JPH10270518A - 基板評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 膜厚測定工程で測定した膜厚データを電気特
性測定工程で直接利用することができるようにすると共
に、膜厚測定工程から電気特性測定工程に至る工程を簡
素化できるようにする。 【解決手段】 シリコンウエハＷを載置する基板載置台
３４、シリコンウエハＷ表面の酸化膜の厚さを測定する
膜厚測定器２２、シリコンウエハＷの電気特性を測定す
るインピーダンスメータ２６等を備えると共に、膜厚測
定器２２から出力される膜厚データに応じてシリコンウ
エハＷ表面の酸化膜とセンサヘッド４４とのギャップ寸
法を変更する変更手段３２１ａと、センサヘッド４４を
シリコンウエハＷ表面の酸化膜に対する接離方向に移動
させて上記ギャップ寸法を有するように位置調節するセ
ンサ位置調節手段４８と、膜厚測定器２２から出力され
る膜厚値、インピーダンスメータ２６から出力される静
電容量値等に基づいて酸化膜の評価特性を算出する評価
算出手段３２１ｂを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面に薄膜が形成
された基板の電気特性等を評価するための基板評価装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から半導体製造工程においては、シ
リコンウエハ表面に形成された酸化膜（ＳｉＯ₂膜）に
侵入した電荷によりトランジスタの特性が大きく影響を
受けることから、シリコンウエハのＣ−Ｖ（Capacitanc
e-Voltage）特性等の電気特性を用いてＳｉＯ₂膜中のイ
オンの個数を推定する等して酸化膜評価が行われてい
る。

【０００３】上記Ｃ−Ｖ特性の測定は、例えば、光学ガ
ラス表面に形成された電極をシリコンウエハ表面に０．
３〜０．５μｍ程度のギャップ寸法を隔てて近接させ、
この電極とシリコンウエハ裏面との間に直流バイアスを
印加し、このバイアス電圧に対するインピーダンス（静
電容量）変化を測定することにより行われる。また、上
記Ｃ−Ｖ特性等からイオンの数量を推定する等して酸化
膜評価を行うには酸化膜自身の静電容量値が必要であ
り、その静電容量値を求めるためにあらかじめ酸化膜の
膜厚測定が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、酸化膜の膜
厚測定は、酸化処理工程で処理されたシリコンウエハを
カセットに収納した状態でシリコンウエハ表面の酸化膜
の評価工程である基板評価工程から独立した膜厚測定工
程に運び込んで行われる。そして、膜厚測定の行われた
シリコンウエハは、再びカセットに収納された状態で基
板評価工程に運び込まれて基板の電気特性等の測定が行
われることになるが、膜厚測定工程が基板評価工程から
独立しているため、測定した膜厚データを基板評価工程
で直接利用することができないという問題があった。

【０００５】また、酸化処理工程で処理されたシリコン
ウエハを膜厚測定工程に運び込み、膜厚測定の終了した
シリコンウエハを基板評価工程に運び込むことになるた
め、工程が煩雑化するだけでなくロスタイムが増加する
という問題もあった。なお、上記のような問題は、シリ
コンウエハだけではなく、表面に薄膜の形成されたシリ
コンウエハ以外の他の基板についても生じるものであ
る。

【０００６】従って、本発明は、膜厚測定工程で測定し
た膜厚データを基板評価工程で直接利用することがで
き、しかも、膜厚測定工程から基板評価工程に至る工程
を簡素化することのできる基板評価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】上記の目的を達成するた
め、請求項１に係る基板評価装置は、表面に薄膜が形成
された基板を評価するための基板評価装置であって、基
板に形成された薄膜の厚さを測定する膜厚測定部と、基
板の電気特性を測定する電気特性測定部と、前記膜厚測
定部で測定された膜厚データを利用して前記電気特性測
定部に基板の電気特性を測定させる制御手段と、を備え
たことを特徴とする。

【０００８】上記構成によれば、膜厚測定部で測定され
た膜厚データが、制御手段の制御によって電気特性測定
部で基板の電気特性を測定する際に利用される。すなわ
ち、電気特性測定部における電気特性の測定の際に、膜
厚データが自動的に利用されることになる。

