JPH0648328Y2 - 光学式膜厚自動測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本考案は、半導体基板上のフォトレジスト膜、シリコン
酸化膜、クロムやアルミニウム等の金属膜、更には、ガ
ラス基板や透明電極（ITO）などの特殊膜といった基板
上の薄膜の膜厚を分光特性に基づいて自動的に測定する
ために、複数個の被測定基板を収納したカセットを載置
するカセット載置部と、被測定基板表面からの光を処理
して膜厚を測定する光学系と、光学系との相対位置合わ
せを行うため、被測定基板を載置して２次元方向に移送
するＸ−Ｙテーブルと、カセット載置部とＸ−Ｙテーブ
ルとにわたって被測定基板を搬送する被測定基板搬送機
構とを備えた光学式膜厚自動測定装置に関する。

＜従来の技術＞ この種の光学式膜厚自動測定装置では、光学的に膜厚を
測定するため、例えば、対物レンズやフィルタ等のよう
な測定光学系を構成する各種光学手段を交換したり、調
整したりすることがある。その場合、測定光学系の分光
特性が変化する。このような場合、測定結果を補正する
ためのデータを得ることを目的として校正用基板を測定
することがなされる。また、膜厚測定の対象となる薄膜
の種類が替わる等のような場合にも、種々の理由から校
正用基板の測定が必要となることがあり、校正用基板を
測定することは、かなり頻繁に行われる。

そこで、従来では、このような要望に対応するために、
カセットの最下段などに校正用基板を収納し、別のカセ
ットに変更するたびに、校正用基板を変更前のカセット
からピンセットなどにより取り出して変更後のカセット
に収納するとか、あるいは、校正用基板の測定が必要と
されるたびに、ピンセットなどにより校正用基板をＸ−
Ｙテーブル上などに載置し、その校正用基板によって得
られるデータに基づいて測定データを補正するようにし
ていた。

＜考案が解決しようとする課題＞ しかしながら、校正用基板に対する取り扱いは、上述の
ようにピンセットでもって慎重に行う必要があり、極め
て使い勝手が悪いうえに手間を要する欠点があった。

そこで、Ｘ−Ｙテーブルに基板載置部を二箇所設け、一
方には被測定基板を測定時に順次載置し、そして、他方
には校正用基板を常時載置して、校正用基板の測定が必
要となったときに、Ｘ−Ｙテーブルを大きく移動して校
正用基板からのデータを得るようにすることを検討した
が、Ｘ−Ｙテーブルを大きく移動することが可能である
ようにすると微少移動の精度を良くすることが困難であ
り、光学系に対する被測定基板の位置決め精度が低く、
精密な位置決めにより高精度を確保できるというＸ−Ｙ
テーブルの持つ本来的な特性を損なう欠点があり、ま
た、Ｘ−Ｙテーブルの移動範囲を確保するために装置全
体が大型化する欠点があった。

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、装置を大型化すること無く、分光特性の変化に伴う
校正用基板によるデータ補正を容易に行うことができる
ようにすることを目的とする。

＜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、被測定
基板表面からの光を処理して被測定基板上の薄膜の膜厚
を測定する光学系と、前記光学系との相対位置合わせを
行うため、被測定基板を載置して２次元方向に移動する
Ｘ−Ｙテーブルと、複数個の被測定基板を収納したカセ
ットを載置するカセット載置部と、前記カセット載置部
と前記Ｘ−Ｙテーブルとにわたって前記被測定基板を搬
送する被測定基板搬送機構とを備えた光学式膜厚自動測
定装置において、 前記カセット載置部とは別の箇所に校正用基板の保持部
を配設し、その保持部と前記被測定基板搬送機構とにわ
たって校正用基板を搬送する校正用基板搬送機構を設け
て構成され、校正用基板搬送機構は、前記被測定基板搬
送機構に兼用されるか、または、前記被測定基板搬送機
構とは別に設けられて構成する。

