JP3270828B2 - 蛍光ｘ線分析装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試料に１次Ｘ線を
照射して発生した蛍光Ｘ線の強度を測定する蛍光Ｘ線分
析装置において、特にカセットに収納されるウエハを試
料とする装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、いわゆる蛍光Ｘ線分析装置を
用いて、半導体ウエハの汚染分析等が行われているが、
ウエハは円板状で、６インチ、８インチ、３００mm（１
２インチ）等多種類の直径のものがあり、それぞれ、ウ
エハの直径に応じた所定の寸法形状のカセットに収納さ
れて取り扱われる。ここで、図５に示すように、カセッ
ト６には、左右の側壁６ｃの内側に１枚ずつウエハ１を
収納する棚が多数形成されており、例えば、６インチ、
８インチ用のカセット６Ａ，６Ｂにはウエハが２５枚ま
で収納でき、３００mm用のカセット６Ｃにはウエハが１
３枚まで収納できるが、分析対象のウエハ１が収納され
たカセット６において、ウエハ１の収納枚数や収納位置
は通常カセット６ごとに異なる。

【０００３】したがって、カセット６が装置に搬入され
カセット台に載置されると、収納されたウエハ１を１枚
ずつロボットハンドで搬出入して試料台で分析を行うた
めには、ウエハ１がカセット６の何番目の棚に収納され
ているか、換言すれば、例えばカセット台の上面からど
の高さに収納されているかを判定する必要があり、これ
をカセット６におけるウエハ１のマッピングという。ま
た、カセット６の開口した前面（入出口）６ａからウエ
ハ１を搬出入すべく、カセット６の入出口６ａがロボッ
トハンドに対向するように、カセット６を位置決めして
カセット台に載置する必要もある。

【０００４】これに対し、カセット６の底部の寸法形状
は、カセット６のサイズすなわち収納するウエハ１の直
径に応じて規格で定まっていることから、従来は、その
底部の寸法形状に応じたアダプターを共通のカセット台
に適用して、各サイズのカセット６を位置決めして載置
していた。そして、例えば、カセット６が搬入されるカ
セット室で、水平な所定の検知方向においてカセット６
を挟んで対向したＬＥＤと光センサを昇降させ、ウエハ
１の側面でＬＥＤからの光が遮られることによりウエハ
１を検知して、マッピングを行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の装
置では、カセット６のサイズごとに適切なアダプターを
選択して使用しなければカセット台に位置決めして載置
できず、分析手順が煩雑になる。また、カセット６の基
本的な形状はサイズに応じて規格で定められているもの
の、カセット６におけるウエハ１のない高さで、水平な
ＬＥＤの光がカセット６の側壁６ｃに遮られずに対向す
る光センサに達する方向は、カセット６のサイズによ
り、またサイズが同一でもメーカーによる形状の相違に
より必ずしも共通しない。すなわち、複数種類のカセッ
ト６に対し、収納したウエハ１を検知するのに適切な前
記検知方向を統一できず、ある種類のカセット６に対応
させて検知方向を定めると、サイズや形状が異なる他の
種類のカセット６に対しては、カセット６の側壁６ｃを
検知してしまいマッピングができない場合がある。

【０００６】本発明は前記従来の問題に鑑みてなされた
もので、カセットに収納されるウエハを試料とする蛍光
Ｘ線分析装置において、サイズや形状が異なる複数種類
のカセットに対してもマッピングができる装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の蛍光Ｘ線分析装置は、複数の所定の直径
のウエハを試料とし、前記所定の直径のうちの一の直径
のウエハが収納された所定の種類のカセットが搬入され
るカセット室と、そのカセット室に設けられ、収納され
たウエハの直径に応じてカセットを所定の位置に位置決
めする位置決め手段を有し、カセットが載置されるカセ
ット台とを備える。

【０００８】また、この装置は、前記カセット台を回転
させる回転手段と、前記カセット台を昇降させる昇降手
段と、前記カセット室での所定の検知高さおよび検知方
向において、カセットまたはウエハを検知する検知手段
と、以下の制御手段とを備える。制御手段は、搬入され
たカセットの種類が入力されると、その種類に応じて前
記カセット台を前記回転手段により所定の方向に設定
し、前記昇降手段により昇降させ、前記検知手段からの
検知信号に基づいて搬入されたカセットにおけるウエハ
の収納された高さを求める。

