KR19980024359A - 막두께 측정장치 - Google Patents

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히가시 데츠로우
도쿄 일렉트론 가부시키가이샤
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Abstract

피검사체를 도입하는 도입스테이지에 피검사체가 재치된다. 이 피검사체는 검사대상에 이재되고, 피검사체에 측정광을 조사해서 피검사체의 표면에 형성되어 있는 박막의 두께가 측정된다. 피검사체의 도입스테이지와 상기 검사대의 사이에 덮개부재가 설치되고, 이 덮개부재에 의해 피검사체(W)의 반송공간과 검사대를 내장한 측정공간이 형성된다. 덮개부재에 의해 애워싼 반송공간과 측정공간에 불순물이 극히 적은 순수가스가 순수가스도입부로부터 도입된다.

Description

막두께 측정장치
본 발명은 반도체웨이퍼 등의 표면에 형성된 박막의 두께를 측정하는 막두께 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로, 집적회로 등의 반도체장치를 제조하기 위해서는 반도체웨이퍼에 대해서 성막처리나 에칭처리 등을 반복하면서 원하는 회로소자를 미세가공으로 형성해서 행한다. 최근의 기술발달에 수반하여 반도체장치에 있어서도 기억용량의 대형화 및 마이크로프로세서 등에 있어서의 처리속도의 고속도화가 더욱 요구되고 있고, 이 때문에 디바이스는 물론, 고집적화 및 고미세화가 요구되고 있다.
이와 같은 상태화에 있어서 각종 성막의 막두께제어에도 높은 정도(精度)가 요구되게 되었다. 예컨대, 마이크로프로세서 등의 트랜지스트에 이용하는 게이트산화막에 예를 들면, 종래에 있어서는 게이트산화막을 형성하는 열산화막의 두께를 예컨대 200으로 하면, 그 두께의 허용범위는 ±5정도에서도 특성상 문제가 생기지는 않았지만 차세대 디바이스에 있어서는 40~50정도의 극히 얇은 막두께가 요구되고 있다. 이와 같이 극히 얇은 막두께의 경우에는 허용되는 막두께의 편차는 ±0.5정도이고, 극히 정도가 높은 막두께의 제어가 요구된다.
그런데, 박막화함에 따라 생기는 문제중 하나로서 막두께의 측정기술이 존재한다. 예컨대, 반도체웨이퍼에 소정의 막두께의 성막을 실시한 후에 이것을 동일한 막두께 측정장치에서 측정하면, 시간이 경과함에 따라 막두께의 측정치가 차제에 크게 되어 버려서 정확한 막두께를 측정할 수 없게 된다는 문제가 생긴다. 예컨대, 도 4는 반도체웨이퍼 표면상의 박막의 막두께 측정치의 시간의존성을 나타내는 그래프이고, 웨이퍼상에 100의 열산화막을 형성해서 성막후의 웨이퍼를 크린룸중에 방치해서 이 방치시간을 길게 하고 있었을 때의 막두께 측정치의 변화를 나타내고 있다.
그래프로부터 알 수 있는 바와 같이 성막후 3분 경과했을 때의 측정치는 약 100으로 양호한 값을 나타내고 있지만, 성막후 30분 경화했을 때의 측정치는 101으로 증가하고, 더욱 300분 후에는 약 103으로 증가하고 있다.
이와 같이, ±0.5정도의 막두께 측정변동밖에 허용할 수 없는 차세대 디바이스에 요구되는 막두께를 적정하게 평가하기 위해서는 성막후 약 3분 이내에 측정하지 않으면 않되지만, 이를 위해서는 각 성막장치에 대해서 일대일 대응으로 막두께 측정장치를 설치해야만 하기 때문에 이것으로는 고비용화를 초래해 버려 현실적이지 못하다.
또한, 일대일 대응으로 측정장치를 설치한 것으로도 성막후의 웨이퍼의 시간관리를 엄격히 하지 않으면 않되기 때문에 작업성이 나쁘게 되어 버린다.