【０００９】また、請求項２に係る基板評価装置は、表
面に薄膜が形成された基板を評価するための基板評価装
置であって、基板に形成された薄膜の厚さを測定する膜
厚測定部と、基板の電気特性を測定する電気特性測定部
と、前記膜厚測定部で測定された膜厚データと前記電気
特性測定部で測定された基板の電気特性データとに基づ
いて、基板の評価を行う評価算出手段と、を備えたこと
を特徴とする。

【００１０】上記構成によれば、膜厚測定部により基板
の表面に形成された薄膜の厚さが測定される一方、電気
特性測定部により基板の電気特性が測定され、測定され
た膜厚データと電気特性データの各々に基づいて、評価
算出手段により基板の評価が自動的に行われる。

【００１１】また、請求項３に係る基板評価装置は、請
求項１または請求項２に係るものにおいて、前記電気特
性測定部は、基板に対して所定の距離を隔てて対向配置
されるセンサ部と、前記膜厚測定部で測定された膜厚デ
ータに基づいて、基板と前記センサ部との距離を相対的
に変更させる変更手段と、を備えたことを特徴とする。

【００１２】上記構成によれば、基板に対して所定の距
離を隔てて対向配置されるセンサ部と基板との距離が、
膜厚測定部で測定された膜厚データに基づいて、変更手
段により相対的に変更される。

【００１３】また、請求項４に係る基板評価装置は、請
求項１ないし請求項３のいずれかに係るものにおいて、
基板を載置させる基板載置台と、基板が搬出入される搬
出入位置と基板の電気特性が測定される測定位置との間
で前記基板載置台を移動させる駆動手段と、をさらに備
え、前記膜厚測定部は、前記搬出入位置から前記測定位
置に至る前記基板載置台の移動経路に対応する位置に配
置されていることを特徴とする。

【００１４】上記構成によれば、基板が搬出入される搬
出入位置と基板の電気特性が測定される測定位置との間
で、基板の載置された基板載置台が駆動手段により移動
し、この移動経路に対応する位置に配置された膜厚測定
部が基板の表面の薄膜の厚さを測定する。

【００１５】また、請求項５に係る基板評価装置は、請
求項１ないし請求項３のいずれかに係るものにおいて、
基板の電気特性が測定される測定位置において基板を載
置させる基板載置台と、前記基板載置台から離間した離
間位置と前記基板載置台との間で基板を搬送させる搬送
手段と、をさらに備え、前記膜厚測定部は、前記離間位
置から前記基板載置台に至る基板の搬送経路に対応する
位置に配置されていることを特徴とする。

【００１６】上記構成によれば、基板の電気特性が測定
される測定位置において基板を載置させる基板載置台と
この基板載置台から離間した離間位置との間で、基板を
搬送手段により搬送し、この搬送経路に対応する位置に
配置された膜厚測定部が基板の表面の薄膜の厚さを測定
する。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態に係る
基板評価装置の概略構成を示す図である。この図に示す
基板評価装置１０は、表面に薄膜である酸化膜の形成さ
れたシリコンウエハの酸化膜に関連するＣ−Ｖ特性等の
電気特性を非接触状態で測定するもので、測定室（筐
体）２０と、膜厚測定器２２と、光量測定器２４と、イ
ンピーダンスメータ２６と、位置制御装置２８と、真空
源３０と、全体の動作を制御する制御部３２とを備えて
いる。

【００１８】測定室２０は、その内部に、シリコンウエ
ハＷを真空源３０から供給された負圧により吸着する基
板載置台３４と、基板載置台３４を回転可能に支持する
支持台３６と、基板載置台３４を中心軸の回りに回転さ
せる載置台回転装置３８と、支持台３６を水平方向（図
中の左右方向）に移動させる支持台移動装置４０と、基
板載置台３４に真空源３０の負圧を供給する配管４２
と、シリコンウエハＷと対向する位置に配設された電気
特性を測定するための測定端子部であるセンサヘッド４
４と、センサヘッド４４を固定する支持筒４６と、支持
筒４６を上下方向に移動させてセンサヘッド４４をシリ
コンウエハＷに対して接離させるセンサ位置調節手段４
８とを備えている。

