가 회전 테이블(2)의 회전 방향으로부터 ±10°의 범위가 되도록, 회전 방향을 따라서 배치한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 베벨부(Wb)의 난반사의 수광을 억제하여, 안정적인 반사 레이저의 수광이 가능하게 된다.
다른 구성 요소 및 기판 휨 감시 방법에 대해서는, 제1 실시 형태와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 제한되지 않으며, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고, 상술한 실시 형태에 다양한 변형 및 치환을 가할 수 있다.
1 : 챔버 2 : 회전 테이블
4 : 볼록 형상부 5 : 돌출부
7 : 히터 유닛 10 : 반송 암
11 : 천장판 12 : 용기 본체
15 : 반송구 16 : 창
21 : 코어부 24 : 오목부(기판 적재부)
25 : 인코더 31, 32 : 반응 가스 노즐
41, 42 : 분리 가스 노즐 43 : 홈부
44 : (낮은)천장면 45 : (높은)천장면
100 : 제어부 110, 110a 내지 110d : 레이저 변위계
120 : 연산부 130 : 기억부
C : 중심 영역 D : 분리 영역
E1, E2 : 배기 영역 S : 내부 공간
W : 웨이퍼

Claims (23)

  1. 회전 테이블 상에 둘레 방향을 따라 설치된 기판 적재 영역에 적재된 기판의 상기 회전 테이블의 회전 중에서의 휨을 감시하는 기판 휨 감시 장치이며,
    상기 회전 테이블의 상방으로부터 상기 회전 테이블 상의 미리 결정된 위치에 광을 조사해서 상기 회전 테이블을 회전시켜, 상기 미리 결정된 위치를 통과하는, 상기 회전 테이블 및 상기 기판으로부터의 반사광을 수광해서 상기 기판의 표면 프로파일을 계측 가능한 광학식 변위계와,
    상기 광을 미리 결정된 참조면에 조사했을 때의 계측값을 참조값으로서 기억하는 기억부와,
    상기 광학식 변위계가 계측한 상기 기판의 표면 프로파일과, 상기 기억부에 기억된 참조값에 기초하여, 상기 기판의 휨양을 산출하는 연산부를 포함하는 기판 휨 감시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광학식 변위계가, 상기 회전 테이블의 상이한 위치를 감시 가능하도록 복수의 위치에 설치된 기판 휨 감시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회전 테이블의 상이한 위치는, 상기 회전 테이블의 반경 방향에 있어서, 상기 기판의 중심 위치, 내측의 위치, 외측의 위치를 포함하는 기판 휨 감시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 참조면은, 상기 회전 테이블의 표면인 기판 휨 감시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회전 테이블 상에는, 복수의 기판이 적재 가능하도록 상기 둘레 방향을 따라 복수의 기판 적재 영역이 형성되고,
    상기 회전 테이블의 회전 중에 있어서의 상기 복수의 기판 적재 영역의 위치를 취득하는 기판 위치 취득부를 더 포함하고, 상기 연산부는, 상기 기판 위치 취득부에 의해 취득된 상기 위치에 기초하여, 상기 복수의 기판 적재 영역별로 상기 기판의 휨양을 산출하는 기판 휨 감시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 참조면은, 인접하는 상기 복수의 기판 적재 영역끼리의 사이의 상기 회전 테이블의 표면이며, 상기 기억부에 기억되는 상기 참조값은, 상기 복수의 기판의 표면 프로파일을 계측할 때마다 갱신되는 기판 휨 감시 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 연산부는, 상기 복수의 기판 중 적어도 하나의 기판의 휨양이 미리 결정된 역치를 초과하였다고 판정했을 때는, 알람 신호를 발하는 기판 휨 감시 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 연산부는, 상기 복수의 기판 적재 영역 중 적어도 하나의 기판 적재 영역으로부터 수광한 상기 반사광이, 상기 기판으로부터가 아니라 상기 회전 테이블로부터 반사되었다고 판정했을 때는, 상기 적어도 하나의 기판 적재 영역으로부터 상기 기판이 탈리되었다고 판정하고, 알람 신호를 발하는 기판 휨 감시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는, 상기 기판의 에지부로부터의 상기 반사광의 계측값은, 파기하는 기판 휨 감시 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광은, 레이저광, LED 광 또는 램프광인 기판 휨 감시 장치.
  11. 처리 용기와,
    해당 처리 용기 내에 설치되고, 둘레 방향을 따라 설치된 복수의 기판 적재 영역을 갖는 회전 테이블과,
    해당 회전 테이블 상에 반응 가스를 공급 가능한 반응 가스 공급 노즐과,
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 기판 휨 감시 장치를 포함하는 기판 처리 장치.
