DE102018111233A1

DE102018111233A1 - Positionsbestimmungsverfahren und -element

Info

Publication number: DE102018111233A1
Application number: DE102018111233.5A
Authority: DE
Inventors: Takahiro Fujioka; Hironori Horikiri; Katsumoto Ikeda
Original assignee: Nalux Co Ltd
Current assignee: Nalux Co Ltd
Priority date: 2017-05-11
Filing date: 2018-05-09
Publication date: 2018-11-15
Also published as: CN108896276B; JP7244954B2; US10295754B2; CN108896276A; JP2022016614A; CN113933030A; US20180329154A1

Abstract

Es wird bereitgestellt ein Positionsbestimmungsverfahren zum Bestimmen einer Position eines Punktes auf einer flachen Oberfläche (101) mittels Betrachtens der Position des Punkts und einer Position eines fiduziellen Abschnitts (110A) auf der flachen Oberfläche (101) in einem Bild eines Messsystems, das mit einem optischen Bildsystem erzeugt wird, das eine koaxialen episkopische Beleuchtung verwendet. Der fiduzielle Abschnitt (110A) hat die Form eines Pfostens (115), zumindest an seiner Basis, und weist eine geneigte Oberfläche (103) auf, die den Fuß des Pfostens (115) umgibt. Das Verfahren weist die Schritte auf: Bestimmen einer Position der äußeren Grenze des Fußes anhand der Grenze zwischen der geneigten Oberfläche (103) und der flachen Oberfläche (101) in dem Bild; Bestimmen der Position des fiduziellen Abschnitts (110A) anhand der Position der äußeren Grenze des Fußes; und Bestimmen der Position des Punktes mit Bezug zu der Position des fiduziellen Abschnitts (110A).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Positionsbestimmungsverfahren zum Bestimmen einer Position unter Verwendung eines Bildes eines Messsystems, das ein optisches Bildsystem aufweist, das eine koaxiale episkopische Beleuchtung verwendet, und ein Element (beispielsweise eine Vorrichtung), das für das im Vorhergehenden genannte Positionsbestimmungsverfahren geeignet ist.
Hintergrund
Es kann beispielsweise ein Fall angenommen werden, bei dem, um ein Element, das eine Vielzahl von Linsen aufweist, die auf einer Oberfläche desselben angeordnet sind, und einen Konnektor, der optische Fasern aufweist, zu verbinden, ein fiduzieller Abschnitt (beispielsweise ein Referenzabschnitt), der etwas Hervorstehendes in der Form eines Pfostens ist, der auf einer Oberfläche des Elements angeordnet ist, in eine Ausnehmung, die in dem Konnektor ausgebildet ist, eingreift. In so einem Fall muss zum Ausrichten der Linsen und der optischen Fasern ein Abstand zwischen dem fiduziellen Abschnitt und den Linsen des Elements mit hoher Genauigkeit sichergestellt werden. Dementsprechend muss der Abstand zwischen dem fiduziellen Abschnitt und jeder Linse des Elements mit hoher Präzision gemessen werden. So eine Messung wird durchgeführt unter Verwendung eines Messsystems, wie beispielsweise einem CNC (Computer Numerical Control) Bildmesssystem (beispielsweise wie in JP 2004 04055A gezeigt).
Bei dem Bildmesssystem muss bei der Messung des Abstands zwischen dem fiduziellen Abschnitt und jeder einzelnen Linse des Elements auf der Oberfläche eine Position des fiduziellen Abschnitts in der Form eines Pfostens auf der Oberfläche präzise bestimmt werden. Bisher war es schwierig, eine Position eines Fußes des Pfostens des fiduziellen Abschnitts in einem Bildmesssystem zu erkennen und daher wurde eine Position eines oberen Abschnitts des Pfostens des fiduziellen Abschnitts erkannt, eine Position des fiduziellen Abschnitts wurde abhängig von der Position des oberen Abschnitts bestimmt und die Position jeder einzelnen Linse wurde mit Bezug zu der Position des fiduziellen Abschnitts bestimmt.
Jedoch, wenn der Pfosten des fiduziellen Abschnitts mit Bezug zu einer Normalen auf der Oberfläche geneigt ist, beispielsweise in einem Bild, das aus der Richtung der Normalen aufgenommen wird, wird ein Raum zwischen einer Position des Fußes und der entsprechenden Position des oberen Abschnitts des fiduziellen Abschnitts erzeugt. Dementsprechend, wenn eine Position des fiduziellen Abschnitts anhand der Position des oberen Abschnitts bestimmt wird und dann eine Position jeder einzelnen Linse mit Bezug auf die Position des fiduziellen Abschnitts bestimmt wird, wird bei dem Abstand ein Fehler korrespondierend zu dem im Vorhergehenden genannten Raum erzeugt.
Für die im Vorhergehenden beschriebene Situation wurde bisher ein Positionsbestimmungsverfahren zum Bestimmen einer Position eine Linse oder Ähnlichem mit hoher Präzision unter Verwendung einer Position eines fiduziellen Abschnitts eines Elements unter Verwendung eines Bildmesssystems und ein Element, das für das im Vorhergehenden beschriebene Verfahren geeignet ist, noch nicht entwickelt.
Stand der Technik Dokument
Patentschrift
Patentschrift 1: JP 2004 04055 A
Kurze Beschreibung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung
Dementsprechend gibt es einen Bedarf für ein Positionsbestimmungsverfahren zum Bestimmen einer Position einer Linse oder Ähnlichem unter Verwendung einer Position eines fiduziellen Abschnitts eines Elements bei einem Bildmesssystem und für ein Element, das für das im Vorhergehenden beschriebene Verfahren geeignet ist. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Positionsbestimmungsverfahren zum Bestimmen einer Position einer Linse oder Ähnlichem unter Verwendung einer Position eines fiduziellen Abschnitts eines Elements in einem Bild eines Messsystems und ein Element, das für das im Vorhergehenden beschriebene Verfahren geeignet ist, bereitzustellen.
Mittel zum Lösen des Problems
Ein Positionsbestimmungsverfahren gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Positionsbestimmungsverfahren zum Bestimmen einer Position eines Punktes auf einer flachen Oberfläche mittels Betrachtens der Position des Punkts und einer Position eines fiduziellen Abschnitts (beispielsweise eines Referenzabschnitts) auf der flachen Oberfläche in einem Bild eines Messsystems, das mit einem optischen Bildmesssystem ausgestattet ist, das eine koaxiale episkopische Beleuchtung (beispielsweise eine koaxiale Auflichtbeleuchtung) aufweist. Der fiduzielle Abschnitt hat die Form eines Pfostens, zumindest an seiner Basis, und kann eine geneigte Oberfläche aufweisen, die den Fuß des Pfostens umgibt. Das Positionsbestimmungsverfahren weist die Schritte auf: Bestimmen einer Position einer äußeren Grenze des Fußes anhand der Grenze zwischen der geneigten Oberfläche, die den Fuß umgibt, und der flachen Oberfläche in dem Bild des Messsystems; Bestimmen der Position des fiduziellen Abschnitts anhand der Position der äußeren Grenze des Fußes; und Bestimmen der Position des Punktes mit Bezug zu der Position des fiduziellen Abschnitts.