본 발명은 이상과 같은 문제점에 착안하여 이것을 유효하게 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 극히 불순물이 작은 분위기가스중에서 막두께 측정을 행함으로써, 막두께 측정치의 변동을 억제하도록 한 막두께 측정장치를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명에 따른 막두께 측정장치를 나타내는 단면구성도이다.
도 2는 도 1에 나타나는 장치의 도입스테이지 근방을 나타내는 확대단면도,
도 3은 캐리어를 이재하는 이재아암을 나타내는 도면,
도 4는 반도체웨이퍼 표면상의 박막의 막두께 측정치의 시간의존성을 나타내는 그래프,
도 5는 본 발명에 따른 막두께 측정장치의 구체적 작용·효과를 나타내는 도면이다.
본 발명자는 막두께 측정치의 변동요인을 예의연구한 결과, 분위기가스중의 불순물, 특히 수분이나 하이드로카본 등이 웨이퍼 표면에 부착함으로써 측정치가 변동한다는 지견을 얻음으로써 본 발명에 도달한 것이다.
즉, 본 발명은 피검사체를 도입하는 도입스테이지에 재치한 피검사체를 검사대상에 이재하고, 이 피검사체에 측정광을 조사해서 피검사체의 표면에 형성되어 있는 박막의 두께를 측정하는 막두께 측정장치에 있어서, 상기 피검사체를 상기 도입스테이지와 상기 검사대 사이에서 반송하는 반송공간과, 상기 검사대가 위치하는 측정공간을 거의 기밀로 덮는 덮개부를 설치하고, 이 덮개부재에 의해 에워싸인 상기 반송공간과 상기 측정공간에 불순물이 극히 적은 순수가스를 도입하는 순수가스 도입부를 설치함으로써 구성한 것이다.
이것에 의해, 도입스테이지에 재치된 피검사체는 덮개부재에 의해 덮혀진 반송공간네에 부착되고, 더욱 덮개부재에 의해 덮혀진 측정공간내의 검사대상에 재치된다. 그리고, 이 피검사체 표면에 측정광이 조사되어 막두께의 측정이 행해지게 된다. 여기서, 반송공간내 및 측정공간내는 순수가스도입부에 의해 도입한 불순물이 극히 적은 순순가스에 의해 채워져 있기 때문에, 피검사체의 표면에 부착하는 불순물, 예컨대 수분이나 하이드로카본 등의 량이 극히 적게 되어 상막후의 시간에 관계없이 막두께의 측정치가 변동하는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다.
이 순수가스로서는 노점(露点)이 예컨대 -50℃이하, 바람직하게는 -100℃이하의 건조가스를 이용하는 것이 좋다. 또한, 가스가 건조하고 있는 것에서 순수가스 도입부에 이오나이저를 설치하고, 도입가스에 정전기가 대전하지 않도록 하는 것이 좋다.
또한, 반송공간이나 측정공간은 외부에 대해서 다소 압력이 높은 양압상태로 해서 외부의 크린룸내의 가스가 내부로 침입하지 않도록 해 두는 것이 좋다. 이와 같이 내부를 양압상태로 유지하는 것이면 내부공간은 외부에 대해서 완전 밀폐되지 않아도 되고, 높은 봉합성을 필요로 하지도 않는다.
이와 같은 순수가스로서는 질소 등의 불활성가스나 오퍼레이터의 안전을 고려하는 경우에는 불활성가스와 소정량의 산소의 혼합가스를 이용할 수 있다.
더욱이, 도입스테이지에 승강대를 설치해서 성막후의 피검사체를 캐리어에 수용하고, 이것을 밀폐캐리어박스내에 수납한 상태에서 도입스테이지에 재치하도록 해서 상기 승강대에 의해 캐리어를 내부에 취입하도록 하면, 성막 후의 피검사체를 이 막두께 측정장치까지 반송하기까지의 사이에 피검사체 표면에 불순물이 부착하는 것도 방지하는 것이 가능하게 된다.
