JPH06216210A - 膜厚測定装置及び膜厚測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウエハの膜厚測定を自動化し、処理枚
数や膜厚の種類に影響されることなく、正確かつ効率的
に膜厚を測定する。 【構成】 膜厚測定装置１００は膜形成処理前に半導体
ウエハ５の重量を測定し、ウエハ情報データベース１６
に記録する。ついで、膜形成処理後に再び膜厚測定装置
１００で半導体ウエハ５の重量を測定し、ウエハ情報デ
ータベース１６から膜形成処理前の重量の情報を取り出
し、それと測定した結果から増加した重量を得る。つい
で、膜質の情報から膜厚・重量比データベース１５から
膜厚・重量比を取り出し、これと増加した重量から半導
体ウエハ５の膜厚を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体ウエハの膜厚
測定装置及び膜厚測定方法に関し、膜形成処理前・後の
半導体ウエハの重量から形成された膜厚を求める膜厚測
定装置及び膜厚測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体ウエハの膜厚測定方法につ
いて図４を参照しながら説明する。図４は、従来の半導
体ウエハの膜厚測定方法の概要を示す図である。

【０００３】図４において、１は電子天秤、２は膜形成
処理装置、５は半導体ウエハ、７は半導体ウエハ５に形
成する膜の情報（膜質）、１６ａ及び１６ｂは膜形成処
理前及び膜形成処理後の半導体ウエハ５の重量とロット
ナンバーを記録するメモである。

【０００４】次に、従来の半導体ウエハの膜厚測定方法
の動作について説明する。まず、測定者によって、膜形
成処理前の半導体ウエハ群の中から膜厚の測定の対象と
なる半導体ウエハ５を抜き出し、電子天秤１で半導体ウ
エハ５の重量を測定し、メモ１６ａに測定した重量を記
録する。

【０００５】つづいて、半導体ウエハ５を膜形成処理前
の半導体ウエハ群へ戻し、膜形成処理装置２により膜形
成処理する。膜形成処理後の半導体ウエハ群から、膜形
成前に重量を測定した半導体ウエハ５を抜き出し、電子
天秤１でその重量を再び測定し、メモ１６ｂにその測定
した重量を記録する。その後、半導体ウエハ５を膜形成
後の半導体ウエハ群へ戻す。

【０００６】そして、メモ１６ｂに記録した膜形成後の
半導体ウエハ５の重量からメモ１６ａに記録した膜形成
前の半導体ウエハ５の重量を差し引いて、形成した膜の
重量を算出する。

【０００７】形成した膜の情報７から膜厚・重量比を読
みだし、上記算出した膜の重量と掛け合わせることによ
って半導体ウエハ５に形成した膜厚を得ることができ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
半導体ウエハの膜厚測定方法では、その全作業を人手で
行っており、測定においては精密さに欠けるという問題
点があり、さらに測定する半導体ウエハの数や形成する
膜の種類が増えるに従って作業が極めて煩雑化するとい
う好ましくない問題点があった。

【０００９】この発明は、前述した問題点を解決するた
めになされたもので、半導体ウエハの膜厚測定を自動化
でき、処理枚数や膜厚の種類に影響されることなく、正
確かつ効率的に膜厚を測定することができる膜厚測定装
置及び膜厚測定方法を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る膜厚測定装置においては、次に掲げる手段を備えたも
のである。 〔１〕 膜形成処理前・後の半導体ウエハの重量を密閉
した空間で自動的に測定する測定手段。 〔２〕 前記半導体ウエハのロットナンバー及び前記膜
形成処理前の半導体ウエハの重量を記憶するウエハ情報
データベース。 〔３〕 膜質に対応した膜厚・重量比を記憶する膜厚・
重量比データベース。 〔４〕 前記膜形成処理前・後の半導体ウエハの重量及
び前記膜質に対応した膜厚・重量比に基づいて前記半導
体ウエハの膜厚を演算する制御手段。

【００１１】また、この発明の請求項２に係る膜厚測定
方法においては、次に掲げるステップを含むものであ
る。 〔１〕 搬送ロボットにより半導体ウエハが格納された
カセットを測定手段まで運ぶ搬送ステップ。 〔２〕 前記測定手段により膜形成処理前・後の半導体
ウエハの重量を密閉した空間で自動的に測定する測定ス
テップ。 〔３〕 制御手段によりウエハ情報データベースに記憶
された前記半導体ウエハのロットナンバー及び前記膜形
成処理前の半導体ウエハの重量、膜厚・重量比データベ
ースに記憶された膜質に対応した膜厚・重量比、並びに
前記膜形成処理後の半導体ウエハの重量に基づいて前記
半導体ウエハの膜厚を演算する演算ステップ。

