JPH11160031A

JPH11160031A - 膜厚測定装置

Info

Publication number: JPH11160031A
Application number: JP33016097A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Sakurai; 聡桜井
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-12-01
Filing date: 1997-12-01
Publication date: 1999-06-18

Abstract

(57)【要約】【課題】より精度よく、しかも効率良く膜厚を測定す
る。【解決手段】膜厚測定装置の測定部３に、被測定ウエ
ハの保持部分となる測定ステージ４と、この測定ステー
ジ４の上部に配置される膜厚測定のための測定ヘッド５
とを設け、測定ステージ４には、ウエハを移動可能に保
持する六軸テーブル４１と、プリアライメント用センサ
４７と、ウエハを待機させるための補助ステージ４８と
を設けた。六軸テーブル４１は、ウエハを保持する保持
プレート４１１と、この保持プレート４１１をＸ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸、θ、θＸおよびθＹの各方向に変位可能に支
持する支持機構４１２とから構成し、プリアライメント
用センサによる所定の検出位置と測定ヘッド５による所
定の測定位置とに亘ってウエハを搬送しつつ位置決めで
きるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路作
成用のフォトマスク基板、半導体ウエハや液晶表示装置
用のガラス基板などの基板上に形成された透明薄膜の膜
厚を測定する膜厚測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハ等の基板上に形成された透
明薄膜の膜厚を測定する膜厚測定装置として、本願出願
人は、特開平８−３２０３８９号公報に開示されるよう
な装置を提案し出願している。

【０００３】この装置は、半導体ウエハ（以下、ウエハ
と略す）に形成された薄膜の膜厚を測定する装置で、ウ
エハカセットを載置する載置部と、搬送手段であるロー
ダと、ウエハの偏心を検出するプリアライメント部と、
膜厚測定のための光学系を内蔵した測定ヘッドと、該測
定ヘッドによる被測定ウエハを保持する測定ステージと
を備えている。

【０００４】この装置によれば、ローダによってウエハ
カセットから取出されたウエハは、まず、ローダにより
プリアライメント部の回転ステージ上に移載されて偏心
の検出（プリアライメント）が行われる。具体的には、
回転ステージと一体にウエハが回転させられつつ、その
周縁の変位量がセンサにより検出され、その検出結果に
基づいてウエハ中心の偏心が検出される。

【０００５】そして、プリアライメントが終了すると、
再度ローダにより回転ステージからウエハが取上げら
れ、測定ステージの保持プレート上に移載されて測定ヘ
ッド直下の測定位置に配置される。この際、上記保持プ
レートはＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に変位可能となってお
り、これら各方向への保持プレートの変位に基づいてウ
エハが所定の測定位置に配置されるようになっている。

【０００６】そして、上記測定位置にウエハが配置され
た状態で膜厚測定が行われ、測定が終了すると、上記ロ
ーダによりウエハが測定ステージから取上げられ、再び
ウエハカセットに収納されるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の膜厚測定装
置では、上述のようにプリアライメントを行った後、ウ
エハをプリアライメント部の回転ステージから測定ステ
ージに移し換えるため、プリアライメント後、プリアラ
イメント部とローダとの間、あるいはローダと測定ステ
ージとの間でのウエハの受渡しの際にウエハがローダに
対して移動する等、ウエハにずれが生じる虞れがある。
しかし、プリアライメント後のこのようなウエハのずれ
は、プリアライメントの信頼性を低下させることとな
る。そのため、このようなウエハのずれを回避してプリ
アライメントの信頼性を高める必要がある。

【０００８】また、従来の膜厚測定装置では、上述のよ
うにプリアライメント後、ウエハを測定ステージに移し
換えるので、このようなウエハの移し換えに時間がかか
り、膜厚測定の効率を高める上でのマイナス要素となっ
ている。そのため、この点を改善する必要もある。

