(57)【要約】【課題】露光空間内に計測センサーを常設し、計測することによる弊害を解消する。【解決手段】荷電粒子線を基板上に照射する荷電粒子線露光装置は、荷電粒子線が照射される第１の真空空間（６）と、その第１の真空空間と隔離され、荷電粒子線の照射を受けない第２の真空空間（９）と、基板上に照射されるエネルギーを計測するための計測センサー（７）を、第１の真空空間と第２の真空空間の間で搬送し、真空空間に設定する搬送部（１１、２０）と、を備える。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線を基板上に照射する荷電粒子線露光装置において、
荷電粒子線が照射される第１の真空空間と、
前記第１の真空空間と隔離され、前記荷電粒子線の照射を受けない第２の真空空間と、
前記基板上に照射されるエネルギーを計測するための計測センサーを、前記第１の真空空間と前記第２の真空空間の間で搬送し、該真空空間に設定する搬送手段と、
を備えることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項２】
前記第１の真空空間と前記第２の真空空間とを隔離するための密閉扉を備え、
前記搬送手段により前記計測センサーが搬送される場合、該密閉扉は開き、前記第１の真空空間と前記第２の真空空間とがつながる
ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項３】
前記搬送手段は、前記計測センサーを、前記基板を保持する移動ステージ上に形成された複数の計測センサー保持部のいずれかに設定することが可能であることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項４】
前記計測センサーは、前記基板に照射される荷電粒子線を計測するためのセンサーが含まれることを特徴とする請求項１または３に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項５】
前記第１の真空空間の真空度を計測するための第１計測手段と、
前記第１計測手段の計測結果に基づき、前記第１の真空空間の真空度を制御するための第１真空制御手段と、を更に備え、
前記計測結果に基づいて、前記第１真空制御手段は、前記第１の真空空間で前記荷電粒子線を照射することが可能な真空度を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項６】
前記第２の真空空間の真空度を計測するための第２計測手段と、
前記第２の真空空間の真空度を制御するための第２真空制御手段と、を更に備え、
前記計測結果に基づいて、前記第２真空制御手段は、前記計測センサーが搬送される場合、前記第１の真空空間と前記第２の真空空間との真空度を略一致させるように、該第２の真空空間の真空度を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項７】
前記密閉扉は、荷電粒子線の露光開始及び荷電粒子線露光中、前記第１の真空空間と第２の真空空間を密閉し、
前記搬送手段は、前記計測センサーを前記第２の真空空間内に搬送し、該第２の真空空間内の設定部に設定する
ことを特徴とする請求項２に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項８】
前記搬送手段は、装置の動作シーケンス、または装置を動作させるためのジョブの情報に従って、前記複数の計測センサー保持部から１箇所を選択して前記計測センサーを設定する
ことを特徴とする請求項３に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項９】
前記計測センサーは計測した情報を、無線通信により送信するための通信手段を有する
ことを特徴とする請求項１、３、４のいずれか１項に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項１０】
前記計測センサーにより計測され、無線通信により送信された情報を、該計測センサー固有の無線情報として受信することが可能な受信手段を有する
ことを特徴とする請求項９に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項１１】
前記計測センサーは計測した情報を内部に格納するための記憶部を有し、
該記憶部に格納された情報は、前記計測センサーが設定されている前記第２の真空空間の設定部を介して、装置に伝達される
ことを特徴とする請求項７に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項１２】
前記計測センサーは内部にバッテリーと該バッテリーを充電するための充電回路を備え、
前記計測センサーは設定されている前記第２の真空空間の設定部を介して、充電されることを特徴とする請求項７に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項１３】
前記計測センサーは、前記第２の真空空間に設けられた接続部と有線による信号伝達媒体により接続可能であることを特徴とする請求項１、３、４のいずれか１項に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項１４】
前記有線による信号伝達媒体には、テフロンの絶縁材で構成され、表面に導電処理をおこなった電線が含まれることを特徴とする請求項１３に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項１５】
前記計測センサーは、前記第２の真空空間内に設定されている状態で、計測処理を実行する一定時間前に、計測可能なＯＮ状態に制御されることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項１６】
デバイスの製造方法であって、
荷電粒子線露光装置を含む複数の半導体製造装置を工場に設置する工程と、
前記複数の半導体製造装置を用いて半導体デバイスを製造する工程と、
を備え、該荷電粒子線露光装置は、
荷電粒子線が照射される第１の真空空間と、
前記第１の真空空間と隔離され、前記荷電粒子線の照射を受けない第２の真空空間と、
前記基板上に照射されるエネルギーを計測するための計測センサーを、前記第１の真空空間と前記第２の真空空間の間で搬送し、該真空空間に設定する搬送手段と、を備える
ことを特徴とすることを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体製造装置、特に荷電粒子線によって露光を行う露光装置、その露光装置を用いたデバイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体素子は微細化が進み、その半導体を製造する半導体製造装置、特に半導体露光装置についても微細化加工が可能な装置が必要とされている。
その一方で、半導体素子の生産性、生産効率の向上を図るために、単に露光性能に優れる装置だけではなく、スループットの高い装置が要求されている。
このような微細化に向けて荷電粒子線を使用する露光装置が注目を浴びてきている。このような露光装置において、ウエハ等の基板を保持して位置決めするステージの機能も、微細化、露光性能の向上により一層高精度化することが求められている。
【０００３】