【０００９】請求項１の装置によれば、カセット台が、
サイズに応じてカセットを所定の位置に位置決めする位
置決め手段を有しているので、単一のカセット台でアダ
プター等を用いることなく、各サイズのカセットを位置
決めして載置できる。そして、制御手段により、入力さ
れたカセットの種類に応じてカセット台を回転手段で回
転させて、ウエハを固定された検知手段で検知するのに
適切な所定の方向に設定し、昇降手段でカセット台を昇
降させて検知手段からの検知信号に基づきマッピングを
行うので、サイズや形状が異なる複数種類のカセットに
対してもマッピングができる。

【００１０】請求項２の蛍光Ｘ線分析装置は、制御手段
が行う制御の内容のみが、請求項１の装置と異なる。す
なわち、請求項２の装置の制御手段は、前記カセット台
を前記昇降手段により所定の高さに設定し、前記回転手
段により回転させ、前記検知手段からの検知信号に基づ
いて、前記検知手段でウエハを検知するのに適切な方向
に設定し、前記昇降手段により昇降させ、前記検知手段
からの検知信号に基づいて搬入されたカセットにおける
ウエハの収納された高さを求める。

【００１１】請求項２の装置によれば、まず、請求項１
の装置と同様に、単一のカセット台でアダプター等を用
いることなく、各サイズのカセットを位置決めして載置
できる。そして、制御手段により、カセット台を昇降手
段で所定の高さに設定して回転手段で回転させ、検知手
段からの検知信号に基づいて、ウエハを固定された検知
手段で検知するのに適切な方向に設定してから、昇降手
段でカセット台を昇降させて検知手段からの検知信号に
基づきマッピングを行うので、搬入したカセットの種類
を入力しなくても、サイズや形状が異なる複数種類のカ
セットに対してマッピングができる。

【００１２】請求項３の蛍光Ｘ線分析装置は、請求項２
の装置において、前記制御手段が、さらに、搬入された
カセットにおけるウエハの直径を求める。請求項３の装
置によれば、制御手段により、マッピング時の検知信号
の間隔を収納されたウエハの高さ間隔に換算し、それに
基づいてカセットの棚のピッチを算出でき、搬入したカ
セットの種類を入力しなくても、自動的に、カセットに
収納されたウエハの直径が求められるので、その後のロ
ボットハンドによるウエハの試料台への移動等の分析に
必要な動作が円滑に行われる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態の装
置について説明する。まず、この装置の構成について説
明する。この装置は、図２の平面図に示すように試料た
るウエハ１が載置される試料台２と、試料１に１次Ｘ線
３を照射するＸ線管等のＸ線源４と、試料１から発生し
た蛍光Ｘ線の強度を測定するＳＳＤ等の検出手段５とを
備えている。この装置は、いわゆる全反射蛍光Ｘ線分析
装置であり、１次Ｘ線３はウエハ１の表面にほぼ平行に
微小な入射角で入射し、検出手段５はウエハ１の上方に
設置される。

【００１４】また、この装置は、６インチ、８インチま
たは３００mmのウエハ１を試料とし、それらがそれぞれ
収納された６インチサイズ、８インチサイズまたは３０
０mmサイズのカセット６が、カセット室７に搬入され
る。試料台２とカセット室７の間には、カセット６の入
出口（開口し、紙面に垂直な左側の面）６ａから、ウエ
ハ１を１枚ずつ試料台２へ搬出入するロボットハンド８
を備えている。Ｘ線源４の前部が収納されるＸ線源室１
０と、カセット室７は、試料台１、ロボットハンド８が
設けられる試料室９と連通し、図示しない真空ポンプ等
の減圧手段で減圧される。カセット室７を減圧する際に
は、蓋１１が閉められる。なお、Ｘ線源室１０と試料室
９は断面で示し、各室１０，７，９のさらに外側の装置
の筐体等は図示を省略している。