(실시예)
이하에, 본 발명에 따른 막두께 측정장치의 제1실시예를 첨부도면을 기초로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 막두께 측정장치를 나타내는 단면구성도이고, 도 2는 도 1에 나타나는 장치의 도입스테이지 근방을 나타내는 확대단면도, 도 3은 캐리어를 이재하는 캐리어이재아암을 나타내는 도면이다.
이 막두께 측정장치(2)는 기대베이스(4)를 갖추고 있고, 도면중 우측이 피검사체를 반출하는 반출입영역(6)으로서 구성되며, 좌측이 측정영역(8)으로서 구성된다.
반출입영역(6)의 기대베이스(4)의 단부는 피검사체인, 예컨대 반도웨이퍼를 도입하기 위한 도입스테이지(10)로서 구성되고, 이 스테이지(10)상에 오퍼레이터나 자동반송장치(도시하지 않음) 등이 다수매의 반도체웨이퍼(W)를 수용한 밀폐캐리어박스(12)를 재치하게 되어 있다.
도 2에도 나타낸 바와 같이 이 밀폐캐리어박스(12)는 하나의 카세트(C)를 수용할 수 있는 정도의 크기로 되어 하부가 개구된 용기본체(14)와, 이 개구부를 밀폐가능하게 폐쇄하는 용기저부(16)에 의해 주로 구성되고, 내부에 카세트(C)를 수용한 상태에서 대기압에 대해서 양압으로 된 높은 크린도의 순수가스가 충전되어 있다. 이 때문에, 이 용기본체(14)에는 순수가스를 내부에 도입하는 밸브부의 가스도입부(18)가 형성되어 있다. 용기본체(14)의 상부에는 이것을 단단히 쥐는 파지(24; 把持)가 설치된다.
용기저부(16)는 용기본체(14)의 하부의 플랜지부(14A)에 오링 등의 봉합부재(도시하지 않음)를 매개로 기밀로 밀폐 가능하게 취부된다. 이 용기저부(16)의 주변부의 적당한 개소에는 외측으로 출몰 가능하게 된 로크핀(20)이 설치되어 있고, 이 로크핀(20)을 용기저부(16)의 중앙부에 설치한 회전링기구(22)에 연결해서 이것을 회전함으로써 용기본체(14)의 접합이탈을 행할 수 있도록 되어 있다. 이 박스(12)의 전체는 예컨대 폴리프론수지 등에 의해 형성되어 있고, 예컨대 특개평 1-222429호 공보에 나타난 바와 같은 SMIFPOD(상표)를 이용할 수 있지만, 이것에 한정되지 않음은 물론이다. 또한, 상기 카세트(C)내에는 복수매, 예컨대 25매의 웨이퍼(W)를 한번에 수용할 수 있도록 되어 있다.
한편, 박스(12)를 실제로 재치하는 도입스테이지(10)에는 박스(12)의 플랜지부(14A)의 내경보다도 크면서 그 외경보다도 작게 되어 카세트(C)를 삽통(揷通)할 수 있는 크기로 된 카세트삽통구멍(26)이 형성되고, 이 삽통구멍(26)에는 주변부를 그 외쪽으로 하향경사시켜 테이퍼형상으로 형성함으로써 도입스테이지보다 하방향으로 개폐가능 및 승강가능하게 한 승강대(28)가 설치된다. 이 승강대(28)의 중앙부에는 상기 용기저부(16)의 회전링기구(22)에 계합(係合)하는 회전핀(30)이 설치되어 있고, 이것을 회전함으로써 상기 회전링기구(22)를 작동시켜 로크핀(20)을 출몰할 수 있도록 되어 있다. 카세트삽통구멍(26)의 외측의 도입스테이지(10)에는 기도(起倒)가 자유롭게된 용기홀더(29)가 설치되고, 용기본체(14)의 플랜지부(14A)를 스테이지측으로 고정하도록 되어 있다.
