JPH0469722B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体ウエハの位置を高精度に検出
できる半導体ウエハ位置検出方法に関する。

（従来の技術） 超LSI等の製造プロセスにおける半導体ウエハ
の露光にあたつては、サブミクロンの精度での半
導体ウエハの位置検出精度が要求されている。

従来、このような半導体ウエハの位置測定にあ
たつては、例えば第６図に示すように、He−Ne
レーザ発振器１０１の出力ビームを半導体ウエハ
が載置されているステージ１０２のＸ側面及びＹ
側面に設けられた平面鏡１０３，１０４に照射
し、該各平面鏡１０３，１０４で反射されるビー
ムをＸ−干渉側長器１０５、Ｙ−干渉側長器１０
６及びЭ−干渉計１０７で干渉させることが行わ
れている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、従来のこのような方法によれば、半導
体ウエハそのものではなく、ステージ１０２の動
きを測定していたので、温度変化、ステージ１０
２のピツチングやヨーイング、振動等で測定誤差
が出るという欠点があつた。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、
その目的な、半導体ウエハ自体の動きを直接高精
度に測定できる半導体ウエハ位置検出方法を実現
することにある。

（問題点を解決するための手段） 前記した問題点を解決する本発明は、半導体ウ
エハの一部に形成されたスケールの移動量を測定
することで半導体ウエハの移動を測定することが
できるようにしたことを特徴とするものである。

（実施例） 以下、図面を参照し本発明の実施例を詳細に説
明する。

第１図は本発明の一実施例に使用するための装
置を示す構成図である。第１図において、１０は
反射形スケールであり、例えば第２図に示すよう
に、半導体ウエハWFのチツプCPが形成される
面と同一面のチツプCP外の部分に直交するよう
にしてホログラフイ技術により回折格子として形
成されている。２０は読取りヘツド、３０は信号
処理部である。スケール１０又は読取りヘツド２
０は図のＸ−X′方向に移動する。

読取りヘツド２０において、２１は半導体レー
ザ等を用いた可干渉性光源、２２はこの光源の出
射光を受ける集光レンズ、２３，２４はそれぞれ
スケール１０の反射回折光を受けるミラー、２５
はこれらミラーの反射光を受ける第１のハーフミ
ラー、２６はこの第１のハーフミラーの反射光を
受ける受光素子、２７は第１のハーフミラー２５
の透過光を受けて混合干渉させる第２のハーフミ
ラーである。第２のハーフミラー２７としてイン
コネル薄膜を使用したものが用いられている。２
８，２９は第２のハーフミラー２７の位相の異な
る干渉光を受けて電気信号に変換する受光素子で
ある。

信号処理部３０において、３１，３２は読取り
ヘツド２０における受光素子２８，２９の出力を
増幅する増幅器、３３はこれらの増幅器の出力を
受けて演算処理を施し、反射形スケール１０の移
動距離を算出する信号処理回路、３４はこの信号
処理回路の出力を表示する表示回路である。

このような構成の装置において、レンズ２２で
集光された可干渉性光源２１の出力光をスケール
１０に投射させると、スケール１０は一定間隔で
溝が形成された回折格子なので、このスケール１
０への投射光は回折する。このときの回折角θ
は、スケール１０のスケールピツチをｄ、光源２
１の波長をλとすると次式で表わされる。

sinθ＝mλ／ｄ（ｍ；整数） 但し、−90°≦θ≦90° −１≦mλ／ｄ≦＋１ ここで、例えばλ＝0.78μｍ、ｄ＝0.83μｍとする
と、ｍ＝０、±１となり、 θ＝0° （ｍ＝０で０次回折光） θ＝±70.0° （ｍ＝±１で±１次回折光） となる。±１次回折光はそれぞれミラー２３，２
４で反射され、ハーフミラー２５を通過した後、
第２のハーフミラー２７で混合し、干渉されられ
る。この干渉させられた光はそれぞれ受光素子２
８，２９で電気信号に変換された後、増幅器３
１，３２を介して信号処理回路３３で信号処理さ
れ、その出力である反射形スケール１０の移動距
離及び移動方向が表示部３４で表示される。

