JP2019117828A - 検出装置および測長ｓｅｍ - Google Patents

Abstract

【課題】検出器の構成の単純化を図りつつ、精度よく安定的に基板の位置ずれを検出できる技術を提供する。【解決手段】検出装置は、基板２の位置ずれを検出する検出装置であって、基板２が規定位置に配置された状態において基板２の上方を通過するビーム（４３ａおよび４３ｂ）を射出するＮ個（Ｎ≧２）の投光器４０と、Ｎ個の投光器４０のそれぞれから射出されたビーム（４３ａおよび４３ｂ）を、基板２が規定位置に配置された状態において基板２の上方を通過する方向に反射する複数のミラー４２と、複数のミラー４２のそれぞれによって反射された反射ビーム（４３ｃおよび４３ｄ）を受光するＮ−１個以下の受光器４１と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、基板の傾きを検出する検出装置およびそれを備える測長ＳＥＭに関する。

半導体素子や集積回路の製造工程では、基板上に作成した半導体素子や集積回路の検査や評価を、基板上に形成した各種パターンの線幅等の寸法を測定することによって行う。通常、このような微小寸法の測定には、測長ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）或いはＣＤ−ＳＥＭ（Critical Dimension-Scanning Electron Microscope）と呼ばれる測長機能付きの走査型電子顕微鏡が用いられる。

測長ＳＥＭは、観察試料に電子線やイオンビーム等の荷電粒子線を照射することによって得られる二次電子等の放出信号を画像化処理して観察試料像を取得し、その画像上の明暗の変化からパターンの形状を判別してパターン線幅等の寸法を導き出す。その際、観察試料としての基板は、測長ＳＥＭに備えられた基板搬送システムによって、真空状態に保持されている試料室に搬送され、試料室内の試料ステージに搭載されて荷電粒子線の照射を受ける。

測長ＳＥＭを用いて基板の観察および測長を行う場合、検査対象の基板は、カセットと称する一枚または複数枚の基板を収納可能なケースに予め格納されて準備される。カセットは大気圧下にあるが、基板を観察および測長する試料室は真空状態にあるため、基板の観察および測長を実施する際は、カセットから基板が一枚ずつ取り出され、大気圧状態と真空状態との間で雰囲気を変換するロードロック室と呼ばれる雰囲気変換室に一旦搬送される。ロードロック室の雰囲気が調整された後、基板は試料室に搬送され、前述した観察および測長が実施される。観察および測長が済んだ基板は、試料室からロードロック室に再度搬送され、ロードロック室の雰囲気が大気圧状態に調整されてから、ロードロック室より取り出され、カセットに搬送されて戻される。

測長ＳＥＭを用いた基板の検査や評価では、上記のような観察および測長作業が、基板一枚ごとに、カセットに収納されている検査対象の基板枚数分だけ、繰り返し行われる。その際、カセットとロードロック室との間の基板の搬送には、通常、ロボットが使用される。ロボットは、測長ＳＥＭによる観察および測長を実施する都度、カセットから取り出した検査対象の基板を、測長ＳＥＭのロードロック室に備えられているホルダと称す基板保持具まで搬送し、ホルダ上の規定位置に載置する。

ホルダは、ロードロック室内で板バネによって保持されており、ロードロック室内に設けられたアームの作動に応動して、試料室内の試料ステージとロードロック室との間で移動可能な構成になっている。ホルダの表面には、基板を規定の位置に保持しておくための固定ピンおよび可動ピンが、間隔を空けて立設されている。ホルダの規定の位置に載置された基板は、この可動ピンによって固定ピンに押し付けられて規定の位置に保持される。

ロードロック室は、基板搬入時には雰囲気が大気圧状態になる必要がある一方、基板を試料室内に搬送する際には雰囲気が試料室と同じ真空状態になる必要がある。そのため、ロードロック室は、バルブを介してドライポンプの吸込側と接続されている。測長ＳＥＭにおいては、ホルダの規定位置への基板の載置が完了すると、ロードロック室は密閉され、上記バルブの開放によってドライポンプの吸込側と連通されて室内の真空引きが行われる。その後、ロードロック室は、規定の真空度に達すると、ロードロック室と試料室との間が開放状態となり、基板は、ロードロック室からホルダごと試料室内に搬送され、試料室内で荷電粒子線の照射を受ける。