또한, 이 승강대(28)는 도 1에도 나타낸 바와 같이 볼네지(32)에 의해 수직방향(상하방향)으로 이동가능하게 된 수직이동아암(34)이 선단에 취부되어 있고, 용기본체(14)를 윗쪽에 남겨서 용기저부(16)와 이 상면에 재치되어 있는 카세트(C)만을 침입시켜서 캐리어 반송공간(36)내에 취입되도록 되어 있다. 그리고, 이 캐리어 반송공간(36)은 예컨대 스테인레스스틸 등으로 이루어지는 덮개부재(38)에 의해 전체가 덮혀져 있고, 이 공간(36)을 외기로부터 차단하고 있다.
그리고, 이 덮개부재(38)의 저부에는 상하방향으로 원호를 채워서 요동 및 선회가능하게 된 캐리어 반송아암(40; 제1반송아암)이 설치되어 있고, 도 3에도 나타난 바와 같이 그 선단에는 더욱 수평상태로 되도록 유감(遊嵌)상태로 수진(首振)가능하게 된 아암보조부재(40A)가 설치되고, 그 양단에는 개폐가능하게 된 조부(42; 爪部)가 설치되어 있다. 아암(42)을 윗쪽으로 선회시킨 상태에서 이 조부(42)를 개폐작동함으로써 침입되고 있는 상기 카세트(C)의 상부측벽을 파지해서 카세트(C)를 반송할 수 있도록 되어 있다.
그리고, 캐리어 반송아암(40)이 도입되고 있는 위치에는 상하방향으로 승강가능하게 된 캐리어엘리베이터(44)가 배치되어 있고, 아암(40)에 의해 반송되고 있는 캐리어(C)를 엘리베이터대(44A)에 재치할 수 있도록 되어 있다.
그리고, 이 캐리어엘리베이터(44)의 윗쪽의 기대베이스(4)에는 캐리어삽통구멍(46)이 형성되어 있고, 엘리베이터대(44A)에 재치한 캐리어(C)를 이 캐리어삽통구멍(46)을 매개로 웨이퍼반송공간(48; 피검사체 반송공간)내에 반입할 수 있도록 되어 있다.
이 웨이퍼반송공간(48)에 이웃하게 설치해서 웨이퍼표면의 막두께를 측정하기 위한 측정공간(50)이 설치되어 있고, 양공간(48,50)은 예컨대, 스테인레스스틸 등으로 이루어지는 덮개부재(52)에 의해 일반적으로 전체가 덮혀져 있고, 외기로부터 차단되어 있다. 측정공간(50)의 저부에는 피검사체인 반도체웨이퍼(W)를 재치하기 위한 검사대(54)가 설치되어 있다. 그리고, 이 검사대(54)의 경사방향에는 이 웨이퍼표면에 대해서 예컨대, 레이저광으로 이루어지는 측정광(L)을 조사(照射)하는 측정광 조사부(56)가 배치되고, 반대측의 경사방향에는 웨이퍼표면으로부터의 반사광을 받는 측정광 검출부(58)가 배치되어 있으며, 예컨대 측정광과의 파장과 반사광의 위상차로부터 웨이퍼표면상의 박막의 두께를 측정할 수 있도록 되어 있다.
그리고, 이 검사대(54)의 윗쪽의 측정공간(50)을 웨이퍼반송공간(48)측으로부터 어느정도 구획하기 위해 측정공간(50)의 윗쪽만을 애워싸도록 해서 구획벽(60)이 설치되어 있다. 따라서, 양공간(48,50)의 하부는 연통(連通)되어 있다. 또한, 이 검사대(54)와 상기 캐리어삽통구멍(46) 사이에 예컨대 다관절아암으로 이루어지는 반송아암(62; 제2반송아암)이 배치되어 있고, 엘리베이터대(44A)상의 캐리어(C)와 검사대(54)의 사이에서 웨이퍼(W)의 이재를 행할 수 있도록 되어 있다.
