DE102020116790B4 - Method of determining misalignment and alignment apparatus for aligning two flat objects relative to each other - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Fehlausrichtung (a) eines ersten flachen Objekts (12), das eine erste Markierung (16) aufweist, und (b) eines zweiten flachen Objekts (14), das eine zweite Markierung (18) aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass (c) die erste Markierung (16) eine erste Ausdehnung (D16) hat und die zweite Markierung (18) eine zweite Ausdehnung (D18) hat, relativ zueinander, mit den Schritten: (i) Bringen der ersten Markierung (16) und der zweiten Markierung (18) in einen Fokus (F) eines Laserstrahls (28) aus Laserlicht, sodass durch Streuung Streu-Laserlicht entsteht, (ii) Interferieren-Lassen des Streu-Laserlichts mit Direkt-Laserlicht, das an keiner der Markierungen gestreut wurde, sodass ein Mess-Laserstrahl (32) entsteht, (iii) Bewegen des ersten flachen Objekts (12) relativ zum Fokus (F) und/oder relativ zum zweiten flachen Objekt (14) und (iv) Messen einer ersten Intensität (11) eines ersten Teils des Mess-Laserstrahls (32.1) mittels eines ersten Detektors (34) und einer zweiten Intensität (I2) eines zweiten Teils des Mess-Laserstrahls (32.2) mittels eines zweiten Detektors (34) in Abhängigkeit von der Position der flachen Objekte relativ zueinander, sodass die Markierungen zueinander ausgerichtet werden, (v) wobei das Laserlicht eine Laser-Wellenlänge hat und die Ausdehnungen kleiner sind als die Laser-Wellenlänge.The invention relates to a method for determining a misalignment of (a) a first flat object (12) having a first marking (16) and (b) a second flat object (14) having a second marking (18). According to the invention it is provided that (c) the first marking (16) has a first extent (D16) and the second marking (18) has a second extent (D18) relative to one another, with the steps: (i) Bringing the first marking (16) and the second marking (18) into a focus (F) of a laser beam (28) of laser light, so that scattered laser light is produced by scattering, (ii) allowing the scattered laser light to interfere with direct laser light that is not present at any of the markings has been scattered so that a measuring laser beam (32) is formed, (iii) moving the first flat object (12) relative to the focus (F) and/or relative to the second flat object (14) and (iv) measuring a first Intensity (11) of a first part of the measuring laser beam (32.1) by means of a first detector (34) and a second intensity (I2) of a second part of the measuring laser beam (32.2) by means of a second detector (34) depending on the position of the flat objects relative to each other so that the marking ments are aligned with one another, (v) the laser light having a lasing wavelength and the extents being smaller than the lasing wavelength.
Description
Bei der Herstellung von Halbleiterbauteilen ist es notwendig, zwei flache Objekte relativ zueinander auszurichten. Bei dem ersten Objekt handelt es sich um einen Wafer, bei dem zweiten Objekt handelt es sich beispielsweise um eine Maske, die relativ zu dem Wafer möglichst ortsgenau positioniert werden muss.In the manufacture of semiconductor devices, it is necessary to align two flat objects relative to each other. The first object is a wafer, and the second object is a mask, for example, which must be positioned as precisely as possible relative to the wafer.
Es ist aus der
Nachteilig an diesen Verfahren ist die durch die geringe Sensitivität bedingte, vergleichsweise lange Messzeit. Wünschenswert ist bei allen Verfahren eine möglichst geringe Messunsicherheit bei der Bestimmung der Ausrichtung der flachen Objekte relativ zueinander.A disadvantage of this method is the comparatively long measuring time caused by the low sensitivity. In all methods, it is desirable to have the lowest possible measurement uncertainty when determining the orientation of the flat objects relative to one another.
Aus der
Die
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Ausrichten zweier flacher Objekte relativ zueinander zu verbessern.The object of the invention is to improve the alignment of two flat objects relative to one another.
Die Erfindung löst das Problem durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1.The invention solves the problem by a method having the features of claim 1.
