DE102010028496A1

DE102010028496A1 - Verfahren zur Positionierung und/oder Justage von Bauteilen und entsprechendes optisches Justagesystem

Info

Publication number: DE102010028496A1
Application number: DE201010028496
Authority: DE
Inventors: Armin Werber; Marcel Teschke; Jürgen Fischer; Steffen Fritzsche
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2010-05-03
Filing date: 2010-05-03
Publication date: 2011-11-03

Abstract

Die vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionierung und/oder Justage eines Bauteils (10, 4), insbesondere eines Sensors, in einem dreidimensionalen Raum oder umgekehrt mit mindestens einer Kamera (25) zur Erfassung des Bauteils im Raum und mindestens einem Abstandssensors (26, 27, 28) zur Ermittlung des Abstands des Bauteils von der Vorrichtung und einer Auswerteeinheit, welche das von der Kamera im Raum erfasste Bauteil mit einem Referenzbild und den mindestens einen ermittelten Abstandswert mit einem Referenzwert vergleicht und Übereinstimmungswerte erzeugt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionierung und/oder Justage eines Bauteils, insbesondere von Sensoren im Bereich von Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie sowie entsprechende Vorrichtungen.
STAND DER TECHNIK
Die immer kleiner werdenden Strukturen in der Mikrosystemtechnik und Elektrotechnik erfordern bei der mikrolithographischen Erzeugung Projektionsbelichtungsanlagen, die mit Licht betrieben werden, welches historisch immer kleiner werdende Wellenlängen aufweist. Beispielsweise kommen für die Mikrolithographie Projektionsbelichtungsanlagen in Frage, die bei einer Wellenlänge des Lichts, d. h. elektromagnetischer Strahlung, im Bereich von 10 bis 50 nm, insbesondere 13,5 nm arbeiten. In diesem Wellenlängenspektrum, welches als extrem ultraviolettes (EUV) Wellenlängenspektrum bezeichnet wird, kommen Spiegelelemente zum Einsatz, die exakt positioniert werden müssen. Die Position derartiger Komponenten kann zudem durch entsprechende Sensoren überwacht werden. Hierbei ist es entscheidend, dass die Sensoren selbst gegenüber den Spiegelelementen exakt positioniert werden, um von dem Messergebnis auf die Lage des Spiegelelementes zu schließen. Darüber hinaus müssen sie bei der Ermittlung von Absolutwerten hinsichtlich beispielsweise einer Verkippung des Spiegelelementes mit der Stellung des Spiegelelements abgeglichen, d. h. justiert werden. Dies erfordert ebenfalls eine exakte Positionierung und Einstellung des Sensors. Entsprechend wird der Begriff des Justierens im Rahmen der vorliegenden Offenbarung im weitesten Sinne im Zusammenhang mit der Einstellung oder Abgleichung eines Messgeräts verstanden, einschließlich der Anordnung eines Sensors, so dass die Messabweichungen möglichst klein werden oder die Beträge der Messabweichungen vorgegebene Fehlergrenzen nicht überschreiten.
Die Positionierung und/oder Justage eines Positionssensors für ein Spiegelelement kann aufgrund der geforderten Genauigkeiten sehr aufwändig sein. Zudem wird die Positionierung und/oder Justage oft durch geringes Platzangebot im Bereich des Sensors erschwert. Um diesen Problemen Abhilfe zu schaffen, sind deshalb Verfahren und Vorrichtungen zur Positionierung und/oder Justage von Sensoren bzw. allgemein von Bauteilen interessant.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Positionierung und/oder Justage eines Bauteils, insbesondere eines Sensors bzw. entsprechende Vorrichtungen zu schaffen, bei denen der Aufwand für die Positionierung und/oder Justage bei gleichzeitig hoher Genauigkeit der Positionierung und/oder Justage niedrig gehalten werden kann und die insbesondere bei beengten Platzverhältnissen eingesetzt werden können.