Gemäß dem Positionsbestimmungsverfahren gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bei einem Bild des Messsystems eine Position der äußeren Grenze des Fußes bestimmt anhand der Grenze zwischen der geneigten Oberfläche, die den Fuß umgibt, und der flachen Oberfläche in dem Bild des Messsystems, und dann wird die Position des fiduziellen Abschnitts anhand der Position der äußeren Grenze des Fußes bestimmt. Dementsprechend kann ein Fehler bei der Positionsbestimmung signifikant reduziert werden verglichen mit dem Fall, bei dem die Position des fiduziellen Abschnitts anhand einer Position des oberen Abschnitts des Pfostens bestimmt wird.
Bei dem Positionsbestimmungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist die Beziehung $ϕ < θ$
erfüllt, wenn der Öffnungswinkel des bildformenden optischen Systems durch φ gegeben ist und der spitze Winkel zwischen der geneigten Oberfläche, die den Fuß umgibt, und der flachen Oberfläche durch θ gegeben ist.
Wenn die vorgenannte Beziehung erfüllt ist, erreicht ein Lichtstrahl, der von der geneigten Oberfläche reflektiert wird, nicht das Messsystem. Dementsprechend erscheint bei einem Bild, das mittels des Messsystems erhalten wird, der Bereich der geneigten Oberfläche nicht hell und daher wird die Grenze zwischen dem Bereich der flachen Oberfläche und dem Bereich der geneigten Oberfläche hervorgehoben.
Bei dem Positionsbestimmungsverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung, wenn der Öffnungswinkel des bildformenden optischen Systems durch φ repräsentiert ist, wenn der spitze Winkel zwischen der geneigten Oberfläche, die den Fuß umgibt, und der flachen Oberfläche durch θ repräsentiert ist und wenn Grad als Winkeleinheit verwendet wird, ist die Beziehung $θ \leq (90 - ϕ)$
erfüllt.
Wenn die im Vorhergehenden beschriebene Beziehung erfüllt ist, erreicht ein Lichtstrahl, der von der flachen Oberfläche und dann von der geneigten Oberfläche reflektiert wird, nicht das Messsystem. Dementsprechend erscheint bei dem Bild, das mittels des Messsystems erhalten wird, der Bereich der geneigten Oberfläche nicht hell und dadurch wird die Grenze zwischen dem Bereich der flachen Oberfläche und dem Bereich der geneigten Oberfläche hervorgehoben.
Bei dem Positionsbestimmungsverfahren gemäß der dritten Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird die geneigte Oberfläche, die den Fuß umgibt, so ausgebildet, dass sie die flache Oberfläche und die Seite des Pfostens verbindet oder dass sie die flache Oberfläche und eine andere flache Oberfläche, die parallel zu der flachen Oberfläche ist, verbindet.
Bei dem Positionsbestimmungsverfahren gemäß der vierten Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung, wenn die geneigte Oberfläche die flache Oberfläche und die Seite des Pfostens verbindet, wenn der Öffnungswinkel des bildformenden optischen Systems durch φ repräsentiert ist, wenn die Länge der geneigten Oberfläche in Richtung senkrecht zu der zentralen Achse des Pfostens in einer Querschnittsansicht, die die zentrale Achse des Pfostens aufweist, repräsentiert ist durch X, und wenn die Länge des Pfostens durch L repräsentiert ist, ist die Beziehung $X \leq L tan (ϕ / 3)$
erfüllt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein erheblicher Anteil von Lichtstrahlen, die die flache Oberfläche um die Grenze zwischen der flachen Oberfläche und der geneigten Oberfläche mit einem Einfallswinkel von φ oder weniger erreicht haben und von der flachen Oberfläche reflektiert wurden, von der Seite des Pfostens reflektiert und erreicht dann das Messsystem.
Bei dem Positionsbestimmungsverfahren gemäß der fünften Ausführungsform des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist die Position des Punkts ein Punkt auf dem optischen Element.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine Position des optischen Elements mit Bezug zu der Position des fiduziellen Abschnitts mit hoher Präzision ermittelt werden.
Ein Element gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Element, das mindestens zwei fiduzielle Abschnitte und ein optisches Element aufweist, wobei die fiduziellen Abschnitte und das optische Element auf einer flachen Oberfläche oder einer Mehrzahl von flachen Oberflächen, die parallel zueinander sind, angeordnet sind, wobei jeder fiduzielle Abschnitt die Form eines Pfostens hat, zumindest an seiner Basis, und eine geneigte Oberfläche aufweist, die den Fuß des Pfostens umgibt, und wobei der Winkel zwischen der geneigten Oberfläche und der flachen Oberfläche, auf der der entsprechende fiduzielle Abschnitt angeordnet ist, im Bereich von 20° bis 70° liegt.
Das Element gemäß dem vorliegenden Aspekt ist dazu geeignet, eine Position des optischen Elements mit Bezug zu den fiduziellen Abschnitten mit hoher Präzision zu bestimmen unter Verwendung eines Bilds eines Messsystems, das ein optisches Bildsystem aufweist, das eine koaxiale episkopische Beleuchtung (beispielsweise eine koaxiale Auflichtbeleuchtung) aufweist.
Bei dem Element gemäß der ersten Ausführungsform des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist die geneigte Oberfläche, die den Fuß des Pfostens umgibt, so ausgebildet, dass sie die flache Oberfläche, auf der der entsprechende fiduzielle Abschnitt angeordnet ist, und die Seite des Pfostens verbindet oder dass sie die flache Oberfläche, auf der der entsprechende fiduzielle Abschnitt angeordnet ist, und eine andere Oberfläche, die parallel zu der flachen Oberfläche ist, verbindet.