【００１９】また、測定室２０は、その一端側（図中の
左側）に、電気特性の測定前のシリコンウエハＷを測定
室２０の外部から内部に搬入する一方、電気特性の測定
後のシリコンウエハＷを測定室２０の内部から外部へ搬
出するための窓部５０を備え、測定室２０内部の窓部５
０近傍には外部から搬入されたシリコンウエハＷの周縁
に形成されている位置決め用ノッチ（凹み部）を検出す
るためのノッチセンサ５２を備えている。なお、窓部５
０には、開閉可能に構成された図略のシャッタが配設さ
れており、シリコンウエハＷの測定室２０内部への搬入
時及びシリコンウエハＷの測定室２０外部への搬出時に
は窓部５０が開けられ、電気特性測定中は窓部５０が閉
じられた状態となるようになっている。また、測定室２
０内部のセンサヘッド４４と窓部５０との間には、シリ
コンウエハＷの近傍位置でそのシリコンウエハＷ表面の
酸化膜の厚さを測定する膜厚測定器２２の測定端子部と
なる膜厚センサ５４が配設されている。

【００２０】基板載置台３４は、支持台３６に対して回
転可能に支持された回転支持部３４１と、回転支持部３
４１に一体に形成され、配管４２を介して真空源３０に
接続される基台３４２と、基台３４２上に配設され、上
面にシリコンウエハＷが載置される試料台３４３とから
構成されている。なお、基台３４２は金属材料で構成さ
れ、試料台３４３はシリコンウエハＷと同一の半導体材
料で構成される。

【００２１】載置台回転装置３８は、支持台３６の下部
３６０に取り付けられた駆動モータ３８１と、この駆動
モータ３８１の回転を基板載置台３４の回転支持部３４
１に伝達する伝達機構３８２とから構成され、駆動モー
タ３８１が回転することにより基板載置台３４がその中
心軸の回りに回転可能となっている。

【００２２】支持台駆動装置４０は、測定室２０内の一
端側（図中の左側）と他端側（図中の右側）との間に水
平方向に沿って配設されたボールねじ４０１と、ボール
ねじ４０１を回転駆動する駆動モータ４０２とから構成
されると共に、支持台３６がボールねじ４０１に連結さ
れており、ボールねじ４０１が回転することにより、支
持台３６が基板載置台３４と共にシリコンウエハＷの搬
出入位置である窓部５０とシリコンウエハＷの電気特性
の測定位置であるセンサヘッド４４との間を移動可能と
なっている。

【００２３】配管４２は、支持台３６と一緒に水平方向
に移動できるように少なくとも一部が伸縮可能な構成と
されている。また、配管４２には、外部と連通して基板
載置台３４に供給される負圧を大気圧等の外部気圧に戻
すための電磁バルブ４２１が配設されている。

【００２４】センサヘッド４４は、レーザ光導入用の直
角プリズム４４１と、この直角プリズム４４１の底面に
接着されると共に、光学ガラスで形成された底面４４２
ａと斜面４４２ｂとを有するセンサ本体４４２とから構
成されている。このセンサ本体４４２は、図示を省略し
ているが、その底面４４２ａの中央部に配設されたリン
グ状の電気特性測定用電極、この電気特性測定用電極の
外周に配設された３個の平行度調整用電極を備えてい
る。

【００２５】支持筒４６は、その下部にセンサヘッド４
４を支持すると共に、その周面にレーザ発信器５６と、
受光センサ５８とを備えている。この構成において、レ
ーザ発信器５６から発射されたレーザ光は直角プリズム
４４１を通ってセンサ本体４４２に導入され、センサ本
体４４２の底面４４２ａで反射された後に受光センサ５
８で受光されるようになっている。この受光センサ５８
で受光されたレーザ光は、光量測定器２４によりその光
量が測定され、この光量に基づいてセンサ本体４４２と
シリコンウエハＷ表面の酸化膜との間隔（以下、ギャッ
プ寸法と呼ぶ。）が測定されるようになっている。

【００２６】センサ位置調節手段４８は、センサヘッド
４４をシリコンウエハＷ表面の酸化膜に対する接離方向
に移動させるもので、フランジ６０の上部に配設された
ステッピングモータ６２と、フランジ６０と支持筒４６
との間に配設された３個の圧電アクチュエータ６４，６
６，６８とから構成され、位置制御装置２８によりその
駆動が制御されるようになっている。すなわち、センサ
ヘッド４４は、センサ本体４４２の底面４４２ａで反射
されたレーザ光の光量を光量測定器２４により測定しつ
つステッピングモータ６２が駆動され、シリコンウエハ
Ｗ表面の酸化膜とのギャップ寸法があらかじめ設定され
た所定の値となる位置に移動される。