【０００９】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、より精度よく、しかも効率良く膜厚を
測定することができる膜厚測定装置を提供することを目
的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の膜厚測定装置は、基板の偏心を検出する偏
心検出手段と、基板の表面に形成された薄膜の膜厚を測
定する測定ヘッドと、前記偏心検出手段による所定の検
出位置および測定ヘッドによる所定の測定位置との間で
基板を搬送するとともに、前記検出位置および測定位置
に基板を位置決めする搬送位置決め手段とを備え、前記
搬送位置決め手段は、基板を保持する保持部材と、この
保持部材を、水平面上で互いに直交する方向であるＸ軸
およびＹ軸の各方向、上記水平面に直交する方向である
Ｚ軸方向、Ｚ軸回りであるθ方向に変位可能に支持する
支持機構とを備えているものである（請求項１）。

【００１１】この装置によれば、保持部材をＸ軸、Ｙ軸
及びＺ軸方向に変位させながら偏心検出手段による所定
の検出位置に基板を位置決めし、ここで保持部材をθ方
向に変位させる、つまり基板を回転させることにより基
板の偏心を検出することができる。そして、偏心検出後
は、基板を保持したまま保持部材をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸
方向に変位させることにより測定ヘッドによる所定の測
定位置に基板を位置決めすることができる。つまり、共
通の保持部材により基板を保持したままで偏心検出と膜
厚測定とを行うことができ、従来装置のような偏心検出
後の基板の移し換えが不要となる。

【００１２】この装置において、上記保持部材をさらに
Ｘ軸回りであるθＹ方向、Ｙ軸回りであるθＸ方向に変
位可能に支持するように上記支持機構を構成するように
すれば（請求項２）、基板の位置決めをより精度良く行
うことが可能となる。

【００１３】この場合、支持機構を、Ｘ軸およびＹ軸の
各方向に変位可能なベースと、このベースに設けられ、
Ｚ軸方向に変位可能な昇降部材と、この昇降部材に設け
られ、θＸ方向又はθＹ方向のいずれかの方向に変位可
能に軸支される第１揺動部材と、この第１揺動部材に設
けられ、θＸ方向又はθＹ方向のうち第１揺動部材と異
なる方向に変位可能に軸支される第２揺動部材と、この
第２揺動部材に設けられ、出力軸がθ方向に回転駆動さ
れるモータとから構成し、上記保持部材を上記モータの
出力軸に連結することができる（請求項３）。

【００１４】この装置によれば、簡単な構成で基板をＸ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θ、θＸ及びθＹの各方向に変位させ
ることが可能となる。この場合、特に、第１揺動部材の
支持軸の延長線と第２揺動部材の支持軸の延長線が同一
平面上で交わるように各揺動部材の支持軸を設けるとと
もに、この交点を通るＺ軸方向の軸線上に上記モータの
出力軸を配置し、上記保持部材の中心を上記モータの出
力軸に連結するようにすれば（請求項４）、保持部材を
一点（つまり、上記交点）を中心としてθ、θＸ、θＹ
の各方向に変位せることが可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を用いて説明する。図１は本発明に係る膜厚測定装置を
示す斜視図である。この図に示す膜厚測定装置は、半導
体ウエハに形成された薄膜の膜厚を測定する装置であ
り、ウエハカセットを載置する載置ステージ１と、ウエ
ハカセットに対してウエハを出し入れするインデクサ部
２と、ウエハの膜厚を測定する測定部３とを備えてい
る。この実施の形態にかかる膜厚測定装置では、上記イ
ンデクサ部２を中心として、その周囲に上記載置ステー
ジ１及び測定部３が配置されたレイアウト構成となって
いる。

【００１６】上記載置ステージ１は、図示の例では二つ
設けられており、各ステージ１には、複数枚のウエハを
多段に収納したウエハカセット１１，１２が、それぞれ
収納口をインデクサ部２に臨ませた状態で載置されてい
る。

【００１７】上記インデクサ部２には、ウエハの搬送手
段であるインデクサロボット２１と、該インデクサロボ
ット２１により上記ウエハカセット１１，１２から取り
出されたウエハの中心位置修正（センタリング）を行う
中心調整装置２２とが設けられている。

【００１８】インデクサロボット２１は、上下動可能な
水平多関節型のロボットからなり、そのアーム先端には
ウエハを保持するための薄板状のハンド２１１が装着さ
れている。ハンド２１１の表面には、吸引孔２１２が開
口しており、該吸引孔２１２を介して負圧が供給される
ことにより、ハンド２１１によってウエハを吸着、保持
するようになっている。