Figurenliste

1 zeigt ein Element, das fiduzielle Abschnitte aufweist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine Querschnittsansicht, die die zentrale Achse eines fiduziellen Abschnitts eines herkömmlichen Elements enthält;
3 zeigt ein Messsystem, das eine koaxiale episkopische Beleuchtung verwendet, die für herkömmliche Messverfahren und das Messverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
4 zeigt optische Lichtpfade bei einer koaxialen episkopischen Beleuchtung und das reflektierte Licht, das bei dem im Vorhergehenden beschriebenen Messsystem zur Bildformung verwendet wird;
5 zeigt eine Querschnittsansicht, die eine zentrale Achse eines fiduziellen Abschnitts eines Elements gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält;
6 zeigt einen optischen Pfad von Lichtstrahlen, die von den Lichtstrahlen der Beleuchtung senkrecht zu der flachen Oberfläche verlaufen, und ein Bild, das mittels der Lichtstrahlen erzeugt wird;
7 zeigt einen optischen Pfad von Lichtstrahlen, die von den Lichtstrahlen der Beleuchtung in der Richtung mit einem Winkel in einem vorgegebenen Bereich zu der flachen Oberfläche verlaufen, und ein Bild, das mittels der Lichtstrahlen, die in der Richtung verlaufen, erzeugt wird;
8 zeigt optische Pfade von Lichtstrahlen der Beleuchtung und ein Bild, das mittels der Lichtstrahlen erzeugt wird;
9A veranschaulicht eine Beziehung von dem Winkel (einem spitzen Winkel) θ zwischen der geneigten Oberfläche und der flachen Oberfläche und dem Öffnungswinkel φ des optischen Bildsystems des Messsystems;
9B veranschaulicht eine Beziehung von dem Winkel (einem spitzen Winkel) θ zwischen der geneigten Oberfläche und der flachen Oberfläche und dem Öffnungswinkel φ des optischen Bildsystems des Messsystems;
10 A veranschaulicht eine Beziehung von dem Winkel (einem spitzen Winkel) θ zwischen der geneigten Oberfläche und der flachen Oberfläche und dem Öffnungswinkel φ des optischen Bildsystems des Messsystems;
11 veranschaulicht eine Beziehung zwischen der Länge X der geneigten Oberfläche in Richtung senkrecht zu der zentralen Achse, in einer Querschnittsansicht, die die zentrale Achse des Pfostens enthält, und der Länge L des Pfostens;
12 zeigt eine Querschnittsansicht, die die zentrale Achse eines fiduziellen Abschnitts eines Elements gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält;
13 zeigt optische Pfade von Lichtstrahlen, die von den Lichtstrahlen der Beleuchtung senkrecht zu der flachen Oberfläche verlaufen;
14 zeigt einen optischen Pfad eines Lichtstrahls, der von den Lichtstrahlen der Beleuchtung in einer Richtung mit einem Winkels in einem vorgegebenen Bereich zu der flachen Oberfläche verläuft, und ein Bild, das mittels der Lichtstrahlen erzeugt wird, die in die Richtung verlaufen;
15 zeigt optische Pfade von Lichtstrahlen der Beleuchtung und ein Bild, das mittels der Lichtstrahlen erzeugt wird;
16A veranschaulicht eine Beziehung von dem Winkel (einem spitzen Winkel) θ zwischen der geneigten Oberfläche und der flachen Oberfläche und dem Öffnungswinkel φ des optischen Bildsystems des Messsystems;
16B veranschaulicht eine Beziehung von dem Winkel (einem spitzen Winkel) θ zwischen der geneigten Oberfläche und der flachen Oberfläche und dem Öffnungswinkel φ des optischen Bildsystems des Messsystems;
17A veranschaulicht eine Beziehung von dem Winkel (einem spitzen Winkel) θ zwischen der geneigten Oberfläche und der flachen Oberfläche und dem Öffnungswinkel φ des optischen Bildsystems des Messsystems;
17B veranschaulicht eine Beziehung von dem Winkel (einem spitzen Winkel) θ zwischen der geneigten Oberfläche und der flachen Oberfläche und dem Öffnungswinkel φ des optischen Bildsystems des Messsystems;
18 veranschaulicht eine Beziehung zwischen der Breite W des Grabens und der Länge L des Pfostens;
19 ist ein Ablaufdiagramm zum Veranschaulichen eines Positionsbestimmungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
20 ist ein Schaubild, das das Positionsbestimmungsverfahren, das in 19 gezeigt ist, mit den Grenzen E und E' verknüpft;
21 zeigt Neigungswinkel des Pfostens und entsprechende Variationen der fiduziellen Position bei dem herkömmlichen Element und dem Element gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
22 zeigt ein Element, das fiduzielle Abschnitte aufweist, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der Ausführungsformen
1 zeigt ein Element 100, das fiduzielle Abschnitte 110 aufweist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Auf einer Oberfläche 101 des Elements 100 sind zwei fiduzielle Abschnitte 110 und eine Mehrzahl von Linsen 150 angeordnet. Die zwei fiduziellen Abschnitte 110 haben im Wesentlichen die Form eines zylindrischen Pfostens, beispielsweise einer zylindrischen Säule. Das Element 100, das die Mehrzahl von Linsen 150 aufweist, ist beispielsweise dazu gedacht, mit einem Konnektor verbunden zu werden, der eine Mehrzahl optischer Fasern aufweist. Die beiden fiduziellen Abschnitte 110 werden verwendet, um das Element 100 mit dem Konnektor zu verbinden. Beispielsweise kann der Konnektor zwei Ausnehmungen aufweisen, die zu den beiden fiduziellen Abschnitten 110 in der Form von Pfosten korrespondieren, und die beiden fiduziellen Abschnitte 110 können so ausgebildet sein, dass sie in die beiden Ausnehmungen passen. In diesem Fall muss die Mehrzahl von Linsen 150 und die Mehrzahl optischer Phasen mit hoher Präzision aneinander angepasst werden. Um die Anpassung mit hoher Präzision sicherzustellen, müssen die Positionen der Mehrzahl von Linsen 150 mit Bezug zu den beiden fiduziellen Abschnitten 110 mit hoher Präzision gemessen werden.
2 zeigt eine Querschnittsansicht, die die zentrale Achse eines fiduziellen Abschnitts 110' enthält, eines herkömmlichen Elements.
Die Messungen der Positionen der Mehrzahl von Linsen 150 werden unter Verwendung eines Messsystems, beispielsweise eines CNC (Computer Numerical Control) Bildmesssystems durchgeführt. Bei einem Bild, das mittels des Messsystems, beispielsweise eines Bildmesssystems, aufgenommen wird, kann der Fuß eines fiduziellen Abschnitts 110' des herkömmlichen Elements kaum von dem umgebenden Bereich der flachen Oberfläche unterschieden werden. Dementsprechend wird bei einem Bild, das mittels des Messsystems, beispielsweise eines Bildmesssystems, der obere Abschnitt des Pfostens, welcher in 2 eingekreist ist, betrachtet, um eine Position des fiduziellen Abschnitts 110' zu bestimmen.
3 zeigt ein Messsystem, das eine koaxiale episkopische Beleuchtung verwendet und das für herkömmliche Messverfahren und das Messverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Als Messsystem kann ein CNC Bildmesssystem verwendet werden. Das Messsystem weist eine Lichtquelle 301, eine Feldlinse 303, einen Halbspiegel 304, eine Sammellinse 305, eine Bildlinse 307 und eine Bildaufnahmevorrichtung 309 auf. Die Lichtquelle 301, die Feldlinse 303, der Halbspiegel 304 und die Sammellinse 305 bilden ein optisches Beleuchtungssystem des Messsystems. Die Sammellinse 305, der Halbspiegel 304 und die Bildlinse 307 bilden ein bildformendes optisches System des Messsystems. Eine Oberfläche eines Elements 100, das fiduzielle Abschnitte 110 aufweist, ist mit 101 bezeichnet. Licht von der Lichtquelle 301 verläuft über die Feldlinse 303 und den Halbspiegel 304 und erzeugt ein Bild der Lichtquelle an der Position 3051 der Pupille der Sammellinse 305. Die Oberfläche 101 des Elements 100 wird über die Sammellinse 305 mittels des Bildes der Lichtquelle, das als Lichtquelle wirkt, beleuchtet. Licht, das von der Oberfläche 101 des Elements 100 reflektiert wird, tritt durch die Sammellinse 305, den Halbspiegel 304 und die Bildlinse 307 und erreicht die Bildaufnahmevorrichtung 309.