ここで、前記したように第２のハーフミラー２
７としてインコネル薄膜を使用したものが用いら
れているが、金属面の反射の特性とガラス面の反
射の特性を併せもつたインコネルハーフミラーの
場合、その入射角φに対して受光素子２８と２９
間の位相差αは第３図に示す如くφ＝約75°でα
＝90°となる。従つて、第２のハーフミラー２７
に入射される回折光の入射角φをほぼ75°とする
ことにより、このハーフミラーの出力によつてス
ケール１０の移動方向が判別できる。又、第２の
ハーフミラー２７で干渉する±１次の回折光はス
ケール１０の移動により位相がそぞれ変化する。
その為、ハーフミラー２７で干渉した後、受光素
子２８，２９に達する干渉光の強度はスケール１
０の移動量１ピツチに対して２ピツチずつ周期的
に変化するので、これを信号処理部３０で計数す
ることにより、スケール１０の移動量を測定する
ことができる。受光素子２８，２９の出力は正確
に90°位相差のある正弦波なので、アナログ的に
補間することにより1/1000μｍの超高分解能のも
のが得られる。尚、第１図における第１のハーフ
ミラー２５と受光素子２６は±１次回折光の光パ
ワーモニタで、受光素子２８，２９の出力正弦波
のバイアス成分を除くための電圧を作るものであ
る。

このように構成することにより、半導体ウエハ
自体の動きを直接測定できるので、従来のような
ステージの動きを測定することによる不都合を解
決することができる。特に、半導体ウエハの熱膨
張とスケール１０の熱膨張が同じになるので、温
度変化の影響を受けることはない。

尚、上記実施例では、スケール１０を半導体ウ
エハWFのチツプCPが形成される面と同一面の
チツプ外の部分に形成する例について説明した
が、第４図に示すように、チツプが形成されない
裏面に形成してもよい。これにより、半導体ウエ
ハWFにより多くの回路を組み込むことができ
る。

又、第５図に示すように、半導体ウエハWFの
各チツプCP毎にスケールを形成してチツプCP毎
の動きを測定するようにしてもよい。

更にスケールは１次元の格子に限ることはなく
碁盤上の２次元スケールとしてもよい。このとき
読取りへツドは前記ヘツドを直角方向に設置して
もよいし、一体型にしてもよいことは勿論であ
る。

又、１次元のスケールをウエハの両端部に同一
方向に形成し別のヘツドで読取ればウエハの微小
な回転も測定できる。

（発明の効果） 以上説明したように、半導体ウエハ自体の動き
を直接高精度に測定できる半導体ウエハ位置検出
方法が実現でき、超LSIの露光装置における半導
体ウエハの位置検出装置等に好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に使用するための装
置を示す構成図、第２図は本発明で測定対象とす
る半導体ウエハの一例を示す説明図、第３図は第
１図装置に用いられるハーフミラーの特性説明
図、第４図は本発明の他の実施例を示す構成図、
第５図は本発明で測定対象とする半導体ウエハの
他の例を示す説明図、第６図は従来の装置の一例
を示す構成図である。 １０……反射形スケール、２０……読取りヘツ
ド、３０……信号処理部、WF……半導体ウエ
ハ、CP……チツプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体ウエハの一部に形成された反射形スケ
   ールに可干渉性光源から出た光を照射し、反射回
   折光をハーフミラーで混合干渉させると共に入射
   光を特定の入射角になるように構成してハーフミ
   ラーの両側に出射する干渉光同士の位相差を90°
   とし、該干渉光をそれぞれ受光素子で電気信号に
   変換した後演算処理し半導体ウエハの移動を測定
   することができるようにしたことを特徴とする半
   導体ウエハ位置検出方法。 ２ 前記ハーフミラーとしてインコネル薄膜を使
   用し入射角を75°としたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の半導体ウエハ位置検出方
   法。 ３ 斜めに入射する可干渉性光源を２つに分離し
   て反射形スケールに照射するためのハーフミラー
   を具備したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の半導体ウエハ位置検出方法。