また、ロードロック室には、基板の有無やホルダへの異常載置を検出するためのセンサが備えられている。測長ＳＥＭでは、基板の未載置や異常載置が発生した場合、危険を未然に回避するために基板が載置されているホルダの試料室への搬送を停止するといった処置がなされる。

特許文献１には、「外寸が同じ基板保持具に異なるサイズの基板が載置される場合であっても、載置される基板の違いにかかわらず、基板の未載置や異常載置を正確にセンサに検出させる」ことができる基板保持具および基板搬送システムが開示されている。

特開２０１２−３３５９４号公報

上述した基板保持検出器および基板搬送システムにおいては、基板が規定の位置に保持されていることを正確に検出する必要がある。基板の異常載置は、主に基板搬送時に生じる位置ずれや角度ずれに起因する。基板の載置位置が規定位置からわずかにずれても、可動ピンによって基板を固定ピン側に押し付けた時に、固定ピンや可動ピンに基板の外縁が乗り上げ、基板保持具の規定位置での基板の保持ができなくなることがある。

そのため、ロードロック室には、基板の有無やホルダへの異常載置を検出するためのセンサが設けられている。具体的には、基板が規定位置で配置された状態で、基板の上面直近を透過型センサのビームが基板と干渉せずに通るように、センサの投光器および受光器を構成し、基板の異常載置を検出している。ここで、基板を保持するための固定ピンおよび可動ピンは、ホルダ表面上に間隔を空けて複数立設されている。基板の乗り上げを検知するためのビーム光路は、複数立設された固定ピンおよび可動ピンのそれぞれと干渉しない位置を通る必要があり、センサの配置は制限されている。また、立設されたピンの配置に応じて基板の乗り上げが発生した際の基板の姿勢および乗り上げの程度は様々である。

公知の方法では、基板上面側から見て左右水平方向に、複数の投光器および受光器を配置し、一つ以上のセンサでビームの遮光状態を検出した場合に、基板は異常載置の状態であると判断する。しかしながら、複数のセンサで基板の微少な乗り上げを安定的に検出するためには、受光器の受光量がどの程度減じた場合に異常載置と見做すかを決定する光量の閾値を厳密な調整作業に基づいて設定する必要がある。また、基板の微小な位置ずれを検出するためには、投光器から射出するビームを基板の上面のわずか上方を通過させる必要があり、投光器および受光器の配置も多大な作業工数を必要とする。

本開示は、上記の点に鑑みてなされたものであり、検出器の構成の単純化を図りつつ、精度よく安定的に基板の位置ずれを検出できる技術を提供する。

上記課題を解決するために、基板の位置ずれを検出する検出装置であって、前記基板が規定位置に配置された状態において前記基板の上方を通過するビームを射出するＮ個（Ｎ≧２）の投光器と、前記Ｎ個の投光器のそれぞれから射出された前記ビームを、前記基板が前記規定位置に配置された状態において前記基板の上方を通過する方向に反射する複数のミラーと、前記複数のミラーのそれぞれによって反射された反射ビームを受光するＮ−１個以下の受光器と、を備える検出装置を提供する。

本開示によれば、検出器の構成の単純化を図りつつ、精度よく安定的に基板の位置ずれを検出できる。上記以外の課題、構成および効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。

第１の実施形態に係る検出装置が適用された測長ＳＥＭの概略構成図である。 ロードロック部の部分上面断面図を示す。 ロードロック部の部分側面断面図を示す。 比較例のセンサ構成を示す図である。 本実施形態の検出装置の構成を示す図である。 ビームの光量の変化を説明するための図である。 複数の基板サイズに対応可能なセンサ配置の例を示す図である。 位置ずれを検出する検出装置が備えるセンサの異なる配置例を示す図である。 位置ずれを検出する検出装置の別の構成例を示す図である。

以下、図面に基づいて、本開示の実施例を説明する。なお、本開示の実施例は、後述する実施例に限定されるものではなく、その技術思想の範囲において、種々の変形が可能である。また、後述する各実施例の説明に使用する各図の対応部分には同一の符号を付して示し、重複する説明を省略する。