TECHNISCHE LÖSUNG
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass eine Positionierung und/oder Justage eines Bauteils in einem dreidimensionalen Raum bzw. umgekehrt eine Positionierung und/oder Justage der entsprechenden Vorrichtung zu einem Bauteil in einem dreidimensionalen Raum unter Verwendung einer Kamera und eines Abstandsmesssystems mit mindestens einem Abstandsmesssensor in einfacher Weise möglich ist. Die Positionierung und/oder Justage im Sinne einer definierten Ausrichtung eines Bauteils im Raum bzw. von zwei Gegenständen zueinander (Bauteil und Vorrichtung zur Positionierung und/oder Justage) erfordert die Positionierung des Bauteils oder die Ausrichtung am Bauteil entlang dreier unabhängiger Raumrichtungen bzw. Drehung um entsprechende Achsen entlang dreier unabhängiger Raumrichtungen. Beispielsweise wird bei einem kartesischen XYZ-Koordinatensystem, bei dem die XYZ-Achsen senkrecht aufeinander stehen die Position eines Bauteils dann absolut exakt definiert, wenn bezüglich der sechs Freiheitsgrade, also der translatorischen Bewegung entlang der unabhängigen Raumrichtungen X, Y, Z (T_x, T_y, T_z) und Drehung um die entsprechenden Achsen (R_x, R_y, R_z) eine definierte Stellung vorgegeben ist. Durch die erfindungsgemäße Kombination einer Erfassung eines Bauteils im dreidimensionalen Raum über eine Kameraaufnahme und eine Abstandsmessung über Abstandssensoren kann die Position des Bauteils hinsichtlich der sechs Freiheitsgrade exakt bestimmt werden.
Die Kamera ermöglicht hierbei beispielsweise die Aufnahme und Erfassung des Bauteils in einer Ebene, z. B. der XY-Ebene. Damit lässt sich die X-Y-Position des Bauteils sowie die Winkelposition bei einer Drehung um eine senkrecht zur X-Y-Ebene stehenden Achse, nämlich die Z-Achse, bestimmen. Die Abstandssensoren können zudem den Abstand des Bauteils von der Vorrichtung zur Positionierung und/oder Justage in Z-Richtung sowie die Verkippung um die X- und Y-Achse bestimmen, sofern mindestens drei Abstandssensoren vorgesehen sind, die nicht in einer Linie angeordnet sind, sondern in einer Dreieckkonfiguration.
Entsprechend umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Positionierung und/oder Justage eines Bauteils oder umgekehrt zur Ausrichtung der entsprechenden Vorrichtung zu einem Bauteil vorzugsweise mindestens drei Abstandssensoren um eine vollständige Definition der Positionierung bzw. Ausrichtung des Bauteils im Raum zu ermöglichen. Allerdings kann bei Verzicht auf die Bestimmung bestimmter Anordnungsfreiheitsgrade, wie beispielsweise Verkippung um die X oder Y-Achse, die Vorrichtung auch entsprechend weniger Abstandssensoren aufweisen, wobei jedoch mindestens ein Abstandssensor vorgesehen sein soll.
Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung eine Auswerteeinheit, welche die von der Kamera erfasste Kameraaufnahme des Bauteils mit einem Referenzbild vergleicht sowie den oder die von den Abstandssensoren ermittelten Abstandswerte mit Referenzwerten vergleicht. Durch den Vergleich können Übereinstimmungswerte bzw. Abweichungen bestimmt werden, die eine Positionierung des Bauteils ermöglichen.
Beispielsweise kann die Auswerteeinheit mittels der Kameraaufnahme des Bauteils feststellen, dass das Bauteil in der XY-Ebene entlang der X und Y-Achsen über eine bestimmte Strecke und in eine eine bestimmten Richtung verschoben ist bzw. um die senkrecht zur XY-Ebene angeordnete Z-Achse verdreht ist. Durch eine entsprechende Verschiebung des Bauteils in der XY-Ebene bzw. Drehung um die Z-Achse können die Übereinstimmungswerte maximiert bzw. entsprechende Abweichungen minimiert werden, um so die gewünschte Positionierung des Bauteils zu erreichen.
In gleicher Weise können aus den von den Abstandssensoren ermittelten Abstandswerten durch Vergleich mit den vorgegebenen Referenzwerten entsprechende Übereinstimmungswerte gebildet werden, so dass ausgehend davon durch eine Verschiebung des Bauteils entlang der Z-Achse bzw. eine Verkippung um die X- oder Y-Achse die Position des Bauteils solange verändert werden kann, bis die Übereinstimmungswerte maximal bzw. die Abweichungen minimal sind.
Die Vorrichtung kann mindestens ein Referenzelement umfassen, welches in Bezug zu der Kamera und/oder den Abstandssensoren in definierter Weise angeordnet ist, um über das Referenzelement eine definierte Anordnung der Vorrichtung zur Positionierung und/oder Justage bezüglich des zu positionierenden Bauteils und/oder an einer Baueinheit, in welcher eine definierte Anordnung eines Bauteils erfolgen soll, zu ermöglichen.