Besonders günstig ist es, wenn das Laserlicht eine Laser-Wellenlänge hat und die Ausdehnungen kleiner sind als das Dreifache der Laser-Wellenlänge, insbesondere kleiner als die Laser-Wellenlänge. Günstig ist es, wenn der Laserstrahl monochromatisch ist.It is particularly favorable if the laser light has a laser wavelength and the dimensions are less than three times the laser wavelength, in particular less than the laser wavelength. It is favorable if the laser beam is monochromatic.
Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch eine Ausrichtvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 7.According to a second aspect, the invention solves the problem by an alignment device having the features of claim 7.
Es ist günstig nicht aber notwendig, wenn die Markierungen Zylinderform, Halbkugelform oder Kugelform haben.It is favorable but not necessary if the markings have a cylindrical, hemispherical or spherical shape.
Vorzugsweise ist die Laserlichtquelle zum Abgeben eines Laserstrahls aus Laserlicht mit einer Laser-Wellenlänge ausgebildet, wobei die Ausdehnungen kleiner sind als das Dreifache der Laser-Wellenlänge, insbesondere kleiner als die Laser-Wellenlänge.The laser light source is preferably designed to emit a laser beam of laser light with a laser wavelength, the dimensions being smaller than three times the laser wavelength, in particular smaller than the laser wavelength.
Bei dem ersten flachen Objekt handelt es sich vorzugsweise um einen Wafer oder eine Belichtungsmaske zum Belichten des Wafers. Günstig ist es, wenn das zweite flache Objekt vorzugsweise ebenfalls ein Wafer oder eine Belichtungsmaske ist.The first flat object is preferably a wafer or an exposure mask for exposing the wafer. It is favorable if the second flat object is preferably also a wafer or an exposure mask.
Bei dem Wafer handelt es sich vorzugsweise um einen Silizium-Wafer. Günstig ist, wenn der Abstand der flachen Objekte höchstens 1 Millimeter, insbesondere höchstens 0,5 Millimeter, beträgt.The wafer is preferably a silicon wafer. It is favorable if the distance between the flat objects is at most 1 millimeter, in particular at most 0.5 millimeters.
Bei den Detektoren handelt es sich vorzugsweise um Punktdetektoren, also Detektoren, die keine Ortsauflösung haben. Es ist allerdings möglich, dass die Detektoren aus einzelnen Teil-Detektoren zusammengesetzt sind, solange das Messergebnis aus einzelnen Messwerten der einzelnen Teil-Detektoren bestimmt wird. Beispielsweise können die Detektoren auch durch CCD-Chips oder andere Flächendetektoren gebildet sein, solange das Messergebnis aus einzelnen Messwerten der einzelnen Pixel berechnet wird.The detectors are preferably point detectors, ie detectors that have no spatial resolution. However, it is possible for the detectors to be composed of individual sub-detectors as long as the measurement result is determined from individual measured values of the individual partial detectors. For example, the detectors can also be formed by CCD chips or other area detectors, as long as the measurement result is calculated from individual measurement values of the individual pixels.
Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass meistens vergleichsweise kurze Messzeiten erreicht werden können. So ist es wahrscheinlich, dass eine Messzeit von weniger als 10 Sekunden, insbesondere weniger als 5 Sekunden, erreichbar ist.The advantage of the invention is that mostly comparatively short measurement times can be achieved. So it is likely that a measurement time of less than 10 seconds, in particular less than 5 seconds, can be achieved.
Der Erfindung liegt die Kenntnis zugrunde, dass es nicht notwendig ist, periodische Strukturen zu verwenden, um eine Ausrichtung der flachen Objekte relativ zueinander zu erfassen. Je nach Position der Markierungen innerhalb des Fokus und der Markierungen relativ zueinander ändert sich das Streuverhalten der Markierungen. Diese Änderungen können erfasst werden und erlauben einen Schluss auf die Ausrichtung der flachen Objekte relativ zueinander.The invention is based on the knowledge that it is not necessary to use periodic structures in order to detect an orientation of the flat objects relative to one another. The scattering behavior of the markings changes depending on the position of the markings within the focus and the markings relative to one another. These changes can be detected and allow conclusions to be drawn about the orientation of the flat objects relative to one another.