그래서, 이와 같이 캐리어 반송공간(36)과, 웨이퍼반송공간(48) 및 측정공간(50)이 덮개부재(38,52)에 의해 덮혀서 외기에 대해서 구획된 상태로 되어 있고, 이들의 공간내에는 불순물 순도가 극히 적은 순수가스에 의해 채워지게 된다. 이 때문에, 덮개부재(38,52)의 적당한 개소에는 노즐형상으로 된 순수가스도입부(64A~64E)가 설치되어 있다. 구체적으로는, 각 순수가스도입부(64A~64E)는 검사대(54)의 측쪽의 벽면과 측정공간(50)의 천정부(50; 天井部)와, 웨이퍼반송공간(48)의 천정부, 캐리어 반송공간(36)의 대향하는 한쌍의 측벽에 각각 설치되어 있다. 더욱, 순수가스도입부의 수량 및 취부위치는 이들에 한정되지 않는다. 각 순수가스도입부(64A~64E)에는 각각 가스공급관(66)이 접속되어 있고, 이 가스공급관(66)은 머스프로제어기(68) 및 개폐변(70)을 매개로 순수가스원으로서의 N2봄베(72; N2bombe) 및 O2봄베(74; O2bombe)에 공통으로 접속되어 질소가스와 산소가스의 혼합가스를 도입할 수 있도록 되어 있다.
여기서, 사용되는 순수가스에 관해서 파티클에 대한 크린도는 통상의 크린룸과 동일하게 물론 높게 유지되고 있지만, 그 외에 막두께 측정치의 변동원인으로 되는 수분이나 하이드로카본의 함유량이 더욱 작게 되도록 조정되어 있다. 예컨대, 수분에 관해서는 양가스의 노점(露点)은 예컨대 -50℃ 이하, 바람직하게는 -100℃ 이하로 설정하는 것이 좋다. 또한, 질소와 산소의 혼합비는 사람에 대한 안전성을 고려해서 예컨대 4:1로 해서 통상의 대기의 혼합비와 거의 동일하게 되는 형태로 설정하는 것이 좋다.
그리고, 각 순수가스도입부(64A~64E)로부터는 함유수분의 극리 적은 드라이가스를 방출하기 때문에 이것이 정전기를 대전하고 있는 두려움도 있고, 이 때문에 이 정전기를 중화할 목적으로 각 순수가스도입부(64A~64E)의 선단근방에는 이오나이저(75)가 취부되어 있다.
또한, 캐리어 반송공간(36)을 덮는 덮개부재(38) 및 웨이퍼반송공간(52)을 덮는 덮개부재(52)에는 각각 내부정전기를 배출하는 배기구(76,78)가 설치되어 있고, 이들의 배기구(76,78)는 도시하지 않은 공장배기계에 접속되는 배기통로(80)에 연결되어 있다. 그리고, 이 공장배개계의 압력변동에 구비해서 이 배기통로(80)에는 자동압력조정변(82)이 개설되어 있다.
다음, 이상과 같이 구성된 본 실시예의 동작에 대해서 설명한다.
우선, 오퍼레이터 등이 캐리어(C)가 내부에 수납된 밀폐캐리어박스(12)를 도입스테이지(10)상의 소정 위치에 재치하고, 이 용기본체(14)의 플랜지부(14A)를 용기홀더(29)에서 스테이지(10)측으로 고정한다. 이 캐리어(C)내에는 막두께 측정을 위한 다수매, 예컨대 25매의 웨이퍼(W)가 수용되어 있고, 또한 박스(12)내에는 막두께 측정장치내의 분위기가스와 동일한 가스, 즉 파티클이 적은 것은 물론 수분이나 하이드로카본 등의 불순물도 극히 적은 순수가스에 의해 채워저 있고, 웨이퍼 표면에 이들 불순물이 부착하는 것을 억제하고 있다.