＜作用＞ 上記構成によれば、対物レンズやフィルターの交換など
に伴って光学系の分光特性 が変化したり、その他種々
の理由により校正用基板の分光特性を測定する必要が生
じたときには、校正用基板搬送機構によって保持部から
校正用基板を取り出し、その校正用基板を被測定基板搬
送機構に搬送し、その被測定基板搬送機構を経てＸ−Ｙ
テーブルに搬送し、校正用基板に対する測定データを採
集し、その後に、前述の場合とは逆に、被測定基板搬送
機構から、校正用基板搬送機構を経て保持部に戻し、し
かる後に、カセット載置部から被測定基板搬送機構を経
て被測定基板をＸ−Ｙテーブルに搬送し、その膜厚を補
正データを加味した状態で精度良く測定することができ
る。

＜実施例＞ 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、本考案に係る光学式膜厚自動測定装置の一部
省略平面図であり、台１上に、カセット載置部２、第１
の被測定基板搬送機構３、校正用基板Uaの保持部４、位
置決め部５、第２の被測定基板搬送機構６およびＸ−Ｙ
テーブル７が設けられている。なお、第１の被測定基板
搬送機構３と第２の被測定基板搬送機構６から成る一連
の搬送機構が、本考案の構成に言う「被測定基板搬送機
構」である。

カセット載置部２は、複数個の被測定基板Ｕを上下方向
に段状に収納したカセット８を載置するように構成さ
れ、かつ、そのカセット載置部２が上下方向に駆動昇降
され、第１の被測定基板搬送機構３によって所定位置の
被測定基板Ｕをカセット８から取り出し、Ｘ−Ｙテーブ
ル７に移送して膜厚を測定し、膜厚を測定した後には、
同一経路を経て逆方向に戻し、取り出し前と同じ位置に
被測定基板Ｕを収納できるように構成されている。

前記第１の被測定基板搬送機構３は、直線搬送と回転搬
送とを行う回転搬送機構９と、直線搬送のみを行う直線
搬送機構10とから構成されている。

回転搬送機構９は、鉛直軸芯周りで回転駆動可能に設け
られた支持台11a上に、真空吸着によって基板Ｕまたは
校正用基板Uaを保待する吸着板11bを支待台11aの長手方
向に変位可能に設けて構成されている。

一方、直線搬送機構10は、被測定基板Ｕまたは校正用基
板Uaの裏面の周縁部を載置支持する一対の基板載置アー
ム12,12を直線方向に往復駆動変位可能に設けて構成さ
れている。

吸着板11bの往復変位と回転変位により、吸着板11bがカ
セット８内や保持部４に出退し、カセット８内や保待部
４に対して被測定基板Ｕや校正用基板Uaを取り出したり
収納したりし、かつ、直線搬送機構10との間で受け渡し
および送り受けを行うように構成されている。このよう
に、回転搬送機構９は、直線搬送機構10とで、本考案の
構成に言う「被測定基板搬送機構」の一部をなす第１の
被測定基板搬送機構３を構成し、しかも、本考案の構成
に言う「校正用基板搬送機構」も兼ねている。

前記保持部４は、第２図の側面図に示すように、回転搬
送機構９側に開口13を有するケーシング14で覆われると
ともに、そのケーシング14内に校正用基板Uaの裏面の周
方向３箇所を載置して支持する載置支持部15……を設け
て構成されている。

位置決め部５は、被測定基板Ｕ（校正用基板Ua）の周端
面に当接する当て板16と、当て板16に当接された被測定
基板Ｕまたは校正用基板Uaを載置して真空吸着により固
定保持する保持部材17と、被測定基板Ｕまたは校正用基
板UaのオリエンテーションフラットＦを光学的に検出す
る光学検出部18と、検出されたオリエンテーションフラ
ットＦに対して位置を合わせ込むセンタリング部材19と
から構成され、被測定基板Ｕまたは校正用基板Uaを常に
特定の姿勢に調整できるようになっている。

第２の被測定基板搬送機構６は、回転体20に径方向で対
向させて、被測定基板Ｕまたは校正用基板Uaを真空吸着
によって保持する円弧状の吸着アーム21,21を取り付け
て構成され、吸着アーム21,21の回転に伴い、位置決め
部５とＸ−Ｙテーブル７とにわたって被測定基板Ｕまた
は校正用基板Uaを搬送するように構成されている。

Ｘ−Ｙテーブル７上には、第３図の光学系の側面図に示
すように、昇降可能にＺテーブル22が設けられ、そのＺ
テーブル22の上方に、被測定基板Ｕまたは校正用基板Ua
の表面からの光を処理して膜厚を測定する光学系23が設
けられ、Ｘ−Ｙテーブル７によって水平面上の２次元方
向の測定位置を調整するとともに、Ｚテーブル22により
光学系23の焦点距離を調整するように構成されている。