上述の荷電粒子線を使用する露光装置等のステージ装置は、図２に示すように露光空間６０内において、ウエハステージ２２０上にウエハ１６０を保持するウエハチャック８０の他に、荷電粒子線強度、分布等を高精度に測定を行うためのセンサや荷電粒子線の経時変化を測定するためのセンサ等、各種センサ７０が搭載され、そのステージ装置が露光装置の定盤上を移動する。このようなウエハステージ上の各種センサ信号の受け渡しは、ウエハステージとこれを支持する定盤等を結ぶケーブル７５によって行われている。
【０００４】
ウエハステージ２２０と定盤等を電気的に接続するケーブル７５は、ウエハステージに追従して伸縮するためステージの移動方向によっては湾曲し、あるいは引き伸ばされる等、ケーブルの形状はステージの位置によって変わることになる。ケーブルがステージの移動に悪影響を及ぼさないようにするためには、細く、かつ、やわらかい電線を使用するとともに、露光光を遮らない（けられない）ように配線位置等に関して、細心の注意が必要であった。このような構成としては、例えば、特許文献１に示されるようなものがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２０８４１２号公報（第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術の場合、ウエハステージ上のセンサー等を定盤等の電源やコントローラに電気的に接続するケーブルを細く、かつ、やわらかい電線に選定した場合でもステージの移動に伴うケーブルの引き回しによりケーブルのテンション等の影響をステージが受けることになり、ウエハステージの位置決め精度、制御速度等に悪影響を及ぼしていた。その結果、予期しない方向にケーブルが湾曲して露光光を遮ってしまう等のトラブルも発生していた。
【０００７】
また、ステージ装置上の荷電粒子線強度の測定、荷電粒子線分布の測定用のセンサは装置が実素子の露光状態でステージ装置を移動させている時においても、電源が給電されている状態であり、高精度の移動を行っているステージ装置に対して、センサは熱源となり温度的な外乱を与えることとなり、ステージの位置決め精度に悪影響を与え、ステージの位置決め精度の低下による製品の不良を発生させてしまうという問題も発生していた。
【０００８】
また、ケーブル自体に着目すると露光荷電粒子線の漏れ光、拡散した荷電粒子線光によってケーブルの導電性外皮が変質し変質した導電性外皮が剥がれて真空空間に拡散し、ごみとなって真空空間中のウエハ、または荷電粒子線発生部等に付着するという問題も生じる。
【０００９】
また、外皮の変質によりケーブル自体の絶縁不良、また  導電性外皮がはがれた部分に電荷の蓄積が発生し、予期せぬ装置の停止等の原因により装置の生産性の低下を招いてしまうという問題も生じていた。
【００１０】
上述のセンサから発熱する温度の問題や、ケーブル外皮から発生するごみ、電荷の蓄積等の問題を解決するために、カバーによってケーブルを覆うこともできるが、カバーを付加することによって可動部部の重量が増大し高速移動でより大きな駆動力が必要になることから、装置の大型化、複雑化の原因となる。
【００１１】
また、駆動力を変えないで対応した場合、可動部の重量増により慣性力が増加して、ステージの位置決め精度の低下による不良品の発生等の不具合の原因となる。
【００１２】
本発明は上記の従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、本発明の第１の目的は実素子の露光動作を行う場合、荷電粒子線強度計測、荷電粒子線分布測定等のセンサをステージ装置上から露光空間とは別空間の低真空空間に移動させ、また荷電粒子線強度計測、荷電粒子線分布測定等を行うときのみ隔絶された別の低真空空間から露光空間である高真空空間上のステージ装置に移動させ、基板ステージと計測を行うセンサと装置間を接続するケーブルをなくすことによって実素子の露光、描画を行っている時に前出ケーブルのテンション等の原因による位置決め精度の低下、ウエハステージの移動速度低下、装置が停止することによる稼働率の低下を防ぐことである。
【００１３】
また、第２の目的は、第１の目的に基づき、ケーブルの湾曲による露光光の遮蔽（けられ）等による不良品の発生を防ぐことである。
【００１４】
加えて、第３の目的はステージ装置に対して温度の外乱を与え、ステージの移動精度に悪影響を与える要因となり、かつ、ウエハ、ならびに装置に対する細かいごみ等の付着物によるごみ汚染の原因となる計測センサー、およびセンサーケーブルを露光空間から排除することにより不良品の発生を防止することある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明にかかる荷電粒子線露光装置及び、その装置を用いたデバイスの製造方法は、以下の構成を有することを特徴とする。
【００１６】
すなわち、荷電粒子線を基板上に照射する荷電粒子線露光装置は、
荷電粒子線が照射される第１の真空空間と、
前記第１の真空空間と隔離され、前記荷電粒子線の照射を受けない第２の真空空間と、
前記基板上に照射されるエネルギーを計測するための計測センサーを、前記第１の真空空間と前記第２の真空空間の間で搬送し、該真空空間に設定する搬送手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１７】
好ましくは、上記の荷電粒子線露光装置は、前記第１の真空空間と前記第２の真空空間とを隔離するための密閉扉を備え、
前記搬送手段により前記計測センサーが搬送される場合、該密閉扉は開き、前記第１の真空空間と前記第２の真空空間とがつながる。
【００１８】
好ましくは、上記の荷電粒子線露光装置において、前記搬送手段は、前記計測センサーを、前記基板を保持する移動ステージ上に形成された複数の計測センサー保持部のいずれかに設定することが可能である。
【００１９】
好ましくは、上記の荷電粒子線露光装置において、前記計測センサーは、前記基板に照射される荷電粒子線を計測するためのセンサーが含まれる。
【００２０】
好ましくは、上記の荷電粒子線露光装置において、前記第１の真空空間の真空度を計測するための第１計測手段と、
前記第１計測手段の計測結果に基づき、前記第１の真空空間の真空度を制御するための第１真空制御手段と、を更に備え、
前記計測結果に基づいて、前記第１真空制御手段は、前記第１の真空空間で前記荷電粒子線を照射することが可能な真空度を制御する。
【００２１】
好ましくは、上記の荷電粒子線露光装置において、前記第２の真空空間の真空度を計測するための第２計測手段と、
前記第２の真空空間の真空度を制御するための第２真空制御手段と、を更に備え、
前記計測結果に基づいて、前記第２真空制御手段は、前記計測センサーが搬送される場合、前記第１の真空空間と前記第２の真空空間との真空度を略一致させるように、該第２の真空空間の真空度を制御する。
【００２２】
好ましくは、上記の荷電粒子線露光装置において、前記密閉扉は、荷電粒子線の露光開始及び荷電粒子線露光中、前記第１の真空空間と第２の真空空間を密閉し、
前記搬送手段は、前記計測センサーを前記第２の真空空間内に搬送し、該第２の真空空間内の設定部に設定する。
【００２３】
好ましくは、上記の荷電粒子線露光装置において、前記搬送手段は、装置の動作シーケンス、または装置を動作させるためのジョブの情報に従って、前記複数の計測センサー保持部から１箇所を選択して前記計測センサーを設定する。
【００２４】
好ましくは、上記の荷電粒子線露光装置において、前記計測センサーは計測した情報を、無線通信により送信するための通信手段を有する。
