(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面に形成された薄膜に関連する処理を行う基板処理装置であって、
上流側と下流側との間で基板を移動させる基板移動部と、
前記基板移動部による移動途中で基板の薄膜の厚さを測定する膜厚測定部と、
前記上流側及び前記下流側に配設され、前記膜厚測定部で得られた膜厚データを利用して基板に対して所定の処理を行う処理部であって、基板に対して表面の薄膜に関連する所定の処理を行う前記上流側の処理部と、前記上流側の処理部で処理の行われた基板に対して表面の薄膜に関連する別の処理を行う前記下流側の処理部と、
前記膜厚測定部から出力される今回の膜厚データを、前記上流側の処理部における次回の処理条件の設定に直接利用し、後工程である前記下流側の処理部における処理条件に直接利用する条件変更手段と、
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記上流側に配設される処理部は、基板に対して熱処理を行うことにより基板表面に酸化膜を形成する熱処理部であることを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記下流側に配設される処理部は、前記膜厚測定部から出力される膜厚データに基づき前記基板の薄膜に関連する電気特性を測定する電気特性測定部であることを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の基板処理装置において、
前記電気特性測定部は、基板との間に所定の距離を有して対向配置されているセンサ部と、前記センサ部と基板との距離を相対的に移動させる駆動手段とを備えたことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板やセラミックス基板等の各種基板に対して基板表面に形成された薄膜に関連する所定の処理を行う基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から半導体製造工程においては、例えばシリコンウエハに対して酸化炉内で熱処理を行うことにより表面保護等のための酸化膜を形成する一方、この形成した酸化膜に対する評価が行われている。すなわち、シリコンウエハ表面に形成された酸化膜（ＳｉＯ2膜）にその製造工程で侵入した電荷によって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（Capacitance-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ことにより酸化膜に対する評価が行われる。
【０００３】
なお、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特性からイオンの数量を推定して酸化膜の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】
また、安定した特性を得るためにシリコンウエハ表面の酸化膜の厚さをあらかじめ設定された範囲内の値にする必要があることから、加熱処理されて形成されたシリコンウエハ表面の酸化膜の厚さの測定結果に応じて次回に行う処理条件が変更される。
【０００５】
【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、酸化炉等の熱処理部で加熱処理の行われたシリコンウエハをカセットに収納し直した上で熱処理部や、酸化膜の評価を行う電気特性測定部から独立した工程にある膜厚測定部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し直された上で熱処理部から独立した工程にある電気特性測定部に運び込まれてＣ−Ｖ特性等の電気特性の測定が行われることになる。
【０００６】
すなわち、従来では熱処理部、膜厚測定部及び電気特性測定部がそれぞれ独立した工程にあるため、膜厚測定部で測定した膜厚データを熱処理部や電気特性測定部で直接利用することができないという問題があった。
【０００７】
また、従来では熱処理部で加熱処理の行われたシリコンウエハを膜厚測定部に運び込み、膜厚測定の終了したシリコンウエハを電気特性測定部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。
【０００８】
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セラミックス基板等の他の基板についても生じ得るものである。
【０００９】
