JPH0469722B2 - - Google Patents
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- JPH0469722B2 JPH0469722B2 JP60102256A JP10225685A JPH0469722B2 JP H0469722 B2 JPH0469722 B2 JP H0469722B2 JP 60102256 A JP60102256 A JP 60102256A JP 10225685 A JP10225685 A JP 10225685A JP H0469722 B2 JPH0469722 B2 JP H0469722B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor wafer
- half mirror
- light
- scale
- movement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a semiconductor wafer position detection method that can detect the position of a semiconductor wafer with high precision.
(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。(Prior Art) When exposing semiconductor wafers in the manufacturing process of VLSIs and the like, it is required to detect the position of the semiconductor wafer with submicron accuracy.
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。 Conventionally, when measuring the position of such a semiconductor wafer, for example, as shown in Fig. 6, He-Ne
The output beam of the laser oscillator 101 is transmitted to the X side and Y side of the stage 102 on which the semiconductor wafer is placed.
The beams irradiated onto plane mirrors 103 and 104 provided on the side surfaces and reflected by the respective plane mirrors 103 and 104 are transmitted to an X-interference lengthening device 105 and a Y-interference lengthening device 10.
6 and A-interferometer 107 are used to cause interference.
(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。(Problems to be Solved by the Invention) However, according to this conventional method, the movement of the stage 102 rather than the semiconductor wafer itself was measured, so temperature changes and the movement of the stage 102 were measured.
The drawback was that measurement errors occurred due to pitching, yawing, vibration, etc.
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。 The present invention was made in view of the above problems, and
The purpose is to realize a semiconductor wafer position detection method that can directly measure the movement of the semiconductor wafer itself with high precision.
(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。(Means for Solving the Problems) The present invention, which solves the above-mentioned problems, is capable of measuring the movement of a semiconductor wafer by measuring the amount of movement of a scale formed on a part of the semiconductor wafer. It is characterized by the following.
(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。(Embodiments) Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
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。 FIG. 1 is a block diagram showing an apparatus for use in an embodiment of the present invention. In FIG. 1, numeral 10 is a reflective scale, and as shown in FIG. is formed as a diffraction grating. 20 is a reading head, and 30 is a signal processing section. Scale 10 or reading head 2
0 moves in the direction of X-X' in the figure.
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。 In the reading head 20, 21 is a coherent light source using a semiconductor laser or the like, 22 is a condenser lens that receives the emitted light from this light source, 23 and 24 are mirrors that receive the reflected diffracted light from the scale 10, and 25
26 is a light receiving element that receives the reflected light from these mirrors; 27 is the first half mirror 25;
This is a second half mirror that receives the transmitted light and mixes and interferes with it. As the second half mirror 27, an Inconel thin film is used. 2
Reference numerals 8 and 29 denote light receiving elements that receive interference light of different phases from the second half mirror 27 and convert it into an electrical signal.
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。 In the signal processing section 30, 31 and 32 are amplifiers that amplify the outputs of the light receiving elements 28 and 29 in the reading head 20, and 33 receives the outputs of these amplifiers and performs arithmetic processing to calculate the moving distance of the reflective scale 10. 34 is a display circuit that displays the output of this signal processing circuit.
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。 In an apparatus having such a configuration, when the output light of the coherent light source 21 focused by the lens 22 is projected onto the scale 10, the scale 10 is a diffraction grating with grooves formed at regular intervals.
The light projected onto 0 is diffracted. At this time, the diffraction angle θ
is the scale pitch of scale 10, d is the scale pitch of scale 10, and light source 2 is
Letting the wavelength of 1 be λ, it is expressed by the following equation.
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。 sinθ=mλ/d (m; integer) However, -90°≦θ≦90° -1≦mλ/d≦+1 Here, for example, if λ=0.78μm and d=0.83μm, m=0, ±1 Therefore, θ=0° (0th-order diffracted light when m=0) θ=±70.0° (±1st-order diffracted light when m=±1). The ±1st-order diffracted light is mirrored by mirrors 23 and 2, respectively.
After being reflected by 4 and passing through the half mirror 25,
The second half mirror 27 mixes and interferes. This interfered light is transmitted to each light receiving element 2.
After being converted into an electrical signal at 8 and 29, the amplifier 3
1 and 32, the signal is processed by a signal processing circuit 33, and its output, the moving distance and moving direction of the reflective scale 10, is displayed on a display section 34.