4 zeigt optische Lichtpfade der koaxialen episkopischen Beleuchtung und das reflektierte Licht, das bei dem im Vorhergehenden beschriebenen Messsystem zur Bildformung verwendet wird. Die im Vorhergehenden beschriebenen Pfade werden bestimmt mittels des Öffnungswinkels des bildformenden optischen Systems des im Vorhergehenden beschriebenen Messsystems, d.h. des Öffnungswinkels der Sammellinse 305. In 4 ist der Hauptstrahl, der mit der geraden Linie zusammenfällt, die durch das Zentrum der Pupille der Sammellinse 305 verläuft und senkrecht zu der flachen Oberfläche 101 ist, als L1 bezeichnet, und der Hauptstrahl, der einen Punkt auf der flachen Oberfläche 101 erreicht, der am weitesten von dem Punkt entfernt ist, an dem der Hauptstrahl L1 die flache Oberfläche 101 erreicht, ist als L2 bezeichnet. Die Hauptstrahlen L1 und L2 können als im Wesentlichen parallel zueinander angenommen werden und der Öffnungswinkel des Hauptstrahls L1 und der Öffnungswinkel des Hauptstrahls L2 sind im Wesentlichen gleich. Der Öffnungswinkel ist als φ bezeichnet. Unter den Strahlen des reflektierten Lichts wird ein Strahl, der einen Winkel mit einer Normalen auf der flachen Oberfläche 101 einschließt, der größer als der Öffnungswinkel φ ist, nicht von dem Messsystem empfangen.
5 zeigt eine Querschnittsansicht, die die zentrale Achse eines fiduziellen Abschnitts 110A eines Elements 100A gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält. Ein Pfosten 115 des fiduziellen Abschnitts 110A des Elements 100A hat die Form einer zylindrischen Säule und ist so ausgebildet, dass die zentrale Achse der zylindrischen Säule senkrecht auf einer flachen Oberfläche 101 steht. Das Element 100A gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von den herkömmlichen Elementen dahingehend, dass der fiduzielle Abschnitt 110A eine geneigte Oberfläche 103 aufweist, die den Fuß des Pfostens 115 des fiduziellen Abschnitts 110A umgibt. Die geneigte Oberfläche 103 verbindet die flache Oberfläche 101 und die Seite des Pfostens 115 des fiduziellen Abschnitts 110A. Die Grenze zwischen der geneigten Oberfläche 103 und der flachen Oberfläche 101 hat die Form eines Kreises und das Zentrum des Kreises ist an dem Punkt angeordnet, an dem die im Vorhergehenden beschriebene zentrale Achse die flache Oberfläche 101 schneidet. Die umkreiste Zeichnung in 5 zeigt einen Querschnitt, der die im Vorhergehenden beschriebene zentrale Achse der geneigten Oberfläche 103 enthält. Die flache Oberfläche 101 sollte vorzugsweise so behandelt sein, dass eine Oberflächenrauigkeit 30 nm oder weniger ist. Ferner sollte die flache Oberfläche 101 vorzugsweise so ausgebildet sein, dass sie mit einer Ebene identisch ist, auf der die Linsen 150 angeordnet sind.
In 5 steht eine Achse AX senkrecht auf der flachen Oberfläche 101 und die Richtung der Achse entspricht der der Hauptstrahlen, die in 4 gezeigt sind.
Die Kante, die in 5 mit A gekennzeichnet ist, sollte vorzugsweise ohne ein rundliches Segment geformt werden, das heißt ohne einen in der Querschnittsansicht runden Abschnitt.
6 zeigt optische Pfade von Lichtstrahlen, die von den Lichtstrahlen der Beleuchtung senkrecht zu der flachen Oberfläche 101 verlaufen, und ein Bild, das mittels der Lichtstrahlen erzeugt wird, die senkrecht zu der flachen Oberfläche 101 verlaufen. Der reflektierte Strahl eines Lichtstrahls, der im rechten Winkel auf die flache Oberfläche 101 trifft, verläuft in Richtung senkrecht zu der flachen Oberfläche 101 und erreicht daher die Bildaufnahmevorrichtung 309. Andererseits, wenn ein Lichtstrahl, der in Richtung senkrecht zu der flachen Oberfläche 101 verläuft, von der geneigten Oberfläche 103 reflektiert wird, erreicht der Strahl nicht die Bildaufnahmevorrichtung 309. Dementsprechend erscheint bei einem Bild, das mittels der Bildaufnahmevorrichtung 309 aufgenommen wurde, der Bereich der flachen Oberfläche 101 hell und der Bereich der geneigten Oberfläche 103 erscheint dunkel. Im Ergebnis wird bei dem Bild die Grenze E zwischen dem Bereich der flachen Oberfläche 101 und dem Bereich der geneigten Oberfläche 103 verdeutlicht.
7 zeigt einen optischen Pfad eines Lichtstrahls, der von den Lichtstrahlen der Beleuchtung in einer Richtung mit einem Winkel in einem vorgegebenen Bereich zu der flachen Oberfläche 101 verläuft, und ein Bild, das mittels Lichtstrahlen erzeugt wird, die in der Richtung verlaufen. Lichtstrahlen, die in einem Winkel in dem vorgegebenen Bereich zu der flachen Oberfläche 101 auf die flache Oberfläche 101 einfallen, werden von der flachen Oberfläche 101 und der Seite des Pfostens 115 reflektiert und erreichen dann die Bildaufnahmevorrichtung 309. Andererseits, wenn die Lichtstrahlen, die in der Richtung mit einem Winkel in dem vorgegebenen Bereich zu der flachen Oberfläche 101 verlaufen, von der geneigten Oberfläche 103 reflektiert werden, erreichen die reflektierten Strahlen die Bildaufnahmevorrichtung 309 nicht. Dementsprechend erscheint bei einem Bild, das mittels Lichtstrahlen erzeugt wird, die von den Seiten des Pfostens 115 reflektiert werden und von der Bildaufnahmevorrichtung 309 erfasst werden, der Bereich der flachen Oberfläche 101 hell und der Bereich der geneigten Oberfläche 103 erscheint dunkel. Im Ergebnis wird bei dem im Vorhergehenden beschriebenen Bild die Grenze E' zwischen dem Bereich der flachen Oberfläche 101 und dem Bereich der geneigten Oberfläche 103 verdeutlicht.