【００１９】中心調整装置２２は、上記ハンド２１１に
対するウエハ位置を修正するもので、接離可能な一対の
チャック２２１を備えており、上記ウエハカセット１
１，１２から取り出されたウエハを、上記チャック２２
１により径方向に挾持することによりウエハ位置を機械
的に修正するように構成されている。

【００２０】測定部３は、被測定ウエハの保持部分とな
る測定ステージ４と、この測定ステージ４の上部に配置
される膜厚測定のための測定ヘッド５とを有している。

【００２１】測定ステージ４には、ウエハを移動可能に
保持する六軸テーブル４１（搬送位置決め手段）と、プ
リアライメント用センサ４７（偏心検出手段）と、ウエ
ハを待機させるための補助ステージ４８とが設けられて
いる。

【００２２】六軸テーブル４１は、ウエハを吸着保持す
るための円盤状の保持プレート４１１（保持部材）と、
この保持プレート４１１を六軸方向、すなわち水平面上
で互いに直交するＸ軸およびＹ軸の各方向、水平面に直
交する方向であるＺ軸方向およびこれらＸ、Ｙ、Ｚ軸回
りであるθＹ、θＸ，θの各方向に変位可能に支持する
支持機構４１２から構成されており、保持プレート４１
１を上記各方向に移動させながら補助ステージ４８との
間でウエハの受渡しを行うとともに、上記測定ヘッド５
及びプリアライメント用センサ４７の所定の測定位置に
ウエハを配置するように構成されている。なお、上記六
軸テーブル４１の具体的な構成については後に詳述する
こととする。

【００２３】プリアライメント用センサ４７は、光の照
射部４７１と受光部４７２とを所定の検査空間（検出位
置）を挟んで上下に配置したもので、上記検査空間にウ
エハ端縁部を介在させた状態でウエハを回転させること
により、プリアライメント、すなわち上記保持プレート
４１１の中心に対するウエハ中心の偏心を検出するよう
になっている。

【００２４】補助ステージ４８は、インデクサ部２と六
軸テーブル４１との間に配設されており、図示の例で
は、測定前のウエハを載置した状態で待機させる供給側
ステージ４８１と、同様にして測定後のウエハを待機さ
せる排出側ステージ４８２とが並べて設けられている。
各ステージ４８１，４８２は、同図に示すように、上記
保持プレート４１１を介在させるための切欠部分を有し
た略Ｕ字型に形成されており、例えば、供給側ステージ
４８１から六軸テーブル４１へのウエハの受渡しは、供
給側ステージ４８１の上記切欠下方に保持プレート４１
１が配置され、供給側ステージ４８１と保持プレート４
１１とが相対的に上下動されることにより行われるよう
になっている。一方、六軸テーブル４１から排出側ステ
ージ４８２へのウエハの受渡しは、これと逆の動作に基
づいて行われるようになっている。

【００２５】なお、図１において、符号３１は、作業者
が膜厚測定装置に対して種々のデータや指令などを入力
するために装置の前部に設けられた操作部で、この操作
部３１の上方には、作業者に対して種々のメッセージや
情報等を表示するモニター（図示せず）が設けられてい
る。

【００２６】次に、上記六軸テーブル４１の具体的な構
成について詳しく説明する。六軸テーブル４１は、上述
のようにウエハを保持する保持プレート４１１と、これ
をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θ、θＸ、θＹの各方向に変位可
能に支持する支持機構４１２とから構成されており、支
持機構４１２は、さらに保持プレート４１１をＺ軸、
θ、θＸ、θＹの各方向に変位可能に支持する４軸ユニ
ット４１２ａと、この４軸ユニット４１２ａをＸ軸及び
Ｙ軸の各方向に変位可能に支持する２軸ユニット４１２
ｂとから構成されている。

【００２７】２軸ユニット４１２ｂは、詳しく図示して
いないが、いわゆる単軸ロボットの組み合わせにより構
成されており、図示（図１）の例では、測定ステージ４
の基台上にＹ軸方向の単軸ロボット４１４が設置され、
この単軸ロボットの可動部分にＸ軸方向の単軸ロボット
４１５が設置された構成となっている。そして、Ｘ軸方
向の単軸ロボット４１５の可動部分に上記４軸ユニット
４１２ａが取付けられ、各単軸ロボット４１４，４１５
の作動により４軸ユニット４１２ａをＸ軸及びＹ軸の各
方向に変位させるように構成されている。