Der Schritt (ii) des Interferieren-Lassens des Streu-Laserlichts mit Direkt-Laserlicht, das an keiner der Markierungen gestreut wurde, sodass ein Mess-Laserstrahl entsteht, ist nicht zwingend notwendig. Erfindungsgemäß ist in seiner breitesten Form daher zudem ein Verfahren zum Bestimmen einer Fehlausrichtung (a) eines ersten flachen Objekts, das eine erste Markierung aufweist, und (b) eines zweiten flachen Objekts, das eine zweite Markierung aufweist, (c) wobei die erste Markierung eine erste Ausdehnung hat und die zweite Markierung eine zweite Ausdehnung hat, relativ zueinander, mit den Schritten: (i) Bringen der ersten Markierung und der zweiten Markierung in einen Fokus eines Laserstrahls aus Laserlicht, sodass durch Streuung Streu-Laserlicht entsteht, (ii) Bewegen des ersten flachen Objekts relativ zum Fokus und/oder relativ zum zweiten flachen Objekt und (iii) Messen einer ersten Intensität eines ersten Teils des Streu-Laserlichts mittels eines ersten Detektors und einer zweiten Intensität eines zweiten Teils des Streu-Laserlichts mittels eines zweiten Detektors in Abhängigkeit von der Position der flachen Objekte relativ zueinander, sodass die Markierungen zueinander ausgerichtet werden. Vorteilhaft ist, wenn das Laserlicht eine Laser-Wellenlänge hat und die Ausdehnungen kleiner sind als das Dreifache der Laser-Wellenlänge, insbesondere kleiner als die Laser-Wellenlänge. Das Streu-Laserlicht bildet in diesem Fall den Mess-Laserstrahl.The step (ii) of allowing the scattered laser light to interfere with direct laser light that has not been scattered at any of the markings, so that a measurement laser beam is produced, is not absolutely necessary. In accordance with the invention, therefore, in its broadest form, is also a method of determining misalignment of (a) a first flat object having a first marking, and (b) a second flat object having a second marking, (c) the first marking has a first extent and the second mark has a second extent relative to each other, comprising the steps of: (i) bringing the first mark and the second mark into a focus of a laser beam of laser light such that scattering produces scattered laser light, (ii) moving the first flat object relative to the focus and/or relative to the second flat object and (iii) measuring a first intensity of a first portion of the scattered laser light using a first detector and a second intensity of a second portion of the scattered laser light using a second detector depending on the position of the flat objects relative to each other, so the marks line up with each other and become It is advantageous if the laser light has a laser wavelength and the dimensions are less than three times the laser wavelength, in particular less than the laser wavelength. In this case, the scattered laser light forms the measuring laser beam.
Die im Folgenden beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beziehen sich auch auf dieses und das weiter oben genannte Verfahren.The preferred embodiments described below also relate to this and the above-mentioned method.
Günstig ist es, wenn genau eine erste Markierung und genau eine zweite Markierung in den Fokus gebracht werden. Es wird so ein besonders leicht auswertbares Signal erhalten.It is favorable if exactly one first marking and exactly one second marking are brought into focus. A signal that is particularly easy to evaluate is thus obtained.
Günstig ist es, wenn die Detektoren so angeordnet sind, dass eine Differenz der Intensitäten betragsmäßig minimal ist, wenn die Markierungen relativ zueinander in einer Soll-Lage ausgerichtet sind. Insbesondere liegen in der Soll-Lage die Markierungen auf einer optischen Achse des Laserstrahls.It is favorable if the detectors are arranged in such a way that the absolute value of the difference in the intensities is minimal when the markings are aligned in a desired position relative to one another. In particular, the markings lie on an optical axis of the laser beam in the target position.
Günstig ist es, wenn die Detektoren so angeordnet sind, dass die Differenz der Intensitäten null ist, wenn die Markierungen relativ zueinander in der Soll-Lage ausgerichtet sind.It is favorable if the detectors are arranged in such a way that the difference in intensities is zero when the markings are aligned in the desired position relative to one another.
