JPH0815144A

JPH0815144A - 自動反射率測定装置

Info

Publication number: JPH0815144A
Application number: JP14897394A
Authority: JP
Inventors: Takeo Murakoshi; 武雄村越; Wataru Matsuo; 渉松尾; Hiroshi Kaneko; 洋金子; Yoshifumi Adachi; 佳史安達
Original assignee: Hitachi Instruments Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Instruments Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1994-06-30
Publication date: 1996-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】カセットに収納したサンプルのすべてをカセッ
トホルダーにセットするのみで、自動搬送の状態を外部
より監視でき、かつ絶対反射率測定時は外部光が測光に
影響しない状態で計測できるように完全自動化を図る。【構成】自動開閉できるシャッター機構１６，自動機能
付の１２°反射ユニット７５，自動搬送ロボット２２，
Ｘ−Ｙステージ１０，オリフラ合せ機２１，分光光度計
１，ＰＣ２，キーボード３，ＣＲＴ４，ミラー３１，３
２，切替えミラー１５，カバー５２，５３，積分球アッ
センブリ８８，ヘットオンホトマルアッセンブリ８９よ
りなる。【効果】ウエハーの絶対反射率測定をカセットをセット
するのみで完全自動測定ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は物体表面の反射率を測定
する反射率測定装置にかかり、特に測定物体としてウエ
ハーの反射率を自動的に測定する自動反射率測定装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の反射率測定装置においては特開昭
64−13438 号に示されたように、手動で分光光度計のカ
バーを開閉し、ベースライン補正時とサンプル測定時に
一枚のミラーを各々のミラー位置に手動で移動及び最終
段ミラーの切換を行い光路を等価にして測定対象の物体
表面の反射率測定を行っていた。

【０００３】また、従来の反射率測定装置では、分光光
度計の試料室と自動搬送機構部を一体カバーにしてお
り、このため光洩れの要因が多く、又測定中のサンプル
の動作などを外部より確認できないなどの不便があっ
た。

【０００４】さらに、従来の装置ではサンプルを真空ピ
ンセットで吸着し、分光光度計のカバーを手動で開きス
テージにセットしていたため、異物の付着・サンプルの
扱いに神経を使い、又測定前に必ず手動でミラー移動，
切替えなど複雑な操作が必要となり誤操作の要因が発生
していた。そしてサンプルが例えば外形８インチと大き
くなった場合、真空ピンセットで吸着する方式では不安
定であり、破損したとき損失も大きくなってしまってい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置では、分光
光度計のカバーを手動で開き、ベースライン補正時とサ
ンプル測定時に一枚のミラーを各々のミラー位置に手動
で移動していたため、短時間にたくさんの測定対象物の
物体表面の反射率測定は行えなかった。

【０００６】本発明の目的は、従来必要であったミラー
を移動することなく、短時間に多量の測定用のウエハー
表面の絶対反射率を測定することにある。

【０００７】また、本発明の他の目的は、カセットに収
納したサンプルのすべてをカセットホルダーにカセット
をセットするのみで自動搬送の状態を外部より監視で
き、かつ測定時は、外部光が測光に影響しない状態で高
精度の反射率を安定的に再現良く完全自動で計測し、そ
の結果をＣＲＴやプリンタに表示し、またフロッピやハ
ードディスクに記憶することもできるようにし、測定サ
ンプルの品質管理を効率良く行うことのできる装置を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では光源からの光
束を物体の表面に照射し、該物体の表面からの反射光を
光検出器により電気信号に変換することより前記物体の
絶対反射率を測定する自動反射率測定装置において、絶
対反射率を測定する光学系を補正光路と測定光路で光学
系状態を等価にするために、従来使用されていた移動可
能なミラーを廃止し、２枚の同一条件で蒸着した２枚の
ミラーを固定して使用するようにしたものであり、また
切替（回転）えミラーを、外部の制御演算部からの信号
で制御されるソレノイド・モータによる駆動で自動的に
切替えできる構造として、光源からの光束を補正光路と
測定光路とに分割できるようにしたものである。

【０００９】また本発明では光源からの光束をウエハー
表面に照射し、ウエハーの表面からの反射光を光検出器
により電気信号に変換することよりこのウエハーの絶対
反射率を測定する自動反射率測定装置において、ウエハ
ーサンプルを自動搬送するオートローダ部と、このウエ
ハーを二次元的に移動させるＸ−Ｙステージを用いて反
射率を測定する試料室とを備え、また試料室のカバーガ
イド部分（自動搬送機構が取付いている部分）に外部の
制御演算部からの信号で光を完全に遮光するプレート式
シャッター機構を取付けたものである。