従って、本発明は、膜厚測定部で測定した膜厚データを熱処理部等の前工程における処理部や電気特性測定部等の後工程における処理部で直接利用することができ、しかも、工程を簡素化することのできる基板処理装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【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に係る基板処理装置は、基板表面に形成された薄膜に関連する処理を行う基板処理装置であって、上流側と下流側との間で基板を移動させる基板移動部と、前記基板移動部による移動途中で基板の薄膜の厚さを測定する膜厚測定部と、前記上流側及び前記下流側に配設され、前記膜厚測定部で得られた膜厚データを利用して基板に対して所定の処理を行う処理部であって、基板に対して表面の薄膜に関連する所定の処理を行う前記上流側の処理部と、前記上流側の処理部で処理の行われた基板に対して表面の薄膜に関連する別の処理を行う前記下流側の処理部と、前記膜厚測定部から出力される今回の膜厚データを、前記上流側の処理部における次回の処理条件の設定に直接利用し、後工程である前記下流側の処理部における処理条件に直接利用する条件変更手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
上記構成によれば、基板移動部により基板が移動されている途中に基板表面に形成されている薄膜の厚さが膜厚測定部により測定され、基板移動部の上流側及び下流側に配設されている処理部が膜厚測定部で得られた膜厚データを利用して基板に対して所定の処理を行う。前記膜厚測定部から出力される今回の膜厚データが、条件変更手段により、前記上流側の処理部における次回の処理条件の設定に直接利用され、後工程である前記下流側の処理部における処理条件に直接利用される。
【００１２】
また、請求項２に係る基板処理装置は、請求項１に係るものにおいて、請求項１に記載の基板処理装置において、前記上流側に配設される処理部は、基板に対して熱処理を行うことにより基板表面に酸化膜を形成する熱処理部であることを特徴としている。
【００１３】
上記構成によれば、上流側に配設される熱処理部で、基板に対して熱処理を行うことにより基板表面に酸化膜が形成される。
【００１４】
また、請求項３に係る基板処理装置は、請求項１に係るものにおいて、前記下流側に配設される処理部は、前記膜厚測定部から出力される膜厚データに基づき前記基板の薄膜に関連する電気特性を測定する電気特性測定部であることを特徴としている。
【００１５】
上記構成によれば、下流側に電気特性測定部が配設され、膜厚測定部から出力される膜厚データに基づき電気特性測定部が基板の薄膜に関連する電気特性の測定を行う。
【００１６】
また、請求項４に係る基板処理装置は、請求項３に係るものにおいて、前記電気特性測定部は、基板との間に所定の距離を有して対向配置されているセンサ部と、前記センサ部と基板とを相対的に移動させる駆動手段とを備えたことを特徴としている。
【００１７】
上記構成によれば、基板との間に所定の距離を有して対向配置されているセンサ部と基板とを駆動手段が相対的に移動させて、センサ部と基板との距離を変えている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す図である。この図に示す基板処理装置１０は、シリコンウエハＷ表面に薄膜である酸化膜を形成する熱処理部２０と、表面に酸化膜の形成されたシリコンウエハＷの酸化膜に関連する電気特性を測定する電気特性測定部３０と、熱処理部２０と電気特性測定部３０との間でシリコンウエハＷを移動させる基板移動部４０と、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５０と、全体の動作を制御するシステム制御部６０とを備えている。
【００１９】
熱処理部２０は、シリコンウエハＷを所定の条件（例えば、１０００〜１２００℃の温度で２〜３時間）で加熱して表面に酸化膜を形成するもので、石英材料等からなる炉心管２２と、炉心管２２の周囲を取り囲むように配設された加熱部２４と、複数のシリコンウエハＷを上下方向に並べて収納する熱処理用カセット２６と、熱処理用カセット２６を炉心管２２の外部と内部との間で昇降させる昇降手段２８と、加熱部２４を駆動する電圧供給部２９とを備えている。なお、加熱部２４は、中央部の主ヒータ２４１と、主ヒータ２４１の上下に配設された補助ヒータ２４２，２４３とから構成されている。また、昇降手段２８は、上下方向に配設されたボールねじ２８１と、ボールねじ２８１を駆動するステッピングモータ２８２とから構成されている。
【００２０】
なお、炉心管２２の内部には図略の複数の温度センサが配設されており、この温度センサからの検出信号に基づき電圧供給部２９からの加熱部２４への通電量が制御され、炉心管２２の内部温度が所定の設定値になるようにされている。
【００２１】
電気特性測定部３０は、Ｃ−Ｖ特性等のシリコンウエハＷの電気特性を非接触状態で測定するもので、ハウジング３２の内部に電気特性測定器３４を配設して構成されている。
【００２２】
電気特性測定器３４は、図１の右側から見た内部構成図である図２に示すように構成されたものである。すなわち、電気特性測定器３４は、図２に示すように、測定室（筐体）３４１と、光量測定器３４２と、インピーダンスメータ３４３と、位置制御装置３４４と、真空源３４５と、測定器全体の動作を制御する測定制御部３４６とを備えている。