【００１２】

【作用】この発明の請求項１に係る膜厚測定装置におい
ては、測定手段によって、膜形成処理前・後の半導体ウ
エハの重量が密閉した空間で自動的に測定される。ま
た、ウエハ情報データベースによって、前記半導体ウエ
ハのロットナンバー及び前記膜形成処理前の半導体ウエ
ハの重量が記憶される。さらに、膜厚・重量比データベ
ースによって、膜質に対応した膜厚・重量比が記憶され
る。そして、制御手段によって、前記膜形成処理前・後
の半導体ウエハの重量及び前記膜質に対応した膜厚・重
量比に基づいて前記半導体ウエハの膜厚が演算される。

【００１３】この発明の請求項２に係る膜厚測定方法に
おいては、搬送ステップによって、搬送ロボットにより
半導体ウエハが格納されたカセットが測定手段まで運ば
れる。また、測定ステップによって、前記測定手段によ
り膜形成処理前・後の半導体ウエハの重量が密閉した空
間で自動的に測定される。そして、演算ステップによっ
て、制御手段によりウエハ情報データベースに記憶され
た前記半導体ウエハのロットナンバー及び前記膜形成処
理前の半導体ウエハの重量、膜厚・重量比データベース
に記憶された膜質に対応した膜厚・重量比、並びに前記
膜形成処理後の半導体ウエハの重量に基づいて前記半導
体ウエハの膜厚が演算される。

【００１４】

【実施例】実施例１．この発明の実施例１の構成につい
て図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、この
発明の実施例１に係る膜厚測定装置の正面を示す図であ
る。また、図２は、この発明の実施例１に係る膜厚測定
装置を他の装置と共に示すブロック図である。

【００１５】図１において、４は半導体ウエハ５を格納
したカセット、１０は半導体ウエハ５の重量を測定する
ひょう皿、１１はひょう皿１０とカセット４の間で半導
体ウエハ５を搬送する搬送ロボット、１２はひょう皿１
０とカセット４の間で半導体ウエハ５を搬送するときの
み入口を開けるシャッターである。

【００１６】例えば、シャッター１２は、モータ（図示
せず）を動力源としている。シャッター１２は、後述す
る制御部からの指示によって上下に動作する。また、シ
ャッター１２が上端又は下端まで動作すると、上端、下
端に設置されたセンサに入力があり、上記制御部がそれ
を検知して上記モータの回転を停止させる。

【００１７】また、別の例として、シャッター１２は、
エアシリンダー（図示せず）を動力源としており、上記
エアシリンダーは上昇用エアシリンダーと下降用エアシ
リンダーの２種類によって構成される。シャッター１２
は、上記制御部からの指示で空気（エア）が各エアシリ
ンダーに注入されることによって上下に動作する。ま
た、シャッター１２は、上端及び下端となる位置にスト
ッパーがついており、その範囲で動作する。

【００１８】まず、この発明の実施例１の上述した測定
の機構部分（後述する測定部）の動作について説明す
る。図１において、最初は、ひょう皿１０には測定物は
なく、シャッター１２は閉じている。また、搬送ロボッ
ト１１は、ひょう皿１０とカセット４の中間位置、すな
わちカセット４の取り置きやシャッター１２の開閉が自
由にできる位置にある。さらに、半導体ウエハ５の格納
されたカセット４はカセット設置位置すなわち図１の状
態にある。

【００１９】これは、半導体ウエハ５の重量の測定を開
始できる状態である。測定をする場合、シャッター１２
が開き、搬送ロボット１１が重量を測定する半導体ウエ
ハ５を取りに行き、それぞれ図１の状態となる。それか
ら、搬送ロボット１１が半導体ウエハ５をひょう皿１０
まで搬送し、再び中間位置まで戻り、シャッター１２が
閉じる。ひょう皿１０の振動がおさまるまで待って重量
の測定をし、先ほどとは逆の手順で半導体ウエハ５をカ
セット４まで搬送する。