【００２７】また、センサヘッド４４は、ステッピング
モータ６２による位置調節が終了した後に、上記のよう
にレーザ光の光量を光量測定器２４により測定しつつ圧
電アクチュエータ６４，６６，６８が駆動されて上記ギ
ャップ寸法が微調整される。そして、センサ本体４４２
の３個の平行度調整用電極とシリコンウエハＷ裏面（基
板載置台３４側）との間の各静電容量がインピーダンス
メータ２６によって測定され、各静電容量が略同一の値
になるように各圧電アクチュエータ６４，６６，６８が
駆動されてセンサ本体４４２の底面４４２ａがシリコン
ウエハＷに対して平行になるように傾きが微調整される
ようになっている。

【００２８】ノッチセンサ５２は、例えば、図２に示す
ように、シリコンウエハＷの一方面側から光束をシリコ
ンウエハＷの周縁部に投光する投光部５２１と、シリコ
ンウエハＷの他方面側で投光部５２１からの光束を受光
する受光部５２２とから構成されたもので、例えば、シ
リコンウエハＷのノッチＮＴの存在する位置と存在しな
い位置とで受光部５２２の受光量が変化することを利用
してノッチＮＴの位置を検出するようにしたものであ
る。なお、ノッチセンサ５２は、シリコンウエハＷのサ
イズに応じてシリコンウエハＷの周縁に対応した位置に
移動可能とするため、位置調節部５２３を備えている。

【００２９】膜厚センサ５４は、シリコンウエハＷの搬
入出位置である窓部５０からシリコンウエハＷの電気特
性の測定位置であるセンサヘッド４４に至るシリコンウ
エハＷの移動経路に対応する位置に配設されており、シ
リコンウエハＷ表面にレーザ光を発射する半導体レーザ
発信器５４１と、シリコンウエハＷ表面で反射したレー
ザ光を回転可能に構成した偏光板５４２を介して受光す
る受光部５４３とを備えている。すなわち、本実施形態
では、膜厚測定器２２として、光が試料表面で反射され
る際の偏光状態の変化を測定する偏光解析法を利用した
周知の構成のものを採用している。

【００３０】次に、上記のように構成された基板評価装
置１０の全体の動作について説明する。なお、上記制御
部３２は、所定の演算処理を行うＣＰＵ３２１、所定の
プログラムが記憶されているＲＯＭ３２２及び処理デー
タを一時的に記憶するＲＡＭ３２３を備えており、上記
所定のプログラムに従って基板評価装置１０全体の動作
を制御する。また、ＣＰＵ３２１は、シリコンウエハＷ
表面の酸化膜とセンサヘッド４４との間のギャップ寸法
を膜厚データに応じて設定変更する変更手段３２１ａ、
及び、酸化膜の評価特性を算出する評価算出手段３２１
ｂの機能を有している。

【００３１】まず、シリコンウエハＷが測定室２０内に
搬入されるときには、支持台３６が支持台駆動装置４０
により移動されることにより基板載置台３４がシリコン
ウエハＷの搬入位置である窓部５０の下方に移動される
一方、図３に示すように、測定室２０の外部に配設され
ている移載ロボットのハンドＨＤに把持されたシリコン
ウエハＷが窓部５０を介して内部に搬入され、基板載置
台３４上に載置される。このとき、真空源３０から負圧
が供給されてシリコンウエハＷは基板載置台３４上に真
空保持される。そして、シリコンウエハＷを真空保持し
た基板載置台３４は、載置台回転装置３８により回転さ
れると共に、シリコンウエハＷのノッチＮＴ（図２）が
ノッチセンサ５２の位置にきたときに停止される。これ
により、シリコンウエハＷの周方向における基準位置が
設定される。

【００３２】基準位置の設定されたシリコンウエハＷ
は、支持台駆動装置４０により支持台３６が直線方向に
移動されることにより膜厚センサ５４の下方を通過して
測定位置であるセンサヘッド４４の下方に移動される。
膜厚測定器２２は、シリコンウエハＷが膜厚センサ５４
の下方を通過するとき、レーザ発信器５４１からレーザ
光を発射し、その反射光を受光部５４３で受光すること
によりシリコンウエハＷ表面の酸化膜の厚さを測定す
る。この測定した膜厚値は、膜厚データとして制御部３
２内のＲＡＭ３２３に記憶される。