플랜지부(14A)를 스테이지측으로 고정했으면, 캐리어 반송공간(36)내에 위치하는 수직이재아암(34)을 상승시켜 승강대(28)의 회전핀(30)을 용기저부(16)의 회전링기구(22)에 계합시켜 이것을 회전해서 로크핀(20)을 내측으로 당김으로써 용기저부(16)와 플랜지부(14A)의 계합을 차단한다. 이 상태에서 수직이재아암(34)을 강하시키면 용기저부(16)상에 수납되어 있는 카세트(C)가 일체적으로 침입해서 캐리어(C)가 캐리어 반송공간(36)내에 취입되게 된다. 더욱, 이 상태에서는 카세트삽통구멍(26)은 용기본체(14)에 의해 폐쇄되어 있고, 내부공간은 외기와 차단되어 있다.
카세트(C)의 취입을 완료했으면, 다음 캐리어 반송아암(40)을 구동해서 이 조부(42)에서 캐리어(C)의 상부를 파지하고(도 3참조), 아암(40)을 하방향으로 선회시킴으로써 캐리어(C)를 인접 캐리어엘리베이터(44)의 엘리베이터대(44A)상에 이재한다. 그리고, 이 캐리어엘리베이터(44)를 상승구동시켜서 엘리베이터대(44A)를 들어올려 캐리어삽통구멍(46)을 매개로 캐리어(C)를 웨이퍼반송공간(48)내에 도입한다.
캐리어(C)를 웨이퍼반송공간(48)내에 도입했으면, 그 공간(48)내에 설치되어 있는 반송아암(62)을 굴신(屈伸) 및 선회시켜 캐리어(C)내의 웨이퍼(W)를 검사대(54)상에 이재한다. 그리고, 검사대(54)상에 이재된 웨이퍼(W)의 표면에 측정광 조사부(56)에 의해 측정광(L)을 조사하고, 이 반사광을 측정광 검출부(58)에서 검출함으로써 이 웨이퍼 표면에 형성되어 있는 막두께를 측정하게 된다.
막두께의 측정이 완료한 웨이퍼(W)는 반송아암(62)에 의해 엘리베이터대(44A)상의 카세트(C)내에 되돌아오고, 이 높이 조정을 해서 미측정한 다음의 웨이퍼(W)를 아암(62)으로 유지해서, 검사대(54)에 이재해서 동일하게 막두께 측정을 행한다.
그리고, 카세트내의 전체의 웨이퍼(W)의 막두께 측정이 종료했으면, 상기 조작과 반대의 공정을 경유해서 밀폐캐리어박스(12)내에 카세트(C)를 되돌려서 막두께의 측정조작을 종료하게 된다.
그래서, 이와 같은 막두께 측정을 행하는 사이에, 이 장치내는 순수가스에 의해 채워지고 있기 때문에, 웨이퍼 표면에 파티클은 물론, 막두께 변동요인으로 되는 수분이나 하이드로카본 등의 불순물이 부착하지 않고, 막두께를 정도좋게 평가 할 수 있다. 즉, 덮개부재(38,52)에 설치된 5개의 순수가스도입부(64A~64E)로부터 고순도의 N2가스와 O2가스를 내부에 도입해서 이 순수가스로 캐리어 반송공간(36)과 웨이퍼반송공간(48) 및 측정공간(50)내를 채우게 하고 있기 때문에, 웨이퍼 표면에 수분 등이 거의 부착하지 않고, 따라서 내부에서 웨이퍼(W)의 대기시간이 길게 되어도 막두께의 측정치가 변동하는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다.
이 경우, 각 공간(36,48,50)내의 압력은 외기에 대해서 예컨대 수 Torr 정도의 양압상태로 해 두고, 봉합성이 나쁜 부분으로부터 크린룸내의 비교적 많은 수분 등을 포함하는 청정공기가 각 공간내에 침입해 오는 것을 방지하는 것이 좋다. 이것에 의해, 웨이퍼 표면에 수분 등이 부착하는 것을 한층 억제할 수 있다.