【００２８】図２乃至図５は、上記４軸ユニット４１２
ａの構成を示している。これらの図に示すように４軸ユ
ニット４１２ａには、上記２軸ユニット４１２ｂへの取
付け部分となるベース４２０が設けられ、このベース４
２０に対してＺ軸方向に変位可能な可動側板４２１が設
けられてこの可動側板４２１がモータ４２７により駆動
されるようになっている。

【００２９】具体的に説明すると、上記ベース４２０に
は、図３に示すように上記可動側板４２１と平行な固定
側板４２２が立設され、この固定側板４２２にＺ軸方向
に延びる互いに平行な一対のレール４２３が固定される
とともに、このレール４２３に上記可動側板４２１がス
ライド自在に装着されている。また、上記ベース４２０
には、Ｘ軸方向に延びるレール４２４と、モータ４２７
により回転駆動されるボールねじ軸４２８とが設けら
れ、Ｘ軸方向における一端側から他端側に向かって先下
がり（先上がり）の傾斜面４２５ａを上部に備えたガイ
ド部材４２５が上記レール４２４にスライド自在に装着
されるとともに、このガイド部材４２５に一体に設けら
れたナット部分４２６が上記ボールねじ軸４２８に螺合
している。そして、上記可動側板４２１に回転自在に軸
支されたコロ４２１ａを介して該可動側板４２１がガイ
ド部材４２５の上記傾斜面４２５ａ上に支持されてい
る。すなわち、上記モータ４２７の作動によりボールね
じ軸４２８が正逆回転駆動されると、これに応じてガイ
ド部材４２５がＸ軸方向に進退し、これにより傾斜面４
２５ａ上でのコロ４２１ａの位置が変位する結果、上記
可動側板４２１がＺ軸方向に変位するようになってい
る。

【００３０】なお、上記ベース４２０上には、一対のフ
ォトセンサ４３０ａ，４３０ｂがＸ軸方向に所定の間隔
で設置され、上記ガイド部材４２５の両端（Ｘ軸方向に
おける両端）にそれぞれ設けられた検出片４２９ａ，４
２９ｂを検出するようになっている。これにより、可動
側板４２１が上昇端位置に達した状態と、下端位置に達
した状態とが検知されるようになっている。

【００３１】上記可動側板４２１には、図４及び図５に
示すように、そのＺ軸方向中間部分に上記ベース４２０
と平行な中間ベース４３１が突設され、この中間ベース
４３１に第１揺動部材４３５が軸支されている。

【００３２】第１揺動部材４３５は、Ｘ軸方向に延びる
本体部４３５ａの両端にＹ軸方向に延びる一対のアーム
部４３５ｂを備えた平面視でコ字形に形成されており、
中間ベース４３１上に立設された一対の支持台４３２
ａ，４３２ｂの間に上記本体部４３５ａを介在させた状
態で、本体部４３５ａに固設されたＹ軸方向の支持軸４
３３を介してこれら支持台４３２ａ，４３２ｂに回動自
在に軸支されている。

【００３３】また、上記中間ベース４３１上であって、
上記第１揺動部材４３５の本体部４３５ａの端部下方に
は、Ｘ軸方向の出力軸に偏心カム４３９を装着したモー
タ４３８が配設され、第１揺動部材４３５と中間ベース
４３１とに亘って装着された引張りコイルばね４４１の
付勢力により、該偏心カム４３９が第１揺動部材の下面
に設けられたカムフォロア４４０に圧接されている。こ
れにより、上記モータ４３８の作動により上記偏心カム
４３９が正逆回転駆動されると、これに応じて第１揺動
部材４３５が上記支持軸４３３回りに揺動する、すなわ
ち第１揺動部材４３５がθＸ方向に変位するようになっ
ている。

