(57)【要約】【課題】ウェーハが正しく静電チャックに載置されたことを正確に検出することができる画像生成装置を提供する。【解決手段】画像生成装置は、ウェーハを吸着することができるウェーハチャック面を有する静電チャック１３と、ウェーハを上昇および下降させるリフトピン１６Ａを有するリフト機構１６と、ウェーハチャック面を向いて配置された複数の変位センサ２２と、ウェーハをリフトピン１６Ａへ運ぶための搬送ロボット２０と、リフト機構１６および搬送ロボット２０を制御し、かつ変位センサ２２から測定値を受け取る制御コンピュータ２３を備える。制御コンピュータ２３は、その内部に位置しきい値を記憶しており、測定値と位置しきい値との比較結果に基づいて、ウェーハが静電チャック１３上に正しく載置されていないことを示すアラーム信号を生成する。【選択図】図１
2018195708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハを荷電粒子線で走査しながら、ウェーハから放出された二次電子を検出することでウェーハの画像を生成する電子光学鏡筒と、
ウェーハを吸着することができるウェーハチャック面を有する静電チャックと、
ウェーハを上昇および下降させるリフトピンを有するリフト機構と、
前記ウェーハチャック面を向いて配置された複数の変位センサと、
ウェーハを前記リフトピンへ運ぶための搬送ロボットと、
前記リフト機構および前記搬送ロボットを制御し、かつ前記複数の変位センサから複数の測定値を受け取る制御コンピュータを備え、
前記制御コンピュータは、その内部に位置しきい値を記憶しており、前記複数の測定値と前記位置しきい値との比較結果に基づいて、ウェーハが前記静電チャック上に正しく載置されていないことを示すアラーム信号を生成することを特徴とする画像生成装置。
【請求項２】
前記制御コンピュータは、前記複数の測定値のうちの最大値と最小値との差を算出し、前記差が前記位置しきい値よりも大きい場合に前記アラーム信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。
【請求項３】
前記制御コンピュータは、ウェーハ吸着解除後に前記複数の変位センサから出力された複数の測定値と、ウェーハ吸着前に前記複数の変位センサから出力された複数の測定値との比較結果に基づいて、ウェーハ吸着が解除されたことを検出することを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。
【請求項４】
前記制御コンピュータは、その内部に所定の係数を記憶しており、ウェーハ吸着前に前記複数の変位センサから出力された複数の測定値のうちの１つと前記係数との積を算出し、ウェーハ吸着解除後に前記複数の変位センサから出力された複数の測定値のうちの１つが前記積よりも大きいことを検出することにより、ウェーハ吸着が解除されたことを検出することを特徴とする請求項２に記載の画像生成装置。
【請求項５】
前記制御コンピュータは、その内部に所定の係数を記憶しており、ウェーハ吸着前に前記複数の変位センサから出力された複数の測定値のうちの１つと前記係数との積を算出し、ウェーハ吸着解除後に前記複数の変位センサから出力された複数の測定値のうちの１つが前記積よりも大きいことを検出した後に、前記リフト機構に指令を発して前記リフトピンを上昇させることを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。
【請求項６】
前記制御コンピュータは、前記複数の変位センサから出力された複数の測定値の変化から前記搬送ロボットのハンドの位置を特定し、前記特定された前記ハンドの位置に基づいて、前記搬送ロボット上にウェーハが正しく載置されていることを検出することを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。
【請求項７】
前記制御コンピュータは、前記複数の変位センサから出力された複数の測定値に基づいて、前記リフトピン上にウェーハが正しく載置されていることを検出することを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。
【請求項８】
前記制御コンピュータは、前記複数の変位センサから出力された複数の測定値に基づいて、前記リフトピンがその上昇端位置まで上昇したこと、および前記リフトピンがその下降端位置まで下降したことを検出することを特徴とする請求項１に記載の画像生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハの画像を生成するための画像生成装置に関し、特にサブミクロン領域の微細パターンの検査をなすパターン検査装置に使用される走査型電子顕微鏡に適用することができる画像生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの微細化が進み、走査型電子顕微鏡は半導体検査に常用されるようになった。しかし近年パターンサイズはますます微細化され、それと共に、パターン検査装置に対する検査精度の要求も年々厳しくなって来ている。パターン検査装置では電子光学鏡筒より一次電子線をウェーハへ照射し、得られた二次電子信号を画像化している。その画像と基準画像データやＣＡＤデータとの寸法比較、形状比較等でパターンが正しく形成されたことを評価している。
【０００３】
ナノメータオーダーで微細に形成されたパターンを検査するために、走査型電子顕微鏡は、ウェーハおよび電子光学鏡筒下部に設けられた電極に高電圧を印加することで、高分解能な画像を得るように構成されている。通常、ウェーハと上記電極との隙間は１ｍｍ程度と狭く設計されている。