【００２３】
測定室３４１は、その内部に、シリコンウエハＷを真空源３４５から供給された負圧により吸着する基板載置台３４７と、基板載置台３４７を回転可能に支持する支持台３４８と、基板載置台３４７を中心軸の回りに回転させる載置台回転装置３４９と、支持台３４８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３５０と、基板載置台３４７に真空源３４５の負圧を供給する配管３５１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３５２と、センサヘッド３５２を固定する支持筒３５３と、支持筒３５３を上下方向に移動させてセンサヘッド３５２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３５４とを備えている。
【００２４】
また、測定室３４１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３４１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３４１の内部から外部へ搬出するための窓部３５５を備え、測定室３４１内部の窓部３５５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３５６を備えている。なお、窓部３５５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３４１内部への搬入時、及び、シリコンウエハＷの測定室３４１外部への搬出時には窓部３５５が開けられ、電気特性測定中は窓部３５５が閉じられた状態となるようになっている。
【００２５】
基板載置台３４７は、支持台３４８に対して回転可能に支持された回転支持部３４７ａと、回転支持部３４７ａに一体に形成され、配管３５１を介して真空源３４５に接続される基台３４７ｂと、基台３４７ｂ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３４７ｃとから構成されている。なお、基台３４７ｂは金属材料で構成され、試料台３４７ｃはシリコンウエハＷと同一の半導体材料で構成される。
【００２６】
載置台回転装置３４９は、支持台３４８の下部３４８ａに取り付けられた駆動モータ３４９ａと、この駆動モータ３４９ａの回転を基板載置台３４７の回転支持部３４７ａに伝達する伝達機構３４９ｂとから構成され、駆動モータ３４９ａが回転することにより基板載置台３４７がその中心軸の回りに回転可能となっている。
【００２７】
支持台駆動装置３５０は、測定室３４１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３５０ａと、ボールねじ３５０ａを回転駆動する駆動モータ３５０ｂとから構成されると共に、支持台３４８がボールねじ３５０ａに連結されており、ボールねじ３５０ａが回転することにより、支持台３４８が基板載置台３４７と共にシリコンウエハＷの搬入出位置である窓部３５５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３５２の下方の位置との間を移動可能となっている。
【００２８】
配管３５１は、支持台３４８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３５１には、外部と連通して基板載置台３４７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３５１ａが配設されている。
【００２９】
センサヘッド３５２は、レーザ光導入用の直角プリズム３５２ａと、この直角プリズム３５２ａ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３５２ｂと斜面３５２ｃとを有するセンサ本体３５２ｄとから構成されている。このセンサ本体３５２ｄは、図示を省略しているが、その底面３５２ｂの中央部に配設されたリング状の電気特性測定用電極と、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とを備えている。
【００３０】
支持筒３５３は、その下部にセンサヘッド３５２を支持すると共に、その周面にレーザ発信器３５３ａと、受光センサ３５３ｂとを備えている。この構成において、レーザ発信器３５３ａから発射されたレーザ光は直角プリズム３５２ａを通ってセンサ本体３５２ｄに導入され、センサ本体３５２ｄの底面３５２ｂで反射された後に受光センサ３５３ｂで受光されるようになっている。この受光センサ３５３ｂで受光されたレーザ光は、光量測定器３４２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３５２ｄ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。
【００３１】