8 zeigt optische Pfade von Lichtstrahlen der Beleuchtung und ein Bild, das mittels der Lichtstrahlen erzeugt wird. 8 ist eine Kombination von 6 und 7. In 8 ist die Grenze E' ein Bild der Grenze E zwischen dem Bereich der flachen Oberfläche 101 und dem Bereich der geneigten Oberfläche 103, das mittels Reflexion an der Seite des Pfostens 115 erzeugt wird. Dementsprechend korrespondiert ein Mittelpunkt des Linienabschnitts, der einen Punkt auf der Grenze E und dem entsprechenden Punkt auf der Grenze E' verbindet, zu einem Punkt auf einer äußeren Grenze des Pfostens 115 auf der flachen Oberfläche 110. Daher kann anhand des Bildes, das in 8 gezeigt ist, die äußere Grenze des Pfostens 115 auf der flachen Oberfläche 110 lokalisiert werden. Wie die äußere Grenze des Pfostens 115 auf der flachen Oberfläche 110 lokalisiert wird, wird nachfolgend im Detail beschrieben.
Ein Winkel zwischen der geneigten Oberfläche 103 und der flachen Oberfläche 101 wird nachfolgend beschrieben. In dem Text dieser Beschreibung wird als Einheit für die Winkel Grad verwendet.
9A veranschaulicht eine Beziehung von einem Winkel (einem spitzen Winkel) θ zwischen der geneigten Oberfläche 103 und der flachen Oberfläche 101 und dem Öffnungswinkel φ des optischen Bildsystems des Messsystems. In 9A, ist die Beziehung $θ \leq (90 - ϕ)$
erfüllt. In diesem Fall erreicht ein Lichtstrahl, der von der flachen Oberfläche 101 und dann von der geneigten Oberfläche 103 reflektiert wurde, nicht die Bildaufnahmevorrichtung 309. Dementsprechend erscheint in einem Bild, das mittels des Messsystems erhalten wird, der Bereich der geneigten Oberfläche 103 nicht hell und dadurch wird die Grenze E' zwischen dem Bereich der flachen Oberfläche 101 und dem Bereich der geneigten Oberfläche 103 verdeutlicht.
9B veranschaulicht eine Beziehung von einem Winkel (einem spitzen Winkel) θ zwischen der geneigten Oberfläche 103 und der flachen Oberfläche 101 und dem Öffnungswinkel φ des optischen Bildsystems des Messsystems. In 9B ist die Beziehung $(90 - ϕ) < θ$
erfüllt. In diesem Fall erreichen einige der Lichtstrahlen, die von der flachen Oberfläche 101 und dann von der geneigten Oberfläche 103 reflektiert werden, die Bildaufnahmevorrichtung 309. Dementsprechend erscheint bei einem Bild, das mittels des Messsystems erhalten wird, der Bereich der geneigten Oberfläche 103 hell und deshalb ist die Grenze E' zwischen dem Bereich der flachen Oberfläche 101 und dem Bereich der geneigten Oberfläche 103 nicht verdeutlicht.
10A veranschaulicht eine Beziehung von einem Winkel (einem spitzen Winkel) θ zwischen der geneigten Oberfläche 103 und der flachen Oberfläche 101 und dem Öffnungswinkel φ des optischen Bildsystems des Messsystems. In 10A ist die Beziehung $ϕ < θ$
erfüllt. In diesem Fall erreicht ein Lichtstrahl, der von der geneigten Oberfläche 103 reflektiert wurde, nicht die Bildaufnahmevorrichtung 309. Dementsprechend erscheint bei einem Bild, das mittels des Messsystems aufgenommen wurde, der Bereich der geneigten Oberfläche 103 nicht hell und deshalb ist die Grenze E zwischen dem Bereich der flachen Oberfläche 101 und dem Bereich der geneigten Oberfläche 103 verdeutlicht.
10B veranschaulicht eine Beziehung von einem Winkel (einem spitzen Winkel) θ zwischen der geneigten Oberfläche 103 und der flachen Oberfläche 101 und dem Öffnungswinkel φ des optischen Bildsystems des Messsystems. In 10B ist die Beziehung $θ \leq ϕ$
erfüllt. In diesem Fall erreicht ein Lichtstrahl, der von der geneigten Oberfläche 103 reflektiert wird, die Bildaufnahmevorrichtung 309. Dementsprechend erscheint bei einem Bild, das mittels des Messsystems erhalten wird, der Bereich der geneigten Oberfläche 103 hell und daher ist die Grenze E zwischen dem Bereich der flachen Oberfläche 101 und dem Bereich der geneigten Oberfläche 103 nicht verdeutlicht. Daher ist dieser Zustand vom Standpunkt einer Messung aus, die das Bild verwendet, nicht bevorzugt.
Dementsprechend sollten ein Winkel (ein spitzer Winkel) θ zwischen der geneigten Oberfläche 103 und der flachen Oberfläche 101 und der Öffnungswinkel φ des optischen Bildsystems des Messsystems vorzugsweise die folgende Relation erfüllen. $ϕ < θ \leq (90 - ϕ)$
Im Allgemeinen reicht der Öffnungswinkel des optischen Bildsystems des Messsystems von 10° bis 20°. Dementsprechend sollte ein Winkel zwischen der geneigten Oberfläche 103 und der flachen Oberfläche 101 vorzugsweise in einem Bereich von 20° bis 70° liegen.
11 veranschaulicht eine Beziehung zwischen der Länge X der geneigten Oberfläche 103 in Richtung senkrecht zu der zentralen Achse des Pfostens 115 in einer Querschnittsansicht, die die zentrale Achse enthält, und der Länge L des Pfostens. Damit eine ausreichende Menge von Strahlen, die an einem Punkt der Grenze zwischen der flachen Oberfläche 101 und der geneigten Oberfläche 103 reflektiert werden, von der Seite des Pfostens 115 reflektiert werden und das Messsystem erreichen, sollte die folgende Beziehung erfüllt sein, wenn der Öffnungswinkel des optischen Bildsystem des Messsystems durch φ präsentiert ist. $X \leq L tan (ϕ / 3)$
Femer sollte die Länge X 0,01 mm oder mehr sein, damit ein klares Bild erhalten wird. Andererseits wird die Grenze der Auflösung d des Messsystems durch die folgende Formel ausgedrückt, wenn die f-Zahl des Messsystems durch f_n0 repräsentiert ist. $d = 2.44 \times λ \times f_{n0}$
Setzt man λ = 0.55 µm und f_n0 = 0.4 in die Gleichung ein, so erhält man d = 0.537 µm. Wie in 8 gezeigt gibt es bei einem Bild, das mittels des Messsystems erhalten wird, ein Bild der geneigten Oberfläche, das durch direkte Betrachtung erhalten wird, und ein Bild der geneigten Oberfläche, das durch Betrachtung mittels Reflexion erhalten wird. Dementsprechend, allein vom Standpunkt der Grenze der Auflösung d aus, sollte die Länge X d/2 oder größer sein.