【０００４】
ＸＹステージには、ウェーハを保持するための静電チャックが取り付けられている。静電チャック周辺にはウェーハの外径よりやや大きい径でウェーハガイドが配置されている。ウェーハがこのガイドに乗り上げた場合、ウェーハと上記電極との隙間が狭くなり、電圧印加時に放電を起こすことがある。また電極とウェーハが接触しウェーハにダメージを与えることも懸念される。このような背景から、ウェーハの静電チャックへの搭載状態を確認するための種々の技術が提案されている。またパターン検査後に静電チャックの電圧を解除した後にも吸着力が残ることがある。このため残留吸着力を測定する技術も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−３８４４号公報
【特許文献２】特開２０１３−６２３３１号公報
【特許文献３】特開２００４−１１９７９２号公報
【特許文献４】特開２０１４−１８２９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１は、ステージ上にセンサを搭載しウェーハのエッジを検出する技術を開示する。しかしながら、センサがウェーハ面よりも高く、センサとウェーハ上方の構造物との干渉が問題となる。特許文献２に開示されている技術は、静電チャックに切り欠きを必要とするため、ウェーハの保持機構に制限が設けられることになる。特許文献３では静電チャックの残留吸着力緩和方法が提案されている。特許文献４では電子顕微鏡のフォーカス値の変化から静電チャックからの離脱を判定する方法が提案されている。
【０００７】
本発明は、ウェーハが正しく静電チャックに載置されたこと、および静電チャックによるウェーハ吸着が解除されたことを正確に検出することができる画像生成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、ウェーハを荷電粒子線で走査しながら、ウェーハから放出された二次電子を検出することでウェーハの画像を生成する電子光学鏡筒と、ウェーハを吸着することができるウェーハチャック面を有する静電チャックと、ウェーハを上昇および下降させるリフトピンを有するリフト機構と、前記ウェーハチャック面を向いて配置された複数の変位センサと、ウェーハを前記リフトピンへ運ぶための搬送ロボットと、前記リフト機構および前記搬送ロボットを制御し、かつ前記複数の変位センサから複数の測定値を受け取る制御コンピュータを備え、前記制御コンピュータは、その内部に位置しきい値を記憶しており、前記複数の測定値と前記位置しきい値との比較結果に基づいて、ウェーハが前記静電チャック上に正しく載置されていないことを示すアラーム信号を生成することを特徴とする。
【０００９】
前記制御コンピュータは、前記複数の測定値のうちの最大値と最小値との差を算出し、前記差が前記位置しきい値よりも大きい場合に前記アラーム信号を生成することを特徴とする。
前記制御コンピュータは、ウェーハ吸着解除後に前記複数の変位センサから出力された複数の測定値と、ウェーハ吸着前に前記複数の変位センサから出力された複数の測定値との比較結果に基づいて、ウェーハ吸着が解除されたことを検出することを特徴とする。
【００１０】
前記制御コンピュータは、その内部に所定の係数を記憶しており、ウェーハ吸着前に前記複数の変位センサから出力された複数の測定値のうちの１つと前記係数との積を算出し、ウェーハ吸着解除後に前記複数の変位センサから出力された複数の測定値のうちの１つが前記積よりも大きいことを検出することにより、ウェーハ吸着が解除されたことを検出することを特徴とする。
前記制御コンピュータは、その内部に所定の係数を記憶しており、ウェーハ吸着前に前記複数の変位センサから出力された複数の測定値のうちの１つと前記係数との積を算出し、ウェーハ吸着解除後に前記複数の変位センサから出力された複数の測定値のうちの１つが前記積よりも大きいことを検出した後に、前記リフト機構に指令を発して前記リフトピンを上昇させることを特徴とする。
【００１１】
前記制御コンピュータは、前記複数の変位センサから出力された複数の測定値の変化から前記搬送ロボットのハンドの位置を特定し、前記特定された前記ハンドの位置に基づいて、前記搬送ロボット上にウェーハが正しく載置されていることを検出することを特徴とする。
前記制御コンピュータは、前記複数の変位センサから出力された複数の測定値に基づいて、前記リフトピン上にウェーハが正しく載置されていることを検出することを特徴とする。
前記制御コンピュータは、前記複数の変位センサから出力された複数の測定値に基づいて、前記リフトピンがその上昇端位置まで上昇したこと、および前記リフトピンがその下降端位置まで下降したことを検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、制御コンピュータは、変位センサから受け取った測定値に基づいて、ウェーハが静電チャック上の正規の位置へ搭載されたことを正確に検出することができ、さらにはウェーハ吸着が解除されたことを正確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】画像生成装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】静電チャック、ウェーハガイド、リフト機構、変位センサの側面図である。
【図３】静電チャック、ウェーハガイド、リフト機構、変位センサの位置関係を示す上面図である。
【図４】リフトピンが上昇端位置にあるときの側面図である。