【００２０】すなわち、半導体ウエハ５を自動的にカセ
ット４とひょう皿１０間で搬送する搬送ロボット１１を
設け、自動的に半導体ウエハ５の重量を測定する。ま
た、膜厚測定装置１００の入口にシャッター１２を設け
て測定時にシャッター１２を閉じ、外界からの影響を減
らして測定精度を上げるものである。

【００２１】以上のように、この発明の実施例１に係る
膜厚測定装置によれば、半導体ウエハ５を自動的にカセ
ット４とひょう皿１０間で搬送する搬送ロボット１１を
設けたため、自動的に半導体ウエハ５の重量を測定する
ことができる。また、ひょう皿１０の入口に重量測定時
に外界からの影響を減らすシャッター１２を設けたた
め、正確に半導体ウエハ５の重量を測定することができ
る効果がある。

【００２２】図２において、１００は内部の構造をブロ
ック化して示した膜厚測定装置、２は膜形成処理装置、
４ａ及び４ｂは半導体ウエハ５を格納したカセットで、
それぞれ膜形成処理前の半導体ウエハと膜形成処理後の
半導体ウエハを格納する。また、３は半導体ウエハ５の
膜厚を測定するために膜厚測定装置１００にその指示を
与える上位計算機である。さらに、１３はこの発明の測
定手段であって、実施例１では図１で示した測定部（測
定の機構部分）、１４はこの発明の制御手段であって、
実施例１ではＣＰＵなどを含む制御部、１５は膜厚・重
量比データベース、１６はウエハ情報データベースであ
る。

【００２３】この発明の実施例１の動作について説明す
る。図２において、いま右側のカセット４ａには、膜形
成処理によって形成される膜厚を測定する膜形成処理前
の半導体ウエハ５が格納されている。このカセット４ａ
は、操作者（人手）によって膜厚測定装置１００へ搬送
され、同時に上位計算機３から膜厚測定装置１００へ通
信回線を通じて測定する半導体ウエハ５のロットナンバ
ー（半導体ウエハ５の個別認識のための情報）と膜形成
処理前であるという情報も送信される。

【００２４】つづいて、膜厚測定装置１００は、半導体
ウエハ５の重量を測定し、重量とロットナンバーの情報
をウエハ情報データベース１６に記録する。また、同時
に測定処理の終了を上位計算機３及び操作者に報告す
る。重量の測定は図１において説明したとおりである。

【００２５】ついで、操作者によって、カセット４ａは
膜厚測定装置１００から膜形成処理装置２に搬送され、
半導体ウエハ５が膜形成処理された後、再び膜厚測定装
置１００へ搬送される。同時に上位計算機３から膜厚測
定装置１００へ測定する半導体ウエハ５のロットナンバ
ーと膜形成処理後であるという情報、そして形成した膜
の情報（膜質）も送信される。

【００２６】膜厚測定装置１００は、半導体ウエハ５の
重量を測定し、ロットナンバーからウエハ情報データベ
ース１６の中の膜形成処理前の重量の情報を取り出し、
それを測定した膜形成処理後の重量から差し引いて増加
した重量を得る。ついで、形成した膜質の情報から膜厚
・重量比データベース１５の中の膜質に対応した膜厚・
重量比を取り出し、この膜厚・重量比と先ほどの増加し
た重量を乗算して膜厚を算出し、上位計算機３に伝送
（報告）する。その後、操作者は、膜厚測定装置１００
にある膜形成処理後のカセット４ｂを搬出する。

【００２７】膜形成処理前の半導体ウエハ５の情報（ロ
ットナンバーと測定した重量）を記録するウエハ情報デ
ータベース１６を膜厚測定装置１００に設けたため、膜
厚の測定対象である半導体ウエハ５を膜形成処理前と膜
形成処理後に重量を測定して、自動的に形成した膜の重
量を測定できる。また、膜質と膜厚・重量比の情報から
なる膜厚・重量比データベース１５を設けたため、形成
した膜の情報（膜質）から膜厚・重量比データベース１
５より膜厚・重量比を取り出し、これと形成した膜の重
量から自動的に形成した膜厚を算出することができると
いう効果を奏する。