センサ位置調節手段３５４は、センサヘッド３５２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３５４ａの上部に配設されたステッピングモータ３５４ｂと、フランジ３５４ａと支持筒３５３との間に配設された３個の圧電アクチュエータ３５４ｃ，３５４ｄ，３５４ｅとから構成され、位置制御装置３４４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３５２は、センサ本体３５２ｄの底面３５２ｂで反射されたレーザ光の光量を光量測定器３４２により測定しつつステッピングモータ３５４ｂ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。
【００３２】
また、センサヘッド３５２は、ステッピングモータ３５４ｂ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３４２により測定しつつ圧電アクチュエータ３５４ｃ，３５４ｄ，３５４ｅが駆動されてギャップ寸法が微調整される。そして、センサ本体３５２ｄ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３４７側）との間の各静電容量がインピーダンスメータ３４３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３５４ｃ，３５４ｄ，３５４ｅが駆動されてセンサ本体３５２ｄの底面３５２ｂ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。
【００３３】
ノッチセンサ３５６は、例えば、図３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３５６ａと、シリコンウエハＷの他方面側で投光部３５６ａからの光束を受光する受光部３５６ｂ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３５６ｂ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３５６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３５６ｃを備えている。
【００３４】
基板移動部４０は、中央に位置する基板搬送部４２と、熱処理部２０と基板搬送部４２との間に位置する上流側移載ロボット４４と、基板搬送部４２と電気特性測定部３０の電気特性測定器３４との間に位置する下流側移載ロボット４６とを備えている。
【００３５】
基板搬送部４２は、ハウジング３２の内部と外部とに跨って配設されており、上流側移載ロボット４４と下流側移載ロボット４６との間に水平方向に配設されたボールねじからなるガイド部材４２１と、このガイド部材４２１上に沿って上流側移載ロボット４４と下流側移載ロボット４６との間を往復移送されるカセット台４２２と、ガイド部材４２１を駆動するステッピングモータ４２３とから構成されている。
【００３６】
カセット台４２２は、上部にシリコンウエハＷを収納するカセット４２４が取り付けられている。このカセット４２４は、カセット台４２２の内部に配設されたステッピングモータ４２５によりカセット台４２２上で回転可能となっており、ハウジング３２の内部では開口部４２４ａ側が下流側移載ロボット４６側に向くようになっている。
【００３７】
上流側移載ロボット４４は、先端にシリコンウエハＷの外周面を把持するハンド４４１を有するアーム４４２と、アーム４４２を直線運動させ、ハンド４４１を駆動するモータやギア等からなる第１の駆動部４４３と、アーム４４２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４４４とを備えている。
【００３８】
この上流側移載ロボット４４は、熱処理部２０で処理されて表面に酸化膜の形成されたシリコンウエハＷをハンド４４１で把持して熱処理用カセット２６から取り出し、基板搬送部４２のカセット４２４内に移載する一方、電気特性測定器３４での電気特性の測定が終了したカセット４２４内のシリコンウエハＷをハンド４４１で把持して取り出し、後工程の図略のカセット等に移載するものである。
【００３９】
下流側移載ロボット４６は、電気特性測定部３０のハウジング３２内に配設されており、先端にシリコンウエハＷの外周面を把持するハンド４６１を有するアーム４６２と、アーム４６２を直線運動させると共に、ハンド４６１を駆動するモータやギア等からなる第１の駆動部４６３と、アーム４６２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４６４とを備えている。
【００４０】
この下流側移載ロボット４６は、ハンド４６１でカセット４２４内のシリコンウエハＷを把持して取り出すと共に、そのシリコンウエハＷを電気特性測定部３０の搬入出位置である測定室３４１の窓部３５５を介して測定室３４１内部の基板載置台３４７上に移載する一方、電気特性の測定が終了した搬入出位置にある基板載置台３４７上のシリコンウエハＷをハンド４６１で把持し、窓部３５５を介して測定室３４１外部に取り出すと共に、カセット４２４内に移載する。なお、この下流側移載ロボット４６は、電気特性測定器３４の測定制御部３４６により電気特性測定器３４の動作と同期をとって制御されるようになっている。