【図５】ウェーハ検出シーケンスを示すフローチャートである。
【図６】ウェーハ搬送シーケンスを示すフローチャートである。
【図７】リフトピン上昇シーケンスを示すフローチャートである。
【図８】リフトピン下降シーケンスを示すフローチャートである。
【図９】ウェーハチャッキングシーケンスを示すフローチャートである。
【図１０】吸着解除シーケンスを示すフローチャートである。
【図１１】ウェーハ搬送シーケンスを示すフローチャートである。
【図１２】ウェーハ搬送シーケンスを示すフローチャートである。
【図１３】制御コンピュータの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、画像生成装置の一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、画像生成装置は、電子光学鏡筒１およびウェーハチャンバー２を備えている。電子光学鏡筒１は、一次電子からなる荷電粒子線を発する電子銃３と、電子銃３から放出された荷電粒子線を集束する集束レンズ４と、荷電粒子線をＸ方向，Ｙ方向に偏向する偏向器７と、荷電粒子線を試料であるウェーハ６上にフォーカスさせる対物レンズ５と、ウェーハ６から放出された二次電子を検出する二次電子検出器９と、二次電子検出器９の出力信号を画像に変換する画像化装置１９を有する。
【００１５】
電子銃３、集束レンズ４、二次電子検出器９、偏向器７、対物レンズ５は、この順に配列している。電子光学鏡筒１の下部は、ウェーハチャンバー２に連結されている。電子光学鏡筒１の下面には電極１０が固定されている。ウェーハの高分解能の画像を生成するために、画像生成時には電極１０とウェーハ６に電圧が印加される。ウェーハチャンバー２は対物レンズ５の下方に配置されている。ウェーハチャンバー２内には、Ｘ方向，Ｙ方向に可動のＸＹステージ８が配置されている。ウェーハ６は、搬送ロボット２０によってウェーハチャンバー２に搬出入されるようになっている。ＸＹステージ８には、静電チャック１３、リフト機構１６、およびウェーハガイド１５が固定されている。
【００１６】
電子銃３から放出された荷電粒子線は集束レンズ４で集束された後に、偏向器７で偏向されつつ対物レンズ５により集束されてウェーハ６の表面に照射される。ウェーハ６に荷電粒子の一次電子が照射されると、ウェーハ６からは二次電子が放出される。二次電子は二次電子検出器９により検出される。二次電子検出器９は画像化装置１９に接続されている。画像化装置１９は二次電子検出器９の出力信号を画像に変換するように構成される。画像化装置１９を含む電子光学鏡筒１の動作は、制御コンピュータ２３によって制御される。
【００１７】
ＸＹステージ８、静電チャック１３、およびリフト機構１６は制御コンピュータ２３に接続されており、ＸＹステージ８、静電チャック１３、およびリフト機構１６の動作は制御コンピュータ２３によって制御される。搬送ロボット２０も同様に制御コンピュータ２３に接続されており、搬送ロボット２０の動作は制御コンピュータ２３によって制御される。
【００１８】
ウェーハチャンバー２は、メインチャンバー２Ａおよびサブチャンバー２Ｂを備えている。電子光学鏡筒１の下部はメインチャンバー２Ａの上壁に固定されている。メインチャンバー２Ａ内には、ウェーハ６を吸着するための静電チャック１３、ウェーハ６の受け渡しのためのウェーハ６の昇降動作を行うリフト機構１６、ウェーハ６を静電チャック１３に案内するウェーハガイド１５、およびＸＹステージ８が収納されている。静電チャック１３、リフト機構１６、およびウェーハガイド１５はＸＹステージ８に固定されており、ＸＹステージ８によってＸ方向およびＹ方向に一体に移動することが可能である。
【００１９】
メインチャンバー２Ａの上壁には、複数の変位センサ２２（図１では１つの変位センサ２２のみを示す）が取り付けられている。各変位センサ２２は、静電チャック１３上に置かれたウェーハ表面の高さの測定値が０ｍｍとなるように調整されている。変位センサ２２は、例えば、レーザ変位センサなどの非接触型変位センサである。変位センサ２２から出力された測定値（測定信号）は制御コンピュータ２３に送られる。
【００２０】
サブチャンバー２Ｂには、ウェーハ６をメインチャンバー２Ａへ搬送するための搬送ロボット２０が収納されている。搬送ロボット２０は、ウェーハ６を運ぶためのハンド２５を備えている。メインチャンバー２Ａには第１真空ポンプ２８が接続されており、サブチャンバー２Ｂには第２真空ポンプ２９が接続されている。第１真空ポンプ２８が作動すると、メインチャンバー２Ａ内には真空が形成される。同様に、第２真空ポンプ２９が作動すると、サブチャンバー２Ｂ内には真空が形成される。
【００２１】
メインチャンバー２Ａとサブチャンバー２Ｂとの間には、メインチャンバー２Ａ内の真空圧を保持するための第１ゲートバルブ３１が配置されている。メインチャンバー２Ａとサブチャンバー２Ｂとは第１ゲートバルブ３１で仕切られている。第１ゲートバルブ３１を第１アクチュエータ３３によって開くと、メインチャンバー２Ａとサブチャンバー２Ｂが連通し、ウェーハ６をメインチャンバー２Ａとサブチャンバー２Ｂとの間で搬送することが可能となる。サブチャンバー２Ｂの入口には第２ゲートバルブ３２が設けられている。第２ゲートバルブ３２を第２アクチュエータ３４によって開くと、ウェーハ６をサブチャンバー２Ｂ内に搬入、およびサブチャンバー２Ｂから搬出することが可能となる。
【００２２】
ＸＹステージ８、静電チャック１３、リフト機構１６、搬送ロボット２０、第１アクチュエータ３３、第２アクチュエータ３４、第１真空ポンプ２８、第２真空ポンプ２９のそれぞれの動作は、制御コンピュータ２３によって制御される。