＜実施形態＞
［測長ＳＥＭの構成］
本開示に係る検出装置および測長ＳＥＭの一態様について、図面に基づき説明する。
図１は、実施形態に係る検出装置が適用された測長ＳＥＭ１の概略構成図である。測長ＳＥＭ１は、局所クリーン化装置１４と走査型電子顕微鏡本体２０とを有し、局所クリーン化装置１４内には、基板２を搬送する試料搬送装置１０が設置されている。

測長ＳＥＭ１は、試料の搬送、観察および測定を含む諸動作が、付設のコンピュータ装置（図示せず）によって制御される。オペレータは、コンピュータ装置に付属するマウスやキーボード、表示器の画面上に表示されるＯＳＤ（On Screen Display）等のユーザインターフェースを使用して、測長ＳＥＭ１に実行させる試料の搬送等の制御処理についての指示および設定入力等をコンピュータ装置に行う。

図１に示された例では、試料搬送装置１０は、ハンドリングアーム１２を有し、二つのカセット置き台１１ａおよび１１ｂから基板２を取り出せる構成になっている。カセット置き台１１には、オペレータにより、オープンカセットまたはＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）といった基板２を保管する基板収納ケース１３が搭載される。カセット置き台１１は、例えばＦＯＵＰのような、蓋または扉によりケース内の気密を維持できるカセットを搭載する場合、当該カセットの蓋または扉の開閉を制御する機構を備える。ハンドリングアーム１２は、カセット置き台１１に搭載されている基板収納ケース１３から基板２を取り出す。試料搬送装置１０は、走査型電子顕微鏡本体２０のロードロック室２４に基板２を搬送したり、ロードロック室２４から基板２を取り出して基板収納ケース１３に収納して戻したりする。

基板２は清浄空間内にて搬送される必要があるため、試料搬送装置１０は、装置全体が局所クリーン化装置１４内部に設けられている。局所クリーン化装置１４には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）が備えられている。局所クリーン化装置１４内部へは、上記ＦＦＵを通して、クリーン度の高い空気が大気圧雰囲気よりも陽圧状態で供給されている。

走査型電子顕微鏡本体２０は、ロードロック部２１と、ステージ部２２と、鏡筒部２３とを一体的に備えた構成となっている。ロードロック部２１には、大気圧状態と真空状態との間で雰囲気を変換するロードロック室２４が設けられている。ステージ部２２には、基板２に荷電粒子線を照射するため、真空状態に保持される試料室２５が設けられ、試料室２５内には基板２を載置したホルダ２６が搬送される試料ステージ２９が備えられている。

ロードロック室２４は、試料搬送装置１０が配置されている局所クリーン化装置１４と、ロードロック室２４と、の間に介在するロードドア３４の開閉に対応して局所クリーン化装置１４と連通または遮断される。また、ロードロック室２４は、試料室２５と、ロードロック室２４と、の間に介在するゲートバルブ３５の開閉に対応して試料室２５と連通または遮断される。ロードロック室２４は、ロードドア３４およびゲートバルブ３５の閉塞により、局所クリーン化装置１４および試料室２５それぞれに対して密閉される。

鏡筒部２３には、荷電粒子線を生成する荷電粒子源（図示せず）と、この荷電粒子源により生成された荷電粒子線を収束および偏向して試料室２５内の試料ステージ２９に搭載された基板２に照射する電子光学系（図示せず）とが設けられている。さらに、鏡筒部２３またはステージ部２２には、観察試料像を取得するため、荷電粒子線の照射により試料から放出される放出荷電粒子を検出する検出器（図示せず）が設けられている。また、ロードロック室２４には、試料搬送装置１０から基板２を搬入する際に大気圧雰囲気に開放された室内を試料室２５内と同じ真空状態にするため、図示しないドライポンプの吸込側とバルブを介して接続されている。

上記のように構成された測長ＳＥＭ１において、基板収納ケース１３に収納されている検査対象の基板２は、試料搬送装置１０によって取り出され、開放されたロードドア３４を介してロードロック室２４に搬送され、ロードロック室２４に配置されているホルダの規定の位置に載置される。ホルダへの基板２の載置が完了すると、ロードロック室２４は、ロードドア３４が閉じられ、試料搬送装置１０による基板２の搬入に伴って開放された室内を外部に対して密閉し、バルブが開放されて、ドライポンプによる室内の真空引きが行われる。