【００４１】
膜厚測定器５０は、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になるものであり、シリコンウエハＷの近傍位置においてシリコンウエハＷ表面の酸化膜の厚さを測定する測定端子部となる膜厚センサ５２を備えている。この膜厚センサ５２は、熱処理用カセット２６から基板搬送部４２のカセット台４２２上のカセット４２４に至るシリコンウエハＷの移動経路（すなわち、上流側移載ロボット４４のハンド４４１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５２１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５２２を介して受光する受光部５２３とを備えている。
【００４２】
システム制御部６０は、所定の演算処理を行うＣＰＵ６０１、所定のプログラムが記憶されているＲＯＭ６０２及び処理データを一時的に記憶するＲＡＭ６０３を備えており、所定のプログラムに従って基板処理装置１０全体の動作を制御する。また、ＣＰＵ６０１は、熱処理部２０の熱処理条件を膜厚測定器５０から出力される膜厚データに応じて設定変更する条件変更手段６０１ａの機能を有している。
【００４３】
なお、電気特性測定器３４の測定制御部３４６は、所定の演算処理を行うＣＰＵ３４６ａ、所定のプログラムが記憶されているＲＯＭ３４６ｂ及び処理データを一時的に記憶するＲＡＭ３４６ｃを備えており、ＣＰＵ３４６ａは、シリコンウエハＷ表面の酸化膜とセンサヘッド３５２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ギャップ変更手段３４６ｄ、及び、酸化膜の評価を行う評価算出手段３４６ｅの機能を有している。
【００４４】
次に、上記のように構成された基板処理装置１０の全体の動作について説明する。
まず、上下方向に沿って複数のシリコンウエハＷの収納された熱処理用カセット２６が昇降手段２８により上昇されて炉心管２２の内部に収納される一方、加熱部２４に通電されて炉心管２２の内部が所定の温度に上昇される。そして、所定の時間だけ加熱処理が行われ、シリコンウエハＷ表面に酸化膜が形成される。その後、加熱部２４への通電が遮断され、熱処理用カセット２６が昇降手段２８により降下されて炉心管２２の外部に排出される。なお、加熱処理時には、酸化を促進したり、酸化状態を制御するための反応ガスが炉心管２２の内部に必要に応じて供給される。
【００４５】
次いで、熱処理用カセット２６内のシリコンウエハＷが上流側移載ロボット４４のハンド４４１で把持されて順に取り出され、熱処理部２０側に移動してきている基板搬送部４２のカセット台４２２上に取り付けられているカセット４２４内に順に移載される。このとき、膜厚測定器５０は、各シリコンウエハＷがハンド４４１で把持された状態で膜厚センサ５２の下方を通過する度に、レーザ発信器５２１からレーザ光を発射し、その反射光を受光部５２３で受光することにより各シリコンウエハＷ表面の酸化膜の複数箇所の厚さを測定する。この測定した各シリコンウエハＷの膜厚値は平均値が算出され、膜厚データとしてシステム制御部６０のＲＡＭ６０３に個別に記憶される。なお、膜厚の測定時に上流側移載ロボット４４のハンド４４１及びアーム４４２の移動を一時的に停止させるようにしてもよい。
【００４６】
なお、シリコンウエハＷの次回の熱処理にそなえ、ＲＡＭ６０３に記憶されている今回の膜厚データに基づいて熱処理部２０の熱処理条件が条件変更手段６０１ａにより設定変更されることになる。すなわち、酸化膜の膜厚は、加熱温度を高くするか加熱時間を長くすることによって厚くなり、加熱温度を低くするか加熱時間を短くすることによって薄くなるので、今回測定した膜厚データに基づいて加熱温度及び加熱時間の一方、又は、その両方の設定値が変更されることになる。炉心管２２の内部に反応ガスを供給する場合は、この反応ガスの供給量等により膜厚を制御することが可能であるので、この反応ガスの供給量等の設定値を変更するようにしてもよい。この結果、シリコンウエハＷ表面に形成される酸化膜の厚さのばらつきを可及的に抑制することができる。
【００４７】
次いで、シリコンウエハＷの移載終了と同時にカセット４２４が回転してその開口部４２４ａが電気特性測定器３４側に向くと共に、シリコンウエハＷがカセット台４２２の移動によって電気特性測定器３４側に搬送される。そして、カセット４２４内のシリコンウエハＷは、その１枚が下流側移載ロボット４６のハンド４６１で把持されて取り出される一方、窓部３５５を介して電気特性測定器３４の測定室３４１の内部に搬入され、窓部３５５側に移動してきている基板載置台３４７上に移載される。
【００４８】