【００１５】カセット室７近傍の側面図を図１に示す。
カセット室７は、筒状の側壁１２と底部１３と前記蓋１
１に囲まれた空間として形成され、カセット６が載置さ
れるカセット台１４が備えられる。なお、側壁１２、底
部１３および蓋１１は、断面で示す。図１のＡ方向の矢
視図である図３に示すように、カセット台１４は略正方
形の板状で、後述するようにカセット６をそのサイズに
応じて所定の位置に位置決めする位置決め手段、すなわ
ち位置決めブロック１５，１６，１７および位置決めピ
ン１８がねじ止めされている。

【００１６】図１に示すように、この装置は、カセット
台１４を回転させる回転手段１９と、カセット台１４を
昇降させる昇降手段２０と、カセット室７での所定の検
知高さおよび検知方向において、カセットまたはウエハ
を検知する検知手段２１とを備えている。回転手段１９
は、回転軸２２とスライダ移動部２３からなる。カセッ
ト台１４の中心に下方に鉛直に延びる回転軸２２が固定
され、回転軸２２は、上方ではカセット室底部１３に軸
受け２４を介して回転および鉛直移動自在に支持され、
下方ではスライダ移動部２３の一端近傍に回転自在に支
持されている。

【００１７】スライダ移動部２３の他端近傍にはモータ
が内蔵され、ベルト等を介して前記回転軸２２を回転さ
せる。昇降手段２０はいわゆるスライダユニットを用い
たもので、スライダ移動部２３とスライダ固定部２４か
らなり、スライダ固定部２４は内蔵したモータやボール
ねじ等によりレール２４ａに沿ってスライダ移動部２３
を鉛直方向に昇降させる。スライダ固定部２４は、背板
２４ｂおよびフレーム２５を介して、カセット室底部１
３に固定され、カセット室底部１３は、装置全体のフレ
ームに固定されている。

【００１８】検知手段２１は、ＬＥＤ２６および光セン
サ２７からなり、カセット室７における所定の検知高さ
および検知方向において、カセット室７の外側に設置さ
れている。ＬＥＤ２６からの光は、カセット室側壁１２
の透明な窓部１２ａを通過して、カセット６またはウエ
ハ１に遮られなければ、対向する窓部１２ａを通過して
光センサ２７に受光される。すなわち、光センサ２７が
受光しないことにより、カセット６またはウエハ１を検
知する。

【００１９】さらに、この装置は、以下の制御手段２８
を備えている。制御手段２８は、カセット台１４を昇降
手段２０により所定の高さに設定し、回転手段１９によ
り回転させ、検知手段２１からの検知信号に基づいて、
検知手段２１でウエハ１を検知するのに適切な方向に設
定する。そして、カセット台１４を昇降手段２０により
昇降させ、検知手段２１からの検知信号に基づいて搬入
されたカセット６におけるウエハ１の収納された高さお
よび直径を求める。

【００２０】次に、この装置の動作について説明する。
カセット６を搬入する前には、カセット台１４はカセッ
ト室７の蓋１１の直下の高さにあり、例えば図３に示す
方向（図３での上方が図２での試料室９側）を向いてい
る。カセット６を搬入する際には、蓋１１が開かれ、分
析対象のウエハ１を収納した６インチサイズ、８インチ
サイズまたは３００mmサイズのいずれかのカセット６が
カセット台１４に載置される。ここで、例えば８インチ
サイズのカセット６Ｂの底面は、図６の底面図の斜線部
に示すような形状であり、これに対し、図３のカセット
台１４の４つの位置決めブロック１５Ｂの当たり面１５
Ｂａが当接して図３の左右方向に位置決めし、２つの位
置決めブロック１７の当たり面１７ａが当接して上下方
向に位置決めする。