【００２３】
図２は、静電チャック１３、ウェーハガイド１５、リフト機構１６、変位センサ２２の側面図であり、図３は、静電チャック１３、ウェーハガイド１５、リフト機構１６、変位センサ２２の位置関係を示す上面図である。複数の変位センサ２２は、静電チャック１３の上方に配置されており、静電チャック１３のウェーハチャック面１３ａを向いている。静電チャック１３に電圧が印加されると、ウェーハ６とウェーハチャック面１３ａとの間に吸着力が発生し、この吸着力によりウェーハ６はウェーハチャック面１３ａに保持される。
【００２４】
本実施形態では、少なくとも３つの変位センサ２２が設けられる。これらの変位センサ２２は、直線上には配列されない。変位センサ２２は、ウェーハ６の外周縁から２０ｍｍ程度内側の領域のウェーハ６の高さを測定するように配置されている。複数のウェーハガイド１５は、静電チャック１３の周囲に等間隔で配列されており、ウェーハガイド１５とウェーハ６の外周との隙間は約１ｍｍとなるように取り付けられている。
【００２５】
リフト機構１６は、静電チャック１３を貫通して延びる複数のリフトピン１６Ａと、これらリフトピン１６Ａに連結された昇降装置１６Ｂとを備えている。リフトピン１６Ａは、昇降装置１６Ｂによって上昇および下降されるようになっている。より具体的には、リフトピン１６Ａの上端がウェーハチャック面１３ａよりも高い上昇端位置と、リフトピン１６Ａの上端がウェーハチャック面１３ａよりも低い下降端位置との間でリフトピン１６Ａが移動されるように、リフト機構１６が動作する。リフト機構１６は、モータ（ＤＣモータまたはステッピングモータ）とボールねじまたはラック＆ピニオン機構との組み合わせ、またはエアシリンダから構成することができる。本実施形態では、少なくとも３つのリフトピン１６Ａが静電チャック１３の中心の周りに配置される。これらのリフトピン１６Ａは、直線上には配列されない。
【００２６】
図４は、リフトピン１６Ａが上昇端位置にあるときの側面図である。図４に示すように、リフトピン１６Ａが上昇端位置にあるとき、リフトピン１６Ａの上端は搬送ロボット２０のハンド２５よりも高い位置にある。ウェーハ６は、リフトピン１６Ａを介して搬送ロボット２０と静電チャック１３との間で受け渡される。
【００２７】
ウェーハのロードが開始されると、図５のウェーハ検出シーケンスに従って静電チャック１３上のウェーハの有り無しが確認される。ステップ１でＸＹステージ８がウェーハ受け渡し位置へ移動する。ステップ２で制御コンピュータ２３は３つの変位センサ２２から測定値を受け取る。ステップ３で測定値のすべてが予め設定されたしきい値（例えば、−０．５ｍｍ）未満の場合、制御コンピュータ２３は静電チャック１３上にウェーハが無いと判断する。この後、搬送ロボット２０による次のウェーハの搬送が開始される（ステップ４）。ウェーハ高さの測定値のいずれか１つが上記しきい値よりも大きい場合、制御コンピュータ２３は静電チャック１３上にウェーハがあると判断する。この場合は、次のウェーハのロードは中止される（ステップ５）。
【００２８】
ロード条件が整った後、図６に示すウェーハ搬送シーケンスに従ってウェーハ６がメインチャンバー２Ａ内へ搬送される。ステップ１で第２ゲートバルブ３２が開いた状態で、ウェーハ６は搬送ロボット２０によってサブチャンバー２Ｂ内に取り込まれる。ステップ２で第２ゲートバルブ３２が閉じ、ステップ３でメインチャンバー２Ａの真空圧に影響を与えないように第２真空ポンプ２９でサブチャンバー２Ｂの真空排気が行われる。サブチャンバー２Ｂの真空排気と同時に搬送ロボット２０はメインチャンバー２Ａの方向へ向きを変える。ステップ４で第１ゲートバルブ３１が開く。ステップ５で搬送ロボット２０のハンド２５およびウェーハ６がメインチャンバー２Ａ内への進入を開始する。
【００２９】
ステップ６で制御コンピュータ２３は３つの変位センサ２２からウェーハ高さの測定値を継続的に取得する。ステップ７で、制御コンピュータ２３は、各変位センサ２２からの測定値が設定値（例えば３ｍｍ）より大きいか否かを判定する。ステップ８で、制御コンピュータ２３は、各変位センサ２２からの測定値が設定値より大きくなった時点でウェーハ６がその変位センサ２２の直下位置に達したと判断し、この時の搬送ロボット２０のハンド２５の位置を搬送ロボット２０から取得する。ハンド２５の位置は、ハンド２５を駆動するためのステッピングモータ（図示せず）の動作を制御するパルス信号のパルス数で表すことができる。すなわち、制御コンピュータ２３は、ウェーハ６が３つの変位センサ２２の直下位置に達したときのハンド２５の位置を示すパルス数Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を取得する。このように、制御コンピュータ２３は、変位センサ２２からの測定値の変化に基づいてハンド２５の位置を特定することができる。
【００３０】
ステップ９で制御コンピュータ２３はステップ８で取得したパルス数Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が、対応する基準パルス数ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３±許容パルス数で定義される許容範囲内にあるかを判定する。一例では、許容パルス数は２０であり、パルス数Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に対応する許容範囲はＯＰ１±２０，ＯＰ２±２０，ＯＰ３±２０である。基準パルス数ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３は予め設定されたパルス数である。