【００２５】
好ましくは、上記の荷電粒子線露光装置において、前記計測センサーにより計測され、無線通信により送信された情報を、該計測センサー固有の無線情報として受信することが可能な受信手段を有する。
【００２６】
好ましくは、上記の荷電粒子線露光装置において、前記計測センサーは計測した情報を内部に格納するための記憶部を有し、
該記憶部に格納された情報は、前記計測センサーが設定されている前記第２の真空空間の設定部を介して、装置に伝達される。
【００２７】
好ましくは、上記の荷電粒子線露光装置において、前記計測センサーは内部にバッテリーと該バッテリーを充電するための充電回路を備え、
前記計測センサーは設定されている前記第２の真空空間の設定部を介して、充電される。
【００２８】
好ましくは、上記の荷電粒子線露光装置において、前記計測センサーは、前記第２の真空空間に設けられた接続部と有線による信号伝達媒体により接続可能である。
【００２９】
好ましくは、上記の荷電粒子線露光装置において、前記有線による信号伝達媒体には、テフロンの絶縁材で構成され、表面に導電処理をおこなった電線が含まれる。
【００３０】
好ましくは、上記の荷電粒子線露光装置において、前記計測センサーは、前記第２の真空空間内に設定されている状態で、計測処理を実行する一定時間前に、計測可能なＯＮ状態に制御される。
【００３１】
また、本発明にかかるデバイスの製造方法は、
荷電粒子線露光装置を含む複数の半導体製造装置を工場に設置する工程と、
前記複数の半導体製造装置を用いて半導体デバイスを製造する工程と、
を備え、該荷電粒子線露光装置は、
荷電粒子線が照射される第１の真空空間と、
前記第１の真空空間と隔離され、前記荷電粒子線の照射を受けない第２の真空空間と、
前記基板上に照射されるエネルギーを計測するための計測センサーを、前記第１の真空空間と前記第２の真空空間の間で搬送し、該真空空間に設定する搬送手段と、を備えることを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００３３】
＜第１実施形態＞
図１は本発明の実施形態にかかる電子ビーム露光装置の概略的な構成を示す図である。
【００３４】
第１実施形態では電子ビーム等、イオンビームによる露光装置に適用した場合について説明する。電子ビームをはじめとするイオンビーム露光装置の場合、イオンビームが通過する露光空間６は真空になっている。露光に使用するイオンビームによってその真空度は１０〜１００倍ほど異なるが、大気開放状態に比べ、露光装置の内部は圧力が非常に低く設定された状態になっている。また、２２はウエハを保持して所定の位置に位置決めする移動ステージ、９は露光空間６と、隔離された真空空間である。
【００３５】
電子ビーム露光装置の詳細な構成を図３を用いて説明する。図３に示したように電子ビーム露光装置は、超真空の空間である露光空間６と、その真空度を達成するための真空ポンプ２６、その真空ポンプ２６と露光空間６を接続している真空ダクト２７を持ち、露光空間６には真空用の移動ステージ２２、電子レンズ２１、ウエハを静電吸着するためのチャック８、そして電子ビームにより露光パターンを描画するウエハ１６がチャック８により保持されている。また、真空用の移動ステージ２２上には図４に示したように、センサー保持部１０が任意の位置に複数個存在している。
【００３６】
説明を図３に戻して、露光空間６に隣接する形で、計測センサー保持空間９が存在している。この計測センサー保持空間９内には搬送ロボット２０と、その搬送ロボット２０上には搬送ハンド１１が存在している。計測センサー保持空間９内の搬送ロボット２０と搬送ハンド１１は図５に示すように構成されており、リンク機構を構成する搬送アーム７７ａ，７７ｂにより搬送ハンド１１は図中Ｒ方向に並進運動し、θ方向に旋回運動して搬送ハンド１１の向きを変えることができる。また、搬送ロボット２０のＺ軸方向の駆動により搬送ハンド１１は上下方向に位置合わせされる。
【００３７】
更に、計測センサー保持空間９内には、図６（ａ）に示されるような計測センサー７が設置台に載置されている。図５に詳細が示されているようにセンサー保持台１４上には計測センサー７が載置され、計測センサー７の保持部１７は勘合機構１２と勘合した状態で保持台上に設定される。計測センサー７は真空内で使用することを考慮して、電気回路、及び蓄電池については完全密閉タイプを使用し、真空中における爆発等を防ぐような形となっている。また  計測センサー７は  ＳＳＤと呼ばれるセンサーや、二次電子検出器等で構成されている。
【００３８】
搬送ロボット２０、搬送ハンド１１、センサー保持台１４、計測センサー７の位置関係はセンサー保持台１４に対向するように搬送ロボット２０が存在し、搬送ロボット２０上には計測センサー７の本体直径の大きさに合った搬送ハンド１１が存在している。本実施形態において、搬送ロボット２０は、搬送ハンドが半径Ｒ方向に駆動する伸縮方向（Ｒ方向）と、搬送ハンド１１が旋回駆動する方向（θ方向）に移動可能であるアームを持ち、さらにロボット本体が上下方向（Ｚ方向）に移動可能な機構をもっている。Ｒ方向、θ方向、Ｚ方向の機構を使用して、計測センサー保持空間９内のセンサー保持台１４上にある計測センサー７を、搬送ハンド１１が把持して密閉機構である密閉扉２３を通して移動ステージ２２のセンサー保持部１０（図４）へ移動することが可能である。
【００３９】
さらに計測センサー保持空間９と露光空間６の間に存在する密閉タイプの密閉扉２３は露光空間６と計測センサー保持空間９の間で圧力差が生じてもそれぞれの空間の気密を保持するような構造になっている。
【００４０】
計測センサー保持空間９においても真空状態になっており計測センサー保持空間９の真空を保持するための真空ポンプ２５、真空ポンプ２５と計測センサー保持空間９を接続するためのダクト２４が存在する。
【００４１】
以上のような構成においてその動作を説明する。動作については、電子ビーム露光装置の場合、その露光空間６の真空度、及びコンタミネーションが問題となってくる。つまり、真空度の高い空間に物体を放置した場合、その物体からアウトガスが発生することによる真空度の低下、真空中への不純物放出、放出したごみ、不純物のウエハ、装置内への付着問題が発生して電子ビームの直進性、電子ビームの拡散等の悪影響を与え不良ウエハの発生につながってしまう。このため本実施形態の場合、このコンタミネーションを減少させる動作も重要な課題となっている。
【００４２】
電子ビーム露光装置の露光動作から補正パラメーター計測動作を行い、そして再度露光動作に移り変わる処理のシーケンスを図３を用いて具体的に説明する。
【００４３】
通常、電子ビーム露光装置における露光動作時において、計測センサー７は計測センサー保持空間９内の保持台１４上の計測センサー保持部１７に保持されている。計測センサー保持部１７において保持されている時、同時に、勘合機構１２を通して計測センサー７内の充電池に対して給電が行われる。給電が行われているため、計測センサー７は、その計測している間、単体でケーブルによる給電が無い状態であっても接続がない状態で動作することが可能になっている。電子ビーム露光装置の露光動作が終了して、真空用移動ステージ２２上のウエハチャック８からウエハ１６が回収されると、装置は補正パラメーター計測動作の準備を行う。
【００４４】
