JPH0579423U - 基板用測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 位置決めユニットから測定ステージへの移載
精度および測定効率を向上するとともに、装置を小型化
して設置スペースを小さくする。 【構成】 基板Ｗのセンタリングを行う位置決めユニッ
ト４に移載ロボット３で未測定基板Ｗを搬入し、その位
置決めユニット４で位置決めした後、測定ステージ５を
測定領域ＭＡ外の位置決めユニット４の位置に変位し、
位置決めユニット４に保持された基板Ｗを下降して測定
ステージ５に受け渡し、測定ステージ５を測定領域ＭＡ
内に戻して測定を行った後に、測定済み基板Ｗを測定領
域ＭＡ内から移載ロボット３によって、位置決めユニッ
ト４とは別の箇所に搬出する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、半導体基板や液晶装置用ガラス基板等の電子部品製造用の基板に対 して、その表面に形成されたフォトレジスト膜やシリコン酸化膜等の透明薄膜の 厚さを光学的に測定する顕微分光式膜厚測定装置や、それら透明薄膜の他に金属 薄膜等を含む各種薄膜の線幅を顕微鏡で拡大した映像を分析することで非接触で 測定する光学式線幅測定装置等のように、顕微鏡を使用した基板用測定装置に関 し、特に、基板の所望測定部位が、基板用測定装置における測定手段の測定点に 正確に対応するように、基板のセンタリングを行う位置決めユニットと、位置決 めユニットに未測定基板を搬入する基板搬入手段と、位置決めユニットにより位 置決めされた基板を支持し、基板の所望測定部位が測定手段の測定点に対応する 位置へ基板を変位させる測定ステージと、測定ステージから基板を搬出する基板 搬出手段を備えた基板用測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のこの種基板用測定装置としては、図６の一部省略平面図に示すように構 成されていた。 すなわち、基板Ｗを収納したカセット０１と位置決めユニット０２との間に、 基板搬入手段としての真空吸着式の第１のロボット０３が昇降、伸縮および回転 可能に設けられる。また、位置決めユニット０２と、その位置決めユニット０２ で位置決めされた未測定基板Ｗを載置して測定する測定ステージ０４との間に、 位置決めユニット０２から測定ステージ０４に未測定基板Ｗを搬入するとともに 、測定ステージ０４から測定済み基板Ｗを取り出す基板搬出手段としての第２の ロボット０５が昇降および回転可能に設けられている。

【０００３】 位置決めユニット０２には、昇降ならびに水平二次元方向に位置調整可能でか つ回転変位可能な真空吸着ステージ０６と位置検出センサ０７が設けられ、カセ ット０１内にバラバラな姿勢で収容された基板Ｗを第１のロボット０３で取り出 すとともに位置決めユニット０２に受け渡して真空吸着ステージ０６に保持させ 、基板Ｗのオリエンテーションフラットまたはノッチ（共に図示せず）を位置検 出センサ０７で検出することにより、センタリングと所定の位置決めを行うよう に構成されている。

【０００４】 測定ステージ０４は、Ｙステージ０８上に水平二次元方向の一方（図中、矢印 Ｙで示す）に移動可能にＸステージ０９を設けるとともに、そのＸステージ０９ に、Ｘステージ０９の移動方向と直交する水平二次元方向の他方（図中、矢印Ｘ で示す）に移動可能に真空吸着ステージ０１０を設けて構成され、第２のロボッ ト０５から受け渡されて真空吸着ステージ０１０に保持した基板Ｗを、水平二次 元方向の所定の位置に変位し、膜厚計などの測定機器により基板Ｗに対する測定 を行うように構成されている。

【０００５】 第２のロボット０５は、回転中心から両側それぞれに真空吸着式のアーム０１ １を有し、その回転に伴い、位置決めユニット０２から測定ステージ０４への基 板Ｗの搬入と、測定ステージ０４から位置決めユニット０２への基板Ｗの搬出と を同時に行うように構成されている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、従来の基板用測定装置では、位置決めユニット０２において位 置決めした基板Ｗを位置決めユニット０２から測定ステージ０４に移載するまで に、位置決めユニット０２から第２のロボット０５への受け渡し動作、および、 第２のロボット０５の回転動作、ならびに、第２のロボット０５から測定ステー ジ０４への受け渡し動作という三回の動作を必要とし、その動作途中において位 置ズレを生じやすく、移載精度が低下する欠点があった。