真空引きによってロードロック室２４が規定の真空度に達すると、バルブが閉塞してドライポンプによる真空引きが停止する。その後、ゲートバルブ３５が開放されて、基板２がホルダごと試料室２５内に搬送され、試料ステージ２９に搭載される。試料ステージ２９に搭載された基板２は、荷電粒子線の照射を受け、観察および測長が行われる。

検査終了後は、試料室２５内の試料ステージ２９にホルダごと搭載された基板２は、ゲートバルブ３５を介して、試料室２５からロードロック室２４内に搬送されて戻る。その後、ゲートバルブ３５を閉じて、試料室２５に対してロードロック室２４を閉塞した後、ロードロック室２４は大気圧開放され、その真空度が下げられる。ロードロック室２４が大気圧状態になると、ロードドア３４が開放され、検査が終了した基板２は、ロードロック室２４からカセット置き台１１上の、当該基板２が取り出された基板収納ケース１３へ試料搬送装置１０により戻されて収納される。

［ロードロック室］
次に、ロードロック室２４を備えたロードロック部２１の詳細な構成と、ロードロック室２４に配置されているホルダへの基板２の載置手順について、図２および図３を参照しながら詳しく説明する。

図２は、ロードロック部２１の部分上面断面図を示す。
図３は、ロードロック部２１の部分側面断面図を示す。
図２および図３に示された例では、ロードロック部２１は、直方体形状の中空の筐体３１を備え、その中空部がロードロック室２４を形成する。図２または図３に示された座標軸のＸ方向は、筐体３１およびロードロック室２４の幅方向を示し、座標軸のＹ方向は、筐体３１およびロードロック室２４の長さ方向を示し、座標軸のＺ方向は、筐体３１およびロードロック室２４の高さ方向を示す。ここで、筐体３１の長さ方向（Ｙ方向）は、ロードロック室２４から試料室２５内のステージ部２２へホルダ２６を搬送する方向と同じ方向である。

ロードロック室２４のホルダ２６の搬送方向の両端側には、カセット置き台１１とロードロック室２４との間で基板２を搬送する際にロードロック室２４を開放するロードドア３４、および、ロードロック室２４と試料室２５との間で基板２を搬送する際にロードロック室２４を試料室２５に連通させるゲートバルブ３５が設けられている。

また、ロードロック部２１の内壁底面におけるＸ方向の両側には、断面矩形状の柱状部材３２Ｒおよび３２Ｌがロードロック部２１の長さ方向（Ｙ方向）に沿って延設され、ベース３２を構成している。各ベース３２（３２Ｒおよび３２Ｌ）には、その長さ方向（Ｙ方向）に沿ってホルダ２６を移動可能に支持するためのレール３３（３３Ｒおよび３３Ｌ）が延設されている。各レール３３（３３Ｒおよび３３Ｌ）には、ホルダ２６に回転可能に取り付けられているホイール２７（２７Ｒおよび２７Ｌ）が係合し、ホルダ２６をロードロック室２４の長さ方向（Ｙ方向）に沿って移動可能に支持している。

ホルダ２６は、その天面が矩形状の平坦な載置面２８となった盤状部材によって構成されている。そして、ホルダ２６は、このロードロック室２４内で板バネ（図示せず）によって保持されて、アーム（図示せず）の作動に応動して、ホイール２７をレール３３上で転動させ、試料室２５内の試料ステージ２９とロードロック室２４との間で移動可能な構成になっている。

一方、基板２は、ロードロック室２４に配置されたホルダ２６に対し、ホルダ２６の載置面２８に立設されている３本の固定ピン４４（４４ａ、４４ｂおよび４４ｃ）と一本の可動ピン４５とによって位置決めされ、固定される。３本の固定ピン４４と一本の可動ピン４５は、それぞれの外周面が薄板円盤形状の基板２に外接するように互いに適宜間隔を設け、ホルダ２６の載置面２８上に配置されている。この３本の固定ピン４４および一本の可動ピン４５によって規定される載置面２８の領域が、規定位置に載置された基板２が対向する、載置面２８の規定領域部分Ｐに該当する。載置面２８の規定領域部分Ｐには、位置決めされて載置される基板２を水平に支持するための、固定ピン４４や可動ピン４５よりも高さが低い複数の支持ピン４６（４６ａ、４６ｂおよび４６ｃ）が立設されている。そして、載置面２８の規定領域部分Ｐに載置された基板２は、複数の支持ピン４６によって水平に支持され、可動ピン４５によって固定ピン４４に押し付けられて保持される。