補正パラメーター計測動作の準備として真空用移動ステージ２２上に計測センサー７を移動させるため搬送ロボット２０は回転動作を行い、保持台１４方向にロボット２０上の搬送ハンド１１を向ける。搬送ロボット２０が保持台１４方向に向かい、搬送ハンド１１を伸ばして搬送ハンド１１の先端のくぼみ（図５に示すような凹部）と計測センサー７の本体を勘合させることにより、計測センサー７を搬送ハンド１１上に固定する。
【００４５】
搬送ロボット２０が計測センサー７を搬送ハンド１１に固定すると、搬送ロボット２０は上下方向、つまりＺ方向に移動して計測センサー７の保持部１７を保持台１４から抜き取る。計測センサー７の抜き取る動作を行う前、つまり搬送ロボット２０が保持台１４方向に向いた時、勘合機構１２を通じた給電動作が停止し、保持台１４上から自由に計測センサー７が取り外されるようになる。
【００４６】
保持台１４上から計測センサー７を抜き取り、搬送ロボット２０上の搬送ハンド１１上に計測センサー７が固定されると、搬送ロボット２０は計測センサー７を固定した搬送ハンド１１を戻す方向、つまり搬送ハンド１１を縮める方向に移動させ、さらに１８０°回転を行い完全密閉機構である密閉扉２３の方向に向きを変える。この動作と並行して、真空用移動ステージ２２は複数の計測センサー保持部１０からシーケンス上選択された、天板上の計測センサー保持部１０に計測センサー７を取り付けやすいように完全密閉機構である密閉扉２３の方向に移動する。
【００４７】
さらに、露光空間６の真空度を低下させない目的のため、露光空間６の真空度と計測センサー保持空間９の真空度が等しくなるように、また、計測センサー保持空間９内のコンタミネーション等が露光空間６に拡散しないようにするためにダクト２４、真空ポンプ２５を動作させて計測センサー保持空間９の真空引きを行う。搬送ロボット２０が完全密閉機構である密閉扉２３の方向に向きを変え終えて、かつ、真空用移動ステージ２２が、完全密閉機構である密閉扉２３の方向に移動し、さらに計測センサー保持空間９と露光空間６の真空度が同じになると密閉扉２３が開き、露光空間６と計測センサー保持空間９とがつながる。
【００４８】
この時、先に述べたように、計測センサー保持空間９の真空引きを行い、また、真空引きの行為によって、不純物等のコンタミネーションの排除を同時に行っているため、露光空間６の真空度を低下させることなく、さらに露光空間６を不純物等のコンタミネーション付着による汚染させることなく計測センサー７を露光空間６に移動させることができる。
【００４９】
密閉扉２３が開き、露光空間６と計測センサー保持空間９がつながると搬送ロボット２０は計測センサー７を真空用移動ステージ２２上の保持部１０に移動させるべく、搬送ハンド１１を真空用移動ステージ２２方向に向かって伸ばす。搬送ハンド１１上の計測センサー７が真空用移動ステージ２２上に移動し、平面方向、つまり、Ｘ−Ｙ方向で計測センサー７の保持部１０の位置と計測センサー７上の保持部１４の位置が合うと搬送ロボット２０は、Ｚ方向、下方向に駆動し真空用移動ステージ２２上の保持部１０に計測センサー７の保持部１４を挿入する。
【００５０】
計測センサー７が真空用移動ステージ２２上の保持部１０に固定されると、搬送ロボット２０上の搬送ハンド１１は計測センサー７の固定された状態をはずし、真空用移動ステージ２２から離れる方向、すなわち、搬送ハンド１１を縮める方向に移動する。搬送ロボット２０上の搬送ハンド１１が縮んだ状態になり完全密閉機構である密閉扉２３と干渉関係がない状態になると密閉扉２３は、その扉を閉じて露光空間６と計測センサー保持空間９を分離する。
【００５１】
本実施形態では計測センサー７を真空用移動ステージ２２上に移動させた後に搬送ロボット２０の搬送ハンド１１を縮める動作、搬送ハンド１１を縮めた後に完全密閉機構である密閉扉２３を閉じる動作を行っているが、計測センサー保持空間９の空間容量が小さく、かつ、搬送ロボット２０上の搬送ハンド１１を伸ばした状態での位置が真空用移動ステージ２２のその後の動作範囲と干渉しない位置であれば、計測センサー７の回収時間短縮のために密閉扉２３を開いたままで搬送ハンド１１を伸ばしたまま移動ステージ４を移動させ計測動作を実行することも可能である。
【００５２】
また真空用移動ステージ２２の移動範囲と干渉位置関係にある場合、干渉関係を逃げるための最小の動作、たとえば、Ｚ方向の上方向の移動のみ、または、搬送ハンド１１を干渉関係がなくなる位置まで後退させ、完全に縮んだ位置と完全に伸びた位置の中間位置において待機して、真空用移動ステージ２２を移動させ計測動作を実行することも可能である。
【００５３】
計測センサー７が真空用移動ステージ２２上の保持部１０に固定され、搬送ロボット２０の搬送ハンド１１が真空用移動ステージ２２の移動範囲と干渉関係が無い位置に移動すると、真空用移動ステージ２２は計測シーケンスに従い電子レンズ２１下の決められた位置に計測センサー７が位置するように移動して位置決めを行う。計測動作が開始されると、電子ビーム露光装置の電子源である電子銃（不図示）等のユニット動作に同期して真空用移動ステージ２２を移動させ電子レンズ２１下の電子ビーム強度を測定する。
【００５４】
このとき、計測センサー７内において、計測のための回路は計測センサー７内部の蓄電池で動作しており、特に給電を行うためのケーブル等を持つことなく計測動作を実行することができる。また、実際に計測を行った後の計測データは計測センサー７内の内部に構成されているメモリー素子に記憶されるため、計測データを電子ビーム露光装置本体に転送するための電気信号線が不要となる。
【００５５】
本実施形態では、計測データを計測センサー７の内部に存在するメモリー素子に記憶しているが、記憶と言う点では半導体素子に限らず磁気記憶器のようなものを使用し、かつ、計測センサー７自体を磁気シールドしても本機能は満足する。
【００５６】
さらに、計測センサー７内に計測データを記憶するのではなく、計測データを無線の方式、たとえば赤外線通信、または、変調された電波によるアナログ通信、デジタル通信を使用して計測動作と並行した動作で、または計測動作後、そのデータの圧縮等を行い順次に電子ビーム露光装置本体に送信することによって本機能を満足することも可能である。
【００５７】
さらに、言うまでもなく、無線電波を使用した場合、お互い隣り合う電子ビーム装置間で行うデータ転送を異なる周波数を使用して通信し、最悪、計測のタイミングが合ったとしても、お互いに干渉すること無くデータの受け渡しが行われるようになっている。
【００５８】
計測センサー７をその保持部１０に搭載した真空用移動ステージ２２が電子レンズ２１下で事前に決められた一連の駆動を行い補正パラメーター計測動作が終了する。
【００５９】
この補正パラメーター計測動作後の露光動作を行うための準備として真空用移動ステージ２２はその保持部１０に計測センサー７を搭載した状態で完全密閉機構である密閉扉２３の方向に移動する。この時、搬送ロボット２０、及び、完全密閉機構である密閉扉２３は計測センサー７を真空用移動ステージ２２に受け渡した時の状態、または移動ステージ２２と干渉を避ける位置を保持している。
【００６０】
つまり、計測センサー７を保持台１４から真空用移動ステージ２２上へ移動させるシーケンスで述べたように搬送ロボット２０上の搬送ハンド１１と真空用移動ステージ２２との干渉関係が無くなる位置、搬送ロボット２０及び搬送ハンド１１、密閉扉２３が停止するシーケンスの場合は各ユニットの停止位置か、計測センサー７の回収動作が再開することになる。
【００６１】