12 zeigt eine Querschnittsansicht, die die zentrale Achse eines fiduziellen Abschnitts 110B eines Elements 100B gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Pfosten 115 des fiduziellen Abschnitts 110B des Elements 100B hat die Form einer zylindrischen Säule und ist so ausgebildet, dass die zentrale Achse der zylindrischen Säule senkrecht auf der flachen Oberfläche 101 steht. Die eingekreiste Zeichnung in 12 zeigt eine Querschnittsansicht, die die zentrale Achse des Abschnitts enthält, in der Nähe des Fußes der zylindrischen Säule. Die flache Oberfläche 101 ist von der ringförmigen geneigten Oberfläche 103 umgeben und die ringförmige geneigte Oberfläche 103 verbindet die flache Oberfläche 101 und eine flache Oberfläche 105, die parallel zu der flachen Oberfläche 101 ist und einen Abstand D von der flachen Oberfläche 101 hat. Die Grenze zwischen der flachen Oberfläche 101 und der geneigten Oberfläche 103 hat die Form eines Kreises und das Zentrum des Kreises liegt an einem Schnittpunkt der im Vorhergehenden genannten zentralen Achse und der flachen Oberfläche 101. Bei der vorliegenden Ausführungsform bilden die flache Oberfläche 101 und die geneigte Oberfläche 103 einen Graben, der den Pfosten 115 umgibt. In der Querschnittsansicht ist die Breite der flachen Oberfläche 101 in Richtung senkrecht zu der zentralen Achse, das heißt die Breite des Grabens, W. Die flache Oberfläche 101 sollte vorzugsweise so ausgebildet sein, dass sie in einer Ebene liegt, in der die Linsen 150 angeordnet sind.
Die Kante, die in 12 mit A gekennzeichnet ist, sollte vorzugsweise ohne ein kreisförmiges Segment, d.h. ohne einen in der Querschnittsansicht runden Abschnitt, gebildet sein.
13 zeigt optische Pfade von Lichtstrahlen, die unter den Lichtstrahlen der Beleuchtung in Richtung senkrecht zu der flachen Oberfläche 101 verlaufen, und ein Bild, das mittels der Lichtstrahlen, die senkrecht zu der flachen Oberfläche 101 verlaufen, erzeugt wird. Der reflektierte Strahl eines Lichtstrahls, der normal (also senkrecht) auf die flache Oberfläche 101 einfällt, verläuft in Richtung senkrecht zu der flachen Oberfläche 101 und erreicht daher die Bildaufnahmevorrichtung 309. In ähnlicher Weise erreicht der reflektierte Strahl eines Lichtstrahls, der normal auf die flache Oberfläche 105 einfällt, die Bildaufnahmevorrichtung 309. Andererseits, wenn ein Lichtstrahl, der in Richtung senkrecht zu der flachen Oberfläche 101 verläuft, von der reflektierten geneigten Oberfläche 103 reflektiert wird, wird der Strahl von der Seite des Pfostens 105 nochmal reflektiert und erreicht nicht die Bildaufnahmevorrichtung 309. Dementsprechend erscheinen bei einem Bild, das mittels der Bildaufnahmevorrichtung 309 aufgenommen wurde, die Bereiche der flachen Oberfläche 101 und der flachen Oberfläche 105 hell und der Bereich der geneigten Oberfläche 103 erscheint dunkel. Im Ergebnis ist das Bild der Grenze E zwischen dem Bereich der flachen Oberfläche 101 und dem Bereich der geneigten Oberfläche 103 verdeutlicht.
14 zeigt einen optischen Pfad eines Lichtstrahls, der unter den Lichtstrahlen der Beleuchtung in einer Richtung verläuft, die mit der flachen Oberfläche 101 einen Winkel in einem vorgegebenen Bereich einschließt, und ein Bild, das mittels der Lichtstrahlen, die in der Richtung verlaufen, erzeugt wird. Lichtstrahlen, die 101 in einem Winkel in dem vorgegebenen Bereich zu der flachen Oberfläche 101 auf die flache Oberfläche einfallen, werden von der flachen Oberfläche 101 und der Seite des Pfostens 115 reflektiert und erreichen dann die Bildaufnahmevorrichtung 309. In ähnlicher Weise erreicht der reflektierte Strahl des Lichtstrahls, der auf die flache Oberfläche 105 einfällt, die Bildaufnahmevorrichtung 309. Andererseits, auch wenn ein Lichtstrahl, der in der Richtung mit dem Winkel in dem vorgegebenen Bereich zu der flachen Oberfläche 101 verläuft, von der geneigten Oberfläche reflektiert wird, wird der Strahl nochmal von der Seite des Pfostens 115 reflektiert und erreicht nicht die Bildaufnahmevorrichtung 309. Dementsprechend erscheinen in einem Bild, das mittels Lichtstrahlen erzeugt wird, die von der Seite des Pfostens 115 reflektiert werden, und das von der Bildaufnahmevorrichtung 309 aufgenommen wird, die Bereiche der flachen Oberfläche 101 und der flachen Oberfläche 105 hell und der Bereich der geneigten Oberfläche 103 erscheint dunkel. Im Ergebnis wird in dem im Vorhergehenden beschriebene Bild die Grenze E' zwischen dem Bereich der flachen Oberfläche 101 und dem Bereich der geneigten Oberfläche 103 verdeutlicht.
15 zeigt optische Pfade von Lichtstrahlen der Beleuchtung und ein Bild, das mittels der Lichtstrahlen erzeugt wird. 15 ist eine Kombination der 13 und 14. In 15 ist die Grenze E' ein Bild der Grenze E zwischen dem Bereich der flachen Oberfläche 101 und dem Bereich der geneigten Oberfläche 103, das mittels Reflexion an der Seite des Pfostens 115 erzeugt wird. Dementsprechend korrespondiert ein Mittelpunkt des Linienabschnitts, der einen Punkt auf der Grenze E und dem korrespondierenden Punkt auf der Grenze E' verbindet, zu einem Punkt auf der äußeren Grenze des Pfostens 115 auf der flachen Oberfläche 101. Daher kann anhand des Bildes, das in 15 gezeigt ist, die äußere Grenze des Pfostens 115 auf der flachen Oberfläche 101 lokalisiert werden. Wie die äußere Grenze des Pfostens 115 auf der flachen Oberfläche 101 lokalisiert wird, wird nachfolgend im Detail beschrieben.
Ein Winkel zwischen der geneigten Oberfläche 103 und der flachen Oberfläche 101 wird nachfolgend beschrieben. In dem Text der Beschreibung ist die Winkeleinheit Grad.
16A veranschaulicht eine Beziehung von einem Winkel (einem spitzen Winkel) θ zwischen der geneigten Oberfläche 103 und der flachen Oberfläche 101 und dem Öffnungswinkel φ des optischen Bildsystems des Messsystems. In 16A ist die Beziehung $θ \leq (90 - ϕ)$
erfüllt. In diesem Fall erreichen die meisten Lichtstrahlen der Beleuchtung die flache Oberfläche 101.