【００１０】そして、本発明では自動搬送の手順におい
て、オリフラ合せ機でウエハーのオリフラを合せた後、
ウエハーサンプルを１８０°回転してＸ−Ｙステージの
サンプルホルダーにセット後、前述した反射率測定光学
系で下方よりの光で反射率を測定するようにしたもので
ある。

【００１１】さらに、ウエハーをセットするカセットホ
ルダーにセンサーを取付けておき、カセットが完全にセ
ットしたときその状態をセンサーが読みとり、測定開始
の命令を装置の制御演算部が発するようにプログラムシ
ーケンスを組んだものである。

【００１２】尚、本発明の自動反射率測定装置において
は、手動により測定する場合のために、試料室のカバー
を二分割にし一方はＸ−Ｙステージ台のサンプル取付位
置より低い位置にカバーの回転中心を置くようにし、真
空ピンセットによるサンプルのセットを容易にし、他方
のカバーは回転中心を後方に置いて、カバー全体が上方
に開くようにすることにより大きなサンプルのセットを
容易にしたものである。

【００１３】

【作用】従来の反射率測定装置においては、絶対反射率
を測定する光学系として一般に一枚のミラーを手動で移
動して、補正光路とサンプル測定光路とを光学系上等価
にすることにより対象物の反射率を測定していたが、本
発明の自動反射率測定装置では、補正光路とサンプル測
定光路とを構成する位置に同一条件で蒸着したミラー２
枚を固定し、かつ、補正光と測定光を切替える切替えミ
ラー部を駆動モータによる自動切替えにして、補正光路
と，測定光路が等価になるようにし、自動化に最適な絶
対反射光学系を備えた自動反射率測定装置を構成したも
のである。また、本発明の自動反射率測定装置では、制
御演算部からの信号により自動的に開閉できるシャッタ
ー機構は、自動搬送機構でカセット内のサンプルを運搬
し始めると開き始め、試料室内のＸ−Ｙステージにサン
プルをセットし、自動搬送ロボットのアームが引いた時
に閉じるような動作を、制御演算部に記憶されたプログ
ラムシーケンスに対応し機能する。このため開のときの
窓を開く状態、閉のときの窓を閉じる状態を迅速に行
い、かつ光の入らない状態作り出せるので、測定動作の
スループットを向上することが可能になる。

【００１４】そして、本発明の自動反射率測定装置で
は、測定対象のＸ−Ｙステージ上のウエハーに対して、
下方よりウエハーの測定面に光束が照射されるようサン
プル測定光路を構成したので、測定中上方からウエハー
の測定面に異物が落下し、付着することを防止できる。

【００１５】さらに、本発明の自動反射率測定装置で
は、カセットホルダー受けにカセットをセットしたこと
を検知するセンサーを取付けることによって、測定の途
中で測定が完了したものと勘違いしてカセットを取り外
したときでも、自動的に安全な状態で停止させることが
できるようにしたものである。

【００１６】尚、本発明の自動反射率測定装置では、自
動測定機能以外に手動操作による測定機能を付加するた
めに密閉構造の試料室とせず、試料室のカバーの開閉が
前方と上方に開き、シャッター部以外からも真空ピンセ
ットでＸ−Ｙステージにウエハーをセットできる構造に
してあるので、この構造により自動搬送機構部の一部が
万一故障したときでも搬送部分の修理が完了するまで手
動で測定ができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図を用いて説明す
る。

【００１８】図２は、本発明を実施した装置の各ユニッ
トの制御状況を示す系統図を示している。

【００１９】分光光度計１は光源６３の白色光をグレー
テング・プリズム又はフィルター等により単色光に分光
し、出射スリットから出射する。単色光をサンプル３５
に照射し得られた光信号を電気信号に変換し、この電気
信号に変換された信号はデータ処理ユニットＰＣ２に接
続されたＣＲＴ４，プリンタ５によって結果が表示され
る。分光光度計１とＰＣ２はＲＳ２３２Ｃ回線で結ば
れ、ＣＲＴ４に結果を表示すると共にプリンタ５に記録
する。ＰＣ２は前述した分光光度計１以外に搬送ロボッ
トコントローラ７，Ｘ−Ｙステージコントローラ９とＲ
Ｓ２３２Ｃ回線で結ばれ一定のサンプルの自動搬送の動
作及びサンプルの試料室内での測定位置のコントロール
を行う。またＣＲＴ４，プリンタ５にはキーボード３か
らの測定条件の入力出力表示，ウエハーサンプルの測定
位置の表示の他、測定条件の記録とサンプルの良否の判
定結果を表示する機能を持つ。分光光度計１の測定条件
の入力，サンプルの測定位置・測定点数の設定、及び測
定内容の選択などはキーボード３より入力される。自動
反射率測定に必要な各ユニット及び部品に取付いている
センサーの情報の読み取り及びシャッターモータ１３，
ミラー切替モータ１４オリフラ合せ機２１のコントロー
ルを行うコントローラ６を備え、センサー２４，２５は
６インチ用カセット，ホルダー１１及び８インチ用カセ
ットホルダー２５でウエハーを２５枚納入したカセット
をセットするとこれらのカセットがセットされた情報を
コントローラ６に伝える構造になっている。