本実施形態では、回収動作を完全密閉機構である密閉扉２３が閉じている状態での説明を行う。まず、移動ステージ２２が完全密閉機構である密閉扉２３の方向に移動する。さらに、計測センサー保持空間９の真空度を確認し、高真空の露光空間６と計測センサー保持空間９の真空度が異なる場合はダクト２４及び真空ポンプ２３を使用して真空度の調整を行う。真空用移動ステージ２２の移動と計測センサー保持空間９の真空引きが終了すると、密閉扉２３はその扉を開く動作を行う。密閉扉２３が開くと、搬送ロボット２０はその搬送ハンド１１を真空用移動ステージ２２側に伸ばし、真空用移動ステージ２２上の計測センサー７を、搬送ハンド１１の凹部と勘合させて固定する。計測センサー７が搬送ハンド１１上に固定されると搬送ロボット２０はそのＺ方向の移動機構を使用して上下方向に移動し、真空用移動ステージ２２上の計測センサー保持部１０から計測センサー７をはずす方向、つまり移動ステージ側の保持部１０から計測センサーの保持部１４を抜き取るような方向に動作する。
【００６２】
計測センサー７の保持部１７と真空用移動ステージ２２上の保持部１０が離れると搬送ロボット２０は搬送ハンド１１を縮める方向、つまり真空用移動ステージ２２から計測センサー保持空間９側に移動する。搬送ハンド１１を縮めると搬送ロボット２０は計測センサー７を搬入した時とは逆に１８０°回転動作して計測センサー保持空間９内の計測センサー保持台１４の方向に向きを変える。搬送ロボット２０が計測センサー保持空間９内の計測センサー保持台１４の方向に向きを変えると完全密閉機構である密閉扉２３が閉じる動作を行い、計測センサー保持空間９を露光空間６から切り離し、密閉空間を形成させる。
【００６３】
計測センサー保持空間９において搬送ロボット２０はその搬送ハンド１１を伸ばし、計測センサー７を計測センサー保持空間９内の計測センサー保持台１４に計測センサー保持部１７を搬送する。搬送ハンド１１が計測センサー７を計測センサー保持台１４上に計測センサー保持部１７を搬送すると、搬送ロボット２０はそのＺ方向の駆動機構を使用して下方向に移動し、計測センサー７の保持部１７を計測センサー保持空間９内の計測センサー保持部１７に勘合させる。計測センサー７の保持部１７と計測センサー保持空間９内の計測センサー保持台１４が勘合すると計測センサー保持空間９内の計測センサー保持部１７の底にある勘合機構１２により計測センサー７と本電子ビーム露光装置本体が電気的に接続する。勘合機構１２の接続として本実施形態では電気信号線、センサー蓄電池に充電を行う電源線で構成されている。計測センサ−７が計測したデータについては前述のように無線で計測データを通信する方法も存在するが、本説明では勘合機構１２を使用して計測データを転送する場合について述べる。
【００６４】
勘合機構１２を通して計測センサー７内の蓄電池に給電する給電線、計測センサー７内に蓄えた計測データを電子ビーム露光装置本体に転送するための信号線が電気的接続されると、
１）次回の計測のために給電線を用いて計測センサー７は充電される。
【００６５】
２）計測動作後の計測センサー７内に蓄えられたデータは電子ビーム装置本体上に転送される。
【００６６】
データ転送と、充電動作の２つの動作が並列して行われ、電子ビーム露光装置上に計測データ−が転送されることになる。本実施形態では次の電子ビーム露光装置のシーケンスによるが、計測データを本電子ビーム露光装置内に取り込み、その計測データを処理した後に露光動作に移っている。ただ、装置シーケンスによっては露光動作と並行して計測データを取り込む場合も発生する。
【００６７】
完全密閉機構である密閉扉２３が閉じている状態、つまり、高真空の露光空間６と計測センサー保持空間９が分離された状態において、また、電子ビーム露光装置は露光空間６の真空度を確認し、真空度が露光環境と合わない場合には露光空間６のダクト２７及び真空ポンプ２６を動作させ真空度を適正にした後に露光動作を行う。
【００６８】
電子ビーム露光装置が露光空間６において露光動作を行っている時、計測センサー７は計測データの転送終了後、ＯＦＦ状態で計測センサー保持空間に保持されている。通常、計測センサー７は微弱な光、またはビーム光を計測するため、そのＯＮ状態になってからの出力の経時変化が問題となっている。
【００６９】
計測センサーをＯＮ状態にし、その後、一定時間たたないうちに計測動作を行うとセンサー自体の経時変化、ＯＮ状態直後のドリフト現象により正確な計測が不可能となってしまう、またこの問題を解決するために、常時ＯＮ状態とした場合、計測回路にて常時電力が消費され現在の省エネルギーの流れに反することになり、かつ、この消費された電力が熱源となって計測センサー７から放出される。従来のように常時真空用移動ステージ２２上に保持していた場合は、この発熱による露光空間の温度の乱れ、物体に温度を加えることによるアウトガス、コンタミネーションの増大を招き露光動作において、不良品発生の原因となる移動ステージ２２の移動量計測誤差の発生、ステージ精度劣化、不純物等によるウエハへのコンタミネーション付着が懸念される。
【００７０】
本実施形態は上述の問題点にも対応し、計測センサー保持空間９と露光空間６を隔離し、また完全密閉機構である密閉扉２３を開閉するタイミングから電子ビーム露光装置の補正パラメーター計測動作のタイミングを事前に検知することが可能であるため、補正パラメーター計測動作を行う一定時間前に計測センサー保持空間９内で計測センサー７をＯＮ状態にすることが可能になる。
【００７１】
また、計測センサー保持空間９は露光空間６と密閉扉２３で隔離され、かつ、ダクト２４、真空ポンプ２５で真空度の保持され、アウトガス、コンタミネーションの排気が行われているために計測センサー７からの発熱、アウトガスを吸収することが可能になり露光空間６に影響を与えることなく、事前に計測センサー７をＯＮ状態にして出力を安定させることが可能になる。
【００７２】
つまり、電子ビーム露光装置が露光動作を行っているのと平行して、露光動作後に開始する補正パラメーター計測動作の準備をするための計測センサー保持空間９の真空引きを行うシーケンスはこの制御のタイミングを使用して計測センサー７内の電気回路をＯＮ状態にし、信号出力が安定する時間のＯＮ状態を作り出すことができる。
【００７３】
具体的に書くと、電子ビーム露光装置は補正パラメーター計測作業に切り替わる最終ウエハの露光時において保持台１４の勘合機構１２を通して計測センサー７内の電気回路をＯＮ状態にする。計測センサー７は保持台１４上では電子ビーム露光装置本体からの給電で内部電気回路のＯＮ状態を保持している。計測センサー７を移動ステージ２２上へ搬送する場合においては計測センサー７には充電電池が搭載されており、本充電電池から給電により前記計測センサー７の内部回路がＯＮ状態のまま、搬送ロボット２０、搬送ハンド１１で搬送することが可能である。その後の動作については先に説明したとおりである。
【００７４】
＜第２実施形態＞
図７は本発明の第２実施形態における電子ビーム露光装置の露光空間を説明する図である。第２実施形態では電子ビーム等、イオンビームによる露光装置に適用した場合で、かつ、計測センサーと電子ビーム露光装置本体が電線等で接続されている場合について説明する。第１実施形態と同じくイオンビーム露光装置の場合、イオンビームの通過する露光空間は真空になっている。露光に使用するイオンビームによってその真空度１０〜１００倍ほど異なるが大気開放状態に比べ圧力が非常に低く設定されているのは第１実施形態と同様である。
【００７５】