16B veranschaulicht eine Beziehung von einem Winkel (einem spitzen Winkel) θ zwischen der geneigten Oberfläche 103 und der flachen Oberfläche 101 und dem Öffnungswinkel φ des optischen Bildsystems des Messsystems. In 16B ist die Beziehung $(90 - ϕ) < θ$
erfüllt. In diesem Fall erreichen einige der Lichtstrahlen der Beleuchtung nicht die Oberfläche 101 aufgrund von Vignettierung (Eckenabschattung), die von der flachen Oberfläche 105 verursacht wird. Daher ist dieser Zustand vom Standpunkt der Effizienz der Beleuchtung aus nicht zu bevorzugen.
17A veranschaulicht eine Beziehung von einem Winkel (einem spitzen Winkel) θ zwischen der geneigten Oberfläche 103 und der flachen Oberfläche 101 und dem Öffnungswinkel φ des optischen Bildsystems des Messsystems. In 17A ist die Beziehung $ϕ < θ$
erfüllt. In diesem Fall erreicht ein Lichtstrahl, der von der geneigten Oberfläche 103 reflektiert wird, nicht die Bildaufnahmevorrichtung 309. Dementsprechend erscheint in einem Bild, das mittels des Messsystems aufgenommen wird, der Bereich der geneigten Oberfläche 103 nicht hell und dadurch wird die Grenze E zwischen dem Bereich der flachen Oberfläche 101 und dem Bereich der geneigten Oberfläche 103 verdeutlicht.
17B veranschaulicht eine Beziehung von einem Winkel (einem spitzen Winkel) θ zwischen der geneigten Oberfläche 103 und der flachen Oberfläche 101 und dem Öffnungswinkel φ des optischen Bildsystems des Messsystems. In 17B ist die Beziehung $θ \leq ϕ$
erfüllt. In diesem Fall erreichen einige der Lichtstrahlen, die von der geneigten Oberfläche 103 reflektiert werden, die Bildaufnahmevorrichtung 309. Dementsprechend erscheint in einem Bild, das mittels des Messsystems erhalten wird, der Bereich der geneigten Oberfläche 103 hell und dadurch wird die Grenze E zwischen dem Bereich der flachen Oberfläche 101 und dem Bereich der geneigten Oberfläche 103 nicht verdeutlicht. Daher ist dieser Zustand vom Standpunkt der Messung unter Verwendung des Bildes nicht zu bevorzugen.
Dementsprechend sollten ein Winkel (ein spitzer Winkel) θ zwischen der geneigten Oberfläche 103 und der flachen Oberfläche 101 und der Öffnungswinkel φ des optischen Bildsystems des Messsystems vorzugsweise die folgende Beziehung erfüllen. $ϕ < θ \leq (90 - ϕ)$
Im Allgemeinen reicht der Öffnungswinkel φ des optischen Bildsystems des Messsystems von 10° bis 20°. Dementsprechend sollte der Winkel zwischen der geneigten Oberfläche 103 und der flachen Oberfläche 101 vorzugsweise in einem Bereich von 20° bis 70° liegen.
18 veranschaulicht eine Beziehung zwischen der Breite W des Grabens und der Länge L des Pfostens 115. Damit eine ausreichende Menge von Strahlen, die an einem Punkt auf der Grenze zwischen der flachen Oberfläche 101 und der geneigten Oberfläche 103 reflektiert werden, von der Seite des Pfostens 115 reflektiert wird und das Messsystem erreicht, sollte die folgende Beziehung vorzugsweise erfüllt sein, wenn der Öffnungswinkel des optischen Bildsystems des Messsystems durch φ repräsentiert ist. $X \leq L tan (ϕ / 3)$
Ferner sollte die Breite W vorzugsweise 0,01 mm oder mehr sein, um ein klares Bild zu erhalten.
19 ist ein Ablaufdiagramm zum Veranschaulichen eines Positionsbestimmungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
20 ist eine Darstellung, die das Positionsbestimmungsverfahren, das in 19 gezeigt ist, mit den Grenzen E und E' in Verbindung bringt.
In 19 wird in einem Schritt S1010 in einem Bild des Messsystems der Kreis, der die Grenze E bildet, anhand von drei Punkten auf der Grenze E bestimmt.
In 19 wird in einem Schritt S1020 eine Achse A, die durch das Zentrum des Kreises verläuft, bestimmt. In diesem Fall wird angenommen, dass die Achse A horizontal ausgerichtet ist.
In 19 werden in einem Schritt S1030 der Schnittpunkt der Achse A und der Grenze E und der Schnittpunkt der Achse A und der Grenze E' auf der rechten Seite des im Vorhergehenden erwähnten Kreises mit A1 bzw. A1' angegeben. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist die Grenze E' ein Bild der Grenze E, wobei das Bild durch Reflexionen an der Seite des Pfostens 115 erzeugt wird.
In 19 wird in einem Schritt S1040 der Mittelpunkt des Linienabschnitts, der PunktA1 und Punkt A1' verbindet, mit AC1 angegeben.
In 19 werden in einem Schritt S1050 der Schnittpunkt der Achse A und der Grenze E und der Schnittpunkt der Achse A und der Grenze E' auf der linken Seite des im Vorhergehenden erwähnten Kreises mit A2 bzw. A2' angegeben.
In 19 wird in einem Schritt S1060 der Mittelpunkt des Linienabschnitts, der Punkt A2 und Punkt A2' verbindet, mit AC2 angegeben.
In 19 wird in einem Schritt S1070 der Mittelpunkt des Linienabschnitt, der Punkt AC1 und Punkt AC2 verbindet, mit AC angegeben.
In 19 wird in einem Schritt S1080 eine Achse B, die senkrecht auf der Achse A steht, bestimmt.
In 19 werden in einem Schritt S1090 bezüglich der Achse B ein Punkt BC1, ein Punkt BC2 und ein Punkt BC erhalten entsprechend der Prozedur von Schritt S1030 bis Schritt S1070.
In 19 wird in einem Schritt S1100 eine Position des fiduziellen Abschnitts 110 anhand des Punkts AC und des Punkts BC bestimmt. Bei dieser Ausführungsform hat der Hauptabschnitt des fiduziellen Abschnitts 110 die Form einer zylindrischen Säule. Dementsprechend kann die Position des fiduziellen Abschnitts 110 bestimmt werden mittels Erachtens des Punkts, der in Richtung der Achse A die Koordinate des Punkts AC hat und in Richtung der Achse B die Koordinate des Punkts BC hat, als Zentrum eines Querschnitts senkrecht zu der Achse der zylindrischen Säule.
Wie mit Bezug zu 2 beschrieben, wurde bei einem herkömmlichen Element eine Position des oberen Abschnitts des Pfostens des fiduziellen Abschnitts 110 als fiduzielle Position (beispielsweise als Referenzposition) für die Messung verwendet. Aus diesem Grund verursachte ein Neigungswinkel des Pfostens eine Veränderung der fiduziellen Position.