【００３４】上記第１揺動部材４３５において上記アー
ム部４３５ｂには、第２揺動部材４４５が軸支されてい
る。

【００３５】第２揺動部材４４５は、平板状のベース４
４５ａを有しており、その上部に立設された支持台対４
４６ａ，４４６ｂおよび４４７ａ，４４７ｂの間に上記
各アーム部４３５ｂを介在させた状態で配設され、各ア
ーム部４３５ｂに固設されたＸ軸方向の支持軸４４２を
支持台対４４６ａ，４４６ｂおよび４４７ａ，４４７ｂ
で支持することにより上記各アーム部４３５ｂに回動自
在に軸支されている。

【００３６】上記ベース４４５ａ上であって、一方側の
支持台対４４６ａ，４４６ｂの間には、Ｙ軸方向の出力
軸に偏心カム４５１を装着したモータ４５０が配設さ
れ、第１揺動部材４３５と第２揺動部材４４５のベース
４４５ａとに亘って装着された引張りコイルばね４５３
の付勢力により、偏心カム４５１が第１揺動部材下面に
設けられたカムフォロア４５２に圧接されている。これ
により、上記モータ４５０の作動により上記偏心カム４
５１が正逆回転駆動されると、第２揺動部材４４５が上
記支持軸４４２回りに揺動する、すなわち第２揺動部材
４４５がθＹ方向に変位するようになっている。

【００３７】上記第２揺動部材４４５において、各支持
台対４４６ａ，４４６ｂと４４７ａ，４４７ｂとの間に
はＺ軸方向の出力軸を有するモータ４５５が配設されて
いる。

【００３８】このモータ４５５は、上記支持台対４４６
ａ，４４６ｂおよび４４７ａ，４４７ｂのうち内側の支
持台に亘って取付けられた取付板４４８に固定されてお
り、該取付板４４８に形成された円形の開口部４４８ａ
を介して出力軸が上方に突出しているとともに、ベース
４４５ａに形成された開口部４４５ｂを介してその本体
部分がベース４４５ａの下方に突出している。そして、
このモータ４５５の出力軸に上記保持プレート４１１が
固定されることにより、該モータ４５５の作動により保
持プレート４１１が回転する、すなわち保持プレート４
１１がθ方向に変位するようになっている。

【００３９】なお、上記４軸ユニット４１２ａの構成に
おいて、第１揺動部材４３５の支持軸４３３と、第２揺
動部材４４５の支持軸４４２とは、それぞれ各軸の延長
線（図５に二点鎖線で示す）が同一平面内で交わるよう
に設けられ、上記モータ４５５の出力軸がこの交点を通
るＺ軸方向の軸線上に配設されている、そして、上記保
持プレート４１１の中心に対してこの出力軸が連結され
ている。これにより保持プレート４１１が一点（上記の
交点）を中心としてθ、θＸ、θＹの各方向に変位する
ようになっている。

【００４０】以上のように構成された上記六軸テーブル
４１によると、２軸ユニット４１２ｂの作動により保持
プレート４１１がＸ軸及びＹ軸の各方向に変位し、４軸
ユニット４１２ａにおける可動側板４２１、第１揺動部
材４３５、第２揺動部材４４５の各作動により保持プレ
ート４１１がＺ軸方向、θＸ、θＹの各方向に変位し、
さらにモータ４５５の作動により保持プレート４１１が
θ方向に変位することとなる。

【００４１】次に、上述のように構成された膜厚測定装
置による膜厚測定動作について、ウエハの流れを示す図
６のタイミングチャートに基づいて説明する。

【００４２】同図の実線に示すように、上記インデクサ
ロボット２１によりウエハカセット１１又は１２から取
り出されたウエハ（一枚目のウエハ）は、まず、中心調
整装置２２によりセンタリングが行われて供給側ステー
ジ４８１に載置され、該供給側ステージ４８１から六軸
テーブル４１の保持プレート４１１に受渡される。

【００４３】この際、保持プレート４１１は、例えばそ
の表面が水平な状態に保持されており、ウエハが受渡さ
れると、上記六軸テーブル４１の２軸ユニット４１２ｂ
の作動により保持プレート４１１がＸ軸及びＹ軸方向に
変位させられ、これにより上記プリアライメント用セン
サ４７の検査空間にウエハが位置決めされる。この際、
必要に応じて４軸ユニット４１２ａの可動側板４２１が
Ｚ軸方向に変位させられることによりウエハのＺ軸方向
の位置が調整される。そして、プリアライメント用セン
サ４７の検査空間内にウエハが位置決めされると、４軸
ユニット４１２ａのモータ４５５が作動し、保持プレー
ト４１１とウエハとが一体に回転（θ方向に変位）され
つつプリアライメント用センサ４７によるウエハの検出
（プリアライメント）が行われる。