このとき、同時に真空源３４５から負圧が供給されてシリコンウエハＷは基板載置台３４７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３４７は、載置台回転装置３４９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３）がノッチセンサ３５６の位置にきたときに停止され、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。そして、この基準位置の設定されたシリコンウエハＷは、支持台３４８が支持台駆動装置３５０によって直線方向に移動されることにより測定位置であるセンサヘッド３５２の下方の位置に移動される。
【００４９】
次いで、センサヘッド３５２がセンサ位置調節手段３５４によって下方のシリコンウエハ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３５２ｂ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。
【００５０】
なお、シリコンウエハＷ表面の酸化膜の厚さが熱処理部２０の熱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５０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、測定制御部３４６の変更手段３４６ｄにより自動的に静電容量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）に設定変更され、この設定変更された値になるように上記ギャップ寸法が調整される。
【００５１】
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３５２ｄ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３４３で測定される。このインピーダンスメータ３４３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３４９と支持台駆動装置３５０とによりシリコンウエハＷのセンサヘッド３５２との対向位置を移動させ、ノッチセンサ３５６により設定された基準位置と対応づけたシリコンウエハＷの複数箇所について測定される。
【００５２】
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、Ｎａイオン数ＮFBを算出するのに必要なフラット・バンド電圧ＶFBが算出される。なお、このフラット・バンド電圧ＶFBの算出時には、システム制御部６０のＲＡＭ６０３に記憶されている膜厚データが読み出される。また、このフラット・バンド電圧ＶFBは、測定制御部３４６内のＲＡＭ３４６ｃに記憶される。
【００５３】
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３５３ａから発射されたレーザ光のセンサ本体３５２ｄの底面３５２ｂ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。
【００５４】
また、上流側移載ロボット４４のハンド４４１で把持したシリコンウエハＷについてシリコンウエハＷのノッチＮＴ（図３）と対応づける等して酸化膜の厚さの測定箇所が記憶されるようになっていると、その酸化膜の厚さを測定した箇所のＣ−Ｖ特性を測定することができ、より高い精度で酸化膜評価を行うことが可能となる。
【００５５】
次いで、支持台３４８が支持台駆動装置３５０により移動されることにより基板載置台３４７が測定位置から窓部３５５の位置に移動される。このとき、配管３５１の電磁バルブ３５１ａが開けられて基板載置台３４７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３５５のシャッタが開いて下流側移載ロボット４６のハンド４６１が窓部３５５を介して内部に挿入され、シリコンウエハＷはハンド４６１により把持されて測定室３４１の外部に搬出される。この搬出されたシリコンウエハＷは、ハンド４６１によりカセット４２４内に戻される。
【００５６】
そして、上記の動作が繰り返し行われ、すべてのシリコンウエハＷのＣ−Ｖ特性の測定が終了してすべてのシリコンウエハＷがカセット４２４内に戻されると、カセット台４２２が上流側移載ロボット４４側に移動すると共に、カセット４２４が回転して開口部４２４ａが所定の方向に向けられる。そして、カセット４２４内の各シリコンウエハＷが上流側移載ロボット４４のハンド４４１により順に取り出され、後工程のカセット等に移載される。
【００５７】
図４は、本発明の別の実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す図である。この基板処理装置８０は、シリコンウエハＷ表面に薄膜である酸化膜を形成する熱処理部２０と、表面に酸化膜の形成されたシリコンウエハＷの酸化膜に関連する電気特性を測定する電気特性測定部３０´と、熱処理部２０で処理されたシリコンウエハＷを電気特性測定部３０´側に移動させる基板移動部４０´と、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５０と、全体の動作を制御するシステム制御部６０とを備えている。