  12. 처리 용기와,
    해당 처리 용기 내에 설치되고, 둘레 방향을 따라 설치된 복수의 기판 적재 영역을 갖는 회전 테이블과,
    해당 회전 테이블 상에 반응 가스를 공급 가능한 반응 가스 공급 노즐과,
    제7항에 기재된 기판 휨 감시 장치와,
    해당 기판 휨 감시 장치로부터의 상기 알람 신호를 수신했을 때, 상기 회전 테이블의 회전을 감속 또는 정지시키는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치.
  13. 처리 용기 내에 설치되고, 둘레 방향을 따라 기판 적재 영역을 갖는 회전 테이블 상에 기판을 적재하는 공정과,
    광학식 변위계를 사용해서 상기 기판의 표면 이외의 미리 결정된 참조면에 광을 조사하여, 해당 미리 결정된 참조면으로부터 반사된 제1 반사광을 수광하는 공정과,
    상기 제1 반사광의 계측값을 제1 참조값으로서 기억하는 공정과,
    상기 기판이 적재된 상기 회전 테이블을 회전시켜, 상기 광학식 변위계를 사용해서 상기 회전 테이블 상의 미리 결정된 위치에 광을 조사하고, 해당 미리 결정된 위치를 통과하는, 상기 회전 테이블 및 상기 기판으로부터의 제2 반사광을 수광하여, 상기 기판의 표면 프로파일을 계측하는 공정과,
    상기 광학식 변위계가 계측한 상기 기판의 표면 프로파일과, 상기 참조값에 기초하여, 상기 기판의 휨양을 산출하는 공정을 포함하는 기판 휨 감시 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    복수의 광학식 변위계를 사용하여, 상기 기판의 상이한 위치로부터 반사된 반사광의 계측값을 제2 참조값으로서 기억하는 공정, 상기 기판의 표면 프로파일을 계측하는 공정 및 상기 기판의 형상을 판단하는 공정을 포함하는 기판 휨 감시 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 기판의 상이한 위치는, 상기 회전 테이블의 반경 방향에 있어서, 상기 기판의 중심 위치, 내측의 위치, 외측의 위치를 포함하는 기판 휨 감시 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 참조면은, 상기 회전 테이블의 표면인 기판 휨 감시 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 회전 테이블 상에는, 복수의 기판이 적재 가능하도록 상기 둘레 방향을 따라 복수의 기판 적재 영역이 형성되고,
    상기 회전 테이블의 회전 중에 있어서의 상기 복수의 기판 적재 영역의 위치를 취득하는 공정을 더 포함하고,
    상기 기판의 휨양을 산출하는 공정에서는, 상기 복수의 기판 적재 영역별로 상기 기판의 휨양을 산출하는 기판 휨 감시 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 참조면은, 인접하는 상기 복수의 기판 적재 영역끼리의 사이의 상기 회전 테이블의 표면이며,
    상기 반사광의 계측값을 참조값으로서 기억하는 공정에서 상기 참조값은, 상기 복수의 기판의 표면 프로파일을 계측할 때마다 갱신되는 기판 휨 감시 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 기판의 휨양을 산출하는 공정은, 상기 복수의 기판 중 적어도 하나의 기판의 휨양이 미리 결정된 역치를 초과하였는지 여부를 판정하는 공정과, 상기 복수의 기판 중의 적어도 하나의 기판의 휨량이 상기 미리 결정된 역치를 초과하였다고 판정했을 때는, 상기 회전 테이블의 회전의 감속 및 정지 중의 하나를 행하는 공정을 포함하는 기판 휨 감시 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 기판의 휨양을 산출하는 공정은,
    상기 복수의 기판 적재 영역 중 적어도 하나의 기판 적재 영역으로부터 수광한 제3 반사광이, 상기 회전 테이블로부터 반사되었는지를 판정하는 공정과,
    상기 복수의 기판 적재 영역 중의 적어도 하나의 기판 적재 영역으로부터 수광한 상기 제3 반사광이, 상기 회전 테이블로부터 반사되었다고 판정했을 때는, 상기 적어도 하나의 기판 적재 영역으로부터 상기 기판이 탈리되었다고 판정하는 공정과,
    상기 회전 테이블의 회전을 정지시키는 공정을 포함하는 기판 휨 감시 방법.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 기판의 휨양을 산출하는 공정은,
    상기 기판의 에지부로부터의 제4 반사광의 계측값을 파기하는 공정을 포함하는 기판 휨 감시 방법.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 기판의 표면 프로파일을 계측하는 공정 및 상기 기판의 휨양을 산출하는 공정은, 상기 기판을 처리하면서 행하는 기판 휨 감시 방법.
  23. 제13항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광은, 레이저광, LED 광 또는 램프광인 기판 휨 감시 방법.
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