【０００７】 また、従来のものでは、移載のために、位置決めユニット０２と測定ステージ ０４との間に専用の第２のロボット０５を必要とするため、装置の構成が複雑化 して大型化し、設置スペースをとる欠点があった。

【０００８】 また、従来のものでは、測定ステージ０４で測定した後の測定済み基板Ｗをカ セット０１に戻すときに、第２のロボット０５により測定ステージ０４から位置 決めユニット０２に移載した後、第１のロボット０３により位置決めユニット０ ２からカセット０１へと、カセット０１から測定ステージ０４への基板Ｗの移載 と全く同じ経路で逆方向に移載して戻しており、測定ステージ０４において未測 定基板Ｗに対する測定を開始した時点では、位置決めユニット０２に測定済み基 板Ｗが存在する状態となり、位置決め処理の開始が測定よりも遅れ、測定効率が 低下する欠点があった。

【０００９】 本考案は、このような事情に鑑みてなされたものであって、位置決めユニット から測定ステージへの移載精度および測定効率を向上するとともに、装置を小型 化して設置スペースを小さくできるようにすることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上述のような目的を達成するために、基板のセンタリングを行う位 置決めユニットと、その位置決めユニットに基板を搬入する基板搬入手段と、基 板を測定する測定手段と、位置決めユニットにより位置決めされた基板を支持し 、基板の所望測定部位が測定手段の測定点に対応する位置へ基板を変位させる測 定ステージと、その測定ステージから基板を搬出する基板搬出手段を備えた基板 用測定装置であって、位置決めユニットを、当該位置決めユニットで支持する基 板の位置が、前記測定点に対する基板の変位範囲の外となる位置に設置し、測定 ステージを、位置決めユニットの基板保持位置まで変位可能に構成し、測定ステ ージと位置決めユニットを相対昇降可能に構成し、基板搬出手段を、位置決めユ ニットと測定ステージとの基板移載の外で測定ステージに支持されている基板を 搬出可能に構成したことを特徴としている。

【００１１】

【作用】

本考案の基板用測定装置の構成によれば、測定ステージを位置決めユニットの 基板支持位置まで変位し、測定ステージと位置決めユニットが相対昇降すること により、位置決めされた未測定基板が測定ステージに受け渡しされる。 測定ステージからの測定済み基板を搬出する動作は、基板搬出手段により、位 置決めユニットと測定ステージとの移載位置の外で行われる。このため、位置決 めユニットで基板を位置決めする作業中でも、測定ステージから基板を搬出でき る。 また、位置決めユニットを経由することなく、測定済み基板を搬出するので、 位置決めユニットは、測定ステージへ位置決めした未測定基板を移載した後には 、次なる未測定基板を受け入れることができる。

【００１２】

【実施例】

＜実施例＞ 次に、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【００１３】 図１は、本考案に係る基板用測定装置の一実施例としての光学式膜厚自動測定 装置の一部省略平面図、図２は全体正面図であり、台１上に、カセット載置部２ 、基板搬入および搬出手段としての移載ロボット３、位置決めユニット４および 測定ステージ５、および、測定手段としての顕微鏡に分光器を組み付けた顕微分 光装置３２が設けられている。

【００１４】 カセット載置部２は、複数個の基板Ｗを上下方向に多段状に収納したカセット ６を二個載置するように構成され、移載ロボット３の駆動昇降によって所定位置 の基板Ｗをカセット６，６から取り出し、位置決めユニット４を経て測定ステー ジ５に移載して顕微分光装置３２が基板Ｗ表面の所望位置の分光特性から、基板 Ｗのその位置に形成されている薄膜の厚さを測定し、膜厚を測定した後には移載 ロボット３が測定ステージ５より基板Ｗを取り出してカセット６へ収納できるよ うに構成されている。