【００３１】
パルス数Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のすべてが、対応する許容範囲内にあれば、制御コンピュータ２３はウェーハ６が搬送ロボット２０のハンド２５上に正しく載置されていると判断し、ウェーハ搬送動作は継続される（ステップ１０）。パルス数Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のうちの少なくとも１つが、対応する許容範囲外にある場合は、制御コンピュータ２３はウェーハ６が搬送ロボット２０のハンド２５上に正しく載置されていないと判断し、ウェーハ６のロードを中断する（ステップ１１）。
【００３２】
搬送ロボット２０のハンド２５が静電チャック１３の直上のウェーハ受け渡し位置まで移動した後、図７に示すリフトピン上昇シーケンスに従って搬送ロボット２０およびリフト機構１６が動作する。ステップ１でリフトピン１６Ａはその上昇端位置まで昇降装置１６Ｂにて上昇される。このとき、ウェーハ６は搬送ロボット２０のハンド２５からリフト機構１６のリフトピン１６Ａに渡される。ステップ２で変位センサ２２はリフトピン１６Ａが上昇端位置にあるときのウェーハ高さを測定する。ステップ３で制御コンピュータ２３はリフトピン１６Ａが上昇端位置にあるときに変位センサ２２から出力された測定値Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を取得する。ステップ４で制御コンピュータ２３はウェーハ高さの測定値Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３のすべてが、対応する許容範囲内にあるか否かを判定する。許容範囲は、３つの変位センサ２２の測定値それぞれについて予め設定される。
【００３３】
ウェーハ高さの測定値Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３のすべてが、対応する許容範囲内にある場合は、制御コンピュータ２３はリフトピン１６Ａが搬送ロボット２０のハンド２５からウェーハ６を正しく受け取ったと判定し、かつリフトピン１６Ａがその上昇端位置まで正しく上昇されたと判定する。その後、搬送ロボット２０のハンド２５はサブチャンバー２Ｂ内の元の位置まで戻る（ステップ５）。ウェーハ高さの測定値Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の少なくとも１つが、対応する許容範囲内にない場合は、制御コンピュータ２３はリフトピン１６Ａがその上昇端位置まで上昇されていないことを示すアラーム信号を生成する（ステップ６）。さらに、制御コンピュータ２３は警告メッセージを表示する。
【００３４】
次に、ウェーハ６は図８に示すリフトピン下降シーケンスに従って静電チャック１３上に載置される。ステップ１でリフトピン１６Ａはその下降端位置まで昇降装置１６Ｂにて下降される。ステップ２で変位センサ２２はウェーハ高さを測定し、ステップ３で制御コンピュータ２３はリフトピン１６Ａが前記下降端位置にあるときに変位センサ２２から出力されたウェーハ高さの測定値Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を取得する。
【００３５】
次に、制御コンピュータ２３は、測定値Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と所定の位置しきい値とを比較し、その比較結果に基づいて、ウェーハ６が静電チャック１３のウェーハチャック面１３ａに正しく載置されているかを判定する。具体的には、ステップ４で制御コンピュータ２３はウェーハ高さの測定値Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のうちの最大値と最小値との差を算出し、算出された差を所定の位置しきい値と比較する。差が所定の位置しきい値よりも大きい場合は、ステップ５で制御コンピュータ２３はウェーハ６が静電チャック１３のウェーハチャック面１３ａに正しく載置されていないことを示すアラーム信号を生成する。さらに、制御コンピュータ２３は警告メッセージを表示する。ウェーハ６が静電チャック１３のウェーハチャック面１３ａに正しく載置されていない例としては、ウェーハ６がウェーハガイド１５上に乗り上げている場合が挙げられる。
【００３６】
差が位置しきい値よりも小さい場合は、制御コンピュータ２３はウェーハ６が静電チャック１３のウェーハチャック面１３ａに正しく載置されていると決定する。次に、制御コンピュータ２３は静電チャック１３上のウェーハ６が傾いているかを判定する。具体的には、ステップ６で制御コンピュータ２３はウェーハ高さの測定値Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と３つの変位センサ２２の位置からウェーハ６の表面に垂直な法線ベクトルを算出する。この法線ベクトルは、Ｘ軸，Ｙ軸、Ｚ軸を有する、予め定義された３次元座標系上のベクトルである。ステップ７で制御コンピュータ２３はＺ軸と法線ベクトルとのなす角度、すなわちウェーハ６の傾き角度を算出する。ステップ８で制御コンピュータ２３はウェーハ６の傾き角度が所定の角度しきい値（例えば０．２度）未満であるかどうかを判定する。ウェーハ６の傾き角度が所定の角度しきい値よりも大きい場合は、ステップ９で制御コンピュータ２３はウェーハ６が傾いていることを示すアラーム信号を生成する。さらに、制御コンピュータ２３は警告メッセージを表示する。