Beispielsweise kann das Referenzelement als Gehäuseteil der Vorrichtung zur Positionierung und/oder Justage eines Bauteils ausgebildet sein, welches eine definierte Anordnung an eine andere Baueinheit bzw. Anordnung in Bezug auf ein Bauteil ermöglicht. Entsprechend kann das Referenzelement Positionierstifte, Anschlagelemente oder dergleichen aufweisen, die eine definierte Anordnung ermöglichen.
Die Referenzwerte für die Abstandswerte sowie das Referenzbild für die Kameraaufnahme können aus vorgegebenen Werten erzeugt werden bzw. durch diese gebildet werden. So kann beispielsweise vorgegeben sein, dass das Bauteil in einem bestimmten Abstand von der Vorrichtung zur Positionierung und/oder Justage eines Bauteils angeordnet werden soll, so dass der entsprechende Abstandswert als Referenzwert eingestellt wird. In gleicher Weise kann die Anordnung des Bauteils in einer Ebene, beispielsweise der XY-Ebene, vorgegeben sein, so dass die Auswerteeinheit mehrere Abstandswerte verteilt über die XY-Ebene abgleichen muss. Darüber hinaus kann die Position mit der Lage (T_x, T_y) und Ausrichtung (R_z) in der XY-Ebene vorgegeben sein. Dazu kann die Auswerteeinheit mittels des Kamerabildes charakteristische Punkte, wie z. B. der Umriss des Bauteils, bzw. Markierungen, die an dem Bauteil vorgesehen sein können, erfassen und vergleichen, ob die charakteristischen Punkte bzw. Markierungen an einem bestimmten Ort vorliegen. Wenn eine Übereinstimmung festgestellt wird, ist das Bauteil richtig positioniert. Entsprechende Markierungen können beispielsweise Markierungskreuze sein, so dass die Auswerteinheit aus der Kameraaufnahme lediglich feststellen muss, ob die Markierungskreuze an den entsprechenden Koordinaten zu finden sind. Die Koordinaten können aus den vorgegebenen Werten in einem anfänglich von dem Raum erzeugten Kamerabild künstlich eingetragen werden, um ein Referenzbild zu schaffen, das mit dem aktuellen Kamerabild bei der Positionierung und/oder Justage in Überdeckung gebracht wird. Alternativ lassen sich auch aus dem Kamerabild die Koordinaten der erfassten Markierungen berechnen und mit den vorgegebenen Werten vergleichen. Hier sind allgemein vielfältige Auswertemöglichkeiten gegeben, die zum Einsatz kommen können.
Die entsprechende Vorrichtung zur Positionierung und/oder Justage eines Bauteils kann nun in zweierlei Art und Weise Verwendung finden.
Zum einen kann die Vorrichtung relativ zu dem Bauteil angeordnet werden, so dass durch Bestimmung der Übereinstimmungswerte oder Abweichungen von einer Sollposition und eine davon abhängige direkte Manipulation des Bauteils eine entsprechende Positionierung des Bauteils möglich ist. Insbesondere kann so eine definierte Anordnung eines Bauteils in einer anderen Baukomponente erfolgen, die einen entsprechenden Aufnahmeraum für das Bauteil zur Verfügung stellt. Mittels der Vorrichtung zur Positionierung und/oder Justage kann das Bauteil exakt entsprechend den Vorgaben im Aufnahmeraum der Baukomponente angeordnet und dort fixiert werden.
Zum anderen kann die Vorrichtung zur Positionierung und/oder Justage eine Bauteils an einer Baueinheit mittels eines Referenzelements angeordnet werden, wobei die Anordnung an der Baueinheit entsprechend der von der Vorrichtung zur Positionierung und/oder Justage anhand der ermittelten Übereinstimmungswerte der Ausrichtung zur Umgebung manipuliert werden kann. In diesem Fall wird also kein der Vorrichtung zur Positionierung und/oder Justage gegenüber angeordnetes Bauteil manipuliert, sondern die Anordnung der Vorrichtung an einer Baueinheit relativ zu Umgebung. Bei diesem Vorgehen kann anschließend durch den Austausch der Vorrichtung zur Positionierung und/oder Justage mit einem an der Baueinheit anzuordnenden Bauteil die durch die Vorrichtung bestimmte Anordnungsposition übernommen werden.