【００１５】 移載ロボット３の搭載台７が、図３の要部の斜視図に示すように、一対のガイ ド８，８を介してカセット６，６の並設方向に移動可能に設けられるとともに、 搭載台７に正逆転可能な第１の電動モータ９がワイヤー１０を介して連動連結さ れ、第１の電動モータ９の正逆転駆動により、両カセット６，６のいずれからも 基板Ｗを取り出すことができるように構成されている。

【００１６】 搭載台７に駆動回転可能に回転部材１１が設けられるとともに、その回転部材 １１に真空吸着式の基板載置アーム１２がリンク機構１３を介して設けられ、回 転部材１１の回転に伴って、カセット載置部２側を向いた姿勢と位置決めユニッ ト４側を向いた姿勢とに変更され、かつ、基板載置アーム１２が直線的に伸縮移 動するように構成されている。

【００１７】 位置決めユニット４では、図４の要部の斜視図に示すように、真空吸着によっ て基板Ｗを保持する吸着ステージ１４がモータ支持台１５に回転可能に設けられ るとともに、その吸着ステージ１４に第２の電動モータ１６が連動連結されてい る。また、モータ支持台１５がシリンダ支持台１７にガイド１８を介して昇降可 能に設けられるとともに、モータ支持台１５にエアーシリンダ１９が連動連結さ れている。更に、シリンダ支持台１７は、第３の電動モータ２０により正逆転さ れるネジ軸（図示せず）によって水平二次元方向の一方（図中、矢印Ａで示す） に移動可能な第１のステージ２１に取り付けられるとともに、第１のステージ２ １は、第４の電動モータ２２により正逆転されるネジ軸（図示せず）によって第 １のステージ２１の移動方向と直交する水平二次元方向の他方（図中、矢印Ｂで 示す）に移動可能に第２のステージ２３に設けられている。

【００１８】 この位置決めユニット４の構成により、基板Ｗに形成されるオリエンテーショ ンフラット（図示せず）を光学式の位置検出センサ２４により検出し、その検出 結果に応じて基板Ｗを回転するとともに、基板Ｗを水平二次元方向に変位させ、 センタリングとオリエンテーションフラットの位置合わせとを行い、基板Ｗを測 定ステージ５に対して、また、後述する顕微分光装置３２に対して所定の姿勢で 吸着ステージ１４に吸着保持させるように構成されている。

【００１９】 測定ステージ５は、図１に示すように、Ｙステージ２５上に、一対のガイド２ ６，２６とリニアモータ２７とを介して水平二次元方向の一方（図中、矢印Ｙで 示す）に移動可能にＸステージ２８を設けるとともに、そのＸステージ２８に、 一対のガイド２９，２９とリニアモータ３０とを介してＸステージ２８の移動方 向と直交する水平二次元方向の他方（図中、矢印Ｘで示す）に移動可能に基板支 持台３１ａを設けて構成されている。

【００２０】 測定ステージ５の上方には、図２に示すように、対物レンズ３２ａやオートフ ォーカスユニットや接眼レンズやモニターカメラや分光器などを備えた顕微分光 装置３２が台１に固定して設けられ、前記測定ステージ５により、基板Ｗを水平 二次元方向の任意の位置に移動させ、基板Ｗの表面全体のうち、任意の位置の膜 厚を自動的に測定するように構成されている。図示しないが、顕微分光装置３２ には、ディスプレー装置や制御装置やキーボードなどを備えたワークステーショ ンが接続され、測定された膜厚データの二次加工や、対物レンズの変換等に起因 する分光特性の変化に伴うデータ補正などを自動的に行うように構成されている 。