図７に示したように電子ビーム露光装置は超真空の空間である露光空間６とその真空度を達成するための真空ポンプ２６、その真空ポンプ２６と露光空間６を接続している真空ダクト２７を持ち、露光空間６には真空用の移動ステージ２２、電子レンズ２１、ウエハを静電吸着するためのチャック８、そして、電子ビームにより露光パターンを描画するウエハ１６がチャック８に保持されている。また、真空用の移動ステージ２２上には図４に示されるようにセンサー保持部１０が任意の位置に複数個存在している。
【００７６】
さらに、露光空間６に隣接する形で計測センサー保持空間９が存在している。計測センサー保持空間９内には搬送ロボット２０と、その搬送ロボット２０上に搬送ハンド１１が存在している。計測センサー保持空間９内には、図６（ｂ）に示されるような計測センサー７ｂが載置されている。センサー保持台１４上には計測センサー７ｂと接続するケーブル１５の接続口が存在する。計測センサー７ｂについて、本実施形態では内部については電気回路しか存在せず、第１実施形態のような蓄電池等は搭載されていない。このため計測センサー７ｂ自体の構造、特に真空対応と言う点では電気回路を密閉するだけなので構造的に簡単な構成となっている。
【００７７】
また、接続ケーブル１５については帯電を防ぐ目的と、ＳＳＤ、二次電子検出器の微弱な信号をノイズ等の外乱から防ぐ目的の為、テフロン（登録商標）等の化学的に安定した絶縁材料に表面を導電処理した物を使用した電線が使用されている。搬送ロボット２０、搬送ハンド１１、センサー保持台１４、センサー保持部１７の位置関係はセンサー保持台１４に対向するように搬送ロボット２０が存在し、搬送ロボット２０上には計測センサー７ｂを搬送するために、計測センサー７ｂの本体直径に合った搬送ハンド１１が存在している。本実施形態では搬送ロボット２０は伸縮方向であるＲ方向、回転方向であるθ方向に移動可能である搬送アーム７７ａ，７７ｂを持ち、さらに搬送ロボット２０本体が上下方向であるＺ方向に移動可能であり、搬送ハンド１１を上下方向に位置決めすることが可能な移動機構をもっている。Ｒ方向、θ方向、Ｚ方向の機構を使用しセンサー保持台１４上の計測センサー７ｂを密閉機構である密閉扉２３を通して移動ステージ２２の勘合部であるセンサー保持部１０へ移動することが可能である。
【００７８】
さらに、計測センサー保持空間９と露光空間６の間に存在する密閉タイプの密閉扉２３は露光空間６と計測センサー保持空間９の間で圧力差が生じてもそれぞれの空間の気密を保持するような構造になっている。また計測センサー保持空間９においても真空状態になっており、計測センサー保持空間９の真空を保持するための真空ポンプ２５、その真空ポンプ２５と計測センサー保持空間９を接続するためのダクト２４が存在する。
【００７９】
以上の構成において、その動作を説明する。動作については電子ビーム露光装置の場合、その露光空間６の真空度、及びコンタミネーションが問題となってくる。つまり、真空度の高い空間に物体を放置した場合、その物体からアウトガスが発生し、露光空間６の真空度の低下や、その真空中への不純物放出、放出したごみ、不純物のウエハ、装置内への付着問題が発生して電子ビームの直進性、電子ビームの拡散等の悪影響を与え不良ウエハ発生の原因となっている。このため本実施形態の場合、このコンタミネーションを減少させる動作も重要な課題となっている。
【００８０】
本実施形態である電子ビーム露光装置の露光動作から補正パラメーター計測動作へ、そして、再度、露光動作に移り変わる時のシーケンスを基に図７にて具体的に動作を説明する。
【００８１】
本実施形態にかかる電子ビーム露光装置は、通常、露光動作時の計測センサー７ｂは計測センサー保持空間９内の保持台１４上に保持されている。また、計測センサー７ｂと、電子ビーム露光装置本体と接続されているケーブル１５は、センサー保持部１７の横の開いた空間に束線された状態でまとめられている。ケーブル１５についてみるとケーブル自体はリール状の回転体２８に巻きつけられており、弱いテンションをかけて絶えず巻き取る方向に力がかかっており、真空空間内にできるだけケーブル表面を露出しないような形の設計となっている。
【００８２】
電子ビーム露光装置の露光動作が終了し、真空用移動ステージ２２上のウエハチャック８からウエハ１６が回収されると装置は補正パラメーター計測動作の準備を行う。この補正パラメーター計測動作の準備として、真空用移動ステージ２２上に計測センサー７ｂを移動させるため、搬送ロボット２０は回転動作を行いセンサー保持台１４方向にロボット２０上の搬送ハンド１１を向ける。搬送ロボット２０が保持台１４の方向に向くと、次に搬送ハンド１１をＲ方向に伸ばして搬送ハンド１１の先端のくぼみ（図５の１１凹部を参照）と計測センサー７ｂの本体を勘合させ、計測センサー７ｂを搬送ハンド１１上に固定する。
【００８３】
搬送ロボット２０が計測センサー７ｂを搬送ハンド１１上に固定すると、搬送ロボット２０は上下方向、つまりＺ方向に移動して計測センサー７ｂの保持部１７を保持台１４から抜き取る。計測センサー７ｂを抜き取る動作を行う前、つまり、搬送ロボット２０が保持台１４方向に向いた時、勘合機構１２を通じた給電動作が停止し、保持台１４上から自由に計測センサー７ｂが取り外しできるようになる。
【００８４】
センサー保持台１４上から計測センサー７ｂを抜き取り、搬送ロボット２０上の搬送ハンド１１上に計測センサー７ｂが固定されると、搬送ロボット２０は計測センサー７ｂを固定した搬送ハンド１１を戻す方向、つまり、搬送ハンド１１を縮める方向に移動させ、さらに１８０°回転を行い完全密閉機構である密閉扉２３の方向に向きを変える。このとき計測センサー７ｂと電子ビーム露光装置本体を接続しているケーブル１５は計測センサー７ｂとに引っ張られるような形で計測センサー保持空間９内を伸びていく。このときケーブル１５を巻いてあるリール状の回転体２８のテンションの関係からできる限り真空中にケーブル表面が露出しないような構造となっている。
【００８５】
この動作と並行して真空用移動ステージ２２は複数の計測センサー保持部１０からシーケンス上選択された、移動ステージ２２上の計測センサー保持部１０（図４）に計測センサー７ｂを取り付けやすいように完全密閉機構である密閉扉２３の方向に移動する。
【００８６】
さらに、露光空間６の真空度を低下させない目的のため露光空間６の真空度と計測センサー保持空間９の真空度が等しくなるように、また計測センサー保持空間９内のコンタミネーション等が露光空間６に拡散しないようにするためにダクト２４、真空ポンプ２５を動作させて計測センサー保持空間９の真空引きを行う。
【００８７】
搬送ロボット２０が完全密閉機構である密閉扉２３の方向に向きを変え終えて、かつ真空用移動ステージ２２が完全密閉機構である密閉扉２３の方向に移動し、さらに計測センサー保持空間９と露光空間６の真空度が同じになると密閉扉２３が開き露光空間６と計測センサー保持空間９がつながる。この時、先に述べたように計測センサー保持空間９の真空引きを行い、また、真空引きの行為によって不純物等のコンタミネーションの排除を同時に行っているため露光空間６の真空度を低下させることなく、さらに、露光空間６を不純物等のコンタミネーション付着による汚染させることなく計測センサー７ｂを露光空間６に移動させることができる。
【００８８】