Unter dem Merkmal, dass die Differenz der Intensitäten null ist, wird ein Verschwinden der Differenz der Intensitäten im technischen Sinne verstanden. Selbstverständlich ist beispielsweise ein Rauschen des Messwerts unvermeidlich, sodass die Differenz im streng mathematischen nie null wird. Das ist auch nicht gemeint, maßgeblich ist, dass die Differenz der Intensitäten so klein wird, dass sie als null betrachtet werden kann.The feature that the difference in intensities is zero is understood to mean that the difference in intensities disappears in the technical sense. Of course, noise in the measured value is unavoidable, so that the difference in strictly mathematical terms is never zero. That is not what is meant either, what matters is that the difference in intensities is so small that it can be regarded as zero.
Vorzugsweise ist das flache Objekt für das Laserlicht transparent. Die Markierungen sind können für das Laserlicht transparent oder intransparent sein. Maßgeblich ist, dass die Markierungen das Laserlicht streuen, beispielsweise durch Rayleigh-Streuung. Auf diese Weise kann das Laserlicht durch die flachen Objekte hindurchtreten und die Intensitäten und/oder die Differenz der Intensitäten hängen zumindest überwiegend, vorzugsweise im Wesentlichen ausschließlich, von der Position der Markierungen relativ zueinander und/oder relativ zum Fokus ab.Preferably, the flat object is transparent to the laser light. The markings can be transparent or opaque to the laser light. The decisive factor is that the markings scatter the laser light, for example by Rayleigh scattering. In this way, the laser light can pass through the flat objects and the intensities and/or the difference in intensities depend at least predominantly, preferably essentially exclusively, on the position of the markings relative to one another and/or relative to the focus.
Unter dem Merkmal dass die Intensitäten und/oder die Differenz der Intensitäten im Wesentlichen ausschließlich von der Position der Markierungen relativ zueinander und/oder relativ zum Fokus abhängen, wird insbesondere verstanden, dass zwar andere Effekte einen Einfluss auf die Intensitäten haben können, dass diese aber vernachlässigbar klein sind und beispielsweise die Differenz der Intensitäten um weniger als 10% beeinflussen.The feature that the intensities and/or the difference in intensities depend essentially exclusively on the position of the markings relative to one another and/or relative to the focus means in particular that other effects can have an influence on the intensities, but that these are negligibly small and affect, for example, the difference in intensities by less than 10%.
Günstig ist es, wenn die Laser-Wellenlänge zumindest 0,9 Mikrometer beträgt, insbesondere zumindest 1,4 Mikrometer. Günstig ist es, wenn die Laser-Wellenlänge kürzer als 3 Mikrometer, insbesondere kürzer als 2 Mikrometer. In diesem Wellenlängenbereich ist Silizium weitgehend transparent, sodass Silizium-Wafer mit diesem Verfahren relativ zu einem anderen flachen Objekt ausgerichtet werden können.It is favorable if the laser wavelength is at least 0.9 micrometers, in particular at least 1.4 micrometers. It is favorable if the laser wavelength is shorter than 3 micrometers, in particular shorter than 2 micrometers. In this wavelength range, silicon is largely transparent, so this method can be used to align silicon wafers relative to another flat object.
Der Fokusdurchmesser des Fokus beträgt höchstens das Zehnfache, vorzugsweise höchstens das Dreifache, der Laser-Wellenlänge. Ein so kleiner Fokus führt zu einer geringen Messunsicherheit hinsichtlich der Ausrichtung der Markierungen relativ zueinander und/oder relativ zum Fokus.The focus diameter of the focus is at most ten times, preferably at most three times, the laser wavelength. Such a small focus leads to a low measurement uncertainty with regard to the alignment of the markings relative to one another and/or relative to the focus.