【００４４】プリアライメントが終了すると、２軸ユニ
ット４１２ｂの作動によりウエハを吸着保持したままで
保持プレート４１１が移動させられ、測定ヘッド５直下
の所定の測定位置にウエハが配置されて膜厚測定が行わ
れる。この際、必要に応じて４軸ユニット４１２ａの第
１揺動部材４３５及び第２揺動部材４４５がθＸ方向及
びθＹ方向に変位させられることにより測定ヘッド５に
対するウエハの傾きが調整され、測定ヘッド５による最
適な測定位置にウエハが位置決めされることとなる。

【００４５】このように一枚目のウエハのプリアライメ
ント及び膜厚測定が行われている間、図６の一点鎖線に
示すように、上記インデクサロボット２１によってウエ
ハカセット１１又は１２から次のウエハ（二枚目のウエ
ハ）が取出され、中心調整装置２２によるセンタリング
が行われて供給側ステージ４８１に載置される。

【００４６】一枚目のウエハの膜厚測定が終了すると、
該ウエハが六軸テーブル４１から排出側ステージ４８２
に受渡され、その後、インデクサロボット２１により排
出側ステージ４８２から取上げられてウエハカセット１
１又は１２に収納される。こうして、一枚目のウエハの
膜厚測定の全工程が終了する。

【００４７】なお、上記のように一枚目のウエハが排出
側ステージ４８２に移載されると、保持プレート４１１
が供給側ステージ４８１側へと移動され、待機中のウエ
ハが供給側ステージ４８１から六軸テーブル４１に受渡
される。そして、一枚目のウエハと同様にして、二枚目
のウエハのプリアライメント及び膜厚測定が順次行われ
るとともに、その最中に、図中、破線で示すようにイン
デクサロボット２１により次のウエハ（３枚目のウエ
ハ）がウエハカセット１１又は１２から取り出される。

【００４８】こうして以後同様に、ウエハのプリアライ
メント及び膜厚測定と、ウエハカセット１１又は１２に
対するウエハの出し入れが並行して行われつつ、各ウエ
ハカセット１１，１２に収納されたウエハの膜厚測定が
行われることとなる。

【００４９】以上説明したように上記の膜厚測定装置で
は、測定部３においてウエハを吸着保持する保持プレー
ト４１１をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θ、θＸおよびθＹの各
方向に変位可能に設け、これにより、まずウエハを回転
（θ方向へ変位）させながらプリアライメント用センサ
４７によるプリアライメントを行った後、ウエハを移し
換えることなく測定ヘッド５直下に移動させて所定の測
定位置にウエハを位置決めし得るようにしたので、従来
のこの種の装置のように、プリアライメント後のウエハ
に位置ずれが生じる虞れがない。従って、従来のこの種
の装置に比べるとプリアライメントの信頼性が高く、膜
厚測定精度を高めることができる。

【００５０】しかも、上記のようにプリアライメント後
にウエハを移し換える必要がないため、従来のこの種の
装置に比べると、ウエハの移し換えの分だけ膜厚測定に
要する時間を短縮することができる。従って、従来のこ
の種の装置に比べるとより効率良くウエハの膜厚測定を
行うことができる。

【００５１】また、上記のようにプリアライメント後に
ウエハを移し換える必要がないため、膜厚測定において
ウエハを均一に吸着した状態で保持することができ、こ
れにより膜厚測定精度を高めることができるという利点
もある。