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。 Here, as described above, the second half mirror 2
7 is an Inconel half mirror that uses an Inconel thin film, but in the case of an Inconel half mirror that has both the reflective characteristics of a metal surface and the reflective characteristics of a glass surface, the light receiving elements 28 and 29 are
As shown in Figure 3, the phase difference α between
=90°. Therefore, the second half mirror 27
By setting the incident angle φ of the diffracted light to be approximately 75°, the moving direction of the scale 10 can be determined from the output of this half mirror. Furthermore, the phases of the ±1st-order diffracted lights that interfere with each other by the second half mirror 27 change as the scale 10 moves.
Therefore, the intensity of the interference light that reaches the light receiving elements 28 and 29 after interfering with the half mirror 27 is scale 1.
Since the amount of movement of 0 changes periodically by two pitches per pitch, by counting this in the signal processing section 30, the amount of movement of the scale 10 can be measured. Since the outputs of the light receiving elements 28 and 29 are sine waves with an accurate 90° phase difference, ultra-high resolution of 1/1000 μm can be obtained by analog interpolation. Incidentally, the first half mirror 25 and the light receiving element 26 in FIG. 1 are optical power monitors for the ±1st order diffracted light, and are used to generate a voltage for removing the bias component of the output sine wave of the light receiving elements 28 and 29.
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。 With this configuration, the movement of the semiconductor wafer itself can be directly measured, thereby solving the inconvenience caused by measuring the movement of the stage as in the conventional method. In particular, since the thermal expansion of the semiconductor wafer and that of the scale 10 are the same, they are not affected by temperature changes.
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。 In the above embodiment, an example was explained in which the scale 10 is formed on the same surface of the semiconductor wafer WF as the surface on which the chip CP is formed, but outside the chip, as shown in FIG. It may be formed on the back side. This allows more circuits to be incorporated into the semiconductor wafer WF.
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。 Alternatively, as shown in FIG. 5, a scale may be formed for each chip CP of the semiconductor wafer WF to measure the movement of each chip CP.
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。 Furthermore, the scale is not limited to a one-dimensional grid, but may be a two-dimensional scale on a Go board. In this case, it goes without saying that the reading head may be installed perpendicularly to the head, or may be integrated.
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。 Furthermore, minute rotations of the wafer can be measured by forming one-dimensional scales on both ends of the wafer in the same direction and reading them with separate heads.
(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。(Effects of the Invention) As described above, a semiconductor wafer position detection method that can directly measure the movement of the semiconductor wafer itself with high precision can be realized, and is suitable for a semiconductor wafer position detection device in a VLSI exposure apparatus.
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。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an apparatus used in an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a semiconductor wafer to be measured in the present invention, and FIG. 3 is a configuration diagram showing an apparatus used in an embodiment of the present invention. A characteristic explanatory diagram of the half mirror used, FIG. 4 is a configuration diagram showing another embodiment of the present invention,
FIG. 5 is an explanatory diagram showing another example of a semiconductor wafer to be measured in the present invention, and FIG. 6 is a configuration diagram showing an example of a conventional apparatus. 10... Reflective scale, 20... Reading head, 30... Signal processing section, WF... Semiconductor wafer, CP... Chip.
Claims (1)
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。[Claims] 1. A reflective scale formed on a part of a semiconductor wafer is irradiated with light emitted from a coherent light source, and the reflected diffracted light is mixed and interfered with by a half mirror, and the incident light is adjusted to a specific angle of incidence. The phase difference between the interference lights emitted on both sides of the half mirror is 90°.
A method for detecting a position of a semiconductor wafer, characterized in that each of the interference lights is converted into an electric signal by a light receiving element and then subjected to arithmetic processing to measure the movement of the semiconductor wafer. 2. The semiconductor wafer position detection method according to claim 1, wherein an Inconel thin film is used as the half mirror and the incident angle is 75°. 3. Claim 1, characterized in that it is equipped with a half mirror for separating the obliquely incident coherent light source into two and irradiating the reflective scale.
The semiconductor wafer position detection method described in .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60102256A JPS61259106A (en) | 1985-05-14 | 1985-05-14 | Apparatus for detecting position of semiconductive wafer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60102256A JPS61259106A (en) | 1985-05-14 | 1985-05-14 | Apparatus for detecting position of semiconductive wafer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61259106A JPS61259106A (en) | 1986-11-17 |
| JPH0469722B2 true JPH0469722B2 (en) | 1992-11-09 |
Family
ID=14322510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60102256A Granted JPS61259106A (en) | 1985-05-14 | 1985-05-14 | Apparatus for detecting position of semiconductive wafer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61259106A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01269002A (en) * | 1988-04-21 | 1989-10-26 | Mitsutoyo Corp | Two-dimensional displacement detector |
-
1985
- 1985-05-14 JP JP60102256A patent/JPS61259106A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61259106A (en) | 1986-11-17 |
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