Vorzugsweise bilden die Marker kein periodisches Muster. Insbesondere erfolgt das Messen der Intensitäten nicht in einem Beugungsmuster. Es sei darauf hingewiesen, dass Beugungseffekte nie komplett ausgeschlossen werden können, zumindest theoretisch stets ein geringer Anteil der Verteilung des Lichts auf Beugung rückführbar. Maßgeblich ist jedoch, dass das Verfahren auch dann funktionieren würde, wenn keinerlei Beugungsmuster entsteht.Preferably the markers do not form a periodic pattern. In particular, the intensities are not measured in a diffraction pattern. It should be pointed out that diffraction effects can never be completely ruled out, at least theoretically a small proportion of the distribution of the light can always be traced back to diffraction. What is decisive, however, is that the method would also work if no diffraction pattern was produced.
Besonders günstig ist es, wenn das Bewegen des ersten flachen Objekts relativ zum Fokus und/oder relativ zum zweiten flachen Objekt ein Oszillieren mit einer Oszillationsfrequenz ist und die erste Intensität und/oder die zweite Intensität mittels Trägerfrequenzverstärkung bezüglich der Oszillationsfrequenz gemessen wird. Die Trägerfrequenzverstärkung wird auch als Log-In-Verstärkung bezeichnet und führt zu einer besonders geringen Messunsicherheit.It is particularly favorable if the movement of the first flat object relative to the focus and/or relative to the second flat object oscillates at an oscillation frequency and the first intensity and/or the second intensity is measured using carrier frequency amplification with respect to the oscillation frequency. The carrier frequency amplification is also referred to as the log-in amplification and leads to a particularly low measurement uncertainty.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren die Schritte (a) Bewegen einer ersten Objektaufnahme, mittels der das erste flache Objekt aufgenommen ist, und einer zweiten Objektaufnahme, mittels der das zweite flache Objekt aufgenommen ist, relativ zueinander und/oder relativ zum Fokus, (b) Erfassen einer Differenz aus erster Intensität und zweiter Intensität und (c) Ermitteln einer Ziel-Position der ersten Objektaufnahme und der zweiten Objektaufnahme relativ zueinander. Diese Ziel-Position entspricht vorzugsweise derjenigen Position, die die beiden flachen Objekte relativ zueinander haben müssen, um einen nachfolgenden Fertigungsschritt optimal ausführen zu können.The method preferably comprises the steps of (a) moving a first object recording, by means of which the first flat object is recorded, and a second object recording, by means of which the second flat object is recorded, relative to one another and/or relative to the focus, (b) detecting a difference between the first intensity and the second intensity and (c) determining a target position of the first object recording and the second object recording relative to one another. This target position preferably corresponds to that position which the two flat objects must have relative to one another in order to be able to optimally carry out a subsequent production step.
Vorzugsweise werden die erste Objektaufnahme und die zweite Objektaufnahme entsprechend der Zielposition positioniert. Danach wird vorzugsweise das erste flache Objekt in Form eines Wafers mittels des zweiten flachen Objekts in Form einer Maske belichtet.The first object recording and the second object recording are preferably positioned according to the target position. Thereafter, the first flat object in the form of a wafer is preferably exposed by means of the second flat object in the form of a mask.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte (i) Messen einer dritten Intensität I3 eines ersten Abschnitts des Mess-Laserstrahls, insbesondere mittels eines dritten Detektors, und einer vierten Intensität eines zweiten Abschnitts des Mess-Laserstrahls, insbesondere mittels eines vierten Detektors, in Abhängigkeit von der Position der flachen Objekte relativ zueinander, und (ii) aus den Intensitäten Ermitteln der Soll-Lage. Die Detektoren sind vorzugsweise so angeordnet sind, dass eine erste Differenz aus erster Intensität und zweiter Intensität minimal und eine zweite Differenz aus dritter Intensität und vierter Intensität minimal ist, wenn die Markierungen relativ zueinander in der Soll-Lage sind.According to a preferred embodiment, the method comprises the steps (i) measuring a third intensity I 3 of a first section of the measurement laser beam, in particular by means of a third detector, and a fourth intensity of a second section of the measurement laser beam, in particular by means of a fourth detector, as a function of the position of the flat objects relative to one another, and (ii) determining the target position from the intensities. The detectors are preferably arranged in such a way that a first difference between the first intensity and the second intensity is minimal and a second difference between the third intensity and the fourth intensity is minimal when the markings are in the desired position relative to one another.