Das an der Baueinheit anzuordnende Bauteil kann hierbei eine Halterung aufweisen, die dem Referenzelement der Vorrichtung zur Positionierung und/oder Justage entspricht. Weiterhin kann mindestens eine Montageeinheit zur Anordnung von Vorrichtung zur Positionierung und/oder Justage einerseits und des Bauteils andererseits vorgesehen sein, die eine Positionsveränderung der Vorrichtung bzw. des Bauteils ermöglicht. Bei der Ausrichtung der Vorrichtung relativ zur Umgebung wird die Montageeinheit manipuliert. Die entsprechende Einstellung der Montageeinheit wird für die Anordnung des Bauteils übernommen. Beim Austausch der Vorrichtung zur Positionierung und/oder Justage gegen das anzuordnende Bauteil wird gewährleistet, dass die mittels der Vorrichtung zur Positionierung und/oder Justage getroffenen Einstellungen einer Montageeinheit an der Baueinheit dazu führt, dass das Bauteil eventuell mit einer entsprechenden Halterung in der gewünschten Art und Weise an der Baueinheit positioniert wird.
Die Positionierung und/oder Justage gegenüber der Umgebung kann insbesondere gegenüber einem zweiten Bauteil erfolgen.
Insbesondere kann ein erfindungsgemäßes Verfahren eine Kombination dieser beiden Vorgehensweisen umfassen, welche insbesondere vorteilhaft bei der Positionierung und/oder Justage eines Positionssensors für ein Spiegelelement einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie eingesetzt werden kann. Bei der Kombination der beiden vorgestellten Vorgehensweisen kann also zunächst ein Bauteil in einer Baukomponente definiert angeordnet werden und die Baukomponente mit dem Bauteil kann dann gemäß der zweiten vorgestellten Vorgehensweise in einer Baueinheit platziert werden. Allerdings können die Vorgehensweisen auch unabhängig und separat voneinander eingesetzt werden, also beispielsweise ein auf andere Weise in einer Baukomponente eingesetztes Bauteil erfindungsgemäß in einer Baueinheit angeordnet werden.
Die Kombination der vorgestellten Vorgehensweise kann beispielsweise für ein zweistufiges Positionieren und/oder Justieren eines Positionssensors in einer Projektionsbelichtungsanlage eingesetzt werden. Der Positionssensor kann als erstes zu positionierendes Bauteil einen Sensorkopf umfassen, der mit einem Maßstab zusammenwirkt, der an einem Spiegelelement der Projektionsbelichtungsanlage angeordnet ist. Zunächst wird der Sensorkopf als erstes Bauteil an einer Sensorhalterung, also einer Baukomponente, in definierter Weise angebracht, also positioniert, und anschließend wird die Sensorhalterung mit dem Sensorkopf anstelle der Vorrichtung zur Positionierung und/oder Justage (optisches Justagesystem) an einem Sensorrahmen, also einer Baueinheit, angeordnet, der relativ zum Spiegelelement angeordnet ist. Die Anordnung der Sensorhalterung an dem Sensorrahmen erfolgt über eine Montageeinheit, die mittels der Vorrichtung zur Positionierung und/oder Justage gegenüber dem Spiegelelement bzw. dem dort angebrachten Maßstab als zweitem Bauteil eingestellt werden kann.
Die Abstandssensoren der Vorrichtung zur Positionierung und/oder Justage können auf unterschiedlichste Art und Weise realisiert werden, beispielsweise basierend auf faseroptischen LWL-Sensoren, Lasertriangulationssensoren, Konfokalsensoren, kapazitiven Sensoren oder taktilen Sensoren.
Entsprechend können Ermittlungsflächen zum Zusammenwirken mit den Abstandssensoren auf den zu positionierenden Bauteilen bzw. den Bauteilen, zu denen die Vorrichtung ausgerichtet werden soll, vorgesehen sein, die die Abstandsmessung erleichtern und auf den Typ des Abstandssensors eingestellt sind. Entsprechend können sowohl auf dem Sensorkopf, insbesondere einer dort vorgesehenen Abtastplatte als auch auf dem Spiegelelement bzw. dem dort vorgesehenen Maßstab Ermittlungsflächen ausgebildet sein.