【００３７】
ウェーハ６の傾き角度が角度しきい値よりも小さい場合は、次に、制御コンピュータ２３はリフトピン１６Ａが下降端位置にまで正しく下降されているかを判定する。具体的には、ステップ１０で制御コンピュータ２３はウェーハ高さの測定値Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の全てが所定の高さしきい値（例えば０．２ｍｍ）よりも小さいかを判定する。測定値Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の全てが所定の高さしきい値よりも大きい場合は、ステップ１０で制御コンピュータ２３はリフトピン１６Ａが下降端位置にまで正しく下降されていないことを示すアラーム信号を生成する。さらに、制御コンピュータ２３は警告メッセージを表示する。測定値Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の全てが所定の高さしきい値よりも小さい場合は、制御コンピュータ２３はリフトピン１６Ａが下降端位置にまで正しく下降されていると判定し、リフトピン下降シーケンスが終了する。図８に示すステップ５，９，１１でアラーム信号が生成されると、ウェーハ６は自動または手動で回収される。
【００３８】
ウェーハ６が静電チャック１３上に正しく載置された後、図９のウェーハチャッキングシーケンスに従って制御コンピュータ２３は静電チャック１３に吸着指令を発する。ステップ１で変位センサ２２は静電チャック１３がウェーハ６を吸着する前のウェーハ６の高さを測定する。ステップ２で制御コンピュータ２３はウェーハ吸着前に変位センサ２２から出力されたウェーハ６の高さの測定値Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３を取得し、これら測定値Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３を記憶する。
【００３９】
ステップ３で制御コンピュータ２３は静電チャック１３に指令を発して静電チャック１３のウェーハチャック面１３ａにウェーハ６を吸着させる。ステップ４でウェーハ６が静電チャック１３に吸着されている状態で、変位センサ２２はウェーハ６の高さを測定する。ステップ５で制御コンピュータ２３はウェーハ吸着後に変位センサ２２から出力されたウェーハ６の高さの測定値Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を取得し、これら測定値Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を記憶する。
【００４０】
ステップ６で制御コンピュータ２３は吸着後の測定値Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を吸着前の測定値Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３とそれぞれ比較する。測定値Ｍ１が測定値Ｎ１よりも小さいか、または測定値Ｍ２が測定値Ｎ２よりも小さいか、または測定値Ｍ３が測定値Ｎ３よりも小さい場合は、制御コンピュータ２３はウェーハ６が静電チャック１３に正しく吸着されたと判断し、電子光学鏡筒１に指令を発してウェーハ６の画像を生成させる（ステップ７）。ステップ６の条件が満たされない場合は、ウェーハ６が静電チャック１３に吸着されている状態で変位センサ２２はウェーハ６の高さを測定し、制御コンピュータ２３はウェーハ吸着後に変位センサ２２から出力されたウェーハ６の高さの測定値Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を再度取得する。
【００４１】
電子光学鏡筒１でウェーハ６の画像が生成された後、図１０に示す吸着解除シーケンスに従って静電チャック１３によるウェーハ６の吸着が解除される。ステップ１では、搬送ロボット２０がウェーハ６を受け取ることを可能とするために、ＸＹステージ８はウェーハ受け渡し位置へ移動する。ステップ２で変位センサ２２は静電チャック１３がウェーハ６の吸着を解除する前のウェーハ６の高さを測定する。ステップ３で制御コンピュータ２３はウェーハ６の吸着解除前に変位センサ２２から出力されたウェーハ６の高さの測定値Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を取得し、これら測定値Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を記憶する。
【００４２】
ステップ４で制御コンピュータ２３は静電チャック１３に指令を発してウェーハ６の吸着を解除する。ステップ５で制御コンピュータ２３は吸着解除待ち時間のカウントを開始する。ステップ６で変位センサ２２は静電チャック１３がウェーハ６の吸着を解除した後のウェーハ６の高さを測定する。ステップ７で制御コンピュータ２３はウェーハ６の吸着解除後に変位センサ２２から出力されたウェーハ６の高さの測定値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を取得し、これら測定値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を記憶する。
【００４３】