密閉扉２３が開き、露光空間６と計測センサー保持空間９がつながると搬送ロボット２０は計測センサー７ｂを真空用移動ステージ２２上の保持部１０に移動させるべく搬送ハンド１１を真空用移動ステージ２２方向に向かって伸ばす。搬送ハンド１１上の計測センサー７ｂが真空用移動ステージ２２上に移動し、平面方向、つまり、Ｘ−Ｙ方向で計測センサー７ｂの保持部１０の位置と計測センサー７ｂの保持部１７の位置が合うと、搬送ロボット２０はＺ方向、この場合は搬送ハンド１１を下方向に駆動し、真空用移動ステージ２２上の保持部１０に計測センサー７ｂの保持部１７を入れ込む。
【００８９】
計測センサー７ｂが真空用移動ステージ２２上の保持部１０に固定されると、搬送ロボット２０上の搬送ハンド１１は計測センサー７ｂの固定をはずし、真空用移動ステージ２２から離れる方向、搬送ハンド１１を縮める方向に移動する。本実施形態の図７では搬送ロボット２０上の搬送ハンド１１が縮んだ状態を示しているが、搬送ロボット２０上の搬送ハンド１１を伸ばした状態での位置が真空用移動ステージ２２の、その後の動作範囲と干渉しない位置であれば計測センサー７ｂの回収時間短縮のために搬送ハンド１１を伸ばしたまま、移動ステージ２２を移動させて計測動作を実行することも可能である。
【００９０】
また、真空用移動ステージ４の移動範囲と干渉位置関係にある場合、干渉関係を逃げるための最小の動作、たとえば、Ｚ方向、この場合は搬送ハンド１１の上方向の移動のみ、または、搬送ハンド１１を干渉関係がなくなる位置まで後退させ、完全に縮んだ位置と完全に伸びた位置の中間位置にて待機して、真空用移動ステージ２２を移動させて計測動作を実行することも可能である。
【００９１】
計測センサー７ｂが真空用移動ステージ２２上の保持部１０に載置され、搬送ロボット２０の搬送ハンド１１が真空用移動ステージ２２の移動範囲と干渉関係が無い位置に移動すると、真空用移動ステージ２２は計測シーケンスに従い、電子レンズ２１下の決められた位置に計測センサー７ｂが位置するように移動を行う。計測動作が開始されると、電子ビーム露光装置の電子源である電子銃（不図示）等のユニット動作に同期して、真空用移動ステージ２２を移動させ、電子レンズ２１下の電子ビーム強度を測定する。このとき、計測センサー７ｂ内において、給電及び計測データの受け渡しはケーブル１５によって行われる。ただし、この場合においてもできる限り真空中でケーブルの鏡面を露出しないようにするため計測センサー７ｂ内でデータシリアル化が行われケーブル本数の最小化が行われている。
【００９２】
また、比較的ケーブルが細く作成できるデータ伝送の信号線のみケーブルで伝送し、計測のための回路は計測センサー７ｂ内部の蓄電池で動作と言うことも可能であり、また、逆に、給電だけをケーブル接続で行い、実際に計測を行った後の計測データは計測センサー７ｂ内の内部に構成されているメモリー素子に記憶することも可能である。
【００９３】
さらに、計測センサー７ｂ内に記憶するのではなく、計測データを無線の方式、たとえば赤外線通信、または、変調された電波によるアナログ通信、デジタル通信を使用し計測動作と並行動作で、または、計測動作後データの圧縮等を行い順次電子ビーム露光装置本体に送信することによって本機能を満足することも可能である。
【００９４】
以上の機能を有する計測センサー７ｂを、センサー保持部１０に載置した真空用移動ステージ２２が電子レンズ２１下で、事前に決められた一連の駆動を行い補正パラメーター計測動作が終了する。この補正パラメーター計測動作後、露光動作を行うための準備として、真空用移動ステージ２２は、そのセンサー保持部１０の計測センサー７ｂを搭載した状態で完全密閉機構である密閉扉２３の方向に移動する。この時、搬送ロボット２０、及び完全密閉機構である密閉扉２３は計測センサー７ｂを真空用移動ステージ２２に受け渡した時の状態、または移動ステージ２２と干渉を避ける位置を保持している。つまり計測センサー７ｂを保持台１４から真空用移動ステージ２２上へ移動させるシーケンスで述べたように搬送ロボット２０上の搬送ハンド１１と真空用移動ステージ２２との干渉関係が無くなる位置、搬送ロボット２０、及び搬送ハンド１１、密閉扉２３が停止させるシーケンスの場合、各ユニットの停止位置から計測センサー７ｂの回収動作を再開することになる。
【００９５】
移動ステージ２２が完全密閉機構である密閉扉２３の方向に移動する。さらに、計測センサー保持空間９においては高真空の露光空間６と計測センサー保持空間９の真空度が同じになるように、かつ真空中のコンタミネーション防止を目的としてダクト２４及び真空ポンプ２３を使用して真空度の調整を行う。搬送ロボット２０はその搬送ハンド１１を真空用移動ステージ２２側に伸ばし、真空用移動ステージ２２上の計測センサー７ｂを固定する。計測センサー７ｂが搬送ハンド１１上に固定されると搬送ロボット２０は、そのＺ方向の移動機構を使用して上下方向に移動して、真空用移動ステージ２２上の計測センサー保持部１０から計測センサー７ｂをはずす方向、つまり、移動ステージ側の保持部１０から計測センサーの保持部１７を抜き取るような方向に動作する。
【００９６】
計測センサー７ｂの保持部１７と真空用移動ステージ２２上の保持部１０が離れると搬送ロボット２０は搬送ハンド１１を縮める方向、つまり真空用移動ステージ２２から計測センサー保持空間９側に移動する。搬送ハンド１１を縮めると搬送ロボット２０は計測センサ−７ｂを搬入した時とは逆に１８０°回転動作し、計測センサー保持空間９内の計測センサー保持台１４の方向に向きを変える。本動作を行っている時、同時に計測センサー７ｂと電子ビーム露光装置本体を接続しているケーブル１５を収納するリール状の回転体２８はその巻き取り動作を行い真空中にケーブルの被覆がなるべく露出しないようにする。
【００９７】
搬送ロボット２０が計測センサー保持空間９内の計測センサー保持台１４の方向に向きを変えると完全密閉機構である密閉扉２３が閉じる動作を行い、計測センサー保持空間９を露光空間６から切り離し、密閉空間を形成させる。計測センサー保持空間９において搬送ロボット２０はその搬送ハンド１１を伸ばし計測センサー７ｂを計測センサー保持空間９内の計測センサー保持台１４上の位置に搬送する。搬送ハンド１１が計測センサー７ｂを計測センサー保持台１４上に搬送すると搬送ロボット２０は、そのＺ方向の駆動機構を使用して下方向に搬送ハンド１１を移動させて、計測センサー７ｂの保持部１７をセンサー支持台１４に位置決めして勘合機構１２と勘合させる。計測データを計測センサー７ｂ内に保持している場合は、計測センサー７ｂの保持部１７と計測センサー保持空間９内の勘合機構１２が勘合すると計測センサー保持空間９内の計測センサー保持部１７の底にある勘合機構により計測センサー７ｂと本電子ビーム露光装置本体が接続する。勘合機構１２の接続として計測センサー７ｂに内蔵されているものによって電気信号線、充電を行う電源線が選択できる。
【００９８】
本実施形態では、次の電子ビーム露光装置のシーケンスによるが、計測データを本電子ビーム露光装置内に取り込み、計測データを処理した後に露光動作に移っている。ただ装置シーケンスによっては露光動作と並行して計測データを取り込む場合も発生する。
【００９９】
完全密閉機構である密閉扉２３が閉じている状態、つまり、高真空の露光空間６と計測センサー保持空間９が分離された状態において、また電子ビーム露光装置は露光空間６の真空度を確認して、真空度が露光環境と合わない場合には露光空間６のダクト２７及び真空ポンプ２６を動作させ真空度を適正にした後、露光動作を行う。
【０１００】