【００２８】つまり、膜形成処理前の半導体ウエハ５の
ロットナンバーと重量を記録するウエハ情報データベー
ス１６を設け、膜形成処理前に測定したデータを記録す
る。膜形成処理後の半導体ウエハ５の重量を測定すれば
ウエハ情報データベース１６から膜形成処理前の同じ半
導体ウエハ５の情報を検索し、膜形成処理前の重量を取
り出し、膜形成処理後の重量との差を取り、形成した膜
の重量を算出する。さらに、膜質と膜厚・重量比の情報
からなる膜厚・重量比データベース１６を設け、形成し
た膜の情報から膜厚・重量比データベース１６より膜厚
・重量比を取り出し、これと形成した膜の重量から形成
した膜厚を算出する。

【００２９】この発明の実施例１は、前述したように、
半導体ウエハ５の膜厚測定を自動化し、処理枚数や膜厚
の種類に影響されることなく、正確かつ効率的に膜厚を
測定する膜厚測定装置１００を得ることを目的とする。
膜厚測定装置１００は、測定部１３により膜形成処理前
に半導体ウエハ５の重量を測定し、ウエハ情報データベ
ース１６に記録する。ついで、膜形成処理後に再び測定
部１３により半導体ウエハ５の重量を測定し、ウエハ情
報データベース１６から膜形成処理前の重量の情報を取
り出し、それと測定した結果から増加した重量を得る。
ついで、膜質の情報から膜厚・重量比データベース１５
から膜厚・重量比を取り出し、これと増加した重量から
半導体ウエハの膜厚を算出する。

【００３０】実施例２．この発明の実施例２の構成につ
いて図３を参照しながら説明する。図３は、この発明の
実施例２の構成を示す図であり、実施例１で示した膜厚
測定装置１００を用いて半導体ウエハ５の膜厚を自動的
に測定する半導体ウエハの膜厚自動測定方式を示すもの
である。

【００３１】図３において、１００は実施例１で示した
膜厚測定装置、２は膜形成処理装置、３は半導体ウエハ
の膜厚自動測定システムを全体的に制御する上位計算
機、４は半導体ウエハ５を格納したカセット、６ａ，６
ｂ，６ｃ及び６ｄはカセット４を搬送する搬送ロボット
である。

【００３２】次に、この発明の実施例２の動作について
説明する。図３において、いまカセット４には膜形成処
理によって形成される膜厚の測定対象である膜形成処理
前の半導体ウエハ５が格納されている。このカセット４
は、上位計算機３から無線により指示を受けた搬送ロボ
ット６ａによって自動的に膜厚測定装置１００へ搬送さ
れ、同時に上位計算機３は測定対象の半導体ウエハ５の
ロットナンバーと膜形成処理前であるという情報を膜厚
測定装置１００に送信する。

【００３３】つづいて、膜厚測定装置１００は半導体ウ
エハ５の重量を測定する。また、カセット４は、上位計
算機３から無線で指示を受けた搬送ロボット６ｂによっ
て膜厚測定装置１００から膜形成処理装置２に搬送さ
れ、半導体ウエハ５に膜形成処理が施される。その後、
カセット４は、上位計算機３から無線で指示を受けた搬
送ロボット６ｃによって再び膜厚測定装置１００へ搬送
され、同時に上位計算機３は測定対象の半導体ウエハ５
のロットナンバーと膜形成処理後であるという情報そし
て形成した膜質の情報を膜厚測定装置１００へ送信す
る。

【００３４】そして、膜厚測定装置１００は上述した実
施例１で説明した手順により膜厚を算出し、上位計算機
３は半導体ウエハ５の膜厚の情報を受け取る。その後、
カセット４は、上位計算機３から無線で指示を受けた搬
送ロボット６ｄによって搬出される。

【００３５】なお、実施例２では搬送ロボットを４台だ
け使用したが、４台以上の多数の搬送ロボットを使用し
てもよいし、１台の搬送ロボットだけでもよい。また、
上位計算機３からの無線により搬送ロボットを制御して
いたが、有線でもよい。

【００３６】膜形成処理前の半導体ウエハ５が格納され
たカセット４の膜厚測定装置１００への搬送、同時に情
報の送信、重量測定後のカセット４の膜形成処理装置２
への搬送、膜形成処理後のカセット４の膜厚測定装置１
００への搬送、同時に情報の送信、これらを自動的に行
う上位計算機３を用いることによって、半導体ウエハ５
に形成した膜厚の情報を自動的に上位計算機３に報告さ
れる。