【００２１】 基板支持台３１ａには、図５の概略側面図に示すように、位置決めユニット４ のモータ支持台１５を入れ込む凹部３３が形成されるとともに、図１に示すよう に、吸着ステージ１４を入れ込む切欠３４が形成されている。また、Ｙステージ ２５は、位置決めユニット４の下方まで長く構成され、真空吸着ステージ３１を 、前記顕微分光装置３２による膜厚測定領域、すなわち、基板Ｗ上のどの位置に 対しても膜厚測定できるように、顕微分光装置３２の測定点つまり対物レンズ３ ２ａの撮像位置へ基板Ｗ上のどの位置でも向かい合わせることができるように基 板Ｗを変位させるに要する領域と、その膜厚測定領域の外で吸着ステージ１４に 保持された位置決め処理後の基板Ｗを受け取る位置とに変位できるように構成さ れている。なお、真空吸着ステージ３１の上には、基板吸着のための吸気孔（図 示せず）が形成されている。

【００２２】 次に、基板Ｗの膜厚測定動作について説明する。 先ず、移載ロボット３によってカセット６，６に収納されているうちの所定の 基板Ｗを取り出して位置決めユニット４側に移載し、エアーシリンダ１９によっ て吸着ステージ１４を上昇させることにより移載ロボット３から吸着ステージ１ ４に基板Ｗを受け渡す。

【００２３】 次いで、第２、第３および第４の電動モータ１６，２０，２２それぞれの駆動 により、基板Ｗを保持した吸着ステージ１４を回転するとともに水平二次元方向 に変位させ、位置検出センサ２４により基板Ｗの外縁円弧部およびオリエンテー ションフラットないしノッチを検出することで、基板Ｗを、測定ステージ５に対 して所定の位置関係、所定の姿勢（オリエンテーションフラットの向き）に保持 （位置決め）する。

【００２４】 位置決め後に、両リニアモータ２７，３０を駆動してＸステージ２８をＹ方向 へ、真空吸着ステージ３１をＸ方向へ変位することにより真空吸着ステージ３１ を膜厚測定領域ＭＡ外に位置している吸着ステージ１４を挟む位置まで移動し、 その状態で吸着ステージ１４を下降し、吸着ステージ１４から真空吸着ステージ ３１に基板Ｗを受け渡す。

【００２５】 その後、両リニアモータ２７，３０を駆動してＸステージ２８をＹ方向へ、真 空吸着ステージ３１をＸ方向へ変位することにより真空吸着ステージ３１を膜厚 測定領域ＭＡ内に戻し、両リニアモータ２７，３０を駆動して真空吸着ステージ ３１をＸ方向およびＹ方向に変位して、基板Ｗの表面の任意の位置の膜厚測定を 行う。このとき、同時に、移載ロボット３により、次に測定しようとする次なる 基板Ｗ’をカセット６から位置決めユニット４に搬送して吸着ステージ１４に基 板Ｗ’を受け渡し、さきの基板Ｗの膜厚測定と並行して次なる基板Ｗ’の位置決 め処理を行う。

【００２６】 膜厚測定を終了した後には、さきの基板Ｗを膜厚測定開始位置まで戻し、位置 決めユニット４から測定ステージ５の真空吸着ステージ３１への基板移載位置の 外である基板搬出位置（図１に示す位置に在る真空吸着ステージ３１で支持され る基板の位置）まで移動し、その位置まで移載ロボット３を変位させ、膜厚測定 の済んだ測定済み基板Ｗを膜厚測定領域ＭＡ内から取り出して、カセット６，６ 内の元にあった位置に基板Ｗを戻す。

【００２７】 真空吸着ステージ３１は、移載ロボット３に基板Ｗを受け渡した後に、次なる 基板Ｗ’を位置決めユニット４の吸着ステージ１４から受け取るという前述の如 き動作を行い、それらの動作を繰り返すことにより、膜厚測定を連続して行うこ とができる。

【００２８】 上記実施例では、吸着ステージ１４から真空吸着ステージ３１への基板Ｗの受 け渡しを、吸着ステージ１４を昇降することによって行っているが、真空吸着ス テージ３１側を昇降することによって行うように構成しても良い。

【００２９】 また、上記実施例では、位置決めユニット４に基板Ｗを搬入する基板搬入手段 と、測定ステージ５から基板Ｗを搬出する基板搬出手段とを移載ロボット３で兼 用することにより、構成を簡略化できるようにしているが、本考案としては、そ れぞれ専用のロボットを設けるように構成しても良い。