【００３３】なお、膜厚の測定時に一時的に支持台３６
の直線方向への移動を停止させるようにすることもでき
る。また、支持台３６の直線方向への移動を停止させる
場合、その停止した位置で基板載置台３４を載置台回転
装置３８により回転させ、シリコンウエハＷ表面の周方
向における複数箇所の酸化膜の厚さを測定し、その平均
値を求めるようにしてもよい。

【００３４】次いで、シリコンウエハＷがセンサヘッド
４４の下方の測定位置に移動されると、センサヘッド４
４がセンサ位置調節手段４８によってシリコンウエハＷ
側に移動され、シリコンウエハＷ表面の酸化膜とのギャ
ップ寸法があらかじめ設定された所定の値になるように
調節される。なお、このギャップ寸法は、Ｃ−Ｖ特性等
の電気特性の測定精度を高めるための実験的に求めた適
切値に設定されるものであり、センサ本体４４２の電気
特性測定用電極とシリコンウエハＷ裏面との間の静電容
量Ｃｔがあらかじめ定められた所定の範囲内の値（例え
ば、１２ｐＦを中心とした値）になるように設定され
る。

【００３５】ただし、シリコンウエハＷ表面の酸化膜の
厚さが酸化炉の処理条件等の変動により設定値よりも厚
くなっていると、静電容量Ｃｔを上記の所定の範囲内の
値に設定できない場合が生じるので、膜厚測定器２２に
より得られた膜厚データが基準値を超えている場合に
は、自動的に静電容量Ｃｔを上記の値よりも低い範囲内
の値（例えば、１０ｐＦを中心とした値）に設定変更
し、この設定変更した値になるように上記ギャップ寸法
が調整される。

【００３６】次いで、シリコンウエハＷのＣ−Ｖ特性が
測定される。このＣ−Ｖ特性を測定するにあたっては、
まず、図略の電圧供給源からシリコンウエハＷの表裏間
に印加するバイアス電圧を変化させ、センサ本体４４２
の電気特性測定用電極とシリコンウエハＷ裏面との間の
上記バイアス電圧に対応する静電容量Ｃｔがインピーダ
ンスメータ２６で測定される。このインピーダンスメー
タ２６で測定された静電容量Ｃｔは、電気特性測定用電
極とシリコンウエハＷ表面の酸化膜とのギャップの静電
容量Ｃｇと、酸化膜の静電容量Ｃｉと、シリコンウエハ
Ｗの静電容量Ｃｓとの直列合成容量である。なお、静電
容量Ｃｔは、載置台回転装置３８と支持台駆動装置４０
とによりシリコンウエハＷのセンサヘッド４４との対向
位置を移動させ、シリコンウエハＷの複数箇所について
測定される。

【００３７】一方、シリコンウエハＷのＣ−Ｖ特性は、
酸化膜の静電容量Ｃｉと、シリコンウエハＷの静電容量
Ｃｓとの直列合成容量Ｃｔａの電圧依存性を表すもので
あるので、上記静電容量Ｃｔの値から電気特性測定用電
極とシリコンウエハＷの酸化膜とのギャップの静電容量
Ｃｇを減算することにより合成容量Ｃｔａを得、それに
よりシリコンウエハＷのＣ−Ｖ特性を得る。そして、こ
のＣ−Ｖ特性から、酸化膜の膜厚値を含む既知の計算式
に基づき、酸化膜の評価を行うためのフラット・バンド
電圧Ｖ_FBやＮａイオン数Ｎ_FB等が測定制御部３２の評価
算出手段３２１ｂで算出される。このＮａイオン数Ｎ_FB
やフラット・バンド電圧Ｖ_FBは、制御部３２内のＲＡＭ
３２３に記憶される。

【００３８】なお、電気特性測定用電極とシリコンウエ
ハＷの酸化膜とのギャップの静電容量Ｃｇは次のように
して得ることができる。すなわち、電気特性測定用電極
とシリコンウエハＷの酸化膜とのギャップ寸法がレーザ
発信器５６から発射されたレーザ光のセンサ本体４４２
の底面４４２ａで反射された光量を測定することにより
得られるので、このギャップ寸法、電気特性測定用電極
の面積及び空気の誘電率から計算により得ることができ
る。また、Ｎａイオン数Ｎ_FBやフラット・バンド電圧Ｖ
_FB等を算出するためには酸化膜の静電容量Ｃｉの値が必
要であるが、この酸化膜の静電容量Ｃｉは、酸化膜の膜
厚値を用いて既知の計算式に基づき算出される。