【００３７】この発明の実施例２に係る半導体ウエハ５
の膜厚を自動的に測定する方法においては、膜厚測定装
置１００に膜形成処理前の半導体ウエハ５が格納された
カセット４を搬送ロボット６ａにより搬送し、同時に膜
形成処理前であるという情報と膜厚を測定する半導体ウ
エハ５のロットナンバーを送信し、半導体ウエハ５の重
量測定後、カセット４を膜形成処理装置２まで搬送ロボ
ット６ｂにより搬送し、膜形成処理後に再びカセット４
を膜厚測定装置１００へ搬送ロボット６ｃにより搬送
し、同時に膜形成処理後であるという情報と膜厚を測定
するロットナンバーそして形成した膜質の情報を送信
し、形成した膜厚を演算で求めてその膜厚情報を上位計
算機３へ報告するものである。

【００３８】

【発明の効果】この発明の請求項１に係る膜厚測定装置
は、以上説明したとおり、膜形成処理前・後の半導体ウ
エハの重量を密閉した空間で自動的に測定する測定手段
と、前記半導体ウエハのロットナンバー及び前記膜形成
処理前の半導体ウエハの重量を記憶するウエハ情報デー
タベースと、膜質に対応した膜厚・重量比を記憶する膜
厚・重量比データベースと、前記膜形成処理前・後の半
導体ウエハの重量及び前記膜質に対応した膜厚・重量比
に基づいて前記半導体ウエハの膜厚を演算する制御手段
とを備えたので、半導体ウエハの膜厚測定を自動化で
き、処理枚数や膜厚の種類に影響されることなく、正確
かつ効率的に膜厚を測定することができるという効果を
奏する。

【００３９】この発明の請求項２に係る膜厚測定方法
は、以上説明したとおり、搬送ロボットにより半導体ウ
エハが格納されたカセットを測定手段まで運ぶ搬送ステ
ップと、前記測定手段により膜形成処理前・後の半導体
ウエハの重量を密閉した空間で自動的に測定する測定ス
テップと、制御手段によりウエハ情報データベースに記
憶された前記半導体ウエハのロットナンバー及び前記膜
形成処理前の半導体ウエハの重量、膜厚・重量比データ
ベースに記憶された膜質に対応した膜厚・重量比、並び
に前記膜形成処理後の半導体ウエハの重量に基づいて前
記半導体ウエハの膜厚を演算する演算ステップとを含む
ので、半導体ウエハの膜厚測定を自動化でき、処理枚数
や膜厚の種類に影響されることなく、正確かつ効率的に
膜厚を測定することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１に係る膜厚測定装置を示す
図である。

【図２】この発明の実施例１に係る膜厚測定装置を関連
する装置と共に示す図である。

【図３】この発明の実施例２に係る膜厚測定方法を示す
図である。

【図４】従来の膜厚測定方法を示す図である。

【符号の説明】

２ 膜形成処理装置 ３ 上位計算機 ４、４ａ、４ｂ カセット ５ 半導体ウエハ ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 搬送ロボット １０ ひょう皿 １１ 搬送ロボット １２ シャッター １３ 測定部 １４ 制御部 １５ 膜厚・重量比データベース １６ ウエハ情報データベース １００ 膜厚測定装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 膜形成処理前・後の半導体ウエハの重量
   を密閉した空間で自動的に測定する測定手段、前記半導
   体ウエハのロットナンバー及び前記膜形成処理前の半導
   体ウエハの重量を記憶するウエハ情報データベース、膜
   質に対応した膜厚・重量比を記憶する膜厚・重量比デー
   タベース、並びに前記膜形成処理前・後の半導体ウエハ
   の重量及び前記膜質に対応した膜厚・重量比に基づいて
   前記半導体ウエハの膜厚を演算する制御手段を備えたこ
   とを特徴とする膜厚測定装置。
2. 【請求項２】 搬送ロボットにより半導体ウエハが格納
   されたカセットを測定手段まで運ぶ搬送ステップ、前記
   測定手段により膜形成処理前・後の半導体ウエハの重量
   を密閉した空間で自動的に測定する測定ステップ、並び
   に制御手段によりウエハ情報データベースに記憶された
   前記半導体ウエハのロットナンバー及び前記膜形成処理
   前の半導体ウエハの重量、膜厚・重量比データベースに
   記憶された膜質に対応した膜厚・重量比、並びに前記膜
   形成処理後の半導体ウエハの重量に基づいて前記半導体
   ウエハの膜厚を演算する演算ステップを含むことを特徴
   とする膜厚測定方法。