以下に、本実施形態による基板２の位置ずれを検出する方法を説明する前に、比較例の位置ずれ検出方法について説明する。

図４は、比較例のセンサ構成を示す図である。比較例の基板２の位置ずれ検出方法では、複数の投光器４０と対向する位置に同数の受光器４１が配置され、投光器４０から射出されるビーム４３の光路は、対となった投光器４０と受光器４１とを結ぶ線に平行である（図４ａ）。基板２は、規定位置に載置されている状態（図４ｂ）において、固定ピン４４、可動ピン４５および支持ピン４６により規定の位置に保持される。その際、投光器４０から射出されるビーム４３の光路は基板２のわずか上方（本実施形態では上面から＋０．５７５ｍｍ上方）を通り、基板２に遮光されることなく１００％の光量が受光器４１に受光される。基板２がピンに乗り上げた状態（図４ｃ）であっても、基板２の位置ずれ量は微少であるため、比較例の検出方法では、受光量の１０％程度の減少を検出して基板２の位置ずれを判定していた。例えば、基板２によってビーム４３が遮光されない時の受光量を１００ルクス（ｌＸ）とすると、１０ルクス（ｌＸ）程度の光量差に基づいて基板２が異常に載置された状態を検出していた。

微少な受光量の変化を高精度で安定して検出するためには、投光器４０や受光器４１の取付位置や、異常検出するための閾値（１００％受光した時の基準光量１００ルクス（ｌＸ）に対する光量）を厳密に調整する必要があり、作業には時間がかかる。例えば、基板２の位置がずれた時の遮光率が１０％であると想定した場合、閾値を９０ルクス（ｌＸ）とすれば検出機能を期待できる。しかしながら、現実には基板２の姿勢のばらつき、センサ光量の経時変化、基板２の外縁形状の様態等の尤度を考慮し、基本光量に対して９５％程度の光量が最適な閾値となる。その場合、基板２が規定位置に載置された場合と異常に載置された場合とで５％の光量差しかないため、異常検出の安定性が低下する、即ち、誤検出をする可能性があった。

続いて、本実施形態による基板２の位置ずれの検出方法について説明する。
図５は、本実施形態の検出装置の構成を示す図である。本実施形態の検出装置は、基板２が規定位置に配置された状態において基板２の上方を通過するビームを射出するＮ個（Ｎ≧２）の投光器４０と、Ｎ個の投光器のそれぞれから射出されたビームを、基板２が規定位置に配置された状態において基板２の上方を通過する方向に反射する複数のミラー４２と、複数のミラー４２のそれぞれによって反射された反射ビームを受光するＮ−１個以下の受光器４１と、を備える。図５に示された例では、検出装置は二つの投光器４０と二つのミラー４２と一つの受光器４１を備える。検出装置は、基板２を保持する際に固定ピン４４や可動ピン４５に基板２の外縁が乗り上げた状態となる異常載置を検出する。基板２の異常載置は、ホルダ２６に基板２を載置した時の位置ずれや角度ずれなどに起因する。

図５に示されているように、本実施形態では第１の投光器４０ａおよび第２の投光器４０ｂのそれぞれから射出されたビーム４３ａ１および４３ｂ１は、ミラー４２ａおよび４２ｂで反射され受光器４１で受光されるため、ビーム４３の光路は往路と復路とが存在する。したがって、基板２に位置ずれが生じた場合、往路および復路の双方で遮光され光量が減じることとなる。また、受光器４１は、第１の投光器４０ａから射出されたビームの反射ビーム４３ｃ１と第２の投光器４０ｂから射出されたビームの反射ビーム４３ｄ１とを合わせて受光する。上記のことから、受光器４１は基板２が規定位置に載置された場合と異常に載置された場合とで受光量の差が比較例と比較して２倍程度に大きくなる。そのため、異常の判定閾値に対する尤度が拡大し、異常載置の安定検出を実現する。さらに、本実施形態では、受光器４１が一つのため、比較例の検出方法では必要だった複数の受光器４１それぞれの判定閾値の調整作業が簡略化され、作業工数が低減している。