Bei Verwendung von Erfassungsmarkierungen kann die Anordnung der Markierungen auf den Bauteilen, z. B. der Abtastplatte eines Sensorkopfes und einem damit zusammenwirkenden Maßstab an einem Spiegelelement so erfolgen, dass der Diagonalabstand der Erfassungsmarkierungen maximal ist, da dadurch beispielsweise die Erfassung einer Verdrehung um die Z-Achse optimiert wird. Der sogenannte Moirewinkelfehler kann somit klein gehalten werden. Bei einer Auflösung von 2,5 μm kann bei einem diagonalen Abstand zwischen den Erfassungsmarken von 40 mm ein Moirewinkelfehler von 63 μrad erfasst werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels deutlich. Die Figuren zeigen hierbei eine rein schematischer Ansicht in
1 eine seitliche Schnittansicht auf ein Spiegelelement einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage;
2 eine Seitenansicht des Spiegelelements aus 1 jedoch um 90° gedreht;
3 eine seitliche Schnittansicht eines Positionssensors einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage;
4 eine Seitenansicht des Positionssensors aus 3 um 90° gedreht;
5 eine Seitenansicht eines optischen Justagesystems gemäß der Erfindung;
6 eine seitliche Schnittansicht des Justagesystems aus 5 um 90° gedreht;
7 eine seitliche Schnittansicht des optischen Justagesystems aus den 5 und 6 bei der Positionierung des Sensors aus 3 und 4; und in
8 eine Seitenansicht des optischen Justagesystems bei der Positionierung und/oder Justage der Montageeinheit zur Anordnung des Sensors aus den 3 und 4 in Bezug zu dem Spiegelelement aus den 1 und 2.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
1 zeigt ein Spiegelelement 2, wie es beispielsweise in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie eingesetzt werden kann und bei welchem die Erfindung zur Positionierung und/oder Justage eines Sensors eingesetzt werden kann. Der Spiegel 2 ist in einem Spiegelrahmen 1 über eine Maßstabshalterung 3 verschwenk- bzw. kippbar gelagert. An der Maßstabshalterung 3 ist ein Maßstab 4 für einen Positionssensor angeordnet, der dort zusammen mit dem Sensor bzw. Sensorkopf (nicht gezeigt) die Position des Spiegelelements 2 bzw. entsprechende Positionsveränderungen erfassen kann.
Die 2 zeigt eine Seitenansicht des Spiegelelements von der Seite des Spiegelrahmens 1 mit einer entsprechenden Draufsicht auf den Maßstab 4. Der Maßstab 4 umfasst drei Ermittlungsflächen 5 für das Zusammenwirken mit entsprechenden Abstandssensoren sowie zwei Markierungen 6 in Form eines Kreuzes zur Erfassung mit einer Kamera. Darüber hinaus ist der eigentliche Maßstab in Form einer L-förmigen Fläche gezeigt, die mit dem Sensorkopf zusammenwirkt. Der Maßstab kann beispielsweise ein Phasengitter auf einem Glas- oder Glaskeramiksubstrat, beispielsweise Zerodur (Trademark), sein.
Durch eine Verkippung des Spiegels 2 wird auch der Maßstab 4 entsprechend verkippt, so dass ein im Abstand zum Maßstab 4 angeordneter Sensor bzw. Sensorkopf die Veränderung erfassen kann. Um ein optimales Messergebnis des Sensors zu erzielen, muss der Sensor bzw. Sensorkopf in einer definierten Stellung positioniert werden. Bei der Messung von Absolutwerten muss zudem ein wertmäßiger Abgleich mit der Position (Lage und Ausrichtung (Kippwinkel)) des Maßstabs, also des Spiegelelements, erfolgen.
Der Sensor 10 bzw. Sensorkopf ist in den 3 und 4 in zwei um 90° zueinander gedrehten Seitenansichten gezeigt. Der Sensor 10 weist hierbei eine Abtastplatte 13 auf, die mit dem Maßstab 4 zusammenwirkt. Der Sensor 10 ist in einer Sensorhalterung 11 aufgenommen, welche auch als Interfaceplatte bezeichnet wird. Zur definierten Anordnung des Sensors 10 in der Sensorhalterung 11 kann eine Montagebaugruppe 12 verwendet werden, wie später noch gezeigt wird.