Tabelle 1 zeigt Neigungswinkel des Pfostens und entsprechende Veränderung der fiduziellen Position bei einem herkömmlichen Element und bei einem Element gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Neigungswinkel des Pfostens ist ein Winkel zwischen der longitudinalen Achse des Pfostens und einer Normalen auf der flachen Oberfläche 101. Die Längeneinheit in Tabelle 1 ist Millimeter. Die Länge des Pfostens ist 2,67 mm. Tabelle 1

Neigungswinkel 0.1 0.3 0.5 1 3

Herkömmliches Element 0.0048 0.0145 0.0241 0.0483 0.1450

Element gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung 0.0000 0.0001 0.0002 0.0004 0.0012
21 zeigt Neigungswinkel des Pfostens und dazu korrespondierende Veränderungen (bspw. Abweichungen) der fiduziellen Position bei dem herkömmlichen Element und dem Element gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 21 sind die Veränderungen bei dem herkömmlichen Element durch die gestrichelte Linie gekennzeichnet und die Veränderungen bei dem Element gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind durch die durchgezogene Linie gekennzeichnet. Die Veränderungen der fiduziellen Position aufgrund der Neigungswinkel des Pfostens des Elements gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind signifikant geringer als die des herkömmlichen Elements. Gemäß der Ausführung von der vorliegenden Erfindung kann eine Toleranz einer Linsenposition von beispielsweise ±3 µm erreicht werden.
Ferner, auch wenn die äußere Grenze des Pfostens des fiduziellen Abschnitts 110 und der Außenbereich des Grabens nicht konzentrisch angeordnet sind, kann ein Fehler aufgrund einer Position des Außenbereiches des Grabens gemäß dem Positionsbestimmungsverfahren, das in den 19 und 20 gezeigt ist, reduziert werden.
22 zeigt ein Element 100C, das fiduzielle Abschnitte 110C gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die beiden fiduziellen Abschnitte 110C haben die Form von viereckigen Prismen. Im Allgemeinen kann ein Querschnitt senkrecht zu der longitudinalen Richtung des Pfostens des fiduziellen Abschnitts die Form eines Kreises oder eines Polygons haben. Auch wenn ein Querschnitt des Pfostens des fiduziellen Abschnitts die Form eines Polygons hat, kann die Position des fiduziellen Abschnitts mit einem Positionsbestimmungsverfahren, das ähnlich zu dem in 19 gezeigten ist, bestimmt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2004004055 A [0002, 0006]

Claims

Positionsbestimmungsverfahren zum Bestimmen einer Position eines Punktes auf einer flachen Oberfläche (101) mittels Betrachtens der Position des Punkts und einer Position eines fiduziellen Abschnitts (110A) auf der flachen Oberfläche (101) in einem Bild eines Messsystems, das erzeugt wird mittels eines optischen Bildsystems unter Verwendung einer koaxialen episkopische Beleuchtung, wobei der fiduzielle Abschnitt (110A) die Form eines Pfostens (115) hat, zumindest an seiner Basis, und eine geneigte Oberfläche (103) aufweist, die den Fuß des Pfostens (115) umgibt, wobei das Positionsbestimmungsverfahren die Schritte aufweist: Bestimmen einer Position der äußeren Grenze des Fußes anhand der Grenze zwischen der geneigten Oberfläche (103), die den Fuß umgibt, und der flachen Oberfläche (101) in dem Bild des Messsystems; Bestimmen der Position des fiduziellen Abschnitts (110A) anhand der Position der äußeren Grenze des Fußes; und Bestimmen der Position des Punkts mit Bezug zu der Position des fiduziellen Abschnitts (110A).
Positionsbestimmungsverfahren nach Anspruch 1, wobei, wenn der Öffnungswinkel des bildformenden optischen Systems durch φ repräsentiert ist und ein spitzer Winkel zwischen der geneigten Oberfläche (103), die den Fuß umgibt, und der flachen Oberfläche (101) durch θ repräsentiert ist, die Beziehung $ϕ < θ$
erfüllt ist.
Positionsbestimmungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei, wenn der Öffnungswinkel des bildformenden optischen Systems durch φ repräsentiert ist, ein spitzer Winkel zwischen der geneigten Oberfläche (103), die den Fuß umgibt, und der flachen Oberfläche (101) durch θ repräsentiert ist und Grad als Winkeleinheit verwendet wird, die Beziehung $θ \leq (90 - ϕ)$
erfüllt ist.
Positionsbestimmungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die geneigte Oberfläche (103), die den Fuß umgibt, so ausgebildet ist, dass sie die flache Oberfläche (101) und die Seite des Pfostens (115) verbindet oder dass sie die flache Oberfläche (101) und eine weitere flache Oberfläche (105), die parallel zu der flachen Oberfläche (103) ist, verbindet.
Positionsbestimmungsverfahren gemäß Anspruch 4, wobei, wenn die geneigte Oberfläche (103) die flache Oberfläche (101) und die Seite des Pfostens (115) verbindet, der Öffnungswinkel des bildformenden optischen Systems durch φ repräsentiert ist, die Länge der geneigten Oberfläche (103) in Richtung senkrecht zu der zentralen Achse des Pfostens (115) in einer Querschnittsansicht, die die zentrale Achse des Pfostens (150) enthält, durch X repräsentiert ist und die Länge des Pfostens (115) durch L repräsentiert ist, die Beziehung $X \leq L tan (ϕ / 3)$
erfüllt ist.
Positionsbestimmungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Position des Punkts ein Punkt auf einem optischen Element ist.
Element, das mindestens zwei fiduzielle Abschnitte (110A) und ein optisches Element aufweist, wobei die fiduziellen Abschnitte (110A) und das optische Element auf einer flachen Oberfläche (101) oder einer Mehrzahl von flachen Oberflächen (110), die parallel zueinander sind, angeordnet sind, wobei jeder fiduzielle Abschnitt (110A) die Form eines Pfostens (115) hat, zumindest an seiner Basis, und eine geneigte Oberfläche (103) aufweist, die den Fuß des Pfostens (115) umgibt, und wobei ein Winkel zwischen der geneigten Oberfläche (103) und der flachen Oberfläche (101), auf der der entsprechende fiduzielle Abschnitt (110A) angeordnet ist, in einem Bereich von 20° bis 70° liegt.
Element gemäß Anspruch 7, wobei die geneigte Oberfläche (103), die den Fuß des Pfostens (115) umgibt, so ausgebildet ist, dass sie die flache Oberfläche (101), auf der die entsprechenden fiduziellen Abschnitt (110A) angeordnet sind, und die Seite des Pfostens (115) verbindet oder dass sie die flache Oberfläche (110), auf der die fiduziellen Abschnitte (110A) angeordnet sind, und eine andere Oberfläche (105), die parallel zu der flachen Oberfläche (103) ist, verbindet.