図６は、図５におけるビームの光量の変化を説明するための図である。図６（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、投光器４０ａおよび４０ｂから射出されたビームの光量の変化を示す図であり、図６（ｃ）は、上記二つのビームの光量の合算値を示す図である。以下では、ミラー４２での乱反射や透過光による光量損失はなく、基板２の異常載置が発生した場合は、ビームの光量は往路および復路の双方とも１０％減ずると仮定する。また、投光器４０、受光器４１およびミラー４２のそれぞれは、ビーム４３の光路が固定ピン４４や可動ピン４５と干渉しない光路となるように配置される。

投光器４０ａから射出されたビームの光量は基板２の上方を通過する前のビーム（４３ａ１）の光量を１００とすると、ビーム（４３ａ１）は基板２の載置異常によって遮光され基板２を通過したビーム（４３ａ２）の光量は１０％ほど減じて９０となり、ミラー４２ａにて反射される。ミラー４２ａにて反射されたビームは、基板２の載置異常によって再度遮光され基板２を通過したビーム（４３ｄ１）の光量は１０％ほど減じて８１となり、受光器によって受光される。即ち、本実施形態では、基板２の異常載置が生じた場合、往路と復路の両方でビームが遮光されるため、受光量がおよそ２０％低減する。投光器４０ｂから射出されたビームの光量も同様であり、二つのビームの合算値は、２００、１８０、１６２と段階的に変化する。

上記のとおり、本実施形態では受光器４１で受光する光量が、基板２の異常載置が生じた場合に２０％減ずるため、異常載置の判定閾値に対する尤度が拡大する。さらに、一つの受光器４１で複数のビームを受光しているため、基板２の異常載置が生じた場合に光量の絶対値も２００ルクス（ｌＸ）から１６２ルクス（ｌＸ）に減少するため、絶対量としての光量差をより大きく検出することが可能である。

さらに、検出精度を向上させるためには、ビーム４３が固定ピン４４や可動ピン４５の近傍を通るように、投光器４０、受光器４１およびミラー４２を配置することが望ましい。その場合、例えば、投光器４０が射出したビーム４３の光路と、当該投光器４０が射出したビーム４３の反射ビームの光路と、に挟まれた角θが所定の値よりも大きい値となるように投光器４０、受光器４１およびミラー４２を配置する。上記所定の値は、例えば、３０°〜７０°の範囲内である。このようにすると、ビーム４３が往路および復路の両方で固定ピン４４または可動ピン４５の近傍を通過し、基板２の乗り上げが生じた際により多く遮光されるようになる。つまり、受光器４１が受光する絶対的な光量差が大きくなり検出が安定する。

また、ロードロック室の機構的な取付け位置の制限などで、前述した投光器４０、受光器４１およびミラー４２の位置関係の実現が困難な場合は、湾曲形のミラーで光路を最適な位置に整調することも可能であり、ミラーの形状は平面形に限定されない。

投光器４０および受光器４１は、例えば、透過型ビームセンサを用いることができるが、それに限定されない。投光器４０および受光器４１は、観察試料の材質（Ｓｉ、ＳｉＣなど）に応じて、ＬＥＤセンサやレーザセンサなど最適な光源を選択すればよい。

本実施形態では、投光器４０から射出されるビームは基板２の上面のわずか上方を通過するように設定した。投光器４０から射出されるビームは、基板２の下面のわずか下方を通過するように設定してもよい。基板２が固定ピン４４または可動ピン４５へ乗り上げた際は、基板２の姿勢が傾き、ピンに乗り上げた側とは反対側の端部が規定位置より低い位置に位置することがある。この場合、基板２により遮光された受光量を測定することによって基板２の位置ずれを検出することができる。