Die 4 zeigt den Sensor 10 in einer um 90° gegenüber der Darstellung der 3 gedrehten Seitenansicht mit einer Draufsicht auf die Abtastplatte 13. Die Abtastplatte 13 weist zwei Erfassungsmarkierungen 14 in Form von Markierungskreuzen zur Erfassung durch ein Kamerasystem auf, wie später auch noch detailliert erläutert wird. Im Übrigen zeigt die 4 den Sensor 10 und die Sensorhalterung 11.
Zur Positionierung und/oder Justage ist erfindungsgemäß ein optisches Justagesystem 20 (Vorrichtung zur Positionierung und/oder Justage) vorgesehen, welches in den 5 und 6 dargestellt ist. Das optische Justagesystem 20 umfasst eine Kamera 25 mit Objektiv 24 sowie drei Abstandssensoren 26, 27 und 28, die um das Objektiv 24 herum in einer Dreiecksanordnung angeordnet sind. Die Kamera 25 und das Objektiv 24 sowie die Abstandssensoren 26, 27, 28 sind an einem Gehäuseteil 21 angeordnet, welches gleichzeitig als Referenzelement dient. Zur definierten Anordnung an einer Baueinheit weist das Gehäuseteil 21 Justierstifte 22, 23 auf
Das optische Justagesystem 20 wird gemäß der vorliegenden Erfindung zur Positionierung und/oder Justage eines Sensors 10 in Bezug auf ein Spiegelelement 2 in der folgenden Art und Weise eingesetzt:
In einem ersten Schritt wird das optische Justagesystem 20 mittels des Gehäuseteils 21 (Referenzelement) in einem definierten Abstand zur Sensorhalterung 11 (Baukomponente) angeordnet, wobei das Gehäuseteil 21 des optischen Justagesystems 20 und die Sensorhalterung 11 fest gelagert sind. Mittels der Montagebaugruppe 12 kann der Sensor 10 in einem Aufnahmeraum 17 der Sensorhalterung 11 in definierter Weise angeordnet werden. Das optische Justagesystem 20 überwacht mit der Kamera 25 die Anordnung in der Weise, dass überprüft wird, ob die auf der Abtastplatte 13 angeordneten Markierungskreuze 14 (s. 4) in der vorbestimmten Position (Lage und Ausrichtung) angeordnet sind, die vorgegeben ist. Beispielsweise kann bestimmt werden, dass der Sensor 10 mittig im Aufnahmeraum 17 angeordnet werden soll, wobei die Kreuze entsprechend mit ihren Stegen waagrecht und vertikal ausgerichtet sein sollen.
Durch die feste Anordnung von Geräteteil 21 des optischen Justagesystems 20 und der Sensorhalterung 11 kann der Sensor durch die Montagebaugruppe 12 solange in der XY-Ebene die parallel zur Abtastplatte 13 aufgespannt wird, verschoben werden und um eine senkrecht zur XY-Ebene angeordnete Z-Achse gedreht werden bis die Kamera 25 und ein daran angeschlossenes Auswertesystem die exakte Ausrichtung des Sensors 10 mit der Abtastplatte 13 bestätigen, indem die Übereinstimmungswerte maximal bzw. entsprechende Abweichungen minimal sind. Zusätzlich zur Ausrichtung in der XY-Ebene wird der Sensor 10 über die Abstandssensoren 26, 27, 28 in Richtung der Z-Achse in Bezug auf die Sensorhalterung 11 ausgerichtet. Zusätzlich wird die Verkippung um die X-Achse bzw. die Y-Achse entsprechend den Vorgaben eingestellt. Beispielsweise kann eine parallele Ausrichtung der Abtastplatte zur Sensorhalterung 11 sowie ein bestimmter Abstand der Abtastplatte 13 zur Sensorhalterung 11 gewünscht sein. Auch dies kann mit der Montagebaugruppe 12 entsprechend eingestellt werden.
Sobald der Sensor 10 in seiner richtigen Position bezüglich der Sensorhalterung 11 angeordnet ist wird die Position durch Anbringung entsprechender Klebepunkte, welches in 7 in Form der dargestellten Klebepistolen 15, 16 angedeutet wird, fixiert. Damit ist der Sensor 10 mit der Abtastplatte 13 in definierter Weise in der Sensorhalterung 11 gelagert, wobei die Sensorhalterung 11 wiederum eine Halterung mit definierter Form ist, welche durch die Ausbildung aus Zerodur-Glaskeramik auch bei Temperaturänderungen keine Dimensionsänderungen aufweist.