ステップ８で制御コンピュータ２３は吸着解除後の測定値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を吸着解除前の測定値Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３とそれぞれ比較する。測定値Ｔ１が測定値Ｓ１よりも大きく、かつ測定値Ｔ２が測定値Ｓ２よりも大きく、かつ測定値Ｔ３が測定値Ｓ３よりも大きい場合は、制御コンピュータ２３は吸着解除後の測定値Ｔ１を吸着前の測定値Ｎ１と係数Ｃとの積と比較し、吸着解除後の測定値Ｔ２を吸着前の測定値Ｎ２と係数Ｃとの積と比較し、さらに吸着解除後の測定値Ｔ３を吸着前の測定値Ｎ３と係数Ｃとの積と比較する（ステップ９）。係数Ｃは予め設定された数値であり、０よりも大きく、１よりも小さい。一実施形態では、係数Ｃは０．８である。係数Ｃは制御コンピュータ２３に予め記憶されている。
【００４４】
測定値Ｔ１が測定値Ｎ１と係数Ｃとの積よりも大きいか、または測定値Ｔ２が測定値Ｎ２と係数Ｃとの積よりも大きいか、または測定値Ｔ３が測定値Ｎ３と係数Ｃとの積よりも大きい場合は、制御コンピュータ２３はウェーハ６の吸着が正しく解除されたと判断し、リフト機構１６に指令を発してウェーハ６をリフトピン１６Ａで静電チャック１３から持ち上げる（ステップ１０）。
【００４５】
上記ステップ８の条件が満たされない場合は、ステップ１１で制御コンピュータ２３は吸着解除待ち時間が予め設定された時間（例えば３０秒）に達したかを判定する。吸着解除待ち時間が予め設定された時間に達した場合は、ステップ１０に従って制御コンピュータ２３はリフト機構１６に指令を発してウェーハ６をリフトピン１６Ａで静電チャック１３から持ち上げる。吸着解除待ち時間が予め設定された時間に達していなければ、シーケンスフローはステップ６に戻る。
【００４６】
同様に、上記ステップ９の条件が満たされない場合は、ステップ１２で制御コンピュータ２３は吸着解除待ち時間が上記予め設定された時間に達したかを判定する。吸着解除待ち時間が予め設定された時間に達した場合は、ステップ１０に従って制御コンピュータ２３はリフト機構１６に指令を発してウェーハ６をリフトピン１６Ａで静電チャック１３から持ち上げる。吸着解除待ち時間が予め設定された時間に達していなければ、シーケンスフローはステップ６に戻る。
【００４７】
ウェーハ６は図１１および図１２に示す搬送シーケンスに従ってメインチャンバー２Ａおよびサブチャンバー２Ｂから搬出される。ステップ１でリフトピン１６Ａはその上昇端位置まで昇降装置１６Ｂにて上昇される。ステップ２で変位センサ２２はリフトピン１６Ａが上昇端位置にあるときのウェーハ高さを測定する。ステップ３で制御コンピュータ２３はフトピン１６Ａが上昇端位置にあるときに変位センサ２２から出力された測定値Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を取得する。ステップ４で制御コンピュータ２３はウェーハ高さの測定値Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３のすべてが、対応する許容範囲内にあるか否かを判定する。許容範囲は、３つの変位センサ２２の測定値それぞれについて予め設定される。
【００４８】
ウェーハ高さの測定値Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３のすべてが、対応する許容範囲内にある場合は、制御コンピュータ２３はリフトピン１６Ａがウェーハ６を正しく持ち上げたと判定し、かつリフトピン１６Ａがその上昇端位置まで正しく上昇されたと判定する。その後、搬送ロボット２０のハンド２５がウェーハ６の真下の位置に達するまでメインチャンバー２Ａ内に進入する（ステップ５）。ウェーハ高さの測定値Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３の少なくとも１つが、対応する許容範囲内にない場合は、制御コンピュータ２３はリフトピン１６Ａがその上昇端位置まで上昇されていないことを示すアラーム信号を生成する（ステップ６）。さらに、制御コンピュータ２３は警告メッセージを表示する。
【００４９】
図１２に示すように、ステップ７でリフトピン１６Ａはその下降端位置まで昇降装置１６Ｂにて下降される。このとき、ウェーハ６はリフト機構１６のリフトピン１６Ａから搬送ロボット２０のハンド２５に渡される。ステップ８で変位センサ２２はウェーハ高さを測定し、制御コンピュータ２３はその測定値Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を変位センサ２２から取得する。ステップ９で制御コンピュータ２３は、ウェーハ高さの測定値Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のすべてが、対応する許容範囲内にあるか否かを判定する。許容範囲は、３つの変位センサ２２の測定値それぞれについて予め設定される。
【００５０】
ウェーハ高さの測定値Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のすべてが、対応する許容範囲内にある場合は、制御コンピュータ２３はウェーハ６がリフトピン１６Ａから搬送ロボット２０のハンド２５に正しく渡されたと判定し、その後、搬送ロボット２０のハンド２５がサブチャンバー２Ｂ内の元の位置までウェーハ６とともに移動する（ステップ１０）。ウェーハ高さの測定値Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の少なくとも１つが、対応する許容範囲内にない場合は、制御コンピュータ２３はウェーハ６がリフトピン１６Ａから搬送ロボット２０のハンド２５に正しく渡されなかったことを示すアラーム信号を生成する（ステップ１１）。さらに、制御コンピュータ２３は警告メッセージを表示する。