【００２０】また自動搬送ロボット２２を制御するコン
トローラ７はＲＳ２３２Ｃ回線でＰＣ２と接続されてい
る。オリフラ合せ機２１を制御するコントローラ８はコ
ントローラ６と結ばれ制御情報の伝達を行う。Ｘ−Ｙス
テージ１０のＸ軸，Ｙ軸をＰＣ２からの指令で制御する
コントローラ９を備えている。Ｘ−Ｙステージ１０は試
料室内にセットされている後述の反射ユニット７５の上
方に設置されており自動搬送ロボット２２によってＸ−
Ｙステージ上にセットされたウエハーサンプル３５を任
意のＸ，Ｙの位置に移動できるようＸ軸及びＹ軸をパル
スモータ３６，３７で駆動するようになっている。また
ウエハー位置の基準を認識するためのセンサーを有し、
必ずサンプルセットされると必ず原点復帰の動作を行い
測定点の正確な位置設定ができるようになっている。

【００２１】自動搬送ロボット２２は６インチ用カセッ
トホルダー１１又は８インチ用カセットホルダー１２
に、ウエハーが収納されたカセットを設置するとキーボ
ード３又はＰＣ２内のプログラムからのスタートの指令
によって測定に必要な搬送動作を開始する。

【００２２】この自動搬送ロボット２２はウエハーをカ
セットから引出し、オリフラ合せ機２１に搬送、さらに
オリフラ合せ機２１から引出し、サンプルを１８０°回
転させて、測定面を上向きから下向きにして、分光光度
計１の試料室４４のＸ−Ｙステージ１０上にセット，測
定完了後のサンプル３５を試料室４４から引出し１８０
°回転し元のカセットの位置に戻すまでを行う。

【００２３】サンプル３５をアーム４２で吸着するに必
要な吸引力を作る真空ポンプ１００、オリフラ合せ機２
１はＸ−Ｙステージ１０にサンプル３５をセットする前
にウエハーのオリフラを正確にセットする。

【００２４】シャッター１６は、試料室にサンプル３５
を入れるときに開き、測定中は閉じ、かつ外部光の入る
のを完全にシャットアウトできる構造機構を持ち詳細は
後述する。シャッター機構１６の開閉はシャッターモー
タ１３で行う、又シャッターの開閉を検出するセンサー
１７，１８が備えられている。センサー１７は開いた状
態、センサー１８は閉じた状態を検出する。

【００２５】パルスモータ１４は、後述する反射ユニッ
トの切替えミラー１５を回転によって切替えるモータで
あり、センサー１９，２０は切替えミラー１５がベース
ライン補正側に切り変っていること、又は切替えミラー
１５がサンプル測定側に切り変っていることを確認して
いる。

【００２６】センサー２３，２４はＸ−Ｙステージ１０
のサンプル受け渡し位置を検出するセンサーでセンサー
２３はＸ方向，センサー２４はＹ方向の検出を行う。

【００２７】図３は本装置の平面図、図４は本装置の正
面図を示す。

【００２８】図２において、平面ミラー３０は分光器６
４より出射した試料光４５をＸ−Ｙステージ１０のサン
プル３５に照射する機能を持ち軸に対し５１°で入射光
を反射させる。平面ミラー３１は平面ミラー３０よりの
反射光を１２°の角度で切替えミラー１５に伝送する機
能を持ちベースライン補正時の光学系を構成する。ま
た、サンプルの透過率を測定するときも光学系として寄
与する。平面ミラー３２，平面ミラー３１と同一の反射
状態となるように同一条件で蒸着した平面ミラーでサン
プル測定時、サンプルの表面で反射した光を受け切替え
ミラー１５に伝送する役目をしている。