더욱이, 이 경우 배기통로(80)가 접속되어 있는 공장배기계에 어떠한 요인으로 압력변동이 생겨도 이 배기통로(80)에 개설한 자동압력조정변(82)의 작용에 의해 각 공간(36,48,50)내의 압력을 상시 양압상태로 유지하는 것이 가능하게 되어 외기가 내부에 침입하는 것을 확실히 방지하는 것이 가능하게 된다.
이때의 각 순수가스도입부(64A~64E)로부터의 가스유량은 하나의 도입부당 장치의 공간의 용량 및 가스도입부의 수에도 의하지만, 예컨대 50리터/분 정도이다.
또한, 이왕 같이 고도로 건조한 순수가스를 내부에 도입하면, 가스가 유로를 통하고 있을 때에 정전기가 발생하고, 이 때문에 막두께 측정계에 여러가지 악영향을 미치게 하는 것이 고려되지만, 각 순수가스도입부(64A~64E)에는 이오나이저(75)를 설치해서 도입되는 가스의 정전기를 중화하도록 되어 있기 때문에, 측정계 등에 악영향을 미치는 것을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 밀폐캐리어박스(12)에는 가스도입부(18)가 설치되어 있기 때문에, 이 가스도입부(18)로부터도 상기 순수가스를 도입하도록 하면, 수분 등이 웨이퍼에 부착하는 것을 한층 방지하는 것이 가능하게 된다.
더욱, 여기서는 각 공간을 덮개부재(38,52)로 덮음에 즈음해서 상당히 높은봉합성을 가지게 하고 있지만, 상술한 바와 같이 내부를 양압상태로 해 두면, 봉합성이 그정도 높게되지 않아도 외기의 침입을 방지할 수 있기 때문에, 수분 등의 부착을 방지한다는 당초의 목적을 달성할 수 있다.
또한, 여기서는 순수가스로 해서 수분 등의 불순물이 극히 적은 N2가스와 O2가스의 혼합가스를 이용했지만, 이것에 대신 N2가스 단독으로 이용해도 되고, 더욱 다른 불활성가스, 예컨대 Ar가스, He가스 등을 단독으로, 또는 혼합상태로 이용하도록 해도 된다.
더욱, 본 실시예에서는 열산화막의 막두께 측정을 예로서 설명했지만, CVD성막의 측정에 이용해도 되고, 또한 피검사체로서 반도체웨이퍼에 한정되지 않고, 글라스기판, LCD기판 등에도 적용할 수 있음은 물론이다.
다음, 본 발명의 구체예에 대해서 도 5를 참조해서 설명한다. 도 5는 반도체웨이퍼 표면상의 산화막의 막두께 증가량을 나타내는 도면이다.
도 5에 있어서, 웨이퍼상에 산화막을 형성하고, 성막후의 웨이퍼를 순수가스도입부(64A~64E)를 갖춘 본 발명에 의한 막두께 측정장치내에 방치한 경우(본 발명의 경우)의 방치시간과 막두께 증가량과의 관계를 ■로 나타낸다.
또한, 도 5에 있어서, 웨이퍼상에 산화막을 형성하고, 성막후의 웨이퍼를 크린룸중에 방치한 경우(종래기술의 경우)의 방치시간과 막두께 증가량과의 관계를 비교예로서 □로 나타낸다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 막두께 측정장치에 의하면, 종래기술에 비해 방치시간에 대한 산화막의 막두께 증가량을 극히 작게 억제할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 막두께 측정장치에 의하면, 다음과 같은 우수한 작용·효과를 발휘할 수 있다.
반송공간과 측정공간을 덮개부재로 덮어서 내부를 순수가스에 의해 채우도록 했기 때문에, 피검사체의 표면에 파티클은 물론 수분이나 하이드로카본 등의 불순물이 부착하지 않는다.