【００５８】
すなわち、基板処理装置８０は、図１に示す基板処理装置１０に比べ、電気特性測定部３０´が電気特性測定器３４とその近傍に配設されたカセット８２とで構成されている点、及び、基板移動部４０´が上流側移載ロボット４４（以下、図４では単に移載ロボット４４と呼ぶ。）のみで構成されている点でのみ相違しており、その他の点は図１に示す基板処理装置１０と全く同一の構成になるものである。そのため、同一の構成要素には同一の参照符号を用い、その詳細な説明を省略する。
【００５９】
上記のように構成された基板処理装置８０は、熱処理部２０で加熱処理の行われた各シリコンウエハＷが移載ロボット４４のハンド４４１で把持されて熱処理部２０の熱処理用カセット２６から一旦、電気特性測定部３０´のカセット８２に移載される。
【００６０】
そして、カセット８２内の各シリコンウエハＷは、移載ロボット４４のハンド４４１で把持されて電気特性測定器３４の窓部３５５から測定室３４１内の基板載置台３４７上に移載され、Ｃ−Ｖ特性の測定が行われた後に移載ロボット４４のハンド４４１で把持されてカセット８２内に戻される。
【００６１】
なお、シリコンウエハＷ表面の酸化膜の厚さは、シリコンウエハＷが熱処理用カセット２６からカセット８２に移載される途中、又はカセット８２から基板載置台３４７に移載される途中で膜厚測定器５０により測定され、図１に示す基板処理装置１０と同様に、熱処理部２０の処理条件の設定変更や、Ｃ−Ｖ特性測定後のフラット・バンド電圧ＶFBの算出等に利用される。
【００６２】
そして、Ｃ−Ｖ特性の測定が行われてすべてのシリコンウエハＷがカセット８２内に戻されと、シリコンウエハＷは順に移載ロボット４４のハンド４４１で把持されて後工程のカセット等に移載される。
【００６３】
本発明の基板処理装置１０，８０は、以上説明したように、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５０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前工程である熱処理部２０の処理条件の設定変更等に直接利用することができると共に、後工程である電気特性測定部３０，３０´のセンサヘッド３５２の位置調節、Ｎａイオン数ＮFBの算出等に直接利用することができるようになる。
【００６４】
また、従来のように、熱処理部で処理されたシリコンウエハＷを独立した工程にある膜厚測定部に運び込み、膜厚測定の終了したシリコンウエハＷを独立した工程にある電気特性測定部に運び込む必要がないことから、熱処理部２０から電気特性測定部３０，３０´に至る工程を簡素化することができ、しかも、シリコンウエハＷの熱処理部２０から電気特性測定部３０，３０´側への移動途中で酸化膜の厚さを測定することができる結果、膜厚測定に要する時間と電気特性の測定に要する時間のトータル時間を短縮することができ、ロスタイムを可及的に削減することができるようになる。
【００６５】
なお、図１及び図４に示す実施形態では、熱処理部２０で、シリコンウエハＷに対して加熱処理を行うことによりその表面に薄膜である酸化膜を形成するようにしているが、加熱処理を行う対象はシリコンウエハＷに限るものではなく、表面に酸化膜等の薄膜を形成する必要のあるものであればセラミックス基板等の他の基板であってもよい。
【００６６】
また、図１及び図４に示す実施形態では、電気特性測定部３０，３０´で、シリコンウエハＷの酸化膜に関連する電気特性としてＣ−Ｖ特性を測定するようにしているが、Ｃ−ｔ特性等の他の電気特性を測定することも可能である。また、電気特性測定装置３０，３０´は、電気特性測定器３４のみで構成するようにしてもよい。また、電気特性を測定する対象はシリコンウエハＷだけに限るものではなく、表面に酸化膜等の薄膜の形成された基板であればセラミックス基板等の他の基板であってもよい。
【００６７】
また、図１及び図４に示す実施形態では、基板処理装置１０，８０の全体の制御をシステム制御部６０で行い、基板処理装置１０，８０の電気特性測定器３４の制御を測定制御部３４６で行うようにしているが、電気特性測定器３４の制御も含めてシステム制御部６０で制御するようにすることも可能である。
【００６８】
また、図１及び図４に示す実施形態では、上流側である膜厚測定部５０の前工程に熱処理部２０が設けられているが、この前工程に設けるものは熱処理部２０に限るものではなく、シリコンウエハＷ等の種々の基板に対して表面の薄膜に関連する所定の処理を行う処理部であればいかなるものであってもよく、さらには、処理部でなくても表面の薄膜に関連する所定の処理の行われた基板を収納するカセットであってもよい。また、下流側である膜厚測定部５０の後工程に電気特性測定部３０，３０´が設けられているが、この後工程に設けるものは電気特性測定部３０，３０´に限るものではなく、上流側の処理部で処理の行われた基板に対して表面の薄膜に関連する別の処理を行う処理部であればいかなるものであってもよく、さらには、処理部でなくても下流側の処理部にシリコンウエハＷ等の種々の基板を搬送するためのカセットであってもよい。