【００５２】すなわち、従来のこの種の装置において
は、プリアライメント後、プリアライメント部の回転ス
テージから測定ステージの保持プレートに直接ウエハを
受け渡すようにして効率を高めるようにした装置もあ
り、この種の装置では、例えば、円盤状に形成される回
転ステージから保持プレートへのウエハの受渡しが可能
となるように、基板支持用の一対の平行なアームを備え
た平面視でＵ字形の保持プレートを用いることが多い。
つまり、各アームの間に回転ステージが介在するように
回転テーブルに対して保持プレートを配置し、その後、
回転ステージと保持プレートとを相対的に上下動させる
ことにより、回転ステージ上のウエハを保持プレートに
よって受取るようにしている。ところが、このようにＵ
字形の保持プレートによってウエハを吸着保持する場合
には、ウエハの全面を均一に吸着引保持することができ
ないため、ウエハの平面度を適正に保つことが難しく、
これが膜厚測定の精度を低下させる一つの原因となって
いる。しかし、上記実施形態の装置によれば、円盤状の
保持プレート４１１によりウエハを吸着保持するので、
ウエハをより均一に吸着保持するこができ、ウエハの平
面度を適正に保つことができる。従って、このようにウ
エハの平面度が適正に保たれることによって膜厚測定の
精度が高められることとなる。

【００５３】なお、上記の膜厚測定装置は、本発明に係
る膜厚測定装置の一の実施の形態であって、その具体的
な構成は本願発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可
能である。

【００５４】例えば、上記実施形態の装置では、保持プ
レート４１１がθＸ、θＹの各方向に変位し得るように
支持機構４１２が構成されているが、測定ヘッド５に対
してウエハの面を傾ける必要がないような場合には、保
持プレート４１１をθＸ、θＹの各方向に変位させるた
めの機構部分、すなわち第１揺動部材４３５や第２揺動
部材４４５を省略するようにしてもよい。この場合に
は、モータ４５５を直接可動側板４２１に取付けるよう
にすればよい。

【００５５】また、上記支持機構４１２の４軸ユニット
４１２ａでは、Ｚ軸方向に変位可能な可動側板４２１に
対してθＸ方向に変位可能な第１揺動部材４３５を設
け、この第１揺動部材４３５にθＹ方向に変位可能な第
２揺動部材４４５を設け、この第２揺動部材４４５にモ
ータ４５５を設けるようにしているが、例えば、可動側
板４２１にθＹ方向に変位可能な揺動部材を設け、これ
にθＸ方向に変位可能な揺動部材を設け、これに上記モ
ータ４５５を設けるようにしてもよい。

【００５６】さらに、上記支持機構４１２の４軸ユニッ
ト４１２ａでは、第１揺動部材４３５の支持軸４３３の
延長線と第２揺動部材４４５の支持軸４４２の延長線が
同一平面上で交わるように各支持軸４３３，４４２が設
けられ、この交点を通るＺ軸方向の軸線上に上記モータ
４５５の出力軸が配置されているが、保持プレート４１
１をθ、θＸ、θＹの各方向に変位させることができれ
ば、必ずしもこのような構成を採用する必要はない。但
し、上記のような構成によれば、上記保持プレート４１
１が一点（つまり、上記交点）を中心としてθ、θＸ、
θＹの各方向に変位することとなるため制御面で都合が
よくなるという利点がある。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の膜厚測定
装置は、搬送位置決め手段に、基板を保持する保持部材
と、保持部材をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸及びθの各方向に変位
可能に支持する支持機構とを備えるようにしたので、偏
心検出の際には、保持部材により基板を保持して該基板
を所定の検出位置に位置決めした状態で回転（θ方向に
変位）させて偏心を検出し、偏心検出後は、保持部材に
より基板を保持したまま測定ヘッドによる所定の測定位
置に基板を位置決めすることができる。つまり、共通の
保持部材により基板を保持したままで偏心検出と膜厚測
定を行うことができる。

【００５８】従って、偏心検出後に基板を移し換える従
来のこの種の装置のように、偏心検出後の基板に位置ず
れが生じるような虞れがない。そのため、偏心検出の信
頼性が高く、これにより膜厚測定精度が高められる。し
かも、従来のこの種の装置に比べると、偏心検出後に基
板を移し換える必要がない分、膜厚測定に要する時間を
短縮することができるので、より効率良く基板の膜厚測
定を行うことができるという利点もある。

【００５９】特に、上記のような装置において、上記保
持部材をさらにＸ軸回りであるθＹ方向、Ｙ軸回りであ
るθＸ方向に変位可能に支持するように上記支持機構を
構成するようにすれば、基板の位置決めをより精度良く
行うことができ、より膜厚測定の精度を高めることがで
きる。