따라서, 측정전의 대기시간에 의존해서 막두께 측정치가 변동하지 않고, 막두께의 올바른 평가를 행할 수 있다.
또한, 성막후의 피검사체의 시간관리를 행할 필요도 없게 할 수 있다.
더욱이, 이오나이저를 설치함으로써 도입되는 순수가스중의 정전기를 중화할 수 있고, 정전기에 수반하여 발생하는 악영향을 없게 할 수 있다.
또한, 순수가스중의 O2가스성분을 소정량으로 설정함으로써 오퍼레이터에 대한 안전성을 유지할 수 있다.

Claims (12)

  1. 피검사체를 도입하는 도입스테이지와;
    측정공간을 형성하는 측정공간용 덮개부재;
    측정공간용 덮개부재내에 배치됨과 더불어 피검사체를 재치하는 검사대;
    검사대상의 피검사체에 대해서 측정광을 조사하는 측정광 조사부와, 피검사체로부터의 측정광을 수광하는 측정광 검출부;
    도입스테이지와 측정공간용 덮개부분의 사이에 배치되고, 반송공간을 형성하는 반송공간용 덮개부재 및;
    반송공간용 덮개부재내에 배치됨과 더불어 피검사체를 도입스테이지로부터 측정공간으로 반송하는 반송장치를 구비하여 구성되고,
    상기 측정공간용 덮개부재와 반송공간용 덮개부재에 각각 측정공간 및 반송공간내에 불순물이 적은 순수가스를 도입하는 순수가스도입부를 설치한 것을 특징으로 하는 막두께 측정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 측정공간용 덮개부재와 반송공간용 덮개부재에 순수가스도입부에 인접해서 순수가스도입부로부터 도입되는 순수가스를 전기적으로 중화시키는 이오나이저를 설치한 것을 특징으로 하는 막두께 측정장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 순수가스도입부는 순수가스로서 불활성가스, 또는 불활성가스와 산소를 포함한 혼합가스를 도입하는 것을 특징으로 하는 막두께 측정장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 순수가스도입부는 순수가스로서 -50℃ 이하의 노점을 갖춘 가스를 도입하는 것을 특징으로 하는 막두께 측정장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 순수가스도입부는 측정공간 및 반송공간내에 순수가스를 도입하고, 이것에 의해 측정공간 및 반송공간은 외기에 대해서 양압으로 유지되는 것을 특징으로 하는 막두께 측정장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 피검사체는 도입스테이지에 있어서 밀폐캐리어박스내에 배치된 캐리어내에 수납되는 것을 특징으로 하는 막두께 측정장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 도입스테이지에는 밀폐캐리어박스내의 캐리어를 재치하는 승강대가 조입되고, 승강대는 도입스테이지와 이 도입스테이지 아랫쪽의 반송공간과의 사이를 승강하는 것을 특징으로 하는 막두께 측정장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 반송공간용 덮개부에 따라 형성된 반송공간은 캐리어 반송공간과 피검사체 반송공간으로 구획되고,
    상기 승강대는 캐리어 반송공간으로 하강해서 캐리어를 반송하는 것을 특징으로 하는 막두께 측정장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 캐리어반송공간에는 승강대의 캐리어를 반송하는 제1반송아암과, 이 제1반송아암에 따라 반송되는 캐리어를 피검사체 반송공간으로 보내는 엘리베이터가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 막두께 측정장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 피검사체 반송공간에는 캐리어내의 피검사체를 검사대로 반송하는 제2반송아암이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 막두께 측정장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 측정공간용 덮개부재와 반송공간용 덮개부재가 일체로 형성되고, 측정공간용 덮개부재 및 반송공간용 덮개부재 내부에 설치된 구획벽에 의해 측정공간과 반송공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 막두께 측정장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 측정공간용 덮개부재 및 반송공간용 덮개부재중 어느 하나에 내부의 가스를 배기하는 배기장치를 설치한 것을 특징으로 하는 막두께 측정장치.
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