【００２１】６インチサイズのカセット６Ａの場合は、
底面が８インチサイズと同様の形状でやや小さいので、
上下方向の位置決めは８インチサイズと同様になされ、
左右方向の位置決めは４つの位置決めブロック１５Ａ，
１６の当たり面１５Ａａ，１６ａでなされる。３００mm
サイズのカセット６Ｃの場合は、底部の３か所にほぼ中
心を向いたＶ溝を有し、位置決めは上下左右の両方向と
もに、Ｖ溝に対応した３つの位置決めピン１８（図１の
Ｂ方向の矢視図である図４参照）でなされる。このよう
に、第１実施形態の装置によれば、カセット台１４が、
サイズに応じてカセット６を所定の位置に位置決めする
位置決め手段１５，１６，１７，１８を有しているの
で、単一のカセット台１４でアダプター等を用いること
なく、各サイズのカセット６をカセット台１４に対して
位置決めして載置できる。

【００２２】さて、カセット６がカセット台１４に載置
され、マッピングを行うべき旨が入力されると、制御手
段２８は、まず、カセット台１４を昇降手段２０により
下降させて所定の高さに設定する。この所定の高さと
は、載置されたカセット６のサイズやメーカーによる形
状の相違にかかわらず、その高さでカセット６を適切に
回転させれば、ＬＥＤ２６からの光がカセット６にもウ
エハ１にも遮られずに光センサ２７に受光されるような
カセット台１４の高さをいう。

【００２３】この所定の高さは、通常、カセット６の最
も下の棚のやや下の部分が前記検知手段２１の検知高さ
（図１において１点鎖線で示す高さ）にくるような高さ
においてあらかじめ決めておくことができる。この所定
の高さを決めるために、必要であれば、３００mmのカセ
ット６Ｃの底部のＶ溝が載る位置決めピン１８（図４）
の高さを変えて、カセット台１４に載置したときの３０
０mmのカセット６Ｃのカセット台上面からの高さを調整
することもできる。なお、この段階で、蓋１１を閉じ
て、カセット室７を減圧することができる。

【００２４】次に、制御手段２８は、カセット台１４を
回転手段１９により回転させ、検知手段２１からの検知
信号に基づいて、検知手段２１でウエハ１を検知するの
に適切な方向に設定する。具体的には、光センサ２７が
受光する方向、すなわち、カセット６の最も下の棚のや
や下の高さに照射されるＬＥＤ２６からの光がカセット
６に遮られずに光センサ２７に受光される方向で回転を
止めて、カセット台１４の方向を設定する。このカセッ
ト台１４の適切な方向とは、通常、載置されたカセット
６の前記入出口６ａとそれに対向する背面の開口部６ｂ
（図２）が、検知手段２１の検知方向に貫かれる方向で
ある。

【００２５】そして、制御手段２８は、カセット台１４
を昇降手段２０により下降させ、検知手段２１からの検
知信号に基づいて搬入されたカセット６におけるウエハ
１の収納された高さを求める。具体的には、カセット台
１４を下降させて検知手段２１の検知高さにウエハ１が
くれば、それに遮られて光センサ２７が受光しなくなる
から、例えばカセット台１４の上面を基準として光セン
サ２７が受光しない高さが、搬入されたカセット６にお
いてウエハ１が収納されている高さとして求められる。

【００２６】光センサ２７が受光しない時間が、ウエハ
１の厚さに対応する時間よりも長くなった場合は、カセ
ット６を検知したのであるから、カセット台１４の下降
を止め、マッピングを終了する。このように、第１実施
形態の装置によれば、制御手段２８等により、カセット
台１４を、ウエハ１を固定された検知手段２１で検知す
るのに適切な方向に設定してから、マッピングを行うの
で、搬入したカセット６の種類を入力しなくても、サイ
ズや形状が異なる複数種類のカセット６に対してマッピ
ングができる。

【００２７】さらに、制御手段２８は、搬入されたカセ
ット６におけるウエハ１の収納された高さを求めるだけ
でなく、カセット台１４を昇降手段２０により下降させ
たときの検知手段２１からの検知信号に基づいて、ウエ
ハ１の直径を求める。具体的には、あらかじめ、制御手
段２８に各サイズのカセット６の棚のピッチを入力して
おけば、マッピング時の光センサ２７が受光しないとい
う検知信号の間隔を収納されたウエハ１の高さ間隔に換
算し、その公約数となる棚のピッチを有するカセット６
のサイズすなわち収納されたウエハ１の直径が求められ
る。したがって、搬入したカセット６の種類を入力しな
くても、自動的に、カセット６に収納されたウエハ１の
直径が求められ、その後の図２のロボットハンド８によ
るウエハ１の試料台２への移動等の分析に必要な動作が
円滑に行われる。