【００２９】従来の反射率測定装置では、この平面ミラ
ー３１と３２は同一のものをベースライン補正時と測定
時で移動して使用していたため自動化は困難であった。

【００３０】本発明の装置においては、ベースライン補
正時の平面ミラー３１とサンプル測定用の光路中の平面
ミラー３２にほぼ同一の反射機能を持つミラー、例えば
最も理想的なミラーの組み合わせとしては、同一のミラ
ー製造の蒸着釜でコーティングされたミラーを使用する
ことにより測定精度の良い分析光学系を得ることを可能
にしている。

【００３１】積分球ユニット３４は切替えミラー１５で
反射した光を拡散光に変光し上方及び下方に設置した検
出器３４，４３に平均光を照射し安定した電気信号に変
換する。極紫外域１９０ｎｍ〜２５０ｎｍの波長範囲の
反射率を測定するときは、図１６，図１９，図２０に示
すようにヘットオンホトマルユニット７３をこの積分球
に換え、設置するのみで達成できる。サンプルのウエハ
ー３５中の測定位置はでＸ−Ｙステージ１０で任意にそ
の測定場所を設定できる。Ｘ−Ｙステージ１０はＸ軸方
向移動モータ３６，Ｙ軸方向移動モータ３７により２次
元平面内を任意に移動できる。またＸ−Ｙステージ１２
は手動でＹ軸を動かすつまみ３８，Ｘ軸を動かすつまみ
３９を備え、万一自動搬送系が故障したとき使用して手
動測定ができるようにしている。

【００３２】分光部ケース４０には光源部から分光器部
までがセットされている。トロイドミラー４１は対照光
４６を積分球３４の対照光入口へ入射する。

【００３３】搬送ロボット２２はサンプル３５を吸着す
ることによりＸ−Ｙステージへウエハーを乗せるアーム
４２を備えている。

【００３４】検知器４３は積分球３４の壁で散乱し平均
化した光を電気信号に変換する検知器で１９０〜８５０
ｎｍはホトマル４３を、８５０〜近赤外域はｐｂｓ３３
を用いる。両検知器を積分球の任意の壁に設置し、１９
０ｎｍ〜２６００ｎｍまで広い範囲の測定が可能とな
る。試料室４４にはＸ−Ｙステージ１０，１２°反射ユ
ニット７５が設置され測定時は完全暗室となる。

【００３５】図５に本発明の自動反射率測定装置のカバ
ー平面図、図６にその右側面図を示す。

【００３６】図５，図６において、上方開閉カバー５２
及び下方開閉カバー５３には開閉用のとっ手５０がつけ
られており、上方開閉カバー５２には手動測定のとき上
方に開くことができるようカバー背面近くがちょうばん
５１により固定されている。また５３は手動測定のとき
下方に開くことができるようにカバーの下方がちょうば
ん５１で固定されている。下方開閉カバー５３はＸ−Ｙ
ステージ１０のサンプルステージ４７の面より下方に開
閉できるようちょうばん５１の位置を決めておくとサン
プル５０を真空ピンセットで吸着するのに容易である。

【００３７】シャッター機構平面図（図９）正面図（図
１０）及び側面図（図１１）スプールとシャッタープレ
ート（図１２），スプールとシャッタープレート断面図
（図１３）、及びシャッタープレート（図１４）におい
て５３，５４はモータ５６の動力をタイミングプーリ６
２に伝える樹脂材で製作した平歯車。６１は、タイミン
グベルトで、タイミングプーリ６２の回転に伴い駆動
し、他方のタイミングプーリ６２に回転を伝導する。５
５はタイミングベルト６１をサポートするタイミングベ
ルトローラでタイミングベルト６１の回転をスムーズに
動くようガイドとしての働きをする。

【００３８】５７は軸が、タイミングプリー６２と同軸
をなしシャッタープレート(遮光幕)６０を巻き付けるス
プール。シャッタープレート６０は図１４に示すように
スプールプレート８３とスプール５７を介してシャッタ
ープレート６０をサンドイッチにはさみ込みシャッター
プレート６０のねじあな８５を使用ねじ８４で固定す
る。

【００３９】６０はシャッタープレートで、シャッター
開口部は放電加工し表面処理としてドライルーフ加工
（黒染め）をほどこしている。

【００４０】８２は、シャッタープレートの開閉を示す
センサー用穴でセンサー１７がＯＮのとき開き、センサ
ー１８がＯＮのとき閉じている状態を示す。

【００４１】５８，５９はテンションローラでシャッタ
ープレート６０のたるみを補正する。

【００４２】図１に積分球を用いた本発明装置光学系の
一実施例を示す。

【００４３】光源６３はＷＩランプ，Ｄ２ランプ，キセ
ノンランプ等からなる光源であり、分光光度計６４は光
源６３からの白色光をプリズム・グレーテング又はフィ
ルター等（詳細は省略する）で分光し単色光として出射
スリット（図示なし）より出射し、これらの光はセクタ
ーミラー６５，セクターモータ６６によって対照光４６
と試料光４５に分別する。試料光４５は、トロイドミラ
ー６７，平面ミラー３０を介しサプル３５に照射する。