電子ビーム露光装置が露光空間６において露光動作を行っている時、計測センサー７ｂはＯＦＦ状態で計測センサー保持空間に保持されている。通常、計測センサー７ｂは微弱な光り、または、ビーム光を計測するためにＯＮ状態になってからの出力の経時変化が問題となっている。
【０１０１】
計測センサーをＯＮ状態にして、その後、一定時間たたないうちに計測動作を行うとセンサー自体の経時変化、ＯＮ状態直後のドリフト現象により正確な計測が不可能となってしまう。この問題を解決するために、常時ＯＮ状態とした場合、計測回路にて常時電力が消費され現在の省エネルギーの流れに反することになり、かつ、この消費された電力が熱源となって計測センサー７ｂから放出される。従来のように常時、真空用移動ステージ２２上に計測センサーを保持していた場合、この計測センサーからの発熱による露光空間の温度が乱れ、物体に温度を加えることによるアウトガスの発生や、コンタミネーションの増大を招き、かかる環境下の露光動作において、不良品発生の原因となる移動ステージ２２の移動量計測誤差の発生、ステージ精度劣化、不純物等によるウエハへのコンタミネーション付着が懸念される。
【０１０２】
本実施形態においては、上述の問題点にも対応し、計測センサー保持空間９と露光空間６を隔離し、完全密閉機構である密閉扉２３を開閉するタイミング、つまり電子ビーム露光装置の補正パラメーター計測動作のタイミングを事前に検知することが可能であるため、補正パラメーター計測動作を行う一定時間前に計測センサー保持空間９内で計測センサー７ｂをＯＮ状態にすることが可能になる。
【０１０３】
また、計測センサー保持空間９は露光空間６と密閉扉２３で隔離され、かつ、ダクト２４と、真空ポンプ２５で真空度の保持され、アウトガス、コンタミネーションの排気が行われているため計測センサー７ｂからの発熱や、アウトガスを吸収することが可能になり計測センサー７ｂを露光空間６に載置する場合においても露光空間の真空度や、清浄度に影響を与えることなく事前に計測センサー７ｂをＯＮ状態にして出力を安定させることが可能になる。
【０１０４】
つまり、電子ビーム露光装置が露光動作を行っている途中、次に、補正パラメーター計測動作を行うシーケンスの場合、電子ビーム露光装置は計測センサー保持空間９の真空引きを行うが、この制御のタイミングを使用して計測センサー７ｂ内の電気回路をＯＮ状態にし、信号出力が安定する時間のＯＮ状態を作り出すことができる。
【０１０５】
具体的に書くと、電子ビーム露光装置は補正パラメーター計測作業に切り替わる最終ウエハの露光時において保持台１４の勘合機構１２を通して計測センサー７ｂ内の電気回路をＯＮ状態にする。計測センサー７ｂはセンサー保持台１４上では電子ビーム露光装置本体からの給電で内部電気回路をＯＮ状態に保持している。計測センサー７ｂを移動ステージ２２上へ搬送する場合においては計測センサー７ｂには充電電池が搭載されており本充電電池から給電により前記計測センサー７ｂの内部回路がＯＮ状態のまま前記搬送ロボット２０、搬送ハンド１１で搬送することが可能である。その後の動作については上述のとおりである。
【０１０６】
＜半導体デバイスの製造に関する実施形態＞
先に説明した第１及び第２実施形態にかかる半導体製造装置、特に荷電粒子線露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。
【０１０７】
図８は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（露光制御データ作製）では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作製する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ７）する。例えば、前工程と後工程はそれぞれ専用の別の工場で行われてもよく、この場合、これらの工場毎に上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされる。また前工程工場と後工程工場との間でも、インターネットまたは専用線ネットワークを介して生産管理や装置保守のための情報がデータ通信されてもよい。
【０１０８】
図９は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに描画（露光）する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成することができる。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、実素子の露光動作を行う場合において、計測センサーと装置間を接続するケーブルをなくすことによりケーブルのテンションの影響による位置決め精度の低下、ウエハステージの移動速度低下、装置が停止することによる稼働率の低下を防ぐことが可能になる。
【０１１０】
また、ケーブルの湾曲による露光光の遮蔽による不良品の発生を防ぐことが可能になる。
【０１１１】
さらに加えて、移動ステージに対して温度による外乱の影響を排除し、ウエハ、ならびに装置に対するごみ汚染の原因となる計測センサー、およびセンサーケーブルを露光空間から排除することにより不良品の発生を防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態にかかる電子ビーム露光装置の概略的を示す図である。
【図２】従来の露光空間を説明する図である。
【図３】第１実施形態にかかる電子ビーム露光装置の構成を説明する図である。
【図４】真空用の移動ステージ上のセンサー保持部を示す図である。
【図５】計測センサー、搬送ロボット、と搬送ハンドの構成を説明する図である。
【図６】計測センサーを示す図である。
【図７】第２実施形態にかかる電子ビーム露光装置の構成を説明する図である。
【図８】デバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。
【図９】デバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。
【符号の説明】
６    真空度等の環境がほぼ一定に管理されている露光空間
７    計測センサー
８    ウエハチャック
９    計測センサー保持空間
１０  計測センサーが取り付けられる保持部
１１  搬送ハンド
１２  計測センサーを保持するための保持台上の勘合機構
１４  計測センサーを保持するための保持台
１５  計測センサーのケーブル
１６  ウエハ
１７  計測センサー側の保持部
２０  計測センサーを搬送する搬送ロボット
２１  電子レンズ
２２  真空用移動ステージ
２３  完全密閉機構をもつ密閉扉
２４  計測センサー保持空間用ダクト
２５  計測センサー保持空間用真空ポンプ
２６  露光空間用真空ポンプ
２７  露光空間用ダクト
２８  ケーブルを巻き取るリール状の回転体
【図１】
2004165497.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004165497.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004165497.tif 000009
【図８】
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【図９】
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