【００２８】以上のように、搬入されたカセット６にお
けるウエハ１の収納された高さおよびウエハ１の直径が
求められると、制御手段２８は、カセット６の入出口６
ａがロボットハンド８に対向するように、回転手段１９
（図１）でカセット台１４（図１）を回転させる。そし
て、例えば最も上のウエハ１をロボットハンド８で入出
口６ａから搬出するのに適切な高さに、昇降手段２０
（図１）でカセット台１４（図１）を上昇させ、そのウ
エハ１について、ロボットハンド８での試料台２への移
動、Ｘ線源４からの１次Ｘ線３の照射、検出手段５での
蛍光Ｘ線の強度の測定、ロボットハンド８でのカセット
６への収納が行われる。以降、位置の高い順に、昇降手
段２０（図１）でのカセット台１４（図１）の上昇から
カセット６への収納までの手順を繰り返して、各ウエハ
１の分析がなされる。

【００２９】なお、ウエハ１のロボットハンド８でのカ
セット６からの搬出、カセット６への収納が正常に行わ
れたか否かを、そのウエハ１の収納位置が検知高さにな
るように昇降手段２０（図１）でカセット台１４（図
１）を昇降させて、確認することができる。ここで、第
１実施形態の装置では、減圧され試料室９と連通するカ
セット室７でウエハ１を検知するので、真空雰囲気を維
持したまま迅速に、ウエハ１の搬出入が正常に行われた
か否かを確認でき、搬出入のやり直しもできる。各ウエ
ハ１の分析が終了すれば、カセット室７の減圧が解除さ
れ、蓋１１が開かれ、昇降手段２０（図１）でカセット
台１４（図１）が閉じたときの蓋１１の直下の高さまで
上昇させられる。オペレータは、カセット６を装置から
搬出する。

【００３０】次に、本発明の第２実施形態の装置につい
て説明する。この装置は、制御手段３８が行う制御の内
容のみが、第１実施形態の装置と異なる。図１の第２実
施形態の装置の制御手段３８は、搬入されたカセット６
の種類が入力されると、その種類に応じてカセット台１
４を回転手段１９により所定の方向に設定し、昇降手段
２０により昇降させ、検知手段２１からの検知信号に基
づいて搬入されたカセット６におけるウエハ１の収納さ
れた高さを求める。

【００３１】つまり、この装置に対しては、マッピング
にあたり搬入するカセット６の種類を入力することが必
要で、制御手段３８は、その種類に応じてカセット台１
４を回転手段１９により所定の方向に設定する。この所
定の方向とは、前述した検知手段２１でウエハ１を検知
するのに適切な方向で、第１実施形態の装置においては
制御手段２８がこれを見出したが、第２実施形態の装置
においては、カセット６の種類ごとにあらかじめ制御手
段３８に入力されている。なお、前述したように、検知
手段２１でウエハ１を検知するのに適切な方向は、カセ
ット６のサイズが同一でもメーカーによる形状の相違に
より異なる場合もあるから、カセット６の種類は、カセ
ット６のサイズの他メーカーによる形状の相違も考慮し
て分別したものであることが必要である。

【００３２】カセット台１４を所定の方向に設定した
後、または設定しつつ、制御手段３８は、カセット台１
４を昇降手段２０により下降させて、ウエハ１の検知を
開始すべき前記所定の高さ、例えばカセット６の最も下
の棚のやや下の部分が検知手段２１の検知高さにくるよ
うな高さに設定する。以降、第１実施形態の装置の制御
手段２８と同様に、第２実施形態の装置の制御手段３８
は、カセット台１４を昇降手段２０により下降させ、検
知手段２１からの検知信号に基づいて搬入されたカセッ
ト６におけるウエハ１の収納された高さを求め、マッピ
ングを行う。