なお、基板２の異常載置の判定は、判定閾値よりも大きいか否かのバイナリで判定するだけでなく、受光量の大きさに基づいて基板２の位置ずれの度合いを判定してもよい。例えば、基板２の乗り上げ時の姿勢と受光量とのデータセットを記録し、統計的な相関分析により、測定した受光量に基づいて基板２の姿勢を推定してもよい。また、基板２の乗り上げ姿勢のデータを収集することによって、異常載置のパターン解析や原因解析を実行してもよい。さらに、受光量の絶対値を測定することにより、投光器４０の光源の経時変化（光量低下）も検知可能となる。

［検出装置の別の構成例］
半導体搬送装置では、基板サイズごとに異なる位置に固定ピン４４および可動ピン４５を立設する必要があるため、通常、基板サイズに対応した異なる種類のホルダが用いられる。一方、基板２の位置ずれを検出する検出装置のセンサである投光器４０、受光器４１およびミラー４２は、ロードロック室２４に固定して配置されているため、どの種類のホルダが用いられてもビーム４３の光路が固定ピン４４および可動ピン４５と干渉しないように配置される必要がある。

図７は、複数の基板サイズに対応可能なセンサ配置の例を示す図である。図７には、四つの基板サイズ５０〜５３とそれぞれのサイズに対応する固定ピン４４および可動ピン４５の配置が示されている。四つの基板サイズは、それぞれ、３ｉｎｃｈ基板５０、４ｉｎｃｈ基板５１、６ｉｎｃｈ基板５２および８ｉｎｃｈ基板５３に対応する。

図７に示されるように、どの基板サイズであっても基板２の中心位置はほぼ同じであり、固定ピン４４および可動ピン４５の多くは、他の基板サイズでの配置位置を拡大または縮小した配置となっている。即ち、固定ピン４４および可動ピン４５の多くは、基板２が規定位置に載置された場合の基板２の中心を基準とした放射線上に並んで立設される。ビーム４３の光路は、固定ピン４４および可動ピン４５との干渉を避けることができればよいので、図７に示された構成例にて機能を達成することができる。

換言すると、Ｎ個（Ｎ≧２）の投光器４０は、第１のサイズの基板が第１の規定位置に配置された状態および第２のサイズの基板が第２の規定位置に配置された状態において、基板２の上方を通過する方向にビーム４３を射出し、複数のミラー４２は、第１のサイズの基板が第１の規定位置に配置された状態および第２のサイズの基板が第２の規定位置に配置された状態において、基板２の上方を通過する方向にビーム４３を射出するように構成されてよい。この際、ビーム４３は、固定ピン４４および可動ピン４５に接触しない方向に射出および反射される。このように投光器４０、受光器４１およびミラー４２を配置することによって、載置する基板２のサイズが異なる複数種類のホルダに対して、位置ずれの検出装置を汎用的に利用することができる。

＜変形例１＞
図８は、位置ずれを検出する検出装置が備えるセンサの異なる配置例を示す図である。上記の実施形態では、投光器４０ａおよび４０ｂ並びに受光器４１は、それぞれ、ホルダ２６に対して同じ側に配置され、ミラー４２ａおよび４２ｂは、ホルダ２６を挟んで反対側に配置された。即ち、ビーム４３がロードロック室２４の幅方向（Ｘ方向）の一方からもう一方へ進行しミラー４２にて反射される構成であった。

しかしながら、ロードロック室２４の機構的制限により、投光器４０ａおよび４０ｂ並びに受光器４１は、それぞれ、ホルダ２６に対して同じ側に配置できない場合がある。その場合、図８に示されるように、一組の投光器４０とミラー４２とに関しては、ビーム４３がＸ方向の一方からもう一方へ進行してミラー４２で反射される配置とし、別の一組の投光器４０とミラー４２とに関しては、ビーム４３がＹ方向の一方からもう一方へ進行してミラー４２で反射される配置としてもよい。この場合、例えば、投光器４０ａおよび４０ｂは、それぞれ、ホルダ２６を挟んでホルダ２６の対角線上に配置される。

上記のようにすることによって、ロードロック室２４の機構的制約がある場合であっても、一つの受光器４１で二つの投光器４０から射出されたビーム４３を合算して受光することができ、基板２の載置が異常と判定する光量の閾値に対する尤度が拡大する。したがって、異常検出の安定性が向上する。