【００５１】
ステップ１２で第１ゲートバルブ３１が閉じる。ステップ１３で搬送ロボット２０はサブチャンバー２Ｂの入口に向かって回転し、ステップ１４で第２ゲートバルブ３２が開く。そして、ステップ１５でウェーハ６が搬送ロボット２０によってサブチャンバー２Ｂから搬出される。
【００５２】
今まで述べた実施形態によれば、メインチャンバー２Ａに設置された複数個の変位センサ２２を使うことで、ＸＹステージ８上の静電チャック１３へウェーハ６を安全に搬送することができる。また、静電チャック１３のチャック電圧印加停止後の吸着解除状態を、吸着前の変位センサ２２の測定値と吸着解除後の変位センサ２２の測定値から判断し、リフトピン１６Ａの動作を行うことで、単に設定時間で静電チャック１３の電荷の抜けを待つ方式よりウェーハ搬送時間を短縮することができる。またリフトピン１６Ａの上昇動作時においても静電チャック１３の吸着力が弱まったあとの動作のためウェーハ６にかかる負荷を低減することができる。
【００５３】
上述した画像生成装置は、ウェーハのパターン画像を取得し、このパターンの画像を基準パターンやＣＡＤデータなどの基準データとの寸法比較、形状比較等を実行することでパターン検査を行うパターン検査装置に適用することができる。
【００５４】
図１３は、制御コンピュータ２３の構成を示す模式図である。上述した各シーケンスの動作は制御コンピュータ２３によって制御される。本実施形態では、制御コンピュータ２３は、専用のコンピュータまたは汎用のコンピュータから構成される。制御コンピュータ２３は、プログラムやデータなどが格納される記憶装置１１０と、記憶装置１１０に格納されているプログラムに従って演算を行うＣＰＵ（中央処理装置）などの処理装置１２０と、データ、プログラム、および各種情報を記憶装置１１０に入力するための入力装置１３０と、処理結果や処理されたデータを出力するための出力装置１４０と、ネットワークに接続するための通信装置１５０を備えている。
【００５５】
記憶装置１１０は、処理装置１２０がアクセス可能な主記憶装置１１１と、データおよびプログラムを格納する補助記憶装置１１２を備えている。主記憶装置１１１は、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であり、補助記憶装置１１２は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）またはソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などのストレージ装置である。
【００５６】
入力装置１３０は、キーボード、マウスを備えており、さらに、記録媒体からデータを読み込むための記録媒体読み込み装置１３２と、記録媒体が接続される記録媒体ポート１３４を備えている。記録媒体は、非一時的な有形物であるコンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、光ディスク（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ）や、半導体メモリー（例えば、ＵＳＢフラッシュドライブ、メモリーカード）である。記録媒体読み込み装置１３２の例としては、ＣＤドライブ、ＤＶＤドライブなどの光学ドライブや、カードリーダーが挙げられる。記録媒体ポート１３４の例としては、ＵＳＢ端子が挙げられる。記録媒体に記憶されているプログラムおよび／またはデータは、入力装置１３０を介して制御コンピュータ２３に導入され、記憶装置１１０の補助記憶装置１１２に格納される。出力装置１４０は、ディスプレイ装置１４１を備えている。
【００５７】
制御コンピュータ２３は、記憶装置１１０に電気的に格納されたプログラムに従って動作する。上述したシーケンスを制御コンピュータ２３に実行させるためのプログラムは、非一時的な有形物であるコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録され、記録媒体を介して制御コンピュータ２３に提供される。または、プログラムは、通信ネットワークを介して制御コンピュータ２３に提供されてもよい。
【００５８】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【００５９】
１      電子光学鏡筒
２      ウェーハチャンバー
２Ａ    メインチャンバー
２Ｂ    サブチャンバー
３      電子銃
４      集束レンズ
５      対物レンズ
６      ウェーハ
７      偏向器
８      ＸＹステージ
９      二次電子検出器
１３      静電チャック
１３ａ    ウェーハチャック面
１５      ウェーハガイド
１６      リフト機構
１６Ａ    リフトピン
１６Ｂ    昇降装置
１９      画像化装置
２０      搬送ロボット
２２      変位センサ
２３      制御コンピュータ
２８      第１真空ポンプ
２９      第２真空ポンプ
３１      第１ゲートバルブ
３２      第２ゲートバルブ
３３      第１アクチュエータ
３４      第２アクチュエータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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