【００６０】この場合、Ｘ軸およびＹ軸の各方向に変位
可能なベースと、このベースに設けられ、Ｚ軸方向に変
位可能な昇降部材と、この昇降部材に設けられ、θＸ方
向又はθＹ方向のいずれかの方向に変位可能に軸支され
る第１揺動部材と、この第１揺動部材に設けられ、θＸ
方向又はθＹ方向のうち第１揺動部材と異なる方向に変
位可能に軸支される第２揺動部材と、この第２揺動部材
に設けられ、出力軸がθ方向に回転駆動されるモータと
から上記支持機構を構成し、上記保持部材を上記モータ
の出力軸に連結することができ、このようにすれば簡単
な構成で基板をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θ、θＸ及びθＹの
各方向に変位させることができる。

【００６１】特に、上記の構成において、第１揺動部材
の支持軸の延長線と第２揺動部材の支持軸の延長線が同
一平面上で交わるように各揺動部材の支持軸を設けると
ともに、この交点を通るＺ軸方向の軸線上に上記モータ
の出力軸を配置し、上記保持部材の中心を上記モータの
出力軸に連結するようにすれば、保持部材を一点を中心
としてθ、θＸ、θＹの各方向に変位せることができ制
御面で有利なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る膜厚測定装置を示す斜視概略図で
ある。

【図２】六軸テーブルの構成を示す斜視概略図である。

【図３】六軸テーブルの構成（第１揺動部材、第２揺動
部材等を取り除いた状態）を示す斜視概略図である。

【図４】六軸テーブルの構成（保持プレートを取り除い
た状態）を示す斜視概略図である。

【図５】六軸テーブルの構成（保持プレートを取り除い
た状態）を示す平面概略図である。

【図６】膜厚測定装置における半導体ウエハの流れを説
明するタイミングチャートである。

【符号の説明】

１載置ステージ１１，１２ウエハカセット２インデクサ部２１インデクサロボット２２中心調整装置３測定部４測定ステージ４１六軸テーブル（搬送位置決め手段）４１１保持プレート４１２支持機構４１２ａ４軸ユニット４１２ｂ２軸ユニット４７プリアライメント用センサ４８補助ステージ５測定ヘッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の偏心を検出する偏心検出手段と、
基板の表面に形成された薄膜の膜厚を測定する測定ヘッ
ドと、前記偏心検出手段による所定の検出位置および測
定ヘッドによる所定の測定位置との間で基板を搬送する
とともに、前記検出位置および測定位置に基板を位置決
めする搬送位置決め手段とを備え、前記搬送位置決め手
段は、基板を保持する保持部材と、この保持部材を、水
平面上で互いに直交する方向であるＸ軸およびＹ軸の各
方向、上記水平面に直交する方向であるＺ軸方向、Ｚ軸
回りであるθ方向に変位可能に支持する支持機構とを備
えていることを特徴とする膜厚測定装置。
【請求項２】上記支持機構は、上記保持部材をさらに
Ｘ軸回りであるθＹ方向、Ｙ軸回りであるθＸ方向に変
位可能に支持することを特徴とする請求項１記載の膜厚
測定装置。
【請求項３】上記支持機構は、Ｘ軸およびＹ軸の各方
向に変位可能なベースと、このベースに設けられ、Ｚ軸
方向に変位可能な昇降部材と、この昇降部材に設けら
れ、θＸ方向又はθＹ方向のいずれかの方向に変位可能
に軸支される第１揺動部材と、この第１揺動部材に設け
られ、θＸ方向又はθＹ方向のうち第１揺動部材と異な
る方向に変位可能に軸支される第２揺動部材と、この第
２揺動部材に設けられ、出力軸がθ方向に回転駆動され
るモータとを備え、このモータの出力軸に上記保持部材
が連結されていることを特徴とする請求項２記載の膜厚
測定装置。
【請求項４】上記第１揺動部材の支持軸の延長線と第
２揺動部材の支持軸の延長線が同一平面上で交わるよう
に各揺動部材の支持軸が設けられるとともに、この交点
を通るＺ軸方向の軸線上に上記モータの出力軸が配置さ
れ、上記保持部材の中心がこの出力軸に連結されている
ことを特徴とする請求項３記載の膜厚測定装置。