【００３３】以上のように、第２実施形態の装置によれ
ば、まず、第１実施形態の装置と同様に、単一のカセッ
ト台１４でアダプター等を用いることなく、各サイズの
カセット６を位置決めして載置できる。そして、制御手
段３８により、入力されたカセット６の種類に応じてカ
セット台１４を回転手段１９で回転させて、ウエハ１を
固定された検知手段２１で検知するのに適切な所定の方
向に設定し、マッピングを行うので、サイズや形状が異
なる複数種類のカセット６に対してもマッピングができ
る。また、真空雰囲気を維持したまま迅速に、カセット
６におけるウエハ１の搬出入が正常に行われたか否かを
確認でき、搬出入のやり直しもできる点についても、第
１実施形態の装置と同様である。

【００３４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、カセットに収納されるウエハを試料とする蛍光Ｘ
線分析装置において、サイズや形状が異なる複数種類の
カセットに対してもマッピングができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１、第２実施形態の蛍光Ｘ線分析装
置のカセット室近傍の側面図である。

【図２】同装置の平面図である。

【図３】図１のＡ方向の矢視図である。

【図４】図１のＢ方向の矢視図である。

【図５】ウエハを収納したカセットを示す斜視図であ
る。

【図６】８インチサイズのカセットの底面図である。

【符号の説明】

１…ウエハ（試料）、２…試料台、３…１次Ｘ線、６…
カセット、７…カセット室、１４…カセット台、１５，
１６，１７，１８…位置決め手段、１９…回転手段、２
０…昇降手段、２１…検知手段、２８，３８…制御手
段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−281600（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−213447（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−139415（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−24936（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 23/00 - 23/227 H01L 21/66 H01L 21/68

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料台に載置された試料に１次Ｘ線を照
   射して発生した蛍光Ｘ線の強度を測定する蛍光Ｘ線分析
   装置において、 複数の所定の直径のウエハを試料とし、 前記所定の直径のうちの一の直径のウエハが収納された
   所定の種類のカセットが搬入されるカセット室と、 そのカセット室に設けられ、収納されたウエハの直径に
   応じてカセットを所定の位置に位置決めする位置決め手
   段を有し、カセットが載置されるカセット台と、 そのカセット台を回転させる回転手段と、 前記カセット台を昇降させる昇降手段と、 前記カセット室での所定の検知高さおよび検知方向にお
   いて、カセットまたはウエハを検知する検知手段と、 搬入されたカセットの種類が入力され、その種類に応じ
   て前記カセット台を前記回転手段により所定の方向に設
   定し、前記昇降手段により昇降させ、前記検知手段から
   の検知信号に基づいて搬入されたカセットにおけるウエ
   ハの収納された高さを求める制御手段とを備えたことを
   特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
2. 【請求項２】 試料台に載置された試料に１次Ｘ線を照
   射して発生した蛍光Ｘ線の強度を測定する蛍光Ｘ線分析
   装置において、 複数の所定の直径のウエハを試料とし、 前記所定の直径のうちの一の直径のウエハが収納された
   所定の種類のカセットが搬入されるカセット室と、 そのカセット室に設けられ、収納されたウエハの直径に
   応じてカセットを所定の位置に位置決めする位置決め手
   段を有し、カセットが載置されるカセット台と、 そのカセット台を回転させる回転手段と、 前記カセット台を昇降させる昇降手段と、 前記カセット室での所定の検知高さおよび検知方向にお
   いて、カセットまたはウエハを検知する検知手段と、 前記カセット台を前記昇降手段により所定の高さに設定
   し、前記回転手段により回転させ、前記検知手段からの
   検知信号に基づいて、前記検知手段でウエハを検知する
   のに適切な方向に設定し、前記昇降手段により昇降さ
   せ、前記検知手段からの検知信号に基づいて搬入された
   カセットにおけるウエハの収納された高さを求める制御
   手段とを備えたことを特徴とする蛍光Ｘ線分析装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、 前記制御手段が、さらに、搬入されたカセットにおける
   ウエハの直径を求める蛍光Ｘ線分析装置。