＜変形例２＞
図９は、位置ずれを検出する検出装置の別の構成例を示す図である。上記の実施形態とは異なり、図９に示された検出装置では、投光器４０から射出されたビーム４３が複数のミラー４２によって複数回（この例では三回）反射された後、受光器４１にて受光される。換言すると、複数のミラーのうち少なくとも二つのミラーは、同一の投光器から射出されたビームを反射する。或いは、複数のミラーのうち少なくとも一つのミラーは、別のミラーが反射した反射ビームを反射する。このようにすると、基板２が規定位置に載置されなかった場合、投光器４０から射出されたビーム４３の光量が、例えば、受光器４１に到達するまでに射出時の光量の７３％程度に減ずる。それ故、基板２の載置が異常と判定する光量の閾値に対する尤度が拡大する。したがって、異常検出の安定性が向上する。

なお、本開示は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本開示を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１：測長ＳＥＭ、２：基板、１０：試料搬送装置、１１ａ〜１１ｂ：カセット置き台
１２：試料搬送ロボット、１３：基板収納ケース、
１４：局所クリーン化装置、２０：走査型電子顕微鏡本体
２１：ロードロック部、２２：ステージ部、２３：鏡筒部、２４：ロードロック室
２５：試料室、２６：ホルダ、２７Ｌ〜２７Ｒ：ホイール、２８：載置面
２９：試料ステージ、３１：筐体、３２Ｌ／３２Ｒ、：ベース部、３３Ｌ〜３３Ｒ：レール
３５：ゲートバルブ、３６Ｌ〜３６Ｒ：取付台、４０ａ〜４０ｂ：センサ投光器
４１：センサ受光器、４２ａ〜４２ｂ：ミラー、４３ａ〜４３ｄ：ビーム
４４ａ〜４４ｃ：固定ピン、４５：可動ピン、４６：支持ピン
５０：３ｉｎｃｈ基板、５１：４ｉｎｃｈ基板、５２：６ｉｎｃｈ基板、５３：８ｉｎｃｈ基板

Claims (7)

1. 基板の位置ずれを検出する検出装置であって、
   前記基板が規定位置に配置された状態において前記基板の上方を通過するビームを射出するＮ個（Ｎ≧２）の投光器と、
   前記Ｎ個の投光器のそれぞれから射出された前記ビームを、前記基板が前記規定位置に配置された状態において前記基板の上方を通過する方向に反射する複数のミラーと、
   前記複数のミラーのそれぞれによって反射された反射ビームを受光するＮ−１個以下の受光器と、
   を備える検出装置。
2. 請求項１に記載の検出装置において、
   前記Ｎ−１個以下の受光器のうち、少なくとも一つの受光器は、第１の投光器から射出された前記ビームの反射ビームと第２の投光器から射出された前記ビームの反射ビームとを合わせて受光する、
   検出装置。
3. 請求項２に記載の検出装置において、
   前記第１の投光器が射出した前記ビームの光路と、前記第１の投光器が射出した前記ビームの反射ビームの光路と、に挟まれた角が所定の角度よりも大きい、
   検出装置。
4. 請求項１に記載の検出装置において、
   前記複数のミラーのうち少なくとも一つのミラーは、別のミラーが反射した反射ビームを反射する、
   検出装置。
5. 請求項１に記載の検出装置において、
   前記Ｎ個の投光器は、第１のサイズの基板が第１の規定位置に配置された状態および第２のサイズの基板が第２の規定位置に配置された状態において、前記基板の上方を通過する方向に前記ビームを射出し、
   前記複数のミラーは、前記第１のサイズの基板が前記第１の規定位置に配置された状態および前記第２のサイズの基板が前記第２の規定位置に配置された状態において、前記基板の上方を通過する方向に前記ビームを反射する、
   検出装置。
6. 請求項１に記載の検出装置を備えるロードロック室と、
   前記ロードロック室と隣接する試料室と、
   前記ロードロック室に前記基板が保持されたホルダを搬送する搬送装置と、
   を備える測長ＳＥＭ。
7. 請求項５に記載の検出装置を備えるロードロック室と、
   前記ロードロック室と隣接する試料室と、
   前記ロードロック室に前記基板が保持されたホルダを搬送する搬送装置と、
   を備える測長ＳＥＭ。

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