Es sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den Detektoren um virtuelle Detektoren handeln kann, die durch zeitlich nacheinander erfolgendes Leiten der Teil-Lichtstrahlen und Abschnitte auf ein Detektorelement und zeitlich nacheinander erfolgendes Messen der jeweiligen Lichtintensität entstehen.It should be pointed out that the detectors can be virtual detectors, which are created by guiding the partial light beams and sections to a detector element in chronological succession and measuring the respective light intensity in chronological succession.
Günstig ist es, wenn die erfindungsgemäße Ausrichtvorrichtung ausgebildet ist zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens.It is favorable if the alignment device according to the invention is designed to carry out a method according to the invention.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt
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1a eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform, -
1b eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung, -
2a eine schematische Ansicht zweier flacher Objekte, deren Markierungen nicht in der Soll-Lage zueinander ausgerichtet sind, -
2b die zwei flachen Objekte gemäß2a , wobei die Markierungen in der Soll-Lage zueinander ausgerichtet sind und -
2c ein Diagramm, in dem die maximal erreichbare Messunsicherheit beim Ausrichten der flachen Objekte relativ zueinander gegen die numerische Apertur, die Wellenlänge und den Abstand der beiden flachen Objekte aufgetragen ist.
-
1a a schematic view of an alignment device according to the invention according to a first embodiment, -
1b a second embodiment of an alignment device according to the invention, -
2a a schematic view of two flat objects whose markings are not aligned with each other in the desired position, -
2 B the two flat objects according to2a , where the markings are aligned with each other in the target position and -
2c a diagram in which the maximum achievable measurement uncertainty when aligning the flat objects relative to each other is plotted against the numerical aperture, the wavelength and the distance between the two flat objects.
Das erste flache Objekt 12 ist von einer ersten Objektaufnahme 20 aufgenommen, bei der es sich beispielsweise um einen x-y-Tisch handelt. Das zweite flache Objekt 14 ist von einer zweiten Objektaufnahme 22 aufgenommen, die baugleich mit der ersten Objektaufnahme 20 sein kann, das ist aber nicht notwendig.The first
Es ist günstig, wenn die erste Objektaufnahme 20 einen Antrieb aufweist, mittels dem die erste Objektaufnahme 20 in zwei Raumrichtungen positionierbar ist. Diese Raumrichtungen werden bezüglich eines Koordinatensystems 24 vorzugsweise als x- und y-Koordinate betrachtet. Es ist günstig, wenn auch die zweite Objektaufnahme 22 mittels eines Antriebs in x- und y-Richtung positionierbar ausgebildet ist. Ein Abstand d entspricht bei dieser Wahl des Koordinatensystems 24 der Differenz der z-Koordinaten.It is favorable if the
Die erste Markierung 16 hat eine erste Ausdehnung D16. Die zweite Markierung 18 hat eine zweite Ausdehnung D18. Die Ausdehnungen D16 und D18 sind die Durchmesser der jeweiligen Hüllkugeln. Eine Hüllkugel ist diejenige gedachte Kugel minimalen Durchmessers, die die entsprechende Markierung vollständig enthält.The
Die Ausrichtvorrichtung 10 besitzt zudem eine Laserlichtquelle 26 zum Abgeben eines Laserstrahls 28, der einen Fokus F hat. Der Laserstrahl 28 bildet nach Wechselwirkung mit den Markierungen 16, 18 einen Mess-Laserstrahl 32. Der Mess-Laserstrahl 32 trifft auf einen Strahlteiler 30, der den Laserstrahl in einen ersten Teil 32.1 und einen zweiten Teil 32.2 aufspaltet. Der erste Teil 32.1 fällt auf einen ersten Detektor 34.1. Der zweite Teil 32.2 fällt auf einen zweiten Detektor 34.2. Der erste Detektor 34.1 misst eine erste Intensität I1, der zweite Detektor 34.2 misst eine zweite Intensität I2. Die Detektoren 34.1 und 34.2 sind der Auswerteeinheit 36, die eine Differenz ΔI = I1-I2 bestimmt.The
Zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens werden die flachen Objekte 12, 14 so im Fokus F positioniert, dass durch Streuung des Laserstrahls 28 Streulicht 32 entsteht. Je nach Position der Markierungen 16, 18 relativ zueinander und relativ zum Fokus F ändern sich die Intensitäten I1, 12 und damit die Differenz ΔI = (I1- I2).To carry out a method according to the invention, the
Das Laserlicht des Laserstrahls 28 hat eine Wellenlänge λ. Die Ausnehmungen D16, D18 sind kleiner als 10λ, insbesondere kleiner als 3λ. Die Objektaufnahmen 20, 22 werden so bewegt, dass sich die flachen Objekte 12, 14 relativ zueinander und/oder relativ zum Fokus F bewegen. Beispielsweise werden die Objektaufnahmen 20, 22 oszillierend, beispielsweise mit unterschiedlichen Frequenzen, bewegt.The laser light of the
Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass die Bewegung entlang nur einer Achse, beispielsweise der x-Achse, erfolgt. Im Folgenden wird dieser Fall beschrieben.It is possible, but not necessary, for the movement to take place along only one axis, for example the x-axis. This case is described below.
Die Differenz der Intensitäten ΔI wird von der Auswerteeinheit 36 erfasst. Zudem werden die jeweiligen Koordinaten der flachen Objekte 12, 14 relativ zueinander und relativ zum Fokus und/oder relativ zum Fokus F von der Auswerteeinheit 36 erfasst. Die Auswerteeinheit 36 ermittelt, an welcher Soll-Lage LSoll= {x12, y12, x14, y14} der Betrag der Differenz der Intensitäten ΔI minimal wird. Dabei sind die y- Positionen fest vorgegeben. Diese Stellung ist in
Um eine optimale Soll-Lage in beiden Translationsfreiheitsgraden, hier also in x- und in y-Richtung, zu bestimmen besitzt die Ausrichtvorrichtung 10 einen dritten Detektor 34.3 zum Messen einer dritten Intensität I3 und einen vierten Detektor 34.4 zum Messen einer vierten Intensität I4. Die Detektoren 34.i (i = 1, 2, 3, 4) sind so angeordnet, dass sowohl der Betrag der ersten Differenz ΔI1 (die oben als ΔI1 bezeichnet ist) aus erster Intensität I1 und zweiter Intensität I2 als auch der Betrag einer zweiten Differenz ΔI2 =|I3 - I4| aus dritter Intensität I3 und vierter Intensität I4 minimal ist, wenn die Markierungen 16, 18 relativ zueinander in der Soll-Lage LSoll sind.In order to determine an optimal target position in both translational degrees of freedom, i.e. here in the x and y directions, the alignment device 10 has a third detector 34.3 for measuring a third intensity I 3 and a fourth detector 34.4 for measuring a fourth intensity I 4 . The detectors 34.i (i=1, 2, 3, 4) are arranged in such a way that both the absolute value of the first difference ΔI 1 (which is referred to as ΔI 1 above) from the first intensity I 1 and the second intensity I 2 and the magnitude of a second difference ΔI 2 =|I 3 -I 4 | from the third intensity I 3 and the fourth intensity I 4 is minimal when the
Beispielsweise bilden die 34.i einen Detektor 34, der vier Teil-Detektoren aufweist. Ein solcher Detektor ist in
Alternativ ist möglich, zumindest einen der beiden Teile 32.1 und/oder 32.2 nochmals zu teilen, und so auf die Detektoren 34.3, 34.4 zu leiten, dass die obige Bedingung erfüllt ist.Alternatively, it is possible to divide at least one of the two parts 32.1 and/or 32.2 again and direct it to the detectors 34.3, 34.4 in such a way that the above condition is met.