【００６９】
また、図１及び図４に示す実施形態では、膜厚測定器５０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、例えば、光干渉式のものを採用するようにしてもよい。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ことから基板処理装置に一体的に組み込むことは困難であり、従来では基板処理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、基板処理装置との一体化が可能となったのである。
【００７０】
また、図１に示す実施形態では、膜厚センサ５２は、上流側移載ロボット４４による熱処理用カセット２６からカセット４２４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いるが、カセット４２４から基板載置台３４７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することも可能である。また、基板搬送部４２がシリコンウエハＷを１枚づつ搬送するようにした場合等では、この基板搬送部４２におけるシリコンウエハＷの移動経路に対応する位置に配設することも可能である。また、基板搬送部４２でシリコンウエハＷを１枚づつ搬送する場合には、基板搬送部４２を搬送ベルトや搬送ローラ等で構成することができる。
【００７１】
また、図１に示す実施形態では、基板搬送部４２のカセット４２４は、カセット台４２２が上流側移載ロボット側に移動しているときには開口部４２４ａが上流側移載ロボット側に向き、カセット台４２２が下流側移載ロボット４６側に移動しているときには開口部４２４ａが下流側移載ロボット４６側に向くようにカセット台４２２上で回転可能となっているが、ガイド部材４２１の両端部を例えば図１の紙面手前側位置において上流側移載ロボット４４と下流側移載ロボット４６とに対向する位置にまで延設しておけばカセット台４２２上で回転不能となっていてもよい。
【００７２】
【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、基板移動部により基板が移動されている途中に基板表面に形成されている薄膜の厚さが測定され、基板移動部の上流側及び下流側に配設されている処理部が膜厚測定部で得られた膜厚データを利用して基板に対して所定の処理を行っているので、膜厚データを処理部において直接利用することができ、かつ膜厚測定処理から基板処理までの工程を簡素化することができる。また、条件変更手段が膜厚測定部から出力される膜厚データに応じて処理条件の変更を行うので、膜厚データを処理部において直接利用することができる。
【００７３】
また、請求項２に係る発明によれば、前記上流側に配設される処理部を、基板に対して熱処理を行うことにより基板表面に酸化膜を形成する熱処理部としたので、基板に対して表面に酸化膜を形成する処理を施すことができる。
【００７４】
また、請求項３に係る発明によれば、下流側に配設された電気特性測定部が、膜厚測定部から出力される膜厚データに基づき基板の薄膜に関連する電気特性の測定を行うので、膜厚データを電気特性測定部において直接利用することができる。
【００７５】
また、請求項４に係る発明によれば、基板との間に所定の距離を有して対向配置されているセンサ部と基板とを駆動手段が相対的に移動させているので、基板の薄膜に関連する電気特性が非接触で測定でき、かつセンサ部と基板とを適切な距離で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す図である。
【図２】  図１に示す基板処理装置における電気特性測定部の電気特性測定器の構成を説明するための図である。
【図３】  図２に示す電気特性測定器に適用されるノッチセンサの構成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処理装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１０，８０  基板処理装置
２０  熱処理部
３０，３０´  電気特性測定部
４０  基板移動部
４２  基板搬送部
４４  上流側移載ロボット
４６  下流側移載ロボット
５０  膜厚測定器（膜厚測定部）
５２  膜厚センサ
６０  システム制御部
３５２  センサヘッド（センサ部）
３４６ｄ  ギャップ変更手段
３４６ｅ  評価算出手段
６０１ａ  条件変更手段
Ｗ  シリコンウエハ
【図１】
0003905174.tif 000002
【図２】
0003905174.tif 000003
【図３】
0003905174.tif 000004
【図４】
0003905174.tif 000005