In einem zweiten Schritt, welcher in 8 dargestellt ist, wird das optische Justagesystem 20 an einer Baueinheit in Form eines Sensorrahmens 35 angeordnet, welcher im Abstand zum Spiegelrahmen 1 angeordnet ist. Das optische Justagesystem 20 wird mit dem Geräteteil 21 über mehrere Montageeinheiten 30, von denen zwei in 8 gezeigt sind, an der Baueinheit 35 (Sensorrahmen) angeordnet. Hierzu sind entsprechende Schraubanordnungen 31 sowie Abstandshalter 32 vorgesehen. Die Montageeinheiten 30 und insbesondere die Abstandshalter 32 ermöglichen eine Verstellung des optischen Justagesystems 20.
Das Gehäuseteil 21 des optischen Justagesystems 20 ist über die Justierstifte 22 und 23 in definierter Weise an einem Montageblock 34 der Montageeinheit 30 angeordnet. Durch Veränderung der Abstandshalter 32 kann die Kamera 25 mit dem Objektiv 24 bzw. die Abstandshalter 26, 27, 28 bezüglich des Sensorrahmens 35 ausgerichtet werden.
Ähnlich wie bei der Positionierung des Sensors in der Sensorhalterung 11 wird nunmehr über die Kameraaufnahmen und die Abstandsmessung bezüglich des Maßstabs 4 mit den dort vorgesehenen Ermittlungsflächen für die Abstandssensoren und den Erfassungsmarkierungen 6 in Form der Markierungskreuze eine definierte Ausrichtung des optischen Justagesystems 20 bezüglich des Spiegelelements 2 realisiert. Als Referenz dient hierbei das Kamerabild der Abtastplatte 13 aus der Positionierung des Sensors 10 in der Sensorhalterung 11. Bei einer Übereinstimmung der Ausrichtung der Markierungen der Abtastplatte 13 und der Markierungen 6 des Maßstabs 4 sowie der entsprechenden Übereinstimmung der Abstandswerte kann eine optimale Messung des Sensors 10 gewährleistet werden. Zur Veränderung der Montageeinheit bzw. der Abstandshalter 32 wird das optische Justagesystem 20 solange entsprechend in der XV-Ebene, die parallel zum Maßstab 4 verläuft verschoben bzw. entlang der Z-Achse verschoben bzw. um die X-, Y- und Z-Achse gedreht, bis die optimale Positionierung und Ausrichtung des optischen Justagesystems 20 relativ zu dem Maßstab 4 gegeben ist. Eine entsprechende Einstellung der Abstandshalter 32 der Montageeinheiten 30 definiert die spätere Anordnung des Sensors 10 mit der Sensorhalterung 11.
Im nächsten Schritt wird nunmehr die Sensorhalterung 11 unter Beibehaltung der Einstellungen der Montageeinheiten 30 anstelle des Gehäuseteils 21 an der Baueinheit 35, d. h. dem Sensorrahmen angeordnet und eine optimale Positionierung des Sensors 10 zum Maßstab 4 ist erreicht.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Positionierung und/oder Justage eines Positionssensors für einen Spiegel gezeigt ist, ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass auch andere Anwendungsfälle von der vorliegenden Erfindung gemäß den beigefügten Ansprüchen umfasst sind. Insbesondere ist für einen Fachmann klar ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Form möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen vorgenommen werden können, ohne dass der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche verlassen wird. Die Erfindung umfasst insbesondere sämtliche Kombinationen aller vorgestellten Einzelmerkmale.

Claims

Vorrichtung zur Positionierung und/oder Justage eines Bauteils (10, 4), insbesondere eines Sensors, in einem dreidimensionalen Raum oder umgekehrt mit mindestens einer Kamera (25) zur Erfassung des Bauteils im Raum und mindestens einem Abstandssensors (26, 27, 28) zur Ermittlung des Abstands des Bauteils von der Vorrichtung und einer Auswerteeinheit, welche das von der Kamera im Raum erfasste Bauteil mit einem Referenzbild und den mindestens einen ermittelten Abstandswert mit einem Referenzwert vergleicht und Übereinstimmungswerte erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Kamera (25) die Lage und Ausrichtung (T_x; T_y; R_z) des Bauteils in einer Ebene (x; y) und mittels der Abstandssensoren (26, 27, 28) die Lage und Ausrichtung (Rx; Ry; Tz) bezüglich der Ebene in mindestens einem, vorzugsweise mehreren oder allen Freiheitsgraden bestimmbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens ein Referenzelement (21) umfasst, an dem die mindestens eine Kamera und der mindestens eine Abstandssensor in definierter Weise angeordnet sind und/oder welches so ausgebildet ist, dass es in definierter und reproduzierbarer Weise an einer Baueinheit (35) und/oder relativ zu einem Bauteil (10) anbringbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit so ausgebildet ist, dass das Referenzbild aus einer Kameraaufnahme des Raums erzeugt wird und/oder durch eine frühere Kameraaufnahme gebildet ist.