【００３９】次いで、支持台３６が支持台駆動装置４０
により移動されることにより基板載置台３４が測定位置
から窓部５０の位置に移動される。このとき、配管４２
の電磁バルブ４２１が開けられて基板載置台３４への負
圧の供給が停止されることによりシリコンウエハＷの真
空保持が解除される一方、窓部５０のシャッタが開いて
移載ロボットのハンドＨＤが窓部５０を介して内部に挿
入され、シリコンウエハＷはハンドＨＤにより把持され
て測定室２０の外部に搬出される。

【００４０】図４は、本発明の別の実施形態に係る基板
評価装置の概略構成を示す図である。すなわち、この図
４に示す基板評価装置７０は、ハウジング８０を備え、
このハウジング８０の内部に、シリコンウエハＷの電気
特性を測定してシリコンウエハＷの評価を行う基板評価
部８２と、前工程とのインターフェース部を構成する搬
送手段８４と、搬送手段８４上に沿って前工程とハウジ
ング８０内との間を往復移送されるカセット台８６と、
ハウジング８０内に移送されたカセット台８６と基板評
価部８２の間に配設される搬送ロボット９０と、基板評
価部８２と搬送ロボット９０の間に配設された膜厚セン
サ９２とが収納されて構成されている。

【００４１】ハウジング８０は、前工程側（図中の左
側）に扉８０１を有しており、この扉８０１は、例え
ば、前工程からカセット台８６がハウジング８０内に搬
入された後に閉じられ、それ以外のときは開けられた状
態となるように、図略の制御部により開閉制御されるよ
うになっている。

【００４２】基板評価部８２は、図１に示す基板評価装
置１０とは膜厚センサ５４を測定室２０の外部に配設し
た点でのみ異なり、他の構成は全く同一のものである。
そのため、同一の構成部材については同一の符号を用い
ることにより、全体の図示とその詳細な説明を省略す
る。なお、図４に示す実施形態では、膜厚センサは上記
のように符号９２で示しており、この膜厚センサ９２は
膜厚センサ５４と全く同一の構成になるものである。

【００４３】カセット台８６は、上部にシリコンウエハ
Ｗを収納するカセット８６１が取り付けられている。こ
のカセット８６１は、カセット台８６の内部に配設され
たモータ８６２によりカセット台８６上で回転可能とな
っており、ハウジング８０内部では開口部８６１ａが搬
送ロボット９０側に向くようになっている。

【００４４】搬送ロボット９０は、先端にシリコンウエ
ハＷの外周面を把持するハンド９４１を有するアーム９
４と、アーム９４を直線運動させると共に、ハンド９４
１を駆動するモータやギア等からなる第１の駆動部９６
と、アーム９４を回転運動させるモータやギア等からな
る第２の駆動部９８とを備えている。

【００４５】この搬送ロボット９０は、ハンド９４１で
シリコンウエハＷを把持してカセット８６１から取り出
すと共に、そのシリコンウエハＷを基板評価部８２の測
定室２０の窓部５０を介して測定室２０内部の基板載置
台３４上に移載する一方、電気特性の測定の終了した基
板載置台３４上のシリコンウエハＷをハンド９４１で把
持し、窓部５０を介して測定室２０外部に取り出すと共
に、カセット台８６上のカセット８６１に収納する。な
お、搬送ロボット９０は、基板評価部８２の制御部３２
により基板評価部８２の動作と同期をとって制御される
ようになっている。

【００４６】膜厚センサ９２は、半導体レーザ発信器９
２１（膜厚センサ５４の半導体レーザ発信器５４１に相
当するもの）と、偏光板９２２（膜厚センサ５４の偏光
板５４２に相当するもの）と、受光部９２３（膜厚セン
サ５４の受光部５４３に相当するもの）とを備えると共
に、カセット８６１から基板載置台３４に至るシリコン
ウエハＷの搬送経路（すなわち、搬送ロボット９０のハ
ンド９４１の移動経路）に対応する位置に配設されてい
る。