In
Die höchste Sensitivität für die Detektion einer Abweichung von der Soll-Lage ergibt sich, wenn die beiden Strukturen 16, 18 exakt in einer Fokusebene EF angeordnet sind. Die Fokusebene ist diejenige Ebene senkrecht zur optischen Achse, in der der Fokus F die minimale Fläche einnimmt. Kleinere Abweichungen der Lagen der Markierung 16, 18 von der Fokusebene EF beeinträchtigen die Sensitivität jedoch nur geringfügig. Die Sensitivität hängt damit von einer nummerischen Apertur NA ab. Die numerische Apertur bezieht sich auf eine Optik 42, die in den
Der in
Im in
In den
Die Streuung kann als Rayleigh-Streuung betrachtet werden. Die Parameter eines derartigen Streuvorgangs ergeben sich für eine Kugel im Vakuum
Die minimale Positionsdifferenz Δq, die mit gestreutem Licht gemessen werden kann, ist im Idealfall gegeben als
In
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Ausrichtvorrichtungalignment device
- 1212
- erstes flaches Objektfirst flat object
- 1414
- zweites flaches Objektsecond flat object
- 1616
- erste Markierungfirst mark
- 1818
- zweite Markierung second mark
- 2020
- erste Objektaufnahmefirst object recording
- 2222
- zweite Objektaufnahmesecond object shot
- 2424
- Koordinatensystemcoordinate system
- 2626
- Laserlichtquellelaser light source
- 2828
- Laserstrahl laser beam
- 3030
- Strahlteilerbeam splitter
- 3232
- Mess-Laserstrahlmeasuring laser beam
- 32.132.1
- Teil des Laserstrahlspart of the laser beam
- 32.232.2
- Teil des Laserstrahlspart of the laser beam
- 3434
- Detektordetector
- 3636
- Auswerteeinheitevaluation unit
- 3838
- Streu-Licht scattered light
- 4040
- Spiegelmirror
- 4242
- Optik optics
- λλ
- Wellenlänge wavelength
- AA
- optische Achseoptical axis
- di.e
- Abstanddistance
- D16D16
- erste Ausdehnungfirst expansion
- D18D18
- zweite Ausdehnungsecond expansion
- EFEF
- Fokusebene focal plane
- Ff
- Fokusfocus
- II
- Intensitätintensity
- LSollLset
- = {x12, y12, x14, y14}= {X 12, y 12, x 14, y 14}
- NAN / A
- nummerische Aperturnumerical aperture
- Abweichungdeviation
- VV
- Volumenvolume
- ΔIΔI
- Differenzdifference
Claims (9)
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Applications Claiming Priority (1)
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DE102020116790.3A DE102020116790B4 (en) | 2020-06-25 | 2020-06-25 | Method of determining misalignment and alignment apparatus for aligning two flat objects relative to each other |
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DE102020116790A1 DE102020116790A1 (en) | 2021-12-30 |
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DE102020116790.3A Active DE102020116790B4 (en) | 2020-06-25 | 2020-06-25 | Method of determining misalignment and alignment apparatus for aligning two flat objects relative to each other |
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AT527414A4 (en) * | 2024-01-16 | 2025-02-15 | Univ Linz | Method for detecting position deviations |
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-
2020
- 2020-06-25 DE DE102020116790.3A patent/DE102020116790B4/en active Active
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE102020116790A1 (en) | 2021-12-30 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G01B0011250000 Ipc: G01B0011000000 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: GOTTFRIED WILHELM LEIBNIZ UNIVERSITAET HANNOVE, DE Free format text: FORMER OWNER: BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND, VERTRETEN DURCH DAS BUNDESMINISTERIUM FUER WIRTSCHAFT UND ENERGIE, DIESES VERTRETEN DURCH DEN PRAESIDENTEN DER PHYSIKALISCH-TECHNISCHEN BUNDESANSTALT, 38116 BRAUNSCHWEIG, DE Owner name: BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND, VERTRETEN DURCH DA, DE Free format text: FORMER OWNER: BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND, VERTRETEN DURCH DAS BUNDESMINISTERIUM FUER WIRTSCHAFT UND ENERGIE, DIESES VERTRETEN DURCH DEN PRAESIDENTEN DER PHYSIKALISCH-TECHNISCHEN BUNDESANSTALT, 38116 BRAUNSCHWEIG, DE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |