DE102004016322A1

DE102004016322A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung und/ oder Justage eines Kippwinkels einer Probe

Info

Publication number: DE102004016322A1
Application number: DE200410016322
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl-Phys. Richter; Georg Dr. Dittmar
Original assignee: Sentech Instruments GmbH
Current assignee: Sentech Instruments GmbH
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2004-10-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und zwei Verfahren zur Bestimmung und/oder Justage mindestens eines Kippwinkels einer Probe 20. Die Vorrichtung weist mindestens eine Lichtquelle 10, eine Spiegelvorrichtung 1 und einen positionsempfindlichen Fotodetektor 3 auf. Durch zweimaliges Reflektieren des Lichtstrahles an der Probe A, B, C wird eine korrekte Kippwinkelbestimmung und/oder -justage der Probe, entsprechend einer gewünschten Ausrichtung, auch bei Verwendung einer transparenten Probe 20 gewährleistet. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zusätzlich eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Bestimmung und/oder Justage der Lage der Probe 20 vorgesehen.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung und/oder Justage eines Kippwinkels einer Probe Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Justage eines Kippwinkels einer Probe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Bestimmung eines Kippwinkels einer Probe gemäß Anspruch 17.
Für optische Messungen an Probenoberflächen, beispielsweise ellipsometrischen Messungen der Schichtdicke bei beschichteten Substraten, besteht die Notwendigkeit der präzisen Justage der Oberfläche sowohl bezüglich mindestens eines Kippwinkels („Tilt") als auch der Höhenlage, also des vertikalen Abstands der – im Wesentlichen horizontal angeordneten – Probenoberfläche von der Messvorrichtung. Die korrekte Justage der Ausrichtung und Lage eines Substrats ist beispielsweise bei der Herstellung von Wafern und integrierten Schaltkreisen von großer Bedeutung.
Bekannt ist unter anderem die Verwendung eines Autokollimationsfernrohres, das senkrecht über der Probe angeordnet ist und die Einstellung der Kippung der Probenoberfläche erlaubt, indem der reflektierte Strahl zentriert wird. Zur Einstellung der Höhe wird ein Mikroskopobjektiv in den senkrechten Strahlengang geschwenkt und der Strahl scharfgestellt.
Durch die zunehmende Integrationsdichte auf den Wafern ist es notwendig, Probeneigenschaften auf immer kleineren Meßflächen mit unterschiedlichen Meßverfahren zu bestimmen. Es ist daher von Nachteil, dass der senkrechte Strahlengang beispielsweise mit einem Autokollimationsfernrohr zur Winkel- und Höhenmessung belegt ist und damit nicht für andere Zwecke, z.B. Ellipsometrie, Reflektometrie, Kristallographie, zur Verfügung steht.
Die Entfernungsmessung zwischen einem Messgerät und einem Objekt (Höhenmessung) wird auch in der DE 3743194 A1 beschrieben. Nachteilig hierbei ist, dass die Messung bei (teil-)transparenten Substraten aufgrund auftretender Rückseitenreflexe zu einer fehlerhaften Positionsbestimmung führt. Dieses Problem ergibt sich auch bei der üblichen Lasertriangulation zur Höhenlagen- und Verkippungsjustage, wenn der senkrechte Strahlengang freigehalten werden soll.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei Freihalten des senkrechten Strahlengangs die Ausrichtung und Höhenlage insbesondere einer transparenten Probe, effizient zu messen und/oder in Abhängigkeit von der Messung zu justieren.
Es geht insbesondere darum, eine einmal festgelegte Lage der Probe (z.B. zwei Kippwinkel und die Höhe sind bekannt und in einer Lage justiert) schnell und effizient wieder einzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dabei umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung

a) eine Lichtquelle zur Bestrahlung der Probe mit einem ersten Lichtstrahl,
b) eine erste Spiegelvorrichtung, auf die mindestens ein Teil des von der Probe reflektierten zweiten Lichtstrahls fällt und und durch die mindestens ein Teil des eingefallenen Lichtes wieder zurück auf die Probe reflektiert wird, und
c) einen positionsempfindlichen Fotodetektor, auf den als vierter Lichtstrahl mindestens ein Teil des auf die Spiegelvorrichtung gefallenen dritten Lichtstrahls gelenkt wird, zur Bestimmung und/oder Justage mindestens eines Kippwinkels der Probe durch Abgabe eines Signals des Fotodetektors beim Auftreffen des vierten Lichtstrahls auf den Fotodetektor.

Damit kann die Bestimmung und/oder Justage des Kippwinkels bei beliebiger Höhenlage und auch bei teiltransparenten Probenoberflächen erfolgen.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn im Falle des mindestens einen bestimmten und/oder justierten Kippwinkel der Probe das Licht normal auf die Oberfläche der ersten Spiegelvorrichtung fällt. Damit wird der Lichtstrahl in sich reflektiert, so dass Abweichungen von einer vorbestimmten Lage durch den positionsempfindlichen Detektor erkennbar sind.
Eine vorteilhafte Ausführungsform weist eine zweite Spiegelvorrichtung auf, die von der ersten Spiegelvorichtung über die Probe zurückreflektiertes Licht des dritten Lichtstrahls auf den positionsempfindlichen Fotodetektor lenkt. Zum Beispiel kann die zweite Spiegelvorrichtung als Strahlteiler ausgeführt sein, der den doppelt an der Probe reflektierten Strahl auf einen positionsempfindlichen Fotodetektor umlenkt.
Mit Vorteil ist der positionsempfindliche Fotodetektor als PSD (position sensing detector) oder CCD (charge-coupled device) ausgebildet, so dass die Position des Strahls über das Signal des Fotodetektors bestimmt werden kann und in Abhängigkeit des Signals die Bestimmung und/oder Justage des Kippwinkels erfolgt.
Auch ist es vorteilhaft, wenn eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Justage der Höhenlage der Probe aufweist. Mit besonderem Vorteil weist die Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Justage der Höhenlage der Probe mindestens einen positionsempfindlichen Fotodetektor auf. Die Vorrichtung kann vorteilhafterweise in den Strahlengang der Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Justage des Kippwinkels der Probe gekoppelt sein.
Vorteilhafterweise weist eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Justage der Höhenlage der Probe mindestens einen positionsempfindlichen Fotodetektor auf, auf welchen von der ersten Spiegelvorrichtung transmittiertes Licht fällt.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Probe zumindest teilweise eben und transparent ausgebildet ist, so dass das auf die Vorderseite der Probe einfallende Licht zumindest teilweise transmittiert wird und an der Rückseite der Probe reflektiert wird. Auch kann die Probe aus Stahl, Glas oder einem Halbleitermaterial, insbesondere einen Halbleiterwafer, bestehen oder diese Materialen aufweisen. Insbesondere kann auch ein aus mehreren Schichten zusammengesetztens Material auf der Probe angeordnet sein, wobei eine Schicht auch einen Luftspalt enthalten kann.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Lichtquelle ein Laser als Lichtquelle verwandt wird.
Für die exakte Positionierung der Probe kann Streulicht aus der Umgebnung oder anderen Strahlengängen störend sein. Vorteilhafterweise weist eine Ausführungsform der Erfindung einen Filter der Empfängerseite auf, der einen bestimmten Spektralbereich, insbesondere einen auf einen Laser abgestimmten Spektralbereich aufweist. Bei Verwendung z.B. eines schmalbandigen Filters auf der Empfängerseite nach der Reflexion an der Probe kann der Einfluss von Streulicht und damit die resultierende Fehlpositionierung der Probe deutlich reduziert werden, da nur der vom Filter durchgelassene, wesentlich geringere Teil des Streulichts durchgelassen wird.
Diese Ausführungsform kann bei der Bestimmung der Höhenlage und/oder des Kippwinkels der Probe eingesetzt werden.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn die Lichtquellen der Strahlengänge für die Bestimmung des Kippwinkels und der Höhenlage unterschiedlichliche Wellenlängen aufweisen, wobei entsprechend angepasste Detektoren und Wellenlängenfilter vorgesehen sind. Damit kann der gegenseitige Einfluss der Strahlengänge vermindert werden. Dies ist insbesondere bei Proben vorteilhaft, die Licht partiell streuen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform weist eine Steuervorrichtung zur automatischen Bewegung und/oder Justierung der Probe um mindestens eine der Achsen (X, Y) der Kippwinkel und/oder zur automatischen translatorischen Bewegung in Abhängigkeit eines vom positionsempfindlichen Detekor gemessenen Signals auf.
Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Dabei wird

a) ein erster Lichtstrahl auf die Probe gestrahlt,
b) die Reflexion des Lichts von der Probe als zweiter Lichtstrahl auf eine erste Spiegelvorrichtung gelenkt,
c) der Lichtstrahl von der ersten Spiegelvorrichtung zumindest teilweise auf die Probe zurückreflektiert wird und von der Probe auf
d) einen positionsempfindlichen Fotodetektor zur Bestimmung mindestens eines Kippwinkels gestrahlt.

Vorteilhafterweise wird von der Probe reflektiertes Licht normal auf die Oberfläche der ersten Spiegelvorrichtung fallen.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn von der Probe reflektiertes Licht über eine zweite Spiegelvorrichtung zum positionsempfindlichen Fotodetektor gelenkt wird.
Das beschriebene Justageverfahren kann bei optischen oder kristallographischen Analyseverfahren zum Einsatz kommen, insbesondere bei Ellipsometrie, Reflektometrie, Mikroskopie. Außerdem kann es im Produktions- oder Verarbeitungsprozess, insbesondere von Halbleiterwafern und Glasscheiben angewendet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
1 eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Kippwinkels einer Probe;
2 eine schematische Darstellung des Strahlenganges zur Erläuterung der Unempfindlichkeit des Verfahrens bzgl. der Höhenlage;
3 eine schematische Darstellung des Strahlenganges bei einer transparenten Probe;
4 eine schematische Darstellung des Strahlenganges bei Änderung der Höhelage der Probe;
5 eine Anordnung der Bauelemente für die Messung der Höhenlage einer Probe.
Die 1 zeigt den allgemeinen Aufbau einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Ein erster Lichtstrahl A einer Lichtquelle 10, hier eines Lasers, wird durch einen Strahlteiler 2 auf eine Probe 20 gestrahlt, dort wird dieser erste Lichtstrahl A reflektiert und als zweiter Lichtstrahl B trifft dieser auf eine Spiegelvorrichtung 1. Dort wird dieser zweite Lichtstrahl B zumindest teilweise reflektiert, und auf die Probe 20 gestrahlt, von dort wiederum reflektiert als dritter Lichtstrahl C über die Reflexion an einem Strahlteiler 2 als vierter Lichtstrahl D zu einem positionsempfindlichen Fotodetektor 3 (PSD) zu gelangen.
Unter einer Probe 20 wird hier ein Substrat verstanden, auf das 0 bis n dünne Schichten aufgebracht werden.
In diesem Beispiel wird der Raum oberhalb des Reflexionspunktes auf der Probe 20 freigehalten, um dort andere Detektionselemente oder Meßmethoden unterbingen zu können.
Bei der Probe 20 handelt es sich hier um einen eben ausgebildeten Körper, beispielsweise aus Stahl, Glas oder Halbleitermaterial mit einer glatten, zumindest teilweise reflektierenden Oberfläche. Die Probe 20 kann durch Rotation um eine erste Achse X senkrecht zur Zeichenebene um einen ersten Kippwinkel, und um eine zweite Achse Y in der Zeichenebene um einen zweiten Kippwinkel verkippt werden.
Alternativ können die Achsen auch so zueinander gedreht sein, dass sie nicht rechtwinklig zueinander stehen.
Die Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Bestimmung bzw. Justage der Kippwinkel, so erfolgt, dass der von der Probenoberfläche reflektierte zweite Lichtstrahl B normal auf die Spiegelvorrichtung 1 fällt. Damit wird er in sich zurück auf die Probenoberfläche reflektiert und dort an demselben Aufpunkt wiederum als dritter Lichtstrahl C reflektiert.
In einer justierten Lage der Probe 20 fällt der vierte Lichtstrahl D genau in eine definierte Lage des positionsempfindlichen Fotodetektors 3. Im einfachsten Fall ist der Fototdetektor 3 eine lichtempfindliche Zelle mit sehr geringer Ausdehnung, die nur registiert, wenn Licht direkt auf die Zelle fällt. Bei korrekter Einstellung der Vorrichtung liegt in diesem Fall eine verkippungsfreie Probe vor. Im Falle eines zweidimensionalen positionsempfindlichen Fotodetektors 3 wird eine Abweichung vom justierten Zustand durch ein Auswandern eines Lichtpunktes erzeugt. Durch ein Gegensteuern an zwei nicht parallel stehenden, hier senkrecht zueinander stehenden Achsen X, Y kann die Probe 20 in die gewünschte verkippungsfreie Lage gebracht werden, indem der vierte Lichtrahl D wieder zur Ausgangslage auf dem Fotodetektor 3 gebracht wird. Dieses Gegensteuern kann automatisch erfolgen, indem ein vom positionsempfindlichen Fotodetektor 3 ausgehendes Signal von einer Steuervorrichtung (z.B. ein Rechnersystem) erfasst wird, wobei die Gegensteuerung an den Achsen X, Y in Abhängigkeit von dem Signal erfolgt.
Ein Graufilter 6 im Laserstrahl vor dem Spiegel 4 dient zur Vergrößerung des optischen Dynamikbereiches der Lichtintensität. Eine Linse 5 vor dem positionsempfindlichen Fotodetektor 3 erweitert den Fangbereich des Fotodetektors 3 dadurch, dass der Bereich der parallel zur optischen Achse verschobenen vom Strahlteiler 2 kommenden Strahlen auf den positionsempfindlichen Fotodetektor 3 konzentriert wird.
Die 2 zeigt schematisch den Strahlengang, der durch eine Reflexion an der Probenoberfläche 20, 20' entsteht, wenn die Höhenlage der Probe 20 relativ zur Lichtquelle 10 verändert wird. Bei richtig eingestellter Verkippung wird der dritte Lichtstrahl C auch bei unterschiedlicher Höhenlage H in sich reflektiert, wodurch die Kippwinkelbestimmung gemäß 1 unabhängig von der Höhenlage der Probe 20 wird. Die Justage der Höhenlage kann somit anschließend erfolgen, wenn die gewünschten Kippwinkel justiert sind.
Die Vorrichtung eignet sich auch zur Bestimmung des Kippwinkels bei teilweise transparenten Proben. In diesem Fall treten bei vorbekannten Verfahren Schwierigkeiten wegen Reflexionen an der Rückseite der 20 Probe auf.
3 zeigt den Strahlengang bei transparenten Proben. Dabei wird ausgenutzt, dass beim Hin- und Herlaufen des Strahls die richtige Position wie folgt ermittelt werden kann: Der hinlaufende erste Strahl A wird zum Teil direkt an der Oberfläche der Probe 20 als zweiter Strahl B reflektiert. Ein anderer Teil des zweiten Strahls B dringt in die Probe 20 ein, wird an der Rückseite 21 der Probe teilweise reflektiert und tritt als Nebenstrahl B1 parallel zum zweiten Strahl B aus der Probe 20 aus. Weitere Nebenstrahlen sind in diesem Beispiel vernachlässigt, da sie eine abnehmende Intensität haben. Der zweite Strahl B und der Nebenstrahl B1 werden zunächst an der Spiegelvorrichtung 1 und erneut an der Probe 20 reflektiert.
Von beiden Strahlen werden erneut Nebenstrahlen transmittiert, die an der Substratrückseite 21 reflektiert werden. Durch die doppelte Reflexion haben die Nebenstrahlen C1, C2, die über den Strahlteiler letztlich den Fotodetektor 3 als Strahlen D1, D2 erreichen, gleiche Intensitäten, so dass der Schwerpunkt der Lichtverteilung auf dem Fotodetektor 3 (hier ein zweidimensionaler PSD) mit dem Hauptstrahl zusammenfällt. Damit wird trotz auftetender Rückseitenreflexe auf dem Fotodetektor 3 wieder dieselbe Position detektiert, als wenn keine Rückseitenreflexe vorhanden wären, da der Fotodetektor 3 den Schwerpunkt der räumlichen Intensitätsverteilung des auf ihn fallenden Lichtes (D, D1, D2) ermittelt.
4 zeigt den Strahlengang bei Änderung der Höhenlage einer Probe 20, der nach der Justierung der Kippwinkel zur Einstellung der Höhenlage verwendet werden kann.
Eine hier nicht dargestellte Lichtquelle sendet einen schräg einfallenden ersten Lichtstrahl A auf die Oberfläche der Probe 20, der dort als zweiter Lichtstrahl B reflektiert und von einem positionsempfindlichen Fotodetektor 13 (hier ein PSD) detektiert wird. Die Änderung der Höhelage um H führt dabei zur Detektion des veränderten zweiten Strahls B' und damit zu einer Verschiebung gegenüber um V auf dem positionsempfindlichen Fotodetektor 13, aus der auf die Höhenänderung H zurückgeschlossen werden kann. Dieses Verfahren, das bei der allgemein bekannten Lasertriangulation ausgenutzt wird, ist jedoch nicht direkt anwendbar wenn durch rückseitige Reflexion Nebenstrahlen auftreten.
Die 5 zeigt ein weiteres Beispiel der erfindungsgemäßen Realisierung der Höhenmessung. Ein Laser 10 beleuchtet die Probe 20 und der Strahl wird auf einen ersten Fotodetektor 13 (hier einen PSD) reflektiert. In diesem Beispiel dient eine Linse 8 der Anpassung des Fangbereiches. Der Laserstrahl wird durch einen Umlenkspiegel 7 zum ersten Fotodetektor 13 umgelenkt.
Die gemessene Position auf dem ersten Fotodetektor 13 ist sowohl von der Höhe als auch den Verkippwinkeln der Probe 20 abhängig. Zunächst wird die Verkippung anhand oben beschriebener Vorgehensweise bestimmt, so dass an dieser Stelle nur noch die Höheninformation von Bedeutung ist. Damit lässt sich eine nichttransparente Probe 20 entsprechend des Signals des ersten Fotodetektors 13 einrichten.
Für die Höhenmessung einer transparenten Probe 20 ist in der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Strahlteiler 12 angeordnet, der den Strahl auf einen zweiten Fotodetektor 14 (hier ebenfalls einen PSD) mit einer Lochblende 11 ablenkt. Bei Verschiebung der Probe 20 nach oben ist der erste Strahl, der den zweiten Fotodetektor 14 erreicht, der Hauptstrahl, da die Nebenstrahlen, – bzw. ihre Auftreffpunkte am zweiten Fotodetektor 14 bzw. der Lochblende 11 – unter dem Hauptstrahl liegen, der somit sicher selektiert werden kann. Dadurch kann auch die Höhenlage einer transparenten Probe 20 gemessen werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Messung der Kippwinkel und die Höhenmessung in eine Vorrichung integriert. Bei teiltransparenter Ausführung der Spiegelvorrichtung 1 der Kippwinkelmessung (1) kann die Vorrichtung zur Bestimmung der Höhenlage in den Strahlengang des von der Spiegelvorrichtung transmittierten Lichtes angeordnet werden.
Natürlich sind auch andere Anordnungen von Strahlteilern, Laser und Ein- und Auskopplungen möglich.
Als Lichtquellen sind Laser oder andere Lichtquellen denkbar. Zur Optimierung bei spektral unterschiedlich reflektierenden Proben, z.B. bei Anti-Reflex-Schichten, können unterschiedliche Lichtwellenlängen, insbesondere auch im sichtbaren, im IR oder UV Bereich, verwendet werden. Die jeweiligen Fotodetektoren 3, 13, 14 sind vorteilhafterweise an die entsprechende Wellenlänge angepasst.
Zur Optimierung des Strahlenganges (Anpassung der Fangbereiche bzw. zur Erfüllung konstruktiver Anforderungen) können zusätzliche Linsen verwendet werden.
In alternativen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung können andere Fotodetektoren, z.B. CCD Zeilen oder Matrix, verwendet werden. Ein CCD basierter Fotodetektor ermöglicht im Allgemeinen eine geringere Messfrequenz als ein PSD, dafür aber ein pixelauflösendes Messen der Intensitätsverteilung.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung können Strahlengänge der erfindungsgemäßen Vorrichtung, z.B. mit Hilfe zusätzlicher Strahlteiler, durch andere optische Geräte mitbenutzt werden.
Ferner ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, die die Justage mit Kippwinkel- und/oder Höhenmessung automatisch in Abhängigkeit von dem Signal der PSDs 3, 13, 14 vornimmt. Dazu ist die Probe bewegbar angeordnet, so dass die Lage und die Ausrichtung der Probe durch translatorische Bewegung und Verkippung mittels einer Verstellvorrichtung justiert werden kann. Beispielsweise liegt die Probe an mindestens drei Punkten auf oder ist befestigt und die Auflagepunkte sind verstellbar. Bei einer gleichartigen Bewegung aller drei Punkte findet eine rein translatorische Bewegung statt – z.B. zur Verstellung der Höhe – ansonsten findet zusätzlich eine Verkippung der Probe statt.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.

1: Spiegelvorrichtung
2: Strahlteiler
3: positionsempfindlicher Fotodetektor (PSD)
4: Umlenkspiegel (1)
5: Linse
6: Graufilter
7: Umlenkspiegel (5)
8: Linse
9: Streulichtabsorber
10: Laser
11: Blende
12: Strahlteiler
13: positionsempfindlicher Fotodetektor zur Bestimmung der
: Höhe der Probenoberfläche 20
14: lichtempfindlicher Fotodetektor zur Bestimmung der Höhe
: bei Verwendung einer transparenten Probe
20: Probenoberfläche der zu vermessenden und/oder
: justierenden Probe
20': Probenoberfläche bei veränderter Höhenlage der Probe
A: von der Lichtquelle 10 ausgesendeter erster Lichtstrahl
B: von der Probenoberfläche 20 erstmals reflektierter
: zweiter Lichtstrahl
B': von der Probenoberfläche 20 erstmals reflektierter
: Lichtstrahl bei Veränderung der Höhe der Probe
B1: von der Rückseite 21 der Probe erstmals reflektierter
: Lichtstrahl
C: von der Probenoberfläche 20 erneut reflektierter dritter
: Lichtstrahl
C1: von der Rückseite 21 der Probe erneut reflektierter
: Lichtstrahl B
C2: von der Rückseite 21 der Probe erneut reflektierter
: Lichtstrahl B1
D: auf den positionsempfindlichen Fotodetektor 3 fallender
: vierter Lichtstrahl
D1, D2: den PSD 3 erreichende Nebenstrahlen mit gleicher
: Intensität
H: Höhendifferenz der Probenoberfläche 20
V: Strahlversatz auf dem positionsempfindlichen
: Fotodetektor 13 bei Änderung der Höhe der
: Probenoberfläche 20

Claims

Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Justage mindestens eines Kippwinkels einer reflektierenden und/oder transparenten Probe, insbesondere für eine Justage bei optischen Messungen an der Probe, bei zunächst unbekannter Information über die Höhenlage der Probe, gekennzeichnet durch a) eine Lichtquelle (10) zur Bestrahlung der Probe (20) mit einem ersten Lichtstrahl (A), b) eine erste Spiegelvorrichtung (1), auf die mindestens ein Teil des von der Probe (20) reflektierten zweiten Lichtstrahls (B) fällt und durch die mindestens ein Teil des eingefallenen Lichtes wieder zurück auf die Probe (20) reflektiert wird, und c) einen positionsempfindlichen Fotodetektor (3), auf den als vierter Lichtstrahl (D) mindestens ein Teil des auf die Spiegelvorrichtung gefallenen dritten Lichtstrahls (C) gelenkt wird, zur Bestimmung und/oder Justage mindestens eines Kippwinkels der Probe (20) durch Abgabe eines Signals des Fotodetektors (3) beim Auftreffen des vierten Lichtstrahls (D) auf den Fotodetektor (3).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der auf mindestens einen bestimmten und/oder justierten Kippwinkel der Probe (20) das Licht normal auf die Oberfläche der ersten Spiegelvorrichtung (1) fällt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Spiegelvorrichtung (2) das von der ersten Spiegelvorichtung (1) über die Probe (20) zurückreflektierte Licht des dritten Lichtstrahls (C) auf den positionsempfindlichen Fotodetektor (3) lenkt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spiegelvorrichtung (2) als Strahlteiler ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der positionsempfindliche Fotodetektor (3, 13) als PSD oder CCD ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Justage der Höhenlage der Probe (20).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Justage der Höhenlage der Probe (20) mit mindestens einem positionsempfindlichen Fotodetektor (13).
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet dadurch, dass eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Justage mindestens eines Kippwinkels der Probe (20) und eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Justage der Höhenlage der Probe (20) in einem Strahlengang gekoppelt sind.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Justage der Höhenlage der Probe (20) mit mindestens einem positionsempfindlichen Fotodetektor (13), auf welchen von der ersten Spiegelvorrichtung (1) transmittiertes Licht fällt.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Proben (20) zumindest teilweise eben und transparent ausgebildet ist, so dass von der auf die Vorderseite der Probe (20) einfallendes Licht zumindest teilweise transmittiert wird und an der Rückseite der Probe (20) reflektiert wird.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe (20) aus Stahl, Glas oder einem Halbleitermaterial, insbesondere einen Halbleiterwafer, besteht oder diese Materialen aufweist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Probe (20) mindestens eine Schicht aufgebracht ist, wobei insbesondere zwischen zwei Schichten ein Luftspalt angeordnet ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Laser als Lichtquelle (10).
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen Filter auf der Empfängerseite für einen bestimmten Spektralbereich, insbesondere einen auf einen Laser (10) abgestimmten Spektralbereich.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen der Strahlengänge für die Bestimmung des Kippwinkels und der Höhenlage unterschiedlichliche Wellenlängen aufweisen, wobei entsprechend angepasste Detektoren und Wellenlängenfilter vorgesehen sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung zur automatischen Bewegung und Justierung der Probe (20) um mindestens eine der Achsen (X, Y) der Kippwinkel und/oder zur automatischen translatorischen Bewegung in Abhängigkeit eines vom positionsempfindlichen Detekor (3) gemessenen Signals.
Verfahren zur Bestimmung mindestens eines Kippwinkels einer reflektierenden und/oder transparenten Probe, gekennzeichnet durch a) die Ausstrahlung eines ersten Lichtstrahls (A) auf die Probe (20), b) die Reflexion des Lichts von der Probe (20) als zweiten Lichtstrahl (B) auf eine erste Spiegelvorrichtung (1), c) der Lichtstrahl von der ersten Spiegelvorrichtung (1) zumindest teilweise auf die Probe (20) zurückreflektiert wird und von der Probe (20) auf d) einen positionsempfindlichen Fotodetektor (3) zur Bestimmung mindestens eines Kippwinkels gestrahlt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Probe (20) reflektierte Licht (B) normal auf die Oberfläche der ersten Spiegelvorrichtung (1) fällt.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet dadurch, dass das von der Probe (20) reflektierte Licht über eine zweite Spiegelvorrichtung (2) zum positionsempfindlichen Fotodetektor (3) gelenkt wird.