【００３０】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の基板用測定装置によれば、位置決め処理された 基板を位置決めユニットから測定ステージに移載するのに、測定ステージと未測 定基板との間で相対的に昇降するという一回の動作を行うだけで済むから、位置 ズレ発生の要因が少なくなり、移載精度を向上できるようになった。

【００３１】 しかも、従来のような専用の移載手段を設けずに済むから、装置構成を簡略化 できて装置全体を小型化できるとともに設置スペースを小さくでき、経済性を向 上できるようになった。

【００３２】 また、位置決めユニットを介さずに、測定済み基板を測定ステージから取り出 すことができるから、次の基板に対する位置決め処理を、測定ステージにおける 基板に対する測定の開始から遅れること無く行うことができ、測定を効率良く行 うことができる。

【提出日】平成４年５月１１日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】

従来のこの種基板用測定装置は、図６の一部省略平面図に示すように構成され ていた。 すなわち、基板Ｗを収納したカセット０１と位置決めユニット０２との間に、 基板搬入手段としての真空吸着式の第１のロボット０３が昇降、伸縮および回転 可能に設けられる。また、位置決めユニット０２と、その位置決めユニット０２ で位置決めされた未測定基板Ｗを載置して測定する測定ステージ０４との間に、 位置決めユニット０２から測定ステージ０４に未測定基板Ｗを搬入するとともに 、測定ステージ０４から測定済み基板Ｗを取り出す基板搬出手段としての第２の ロボット０５が昇降および回転可能に設けられている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上述のような目的を達成するために、基板のセンタリングを行う位 置決めユニットと、その位置決めユニットに基板を搬入する基板搬入手段と、基 板を測定する測定手段と、位置決めユニットにより位置決めされた基板を支持し 、基板の所望測定部位が測定手段の測定点に対応する位置へ基板を変位させる測 定ステージと、その測定ステージから基板を搬出する基板搬出手段を備えた基板 用測定装置であって、位置決めユニットを、当該位置決めユニットで支持する基 板の位置が、前記測定点に対する基板の変位範囲の外となる位置に設置し、測定 ステージを、位置決めユニットの基板保持位置まで変位可能に構成し、測定ステ ージと位置決めユニットを相対昇降可能に構成し、基板搬出手段を、位置決めユ ニットと測定ステージとの基板移載位置の外で測定ステージに支持されている基 板を搬出可能に構成したことを特徴としている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る基板用測定装置の一実施例として
の光学式膜厚自動測定装置の一部省略平面図である。

【図２】全体正面図である。

【図３】移載ロボットの斜視図である。

【図４】位置決めユニットの斜視図である。

【図５】要部の側面図である。

【図６】従来例の一部省略平面図である。

【符号の説明】

３…基板搬出手段に兼用構成した基板搬入手段としての
移載ロボット ４…位置決めユニット ５…測定ステージ Ｗ…基板

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【手続補正書】

【提出日】平成４年５月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板のセンタリングを行う位置決めユニ
   ットと、 前記位置決めユニットに基板を搬入する基板搬入手段
   と、 基板を測定する測定手段と、 前記位置決めユニットにより位置決めされた基板を支持
   し、基板の所望測定部位が前記測定手段の測定点に対応
   する位置へ基板を変位させる測定ステージと、 前記測定ステージから基板を搬出する基板搬出手段を備
   えた基板用測定装置であって、 前記位置決めユニットを、当該位置決めユニットで支持
   する基板の位置が、前記測定点に対する基板の変位範囲
   の外となる位置に設置し、 前記測定ステージを、前記位置決めユニットの基板保持
   位置まで変位可能に構成し、 前記測定ステージと前記位置決めユニットを相対昇降可
   能に構成し、 前記基板搬出手段を、前記位置決めユニットと前記測定
   ステージとの基板移載の外で前記測定ステージに支持さ
   れている基板を搬出可能に構成したことを特徴とする基
   板用測定装置。