光学系23には、対物レンズ24、オートフォーカスユニッ
ト25、接眼レンズ26、モニターカメラ27および分光器28
が備えられている。そして、図示しないが、光学系23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24の変換等に起因する分
光特性の変化に伴う校正用基板Uaに対する膜厚測定に基
づくデータ補正などを自動的に行うように構成されてい
る。

上記実施例では、保持部４と第１の被測定基板搬送機構
３との間で校正用基板Uaを搬送する校正用基板搬送機構
として、第１の被測定基板搬送機構３を構成する回転搬
送機構９を利用しているが、本考案としては、校正用基
板Uaを専用に搬送する機構を構えるようにしても良く、
回転搬送機構９や専用の搬送機構など、校正用基板Uaを
保持部４と被測定基板搬送機構とにわたって搬送するも
のをして校正用基板搬送機構と総称する。

また、第１の被測定基板搬送機構３に、例えば、直線搬
送機構10を設けずに、回転搬送機構９のみによって、カ
セット載置部２と位置決め部５とにわたって被測定基板
Ｕを搬送するように構成するものでも良い。

また、校正用基板Uaの保持部４としては、カセット載置
部２とは別の箇所であれば、任意の位置に配設すること
ができる。

また、必ずしも位置決め部を設けることを本考案は要し
ない。

なお、保持部４の校正用基板Uaの空気酸化を防止する目
的から、不活性ガス（例えば、N₂）で保持部４を充填す
るか、あるいは、不活性ガスを校正用基板Uaに常時吹き
かけるようにするのが望ましい。

＜考案の効果＞ 以上説明したように、本考案の光学式膜厚自動測定装置
によれば、校正用基板の専用の保持部を設け、カセット
載置部とＸ−Ｙテーブルとにわたって被測定基板を搬送
する本来の被測定基板搬送機構に対して、前記保持部と
被測定基板搬送機構との間に校正用基板搬送機構を設け
るから、作業者が校正用基板をピンセットなどにより直
接的に取り扱わずに済み、校正用基板に対する取り扱い
を手間少なく容易に行うことができ、膜厚測定のための
作業性を向上できるようになった。

しかも、保持部と校正用基板搬送機構とを設けるだけ
で、被測定基板および校正用基板のいずれをもＸ−Ｙテ
ーブルに搬送し、互いに同一条件で膜厚を測定するか
ら、Ｘ−Ｙテーブル上に被測定基板の載置部とは別に校
正用基板の載置部を設ける場合のように、通常の膜厚測
定時と校正用基板に対する膜厚測定時とでＸ−Ｙテーブ
ルを大きく移動させずに済み、装置全体を小型化できる
とともに精度低下を回避できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に係る光学式膜厚自動測定装置の実施
例を示す一部省略平面図、第２図は、校正用基板の保持
部の正面図、第３図は、光学系の側面図である。 ２……カセット載置部 ３……第１の被測定基板搬送機構 ４……校正用基板の保持部 ５……位置決め部 ６……第２の被測定基板搬送機構 ７……Ｘ−Ｙテーブル ８……カセット ９……回転搬送機構、校正用基板搬送機構 10……直線搬送機構 Ｕ……被測定基板 Ua……校正用基板

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定基板の表面からの光を処理して被測
   定基板上の薄膜の膜厚を測定する光学系と、 前記光学系との相対位置合わせを行うため、前記被測定
   基板を載置して２次元方向に移送するＸ−Ｙテーブル
   と、 複数個の被測定基板を収納したカセットを載置するカセ
   ット載置部と、 前記カセット載置部と前記Ｘ−Ｙテーブルとにわたって
   前記被測定基板を搬送する被測定基板搬送機構とを備え
   た光学式膜厚自動測定装置において、 前記カセット載置部とは別の箇所に校正用基板の保持部
   を配設し、その保持部と前記Ｘ−Ｙテーブルとにわたっ
   て校正用基板を搬送する校正用基板搬送機構が、前記被
   測定基板搬送機構に兼用されているか、または、前記被
   測定基板搬送機構とは別に設けられたことを特徴とする
   光学式膜厚自動測定装置。