【００４４】セクターミラー６５を通過した光は平面ミ
ラーで反射し、この光束はさらにトロイドミラー６８，
４１で反射し、光源６３からの単色光を対照光として積
分球３４へ導く。

【００４５】積分球内に導かれた対照光４６と試料光４
５の各光束はそれぞれ積分球内に収められた検知器４
３，７１によって電気信号に変換され、アンプ７０はこ
れらの電気信号を増幅してデータ処理ユニットＰＣ２に
伝達する。

【００４６】図１６にヘットオンホトマルを用いた本発
明装置光学系の一実施例を示す。

【００４７】平面ミラー７４は対照光４６をヘットオン
ホトマル７３に照射するために準備した平面ミラーであ
る。ヘットオンホトマル７３はその光吸収特性から１９
０ｎｍ〜８５０ｎｍのとき使用することにより検出精度
が向上する。

【００４８】図２２は反射ユニットのサンプル側の光学
系の正面図を示す。また、図２３は反射ユニットのサン
プル側の光学系の平面図を示す。

【００４９】図２２において、光源のマスク像をトロイ
ドミラー６７の焦点によってできる虚像とスリット像を
結ぶようになっており、レンズＬａ２０２からヘットオ
ンホトマルまでの光路は分光器で分光した光をできるだ
け並行光線にして、サンプルはじめ各ミラーに照射する
ようになっている。またレンズＬｂ２０４は切替えミラ
ーＭＣ１５の近くに光源のマスク像を結ぶようになって
いる。そしてレンズ２０４でさらに積分球の入口と出口
（検出器用の白板が設けられた位置）の外形により遮断
されることがない光束としている。

【００５０】また本光学系では平面ミラーＭａ３０、お
よび平面ミラーＭｃ１５が最も反射角が大きく共に５１
度の角度で光束を反射する。そして、サンプル３５で反
射した光は平面ミラーＭｄ３２に向かうよう光束は進む
が、サンプル測定の反射角が８度と小さく、回転ミラー
Ｍｃ１５の端面と反射光軸の距離が短いためサンプル面
の取付が変化すると回転ミラーＭｃ１５に接触する可能
性がでてくる。従って本光学系では光学マスク像とスリ
ット像の大きさをできるだけ小さく同じ大きさにして、
外周光線を平行光線とし、この光源からの外周光を回転
ミラーＭｃ１５の端面より遠くするようにしている。

【００５１】また、積分球とヘットオンホトマルを同一
光学系で交換可能にするためには、ヘットオンホトマル
の受光面の位置を積分球の入口と出口の間に装着出来る
ようにして、光源からの光束断面が積分球の入口及びで
出口（白版取付位置）共に壁面に光線が接触しないよう
にしている。

【００５２】図２３はヘットオンホトマルを検出器とし
て使用した場合の本発明装置の対象光の光学系を示して
いる。

【００５３】この対象光４６は光源の変化をモニターす
る働きをし、光源からの光束はトロイドミラー４１によ
って反射され、平面ミラー７４によってヘットオンホト
マルに入射する。この入射条件はデータ処理ユニットＰ
Ｃ２に設定されたプログラムによりセクターモータ６６
が回転制御され、セクターミラー６５によって光束が反
射しヘットオンホトマルによって電気信号に変換され
る。この対象光４６を検出する条件はウエハーを測定す
る前段において、またウエハーの測定中においても、例
えばウエハー内の数点のポイントを測定する時に、それ
らのポイントの測定動作の間に行うようにすることがデ
ータ処理ユニットＰＣ２に設定されたプログラムを変更
することにより可能である。

【００５４】次に、試料サンプルのウエハーの絶対反射
率を求める手順を説明する。

【００５５】平面ミラーＭａ３０の反射率をＲ１，平面
ミラーＭｂ３１の反射率をＲ２，平面ミラーＭｃ１５の
反射率をＲ３，平面ミラーＭｄ３２の反射率をＲ４、そ
してウエハーの絶対反射率をＲＳとした場合において、
まずベースライン補正側に切替えミラーＭｃ１５を切替
えた場合、平面ミラーＭａ３０に入射する光源からの光
束の光量をＩ１とすると、検出器に入射する光束の光量
Ｉ２は以下のようになる。

【００５６】Ｉ２＝Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３・Ｉ１ …（式１）そして、切替えミラーＭｃ１５をサンプル測定側の位置
に変化させ、ウエハーに光源からの光束を照射した場
合、検出器に入射する光束の光量Ｉ３は以下のようにな
る。

【００５７】Ｉ３＝ＲＳ・Ｒ１・Ｒ４・Ｒ３・Ｉ１ …（式２）よって、これらの式から、以下の関係式が成り立つ。

【００５８】Ｉ３／Ｉ２＝(ＲＳ・Ｒ１・Ｒ４・Ｒ３・Ｉ１)／(Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３・Ｉ１) …（式３）このとき、ベースライン補正側，サンプル測定側におい
て同一の平面ミラーＭａ３０,切替えミラーＭｃ１５を
使用し、そして平面ミラーＭｄ３２,Ｍｂ３１に同じ反
射率を持つミラーを使用すれば、Ｒ４＝Ｒ２より上記の
式は以下の式４ように展開でき、この結果ベースライン
補正時、サンプル測定時の光源からの光量を検出器で測
定し、それらの比率をデータ処理ユニットが演算するこ
とによりウエハーの絶対反射率を求めることができる。

【００５９】ＲＳ＝Ｉ３／Ｉ２ …（式４）そして、本発明の測定装置においては、ほぼ等しい反射
率を持つ平面ミラーＭｄ３２，Ｍｂ３１の組み合わせを
得るために、同じミラー製造の蒸着炉でコーティングさ
れた、同一品質の反射率性能を持つミラーをこれらの組
み合わせに用いることにより目的を達成している。

【００６０】更に、本発明の測定装置においては、ウエ
ハー等の光束をまったく透過しない材質の絶対反射率を
算出する以外にも、データ処理ユニットに記憶されたプ
ログラムを変更することにより、光束を透過する材質、
例えばフィルター等を分析位置に置き、この材質から透
過した光束がＭｂ３１により反射した光、そして材質表
面で反射しさらにＭｄ３２で反射させた光束を、切替え
ミラーＭｃ１５の状態を変えることによってそれぞれの
光束の光量を検出器で測定し、それらの比率を計算する
ことによって、測定物質の光透過率を求めることを可能
にしている。

【００６１】図１７，図１８には図１の光学系において
使用される積分球を備えた検出部分のアッセンブリを示
している。

【００６２】積分球３４とトロイドミラー４１が同じく
一枚のベース９０にアッセンブリされている。ベースに
はガイドピン用穴９１があり一度外しても再現よくセッ
トできるように工夫してある。

【００６３】また、図１９，図２０には図１６の光学系
において使用されるヘットオンホトマルを備えた検出部
分のアッセンブリが示されている。

【００６４】ヘットオンホトマル７３とトロイドミラー
４１，平面ミラー７４は一枚のガイドピン穴を有するベ
ース９３にアッセンブリされている。また、ヘットオン
ホトマルアッセンブリ８９および積分球アッセンブリ８
８には同じ位置にガイドピン用穴９１が設けられている
ので、これらのアッセンブリは交換が容易にできるよう
になっている。

【００６５】図２１に各ユニットのタイミングチャート
を示す。

【００６６】カセットホルダー１２にカセットをセット
し測定をＳＴＡＲＴさせると反射ユニット７５のミラー
１５がベースライン補正側にミラー切替モータ１４によ
って設定される。そしてベースライン補正が行われる。
このときの光学系は、ミラー３０，ミラー３１，切替え
ミラー１５（センサ１９が動作）よりなる。ベースライ
ン補正が完了すると、切替えミラー１５がミラー切替モ
ータ１４によって切替られる（センサー２０が動作）。
搬送ロボット２２はカセット内のサンプルをアーム４２
で吸着しオリフラ合せ機２１にセットする。

【００６７】シャッタプレート６０は開き、Ｘ−Ｙステ
ージ１０のサンプルステージ４８が、サンプル受け渡の
位置に移動する。この位置の確認は、サンプル受け渡し
位置確認センサー２３，２４で行っている。オリフラ合
せが完了すると再び搬送ロボット２２がサンプル３５を
吸着し、オリフラ合せ機２１より引出して１８０°回転
させ反射率測定面を下側へ向ける。サンプル３５はシャ
ッタープレート６０の開口部を通り、Ｘ−Ｙステージ１
０のサンプルステージ４８にセットされる。搬送ロボッ
ト２２のアーム４２は試料室外にぬけて次にくる信号を
待つ。シャッタープレート６０は閉じ試料室内は完全に
暗室となる。一方Ｘ−Ｙステージ１０のサンプルステー
ジ４８にセットされたサンプル３５は、あらかじめ設定
された条件で反射率が測定される。サンプルの測定位置
はデータ制御処理ユニット２内のプログラムを変更する
ことにより１点，５点と任意の位置の測定が可能であ
る。また、この設定はすべてキーボード３を使用しＣＲ
Ｔ４上に表示された画面を使って設定することが可能で
ある。

【００６８】そして測定が完了するとＸ−Ｙステージ１
０のサンプルステージ４８は、再びサンプル受け渡し位
置に戻る。

【００６９】シャッタープレート６０は再び開き、搬送
ロボット２２のアーム４２はサンプル３５を取りにシャ
ッタープレート６０の開口部を通り、サンプル３５を吸
着し外に引き出す。次に反時計方向に９０°回転し、さ
らにアーム４２を１８０°回転させ測定面を上側に向け
てカセットの元の位置にセットする。

【００７０】その後、装置は前回同様に次のサンプルの
測定動作に入る。

【００７１】

【発明の効果】

１．自動搬送機構部と反射率を測定する試料室を自動シ
ャッターで完全に分離できるので、外部よりサンプルの
自動搬送の動作を確認できる。また自動搬送機構部を完
全に密閉する必要がないため従来の装置と比較し経済的
にも１／１０の費用で済む。

【００７２】シャッターの開口部を必要最小限の大きさ
に任意に設定できるので例えば同一の本発明の装置で８
インチウエハーと５インチのウエハーを使用するにあた
り、自在に開口部の大きさを変えられるので高速の測定
動作が可能になる。

【００７３】２．絶対反射率測定ユニットの移動ミラー
を二枚の固定ミラーにし切替えミラーを自動切換機構に
したため、従来の反射率測定装置で必要だったミラーの
移動がなくなりベースライン補正もサンプル測定スター
トスイッチを指令するのみでサンプル測定前に自動的に
行うことができるようになり操作性の効率向上，性能ア
ップにつながる。

【００７４】３．分光光度計の試料室のカバーを前方と
上方に手動で開閉できるようにし特に下方カバーの開閉
位置をサンプルステージ面より下にしたことで、自動搬
送機構の各ユニットが故障したときでも、修理完了する
まで手動操作でサンプルの反射率を容易に測定すること
ができる。

【００７５】４．ウエハーの測定面に対し下方より光線
をサンプルに照射するため、上方よりウエハー測定面に
付着する異物はなくなりクリーンな測定ができる。

【００７６】５．カセットにセットしたサンプル、特に
ウェーハにおいては人間の測定介入を最小限にする必要
がある。本発明の装置では、カセットをカセットホルダ
ーにセットしスタートスイッチを操作するのみで完全に
自動的に測定できる。完全な無人化も可能である。

【００７７】６．光の長い波長１９０ｎｍ〜２６００ｎ
ｍまで高感度の検出器は存在せず、波長帯域毎にそれぞ
れの最適な検出器を使用する必要がある。

【００７８】このため、本発明においては検出器を測定
波長に対応して切り換えられるようにし、また検出器の
交換を無調整でできるようにしてあるので非常に能率的
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】積分球を用いた本発明装置光学系統の一実施
例。

【図２】自動反射率測定装置の全体系統を示す図。

【図３】自動反射率測定装置の平面図。

【図４】自動反射率測定装置の正面図。

【図５】自動反射率測定装置のカバー平面図。

【図６】自動反射率測定装置のカバー右側面図。

【図７】Ｘ−Ｙステージ平面図。

【図８】Ｘ−Ｙステージ正面図。

【図９】Ｘ−Ｙステージ右側面図。

【図１０】シャッター機構平面図。

【図１１】シャッター機構正面図。

【図１２】シャッター機構側面図。

【図１３】スプールとシャッタープレートの機構正面
図。

【図１４】スプールとシャッタープロートの断面図。

【図１５】シャッタープレート（遮光幕）の機構正面
図。

【図１６】ヘットオンホトマルを用いた本発明装置光学
系統の一実施例。

【図１７】積分球アッセンブリの平面図。

【図１８】積分球アッセンブリの正面図。

【図１９】ヘットオンホトマルアッセンブリの平面図。

【図２０】ヘットオンホトマルアッセンブリの正面図。

【図２１】各ユニットタイミングチャート。

【図２２】反射ユニットの光学系説明図（正面図）。

【図２３】反射ユニットの光学系説明図（平面図）。

【符号の説明】

１…分光光度計、２…ＰＣ、３…キーボード、４…ＣＲ
Ｔ、５…プリンタ、６…コントローラ、１０…Ｘ−Ｙス
テージ、１１…６インチカセットホルダー、１２…８イ
ンチカセットホルダー、１３…シャッターモータ、１４
…ミラー切替えモータ、１５…切替えミラー、１６…シ
ャッター機構、２１…オリフラ合せ機、２２…自動搬送
ロボット、３１，３２…ミラー、５１…ちょうばん、５
２…上方カバー、５３…下方カバー、５７…スプール、
６０…シャッタープレート、８８…積分球アッセンブ
リ、８９…ヘットオンホトマルアッセンブリ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松尾渉茨城県勝田市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者金子洋茨城県勝田市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者安達佳史茨城県勝田市堀口字長久保832番地２日立計測エンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光束を物体の表面に照射し、該
物体の表面からの反射光を光検出器により電気信号に変
換することより前記物体の絶対反射率を測定する自動反
射率測定装置において、前記光源からの光束を補正光路と測定光路に分割し、前
記補正，測定光路上にほぼ同一の反射能力を有する固定
した反射ミラーを備え、該反射ミラーからの補正光，測
定光を前記光検出器により電気信号に変換することより
前記物体の絶対反射率を測定することを特徴とする自動
反射率測定装置。
【請求項２】請求項第１項の自動反射率測定装置におい
て、前記補正，測定光路上に置かれた反射ミラーとして、同
一条件で蒸着したミラーを使用したことを特徴とする自
動反射率測定装置。
【請求項３】請求項第２項の自動反射率測定装置におい
て、前記補正光路と測定光路の交点に自動切機能を有するミ
ラーを取付けたことを特徴とする自動反射率測定装置。
【請求項４】請求項第３項の自動反射率測定装置におい
て、前記測定物体としてウエハーを測定し、該ウエハーを移
動させるＸ−Ｙ方向ステージと、前記ウエハーを自動搬
送するオートローダを備えたことを特徴とする自動反射
率測定装置。
【請求項５】請求項第４項の自動反射率測定装置におい
て、前記サンプルを自動搬送するオートローダ部とＸ−Ｙス
テージを用いて反射率を測定する試料室の入口に光を完
全に遮光するプレート式シャッター機構を取付けたこと
を特徴とする自動反射率測定装置。
【請求項６】請求項第５項の自動反射率測定装置におい
て、前記Ｘ−Ｙステージをセットした分光光度計試料室のカ
バーを手動操作による測定ができるように前方と上方に
開閉できるようにしたことを特徴とする自動反射率測定
装置。
【請求項７】請求項第５項の自動反射率測定装置におい
て、反射率を測定するウエハーサンプルを前記Ｘ−Ｙステー
ジにセットするとき、ウエハーの測定面を下方に回転さ
せ、その後、下方より測定光路の光線を照射し、測定中
に異物の付着を防止したことを特徴とする自動反射測定
装置。
【請求項８】請求項第５項の自動反射率測定装置におい
て、サンプルを収納したウエハーカセットをカセットホルダ
ーにセットするのみで、自動的に装置のベースライン補
正を行い、カセットにセットされているウエハーサンプ
ルをすべて測定し再度カセットに戻すことを特徴とした
自動反射率測定装置。
【請求項９】請求項第５項の自動反射率測定装置におい
て、前記光検出器として単波長領域においてホトマルを使用
し、長波長領域においてはｐｂｓを用いることを特徴と
する自動反射率測定装置。
【請求項１０】請求項第９項の自動反射率測定装置にお
いて、前記光検出器のホトマル、ｐｂｓを測定波長より自動的
に切替えることを特徴とする自動反射率測定装置。
【請求項１１】請求項第９項の自動反射率測定装置にお
いて、前記光検出器を取付けるベースにガイドピンを備え、測
定する波長に最も感度の適する検知器部を容易に交換で
きるようにしたことを特徴とした自動反射率測定装置。
【請求項１２】光源からの光束をウエハー表面に照射
し、該ウエハーの表面からの反射光を光検出器により電
気信号に変換することより前記ウエハーの絶対反射率を
測定する自動反射率測定装置において、前記ウエハーサンプルを自動搬送するオートローダ部
と、該ウエハーを二次元的に移動させるＸ−Ｙステージ
を用いて反射率を測定する試料室とを備え、該試料室の入口に光を完全に遮光するプレート式シャッ
ター機構を取付けたことを特徴とする自動反射率測定装
置。