【００４７】上記のように構成された基板評価装置７０
は、カセット８６１内のシリコンウエハＷを搬送ロボッ
ト９０のハンド９４１で把持して測定室２０内部に搬入
して基板載置台３４上に移載する。なお、測定室２０内
部に搬入する手前で、膜厚センサ９２のレーザ発信器９
２１からレーザ光が発射され、シリコンウエハＷからの
反射光が偏光板９２２を介して受光部９２３で受光され
る結果、膜厚測定器２２により搬送途中のシリコンウエ
ハＷ表面の酸化膜の厚さが測定される。

【００４８】この膜厚データは、図１に示す基板評価装
置１０の場合と同様に、センサヘッド４４の位置調節、
フラット・バンド電圧Ｖ_FBやＮａイオン数Ｎ_FBの算出等
の後工程で利用される。なお、膜厚の測定時に一時的に
アーム９４の動きを停止させるようにしてもよい。ま
た、膜厚センサ９２は、鎖線で示すカセット台８６と搬
送ロボット９０との間や、図示はしていないが搬送ロボ
ット９０の上方に配設するようにすることもできる。

【００４９】基板載置台３４に搬送されたシリコンウエ
ハＷは、ノッチセンサ５２により基準位置に設定された
後、基板載置台３４により搬出入位置から電気特性の測
定位置であるセンサヘッド４４の下方位置に搬送され、
図１に示す基板評価装置１０の場合と同様にしてＣ−Ｖ
特性が測定され、そのＣ−Ｖ特性から酸化膜の評価を行
うためのフラット・バンド電圧Ｖ_FBやＮａイオン数Ｎ_FB
等が算出される。Ｃ−Ｖ特性の測定が終了したシリコン
ウエハＷは、測定位置から搬出入位置に戻され、搬送ロ
ボット９０によりカセット８６１に収納される。カセッ
ト８６１に収納されたＣ−Ｖ特性の測定の終了したシリ
コンウエハＷは、搬送手段８４により扉８０１部からハ
ウジング８０の外部に搬出される。

【００５０】本発明の基板評価装置１０，７０は、上記
のようにシリコンウエハＷ表面の酸化膜の厚さを測定す
るための膜厚測定器２２を一体に備えているので、測定
により得られた膜厚データをセンサヘッド４４の位置調
節、Ｃ−Ｖ特性等の電気特性の測定等の後工程において
直接利用することができ、短時間で酸化膜評価を行うこ
とができるようになる。

【００５１】また、従来のように、酸化処理工程で処理
されたシリコンウエハＷを膜厚測定工程に運び込み、膜
厚測定の終了したシリコンウエハＷを基板評価工程に運
び込む必要がなく、しかも、シリコンウエハＷの載置さ
れた基板載置台３４を搬出入位置から測定位置へ移動す
る途中、あるいは、シリコンウエハＷを測定室２０外部
の基板載置台３４から離間した離間位置から測定室２０
内部の基板載置台３４に搬送する途中で酸化膜の厚さを
測定することができる結果、膜厚測定工程から基板評価
工程に至る工程を簡素化することができてロスタイムを
可及的に削減することができる。

【００５２】なお、上記実施形態では、シリコンウエハ
Ｗの電気特性としてＣ−Ｖ特性を測定するようにしたも
のであるが、Ｃ−ｔ特性等の他の電気特性や電気特性以
外の他の特性を測定することも可能である。また、測定
対象は、シリコンウエハＷだけに限るものではなく、表
面に薄膜の形成された基板であれば種々の基板について
その基板を評価するための電気特性を測定することが可
能である。

【００５３】また、上記実施形態では、膜厚測定器とし
て偏光解析法を利用して構成したものを採用している
が、これに限るものではなく、例えば、光干渉式のもの
であってもよい。なお、偏光解析法を利用したもので
も、従来の膜厚測定器は大きなガスレーザ等を用いて構
成したものであるため、基板評価装置に一体的に組み込
むことは困難で基板評価装置と一体化するという発想は
生じなかったが、近年に至ってレーザ発信器、偏光板を
回転させるモータ等が小型化されるようになった結果、
基板評価装置との一体化が可能となったものである。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、制御手段の制御によって電気特性測定部で
基板の電気特性の測定を行う際に膜厚測定部で測定され
た膜厚データを直接利用でき、膜厚測定から基板評価に
至る工程を簡素化することができる。

【００５５】また、請求項２に係る発明によれば、膜厚
測定部で測定された膜厚データと電気特性測定部で測定
された電気特性データとに基づいて、評価算出手段によ
り基板の評価を自動的に行うことができ、膜厚測定から
基板評価に至る工程を簡素化することができる。

【００５６】また、請求項３に係る発明によれば、基板
に対して所定の距離を隔てて対向配置されているセンサ
部と基板との距離が膜厚測定部で測定された膜厚データ
に基づいて相対的に変更されるので、基板の表面に形成
された薄膜の厚さに応じて適切な距離で電気特性を測定
することができる。

【００５７】また、請求項４に係る発明によれば、基板
が搬出入される搬出入位置から基板の電気特性が測定さ
れる測定位置に至る基板載置台の移動経路で、膜厚測定
部が基板の表面の薄膜の厚さを測定しているので、膜厚
測定にかかる時間と電気特性の測定にかかる時間とを効
率的に削減することができる。

【００５８】また、請求項５に係る発明によれば、基板
載置台から離間した離間位置から基板載置台に至る基板
の搬送経路で、膜厚測定部が基板の表面の薄膜の厚さを
測定しているので、膜厚測定にかかる時間と電気特性の
測定にかかる時間とを効率的に削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る基板評価装置の概略構
成を示す図である。

【図２】図１に示す基板評価装置に適用されるノッチセ
ンサを説明するための図である。

【図３】図１に示す基板評価装置の測定室内にシリコン
ウエハを搬入する状態を説明するための図である。

【図４】本発明の別の実施形態に係る基板評価装置の概
略構成を示す図である。

【符号の説明】

１０，７０ 基板評価装置 ２０ 測定室 ２２ 膜厚測定器 ２４ 光量測定器 ２６ インピーダンスメータ ２８ 位置制御装置 ３０ 真空源 ３２ 制御部 ３４ 基板載置台 ３８ 載置台回転装置 ４０ 支持台駆動装置 ４４ センサヘッド ４８ センサ位置調節手段 ５０ 窓部 ５４，９２ 膜厚センサ ９０ 搬送ロボット ３２１ ＣＰＵ ３２１ａ 変更手段 ３２１ｂ 評価算出手段 Ｗ シリコンウエハ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に薄膜が形成された基板を評価する
   ための基板評価装置であって、 基板に形成された薄膜の厚さを測定する膜厚測定部と、 基板の電気特性を測定する電気特性測定部と、 前記膜厚測定部で測定された膜厚データを利用して前記
   電気特性測定部に基板の電気特性を測定させる制御手段
   と、 を備えたことを特徴とする基板評価装置。
2. 【請求項２】 表面に薄膜が形成された基板を評価する
   ための基板評価装置であって、 基板に形成された薄膜の厚さを測定する膜厚測定部と、 基板の電気特性を測定する電気特性測定部と、 前記膜厚測定部で測定された膜厚データと前記電気特性
   測定部で測定された基板の電気特性データとに基づい
   て、基板の評価を行う評価算出手段と、 を備えたことを特徴とする基板評価装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の基板評
   価装置において、 前記電気特性測定部は、基板に対して所定の距離を隔て
   て対向配置されるセンサ部と、前記膜厚測定部で測定さ
   れた膜厚データに基づいて、基板と前記センサ部との距
   離を相対的に変更させる変更手段と、を備えたことを特
   徴とする基板評価装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
   載の基板評価装置において、 基板を載置させる基板載置台と、 基板が搬出入される搬出入位置と基板の電気特性が測定
   される測定位置との間で前記基板載置台を移動させる駆
   動手段と、をさらに備え、 前記膜厚測定部は、前記搬出入位置から前記測定位置に
   至る前記基板載置台の移動経路に対応する位置に配置さ
   れていることを特徴とする基板評価装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
   載の基板評価装置において、 基板の電気特性が測定される測定位置において基板を載
   置させる基板載置台と、 前記基板載置台から離間した離間位置と前記基板載置台
   との間で基板を搬送させる搬送手段と、をさらに備え、 前記膜厚測定部は、前記離間位置から前記基板載置台に
   至る基板の搬送経路に対応する位置に配置されているこ
   とを特徴とする基板評価装置。