Verfahren zur Positionierung und/oder Justage eines Bauteils (10, 4), insbesondere eines Sensors, in einem dreidimensionalen Raum oder umgekehrt, bei welchem eine Vorrichtung (20) mit mindestens einer Kamera (25) zur Erfassung des Bauteils im Raum und mindestens einem Abstandssensors (26, 27, 28) zur Ermittlung des Abstands des Bauteils von der Vorrichtung (20) sowie mit einer Auswerteeinheit bereitgestellt wird, wobei aus dem Vergleich des von der Kamera im Raum erfassten Bauteils mit einem Referenzbild und dem Vergleich des mindestens einen ermittelten Abstandswert mit einem Referenzwert Übereinstimmungswerte erzeugt werden, die zur Positionierung und/oder Justage verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Vergleichs der Kameraaufnahme des Bauteils im Raum und des Referenzbildes die Ausrichtung (T_x; T_y; R_z) des Bauteils in einer Ebene (x; y) und mittels der Messung von mindestens einem Abstandswert durch mindestens einen Abstandssensor die Ausrichtung (Rx; Ry; Tz) bezüglich der Ebene in mindestens einem, vorzugsweise mehreren oder allen Freiheitsgraden bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10, 4) ein oder mehrere Erfassungsmarkierungen (6, 14) für die Kamera und/oder ein oder mehrere Ermittlungsflächen (5) für die Abstandssensoren umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (20) vorzugsweise mittels eines Referenzelements in definierter Weise in Bezug zu einer Baukomponente (11) angeordnet wird, in welcher ein erstes Bauteil (10) in definierter Weise eingebaut werden soll, und dass die Positionierung des ersten Bauteils in einem Aufnahmeraum der Baukomponente so erfolgt, dass aus der gewünschten Anordnung des ersten Bauteils in der Baukomponente ein Referenzbild und Abstandswerte erzeugt werden, so dass durch Positionsveränderung des ersten Bauteils eine Maximierung der Übereinstimmungswerte erzielt wird und die so erreichte Positionierung fixiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (20) mittels eines Referenzelements (21) über eine Montageeinheit (30) an einer Baueinheit (35) angeordnet wird und das Referenzelement mittels der Vorrichtung durch Veränderung der Montageeinheit gegenüber einem zweiten Bauteil (4) ausgerichtet wird, wobei eine Baukomponente (11) nach Ausrichtung des Referenzelements gegenüber dem zweiten Bauteil in definierter Weise an Stelle des Referenzelements angeordnet wird, so dass die Baukomponente gegenüber dem zweiten Bauteil ausgerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Baukomponente (11) das erste Bauteil (10) in definierter Weise enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren eingesetzt wird zur Positionierung und/oder Justage eines Positionssensors (10) in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, insbesondere eines Spiegelsensors für eine Projektionsbelichtungsanlage, die mit Licht der Wellenlänge im extrem Ultravioletten-Wellenlängenspektrum arbeitet, wobei insbesondere der Positionssensor (10) das erste Bauteil darstellt, welches in einem ersten Schritt an einer Baukomponente (11) in Form einer Sensorhalterung in definierter Weise angeordnet wird, und wobei in einem dritten Schritt die Anordnung der Sensorhalterung (11) an einer Baueinheit (35) in Form eines Sensorrahmens erfolgt, nachdem in einem zweiten Schritt eine Montageeinheit (30) für die Sensorhalterung (11) mittels der Vorrichtung (20) zur Positionierung und/oder Justage gegenüber einem zweiten Bauteil (4) in Form eines Maßstabs am Spiegelelements eingestellt worden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil ein Sensor (10) ist und das zweite Bauteil ein Spiegelelement, wobei an dem zweiten Bauteil ein Maßstab (4) für den Sensor angeordnet ist.